专利名称：差分式高精度加速度计的加工方法
技术领域：
本发明涉及微电子机械加工领域，尤其涉及一种差分式高精度加速度计的加工方法。
背景技术：
高灵敏度低噪声微加速度计在惯性导航、地质监测、空间微重力测量等领域都有 广泛的应用。MEMS加速度计由于采用了硅微机械加工技术，具有成本低、体积小、便于批量 自造等优势，已经在低精度以及中等精度加速度计应用领域占据主导地位。但是随着MEMS 加速度体积的縮小，在传统加速度计中并不显著的热噪声问题、应力问题、压膜阻尼问题等 问题，由于尺寸效应而变得显著。 为了提高MEMS加速度计的信噪比，即提高检测灵敏度，国内外的高等院校以及公 司进行了有益的探索。具体包括通过增大敏感电容基板面积、提高梳齿电容的深宽比等 手段增大敏感电容的初始值；通过结构设计在加速度计中形成可差分变化的敏感电容对， 以提高加速度计的电容敏感度，并抑制共模噪声；以及，采用真空封装调节压膜阻尼并降低 MEMS加速度计的热噪声。 1992年，Eric Peeters等人研制出第一种全对称差分电容式微加速度计。此MEMS 加速度计具有较大的初始电容并可实现差分检测，其特点在于第一次采用梁结构从上下两 侧悬挂质量块的方式，成功的抑制了交叉轴灵敏度，使得加速度计单轴灵敏度提高，从而降 低耦合噪声，提高检测精度。然而在加工工艺方面，Eric Peeters等采用普通单晶硅圆片， 通过浓硼扩散自停止腐蚀控制梁结构的厚度，从而引入了较大的应力，造成加速度计的温 度特性等性能下降；此外，此加速度计的加工工艺中有脆弱硅片的键合操作，从而影响了此 加速度计的成品率。 2000年，美国密歇根大学的Najafi研究组采用单片单晶硅圆片制成了全硅高精
度电容加速度计，这种加速度计同样采用了双层梁结构，具有全对称结构，实现了微g量级
的加速度检测，但是此加速度计采用浓硼扩散自停止腐蚀工艺制作梁结构，从而引入了较
大的应力；并且此加速度计结构脆弱，难于实现划片封装，实用性较差。 2007年，佐治亚理工大学Reza等人采用SOI单晶硅圆片制成了一种梳齿结构差
分电容式加速度计。此加速度计采用器件层深刻蚀结合多晶硅沟槽回填技术形成并縮小梳
齿间电容间隙从而提高初始电容值，并利用SOI片的衬底(handle layer)形成附加质量
块，以提高加速度计的敏感度。但是此结构中附加质量块仅分布于梳齿结构的一侧，因此
梁-质量块结构的重心和和梁的支撑力作用中心不重合，因此，加速度计非敏感轴向的加
速度对敏感轴向偶合严重。 美国I/O Sensors公司申请的系列专利U. S. Pat. No. 5484073 ;U. S. Pat. No. 5652384 ;U. S. Pat. No. 5852242 ;U. S. Pat. No.是高精度微机械加速度计的成功方案，但 是此方案采用深腐蚀后的两片SOI片进行硅-硅键合，存在键合风险高，键合成功率较低的 问题，以及加工过程中片间的工艺结果不均匀性导致的敏感结构对称性降低的问题，此外，此方案较难实现非敏感轴向的有效过载保护。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种差分式高精度加速度计的加工方法，以至少解决上 述技术问题之一。 本发明一种差分式高精度加速度计的加工方法，所述加速度计包括自上而下依次 连接的电极盖板、梁-质量块结构的可动硅结构组件、下电极盖板，所述方法包括如下步 骤电极板加工步骤，采用玻璃片或单晶硅圆片作为基片，加工所述上电极板和下电极板；
可动硅结构组件加工步骤，以双器件层soi单晶硅圆片作为基片，加工所述梁-质量块结构
