本發(fā)明涉及一種微機(jī)械裝置，其具有機(jī)械止擋。

背景技術(shù)：

1、mems(微機(jī)電系統(tǒng))旋轉(zhuǎn)速率傳感器根據(jù)結(jié)構(gòu)形式具有中等至差的抗沖擊能力。如果具有旋轉(zhuǎn)速率傳感器的智能手機(jī)跌落到地面上，則旋轉(zhuǎn)速率傳感器在跌落高度不太高時(shí)通常保持完好。然而，由于機(jī)械撞擊在旋轉(zhuǎn)速率傳感器中可能形成顆粒，然而，這些顆粒長(zhǎng)時(shí)間會(huì)導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)速率傳感器的失效。值得期望的是，旋轉(zhuǎn)速率傳感器即使在較高負(fù)載時(shí)也不會(huì)損壞并且即使在中等負(fù)載時(shí)也不傾向于形成顆粒。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明從一種微機(jī)械裝置出發(fā)，其具有帶有主延伸平面的襯底、在襯底上的薄的第一功能層、在第一功能層上的厚的第二功能層，其中，在第二功能層中形成固定的功能元件和可運(yùn)動(dòng)的功能元件，其中，可運(yùn)動(dòng)的功能元件能夠在平行于主延伸平面的第一方向上偏轉(zhuǎn)。

2、在公開文獻(xiàn)de?19537814?a1中描述了一種用于制造表面微機(jī)械(omm)的傳感器，例如加速度和旋轉(zhuǎn)速率傳感器的方法。借助該方法和類似方法產(chǎn)生可運(yùn)動(dòng)的硅結(jié)構(gòu)，通過確定電容變化測(cè)量所述硅結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)(也參見圖1)。

3、已知的omm旋轉(zhuǎn)速率傳感器基于線性偏轉(zhuǎn)的振動(dòng)質(zhì)量的方案。兩個(gè)質(zhì)量塊、即可運(yùn)動(dòng)的omm結(jié)構(gòu)反向平行地偏轉(zhuǎn)。通過科里奧利力使質(zhì)量塊垂直于運(yùn)動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)。該偏轉(zhuǎn)被測(cè)量并且相應(yīng)于要測(cè)量的旋轉(zhuǎn)速率。在圖2中示出對(duì)于三軸線的旋轉(zhuǎn)速率傳感器的示例。圖3示出穿過這種旋轉(zhuǎn)速率傳感器的探測(cè)梳的沿y方向的橫截面?？蛇\(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)與附接在襯底上的配對(duì)電極之間的距離保持得盡可能小，以便實(shí)現(xiàn)大的電容信號(hào)。配對(duì)電極在襯底上的懸掛保持得盡可能窄，以便能夠?qū)⒈M可能多的探測(cè)梳布置在很小的面上。

4、為了實(shí)現(xiàn)高靈敏度，一方面可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量塊必須沿y方向軟支承，以便能夠?qū)崿F(xiàn)大的偏轉(zhuǎn)。另一方面可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量塊與固定電極之間的距離必須小，以便實(shí)現(xiàn)大的電容信號(hào)。此外，構(gòu)成可運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)和固定電極的功能層應(yīng)具有盡可能大的厚度，以便一方面能夠在可運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)中實(shí)現(xiàn)大的質(zhì)量塊，以便產(chǎn)生相應(yīng)大的科里奧利力，并且另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)盡可能大的電極面，以便獲得大的電容信號(hào)。

5、為了由功能層構(gòu)成可運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)和固定的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選使用具有負(fù)輪廓，即在上方蝕刻區(qū)域中具有溝槽寬度的溝槽過程，所述溝槽寬度向下加寬。已知的是，這種蝕刻過程對(duì)于例如由于不同蝕刻環(huán)境導(dǎo)致的過程散射是特別不敏感的。此外，這種蝕刻過程可以非常好地被控制，因?yàn)樵谶@種情況下可以借助顯微鏡或掃描電鏡非常好地監(jiān)控蝕刻的上方區(qū)域、即具有最窄開口的區(qū)域。相比之下，蝕刻過程的監(jiān)控在其他形式的溝槽蝕刻中是困難的。

