KR20150102968A - 평면 밖으로 움직일 수 있는 가동성 질량체를 포함하는 마이크로-전자기계 디바이스 - Google Patents

평면 밖으로 움직일 수 있는 가동성 질량체를 포함하는 마이크로-전자기계 디바이스 Download PDF

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프랑수아-자비에르 부아요
레미 라우비
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트로닉스 마이크로시스템즈
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Abstract

본 발명은 힘 센서로서 사용되는 마이크로전자기계 디바이스에 관한 것으로, 이러한 디바이스는 스프링들 혹은 가변성 요소들에 의해 하나 혹은 복수의 정착 영역들에 연결되는 가동성 질량체와, 그리고 가동성 질량체의 변위를 검출하기 위한 수단을 포함하고, 여기서 가동성 질량체는 바깥쪽 프레임 및 안쪽 몸체를 구비하고, 바깥쪽 프레임과 안쪽 몸체는 적어도 두 개의 가요성 부분들에 의해 연결되며, 적어도 두 개의 가요성 부분들은 바깥쪽 프레임의 두 개의 상이한 측면들에 고정되는 분리 스프링들을 형성한다.

Description

평면 밖으로 움직일 수 있는 가동성 질량체를 포함하는 마이크로-전자기계 디바이스{MICRO-ELECTROMECHANICAL DEVICE COMPRISING A MOBILE MASS THAT CAN MOVE OUT-OF-PLANE}
본 발명은 마이크로-전자기계 시스템(Micro-ElectroMechanical Systems)(다른 용어로는 MEMS로 지칭됨)에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 힘 센서(force sensor)를 형성하는 가변성 요소들(deformable elements) 및 게이지들(gauges)이 힘 센서에 가해지는 강한 기계적 응력(mechanical stress)으로 인해 일어날 수 있는 파손(ruptures)으로부터 보호되는 그러한 타입의 힘 센서의 마이크로-전자기계 구조에 관한 것이다.
본 발명은 특히, 예를 들어, 가속도계(accelerometers), 자이로미터(gyrometers), 및 자력계(magnetometers)에 적용되고, 혹은 심지어 압력 센서에도 적용되며, 보다 일반적으로는, 다양한 성질의 힘이 가해진 결과로 일어나는 가동성 부분(mobile portion)의 변위에 대해, 그 변위의 측정이 요구되는 임의의 디바이스에 적용된다.
마이크로전자기술에서 특히 사용되는 정교한 에칭 및 성장 기법들이 나타나게 된 이후, 마이크로-전자기계 및 나노-전자기계 머신들 혹은 센서들의 제조 가능성은 현실화되고 있다. 이러한 디바이스들은 센서 분야에서뿐만 아니라 방출기(emitters), 액츄에이터(actuators), 혹은 수동 디바이스(passive devices) 분야에서 다양하게 응용할 수 있기 때문에 큰 관심을 일으키고 있다. 이들은 예를 들어, 자동차 산업, 항공학, 혹은 휴대폰에서 사용되어 더 커다란 거시적 디바이스들을 대체하고 있다.
마이크로-전자기계 센서들 중에서도, 예를 들어, 가속도계, 자이로미터 혹은 자력계와 같은 힘 센서들은 전형적으로 가동성 질량체(mobile mass)와, 그리고 힘이 가해지는 경우 이러한 가동성 질량체의 변위를 측정하는 검출 수단을 포함하는 디바이스 형태로 이용가능하다.
도 1에서 제시되는 바와 같이, 힘 센서의 가동성 질량체(1)는 일반적으로 반도체 물질층의 형태로 나타나고, 특히 실리콘 층의 형태로 나타나는데, 그 두께는 대략 수십 마이크론(microns)이고, 회전축(swivel axis) 둘레로 휘어지도록 혹은 뒤틀어지도록 변형될 수 있는 요소들(2)에 의해 기판(5) 위에서 유지된다. 가변성 요소들(2)은 종종 스프링으로 지칭되며 유리하게는 가동성 질량체(1)의 옆면 말단들 중 하나의 말단 레벨에 위치하고 있다. 스프링(2)은 기판에 부착되는 고정된 정착 영역(anchoring area)들(4)에 그 자체가 연결된다. 도 1에서 제시되는 바와 같이, 3개의 축(x축, y축, z축)이 이제 정의되는바, x축은 가동성 질량체(1)의 회전축을 따라 진행하는 축이고, y축은 가동성 질량체(1)의 움직임이 없을 때 가동성 질량체(1)의 평면을 따라 배향된 축이고, 그리고 z축은 가동성 질량체(1)의 움직임이 없을 때 가동성 질량체(1)에 의해 정의되는 평면에 수직으로 배향되는 축으로서 기판(5)으로부터 가동성 질량체(1)로 진행하는 축이다. 유리한 것으로, 이러한 타입의 디바이스는 실리콘-온-인슐레이터(Silicon-On-Insulator, SOI) 타입의 기판으로부터 형성되는바, 전기적으로-절연된 산화물 층(electrically-insulating oxide layer)(6)은 가동성 질량체(1)의 에칭이 수행된 실리콘 층을 기판(5)으로부터 분리시킨다.
가동성 질량체의 움직임을 검출하는 검출기는 일반적으로 용량성 시스템의 형태를 갖는바, 여기서 가동성 질량체의 변위는 용량성 시스템의 두 개의 전극들이 서로로부터 멀어지게 하거나 혹은 서로 더 가까워지게 하며, 따라서 이것은 에어 갭(air gap)의 변화를 일으키고, 이에 따라 용량성 시스템의 커패시턴스의 변화가 일어나게 된다. 이러한 검출기의 예는 미국 특허문헌 US 4736629에서 알 수 있다. 변형예로서, 도 1에서 제시되는 바와 같은, 가동성 질량체(1)의 변위에 대해 압축성 감지를 하거나 또는 인장성 감지를 하는 하나 혹은 복수의 피에조저항 게이지들(piezoresistive gauges)(3)을 사용하는 그러한 힘 센서들이 존재한다. 이러한 경우 모두에 있어서, 힘 센서의 감도는 가동성 질량체가 허용하는 변위의 크기에 의해 결정되고 아울러 가동성 질량체의 움직임을 검출하는 검출기의 위치에 의해 결정된다. 스트레인 게이지들(strain gauges)로서 기계적 공진기들(mechanical resonators)을 사용하는 것이 또한 가능한바, 이러한 공진기의 공진 주파수는 공진기에 가해지는 스트레인에 따라 변한다.
