单质量块三轴MEMS惯性加速度计及其制备方法与流程
本发明涉及一种惯性加速度计，特别涉及一种单质量块三轴mems惯性加速度计。
背景技术：
加速度计广泛应用于汽车、消费电子、工业控制等领域，是惯性传感器中最重要的一类。mems加速度计基于微机械电子(mems)技术，采用微细加工工艺制作，具有体积小、重量轻、能耗低、可靠性高等优点。
mems加速度计的运动敏感结构主体包括质量块和质量块悬挂支撑系统，通过检测质量块的相对位移而感测直线加速运动的加速度。mems加速度计的运动敏感方式有电容式、压阻式、压电式、谐振式等，其中最为成功且应用最广泛的是电容式mems加速度计。
mems加速度计有面硅和体硅两种结构形式。面硅电容式加速度计的典型敏感结构为梳齿式电容(mukherjee等,“automatedoptimalsynthesisofmicro-accelerometers”,mems’99,pp.326–331)，其结构单元尺寸较小，一般采用表面硅加工工艺制作，但相应地其电容电极交叠面积较小，感测电容值也较小，对加速度的感测动态范围和分辨率相对较低，主要应用于要求不高的消费电子领域。可以通过增加梳齿对数来获得较大的电容值，但相应地也增加了结构的复杂度和制备工艺要求。体硅加速度计以大质量块为典型特征，采用压阻(amarasinghe等,simulation,fabricationandcharacterizationofathree-axispiezoresistiveaccelerometer,smartmaterialsandstructures,vol.15,2006,pp.1691–1699；yazdi等,all-siliconsingle-wafermicro-gaccelerometerwithacombinedsurfaceandbulkmicromachiningprocess,journalofmicroelectromechanicalsystems,vol.9,no.4,pp.544–550)和平面电容敏感方式，后者可获得较大的电容值，但制备高深宽比体硅结构的工艺难度较大。
加速度计包括用于测量单一轴向运动加速度的单轴加速度计和用于测量多个正交轴向运动加速度的多轴加速度计。传统的多轴加速度计采用将多个单轴加速度计正交组装的方式，用以测量各个正交轴向的运动加速度，结构复杂、体积大，成本高，同时其各个轴向加速度计的组装正交误差会增加输出信号的噪声，降低检测精度。
mems多轴加速度计在单一芯片上制作运动加速度敏感结构，包括单质量块和多质量块等结构形式。单质量块结构的mems多轴加速度计，利用同一质量块敏感多个正交轴向的运动加速度，相比于采用多个质量块分别敏感各个轴向加速度的mems多轴加速度计，具有结构简单、便于加工制作等优点，但存在各个轴间感测量的交叉耦合和互扰，影响感测灵敏度和精度。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种单质量块三轴mems惯性加速度计及其制备方法，采用单质量块惯性敏感方式和平面平行板电容检测方式，总体结构简单、制备过程简便，各个轴向加速度的感测灵敏度和感测精度高。
本发明的目的是这样实现的：一种单质量块三轴mems惯性加速度计，包括自下而上依次键合的底板(1)、空腔结构层(2)、质量块与悬臂梁结构层(3)、顶板(4)；
所述底板(1)包括底板基板(11)、底板基板底面四边相对于其中心对称分布的4组侧电容输出电极(12)、底板基板顶面相对于其中心对称分布的4组侧电容外电极下引出电极(13)、底板基板顶面四边环绕各个侧电容外电极下引出电极(13)的底板键合环(14)和贯穿底板基板的8个底板金属通孔(15)；
所述空腔结构层(2)包括空腔基板(21)、贯穿空腔基板中部的正四棱柱形空腔(22)、对称分布于空腔4个内侧面的4组侧电容外电极(23)、对称分布于空腔基板底面的4组侧电容外电极上引出电极(24)、空腔基板底面四边环绕各个侧电容外电极上引出电极(24)的空腔基板底面键合环(25)和环绕于空腔基板顶面四边的空腔基板顶面键合环(26)；
所述质量块与悬臂梁结构层(3)包括正四棱柱形质量块(31)、覆盖质量块侧面的侧电容内电极(32)、覆盖质量块底面的侧电容内电极引出电极(33)、贯穿质量块中央的质量块金属通孔(34)、8个s形悬臂梁(35)、4个径向悬臂梁(36)、8个横向悬臂梁(37)、悬臂梁固支边框(38)、覆盖质量块顶面、各个悬臂梁顶面和悬臂梁固支边框顶面的接地电极(39)；
所述顶板(4)包括顶板基板(41)、顶板基板底面中部的顶板空腔(42)、覆盖顶板基板底面四边的接地引出电极(43)、顶板基板顶面相对于其中心对称分布的4个接地输出电极(44)和贯穿顶板基板的4个顶板金属通孔(45)；
所述空腔结构层(2)底面四边的空腔基板底面键合环(25)与底板(1)顶面四边的底板键合环(15)金金键合，所述悬臂梁固支边框(38)的底面四边与空腔结构层(2)顶面四边的空腔基板顶面键合环(26)金硅键合，各个悬臂梁悬置于空腔(21)之上并使质量块(31)悬置于空腔(21)之中，所述顶板(4)底面四边的接地引出电极(43)与悬臂梁固支边框(38)顶面的接地电极(44)金金键合，最终形成一个气密封闭结构。
作为本发明的进一步限定，所述底板基板(11)为正方形截面的基板，相应地，底板键合环(14)为内方外方截面的矩形环；
每组侧电容输出电极包含2个并列的侧电容输出电极(12)，各个侧电容输出电极(12)为同形的矩形电极；
每组侧电容外电极下引出电极包含2个并列的侧电容外电极下引出电极(13)，各个侧电容外电极下引出电极(13)为同形的矩形电极。
每个侧电容输出电极(12)正对1个侧电容外电极下引出电极(13)并由1个底板金属通孔(15)相连接；
作为本发明的进一步限定，所述空腔基板(21)为正方形外缘的厚基板，相应地，所述空腔基板底面键合环(25)和空腔基板顶面键合环(26)均为内方外方截面的矩形环；
每组侧电容外电极(23)包含2个并列的侧电容外电极(23)，各个侧电容外电极(23)为同形的矩形电极，各个侧电容外电极(23)的高度与空腔基板的高度相同，各组侧电容外电极中的2个侧电容外电极(23)及其间隙的总宽度与质量块与悬臂梁结构层(3)中的正四棱柱形质量块(31)的宽度相同；
每组侧电容外电极上引出电极包含2个并列的侧电容外电极上引出电极(24)，各个侧电容外电极上引出电极(24)为同形的矩形电极，所述各个侧电容外电极上引出电极(24)的内端与对应的侧电容外电极(23)的下端相连接；
作为本发明的进一步限定，所述各个侧电容内电极(32)的上端与各个悬臂梁的下表面平齐，所述各个侧电容内电极(32)的下端与侧电容内电极引出电极(33)的外缘相连接；所述质量块金属通孔(34)贯穿质量块的中央且连接质量块底面的侧电容内电极引出电极(33)和质量块顶面上的接地电极(39)；
所述悬臂梁固支边框(38)包括4个固支凸块(381)和4个固支边(382)，所述4个固支凸块(381)和4个固支边(382)依次相连组成一个正方形外缘的中空框架；
所述s形悬臂梁(35)包含若干个径向臂(351)和若干个横向臂(352)；所述各个径向臂(351)和各个横向臂(352)以及各个横向悬臂梁(37)的宽度相等，所述各个径向悬臂梁(36)的宽度大于各个横向悬臂梁(37)的宽度；所述各个径向臂(351)和各个横向臂(352)以及各个横向悬臂梁(37)的厚度均相等且不大于其宽度，各个径向悬臂梁(36)的厚度不小于各个横向悬臂梁(37)的厚度；所述各个径向臂(351)的长度大于各个横向臂(352)的长度，各个横向悬臂梁(37)的长度不小于各个径向臂(351)的长度，各个径向悬臂梁(36)的长度不大于各个横向悬臂梁(37)的长度，各个径向臂(351)和各个横向臂(352)以及各个横向悬臂梁(37)的长度大于其宽度，各个径向悬臂梁(36)的长度不大于其宽度；
所述各个径向悬臂梁(36)的内端分别连接质量块(31)一个侧面上端的正中，所述各个横向悬臂梁(37)的内端分别连接各个径向悬臂梁(36)的外端的一侧，所述各个横向悬臂梁(37)的外端分别连接一个s形悬臂梁(35)的内端，所述各个s形悬臂梁(35)的外端分别连接悬臂梁固支边框(38)一个固支凸块(381)的同侧内侧面上端的中部，所述各个s形悬臂梁中的若干个横向臂、若干个径向臂依次相间正交相连；所述依次相连的径向悬臂梁(36)、横向悬臂梁(37)和s形悬臂梁(35)的顶面平齐，所述依次相连的径向悬臂梁(36)、横向悬臂梁(37)和s形悬臂梁(35)的底面平齐，所述各个径向悬臂梁(36)的顶面与所相连的质量块的顶面平齐，所述各个s形悬臂梁(35)的顶面与所连接的固支凸块(381)的顶面平齐。
作为本发明的进一步限定，所述顶板基板(41)为正方形外缘的基板，相应地，所述接地引出电极(43)为内方外方截面的矩形环；
所述顶板空腔(42)的截面与悬臂梁固支边框(38)中空部分的截面全等同形，所述顶板空腔(42)的深度为顶板基板(41)厚度的一半；
所述各个接地输出电极(44)为同形的矩形；所述4个顶板金属通孔(45)分别连接4个接地输出电极(44)和接地引出电极(43)。
作为本发明的进一步限定，所述底板基板(11)、空腔基板(21)、悬臂梁固支边框(38)和顶板基板(41)具有相同边长的正方形外缘；
所述底板键合环(14)、空腔基板底面键合环(25)、空腔基板顶面键合环(26)全等同形并与悬臂梁固支边框(38)的固支边(382)等宽；覆盖于悬臂梁固支边框(38)顶面的接地电极(39)与覆盖于顶板基板(41)底面的接地引出电极(43)全等同形；
所述各个电极、各个键合环与其所在基板之间以及各个金属通孔与其所贯穿基板之间由绝缘层(5)电隔离；
所述顶板(1)、空腔结构层(2)和底板(4)的基板材料为硅单晶；制作质量块与悬臂梁结构层(3)的基板为soi基板，所述各个电极、各个键合环和各个金属通孔的材料为金，所述绝缘层(5)的材料为二氧化硅或者氮化硅。
作为本发明的进一步限定，所述质量块悬置于空腔内，质量块侧面与空腔内侧面之间的间隙为质量块作水平前后偏移和水平左右偏移的空间，质量块底面与底板顶面以及质量块顶面与顶板空腔顶面之间的间隙为质量块作垂直上下偏移的空间；
质量块侧面上的侧电容内电极与空腔内侧面上的8个侧电容外电极构成8个侧电容(6)，其中位于质量块前侧的2个侧电容(61、62)组成第一感测电容对，位于质量块后侧的2个侧电容(63、64)组成第二感测电容对，位于质量块左侧的2个侧电容(65、66)组成第三感测电容对，位于质量块右侧的2个侧电容(67、68)组成第四感测电容对。
