[发明专利]用于共振微细加工装置的减小转向差的挠曲支承部

说明书

优先权要求及相关申请

本申请要求于2010年9月18日递交的题为“LOW-QUADRATURE SUSPENSION SYSTEM FOR MULTI-AXIS GYROSCOPES”的美国临时专利申请序号No.61/384,247及于2010年9月20日递交的题为“IMPROVED QUADRATURE REDUCTION STRUCTURE FOR RESONATING MICROMACHINED DEVICES”的美国临时专利申请序号No.61/384,512的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

本申请涉及于2010年8月3日递交的题为“MICROMACHINED INERTIAL SENSOR DEVICES”的美国专利申请序号No.12/849,742、于2010年8月3日递交的题为“MICROMACHINED DEVICES AND FABRICATING THE SAME”的美国专利申请序号No.12/849,787及于2010年9月18日递交的题为“MICROMACHINED MONOLITHIC6-AXIS INERTIAL SENSOR”的美国临时专利申请序号No.61/384,240，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

背景技术

转向差误差是限制微细加工传感器(如陀螺仪)性能的主要因素之一。考虑到驱动震荡和感应震荡的相对量级，即使极小部分驱动动作耦合进感应模式都可能支配科氏力(Coriolis)响应。

实际上，制作的不完善可导致不理想的几何结构，如陀螺仪结构。不理想的几何结构会使得驱动震荡部分耦合到感应模式。即使存在几种交叉耦合的方法，如弹性、粘性和静电耦合方法，但在某些情况下，由于悬吊元件中的非等弹性，弹性耦合在幅度上的增加超过期望水平。

在具有面外(out-of-plane)工作模式的传感器系统中(如陀螺仪系统)，面内方向和面外方向之间的非等弹性是转向差误差的主导根源。深反应离子刻蚀(deep reactive-ion etching，“DRIE”)中的侧壁偏斜或倾斜能够导致挠曲支承部的截面从矩形偏离为平行四边形，导致悬吊器的挠曲支承部的弹性主轴从平行正交偏离到装置表面。在一个实例中，单轴或多轴的微细加工传感器结构(如陀螺仪结构)要受到至少部分由DRIE刻蚀倾斜导致的高转向差误差的影响。

而且，现有的共振器依赖于简单的直线形挠曲支承部来形成挠曲结构以允许装置在共振中移位。当刻蚀在挠曲支承部中产生变形，会造成重大问题，引起很大的非期望的移位，且通常会驱使感应机构。

发明内容

附图说明

在附图(其不一定按比例绘制)中，相似的附图标记可在不同的视图中表示相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示相似部件的不同例子。附图以示例而非限制的方式大体示出了本文中所论述的各个实施例。

图1例示出根据一个实例的包括悬吊结构的传感器结构；

图2A例示出根据一个实例的悬吊器的部分；

图2B例示出一个实例中的处于顶部部分向上弯曲的弯曲状态下的图8A所示的悬吊器；

图2C例示出一个实例中的处于顶部部分向下弯曲的弯曲状态下的图8A所示的悬吊器；

图3例示出根据一个实例的悬吊结构围绕z轴的扭转动作；

图4例示出根据一个实例的悬吊结构围绕x轴的扭转动作；

图5例示出根据一个实例的悬吊结构围绕y轴的扭转动作；

图6例示出根据一个实例的包括低转向差误差悬吊器的二轴陀螺仪；

图7例示出根据一个实例的包括低转向差误差悬吊器的三轴陀螺仪；

图8例示出一个实例的悬吊器的转向差误差；

图9例示出根据一个实例的驱动模式；

图10例示出根据一个实例的有四个弯曲部的挠曲支承部；

图11例示出根据一个实例的挠曲支承部，所述挠曲支承部包括挠曲的挠曲支承部和不挠曲的挠曲支承部；

图12例示出根据一个实例的挠曲支承部，所述挠曲支承部包括比图11所示的挠曲支承部短的挠曲的挠曲支承部和比图11所示的不挠曲的挠曲支承部短的不挠曲的挠曲支承部；

图13A例示出根据一个实例的具有很大间隙的悬吊器；

图13B例示出与挠曲支承部的挠曲度相关的应力；

图14例示出根据一个实例的包括Z字形部的悬吊器；

图15例示出根据一个实例的绕z轴扭转挠曲的图14所示的悬吊器；