피에조저항 게이지들(3)은 유리하게는 게이지들(3)에 가해지는 압축성 스트레인 및 인장성 스트레인을 가능한한 크게 증가시키도록 배치된다. 이렇게 하는 것은 힘 센서의 검출 감도를 증가시키기 위한 것이다.
실제로, 게이지들(3)에서의 압축성/인장성 변형들에 의해 발생된 스트레인은 게이지들(3)의 저항이 스트레인에 비례하여 변하도록 한다. 피에조저항 게이지(3) 양단에 전압을 인가함으로써, 그 관련된 저항 변화의 검출이 가능하고, 이러한 저항 변화는 가동성 질량체(1)의 변위에 의해 유발된 것이며 그 발생된 변형에 비례한다. 가동성 질량체(1)의 변위는 가동성 질량체(1)에 가해진 외부 힘 때문에 생긴 것이며, 피에조저항 스트레인 게이지들을 사용함으로써, 저항 변화의 측정에 근거하여 힘의 값을 알 수 있게 된다. 단위 힘(force unit)에 대한 저항 변화가 크면 클수록, 마이크로-전자기계 힘 센서의 감도도 더 커진다. 피에조저항 게이지들(3)을 구비하며 가동성 질량체가 면외 변위(out-of-plane displacement)를 갖는 힘 센서들(예를 들어, 프랑스 특허문헌 FR 2954505 및 FR 2941533에서 설명되는 바와 같은 그러한 힘 센서들)은 도 1에서 제시되는 바와 같이 최대 압축변형 및 인장변형이 생기도록 함과 아울러 하지만 파손 임계치는 초과하지 않도록 자연스럽게 z축을 따라 가동성 질량체의 상부 표면 및/또는 하부 표면에 맞추어 정착 지점 가까이 피에조저항 게이지들(3)을 배치하는 것을 제안한다.
그러나, 가동성 질량체(1)는 x축 및/또는 y축을 따라 평면 내에서의 변위를 발생시키는 기계적 응력을 받을 수도 있다. 이러한 변위는 결과적으로 스트레인 게이지들(3)의 되돌릴 수 없는 변형을 일으킬 수 있고, 이에 따라 힘 센서의 사용을 불가능하게 만들 수 있다. 이러한 단점을 극복하기 위해, 그리고 프랑스 특허문헌 FR 2941533에서 제공되는 바와 같이, x축과 y축에 의해 정의되는 평면 내에서의 가동성 질량체(1)의 변위를 제한하는 것이 이로운데, 이러한 변위 제한은 비틀어지도록 변형가능한 요소들(torsionally-deformable elements)(2)을 휘어지도록 변형가능한 요소들(flexibly-deformable elements)과 결합시킴으로써 행해지는바, 여기서 가변성 요소들의 이러한 양쪽 타입 모두는 x축 둘레로 변형가능하다. 실제로, 비틀어지도록 변형가능한 요소들은 x축을 따르는 변위에 대해서는 좋은 저항력을 제공하지만 y축을 따르는 변위에 관해서는 약한 저항력을 갖는다. 이와 동시에, 휘어지도록 변형가능한 요소들은 y축을 따르는 변위에 대해서는 좋은 저항력을 제공하지만 x축을 따르는 변위에 관해서는 약한 저항력을 갖는다. 따라서, 양쪽 타입의 가변성 요소들(2)은 x축을 따르는 변위와 y축을 따르는 변위 모두에 대해 상호보완적 저항력을 제공하고, 이에 따라 스트레인 게이지들(3)을 보호할 수 있게 된다.
그러나, 가변성 요소들의 이와 같은 결합은 측정 범위와 기계적 범위를 동시에 최적화시킬 수 없는 단점을 갖는다. 측정 범위는 센서가 검출할 수 있는 모든 힘의 값들을 의미하고, 기계적 범위는 가동성 질량체의 기판 위에서의 움직임이 저지되는 경우 그 지점에서의 값들의 세트를 의미한다. 따라서, 측정 범위는 기계적 범위 내에 포함된다. 이상적인 것으로, 기계적 범위의 상한은 측정 범위의 상한보다 몇십 퍼센트만큼 더 크다.
휘어지도록 변형가능한 요소들과 비틀어지도록 변형가능한 요소들이 결합되는 경우, 기계적 감도는 낮아지는데, 이에 따라 기계적 범위는 측정 범위보다 훨씬 더 커지는바, 이러한 두 개의 범위들 간의 비율은 전형적으로 10이다.
두 개의 범위들의 보다 좋은 매칭(matching)을 위해, 두 가지 해법이 가능하다.
첫 번째 해법은 기판이 가동성 질량체에 가까워지도록 하는 것을 포함하는데, 이것은 다른 모든 것들이 동일하다면 기계적 범위를 감소시킨다. 이것은 가동성 질량체의 에칭이 이루어지는 층을 기판으로부터 분리시키는 산화물 층의 두께를 감소시킴으로써 행해질 수 있다. 그러나, 이러한 첫 번째 해법은 300-nm 두께에 대응하는 하한이 존재하기 때문에 충족스러운 해법이 아닌데, 이러한 하한보다 작은 두께에 대해서는 화학적 기법으로 해당 산화물 층을 릴리즈(release)시키는 것이 어렵고, 그리고 이러한 하한보다 작은 두께에 있어서 가동성 질량체가 기판에 접합될 위험성은 상당히 증가한다.
두 번째 해법은 측정 범위가 기계적 범위에 더 가까워지도록 하는 것인데, 이것은 기계적 감도를 증가시킨다. 기계적 감도는 S m 으로 지칭되는바, 이것은 단위 힘에 대한 z축을 따르는 가동성 질량체의 최대 변위에 대응한다. 이러한 변수는 가동성 질량체에 가해지는 힘(F), 가동성 질량체의 무게중심과 회전축 간의 거리(D g ), 가동성 질량체의 길이(L), 그리고 가변성 요소들의 강성(stiffness)(K)에 따라 표현될 수 있는바, 다음과 같은 관계식으로 표현될 수 있다.
