具有加强支持梁的微机电装置及 形成微机电系统中的加强支持梁的方法 【技术领域】
这里提出和描述的发明涉及微机电系统(“MEMS”，微机电系统)，具体地说，是关于具有加强梁(有时叫做挠性梁)的MEMS及加强MEMS中的梁的方法。
背景技术
本发明涉及用来支持微机电系统(“MEMS”)中悬着的重物的结构。MEMS，如其名称所示，是提供机械元件和电气元件(总体来说，是构成微机电装置即“MEMD”的微机电元件)的微机电系统，由此造出能够控制或回应系统内的环境条件的微型机器。MEMS中的机械元件和电气元件的典型尺度为微米(1×10-6米)。MEMS装置一般包括检测系统内环境变化的各种微传感器，一种根据微传感器检测到的变化作出决定的智能元件(例如：控制逻辑电路等)，以及系统用于改变其环境的各种微驱动器。MEMS装置地实例有喷墨打印机的墨盒、汽车中打开气囊的加速度仪以及惯性导向系统等。MEMS通常是用衬底或在衬底上加工的，而且是采用现有的(以及新开发的)技术来加工。用来制造MEMS的主要技术之一是沉积和掩模技术，它们用于制造MEMS的方法与制造半导体器件(如微处理器和存储器件)一样。MEMS制造技术还包括光刻蚀和/或微加工，用来去掉一个或几个沉积层部分，从而做成一个或几个机械或电气装置。微加工往往采用聚焦离子束(如用来对原结构作小调整的准分子激光)来进行。
某些微机械和微机电装置(“MEMD”)包含一些质量元件(masselement)，它们确定一些由梁或桥形件支持的表面。这个梁或桥形件用作一个柔性元件，允许质量元件相对于MEMS中周围结构运动。通常，梁或桥形件将质量元件支撑得不与MEMD周围的结构相接触。质量元件可以是微驱动器或微传感器，及其它类型MEMD中一个元件的一部分。例如，可以把微驱动器做成驱动一个谐振传感器，使传感器在其谐振频率上振荡。在另一些应用中，可以利用微机电装置来产生一个某特定微系统所需的机械输出。后一运用的例子是利用一个微驱动器使微镜运动而扫描激光束(例如在激光印刷中)。因而，在MEMS中由梁或桥形件支持的质量元件确定一个“相关区域”，此区域可以支持微传感器元件或构成微驱动器部分的其它元件。或者，质量元件本身也可以具有电特性(诸如电导、电容或电阻)，因而，它本身可用作MEMD中的有元元件。
通常希望用来支持MEMS中质量元件的梁或桥形件具有足够的结构强度，以便将质量元件支撑在另一个表面上，或在另外两个表面之间。我们来看图1，它用一个简化的平面剖视图表示MEMS 10一部分的平面视图。其中显示了微机电装置的一个元件11，此装置包含一个由悬臂梁段20支持的质量元件12。这个MEMD元件11是由围绕它的衬底16做出的。这可以用光刻等工艺来完成，其中处于装置11和衬底16其余部分之间的区域18通过刻蚀或微加工等方法去掉。质量元件12确定一个相关区域14。图1(以及下面将涉及的其它各图)未按比例绘制，而仅仅是为了便于了解现有技术。现有技术的梁段20是一个实心梁，从与衬底16相连的第一端21直至与质量元件12连接点23。这些MEMD元件的梁段必须具有足够的刚度使得质量元件12在箭头“X”的方向不会运动，而只在进出纸面的方向(图中未示出)产生运动。(从一个表示类似的现有技术的装置的图3可看出，质量元件12预计在箭头“Y”所示的方向运动)。如果梁段20(图1)的刚度不足以抵抗梁在“X”方向弯曲(图3)，则质量元件12可能与衬底16的内壁28(图1)相接触。倘若由于质量元件12和侧壁28之间的摩檫而使质量元件12卡住，就可能造成传感器的读数不正确，不能驱动其它的装置，甚至使装置11完全失效。在“X”方向提供足够刚度的一种方法是把梁做得很宽(即在“X”方向的尺寸比较大)。
