CN101133332B - 三轴加速度计 - Google Patents

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Abstract

在本发明的一个实施例中，提供一种微机电(MEMS)加速度计，包括衬底、第一传感器和第二传感器。第一传感器配置成测量沿着平行于衬底平面的第一轴的加速度。第二传感器配置成测量沿着垂直于衬底平面的轴的加速度。第二传感器包括第一横梁、第二横梁和单支撑结构。单支撑结构相对于衬底支撑第一和第二横梁，其中第一和第二横梁围绕第一传感器。

Description

三轴加速度计
技术领域
本发明总体上针对微机电系统(MEMS)加速度计。
背景技术
加速度计是一种测量加速度的装置。使用MEMS技术，可以在(硅)衬底上制造加速度计。使用MEMS构造的加速度计元件包括类似于标准加速度计的结构：检测质量块(proof-mass)、复原弹簧、移位换能器、某种形式的阻尼和所有元件所依附的壳体。例如，图1A示出一种示例加速度计，它具有MEMS加速度计的一个子集所特有的一些特性。示出了检测质量块1、复原弹簧对2、壳体3、移位换能器4和5、以及阻尼器6。尽管壳体3被画成分离的两片并且以横截面示出，但是假定它被构造成一个有效刚性体。移位换能器4和5被示出为差分电容换能器，但是它也可以是压电换能器或某些其它形式的换能器，如对本领域技术人员所显而易见的。
响应向左的水平加速度，检测质量块1将向右运动。该运动的结果是，移位换能器5的电容增大，而移位换能器4的电容减小。移位换能器4和5之间的电容差提供对检测质量块1关于壳体3的相对运动的测量，因而提供对检测质量块1正在经受的加速度的测量。由于突然的加速度变化引起的任何加速度计的振荡(ringing)被阻尼器6衰减。
为了提供必要的电路，这样的MEMS加速度计可以用电线接合到专用集成电路(ASIC)。在图1B中示出用于图1A的加速度计的电气模型。电容器4和5之间的差分电容可以用许多方式测量。典型地，将180度的反相的方波载波信号发送到端子7和8。在本讨论中，这些载波信号分别被简单地称为载波1和载波2。方波的幅度取决于所使用的ASIC技术；然而，1.8到5V范围中的电压为典型的。随着方波电压从高到低或从低到高转换，电荷必须流过端子9。如果两侧是平衡的，则无静电荷流动。通过测量流经端子9的电荷量，测量到电容差，从而测量装置所遭受的加速度。端子9，即ASIC上对电荷积分的端子，被称为电荷输入端。同一MEMS芯片上的多个传感器可以共享该载波信号。例如，X传感器和Y传感器在电容测量中都可以使用载波1和2；然而，每个传感器方向必须有分离的电荷输入连接。
MEMS加速度计和ASIC被封装在封装单元中。因此，基于MEMS的完整的加速度计典型地由三个部件构成：(1)感测加速度的MEMS元件，(2)包含在ASIC中的电子装置，它把MEMS元件对加速度的响应转换成电子信号，和(3)容纳第一和第二部件的封装。当前MEMS加速度计的一个问题是它们对温度和封装敏感。即，由MEMS加速度计检测加速度可能受温度的变化和/或施加到封装单元的应力的影响。
因此，所需要的是对温度和封装较不敏感的改进的MEMS加速度计。另外，改进的MEMS加速度计应该被配置成占用尽可能少的衬底面积，从而使加速度计的总尺寸最小化。
发明内容
本发明的一个实施例提供一种对温度和封装较不敏感的改进的MEMS加速度计。另外，该改进的MEMS加速度计被配置成占用尽可能少的衬底面积。
在本发明的一个实施例中，提供一种MEMS加速度计，包括衬底、第一传感器和第二传感器。第一传感器被配置成测量沿着平行于衬底平面的第一轴的加速度。第二传感器被配置成测量沿着垂直于衬底平面的轴的加速度。第二传感器包括第一横梁、第二横梁和单支撑结构。单支撑结构相对于衬底支撑第一和第二横梁，其中第一和第二横梁围绕第一传感器。
在本发明的另一实施例中，提供一种用于配置微机电加速度计的方法。该方法包括下列步骤。第一传感器通过单支撑结构相对于衬底而被支撑，其中第一传感器被配置成测量沿着垂直于衬底平面的轴的加速度。第一传感器包括第一横梁和第二横梁。第二传感器被第一传感器的第一和第二横梁围绕，其中第二传感器被配置成测量沿着平行于衬底平面的第一轴的加速度。
下面将参照附图详细描述本发明的其他特征和优势，以及本发明的各种实施例的结构和操作。应该注意到，本发明不局限于这里描述的具体实施例。这里呈现这些实施例仅是为了说明目的。基于这里所包含的讲授，其他的实施例对本领域的技术人员来说是显而易见的。
附图说明
包含于此并形成说明书一部分的附图示出本发明，并且与描述一起进一步用来说明本发明的原理，并且使相关领域技术人员实现和使用本发明。
图1A示出包括在典型MEMS加速度计中的主要部件。
图1B示出图1A中所描绘的MEMS加速度计的电气模型。
图2A示出示例平面内(in-plane)加速度计的配置的顶视图。
图2B和2C分别示出包括在平面内加速度计中的元件的顶视图和透视图。
图3A、3B、3C、3D和3E示出用等离子微机械加工制造的横梁。
图4示出包括在平面外(out-of-plane)加速度计中的基本概念部件。
图5A和5B示出平面外加速度计的一个示例配置。
图6示出对封装应力和温度变化敏感的平面外加速度计的示例配置的顶视图。
图7A和7B分别示出图6所示的示例平面外加速度计的透视图和横截面图。
图8示出封装应力可能如何影响图6、7A和7B所示的示例加速度计的配置。
图9示出被设计为减小对封装应力的敏感度的平面外加速度计的示例配置的顶视图。
图10A根据本发明的一个实施例示意性地示出包含在三轴加速度计中的元件。
图10B、10C、10D、10E、10F、10G和10H共同说明一种工艺，该工艺用于在本发明的加速度计的某些区域中创建不同的场氧化物厚度。
图11根据本发明的另一实施例示意性示出三轴加速度计。
图12、13、14和15描绘了图11中示意性示出的三轴加速度计的设计布局。
图16、17、18和19描述了图10中示意性示出的三轴加速度计的设计布局。
图20描述了示出一种根据本发明的实施例来配置加速度计的方法的流程图。
