模拟浮动栅极测斜仪的制作方法

本发明一般来说涉及半导体传感器及其制作方法的领域，且更特定来说(不具限制性)涉及一种模拟浮动栅极测斜仪及其制作。

背景技术：

测斜仪(inclinometer或clinometer)是一种用于测量物体或表面相对于重力的斜度(或倾斜)角度、仰角或俯角的仪器。通常取决于使用或应用的领域，测斜仪也称作倾斜仪、斜度计、梯度仪(gradientmeter或gradiometer)、水平计或水平仪等等。尽管机械测斜仪早已众所周知，但基于电子传感器的测斜仪及相关仪器的领域是相对近期的，在所述领域中正不断寻求性能及可靠性的改善。虽然已开发出使用基于微机电系统(mems)的组件(例如具有电极的检验质量块、弹簧及固定电极)的高级倾斜传感器，但仍需要以具成本效益的方式提供更好性能(举例来说，就优越的传感器零偏移及灵敏度、传感器线性度、迟滞现象、可重复性及温度漂移来说)的电子测斜仪。此外，进一步需要准许在无电力及/或低电力两种条件下快速且准确地测量倾斜借此实现在各种应用中的部署的倾斜仪器。

随着集成电路设计及半导体制作的不断改进，伴随着也追求包含电子测斜仪的基于半导体的传感器技术的改善。

技术实现要素：

下文呈现简化发明内容，以便提供对本发明的一或多个方面的基本理解。此发明内容并非本发明的扩展性概述，且既不打算识别本发明的关键或紧要元件，也不打算划定其范围。而是，本发明内容的主要目的为以简化形式呈现本发明的一些概念作为稍后所呈现的更详细描述的前言。

本发明的实施例广泛地针对于一种模拟浮动栅极(afg)测斜仪及其制作，其中提供多个afg传感器以检测由容纳于密封微沟道中的导电液滴在重力下沉降导致的放电的存在。与所述afg传感器相关联的多个传感器端口电极沿着所述测斜仪的弯曲密封微沟道的长度放置于按对应角度倾斜校准的特定位置处。在一个实施方案中，在测量期间在特定afg传感器端口处检测到的由于所述导电液滴在重力下的移动导致的放电用于确定所测量的表面倾斜。

在一个方面中，揭示测斜仪的实施例，其尤其包括半导体衬底及安置于所述半导体衬底上方的电介质层，所述电介质层界定容纳导电液滴的密封弧形微沟道。接入端口电极设置于所述密封弧形微沟道中，其中所述接入端口电极中的每一者与在所述相应接入端口电极的接近范围内的参考电极相关联且沿着所述密封弧形微沟道的弯曲部分安置。在一个实施例中，所述接入端口电极以按角度倾斜分辨率校准的弧长度彼此间隔开。所述测斜仪还包含形成于所述半导体衬底中的模拟浮动栅极(afg)装置，其各自对应于一或多个接入端口电极，其中所述afg装置中的每一者包括电耦合到所述对应接入端口电极的第一导体及电耦合到与所述对应接入端口电极相关联的所述参考电极的第二导体。实例性测斜仪还可包括耦合到所述afg装置中的每一者的控制电路或以其它方式与所述控制电路相关联，所述控制电路经配置以进行以下操作：(i)沿着插入有所述导电液滴的在所述对应接入端口电极与所述相关联参考电极之间的导电路径检测所述afg装置中的至少一者中的放电电流；及(ii)基于对所述afg装置中的所述至少一者的所述放电电流的所述检测而确定角度倾斜测量。

在另一方面中，揭示制作基于afg的测斜仪的方法的实施例。所主张方法尤其包括：在半导体衬底中形成多个afg传感器装置，其中所述afg装置中的每一者包括第一导体及第二导体，取决于实施方案，afg装置的数目取决于例如所要角度测量分辨率、角度倾斜的最大测量范围、密封微沟道的大小/形状等。在一个实例性实施例中，所述方法包括：在安置于容纳所述afg装置的所述半导体衬底上方的电介质层中形成或以其它方式界定弧形微沟道，其中所述弧形微沟道包含接入端口电极，所述接入端口电极中的每一者与在所述相应接入端口电极的接近范围内形成的参考电极相关联且沿着所述弧形微沟道的弯曲部分安置，所述接入端口电极以按角度倾斜分辨率校准的弧长度彼此间隔开。在一种布置中，所述afg装置的所述第一及第二导体分别操作为对应接入端口电极及参考电极。在另一布置中，所述afg装置的所述第一及第二导体可经由相应导电路径电耦合到对应接入端口电极及参考电极。因此可提供电连接路径以用于将每一接入端口电极耦合到对应afg装置的所述第一导体，且提供另一电连接路径以用于将与所述接入端口电极相关联的所述参考电极耦合到所述对应afg装置的所述第二导体。可将适合导电液滴(例如，具有合意的导电性质、物理/化学性质等)注入或以其它方式引入到所述弧形微沟道中，接着用顶盖结构密封所述弧形微沟道。在一种布置中，所述顶盖结构可包括具有一或多个电介质层的经倒置半导体晶片。此外，所述导电液滴可经定尺寸以在重力下在所述密封弧形微沟道内自由地移动。实例性制作方法还可包括：提供耦合到所述afg装置中的每一者的控制电路以执行下文中以额外细节陈述的一或多个功能。

附图说明

在附图的各图中以实例方式而非限制方式图解说明本发明的实施例，其中相似参考指示类似元件。应注意，本发明中对“一(an)”或“一个(one)”实施例的不同提及未必是对相同实施例的提及，且此类提及可意指至少一者。此外，当结合一实施例描述特定特征、结构或特性时，应认为：无论是否明确描述，结合其它实施例实现此特征、结构或特性在所属领域的技术人员的知识范围内。

附图并入本说明书中并形成其一部分以图解说明本发明的一或多个示范性实施例。将从结合所附权利要求书且参考附图作出的以下具体实施方式理解本发明的各种优点及特征，在图式中：

