(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
保持部（１６）と、少なくともバネ（１２）を介して保持部（１６）と接続された調節可能なエレメント（１４）と、第１のセンサ装置（２２）と、第２のセンサ装置（２４）とを有するマイクロメカニカル構成素子であって、
前記第１のセンサ装置（２２）は、少なくとも１つの第１の圧電抵抗センサ素子（７６ｂ〜８２ｂ）を有し、
前記第１のセンサ装置（２２）は、少なくとも１つの第１の圧電抵抗センサ素子（７６ｂ〜８２ｂ）に作用する第１の機械的応力に関する第１のセンサ信号（Ｕ、Ｒ）を生成するように構成されており、
前記第１の圧電抵抗センサ素子（７６ｂ〜８２ｂ）は、
前記バネ（１２）の上もしくは中、および
前記保持部（１６）に隣接する前記バネ（１２）の第１の係留領域の上もしくは中、および
前記調節可能なエレメント（１４）に隣接する前記バネ（１２）の第２の係留領域の上もしくは中、の少なくともいずれかに配置されており、
前記第２のセンサ装置（２４）は、少なくとも１つの第２の圧電抵抗センサ素子（９６ｂ〜１０２ｂ）を有し、
前記第２のセンサ装置（２４）は、少なくとも１つの第２の圧電抵抗センサ素子（９６ｂ〜１０２ｂ）に作用する第２の機械的応力に関する第２のセンサ信号（Ｕ、Ｒ）を生成するように構成されており、
第２の圧電抵抗センサ素子（９６ｂ〜１０２ｂ）は、
前記バネ（１２）の上もしくは中、および
前記バネ（１２）の前記第１の係留領域の上もしくは中、および
前記バネ（１２）の第２の係留領域の上もしくは中、の少なくともいずれかに配置され、
さらに前記バネ（１２）は、前記保持部（１６）と結合された前記バネ（１２）の第１の端部区間（４０）が、貫通した開口部（６２）を有するように構成され、
前記貫通した開口部（６２）は、前記第１の端部区間（４０）を、第１の脚部（７０）と、第２の脚部（７２）と、前記第１の脚部（７０）を前記第２の脚部（７２）に接続する接続ウェブ（７４）とに分割し、
前記第１の脚部（７０）と前記第２の脚部（７２）と前記接続ウェブ（７４）は、Ｕ字形の構造体を形成し、
前記第１の圧電抵抗センサ素子（７６ｂ〜８２ｂ）は少なくとも部分的に前記第１の脚部（７０）の上もしくは中に配置され、前記第２の圧電抵抗センサ素子（９６ｂ〜１０２ｂ）は少なくとも部分的に前記第２の脚部（７２）の上もしくは中に配置されていることを特徴とするマイクロメカニカル構成素子。
【請求項２】
前記第１の圧電抵抗センサ素子（７６ｂ〜８２ｂ）および／または前記第２の圧電抵抗センサ素子（９６ｂ〜１０２ｂ）は、前記バネ（１２）の上もしくは中に配置されている請求項１記載のマイクロメカニカル構成素子。
【請求項３】
前記マイクロメカニカル構成素子は評価装置を有し、
該評価装置は、生成された第１のセンサ信号（Ｕ、Ｒ）と第２のセンサ信号（Ｕ、Ｒ）を用いて、前記バネ（１２）の長手軸（１０）に沿って配向された第１の回転軸を中心にする、調節可能なエレメント（１４）の調節運動および／または前記バネ（１２）の撓み運動に関する第１の情報と、前記第１の回転軸に対して非平行の第２の回転軸を中心にする、調節可能なエレメント（１４）の調節運動および／または前記バネ（１２）の撓み運動に関する第２の情報とを確定するように構成されている請求項１または２に記載のマイクロメカニカル構成素子。
【請求項４】
前記評価装置はさらに、生成された第１のセンサ信号（Ｕ、Ｒ）と第２のセンサ信号（Ｕ、Ｒ）の差に基づいて第１の情報を確定し、生成された第１のセンサ信号（Ｕ、Ｒ）と第２のセンサ信号（Ｕ、Ｒ）の平均値に基づいて第２の情報を確定するように構成されている請求項３記載のマイクロメカニカル構成素子。
【請求項５】
前記評価装置はさらに、生成された第２のセンサ信号（Ｕ，Ｒ）に基づいて第１の情報を確定し、生成された第１のセンサ信号（Ｕ，Ｒ）に基づいて第２の情報を確定するように構成されている、請求項３または４記載のマイクロメカニカル構成素子。
【請求項６】
前記第１のセンサ装置（２２）および／または第２のセンサ装置（２４）は、
付属する第１および／または第２の圧電抵抗センサ素子（７６ｂ〜８２ｂ、９６ｂ〜１０２ｂ）としてｐ型ドープ抵抗を有するホイートストーンブリッジ、および、
付属する第１および／または第２の圧電抵抗センサ素子としてｎ型ドープ抵抗を有するホイートストーンブリッジ、および、
付属する第１および／または第２の圧電抵抗センサ素子としてｐ型ドープ圧電素子を有するトランスデューサ、および、
所属の第１および／または第２の圧電抵抗センサ素子としてｎ型ドープ圧電素子を有するトランスデューサの少なくともいずれかである請求項１から５までのいずれか一項に記載のマイクロメカニカル構成素子。
【請求項７】
前記バネ（１２）は、単結晶のシリコン材料から構造化して切り出されており、
前記バネ（１２）の長手軸（１０）は、単結晶シリコン材料の１１０結晶方向または１００結晶方向に沿って配向されている請求項１から６までのいずれか一項に記載のマイクロメカニカル構成素子。
【請求項８】
少なくともバネ（１２）を介して調節可能なエレメント（１４）を保持部（１６）と接続する工程；
少なくとも１つの第１の圧電抵抗センサ素子（７６ｂ〜８２ｂ）を有する第１のセンサ装置（２２）を形成する工程と；
少なくとも１つの第２の圧電抵抗センサ素子（９６ｂ〜１０２ｂ）を有する第２のセンサ装置（２４）を形成する工程；
を有し、
前記第１のセンサ装置（２２）を形成する工程では、前記第１のセンサ装置（２２）は、少なくとも１つの第１の圧電抵抗センサ素子（７６ｂ〜８２ｂ）に作用する第１の機械的応力に関する第１のセンサ信号（Ｕ、Ｒ）を生成するように構成されており、
前記第１の圧電抵抗センサ素子（７６ｂ〜８２ｂ）は、前記バネ（１２）の上もしくは中、および、前記保持部（１６）に隣接する前記バネ（１２）の第１の係留領域の上もしくは中、および、前記調節可能なエレメント（１４）に隣接する前記バネ（１２）の第２の係留領域の上もしくは中の少なくともいずれかに配置されており、
前記第２のセンサ装置（２４）を形成する工程では、前記第２のセンサ装置（２４）は、少なくとも１つの第２の圧電抵抗センサ素子（９６ｂ〜１０２ｂ）に作用する第２の機械的応力に関する第２のセンサ信号（Ｕ、Ｒ）を生成するように構成されており、
前記第２の圧電抵抗センサ素子（９６ｂ〜１０２ｂ）は、前記バネ（１２）の上もしくは中、および、前記バネ（１２）の前記第１の係留領域の上もしくは中、および、前記バネ（１２）の第２の係留領域の上もしくは中の少なくともいずれかに配置され、
