CN102590555A - 谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器的结构及制作方法，属于微电子机械***领域。其结构特征在于三轴加速度传感器由中间硅片(1)、上盖板(2)和下底板(3)组成；其中，中间硅片(1)由双端固支梁谐振器(4)、质量块(6)和支撑梁(5)、可动电极(7)和框架(8)组成。本传感器在检测原理方面的特征在于芯片平面内X轴和Y轴加速度信号采用双端固支梁谐振器(4)检测，双端固支梁谐振器(4)谐振频率的变化反映加速度的大小和方向；垂直芯片平面的Z轴加速度信号采用采用电容式敏感原理检测，并工作于闭环力平衡工作模式。质量块(6)在芯片法向运动位移很小，Z轴输入的加速度信号对X轴和Y轴加速度检测引入交叉干扰极小。

Description

谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器及制作方法

技术领域

本发明涉及三轴加速度传感器的工作原理、结构及制造方法，特别是一种谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器的工作机理、结构及制作方法，属于微电子机械***(Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)领域。

背景技术

微型加速度传感器是一类重要的力学量传感器。早在上世纪60年代末人们就开始研究一维微型硅加速度传感器。80年代末开始一维微型加速度传感器的规模化生产。进入到90年代，随着科学技术的发展和军事、商业市场的需求，开始研究三维微型加速度传感器，应用于军事、汽车电子、工业自动化、机器人技术、消费类电子产品等领域。由于微型加速度传感器具有体积小、重量轻、功耗和成本低、过载能力强、易集成、可大规模批量生产等优点，不仅成为微惯性测量组合的核心元件，也迅速应用到车辆控制、高速铁路、机器人、工业自动化、探矿、玩具、医疗等民用领域。

微型加速度计是利用传感质量的惯性力测量加速度的传感器。按照检测质量的运动方式可以分为线加速度计和摆式加速度计；按照信号检测方式分可为压阻式、电容式、隧道电流式、谐振式、热对流式、压电式加速度传感器。按照有无反馈信号可分为开环偏差式和闭环力平衡式加速度传感器。按照敏感轴的数量，分为单轴、双轴以及三轴加速度传感器。上世纪90年代以后，随着MEMS技术的不断发展以及军事、商业市场的需求，单一方向的加速度测试已经不能满足对加速度传感器越来越高的需求，加速度传感器正向三维方向发展，以用于检测空间加速度，为卫星导航、导弹制导、炮弹定向等军工项目和汽车防震保护、自动刹车、医疗等民用项目服务。三轴微型加速度传感器能够同时测量相互正交的三个轴向加速度。其测量原理包括电容式、压阻式、压电式和热对流式，按照质量块数目可分为多质量块和单质量块***。

电容检测的三轴加速度传感器最容易实现，并且性能较好。1996年T.Mineta研制了一种三轴电容式加速度传感器。三个轴向的加速度测量灵敏度相同，质量块的重心在支撑梁之上，利用质量块的平移检测X轴和Y轴加速度，质量块的倾斜检测Z轴加速度。三个轴向加速度每改变1g，电容间隙改变0.3μm，灵敏度40mV/g，横向灵敏度约为10％。1997年加州大学伯克利分校的研究人员在单轴微加速度计的研究基础上研制了一种采用表面微加工工艺制作的单片三轴电容式加速度计，采用三个不同的质量块检测三个轴向的加速度。X、Y轴加速度的测量利用梳状叉指电容测量，垂直方面的Z轴加速度用平板电容测量。传感器采用表面微机械工艺制造，微结构与CMOS电路集成，结构层为2μm的多晶硅，电路含有Sigma-Delta调制器的反馈闭环控制电路和片上集成AD转换电路。X、Y、Z轴的电容分别为101fF、78fF和322fF；叉指间隙分别为2.13、2.13和2.3μm；噪声为

