微機械結構元件和用於製造微機械結構元件的方法

2023-04-23 11:35:21

微機械結構元件和用於製造微機械結構元件的方法
【專利摘要】本發明涉及微機械結構元件，具有一具有主延伸平面的襯底、沿第一平面扁平延伸的第一電極、沿第二平面扁平延伸的第二電極和沿第三平面扁平延伸的第三電極，第一、第二和第三平面平行於主延伸平面定向且沿與主延伸平面垂直的法線方向間隔地相疊布置，微機械結構元件具有能偏移的質量元件，其不僅能平行也能垂直於主延伸平面偏移，第二電極與質量元件抗相對運動地連接且在靜止位置中沿與法線方向平行的投影方向具有與第一電極的第一重疊區域並且沿與投影方向平行的投影方向具有與第三電極的第二重疊區域，質量元件沿第三平面扁平延伸，質量元件具有沿第三平面扁平延伸且平行於法線方向完全穿過質量元件延伸的凹部，第三電極至少部分地布置在凹部中。
【專利說明】微機械結構元件和用於製造微機械結構元件的方法

【技術領域】
[0001] 本發明從一種根據權利要求1的前序部分所述的微機械結構元件出發。

【背景技術】
[0002] 該種微機械結構元件是普遍公知的。例如普遍公知了如下的微機械的轉動速率傳 感器，其配置用於探測轉動速率傳感器的轉動運動和/或旋轉運動。此外，普遍公知了線性 振蕩的震動巧螺儀，其中，在該些轉動速率傳感器的情況下，所述轉動速率傳感器的可動結 構的部件被驅動用於一沿著一驅動方向的驅動振蕩。根據所述轉動速率傳感器的圍繞一與 所述驅動方向垂直的轉動軸線的轉動速率，產生科裡奧利力（Coriolisk巧fte)，所述科裡 奧利力引起傳感器結構的部件垂直於所述驅動方向W及垂直於所述轉動軸線的探測振蕩。 此外，在所述傳感器結構中布置有探測電極，所述探測電極探測所述探測振蕩。
[000引信號從所述驅動振蕩到所述探測電極中的禪合（tiberkopplung)通常稱作正交 (如a化atur)。正交信號尤其是如下的信號，當轉動速率傳感器不被W-轉動速率加載時， 所述信號就在所述探測電極上出現。針對正交信號的出現的典型的原因是在製造過程中的 參數散布（Parameterstreuungen)，其例如通過不準確地彼此平行布置的場結構或場結構 的結構寬度中的偏差而引起。由此例如產生不同的場強，所述場強尤其導致所述驅動振蕩 到所述探測振蕩中的禪合且因此導致一正交信號。
[0004] 不利的是，正交平衡力W如下方式與沿著所述探測方向的偏移相關，使得所述正 交平衡力同樣會根據沿著所述探測方向的偏移而改變。由此提高了傳感器系統相對於外部 的幹擾刺激的震動靈敏度。此外，所述傳感器系統的有效的諧振頻率具有一不希望的工作 點相關性。


【發明內容】

[0005] 因此本發明的任務在於，提供一種微機械結構元件和一種改進的用於製造微機械 結構元件的方法，其中，改善了正交平衡並且比較節省位置地構造出所述微機械結構元件。
[0006] 根據並列權利要求所述的根據本發明的微機械結構元件和根據本發明的用於制 造微機械結構元件的方法相對於現有技術具有如下優點，即通過第H電極至少部分地在質 量元件的凹部中的布置，提供了一種比較節省位置的微機械結構元件，其中，仍能夠相對於 現有技術改善正交平衡。尤其是不僅一由第一電極、第二電極、第H電極和凹部形成的正交 平衡結構的延伸長度是比較節省位置的，該延伸長度不僅沿著一平行於主延伸平面的橫向 方向而且平行於法線方向。
[0007] 優選地，平衡電極，也就是說例如第一電極和第H電極，不僅布置在可動結構的下 方，也就是說例如布置在第二電極和襯底之間，而且布置在可動結構的上方，也就是說例如 沿著一與法線方向平行的從襯底向第二電極定向的方向布置在第二電極的上方。通過平衡 電極在被稱作可動結構的第二電極的下方和上方的布置，有利地實現了，在沿著探測方向 的幹擾的情況下，由平衡電極產生的第一和第二平衡力的總力大致上不改變。此外，有利地 實現了，平衡電極在相同電壓的情況下是比較小的，也就是說例如W-平行於主延伸平面 的小的延伸長度來構造。尤其平衡電極是對稱地布置的。對稱在此尤其涉及一電極面，也就 是說例如所述第一、第二和/或第H電極的平行於主延伸平面延伸的表面，和/或重疊，也 就是說第一和/或第二重疊區域，和/或第一和第二電極W及第H和第二電極之間的間距。 優選地，可動結構或者說第二電極在平衡結構的區域中，也就是說例如在凹部的區域中，完 全地或部分地在一具有第二平面的第二層中形成。此外，尤其上面的電極，也就是說第H電 極，完全地或部分地在一具有第H平面的第H層中形成。優選地，為了平衡正交信號，第一 電極、第二電極、第H電極和凹部如此布置和/或構造，使得在質量元件的驅動振蕩期間， 產生作用到第二電極、且因此作用到質量元件上的時間上變化的靜電的平衡力，所述平衡 力如此定向，使得它們尤其在所述驅動振蕩期間抑制所述質量元件沿著所述探測方向的偏 移，用W如此地平衡正交信號。