さらに前記バネ（１２）は、前記保持部（１６）と結合された前記バネ（１２）の第１の端部区間（４０）が、貫通した開口部（６２）を有するように構成され、
前記貫通した開口部（６２）は、前記第１の端部区間（４０）を、第１の脚部（７０）と、第２の脚部（７２）と、前記第１の脚部（７０）を前記第２の脚部（７２）に接続する接続ウェブ（７４）とに分割し、
前記第１の脚部（７０）と前記第２の脚部（７２）と前記接続ウェブ（７４）は、Ｕ字形の構造体を形成し、
前記第１の圧電抵抗センサ素子（７６ｂ〜８２ｂ）は少なくとも部分的に前記第１の脚部（７０）の上もしくは中に配置され、前記第２の圧電抵抗センサ素子（９６ｂ〜１０２ｂ）は少なくとも部分的に前記第２の脚部（７２）の上もしくは中に配置されていることを特徴とするマイクロメカニカル構成素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念によるマイクロメカニカル構成素子に関する。さらに本発明は、マイクロメカニカル構成素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロメカニカル構成素子は、このマイクロメカニカル構成素子の保持部を基準にして調節可能なエレメントを有することがしばしばである。加えて、マイクロメカニカル構成素子は評価装置を有することができ、この評価装置は、保持部を基準にした調節可能なエレメントの目下の位置に関する情報を確定するように構成されている。
【０００３】
従来の評価装置はたとえば光学的センサを有し、この光学的センサは、調節可能なエレメントの反射性表面に指向された光ビームを放射するための光源と、反射性表面で反射された光ビームの到達点を求めるための検出器とを有する。しかしこの種の光学的センサは比較的高価であり、比較的大きな構造空間を必要とする。さらに、光学センサにより提供された値を評価する評価方法は比較的面倒である。
【０００４】
光学的センサとは択一的に、評価装置は容量性センサを有することもできる。この場合、調節可能なエレメントは第１の電極を有する。この第１の電極と、保持部に固定配置された第２の電極との間の容量により、保持部を基準にした調節可能なエレメントの目下の位置を推定することができる。この種の容量性センサによる評価装置は、ノイズ信号を取り出し除去するために面倒な電子回路を必要とする。さらに保持部を基準にして調節可能なエレメントを調節するために電気駆動部に印加される電圧が、容量性センサの測定エラーを引き起こし得る。
【０００５】
さらに従来技術から、調節可能なエレメントを保持と接続するバネに圧電抵抗センサ素子を装備した測定方法が公知である。この場合、保持部を基準にした調節可能なエレメントの調節は、圧電抵抗センサ素子に機械的応力を及ぼす。圧電抵抗センサ素子により形成されるセンサ信号は、機械的応力によって変化する。
【０００６】
しかしこの種の測定方法の実施では、バネの上もしくは中に配置された圧電抵抗センサ素子に給電線路および／または検出線路を電気接続しなければならない。そのため、とりわけ調節可能なエレメントの目下の位置の変化を少なくとも２つの空間方向で求めるために、少なくとも２つの圧電抵抗センサ素子を使用する場合にはしばしば問題となる。従来技術によれば、この種の測定方法では第１の圧電抵抗センサ素子が第１のバネの上もしくは中に配置され、第２の圧電抵抗センサ素子が第２のバネの上もしくは中に配置される。通例、第１のバネは、調節可能なエレメントの調節の際に第１の回転軸を中心に捻られる。対応して第２のバネは、調節可能なエレメントが保持部を基準にして第２の回転軸を中心に調節されると直ちに捩られる。
【０００７】
第１のバネが外バネとして、第２のバネが内バネとして構成されている場合、第２の圧電抵抗センサ素子の給電線路および／または検出線路は第１のバネを介して案内しなければならない。このことはとりわけ幅が５０μｍ以下の細いバネの場合、実施することがほとんど不可能である。加えて、第２の圧電抵抗センサ素子の給電線路および／または検出線路は、とりわけこれらがアルミニウムからなる場合、第１のバネの撓みの際に損傷することがある。さらに第１のバネを介して案内される第２の圧電抵抗センサ素子の給電線路および／または検出線路は、通例、第１の回転軸を中心に調節可能なエレメントの調節性を低減する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、請求項１の特徴を備えるマイクロメカニカル構成素子、および請求項２２の特徴を備えるマイクロメカニカル構成素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
バネの第１の係留領域、および／またはバネの第２の係留領域とは、調節可能なエレメントの領域および／または保持部の領域であって、バネに接触またはバネに当接する領域であると理解されたい。好ましくは、バネは第１の係留領域を介して保持部の少なくとも１つのサブユニットと、かつ第２の係留領域を介して調節可能なエレメントの少なくとも１つのサブユニットと、バネの捩れまたは撓みの際に機械的応力が少なくとも１つの係留領域に発生するように接続されている。
【００１０】
第１の圧電抵抗センサ素子と第２の圧電抵抗センサ素子を、共通のバネまたは少なくとも１つの係留領域の上もしくは中に配置することにより、第１の圧電抵抗センサ素子と第２の圧電抵抗センサ素子の少なくとも１つの共通の線路を形成することができる。共通の線路とは、第１の圧電抵抗センサ素子と第２の圧電抵抗センサ素子の両方に接触接続する線路であると理解されたい。このようにして、２つの圧電抵抗センサ素子の電気接続に必要な線路の数を、２つの圧電抵抗センサ素子を１つの共通のバネの上に配置した場合には低減することができる。必要な線路の数が低減されることにより、保持部を基準にした調節可能なエレメントの調節性の改善が保証される。
【００１１】
好ましい実施形態では、第２の圧電抵抗センサ素子が、第１の圧電抵抗センサ素子が配置されているのと同じバネの上にまたはその中に配置される。この場合、バネが捩れる際または撓む際に、比較的大きな機械的応力が２つのセンサ素子の少なくとも１つに及ぼされる。
【００１２】
好ましくは２つのセンサ装置は、第１のセンサ装置が第２のセンサ素子に作用する第１の機械的応力を検出／確定せず、第２のセンサ装置が第１のセンサ素子に作用する機械的応力を検出／確定しないように構成されている。
【００１３】
とりわけ２つの圧電抵抗センサ素子を備えるバネは外バネとして構成することができる。この場合、２つの圧電抵抗センサ素子を備えるバネは、保持部と直接接触するように構成されている。これにより従来、少なくとも１つのバネを介して線路を案内する際に発生していた問題もなくなる。とりわけバネを介して案内される線路の損傷のおそれがなくなる。
