專利名稱：具有雙檢驗(yàn)塊的mems傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器。更具體地，本發(fā)明涉及一種具有雙檢驗(yàn)塊的MEMS傳感器，其被配置為減少傳感器尺寸并且減少對(duì)溫度引起的誤差的敏感性。
背景技術(shù)：
微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器廣泛使用在例如汽車、慣性制導(dǎo)系統(tǒng)、家用電器、各種設(shè)備的保護(hù)系統(tǒng)以及許多其它工業(yè)、科學(xué)和工程系統(tǒng)中。這種MEMS傳感器用于感測(cè)例如加速度、壓力或溫度等物理狀態(tài)，并且提供表示所感測(cè)物理狀態(tài)的電信號(hào)。由于尺寸小并且適合于低成本大批量生產(chǎn)，容性傳感MEMS的設(shè)計(jì)對(duì)于在高加速度環(huán)境中和在小型設(shè)備中的操作是相當(dāng)期望的。容性加速計(jì)感測(cè)相對(duì)于加速度的電容變化，從而改變帶電電路的輸出。加速計(jì)的一種普通形式是具有“蹺蹺板”或“秋千”結(jié)構(gòu)的兩層容性傳感器。這種通常利用的傳感器類型使用基板上方在z軸加速度下旋轉(zhuǎn)的可動(dòng)部件或板。加速計(jì)結(jié)構(gòu)能夠測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同的電容值，從而確定差分的或相對(duì)的電容值。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述以及其他方面，本發(fā)明的一方面提供了一種微機(jī)電系統(tǒng)MEMS傳感器，包括基底；第一可動(dòng)部件，在所述基底的基本平坦的表面之上以間隔開的關(guān)系布置；以及第二可動(dòng)部件，在所述基底的所述表面之上以間隔開的關(guān)系布置，所述第一和第二可動(dòng)部件具有基本相同的形狀，并且所述第二可動(dòng)部件基本上被取向?yàn)橄鄬?duì)于所述第一可動(dòng)部件繞所述基底的所述平坦表面上的定位點(diǎn)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種包括微機(jī)電系統(tǒng)MEMS傳感器的設(shè)備，所述 MEMS傳感器包括基底；第一可動(dòng)部件，在所述基底的基本平坦的表面之上以間隔開的關(guān)系布置，并且適于繞位于所述第一可動(dòng)部件的第一和第二端部之間的第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；以及第二可動(dòng)部件，在所述基底的所述表面之上以間隔開的關(guān)系布置，并且適于繞位于所述第二可動(dòng)部件的第三和第四端部之間的第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述第一和第二可動(dòng)部件具有基本相同的形狀，并且所述第二可動(dòng)部件基本上被取向?yàn)樵谙鄬?duì)于所述第一可動(dòng)部件繞所述基底的所述平坦表面上的定位點(diǎn)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，所述第二可動(dòng)部件位于相對(duì)于所述第一可動(dòng)部件繞所述定位點(diǎn)旋轉(zhuǎn)大約180度的取向上。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種微機(jī)電系統(tǒng)MEMS傳感器,包括基底；第一可動(dòng)部件，在所述基底的基本平坦的表面之上以間隔開的關(guān)系布置；第二可動(dòng)部件，在所述基底的所述表面之上以間隔開的關(guān)系布置，所述第一和第二可動(dòng)部件具有基本相同的形狀， 并且所述第二可動(dòng)部件基本上被取向?yàn)橄鄬?duì)于所述第一可動(dòng)部件繞所述基底的所述平坦表面上的定位點(diǎn)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，所述第二可動(dòng)部件位于相對(duì)于所述第一可動(dòng)部件繞所述定位點(diǎn)旋轉(zhuǎn)大約180度的取向上，所述第一和第二可動(dòng)部件中的每一個(gè)適于繞公共旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)；