根据下文结合附图所进行的详细描述，本发明的特征和优势将变得更加显而易见，在所有附图中相同的附图标记标识相应的元件。在附图中，相同的附图标记一般指示相同的、功能相似的和/或结构相似的元件。
具体实施方式
注意，说明书中提及的“一个实施例”、“实施例”、“示例实施例”等表示所描述的实施例可以包括特定的特征、结构或特性，但并非每个实施例必然包括该特定的特征、结构或特性。而且，这样的短语不是必然涉及相同的实施例。进一步，当结合实施例描述特定的特征、结构或特性时，不论是否明确地描述，都认为结合其它实施例实现这样的特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识范围内的。
在下文中，将感测装置描述为使用电极元件之间的电容耦合来感测加速度。这仅仅为了说明目的，而非限制。可以使用除了电容耦合以外的电气耦合来感测加速度，而不背离本发明的范围和实质。例如，电气耦合可以包括但不局限于电容耦合、压电耦合、磁耦合或者一些其它电气耦合，如相关领域技术人员通过阅读这里所包含的描述而显而易见的。
如上文所述，本发明针对MEMS传感器元件设计。MEMS传感器元件典型地用(硅)衬底制作而成。在讨论过程中，术语壳体和衬底将可交替地使用。第一，在描述本发明的实施例之前，提供平面内(例如，X轴)加速度计的概述。第二，提供平面外(例如，Z轴)加速度计的概述。第三，描述根据本发明的实施例的三轴加速度计。第四，描述根据本发明的实施例的一种配置MEMS加速度计的方法。
平面内加速度计概述
由Ithaca，N.Y.的Kionix公司制造的示例MEMS元件的布局在图2A、2B和2C中示出。该装置的制造细节在美国专利第6,342,430和6,239,473号中描述。基本的操作原理和加速度计设计在美国专利第5,610,335和5,563,343号中描述。用来构造Z加速度计、即平面外感测加速度计的关于操作原理的一种变化在美国专利第6,792,804号中描述。前述各专利中的每一个全部都被收编在这里作为参考文献。
图2A、2B和2C所示的装置是能够感测沿着X轴10的加速度的平面内加速度计元件202。该装置包括把复原弹簧12连接到框架15的中央主干11。尽管画成了实心矩形，主干11可以由一束横梁构成。在中央主干11的每一侧设置多个平行板电容器13，用于感测X轴10方向上的运动。平行板电容器13与从框架15延伸出的电极17相互交叉。在图2A中还示出隔离接合件19的位置，下面参照图2C在结构上描绘和描述它。
电容器13的运动的部分一般由从主干11延伸出的电极20来指示。沿着X轴10方向向右的加速度将导致可移动结构21关于框架15向左运动。可移动结构21包括主干11和电极20。复原弹簧12连接到框架15，框架15连接到壳体14。框架15是坚硬和刚性的，这在于它相对于壳体14不移动。
从标准集成电路焊盘到微机械加速度计的电连接使用铝互连迹线(trace)26制成，如图2B所示，这在电子工业中是很普遍的。这些迹线可以沿着横梁27和28延伸，而不电连接到横梁27和28，直到到达过孔29。壳体14和过孔29处的连接之间的电气绝缘使用沟槽隔离段19来实现。在下面以及在前述美国专利第6,342,430和6,239,473号中描述沟槽隔离方法。如图2C所示，横梁27和28被有效地从(硅)衬底切开。硅蚀刻发生的区域为沟槽区域25减去用于诸如由横梁27和28定义的结构的任何区域。
加速度计的功能是使得沿着X轴10方向向右的加速度导致可移动结构21关于框架15向左运动。电极20也因此向左运动。电极20由两种类型的电极16和18组成，它们被隔离接合件19分隔。电极16和18对应于图1B中的端子7和8。电极17对应于图1B中的端子9。
图2A-2C所示的加速度计结构使用高纵横比硅横梁构造。例如，图3A、3B、3C、3D和3E示出横梁30的若干横截面视图。如图3A所示，横梁30的核心31是单晶硅，但是可以使用诸如厚层多晶硅之类的其它材料同样很好地构成，如对相关领域技术人员所显而易见的。核心31侧面的覆层是淀积的TEOS氧化物32，它是用来创建横梁、诸如横梁30的制造工艺的人造制品。在核心31的顶部是场氧化物33。图3B示出了其中金属互连35出现在横梁34上的替换实施例，其中金属互连35位于场氧化物33的顶部。
对于平面外传感器设计尤其重要的是使用场氧化物33和硅核心31。这两个部件具有不同的热膨胀系数。当在近似1150℃生长时，场氧化物33和硅核心31基本上不受应力。当冷却到室温时，硅核心31比场氧化物33收缩得更多，从而得到图3D所示的曲率半径36。图3E粗略地近似了包括场氧化物33和硅核心31的悬臂横梁39的向下的偏转。该向下的偏转可以基于曲率半径36和到连接悬臂横梁39与壳体38的支撑位置37的距离来确定。该向下的偏转使得能够创建用于加速度测量的平面外的、基于电容的移位换能器。但是在描述该换能器之前，描述典型的平面外或Z加速度计的结构。
平面外加速度计概述
图4示出普通Z加速度计的基本部件。检测质量块40连接到扭转弯曲部41。扭转弯曲部41通过支撑件44把检测质量块40连接到衬底43。在检测质量块40和对置的平行板电极45之间形成缝隙46。如果该Z加速度计遭受平行于缝隙46的箭头的方向的加速度，则检测质量块40将朝着对置的平行板电极45向下偏转。检测质量块40偏转后的状态以虚像被示出作为偏转的检测质量块47。在偏转的检测质量块47和对置的平行板电极45之间产生更小的缝隙48。平行板电极45和检测质量块40可以形成电容器，该电容器可以用来感测检测质量块40相对于衬底43的运动。
使用平行板来感测检测质量块运动的Z加速度计，诸如图4所示的Z加速度计，在传感器工业内是很普遍的。尽管操作原理很简单，制造可能受所需的多层的限制。一种常用的制造方法是使用由氧化物层分隔的两个多晶硅层。上面的多晶硅层用来形成弯曲部和检测质量块，而下面的层用来形成对置的平行板电极。对检测质量块打孔以允许氧化物层的湿法蚀刻来剥离(release)该装置并允许运动。该方法的一个问题包括粘连——MEMS的普遍问题，其中检测质量块粘住对置的平行板电极。第二个问题与使用沉积的多晶硅层所创建的检测质量块的小尺寸相关联。典型地，对于这样的小检测质量块来说，由传感器产生的噪声量很高。可以使用改进的制造工艺来创建利用平行板的更高性能的Z加速度计，该工艺利用厚的多晶硅淀积、厚层外延硅生长、或者绝缘硅技术；然而，这些工艺实施起来非常昂贵。
