TW201213764A - Micromachined piezoelectric X-axis gyroscope - Google Patents

Description

201213764 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於機電系統，且更特定而言，係關於多軸迴 轉儀及加速計。

本申請案主張2010年4月30日提出申請、標題為 「MICROMACHINED PIEZOELECTRIC X-AXIS GYROSCOPE」 (代理檔案號為QUALP030P/101702P1)且受讓給本發明受 讓人之美國臨時專利申請案第61/343,598號之優先權。本 申請案亦主張2010年4月30日提出申請、標題為 「MICROMACHINED PIEZOELECTRIC Z-AXIS GYROSCOPE」 (代理檔案號為（)1；八1^031?/101703?1)且受讓給本發明受 讓人之美國臨時專利申請案第61/343,599號之優先權。本 申請案亦主張2010年4月30曰提出申請、標題為 「STACKED LATERAL OVERLAP TRANSDUCER (SLOT) BASED 3-AXIS MEMS ACCELEROMETER」（代理檔案號 為QUALP03 2P/101704P1)且受讓給本發明受讓人之美國臨 時專利申請案第61/343,601號之優先權。本申請案亦主張 2010年4月30日提出申請、標題為「MICROMACHINED PIEZOELECTRIC X-AXIS & Z-AXIS GYROSCOPE AND STACKED LATERAL OVERLAP TRANSDUCER (SLOT) BASED 3-AXIS MEMS ACCELEROMETER」（代理檔案號 為QUALP034P/101704P2)且受讓給本發明受讓人之美國臨 時專利申請案第61/343,600號之優先權。本申請案亦主張 2010年12月30曰提出申請、標題為「MICROMACHINED 155808.doc 201213764 PIEZOELECTRIC X-AXIS GYROSCOPE」（代理檔案號為 QUALP030A/101702U1)且受讓給本發明受讓人之美國專利 申請案第12/930，186號之優先權。本申請案亦主張2010年 12月30日提出申請、標題為 「MICROMACHINED PIEZOELECTRIC X-AXIS GYROSCOPE」（代理樓案號為 QUALP03 0B/101702U2)且受讓給本發明受讓人之美國專利 申請案第12/930，174號之優先權。此等先前申請案之揭示 内容被視為本發明之一部分且以引用方式併入本發明中。 【先前技術】 機電系統包含具有電及機械元件、致動器、傳感器、感 測器、光學組件（例如，鏡）及電子器件之裝置。可以各種 各樣之級別製造機電系統，包含但不限於微米級及奈米 級。舉例而言，微機電系統（MEMS)裝置可包含具有介於 自約一微米至數百微米或更多之範圍内之大小之結構。奈 米機電系統（NEMS)裝置可包含具有小於一微米之大小（包 含（舉例而言）小於數百奈米之大小）之結構。機電元件可係 使用沈積、蝕刻、微影及/或蝕刻掉基板及/或所沈積材料 層之若干部分或添加若干層以形成電裝置及機電裝置之其 他微加工製程形成。 一種類型之機電系統裝置稱作一干涉調變器（IMOD)。 如本文中所用，術語干涉調變器或干涉光調變器係指使用 光學干涉原理選擇性地吸收及/或反射光之一裝置。在某 些實施方案中，一干涉調變器可包含一對導電板，該對導 電板中之一者或兩者可係完全或部分透明的及/或反射 155808.doc 201213764 的，且能夠在施加一適當電信號後相對運動。在一實施方 案中’一個板可包含沈積於一基板上之一靜止層且另一板 可包含與該靜止層分離一空氣間隙之一反射膜。—個板相 對於另一個板之位置可改變入射於該干涉調變器上之光之 光學干涉。干涉調變器裝置具有一寬範圍之應用，且預期 將其用於改良現有產品及形成新產品，尤其係具有顯示器 能力之產品。 近年來，已增加了對製作小規模迴轉儀及加速計的關注 度。舉例而言，已將某些迴轉儀及/或加速計併入至諸如 行動顯示器裝置等行動裝置中。雖然此等迴轉儀及加速計 在某些方面係令人滿意的，但將期望提供改良之小規模迴 轉儀及加速計。 【發明内容】 本發明之系統、方法及裝置各自具有數個創新性態樣， 該等態樣中之任-單個態樣皆不單獨地決定本文中所揭示 之期望屬性。 μ 本發明中所闡述之標的物之一個創新性態樣可實施於 下之-迴轉儀中：包含一驅動框架、一中心錨定件及安 於該中心㈣件之對置側上之複數個驅動樑。該等驅動 可將該驅動框架連接至該中心以件。該等驅動標中之 -者可包含-壓電層。該等驅動樑中之每—者可經組態

致使該驅動框架在該等驅動樑之一平面中以扭轉方式 盪。 J 該迴轉儀亦可包含—驗證質量塊及複數個感_。 155808.doc -6 - 201213764 轉儀之至少某些組件（諸如，該驗證質量塊）可至少部分地 由鍍敷金屬形成。該等感測樑可包含壓電感測電極。該等 感測樑可經組態以用於將該驅動框架連接至該驗證質量 塊。該等感測樑可經組態以回應於一所施加角旋轉而在大 致垂直於該等驅動樑之平面之一感測平面中彎曲，從而在 該等感測電極中造成一壓電電荷。 該驅動框架可安置於該驗證質量塊内。該複數個驅動樑 可進一步經組態以將該驅動框架約束為大致在該等驅動樑 之平面中旋轉。 該複數個驅動樑可包含安置於該中心錨定件之一第一側 上之第一對驅動樑及安置於該中心錨定件之一對置側上之 第二對驅動樑。該第一對驅動樑及該第二對驅動樑可經組 態以經由一差動壓電驅動產生驅動振盪。 该等感測樑可經組態以回應於該驗證質量塊之感測運動 而在該感測平面中彎曲。該驅動框架可大致與該驗證質量 塊之感測運動解耦。 忒等感測樑可係錐形感測樑，其具有隨距錨定件之距離 .a加而減小之一寬度。當該迴轉儀正以一感測模式操作 時’沿該等錐形感測樑之彎曲應力可隨距錨定件之距離的 增加係大致均句。該等感測樑可由於由該等驅動樑施加之 力而被加負載。 製作本文中所提供之—迴轉儀之某些方法涉及在一基板 上:積電極、在該基板上形成一錫定件、在該錯定件上形 成一驅動㈣及㈣料狀對置側上形成若干對驅動 155808.doc 201213764 樑。該等驅動樑可將該驅動框架連接至該錨定件。該等驅 動樑可經組態以將該驅動框架約束為大致在該等驅動樑之 平面中旋轉。 該方法亦可涉及在該驅動框架周圍形成一驗證質量塊及 形成將該驅動框架連接至該驗證質量塊之複數個感測樑。 該等感測樑可經組態以允許該驗證質量塊回應於一所施加 角旋轉而在大致垂直於該等驅動樑之平面之一感測平面中 進行感測運動。該等感測樑亦可經組態以大致將驗證質量 塊構件之感測運動與驅動框架之運動解搞。 形成該等驅動樑之製程可包含以下步驟：沈積與該等電 極接觸之一第一金屬層；在該第一金屬層上沈積一壓電 層；在該壓電層上沈積一第二金屬層；及在該第二金屬層 上電鍍一第二金屬層。形成該錨定件之製程可涉及蝕刻穿 過一犧牲層以曝露該第一金屬層，在該第一金屬層上沈積 氧化物層；在該氧化物層上形成一晶種層及在該晶種層上 電鍍該第二金屬層。該方法亦可涉及在該電鍍之前將該基 板分離成複數個子面板。 形成§亥驗證質量塊及形成該驅動框架可涉及以下製程： 在一驅動框架區域與一驗證質量塊區域之間蝕刻；在該驅 動框架區域與該驗證質量塊區域之間沈積高縱橫比光阻劑 材料；及在該驅動框架區域及該驗證質量塊區域中電鍍該 第三金屬層。形成該驗證質量塊及形成該驅動框架亦可涉 及自該驅動框架區域與該驗證質量塊區域之間移除該高縱 橫比光阻劑材料、蝕刻以曝露安置於該驅動框架及該驗證 155808.doc 201213764 質量塊下面之一犧牲層及移除該犧牲層以釋放該驅動框架 及該驗證質量塊。 本文中闡述替代迴轉儀實施方案。某些此等迴轉儀包含 一中心錨定件及安置於該中心錨定件周圍之一驗證質量 塊。該驗證質量塊可具有一第一端及一第二端。該迴轉儀 可包含用於將該中心錯定件之一第一側連接至該驗證質量 塊之第一端之一第一驅動樑及用於將該中心錫定件之一第 二側連接至該驗證質量塊之第二端之一第二驅動樑。第一 對壓電驅動電極可安置於該第一驅動樑上且第二對壓電驅 動電極可安置於該第二驅動樑上。 該迴轉儀可包含感測電極，諸如，壓電感測電極。該等 感測電極可安置於該驗證質量塊上。另一選擇係或另外， 一第一感測電極可安置於該第一驅動樑上且一第二壓電感 測電極可安置於該第二驅動樑上。該第一對驅動電極及該 第二對驅動電極可經組態以致使該碰質量塊在該等驅動 舉例而言’該第一對驅動 態以經由一差動壓電驅動 樑之一平面中以扭轉方式振盪。 電極及該第二對驅動電極可經組 致使該驗證質量塊以扭轉方式振盤。 該驗證質量塊及’或該等驅動樑可至少部分地由鍍敷金 屬形成。該驗證質量塊可經組態以用於感測運動，其中該 驗證質量塊構件回應於一所施加角旋轉而在—感測平面中 f曲。該感測平面可大致垂直於該等驅動樑之平面。該等 驅動電極及該等感測電極中之每—者可包含_壓電膜。該 驗證質量塊之感測運動可在感測電極中造成—壓電電行/ 155808.doc -9- 201213764 該第一驅動樑及/或該第二驅動樑可包含一中心槽。各 對驅動電極可安置於該中心槽之相對側上。 在某些實施方案中，該設備亦可包含一顯示器、一處理 器及一記憶體裝置。該處理器可經組態以與該顯示器及該 (等）迴轉儀通信。該處理器可經組態以處理影像資料及迴 轉儀資料。該記憶體裝置可經組態以與該處理器通信。該 設備亦可包含一輸入裝置，其經組態以接收輸入資料且將 該輸入資料傳遞至該處理器。該設備亦可包含一驅動器電 路，其經組態以將至少一個信號發送至該顯示器。該設備 亦可包含一控制器，其經組態以將該影像資料之至少一部 分發送至該驅動器電路。該設備亦可包含一影像源模組， 其經組態以將該影像資料發送至該處理器。該影像源模組 可包含一接收器、收發器及發射器中之至少一者。 在隨附圖式及以下說明中陳述本說明書中所闡述之標的 物之一個或多個實施方案之細節。根據該說明、圖式及申 請專利範圍將明瞭其他特徵、態樣及優點。注意，以下圖 之相對尺寸可並非按比例繪製。 【實施方式】 依據37 C.F.R· § 之陳述：本專利或申請案 檔案含有至少一個彩圖。可根據要求並在支付必需費用之 後由專利事務局提供帶彩圖之本專利或專利申請公開案。 在各個圖式中，相同參考編號及名稱指示相同元件。 以下詳細說明係關於用於闡述創新性態樣之目的之某些 實施方案。然而’本文中之教示可以多種不同方式實施。 155808.doc 201213764 所闡述之實施方案可實施於經組態以顯示一影像（無論是 運動影像（例#，視訊）還是靜止（Stati〇nary)影像（例如，靜 止（still)影像）’且無論是文字影像、圖形影像還是圖片影 像）之任裝置中。更特定而言，本發明涵蓋該等實施方 案可實施於各種各樣之電子裝置中或與各種各樣之電子裝 置相關聯’該等電子裝置係諸如但不限於，行動電話、具 有多媒體網際網路功能之蜂巢式電話、行動電視接收器、 …、Λ裝置智慧電話、藍芽裝置、個人資料助理㈣入)、 無線電子郵件接收器、手持式或可攜式電腦、上網本、筆 。己本$慧本、列印機、複印機、掃瞄器、傳真裝置、 GPS接收器/導航器、相機、Mp3播放器、攝錄影機、遊戲 控制臺手錶、鐘錶、計算器、電視監視器、平板顯示 器、電子讀取裝置(例如，電子讀取器)、電腦監視器、汽 車顯不器（例如，軍翁主 _ 表頁不器等等）、駕駛艙控制器及/或 顯示器、相機景物顯+ b 、益（例如，一車輛之後視相機顯示 器）、電子昭Η . ’、、、 電子告示牌或標牌、投影器、建築结 構、微波爐、冰箱、立 立體曰響系統、盒式錄音器或播放 态、DVD播放器、cD播说Ώ 禪放Is、VCR、無線電廣播裝置、 可攜式記憶體晶片、、味枚。q ^ / 先器、乾燥器、洗滌器/乾燥器、 停車計時器、封裝（你丨& 、1夕』如，MEMS及非MEMS)、美學結構 (例如，一件珠寶之 ^ ^ 〜像之顯示器）及各種各樣之機電系統 裝置。本文中之教示亦 了用於非顯示器應用中，諸如但不 限於’電子切換裝 , 射頻濾波器、感測器、加速計、迴 轉儀、運動感測裝置、 M力計、消費性電子器件之慣性組 155808.doc 201213764 件、消費性電子器件產品之零件、變容器、液晶裝置、電 泳裝置、驅動方案、製造製程及電子測試裝備。因此，該 等教示並非意欲限於僅繪示於該等圖中之實施方案，而是 具有熟習此項技術者將易於明瞭之寬適用性。 本發明闡述各種類型之慣性感測器、可如何製作此等感 測器及可如何使用此等感測器。舉例而言，本文中所闡述 之某些實施方案提供具有低正交及偏移誤差之一 χ轴迴轉 儀。該迴轉儀極適合於製造於平板顯示器玻璃上。某些此 等實施方案包含一驗證質量塊，其可於驅動模式中在平面 中以扭轉方式振盪（圍繞2軸）且於感測模式中在平面外以扭 轉方式振盪。藉由改變迴轉儀在平面内之定向，該迴轉儀 可充當一y軸迴轉儀。另外，藉由將迴轉儀安置於一正交 平面中，該迴轉儀可充當一 z轴迴轉儀。 然而，本文中所闡述之某些實施方案提供可與χ軸迴轉 儀及y軸迴轉儀製作或安置於同一平面t之一z軸迴轉儀。 本文中所闡述之各種2軸迴轉儀亦可具有低正交及偏移誤 差。某些實施方案包含可在一大致線性、χ方向之運動中 (在平面中）以I電方式驅動之一驅動驗證質量塊。該驅動 驗證質量塊可機械地耦合至一感測驗證質量塊，其於存在 圍.堯軸之角旋轉時以扭轉方式振動。該感測驗證質量塊 之運動可誘發將該感測質量塊連接至—基板錯定件之樑上 之一塵電膜中之電荷。可以電方式讀出及處理該電荷。 該等驗證質量塊可由各種各樣之材料製成，諸如，厚鑛 敷金屬合金(例如，鎳-錳(Ni_Mn))、來自一絕緣體上矽 155808.doc -12- 201213764 (SOI)晶圓之裝置層之單晶⑦、玻璃及其他材料。該盧電 膜可係氮化鋁（Α1Ν)、氧化辞（Ζη〇)、鈦酸鉛鍅（ρζτ)或其 *專膜或諸如石彡、銳酸鐘、组酸鐘及其他材料等單晶材 料。某些實施方案極適合於製造於平板顯示器玻璃上。 本文令所闡述之各種實施方案提供新賴三轴加速計以及 其組H此等三軸加速計具有適於用於諸如可攜式導航裝 置及智慧電話等消費性電子應时之大小、效能位準及成 本。某些此等實施方案提供-基於電容性堆疊橫向重疊傳 感器（SLOT)之三軸加速計。某些實施方案使用兩個驗證質 量塊來提供三軸感測，而其他實施方案僅使用—個驗證質 量塊來提供三軸感測。不同撓曲部類型可經最佳化而用於 每一轴0 可實施本發明中所闡述之標的物之特定實施方案以實現 以下/曰在優點中之一者或多纟。舉例而言，在某些此等實 施方案中，X軸迴轉儀、z軸迴轉儀及/或基於sl〇T之三軸 加速計可共用在一製作製程期間沈積之層。組合此等製程 可使得能夠將六個慣性感測軸單體地整合於—單個基板 (諸如，一單個玻璃基板)上。本文中所閣述之諸多實施方 案可製作於大面積玻璃面板上。可用於在大面積玻璃面板 上形成基於SLOT之三軸加速計中之製作製程係可與用於 在鑛敷金屬多㈣EMS迴轉儀（諸如，本文中所闡述之x 軸、y軸及z軸迴轉儀）上製作壓電I化紹（細)（或其他厂堅電 材料)之製程一致。因本文中所閣述之某些實施方案 涉及在同一玻璃基板上製作χ轴迴轉儀、y軸迴轉儀、冰 155808.doc •13· 201213764 迴轉儀及基於S L Ο T之三轴加速計。 所闡述實施方案可適用之一適合mems裝置之一個實例 係一反射顯示器裝置。反射顯示器裝置可併入有用以使用 光學干涉原理選擇性地吸收及/或反射入射於其上之光之 干涉調變器（IMOD) » IMOD可包含一吸收器、可相對於該 吸收器移動之一反射器、界定於該吸收器與該反射器之間 的一光學諧振腔。該反射器可移動至兩個或更多個不同位 置，此可改變該光學諧振腔之大小且藉此影響該干涉調變 器之反射率。IMOD之反射光譜可形成可移位跨越可見波 長以產生不同色彩之相當寬之光譜帶。可藉由改變光學譜 振腔之厚度（亦即，藉由改變反射器之位置）來調整該光譜 帶之位置。 圖1展示繪示一干涉調變器（IM0D)顯示器裝置之一系列 像素中之兩個毗鄰像素之一等轴視圖之一實例。該im〇d 顯示器裝置包含一個或多個干涉MEMS顯示器元件。在此 等裝置中，MEMS顯示器元件之像素可處於一亮狀態或暗 狀態中。在亮（「鬆弛」或「打開」或「接通」）狀態中， 該顯示器元件將入射可見光之一大部分反射（例如）至一使 用者。相反，在暗（「致動」、「關閉」或「關斷」）狀態 中，該顯示器元件幾乎不反射入射可見光，在某些實施方 案中，可顛倒接通狀態與關斷狀態之光反射性質。mems 像素可經組態以主要以特定波長反射，從而允許除黑色及 白色之外的一色彩顯示。 IMOD顯示器裝置可包含一列/行IM〇D陣列。每一 im〇d 155808.doc -14· 201213764 可包含一對反射声，介日。 ^ 曰亦即，一可移動反射層及一固定部分 反射層，該等層經定朽而分A u疋口丨刀 疋位而彼此相距-可變化且可控制距離 以形成一空氣間隙（亦稱為一 , 尤千間隙或腔）。該可移動反 岛 置之間移動。在-第-位置（亦即， 一鬆他位置）中，該可孩私^； 射層可經定位而與該固定部 为反射層相距-相對大距離。在一第二位置(亦即，一致 動位置）中，該可移動反射層可經定位而更接近於該部分 反射層。相依於該可移動反射層之位置，自該兩個層反射 之入射光可相長地或相消地干涉，從而產生每—像素之全 反射或無反射狀態。在某些實施方案中，該IMOD可在不 被致動時處於一反射狀態中，從而反射在可見光譜内之 光’且可在不被致動時處於一暗狀態中，從而反射在可見 範圍之外的光（例如，紅外光）。然而，在某些其他實施方 案中，一 IMOD可在不被致動時處於一暗狀態中且在被致 動時處於一反射狀態中。在某些實施方案中，一所施加電 壓之引入可驅動像素改變狀態。在某些其他實施方案中， 一所施加電荷可驅動像素改變狀態。 圖1中所繪示之像素陣列之部分包含兩個毗鄰干涉調變 器12。在左側之IMOD 12(如所圖解說明）中，一可移動反 射層14圖解說明為處於與一光學堆疊16相距一預定距離處 之一鬆弛位置’光學堆疊16包含一部分反射層。跨越左側 之IMOD 12施加之電壓VG不足以致使可移動反射層14之致 動。在右側之IMOD 12中，可移動反射層14圖解說明為處 於接近或此鄰光學堆疊16之一致動位置中。跨越右側之 155808.doc •15- 201213764 IMOD 12施加之電壓VbiasS以維持可移動反射層14處於致 動位置中。 