的可动硅结构组件；连接步骤，将基片加工的上、下电极板与所述可动硅结构组件基于键和 方式连接。 上述加速度计的加工方法，优选所述可动硅结构组件加工步骤包括初始电容间 距及键合区域获取步骤，在所述单晶硅圆片的正反两个抛光面上腐蚀出凹槽，得到敏感电 容的初始电容间距并同时得到键合区域；器件层结构获取步骤，在单晶硅圆片正、反两面 同时利用硅腐蚀剂进行每面两次硅腐蚀，形成器件层上的结构，包括多个弹性支撑梁、质量 块、以及固支框架；可动电极金属层获取步骤，对所述单晶硅圆片进行热氧化，生成二氧化 硅；并在热氧化后的单晶硅圆片正、反面进行二氧化硅图形化以形成金-硅接触窗口，对所 述接触窗口硅表面进行掺杂，掺杂类型与所述单晶硅圆片本身掺杂类型相同；在掺杂后的 单晶硅圆片正面和反面分别进行金属溅射，并且在硅片正、反面分别进行光刻并通过金属 的腐蚀形成电极图形；垂直深刻蚀步骤，分别图形化位于单晶硅圆片正、反面的埋氧层，并 分别从单晶硅圆片正、反面进行单晶硅圆片的垂直深刻蚀；梁-质量块结构释放步骤，腐 蚀穿通深刻蚀后的单晶硅圆片，以释放梁-质量块结构；弹性支撑梁获取步骤，去除释放 梁-质量块结构后的单晶硅圆片上的二氧化硅，以得到单晶硅材料的多个弹性支撑梁。
上述加速度计的加工方法，优选器件层结构获取步骤中，所述硅腐蚀剂为四甲基 氢氧化铵溶液。 上述加速度计的加工方法，优选所述可动电极金属层获取步骤中，所述图形化金 属层完全覆盖所述金_硅接触窗口 。 上述加速度计的加工方法，优选所述垂直深刻蚀步骤中，所述垂直深刻蚀为电感 耦合等离子体刻蚀。 上述加速度计的加工方法，优选所述梁-质量块结构释放步骤中，所述穿通腐蚀 方法为单晶硅各向异性腐蚀。 上述加速度计的加工方法，优选当采用玻璃片作为基片时，所述上、下电极板与所 述可动硅结构组件基于阳极键和方式连接；所述电极板加工步骤包括第一腐蚀步骤，腐 蚀玻璃基片，得到的玻璃突起点作为加速度计非敏感轴向的加速度过载保护结构；金属溅 射步骤，通过金属溅射在玻璃基片上形成金属层；二氧化硅、氮化硅生长步骤，层通过等离 子体增强型化学气相淀积在所述金属层上生长二氧化硅层；之后，同样通过等离子体增强 型化学气相淀积在二氧化硅层上生长氮化硅层；第二腐蚀步骤，将氮化硅层以及二氧化硅 层作为腐蚀停止层，腐蚀穿通所述氮化硅层以及二氧化硅层，得到二氧化硅及氮化硅材料 的突起点，所述突起点为所述加速度计敏感轴向的加速度过载保护结构；第三腐蚀步骤，腐蚀所述金属层，形成所述电极板的检测-驱动电极、电信号引出线以及压焊电极。 上述加速度计的加工方法，优选所述第二腐蚀步骤中，所述穿通腐蚀方法为单晶
硅各向异性腐蚀。 上述加速度计的加工方法，优选当采用单晶硅圆片作为基片时，所述上、下电极板 与所述可动硅结构组件基于硅-硅键和方式连接；，所述电极板加工步骤包括第一腐蚀 步骤，腐蚀单晶硅圆片，得到的单晶硅突起点作为加速度计非敏感轴向的加速度过载保护 结构；图形氧化层获取步骤，对单晶硅圆片进行热氧化，并通过光刻、腐蚀工艺图形化氧化 层；溅射步骤，通过金属溅射在单晶硅圆片上溅射形成金属层，并通过光刻、腐蚀图形化金 属层，形成检测-驱动电极、电信号引出线，以及压焊电极；二氧化硅、氮化硅生长步骤，通 过等离子体增强型化学气相淀积在所述金属层上生长二氧化硅，之后，同样通过等离子体 增强型化学气相淀积在二氧化硅层上生长氮化硅层；第二腐蚀步骤，通过光刻、腐蚀氮化硅 层以及二氧化硅层，得到的二氧化硅及氮化硅材料的突起点，所述突起点为加速度计敏感
