微机械结构元件和用于制造微机械结构元件的方法

微机械结构元件和用于制造微机械结构元件的方法
【专利摘要】本发明涉及微机械结构元件，具有一具有主延伸平面的衬底、沿第一平面扁平延伸的第一电极、沿第二平面扁平延伸的第二电极和沿第三平面扁平延伸的第三电极，第一、第二和第三平面平行于主延伸平面定向且沿与主延伸平面垂直的法线方向间隔地相叠布置，微机械结构元件具有能偏移的质量元件，其不仅能平行也能垂直于主延伸平面偏移，第二电极与质量元件抗相对运动地连接且在静止位置中沿与法线方向平行的投影方向具有与第一电极的第一重叠区域并且沿与投影方向平行的投影方向具有与第三电极的第二重叠区域，质量元件沿第三平面扁平延伸，质量元件具有沿第三平面扁平延伸且平行于法线方向完全穿过质量元件延伸的凹部，第三电极至少部分地布置在凹部中。
【专利说明】微机械结构元件和用于制造微机械结构元件的方法

【技术领域】
[0001] 本发明从一种根据权利要求1的前序部分所述的微机械结构元件出发。

【背景技术】
[0002] 该种微机械结构元件是普遍公知的。例如普遍公知了如下的微机械的转动速率传 感器，其配置用于探测转动速率传感器的转动运动和/或旋转运动。此外，普遍公知了线性 振荡的震动巧螺仪，其中，在该些转动速率传感器的情况下，所述转动速率传感器的可动结 构的部件被驱动用于一沿着一驱动方向的驱动振荡。根据所述转动速率传感器的围绕一与 所述驱动方向垂直的转动轴线的转动速率，产生科里奧利力（Coriolisk巧fte)，所述科里 奧利力引起传感器结构的部件垂直于所述驱动方向W及垂直于所述转动轴线的探测振荡。 此外，在所述传感器结构中布置有探测电极，所述探测电极探测所述探测振荡。
[000引信号从所述驱动振荡到所述探测电极中的禪合（tiberkopplung)通常称作正交 (如a化atur)。正交信号尤其是如下的信号，当转动速率传感器不被W-转动速率加载时， 所述信号就在所述探测电极上出现。针对正交信号的出现的典型的原因是在制造过程中的 参数散布（Parameterstreuungen)，其例如通过不准确地彼此平行布置的场结构或场结构 的结构宽度中的偏差而引起。由此例如产生不同的场强，所述场强尤其导致所述驱动振荡 到所述探测振荡中的禪合且因此导致一正交信号。
[0004] 不利的是，正交平衡力W如下方式与沿着所述探测方向的偏移相关，使得所述正 交平衡力同样会根据沿着所述探测方向的偏移而改变。由此提高了传感器系统相对于外部 的干扰刺激的震动灵敏度。此外，所述传感器系统的有效的谐振频率具有一不希望的工作 点相关性。


【发明内容】

[0005] 因此本发明的任务在于，提供一种微机械结构元件和一种改进的用于制造微机械 结构元件的方法，其中，改善了正交平衡并且比较节省位置地构造出所述微机械结构元件。
[0006] 根据并列权利要求所述的根据本发明的微机械结构元件和根据本发明的用于制 造微机械结构元件的方法相对于现有技术具有如下优点，即通过第H电极至少部分地在质 量元件的凹部中的布置，提供了一种比较节省位置的微机械结构元件，其中，仍能够相对于 现有技术改善正交平衡。尤其是不仅一由第一电极、第二电极、第H电极和凹部形成的正交 平衡结构的延伸长度是比较节省位置的，该延伸长度不仅沿着一平行于主延伸平面的横向 方向而且平行于法线方向。
[0007] 优选地，平衡电极，也就是说例如第一电极和第H电极，不仅布置在可动结构的下 方，也就是说例如布置在第二电极和衬底之间，而且布置在可动结构的上方，也就是说例如 沿着一与法线方向平行的从衬底向第二电极定向的方向布置在第二电极的上方。通过平衡 电极在被称作可动结构的第二电极的下方和上方的布置，有利地实现了，在沿着探测方向 的干扰的情况下，由平衡电极产生的第一和第二平衡力的总力大致上不改变。此外，有利地 实现了，平衡电极在相同电压的情况下是比较小的，也就是说例如W-平行于主延伸平面 的小的延伸长度来构造。尤其平衡电极是对称地布置的。对称在此尤其涉及一电极面，也就 是说例如所述第一、第二和/或第H电极的平行于主延伸平面延伸的表面，和/或重叠，也 就是说第一和/或第二重叠区域，和/或第一和第二电极W及第H和第二电极之间的间距。 优选地，可动结构或者说第二电极在平衡结构的区域中，也就是说例如在凹部的区域中，完 全地或部分地在一具有第二平面的第二层中形成。此外，尤其上面的电极，也就是说第H电 极，完全地或部分地在一具有第H平面的第H层中形成。优选地，为了平衡正交信号，第一 电极、第二电极、第H电极和凹部如此布置和/或构造，使得在质量元件的驱动振荡期间， 产生作用到第二电极、且因此作用到质量元件上的时间上变化的静电的平衡力，所述平衡 力如此定向，使得它们尤其在所述驱动振荡期间抑制所述质量元件沿着所述探测方向的偏 移，用W如此地平衡正交信号。