作为本发明的进一步限定，静态时，悬置于空腔内的质量块的各个侧面与对应的各个空腔内侧面平行、正对并保持相同的间距，质量块的底面与底板的顶面以及质量块的顶面与顶板空腔的底面平行、正对并保持初始间距；
相应地，质量块侧面上的各个侧电容内电极与对应的空腔内侧面上的各组侧电容外电极平行、正对且保持相同的间隙宽度，各个侧电容具有相同的静态电容值，由各个侧电容输出电极与各个接地输出电极构成的8个侧电容输出端口输出相同的静态电容值信号。
作为本发明的进一步限定，所述1个s形悬臂梁(35)与对应的1个径向悬臂梁(36)和2个横向悬臂梁(37)组成1个组合s形悬臂梁，4个对称分布的组合s形悬臂梁支撑质量块，各个组合s形悬臂梁悬置于空腔之上并使质量块悬置于空腔之中，其中：
各个s形悬臂梁的径向臂为长的窄梁，横向臂为短的窄梁，易于产生横向弯曲形变而不易于产生径向弯曲形变；
各个横向悬臂梁为长的窄梁，易于产生面内径向弯曲形变或面外垂直弯曲形变；
各个径向悬臂梁为短的宽梁，与横向悬臂梁相连形成丁字形结构并连接于质量块顶部各个侧面的正中，不易于产生横向弯曲形变和垂直弯曲形变。
以上结构特点使得当由悬臂梁支撑的质量块敏感惯性运动时，易于产生面内径向和面外垂直方向的直线偏移而不易于产生面内旋转偏移和面外旋转偏移，即所述单质量三轴惯性加速度计仅对面内向前(或者向后)、向左(或者向右)以及面外垂直向上(向下)的直线加速运动敏感，而对面内和面外各个轴向的旋转角运动不敏感，实现所述单质量块三轴mems惯性加速度计所敏感的直线加速运动与非预期的附加旋转角运动的解耦。
一种单质量块三轴mems惯性加速度计制备方法，包括如下步骤：
1、制作底板；
(1-1)硅单晶基板顶面热氧化或者lpcvd，形成覆盖基板顶面的氧化绝缘层；
(1-2)硅单晶基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制底板金属通孔的端面所在区域的光刻胶胶膜；
(1-3)湿法腐蚀，去除待制底板金属通孔的端面所在区域的氧化绝缘层，去胶；
(1-4)干法刻蚀，形成穿通基板的硅通孔，去胶，去除基板顶面氧化绝缘层；
(1-5)上述基板双面热氧化或者lpcvd，形成覆盖底板顶面、底板底面以及硅通孔内壁的氧化绝缘层；
(1-6)上述基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除硅通孔所在区域的光刻胶胶膜；
(1-7)磁控溅射，在上述硅通孔内壁依次覆盖钛膜和金膜，去胶，得到各个底板金属通孔；
(1-8)上述基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制侧电容外电极下引出电极和底板键合环所在区域的光刻胶胶膜；
(1-9)磁控溅射，依次覆盖钛膜和金膜；
(1-10)去胶，连同去除覆盖在待制侧电容外电极上引出电极和底板键合环所在区域以外光刻胶胶膜上的钛-金膜，得到各个侧电容外电极下引出电极和底板键合环；
(1-11)上述基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制侧电容输出电极所在区域的光刻胶胶膜；
(1-12)磁控溅射，依次覆盖钛膜和金膜；
(1-13)去胶，连同去除覆盖在侧电容输出电极所在区域以外光刻胶胶膜之上的钛-金膜，得到各个侧电容输出电极，完成底板的制作；
2、制作空腔结构层；
(2-1)硅单晶厚基板底面热氧化或者lpcvd，形成覆盖基板底面的氧化绝缘层；
(2-2)上述基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制侧电容外电极的端面所在区域的光刻胶胶膜；
(2-3)湿法腐蚀，去除待制侧电容外电极的端面所在区域的氧化绝缘层，去胶；
(2-4)干法刻蚀，形成穿通基板的侧电容外电极沟槽，去胶，去除基板底面氧化绝缘层；
(2-5)双面热氧化或者lpcvd，形成覆盖基板顶面、基板底面以及侧电容外电极沟槽内壁的氧化绝缘层；
(2-6)在上述基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除侧电容外电极沟槽所在区域的光刻胶胶膜；
(2-7)磁控溅射钛，覆盖侧电容外电极沟槽内壁，再磁控溅射金，填充侧电容外电极沟槽，去胶，得到各个侧电容外电极；
(2-8)上述基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制侧电极上引出电极和空腔基板底面键合环所在区域的光刻胶胶膜；
(2-9)磁控溅射，依次覆盖钛膜和金膜；
(2-10)去胶，连同去除覆盖在侧电容外电极上引出电极和空腔基板底面键合环所在区域以外光刻胶胶膜上的钛-金膜，得到各个侧电容外电极上引出电极和空腔基板底面键合环；
(2-11)上述基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制空腔基板顶面键合环所在区域的光刻胶胶膜；
(2-12)磁控溅射，依次覆盖钛膜、金膜和钛膜；
(2-13)去胶，连同去除覆盖在空腔基板顶面键合环所在区域以外光刻胶胶膜上的钛-金-钛膜，得到空腔基板顶面键合环；
(2-14)上述基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制空腔所在区域的光刻胶胶膜；
(2-15)干法刻蚀，依次去除空腔所在区域的基板顶面氧化绝缘层、硅单晶层和基板底面氧化绝缘层，形成穿通基板的空腔，并使空腔侧面的侧电容外电极裸露，完成空腔结构层的制作；
3、制作质量块与悬臂梁结构层；
(3-1)准备soi基板，所述soi基板自上而下依次为硅单晶表面层、埋氧层和硅单晶支撑层；
(3-2)所述soi基板顶面热氧化或者lpcvd，形成覆盖基板顶面的氧化绝缘层；
(3-3)上述soi基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制质量块金属通孔的端面所在区域的光刻胶胶膜；
(3-4)湿法腐蚀，去除待制质量块金属通孔的端面所在区域的氧化绝缘层，去胶；
(3-5)干法刻蚀，形成穿通soi基板的硅通孔，去胶，去除基板顶面氧化绝缘层；
(3-6)上述soi基板双面热氧化或者lpcvd，形成覆盖soi基板顶面、soi基板底面以及硅通孔内壁的氧化绝缘层；
(3-7)上述soi基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除硅通孔所在区域的光刻胶胶膜；
(3-8)磁控溅射，在上述硅通孔内壁依次覆盖钛膜和金膜，去胶，得到质量块金属通孔；
(3-9)上述soi基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制接地电极所在区域的光刻胶胶膜；
(3-10)磁控溅射，依次覆盖钛膜和金膜；
(3-11)去胶，连同去除覆盖在接地电极所在区域以外的光刻胶胶膜上的钛-金膜，得到接地电极；
(3-12)上述soi基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制侧电容内电极的端面所在区域的光刻胶胶膜；
(3-13)湿法刻蚀，去除待制侧电容内电极的端面所在区域的soi基板底面氧化绝缘层；
(3-14)干法刻蚀，去除待制侧电容内电极所在区域的soi基板硅单晶支撑层，止于soi基板埋氧层，得到侧电容内电极沟槽，去胶；
(3-15)热氧化或者lpcvd，在侧电容内电极沟槽内壁覆盖氧化绝缘层；
(3-16)上述soi基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除侧电容内电极沟槽所在区域的光刻胶胶膜；
(3-17)磁控溅射钛，覆盖侧电容内电极沟槽内壁，再磁控溅射金，填充侧电容内电极沟槽，去胶，得到各个侧电容内电极；
(3-18)上述soi基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除侧电容内电极引出电极所在区域的光刻胶胶膜；
(3-19)磁控溅射，依次覆盖钛膜和金膜；
(3-20)去胶，连同去除覆盖在侧电容内电极引出电极所在区域以外的光刻胶胶膜上的钛-金膜，得到侧电容内电极引出电极；
(3-21)上述soi基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制质量块底面侧电容内电极引出电极所在区域以外的光刻胶胶膜；
(3-22)湿法刻蚀，去除待制质量块底面侧电容内电极引出电极所在区域以外的soi基板底面氧化绝缘层；
(3-23)干法刻蚀，去除待制质量块所在区域以外的soi基板硅单晶支撑层，止于与待制悬臂梁固支边框底面对应的位置，去胶，去除基板底面氧化绝缘层；
(3-24)lpcvd，在上述soi基板底面覆盖氧化绝缘层；
(3-25)上述soi基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制质量块与悬臂梁固支边框之间区域的光刻胶胶膜；
(3-26)湿法刻蚀，去除待制质量块底面与悬臂梁固支边框之间区域的氧化绝缘层；
(3-27)干法刻蚀，去除待制质量块与悬臂梁固支边框之间区域的soi基板硅单晶表面层，止于soi基板的埋氧层，使质量块侧面的侧电容内电极裸露，得到质量块下部结构，去胶；
(3-28)湿法刻蚀，去除待制质量块与待制悬臂梁固支边框之间区域的soi基板埋氧层以及质量块底面、质量块侧面和悬臂梁固支边框底面的氧化绝缘层，去胶，形成各个悬臂梁的底面和悬臂梁固支边框的底面；
(3-29)上述soi基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除步骤(3-9)～(3-11)得到的接地电极所在区域以外的光刻胶胶膜；
(3-30)干法刻蚀，依次去除接地电极所在区域以外的soi基板顶面氧化绝缘层和soi基板硅单晶表面层，去胶，得到质量块、各个悬臂梁和悬臂梁固支边框，完成质量块与悬臂梁结构层的制作；
4、制作顶板；
(4-1)硅单晶基板顶面热氧化或者lpcvd，形成覆盖基板顶面的氧化绝缘层；
(4-2)上述基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制顶板金属通孔所在区域的光刻胶胶膜；
(4-3)湿法腐蚀，去除待制顶板金属通孔的端面所在区域的氧化绝缘层，去胶；
(4-4)干法刻蚀硅，形成硅通孔，去胶，去除基板顶面氧化绝缘层；
(4-5)双面热氧化或者lpcvd，形成覆盖基板顶面、基板底面以及硅通孔内壁的氧化绝缘层；
