[发明专利]一种抗干扰耐过载MEMS加速度计

说明书

本发明公开一种抗干扰耐过载MEMS加速度计，包括依次键合的衬底层、感应电极层、可动敏感结构层与盖帽，感应电极层包含感应电极中心锚点与两侧的感应电极，可动敏感结构层包含第一可动敏感结构中心锚点、第一实心可动敏感结构与第一空心可动敏感结构；感应电极底部设有硅支撑柱，硅支撑柱顶端与感应电极相连、底端与衬底层相连；第一可动敏感结构中心锚点、第一实心可动敏感结构与第一空心可动敏感结构上方分别对称键合有第二可动敏感结构中心锚点、第二实心可动敏感结构与第二空心可动敏感结构，第一空心可动敏感结构与第二空心可动敏感结构之间形成闭合的空腔；本加速度计能够降低外界环境对器件性能影响，提高器件的可靠性。

技术领域

本发明涉及微机械电子技术领域，具体是一种抗干扰耐过载MEMS加速度计。

背景技术

MEMS（Micro-Electro-Mechanical Systems）是微机电系统的缩写，MEMS 制造技术利用微纳米加工技术，尤其是采用半导体晶圆制造的相关技术，制造出各种微纳米级机械结构，结合专用控制集成电路（ASIC），组成智能化的微传感器、微执行器、微光学器件等MEMS 元器件。MEMS元器件具有体积小、成本低、可靠性高、功耗低、智能化程度高、易较准、易集成的优点，被广泛应用于航空航天、医疗、工业生产以及各类消费级产品中。

目前，国外高性能MEMS加速度计产品已经较为成熟，在诸多方面得到了广泛应用，国内对于高性能MEMS加速度计进行了深入研发，已经有部分公司或实验室制备出了精度较高的单轴或多轴加速度计产品，但在抗干扰、耐过载能力方面均有所欠缺，使其在高冲击环境下的应用受到一定限制。

电容式MEMS加速度计的微结构通常包含敏感结构以及感应电极结构。通过敏感输入加速度引起的惯性力，MEMS加速度计将加速度信号转换成电学信号。作为一种力敏感器件，外界温度变化产生的应力、封装工艺产生的应力、材料不匹配产生的应力以及微机械结构本身在工艺加工过程中产生的内应力均会导致敏感结构和感应电极发生形变，从而使得左右两侧电容不对称，对于高性能加速度计来说，左右两侧电容的不对称对器件性能影响较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种抗干扰耐过载MEMS加速度计，该加速度计能够降低外界环境对器件性能影响，提高器件的可靠性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种抗干扰耐过载MEMS加速度计，包括依次键合的衬底层、感应电极层、可动敏感结构层与盖帽，感应电极层包含感应电极中心锚点与两侧的感应电极，可动敏感结构层包含可动敏感结构中心锚点、第一实心可动敏感结构与第一空心可动敏感结构；所述感应电极底部设有硅支撑柱，硅支撑柱顶端与感应电极相连、底端与衬底层相连，感应电极中心锚点底部也与衬底层相连。

进一步的，所述第一可动敏感结构中心锚点、第一实心可动敏感结构与第一空心可动敏感结构上方分别对称键合有第二可动敏感结构中心锚点、第二实心可动敏感结构与第二空心可动敏感结构，第一空心可动敏感结构与第二空心可动敏感结构之间形成闭合的空腔。

进一步的，所述盖帽的一侧设有垂直引线，垂直引线外周设有竖直的隔离环，垂直引线底端与衬底层相连、顶端设有引线键合PAD。

本发明的有益效果是，

一、舍弃传统的感应电极与衬底紧密接触的结构形式，采用硅支撑柱对感应电极进行支撑，形成准悬浮式的感应电极结构，该感应电极结构几乎完全切断了外界干扰通过衬底到达感应电极结构的传递路径，使得外界干扰对感应电极结构的影响大幅下降，从而保证了传感器存在外界干扰的情况下左右两边电容的对称性，提高了传感器抗干扰能力。