在圖1中，使用指示入射於像素12上之光13及自左側之 IMOD 12反射之光15之箭頭大致圖解說明像素12之反射性 質。雖然未詳細地圖解說明，但熟習此項技術者應理解， 入射於像素12上之光13之大部分將透射穿過透明基板2〇朝 向光學堆疊16。入射於光學堆疊16上之光之一部分將透射 穿過光學堆疊16之部分反射層，且一部分將向回反射穿過 透明基板20。光13之透射穿過光學堆疊16之部分將在可移 動反射層14處向回反射朝向（且穿過）透明基板2〇β自光學 堆疊16之部分反射層反射之光與自可移動反射層14反射之 光之間的干涉（相長性的或相消性的）將確定自IMOD 12反 射之光1 5之波長。 光學堆疊16可包含一單個層或數個層。該（等）層可包含 一電極層、一部分反射與部分透射層及一透明電介質層中 之者或多者。在某些實施方案中，光學堆疊丨6係導電 的，部分透明且部分反射的，且可係（舉例而言）藉由將上 述層中之者或多者沈積至一透明基板2〇上而製作。該電 極層可由各種各樣之材料形成，諸如各種金屬（舉例而 =，氧化銦錫（ΙΤ0))。該部分反射層可由部分反射之各種 各樣之材料形成，諸如各種金屬’例如，鉻（Cr)、半導體 及電介質。該部分反射層可由一個或多個材料層形成，且 $中之每一者可由一單個材料或_材料組合形成。在 、實施方案中，光學堆疊16可包含-單個半透明厚度之 155808.doc •16· 201213764 金屬或半導體，其充當一光學吸收器及導體兩者，同時 (例如，IMOD之光學堆疊16或其他結構之）不同更多導電 層或部分可用於在IMOD像素之間運送（bus)信號。光學堆 疊16亦可包含一個或多個絕緣或電介質層，其涵蓋一個或 多個導電層或一導電/吸收層。 在某些貫施方案中，光學堆疊16之層可圖案化為若干平 行條帶，且可如下文進一步闡述形成一顯示器裝置中之列 電極。如熟習此項技術者應理解，術語「圖案化」在本文 中用於指遮罩以及蝕刻製程。在某些實施方案中，可將一 同導電及向反射材料（諸如，鋁（A⑴用於可移動反射層 14，且此等條帶可形成一顯示器裝置中之行電極。可移動 反射層14可形成為一（多個）所沈積金屬層之一系列平行條 帶（正交於光學堆疊16之列電極）以形成沈積於柱18之頂部 上之行及沈積於柱18之間的一介入犧牲材料。當蝕刻掉該 犧牲材料時，可在可移動反射層14與光學堆疊16之間形成 一經界定間隙19或光學腔。在某些實施方案中，柱18之間 的間隔可約為1至1000 um，而間隙19可約為<1〇，_埃 在某些實施方案中，IM0D之每一像素（無論處於致動狀 態還是鬆他狀態中）實質上係由固^反射層及移動反射層 t成之—電容器。當不施加電壓時，可移動反射層14保持 處於一機械鬆他狀態中’如，中左側之IM0D12所圖解 ϋ ^其巾在可移動反射層14與光學堆疊16之間存在間隙 ’、、:而β將一電位差（例h，電壓）施加至-選定列及 155SOS.doc •17· 201213764 行中之至少一者時’在對應像素處形成於列電極及行電極 之交叉處之電容器變為帶電，且靜電力將該等電極拉到一 起。若所施加之電壓超過一臨限值，則可移動反射層14可 變形且移動而接近或緊靠著光學堆疊16。光學堆疊16内之 一電介質層（未展示）可防止短路且控制層14與16之間的分 離距離，如圖1中右側之致動IM〇D 12所圖解說明。不管 所施加電位差之極性如何，行為皆相同。雖然在某些例項 中可將一陣列中之一系列像素稱為「列」A「行」，但熟 習此項技術者應易於理解，將一個方向稱為一「列」且將 另方向稱為一「行」係任意的。重申地在某些定向 中可將歹J視為行，且將行視為列。此外，該等顯示器元 件可均勻地配置成正交之列與行（―「陣列」），或配置成 非線性組態（舉例而言）從而相對於彼此具有一定的位置偏 =(一「馬赛克」）。術語「陣列」及「馬赛克」可係指任 -組態。因此’雖然將顯示器稱為包含一「陣列」或「馬 赛克」’但在任—例項中，元件本身無需彼此正交地配置 :安置成—均句分佈，而是可包含具有不對稱形狀及不均 勻分佈式元件之配置。 圖2展不圖解說明併入有一 3χ3干涉調變器顯示器之—電 it 系統方塊圖之一實例。該電子裝置包含可經組 :仃個或多個軟體模組之一處理器Η。除執行一作 用程二4 4理盗21可經組態以執行一個或多個軟體應 用程式，包含_網頁劇覽器、 件程式或其他軟體應用程式。應用程式、一電子郵 155808.doc 201213764 處理器21可經組態以與一陣列驅動器22通信。陣列驅動 器22可包含將信號提供至（例如）一顯示器陣列.或面板之 一列驅動器電路24及一行驅動器電路26。圖2中之線展 示圖1中所圖解說明iIM0D顯示器裝置之剖面圖。雖然出 於清晰起見，圖2圖解說明一 3x3 IM〇D陣列，但顯示器陣 列30可含有極大數目個IM〇D且可在列中具有與在行中不 同數目之IMOD，且反之亦然。 圖3展示圖解說明圖丨之干涉調變器之可移動反射層位置 與所施加電壓之關係曲線之—圖之L對於細⑽干 涉調變器’列/行（亦即，共同/分段）寫入程序可利用圖3中 所圖解說明之此等裝置之一滞後性質。一干涉調變器可需 要（舉例而言）約10伏電位差致使可移動反射層（或鏡）自鬆 他狀態改變為致動狀態。當電壓自彼值減小時，該可移動 反射層在電壓降回至（例如）10伏以下時維持其狀態，然 而，該可移動反射層在電壓降至2伏以下之前不完全鬆 弛。因此，如圖3中所展示，存在約3至7伏之一電壓範 圍’在該電壓範圍内存在—施加電壓窗，在該窗内該裝置 穩定地處於鬆弛狀態或致動狀態中。該窗在本文中稱為 滯後固」或「穩定窗」。對於具有圖3之滯後特性之一顯 示器陣列30 ’列/行寫人程序可經設計以—次定址—個或 夕個列’以使得在對一給定列之定址期Μ，所定址列中之 欲被致動之像素曝露於約職之—電壓差，且欲被鬆弛之 像:曝露於接近〇伏之—電壓差。在定址之後，該等像素 曝路於一穩定狀態或約5伏之偏壓電壓差，以使得其保持 155808.doc -19· 201213764 處於先前選通狀態中。在此實例中，在被定址之後，每一 像素皆經受在約3至7伏之「穩定窗」内之一電位差。此滯 後性質特徵使（例如）圖丨中所圖解說明之像素設計能夠在相 同所施加電壓條件下保持穩定在既有之致動狀態或鬆弛狀 態中。由於每一 IMOD像素（無論是處於致動狀態還是鬆弛 狀態中）實質上係由固定反射層及移動反射層形成之一電 容器’因此可在該滯後窗内之一穩定電壓下保持此穩定狀 態而大致不消耗或損失功率。此外，實質上，若所施加電 壓電位保持大致固定’則有很少或沒有電流流動至im〇d 像素中。 在某些實施方案中，可藉由根據一給定列中之像素之狀 態之所期望改變（若存在），沿該組行電極以「分段」電壓 之I式施加資料彳s號來形成一影像之一圖框。可依次定址 該陣列之每一列，以使得一次一個列地寫入該圖框。為將 該期望資料寫入至一第一列中之像素，可將對應於該第一 列中像素之所期望狀態之分段電壓施加於行電極上，且可 將呈一特定r共同」電壓或信號之形式之一第一列脈衝施 加至第一列電極。然後，可使該組分段電壓改變以對應於 第一列中像素之狀態之所期望改變（若存在），且可將一第 一共同電壓施加至第二列電極。在某些實施方案中，第一 列中之像素不受沿行電極施加之分段電壓改變之影響，且 在第一共同電壓列脈衝期間保持處於其已被設定之狀態。 可按-順序方式對整個列系列或另—選擇係對整個行系列 重複此過程以產生該影像圖框。可藉由以某一所期望數目 155808.doc 201213764 之圖框/秒之速度連續重複此過程來用新影像資料再新及/ 或更新該等圖框。 跨越每-像素（亦即，跨越每—像素之電位差）所施加之 分段信號與共同信號之組合確定每一像素之所得狀態。圖 4展示圖解說明當施加各種共同電Μ及分段電壓時_干涉 調變器之各種狀態之-表之―實例。如熟習此項技術者易 於理解’可將「分段」錢施加至行電極或列電極，且可 將「共同」電壓施加至行電極或列電極中之另一者。 如在圖4中（以及在圖化中所展示之時序圖中）所圖解說 明，當沿一共同線施加一釋放電壓，將使沿該共 同線之所有干涉調變器元件置於一鬆弛狀態（另一選擇 係，稱為一釋放狀態或不致動狀態）中，而不管沿分段線 所施加之電壓（亦即’高分段電壓％及低分段電壓％如 何。特定而言，當沿一共同線施加釋放電壓vc概時，在 沿彼像素之對應分段線施加高分段電壓VSh及低分段電壓 VSL之兩種情況下，跨越該調變器之電位電壓（或者稱為一 像素電壓）皆在鬆弛窗（參見圖3，亦稱為一釋放窗）内。 當將一保持電壓（諸如一高保持電壓VCh〇ld_h或—低保 持電壓vcH0LDL)施加於一共同線上時，干涉調變器之狀 態將保持恒定。舉例而言，―鬆他IMC)Dw保持處於一鬆 弛位置中，且一致動1M0D將保持處於一致動位置中。可 選擇該等保持電壓以使得在沿對應分段線施加高分段電壓 VSH及低分段電壓VSl之兩種情況下，該像素電壓將保持 在一穩定窗内。因此，分段電壓擺幅（亦即，高ν%與低分 15580S.doc •21· 201213764 段電壓vsL之間的差）小於正穩定窗或負穩定窗之寬度。 當將一定址電壓或致動電壓（諸如一高定址電壓

Αϋ D^H 或一低定住電壓VCADD_L)施加於一共同線上時，可藉由沿 各別分段線施加分段電壓選擇性地將資料寫入至沿彼線之 調變器。可選擇分段電壓以使得該致動相依於所施加之分 段電壓。當沿一共同線施加一定址電壓時，施加一個分段 電壓將導致一像素電壓在一穩定窗内’從而致使該像素保 持不致動。相比之下，施加另一個分段電壓將導致一像素 電壓超出該穩定窗，從而導致該像素致動。致使致動之特 定分段電壓可相依於使用了哪一個定址電壓而變化。在某 些貫施方案中，當沿共同線施加高定址電壓時， 施加高分段電壓vsH可致使一調變器保持處於其當前位置 中，而施加低分段電壓vsL可致使該調變器致動。作為— 推論，當施加一低定址電壓乂“⑽二時，分段電壓之效應 可係相反的，其中，高分段電壓VSH致使該調變器致動， 且低分段電壓VSL對該調變器之狀態無影響（亦即，保持穩 定）。 在某些實施方案中，可使用跨越該等調變器產生相同極 性電位差之保持電壓、位址電壓及分段電壓。在某些其他 實施方案中，可使用更改調變器之電位差之極性之信號。 更改跨越調變器之極性（即，更改寫入程序之極性）可減小 或抑制在一單個極性之重複寫入操作之後可能發生之電荷 累積。 圖5 A展示圖解說明在圖2之3x3干涉調變器顯示器中之— 155808.doc •22· 201213764 顯示資料圖框之-圖之—實例。圖5B展示可用於寫入圖 5A中所圖解說明之該顯示資料圖框之共同信號及分段信號 之-時序圖之-實例。可將該等信號施加至（例如如之 3x3陣列’此將最終導致圖所圖解說明之線時間之 顯示配置。圖5A中之致動調變器係處於一暗狀態中，亦 即，其中所反射光之一大部分係在可見光譜之外，從而導 致呈現給(例如)一觀看者之一暗外觀。在寫入圖5八中所圖 解說明之圖框之前，該等像素可處於任-狀態中，但圖5B 之時序圖中所圖解說明之寫入程序假設，在第一線時間 60a之則’每—調變器皆被釋放且處於—不致動狀態中。 在第一線時間60a期間，將一釋放電壓7〇施加於共同線 1 ’施加於共同線2上之電壓以一高保持電壓72開始且移動 至一釋放電壓70 ;且沿共同線3施加一低保持電壓％。因 此，沿共同線】之調變器（共同i，分段1)(1，2)及（1，3)保持 處於一鬆弛或不致動狀態中達第一線時間6〇a之持續時 間/沿共同線2之調變器（2，1)(2,2)及（2,3)將移動至一鬆弛 狀態’且沿共同線3之調變器（3，1)、（3,2)及（3,3)將保持處 於其先前狀態中。參考圖4,沿分段線卜2及3施加之分段 電壓將對干涉調變器之狀態無影響，75因在線時間60a期 間，共同線1、2或3中全部不曝露於致使致動之電壓位準 (亦即，vcREL-鬆他與VCh〇ld l—穩定）。 在第二線時間6〇b期間，共同線丨上之電壓移動至一高保 持電壓72，且由於無定址電壓或致動電壓施加於共同線】 上，因此不管所施加之分段電壓如何，沿共同線丨之所有 155S〇8.(joc •23- 201213764 調變器皆保持處於一鬆他狀態中。沿共同線2之調變器因 施加釋放電塵70而保持處於一鬆他狀態中，且當沿共同線 3之電Μ移動至一釋放電壓7〇時’ Ή同線3之調變器 (3，1)、（3,2)及（3,3)將鬆他。 在第三線時間60c期間，藉由將一高定址電㈣施加於 八同、.友1上來疋址共同線1。由於在施加此位址電麼期間沿 分段線1及2施加一低分段電壓64，因此跨越調變器⑴u及 (1，2)之像素電壓大於調變器之正穩定窗之高端(亦即，電 壓差超過一預界定臨限值），且使調變器（u)及（1，2)致 動相反，由於沿分段線3施加一高分段電壓62，因此跨 越調變器（1，3)之像素電廢小於調變器（u)及〇,2)之像素電 堊且保持在該調變器之正穩定窗内；調變器（1，3)因此保 持鬆弛。另夕卜，在線時間6_間，沿共同線2之電壓減小 至一低保持電壓76,且沿共同線3之電壓保持處於一釋放 電壓70 ’從而使沿共同線2及3之調變器處於一鬆弛位置 中。 在第四線時間60d期間，共同線丨上之電壓返回至一高保 從而使沿共同線i上之調變器處於其各別經定 址狀態中。將共同線2上之電麼減小至一低定址電壓78。 由於沿分段線2施加一高分段電壓62，因此跨越調變器 ⑽之像素電壓低於該調變器之負穩定窗之低端，從而致 使調變器（2’2)致動。相反’由於沿分段線⑴施加一低分 段電壓64 ’ 0此調變器（⑶及⑺川呆持處於一鬆弛位置 中。共同線3上之電壓增加至一高保持電壓”，從而使沿 155808.doc •24· 201213764 共同線3之調變器處於一鬆弛狀態中。 ，、、’在第五線時間60e期間，共同線i上之電壓保持處 於:保持電壓72 ’且共同線2上之電壓保持處於一低保持 電壓76，從而使沿共同線丨及2之調變器處於其各別經定址 狀心中。共同線3上之電壓增加至一高定址電壓Μ以定址 沿共同線3之調變器。由於將—低分段電壓64施加於分段 線2及3上’因此調變器（3,2)及（3,3)致動，而沿分段線w 施加之高分段電壓62致使調變器（3，1)保持處於-鬆弛位 置。因此，在第五線時間6〇e結束時，3χ3像素陣列處於圖 斤展示之狀態中，且只要沿該等共同線施加保持電 f，該像素陣列即將保持處於彼狀態中，而不管在正定址 沿其他共同線(未展示)之調變器時可發生之分段電壓之變 化如何。 在圖5B之時序圖中，一給定寫入程序（亦即’線時間60a 至6〇e)可包含高保持及定址電愿或低保持及定址電屋之使 用。-旦針對一給定共同線之寫入程序已完成（且將該共 同電壓設；^至具有與致動電壓相同之極性之保持電壓）， =像素電壓即保持在—給定穩定窗内，且不穿過該鬆他 窗’直至將-釋放電壓施加於彼共同線上。此外，由於每 「調變器係作為該寫入程序之在定址調變器之前的部分而 被釋放’因此一調變器之致動時間而非釋放時間可確定必 需線時間。特定而言，在-調變器之釋放時間大於致動時 間之實施方案中，可將釋放電遷施加達長於_單個線時間 之時間，如在圖5Bt所繪示。在某些其他實施方案中，凡 155808.doc •25- 201213764 共同線或分段線所施加之電壓可變化以考量到不同調變器 (諸如不同色彩之調變器）之致動電壓及釋放電壓之變化。 根據上文所陳述之原理操作之干涉調變器之結構之細節 可大大地變化。舉例而言，圖6A至圖6£展示包含可移動 反射層14及其支撐結構之干涉調變器之不同實施方案之剖 面圖之實例。圖6A展示圖1之干涉調變器顯示器之—部分 剖面圖之一實例’其中一金屬材料條帶（亦即，可移動反 射層14)沈積於自基板2〇正交延伸之支撐件18上。在圖6β 中，每一IMOD之可移動反射層14在形狀上係大致正方形 或矩形且在拐角處或接近拐角處依附於系鏈32附接至支撐 件。在圖6C中，可移動反射層14之形狀係大致正方形或矩 形且自一可變形層34懸吊，可變形層34可包含一撓性金 屬。可變形層34可在可移動反射層μ之週邊周圍直接或間 接連接至基板20。此等連接在本文中稱為支撐柱。圖6(：中 所展示之實施方案具有源自將可移動反射層14之光學功能 與其機械功能（由可變形層34實施）解耦之額外益處。此解 躺允許用於可移動反射層14之結構設計及材料與用於可變 形層34之結構設計及材料彼此獨立地最佳化。 圖6D展示其中可移動反射層14包含一反射子層14a之一 IMOD之另一實例。可移動反射層14倚靠於一支撐結構（諸 如’支撐柱18)上》支撐柱18提供可移動反射層丨4與下部 靜止電極（亦即’所圖解說明im〇d中之光學堆疊16之部 分）之分離’以使得（舉例而言）當可移動反射層14處於一鬆 他位置中時，在可移動反射層14與光學堆疊16之間形成一 155808.doc •26· 201213764 間隙19。可移動反射層〗4亦可包含一導電層i4c及一支樓 層14b ’導電層14c可經組態以充當一電極。在此實例中， 導電層14c安置於支禮層i4b之遠離基板20之一個側上且反 射子層14a安置於支撐層i4b之接近於基板20之另一側上。 在某些貫施方案中’反射子層14a可係導電的且可安置於 支撐層14b與光學堆疊16之間。支撐層i4b可包含一電介質 材料（舉例而言’氧氮化矽（Si〇N)或二氧化石夕（si〇2))之一 個或多個層》在某些實施方案中’支撐層l4b可係一層堆 疊诸如（舉例而吕）Si〇2/SiON/Si〇2三層堆疊。反射子層 14a及導電層14c中之任一者或兩者可包含（例如）具有約 0.5% Cu之A1合金或另一反射金屬材料。在電介質支撐層 14b上面及下面採用導電層丨4a、i4c可平衡應力且提供增 強之導電性。在某些實施方案中，出於各種各樣之設計目 的’諸如達成可移動反射層14内之特定應力分佈，可由不 同材料形成反射子層14a及導電層14c。 如圖6D中所圖解說明，某些實施方案亦可包含一黑色遮 罩結構23。黑色遮罩結構23可形成於光學不作用區（例 如，在像素之間或在柱18下方）中以吸收環境光或雜散 光。黑色遮罩結構23亦可藉由抑制光自一顯示器之不作用 部分反射或透射穿過一顯示器之不作用部分來改良該顯示 器裝置之光學性質，藉此增加對比率。另外，黑色遮罩結 構23可係導電的且經組態以充當一電運送層。在某些實施 方案中，可將列電極連接至黑色遮罩結構23以減小經連接 列電極之電阻。可❹各種各樣之方法來形成黑色遮罩結 155808.doc -27- 201213764 構2 3 ’包含沈積及圖案化技術。黑色遮罩結構2 3可包含一 個或多個層。舉例而言，在某些實施方案中，黑色遮罩結 構23包含充當一光學吸收器之鉬-鉻（M〇Cr)層、Si〇2層及 充當一反射器及一運送層之鋁合金，其分別具有介於約3〇 至80 A、500至1〇〇〇 A及500至6000 A之範圍内之一厚度。 