[0008] 優選地，所述微機械結構元件是一轉動速率傳感器，其中，該轉動速率傳感器配置 用於探測一圍繞一與主延伸平面基本上平行的轉動軸線的轉動速率。優選地，在該情況下， 可偏移的質量元件是所述轉動速率傳感器的科裡奧利元件。優選地，所述質量元件基本上 平行於主延伸平面可偏移，也就是說例如所述質量元件沿著一與主延伸平面基本上平行的 驅動平面，尤其優選線性地可偏移，或者說可驅動用於一驅動振蕩。此外，所述質量元件也 沿著一與主延伸平面基本上垂直的法線方向可偏移，也就是說例如所述質量元件沿著一與 法線方向平行的探測方向可偏移，尤其根據所述驅動運動和所述轉動速率傳感器的圍繞所 述轉動軸線的轉動運動。優選地，所述第一、第二和第H平面沿著一與法線方向基本上平行 的投影方向W如下方式間隔地相疊布置，使得所述第一、第二和第H電極電絕緣地相互布 置。優選地，該裡一主要沿著一平面扁平地延伸的電極或者說質量元件意味著，所述電極或 者說所述質量元件具有一主延伸平面，其中，該主延伸平面平行於所述平面布置並且所述 電極或者說所述質量元件處於所述平面中和/或所述平面與所述電極或者說所述質量元 件相交。
[0009] 優選地，所述微機械結構元件具有一正交平衡結構，其包括所述第一電極、所述第 二電極和所述第H電極。優選地，所述第一電極也稱作第一平衡電極，並且所述第H電極也 稱作第二平衡電極。優選地，所述第一電極、所述第二電極和所述第H電極配置用於在探測 期間正交平衡，也就是說例如所述第一電極配置用於產生一基本上朝向所述第一電極作用 到所述第二電極上的平衡力，並且所述第H電極配置用於產生一基本上朝向所述第H電極 作用到所述第二電極上的其它的平衡力。優選地，所述平衡力和所述其它的平衡力設置用 於平衡一在所述驅動振蕩期間作用到所述質量元件上的正交力。尤其當所述微機械結構元 件基本上布置在一慣性系統中並且在所述平衡電極和所述第二電極之間基本上不存在電 位差時，所述正交力導致所述質量元件沿著法線方向的偏移。此外，所述重疊區域優選是 與偏移相關的，從而所述平衡力也是與偏移相關的。尤其所述微機械結構元件在靜止位置 (Ruhelage)中僅具有在運動的質量、也就是說例如所述第二電極和一電極、也就是說所述 第一和/或第H電極之間的比較小的重疊。該樣，除了彼此對稱地布置的平衡力之外，也可 W進一步改善一隨著所述運動而變化的力相對於與該運動無關的力之比。
[0010] 尤其所述靜止位置表示所述質量元件或者說一由所述質量元件和所述第二電極 形成的慣性（seismischen)質量或質量單元，使得該慣性質量在一力平衡中，也就是說例 如當沒有施加外部的加速度、轉動速率和/或所述質量元件-其也叫做慣性質量-不被驅 動用於驅動運動時。所述靜止位置尤其基本上通過彈性地在襯底上息掛的可振蕩的慣性質 量的有效的彈黃剛性來確定。
[0011] 優選地，所述第H電極至少部分地布置在所述凹部中，也就是說所述第H電極平 行於法線方向沿著一第H高度基本上小於或基本上等於所述凹部平行於法線方向的延伸 長度延伸。優選地，所述凹部平行於法線方向完全地穿過所述質量元件並且主要基本上沿 著所述第H平面延伸，也就是說例如所述第二電極基本上W如下方式與所述質量元件抗相 對運動地連接，使得所述第二電極和所述凹部平行於法線方向具有一其它的重疊區域，其 中，所述第二電極主要在所述其它的重疊區域中延伸。
[0012] 本發明的有利的設計方案和改進方案可從從屬權利要求、W及參照附圖的描述中 獲悉。
[0013] 根據一種優選的改進方案設置成，所述第二電極平行於法線方向具有一與所述第 一電極的第一間距W及一與所述第H電極的第二間距，其中，所述第一間距和所述第二間 距基本上大小相等。由此有利地實現了，在幹擾，例如一平行於探測方向作用到質量元件上 的正交力的情況下，通過所述平衡電極產生的總平衡力大致上不改變。
[0014] 根據另一種優選的改進方案設置成，所述第二電極是無承載地（化eitragend)構 造的。由此有利地實現了，所述第H電極布置在所述凹部中且由此減少了位置需求。
