一種加速度計制造技術

一種加速度計，包括：測量體、與所述測量體相連接的上蓋板硅片以及下蓋板硅片；所述測量體包括框架、位于所述框架內的彈性梁和質量塊；所述質量塊與所述框架通過多組所述彈性梁相連接，每組所述彈性梁包括兩根彈性折疊梁,所述彈性折疊梁以所述質量塊的中線為軸對稱設置；所述測量體的上下表面上均鍵合有帶電極的蓋板硅片。并與測量體之間形成一電容。本加速度計具有檢測精確度高、穩定性強、噪聲低等優點。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及傳感器領域，尤其涉及一種加速度計
技術介紹
現今，加速度計可適用于諸多應用，例如在測量地震的強度并收集數據、檢測汽車碰撞時的撞擊強度、以及在手機及游戲機中檢測出傾斜的角度和方向。而在微電子機械系統(MEMS)技術不斷進步的情況下，許多納米級的小型加速度計已經被商業化廣泛采用。常用的MEMS的加速度計分壓阻式和電容式兩種，壓阻式加速度計例如申請號為200480003916. 公開日為2006年3月15日的中國專利技術專利申請。壓阻式加速度計一般有懸臂梁及質量塊構成，并將力敏電阻設置在懸臂梁上。質量塊會因加速度而運動，使得懸臂梁變形，從而引起電阻值的變化。但在沒有加速度或者加速度幅度比較微小的情況下，懸臂梁不會產生巨大變形。使得電阻值沒有顯著變化。只有當加速度的幅度大至懸臂梁產生變形時，該加速度計才能檢測到加速度。為此，該加速度計有測量不準、精確度不高等缺點。電容式加速度計例如美國專利號US6805008公開日為2004年10月19日的美國專利，電容式加速度計也包括懸臂梁及質量塊。當有加速度時，外框架會向加速度方向運動，而由于慣性的作用，質量塊的位移會很小，使得質量塊與另一電極間的間隙距離發生變化并導致電容的變化。這兩種加速度計都通過微加工工藝制成，具有體積小、造價低等特點。然而，懸臂梁為彈性梁，而且只有四根懸臂梁將質量塊的四邊與框架相連接。為此，在外框架移動的時候，各個懸臂梁的位移幅度很大。而且各個懸臂梁也不會產生相同的變形及位移。使得這種加速度計的擺動模態振型不太對稱。
技術實現思路
本技術所要解決的技術問題在于克服上述現有技術之不足，提供一種擺動模態振型對稱，并具有較高的精確度、穩定性和可靠性的加速度計。按照本技術所提供的一種加速度計，包括測量體、與所述測量體相連接的上蓋板硅片以及下蓋板硅片；所述測量體包括框架、位于所述框架內的彈性梁和質量塊；所述質量塊與所述框架通過多組所述彈性梁相連接，每組所述彈性梁包括兩根彈性折疊梁，所述彈性折疊梁以所述質量塊的中線為軸對稱設置。本技術所采用的技術方案還具有以下附屬特征所述彈性折疊梁的兩末端位于同一直線上。所述質量塊為矩形體，所述質量塊的橫截面為正方形。所述彈性折疊梁的一端分別與所述質量塊的轉角處相連接。所述測量體為雙面絕緣體上外延娃(SOI)結構,包括上娃層、中間娃層及下娃層；每兩層硅層之間分別設置有二氧化硅層。所述雙面絕緣體上外延硅結構也簡稱為雙面SOI結構。多個所述彈性梁分別對稱地成形于所述上硅層和所述下硅層，構成雙層結構。所述測量體、所述上蓋板硅片及所述下蓋板硅片上分別設置有電極。按照本技術所提供的一種加速度計具有如下優點首先，通過在質量塊與框架之間分別設置上下兩層相互對稱的彈性梁使得整體結構更加對稱、穩定。在有加速度的情況下，每根彈性梁的位移幅度也相對較小，使得擺動模態振型比較對稱。附圖說明圖I為本技術的結構示意圖。圖2為本技術中的測量體的立體圖。圖3為本技術中的測量體的俯視圖。圖4為本技術中的制造方法的第一步至第三步示意圖。圖5為本技術中的制造方法的第四步至第六步示意圖。圖6為本技術中的制造方法的第七步示意圖。具體實施方式以下結合附圖對本技術做進一步的詳述參照圖1，一種加速度計，包括測量體I、與所述測量體I相連接的上蓋板硅片2以及下蓋板硅片3 ;所述測量體I、所述上蓋板硅片2及所述下蓋板硅片3上分別設置有電極4 ;所述測量體I為雙面SOI結構，包括上硅層5、中間硅層6及下硅層7 ;每兩層硅層之間分別設置有二氧化硅層8。多個所述彈性梁12分別對稱地成形于所述上硅層5和所述下娃層7 o參照圖2及圖3，所述測量體I包括框架11、位于所述框架11內的彈性梁12和質量塊13 ;所述質量塊13與所述框架11通過多組所述彈性梁12相連接，每組所述彈性梁12包括兩根彈性折疊梁121，所述彈性折疊梁121以所述質量塊13的中線為軸對稱設置。