和

同年，该研究小组还成功研制出单质量块电容传感力平衡式三轴微加速度计，采用三个含有Sigma-Delta调制器的反馈闭环控制***，每个方向的检测电容各使用一个。传感部分包括质量块、四个对角支撑的弹性梁以及叉指电容。平面加速度依靠叉指电容检测，垂直方向的加速度依靠质量块与下电极组成的电容检测。微结构为2.3μm厚的多晶硅，叉指静止时的间隙为2.2μm，质量块为0.2μg。电路为2μm的CMOS技术制作，5V供电。X、Y、Z轴的电容分别为98fF、98fF和177fF。最大量程为11g、11g、5.5g。灵敏度分别为0.24fF/g、0.24fF/g和0.82fF/g。噪声为和

最大交叉轴干扰为-36dB。2003年，密西根大学的Junseok Chae等人研制成功一种电容式三轴微加速度计。该加速度计包含三个独立的单轴加速度计，多晶硅传感和驱动电极面积较大，由牺牲氧化层形成的微小感应间隙仅1.5μm。该加速度计***的尺寸是7×9mm²，量程1g，灵敏度大于5pF/g，三个轴的最低噪声都低于

与接口电路集成之后的加速度计工作时其XY平面内和Z轴向的最低噪声分别是

和

2008年台湾工业技术研究所微***技术研究中心的Y.W.Hsu采用SOG体微机工艺和DRIE刻蚀技术研制了一种三轴电容式加速度传感器，其平面尺寸仅为1.3×1.28mm²，量程±2g，其Z轴输出灵敏度高达1.434V/g，分辨率为

X轴灵敏度和交叉灵敏度分别为1.442V/g和0.03％，Y轴灵敏度和交叉灵敏度分别为1.241V/g和0.21％。2008年Hongwei Qu报道了一种采用单一质量块实现的单片集成电容式CMOS-MEMS三轴加速度传感器。在芯片上设计有低功耗、低噪声、双斩波的放大电路以降低传感器的噪声。传感器X、Y、Z轴的灵敏度分别为520mV/g，460mV/g，320mV/g。相应地，其噪声水平分别为2010年Chih-Ming Sun报道了一种单质量块三轴电容式加速度传感器。包含传感部分和测量电路在内的芯片面积只有1.78×1.38mm²，量程为0.8～6g。X、Y、Z轴的灵敏度分别为0.53mV/，0.28mV/g和0.2mV/g，非线性度分别为2.64％、3.15％和3.36％。交叉灵敏度在1％～8.3％之间，X、Y、Z轴的噪声分别为和

利用压敏电阻实现的三轴压阻式加速度传感器测量平面加速度时作用方向不是沿着质量块的边长，而是沿着质量块的对角线方向，使质量块沿着加速度的方向的两个顶点一个上升一个下降，因此弹性梁的压阻变化方向不同。压阻式加速度传感器也可以采用P型MOS晶体管测量微梁的应变。1999年Hidekuni Takao采用CMOS兼容的应力敏感差动放大器实现了一种单片集成三轴加速度计。其CMOS信号处理电路制作在中心，传感加速度的惯性质量位于周边，二者之间是四根支撑梁，梁根部制作有P型MOS晶体管以测量惯性力引起的梁的变形。该结构称作周边质量结构，可以减少封装应力的影响。Z轴灵敏度为192mV/g，分辨率0.024g；X轴和Y轴的灵敏度为23mV/g，分辨率0.23g。2001年Hidekuni Takao在商用0.8微米CMOS工艺线上采用体微机械工艺制作了一种低g三轴加速度计，采用折叠梁上的P型MOS晶体管检测加速度的大小，器件尺寸3×3mm²和6×6mm²，Z轴分辨率为2mg，X轴和Y轴分辨率为10.8mg。

