[發明專利]一種MEMS加速度計及制造方法

有效

• 申請號: 201210176690.7
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102768290A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 張富強;楊靜;孟美玉
• 申請（專利權）人: 北京時代民芯科技有限公司;中國航天科技集團公司第九研究院第七七二研究所
• 主分類號: G01P15/00
• 分類號: G01P15/00;B81B3/00;B81C1/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

1.一種MEMS加速度計，采用玻璃-硅-玻璃三層電容式結構，包括依次設置的第一玻璃層、硅層和第二玻璃層，硅層包括硅框架、質量塊、和支撐梁；第一玻璃層包括第一玻璃基底、在第一玻璃基底的一個面上形成的第一槽、和在第一槽的表面上形成的第一玻璃層金屬電極，第二玻璃層包括第二玻璃基底、在第二玻璃基底的一個面上形成的第二槽、和在第二槽的表面上形成的第二玻璃層金屬電極；其特征在于，所述硅層還包括第一硅島和第二硅島，所述硅島形成在硅框架的內部，并與硅框架通過間隙間隔開；其中第一硅島與第一玻璃層的金屬電極接觸，第二硅島與第二玻璃層的金屬電極接觸；第一玻璃層還包括在第一玻璃基底上形成的第一金屬電極引出通孔、第二金屬電極引出通孔和硅層電極引出通孔；所述第一金屬電極引出通孔與第一硅島的位置相對應，所述第二金屬電極引出通孔與第二硅島的位置相對應，在第一硅島和第二硅島上分別形成金屬焊點；在硅框架與硅層電極引出通孔對應的位置上形成金屬焊點。

2.如權利要求1所述的MEMS加速度計，其特征在于，第一玻璃層包括在第一槽表面上形成的吸氣劑。

3.如權利要求1所述的MEMS加速度計，其特征在于，第二玻璃層包括在第二槽表面上形成的吸氣劑。

4.一種MEMS加速度計的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)形成第一玻璃層

在第一玻璃基底上制作出第一槽、第一金屬電極引出通孔、第二金屬電極引出通孔和硅層電極引出通孔；然后在第一槽上形成第一玻璃層金屬電極；

(2)形成第二玻璃層

在第二玻璃基底上形成第二槽，然后在第二槽上形成第二玻璃層金屬電極；

(3)在硅片上形成支撐梁；

(4)將硅片與第一玻璃層和第二玻璃層的其中一玻璃層在常壓下進行鍵合，形成鍵合片；

(5)在鍵合片上形成硅質量塊、第一硅島和第二硅島；

(6)將鍵合片與另一玻璃層在真空條件下進行鍵合，形成三層鍵合片；

(7)在第一金屬電極引出通孔、第二金屬電極引出通孔和硅層電極引出通孔相對應的位置進行金屬焊點制作，形成MEMS加速度計圓片。

(8)對MEMS加速度計圓片進行切割，獲得加速度計芯片，對加速度計芯片進行封裝獲得MEMS加速度計。

5.根據權利要求4所述的制造方法，其特征在于，在第一玻璃層的第一槽和第二玻璃層的第二槽上形成吸氣劑薄膜。

6.根據權利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述鍵合采用玻璃-硅直接鍵合或玻璃-金屬-硅鍵合。

7.根據權利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述步驟(6)進一步包括如下步驟：將三層鍵合片放置在真空(100mBar到1E-6mBar)100℃至550℃溫度中退火10分鐘至10小時，然后風冷至常溫。

8.根據權利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述玻璃采用與硅熱膨脹系數相當的鍵合專用玻璃。

9.根據權利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述吸氣劑的材料是TiZrV。

10.根據權利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述硅片為雙面拋光硅片，其為電阻率0.1Ω·cm至0.001Ω·cm的P型或N型硅片。