硅的氧化層及電容邊緣效應(yīng)對微加速度計性能的影響.pdf

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

2、引起的微加速度計性能變化的研究較多。隨著微加速度計精度的提高,傾斜極板和極板表面的氧化層厚度對微加速度計性能的影響不可忽略。除此之外,電容邊緣效應(yīng)導致平行板電容附加一個邊緣效應(yīng)電容,對高精度的微加速度計性能產(chǎn)生不可忽略的影響。因此,為了進一步提高微加速度計的性能,有必要對邊緣效應(yīng)、平行極板和傾斜極板表面氧化層厚度對微加速度計性能產(chǎn)生的影響進行研究。主要內(nèi)容有:
　　1.極板表面存在氧化層時,對平行極板和傾斜極板的電容計算公式進行推

3、導,并分析極板電容隨氧化層的厚度變化的變化趨勢。
　　2.建立微加速度計表芯結(jié)構(gòu)的多導體模型,并采用有限元軟件COMSOL Multiphysics仿真計算了邊緣效應(yīng)電容的值。結(jié)果表明:敏感質(zhì)量塊不移動時,對于平行極板的微加速度計,邊緣效應(yīng)電容約占整體電容的12.95％;對于傾斜極板的微加速度計,邊緣效應(yīng)電容約占整體電容的13.12％。并針對平行極板和傾斜極板的微加速度計,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。