3. 项目亮点

（1）MEMS陀螺仪结构设计

通过自研设计全对称阵列单元组成抗振动高精度MEMS陀螺仪结构，突破MEMS陀螺仪正交耦合及共模误差大的难题，采用动锚隔离设计解决碰撞干涉和侧壁吸附问题，提高陀螺仪的抗振动能力，锚区设计多级应力隔离结构有效抑制结构热应力，提高MEMS陀螺仪的温度特性和环境适应能力。通过理论计算与有限元仿真，对器件的关键性能参数进行系统性分析与验证，确保设计可行性，具体包括：

① 工作频率分析：计算结构的谐振频率，优化模态分布，避免非预期振动耦合。

② 品质因数（Q值）评估：分析阻尼特性及能量损耗机制，优化结构设计以提高Q值。

③ 机械可靠性仿真：

冲击应力分析：模拟高g值冲击下的应力分布，确保结构强度满足应用要求。

热应力分析：评估温度变化引起的热失配应力，优化材料选择与热稳定性。

④ 正交耦合系数计算：量化非理想运动耦合，优化结构对称性以降低交叉干扰。通过多物理场耦合仿真（如结构-热-电耦合），验证设计参数满足目标指标，并指导工艺优化。

针对陀螺工作时正交耦合信号可能会远大于科氏效应引起的有用信号，影响陀螺性能的问题。通过多质量并联设计消除正交耦合误差，采用双解耦传动形式，减小陀螺驱动向检测运动的耦合。

（2）MEMS器件工艺制备

建立MEMS惯性传感器全套开发流程，包括锚点刻蚀、介质薄膜沉积、金属层沉积、梳齿刻蚀以及晶圆级键合等工艺，突破深硅刻蚀、晶圆级高真空键合等关键工艺，实现对梁和梳齿关键尺寸的精确控制及器件的高真空封装，满足MEMS惯性传感器设计需求，完善工艺制备技术路线并实现批产。

（3）MEMS加速度计结构设计

通过自研设计独立敏感结构的小型化MEMS加速度计，突破MEMS加速度计交叉串扰及高热应力的难题，并采用敏感结构全解耦设计和质量块应力释放设计解决交叉轴干扰和应力问题，打造小型化高性能MEMS加速度计。通过理论计算与有限元仿真，对器件的关键性能参数进行系统性分析与验证，确保设计可行性，具体包括：

① 工作频率分析：计算结构的谐振频率，提高结构的交叉轴抑制比。

② 机械可靠性仿真：

冲击应力分析：模拟高g值冲击下的应力分布，确保结构强度满足应用要求。

热应力分析：评估温度变化引起的热失配应力，优化材料选择与热稳定性。

③ 灵敏度计算：通过多物理场耦合，计算不同方向上的位移灵敏度，通过优化结构设计，提升敏感方向上的灵敏度。通过多物理场耦合仿真（如结构-热-电耦合），验证设计参数满足目标指标，并指导工艺优化。

针对MEMS惯性器件在深硅刻蚀过程中出现刻蚀不均，陡直度差等问题，通过大比例硅基深宽比刻蚀技术，调整钝化与刻蚀的时间比例，改善刻蚀垂直度和平坦度，实现高深宽比敏感结构的制备。