CN102759637B - Mems三轴加速度传感器及其制造方法 - Google Patents

Mems三轴加速度传感器及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102759637B
CN102759637B CN201110106037.9A CN201110106037A CN102759637B CN 102759637 B CN102759637 B CN 102759637B CN 201110106037 A CN201110106037 A CN 201110106037A CN 102759637 B CN102759637 B CN 102759637B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electric capacity
grid
mems
electrode
sensitive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110106037.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102759637A (zh
Inventor
吴亚明
杨丹琼
徐静
钟少龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Original Assignee
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS filed Critical Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority to CN201110106037.9A priority Critical patent/CN102759637B/zh
Publication of CN102759637A publication Critical patent/CN102759637A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102759637B publication Critical patent/CN102759637B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明提供了一种MEMS三轴加速度传感器及其制造方法。根据本发明的MEMS三轴加速度传感器包括支撑框体、弹性梁、敏感质量块、下支撑体、栅型敏感电容和引线电极;其中,敏感质量块通过弹性梁悬于支撑框体之间,支撑框体通过键合与下支撑体连接,敏感质量块与下支撑体之间有间隙,敏感质量块上制作了栅型电容的上电极,下支撑体的内表面上制作栅型电容的下电极组,上电极与下电极组错位排列构成一组栅型电容,该组栅型电容从引线电极输出;其中,该组栅型电容包括第一电容、第二电容、第三电容和第四电容,第一电容与第二电容、第三电容与第四电容分别构成差分检测电容,所述MEMS三轴加速度传感器通过电容的运算实现三轴加速度量的同时检测。

Description

MEMS三轴加速度传感器及其制造方法
技术领域
本发明涉及传感技术、微电子机械(MEMS)技术领域,更具体地说,本发明涉及一种容栅型MEMS三轴加速度传感器,它作为微惯性器件可实现三个轴向加速度的测量,并且本发明还涉及用于制造这种MEMS三轴加速度传感器的方法。
背景技术
加速度传感器作为一种惯性敏感器件已被广泛应用于汽车、消费电子、地震监测及国防等各个领域。基于微电子机械系统(MEMS)技术的微加速度传感器具有尺寸小、重量轻、灵敏度高、可批量生产等优点,是加速度传感器的主流产品。实现加速度计的敏感方法有很多种,包括压阻式、压电式、电容式、热对流式等。目前应用最多的为电容式加速度传感器,电容式加速度传感器具有灵敏度高、漂移小、结构简单、敏感器件制作简单的优点,其制作工艺与CMOS工艺兼容,是小量程(低g)加速度计的主要敏感方式。
