[发明专利]用于微机电系统器件的有源侧向力粘滞自恢复

说明书

技术领域

本公开总体涉及微机电系统的使用，而且更具体说，涉及通过使用正交于粘滞力(stiction force)的作用力从MEMS器件中的粘滞事件(stiction event)中恢复。

背景技术

微机电系统(MEMS)器件是提供了移动部件的器件，所述移动部件具有低于100微米尺寸的特征。这些移动部件是使用微加工技术形成的。MEMS器件具有孔、腔、通道、悬臂、薄膜等等。这些器件通常是基于硅材料的并且使用多种技术以形成适当的物理结构并且释放机械结构以进行运动。

粘滞是静态的摩擦力，其是典型的MEMS器件的反复出现的问题。虽然没有滑动地相互挤压的任何固态物体需要一定阈值的力(粘滞)来克服静内聚力，生成所述力的机制对于MEMS器件来说是不同的。当面积低于微米级别的两个表面极为接近的时候，由于静电和/或范德华力，表面可能粘附在一起。此等级的粘滞力可能还与与氢键结合或表面上的残留污染物相关联。

对于MEMS器件(例如加速计)，表面(例如超程限位(over-travel stops))在使用期间，在器件设计的极限处达到极为接近或接触。在这些情况下，粘滞力会导致MEMS器件部件(例如，跷跷板加速计机构)在某个位置冻结，并且变得无法使用。避免这种极为接近的移动或接触的传统方法包括增加弹簧弹性系数和增加MEMS器件的部件之间的距离。但以这种方式避免粘滞会减小器件的灵敏度，并且因此降低MEMS器件的效用。因此，期望提供用于从MEMS器件的与粘滞相关的相互作用中恢复，而没有减小MEMS器件的灵敏度的机制。

附图说明

通过参考附图，本发明可以被更好的理解，并且使得其多个目的、特征，以及优点对本领域技术人员来说是明显的。

图1是示出本领域已知的跷跷板加速计的截面图的简化结构图。

图2是示出在制作阶段期间在MEMS加速计的末端的行程限位区域(travel stop region)的近摄截面图的简化结构图。

图3是示出在图2所示的制作阶段之后的制作阶段期间的行程限位区域的截面图的简化结构图。

图4是示出了在加速计的使用期间的行程限位区域的截面图的简化结构图。

图5是根据本发明的一个实施例的跷跷板加速计组件500的平面图，所述组件包括用于施加正交于粘滞力的静电力的部件。

图6是根据本发明的一个实施例的跷跷板加速计组件600的平面图，所述组件包括用于施加正交于粘滞力的静电力的另选方法。

图7是加速计组件的平面图，所述组件包括了用于测量在Z方向的加速度的跷跷板加速计和用于测量在XY方向的加速度的电容板加速计。

图8是示出使用结合了本发明的实施例的加速计的示例的简化流程图。

除非另有说明，不同附图中使用的相同参考符号表示相同的物品。附图不一定按比例绘制。

具体实施方式

本发明的实施例提供了通过施加正交于粘滞力的力从MEMS器件中的与粘滞相关的事件恢复的机制。施加正交于粘滞力的矢量的弱力可以比施加平行于粘滞力的矢量的力更容易释放被阻塞的检测质量块。示例实施例提供了垂直的平行板或梳指状侧向致动器以施加正交力。另选实施例提供了第二传感器的检测质量块以碰撞被阻塞的MEMS致动器以释放粘滞。

图1是示出本领域已知的跷跷板加速计的截面图的简化结构图。加速计100包括具有绝缘层120的基板110。基板110例如可以是硅晶片，以及绝缘层120例如可以是氧化硅或氮化硅。在某些情况下，绝缘层120可从基板110热生长或绝缘层120可以被沉积。

固定电极130和135沿着行程限位区域140和145形成于绝缘层120的顶部。形成固定电极130和135和行程限位区域140和145的层通常是多晶硅，并且通过使用常规技术(包括根据应用所需而图案化所述层)形成。形成固定电极和行程限位区域的层还可以是无定形硅、氮化物、含金属的材料、另一种合适的材料等等，或其任意组合。介电层150被形成为将电极和行程限位区域与MEMS加速计的其它元件电隔离。介电层150可以由各种材料，包括，例如，氮化硅、二氧化硅、氮氧化硅等等形成。