一种薄悬臂梁压阻式加速度计及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种薄悬臂梁压阻式加速度计及其制造方法。
【背景技术】
[0002]压阻式加速度传感器是传感器的一种，可以分为系统反馈和导航仪器两种。前者是用于控制系统作为加速度信号反馈之用，后者是检测导航仪器的加速度。
[0003]目前压阻式加速度计均采用悬臂梁结构，通过湿法腐蚀方式形成质量块与梁结构，腐蚀后梁的厚度无法达到lum，厚度不能精确控制，如采用电化学方式腐蚀又增加了工艺步骤且会在工艺中带来不必要的污染。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种薄悬臂梁压阻式加速度计及其制造方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了如下的技术方案:
[0006]—种薄悬臂梁压阻式加速度计，其包括玻璃、顶硅层、底硅层和氧化层；所述顶硅层设置在所述玻璃的上表面，所述顶硅层与所述玻璃之间通过阳极键合；所述顶硅层和所述底硅层之间设置有氧化层。
[0007]进一步地，所述的顶硅层、氧化层和底硅层均由SOI型硅片形成。
[0008]进一步地，所述的玻璃通过键合与SOI型硅片的顶硅层进行阳极键合。
[0009]进一步地，所述的顶硅层过湿法腐蚀形成质量块的位移空间。
[0010]进一步地，所述的底硅层和氧化层通过干法刻蚀形成质量块。
[0011]本发明的另一方面提供了一种薄悬臂梁压阻式加速度计的制造方法，其包括如下的步骤:
[0012]S1、对SOI型硅片进行清洗和一次氧化和氮化硅沉积，在SOI型硅片的上下表面分别生成二氧化硅层和氮化硅层；
[0013]S2、对玻璃进行溅射金属铬，光刻腐蚀形成金属铬掩膜，通过湿法腐蚀玻璃，形成振幅空间；
[0014]S3、通过阳极键合使玻璃与SOI型硅片的顶硅层进行键合连接；
[0015]S4、通过湿法腐蚀相结合在SOI型硅片的下表面去掉底硅层，露出二氧化硅层；
[0016]S5、根据传感区内敏感电阻的欧姆接触区对二氧化硅进行光刻形成欧姆接触区注入孔，通过大束流注入机向欧姆接触区注入孔内的N型单晶硅片上注入硼，形成欧姆接触区；
[0017]S6、根据加速度计悬臂梁敏感位置对二氧化硅层进行光刻形成敏感电阻注入孔掩膜，通过干法刻蚀二氧化硅形成注入窗口 ；
[0018]S7、通过大束流注入机向注入窗口内的N型单晶硅片上注入硼，形成敏感电阻区；
[0019]S8、进行退火，沉积形成二氧化硅绝缘层
[0020]S9、对欧姆接触区进行刻蚀，形成欧姆接触孔；
[0021]S10、进行溅射金属铝；
[0022]S11、通过光刻形成光刻胶掩膜，刻蚀裸露出来的铝，形成铝引线和电极；
[0023]S12、根据加速度计所对应的悬臂梁结构进行光刻，形成悬臂梁结构区、质量块区和释放区，并用干法刻蚀去除释放区的二氧化硅层，露出悬臂梁结构释放区；
[0024]S13、通过干法刻蚀释放区，形成悬臂梁结构；
[0025]S14、最后进行封装、压焊和性能测试。
[0026]本发明所达到的有益效果是:
[0027]本发明提供的薄悬臂梁压阻式加速度计，解决了通过湿法腐蚀方式形成质量块与梁结构的方法，腐蚀后梁的厚度无法达到lum，厚度不能精确控制，采用电化学方式腐蚀会增加工艺步骤且会在工艺中带来污染的问题。本发明将SOI硅片结构与加速度计结构设计相结合，通过对SOI高精度的顶硅层刻蚀形成薄悬臂梁；本发明薄悬臂梁压阻式加速度计可根据SOI顶硅层定制厚度即悬臂梁的厚度来控制薄悬臂梁压阻式加速度计的量程和谐振频率，同时又能缩小薄悬臂梁压阻式加速度计的整体尺寸，使薄悬臂梁压阻式加速度计具有抗过载能力强，可靠性尚，体积小的特点，并提尚其灵敏度及频率响应。
