CN112225170B - 一种mems器件及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种MEMS器件及其形成方法，所述MEMS器件包括检验质量块、设为四组并分别设置于所述检验质量块的四侧的感测梳，以及设为四组并一一对应设置于四个所述感测梳远离所述检验质量块的一侧的驱动梳，通过在检验质量块的四侧设置感测梳，并在四个所述感测梳远离所述检验质量块的一侧一一对应设置四组驱动梳，使得所述MEMS器件单个器件既能够感应旋转，也能够感应加速度，实现相关技术中至少两个MEMS传感器才能达到的等效功能，从而降低生产成本。

Description

一种MEMS器件及其形成方法

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，特别是涉及一种MEMS器件及其形成方法。

背景技术

MEMS传感器广泛应用于消费电子、工业生产、医疗电子、汽车电子、航空航天和军事等领域。MEMS传感器具有巨大的发展潜力和商业价值。

与机械传感器或光学传感器相比，MEMS传感器具有成本低、体积小、功耗低等优点，可以与集成电路集成，MEMS惯性传感器包括能够感测加速度的加速度计和能够感测旋转的陀螺仪，该MEMS加速度计和MEMS陀螺仪是导航系统的主要组成部分。

MEMS加速度计的工作原理是惯性效应。当物体运动时，悬浮微结构会受到惯性力的影响。加速度计信号的变化与线性加速度成正比。

MEMS陀螺仪的工作原理是科里奥利效应。当物体旋转时，科里奥利力会影响悬浮物的微观结构。陀螺仪信号的变化与物体的旋转角速度或倾角成正比。

MEMS陀螺仪和加速度计按检测方法主要分为电容式、压阻式、压电式和光学式等。同时，静电驱动和电容式探测器在MEMS陀螺仪和加速度计中的应用广泛，主要是因为其结构简单，工作模式与半导体技术兼容。

MEMS芯片可通过半导体制作方法制造，并且具有单个或多个装置。当在单个芯片中实施多个装置时，可实现多个惯性信号，例如，旋转与加速度或沿多个轴的加速度。六个自由度的感测系统需要两类装置（即，用于感测旋转的回转仪及用于感测加速度的加速计）。每一类可具有感测多个轴信息的共享装置，举例来说，单个回转仪感测两个或三个轴旋转，且加速计感测两个或三个轴加速度。

在相关技术中，MEMS加速度计不能感应旋转，同样地，MEMS陀螺仪也不能感应加速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MEMS器件，所述MEMS器件能够感应旋转，也能够感应加速度。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种MEMS器件，包括：

检验质量块；

感测梳，设为四组，分别设置于所述检验质量块的四侧，每组所述感测梳包括多个可移感测梳齿、集成多个所述可移感测梳齿的第一框架、多个固定感测梳齿以及集成多个所述固定感测梳齿的第二框架，所述可移感测梳齿和所述固定感测梳齿相互交叉形成叉指结构，并沿着平行或大致平行于其所在侧对应的所述检验质量块边长的方向延伸，其中，所述固定感测梳齿固定在第一衬底上，所述第一框架与所述检验质量块弹性连接；

驱动梳，设为四组，一一对应设置于四个所述感测梳远离所述检验质量块的一侧，每组所述驱动梳包括多个可移驱动梳齿、集成多个所述可移驱动梳齿的第三框架、多个固定驱动梳齿以及集成多个所述固定驱动梳齿的第四框架，所述可移驱动梳齿和所述固定驱动梳齿相互交叉形成叉指结构，并沿着垂直或大致垂直于其所在侧对应的所述检验质量块边长的方向延伸，其中，所述固定驱动梳齿固定在所述第一衬底上，所述第三框架连接所述第一框架。

优选的，所述MEMS器件还包括所述第一衬底，以及固定设置于所述第一衬底上的第一传感平面电极，所述第一传感平面电极设置于所述检验质量块下方。

优选的，所述MEMS器件还包括固定设置于所述第一衬底上的第一驱动平面电极，所述第一驱动平面电极设置于所述检验质量块下方。

优选的，所述MEMS器件还包括多个锚点，多个所述锚点均固定在所述第一衬底上，所述第一框架和所述第三框架均与一个或多个所述锚点弹性连接。

优选的，部分所述可移驱动梳齿和部分所述固定驱动梳齿组成功能梳，其余所述可移驱动梳齿和其余所述固定驱动梳齿组成设于所述功能梳侧方的一个或多个补偿梳。

优选的，所述MEMS器件还包括设置于所述检验质量块远离所述第一衬底的一侧的第二衬底，所述第一衬底和所述第二衬底两端相连，形成放置所述检验质量块、所述感测梳、所述驱动梳、所述锚点、所述第一传感平面电极及所述第一驱动平面电极的空腔。