Z加速度计的一个示例设计如图5A和5B所示。Z方向对应于箭头50所示的方向。该Z加速度计包括经由弯曲部56连接到支撑结构55的检测质量块51。对置电极52由支撑结构58支撑。在静止时，如图5B所示，检测质量块51与对置电极52不齐平。在图5B中还示出检测质量块51的区域和对置电极52的区域之间的重叠区域53。检测质量块51沿着方向50关于对置电极52被提升。响应沿着箭头50的方向的向上的加速度，检测质量块51朝着衬底54向下偏转。结果，重叠区域53增大。随着重叠区域53的增大，检测质量块51和电极52之间的电容也增大，从而形成在加速度感测中使用的移位换能器。
在静止时电极不齐平对于电容感测操作来说是至关重要的。这是因为，如果使用类似于电极51和52的两个齐平电极，如果电极51要向上或向下运动很小量，则重叠区域将在两种情况下同等地减小。假设只有单个电容测量，将很难确定电极51关于一个固定点沿着哪个方向运动。基于电磁场理论，理想的情况是电极起始时高度不匹配，该不匹配程度至少是分隔它们的缝隙的两到三倍。
在前述美国专利第6,792,804号中描述了用于感测平面外加速度的其它方法。例如，可以在横梁52的硅核心和置于横梁51上的对置金属层之间测量电容。对置金属层可以类似于图3的金属互连35。尽管这工作得很好，但是利用感测区域内的金属的加速度计设计可能易受热偏置和机械冲击引起的偏置影响。
如上文所述，图3示出使用等离子微机械加工制造的具有曲率半径的横梁的设计概念；而图5示出利用可变重叠电容感测的Z加速度计的设计概念。图3和5中示出的设计概念可以结合起来形成完整的Z加速度计设计600，诸如图6所示的Z加速度计。该基本加速度计设计包括检测质量块101，它在垂直于页平面的方向——即在方向100上自由运动。该基本加速度计设计还包括横梁结构111，该横梁结构111具有从其延伸出的电极115。横梁结构111通过支撑结构113经由弯曲部112刚性地连接到衬底122(如图7A和7B所示)。
检测质量块101围绕由扭转弯曲部102所定义的轴扭转运动。检测质量块101具有电极105和106，与相应的电极115和126相互交叉。电极105和115形成第一电容器。电极106和126形成第二电容器。当检测质量块101响应一个加速度进入页平面内和离开页平面运动时，第一和第二电容器之间的差提供对加速度的测量。
图7A示出电极结构沿着图6中的线A-A的横截面视图。电极126与支撑件121和壳体122机械连接但电隔离。因为支撑位置邻近电极，由于横梁结构的自然曲率而发生极小的向下的弯曲。然而，如图6所示，延伸出检测质量块101的电极到它们相应的支撑结构103具有很大的距离108或109，从而发生相对更大的向下弯曲。因此，延伸出检测质量块101的电极106低于从支撑件121延伸出的电极126。相似地，电极115低于电极105，因为电极115到它们相应的支撑结构113的距离119大于距离109——即电极105到它们相应的支撑结构103的距离。距离119大于距离109，因为支撑结构103空间上与支撑结构113分隔了距离120。
图6、7A和7B所示的装置的操作起始于检测质量块101。当没有施加加速度时，检测质量块101位于电极126和115的高度之间。电极106和126在静止时具有重叠区域136，从而形成电容器C136。电极105和115在静止时具有重叠区域135，从而形成电容器C135。静止时电容器C135和电容器C136之间的差(表示为C135-C136)等于起始差分电容dC0。当遭受沿着z轴100的向上加速度时，检测质量块101朝着衬底122向下偏转，并且重叠区域135增大而重叠区域136减小。重叠区域的该变化引起差分电容C135-C136的变化，被称为dC1。dC＝dC1-dC0的值与施加到装置上的加速度近似成正比。
图6中所描绘的加速度计的主要问题是支撑结构103和113大大远离支撑结构121。支撑结构分隔得越远，装置越易受封装应力的影响。如图8所示，在封装应力下，支撑结构121可能移动到新的位置，以虚像示出作为结构131。净结果是，量dC变得对封装敏感并可能产生加速度测量误差。封装应力可能由用来将电子部件焊接到电路板的回流工艺引起。封装应力的另一个来源可能由温度变化引起。由于电子部件由各种具有不同热膨胀系数的材料构成，温度的变化导致封装应力的变化。遗憾的是，图6中的加速度计设计的合适操作基本依赖于(i)支撑结构103和支撑结构121之间的间隔和(ii)支撑结构113和支撑结构121之间的间隔。如上文针对图7所描述的，由于该间隔，当加速度计静止时，电极106被偏移得低于电极126，电极115被偏移得低于电极105。
抗击图6中的设计对于封装应力的敏感性的一种方式是建立第一传感器980和第二传感器990，如图9的示例三轴加速度计900中所示。在该设计中，第二传感器990被用作固定的基准，而第一传感器980被配置成响应沿着z轴100的加速度。第二传感器990对温度和封装应力敏感，但是对加速度不敏感。第一传感器980对加速度、温度和封装应力敏感。通过从第一传感器980的输出信号减去第二传感器990的输出信号，理论上将消除封装应力和温度的影响。
随后描述三轴加速度计900如何工作的细节。三轴加速度计900的第一传感器980包括检测质量块201，它通过围绕扭转弯曲部202的纵轴扭转运动而响应Z轴100方向上的加速度。检测质量块201的横梁结构通过支撑结构203经由扭转弯曲部202连接到壳体(未示出)。电极205和206从检测质量块201延伸出，并且分别与电极215和226相互交叉。电极226通过支撑件221连接到壳体。横梁结构211通过支撑结构213经由弯曲部212刚性地连接到壳体。扭转弯曲部212被设计成远比弯曲部202坚硬。由于硬度的差别，当遭受加速度时，横梁结构211将保持基本上静止，而检测质量块201将易于运动。嵌套在第一传感器980内的是被设计成响应沿着X轴200的加速度的X加速度计298。