轴向的加速度过载保护结构。 相对于现有技术中，本发明具有如下优点 第一、本发明采用一片双器件层SOI单晶硅即完成了可动硅结构组件的加工，避 免了通常采用的高温硅_硅键合工艺制备可动硅结构组件，降低了工艺难度，降低了最高 工艺温度，消除了硅_硅键合弓I入的键合应力问题。 第二、本发明采用的SOI类型单晶硅圆片作为可动硅结构组件的加工的基片，实 现了梁结构厚度的精确控制。相对于通常采用的浓硼扩散自停止腐蚀制备梁结构的方法， 此方案能够在不引入应力的前提下，得到厚度精确的梁结构，提高了梁-质量块结构的可 动硅结构组件的对称性。 第三、MEMS工艺中常采用ICP刻蚀(感应耦合等离子体刻蚀)工艺制备加速度计 的梁结构，并存在刻蚀侧壁残余钝化物，因此在结构中引入的问题。本发明中采用TMAH湿 法腐蚀工艺得到器件层上的硅结构，包括多根梁结构和质量块结构，得到了洁净的单晶硅 悬臂梁，进一步降低了应力的影响。 第四、本发明中梁-质量块结构可动硅结构组件具有通用性，即可采用玻璃电极 盖板，也可以采用单晶硅电极盖板。
图1为本发明所加工的具有对称结构的微机械差分电容加速度计的结构示意图；
图2为本发明所加工的具有对称结构的微机械差分电容加速度计中，梁-质量块 结构的可动硅结构组件结构示意图； 图3A为本发明所述一种具有对称结构的微机械差分电容加速度计的梁_质量块
结构可动硅结构组件加工基片，该加工基片为双器件层SOI单晶硅圆片； 图3B为图3A中所述双器件层SOI单晶硅圆片的A_A向剖面视图； 图4为本发明一种差分式高精度加速度计的加工方法的步骤流程图； 图5(a) 图5(h)为本发明中，梁_质量块结构的可动硅结构组件主要制备过程
示意图； 图6本发明所加工的玻璃上电极盖板100Ga ;
6
图7(a) 图7(g)为图6所示的玻璃电极盖板的主要制备过程；
图8所示为单晶硅上盖板200Ga正面以及背面的正等侧视图；
图9(a) 图9(i)为单晶硅电极盖板的主要制备过程示意图。
具体实施例方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。 如图1 3B为一种具有对称结构的微机械差分电容加速度计的结构图，以及本发 明所述加速度计的可动硅结构组件(梁-质量块结构)的制备方法。图l所示为本发明所 述加速度计(玻璃电极盖板方案)的结构示意图。如图i所示，加速度计ioo具有一个玻 璃上电极盖板100Ga，一个玻璃下电极盖板100Gb，一个可动硅结构组件100S。
图2所示为可动硅结构组件100S的结构示意图，其中，8a、8b、8c、8d为弹性支撑 梁，5、5'为二氧化硅绝缘层，也叫埋氧层，6、6'为电极信号引出层，7为单晶硅框架，10为导 流凹槽，11为可动电极金属层，12为电极引线凹槽，13为体硅电信号引出电极，14为金属电 极，16为单晶硅配重质量块。 图3A为加工可动硅结构组件100S的加工基片双器件层SOI单晶硅圆片的三维视 图，图3B为图3A其剖面视图，如图3B所示双器件层单晶硅圆片具有5层结构。用于加工 硅结构组件100S的基材l，此种SOI片具有一个单晶硅衬片4，单晶硅衬片4的正反面分别 有厚度相等的二氧化硅绝缘层3及3'，在二氧化硅绝缘层3及二氧化硅绝缘层3'上分别有 厚度相等的单晶硅层器件层2及单晶硅层器件层2'，图3是如图2所示双器件层SOI单晶 硅圆片沿着3-3剖线得到的剖面视图，此种SOI片在如图所示的Z轴向由单晶硅层器件层 2、二氧化硅绝缘层3、单晶硅衬片4、二氧化硅绝缘层3'、单晶硅层器件层2'各层构成。这 种SOI片也可以由7层结构构成，即在单晶硅衬片4中加入一层二氧化硅绝缘层，从而单晶 硅衬片4结构变为由两层单晶硅层中间夹一层二氧化硅层的"三明治"结构。