优选的，所述MEMS器件还包括设置于所述第二衬底上的第二传感平面电极和第二驱动平面电极，所述第一传感平面电极和所述第二传感平面电极、所述第一驱动平面电极和所述第二驱动平面电极两两相对设置。

优选的，所述检验质量块内穿设有多个通孔。

本发明还提供了一种所述MEMS器件的形成方法，所述形成方法包括：

将基板研磨到形成MEMS器件结构所需的厚度；

在所述基板上刻蚀形成检验质量块、感测梳、驱动梳及弹性悬架，其中，所述弹性悬架弹性连接第一框架与所述检验质量块。

优选的，所述形成方法还包括：

在第一衬底上蚀刻，形成第一传感平面电极和第一驱动平面电极，在第二衬底上蚀刻，形成第二传感平面电极和第二驱动平面电极；

将所述检验质量块、感测梳、驱动梳及弹性悬架封装在所述第一衬底和第二衬底围成的空腔内，并将所述第一衬底和所述第二衬底的两端相连接。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

上述技术方案中所提供的一种MEMS器件，通过在检验质量块的四侧设置感测梳，并在四个所述感测梳远离所述检验质量块的一侧一一对应设置四组驱动梳，使得所述MEMS器件单个器件既能够感应旋转，也能够感应加速度，实现相关技术中至少两个MEMS传感器才能达到的等效功能，从而降低生产成本。

附图说明

图1为本发明实施例中的去除第一衬底和第二衬底后的MEMS器件的结构示意图。

图2为图1中A处的局部放大图。

图3为本发明实施例中的检验质量块的结构示意图。

图4为本发明实施例中的在科里奥利力作用下，反映驱动信号和传感信号的方向的MEMS器件的示意图一。

图5为本发明实施例中的在科里奥利力作用下，反映驱动信号和传感信号的方向的MEMS器件的示意图二。

图6为本发明实施例中的在科里奥利力作用下，反映驱动信号和传感信号的方向的MEMS器件的示意图三。

图7为本发明实施例中的在科里奥利力作用下，反映驱动信号和传感信号的方向的MEMS器件的示意图四。

图8为本发明实施例中的在惯性力的作用下，反映传感信号的方向的MEMS器件的示意图一。

图9为本发明实施例中的在惯性力的作用下，反映传感信号的方向的MEMS器件的示意图二。

图10为本发明实施例中的在惯性力的作用下，反映传感信号的方向的MEMS器件的示意图三。

图11为本发明实施例中的MEMS器件运行时，驱动信号、加速度感应信号和沿轴的旋转（角速度）感应信号特征示意图。

图12为本发明实施例中的第一衬底的结构示意图。

图13为本发明实施例中的具有第一传感平面电极和第一驱动平面电极的第一衬底的结构示意图。

图14为本发明实施例中的基板的结构示意图。

图15为本发明实施例中的经过阳极连接后，第一衬底和基板的结构示意图。

图16为本发明实施例中的具有第一衬底的MEMS器件沿着图1中A-A位置剖开的剖视图。

图17为本发明实施例中的具有第一衬底的MEMS器件沿着图1中B-B位置剖开的剖视图。

图18为本发明实施例中的具有第一衬底和第二衬底的MEMS器件沿着图1中B-B位置剖开的剖视图。

图中：1、检验质量块；11、通孔；2、感测梳；21、可移感测梳齿；22、第一框架；23、固定感测梳齿；24、第二框架；3、驱动梳；31、可移驱动梳齿；32、第三框架；33、固定驱动梳齿；34、第四框架；35、功能梳；36、补偿梳；4、第一衬底；41、第一传感平面电极；42、第一驱动平面电极；5、锚点；6、第二衬底；61、第二传感平面电极；62、第二驱动平面电极；7、基板；8、弹性悬架。

具体实施方式

以下将结合附图，对本发明进行更为详细的描述，需要说明的是，下参照附图对本发明进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。