Figure pct00001
기계적 감도를 증가시키기 위해, 회전축뿐만 아니라 가동성 질량체의 무게중심으로 멀리 떨어지도록 가동성 질량체의 길이는 증가될 수 있는바, 이것은 결과적으로 D g 가 증가되게 한다. 이렇게 함에도 불구하고, 이에 따라 획득되는 기계적 감도 증가는 두 개의 범위들을 매칭시키기에 충분하지 않다.
기계적 감도를 증가시키기 위한 다른 방법은 가변성 요소들의 강성을 감소시키는 것이다. 현재, 동일한 치수에 대해서, 휘어지도록 변형가능한 요소들의 강성은 비틀어지도록 변형가능한 요소들의 강성보다 더 크다. 따라서, 힘 센서의 가동성 질량체의 기계적 감도를 증가시키기 위해서, 비틀어지도록 변형가능한 요소들을 선택하는 것이 바람직하다. 이러한 접근법으로부터 생기는 단점은 스트레인 게이지들이 y축을 따르는 응력을 받는다는 것이고, 이것은 스트레인 게이지들에 돌이킬 수 없는 손상을 줄 수 있다.
이에 따라 본 발명의 관련 기술분야에서 숙련된 자들은, 가동성 질량체 상에서 수평방향 힘(transverse forces)이 가해짐으로 인한, 즉 x-y 평면에서의 힘 그리고 주로 y축을 따르는 힘이 가해짐으로 인한 기계적 응력에 대항하여 스트레인 게이지들을 보호하면서, 기계적 범위가 측정 범위에 충분히 가까워지도록 기계적 감도를 제공하며 면외 변위를 갖는 힘 센서 내에 강성이 낮은 가변성 요소들(이에 따르는 것으로 유리하게는 비틀어지도록 변형가능한 요소들)을 사용할 수 있게 하는 해법을 알지 못하고 있는 것으로 고려된다.
본 발명의 목표들 중 하나는 기계적 감도가 높고 가동성 질량체의 x축과 y축에 의해 정의되는 평면에서의 응력에 저항하여 가동성 질량체의 x축과 y축에 의해 정의되는 평면 밖으로의 면외 변위를 갖는 힘 센서를 제공하는 것이다.
이러한 목표를 달성하기 위해, 본 발명은 반도체 기판으로부터 형성되는 마이크로-전자기계 디바이스에 초점을 맞추고 있는데, 여기서 반도체 기판은 z축을 정의하는 층들에 수직인 x축 및 y축을 따르는 평면들을 정의하는 층들을 가지며, 이러한 마이크로-전자기계 디바이스는,
- 기판에 대해 고정되는 적어도 하나의 정착 영역과, 그리고
- x축을 따르는 회전축 둘레로 회전함으로써 기판의 평면 밖으로 z축을 따라 변위할 수 있는 적어도 하나의 가동성 질량체와, 그리고
- 가동성 질량체를 정착 영역에 연결하는 적어도 하나의 가변성 요소와,
- 가동성 질량체의 변위를 검출하기 위한 적어도 하나의 수단을 포함한다.
이러한 디바이스의 가동성 질량체는 두 개의 부분들을 갖는다. 지지 구조(support structure)를 형성하는 제 1 부분은 가변성 요소에 의해 정착 영역에 연결되고, 제 2 부분은 가동성 질량체의 본체(main body)를 형성한다. 제 1 부분과 제 2 부분은 제 1 부분의 두 개의 상이한 측면들에 고정되는 분리 스프링(decoupling spring)들을 형성하는 적어도 두 개의 가요성 부분(flexible portion)들에 의해 연결된다. 디바이스는 본체와 기판에 걸쳐 있는 적어도 하나의 영역을 포함하고, 이러한 적어도 하나의 영역은 가동성 질량체의 본체의 변위를 제한하는 저지부(stop)를 형성한다.
가동성 질량체를 형성하는 본체를 지지 구조에 연결하는 분리 스프링들을 사용함으로써 본체의 면내 변위(in-plane displacements)는 지지 구조의 면외 변위(out-of-plane displacements)로부터 분리될 수 있다. 더욱이, 본체의 질량은 지지 구조의 질량보다 더 큰데, 유리하게는 지지 구조보다 더 큰 관성(inertia)을 갖도록 훨씬 더 크다. 이에 따라, 가동성 질량체에 가해지는 힘은 대부분 가동성 질량체의 본체에 작용한다.
따라서, y축을 따라 디바이스에 가해지는 힘은 가동성 질량체의 평면 내에서 가동성 질량체의 지지 구조에 대한 본체의 상대적 변위가 일어나게 한다. 지지 구조에 대한 본체의 이러한 상대적 변위는 특히 가요성 부분들 혹은 분리 스프링들의 탄성 변형으로 인한 것이다. 가요성 부분들이 탄성 임계치 및 파손 임계치를 갖는 경우, 이러한 두 개의 임계치들에 도달하지 않게 하는 그러한 거리(가동성 질량체의 본체로부터의 거리)에 저지부가 배치된다. 달리 말하면, 분리 스프링들이 준-선형의 탄성 동작을 벗어나기 전 그리고 스프링들의 상이한 분기부들이 서로 맞닿아 인접하기 전이라면, 저지부를 형성하는 영역으로서 유효하게 된다. 따라서, 이러한 저지부는 가동성 질량체의 움직임을 검출하는 (임의의 제한된 변형 크기만을 허용할 수 있는) 부재들을 보호할 수 있다.
따라서, 가동성 질량체의 평면 내에서 특히 y축을 따라 가해지는 소정의 크기가 큰 외부 힘에 대해서, 본체는 저지부와 접촉하게 될 때까지 가동성 질량체의 평면 내에서 가동성 질량체에 대해 y축을 따라 움직인다. 접촉이 일어나는 경우, 외부 힘의 영향을 받는 이러한 움직임으로 인한 에너지는 저지부와의 충돌에 의해 흡수된다. 가동성 질량체의 평면 내에서 특히 y축을 따라 가해지는 크기가 더 작은 외부 힘에 대해서, 가동성 질량체의 본체는 약간 움직이거나 전혀 움직이지 않으며, 디바이스에 가해진 외부 힘과 관련된 모든 에너지는 정착 영역에서 소모된다.
