[发明专利]硅基谐振式传感器温度稳定性提升方法、系统、设备及存储介质

说明书

本申请实施例提供一种硅基谐振式传感器温度稳定性提升方法、系统、设备及存储介质，涉及微机电传感器技术领域，采用本申请提供的硅基谐振式传感器温度稳定性提升方法，按照晶向角优化步长增加谐振式传感器的晶向角进行搜索，对于每一次搜索，在多个测试温度下对所述谐振式传感器进行模态仿真，获取在该晶向角下的谐振频率温度变化量，搜索完成后汇总谐振频率温度变化量找到最优晶向角。本申请可以高效、便捷地确定使硅谐振式传感器频率温度漂移最小的加工晶向，提升传感器的温度稳定性。

技术领域

本申请实施例涉及微机电传感器技术领域，具体而言，涉及一种硅基谐振式传感器温度稳定性提升方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

微谐振式传感器是用微纳工艺加工的特征尺寸在微米量级的谐振式器件，包括微谐振式陀螺、微谐振加速度计、微谐振磁力计、微谐振压力计、等重要传感器。以硅为基础加工材料的谐振式传感器，更以其体积小、成本低、适于批量加工，易于与CMOS电路集成等优点，已逐渐成为主流技术，广泛应用在各个领域。

硅基谐振式传感器的主要结构为硅微谐振器，工作原理通常是把某一待测物理量或化学量通过刚度变化或者质量变化转换为谐振器本身的谐振频率的变化，再通过检测谐振频率的变化获取待测量的大小。因此谐振器的频率稳定性，尤其是温变环境下的频率稳定性直接影响着传感器的性能指标。

为了提升硅基谐振式传感器的温度性能，通常将传感器设计成双谐振器差分模式，通过差分减小因单个谐振器带来的频率温度漂移。但由于加工误差，两谐振器参数并不完全一致，仍然会带来温度漂移。

发明内容

本申请实施例提供一种硅基谐振式传感器温度稳定性提升方法、系统、设备及存储介质，旨在解决现有硅基谐振式传感器在温变环境下的频率稳定性差的问题。

本申请实施例第一方面提供一种硅基谐振式传感器温度稳定性提升方法，所述硅基谐振式传感器包括至少一个谐振式传感器，所述方法包括：

执行搜索步骤，所述搜索步骤具体包括：

按照晶向角优化步长增加所述谐振式传感器的晶向角；

判断所述谐振式传感器的晶向角是否大于所述预设阈值；

若所述谐振式传感器的晶向角不大于所述预设阈值，将所述谐振式传感器的振动轴向与所述晶向角对齐；

在多个测试温度下对所述谐振式传感器进行模态仿真，汇总每个测试温度点的模态仿真结果，获取在该晶向角下的谐振频率温度变化量；

重复执行所述搜索步骤直到所述谐振式传感器的晶向角小于预设阈值；

选取谐振频率温度变化量的最小值所对应的晶向角作为最优晶向角，根据所述最优晶向角加工谐振传感器。

可选地，所述硅基谐振式传感器采用{100}规格或{110}规格的硅片。

可选地，所述方法还包括：

沿硅片切边的晶向沿方向定义起始的晶向角，所述起始的晶向角为0°。

可选地，所述方法还包括：

当所述硅基谐振式传感器采用{100}规格的硅片时，所述预设阈值为45°；

当所述硅基谐振式传感器采用{110}规格的硅片时，所述预设阈值为90°。

可选地，获取在该晶向角下的谐振频率温度变化量，包括：

遍历每个测试温度点的模态仿真结果，获取所述谐振式传感器在该晶向角下谐振频率的最大值和最小值；

计算所述谐振频率的最大值和最小值之差，将所述差作为所述谐振频率温度变化量。

可选地，包括多个谐振式传感器，所述方法还包括：