图4为本发明一种差分式高精度加速度计的加工方法的步骤流程图，其中，所述 加速度计包括自上而下依次连接的电极盖板、梁-质量块结构的可动硅结构组件、下电极 盖板，所述方法包括电极板加工步骤410，采用玻璃片或单晶硅圆片作为基片，加工所述 上电极板和下电极板；可动硅结构组件加工步骤420，以双器件层SOI单晶硅圆片作为基 片，加工所述梁_质量块结构的可动硅结构组件；连接步骤430，将玻璃片作为基片加工的 上、下电极板与所述可动硅结构组件基于阳极键和方式连接；或者，单晶硅圆片作为基片加 工的上、下电极板与所述可动硅结构组件基于硅_硅键合方式连接。 图5为本发明所述一种具有对称结构的微机械差分电容加速度计的梁-质量块结 构可动硅结构组件100S的主要制备过程。 梁-质量块结构可动硅结构组件100S采用在圆片厚度方向上具有完全对称性的 双器件层SOI单晶硅圆片作为梁-质量块结构加工基片。为得到高度对称的梁-质量块结 构，在其制备过程中大量采用双面加工工艺，以保证作为加工基片的双器件层SOI单晶硅 圆片的正反两个工艺面上经历同样的工艺过程，并得到对称的工艺结果。在加工过程中，采
用两次单晶硅各向异性腐蚀在双器件层SOI单晶硅圆片的正面得到梁-质量块结构的多根
支撑梁，以及质量块便面的气体导流凹槽；在第二次各向异性腐蚀工艺中，双器件层SOI单晶硅圆片的埋氧层(BOX:Buried Oxides)作为硅各向异性腐蚀自停止层，因此梁的厚度可 以精确控制。 下面结合图5 (a)至图5 (h)具体进行说明 图5 (a)所示为制备100S的基片双器件层SOI单晶硅圆片1 ;双器件层SOI单晶硅 圆片l经过热氧化生长得到二氧化硅层，并经过光刻、刻蚀(腐蚀)工艺进行图形化后，在 双器件层SOI单晶硅圆片的正反面分别得到的如图5(b)所示二氧化硅掩模50和50'。以 如图5(b)所示50和50'为腐蚀掩模在TMAH溶液中进行硅腐蚀，得到本专利所述电容加速 度计的初始电容间隙51和51'。 在得到51和51'以后，去除二氧化硅腐蚀掩模50及50'。并进行第二次热氧化，在 基片的正反面得到二氧化硅层，并经过光刻、刻蚀(腐蚀)工艺进行图形化后，在双器件层 SOI单晶硅圆片的正反面分别得到的如图5(c)所示二氧化硅掩模52和52'。以52和52'为 腐蚀掩模在基片正反面表面进行硅腐蚀，采用的硅腐蚀剂为TMAH(tetramethyl ammonium hydroxide :四甲基氢氧化铵)溶液，腐蚀得到第一阶段梁结构54和54'，以及第一阶段质 量土央结构55和55'。 在得到54和54'以及55和55'以后，去除二氧化硅腐蚀掩模52及52'。并进行第三 次热氧化，在基片的正反面得到二氧化硅层，并经过光刻、刻蚀(腐蚀)工艺进行图形化后， 在双器件层S0I单晶硅圆片的正反面分别得到的如图5(d)所示二氧化硅掩模56和56'。以 52和52'为腐蚀掩模在基片正反面表面进行硅腐蚀，采用的硅腐蚀剂为TMAH(tetramethyl ammonium hydroxide :四甲基氢氧化铵)溶液，腐蚀得到梁结构8 (a-d)和8' (a-d)，以及 质量块结构55和55'。以及质量块上导流凹槽10和10'。在腐蚀过程中双器件层SOI单 晶硅圆片的两个二氧化硅绝缘层(埋氧层)起到腐蚀停层的作用，使得梁结构8(a-d)和 8' (a-d)的厚度精确可控。 在得到如图5(d)所示结构以后，去除腐蚀二氧化硅腐蚀掩模56及56'。