【００１４】
さらに所定の変形実施例のためには、本来の制御のための２つの電位（アース電位と数１００Ｖの範囲の可変信号）を外バネを介して導くことが必要である。このような高電圧は、従来のセンサ信号に障害を与え得る。したがって好ましくは検出は外バネの上で行われる。
【００１５】
マイクロメカニカル構成素子の上記利点は、マイクロメカニカル構成素子のための対応する製造方法でも保証される。
【００１６】
本発明のさらなる特徴および利点を以下、図面に基づき説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】マイクロメカニカル構成素子の第１の実施形態の斜視断面図である。
【図２】マイクロメカニカル構成素子の第２の実施形態のバネの斜視図である。
【図３】マイクロメカニカル構成素子の圧電抵抗センサ素子のための可能な配置を示す座標図である。
【図４】マイクロメカニカル構成素子の第３の実施形態のバネの平面図である。
【図５】マイクロメカニカル構成素子の第４の実施形態のバネの平面図である。
【図６】マイクロメカニカル構成素子の第５の実施形態のバネの平面図である。
【図７】マイクロメカニカル構成素子の第６の実施形態のバネの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、マイクロメカニカル構成素子の第１の実施形態の斜視断面図である。
【００１９】
図示のマイクロメカニカル構成素子の断面はバネ１２の長手軸１０に沿ったものであり、このバネ１２を介して調節可能なエレメント１４がマイクロメカニカル構成素子の保持部１６と接続されている。バネ１２は、単結晶のシリコン材料から構造化することができる。バネ１２に対する好ましい材料はケイ素である。好ましくはバネ１２の長手軸１０は、単結晶シリコン材料の１１０結晶方向に沿って延在している。下でさらに詳細に説明するように、この種のバネ１２は、ホイールストーンブリッジおよび／またはトランスデューサの実現を容易にする。とりわけこの場合、ホイールストーンブリッジまたはトランスデューサの圧電抵抗センサ素子の有利な配向を容易に実施することができる。とりわけバネ１２は、保持部１６および／または調節可能なエレメント１４の少なくとも１つのサブユニットと一体的に構成することができる。
【００２０】
図示の実施形態では、保持部１６に隣接するバネ１２の第１の端部区間が貫通する開口部を有し、この開口部はバネ１２を、第１の脚部と（図示しない）第２の脚部と接続ウェブとに分割する。バネ１２のこの種の構成の利点については、後で詳細に述べる。
【００２１】
マイクロメカニカル構成素子はバネ１２に加えてさらに少なくとも１つの別のバネを有することができ、この別のバネは調節可能なエレメント１４を保持部１６と接続する。有利な実施形態では、外バネとして構成されたバネ１２が、内バネとして構成された別のバネと保持部１６を接続し、少なくとも１つの内バネはバネ１２と調節可能なエレメント１４との間に配置されている。外バネとして構成されたバネ１２に加えて、マイクロメカニカル構成素子はさらに別の外バネを有することができる。後で説明する本発明の技術は、少なくとも１つの別のバネに何の要求も課さない。したがってここに説明する実施形態は、少なくとも１つの別のバネ、または少なくとも１つの別のバネの所定の構成に制限されるものではない。
【００２２】
調節可能なエレメント１４はたとえば（図示しない）ミラープレートを有することができる。しかしマイクロメカニカル構成素子は、マイクロミラーとしての構成に制限されるものではないことを述べておく。
【００２３】
図示の実施形態でマイクロメカニカル構成素子は、調節可能なエレメント１４に配置されたアクチュエータ電極櫛１８と、保持部１６に強固に結合されたステータ電極櫛２０を有する。電極櫛１８と２０は、調節可能なエレメント１４を保持部１６を基準にして調節する静電駆動部のサブユニットである。マイクロメカニカル構成素子はとりわけ、この種の静電駆動部に限定されるものではない。電極櫛１８と２０に代えてまたは加えて、マイクロメカニカル構成素子は少なくとも１つの別の電気的／磁気的駆動要素を有することができる。
【００２４】
好ましくは、マイクロメカニカル構成素子の駆動部は、調節可能なエレメント１４が保持部１６を基準にしてバネ１２の長手方向１０を中心に、かつ長手方向１０に対して非平行に配向された回転軸を中心に調節するよう構成されている。この場合、２軸に懸架された調節可能なエレメント１４も可能である。
【００２５】
図示のマイクロメカニカル構成素子は、第１の圧電抵抗センサ素子を備える第１のセンサ装置２２と、（図示しない）第２の圧電抵抗センサ素子を備える第２のセンサ装置とを有する。第１の圧電抵抗センサ素子と第２の圧電抵抗センサ素子はバネ１２の上もしくは中に配置されている。圧電抵抗センサ素子がバネ１２の上もしくは中に配置されているとは、圧電抵抗センサ素子の位置が、保持部１６を備えるバネ１２の第１の接続面２６と、調節可能なエレメント１４を備えるバネ１２の第２の接続面８との間にあることを意味する。接続面２６と２８は仮想面であっても良い。すなわち、バネ１２の最小端部区間および／またはバネ１２の係留領域であって良い。センサ装置２２と２４の圧電抵抗センサ素子に対する有利な実施例と位置について、以下さらに詳細に説明する。
【００２６】
マイクロメカニカル構成素子では、被覆部３０およびドーピング部３２により、駆動部の電気接続および／またはセンサ装置２２と２４の少なくとも１つの電気接続のための線路を形成することができる。当業者にとって、バネ１２、電極櫛１８と２０を備える駆動部、および被覆部３０とドーピング部３２からなる線路の作製方法は図１から容易に想到することができ、ここでは立ち入らない。
【００２７】
図２は、マイクロメカニカル構成素子の第２の実施形態のバネの斜視図である。
【００２８】
図示のバネ１２に負荷がもたらされなければ、バネ１２はその出発位置（実線）に存在する。これはたとえば、マイクロメカニカル構成素子の調節可能なエレメントを調節するための駆動部が駆動されていない場合である。この出発位置では、バネ１２はその長手軸１０に沿って延在する。
【００２９】
図示のバネ１２を介して、（図示しない）調節可能なエレメントが（部分的にだけ図示した）保持部１６と調節可能に接続されている。好ましくは調節可能なエレメントは、長手軸１０と、この長手軸１０に対して非平行に配向された回転軸とを中心に調節される。有利には回転軸は長手軸１０に対して垂直に配向されている。調節可能なエレメントの長手軸１０および／または回転軸を中心にする調節運動により、バネ１２の対応する撓み運動が生じる（破線）。
