The utility model discloses a double differential full silicon structure micro accelerometer and a manufacturing method thereof, relating to the field of micro electro mechanical systems. The utility model firstly through the substrate coupling, so that the 4 similar beam sensitive mass structure deformation are basically the same under the effect of external environment; and then through the double difference detection method of a=k (Ca Delta Cb), the external environment caused by disturbance is suppressed, thereby improving the device the long-term stability and temperature stability.
【技术实现步骤摘要】
一种双差分的全硅结构的微加速度计
本技术涉及微电子机械系统领域,更具体地说涉及一种双差分的全硅结构的微加速度计。
技术介绍
采用电容检测的硅微加速度计由于其工艺加工成熟、测量精度高,在民用市场和军用市场上都得到了广泛的应用。然而,这些微加速度计都容易受到外界环境的干扰,而产生零位漂移或者是温度漂移,从而限制了其在高精度惯性测量领域的应用。国家知识产权局于2010年7月28日,公开了一件公开号为CN101786593A的专利技术专利,该专利技术专利公开了一种差分式高精度加速度计的加工方法。加速度计包括自上而下依次连接的电极盖板、梁-质量块结构的可动硅结构组件、下电极盖板。该方法包括:采用玻璃片或单晶硅圆片作为基片,加工所述上电极板和下电极板;以双器件层SOI单晶硅圆片作为基片,加工所述梁-质量块结构的可动硅结构组件;将基片加工的上、下电极板与所述可动硅结构组件基于键合方式连接。该专利技术采用一片硅圆片即完成了可动硅结构组件的加工,避免了通常采用的高温硅-硅键合工艺制备可动硅结构组件,降低了工艺难度,降低了最高工艺温度,消除了硅-硅键合引入的键合应力问题。并且,梁-质量块结构具有通用性。然而在实际的使用过程中,这种单差分检测式的微加速度计都会受到外界环境的干扰(封装应力、热应力等),然后通过基底将应力传导到微机电芯片上,使得微结构发生形变。例如,当外界温度升高时,由于基底材料和微机电芯片的热膨胀系数不匹配,梁-敏感质量块结构都会在热应力的作用下发生一定量的偏移。这种偏移是无法被传统电容式微加速度计的单差分检测方法(ΔC=C1-C2)所抑制,从而带来微加速度计的 ...
【技术保护点】
一种双差分的全硅结构微加速度计,其特征在于:包括上层硅盖板(1)、中间敏感硅结构层(2)和下层SOI硅片盖板(3);所述上层硅盖板(1)、中间敏感硅结构层(2)和下层SOI硅片盖板(3)均是采用各向异性湿法腐蚀工艺制备,并通过硅‑硅键合形成一个封闭的、呈中心对称的整体结构;所述中间敏感硅结构层(2)包括四个按特定方位分布、正交摆放的敏感质量块‑斜悬臂梁结构;所述敏感质量块‑斜悬臂梁结构与上下极板构成一组差分检测电容;四组差分检测电容通过一块硅基底耦合在一起;每两组差分检测电容通过金属引线连接在一起。
【技术特征摘要】
1.一种双差分的全硅结构微加速度计,其特征在于:包括上层硅盖板(1)、中间敏感硅结构层(2)和下层SOI硅片盖板(3);所述上层硅盖板(1)、中间敏感硅结构层(2)和下层SOI硅片盖板(3)均是采用各向异性湿法腐蚀工艺制备,并通过硅-硅键合形成一个封闭的、呈中心对称的整体结构;所述中间敏感硅结构层(2)包括四个按特定方位分布、正交摆放的敏感质量块-斜悬臂梁结构;所述敏感质量块-斜悬臂梁结构与上下极板构成一组差分检测电容;四组差分检测电容通过一块硅基底耦合在一起;每两组差分检测电容通过金属引线连接在一起。2.如权利要求1所述的一种双差分的全硅结构微加速度计,其特征在于:所述敏感质量块-斜悬臂梁结构的敏感质量块(21)是由一根单斜悬臂梁(22)支撑的,所述四个敏感质量块-斜悬臂梁结构的斜悬臂梁(22)呈镜像关系。3.如权利要求1或2所述的一种双差分的全硅结构微加速度计,其特征在于:所述斜悬臂梁(22)的截面为平行四边形,上下表面由单晶硅100晶面构成,两侧表面由单晶硅111晶面构成。4.如权利要求3所述的一种双差分的全硅结构微加速度计,其特征在于:所述斜悬臂梁(22)的敏感轴方向与硅片平面存在一定的夹角。5.如权利要求4所述的一种双差分的全硅结构微...
【专利技术属性】
技术研发人员:许蔚,杨杰,谢国芬,王斌,刘显学,唐彬,
申请(专利权)人:中国工程物理研究院电子工程研究所,
类型:新型
国别省市:四川,51
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