一种加速度计制造技术

一种加速度计，包括：测量体、与所述测量体相连接的上盖板硅片以及下盖板硅片；所述测量体包括框架、位于所述框架内的弹性梁和质量块；所述质量块与所述框架通过多组所述弹性梁相连接，每组所述弹性梁包括两根弹性折叠梁,所述弹性折叠梁以所述质量块的中线为轴对称设置；所述测量体的上下表面上均键合有带电极的盖板硅片。并与测量体之间形成一电容。本加速度计具有检测精确度高、稳定性强、噪声低等优点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及传感器领域，尤其涉及一种加速度计
技术介绍
现今，加速度计可适用于诸多应用，例如在测量地震的强度并收集数据、检测汽车碰撞时的撞击强度、以及在手机及游戏机中检测出倾斜的角度和方向。而在微电子机械系统(MEMS)技术不断进步的情况下，许多纳米级的小型加速度计已经被商业化广泛采用。常用的MEMS的加速度计分压阻式和电容式两种，压阻式加速度计例如申请号为200480003916. 公开日为2006年3月15日的中国专利技术专利申请。压阻式加速度计一般有悬臂梁及质量块构成，并将力敏电阻设置在悬臂梁上。质量块会因加速度而运动，使得悬臂梁变形，从而引起电阻值的变化。但在没有加速度或者加速度幅度比较微小的情况下，悬臂梁不会产生巨大变形。使得电阻值没有显著变化。只有当加速度的幅度大至悬臂梁产生变形时，该加速度计才能检测到加速度。为此，该加速度计有测量不准、精确度不高等缺点。电容式加速度计例如美国专利号US6805008公开日为2004年10月19日的美国专利，电容式加速度计也包括悬臂梁及质量块。当有加速度时，外框架会向加速度方向运动，而由于惯性的作用，质量块的位移会很小，使得质量块与另一电极间的间隙距离发生变化并导致电容的变化。这两种加速度计都通过微加工工艺制成，具有体积小、造价低等特点。然而，悬臂梁为弹性梁，而且只有四根悬臂梁将质量块的四边与框架相连接。为此，在外框架移动的时候，各个悬臂梁的位移幅度很大。而且各个悬臂梁也不会产生相同的变形及位移。使得这种加速度计的摆动模态振型不太对称。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种摆动模态振型对称，并具有较高的精确度、稳定性和可靠性的加速度计。按照本技术所提供的一种加速度计，包括测量体、与所述测量体相连接的上盖板硅片以及下盖板硅片；所述测量体包括框架、位于所述框架内的弹性梁和质量块；所述质量块与所述框架通过多组所述弹性梁相连接，每组所述弹性梁包括两根弹性折叠梁，所述弹性折叠梁以所述质量块的中线为轴对称设置。本技术所采用的技术方案还具有以下附属特征所述弹性折叠梁的两末端位于同一直线上。所述质量块为矩形体，所述质量块的横截面为正方形。所述弹性折叠梁的一端分别与所述质量块的转角处相连接。所述测量体为双面绝缘体上外延娃(SOI)结构,包括上娃层、中间娃层及下娃层；每两层硅层之间分别设置有二氧化硅层。所述双面绝缘体上外延硅结构也简称为双面SOI结构。多个所述弹性梁分别对称地成形于所述上硅层和所述下硅层，构成双层结构。所述测量体、所述上盖板硅片及所述下盖板硅片上分别设置有电极。按照本技术所提供的一种加速度计具有如下优点首先，通过在质量块与框架之间分别设置上下两层相互对称的弹性梁使得整体结构更加对称、稳定。在有加速度的情况下，每根弹性梁的位移幅度也相对较小，使得摆动模态振型比较对称。附图说明图I为本技术的结构示意图。图2为本技术中的测量体的立体图。图3为本技术中的测量体的俯视图。图4为本技术中的制造方法的第一步至第三步示意图。图5为本技术中的制造方法的第四步至第六步示意图。图6为本技术中的制造方法的第七步示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步的详述参照图1，一种加速度计，包括测量体I、与所述测量体I相连接的上盖板硅片2以及下盖板硅片3 ;所述测量体I、所述上盖板硅片2及所述下盖板硅片3上分别设置有电极4 ;所述测量体I为双面SOI结构，包括上硅层5、中间硅层6及下硅层7 ;每两层硅层之间分别设置有二氧化硅层8。多个所述弹性梁12分别对称地成形于所述上硅层5和所述下娃层7 o参照图2及图3，所述测量体I包括框架11、位于所述框架11内的弹性梁12和质量块13 ;所述质量块13与所述框架11通过多组所述弹性梁12相连接，每组所述弹性梁12包括两根弹性折叠梁121，所述弹性折叠梁121以所述质量块13的中线为轴对称设置。