电容式加速度传感器根据敏感电容的实现原理包括变间隙型和变面积型两种。变间隙型电容式加速度传感器包括平板电容和梳齿电容两种实现方式,它们的共同特点是基于电容极板间距变化导致的电容量变化量来敏感加速度信号。因此,变间隙型加速度传感器的输出存在非线性,需要采用闭环检测与反馈电路来改善其非线性。变间隙型加速度传感器在工作过程中产生压膜阻尼,由于MEMS加速度计的质量块很小(微克至毫克量级),导致较高的热机械噪声。这种热机械噪声来源于敏感器件本身,因此难以通过后续处理电路消除,这就限制了其精度的提高,通常需要采用真空封装来降低噪声。
变面积型电容式加速度传感器包括梳齿电容和栅型电容两种实现方式,它们的共同特点是基于电容电极板交叠面积变化导致的电容量变化量来敏感加速度信号。容栅型加速度传感器的敏感电容为相距微小间隙的(通常为数微米)一组条形上电极与一组条形下电极的错位排列而构成,错位量约为条形电极宽度的一半。变面积型加速度计的输出是严格线性的,在工作过程中产生滑膜阻尼,热机械噪声很低,无需要采用真空封装。
目前广泛应用的MEMS加速度传感器多为单轴向的加速度传感器,只能检测某一个矢量方向的加速度信号,单一MEMS加速度计不能同时实现三个轴向加速度的检测。随着加速度传感器应用的发展,三轴向加速度信号的检测能够实现更强大的功能,如惯性导航定位、矢量水听器等,同时检测三轴向加速度信号的三轴加速度传感器有着广泛的需求。为了实现三轴加速度信号的检测,传统的做法是将三个单轴的传感器组装在一起构成三轴加速度传感器,但这种做法实现三轴加速度传感器的垂直装配精度和微小化程度都受到限制,制作方法复杂,成本高。单芯片的三轴加速度传感器,特别是单敏感质量块的三轴加速度传感器的研发与制作对于进一步发展MEMS加速度传感器具有重要意义。单一敏感质量块的三轴加速度传感器与单轴加速度传感器有着根本的不同,并不是三个单轴加速度传感器的简单封装组合,在器件设计、结构、制作工艺等多方面存在本质的区别。目前能够实现单芯片的三轴加速度计包括压阻微加速度计(例如参见中国发明专利公开CN101042411A)和梳齿电容微加速度计(例如参见中国发明专利公开CN101133332A)。图1所示为压阻三轴微加速度计敏感结构,其中采用了电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R11、R12、R9、R10、R7、R8、R17、R18、R19、R20、R21、R22。三轴压阻式加速度计利用弹性梁与支撑框体上设置的压敏电阻构成检测三轴方向加速度的惠斯通电桥,结构简单、体积小、制作简便,但灵敏度和精度较低。而三轴梳齿电容微加速度计采用两个传感器组合测量三轴向加速度,梳齿结构,灵敏度高,但结构复杂,制作难度大,阻尼大,存在非线性,需闭环反馈和真空封装,阻碍了三轴加速度传感器的发展和应用。
实际应用所需要的是能够兼顾灵敏度、测量精度、线性度、制作工艺、成本、阻尼等多种性能的MEMS三轴加速度传感器。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的灵敏度特性与阻尼特性不能同时兼顾的问题,提供了一种结构简单,制作容易,能够同时具备高精度、线性输出和低阻尼特性的容栅型三轴微机械加速度传感器,以解决现有三轴微机械加速度传感器的制作复杂,灵敏度低和成本高的问题。
根据本发明的第一方面,提供了一种MEMS三轴加速度传感器包括支撑框体、弹性梁、敏感质量块、下支撑体、栅型敏感电容和引线电极;其中,敏感质量块通过弹性梁悬于支撑框体之间,支撑框体通过键合与下支撑体连接,敏感质量块与下支撑体之间有间隙,敏感质量块上制作了栅型电容的上电极,下支撑体的内表面上制作栅型电容的下电极组,上电极与下电极组错位排列构成一组栅型电容,该组栅型电容从引线电极输出;其中,该组栅型电容包括第一电容、第二电容、第三电容和第四电容,第一电容与第二电容、第三电容与第四电容分别构成差分检测电容,所述MEMS三轴加速度传感器通过电容的运算实现X、Y、Z三轴加速度量的同时检测。
优选地,在上述MEMS三轴加速度传感器中,敏感质量块是所述MEMS三轴加速度传感器中的唯一的敏感质量块。
优选地,在上述MEMS三轴加速度传感器中,下支撑体为硅、玻璃或陶瓷中的任意一种材料。
优选地,在上述MEMS三轴加速度传感器中,该组栅型电容的上、下电极材料为硅、Au、Al或Cu中的一种。
优选地,在上述MEMS三轴加速度传感器中,所述弹性梁为一组对称排列的硅梁。
优选地,在上述MEMS三轴加速度传感器中,所述弹性梁的梁结构采用L型梁、直梁、蛇型梁之一的形式。