실제로는, 가동성 질량체의 지지 구조와 본체의 상대적 구성에 있어 복수의 기하학적 구조들이 고려될 수 있다. 이에 따라, 지지 구조는 본체 둘레의 바깥쪽 프레임(outer frame)을 형성할 수 있고, 이 경우 본체는 가동성 질량체의 안쪽 몸체를 형성한다. 역으로, 본체가 지지 구조의 주변에 정렬되는 것이 또한 가능하며, 이 경우 지지 구조는 중앙 빔(central beam)을 형성하고 중앙 빔 둘레에 본체가 분포되게 된다.
가동성 질량체를 정착 영역에 연결하는 가변성 요소는 유리하게는, 힘 센서의 기계적 감도를 증가시킴과 아울러 더 낮은 강성을 제공하기 위해, 비틀어지도록 변형가능한 요소들 중에서 선택된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 디바이스는 힘 센서의 높은 기계적 감도를 보장하고, x축 및 y축에 의해 정의되는 평면 내에서의 (대부분 y축을 따르는) 기계적 응력에 대항하여 스트레인 게이지들을 보호한다.
분리 스프링들을 형성하기 위한 다양한 기하학적 구조들이 고려될 수 있다. 각각의 경우에, z 방향을 따라 강한 강성을 갖도록 하여 지지 구조와 본체의 z 방향을 따르는 동일 크기의 동기화된 움직임을 제공하기 위해 분리 스프링이 제공된다. 달리 말하면, 가요성 부분들의 z 방향을 따르는 강성은 본체와 지지 구조가 영구적으로 동일한 평면 내에 실질적으로 있도록 하는 그러한 강성이다. 반면, 분리 스프링들은 또한 x축 및 y축에 의해 정의되는 평면 내에서, 특히 y축을 따라, 낮은 강성을 갖도록 제공되는바, 이것은 지지 구조에 대한 본체의 평면 내에서의 상대적 움직임을 가능하게 한다. 이러한 분리는 가요성 부분들 혹은 분리 스프링들에 의해 제공되고, 이에 따라 가동성 질량체에 가해지는 외부 힘을 선택적으로 분산시키는 것을 포함한다. 특히, 가동성 질량체에 가해지는 외부 힘의 z 방향을 따르는 성분들은 가요성 부분들의 어떠한 변형도 발생시키지 않지만, 가동성 질량체에 가해지는 외부 힘의 x축과 y축을 따르는 성분들은 가요성 부분들의 변형을 발생시킬 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따르면, 가요성 부분들은 가동성 질량체의 본체의 y축을 따르는 길이의 절반보다 더 큰 거리 만큼 y축을 따라 이격되어 있다.
가요성 부분들 혹은 분리 스프링들 간의 이러한 간격은 본체와 지지 구조를 영구적으로 동일한 평면 내에 있도록 유지시킬 수 있다.
일 실시예에 따르면, 적어도 두 개의 가요성 부분들은 가동성 질량체의 x축을 따르는 폭의 절반보다 더 큰 길이에 걸쳐 연장된다.
길이와 관련된 이러한 상태는 가요성 부분들 혹은 분리 스프링들의 y축을 따르는 강성을 감소시킬 수 있는데 그럼에도 불구하고 분리 스프링들의 x 방향을 따르는 강성은 크게 감소되지 않는다.
분리 스프링들을 형성하는 가요성 부분들에 대한 본 명세서의 앞에서 논의된 기준들을 충족시키는 다양한 기하학적 구조들이 존재한다.
따라서, 가요성 부분들은 휘어지도록 변형가능한 빔들일 수 있다. 이러한 간단한 기하학적 구조는 z축을 따라서는 강한 강성을 제공하고 y축을 따라서는 낮은 강성을 제공하는 크기를 갖는 빔들을 용이하게 형성할 수 있다. 이러한 빔들은 또한 x축을 따라 강한 강성을 갖는다.
특정 실시예에 따르면, 가요성 부분들은 복수의 연속하는 분절(segment)들을 포함한다(이러한 분절들이 서로 이루는 각도는 0도가 아님).
이러한 가요성 부분들 혹은 분리 스프링들은 이점은 갖는데, 왜냐하면 이들은 바람직한 방향을 따라(특히, y 방향을 따라) 스프링의 강성을 더 감소시킬 수 있음과 아울러 z축을 따라 강한 강성을 유지시킬 수 있고 x축을 따라서는 이보다 더 적은 정도로 강성을 유지시킬 수 있기 때문이다.
일 실시예에 따르면, 디바이스는 적어도 네 개의 가요성 부분들을 포함하고, 여기서 가요성 부분들은 둘씩 서로 대향하도록 정렬된다. 이러한 기하학적 구조는 y축을 따라 가능한한 분리가 대칭적으로 일어날 수 있게 하는바, 이로 인해 스트레인의 분포는 더 균일해지고 온도 변화에 대한 저항성이 더 좋아지게 된다.
기판에 정착되며 가동성 질량체의 안쪽 몸체 맞은 편 일정 거리에 배치되는 저지부들로 인해 가요성 부분들이 파손 포인트(breaking point)에 도달하는 것을 피할 수 있고 보다 유리한 것으로 다양한 방식으로 가요성 부분들의 탄성 한계치가 형성될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 디바이스는 가동성 질량체의 본체에 대한 저지부를 형성하는 적어도 하나의 영역을 포함하고, 여기서 저지부는 정착 영역 맞은편에 위치하는 가동성 질량체의 측면 앞쪽에 정렬된다.
저지부를 형성하기 위한 다양한 형상들이 또한 고려될 수 있다.
따라서, 제 1 특정 실시예에 따르면, 디바이스는 가동성 질량체의 본체에 대한 저지부를 형성하는 적어도 하나의 영역을 포함할 수 있고, 여기서 저지부는 기판 상에 정착되는 필러(pillar)이며 가동성 질량체의 본체의 리세스(recess) 내에 꼭 맞는 구조를 갖는다.
제 2 특정 실시예에 따르면, 저지부는 위에서 보았을 때 T자 형상을 가질 수 있다.
또 하나의 다른 실시예에 따르면, 저지부의 옆쪽 측면들은 볼록한 부분(convex portion)들을 갖는다.
