上世纪50年代末Richard Feynman提出了MEMS技术的设想,60年代初期制成了第一只微型压力传感器,80年代,斯坦福大学Roylance等人研制出了首个硅材料压阻式加速度传感器。经过几十年来的发展,现在MEMS加速度传感器已有了较为成熟的工艺技术支持,制成的不同种类的加速度传感器可以满足很多实际应用的需求,在防空、医疗、空间飞行、探测、交通、电子产品等方面的应用都占有不可替代的地位,发展前景广阔。为顺应未来信息时代的发展走向,MEMS加速度传感器正向微型化、数字化和高精度、高可靠的方向发展。本课题针对地质勘探领域对加速度传感器的应用需求,设计一种用于探测深层地质情况的加速度敏感芯片。在这一应用领域,加速度传感器用来探测地下爆破后不同位置的振动状况,现阶段基本都采用电容式加速度传感器,其优势在于灵敏度高,但是存在线性度差、工艺复杂和过载能力低的问题。针对电容式加速度传感器的不足,本文选用压阻式加速度敏感结构,为弥补压阻式加速度传感器测量小信号精度低这一不足,设计优化一种基于MEMS技术的高过载小量程压阻式加速度敏感芯片。该芯片是基于悬臂梁和质量块对加速度敏感的基本结构,设计优化带有微梁和支撑梁的单轴压阻式加速度敏感结构,同时采用可精确加工制作敏感结构的工艺技术改善压阻式加速度传感器中普遍存在的信号处理精确度低的问题,这样既解决了灵敏度与固有频率之间不能兼顾优化的矛盾,又提高了敏感芯片抗过载能力,实现对加速度高精度、高分辨率的测量,同时兼有高过载能力、低成本的优势。本文所设计的敏感结构为双侧支撑梁加双侧微梁结构,整体结构采用单晶硅为主体材料。在两侧的微梁上,通过掺杂形成的应变电阻构成惠斯通电桥,将应力变化转化为电信号,实现敏感功能。对量程为100mg的敏感芯片进行了优化设计,给出了用于芯片制造的掩膜版。采用SOI基片作为衬底,通过键合,刻蚀,掺杂,LPCVD等主要工艺,完成了敏感芯片加工制作方案的设计。最后,通过仿真分析,给出了所设计敏感芯片的主要性能参数,固有频率为659.07Hz,满量程输出为109.21mV,灵敏度为1.0921mV/mg,过载能力为16.8g,横向耦合小于3.2%,符合设计要求。