请参阅图1、16、17，本发明实施例中提供了一种MEMS器件，所述MEMS器件包括：检验质量块1、感测梳2、驱动梳3、第一衬底4、锚点5以及弹性悬架8；请继续参阅图1，通过在所述检验质量块1的四侧设置感测梳2，并在四个所述感测梳2远离所述检验质量块1的一侧一一对应设置四组驱动梳3，使得所述MEMS传感器单个器件既能够感应旋转，也能够感应加速度，实现相关技术中至少两个MEMS传感器才能达到的等效功能，从而降低生产成本。

请参阅图1，在本实施例中，所述感测梳2设为四组，分别设置于所述检验质量块1的四侧，请参阅图2，每组所述感测梳2包括可移感测梳齿21、第一框架22、固定感测梳齿23以及第二框架24，所述可移感测梳齿21设为多个，所述第一框架22集成多个所述可移感测梳齿21，所述固定感测梳齿23设为多个，所述第二框架24集成多个所述固定感测梳齿23，所述可移感测梳齿21和所述固定感测梳齿23相互交叉形成叉指结构，并沿着平行或大致平行于其所在侧对应的所述检验质量块1边长的方向延伸，其中，所述固定感测梳齿23固定在第一衬底4上，所述弹性悬架8设有多个，部分所述弹性悬架8弹性连接所述第一框架22与所述检验质量块1。

请参阅图1，在本实施例中，所述驱动梳3设为四组，一一对应设置于四个所述感测梳2远离所述检验质量块1的一侧，请参阅图2，每组所述驱动梳3包括可移驱动梳齿31、第三框架32、固定驱动梳齿33以及第四框架34，所述可移驱动梳齿31设为多个，所述第三框架32集成多个所述可移驱动梳齿31，所述固定驱动梳齿33设为多个，所述第四框架34集成多个所述固定驱动梳齿33，所述可移驱动梳齿31和所述固定驱动梳齿33相互交叉形成叉指结构，并沿着垂直或大致垂直于其所在侧对应的所述检验质量块1边长的方向延伸，其中，所述固定驱动梳齿33固定在所述第一衬底4上，所述第三框架32连接所述第一框架22。

请参阅图17，在本实施例中，所述MEMS器件还包括第一传感平面电极41和第一驱动平面电极42，所述第一传感平面电极41和所述第一驱动平面电极42均固定设置于所述第一衬底4上，并且均位于所述检验质量块1下方；所述第一传感平面电极41测量所述检验质量块1沿Z轴的移动；所述第一驱动平面电极42静电阻尼所述检验质量块1，避免所述检验质量块1和所述第一传感平面电极41接触。

请参阅图16，在本实施例中，所述锚点5设为多个，具体地，可以设置为20个，多个所述锚点5均固定在所述第一衬底4上，部分所述弹性悬架8弹性连接所述第一框架22与一个或多个所述锚点5、所述第三框架32与一个或多个所述锚点5；所述锚点5将所述检验质量块1、可移感测梳齿21及可移驱动梳齿31连接到所述第一衬底4上，并在冲击荷载下限制所述检验质量块1、可移感测梳齿21及可移驱动梳齿31的移动范围，避免所述MEMS器件受冲击后损坏。

请继续参阅图1、2，为了调节带宽，减小正交误差，部分所述可移驱动梳齿31和部分所述固定驱动梳齿33组成功能梳35，其余所述可移驱动梳齿31和其余所述固定驱动梳齿33组成补偿梳36，所述补偿梳36设为一个或多个，并且均匀分布于所述功能梳35侧方，如果所述功能梳35的功率不足以提供所需的功率，则其中一个补偿梳36被激活，如果激活一个补偿梳36后依然不足以提供所需的功率，则激活二个补偿梳36，以此类推，直到能够达到所需的功率。

请参阅图18，作为优选的实施方式，所述MEMS器件还包括第二衬底6，所述第二衬底6设置于所述检验质量块1远离所述第一衬底4的一侧，所述第一衬底4和所述第二衬底6两端相连，形成放置如图1所示的所述检验质量块1、所述感测梳2、所述驱动梳3、如图16所示的所述锚点5、如图17所示的所述第一传感平面电极41及所述第一驱动平面电极42的空腔；通过设置所述第二衬底6，能够使得MEMS器件内形成气密环境，封装所述MEMS器件时，无需放在真空中进行封装。