[0015] 根據另一種優選的改進方案設置成，所述第一重疊區域和所述第二重疊區域基本 上大小相等，和/或沿著一與法線方向平行的投影方向並排布置，和/或關於一與所述第二 平面基本上平行的對稱軸線鏡像對稱。由此有利地實現了提供一正交平衡系統，其中，平均 來講不產生基本偏移，並且平均來講產生對稱的、也就是說相反地定向的並且在數值上大 小相等的作用到所述第二電極或者說所述質量元件上的平衡力。
[0016] 根據另一種優選的改進方案設置成，一施加在所述襯底上的第一層基本上包括所 述第一電極，並且一施加在所述第一層上的第二層基本上包括所述第二電極，其中，一施加 在所述第二層上的第H層基本上包括所述第H電極，其中，所述質量元件、所述凹部和所述 第H電極至少部分地或完全地由同一第H層形成。由此有利地實現了提供一種特別節省位 置的微機械結構元件，其具有一比較小的正交平衡結構，其中，探測信號的信號品質仍比較 好。優選地，所述第二電極作為平面的電極由第二層、尤其多晶娃層形成。優選地，所述第 一、第二和第H層分別通過氧化層分開並且可W尤其通過蝕刻過程來釋放，其中，所述氧化 層也用作犧牲層。尤其是為此形成了用於一氣態的蝕刻介質的蝕刻介入的進入孔。此外優 選地，在傳導性的層之間布置用於在所述層中結構化的結構元件的電接觸的導電的和/或 機械的連接，例如用於建立所述質量元件和所述第二電極之間的導電連接。
[0017] 根據另一種優選的改進方案設置成，所述第一電極和所述第H電極位置固定地與 所述襯底連接，其中，所述凹部具有一主延伸方向，其中，所述第H電極主要沿著一與所述 主延伸方向平行的電極方向基本上在所述凹部的內部縱長地（Uinglic.h)延伸。由此有利地 實現了，提供一種平行於法線方向的具有一特別小的高度的正交平衡結構。
[0018] 根據另一種優選的改進方案設置成，所述微機械結構元件具有一另外的第一電極 和一另外的第H電極，其中，所述第一電極和所述另外的第一電極沿著一與法線方向平行 的投影方向並排地並且相互電絕緣地布置，其中，所述第H電極和所述另外的第H電極沿 著一與法線方向平行的投影方向並排地相互電絕緣地布置，其中，所述另外的第H電極主 要沿著一與電極方向基本上平行的另外的電極方向基本上在所述凹部的內部縱長地延伸。 由此有利地實現了，改善所述正交平衡。
[0019] 根據另一種優選的改進方案設置成，所述微機械結構元件具有一主要沿著所述第 二平面扁平地延伸的探測電極，其中，所述探測電極配置用於電容地探測所述慣性質量沿 著法線方向的偏移，其中，所述第一電極沿著一與法線方向平行的投影方向至少部分地布 置在所述探測電極和所述襯底之間。由此有利地實現了，獲得一比較好的探測信號，因為所 述探測電極可W構造得比較大且因此提高了由所述質量元件和所述探測電極形成的探測 結構的電容。
[0020] 根據另一種優選的改進方案設置成，所述第H電極具有一平行於法線方向延伸的 層高，其中，所述質量元件、所述凹部和/或所述第H電極完全地沿著該層高延伸。由此有 利地實現了，提供一種平行於法線方向的具有一特別小的高度的正交平衡結構。
[0021] 根據另一種優選的改進方案設置成，所述第一電極和所述第H電極是正交平衡電 極，其中，所述第一電極配置用於產生一基本上朝向所述第一電極作用到所述第二電極上 的平衡力，其中，所述第H電極配置用於產生一基本上朝向所述第H電極作用到所述第二 電極上的其它的平衡力。由此有利地實現了提供一正交平衡系統，其中，平均來講不產生基 本偏移，並且平均來講產生對稱的、也就是說相反地定向的並且在數值上大小相等的作用 到所述第二電極或者說所述質量元件上的平衡力。優選地，所述平衡力反向地平行於所述 其它的平衡力。優選地，所述平衡力的數值基本上等於所述其它的平衡力的數值。
[0022] 根據本發明的方法的一種優選的改進方案規定，在第H製造步驟中如此地構造所 述第H層，使得所述第H層具有一平行於法線方向延伸的層高，其中，所述質量元件、所述 凹部和/或所述第H電極W如下方式構造，使得所述質量元件、所述凹部和/或所述第H電 極完全地沿著該層高延伸。由此有利地實現了，提供一種平行於法線方向的具有一特別小 的高度的正交平衡結構。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 本發明的實施例在附圖中示出並且在下面的描述中詳細闡釋。
[0024] 其中：
[0025] 圖1至5在一示意圖中示出了根據本發明的不同的實施方式的微機械結構元件，
[0026] 圖6至7在一示意性側視圖中示出了根據本發明的不同的實施方式的微機械結構 元件，
