CN106597014A - 应力敏感性降低的微机电传感器器件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及应力敏感性降低的微机电传感器器件。一种提供有感测结构的MEMS传感器器件,包括:具有在水平面中延伸的上表面的衬底;悬置在衬底的上方的惯性质量;弹性耦合元件,弹性耦合元件弹性地连接到惯性质量,以便使得它们相对于衬底的惯性移动作为沿着属于水平面的感测轴的待检测量的函数;和感测电极,感测电极电容耦合到惯性质量,以便形成至少一个感测电容器,其电容值指示待检测量。微机电感测结构包括悬置结构,感测电极被刚性地耦合到悬置结构,并且惯性质量通过弹性耦合元件弹性地耦合到悬置结构;悬置结构通过弹性悬置元件被连接到相对于衬底固定的锚固结构。

Description

应力敏感性降低的微机电传感器器件
技术领域
本发明涉及对应力、尤其是在对应的感测结构中经由与对应封装的交互所引起的应力具有降低的敏感性的MEMS(微机电系统)类型的传感器器件。
背景技术
不失一般性,下面的描述将明确参考电容类型的MEMS加速度计。
已知MEMS加速度计,其中感测轴位于水平面中,即,包括微机电结构,其感测沿着与所述结构的延伸的主平面和半导体材料的对应衬底的上表面平行的至少一个方向作用的加速度(也可能能够检测沿着与所述平面正交的方向作用的其他加速度)。
图1a和图1b通过示例的方式示出了已知类型的感测结构,整体上通过1来表示,其属于感测轴在该平面中的MEMS加速度计。
感测结构1包括:具有上表面2a的由半导体材料、例如硅制成的衬底2;和惯性质量3,它是由导电材料、例如适当掺杂的外延硅制成并且被布置在衬底2的上方,悬置在离衬底2的上表面2a一定距离。
惯性质量3通常也被称为“转子质量”或简称“转子”,因为作为惯性效应的结果它是移动的,但是这没有暗示该惯性质量3具有旋转移动。如下文所述,在本实施例中,惯性质量3相反具有遵循沿着感测轴的加速度的感测的线性移动。
惯性质量3在由彼此正交的第一水平轴x和第二水平轴y所限定的并且基本上平行于衬底2的上表面2a的水平面xy上具有主延伸,并且具有大致可忽略沿正交轴z的尺寸,正交轴z垂直于前述水平面xy(并垂直于前述衬底2的上表面2a)并与第一水平轴x和第二水平轴y形成笛卡尔三轴集合xyz。
特别地,第一水平轴x在这种情况下与感测结构1的感测轴重合。
惯性质量3在上述水平面xy中具有框架状构造,例如正方形或矩形(或者,换言之,它的形状像正方形或矩形环)并且在中心处具有通孔,限定一个窗口4,该通孔贯穿它的整个厚度。
惯性质量3还具有多个孔5,与前述窗口4相比孔5的尺寸非常小,孔5贯穿质量3的整个厚度,在制造过程中通过化学蚀刻底层牺牲材料例如介电材料来实现它的释放(以及它随后在衬底2上方的悬置布置)(以本文中未示出的方式)。
感测结构1还包括转子锚固结构6(如此定义是因为如将在下文中描述的那样它被耦合到惯性质量或转子)。转子锚固结构6被居中地设置在窗口4内,平行于衬底2的上表面2a,具有在水平面xy上的矩形构造,并且在所示出的示例中沿着第一水平轴x的纵向延伸。
转子锚固结构6通过转子锚固元件7而被固定地耦合(锚固)到衬底2,转子锚固元件7在衬底2的上表面2a和所述锚固结构6之间像柱状一样延伸。转子锚固元件7也在水平面xy上具有矩形构造,其延伸比转子锚固结构6的延伸小,位于所述转子锚固结构6的中心部分处。
惯性质量3通过弹性耦合元件8弹性地耦合至转子锚固结构6,该弹性耦合元件8在惯性质量3和转子锚固结构6之间、沿第一水平轴x的方向在转子锚固结构6的相对侧上被布置在窗口4中。
特别地,弹性耦合元件8被配置以便使得惯性质量3相对于衬底2沿着第一水平轴x移动,符合沿着第一水平轴x的变形(并且相对于在水平面xy的不同方向或者与同一水平面xy横切的方向上的变形基本上是刚性的)。