请继续参阅图18，作为优选的实施方式，所述MEMS器件还包括第二传感平面电极61和第二驱动平面电极62，所述第二传感平面电极61、第二驱动平面电极62设置于所述第二衬底6上，所述第一传感平面电极41和所述第二传感平面电极61、所述第一驱动平面电极42和所述第二驱动平面电极62两两相对设置。

在相关技术中，相对于高性能惯性系统的要求，MEMS陀螺的精度仍然很低，减小MEMS陀螺误差的方法有两种：首先，改进敏感结构的设计或提高加工质量；其次，采用适当的误差抑制和控制回路补偿方法对误差进行抑制和补偿，提高陀螺的性能。加工缺陷和加工误差会影响MEMS陀螺仪的几何和材料特性，并改变陀螺仪的谐振频率，并且制造缺陷和公差是由陀螺仪微观结构的不平衡引起的，产生的正交误差远大于科里奥利力作用下的运动。

在MEMS陀螺仪和加速度计的功能集成中，需要有效地隔离惯性力和科里奥利力作用下的信号分量，并考虑敏感轴之间的相互影响，因此，要提高商用MEMS陀螺仪的性能的稳定性，必须有效地消除误差，而将所述第一传感平面电极41和所述第二传感平面电极61配对，能够允许使用差分电路测量电容的变化，这种方案既可以放大MEMS器件的输出信号，又可以减少外部振动引起的误差，提高了所述MEMS器件性能的稳定性。

请参阅图3，进一步的，为了提高检测的精确度，所述检验质量块1内穿设有多个通孔11，当所述MEMS器件放置在含有惰性气体的空腔中时，这些通孔11能够减小气体阻力，使所述检验质量块1保持较大的运动范围，从而提高检测的精确度。

请参阅图1、2、4-11，本发明实施例还提供了所述MEMS器件的操作原理的非限制性例子。

请参阅图1，在操作期间，将与AC调制电位串联的DC致动电位施加到所述检验质量块1，并将AC致动电位施加到一个或一个以上所述驱动梳3，所述DC致动电位和所述AC致动电位的组合产生足够的静电力来移动所述检验质量块1，使得所述检验质量块1以振荡方式移动。

其中，所述DC致动电位可以是一个恒定值，其电压大于系统的其他电压源电压，具体地，所述DC致动电位可高于1伏，也可高于5伏，也可约10伏；其中，所述AC致动电位施加在所述功能梳35的一侧，所述AC致动电位的低频约为1kHz至100kHz，高频约为100 kHz至约10mHz，具体地，所述AC调制电位低频约为5kHz至10kHz，高频约为500 kHz至约5mHz；在一些实施例中，所述AC调制电位可以具有低于所述DC致动电位和/或所述AC致动电位的电压。

使用Y轴作为驱动轴，将交流驱动电压施加到Y轴方向上的一对驱动梳3上，产生的静电力驱动所述检验质量块1沿Y轴方向振荡，造成Y轴方向上的一对感测梳2内部的每对相邻的所述可移感测梳齿21与所述固定感测梳齿23之间的间距变化，进而改变Y轴方向上的一对感测梳2向外输出的电容；此时，所述补偿梳36调谐带宽，沿X轴方向上的一对驱动梳3和所述第一驱动平面电极42、所述第二驱动平面电极减小正交误差。

在所述检验质量块1沿Y轴方向振荡的情况下，切换灵敏度轴：

请参阅图4，所述MEMS器件绕着Z轴旋转，产生沿着X轴的科里奥利力，产生的科里奥利力移动所述检验质量块1，造成沿X轴方向上的一对感测梳2内部的每对相邻的所述可移感测梳齿21与所述固定感测梳齿23之间的间距变化，进而改变X轴方向上的一对感测梳2向外输出的电容。

请参阅图9，在装置绕着Z轴旋转的情况下，沿着X轴施加线性加速度，则所述检验质量块1除了承受科里奥利力外，还承受惯性力，惯性力移动所述检验质量块1，造成沿X轴方向上的一对感测梳2内部的每对相邻的所述可移感测梳齿21与所述固定感测梳齿23之间的间距变化，进而改变X轴方向上的一对感测梳2向外输出的电容。