图1描绘根据本发明的实施例的实例性基于afg的测斜仪；

图2是实例性实施方案中根据本发明的教示的可用于图1的测斜仪实施例中的afg传感器装置或集成电路的电路图；

图3a是根据本发明的实施例的实例性afg传感器的等效电路，其中可归因于由测斜仪中的导电液滴实现的导电路径而导致放电；

图3b描绘根据本发明的教示配置的测斜仪中的afg传感器的实例性放电曲线；

图4描绘图解说明根据实例性实施例的基于导电液滴在重力的影响下于密封微沟道中的移动的角度倾斜测量的简化afg测斜仪；

图5描绘图解说明密封微沟道中的传感器端口的额外或替代布置的简化afg测斜仪；

图6描绘对应于图2中所展示的实施例的afg集成电路的实例性布局图；

图7描绘图6中所展示的布局的一部分的横截面图；

图8a到8c描绘用于感测经布置以在密封微沟道中自由移动的导电液滴的存在的afg集成电路的导体的实例性布局布置；

图9描绘图6中所展示的布局的一部分的横截面图；

图10a到10i描绘图解说明根据本发明的实施例的用于制作afg测斜仪的实例性过程流程的数个横截面图；

图11a及11b是根据本发明的实施例的用于制作afg测斜仪的实例性方法的流程图；

图12是根据本发明的实施例的使用afg测斜仪执行角度倾斜测量的实例性方法的流程图；及

图13描绘包含afg测斜仪作为在网络中操作的系统或网络元件的节点的框图。

具体实施方式

参考附图描述本发明，其中贯穿本发明相似参考编号通常用于指代相似元件。所述图未按比例绘制且仅经提供以图解说明本发明。下文参考用于说明的实例性应用来描述本发明的数个方面。应理解，陈述众多特定细节、关系及方法以提供对本发明的理解。然而，相关领域的技术人员将容易地认识到，可在不使用所述特定细节中的一或多者或者使用其它方法的情况下实践本发明。在其它实例中，未详细展示众所周知的结构或操作以避免使本发明模糊。本发明不限于动作或事件的所图解说明次序，因为一些动作可以不同次序发生及/或与其它动作或事件同时发生。此外，并非需要所有所图解说明动作或事件来实施根据本发明的方法。

在以下描述中，可参考附图，其中可参考图或其所描述的说明性元件的定向来使用特定方向术语(例如，“上部”、“下部”、“顶部”、“底部”、“左手边”、“右手边”、“前侧”、“后侧”、“垂直”、“水平”等)。由于可以若干种不同定向来定位实施例的组件，因此出于说明的目的且绝不以限制方式使用方向性术语。同样地，对称为“第一”、“第二”等特征的提及不指示任何特定次序、重要性等等，且此类提及可在取决于上下文、实施方案等加以必要的变通的情况下互换。应理解，可利用其它实施例，且可在不背离本发明的范围的情况下做出结构或逻辑改变。除非另外具体陈述，否则本文中所描述的各种示范性实施例的特征可彼此组合。

如本说明书中所采用，术语“耦合”、“电耦合”、“连接”或“电连接”不打算意指元件必须直接耦合或连接在一起。介入元件可设置于“耦合”、“电耦合”、“连接”或“电连接”的元件之间。

下文所描述的实例性半导体装置可包含半导体材料(如si、sic、sige、gaas或有机半导体材料)或者由所述半导体材料形成。半导体材料可体现为半导体晶片或半导体芯片，其尤其容纳若干个模拟浮动栅极(afg)集成电路、输入/输出及控制电路以及微处理器、微控制器及/或微机电组件或系统(mems)。半导体芯片可进一步包含非半导体的无机及/或有机材料，举例来说，绝缘体，例如电介质层、塑料或金属等。

现在参考图式且更特定来说参考图1，其中描绘根据本发明的实施例的可以适合半导体材料102制作成半导体产品或装置的实例性基于afg的测斜仪100。制作于半导体衬底上方的电介质层中的密封微沟道104经配置以容纳适合尺寸的导电液滴118，导电液滴118经布置以在重力的影响下在微沟道104内自由地移动。优选地，将密封微沟道104塑形为曲线或弧形形式，其可包括适合几何形状的至少一部分(例如，圆、半圆、四分之一圆、抛物线弧或椭圆形弧等等)。多个传感器接入端口电极106(1)到106(n)及对应参考电极108(1)到108(n)可沿着微沟道104的弯曲部定位，使得接入端口电极106(1)到106(n)以按特定角度倾斜分辨率校准的特定弧长度彼此间隔开，如下文将以额外细节描述。在一个实施方案中，可以角的度数或弧度校准角度倾斜。在另一实施方案中，可以梯度或斜度百分比或倾斜等等来校准角度倾斜。多个模拟浮动栅极(afg)传感器装置或集成电路110(1)到110(n)形成于半导体衬底中，对应于多个接入端口电极106(1)到106(n)及相关联参考电极108(1)到108(n)(举例来说，呈一一对应)，其中所述afg装置中的每一者包括电耦合到对应接入端口电极的第一导体及电耦合到与对应接入端口电极相关联的参考电极以接地或放电的第二导体。通过实例的方式，afg传感器装置110(i-1)具备耦合到对应接入端口电极106(i-1)的第一导体111a及耦合到对应参考端口电极108(i-1)的第二导体113a，所述耦合经由相应连接路径111b及113b。所属领域的技术人员在联合其它图参考此图后将认识到，尽管图1中图解说明细长连接路径111b及113b，但afg110(i-1)的第一导体111a及第二导体113a可以垂直集成的过程流程(例如，以实现较好的可制造性)制作以作为对应接入端口106(i-1)及参考电极108(i-1)操作，如下文中将参考实例性实施方案以额外细节陈述。

测斜仪100可进一步包含控制电路112或以其它方式与控制电路112相关联，控制电路112可作为afg装置的一部分以相同半导体衬底材料形成或单独地形成。无论控制电路112是如何耦合到afg装置110(1)到110(n)或以其它方式与afg装置110(1)到110(n)相关联，控制电路112优选地经配置以尤其执行以下操作：沿着插入有导电液滴的在对应接入端口电极与相关联参考电极之间的导电路径检测afg装置中的至少一者中的放电电流(例如，当耦合到对应afg装置的接入端口电极及相关联参考电极由于导电液滴118在重力下经沉降以覆盖至少特定接入端口电极及相关联参考电极(例如，取决于在将测斜仪定位于表面上以进行测量时的倾斜)以在其间形成导电路径而呈导电关系时)。控制电路112还可经配置以基于对afg装置中的所述至少一者的放电电流的检测(例如)通过使放电afg装置的位置与其经校准角度倾斜关联、查询查找表等等而确定角度倾斜测量。

在一种布置中，参考电极108(n)可在对应接入端口电极106(n)的选定接近范围(其可称作电极间距离115)内形成，使得导电液滴118可经定大小以在导电液滴118在重力下沉降于一个接入端口电极处时仅覆盖所述接入端口电极及对应参考电极。在另一布置中，导电液滴118可经定大小在导电液滴在重力下沉降时覆盖多于一个接入端口电极及对应参考电极以在其间提供相应导电路径。在此布置中，控制电路112可经配置以检测耦合到由导电液滴118覆盖的相应多个接入端口电极的多个afg装置中的放电电流且基于多个接入端口电极沿着密封弧形微沟道104的弯曲部分的相应位置而确定特定角度倾斜测量。