[0027] 圖8至10在不同的示意性俯視圖中示出了根據本發明的一種實施方式的微機械 結構元件，
[0028] 圖11在一示意性的截面視圖中示出了根據本發明的一種實施方式的微機械結構 元件，
[0029] 圖12至14在不同的示意性俯視圖中示出了根據本發明的一種實施方式的微機械 結構元件。

【具體實施方式】
[0030] 在不同的附圖中相同的部件始終設有相同的附圖標記且因此通常也分別僅命名 或者說提到一次。
[0031] 在圖1中在一示意性的截面視圖中示出了根據本發明的一種實施方式的微機械 結構元件1。該微機械結構元件1在此具有一可動的質量元件40,尤其一娃結構40,其沿著 X方向101可偏移，也就是說例如可驅動用於一驅動振蕩（Antriebsschwingung)。此外，所 述質量元件40沿著一與X方向101垂直的Z方向103可偏移。該Z方向在此也稱作法線 方向103或探測方向103,其中，所述法線方向103基本上垂直於所述微機械結構元件1的 襯底2(參見圖5)的主延伸平面100定向。優選地，根據一經測量的電容變化來探測所述 質量元件40的探測偏移或者說探測運動。優選地，所述可動的質量元件40通過一蝕刻方 法產生，其中，在一娃層30中W高的高寬比（Aspektverh副化is)產生溝槽抽)en) 44。 在此情況下，優選將比較厚的由娃製成的層30下方的一犧牲層50去除。由此有利地實現 了可動的娃層40或者說所述質量元件40的釋放（化eizustellen)。優選地，在所述可動的 娃結構40的下方布置一薄的多晶娃層10作為平面的電極，其中，所述多晶娃層10 構造成用於可動的或固定的娃結構40的連接件51，或者構造成可動的比較厚的娃層30下 方的電極，或者構造成導線器件或者說印製導線14、14'。在圖2中在一示意性的側 視圖中示出了根據本發明的一種實施方式的微機械結構元件1。在此，該微機械結構元件1 構造成轉動速率傳感器1，其中，所述質量元件40和一另外的質量元件40' W如下方式布置 在所述襯底2上，使得該兩個質量元件40、40'可驅動用於一沿著一驅動平面501的反相的 (gegenphasigen)驅動振蕩。在此，將所述轉動速率傳感器1 W-圍繞一轉動軸線500的 轉動速率加載，從而根據一圍繞所述轉動軸線500的轉動運動並且根據沿著所述驅動平面 501的驅動運動，將所述質量元件40和所述另外的質量元件40'沿著相反地平行的探測方 向503平行於法線方向103偏移。根據在製造過程中的參數散布，即使當不存在轉動速率 時，也會出現一沿著探測方向503的偏移。為了平衡作用到所述質量元件40、40'上的正交 力（QuadraturkrSfte)，布置平衡電極，該些平衡電極配置用於正交平衡。在圖3中一第一 電極11和一另外的第一電極11'沿著一與法線方向103平行的投影方向布置在所述質量 元件40和所述襯底2之間，其中，所述第一電極11平行於X方向101從所述質量元件40 伸出，並且沿著一投影方向具有一與所述可動的質量元件40的第一重疊區域23。例如將 所述第一電極11或者說所述另外的第一電極11'利用一直流電壓加載，該直流電壓在此通 過符號示出。由此，平行於法線方向、尤其朝向所述第一電極11產生一作用到所述質 量元件上的一時間上可變的平衡力或一恆定的平衡力。尤其布置兩個第一電極11和/或 另外的第一電極11'，用W平衡兩個相互聯接的質量元件40的正交力。在圖4中示出了一 微機械結構元件1，其中，所述質量元件40布置在所述第一電極11和一第H電極31之間， 其中，所述質量元件在此具有一第二電極或者說構造成一第二電極21。在此，所述第一電極 11沿著一與法線方向103平行的投影方向布置在所述第H電極31下方。在此，所述第一電 極11配置用於產生一基本上朝向所述第一電極11作用到所述第二電極21或者說所述質 量元件40上的平衡力（通過箭頭尖部103'示出），其中，所述第H電極31配置用於產生一 基本上朝向所述第H電極31作用到所述第二電極21或者說所述可動的質量50上的其它 的平衡力（通過箭頭尖部103"示出）。在圖5中示出了一微機械結構元件1，其基本上相 應於在圖3中示出的實施方式。在此，在所述襯底2上在所述襯底2和所述可偏移的質量元 件40之間布置一第一電極11和一另外的第一電極11'，其中，所述質量元件在此尤其導電 地構造並且在該情況下例如也可W稱作第二電極21。