请参阅图7，所述MEMS器件绕着X轴旋转，产生沿着Z轴的科里奥利力，产生的科里奥利力移动所述检验质量块1，造成所述检验质量块1和所述第一传感平面电极41、第二传感平面电极61之间的间距变化，进而改变所述检验质量块1和所述第一传感平面电极41、所述检验质量块1和所述第二传感平面电极61之间的电容。

请参阅图10，在装置绕着X轴旋转的情况下，沿着Z轴施加线性加速度，则所述检验质量块1除了承受科里奥利力外，还承受惯性力，惯性力移动所述检验质量块1，造成所述检验质量块1和所述第一传感平面电极41、第二传感平面电极61之间的间距变化，进而改变所述检验质量块1和所述第一传感平面电极41、所述检验质量块1和所述第二传感平面电极61之间的电容。

切换驱动轴，使用X轴作为驱动轴，将交流驱动电压施加到X轴方向上的一对驱动梳3上，产生的静电力驱动所述检验质量块1沿X轴方向振荡，造成X轴方向上的一对感测梳2内部的每对相邻的所述可移感测梳齿21与所述固定感测梳齿23之间的间距变化，进而改变X轴方向上的一对感测梳2向外输出的电容；此时，所述补偿梳36调谐带宽，沿Y轴方向上的一对驱动梳3和所述第一驱动平面电极42、所述第二驱动平面电极减小正交误差。

在所述检验质量块1沿X轴方向振荡的情况下，切换灵敏度轴：

请参阅图5，所述MEMS器件绕着Z轴旋转，产生沿着Y轴的科里奥利力，产生的科里奥利力移动所述检验质量块1，造成沿Y轴方向上的一对感测梳2内部的每对相邻的所述可移感测梳齿21与所述固定感测梳齿23之间的间距变化，进而改变Y轴方向上的一对感测梳2向外输出的电容。

请参阅图8，在装置绕着Z轴旋转的情况下，沿着Y轴施加线性加速度，则所述检验质量块1除了承受科里奥利力外，还承受惯性力，惯性力移动所述检验质量块1，造成沿Y轴方向上的一对感测梳2内部的每对相邻的所述可移感测梳齿21与所述固定感测梳齿23之间的间距变化，进而改变Y轴方向上的一对感测梳2向外输出的电容。

请参阅图6，所述MEMS器件绕着Y轴旋转，产生沿着Z轴的科里奥利力，产生的科里奥利力移动所述检验质量块1，造成所述检验质量块1和所述第一传感平面电极41、第二传感平面电极61之间的间距变化，进而改变所述检验质量块1和所述第一传感平面电极41、所述检验质量块1和所述第二传感平面电极61之间的电容。

请参阅图10，在装置绕着Y轴旋转的情况下，沿着Z轴施加线性加速度，则所述检验质量块1除了承受科里奥利力外，还承受惯性力，惯性力移动所述检验质量块1，造成所述检验质量块1和所述第一传感平面电极41、第二传感平面电极61之间的间距变化，进而改变所述检验质量块1和所述第一传感平面电极41、所述检验质量块1和所述第二传感平面电极61之间的电容。

基于上述原理，在不改变所述MEMS器件自身硬件结构设计的前提下，利用动态切换灵敏度轴和驱动轴，实现了三轴加速度和旋转的传感。

需要说明的是，所述感测梳2和所述第一传感平面电极41、第二传感平面电极61连接在一个差分电路中，若标记Y轴方向上的两个感测梳2分别为y1和y2，标记X轴方向上的两个感测梳2分别为x1和x2，标记Z轴方向上的所述第一传感平面电极41为z1，所述第二传感平面电极61为z2，则：

dCx1x2=Cx2–Cx1；

dCy1y2=Cy2–Cy1；

dCz1z2=Cz2–Cz1。

图11显示了所述MEMS器件在切换驱动轴和灵敏度轴的情况下的整个工作周期的输出波形，如图11所示，如果电容的变化是由旋转引起的，则具有如图11中B、E、G、I所示的振荡性质，如果如果电容的变化是由加速度引起的，这是一种中点偏移，则具有如图11中A、F、H、J所示的静止性质，因此能够利用滤波将信号的每个组成部分隔离出来；具体地，不同波形代表所述MEMS器件处于不同运动状态，图11中，A处波形表示所述MEMS器件沿X轴方向被施加加速度，B处波形表示所述MEMS器件绕着Z轴旋转，C处波形表示驱动轴为X轴，所述检验质量块1沿着X轴方向振荡，D处波形表示驱动轴为Y轴，所述检验质量块1沿着Y轴方向振荡，E处波形表示所述MEMS器件绕着Z轴旋转，F处波形表示所述MEMS器件沿Y轴方向被施加加速度，G处波形表示所述MEMS器件绕着X轴旋转，H处波形表示所述MEMS器件沿Z轴方向被施加加速度，I处波形表示所述MEMS器件绕着Y轴旋转，J处波形表示所述MEMS器件沿Z轴方向被施加加速度。