[0008] 优选地，所述微机械结构元件是一转动速率传感器，其中，该转动速率传感器配置 用于探测一围绕一与主延伸平面基本上平行的转动轴线的转动速率。优选地，在该情况下， 可偏移的质量元件是所述转动速率传感器的科里奧利元件。优选地，所述质量元件基本上 平行于主延伸平面可偏移，也就是说例如所述质量元件沿着一与主延伸平面基本上平行的 驱动平面，尤其优选线性地可偏移，或者说可驱动用于一驱动振荡。此外，所述质量元件也 沿着一与主延伸平面基本上垂直的法线方向可偏移，也就是说例如所述质量元件沿着一与 法线方向平行的探测方向可偏移，尤其根据所述驱动运动和所述转动速率传感器的围绕所 述转动轴线的转动运动。优选地，所述第一、第二和第H平面沿着一与法线方向基本上平行 的投影方向W如下方式间隔地相叠布置，使得所述第一、第二和第H电极电绝缘地相互布 置。优选地，该里一主要沿着一平面扁平地延伸的电极或者说质量元件意味着，所述电极或 者说所述质量元件具有一主延伸平面，其中，该主延伸平面平行于所述平面布置并且所述 电极或者说所述质量元件处于所述平面中和/或所述平面与所述电极或者说所述质量元 件相交。
[0009] 优选地，所述微机械结构元件具有一正交平衡结构，其包括所述第一电极、所述第 二电极和所述第H电极。优选地，所述第一电极也称作第一平衡电极，并且所述第H电极也 称作第二平衡电极。优选地，所述第一电极、所述第二电极和所述第H电极配置用于在探测 期间正交平衡，也就是说例如所述第一电极配置用于产生一基本上朝向所述第一电极作用 到所述第二电极上的平衡力，并且所述第H电极配置用于产生一基本上朝向所述第H电极 作用到所述第二电极上的其它的平衡力。优选地，所述平衡力和所述其它的平衡力设置用 于平衡一在所述驱动振荡期间作用到所述质量元件上的正交力。尤其当所述微机械结构元 件基本上布置在一惯性系统中并且在所述平衡电极和所述第二电极之间基本上不存在电 位差时，所述正交力导致所述质量元件沿着法线方向的偏移。此外，所述重叠区域优选是 与偏移相关的，从而所述平衡力也是与偏移相关的。尤其所述微机械结构元件在静止位置 (Ruhelage)中仅具有在运动的质量、也就是说例如所述第二电极和一电极、也就是说所述 第一和/或第H电极之间的比较小的重叠。该样，除了彼此对称地布置的平衡力之外，也可 W进一步改善一随着所述运动而变化的力相对于与该运动无关的力之比。
[0010] 尤其所述静止位置表示所述质量元件或者说一由所述质量元件和所述第二电极 形成的惯性（seismischen)质量或质量单元，使得该惯性质量在一力平衡中，也就是说例 如当没有施加外部的加速度、转动速率和/或所述质量元件-其也叫做惯性质量-不被驱 动用于驱动运动时。所述静止位置尤其基本上通过弹性地在衬底上息挂的可振荡的惯性质 量的有效的弹黃刚性来确定。
[0011] 优选地，所述第H电极至少部分地布置在所述凹部中，也就是说所述第H电极平 行于法线方向沿着一第H高度基本上小于或基本上等于所述凹部平行于法线方向的延伸 长度延伸。优选地，所述凹部平行于法线方向完全地穿过所述质量元件并且主要基本上沿 着所述第H平面延伸，也就是说例如所述第二电极基本上W如下方式与所述质量元件抗相 对运动地连接，使得所述第二电极和所述凹部平行于法线方向具有一其它的重叠区域，其 中，所述第二电极主要在所述其它的重叠区域中延伸。
[0012] 本发明的有利的设计方案和改进方案可从从属权利要求、W及参照附图的描述中 获悉。
[0013] 根据一种优选的改进方案设置成，所述第二电极平行于法线方向具有一与所述第 一电极的第一间距W及一与所述第H电极的第二间距，其中，所述第一间距和所述第二间 距基本上大小相等。由此有利地实现了，在干扰，例如一平行于探测方向作用到质量元件上 的正交力的情况下，通过所述平衡电极产生的总平衡力大致上不改变。
[0014] 根据另一种优选的改进方案设置成，所述第二电极是无承载地（化eitragend)构 造的。由此有利地实现了，所述第H电极布置在所述凹部中且由此减少了位置需求。