可使用各種各樣之技術來圖案化該一個或多個層，包含光 微影及乾式蝕刻，包含（舉例而言）用於M〇Cr及Si02層之 CF4及/或〇2，及用於鋁合金層之eh及/或bc13。在某些實 方&方案中’黑色遮罩2 3可係一標準具或干涉堆疊結構。在 此干涉堆疊黑色遮罩結構23中’導電吸收器可用於在每一 列或行之光學堆疊16中之下部靜止電極之間傳輸或運送信 號。在某些貫施方案中’一間隔件層35可用於將吸收器層 16a與黑色遮罩23中之導電層大致電隔離。 圖6E展示其中可移動反射層14係自支撲之一 im〇D之另 一實例。與圖6D相比，圖6E之實施方案不包含支撐柱 18。而是，可移動反射層14在多個位置處接觸下伏之光學 堆疊16，且可移動反射層14之曲率提供足夠之支撐以使得 可移動反射層14在跨越該干涉調變器之電壓不足以致使致 動時返回至圖6E之不致動位置。出於清晰起見，此處展示 包含一光學吸收器16a及一電介質16b之光學堆疊16，其可 含有複數個若干不同層。在某些實施方案中，光學吸收器 16a可既充當一固定電極又充當一部分反射層。 在諸如圖6A至圖6E中所展示之彼等實施方案等實施方 案中，IMOD充當直視式裝置，其中自透明基板2〇之前側 135808.doc •28- 201213764 (亦即，與其上配置有調變5|之彳 此等fi 殳盗之側相對之侧）觀看影像。在 此寻實施方案中， 你 穿f 之背部部分（即，該顯示3| 裝置之在可移動反射 器 言财中所圖解說明之可變形^ 含（舉例而 對辟_ »站$ 層）進行組態及操作而不 射層二：影像品f造成衝擊或負面影響，此乃因反 f在光學上遮擋該裝置之彼等部分。舉例而言，在竿 些貫施方案中，可在可蒋動 心土 了移動反射層14後面包含一匯流排結 構（未圖解說明），此提# 权供將調變裔之光學性質與調變器之 機電性質（諸如，電壓定如卜盘士山^ 整疋址與由此定址所引起之移動）分離 之能力。另外，圖6A至圖6£之實施方案可簡化處理(諸 如’（例如）圖案化）。 圖7展示圖解說明—+、牛μ _ „ 口肝兄乃干涉調變态之一製造製程8〇之一流 程圖之-實例’且圖8Α至圖8Ε展示此一製造製程8〇之對 應階段之剖面示意性圖解之實例。在某些實施方案中，除 圖7中未展示之其他方塊之夕卜製造製程⑽可經實施以製 造（例如）圖1及6中所圖解說明之一般類型之干涉調變器。 參考圖1、圖6及圖7,製程8〇在方塊82處開始以在基板2〇 上方形成光學堆疊16。圖8Α圖解說明在基板2〇上方形成之 此一光學堆疊16。基板20可係一透明基板（諸如，玻璃或 塑膠），其可係撓性的或相對剛性且不易彎曲的，且可已 經歷先前準備製程（例如，清潔）以促進光學堆疊16之有效 形成。如上文所論述，光學堆疊16可係導電的，部分透明 且部分反射的且可係（舉例而言）藉由將具有所期望性質之 一個或多個層沈積至透明基板2〇上而製作。在圖8Α中，光 155S08.doc •29· 201213764 學堆疊16包含具有子層16a及16b之一多層結構，但在某些 其他實施方案中可包含更多或更少之子層。在某些實施方 案中，子層16a、16b中之一者可經組態而具有光學吸收及 導電性質兩者，諸如，組合式導體/吸收器子層16a。另 外，可將子層16a、16b中之一者或多者圖案化成若干平行 條帶’且可形成一顯示器裝置中之列電極。可藉由一遮罩 及姓刻製程或此項技術中已知之另一適合製程來執行此圖 案化。在某些實施方案中，子層16a、16b中之一者可係一 絕緣或電介質層，諸如沈積於一個或多個金屬層（例如， 一個或多個反射及/或導電層）上方之子層16b。另外，可將 光學堆疊16圖案化成形成顯示器之列之個別且平行條帶。 製程80在方塊84處繼續以在光學堆疊丨6上方形成一犧牲 層25。稍後移除犧牲層25(例如’在方塊9〇處）以形成腔19 且因此在圖1中所圖解說明之所得干涉調變器12中未展示 犧牲層25。圖8B圖解說明包含形成於光學堆疊16上方之一 犧牲層25之一經部分製作之裝置。在光學堆疊16上方形成 犧牲層25可包含以選定之一厚度沈積二氟化氤（Xep2)可触 刻材料（諸如’鉬（Mo)或非晶矽（a-Si)))以在隨後移除之後 提供具有一所期望設計大小之一間隙或腔19(亦參見圖1及 8E)。可使用諸如物理氣相沈積（PvD，例如，濺鍍）、電渡 増強型化學氣相沈積（PECVD)、熱化學氣相沈積（熱CVD) 或旋塗等沈積技術來實施犧牲材料之沈積。 製程8 0在方塊8 6處繼續以形成一支撐結構（例如，圖1、 圖6及圖8C中所圖解說明之一柱丨8)。形成支撐柱18可包含 155808.doc -30- 201213764 以下步驟.圖案化犧牲層2 5以形成一支樓結構孔口，然後 使用諸如PVD、PECVD、熱CVD或旋塗之一沈積方法來將 一材料（例如，一聚合物或一無機材料，例如，氧化矽）沈 積至該孔口中以形成柱〖8。在某些實施方案中，形成於犧 牲層中之支撐結構孔口可延伸穿過犧牲層25及光學堆疊16 兩者到達下伏之基板20，以使得柱18之下部端接觸基板 2〇，如圖6A中所圖解說明。另一選擇係，如圖8c中所繪 示，形成於犧牲層25中之孔口可延伸穿過犧牲層25，但不 穿過光學堆疊16。舉例而言，圖8E圖解說明支撐柱〗8之下 部端與光學堆疊16之上部表面接觸。可藉由將一支撐結構 材料層沈積於犧牲層25上方且圖案化該支撐結構材料之位 於遠離犧牲層25中之孔口處之部分來形成柱18或其他支撐 結構。該等支撐結構可位於該等孔口内（如圖8C中所圖解 說明），但亦可至少部分地延伸於犧牲層25之一部分上 方。如上文所提及，對犧牲層25及/或支撐柱18之圖案化 可藉由一圖案化及蝕刻製程來執行，但亦可藉由替代蝕刻 方法來執行。 製程80在方塊88處繼續以形成一可移動反射層或膜，諸 如圖1、圖6及圖8D中所圖解說明之可移動反射層14。可藉 由採用一個或多個沈積製程（例如，反射層（例如，鋁、鋁 合金）沈積）連同一個或多個圖案化、遮罩及/或蝕刻製程來 形成可移動反射層14。可移動反射層14可係導電的且稱為 一導電層。在某些實施方案中，可移動反射層14可包含如 圖8D中所展示之複數個子層14a、14b、。在某些實施 155808.doc •31 - 201213764 方案中，該等子層中之一者或多者（諸如，子層i4a、i4c) 可包含針對其光學性質選擇之高反射子層，且另一子層 14b可包含針對其機械性f選擇之—機械子ρ由於犧牲 層25仍存在於在方塊88處所形成之經部分製作之干涉調變 中，因此可移動反射層14在此階段處通常係不可移動 的。含有一犧牲層25之一經部分製作之IM〇D在本文中亦 可稱為一「不釋放」IM〇D。如上文結合圖丨所闡述，可將 可移動反射層14圖案化成形成顯示器之行之個別且平行條 帶。 製程80在方塊90處繼續以形成一腔（例如，圖i、圖6及 圖8E中所圖解說明之腔19)。可藉由將犧牲材料25(在方塊 84處沈積）曝露於一蝕刻劑來形成腔19。舉例而言，可藉 由乾式化學蝕刻，例如，藉由將犧牲層25曝露於一氣態或 蒸氣蝕刻劑（諸如，由固態XeF2得到之蒸氣）達有效地移除 所期望之材料量（通常係相對於環繞腔丨9之結構選擇性地 移除）之一時間週期來移除一可蝕刻犧牲材料，諸如M〇或 非晶矽Si。亦可使用可其他可蝕刻犧牲材料組合及蝕刻方 法例如’濕式姓刻及/或電榮触刻《由於在方塊9〇期間 移除犧牲層25，因此在此階段之後可移動反射層14通常係 可移動的。在移除犧牲層25之後，所得經完全或部分製作 之1MOD在本文中可稱為一「釋放」IMOD。 微機械壓電X轴及γ轴迴轉儀實施方案之說明 某些所揭示之微機械壓電迴轉儀結構提供克服習用壓電 音叉式迴轉儀之某些效能相關限制之一經改良機械感測元 155808.doc •32- 201213764 件。 先前技術迴轉儀 習用壓電迴轉儀利用一單端音又結構或一雙端音叉結 構。圖9A及圖9B展示一單端音又式迴轉儀之驅動模式及 感測模式之實例。如圖9A及圖9B中所展示，單端音叉由 用於驅動功能及感測功能兩者之兩個齒組成。在圖9A及圖 9B中，暗區域指示一迴轉儀900之處於靜止狀態之部分且 亮區域指示迴轉儀900之處於運動狀態之部分。齒91〇a及 910b通常係在如圖9A中所展示之在平面中以壓電方式反相 驅動。回應於一所施加旋轉，柯若利斯（c〇ri〇Hs)力致使齒 910a及910b在平面外且沿相反方向振盪（參見圖9B)。所得 感測模式振盪在迴轉儀9〇〇之壓電材料上產生一感測電 荷該壓電材料可係塊狀材料或沈積於迴轉儀9〇〇之結構 材料上之一壓電層。 此等音叉系統之主要限制係用於感測拾取之齒9l〇a及 9i〇b可經歷驅動運動，該驅動運動可係大於感測運動之量 級。因此，齒91〇a及910b之機械不完善及不對稱可導致對 感測信號之-顯著水平之驅動干涉，其可造成正交及偏移 誤差》 此等音又系統之另_缺點係低於操作頻率之寄生諸振模 式係不可避免的。平面中平移模式通常低於反相操作模式 且可谷易用振動激發。 在雙端音又系統（未展示）中，將單獨之齒用於驅動功能 及感測功能。兩個齒係反相驅動。驅動齒上誘發之柯若利 155808.doc -33· 201213764 斯力激發一共同扭轉感測模式，其又造成感測齒上之振 動。雙端音又減少對感測齒之驅動干涉，但降低一給定裝 置大小之效率。此外，出現低於及高於操作頻率之諸多不 期望之寄生模式，甚至多於在單端音叉下出現之寄生模 式。 壓電X軸迴轉儀結構 本文中所揭示之某些微機械壓電迴轉儀之架構包含一驗 證質量塊，其可在以一驅動模式操作時在平面中以扭轉方 式振盪（圍繞z軸）且在以一感測模式操作時在平面外以扭轉 方式振盪（圍繞X軸迴轉儀之y軸且圍繞7轴迴轉儀之乂軸）。 圖1 0A展示具有藉由附接至一中心錨定件之驅動樑懸吊 之一驗證質量塊之一迴轉儀1000之一實例。此處，驗證質 量塊1020藉由附接至一中心錨定件1〇〇5之撓曲部1〇l〇a及 1010b懸吊。驅動電極i〇15a至1015cl圖案化於該等撓曲部 之頂部侧及/或底部側上《驗證質量塊1〇2〇、撓曲部1〇1〇a 及1010b以及中心錨定件1005可由各種各樣之材料製成， 諸如，厚的鍍敷金屬合金（例如，諸如Ni-Co或Ni-Mn等錄 合金）' 單晶矽、多晶矽等。在此實例中’迴轉儀1〇〇〇之 總的X尺寸及y尺寸約為數毫米或更少。舉例而言，在某些 實施方案中’寬度可介於0.25 mm至1 mm之範圍内且長度 可介於1 mm至4 mm之範圍内。厚度可介於自少於一微米 至五十微米或更多之範圍内。 在此所圖解說明之實例中，驅動電極1 〇 1 5a至101 5d係對 稱地配置於一中心線l〇17a之每一側上。在此實例中，中 155808.doc -34- 201213764 心線1017a與χ軸對應。此處’驅動電極ι〇15包含壓電膜， 其安置於撓曲部i〇i〇a及i〇i〇b上，從而允許撓曲部i〇i〇a 及ioi〇b充當驅動樑。該壓電膜可係氮化鋁（A1N)、氧化辞 (ZnO)、欽酸錯錄（PZT)或其他薄膜。在某些實施方案中， 驅動電極1015(以及本文中所闡述之其他驅動電極）可包含 一壓電膜’其安置於用以跨越該壓電膜提供—電壓之兩個 金屬層之間。舉例而言，該壓電膜可係一非導電壓電膜。 跨越該等金屬層提供一電壓可致使該等驅動電極移動。另 一選擇係’該壓電材料可係諸如石英、鈮酸鋰、钽酸經等 單晶材料。 在圖10A中所繪示之貫施方案中’感測電極1〇253及 1025b係沿中心線1017a形成之壓電膜。在替代實施方案 中’感測電極1025a及1025b可形成於驗證質量塊1〇2〇上。 另一選擇係，感測電極1025a及1025b可在與其上形成驅動 電極101 5之側相同之側上但在驅動電極1〇15上面或下面之 層中形成於挽曲部l〇l〇a及l〇l〇b上。在某些其他實施方 案中，感測電極1 025a及1025b可形成於撓曲部ιοί (^及 1010b之對置側上。在某些實施方案中，感測電極1〇25&及 1025b(以及本文中所闡述之其他感測電極）可包含一壓電 膜’其安置於用以跨越該壓電膜提供一電壓之兩個金屬層 之間。舉例而言，該壓電膜可係一非導電壓電膜。該等感 測電極之移動可造成跨越該等金屬層之一電壓改變。 圖10B展示類似於圖10A之迴轉儀實施方案但在驅動電 極之間具有一間隙之一迴轉儀實施方案之一實例。在此實 155808.doc •35· 201213764 例中，迴轉儀l〇〇〇a包含在撓曲部1010c及l〇l〇d中之槽 1012a及1012b。此處，槽1012a及1012b係相對於中心線 1017b對稱。包含槽i〇i2a及1012b可使得撓曲部loioc及 101 0d對平面中力相對更具順從性。 當將反相信號施加至驅動電極101 5a至101 5d時，在撓曲 部1010a至l〇l〇d中產生一彎曲力矩。舉例而言，參考圖 10A，若將一正驅動電壓施加至電極i〇15a且將一負驅動電 壓施加至電極1 〇 1 5b，則一個電極將膨脹且另一電極將收 縮。將在撓曲部1 〇 1 〇a中產生一彎曲力矩。類似地，若將 一正驅動電壓施加至電極1 〇 1 5d且將一負驅動電壓施加至 電極1015c ’則一個電極將膨脹且另一電極將收縮，且將 在撓曲部1010b中產生一彎曲力矩。當沿相反方向致動撓 曲部1010a及1 〇 1 〇b時，激發一扭轉平面中驅動模式。感測 電極1025a及l〇25b回應於圍繞x軸之一所施加旋轉而偵測 驗證質量塊1020之平面外扭轉移動。類似地，安置於圖 1〇B之驗證質量塊1〇20上之感測電極1〇25c及i〇25d可用於 偵測圍繞X軸之所施加角旋轉。 在圖11A及圖11B中，最暗區域指示迴轉儀1〇〇〇之大致 處於靜止狀態之部分且亮區域指示迴轉儀1 之處於運動 狀態之部分。圖11A展示諸如圖1〇A中所展示之實施方案 之一實施方案之一驅動模式之一實例。在圖丨i A中，沿箭 頭111〇&指示之方向驅動迴轉儀1〇〇〇之侧11〇5&而沿箭頭 lll〇b指示之方向驅動迴轉儀1〇〇〇之側u〇5b。當顛倒驅動 電廢之極丨生時’沿與所展示之方向相反之方向驅動侧 155808.doc •36· 201213764 :l〇5a及ii〇5b«以此方式，可在標稱地等於驅動電壓之頻 率之頻率下以一振盪扭轉模式驅動驗證質量塊1020。 、圖11B展示如圖11A中所展示地驅動之一實施方案之一 感測模式之一實例。當存在圍繞X軸之一所施加旋轉時， 可在驗證質量塊1020上誘發圍繞y軸之一淨柯若利斯力 矩如圖11B中所展示，該柯若利斯力矩激發平面外感測 模式，其使侧11 〇5a及11 〇5b沿相反方向在平面外彎曲。此 感測運動可在如圖10A及圖1〇B中所繪示之感測電極ι〇25& 至l〇25d上產生一壓電電荷。 諸如圖10A及圖1 〇B中所繪示之彼等實施方案等實施方 案可大致消除一習用音叉系統中固有之平面中模式。某些 此等實施方案可藉由利用一大驗證質量塊1〇2〇來進一步增 強效能。 驅動與感測解輕 在上文所闡述之樣品實施方案中，感測電極1 〇25a至 l〇25d可經歷驅動運動，使驅動運動之效應可係排斥共 =模式，不對稱及不完善亦可致使將驅動運動麵合至感測 信號路徑中。在某些高效能應用t，所得誤差可造成不太 理想之效能。 為減少感測時之驅動干涉’可藉由利用一框架結構來分 離驅動樑及感測樑。下文闡述用於將驅動模式與感測模式 解賴之兩個—般方法。下文中所闡述之迴轉儀具有約為數 毫：或更少之總長度及寬度。舉例而言，某些實施方案具 有介於G.5 mn^3麵之範圍内之長度及介於難至^ $ I55808.doc -37- 201213764 mm之範圍内之寬度，與介於約一微米與五十微米或更多 之間的厚度。 驅動框架實施方案 某些驅動框架迴轉儀實施方案包含僅在驅動模式中振盪 之一驅動框架。該驅動框架可安置於一中心錨定件與一驗 證質量媿之間。與圖1〇A及圖1〇B中所展示之實施方案相 比，此等實施方案可更有效地將驅動運動與感測運動解 耦。 圖12展不其中一驅動框架經由驅動樑附接至一中心錨定 件之一驅動框架迴轉儀實施方案之一實例：此處，迴轉儀 1200之一驅動框架121〇環繞一中心錨定件12〇5且經由驅動 樑12153至1215(1附接至中心錨定件12〇5。在此實例中，槽 1207分離驅動框架1210與申心錨定件12〇5之大部分。 一驗證質量塊1220環繞驅動框架121〇。驗證質量塊1220 藉由感測樑1225a至1225d耦合至驅動框架mo。在此實例 中’驗證質量塊1220僅在感測樑1225a至1225d之遠離一中 心軸121 8之遠端1226處耦合至驅動框架1210，在此實例 中’該中心軸與y軸對應。槽12 17及1229分離感測樑1225a 至1225d之其他部分與驗證質量塊1220。槽1217亦分離驅 動框架1210與驗證質量塊1220。 驅動樑1215a至121 5d對稱地安置於一中心線123 1周圍， 在此實例中，該中心線與X轴對應。為產生驅動振盪，可 使用一差動驅動。在此等實施方案中，可用反相信號沿一 個方向致動在錨定件1205之一個側上之兩個驅動樑，且可 155808.doc •38- 201213764 沿相反方向致動在錨定件1205之另一側上之另兩個樑以產 生圍繞Z軸之一淨旋轉。此處，在將一正電壓施加至驅動 樑1215b及1215c之驅動電極（未展示）之同時將一負電壓施 加至驅動樑1215a及1215d之驅動電極。 在此貫例中，驅動及感測電極包含在圖丨3A及圖丨3B中 可更清楚地看到之壓電膜。圖13A展示諸如圖12中所展示 之迴轉儀貫施方案之一迴轉儀實施方案之一剖面圖之一實 例在迴轉儀1 200之此視圖中，可清楚地看到感測樑 1225a之壓電感測電極13〇5a及感測樑1225b之壓電感測電 極1305b。亦可分別看到感測樑1225(：及1225d之壓電感測 電極1305c及l305d。圖13B展示圖13A中所展示之迴轉儀 實施方案之一對放大驅動樑之一實例。在圖13B中，可分 別看到在驅動樑1215a及1215b上之壓電驅動電極13〇5£及 1305f。如下文參考圖41及以下圖所詳細論述，在某些實 施方案中，一單個層可經沈積及圖案化以形成電極13〇5a 至1305f之壓電膜。 雖然本文中所闡述之壓電驅動及感測電極通常圖解說明 於迴轉儀驅動及感測框架、驗證質量塊等之頂部上，但此 等圖解說明主要係出於清晰之目的而做出的。在替代實施 方案中’此等驅動及感測電極可定位於該等驅動及感測框 架、驗證質量塊等之「下方」（比該等驅動及感測框架、 驗113質量塊等更接近於基板）。如下文參考圖41至46B所闡 述’其可有利於在形成該等驅動框架、感測框架、驗證質 量塊等之前形成該等驅動及感測電極。