相似地，在第二传感器990中，检测质量块251通过支撑结构253经由弯曲部252连接到壳体。电极255和256从检测质量块251延伸出，并且分别与电极265和276相互交叉。电极276通过支撑件271连接到壳体。横梁结构261通过支撑位置263经由弯曲部262刚性地连接到壳体。扭转弯曲部252和262被设计成相对坚硬。通过使两个弯曲部都有效地刚性，第二传感器990只响应温度和封装应力而不响应加速度。嵌套在第二传感器990内的是被设计成响应沿着Y轴300的加速度的Y加速度计299。
为了感测Z加速度，电连接以这样的方式进行：从第一传感器980感测到的变化中减去第二传感器990感测到的变化。一个载波连接到电极215和276。另一个载波连接到电极226和265。通过把ASIC电荷输入引脚连接到检测质量块201和251来对电荷进行加和。换句话说，电极205和215形成电容器Ca，电极206和226形成电容器Cb，电极255和265形成电容器Cc，电极256和276形成电容器Cd。从第一传感器980感测到的电容差Ca-Cb中减去第二传感器990所感测到的电容差Cc-Cd。以这种方式，获得一个与加速度成正比但对温度和封装应力不敏感的信号。在数学上，这可以被表示为dC＝(Ca-Cb)-(Cc-Cd)。整理各项产生dC＝(Ca+Cd)-(Cb+Cc)。项dC应该是对封装和温度不敏感的。遗憾的是，三轴加速度计900仍然对温度和封装应力敏感。图9中的加速度计设计只抗击均匀的应力，其中传感器980和990经历相同的温度感应的封装应力。该元件的任何扭变都没有被补偿。
示例三轴加速度计实施例
图10A和11示出根据本发明的实施例的三轴加速度计的示例设计概念。这些设计和上文呈现的设计之间的一个显著差别是z感测元件的一半在单点被有效支撑。通过在单点有效地支撑z感测元件，由于封装应力和温度变化引起的输出偏移被充分降低。先前的实验示出温度敏感度大约减少5x，封装应力感应的输出偏移大约减少10x。除了性能的提高，图10A和11中示意性示出的设计概念也允许感测元件所需要的面积减少40％，有效地把生产成本降低了类似的百分比。
尽管支撑被描述为“单点”，但是该支撑可以具有一些小的间隔以允许布线或其它特征在感测元件和(硅)衬底之间通过。如这里所使用，“单点”支撑结构指一种支撑结构，它包围的面积充分小于加速度感测装置所包围的面积。
图10A示出根据本发明的实施例的示例三轴加速度计1000。三轴加速度计1000包括第一z轴传感器306、第二z轴传感器307、x轴加速度计398和y轴加速度计399。
第一z轴传感器306被配置成测量沿着z轴100、即沿着垂直于壳体310的平面的轴的加速度。如上文所述，第一z轴传感器306也可以对温度敏感。第一z轴传感器306包括第一横梁结构301、第二横梁结构311和单支撑结构303。单支撑结构303相对于壳体310支撑第一横梁结构301和第二横梁结构311。第一横梁结构301包括多个电极305，第二横梁结构311包括多个电极315。电极315与电极305相互交叉并且电气耦合。第一横梁结构301响应沿着z轴100的加速度而相对于第二横梁结构311运动，导致电极305和电极315之间的电气耦合的可测量的变化。
X轴加速度计398被配置成测量沿着x轴200的加速度，类似于图2A的加速度计202。如图10A所示，第一横梁结构301和第二横梁结构311围绕x轴加速度计398。
第二z轴传感器307也被配置成测量沿着z轴100的加速度。如上文所述，第二z轴传感器307也可以对温度敏感。第二z轴传感器307包括第三横梁结构361、第四横梁结构351和单支撑结构354。类似于单支撑结构303，单支撑结构354相对于壳体310支撑第三横梁结构361和第四横梁结构351。第三横梁结构361包括多个电极365，第四横梁结构351包括多个电极355。电极355与电极365相互交叉并且电气耦合。第三横梁结构361响应沿着z轴100的加速度而相对于第四横梁结构351运动，导致电极365和355之间的电气耦合的可测量的变化。
Y轴加速度计399被配置成测量沿着y轴300的加速度，类似于图2A的加速度计202。如图10A所示，第三横梁结构361和第四横梁结构351围绕y轴加速度计399。
如上文所述，在本发明的一个实施例中，第一z轴传感器306和第二z轴传感器307独立地感测沿着z轴100的加速度。然而，在替换实施例中，第一z轴传感器306和第二z轴传感器307以类似于上文参照图6描述的方式测量差分电容以感测加速度。现在描述该实施例的示例操作。
第一z轴传感器306包括检测质量块301，它通过围绕由扭转弯曲部302所定义的轴的扭转运动而沿着Z轴方向100向上和向下运动。弯曲部302在支撑结构303把检测质量块301连接到衬底。这一半z元件的对置部件是横梁结构311。横梁结构311经由坚硬的弯曲部312连接到支撑结构303以便阻止运动。如果检测质量块301和横梁结构311以类似于图6中所呈现的设计的方式被构造，则电极305和315的高度差别很小，如果有高度差的话。然而，图10A中的设计的第一z轴传感器306在与结构313重叠的区域316中所利用的场氧化物厚度与该结构的剩余部分中的不同，以获得检测质量块301和横梁结构311之间的不同曲率。结果是得到电极对305和315之间的弯曲差。类似地，图10A中的设计的第二z轴传感器307在与结构363重叠的区域366中所利用的场氧化物厚度与该结构的剩余部分中的不同，以获得横梁结构351和检测质量块361之间的不同曲率。结果是得到电极对355和365之间的弯曲差。
用于创建不同场氧化物厚度(例如，在区域313和363中)的工艺可以通过许多方式发生。图10B到10H示出用于创建不同场氧化物厚度的示例过程。
图10B示出其上置有二氧化硅层148的(硅)衬底152的横截面视图，其中光致抗蚀剂层149置于二氧化硅148上。例如通过使用上述美国专利第6,342,430和6,239,473号中所述的工艺，在(硅)衬底152中蚀刻出沟槽隔离接合件153。如图10C所示，热生长出很厚的场氧化物层150来填充沟槽隔离接合件153。在一个实施例中，二氧化硅的生长近似为2.2μm厚。如图10D所示，然后可以使用平坦化工艺来平滑在沟槽隔离接合件153处创建的尖端151，以及设定用于形成MEMS结构元件的起始场氧化物厚度160。典型的起始场氧化物厚度在大约0.8到1.2μm范围内，以形成大约20到30μm高的硅结构。在该过程中的这一点，所有的结构具有相同的起始场氧化物厚度。
