具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

现依据图1，对工艺可集成情况下的带负反馈触觉传感器的结构作进一步说明：图中左侧为凸台结构1、凸台保护侧壁2和力传导薄膜3。凸台结构1由凸台保护侧壁2包围，并制作在力传导薄膜3上方。

现依据图2，对工艺可集成情况下的带负反馈触觉传感器的结构作进一步说明：凸台保护侧壁2整个都位于衬底10上方。

现依据图3，对工艺可集成情况下的带负反馈触觉传感器的结构作进一步说明。图3为沿着图1虚线方向剖面图。该结构使用SIP封装的方式集成，如图3所示，传感器结构主要分为两部分：

第一部分为左侧的触觉传感部分。最上方是是汇聚力的凸台结构1，由SOI下层硅制成，高240~300um，宽400~600um；凸台保护侧壁2保卫着凸台结构1四周，由SOI下层硅制成；力传导薄膜3和上方的凸台结构1直接接触，由SOI下层硅制成，厚40~80um；层间连接4和上方的力传导薄膜3直接接触，为SOI的中间氧化层，厚3~5um；中心制动板5与位于其上方的层间连接4直接接触，用于传导力信号至可动检测电极板，并限制可动检测电极板位移，由SOI上层硅制成，宽600~900um；连接梁6用于连接中心制动板5与四周可动电极板7，由SOI上层硅制成；可动检测电极板7位于中心制动板5四周，用于将力学信号转化为位移变化，由SOI上层硅制成，可动电极板7比中心制动板5薄2~4um；固定电极板9位于可动电极板7下方，与可动电极板7组成了平行板电容器，用于将可动电极板7的位移变化转换为电学信号，该部分制作在衬底10上；最下方是低温共烧陶瓷衬底10，触觉检测部分与加速度检测部分共用，本身是绝缘材料，不导电。

第二部分为右侧空腔中的加速度传感部分。加速度检测部分的固定电极板11在空腔四周；加速度检测部分的可动电极板13在空腔中心；梳齿状电极结构14制作在加速度检测部分的可动电极板13四周，与固定电极板11一起，用于检测水平方向加速度信号；底部固定电极15位于加速度检测部分的可动电极板13下方，与加速度检测部分的可动电极板13一起，用于检测竖直方向加速度信号。

现依据图4，对触觉检测部分作更进一步说明：中心制动板5通过连接梁6连接周围四个可动电极板7，可动电极板7再由扭转梁8固定。可动电极7沿着扭转梁8可进行扭转运动。

现依据图5，对加速度检测部分作更进一步说明：中心的可动电极板13由支撑梁12固定，可动电极板13四周布满了梳齿状电极14，用于提高灵敏度；固定电极板11制作在侧壁2上，并布满梳齿状电极，与梳齿状电极14构成梳齿状电极对。

现依据图6，对工艺可集成情况下的触觉力检测原理作进一步说明：当存在触摸动作时，由于加速度检测和触觉力检测两部分高度差异，触摸力主要集中在触觉力检测部分。此时，力汇聚在凸台1上，经过薄膜3，中间连接层4，中心制动板5以及连接梁6，力传递到了可动电极板7上，可动电极板7在扭转梁8的联合作用下，受力发生扭转，使两侧电极位移产生差异。通过差分计算同一可动电极板7上的两侧电容变化，可以计算得到当前电极板的对应的电容输出值。正向力可由四个可动电极板各自对应的电容输出值△C共模检出。切向力可由与该力方向同轴的两个可动电极板各自对应的电容输出值△C差模检出。此时，由于力没有对加速度检测部分有任何影响，加速度检测部分的电容输出信号不变。

现依据图7，对工艺可集成情况下的去除加速度引入的误差原理作进一步说明：触觉检测部分的可动结构，包括凸台1、薄膜3、中间连接层4和中心制动板5等，在加速度作用下，产生了与质量相关的等效力，成为了力信号检测的干扰信号。此时，加速度检测部分也受到了加速度作用，产生了电容输出。正向加速度由加速度检测部分的可动电极板13与加速度检测部分的底部固定电极15组成的平行板电极，以相对距离改变的方式检出；切向加速度由梳齿状电极结构14与加速度检测部分的固定电极板11组成的梳齿电极对，以变重叠面积的差分方式检出。可根据该输出信号获悉当前的加速度确切值，在三轴上去除加速度带来的力信号干扰。

现依据图8，对工艺可集成情况下的制作工艺流程作进一步说明：步骤（a），选用有上下硅层的SOI晶片；步骤（b），使用等离子体增强化学气相沉积在上硅层沉积未掺杂的硅酸盐玻璃薄层，使用低压化学气相沉积在上下部分各沉积一层p型Si薄层，并使用反应离子刻蚀制作沟槽；步骤（c），蚀刻掉沟槽底部的中间氧化物层，并使用低压化学气相沉积法在沟槽中填充掺杂的p型Si通孔；步骤（d），去除p型Si和硅酸盐玻璃薄层，形成触觉检测部分的凸台图案，并将传感器检测部分的下层氧化层去除；步骤（e），将硅酸盐玻璃薄层再次沉积在上层硅上，注意需要预留形成金焊盘的区域。然后沉积很薄的p型硅，再溅射金，并使用离子刻蚀形成金焊盘；步骤（f），离子蚀刻掉触觉力检测部分电极形成区域上方的硅酸盐玻璃。使用DRIE，周期蚀刻触觉传感器部分电极；步骤（g），离子蚀刻掉加速度检测部分电极形成区域上方的硅酸盐玻璃。蚀刻加速度计部分电极形状；步骤（h），使用抗蚀剂光刻构筑图案，并使用DRIE刻出电极；步骤（i），DRIE分别给触觉检测部分制作隔膜，给加速度检测部分制作保护。利用氢氟酸蒸汽蚀刻中间氧化物层的牺牲层，释放可动电极。同时，去除硅酸盐玻璃薄层和背面氧化层；步骤（j），将翻转的SOI衬底与LTCC衬底阳极键合。

