具有集成多个刺激感测能力的MEMS传感器装置的制作方法

本发明大体上涉及微机电(mems)传感器装置。更确切地说，本发明涉及具有集成多个刺激感测能力的mems传感器装置。

背景技术：

微机电系统(mems)装置为具有嵌入式机械组件的半导体装置。mems装置包括(例如)压力传感器、加速度计、陀螺仪、麦克风、数字镜面显示器、微射流装置等。mems装置用于多种产品中，例如汽车安全气囊系统、汽车内控制应用程序、导航、显示系统、喷墨盒等。

随着mems传感器装置的使用继续增加且多样化，越来越强调高级硅mems传感器装置发展成能够以增强了的敏感度感测不同的物理刺激，并且能够将这些传感器集成到同一微型化的封装中。这些努力主要由汽车、医学、商业和消费品的现有和潜在大容量应用驱动。

技术实现要素：

本发明提供了一种微机电系统(mems)传感器装置，包括：装置结构，其包括：衬底，其具有延伸穿过所述衬底的端口；可移动元件，其被定位成在所述衬底的表面上方与所述衬底的所述表面间隔开，所述端口位于所述可移动元件下面；与所述可移动元件间隔开的第一传感元件；以及跨越所述端口的第二传感元件，其中所述端口将所述第二传感元件暴露于来自外部环境的刺激。

附图说明

附图用来另外示出各种实施例并解释根据本发明的所有各种原理和优点，在附图中类似附图标记贯穿不同的视图指代相同的或功能类似的元件，各图不必按比例绘制，附图与下文的详细描述一起并入本说明书并且形成本说明书的部分。

图1示出了根据实施例的具有集成多个刺激感测能力的微机电系统(mems)传感器装置的代表性截面侧视图；

图2示出了图1的mems传感器装置的装置结构的俯视图；

图3示出了可在图1的mems传感器装置内实施的装置结构的俯视图；

图4示出了根据另一实施例的具有集成多个刺激感测能力的mems传感器装置的代表性截面侧视图；

图5示出了图4的mems传感器装置的装置结构的俯视图；

图6示出了可在图4的mems传感器装置内实施的装置结构的俯视图；

图7示出了根据另一实施例的具有集成多个刺激感测能力的mems传感器装置的代表性截面侧视图；以及

图8示出了包括mems传感器装置的系统的框图。

具体实施方式

实施例需要具有多个刺激感测能力的微机电系统(mems)传感器装置，所述装置尺寸紧凑、持久，并且利用现有制造技术可以具有成本效益地制出。具体来说，mems传感器装置具有至少两个传感器，其中的每一个感测不同的物理刺激。通过使用在这两个传感器之间共享的至少一个电极，在mems传感器装置中实现集成传感能力。在实施例中，这两个传感器将可移动元件(有时被称作质量块)用作共享电极。更具体地说，可移动元件和与可移动元件间隔开的传感元件形成惯性传感器，所述惯性传感器适用于感测当可移动元件相对于传感元件移动时的运动刺激。另外，可移动元件和另外的传感元件形成压力传感器。压力传感器使用跨越mems传感器装置中的端口的隔膜，其中端口将隔膜暴露于外部环境。隔膜可响应于外部压力刺激而移动，并且压力传感器感测当另外的传感元件连同隔膜一起相对于可移动元件移动时的压力刺激。

提供本发明以通过能够实现的方式对在应用时制作和使用根据本发明的各种实施例的最佳模式进行解释。另外提供本发明以加强对本发明的创造性原理和优点的理解和了解，而不是以任何方式限制本发明。本发明仅通过所附权利要求书限定，所附权利要求书包括在发布的本申请案和那些权利要求的所有等效物的未决期间进行的任何修正。