2004年南加州大学的Q.Zou等人报道了一种三轴压电双晶加速度传感器，采用一种高度对称的四梁双压电晶片结构支撑一个质量块。X，Y和Z轴的灵敏度分别为0.9mV/g、1.13mV/g和0.88mV/g。2008年，Abdul Haseeb Ma报道了一种采用聚合物基表面微机械技术制作的基于压屈悬臂梁的三轴热加速度传感器，X，Y和Z轴灵敏度分别为10μV/g、14.4μV/g和9.8μV/g。A.Chaehoi等人研制了一种混合工作机理的三轴加速度传感器，X轴和Y轴加速度的测量采用热对流方式，灵敏度为370mV/g，分辨率为30mg。Z轴加速度的测量采用压敏电阻，灵敏度为24mV/g，分辨率1g。

总之，微型三轴加速度传感器的实现方法可分为三类：[1]将3只单自由度加速度传感器正交放置后封装在一起，实际上仅仅是三只微型单轴加速度传感器的组合模块。该方法存在稳定性差、适应范围小、装配困难等缺点。[2]在同一硅片上实现敏感3个轴向的加速度，最简单的做法是在同一基片上制作3个独立的敏感元结构。该方法需要较大的芯片面积。[3]采用一个敏感元结构实现对三轴加速度的测量。

目前实现三轴加速度的检测方式比较单一，三个轴向加速度多采用同一原理检测。交叉干扰比较严重，一般在3％～25％之间。

发明内容

本发明的目的在于发明一种新型三轴加速度传感器，以实现三轴加速度的高精度、高分辨率、低交叉轴干扰、低噪声测量和数字化输出。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：所述的三轴加速度传感器由中间硅片(1)、上盖板(2)和下底板(3)组成。中间硅片(1)由双端固支梁谐振器(4)、支撑梁(5)、质量块(6)、可动电极(7)和框架(8)组成。采用单一质量块(6)敏感三个轴向加速度信号。双端固支梁谐振器(4)位于中间硅片(1)的上表面，双端固支梁谐振器(4)一端固支在框架(8)上表面的四个边上，另一端固支在质量块(6)的四条边上。支撑梁(5)的中性面与质量块(6)的重心在同一水平面内。双端固支梁谐振器(4)检测芯片平面内X轴和Y轴加速度。在中间硅片(1)、上盖板(2)和下底板(3)上分别制作检测Z轴加速度的可动电极(7)、上电极(9)和下电极(10)。

本发明所涉及的谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器的工作原理：在X轴正向加速度作用下，质量块(6)在X轴方向运动。X轴方向的双端固支梁谐振器(4)之一所受的轴向拉应力增加或轴向压应力减小，谐振频率增加；X轴方向的另一双端固支梁谐振器(4)轴向拉应力减小或轴向压应力增加，谐振频率减小。X轴方向的两个双端固支梁谐振器(4)谐振频率的差值反映X轴加速度的大小和方向。同样地，在Y轴加速度作用下使质量块(6)在Y轴方向运动，Y轴方向的双端固支梁谐振器(4)之一轴向拉应力增加或轴向压应力减小，谐振频率增加；Y轴方向的另一双端固支梁谐振器(4)轴向拉应力减小或轴向压应力增加，谐振频率减小，Y轴方向的两个双端固支梁谐振器(4)谐振频率的差值反映Y轴加速度的大小和方向。垂直芯片平面的Z轴加速度信号采用采用电容式敏感原理检测，并工作于闭环力平衡工作模式。质量块(6)受到Z轴加速度作用而向上盖板(2)时，质量块(6)和上盖板(2)之间的电容增大，质量块(6)和下底板(3)之间的电容减小。控制电路将产生一个与质量块(6)运动趋势方向相反的静电力，促使敏感质量块(6)返回到平衡位置。因此，质量块(6)在芯片法向运动位移很小，Z轴输入的加速度信号对X轴和Y轴加速度检测引入的交叉干扰极小。

本发明所涉及的谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器的X轴加速度信号也可以只用一个双端固支梁谐振器(4)检测，根据其谐振频率增加或减小反映X轴加速度的大小和方向，但检测灵敏度较小。同样地，Y轴加速度信号也可以只用一个双端固支梁谐振器(4)检测，根据其谐振频率增加或减小反映Y轴加速度的大小和方向

