[发明专利]电容式微加速度传感器及其单片制作方法

权利要求书

1.一种电容式微加速度传感器单片制作方法，其特征在于，至少包括：

1）提供一双器件层SOI基片，该基片由下向上依次包括第一单晶硅器件层、第一埋层氧化硅、中间体硅层、第二埋层氧化硅、以及第二单晶体硅器件层；

2）对所述基片进行双面光刻，在所述的第一单晶硅器件层和第二单晶硅器件层上分别形成对称的上直支撑梁、下直支撑梁、上支撑梁锚区、下支撑梁锚区、上固定电极板、下固定电极板、以及释放通孔结构图形；

3）利用光刻胶作为掩膜，对所述步骤2）中的结构图形进行ICP干法刻蚀，刻蚀深度分别到达所述的第一埋层氧化硅和第二埋层氧化硅，以形成所述的上直支撑梁、下直支撑梁、上支撑梁锚区、下支撑梁锚区、上固定电极板、下固定电极板、以及释放通孔结构，然后除去光刻胶；

4）在暴露出的所述第一埋层氧化硅和第二埋层氧化硅表面进行光刻，以形成弹性梁、以及可动质量块的结构图形；

5）利用光刻胶作为掩膜，对所述步骤4）中的结构图形进行RIE刻蚀，将所述第一埋层氧化硅和第二埋层氧化硅刻蚀至所述中间体硅层；

6）继续以光刻胶作为掩膜，利用ICP干法刻蚀对所述中间体硅层进行预定深度的刻蚀，以形成双面对称的所述弹性梁和可动质量块雏形，并去除光刻胶；

7）在所述基片双面热氧化生长一层SiO₂保护层，然后对所述基片进行双面光刻，开出硅的各向异性腐蚀窗口图形；

8）利用光刻胶作为掩膜，将所述各向异性腐蚀窗口图形的SiO₂保护层去除以形成硅的各向异性腐蚀窗口，并去除光刻胶；

9）以所述SiO₂保护层作为腐蚀掩蔽层，利用各向异性腐蚀方法对所述中间体硅层进行腐蚀，直至所述弹性梁形成，同时腐蚀形成所述的上、下直支撑梁；

10）利用湿法或者干法各向同性腐蚀工艺移除各个区域中暴露出的所述的第一埋层氧化硅和第二埋层氧化硅，以释放出所述的上固定电极板、下固定电极板、弹性梁、以及可动质量块结构，并形成加速度传感器的可动电容间隙；

11）在所述基片的第一单晶硅器件层、中间体硅层和第二单晶硅器件层上分别制备金属层，以实现加速度传感器的电极引出。

2.根据权利要求1所述的电容式微加速度传感器单片制作方法，其特征在于：所述第一单晶硅器件层、所述中间体硅层、以及所述第二单晶体硅器件层均采用<100>晶向硅片，光刻时必须严格对准<110>晶向。

3.根据权利要求1所述的电容式微加速度传感器单片制作方法，其特征在于：所述第一单晶硅器件层和第二单晶体硅器件层的厚度相同，且所述上、下直支撑梁的厚度取决于所述第一单晶硅器件层或第二单晶体硅器件层的厚度。

4.根据权利要求1所述的电容式微加速度传感器单片制作方法，其特征在于：所述第一埋层氧化硅和第二埋层氧化硅的厚度相同，且所述可动电容间隙取决于所述第一埋层氧化硅或第二埋层氧化硅的厚度。

5.根据权利要求1所述的电容式微加速度传感器单片制作方法，其特征在于：所述可动质量块以及各该弹性梁均位于中间体硅层上；所述上、下固定电极板分别位于所述的第二单晶硅器件层和第一单晶硅器件层；各该上支撑梁锚区和各该上直支撑梁位于所述的第二单晶硅器件层；各该下支撑梁锚区和各该下直支撑梁位于所述第一单晶硅器件层。

6.根据权利要求1所述的电容式微加速度传感器单片制作方法，其特征在于：所述步骤9）中利用KOH溶液各向异性腐蚀所述中间体硅层来释放所述弹性梁。

7.根据权利要求1所述的电容式微加速度传感器单片制作方法，其特征在于：所述步骤10）中湿法腐蚀时采用HF溶液或BOE溶液，或干法腐蚀时采用HF蒸气。

8.根据权利要求1所述的电容式微加速度传感器单片制作方法，其特征在于：所述步骤11）中金属层的制备采用溅射法或蒸镀法。

9.根据权利要求9所述的电容式微加速度传感器单片制作方法，其特征在于：所述金属层的材质为Al、Au、或Ni。