[發明專利]微機電系統(MEMS)多軸陀螺儀Z軸電極結構

有效

• 申請號: 201380007615.0
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN104272062A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: C·阿卡
• 申請（專利權）人: 快捷半導體公司
• 主分類號: G01C19/56
• 分類號: G01C19/56;G01C19/5719;G01C19/5783
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 歸瑩;張穎玲

要求優先權

本申請要求2012年2月1日提交的名稱為“MEMS?MULTI-AXIS?GYROSCOPE?WITH?CENTRAL?SUSPENSION?AND?GIMBAL?STRUCTURE”(具有中心懸吊件和環架結構的MEMS多軸陀螺儀)的美國臨時專利申請序列號61/593,691的優先權的權益，該專利申請全文以引用方式并入本文。

背景技術

正交誤差是限制微機械傳感器(諸如陀螺儀)的性能的主要因素之一。考慮到驅動振蕩和感應振蕩的相對大小，即使極小部分驅動運動耦合進感應模式都可能支配科里奧利(Coriolis)響應。

實際上，制造缺陷可以導致諸如陀螺儀結構的結構中的欠理想幾何尺寸。欠理想幾何形狀可能致使驅動振蕩部分地耦合進感應模式。即使存在若干種交叉耦合途徑，諸如彈性、粘性和靜電耦合途徑，但在某些情況下，由于懸吊元件中的非等彈性，彈性耦合增加幅度超出所需的標準。

在諸如陀螺儀系統的具有面外操作模式的傳感器系統中，面內方向與面外方向之間的非等彈性是正交誤差的主要來源。深反應離子刻蝕(“DRIE”)中的偏斜或傾斜可導致撓曲支承部的橫截面從矩形偏離成平行四邊形，進而使懸吊撓曲支承部的主彈性軸偏離平行于器件表面(的方向)，或偏離正交于器件表面(的方向)。在一個例子中，諸如陀螺儀結構的單軸或多軸微機械傳感器結構可經受至少部分地由DRIE傾斜引起的高正交誤差。

另外，現有的共振器依賴于簡單的直線形撓曲支承部來生成撓曲結構，以允許器件在共振中移位。當刻蝕在撓曲支承部中產生傾斜時，會造成重大問題，引起很大的非期望的移位，并且通常使感應機構致動。

附圖說明

在附圖中(這些附圖不一定是按照比例繪制的)，相同的數字能夠描述不同視圖中的類似部件。具有不同字母后綴的相同數字能夠表示類似部件的不同示例。附圖通過示例而非限制的方式概括地示例了本申請中討論的各個實施例。

圖1示出了根據一個例子的包括懸吊結構的傳感器結構。

圖2A示出了根據一個例子的懸吊件的一部分。

圖2B示出了在一個例子中的圖8A的處于彎曲狀態下的懸吊件，在該彎曲狀態下，頂部部分向上彎曲。

圖2C示出了在一個例子中的圖8A的處于彎曲狀態下的懸吊件，在該彎曲狀態下，頂部部分向下彎曲。

圖3示出了根據一個例子的懸吊結構的圍繞Z軸的扭轉運動。

圖4示出了根據一個例子的懸吊結構的圍繞X軸的扭轉運動。

圖5示出了根據一個例子的懸吊結構的圍繞Y軸的扭轉運動。

圖6示出了根據一個例子的包括低正交誤差懸吊件的2軸陀螺儀。

圖7示出了根據一個例子的包括低正交誤差懸吊件的3軸陀螺儀。

圖8示出了示例性懸吊件的正交誤差。

圖9示出了根據一個例子的驅動模式。

圖10示出了根據一個例子的有四個彎曲部的撓曲支承部。

圖11示出了根據一個例子的撓曲支承部，所述撓曲支承部包括撓曲的撓曲支承部和非撓曲的撓曲支承部。

圖12示出了根據一個例子的包括撓曲的撓曲支承部和非撓曲的撓曲支承部的撓曲支承部，該撓曲的撓曲支承部比圖11的撓曲支承部短，該非撓曲的撓曲支承部比圖11的非撓曲的撓曲支承部短。

圖13A示出了根據一個例子的具有大間隙的懸吊件。

圖13B示出了與撓曲支承部的撓曲度相關的應力。

圖14A示出了根據一個例子的包括Z字形部的懸吊件。

圖14B示出了在圖14A的14B處截取的截面。

圖14C示出了在圖14A的14C處截取的截面。

圖14D示出了在圖14A的14D處截取的截面。

圖15示出了根據一個例子的圍繞Z軸扭轉撓曲的圖14的懸吊件。

圖16A示出了根據一個例子的圍繞Z軸扭轉撓曲的圖14的懸吊件。

圖16B示出了根據一個例子的圍繞Y軸撓曲的圖14的懸吊件。

圖16C示出了根據一個例子的圍繞X軸撓曲的圖14的懸吊件。

圖16D示出了根據一個例子的沿Y軸移位撓曲的圖14的懸吊件。

圖17示出了根據一個實施例的制作低正交誤差懸吊件的方法。

圖18示出了根據一個實施例的制作抑振z軸電極的方法。

具體實施方式