【正文】 ()式中m －質(zhì)量塊的質(zhì)量（kg ）；a－加速度（g ）；h1 －梁的厚度（ m ）；l －支撐梁的長度（m ）；x－壓阻元件距梁根部的距離（m ）；Iy －梁截面的慣性矩。對于矩形截面的梁有： Iy=Wh13/12 ()其中W －梁的寬度； H －梁中間挖空的寬度。懸臂梁根部所受到的應變?yōu)椋? ε=3malxWh12E ()根據(jù)懸臂梁根部所能承受的最大應變，可以計算出相應的最大作用力為： Fmax=EWh12εmax6lx ()此時雙懸臂梁自由端的撓度 y 為： ymax=2l3εmax3h1lx=2mal3EWh13 ()傳感器的結構靈敏度η0為單位加速度作用下質(zhì)量塊的位移： η0=|ymax|/a=2ml3EWh13 ()梁可以近似為單自由度振動的系統(tǒng)，傳感器的固有頻率f0： f0=12πEWh32ml3 ()在微傳感器制作中，總是希望在微機械加工所達到的技術水平范圍內(nèi)，盡可能縮小傳感器尺寸，然而又確保傳感器有足夠高的靈敏度、線性度和頻率特性[15]，靈敏度決定器件的輸出特性。若不考慮阻尼，器件的使用頻帶由結構的固有頻率決定。增加梁長度和減小梁厚度是提高傳感器靈敏度的有效手段，但是增加梁長度與減小傳感器單元尺寸，提高固有頻率和集成度相矛盾，減小梁厚度與降低工藝難度相矛盾，因此必須權衡考慮。由式（）可知，支撐梁厚度并不是影響靈敏度的主要因素，因此在對梁結構尺寸有要求的場合下，可以適當改變梁寬度，而不至于對靈敏度有太大的影響。3　LC 諧振式振動傳感器的理論分析與計算近年來由于電子計算機的應用和計算方法的新進展，有限元分析方法已被廣泛用于工程領域。由于微加速度傳感器的高度集成化、結構尺寸小以及加工工藝對結構的限制，使得其設計成為一項復雜的任務。本章將利用有限元軟件 ANSYS 對所提出的微電容式加速度傳感器進行理論分析與計算[1617]?！鞲衅鞯挠邢拊Ｅc分析本章采用有限元軟件 ANSYS 對差分電容式微加速度傳感器的力學特性進行分析。 四梁和二梁的加速度計敏感結構 　“四梁－質(zhì)量塊”的靜力學分析： “四梁－質(zhì)量塊”的參數(shù)量程梁寬梁長梁厚質(zhì)量塊長質(zhì)量塊寬質(zhì)量塊厚0～100g80μm350μm30μm1300μm1300μm400μm為了準確模擬微電容式加速度傳感器的工作原理，采用了有限元分析軟件 ANSYS 對傳感器進行了力學特性分析。分析采用的單元為 SOLID45；分析采用的材料為碳化硅。參數(shù)如下表： SiC的材料參數(shù) (μmμNkg)參數(shù)ρEXPRXYSiC1015105通過計算，： “四梁－質(zhì)量塊”的理論值梁上最大應力：/MPa梁上最大應變：εmax/με撓度：/μm結構靈敏度：η0 μm/g固有頻率：f0/Hz10210412264經(jīng)過 ANSYS 仿真的結果： 該結構下的應力云圖和位移云圖可以通過 ANSYS 通用后處理器查看分析結果。這里通過顯示等效應（VonMises stress）等直線判斷各個參數(shù)對結構的影響，分析結構各部位的應力分布情況，如圖 所示。X 方向最大應力SMX=，從而可知滿足要求?！?“四梁－質(zhì)量塊”模態(tài)分析微電容式加速度傳感器本身是一個質(zhì)量－彈性梁系統(tǒng)，在外界加速度作用下振子發(fā)生振動，應用模態(tài)分析的理論對結構進行動態(tài)特性的分析，了解頻率響應對加速度傳感器特性的影響。在結構設計時應使系統(tǒng)的頻響范圍足夠寬，而結構的諧振頻率是影響頻響范圍的重要因素。利用 ANSYS 軟件中有限元模態(tài)分析的方法能夠計算出該結構的諧振頻率和模態(tài)振型。 