优选地,在上述MEMS三轴加速度传感器中,第一电容、第二电容、第三电容和第四电容由多个条型的上、下电极错位排列,错位量约为条型电极宽度的一半。
优选地,在上述MEMS三轴加速度传感器中,第一电容和第二电容的上、下电极的错位方向不同,并且/或者第三电容和第四电容的上、下电极的错位方向不同。
进一步优选地,在上述MEMS三轴加速度传感器中,第一电容和第二电容的上、下电极的错位方向不同,并且在敏感质量块产生X方向位移时其中一个电容增大、另一个电容减小,并同时保持第一电容和第二电容的电容值之和不变;并且/或者第三电容和第四电容的上、下电极的错位方向不同,并且在敏感质量块产生Y方向位移时其中一个电容增大、另一个电容减小,并同时保持第三电容和第四电容的电容值之和不变。
并且,优选地,上述MEMS三轴加速度传感器还包括用于检测Z方向加速度的第五电容C5,并且第五电容C5的下电极在X、Y方向稍长于上电极。
根据本发明的第二方面,提供了一种制造根据本发明第一方面的MEMS三轴加速度传感器的方法,包括:将硅片减薄至需要的厚度;氧化、光刻、腐蚀硅片背面的腔体;在下支撑体上溅射金属;通过光刻,腐蚀形成栅型电容下电极;使硅片与下支撑体进行阳极键合,从而形成键合片;将键合片的敏感元件层整体减薄至器件所需的厚度;在质量块上表面生长氧化层;形成栅型氧化层掩膜图形;刻蚀形成栅型质量块;去除栅型氧化层掩膜。
根据本发明的第三方面,提供了一种制造根据本发明第一方面的MEMS三轴加速度传感器的方法,包括:将第一硅片减薄至需要的厚度;通过光刻、腐蚀形成第一硅片背面的腔体;在第一硅片上表面形成金属薄膜;在第一硅片表面形成栅型电容上极板和电极;将L形弹性梁下方的第一硅片的硅腐蚀至期望深度;在第二硅片下盖板上形成栅型电容下极板和电极;通过硅-硅键合将器件层与下盖板连接在一起;释放可动L形弹性梁结构。
与现有技术相比,本发明至少具有如下优势:
(1)采用单一(唯一)的质量块对三轴加速度信号的敏感方法,芯片利用率高,减小了三轴加速度传感器的尺寸、降低了芯片成本。
(2)对称分布的弹性梁及方形质量块设计,减小了器件的平动模态与扭转模态的耦合,可提高MEMS三轴加速度传感器的性能稳定性。
(3)采用容栅型的电容形式,可有效提高MEMS三轴加速度传感器的检测灵敏度,可灵活设计栅型电极的布局布线。
(4)采用变面积电容的检测原理,输出量与待测量之间是严格的线性关系,避免了压膜阻尼,降低了微机械加速度传感器的热机械噪声,不需要真空封装,降低了传感器的制造成本,提高了传感器的稳定性,延长了使用寿命。
附图说明
结合附图,并通过参考下面的详细描述,将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征,其中:
图1是现有技术的压阻式三轴微加速度计平面结构示意图;
图2是本发明实施例的MEMS三轴微加速度传感器结构的示意图;
图3是沿图2所示的线A-A截取的横截面示意图;
图4是本发明实施例的敏感元件层结构示意图;
图5是本发明实施例的位于下支撑体表面的栅型电容下电极结构示意图;
图6是本发明实施例1的制作方法流程示意图;
图7是本发明实施例2的制作方法流程示意图。
需要说明的是,附图用于说明本发明,而非限制本发明。注意,表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且,附图中,相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的内容更加清楚和易懂,下面结合具体实施例和附图对本发明的内容进行详细描述。
参见图2和图3,根据本发明实施例的MEMS三轴加速度传感器包括:支撑框体1、弹性梁2、敏感质量块3、下支撑体4、栅型敏感电容5和引线电极6。敏感质量块3通过弹性梁2悬于支撑框体1之间,支撑框体1通过键合与下支撑体4连接。敏感质量块3与下支撑体4之间有间隙7。敏感质量块3上制作了栅型电容5的上电极8,下支撑体4的内表面上制作栅型电容5的下电极组9,上电极8与下电极组9错位排列构成一组栅型电容5。该组栅型电容5从引线电极6输出。其中,“错位排列”指的是没有完全对齐而是相互错开的一种排列方式。
