專利名稱：用于微機(jī)電系統(tǒng)傳感器的彈性構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及用于MEMS 傳感器的可移動(dòng)元件的懸掛的彈性構(gòu)件。
背景技術(shù)：
許多設(shè)備和系統(tǒng)包括執(zhí)行各種監(jiān)測(cè)和/或控制功能的多個(gè)不同類型的傳感器。顯 微機(jī)械加工和其他微制造工藝的提高已經(jīng)導(dǎo)致各種各樣的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器的制 造，以執(zhí)行這些監(jiān)測(cè)和/或控制功能。MEMS傳感器可以形成在包括基板(也稱為處理層)、覆蓋基板的諸如氧化物的絕 緣犧牲層以及覆蓋絕緣層的活性層的晶片上。通常，MEMS傳感器典型地包括形成在活性層 中的可移動(dòng)元件，有時(shí)稱為檢測(cè)質(zhì)量?？梢苿?dòng)元件可以通過(guò)一組柔性構(gòu)件(也稱為彈簧或 彎曲件)耦合至基板。柔性構(gòu)件一般在中間位置(neutral position)將可移動(dòng)元件懸掛在基板上。中 間位置可平行于或不平行于耦合的基板。柔性構(gòu)件起作用來(lái)保持可移動(dòng)元件處于中間位 置，直到由于一些其他裝置選擇性地施加力而引起其偏轉(zhuǎn)?？梢苿?dòng)元件的移動(dòng)使柔性構(gòu)件 變形，從而在其中儲(chǔ)存勢(shì)能。一旦移除了力，儲(chǔ)存的勢(shì)能往往會(huì)將可移動(dòng)元件返回到其中間 位置。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)MEMS加速計(jì)經(jīng)歷加速時(shí)，該MEMS加速計(jì)的可移動(dòng)元件移動(dòng)?？梢苿?dòng) 元件的運(yùn)動(dòng)通過(guò)電子器件轉(zhuǎn)變?yōu)樾盘?hào)，該信號(hào)具有取決于加速度的參數(shù)值(例如，電壓、電 流、頻率等)。當(dāng)設(shè)計(jì)要求低橫向剛度(即，在預(yù)期的可移動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)方向上的低剛度)的 MEMS傳感器時(shí)，柔性構(gòu)件一般利用折疊式彈性結(jié)構(gòu)。圖1示出現(xiàn)有技術(shù)MEMS傳感器20的 頂視圖。MEMS傳感器20包括可移動(dòng)元件22，在圖1中通過(guò)向右上定向的陰影線來(lái)突出?？?移動(dòng)元件22適合于在方向24上橫向運(yùn)動(dòng)。固定器(anchor) 26 (在圖1中通過(guò)向右下定向 的陰影線突出)耦合至下面的基板28。MEMS傳感器20還包括互連在固定器26和可移動(dòng) 元件22之間的折疊式彈性構(gòu)件30。固定器26和折疊式彈性構(gòu)件30起作用來(lái)將可移動(dòng)元 件22懸掛在基板28上方?？梢苿?dòng)元件22在方向24上的橫向運(yùn)動(dòng)可由靠近可移動(dòng)元件22 的感測(cè)電極32來(lái)檢測(cè)，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。不幸的是，折疊式彈性構(gòu)件30在高的垂直載荷(諸如超過(guò)例如IOg的機(jī)械震動(dòng)) 下受到扭轉(zhuǎn)，這能在測(cè)試和使用中出現(xiàn)。實(shí)際上，在如此高的垂直載荷下會(huì)出現(xiàn)失效。例如， 可移動(dòng)元件22在折疊式彈性構(gòu)件30的附接點(diǎn)34施加的垂直載荷(與MEMS傳感器20的 平面圖垂直)對(duì)折疊式彈性構(gòu)件30引入力矩。垂直載荷能導(dǎo)致折疊式彈性構(gòu)件30在其附 接點(diǎn)34和/或折疊式彈性構(gòu)件30的折疊36處的扭轉(zhuǎn)。該扭轉(zhuǎn)顯著地降低垂直剛度并能 導(dǎo)致可移動(dòng)元件22的大的垂直位移。過(guò)量的垂直位移存在的問(wèn)題是可移動(dòng)元件22能接觸 基板28并粘到基板28，從而使得MEMS傳感器失效。在一些折疊式彈性設(shè)計(jì)中，由于折疊式 結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱，該問(wèn)題可能更加嚴(yán)重。