但是，梁段20必须具有足够的挠性，以使质量元件12能在进出纸面的方向(图3的“Y”方向)比较自由地振动。然而，这两个目标--为“X”方向提供足够的刚性的同时在“Y”方向保持足够的挠性--是相互矛盾的。增加梁段20的宽度以在“X”方向提供好的刚度有一个问题，即梁的质量要增加，这就要求更大的功率才能使质量元件12运动。另外，采用质量大的梁需要进行复杂的计算来校准一个微传感器或微机电装置(装置11是其中一个元件)。如果梁20的质量足够小，则在进行计算时其质量基本可忽略不计，这大大简化了设计任务。
对这个问题的一个现有技术的解决方案示于图2。图2表示一个MEMS 10’中稍有改变的微机械装置11’的局部平面视图。此装置11’与图1的装置11大部分相同。图1和2中各装置11和11’相似标号的元件基本上是相同的。但是，图2的微机械装置11’有一个经过改进的梁段20’。此梁段20’包括一个第一元件24，一个基本上平行的第二元件26，从而在此两梁元件之间形成一个开口22。每个梁元件以厚度“T”确定。微机械装置11’还在图4中以侧视剖面表示。图4用来说明装置11’如何工作，且表示一个装置11’为微传感器的例子。装置11’的质量元件12分别在其上表面和下表面上支持一种材料(如电磁材料)32和34。在装置质量元件12的上下表面附近的周围衬底16中分别做上一种半导体材料36和38。当质量元件12在“Y”方向振动时，可在半导体表面36和38之间诱发或改变电特性(如电流和电压)。这种变化可以被检测到。当一种环境条件(如温度)影响装置11’时，质量元件12的振动频率将会改变，并可由半导体36和38检测到，因为质量元件12的振动频率改变时测出的电特性将变化。转到图3，这是图2中现有技术的MEMS 10‘的等角投影剖视图。从图可见，梁段20’的每个梁元件24和26还由高度“H”确定。
示于图2-4中的现有技术的设计使得梁段20’的质量比示于图1的梁20更轻，而且还使质量元件12在“Y”方向(见图3)的挠性增加了。但是，为了防止质量元件12在“X”方向运动，梁元件24和26必须比较厚(图2中的“T”)。另外，图2和3中的设计对扭转弯曲的抵抗力比图1的设计更小，因而质量元件12更容易按箭头“T”的方向绕“Z”轴旋转。这种扭转弯曲可能导致微机械装置11’产生错误的结果，而且还可能使质量元件12嵌在衬底16的内壁28上(见图1)。通过增加梁元件的厚度“T”(图2)或增加其高度“H”(图3)可以降低扭转弯曲，但这两种办法都与减少梁的质量和增加梁在“Y”方向的挠性的目的相悖。
第二种类型的微机械装置示于图5A和5B。图5A表示一个微机电装置40的侧剖视图，此微机电装置形成于围绕它的衬底48内。此装置40被称为梳形驱动器，它包含一个通过两个桥形件41和43支撑在衬底16内的质量元件42。质量元件42支持上指系列45和下指系列44。指44和45分别与静止指47和46(它们由衬底48支撑)相互交叉。桥形件41和43设计成挠性的，以便在指46和质量元件42之间加上电压时，质量元件42及由它支撑的指系列44和45能在图5B所示的“A”方向运动。同样，当一个电压加在质量元件42和指47之间时，质量元件将在相反的方向运动。质量元件42随着外加电压的移动量正比于指的数目及梁元件41和43的弯曲抵抗力。因为一般都希望采用尽可能小的功率来驱动微机械装置，故可以通过增加指的数目，或减轻桥形件41和43的质量而将装置40做得更易反应。然而，增加指的数量需要额外的加工(如微加工)，这将增加装置的成本，而且还增加了因加工误差而使装置报废的几率。此外，增加的指数越多，各指正确相互交叉越难，因而装置不能正常工作(甚至完全不能用)。第二种解决办法，即减小桥形件的质量，可能使桥形件对扭转弯曲的抵抗力不足，或使其变形不均匀，二者都可能造成支持在质量元件42上的指44和45与静止指46和47粘在一起。这可能引起装置40误动作甚至完全报废。