本发明所涉及的谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器的双端固支梁谐振器(4)既可以是两端固支单梁谐振器，也可采用两端固支双梁谐振器或两端固支三梁谐振器。梁上可以开槽或开孔以提高品质因数或实现电学隔离。两端固支双梁谐振器由两根平行的梁组成，梁的末端合并，并与衬底固支。当通过适当的激励方式使两个音叉臂反相振动时，在它们的合并区域产生的应力和力矩方向相反，互相抵消，因此整个结构通过固支端与外界的能量耦合最小，振动***的能量损失小，具有较高的Q值。三梁结构双端固支梁谐振器(4)的中间梁的宽度等于左右相邻两梁的宽度之和，且三者在端部经由能量隔离区相互连成一个整体。当选用三梁谐振器的反对称相位的三阶振动模态作为梁的谐振模态时，中间的梁和两边的两个梁在固支端产生的反力和力矩因振动方向相反而相互抵消，振动能量储存在谐振器内部，从而减少能量损耗，起到提高Q值的作用。

本发明所涉及的谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器的双端固支梁谐振器(4)采用电热激励、光热激励、逆压电激励、电磁激励、静电激励之一激励，使其处于谐振状态，它输出的谐振频率信号采用压阻检测、电磁检测、压电检测、光学干涉、电容检测之一实现。

本发明所涉及的谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器的基本制作工艺步骤如下：

1)采用低电阻率的硅片作为中间硅片(1)，热氧化或化学气相淀积法在低电阻率硅片上制作绝缘薄膜；

2)光刻、腐蚀、扩散、薄膜沉积工艺相结合在硅片上制作双端固支梁谐振器(4)的激振器和振动检测元件。

3)在中间硅片(1)正面光刻双端固支梁谐振器(4)及质量块(6)图形，各向异性湿法腐蚀或干法刻蚀双端固支梁谐振器(4)及质量块(6)的成型槽。

4)蒸发或溅射工艺淀积金属薄膜，光刻与腐蚀工艺相结合制作金属内引线(13)。

5)正面保护，背面光刻，腐蚀或刻蚀背面窗口中的绝缘薄膜。各向异性湿法腐蚀或干法刻蚀释放双端固支梁谐振器(4)和支撑梁(5)。

6)采用低电阻率的硅片制作上盖板(2)。以二氧化硅、氮化硅薄膜为掩膜湿法腐蚀或以光刻胶、金属薄膜为掩膜干法刻蚀除去硅片正面面对质量块(6)和双端固支梁谐振器(4)的一部分硅，为质量块(6)受到Z轴加速度在芯片法向的微小运动提供活动空间和电容间隙，也为双端固支梁谐振器(4)提供运动空间。溅射或蒸发工艺在硅片背面淀积金属薄膜，光刻上电极(9)，合金化工艺使金属薄膜与低阻硅片形成良好的欧姆接触。

7)采用低电阻率的硅片制作下底板(3)。以二氧化硅、氮化硅薄膜为掩膜湿法腐蚀或以光刻胶、金属薄膜为掩膜干法刻蚀除去硅片正面面对质量块(6)下表面的一部分硅，为质量块(6)受到Z轴加速度在芯片法向的微小运动提供活动空间和电容间隙。溅射或蒸发工艺在硅片背面淀积金属薄膜，合金化工艺使金属薄膜与低阻硅片形成良好的欧姆接触，形成下电极(10)。

8)上盖板(2)和下底板(3)的正面分别面对中间硅片(1)的正面和背面，将三者键合在一起，并采用共晶键合工艺或导电胶将封接好的传感器芯片封接在金属管壳或管芯底部有金属层的陶瓷管壳内。在传感器芯片上的焊盘和封装管壳之间焊接引线，并将管壳底部的金属层与管壳上的一个接线柱连接起来，实现传感器下电极(10)电学信号的引出。