[0015] 根据另一种优选的改进方案设置成，所述第一重叠区域和所述第二重叠区域基本 上大小相等，和/或沿着一与法线方向平行的投影方向并排布置，和/或关于一与所述第二 平面基本上平行的对称轴线镜像对称。由此有利地实现了提供一正交平衡系统，其中，平均 来讲不产生基本偏移，并且平均来讲产生对称的、也就是说相反地定向的并且在数值上大 小相等的作用到所述第二电极或者说所述质量元件上的平衡力。
[0016] 根据另一种优选的改进方案设置成，一施加在所述衬底上的第一层基本上包括所 述第一电极，并且一施加在所述第一层上的第二层基本上包括所述第二电极，其中，一施加 在所述第二层上的第H层基本上包括所述第H电极，其中，所述质量元件、所述凹部和所述 第H电极至少部分地或完全地由同一第H层形成。由此有利地实现了提供一种特别节省位 置的微机械结构元件，其具有一比较小的正交平衡结构，其中，探测信号的信号品质仍比较 好。优选地，所述第二电极作为平面的电极由第二层、尤其多晶娃层形成。优选地，所述第 一、第二和第H层分别通过氧化层分开并且可W尤其通过蚀刻过程来释放，其中，所述氧化 层也用作牺牲层。尤其是为此形成了用于一气态的蚀刻介质的蚀刻介入的进入孔。此外优 选地，在传导性的层之间布置用于在所述层中结构化的结构元件的电接触的导电的和/或 机械的连接，例如用于建立所述质量元件和所述第二电极之间的导电连接。
[0017] 根据另一种优选的改进方案设置成，所述第一电极和所述第H电极位置固定地与 所述衬底连接，其中，所述凹部具有一主延伸方向，其中，所述第H电极主要沿着一与所述 主延伸方向平行的电极方向基本上在所述凹部的内部纵长地（Uinglic.h)延伸。由此有利地 实现了，提供一种平行于法线方向的具有一特别小的高度的正交平衡结构。
[0018] 根据另一种优选的改进方案设置成，所述微机械结构元件具有一另外的第一电极 和一另外的第H电极，其中，所述第一电极和所述另外的第一电极沿着一与法线方向平行 的投影方向并排地并且相互电绝缘地布置，其中，所述第H电极和所述另外的第H电极沿 着一与法线方向平行的投影方向并排地相互电绝缘地布置，其中，所述另外的第H电极主 要沿着一与电极方向基本上平行的另外的电极方向基本上在所述凹部的内部纵长地延伸。 由此有利地实现了，改善所述正交平衡。
[0019] 根据另一种优选的改进方案设置成，所述微机械结构元件具有一主要沿着所述第 二平面扁平地延伸的探测电极，其中，所述探测电极配置用于电容地探测所述惯性质量沿 着法线方向的偏移，其中，所述第一电极沿着一与法线方向平行的投影方向至少部分地布 置在所述探测电极和所述衬底之间。由此有利地实现了，获得一比较好的探测信号，因为所 述探测电极可W构造得比较大且因此提高了由所述质量元件和所述探测电极形成的探测 结构的电容。
[0020] 根据另一种优选的改进方案设置成，所述第H电极具有一平行于法线方向延伸的 层高，其中，所述质量元件、所述凹部和/或所述第H电极完全地沿着该层高延伸。由此有 利地实现了，提供一种平行于法线方向的具有一特别小的高度的正交平衡结构。
[0021] 根据另一种优选的改进方案设置成，所述第一电极和所述第H电极是正交平衡电 极，其中，所述第一电极配置用于产生一基本上朝向所述第一电极作用到所述第二电极上 的平衡力，其中，所述第H电极配置用于产生一基本上朝向所述第H电极作用到所述第二 电极上的其它的平衡力。由此有利地实现了提供一正交平衡系统，其中，平均来讲不产生基 本偏移，并且平均来讲产生对称的、也就是说相反地定向的并且在数值上大小相等的作用 到所述第二电极或者说所述质量元件上的平衡力。优选地，所述平衡力反向地平行于所述 其它的平衡力。优选地，所述平衡力的数值基本上等于所述其它的平衡力的数值。
[0022] 根据本发明的方法的一种优选的改进方案规定，在第H制造步骤中如此地构造所 述第H层，使得所述第H层具有一平行于法线方向延伸的层高，其中，所述质量元件、所述 凹部和/或所述第H电极W如下方式构造，使得所述质量元件、所述凹部和/或所述第H电 极完全地沿着该层高延伸。由此有利地实现了，提供一种平行于法线方向的具有一特别小 的高度的正交平衡结构。

【专利附图】

【附图说明】
[0023] 本发明的实施例在附图中示出并且在下面的描述中详细阐释。
[0024] 其中：
[0025] 图1至5在一示意图中示出了根据本发明的不同的实施方式的微机械结构元件，
[0026] 图6至7在一示意性侧视图中示出了根据本发明的不同的实施方式的微机械结构 元件，
[0027] 图8至10在不同的示意性俯视图中示出了根据本发明的一种实施方式的微机械 结构元件，