【附图说明】
[0028]附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0029]图1是本发明实施例1薄悬臂梁压阻式加速度计的结构示意图；
[0030]图2是本发明实施例1薄悬臂梁压阻式加速度计中去掉顶硅层的结构示意图；
[0031]图3是是本发明实施例2的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0033]实施例1:
[0034]如图1和图2所示，一种薄悬臂梁压阻式加速度计，其包括玻璃1、顶硅层2、底硅层3和氧化层4 ;所述顶硅层2设置在所述玻璃I的上表面，所述顶硅层2与所述玻璃I之间通过阳极键合；所述顶硅层2和所述底硅层3之间设置有氧化层4。
[0035]在本实施例中，所述的顶娃层2、氧化层4和底娃层3均由SOI型娃片形成。
[0036]在本实施例中，所述的玻璃I通过键合与SOI型硅片的顶硅层2进行阳极键合。
[0037]在本实施例中，所述的顶硅层2过湿法腐蚀形成质量块的位移空间。
[0038]在本实施例中，所述的底硅层3和氧化层4通过干法刻蚀形成质量块。
[0039]实施例2:
[0040]如图3所示，一种薄悬臂梁压阻式加速度计的制造方法，其包括如下的步骤:
[0041]S1、对SOI型硅片进行清洗和一次氧化和氮化硅沉积，在SOI型硅片的上下表面分别生成二氧化硅层和氮化硅层；
[0042]S2、对玻璃进行溅射金属铬，光刻Ml版腐蚀形成金属铬掩膜，通过湿法腐蚀玻璃，形成振幅空间；
[0043]S3、通过阳极键合使玻璃与SOI型硅片的顶硅层进行键合连接；
[0044]S4、通过湿法腐蚀相结合在SOI型硅片的下表面去掉底硅层，露出二氧化硅层；
[0045]S5、根据传感区内敏感电阻的欧姆接触区对二氧化硅进行光刻M2版腐蚀形成欧姆接触区注入孔，通过大束流注入机向欧姆接触区注入孔内的N型单晶硅片上注入硼，形成欧姆接触区；
[0046]S6、根据加速度计悬臂梁敏感位置对二氧化硅层进行光刻M3版形成敏感电阻注入孔掩膜，通过干法刻蚀二氧化硅形成注入窗口 ；
[0047]S7、通过大束流注入机向注入窗口内的N型单晶硅片上注入硼，形成敏感电阻区；
[0048]S8、进行退火，沉积形成二氧化硅绝缘层
[0049]S9、光刻M4版，对欧姆接触区进行刻蚀，形成欧姆接触孔；
[0050]S10、进行溅射金属铝；
[0051]S11、通过光刻M5版形成光刻胶掩膜，刻蚀裸露出来的铝，形成铝引线和电极；
[0052]S12、根据加速度计所对应的悬臂梁结构进行光刻M6版，形成悬臂梁结构区、质量块区和释放区，并用干法刻蚀去除释放区的二氧化硅层，露出悬臂梁结构释放区；
[0053]S13、通过干法刻蚀释放区，形成悬臂梁结构；
[0054]S14、最后进行封装、压焊和性能测试。
[0055]由于SOI衬底中间有氧化层，所以腐蚀深度可控制的十分精确，从而大幅度提高其性能，可以大幅度减小芯片尺寸，同时不会带来污染。