參考結(jié)合附圖考慮的詳細(xì)說(shuō)明和權(quán)利要求，能得到本發(fā)明的更全面的理解，其中， 在附圖中，類似參考數(shù)字指相似的項(xiàng)，且圖1示出現(xiàn)有技術(shù)微機(jī)電(MEMS)傳感器的頂視圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的微機(jī)電(MEMS)傳感器的頂視圖；圖3示出圖2的MEMS傳感器的側(cè)視圖；圖4示出圖2的MEMS傳感器的彈性構(gòu)件的透視圖；圖5示出與圖4的彈性構(gòu)件分開的彈性部分的透視圖；圖6示出與圖4的彈性構(gòu)件分開的支撐結(jié)構(gòu)的透視圖；以及圖7示出可包括圖2的MEMS傳感器的設(shè)備。
具體實(shí)施例方式參考圖2-3，圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的微機(jī)電(MEMS)傳感器40的頂視圖， 而圖3示出MEMS傳感器40的側(cè)視圖。MEMS傳感器40包括可移動(dòng)元件42，在圖2和3中 通過(guò)向右上定向的陰影線來(lái)突出?？梢苿?dòng)元件42適合于在橫向方向44上運(yùn)動(dòng)。固定器 46 (在圖2和3中通過(guò)向右下定向的陰影線突出)耦合至下面的基板48。MEMS傳感器40 還包括彈性構(gòu)件50，在圖2和3中通過(guò)點(diǎn)圖案來(lái)突出。彈性構(gòu)件50互連在固定器46和可 移動(dòng)元件42之間。固定器46和彈性構(gòu)件50起作用來(lái)將可移動(dòng)元件42懸掛在基板48上 方，如在圖3中具體示出的。可移動(dòng)元件42在橫向方向44上的運(yùn)動(dòng)可由靠近可移動(dòng)元件 42的感測(cè)電極52來(lái)檢測(cè)。在該實(shí)施方式中，彈性構(gòu)件50相對(duì)于可移動(dòng)元件42對(duì)稱地設(shè)置。具體地，MEMS傳 感器40包括四個(gè)大體相等的彈性構(gòu)件50，其中各對(duì)彈性構(gòu)件50從固定器46的相反側(cè)延 伸。該構(gòu)造將可移動(dòng)元件42懸掛在基板48上方，且基本上平行于基板48的平面。然而， 可移動(dòng)元件42在橫向方向44上是可移動(dòng)的，該方向44也基本上平行于基板48的平面。MEMS傳感器40可以為加速計(jì)或另外的MEMS感測(cè)設(shè)備。在該示例中，MEMS傳感器 40可以為單軸加速計(jì)，其在橫向方向44上相對(duì)具柔韌性，但在垂直方向54上相對(duì)具剛性。 如下面討論的，彈性構(gòu)件50的設(shè)計(jì)有效地防止了在彈性構(gòu)件50的附接點(diǎn)的扭轉(zhuǎn)，以便限制 可移動(dòng)元件42的垂直位移。結(jié)果，彈性構(gòu)件50的垂直剛度增加，從而限制了可移動(dòng)元件42 在垂直方向54上的移動(dòng)。限制了可移動(dòng)元件42的垂直移動(dòng)能緩解因可移動(dòng)元件42粘到 基板48而引起的MEMS傳感器40失效問(wèn)題。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，每個(gè)彈性構(gòu)件50包括梁56、梁58、梁60，所有的梁都以基 本上平行對(duì)齊的方式對(duì)齊。如所示，梁60位于梁56和梁58之間。一般，梁56和梁58中 的每一個(gè)耦合到固定器46和可移動(dòng)元件42中的一個(gè)，且相反地，梁60耦合至固定器46和 可移動(dòng)元件42中的另一個(gè)。在該示例中，梁56和梁58中的每一個(gè)耦合到固定器46中的 一個(gè)，且梁60耦合至可移動(dòng)元件42。但是，在可選實(shí)施方式中，梁56和梁58可耦合至可移 動(dòng)元件42，而梁60可耦合至固定器46中的一個(gè)。MEMS傳感器40可利用許多已知的和將來(lái)的MEMS制造工藝，包括例如沉積、影印、 蝕刻等等來(lái)制造。在一個(gè)示例中，可在基板48上沉積犧牲層(未示出)。諸如多晶硅這樣 的活性層隨后可被沉積在犧牲層上作為墊層。