参看图1和2，图1示出了根据实施例的具有集成多个刺激感测能力的mems传感器装置20的代表性截面侧视图，以及图2示出了mems传感器装置20(图1)的装置结构22的俯视图。使用各种底纹和/或阴影线以区分mems传感器装置的不同元件来说明图1和2与之后的图3到7，如下文将论述。可利用当前和未来的沉积、图案化、蚀刻等微机械加工技术来产生结构层内的这些不同元件。另外应当理解，关系术语在本文中的使用(如果存在的话)，例如第一和第二、顶部和底部及其类似物，仅用于区分一个实体或动作与另一个实体或动作，而不必需要或意指在这种实体或动作之间的任何实际这种关系或次序。

mems传感器装置20包括装置结构22和与装置结构22耦合的顶盖结构24。因此，将图2示出为移除了顶盖结构24，以揭示装置结构22的特征。另外，图1是大致地沿着图2中示出的装置结构22的水平向中心线截取的mems传感器装置20的简化横截面图。在实施例中，装置结构22包括衬底28和在本文中被称作质量块30的可移动元件，所述衬底28和所述可移动元件被定位成在衬底28的第一表面32上方间隔开。端口34、36形成于位于质量块30下面的衬底28的第二侧面38中。另外，第一传感元件40、42形成于衬底28的第一表面32上，并且第二传感元件44、46跨越端口34、36。

端口34、36在图1的侧视图中是可见的。然而，在图2中，质量块30遮挡了端口34、36。因此，在图2中端口34、36由虚线方框表示。同样地，第一传感元件40、42和第二传感元件44、46在图1的侧视图中是可见的，但在图2中被质量块30遮挡。同样，在图2中传感元件40、42、44、46也由虚线方框表示。端口34、36和传感元件40、42、44、46的位置、数量、形状和相对尺寸仅为代表性的。本领域的技术人员将了解，根据具体设计配置，这些元件可具有其它位置、数量、形状和相对尺寸。

在一些实施例中，使用在装置结构22与顶盖结构24之间形成导电互连的导电接合层50将顶盖结构24耦合到装置结构22的顶部表面48。导电接合层50可为(例如)铝-锗(al-ge)接合层、金-锡(au-sn)接合层、铜-铜(cu-cu)接合层、铜-锡(cu-sn)接合层、铝-硅(al-si)接合层等。接合层50可具有适当的厚度，以使得顶盖结构24的内表面52从装置结构22的质量块30移离，并且不与质量块30接触。因此，产生了全密封的空腔54，质量块30、第一传感元件40、42和第二传感元件44、46位于所述空腔54中。

顶盖结构24可为硅晶片材料。可替换的是，顶盖结构24可为包含与mems传感器装置20相关联的电子装置的专用集成电路(asic)。在一些配置中，顶盖结构24可另外具有空腔区(未示出)，其从顶盖结构24的内表面52朝内延伸以扩大(即，深化)空腔54。

顶盖结构24可包括至少一个导电硅穿孔(tsv)60，其也称为垂直电连接(示出两个)，tsv60从顶盖结构24的内表面52延伸穿过顶盖结构24直到顶盖结构24的外表面62。导电通孔60可与导电接合层50电耦合。另外，导电通孔60可电耦合到形成于顶盖结构24的外表面62上的导电互连件64。导电互连件64表示任何数目的线接合垫或使线接合垫形成于顶盖结构24的外表面62上的导电迹线。因此，导电互连件64可位于顶盖结构24的外表面62上，作为从接合垫架上的装置结构22横向移离(即，在装置结构22旁边)的替代。

在一些实施例中，导电互连件64可附接到其中mems传感器装置20被封装在倒装芯片配置中的电路板。相对于一些先前技术的mems传感器装置，此类垂直集成有效地减少了mems传感器装置20的覆盖面积。在其它实施例中，衬底28的第二侧面38可耦合到电路板，所述电路板具有延伸穿过其的开口。端口34、36可因此与电路板中的开口对准。同样，导电互连件64可经由接合线电连接到另一装置，例如微控制器(未示出)。为说明的简单性起见，仅示出两个导电通孔60。然而，应理解，根据具体设计配置，mems传感器装置20可包括超过两个导电通孔60。