저지부의 측면들 상의 볼록한 돌출부(convex projection)들의 존재 및 가동성 질량체 상의 대향하는 볼록한 부분들의 존재는 가동성 질량체와 저지부 간의 접촉 표면을 최소화시킬 수 있고, 이에 따른 결합 위험(bonding risks)을 최소화시킬 수 있으며 아울러 상호작용하는 요소들의 견고성(robustness)을 최대화시킬 수 있다. 따라서, 저지부의 측면들과 가동성 질량체의 측면들 상의 서로 마주보는 볼록한 부분들은 힘 센서의 본래 형태(integrity)에 악영향을 덜 주는 방식으로 기계적 충격 에너지를 분산시킬 수 있다.
가동성 질량체의 안쪽 몸체에 대해 저지하는 영역들을 형성하는 저지부들의 위치에 대한 다양한 실시예들이 고려될 수 있다.
제1의 경우에 있어서, 가동성 질량체의 본체는 저지부의 형상에 대해 실질적으로 상호보완적 형상을 갖는 리세스를 가질 수 있다. 달리 말하면, 저지부는 기판에 대해 고정되고, 가동성 질량체 내에 이러한 목적을 위해 제공되는 하우징(housing) 안에 통합되게 된다. 유리하게는, 저지부와 가동성 질량체 간의 접촉이 가능한한 국지적으로 일어나게 충족시키는 공간을 제공함으로써, 볼록한 부분들이 옆쪽 측면들 상에 혹은 리세스의 맞은편 표면 상에 제공될 수 있다. 따라서, 스트레인은 양호하게 분산되며, 이에 따라 결합 위험이 줄어들고 파손물 발생 위험이 줄어든다.
변형예로서, 또 하나의 다른 경우에 있어서, 가동성 질량체에 고정되도록 부착되는 저지부를 또한 형성할 수 있는바 이는 본체로부터 돌출되게 되며 기판의 고정된 부분에 형성되는 리세스 내에서 변위가 일어나게 된다. 저지부가 기판에 정착되지만 가동성 질량체의 본체 외부에 위치하는 경우에도 볼록한 부분들을 갖도록 하는 그러한 구조를 저지부에 언제나 제공할 수 있다.
z축을 따르는 가동성 질량체의 움직임을 가이드(guide)하기 위해, 그리고 x축을 따르는 기계적 응력으로 인한 충격을 최소화시키기 위해, 본 발명에 따른 디바이스는 가동성 질량체의 옆쪽 측면들 맞은편에 정렬되는 옆면 저지부(lateral stop)들을 형성하는 영역들을 포함할 수 있다.
유리하게는, 옆면 저지부들을 형성하는 영역들은 가동성 질량체와 충돌의 경우 힘을 더 잘 분산시켜 손상을 피하도록 하기 위해 둥근 형상의 돌출부들을 갖는다.
x축 및 y축을 따라 있는 기계적 스트레인 게이지들을 모두 보호하기 위해, 직교하는 방향들을 따라 적어도 두 개의 가요성 부분들 혹은 분리 스프링들을 정렬할 수 있다(x축을 따라 있는 적어도 제 1 가요성 부분 및 y축을 따라 있는 적어도 제 2 가요성 부분).
본 발명은 첨부되는 도면과 관련하여 오로지 예로서 제공되는 다음의 설명을 숙독함으로써 더 잘 이해될 것이며, 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소 혹은 유사한 요소를 나타낸다.
- 도 1a 및 도 1b는 면외 변위를 갖는 종래기술의 힘 센서의 상면도 및 측면도이다.
- 도 2는 제 1 실시예에 따른 면외 변위를 갖는 힘 센서의 상면도이다.
- 도 3은 제 2 실시예에 따른 면외 변위를 갖는 힘 센서의 상면도이다.
- 도 4는 제 2 실시예에 따른 면외 변위를 갖는 힘 센서에 통합된 분리 스프링의 상면도이다.
- 도 5는 제 3 실시예에 따른 면외 변위를 갖는 힘 센서의 상면도이다.
- 도 6은 제 4 실시예에 따른 면외 변위를 갖는 힘 센서의 상면도이다.
- 도 7은 제 5 실시예에 따른 면외 변위를 갖는 힘 센서의 상면도이다.
- 도 8은 제 6 실시예에 따른 면외 변위를 갖는 힘 센서의 상면도이다.
도면에서 특정 요소들은 이들이 더 용이하게 이해되도록 하기 위해 확대되어 있는바, 이에 따라 축적에 맞게 도시되지 않을 수도 있다.
x축과 y축에 의해 형성되는 평면에서의 가동성 질량체의 원치않은 움직임으로 인해 기계적 응력에 대항하며 가동성 질량체의 변위 측정용으로 사용되는 스트레인 게이지들을 보호함과 아울러 기계적 감도의 증가를 제공할 수 있는 면외 변위를 갖는 힘 센서를 형성하는 마이크로-전자기계 디바이스가 이제 설명될 것이다. "면외(out-of-plane)" 변위는 z축을 따라 일어나는 변위를 지칭하기 위해 사용되는 용어이고, "면내(in-plane)" 변위는 x축과 y축에 의해 정의되는 평면 내에서 일어나는 변위를 지칭하기 위해 사용되는 용어이다.
도 2에서 제시되는 바와 같이, 본 발명은 적어도 하나의 정착 영역(4)을 포함하고, 이러한 정착 영역(4)은 압축성 변형 및 인장성 변형에 민감한 스트레인 게이지들(3)에 의해 가동성 질량체에 연결됨과 아울러 비틀어지도록 변형가능한 요소들(10)에 의해 가동성 질량체에 연결되며, 여기서 가동성 질량체는 두 개의 부분으로 나누어질 수 있는바, 바깥쪽 프레임(8)으로 형성되는 제 1 부분 혹은 지지 구조와, 하부 몸체(11)로 형성되는 가동성 질량체의 제 2 부분 혹은 본체로 나누어질 수 있다. 안쪽 몸체(11)의 질량은 가동성 질량체의 총 질량의 절반보다 더 큰 질량을 갖는다. 따라서, 안쪽 몸체(11)는 바깥쪽 프레임(8)보다 더 큰 관성을 갖는다. 이러한 두 개의 부분들은 분리 스프링들(7)로 지칭되는 적어도 두 개의 휘어지도록 변형가능한 요소들을 통해 상호연결된다. 분리 스프링들(7)은 평면 내에서 바깥쪽 프레임(8)의 움직임으로부터 안쪽 몸체(11)의 움직임을 분리시킬 수 있도록 구성되며, 아울러 이러한 두 개의 부분들의 면외 움직임이 강하게 결합(binding)되도록 구성된다. 따라서, 바깥쪽 프레임(8)과 안쪽 몸체(11)는 영구적으로 동일한 평면 내에 실질적으로 있지만, 이러한 동일 평면 내에서의 안쪽 몸체(11)의 변위와 바깥쪽 프레임(8)의 변위는 서로 다를 수 있다.
