本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）。所述MEMS包括：基底；從基底向上延伸的第一樞軸；第一桿件臂，其隨著第一縱向軸線在基底之上延伸，且可樞轉(zhuǎn)地安裝到第一樞軸以繞第一樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)；第一電容器層，其在第一桿件臂的第一電容器部分之下的位置形成在基底上；第二電容器層，其在第一桿件臂的第二電容器部分之下的位置形成在基底上，其中第一樞軸在沿著第一縱向軸線的第一電容器部分和第二電容器部分之間的位置支撐著第一桿件臂；以及第一導(dǎo)體部件，其延伸經(jīng)過第一縱向軸線，且與第一樞轉(zhuǎn)軸線分隔開。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)通常涉及一種用于測量磁場強(qiáng)度和方向的裝置，且更特別地，涉及一種改進(jìn)以感測平面內(nèi)磁場的慣性感測元件。
技術(shù)介紹
慣性感測和磁場感測用于多種不同的應(yīng)用。此外，在使用微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)時包括慣性感測元件，總能不斷找到新的應(yīng)用情形，例如視頻游戲和導(dǎo)航系統(tǒng)的附連裝置，以測定附連裝置的方向改變情況。MEMS以小型封裝的方式為這些應(yīng)用提供了便宜的解決方案。因此，許多基于MEMS的慣性感測元件可用于提高用于測定移動物體的方向加速度的靈敏 度。在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)示出的是，使用測震質(zhì)量塊(其包括被布置為與固定電極相對的可動電極)可形成電容器。由于加速度矢量所產(chǎn)生的慣性力而使可動電極進(jìn)行運動，從而導(dǎo)致電容變化。電容變化能被測量且和加速度相互關(guān)聯(lián)。類似地，已知的多種傳感器能將垂直磁場與可被測量的電氣特性的變化相互關(guān)聯(lián)，以測定磁場大小。但是，現(xiàn)有技術(shù)中提供的解決方案不是缺乏有效測量平行于傳感器表面的磁場的必需靈敏度，就是缺乏測量垂直于傳感器表面的加速度矢量的必需靈敏度。存在一種需要，即提供一種基于MEMS的傳感器，以有效感測相切于傳感器的磁場和感測垂直于傳感器的加速度矢量。
技術(shù)實現(xiàn)思路
根據(jù)一個實施例,本專利技術(shù)公開了一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)。所述微機(jī)電系統(tǒng)包括基底；第一樞軸，其從基底向上延伸；第一桿件臂，其第一縱向軸線在基底之上延伸，所述第一桿件臂可樞轉(zhuǎn)地安裝至第一樞軸以繞第一樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)；第一電容器層，其在第一桿件臂的第一電容器部分之下的位置處形成在基底上；第二電容器層，其在第一桿件臂的第二電容器部分之下的位置處形成在基底上，其中第一樞軸在沿著第一縱向軸線的第一電容器部分和第二電容器部分之間的位置處支撐著第一桿件臂；以及第一導(dǎo)體部件，其延伸經(jīng)過第一縱向軸線，且與第一樞轉(zhuǎn)軸線分隔開。在另一實施例中,本專利技術(shù)公開了一種形成微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的方法。所述方法包括提供基底；形成從基底向上延伸的第一樞軸；形成第一桿件臂，其隨著第一縱向軸線在基底之上延伸以可樞轉(zhuǎn)地安裝到第一樞軸而繞第一樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)；選擇在第一桿件臂的第一電容器部分之下的位置將第一電容器層形成在基底上；選擇在第一桿件臂的第二電容器部分之下的位置將第二電容器層形成在基底上，且如此選擇以使得第一樞軸在沿著第一縱向軸線的第一電容器部分和第二電容器部分之間的位置支撐著第一桿件臂；以及形成第一導(dǎo)體部件，其在一位置處延伸經(jīng)過第一縱向軸線且與第一樞轉(zhuǎn)軸線分隔開。附圖說明通過參考以下詳細(xì)說明和附圖，上文描述的特征、優(yōu)點以及其它將對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言更加顯而易見。圖I描述了包括微型機(jī)電傳感器在內(nèi)的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)的方框圖；圖2描述了根據(jù)一個實施例的MEMS傳感器的透視圖；圖3描述了圖2中所描述的MEMS傳感器的側(cè)視圖；圖4描述了根據(jù)一個實施例的MEMS傳感器的透視圖；圖5-14描述了制造根據(jù)一個實施例的MEMS傳感器的制造步驟； 圖15描述了測量與一個MEMS傳感器相關(guān)聯(lián)的Δν的不意圖；以及圖16和17描述了布置在共用基底上的MEMS傳感器的部署方式，用于測量多個方向的磁場和加速度矢量。具體實施例方式為了促進(jìn)對本專利技術(shù)原理的理解，現(xiàn)在將參考附圖所示和以下書面說明所描述的實施例。