11、可自修复MEMS梳齿加速度计：设计、性能与产量分析

可自修复MEMS梳齿加速度计：设计、性能与产量分析

一、引言

微机电系统（MEMS）作为新兴学科，近年来取得了显著进展。随着MEMS设备应用日益广泛，容错设计变得极为关键，原因主要有以下三点：
1. 安全关键领域应用需求 ：MEMS在航空航天、汽车和医疗等安全关键领域的应用不断增加，其可靠性至关重要。许多MEMS设备有可移动部件，反复运动可能导致结构材料疲劳，即使初始测试无故障，使用一段时间后仍可能失效，对安全关键应用构成潜在威胁。
2. 制造缺陷源多 ：MEMS设计和制造涉及多个领域，与成熟的超大规模集成电路（VLSI）技术相比，更容易受到多种缺陷源的影响。
3. 系统集成趋势 ：MEMS越来越倾向于使用标准CMOS工艺集成到片上系统（SoC）设计中。传统CMOS电路已有容错设计技术，但MEMS设备的容错设计尚未得到充分研究。若MEMS出现小缺陷就丢弃整个SoC芯片，会造成经济上的浪费。

目前，通过物理或化学工艺调整设备几何参数的“硬修复”方法存在成本高、不适合批量生产且可修复缺陷有限等问题。因此，本文提出一种基于模块化冗余的可自修复MEMS梳齿加速度计设计。

二、非BISR MEMS梳齿加速度计

典型的表面微加工梳齿加速度计结构中，中央可移动质量块通过四个柔性梁连接到四个锚点。可移动指从中央质量块两侧伸出，与中央质量块一起移动。每个可移动指左右两侧各有一对固定指，构成差分电容对c1和c2。

在静态状态下，可移动指位于左右固定指中间，电容间隙均为d0。假设MEMS设备中有nf对指组，C1和C2