质量块30和第一传感元件40、42形成惯性传感器56，例如加速度计、陀螺仪及其类似物，所述惯性传感器56适用于感测当质量块30相对于第一传感元件40、42移动时的运动刺激。另外，质量块30和第二传感元件44、46形成压力传感器58，所述压力传感器58适用于感测当第二传感元件44、46相对于质量块30移动时来自外部环境的压力刺激。因此，mems传感器装置20的惯性传感器56和压力传感器58两者处于单个空腔54中的相同位置。相对于具有单独转换器(例如，加速度计和压力传感器)的传感器系统，此类集成传感器配置可使管芯尺寸更小。

继续同时参看图1和2，在示例实施例中，惯性传感器56呈现适用于感测z轴加速度(az)的加速度计的形式，在图1中所述az由箭头66表示，并且惯性传感器56被构造为“跷跷板”型传感器。同样，悬垂锚68形成于衬底28上，并定位在延伸穿过质量块30的开口70的近似中心处。扭力弹簧72、74将质量块30与悬垂锚68互连，以使得质量块30悬置在第一传感元件40、42和第二传感元件44、46上方，并与它们间隔开。扭力弹簧72、74使质量块30能够围绕旋转轴76进行枢轴或旋转运动。

由于惯性传感器56意图作为跷跷板型加速度计来操作，所以旋转轴76的一侧上的质量块30的第一部分78形成有比旋转轴76的另一侧上的质量块30的第二部分80相对更大的质量。在示例实施例中，可通过偏移旋转轴76以使第一部分78长于第二部分80来产生第一部分78的较大质量。尽管第一部分78和第二部分80之间的质量差通过偏移旋转轴76形成，但在替代实施例中，可通过借助于另外的材料层向第一部分78添加质量、通过相对于第一部分78从第二部分80中移除质量等来实现这个质量差。质量块30适用于响应于加速度66而围绕旋转轴76旋转，并因此改变其相对于下面的传感电极(即，第一传感元件40、42)的位置。此位置改变产生电容集合，所述电容集合的差值(即，差分电容)指示加速度66的量值。因此，惯性传感器56适用于感测当质量块30相对于第一传感元件40、42移动时的运动刺激，例如，z轴加速度66。

现在关于mems传感器装置20的压力传感器58，压力传感器58被配置成感测来自mems传感器装置20外部的环境84的压力刺激(p)，其由箭头82表示。同样，端口34、36从第二表面38延伸穿过衬底28，以将第二传感元件44、46暴露于外部环境。

在实施例中，第二传感元件44包括插入在质量块30和端口34之间的隔膜86。同样地，第二传感元件46包括插入在质量块30和端口36之间的隔膜88。隔膜86、88可包括多个导电和介电材料层。因此，隔膜86、88通过虚线椭圆形划界，以说明整个厚度和跨越端口34、36的各个材料层共同充当隔膜86、88。

在例子中，导电多晶硅层85可形成于衬底28的第一表面32上。统称为隔离层87的一个或多个介电材料层接着可形成于多晶硅层85上。隔离层87可包括(例如)形成于多晶硅层85上的氧化层(由指向右上方的细阴影线表示)，随后是形成于氧化层上的氮化层(由指向右下方的细阴影线表示)。另一多晶硅层89可沉积于氧化层上，并且其后经图案化和蚀刻以形成第一传感元件40、42和第二传感元件44、46。多晶硅层89可另外经图案化和蚀刻以形成导电迹线及其类似物(未示出)，从而用于适当地承载来自传感元件40、42、44、46的信号。因此，跨越端口34、36的多个材料层85、87、89产生隔膜86、88，其中最顶端的多晶硅层89充当第二传感元件44、46。

多个导电和介电材料层85、87、89具有适当的厚度，以使得隔膜86、88可响应于来自外部环境84的压力刺激(p)82而移动。也就是说，隔膜86、88连同第二传感元件44、46一起经由端口34、36而暴露于外部环境84。因此，第二传感元件44、46连同隔膜86、88一起能够响应于来自外部环境84的压力刺激82，沿着大体上垂直于装置结构22的平面的方向移动。尽管示出了一个例子，但是其它实施例可具有更少或更多地上文所述的具体材料层85、87、89。此外，应强调组成具有第二传感电极44、46的隔膜86、88的材料层85、87、89并未按比例绘制。在物理配置中，隔膜86、88可比(例如)质量块30薄得多，以使得它们能够响应于压力刺激82而有效地相对于质量块30偏斜。