并且,该组栅型电容5包括一组电容(第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4),第一电容C1与第二电容C2、第三电容C3与第四电容C4分别构成差分检测电容。MEMS三轴加速度传感器通过电容的运算实现X、Y、Z三轴加速度量的同时检测,并且其中,敏感质量块3是所述MEMS三轴加速度传感器中的唯一的敏感质量块。
并且,优选地而非必须的,根据本发明实施例的MEMS三轴加速度传感器还可以包括第五电容C5。
优选地,在上述MEMS三轴加速度传感器中,支撑框体、弹性梁、敏感质量块由一块单晶硅材料通过MEMS加工工艺制作而成。
下面将通过具体实施例1和具体实施例2来更详细地描述本发明。
实施例1:
图2是本发明实施例的MEMS三轴微加速度传感器结构的示意图;并且图3是沿图2所示的线A-A截取的横截面示意图。图2和图3所示的根据本发明实施例的容栅型体硅加工的微机械三轴加速度传感器包括两层结构,这两层结构分别为上层敏感元件层和下支撑体层。
具体地说,图4是本发明实施例的敏感元件层结构示意图。图5是本发明实施例的位于下支撑体表面的栅型电容下电极结构示意图。
如图所示,敏感元件层由支撑框体1、弹性梁2、质量块3和容栅型电容上电极8组成。下支撑体层上制作容栅型电容下电极9;这样,上电极8与下电极9构成栅型差分电容5。
其中质量块3为器件的惯性敏感元件,其材料为单晶硅,通过弹性梁2固定于支撑框体1之间,单一(唯一的)的质量块3对三个轴向的加速度同时感应;质量块3上制作有栅型电容上电极8,能够在加速度作用下改变电容面积和电容间距;质量块3的底部刻蚀或腐蚀出空腔,形成电容间隙7;敏感元件层通过键合技术与下支撑层进行连接,使整个上层部件平行于下支撑体平面。
根据本发明实施例的MEMS三轴微加速度传感器具有灵敏度高、热机械噪声低、三轴正交、无交叉敏感、可集成批量制造等优点。该MEMS三轴微加速度传感器可应用于加速度、振动的测量与监测,并可应用于基于加速度信号检测的各种传感器、仪表和系统中。
在一个优选实施例中,弹性梁2可采用直梁、L梁、蛇形梁等多种形式。在一个优选实施例中,质量块3可采用单晶硅长方体构成质量块。在一个优选实施例中,容栅上电极8可采用低阻硅的深刻蚀形成栅型质量块中的栅型硅条,也可以采用低阻多晶硅或非晶硅,金属Au、Al或Cu溅射在高阻硅质量块表面形成栅型导体条。在一个优选实施例中,下支撑体采用硅、玻璃或陶瓷中的任意一种材料,容栅下电极采用低阻多晶硅或非晶硅,金属Au、Al或Cu溅射在下支撑体表面形成的栅型导体条。在一个优选实施例中,敏感元件层与下支撑体层之间的连接可采用硅-硅键合、硅-玻璃阳极键合或BCB键合技术,键合条件不受真空度的限制。
此外,在一个优选实施例中,传感器可以通过选择合适的弹性梁2的形式和参数尺寸实现不同轴向加速度量程范围的设计,能够实现相同精度或不同精度的设计。
对于上层敏感元件层和下支撑体层之间的布置关系,如图2和图3所示,L形弹性梁2的一端连接在中心质量块3的顶角,另一端连接到与其垂直的外部支撑框体1。容栅式MEMS三轴加速度传感器结构,包括外部支撑框体1、一个中心对称的质量块3、质量块3与外部支撑框体1相连的四根L形弹性梁2,栅型电容上电极8、下支撑体4和栅型电容下电极9。L形弹性梁2由a、b两段构成,分别固定于质量块3边缘和固定支撑框体1边缘;质量块3悬挂于支撑框体1之间,其上制作栅型电容上电极8;质量块3采用低阻硅材料,部分硅材料被刻蚀去除,构成栅型质量块3,同时构成栅型电容的上电极,整个上电极相互连通并共用一个电极;下支撑体4与质量块3平行,中间间距为间隙7,下支撑体上制作栅型电容下电极9,下支撑体材料可以是玻璃或高阻硅中的一种,栅型电容下电极9与栅型电容上电极形成一组栅型电容。
本实施例与已有MEMS三轴加速度传感器的不同之处在于,可用一个敏感元件同时实现三个轴向加速度的测量,水平面内的两轴检测过程中避免了压膜阻尼,噪声水平大大降低;质量块3与弹性梁2的设计为中心对称图形,若干对条形电极构成的栅型电容的差分检测灵敏度优于已有加速度传感器的灵敏度,结构更为简单,制作更为方便,不需要真空封装,提高了传感器的整体性能。
通过栅型电容电极的特殊设计,用于检测X方向加速度信号的差分电容C1和C2(第一电容C1和第二电容C2)在Y方向下电极稍长于上电极,这样在传感器工作过程中差分电容C1和C2能够屏蔽Y方向振动的影响。同理,用于检测Y方向加速度的差分电容C3和C4(第三电容C3和第四电容C4)能够屏蔽X方向振动的影响。