惯性质量3还承载固定地耦合到其上(与所述惯性质量3集成的或由单片制成的)的多个移动电极9(也被称为“转子电极”)。移动电极9在窗口4内从惯性质量3开始延伸。例如,该移动电极9在水平面xy中具有矩形构造,并且沿着第二水平轴y延伸(在该示例中,呈现了两个移动电极9,相对于转子锚固结构6在相对侧上延伸,沿着第二水平轴y对齐)。像惯性质量3一样,移动电极9悬置在衬底2上方,平行于同一衬底2的上表面2a。
感测结构1还包括多个第一固定电极10a和第二固定电极10b的(也被称为“定子电极”),它们被设置在窗口4内,在第一水平轴x的方向上的相应移动电极9的相对侧上,并且在水平面xy中面对相应移动电极9。
第一和第二固定电极10a,10b在该示例中在水平面xy中具有在平行于移动电极9的方向上、沿着第二水平轴y延伸的矩形构造。
第一和第二固定电极10a,10b通过相应定子锚固元件12a,12b还被刚性地耦合到衬底2,相应定子锚固元件12a,12b在衬底2的上表面2a和所述第一和第二固定电极10a,10b之间以柱状的形式延伸。定子锚固元件12a,12b在水平面xy中也具有矩形构造,其延伸比对应的固定电极10a,10b的延伸小,位于同一固定电极10a,10b的中心部分处。
第一固定电极10a和第二固定电极10b(例如,通过对应的定子锚固元件12a,12b)被偏置在相应的偏置电压处,该偏置电压不同于移动电极9被偏置的偏置电压(例如,经由包括转子锚固元件7、转子锚固结构6、弹性耦合元件8、和惯性质量3的导电路径,在这种情况下,全部包括导电材料)。
在操作期间,作用在水平面中、在该示例中沿着第一水平轴x的加速度分量,确定由于惯性效应引起的,惯性质量3从静止位置沿着第一水平轴x的位移,以及电极9朝向第一固定电极10a(或第二固定电极10b)并远离第二固定电极10b(或第一固定电极10a)的移动。
因此,差分电容变化在具有平面和平行面的在移动电极9和第一固定电极10a之间形成的第一感测电容器C1和也具有平面和平行面的在移动电极9和第二固定电极10b之间形成的第二感测电容器C2之间产生。此电容变化与作用在感测结构1上的加速度的值成比例。
MEMS加速度计还包括电耦合到感测结构1的适当的电子读取电路(所谓的ASIC——专用集成电路),它在其输入端接收感测电容器C1,C2的上述差分电容变化,并对其进行处理以便确定加速度的值,用于生成电输出信号(其被提供到MEMS加速度计的外部用于随后的处理操作)。
通常在半导体材料的相应裸片中提供上述电子读取电路和感测结构1,它们被密封在一个封装内,该封装保护所述裸片,而且还提供用于对外部的电连接的接口。在所谓的“衬底级封装”的解决方案中,通过一个或多个基层和帽层来获得该封装,所述底层和帽层被直接耦合到MEMS器件的裸片,构成其对外部的机械和电气接口。
图2是MEMS加速度计13的示意图示,其包括封装14壳体:第一裸片15a,在其中提供ASIC电子电路;第二裸片15b,在其中提供感测结构1(包括衬底2,在衬底上方提供惯性质量3,移动电极9,以及第一和第二固定电极10a,10b),被设置为堆叠在第一裸片15a上;和帽15c,设置在第一和第二裸片15a,15b的堆叠布置上。
封装14还包括:具有外表面16a的基层16,所述基层16支撑第一和第二裸片15a,15b和帽15c的上述堆叠布置,所述外表面16a构成封装14的外表面并承载例如以电连接垫18的形式用于电连接至外部的电连接元件;和涂层区域19,例如由环氧树脂制成,其包围第一和第二裸片15a,15b以及帽15c的上述堆叠布置,并且限定了封装14的侧和上外表面,被设计成与外部环境的接触。
本申请人已经意识到,在应力和变形发生的情况下,例如随着温度或环境条件变化或因机械应力的缘故,前述的感测结构1会受到甚至显著的测量误差。
特别地,微机电传感器的封装由于制成它的不同和组合的材料的不同的热膨胀系数和不同的杨氏模量值而随着温度变化经受变形,可能导致在容纳在其中的感测结构1的衬底2的对应变形。类似的变形可能由于材料的老化、或者由于从外部引起的应力例如在印刷电路板上的封装的焊接过程中、或者由于由同一封装的材料的湿度吸收而出现。