6第一感測(cè)部件，配置在所述第一和第二可動(dòng)部件中每一個(gè)下方位于所述基底上；以及第二感測(cè)部件，配置在所述第一和第二可動(dòng)部件中每一個(gè)下方位于所述基底上，所述第一和第二感測(cè)部件中的每一個(gè)離開所述公共旋轉(zhuǎn)軸并且位于所述公共旋轉(zhuǎn)軸的相對(duì)側(cè)基本相等的距離，并且所述第一和第二感測(cè)部件適于檢測(cè)所述第一和第二可動(dòng)部件沿垂直于所述基底的所述平坦表面的軸繞所述公共旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)。


當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，參考具體實(shí)施方式
和權(quán)利要求可以得到本發(fā)明的更完全的理解，其中整個(gè)附圖部分中同樣的參考標(biāo)記代表類似的部件，并且圖I示出了根據(jù)實(shí)施例的包括在設(shè)備中的MEMS傳感器的頂視圖；圖2示出了圖I的MEMS傳感器的程式化側(cè)視圖；圖3示出了由圖I中的MEMS傳感器產(chǎn)生的差分電容值的等式圖表；以及圖4示出了根據(jù)可選實(shí)施例的MEMS傳感器的頂視圖。
具體實(shí)施例方式這里描述的實(shí)施例包括具有在下面的基板之上懸置的雙可動(dòng)部件(即檢驗(yàn)塊)的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器。雙可動(dòng)部件用于最小化由于熱引起的應(yīng)力而產(chǎn)生的測(cè)量誤差。 在另一方面，雙可動(dòng)部件可以改變形狀從而通過允許雙可動(dòng)部件以嵌套結(jié)構(gòu)安裝到一起而優(yōu)化基底區(qū)域。這種具有雙可動(dòng)部件的MEMS傳感器能夠使用現(xiàn)有的MEMS制造工序制造。 從而，這種MEMS傳感器實(shí)現(xiàn)了精確、尺寸緊湊以及成本高效的設(shè)計(jì)目標(biāo)。圖I示出了根據(jù)實(shí)施例的設(shè)備22中包括的MEMS傳感器20的頂視圖。加速計(jì)形式的MEMS傳感器20適用于感測(cè)箭頭24 (參見圖2)表示的z軸加速度，并且構(gòu)造為“蹺蹺板”形式的傳感器。設(shè)備22能夠包括任意多個(gè)其中可能需要加速度測(cè)量的設(shè)備。這些設(shè)備包括，例如汽車系統(tǒng)、慣性制導(dǎo)系統(tǒng)、家用電器、各種設(shè)備的保護(hù)系統(tǒng)、手提計(jì)算和電信設(shè)備。MEMS傳感器20包括具有基本平坦表面28的基底26。第一感測(cè)部件30和第二感測(cè)部件32 (由虛線代表)形成在基底26的平坦表面28上。另外，第一懸置錨34和第二懸置錨36形成在基底26的平坦表面28上。在這里稱為第一檢驗(yàn)塊38的第一可動(dòng)部件和在這里稱為第二檢驗(yàn)塊40的第二可動(dòng)部件在基底26的平坦表面28上方以間隔的關(guān)系布置。MEMS傳感器20包括第一順從性構(gòu)件42和第二順從性構(gòu)件44，其使第一檢驗(yàn)塊38 與第一懸置錨34相互連接,從而第一檢驗(yàn)塊38懸置于基底26之上。類似地,MEMS傳感器 20包括第三順從性構(gòu)件46和第四順從性構(gòu)件48，其使第二檢驗(yàn)塊40與第二懸置錨36相互連接，從而第二檢驗(yàn)塊40懸置于基底26之上。MEMS傳感器30的組件可以使用現(xiàn)有的和將有的MEMS制造設(shè)計(jì)規(guī)則和工序形成，包括例如沉積、圖案化以及蝕刻。這里使用的術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”和“第四”并不是用于對(duì)元件的可數(shù)序列中的元件進(jìn)行排序或優(yōu)先化。相反，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”和“第四”是為了討論的清楚用來(lái)區(qū)別具體部件的。如圖所示，開口 50延伸穿過第一檢驗(yàn)塊38并且由第一檢驗(yàn)塊38的內(nèi)邊緣部分52 界定。第一懸置錨34沿第一檢驗(yàn)塊38的位于第一檢驗(yàn)塊38的第一端部58和第二端部60之間的第一旋轉(zhuǎn)軸56被置于開口 50的大約中心位置54處。同樣地，開口 62延伸穿過第二檢驗(yàn)塊40，并且由第二檢驗(yàn)塊40的內(nèi)邊緣部分64界定。第二懸置錨36沿第二檢驗(yàn)塊 40的位于第二檢驗(yàn)塊40的第三端部70和第四端部72之間的第二旋轉(zhuǎn)軸68被置于開口 62的大約中心位置66處。為了操作為蹺蹺板型加速計(jì)，位于第一旋轉(zhuǎn)軸56 —側(cè)的第一檢驗(yàn)塊38的第一部分76被形成為具有比位于第一旋轉(zhuǎn)軸56另一側(cè)的第一檢驗(yàn)塊38的第二部分78相對(duì)更大的質(zhì)量。