[發明專利]一種具有低橫向效應的加速度傳感器芯片及其制作方法

在審

• 申請號: 201410476105.4
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104237560A
• 公開（公告）日: 2014-12-24
• 發明（設計）人: 田邊;韓佰鋒;趙玉龍;蔣莊德;馬婧曌
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01P15/12
• 分類號: G01P15/12
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種具有低橫向效應的加速度傳感器芯片，包括硅質基底(1)，硅質基底(1)的背面與硼玻璃(5)鍵合，硅質基底(1)的中心空腔內配置有懸空質量塊(4)，其特征在于：兩根相同補充梁(3)分別與懸空質量塊(4)的一組相對邊相連，兩根相同敏感梁(2)則分別與懸空質量塊的另一組相對邊相連，補充梁(3)與敏感梁(2)共同支撐懸空質量塊(4)，使其保持懸空狀態，硼玻璃(5)與懸空質量塊(4)下底面預留有工作間隙；

兩根敏感梁(2)上均勻布置了兩根壓敏電阻(6)，四根壓敏電阻(6)通過芯片上的金屬引線(7)相互連接組成半開環惠斯通電橋，電橋的輸出端與芯片中的焊盤(8)相連，四根壓敏電阻(6)按照敏感梁(2)上的正/負應力分布規律布置，且位于硅晶體相同的晶向上，每一根壓敏電阻(6)均由2-4折的單一壓阻條組成。

2.根據權利要求1所述的一種具有低橫向效應的加速度傳感器芯片，其特征在于：所述的補充梁(3)的長度大于敏感梁(2)，補充梁(3)的寬度小于敏感梁(2)，而補充梁(3)與敏感梁(2)的厚度相同。

3.根據權利要求1所述的一種具有低橫向效應的加速度傳感器芯片，其特征在于：所述的補充梁(3)、敏感梁(2)以及懸空質量塊(4)與硅基底(1)存在著5-10μm的間隙。

4.根據權利要求1所述的一種具有低橫向效應的加速度傳感器芯片，其特征在于：所述的金屬引線(7)采用Ti-Pt-Au多層金屬引線。

5.根據權利要求1所述的一種具有低橫向效應的加速度傳感器芯片的制作方法，其特性在于，包括以下步驟：

a)使用體積濃度為49％的HF酸溶液，清洗硅片，硅片為n型，(100)晶面；

b)清洗后脫水烘干，雙面涂覆光刻膠，在背面加懸空質量塊(4)減薄掩膜板進行光刻，采用ICP刻蝕，減薄質量塊區域的硅，刻蝕深度為2-10μm；

c)清除光刻膠，在900-1200℃環境下進行高溫氧化，在硅片上形成SiO2層；再次涂覆光刻膠，用p型壓敏電阻版，正面光刻壓敏電阻圖形，對硅片頂部的器件層注入硼離子，獲得p型壓敏電阻(6)；

d)利用p+歐姆接觸板，正面光刻形成硼離子重摻雜區，進行硼離子重摻雜，獲得低阻的p+歐姆接觸區；

e)在傳感器正面加傳感器引線孔膜板，正面光刻引線孔圖形，刻蝕出引線孔，保證壓敏電阻(6)的歐姆連接；

f)加金屬引線(7)、焊盤(8)掩膜板，正面刻蝕出金屬引線(7)與焊盤(8)的形狀，依次濺射Ti、Pt、Au金屬層，形成傳感器芯片的金屬引線(7)與焊盤(8)；

g)利用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)在硅片正反兩面沉積一層氮化硅，正面氮化硅作為保護層，防止后續工藝破壞前面工藝所得的壓敏電阻(6)、金屬引線(7)和焊盤(8)，反面氮化硅作為硅濕法腐蝕遮蔽層，在硅背面加背腔腐蝕板，對硅片背面進行光刻得到懸空質量塊及其凸角補償結構的形狀，利用TMAH溶液進行各項異性濕法刻蝕，初步形成由敏感梁(2)，補充梁(3)和懸空質量塊(4)組成的可動結構；

h)背面光刻去除之前工藝步驟中留下的氮化硅和二氧化硅層，通過陽極鍵合技術在硅質基底(1)的背面粘結硼玻璃(5)；

i)正面圖覆光刻膠，利用正面貫穿掩膜板，在硅片正面進行ICP刻蝕，形成傳感器芯片可動部件與硅質基底(1)間的間隙，間隙貫穿整個芯片以釋放芯片中的可動結構；

j)正面光刻，去除芯片中焊盤(8)上覆蓋的殘余遮蔽層，暴露芯片焊盤，最后經過劃片將所設計的具有雙梁-補充梁結構加速度傳感器芯片從硅片上玻璃得到加速度傳感器芯片。