多晶硅活性層隨后能被圖案化并蝕刻以形成MEMS傳感器40的結(jié)構(gòu)。圖案化之后，利用已知工藝蝕刻犧牲層來(lái)從下面的基板48釋放可 移動(dòng)元件42和彈性構(gòu)件50。因而，盡管彈性構(gòu)件50和彈性構(gòu)件50的元件(在下面討論) 被不同地描述為“耦合至”和“附接至”MEMS傳感器40的其他元件，但是容易明白，術(shù)語(yǔ)“耦 合至”和“附接至”指在通過(guò)MEMS制造的圖案化和蝕刻工藝形成它們的過(guò)程中出現(xiàn)的MEMS 傳感器40的特定元件的物理連接。還應(yīng)注意，彈性構(gòu)件50和可移動(dòng)元件42可通過(guò)通孔 (為圖解清楚未示出)制造，該通孔提供用于蝕刻材料的通路，該蝕刻材料可被用來(lái)從下面 的基板48釋放彈性構(gòu)件50和可移動(dòng)元件42。 參考圖4-6，圖4示出MEMS傳感器40的彈性構(gòu)件50之一的透視圖。圖5示出與 彈性構(gòu)件50分開的彈性部分62的透視圖，而圖6示出與彈性構(gòu)件50分開的大體U型支撐 結(jié)構(gòu)64的透視圖。彈性構(gòu)件50的每一個(gè)都包括整體形成的彈性部分62和在彈性部分62 內(nèi)部的支撐結(jié)構(gòu)64。彈性部分62和結(jié)構(gòu)64的分開視圖被提供，使得能更清楚地看到彈性 部分62和支撐結(jié)構(gòu)64中的每一個(gè)的元件。接下來(lái)的論述描述了彈性構(gòu)件50之一。但是 應(yīng)理解，單個(gè)彈性構(gòu)件50的描述同等地適用于MEMS傳感器40的所有彈性構(gòu)件50。
在一個(gè)實(shí)施方式中，梁56和58均呈現(xiàn)相同的尺寸設(shè)計(jì)(即，寬度78和縱向長(zhǎng)度)， 并且梁60呈現(xiàn)與梁56和58的尺寸設(shè)計(jì)不同的尺寸設(shè)計(jì)(即，寬度80和/或縱向長(zhǎng)度)。 梁60的尺寸設(shè)計(jì)相對(duì)于梁56和58的尺寸設(shè)計(jì)不同導(dǎo)致梁60的橫向剛度(在方向44上) 相對(duì)于梁56和58的橫向剛度(在方向44上)不同。在所示實(shí)施方式中，梁60的橫向剛 度基本上小于梁56和58的橫向剛度，因?yàn)榱?0的寬度60小于梁56和58中的每一個(gè)的 寬度78。在另一實(shí)施方式中，梁60的寬度80可以大于梁56和58中的每一個(gè)的寬度78， 使得梁60的橫向剛度比梁56和58的橫向剛度大。在任一情形，不同的橫向剛度的結(jié)果是 在彈性構(gòu)件50的梁56、58和60之間產(chǎn)生合適的柔度。如上面結(jié)合圖3和4所示，彈性構(gòu)件50中的每一個(gè)包括基本上平行的梁56、58和 60，且梁60位于梁56和58之間。這些梁56、58和60形成彈性部分62的基礎(chǔ)。如圖5中 更容易看到的，梁56和58中的每一個(gè)包括一對(duì)細(xì)長(zhǎng)側(cè)壁，即，外側(cè)壁66和與側(cè)壁66間隔 開的內(nèi)側(cè)壁68。梁56和58中的每一個(gè)還包括相反的端70和72。端壁74在梁56的端70 處跨在側(cè)壁66和68之間。同樣，端壁76在梁58的端70處跨在側(cè)壁66和68之間。側(cè)壁 66和68的厚度與相應(yīng)的端壁74和76的長(zhǎng)度相結(jié)合限定梁56和58中的每一個(gè)的寬度78。 梁60還呈現(xiàn)基本上小于寬度66的寬度80。簡(jiǎn)要參考圖2，梁56和58中的每一個(gè)的側(cè)壁66的端72附接到固定器46。但是 梁56和58中的每一個(gè)的端70不附接到固定器46。而是，梁56和58為懸臂梁，在其一端， 即，端72耦合到固定器46，而端70是自由的。梁56和58中的每一個(gè)的側(cè)壁68的端72也不耦合到固定器46。而是，且參考圖 5，梁56和58中的每一個(gè)的側(cè)壁68的端72互相耦合，并且耦合至梁60。具體地，彈性部分 62還包括加強(qiáng)區(qū)域82。梁56和58中的每一個(gè)的側(cè)壁68的端72在加強(qiáng)區(qū)域82處互相附 接。另外，梁60的端84附接到加強(qiáng)區(qū)域82。但是，梁60的相反端86耦合至可移動(dòng)元件 42 (參見圖2)。