在示例性實(shí)施例中，第一部分76較大的質(zhì)量可以通過偏移第一旋轉(zhuǎn)軸56而產(chǎn)生， 從而，在第一旋轉(zhuǎn)軸56和第一端部58之間的第一部分76的第一長(zhǎng)度80大于在第一旋轉(zhuǎn)軸56和第二端部60之間的第二部分78的第二長(zhǎng)度82。類似地，位于第二旋轉(zhuǎn)軸68 —側(cè)的第二檢驗(yàn)塊40的第三部分84形成為具有比位于第二旋轉(zhuǎn)軸68另一側(cè)的第二檢驗(yàn)塊40 的第四部分86相對(duì)更小的質(zhì)量。第三部分84較小的質(zhì)量可以通過偏移第二旋轉(zhuǎn)軸68而產(chǎn)生，從而，在第二旋轉(zhuǎn)軸68和第三端部70之間的第三部分84的第三長(zhǎng)度88小于在第二旋轉(zhuǎn)軸68和第四端部72之間的第四部分86的第四長(zhǎng)度90。第一和第二檢驗(yàn)塊38和40 中的每一個(gè)適用于響應(yīng)于加速度24(圖2)繞第一和第二旋轉(zhuǎn)軸56和68中其對(duì)應(yīng)的一個(gè)而旋轉(zhuǎn)，從而相對(duì)于下面的感應(yīng)部件30和32改變其位置。第一和第二檢驗(yàn)塊38和40分別具有基本相等的(即，相同的)形狀和尺寸。在圖I所示的實(shí)施例中，形狀大致為方形。另外，第一部分76的第一長(zhǎng)度80基本等于第四部分86的第四長(zhǎng)度90，并且第二部分78的第二長(zhǎng)度82基本等于第三部分84的第三長(zhǎng)度88。 也應(yīng)該注意到，第一和第二旋轉(zhuǎn)軸56和68分別沿公共旋轉(zhuǎn)軸93相互對(duì)齊。MEMS傳感器應(yīng)用需要較低的溫度系數(shù)偏移(TCO)規(guī)格。TCO是熱應(yīng)力影響半導(dǎo)體設(shè)備(例如MEMS傳感器)的性能多少的度量。高的TCO表明相應(yīng)高的熱誘發(fā)應(yīng)力，或表明 MEMS設(shè)備對(duì)這種應(yīng)力非常敏感。MEMS傳感器應(yīng)用的封裝經(jīng)常使用具有不同熱膨脹系數(shù)的材料。從而，可能在制造或操作過程中發(fā)展出不期望的高TC0。另外，應(yīng)力可能是由于在終端應(yīng)用中焊接封裝的半導(dǎo)體設(shè)備到印刷電路板上而引起的。MEMS設(shè)備的應(yīng)力和材料特性組合可能會(huì)導(dǎo)致基底26的應(yīng)變，即變形。第一和第二懸置錨30和32也可能會(huì)通過下面的基底26經(jīng)歷這種應(yīng)變或變形。懸置錨30和32的應(yīng)變可能會(huì)導(dǎo)致第一和第二檢驗(yàn)塊38和40 繞它們各自的第一和第二旋轉(zhuǎn)軸56和68的一些旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致測(cè)量的不精確，從而不利地影響了輸出容性MENS傳感器20。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，MENS傳感器中的部件典型地根據(jù)反射對(duì)稱原理配置，其中相對(duì)于對(duì)稱軸配置部件。對(duì)稱軸是在幾何圖形中的線，該線將圖形分割成兩部分，從而當(dāng)沿對(duì)稱軸折疊時(shí)一部分與另一部分重合。不幸地，在反射對(duì)稱中的一對(duì)檢驗(yàn)塊的假設(shè)配置由于TCO 的影響可能會(huì)導(dǎo)致不期望的高應(yīng)變和測(cè)量不準(zhǔn)確。因此，第一和第二檢驗(yàn)塊38和40并不根據(jù)反射對(duì)稱配置。相反，第二檢驗(yàn)塊40 基本上被取向?yàn)橄鄬?duì)于第一檢驗(yàn)塊38繞基底26的平坦表面28上的位置點(diǎn)94的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，從而抵消導(dǎo)致測(cè)量不精確的第一和第二懸置錨34和36處的應(yīng)變問題。這里使用的術(shù)語(yǔ)“旋轉(zhuǎn)對(duì)稱”是指第二檢驗(yàn)塊40相對(duì)于第一檢驗(yàn)塊38繞位置點(diǎn)94旋轉(zhuǎn)的配置，但是和第一檢驗(yàn)塊38 “看起來(lái)仍然是一樣的”。也就是說，在第一檢驗(yàn)塊38上的每個(gè)點(diǎn)具有在第二檢驗(yàn)塊40上距位置點(diǎn)94的距離相同的匹配點(diǎn)，但是處于相反的方向。這種旋轉(zhuǎn)對(duì)稱在圖I 中由箭頭96表示。在實(shí)施例中，第二檢驗(yàn)塊40位于基底26上繞位置點(diǎn)94相對(duì)于第一檢驗(yàn)塊38大約旋轉(zhuǎn)180度的取向。這種旋轉(zhuǎn)對(duì)稱配置有時(shí)被成為“二度旋轉(zhuǎn)對(duì)稱”(second degree rotational symmetry)。