[发明专利]电容式单质量块三轴加速度传感器及制备方法

权利要求书

1.一种电容式单质量块三轴加速度传感器，其特征在于包括：

基片，其包括衬底及生成在所述衬底上的介质绝缘层；

质量块区，其包括生成在所述介质绝缘层上的第一导电层、处于所述第一导电层上方且与所述介质绝缘层呈支点连接的悬臂梁、与所述悬臂梁同层面且分别连接于所述悬臂梁两侧同时与所述第一导电层组成用于作为测量第一方向加速度的差分电容的第一活动块和第二活动块、在所述第一活动块和第二活动块表面具有多个用作腐蚀通道以及调节空气阻尼的释放孔；

梳齿结构区，与所述质量块区同层面，其包括形成在所述第二活动块远离所述悬臂梁一侧且分别与所述第二活动块及所述介质绝缘层相连接同时用于测量第二方向加速度的第一组梳齿结构、对称形成在任意一活动块对应的沿所述第二方向的两侧且分别与相应活动块及所述介质绝缘层相连接同时用于测量第三方向加速度的第二组梳齿结构，并使所述质量块区与所述梳齿结构区形成的组合区的重心离所述第二方向的两侧的距离相等且其偏离所述悬臂梁，其中，所述第二及第三方向为所述质量块区所在层面的两个不同方向，所述第一方向不属于所述质量块区所在层面；

信号输出区，包括分别与所述第一导电层、所述第一活动块、第二活动块、第一组梳齿结构及第二组梳齿结构电气连接以用于与外部信号处理电路相连接的各金属连接点。

2.如权利要求1所述的电容式单质量块三轴加速度传感器，其特征在于：所述悬臂梁与所述介质绝缘层的支点处于所述悬臂梁的两端侧。

3.如权利要求1所述的电容式单质量块三轴加速度传感器，其特征在于：所述悬臂梁与所述介质绝缘层的支点处于所述悬臂梁的中间。

4.如权利要求1所述的电容式单质量块三轴加速度传感器，其特征在于：所述悬臂梁与所述介质绝缘层的支点分别处于所述组合区相对两外侧，且所述介质绝缘层的支点的连线为所述第三方向，所述悬臂梁通过将所述组合区围合的外框与介质绝缘层的各支点相连接。

5.如权利要求4所述的电容式单质量块三轴加速度传感器，其特征在于：所述外框与各支点的连接处呈弯折的折梁形状。

6.如权利要求1至4任一所述的电容式单质量块三轴加速度传感器，其特征在于：所述悬臂梁呈长条形状、弯折形状及中字形状中的一种。

7.如权利要求1所述的电容式单质量块三轴加速度传感器，其特征在于：所述梳齿结构区设置在所述质量区的外侧。

8.如权利要求1所述的电容式单质量块三轴加速度传感器，其特征在于：所述梳齿结构区设置在所述质量区内。

9.一种电容式单质量块三轴加速度传感器的制备方法，其特征在于包括步骤：

1)提供一基片，并在所述基片上淀积介质绝缘层；

2)在所述介质绝缘层上生成第一导电层，并采用光刻及刻蚀形成分别用于作为第一叉分电容和第二叉分电容的两极板；

3)在所述第一导电层上淀积牺牲层，并根据设计光刻及刻蚀或腐蚀出相应牺牲层图形以暴露出部分用于后续形成金属连接点的第一导电层；

4)在相应牺牲层图形上淀积第二导电层并根据设计的需要在所述第二导电层上制作出用于与外部信号处理电路相连接的各金属连接点；

5)根据设计对所述第二导电层进行光刻和刻蚀或腐蚀以形成多个释放孔、悬臂梁、连接在所述悬臂梁一侧且与所述两极板中的一极板形成作为第一叉分电容的第一活动块、连接在所述悬臂梁另一侧且与所述两极板中的另一极板形成第二叉分电容的第二活动块、连接在所述第二活动块远离所述悬臂梁一侧的第一组梳齿结构、对称连接在任意一活动块对应的沿所述第二方向的两侧的第二组梳齿结构，且使所述第一导电层、所述第一活动块、第二活动块、第一组梳齿结构及第二组梳齿结构分别与相应的金属连接点电气连接；

6)采用干法刻蚀或湿法腐蚀以去除所述牺牲层，进而释放所述第一活动块、第二活动块、悬臂梁、第一组梳齿结构及第二组梳齿结构，并使所述悬臂梁与所述介质绝缘层成支点连接。

10.如权利要求9所述的电容式单质量块三轴加速度传感器的制备方法，其特征在于：所述介质绝缘层材料为氧化硅或氮化硅。

11.如权利要求9所述的电容式单质量块三轴加速度传感器的制备方法，其特征在于：所述介质绝缘层为氧化硅和氮化硅组成的复合层。