東京工業(yè)大學(xué)的益一哉校長(zhǎng)等人與NTT尖端技術(shù)公司利用由多個(gè)金屬層形成的積層金屬結(jié)構(gòu)，成功開(kāi)發(fā)出具有超低噪聲和超高靈敏度特性的MEMS加速度傳感器。實(shí)現(xiàn)了利用以往的MEMS技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的1微（μ）G級(jí)（G=9.8m/s2，重力加速度）高分辨率檢測(cè)。

這是使超小型加速度傳感器提高分辨率和實(shí)現(xiàn)通用化的創(chuàng)新技術(shù)，在醫(yī)療保健、基礎(chǔ)設(shè)施診斷、移動(dòng)體控制及機(jī)器人應(yīng)用等各種運(yùn)動(dòng)檢測(cè)用途中，有助于開(kāi)發(fā)新的器件和系統(tǒng)。

該研究小組此前提出過(guò)利用金材料將MEMS加速度傳感器的砝碼體積削減至十分之一以下的方法。此次以該方法為基礎(chǔ)，通過(guò)重疊多層金層形成MEMS結(jié)構(gòu)，增加了單位面積的砝碼重量，與以往那些相同尺寸的傳感器相比，成功將靈敏度提高至100倍以上，噪聲降至十分之一以下。

相關(guān)研究成果已于2019年7月23日發(fā)布在國(guó)際學(xué)術(shù)論文期刊《Sensors and Materials》的網(wǎng)絡(luò)版上。

東京工業(yè)大學(xué)與NTT尖端技術(shù)組成的研究小組此前提出過(guò)利用金材料將MEMS加速度傳感器的砝碼體積削減至十分之一以下的方法。此次進(jìn)一步改良了該技術(shù)，通過(guò)把由多個(gè)金屬層構(gòu)成的積層金屬結(jié)構(gòu)用作砝碼和彈簧，開(kāi)發(fā)出了具有超低噪聲和超高靈敏度特性的MEMS加速度傳感器。

詳情見(jiàn)圖1，通過(guò)層疊多個(gè)金層形成砝碼，增加了單位面積的砝碼重量，降低了與砝碼重量成反比的噪聲（布朗噪聲）。另外，通過(guò)減輕砝碼的翹曲，還實(shí)現(xiàn)了最大限度利用4mm見(jiàn)方芯片面積的靜電容量傳感器，提高了靈敏度（單位加速度的靜電容量變化）。圖2是試制器件的整體照片和放大的電子顯微鏡照片。

圖1：器件截面構(gòu)造圖

圖2：試制件照片

因此，如圖3所示，與以往那些相同尺寸的傳感器相比，靈敏度提高到100倍以上，噪聲降至十分之一以下。這樣的話，預(yù)計(jì)利用超小型傳感器能實(shí)現(xiàn)1μG級(jí)的檢測(cè)。制作MEMS采用半導(dǎo)體微細(xì)加工技術(shù)和電解鍍金技術(shù)，還可以在集成電路芯片上形成此次開(kāi)發(fā)的MEMS結(jié)構(gòu)。因此，有望作為超小型加速度傳感器提高分辨率和實(shí)現(xiàn)通用化的技術(shù)使用。

圖3：噪聲與靈敏度的性能比較