[發明專利]不等高梳齒電容式三軸加速度傳感器及其制作方法

有效

• 申請號: 201110190985.5
• 申請日: 2011-07-08
• 公開（公告）號: CN102401842A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 許高斌
• 申請（專利權）人: 上海亞尚電子科技有限公司;王長青;楊懷軍
• 主分類號: G01P15/18
• 分類號: G01P15/18;B81C1/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

1.一種不等高梳齒電容式三軸加速度傳感器，其特征在于包括位于硅襯底上的X、Y軸向加速度的檢測單元和Z軸向加速度的檢測單元，其中：

所述X、Y軸向加速度的檢測單元包括：檢測X、Y軸向加速度的敏感質量塊、L型支撐彈簧梁、等高梳齒差分電容敏感可動梳齒電極對以及固定梳齒電極對；所述檢測X、Y軸向加速度的敏感質量塊與四個L型支撐彈簧梁連接在一起，并通過錨體固定在硅襯底上；所述固定梳齒電極對通過錨體固定在所述硅襯底上，所述固定梳齒電極為單側梳齒式結構；與所述固定梳齒電極對相對應的，在所述敏感質量塊上設有分別檢測X、Y軸向加速度的多組等高梳齒差分電容敏感可動梳齒電極對，每個所述可動梳齒電極與相鄰兩個所述固定梳齒電極交錯配置，結構整體是左右、上下對稱，形成差分電容；

所述Z軸向加速度的檢測單元包括：兩個用于檢測Z軸向加速度的敏感質量塊、一字型支撐彈簧梁以及不等高梳齒差分電容敏感電極對；所述檢測Z軸方向加速度的敏感質量塊和一字型支撐彈簧梁通過錨體分別固定在硅襯底上，所述硅襯底上設有不等高梳齒差分電容敏感電極對，該電極對中的固定梳齒電極對通過錨體固定在所述硅襯底上。

2.根據權利要求1所述的不等高梳齒電容式三軸加速度傳感器，其特征在于：所述X、Y軸向加速度的檢測單元采用定齒偏置式，當有加速度時，檢測X、Y軸向加速度的敏感質量塊沿著平面左右或上下運動，梳齒間的間距發生變化則電容發生變化，實現對X、Y軸向加速度的檢測。

3.根據權利要求1或2所述的不等高梳齒電容式三軸加速度傳感器，其特征在于：所述X、Y軸向加速度的檢測單元以所述敏感質量塊的橫、縱向對稱軸為界，左右、上下結構對稱，上下相對的固定梳齒電極是電連通的，且左側固定梳齒電極的電極性與右側固定梳齒電極的電極性相反。

4.根據權利要求1所述的不等高梳齒電容式三軸加速度傳感器，其特征在于：所述Z軸向加速度的檢測單元的兩塊敏感質量塊沿著平面的內外運動，兩邊的梳齒采用不等高處理，不等高梳齒采用MEMS濕法淺刻加工制備技術來實現。

5.根據權利要求1所述的不等高梳齒電容式三軸加速度傳感器，其特征在于：所述Z軸向加速度的檢測單元的敏感質量塊設置于X、Y軸向加速度的檢測單元的敏感質量塊內。

6.一種如權利要求1所述的不等高梳齒電容式三軸加速度傳感器的制作方法，其特征在于包括如下步驟：

（1）備片：準備一塊雙面拋光硅片；

（2）一次光刻：在硅背面上旋凃正膠，利用第一塊掩模板對光刻膠進行光刻，形成背面淺槽；

（3）二次光刻：在硅背面上旋凃正膠，利用第二塊掩模板對光刻膠進行光刻，形成背面梳齒淺槽；

（4）玻璃表面淀積鋁層：對玻璃表面清洗后，淀積金屬鋁層；

（5）三次光刻：在鋁層表面凃正膠，利用第三塊掩模板對光刻膠進行光刻，形成金屬走線及電極；

（6）硅玻鍵合：利用鍵合技術，進行下層硅與玻璃的鍵合，完成下蓋板的封裝；

（7）四次光刻：在硅正面上旋凃正膠，利用第四塊掩模板對光刻膠進行光刻，形成正面梳齒淺槽；

（8）硅表面淀積鋁層：對硅表面清洗后，淀積金屬鋁層，作為一會深層刻蝕的保護層；

（9）五次光刻：在鋁層表面凃正膠，利用第五塊掩模板對光刻膠進行光刻，形成結構釋放時所需的圖形；

（10）結構釋放：利用上層金屬作為保護層對硅片干法刻蝕，清除上層殘留的金屬鋁，完成結構釋放；

（11）上層蓋板封裝，完成結構制作。