[0028] 图11在一示意性的截面视图中示出了根据本发明的一种实施方式的微机械结构 元件，
[0029] 图12至14在不同的示意性俯视图中示出了根据本发明的一种实施方式的微机械 结构元件。

【具体实施方式】
[0030] 在不同的附图中相同的部件始终设有相同的附图标记且因此通常也分别仅命名 或者说提到一次。
[0031] 在图1中在一示意性的截面视图中示出了根据本发明的一种实施方式的微机械 结构元件1。该微机械结构元件1在此具有一可动的质量元件40,尤其一娃结构40,其沿着 X方向101可偏移，也就是说例如可驱动用于一驱动振荡（Antriebsschwingung)。此外，所 述质量元件40沿着一与X方向101垂直的Z方向103可偏移。该Z方向在此也称作法线 方向103或探测方向103,其中，所述法线方向103基本上垂直于所述微机械结构元件1的 衬底2(参见图5)的主延伸平面100定向。优选地，根据一经测量的电容变化来探测所述 质量元件40的探测偏移或者说探测运动。优选地，所述可动的质量元件40通过一蚀刻方 法产生，其中，在一娃层30中W高的高宽比（Aspektverh副化is)产生沟槽抽)en) 44。 在此情况下，优选将比较厚的由娃制成的层30下方的一牺牲层50去除。由此有利地实现 了可动的娃层40或者说所述质量元件40的释放（化eizustellen)。优选地，在所述可动的 娃结构40的下方布置一薄的多晶娃层10作为平面的电极，其中，所述多晶娃层10 构造成用于可动的或固定的娃结构40的连接件51，或者构造成可动的比较厚的娃层30下 方的电极，或者构造成导线器件或者说印制导线14、14'。在图2中在一示意性的侧 视图中示出了根据本发明的一种实施方式的微机械结构元件1。在此，该微机械结构元件1 构造成转动速率传感器1，其中，所述质量元件40和一另外的质量元件40' W如下方式布置 在所述衬底2上，使得该两个质量元件40、40'可驱动用于一沿着一驱动平面501的反相的 (gegenphasigen)驱动振荡。在此，将所述转动速率传感器1 W-围绕一转动轴线500的 转动速率加载，从而根据一围绕所述转动轴线500的转动运动并且根据沿着所述驱动平面 501的驱动运动，将所述质量元件40和所述另外的质量元件40'沿着相反地平行的探测方 向503平行于法线方向103偏移。根据在制造过程中的参数散布，即使当不存在转动速率 时，也会出现一沿着探测方向503的偏移。为了平衡作用到所述质量元件40、40'上的正交 力（QuadraturkrSfte)，布置平衡电极，该些平衡电极配置用于正交平衡。在图3中一第一 电极11和一另外的第一电极11'沿着一与法线方向103平行的投影方向布置在所述质量 元件40和所述衬底2之间，其中，所述第一电极11平行于X方向101从所述质量元件40 伸出，并且沿着一投影方向具有一与所述可动的质量元件40的第一重叠区域23。例如将 所述第一电极11或者说所述另外的第一电极11'利用一直流电压加载，该直流电压在此通 过符号示出。由此，平行于法线方向、尤其朝向所述第一电极11产生一作用到所述质 量元件上的一时间上可变的平衡力或一恒定的平衡力。尤其布置两个第一电极11和/或 另外的第一电极11'，用W平衡两个相互联接的质量元件40的正交力。在图4中示出了一 微机械结构元件1，其中，所述质量元件40布置在所述第一电极11和一第H电极31之间， 其中，所述质量元件在此具有一第二电极或者说构造成一第二电极21。在此，所述第一电极 11沿着一与法线方向103平行的投影方向布置在所述第H电极31下方。在此，所述第一电 极11配置用于产生一基本上朝向所述第一电极11作用到所述第二电极21或者说所述质 量元件40上的平衡力（通过箭头尖部103'示出），其中，所述第H电极31配置用于产生一 基本上朝向所述第H电极31作用到所述第二电极21或者说所述可动的质量50上的其它 的平衡力（通过箭头尖部103"示出）。在图5中示出了一微机械结构元件1，其基本上相 应于在图3中示出的实施方式。在此，在所述衬底2上在所述衬底2和所述可偏移的质量元 件40之间布置一第一电极11和一另外的第一电极11'，其中，所述质量元件在此尤其导电 地构造并且在该情况下例如也可W称作第二电极21。