[發(fā)明專利]無(wú)引線的壓阻式MEMS高量程加速度傳感器及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410702200.1
• 申請(qǐng)日: 2014-11-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104360102A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石云波;劉俊;唐軍;馬宗敏;陳艷香;李祥;李策;智丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P15/12
• 分類號(hào): G01P15/12;B81B7/02;B81C1/00
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務(wù)所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

1.一種無(wú)引線的壓阻式MEMS高量程加速度傳感器，其特征在于：包括襯底（1）、封閉空腔（2）、第一懸臂梁（3）、第二懸臂梁（4）、第三懸臂梁（5）、第四懸臂梁（6）、質(zhì)量塊（7）、平面螺旋電感（8）、第一壓敏電阻（9）、第二壓敏電阻（10）、第一電容、第二電容、第一線孔、第二線孔、第三線孔、第四線孔、第一電連線（11）、第二電連線（12）、第三電連線（13）、第四電連線（14）、第五電連線（15）；

其中，襯底（1）由上層襯底、中層襯底、下層襯底鍵合形成；

封閉空腔（2）設(shè)于襯底（1）的內(nèi)部；

第一懸臂梁（3）的左端面與封閉空腔（2）的左內(nèi)腔壁固定；第二懸臂梁（4）的右端面與封閉空腔（2）的右內(nèi)腔壁固定；第三懸臂梁（5）的前端面與封閉空腔（2）的前內(nèi)腔壁固定；第四懸臂梁（6）的后端面與封閉空腔（2）的后內(nèi)腔壁固定；

質(zhì)量塊（7）的左表面與第一懸臂梁（3）的右端面固定；質(zhì)量塊（7）的右表面與第二懸臂梁（4）的左端面固定；質(zhì)量塊（7）的前表面與第三懸臂梁（5）的后端面固定；質(zhì)量塊（7）的后表面與第四懸臂梁（6）的前端面固定；

平面螺旋電感（8）位于封閉空腔（2）的下外腔壁；

第一壓敏電阻（9）位于第一懸臂梁（3）的上表面；第二壓敏電阻（10）位于第二懸臂梁（4）的上表面；

第一電容的上極板（16）位于封閉空腔（2）的上內(nèi)腔壁的左后部；第一電容的下極板（17）位于封閉空腔（2）的下內(nèi)腔壁的左后部；第二電容的上極板（18）位于封閉空腔（2）的上內(nèi)腔壁的右后部；第二電容的下極板（19）位于封閉空腔（2）的下內(nèi)腔壁的右后部；

第一線孔的兩端分別貫通封閉空腔（2）的上內(nèi)腔壁的左后部和左內(nèi)腔壁；第二線孔的兩端分別貫通封閉空腔（2）的下內(nèi)腔壁的左后部和下外腔壁的左后部；第三線孔的兩端分別貫通封閉空腔（2）的上內(nèi)腔壁的右后部和右內(nèi)腔壁；第四線孔的兩端分別貫通封閉空腔（2）的下內(nèi)腔壁的右后部和下外腔壁的右后部；

第一電連線（11）的一段濺射于第一線孔內(nèi)，另一段淀積于第一懸臂梁（3）的上表面；第一電連線（11）的兩端分別與第一電容的上極板（16）和第一壓敏電阻（9）連接；第二電連線（12）濺射于第二線孔內(nèi)；第二電連線（12）的兩端分別與第一電容的下極板（17）和平面螺旋電感（8）的一端連接；第三電連線（13）的一段濺射于第三線孔內(nèi)，另一段淀積于第二懸臂梁（4）的上表面；第三電連線（13）的兩端分別與第二電容的上極板（18）和第二壓敏電阻（10）連接；第四電連線（14）濺射于第四線孔內(nèi)；第四電連線（14）的兩端分別與第二電容的下極板（19）和平面螺旋電感（8）的另一端連接；第五電連線（15）同時(shí)淀積于第一懸臂梁（3）的上表面、第二懸臂梁（4）的上表面、質(zhì)量塊（7）的上表面；第五電連線（15）的兩端分別與第一壓敏電阻（9）和第二壓敏電阻（10）連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)引線的壓阻式MEMS高量程加速度傳感器，其特征在于：襯底（1）、第一懸臂梁（3）、第二懸臂梁（4）、第三懸臂梁（5）、第四懸臂梁（6）、質(zhì)量塊（7）均采用SiC制成。

