[發明專利]一種微機電加速度計及其制備方法

有效

• 申請號: 201710997592.2
• 申請日: 2017-10-24
• 公開（公告）號: CN107857231B
• 公開（公告）日: 2019-06-11
• 發明（設計）人: 范繼;涂良成;伍文杰;劉金全;徐小超;劉驊鋒
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B81B7/00
• 分類號: B81B7/00;B81C1/00
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;李智

1.一種微機電加速度計的制備方法，檢驗質量、正擺彈簧以及倒擺彈簧均通過硅基底制備而成，其特征在于，包括以下步驟：

(1)在硅基底上通過沉積、刻蝕或者剝離的工藝制備金屬種子層，制備所述金屬種子層過程用到第一光刻膠掩膜，所述第一光刻膠掩膜的設計與密繞導電線圈回路的位置、密繞導電線圈回路的引入和引出位置相關；

(2)利用光刻對準技術，在金屬種子層上制備圖形化的第二光刻膠掩膜，所述第二光刻膠掩膜被用作限制電鍍位置的倒模；

(3)通過在金屬種子層上電鍍得到所述密繞導電線圈回路及其引入、引出導電線；

(4)電鍍完成后，去除所述第二光刻膠掩膜；

(5)在硅基底背面利用電子束熱蒸發的方式沉積鋁膜作為刻蝕截止層；

(6)利用光刻對準技術在硅基底正面制備沉積刻蝕所用的第三光刻膠掩膜 ，并對所述硅基底進行干法深硅刻蝕，以得到檢驗質量、正擺彈簧以及倒擺彈簧，所述第三光刻膠掩膜的設計與檢驗質量、正擺彈簧以及倒擺彈簧的位置相關；

(7)去除所述刻蝕所用的光刻膠掩膜 和所述鋁膜；

(8)將所述檢驗質量、正擺彈簧以及倒擺彈簧安裝至外框架以得到所述微機電加速度計；

所述微機電加速度計包括：檢驗質量、正擺彈簧與倒擺彈簧；所述檢驗質量與正擺彈簧和倒擺彈簧相連接，所述正擺彈簧和倒擺彈簧分布在所述檢驗質量的兩側，所述檢驗質量在所述正擺彈簧和倒擺彈簧的約束下受外界力的作用而運動；所述檢驗質量上制備有密繞導電線圈，當所述密繞導電線圈通電流時，在垂直與所述密繞導電線圈方向的磁場的作用下，所述檢驗質量的等效質心位置或者檢驗質量所受的等效重力加速度發生變化，以調節所述微機電加速度計的本征頻率。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)包括如下步驟：

(1-1)采用熱蒸發或者濺射鍍膜的方式先后在所述硅基底上端沉積鉻膜和金膜；

(1-2)在所述金膜上制備圖形化的第一光刻膠掩膜，所述第一光刻膠掩膜的布局與所述密繞導電線圈回路的位置、密繞導電線圈回路的引入和引出位置對應；

(1-3)濕法刻蝕去除多余的鉻和金，剝離第一光刻膠掩膜。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)包括如下步驟：

(2-1)將硅基底置于勻膠機轉盤上，將光刻膠倒于硅片表面并進行旋涂；

(2-2)烘干硅基底表面的光刻膠；

(2-3)將步驟(2-2)得到的硅基底置于對準光刻機中，安裝光刻掩模，并進行光刻；

(2-4)配置顯影液與水的混合液，將步驟(2-3)得到的硅基底置于混合溶液中顯影，隨后將所述硅基底取出，并用去離子水清洗后用氮氣槍吹干，最終得到圖形化的第二光刻膠掩膜。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)包括如下步驟：

(6-1)將硅基底置于勻膠機轉盤上，將光刻膠倒于硅片表面并進行旋涂；

(6-2)烘干硅基底表面的光刻膠；

(6-3)將步驟(6-2)得到的硅基底置于對準光刻機中，安裝光刻掩模，并進行光刻；

(6-4)配置顯影液與水的混合液，將步驟(6-3)得到的硅基底置于混合溶液中顯影，隨后將所述硅基底取出，并用去離子水清洗后用氮氣槍吹干，最終得到圖形化的第三光刻膠掩膜；

(6-5)采用感應耦合等離子體硅刻蝕系統對硅基片正面進行感應耦合等離子體干法刻蝕，刻穿硅基片，以得到檢驗質量、正擺彈簧以及倒擺彈簧。

5.根據權利要求1至4任一項所述的制備方法，其特征在于，還包括：

在與檢驗質量的敏感軸垂直的方向安裝兩組磁場方向反向的磁極或通電螺線圈，所述兩組磁場的方向由密繞導電線圈回路中電流方向決定，所述兩組磁場用于作用于通電流的密繞導電線圈，以使得所產生的洛倫茲力的方向與所述檢驗質量處于同一平面且與所述檢驗質量的敏感軸方向垂直，所述兩組磁場方向反向的磁極或通電螺線圈的位置不固定。