(4-6)上述基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除硅通孔所在区域的光刻胶胶膜；
(4-7)磁控溅射，在上述硅通孔内壁依次覆盖钛膜和金膜，去胶，得到各个顶板金属通孔；
(4-8)上述基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制接地输出电极所在区域的光刻胶胶膜；
(4-9)磁控溅射，覆盖钛膜和金膜；
(4-10)去胶，连同去除覆盖在接地输出电极所在区域以外光刻胶胶膜上的钛-金膜，得到各个接地输出电极；
(4-11)上述基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制接地引出电极所在区域的光刻胶胶膜；
(4-12)磁控溅射，覆盖钛膜和金膜；
(4-13)去胶，连同去除覆盖在接地引出电极所在区域以外光刻胶胶膜上的钛-金膜，得到接地引出电极；
(4-14)上述基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制顶板空腔所在区域的光刻胶胶膜；
(4-15)湿法刻蚀，去除待制顶板空腔所在区域的氧化绝缘层；
(4-16)干法刻蚀，去除上述基板底面待制顶板空腔所在区域的硅单晶层，止于基板厚度一半的位置，得到顶板空腔，并完成顶板的制作；
上述各个电极、各个金属通孔制备步骤中制作的钛膜用作增黏层；上述空腔基板顶面键合环制备步骤中制作的下层钛膜用作增黏层，制作的上层钛膜用作增黏层和阻挡层。
5、结构层键合；
(5-1)将空腔基板顶面的空腔基板顶面键合环与悬臂梁固支边框底面对准贴合，置入键合机中，从室温升温至设定的键合温度，在设定的键合压力下保持设定的键合时间，再自然降温至室温，完成质量块与悬臂梁结构层和空腔结构层的金硅键合；
(5-2)将底板顶面的底板键合环和各个侧电容外电极上引出电极分别与空腔结构层底面的空腔基板底面键合环和各个侧电容外电极下引出电极对准贴合，置入键合机中，从室温升温至设定的键合温度，在设定的键合压力下保持设定的键合时间，再自然降温至室温，完成底板与空腔结构层的金金键合；
(5-3)将顶板底面四边的接地引出电极与悬臂梁固支边框顶面的接地电极对准贴合，置入键合机中，在设定的键合压力下保持设定的键合时间，再自然降温至室温，完成底板和空腔结构层的金金键合。
本发明的工作原理为：
1、当所述单质量块三轴mems惯性加速度计仅敏感单一轴向直线加速运动时，质量块因惯性相对于空腔产生相应的面内水平偏移或者面外垂直偏移，相关侧电容的外电极相对于侧电容内电极作相应的面内水平偏移或者面外垂直偏移，相关侧电容的内外电极交叠面积或者内外电极间隙宽度发生变化，相关侧电容的电容值随之发生变化，其中：
当所述单质量块三轴mems惯性加速度计仅敏感面内水平向前(或者向后)直线加速运动时，质量块因惯性相对于空腔产生面内水平向后(或者向前)偏移，第一感测电容对和第二感测电容对中各个侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平纵向偏移，其中：
第一感测电容对中两个侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平纵向远离(或者接近)偏移，各个侧电容的内外电极间隙宽度增大(或者减小)而内外电极交叠面积保持不变，各个侧电容的电容值随之减小(或者增大)；
第二感测电容对中两个侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平纵向接近(或者远离)偏移，各个侧电容的内外电极间隙宽度减小(或者增大)而内外电极交叠面积保持不变，各个侧电容的电容值随之增大(或者减小)；
与之同时，第三感测电容对和第四感测电容对中两个侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平横向偏移，其中：
第三感测电容对和第四感测电容对中位于所作直线加速运动方向前侧(或者后侧)的侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平横向移出(或者移入)偏移，各个侧电容的内外电极交叠面积减小(或者保持不变)而内外电极间隙宽度保持不变，各个侧电容的电容值随之减小(或者保持不变)；
第三感测电容对和第四感测电容对中位于所作直线加速运动方向后侧(或者前侧)的侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平横向移入(或者移出)偏移，各个侧电容的内外电极交叠面积保持不变(或者减小)而内外电极间隙宽度保持不变，各个侧电容的电容值保持不变(或者随之减小)；
各个侧电容的电容值变化量对应于其内外电极间隙宽度的变化量或者其内外电极交叠面积的变化量，而各个侧电容的内外电极间隙宽度的变化量或者内外电极交叠面积的变化量对应于所述单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面内水平向前(或者向后)直线加速运动的加速度；
据此，通过相应的侧电容输出电极检测各个侧电容的电容值，可推算所述单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面内水平向前(或者向后)直线加速运动的加速度。
2、当对所述单质量块三轴mems惯性加速度计仅敏感面内水平向左(或者向右)直线加速运动时，质量块因惯性相对于空腔产生面内水平向右(或者向左)偏移，第三感测电容对和第四感测电容对中各个侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平纵向偏移，其中：
第三感测电容对的两个侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平纵向远离(或者接近)偏移，各个侧电容的内外电极间隙宽度增大(或者减小)而内外电极交叠面积保持不变，各个侧电容的电容值随之减小(或者增大)；
第四感测电容对的两个侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平纵向接近(或者远离)偏移，各个侧电容的内外电极间隙宽度减小(或者增大)而内外电极交叠面积保持不变，各个侧电容的电容值随之增大(或者减小)；
与之同时，第一感测电容对和第二感测电容对的各个侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平横向偏移，其中：
第一感测电容对和第二感测电容对中位于所作直线加速运动方向前侧(或者后侧)的侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平横向移出(或者移入)偏移，各个侧电容的内外电极交叠面积减小(或者保持不变)而内外电极间隙宽度保持不变，各个侧电容的电容值随之减小(或者保持不变)；
第一感测电容对和第二感测电容对中位于所作直线加速运动方向后侧(或者前侧)的侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平横向移入(或者移出)偏移，各个侧电容的内外电极交叠面积保持不变(或者减小)而内外电极间隙宽度保持不变，各个侧电容的电容值保持不变(或者随之减小)；
各个侧电容的电容值变化量对应于其内外电极间隙宽度的变化量或者其内外电极交叠面积的变化量，而各个侧电容的内外电极间隙宽度的变化量或者内外电极交叠面积的变化量对应于所述单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面内水平向左(或者向右)直线加速运动的加速度；
据此，通过相应的侧电容输出电极测量各个侧电容的电容值，即可推算所述单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面内水平向左(或者向右)直线加速运动的加速度。
3、当对所述单质量块三轴mems惯性加速度计仅敏感面外垂直向上(或者向下)直线加速运动时，质量块因惯性相对于空腔作面外垂直向下(或者向上)偏移，各个感测电容对的各个侧电容外电极相对于侧电容内电极作面外垂直横向移入(或者移出)偏移，各个侧电容的内外电极交叠面积增大(或者减小)而内外电极间隙宽度保持不变，各个侧电容的电容值随之增大(或者减小)，各个侧电容的电容值变化量对应于其内外电极交叠面积的变化量即对应于所述单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的作面外垂直向上(或者向下)直线加速运动的加速度；
据此，通过相应的侧电容输出电极测量各个侧电容的电容值，即可推算所述单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面外垂直向上(或者向下)直线加速运动的加速度。
4、当所述单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感多轴直线加速运动状态时，即当对所述单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感面内水平向前(或者向后)、面内水平向左(或者向右)和面外水平向上(或者向下)直线加速运动时，质量块因惯性相对于空腔同时产生面内水平向后(或者向前)、面内水平向右(或者向左)和面外水平向下(或者向上)偏移，各个感测电容对的各个侧电容的外电极相对于侧电容的内电极同时作对应的面内水平纵向偏移、面内水平横向偏移和面外垂直横向偏移；
依据运动独立性原理，所述单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使各个侧电容外电极相对于侧电容内电极同时产生的面内水平向前(或者向后)偏移、面内水平向左(或者向右)偏移和面外垂直向下(或者向上)偏移可以视为所述单质量块三轴mems惯性加速度计分别敏感的上述三种直线加速运动使各个侧电容外电极相对于侧电容内电极分别产生的面内水平向前(或者向后)偏移、面内水平向左(或者向右)偏移和面外垂直向下(或者向上)偏移的叠加，其中：