此等製作方法可產 155808.doc •39- 201213764 生其中該等驅動及感測電極係安置於該等驅動框架、感測 框架、驗證質量塊等下方之迴轉儀。 圖14A展示諸如圖12中所展示之迴轉儀實施方案之一迴 轉儀實施方案之-驅動模式之—實例。在圖i4A及圖ΐ4β 中，迴轉儀1200之冷色部分正比暖色部分相對少地移動： 迴轉儀1200之藍色部分大致處於靜止狀態，而紅色及橙色 部分正比迴轉儀1200之其他部分更多地移動。此處，正經 由一差動壓電驅動來驅動驅動樑1215，如上文所闡述。 驅動樑1215對平面中運動相對更具順從性，此允許迴轉 儀1200圍繞z軸旋轉。可使驅動樑丨2丨5沿所有其他方向相 對剛性，因此將驅動框架大致約束為僅在驅動模式（亦 即，X_y平面）中旋轉。此處，舉例而言，驅動樑1 2 1 $係沿X 軸相對剛性，以抑制不期望之振盪模式。舉例而言，槽 1207之平行於中心線1218之部分沿驅動框架121〇之丫軸形 成穿孔。在無額外剛性之情況下，彼等穿孔將往往沿y軸 形成一順從鉸鏈，從而允許驅動框架丨21 〇圍繞該鉸鏈彎 曲0 圖14B展示如圖14A中所展示之正被驅動之一迴轉儀實 施方案之一感測模式之一實例。在該感測模式中，驗證質 量塊1220圍繞y軸振盪’此在感測樑1225&至1225(1上誘發 一應力。此處，在驗證質量塊側1220b正向下移動之同時 驗證質量塊側1220a正向上移動。此平面外感測運動致使 感測樑12 2 5 a至12 2 5 d在平面外彎曲且致使由對應感測電極 1305a至1305d產生一壓電電荷。在圖14b之實例中所繪示 155808.doc •40· 201213764 之時刻處，感測樑1225c及1225d向下彎曲，而感測樑 1225a及1225b向上彎曲。因此，感測樑1225(；及1225d之頂 部表面膨脹且感測樑1225a及1225b之頂部表面收縮。當驅 動運動係沿相反方向時，感測樑1225c及1225d向上彎曲， 而感測樑1225a及l225b向下彎曲。此等實施方案可提供一 差動债測機構’其中感測器輸出係感測樑1225&及12251)之 電極之總數減去感測樑1225c及1225d之電極之總數，或反 之亦然，此相依於定向。 在迴轉儀1200之此組態中’驗證質量塊122〇之感測運動 大致與驅動框架12 10解耦。將驅動運動與感測運動解耦有 助於保持感測電極更安靜’部分乃因感測電極不經歷大振 幅驅動運動。在某些此等實施方案中，該等感測樑可由於 驅動運動而僅被軸向加負載。 在圖12至14B中所繪示之組態中，感測樑1225&至1225d 在x-y平面中大致係矩形。然而，在替代實施方案中，感 測樑1225 a至1225d具有其他形狀。在某些此等實施方案 中，感測樑1225a至1225d係錐形，例如如圖中所展示。 感測框架實施方案 本文中所闡述之各種感測框架迴轉儀實施方案包含在感 測模式中振盪但在驅動模式中係大致靜止之一感測框架。 圖15展示一感測框架迴轉儀實施方案之一實例。感測框架 1510可經由驅動樑1515&至1515£1連接至驗證質量塊153〇。 此處，驅動樑1515a至1515d將感測框架151〇之一中心部分 151(^連接至驗證質量塊153〇。中心部分151〇&安置於一對 155808.doc -41- 201213764 錨定件1505a及1505b之間。此處，藉由槽1522來分離錯定 件1505a及1505b與中心部分1510a。 迴轉儀1500以經由感測樑1520a至1520d連接至錨定件 1505a及1505b之一感測框架1510為特徵。在此實例中，感 測框架15 1 0包含若干錐形部分1 5 12 ’其每一者在接近錯定 件15 05 a或15 05 b中之一者之一第一端1513處較寬且在遠離 錯定件1505a或1505b之一第二端1514處較窄。感測樑 1520a至1520d中之每一者自錨定件15〇5&或15〇5b中之一者 延伸至第二端1514中之一者。此處，感測樑152〇&至152〇d 僅在第一端1514處連接至感測框架1510 ^藉由槽1522來分 離感測樑1520a至1520d與第一端1513。 藉由槽1524來分離驗證質量塊153〇與感測樑152〇且分離 驗ϋ質量塊1530與感測框架1510。此外，藉由槽1517來分 離驗泣質直塊1 5 3 0與感測框架1 5 1 〇。因此，感測框架1 5 1 〇 大致與驗證質量塊1530之驅動運動解耗。 圖16A展示圖15十所展示之迴轉儀實施方案之一驅動模 式之一實例。在圖16A中，擴大驗證質量塊153〇相對於感 測框架15 1 0之位移以更清楚地看到其相對運動。迴轉儀 1 500之深藍色部分係大致處於靜止狀態，而紅色及橙色部 分正比迴轉儀1500之其他部分更多地移動。此處，以一均 勻冰藍色陰影展示感測框架15 1 〇，從而指示感測框架丨5 i 〇 大致處於不運動狀態。驗證質量塊1530之位移隨距錨定件 1505之距離的增加而增加，如自淡藍色至紅色之色彩進展 所指示。 155808.doc 42- 201213764 感測框架1510不僅藉由驅動樑1515而且藉由鏈接樑1525 來耦合至驗證質量塊1530。驅動樑1515及鏈接樑1525對平 面中變形係順從性且允許驗證質量塊1530在驅動模式中相 對於感測框架進行平面中旋轉。然而，感測框架15 1〇大致 與驗證質量塊1530之驅動運動解耦。 圖16B展示如圖16A中所展示之正被驅動之迴轉儀實施 方案之一感測模式之一實例。在感測模式操作期間，驗證 質量塊1530及感測框架1510可一起在平面外以扭轉方式振 盪。在圖16B中所繪示之時刻處，驗證質量塊153〇之一端 1605正向上彎曲且驗證質量塊1530之一端161〇正向下幫 曲。此處’鏈接樑1525相對於平面外力係剛性。因此，鏈 接樑1525增加驗證質量塊1 53 0之感測運動向感測框架丨5 1 〇 之傳遞。 錐形感測樑 可藉由改良感測樑上之應力均勻性來增加壓電迴轉儀系 統之電敏感度。對於一矩形感測樑之某些實施方案，感測 樑上之最大彎曲應力在錨定件連接處且隨著距錨定件之距 離而線性地減小。此組態可在感測電極處產生減少之總麼 電電荷。 藉由使用錐开> 感測樑輪廢，可藉由由於一逐漸減小樑 寬度所致之應力增加來補償彎曲應力之減小。因此，可沿 感測樑達成—均句應力分佈且可最大化在整個感測電極上 產生之電荷。 圖17展示具有錐形感測樑之一替代感測框架迴轉儀實施 155808.doc -43· 201213764 方案之一實例。迴轉儀1700之諸多特徵類似於迴轉儀1500 之對應特徵。舉例而言，驅動樑1715將感測框架1710之一 中心部分連接至驗證質量塊1730。感測樑1720a至1720d自 錯定件1705a及1705b延伸至感測框架1710之遠離錨定件 1705a及 1705b之遠端 1714。 藉由槽1724來分離驗證質量塊1730與感測樑172〇3至 1720d°此外’藉由槽1717來分離驗證質量塊1730與感測 框架1710之大部分。如同迴轉儀15〇〇之感測框架151〇，感 測框架1710大致與驗證質量塊173〇之驅動運動解耦。 然而，在圖17中所展示之實例中，將一錐形感測樑設計 併入至解麵之感測框架實施方案中。在迴轉儀丨7〇〇中，感 測樑1720a至1720d具有隨距錨定件1705&及17〇51?之距離的 增加而減小之寬度。舉例而言，錐形感測樑j 72〇c包含附 接至錨定件1705b之一較寬端1722及附接至感測框架171〇 之一較窄端1723。 當根據一有限元分析（FEA)將感測運動期間的感測樑上 之應力模型化時，可觀察到，該錐形感測樑設計之某些實 施方案沿該感測樑提供更均勻之應力。圖〖8展示疊加於諸 如圖17之迴轉儀實施方案之一迴轉儀實施方案上之一有限 元分析之一實例，其展示當以一感測模式操作時之錐形感 測樑上之大致均勻應力。錐形感測樑172〇&及172〇c上之大 致均句淡陰影指示大致均句壓縮力，而錐形感測樑172(^ 及1720d上之大致均勻深陰影指示大致均勻張力。 圖19展示諸如圖17之迴轉儀實施方案之一迴轉儀實施方 155808.doc •44· 201213764 案之錐形感測樑上之應力位準與距中心（丫轴）之距離之曲線 關係之一標繪圖之一實例。在圖19中，相對於沿X軸之距 離標繪沿感測樑172(^及172〇(1之應力。自圖19可觀察到， 在此貫施方案中，應力位準保持相對恆定且大致不隨著沿 每一感測樑之位置而降低。區19〇5與錐形感測樑172〇{1之 大致均勻張力對應，而區191〇與錐形感測樑172〇c之大致 均勻壓縮力對應。對於—最佳錐角，可達成跨越每一感測 樑1720a至1720d之一大致恆定應力位準。該最佳錐角將根 據迴轉儀設計而變化且可藉由重複的FEA模型化來確定。 該最佳錐角將對應於區域19〇5及191〇中之「最平坦」或變 化最小之曲線。 雖然本文已在感測框架迴轉儀實施方案之背景中展示了 錐形感測標，但在其他實施方案中，錐形感測樑亦可用於 改良敏感度。舉例而言，錐形感測樑可用於諸如上文參考 (例如）圖15所闡述之彼等驅動框架迴轉儀實施方案等驅動 框架迴轉儀實施方案中。 除錐形感測樑1720之外，在迴轉儀15〇〇與迴轉儀17〇〇之 間還存在某些額外差異。再次參考圖17，可觀察到，鏈接 樑1725係蛇形撓曲部且連接至感測框架171〇之比在迴轉儀 1500中相對較遠離於7軸之遠端部分。此係在耦合驗證質 量塊1730之感測運動方面稍微優於迴轉儀丨5〇〇之組態之一 改良，此乃因正在較遠離於7軸、較接近於驗證質量塊 1730之感測運動之最大振幅點處施加力。將所施加力移動 為較接近於翼形感測框架1710之尖端將相對更大的力自驗 155808.doc -45- 201213764 證質量塊1 730傳達至感測框架1 71 〇。 此外，在迴轉儀！700中，槽1726(其分離17〇5a&17〇5b 與感測框架1710)之部分大致平行於槽1717(其分離感測框 架〗710與驗證質量塊173〇)之對應部分。此修改可有助於 提供感測框架1710之對應部分中之充足剛性。 微機械壓電Z軸迴轉儀實施方案之說明 本文_㈣述之某些實施方案提供具有低正交及偏移誤 差之- 2轴迴轉儀。某些實施方案包含在—大致線性、X方 向之運動中(在平面中)以麼電方式驅動之一驅動驗證質量 塊。驅動驗證質量塊可機械地躺合至一感測驗證質量塊， 其於存在圍繞Z軸之-角旋轉時以扭轉方式振動。感測驗 證質量塊之運動可在安置於將感測質量塊連接至基板錨定 :之感測樑上面或下面之一麈電膜中誘發電荷。所誘發電 荷可致使電感測電極之電壓改變，可以電方式記錄並處 理此改變β 該等驗證質量塊可由各種諸之材料製成，諸如，厚的 鑛敷金屬合金（例如，諸如Ni-Co、Ni.Mn等鎳'合金）、來自 SOI日曰圓之裝置層之單晶矽、玻璃及其他材料。該壓電 膜可係氮化紹（A1N)、氧化鋅（Zn〇)、鈦酸錯鍅（ρζτ)或其 他薄膜或諸如石英、銳㈣、组酸鐘及其他材料等單晶材 料。某些實施方案極適合於製造於平板顯示器玻璃上。 某些貫施方案亦涉及使用一靜電致動器陣列來調諧驅動 運動之機械模式形狀以抑制至感測框架中之正絲合。舉 例而s ’在某些實施方案中，靜電致動器包含一梳指狀電 155808.doc •46- 201213764 極陣列以微調驗證質量塊之一平面中運動及/或基板與驗 證質量塊之間的一靜電間隙以抑制不期望之垂直運動，如 下文參考圖23更全面地闡述。 Z軸迴轉儀架構 圖20A展示一 z轴迴轉儀2000實施方案之一平面圖之一實 例。迴轉儀2000包含安置於一中心錨定件2005周圍之一感 測框架2010。感測框架2010經由感測樑2020a至2020d連接 至中心錨定件2005。 一驅動框架2030安置於感測框架2010周圍且連接至感測 框架2010。在此實例中，驅動樑2015a至2015d在一大致線 性、X方向之運動中（在平面中）以壓電方式驅動驅動框架 2030。此處，驅動框架2030係由驅動框架部分2030a及 203 Ob構成。可藉由將反相電壓施加至每一對她鄰驅動樑 來致動驅動框架2030，例如，將一正電壓施加至驅動樑 2015a且將一負電壓施加至驅動樑2015b。 圖20B展示圖20A中所展示之z軸迴轉儀實施方案之驅動 樑2015c及2015d之一放大視圖之一實例。在此放大視圖 中，可更清楚地看到驅動樑2015c及2015d。驅動樑2015c 及2015d藉由安置於槽2035c内之撓曲部2045b來結合至驅 動框架部分2030b。電極2050a及2050b(其每一者包含一壓 電膜）分別安置於驅動樑2015c及2015d上》在此實例中， 在正將一負電壓施加至電極2〇5〇a之同時將一正電壓施加 至電極2050b。所施加電壓致使將壓縮應力施加至驅動樑 2015d且將一張力應力施加至驅動樑2〇15(：。由壓電材料誘 155808.doc •47· 201213764 發之對置轴向應變造成沿一正x方向移動驅動框架部分 2030b之一淨力矩。 圖21A展示諸如圖2 0A中所繪示之z軸迴轉儀實施方案之 一z軸迴轉儀實施方案之一驅動模式之一實例。在圖21 a及 圖21B中’擴大位移以使得易於觀看。在圖21A中，驅動 框架部分2030b已沿一正X方向移動且驅動框架部分2〇3〇a 已沿一負X方向移動。然而’驅動運動大致與感測框架 20 10解耦。因此，感測框架2〇丨〇不沿X軸平移。而是，感 測框架20 10於不存在圍繞z軸之旋轉時大致保持靜止。 間隙2035a至2035e及安置於其中之撓曲部之功能性在圖 21A中係顯而易見的。間隙203 5a至203 5e大致平行於y軸。 大致沿y軸延伸之間隙2035b已打開。橫跨間隙2035b且連 接驅動框架部分2030a及2030b之撓曲部2047a及2047b亦已 打開。沿間隙2035d及2035e延伸之挽曲部2040a及2040b對 平面中彎曲係順從性且允許感測框架2030在驅動驅動框架 部分2030a及2030b時保持於大致同一位置中。類似地，沿 間隙2035a及2035b延伸之撓曲部2045a及2045b亦允許感測 框架20 10在驅動驅動框架2030時保持於大致同一位置中。 圖21B展示如圖21A中所繪示之驅動之一 z軸迴轉儀實施 方案之一感測模式之一實例。感測樑2020對圍繞z軸之旋 轉係順從性。因此，感測框架2010可於存在一角旋轉時以 扭轉方式振動《感測框架2010之此等扭轉感測運動可在安 置於感測樑2020上之壓電膜中誘發應變及電荷。可自圖 21B觀察到，撓曲部2047a及2047b亦可因感測框架2010之 155808.doc -48· 201213764 感測運動而變形。，然而，撓曲部2_a、2_b、2〇45a及 2045b大致不變形。 、在本文中所揭示之z轴迴轉儀實施方案中，驅動框架及 感測框架可經設計而具有機械正交振動模式。如圖Μ中 斤展丁纟某些實施方案中，驅動懸架可將駆動運動限制 於沿X軸之一大致線性位移之驅動運動。 "相比之下，感測框架懸架可對圍繞z轴之扭轉旋轉係順 從性，但與沿X或y方肖之平移運動相比可係剛性。可使連 接驅動框架2030及感測框架201〇之撓曲部對χ方向（正交）力 係順從性’但與丫方向之柯若利斯耗合扭轉力相比係剛 性m態可大致減小自驅動運動輕合至感測運動之驅 動運動正交。 此外，在某些實施方案中，迴轉儀差動驅動框架之元件 可機械地耗合以減小寄生諧振之量”對稱模式及不對稱 模式之頻率分離開。因此，此等實施方案抵抗正交誘發之 寄生諧振。 感測樑最佳化 了藉由改良感測標上之應力均勻性來增加壓電迴轉儀系 統之電敏感度。對於具有—均句矩形剖面之—感測襟，感 測樑上之彎曲應力在錨定件鏈接處係一最大值且依據距錨 定件之距離而線性地減小。此導致感測電極上之一不太理 想之综合壓電電荷且因此電壓。 圖22展示來自一 2軸迴轉儀之一錐形感測樑之一個實施 方案之一近視圖之一實例。如圖22中所展示，藉由利用一 155808.doc •49- 201213764 錐形感測樑輪廓’可沿感測樑2〇2〇c及2020d達成一大致均 勻應力分佈。因此，可增強在感測電極上產生之總電荷。 製作於平板顯示器玻璃上 本文中所揭示之某些X軸、y軸及Z軸迴轉儀極適合於製 造於大面積之平板顯示器上。在使用鍍敷金屬合金驗證質 量塊及一濺鍍壓電A1N膜之某些實施方案中，可在低於 400°C下發生處理。一鍍敷金屬驗證質量塊可具有高質量 抬度（與石夕相比）且不存在為基於石夕之靜電設計所共用之深 反應性離子蝕刻（DRIE)側壁斜率且誘發正交。下文參考圖 41及以下圖闡述某些製作製程之細節。 在某些實施方案f，玻璃可充當基板及封裝兩者，從而 導致組件成本減低。一 z軸迴轉儀可與若干其他感測器及 致動器整合在一起，諸如加速計、χ軸及/或^軸迴轉儀、 磁力計、麥克風、壓力感測器、諧振器、致動器及/或其 他裝置。 〆、 利用靜電致動器進行正交調諧 本文中所闡述之某#實施方案涉及纟用一#電致動器陣 列來有效微調驅動及/或感測框架之機械模式形狀以抑制 正交及偏移誤差。可由耦合至感測框架之驅動框架之不期 望偏轉導致正交》 圖23展示可經組態以施加校正靜電力以微調一驗證質量 塊之振動模式形狀之一電極陣列之一實例。圖23繪示 證質量塊2305，其可係一迴轉儀或一加速計驗證質量塊。 驗證質量塊2305之所期望運動係在平面中，如所展示。缺 155808.doc -50- 201213764 而’驗證質量塊2305之振動模式可具有平面外分量。圖23 中顯示疊加於主要平面十平移驅動模式上之此一平面外分 量 小的垂直不期望偏轉之一個實例（顯示為驗證質量 塊2305之虛線略圖）。電極陣列^ 可經組態以用於將— 靜電校正力施加至驗證質量塊2305。藉由控制電極陣列 2310以有效施加取消驗證質量塊2305之運動之不期望垂直 刀量之靜電力，可降低輕合至感測框架之正交誘發之加 速度。 該概念亦可適用於若干其他實施方案。舉例而言，靜電 致動器可係由經組態以施加—靜電力從而取消一不期望之 y方向運動之梳指狀件構成。 加速計實施方案之說明 本文中所闡述之各種實施方案提供新穎三軸加速計以及 其組件。此等三軸加速計具有適於用於諸如可攜式導航裝 置及智慧電話等各種各樣之消費性電子應用中之大小、效 能位準及成本。某些此等實施方案提供—基於電容性堆最 橫向重疊傳感n(SL〇T)之三軸加速計。某些實施方案使二 兩個驗證質量塊來提供三軸❹彳，而其他實施方案僅使用 -個驗證質量塊來提供三軸感測。不同撓曲部類型可經最 佳化而用於每一轴0 該加速計之實施方案可製作於大面積基板（諸如，大面 積玻璃面板)上。