[發明專利]一種抗干擾耐過載MEMS加速度計的制備方法

有效

• 申請號: 201910793400.5
• 申請日: 2019-08-27
• 公開（公告）號: CN110668394B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 王鵬;曾鳴鳴;喻磊;陳璞;丁景兵
• 申請（專利權）人: 華東光電集成器件研究所
• 主分類號: B81C1/00
• 分類號: B81C1/00;B81C3/00;G01P15/125
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所(普通合伙) 34113
• 代理人: 陳俊

本發明公開一種抗干擾耐過載MEMS加速度計的制備方法，包括以下步驟：制備襯底層；在第二單晶硅片上制作感應電極中心錨點、感應電極左鍵合錨點與感應電極右鍵合錨點；在第一SOI硅片的頂層硅表面制作第一空腔；在第二SOI硅片的頂層硅表面制作第二空腔；制作可動敏感結構活動間隙以及可動敏感結構中心錨點；去除第一SOI硅片的襯底硅與埋氧層；形成感應電極層與可動敏感結構層；制作蓋帽，進行蓋帽鍵合，完成所述MEMS加速度計的制備；本發明方法制備得到的感應電極由硅支撐柱支撐，形成準懸浮式的感應電極結構，有效降低外界干擾對感應結構的影響，提高了傳感器的環境適應性；可動敏感結構層為雙層結構，進一步提高了傳感器的耐過載能力。

技術領域

本發明涉及微機電技術領域，具體是一種抗干擾耐過載MEMS加速度計的制備方法。

背景技術

微機械加速度計是基于微電子機械系統加工技術制作而成的一種力學量傳感器，可以用于慣性力、傾斜角、振動及沖擊等慣性參數的測量。利用微機械加工工藝制作的電容式加速度計在測量精度、溫度特性、利用靜電力進行閉環測量和自檢及易與電子線路集成等方面具有獨特的優點，已在交通運輸、工業控制、慣性導航、醫學、儀器檢測、軍事等很多領域得到了廣泛的應用。

電容式MEMS加速度計的微結構通常包含敏感結構以及電極結構。通過敏感輸入加速度引起的慣性力，MEMS加速度計將加速度信號轉換成電學信號。作為一種力敏感器件，外界干擾造成的襯底形變會導致敏感結構或固定電極的形變，從而引起加速度計零位輸出漂移，降低了傳感器的綜合精度。另外，可動敏感結構對外界的沖擊也非常敏感，導致傳感器在高沖擊環境下容易失效。

發明內容

本發明的目的在于提供一種抗干擾耐過載MEMS加速度計的制備方法，通過該方法制備出的MEMS加速度計能夠大幅降低環境溫度變化、殘余應力、封裝以及安裝等因素對加速度計性能的影響，并進一步提高傳感器過載能力，且加工工藝簡單，產品的可靠性、一致性好，可以實現批量制造。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種抗干擾耐過載MEMS加速度計的制備方法，包括以下步驟：

S1、取第一單晶硅片制備襯底層，襯底層上包含金屬銅PAD點、金屬銅中心錨點、以及位于金屬銅中心錨點兩側的左金屬銅錨點與右金屬銅錨點；

S2、取第二單晶硅片作為感應電極層晶圓，利用金屬圖形化工藝在第二單晶硅片上制作感應電極中心錨點、感應電極左鍵合錨點與感應電極右鍵合錨點；再利用光刻、刻蝕工藝制備感應電極腔；

S3、將步驟S2得到的晶圓與襯底層鍵合，感應電極中心錨點與金屬銅中心錨點相對應，感應電極左鍵合錨點與左金屬銅錨點相對應，感應電極右鍵合錨點與右金屬銅錨點相對應；再利用減薄、化學機械拋光工藝使單晶硅片厚度達到感應電極層的要求；

S4、取第一SOI硅片，利用光刻、刻蝕工藝在第一SOI硅片的頂層硅表面制作第一空腔；

S5、取第二SOI硅片，利用光刻、刻蝕工藝在第二SOI硅片的頂層硅表面制作第二空腔；

S6、將第一SOI硅片與第二SOI硅片的頂層硅相鍵合，且第一空腔與第二空腔相對應；去除第二SOI硅片的襯底硅與埋氧層，利用光刻、刻蝕工藝在第二SOI硅片的頂層硅制作可動敏感結構活動間隙以及可動敏感結構中心錨點；

S7、將步驟S6得到的晶圓與步驟S3得到的晶圓相鍵合，可動敏感結構中心錨點與感應電極中心錨點相對應；

S8、去除第一SOI硅片的襯底硅與埋氧層；

S9、利用光刻、刻蝕工藝形成感應電極層與可動敏感結構層，感應電極層包含分別由硅支撐柱支撐的左感應電極與右感應電極，可動敏感結構層包含雙層的實心可動敏感結構與雙層的空心可動敏感結構；