[发明专利]一种具有多个共面电极一体结构的MEMS加速度传感器及其制造方法

权利要求书

1.一种电容式MEMS加速度传感器，包括：

(a)扭矩弹簧-质量块支撑结构，其具有一个上部和一个下部，

(b)键合在所述扭矩弹簧-质量块支撑结构上部的上部电极盖板，

(c)键合在所述扭矩弹簧-质量块支撑结构下部的下部电极盖板，

其中所述扭矩弹簧-质量块支撑结构包括支撑框架、一对扭矩臂和平板型质量块，所述支撑框架通过所述扭矩臂与所述平板型质量块相连接，所述平板型质量块具有质量中心，

所述扭矩臂包括连接到所述支撑框架的主干和与所述主干相连接的两个分支臂，所述两个分支臂向所述主干的两侧延伸并连接到所述平板型质量块，以致所述平板型质量块由所述两个分支臂支撑，所述主干位于所述质量中心的正上部，所述主干作为所述平板型质量块的扭矩轴，使得所述平板型质量块通过所述扭矩臂发生转动位移，

所述平板型质量块具有容置每个所述扭矩臂的切割空缺区域，所述扭矩臂位于所述切割空缺区域内。

2.如权利要求1所述的电容式MEMS加速度传感器，其特征在于：所述扭矩臂对称设置，一个所述扭矩臂与另一个所述扭矩臂镜像排列。

3.如权利要求1所述的电容式MEMS加速度传感器，其特征在于：所述扭矩臂的两个分支臂成直线设置，并且垂直于所述主干，形成“T”型，或所述扭矩臂的两个分支臂成夹角设置，形成“丫”或“个”型。

4.如权利要求1所述的电容式微电机加速度传感器，其特征在于：所述上部电极盖板包括：

(a)第一极板间隙，

(b)第一凹面区，其面冲下对着所述平板型质量块，

(c)设置于所述第一凹面区的第一共面电极板组，其中所述第一共面电极板组通过绝缘材料与硅片基底电绝缘，

(d)多个第一非穿透孔矩阵，所述第一非穿透孔矩阵设于所述第一凹面区，用于阻尼控制，

(e)多个第一行程止停块，所述第一行程止停块设于所述第一凹面区，

(f)多个焊盘和多个第一导线组，所述多个焊盘和多个第一导线组设置在所述上部电极盖板的上表面，且通过绝缘材料与硅片基底电绝缘，

(g)多个第一通孔，所述第一通孔通过绝缘材料与硅片基底电绝缘，其内填充多晶硅材料，并且连接所述第一共面电极板组和对应的所述第一焊盘，以及

(h)第一键合面，所述第一键合面与所述扭矩弹簧-质量块支撑结构的支撑框架上部键合。

5.如权利要求1所述的电容式MEMS加速度传感器，其特征在于：所述下部电极盖板包括：

(a)第二极板间隙，

(b)第二凹面区，其面冲上对着所述平板型质量块，

(c)设置于所述第二凹面区的第二共面电极板组，其中所述第二共面电极板组通过绝缘材料与硅片基底电绝缘，

(d)多个第二非穿透孔矩阵，所述第二非穿透孔矩阵设于所述第二凹面区，用于阻尼控制，

(e)多个第二行程止停块，所述第二行程止停块设于所述第二凹面区，

(f)多个焊盘和多个第二导线组，所述多个焊盘和多个第二导线组设置在所述下部电极盖板下表面，且通过绝缘材料与硅片基底电绝缘，

(g)多个第二通孔，所述第二通孔通过绝缘材料与硅片基底电绝缘，其内填充多晶硅材料，并且连接所述第二共面电极板组和对应的所述第二焊盘，

(h)设置在所述下部电极盖板下表面的极板隔离槽，

(i)第二键合面，所述第二键合面与所述扭矩弹簧-质量块支撑结构的支撑框架下部键合。

6.一种加工如权利要求1所述电容式MEMS加速度传感器的方法，所述方法包括：加工扭矩弹簧-质量块支撑结构、加工上部电极盖板、加工下部电极盖板以及键合上部电极盖板和下部电极盖板到扭矩弹簧-质量块支撑结构，

其中，加工所述扭矩弹簧-质量块支撑结构的方法包括如下步骤：

(a)提供具有P+层、P++层和P层的多层硅晶片，所述多层硅晶片具有P+层上层和P层底层，

(b)经计时深度离子反应工艺从所述底层刻蚀掉所述底层P层厚度的85％-90％，形成板型质量块的板形和其切割空缺区域，

(c)在所述板型质量块的板形和其切割空缺区域内，经湿法刻蚀工艺从所述底层刻蚀掉剩余的10％-15％厚度的P层，至P++层，

(d)经深度离子反应工艺从所述上层刻蚀掉所述P+层和所述P++层，形成所述板型质量块与所述扭矩臂的间隙，以及形成所述扭矩弹簧-质量块支撑结构。