【００３０】
調節可能なエレメントがたとえば長手軸１０を中心に回転されると、これは長手軸１０を中心にするバネ１２の捩れを引き起こす。長手軸１０を中心にするバネの捩れとはバネ１２の変形であり、この変形では、調節可能なエレメントに向いたバネ１２の第２の端部区間が、隣接するバネ１２の第１の端部区間を保持部１６を基準にして長手軸１０を中心に回転される。長手軸１０を中心にするこのようなバネ１２の捩れの際には、とりわけバネ１２の第１の端部区間に機械的応力が発生する。
【００３１】
同様に調節可能なエレメントが長手軸１０に対して非平行に配向された回転軸を中心に調節されると、バネ１２の変形が生じる。この変形は、回転軸を中心にするバネ１２の撓みと称することができる。バネ１２が回転軸を中心に撓む際に、第２の端部区間は第１の端部区間を基準にして回転軸を中心に調節される。バネ１２のこの種の撓みの際にも、第１の端部区間に機械的応力が発生する。
【００３２】
下に詳細に述べるように、マイクロメカニカル構成素子は、それぞれ少なくとも１つの圧電抵抗センサ素子を備える（図示しない）２つのセンサ装置を有する。少なくとも２つの圧電抵抗センサ素子は、バネ１２が長手軸１０を中心に捩れる際、および／またはバネ１２が回転軸を中心に撓む際に発生する機械的応力が、少なくとも１つの圧電抵抗センサ素子に作用するようにバネ１２の上もしくは中に配置されている。そのために各センサ装置は、機械的応力が割り当てられた圧電抵抗センサ素子に作用すると、対応するセンサ信号がマイクロメカニカル構成素子の（図示しない）評価装置に供給されるように構成されている。センサ装置により形成されたセンサ信号は、電圧、電圧変化、抵抗および／または抵抗変化を含むことができる。
【００３３】
評価装置は、形成されたセンサ信号を考慮して、長手軸１０を中心にする調節可能なエレメントの第１の調節運動および／または長手軸１０を中心にするバネ１２の第１の撓み運動に関する第１の情報と、回転軸を中心にする調節可能なエレメントの第２の調節運動および／または回転軸を中心にするバネ１２の第２の撓み運動に関する第２の情報を確定するように構成されている。第１の情報は、調節可能なエレメントおよび／またはバネ１２が長手軸１０を中心に調節される第１の調節角を含むことができ、第２の情報は、調節可能なエレメントおよび／またはバネ１２が回転軸を中心に回転される第２の調節角を含むことができる。調節角の代わりに、またはこれに加えて、第１の情報および／または第２の情報は、保持部を基準にした調節可能なエレメントの目下の位置および／または目下の位置の変化を記述する少なくとも１つの別のパラメータを含むことができる。圧電抵抗センサ素子のとくに有利な実施形態と位置、および評価装置の構成について、以下詳細に述べる。
【００３４】
互いに非平行な２つの軸を中心にする調節可能なエレメントの調節運動および／またはバネ１２の撓み運動を検出または確定するためには、２つのセンサ装置の少なくとも２つの圧電抵抗センサ素子がただ１つのバネ１２の上もしくは中に配置されていれば十分であることをここで述べておく。２つのセンサ装置の少なくとも２つの圧電抵抗センサ素子が１つのバネ１２の上もしくは中に配置されていて、少なくとも２つの圧電抵抗センサ素子の配置のためにさらなるバネが使用されないことの利点を以下、詳細に述べる。
【００３５】
図３Ａ〜Ｃは、マイクロメカニカル構成素子の圧電抵抗センサ素子のための可能な配置を示す座標図である。図示の座標系の横軸は単結晶シリコンの１００結晶方向に対応する。縦軸は単結晶シリコンの０１０結晶方向を表す。
【００３６】
図３Ａに概略的に示した圧電抵抗センサ素子は、トランスデューサとして構成されたセンサ装置のｐドープ圧電素子３４ａである。ｐドープ圧電素子３４ａとして構成されたセンサ素子は単結晶シリコンに形成されている。単結晶シリコンにおけるｐドープ圧電素子３４ａを備えるトランスデューサの製造方法は当業者には周知であり、ここでは立ち入らない。
【００３７】
トランスデューサは、ｐドープ圧電素子３４ａへの機械的応力が電圧変化を引き起こすように構成されている。電流ｊがｐドープ圧電素子３４ａに導かれると、ｐドープ圧電素子３４ａにおける電圧を取り出すことにより電圧変化を求めることができる。ｐドープ圧電素子３４ａが単結晶シリコン層の１００結晶方向にあり、ｐドープ圧電素子３４ａに作用する機械的応力が単結晶シリコン層の１００結晶方向に平行または垂直に配向されているときに最大電圧変化が存在する。
【００３８】
したがってセンサ装置の機能を確かなものにするために、ｐドープ圧電素子３４ａは１００結晶方向に沿って配向される。ｐドープ圧電素子３４ａがこのように配向されている場合、電流ｊは好ましくは１００結晶方向に沿ってｐドープ圧電素子３４ａを通るように導かれる。電流ｊに対して垂直に、ｐドープ圧電素子３４ａにおける電圧Ｕが取り出される。
【００３９】
図３Ｂは、ハーフブリッジおよび／またはホイールストーンブリッジとして構成されたセンサ装置のｐドープ圧電素子３４ａの有利な配向を示す。ホイールストーンブリッジは、圧電抵抗センサ素子として構成された４つのｐドープ圧電素子３４ｂを含むことができる。
【００４０】
好ましくはホイールストーンブリッジのｐドープ圧電素子３４ｂは、ｐドープ抵抗３４ｂが単結晶シリコン層の１１０結晶方向に沿って配向されており、電流ｊが１１０結晶方向に沿ってｐドープ抵抗３４ｂを通って導かれるように単結晶シリコンに埋め込まされている。ホイールストーンブリッジのセンサ信号として、４つのｐドープ抵抗３４ｂにおける抵抗Ｒ／抵抗変化が取り出される。好ましくは抵抗Ｒ／抵抗変化の取り出しは、少なくとも１つのｐドープ抵抗３４ｂの配向に対して垂直に行われる。
【００４１】
図３Ｃに示されたセンサ装置は、抵抗、ハーフブリッジ、および／またはホイールストーンブリッジとして接続された４つのｎドープ抵抗３４ｃを有する。この種のホイールストーンブリッジにおける最大の抵抗変化は、ｎドープ抵抗３４ｃが単結晶シリコンの１００結晶方向に配向されており、１００結晶方向に対して平行または垂直の機械的応力が４つのｎドープ抵抗３４ｃに作用するときに存在する。
【００４２】
したがってホイールストーンブリッジは単結晶シリコンの上もしくは中に、ｎドープ抵抗３４ｃの少なくとも１つが１００結晶方向に沿って配向されており、電流ｊが１００結晶方向に沿ってｎドープ抵抗３４ｃを通って導かれるように配置されている。この場合も抵抗Ｒ／抵抗変化は、ｎドープ抵抗３４ｃにおいて測定することができる。ｎドープ抵抗３４ｃのこの種の有利な配向により、ｎドープ抵抗３４ｃに及ぼされる機械的応力が最大の抵抗変化を引き起こす。好ましくは抵抗Ｒ／抵抗変化は、電流ｊに対して垂直にｎドープ抵抗３４ｃにおいて測定される。