如在图3a中示意性地示出的那样,在衬底2的变形的情况下,例如作为由于正温度梯度(ΔT>0)的热应力的结果,衬底2的上表面2a的膨胀例如可能发生(图3a显著地示出了该变形),在不存在外部加速度的情况下,这会引起相对于处于静止的初始状态,固定电极10a,10b远离对应移动电极9的移动。
具体地,在图3b中,处于静止且在没有变形的情况下的距离由g0来表示,而由于衬底2的变形引起的相对于静止状态的位移(它是作为温度的函数的变量,或者总的来说是能够引起衬底2中的变形的所有那些效果)由x1,ΔT和x2,ΔT来表示。
这些位移涉及感测电容C1,C2的值的以下不希望的变化,因为它们与被检测的加速度不相关联:
以及
同样地,参考图4a和图4b,负温度梯度(ΔT<0)涉及由于衬底2的上表面2a的凹陷引起的感测电容C1,C2的值的以下不希望的变化,这次是由于相对于处于静止的初始状态,固定电极10a,10b向对应移动电极9的趋近:
以及
这些电容变化因此导致由MEMS加速度计提供的静止状态的输出信号——被称为“零g水平”——的不希望的修改(即所谓的“漂移”或“偏移”),以及在加速度检测中随之而来的误差。
为了克服上述缺点,很多解决方案已被提出,但是它们全都不是令人满意的。
一些解决方案设想了加速度感测结构的优化。
例如,US2011/0023604公开了一种感测结构,其中,转子和定子锚固的定位被优化以便减少由于衬底的变形引起的电参数的漂移。
然而,这种解决方案尽管是有利的,但是涉及垂直类型的z轴加速度计,即,被设计用于感测与对应的转子质量的主延伸的水平面正交的加速度。
其它解决方案设想了相应的封装的优化。例如,为此目的已经提出了使用对变形具有较低灵敏度的陶瓷衬底。
然而,这种解决方案在制造过程中和在总体较高成本方面涉及更大的问题。此外,陶瓷封装的尺寸通常比由塑料材料制成的传统产品的尺寸更大。
发明内容
本解决方案的目的因此是解决先前突出的问题,并且尤其是提供一种响应于温度变化或各种性质的机械或环境应力,它的电特性漂移较低的微机电传感器器件。
根据本发明,因此提供如权利要求1中所定义的微机电传感器器件。
附图说明
为了更好地理解本发明,现在仅通过非限制性示例的方式并参考所附附图描述本发明的优选实施例,其中:
-图1a是一个已知类型的MEMS传感器器件的感测结构的示意性俯视图;
-图1b是处于静止状态的图1a的感测结构的横截面图;
-图2是MEMS传感器器件和对应的封装的示意性横截面图;
-图3a-图3b是在对应的衬底的第一变形存在时MEMS传感器器件的感测结构的示意图;
-图4a-图4b是在对应的衬底的第二变形存在时MEMS传感器器件的感测结构的示意图;
-图5是根据本解决方案的第一实施例的MEMS传感器器件的感测结构的示意性俯视图;
-图6是根据本解决方案的第二实施例的MEMS传感器器件的感测结构的示意性俯视图;和
-图7是根据本解决方案的另一方面的包含MEMS传感器器件的电子装置的整体框图。
具体实施方式
如将在下文详细描述的,根据本解决方案的一个方面,MEMS传感器器件的感测结构被配置使得移动电极与固定电极(它们限定感测电容器)通过一个相同的悬置结构而被机械地耦合到衬底;相应地,由衬底中的封装引起的任何可能的变形以对应的方式影响移动和固定电极,使该感测结构对这些变形基本上不敏感并且防止或相当地减少由MEMS传感器器件提供的处于静止状态的输出信号的任何可能的修改(即所谓的“零g水平漂移”)。
如图5所示,根据本解决方案的一个方面的感测结构作为整体由20表示,它包括悬置结构21,被配置为提供所述感测结构20的定子(固定结构,包括固定电极)和转子(移动结构,包括惯性质量和相关联的移动电极)二者相对于衬底的悬置,衬底在这里再次由2来表示。
具体地,悬置结构21被配置为将感测结构20的定子和转子耦合到锚固结构23用于锚固到衬底2,在这种情况下,由所述感测结构20的定子和转子共有和共享。