下文将参考图解说明本发明的各种图式及实施例的其余图式的各图陈述关于控制电路112的功能性、接入端口电极及参考电极的配置及放置、实例性afg装置及相关联微沟道的制作及在制造期间对实例性测斜仪的校准的额外细节。

图2描绘实例性实施方案中根据本发明的教示的可用于图1的测斜仪实施例中的afg传感器装置200的电路图。在此实例中，afg传感器装置200布置成包含集成电路202的子系统的形式，其中控制电路203可为实施例的一部分或以其它方式与图1的控制电路112相关联。如从图2可见，控制电路203可耦合到集成电路202的各个节点以施加各种控制信号且监测电参数以执行下文进一步详细描述的功能。举例来说，此类功能可包含但不限于适当地偏置集成电路202、将浮动栅极(再)充电及擦除，以及监测放电电流。如上文所述，控制电路203可整体或部分地实现为部署于传感器装置200的子系统内的单独电路，传感器装置200可安置成与外部处理器电路及/或节点通信。在一些实现方案中，控制电路203的全部或一部分可连同模拟浮动栅极功能性一起在集成电路202自身中实施。在任何情况下，预期参考本说明书的所属领域的技术人员将能够以适于执行本文中所描述的功能的方式使用针对待使用的特定架构可用且适当的技术来容易地实施控制电路203。

集成电路202优选地包含可结合其使用本发明的实施例的模拟浮动栅极电路及结构。优选地，实例性模拟浮动栅极电路包含服务于多个功能的标识为图2的布置中的浮动栅极电极210的电浮动电极。图2的电路202中的模拟浮动栅极电极210的一个功能是操作为存储电容器212的极板。根据此实施例，存储电容器212的另一极板在端子g(例如，控制栅极)处从控制电路203接收栅极电压vg，使得电荷可在适合偏置电压下由存储电容器212存储。浮动栅极电极210的另一功能是操作为金属氧化物半导体(mos)晶体管204的栅极，基于适合cmos技术，mos晶体管204可为n沟道或p沟道装置。在描绘n沟道装置的图2的实例中，晶体管204的漏极206在漏极端子d处从控制电路203接收漏极电压vd，且晶体管204的源极208在源极端子s处被偏置为参考电压，例如，如所图解说明的接地参考。在此布置中，控制电路203在端子g处施加的栅极电压vg将经由存储电容器212以电容方式耦合到浮动栅极电极210，其中所述电压确立mos晶体管204的栅极处的电压，且因此确立晶体管204针对给定漏极到源极电压vd在其漏极d与其源极s之间传导的程度。

在图2的实例性布置中，浮动栅极电极210还充当隧穿电容器218、220中的每一者的极板。隧穿电容器可向浮动栅极电极210施加电荷或从浮动栅极电极210移除电荷，借此将其“编程”为特定模拟状态。在集成电路202的实例中，隧穿电容器218的与电极210极板相对的极板连接到端子tp，而隧穿电容器220的相对极板连接到端子tn。预期用于隧穿电容器218、220的电容器电介质是相对薄的，以允许例如福勒-诺德海姆(fowler-nordheim)隧穿等机制取决于偏置而在端子tp、tn与浮动栅极电极210之间转移电荷。尽管隧穿电容器218、220可准许到浮动栅极电极210上的所存储电荷的编程及所述电荷的移除(“擦除”)(如上文所述)两者，但预期在一些实施方案中可实施这些隧穿电容器218、220中的仅一者。

在浮动栅极电极210作为模拟浮动栅极装置的一般操作中，通过相对于端子tp处的电压且相对于存储电容器212的相对极板处的接地参考电压向端子tn施加适当负电压的脉冲以致使电子隧穿隧穿电容器220而执行浮动栅极电极210的“编程”。由于由电容器218、220、212形成的分压器，所述编程电压的大部分将跨越隧穿电容器220出现，从而使得电子能够隧穿其电容器电介质通达模拟浮动栅极电极210且在浮动栅极电极210处被捕获。相反地，可通过相对于端子tn且相对于存储电容器212的相对极板处的接地参考电压在端子tp处施加适当正电压而从浮动栅极电极210移除电子(“擦除”)。再次，电容器218、220、212的分压器操作使得所述电压的大部分被致使跨越隧穿电容器218出现，从而致使在浮动栅极电极210上捕获的电子隧穿其电容器电介质通达端子tp。在模拟感测中，可调整编程及擦除脉冲的持续时间以精确地设定浮动栅极电极210处的电荷状态。在编程及擦除之后，情形可能是，电荷在浮动栅极电极210上被捕获的程度将确立跨越存储电容器212的电压，且因此确立用于mos晶体管204控制其沟道导通的栅极电压。

基于前述描述且依据图2，控制电路203耦合到集成电路202的浮动栅极装置的各个端子，包含耦合到端子g、d、tp、tn以便分别施加对应电压vg、vd、vtp、vtn。在此实例性布置中，控制电路203监测由晶体管204传导的漏极电流id，例如，通过检测因其漏极电压vd的偏置汲取的电流以直接测量漏极电流id。或者，晶体管204可驱动模拟电路或其它功能(例如放大器)，据此控制电路203可获得测量或检测晶体管204的漏极电流id的存在。在额外或替代实施例中，控制电路203还可包含计时器功能(例如计时计数器或其它常规计时器)以为监测/检测漏极电流id或其放电、在延迟周期之后施加(再)充电脉冲等提供时间基础，如下文将描述。

在图2的所说明实施例中，afg集成电路202还包含：导体元件216(例如，感测导体)，其电连接到浮动栅极电极210；及参考导体元件214，其耦合到参考电压(例如接地)但通过预定量的分隔或接近范围以其它方式与导体元件216电隔离并且与集成电路202中的模拟浮动栅极装置的其它节点电隔离。如从下文描述将显而易见，导体元件216、214可构建为操作为根据本发明的教示的安置于密封微沟道中的一对接入端口电极与参考电极的金属垫片。