도 2에서 제시되는 바와 같이, 본 발명에 따른 힘 센서는 정착 영역(4) 및 비틀어지도록 변형가능한 요소(10)를 포함하며, 이러한 정착 영역(4) 및 비틀어지도록 변형가능한 요소(10)를 포함하는 곳의 맞은편 말단에서 힘 센서는 저지부(9)를 형성하는 영역을 포함하고, y축을 따라 평면 내에서 크기가 큰 외부 힘이 가해지는 경우 가동성 질량체의 안쪽 몸체(11)는 이러한 저지부(9)와 접촉하게 된다. 저지부(9)는 기판에 대한 정착부(4)를 포함하는바, 상이한 형상들을 가질 수 있다. 도 2에서, 저지부(9)는 위에서 보았을 때 T자 형상을 가지지만, 저지부(9)에 대한 다른 기하학적 구조가 고려될 수 있다. 도 7에서, 저지부(9)는 가동성 질량체의 안쪽 몸체(11)에 형성되는 리세스의 내부에 정렬된다. 그러나, 가동성 질량체의 안쪽 몸체 내에 리세스를 형성함이 없이 가동성 질량체의 안쪽 몸체의 측면 맞은편에 저지부를 배치하는 것이 가능하다.
안쪽 몸체(11)는 평면 내에서 시스템에 가해지는 외부 힘이 임계값보다 큰 크기를 가질 때 저지부(9)와 접촉하게 되는데, 이러한 임계값은 디바이스의 기하학적 특징에 의해 결정되는바, 특히 안쪽 몸체(11)의 질량, 분리 스프링들(7)의 강성, 그리고 저지부(9)로부터 안쪽 몸체(11)의 떨어진 거리에 의해 결정된다. 이러한 경우에, 분리 스프링들(7)은 디바이스의 기하학적 구조가 허용하는 최대치까지 y축을 따라 인장력을 받고, y축을 따라 디바이스에 가해지는 외부 힘과 관련된 에너지의 대부분은 안쪽 몸체(11)와 저지부(9) 간의 이러한 충돌에서 소모된다. 바깥쪽 프레임(8)도 또한 y축을 따라 디바이스에 가해지는 외부 힘의 영향을 받을 수 있다(이러한 힘에 의해 유발된 에너지의 일부는 정착 영역(4)을 통해 소모되게 됨). 그러나, y축을 따라 디바이스에 가해지는 외부 힘이 바깥쪽 프레임(8)에 미치는 영향력은 이러한 힘이 안쪽 몸체(11)에 미치는 영향력과 비교해 경미하다.
분리 스프링들(7)은 탄성 한계치(이러한 탄성 한계치를 넘는 경우 돌이킬 수 없는 굴곡 변형이 있게 됨) 및 파손 포인트(이러한 파손 포인트를 넘는 경우 분리 스프링들(7)은 파손됨)를 갖는다. 저지부(9)는 분리 스프링들(7)의 굴곡 변형이 파손 포인트 아래에 있도록 아울러 유리하게는 탄성 한계치 아래에 있도록 가동성 질량체의 안쪽 몸체 맞은편 일정 거리에 정렬된다. 이렇게 함으로써, 힘 센서의 수명은 연장되게 된다.
x축을 따라 디바이스에 가해지는 외부 힘에 대항하여 힘 센서를 보호하기 위해 동일한 원리를 적용하는 것은 본 발명의 기술분야에서 숙련된 자들의 능력 범위 내에 있는 것이다.
도 2의 실시예에서, 분리 스프링들(7)은 휘어지도록 변형가능한 빔들이다. 분리 스프링들(7)은 안쪽 몸체(11)의 상이한 측면들 상에 정렬되는바, 유리하게는 분리 스프링들(7)의 비틀림 변형을 방지할 수 있도록 x축 및 y축을 따라 일정 거리만큼 떨어져 이격되어 있다. 이러한 거리는 유리하게는 가동성 질량체의 안쪽 몸체(11)의 총 길이의 적어도 절반에 대응한다. 실제로, 분리 스프링들(7)의 배치 조정이 좋지 못한 경우, 즉 분리 스프링들(7)이 서로 너무 가깝거나, 혹은 안쪽 몸체(11)의 동일 측면 상에 정렬되는 경우, 안쪽 몸체(11)와 바깥쪽 프레임(8)의 평면 밖으로의 움직임은 서로 분리될 수 있고, 이에 따라 스트레인 게이지들(3)의 모든 변위 측정은 변경될 수 있다. 도 2에서 예시되는 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 힘 센서는 둘씩 서로 마주보고 있는 네 개의 분리 스프링들(7)을 가지며, 따라서 이들 분리 스프링들(7)은 바깥쪽 프레임(8)을 안쪽 몸체(11)에 더욱 강하게 결합시키는바, 이에 따라 바깥쪽 프레임(8)과 안쪽 몸체(11)는 영구적으로 동일한 평면 내에 실질적으로 있게 된다. 복수의 분리 스프링들(7)이 안쪽 몸체(11)와 바깥쪽 프레임(8) 사이에 배치될 수 있고, 이들 스프링들은 서로 대향하지 않도록 정렬될 수 있다.
도 3은 또 하나의 다른 실시예를 따르는 본 발명에 따른 힘 센서를 나타내는바, 본 실시예는 특히, 분리 스프링들(117)이 S자 곡선을 형성하도록(이에 따라 가요성 부분(117)의 기하학적 구조가 지그재그(zigzag) 구조를 갖도록) 서로 연결된 분절들의 구조를 갖는다는 점에서 도 2의 실시예와 다르다. 분리 스프링들(117)은 가동성 질량체의 안쪽 몸체(111)의 양쪽 말단들에서 안쪽 몸체(111)의 양쪽 측면들 상에 정렬된다. 분리 스프링들(117)을 위에서 본 도면이 도 4에서 제시된다.
도 3 및 도 4에서 보여지는 분리 스프링들(117)이 갖는 이점은 y축을 따르는 면내 변형에 대해서는 강성이 낮고 x축 혹은 z축을 따르는 변형에 대해서는 강성이 강하다는 것이다.
