[实用新型]石英摆式加速度计

说明书

技术领域

本实用新型涉及微电子机械系统技术领域，尤其是一种石英摆式加速度计。

背景技术

采用微电子机械系统(MEMS)技术实现的电容式加速度计具有体积小、重量轻和成本低等有优点，在军事、汽车工艺、消费类电子产品等领域有广发的应用前景。当前的电容式加速度计主要有三种：“三明治”结构、“梳齿”结构以及石英挠性摆结构。其中“三明治”结构和“梳齿”结构加速度计利用硅材料制备，容易加工，但硅材料属于半导体材料，很容易受温度、杂质污染的影响，因此，器件的稳定性有待进一步提高。石英挠性摆结构加速度计利用石英材料优良的机械弹性，温度特性，高品质因数，化学稳定性，虽然测量精度高，性能稳定，但结构比较复杂，涉及多个组件多种材料，通过精密机械装配组合在一起，可靠性以及制造性较差，且面临永磁体退化、胶老化以及量程难以进一步提高的问题。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提出一种石英摆式加速度计，结构巧妙，使用方便。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供以下技术方案：一种石英摆式加速度计，包括上极板、中间极板和下极板，所述上极板和所述下极板均由键合区一、电容平板区和电极引线区一组成，所述键合区一围在所述电容平板区的四周，所述电极引线区一一端悬空，另一端穿过所述键合区一与所述电容平板区连接，所述键合区一的厚度大于所述电容平板区的厚度；所述中间极板由键合区二、质量块、挠性梁和电极引线区二组成，所述键合区二为环状，所述质量块经所述挠性梁与所述键合区二内侧边固定连接，所述电极引线区二一端悬空，另一端穿过所述键合区二与所述质量块相连；所述上极板、中间极板和下极板通过三者的键合区连接成一个整体。

进一步，所述键合区二与所述质量块厚度相同，且大于所述挠性梁的厚度。

进一步，所述键合区一比所述电容平板区高2～5μm。

一种如上所述石英摆式加速度计的制备方法，其包括以下步骤：

⑴、中间极板的制备：

(a)在石英基片的双面制备一层腐蚀掩膜层；

(b)双面光刻，对腐蚀掩膜层图形化，暴露出石英腐蚀的区域；

(c)双面腐蚀石英，直至穿通；

(d)双面光刻，对腐蚀掩膜层图形化，暴露出石英腐蚀的区域；

(e)双面腐蚀石英，腐蚀深度为基片厚度减去挠性梁厚度的二分之一；

(f)腐蚀去掉石英基片上的腐蚀掩膜层；

(g)在石英的两面制备金属电极。

⑵、上极板和下极板的制备方法：

(a)在石英基片的双面制备一层腐蚀掩膜层；

(b)双面光刻，对腐蚀掩膜层图形化，暴露出石英腐蚀的区域；

(c)双面腐蚀石英，直至穿通；

(d)单面光刻，对腐蚀掩膜层图形化，暴露出石英腐蚀的区域；

(e)腐蚀石英，形成键合台阶；

(f)腐蚀去掉石英基片上的腐蚀掩膜层；

(g)在石英的一面制备金属电极。

(3)将上极板、中间极板和下极板通过石英直接键合组合在一起。

进一步地，腐蚀掩膜为Cr/Au金属掩膜或多晶硅掩膜。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：采用“三明治”结构，相比现有石英挠性加速度计结构简单、同一种材料、无需精密机械装配，可靠性和制造型能够得到提升；相比现有的硅“三明治”结构加速度计，可利用石英材料优良的机械弹性，温度特性，高品质因数，化学稳定性，提高器件的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型实施例的石英摆式加速度计剖视图；

图2为本实用新型实施例的石英摆式加速度计上极板和下极板结构示意图；

图3为本实用新型实施例的石英摆式加速度计中间极板结构示意图；

图4为本实用新型实施例的石英摆式加速度计工作原理示意图；

图5(a)-图5(g)为本实用新型实施例的石英摆式加速度计中间极板制备工艺流程图；

图6(a)-图6(g)为本实用新型实施例的石英摆式加速度计上极板和下极板制备工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本实用新型的保护范围有任何的限制作用。