如上面所参考的专利中所描述的，该过程要求形成到衬底材料的电气过孔、金属化以形成互连、以及将钝化氧化物淀积到大约1到1.5μm的厚度。钝化氧化物166的淀积如图10E所示。该淀积的钝化氧化物的应力范围可以从大约+30MPa张力到大约-100MPa压力。选择的典型值为大约-70MPa压力。应力水平越负，越是外部的横梁结构311和361将弯曲。
典型地，钝化氧化物在MEMS结构元件所在的沟槽区域内被均匀地去除。然而，如图10F所示，除了区域161以外，去除所有的钝化氧化物层166，暴露出场氧化物层162。由于该去除过程，场氧化物层162比场氧化物层160薄。如图10G所示，从衬底152蚀刻出沟槽隔离接合件170。图10G还示出从剩余钝化氧化物区域161蚀刻出的横梁171和在剩余钝化氧化物区域161外部形成的横梁172。以这种方式，横梁171将具有比横梁172厚的钝化氧化物层，因此横梁171将比横梁172弯曲得更多，如上文所述。
例如，除了图10A中分别完全与结构313和363重叠的区域316和366，钝化氧化物可以从所有区域去除。以这种方式，结构313和363将分别具有与包括在沟槽区域310内的三轴加速度计1000的其它部分、例如内部横梁结构301和351的结构304和354相比更厚的氧化物层。在钝化去除过程中，蚀刻大约400nm的额外氧化物，以使除了结构313和363以外所有结构元件之上的场氧化物162变薄。在其余的过程步骤中，由于硅蚀刻时等离子蚀刻的选择性，暴露的场氧化物和钝化氧化物又薄了大约400nm。在一个实施例中，外部横梁结构311和361的最大弯曲为大约14到18μm，而内部横梁结构301和351的最大弯曲为大约7到10μm。
如图10H所示，各向同性蚀刻用来从(硅)衬底173释放沟槽隔离接合件170、横梁171和横梁172。
还存在获得期望氧化物堆以产生合适的弯曲的其它方法。例如，可以在2.2μm氧化物生长之后立即对场氧化物形成图案。图案化将引入期望的600nm氧化物厚度步进。另外，用来产生期望的场氧化物厚度的平坦化步骤会平滑两个区域之间的过渡。
再参照图10A，第二z轴传感器307包括检测质量块361，即外部横梁结构。检测质量块361在支撑结构354处经由扭转弯曲部362连接到衬底。横梁结构351经由坚硬弯曲部352连接到支撑结构354以禁止运动。检测质量块361的运动为沿着Z方向100进入和离开平面。检测质量块361比横梁结构351弯曲得更多，因为位于检测质量块361上的氧化物区域363比位于横梁结构351上的氧化物区域354更厚。
电极305和315形成电容器CL，其中当检测质量块301静止时，电极305沿着Z方向100在电极315上方。电极355和365类似地形成另一个电容器CR，其中当检测质量块361静止时，电极355在电极365上方。如果发生Z方向100上的向上加速度，则内部电极305将向下偏转从而增大电容CL；而外部电极365将向下偏转从而减小电容CR。通过电连接载波1到电极315、载波2到电极365，以及连接电极305和355到电荷输入端，可以测量差分电容(CR-CL)＝dC。dC与加速度计1000所经受的Z方向加速度成正比。
如果发生温度变化，第一z轴传感器306的检测质量块301和横梁结构311应该跟踪第二z轴传感器307的横梁结构351和检测质量块361的运动。因此温度变化应该对Z加速度计的输出响应几乎无影响。另外，检测质量块301和横梁结构311共享共同的支撑位置303；类似地，横梁结构351和检测质量块361共享共同的支撑位置354。因此封装应力也应该对Z加速度计的输出几乎无影响。
X加速度计398和Y加速度计399分别嵌套在第一z轴传感器306和第二z轴传感器307内，如图10A所示。即，第一z轴传感器306的检测质量块301和横梁结构311围绕X加速度计398，第二z轴传感器307的横梁结构351和检测质量块361围绕Y加速度计399。然而，应该领会，图10A所示的安排仅为了说明目的，而非限制。可以在本发明的范围内考虑其它安排。例如，X加速度计398可以嵌套在第二z轴传感器307中，Y加速度计399可以嵌套在第一z轴传感器306中，或者可以实现一些其它安排，相关领域技术人员通过阅读这里包含的描述，这些将是显而易见的。
用于传感器398和399的典型线性加速度计类似于图2中呈现的加速度计。X传感器398和Y传感器399在直径上相对的两个位置(未示出)连接到衬底。尽管不利于Z传感器306和307的性能，由于结构的对称，具有直径上相对的支撑将不会严重损害X和Y传感器398和399的性能。两个支撑之间的任何相对运动显示为检测质量块的微小运动，因为复原弹簧典型地进行平衡。
与图10A中所示的Z传感器1000的操作相关的典型值包括范围大约为1到3kHz的共振、大约为2到3×10-3kg-m2的二次惯性矩、大约为0.5到1.5的振荡器品质因数、和每g加速度大约变化3到10fF的差分电容变化。与X和Y传感器操作相关的典型值包括范围大约为3到5kHz的共振、大约为6到10×10-9kg的质量、大约为0.5到1.5的振荡器品质因数、和每g加速度大约变化3到10fF的差分电容变化。
图11示出三轴加速度计1100的替换实施例，其中甚至X和Y传感器也在一对单点支撑区域被有效地支撑在衬底之上。三轴加速度计1100包括第一z轴传感器406和第二z轴传感器407。在一个实施例中，第一z轴传感器406和第二z轴传感器407可以独立地感测沿着z方向100的加速度。在一个替换实施例中，第一z轴传感器406和第二z轴传感器407可以用于测量差分电容。
如图11所示，第一z轴传感器406的横梁结构401和横梁结构411围绕x传感器498。X传感器498被配置成测量X轴200方向上的加速度。类似地，第二z轴传感器407的横梁结构451和461围绕y传感器499。Y传感器499被配置成测量Y轴300方向上的加速度。从横梁结构401延伸出的是电极405，它与从横梁结构411延伸出的电极415相互交叉。类似地，从横梁结构451延伸出的是电极455，它与从横梁结构461延伸出的电极465相互交叉。