压力传感器58将质量块30用作第二传感元件44、46和空腔54内压力的参考元件，以形成可变电容器，所述可变电容器检测由施加的压力(即，压力刺激82)产生的隔膜86、88的偏斜，所述隔膜86、88包含第二传感元件44、46。同样，压力传感器58感测当第二传感元件44、46相对于质量块30移动时来自环境84的压力刺激82。此位置改变产生电容集合，所述电容集合的总和指示压力刺激82的量值。因此，压力传感器58适用于感测当第二传感元件44、46连同隔膜86、88一起相对于质量块30移动时的压力刺激82。

如上文所提及，第一传感元件40、42形成于位于质量块30下面的衬底28的第一表面32上。在此配置中，第一传感元件40、42与第二传感元件44、46横向间隔开，并与其电隔离。更具体地说，第一传感元件40、42安置于旋转轴76的相对侧上，并且每一元件从旋转轴76移离第一距离90。第二传感元件44、46也安置于旋转轴76的相对侧上。第二传感元件44、46中的每一个从旋转轴76移离第二距离92，其中第二距离92小于第一距离90。

因此，相比于第一传感元件40、42，第二传感元件44、46与旋转轴76更加接近。当质量块30经受加速度66时，第二传感元件44、46(以及相称地，端口34、36)更接近于旋转轴76在第二传感元件44、46和质量块30之间产生更小的空隙改变。第二传感元件44、46和质量块30之间空隙尺寸的相对较小的改变有效地降低了在第二传感元件44、46处检测到加速度66的可能性。相反地，当质量块30经受加速度66时，第一传感元件40、42与旋转轴76之间更远的距离会在第一传感元件40、42和质量块30之间产生更大的空隙改变，由此有效地实现第一传感元件40、42对加速度66的检测。在mems传感器装置20的集成配置中，可能会发生某种串扰，其中(例如)根据可变的空隙尺寸，在第二传感元件44、46处检测到z轴加速度66。通过首先在第二传感元件44、46处测量加速度并接着计算压力传感器58的修正因子，可至少部分地补偿这种非理想性。

图3示出了可在mems传感器装置20(图1)内实施的装置结构94的俯视图。装置结构94提供示例配置，所述配置包括四个端口96、98、100、102和四个传感元件104、106、108、110(其可如上文结合图1和2所论述的那样构造)，所述四个传感元件104、106、108、110跨越它们相应的端口96、98、100、102，并组成总共四个压力传感器元件112、114、116、118。此配置另外包括用于形成惯性传感器的传感元件120、122，如先前所描述。在此说明中，质量块124上覆于端口96、98、100、102和传感元件104、106、108、110以及传感元件120、122。因此，这些特征以虚线形式呈现，从而展现它们相对于质量块124的旋转轴126的位置。

压力传感器元件112、114、116、118中的每一个适用于感测当它们相应的传感元件104、106、108、110相对于质量块124移动时的压力刺激82(图1)，以及提供指示压力刺激82的量值的压力信号，例如，电容输出。来自四个压力传感器元件112、114、116、118的四个单独的压力信号可通过求和进行组合以提供来自mems传感器装置的压力输出信号。因此，相对于图1到2中示出的两个端口设计，多个压力传感器元件112、114、116、118可有效增加集成mems传感器装置内的压力传感器的敏感度。应理解，集成mems传感器装置(例如，mems传感器装置20(图1))可具有任何数目的端口、传感元件和隔膜，以实现在具体设计规格内并由充当参考电极的可移动元件(例如，质量块)的尺寸限制的敏感度。

现参看图4到5，图4示出了根据另一实施例的具有集成多个刺激感测能力的mems传感器装置130的代表性截面侧视图，以及图5示出了mems传感器装置130的装置结构132的俯视图。mems传感器装置20(图1到2)展现具有用于感测沿着z轴的加速度的跷跷板风格的可移动元件的集成传感器装置。根据图4到5的实施例，mems传感器装置130具有可移动元件，所述可移动元件适用于响应于x轴和/或y轴刺激而横向移动。

