一種應(yīng)力隔離的mems慣性傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種慣性測量器件，更具體地，涉及一種基于MEMS制造的慣性測量器件，例如MEMS加速度計(jì)、陀螺儀、振蕩器等。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著消費(fèi)電子和可穿戴設(shè)備的發(fā)展，對MEMS慣性傳感器的性能提出了越來越高的要求。人們希望在外界溫度和應(yīng)力變化時，傳感器的輸出對其不敏感，而僅對關(guān)注的慣性信號作出反應(yīng)。但問題在于，MEMS慣性傳感器與外界環(huán)境并不是獨(dú)立的，外界溫度和應(yīng)力變化時，勢必引起相應(yīng)的應(yīng)變。外界環(huán)境與傳感器敏感結(jié)構(gòu)之間存在上述應(yīng)變的傳輸路徑，外界溫度和應(yīng)力等影響造成的應(yīng)變會沿著傳輸路徑傳導(dǎo)到傳感器的敏感結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致傳感器的輸出信號變化，而傳感器的信號處理部分無法區(qū)分是由慣性信號還是外界因素引起的信號變化，結(jié)果使得外界因素引起的信號變化毫無保留地疊加在慣性信號上，一并輸出。
[0003]圖1是慣性器件通常采用的結(jié)構(gòu)，其包括襯底I和敏感結(jié)構(gòu)4。MEMS芯片的襯底I和敏感結(jié)構(gòu)4之間有氧化層或金屬作為中間結(jié)合層2a，通過該中間結(jié)合層2a將二者硬連接在一起，敏感結(jié)構(gòu)4 一般有多個錨點(diǎn)，各個錨點(diǎn)分別通過中間結(jié)合層2a固定在MEMS芯片的襯底I上。各個錨點(diǎn)分布比較分散，中間都存在一定的距離，外界溫度和應(yīng)力變化造成的應(yīng)變的大小和方向并不相同，即使差分的設(shè)計(jì)也無法將這樣的干擾濾除，結(jié)果就會造成傳感器輸出發(fā)生變化，參考圖2。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的一個目的是提供一種應(yīng)力隔離的MEMS慣性傳感器的新技術(shù)方案。
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種應(yīng)力隔離的MEMS慣性傳感器，包括襯底，以及位于襯底上方的應(yīng)力隔離層，所述應(yīng)力隔離層通過第一錨點(diǎn)固定在襯底上，所述應(yīng)力隔離層位于第一錨點(diǎn)兩側(cè)的位置懸置在襯底的上方；在所述應(yīng)力隔離層的上端設(shè)置有敏感結(jié)構(gòu)。
[0006]優(yōu)選地，所述第一錨點(diǎn)與應(yīng)力隔離層為一體的。
[0007]優(yōu)選地，所述應(yīng)力隔離層的第一錨點(diǎn)與襯底鍵合在一起。
[0008]優(yōu)選地，所述敏感結(jié)構(gòu)包括可動極板，所述可動極板通過第二錨點(diǎn)懸置在應(yīng)力隔離層的上方。
[0009]優(yōu)選地，所述第二錨點(diǎn)與可動極板為一體的。
[0010]優(yōu)選地，還包括與可動極板組成電容結(jié)構(gòu)的固定極板。
[0011 ] 優(yōu)選地，所述固定極板固定在應(yīng)力隔離層上與可動極板對應(yīng)的位置。
[0012]優(yōu)選地，所述固定極板固定在襯底上與可動極板對應(yīng)的位置；所述應(yīng)力隔離層上位于可動極板、固定極板之間的位置設(shè)置有鏤空。
[0013]優(yōu)選地，所述襯底、應(yīng)力隔離層、第一錨點(diǎn)為單晶硅材料，在所述第一錨點(diǎn)與襯底之間還設(shè)有絕緣層。
[0014]優(yōu)選地，所述第一錨點(diǎn)為一個，其分布在敏感結(jié)構(gòu)的中心位置；或者，所述第一錨點(diǎn)為多個，該多個第一錨點(diǎn)靠近敏感結(jié)構(gòu)的中心分布。
[0015]本實(shí)用新型的MEMS慣性傳感器，敏感結(jié)構(gòu)固定在應(yīng)力隔離層上，而應(yīng)力隔離層通過第一錨點(diǎn)固定在襯底上。在外界的溫度和應(yīng)力變化時，產(chǎn)生的應(yīng)變從襯底進(jìn)入，通過第一錨點(diǎn)傳到應(yīng)力隔離層，再傳輸至敏感結(jié)構(gòu)上，也就是說，應(yīng)變的傳輸路徑較為單一。在這種情況下，敏感結(jié)構(gòu)的各個錨點(diǎn)對應(yīng)變的響應(yīng)是隨應(yīng)力隔離層整體變化的，也就是說，使得整個敏感結(jié)構(gòu)對溫度和應(yīng)力所產(chǎn)生的應(yīng)變具有一致的響應(yīng)，通過敏感結(jié)構(gòu)自身的差分結(jié)構(gòu)就可以把這樣的共模信號完全消除掉，從而使這種外界因素引起的信號不會疊加在慣性信號上，也就是說，該傳感器最終輸出的是完全由慣性所引起的信號變化。
[0016]本實(shí)用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，外界溫度和應(yīng)力等影響造成的應(yīng)變會沿著各自的傳輸路徑傳導(dǎo)到傳感器的敏感結(jié)構(gòu)上，導(dǎo)致傳感器的輸出信號變化，而傳感器的信號處理部分無法區(qū)分慣性信號還是外界因素引起的信號變化，結(jié)果毫無保留的疊加在慣性信號上，一并輸出。因此，本實(shí)用新型所要實(shí)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，故本實(shí)用新型是一種新的技術(shù)方案。
[0017]通過以下參照附圖對本實(shí)用新型的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會變得清楚。
【附圖說明】
[0018]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實(shí)用新型的實(shí)施例，并且連同其說明一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。
[0019]圖1是傳統(tǒng)中慣性傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2是圖1中慣性傳感器的應(yīng)力傳輸路徑分布圖。
[0021]圖3是本實(shí)用新型慣性傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4是圖3中慣性傳感器的應(yīng)力傳輸路徑分布圖。
[0023]圖5本實(shí)用新型慣性傳感器另一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖6是本實(shí)用新型一種【具體實(shí)施方式】中慣性傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖7是本實(shí)用新型另一種【具體實(shí)施方式】中慣性傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本實(shí)用新型的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到:除非另外具體說明，否則在這些實(shí)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)值不限制本實(shí)用新型的范圍。
[0027]以下對至少一個示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對本實(shí)用新型及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0028]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。
[0029]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(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。
[0030]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(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)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。
[0031]參考圖3，本實(shí)用新型提供了一種應(yīng)力隔離的MEMS慣性傳感器，其為一種具有可動質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的慣性測量器件，例如MEMS加速度計(jì)、陀螺儀、振蕩器等。本實(shí)用新型的慣性傳感器包括襯底1、蓋體3，所述襯底1、蓋體3扣合在一起形成用于安裝各部件的封閉容腔。
[0032]在所述