[发明专利]MEMS加速度计及其信号处理方法

说明书

本发明涉及MEMS加速度计，包括：第一衬底；检验质量块，弹性连接在所述第一衬底上，且能与所述第一衬底产生相对位移，所述检验质量块包括相对的第一侧、第三侧，以及相对的第二侧、第四侧，所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧均设有两个移动梳齿；固定梳，固定设置于所述第一衬底上，所述固定梳包括固定梳齿和框架，所述固定梳齿与所述移动梳齿一一对应设置；每个所述固定梳齿和最近的所述移动梳齿组成感测梳，所述感测梳的梳齿方向均垂直于所述加速度计的运动方向。本发明能够在不改变传感器设计和信号处理方案的情况下，实时选择四个加速度量程之一的信号，测量精度高、制造成本低。

技术领域

本发明涉及半导体制造和微机电系统（MEMS）领域，尤其涉及一种MEMS加速度计及其信号处理方法。

背景技术

惯性传感器是一种包含微机电系统的装置，能够感测和/或产生运动。MEMS惯性传感器包括能够感测加速度的加速度计。与传统的机械和光学传感器相比，MEMS传感器成本低、体积小、功耗低，可与集成电路集成，因此广泛应用于消费电子、工业制造、医疗电子、汽车电子、航空航天和军事等领域，具有巨大的发展潜力和商业价值。

MEMS加速度计的工作原理是惯性效应，当物体移动时，悬浮的微结构会受到惯性力的影响，加速度计信号的变化与线性加速度成正比。

MEMS加速度计按照检测方式主要分为电容式、压阻式、压电式和光学式等。 电容式MEMS加速度计在工业领域得到了广泛的应用，主要是因为其结构简单，工作模式与半导体技术兼容。

MEMS芯片可以通过半导体制造工艺制造并且可以包含上述单个或多个器件。

如果需要测量多个加速度量程（例如，±2g、±4g、±8g、±16g），目前常用的方法是在一个晶圆上放置四个加速度计，每个加速度计对应一个加速度量程范围。这种方法需要为单个生产工艺开发四个不同加速度量程的MEMS传感器，并设计同时适用于四个加速度计的信号处理方案，造价更为昂贵。如果其中一个加速度计出现故障，整个MEMS芯片就会出现故障，由于芯片包含四个MEMS 传感器，因此出现故障的可能性就会大大增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MEMS加速度计，能够在不改变传感器设计和信号处理方案的情况下，实时选择四个加速度量程之一的信号。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种MEMS加速度计，包括：

第一衬底；

检验质量块，弹性连接在所述第一衬底上，且能与所述第一衬底产生相对位移，所述检验质量块包括相对的第一侧、第三侧，以及相对的第二侧、第四侧，所述第一侧、所述第二侧、所述第三侧和所述第四侧均设有两个移动梳齿；

固定梳，固定设置于所述第一衬底上，所述固定梳包括固定梳齿和框架，所述固定梳齿与所述移动梳齿一一对应设置；

每个所述固定梳齿和最近的所述移动梳齿组成感测梳，所述感测梳的梳齿方向均垂直于所述加速度计的运动方向。

优选地，所述固定梳包括八个所述框架，每个所述框架上设有一个所述固定梳齿；或

所述固定梳包括四个所述框架，每个所述框架上设有两个所述固定梳齿，同一个所述框架上的两个所述固定梳齿与位于所述检验质量块同一侧的两个所述移动梳齿对应设置；或

所述固定梳包括两个所述框架，每个所述框架上设有四个所述固定梳齿，其中一个所述框架上的四个所述固定梳齿分别与所述第一侧的两个所述移动梳齿、所述第二侧靠近所述第一侧的所述移动梳齿、所述第四侧靠近所述第一侧的所述移动梳齿对应设置，另一个所述框架上的四个所述固定梳齿分别与另外四个所述移动梳齿对应设置。