6、該布置的關(guān)鍵之處在于，可運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)在沖擊負(fù)載時(shí)在固定電極上碰撞并且從其與襯底的錨定部撕裂。該效應(yīng)尤其在小的電極間距時(shí)、在窄的懸掛裝置時(shí)、在高的功能層厚度時(shí)和在負(fù)溝槽輪廓時(shí)顯著。所有這些期望的特性都引起固定電極在沖擊負(fù)載時(shí)優(yōu)先斷裂。

7、本發(fā)明的任務(wù)是尋找一種用于微機(jī)械裝置，其具有魯棒的止擋元件，用于止擋可運(yùn)動(dòng)的功能元件。

8、本發(fā)明從一種微機(jī)械裝置出發(fā)，該微機(jī)械裝置具有帶有主延伸平面的襯底，在襯底上的薄的第一功能層，在第一功能層上的厚的第二功能層，其中，在第二功能層中形成固定的功能元件和可運(yùn)動(dòng)的功能元件，其中，可運(yùn)動(dòng)的功能元件能夠在平行于主延伸平面的第一方向上偏轉(zhuǎn)。本發(fā)明的核心在于，微機(jī)械裝置在第一功能層中具有固定的止擋元件，可運(yùn)動(dòng)的功能元件也在第一功能層中形成并且在那里具有可運(yùn)動(dòng)的止擋元件，其中，在可運(yùn)動(dòng)的功能元件沿第一方向偏轉(zhuǎn)時(shí)，可運(yùn)動(dòng)的止擋元件能夠作用到固定的止擋元件上。

9、本發(fā)明的一個(gè)有利構(gòu)型設(shè)置，固定的止擋元件固定在襯底上或也固定在固定的功能元件上。有利地，由此能夠?qū)崿F(xiàn)在微機(jī)械裝置的構(gòu)型中的大的設(shè)計(jì)自由度。

10、本發(fā)明的一個(gè)有利構(gòu)型設(shè)置，固定止擋或可運(yùn)動(dòng)止擋在第一方向上借助彈簧元件彈性地構(gòu)型。有利地，因此能夠?qū)崿F(xiàn)軟止擋或軟止擋和硬止擋組合。有利地，能夠在薄的第一功能層中非常軟地構(gòu)型彈簧元件。

11、本發(fā)明的一個(gè)有利構(gòu)型設(shè)置，微機(jī)械裝置在第二功能層中具有一個(gè)另外的固定的止擋元件，該另外的固定的止擋元件布置在固定的功能元件上，或具有一個(gè)另外的可運(yùn)動(dòng)的止擋元件，該另外的可運(yùn)動(dòng)的止擋元件布置在可運(yùn)動(dòng)的功能元件上，其中，可運(yùn)動(dòng)的功能元件能夠在沿第一方向偏轉(zhuǎn)時(shí)作用到固定的功能元件上。有利地，因此能夠?qū)崿F(xiàn)組合的止擋。有利地，尤其在所述止擋元件和所述另外的止擋元件同時(shí)止擋在彼此上時(shí)避免作用到固定的功能元件上的轉(zhuǎn)矩。

12、本發(fā)明的一個(gè)有利構(gòu)型設(shè)置，該裝置是旋轉(zhuǎn)速率傳感器，其中，可運(yùn)動(dòng)的功能元件是傳感器質(zhì)量塊，并且第一方向是用于指示(nachweis)旋轉(zhuǎn)速率的傳感器質(zhì)量塊的偏轉(zhuǎn)方向。有利地，通過根據(jù)本發(fā)明的止擋元件能夠保護(hù)旋轉(zhuǎn)速率傳感器的傳感器質(zhì)量塊免受由于沖擊事件造成的損壞，該傳感器質(zhì)量塊針對(duì)高靈敏度是非常軟地彈性懸掛的。

