硼摻雜工藝對微加速度計性能的影響.pdf

1、微加速度計作為微慣性測量組合（MIMU）的核心元件，具有小型化、低能耗、高精度、高集成度等優(yōu)點。本文所研究的叉指式加速度傳感器是各類加速度計產(chǎn)品中的代表，在強勢的市場需求牽引和高新技術(shù)推動下，叉指式加速度計的設(shè)計和研制已經(jīng)成為MEMS領(lǐng)域研究熱點之一。
　　為了提高硅片的電學性能以及提供腐蝕的高選擇性，微加速度計的加工采用基于濃硼摻雜的自停止腐蝕技術(shù)，硼原子代替硅原子的摻雜工藝會產(chǎn)生晶格失配現(xiàn)象，導致表芯結(jié)構(gòu)發(fā)生翹曲現(xiàn)象，梳齒之間

2、的間距和正對面積會產(chǎn)生變化，從而改變微加速度計的檢測電容。此外，深反離子刻蝕（DRIE）工藝的工藝誤差會使折疊梁的實際寬度小于設(shè)計寬度，梁的剛度會發(fā)生改變，從而影響微加速度計的輸出。當同時考慮摻雜工藝引起的結(jié)構(gòu)變形以及DRIE刻蝕工藝引起的結(jié)構(gòu)誤差，微加速度計的靜電剛度、靈敏度、零位等性能指標的分析將變得更加復雜。本文主要研究內(nèi)容有：
　　1.建立微加速度計表芯結(jié)構(gòu)的多層等效模型，計算出每一個可動梳齒在敏感方向上的收縮量以及厚度方

3、向的翹曲值。并根據(jù)結(jié)構(gòu)變性特點，推導硼摻雜表芯的電容表達式以及微加速度計的靈敏度隨摻雜深度的變化趨勢。
　　2.考慮硼摻雜和DRIE工藝誤差的共同作用，建立質(zhì)量塊平移的力學模型，求出質(zhì)量塊的整體位移并推導出兩種非理想因素共同作用下微加速度計的靜電剛度、靈敏度和零位的解析表達式。結(jié)果表明：質(zhì)量塊的平移隨折疊梁誤差的增大而增大，當梁誤差e最大值為0.3μm時，質(zhì)量塊平移達到最大值7.93nm。
　　3.利用有限元分析軟件COMS