優選地，所述微機械結構元件1藉助 於一氧化物-犧牲層方法來製造，從而所述第一電極或者說所述另外的第一電極11'的第 一電極面或者說另外的第一電極面具有一沿著所述第一平面10'延伸的第一電極寬度12， 並且所述另外的第一電極具有一另外的第一電極寬度12'，所述第一電極寬度和所述另外 的第一電極寬度分別具有一最小寬度，尤其不低於所述最小寬度，因為所述第一或者說所 述另外的第一電極否則就被底切（unter扣zO並且尤其不連接或者說不足夠地連 接到所述襯底2上。在此，所述可偏移的質量元件40具有一凹部41，該凹部具有一平行於 X方向101延伸的凹部寬度42'。在此，該凹部寬度42'基本上等於所述可偏移的質量元件 40的一平行於X方向101延伸的兩倍的偏移振幅501'。在此，所述第一或者說所述另外的 第一電極11、11'沿著各一個與Z方向103平行的投影方向具有與所述可偏移的質量40的 一第一或者說一另外的第一重疊區域23、23'。此外，所述第一或者說所述另外的第一電極 具有一平行於所述第一平面10'延伸的第一或者說另外的第一電極面13、13'，所述 第一或者說所述另外的第一電極面沿著一與法線方向103平行的投影方向與所述凹部41 重疊。為了實現一良好的正交平衡，優選不僅所述第一或者說所述其它的第一重疊區域而 且所述第一或者說所述另外的第一電極面13、13'平行於X方向101在一比所述可動的質 量40的偏移振幅501'更大的或至少相等的長度上延伸。所述第一或者說所述另外的第一 電極寬度12、12"-例如由製造引起-平行於X方向在一長度上延伸，該長度大於兩倍的偏 移振幅501'，從而在圖5中所示的實施方式中的正交平衡結構比較大。
[0032] 在圖6中在一示意性的側視圖中示出了根據本發明的一種實施方式的微機械結 構元件1。在此，所述結構元件1具有一襯底，該襯底具有一與X方向101和Y方向102基 本上平行的或者說與Z方向103-也稱作法線方向103-基本上垂直的主延伸平面100。在 此，所述微機械結構元件1尤其構造成轉動速率傳感器1並且具有一正交平衡系統11、11'、 21、 21'、31、31'、41，其中，所述正交平衡系統、21、21'、31、31'、41在一平行於X方向 的比較小的寬度101'上延伸。
[0033] 在此，在所述襯底上布置一第一電極11和一另外的第一電極11'，其中，所述第一 和所述另外的第一電極11'主要沿著一第一平面10'在所述結構元件1的第一層10中扁 平地延伸。
[0034] 優選地，所述結構元件11還具有一第二電極21、一另外的第二電極21和一探測電 極22,其中，所述第二電極、所述另外的第二電極和/或所述探測電極22沿著一第二平面 20'基本上扁平地延伸。在此，所述第二電極21、所述另外的第二電極21和所述探測電極 22, 尤其部分地或完全地在一第二層20"中形成。
[00巧]優選地，所述探測電極22分別沿著一與法線方向103平行的投影方向重疊所述第 一和/或所述另外的第一電極11、11'。
[0036] 所述結構元件1還具有一可偏移的元件40、一第H電極31和一另外的第H電極 31'，其中，所述可偏移的元件40、所述第H電極31和所述另外的第H電極31分別主要沿著 一與所述主延伸平面100基本上平行的第H平面30"扁平地延伸，並且尤其部分地或完全 地在所述結構元件1的一第H層30中形成。在此，所述質量元件40具有一凹部41，其中， 該凹部沿著一與法線方向103平行的投影方向完全穿過所述質量元件40延伸。優選地，所 述凹部41沿著所述投影方向的延伸長度基本上等於所述第H層30的第H層高30'。優選 地，此外所述質量元件和/或所述第H電極31和/或所述另外的第H電極31'沿著所述投 影方向的延伸長度基本上等於所述第H層30的第H層高30"。優選地，所述第一層10具 有一第一層高10"並且所述第二層20具有一第二層高20"，所述第一層高和所述第二層 高分別小於所述第H層高30"。
[0037] 優選地，所述第二電極21和所述另外的第二電極21'分別無承載地構造，也就是 說，所述第二電極21和/或所述另外的第二電極21'平行於法線方向103具有一與所述 第一電極11或者說所述另外的第一電極11'的第一間距25,並且具有一與所述第H電極 21或者說所述另外的第H電極31'的第二間距26。尤其所述第一間距25基本上等於所 述第二間距26。優選地，所述第二電極21和所述另外的第二電極21'不僅抗相對運動地 (bewegungsfest)而且導電地與所述可偏移的質量元件40經由一連接器件43或者說一另 外的連接器件43'連接。