[实用新型]一种应力隔离的MEMS惯性传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种惯性测量器件，更具体地，涉及一种基于MEMS制造的惯性测量器件，例如MEMS加速度计、陀螺仪、振荡器等。

背景技术

目前，随着消费电子和可穿戴设备的发展，对MEMS惯性传感器的性能提出了越来越高的要求。人们希望在外界温度和应力变化时，传感器的输出对其不敏感，而仅对关注的惯性信号作出反应。但问题在于，MEMS惯性传感器与外界环境并不是独立的，外界温度和应力变化时，势必引起相应的应变。外界环境与传感器敏感结构之间存在上述应变的传输路径，外界温度和应力等影响造成的应变会沿着传输路径传导到传感器的敏感结构，导致传感器的输出信号变化，而传感器的信号处理部分无法区分是由惯性信号还是外界因素引起的信号变化，结果使得外界因素引起的信号变化毫无保留地叠加在惯性信号上，一并输出。

图1是惯性器件通常采用的结构，其包括衬底1和敏感结构4。MEMS芯片的衬底1和敏感结构4之间有氧化层或金属作为中间结合层2a，通过该中间结合层2a将二者硬连接在一起，敏感结构4一般有多个锚点，各个锚点分别通过中间结合层2a固定在MEMS芯片的衬底1上。各个锚点分布比较分散，中间都存在一定的距离，外界温度和应力变化造成的应变的大小和方向并不相同，即使差分的设计也无法将这样的干扰滤除，结果就会造成传感器输出发生变化，参考图2。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种应力隔离的MEMS惯性传感器的新技术方案。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种应力隔离的MEMS惯性传感器，包括衬底，以及位于衬底上方的应力隔离层，所述应力隔离层通过第一锚点固定在衬底上，所述应力隔离层位于第一锚点两侧的位置悬置在衬底的上方；在所述应力隔离层的上端设置有敏感结构。

优选地，所述第一锚点与应力隔离层为一体的。

优选地，所述应力隔离层的第一锚点与衬底键合在一起。

优选地，所述敏感结构包括可动极板，所述可动极板通过第二锚点悬置在应力隔离层的上方。

优选地，所述第二锚点与可动极板为一体的。

优选地，还包括与可动极板组成电容结构的固定极板。

优选地，所述固定极板固定在应力隔离层上与可动极板对应的位置。

优选地，所述固定极板固定在衬底上与可动极板对应的位置；所述应力隔离层上位于可动极板、固定极板之间的位置设置有镂空。

优选地，所述衬底、应力隔离层、第一锚点为单晶硅材料，在所述第一锚点与衬底之间还设有绝缘层。

优选地，所述第一锚点为一个，其分布在敏感结构的中心位置；或者，所述第一锚点为多个，该多个第一锚点靠近敏感结构的中心分布。

本实用新型的MEMS惯性传感器，敏感结构固定在应力隔离层上，而应力隔离层通过第一锚点固定在衬底上。在外界的温度和应力变化时，产生的应变从衬底进入，通过第一锚点传到应力隔离层，再传输至敏感结构上，也就是说，应变的传输路径较为单一。在这种情况下，敏感结构的各个锚点对应变的响应是随应力隔离层整体变化的，也就是说，使得整个敏感结构对温度和应力所产生的应变具有一致的响应，通过敏感结构自身的差分结构就可以把这样的共模信号完全消除掉，从而使这种外界因素引起的信号不会叠加在惯性信号上，也就是说，该传感器最终输出的是完全由惯性所引起的信号变化。

本实用新型的发明人发现，在现有技术中，外界温度和应力等影响造成的应变会沿着各自的传输路径传导到传感器的敏感结构上，导致传感器的输出信号变化，而传感器的信号处理部分无法区分惯性信号还是外界因素引起的信号变化，结果毫无保留的叠加在惯性信号上，一并输出。因此，本实用新型所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本实用新型是一种新的技术方案。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1是传统中惯性传感器的结构示意图。

图2是图1中惯性传感器的应力传输路径分布图。

图3是本实用新型惯性传感器的结构示意图。

图4是图3中惯性传感器的应力传输路径分布图。

图5本实用新型惯性传感器另一种实施方式的结构示意图。

图6是本实用新型一种具体实施方式中惯性传感器的结构示意图。