彈性部分62的間隔開的側(cè)壁66和68為支撐結(jié)構(gòu)64提供空間。如圖6更容易 地看到的，支撐結(jié)構(gòu)64包括腿88和90。橫跨構(gòu)件92耦合在腿88和90的相應(yīng)的端94之 間。一般來(lái)說(shuō)，腿88靠近梁60的一個(gè)縱向側(cè)面定位，而腿90靠近梁60的相反的縱向側(cè)面定位。更具體地且如圖4所示，支撐結(jié)構(gòu)64的腿88位于梁56的側(cè)壁66和68之間，而其 相反的端96耦合至端壁74。同樣，支撐結(jié)構(gòu)64的腿90位于梁58的側(cè)壁66和68之間，而 其相反的端98耦合至端壁76。因而，腿88和90從梁56和58的相應(yīng)的端壁74、76懸臂， 使得橫跨構(gòu)件92形成支撐結(jié)構(gòu)64的自由端。彈性部分62的梁56、58和60的構(gòu)造產(chǎn)生相對(duì)較低的橫向剛度，使得它們易于響 應(yīng)于可移動(dòng)元件42(圖2)的運(yùn)動(dòng)而在橫向方向44上從中間位置偏轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)，可移動(dòng) 元件42的移動(dòng)使彈性部分62在橫向方向44上變形，從而在彈性構(gòu)件50中儲(chǔ)存勢(shì)能。另 外，支撐結(jié)構(gòu)64也隨彈性部分62的移動(dòng)而移動(dòng)。彈性構(gòu)件50中儲(chǔ)存的勢(shì)能趨向于在力一 旦被移除時(shí)使可移動(dòng)元件42返回到其中間位置。支撐結(jié)構(gòu)64對(duì)稱地橋接彈性部分62的梁56、58和60，且僅在彈性部分62上的兩 個(gè)位置附接到彈性部分62。對(duì)稱橋接和兩個(gè)附接位置大大地防止了單獨(dú)的柔韌性梁56、58 在垂直加載過(guò)程中扭轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)，在支撐結(jié)構(gòu)64附接到彈性部分62的端壁74和76的 端96處實(shí)現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)剛度。扭轉(zhuǎn)剛度有效地增加垂直剛度，以便抵抗響應(yīng)于垂直載荷54的 扭轉(zhuǎn)，否則該扭轉(zhuǎn)可能在梁56、58的端壁74、76至固定器46的附接點(diǎn)和/或在梁60至可 移動(dòng)元件42的單一附接點(diǎn)處發(fā)生。圖7示出其中可安裝MEMS傳感器40的設(shè)備96。設(shè)備96可以為許多設(shè)備中的任 意設(shè)備，諸如交通工具動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)、慣性制導(dǎo)系統(tǒng)、交通工具中的氣囊展開系統(tǒng)、各種設(shè) 備的保護(hù)系統(tǒng)以及許多其他科學(xué)和工程系統(tǒng)。MEMS傳感器40可以是能夠感測(cè)橫向方向 44(圖2)的加速度的單一軸加速計(jì)，且更適合于低加速度應(yīng)用，例如，低于10g，其在受到例 如25，OOOg的水平的機(jī)械震動(dòng)時(shí)失效。設(shè)備96可以包括加速計(jì)組件98，MEMS傳感器40結(jié)合到該加速計(jì)組件98中。在 該示例的情形中，加速計(jì)組件98與電路100通信，電路100可以包括，例如，處理器、硬盤驅(qū) 動(dòng)器和通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的常規(guī)總線結(jié)構(gòu)互連的其他部件。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí) 到，設(shè)備96可以包括許多其他部件，簡(jiǎn)單起見，在此不對(duì)這些其他部件進(jìn)行討論。而且，設(shè) 備96不必需要具有在此詳述的結(jié)構(gòu)。在該示例中，電路100監(jiān)測(cè)來(lái)自加速計(jì)組件98的信 號(hào)。這些信號(hào)能包括橫向方向44(圖2)上的加速度。從MEMS傳感器40輸出的加速度信 號(hào)被傳遞到輸入/輸出電路芯片102的感測(cè)電路，以在輸出到電路100之前進(jìn)行合適的處 理，如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。