并进行 第四次热氧化，在基片的正反面得到二氧化硅层，并经过光刻、刻蚀(腐蚀)工艺进行图形 化后，在双器件层SOI单晶硅圆片的正反面分别得到的如图5(e)所示二氧化硅窗口 59和 59' 。 二氧化硅窗口 59和59'为离子注入窗口或扩散窗口 ，进行了离子注入或表面预扩散是 为提高59和59'窗口内的硅表掺杂浓度以达到和金属能够形成欧姆接触的掺杂量级。图 形化基片的正反面的二氧化硅层同时得到二氧化硅材料的保护层如图5(e)中58及58'所 示，58和58'的厚度需要耐受TMAH腐蚀液长时间腐蚀，具体所需厚度由释放梁_质量块结 构100S需要进行硅腐蚀的时间决定。 在基片的正反面分别溅射并图形化金属层形成质量块上的可动电极金属层，如图 5(f)ll及ll'所示。金属层必须能够经受碱性腐蚀液，如TMAH溶液或氢氧化钾(KOH)溶解 中的长时间浸泡，一般采用铬(Cr)和金(Au)两种金属依次溅射形成。在基片的正反面依 次进行硅垂直刻蚀，形成如图5(f)所示的60及60'深槽。 将经过垂直刻蚀的基片在TMAH溶液中进行腐蚀。直到如图5 (g)梁8 (a-d)及梁 8' (a-d)下方的硅被腐蚀去除干净，使得梁-质量块结构100S得到释放，即得到可动的质
量块101。将释放后的梁-质量块结构ioos在氢氟酸中浸泡，氢氟酸腐蚀去除二氧化硅材
料的保护层58和58'如图5(h)所示。 在梁-质量块结构100S得到释放以后，通过氢氟酸腐蚀去除梁8(a-d)及梁
88' (a-d)四周，以及可动硅结构组件(梁-质量块结构)100S正面及反面的二氧化硅。得到多根单晶硅支撑梁8(a-d)及梁8' (a-d)。 参照图6，图6为玻璃电极盖板lOOGa的结构示意图。其中，30为基板，31a、31b、31c和31d为玻璃横向扛过载结构，32为基板上凹槽，33为金属驱动电极，34a、34b、34c和34d为绝缘阻挡块，36为电极引线，37为压焊电极。 图7(a) (g)为制备玻璃电极盖板100Ga(100Gb)的主要工艺步骤。图7 (a)所示为制备玻璃电极盖板的基材，抛光玻璃片。其特点在于，此玻璃片的热膨胀曲线和单晶硅的热膨胀曲线接近，以降低键合应力对器件造成的不良影响。 如图7(b)所示，通过腐蚀玻璃基片得到加速度计横向抗过载结构31b(31c)和31a(31d)，采用的腐蚀液为氢氟酸；如图7(c)所示在玻璃基片上继续进行氢氟酸得到金属电极凹槽61 ;如图7 (d)所示，溅射金属层62覆盖玻璃基片正面，金属层62 —般采用铬(Cr)和金(Au)两种金属依次溅射形成；如图7(e)所示，在金属层62上通过PECVD(等离子体化学气相沉积)分别依次生长二氧化硅和氮化硅层63;如图7(f)所示，通过光刻和氢氟酸(HF)腐蚀图形化氮化硅和二氧化硅层63，形成绝缘阻挡块34a(d)和34b (c)作为加速度计敏感轴向的抗过载结构，金属层62在氢氟酸腐蚀过程中充当腐蚀自停层；如图7(g)所示，通过光刻和金属腐蚀工艺图形化金属层62，形成金属驱动电极33，压焊电极37等金属图形。 梁-质量块结构的可动硅结构组件、玻璃上电极盖板100Ga和玻璃下电极盖板100Gb依次通过阳极键合方式相连接。 图8所示为左图为单晶硅电极盖板200Ga的正面和右图为单晶硅电极盖板200Ga的背面。其中，40为单晶硅基板，41a、41b、41c、41d为单晶硅横向扛过载结构，42为单晶硅凹槽，43为单晶硅盖板金属驱动电极，44a、44b、44c、44d为单晶硅盖板绝缘阻挡块，45为单晶硅盖板绝缘环，46为单晶硅盖板电极引线，47为单晶硅盖板压焊电极，48盖板背电极，49为电极绝缘层。 