悬置结构21具有框架状构造,在水平面xy中具有矩形环的形状,第一对相对框架部分21a,21b(在下文中的第一和第二框架部分21a,21b)在该示例中具有沿着第一水平轴x的延伸,以及第二对相对框架部分21c,21d(在下文中的第三和第四框架部分21c,21d)在该示例中具有沿着第二水平轴y的(比第一对框架部分更小的)延伸。
具体地,悬置结构21内部地包括电绝缘区域22,其将一对框架部分与另一对框架部分电绝缘。
因此提供了四个电绝缘区域22:用于将第一框架部分21a与第三和第四框架部分21c,21d相分离的两个电绝缘区域22;和用于将第二框架部分21a与第三和第四框架部分21c,21d相分离的另外两个电绝缘区域22。
电绝缘区域22例如由框架部分21a-21d之间设置的电介质材料区域来形成,或者用所述框架部分21a-21d定义反向偏置PN结,在任何情况下被配置为在对应的框架部分21a-21d之间提供电绝缘。
如也将在下文加以强调的那样,电绝缘区域22从而使得能够在电气域中将感测结构20的定子与所述感测结构20的转子相分离,并且使得所述定子和转子在机械域中构成单个移动元件(关于对封装变形的响应)。
悬置结构21在它内部限定了窗口24,具有在水平面xy中的矩形形状并且在竖直方向z中贯穿它的整个厚度。
锚固结构23包括锚固部分26,其被布置在衬底2的上表面2a之上、悬置结构21外侧、并且通过锚固元件27以刚性的方式被机械地耦合到所述衬底2,所述锚固元件27以柱状的方式延伸在衬底2的上表面2a和所述锚固部分26之间。
锚固元件27被居中布置到锚固部分26,在该示例中在水平面xy中具有矩形形状。
悬置结构21通过弹性悬置元件28被弹性连接到锚固结构23,弹性悬置元件28在该示例中线性地延伸在所述悬置结构21和锚固部分26之间。
封装的变形所造成的可能位移通过悬置结构21和弹性悬置元件28以相应的方式被转移到感测结构20的定子和转子。以这种方式,响应于可能的变形,转子和定子在同一方向上移动相同的量,从而使得感测输出对所述变形不敏感。
在图5所示的实施例中,锚固结构23包括四个锚固部分26,其被布置在水平面xy中的悬置结构21的顶点处。数量也是四的弹性悬置元件28从悬置结构21的前述顶点开始延伸,每一个朝着对应的锚固部分26,相对于第一水平轴x或第二水平轴y具有大约45°的倾斜,在悬置结构21的对角线的方向上成对对齐。
在所示实施例中,锚固部分26在水平面xy中具有矩形形状,具有相对于第一和第二水平轴xy倾斜约45°的侧边,并且长边基本垂直于弹性悬置元件28,所述弹性悬置元件28在所述长边和悬置结构21的顶点之间延伸。
感测结构20还包括惯性质量(转子质量)30,其被布置在由悬置结构21限定的窗口24内,并且通过弹性耦合元件32被弹性地连接到所述悬置结构21。
惯性质量30在水平面xy中具有大致矩形形状,两条长边沿着第一水平轴x以及两个短边沿着第二水平轴y(在所示的实施例中)。
在本实施例中,存在两个弹性耦合元件32,其从惯性质量30的短边开始延伸到悬置结构21的第三和第四相对框架部分21c,21d中的相应一个框架部分。
每个弹性耦合元件32包括:第一连接部分32a,具有直线延伸和连接到第三和第四相对框架部分21c,21d之间的相应一个框架部分的第一端;第二连接部分32b,具有直线延伸和连接到惯性质量30的相应短边的相应第一端;和变形部分32c,其连接在第一和第二连接部分32a,32b的第二端之间,并具有主要延伸沿着第二水平轴y的矩形环的形状。
在使用中,响应于检测到的沿着第一水平轴x作用的加速度,弹性耦合元件32实现惯性质量30沿着所述第一水平轴x的惯性移动。特别地,弹性耦合元件32的变形部分32c的长边被配置为弯曲以实现惯性质量30的上述惯性移动。
弹性悬置元件28相反不实现悬置结构21由惯性效果引起的任何移动,悬置结构21基本上保持静止和未受扰动。弹性悬置元件28对沿感测轴(在本示例中,第一水平轴x)的移动而言实际上是刚性的。