因此需要有一种支持MEMS内质量元件的梁，它既能保持以前类似现有技术的装置的优点，又能避免相关的缺点和不利因素。
【发明内容】
本发明提供一种微机电装置，它包括一个质量元件，后者由一个或几个支持梁支撑。此支持梁包含一个第一梁元件和一个第二梁元件，它们共同将质量元件支撑起来不与围绕它的衬底相连。梁元件至少与一个(最好是一些)横向元件相连，后者连接梁元件产生支持梁。所产生的支持梁的质量较小，同时为质量元件在打算运动的方向提供较高的挠性。所产生的支持梁在垂直于打算运动的方向刚度也比较大，而且对支持梁的扭转变形的抵抗力也比较高。按本发明可将质量元件用单个支持梁按悬臂方式支撑，或者按本发明用两个支持梁按桥式结构支撑。
本发明的一个实施例提供一个处在MEMS衬底之内的微机电装置。此微机电装置(“MEMD”)可以是一个微传感器或一个微驱动器等。此MEMD包含一个质量元件，它确定一个相关区域。此相关区域可以支撑另外的元件，后者用来使微机电装置完成其功能。该装置还包含一个支持梁，用来支撑与衬底相隔开的质量元件。此支持梁包含一个第一梁元件，它由与衬底相连的第一固定端和与质量元件相连的第一自由端确定。这个支持梁还包含一个第二梁元件，它由与衬底相连的第二固定端和与质量元件相连的第二自由端确定。第二梁元件与第一梁元件隔开。最后，此支持梁包含第一横向元件，它将第一梁元件和第二梁元件连起来。
最好是第一梁元件、第二梁元件、第一横向元件和质量元件确定第一空隙，而第一梁元件、第二梁元件、第一横向元件和衬底确定第二空隙。也就是说，横向元件将由两个梁元件，质量元件和衬底形成的空隙叉开。在一种结构中，梁元件基本平行，且第一横向元件基本垂直于梁元件。在另一种结构中，第一横向元件处在与梁元件成一个角度的位置。第一横向元件可以在梁元件的整个高度上与之相连，或者在其高度的一部分与之相连。在一种优选实施例中，微机电装置还包含一个第二横向元件，它将第一梁元件和第二梁元件相连，且与第一横向元件相隔开。更希望微机电装置包含一些连接各梁元件的横向元件，且每个横向元件间彼此互相隔开。在一种采用多个横向元件的变型中，横向元件中的一个与第一元件的另一个相交。还有一种变型，其中横向元件不在梁元件的整个高度上与之相连，而是在其上边缘(和/或下边缘)处与之相连。
本发明的第二个实施例提供一个微机电装置，它是一个桥式结构，使得质量元件被支撑在两个支持梁之间。更具体地说，该微机电装置是形成在一个MEMS的衬底以内，且MEMD包含一个质量元件，由后者确定一个相关区域。此质量元件是由一个第一边和一个相对的第二边确定的。这个装置包含一个桥形件，由它支撑与衬底相隔开的质量元件。此桥形件包含一个第一支持梁和第二支持梁。每个支持梁包含一个第一梁元件和一个第二梁元件。第一和第二梁元件由与衬底相连的各第一和第二固定端确定。第一和第二梁元件还被各第一和第二自由端确定，第一和第二自由端在其相应的第一和第二边缘处与质量元件相连接。每个支持梁的第一和第二梁元件都彼此隔开。每个支持梁还包含一个第一横向元件，它将每个支持梁的第一和第二梁元件连起来。
最好把具有桥式结构的微机电装置作成这样，使得每一个支持梁还包含一些横向元件，后者将每个支持梁的第一和第二梁元件连起来。每个支持梁中的横向元件可以是彼此隔开的，也可以是彼此相交的(或者也可以是彼此隔开和相交的横向元件的组合)。
本发明的第三个实施例提供一种形成具有质量元件的微机电装置的方法。此方法的步骤包括淀积一层衬底，然后通过去掉至少一部分衬底层而形成质量元件。这样得到的质量元件确定一个不接触衬底的相关区域。衬底可以包含一些用现有淀积方法形成的不同层，而且衬底各部分可使用现有的各种方法去掉，例如光刻、湿法刻蚀、干法刻蚀及使用准分子激光等聚焦离子束的微加工。这个方法还包括通过去掉至少一部分衬底而形成第一和第二梁元件。这些梁元件是彼此隔开的，且所产生的每个梁元件是由一个与衬底相连的第一固定端，和一个与质量元件相连的第一自由端确定的。通过去掉至少一部分衬底而形成一个连接第一和第二梁元件的横向元件。形成质量元件、梁元件和横向元件的各步骤可以全部同时完成，例如在刻蚀过程中那样。
