MEMS加速度传感器原理工艺及应用

　　基于硅材料微机械加工技术生产的加速度传感器应用范围广，具有mems工艺制造的器件所拥有的共同优点：体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高。

　　Mems技术所制造的加速度传感器根据原理分类有压阻式加速度传感器、压电式加速度传感器、电容式加速度传感器、热电偶式加速度传感器、谐振式加速度传感器、光波导加速度传感器，其中应用最广泛、受关注程度最高的是电容式加速度传感器。

　　压阻式加速度传感器是最早开发的一种。其原理为外力作用下，单晶硅材料发生微小形变，原子内部电子能级发生变化，从而产生剧烈电阻率的变化，从而改变输出电信号，也就是压阻效应。通过搭建惠更斯电桥调节输出电压结构达到易于处理的电压变化信号。

　　压电式传感器与压阻式传感器结构类似，用压电材料替代压阻材料完成由加速度变化向电信号的转化。

　　电容式加速度传感器通常为梳齿结构、当质量块移动带动可移动电极偏移产生电容变化、即完成了由加速度变化向电信号变化的转化。通过电容力矩器产生的电磁力与加速度力平衡，我们即得到稳定的电信号。 

　　热电偶是加速度传感器基于热交换原理，热源位于硅片中央，硅片悬空四周分布均匀热电偶堆。当有加速度时，均匀分布的热梯度被打破，经由电路整理，输出电压改变来表达动态加速度及静态加速度。

　　谐振式加速度传感器其核心敏感元件谐振子拥有一定固有频率，在类似于压阻式传感器的结构下，加速度的变化改变了其谐振频率，从而得到电信号与加速度成正比的线性变化关系。而且灵敏度非常高，克服了高精度制造工艺及高精度电路复杂难制后谐振式传感器成为低成本高性能的代表。

　　光波导加速度传感器是由高精度机械光学结构搭建，在加速度不为零时，光波经过反射和折射用微小形变来放大，形成可观变量，经由光电转化输出与加速度成正比的电信号。

　　选取其中最广范的电容加速度传感器。

　　电容式加速度传感器是由双面单晶硅片进行制作，主要工艺包括光刻、硅玻璃键合技术和深度反应离子刻蚀技术等。

　　流程如下：

　　1、清洗硅片后交替运用干湿氧化制备牺牲层

　　2、用键合区掩膜版首次光刻，腐蚀未有光刻胶的二氧化硅

　　3、根据版型蚀刻

　　4、去除未被腐蚀二氧化硅

　　5、如一步制备新玻璃基片，溅射金属铝

　　6、对玻璃基片二次光刻，形成栅形电极图形

　　7、将硅片及玻璃基底键合

　　8、打磨厚度

　　9、三次蚀刻达到要求结构

　　Mems加速度传感器可用于倾斜度侦测、运动检测、定位侦测、震动侦测、振动侦测、自由落下侦测，在生产生活中所应用各种侦测时加速度传感器起着至关重要的作用，从而广泛应用于自动化控制、检测、军工等方面。

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