所述单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第一感测电容对中右侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极所产生的偏移是所述单质量块三轴mems惯性加速度计分别敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动、面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第一感测电容对中右侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极分别产生的面内水平纵向远离(或者接近)偏移、面内水平横向移入(或者移出)偏移和面外垂直横向移入(或者移出)偏移的叠加；
所述单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第一感测电容对中左侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极所产生的偏移是所述单质量块三轴mems惯性加速度计分别敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第一感测电容对中左侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极分别产生的面内水平纵向远离(或者接近)偏移、面内水平横向移出(或者移入)偏移和面外垂直横向移入(或者移出)偏移的叠加；
所述单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第二感测电容对中右侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极所产生的偏移是所述单质量块三轴mems惯性加速度计分别敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第二感测电容对中右侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极分别产生的面内水平纵向接近(或者远离)偏移、面内水平横向移入(或者移出)偏移和面外垂直横向移入(或者移出)偏移的叠加；
所述单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第二感测电容对中左侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极所产生的偏移是所述单质量块三轴mems惯性加速度计分别敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第二感测电容对中左侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极分别产生的面内水平纵向接近(或者远离)偏移、面内水平横向移出(或者移入)偏移和面外垂直横向移入(或者移出)偏移的叠加；
所述单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第三感测电容对中前侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极所产生的偏移是所述单质量块三轴mems惯性加速度计分别敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第三感测电容对中前侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极分别产生的面内水平纵向远离(或者接近)偏移、面内水平横向移入(或者移出)偏移和面外垂直横向移入(或者移出)偏移的叠加；
所述单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第三感测电容对中后侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极所产生的偏移是所述单质量块三轴mems惯性加速度计分别敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第三感测电容对中后侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极分别产生的面内水平纵向远离(或者接近)偏移、面内水平横向移出(或者移入)偏移和面外垂直横向移入(或者移出)偏移的叠加；
所述单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第四感测电容对中前侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极所产生的偏移是所述单质量块三轴mems惯性加速度计分别敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第四感测电容对中前侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极分别产生的面内水平纵向接近(或者远离)偏移、面内水平横向移入(或者移出)偏移和面外垂直横向移入(或者移出)偏移的叠加；
所述单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第四感测电容对中后侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极所产生的偏移是所述单质量块三轴mems惯性加速度计分别敏感的面内水平向前(或者向后)直线加速运动、面内水平向左(或者向右)直线加速运动和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动使第四感测电容对中后侧侧电容的外电极相对于侧电容内电极分别产生的面内水平纵向接近(或者远离)偏移、面内水平横向移出(或者移入)偏移和面外垂直横向移入(或者移出)偏移的叠加；
而基于同一侧电容结构，各个感测电容对中两个侧电容的外电极相对于侧电容内电极所作面内水平纵向偏移同向同幅度，各个感测电容对中两个侧电容的外电极相对于侧电容内电极所作面内水平纵向偏移同向同幅度，各个感测电容对中两个侧电容的外电极相对于侧电容内电极所作面外垂直横向偏移同向同幅度，其中：
第一感测电容对(或者第二感测电容对)中两个侧电容的外电极相对于侧电容内电极作同向同幅度的面内水平纵向偏移，其内外电极间隙宽度发生同向同幅度的变化而其内外电极交叠面积均保持不变；同时，第一感测电容对(或者第二感测电容对)中的两个侧电容的外电极相对于侧电容内电极作同向同幅度的面外垂直横向偏移，其内外电极交叠面积发生同向同幅度的变化而其内外电极间隙宽度均保持不变；同时，第一感测电容对(或者第二感测电容对)中右侧(或者左侧)的侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平横向移入偏移，其内外电极间隙宽度和交叠面积均保持不变，而第一感测电容对(或者第二感测电容对)中左侧(或者右侧)的侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平横向移出偏移，其内外电极交叠面积发生变化而其内外电极间隙宽度保持不变。
第三感测电容对(或者第四感测电容对)中两个侧电容的外电极相对于侧电容内电极作同向同幅度的面内水平纵向偏移，其内外电极间隙宽度发生同向同幅度的变化而其内外电极交叠面积均保持不变；同时，第三感测电容对(或者第四感测电容对)中的两个侧电容的外电极相对于侧电容内电极作同向同幅度的面外垂直横向偏移，其内外电极交叠面积发生同向同幅度的变化而其内外电极间隙宽度均保持不变；同时，第三感测电容对(或者第四感测电容对)中右侧(或者左侧)的侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平横向移入偏移，其内外电极间隙宽度和交叠面积均保持不变，而第三感测电容对(或者第四感测电容对)中左侧(或者右侧)的侧电容的外电极相对于侧电容内电极作面内水平横向移出偏移，其内外电极交叠面积发生变化而其内外电极间隙宽度保持不变。
各个侧电容的电容值随之发生变化，其中：
第一感测电容对(或者第二感测电容对)中左侧(或者右侧)侧电容的电容值变化量对应于其内外电极间隙宽度的变化量、其内外电极交叠面积的水平横向变化量和其内外电极交叠面积的垂直横向变化量，即对应于所述单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面内水平向前(或者向后)直线加速运动的加速度、面内水平向左(或者向右)直线加速运动的加速度和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动的加速度，而第一感测电容对或者第二感测电容对中右侧(或者左侧)侧电容的电容值变化量仅对应于其内外电极间隙宽度的变化量和其内外电极交叠面积的垂直横向变化量，即对应于所述单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面内水平向前(或者向后)直线加速运动的加速度和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动的加速度；
且第一感测电容对(或者第二感测电容对)中的两个侧电容的电容值变化量的差异仅对应于第一感测电容对(或者第二感测电容对)中左侧(或者右侧)侧电容的外电极相对于侧电容内电极发生的水平横向移出偏移的位移量即对应于所述单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面内水平向左(或者向右)直线加速运动的加速度；
第三感测电容对或者第四感测电容对中前侧(或者后侧)侧电容的电容值变化量对应于其内外电极间隙宽度的变化量、其内外电极交叠面积的水平横向变化量和其内外电极交叠面积的垂直横向变化量即对应于所述单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面内水平向前(或者向后)直线加速运动的加速度、面内水平向左(或者向右)直线加速运动的加速度和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动的加速度；第三感测电容对或者第四感测电容对中后侧(或者前侧)侧电容的电容值变化量仅对应于其内外电极间隙宽度的变化量和其内外电极交叠面积的垂直横向变化量即对应于所述单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面内水平向左(或者向右)直线加速运动的加速度和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动的加速度。