本发明所涉及的谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器的上盖板(2)和下底板(3)也可以采用电导率较大的硅片制作，但需要将上电极(9)和下电极(10)制作在面对质量块(6)的一面，并需通孔互连技术实现上电极(9)和下电极(10)电学信号的引出。

本发明所涉及的谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器存在以下三个优点：[1]Z轴加速度信号采用力平衡工作模式，质量块(6)在芯片法向运动位移很小，Z轴输入的加速度信号对X轴和Y轴加速度检测引入交叉干扰极小。同样地，质量块(6)感受到X轴和Y轴加速度信号而在芯片平面内的位移也不会对Z轴加速度信号的检测带来交叉灵敏度。[2]X轴和Y轴加速度信号采用对轴向应力具有高度敏感特性的双端固支梁谐振器(4)测量，被测加速度直接转换为稳定性和可靠性较高的频率信号，在传输过程中不易产生失真误差，无需经A/D转换器即可与数字***接口，测量精度极高，能够满足对加速度传感器的高性能要求。[3]Z轴加速度信号采用闭环力平衡工作模式，具有线性度好、动态范围大、低噪声等优点。

附图说明

图1是本发明所涉及的谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器的中间硅片(1)的结构示意图。

图2是作为本发明所涉及的谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器的实施例的结构示意图，该实施例利用多晶硅电阻电热激励和压阻检测的双端固支梁谐振器(4)检测X轴和Y轴加速度信号。

图3是作为本发明实施例的谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器的制作工艺流程图。

附图中：

1-中间硅片    2-上盖板    3-下底板

4-双端固支梁谐振器       5-支撑梁           6-质量块

7-可动电极               8-框架             9-上电极

10-下电极                11-激励电阻        12-压敏电阻

13-内引线                14-二氧化硅薄膜    15-多晶硅薄膜

16-多晶硅生长的二氧化硅  17-离子注入窗口    18-氮化硅薄膜

19-密封环

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明，但并不局限于该实施例。

实施例：

利用本发明的技术方案制作一种谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器。其中X轴和Y轴加速度信号利用多晶硅电阻电热激励、压阻检测的微型双端固支梁谐振器(4)检测。其制作工艺流程如下：

1)采用N型、(100)面、电阻率为0.1Ω.cm的硅片作为中间硅片(1)。(见附图3[1])

2)热氧化，生成厚度1微米的二氧化硅薄膜(14)。(见附图3[2])

3)低压化学气相淀积法淀积多晶硅薄膜(15)，厚度1微米。(见附图3[3])

4)热氧化，部分多晶硅薄膜(15)被氧化为二氧化硅(16)，光刻和腐蚀工艺结合制作激励电阻(11)和压敏电阻(12)的离子注入窗口(17)。(见附图3[4])

5)离子注入硼制作多晶硅激励电阻(11)压敏电阻(12)。950℃、氧气气氛中退火30分钟，激活掺杂硼离子。(见附图3[5])

6)正面光刻胶保护，缓释氢氟酸溶液腐蚀背面的二氧化硅(16)，去胶。各向异性溶液腐蚀背面的多晶硅薄膜(15)。(见附图3[6])

7)低压化学气相淀积法沉积氮化硅薄膜(18)，厚度250nm。在中间硅片(1)正面光刻双端固支梁谐振器(4)及质量块(6)图形，各向异性湿法腐蚀或干法刻蚀双端固支梁谐振器(4)及质量块(6)的成型槽；(见附图3[7])

8)光刻接触孔，干法刻蚀接触孔中的氮化硅薄膜和二氧化硅薄膜。光刻与薄膜淀积工艺相结合制作金属内引线(13)。(见附图3[8])

9)正面光刻密封环(19)图形，电子束蒸发技术淀积Schott 8329玻璃，剥离工艺制作密封环(19)。(见附图3[9])