如上所述，衬底可以淀积成多层。这些层中至少一层可包含一种牺牲氧化物，同时这些层中至少一层包含一种多晶硅。除掉衬底的一部分而形成质量元件、梁元件和横向元件的步骤可通过刻蚀掉至少一部分牺牲氧化物来完成，这样就得到全部由多晶硅形成的质量元件、梁元件和横向元件。在一种变型中，横向元件可包含包含扩散在衬底中的硼。围绕硼扩散的衬底例如可以利用氢氧化钾(KOH)刻蚀衬底而去掉。
下面将参照附图详细描述本发明的上述及其它一些特征和实施例，附图中：
【附图说明】
图1为一种MEMS装置的平面剖视图，示出现有技术的悬臂支持梁的一种类型。
图2为图1的MEMS装置的平面剖视图，但示出现有技术悬臂支持梁的另一种类型。
图3为图2的MEMS装置的等角剖视图。
图4为图2的MEMS装置的侧面剖视图。
图5A示出另一种MEMS装置的侧面剖视图，表示该装置的一种现有技术的桥式支撑。
图5B示出图5A所示的MEMS装置处于工作位置。
图6为按本发明第一个实施例的由支持梁支撑的MEMS装置的等角视图。
图7为图6所示支持梁一部分的平面视图。
图7A为图7所示的支持梁的侧面剖视图。
图8为按本发明第二个实施例的由支持梁支撑的MEMS装置的平面视图。
图9为按本发明的一种MEMS支持梁一部分的平面视图，表示图8所示支持梁的一种变型。
图10为按本发明的一种MEMS支持梁一部分的平面视图，表示图8和9所示支持梁的一种变型。
图11为按本发明一种MEMS装置支持梁一部分的侧面剖视图，表示图7A所示支持梁的一种变型。
图12为按本发明第三个实施例的一个MEMS装置支持梁的一段的侧面剖视图。
图13为图12所示支持梁的一个正面剖视图。
图14为按本发明第四个实施例的一个MEMS装置支持梁的侧面剖视图。
图15为图14所示支持梁的一个正面剖视图。
图16为按本发明的一个MEMS装置的平面视图，它是由两个支持梁支撑的一种桥式结构。
【具体实施方式】
本发明提供一种微机电装置(“MEMD”)，它有一个至少由一个支持梁支撑的质量元件。用于本发明的MEMD中的支持梁与以前的支持梁的区别在于，它包含一个横向元件(或一些横向元件)，用来连接两个梁元件，后者共同将质量元件支撑得不与周围的衬底相连。此种结构提供一个MEMD中的支持梁，它与以前的支持梁相比具有更好的挠性，质量更轻，而且对扭转弯曲的抵抗力更大。这些优点使得质量元件的运动更精确，驱动MEMD所需的功率更小，而且装置的失效几率更小。
本发明针对微机电装置。这个术语在此是指MEMS中的一个元件的任何装置。此装置可以是一个纯机械元件、一个纯电气元件或者一个组合元件。本发明的MEMD中的共同特征是该装置包含一个质量元件，它由至少一个支持梁支撑得脱离(一般是这样)衬底。此质量元件确定一个相关区域，它可用来支持另外的元件。或者，质量元件本身可用作MEMD的有源元件。例如，质量元件可以用半导体材料加工。因此，当此质量元件接近(或远离)衬底内的半导体区域时，在质量元件和半导体区域之间的电气特性(如电容)将要起变化。这个变化可以被探测(检测)到并用来控制一个变量。例如，此质量元件可以是一个热传感器的一部分，在此情况下质量元件根据周围环境温度的变化而运动。这种运动将引起装置中电特性的可察觉的变化，然后，所检测到的这种电特性的变化可用作控制信号来调节或控制一变量，例如对周围环境的冷却剂的流量等。
这里用术语“衬底”表示MEMS靠近质量元件和MEMD支持梁的那些部分(包括装置下面、上面和侧面部分)。应指出，MEMS的这些衬底部分可能包括一些层，它们是利用光刻技术及其它用来将一个结构形成在半导体器件另一结构内的方法而形成的。
