多轴电容式加速度计制造技术

本实用新型专利技术提供了一种多轴电容式加速度计，所述多轴电容式加速度计的XY轴加速度计的中心锚点采用带缺口的正方形，减小了温度变化时由于基底和中心锚点的材料热膨胀系数不同而产生的应力，因而减小了中心锚点的形变，进而减小了温度漂移。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供了一种多轴电容式加速度计，所述多轴电容式加速度计的XY轴加速度计的中心锚点采用带缺口的正方形，减小了温度变化时由于基底和中心锚点的材料热膨胀系数不同而产生的应力，因而减小了中心锚点的形变，进而减小了温度漂移。【专利说明】多轴电容式加速度计
本技术涉及一种探测加速度的微机电结构，尤其涉及一种多轴电容式加速度计。
技术介绍
采用表面工艺制作的微机电(Micro-Electro-Mechanic System,简称MEMS)惯性传感器是以硅片为基体，通过多次薄膜淀积和图形加工制备的三维微机械结构。常用的薄膜层材料包括:多晶硅、氮化硅、二氧化硅和金属。典型的工艺步骤包括:基片准备，一次氧化形成绝缘层，淀积第一层多晶硅，刻蚀多晶硅形成电极和互连线，二次氧化形成牺牲层，氧化层刻蚀形成通孔，淀积第二层多晶硅，淀积金属层，刻蚀金属层形成互连线，刻蚀第二层多晶硅形成机械结构图形，最后去除牺牲层形成可动结构单元。加速度计，即加速度感应器，是一种能够测量加速力的电子设备，是微机电(MEMS)惯性传感器常用器件之一。加速度感应器主要应用在位置感应、位移感应或者运动状态感应等。如，在手机上使用加速度感应器，就可以探测到手机的放置状态，是平放还是倾斜等，根据状态启动不同的程序以达到某种效果，再如，可应用到笔记本电脑上，来探测笔记本的移动状况，并根据这些数据，系统会智能地选择关闭硬盘还是让其继续运行，这样可以最大程度的保护由于振动，比如颠簸的工作环境，或者不小心摔了电脑所造成的硬盘损害，最大程度的保护里面的数据。另外一个用途就是目前使用的数码相机和摄像机中也采用加速度传感器，用于检测拍摄时候的手部的振动，并根据这些振动自动调节相机的聚焦。加速度计主要包括双轴加速度计和三轴加速度计。双轴加速度计检测X轴和Y轴方向的加速度值。三轴加速度计检测X轴、Y轴和Z轴三个方向的加速度值，其中，X轴和Y轴加速度计用于检测作用在与主平面平行的两个相互正交方向上的加速度，Z轴加速度计用于检测作用在与主平面垂直方向上的加速度。通常，加速度计主要由可动质量块、固定锚点、弹性结构和固定电极等组成。其中，弹性结构一端与固定锚点相连，另一端与可动质量块相连，固定电极与可动质量块之间形成可变电容。当外部加速度作用在可动质量块上时形成惯性力，该惯性力对可动质量块形成位移量，电容式加速度计通过感应固定电极与可动质量块之间的电容变化来检测位移变化量，从而确定外部加速度。多轴电容式加速度计的主要指标有:灵敏度、线性度、温度漂移以及抗冲击能力。然而，实践中发现，目前的多轴电容式加速度计的温度漂移以及抗冲击能力性能仍不能满足要求。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种具有较强的应力释放能力和较小温度漂移的多轴电容式加速度计。为解决上述技术问题，本技术提供一种多轴电容式加速度计，包括基底以及XY轴结构层，所述XY轴结构层包括可动质量块、中心锚点、弹性结构以及多个检测电极，所述多个检测电极用于检测X方向和Y方向的加速度，所述可动质量块与中心锚点以及弹性结构相连，所述中心锚点为具有缺口的结构。可选的，在所述的多轴电容式加速度计中，所述中心锚点呈十字形，其十字交叉点处向内凹陷形成缺口。所述缺口为方形缺口或梯形缺口。可选的，在所述的多轴电容式加速度计中，所述XY轴结构层共包含八个检测电极，所述八个检测电极以所述中心锚点为中心呈辐射状分布于其四周；其中四个检测电极对称分布于中心锚点的左右两侧，用于检测X方向的加速度；另外四个检测电极对称分布于中心锚点的上下两侧，用于检测Y方向的加速度。可选的，在所述的多轴电容式加速度计中，每个所述检测电极均包括第一检测电极以及两个第二检测电极，所述第一检测电极与XY轴结构层的可动质量块相连，所述两个第二检测电极固定于所述基底表面上。