13、有利的是，固定的止擋元件與可運(yùn)動(dòng)的止擋元件的距離比固定的功能元件和可運(yùn)動(dòng)的功能元件之間、尤其可運(yùn)動(dòng)電極和固定電極之間的的溝槽寬度選擇得至少小5％。

14、有利的是，第二功能層的厚度至少是第一功能層的三倍厚。

15、有利的是，固定的止擋元件和可運(yùn)動(dòng)的止擋元件在第一功能層中如此構(gòu)型，使得在軟止擋之后，在可運(yùn)動(dòng)電極和固定電極之間發(fā)生止擋之前，至少第二較硬的止擋元件被激活。

16、有利的是，借助由de?10?2011?080?978?b4已知的制造方法生產(chǎn)止擋。

17、有利的是，第一功能層的厚度大于可運(yùn)動(dòng)的功能元件向上和向下的距離和從而運(yùn)動(dòng)自由度。

18、新的止擋非常牢固，因?yàn)槠渚o貼在襯底上和因此在止擋情況下僅很小的轉(zhuǎn)矩被傳遞到懸掛裝置上。

19、由于止擋首先彈性地實(shí)施，在沖擊情況下，彈簧可以首先吸收能量。由此，可以良好地減小最大沖擊力，使得可以避免止擋結(jié)構(gòu)的斷裂以及止擋結(jié)構(gòu)的部件的斷裂和從而避免微機(jī)械裝置中的顆粒形成。

20、由于止擋的彈性實(shí)施，在沖擊情況下旋轉(zhuǎn)速率傳感器在其驅(qū)動(dòng)方向上的運(yùn)動(dòng)不會(huì)被突然制動(dòng)，而是通過彈性的止擋緩慢減速。從而旋轉(zhuǎn)速率傳感器的在驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)中含有的能量在沖擊情況下緩慢并限定地衰減。

21、彈性的止擋提高了對(duì)于沖擊過程的復(fù)位力，在該沖擊過程中，可運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)被驅(qū)動(dòng)到第二較硬的止擋上并且可能卡在那里。

22、根據(jù)本發(fā)明的止擋元件可以在功能層下方空間中性(platzneutral)地構(gòu)成。

23、在mems制造過程中，已經(jīng)在厚的功能層下方實(shí)現(xiàn)薄的功能層，根據(jù)本發(fā)明的止擋元件可以無需附加的過程費(fèi)事安裝。

24、因?yàn)榈谝还δ軐用黠@比第二功能層更薄，所以可以在第一功能層中限定明顯更精確且更小的溝槽寬度。對(duì)于旋轉(zhuǎn)速率傳感器的制造而言，這意味著溝槽寬度和因此可運(yùn)動(dòng)的功能元件與相對(duì)的探測(cè)電極之間的距離不必被加寬，以便能夠產(chǎn)生止擋。因此，電容結(jié)構(gòu)保持高靈敏度。

25、固定電極的懸掛裝置可以明顯更小地構(gòu)型，因?yàn)檫@些懸掛裝置不再必須針對(duì)可運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的止擋設(shè)計(jì)。

26、借助本發(fā)明，旋轉(zhuǎn)速率傳感器尤其可以非?？箾_擊地設(shè)計(jì)。因此可以制造即使在較高負(fù)載時(shí)也不會(huì)損壞并且在中等負(fù)載時(shí)也不傾向于形成顆粒的旋轉(zhuǎn)速率傳感器。如今，第一層功能層已經(jīng)在成熟的mems制造過程中存在。因此，用于制造在這里提出的新的止擋元件不需要附加的過程步驟和從而帶有附加成本。成熟的制造過程允許在第一功能層中制造精確地適用于優(yōu)選的溝槽寬度的止擋。