具体地说,进一步地,在一个优选示例中,第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4由多个条型的上、下电极错位排列,错位量约为条型电极宽度的一半。其中第一电容C1和第二电容C2的上、下电极的错位方向不同,并且/或者第三电容C3和第四电容C4的上、下电极的错位方向不同。
进一步优选地,不仅第一电容C1和第二电容C2的上、下电极的错位方向不同,而且在敏感质量块3产生X方向位移时其中一个电容增大、另一个电容减小,并同时保持第一电容C1和第二电容C2的电容值之和不变;并且/或者,不仅第三电容C3和第四电容C4的上、下电极的错位方向不同,而且在敏感质量块3产生Y方向位移时其中一个电容增大、另一个电容减小,并同时保持第三电容C1和第四电容C2的电容值之和不变。
这就为这组栅型电容5提供一种性能优异的布置方式,有利于使得根据本发明的MEMS三轴加速度传感器能够提供良好的性能。
并且,优选地,根据需要可以增加用于检测Z方向加速度的另一第五电容C5,由此,可以使得第五电容C5的下电极在X、Y方向稍长于上电极,能够屏蔽水平面内X、Y方向振动的影响。
本发明的实施例1涉及的容栅式三轴加速度传感器制作方法参考图6所示的工艺流程图进行说明,具体工艺实施方法包括如下步骤(1)至(10):
(1)首先将低阻硅减薄至需要的厚度,如图6的S1所示;
(2)氧化、光刻、腐蚀质量块(即低阻硅)背面的腔体,腔体深度为例如3μm,如图6的S2所示;
(3)下支撑体材料选择玻璃,溅射金属,如图6的S3所示;
(4)通过光刻,腐蚀形成栅型电容下电极,如图6的S4所示;
(5)硅片与下支撑体进行阳极键合,从而形成键合片(包含硅片与下支撑体两者),如图6的S5所示;
(6)将键合片的敏感元件层(硅片的与所键合的下支撑体相对的部分)整体减薄至器件所需的厚度,如图6的S6所示;
(7)通过PECVD(等离子体增强化学气相沉积)方法在质量块上表面生长例如高质量氧化层,如图6的S7所示;
(8)通过光刻,RIE形成栅型氧化层掩膜图形,如图6的S8所示;
(9)通过ICP(电感耦合等离子体)方法,刻蚀形成栅型质量块,如图6的S9所示;
(10)通过RIE方法去除栅型氧化层掩膜,如图6的S10所示。
实施例2:
本实施例涉及的容栅型MEMS三轴加速度传感器制作方法参考图7所示的工艺流程图进行说明,与实施例1在传感器结构上基本相同,主要区别在于敏感质量块与下支撑体的材料和栅型电容的上电极的制作方案不同,本实施例中敏感质量块采用高阻硅材料,其上制作金属栅型电容上电极8,质量块3厚度可根据需要选择,具体工艺实施方法包括如下步骤(1)至(8):
(1)首先将高阻硅减薄至需要的厚度,如图7的S11所示;
(2)通过光刻、腐蚀形成质量块背面的腔体,腔体深度为例如3um,如图7的S22所示;
(3)通过溅射金属Au或Al在质量块上表面形成金属薄膜,如图7的S33;
(4)通过光刻、金属腐蚀在质量块表面形成栅型电容上极板和电极,如图6的S44所示;
(5)通过光刻,腐蚀或刻蚀将L形弹性梁下方的硅腐蚀至需要深度,如图6的S55所示;
(6)通过掺杂在低阻硅下盖板上形成栅型电容下极板和电极,如图7的S66所示;
(7)通过硅-硅键合将器件层与下盖板连接在一起,如图7的S77所示;
(8)通过ICP方法释放可动L形弹性梁结构,如图7的S88所示。
以上通过实施例1和实施例2描述了本发明的优选实现方式。
综上所述,本发明提供了一种容栅型MEMS三轴加速度传感器及其制造方法,其中采用单敏感质量块实现了三轴加速度信号的检测,占用MEMS芯片面积小,制作工艺简单,线性输出,热机械噪声低,具有灵敏度高、噪声小、成本低等优点,是一种新颖且易实现的解决方案。
可以理解的是,虽然本发明已以较佳实施例披露如上,然而上述实施例并非用以限定本发明。对于任何熟悉本领域的技术人员而言,在不脱离本发明技术方案范围情况下,都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰,或修改为等同变化的等效实施例。因此,凡是未脱离本发明技术方案的内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰,均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (8)