优选地，所述微机械结构元件1借助 于一氧化物-牺牲层方法来制造，从而所述第一电极或者说所述另外的第一电极11'的第 一电极面或者说另外的第一电极面具有一沿着所述第一平面10'延伸的第一电极宽度12， 并且所述另外的第一电极具有一另外的第一电极宽度12'，所述第一电极宽度和所述另外 的第一电极宽度分别具有一最小宽度，尤其不低于所述最小宽度，因为所述第一或者说所 述另外的第一电极否则就被底切（unter扣zO并且尤其不连接或者说不足够地连 接到所述衬底2上。在此，所述可偏移的质量元件40具有一凹部41，该凹部具有一平行于 X方向101延伸的凹部宽度42'。在此，该凹部宽度42'基本上等于所述可偏移的质量元件 40的一平行于X方向101延伸的两倍的偏移振幅501'。在此，所述第一或者说所述另外的 第一电极11、11'沿着各一个与Z方向103平行的投影方向具有与所述可偏移的质量40的 一第一或者说一另外的第一重叠区域23、23'。此外，所述第一或者说所述另外的第一电极 具有一平行于所述第一平面10'延伸的第一或者说另外的第一电极面13、13'，所述 第一或者说所述另外的第一电极面沿着一与法线方向103平行的投影方向与所述凹部41 重叠。为了实现一良好的正交平衡，优选不仅所述第一或者说所述其它的第一重叠区域而 且所述第一或者说所述另外的第一电极面13、13'平行于X方向101在一比所述可动的质 量40的偏移振幅501'更大的或至少相等的长度上延伸。所述第一或者说所述另外的第一 电极宽度12、12"-例如由制造引起-平行于X方向在一长度上延伸，该长度大于两倍的偏 移振幅501'，从而在图5中所示的实施方式中的正交平衡结构比较大。
[0032] 在图6中在一示意性的侧视图中示出了根据本发明的一种实施方式的微机械结 构元件1。在此，所述结构元件1具有一衬底，该衬底具有一与X方向101和Y方向102基 本上平行的或者说与Z方向103-也称作法线方向103-基本上垂直的主延伸平面100。在 此，所述微机械结构元件1尤其构造成转动速率传感器1并且具有一正交平衡系统11、11'、 21、 21'、31、31'、41，其中，所述正交平衡系统、21、21'、31、31'、41在一平行于X方向 的比较小的宽度101'上延伸。
[0033] 在此，在所述衬底上布置一第一电极11和一另外的第一电极11'，其中，所述第一 和所述另外的第一电极11'主要沿着一第一平面10'在所述结构元件1的第一层10中扁 平地延伸。
[0034] 优选地，所述结构元件11还具有一第二电极21、一另外的第二电极21和一探测电 极22,其中，所述第二电极、所述另外的第二电极和/或所述探测电极22沿着一第二平面 20'基本上扁平地延伸。在此，所述第二电极21、所述另外的第二电极21和所述探测电极 22, 尤其部分地或完全地在一第二层20"中形成。
[00巧]优选地，所述探测电极22分别沿着一与法线方向103平行的投影方向重叠所述第 一和/或所述另外的第一电极11、11'。
[0036] 所述结构元件1还具有一可偏移的元件40、一第H电极31和一另外的第H电极 31'，其中，所述可偏移的元件40、所述第H电极31和所述另外的第H电极31分别主要沿着 一与所述主延伸平面100基本上平行的第H平面30"扁平地延伸，并且尤其部分地或完全 地在所述结构元件1的一第H层30中形成。在此，所述质量元件40具有一凹部41，其中， 该凹部沿着一与法线方向103平行的投影方向完全穿过所述质量元件40延伸。优选地，所 述凹部41沿着所述投影方向的延伸长度基本上等于所述第H层30的第H层高30'。优选 地，此外所述质量元件和/或所述第H电极31和/或所述另外的第H电极31'沿着所述投 影方向的延伸长度基本上等于所述第H层30的第H层高30"。优选地，所述第一层10具 有一第一层高10"并且所述第二层20具有一第二层高20"，所述第一层高和所述第二层 高分别小于所述第H层高30"。
[0037] 优选地，所述第二电极21和所述另外的第二电极21'分别无承载地构造，也就是 说，所述第二电极21和/或所述另外的第二电极21'平行于法线方向103具有一与所述 第一电极11或者说所述另外的第一电极11'的第一间距25,并且具有一与所述第H电极 21或者说所述另外的第H电极31'的第二间距26。尤其所述第一间距25基本上等于所 述第二间距26。优选地，所述第二电极21和所述另外的第二电极21'不仅抗相对运动地 (bewegungsfest)而且导电地与所述可偏移的质量元件40经由一连接器件43或者说一另 外的连接器件43'连接。