[发明专利]具有分开的、电绝缘的活动结构的微机械组件以及用于运作这种组件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种组件，特别是微机械的、微机电的(MEMS)组件或微光电子机械(MO-EMS)的组件，该组件具有分开的、电绝缘的活动结构。

背景技术

微机电组件(MEMS)或微光电子机械组件(MO-EMS)通常包括了活动结构(aktive Strukturen)。“活动结构”在此特别理解为移动式结构或具有同样移动式以及光学的组件(例如:动镜)的结构。“活动区域”的概念表示出组件的一个区域或空间，活动结构处在该区域或空间中或者在该区域或空间中移动。

像是加速计以及陀螺仪这样的微机械传感器是基于机械振荡器的作用的，即，是基于活动结构的运动的，在这样的微机械传感器的情况下，通过组件的在活动结构处的移动电极以及固定电极既可以实现振荡器的驱动又能够实现对于振荡器的偏移(Auslenkung)的探测。为此基本上存在两种可能性。

在直流电法(DC-Verfahren)的情况下该移动式结构是接地的。为了驱动以及探测功能而使用了分开的电极，其中驱动功能必须顾及到驱动力与施加的电压之间的平方关系。探测功能或者基于对以直流电压预加载的电极上的电荷转移的测量或者基于对探测电极的电容的测量。在第一种情况下，由于在例如恒定的加速中在加速计中得出的频率情况下电荷漂移为零，而不能够执行探测，在第二种情况下，会连带测量到干扰性的 电容，这减小了可达到的精确度。

载波频率法中，移动式结构位于电荷放大器的输入端处并因此虚接地。电荷放大器提供了探测信号。为了驱动和探测而使用到同一个电极，其中驱动和探测是分开实现的，例如通过时分复用为两个阶段。在驱动阶段中施加直流电压，而在探测阶段中则在电极上施加具有载波频率的电压。载波频率在最简单的情况下能够包含定义的电压跃变并且在移动的电极处引起取决于偏移的电荷转移，该电荷转移随后通过电荷放大器而探测出。在此可能出现驱动与探测之间的干扰性的相互作用。在具有多种自由度的传感器的情况下，例如陀螺仪或具有双振荡器的传感器，使用复杂的时分复用法可能是必要的，以便于实现对于多个单独的探测信号的分离。

US 2010/134860 A1公开了一个具有固定的电极的微机电系统，该电极包括第一电极组和一个当施加电压时相对固定的电极运动的移动式电极。该电极还包括相对第一电极组设置的第二电极组。此外，第一电极组和第二电极组中至少一个的电极通过电阻相连。

US 6078016 A公开了一种具有固定部分和可移动部分的半导体加速开关。该固定部分具有第一控制电极，而该可移动部分具有可移动体。通过在第一控制电极和一个设置在可移动体上的电极之间施加电压，可移动体将通过静电吸引而被保持在初始位置。当足够大的加速作用到开关上时，可移动体将被移动。待采集的加速度的阈值以及加速测量仪开关的其他属性可以简单地加以设定。

US 2010/117166 A1公开了一种用于生产组件的方法，尤其是生产微机械、微机电或微光机电部件和具有内嵌在层结构中的活动结构的部件。通过在第一层组合的覆盖层中蚀刻具有不同的第一和第二蚀刻深度的第一和第二凹坑形成条形导体桥，该第一层组合额外具有基板和绝缘层。较深的凹坑用于绝缘条形导体桥，而较平的 凹坑为活动的结构提供空间，其中该空间由条形导体桥桥接。

US 6 067 858 A公开了微陀螺仪，其适用于测量围绕一条平行于基板表面的轴的旋转。在一对电极指之间的电压差可用来减小正交误差。该微陀螺仪包括振动结构和具有高纵横比的交指型电极。

US 6291 875 B1公开了一种具有基板的装置，该基板被蚀刻用于定义机械结构。这些机械结构中至少有几个横向与基板的剩余部分相连。在机械结构固定到基板的位置处的电绝缘由填充的隔离沟槽提供。填充的沟槽也能够在希望机械固定结构元件的位置上将结构元件相互电绝缘。微机电装置的性能通过以下几点得以提升：1)机械元件纵向和横向尺寸之间高的高宽比，2)将电子件集成在同样设置有机械元件的同一基板上，3)机械元件和电路之间良好的电绝缘。

发明内容

因此本发明的目的在于，提出一种克服了可能的驱动和探测法的上述缺点的微机械组件，以及提出一种用于运作这种组件的方法。此外，本发明的目的还在于，提出一种组件或一种方法，其中能够实现在驱动和组件工作频率探测中的自混合功能。

该目的通过独立权利要求的主题而达到。优选的实施方式在从属权利要求中得出。

附图说明