如下文詳細闞述，用於在大面積基板上 形成基於SLOT之三軸加速計中之製作製程可係可與用於 在大面積基板上製作迴轉儀之製程—致 '组合此等製程可 155808.doc -51 - 201213764 2得能夠將六個慣性感測軸單體地整合於一單個玻璃基板 上0 :、X y軸平面中感測，某些實施方案提供一導電驗證 :*及在一犧牲間隙之任一側上之經圖案化電極。平面 中知加加速度使該驗證質量塊橫向平移，此減小第一電極 與驗證質量塊之間的重叠且增加第二電極與驗證質量塊之 間的重疊。平面中彎曲撓曲部可為一懸吊驗證質量塊提供 結構支標。 對於Z軸平面外感測，可藉由使驗證質量塊之一個側之 質量比驗證質量塊之另一側相對較大（或較小）來形成一樞 軸之任-側上之力矩不平衡。舉例而言，可藉由將驗證質 量塊之一個側穿孔及/或藉由形成在任一側上具有一不同 寬度及/或長度之驗證質量塊來形成該樞軸之任一側上之 力矩不平衡。在某些實施方案令’一負2加速度使驗證質 量塊順時針旋轉’此增加第—電極與驗證質量塊之間的間 隙且減小第二電極與驗證質量塊之間的間隙。該Z軸加速 計可包含扭轉撓曲部。在某些實施方案中，可使用一個或 兩個驗證質量塊來達成三軸感測。下文闡述某些實例。 圖24展示用於量測平面中加速度之一加速計之一實例。 加速計2400包含形成於基板2401上之電極24〇5&及24〇51)。 電極2405a及2405b可由任一方便導電材料（諸如，金屬）形 成。加速計2400包含藉由一間隙2415而與電極24〇5a及 2405b分離之一導電驗證質量塊2410〇舉例而言，間隙 2415可約為數微米（例如，〇·5或2微米）或可相當小或相當 155808.doc -52- 201213764 大。 導電驗證質量塊2410包含一槽2420。在此實例中，當加 速計2400處於靜止狀態時，槽2420之邊緣2425懸吊於電極 2405a及2405b上方。相依於實施方案，槽2420可部分地或 完全地延伸穿過導電驗證質量塊2410。具有不同槽深度之 各種導電驗證質量塊2410之電容展示於下文所闡述之圖32 中。具有加速計2 4 0 0之一般組態之加速計在文中可稱為基 於堆疊橫向重疊傳感器（SLOT)之加速計。 一正X加速度使導電驗證質量塊2410橫向平移，此使槽 2420之位置移位。槽2420之大部分定位於電極2405a上 方，此致使較多空氣及較少導電材料定位於接近電極 2405a處。此使電極2405a處之電容減小AC。相反，槽2420 之小部分定位於電極2405b上方，此致使較少空氣及較多 導電材料定位於接近電極2405b處。此使電極2405b處之電 容增加AC。由導電驗證質量塊2410之平移所導致之重疊之 改變產生與2Δ(：成比例之一對應平面中加速度差動輸出信 號。 圖25展示用於量測平面外加速度之一加速計之一實例。 在此實例中，加速計2500包含藉由一支撐件25 15及一扭轉 撓曲部2525附接至一基板2401之一導電驗證質量塊2510。 支撐件25 15及扭曲撓曲部2525形成一樞軸2530。可（例如） 藉由將導電驗證質量塊25 10之一個側穿孔、藉由使導電驗 證質量塊2510在支撐件2515之任一側上具有一不同寬度及/ 或長度或者藉由此兩者之組合來在支撐件2515之任一側上 155808.doc •53- 201213764 形成-力矩不平衡。亦可藉由使用以下材料製成導電驗證 質量塊测之-個側來形成__力矩不平衡：密度比用以形 成導電驗證質量塊25 10之另一側之材料相對較大或較小。 然而，此等實施方案在製作起來可係相對更複雜。在此實 例中，已藉由在側2510b中製成穿孔252〇來形成一力矩不 平衡。 一負z加速度使導電驗證質量塊25 1〇順時針旋轉，此增 加電極2405c與導電驗證質量塊25 1〇之間的一間隙且減小 電極2405d與導電驗證質量塊25 10之間的一間隙。此使電 極2405c處之電容減小△(：且使電極2405d處之電容增加 △ C。產生與2AC成比例之一對應平面外加速度輸出信號。 圖26A展示用於量測平面中加速度之一加速計之一實 例。加速計2400a可具有約為幾毫米之總的X尺寸及y尺 寸。在某些實施方案中，加速計2400a可具有小於一毫米 之X尺寸及y尺寸。 在此實例中，加速計2400a包含安置於一内部框架2610a 周圍之一導電驗證質量塊2410a。導電驗證質量塊2410a包 含大致沿一第一軸（其在此實例中係X軸）延伸之槽2420a。 導電驗證質量塊2410a亦包含大致沿一第二軸（其在此實例 中係y軸）延伸之槽2420b。如下文更詳細地闡述，將導電 驗證質量塊2410a約束為大致沿X轴、y轴或X及y轴之一組 合移動。 内部框架2610a包含一大致靜止部分2612a ’其經由一錨 定件2605連接至一基板"錨定件2605安置於圖26A中所繪 155808.doc •54· 201213764 不之平面下方。此處，靜止部分2612a亦包含一對應力隔 離狹縫2625，其在此實例中大致沿y軸延伸。應力隔離狹 縫2625可使加速度量測對臈、基板及/或封裝中之應力不 敏感。内部框架2610a亦包含一可移動部分2614a。撓曲部 2615a將可移動部分2614a連接至導電驗證質量塊2410a。 撓曲部2620a將可移動部分2614a連接至靜止部分2612a。 該等撓曲部可係摺疊撓曲部，其可增加彎曲順從性。在某 些實施方案中，該等撓曲部可係蛇形撓曲部在此實例 中’内部框架2610a包含複數個槽2420a。如圖26A中所展 示’可在驗證質量塊2410a中形成額外槽242〇a。 圖26B展示圖26A之加速計對沿一第一軸之加速度之回 應之一實例。此處，加速計24〇〇a之導電驗證質量塊24i〇a 正沿X軸移動。將槽2420b沿X軸移位，此致使由對應電極 2405偵測一電容改變’如上文參考圖24所闡述。電極24〇5 安置於下伏於圖26B中所圖解說明之平面下之一基板 2401(未展示）上。加速計2400a、基板2401與電極2405之間 的特殊關係圖解說明於圖28中且闡述於下文中。撓曲部 2615&(其在圖268中係變形的）允許導電驗證質量塊241〇& 在内部框架2610a大致保持靜止之同時沿X軸移動。在此實 施方案中’撓曲部2620a係大致不變形的。與槽242〇a相關 聯之電容在驗證質量塊之X平移期間係大致不變的。 圖26C展示圖26A之加速計對沿一第二軸之加速度之回 應之一貫例。此處’導電驗證質量塊2410a及内部框架 2610a之可移動部分2614a正沿y軸移動。將槽242〇a沿y軸 155808.doc •55- 201213764 移位，此致使由對應電極2405偵測一電容改變，如上文所 闡述。撓曲部2620a(其在圖26C中係變形的）允許可移動部 分2614a隨著導電驗證質量塊2410a沿y軸移動。在此實施 方案中’撓曲部2615a係大致不變形的《與槽2420b相關聯 之電容在驗證質量塊2410a及可移動部分2614a之y平移期 間係大致不變的。 圖26D展示用於量測平面中及平面外加速度之一加速計 之一實例。在此實例中，加速計2400b包含具有一延伸部 2670之一導電驗證質量塊2410b。延伸部2670致使導電驗 證質量塊2410b之位於延伸部2670之側上之部分之質量多 於導電驗證質量塊2410b之位於錨定件2605之另一側上之 部分。延伸部2670之額外質量形成上文參考圖25所闡述之 類型之一力矩不平衡，從而允許加速計24〇〇b對沿z軸之加 速度敏感。

在加速計2400b與先前圖式中所闡述之加速計24〇〇a之間 存在其他差異。在圖26D中所繪示之實施方案中，内部框 架2610b之靜止部分2612b相對小於在（例如）圖26A中所繪 示之實施方案中之内部框架261〇a之靜止部分2612a。此組 態允許槽2420a佔據内部框架261 〇b之相對多之面積，此可 導致對量測沿y軸之加速度之較高敏感度。此外，在圖26D 中所繒'不之實施方案中，撓曲部2615|?及262〇13係蛇形撓曲 部。 圖2 7展示用於量測平面外加速度之一加速計之一實例。 z轴加速計2500a經組態以根據上文參考圖25所闡述之加速 155808.doc -56- 201213764 計2500之一般原理而操作。此處，導電驗證質量塊251〇藉 由一錯定件2515a及形成一樞軸2530a之一對扭轉撓曲部 2525a來附接至一基板2401(未展不）。已藉由使導電驗證質 ：£塊25 10之側25 1 Ob相對小於另一側25 1 〇a來在樞軸2530a 之任一側上形成一力矩不平衡。 電極2405c及2405d在加速計2500a下面之一平面中安置 於基板24〇1上，如圖25及28中所展示。在此實例中，自導 電驗證質量塊25 10之側25 10b之一邊緣將電極2405c插入一 距離27 1 0。沿z軸之一加速度致使導電驗證質量塊25丨〇圍 繞y軸且圍繞框軸2530a旋轉，如上文參考圖25所闡述。舉 例而言’沿z軸之一加速度使導電驗證質量塊251〇之側 25 10a沿一負z方向（朝向電極2405d)旋轉且使側25 10b沿一 正z方向（遠離電極2405c)旋轉。導電驗證質量塊25 10圍繞 樞轴2530a之此旋轉使電極2405c處之電容減小AC且使電極 2405d處之電容增加ac，如上文參考圖25所闡述。產生與 2AC成比例之一對應平面外加速度輸出信號。電極2405c及 2405d處之電容改變可相依於各種因素，諸如電極24〇5(：及 2405d之大小、沿z軸之加速度之量值等。在某些實施方案 中’電極2405c及2405d處之電容改變可介於數毫微微法拉 之範圍内。 圖28展示用於量測平面中及平面外加速度之一替代加速 計實施方案之一實例。在此實例中，三軸加速計2800組合 z軸加速計2500a(圖27)與x-y軸加速計2400a(圖26A至圖 26C)。在某些實施方案中，加速計28〇〇可具有約為幾毫米 155808.doc • 57· 201213764 或更少之一長度2805及一寬度2810。舉例而言，長度2805 可介於0.5至5 mm之範圍内，而寬度可介於0.25至3 mm之 範圍内。 電極2405c至2405f安置於基板2401之將緊鄰其製作加速 計2500a及加速計2600a之區域上。電極2405c及2405d可經 組態以量測加速計2500a對z軸加速度之回應。電極2405e 可經組態以偵測加速計2600a之沿X軸之加速度，而電極 2405f可經組態以偵測加速計2600a之y軸之加速度。 圖29展示用於量測平面中及平面外加速度之另一替代加 速計實施方案之一實例。在此實例中，加速計2400c包含 安置於一解耦框架2910内之一導電驗證質量塊24 l〇c。撓 曲部2615c將導電驗證質量塊24 10c連接至解耦框架2910且 允許導電驗證質量塊2410c沿X軸平移《安置於一她鄰基板 (未展示）上之電極可根據由一個或多個槽2420b之移動所導 致之電容改變而偵測沿X轴之加速度。 解耦框架2910可安置於一錨定框架2915内。撓曲部 2620c將解耦框架2910連接至錨定框架2915且允許解麵框 架2910及導電驗證質量塊2410c沿y軸移動。安置於一她鄰 基板（未展示）上之電極可根據由一個或多個槽2420a之移動 所導致之電容改變而偵測沿y軸之加速度。 一樞軸2515b可將錨定框架2915連接至一基板24〇1(圖29 中未展示）。已藉由將加速計2600c之大部分製作於枢轴 25 15b之一個側上來形成一力矩不平衡。沿z軸之—加速度 使加速計2600c朝向或遠離基板2401上之一電極24〇5§旋 155808.doc -58 - 201213764 轉。此旋轉使電極2405g處之電容增加或減小ac，如上文 參考圖25及27所闡述。由於該旋轉’產生與成比例之一 對應平面外加速度輸出信號》應力隔離狹縫272〇a可有助 於使加速度置測對膜、基板及/或封裝中之應力不敏感。 某些加速計實施方案以鍵敷停止件為特徵，該等鑛敷停 止件對驗證質量塊及/或撓曲部之運動施加約束以保護驗 證質量塊及毗鄰結構使其不受潛在損壞性超程及靜摩擦之 影響。舉例而吕’參考圖28，可在加速計2400a之邊緣周 圍將柱製作於基板2401上’以限制加速計24〇〇a之X及/或y 位移。可在加速計2500a下方形成類似結構，以防止加速 計2500a接觸電極2405c、電極2405d及基板2101。此等實 知方案藉此改良可靠性及震動抗毀性。可在用於製作驗證 質量塊及撓曲部之相同光微影及鍍敷製程期間製作此等特 徵。 圖30展示繪示由可用於形成一加速計或一迴轉儀之各種 材料達成之相對敏感度之一圖表。圖表3〇〇〇中所指示之相 對敏感度係基於具有相同拓撲但不同材料之感測器之理論 比較、被正規化至由矽製成之一感測器之敏感度。曲線 3005指示，假定兩個裝置之尺寸相同，則對於具有同一設 計之一裝置而言，使用一鍍敷鎳合金作為一結構材料可產 生大約比使用矽作為一結構材料大三倍之敏感度。圖表 3000之資料點係基於假定將同一材料用於驗證質量塊及撓 曲部。波速界定為（楊氏模數/質量密度）之平方根。對於一 給定慣性力，-低揚氏模數提供—大位移，而對於一給定 155808.doc •59· 201213764 加速度，一高質量密度提供一大慣性力。 圖3 1A展示一梳指狀加速計之一實例。梳指狀加速計亦 稱為交叉狀電容器加速計或梳狀驅動加速計。梳指狀加速 計3100包含部件3102a及3102b，其上分別安置有電極「指 狀件（finger)」3105a及31 05b。在此實例中，部件3102a係 約束為大致沿X轴移動之一可移動部件。當部件3 1 〇2a朝向 靜止部件3102b移動時，指狀件3105a與3 105b之間的一重 疊增加。因此’部件3 102a沿一正X方向之運動導致指狀件 3105a與3105b之間的電容增加。 圖3 1B係繪示梳狀驅動加速計及基於sl〇t之加速計之效 能之一圖表。可在圖3 1B中觀察到改變犧牲間隙高度及驗 證質量塊厚度對基於電容性SLOT及梳指狀件之加速計之 敏感度之相對效應。曲線3115對應於插圖3155之基於梳指 狀件之加速計’而曲線3120對應於插圖3160之基於梳齒之 加速計。插圖3155及3160繪示基於梳指狀件之加速計之剖 視圖’其中展示該等指在一基板上面。插圖3155及316〇亦 展示指狀件3105a及3105b之尺寸及間隔。曲線3125對應於 插圖3165之基於SLOT之加速計且曲線313〇對應於插圖 3170之基於SLOT之加速計。 所得圖表3110指示所揭示之SL〇T傳感器拓撲可在不需 要高縱橫比結構特徵之情況下達成高敏感度。此外，基於 SLOT之加速計實施方案取得優於具有增加之特徵大小之 梳狀驅動裝置之效率。水平軸上所指示之最小橫向特徵大 小係指在梳指型加速計之情況下的指狀件寬度及間隔及在 155808.doc •60· 201213764 基於SLOT之加速計之情況下的槽寬度。垂直轴上之特定 比例因子係指一加速計回應於驗證質量塊之丨〇〇 ηιη橫向平 移之電容改變/單位面積。對於相對較大之最小橫向特徵 大小（此處’最小橫向特徵大小大於6微米），基於slot之 加速计之兩個實例皆提供大於梳指狀加速計之電容改變/ 單位面積。具有1微米間隙之基於SL〇T之加速計提供全部 所繪示最小橫向特徵大小之較大電容改變/單位面積。 圖32展示繪示具有各種深度之槽（包含其中槽完全延伸 穿過驗證質量塊之一貫通槽）之基於SL〇T之加速計之效能 之一圖表。曲線3205、3210、3215及3220對應於插圖 3250，在插圖3250中驗證質量塊包含一盲槽，其中該槽部 分地延伸至驗證質量塊中。曲線3205、3210、32 15及3220 對應於此一盲槽之增加之深度。曲線3225對應於插圖 3260 ’在插圖3260中驗證質量塊包含一貫通槽。 如圖32中所圖解說明，可藉由用盲槽替換驗證質量塊中 之貫通槽來增強基於SLOT之平面中加速計中之某些加速 計之效能。用不完全延伸穿過驗證質量塊之一槽替換完全 延伸穿過驗證質量塊之一槽可減小所需鍍敷縱橫比（槽之 南度對寬度比）。對於一給定感測器區域，增加驗證質量 塊面岔度可改良敏感度。因此’對於一給定區域，具有相 對較淺槽亦可改良加速計敏感度。依據模擬，已確定，實 質上，若一填充空氣之溝槽係至少兩倍於驗證質量塊與下 伏電極之間的間隙之深度，則不損失敏感度（Δ(：/Δχ)。敏 感度隨著增加選用之溝槽填充電介質之介電常數而減小。 155808.doc 61 201213764 圖33展不概述涉及在一行動裝置中使用一個或多個迴轉 儀或加速計之一方法3300之階段之一流程圖之一實例。下 文參考圖47A及圖47B闡述某些此等行動裝置之組件。此 等行動裝置可包含一顯示器、經組態以與該顯示器通信之 一處理器及經組態以與該處理器通信之一記憶體裝置。該 處理器可經組態以處理影像資料。 然而，該處理器（及/或另一此組件或裝置）亦可經組態以 用於與一個或多個加速計及/或迴轉儀通信。該處理器可 經組態以處理且分析迴轉儀資料及/或加速計資料。在某 些實施方案中’該行動裝置可包含共同地提供—慣性感測 器之加速計及迴轉儀，該慣性感測器回應於 由度（包含三個線性自由度及三個旋轉自由度）之移動自 在方塊3301中，該處理器可控制該顯示器以用於正常 不器操作。當須測角旋轉或線性加速度（方塊33〇”時， 將迴轉儀資料及/或加速計資料提供至該處理器（方 331〇)。在方塊3315中，該處理器確定是否回應於該迴」 儀貢料及/或加速計資料。舉例而言，該處理器可決定 除非該迴轉儀資料及/或加速計資料指示—角旋轉加速」 或-線性加速度大於—預定臨限值加速度位準否則將_ 做出回應。若該迴轉儀資料及/或加速計資料不指示以 一預定臨限值之一值，則哕# ㈣處理益可根據正常顯示器操子 之程序而控制該顯示器，例如， 丄又參考圖2至5B所β 迎。 然而 若該迴轉儀資料及/或 加速計資料確實指示大於 155808.doc • 62 - 201213764 該預定臨限值之一值（或若該處理器確定需要根據另—準 則之一回應）’則該處理器將至少部分地根據該迴轉儀資 料及/或加速計資料而控制該顯示器（方塊332〇)。舉例而 s ’該處理器可根據加速計資料而控制該顯示器之—狀 態。該處理器可經組態以確定該加速計資料是否指示（例 如）5亥行動裝置已被中斷或正被中斷。該處理器可進一步 經組態以在該加速計資料指示該顯示器已被中斷或正被中 斷時控制該顯示器之一狀態以防止或減低損壞。 若該加速計資料指示該行動裝置已被中斷，則該處理器 亦可將此加速言十資料保存於該記憶冑中。㉟處理器亦可經 組態以在該加速計資料指示該行動裝置已被中斷時保存與 該加速計資料相關聯之時間資料1例而言，該行動裝置 亦可包含-網路介面。