请参阅图12-18，本实施例还提供了一种所述MEMS器件的形成方法，所述形成方法包括：

请参阅图12，对第一衬底4进行光刻和蚀刻应用绘图，得到如图12所示的具有凹陷部和凸起部的第一衬底4，用同样的方法得到具有凹陷部和凸起部的第二衬底6；其中，所述第一衬底4和所述第二衬底6包括本领域已知的任何合适的衬底材料，例如，包括硅或任何其他半导体或非半导体材料，例如玻璃、塑料、金属或陶瓷，或其上制造的集成电路。

请参阅图13，在第一衬底4上再进行光刻和蚀刻应用绘图，形成第一传感平面电极41和第一驱动平面电极42，用同样的方法得到在第二衬底6上形成第二传感平面电极61和第二驱动平面电极62；其中，所述第一传感平面电极41、第一驱动平面电极42、第二传感平面电极61及第二驱动平面电极62由导电材料制成，例如，半导体材料，包括硅，或金属材料，包括铜、铝、钛、钴、钨、氮化钛或其合金；另外，所述第一传感平面电极41、第一驱动平面电极42、第二传感平面电极61及第二驱动平面电极62具有相同或不同的厚度，可以选择在几至十微米之间。

请参阅图14，将基板7研磨到形成MEMS器件结构所需的厚度；其中，所述基板7包括本领域已知的任何合适的衬底材料，例如，包括硅或任何其他半导体材料，或在其上制造的集成电路；另外，关于厚度的选择，所述检验质量块1、所述感测梳2、所述驱动梳3、所述第一衬底4、所述锚点5、所述第二衬底6、所述基板7和所述弹性悬架8的厚度可能相同或不同，约为几至100微米，例如，约为5至50微米，例如，10至30微米。

请参阅图15，采用阳极连接方式，连接所述第一衬底4和所述基板7；利用简单而有效的阳极键合方法来形成MEMS器件的真空腔，可以在提高产量的同时提高生产率，适合大规模生产。

请参阅图1、2、16、17，采用博世工艺（即反应离子蚀刻），在所述基板7上刻蚀形成检验质量块1、感测梳2、驱动梳3、锚点5以及弹性悬架8，所述检验质量块1、感测梳2、驱动梳3、锚点5以及弹性悬架8包括本领域已知的任何合适的衬底材料，例如，包括硅或任何其他半导体材料。

其中，每对相邻的所述可移感测梳齿21与所述固定感测梳齿23之间的间隙、每对相邻的所述可移驱动梳齿31与所述固定驱动梳齿33之间的间隙，可从约几个微米到大约十微米独立地选择，但不限于大约1微米到大约5微米。

其中，所述弹性悬架8设有多个，部分所述弹性悬架8弹性连接第一框架22与所述检验质量块1，部分所述弹性悬架8弹性连接所述第一框架22与所述锚点5，部分所述弹性悬架8弹性连接所述第三框架32与所述锚点5，进一步地，所述弹性连接第一框架22与所述检验质量块1的弹性悬架8的厚度小于其余部分的弹性悬架8，从而确保所述检验质量块1能够沿Z轴移动，从而实现大范围的旋转和加速度传感；可选的，可以增加或减少所述检验质量块1与所述第一框架22、所述第一框架22与所述锚点5以及所述第三框架32与所述锚点5之间的弹性悬架8的数量；每个所述弹性悬架8上有若干弹性梁，也可以增加或减少每个所述弹性悬架8或部分所述弹性悬架8中的所述弹性梁的数量。

请参阅图18，将所述检验质量块1、感测梳2、驱动梳3、锚点5及弹性悬架8封装在所述第一衬底4和所述第二衬底6围成的空腔内，并将所述第一衬底4和所述第二衬底6的两端相连接；具体地，利用阳极键合方法将所述第一衬底4和所述第二衬底6进行连接，从而形成MEMS器件的真空腔，空腔内包含真空或其他惰性气体，如氮气等。

