[发明专利]一种基于滑膜阻尼的大电容微惯性传感器及其制作方法

权利要求书

1.一种基于滑膜阻尼的大电容微惯性传感器，包括第一基板及其上表面的 检测用交叉梳齿状固定对电极、固定于第一基板上的敏感器锚点、驱动器外部 锚点、驱动器内部锚点、固定于第一基板上的矩形孤岛、第二基板的悬于第一 基板上方的可沿纵向运动的敏感器质量块、将敏感器锚点和敏感器质量块相连 的U形敏感器支撑梁、可沿横向运动的驱动器质量块、将驱动器外部锚点与驱 动器质量块相连的驱动器第一折叠梁、将驱动器内部锚点与驱动器质量块相连 的驱动器第二折叠梁、第二折叠梁上的电绝缘层、电绝缘层上的驱动导线和驱 动导线引出电极，其特征在于：

所述的敏感器质量块是由纵向等间距、横向平行的栅形电极、连接栅形电 极的矩形边框和边框两侧设置的梳形可动电极组成；

所述的梳形可动电极由n个等间距的梳齿和连接梳齿的矩形条组成，n≥1， 梳齿与矩形条垂直设置；梳形可动电极在边框的每一侧分别对应组成两组硅条 组，每组硅条组分别对应设置在边框的相应处，每组硅条组包括平行设置的m 条梳形可动电极，m≥2，连接梳齿的矩形条与敏感器质量块侧边垂直；边框每 侧一组的梳形可动电极沿敏感器质量块的横向中心线与同侧的另一组的对应梳 形可动电极对称设置；边框一侧的一组硅条组与另一侧对应的硅条组沿敏感器 质量块的纵向中心线对称设置；

所述的敏感器锚点沿敏感器质量块的纵向中心线分别设置在敏感器质量块 的两端，并通过敏感器支撑梁与敏感器质量块连接；

所述的驱动器质量块与每组硅条组一一对应设置，驱动器质量块的与硅条 组的对应一侧设置有m条和梳形可动电极形状相同的梳形固定电极，梳形可动 电极和梳形固定电极的位置对应设置，梳形固定电极的梳齿与梳形可动电极的 梳齿对应交叉设置；

所述的驱动器第一折叠梁设置在驱动器质量块的远离敏感器质量块的一 侧，每个驱动器质量块有两根第一折叠梁，其中一根驱动器第一折叠梁始于驱 动器质量块的远离敏感器质量块的一侧一角，终于对应的驱动器外部锚点，另 一根第一折叠梁沿驱动器质量块的横向中心线与其对称设置；

所述的驱动器质量块和梳形可动电极的对应侧的内部设置有矩形孔；所述 的矩形孤岛、驱动器内部锚点和驱动器质量块相连接的驱动器第二折叠梁设置 在矩形孔内；驱动器第二折叠梁设置在靠近敏感器质量块一侧，每个驱动器质 量块有两根驱动器第二折叠梁，其中一根驱动器第二折叠梁始于矩形孔内侧对 应一角，终于对应的驱动器内部锚点，另一根驱动器第二折叠梁沿驱动器质量 块的横向中心线与其对称设置；矩形孤岛设置在远离敏感器质量块一侧；

所述的驱动器质量块上的驱动导线纵向设置于梳形固定电极和驱动器第二 折叠梁之间，驱动导线通过驱动器第二折叠梁上的金属导线与驱动导线引出电 极连接，在驱动导线、金属导线、驱动导线引出电极组成的金属层和驱动器质 量块之间设置有电绝缘层；

所述的矩形孤岛和驱动器质量块之间在驱动器外部锚点一侧的横向间距比 梳形可动电极和梳形固定电极上的对应梳齿间的横向间距小一微米以上；

所述的检测用交叉梳齿状固定对电极由沿横向相对交叉的多根梳齿电极组 成，固定引线电极位于固定对电极的两侧，并与固定对电极连通；硅条组连接 线和对应的固定引线电极连接；交叉的梳齿电极对应组成梳齿电极对，梳齿电 极对中的两个梳齿电极间的间隙不小于一微米；

所述的栅形电极位于对应的梳齿电极对的正上方。

2.一种制作如权利要求1所述的大电容微惯性传感器的方法，其特征在于 该方法包括如下步骤：

步骤(1)在第一基板的上表面形成检测用交叉梳齿状固定对电极及固定引 线电极；

步骤(2)在第二基板的上表面形成电绝缘层；

步骤(3)在第二基板的下表面形成悬浮区；

步骤(4)在第二基板的下表面的所述悬浮区形成悬浮间距；

步骤(5)将所述第一基板的上表面与所述第二基板的下表面相向键合，所述 检测用交叉梳齿状固定对电极和悬浮区互相对准，形成栅形电极下表面与检测 用交叉梳齿状固定对电极的上表面的间隙；

步骤(6)刻蚀所述第二基板上的绝缘层，形成驱动器内部锚点和驱动器质量 块相连接的驱动器第二折叠梁和驱动导线、金属导线、驱动导线引出电极组成 的金属层之间的电绝缘层；

步骤(7)在所述驱动器内部锚点和驱动器质量块相连接的驱动器第二折叠 梁和第二基板间的电绝缘层上形成驱动导线、金属线和驱动导线引出电极；

步骤(8)刻蚀所述第二基板，形成悬于第一基板上方的四个驱动器质量块、 悬于第一基板上方的敏感器质量块、固定于第一基板上的敏感器锚点、驱动器 外部锚点、驱动器内部锚点、矩形孤岛、驱动器外部锚点和驱动器质量块相连 接的驱动器第一折叠梁、驱动器内部锚点和驱动器质量块相连接的驱动器第二 折叠梁、敏感器锚点和敏感器质量块相连接的敏感器支撑梁。