且第三感测电容对(或者第四感测电容对)中的两个侧电容的电容值变化量的差异仅对应于第三感测电容对(或者第四感测电容对)中左侧(或者右侧)侧电容的外电极相对于侧电容内电极发生的水平横向移出偏移的位移量即对应于所述单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面内水平向前(或者向后)直线加速运动的加速度；
综上可得，当所述单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感面内水平向前(或者向后)、面内水平向左(或者向右)和面外垂直向上(或者向下)正交三轴直线运动时，对应于各个轴向直线加速运动的侧电容的内外电极交叠面积变化量和/或内外电极间隙宽度变化量与侧电容的电容值的关系，由此进一步可得各个轴向直线加速运动的加速度与对应侧电容的电容值的关系，由此可分离各个轴向的直线加速运动，实现所感测的正交三轴直线加速运动中各个轴向直线加速运动之间的解耦。
据此，通过各个侧电容输出电极实测各个侧电容的电容值，可推算所述单质量块三轴mems惯性加速度计同时所感测的面内水平向前(或者向后)、面内水平向左(或者向右)和面外垂直向下(或者向上)正交三轴直线加速运动的各个轴向直线加速运动的加速度。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明的单质量块三轴mems惯性加速度计，利用单一质量块敏感三个正交轴向的直线加速运动；
相比于多质量块结构的加速度计，所述三轴mems惯性加速度计仅包含一套质量块-悬臂梁系统，总体结构简单、制备工艺简便；
(2)本发明的单质量块三轴mems惯性加速度计，利用制作在质量块侧面和空腔侧面上的平面电极对构成平行板电容，用于感测正交三轴直线加速运动的加速度；
相比于梳齿式电容结构，本发明的三轴mems惯性加速度计的敏感电容电极面积大，敏感电容值动态范围大，感测精度高，且结构简单、制备方便；
(3)针对所采用的一体化的质量块与敏感电容结构特点，本发明的单质量块三轴mems惯性加速度计依据运动独立性原理，提取各个轴向直线加速运动的加速度与相关底电容的电容值的对应关系，分离由单一质量块敏感的三个正交轴向直线加速运动的加速度，实现所感测的正交三轴直线加速运动中三个正交轴向直线加速运动之间的解耦，提高各个轴向加速度的感测灵敏度和感测精度；
相比于采用多质量块结构实现正交三轴直线加速运动解耦的方法相比，总体结构简单、制备过程简化；
(4)本发明的单质量块三轴mems惯性加速度计，采用对称设置的组合悬臂梁作为质量块的悬挂支撑结构，各个组合悬臂梁中悬臂与支撑臂采用非对称结构，其中感测轴向的柔度较大而非感测轴向的刚度较大，有利于实现对同时施加于所述单质量块三轴mems惯性加速度计上的直线加速运动和非预期的附加旋转角运动之间的解耦，有效抑制非预期的旋转角运动对正交三轴直线加速运动感测结果的影响。本发明可用于感测面内和面外正交三轴直线加速运动的加速度
附图说明
图1为本发明的总体结构剖示图；
图2为本发明中的底板底面示意图；
图3为本发明中的底板顶面示意图；
图4为本发明中的空腔结构层底面示意图；
图5为本发明中的质量块与悬臂梁结构层底面示意图；
图6为本发明中的质量块与悬臂梁结构层顶面示意图；
图7为本发明中的顶板底面示意图；
图8为本发明中的顶板顶面示意图；
图9为本发明中的侧电容结构及分布示意图；
图中：1底板、11底板基板、12侧电容输出电极、13侧电容外电极下引出电极、14底板键合环、15底板金属通孔；
2空腔结构层、21空腔基板、22空腔、23侧电容外电极、24侧电容外电极上引出电极、25空腔基板底面键合环、26空腔基板顶面键合环；
3质量块与悬臂梁结构层、31质量块、32侧电容内电极、33侧电容内电极引出电极、34质量块金属通孔、35s形悬臂梁、351s形悬臂梁径向臂、352s形悬臂梁横向臂、36径向悬臂梁、37横向悬臂梁、38悬臂梁固支边框、381固支凸块、382固支边、39接地电极；
4顶板、41顶板基板、42顶板空腔、43接地引出电极、44接地输出电极、45顶板金属通孔；
5绝缘层；
6侧电容、61侧电容c1、62侧电容c2、63侧电容c3、64侧电容c4、65侧电容c5、66侧电容c6、67侧电容c7、68侧电容c8。
具体实施方式
具体实施例：一种单质量块三轴mems惯性加速度计。
结合图1至图8，单质量块三轴mems惯性加速度计包括底板1、空腔结构层2、悬臂梁与质量块结构层3、顶板4，上述各个结构层自下而上依次键合。
结合图1至图3，底板1包括底板基板11、4组侧电容输出电极12、4组侧电容外电极下引出电极13、底板键合环14和8个底板金属通孔15；
底板基板为正方形截面的基板；
4组侧电容输出电极12位于底板基板底面四边且相对于底板基板底面中心对称分布，1组侧电容输出电极包含2个并列的侧电容输出电极12，各个侧电容输出电极12为相同的矩形电极；
4组侧电容外电极下引出电极13位于底板基板顶面且相对于其中心对称分布，1组侧电容外电极下引出电极包含2个并列的侧电容外电极下引出电极13，各个侧电容外电极下引出电极13为相同的矩形电极，
8个底板金属通孔15贯穿底板基板，1个底板金属通孔15对应连接1个侧电容输出电极12和1个侧电容外电极下引出电极13。
底板键合环14为内方外方的矩形环，位于底板基板顶面四边且环绕4组侧电容外电极下引出电极13。
结合图1和图4，空腔结构层2包括空腔基板21、正四棱柱形空腔22、4组侧电容外电极23、4组侧电容外电极上引出电极24、空腔基板底面键合环25和空腔基板顶面键合环26；
空腔基板21为正方形外缘的厚基板；
空腔22为正四棱柱形，位于空腔基板的中部且贯穿空腔基板；
4组侧电容外电极对称分布于空腔4个内侧面，1组侧电容外电极包含2个并列的侧电容外电极23，各个侧电容外电极23为相同的矩形电极，各个侧电容外电极23与空腔的高度相同，各组侧电容外电极中的两个侧电容外电极23及其间隙的总宽度与质量块31的宽度相同；
4组侧电容外电极上引出电极24对称分布于空腔基板底面，1组侧电容外电极上引出电极包含2个并列的侧电容外电极上引出电极24，各个侧电容外电极上引出电极24为相同的矩形电极，各个侧电容外电极上引出电极24的内端与对应的侧电容外电极23的下端相连接。
空腔基板底面键合环25为内方外方的矩形环，空腔基板底面键合环位于空腔基板底面四边且环绕4组侧电容外电极上引出电极。
空腔基板顶面键合环26为内方外方的矩形环，空腔基板顶面键合环环绕于空腔基板顶面的四边。
结合图1、图5和图6，质量块与悬臂梁结构层3包括正四棱柱形质量块31、侧电容内电极32、侧电容内电极引出电极33、质量块金属通孔34、8个s形悬臂梁35、4个径向悬臂梁36、8个横向悬臂梁37、悬臂梁固支边框38和接地电极39；
质量块31为与空腔对应的正四棱柱形；
侧电容内电极32覆盖质量块的侧面，所述各个侧电容内电极(32)的上端与各个悬臂梁的下表面平齐，各个侧电容内电极32的下端与侧电容内电极引出电极33的外缘相连；
侧电容内电极引出电极33覆盖在质量块的底面；
质量块金属通孔34贯穿质量块中央，质量块金属通孔34连接质量块底面的侧电容内电极引出电极33和质量块顶面的接地电极39；
s形悬臂梁35包含若干个径向臂351和若干个横向臂352，各个径向臂351和各个横向臂352具有相同的宽度和厚度，横向臂352的长度不大于其宽度的3倍，径向臂351的长度至少为横向臂352的长度的2倍，各个径向臂351和各个横向臂352的厚度等于其宽度；
各个横向悬臂梁37与各个径向臂351和各个横向臂352具有相同的宽度和厚度，横向悬臂梁37的长度至少是其宽度的6倍，横向悬臂梁37的厚度等于其宽度；
各个径向悬臂梁37的宽度至少是各个径向臂351或者各个横向臂352或者各个横向悬臂梁37的宽度的3倍，各个径向悬臂梁37的厚度等于各个横向悬臂梁37的厚度，各个径向悬臂梁37的长度等于其宽度；
各个径向悬臂梁36的内端分别连接质量块31上端一侧的正中，各个径向悬臂梁36的外端分别连接各个横向悬臂梁37内侧的中部，各个横向悬臂梁37的两端分别连接一个s形悬臂梁35的内端，各个s形悬臂梁35的外端分别连接悬臂梁固支边框38一个固支凸块381的内侧，各个s形悬臂梁中的若干个横向臂、若干个径向臂依次相间正交相连；依次相连的径向悬臂梁36、横向悬臂梁37和s形悬臂梁35的顶面平齐，依次相连的径向悬臂梁36、横向悬臂梁37和s形悬臂梁35的底面平齐，各个径向悬臂梁36的顶面与所相连的质量块的顶面平齐，各个s形悬臂梁35的顶面与所连接的固支凸块381的顶面平齐。
悬臂梁固支边框38包括4个固支凸块381和4个固支边382，4个固支凸块381和4个固支边382组成一个正方形外缘的中空框架结构；
接地电极39覆盖于质量块顶面、各个悬臂梁顶面和悬臂梁固支边框顶面。
结合图1、图7和图8，顶板4包括顶板基板41、顶板空腔42、接地引出电极43、4个接地输出电极44和4个顶板金属通孔45；
顶板基板41为正方形外缘的基板；
顶板空腔42位于顶板基板底面的中部，顶板空腔的截面与悬臂梁固支边框38的中空部分的截面全等同形，顶板空腔42的深度为顶板基板41厚度的一半；
接地引出电极43覆盖在顶板基板底面四边，接地引出电极43与悬臂梁固支边框38顶面部分的接地电极44同形；
4个接地输出电极4位于顶板基板顶面且相对于其中心对称分布；
4个顶板金属通孔45贯穿顶板基板，4个顶板金属通孔45连接接地引出电极43和4个接地输出电极44。
结合图1，底板基板、空腔基板、悬臂梁固支边框和顶板基板具有相同边长的正方形外缘；
结合图1，底板键合环、空腔基板底面键合环、空腔基板顶面键合环全等同形并与悬臂梁固支边框(38)的固支边(382)等宽；覆盖悬臂梁固支边框顶面的接地电极与覆盖顶板基板底面的接地引出电极全等同形；
结合图1，各个电极、各个键合环与所在基板之间、各个金属通孔与所贯穿基板之间由绝缘层5电隔离。
顶板1、空腔结构层2和底板4的基板材料均为硅单晶，制作质量块与悬臂梁结构层3的基板为soi基板，各个电极、各个键合环和各个金属通孔的材料为金，绝缘层5的材料为二氧化硅或者氮化硅；
结合图1，空腔结构层2底面四边的空腔基板底面键合环25与底板1顶面四边的底板键合环15金金键合，悬臂梁固支边框38的底面四边与空腔结构层2顶面四边的空腔基板顶面键合环26金硅键合，各个悬臂梁悬置于空腔21之上并使质量块31悬置于空腔21之中，顶板4底面四边的接地引出电极43与悬臂梁固支边框38顶面的接地电极44金金键合，最终形成一个气密封闭结构。
