[发明专利]MEMS加速度传感器

说明书

【技术领域】

本发明涉及微机电领域，具体指一种应用于电子设备上，能检测沿着三个正交轴加速度的MEMS加速度传感器。

【背景技术】

目前，大多数CMOS兼容的微机电加工过程是基于多晶硅或多晶硅、锗作为衬底材料，其使用二氧化硅作为牺牲材料，并且通过湿刻蚀等工艺步骤将衬底材料成型为所需的。使用MEMS构造的加速度计元件包括类似于标准加速度计的结构：检测质量块、复原弹簧、移位换能器、某种形式的阻尼和所有元件所依附的壳体。电容式加速度计的基本工作原理是待测加速度产生的惯性力引起敏感电容的极板间隙或极板交叠面积变化，使电容变化与加速度大小成比例关系，通过信号处理电路获取敏感电容的变化即可获得加速度的大小。目前市场上多为单轴或X-Y轴平面及与z轴分开实现各自传感功能的加速度计，这样势必将增加器件的整个面积。随着器件微型化的发展，对传感器的尺寸有了新的挑战和要求，而且这种单轴或双轴传感器也不满足某些环境的应用。

【发明内容】

本发明的目的在于解决现有加速度计不能检测三轴方向加速度的不足，而提出一种三轴集成MEMS加速度传感器。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种MEMS加速度传感器，其包括衬底、位于衬底上可运动的质量块，该质量块设有相互平行的上下表面以及连接上下表面的侧面，该MEMS加速度传感器还包括：

沿第一方向排布并垂直于质量块的侧面的法向的若干第一动电极、平行于第一动电极且固定连接至衬底的若干第一定电极，第一动电极通过第一弹簧结构连接至衬底，第一动电极与第一定电极之间具有重叠面积，第一动电极具有平行于质量块上表面的第一动电极顶面以及第一动电极底面，第一定电极具有平行于质量块上表面的第一定电极顶面以及第一定电极底面，且，第一动电极顶面相较第一定电极顶面更远离质量块的上表面；

且垂直于第一方向的第二方向上，具有垂直于质量块的侧面的法向的若干第二动电极，平行于第二动电极且固定连接至衬底的若干第二定电极，第二动电极通过第二弹簧结构连接至衬底，第二动电极与第二定电极之间具有重叠面积，第二动电极具有平行于质量块上表面的第二动电极顶面以及第二动电极底面，第二定电极具有平行于质量块上表面的第二定电极顶面以及第二定电极底面，且，第二动电极顶面相较第二定电极顶面更靠近质量块的上表面。

优选的，第一动电极沿第一方向设有与第一弹簧结构连接的第一动电极轴，所述第一弹簧结构还连接第一固定动电极至衬底；所述第一定电极顺第一方向还设有一对第一定电极轴，第一定电极轴连接第一固定定电极至衬底；所述第一动电极轴夹设在每对第一定电极轴之间，第一固定动电极夹设在每对第一固定定电极之间；第二动电极沿第二方向设有与第二弹簧结构连接的第二动电极轴，所述第二弹簧结构还连接第二固定动电极至衬底；所述第二定电极顺第二方向还设有一对第二定电极轴，第二定电极轴连接第二固定定电极至衬底；所述第二动电极轴夹设在每对第二定电极轴之间，第二固定动电极夹设在每对第二固定定电极之间。

所述每对第一定电极轴与第一固定定电极及第一固定动电极形成三角区域；每对第二定电极轴与第二固定定电极及第二固定动电极形成三角区域。

所述相邻的第一定电极轴与第二定电极轴平行设置，且具有一定间距。

所述第一动电极顶面与第二定电极顶面具有相同的水平高度。

本发明MEMS加速度传感器，其包括衬底、质量块，沿第一方向排布并垂直于质量块的侧面的法向的若干第一动电极、平行于第一动电极的若干第一定电极，第一动电极与第一定电极之间具有重叠面积，第一动电极相较第一定电极更靠近质量块的上表面；垂直于第一方向的第二方向上，具有垂直于质量块的侧面的法向的若干第二动电极，平行于第二动电极的若干第二定电极，第二动电极与第二定电极之间具有重叠面积，第二动电极相较第二定电极更远离质量块的上表面。将实现三轴方向的加速度检测，采用固定电极单元和运动电极单元之间的交叠面积变化来实现Z轴的传感性能，减少了结构的整体尺寸。

【附图说明】

图1为本发明平面结构示意图；

图2为本发明的立体结构示意图；

图3为图2沿E-E线的剖面图。

【具体实施方式】

下面结合附图，对本发明电容MEMS麦克风作详细说明。