【００４３】
少なくとも１つのｐドープ圧電素子３４ａを備えるセンサ装置２２または２４、および／または４つの抵抗３４ｂまたは３４ｃを備えるホイールストーンブリッジは、安価に比較的容易に作製することができる。少なくとも１つのｐドープ圧電素子３４ａ、ｐドープ抵抗３４ｂおよび／またはｎドープ抵抗３４ｃを、マイクロメカニカル構成素子のバネ１２の上に配置するための有利な例を以下に述べる。
【００４４】
図４は、マイクロメカニカル構成素子の第３の実施形態のバネの平面図である。
【００４５】
図示のバネ１２は、バネ１２の長手方向１０が単結晶シリコンの１１０結晶方向に沿って延在するように単結晶シリコンから構造化されている。バネ１２を介して、（非連続的に）調節可能なエレメントが保持部１６と接続されている。
【００４６】
バネ１２の平均幅は５０μｍ以下とすることができる。たとえばバネ１２の平均幅は１０から３０μｍである。バネ１２の第１の端部区間４０は保持部１６に隣接して配置されている。この第１の端部区間４０は、調節可能なエレメントに対して配向された第２の端部区間４２の最大幅より大きな最大幅を有する。同様に第１の端部区間４０の最大幅は、第１の端部区間４０から第２の端部区間４２に延在するバネ１２の中間区間４３の最大幅より大きい。これを、バネ１２の第２の端部区間４２および／または中間区間４３と比較して、第１の端部区間４０の拡張部と称することもできる。
【００４７】
好ましくは、第１の端部区間４０の幅は、中間区間４３から保持部１６までの方向に沿って連続的に増大する。これを、保持部１６におけるバネ１２のＶ字形の弾性接続部と称することができる。
【００４８】
第１の端部区間４０の上もしくは中には、トランスデューサとして構成された第１のセンサ装置２２のｐドープ圧電素子３４ａと、トランスデューサとして構成された第２のセンサ装置２４の第２のｐドープ圧電素子３４ａとが配置されている。センサ装置２２、２４として機能する各トランスデューサは、電流ｊが流れる所属のｐドープ圧電素子３４ａへの機械的応力が、電流ｊに対して垂直に配向された電圧Ｕの変化を引き起こすように構成されている。好ましくは、電流ｊに対して垂直の電圧Ｕの変化が測定される。
【００４９】
バネ１２の長手軸１０が単結晶シリコンの１１０結晶方向に沿っている場合、電流ｊが長手軸１０に対して４５°の角度に配向されてｐドープ圧電素子３４ａを流れるように導くのが有利である。したがってｐドープ圧電素子３４ａを流れる電流ｊは、１００結晶方向に沿って配向されている。
【００５０】
電流ｊのこのような有利な配向は、第１のセンサ装置２２のｐドープ圧電素子３４ａにおいて、第１の電流供給線路４４と第２の電流供給線路４６が、第１のセンサ装置２２のｐドープ圧電素子３４ａに、２つの電流供給線路４４と４６の間の最小間隔が１００結晶方向に沿って延在するように接触接続することによって実現される。追加で第２の電流供給線路４６と第３の電流供給線路４８は、第２のセンサ装置２４のｐドープ圧電素子３４ａに、電流供給線路４６、４８間の最短間隔が１００結晶方向に沿って配向されるように接触接続することができる。電流源への電流供給線路４４〜４８の適切な接続により、２つのセンサ装置２２、２４のｐドープ圧電素子３４ａに十分な電流ｊの流れることが保証される。たとえば電流供給線路４４と４８は電流源のプラス極に、電流供給線路４６はマイナス極に接続することができる。当業者にとっては、図４の電流供給線路４４〜４８のさらなる可能性も容易に想到できよう。
【００５１】
共通の２つの電流供給線路４６により、２つのセンサ装置２２、２４の２つのｐドープ圧電素子３４ａを接触接続することにより、比較的少数の電流供給線路４４〜４８を２つのセンサ装置２２、２４の２つのｐドープ圧電素子３４ａに対して実現することができる。したがって２つのセンサ装置２２、２４の２つのｐドープ圧電素子３４ａを備えるバネのばね剛性は、電流供給線路４４〜４８によりわずかな影響しか受けない。これは従来技術に対する、ここに説明した実施形態の重要な利点である。従来技術では、２つのｐドープ圧電素子３４ａが２つのバネに配置されており、比較的多数の電流供給線路が２つのｐドープ圧電素子３４ａの電流供給のために必要である。単結晶シリコンは高い機械的安定性を有しているが、半導体としては比較的高抵抗である。この抵抗を小さくするために、可能な限り少数の電流供給線路４４〜４８をバネ１２を介して導くのが有利である。
【００５２】
第１のセンサ装置２２のｐドープ圧電素子３４ａには２つの電圧取り出し線路５０と５２が接続されている。好ましくは２つの電圧取り出し線路５０と５２は、２つの電圧取り出し線路５０と５２の間の最小間隔が単結晶シリコンの０１０結晶方向に沿って配向されるように選択される。対応して２つの電圧取り出し線路５０と５２は、第２のセンサ装置２４のｐドープ圧電素子３４ａに、２つの電圧取り出し線路５０と５２の間の最小間隔が同様に０１０結晶方向に沿って延在するように接触接続することができる。したがって電圧Ｕを取り出すための電圧取り出し線路５０〜５６は、電圧Ｕのとりｆａ氏が０１０結晶方向に沿って行われるように構成されている。このことは、２つのセンサ装置２２、２４の２つのｐドープ圧電素子３４ａを、２つのセンサ装置２２、２４の２つのｐドープ圧電素子３４ａに作用する機械的応力を検出するために、または調節可能なエレメントの調節運動および／またはバネ１２の撓み運動を確定するために、後で説明するようにして最適に使用するできることを保証する。
【００５３】
第１の端部区間４０がＶ字形に構成されていれば、２つのセンサ装置２２、２４の２つのｐドープ圧電素子３４ａおよび線路４４〜５６に対して十分な取り出し面積が保証される。線路４４〜５６は第１の端部区間４０を超えてはバネ１２に沿って案内されていないから、これら線路がバネ１２のばね剛性を損なうことはない。
【００５４】
２つのセンサ装置２２、２４の２つのｐドープ圧電素子３４ａは、バネ１２と保持部１６との間の（仮想）接続面２６に対して同じ間隔を有することができる。同様に２つのセンサ装置２２、２４の２つのｐドープ圧電素子３４ａは、好ましくは長手軸１０上にある中点６０に対して同じ間隔を有することができる。２つのセンサ装置２２、２４の２つのｐドープ圧電素子３４ａがこのように配置されていれば、バネ１２が長手軸１０に対して非平行に配向された回転軸を中心に撓む際、または調節可能なエレメントがこの回転軸を中心に調節される際に、２つのｐドープ圧電素子３４ａに作用する機械的応力はほぼ等しくなる。したがってバネ１２が長手軸１０を中心に捩れると、または調節可能なエレメントが長手軸１０を中心に調節されると、２つのｐドープ圧電素子３４ａがこのように配置されている場合には、異なる機械的応力が２つのセンサ装置２２、２４の２つのｐドープ圧電素子３４ａに及ぼされる。両者の場合で機械的応力は１１０結晶方向への障害応力を含んでいる。