因此,惯性质量30的前述惯性移动是相对于悬置结构21的相对移动。
感测结构20还包括被设置在窗口24内的第一和第二固定电极(定子电极)35a,35b,它们被固定地耦合到悬置结构21,特别地分别耦合到所述悬置结构21的第一和第二相对框架部分21a,21b(因此相对于惯性质量30的惯性移动,这些仍然是静止的)。
第一和第二固定电极35a,35b被电容地耦合到惯性质量30,以便形成第一感测电容器C1和第二感测电容器C2,它们在惯性质量30沿着第一水平轴x的位移之后具有差分电容变化。
特别地,第一和第二固定电极35a,35b通过导电路径被电偏置在相应的第一和第二电位处,所述导电路径包括相应的第一框架部分21a或第二框架部分21b,以及连接到第一或第二相对框架部分21a,21b的锚固元件27和锚固部分26。
第一和第二固定电极35a,35b在水平面xy中具有矩形形状,具有沿着第二水平轴y的延伸,第一端被连接到悬置结构21以及第二端被设置在窗口24内。
特别地,在图5中示出的实施例中,惯性质量30具有两个凹槽37a,37b,其相对于惯性质量30而被居中放置并沿着第二水平轴y对齐。凹槽37a,37b将惯性质量30分成通过中心连接部分30c相连接的第一部分30a和第二部分30b。
第一和第二固定电极35a,35b在这些凹槽37a,37b内延伸,以便在惯性质量30的第一部分30a和第二部分30b之间的相应部分的附近并且与之面对,它们与之形成第一和第二感测电容器C1,C2之间的相应一个电容器。在这种情况下,惯性质量30的上述第一和第二部分30a,30b本身构成感测结构20的移动电极。
这些移动电极通过导电路径被电偏置在公共电位处,在该示例中所述导电路径包括第四框架部分21d和连接到所述第四相对框架部分21d的锚固元件27和锚固部分26。
在操作过程中,响应于沿着感测轴(在本示例中为第一水平轴x)作用的加速度分量,由于弹性耦合元件32的变形,惯性质量30通过惯性效果沿着感测轴移动。
作为该移动的结果,第一固定电极35a朝向/远离惯性质量30(特别地,对应的第一部分30a)移动,并且相应地第二固定电极35b远离/朝向惯性质量30(特别地,对应的第二部分30b)移动。第一和第二感测电容器C1,C2的差分电容变化因此出现,其被与MEMS传感器器件中的感测结构相关联的ASIC(以已知的方式,在这里没有详细描述)处理,以用于生成电输出信号。
参考图6,感测结构20的另一实施例可以设想不同的移动和固定电极的布置,其被设计来形成第一和第二感测电容器C1,C2
在这种情况下,惯性质量30在水平面xy中具有完整的矩形形状,没有凹槽,并且整体地且固定地承载悬置在衬底2上方的多个移动电极39。
特别地,移动电极39在水平面xy中具有矩形构造,并且在这个示例中,沿着第二水平轴y(在与感测轴正交的方向中)延伸,在惯性质量30沿着第二水平轴y的相对侧上对齐。
第一固定电极35a和第二固定电极35b在这种情况下在数量上等于窗口24内的移动电极39并与之梳齿结合,被设置为面向并平行于所述移动电极39。特别地,第一固定电极35a被设置在移动电极39在第一水平轴x的方向上相对于第二固定电极35b的相反侧上,以这样的方式,当移动电极39朝向/远离第一固定电极35a移动时,相应地所述移动电极39远离/朝向第二固定电极35b移动。
图7还示出了电子装置40,在其中可使用感测结构20和在这里由41来表示的轴在水平面xy中的相应加速度传感器器件。
除了上述的感测结构20之外,MEMS传感器器件41还包括ASIC43,其提供相应的读取接口(并且其可以被制成在作为感测结构20的同一裸片中,或者被制成在不同的裸片中,其在任何情况下可以被容纳在如前面参照图2讨论的同一封装中)。
电子装置40优选地是用于移动通信的便携式装置,诸如例如移动电话,PDA(个人数字助理),便携式计算机,还有具有录音功能的数字音频播放器,照相机或摄像机,视频游戏控制器等。电子装置40通常能够处理、存储和/或发送和接收信号和信息。