为此，mems传感器装置130包括装置结构132和与装置结构132耦合的顶盖结构134。在实施例中，装置结构132包括衬底136和在本文中被称作质量块138的可移动元件，所述衬底136和所述可移动元件被定位成在衬底136的第一表面140上方间隔开。端口142形成于位于质量块138下面的衬底136的第二侧面144中。另外，第一传感元件146、148、150、152形成于衬底136的第一表面140上。多个导电和介电材料层85、87、89跨越端口142以形成隔膜154，其中最顶端的多晶硅层89充当电极，即，第二传感元件155。

质量块138适用于响应于x轴和/或y轴刺激而横向移动。也就是说，质量块138被配置成在基本上平行于衬底136的第一表面140的平面中移动。因此，开口156、158延伸穿过质量块138，其中第一传感元件146、148作为质量块138形成于同一结构层中并驻留在开口156中，并且第一传感元件150、152作为质量块138形成于同一结构层中并驻留在开口158中。相反地，第二传感元件155从第一传感元件146、148、150、152横向移离，并位于不含开口156、158的质量块138的区160下面。

如mems传感器装置130的代表图中所示，在图4和5两个图中，第一传感元件146、148、150、152由于它们在开口156、158内的位置而都是可见的。然而，尽管端口142和第二传感元件155在图4的侧视图中是可见的，但在图5中它们被质量块138遮挡。因此，在图5中端口142和第二传感元件155由虚线方框表示。

顶盖结构134使用接合层164与装置结构132耦合。接合层164可具有适当的厚度，以使得顶盖结构134的内表面166从质量块138和装置结构132的第一传感元件146、148、150、152移离，并且不与它们接触。因此，产生了全密封的空腔168，质量块138、第一传感元件146、148、150、152和第二传感元件155位于所述空腔168中。顶盖结构134可为硅晶片材料，或可替换的是，可为包含与mems传感器装置130相关联的电子装置的asic。另外，顶盖结构134可包括硅通孔和上文结合顶盖结构24(图1)所论述的其它结构。为简洁起见，将不在本文中重复这些结构的细节。

类似于mems传感器装置20，mems传感器装置130包括单个空腔168，在所述空腔168中，惯性传感器170和压力传感器172处于相同位置。质量块138和第一传感元件146、148、150、152形成惯性传感器170，例如加速度计、陀螺仪及其类似物，所述惯性传感器170适用于感测当质量块138相对于第一传感元件146、148、150、152移动时的运动刺激。另外，质量块138和第二传感元件155形成压力传感器172，所述压力传感器172适用于感测当第二传感元件155连同隔膜154一起相对于质量块138移动时来自外部环境84的压力刺激82。在mems传感器装置130的集成配置中，可能会发生某种串扰，其中(例如)z轴加速度可使质量块138移动得更接近于下面的第二传感元件155，由此有效地增加压力传感器172的敏感度。再次，通过优化弹簧元件184、186和/或通过计算压力传感器172的修正因子，可至少部分地补偿这种非理想性。

在所说明的实施例中，惯性传感器170呈现适用于感测x轴加速度(ax)的加速度计的形式，在图4和5中所述ax由箭头174表示。同样，悬垂锚176、178形成于衬底136的第一表面140上，其中悬垂锚176定位在开口180中，而悬垂锚178定位在延伸穿过质量块138的开口182中。悬垂锚176、178在图4中是不可见的。然而，悬垂锚176、178在图5中是可见的，并由标记有“x”的方框表示，通过这些方框来表示它们附接到下面的结构。

平移弹簧元件184、186将质量块138与悬垂锚176、178互连，以使得质量块138悬置在下面的多晶硅层89上方，并与其间隔开。平移弹簧元件184、186使质量块138能够响应于x轴加速度174，沿着x方向进行平移运动。为说明的简单性起见，平移弹簧元件184、186以代表性形式示出，并顺应于x方向。然而，可替换的是，平移弹簧元件184、186顺应于y方向或同时顺应于x方向和y方向两者。此外，平移弹簧元件184、186、第一端口142、传感元件146、148、150、152、155的形状、相对尺寸、位置和数量仅为代表性的。本领域的技术人员将了解，根据具体设计配置，这些元件可具有其它形状、相对尺寸、位置和数量。无论如何，相对于具有单独转换器(例如，横向加速度计和压力传感器)的传感器系统，其中惯性传感器170和压力传感器172共享相同电极(即，质量块138)的集成传感器配置可使管芯尺寸更小。

