[發明專利]一種壓電式MEMS加速度傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201811021723.4
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109160484B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 許高斌;王超超;陳興;馬淵明;胡海霖
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81C1/00;G01H11/08
• 代理公司: 合肥金安專利事務所(普通合伙企業) 34114
• 代理人: 于俊

1.一種壓電式MEMS加速度傳感器，其特征在于：包括依次連接的蓋板（1）、檢測結構層（2）和底襯（3）；

所述蓋板（1）以<100>晶向N型單拋硅片為基礎制成，所述蓋板（1）的底面中心設有上限位槽（11），并在所述蓋板（1）頂面的4個邊角處均開設2個接線引出孔（12），所述接線引出孔（12）貫穿蓋板（1）設置；

所述檢測結構層（2）以方形雙拋SOI硅片為基礎制成，所述檢測結構層（2）包括方形外框（24）以及設置在外框（24）內的敏感質量塊（21）和4根L形固支梁（22），所述敏感質量塊（21）外周通過4根L形固支梁（22）固定在外框（24）的中央，所述敏感質量塊（21）的頂面和底面中心分別設有上限位柱（231）和下限位柱（232）；

所述外框（24）的頂面四個邊角各設有一個第一壓焊塊（25）和一個第二壓焊塊（26），并與所述蓋板（1）上各個邊角的2個接線引出孔（12）一一對應，所述L形固支梁（22）根部的頂面設有與所述第一壓焊塊（25）連接的硅導電層（251），所述硅導電層（251）一端部的頂面設有壓電陶瓷薄膜（27），所述壓電陶瓷薄膜（27）的頂面通過鋁導電層（271）與第二壓焊塊（26）連接，所述硅導電層（251）與鋁導電層（271）均呈平行狀，所述鋁導電層（271）的底面設有一層氧化鋁膜（272），使鋁導電層（271）的底面與壓電陶瓷薄膜（27）的頂面之間隔離；

所述底襯（3）以<100>晶向N型單拋硅片為基礎制成，所述底襯（3）頂面的拋光面開設活動腔凹槽（32），并在活動腔凹槽（32）的底面中心設有下限位槽（31），所述上限位槽（11）與上限位柱（231）相適配，所述下限位槽（31）與下限位柱（232）相適配；

所述蓋板（1）、檢測結構層（2）和底襯（3）通過鍵合形成內部封閉的壓電式MEMS加速度傳感器。

2.如權利要求1所述的壓電式MEMS加速度傳感器，其特征在于：所述第一壓焊塊（25）和所述第二壓焊塊（26）的頂面均設有與外框（24）邊沿平齊的真空封裝微槽（211）。

3.如權利要求1所述的壓電式MEMS加速度傳感器，其特征在于：所述壓電陶瓷薄膜（27）產生的電信號分別通過與底面相接觸的摻雜硅導電層（251）引至第一壓焊塊（25），以及通過頂面相接觸的鋁導電層（271）引至第二壓焊塊（26）。

4.如權利要求1所述的壓電式MEMS加速度傳感器，其特征在于：以檢測結構層（2）的中心為原點，分別以檢測結構層（2）的長度方向為X軸、寬度方向為Y軸、高度方向為Z軸，所述上限位柱（231）與上限位槽（11）在Z軸向的阻尼系數間隙和所述下限位柱（232）與下限位槽（31）在Z軸向的間隙均為3μm，所述上限位柱（231）與上限位槽（11）在X軸向、Y軸向的間隙以及下限位柱（232）與下限位槽（31）在X軸向、Y軸向的阻尼系統間隙均為1μm。