[0056]本发明提供的薄悬臂梁压阻式加速度计，解决了通过湿法腐蚀方式形成质量块与梁结构的方法，腐蚀后梁的厚度无法达到lum，厚度不能精确控制，采用电化学方式腐蚀会增加工艺步骤且会在工艺中带来污染的问题。本发明将SOI硅片结构与加速度计结构设计相结合，通过对SOI高精度的顶硅层刻蚀形成薄悬臂梁；本发明薄悬臂梁压阻式加速度计可根据SOI顶硅层定制厚度即悬臂梁的厚度来控制薄悬臂梁压阻式加速度计的量程和谐振频率，同时又能缩小薄悬臂梁压阻式加速度计的整体尺寸，使薄悬臂梁压阻式加速度计具有抗过载能力强，可靠性尚，体积小的特点，并提尚其灵敏度及频率响应。
[0057]最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种薄悬臂梁压阻式加速度计，其特征在于，包括玻璃、顶硅层、底硅层和氧化层；所述顶硅层设置在所述玻璃的上表面，所述顶硅层与所述玻璃之间通过阳极键合；所述顶硅层和所述底硅层之间设置有氧化层。2.根据权利要求1所述的一种薄悬臂梁压阻式加速度计，其特征在于，所述的顶硅层、氧化层和底硅层均由SOI型硅片形成。3.根据权利要求1所述的一种薄悬臂梁压阻式加速度计，其特征在于，所述的玻璃通过键合与SOI型硅片的顶硅层进行阳极键合。4.根据权利要求1所述的一种薄悬臂梁压阻式加速度计，其特征在于，所述的顶硅层过湿法腐蚀形成质量块的位移空间。5.根据权利要求1所述的一种薄悬臂梁压阻式加速度计，其特征在于，所述的底硅层和氧化层通过干法刻蚀形成质量块。6.一种如权利要求1?5所述的薄悬臂梁压阻式加速度计的制造方法，其特征在于，包括以下步骤: S1、在SOI型硅片的上、下表面分别生成二氧化硅层和氮化硅层； S2、对玻璃进行溅射金属铬，光刻腐蚀形成金属铬掩膜，通过湿法腐蚀玻璃，形成振幅空间； S3、通过阳极键合使玻璃与SOI型硅片的顶硅层进行键合连接； S4、在SOI型娃片的下表面去掉底娃层，露出二氧化娃层；S5、根据传感区内敏感电阻的欧姆接触区对二氧化硅层进行光刻形成欧姆接触区注入孔，向欧姆接触区注入孔内的N型单晶硅片上注入硼，形成欧姆接触区； S6、根据加速度计悬臂梁敏感位置对二氧化硅层进行光刻形成敏感电阻注入孔掩膜，通过干法刻蚀二氧化硅形成注入窗口；S7、向注入窗口内的N型单晶硅片上注入硼，形成敏感电阻区；S8、进行退火，沉积形成二氧化硅绝缘层S9、对欧姆接触区进行刻蚀，形成欧姆接触孔； S10、进行溅射金属铝； S11、通过光刻形成光刻胶掩膜，刻蚀裸露出来的铝，形成铝引线和电极； S12、根据加速度计所对应的悬臂梁结构进行光刻，形成悬臂梁结构区、质量块区和释放区，并用干法刻蚀去除释放区的二氧化硅层，露出悬臂梁结构释放区； S13、通过干法刻蚀释放区，形成悬臂梁结构； S14、进行封装、压焊和性能测试。
【专利摘要】本发明公开了一种薄悬臂梁压阻式加速度计，其包括玻璃、顶硅层、底硅层和氧化层；所述顶硅层设置在所述玻璃的上表面，所述顶硅层与所述玻璃之间通过阳极键合；所述顶硅层和所述底硅层之间设置有氧化层。本发明还公开了一种薄悬臂梁压阻式加速度计的制造方法。本发明提供的薄悬臂梁压阻式加速度计，解决了通过湿法腐蚀方式形成质量块与梁结构的方法，腐蚀后梁的厚度无法达到1um，厚度不能精确控制，采用电化学方式腐蚀会增加工艺步骤且会在工艺中带来污染的问题。本发明具有抗过载能力强，可靠性高，体积小的特点，并提高其灵敏度及频率响应。
【IPC分类】G01P15/12
【公开号】CN105137119
【申请号】CN201510460594
【发明人】付博
【申请人】无锡壹资半导体科技有限公司
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月31日