[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

本发明大体上涉及半导体器件，更详细地说，涉及具有活动结构的传感器器件。

典型的常规加速度传感器包括一个响应外界加速度作用而移动的块。该移动接着转变为电子响应，从而可以确定加速度的大小。这种结构的一个问题在于，如果施加的加速度太大，移动块就会被损坏。

移动块外周边的缓冲器是防止当移动块移动幅度过大时发生损坏的一种方法。然而，由于缓冲器会占用传感器表面很大数量的面积，并且它们只能停止两个正交轴向之一方向上的移动，所以缓冲器不是很理想。

因此，提供一个不增加传感器的尺寸而能防止加速度表的移动块损坏的传感器结构将是有优势的。

图1是一张具有一个按照本发明构造的传感器的半导体器件的放大的局部俯视图。

图2是一张半导体器件的放大的截面图；以及

图3是一张描述按照本发明构造移动阻塞物的可替实施方案的传感器的放大的俯视图。

我们提倡简明易懂的说明，因而图中所述的元件不必按比例绘制。例如，为了易懂，一些元件的尺寸与其它元件相比被放大了。更进一步，在图中适当的地方重复标出参考数字以表示相应的或相似的元件。

图1是一个按照本发明构造的半导体器件10的部分放大的俯视图。更详细地说，图1描述了半导体器件10的一个传感器或敏感元件11的一部分。它可以理解为半导体器件10可以是一个集成电路，一个微处理器，一个微控制器或类似的器件。另外，半导体器件10可以是一个离散传感器，如一个加速度表，一个化学传感器，微传动装置或一个微阀。

在图1所述的例子中，敏感元件11是一个能够测量外部加速度的大小和方向的加速度表。不过，也应理解本发明并不局限于上述实施使用，它可以用于任何具有移动元件的敏感器件。

敏感元件11包括一个可动薄板或薄板16，它采用技术上已知(未画出)的常规方法镀在基片12上。薄板16定义了一个与基片12的表面保持平行的一个平面，当外部加速度施加于半导体器件10时，薄板16在这个平面内移动。当然，薄板16在这个平面上的实际移动依赖于施加于半导体器件10的外力的大小和方向，因此，薄板16的移动可能不会与基片12的表面严格平行。

敏感元件11还包括一个与薄板16相连的指状板17以及与基片12相连或被基片12支撑的指状板13-14。敏感元件11是这样构造的，当没有外界加速度施加于薄板16(即，薄板16固定在它的自然位置)时，指状板17与指状板13-14相隔一个图1中箭头21所示的预定距离。当外部加速度施加而使薄板16移动时，指状板17容性地与指状板13-14耦合，从而提供一个电子信号。

例如，如果一个外部加速度以箭头26所示的方向施加于半导体器件10，薄板16将相对于指状板13-14向箭头25所示的方向移动。这将依次使指状板17向靠近指状板13和远离指状板14的方向移动。如果施加的外部加速度太大，指状板17会移动指状板17与指状板13之间的整个距离(箭头21)，并且与指状板13相碰。这可能导致结构损坏，从而使敏感元件11以至于半导体器件10完全不可用。即使不发生永久损坏，指状板17与指状板13之间的碰撞会产生改变敏感元件11的灵敏度和性能的微粒。

为避免指状板17与指状板13或14相碰，构造一个移动阻塞物19，它至少有一部分穿过薄板16上的孔18。在图1所示的推荐的实施例中，薄板16上的孔18和移动阻塞物19的边缘都是圆形的。移动阻塞物的边缘与孔18的边缘相隔箭头20所示的距离，以提供一个最大的移动制动距离。例如，移动阻塞物19可以与薄板16上的孔18的边缘相隔大约小于100微米的距离。另外这种碰撞会产生短暂的电短路，这将干扰这些元件的电容耦合。

移动阻塞物19与薄板16之间的实际距离可以不同，但它一般小于指状板17与指状板13-14之间的距离(箭头21所示)。当一个大的外部加速度被施加时，由于薄板16首先与移动阻塞物19相碰，它阻止了避免了薄板16的进一步移动，从而可以避免指状板17与指状板13或14相碰。把移动阻塞物19及薄板16上的孔18构造成圆形结构有几个优点。第一，无论薄板16向哪个方向移动，薄板16在与移动阻塞物19相碰之前具有同样的最大移动距离。第二，薄板16与移动阻塞物19相碰是在一个点上发生的。这减小由于静电或原子间力而使薄板16与移动阻塞物19相粘的可能，并且减少碰撞中可能产生的微粒。最后，圆形结构允许移动阻塞物19工作于全向方式。换句话说，无论薄板16向哪个方向移动，移动阻塞物19都可以阻止薄板16的活动。