图9(a) (i)为制备玻璃电极盖板200Ga(200Gb)的主要工艺步骤。图9 (a)所示为制备玻璃电极盖板的基材，抛光单晶硅圆片。 如图9(b)所示，通过单晶硅圆片的腐蚀(刻蚀)得到加速度计横向抗过载结构41b(41c)和41a(41d)，可以采用硅各向异性腐蚀、硅各向同性腐蚀以及硅的干法刻蚀工艺；如图9(c)所示在硅基片上继续进行腐蚀(刻蚀)得到单晶硅凹槽42 ;如图9(d)所示，通过PECVD或者LPCVD (低压化学气相淀积)在单晶硅基片正面形成二氧化硅层65 ;
如图9(e)所示，经过光刻、氢氟酸腐蚀图形化二氧化硅层65得到单晶硅盖板绝缘环45和电极绝缘层49，此后在基片上通过溅射形成金属层66，在金属层66上通过PECVD(等离子体化学气相沉积)分别依次生长二氧化硅和氮化硅层67 ;如图9(f)所示，通过光刻和氢氟酸(HF)腐蚀图形化氮化硅和二氧化硅层67，形成绝缘阻挡块44a(d)和44b(c)作为加速度计敏感轴向的抗过载结构；如图9(g)所示，通过光刻和金属腐蚀工艺图形化金属层66，形成金属驱动电极43，压焊电极47等金属图形。如图9(h)所示，在单晶硅盖板背面进行涂胶、光刻工艺后得到光刻胶图形68，在单晶硅盖板背面进行金属溅射，得到不连续的金属层69。之后在丙酮中进行超声剥离，得到如图9(i)所示的盖板背电极48。
梁-质量块结构可动硅结构组件、单晶硅上电极盖板和单晶硅下电极盖板依次通
9过低温硅_硅键合技术形成加速度计。 以上对本发明所提供的一种差分式高精度加速度计的加工方法进行了详细介绍， 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用 于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的 思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为 对本发明的限制。
权利要求
一种差分式高精度加速度计的加工方法，所述加速度计包括自上而下依次连接的电极盖板、梁-质量块结构的可动硅结构组件、下电极盖板，其特征在于，所述方法包括如下步骤电极板加工步骤，采用玻璃片或单晶硅圆片作为基片，加工所述上电极板和下电极板；可动硅结构组件加工步骤，以双器件层SOI单晶硅圆片作为基片，加工所述梁-质量块结构的可动硅结构组件；连接步骤，将基片加工的上、下电极板与所述可动硅结构组件基于键和方式连接。
2. 根据权利要求1所述的加速度计的加工方法，其特征在于，所述可动硅结构组件加工步骤包括初始电容间距及键合区域获取步骤，在所述单晶硅圆片的正反两个抛光面上腐蚀出凹槽，得到敏感电容的初始电容间距并同时得到键合区域；器件层结构获取步骤，在单晶硅圆片正、反两面同时利用硅腐蚀剂进行每面两次硅腐蚀，形成器件层上的结构，包括多个弹性支撑梁、质量块、以及固支框架；可动电极金属层获取步骤，对所述单晶硅圆片进行热氧化，生成二氧化硅；并在热氧化后的单晶硅圆片正、反面进行二氧化硅图形化以形成金-硅接触窗口，对所述接触窗口硅表面进行掺杂，掺杂类型与所述单晶硅圆片本身掺杂类型相同；在掺杂后的单晶硅圆片正面和反面分别进行金属溅射，并且在硅片正、反面分别进行光刻并通过金属的腐蚀形成电极图形；垂直深刻蚀步骤，分别图形化位于单晶硅圆片正、反面的埋氧层，并分别从单晶硅圆片正、反面进行单晶硅圆片的垂直深刻蚀；梁-质量块结构释放步骤，腐蚀穿通深刻蚀后的单晶硅圆片，以释放梁-质量块结构；弹性支撑梁获取步骤，去除释放梁_质量块结构后的单晶硅圆片上的二氧化硅，以得到单晶硅材料的多个弹性支撑梁。
