[發明專利]一種加速度計的Z軸結構及其生產方法

有效

• 申請號: 201510050419.2
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN104569491B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 鄭國光
• 申請（專利權）人: 歌爾股份有限公司
• 主分類號: G01P15/125
• 分類號: G01P15/125
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務所(特殊普通合伙)11442
• 代理人: 馬佑平,王昭智

技術領域

本發明屬于微機電(MEMS)領域，更準確地說，涉及一種微機電的加速度計，尤其涉及一種加速度計中的Z軸結構；本發明還涉及到Z軸結構的生產方法。

背景技術

以往的Z軸加速度計都是平板電容式的，質量塊的運動模式是類似蹺蹺板的結構。參考圖1，在質量塊3下方的襯底1上，會有金屬做的兩塊固定電極2，該固定電極2貼附在襯底1的表面上。質量塊3與兩塊固定電極2分別形成兩個電容C1、C2。其中，質量塊3通過錨點4支撐在襯底的上方。

這種結構的Z軸結構，其對外界應力、溫度變化所引起的形變比較敏感。外界應力和溫度變化引起的形變首先作用在襯底1上，進而傳到固定電極2上。由于固定電極2是附著在襯底1上面，襯底1的形變直接反映到固定電極2上面。正常情況下，兩個固定電極2產生的形變不可能相等，結果就造成在沒有加速度計輸入的情況下，兩個固定電極2對可動質量塊3的電容不相等，最終會輸出誤差信號，反映到芯片上面，這就是Z軸加大速度計的零點偏移。而從設計者的角度，希望零點偏移越小越好。但這種結構的加速度計，外界應力和溫度變化引起的零點偏移是無法避免的。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種加速度計的Z軸結構的新技術方案。

根據本發明的第一方面，提供了一種加速度計的Z軸結構，包括襯底、固定電極、質量塊，在所述襯底的表面上設置有第一錨點，所述固定電極通過其端部連接在第一錨點上，所述固定電極通過第一錨點懸置在襯底上；在所述襯底的表面上還設置有中間錨點，所述質量塊通過中間錨點懸置在固定電極的上方，在所述質量塊、固定電極上設置有多個通孔。

優選地，所述固定電極與第一錨點一體成型。

優選地，所述第一錨點鄰近中間錨點。

優選地，所述固定電極采用多晶硅材料制成。

優選地，所述固定電極的厚度在5μm以上。

優選地，所述固定電極的下表面還設置有加強結構。

優選地，所述加強結構為網狀結構。

本發明還提供了一種Z軸結構的生產方法，包括以下步驟：

a、在襯底上沉積第一犧牲層，并在該第一犧牲層上刻蝕出第一錨點、第一中間錨點的區域；

b、在第一犧牲層上以及第一錨點、第一中間錨點的區域沉積固定電極層；

c、在固定電極層上刻蝕出與第一錨點連接的固定電極以及第一中間錨點的圖案，并在固定電極上刻蝕出多個通孔；

d、在固定電極上以及第一中間錨點的區域沉積第二犧牲層；

e、將位于第一中間錨點正上方的第二犧牲層刻蝕掉；

f、在第二犧牲層上方沉積質量塊層，并在質量塊層上刻蝕出質量塊、第二中間錨點的圖案，其中第二中間錨點位于第一中間錨點的正上方；并在質量塊上刻蝕出多個通孔；

g、去掉第一犧牲層、第二犧牲層，形成Z軸結構。

優選地，在所述步驟b、步驟c之間還包括將固定電極層平整化成預定厚度的步驟。

優選地，所述步驟f中，在將質量塊層刻蝕出質量塊、第二中間錨點的圖案之前，還包括將質量塊層平整化成預定厚度的步驟。

本發明的Z軸結構，固定電極通過第一錨點與襯底連接，使得固定電極與襯底之間具有一定的間隙，這就將襯底到固定電極的形變傳輸通道切斷，減小了固定電極與襯底之間的接觸面積，可以有效避免由于外界應力和溫度變化引起的襯底的形變傳到固定電極上，大大降低了Z軸結構的零點漂移。

本發明的發明人發現，在現有技術中由于外界應力、溫度變化所帶來的襯底形變會傳到固定電極上，從而引起固定電極的形變，使得兩個電容的差值不相等。因此，本發明所要實現的技術任務或者所要解決的技術問題是本領域技術人員從未想到的或者沒有預期到的，故本發明是一種新的技術方案。

通過以下參照附圖對本發明的示例性實施例的詳細描述，本發明的其它特征及其優點將會變得清楚。

附圖說明

被結合在說明書中并構成說明書的一部分的附圖示出了本發明的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本發明的原理。

圖1是傳統Z軸結構的示意圖。

圖2是本發明Z軸結構的示意圖。

圖3至圖10是本發明Z軸結構生產方法的流程示意圖。

具體實施方式

現在將參照附圖來詳細描述本發明的各種示例性實施例。應注意到：除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數字表達式和數值不限制本發明的范圍。