图3a描绘根据本发明的实施例的实例性afg传感器的等效电路300a，其中可归因于由安置于测斜仪的微沟道中的导电液滴实现的导电路径而发生放电。如图3a中所展示，此等效电路300a包含接收栅极电压vg的存储电容器212及漏极经偏置处于电压vd且源极处于接地的晶体管204。由导电液滴304(如由安置于图1的密封微沟道104中的液滴118示范)提供的在导电元件216与参考导电元件214之间的导电路径可在此等效电路中通过开关302与可取决于液滴的导电性质忽略的固定电阻器(未具体展示)的串联连接而模型化。举例来说，高度离子化的水滴可比较低离子化的水滴电阻率低。如所属领域的技术人员将认识到，用于本发明的目的的工作液体或流体的导电性质将实现导电路径，通过所述导电路径经激励浮动栅极的电荷可经由导电元件216与参考导电元件214之间的路径以与所述液体的导电率成比例的速率放电。图3b就放电来说定性地图解说明此等效电路的操作，其中在曲线图300b中将id放电曲线350图解说明为随时间而变。在图3b中在时间t0之前，图3a的电路的初始状况是漏极电压vd及栅极电压vg两者均高于晶体管204的阈值电压(即，经充电状态)，同时参考电压(举例来说，接地)偏置参考导体及源极节点中的每一者。栅极电压vg的高分率(通常大约90％)将以电容方式耦合到浮动栅极电极210，从而接通晶体管204且导致在时间t0之前传导漏极电流id0。在液滴沉降于特定afg传感器端口处之前的此操作点处，在感测导体元件216与参考导体元件214之间不存在导电路径。如此，浮动栅极电极210不放电到接地，且漏极电流id在电平id0下保持恒定。当密封微沟道104中的导电液滴沉降于特定afg传感器端口处(在重力下，归因于在测量时表面的倾斜)时，其在导体元件216与参考导体元件214中的一或多者之间提供导电路径，这可说明性地展示为等效电路300a的开关302闭合。存在于浮动栅极电极210处的电荷将因此从导电元件216通过液滴304的导电路径传导到参考导体元件214处的接地电位。当电荷从浮动栅极电极210移除时，晶体管204的栅极电位下降，借此致使漏极电流id在时间t0之后下降，如图3b的id电流放电曲线350中所展示。

所属领域的技术人员将认识到，可检测、监测、测量或以其它方式处理afg传感器(其为设置于微沟道的经校准角度位置处的多个afg传感器的一部分)的id电流的此下降以便与表面的角度倾斜关联或以其它方式确定所述角度倾斜。在一个实例性实施方案中，可作为测斜仪控制电路(例如，控制电路112)的功能性的一部分执行此类操作，如上文中所陈述。在一个实施例中，可在检测到id电流的下降之后立即做出确定。在另一实施例中，可在经过某一时间之后及/或在id电流下降到特定电平时做出确定。在导电液滴经定大小以在于重力的影响下沉降时覆盖多个afg接入端口的情况下，实例性控制电路可经配置以不仅检测是否存在相应afg传感器中的id电流下降而且还测量不同下降速率、实际电流值等等，且以更高级确定逻辑(例如，经加权平均值等)使用所述信息以便基于在测量时经历id电流放电的多个接入端口电极的相应位置而达成特定角度倾斜测量。

图4是根据实例性实施例的afg测斜仪400的简化演示，其图解说明基于导电液滴在重力的影响下于密封微沟道中的移动的角度倾斜测量。如下文将看出，虽然将包括安置于微沟道中的多个afg传感器端口的测斜仪以适合半导体材料制作为平面装置，但其可在测量设备或装置中经定向使得在将所述设备放置或定位于表面上以进行测量时，测斜仪的密封微沟道中的导电液滴经历垂直重力。因此，当将测斜仪放置于平坦表面上时，密封微沟道中的导电液滴的位置指示0度倾斜(即，“零角度”位置，也称为初始垂直参考线或初始铅垂线)。如果测量表面具有负或正的斜度，那么导电液滴在重力下在密封微沟道内沿着其弯曲部分从零角度位置向左或向右移动以界定新的铅垂线，所述铅垂线从初始垂直参考的偏转便是表面的角度倾斜的测量值。针对密封微沟道假设简单圆形几何形状(例如，密封微沟道是圆的一部分)，已知圆弧的弧长度所对向的角度(θ)与圆的半径(r)相关。更特定来说，弧的长度等于半径乘以弧度为单位的所对向角度的量值，其可在考虑到1弧度＝180/π度的情况下转换为度数。因此，对于具有形成具某一直径的圆的部分的弧形部分的形状的密封微沟道，若干个传感器接入端口可设置于零角垂直参考线的任一侧上，所述零角垂直参考线在对称布置中正好处于弧形部分的长度的中间点。为了使测斜仪具有±45度的范围，密封微沟道因此必须包括对向90度或π/2弧度的四分之一圆。同样地，为了使测斜仪具有度±90的范围，密封微沟道需要为至少半圆，半圆“对向”180度或π弧度。

仍通过说明的方式继续圆形几何形状实施例，角度测量分辨率可定义为r＝{角度倾斜的最大测量范围}/(n-1)，其中n＝设置于密封微沟道中的传感器接入端口的数目。举例来说，如果密封微沟道包括半圆以测量±90度的角度倾斜，那么需要181个传感器接入端口或电极来实现1度的角度倾斜分辨率，其可沿着密封微沟道的长度以对向1度的特定弧长度间隔开。为了获得半度角度分辨率，实例性半圆形微沟道将因此需要361个传感器接入端口，其沿着微沟道的长度以对向半度的特定弧长度间隔开。

所属领域的技术人员将认识到，可在制作期间基于联合正制作的特定微沟道的大小及形状用于测斜仪的传感器接入端口的数目而相应地校准曲线弧形微沟道的长度。此外，尽管本文中已图解说明特定圆形几何形状的各种实例，但还可在加以必要的变通的情况下应用类似校准方法，其中实施具有不同曲率的非圆形微沟道、管、沟槽等(例如，抛物线或椭圆形弧、平滑可微分曲线等等)。

转到图4的实例性测斜仪实施例400，将半圆形微沟道404图解说明为具有多个传感器接入端口电极406-1到406-12及对应多个参考电极408-1到408-12。在考虑到存在12对电极的情况下，此实施例的角度分辨率是16.363°，其中12对电极以针对微沟道404的给定半径对向16.363°的弧长度407间隔开。最初，在平坦表面上，容纳于微沟道404内的导电液滴410处于界定初始垂直参考线415的0°位置。当将测斜仪400放置在相对于平坦表面或水平线420成一角度的倾斜表面419上时，导电液滴410移动到与零角位置相距3弧长度的新位置，从而界定新的铅垂线416。由于在传感器接入端口电极406-9与相关联参考电极408-9之间形成导电路径，因此耦合到电极406-9、408-9的与afg装置相关联的控制电路检测到放电，其可关联为49.09°的角度倾斜(例如，通过查找表)，所述角度倾斜可经由适合显示器或其它用户接口作为输出被读出。此外，由于涉及因倾斜表面线419及参考平行线418与横向垂直线416相交导致的全等角的简单欧几里得(euclidian)平面几何学，初始垂直参考线415与新的垂直参考线416之间的对向角也是倾斜表面419与水平线420之间的角度倾斜