相應(yīng)的，第一和第二檢驗(yàn)塊38和40的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱配置分別導(dǎo)致第一和第二旋轉(zhuǎn)軸 56和68分別沿共同的旋轉(zhuǎn)軸92相互對(duì)齊。因此，導(dǎo)致第一檢驗(yàn)塊38旋轉(zhuǎn)的第一懸置錨 34經(jīng)歷的任何應(yīng)力被導(dǎo)致第二檢驗(yàn)塊40旋轉(zhuǎn)的第二懸置錨36經(jīng)歷的基本相等和相反的應(yīng)力平衡了。另外，第一和第二檢驗(yàn)塊38和40的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱配置使得感測(cè)部件30和32可以相互接近配置。這種接近性導(dǎo)致了感應(yīng)部件30和32具有由應(yīng)力導(dǎo)致的類似變形。參考圖2-3，圖2示出了 MEMS傳感器20的程式化側(cè)視圖，圖3示出了由MEMS傳感器20產(chǎn)生的差分電容值的等式100的圖表98。在圖2和3中，名稱“Ml”代表第一檢驗(yàn)塊 38，“M2”代表第二檢驗(yàn)塊40，“SI”代表第一感測(cè)部件30，“S2”代表第二感測(cè)部件32。圖2描述了第一和第二檢驗(yàn)塊38和40分別繞公共旋轉(zhuǎn)軸92的旋轉(zhuǎn)。響應(yīng)于z 軸加速度24，第一檢驗(yàn)塊38在箭頭102代表的第一方向上旋轉(zhuǎn)，第二檢驗(yàn)塊40在箭頭104 代表的第二方向上旋轉(zhuǎn)。然而，由于第一和第二檢驗(yàn)塊38和40是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，第二旋轉(zhuǎn)方向104與第一旋轉(zhuǎn)方向102相反。隨著第一和第二檢驗(yàn)塊38和40旋轉(zhuǎn)，它們的位置相對(duì)于下面的感測(cè)部件30和32 改變。這種位置的改變導(dǎo)致了一系列的電容，這些電容的差，即差分電容值，指示了加速度 24。如圖2中所示，第一電容Cl形成在第一檢驗(yàn)塊38的第一部分76和第一感測(cè)部件30 之間。第二電容C2形成在第一檢驗(yàn)塊38的第二部分78和第二感測(cè)部件32之間。另外， 第三電容C3形成在第二檢驗(yàn)塊40的第三部分84和第一感測(cè)部件30之間。并且，第四電容C4形成在第二檢驗(yàn)塊40的第四部分86和第二感測(cè)部件32之間。圖3描述了指示加速度24的差分電容。具體的，加速度等式100示出了加速度輸出ACCEL(OUT)與第一和第四電容(Cl和C4)的和與第二和第三電容(C2和C3)的和之間的差值成比例。圖表98還示出了第一電容Cl形成在第一檢驗(yàn)塊38M1和第一感測(cè)部件30S1 之間的結(jié)構(gòu)。第四電容C4形成在第二檢驗(yàn)塊40M2和第二感測(cè)部件32S2之間。第二電容 C2形成在第一檢驗(yàn)塊38M1和第二感測(cè)部件32S2之間。并且第三電容C3形成在第二檢驗(yàn)塊40M2和第一感測(cè)部件30S1之間。因此，MEMS傳感器20的雙檢驗(yàn)塊結(jié)構(gòu)在良好適于低成本大量生產(chǎn)的小封裝中取得了相對(duì)高的加速度輸出。此外，由于也被稱為TCO的熱誘發(fā)應(yīng)力，第一和第二檢驗(yàn)塊38 和40的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)導(dǎo)致至少部分測(cè)量誤差的抵消。圖4示出了根據(jù)可選實(shí)施例的MEMS傳感器106的頂視圖。對(duì)MEMS傳感器20(圖 I)的簡(jiǎn)單回顧揭示了由于第一和第二檢驗(yàn)塊38和40的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)，在基底26上面有顯著面積的未使用空間。具體的，沒有使用基底26上面接近第一檢驗(yàn)塊38的第二端部60的區(qū)域和在基底26上面接近第二檢驗(yàn)塊40的第三端部70的另一區(qū)域。MEMS傳感器106的結(jié)構(gòu)通過L型可動(dòng)塊的嵌套配置利用該未使用的空間，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)z軸加速度24 (圖2)更高的靈敏度。MEMS傳感器106的多個(gè)組件基本上等價(jià)于MEMS傳感器20 (圖I)的組件。為了簡(jiǎn)便起見，這里使用同樣的參考標(biāo)記表示等價(jià)的組件。同樣地，MEMS傳感器106包括基底26， 以及形成在基底26的平坦表面28上的第一感測(cè)部件30、第二感測(cè)部件32、第一懸置錨34 和第二懸置錨36。
