基于SOI的三軸電容式微加速度計的設計、仿真與工藝研究.pdf

1、微型化是當今科學技術(shù)的重要發(fā)展方向，微系統(tǒng)（微機電系統(tǒng)，MEMS）是實現(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、多學科交叉等特點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，更進一步促進了MEMS的發(fā)展。作為MEMS重要研究方向之一的微加速度計，也在迅猛發(fā)展，并且基于SOI的微加速度計是未來慣性測量、制導的一個重要發(fā)展方向。
　　結(jié)合研究背

2、景及發(fā)展現(xiàn)狀，比較微加速度計的種類與特點，選擇基于SOI的三軸電容式微加速度計為研究對象。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。
　　通過對微加速度計工作原理的研究分析，結(jié)合實驗室現(xiàn)有的工藝條件，本文自主研究并設計了一種基于SOI的單質(zhì)量塊檢測三個軸向加速度的電容式微加速度計。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。敏感質(zhì)量塊是由帶阻尼孔的質(zhì)量塊和可動梳齒構(gòu)成。利用Ansys14.0對微加速度計進行了建模和有限元仿真分析，主要包括靜力學仿真和動力學仿真。通過靜力學仿真，我們選定20μm為器件層厚度，并獲得了微加速度計在三個軸向的位移靈敏度和電容靈敏度，同時驗證了微加速度計在0g-100g范圍內(nèi)具有良好的線性度，并設