第一z轴传感器406和x传感器498通过支撑结构403支撑在壳体410之上。类似地，第二z轴传感器407和y传感器499通过支撑结构453支撑在壳体410之上。第一z轴传感器406的横梁结构411的向下的曲率大于横梁结构401，因为横梁结构411的区域413具有相对厚的氧化物层，而横梁结构401的区域404没有。类似地，横梁结构461的向下的曲率大于横梁结构451，因为横梁结构461的区域463具有相对厚的氧化物层，而横梁结构451的区域454没有。
第一z轴传感器406包括横梁结构401和扭转弯曲部402。取代直接把横梁结构401连接到支撑结构403，扭转弯曲402经由T形连接器420连接到T形支撑件412。横梁结构401可以充当第一z轴传感器406的检测质量块。另外，X加速度计498构成Z加速度计检测质量块的很大的百分比。尽管横梁结构401响应Z加速度向上和向下运动，相对运动足够小以致不能在X加速度计498中引入任何显著的横向轴灵敏度。
第二z轴传感器407包括横梁结构451和扭转弯曲452。取代直接把横梁结构451连接到支撑结构453，扭转弯曲452经由T形连接器470连接到T形支撑件462。
在第二z轴传感器407中，横梁结构451和461相对于第一z轴传感器406的横梁结构401和411交换了功能。在第二z轴传感器407中，横梁结构461是检测质量块，而横梁结构451包括对置的固定电极。通过T形连接器470与T形连接器420相比的相对位置差，使得功能交换成为可能。Y加速度计499嵌套在第二z轴传感器407内，以使对Z方向上的加速度的横向轴灵敏度最小化。如果Y加速度计499被置于X加速度计498的位置，则Z加速度会导致横梁结构401的倾斜度变化，并且反过来会改变Y加速度计499的初始倾斜度并且引入横向轴灵敏度。
图11中呈现的设计概念的主要益处是所需空间的减少。X加速度计498和Y加速度计499周围的框架分别与第一z轴传感器406和第二z轴传感器407的内部横梁结构401和451的设计集成。在装置核心内不需要用于X加速度计498和Y加速度计499的衬底连接。即，X加速度计498和Y加速度计499仅在外围分别经由支撑结构403和453连接到衬底。
该设计概念的缺点是需要更多的金属和隔离接合件以实现电极互连设计。硅横梁顶部的金属可能由于由冲击事件引起的金属的塑性变形而导致与传感器元件的偏移的移位。隔离接合件引入热膨胀系数(CTE)显著不同于硅衬底的材料。如果没有适当地规划，该不同的CTE可能在传感器中引入很大的温度敏感度。金属和隔离接合件用途的内容在随后的图中更显而易见。
图2到11主要以简化的形式示出设计概念以便简化讨论。图12-19对于图10和11中示出的设计概念示出设计布局的优选实施例。特别地，图12-15示出图11中示意性示出的设计概念的布局的优选实施例；而图16-19示出图10中示意性示出的设计概念的布局的优选实施例。
参照图12，沟槽区域510限制整个三轴加速度计传感器元件1200。到衬底的仅有的支撑连接位于支撑结构503和553。在各支撑位置，六个横梁可以连接到衬底。然而，不同数目的横梁可以连接到衬底而不背离本发明的实质和范围。在一个实施例中，六个横梁对应于两个载波、三个电荷输入线和接地连接。
第一元件部分500包括一半Z加速度计和全部X加速度计。在第一元件部分500中，横梁结构501是z传感器那一半的检测质量块。横梁结构501围绕X传感器598，它包括框架504。横梁结构501响应Z加速度围绕弯曲部502扭转地以枢轴方式转动。
X加速度计598在概念上类似于图2所示的线性加速度计。加速度计598包括检测质量块，它响应X加速度而在X轴方向上运动。使用多个平行板电容器传感器来感测检测质量块的运动。这些传感器利用载波1和2以及电荷输入端子来感测检测质量块的运动，如上文所述。
电极505连接到Z加速度计检测质量块501。横梁结构511包括用于感测检测质量块501的运动的对置电极515。横梁结构511经由T形连接器520直接连接到支撑结构503。结构501连接到弯曲部502，然后到T形连接器520和支撑结构503。由于横梁结构511上的增大的场氧化物的区域513增大了相对于第一元件部分500内的该结构的其余部分的弯曲，因此产生电极505和515之间的弯曲差。
类似地，第二元件部分550包括其余的一半Z加速度计和全部Y加速度计599。在第二元件部分550中，横梁结构561是z传感器那一半的检测质量块。横梁结构551围绕Y传感器599，它包括框架554。横梁结构561响应Z加速度而围绕弯曲部552扭转地以枢轴方式转动。
Y加速度计599在概念上也类似于图2中所示的线性加速度计。加速度计599包括检测质量块，它响应Y加速度而在Y轴方向上运动。使用多个平行板电容器传感器来感测检测质量块的运动。这些传感器利用载波1和2以及电荷输入端子来电气感测检测质量块的运动，如上文所述。
电极565连接到Z加速度计检测质量块561。横梁结构551包括用于感测检测质量块561的运动的对置电极555。取代把横梁结构561直接连接到支撑结构533，扭转弯曲部552经由T形连接器570连接到T形支撑562。相反，结构571不连接到T形支撑562。由于增大的场氧化物的区域563增大了相对于第二元件部分550内的该结构的其余部分的弯曲，因此产生电极565和555之间的弯曲差。
电极505和515形成电容器C51，它随着Z方向上施加的加速度而增大。电极565和555形成电容器C52，它随着施加的加速度而减小。通过取C52和C51之间的差，可以测量所施加的加速度。另外，如上文所述，电容器C51或C52可以独立地用来形成Z加速度计。所需要的全部是在用来把电容变化转换成加速度的电路内创建固定的电容器基准。所述的仅用一半Z传感器来构造加速度计的该方法是可能的，但是固定的电容器基准可以不必响应温度的平移而跟踪传感器的电容。