【００５５】
好ましくは２つのセンサ装置２２、２４の２つのｐドープ圧電素子３４ａがこのように配置されていれば、（図示しない）評価装置は、長手軸１０を中心にする調節可能なエレメントの調節運動および／またはバネ１２の撓み運動に関する第１の情報が、第１のセンサ信号として生成された第１のセンサ装置２２の第１の電圧信号と、第第２のセンサ信号として生成された第２のセンサ装置２４の第２の電圧信号との差を考慮して確定するように構成される。加えて評価装置は、長手軸１０に対して非平行に回転軸を中心にする調節可能なエレメントの第２の調節運動および／またはバネ１２の第２の撓み運動に関する第２の情報を、第１の電圧信号と第２の電圧信号との平均値を考慮して確定するように構成することができる。このようにして比較的安価に、信頼性のある第１と第２の情報の確定が保証される。
【００５６】
択一的な実施形態でバネ１２は、バネ１２の長手軸１０が（出発位置では）、弾性材料、好ましくはケイ素の１００結晶方向に沿って配向されるように構成することができる。好ましくはバネ１２が２つのセンサ装置２２、２４に対してこのように構成されている場合、１００結晶方向またはバネ１２の長手方向１０に平行に配向されたトランスデューサが使用される。２つのセンサ装置２２、２４がｎドープ抵抗を有する場合、これらは好ましくは図４に示したように配向される。２つのセンサ装置２２、２４に対してｐドープ抵抗が使用される場合、それらの配向は有利には４５°だけ回転される。ここに述べたすべての実施形態で、２つのセンサ装置２２、２４の圧電抵抗素子は、１００結晶方向に沿って形成された、バネ１２の撓みおよび／または捩れの際に最大の機械的応力が発生する領域に配置される。
【００５７】
図５は、マイクロメカニカル構成素子の第４の実施形態のバネの平面図である。
【００５８】
図示のバネ１２では、図４の実施形態に対する補充として貫通する開口部６２が第１の端部区間４０内に形成されている。この開口部６２は第１の端部区間４０を第１の脚部６４と第２の脚部６６に分割する。好ましくは２つの脚部６４、６６はＶ字形の構造を形成する。
【００５９】
好ましくは第１のセンサ装置２２のｐドープ圧電素子３４ａは第１の脚部６４の上もしくは中に、第２のセンサ装置２４のｐドープ圧電素子３４ａは第２の脚部６６の上もしくは中に配置されている。端部区間４０内に貫通した開口部６２を形成することにより、この場合は、長手軸１０および／または長手軸１０に対して非平行の別の回転軸を中心にする調節可能なエレメントの調節の際に、２つのセンサ装置２２、２４の２つのｐドープ圧電素子３４ａに作用する機械的応力が増強される。これにより２つのセンサ装置２２、２４の２つのｐドープ圧電素子３４ａは、回転軸を中心にしてバネ１２が捩れおよび／または撓む際に、所期のようにバネ区間に比較的大きな機械的応力をもって配置される。このようにして、第１の情報と第２の情報の正確な確定が可能である。
【００６０】
図６は、マイクロメカニカル構成素子の第４の実施形態のバネの平面図である。
【００６１】
図示のバネ１２は、長手軸１０が単結晶シリコンの１１０結晶方向に沿って配向されるように単結晶シリコンから構造化されて切り出されている。（図示しない）調節可能なエレメントは、バネ１２を介して保持部１６と接続されている。好ましくはバネ１２は、保持部１６および／または調節可能なエレメント１４の少なくとも１つのサブユニットと一体的に構成されている。
【００６２】
保持部１６に隣接して配置されたバネ１２の第１の端部区間４０は、調節可能なエレメントに向かって配向された第２の端部区間４２および／または中間区間４３を基準にして拡張された拡張部を有する。図６に示した例では、第２の端部区間４２と中間区間４３が、１０〜２０μｍの間の平均幅を有する。これに対して第１の端部区間４０の２つの外側面は、８０〜１５０μｍの幅で互いに対向している。
【００６３】
第１の端部区間４０内には（貫通した）開口部６２が形成されおり、この開口部６２は第１の端部区間４０を、第１の脚部７０、第２の脚部７２および接続ウェブ７４に分割する。好ましくは接続ウェブ７４は、第１の脚部７０を第２の脚部７２とＵ字形の構造が形成されるように接続する。とりわけ第１の脚部７０は、第２の脚部７２に対して平行に配向することができる。
【００６４】
図示のバネ１２では、第１のセンサ装置２２が、少なくとも部分的に第１の脚部７０の上に形成されている。第１のセンサ装置２２は、４つのｐドープ抵抗７６ｂ〜８２ｂを備えるホイールストーンブリッジである。第１のｐドープ抵抗７６ｂと第２のｐドープ抵抗７８ｂは、第１の脚部７０の上に配置されている。第３のｐドープ抵抗８０ｂと第４のｐドープ抵抗８２ｂは、好ましくはこれらが第１の脚部７０の係留領域内またはその近傍に来るように保持部１６に配置されている。
【００６５】
第１の電流供給線路８４は、第１のセンサ装置２２のｐドープ抵抗７６ｂと接触接続している。加えて第１のｐドープ抵抗７６ｂは、測定線路８６を介して第１のセンサ装置２２の第３のｐドープ抵抗８０ｂと接続されている。第１のセンサ装置２２の第３のｐドープ抵抗８０ｂには、第２の電流供給線路８８も接続されている。第１の電流供給線路８４と第２の電流供給線路８８は、第１のセンサ装置２２の第１のｐドープ抵抗７６ｂおよび第３のｐドープ抵抗８０ｂと、電流ｊが１１０結晶方向に沿って、すなわちバネ１２の長手軸１０に平行または垂直に、第１のセンサ装置２２の第１のｐドープ抵抗７６ｂおよび第３のｐドープ抵抗８０ｂを通って流れるように接触接続している。
【００６６】
第１のセンサ装置２２の第２のｐドープ抵抗７８ｂは、第３の電流供給線路９０および第２の測定線路９２と接続されている。第２の測定線路９２は、第２のｐドープ抵抗７８ｂを第１のセンサ装置２２の第４のｐドープ抵抗８２ｂと接続し、この第４のｐドープ抵抗８２ｂには第４の電流供給線路９４も接続されている。第３の電流供給線路９０と第４の電流供給線路９４は、第１のセンサ装置２２の第２のｐドープ抵抗７８ｂまたは第４のｐドープ抵抗８２ｂと、電流ｊがバネ１２の長手軸１０に平行または垂直に、第１のセンサ装置２２の第２のｐドープ抵抗７８ｂおよび第４のｐドープ抵抗８２ｂを通って流れるように接触接続している。これにより、電流ｊが単結晶シリコンの１１０結晶方向に沿って導かれることが保証される。