加速度信號(hào)具有取決于加速度的參數(shù)值(例如，電壓、電流、 頻率等)。此處描述的實(shí)施方式包括包含微機(jī)電(MEMS)傳感器的設(shè)備。MEMS傳感器包括將 可移動(dòng)元件支撐在基板上方的彈性構(gòu)件或彎曲件。每個(gè)彈性構(gòu)件為具有支撐結(jié)構(gòu)的對(duì)稱設(shè) 計(jì)，支撐結(jié)構(gòu)對(duì)稱地橋接彈性構(gòu)件的彈性部分的梁。梁的平行構(gòu)造和支撐結(jié)構(gòu)的包含有效 地抵抗因垂直加載而引起的扭轉(zhuǎn)。因而，實(shí)現(xiàn)了 MEMS傳感器的彈性設(shè)計(jì)，該彈性設(shè)計(jì)在測(cè) 量方向上充分地具柔性，但在垂直方向上相對(duì)具剛性。該剛性大大防止了附接的可移動(dòng)元 件的垂直運(yùn)動(dòng)以便減輕MEMS傳感器失效的問(wèn)題。盡管詳細(xì)地示出并描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員容易明 白，在不偏離本發(fā)明的精神或所附權(quán)利要求的范圍的情況下可對(duì)其進(jìn)行各種修改。例如， MEMS傳感器可適合于包括不同數(shù)量的固定器和/或不同數(shù)量的彈性構(gòu)件，如所示。此外，可 移動(dòng)元件能呈現(xiàn)各種其他形狀和尺寸，如所示。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器，所述傳感器包括可移動(dòng)元件，其適合于在第一方向上運(yùn)動(dòng)；固定器，其耦合到基板；以及彈性構(gòu)件，其互連在所述可移動(dòng)元件和所述固定器之間，所述彈性構(gòu)件中的每一個(gè)包 括基本上平行對(duì)齊布置的第一梁、第二梁和第三梁，所述第三梁位于所述第一梁和所述第 二梁之間，所述第一梁和所述第二梁中的每一個(gè)耦合至所述固定器和所述可移動(dòng)元件中的 一個(gè)，且所述第三梁耦合到所述固定器和所述可移動(dòng)元件中的另一個(gè)。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述彈性構(gòu)件中的每一個(gè)在所述第一方向上相對(duì) 具柔韌性而在第二方向上相對(duì)具剛性。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一梁和所述第二梁中的每一個(gè)為這樣的懸 臂梁所述懸臂梁的第一端耦合至所述固定器和所述可移動(dòng)元件中的所述一個(gè)并且所述懸 臂梁的第二端為自由的。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一梁和所述第二梁中的所述每一個(gè)呈現(xiàn)第 一尺寸設(shè)計(jì)，而所述第三梁呈現(xiàn)與所述第一尺寸設(shè)計(jì)不同的第二尺寸設(shè)計(jì)。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一梁和所述第二梁中的所述每一個(gè)呈現(xiàn)第 一寬度，而所述第三梁呈現(xiàn)第二寬度，所述第二寬度小于所述第一寬度。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述彈性構(gòu)件中的每一個(gè)還包括支撐結(jié)構(gòu)，所述 支撐結(jié)構(gòu)具有第一腿、第二腿以及耦合在所述第一腿和所述第二腿的相應(yīng)端之間的橫跨構(gòu) 件，所述第一腿和所述第二腿靠近所述第三梁的相反的縱向側(cè)面定位。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其中所述第一梁和所述第二梁中的所述每一個(gè)包括一對(duì)細(xì)長(zhǎng)側(cè)壁；所述第一腿位于所述第一梁的所述一對(duì)側(cè)壁之間；且所述第二腿位于所述第二梁的所述一對(duì)側(cè)壁之間。
