一种MEMS惯性传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种MEMS惯性传感器，质量块包括第一绝缘层，以及设置在第一绝缘层上并相互绝缘的至少一个第一可动电极组、至少一个第二可动电极组，在所述衬底上还设置有共用固定电极组；其中，所述第一可动电极组、第二可动电极组作为两个检测电极，共用固定电极组作为共用电极，共同构成了差分电容结构。本实用新型专利技术的MEMS惯性传感器，差分电容结构的两个检测电极为质量块的可动结构，差分电容结构的共用电极锚定在衬底上，这就可以有效地减小检测电极对地的寄生电容，从而可以有效地提高输出信号的精度；而由于共用电极上加载的是调制信号，即使共用电极对地的寄生电容比较大，也不会影响到芯片的性能。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及惯性测量领域，更具体地，涉及一种MEMS惯性传感器。
技术介绍
目前，随着消费电子和可穿戴设备的发展，对MEMS惯性传感器的性能提出了越来越高的要求。MEMS惯性传感器一般都是采用差分电容的原理来进行惯性信号的检测，以便将由于温度变化或应力变化所带来的干扰滤除。通常，差分电容的共用极板为可动极板，与两个固定在衬底上的固定电极共同构成差分电容结构。在可动极板上加载调制信号，两个固定电极作为检测电极，进行差分的输出。这种结构的差分电容，由于作为检测电极的固定极板锚定的衬底上，而且一般衬底都是采用地电位，这样会造成检测电极对地的寄生电容较大，从而造成输出的噪声也较高，限制了输出信号的精度。而且，固定电极对机械灵敏度是没有贡献的，在整个芯片中，两个固定电极必然会占用比较大的面积。
技术实现思路
本技术的一个目的是提供一种MEMS惯性传感器的新技术方案。根据本技术的第一方面，提供了一种MEMS惯性传感器，包括衬底，以及与衬底共同围成密闭容腔的盖体，在所述密闭容腔内还包括通过锚点悬置在衬底上方的质量块，所述质量块包括第一绝缘层，以及设置在第一绝缘层上并相互绝缘的至少一个第一可动电极组、至少一个第二可动电极组，在所述衬底上还设置有共用固定电极组；其中，所述第一可动电极组、第二可动电极组作为两个检测电极，共用固定电极组作为共用电极，共同构成了差分电容结构。优选地，所述共用固定电极组包括单个固定极板，该固定极板分别与第一可动电极组、第二可动电极组构成检测电容。优选地，所述第一可动电极组、第二可动电极组位于第一绝缘层的相应侧壁上，分别与共用固定电极组构成侧面电容。优选地，所述第一可动电极组、第二可动电极组分别包括多个层叠在第一绝缘层中的水平部，以及位于第一绝缘层侧壁的垂直部，所述多个水平部通过垂直部导通在一起。优选地，所述共用固定电极组包括与第一可动电极组构成第一检测电容的第一固定电极，与第二可动电极组构成第二检测电容的第二固定电极；其中所述第一固定电极与第二固定电极通过导电部连接在一起。优选地，所述衬底与共用固定电极组之间还设置有第二绝缘层，在所述第二绝缘层的内部设置有金属走线部，所述金属走线部通过连接部与导电部连接在一起。本技术的MEMS惯性传感器，差分电容结构的两个检测电极为质量块的可动结构，差分电容结构的共用电极锚定在衬底上，也就是说，两个检测电极悬置在衬底之上，使其与衬底具有一定的距离，这就可以有效地减小检测电极对地的寄生电容，从而可以有效地提高输出信号的精度；而由于共用电极上加载的是调制信号，即使共用电极对地的寄生电容比较大，也不会影响到芯片的性能；相比两个固定电极的结构，单固定电极结构可以节省芯片面积。本技术的专利技术人发现，在现有技术中，由于作为检测电极的固定极板锚定的衬底上，而且一般衬底都是采用地电位，这样会造成检测电极对地的寄生电容较大，从而造成输出的噪声也较高，限制了输出信号的精度；并且，单固定电极结构可以节省芯片面积，同样的芯片面积下，可以制作更大的可动质量块，有效提高机械灵敏度，提高检测灵敏度。因此，本技术所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本技术是一种新的技术方案。