[发明专利]一种单弹性梁叉指电容角速度计及制备方法

权利要求书

1.一种单弹性梁叉指电容角速度计，包括基底（7）以及设置于基底（7）上的结构层，所述结构层包括中部的中心锚点（6）以及与中心锚点（6）连接的多个功能部，每个功能部包括弹性梁（3）、质量块（4）、梳齿动轭（5）、多个极板组（2）和外锚点（1），其特征在于：所述中心锚点（6）和所述每个功能部均包括垂直沉积交替叠加的多层介质层和多层金属层，相邻金属层之间通过钨塞连接，所述结构层的最外层设置有钝化层（15）。

2.根据权利要求1所述的一种单弹性梁叉指电容角速度计，其特征在于：所述多个功能部为四个，沿圆周方向均匀分布；

所述弹性梁（3）连接所述中心锚点（6）和所述质量块（4），所述质量块（4）连接梳齿动轭（5），梳齿动轭（5）与所述外锚点（1）之间设置多个极板组（2），

所述极板组（2）包括呈梳齿状排列的第一极板（21）、第二极板（22）和第三极板（23），所述第一极板（21）和第二极板（22）均与所述外锚点（1）连接，所述第三极板（23）与所述梳齿动轭（5）连接，第三极板（23）位于第一极板（21）与第二极板（22）之间的空隙中。

3.根据权利要求2所述的一种单弹性梁叉指电容角速度计，其特征在于：所述第一极板（21）的结构层自底层向上依次为第一介质层（8）、第一金属层（9）、第二介质层（10）、第二金属层（12）、第三介质层（13）和钝化层（15），所述第一金属层（9）和第二金属层（12）由设置于第二介质层（10）中的第一钨塞（11）连接；

所述第二极板（22）的结构层自底层向上依次为第一介质层（8）、第二介质层（10）、第三介质层（13）、第三金属层（14）和钝化层（15）；

所述第三极板（23）、弹性梁（3）、质量块（4）、梳齿动轭（5）和中心锚点（6）的结构层自底层向上依次为第一介质层（8）、第一金属层（9）、第二介质层（10）、第二金属层（12）、第三介质层（13）、第三金属层（14）和钝化层（15），所述第一金属层（9）和第二金属层（12）由设置于第二介质层（10）中的第一钨塞（11）连接，所述第二金属层（12）和第三金属层（14）由设置于第三介质层（13）中的第二钨塞（16）连接。

4.根据权利要求3所述的一种单弹性梁叉指电容角速度计，其特征在于：所述第一极板（21）、第二极板（22）、第三极板（23）、弹性梁（3）、质量块（4）、梳齿动轭（5）和中心锚点（6）的结构层上形成有多个垂直于所述基底（7）的侧墙（17），所述侧墙（17）由所述钝化层（15）的上表面延伸至所述基底（7）的上表面。

5.根据权利要求3或4所述的一种单弹性梁叉指电容角速度计，其特征在于：所述第一极板（21）、第二极板（22）、第三极板（23）、弹性梁（3）、质量块（4）、梳齿动轭（5）和中心锚点（6）的结构层下部的所述基底（7）上设置有悬空结构（18）。

6.根据权利要求5所述的一种单弹性梁叉指电容角速度计，其特征在于：所述悬空结构（18）在宽度方向上由所述基底（7）的一侧向另一侧延伸，且所述悬空结构（18）的宽度小于所述基底（7）的宽度；所述悬空结构（18）在高度方向上由所述基底（7）的上表面向下表面延伸，且所述悬空结构（18）的高度小于所述基底（7）的高度。

7.根据权利要求3或4所述的一种单弹性梁叉指电容角速度计，其特征在于：所述外锚点（1）包括中部的凹陷部（19）和凹陷部（19）外围的凸出部（20）；

所述凸出部（20）的结构层自底层向上依次为第一介质层（8）、第二介质层（10）、第三介质层（13）、第三金属层（14）和钝化层（15）；

所述凹陷部（19）的结构层自底层向上依次为第一介质层（8）、第一金属层（9）、第二介质层（10）、第二金属层（12）和第三介质层（13），所述第一金属层（9）和第二金属层（12）由设置于第二介质层（10）中的第一钨塞（11）连接。

8.根据权利要求1所述的一种单弹性梁叉指电容角速度计，其特征在于：所述基底（7）为硅基底。

9.一种单弹性梁叉指电容角速度计的制备方法，其特征在于：采用CMOS DPTM混合信号工艺制备如权利要求1至8任一项所述的单弹性梁叉指电容角速度计。

10.根据权利要求9所述的一种单弹性梁叉指电容角速度计的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：

步骤1、在基底（7）上淀积介质材料，得到第一介质层（8）；

步骤2、在第一介质层（8）上淀积第一金属，然后采用第一掩膜版（31）对淀积的第一金属进行光刻得到第一金属层（9）；第一掩膜版（31）上设置第一掩膜版释放孔（311），第一金属层（9）通过第一掩膜版（31）形成第一金属层释放孔（91）；

步骤3、在第一金属层（9）上淀积介质材料，得到第二介质层（10）；

步骤4、在第二介质层（10）上采用第一钨塞掩膜版（32）做通孔，并在通孔中填充用于连接第一金属层（9）和第二金属层（12）的第一钨塞（11）；

步骤5、在第二介质层（10）上淀积第二金属，然后采用第一掩膜版（31）对淀积的第二金属进行光刻得到第二金属层（12），第一金属层（9）和第二金属层（12）通过第一钨塞（11）相连；第一掩膜版（31）上设置第一掩膜版释放孔（311），第二金属层（12）上通过第一掩膜版（31）形成第二金属层释放孔（121）；

步骤6、在第二金属层（12）上淀积介质材料，得到第三介质层（13）；在第三介质层（13）上采用第二钨塞掩膜版（33）做通孔，并在通孔中填充第二钨塞（16）；

步骤7、在第三介质层（13）上淀积第三金属，然后采用第二掩膜版（34）对淀积的第三金属进行光刻得到第三金属层（14）；

步骤8、采用钝化层掩膜版（35）在第三金属层（14）上表面形成钝化层（15），钝化层掩膜版（35）设置有钝化层掩膜版释放孔（351）；

步骤9、利用第三金属层（14）作掩膜版进行干法刻蚀除去没有金属覆盖的介质材料直到到达基底（7），形成垂直于基底（7）的侧墙（17）；

步骤10、进行各向同性离子刻蚀，以在基底（7）上形成悬空结构（18）。