其中，每根彈性折疊梁121的兩個末端位于同一直線上。參照圖2及圖3,優選地,所述質量塊13為矩形體,所述質量塊13的橫截面為正方形。多組所述彈性梁12分別在上硅層5和下硅層7中。優選地，每層硅層中設有四組彈性梁12。每組所述彈性梁12包括兩根彈性折疊梁121。而每根所述彈性折疊梁121的一端分別與所述質量塊13的轉角處131相連接。使得質量塊13在沒有加速度的情況下保持在水平狀態。當檢測到加速度時，設置在轉角處131的彈性折疊梁121也會限制質量塊13的位移幅度，防止測量出高于最大限額或者錯誤的數據。本技術中質量塊13也可為其他形狀，例如六邊形、八邊形或圓形等。而且本技術中的彈性梁12、也可以為多層、多組結構，并不限制于兩層，每層四組的結構。參見圖I及圖3,所述測量體為雙面SOI結構,包括上娃層5、中間娃層6及下娃層7 ;每兩層硅層之間分別設置有二氧化硅層8。多個所述彈性折疊梁121分別對稱地成形于所述上硅層5和所述下硅層7。并在所述測量體I、所述上蓋板硅片2及所述下蓋板硅片3上分別設置有電極4。在通電之后，測量體I與上蓋板硅片2及下蓋板硅片3之間均會產生一個電容值。在沒有加速度的情況下，測量體I與上蓋板硅片2及下蓋板硅片3彼此之間的電容值恒定。而當檢測到加速度時，所述測量體I中的框架11會因受加速度影響，向加速度方向移動。同時，所述彈性梁12也會產生一定的位移。但因慣性作用，質量塊13的位移幅度會相對較小。根據公式C= e A/d,即兩片平行的導電片之間的電容量等于介電系數乘以正對面積除以垂直間距。當所述質量塊13因加速度產生位移時，質量塊13與上蓋板硅片2及下蓋板硅片3之間的間距會產生變化。為此，測量體I與上蓋板硅片2及下蓋板硅片3之間的電容量也會產生變化。集成芯片可以通過電容量的變化計算出檢測到的加速度。當加速度消失后，彈性梁12會回到原有狀態，使質量塊13與上蓋板硅片2及下蓋板硅片3彼此之間的電容值歸于恒定值。在質量塊13和框架11之間設置兩層、并且多個沿質量塊13的中軸對稱的彈性梁12有效的減少了每個彈性折疊梁121因加速度而產生位移時的位移幅度。并使得每根彈性折疊梁121的位移幅度基本相同。從而防止了因彈性梁12位移過度而檢測到錯誤數據的幾率。此外，由于每根彈性折疊梁121的位移幅度均比較小，每根彈性折疊梁121回到原有狀態所需的時間也會大大縮短。設置多根彈性梁12也使得本加速度計可以檢測到較為微小的加速度，增加了本加速度計的檢測精確度。接著，根據圖4、5、6詳細說明用于制造本技術中的加速度計的制造工藝，包括以下步驟第一步，在雙面SOI硅片的上硅層5和下硅層7上分別涂覆光阻劑。之后按照特定圖案對上硅層5和下硅層7進行曝光，并用顯影液進行顯影。這樣被曝光的圖案就會顯現出來。再用硅的深度反應離子刻蝕將上硅層5和下硅層7被曝光的部分深度刻蝕至二氧化硅層8。然后用反應離子干法刻蝕或緩沖氫氟酸對被露置在外的二氧化硅層8進行蝕刻。從而形成多個深至中間硅層6的孔。之后用將光阻劑層去除。第二步，在所述孔內沉積多晶硅至中間硅層并填滿所述孔，從而形成電通路；然后在所述雙面SOI硅片的上硅層5和下硅層7的表面生長出二氧化硅層。并通過化學和機械拋光法將上硅層5和下本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種加速度計，包括：測量體、與所述測量體相連接的上蓋板硅片以及下蓋板硅片；所述測量體包括框架、位于所述框架內的彈性梁和質量塊；其特征在于，所述質量塊與所述框架通過多組所述彈性梁相連接，每組所述彈性梁包括兩根彈性折疊梁,所述彈性折疊梁以所述質量塊的中線為軸對稱設置。

【技術特征摘要】
1.一種加速度計，包括測量體、與所述測量體相連接的上蓋板硅片以及下蓋板硅片； 所述測量體包括框架、位于所述框架內的彈性梁和質量塊；其特征在于，所述質量塊與所述框架通過多組所述彈性梁相連接，每組所述彈性梁包括兩根彈性折疊梁，所述彈性折疊梁以所述質量塊的中線為軸對稱設置。2.如權利要求I所述的加速度計，其特征在于，所述彈性折疊梁的兩末端位于同一直線上。3.如權利要求I所述的加速度計，其特征在于，所述質量塊為矩形體，所述質量塊的橫截面為正方形。4.如權...

【專利技術屬性】
技術研發人員：俞度立，于連忠，楊長春，
申請(專利權)人：中國科學院地質與地球物理研究所，
類型：實用新型
國別省市：