1.一种MEMS三轴加速度传感器,其特征在于包括:支撑框体(1)、弹性梁(2)、敏感质量块(3)、下支撑体(4)、栅型敏感电容(5)和引线电极(6);
其中,敏感质量块(3)通过弹性梁(2)悬于支撑框体(1)之间,支撑框体(1)通过键合与下支撑体(4)连接,敏感质量块(3)与下支撑体(4)之间有间隙(7);其中,敏感质量块(3)上制作了栅型电容(5)的上电极(8),下支撑体(4)的内表面上制作栅型电容(5)的下电极组(9),上电极(8)与下电极组(9)错位排列构成一组栅型电容(5),该组栅型电容(5)从引线电极(6)输出;该组栅型电容(5)包括第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)和第四电容(C4),第一电容(C1)与第二电容(C2)、第三电容(C3)与第四电容(C4)分别构成差分检测电容,所述MEMS三轴加速度传感器通过电容的运算实现X、Y、Z三轴加速度量的同时检测;
所述第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)和第四电容(C4)由多个条型的上、下电极错位排列;其中第一电容(C1)、第二电容(C2)、第三电容(C3)和第四电容(C4)错位量约为条型电极宽度的一半;
第一电容(C1)和第二电容(C2)的上、下电极的错位方向不同,并且在敏感质量块(3)产生X方向位移时其中一个电容增大、另一个电容减小,并同时保持第一电容(C1)和第二电容(C2)的电容值之和不变;并且/或者第三电容(C3)和第四电容(C4)的上、下电极的错位方向不同,并且在敏感质量块(3)产生Y方向位移时其中一个电容增大、另一个电容减小,并同时保持第三电容(C1)和第四电容(C2)的电容值之和不变;还包括用于检测Z方向加速度的第五电容(C5),并且第五电容(C5)的下电极在X、Y方向稍长于上电极。
2.根据权利要求1所述的MEMS三轴加速度传感器,其特征在于,其中敏感质量块(3)是所述MEMS三轴加速度传感器中的唯一的敏感质量块。
3.根据权利要求1或2所述的MEMS三轴加速度传感器,其特征在于,其中下支撑体(4)为硅、玻璃或陶瓷中的任意一种材料。
4.根据权利要求1或2所述的MEMS三轴加速度传感器,其特征在于,其中该组栅型电容(5)的上、下电极材料为硅、Au、Al或Cu中的一种。
5.根据权利要求1或2所述的MEMS三轴加速度传感器,其特征在于,其中所述弹性梁(2)为一组对称排列的硅梁,并且其中所述弹性梁(2)的梁结构采用L型梁、直梁、蛇型梁之一的形式。
6.根据权利要求1或2所述的MEMS三轴加速度传感器,其特征在于,第一电容(C1)和第 二电容(C2)的下电极比上电极稍长,在敏感质量块(3)产生Y方向位移时第一电容(C1)和第二电容(C2)的电容值不变;并且/或者第三电容(C3)和第四电容(C4)的下电极比上电极稍长,并且在敏感质量块(3)产生X方向位移时保持第三电容(C1)和第四电容(C2)的电容值不变。
7.一种制造根据权利要求1所述的MEMS三轴加速度传感器的方法,其特征在于包括:
将硅片减薄至需要的厚度;
氧化、光刻、腐蚀硅片背面的腔体;
在下支撑体上溅射金属;
通过光刻,腐蚀形成栅型电容下电极;
使硅片与下支撑体进行阳极键合,从而形成键合片;
将键合片的敏感元件层整体减薄至器件所需的厚度;
在质量块上表面生长氧化层;
形成栅型氧化层掩膜图形;
刻蚀形成栅型质量块;
去除栅型氧化层掩膜。
8.一种制造根据权利要求1所述的MEMS三轴加速度传感器的方法,其特征在于包括:
将第一硅片减薄至需要的厚度;
通过光刻、腐蚀形成第一硅片背面的腔体;
在第一硅片上表面形成金属薄膜;
在第一硅片表面形成栅型电容上极板和电极;
将L形弹性梁下方的第一硅片的硅腐蚀至期望深度;
在第二硅片下盖板上形成栅型电容下极板和电极;
通过硅-硅键合将器件层与下盖板连接在一起;
释放可动L形弹性梁结构。
