[发明专利]MEMS电容式加速度计及其制备方法

说明书

本公开实施例提供一种MEMS电容式加速度计及其制备方法。包括：第一衬底；第一电极层和支撑层，设置于第一衬底，并且支撑层位于第一电极层外侧；弹性件和弹性件底盘，弹性件的第一端插置于第一电极层与第一衬底抵接，第二端与弹性件底盘抵接；连接层，设置于支撑层和弹性件底盘背离第一衬底的一侧；第二衬底，设置于连接层背离第一衬底的一侧；弹性梁和质量块，设置于第二衬底，质量块与第一电极层相对应，弹性梁位于质量块外侧；第二电极层和绝缘层，绝缘层设置于质量块朝向第一衬底的一侧，第二电极层夹设于绝缘层和连接层之间。能有效防止在加速度过大时弹性梁发生断裂，实现过载保护。有效避免了静电吸合的发生，提高了加速度计的可靠性。

技术领域

本公开属于传感器技术领域，具体涉及一种MEMS电容式加速度计及其制备方法。

背景技术

MEMS电容式加速度计通常采用弹性梁与质量块构成，外界加速度输入时，弹性梁-质量块产生位移，二者组成的电容器的电容值改变，再由电容读出电路将变化的电容转化为电压信号，从而实现角速度信号到电信号的转换。MEMS电容式加速度计因其结构简单、工艺成熟、灵敏度高、温漂小以及良好的可集成性等优点而被广泛应用于生活、工业、军工、航天等各种领域。

而在军工、航天等领域中，瞬时冲击加速度可达到1000g以上，此时弹性梁-质量块结构会产生一个较大的位移，弹性梁上的应力可能超出硅材料的屈服极限，导致梁的根部发生脆性断裂，因此MEMS电容式加速度计的抗过载能力需要进一步优化设计。

发明内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种MEMS电容式加速度计及其制备方法。

本公开的一方面，提供一种MEMS电容式加速度计，所述MEMS电容式加速计包括：

第一衬底；

第一电极层和支撑层，均设置于所述第一衬底，并且所述支撑层位于所述第一电极层外侧；

弹性件和弹性件底盘，所述弹性件的第一端插置于所述第一电极层并与所述第一衬底抵接，所述弹性件的第二端与所述弹性件底盘抵接；

连接层，所述连接层设置于所述支撑层和所述弹性件底盘背离所述第一衬底的一侧；

第二衬底，所述第二衬底设置于所述连接层背离所述第一衬底的一侧；

弹性梁和质量块，均设置于所述第二衬底，所述质量块与所述第一电极层相对应，所述弹性梁位于所述质量块外侧；

第二电极层和绝缘层，所述绝缘层设置于所述质量块朝向所述第一衬底的一侧，所述第二电极层夹设于所述绝缘层和所述连接层之间。

在一些可选地实施方式中，所述弹性件、所述弹性件底盘和所述支撑层的材料相同，且通过一次构图工艺形成。

在一些可选地实施方式中，所述弹性件底盘和所述支撑层背离所述第一衬底的一侧相齐平。

在一些可选地实施方式中，所述弹性件包括第一连接部、第二连接部以及弹性部；

所述第一连接部插置于所述第一电极层并与所述第一衬底抵接，所述第二连接部与所述连接层抵接；

所述弹性部的两端分别与所述第一连接部和所述第二连接部连接，并且所述弹性部的长度大于其在所述第一衬底的正投影的长度。

在一些可选地实施方式中，所述弹性部的横截面呈折线形。

在一些可选地实施方式中，所述弹性件为弹簧。

在一些可选地实施方式中，所述弹性件、所述弹性件底盘和所述支撑层的材质为多晶硅。

在一些可选地实施方式中，所述弹性件的总长度范围为50um～200um，所述弹性件的总高度范围为10um～50um。