优选地，所述第二电极21在所述可偏移的元件40的静止位置中沿 着一与法线方向103基本上平行的投影方向具有一与所述第一电极11的第一重叠区域23， 并且沿着一与所述投影方向平行的另外的投影方向具有一与所述第H电极31的第二重叠 区域24。优选地，所述投影方向平行于所述主延伸平面与所述另外的投影方向间隔开。尤 其所述重叠区域23关于一处于所述第二电极21的对称轴线102'上的对称点与所述第二 重叠区域24点对称地构造，其中，尤其所述对称轴线202'将所述第二电极21划分成两个 镜像对称的部分区域并且尤其平行于Y方向102布置。由此有利地实现了，提供一平衡结 构、21、21'、31、31'、41，其平均来讲不引起基本偏移并且其平均来讲沿着两个平行 于所述探测方向103的定向具有对称的平衡力103'、103"。
[0038] 在图7中在一示意性的侧视图中示出了根据本发明的一种实施方式的微机械结 构元件1。该里示出的实施方式基本上相应于在图6中描述的实施方式，其中，该里所述第 二电极21和所述另外的第二电极21'形成一抗相对运动地联接的单元并且尤其在没有与 所述第一层10的连接的情况下构造。由此更进一步减小了所述平衡结构、21、21'、 31、31'、41的总宽度101'。在此，所述第二电极21和所述另外的第二电极21'合并成唯 一一个元件或者说单元21、21'。相应于在一方面由所述第二电极21和所述另外的第二电 极21'形成的可动单元W及另一方面所述第一或者说所述另外的第一电极和所述 第H或者说所述另外的第H电极31、31'之间的改变的重叠运动，进行在该系统中的相对 应的电极对经由十字交叉（Kreuz)的操控，也就是说，所述第一电极11与所述另外的第H 电极31'导电连接，并且所述另外的第一电极11'与所述第H电极31导电连接。
[0039] 在图8至10中在不同的示意性俯视图中示出了根据本发明的一种实施方式的微 机械结构元件1。在图8中示出了沿着所述第一平面10'的第一层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电极、用于建立与所述另外的第H或者说 所述第H电极31'、31之间的导电连接的导电器件14、14'，W及一接触区域15和一其它的 接触区域15'。经由所述接触区域15或者说所述其它的接触区域15'建立了与更高的层 的导电连接。在图9中示出了沿着所述第二平面20'的第二层20。在图10中所述第H和 /或所述另外的第H电极31、31'构造成无承载的桥件，也就是说沿着一与法线方向103平 行的投影方向布置在所述第二电极21或者说所述另外的第二电极21'上方的桥件，并且在 一连接部位33或者说一另外的连接部位33'处，尤其仅点状地布置在所述衬底上，或者说 与所述衬底位置固定地连接。由此有利地实现了比较强地减小了所述正交平衡结构的有效 的总宽度101'。该里所述第H电极31具有一称作电极方向32的主延伸方向并且所述另外 的电极31'具有一称作另外的电极方向32'的主延伸方向。此外，所述凹部41具有一主延 伸方向42,其不仅平行于所述电极方向32也平行于所述另外的电极方向32'布置。
[0040] 在图11中在一示意性的截面视图中示出了根据本发明的一种实施方式的微机械 结构元件1。该里示出的实施方式基本上相应于在图7中示出的实施方式。区别在于，所述 探测电极22在此沿着X方向101 W如下方式布置在所述可偏移的质量20下方，使得所述 探测电极22在所述可偏移的元件40平行于X方向101偏移期间，始终沿着一与法线方向 103平行的投影方向与所述可动的质量40完全重叠，该里通过附图标记220'表示。该意味 着，根据所述质量元件40平行于法线方向103的偏移所产生的探测信号与所述可偏移的元 件平行于X方向101的瞬时偏移无关。根据本发明有利的是，在所述质量元件40的两侧布 置平衡电极11、31或者说11'、31'的情况下，所述探测电极22与所述第一或者说所述另外 的第一电极沿着一与法线方向平行的投影方向重叠，该在图7中通过附图标记220 示出。由此有利地产生了一探测信号，该探测信号与所述质量元件40的瞬时偏移无关。尤 其还有利地在保持不变的面积需求的情况下提高了探测能力。
