[发明专利]具有线性驱动/拾取的MEMS垂直梳状结构

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年11月23日提交的US临时申请No.61/416,485的优先权的益处，在此通过参考将其公开内容并入本文。

技术领域

本发明涉及具有线性驱动/拾取的MEMS垂直梳状结构。

背景技术

微机电系统(MEMS)传感器诸如MEMS加速计由一种质量块(mass)诸如硅构成，其与某些形式的拾取器(pickoff)和反馈机构一起通过弹性弯曲件悬挂。质量块/悬挂系统响应于加速度向面内或者面外偏转。测量该偏转的拾取机构通常使用电容拾取器。通常使用梳状结构测量面内偏转。通常使用被定位在检验质量块下方和/或上方的电容感测板测量面外移动。典型的面内拾取器超出这种面外传感器的优势在于面内梳状拾取器与偏转成近似线性(且因此与加速度成近似线性)。但是相反，电容板拾取器与1/偏转成比例且因此是非线性的。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种微机电系统(MEMS)传感器。MEMS传感器包括基板；和具有第一多个梳状物的至少一个检验质量块。该检验质量块经由一个或多个悬挂梁耦合到基板以使得检验质量块和第一多个梳状物能移动。MEMS传感器还包括具有第二多个梳状物的至少一个锚。锚耦合到基板以使得锚和第二多个梳状物相对于基板被固定在适当位置。第一多个梳状物与第二多个梳状物交错。第一多个梳状物中和第二多个梳状物中的每一个梳状物都包括通过一个或多个非导电层彼此电隔离的多个导电层。每个导电层各自耦合到相应电势以使得第一多个梳状物和第二多个梳状物之间的电容随着能移动梳状物在面外方向上的移动近似线性变化。

附图说明

可以理解，附图仅描述了示范性实施例且因此不被认为在范围上是限制性的，将利用其他具体内容和细节通过使用附图描述示范性实施例，附图中：

图1是示范性微机电系统(MEMS)传感器的一个实施例的局部顶视图。

图2是示范性多层梳状物的一个实施例的截面图。

图3是描述示范性偏置配置的示范性多层梳状物的一个实施例的截面图。

图4是电子系统的一个实施例的框图。

图5是描述产生近似线性垂直梳状MEMS传感器的方法的一个实施例的流程图。

根据一般实践，各所述特征未按比例画出而是画出以强调与示范实施例相关的具体特征。

具体实施方式

在以下的具体描述中，参考形成本具体描述一部分的附图，且其中借助于说明示出了具体的说明性实施例。但是应当理解，可利用其他实施例且可进行逻辑、机械和电性的改变。而且，不认为附图和说明书中提出的方法限制其中可以执行单个步骤的顺序。因此不认为以下的具体描述是限制性的。

图1是示范性微机电系统(MEMS)传感器100诸如MEMS陀螺仪或者MEMS加速计的一个实施例的局部顶视图。特别是，图1包括MEMS传感器100中的一个检验质量块102的顶视图用于解释目的。但是，将理解，MEMS传感器100可以包括多于一个检验质量块。通过耦合到基板的多个悬挂梁110悬挂检验质量块102。悬挂梁110允许检验质量块102自静止位置(resting position)移动或者偏转。检验质量块102也包括多个能移动梳状物或者延伸部104-1...104-N。能移动梳状物104-1...104-N与固定锚106的固定梳状物108-1...108-N叉合或者交错。随着检验质量块102移动，能移动梳状物104-1...104-N相对于固定梳状物108-1...108-N的相对位置发生改变。

MEMS传感器100被配置成用于近似线性的面外拾取器。参考图1，和如本文所使用的，检验质量块102沿着x轴或者y轴的位移称作面内移动，而检验质量块102沿着z轴的位移称作面外移动。因此，测量由于能移动梳状物104沿着z轴的移动导致的电容变化称作面外拾取。如本文所使用的，术语“面外”和“垂直”可交换使用。常规MEMS传感器通常使用下部和/或上部电容感测板测量面外移动。但是，上部/下部电容板拾取器与1/偏转成比例且因此具有非线性响应。非线性使得常规的面外传感器比线性传感器对振动、冲击、加速度等更敏感。非线性也使得常规面外传感器与线性传感器相比更难以校准。