图6示出了可在mems传感器装置130(图4)内实施的装置结构188的俯视图。装置结构188提供示例配置，所述配置包括统称为附图标记190的多个第一传感元件，所述多个第一传感元件驻留在延伸穿过质量块194的开口192中。另外，装置结构188提供示例配置，所述配置包括四个端口196、198、200、202和四个传感元件204、206、208、210(其可如上文结合图1和2所论述的那样构造)，所述四个传感元件204、206、208、210跨越它们相应的端口196、198、200、202，并组成总共四个压力传感器元件212、214、216、218。端口196、198、200、202和第二传感元件204、206、208、210位于不含开口192的质量块194的区220下面。因此，由于这些特征不可见，所以它们用虚线呈现。

类似于图3的配置，压力传感器元件212、214、216、218中的每一个适用于感测当它们相应的传感元件204、206、208、210相对于质量块194移动时的压力刺激82(图1)，以及提供指示压力刺激82的量值的压力信号，例如，电容输出。来自四个压力传感器元件212、214、216、218的四个单独的压力信号可通过求和进行组合以提供来自mems传感器装置的压力输出信号。因此，相对于图4到5中示出的单个端口设计，多个压力传感器元件212、214、216、218可有效增加集成mems传感器装置内的压力传感器的敏感度。此外，多个第一传感元件190产生装置结构188的惯性传感器能力所需的敏感度。

图7示出了根据另一实施例的具有集成多个刺激感测能力的mems传感器装置222的代表性截面侧视图。mems传感器装置222包括装置结构224和与装置结构224耦合的顶盖结构226，从而形成全密封的空腔228，质量块230位于所述空腔228中。在实施例中，质量块230被定位成在衬底232上方与衬底232间隔开。

端口234、236形成于位于质量块230下面的衬底232中，并且具有对应的隔膜238、240的第二传感元件237、239跨越端口234、236。质量块230和第二传感元件237、239形成压力传感器242，所述压力传感器242适用于感测当第二传感元件237、239连同隔膜238、240一起相对于质量块230移动时来自外部环境84的压力刺激82。然而，与先前实施例相反，mems传感器装置222另外包括形成于顶盖结构226的内表面248上的第一传感元件244、246。质量块230和第一传感元件244、246形成惯性传感器250，所述惯性传感器250适用于感测当质量块230相对于第一传感元件244、246移动时的运动刺激。相对于图1到6的mems传感器装置，这种集成传感器配置可使管芯尺寸紧凑得多，因为第一传感元件244、246从第二传感元件237、239垂直地移离，而不是形成于相同的材料层中并从第二传感元件横向移离，如结合图1到6的实施例所论述。

图8示出了包括mems传感器装置的系统252的框图。在本例子中，系统252包括结合图1到2详细论述地mems传感器装置20。因此，图8以及随后的对图8的论述应同时参看图1到2。再次，mems传感器装置20包括具有惯性传感器56(例如，加速度计)和压力传感器58的装置结构22。本例子另外示出了一种配置，在所述配置中，顶盖结构24可为通过(例如)硅通孔60(图1)而与装置结构电通信的专用集成电路(asic)254。

asic254被配置成从惯性传感器56接收第一模拟输出信号256，标记为aout(c)，其中第一模拟输出信号256通过质量块30(图1)相对于第一传感元件40、42(图1)的移动产生。asic254另外被配置成第二传感元件44、46(图1)连同隔膜86、88(图1)一起相对于质量块30的移动中接收第二模拟输出信号258，标记为pout(c)。在一些实施例中，第一和第二模拟输出信号256、258可为可变电容，并且asic254可包括电容-电压转换器电路260，所述电容-电压转换器电路260用于将第一电容输出信号256转换成第一模拟电压信号262，标记为aout(a)，并用于将第二电容输出信号258转换成第二模拟电压信号264，标记为pout(a)。

