一種加速度計的z軸結(jié)構(gòu)及其生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微機電(MEMS)領(lǐng)域，更準(zhǔn)確地說，涉及一種微機電的加速度計，尤其涉及一種加速度計中的Z軸結(jié)構(gòu)；本發(fā)明還涉及到Z軸結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]以往的Z軸加速度計都是平板電容式的，質(zhì)量塊的運動模式是類似蹺蹺板的結(jié)構(gòu)。參考圖1，在質(zhì)量塊3下方的襯底I上，會有金屬做的兩塊固定電極2，該固定電極2貼附在襯底I的表面上。質(zhì)量塊3與兩塊固定電極2分別形成兩個電容Cl、C2。其中，質(zhì)量塊3通過錨點4支撐在襯底的上方。
[0003]這種結(jié)構(gòu)的Z軸結(jié)構(gòu)，其對外界應(yīng)力、溫度變化所引起的形變比較敏感。外界應(yīng)力和溫度變化引起的形變首先作用在襯底I上，進(jìn)而傳到固定電極2上。由于固定電極2是附著在襯底I上面，襯底I的形變直接反映到固定電極2上面。正常情況下，兩個固定電極2產(chǎn)生的形變不可能相等，結(jié)果就造成在沒有加速度計輸入的情況下，兩個固定電極2對可動質(zhì)量塊3的電容不相等，最終會輸出誤差信號，反映到芯片上面，這就是Z軸加大速度計的零點偏移。而從設(shè)計者的角度，希望零點偏移越小越好。但這種結(jié)構(gòu)的加速度計，外界應(yīng)力和溫度變化引起的零點偏移是無法避免的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個目的是提供一種加速度計的Z軸結(jié)構(gòu)的新技術(shù)方案。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種加速度計的Z軸結(jié)構(gòu)，包括襯底、固定電極、質(zhì)量塊，在所述襯底的表面上設(shè)置有第一錨點，所述固定電極通過其端部連接在第一錨點上，所述固定電極通過第一錨點懸置在襯底上；在所述襯底的表面上還設(shè)置有中間錨點，所述質(zhì)量塊通過中間錨點懸置在固定電極的上方，在所述質(zhì)量塊、固定電極上設(shè)置有多個通孔。
[0006]優(yōu)選地，所述固定電極與第一錨點一體成型。
[0007]優(yōu)選地，所述第一錨點鄰近中間錨點。
[0008]優(yōu)選地，所述固定電極采用多晶娃材料制成。
[0009]優(yōu)選地，所述固定電極的厚度在5 μπι以上。
[0010]優(yōu)選地，所述固定電極的下表面還設(shè)置有加強結(jié)構(gòu)。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述加強結(jié)構(gòu)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[0012]本發(fā)明還提供了一種Z軸結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)方法，包括以下步驟:
[0013]a、在襯底上沉積第一犧牲層，并在該第一犧牲層上刻蝕出第一錨點、第一中間錨點的區(qū)域；
[0014]b、在第一犧牲層上以及第一錨點、第一中間錨點的區(qū)域沉積固定電極層；
[0015]C、在固定電極層上刻蝕出與第一錨點連接的固定電極以及第一中間錨點的圖案，并在固定電極上刻蝕出多個通孔；
[0016]d、在固定電極上以及第一中間錨點的區(qū)域沉積第二犧牲層；
[0017]e、將位于第一中間錨點正上方的第二犧牲層刻蝕掉；
[0018]f、在第二犧牲層上方沉積質(zhì)量塊層，并在質(zhì)量塊層上刻蝕出質(zhì)量塊、第二中間錨點的圖案，其中第二中間錨點位于第一中間錨點的正上方；并在質(zhì)量塊上刻蝕出多個通孔；
[0019]g、去掉第一犧牲層、第二犧牲層，形成Z軸結(jié)構(gòu)。
[0020]優(yōu)選地，在所述步驟b、步驟c之間還包括將固定電極層平整化成預(yù)定厚度的步驟。
[0021]優(yōu)選地，所述步驟f中，在將質(zhì)量塊層刻蝕出質(zhì)量塊、第二中間錨點的圖案之前，還包括將質(zhì)量塊層平整化成預(yù)定厚度的步驟。
[0022]本發(fā)明的Z軸結(jié)構(gòu)，固定電極通過第一錨點與襯底連接，使得固定電極與襯底之間具有一定的間隙，這就將襯底到固定電極的形變傳輸通道切斷，減小了固定電極與襯底之間的接觸面積，可以有效避免由于外界應(yīng)力和溫度變化引起的襯底的形變傳到固定電極上，大大降低了 Z軸結(jié)構(gòu)的零點漂移。
