硅的氧化層及電容邊緣效應(yīng)對(duì)微加速度計(jì)性能的影響.pdf

1、微加速度計(jì)普遍應(yīng)用于導(dǎo)航、地震監(jiān)測(cè)、游戲娛樂等領(lǐng)域。叉指式微加速度計(jì)具有成本低、穩(wěn)定性好、溫度系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn),是加速度計(jì)中的代表。雖然MEMS加工技術(shù)日漸成熟,但不可否認(rèn)仍然存在許多的不足和缺點(diǎn)。在叉指式微加速度計(jì)加工過程中的典型誤差包括微加速度計(jì)極板的間隙誤差和傾斜。同時(shí)在加工過程中,伴隨著室溫-高溫-室溫的溫度循環(huán),微加速度計(jì)極板表面的氧化層厚度發(fā)生變化。這些因素都會(huì)對(duì)微加速度計(jì)的性能造成一定的影響。
　　目前,針對(duì)極板間隙誤差

2、引起的微加速度計(jì)性能變化的研究較多。隨著微加速度計(jì)精度的提高,傾斜極板和極板表面的氧化層厚度對(duì)微加速度計(jì)性能的影響不可忽略。除此之外,電容邊緣效應(yīng)導(dǎo)致平行板電容附加一個(gè)邊緣效應(yīng)電容,對(duì)高精度的微加速度計(jì)性能產(chǎn)生不可忽略的影響。因此,為了進(jìn)一步提高微加速度計(jì)的性能,有必要對(duì)邊緣效應(yīng)、平行極板和傾斜極板表面氧化層厚度對(duì)微加速度計(jì)性能產(chǎn)生的影響進(jìn)行研究。主要內(nèi)容有:
　　1.極板表面存在氧化層時(shí),對(duì)平行極板和傾斜極板的電容計(jì)算公式進(jìn)行推

3、導(dǎo),并分析極板電容隨氧化層的厚度變化的變化趨勢(shì)。
　　2.建立微加速度計(jì)表芯結(jié)構(gòu)的多導(dǎo)體模型,并采用有限元軟件COMSOL Multiphysics仿真計(jì)算了邊緣效應(yīng)電容的值。結(jié)果表明:敏感質(zhì)量塊不移動(dòng)時(shí),對(duì)于平行極板的微加速度計(jì),邊緣效應(yīng)電容約占整體電容的12.95％;對(duì)于傾斜極板的微加速度計(jì),邊緣效應(yīng)電容約占整體電容的13.12％。并針對(duì)平行極板和傾斜極板的微加速度計(jì),分析了敏感質(zhì)量塊在敏感方向的位移與邊緣效應(yīng)電容的關(guān)系。