其中，每根弹性折叠梁121的两个末端位于同一直线上。参照图2及图3,优选地,所述质量块13为矩形体,所述质量块13的横截面为正方形。多组所述弹性梁12分别在上硅层5和下硅层7中。优选地，每层硅层中设有四组弹性梁12。每组所述弹性梁12包括两根弹性折叠梁121。而每根所述弹性折叠梁121的一端分别与所述质量块13的转角处131相连接。使得质量块13在没有加速度的情况下保持在水平状态。当检测到加速度时，设置在转角处131的弹性折叠梁121也会限制质量块13的位移幅度，防止测量出高于最大限额或者错误的数据。本技术中质量块13也可为其他形状，例如六边形、八边形或圆形等。而且本技术中的弹性梁12、也可以为多层、多组结构，并不限制于两层，每层四组的结构。参见图I及图3,所述测量体为双面SOI结构,包括上娃层5、中间娃层6及下娃层7 ;每两层硅层之间分别设置有二氧化硅层8。多个所述弹性折叠梁121分别对称地成形于所述上硅层5和所述下硅层7。并在所述测量体I、所述上盖板硅片2及所述下盖板硅片3上分别设置有电极4。在通电之后，测量体I与上盖板硅片2及下盖板硅片3之间均会产生一个电容值。在没有加速度的情况下，测量体I与上盖板硅片2及下盖板硅片3彼此之间的电容值恒定。而当检测到加速度时，所述测量体I中的框架11会因受加速度影响，向加速度方向移动。同时，所述弹性梁12也会产生一定的位移。但因惯性作用，质量块13的位移幅度会相对较小。根据公式C= e A/d,即两片平行的导电片之间的电容量等于介电系数乘以正对面积除以垂直间距。当所述质量块13因加速度产生位移时，质量块13与上盖板硅片2及下盖板硅片3之间的间距会产生变化。为此，测量体I与上盖板硅片2及下盖板硅片3之间的电容量也会产生变化。集成芯片可以通过电容量的变化计算出检测到的加速度。当加速度消失后，弹性梁12会回到原有状态，使质量块13与上盖板硅片2及下盖板硅片3彼此之间的电容值归于恒定值。在质量块13和框架11之间设置两层、并且多个沿质量块13的中轴对称的弹性梁12有效的减少了每个弹性折叠梁121因加速度而产生位移时的位移幅度。并使得每根弹性折叠梁121的位移幅度基本相同。从而防止了因弹性梁12位移过度而检测到错误数据的几率。此外，由于每根弹性折叠梁121的位移幅度均比较小，每根弹性折叠梁121回到原有状态所需的时间也会大大缩短。设置多根弹性梁12也使得本加速度计可以检测到较为微小的加速度，增加了本加速度计的检测精确度。接着，根据图4、5、6详细说明用于制造本技术中的加速度计的制造工艺，包括以下步骤第一步，在双面SOI硅片的上硅层5和下硅层7上分别涂覆光阻剂。之后按照特定图案对上硅层5和下硅层7进行曝光，并用显影液进行显影。这样被曝光的图案就会显现出来。再用硅的深度反应离子刻蚀将上硅层5和下硅层7被曝光的部分深度刻蚀至二氧化硅层8。然后用反应离子干法刻蚀或缓冲氢氟酸对被露置在外的二氧化硅层8进行蚀刻。从而形成多个深至中间硅层6的孔。之后用将光阻剂层去除。第二步，在所述孔内沉积多晶硅至中间硅层并填满所述孔，从而形成电通路；然后在所述双面SOI硅片的上硅层5和下硅层7的表面生长出二氧化硅层。并通过化学和机械抛光法将上硅层5和下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种加速度计，包括：测量体、与所述测量体相连接的上盖板硅片以及下盖板硅片；所述测量体包括框架、位于所述框架内的弹性梁和质量块；其特征在于，所述质量块与所述框架通过多组所述弹性梁相连接，每组所述弹性梁包括两根弹性折叠梁,所述弹性折叠梁以所述质量块的中线为轴对称设置。

【技术特征摘要】
1.一种加速度计，包括测量体、与所述测量体相连接的上盖板硅片以及下盖板硅片； 所述测量体包括框架、位于所述框架内的弹性梁和质量块；其特征在于，所述质量块与所述框架通过多组所述弹性梁相连接，每组所述弹性梁包括两根弹性折叠梁，所述弹性折叠梁以所述质量块的中线为轴对称设置。2.如权利要求I所述的加速度计，其特征在于，所述弹性折叠梁的两末端位于同一直线上。3.如权利要求I所述的加速度计，其特征在于，所述质量块为矩形体，所述质量块的横截面为正方形。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞度立，于连忠，杨长春，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：实用新型
国别省市：