[0023]本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中由于外界應(yīng)力、溫度變化所帶來的襯底形變會傳到固定電極上，從而引起固定電極的形變，使得兩個電容的差值不相等。因此，本發(fā)明所要實現(xiàn)的技術(shù)任務(wù)或者所要解決的技術(shù)問題是本領(lǐng)域技術(shù)人員從未想到的或者沒有預(yù)期到的，故本發(fā)明是一種新的技術(shù)方案。
[0024]通過以下參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點將會變得清楚。
【附圖說明】
[0025]被結(jié)合在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0026]圖1是傳統(tǒng)Z軸結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0027]圖2是本發(fā)明Z軸結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0028]圖3至圖10是本發(fā)明Z軸結(jié)構(gòu)生產(chǎn)方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0029]現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。
[0030]以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0031]對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說明書的一部分。
[0032]在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。
[0033]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0034]傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的加速度計，其X軸、Y軸方向均采用平動方式，而Z軸均采用蹺蹺板式的偏轉(zhuǎn)方式，相對于傳統(tǒng)Z軸加速度計結(jié)構(gòu)，本發(fā)明提供了一種加速度計中的Z軸結(jié)構(gòu)，可以用來檢測垂直方向上的Z軸加速度信號。
[0035]參考圖2，本發(fā)明提供了一種加速度計的Z軸結(jié)構(gòu)，其包括襯底1、質(zhì)量塊3，還包括兩個固定電極2，在所述襯底I的表面上設(shè)置有兩個第一錨點20，分別用于連接兩個固定電極2，所述固定電極2通過其端部連接在第一錨點20上，該第一錨點20與固定電極2可以是一體成型結(jié)構(gòu)，整體呈L形，固定電極2位于水平方向上，而第一錨點20位于垂直方向上。固定電極2與襯底I近似平行設(shè)置，由于第一錨點20的設(shè)置，使得固定電極2與襯底I的表面之間具有一定的間隙，也就是說，固定電極2通過第一錨點20懸置在襯底I上。固定電極2可以通過單個第一錨點20進(jìn)行固定，當(dāng)然，也可以采用多個錨點進(jìn)行固定。
[0036]在兩個第一錨點20之間設(shè)置有中間錨點4，該中間錨點4固定在襯底I的表面上，所述質(zhì)量塊3通過該中間錨點4彈性懸置在固定電極2的上方。例如質(zhì)量塊3通過彈性梁與中間錨點4連接，使得質(zhì)量塊3彈性支承在襯底1、固定電極2的上方，當(dāng)然，質(zhì)量塊3與固定電極2之間具有一定的間隙，使得質(zhì)量塊3可與兩個固定電極2分別構(gòu)成兩個檢測電容，這屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，在此不再進(jìn)行贅述。
[0037]其中，在質(zhì)量塊3、固定電極2上設(shè)置有多個通孔6，可便于固定電極、可動質(zhì)量塊的結(jié)構(gòu)釋放。
[0038]本發(fā)明的Z軸結(jié)構(gòu)，固定電極2通過第一錨點20與襯底I連接，使得固定電極2與襯底I之間具有一定的間隙，這就將襯底I到固定電極2的形變傳輸通道切斷，減小了固定電極2與襯底I的接觸面積，可以有效地避免由于外界應(yīng)力和溫度變化引起的襯底的形變傳到固定電極上，大大降低了 Z軸結(jié)構(gòu)的零點漂移。
[0039]本發(fā)明的Z軸結(jié)構(gòu)中，所述第一錨點20鄰近中間錨點4。兩個第一錨點20對稱分布在中間錨點4的兩側(cè)，在不影響加速度性能的前提下，使得第一錨點20盡可能地靠近中間錨點4，以便大大較低由于外界應(yīng)力、溫度變化所起來的電容差值。
[0040]進(jìn)一步地，所述固定電極2采用單晶娃材料制成，以提高固定電極2的抗形變能力。所述固定電極2的厚度優(yōu)選在5 μπι以上。當(dāng)然，如果工藝能力可以達(dá)到，固定電極2可以做到5 μπι以下。為了進(jìn)一步保證固定電極