MEMS傳感器106還包括在基底26的平坦表面28之上以間隔關(guān)系布置的第一可動(dòng)部件，這里稱為第一檢驗(yàn)塊108，和第二可動(dòng)部件，這里稱為第二檢驗(yàn)塊110。第一和第二順從性構(gòu)件42和44分別使第一檢驗(yàn)塊108與第一懸置錨34相互連接，從而第一檢驗(yàn)塊108 懸置在基底26之上。同樣地，第三和第四順從性構(gòu)件46和48分別使第二檢驗(yàn)塊110與第二懸置錨36相互連接，從而第二檢驗(yàn)塊110懸置在基底26之上。對(duì)比于第一和第二檢驗(yàn)塊38和40 (圖I)的基本方形的形狀，MEMS傳感器106的第一和第二檢驗(yàn)塊108和110是L形部件。也就是說,第一檢驗(yàn)塊108包括從第一檢驗(yàn)塊 108的第一側(cè)面114延伸并且位于接近第二檢驗(yàn)塊110的端部116位置的第一側(cè)向延伸部分112。同樣地，第二檢驗(yàn)塊110包括從第二檢驗(yàn)塊110的第二側(cè)面120延伸并且位于接近第一檢驗(yàn)塊108的端部122位置的第二側(cè)向延伸部分118。第二 L形檢驗(yàn)塊110大致被取向?yàn)橄鄬?duì)于第一 L形檢驗(yàn)塊108繞基底26的平坦表面28上的定位點(diǎn)94而旋轉(zhuǎn)對(duì)稱96，從而實(shí)現(xiàn)第一和第二檢驗(yàn)塊108和110安裝到一起而不會(huì)相互接觸的嵌套結(jié)構(gòu)。前面的位于基底26上面的未使用區(qū)域現(xiàn)在用于進(jìn)一步增加第一和第二檢驗(yàn)塊108和110的相對(duì)部分的質(zhì)量。該增加的質(zhì)量能夠使用與MEMS傳感器 20 (圖I)相同的面積提供對(duì)Z軸加速度24 (圖I)更高的靈敏度。另外，由于熱誘發(fā)應(yīng)力， 第一和第二檢驗(yàn)塊108和110的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)導(dǎo)致至少部分的測(cè)量誤差被抵消。這里描述的實(shí)施例包括具有懸置在下面基底之上的雙可動(dòng)部件(即檢驗(yàn)塊)的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器。由于熱誘發(fā)應(yīng)力，雙檢驗(yàn)塊被取向?yàn)橄鄬?duì)于彼此旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，從而最小化測(cè)量誤差。在另外的方面，相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)對(duì)稱取向的雙檢驗(yàn)塊可以是L形的，從而通過允許雙檢驗(yàn)塊以嵌套結(jié)構(gòu)安裝到一起而優(yōu)化基底面積。L形雙檢驗(yàn)塊能夠使用與具有大體方形的雙檢驗(yàn)塊MEMS傳感器一樣的面積能提供對(duì)Z軸加速度更高的靈敏度。具有雙檢驗(yàn)塊的MEMS傳感器能夠使用現(xiàn)有的MEMS制造工序來(lái)制造。從而，這種MEMS傳感器實(shí)現(xiàn)了聞靈敏度、精確度、尺寸緊湊和成本聞效的設(shè)計(jì)目標(biāo)。雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明精神和如下權(quán)利要求的范圍下做出各種變形對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員是很明顯。例如，雙檢驗(yàn)塊可以具有與上面描述的那些不同的形狀，只要它們相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)對(duì)稱配置。
權(quán)利要求
1.一種微機(jī)電系統(tǒng)MEMS傳感器,包括基底；第一可動(dòng)部件，在所述基底的基本平坦的表面之上以間隔開的關(guān)系布置；以及第二可動(dòng)部件，在所述基底的所述表面之上以間隔開的關(guān)系布置，所述第一和第二可動(dòng)部件具有基本相同的形狀，并且所述第二可動(dòng)部件基本上被取向?yàn)橄鄬?duì)于所述第一可動(dòng)部件繞所述基底的所述平坦表面上的定位點(diǎn)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
2.如權(quán)利要求I所述的MEMS傳感器，其中所述第二可動(dòng)部件位于相對(duì)于所述第一可動(dòng)部件繞所述定位點(diǎn)旋轉(zhuǎn)大約180度的取向上。
