[实用新型]一种超小型MEMS陀螺仪传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，简称MEMS)技术，特别涉及一种超小型MEMS陀螺仪传感器。

背景技术

微机电系统(MEMS)是对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术，它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。它是用微电子技术和微加工技术相结合的制造工艺，制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统，其中微加工技术包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA(LIGA是德文Lithographie，Galanoformung和Abformung三个词，即光刻、电铸和注塑的缩写)和晶片键合等技术。

MEMS惯性传感器是应用微机电系统(MEMS)技术研发出来的典型微传感器。随着MEMS技术的日益发展，MEMS惯性传感器(包括加速度计和陀螺仪)的性能指标越来越高，以其尺寸小、价格便宜的优势在工业、医疗以及其他消费电子产品的各个层面都发挥着巨大的作用。

常见的MEMS加速度计按敏感原理的不同可以分为：压阻式、压电式、隧道效应式、电容式等，但都是基于“支撑梁-质量块”原理的振动式微惯性器件。通过质量块感受加速度场中由于加速度产生的惯性力，再通过各种方法把惯性力检测出来。该加速度计的质量块对灵敏度特性有重大影响，质量块越大，所感受到的惯性力越大，检查出的信号幅值也就越大。

在MEMS陀螺仪中，振动式硅微机械陀螺仪是最常见的一种陀螺仪，这种陀螺仪利用哥式效应检测角速度的大小。其基本工作原理是：首先使检测质量块沿驱动方向做线振动或角振动，进入驱动模态；当沿敏感轴方向有角速度输入时，在检测轴方向就会出现哥式力，迫使检测质量块沿检测方向有位移产生。输入角速度和哥式力的大小成正比关系，因此通过检查哥式力引起的位移变化量就可以直接得到输入角速度的信息。质量块是MEMS陀螺仪中一个非常重要的部件，一般都会在器件结构中占用较大面积。

从以上MEMS惯性传感器的原理可以看出，质量块在器件的工作中起到至关重要的作用，并且在器件的整体结构中占用了较大的面积。因此，为了尽可能减小器件尺寸以降低成本，或在质量块尺寸相同情况下能提高器件性能，人们进行了各种尝试，但是都没有突破性技术。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术的缺陷，提供一种超小型MEMS陀螺仪传感器，其能够适当优化器件性能。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种超小型MEMS陀螺仪传感器，其特征在于，其包括一MEMS晶圆，在MEMS晶圆内挖槽后填埋密度大于硅的金属于槽内形成复合材料的质量块，该MEMS晶圆周围形成一固定框架，该质量块通过至少一弹簧与固定框架连接。

优选地，所述固定框架固定在一玻璃片上。

优选地，所述弹簧为四根，分别位于固定框架的每一内角上。

优选地，所述质量块上固定有多个运动梳齿。

优选地，所述固定框架上固定有多个固定梳齿。

优选地，所述运动梳齿和固定梳齿相互交错排列。

优选地，所述超小型MEMS陀螺仪传感器为一种MEMS惯性传感器。

本实用新型的积极进步效果在于：本实用新型减小质量块的面积尺寸，同时保持质量块本身的质量不变或更大，通过在MEMS晶圆内挖槽后填埋密度大于硅的金属于槽内，最终形成复合材料的质量块。本实用新型所引入的电镀制造质量块技术具有设备投资少，成本低的优点。同时，该超小型MEMS陀螺仪传感器的质量块面积尺寸大大缩小，也就节省了整个超小型MEMS陀螺仪传感器的面积。

附图说明

图1为本实用新型在晶圆上淀积二氧化硅和氮化硅步骤的示意图。

图2为本实用新型形成填埋区步骤的示意图。

图3为本实用新型填埋金属步骤的示意图。

图4为本实用新型平整步骤的示意图。

图5为本实用新型键合步骤的示意图。

图6为本实用新型释放步骤的示意图。

图7为超小型MEMS陀螺仪传感器的结构示意图。

具体实施方式

下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本实用新型。