图13示出包括在第一元件部分500中的T形支撑结构520的细节。T形连接器520禁止横梁结构511的运动；而结构521缺少T形连接使得横梁结构501能够响应加速度而运动。同样在图13中可见的是T形支撑512和衬底之间的支撑结构503。到包括在第一元件部分500内的传感器元件的所有电连接可以横跨支撑结构503而发生。类似地，到包括在第二元件部分550内的传感器元件的所有电连接可以横跨支撑结构553而发生。
图14示出第一元件部分500的电极区域的细节。示出了多个电极505和515。电极505和515大约100μm长，并且以大约3μm相隔开。另外，如果被暴露于高冲击事件之中，则缓冲块523和522提供保护。边界510示出沟槽区域开始的地方。
图15进一步强调了存在T形连接器520和570以及在结构521和571的位置不存在T形连接器。
图16到19详细说明三轴加速度计1600的设计概念，它在图10A中被示意性地示出为三轴加速度计1000。三轴加速度计1600包括第一元件部分600和第二元件部分650。沟槽区域610限定第一和第二元件部分600和650内的结构的界限。Z加速度计的一半与衬底之间的连接发生在支撑结构603和653；而衬底与X和Y传感器之间的连接发生在支撑框架624和674内在直径上相对的位置。在一个实施例中，支撑框架624和674由释放的硅横梁的束状结构构造而成，并且分别在支撑结构603和653连接到衬底。在另一实施例中，支撑框架624和674均匀地连接到下面的衬底。
第一元件部分600包括半个Z加速度计和全部X加速度计。在第一元件部分600中，横梁结构601是z传感器那一半的检测质量块。横梁结构601围绕X传感器698，它包括框架604。横梁结构601响应Z加速度围绕弯曲部602扭转地以枢轴方式转动。第一元件部分600的横梁结构611并不顺从，因为坚硬的扭转弯曲部612的设计限制横梁结构611响应Z加速度的运动。
X加速度计698在概念上类似于图2所示的线性加速度计202。加速度计698包括检测质量块，它响应X加速度而在X轴方向上运动。使用多个平行板电容器传感器来感测检测质量块的运动。这些传感器利用载波1和2以及电荷输入端子来感测检测质量块的运动。
电极605连接到Z加速度计检测质量块601。横梁结构611包括用于感测检测质量块601运动的对置电极615。因为横梁结构611上增大的场氧化物的区域613增大了相对于第一元件部分600内的该结构的其余部分的弯曲，因此产生电极605和615之间的弯曲差。
类似地，第二元件部分650包括其余的一半Z加速度计和全部Y加速度计。在第二元件部分650中，横梁结构661是z传感器那一半的检测质量块。第二元件部分650的横梁结构651围绕Y传感器699。横梁结构661响应Z加速度而围绕弯曲部662扭转地以枢轴方式转动。第二元件部分650的横梁结构651并不顺从，因为坚硬扭转弯曲部652的设计限制横梁结构651响应Z加速度的运动。
Y加速度计699在概念上也类似于图2中所示的线性加速度计202。加速度计699包括检测质量块，它响应Y加速度而在Y轴方向上运动。使用多个平行板电容器传感器来感测检测质量块的运动。这些传感器利用载波1和2以及电荷输入端子来电气感测检测质量块的运动。
电极665连接到Z加速度计检测质量块661。横梁结构651包括用于感测检测质量块661的运动的对置电极655。因为横梁结构661上的增大的场氧化物的区域663增大了相对于第二元件部分650内的该结构的其余部分的弯曲，因此产生电极665和655之间的弯曲差。
电极605和615形成电容器C61，它随着Z方向上施加的向上的加速度而增大。电极665和655形成电容器C62，它随着所施加的向上的加速度而减小。通过取C62和C61之间的差，可以测量施加的加速度。另外，电容器C61或C62可以独立地用来形成Z加速度计。所需要的全部是在用来把电容变化转换成加速度的电路内创建固定的电容器基准。所述的仅用一半Z传感器来构造加速度计的该方法是可能的，但是固定的电容器基准可以不必响应温度上的平移而跟踪传感器的电容。
在基于图10、11、12和16所描述的所有Z加速度计中，使用差分弯曲来完成检测质量块的电容感测。创建所有这些Z加速度计而不使用美国专利第6,792,804号中描述的差分弯曲是可能的。然而，感测平面外运动的该方法可能需要额外的金属通路和隔离接合件，这可能在整个变化的温度范围中降低Z传感器的性能。
图17示出扭转弯曲部602的细节。还示出了由于制造一致性(fabrication uniformity)原因而用来平衡蚀刻负载(etch loading)的横梁615。
图18示出第一元件部分600的电极区域的细节。示出了多个电极605和615，它们分别从检测质量块601和横梁结构611延伸出。电极605和615大约100μm长，并且以大约3μm相隔开。另外，示出了支撑框架624的结构。
图19进一步强调第一元件部分600的扭转弯曲部602和坚硬扭转弯曲部612如何分别类似于第二元件部分650的扭转弯曲部662和坚硬扭转弯曲部652。
示例方法
图20描绘了示出用于配置根据本发明的实施例的微机电加速度计的方法的流程图2000。流程图2000开始于步骤2010，其中制造平面外传感器使得它通过单支撑结构相对于衬底而被支撑。例如，步骤2010中使用的平面外传感器可以类似于上文参照图10A和11-19描述的任何平面外传感器。
在步骤2020中，平面内传感器被出平面传感器围绕。例如，步骤2020中使用的平面内传感器可以类似于上文关于图2A、10A和11-19描述的任何平面内传感器。
结论
虽然上文已经描述了本发明的各种实施例，应该理解它们仅作为示例被呈现而非限制。相关领域的技术人员会理解，其中可以在形式和细节上进行各种变化，而不背离本发明的本质和范围，如所附权利要求书中所定义的。因此，本发明的广度和范围不应该受上述任何示例性实施例的限制，而应该仅根据下面的权利要求和它们的等同物来限定。
应该领会，具体实施方式部分，而非发明内容和摘要部分，旨在用来解释权利要求。发明内容和摘要部分可以阐述本发明的一个或更多示例性实施例，但不是发明人想出的所有的示例性实施例，因此其目的不是以任何方式限制本发明和所附权利要求。

Claims (24)

1.一种微机电加速度计，包括：
衬底；
第一传感器，其被配置为测量沿着平行于衬底平面的第一轴的加速度；和