該處理器可經組態以經由該網路介 面自-時間伺服器獲得該時間資料。另一選擇係，該行動 裝置可包含一内部時鐘。 另一選擇係或另外，該盧 、 處理裔可經組態以根據加速計及/ 或迴轉儀資料而控制一遊戲 _ 通戲之顯不态。舉例而言，該加速 計及/或迴轉儀資料可由右 遊戲期間一使用者與該行動 裝置之互動產生。舉例而t4任 〇 S亥使用者之互動可回應於正 呈現於該顯示器上之遊戲影像。 另選擇係或另外，今盘m .D處理态可經組態以根據迴轉儀或 加速计資料而控制該顯示 可確定-使用者已將該行::;二舉例而言’該處理器 根據該新裝置定向而控制至一新裝置定向且可 Λ •、具不益。該處理器可確定當該 155808.doc -63. 201213764 灯動裝置之一不同部分正面向上方時，應根據該行動裝置 之旋轉或方向而重定向所顯示影像。 然後，該處理器可確定過程33〇〇是否將繼續（方塊 3325)。舉例而言，該處理器可確定使用者是否已將該裝 置斷電、該裝置是否應由於缺乏使用者輸入達一預定時間 週期而進入—「睡眠模式」等等。若過程3300確實繼續， 則然後過程3300可返回至方塊33〇1。否則，該過程將結束 (方塊 3330)。 現將參考圖34至40C闡述用於製作加速計及相關設備之 一製程之一實例。圊3 4展示提供用於製作加速計之一方法 之一综述之一流程圖之一實例。圖35A至圖39B展示在製 作製程期間的各個階段處之穿過一基板、一加速計之一部 分及用於封裝該加速計且達成與該加速計之電連接之結構 之部分之剖面之實例。圖40A至圖40C展示形成包含一 MEMS晶粒及一積體電路之一裝置之一製程中之各個區塊 之剖視圖之實例》 參考圖34 ’將闡述一方法34〇〇之某些操作。方法34〇〇之 製程流程允許在（例如）具有在大面積基板（諸如，大面積玻 璃面板）上創建MEMS裝置（或類似裝置）之能力之一設施處 執行一第一組操作。舉例而言，此一設施可係具有在11 〇〇 mmxl300 mm基板上製作裝置之能力之一第5代「製造廠」 或具有在1500 mmx 1850 mm基板上製作裝置之能力之一第 6代製造廠。 因此，在方塊3401中，在一大面積基板（其在此實例中 155808.doc -64· 201213764 係一大面積玻璃基板）上形成穿通敷金屬及加速計電極。 在方塊3405中，在該大面積基板上形成複數個加速計特徵 及相關結構。在某些實施方案中，可在一單個大面積基板 上形成數十萬或更多此等裝置之特徵。在某些實施方案 中，該等加速計及迴轉儀可具有少於在一側上約丨mm至在 一側上約3 mm或更多之一晶粒大小。舉例而言，該等相關 結構可包含電極、電墊、用於囊封之結構（諸如，密封環 結構）等。下文將參考圖35A至圖3 8D闡述此等製程之實 例。 在圖34之方塊3410中，準備經部分製作之加速計及其他 裝置以用於一隨後電鍍製程。如下文參考圖38A所闡述， 方塊3410可涉及沈積一晶種層（諸如，鎳、鎳合金、銅或 鉻/金）且形成高縱橫比微影材料厚層以供隨後鍍敷。 根據方法3400 ’該等加速計及其他結構僅部分地製作於 大面積玻璃基板上。此部分製作之一個原因係當前存在極 少可處理甚至第4代或第5代基板大小之鍍敷設施，然而， 存在諸多可處置諸如第2代基板（350 mmx45〇 mm)等較小 基板之鑛敷設施。因此’在方塊3415中，將加速計及其他 結構已部分地製作於其上之大面積玻璃基板分割成用於電 鍍製程之子面板。 在方塊3420中’執行電鑛製程。下文參考圖3 8B闡述此 等製程。在某些實施方案中，該電鍍製程可涉及沈積每一 加速計之驗證質量塊、框架、錨定件及其他結構之金屬之 大部分。然後’可移除高縱橫比微影材料且可移除犧牲材 155808.doc •65· 201213764 料以釋放每一加速計之驗證質量塊及框架（方塊3425)。下 文參考圖3 8C及3 8D闡述此等操作之實例。 方塊3430涉及選用之加速計囊封以及單切（singulati〇n) (例如，藉由切分（dicing))及其他製程。在某些實施方案 中，方法3400可涉及將一積體電路附接至一經囊封加速 a十、與另一基板形成電連接、模製及單切。下文參考圖 39Α至圖40C闡述此等製程。 現參考圖35Α ’將更詳細地闡述用於製作加速計之一製 程。圖35Α繪示穿過一大面積基板3505(其在此實例中係一 玻璃基板）之一個小部分（例如’約為幾毫米）之一剖面圖。 在此階段處，已在大面積基板3505上沈積一敷金屬層 3510 ’諸如鉻（Cr)/金（Au)層。替代Cr及/或Au，可使用其 他導電材料’諸如鋁（A1)、鈦（Ti)、鈕（Ta)、氮化组 (TaN)、始（Pt)、銀（Ag)、錄（Ni)、經摻雜之石夕或TiW中之 一者或多者。 然後，圖案化且姓刻敷金屬層3 5 10，例如，如圖3 5 B中 所展示。在此實例中，已圖案化且触刻敷金屬層3 5 10之中 心部分以形成電極區域3510b，其將形成一加速計之部 分。舉例而言，可將加速計及/或其他裝置密封於形成於 敷金屬區域3510a之間的一腔内部。敷金屬區域3510a可形 成自此封裝内部至該封裝外部之「穿過」電連接《敷金屬 區域35 10a亦可允許達成此等裝置與該封裝外部之其他裝 置之間的電連接。 圖3 5C繪示沈積於敷金屬層3510上方之一電介質層 155808.doc -66 - 201213764 3 5 1 5。然後，可圖案化且蝕刻電介質層3 5 15(其可係Si〇2 8101^、8丨31^4或另一適合電介質）以形成穿過電介質層3515 到達敷金屬區域3510a之開口 3605a、3605b、3605c及 3605d(參見圖 36A)。 在圖36B中所繪示之階段處，可已將一敷金屬層3610沈 積於電介質層35 15上且沈積至開口 3605a、3605b、3605c 及3605d中。敷金屬層3610可由任一適當導電材料形成， 諸如 Cr、Au、Al、Ti、Ta、TaN、Pt、Ag、Ni、、經掺雜之 矽或TiW。 然後’圖案化且钮刻敷金屬層3 610，如圖3 6 C中所展 示。因此，引線區域3615a及3 615b曝露於電介質層3515之 表面上面且經組態以用於與敷金屬區域35 10a電連接。類 似地，加速計基底區域3625a及3625b(其在某些實施方案 中可係錯定件區域）亦保持於電介質層3515之表面上面且 經組態以與敷金屬區域35 10a電連接。密封環區域3620a及 3620b亦可位於電介質層3515之表面上面，但不電連接至 敷金屬區域35 10a。在圖36D中所展示之階段處，已自電極 區域35 10b移除電介質層3515。 圖37A圖解說明已沈積一犧牲層3705之後的一階段。在 此實例中’犧牲層3705由MoCr形成，但可將其他材料（諸 如Cu)用於犧牲層3705。圖37B圖解說明該製程在已圖案化 且蝕刻犧牲層3705之後的一階段。在此階段處，曝露引線 區域3615&及36151)、密封環區域362〇&及362〇13以及加速計 基底區域3625a及3625b。犧牲層3705之一部分保持於電極 155S08.doc 67- 201213764 區域351 Ob上方。 然後’準備經部分製作之加速計及相關結構以用於電 鍵。在某些實施方案中，可在電鐘製程之前沈積一锻敷晶 種層，如上文所闡述。舉例而言，該晶種層可係藉由一濺 鐘製程而形成且可㈣、鎳合金（諸如，鎮離子、錄結或 鎳錳）、銅或鉻/金形成。如圖38A中所展示，高縱橫比微 影材料3805(諸如，光阻劑）厚層形成於隨後將不在其上電 鍍金屬之區域上方。高縱橫比微影材料3805可透過一光遮 罩而被選擇性地曝露且經顯影以形成一模，該模將界定隨 後在電鍍製程期間透過該模鍍敷成之金屬結構之形狀。根 據某些實施方案，高縱橫比微影材料38〇5層係數十微米 厚，例如，10至50微米厚或更多。在其他實施方案中，相 依於（例如）加速計之所期望組態，高縱橫比微影材料38〇5 層可係更厚或更薄。高縱橫比微影材料38〇5可係各種市售 高縱橫比微影材料中之任一者，諸如由Micr〇_Chem提供之 KMPR®光阻劑或由DuPont®提供之MTF™ WBR2050光阻 劑。 咼縱橫比微影材料3805厚層可形成於引線區域3615a及 3615b、密封環區域3620a& 3620b上方，且形成於犧牲層 3705之仍保持之部分之選定區域上方。選定區域係犧牲層 3705之將不被電鍍之區域。間隙381〇曝露加速計基底區域 3625a及3625b以及犧牲層3705上方之其他區域。 可在電鍍製程之前將上述結構已部分地形成於其上之大 面積基板分割成較小子面板。在此實例中，將大面積玻璃 155808.doc -68 - 201213764 基板劃線且分開，但可以任一適當方式（諸如，藉由切割 或切分）分割該大面積破璃面板。 圖38B繪示已在由高縱橫比微影材料38〇5形成之結構之 間的區域中電鍍一厚金屬層3815之後的設備。在某些實施 方案中，厚金屬層3815可係數十微米厚，例如，5至5〇微 米厚。在其他實施方案中，相依於（例如）加速計之所期望 組態，厚金屬層3815可係更厚或更薄。在此實例中，厚金 屬層3815由鎳合金形成，但在其他實施方案中，厚金屬層 3815可由鍍敷鎳、無電鍍鎳、CoFe、基於;pe之合金、

NiW、NiRe、PdNi、Pdc〇或其他電鑛材料形成。在某些實 施方案中，可將一薄金層沈積於厚金屬層3815上主要用以 抵抗腐敍。 圖3 8C、’·θ示厚金屬層3 8丨5之沈積及高縱橫比微影材料 3805之移除。移除高縱橫比微影材料3805曝露引線區域 3615a及3615b、费封環區域3620a及3620b以及犧牲層3705 之選定區域。然後’可使用（舉例而言）針對銷或銷絡犧牲 層之XeF,或針對銅犧牲層之銅蝕刻劑、（例如）藉由一濕式 蝕刻製程或一電漿蝕刻製程來蝕刻犧牲層3705以釋放加速 計3850之可移動區域384〇(參見圖38D)。。舉例而言可 藉由使用過氧化氫㈣酸之—組合物或藉由使用通常用於 印刷電路板行業中之含氨的Cu蝕刻劑來達成用以在不蝕刻 鎳合金、Cr或Au之情況下選擇性地蝕刻。之對Cu之濕式 蝕刻。舉例而言，可移動區域3840可包含一驗證質量塊及/ 或框架，諸如上文所闡述之驗證質量塊及/或框架。在加 155808.doc -69- 201213764 速計3850之操作期間，間隙386〇之運動可誘發由電極 3 5 1 Ob偵測之電容改變。 圖39A圖解說明根據一個實例之一隨後囊封製程之結 果。此處，已將一蓋3905附接至密封環區域362〇3及362〇1? 以囊封加速計3850 ^在某些實施方案中，蓋39〇5可係一玻 璃蓋 ' -金屬i等。蓋39G5可係形成於另—基板上之複數 個蓋中之一者。在此實例中，該蓋包含可在加速計385〇周 圍形成一外殼之複數個蓋部分39〇5a。在此實例中，蓋部 分3905a由蓋區域3905b連接。舉例而言，可藉由一焊接或 共晶接合製程或者藉由一黏合劑（諸如，環氧樹脂）來將蓋 郤刀3905&附接至也、封環區域362〇&及362价。在某些實施 方案中，蓋部分3905a可完全包封加速計385〇，而在其他 實施方案中蓋部分3905a可僅部分地包封加速計385〇。在 此貫例中，引線區域3615a及361 5b保持於由蓋3905囊封之 區域外部，從而允許方便地電連接至加速計385〇。 在某些實施方案中，可移除蓋39〇5之部分。舉例而言， 可移除蓋部分3905b之至少一部分（藉由一切分製程，舉例 而言）以允許更方便地接近引線區域3615a&3615b(參見圖 39B)。若期望，則亦可減小所得經囊封加速計391〇之厚 度。在此實例中，使用一化學_機械平坦化（CMp)製程來使 基板3505變薄。在某些實施方案中，可使經囊封加速計 3910變薄為少於1 mm之一總厚度，且更特定而言變薄為 0.7 mm或更少。可（例如）藉由切分來將所得經囊封加速計 3910單個化。 155808.doc •70· 201213764 圖40A繪示藉由組合經囊封加速計3910與—積體電路 4005且將兩個裝置附接至另一基板4015(其在此實例中係 一印刷電路板）而形成之一設備。在此圖解說明中，藉由 一焊接製程來將積體電路4005附接至經囊封加速計 3910(參見焊料層4010)。類似地，藉由一焊接製程來將經 囊封加速计3910附接至基板4015(參見焊料層4020)。另一 選擇係’藉由一黏合劑（諸如，環氧樹脂）來將積體電路 4005附接至加速計3910。 圖40Β繪不導線結合物4025 ’其用於達成積體電路 與經囊封加速計3910之間及經囊封加速計3910與基板4015 之間的電連接。在替代實施方案中，經囊封加速計39 1〇可 包含穿過基板3905之通孔，其經組態以藉由表面安裝形成 電連接。 在圖40C中所繪示之階段處，已用一保護材料4〇3〇囊封 積體電路4005及經囊封加速計3910，該保護材料可係一電 介質材料，諸如一聚合物、一注入模製材料（諸如液晶聚 合物（LCP)、Si〇2或SiON)。在此實例中，基板4〇15包含經 組態以用於女裝至一印刷電路板或其他設備上之電連接器 4035。因此，所得封裝4040經組態以用於表面安裝技術。 現將參考圖41至46B闡述用於製作一迴轉儀及相關設備 之一製程之一實例。圖41展示提供用於製作迴轉儀及相關 結構之製程之一綜述之一流程圖之一實例。圖42A至圖 46B展示在圖41中概述之製程期間的各個階段處之穿過一 基板、一迴轉儀之一部分及用於封裝該迴轉儀且達成與該 155808.doc •71 · 201213764 迴轉儀之電連接之結構之部分之剖視圖之實例。 參考圖41，將闡述一方法4100之某些操作。方法41〇〇之 製程流程允許在具有在大面積基板（諸如，大面積玻璃面 板）上創建MEMS裝置及類似裝置之能力之一設施處執行一 第一組操作。舉例而言，此一設施可係一第5代製造廠或 一第6代製造廠。因此，在方塊4105中，在一大面積基板 上形成大量迴轉儀特徵及相關結構。舉例而言，可在一大 面積基板上製作數十萬或更多此等結構。舉例而言，該等 相關結構可包含電極、電墊、用於囊封之結構（諸如，密 封環結構）等。下文將參考圖42A至圖44B闡述此等製程之 實例。 在圖41之方塊4110中，準備經部分製作之迴轉儀及其他 裝置以用於一隨後電鍍製程。如下文參考圖44B及44C所 闡述，方塊4U0可涉及沈積鍍敷晶種層及形成高縱橫比微 影材料（諸如，光阻劑）厚層。 根據方法4100，迴轉儀及其他結構僅部分地製作於大召 積玻璃基板上。此部分製作之一個原因係當前存在極少^ 處理第4代或第5代基板大小之鍍敷設施。然而存在諸^ 可處置諸如第2代基板等較小基板之鍍敷設施。因此，^ 方塊4115中，將迴轉儀及其他結構已部分地製作於其上： 大面積玻璃基板分割成用於電鍍程序之子面板。 在方塊412〇中，將執行電鍵製程。下文參考圖45a_ 此等製程。在某些實施方案中’該電鍍製程可涉及沈積4 一迴轉儀之驗證質量塊、柩架及其他結構之金屬之大名 155808.doc •72- 201213764 分。然後，可移除高縱橫比微影材料且可移除犧牲材料以 釋放每一迴轉儀之驗證質量塊及框架（方塊4125)。下文參 考圖45B及46A闡述此等操作之實例。 方塊4130可涉及迴轉儀囊封以及單切（例如，藉由切分） 及其他製程。下文參考圖46B闡述此等製程。 . 圖42A繪示穿過一大面積基板4200(其在此實例中係—玻 璃基板）之一剖面圖。大面積玻璃基板42〇〇具有沈積於其 上之一敷金屬層4205，其在此實例中係Cr/Au層。替代鉻 及/或金’可使用其他導電材料，諸如刈、Tiw、pt、Ag、 Νι、Co中之錄合金、Fe或Mn、Ti/Au、Ta/Au或經摻雜之 石夕。可圖案化且蝕刻敷金屬層42〇5，例如，如圖42A中所 展示。敷金屬層4205可用於形成自密封環内部至密封環外 部之「穿過」電連接。舉例而言，可將迴轉儀及/或其他 裝置密封於封裝内部之一腔内部。敷金屬區域42〇5可允許 達成此等裝置與該封裝外部之其他裝置之間的電連接。 圖42B繪示一電介質層4215，諸如Si02,、SiON或沈積於 敷金屬層4205上方之其他電介質材料。然後，可蝕刻電介 質層4215以形成穿過電介質層4215到達敷金屬層42〇5之開 •口 4220a、4220b及4220c。 •圖42C圖解說明已沈積一犧牲層4225之後的一階段。在 此實例中’犧牲層4225由MoCr形成，但可將其他材料（諸 如’銅或者經沈積非晶或多晶矽）用於犧牲層4225。圖42D 圖解說明犧牲層4225在已圖案化且蝕刻犧牲層4225之後保 持之區域。 I55808.doc -73- 201213764 圖43 A圖解說明在已將一電介質層4305沈積於犧牲層 4225上之後的一階段。此外，已圖案化且蝕刻電介質層 43 05。在圖43B中，然後沈積、圖案化且蝕刻一敷金屬層 4310。在此實例中，敷金屬層43 10在一錨定件區域4315中 與敷金屬層4205接觸。 在圖43 C中展示已沈積、圖案化且蝕刻之一壓電膜4320 之一實例。在此實例中，壓電膜4320由氮化鋁形成，但可