[0041] 图12至14在不同的示意性的俯视图中示出了根据本发明的一种实施方式的微机 械结构元件。在图12中该结构元件沿着一沿着所述第一平面10'的截面示出，其中，在此 所述第一和所述另外的第一电极具有一电极凹部16,其尤其是一空面，并且尤其W 如下方式构造，使得在下面的电极和上面的电极31、31'之间形成了电地有效的相 等的面积比。此外，在此不仅所述第H或者说所述另外的第H电极31、31'，而且所述可动的 第二或者说另外的第二电极21、21'，都构造成两侧地息挂的桥结构，该例如在图13和14中 示出。在此，所述另外的第H电极31'与所述第一电极11，并且所述第H电极31与所述另 外的第一电极11'，分别机械地，也就是说尤其位置固定地，和/或导电地连接。在此，所述 第H电极31和所述另外的第一电极11'之间的第一导电连接借助于在所述第H层30或者 说在所述第H平面30'中布置的第一桥元件34、35形成，其中，所述第一桥元件搭接所述第 二或者说所述另外的第二电极21、21'或者说所述电极单元21、21'。在此情况下，所述第一 桥元件34、35与在所述第一平面10'中布置的第一电极11机械地和/或导电地连接。所 述另外的第H电极31'经由一在所述第二平面20'中布置的第二桥元件34'，并且经由一与 所述第二桥元件34'导电连接的并且在所述第H平面30'中布置的另外的第二桥元件35' 导电地与所述第一电极11连接，其中，所述第二桥元件平行于法线方向103布置在所述衬 底10和所述第一桥元件35之间。尤其所述另外的第二桥元件35'搭接所述第二或者说所 述另外的第二电极21、21'或者说所述电极单元21、21'。在一沿着￥方向102与所述桥元 件34'、35、35'对置的端部上，所述另外的第H电极31'经由一第一桥元件34位置固定地 连接在所述衬底上并且导电地与所述第一电极11连接。该样可W有利地节省一单独的馈 电线。
【权利要求】
1. 微机械结构元件（1)，具有一具有主延伸平面（100)的衬底（2)，一主要沿着第一平 面（10'）扁平地延伸的第一电极（11)，一主要沿着第二平面（20'）扁平地延伸的第二电极 (21)和一主要沿着第三平面（30'）扁平地延伸的第三电极（31)，其中，所述第一、第二和第 三平面（10'、20'、30'）基本上平行于所述主延伸平面（100)定向并且沿着一与所述主延伸 平面（100)基本上垂直的法线方向（103)间隔地相叠布置，其中，所述微机械结构元件（1) 具有一能偏移的质量元件（40)，其中，所述质量元件（40)不仅能够基本上平行于也能够基 本上垂直于所述主延伸平面（100)偏移，其中，所述第二电极（21)与所述质量元件（40)抗 相对运动地连接，其中，所述第二电极（21)在静止位置中沿着一与所述法线方向（103)基 本上平行的投影方向具有一与所述第一电极（11)的第一重叠区域（23)，并且沿着一与所 述投影方向平行的另外的投影方向具有一与所述第三电极（31)的第二重叠区域（24)，其 特征在于，所述质量元件（40)主要沿着所述第三平面（30'）扁平地延伸，其中，所述质量元 件（40)具有一沿着所述第三平面（30'）扁平地延伸的并且平行于所述法线方向（103)完 全穿过所述质量元件（40)延伸的凹部（41)，其中，所述第三电极（31)至少部分地布置在所 述凹部（41)中。
2. 根据权利要求1所述的微机械结构元件（1)，其特征在于，所述第二电极（21)平行 于所述法线方向（103)具有一与所述第一电极（11)的第一间距（25)以及一与所述第三电 极（31)的第二间距（26)，其中，所述第一间距（25)和所述第二间距（26)基本上大小相等。
3. 根据前述权利要求中任一项所述的微机械结构元件（1)，其特征在于，所述第二电 极（21)是无承载地构造的。
4. 根据前述权利要求中任一项所述的微机械结构元件（1)，其特征在于，所述第一重 叠区域（23)和所述第二重叠区域（24)基本上大小相等，和/或沿着一平行于所述法线方 向（103)的投影方向并排布置，和/或关于一沿着一与所述第二平面（20'）基本上平行地 延伸的对称轴线（102'）镜像对称。
5. 根据前述权利要求中任一项所述的微机械结构元件（1)，其特征在于，一施加在所 述衬底（2)上的第一层（10)基本上包括所述第一电极（11)，并且一施加在所述第一层 (10)上的第二层（20)基本上包括所述第二电极（21)，其中，一施加在所述第二层（20)上 的第三层（30)基本上包括所述第三电极（31)，其中，所述质量元件（40)、所述凹部（41)和 所述第三电极（31)至少部分地或完全地由相同的第三层（30)形成。
6. 根据前述权利要求中任一项所述的微机械结构元件（1)，其特征在于，所述第一电 极（11)和所述第三电极（31)位置固定地与所述衬底（2)连接，其中，所述凹部（41)具有 一主延伸方向（42)，其中，所述第三电极（31)主要沿着一与所述主延伸方向（42)平行的电 极方向（32)基本上在所述凹部（42)的内部纵长地延伸。