结合图1和图9，本发明的单质量块三轴mems惯性加速度计中，质量块外侧面上的侧电容内电极与空腔内侧面上的8个侧电容外电极构成8个侧电容c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8，其中c1和c2组成第一感测电容对，c3和c4组成第二感测电容对，c5和c6组成第三感测电容对，c7和c8组成第四感测电容对，用于感测正交三轴直线加速运动。
结合图1和图9，静态时，悬置于空腔内的质量块的4个外侧面与空腔的4个内侧面平行、正对并保持相同的间距，质量块的底面与底板的顶面以及质量块的顶面与底板的底面保持初始间距，相应地，质量块外侧面上的侧电容内电极与其对应的空腔内侧面上的4组侧电容外电极平行、正对并保持相同的间隙宽度，c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8通过由各个侧电容输出电极与各个接地输出电极构成的8个侧电容输出端口输出相同的静态电容值c0。
结合图1和图9，当单质量块三轴mems惯性加速度计仅敏感面内水平向前(或者向后)直线加速运动时，质量块因惯性相对于空腔产生面内水平向后(或者向前)偏移，c1、c2、c3和c4的侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生面内水平纵向偏移，其中，c1和c2(或者c3和c4)的侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生纵向背向(或者相向)偏移，c1和c2(或者c3和c4)的内外电极间隙宽度增大(或者减小)而内外电极交叠面积保持不变，c1和c2(或者c3和c4)的电容值随之减小(或者增大)，而c3和c4(或者c1和c2)的侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生纵向相向(或者背向)偏移，c3和c4(或者c1和c2)的内外电极间隙宽度减小(或者增大)而内外电极交叠面积保持不变，c3和c4(或者c1和c2)的电容值随之增大(或者减小)。
与此同时，c5、c6、c7和c8的侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生面内水平横向偏移，其中，c5和c7(或者c6和c8)的侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生横向移入偏移，c5、c7(或者c6和c8)的内外电极交叠面积和内外电极间隙宽度均保持不变，c5和c7(或者c6和c8)的电容值保持其静态电容值c0不变，而c6和c8(或者c5和c7)的侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生横向移出偏移，c6和c8(或者c5和c7)的内外电极交叠面积减小而内外电极间隙宽度保持不变，c6和c8(或者c5和c7)的电容值随之减小。
为分析方便起见，仅考虑c5、c6、c7和c8的情况，其侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生面内水平横向移出偏移，其内外电极交叠面积减小量与所作面内水平横向移出偏移的偏移量成正比。
如上，当单质量块三轴mems惯性加速度计仅敏感面内水平向前(或者向后)直线加速运动时，c6和c8(或者c5和c7)的侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生面内水平横向移出偏移，c6和c8(或者c5和c7)的内外电极交叠面积减小而内外电极间隙宽度保持不变，c6和c8(或者c5和c7)的电容值随之减小，c6和c8(或者c5和c7)的电容值相对于其静态电容值c0的减小量正比于其内外电极交叠面积的减小量即c6和c8(或者c5和c7)的侧电容外电极相对于侧电容内电极所作横向移出偏移的位移量，设此位移量为△x，显然△x对应于单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面内水平向前(或者向后)直线加速运动的加速度，则有：
即有：
式中，a为各个侧电容外电极的宽度，h为各个侧电容内外电极交叠面积的高度。
据此，通过c5、c6、c7和c8的侧电容输出电极实测c5、c6、c7和c8的电容值，可推算单质量块三轴mems惯性加速度计所感测面内水平向前(或者向后)的直线加速运动的加速度。
结合图1和图9，当单质量块三轴mems惯性加速度计仅敏感面内水平向左(或者向右)直线加速运动时，质量块因惯性相对于空腔产生面内水平向右(或者向左)偏移，c5、c6、c7和c8的侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生面内水平纵向偏移，其中，c7和c8(或者c5和c6)的侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生纵向背向(或者相向)偏移，c7和c8(或者c5和c6)的内外电极间隙宽度增大(或者减小)而内外电极交叠面积保持不变，c7和c8(或者c5和c6)的电容值随之减小(或者增大)，而c5和c6(或者c7和c8)的侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生纵向相向(或者背向)偏移，c5和c6(或者c7和c8)的内外电极间隙宽度减小(或者增大)而内外电极交叠面积保持不变，c5和c6(或者c7和c8)的电容值随之增大(或者减小)；
与此同时，c1、c2、c3和c4的侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生面内水平横向偏移，其中，c1和c3(或者c2和c4)的侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生横向移入偏移，c1、c3(或者c2和c4)的内外电极交叠面积和内外电极间隙宽度均保持不变，c1和c3(或者c2和c4)的电容值保持其初始静态值c0不变，而c2和c4(或者c1和c3)的侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生横向移出偏移，c2和c4(或者c1和c3)的内外电极交叠面积减小而内外电极间隙宽度保持不变，c2和c4(或者c1和c3)的电容值随之减小。
为方便起见，仅考虑c1、c2、c3和c4的情况，其侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生面内水平横向移出偏移，其内外电极交叠面积减小量与所作面内水平横向移出偏移的偏移量成正比。
如上，当单质量块三轴mems惯性加速度计仅敏感面内水平向左(或者向右)直线加速运动时，c2和c4(或者c1和c3)的侧电容外电极相对于侧电容内电极仅发生面内水平横向移出偏移，c2和c4(或者c1和c3)的内外电极交叠面积减小而内外电极间隙宽度保持不变，c2和c4(或者c1和c3)的电容值随之减小，c2和c4(或者c1和c3)的电容值相对于其静态电容值c0的减小量正比于其内外电极交叠面积的减小量即c2和c4(或者c1和c3)的侧电容外电极相对于侧电容内电极所作横向移出偏移的位移量。设此位移量为△y，显然△y对应于单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面内水平向左(或者向右)直线加速运动的加速度，则有：
即有：
式中，a为各个侧电容外电极的宽度，h为各个侧电容内外电极交叠面积的高度。
据此，通过c1、c2、c3和c4的侧电容输出电极实测c1、c2、c3和c4的电容值，可推算单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面内水平向左(或者向右)的直线加速运动的加速度。
结合图1和图9，当单质量块三轴mems惯性加速度计仅敏感面外垂直向上(或者向下)直线加速运动时，质量块因惯性相对于空腔产生面外垂直向下(或者向上)偏移，c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的侧电容外电极相对于侧电容内电极作面外垂直横向移入(或者移出)偏移，即c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7的内外电极交叠面积增大(或者减小)而内外电极间隙宽度保持不变，c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的电容值随之增大(或者减小)，且c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的电容值相对于其静态电容值c0的增大量(或者减小量)正比于其内外电极交叠面积的增大量(或者减小量)即c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的侧电容外电极相对于侧电容内电极所作横向移入(或者移出)偏移的位移量。设此位移量为△z，显然△z对应于单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面外垂直向上(或者向下)直线加速运动的加速度，则有：
即有：
式中，a为各个侧电容外电极的宽度，h为各个侧电容内外交叠电极面积的高度。
据此，通过c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的侧电容输出电极实测c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的电容值，可推算单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面外垂直向上(或者向下)直线加速运动的加速度。
结合图1和图9，当单质量块三轴mems惯性加速度计结构同时敏感面内水平向前(或者向后)、面内水平向左(或者向右)和面外垂直向上(或者向下)直线加速运动时，质量块因惯性相对于空腔同时产生面内水平向后(或者向前)偏移、面内水平向左(或者向右)偏移和面外垂直向下(或者向上)偏移，c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的侧电容外电极相对于侧电容内电极同时产生面内水平纵向相向(或者背向)偏移、面内水平横向移入(或者移出)偏移和面外垂直横向移入(或者移出)偏移，c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的内外电极间隙宽度和内外电极交叠面积同时发生相应的变化，c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的电容值随之产生变化。