優選地，所述第二電極21在所述可偏移的元件40的靜止位置中沿 著一與法線方向103基本上平行的投影方向具有一與所述第一電極11的第一重疊區域23， 並且沿著一與所述投影方向平行的另外的投影方向具有一與所述第H電極31的第二重疊 區域24。優選地，所述投影方向平行於所述主延伸平面與所述另外的投影方向間隔開。尤 其所述重疊區域23關於一處於所述第二電極21的對稱軸線102'上的對稱點與所述第二 重疊區域24點對稱地構造，其中，尤其所述對稱軸線202'將所述第二電極21劃分成兩個 鏡像對稱的部分區域並且尤其平行於Y方向102布置。由此有利地實現了，提供一平衡結 構、21、21'、31、31'、41，其平均來講不引起基本偏移並且其平均來講沿著兩個平行 於所述探測方向103的定向具有對稱的平衡力103'、103"。
[0038] 在圖7中在一示意性的側視圖中示出了根據本發明的一種實施方式的微機械結 構元件1。該裡示出的實施方式基本上相應於在圖6中描述的實施方式，其中，該裡所述第 二電極21和所述另外的第二電極21'形成一抗相對運動地聯接的單元並且尤其在沒有與 所述第一層10的連接的情況下構造。由此更進一步減小了所述平衡結構、21、21'、 31、31'、41的總寬度101'。在此，所述第二電極21和所述另外的第二電極21'合併成唯 一一個元件或者說單元21、21'。相應於在一方面由所述第二電極21和所述另外的第二電 極21'形成的可動單元W及另一方面所述第一或者說所述另外的第一電極和所述 第H或者說所述另外的第H電極31、31'之間的改變的重疊運動，進行在該系統中的相對 應的電極對經由十字交叉（Kreuz)的操控，也就是說，所述第一電極11與所述另外的第H 電極31'導電連接，並且所述另外的第一電極11'與所述第H電極31導電連接。
[0039] 在圖8至10中在不同的示意性俯視圖中示出了根據本發明的一種實施方式的微 機械結構元件1。在圖8中示出了沿著所述第一平面10'的第一層10,其中，在所述第一平 面10'中布置所述第一和所述另外的第一電極、用於建立與所述另外的第H或者說 所述第H電極31'、31之間的導電連接的導電器件14、14'，W及一接觸區域15和一其它的 接觸區域15'。經由所述接觸區域15或者說所述其它的接觸區域15'建立了與更高的層 的導電連接。在圖9中示出了沿著所述第二平面20'的第二層20。在圖10中所述第H和 /或所述另外的第H電極31、31'構造成無承載的橋件，也就是說沿著一與法線方向103平 行的投影方向布置在所述第二電極21或者說所述另外的第二電極21'上方的橋件，並且在 一連接部位33或者說一另外的連接部位33'處，尤其僅點狀地布置在所述襯底上，或者說 與所述襯底位置固定地連接。由此有利地實現了比較強地減小了所述正交平衡結構的有效 的總寬度101'。該裡所述第H電極31具有一稱作電極方向32的主延伸方向並且所述另外 的電極31'具有一稱作另外的電極方向32'的主延伸方向。此外，所述凹部41具有一主延 伸方向42,其不僅平行於所述電極方向32也平行於所述另外的電極方向32'布置。
[0040] 在圖11中在一示意性的截面視圖中示出了根據本發明的一種實施方式的微機械 結構元件1。該裡示出的實施方式基本上相應於在圖7中示出的實施方式。區別在於，所述 探測電極22在此沿著X方向101 W如下方式布置在所述可偏移的質量20下方，使得所述 探測電極22在所述可偏移的元件40平行於X方向101偏移期間，始終沿著一與法線方向 103平行的投影方向與所述可動的質量40完全重疊，該裡通過附圖標記220'表示。該意味 著，根據所述質量元件40平行於法線方向103的偏移所產生的探測信號與所述可偏移的元 件平行於X方向101的瞬時偏移無關。根據本發明有利的是，在所述質量元件40的兩側布 置平衡電極11、31或者說11'、31'的情況下，所述探測電極22與所述第一或者說所述另外 的第一電極沿著一與法線方向平行的投影方向重疊，該在圖7中通過附圖標記220 示出。由此有利地產生了一探測信號，該探測信號與所述質量元件40的瞬時偏移無關。尤 其還有利地在保持不變的面積需求的情況下提高了探測能力。
