MEMS电容式加速度传感器及其制备方法与流程

专利2026-02-02  7


本发明属于惯性传感器件,具体涉及一种mems电容式加速度传感器及其制备方法。


背景技术:

1、电容式加速度传感器可通过将被测物体的加速度信号转化为电容的变化量来实现加速度信号测量的传感器。一般来讲,电容式加速度计包括梳齿式、扭摆式和平板电容式,其原理都是通过在受到加速度时可动电极和固定电极之间的间隙改变,进一步导致电容信号发生改变;通过后端读取电路进行c-v转换,实现加速度信号的测量。

2、目前,电容式加速度传感器一般通过梳齿电容结构测量x、y轴敏感信号,通过平板电容结构测量z轴敏感信号,检测灵敏性有待提高。


技术实现思路

1、本发明涉及一种mems电容式加速度传感器及其制备方法,至少可解决现有技术的部分缺陷。

2、本发明涉及一种mems电容式加速度传感器,包括敏感结构层和基体层,

3、所述基体层包括基底、锚区和第一极板,所述锚区和第一极板固定于所述基底上;

4、所述敏感结构层包括第二极板、环形结构梁、动梳齿单元和定梳齿单元,所述环形结构梁通过所述锚区支撑于所述基底上,所述第二极板可动地连接在所述环形结构梁上并且与所述第一极板平行相对。

5、作为实施方式之一,所述第一极板和/或第二极板为圆形极板。

6、作为实施方式之一,所述定梳齿单元被支撑于所述基底上,所述动梳齿单元设置在所述第二极板上。

7、作为实施方式之一,所述动梳齿单元包括固定在所述第二极板的侧壁上的多个动梳齿齿板,各所述动梳齿齿板沿所述第二极板的周向依次分布。

8、作为实施方式之一,所述定梳齿单元包括环形定梳齿梁以及匹配于各所述动梳齿齿板分布的多个定梳齿齿板,所述定梳齿梁被支撑于所述基底上或者通过所述第一极板支撑于所述基底上,各所述定梳齿齿板均固定在所述定梳齿梁的内环壁上。

9、作为实施方式之一,所述定梳齿单元通过环形支撑柱支撑,所述环形支撑柱设于所述第一极板上或者所述基底上。

10、作为实施方式之一,所述第二极板通过多个弹性悬臂梁与所述环形结构梁的内环壁连接。

11、作为实施方式之一,所述基底为圆形基底。

12、本发明还涉及上述mems电容式加速度传感器的制备方法,该制备方法包括:

13、分别制备敏感结构层和基体层;

14、将敏感结构层和基体层键合,并进行键合后处理,得到所述mems电容式加速度传感器。

15、作为实施方式之一,该制备方法具体包括:

16、在第一soi晶圆上刻蚀得到所述敏感结构层;

17、所述基体层的制备方法包括:提供第二soi晶圆,该第二soi晶圆的底层硅基板层和中间绝缘层作为所述基底;在该第二soi晶圆的顶层硅层上刻蚀得到锚区、第一极板以及定梳齿单元的支撑结构;

18、所述键合后处理包括:去除所述第一soi晶圆的底层硅基板层和中间绝缘层。

19、本发明至少具有如下有益效果:

20、本发明提供的mems电容式加速度传感器,第一极板与第二极板配合构成平行板电容结构,动梳齿单元与定梳齿单元配合构成梳齿电容结构,采用平行板电容和梳齿电容两种检测方式共同作用,能够有效提高器件的灵敏度和检测结果的可靠性。

21、本发明进一步具有如下有益效果:

22、本发明中,采用圆形极板,平行板电容结构相应地构成为圆形电容结构,相比于正方形电容结构,圆形电容结构具有更大的极板面积,能够有效地提高传感器件的灵敏度。



技术特征:

1.一种mems电容式加速度传感器,其特征在于,包括敏感结构层和基体层;

2.如权利要求1所述的mems电容式加速度传感器,其特征在于:所述第一极板和/或第二极板为圆形极板。

3.如权利要求1所述的mems电容式加速度传感器,其特征在于:所述定梳齿单元被支撑于所述基底上,所述动梳齿单元设置在所述第二极板上。

4.如权利要求3所述的mems电容式加速度传感器,其特征在于:所述动梳齿单元包括固定在所述第二极板的侧壁上的多个动梳齿齿板,各所述动梳齿齿板沿所述第二极板的周向依次分布。

5.如权利要求3所述的mems电容式加速度传感器,其特征在于:所述定梳齿单元包括环形定梳齿梁以及匹配于各所述动梳齿齿板分布的多个定梳齿齿板,所述定梳齿梁被支撑于所述基底上或者通过所述第一极板支撑于所述基底上,各所述定梳齿齿板均固定在所述定梳齿梁的内环壁上。

6.如权利要求5所述的mems电容式加速度传感器,其特征在于:所述定梳齿单元通过环形支撑柱支撑,所述环形支撑柱设于所述第一极板上或者所述基底上。

7.如权利要求1所述的mems电容式加速度传感器,其特征在于:所述第二极板通过多个弹性悬臂梁与所述环形结构梁的内环壁连接。

8.如权利要求1所述的mems电容式加速度传感器,其特征在于:所述基底为圆形基底。

9.如权利要求1至8任一项所述的mems电容式加速度传感器的制备方法,其特征在于,该制备方法包括:

10.如权利要求9所述的制备方法,其特征在于,该制备方法具体包括:


技术总结
本发明提供一种MEMS电容式加速度传感器及其制备方法,该加速度传感器包括包括敏感结构层和基体层,所述基体层包括基底、锚区和第一极板,所述锚区和第一极板固定于所述基底上;所述敏感结构层包括第二极板、环形结构梁、动梳齿单元和定梳齿单元,所述环形结构梁通过所述锚区支撑于所述基底上,所述第二极板可动地连接在所述环形结构梁上并且与所述第一极板平行相对。本发明提供的MEMS电容式加速度传感器,集成了平行板电容结构和梳齿电容结构,采用平行板电容和梳齿电容两种检测方式共同作用,能够有效提高器件的灵敏度和检测结果的可靠性。

技术研发人员:黄晟,贾蔓谷,蔡光艳,魏晓莉,蔡喜元,丁铮,吴国璋,罗戴钟
受保护的技术使用者:武汉衡惯科技发展有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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