不失一般性地，以单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感面内水平向前、面内水平向左以及面外垂直向上的正交三轴直线加速运动的情况为例说明如下：
当单质量块三轴加速度计结构同时敏感面内水平向前、面内水平向左以及面外垂直向上的正交三轴直线加速运动时，质量块因惯性相对于空腔同时产生面内水平向后、面内水平向右以及面外垂直向下偏移，如图9所示，c1和c2的侧电容外电极相对于侧电容内电极发生面内水平纵向背向偏移，而c3和c4的侧电容外电极相对于侧电容内电极发生面内水平纵向相向偏移，相应地，c2和c4的侧电容外电极相对于侧电容内电极发生面内水平横向移入偏移，c1和c3的侧电容外电极相对于侧电容内电极发生面内水平横向移出偏移；
与此同时，c7和c8的侧电容外电极相对于侧电容内电极发生面内水平纵向背向偏移，而c5和c6的侧电容外电极相对于侧电容内电极之间发生面内水平纵向相向偏移，相应地，c6和c8的侧电容外电极相对于侧电容内电极发生面内水平横向移入偏移，而c5和c7的侧电容外电极相对于侧电容内电极发生面内水平横向移出偏移；
与此同时，c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的侧电容外电极相对于侧电容内电极发生面外垂直横向移入偏移。
设单质量块三轴mems惯性加速度计所敏感的三个轴向的直线加速运动所产生的各个侧电容内外电极在x、y、z三个轴向上的相对偏移量分别为△x、△y和△z。
考虑c1和c2，如前所讨论，c1的内外电极在x轴向的相对偏移使其内外电极的间隙宽度发生变化，在z轴向的相对偏移使其内外电极的交叠面积发生变化，但在y轴向的相对偏移不使其内外电极的交叠面积发生变化。c2的内外电极在x轴向的相对偏移使其内外电极的间隙宽度发生变化，而在y轴向和z轴向的相对偏移同时使其内外电极的交叠面积发生变化；
c1和c2的电容值随之发生变化，而由于c1和c2的内外电极在x轴向的相对偏移量相同，所引起的内外电极间隙宽度的变化量相同，c1和c2的内外电极在z轴向的相对偏移量相同，所引起c1和c2的内外电极交叠面积的变化量相同，则c1和c2的电容值变化量的差异仅与其内外电极在y轴向的相对偏移所引起的内外电极交叠面积变化量的差异相关，即有：
则有：
考虑c3和c4，同理有：
再考虑c5和c6，如前所讨论，c5的内外电极在y轴向的相对偏移使其内外电极的间隙宽度发生变化，在z轴向的相对偏移使其内外电极的交叠面积发生变化，但在x轴向的相对偏移不使其内外电极的交叠面积发生变化，而c6的内外电极在x轴向和z轴向的相对偏移同时使其内外电极的交叠面积发生变化，在y轴向的相对偏移使其内外电极的间隙宽度发生变化；
c5和c6的电容值随之发生变化，而由于c5和c6的内外电极在y轴向的相对偏移量相同，所引起的内外电极间隙宽度的变化量相同，c5和c6的内外电极在z轴向的相对偏移量相同，所引起c5和c6的内外电极交叠面积的变化量相同，则c5和c6的电容值变化量的差异仅与其内外电极在x轴向的相对偏移所引起的内外电极交叠面积变化量的差异相关，即有：
则有：
考虑c7和c8，同理有：
最后考虑c1，如上，c1的内外电极仅在x轴向和z轴向产生相对偏移，依据运动合成原理，c1电容值的变化可以分解为由其内外电极在x轴向产生的相对偏移△x引起的电容值的变化和由其内外电极在z轴向产生的相对偏移△z引起的电容值的变化的叠加，设前者使c1的电容值的变化量为δc′，后者使c1的电容值的变化量为δc″，则有：
其中，
即有：
其中，
式中，a为各个侧电容外电极的宽度，h为各个侧电容内外交叠电极面积的高度。
同理，对于c3、c5和c7亦有类似的结论。
据此，通过c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的侧电容输出电极实测c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的电容值，可推算单质量块三轴mems惯性加速度计同时所敏感的面内水平向前、面内水平向左以及面外垂直向上正交三轴直线加速运动中三个轴向直线加速运动的加速度。
同理，考虑单质量块三轴mems惯性加速度计同时所敏感正交三轴直线加速运动的其它运动方向组合，可得类似的各个侧电容内外电极之间的相对偏移与其电容值之间的关系，即得单质量块三轴mems惯性加速度计同时所敏感的面内水平向前、面内水平向左以及面外垂直向上正交三轴直线加速运动中三个轴向直线加速运动的加速度与相关侧电容的电容值之间的关系。
据此，通过c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的侧电容输出电极实测c1、c2、c3、c4、c5、c6、c7和c8的电容值，可推算单质量块三轴mems惯性加速度计同时所敏感的正交三轴直线加速运动其它组合情况下的各个轴向直线加速运动的加速度。
基于以上分析，通过比较各个侧电容的实测电容值的大小，可以定性判别利用单质量块三轴mems惯性加速度计感测的正交三轴直线加速运动的运动类型和方向，具体方法如下：
1、首先判断单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的正交三轴直线加速运动的面内运动方向：
⑴若c1<c3、c2<c4，或者c5<c6、c7<c8，则所感测的直线加速运动为面内水平向前直线加速运动；
⑵若c1>c3、c2>c4，或者c5>c6、c7>c8，则所感测的直线加速运动为面内水平向后直线加速运动；
⑶若c5<c7、c6<c8，或者c1<c2、c3<c4，则所感测的直线加速运动为面内水平向左直线加速运动；
⑷若c5>c7、c6>c8，或者c1>c2、c3>c4，则所感测的直线加速运动为面内水平向右直线加速运动；
显然，与之同时存在的垂直向上或者向下的直线加速运动等比例地减小或者增大各个侧电容的电容值，不影响上述判断条件；
2、其次判断量块三轴mems惯性加速度计所感测的正交三轴直线加速运动的面外运动方向：
⑴当单质量块三轴mems惯性加速度计所敏感的面内直线加速运动为面内水平向前直线加速运动和面内水平向左直线加速运动时，
若有：
则单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感面外垂直向下直线加速运动；
若有：
则单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感面外垂直向上直线加速运动；
⑵当单质量块三轴mems惯性加速度计所敏感的面内直线加速运动为面内水平向前和面内水平向右直线加速运动时，
若有：
则单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感面外垂直向下直线加速运动；
若有：
则单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感面外垂直向上直线加速运动；
⑶当单质量块三轴mems惯性加速度计所敏感的面内直线加速运动为面内水平向后和面内水平向左直线加速运动时，
若有：
则单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感面外垂直向下直线加速运动；
若有：
则单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感面外垂直向上直线加速运动；
⑷同理，当单质量块三轴mems惯性加速度计所敏感的面内直线加速运动为面内水平向后和面内水平向右直线加速运动时，
若有：
则单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感面外垂直向下直线加速运动；
若有：
则单质量块三轴mems惯性加速度计同时敏感面外垂直向上直线加速运动。
利用单质量块三轴mems惯性加速度计测量正交三轴直线加速运动的加速度的具体步骤如下：
⑴单质量块三轴mems惯性加速度计设置于待感测的惯性运动系统中的适当位置处；
⑵通过各个侧电容输出电极和接地输出电极连接微小电容检测电路；
⑶测量各个侧电容的静态电容值并作必要的校准；
⑷实测各个侧电容的输出电容值；
⑸根据前述所感测的正交三轴直线加速运动的类型和方向的判别方法判定单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的正交三轴直线加速运动的类型和加速度的方向；
⑹根据前述单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面内水平向前、面内水平向左以及面外垂直向上正交三轴直线加速运动使相关侧电容的内外电极之间产生的面内水平偏移的偏移量和面外垂直偏移的偏移量与各个侧电容的电容值变化量的关系以及加速度的定义，计算单质量块三轴mems惯性加速度计所感测的面内水平直线加速运动的加速度值和面外垂直直线加速运动的加速度值。
优选地，各个侧电容的电容值变化量与单质量块三轴mems惯性加速度计所作正交三轴直线加速运动的加速度之间的关系可通过测量获得“电容值变化量～加速度”校定表，并通过对校定表数据的拟合获得相应的校定函数或校定曲线的方法来确定；
或者，各个侧电容的电容值变化量与单质量块三轴mems惯性加速度计所作正交三轴直线加速运动的加速度之间的关系可通过有限元模型分析计算的方法来确定；
或者，各个侧电容的电容值变化量与单质量块三轴mems惯性加速度计所作正交三轴直线加速运动的加速度之间的关系可通过有限元软件仿真模拟的方法来确定。
制备单质量三轴mems惯性加速度计的方法，包括如下步骤：
1、制作底板；
(1-1)硅单晶基板顶面热氧化或者lpcvd，形成覆盖基板顶面的二氧化硅层；
(1-2)硅单晶基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制底板金属通孔的端面所在区域的光刻胶胶膜；
(1-3)湿法腐蚀，去除待制底板金属通孔的端面所在区域的二氧化硅层，去胶；
(1-4)干法刻蚀，形成穿通基板的硅通孔，去胶，去除基板顶面二氧化硅层；
(1-5)上述基板双面热氧化或者lpcvd，形成覆盖底板顶面、底板底面以及硅通孔内壁的二氧化硅层；
