[实用新型]一种电容式微机械加速度传感器

说明书

本实用新型公开一种电容式微机械加速度传感器。电容式微机械加速度传感器包括：上电极板、敏感芯片和下电极板，敏感芯片包括框架、固定端与框架连接的悬臂梁、与悬臂梁的自由端连接的质量块，悬臂梁及质量块设置在框架内，悬臂梁上开设有贯穿的通孔，每个通孔中设置有一个氧化硅柱，悬臂梁的材料为单晶硅；上电极板盖合在框架的上开口端，下电极板盖合在框架的下开口端。本实用新型通过在单晶硅悬臂梁中合理嵌入杨氏模量温度系数与单晶硅材料相反的氧化硅柱结构，对加速度传感器的材料温度特性实现被动式全补偿，可大幅度提高加速度传感器的温度稳定性。因此，本实用新型提供的电容式微机械加速度传感器结构简单可靠，温度稳定性好，测量精度高。

技术领域

本实用新型涉及微机械传感器领域，特别是涉及一种电容式微机械加速度传感器。

背景技术

采用微纳硅加工技术制造的电容式微机械加速度传感器由于体积小、重量轻、功耗低、可靠性高等优点，是市场上产品化加速度传感器的主要选择之一。

电容式微加速度传感器的标度因数温度稳定性是表征该类传感器水平的一个重要指标。由于电容式微加速度传感器通常采用单晶硅制成的悬臂梁-质量块力敏结构，单晶硅材料固有的杨氏模量温度系数(TCE≈-63.6ppm/℃)必然导致微加速度传感器的输出特性随温度发生变化。为了弥补温度对电容式微加速度传感器的影响，通常的处理方法是在后处理电路中加入温度补偿模块。然而这种提高微加速度传感器温度稳定性的做法会带来处理电路和算法的复杂性，增加系统功耗。

因此，如何提供一种结构简单可靠、温度稳定性好的高精度加速度传感器,成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电容式微机械加速度传感器，能够对材料温度特性实现被动式全补偿，电容式微加速度传感器的结构简单可靠，温度稳定性好，测量精度高。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种电容式微机械加速度传感器，所述电容式微机械加速度传感器包括：上电极板、敏感芯片和下电极板，其中，

所述敏感芯片包括框架、固定端与所述框架连接的悬臂梁、与所述悬臂梁的自由端连接的质量块，所述悬臂梁及所述质量块均设置在所述框架内，所述悬臂梁上开设有贯穿的通孔，每个所述通孔中设置有一个氧化硅柱，所述悬臂梁的材料为单晶硅；

所述上电极板盖合在所述框架的上开口端，所述下电极板盖合在所述框架的下开口端。

可选的，各个所述通孔在所述悬臂梁上等间距规则排列。

可选的，所述氧化硅柱的上端面与对应的所述通孔的上开口端平齐，所述氧化硅柱的下端面与对应的所述通孔的下开口端平齐。

可选的，所述通孔的轴线与所述悬臂梁的上表面垂直。

可选的，各个所述氧化硅柱的体积和为所述悬臂梁的体积的23.5％。

可选的，所述上电极板与所述框架之间设置有上键合层，所述下电极板与所述框架之间设置有下键合层，所述上电极板通过所述上键合层与所述框架键合连接，所述下电极板通过所述下键合层与所述框架键合连接。

可选的，所述上键合层的厚度和所述下键合层的厚度相等。

可选的，所述上键合层的厚度和所述下键合层的厚度均为2μm。

可选的，所述上电极板的材料和所述下电极板的材料均为单晶硅。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：