3.如權(quán)利要求I所述的MEMS傳感器，其中所述第一可動(dòng)部件適于響應(yīng)于沿垂直于所述基底的所述平坦表面的軸的加速度而以第一方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)繞位于所述第一可動(dòng)部件的第一和第二端部之間的第一旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生；并且所述第二可動(dòng)部件適于響應(yīng)于所述加速度以第二方向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)繞位于所述第二可動(dòng)部件的第三和第四端部之間的第二旋轉(zhuǎn)軸發(fā)生，所述第二方向與所述第一方向相反。
4.如權(quán)利要求3所述的MEMS傳感器，其中所述第一和第二旋轉(zhuǎn)軸沿公共旋轉(zhuǎn)軸相互對(duì)齊。
5.如權(quán)利要求4所述的MEMS傳感器，進(jìn)一步包括第一懸置錨，形成在所述基底的所述平坦表面上，并且基本以所述公共旋轉(zhuǎn)軸為中心；第一順從性構(gòu)件對(duì)，連接所述第一可動(dòng)部件與所述第一懸置錨，所述第一順從性構(gòu)件對(duì)使得所述第一可動(dòng)部件能夠繞所述第一旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；第二懸置錨，形成在所述基底的所述表面上，并且基本以所述公共旋轉(zhuǎn)軸為中心；以及第二順從性構(gòu)件對(duì)，連接所述第二可動(dòng)部件與所述第二懸置錨，所述第二順從性構(gòu)件對(duì)使得所述第二可動(dòng)部件能夠繞所述第二旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求3所述的MEMS傳感器，其中所述第一可動(dòng)部件包括位于所述第一旋轉(zhuǎn)軸和所述第一端部之間的第一部分和在所述第一旋轉(zhuǎn)軸和所述第二端部之間的第二部分，所述第一旋轉(zhuǎn)軸在所述第一和第二端部之間偏移，使得所述第一旋轉(zhuǎn)軸和所述第一端部之間的所述第一部分的第一長(zhǎng)度大于所述第一旋轉(zhuǎn)軸和所述第二端部之間的所述第二部分的第二長(zhǎng)度；并且所述第二可動(dòng)部件包括位于所述第二旋轉(zhuǎn)軸和所述第三端部之間的第三部分和位于所述第二旋轉(zhuǎn)軸和所述第四端部之間的第四部分，所述第二旋轉(zhuǎn)軸在所述第三和第四端部之間偏移，使得在所述第二旋轉(zhuǎn)軸和所述第三端部之間的所述第三部分的第三長(zhǎng)度小于在所述第二旋轉(zhuǎn)軸和所述第四端部之間的所述第四部分的第四長(zhǎng)度。
7.如權(quán)利要求6所述的MEMS傳感器，其中所述第一長(zhǎng)度基本上等于所述第四長(zhǎng)度；并且所述第二長(zhǎng)度基本上等于所述第三長(zhǎng)度。
8.如權(quán)利要求6所述的MEMS傳感器，其中所述第一可動(dòng)部件包括從所述第一部分的第一側(cè)面延伸的第一側(cè)向延伸部分，所述第一側(cè)向延伸部分基本位于所述第二可動(dòng)部件的所述第三端部；并且所述第二可動(dòng)部件包括從所述第四部分的第二側(cè)面延伸的第二側(cè)向延伸部分，所述第二側(cè)向延伸部分位于鄰近所述第一可動(dòng)部件的所述第二端部。
9.如權(quán)利要求8所述的MEMS傳感器，其中包括所述第一側(cè)向延伸部分的所述第一可動(dòng)部件形成第一 L形可動(dòng)部件；并且包括所述第二側(cè)向延伸部分的所述第二可動(dòng)部件形成第二 L形可動(dòng)部件，在所述第一和第二 L形可動(dòng)部件之間沒有接觸的情況下，以嵌套結(jié)構(gòu)布置所述第一和第二 L形可動(dòng)部件。
10.如權(quán)利要求I所述的MEMS傳感器，其中所述第一和第二可動(dòng)部件中的每一個(gè)適于繞公共旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)；并且所述MEMS傳感器進(jìn)一步包括第一感測(cè)部件，配置在所述第一和第二可動(dòng)部件中每一個(gè)下方位于所述基底上；以及第二感測(cè)部件，配置在所述第一和第二可動(dòng)部件中每一個(gè)下方位于所述基底上，所述第一和第二感測(cè)部件中的每一個(gè)離開所述公共旋轉(zhuǎn)軸并且位于所述公共旋轉(zhuǎn)軸的相對(duì)側(cè)基本相等的距離，并且所述第一和第二感測(cè)部件適于檢測(cè)所述第一和第二可動(dòng)部件沿垂直于所述基底的所述平坦表面的軸繞所述公共旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)。