上述方法简单有效，并且采用半导体制造的标准设备工艺，提高了所述MEMS器件的成品率，降低了所述MEMS器件的制造成本，适合批量生产，并且可以有效地抑制误差，提高了所述MEMS器件的制造质量。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件包括：

检验质量块（1）；

感测梳（2），设为四组，分别设置于所述检验质量块（1）的四侧，每组所述感测梳（2）包括多个可移感测梳齿（21）、集成多个所述可移感测梳齿（21）的第一框架（22）、多个固定感测梳齿（23）以及集成多个所述固定感测梳齿（23）的第二框架（24），所述可移感测梳齿（21）和所述固定感测梳齿（23）相互交叉形成叉指结构，并沿着平行于其所在侧对应的所述检验质量块（1）边长的方向延伸，其中，所述固定感测梳齿（23）固定在第一衬底（4）上，所述第一框架（22）与所述检验质量块（1）通过弹性悬架（8）弹性连接；

驱动梳（3），设为四组，一一对应设置于四个所述感测梳（2）远离所述检验质量块（1）的一侧，每组所述驱动梳（3）包括多个可移驱动梳齿（31）、集成多个所述可移驱动梳齿（31）的第三框架（32）、多个固定驱动梳齿（33）以及集成多个所述固定驱动梳齿（33）的第四框架（34），所述可移驱动梳齿（31）和所述固定驱动梳齿（33）相互交叉形成叉指结构，并沿着垂直于其所在侧对应的所述检验质量块（1）边长的方向延伸，其中，所述固定驱动梳齿（33）固定在所述第一衬底（4）上，所述第三框架（32）连接所述第一框架（22）。

2.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件还包括所述第一衬底（4），以及固定设置于所述第一衬底（4）上的第一传感平面电极（41），所述第一传感平面电极（41）设置于所述检验质量块（1）下方。

3.如权利要求2所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件还包括固定设置于所述第一衬底（4）上的第一驱动平面电极（42），所述第一驱动平面电极（42）设置于所述检验质量块（1）下方。

4.如权利要求3所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件还包括多个锚点（5），多个所述锚点（5）均固定在所述第一衬底（4）上，所述第一框架（22）和所述第三框架（32）均与一个或多个所述锚点（5）弹性连接。

5.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，部分所述可移驱动梳齿（31）和部分所述固定驱动梳齿（33）组成功能梳（35），其余所述可移驱动梳齿（31）和其余所述固定驱动梳齿（33）组成设于所述功能梳（35）侧方的一个或多个补偿梳（36）。

6.如权利要求4所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件还包括设置于所述检验质量块（1）远离所述第一衬底（4）的一侧的第二衬底（6），所述第一衬底（4）和所述第二衬底（6）两端相连，形成放置所述检验质量块（1）、所述感测梳（2）、所述驱动梳（3）、所述锚点（5）、所述第一传感平面电极（41）及所述第一驱动平面电极（42）的空腔。

7.如权利要求6所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件还包括设置于所述第二衬底（6）上的第二传感平面电极（61）和第二驱动平面电极（62），所述第一传感平面电极（41）和所述第二传感平面电极（61）、所述第一驱动平面电极（42）和所述第二驱动平面电极（62）两两相对设置。

8.如权利要求6所述的MEMS器件，其特征在于，所述检验质量块（1）内穿设有多个通孔（11）。

9.一种如权利要求1所述MEMS器件的形成方法，其特征在于，所述形成方法包括：

将基板（7）研磨到形成MEMS器件结构所需的厚度；

在所述基板（7）上刻蚀形成检验质量块（1）、感测梳（2）、驱动梳（3）及弹性悬架（8），其中，所述弹性悬架（8）弹性连接第一框架（22）与所述检验质量块（1）。

10.如权利要求9所述的形成方法，其特征在于，所述形成方法还包括：

在第一衬底（4）上蚀刻，形成第一传感平面电极（41）和第一驱动平面电极（42），在第二衬底（6）上蚀刻，形成第二传感平面电极（61）和第二驱动平面电极（62）；

将所述检验质量块（1）、感测梳（2）、驱动梳（3）及弹性悬架（8）封装在所述第一衬底（4）和所述第二衬底（6）围成的空腔内，并将所述第一衬底（4）和所述第二衬底（6）的两端相连接。

Images