[0041] 圖12至14在不同的示意性的俯視圖中示出了根據本發明的一種實施方式的微機 械結構元件。在圖12中該結構元件沿著一沿著所述第一平面10'的截面示出，其中，在此 所述第一和所述另外的第一電極具有一電極凹部16,其尤其是一空面，並且尤其W 如下方式構造，使得在下面的電極和上面的電極31、31'之間形成了電地有效的相 等的面積比。此外，在此不僅所述第H或者說所述另外的第H電極31、31'，而且所述可動的 第二或者說另外的第二電極21、21'，都構造成兩側地息掛的橋結構，該例如在圖13和14中 示出。在此，所述另外的第H電極31'與所述第一電極11，並且所述第H電極31與所述另 外的第一電極11'，分別機械地，也就是說尤其位置固定地，和/或導電地連接。在此，所述 第H電極31和所述另外的第一電極11'之間的第一導電連接藉助於在所述第H層30或者 說在所述第H平面30'中布置的第一橋元件34、35形成，其中，所述第一橋元件搭接所述第 二或者說所述另外的第二電極21、21'或者說所述電極單元21、21'。在此情況下，所述第一 橋元件34、35與在所述第一平面10'中布置的第一電極11機械地和/或導電地連接。所 述另外的第H電極31'經由一在所述第二平面20'中布置的第二橋元件34'，並且經由一與 所述第二橋元件34'導電連接的並且在所述第H平面30'中布置的另外的第二橋元件35' 導電地與所述第一電極11連接，其中，所述第二橋元件平行於法線方向103布置在所述襯 底10和所述第一橋元件35之間。尤其所述另外的第二橋元件35'搭接所述第二或者說所 述另外的第二電極21、21'或者說所述電極單元21、21'。在一沿著￥方向102與所述橋元 件34'、35、35'對置的端部上，所述另外的第H電極31'經由一第一橋元件34位置固定地 連接在所述襯底上並且導電地與所述第一電極11連接。該樣可W有利地節省一單獨的饋 電線。
【權利要求】
1. 微機械結構元件（1)，具有一具有主延伸平面（100)的襯底（2)，一主要沿著第一平 面（10'）扁平地延伸的第一電極（11)，一主要沿著第二平面（20'）扁平地延伸的第二電極 (21)和一主要沿著第三平面（30'）扁平地延伸的第三電極（31)，其中，所述第一、第二和第 三平面（10'、20'、30'）基本上平行於所述主延伸平面（100)定向並且沿著一與所述主延伸 平面（100)基本上垂直的法線方向（103)間隔地相疊布置，其中，所述微機械結構元件（1) 具有一能偏移的質量元件（40)，其中，所述質量元件（40)不僅能夠基本上平行於也能夠基 本上垂直於所述主延伸平面（100)偏移，其中，所述第二電極（21)與所述質量元件（40)抗 相對運動地連接，其中，所述第二電極（21)在靜止位置中沿著一與所述法線方向（103)基 本上平行的投影方向具有一與所述第一電極（11)的第一重疊區域（23)，並且沿著一與所 述投影方向平行的另外的投影方向具有一與所述第三電極（31)的第二重疊區域（24)，其 特徵在於，所述質量元件（40)主要沿著所述第三平面（30'）扁平地延伸，其中，所述質量元 件（40)具有一沿著所述第三平面（30'）扁平地延伸的並且平行於所述法線方向（103)完 全穿過所述質量元件（40)延伸的凹部（41)，其中，所述第三電極（31)至少部分地布置在所 述凹部（41)中。
2. 根據權利要求1所述的微機械結構元件（1)，其特徵在於，所述第二電極（21)平行 於所述法線方向（103)具有一與所述第一電極（11)的第一間距（25)以及一與所述第三電 極（31)的第二間距（26)，其中，所述第一間距（25)和所述第二間距（26)基本上大小相等。
3. 根據前述權利要求中任一項所述的微機械結構元件（1)，其特徵在於，所述第二電 極（21)是無承載地構造的。
4. 根據前述權利要求中任一項所述的微機械結構元件（1)，其特徵在於，所述第一重 疊區域（23)和所述第二重疊區域（24)基本上大小相等，和/或沿著一平行於所述法線方 向（103)的投影方向並排布置，和/或關於一沿著一與所述第二平面（20'）基本上平行地 延伸的對稱軸線（102'）鏡像對稱。
5. 根據前述權利要求中任一項所述的微機械結構元件（1)，其特徵在於，一施加在所 述襯底（2)上的第一層（10)基本上包括所述第一電極（11)，並且一施加在所述第一層 (10)上的第二層（20)基本上包括所述第二電極（21)，其中，一施加在所述第二層（20)上 的第三層（30)基本上包括所述第三電極（31)，其中，所述質量元件（40)、所述凹部（41)和 所述第三電極（31)至少部分地或完全地由相同的第三層（30)形成。
6. 根據前述權利要求中任一項所述的微機械結構元件（1)，其特徵在於，所述第一電 極（11)和所述第三電極（31)位置固定地與所述襯底（2)連接，其中，所述凹部（41)具有 一主延伸方向（42)，其中，所述第三電極（31)主要沿著一與所述主延伸方向（42)平行的電 極方向（32)基本上在所述凹部（42)的內部縱長地延伸。