11.一種包括微機(jī)電系統(tǒng)MEMS傳感器的設(shè)備，所述MEMS傳感器包括基底；第一可動(dòng)部件，在所述基底的基本平坦的表面之上以間隔開的關(guān)系布置，并且適于繞位于所述第一可動(dòng)部件的第一和第二端部之間的第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；以及第二可動(dòng)部件，在所述基底的所述表面之上以間隔開的關(guān)系布置，并且適于繞位于所述第二可動(dòng)部件的第三和第四端部之間的第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述第一和第二可動(dòng)部件具有基本相同的形狀，并且所述第二可動(dòng)部件基本上被取向?yàn)樵谙鄬?duì)于所述第一可動(dòng)部件繞所述基底的所述平坦表面上的定位點(diǎn)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，所述第二可動(dòng)部件位于相對(duì)于所述第一可動(dòng)部件繞所述定位點(diǎn)旋轉(zhuǎn)大約180度的取向上。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述第一可動(dòng)部件適于響應(yīng)于沿垂直于所述基底的所述平坦表面的軸的加速度而以第一方向繞所述第一旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；并且所述第二可動(dòng)部件適于響應(yīng)于所述加速度而以第二方向繞所述第二旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 所述第二方向與所述第一方向相反。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述第一和第二旋轉(zhuǎn)軸沿公共旋轉(zhuǎn)軸相互對(duì)齊。
14.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述第一可動(dòng)部件包括位于所述第一旋轉(zhuǎn)軸和所述第一端部之間的第一部分和位于所述第一旋轉(zhuǎn)軸和所述第二端部之間的第二部分，所述第一旋轉(zhuǎn)軸在所述第一和第二端部之間偏移，使得所述第一旋轉(zhuǎn)軸和所述第一端部之間的所述第一部分的第一長(zhǎng)度大于所述第一旋轉(zhuǎn)軸和所述第二端部之間的所述第二部分的第二長(zhǎng)度；以及所述第二可動(dòng)部件包括位于所述第二旋轉(zhuǎn)軸和所述第三端部之間的第三部分和位于所述第二旋轉(zhuǎn)軸和所述第四端部之間的第四部分，所述第二旋轉(zhuǎn)軸在所述第三和第四端部之間偏移，使得在所述第二旋轉(zhuǎn)軸和所述第三端部之間的所述第三部分的第三長(zhǎng)度小于在所述第二旋轉(zhuǎn)軸和所述第四端部之間的所述第四部分的第四長(zhǎng)度。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述第一可動(dòng)部件包括從所述第一部分的第一側(cè)面延伸的第一側(cè)向延伸部分，所述第一側(cè)向延伸部分位于鄰近所述第二可動(dòng)部件的所述第三端部；并且所述第二可動(dòng)部件包括從所述第四部分的第二側(cè)面延伸的第二側(cè)向延伸部分，所述第二側(cè)向延伸部分位于鄰近所述第一可動(dòng)部件的所述第二端部。
16.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述第一和第二可動(dòng)部件中的每一個(gè)適于繞公共旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)；并且所述MEMS傳感器進(jìn)一步包括第一感測(cè)部件，配置在所述第一和第二可動(dòng)部件中每一個(gè)下方位于所述基底上；以及第二感測(cè)部件，配置在所述第一和第二可動(dòng)部件中每一個(gè)下方位于所述基底上，所述第一和第二感測(cè)部件中的每一個(gè)離開所述公共旋轉(zhuǎn)軸并且位于所述公共旋轉(zhuǎn)軸的相對(duì)側(cè)基本相等的距離，并且所述第一和第二感測(cè)部件適于檢測(cè)所述第一和第二可動(dòng)部件沿垂直于所述基底的所述平坦表面的軸繞所述公共旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)。