CN201110106037.9A 2011-04-26 2011-04-26 Mems三轴加速度传感器及其制造方法 Active CN102759637B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110106037.9A CN102759637B (zh) 2011-04-26 2011-04-26 Mems三轴加速度传感器及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110106037.9A CN102759637B (zh) 2011-04-26 2011-04-26 Mems三轴加速度传感器及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102759637A CN102759637A (zh) 2012-10-31
CN102759637B true CN102759637B (zh) 2015-06-24

Family

ID=47054152

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110106037.9A Active CN102759637B (zh) 2011-04-26 2011-04-26 Mems三轴加速度传感器及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102759637B (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104185792B (zh) * 2012-01-12 2017-03-29 村田电子有限公司 加速度传感器结构及其使用
CN104445048B (zh) * 2013-09-17 2016-04-20 原相科技股份有限公司 具有对称差分电容的微机电元件
CN104748748B (zh) * 2013-12-31 2018-03-06 财团法人工业技术研究院 具pn界面的微机电装置
DE102014211054A1 (de) * 2014-06-10 2015-12-17 Robert Bosch Gmbh Mikromechanischer Beschleunigungssensor
CN104101735A (zh) * 2014-07-14 2014-10-15 杭州电子科技大学 基于边缘效应的带自我标定的电容式微惯性传感器
CN104502629B (zh) * 2014-12-27 2017-05-24 中国人民解放军国防科学技术大学 一种折叠梁式高灵敏度微机械加速度计
CN105823906B (zh) * 2015-01-09 2018-12-28 深迪半导体(上海)有限公司 一种共享检测电容的三轴电容式加速度计
CN104931728A (zh) * 2015-05-28 2015-09-23 同济大学 一种三轴硅微加速度计
CN107782913B (zh) * 2016-08-26 2022-02-22 深迪半导体(绍兴)有限公司 一种三轴电容式加速度计
CN112014596B (zh) * 2019-05-30 2022-10-28 武汉杰开科技有限公司 加速度计及其制作方法
CN113029321B (zh) * 2021-02-26 2023-08-04 中国兵器工业集团第二一四研究所苏州研发中心 可抑制振动干扰的电容式mems矢量声波传感器及其加工方法
CN113340476B (zh) * 2021-05-08 2023-10-27 昆山朗德森机电科技有限公司 一种二维解耦力矩触觉传感器及mems制备方法
CN115728511A (zh) * 2021-08-25 2023-03-03 上海拜安传感技术有限公司 敏感结构及敏感结构的形成方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101173958A (zh) * 2007-10-19 2008-05-07 杭州电子科技大学 双向微惯性传感器及其制作方法
CN101639486A (zh) * 2009-08-21 2010-02-03 浙江大学 一种微机械可动梳状栅电容及其制作方法
