[发明专利]微机械Z惯性传感器及其制造方法

说明书

本发明涉及一种微机械Z惯性传感器(100)，其具有：‑构造在微机械功能层(20)中的能运动的MEMS结构(21)；‑与能运动的所述MEMS结构(21)连接的扭转弹簧(22)；和‑与所述扭转弹簧(22)连接的弹簧装置(23,24)，其中，所述弹簧装置(23,24)构造成用于限定地阻止所述扭转弹簧(22)正交于所述MEMS结构(21)的敏感方向的偏转。本发明还涉及一种用于制造微机械Z惯性传感器的方法。

技术领域

本发明涉及一种微机械Z惯性传感器。本发明还涉及一种用于制造微机械Z形惯性传感器的方法。

背景技术

具有MEMS结构的微机械Z惯性传感器早已公开。这些微机械Z形惯性传感器可以具有构造在功能层中的双摆臂结构，该双摆臂结构通过扭转弹簧锚固在衬底上。双摆臂结构的质量分布通常非对称地构造，其中，在摆臂下方布置有两个电极面，以便可以电容式地测量双摆臂结构的偏转。然而该布置的缺点是，悬挂在扭转弹簧上的非对称质量不是仅对沿z方向的加速度作出反应。

发明内容

本发明的任务是，提供一种具有改进的传感行为的微机械Z惯性传感器。

根据第一方面，该任务借助微机械Z惯性传感器来解决，该微机械Z惯性传感器具有：

-构造在微机械功能层中的可运动的MEMS结构；

-与可运动的MEMS结构连接的扭转弹簧；和

-与扭转弹簧连接的弹簧装置，其中，弹簧装置构造成用于限定地阻止扭转弹簧正交于MEMS结构的敏感方向的偏转。

以该方式，在沿z方向获得扭转弹簧的柔性的同时有利地实现扭转弹簧沿正交于敏感方向的方向(例如沿x方向)的加固。结果，由此支持z惯性传感器的改进的传感行为。

根据第二方面，该任务借助用于制造微机械Z惯性传感器的方法来解决，所述方法具有以下步骤：

-提供构造在微机械功能层中的可运动的MEMS结构；

-提供与可运动的MEMS结构连接的扭转弹簧；和

-这样提供与扭转弹簧连接的弹簧装置，使得限定地阻止扭转弹簧正交于MEMS结构的敏感方向的偏转。

微机械Z惯性传感器的有利的实施方式是优选扩展方案。

微机械Z惯性传感器的一个有利扩展方案的特征在于，弹簧装置的高度约为扭转弹簧的高度的三分之一、更优选约为十分之一。以该方式提供弹簧装置的有利几何尺寸，其中，例如可以借助已知的模拟方法进行合适的设计。

该微机械Z惯性传感器的另一有利扩展方案的特征在于，弹簧装置固定在衬底上。由此，实现弹簧装置在Z惯性传感器内的稳定布置，其中，在衬底上的附接可以直接进行或借助辅助结构进行。

微机械Z惯性传感器的另一有利扩展方案的特征在于，弹簧装置至少部分地布置在可运动的MEMS结构下方。以该方式有利地支持Z惯性传感器的紧凑、节约资源和面积的结构。

微机械Z惯性传感器的另一有利扩展方案的特征在于，弹簧装置构造在构造在衬底与微机械功能层之间的层中。以该方式可以设置将一个层作为弹簧层和作为电极层的多重使用。

微机械Z惯性传感器的另一有利扩展方案的特征在于，弹簧装置至少部分地构造在微机械功能层的上方。由此，有利地实现弹簧装置的替代构造。

微机械Z惯性传感器的另一有利扩展方案的特征在于，扭转弹簧的一个端部与基本构造在微机械功能层上方的弹簧装置的一部分连接，而扭转弹簧的另一端部与基本构造在微机械功能层下方的弹簧装置的一部分连接。以该方式可以实现z惯性传感器相对于横向负载的更好脱耦，其中，尤其还能更好地抑制扭转弹簧的翻转运动。