电子装置40包括接收由MEMS传感器器件41检测到的加速度信号的微处理器44,和例如提供有键盘和显示器的、连接到微处理器44的输入/输出接口45。此外,电子装置40可以包括扬声器47,用于在音频输出(未示出)上产生声音,和内部存储器48。
根据本解决方案的MEMS传感器器件的优点从前面的描述中变得清楚。
在任何情况下,再次强调,本解决方案使在由于衬底2的变形所导致的感测结构20的电气性能中的漂移最小化,所述衬底2的变形例如是因温度变化或机械应力引起,例如是从焊接到印刷电路板中导出的或者由于其他性质的原因(如老化或吸湿)引起的。
不论操作条件以及在相应的封装中的组件如何,感测结构20用这种方法都极其稳定。
鉴于没有修改感测机构,并且同样地,感测电极相对于惯性质量30的构造和布置基本上未被修改,一般感测性能例如在灵敏度方面,与传统解决方案相比,不再变化。
所描述的解决方案甚至没有对通常使用的制造过程设想任何实质性修改,设想在衬底2上的材料层的生长和选择性蚀刻的大致相同的步骤。
最后,很清楚在不偏离随附权利要求所限定的本发明的范围的情况下,可以对此处描述和示出的方案做出修改和变型。
具体地,显而易见的是,感测结构20可以以完全类似于先前已讨论过的方式被布置在水平面中以便检测沿着第二水平轴y方向的加速度的分量。
如果没有对所提出的解决方案的这种必要的实质性修改,则感测结构20的某些方面还可以变化。例如,显而易见的是,连接到所述悬置结构21的锚固部分26的数目以及它们相对于所述悬置结构21的布置,可以相对于仅通过示例方式说明的方案而变化。
感测电极(固定电极35a,35b和移动电极40)的数目可以相对于所示的示例变化;例如,可以存在更大数目的电极,或者在不采用差分检测方案的情况下甚至可以只有一对电极。
此外,很清楚所描述的解决方案也可以有利地适用于不同类型的MEMS传感器器件,在其中需要感测电容变化,例如在陀螺仪传感器中。
最后,显而易见的是,所描述的方案以等效的方式应用到能够检测还沿着第二水平轴y和/或沿着垂直轴z的加速度的单轴传感器或双轴传感器或三轴传感器(或不同的量)(为此,为这些传感器提供通过已知方法布置的其他结构以及移动和固定电极)。

Claims (15)

1.一种提供有微机电感测结构(20)的MEMS传感器器件(41),包括:
-具有在水平面(xy)中延伸的上表面(2a)的衬底(2);
-悬置在所述衬底(2)的上方的惯性质量(30);
-弹性耦合元件(32),所述弹性耦合元件(32)弹性地连接到所述惯性质量(30),以便使得所述惯性质量(30)相对于所述衬底(2)的惯性移动作为沿着属于所述水平面(xy)的感测轴(x)的待检测量的函数;以及
-感测电极(35a,35b),所述感测电极(35a,35b)电容耦合到所述惯性质量(30),以便形成至少一个感测电容器(C1,C2),其电容值指示所述待检测量,
其特征在于,所述MEMS传感器器件(41)包括悬置结构(21),所述感测电极(35a,35b)被刚性地耦合到所述悬置结构(21),并且所述惯性质量(30)通过所述弹性耦合元件(32)弹性地耦合到所述悬置结构(21);所述悬置结构(21)通过弹性悬置元件(28)被连接到相对于所述衬底(2)固定的锚固结构(23)。
2.根据权利要求1所述的器件,其中所述悬置结构(21)在所述水平面(xy)中具有框架状形状并且限定窗口(24),所述感测电极(35a,35b)和所述惯性质量(30)被布置在所述窗口(24)内。
3.根据权利要求1或2所述的器件,其中所述弹性悬置元件(28)被配置为将所述悬置结构(21)弹性地耦合到所述衬底(2)。
4.根据前述权利要求任一项所述的器件,其中所述弹性悬置元件(28)被配置为以相应的方式将所述衬底(2)的可能变形传输到所述惯性质量(30)和所述感测电极(35a,35b)。