7. 根據前述權利要求中任一項所述的微機械結構元件（1)，其特徵在於，所述微機械 結構元件⑴具有一另外的第一電極（11'）和一另外的第三電極（31'），其中，所述第一電 極（11)和所述另外的第一電極（11'）沿著一與所述法線方向（103)平行的投影方向並排 地並且相互電絕緣地布置，其中，所述第三電極（31)和所述另外的第三電極（31'）沿著一 與所述法線方向（103)平行的投影方向並排地並且相互電絕緣地布置，其中，所述另外的 第三電極（31'）主要沿著一與所述電極方向（32)基本上平行的另外的電極方向（32'）基 本上在所述凹部（42)的內部縱長地延伸。
8. 根據前述權利要求中任一項所述的微機械結構元件（1)，其特徵在於，所述微機械 結構元件（1)具有一主要沿著所述第二平面（20'）扁平地延伸的探測電極（22)，其中，所述 探測電極（22)配置用於電容地探測所述質量元件（40)沿著所述法線方向（103)的偏移， 其中，所述第一電極（11)沿著一與所述法線方向（103)平行的投影方向至少部分地布置在 所述探測電極（22)和所述襯底（2)之間。
9. 根據前述權利要求中任一項所述的微機械結構元件（1)，其特徵在於，所述第三 層（30)具有一平行於所述法線方向（103)延伸的第三層高（30〃），其中，所述質量元件 (40)、所述凹部（41)和/或所述第三電極（31)平行於所述法線方向（103)沿著一基本上 等於所述第三層高（30〃）的高度延伸。
10. 根據前述權利要求中任一項所述的微機械結構元件（1)，其特徵在於，所述第一電 極（11)和所述第三電極（31)是正交平衡電極，其中，所述第一電極（11)配置用於產生一 基本上朝向所述第一電極（11)作用到所述第二電極（21)上的平衡力，其中，所述第三電極 (31)配置用於產生一基本上朝向所述第三電極（31)作用到所述第二電極（21)上的平衡 力。
11. 用於製造微機械結構元件（1)的方法，所述微機械結構元件尤其是根據前述權利 要求中任一項所述的微機械結構元件，所述微機械結構元件具有一具有主延伸平面（100) 的襯底（2)，其中，在第一製造步驟中將一第一層（10)施加到所述襯底（2)上，其中，在所述 第一層（10)中形成一主要沿著一與所述主延伸平面（100)基本上平行的第一平面（10'） 扁平地延伸的第一電極（11)，其中，在第二製造步驟中將一第二層（20)施加到所述第一層 (10)上，其中，在所述第二層（20)中形成一主要沿著一與所述第一平面（10'）基本上平行 的第二平面（20'）扁平地延伸的第二電極（21)，其中，在第三製造步驟中將一第三層（30) 施加到所述第二層（20)上，其中，至少部分地或完全地在所述第三層（30)中形成一沿著與 所述第二平面（20'）基本上平行的第三平面（30'）扁平地延伸的第三電極（31)，其中，至少 部分地或完全地在所述第三層（30)中形成一主要沿著一與所述第二平面（20'）基本上平 行的第三平面（30'）扁平地延伸的質量元件（40)，其中，所述質量元件（40)抗相對運動地 與所述第二電極（21)連接，其中，在所述質量元件（40)中形成一沿著一與所述主延伸平面 (100)基本上垂直的投影方向完全穿過所述質量元件（40)延伸的凹部（41)，其中，所述第 三電極（31)至少部分地或完全地布置在所述質量元件（40)的凹部（41)中並且與所述襯 底（2)位置固定地連接，其中，在第四製造步驟中將所述第二電極（21)、所述質量元件（40) 和所述第三電極（31)至少部分地或完全地底切。
12. 根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，在第三製造步驟中所述第三層（30)以 如下方式被結構化，使得所述第三層（30)具有一平行於所述法線方向（103)延伸的第三層 高（30〃），並且所述質量元件（40)、所述凹部（41)和/或所述第三電極（31)平行於所述 法線方向（103)沿著一基本上等於所述層高（30〃）的高度延伸。
【文檔編號】B81B7/02GK104422436SQ201410418243
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月22日 優先權日:2013年8月26日
【發明者】J·弗萊, J·賴因穆特 申請人:羅伯特·博世有限公司