7. 根据前述权利要求中任一项所述的微机械结构元件（1)，其特征在于，所述微机械 结构元件⑴具有一另外的第一电极（11'）和一另外的第三电极（31'），其中，所述第一电 极（11)和所述另外的第一电极（11'）沿着一与所述法线方向（103)平行的投影方向并排 地并且相互电绝缘地布置，其中，所述第三电极（31)和所述另外的第三电极（31'）沿着一 与所述法线方向（103)平行的投影方向并排地并且相互电绝缘地布置，其中，所述另外的 第三电极（31'）主要沿着一与所述电极方向（32)基本上平行的另外的电极方向（32'）基 本上在所述凹部（42)的内部纵长地延伸。
8. 根据前述权利要求中任一项所述的微机械结构元件（1)，其特征在于，所述微机械 结构元件（1)具有一主要沿着所述第二平面（20'）扁平地延伸的探测电极（22)，其中，所述 探测电极（22)配置用于电容地探测所述质量元件（40)沿着所述法线方向（103)的偏移， 其中，所述第一电极（11)沿着一与所述法线方向（103)平行的投影方向至少部分地布置在 所述探测电极（22)和所述衬底（2)之间。
9. 根据前述权利要求中任一项所述的微机械结构元件（1)，其特征在于，所述第三 层（30)具有一平行于所述法线方向（103)延伸的第三层高（30〃），其中，所述质量元件 (40)、所述凹部（41)和/或所述第三电极（31)平行于所述法线方向（103)沿着一基本上 等于所述第三层高（30〃）的高度延伸。
10. 根据前述权利要求中任一项所述的微机械结构元件（1)，其特征在于，所述第一电 极（11)和所述第三电极（31)是正交平衡电极，其中，所述第一电极（11)配置用于产生一 基本上朝向所述第一电极（11)作用到所述第二电极（21)上的平衡力，其中，所述第三电极 (31)配置用于产生一基本上朝向所述第三电极（31)作用到所述第二电极（21)上的平衡 力。
11. 用于制造微机械结构元件（1)的方法，所述微机械结构元件尤其是根据前述权利 要求中任一项所述的微机械结构元件，所述微机械结构元件具有一具有主延伸平面（100) 的衬底（2)，其中，在第一制造步骤中将一第一层（10)施加到所述衬底（2)上，其中，在所述 第一层（10)中形成一主要沿着一与所述主延伸平面（100)基本上平行的第一平面（10'） 扁平地延伸的第一电极（11)，其中，在第二制造步骤中将一第二层（20)施加到所述第一层 (10)上，其中，在所述第二层（20)中形成一主要沿着一与所述第一平面（10'）基本上平行 的第二平面（20'）扁平地延伸的第二电极（21)，其中，在第三制造步骤中将一第三层（30) 施加到所述第二层（20)上，其中，至少部分地或完全地在所述第三层（30)中形成一沿着与 所述第二平面（20'）基本上平行的第三平面（30'）扁平地延伸的第三电极（31)，其中，至少 部分地或完全地在所述第三层（30)中形成一主要沿着一与所述第二平面（20'）基本上平 行的第三平面（30'）扁平地延伸的质量元件（40)，其中，所述质量元件（40)抗相对运动地 与所述第二电极（21)连接，其中，在所述质量元件（40)中形成一沿着一与所述主延伸平面 (100)基本上垂直的投影方向完全穿过所述质量元件（40)延伸的凹部（41)，其中，所述第 三电极（31)至少部分地或完全地布置在所述质量元件（40)的凹部（41)中并且与所述衬 底（2)位置固定地连接，其中，在第四制造步骤中将所述第二电极（21)、所述质量元件（40) 和所述第三电极（31)至少部分地或完全地底切。
12. 根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在第三制造步骤中所述第三层（30)以 如下方式被结构化，使得所述第三层（30)具有一平行于所述法线方向（103)延伸的第三层 高（30〃），并且所述质量元件（40)、所述凹部（41)和/或所述第三电极（31)平行于所述 法线方向（103)沿着一基本上等于所述层高（30〃）的高度延伸。
【文档编号】B81B7/02GK104422436SQ201410418243
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2013年8月26日
【发明者】J·弗莱, J·赖因穆特 申请人:罗伯特·博世有限公司