现在将参考各附图来描述本发明的一些具体例子。但应明白，这些图只代表这些例子，而本发明打算包括属于本说明范畴内的所有实施例。另外，以下各图并未按比例绘制，而只是用来更好地理解本发明。
来看图6，这是用等角视图表示的MEMS装置的一段，显示按本发明的微机电装置(“MEMD”)的一个元件110。此元件110形成于衬底116内且包含一个质量元件112，后者被一个支持梁120支撑在包围它的衬底116内且与衬底分开。在某些应用中，质量元件不总是不与包围它的衬底接触，而一般是做成相对于包围它的衬底而运动。此外，虽然图中把质量元件画成矩形而且比支持梁120更宽，但并非一定要如此。例如，质量元件112可以与支持梁120一样宽，或者比它更窄。图7表示图6的支持梁120的局部顶视图。支持梁120包括一个由与衬底116相连的第一固定端123及一个与质量元件112相连的第一自由端127(图6)确定的第一梁元件124。该支持梁120还包含一个与衬底116相连的第二固定端125(图7)和一个与质量元件112相连的第二自由端129(图6)确定的第二梁元件126。所谓梁元件124和126的“自由端”并不表示它们在这个端部是自由终结的，而是表示这个端部在“Y”方向是自由运动的。正如从图6可见，第一梁元件124与第二梁元件126是分开的。虽然图中所画的梁元件124和126基本上是彼此平行的，但并非一定要如此，这些梁元件可以是朝着其固定端123和125(图7)或朝其自由端127和129收缩的。另外，虽然图中的梁元件124和126是直的，但它们也可以是弯曲的。例如，梁元件124和126可以是朝着其中心彼此向外弯曲的。
图6和7的支持梁120还包括第一横向元件128，后者将第一梁元件124和第二梁元件126连起来。最好是支持梁120包含多个横向元件128。从图7可见，该横向元件128是与梁元件124和126的内表面“I”相连。图7A表示所示支持梁120部分的一个剖面。在此例中横向元件128跨过梁元件124的整个高度“H”(在图7A中只能看见梁元件124)。但这并不是一个要求。例如，简单地看看图11，这是可用于按本发明的MEMD的一个支持梁340的侧面剖视图，它与图7A所示的支持梁120相似。但在图11所示的支持梁340中，横向元件348并未跨国第一梁元件344的整个高度H1，而只跨过此高度的一部分H2。虽然在图11中所画的横向元件348定位成靠向第一梁元件344底部，但它也可以定位成靠向该梁元件344顶部，或者是梁元件344顶部和底部之间的任何地方。
再回到图6，可以看到第一梁元件124、第二梁元件126、第一横向元件128和质量元件112确定一个第一空隙118。这从图7和7A也能看清楚。空隙117和118(图6)的形成是由于横向元件128的取向基本上平行于图6所定义的“X-Y”平面的结果。然而，横向元件128不一定要处在X-Y平面，而可以是其它的取向。例如，在图14和15所示的一种变型中，横向元件是处在X-Y平面(正如图6所示)。参考图14，它表示可用于按本发明的MEMD中的支持梁440的一个侧面剖视图。图14与图7A所示的支持梁120相似。但是，在图14的支持梁440中，横向元件448从衬底416处的第一固定端441跨至质量元件412处的第二自由端。图15为图14的支持梁的端剖视图。从图可见，横向元件448是在每个梁元件的内表面“I”被连至第一梁元件444和第二梁元件446的。因此，按此取向由第一梁元件444、第二梁元件446、横向元件448、质量元件412及衬底416确定一个第一空隙451和一个第二空隙453。