尽管图1及4的实例性测斜仪实施例中将多个传感器接入端口电极及对应参考电极图解说明为在密封微沟道内放置成彼此成对接近的正方形垫片，但所属领域的技术人员将认识到，在本发明的范围内数种变化形式是可能的，如参考下文详细陈述的一或多个额外或替代实施例将看出。通过实例的方式，图5描绘另一简化afg测斜仪500，其图解说明其中安置于密封微沟道510中的五个传感器端口电极502-1到502-5以对向45°角的经校准弧长度508放置的布置。每一传感器端口电极502-1到502-5由分离开选定距离的参考电极环或正方形带504-1到504-5环绕。此外，另外或任选地，参考电极环504-1到504-5可例如通过将每一参考电极耦合到其邻近参考电极的电导体506而电连结在一起，借此形成在实例性实施方案中安置于微沟道510内的连续参考带、条带或基础环。所属领域的技术人员将进一步认识到，参考电极不必呈任何特定形状或大小，只要设置于测斜仪的密封微沟道内的导电液滴覆盖接入端口电极与其对应参考电极之间的分隔距离使得afg传感器的浮动栅极上的电荷在倾斜测量操作期间放电即可。

图6描绘对应于图2中所展示的实施例的afg集成电路的实例性布局图。如所属领域的技术人员将认识到，图6中所展示的布局600是可使用用于构造模拟浮动栅极结构(例如可用于实施图2的电路)的若干种制作技术及线宽度实施的说明性实例性布局。因此预期实例性浮动栅极结构可通过已知或迄今为止未知的制造方法(延伸到亚微米制作工艺或包含亚微米制作工艺)制作。进一步预期参考本说明书的所属领域的技术人员将能够在不进行过度实验的情况下以所要制造技术容易地更改本文中所陈述的实例性afg集成电路设计。

如图6中所展示，可将浮动栅极电极构造为具有特定几何形状的多晶体硅(多晶硅)元件610，其可在半导体晶片的表面上方(或在绝缘体上硅(soi)的上下文中，在半导体表面层上方)延伸以形成多个装置或组件。多晶硅元件610通常经掺杂为所要导电性类型及浓度以在所要程度上导电；举例来说，针对实例性n沟道mos晶体管204通过n型掺杂。在实例性实施方案中，多晶硅元件610可在其端部中的一者处具备经加宽部分，所述经加宽部分操作以充当存储电容器212的下部极板。除形成电容器的下部极板外，还可在不背离以实例性过程实施的制造技术的设计规则或临界尺寸的情况下将多晶硅元件610设计为较窄条带(举例来说，为最小特征大小)。图7中所图解说明的沿着x-x’的存储电容器212横截面将多晶硅元件610的下部极板部分展示为上覆于沟槽隔离电介质结构708上。栅极电介质层706(例如，由沉积二氧化硅或热二氧化硅形成)安置于隔离电介质结构708的表面与多晶硅元件610之间，栅极电介质层706也将在其上覆于有源区域上的那些位置处(即，在晶体管204及隧穿电容器218、220处)下伏于多晶硅元件610下。还可沿着多晶硅元件610的垂直侧壁设置侧壁氧化物702。在所展示的实例性实施例中，其中形成隔离电介质结构708的表面是p型硅衬底710(用于n沟道afg装置)的顶部表面。存储电容器212的上部极板602可由例如氮化钽(tan)等金属形成且在此位置处上覆于多晶硅元件610的经加宽部分上。在本发明的此实施例中，屏蔽浮动栅极610的电容器电介质704可由一或多个电介质层(例如，氮化硅、二氧化硅或者这些或其它电介质材料的组合)形成。

继续参考图6，可沿着多晶硅元件610的上覆于有源区域上(即，不上覆于隔离电介质结构708上)的那些部分构造晶体管204及隧穿电容器218、220。特定来说，可在多晶硅元件610的上覆于p型衬底710的有源区域的所述部分处界定mos晶体管204，其中栅极电介质706安置于多晶硅元件610与所述有源区域之间。晶体管204的源极及漏极可形成为(例如，以常规自对准制作工艺)在多晶硅元件610的相对侧上植入且散布到p型有源区域中的重掺杂n型源极/漏极区域608。可使来自上覆金属导体且对应于端子d、s(如在图2的电路中)的顶侧触点穿过层间电介质层通达源极/漏极区域608。

可以用于浮动栅极装置的常规方式构造隧穿电容器218、220。在一个实例性实施例中，可以本质上与n沟道mos晶体管204类似的方式但在多晶硅元件610上覆于经隔离p型阱的一实例(例如，通过掩埋式n型层及n阱环与下伏衬底隔离的p阱)上之处构造隧穿电容器220。栅极电介质层706形成于多晶硅元件610与p阱的表面之间以充当电容器电介质层。重掺杂n型源极/漏极区域604可以自对准方式形成到经隔离p阱中。端子tn可经由触点连接到其中形成这些源极/漏极区域604的经隔离p阱，使得所得半导体结构作为电容器而非晶体管操作，但其中源极/漏极区域604在将负偏置施加到端子tn时充当电子源。同样地，可以本质上与隧穿电容器220类似的方式但在多晶硅元件610于形成到衬底710中的n阱的表面处上覆于栅极电介质层706上的位置处构造隧穿电容器218。端子tp通过触点结构(布局600中未具体展示)连接到此n阱，且形成于多晶硅元件610的任一侧上的p型源极/漏极区域606在将正偏置施加到端子tp时充当空穴源。所属领域的技术人员应了解，可根据适合于特定实施方案及制造技术的此类其它布置构造隧穿电容器218、220。

在图6中所展示的实例性布局实施例600中，隧穿电容器218、220之间(一方面)及其与存储电容器212之间(另一方面)的相对面积的差异以及电容器电介质材料及厚度方面的任何差异将在这些元件之间的相对电容上反映出来。由于存储电容器212的电容基本上大于隧穿电容器218、220的电容(以及晶体管204的寄生电容)，因此可以合理偏置电压实现电子的隧穿以避免损坏或击穿。预期电容性耦合的此不同为提供于根据本发明的教示的实例性测斜仪实施方案中的多个afg装置提供极好的(再)编程(即，(再)充电)及擦除性能。

