CN110683507B - 一种抗干扰mems器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种抗干扰MEMS器件，包括依次硅硅键合的衬底层、感应电极层、可动敏感结构层与盖帽层，感应电极层包含感应电极中心锚点与两侧的感应电极；衬底层中心与两侧分别设有第一垂直引线与第二垂直引线；所述感应电极中心锚点与第一垂直引线相连；所述感应电极底部设有硅支撑柱，硅支撑柱顶端与感应电极相连、底端与第二垂直引线对应相连，使感应电极与衬底层之间形成间隙；该感应电极结构几乎完全切断了外界干扰通过衬底到达感应电极结构的传递路径，使得外界干扰对感应电极结构的影响大幅下降，从而保证了传感器存在外界干扰的情况下左右两边电容的对称性，提高了传感器抗干扰能力。

Description

一种抗干扰MEMS器件
技术领域
本发明涉及微机械电子技术领域，具体是一种抗干扰MEMS器件。
背景技术
MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是微机电系统的缩写，MEMS 制造技术利用微纳米加工技术，尤其是采用半导体晶圆制造的相关技术，制造出各种微纳米级机械结构，结合专用控制集成电路（ASIC），组成智能化的微传感器、微执行器、微光学器件等MEMS 元器件。MEMS元器件具有体积小、成本低、可靠性高、功耗低、智能化程度高、易较准、易集成的优点，被广泛应用于航空航天、医疗、工业生产以及各类消费级产品中。
目前，诸多MEMS器件存在应用环境复杂，封装、安装工艺等外界因素容易引入不确定因素，影响器件性能。国外高性能MEMS器件产品已经较为成熟，并得到了广泛应用，国内对于高性能MEMS器件进行了深入研发，已经有部分公司或实验室制备出了精度较高的MEMS器件，但在抗干扰能力方面均有所欠缺，使其在复杂环境下的应用受到一定限制。
采用下极板作为感应电极结构的电容式MEMS器件，作为一种力敏感器件，现有技术中，感应电极结构往往与衬底紧密连接，在复杂环境条件下所产生的干扰容易通过衬底传递到感应电极结构，引起感应电极结构产生形变，造成器件输出漂移，性能下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗干扰MEMS器件，该器件能够降低外界环境干扰对感应电极的影响，提高器件的抗干扰能力。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种抗干扰MEMS器件，包括依次硅硅键合的衬底层、感应电极层、可动敏感结构层与盖帽层，感应电极层包含感应电极中心锚点与两侧的感应电极；所述衬底层中心与两侧分别设有第一垂直引线与第二垂直引线；所述感应电极中心锚点与第一垂直引线相连；所述感应电极底部设有硅支撑柱，硅支撑柱顶端与感应电极相连、底端与第二垂直引线对应相连，使感应电极与衬底层之间形成间隙。
进一步的，所述第一垂直引线与第二垂直引线的外周分别设有隔离环，隔离环内填充有绝缘介质。
进一步的，所述第一垂直引线与第二垂直引线的外侧分别设有用于键合的PAD点。
本发明的有益效果是，舍弃传统的感应电极与衬底紧密接触的结构形式，采用硅支撑柱对感应电极进行支撑，形成准悬浮式的感应电极结构，该感应电极结构几乎完全切断了外界干扰通过衬底到达感应电极结构的传递路径，使得外界干扰对感应电极结构的影响大幅下降，从而保证了传感器存在外界干扰的情况下左右两边电容的对称性，提高了传感器抗干扰能力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明衬底层的俯视图；
图3是本发明感应电极层的俯视图。
具体实施方式
结合图1～3所示，本发明提供一种抗干扰MEMS器件，包括依次硅硅键合的衬底层11、感应电极层21、可动敏感结构层31与盖帽层41，感应电极层包含感应电极中心锚点25与两侧的感应电极24，所述衬底层中心与两侧分别设有第一垂直引线15与第二垂直引线16；第一垂直引线与第二垂直引线的外周分别设有隔离环12，隔离环12内填充有绝缘介质17。通过隔离环12与绝缘介质17能够将垂直引线与衬底层其余部分电学隔离。第一垂直引线与第二垂直引线的外侧分别设有用于键合的PAD点13。
所述感应电极中心锚点25底部与第一垂直引线15相连；感应电极24底部设有硅支撑柱23，硅支撑柱23顶端与感应电极24相连、底端与第二垂直引线16对应相连，使感应电极与衬底层之间形成间隙22。
感应电极中心锚点25顶部与可动敏感结构中心锚点33相连，可动敏感结构32可在盖帽41的活动腔42内活动；可动敏感结构电学信号由可动敏感结构中心锚点33经感应电极的感应电极中心锚点25，再通过第一垂直引线15引出。
左右分布的感应电极结构形状和数量可以根据可动敏感结构层配合设计为任意形状、任意数量；感应电极中心锚点25与硅支撑柱23也可为任意形状。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，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方法和技术内容对本发明技术方案做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、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (3)

1.一种抗干扰MEMS器件，包括依次硅硅键合的衬底层、感应电极层、可动敏感结构层与盖帽层，感应电极层包含感应电极中心锚点与两侧的感应电极，其特征在于，所述衬底层中心与两侧分别设有第一垂直引线与第二垂直引线；所述感应电极中心锚点与第一垂直引线相连；所述感应电极底部设有硅支撑柱，硅支撑柱顶端与感应电极相连、底端与第二垂直引线对应相连，使感应电极与衬底层之间形成间隙。
2.根据权利要求1所述的一种抗干扰MEMS器件，其特征在于，所述第一垂直引线与第二垂直引线的外周分别设有隔离环，隔离环内填充有绝缘介质。
3.根据权利要求1或2所述的一种抗干扰MEMS器件，其特征在于，所述第一垂直引线与第二垂直引线的外侧分别设有用于键合的PAD点。
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