第十六步,在所述第一娃片上淀積金屬,并引出電極。
[0054] -種對稱的MEMS加速度敏感芯片的制造工藝,所述制造工藝包括W下步驟:
[00巧]第一步,通過光刻及深度刻蝕,在絕緣體上外延娃娃片的底面上深度刻蝕出多個(gè) 深至氧化埋層的孔,形成第一連接部,第二連接部,彈性梁W及梳齒結(jié)構(gòu);
[0056] 第二步,通過光刻及深度刻蝕,在娃片的頂面上深度刻蝕出多個(gè)凹陷部;
[0057] 第Η步,在所述娃片的頂面及底面上生長或淀積出二氧化娃層;
[0058] 第四步,將所述娃片的頂面和所述絕緣體上外延娃娃片的底面進(jìn)行鍵合;
[0059] 第五步,在所述娃片的底面上淀積氮化娃,之后通過光刻及刻蝕,將所述娃片的底 面上的部分氮化娃、二氧化娃層去除,露出部分所述娃片的底面;
[0060] 第六步,對暴露在外的所述娃片的底面進(jìn)行深度刻蝕至所述二氧化娃層形成質(zhì)量 塊,同時(shí)絕緣體上外延娃娃片減薄一定厚度;
[0061] 第走步,通過刻蝕,將所述娃片底面的氮化娃和暴露在外的二氧化娃去除;
[0062] 第八步,將兩片經(jīng)過前述步驟加工的加速度敏感芯片的半部沿底面進(jìn)行娃-娃鍵 合;
[0063] 第九步,通過深度刻蝕和刻蝕,將兩個(gè)所述上娃層W及二氧化娃層分別去除,形成 加速度敏感芯片;
[0064] 第十步,制作加速度計(jì)下蓋板,挖空活動區(qū)域?qū)?yīng)位置,并淀積金屬電極;
[0065] 第十一步,將加速度計(jì)與下蓋板鍵合;
[0066] 第十二步,在所述下娃層頂面上淀積金屬,并引出電極。
[0067] 所述深度刻蝕及所述刻蝕的方法為W下方法中的一種或多種方法;干法刻蝕或濕 法刻蝕,所述干法刻蝕包括:娃的深度反應(yīng)離子刻蝕及反應(yīng)離子刻蝕W及氮化娃或二氧化 娃的反應(yīng)離子刻蝕。
[0068] 所述用于腐蝕娃層的腐蝕劑為W下腐蝕劑中的一種或多種的組合;氨氧化鐘、四 甲基氨氧化倭、己二胺鄰苯二酪腐蝕液或氣態(tài)的二氣化債。
[0069] 所述用于腐蝕二氧化娃層的腐蝕劑為W下腐蝕劑中的一種或多種的組合;緩沖氨 氣酸、49%氨氣酸或氣態(tài)的氣化氨。
[0070] 所述用于腐蝕氮化娃層的腐蝕劑為W下腐蝕劑中的一種或多種的組合;熱濃磯酸 W及氨氣酸。
[0071] 按照本發(fā)明所提供的一種對稱的MEMS加速度敏感芯片有如下優(yōu)點(diǎn);首先,本對稱 的MEMS加速度敏感芯片將現(xiàn)有的平板式和梳齒式的加速度敏感芯片進(jìn)行了有機(jī)結(jié)合,并 通過將兩個(gè)加速度敏感芯片的半部在垂直方向上進(jìn)行鍵合,形成質(zhì)量較大的質(zhì)量塊整體。 并在質(zhì)量塊的上、下兩端分別形成多個(gè)凹坑,并在凹坑上方形成用于檢測的梳齒結(jié)構(gòu)。本專 利一方面采用了大質(zhì)量塊的設(shè)計(jì),保證了本加速度敏感芯片對加速度檢測的高靈敏度。同 時(shí),本設(shè)計(jì)將檢測部分,即梳齒結(jié)構(gòu)與質(zhì)量塊進(jìn)行分隔設(shè)計(jì),檢測部分的壓膜阻尼較小,封 裝時(shí)也無需在真空環(huán)境中進(jìn)行,大大降低了制造成本。其次,本發(fā)明上下兩端的檢測部分可 W設(shè)置為同一結(jié)構(gòu),從而形成一個(gè)對稱的加速度敏感芯片整體。當(dāng)兩端的檢測部分為同一 結(jié)構(gòu)時(shí),加速度敏感芯片可W輸出兩組基本相同的電信號,使得檢測精度更高?;蛘?,上下 兩端的檢測部分可W為不同結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)人員完全可W根據(jù)其加速度計(jì)的應(yīng)用領(lǐng)域來對其檢 測部分進(jìn)行設(shè)計(jì),從而增加了制造的靈活性和自由度。