[发明专利]超高加速度位移灵敏度的敏感结构、加速度计及制造方法

权利要求书

1.一种超高加速度位移灵敏度的微机械敏感结构，其特征在于：所述微机械敏感结构(2)为无源器件，充当光学微加速度计中的加速度敏感模块；微机械敏感结构(2)包括敏感质量块(11)、镀在敏感质量块上的高反膜(14)、相连在敏感质量块上的蛇形梁型悬臂梁(12)以及与蛇形梁型悬臂梁末端相连的硅基底(13)，微机械敏感结构(2)下部与带凹槽的衬底(15)相连构成敏感质量块-悬臂梁-硅基底的悬浮结构；

所述的蛇形梁型悬臂梁(12)主要由股梁(121)、第一蜿蜒梁(122)、第二蜿蜒梁(123)、胫梁(124)的四个直梁依次相连构成：股梁(121)一端连接到敏感质量块(11)边角处的一侧面，股梁(121)侧面与敏感质量块(11)边角处的另一侧面重合，股梁(121)向外延伸布置；股梁(121)另一端与第一蜿蜒梁(122)一端连接，第一蜿蜒梁(122)垂直于股梁(121)延伸布置；第一蜿蜒梁(122)另一端与第二蜿蜒梁(123)一端连接，第二蜿蜒梁(123)垂直于第一蜿蜒梁(122)，股梁(121)和第二蜿蜒梁(123)分别连接在第一蜿蜒梁(122)两侧；第二蜿蜒梁(123)另一端与胫梁(124)一端连接，胫梁(124)平行于第一蜿蜒梁(122)延伸布置，胫梁(124)另一端连接到硅基底(13)方形通槽的内侧面。

2.根据权利要求1所述的一种超高加速度位移灵敏度的微机械敏感结构，其特征在于：所述的硅基底(13)中心开有方形通槽，敏感质量块(11)置于方形通槽中，敏感质量块(11)四周侧面分别经各自的蛇形梁型悬臂梁(12)与方形通槽的内侧面连接，四个蛇形梁型悬臂梁(12)结构相同并以敏感质量块(11)中心呈中心对称分布在敏感质量块(11)四周，硅基底(13)底面置于衬底(15)上，衬底(15)中心开有用于使敏感质量块(11)悬浮的方形凹槽，方形凹槽与方形通槽大小相同。

3.根据权利要求1所述的一种超高加速度位移灵敏度的微机械敏感结构，其特征在于：所述的敏感质量块(11)、蛇形梁型悬臂梁(12)和硅基底(13)的中心水平面重合，所述的微机械敏感结构(2)的加速度敏感方向与其中心平面垂直。

4.根据权利要求1所述的一种超高加速度位移灵敏度的微机械敏感结构，其特征在于：所述的敏感质量块(11)和硅基底(13)均采用SOI基片制作，蛇形梁型悬臂梁(12)为SOI基片中的单晶硅器件层制作，蛇形梁型悬臂梁(12) 的厚度等于SOI基片中单晶硅器件层的厚度；SOI基片采用高度对称的五层基片，基片由上到下分别为第一基底层(16)、第一埋氧层(17)、器件层(18)、第二埋氧层(19)和第二基底层(20)。

5.根据权利要求1或4所述的一种超高加速度位移灵敏度的微机械敏感结构，其特征在于：所述的敏感质量块(11)的厚度为蛇形梁型悬臂梁(12)厚度的30～50倍。

6.一种超高加速度测量灵敏度的加速度计，包括位移读出系统(1)和微机械敏感结构，其特征在于：微机械敏感结构采用权利要求1～5任一所述的微机械敏感结构(2)。

7.根据权利要求1或6所述的一种超高加速度位移灵敏度的微机械敏感结构或者加速度计，其特征在于：所述的高反膜(14)位于加速度计中位移读出系统(1)的衍射光栅(6)的正下方，高反膜(14)与衍射光栅(6)构成光栅干涉腔，高反膜(14)作为光栅干涉腔的反射膜。