预期afg电路相对于上文所描述的电路在电构造及物理构造上的许多变化形式。从电的角度，实例性变化形式可包含布置为如此项技术中已知的双重浮动栅极差分放大器电路的电路(例如参考电路)。如上文所提及，其它模拟浮动栅极电路的实例包含模拟存储器装置及数字电可编程存储器单元(包含可设定为反映多位数据值的两种以上可能状态中的一者的单元)。从构造角度，此类变化形式包含浮动栅极装置的其它布置，包含多晶硅到多晶硅浮动栅极电容器、多晶硅到有源电容器等等，且包含除福勒-诺德海姆隧穿外还可通过其它机制编程的浮动栅极装置。预期参考本说明书的所属领域的技术人员将能够在不进行过度实验的情况下容易地实现适用于特定电路应用的这些及其它变化形式。

图8a到8c描绘用于感测经布置以在重力下于密封微沟道中自由移动的导电液滴的存在的afg集成电路的导体的实例性布局布置。图9以额外细节描绘图6中所展示的布局的一部分的横截面图。联合上文所描述的图6及7累积地参考这些图，导体元件216可形成为集成电路202的表面处的金属垫片以与多晶硅元件610(即，图2中的浮动栅极电极210)电接触。在图8a的导体实施例800a中，参考导体元件214可形成为以特定分隔或距离802a围绕导体216的同心环。在图8b的导体实施例800b中，参考导体元件214可具有环绕导体元件216但以适合分隔802b与其间隔开的不同几何形状(例如，正方形)。在图8c的另一实例性实施例800c中，可设置定位于耦合到多晶硅浮动栅极610的导体元件216的接近范围802c内的一或多个参考导体元件214。在另一布置中，多个afg传感器装置的参考导体元件214可共同连接或电连接在一起以沿着本发明的实例性测斜仪的密封微沟道的弯曲部分形成参考环、带或条带或者类似结构，如先前所述。所属领域的技术人员将容易地认识到，可关于测斜仪实施方案中的afg传感器装置的导体元件提供数种其它变化形式、修改及布置，只要导电液滴大小适合于提供如上文中所描述的导电路径即可。

图9的横截面图900中特别图解说明类似于图8a或图8b的布置的导体布置，其中示范在布局600的y-y’处截取的横截面。在此实例中，第一层间绝缘体902上覆于多晶硅元件610上，其中第一导电插塞906安置于绝缘体902中的通孔中且与多晶硅元件710接触，如所展示。由金属(即，第一金属层级)或另一导体材料形成的导电垫片908安置于第一层间绝缘体902的表面处且与插塞906接触。类似地，第二层间绝缘体层904上覆于第一层间绝缘体902上，其中第二导电插塞910形成于穿过层904的通孔中以接触导电垫片908。在此实例性中，导体元件216形成于第二层间绝缘体904的表面处，在上覆于导电插塞910上且与导电插塞910接触的位置处。如此，导体元件216通过插塞910、906及垫片908的串联连接而与多晶硅元件610(其形成图2中的浮动栅极电极210)电接触。虽然在图9的实例性横截面图900中将插塞906、910及垫片908全部图解说明为直接上下叠覆，但还预期插塞906、910可视需要彼此横向分离(即，在沿着其长度的不同位置处接触导电垫片908)。另外，虽然图9的实例性实施例展示安置于导电元件216与多晶硅610之间的单个金属层级(垫片908)，但应了解，各个层之间可包含两个或多于两个金属层级，如此项技术中已知。在任何情况下，根据这些实施例，导电元件216设置于afg传感器电路的表面处，在顶部绝缘体层(图9的实例中的层904)上面或替代地通过保护性外涂层或者其它上覆绝缘体层中的开口暴露。

如上文所述，一或多个参考导电元件214也可设置于afg传感器电路的表面处，参考导电元件214可包括形成于与导电元件216相同的导电层中且接近于导电元件216但与导电元件216间隔开的一或多个金属特征。在一个实例性实施例中，参考导电元件214可以面积显著大于导电元件216的金属垫片的形式设置。此外，预期此多个金属垫片可经布置以环绕导电元件216(类似于上文所描述一或多个实例性导体布置)以便能够由液滴950覆盖或插入，图9中说明性地展示为两个插入布置。在任何情形中，参考导电元件214各自与感测导电元件216分离特定距离或分隔802a-c(如先前所陈述)，且如此不与导电元件216直接电接触(就此而论，在实例性实施方案中也不与模拟浮动栅极电路的任何其它节点接触)。预期在所有侧面上环绕导电元件216的一或多个参考导电元件214可经设计以提供可重复且一致的测量结果。每一参考导电元件214优选地与在操作时将处于参考电压(例如接地)的导体或半导体区域接触。此外，如在导电元件216的情形中，每一参考导电元件214可暴露于afg传感器电路的表面处，在顶部绝缘体层(图9的实例性实施例中的层904)上面或替代地通过保护性外涂层或者其它上覆绝缘体层中的开口暴露。

图10a到10i描绘图解说明根据本发明的实施例的用于在形成afg传感器电路之后制作afg测斜仪的实例性过程流程的横截面图。图10a展示关于已通过适当流程(例如，如上文所陈述)处理以导致每裸片(即，每测斜仪装置)形成多个afg传感器的半导体晶片的制作阶段1000a，每一afg传感器包括顶侧导体元件1014、1016，下伏于所述导体元件下的一或多个金属层级或层1012-1、1012-2，及形成于其中界定有源极/漏极区域1004/1006的适合衬底1002上方的相关联浮动栅极电极1008。所属领域的技术人员将认识到，afg传感器的确切数目及空间布置取决于各种设计因素，例如测斜仪装置可测量的角度倾斜的范围(例如，±45度、±60度、±90度等)、角度倾斜测量的分辨率(即，可以可靠方式测量的角度倾斜的最小量)、待形成的微沟道的大小/形状、导电液滴大小等等，如先前所述。举例来说，如果期望具有±90度范围的测斜仪处于1度分辨率，那么将需要181个afg传感器电路，其需要沿着半圆形微沟道的经校准弯曲部分以适当弧长度放置，如上文中所描述。

