梳齒式微機(jī)械加速度計(jì)加工工藝研究.pdf

1、硅微機(jī)械加速度計(jì)是一種重要的力學(xué)傳感器，是最早研究的微機(jī)械慣性傳感器之一，因?yàn)槠湟子谛⌒突⒐璨牧狭己玫臋C(jī)械性能、硅微加工工藝成熟、便于和IC集成等特點(diǎn)，在航空導(dǎo)航、軍用武器等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。本論文以量程為±15g、加速度等價(jià)機(jī)械熱噪聲小于10μg/√Hz的加速度計(jì)為目標(biāo)，基于梳齒電容檢測(cè)和靜電反饋的原理，運(yùn)用反應(yīng)離子深刻蝕技術(shù)制作微機(jī)械結(jié)構(gòu)，對(duì)MEMS加速度計(jì)的設(shè)計(jì)和加工工藝進(jìn)行了初步的探索性研究。
　　本文在對(duì)MEMS加速度計(jì)

2、發(fā)展背景和國內(nèi)外動(dòng)態(tài)調(diào)研的基礎(chǔ)上，分析了傳統(tǒng)慣性傳感力學(xué)模型以及變間距電容傳感模型，針對(duì)課題目標(biāo)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模型建立，研究了包括振子結(jié)構(gòu)本征頻率、敏感軸與非敏感軸方向頻率比值、系統(tǒng)機(jī)械熱噪聲、工作頻帶和線性度等開、閉環(huán)工作模式下系統(tǒng)各項(xiàng)性能參數(shù)，提出了加速度計(jì)的具體設(shè)計(jì)方案。然后利用有限元軟件 ANSYS對(duì)已建立的彈簧-振子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了模態(tài)分析。理論計(jì)算和仿真建模得到的模態(tài)分析結(jié)果均可驗(yàn)證系統(tǒng)在機(jī)械結(jié)構(gòu)上的可靠性。工藝制作方面，本論文

3、進(jìn)行了梳齒式微機(jī)械加速度計(jì)加工工藝的探索性研究，提出了以SOI(Silicon On Insulator)硅片為基底的整體結(jié)構(gòu)加工工藝流程，重點(diǎn)介紹了 SOI硅片器件層深刻蝕后的釋放工藝，探索了多種不同的釋放方法，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析比較，最終采用干法釋放方式成功實(shí)現(xiàn)了敏感質(zhì)量塊和活動(dòng)梳齒的懸空。
　　對(duì)于加工出的加速度表頭模塊，我們結(jié)合電路進(jìn)行了本征頻率及Q值測(cè)試，測(cè)得共振頻率為384.5Hz，Q值為104.5，由此推知整個(gè)加速度