【００６７】
たとえば第１の電流供給線路８４は電流源のプラス極に、第２の電流供給線路８８はマイナス極に接続されている。この場合、第３の電流供給線路９０をマイナス極に、第４の電流供給線路９４を電流源のプラス極に接続するのが有利である。
【００６８】
第１の測定線路８６と第２の測定線路９２は、抵抗Ｒまたは抵抗変化が、第１のセンサ装置２２の４つのｐドープ抵抗７６ｂ〜８２ｂにおける第１のセンサ信号として取り出されるように構成されている。４つの抵抗７６ｂ〜８２ｂを有するホイールストーンブリッジの機能は当業者には周知であるからここでは立ち入らない。
【００６９】
バネ１２には、４つのｐドープ抵抗９６ｂ〜１０２ｂを有するホイールストーンブリッジとして構成された第２のセンサ装置２４も接続されている。好ましくは第２のセンサ装置２４の４つのｐドープ抵抗９６ｂ〜１０２ｂは少なくとも部分的に接続ウェブ７４上に配置されている。とりわけ第１のｐドープ抵抗９６ｂと第２のｐドープ抵抗９８ｂは、長手軸１０の第１の側の上に配置されている。この場合、第３のｐドープ抵抗１００ｂと第４のｐドープ抵抗１０２ｂは好ましくは長手軸１０の第２の側の上に配置されている。
【００７０】
図示の例で第２のセンサ装置２４の第１のｐドープ抵抗９６ｂは、第１の電流供給線路８４および第３の測定線路１０４と接触接続している。第３の測定線路１０４は、第１のｐドープ抵抗９６ｂを第２のセンサ装置２４の第３のｐドープ抵抗８２ｂと接続する。第３のｐドープ抵抗１００ｂには第５の電流供給線路１０６が接続されている。好ましくは第１の電流供給線路８４と第５の電流供給線路１０６は、第１のｐドープ抵抗９６ｂまたは第３のｐドープ抵抗１００ｂと、電流ｊが長手軸１０に対して垂直に第２のセンサ装置２４のドープ抵抗９６ｂと１００ｂを通って流れるように接触接続しテイル。この場合、ｐドープ抵抗９６ｂと１００ｂを流れる電流ｊは、バネ１２の単結晶シリコンの１１０結晶方向に沿って配向される。第１の電流供給線路８４がプラス極に接続されている場合、第５の電流供給線路１０６は電流源のマイナス極に接続される。
【００７１】
さらに第３の電流供給線路９０は、第２のセンサ装置２４の第２のｐドープ抵抗９８ｂと接触接続し、この第２のｐドープ抵抗９８ｂは第４の測定線路１０８にも接続されている。第４の測定線路１０８は、第２のｐドープ抵抗９８ｂを第２のセンサ装置２４の第４のｐドープ抵抗１０２ｂと接続する。加えて第６の電流供給線路１１０は、第２のセンサ装置２４の第４のｐドープ抵抗１０２ｂから電流源に延在している。第３の電流供給線路９０がマイナス極と接触接続している場合、第６の電流供給線路１１０は電流源のプラス極と接続される。
【００７２】
第３の電流供給線路９０と第６の電流供給線路１１０も、これらに割り当てられた第２のセンサ装置２４のｐドープ抵抗９８ｂと１０２ｂに、電流ｊが１１０結晶方向に沿ってｐドープ抵抗９８ｂと１０２ｂを通って流れるように接触接続している。このようにして、ホイールストーンブリッジとして構成された第２のセンサ装置２４の有利で信頼性のある動作が保証される。第３の測定線路１０４と第４の測定線路１０８を介しても、抵抗Ｒ／抵抗変化を、ｐドープ抵抗９６ｂ〜１０２ｂにおける第２のセンサ信号として取り出すことができる。
【００７３】
当業者であれば図６に基づいて分かるように、少なくとも部分的に同じバネ１２の上にある２つのセンサ装置２２と２４の配置は、ｐドープ抵抗８６Ｂ〜８２Ｂおよび９６ｂ〜１０２ｂに電流供給するために比較的少数の電流供給線路８４、８８、９０、９４、１０６、１１０しか必要としないという利点を有する。このようにして、バネ１２の撓み剛性と調節可能なエレメントの調節性が、電流供給線路８４、８８、９０、９４、１０６、１１０によりほとんど影響を受けないことが保証される。同じように、とりわけ第２の端部区間および／または中間区間４３のバネ１２の撓み、および／または調節可能なエレメントの調節が、電流供給線路８４、８８、９０、９４、１０６、１１０および場合により圧電抵抗にほとんど影響しないことが保証される。さらにこのようにして、電流供給線路８４、８８、９０、９４、１０６、１１０を形成するための作業コストを低減することができる。
【００７４】
以下、調節可能なエレメントの調節運動および／またはバネ１２の撓み運動に関する情報を、第１のセンサ装置２２の第１のセンサ信号と第２のセンサ装置２４の第２のセンサ信号を考慮して、どのようにして低コストで確実に確定できるのかを説明する。
【００７５】
第１の端部区間４０にある貫通した開口部６２に基づき、バネ１２の撓みが２つの脚部７０、７２および接続ウェブ７４における機械的応力を増強する。バネ１２が長手軸１０を中心に捩れる際に、比較的大きな機械的応力が接続ウェブ７４に発生し、一方、この捩れは２つの脚部７０、７２への機械的応力にはさほど作用しないままである。したがってバネ１２が長手軸１０を中心に捩れる際に発生する機械的応力は、とりわけ第２のセンサ装置２４の第２のセンサ信号に影響する。したがってマイクロメカニカル構成素子の（図示しない）評価装置は、長手軸１０を中心にする調節可能なエレメントの調節運動および／またはバネ１２の撓み運動（捩れ）に関する第１の情報が第２のセンサ信号に基づいて確定されるように構成されている。
【００７６】
調節可能なエレメントが長手軸１０に対して非平行な回転軸を中心に調節され、これと結び付いてバネ１２が回転軸を中心に撓む際に、脚部７０と７２への機械的応力は接続ウェブ７４への機械的応力に対して増強される。とりわけ回転軸が長手軸１０に対して垂直に配向されている場合、回転軸を中心にするバネ１２の撓みは脚部７０、７２への比較的大きな機械的応力に作用し、一方、接続ウェブ７４で引き起こされる機械的応力は比較的小さいままである。
【００７７】
第２のセンサ装置２４がバネ１２に、長手軸１０を中心にするバネ１２の捩れが第２のセンサ信号を介して良好に確定可能であるように配置されている一方、第１のセンサ装置２２の配置により少なくとも部分的に第１の脚部７０においては、長手軸１０を中心にするバネ１２の捩れが４つのｐドープ抵抗７６ｂ〜８２ｂへの機械的応力にほとんど作用せず、しかし回転軸を中心にするバネ１２の撓みは第１のセンサ装置２２の４つのｐドープ抵抗７６ｂ〜８２ｂへの比較的に大きな機械的応力につながることが保証される。したがって評価装置は好ましくは、第１のセンサ信号に基づいて、回転軸を中心にする調節可能なエレメントの調節運動および／またはバネ１２の撓み運動に関する第２の情報が確定されるように構成されている。