도 3에서 예시되는 바와 같이, 분리 스프링들(117)의 x축을 따르는 길이는 가동성 질량체의 안쪽 몸체(111)의 폭의 절반보다 더 크다. 이것은 y축을 따르는 굴곡 변형의 최적화된 자유도(freedom)를 제공하면서 효과적인 분리를 보장할 수 있다.
도 3에서 보여지는 바깥쪽 프레임(18)의 형상은 도 2에서 보여지는 바깥쪽 프레임(8)의 형상과는 다르다. 바깥쪽 프레임의 질량이 가동성 질량체의 총 질량의 50%보다 더 작은 퍼센트의 질량을 갖는 조건 하에서, 보다 구체적으로는 바깥쪽 프레임의 질량이 가동성 질량체의 안쪽 몸체의 질량보다 훨씬 더 작은 조건하에서, 바깥쪽 프레임에 대한 여러 가지 다양한 형상들을 선택하는 것은 본 발명의 기술분야에서 숙련된 자들의 능력 범위 내에 있는 것이다.
도 3에서 보여지는 힘 센서는 가동성 질량체의 옆쪽 측면들 맞은편 정착 영역(14) 가까이 배치되는 볼록한 돌출부 형태의 옆면 저지부들(139)을 갖는다. 옆면 저지부들(139)은 가동성 질량체의 x축을 따르는 변위가 추가적으로 제한되도록 가동성 질량체를 가이드하기 위해 사용될 수 있다. 유사하게, 볼록한 돌출부들로 형성되는 추가 저지부들(129)이 정착 영역(14) 맞은편 말단에 위치한 저지부(119)의 양쪽 측면 상에 정렬될 수 있다. 추가 저지부들(129)은 가동성 질량체의 안쪽 몸체(111)가 y축을 따라 너무 많이 변위되는 것을 저지시키기 위한 추가 고정수단(security)을 형성한다.
도 3에서 보여지는 바와 같이, 저지부(119)는 유리하게는 볼록한 옆쪽 측면들을 포함한다. 이러한 실시예에서, 가동성 질량체의 안쪽 몸체(111) 내에 형성되는 리세스의 형상은 저지부(119)의 형상에 대해 실질적으로 상호보완적 형상이다. 도 3의 도면에서 저지부(119)의 볼록한 부분들은 상호보완적 오목 형상(concave shape)의 리세스 맞은편에 있지 않지만 다른 실시예들에 따르면 그렇게 될 수도 있다(도시되지는 않음). 저지부(119)의 옆쪽 측면들 상의 볼록한 부분들을 사용하는 것, 그리고 가동성 질량체 맞은편의 옆쪽 측면들 상에 볼록한 부분들을 사용하는 것은 가동성 질량체가 저지부(119)에 충격을 가하도록 유발하는 y축을 따르는 변위가 일어나는 동안 가동성 질량체의 안쪽 몸체(111)에 손상이 일어나는 것을 피할 수 있게 한다.
도 5에서 제시되는 바와 같은 특정 실시예에 따르면, x축과 y축을 따라 진행하는 분리 스프링들의 하나 이상의 쌍들이, x축을 따라 평면 내에서 일어나는 변위와 y축을 따라 평면 내에서 일어나는 변위 모두에 대해 분리를 제공할 수 있도록 결합될 수 있다. 저지부들(229)은 유리하게는 가동성 질량체의 두 개의 인접하는 측면들 맞은편에 정렬된다.
도 6은 성질이 서로 다른 두 개의 분리 스프링들(337, 307)을 사용하는 대안적 실시예를 나타내는바, 즉, 이러한 두 개의 분리 스프링들(337, 307)은, "아코디언 스프링(accordion spring)"으로 지칭되는 분리 스프링(337)과, 그리고 (정착 영역(34) 맞은편에 있는 가동성 질량체의 안쪽 몸체(311)의 말단 가까이에서 가동성 질량체의 안쪽 몸체(311)를 가동성 질량체의 외측 프레임(38)에 연결하는) 휘어질 수 있는 빔들(307)이다. 분리 스프링(337)은 다이아몬드형 구조를 형성하도록 상호연결되는 적어도 네 개의 분절들이 형태로 나타나는바, 이러한 다이아몬드형 구조에서 두 개의 맞은편 말단들에 의해 한쪽은 바깥쪽 프레임(38)에 연결되고 다른 한쪽은 가동성 질량체의 안쪽 몸체(311)에 연결된다. "아코디언" 분리 스프링(337)은 안쪽 몸체(311)에 대한 연결부분과 바깥쪽 프레임(38)에 대한 연결부분이 y축을 따라 나란히 정렬되도록 구성된다.
도 7은 본 발명에 따른 힘 센서의 제 5 실시예를 제공하는데, 여기서 가동성 질량체의 안쪽 몸체(411)의 y축을 따라 있는 두 개의 말단들은 "아코디언" 분리 스프링들(437)에 의해 바깥쪽 프레임(48)에 연결된다. 기판(5)에 정착되는 기둥-형상의 저지부들(429)은 가동성 질량체의 안쪽 몸체(411) 내에 형성된 리세스 안에 정렬된다.
대안적 구조가 도 8에서 제시되는바, 여기서 본체(51)와 지지 구조(58)의 상대적 배치는 도 2의 실시예와 비교해 서로 뒤바뀌어져 있다. 보다 구체적으로, 지지 구조(55)는 정착 영역들(4)에 그 자체가 연결되어 있는 횡단 빔(transverse beam)(56)으로부터 수직방향으로 연장되는 중앙 빔(58)의 형태로 나타난다. 중앙 빔(58) 둘레로 본체(51)가 분포되는데 본체(51)는 두 개의 옆면 부분들(52, 53)을 가지며, 이러한 두 개의 옆면 부분들(52, 53)은 이들의 대향하는 말단들에서 횡단 부분(54)에 의해 정착 영역들(4)에 연결된다. 스프링들(57)은 중앙 빔(58)을 따르는 표면들 상에서 대칭적으로 분포되어 있으며, 이러한 중앙 빔을 본체의 옆면 부분들(52, 53)에 연결한다. 도 2의 실시예에서와 같이, 저지부(9)는 기판에 대한 정착 영역(4)을 포함하고 가동성 질량체의 본체(51)의 횡단 빔(54) 내에 형성되는 리세스 안에 정렬된다. 당연한 것으로, 본체의 이러한 중앙 혹은 주변의 배치는 본 명세서의 앞서 설명된 상이한 실시예들에서 사용될 수 있다.
