[发明专利]一种基于滑膜阻尼的大电容微惯性传感器及其制作方法

摘要

本发明一种基于滑膜阻尼的大电容微惯性传感器及其制作方法。现有的传感器的噪声大、稳定性差，量程和带宽小。本发明的传感器中敏感器质量块的两侧边对称设置有硅条组，敏感器质量块两端设置有敏感器锚点，敏感器质量块内有栅形电极；驱动器质量块对应硅条组设置；敏感器质量块下方的第一基板上设置固定对电极。制作该传感器的方法首先是在第一基板上形成固定对电极；其次在第二基板上表面形成电绝缘层，下表面形成悬浮区；然后键合两个基板；最后刻蚀形成该传感器。本发明中的微惯性传感器结构新颖，分辨率和灵敏度高，制作工艺简单，有利于降低成本和提高成品率。

主权项

一种基于滑膜阻尼的大电容微惯性传感器，包括第一基板及其上表面的检测用交叉梳齿状固定对电极、固定于第一基板上的敏感器锚点、驱动器外部锚点、驱动器内部锚点、固定于第一基板上的矩形孤岛、第二基板的悬于第一基板上方的可沿纵向运动的敏感器质量块、将敏感器锚点和敏感器质量块相连的U形敏感器支撑梁、可沿横向运动的驱动器质量块、将驱动器外部锚点与驱动器质量块相连的驱动器第一折叠梁、将驱动器内部锚点与驱动器质量块相连的驱动器第二折叠梁、第二折叠梁上的电绝缘层、电绝缘层上的驱动导线和驱动导线引出电极，其特征在于：所述的敏感器质量块是由纵向等间距、横向平行的栅形电极、连接栅形电极的矩形边框和边框两侧设置的梳形可动电极组成；所述的梳形可动电极由n个等间距的梳齿和连接梳齿的矩形条组成，n≥1，梳齿与矩形条垂直设置；梳形可动电极在边框的每一侧分别对应组成两组硅条组，每组硅条组分别对应设置在边框的相应处，每组硅条组包括平行设置的m条梳形可动电极，m≥2，连接梳齿的矩形条与敏感器质量块侧边垂直；边框每侧一组的梳形可动电极沿敏感器质量块的横向中心线与同侧的另一组的对应梳形可动电极对称设置；边框一侧的一组硅条组与另一侧对应的硅条组沿敏感器质量块的纵向中心线对称设置；所述的敏感器锚点沿敏感器质量块的纵向中心线分别设置在敏感器质量块的两端，并通过敏感器支撑梁与敏感器质量块连接；所述的驱动器质量块与每组硅条组一一对应设置，驱动器质量块的与硅条组的对应一侧设置有m条和梳形可动电极形状相同的梳形固定电极，梳形可动电极和梳形固定电极的位置对应设置，梳形固定电极的梳齿与梳形可动电极的梳齿对应交叉设置；所述的驱动器第一折叠梁设置在驱动器质量块的远离敏感器质量块的一侧，每个驱动器质量块有两根第一折叠梁，其中一根驱动器第一折叠梁始于驱动器质量块的远离敏感器质量块的一侧一角，终于对应的驱动器外部锚点，另一根第一折叠梁沿驱动器质量块的横向中心线与其对称设置；所述的驱动器质量块和梳形可动电极的对应侧的内部设置有矩形孔；所述的矩形孤岛、驱动器内部锚点和驱动器质量块相连接的驱动器第二折叠梁设置在矩形孔内；驱动器第二折叠梁设置在靠近敏感器质量块一侧，每个驱动器质量块有两根驱动器第二折叠梁，其中一根驱动器第二折叠梁始于矩形孔内侧对应一角，终于对应的驱动器内部锚点，另一根驱动器第二折叠梁沿驱动器质量块的横向中心线与其对称设置；矩形孤岛设置在远离敏感器质量块一侧；所述的驱动器质量块上的驱动导线纵向设置于梳形固定电极和驱动器第二折叠梁之间，驱动导线通过驱动器第二折叠梁上的金属导线与驱动导线引出电极连接，在驱动导线、金属导线、驱动导线引出电极组成的金属层和驱动器质量块之间设置有电绝缘层；所述的矩形孤岛和驱动器质量块之间在驱动器外部锚点一侧的横向间距比梳形可动电极和梳形固定电极上的对应梳齿间的横向间距小一微米以上；所述的检测用交叉梳齿状固定对电极由沿横向相对交叉的多根梳齿电极组成，固定引线电极位于固定对电极的两侧，并与固定对电极连通；硅条组连接线和对应的固定引线电极连接；交叉的梳齿电极对应组成梳齿电极对，梳齿电极对中的两个梳齿电极间的间隙不小于一微米；所述的栅形电极位于对应的梳齿电极对的正上方。