[發(fā)明專利]一種MEMS加速度計(jì)及其形成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210464281.0
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號(hào): CN114594281A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李森科·伊戈?duì)枴と~夫根耶維奇;徐寶;吳剛;徐元
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州米洛微納電子科技有限公司
• 主分類號(hào): G01P15/125
• 分類號(hào): G01P15/125;G01P15/18
• 代理公司: 杭州創(chuàng)智卓英知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33324
• 代理人: 季健康

本發(fā)明涉及一種MEMS加速度計(jì)及其形成方法，其MEMS加速度計(jì)包括：襯底；第一檢驗(yàn)質(zhì)量塊以及第二檢驗(yàn)質(zhì)量塊，分別彈性懸設(shè)于襯底上，第一檢驗(yàn)質(zhì)量塊包括主部以及次部；感測梳，設(shè)有四組，每組感測梳包括移動(dòng)梳和固定梳，固定梳與移動(dòng)梳相互交叉形成叉指結(jié)構(gòu)，且沿著平行于其所在側(cè)對應(yīng)的第二檢驗(yàn)質(zhì)量塊邊長的方向延伸，固定梳固定設(shè)置于襯底上，各移動(dòng)梳與第二檢驗(yàn)質(zhì)量塊的對應(yīng)各側(cè)面彈性連接，移動(dòng)梳彈性連接于襯底上；第一固定平面電極和第二固定平面電極，分別固定設(shè)置于襯底上，第一固定平面電極位于主部下方，第二固定平面電極位于次部下方。本發(fā)明技術(shù)方案僅需一個(gè)襯底即可實(shí)現(xiàn)使用差分電容測量三軸加速度，從而降低了制造成本和難度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種MEMS加速度計(jì)及其形成方法。

背景技術(shù)

慣性傳感器是一種能夠感測和/或產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)的器件。 慣性傳感器是一種包含微機(jī)電系統(tǒng)的器件。這種MEMS器件的示例包括能夠感測加速度的加速度計(jì)。加速度計(jì)是慣性導(dǎo)航和制導(dǎo)系統(tǒng)的主要設(shè)備之一。與傳統(tǒng)的機(jī)械和光學(xué)傳感器相比，MEMS傳感器具有成本低、體積小、功耗低、可與集成電路集成并使用與集成電路相同的制造工藝等優(yōu)點(diǎn)。

MEMS傳感器廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子、工業(yè)制造、醫(yī)療電子、汽車電子、航空航天和軍事等領(lǐng)域。 MEMS傳感器具有巨大的發(fā)展?jié)摿蜕虡I(yè)價(jià)值。MEMS加速度計(jì)的工作原理是慣性效應(yīng)。移動(dòng)物體時(shí)，懸浮的微結(jié)構(gòu)會(huì)受到慣性力的影響，加速度計(jì)信號(hào)的變化與線性加速度成正比。MEMS加速度計(jì)按檢測方式主要分為電容式、壓阻式、壓電式和光學(xué)式等。 同時(shí)，電容式MEMS加速度計(jì)的使用在工業(yè)上得到廣泛的應(yīng)用，主要是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)簡單，工作方式與半導(dǎo)體技術(shù)兼容。MEMS芯片可以通過半導(dǎo)體制造方法制造，并且可以包含上述單個(gè)或多個(gè)器件。使用電容法測量加速度可以有多種方法。一種方法是使用由兩個(gè)電容組成的差分電容，并以這樣的方式排列，即當(dāng)受到加速度時(shí)，其中一個(gè)電容值增加而另一個(gè)電容值減小，這允許增加電容變化的值并提高測量精度。

然而，在相關(guān)技術(shù)中，制造用于測量沿三軸加速度的差分電容的MEMS加速度計(jì)存在一些技術(shù)難題。為了產(chǎn)生用于檢測沿Z軸的加速度的差分電容，需要使用附加的襯底并在其上施加電極，以及后續(xù)執(zhí)行連接襯底的操作。這導(dǎo)致制造這種結(jié)構(gòu)的成本和難度增加了。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種MEMS加速度計(jì)，該MEMS加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)簡單，僅需一個(gè)襯底即可實(shí)現(xiàn)使用差分電容測量三軸加速度，從而降低了制造成本和難度，具有較好的適用性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種MEMS加速度計(jì)，包括：

襯底；

第一檢驗(yàn)質(zhì)量塊以及第二檢驗(yàn)質(zhì)量塊，分別彈性懸設(shè)于所述襯底上，所述第二檢驗(yàn)質(zhì)量塊呈周向連接設(shè)置于所述第一檢驗(yàn)質(zhì)量塊外，所述第一檢驗(yàn)質(zhì)量塊包括主部以及次部，所述主部的水平截面積大于所述次部的水平截面積；

感測梳，設(shè)有四組，分別設(shè)置于所述第二檢驗(yàn)質(zhì)量塊的四側(cè)，每組所述感測梳包括移動(dòng)梳和固定梳，所述固定梳與所述移動(dòng)梳相互交叉形成叉指結(jié)構(gòu)，且沿著平行于其所在側(cè)對應(yīng)的所述第二檢驗(yàn)質(zhì)量塊邊長的方向延伸，所述固定梳固定設(shè)置于所述襯底上，各所述移動(dòng)梳與所述第二檢驗(yàn)質(zhì)量塊的對應(yīng)各側(cè)面彈性連接，所述移動(dòng)梳彈性連接于所述襯底上；

第一固定平面電極和第二固定平面電極，分別固定設(shè)置于所述襯底上，所述第一固定平面電極位于所述主部下方，所述第二固定平面電極位于所述次部下方。

優(yōu)選地，所述MEMS加速度計(jì)還包括兩個(gè)扭力桿，各所述扭力桿均設(shè)置于所述主部和所述次部之間，所述第一檢驗(yàn)質(zhì)量塊通過兩個(gè)所述扭力桿懸掛于所述襯底上，各所述扭力桿遠(yuǎn)離所述第一檢驗(yàn)質(zhì)量塊的一端與所述第二檢驗(yàn)質(zhì)量塊連接。