现依据图9，对工艺不可集成情况下的带加速度负反馈触觉检测结构进行进一步说明：该种类型对应着柔性触觉传感器上集成加速度计的方案，因为柔性触觉传感器往往尺寸较大，所以将加速度计集成在触觉传感器下方。从上到下依次为：凸台21，此时需要选用较硬的材料且厚度需要为0.5mm~5mm；上基板22，可使用透明柔性材料制作，如PET和PDMS，厚度为100~300um；下层电极23，可使用单层或是多层导电材料制作，如金，银，铜等，厚度为60nm~100nm；介电层24，用于保护上下电极不接触，且充当电容器的中间介质，可使用透明柔性材料制作，如PDMS，厚度为30~80um；支撑柱25，用于隔离上下两部分，使空气充当一部分中间介质，提高触摸力检测灵敏度，厚度为10~20um；下基底26，作为整个结构底部，为其余部分提供支撑，同时封装加速度计，可使用多层PET或PDMS制作，整体厚度为5~10mm；商用加速度计27，用于检测加速度信号。

现依据图10，对工艺不可集成情况下的带加速度负反馈触觉检测结构进行进一步说明：由于选用材料的良好透明性，可以较为清晰地看到所有内容。整个传感器的长为8~10mm，宽为8~10mm，这对上基板22，介电层24，下基底26做了约束；电极在不同层有一定的偏移，上层电极28靠近内侧，下层电极23靠近外侧，下层电极23比上层电极28更靠近外侧80~120um，这是为了更好地进行信号检出；凸台21的面积一般会比商用加速度计27面积略大；支撑柱25可以有多种形状，图中为圆柱形，直径为0.9~1.1mm，呈对称形式分布，以减小力传递时结构上产生的偏差。

现依据图11，对工艺不可集成情况下的带加速度负反馈触觉检测结构进行进一步说明。沿图9的切面基准线的俯视图，展示了支撑柱25，下层电极23，下基底26和商用加速度计27的细节。下层电极23会更偏外侧，即靠近支撑柱25一些，这是为了与上层电极形成偏差，方便电容计算时，分解出不同轴间力的电容信号。加速度计位于中心位置，被下基底26包覆，这是为了减少由于相对位置偏差引起的加速度信号检测角度偏差。

现依据图12，对工艺不可集成情况下的触觉力检测原理作进一步说明：首先，作用在凸台21上的力使凸台位移，基板22受力变形，迫使介电层24形变。由于支撑柱25的抑制，介电层24的变形较为均匀得集中在支撑柱25之间的区域，这一过程下，可以近似认为电极23是平行着向下或是水平移动的。此时的力，不会对处于下基底26中的商用加速度计27造成影响。

现依据图13，对工艺不可集成情况下的加速度带来误差去除原理作进一步说明：即使没有对凸台施加力，但当存在加速度时，可动部分在加速度的影响下，会对整个结构产生一定的等效力，产生的等效力近似于向传感器施加压力，这就会产生输出误差信号。该加速度信号可以从商用加速度计27中检出，作为对实际检出信号的补偿。可通过检出的加速度信号，结合触觉检测可动结构质量，对输出作修正。

现依据图14，对工艺不可集成情况下的带加速度负反馈触觉传感器的工艺制备流程作进一步说明：步骤（a），首先在硅片上旋涂较厚1:10配比的PDMS并加热固化；步骤（b），然后在PDMS上使用MPTMS改亲水性，再氧等离子体活性处理，在PDMS上表面制作铜线层，包含芯片引脚焊盘以及延长线；步骤（c），使用低温焊锡，把商用加速度计焊接在铜线层上；步骤（d），在模具中倒入适量PDMS，并把传感器等倒扣入模具，加热固化，取出，完成下部基板的制作；步骤（e），在上部基板和下部基板的表面都使用光刻或是磁控溅射工艺，来制作金属电极，并旋涂很薄的UV胶，留待层间粘合使用；步骤（f），在硅片上刻上支撑柱的形状，作为传感器中间介电层及支撑柱的模具；步骤（g），在模具上倒适量PDMS并旋涂至几十微米的厚度，加热固化；步骤（h），通过对准标记，将上基板与PDMS介电层对准，再置于紫外灯下，照射5分钟，使两部分完全粘合；步骤（i），从硅模具上揭下制作完成的部分，并与下基底对准、贴合，再经紫外灯照射；步骤（j），在上基板外侧，放置较厚较硬的凸台结构，并用UV胶粘合，完成整个传感器的制作。