CN201569670U (zh) * 2009-12-29 2010-09-01 杭州电子科技大学 折叠梁式双向微惯性传感器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6981416B2 (en) * 2003-11-21 2006-01-03 Chung-Shan Institute Of Science And Technology Multi-axis solid state accelerometer

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101173958A (zh) * 2007-10-19 2008-05-07 杭州电子科技大学 双向微惯性传感器及其制作方法
CN101639486A (zh) * 2009-08-21 2010-02-03 浙江大学 一种微机械可动梳状栅电容及其制作方法
CN201569670U (zh) * 2009-12-29 2010-09-01 杭州电子科技大学 折叠梁式双向微惯性传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN102759637A (zh) 2012-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102759637B (zh) Mems三轴加速度传感器及其制造方法
CN102798734B (zh) Mems三轴加速度计及其制造方法
CN102495234B (zh) 一种双面对称弹性梁结构电容式微加速度传感器及方法
CN101858929B (zh) 对称组合弹性梁结构电容式微加速度传感器及制作方法
CN100552453C (zh) 对称直梁结构电容式微加速度传感器及其制作方法
CN102608356B (zh) 一种双轴体微机械谐振式加速度计结构及制作方法
CN101271124B (zh) L形梁压阻式微加速度计及其制作方法
CN106500682B (zh) 一种mems陀螺仪
ITTO20130237A1 (it) Struttura microelettromeccanica di rilevamento ad asse z ad elevata sensibilita', in particolare per un accelerometro mems
CN102590555A (zh) 谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器及制作方法
Hu et al. Low cross-axis sensitivity micro-gravity microelectromechanical system sandwich capacitance accelerometer
CN102914394B (zh) Mems巨磁阻式高度压力传感器
ITTO20130174A1 (it) Dispositivo mems e relativa struttura micromeccanica con compensazione integrata delle deformazioni termo-meccaniche
CN104457726A (zh) 一种三轴微机电陀螺仪
CN104133079B (zh) 一种石英梳齿电容式加速度计的制备方法
CN102408089A (zh) 可同时量测加速度及压力的微机电传感器
CN103675346A (zh) 一种加速度计及其制造工艺
CN102602879B (zh) 谐振式加速度计谐振梁和支撑梁的二步腐蚀制造方法
CN102879609B (zh) “h”形梁的电容式加速度传感器及制备方法
CN104181331B (zh) 一种压阻式加速度传感器及其制造方法
CN113945732A (zh) 一种石墨烯双轴差分式谐振式加速度计
CN104198762A (zh) 一种八梁对称硅微加速度计
CN109579811B (zh) 一种采用多边形振动梁的蝶翼式微陀螺及其制备方法
CN104764904B (zh) 一种三轴压电加速度计
Tavakoli et al. Designing a new high performance 3-axis MEMS capacitive accelerometer

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant