专利名称：微机械惯性传感器器件的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及惯性传感器器件，更具体地涉及微机械惯性传感器器件。随着现代电子技术的迅速发展，各种电子设备诸如导航系统、手机和电子游戏机都需要能够以低成本准确地确定设备的运动的、具有小形状因子(form factor)的传感器。 已经开发出的常规技术是在ASIC晶圆上冲击(bump)微机电系统(MEMS)芯片，或将MEMS 与ASIC晶圆集成。然而，大部分现有的MEMS传感器测量的是加速度或转动，而不是测量物体的六个自由度(三个独立加速度和三个独立转动)。正因为如此，现有的用于在六个自由度上检测物体运动的ASIC晶圆具有很大的形状因子，以容纳多个MEMS传感器和额外的电路或算法，以处理从多个传感器接收的数据。此外，制造多个MEMS以及将ASIC晶圆与MEMS 封装/集成增加了传感器器件的制造成本。因此，需要一种单个MEMS器件，其能够以六个自由度检测物体的运动，以使得含有该MEMS的传感器器件的总体形状因子和制造成本均可被显著减小。
发明内容
在本公开内容的一个实施方案中，用于测量运动的传感器包括框架；第一平面检验质量块(proof mass)部分,其通过第一挠曲部(flexure)附接至所述框架；以及第二平面检验质量块部分，其通过第二挠曲部附接至所述框架。所述框架、所述第一平面检验质量块部分和所述第二平面检验质量块部分形成于一个微机械层中，且适于测量关于三个轴线的角速度和关于所述三个轴线的线性加速度。在本公开内容的另一个实施方案中，一种用于测量运动的器件，包括第一晶圆、 器件层以及第二晶圆，其中所述第一晶圆和第二晶圆被键合至所述器件层，从而封装所述器件层。所述器件层包括框架；第一平面检验质量块部分，其通过第一挠曲部附接至所述框架；以及第二平面检验质量块部分，其通过第二挠曲部附接至所述框架。所述框架、所述第一平面检验质量块部分和所述第二平面检验质量块部分形成于一个微机械层中，且适于测量关于三个轴线的角速度和关于所述三个轴线的线性加速度。参见下面的附图、说明书和权利要求，将可更好地理解本发明的这些以及其他特征、方面和优点。
图I示出了根据本发明的一个实施方案的多自由度器件的示意性横截面图；图2示出了图I的多自由度器件的传感器的示意性俯视图；图3A示出了图2中的传感器的梳状驱动电极的放大视图；图3B示出了图2中的传感器的I轴线加速度计电极的放大视图；图4A示出了在陀螺仪驱动运行模式下的图2中的单个质量块(single mass)；图4B示出了在响应于绕X轴线转动的感测运动期间图2中的单个质量块；图4C示出了在响应于绕y轴线转动的感测运动期间图2中的单个质量块；
图4D示出了在响应于绕z轴线转动的感测运动期间图2中的单个质量块；图5A和5B示出了分别在X方向和z方向的线性加速度下的的单个质量块；图6示出了在器件层下方的陀螺仪电极的示意性俯视图，该陀螺仪电极用于测量图2中的传感器的离面(out of plane)运动；图7是挠曲部结构的放大图，挠曲部结构允许X轴线陀螺仪感测运动和z轴线加速度计感测运动；图8示出了根据本发明的传感器的另一个实施方案的示意性俯视图；图9A示出了根据本发明的传感器的又一个实施方案的示意性俯视图；以及图9B示出了图9A中传感器的挠曲部结构的放大视图。
具体实施例方式下文的详细描述是当前可预期的用于执行本发明的最佳模式。以下描述不应以限制意义理解，而只是为了示出本发明的基本原理而做出的，这是因为本发明的范围是由所附权利要求最佳地限定的。图I示出了多自由度器件100的示意性横截面图。如所示,多自由度器件100包括一个帽盖晶圆(cap wafer) 102、一个包括微机械结构(或MEMS结构)的器件层(或等同地，MEMS层或微机械结构层)106、以及一个通孔晶圆(via wafer) 108。帽盖晶圆102可被金属键合至器件层106，在操作期间，金属键合104可以在帽盖晶圆102和器件层106之间产生热应力。为了将微机械结构与热应力隔离，可以在器件层106的周缘周围形成一个减应力槽120。金属键合104可以是非高温熔融键合，且允许应用吸气剂以维持长时间的真空并且允许应用防静摩擦(anti-stiction)涂层以避免可能发生在低重力加速度传感器上的静摩擦。通孔晶圆108可被熔融键合——例如硅-硅熔融键合——至器件层106，避免了通孔晶圆108和器件层106之间的热应力。通孔晶圆108可包括突出部(或等价地，锚)103，该突出部103基本位于通孔晶圆108的中心，且为器件层106提供了一个锚接(附接)结构。锚103可被熔融键合至器件层106，从而消除了与金属疲劳有关的潜在问题。在器件层106中形成的传感器测量电容中的变化，以检测角位移。正因为如此，任何外部电场或磁场均可影响角位移测量的准确度。为了遮蔽外部电场和磁场，器件层106 和帽盖晶圆102彼此电连接，且优选地接地。通孔晶圆108包括被隔离沟槽(或者等价地，通孔)114分隔的多个区域。每个通孔114都被填有导电性非晶材料118，诸如多晶硅或金属。导电材料118被介电材料116 电绝缘，且可被电偏置到电极处的电压，以产生零电压差，从而消除通孔的分路电容(shunt capacitance)。被隔离沟槽114分隔的每个区域都具有一个用于数据通信的电触点。例如，如图 IC中所示，通孔晶圆108可包括三个触点110、111和112，这些电触点可通过凸块或线键合 (wire-bond)连接至ASIC晶圆。在另一个实施例中，触点110可以是连接至通孔114的电触点，而触点111可以是电连接至锚103的锚触点，而触点112是电连接至绝缘区域(或岛状物)119的圆形通孔触点。在于2010年8月3日提交的题为"Micromachined devices and fabricating the same"的共同未决的美国专利申请No. 12/849，787中公开了通孔和绝缘区的具体说明，该专利申请的全部内容以引用方式被纳入本文。器件层106可以包括微机械结构，该微机械结构用作陀螺仪和加速度传感器的功能。通过锚103以及通过在通孔晶圆108的隔离区域和器件层106之间的电容耦合，实现了到微机械结构的电连接。下文中结合图4A-5B给出了微机械结构运行的具体描述。图2示出了微机械集成6轴线惯性测量器件(或者等价地，微机械器件或传感器)200的示意性俯视图，该器件被包括在图I中的器件层(或微机械层)中。如所示的， 传感器200包括一个密封框架204，其被键合至通孔框架108和盖帽框架102 ;检验质量块外框架202 ;—对X轴线平面检验质量块部分(或者简写为X轴线检验质量块部分)212a和 212b;以及一个y轴线平面检验质量块部分(或者简写为y轴线检验质量块部分)218。每个X轴线检验质量块部分212a和212b都通过两对z轴线陀螺仪挠曲部216a和216b而附接/悬挂至检验质量块外框架202，且包括一个X轴线加速度计/z轴线陀螺仪电极214a (或 214b)。一对X轴线检验质量块部分212a和212b中的每一个以及y轴线检验质量块部分 218都形成在大致一个板中。z轴线陀螺仪挠曲部216a和216b中的每一个都具有均匀的棒或梁的形状。y轴线检验质量块部分218包括两个翼部220a和220b，两个翼部220a和220b与形成整体主体的细长部分224连接。Y轴线检验质量块部分218通过一对X轴线陀螺仪挠曲部228a和228b附接至框架202，其中所述挠曲部是结合图7描述的。细长部224经由两个y轴线陀螺仪挠曲部230附接至一个驱动解耦框架232。翼部220a(或220b)包括一个 y轴线电极222a (或222b)以及多个梳状驱动电极226。如下文所讨论的，在一个驱动运行模式期间，检验质量块外框架202、一对平面X轴线检验质量块部分212a和212b以及y轴线检验质量块部分218均被同步地驱动。正因为如此，下文中术语“单个检验质量块”是检验质量块外框架202、一对X轴线检验质量块部分212a和212b以及y轴线检验质量块部分 218的总称。传感器200还包括一个锚103，该锚103基本被布置在传感器中心，且被固定至通孔晶圆108。驱动解耦框架232被四个驱动悬挂梁236连接至锚103。图3A示出了图2中的传感器200的梳状驱动电极226的放大视图，其中梳状驱动电极226被用于驱动X轴线检验质量块部分和I轴线检验质量块部分，从而绕z轴线以单一驱动频率振荡。如所示，梳状电极226包括连接至锚302的静止指状物304和连接至 220a的移动梳形指状物306。锚302被固定至通孔晶圆108，导致静止指状物304在运行中被固定在位。锚302可具有任何适当的多边形形状，诸如矩形、三角形和五边形。移动指状物306和与静止指状物304互相交叉。在运行中，处于驱动频率的电信号经由锚302施加至静止指状物304。然后，由于静止指状物304和移动梳形指状物306之间的相互作用，y 轴线检验质量块部分218和X轴线检验质量块部分212a、212b以驱动频率振荡，如下文结合图4A所讨论的。图3B示出了图2中传感器200的y轴线加速度计电极(或者等价地，y轴线加速度换能器或I轴线加速度计梳形指状物)222b的放大视图，其中I轴线加速度计电极222b 监控y轴线检验质量块部分218的响应于y轴线加速度的运动。如所示轴线加速度计电极222b包括多个间隔开的、并联的输入电极或板312，以及与输入板312互相交叉的对应数量的静止电极或静止板314。静止板314从被固定至锚240的定子310延伸，而输入板312从y轴线检验质量块部分218的细长部224延伸。当y轴线检验质量块部分218相对于静止板314运动时，在静止板314和输入板312之间的电相互作用(或电容)改变。监控电容的改变，从而测量I轴线检验质量块部分218的运动。X轴线加速度计电极(或者等价地，X轴线加速度换能器或X轴线加速度计梳形指状物)214a和214b具有与y轴线电极222b类似的结构。正因为如此,为了简便,没有重复对X轴线电极214a和214b的详细叙述。例如，x轴线加速度计电极214a包括多个间隔开的、并联的输入电极或板，以及与输入板互相交叉的对应数量的静止电极或静止板。静止板被连接至锚213，而输入电极从X轴线检验质量块部分212a延伸。如结合图4D所描述的，X轴线加速度计电极214a和214b可被用于测量关于z轴线的旋转运动。可选地，可在布置X轴线加速度计电极的区域中形成一个分立的Z轴线陀螺仪电极。图4A示出了在陀螺仪驱动运行模式下的单个检验质量块201，其中单个检验质量块是检验质量块外框架202、所述一对平面X轴线检验质量块部分212a和212b以及y轴线检验质量块部分218的总称。如所示，梳状驱动电极226被驱动，以使得I轴线检验质量块部分218的翼部220a和220b分别沿着X方向和Y方向以反相方式振荡，导致所述单个检验质量块201相对于z轴线以预设驱动频率进行扭转运动(或转动)。所述扭转运动使得驱动悬挂梁236 (在图2中示出)以挠性方式弯曲，从而为X轴线和y轴线检验质量块部分提供了恢复力矩。图4B示出了在响应于绕X轴线转动的感测运动期间的单个检验质量块201。如上文参考图4A所讨论的，通过以预设驱动频率激励梳状驱动电极226，X轴线检验质量块部分212a和212b被驱动以关于z轴线振荡。当x轴线检验质量块部分212a和212b以一角速度关于X轴线转动时，即，单个检验质量块201被以角速度Ω X外部扰动时，通过驱动振荡和以ΩΧ转动的组合，为单个检验质量块201产生了一个离面的科里奥利力(Coriolis force)。该科里奥利力使得单个检验质量块201被关于y轴线扭转地激励。同样，因为x轴线检验质量块部分212a和212b经由z轴线陀螺仪挠曲部216a和216b而被悬挂至检验质量块外框架202，该科里奥利力导致X轴线检验质量块部分212a和212b以相反方向运动， 如箭头402a和402b所示。X轴线检验质量块部分212a和212b的运动可以通过x轴线陀螺仪电极606和 608 (如图6所示)检测。更具体地，在X轴线陀螺仪电极606、608和对应的x轴线检验质量块部分212a、212b之间的电容的变化均被测量，以检测所述科里奥利力，由此测量单个检验质量块201的角速度Ωχ。图4C示出了在响应于绕y轴线转动的感测运动期间的单个检验质量块201。如上文参考图4A所述，通过以预设驱动频率激励梳状驱动电极226，y轴线检验质量块218被驱动，从而关于z轴线振荡。当单个检验质量块201以一个角速度关于y轴线转动时，即，所述单个检验质量块201被以一个角速度Qy外部地扰动时，通过将所述驱动振荡和以Qy 转动组合，为y轴线检验质量块部分218产生了一个离面的科里奥利力。该科里奥利力使得单个检验质量块201关于X轴线扭转地激励。同时，因为y轴线检验质量块部分218经由I轴线陀螺仪挠曲部230被连接至驱动解耦框架232 (在图2中示出)，该科里奥利力使得I轴线陀螺仪挠曲部230关于X轴线转动，如箭头404a和404b所示。Y轴线陀螺仪挠曲部230为y轴线检验质量块部分218提供了一个恢复力矩。y轴线检验质量块部分218的运动可被y轴线陀螺仪电极602和604 (在图6中示出)检测。更具体地，I轴线陀螺仪电极602、604与对应的y轴线检验质量块部分218的翼部220a、220b之间的电容的变化被测量，以检测科里奥利力，从而测量单个检验质量块201 的角速度Dy。图4D示出了在响应于绕z轴线转动的感测运动期间的单个检验质量块201。当x 轴线检验质量块212a和212b受到关于z轴线的角速度——以角速度Ω z——时，x轴线检验质量块212a和212b的相反的速度引起在x方向上平面内的相反的科里奥利力，如箭头 406a和406b所示。由于相反方向的科里奥利力，x轴线检验质量块部分212a和x轴线检验质量块部分212b在X方向以反相方式振荡。X轴线检验质量块部分212a和212b的运动可以通过X轴线加速度计电极214a和214b或者在相同区域内布置的分立的类似电极检测。图5A示出了在X方向上的线性加速度下的单个检验质量块201。当x轴线检验质量块部分212a和212b被沿着x方向加速时，x轴线检验质量块部分212a和212b沿着x 轴线同相运动。z轴线陀螺仪挠曲部216a和216b在沿X方向的线性加速度下变形。测量 X轴线加速度计电极214a和214b的电容变化，以检测x轴线检测质量块部分212a和212b 的运动。X轴线加速度计电极214a和214b可以测量x方向上的加速度以及z方向上的角速度。单个检测质量块201的沿着y方向的线性加速度是通过与测量沿着X方向的线性加速度类似的方式测量的。I轴线检验质量块部分218的运动是通过测量y轴线加速度计电极(或者I轴线梳形指状物传感器)222a和222b的电容的变化来检测的。y轴线加速度计电极222a和222b可被专用于测量y轴线方向的加速度。x轴线陀螺仪挠曲部228a和 228b在y轴线方向的线性加速度下变形。图5B示出了 z方向上的线性加速度下的单个检验质量块201。x轴线检验质量块部分212a和212b中的每一个都通过两个z轴线陀螺仪挠曲部216a和216b而被悬挂至检验质量块外框架202，而检验质量块外框架202通过X轴线陀螺仪挠曲部228a和228b而被悬挂至I轴线检验质量块部分218。从而，当单个检验质量块201沿着z方向被加速时，X 轴线检验质量块部分212a和212b在z方向上同相运动，而y轴线检验质量块部分保持固定。相应地，X轴线检验质量块部分212a和212b的运动或加速度可以通过x轴线陀螺仪电极606和608(在图6中示出)测量。在替代实施方案中，专用的z轴线电极(在图5B中未示出)可以包括在传感器200中，以使得可以在不使用X轴线陀螺仪电极606和608的情况下测量z方向上的加速度。图6示出了用于测量传感器运动的陀螺仪电极600的示意性俯视图。如所示，陀螺仪电极600包括X轴线陀螺仪电极606和608，以及y轴线陀螺仪电极602和604。如上文所讨论，陀螺仪电极600中的每一个和传感器200的对应部件之间的电容的变化被用来测量传感器的运动。陀螺仪电极600可被安装在通孔晶圆108(在图I中示出)的表面上或者在通孔层内，且与传感器200间隔开一个预定距离。图7示出了挠曲部结构228a的放大视图，挠曲部结构228a允许x轴线陀螺仪感测运动和Z轴线加速度计感测运动。该挠曲部包括X轴线陀螺仪弹簧704、z轴线加速度计弹簧702和框架连接弹簧706。如所示，y轴线检验质量块部分218的翼部220a通过梁704 和X轴线陀螺仪弹簧704而被连接至检验质量块外框架202，其中弹簧704的一端被附接至翼部220a，而弹簧704的另一端经由连杆(linkage) 703和z轴线加速度计弹簧702而被附接至外框架202。连杆703和z轴线加速度计弹簧702通过槽(或间隙)705与翼部220a 分隔。所述间隙705足够大，以允许连杆703、X轴线陀螺仪弹簧704和z轴线加速度计弹簧702运动通过其设计范围，而不与翼部220a碰撞。如图4B所示，当X轴线检验质量块部分212a和212b关于y轴线被扭转激励时， X轴线陀螺仪弹簧704提供了关于y轴线的恢复力矩。如图5B所示，当y轴线检验质量块部分218沿着z轴线被加速时，z轴线加速度计弹簧702用作扭转铰链，并提供了关于y轴线的恢复力矩。图8示出了根据本发明的传感器800的另一个实施方案的示意性俯视图，其中传感器800具有与传感器200 (在图2中示出)类似的功能。如所示，传感器800类似于图2 中的传感器200，不同之处在于传感器800不包括驱动解耦框架232，即，y轴线陀螺仪挠曲部(或梁)804将y轴线检验质量块部分818直接连接至锚802。在此实施方案中，y轴线陀螺仪梁804也可被用作驱动悬挂梁。在y轴线角速度响应模式(其类似于在图4C中描述的模式)下，y轴线陀螺仪梁804关于X轴线扭曲，从而用作关于X轴线的扭转铰链。在驱动模式下，y轴线陀螺仪梁804像固定导向端梁那样偏转，以允许y轴线检验质量块部分 818关于z轴线转动。应注意，传感器800不包括驱动解耦框架，以降低用于检验质量块的悬挂机制的复杂度。图9A不出了根据本发明的传感器900的另一个实施方案的不意性俯视图。图9B 示出了图9A的传感器900的X轴线加速度计挠曲部和y轴线加速度计挠曲部的放大视图。 如所示，所述传感器900类似于图2中的传感器200，不同之处在于传感器900包括x轴线加速度计挠曲部908a、908b，以及y轴线加速度计挠曲部910a、910b。所述传感器900包括一个I轴线检验质量块部分918，该y轴线检验质量块部分918具有一对翼部902a、902b ； 细长部904;以及，y轴线电极(或换能器)906a、906b，该y轴线电极用于测量y轴线检验质量部分918的运动。