【００７８】
バネ１２の択一的に構成では、長手軸１０を１００結晶方向に沿って配向することができる。この場合センサ装置２２、２４は、図６に図示した配置と配向のｎドープ抵抗を有する。センサ装置２２と２４に対して各４つのｐドープ抵抗７６ｂ〜８２ｂおよび９６ｂ〜１０２ｂがあれば、ｐドープ抵抗７６ｂ〜８２ｂと９６ｂ〜１０２ｂの配向は対応して適合される。
【００７９】
図７は、マイクロメカニカル構成素子の第６の実施形態のバネの平面図である。
【００８０】
図示のバネ１２は、バネ１２の長手軸１０が１１０結晶方向に沿って配向されるように単結晶シリコンから構造化されて切り出されている。保持部１６に隣接して配置されたバネ１２の第１の端部区間４０は、調節可能なエレメントに向かって配向されたバネ１２の第２の端部区間４２および／または中間区間４３の最小幅より大きい最小幅を有する。たとえば第２の端部区間４２および／または中間区間４３は１０〜２０μｍの平均幅を有する。対応して第１の端部区間４０の幅は、保持部１６からの間隔が増えるとともに常に増大し、この幅はとりわけ５０〜１５０μｍの範囲にある。
【００８１】
第１の端部区間４０内には貫通した開口部６２が形成されおり、この開口部６２は第１の端部区間４０を第１の脚部６４と第２の脚部６６に分割する。好ましくは２つの脚部６４、６６はＶ字形の構造を形成する。
【００８２】
図示のバネ１２の上には少なくとも部分的に、第１のセンサ装置２２、第２のセンサ装置２４、電流供給線路８４、８８、９０、９４、１０６、１１０、および測定線路８６、９２、１０４、１０８が形成されている。しかし前の実施形態とは異なり、センサ装置２２と２４は、それぞれ４つのｎドープ抵抗７６ｃ〜８２ｃまたは９６ｃ〜１０２ｃを有するホイールストーンブリッジとして構成されている。
【００８３】
電流供給線路８４、８８、９０、９４、１０６、１１０はこれらに割り当てられた抵抗７６ｃ〜８２ｃおよび９６ｃ〜１０２ｃと、各抵抗７６ｃ〜８２ｃおよび９６ｃ〜１０２ｃを通る電流ｊが、１１０結晶方向に沿って配向されたバネ１２の長手軸１０に対して４５°の角度で流れるように接触接続している。したがって抵抗７６ｃ〜８２ｃおよび９６ｃ〜１０２ｃを通る電流の向きは、図３Ｃの有利な向きに相当する。対応して測定線路８６、９２、１０４、１０８は、抵抗Ｒ／抵抗変化の測定が長手軸１０または１１０結晶方向に対して４５°の角度で行われるように構成されている。電流供給線路８４、８８、９０、９４、１０６、１１０と測定線路８６、９２、１０４、１０８は、上に述べた機能を果たす。したがって電流供給線路８４、８８、９０、９４、１０６、１１０と測定線路８６、９２、１０４、１０８の機能の説明は省略する。
【００８４】
第１の端部区間４０のＶ字形の構造により、ｎドープ抵抗７６ｃ〜８２ｃと９６ｃ〜１０２ｃを１００結晶方向に沿って有利に配向するために、ｎドープ抵抗７６ｃ〜８２ｃを第１の脚部６４に、ｎドープ抵抗９６ｃ〜１０２ｃを第２の脚部６６に取り付けるための十分な取付け面が得られる。さらに電流供給線路８４、８８、９０、９４、１０６、１１０と測定線路８６、９２、１０４、１０８形成するための取付け面も十分に大きい。
【００８５】
長手軸１０を中心にバネ１２が捩れると、ｎドープ抵抗７６ｃ〜８２ｃに作用する機械的応力は、ｎドープ抵抗９６ｃ〜１０２ｃに及ぼされる機械的応力から格段に異なるようになる。この理由から、第１のセンサ信号と第２のセンサ信号の差は、長手軸１０を中心にするバネ１２の撓み運動および／または調節可能なエレメントの調節運動に関する第１の情報を確定するのに適する。これに対して回転軸を中心にするバネ１２の撓みは、ｎドープ抵抗７６ｃ〜８２ｃと９６ｃ〜１０２ｃとに対してほぼ同じ機械的応力を生ずる。
【００８６】
したがって好ましくは評価装置は、第１の情報が第１のセンサ信号と第２のセンサ信号の差に基づいて確定され、第２の情報が第１のセンサ信号と第２のセンサ信号の平均値に基づいて決定されるように構成されている。
【００８７】
択一的な実施形態では、サブユニット７０〜７４を有するバネ１２の長手軸１０を、このバネ１２が構造化されるシリコン材料層の１００結晶方向に沿って配向することができる。この場合、センサ装置２２、２４の少なくとも１つのｐドープ抵抗は、長手軸１０に対し図７に対応して配向される。センサ装置２２、２４の少なくとも１つがｎドープ抵抗７６ｃ〜８２ｃおよび９６ｃ〜１０２ｃを有している場合、これらは図７に示した配向に対して４５°回転して配置される。両方の場合で、センサ装置２２と２４は、機械的応力が最大である領域に配置することができる。
【００８８】
上記の実施形態の１つによって確定された、調節可能なエレメントの調節運動および／またはバネ１２の撓み運動に関する情報は、マイクロメカニカル構成素子の制御および／または検査のために使用することができる。マイクロメカニカル構成素子の駆動を制御するためには、調節可能なエレメントの目下の調節を正確に検出することが有利である。これとは択一的にまたは補充的に、評価装置によって確定された情報を、調節可能なエレメントが好ましい位置に確実にもたらされていることを検査するために利用することができる。したがって評価装置により形成された情報の評価により、調節可能なエレメントを好ましい位置に調節する際に、改善された精度を達成することができる。
【００８９】
マイクロメカニカル構成素子がセンサとして構成されている場合、評価装置により形成された情報を、調節可能なエレメントに作用する外部の力に関するセンサ情報の検出／確定のために使用することもできる。したがってここに説明するマイクロメカニカル構成素子は、アクチュエータとしてもセンサとしても使用することができる。
【００９０】
前記２つの実施形態に基づき当業者であれば、ホイールストーンブリッジの代わりに個別の抵抗および／またはハーフブリッジを使用するセンサ装置を実現することも容易に想到できる。同様に図面に基づき当業者であれば、バネの係留領域に配置された少なくとも１つの圧電抵抗センサ素子による実施形態も容易に想到できる。したがってセンサ装置のこの種の構成および配置の可能性については立ち入らない。
【００９１】
当業者であれば理解できるように、センサ装置は種々の圧電抵抗センサ素子を含むこともできる。したがって前記実施形態のこの種の組合せもここでは説明しない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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