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申请/专利权人：泉州市云箭测控与感知技术创新研究院

摘要：本发明公开了一种“全解耦嵌套式”双轴MEMS加速度计结构，该结构由带有差分检测梳齿的内外两层结构组成，分别实现XY轴向的加速度检测。本发明公开了一种全解耦嵌套式双轴MEMS加速度计结构，可以实现XY轴的全差分检测，解决了现有双轴加速度计交叉耦合大的问题。本发明的全解耦嵌套式双轴MEMS加速度计结构呈内外两层式，差分滑膜检测梳齿分布其间，整体包含结构层，金属电极层及玻璃基板层，呈中心对称式分布，检测形式为开环检测，内外两层结构并无直接连接，其敏感轴向结构不受其正交轴向的质量影响，实现内外层结构的解耦，减小轴间耦合。本发明的全解耦嵌套式双轴MEMS加速度计结构可以实现正交轴向的加速度检测，适用于军事导航及汽车工业等领域。

主权项：1.一种全解耦嵌套式双轴MEMS加速度计结构，其特征在于：包括上层硅结构层（1）、下层玻璃衬底层（3）及中间金属电极层（2）；所述硅结构层（1）与玻璃衬底（3）键合连接，金属电极层（2）溅射在玻璃衬底（3）表面，并位于硅结构层（1）正下方；所述结构层由内外两层结构及固定电极组成，外部结构（13）和内部结构（12）分别用于X轴检测和Y轴检测，X轴检测梳齿和Y轴检测梳齿关于结构中心点呈对称式分布；所述的外部结构（11），敏感质量主要集中在外部敏感质量框架（1111）上，外部敏感质量框架（1111）通过外部折叠梁一（1105）、外部折叠梁二（1106）、外部折叠梁三（1107）及外部折叠梁四（1108）分别连接到外部锚点一（1101）、外部锚点二（1102）、外部锚点三（1103）及外部锚点四（1104）上，折叠梁分布在结构的四个角上，外部结构检测由左侧滑膜梳齿（1109）与右侧滑膜梳齿（1110）形成差分检测，当有X轴加速度输入时，外部结构（11）以外部锚点一（1101）、外部锚点二（1102）、外部锚点三（1103）及外部锚点四（1104）为支撑，外部敏感质量框架（1111）、外部折叠梁一（1105）、外部折叠梁二（1106）、外部折叠梁三（1107）及外部折叠梁四（1108）的形变在平面内运动，检测梳齿左侧滑膜梳齿（1109）和右侧滑膜梳齿（1110）的交叠面积发生改变，引起X轴检测电容的变化；所述的内部结构（12），敏感质量主要集中在内部敏感质量框架（1211）上，内部敏感质量框架（1211）通过内部折叠梁一（1205）、内部折叠梁二（1206）、内部折叠梁三（1207）及内部折叠梁四（1208）分别连接到内部锚点一（1201）、内部锚点二（1202）、内部锚点三（1203）及内部锚点四（1204）上，折叠梁分布在结构的四个角上，内部结构检测梳齿为滑膜梳齿，中间滑膜梳齿（1209）与上、下侧滑膜梳齿（1210）形成差分检测，当有Y轴加速度输入时，内部结构（12）以内部锚点一（1201）、内部锚点二（1202）、内部锚点三（1203）及内部锚点四（1204）为支撑，内部敏感质量框架（1211）随内部折叠梁一（1205）、内部折叠梁二（1206）、内部折叠梁三（1207）及内部折叠梁四（1208）的形变在平面内运动，中间滑膜梳齿（1209）和上、下侧滑膜梳齿（1210）的交叠面积发生改变，引起Y轴检测电容的变化；所述金属电极层（2）分区溅射与玻璃衬底（3）上，固定电极及锚点与金属电极一一对应，最后通过阳极键合紧密相连，可动结构通过锚点和折叠梁支撑，悬浮在玻璃基板正上方，各个电极通过金属引线与外围引线盘相连接；所述全解耦嵌套式双轴MEMS加速度计结构采用深反应离子刻蚀与硅-玻璃键合技术相结合的SOG工艺，首先在清洗后的硼硅玻璃晶圆上溅射金属铝，通过光刻在基板上形成图形化的金属引线；再在单晶硅晶圆进行背面的DRIE刻蚀，形成硅基锚点与分离的硅电极孤岛；将硼硅玻璃图形化表面与单晶硅晶圆刻蚀面在光刻机内对准后进行阳极键合；对硅晶圆正面进行DRIE刻蚀，释放可动结构；至此，完成全解耦嵌套式双轴MEMS加速度计结构的加工。

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