所述传感器900还包括一个基本被布置在中心的锚946和一个驱动解耦框架948，该驱动解耦框架948被多个驱动梁950连接至锚946。X轴线加速度计挠曲部908a(或908b)包括细长的狭缝(槽或间隙)930，其在y 轴线检验质量块部分918的细长部904中形成；以及两个狭缝(槽或间隙)932，其从锚905 周围的区域向着X轴线延伸。狭缝932的远端彼此间隔开，以形成具有基本T型形状的悬挂连杆934。狭缝932将细长部904从框架952分隔开，其中框架952具有基本矩形的形状。 间隙930和932足够大，以允许悬挂杆934运动通过其设计范围，而不碰撞细长部904和框架952。锚905被固定至通孔晶圆108(在图2中示出)，且将y轴线电极906a(或906b) 的静止板夹持就位。y轴线加速度计挠曲部910b(或者，910a)包括一个长狭缝(槽或间隙)940和被布置为基本平行于长狭缝940的两个短狭缝(槽或间隙)942。两个短狭缝942和长狭缝940 之间的间隙形成了一个具有基本T型形状的悬挂连杆944。框架952被狭缝940和942从驱动解耦框架948分隔开。狭缝940和942足够大，以允许悬挂连杆944运动经过其设计范围，而不碰撞框架952和驱动解耦框架948。X轴线加速度计挠曲部908a，908b和y轴线加速度计挠曲部910a、910b被连接至驱动解耦框架948，且允许将加速度计功能从陀螺仪运行中去掉。当然，应理解，前述说明书涉及本发明的示例实施方案，且在不背离如下权利要求所述的本发明的原理和范围的情况下可对其作出修改。
权利要求
1.一种用于测量自身运动的传感器，包括框架；第一平面检验质量块部分，其通过第一挠曲部附接至所述框架；以及第二平面检验质量块部分，其通过第二挠曲部附接至所述框架；其中所述框架、所述第一平面检验质量块部分和所述第二平面检验质量块部分形成于一个微机械层中，且适于测量关于三个轴线的角速度和关于所述三个轴线的线性加速度。
2.根据权利要求1所述的传感器，还包括至少一个梳状电极，用于以驱动频率关于一个与一平面正交的轴线驱动所述第一平面检验质量块部分和所述第二平面检验质量块部分，当所述传感器不被外部扰动时，所述微机械层基本布置在所述平面上。
3.根据权利要求2所述的传感器，其中所述梳状电极包括多个静止指状物和多个移动梳形指状物。
4.根据权利要求3所述的传感器，其中所述多个静止指状物被连接至一个锚，该锚被固定至布置在所述微机械层下方的一个晶圆。
5.根据权利要求2所述的传感器，其中所述第二平面检验质量块部分包括一对翼部，该对翼部关于第一轴线对称地布置，且当所述传感器以一角速度沿着与所述第一轴线垂直的第二轴线被扰动时，所述翼部适于以相反方向运动。
6.根据权利要求5所述的传感器，还包括一对陀螺仪电极，其被布置在所述微机械层下方，其中，沿着所述第二轴线的所述角速度是通过测量所述一对陀螺仪电极和所述一对翼部之间的电容的变化而检测的。
7.根据权利要求5所述的传感器，还包括一对加速度计电极，其分别连接至所述一对翼部，并且关于第一轴线对称地布置，其中所述传感器的沿着所述第二轴线的线性加速度是通过测量所述一对加速度计电极的电容变化而检测的。
8.根据权利要求7所述的传感器，其中每个所述加速度计都被连接至一个锚，所述锚被固定至布置在所述微机械层下方的一个晶圆。
9.根据权利要求2所述的传感器，其中所述第一检测质量块部分包括关于第二轴线对称地布置的一对质量块，且当所述传感器以一个角速度沿着垂直于所述第二轴线的第一轴线被扰动时，所述一对质量块适于在相反方向上运动。
10.根据权利要求9所述的传感器，还包括一对陀螺仪电极，其被布置在所述微机械层下方；其中，沿所述第一轴线的角速度是通过测量所述一对质量块和所述一对陀螺仪电极之间的电容的变化来检测的。