如图7和7A所示，第一梁元件124和第二梁元件126基本平行，且横向元件128基本上垂直于这些梁元件。但横向元件不一定要垂直于梁元件。例如，图8表示按本发明一个MEMS中一个MEMD元件200的平面视图。图8和图7所示的MEMD元件100类似。图8的MEMD元件200包含一个质量元件212，它由支持梁220与衬底216相隔开而支撑着。此支持梁220包含一个由与衬底216相连的第一固定端223和与质量元件212相连的第一自由端227确定的第一梁元件224。这个支持梁220还包含一个由与衬底216相连的第二梁元件226和与质量元件212相连的第二自由端229确定的第二梁元件226。此支持梁220还包含一些横向元件228，它们与梁元件224和226相连且使各梁元件保持在彼此相隔开的位置。但是，尽管图7的横向元件128是基本垂直于梁元件124和126，但图8的横向元件228却是与梁元件224和226成一个角度。这种结构可为支持梁220在“X”方向的弯曲及绕“Z”轴的扭转提供额外的抵抗力。
虽然图8中支持梁220的横向元件228是画成在梁元件224和228的内表面“I”处彼此相交，但并非一定要如此。例如，图9所示为按本发明一个支持梁240的局部平面视图。图9的支持梁240除下述之外与图8的支持梁220相似。在图9中，横向元件248也相对于梁元件244和246的内表面“I”成一个角度，但横向元件248在它们与梁元件244和246的连接点并不彼此相交。还有一种变型示于图10，它是按本发明一种支持梁320的局部平面视图，且与图9的支持梁240类似。但在图10的支持梁320中，连接第一和第二梁元件324和326的横向元件328是在离开梁元件内表面“I”的一点处彼此相交。
所有示于图6，8，9，10和14中的本发明的支持梁可通过多晶硅等衬底的多次淀积(甚至单次淀积)而形成。然后可利用诸如光刻和刻蚀等工艺将多晶硅衬底有选择地去掉，从而产生一些空隙，由此构成梁元件和横向元件。或者，可先通过单次淀积一种材料而形成一个实心支持梁(如图1的支持梁20)，然后用微加工(如利用准分子激光)将实心梁的部分去掉而形成本发明的支持梁。不过，横向元件也可利用在围绕梁元件的材料内作选择性扩散而形成。这展示在图12和13中，现予以详细说明。
图12表示本发明一种支持梁420的局部侧面剖视图。此图与图7类似。图13为图12的支持梁420的一个端剖视图。现在结合起来一起讨论。支持梁420包括一个第一梁元件424和一个第二梁元件426，它们彼此隔开而在梁元件的内表面“I”之间形成一个空隙421。梁元件424和426通过上横向元件430在其上边缘425处彼此相连。同样，梁元件424和426通过下横向元件428在其下边缘427处彼此相连。如从图12中可见，横向元件428和430的截面比以前例子中的横向元件(例如，图7中的横向元件128)要小些。横向元件428和430的截面积小可以减轻整个支持梁420的质量。另外，将横向元件428和430置于各外边缘427和425可改善对支持梁420绕“Z”轴的扭转的抵抗力。
图12和13的支持梁420可按下面的方法形成。可以淀积一个第一氧化物层。在第一氧化物层内进行第一硼扩散，后者形成下横向元件428。然后在第一氧化物层上形成第二氧化物层。第二氧化物层确定空隙区421。可将多晶硅放在第二氧化物层附近以形成第一梁元件424和第二梁元件426。把多晶硅与第一硼扩散相连，使得横向元件428在梁元件的下边缘427处与梁元件424和426相连。然后将第二个第一硼扩散放到第二个第一氧化物层的上表面以及梁元件424和426的上边缘内。第二硼扩散确定上横向元件430。然后可把第一和第二氧化物层刻蚀掉(最好采用与浓度有关的刻蚀法)，留下梁元件424和426，及横向元件428和430。
