[发明专利]微机械惯性传感器

说明书

本发明涉及一种微机械惯性传感器(100)，具有：‑衬底(10)；‑至少两个相同的、分别具有可运动的非对称的振动质量(21a、21b、31a、31b)的z传感器芯(20、30)，其中，所述可运动的非对称的振动质量(21a、21b、31a、31b)能够分别围绕扭转轴(22、32)扭转；‑其特征在于，这两个z传感器芯(20、30)相对彼此扭转180°地布置在所述衬底(10)上。

技术领域

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

背景技术

已知的微机械加速度或惯性传感器通常具有MEMS结构。

这样制造的可运动的MEMS结构(“振动质量”)大部分以另外的工序借助罩晶片密封。根据应用，在由此封闭的容积内部包含合适的内压，其中，所述封闭大部分通过密封玻璃键合方法或通过共晶键合方法、例如通过AlGe实现。

为了在这种制造过程中制造z加速度传感器，在微机械功能层中构造摆杆结构，所述摆杆结构通过扭转弹簧锚固在衬底上。摆杆结构的质量分布非对称地构造，其中，在摆杆结构下方布置有两个电极面，以便可以在测量技术方面电容式地感测摆杆结构的偏移。

该布置不利的是，这样构造的摆杆承受热偏移效应，该热偏移效应可以将力在一侧施加到摆杆上。当热传播这样形成，使得两个摆杆侧承受不同的热影响时，尤其是这种情况。只要在小质量侧和大质量侧上的热绝缘是不同的，那么z摆杆在大质量侧和小质量侧的传统优化没有消除该误差。

如果在z惯性传感器上作用有垂直温度梯度，那么在传感器中产生辐射效应。来自冷侧的气体原子具有小于来自热侧的气体原子的速度，其中，通过这些不同速度的原子与可运动的质量的碰撞将力施加到可运动的质量上。

前面描述的已知的具有非对称摆杆的z惯性传感器以不期望的摆杆偏移的形式对这种气体动力非常强烈地做出反应。对称摆杆也对于温度梯度做出反应。这能够基于以下原因：在层厚度中在摆杆的轻侧和重侧之间的穿孔不同，由此在那里发生气体原子的不同的脉冲传递，所述脉冲传递引起力。

对于限定的内压和目标温度可以这样适配各个穿孔的大小，使得两侧处于平衡中。但每个温度或压力改变又将z惯性传感器从平衡中带出来。

发明内容

因此，本发明的任务是，在避免上面提到的缺点的情况下提供微机械惯性传感器。

根据第一方面，所述任务通过一种微机械惯性传感器解决，所述微机械惯性传感器具有：

-衬底；

-至少两个相同的、分别具有可运动的非对称的振动质量的z传感器芯，其中，可运动的非对称的振动质量可以分别围绕扭转轴扭转；

-其特征在于，两个z传感器芯相对彼此扭转180°地布置在衬底上。

以该方式，提供一种微机械惯性传感器，该微机械惯性传感器可以沿z方向进行传感。由于两个传感器芯以180°扭转的布置，可以进行传感器信号的改善的分析处理，因为可以消除或至少强烈地减小热流，所述热流以辐射效应不利地作用到振动质量上。由此可以有利地补偿偏移误差和/或旋转效应。

根据第二方面，所述任务通过一种用于制造微机械惯性传感器的方法解决，所述方法具有以下步骤：

-提供衬底；

-在衬底上提供至少两个相同的、分别具有可运动的非对称的振动质量的z传感器芯，其中，可运动的非对称的振动质量布置成可以分别围绕扭转轴扭转，其中，两个z传感器芯相对彼此扭转180°地布置在衬底上。

微机械惯性传感器的优选扩展方案是从属权利要求的主题。