8.如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述第一腿從橫跨在所述第一梁的所述一對(duì)側(cè)壁之間的第一端壁懸臂；且所述第二腿從橫跨在所述第二梁的所述一對(duì)側(cè)壁之間的第二端壁懸臂，且所述橫跨構(gòu) 件為所述支撐結(jié)構(gòu)的自由端。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述第一梁和所述第二梁中的所述每一個(gè)包括第 一側(cè)壁和與所述第一側(cè)壁間隔開的第二側(cè)壁，所述第一側(cè)壁附接到所述固定器和所述可移 動(dòng)元件中的所述一個(gè)，且所述第一梁和所述第二梁中的所述每一個(gè)的所述第二側(cè)壁互相連 接并連接到所述第三梁。
10.如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中，所述彈性構(gòu)件中的所述每一個(gè)包括加強(qiáng)區(qū)域，所 述第一梁和所述第二梁的所述第二側(cè)壁經(jīng)由所述加強(qiáng)區(qū)域互相連接，所述第三梁的第一端 連接到所述加強(qiáng)區(qū)域，且所述第三梁的第二端附接到所述固定器和所述可移動(dòng)元件中的所 述另一個(gè)。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述MEMS傳感器包括用于檢測(cè)所述第一方向上的 加速度的加速計(jì)，所述可移動(dòng)元件響應(yīng)于在所述第一方向上的所述加速度而移動(dòng)。
12.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述加速計(jì)檢測(cè)在所述第一方向上小于IOg的所述加速度。
13.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述彈性構(gòu)件支撐設(shè)置在所述基板上方且基本 上平行于所述基板的平面而對(duì)齊的所述可移動(dòng)元件，且所述第一方向基本上平行于所述基 板。
14.一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器，所述傳感器包括 可移動(dòng)元件，其適合于在第一方向上運(yùn)動(dòng)；固定器，其耦合到基板；以及彈性構(gòu)件，其互連在所述可移動(dòng)元件和所述固定器之間，所述彈性構(gòu)件中的每一個(gè)包括第一梁，其呈現(xiàn)第一寬度；第二梁，其呈現(xiàn)所述第一寬度，所述第一梁和所述第二梁中的每一個(gè)耦合至所述固定 器和所述可移動(dòng)元件中的一個(gè)，且所述第一梁和所述第二梁中的所述每一個(gè)包括第一側(cè)壁 和第二側(cè)壁；第三梁，其位于所述第一梁和所述第二梁之間，所述第三梁呈現(xiàn)小于所述第一寬度的 第二寬度，所述第三梁耦合到所述固定器和所述可移動(dòng)元件中的另一個(gè)，所述第一梁、所述 第二梁和所述第三梁基本上平行對(duì)齊地布置；以及支撐結(jié)構(gòu)，其具有第一腿、第二腿和耦合在所述第一腿和所述第二腿的相應(yīng)端之間的 橫跨構(gòu)件，所述第一腿位于所述第一梁的所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁之間，且所述第二 腿位于所述第二梁的所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁之間。
15.如權(quán)利要求14所述的MEMS傳感器，其中，所述第一梁和所述第二梁中的所述每一 個(gè)為這樣的懸臂梁所述懸臂梁的第一端耦合至所述固定器和所述可移動(dòng)元件中的所述一 個(gè)并且所述懸臂梁的第二端為自由的。
16.如權(quán)利要求14所述的MEMS傳感器，其中所述支撐結(jié)構(gòu)的所述第一腿從橫跨在所述第一梁的所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁之 間的第一端壁懸臂；且所述支撐結(jié)構(gòu)的所述第二腿從橫跨在所述第二梁的所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁之 間的第二端壁懸臂，且所述橫跨構(gòu)件為所述支撐結(jié)構(gòu)的自由端。
