[发明专利]一种MEMS叉梁电容式加速度计及其制造方法

权利要求书

1.一种MEMS叉梁电容式加速度计，采用玻璃-硅-玻璃三层结构，包括依次设置的第一玻璃层（2）、硅层（1）和第二玻璃层（3），第一玻璃层（2）包括第一玻璃基底（201）、在第一玻璃基底（201）的一个面上形成的第一槽（209）、在第一槽（209）的表面上形成的第一玻璃层金属电极（205）、通孔（206、208、207），第二玻璃层（3）包括第二玻璃基底（301）、在第二玻璃基底（301）的一个面上形成的第二槽（303）、在第二槽（303）的表面上形成的第二玻璃层金属电极（302），其特征在于：所述硅层（1）包括矩形外框（101）、悬臂梁（102、103）、叉梁（104、105）、质量块（109）、硅岛（106、108）和硅层电极引出区域（107），所述叉梁（104、105）设置在两根悬臂梁（102、103）中间，且两根叉梁（104、105）位于两根悬臂梁（102、103）、质量块（109）、矩形外框（101）围成的矩形框的对角线位置，且每根叉梁均与矩形外框（101）、两根悬臂梁（102、103）和质量块（109）连接；所述硅岛（106、108）形成在矩形外框（101）内部，并与悬臂梁（102、103）和叉梁（104、105）通过间隙隔开，硅岛（106、108）分别与第一玻璃层金属电极（205）和第二玻璃层金属电极（302）接触，硅层电极引出区域（107）通过与矩形外框（101）相连实现与质量块（109）的同电位，通过所述通孔（206、208、207）分别将第一玻璃层金属电极（205）、第二玻璃层金属电极（302）和硅层电极引出区域（107）引出。

2.根据权利要求1所述的一种MEMS叉梁电容式加速度计，其特征在于：所述硅层（1）上还包括防撞块（110），防撞块（110）形成在质量块（109）的上下表面，当加速度计工作时起防静电吸附和限位保护作用。

3.根据权利要求1所述的一种MEMS叉梁电容式加速度计，其特征在于：所述矩形外框（101）、悬臂梁（102、103）、叉梁（104、105）和质量块（109）的厚度相同。

4.根据权利要求1所述的一种MEMS叉梁电容式加速度计，其特征在于：所述第一悬臂梁（102）的一端与矩形外框（101）和第一叉梁（104）相连，另一端与质量块（109）和第二叉梁（105）相连；第二悬臂梁（103）的一端与矩形外框（101）和第二叉梁（105）相连，另一端与质量块（109）和第一叉梁（104）相连。

5.根据权利要求1所述的一种MEMS叉梁电容式加速度计，其特征在于：所述硅岛（106、108）的形状为方形、圆形或三角形。

6.根据权利要求1所述的一种MEMS叉梁电容式加速度计的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤（一）、形成第一玻璃层（2），具体方法为：

在第一玻璃上形成第一槽（209）、通孔（206、208、207），然后在第一槽（209）上形成第一玻璃层金属电极（205）；

步骤（二）、形成第二玻璃层（3），具体方法为：

在第二玻璃上形成第二槽（303），然后在第二槽（303）上形成第二玻璃层金属电极（302）；

步骤（三）、第一次玻璃-硅键合，具体方法为：

将第二玻璃层（3）、硅层（1）在真空条件下进行键合；

步骤（四）、形成硅结构层，具体方法为：

在硅层（1）上形成矩形外框（101）、质量块（109）、悬臂梁（102、103）、叉梁（104、105）、硅岛（106、108）和硅层电极引出区域（107）；

步骤（五）、第二次玻璃-硅键合，具体方法为：

将第一次键合后的硅玻璃键合片与第一玻璃层（2）在真空条件下进行键合，形成三层键合片，即形成圆片级真空气密性封装的MEMS加速度计。

7.根据权利要求6所述的一种MEMS叉梁电容式加速度计的制造方法，其特征在于，所述步骤（三）中第二玻璃层（3）与硅层（1）键合之前，首先在硅层（1）上形成多个防撞块（110）。

8.根据权利要求6所述的一种MEMS叉梁电容式加速度计的制造方法，其特征在于，所述步骤（五）形成三层键合片后，在三层键合片的通孔（206、208、207）中进行金属焊点制作。