虽然上面所有的例子中MEMD的质量元件是由支持梁按悬臂方式支撑的。但应指出，本发明同样适用于其中质量元件由桥式结构支撑的MEMD。一个这种MEMD的例子如图16所示。图16为按本发明的一个MEMD500的平面视图。此MEMD包括一个质量元件512，由它形成一个相关区域514，且质量元件是由第一边513和相对的第二边515确定的。此MEMD500还包括一个桥形件，它将质量元件512支撑得与衬底516相隔开。此桥形件包含一个第一支持梁520和一个第二支持梁540。第一支持梁520包含一个由与衬底516相连的第一固定端521和在第一边513处与质量元件512相连的第一自由端525确定的第一梁元件524。第一支持梁520还包含一个由与衬底516相连的第一固定端523和在第一边513处与质量元件512相连的第一自由端527确定的第二梁元件526。同样，第二支持梁540包含一个由与衬底516相连的第一固定端541和在第二边515处与质量元件512相连的第一自由端545确定的第一梁元件544。第二支持梁540还包含一个由与衬底516相连的第一固定端543和在第二边515处与质量元件512相连的第一自由端547确定的第二梁元件546。每个支持梁520和540中的第一梁元件和第二梁元件彼此隔开。第一支持梁520还包含一个(最好是几个)横向元件528，它把第一梁元件524和第二梁元件526连起来。同样，第二支持梁540还包含一个(最好是几个)第二支持梁548，它把第一梁元件544和第二梁元件546连起来。
虽然图16中的横向元件528和548与图7中的横向元件128相似，但应指出，下面对图8，9，10，11，12和14所描述的各种横向元件结构中任何一种都可用在图16中的MEMD500内。
本发明还提供一种形成微机电装置(“MEMD”)的方法，这种微机电装置包含一种分别与图6和16中质量元件112和512类似的质量元件。这种方法包括淀积一个如图6和16的衬底116或516的衬底层的步骤。如前所述，此“衬底层”实际上可以包含一些不同的层，它们可能包括一些处在MEMD下面、上面和侧面的结构。通过去掉衬底层的一部分而形成质量元件。所产生的质量元件确定一个相关区域(如图16的514)，此区域最好不与衬底接触。通过去掉衬底的至少一部分而形成第一梁元件(如图6的124)。所产生的第一梁元件是由与衬底相连的第一固定端(如图7中的固定端123)和与质量元件相连的第一自由端(如图6的自由端127)确定的。同样，通过去掉衬底的至少一部分而形成一个第二梁元件(如图6的126)。所产生的第二梁元件是由与衬底相连的第一固定端(如图7的固定端125)和与质量元件相连的第一自由端(如图6的自由端129)确定的。这些梁元件形成之后彼此是隔开的。这个方法还包括通过去掉衬底的至少一部分而形成一个第一横向元件(如图6的横向元件128)。此第一横向元件将第一梁元件和第二梁元件连起来。最好是此方法包括形成多个横向元件将各梁元件连起来。
应该指出，上面所述的各步骤不一定要按所述的顺序依次进行。例如，质量元件、梁元件和横向元件可以同时通过单次光刻和刻蚀工艺全部形成。另外，各元件可结合光刻和微加工工艺来进行。微加工可包括使用准分子激光等聚焦离子束将衬底部分除掉而显露质量元件、梁元件和横向元件等。同样，衬底可以利用一些不同的淀积工艺来形成，其中某些可以在质量元件、梁元件和横向元件形成之后再进行。例如，衬底可以作为一些层淀积，其中至少有一层包含一种牺牲氧化物，至少有一层包含多晶硅。这种情况下，质量元件、第一梁元件、第二梁元件和横向元件可由多晶硅形成，且可将牺牲氧化物层刻蚀掉，以使质量元件从衬底的剩余部分悬伸出来。另外，质量元件、梁元件和横向元件本身可以由一些淀积层形成。例如，当MEMD是一个温度传感器时，则质量元件和支持梁可由两个不同的衬底形成，以产生一个双金属片。
虽然上面对本发明的描述或多或少是专门就结构和方法而言的，但应指出，本发明不只限于上面所展现的那些具体特征，因为这里所述的方法是针对将本发明付诸实施的优选形式。因此，本发明要求依据等同原则对下面的权利要求书的适当范围内的任何形式和变型权利的权利。