17.如權(quán)利要求14所述的MEMS傳感器，其中所述第一梁和所述第二梁中的所述每一個(gè)的所述第一側(cè)壁附接到所述固定器和所述 可移動(dòng)元件中的所述一個(gè)；所述彈性構(gòu)件中的所述每一個(gè)包括加強(qiáng)區(qū)域，所述第一梁和所述第二梁中的所述每一 個(gè)的所述第二側(cè)壁經(jīng)由所述加強(qiáng)區(qū)域互相連接；且所述第三梁包括連接到所述加強(qiáng)區(qū)域的第一端和附接到所述固定器和所述可移動(dòng)元 件中的所述另一個(gè)的第二端。
18.一種微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感器，包括 可移動(dòng)元件，其適合于在第一方向上運(yùn)動(dòng)； 固定器，其耦合到基板；以及彈性構(gòu)件，其互連在所述可移動(dòng)元件和所述固定器之間，所述彈性構(gòu)件中的每一個(gè)包括第一懸臂梁；第二懸臂梁，所述第一懸臂梁和所述第二懸臂梁中的每一個(gè)具有第一側(cè)壁和與所述第 一側(cè)壁間隔開的第二側(cè)壁，所述第一梁和所述第二梁中的所述每一個(gè)的所述第一側(cè)壁耦合 至所述固定器和所述可移動(dòng)元件中的一個(gè)，所述第一梁和所述第二梁中的每一個(gè)具有自由 端；以及第三梁，其設(shè)置在所述第一梁和所述第二梁之間，所述第一梁、所述第二梁和所述第 三梁基本上平行對(duì)齊地布置，且所述第三梁耦合到所述固定器和所述可移動(dòng)元件中的另一個(gè)，所述第一梁和所述第二梁中的所述每一個(gè)的所述第二側(cè)壁互相連接并連接到所述第三梁。
19.如權(quán)利要求18所述的MEMS傳感器，其中，所述彈性構(gòu)件中的所述每一個(gè)包括加強(qiáng) 區(qū)域，所述第一梁和所述第二梁的所述第二側(cè)壁經(jīng)由所述加強(qiáng)區(qū)域互相連接，所述第三梁 的第一端連接到所述加強(qiáng)區(qū)域，且所述第三梁的第二端附接到所述固定器和所述可移動(dòng)元 件中的所述另一個(gè)。
20.如權(quán)利要求18所述的MEMS傳感器，其中所述第一梁包括橫跨在所述第一梁的所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁之間的第一端壁；所述第二梁包括橫跨在所述第二梁的所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁之間的第二端壁；且所述彈性構(gòu)件中的所述每一個(gè)還包括支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)具有第一腿、第二腿和 耦合在所述第一腿和所述第二腿的相應(yīng)端之間的橫跨構(gòu)件，所述第一腿位于所述第一梁的 所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁之間，且從所述第一端壁懸臂，所述第二腿位于所述第二梁 的所述第一側(cè)壁和所述第二側(cè)壁之間，且從所述第二端壁懸臂，且所述橫跨構(gòu)件為所述支 撐結(jié)構(gòu)的自由端。
全文摘要
一種設(shè)備(96)包括微機(jī)電(MEMS)傳感器(40)。傳感器(40)包括適合于在第一方向(44)上運(yùn)動(dòng)的可移動(dòng)元件(42)和耦合到基板(48)的固定器(46)。MEMS傳感器(40)還包括彈性構(gòu)件(50)，彈性構(gòu)件(50)互連在可移動(dòng)元件(42)和固定器(46)之間。每個(gè)彈性構(gòu)件(50)包括基本上平行對(duì)齊布置的梁(56、58、60)，梁(60)設(shè)置在其他梁(56、58)之間。梁(56、58)中的每一個(gè)耦合至固定器(46)，且梁(60)耦合到可移動(dòng)元件(42)。每個(gè)彈性構(gòu)件(50)還包括支撐結(jié)構(gòu)(64)，該支撐結(jié)構(gòu)(64)與梁(56、58)結(jié)合以對(duì)彈性構(gòu)件(50)的梁(56、58)提供垂直剛度。
文檔編號(hào)B81B7/00GK101999080SQ200980112796
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月14日
發(fā)明者阿倫·A·蓋斯貝格爾 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司