asic254可另外包括模/数转换器电路266，所述模/数转换器电路266用于将第一和第二模拟电压信号262、264转换成第一和第二数字输出信号268、270。也就是说，asic254另外被配置成从第一模拟电压信号262中产生第一数字输出信号268，标记为aout(d)，以及从第二模拟电压信号264中产生第二数字输出信号270，标记为pout(d)。第一和第二数字输出信号268、270可从mems传感器装置20输出，并被传送到微控制器272，以进行另外处理和/或发射到形成系统252的部分的另一组件(未示出)。

具有电容-电压转换器电路260和模/数转换器电路266的asic254的模拟前端配置产生输出，即，第一和第二数字输出信号268、270，它们是在发射期间通常具有比模拟信号更少的可靠性问题的纯数字信号。此外，mems传感器装置20的集成传感能力(其中，所附接的asic254具有前端处理能力)减少了信号互连(例如，线接合)，由此进一步减少了装置的可靠性问题。

综上所述，已描述具有多个刺激感测能力的mems传感器装置和产生这类mems传感器装置的方法的实施例。mems传感器装置的实施例包括装置结构。装置结构包括：衬底，其具有延伸穿过所述衬底的端口；可移动元件，其被定位成在衬底的表面上方与所述衬底的表面间隔开；位于可移动元件下面的端口；与可移动元件间隔开的第一传感元件；以及跨越端口的第二传感元件，其中端口将第二传感元件暴露于来自外部环境的刺激。

产生mems传感器装置的方法的实施例包括形成具有衬底、可移动元件、第一传感元件和第二传感元件的装置结构，可移动元件被定位成在衬底的第一表面上方与所述衬底的第一表面间隔开，第一传感元件与可移动元件间隔开，以及第二传感元件形成于位于可移动元件下面的衬底的第一表面上。方法另外包括在衬底的第二表面中形成端口，端口延伸穿过衬底以将第二传感元件暴露于来自外部环境的刺激，并将顶盖结构与衬底的第一表面耦合以在衬底和顶盖结构之间产生空腔，可移动元件位于所述空腔中，其中第二传感元件跨越端口以隔离空腔与外部环境。

因此，本文中所描述的实施例包括mems传感器装置和产生具有多个刺激感测能力的mems传感器装置的方法。具体来说，mems传感器装置具有至少两个传感器，其中的每一个感测不同的物理刺激。通过使用在这两个传感器之间共享的至少一个电极，在mems传感器装置中实现集成传感能力。这两个传感器将可移动元件(即，质量块)用作共享电极。也就是说，可移动元件和与可移动元件间隔开的传感元件形成惯性传感器，所述惯性传感器适用于感测当可移动元件相对于传感元件移动时的运动刺激。另外，可移动元件和另外的传感元件形成压力传感器。压力传感器使用跨越mems传感器装置中的端口的隔膜，其中端口将隔膜暴露于外部环境。隔膜可响应于外部压力刺激而移动，并且压力传感器感测当另外的传感元件连同隔膜一起相对于可移动元件移动时的压力刺激。使用现有的mems制造工艺可制造mems传感器装置，从而实现以下设计目标：尺寸紧凑、耐用、可靠性增强以及制造具有成本效益。

本发明意图解释如何设计和使用根据本发明的各种实施例，而非限制本发明的真实、既定和公平的范畴和其精神。以上描述并不意图是穷尽性的或将本发明限于所公开的确切形式。鉴于以上教示，许多修改或变化是可能的。选择和描述实施例是为了提供对本发明的原理和本发明的实际应用的最佳说明，并且使本领域的技术人员能够在各种实施例中并利用适合于所预期具体用途的各种修改来利用本发明。当根据清楚地、合法地并且公正地赋予的权利的宽度来解释时，所有这样的修改和变化及其所有等效物均处于如由所附权利要求书确定的以及在本专利申请未决期间可以修正的本发明的范畴内。