基于SOI的三軸電容式微加速度計(jì)的設(shè)計(jì)、仿真與工藝研究.pdf

1、微型化是當(dāng)今科學(xué)技術(shù)的重要發(fā)展方向，微系統(tǒng)（微機(jī)電系統(tǒng)，MEMS）是實(shí)現(xiàn)和利用微型化的關(guān)鍵技術(shù)之一。MEMS器件以其微型化、功能多樣化、生產(chǎn)批量化、多學(xué)科交叉等特點(diǎn)受到了諸多國家的重視與研究，并取得了可觀的成果。SOI技術(shù)的發(fā)展，使MEMS與集成電路兼容性大大提高，更進(jìn)一步促進(jìn)了MEMS的發(fā)展。作為MEMS重要研究方向之一的微加速度計(jì)，也在迅猛發(fā)展，并且基于SOI的微加速度計(jì)是未來慣性測量、制導(dǎo)的一個(gè)重要發(fā)展方向。
　　結(jié)合研究背

2、景及發(fā)展現(xiàn)狀，比較微加速度計(jì)的種類與特點(diǎn)，選擇基于SOI的三軸電容式微加速度計(jì)為研究對象。MEMS工藝離不開集成電路工藝，本課題所用到的集成電路工藝有氧化、光刻、物理氣相淀積等技術(shù)。MEMS微細(xì)加工技術(shù)大致有三種，分別為體微加工技術(shù)、表面微加工技術(shù)和特種微加工。
　　通過對微加速度計(jì)工作原理的研究分析，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的工藝條件，本文自主研究并設(shè)計(jì)了一種基于SOI的單質(zhì)量塊檢測三個(gè)軸向加速度的電容式微加速度計(jì)。水平方向的檢測電容是定

3、齒偏置變間距型等高梳齒，Z軸方向的檢測電容是定齒均置變面積型不等高梳齒。支撐梁是由四組中心對稱的蛇形梁組成，具有高靈敏度、大量程的特點(diǎn)。敏感質(zhì)量塊是由帶阻尼孔的質(zhì)量塊和可動(dòng)梳齒構(gòu)成。利用Ansys14.0對微加速度計(jì)進(jìn)行了建模和有限元仿真分析，主要包括靜力學(xué)仿真和動(dòng)力學(xué)仿真。通過靜力學(xué)仿真，我們選定20μm為器件層厚度，并獲得了微加速度計(jì)在三個(gè)軸向的位移靈敏度和電容靈敏度，同時(shí)驗(yàn)證了微加速度計(jì)在0g-100g范圍內(nèi)具有良好的線性度，并設(shè)