使用其他壓電材料’諸如ZnO或鍅鈦酸鉛（PZT)。在圖43D 中，沈積、圖案化且蝕刻一敷金屬層4325。此處，敷金屬 層4325形成電極4330之一頂部層，相依於實施方案，該電 極可係一壓電驅動電極或一壓電感測電極。 圖44A展示已沈積、圖案化且姓刻之一電介質層4405之 一貫例。在此階段期間，除錫定件區域43丨5及b比鄰於電極 4330之區域以外，自圖44八中所展示之大部分區域移除電 介質層4405。 在此階段處，可準備經部分製作之迴轉儀組件及相關結 構以用於一個或多個電鍍製程。圖44B展示可在電鍍製程 之前沈積之-鑛敷晶種層44〇5(諸如，鎳、錄合金、銅或 鉻/金）之-實例。如圖44C中所繪示，在沈㈣敷晶種層 4405之後’可在—驗證質量塊區域4415與-框架區域442〇 之間形成一高縱橫比微影材料441〇厚層（諸如，厚光阻 劑）。根據某些實施方案，高縱橫比微影材料侧層係 十微米厚’例如，40至5G微米厚。在其他實施方案中， 依於（例如）迴轉儀之所期望組態，高縱橫比微影材料44 155808.doc •74· 201213764 層可係更厚或更薄。高縱橫比微影材料4410可係各種市售 高縱橫比微影材料中之任一者，諸如由Micro-Chem提供之 KMPR®光阻劑或由DuPont®提供之MTFTM WBR2050光阻 劑。亦可在框架區域4420與密封環區域4425之間以及在密 封環區域4425與電墊區域4430之間形成高縱橫比微影材料 4410厚層。高縱橫比微影材料441〇可藉助一適合光遮罩而 被曝露且經顯影以界定隨後形成之電鍍金屬結構之形狀。 如上文所提及，可在電鍍製程之前將上述結構已部分地 A成於其上之大面積基板分割成較小子面板。在此實例 中，將大面積玻璃基板劃線且分開，但可以任一適當方式 (諸如’藉由切分）分割該大面積玻璃面板。 如圖45 A中所展示’可在高縱橫比微影材料44丨〇之間的 區域中電鍍一厚金屬層4505。在此實例中，厚金屬層4505 由錄合金形成，但在其他實施方案中，厚金屬層45〇5可由 鎳或諸如鈷離子、鎳-鎢、鈀_鎳或鈀_鈷等其他鍍敷金屬合 金形成。此處’將一薄金層45 1〇沈積於厚金屬層45 05上主 要用以抵擋對厚金屬層4505之腐姓。亦可藉由一電鐘製程 來形成金層4510。 如圖45B中所繪示’在已沈積此等金屬層之後，可自其 中已沈積厚金屬層4505之區之間移除高縱橫比微影材料 4410。移除高縱橫比微影材料441〇曝露晶種層44〇5之部 分’然後可將該等部分蝕刻掉以曝露犧牲材料4225。圖 46A繪示（例如）藉由一濕式蝕刻製程或一電漿蝕刻製程來 蝕刻掉犧牲材料4225以釋放驗證質量塊4605及框架4610。 155808.doc -75· 201213764 圖46B圖解說明根據一個實例之一囊封製程之結構。此 處，已將一蓋4615附接至密封環462〇以囊封迴轉儀牝乃。 在某些實施方案中，蓋4615可係一玻璃蓋、一金屬蓋等。 舉例而5，可藉由一焊接製程或藉由一黏合劑（諸如，環 氧樹脂）來將蓋4615附接至密封環462(^ 一電墊463〇保持 於由蓋4615囊封之區域外部，從而允許經由敷金屬層5 方便地電連接至迴轉儀4625。 舉例而吕，由一製作製程之此實例所產生之迴轉儀4625 可與圖12中所展示且上文所闡述之驅動框架乂軸迴轉儀 1200對應》迴轉儀4625之錨定件4635可與圖12中所展示之 中心錯定件1205對應。電極4330可與圖12中所展示之一驅 動電極1215對應。驗證質量塊4605可與圖12之驅動框架 1210對應’而框架4610可與圖12之驗證質量塊1220對應。 作為另一實例，迴轉儀4625可與圖20A及以下圖中所展 示之z軸迴轉儀2000對應。迴轉儀4625之錨定件4635可與 圖20A及以下圖中所展示之中心錨定件2005對應。電極 4330可與感測電極2020a至2020d中之一者對應。驗證質量 塊4605可與圖20A之感測框架20 10對應，而框架46 1 0可與 圖20A之驅動框架2030對應。 雖然已單獨地闡述了製作迴轉儀及加速計之製程，但若 期望’則可在同一大面積基板上形成大量此兩種類型之裝 置。舉例而言，可藉由使用一子組之用於製作迴轉儀之製 程來形成本文中所闡述之加速計。舉例而言，本文中所閣 述之加速計不需要壓電驅動電極或壓電感測電極。因此， 155808.doc *76· 201213764 當製作此等加速計時不需要壓電層。若正在同一大面積基 板上製作加速计及迴轉儀，則可在正沈積、圖案化且蝕刻 壓電層時將加速計部分遮罩起來。 在某些實施方案中，本文中所闡述之迴轉儀及加速計可 針對其製作使用；ί；同厚度之犧牲材料。舉例而纟，在某些 實施方案中，加速計電極與驗證質量塊之間的間隙大於驗 證質量塊與一迴轉儀之敷金屬層之間的間隙。在使用銅作 為一犧牲材料之某些實施方案中，可藉由僅在其中正製作 加速計之彼等區域令將銅鍍敷於銅晶種層上來產生此犧牲 層厚度差。 在某些迴轉儀實施方案中，迴轉儀可囊封於一真空中， 而加速計不需囊封於一真空中。在某些實施方案中，實際 上，在經囊封加速計中具有氣體可係有益的，此乃因其提 供阻尼。因此，在某些實施方案中，可在於一大面積基板 上製作迴轉儀及加速計兩者時使用兩個不同囊封製程。一 個囊封製程可大致在-真空中執行，而另一者將不:一真 空中執行。在其他實施方案中，可大致在—真空中執行二 單個囊封製程。可在此製程期間將經囊封加速計保持部分 開放’以使得氣體隨後可進入經囊封加速、 τ又封裝。若期 望’則可在一隨後製程期間將加速計之封 玎瑕几全關閉（例 如，藉助焊料）。 圖47A及圖47B展示圖解說明包含複數個干涉調變器之 一顯示器裝置40之系統方塊圖之實例。舉例而古，_ S ’顯示器 裝置40可係一蜂巢式或行動電話。然而，顯示器裝置之 155808.doc -77- 201213764 相同組件或其稍微變化形式 55 Β -Γ 鮮况明诸如電視、電子閘 凟态及可攜式媒體播放器 卞閲 肪一 寺各種類型之顯示器裝置。 顯不1§裝置40包含一殼體41、— 一摇汰。 ，、肩不器30、一天線43、 杨耷态45、一輸入裝置48及_ ^ A 汉麥克風46。殼體41可由各 種各樣之製造製程（包含注入模製 棋製及真空形成）中之任一者 形成。另外’殼體41可由各種各揭 4里合樣之材料中之任—者製 成，該等材料包含但不限於：塑膠、金屬、玻璃、橡膠及 陶究或其-組合。殼體41可包含可與具有不同色彩或含有 不同標誌、、圖片或符號之其他可移動部分互換之可移動部 分0 顯示器30可係各種各樣之顯示器中之任一者，包含一雙 穩態顯示器或類比顯示器，如本文中所闡述。顯示器3〇亦 可經組態以包含一平板顯示器（諸如，電漿、EL、〇lED、 STN LCD或TFT LCD)或一非平板顯示器（諸如，一 crt或 其他電子管裝置）。另外，顯示器30可包含一干涉調變器 顯示器，如本文中所闡述。 在圖47B中示意性地圖解說明顯示器裝置4〇之組件。顯 示器裝置40包含一殼體41且可包含至少部分地包封於其中 之額外組件。舉例而言’顯示器裝置40包含一網路介面 27 ’該網路介面包含耦合至一收發器47之一天線43。收發 器47連接至一處理器21 ’該處理器連接至調節硬體52。調 節硬體52可經組態以調節一信號（例如，過濾一信號）。調 節硬體52連接至一揚聲器45及一麥克風牝。處理器21亦連 接至一輸入裝置48及一驅動器控制器29。驅動器控制器29 155808.doc • 78· 201213764 耦合至一圖框緩衝器28且耦合至一陣列驅動器22，該陣列 驅動器又耦合至一顯示器陣列30。一電源50可按照特定顯 示器裝置40設計之需要將電力提供至所有組件。 網路介面27包含天線43及收發器47以使得顯示器裝置40 可經由一網路而與一個或多個裝置通信。網路介面27亦可 具有某些處理能力以減輕（例如）處理器21之資料處理要 求。天線43可發射及接收信號。在某些實施方案中，天線 43 根據IEEE 16.11標準（包含IEEE 16.11(a)、（b)或（g))或 IEEE 802.11標準（包含IEEE 802.11a、b、g或η)發射及接收 RF信號。在某些其他實施方案中，天線43根據藍芽 (BLUETOOTH)標準發射及接收RF信號。在一蜂巢式電話 之情形下，天線43經設計以接收分碼多重存取（CDMA)、 分頻多重存取（FDMA)、分時多重存取（TDMA)、全球行動 通信系統（GSM)、GSM/通用封包無線電服務（GPRS)、增 強型資料GSM環境（EDGE)、地面中繼式無線電（TETRA)、 寬頻-CDMA(W-CDMA)、演進資料最佳化（EV-DO)、lxEV-DO、EV-DO修訂版A、EV-DO修訂版B、高速封包存取 (HSPA)、高速下行鏈路封包存取（HSDPA)、高速上行鏈路 封包存取（HSUPA)、經演進之高速封包存取（HSPA+)、長 期演進（LTE)、AMPS或用以在一無線網路内（諸如，利用 3G或4G技術之一系統）通信之其他已知信號。收發器47可 預處理自天線43接收之信號，以使得其可由處理器21接收 並進一步處置。收發器47亦可處理自處理器21接收之信 號，以使得可經由天線43自顯示器裝置40發射該等信號。 155808.doc -79- 201213764 處理器21可經組態以（例如）經由網路介面27自一時間伺服 器接收時間資料。 在某些實施方案中，可由一接收器替換收發器47。另 外，可由一影像源來替換網路介面27，該影像源可儲存或 產生欲發送至處理器21之影像資料。處理器21可控制顯示 器裝置40之整個操作。處理器2 i自網路介面27或一影像源 接收資料（諸如，經壓縮影像資料）且將該資料處理成原始 影像資料或處理成容易被處理成原始影像資料之一格式。 處理器21可將經處理資料發送至驅動器控制器29或發送至 圖框緩衝器28以供儲存。原始資料通常係指在一影像内之 每一位置處識別影像特性之資訊。舉例而言，此等影像特 性可包含色彩、飽和度及灰度階。 處理器21可包含一微控制器、cpu或用以控制顯示器裝 置40之操作之邏輯單元。調節硬體52可包含用於將信號傳 輸至揚聲器45及用於自麥克風46接收信號之放大器及據波 器。調節硬體52可係顯示器裝置4〇内之離散組件，或可併 入於處理器21或其他組件内。 在某些實施方案中，顯示器裝置4〇可包含一個或多個迴 轉儀及/或加速計75。舉例而言，此等迴轉儀及/或加速計 75可係大致如本文中所述且可根據本文中所闡述之製程來 製成。迴轉儀及/或加速計75可經組態以用於與處理器21 通信以將迴轉儀資料或加速計資料提供至處理器21。因 此’顯示器裝置40可能夠執行上述方法中與迴轉儀資料及/ 或加速計資料之使用相關之某些方法。此外，可將此資料 155808.doc -80- 201213764 儲存於顯示器裝置40之一記憶體中。 驅動器控制器29可直接自處理器 里益21或自圖框緩衝器2 8獲 取由處理器21產生之原始影像 豕貝枓’且可適當地重新格式 化原始影像資料以用於高速傳 — 疋埒输至陣列驅動器22。在某些 實施方案中，驅動器控制器29 、 j將原始影像資料重新格式 化成具有一光柵樣格式之—資料、土 負杆机’以使得其具有適合於 跨越顯示器陣列3〇進行掃描之-時間次序。然後，驅動器 控制器29將經格式化資訊發送至陣列驅動器22。雖然一驅 動器控制器29(諸如，-LCD控制器）通常作為一獨立式積 體電路（1C)與系統處理器21相關聯，但此等控制器可實施 成諸多形式。舉例而言，控制器可作為硬體嵌入於處理器 21中、作為軟體叙人於處理器21中或以硬體形式與陣列驅 動器22完全整合在一起。 陣列驅動器22可自驅動器控制器29接收經格式化資訊且 可將視訊資料重新格式化成一組平行波形，該組平行波形 每秒多次地施加至來自顯示器之x_y像素矩陣之數百條且 有時數千條（或更多）引線。 在某些實施方案中，驅動器控制器29、陣列驅動器22及 顯示器陣列30適用於本文中所闡述之顯示器類型中之任一 者。舉例而言，驅動器控制器29可係一習用顯示器控制器 或一雙穩態顯示器控制器（例如，一 IMOD控制器）。另 外’陣列驅動器22可係一習用驅動器或一雙穩態顯示器驅 動器（例如，一 IMOD顯示器驅動器）》此外，顯示器陣列 30可係一習用顯示器陣列或一雙穩態顯示器陣列（例如， 155808.doc • 81 - 201213764 包含-IMOD陣列之一顯示器）。在某些實施方案中，驅動 讀制器29可與陣列驅動㈣整合在一起。此一實施方案 諸如蜂巢式電、手錶及其他小面積顯示器等高度整合 糸統中係常見的。 在某二實施方案中，輸入裝置48可經組態以允許（例如） 一使用者控制顯示器裝置40之操作。輸入裝置48可包含一 小鍵盤（諸如，—QWERTY鍵盤或-電話小鍵盤）、一按 鈕、一開關、-摇桿、一觸敏式螢幕或一壓力敏感或熱敏 感膜。麥克風46可經组態為顯示器裝置仙之一輸入裝置。 在某些實施方案中，可使用透過麥克風46之語音命令來控 制顯示器裝置40之操作。 電源50可包含此項技術中f知之各種各樣之能量儲存裝 置舉例而吕，電源5〇可係一可再充電式蓄電池，諸如 鎳-鎘蓄電池或鋰離子蓄電池。電源5〇亦可係一可再生能 源、-電容器或-太陽能電池，包含一塑膠太陽能電池及匕 太陽能電池塗料。電源50亦可經組態以自-壁式插座接收 電力。 在某些實施方案中’控制可程式化性駐存於驅動器控制 器29中，該驅動器控制器可位於電子顯示器系統中之數個 地方中。在某些其他實施方案中’控制可程式化性駐存於 陣列驅動器22中。上述最佳化可以任—數目之硬體及/或 軟體組件實施且可以各種組態實施。 一 可將結合本文中所揭示之實施方案闡述之各種說明性邏 輯、邏㈣m電路及演算㈣程實施為電子硬 155808.doc -82· 201213764 體、電腦軟體或兩者之組合。已就功能性大體闡述了硬體 與軟體之可互換性且在上文所闡述之各種說明性組件、區 塊、模組、電路及過程中圖解說明了硬體與軟體之可交換 性。此功能性係實施成硬體還是軟體相依於特定應用及強 加於整個系統之設計約束。 可藉助一通用單晶片或多晶片處理器、一數位信號處理 器（DSP)、一專用積體電路（ASIC)、一現場可程式化閘陣 體邏 晶 列（FPGA)或其他可程式化邏輯裝置、離散閘或電 輯、離散硬體組件或經設計以執行本文中所闡述功能之其 任一組合來實施或執行用於實施結合本文中所揭示之態樣 闡述之各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組及電路之硬體及 資料處理設備。一通用處理器可係一微處理器或任一習用 處理器、控制器、微控制器或狀態機。一處理器亦可實施 為計算裝置之一組合，例如，一DSP與一微處理器、複數 個微處理器、結合一DSp核心之一個或多個微處理器或任 一其他此組態之一組合。在某些實施方案中，可藉由特定 於一給定功能之電路來執行特定過程及方法。 在一個或多個態樣中，可以硬體、數位電子電路、電腦 軟體、韌體（包含本說明書中所揭示之結構及其結構等效 物）或其任一組合來實施所闡述之功能。亦可將本說明書 •闡过之彳不的物之貫施方案實施為一個或多個電腦程 式，亦即，編碼於一電腦儲存媒體上以供資料處理設備執 行或用以控制資料處理設備之操作之一個或多個電腦程式 指令模組。 155808.doc • 83- 201213764 可將結合本文中所揭示之實施方案闡述之各種說明性邏 輯、邏輯區塊、模組、電路及演算法過程實施為電子硬 體、電腦軟體或兩者之組合。已就功能性大體闡述了硬體 與軟體之可互換性且在上文所闡述之各種說明性組件、區 塊、模組、電路及過程中圖解說明了硬體與軟體之可互換 性。此功能性係實施成硬體還是軟體相依於特定應用及強 加於整個系統之設計約束。 阳π %夕日-日乃爽 精助一通用單 ^ ^ ^ VAj /¾ 器（DSP)' -專用積體電路（ASIC)、一現場可程式化閉 列（FPGA)或其他可程式化邏輯裝置、離散閘或電晶體 輯、離散硬體組件或經設計以執行本文中所闡述功能之 任-組合來實施或執行用於實施結合本文中所揭示之態 闡述之各種說明性邏輯、邏輯區塊、模組及電路之硬體 資料處理設備。一通用處理器可係一微處理器或任一習 處理：、控制器、微控制器或狀態機…處理器亦可實 為汁算裝置之一組合，例如，一 Dsp與一微處理器、複 個微處理器、結合一 DSP核心之一個或多個微處理器或 其他此組態之一組合。在箪此 仏纟某二實施方案中’可藉由特〕 、、，。疋^之電路來執行特定過程及方法。 二-個或多個態樣中，可以硬體、數位電子電 體（包含本說明書中所揭示之結構及其結構等交 中^^說明讀 式，亦 之實她方案實施為一個或多個電腦卷 亦即’編码於一雷赃姑十，分 W電月b儲存媒體上以供資料處理設備朝 155808.doc -84 - 201213764 或多個電腦程式 行或用以控制資料處理設備之操作之一個 指令模組。 若實施於軟體中，則該等功能可作為一個或多個指令或 碼儲存於-電腦可讀媒體上或經由一電腦可讀媒體傳輸。 本文中所揭示之一方法或演算法之過程可實施於可駐存於 -電腦可讀媒體上之一處理器可執行軟體模組中。電腦可 讀媒體包含電腦儲存媒體及包含可 自一個地方傳遞至另-地方之媒體之通信媒 存媒體可係可由-電腦存取之任何可㈣體。藉助實例而 非限制之方式’此等電腦可讀媒體可包含ram、r〇m、 EEPROM、CD_R0M或者其他光碟健存裝置、磁碟儲存裝 置或其他磁性f㈣裝置或者可用於㈣令或㈣結構之形 式儲存所期望程式碼且可由一電腦存取之任一其他媒體。 此外’任-連接皆可適#地稱為―電腦可讀媒體。如本令 所用，磁碟（disk)及光碟（disc)包含緊致碟（CD)、雷射碟、 光碟、數位多功能碟（DVD)、軟碟及藍光光碟，其中磁碟 通常磁性地再現資料而光碟藉助雷射光學地再現資料。2 述内容之組合亦應包含於電腦可讀媒體之範疇内。另外， 方法或演算法之操作可作為一個或任一組合或一組碼及 指令駐存於可併入至一電腦程式產品中之一機器可 及電腦可讀媒體上。 ' 熟習此項技術者可易於明瞭對本發明中所闡述之實施方 ，之各種修改’且本文中所界定之一般原理可適用於其他 實施方案而不背離本發明之精神或範疇。因此，本發明並 155808.doc •85· 201213764 非意欲限於本文中所展示之實施方案，而被授予與本文中 所揭示之申請專利範圍、原理及新穎特徵相一致之最寬廣 範嘴。措辭「例示性」在本文中專用於意指「充當一實 例、例項或圖解說明」。在本文中闡述為「例示性」之任 貫施方案未必解釋為比其他實施方案更佳或更有利。另 外，熟習此項技術者應易於瞭解，術語「上部」及「下 部二有時係用於便於闡述該等圖，且指示對應於該圖在一 適μ定向之頁面上之定向之相對位置，i可不反應如所實 施之IMOD(或任一其他裝置）之適當定向。 亦可將在本說明書中以單獨實施方案之背景闡述之某些 特徵：組合形式實施於一單個實施方案中。相反，亦可將 、單個實施方案之背景闡述之各種特徵單獨地或以任一 適合子組合之形式實施於多個實施方案中。此外，雖狹上 =特徵閣述為以某些組合之形式作用且甚至最初：如 自兮也：但在某些情形下’可自-所主張之組合去除來 自該，、且s之一個或多個 且所主張之組合可係關於一 子！0或一子組合之變化形式。 類似地，雖然在該等 不應將此理解為需要以所L 〜次序繪示操作，但 行此篝Α 不之特疋次序或以順序次序執 订此專細作或執行所有所圖斤轨 果…卜，該等圖式可一作以達成期望之結 個或多個實例性過程。然而Τι:::广意性地繪示- 於示意性地圖解說明之實例性過示之其他操作併入 圆解說明操作中之任一 。舉例而s，可在所 考之則、之後、同時或之間執行一 155808.doc -86- 201213764 個或多個額外操作°在某些情況下，多任務及平行處理可 係有利的。此外，上文所闡述之實施方案中之各種系統組 件之分離不應被理解為需要在所有實施方案中進行此分 離，而應理解為所聞述之程式組件及系統通常可一起整合 於一單個軟體產品令或封裝至多個軟體產品中。另外，^ 他實施方案亦屬於以下申請專利範圍之範疇内。在某些情 形下，中請專㈣圍巾所陳狀動作可以_不@次序執行 且仍達成期望之結果。 