17.—種微機(jī)電系統(tǒng)MEMS傳感器,包括基底；第一可動(dòng)部件，在所述基底的基本平坦的表面之上以間隔開的關(guān)系布置；第二可動(dòng)部件，在所述基底的所述表面之上以間隔開的關(guān)系布置，所述第一和第二可動(dòng)部件具有基本相同的形狀，并且所述第二可動(dòng)部件基本上被取向?yàn)橄鄬?duì)于所述第一可動(dòng)部件繞所述基底的所述平坦表面上的定位點(diǎn)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱，所述第二可動(dòng)部件位于相對(duì)于所述第一可動(dòng)部件繞所述定位點(diǎn)旋轉(zhuǎn)大約180度的取向上，所述第一和第二可動(dòng)部件中的每一個(gè)適于繞公共旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)；第一感測(cè)部件，配置在所述第一和第二可動(dòng)部件中每一個(gè)下方位于所述基底上；以及第二感測(cè)部件，配置在所述第一和第二可動(dòng)部件中每一個(gè)下方位于所述基底上，所述第一和第二感測(cè)部件中的每一個(gè)離開所述公共旋轉(zhuǎn)軸并且位于所述公共旋轉(zhuǎn)軸的相對(duì)側(cè)基本相等的距離，并且所述第一和第二感測(cè)部件適于檢測(cè)所述第一和第二可動(dòng)部件沿垂直于所述基底的所述平坦表面的軸繞所述公共旋轉(zhuǎn)軸的運(yùn)動(dòng)。
18.如權(quán)利要求17所述的MEMS傳感器，進(jìn)一步包括第一懸置錨，形成在所述基底的所述平坦表面上，并且基本上以所述公共旋轉(zhuǎn)軸為中心；第一順從性構(gòu)件對(duì)，連接所述第一可動(dòng)部件與所述第一懸置錨，所述第一順從性構(gòu)件對(duì)使得所述第一可動(dòng)部件能夠進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；第二懸置錨，形成在所述基底的所述平坦表面上，并且基本上以所述公共旋轉(zhuǎn)軸為中心；以及第二順從性構(gòu)件對(duì)，連接所述第二可動(dòng)部件與所述第二懸置錨，所述第二順從性構(gòu)件對(duì)使得所述第二可動(dòng)部件能夠進(jìn)行所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
19.如權(quán)利要求17所述的MEMS傳感器，其中所述第一可動(dòng)部件包括第一和第二端部，位于所述公共旋轉(zhuǎn)軸和所述第一端部之間的第一部分，以及位于所述公共旋轉(zhuǎn)軸和所述第二端部之間的第二部分，其中所述公共旋轉(zhuǎn)軸和所述第一端部之間的所述第一部分的第一長(zhǎng)度大于所述公共旋轉(zhuǎn)軸和所述第二端部之間的所述第二部分的第二長(zhǎng)度；并且所述第二可動(dòng)部件包括第三和第四端部，位于所述公共旋轉(zhuǎn)軸和所述第三端部之間的第三部分，以及位于所述公共旋轉(zhuǎn)軸和所述第四端部之間的第四部分，其中所述公共旋轉(zhuǎn)軸和所述第三端部之間的所述第三部分的第三長(zhǎng)度小于所述公共旋轉(zhuǎn)軸和所述第四端部之間的所述第四部分的第四長(zhǎng)度。
20.如權(quán)利要求19所述的MEMS傳感器，其中所述第一可動(dòng)部件包括從所述第一部分的第一側(cè)面延伸的第一側(cè)向延伸部分，所述第一側(cè)向延伸部分位于鄰近所述第二可動(dòng)部件的所述第三端部；并且所述第二可動(dòng)部件包括從所述第四部分的第二側(cè)面延伸的第二側(cè)向延伸部分，所述第二側(cè)向延伸部分位于鄰近所述第一可動(dòng)部件的所述第二端部，使得在所述第一和第二可動(dòng)部件之間沒有接觸的情況下以嵌套結(jié)構(gòu)布置所述第一和第二可動(dòng)部件。
全文摘要
本發(fā)明公開了具有雙檢驗(yàn)塊的MEMS傳感器。一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器(20)，包括基底(26)和形成在基底(26)的平坦表面(28)上的懸置錨(34，36)。MEMS傳感器還包括懸置在基底(26)之上的第一可動(dòng)部件(38)和第二可動(dòng)部件(40)。順從性構(gòu)件(42，44)相互連接第一可動(dòng)部件(38)和懸置錨(34)，順從性構(gòu)件(46，48)相互連接第二可動(dòng)部件(40)和懸置錨(36)。可動(dòng)部件(38，40)具有相同的形狀?？蓜?dòng)部件可以是基本方形可動(dòng)部件(38，40)或嵌套結(jié)構(gòu)的L形可動(dòng)部件(108，110)?？蓜?dòng)部件(38、40)相對(duì)于彼此繞基底(26)上的定位點(diǎn)(94)在旋轉(zhuǎn)對(duì)稱方向上。
文檔編號(hào)G01P15/125GK102608354SQ20121001752
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者A·C·邁克奈爾 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司