可以理解的是，由此并非意在限制本專利技術(shù)的范圍。還可以理解的是，本專利技術(shù)包括對所示實施例的任何改變和修改，并且包括本領(lǐng)域技術(shù)人員通常會認(rèn)識到的從屬于本專利技術(shù)的專利技術(shù)原理的另外的應(yīng)用。參考圖1，描述了用于平面內(nèi)磁場和/或平面外加速度感測傳感器(MEMS傳感器)的通常標(biāo)注為10的電路的代表圖。電路10包括輸入/輸出裝置12、處理電路14和存儲器16。輸入/輸出裝置12可包括用戶界面、圖形用戶界面、鍵盤、定點裝置、遠(yuǎn)程和/或局部通信鏈路、顯示器、以及其它的裝置(其允許外部產(chǎn)生信息被提供到電路10和允許電路10的內(nèi)部信息對外傳遞)。處理電路14可以適當(dāng)?shù)厥峭ㄓ糜嬎銠C(jī)處理電路，諸如微處理器以及與其關(guān)聯(lián)的電路。處理電路14可操作以執(zhí)行此處歸屬于所述處理電路14的操作。存儲器16內(nèi)有多種程序指令18。程序指令18可由處理電路14和/或任何其它合適的器件進(jìn)行執(zhí)行。電路10還包括連接到處理電路14的傳感器激勵/響應(yīng)電路20。傳感器激勵/響應(yīng)電路20提供對MEMS傳感器100的激勵，并測量激勵的效果。激勵可以由處理電路14控制，且測量值被通訊至處理電路14。參考圖2，描述了 MEMS傳感器100的透視圖。提供了基底102。適用于基底102的基底材料的示例有硅、玻璃、碳、鍺、碳化硅和硅鍺。基底102由隔離層104電氣隔離。適用于隔離層104的隔離材料的示例有二氧化硅、以及與硅基底一起使用的氮化硅。半導(dǎo)體層106經(jīng)由樞轉(zhuǎn)部件108以懸置的方式設(shè)置在隔離層104之上。半導(dǎo)體層106的材料的示例有無摻雜的多晶硅。樞轉(zhuǎn)部件108在基底102/隔離層104和半導(dǎo)體層106之間提供了樞轉(zhuǎn)功能，使得半導(dǎo)體層106能夠繞樞轉(zhuǎn)部件108樞轉(zhuǎn)。樞轉(zhuǎn)部件108在標(biāo)注為AA的虛線之下，將半導(dǎo)體層106分成兩個桿件臂110和112。每個桿件臂110和112的長度沿著縱向軸線(例如，X軸線)延伸。在一個實施例中，兩個桿件臂110和112的每一個具有相同的長度。但是，在圖2示出的實施例中，桿件臂110具有比桿件臂112更短的長度。兩個結(jié)構(gòu)窗口 114和116分別設(shè)置在桿件臂110和112的每一個上，以進(jìn)一步促使桿件臂110和112扭轉(zhuǎn)彎曲。窗口 114和半導(dǎo)體層106邊緣之間的部分限定了彈性臂111。類似地，窗口 116和半導(dǎo)體層106邊緣之間的部分限定了彈性臂113。下文所描述的彈性臂111和113以及桿件臂110和112的樞轉(zhuǎn)動作之間的組合裝置，使得當(dāng)桿件臂110和112受力時桿件臂110和112進(jìn)行扭轉(zhuǎn)彎曲。彈性臂111和113的尺寸(長度、寬度和厚度)是這樣一個因素，其決定對于給定力可產(chǎn)生的桿件臂110和112的扭轉(zhuǎn)彎曲量。特別地，對于同樣的作用力，更長的/更薄的彈性臂111和113彎曲得更多，同時更短的/更厚的彈性臂111和113彎曲得更少。因此，通過對可用于獲得所需靈敏度的彈性臂111/113的設(shè)計，能夠提供了靈活性。另一因素是桿件臂110/112的長度。當(dāng)桿件臂的邊緣受到給定力時，桿件臂110/112越長，扭轉(zhuǎn)彎曲越多。樞轉(zhuǎn)部件108具有豎直支撐區(qū)段118。樞轉(zhuǎn)部件108與半導(dǎo)體層106的底側(cè)部一起整體成形，且連同彈性臂111和113提供樞轉(zhuǎn)功能。樞轉(zhuǎn)部件108也可以在半導(dǎo)體層106下部包括頂部水平支撐區(qū)段(未示出)，以形成“T”狀樞轉(zhuǎn)部件。頂部水平支撐區(qū)段的長度 范圍可從覆蓋半導(dǎo)體層106底側(cè)部的一小部分一直到覆蓋半導(dǎo)體層106的幾乎整個寬度。頂部水平支撐區(qū)段的長度能影響到，半導(dǎo)體層106是被允許繞樞轉(zhuǎn)部件108扭曲、還是只繞樞轉(zhuǎn)部件108樞轉(zhuǎn)。在一個實施例中，也可以將額外的材料一體地提供，以使底部水平支撐區(qū)段(未示出)與基底102/隔離層104形成為一起，從而形成“I”狀樞轉(zhuǎn)部件。豎直支撐區(qū)段118的高度決定電容器對的電容。樞轉(zhuǎn)部件108的材料的示例有無摻雜的多晶硅。兩個感應(yīng)電極122和128設(shè)置在隔離層104之上和半導(dǎo)體層106之下。感應(yīng)電極122和128在“Y”方向上延伸至半導(dǎo)體層106的基本上整個寬度。感應(yīng)電極122和12本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：PJ·陳，M·埃卡特，A·弗蘭克，
申請(專利權(quán))人：羅伯特·博世有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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