[发明专利]模拟浮动栅极测斜仪

说明书

本发明涉及一种模拟浮动栅极AFG测斜仪(102)，其中提供多个AFG传感器(110(N))以检测由容纳于密封微沟道(104)中的导电液滴(118)在重力下沉降导致的放电的存在。与所述AFG传感器(110(N))相关联的多个传感器端口电极(106(N)、108(N))沿着所述测斜仪(102)的弯曲密封微沟道(104)的长度放置于按对应角度倾斜校准的特定位置处。在测量期间在特定AFG传感器端口(110(i))处检测到的由于所述导电液滴(118)在重力下的移动导致的放电用于确定所测量的表面倾斜。

技术领域

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(gradient meter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。

发明内容

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。