11.根据权利要求8所述的传感器，其中传感器沿着与所述平面正交的轴线的线性加速度是通过测量所述一对质量块和所述一对陀螺仪电极之间的电容的变化而检测的。
12.根据权利要求9所述的传感器，其中当所述传感器以一个角速度沿着与所述平面正交的所述轴线而被扰动时，所述一对质量块适于在相反方向上运动。
13.根据权利要求12所述的传感器，还包括一对加速度计电极，其分别连接至所述一对质量块，且关于所述第二轴线对称地布置；其中沿着与所述平面正交的所述轴线的角速度是通过测量所述一对加速度计电极中的电容变化来检测的。
14.根据权利要求13所述的传感器，其中每个所述加速度计都被连接至一个锚，该锚被固定至布置在所述微机械层下方的一个晶圆。
15.根据权利要求13所述的传感器，其中所述传感器的沿着所述第一轴线的线性加速度是通过测量所述一对加速度计电极中的电容变化而检测的。
16.根据权利要求1所述的传感器，还包括一个锚，其被固定至布置在所述微机械层下方的一个晶圆，所述锚基本被定位在所述传感器的中心。
17.根据权利要求16所述的传感器，还包括一个内框架，其通过多个悬挂梁连接至所述锚；以及多个挠曲部，其连接至所述内框架和所述第二检验质量块部分，并且适于为所述第二检验质量块部分提供恢复力。
18.根据权利要求17所述的传感器，还包括一对陀螺仪挠曲部，其连接至所述第二平面检验质量块，且连接至所述框架，并适于为所述第二平面检验质量块部分提供恢复力矩。
19.根据权利要求1所述的传感器，其中所述第一挠曲部包括两对陀螺仪挠曲部，每个所述陀螺仪挠曲部都具有两个细长梁。
20.根据权利要求1所述的传感器，还包括一对挠曲部，其连接至所述框架和所述第二平面检验质量块部分，每个所述挠曲部都包括一个用于沿着第二轴线提供恢复力矩的陀螺仪弹簧和用于沿着所述第二轴线提供恢复力矩的两个加速度计弹簧。
21.根据权利要求20所述的传感器，其中每个所述挠曲部都包括一个连杆，所述连杆的每一端都连接至所述两个加速度计弹簧中的对应的一个加速度计弹簧，所述陀螺仪弹簧被连接至所述连杆的中点。
22.一种用于测量自身运动的器件，包括第一晶圆；器件层，该器件层包括框架；第一平面检验质量块部分，其通过第一挠曲部附接至所述框架；以及第二平面检验质量块部分，其通过第二挠曲部附接至所述框架；其中所述框架、所述第一平面检验质量块部分和所述第二平面检验质量块部分形成于一个微机械层中，且适于测量关于三个轴线的角速度和关于所述三个轴线的线性加速度；以及第二晶圆，所述第一晶圆和第二晶圆被键合至所述器件层，从而封装所述器件层。
23.根据权利要求22所述的器件层，其中所述第一晶圆是帽盖晶圆。
24.根据权利要求23所述的器件层，其中所述第二晶圆是通孔晶圆或ASIC晶圆。
25.根据权利要求22所述的器件，其中所述第二晶圆包括一个或多个电极，该一个或多个电极用于测量所述第一平面检验质量块和所述第二平面检验质量块中的至少一个的角速度。
全文摘要
微机械惯性传感器(200)，具有测量六个自由度的单个检验质量块(201)。所述单个检验质量块(201)包括框架(202)；x轴线检验质量块部分(212a，212b)，其通过第一挠曲部附接至所述框架；以及y轴线检验质量块部分(218)，其通过第二挠曲部(228a，228b)附接至所述框架(202)。所述单个检验质量块(201)在一个微机械结构层中形成，且适于测量单一驱动运动下的关于三个轴线的角速度和关于所述三个轴线的线性加速度。
文档编号G01C19/5719GK102597699SQ201080042319
公开日2012年7月18日 申请日期2010年8月4日 优先权日2009年8月4日
发明者C·阿卡 申请人:飞兆半导体公司