【圖式簡單說明】 圖1展示繪示-干涉調變器（IM〇D)顯示器裝置之一系列 像素中之兩個毗鄰像素之一等轴視圖之一實例。 圖2展示圖解說明损〇 -r .μ 岡肝》兄月併入有一 3χ3干涉調變器顯示器之一電 子裝置之一系統方塊圖之一實例。 圖3展示圖解說明圖1 囫1之干涉凋變态之可移動反射層位置 與所施加㈣L線實例。 圖4展示圖解說明當施加各 但'、1】冤壓及分段電壓時一 干涉調變器.之各種狀態之一表之—實例。 圖5Α展示圖解說明在圖2之3 β x·3十涉調變器顯示器中之一 顯不資料圖框之一圖之一實例。 圖5Β展示可用於寫入圖5Α Μ > Jt ^ ^ 甲斤圖解說明之顯示資料圖 忙之/、同k號及分段信號之—時序圖之_實例。 :广展示圖1之干涉調變器顯示器之-部分剖面圖之一 圖6B至6E展示干涉調變器之 不同實施方案 之剖面圖之 155808.doc -87- 201213764 實例 製造製程之一流程 器之一方法中之各個 圖7展示圖解說明一干涉調變器之 圖之一實例。 圖8A至圖8E展示製成一干涉調變 階段之剖面示意性圖解之實例。 之.驅動模式及感 圖9A及圖9B展示一單端音又式迴轉儀 測模式之實例。 圖1 0A展示具有藉由附接至一 夕一给μ @旦& 蘇疋件之驅動樑懸吊 之驗δ丑質量塊之一迴轉儀之—實例。 圖10Β展示類似於圖10Α之迴轉儀 搞夕mb a 轉儀貫施方案但在驅動電 極之間八有一間隙之一迴轉儀實施方案之—實例 圖以展示諸如圖說中所展示之迴轉儀實:方案之一 迴轉儀實施方案之一驅動模式之一實例。 ’、 圖11B展示如圖11Α*所展示 钣驅動之一迴轉儀實 施方案之一感測模式之一實例。 圖12展示其中一驅動框架經由驅動 饰附接至一中心錨定 件之一驅動框架迴轉儀實施方案之—實例。 圖13Α展示諸如圖12中所展示之迴轉儀實施方案之一迴 轉儀實施方案之一剖面圖之一實例。 ' 圖ΠΒ展示圖13Α中所展示之迴轉儀實施方案之一對放 大驅動樑之一實例。 圖14Α展示諸如圖12中所展示之迴轉儀實施方案之一迴 轉儀實施方案之一驅動模式之一實例。 圖14Β展示如圖μα中所展示之正被驅動之一迴轉儀實 155808.doc •88- 201213764 施方案之-感測模式之一實例。 圖15展不一感測框架迴轉儀實施方案之一實例。 圖16A展不圖15中所展示之迴轉儀實施方案之一驅動模 式之一實例。 圖16B展示如圖16A中所展示之正被驅動之迴轉儀實施 方案之一感測模式之一實例。 Q 7展示具有錐形感測樑之一替代感測框架迴轉儀實施 方案之一實例。 圖丨8展示疊加於諸如圖17之迴轉儀實施方案之一迴轉儀 ，其展示當以一感測 勻應力。 案之一迴轉儀實施方 心之距離之曲線關係 實施方案上之一有限元分析之一實例 模式操作時之錐形感測樑上之大致均 圖19展示諸如圖17之迴轉儀實施方 案之錐形感測樑上之應力位準與距中 之一標繪圖之一實例。 圖20A展示一 z軸迴轉儀實施方案之一平面圖之一實例 之驅動 圖20B展示圖20A中所展示之z軸迴轉儀實施方案 樑一放大視圖之一實例。 一 圖21A展示諸如圖2〇A中所繪示之z軸迴轉儀 一 z軸迴轉儀實施方案之一驅動模式之—實例 圖21B展示如圖20A中所繪示之驅動之一 方案之一感測模式之一實例。 實施方案之 2轴迴轉儀實施 圖22展示來自一 z軸迴轉儀之— 方案之一近視圖之一實例。 錐形感測樑 之一個實施 圖2 3展不可經組態以施加校正靜 155808.doc 〇〇 電力以 微調一驗證質量 201213764 塊之振動模式形狀之一電極陣列之一實例。 圖24展示用於量測平面中加速度之一加速計之一實例。 圖25展示用於量測平面外加速度之一加速計之一實例之 組件。 圖26A展示用於量測平面中加速度之一加速計之一實例 之組件。 圖26B展示圖26A之加速計對沿一第一軸之加速度之回 應之一實例。 圖26C展示圖26A之加速計對沿一第二軸之加速度之回 應之一實例。 圖26D展示用於量測平面中及平面外加速度之一加速§十 之一實例。 圖27展示用於量測平面外加速度之一加速計之一實例。 圖28展示用於量測平面中及平面外加速度之一替代加速 計實施方案之一實例。 圖2 9展示用於量測平面中及平面外加速度之另一替代加 速計實施方案之一實例。 圖30展示繪示由可用於形成一加速計或一迴轉儀之各種 材料達成之相對敏感度之一圖表。 圖3 1A展示一梳指狀加速計之一實例。 圖3 1B展示繪示梳狀驅動加速計及基於SLOT之加速計之 效能之一圖表。 圖32展示繪示具有各種深度之槽（包含一貫通槽）之基於 SLOT之加速計之效能之一圖表。 155808.doc -90· 201213764 圖33展示概述涉及在—行動裝置中使用—個或多個迴轉 儀或加速計之一方法之階段之一流程圖之一實例。 圖34展示提供用於製作加速計之—方法之—綜述之一流 程圖之一實例。 圖35A至圖39B展示製作加速計之一製程中之各個區塊 之剖視圖之實例。 圖40A至圖40C展示形成包含一 MEMS晶粒及一積體電路 之一裝置之一製程中之各個區塊之剖視圖之實例。 圖41展示提供用於製作迴轉儀及相關結構之一製程之一 概述之一流程圖之一實例。 圖42A至圖46B展示在圖41中概述之製程期間的各個階 段處之穿過-基板、-迴轉儀之—部分及用於封裝該迴轉 儀且達成與該迴轉儀之電連接之結構之部分之剖視圖之實 例0 圖47A及圖47B展示圖解說明包含複數個干涉調變器、 迴轉儀及/或加速計之一顯示器裝置之系統方塊圖之實 .例0 【主要元件符號說明】 12 干涉調變器 14 可移動反射層 14a 反射子層 14b 支撐層 14c 導電層 16 光學堆疊 155808.doc 201213764 16a 吸收器層/光學吸收器 16b 電介質 18 柱 19 間隙 20 基板 21 處理器 22 陣列驅動器 24 列驅動器電路 25 犧牲層 26 行驅動器電路 27 網路介面 28 圖框緩衝器 29 驅動器控制器 30 顯示器陣列/顯示器 35 間隔件層 40 顯示器裝置 41 殼體 43 天線 45 揚聲器 46 麥克風 47 收發器 48 輸入裝置 50 電源 52 調節硬體 155808.doc ,92· 201213764 75 迴轉儀及/或加速計 1015d 驅動電極 1020 驗證質量塊 1025a 感測電極 1025b 感測電極 1025c 感測電極 1025d 感測電極 1105a 側 1105b 側 1200 迴轉儀 1205 中心錨定件 1207 槽 1210 驅動框架 1215a 驅動樑 1215b 驅動樑 1215c 驅動樑 1215d 驅動樑 1217 槽 1218 中心轴 1220 驗證質量塊 1220a 驗證質量塊側 1220b 驗證質量塊側 1225a 感測樑 1225b 感測樑 1225c 感測樑 -93- 155808.doc 201213764 1225d 感測樑 1226 遠端 1229 槽 1305a 壓電感測電極 1305b 壓電感測電極 1305c 壓電感測電極 1305d 壓電感測電極 1305c 壓電感測電極 1305d 壓電感測電極 1500 迴轉儀 1505a 錨定件 1505b 錨定件 1510 感測框架 1510a 中心部分 1512 錐形部分 1513 第一端 1514 第二端 1515 驅動樑 1515a 驅動樑 1515b 驅動樑 1515c 驅動樑 1515d 驅動樑 1517 槽 1520a 感測樑 -94- 155808.doc 201213764 1520b 感測樑 1520c 感測樑 1520d 感測樑 1522 槽 1524 槽 1525 鏈接樑 1530 驗證質量塊 1605 端 1610 端 1700 迴轉儀 1705a 錨定件 1705b 錯定件 1710 感測框架 1714 遠端 1715 驅動樑 1717 槽 1720a 感測樑 1720b 感測樑 1720c 感測樑 1720d 感測樑 1722 較寬端 1723 較窄端 1724 槽 1725 鏈接樑 -95 155808.doc 201213764 1726 槽 1730 驗證質量塊 2000 z轴迴轉儀 2005 中心錨定件 2010 感測框架 2015a 驅動樑 2015b 驅動樑 2015c 驅動樑 2015d 驅動樑 2020 感測樑 2020a 感測樑 2020b 感測樑 2020c 感測樑 2020d 感測樑 2030 驅動框架 2030a 驅動框架部分 2035a 間隙 2035b 間隙 2035c 間隙 2035d 間隙 2035e 間隙 2040a 撓曲部 2040b 撓曲部 2045a 撓曲部 -96- 155808.doc 201213764 2045b 撓曲部 2047a 撓曲部 2047b 撓曲部 2050a 電極 2050b 電極 2305 驗證質量塊 2310 電極陣列 2400 加速計 2400a 加速計 2400b 加速計. 2400c 加速計 2405a 電極 2405b 電極 2405c 電極 2405d 電極 2405g 電極 2410 導電驗證質量塊 2410a 導電驗證質量塊 2410b 導電驗證質量塊 2410c 導電驗證質量塊 2415 間隙 2420 槽 2420a 槽 2420b 槽 -97- 155808.doc 201213764 2425 邊緣 2500 加速計 2500a Z軸加速計 2510 導電驗證質量塊 2510a 側 2510b 側 2515 支撐件 2515a 錨定件 2520 穿孔 2525 扭轉撓曲部 2525a 扭轉撓曲部 2530 枢軸 2530a 枢軸 2605 錫定件 2610a 内部框架 2610b 内部框架 2612a 靜止部分 2612b 靜止部分 2614a 可移動部分 2615a 撓曲部 2615b 撓曲部 2615c 撓曲部 2620a 撓曲部 2620b 撓曲部 • 98 - 155808.doc 201213764 2620c 撓曲部 2625 應力隔離狹縫 2670 延伸部 2720a 應力隔離狹縫 2800 三轴加速計 2910 解耦框架 2915 錨定框架 3030b 驅動框架部分 3100 梳指狀加速計 3102a 部件 3102b 部件 3105a 電極「指狀件 3105b 電極「指狀件 3505 大面積基板 3510 敷金屬層 3510a 敷金屬區域 3510b 電極區域 3515 電介質層 3605a 開口 3605b 開口 3605c 開口 3605d 開口 3610 敷金屬層 3615a 引線區域

J -99- 155808.doc 201213764 3615b 引線區域 3620a 密封環區域 3620b 密封環區域 3625a 加速計基底區域 3625b 加速計基底區域 3705 犧牲層 3805 tfj縱橫比微影材料 3810 間隙 3815 厚金屬層 3840 可移動區域 3850 加速計 3860 間隙 3905 蓋 3905a 蓋部分 3905b 蓋區域 3910 經囊封加速計 4005 積體電路 4010 焊料層 4015 基板 4020 焊料層 4025 導線結合物 4030 保護材料 4035 電連接器 •100- 155808.doc 201213764 4040 封裝 4200 大面積基板 4205 敷金屬層 4215 電介質層 4220a 開口 4220b 開口 4220c 開口 4225 犧牲層 4305 電介質層 4310 敷金屬層 4315 錯定件區域 4320 壓電膜 4325 敷金屬層 4330 電極 4405 電介質層/鍍敷晶種 4410 向縱橫t匕微影材料 4415 驗證質量塊區域 4420 框架區域 4425 密封環區域 4430 電塑*區域 4505 厚金屬層 4510 薄金層 4605 驗證質量塊 4610 框架 -101- 155808.doc 201213764 蓋 密封環 迴轉儀 電墊 錨定件 4615 4620 4625 4630 4635 155808.doc

Claims (1)

1. 201213764 七、申請專利範圍： 1 · 一種迴轉儀，其包括： 一驅動框架； 一中心錨定件； • 複數個驅動樑，其安置於該中心錨定件之對置側上， ‘ 該等驅動樑將該驅動框架連接至該中心錨定件，該等驅 動樑中之母一者包含一壓電層且經組態以致使該驅動框 架在该等驅動樑之一平面中以扭轉方式振盪； 一驗證質量塊；及 複數個感測樑，其包含一壓電感測電極層，該等感測 樑經組態以用於將該驅動框架連接至該驗證質量塊，該 等感測樑經組態以回應於一所施加角旋轉而在大致垂直 於該等驅動樑之該平面之—感測平面中㈣，從而在該 等感測電極中造成一壓電電荷。 2.如請求項1之迴轉儀，其中該複數個驅動樑進一步經組 心X將該驅動框架約束為大致在該等驅動樑之該平面中 旋轉。 月长項1之迴轉儀，其中該複數個驅動樑包含安置於 ^ 鉍定件之一第一側上之第一對驅動樑及安置於該 . 中^鈿定件之一對置側上之第二對驅動樑。 月长項1之迴轉儀，其中該驅動框架安置於該驗證質 量塊内。 长項1之迴轉儀，其中該等感測樑經組態以回應於 該驗證曾县4 里鬼之感測運動而在該感測平面中彎曲。 155808.doc 201213764 6·如μ求項1之迴轉儀’其中該等感測樑由於該等驅動樑 所施加之力而被加負載。 7.如凊求項1之迴轉儀，其中該等感測樑係錐形感測樑， 其具有隨距該錨定件之距離的增加而減小之一寬度。 8·如請求項1之迴轉儀，其中該驗證質量塊至少部分地由 鐘敷金屬形成。 9. 如明求項3之迴轉儀，其中該第一對驅動樑及該第二對 驅動樑經組態以經由一差動壓電驅動產生驅動振盪。 10. 如清求項5之迴轉儀，其中該驅動框架大致與該驗證質 量塊之該感測運動解耦。 11 ·如清求項7之迴轉儀，其中當該迴轉儀正以一感測模式 才呆作時，沿該等錐形感測樑之彎曲應力隨距該等錨定件 之距離的增加係大致均勾的。 12_ —種迴轉儀，其包括： 驅動框架構件； 一基板； 在田疋構件’其連接至該基板且安置於該驅動框架構件 内； 驅動構件’其用於將該驅動框架構件連接至該錨定構 件，該驅動構件經組態以致使該驅動框架構件在該驅動 構件之一平面中以扭轉方式振盪，該驅動構件進一步經 組態以將該驅動柩架構件約束為大致在該驅動構件之該 平面中旋轉； 驗證質量塊構件，其安置於該驅動構件周圍，該驗證 155808.doc 201213764 質量塊構件經組態以用於感測運動 構件回應於一所施加角 八中忒驗扭質里塊 汚、目丨1 在—感測平面中彎曲，該 感測平面大致垂直於該 ^ ^ # ^ 牛之該平面，該驗證質量 塊構件之該等感測運動大致盥 ，、該驅動框架構件之運動解 潘岛· lh 驅動構件連接至該驗證質量塊 之该等感測運動在該感測構件 感測構件’其用於將該 構件’該驗證質量塊構件 中造成一壓電電荷。 13. 14. 15. 16. 〜月长項12之€轉儀，其中該驅動構件包含安置於該錯 -構牛之帛 則上之第一對驅動樑及安置於該錨定構 件之一對置側上之第二對驅動樑。 如請求項12之迴轉儀’該感測構件進-步經組態以回應 於該驗證質量塊構件之該等感測運動而在該感測平面中 彎曲。 如請求項12之迴轉儀，其中由該驅動構件施加之力軸向 地加負載於該感測構件。 一種製作一迴轉儀之方法，該方法包括： 在一基板上沈積電極； 在該基板上形成一錯定件； 在該錨定件上形成一驅動框架； 在該錨定件之對置側上形成若干對驅動樑，該等驅動 樑將s亥驅動框架連接至該錨定件，該等驅動樑經組態以 將該驅動框架約束為大致在該等驅動樑之平面中旋轉·， 在該驅動框架周圍形成一驗證質量塊；及 155808.doc 201213764 〖形成將》亥驅動框架連接至該驗證質量塊之複數個感測 樑’該等感測樑㉟組態以允許該驗證質量塊回應於一所 施加角旋轉而在大致垂直於該等驅動樑之該平面之一感 ’貝J平面中進行感測運動，該等感測樑經組態以大致將該 驗證質量塊構件之該等感測運動與該驅動框架之運動解 耦。 17. 18. 19. 如請求項16之方法’其中形成料驅動樑包含以下步 驟： 沈積與該等電極接觸之一第一金屬層； 在該第一金屬層上沈積一壓電層； 在該壓電層上沈積一第二金屬層；及 在s玄第二金屬層上電鑛一第三金屬層。 如請求項16之方法，其中該形成該錨定件之製程包含： 蝕刻穿過一犧牲層以曝露該第一金屬層； 在該第一金屬層上沈積氧化物層； 在該氧化物層上形成一晶種層；及 在該晶種層上電鍍該第三金屬層。 如請求項16之方法，其中形成該驗證質量塊及形成該驅 動框架包含： 在一驅動框架區域與一驗證質量塊區域之間蝕刻； 在該驅動框架區域與該驗證質量塊區域之間沈積高縱 橫比光阻劑材料；及 在該驅動框架區域及該驗證質量塊區域中電錄該第三 金屬層。 155808.doc • 4 - 201213764 20·如請求項16之方法，其進一步包含在該電鍍之前將該基 板分離成複數個子面板。 21. 如請求項19之方法，其中形成該驗證質量塊及形成該驅 動框架亦包含： • 自該驅動框架區域與該驗證質量塊區域之間移除該高 縱橫比光阻劑材料； 触刻以曝露安置於該驅動框架及該驗證質量塊下面之 一犧牲層；及 移除該犧牲層以釋放該驅動框架及該驗證質量塊。 22. —種迴轉儀，其包括： 一中心錨定件； 一驗證質量塊’其安置於該中心錨定件周圍，該驗證 質量塊具有一第一端及一第二端； 一第一驅動樑，其將該中心錨定件之一第一側連接至 該驗證質量塊之該第一端； 一第二驅動樑，其將該中心錨定件之一第二側連接至 該驗證質量塊之該第二端； 第一對壓電驅動電極，其安置於該第一驅動樑上； 第二對壓電驅動電極，其安置於該第二驅動樑上； • 第一壓電感測電極’其安置於該第一驅動樑上；及 一第二壓電感測電極，其安置於該第二驅動樑上， 其中該第一對壓電驅動電極及該第二對壓電驅動電極 經組態以經由一差動壓電驅動致使該驗證質量塊在該等 驅動樑之一平面中以扭轉方式振盪，及 155808.doc 201213764 其中該驗證質量塊經組態以用於感測運動，其中該驗 也質量塊構件回應於一所施加角旋轉而在一感測平面中 f曲’該感測+面大致垂直於該等驅動樑之該平面，該 驗證質量塊之該等感測運動在該等感測電極中造成一壓 電電荷。 23. 24. 25. 26. «求項t迴轉儀，其中該等壓電驅動電極及該等壓 電感測電極中之每一者包含一壓電膜。 如請求項22之迴轉儀’其中該驗證質量塊至少部分地由 鍍敷金屬形成》 如請求項2 2之迴轉儀， 樑中之至少一者包含一 如請求項25之迴轉儀， 中心槽之相對側上。 其中該第一驅動樑及該第二驅動 中心槽。 其中該等對之驅動電極安置於該 155808.doc