可选的，在所述的多轴电容式加速度计中，所述XY轴结构层还包括固定于所述基底上的多个止动块，所述多个止动块均匀分布于所述XY轴结构层的可动质量块的周围并与所述XY轴结构层的可动质量块相连。可选的，在所述的多轴电容式加速度计中，还包括形成于所述基底上的布线，所述XY轴结构层的弹性结构与所述布线错开设置。与现有技术相比，本技术的多轴电容式加速度计的XY轴加速度计的中心锚点采用带缺口的正方形，减小了温度变化时由于基底和中心锚点的材料热膨胀系数不同而产生的应力，因而减小了中心锚点的形变，进而减小了温度漂移。【专利附图】【附图说明】图1是本技术实施例一的多轴电容式加速度计的整体示意图；图2a是图1中中心锚点的示意图；图2b是另一种中心铺点的不意图；图3是图1中弹性结构的示意图；图4是图1中检测电容的示意图；图5是图1中检测电容对应的底层布线的示意图；图6是本技术实施例二的多轴电容式加速度计的整体示意图；图7是图6所示结构的基底发生翘曲时沿着直线a的截面示意图；图8是图6中Z轴结构层的示意图。【具体实施方式】如
技术介绍
所述，现有的多轴电容式加速度计的温度漂移以及抗冲击能力性能仍不能满足要求。经本 申请人:技术人长期研究发现，这是因为传统的多轴电容式加速度计的XY轴加速度结构，起支撑作用的中心锚点为规则的正方形，其加工过程中产生的应力较难释放。为此，本技术的多轴电容式加速度计中，XY轴加速度计的中心锚点采用带缺口的正方形，减小了温度变化时由于基底和中心锚点的材料热膨胀系数不同而产生的应力，因而减小了中心锚点的形变，进而减小了温度漂移。下面将结合示意图对本技术进行更详细的描述，其中表示了本技术的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本技术，而仍然实现本技术的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本技术的限制。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。【实施例一】本实施例的多轴电容式加速度计是双轴电容式加速度计，即X和Y轴加速度计。图1是本实施例的多轴电容式加速度计的整体示意图。如图1所示，所述多轴电容式加速度计包括基底(图1中未示出)和XY轴结构层，所述XY轴结构层包括可动质量块31，中心锚点32，弹性结构33以及检测电极34a、34b。继续参考图1,本实施例中,XY轴结构层Ia共包含八个检测电极，八个检测电极对称分布于可动质量块31的四个顶角，该放置方式有效的利用了芯片面积，有利于提高加速度计的灵敏度。详细的，其中四个检测电极34a对称分布于中心锚点32的左右两侧，用于检测X方向的加速度；另外四个检测电极34b对称分布于中心锚点32的上下两侧，用于检测Y方向的加速度。即，所述八个检测电极以中心锚点32为中心呈辐射状分布于其四周。当然，本技术并不限定检测电极的数量和排布方式，还可设置其它数量例如四组检测电极以及采取其它方式例如以中心锚点32为中心等间距排布在中心锚点32的周围。图2a是图1的中心锚点的示意图。如图2a所示，XY轴结构层Ia的中心锚点32的形状为四角带缺口的正方形。具体地说，中心锚点32大致呈十字形，十字交叉点处向内凹陷形成缺口 41、42、43、44，所述缺口 41、42、43、44的形状相同，均本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多轴电容式加速度计，其特征在于，包括基底和XY轴结构层，所述XY轴结构层包括可动质量块、中心锚点、弹性结构以及多个检测电极，所述多个检测电极用于检测X方向和Y方向的加速度，所述可动质量块与所述中心锚点和弹性结构相连，所述中心锚点为具有缺口的结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：汪建平，邓登峰，
申请(专利权)人：杭州士兰微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33