摘要
MEMS微加速度计普遍被用在惯性导航、导引、汽车气囊部署和运动控制系统等方面。基于电容传感的电容式MEMS加速度计具有较低的温度系数、功耗、制造成本以及可与传统集成电路相集成等优点。SOI硅片以其单晶特性良好、很容易加工出厚度很大的器件、很容易加工出具有高深宽比的结构、器件的机械稳定性良好、制造的器件的残余应力比较小以及器件的后续工艺更简单等的优点在传感器领域中获得普遍青睐。 结合研究背景和现状，本论文把基于SOI的三轴MEMS微加速度计为研究对象，先后对微加速度计的结构设计、模型建立、仿真分析和加工工艺做出了研究。具体的研究如下： 首先是介绍了MEMS技术，然后介绍了SOI技术以及SOI技术在微加速度计领域的优点。之后对各个不同种类基于不同传感原理的微加速度计进行比较。其次对于不同传感原理的微加速度计在国内外研究发展现状做了简单介绍。最后解释了本文选择基于SOI的三轴MEMS微加速度计这一课题作为研究对象的原因，并说明了本文的选择此研究对象的研究意义。 然后分析了微加速度计的基本原理，分析了采用差分电容的电容式微加速度计对应的平行板电容器模型，研究了微加速度计的弹性梁结构和梳齿电容的结构，经过比较分析，选择了蛇形梁作为弹性梁，选择了定齿偏置结构的等高梳齿电容结构和定齿均置结构的不等高梳齿电容结构作为电容检测结构。根据上述理论设计了一种增大质量块的三轴MEMS微加速度计结构。 之后简要介绍了有限元分析方法与本文所用的具有图形化界面的仿真软件ANSYS Workbench19.1。使用ANSYS Workbench19.1软件对微加速度计进行了结构参数优化。对本文所设计的微加速度计做了结构静力学仿真，通过线性度分析证明其在0g-1000g区间内线性度良好，同时也得到了微加速度计的量程为1000g。对设计的微加速度计进行了结构动力学仿真，发现X、Y和Z轴向之间的共振频率相差较大，即所设计的微加速度计的X、Y和Z轴的交叉轴干扰比较小，与设计目标相同。最后对微加速度计的折叠梁和蛇形梁结构进行了仿真对比。 最后，设计了微加速度计结构的整个工艺流程。在现有实验室条件下对重要的工艺步骤进行了研究，得到大部分工艺需要的合理工艺参数。
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