3. 根据权利要求2所述的加速度计的加工方法，其特征在于，所述器件层结构获取步骤中，所述硅腐蚀剂为四甲基氢氧化铵溶液。
4. 根据权利要求2所述的加速度计的加工方法，其特征在于，所述可动电极金属层获取步骤中，所述图形化金属层完全覆盖所述金_硅接触窗口 。
5. 根据权利要求2所述的加速度计的加工方法，其特征在于，所述垂直深刻蚀步骤中，所述垂直深刻蚀为电感耦合等离子体刻蚀。
6. 根据权利要求5所述的加速度计的加工方法，其特征在于，所述梁-质量块结构释放步骤中，所述穿通腐蚀方法为单晶硅各向异性腐蚀。
7. 根据权利要求1所述的加速度计的加工方法，其特征在于，当采用玻璃片作为基片时，所述上、下电极板与所述可动硅结构组件基于阳极键和方式连接；所述电极板加工步骤包括第一腐蚀步骤，腐蚀玻璃基片，得到的玻璃突起点作为加速度计非敏感轴向的加速度过载保护结构；金属溅射步骤，通过金属溅射在玻璃基片上形成金属层；二氧化硅、氮化硅生长步骤，层通过等离子体增强型化学气相淀积在所述金属层上生长二氧化硅层；之后，同样通过等离子体增强型化学气相淀积在二氧化硅层上生长氮化硅 层；第二腐蚀步骤，将氮化硅层以及二氧化硅层作为腐蚀停止层，腐蚀穿通所述氮化硅层 以及二氧化硅层，得到二氧化硅及氮化硅材料的突起点，所述突起点为所述加速度计敏感 轴向的加速度过载保护结构；第三腐蚀步骤，腐蚀所述金属层，形成所述电极板的检测_驱动电极、电信号引出线以 及压焊电极。
8. 根据权利要求7所述的加速度计的加工方法，其特征在于，所述第二腐蚀步骤中，所 述穿通腐蚀方法为单晶硅各向异性腐蚀。
9. 根据权利要求l所述的加速度计的加工方法，其特征在于，当采用单晶硅圆片作为 基片时，所述上、下电极板与所述可动硅结构组件基于硅-硅键和方式连接；所述电极板加 工步骤包括第一腐蚀步骤，腐蚀单晶硅圆片，得到的单晶硅突起点作为加速度计非敏感轴向的加 速度过载保护结构；图形氧化层获取步骤，对单晶硅圆片进行热氧化，并通过光刻、腐蚀工艺图形化氧化层；溅射步骤，通过金属溅射在单晶硅圆片上溅射形成金属层，并通过光刻、腐蚀图形化金 属层，形成检测_驱动电极、电信号弓I出线，以及压焊电极；二氧化硅、氮化硅生长步骤，通过等离子体增强型化学气相淀积在所述金属层上生长 二氧化硅，之后，同样通过等离子体增强型化学气相淀积在二氧化硅层上生长氮化硅层；第二腐蚀步骤，通过光刻、腐蚀氮化硅层以及二氧化硅层，得到的二氧化硅及氮化硅材 料的突起点，所述突起点为加速度计敏感轴向的加速度过载保护结构。
全文摘要
本发明公开了一种差分式高精度加速度计的加工方法，加速度计包括自上而下依次连接的电极盖板、梁-质量块结构的可动硅结构组件、下电极盖板，该方法包括采用玻璃片或单晶硅圆片作为基片，加工所述上电极板和下电极板；以双器件层SOI单晶硅圆片作为基片，加工所述梁-质量块结构的可动硅结构组件；将基片加工的上、下电极板与所述可动硅结构组件基于键和方式连接。本发明采用一片单晶硅即完成了可动硅结构组件的加工，避免了通常采用的高温硅-硅键合工艺制备可动硅结构组件，降低了工艺难度，降低了最高工艺温度，消除了硅-硅键合引入的键合应力问题。并且，梁-质量块结构具有通用性。
文档编号B81B7/02GK101786593SQ20101003434
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者胡启方, 郝一龙, 高成臣 申请人:北京大学