[發明專利]具有改進的止動結構的Z軸微機電裝置

有效

• 申請號: 200810085607.9
• 申請日: 2008-01-21
• 公開（公告）號: CN101239698A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發明（設計）人: A·A·梅拉西;S·澤爾比尼;B·西莫尼
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 劉杰;張志醒

技術領域

本發明涉及一種具有改進的止動結構的z軸微機電裝置。現有技術中已知的微機電裝置(MEMS型)，例如慣性傳感器、加速計、陀螺儀等等，它們的操作基于由半導體材料制成的懸掛結構的存在，該懸掛結構通過彈性懸掛元件在一個或多個錨固點而固定到襯底，并且可以根據懸掛元件的構造而沿著一個或多個軸移動。當存在外部激勵時，懸掛結構形成了一個或多個經受相對于襯底的位移的移動塊。

背景技術

具體地，z軸MEMS裝置是已知的，包括：移動塊，該移動塊能夠圍繞由相應懸掛元件限定的支承軸旋轉出其主要擴展的xy平面，從而引起沿著垂直于xy平面的z軸的合成移動。移動塊是不平衡的，由于它包含相對于懸掛元件設置在相對側面上并且關于支承軸具有不同扭矩的第一部分和第二部分。一個沿著垂直于移動塊平面方向的應力(例如，加速度)導致其沿著支承軸的旋轉(或傾斜)，旋轉的量和方向與應力的量有關。

在已知的方法中，由于外部事件例如碰撞或震動，微機電裝置的移動塊可能經受不需要的、沿與xy平面正交的z軸移動出其主要擴展xy平面的相當大量的位移。在最壞的情況下，這個位移可以導致與移動塊相關聯的懸掛元件的斷裂，或者該移動塊和/或微機電裝置的其它元件的損壞。

由于這個原因，在由平面制造工藝制成的MEMS裝置中提供止動結構(通常所說的“止動件”)；設計止動件以限制移動塊和相應的懸掛元件的移動，因此防止不需要的損壞。

止動結構通常制成覆蓋并包裹微機電裝置的封裝體或蓋的向下的凸塊。具體地，指向移動塊的凸塊從封裝體的內表面朝向移動塊的頂面延伸。封裝體的這些凸起部分減少了移動塊沿z軸的移動范圍；具體地，移動塊在損壞發生之前抵靠凸塊而停止。

然而封裝體在凸起部分接近移動塊，所以如果移動塊和封裝體處在不同的電位，則會產生具有不可忽視的量的靜電相互作用。這個相互作用可以導致移動塊的不需要的移動，并且通常導致微機電裝置故障：詳細地，在傳感器裝置的情況下，可能發生存在外部電場時的零電位(例如，加速計0g電平)移動，或發生輸出信號不成比例。由于所述封裝體，這種情況的發生是相當頻繁的，從而與封裝體耦合的凸塊通常處于浮動的電位，因此與移動塊不在相同的電位，或者凸塊處于固定的電位同時根據裝置的操作條件向移動塊供應不同的電位。

為了克服這些缺點已經提出其他類型的止動結構。例如，由本申請人在2006年7月26日提出的專利申請號為WO-PCTIT0600576的專利申請中公開了一種止動結構，包括固定耦合至移動塊并且設置成抵靠止動塊的止動元件，其在xy平面內朝向移動塊，以限制該寄生移動(spuriousmovement)的方式響應于沿著z軸的寄生移動。詳細地，止動元件設置在止動塊的與寄生移動方向相對的一側，并且沿著z軸延伸出移動塊占據的空間和進入止動塊占據的空間。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有止動結構的微機電裝置，該止動結構將對現有技術構成改進并且能夠克服上述問題和缺點，特別地能夠減少由于震動的斷裂風險，并且同時不會顯著影響裝置的正確操作。

根據本發明的微機電裝置包括：

移動塊，通過彈性懸掛元件懸掛在襯底上方，并且可以圍繞所述彈性懸掛元件旋轉；

覆蓋結構，布置在所述移動塊上方，并且具有朝向所述移動塊的內表面；以及

止動結構，布置在所述覆蓋結構的所述內表面處并且向所述移動塊延伸，所述止動結構設計成停止所述移動塊沿著所述襯底的橫截軸遠離所述襯底的移動，

其特征在于，相對于所述移動塊布置所述止動結構，從而減少相互作用的影響。

附圖說明

為了更好的理解本發明，現在僅通過不受限制的實施例方式并且參照附圖描述其優選的實施例，其中：

圖1a示出了根據本發明一個實施例的微機電裝置和相應止動結構的平面示意圖；

圖1b示出了圖1的裝置沿圖1a的I-I線的橫截面示意圖；

圖2a-6a分別示出了與圖1a相似的微機電裝置的不同實施例的平面示意圖；

圖2b-6b示出了圖2a-6a的裝置沿圖2a-6a的II-II-VI-VI線的橫截面示意圖；

圖7示出了根據本發明另一方面的微機電裝置的平面示意圖；以及

圖8示出了包含根據本發明的微機電裝置的電子設備的簡化框圖。

具體實施方式

在下文中將要闡明，本發明的一個方面設想形成移動塊的止動結構作為相應封裝體的一個或多個向下的凸塊，并且以這樣的方式相對于移動塊布置凸塊，從而使合成的相互靜電作用的影響最小化。