10)正面保护，背面光刻，干法刻蚀背面的氮化硅薄膜(18)和二氧化硅薄膜(14)，去胶。有掩膜腐蚀与无掩膜腐蚀相结合腐蚀形成双端固支梁谐振器(4)和支撑梁(5)。(见附图3[10])

11)采用另外一片N型、(100)面，电阻率为0.1Ω.cm的硅片制作上盖板(2)。热氧化法生长二氧化硅薄膜。以二氧化硅薄膜为掩膜湿法腐蚀除去硅片正面面对质量块(6)和双端固支梁谐振器(4)的一部分硅，为质量块(6)受到Z轴加速度在芯片法向的微小运动提供活动空间和电容间隙，也为双端固支梁谐振器(4)提供运动空间。缓释氢氟酸溶液腐蚀二氧化硅薄膜。溅射或蒸发工艺在硅片背面淀积金属薄膜，光刻上电极(9)，合金化工艺使金属薄膜与低阻硅片形成良好的欧姆接触。(见附图3[11])

12)采用另外一片N型、(100)面，电阻率为0.1Ω.cm的硅片制作下底板(3)。热氧化法生长二氧化硅薄膜。以二氧化硅薄膜为掩膜湿法腐蚀除去硅片正面面对质量块(6)的一部分硅，为质量块(6)受到Z轴加速度在芯片法向的微小运动提供活动空间和电容间隙。缓释氢氟酸腐蚀二氧化硅薄膜。溅射或蒸发工艺在硅片背面淀积金属薄膜，合金化工艺使金属薄膜与低阻硅片形成良好的欧姆接触，形成下电极(10)。(见附图3[12])

13)上盖板(2)和下底板(3)的正面分别面对中间硅片(1)的正面和背面，将三者键合在一起，并采用共晶键合工艺或导电胶将封接好的传感器芯片封接在金属管壳或管芯底部有金属层的陶瓷管壳内。在传感器芯片上的焊盘和封装管壳之间焊接引线，并将管壳底部的金属层与管壳上的一个接线柱连接起来，实现传感器下电极(10)电学信号的引出。焊接外引线。(见附图3[13])

Claims (6)

1.一种谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器，其特征在于：所述的三轴加速度传感器由中间硅片(1)、上盖板(2)和下底板(3)组成，中间硅片(1)由双端固支梁谐振器(4)、支撑梁(5)、质量块(6)、可动电极(7)和框架(8)组成；双端固支梁谐振器(4)位于中间硅片(1)的上表面，双端固支梁谐振器(4)一端固支在框架(8)上表面，另一端固支在质量块(6)的四条边上；支撑梁(5)的中性面与质量块(6)的重心在同一水平面内；四个双端固支梁谐振器(4)检测传感器芯片平面内X轴和Y轴加速度；在中间硅片(1)、上极板(2)和下底板(3)上分别制作检测Z轴加速度的可动电极(7)、上极板(9)和下电极(10)。

2.根据权利要求1所述的谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器，其特征在于：在X轴正向加速度作用下，质量块(6)在X轴方向运动，X轴方向的双端固支梁谐振器(4)之一所受的轴向拉应力增加或轴向压应力减小，谐振频率增加，X轴方向的另一双端固支梁谐振器(4)轴向拉应力减小或轴向压应力增加，谐振频率减小，X轴方向的两个双端固支梁谐振器(4)谐振频率的差值反映X轴加速度的大小和方向；在Y轴加速度作用下使质量块(6)在Y轴方向运动，Y轴方向的双端固支梁谐振器(4)之一的轴向拉应力增加或轴向压应力减小，谐振频率增加，Y轴方向的另一双端固支梁谐振器(4)轴向拉应力减小或轴向压应力增加，谐振频率减小，Y轴方向的两个双端固支梁谐振器(4)谐振频率的差值反映Y轴加速度的大小和方向；垂直传感器芯片平面的Z轴加速度信号采用采用电容式敏感原理检测，并工作于闭环力平衡工作模式，质量块(6)受到Z轴加速度作用而向上盖板(2)时，质量块(6)和上盖板(2)之间的电容增大，质量块(6)和下底板(3)之间的电容减小，控制电路将产生一个与质量块(6)运动趋势方向相反的静电力，促使敏感质量块(6)返回到平衡位置。