通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。【附图说明】被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本技术的原理。图1是本技术MEMS惯性传感器的结构示意图。图2至图7是本技术MEMS惯性传感器制造方法的工艺流程图。图8是图1中第一可动电极组的结构示意图。【具体实施方式】现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到:除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。参考图1，本技术提供了一种MEMS惯性传感器，其为一种具有可动质量块结构的惯性测量器件，例如MEMS加速度计、陀螺仪、谐振器等。本技术的MEMS惯性传感器包括衬底1、盖体3，所述衬底1、盖体3扣合在一起形成用于安装各部件的密闭容腔9。在衬底1、盖体3形成的密闭容腔9内还设有惯性传感器的质量块结构，其中质量块通过锚点(视图未给出)悬置在衬底I的上方。具体地，锚点可以固定在衬底I上，质量块通过其两侧对称的弹性扭梁连接在锚点的两侧，使得质量块可以悬置在衬底I的上方，并使质量块与衬底I之间具有供质量块运动的空间。当受到相应方向的惯性力时，质量块会发生相应的运动，从而通过构成的电容结构来输出质量块所受到的惯性力度。锚点可以设置一个，此时，为了保证质量块两侧的对称性，锚点优选设置在质量块的结构中心；当锚点设置有多个的时候，该多个锚点尽量靠近质量块的结构中心，并相对于质量块的结构中心对称分布，质量块与衬底I之间的这种连接结构属于现有的技术，在此不再具体说明。本技术的质量块，其包括第一绝缘层7，以及设置在第一绝缘层7上并相互绝缘的至少一个第一可动电极组4、至少一个第二可动电极组5，也就是说本技术的质量块包括两个部分，其主体部分为第一绝缘层7，在第一绝缘层7相应的位置设置有作为检测电极的第一可动电极组4、第二可动电极组5。为了保证质量块两侧的对称性，该两个可动电极组4、5优选相对于锚点对称分布。具体地，第一可动电极组4、第二可动电极组5可以为导电极板结构，例如，可以将导电极板固定在第一绝缘层7相对的侧壁上，或者，可以在第一绝缘层7上设置对称分布的通孔，将导电极板结构固定在相应通孔的孔壁上，以形成第一可动电极组4、第二可动电极组5。为了构成本技术惯性传感器的检测电容结构，在所述衬底I上还设置有作为共用电极的共用固定电极组6，该共用固定电极组6可以通过锚点固定在衬底I上，并分别与第一可动电极组4、第二可动电极组5构成了第一检测电容、第二检测电容。而且，由于第一可动电极组4、第二可动电极组5相对于锚点对称分布，使得第一检测电容和第二检测电容可以构成差分电容结构。其中，共用固定电极组6可与第一可动电极组4、第二可动电极组5构成侧面电容的结构，对于本领域的技术人员来说，也可以构成上下极电极式的电容结构，在此不再具体说明。在本技术一个具体的实施方式中，所述共用固定电极组6为单个固定极板，该固定极板分别与第一可动电极组4、第二可动电极组5构成第一检测电容、第二检测电容。在本技术一个优选的实施方式中，参考图1，所述共用固定电极组6包括平行布置的当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS惯性传感器，其特征在于：包括衬底(1)，以及与衬底(1)共同围成密闭容腔的盖体(3)，在所述密闭容腔内还包括通过锚点悬置在衬底(1)上方的质量块，所述质量块包括第一绝缘层(7)，以及设置在第一绝缘层(7)上并相互绝缘的至少一个第一可动电极组(4)、至少一个第二可动电极组(5)，在所述衬底(1)上还设置有共用固定电极组(6)；其中，所述第一可动电极组(4)、第二可动电极组(5)作为两个检测电极，共用固定电极组(6)作为共用电极，共同构成了差分电容结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑国光，
申请(专利权)人：歌尔声学股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37