따라서, 앞에서 논의된 본 발명은 다음과 같은 장점을 제공한다.
- 면외 변위를 갖는 힘 센서의 스트레인 게이지들을 평면 내에서 일어나는 기계적 응력으로부터 보호하는 장점,
- 힘 센서의 높은 기계적 감도를 보장하는 장점,
- 가동성 질량체를 형성하는 안쪽 몸체와 바깥쪽 프레임의 평면 밖으로의 결합 움직임(joint motion)을 가능하게 하는 장점(여기서, 가동성 질량체의 안쪽 몸체와 바깥쪽 프레임 양쪽 모두는 영구적으로 동일한 평면 내에 실질적으로 있게 됨),
- 가동성 질량체의 안쪽 몸체의 평면 내에서의 변위를 가동성 질량체의 바깥쪽 프레임의 평면 내에서의 변위로부터 분리시키는 장점(이것은 평면 내에서 바깥쪽 프레임에 대한 안쪽 몸체의 상대적 변위가 일어날 수 있게 하는 분리 스프링으로 인한 것임).

Claims (15)

  1. 반도체 기판(semiconductor substrate)으로부터 형성되는 마이크로 전자기계 디바이스(micro-electromechanical device)로서,
    상기 반도체 기판은 z축을 정의하는 층(layer)들에 수직인 x축 및 y축을 따르는 평면들을 정의하는 층들을 가지며, 상기 디바이스는,
    - 상기 기판에 대해 고정되는 적어도 하나의 정착 영역(anchoring area)(4, 14, 24, 34, 44)과;
    - x축을 따르는 회전축(swivel axis) 둘레로 회전함으로써 상기 기판의 평면 밖으로 z축을 따라 변위(displace)할 수 있는 적어도 하나의 가동성 질량체(mobile mass)와;
    - 상기 가동성 질량체를 상기 정착 영역(4, 14, 24, 34, 44)에 연결하는 적어도 하나의 가변성 요소(deformable element)(10, 110, 210, 310, 410)와;
    - 상기 가동성 질량체의 변위를 검출하기 위한 적어도 하나의 수단(3)을 포함하고,
    상기 가동성 질량체는 지지 구조(support structure)를 형성하는 제 1 부분(8, 18, 28, 38, 48)과, 그리고 상기 가동성 질량체의 본체(main body)를 형성하는 제 2 부분(11, 111, 211, 311, 411)을 가지며,
    상기 제 1 부분(8, 18, 28, 38, 48)은 상기 가변성 요소(10, 110, 210, 310, 410)에 의해 상기 정착 영역에 연결되고,
    상기 제 1 부분과 상기 제 2 부분(11, 111, 211, 311, 411)은 상기 제 1 부분(8, 18, 28, 38, 48)의 두 개의 상이한 측면(side)들에 고정되는 분리 스프링(decoupling spring)들을 형성하는 적어도 두 개의 가요성 부분(flexible portion)들(7, 117, 217, 227, 307, 337, 437)에 의해 연결되고,
    상기 디바이스는 상기 제 2 부분과 상기 기판에 걸쳐 있는 적어도 하나의 영역을 포함하고, 상기 적어도 하나의 영역은 상기 정착 영역에 대한 상기 가동성 질량체의 상기 제 2 부분(11, 111, 211, 311)의 변위를 제한하는 저지부(stop)(9, 119, 229, 309)를 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 부분은 상기 가동성 질량체의 상기 본체를 형성하는 상기 제 2 부분 둘레에 프레임(frame)을 형성하는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계 디바이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가동성 질량체의 상기 본체를 형성하는 상기 제 2 부분은 상기 제 1 부분의 주변(periphery)에 정렬되는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계 디바이스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 부분들(7, 117)은 상기 가동성 질량체의 안쪽 몸체(11, 111)의 y축을 따르는 길이의 절반보다 더 큰 거리 만큼 y축을 따라 이격되어 있는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계 디바이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 부분들(7, 307)은 휘어지도록 변형가능한 빔(flexibly-deformable beam)들인 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계 디바이스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가요성 부분들(117, 217, 227, 337, 437)은 복수의 연속하는 분절(segment)들을 포함하고, 상기 분절들이 서로 이루는 각도는 0도가 아닌 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스는 적어도 4개의 가요성 부분들(7)을 포함하고, 상기 가요성 부분들(7)은 둘씩 서로 대향하도록 정렬되는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계 디바이스.
  8. 앞선 청구항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가동성 질량체의 상기 본체(11, 111, 211, 311)에 대한 상기 저지부(9, 119, 229, 309)를 형성하는 영역은 상기 정착 영역(4, 14, 24, 34) 맞은편에 위치하는 상기 가동성 질량체의 측면 앞쪽에 정렬되는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계 디바이스.
  9. 앞선 청구항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가동성 질량체의 상기 본체(411)에 대한 상기 저지부(429)를 형성하는 영역은, 상기 기판 상에 정착되는 필러(pillar)이며 상기 가동성 질량체의 상기 본체(411)의 리세스(recess) 내에 꼭 맞는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계 디바이스.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 저지부(9, 119, 309)는 위에서 보았을 때 T자 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계 디바이스.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 저지부(119)의 옆쪽 측면들은 볼록한 부분(convex portion)들을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계 디바이스.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가동성 질량체의 상기 본체(11, 111, 311, 411)는 상기 저지부(9, 119, 309, 429)의 형상에 대해 실질적으로 상호보완적 형상을 갖는 리세스를 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계 디바이스.
  13. 제8항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가동성 질량체의 옆쪽 측면들 맞은편에 옆면 저지부(lateral stop)들을 형성하는 영역들(139)이 정렬되는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계 디바이스.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 옆면 저지부들을 형성하는 영역들(139)은 둥근 형상의 돌출부(projection)들을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계 디바이스.
  15. 앞선 청구항들 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 디바이스는 x축을 따라 적어도 하나의 제 1 가요성 부분(217)을 포함함과 아울러 y축을 따라 적어도 하나의 제 2 가요성 부분(227)을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 전자기계 디바이스.
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