本公開涉及機械魯棒性改進的具有可移動質(zhì)量塊和止動結(jié)構(gòu)的微機電(mems)器件。

背景技術(shù)：

1、慣性微機電(mems)器件(諸如，例如陀螺儀和加速度計)使它們的操作基于通過撓曲件耦合到支撐體(例如，半導(dǎo)體材料的框架或襯底)的質(zhì)量塊，目的是檢測物理量變化或用作致動器，撓曲件允許質(zhì)量塊沿著一個或多個方向振蕩。這些質(zhì)量塊被共同定義為“可移動的”或“懸置的”質(zhì)量塊，并且也由半導(dǎo)體材料形成，通常地例如由多晶硅或單晶硅形成。

2、響應(yīng)于在傳感器的壽命期間可能出現(xiàn)的沖擊，可移動質(zhì)量塊可能超過被視為安全的工作位置的范圍。為避免例如對彈簧的損壞，設(shè)置了能夠限制可移動質(zhì)量塊所允許的位移的止動元件(也稱為“止動件”)。止動元件可以例如通過限制可移動質(zhì)量塊的“平面內(nèi)”移動和/或“平面外”移動來起作用。

3、限制“平面外”移動的止動件(稱為“z止動件”)的典型實現(xiàn)方式是基于包括懸臂元件的設(shè)計(稱為“懸臂”設(shè)計)，諸如從約束至支撐體的錨固件開始延伸至可移動質(zhì)量塊上方(與可移動質(zhì)量塊相距一定距離)的突出臂。在該類型的止動件的制造中，限定懸臂元件的嚴格工藝要求可能局部地造成尖銳邊緣，強烈的機械應(yīng)力可能集中于該尖銳邊緣，從而有可能導(dǎo)致整體機械魯棒性的降低以及在例如mems器件沖擊和下落之后所述止動件的故障。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本公開涉及克服或至少部分地減輕了現(xiàn)有技術(shù)的缺點和限制。

2、根據(jù)本公開，提供了具有可移動質(zhì)量塊和止動結(jié)構(gòu)的微機電器件。

3、例如，本公開的微機電器件的至少一個實施例被概括為包括：支撐體，包括半導(dǎo)體材料；可移動質(zhì)量塊，以相對于與支撐體垂直的第一運動方向的相對自由度被約束至支撐體，可移動質(zhì)量塊包括穿通開口，穿通開口完全穿過可移動質(zhì)量塊；以及至少一個止動結(jié)構(gòu)，被配置為在操作中限制可移動質(zhì)量塊沿著第一運動方向的平面外移動，其中止動結(jié)構(gòu)包括：第一元件，平行于第一運動方向延伸并將止動結(jié)構(gòu)錨固至支撐體，第一元件延伸至穿通開口中；以及第二元件，橫向于第一元件延伸，從而位于第一元件之上并連接第一元件。

技術(shù)特征：

1.一種微機電器件，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述可移動質(zhì)量塊包括止動部分，

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其中所述腔是穿通腔，并且其中所述可移動質(zhì)量塊的所述止動部分被布置為穿過所述腔。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其中穿過所述可移動質(zhì)量塊的所述穿通開口平行于所述第一運動方向，

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的器件，其中所述可移動質(zhì)量塊的所述止動部分在相對側(cè)包括相應(yīng)的突出部分，

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的器件，其中所述止動結(jié)構(gòu)的每個第一元件被成形為與所述第二元件的相應(yīng)的第一部分一起界定相應(yīng)的另一腔，

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的器件，其中所述止動結(jié)構(gòu)的所述第二元件的每個第一部分覆在所述可移動質(zhì)量塊的所述止動部分的相應(yīng)突出部分上。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其中所述止動部分包括所述可移動質(zhì)量塊的突出部分，

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其中所述止動結(jié)構(gòu)的所述第二元件包括突出到所述腔中的凸塊。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述可移動質(zhì)量塊進一步以相對于第二運動方向和第三運動方向中的至少一者的相對自由度被約束至所述支撐體，所述第二運動方向和所述第三運動方向彼此正交并且二者都橫向于所述第一運動方向，

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的器件，其中所述止動結(jié)構(gòu)的每個第一元件圍繞所述可移動質(zhì)量塊的所述止動部分的相應(yīng)突出部分。

12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的器件，其中所述止動結(jié)構(gòu)的所述第一元件圍繞所述可移動質(zhì)量塊的所述止動部分。

13.一種器件，包括：

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其中：

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的器件，其中所述第二突出部分與所述第一突出部分相對。

16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的器件，其中所述止動結(jié)構(gòu)還包括第三凸塊，所述第三凸塊從所述連接元件的表面向外延伸，并且所述第三凸塊在所述第一凸塊與所述第二凸塊之間。

17.一種方法，包括：

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中去除所述第二犧牲層的剩余部分以及去除所述第一犧牲層包括：選擇性去除所述第二犧牲層的剩余部分以及用酸蝕刻來去除所述第一犧牲層。

19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中去除所述第二犧牲層的剩余部分以及去除所述第一犧牲層的一個或多個部分釋放了可移動質(zhì)量塊。

20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中去除所述第二犧牲層的一個或多個部分包括：用專用掩模進行定時蝕刻，從而形成所述至少一個凹陷。

技術(shù)總結(jié)
本公開涉及機械魯棒性改進的具有可移動質(zhì)量塊和止動結(jié)構(gòu)的微機電器件。微機電器件包括：支撐體，包含半導(dǎo)體材料；可移動質(zhì)量塊，以相對于與所述支撐體垂直的第一運動方向的相對自由度被約束至所述支撐體；以及至少一個止動結(jié)構(gòu)，被配置為限制所述可移動質(zhì)量塊沿著所述第一運動方向的平面外移動。該止動結(jié)構(gòu)包括：第一元件，平行于所述第一運動方向延伸并將止動結(jié)構(gòu)錨固至支撐體；以及第二元件，橫向于第一元件延伸，位于第一元件之上并連接第一元件。

技術(shù)研發(fā)人員：G·加特瑞,M·里亞尼
受保護的技術(shù)使用者：意法半導(dǎo)體國際公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8