[發明專利]振動傳感器及其制造方法

有效

• 申請號: 202010794499.3
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN112033526B
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 何政達;萬蔡辛;楊吉升;劉新華
• 申請（專利權）人: 無錫韋感半導體有限公司
• 主分類號: G01H11/06
• 分類號: G01H11/06
• 代理公司: 北京成創同維知識產權代理有限公司 11449
• 代理人: 劉靜;李秀霞

本發明公開了振動傳感器及其制造方法，該振動傳感器包括：襯底；固定膜，支撐在襯底上；振動膜，支撐在襯底上且設置于襯底和固定膜之間，振動膜和固定膜之間分離設置以形成電容；質量塊，設置在振動膜的表面上；其中，振動膜和襯底之間以及振動膜和固定膜之間設置有抗粘黏結構，抗粘黏結構用于使振動膜避免粘黏在固定膜或襯底上。本發明提供的振動傳感器可靠性較高。

技術領域

本發明涉及檢測設備的技術領域，更具體地，涉及一種振動傳感器及其制造方法。

背景技術

振動傳感器是一種測量振動的設備，能將接收到的振動信息按一定規律變換為電信號或其他所需形式的信號而輸出。目前的振動傳感器多為電容式慣性傳感器，該類傳感器基于彈簧連接的質量塊(Proof Mass)敏感于振動的慣性特性而將感測到的振動位移量轉換為電容訊號輸出，其典型結構為側面連接質量塊的梳齒結構(Comb Structure)。

參照圖1，梳齒結構100包括固定梳齒110、活動梳齒120以及和活動梳齒120連接的質量塊130，質量塊130受外界振動而帶動活動梳齒120產生相對于固定梳齒110的位移量，從而造成活動梳齒120和固定梳齒110之間電容的變化，實現了振動位移量向電容訊號的轉換。其中，固定梳齒110和活動梳齒120包括陣列形式(Comb Structure Array)排布的多個梳齒，以增加平板電容的感測面積；固定梳齒110和活動梳齒120之間的梳齒間隙需要夠小(Gap5um)，以增加感測電容并借此提高振動傳感器的感度。隨著低頻振動感測應用的出現，梳齒結構100中質量塊130有了增大的需求，質量塊130連帶固定梳齒110和活動梳齒120由面型微加工(Surface Micromachining)制作的二維結構演變為體型微加工(BulkMicromachining)制作的三維微結構。

然而，小尺寸(梳齒寬度小于10um，梳齒間隙小于5um)、大深寬比(梳齒長度與寬度之比大于20)和高密度的三維梳齒結構(Bulk Comb Structure)對微機電系統(Micro-Electro-Mechanical System，簡稱MEMS)的體型微制程工藝提出了很高的挑戰。若體型微制程工藝未最適化，則三維梳齒結構會產生側壁過薄(Silicon Curving)、側壁爪痕(Silicon Scratch)、底部硅草(Silicon Grass)、底壁刻痕(Silicon footing)以及如圖2所示的側壁硅屑(Silicon Residue)、梳齒凹陷(Hollow fingers)、球化偏差(Sphericaldeviation)、平行誤差(Parallel deviation)、微型加載(Microloading effect)以及水平和垂直的邊緣扇形化(Horizontal scalloping和Vertical scalloping)等微結構缺陷，經跌落、沖擊、長時通電等可靠性測試發現：這些微結構缺陷常常會導致三維梳齒結構出現圖3所示的梳臂斷裂、梳齒破損和微粒阻塞等機械可靠度失效現象以及結構黏附(Stiction)等電能可靠度失效現象。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的問題，本發明提供一種振動傳感器及其制造方法。

根據本發明的第一方面，提供了一種振動傳感器，包括：

襯底；

固定膜，支撐在所述襯底上；

振動膜，支撐在所述襯底上且設置于所述襯底和所述固定膜之間，所述振動膜和所述固定膜之間分離設置以形成電容；

質量塊，設置在所述振動膜的下表面上；

其中，所述振動膜和所述襯底之間以及所述振動膜和所述固定膜之間設置有抗粘黏結構，所述抗粘黏結構用于使所述振動膜避免粘黏在所述固定膜或所述襯底上。

可選地，所述抗粘黏結構包括抗粘黏的凸塊；

所述振動膜和所述襯底之間設置有多個所述凸塊，且多個所述凸塊在所述振動膜和所述襯底相對的面之間分散設置；