为了形成微沟道，将适合厚度的电介质层1020(例如，二氧化硅)沉积于导体元件1014、1016上方，如制作阶段1000b中所展示，其中操作为接入端口电极的导体元件1014电耦合或连接到浮动栅极1008，而导体元件1016经提供作为与其相关联的参考电极。制作阶段1000c图解说明蚀刻过程，其中在电介质层1020中形成开口微沟道或沟槽1022a。接着将氮化硅衬里1024沉积于开口微沟道1022a中以给开口微沟道1022a的底部及侧壁加衬，如制作阶段1000d中所展示。在制作阶段1000e中，执行氮化物蚀刻过程以便分别在导体1014及1016上方形成开口1026a、1026b。使用若干种微施配技术(例如，喷墨沉积、微注射沉积等)将适合尺寸(例如，从1微米到数微米)的单个导电液滴或微液滴1026沉积到开口微沟道1022a中。如图10f的制作阶段1000f中所图解说明，液滴1026优选地经定大小以在沉降于特定afg接入端口处时覆盖导体元件1014与1016之间的分隔。将在一个实例性实施例中可包括硅衬底1032、二氧化硅1034及氮化硅1036的先前形成的晶片的顶盖结构1030倒置且定位于具有afg电路的晶片(也称为传感器晶片)上方，如制作阶段1000g中所展示。在一个实施例中，可将顶盖晶片结构1030的硅衬底1032薄化为适合厚度，其上形成有具有适当厚度的氧化物层1034及氮化物层1036。

在制作阶段1000h中，使经倒置顶盖晶片结构1030与传感器晶片接触且接合到传感器晶片以便形成其中容纳导电液滴1026的密封微沟道1022b。可通过蚀刻过程在顶盖晶片1030中且穿过顶部电介质层形成设置于afg测斜仪装置中的适当位置处的接合垫片1040(例如，在金属化阶段中的一或多者期间形成)上方的开口1042，如图10i的制作阶段1000i中所图解说明。

取决于分辨率及/或导电液滴的大小，基于圆的微沟道的大致尺寸可为数百微米的直径及高达数微米的宽度。由于低至1μm的液滴大小是可能的，因此在实践本发明的实施例时可实施各种微沟道几何形状。通过说明的方式，针对1度分辨率且在假设液滴一次仅覆盖一个传感器端口的情况下，实例性微沟道可包括500μm到1800μm的直径及介于例如从2μm到25μm的宽度。当然，可通过在校准/复位期间确定液滴的宽度且在后续计算/校准时使用所述宽度来确定斜度而使所述直径更小且使端口移动为更靠近在一起。

图11a及11b是根据本发明的实施例的用于制作afg测斜仪的实例性总体过程流程或方法1100a/b的流程图。在框1102处，可在半导体衬底中形成多个afg传感器装置，其中每一afg装置包括第一导体及第二导体。在沉积于半导体衬底上方的电介质层中形成或以其它方式界定具有适合几何形状(例如，弧形或曲线形状)的微沟道(框1104)，其中弧形微沟道包含形成于其中的多个接入端口电极及对应多个参考电极。如上文所述，接入端口电极是沿着弧形微沟道的弯曲部分安置，接入端口电极以按角度倾斜分辨率校准的弧长度彼此间隔开。在一个实例性实施方案中，可直接在afg传感器装置上方形成微沟道(如上文中所描述)，借此afg传感器装置的第一及第二导体元件分别操作为接入端口电极及相关联参考电极。在替代或额外布置中，可提供相应电连接路径以用于将每一接入端口电极耦合到对应特定afg装置的第一导体且将与接入端口电极相关联的参考电极耦合到对应特定afg装置的第二导体，如框1106处所陈述。在框1108处，将导电液滴沉积、注入或以其它方式引入到弧形微沟道中，接着用顶盖结构密封弧形微沟道(框1110)。如先前所述，导电液滴可经定尺寸以例如在沿垂直定向放置、放置于倾斜表面上等等时候在重力下于密封弧形微沟道内自由移动。实例性流程1100b可进一步包含提供耦合到afg装置中的每一者的控制电路，所述控制电路经配置以尤其进行以下操作：(i)沿着插入有导电液滴的在对应接入端口电极与相关联参考电极之间的导电路径检测afg装置中的至少一者中的放电电流，及(ii)基于对afg装置中的至少一者的放电电流的检测而确定角度倾斜测量，如框1112处所陈述。

图12是根据本发明的实施例的关于使用afg测斜仪的操作1200(例如，执行角度倾斜测量)的实例性方法的流程图。在框1202处，在将afg测斜仪放置于平坦表面(例如，已知参考水平线)上之后通过在传感器电路节点处施加适合偏置电压(所述电压可由相关联控制电路提供)而将所述测斜仪的浮动栅极电极充电。接着将测斜仪移动到将在其处测量角度倾斜或斜度的位置(例如，倾斜表面)(框1204)。当测斜仪的导电液滴沉降于特定接入端口处时，耦合到所述接入端口或与所述接入端口相关联的afg装置在其浮动栅极电极中经历电荷损耗，借此导致id电流减小。取决于实施方案，一或多个afg装置可展现电荷损耗(例如，在多于一个接入端口被导电液滴覆盖的情况下)。由于在制造期间按特定倾斜角度校准此类放电afg装置的位置，因此电荷损耗的存在或检测用于确定测斜仪经受的最大斜度或与所述最大斜度相关，所述最大斜度可经由适合用户友好型接口输出(例如数字读出)(框1206)。在完成测量过程之后，可通过适合中和脉冲使afg装置的浮动栅极电极放电(框1208)以便使测斜仪适合于进行下一测量过程。在一个实例性实施例中，afg传感器的浮动栅极电极可通过隧穿电容器(例如，图2的实施例中的电容器218、220)中和以便不具有残余电荷。可通过向端子tn施加适当负电压(例如，大约-10伏)的脉冲及在端子tp处施加适当正电压(例如，大约+10伏)的脉冲中的任一者或两者而执行适合中和过程，两者均相对于施加到所有其它节点(栅极g、源极s、漏极d)的接地参考电压。此操作打算从浮动栅极电极210移除任何残余正电荷及残余电子。一旦在此过程中被中和，浮动栅极电极便处于已知中性状态且可接着通过在栅极g处施加偏置电压而被充电。并且，由于在感测/接入端口处可存在归因于读取操作的暂时电荷非均衡耗尽，因此在建立新的均衡条件之前可需要等待周期或时间延迟(框1210)。此后，通过将afg测斜仪的浮动栅极电极再充电而重复所述过程(框1212)以进行后续测量操作。

图13是包含afg测斜仪作为在网络中操作的系统、设备或网络元件的节点1300的框图。所属领域的技术人员将认识到，图13图解说明其中可实施本发明的实施例的传感器节点或网络元件的高层级架构。通过实例的方式，可预期节点1300部署于分布式网络系统(例如，作为物联网(iot)实施方案)中。节点1300可优选地包含可编程子系统(包含嵌入式微控制器单元(mcu)1302)与各种外围功能的组合。举例来说，节点1300可通过容纳于适合于其环境的适当壳体或外壳中的上面可安装mcu1302以及其它集成电路及离散组件(视需要)的单个电路板而以物理方式实现。或者，节点1300可通过多个电路板(取决于其功能性作为单个集成电路或者作为较大电子系统的一部分)实现。在图13中所描绘的节点1300的架构中，与其它节点及可能与主机计算机系统及/或网络服务器的通信可通过无线收发器1314执行，无线收发器1314以针对所使用的特定通信设施适当的方式构造且操作。如果将以无线方式执行通信，那么若干个常规协议及物理层标准(包含ieee802.11a/b/g/n等、蓝牙及蓝牙4.0(即，蓝牙低能量或“ble”))中的任一者可充当此通信设施。替代地或另外，收发器1304可经配置以用于经由以太网或另一类型的有线网络通信。

节点1300还可包含用于与节点外部的物理环境相互作用的一或多个输入/输出(i/o)功能或接口。举例来说，根据本发明的实施例提供的基于afg的测斜仪传感器装置1304可耦合到mcu1302且由mcu1302控制。任选地，控制输出电路1306也可经提供作为节点1300的一部分，耦合到mcu1302且由mcu1302控制以实现控制器功能。控制输出电路1306的实例可包含模拟输出驱动器电路、串行及并行数字输出、脉冲宽度调制(pwm)输出驱动器电路、用于警报或信号器的驱动器电路及led驱动器(举几个实例)。如所属领域的技术人员将认识到，输入/输出功能的特定数目及功能可取决于节点1300将在联网系统中执行的条件及操作。此外，额外传感器及控制器功能也可包含为节点1300的一部分，例如，温度传感器、运动传感器、湿度传感器、适合于工业仪器中的各种类型的换能器、相机、热成像传感器、光电传感器等等。节点1300还可包含用于控制对节点内的各种功能的供电的电力管理功能1312。举例来说，节点1300可由任一或多个源(包含有线电力(例如，经由usb的电力、从整流器或微型电网输出的dc)、电池电力、太阳能电力、无线电力传送(例如，经由无线通信设施或单独地)等等)供电。

节点1300中的mcu1302可经配置以(举例来说)通过经编程以执行存储于存储器资源1308中或通过通信设施经由无线收发器1314接收的程序指令的逻辑电路而包含本发明的此实施例的构造及操作特有的特定功能。举例来说，可编程逻辑的至少一部分可由逻辑单元alu1310表示，逻辑单元alu1310与在此实例中也在mcu1302内实施的存储器资源1308以组合方式操作。所属领域的技术人员在参考本发明后将认识到，在一个实例性实施方案中，无论节点1300是否经提供作为网络元件，控制电路操作的与afg充电、再充电、中和脉冲的施加、角度倾斜的关联/确定(例如，以多种测量模式，例如度、弧度、斜度/梯度百分比等)相关的至少一部分均可通过mcu1302执行或与mcu1302共享。

基于前述具体实施方式，所属领域的技术人员将了解，本发明的实施例提供用于以电子方式进行斜度测量的快速、准确且需低电力的测斜仪解决方案。通常，本发明的afg测斜仪的电力消耗取决于测量速率，这是因为可存在充电/再充电及加中和脉冲的重复操作。本发明的实施例还可在无电力的情况下用于确定最大斜度，这是因为afg传感器是非易失性的(浮动栅极电极上的电荷由于环绕其的氧化物层而被捕获)且仅导电液滴沉降于其处的那些传感器端口展现放电状况，借此指示适当斜度测量。在实例性运输应用中，afg测斜仪可因此在不必给装置加电的情况下提供货物在运送期间经受的最大斜度。在另一布置中，在运输应用可部署于iot设定中的情况下，具有因特网连接性的测斜仪传感器模块可周期性地报告从复位以来的最大所测量斜度或当前斜度测量。一旦货物到达目的地或中途停站点，便可自动传递最大斜度。其中可有利地部署本发明的afg测斜仪实施例的其它应用包含但不限于，举例来说，(i)在土建工程项目中检测地面或结构移动区且确立移动是否恒定、加速或对补救措施做出响应；(ii)监测并检查变形在设计限制内，例如，支柱及固定物按预期表现，邻近建筑物不受地面移动影响等；(iii)验证坝、坝肩及上游斜坡在蓄水期间及之后的稳定性；及(iv)监测路堤、路基及其它结构的沉降轮廓(例如，部署为水平测斜仪)。

将进一步认识到，本发明的实施例可容易地并入到完全电子测量系统中，所述完全电子测量系统可联网或作为离散实体(例如，在一个实施方案中作为上文所描述的节点1300)或者作为较大系统(例如游戏器具、相机等)的一部分操作。除其它外，本发明的其它优点还可包含：(i)确定零偏移的容易性；(ii)高准确度及线性度，其基础地通过所使用的afg装置的数目及微通道的几何形状确定；(iii)对温度变化及漂移的降低的灵敏度(与其它常规方法相比，通常具更好抵抗性)；及(iv)与其它测量方法相比，具更好长期稳定性。

尽管上文中特别示范微通道的圆形几何形状，但所属领域的技术人员将认识到，出于本发明的目的，其它曲线几何形状也是可能的，如先前所述。此外，虽然说明性地描述垂直定向的具有圆形设计的单个微通道，但应了解，各自具有适当数目个传感器端口电极的两个微通道可相对于彼此正交定向，使得可测量沿着两个轴的倾斜(例如，表面的纵倾及侧倾两者)。在另一变化形式中，具有沿着其外围安置的多个传感器端口电极的完全圆形微通道可经水平定向使得导电液滴可沉降于按围绕x轴及y轴两者的倾斜校准的特定传感器端口电极处。

因此，尽管已详细展示及描述各种实施例，但权利要求书不限于任何特定实施例或实例。上述具体实施方式的内容均不应视为暗示任何特定组件、元件、步骤、动作或功能是必要的使得其必须包含于权利要求书的范围中。以单数形式对元件的提及不打算意谓“一个且仅一个”(除非明确如此陈述)，而是“一或多个”。所属领域的技术人员已知的上文所描述的实施例中的元件的所有结构及功能等效物以引用方式明确并入本文中且打算由本发明权利要求书涵盖。因此，所属领域的技术人员将认识到，本文中所描述的示范性实施例可在所附权利要求书的精神及范围内以各种修改及变更实践。