再次,由于上下蓋板不作為檢測電 極,蓋板鍵合精度要求較低,加工工藝相對簡單,進(jìn)一步的降低了整體加速度計(jì)的造價(jià),同 時(shí),如果需要真空封裝,蓋板部分的空間也可W用來放置吸氣劑,提高了制造的靈活性。而 本敏感芯片可W通過多種制造方法進(jìn)行制造,包括使用兩片娃片、一片絕緣體上外延娃娃 片或者一片絕緣體上外延娃娃片加一片普通娃片等制造方法。蓋板可W采用娃片或Pyrex 玻璃片及測娃玻璃片。制造商可W根據(jù)其檢測精度和成本上的要求,自主選擇相應(yīng)的制造 方法,本加速度敏感芯片相比起其他加速度敏感芯片也具有更高的制造方法選擇自由度。
【附圖說明】
[0072] 圖1為本發(fā)明中加速度敏感芯片整體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0073] 圖2為本發(fā)明中加速度敏感芯片一個(gè)半部的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0074] 圖3為本發(fā)明中加速度敏感芯片的俯視圖。
[00巧]圖4為本發(fā)明中加速度計(jì)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0076]圖5為本發(fā)明中加速度計(jì)的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0077] 圖6為本發(fā)明中第一種制造方法的第一步、第二步示意圖。
[007引圖7為本發(fā)明中第一種制造方法的第Η步、第四步示意圖。
[0079] 圖8為本發(fā)明中第一種制造方法的第五步、第六步示意圖。
[0080] 圖9為本發(fā)明中第一種制造方法的第走步、第八步示意圖。
[0081] 圖10為本發(fā)明中第一種制造方法的第九步、第十步示意圖。
[0082] 圖11為本發(fā)明中第一種制造方法的第十一步、十二步示意圖。
[0083] 圖12為本發(fā)明中第二種制造方法的第一步、第二步示意圖。
[0084] 圖13為本發(fā)明中第二種制造方法的第Η步、第四步示意圖。
[0085] 圖14為本發(fā)明中第二種制造方法的第五步、第六步示意圖。
[0086] 圖15為本發(fā)明中第二種制造方法的第走步、第八步示意圖。
[0087] 圖16為本發(fā)明中第二種制造方法的第九步、第十步示意圖。
[0088] 圖17為本發(fā)明中第二種制造方法的第十一步、第十二步示意圖。
[0089] 圖18為本發(fā)明中第二種制造方法的第十Η步、第十四步示意圖。
[0090] 圖19為本發(fā)明中第二種制造方法的第十五步、第十六步示意圖。
[0091] 圖20為本發(fā)明中第Η種制造方法的第一步、第二步示意圖。
[0092] 圖21為本發(fā)明中第Η種制造方法的第Η步、第四步示意圖。
[0093] 圖22為本發(fā)明中第Η種制造方法的第五步、第六步示意圖。
[0094] 圖23為本發(fā)明中第Η種制造方法的第走步、第八步示意圖。
[0095] 圖24為本發(fā)明中第Η種制造方法的第九步、第十步示意圖。
[0096] 圖25為本發(fā)明中第Η種制造方法的第十一步、第十二步示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0097] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳述:
[0098]參照圖1至圖3,按照本發(fā)明提供的一種對稱的MEMS加速度敏感芯片,所述加速度 敏感芯片由上半部和下半部沿底面,即圖1中虛線,鍵合而成。每個(gè)半部包括;框架1,設(shè)置 在所述框架內(nèi)的質(zhì)量塊2,W及用于連接所述框架1及所述質(zhì)量塊2的彈性梁3,其特征在 于,所述質(zhì)量塊2上形成有第一連接部21W及多個(gè)凹陷部22,所述框架1上形成有第二連 接部12。其中,所述第一連接部21位于凹陷部22的上方。所述彈性梁3連接所述第一連 接部21和第二連接部12 ;所述凹陷部22內(nèi)設(shè)置有多組梳齒結(jié)構(gòu)4。
[0099] 參見圖3,優(yōu)選地,所述第一連接部21為工字型,其中包括多根橫向齒樞211和一 根用于連接多根橫向齒樞211的縱向齒樞212。優(yōu)選地,彈性梁3為U型的折疊梁。如圖2 所示,彈性梁3被設(shè)置在四個(gè)端角,并分別與第一連接部21中橫向齒樞211的末端相連接。 本實(shí)施例中的所示的工字型連接部僅為一優(yōu)選實(shí)施例,設(shè)計(jì)人員也可W根據(jù)其具體需求對 橫向齒樞211W及縱向齒樞212的數(shù)量、位置W及連接方式進(jìn)行修改,從而產(chǎn)生王字形,干 字形等技術(shù)方案。
[0100] 參照圖3,橫向齒樞211的兩端向外延伸有活動梳齒41,第二連接部12上設(shè)置有 與活動梳齒41相間隔設(shè)置的固定梳齒42。活動梳齒41和固定梳齒42位于凹陷部22的上 方,因而可W自由的活動?;顒邮猃X41與固定梳齒42之間在通電之后會形成電容。在檢 測加速度的過程中,質(zhì)量塊2會受到加速度的影響,向加速度方向移動。根據(jù)公式C=εA/ 山即兩片平行的導(dǎo)電片之間的電容量等于介電系數(shù)乘W正對面積除W垂直間距。當(dāng)因加速 度產(chǎn)生位移時(shí),活動梳齒41和固定梳齒42之間的間距會產(chǎn)生變化。從而導(dǎo)致活動梳齒41 和固定梳齒42之間的電容的變化。集成電路可W通過電容的變化計(jì)算出檢測到的加速度。 在一個(gè)實(shí)施例中,當(dāng)質(zhì)量塊2位移時(shí),活動梳齒41的側(cè)壁與固定梳齒42側(cè)壁之間的重合投 影面積會產(chǎn)生變化,因而產(chǎn)生電容變化。在另一種實(shí)施例中,當(dāng)質(zhì)量塊2位移時(shí),活動梳齒 41與固定梳齒42之間的間隔距離會產(chǎn)生變化,因而導(dǎo)致電容變化。集成電路通過檢測到的 電容變化進(jìn)一步計(jì)算出加速度。
[0101] 參照圖2,本加速度敏感芯片的一個(gè)半部被分為兩層娃層,第一連接部21、第二連 接部12、彈性梁3W及梳齒結(jié)構(gòu)4形成于第一娃層5內(nèi),框架1和質(zhì)量塊2形成于第二娃 層6內(nèi),第一娃層5和第二娃層6之間還形成有二氧化娃層7。其中,第一娃層5是上會淀 積有金屬電極,并在工作中通電。而第二娃層6中的框架1只是起到支撐作用,質(zhì)量塊2也 只是用于加大質(zhì)量,從而增加檢測的靈敏度。因此,第二娃層6無需通電,所W在第一娃層 5和第二娃層6之間形成二氧化娃層7來與其他部分進(jìn)行隔離,降低了噪聲和干擾。
[0102] 參照圖1及圖3,本加速度敏感芯片將兩種類型的加速度敏感芯片進(jìn)行了有機(jī)的 結(jié)合,并利用了送兩種加速度敏感芯片各自的優(yōu)點(diǎn)。一方面,本加速度敏感芯片通過將兩個(gè) 半部進(jìn)行鍵合來加大了質(zhì)量塊2的質(zhì)量,也加大了檢測靈敏度,能夠有效地檢測到細(xì)微的 加速度。另一方面,采用梳齒4的檢測結(jié)構(gòu)有效的降低了壓膜阻尼,降低了對封裝過程的 要求。而且,上、下兩個(gè)半部頂端的梳齒檢測部分可W設(shè)置為同一結(jié)構(gòu),也可W設(shè)置成不同 的梳齒結(jié)構(gòu)。當(dāng)兩端的檢測部分為同一結(jié)構(gòu)時(shí),加速度敏感芯片可W輸出兩組基本相同的 電信號,使得檢測精度更高。或者,上