5.根据前述权利要求任一项所述的器件,其中所述悬置结构(21)在所述水平面(xy)中具有框架状形状,并且所述锚固结构(23)包括相对于所述衬底(2)固定的锚固部分(26),其被布置到所述悬置结构(21)外部并且经由所述弹性悬置元件(28)的相应弹性悬置元件而被耦合到所述悬置结构(21);其中所述弹性悬置元件(28)具有直线构造。
6.根据权利要求5所述的器件,其中所述锚固部分(26)被布置在所述悬置结构(21)的顶点处,并且所述弹性悬置元件(28)从所述顶点开始、朝向相应的锚固部分(26)延伸,以相对于所述感测轴(x)相反的倾斜成对对齐。
7.根据前述权利要求任一项所述的器件,其中所述悬置结构(21)内部包括电绝缘区域(22),用于将固定地连接到所述感测电极(35a,35b)的所述悬置结构(21)的第一部分(21a,21b)与弹性地连接到所述惯性质量(30)的所述悬置结构(21)的第二部分(21c,21d)电绝缘。
8.根据权利要求7所述的器件,其中所述悬置结构(21)的所述第一部分(21a,21b)和所述第二部分(21c,21d)在操作期间被设置在彼此不同的偏置电压处;并且其中所述惯性质量(30)通过所述弹性耦合元件(32)被电偏置。
9.根据前述权利要求任一项所述的器件,其中所述惯性质量(30)包括移动电极(39),所述移动电极(39)被电容耦合到所述感测电极(35a,35b)以便限定所述至少一个感测电容器(C1,C2);并且其中所述移动电极(39)和所述固定电极(35a,35b)以梳齿配置布置。
10.根据前述权利要求任一项所述的器件,其中所述弹性耦合元件(32)符合沿着所述感测轴(x)的弯曲,以便使能所述惯性质量(30)的惯性移动。
11.根据权利要求10所述的器件,其中所述弹性耦合元件(32)均包括:第一连接部分(32a),所述第一连接部分(32a)具有直线延伸以及被连接到所述悬置结构(21)的第一端;第二连接部分(32b),所述第二连接部分(32b)具有直线延伸以及被连接到所述惯性质量(30)的相应的第一端;和变形部分(32c),所述变形部分(32c)被连接在所述第一连接部分(32a)的第二端和所述第二连接部分(32b)的第二端之间,并且具有矩形环的形状,具有横切所述第一连接部分(32a)和所述第二连接部分(32b)的延伸。
12.根据前述权利要求任一项所述的器件,其中所述弹性悬置元件(28)被配置为对沿着所述感测轴(x)的移动是刚性的。
13.根据前述权利要求任一项所述的器件,还包括电子读取电路(43),所述电子读取电路(43)电耦合到所述微机电感测结构(20),以便将所述至少一个感测电容器(C1,C2)的电容的变化作为所述待检测量的函数来处理。
14.根据权利要求13所述的器件,其中所述微机电感测结构(20)和所述电子读取电路(43)提供感测轴在水平面(xy)中、被设计为检测方向沿着所述感测轴(x)的加速度的加速度计。
15.一种用于制造提供有微机电感测结构(20)的MEMS传感器器件(41)的方法,包括:
-形成具有在水平面(xy)中延伸的上表面(2a)的衬底(2);
-形成悬置在所述衬底(2)的上方的惯性质量(30);
-形成弹性耦合元件(32),所述弹性耦合元件(32)弹性地连接到所述惯性质量(30),以便使得所述惯性质量(30)相对于所述衬底(2)的惯性移动作为沿着属于所述水平面(xy)的感测轴(x)的待检测量的函数;以及
-形成感测电极(35a,35b),所述感测电极(35a,35b)电容耦合到所述惯性质量(30),以便形成至少一个感测电容器(C1,C2),其电容值指示所述待检测量,
其特征在于,包括如下步骤:形成悬置结构(21),所述感测电极(35a,35b)被刚性地耦合到所述悬置结构(21),并且所述惯性质量(30)通过所述弹性耦合元件(32)弹性地耦合到所述悬置结构(21);所述悬置结构(21)通过弹性悬置元件(28)被连接到相对于所述衬底(2)固定的锚固结构(23)。
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