六階模態(tài)下的頻率值 六階模態(tài)分析圖有框架結構 ANSYS 仿真結果如下表： “四梁－質(zhì)量塊”的仿真結果梁上最大應力：/MPa梁上最大應變：εmax/με撓度：/μm結構靈敏度：η0μm/g固有頻率：f0/Hz102104110727 　“二梁－質(zhì)量塊”的靜力學分析： “二梁－質(zhì)量塊”的結構參數(shù)量程梁寬梁長梁厚質(zhì)量塊長質(zhì)量塊寬質(zhì)量塊厚0～10g60μm290μm30μm200μm200μm80μm通過計算，得出理論值如下表： “二梁－質(zhì)量塊”的理論值梁上最大應力：/MPa梁上最大應變：εmax/με撓度：/μm結構靈敏度：η0μm/g固有頻率：f0/Hz10210448750 該結構下的應力云圖和位移云圖 　“二梁－質(zhì)量塊”的模態(tài)分析 六階模態(tài)分析圖有框架結構 ANSYS 仿真結果如下表： “二梁－質(zhì)量塊”的仿真結果梁上最大應力：/MPa梁上最大應變：εmax/με撓度：/μm結構靈敏度：η0μm/g固有頻率：f0/Hz102104596904　LC諧振式振動傳感器的工藝流程　加工所需關鍵工藝[1820]　光刻光刻是一種圖形復印和化學腐蝕相結合的精密表面加工技術。在半導體器件生產(chǎn)過程中，光刻的目的就是按照器件設計的要求，在二氧化硅薄膜或金屬薄膜上面，刻蝕出與掩膜版完全對應的幾何圖形，以實現(xiàn)選擇性擴散和金屬薄膜布線的目的。光刻是半導體器件制造工藝中的關鍵工藝之一。光刻質(zhì)量的好壞直接影響半導體器件的性能和成品率。光刻工藝需要注意以下幾個問題：(1) 對準方式對準方式包括單面光刻對準和雙面光刻對準（包括雙面光刻和鍵合）。此種方式是先給掩膜板照相，然后給硅片照相，通過兩張照片來進行對準，最后曝光。 (2) 曝光及顯影　　光刻抗蝕劑（光刻膠）使一種經(jīng)光照后溶解特性起變化的感光材料。若經(jīng)過光照后變得容易被顯影劑溶解的稱為正性光刻膠。相反，若經(jīng)過光照后變得難于被顯影劑溶解的稱為負性光刻膠。對于不同的襯底，其分辨率不相同，曝光時間也應作相應的調(diào)整。同時曝光的質(zhì)量還與掩膜的質(zhì)量和膜厚有關?！”∧さ矸e(1) 氧化 在硅表面形成的二氧化硅能緊緊地依附在硅襯底上，而且具有極穩(wěn)定的化學性和電絕緣性。因此，二氧化硅用來作為器件的保護層和鈍化層，以及電性能的隔離，絕緣材料和電容器的介質(zhì)膜等。二氧化硅的另一個重要性質(zhì)，就是對某些雜質(zhì)能起到掩蔽作用，從而可以實現(xiàn)選擇擴散。 (2) 化學氣相淀積化學氣相淀積是氣態(tài)反應物在反應器中通過特定的化學反應，使反應物沉積在加熱基片上鍍膜過程的總稱。基片加熱溫度高于300℃。常壓下進行的化學氣相沉積叫常壓化學氣相淀積；低壓下進行的化學氣相沉積叫低壓化學氣相淀積；用等離子體增強的化學氣相沉積叫等離子體增強化學氣相淀積。常用化學氣相淀積的方法制備多晶硅、二氧化硅和氮化硅薄膜。(3) 濺射濺射已廣泛地用于在基片上沉積鋁、鈦、鉻、鉑、鈀等金屬薄膜和無定形硅、玻璃、壓電陶瓷等非金屬薄膜。用濺射法制造的薄膜均勻性好，可以覆蓋有臺階的表面，內(nèi)應力小，現(xiàn)已在很大程度取代了蒸發(fā)鍍膜。濺射鍍膜的原理是在真空室內(nèi)使微量氬氣或氦氣電離，電離后的離子在電場的作用下向陰極靶加速運動并轟擊靶，將靶材料的原子或分子濺射出來，在作為陽極的基片上形成薄膜?！‰x子注入離子注入是摻雜技術的一種，就是將所需的雜質(zhì)以一定的方式摻入到半導體基片規(guī)定的區(qū)域，并達到規(guī)定的數(shù)量和符合要求的分布，以達到改變材料電學性能、制作 PN 結、集成電路的電阻和互聯(lián)線的目的?！「g腐蝕是指用化學的、物理的或同時使用化學物理的方法有選擇性地把未被光刻膠掩蔽的部分（如二氧化硅、氮化硅、多晶硅或金屬鋁薄膜）去除，從而最終實現(xiàn)把掩膜圖形轉移到薄膜上。理想的腐蝕要求垂直腐蝕（各向異性腐蝕）、有高的選擇比（只對薄膜腐蝕，對襯底不腐蝕或極小腐蝕）和腐蝕指標可控性。腐蝕的方法大體上可分為濕法腐蝕和干法腐蝕兩大類?！§o電鍵合技術靜電鍵合主要用于硅－玻璃鍵合，對微機電系統(tǒng)器件進行封裝。靜電鍵合又稱場助鍵合或陽極鍵合。它不同于任何粘結劑粘合，鍵合界面有良好的