3.根据权利要求1所述的谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器，其特征在于：所述的三轴加速度传感器的X轴加速度信号也可以只用一个双端固支梁谐振器(4)检测，根据其谐振频率增加或减小反映X轴加速度的大小和方向；Y轴加速度信号也可以只用一个双端固支梁谐振器(4)检测，根据其谐振频率增加或减小反映Y轴加速度的大小和方向。

4.根据权利要求1所述的谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器，其特征在于：所述的三轴加速度传感器的双端固支梁谐振器(4)采用电热激励、光热激励、逆压电激励、电磁激励、静电激励之一激励，使其处于谐振状态，它输出的谐振频率信号采用压阻检测、电磁检测、压电检测、光学干涉、电容检测之一实现。

5.根据权利要求1所述的谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器，其特征在于：所述的三轴加速度传感器的基本制作工艺步骤如下：

1)采用低电阻率的硅片作为中间硅片(1)，热氧化或化学气相淀积法在低电阻率硅片上制作绝缘薄膜；

2)光刻、腐蚀、扩散、薄膜沉积工艺相结合在硅片上制作双端固支梁谐振器(4)的激振器和振动检测元件；

3)在中间硅片(1)正面光刻双端固支梁谐振器(4)及质量块(6)图形，各向异性湿法腐蚀或干法刻蚀双端固支梁谐振器(4)及质量块(6)的成型槽；

4)蒸发或溅射工艺淀积金属薄膜，光刻与腐蚀工艺相结合制作金属内引线(13)；

5)正面保护，背面光刻，腐蚀或刻蚀背面窗口中的绝缘薄膜，各向异性湿法腐蚀或干法刻蚀释放双端固支梁谐振器(4)和支撑梁(5)；

6)采用低电阻率的硅片制作上盖板(2)，以二氧化硅、氮化硅薄膜为掩膜湿法腐蚀或以光刻胶、金属薄膜为掩膜干法刻蚀除去硅片正面面对质量块(6)和双端固支梁谐振器(4)的一部分硅，为质量块(6)受到Z轴加速度在芯片法向的微小运动提供活动空间和电容间隙，也为双端固支梁谐振器(4)提供运动空间；溅射或蒸发工艺在硅片背面淀积金属薄膜；光刻上电极(9)，合金化工艺使金属薄膜与低阻硅片形成良好的欧姆接触；

7)采用低电阻率的硅片制作下底板(3)，以二氧化硅、氮化硅薄膜为掩膜湿法腐蚀或以光刻胶、金属薄膜为掩膜干法刻蚀除去硅片正面面对质量块(6)下表面的一部分硅，为质量块(6)受到Z轴加速度在芯片法向的微小运动提供活动空间和电容间隙；溅射或蒸发工艺在硅片背面淀积金属薄膜，合金化工艺使金属薄膜与低阻硅片形成良好的欧姆接触，形成下电极(10)；

8)上盖板(2)和下底板(3)的正面分别面对中间硅片(1)的正面和背面，将三者键合在一起，并采用共晶键合工艺或导电胶将封接好的传感器芯片封接在金属管壳或管芯底部有金属层的陶瓷管壳内；在传感器芯片上的焊盘和封装管壳之间焊接引线，并将管壳底部的金属层与管壳上的一个接线柱连接起来，实现传感器下电极(10)电学信号的引出。

6.根据权利要求1所述的谐振-力平衡电容式三轴加速度传感器，其特征在于：所述的三轴加速度传感器的上盖板(2)和下底板(3)也可以采用电导率较大的硅片制作，但需要将上电极(9)和下电极(10)制作在面对质量块(6)的一面，并需通孔互连技术实现上电极(9)和下电极(10)电学信号的引出。

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