3.一種無(wú)引線的壓阻式MEMS高量程加速度傳感器的制造方法，該方法用于制造如權(quán)利要求1所述的無(wú)引線的壓阻式MEMS高量程加速度傳感器，其特征在于：該方法是采用如下步驟實(shí)現(xiàn)的：

a.選取上層襯底，并采用MEMS工藝在上層襯底的下表面開(kāi)設(shè)凹腔；然后，在該凹腔的上內(nèi)腔壁的左后部淀積金屬形成第一電容的上極板（16），在該凹腔的上內(nèi)腔壁的右后部淀積金屬形成第二電容的上極板（18）；然后，采用TSV工藝在該凹腔的上內(nèi)腔壁的左后部和左內(nèi)腔壁之間開(kāi)設(shè)第一線孔，采用TSV工藝在該凹腔的上內(nèi)腔壁的右后部和右內(nèi)腔壁之間開(kāi)設(shè)第三線孔；然后，在第一線孔內(nèi)濺射金屬形成第一電連線（11）的一段，在第三線孔內(nèi)濺射金屬形成第三電連線（13）的一段，第一電連線（11）的一端由此與第一電容的上極板（16）連接，第三電連線（13）的一端由此與第二電容的上極板（18）連接；

b.選取中層襯底，并采用MEMS工藝在中層襯底的上表面和下表面之間加工形成第一懸臂梁（3）、第二懸臂梁（4）、第三懸臂梁（5）、第四懸臂梁（6）、質(zhì)量塊（7）；然后，采用摻雜工藝在第一懸臂梁（3）的上表面生成第一壓敏電阻（9），采用摻雜工藝在第二懸臂梁（4）的上表面生成第二壓敏電阻（10）；然后，在第一懸臂梁（3）的上表面淀積金屬形成第一電連線（11）的另一段，在第二懸臂梁（4）的上表面淀積金屬形成第三電連線（13）的另一端，在第一懸臂梁（3）的上表面、第二懸臂梁（4）的上表面、質(zhì)量塊（7）的上表面淀積金屬形成第五電連線（15），第一電連線（11）的另一端由此與第一壓敏電阻（9）連接，第三電連線（13）的另一端由此與第二壓敏電阻（10）連接，第五電連線（15）的兩端由此分別與第一壓敏電阻（9）和第二壓敏電阻（10）連接；

c.選取下層襯底，并采用MEMS工藝在下層襯底的上表面開(kāi)設(shè)凹腔；然后，在該凹腔的下內(nèi)腔壁的左后部淀積金屬形成第一電容的下極板（17），在該凹腔的下內(nèi)腔壁的右后部淀積金屬形成第二電容的下極板（19）；然后，在該凹腔的下外腔壁淀積金屬形成平面螺旋電感（8）；然后，采用TSV工藝在該凹腔的下內(nèi)腔壁的左后部和下外腔壁的左后部之間開(kāi)設(shè)第二線孔，采用TSV工藝在該凹腔的下內(nèi)腔壁的右后部和下外腔壁的右后部之間開(kāi)設(shè)第四線孔；然后，在第二線孔內(nèi)濺射金屬形成第二電連線（12），在第四線孔內(nèi)濺射金屬形成第四電連線（14），第二電連線（12）的兩端由此分別與第一電容的下極板（17）和平面螺旋電感（8）的一端連接，第四電連線（14）的兩端由此分別與第二電容的下極板（19）和平面螺旋電感（8）的另一端連接；

d.將上層襯底、中層襯底、下層襯底鍵合在一起形成襯底（1），上層襯底的凹腔和下層襯底的凹腔由此共同形成封閉空腔（2）。