(1-6)上述基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除硅通孔所在区域的光刻胶胶膜；
(1-7)磁控溅射，在上述硅通孔内壁依次覆盖钛膜和金膜，去胶，得到各个底板金属通孔；
(1-8)上述基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制侧电容外电极下引出电极和待制底板键合环所在区域的光刻胶胶膜；
(1-9)磁控溅射，依次覆盖钛膜和金膜；
(1-10)去胶，连同去除覆盖在待制侧电容外电极下引出电极和底板键合环所在区域以外光刻胶胶膜上的钛-金膜，得到各个侧电容外电极下引出电极和底板键合环；
(1-11)上述基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制侧电容输出电极所在区域的光刻胶胶膜；
(1-12)磁控溅射，依次覆盖钛膜和金膜；
(1-13)去胶，连同去除覆盖在侧电容输出电极所在区域以外光刻胶胶膜之上的钛-金膜，得到各个侧电容输出电极，完成底板的制作；
2、制作空腔结构层；
(2-1)硅单晶厚基板底面热氧化或者lpcvd，形成覆盖基板底面的二氧化硅层；
(2-2)上述基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制侧电容外电极的端面所在区域的光刻胶胶膜；
(2-3)湿法腐蚀，去除待制侧电容外电极的端面所在区域的二氧化硅层，去胶；
(2-4)干法刻蚀，形成穿通基板的侧电容外电极沟槽，去胶，去除基板底面二氧化硅层；
(2-5)双面热氧化或者lpcvd，形成覆盖基板顶面、基板底面以及侧电容外电极沟槽内壁的二氧化硅层；
(2-6)在上述基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除侧电容外电极沟槽所在区域的光刻胶胶膜；
(2-7)磁控溅射钛，覆盖侧电容外电极沟槽内壁，再磁控溅射金，填充侧电容外电极沟槽，去胶，得到各个侧电容外电极；
(2-8)上述基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制侧电极上引出电极和空腔基板底面键合环所在区域的光刻胶胶膜；
(2-9)磁控溅射，依次覆盖钛膜和金膜；
(2-10)去胶，连同去除覆盖在侧电容外电极上引出电极和空腔基板底面键合环所在区域以外光刻胶胶膜上的钛-金膜，得到各个侧电容外电极上引出电极和空腔基板底面键合环；
(2-11)上述基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制空腔基板顶面键合环所在区域的光刻胶胶膜；
(2-12)磁控溅射，依次覆盖钛膜、金膜和钛膜；
(2-13)去胶，连同去除覆盖在空腔基板顶面键合环所在区域以外光刻胶胶膜上的钛-金-钛膜，得到空腔基板顶面键合环；
(2-14)上述基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制空腔所在区域的光刻胶胶膜；
(2-15)干法刻蚀，依次去除空腔所在区域的基板顶面二氧化硅层、硅单晶层和基板底面二氧化硅层，形成穿通基板的空腔，并使空腔侧面的侧电容外电极裸露，完成空腔结构层的制作；
3、制作质量块与悬臂梁结构层；
(3-1)准备soi基板，所述soi基板自上而下依次为硅单晶表面层、埋氧层和硅单晶支撑层；
(3-2)所述soi基板顶面热氧化或者lpcvd，形成覆盖基板顶面的二氧化硅层；
(3-3)上述soi基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制质量块金属通孔的端面所在区域的光刻胶胶膜；
(3-4)湿法腐蚀，去除待制质量块金属通孔的端面所在区域的二氧化硅层，去胶；
(3-5)干法刻蚀，形成穿通soi基板的硅通孔，去胶，去除基板顶面二氧化硅层；
(3-6)上述soi基板双面热氧化或者lpcvd，形成覆盖soi基板顶面、soi基板底面以及硅通孔内壁的二氧化硅层；
(3-7)上述soi基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除硅通孔所在区域的光刻胶胶膜；
(3-8)磁控溅射，在上述硅通孔内壁依次覆盖钛膜和金膜，去胶，得到质量块金属通孔；
(3-9)上述soi基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制接地电极所在区域的光刻胶胶膜；
(3-10)磁控溅射，依次覆盖钛膜和金膜；
(3-11)去胶，连同去除覆盖在接地电极所在区域以外的光刻胶胶膜上的钛-金膜，得到接地电极；
(3-12)上述soi基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制侧电容内电极的端面所在区域的光刻胶胶膜；
(3-13)湿法刻蚀，去除待制侧电容内电极的端面所在区域的soi基板底面二氧化硅层；
(3-14)干法刻蚀，去除待制侧电容内电极所在区域的soi基板硅单晶支撑层，止于soi基板埋氧层，得到侧电容内电极沟槽，去胶；
(3-15)热氧化或者lpcvd，在侧电容内电极沟槽内壁覆盖二氧化硅层；
(3-16)上述soi基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除侧电容内电极沟槽所在区域的光刻胶胶膜；
(3-17)磁控溅射钛，覆盖侧电容内电极沟槽内壁，再磁控溅射金，填充侧电容内电极沟槽，去胶，得到各个侧电容内电极；
(3-18)上述soi基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除侧电容内电极引出电极所在区域的光刻胶胶膜；
(3-19)磁控溅射，依次覆盖钛膜和金膜；
(3-20)去胶，连同去除覆盖在侧电容内电极引出电极所在区域以外的光刻胶胶膜上的钛-金膜，得到侧电容内电极引出电极；
(3-21)上述soi基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制质量块底面侧电容内电极引出电极所在区域以外的光刻胶胶膜；
(3-22)湿法刻蚀，去除待制质量块底面侧电容内电极引出电极所在区域以外的soi基板底面二氧化硅层；
(3-23)干法刻蚀，去除待制质量块所在区域以外的soi基板硅单晶支撑层，止于与待制悬臂梁固支边框底面对应的位置，去胶，去除基板底面氧化绝缘层；
(3-24)lpcvd，在上述soi基板底面覆盖二氧化硅层；
(3-25)上述soi基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制质量块与悬臂梁固支边框之间区域的光刻胶胶膜；
(3-26)湿法刻蚀，去除待制质量块底面与悬臂梁固支边框之间区域的二氧化硅层；
(3-27)干法刻蚀，去除待制质量块与悬臂梁固支边框之间区域的soi基板硅单晶表面层，止于soi基板的埋氧层，使质量块侧面的侧电容内电极裸露，得到质量块下部结构，去胶；
(3-28)湿法刻蚀，去除待制质量块与待制悬臂梁固支边框之间区域的soi基板埋氧层以及质量块底面、质量块侧面和悬臂梁固支边框底面的二氧化硅层，形成各个悬臂梁的底面和悬臂梁固支边框的底面；
(3-29)上述soi基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除步骤(3-9)～(3-11)得到的接地电极所在区域以外的光刻胶胶膜；
(3-30)干法刻蚀，依次去除接地电极所在区域以外的soi基板顶面二氧化硅层和soi基板硅单晶表面层，去胶，得到质量块、各个悬臂梁和悬臂梁固支边框，完成质量块与悬臂梁结构层的制作；
4、制作顶板；
(4-1)硅单晶基板顶面热氧化或者lpcvd，形成覆盖基板顶面的二氧化硅层；
(4-2)上述基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制顶板金属通孔所在区域的光刻胶胶膜；
(4-3)湿法腐蚀，去除待制顶板金属通孔的端面所在区域的二氧化硅层，去胶；
(4-4)干法刻蚀硅，形成硅通孔，去胶，去除基板顶面二氧化硅层；
(4-5)双面热氧化或者lpcvd，形成覆盖基板顶面、基板底面以及硅通孔内壁的二氧化硅层；
(4-6)上述基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除硅通孔所在区域的光刻胶胶膜；
(4-7)磁控溅射，在上述硅通孔内壁依次覆盖钛膜和金膜，去胶，得到各个顶板金属通孔；
(4-8)上述基板顶面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制接地输出电极所在区域的光刻胶胶膜；
(4-9)磁控溅射，覆盖钛膜和金膜；
(4-10)去胶，连同去除覆盖在接地输出电极所在区域以外光刻胶胶膜上的钛-金膜，得到各个接地输出电极；
(4-11)上述基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制接地引出电极所在区域的光刻胶胶膜；
(4-12)磁控溅射，覆盖钛膜和金膜；
(4-13)去胶，连同去除覆盖在接地引出电极所在区域以外光刻胶胶膜上的钛-金膜，得到接地引出电极；
(4-14)上述基板底面涂覆光刻胶，曝光显影，去除待制顶板空腔所在区域的光刻胶胶膜；
(4-15)湿法刻蚀，去除待制顶板空腔所在区域的二氧化硅层；
(4-16)干法刻蚀，去除上述基板底面待制顶板空腔所在区域的硅单晶层，止于基板厚度一半的位置，得到顶板空腔，并完成顶板的制作；
5、结构层键合；
(5-1)将空腔基板顶面的空腔基板顶面键合环与悬臂梁固支边框底面对准贴合，置入键合机中，从室温升温至设定的键合温度，在设定的键合压力下保持设定的键合时间，再自然降温至室温，完成质量块与悬臂梁结构层和空腔结构层的金硅键合；
(5-2)将底板顶面的底板键合环和各个侧电容外电极上引出电极分别与空腔结构层底面的空腔基板底面键合环和各个侧电容外电极下引出电极对准贴合，置入键合机中，从室温升温至设定的键合温度，在设定的键合压力下保持设定的键合时间，再自然降温至室温，完成底板与空腔结构层的金金键合；
(5-3)将顶板底面四边的接地引出电极与悬臂梁固支边框顶面的接地电极对准贴合，置入键合机中，在设定的键合压力下保持设定的键合时间，再自然降温至室温，完成底板和空腔结构层的金金键合。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！