一種高精度低g值SOI微加速度計的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種高精度低g值SOI微加速度計，包括由上至下設置的結構層、絕緣層、襯底層和基底層，絕緣層設在結構層跟襯底層之間；該結構層上設有第一質量塊、可動梳齒、固定梳齒以及金屬引線電極，可動梳齒一端跟第一質量塊連接，另一端為自由端，固定梳齒一端通過第一錨點分別跟絕緣層和基底層連接，另一端為自由端；可動梳齒跟固定梳齒相間構成平行板電容器；該襯底層上設有第二質量塊、支撐梁，支撐梁的一端跟第二質量塊連接，另一端通過第二錨點跟基底層連接。
【專利說明】
一種高精度低d直so I微加速度計
技術領域
[0001]本發明涉及微電子機械系統技術領域，特別涉及一種高精度低g值SOI微加速度
i+o
【背景技術】
[0002]一種高精度低g值SOI微加速度計在地震監測，石油勘探等方面具有廣泛的應用，當前一般采用兩種結構:“三明治”結構和“梳齒”結構。三明治結構，質量塊不論是厚度還是面積都可以做得很大，因此檢測電容面積大，噪聲小，能夠滿足高精度測量的要求，但一般利用濕法腐蝕的加工方法，濕法腐蝕控制精度較差且需要額外的芯片面積以實現54.5°斜槽(54.5°是到達(111)晶面所需要的角度)，另外，還需要雙面對準光刻和刻蝕，工藝相對比較復雜。“梳齒”式結構的微加速度計一般利用干法刻蝕以獲得快的刻蝕速率和垂直的側壁，尺寸控制精度高，芯片結構面積較小，但由于干法刻蝕深寬比的限制，其質量塊厚度較小，檢測電容的面積小，噪聲較大，測量精度較低。如果通過增加面積來增大質量塊，以及通過增加梳齒長度增大檢測電容，一方面減少了整個硅片上器件的個數，另一方面由于硅片的翹曲度減小了器件的對稱性，很難滿足高精度測量的要求。
[0003]

【發明內容】

[0004]本發明的目的是解決現有梳齒電容式微加速度計由于刻蝕深寬比的限制導致質量塊重量輕的問題，提出了一種低g值SOI微加速度計。
[0005]本發明的目的通過以下技術方案來實現:一種高精度低g值SOI微加速度計，包括由上至下設置的結構層、絕緣層、襯底層和基底層，絕緣層設在結構層跟襯底層之間；
該結構層上設有第一質量塊、可動梳齒、固定梳齒以及金屬引線電極，可動梳齒一端跟第一質量塊連接，另一端為自由端，固定梳齒一端通過第一錨點分別跟絕緣層和基底層連接，另一端為自由端;可動梳齒跟固定梳齒相間構成平行板電容器；
該襯底層上設有第二質量塊、支撐梁，支撐梁的一端跟第二質量塊連接，另一端通過第二錨點跟基底層連接。
[0006]優選地，絕緣層包括二氧化娃。
[0007]優選地，質量塊由第一質量塊、第二質量塊以及中間的絕緣層構成。
[0008]本發明有益效果是:本發明在不增加器件面積的情況下，增大器件質量塊質量，能減小噪聲，提尚器件性能。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發明高精度低g值SOI微加速度計一種實施例的縱剖面示意圖；
圖2為本發明高精度低g值SOI微加速度計一種實施例的的結構原理示意圖；
圖3為圖1中結構層上各功能單元結構示意圖； 圖4為圖1中襯底層上各功能單元結構示意圖。
[0010]圖中:1-結構層，2-絕緣層，3-襯底層，4-基底層，5-錨點層，6-電極，11固定梳齒，12可動梳齒，13質量塊，14支撐梁，15第一錨點，16第二錨點，23第一質量塊，31第二質量塊，33第三錨點。
[0011]
【具體實施方式】
[0012]結合附圖和實施例對本發明做進一步的說明。
[0013]一種高精度低g值SOI微加速度計，包括由上至下設置的結構層、絕緣層、襯底層和基底層，絕緣層設在結構層跟襯底層之間；
該結構層上設有第一質量塊、可動梳齒、固定梳齒以及金屬引線電極，可動梳齒一端跟第一質量塊連接，另一端為自由端，固定梳齒一端通過第一錨點分別跟絕緣層和基底層連接，另一端為自由端;可動梳齒跟固定梳齒相間構成平行板電容器；
該襯底層上設有第二質量塊、支撐梁，支撐梁的一端跟第二質量塊連接，另一端通過第二錨點跟基底層連接。
[0014]如圖1-4所示，本發明實施例的雙層梳齒電容式微加速度計，包括結構層1、絕緣層
2、襯底層3和基底層4構成，在結構層I和襯底層4上設置功能單元，襯底層3和基底層4通過錨點層5連接，結構層I與襯底層3通過絕緣層2連接，在結構層I上設置有電極6，結構層I和襯底層3上均設有質量塊13。
[0015]該結構層上設有第一質量塊23、可動梳齒12、固定梳齒11以及金屬引線電極，可動梳齒12—端跟第一質量塊13連接，另一端為自由端，固定梳齒11一端通過第一錨點15跟絕緣層，然后通過第三錨點33和基底層連接，另一端為自由端;可動梳齒12跟固定梳齒11相間構成平行板電容器；
該襯底層上設有第二質量塊31、支撐梁14，支撐梁14的一端跟第二質量塊31連接，另一端通過第二錨點16跟基底層連接。
[0016]本發明裝置的工作原理如下:在非測量狀態時，質量塊處于中間位置，上下梳齒間隙相等，形成的電容大小相等，輸出信號為0，當有向上的加速度時，質量塊在加速度作用下向上運動，質量塊上部可動梳齒12與固定梳齒11間隙減小，電容增大，質量塊下部可動梳齒12與固定梳齒11間隙增大，電容減小，同理，當有向下的加速度時，質量塊上部可動梳齒12與固定梳齒11間隙增大，電容減小，質量塊下部可動梳齒12與固定梳齒11間隙減小，電容增大，利用業已非常成熟的差分測量技術測量上下電容的差值大小及正負方向，可知加速度的大小和方向。
[0017]由于在襯底層上增加了較厚的質量塊，質量塊厚度根據設計要求而定，加速度計的噪聲更低，可以提高加速度計的測量精度。
[0018]在此說明書中，本發明已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以做出各種修改和變換而不背離本發明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。
【主權項】
1.一種高精度低g值SOI微加速度計，其特征在于:包括由上至下設置的結構層、絕緣層、襯底層和基底層，絕緣層設在結構層跟襯底層之間； 該結構層上設有第一質量塊、可動梳齒、固定梳齒以及金屬引線電極，可動梳齒一端跟第一質量塊連接，另一端為自由端，固定梳齒一端通過第一錨點分別跟絕緣層和基底層連接，另一端為自由端;可動梳齒跟固定梳齒相間構成平行板電容器； 該襯底層上設有第二質量塊、支撐梁，支撐梁的一端跟第二質量塊連接，另一端通過第二錨點跟基底層連接。2.根據權利要求1所述的一種高精度低g值SOI微加速度計，其特征在于，絕緣層包括二氧化硅。3.根據權利要求1所述的一種高精度低g值SOI微加速度計，其特征在于，質量塊由第一質量塊、第二質量塊以及中間的絕緣層構成。
【文檔編號】G01P15/125GK105891545SQ201610409871
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月13日
【發明人】張照云, 蘇偉, 唐彬, 高楊, 彭勃, 陳穎慧, 熊壯
【申請人】中國工程物理研究院電子工程研究所