用于微机电器件应力检测的片上谐振梁结构及检测方法技术

本发明专利技术涉及一种用于微机电器件应力检测的片上谐振梁结构及检测方法，其包括微机电器件和谐振梁；微机电器件包括由上向下依次设置的结构层、锚点层和基片层；谐振梁采用U型结构，其设置在结构层和基片层之间，U型结构的顶部和底部的两端通过3个锚点固定到基片层上；谐振梁的U型结构内部设置有一个检测电极，该检测电极的端部通过锚点与基片层固定连接；谐振梁的U型结构的外部上、下两侧各设置一个外部检测电极，两外部检测电极通过锚点与基片层固定连接；谐振梁与内、外部检测电极之间设置有电容，在谐振梁与检测电极之间施加电压产生静电力驱动谐振梁振动，通过检测电极与谐振梁之间电容量的变化检测谐振梁的振动。本发明专利技术可以广泛应用于微机电器件的应力检测领域。

Structure and testing method of on-chip resonant beam for stress testing of micro-computer electrical components

【技术实现步骤摘要】
用于微机电器件应力检测的片上谐振梁结构及检测方法
本专利技术属于微机电传感器与执行器、微机电系统
，特别是涉及一种用于微机电器件应力检测的片上谐振梁结构及检测方法。
技术介绍
微机电器件结构中的应力常常是影响器件性能的重要因素。有些传感器本身是靠应力效应来完成对物理量的敏感的，比如依靠应力-电阻转换效应的加速度计和依靠压电效应的微机电麦克风。在这些情况下结构应力会直接导致不期望的传感器输出。在另外一些传感器和执行器中，结构应力的变化会导致器件结构几何参数的改变。例如在采用力平衡闭环控制的电容式加速度计中，如果应力使敏感质量块的位置发生了偏移，控制电路将产生电压纠正这个偏移，从而造成加速度计零偏的变化。在微机电角速率陀螺中，当敏感质量块的位置发生偏移，则结构在各个方向上的支承刚度会发生改变，陀螺的耦合信号以及零偏会随之改变。使结构应力发生变化的主要因素常常是温度。不同材料，比如硅和玻璃，具有不相等的热膨胀系数，所以键合在一起的不同材料在温度发生变化时，结构内部的应力就会变化。而且材料的热膨胀系数也是随着温度变化的，所以热应力与温度之本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于微机电器件应力检测的片上谐振梁结构，其特征在于：其包括微机电器件以及设置在所述微机电器件上的谐振梁；/n所述微机电器件包括由上向下依次设置的结构层、锚点层和基片层；/n所述谐振梁采用U型结构，其设置在所述结构层上，并通过所述U型结构开口处两个端点及U型弯折处的端点分别通过1个锚点固定到所述基片层上；所述U型结构内部设置有一个内部检测电极，所述内部检测电极的端部通过锚点与所述基片层固定连接；所述U型结构的外部上、下两侧各设置一个外部检测电极，两所述外部检测电极通过锚点与所述基片层固定连接；所述U型结构与所述内部检测电极和外部检测电极之间形成电容，在所述谐振梁与所述内部检测电极和外部检...

【技术特征摘要】
1.一种用于微机电器件应力检测的片上谐振梁结构，其特征在于：其包括微机电器件以及设置在所述微机电器件上的谐振梁；
所述微机电器件包括由上向下依次设置的结构层、锚点层和基片层；
所述谐振梁采用U型结构，其设置在所述结构层上，并通过所述U型结构开口处两个端点及U型弯折处的端点分别通过1个锚点固定到所述基片层上；所述U型结构内部设置有一个内部检测电极，所述内部检测电极的端部通过锚点与所述基片层固定连接；所述U型结构的外部上、下两侧各设置一个外部检测电极，两所述外部检测电极通过锚点与所述基片层固定连接；所述U型结构与所述内部检测电极和外部检测电极之间形成电容，在所述谐振梁与所述内部检测电极和外部检测电极之间施加电压产生静电力，驱动所述谐振梁振动，通过检测所述内、外部检测电极与所述谐振梁之间电容量的变化检测所述谐振梁的振动。


2.如权利要求1所述的用于微机电器件应力检测的片上谐振梁结构，其特征在于：所述内部检测电极和外部检测电极采用平板形或梳齿形电极。


3.如权利要求1所述的用于微机电器件应力检测的片上谐振梁结构，其特征在于：所述微机电器件的结构层为导体，采用硅材料；所述基片层采用玻璃或硅材料；所述锚点层采用硅、氧化硅或金属材料。


4.一种采用如权利要求1～3任一项所述用于微机电器件应力检测的片上谐振梁结构的应力检测方法，其特征在于包括以下步骤：
1)在待检测微机电器件上设置谐振梁结构和检测电极，并在谐振梁结构和检测电极之间施加电压；
2)当温度变化时，检测谐振梁的自然频率及其变化，得到谐振梁的应力随温度的变化曲线。


5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志勇，张嵘，周斌，魏琦，王锦，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11