第二传感器，其被配置为测量沿着垂直于衬底平面的轴的加速度，其中第二传感器包括第一横梁、第二横梁和单支撑结构，其中单支撑结构相对于衬底支撑第一和第二横梁，并且其中第一和第二横梁围绕第一传感器，
其中第二传感器被配置为基于第一和第二横梁之间的电气耦合来测量沿着垂直于衬底平面的轴的加速度，
其中第一横梁响应沿着垂直于衬底平面的轴的加速度而相对于第二横梁运动，导致第一和第二横梁之间的电气耦合的可测量的变化。
2.如权利要求1所述的微机电加速度计，其中第一横梁易弯曲地安装在单支撑结构上，而第二横梁刚性地安装在单支撑结构上。
3.如权利要求2所述的微机电加速度计，其中第一传感器由第一横梁支撑并随第一横梁运动。
4.如权利要求2所述的微机电加速度计，其中第一传感器由第二横梁支撑并随第二横梁运动。
5.如权利要求1所述的微机电加速度计，其中第一和第二横梁之间的电气耦合包括第一横梁的第一多个电极和第二横梁的第二多个电极之间的电容。
6.如权利要求5所述的微机电加速度计，其中通过第一多个电极和第二多个电极之间的电容变化来测量沿着垂直于衬底平面的轴的加速度。
7.如权利要求6所述的微机电加速度计，其中第一横梁的第一多个电极和第二横梁的第二多个电极形成重叠区域，它随着沿着垂直于衬底平面的轴的加速度而线性地变化。
8.如权利要求7所述的微机电加速度计，其中第一横梁的曲率半径不同于第二横梁的曲率半径，从而导致重叠区域。
9.如权利要求7所述的微机电加速度计，其中第一横梁包括横梁的互连平面组，其所具有的硅核心具有置于第一横梁顶部的第一氧化物层，其中第二横梁包括横梁的互连平面组，其所具有的硅核心具有置于第二横梁顶部的第二氧化物层。
10.如权利要求9所述的微机电加速度计，其中第一氧化物层的厚度不同于第二氧化物层的厚度，从而导致重叠区域。
11.一种微机电加速度计，包括：
衬底；
第一传感器，其被配置为测量沿着平行于衬底平面的第一轴的加速度；
第二传感器，其被配置为测量沿着垂直于衬底平面的轴的加速度，其中第二传感器包括第一横梁、第二横梁和单支撑结构，其中单支撑结构相对于衬底支撑第一和第二横梁，并且其中第一和第二横梁围绕第一传感器；
第三传感器，其被配置为测量沿着平行于衬底平面的第二轴的加速度，其中第二轴垂直于第一轴；和
第四传感器，其被配置为测量沿着垂直于衬底平面的轴的加速度，其中第四传感器包括第三横梁、第四横梁和第二单支撑结构，其中第二单支撑结构相对于衬底支撑第三和第四横梁，并且其中第三和第四横梁围绕第三传感器，
其中第二传感器和第四传感器被共同配置为基于(i)第一和第二横梁与(ii)第三和第四横梁之间的差分电气耦合来测量沿着垂直于衬底平面的轴的加速度。
12.如权利要求11所述的微机电加速度计，其中第二横梁围绕第一横梁，第二横梁刚性地耦合到单支撑结构，从而限制第二横梁的运动。
13.如权利要求12所述的微机电加速度计，其中第四横梁围绕第三横梁，第三横梁刚性地耦合到第二单支撑结构，从而限制第三横梁的运动。
14.一种微机电加速度计，包括：
衬底；
第一传感器，包括质量块和框架，其中该质量块包括第一多个电极，该框架包括第二多个电极，该第二多个电极与第一多个电极相互交叉并电气耦合，其中该质量块响应沿着平行于衬底平面的第一轴的加速度而相对于框架运动，导致第一和第二多个电极之间的电气耦合的可测量的变化；和
第二传感器，包括第一横梁、第二横梁和单支撑结构，其中单支撑结构相对于衬底支撑第一和第二横梁，其中第一横梁包括第三多个电极，第二横梁包括第四多个电极，该第四多个电极与第三多个电极相互交叉并电气耦合，其中第一横梁响应沿着垂直于衬底平面的轴的加速度而相对于第二横梁运动，导致第三和第四多个电极之间的电气耦合的可测量的变化，其中第一和第二横梁围绕第一传感器。
15.如权利要求14所述的微机电加速度计，其中第一横梁的曲率半径不同于第二横梁的曲率半径，从而导致第三多个电极从第四多个电极偏移。
16.如权利要求14所述的微机电加速度计，其中第一横梁包括第一氧化物层，第二横梁包括第二氧化物层，第一氧化物层的厚度不同于第二氧化物层的厚度，从而导致第三多个电极从第四多个电极偏移。
17.如权利要求14所述的微机电加速度计，其中第二传感器还包括限制第一横梁的运动范围的块状物。
18.如权利要求14所述的微机电加速度计，其中单支撑结构包括迹线，它把第二传感器电气耦合到衬底上的迹线。
19.如权利要求14所述的微机电加速度计，其中单支撑结构还相对于衬底支撑第一传感器。
20.如权利要求19所述的微机电加速度计，其中单支撑结构包括迹线，它把第一传感器和第二传感器电气耦合到衬底上的迹线。
21.如权利要求19所述的微机电加速度计，其中第二传感器还包括耦合到第二横梁和单支撑结构的连接器，其中连接器限制第二横梁的运动。
22.如权利要求14所述的微机电加速度计，进一步包括：
第三传感器，包括第二质量块和第二框架，其中第二质量块包括第五多个电极，第二框架包括第六多个电极，该第六多个电极与第五多个电极相互交叉并电气耦合，其中第二质量块响应沿着平行于衬底平面的第二轴的加速度而相对于第二框架运动，导致第五和第六多个电极之间的电气耦合的可测量的变化，其中第二轴垂直于第一轴；和
第四传感器，包括第三横梁、第四横梁和第二单支撑结构，其中第二单支撑结构相对于衬底支撑第三和第四横梁，其中第三横梁包括第七多个电极，第四横梁包括第八多个电极，该第八多个电极与第七多个电极相互交叉并电气耦合，其中第三横梁响应沿着垂直于衬底平面的轴的加速度而相对于第四横梁运动，导致第七和第八多个电极之间的电气耦合的可测量的变化，其中第三和第四横梁围绕第三传感器。
23.如权利要求22所述的微机电加速度计，其中第二传感器和第四传感器被配置为测量(i)第三和第四多个电极之间的电气耦合的可测量变化与(ii)第七和第八多个电极之间的电气耦合的可测量变化之间的差。
24.如权利要求22所述的微机电加速度计，其中第三和第四多个电极之间的电气耦合包括第一电容，第七和第八多个电极之间的电气耦合包括第二电容，其中第二传感器和第四传感器被配置为测量第一电容和第二电容之间的差。
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