[发明专利](111)单硅片集成的三轴微机械加速度传感器及制作方法

权利要求书

1.一种(111)单硅片集成的三轴微机械加速度传感器，其特征在于，所述(111)单硅片集成的三轴微机械加速度传感器包括：(111)单硅片和均集成于所述(111)单硅片上的X轴、Y轴和Z轴方向的三个相互独立的加速度传感单元，所述X轴、Y轴和Z轴方向的加速度传感单元集成于所述(111)单硅片的同一表面上；其中，

所述X轴方向的加速度传感单元和所述Y轴方向的加速度传感单元的结构相同，均包括第一悬臂梁、位于所述第一悬臂梁上的第一压力敏感电阻和位于所述第一悬臂梁两侧的第一可动间隙；所述X轴方向的加速度传感单元和所述Y轴方向的加速度传感单元的彼此相互垂直分布，且其敏感方向在所述(111)单硅片的平面方向；所述X轴方向的加速度传感单元和所述Y轴方向的加速度传感单元内的所述第一压力敏感电阻分别相互连接成检测电路；

所述Z轴方向的加速度传感单元包括第二悬臂梁、位于所述第二悬臂梁上的第二压力敏感电阻、位于所述(111)单硅片表面的参考电阻和位于所述第二悬臂梁下表面与所述(111)单硅片之间的第二可动间隙；所述Z轴方向的加速度传感单元的敏感方向为所述(111)单硅片的垂直方向；所述第二压力敏感电阻与所述参考电阻相互连接成检测电路。

2.根据权利要求1所述的(111)单硅片集成的三轴微机械加速度传感器，其特征在于：所述第二悬臂梁的长度方向为<211>晶向，所述第二悬臂梁与所述X轴方向的加速度传感单元内的所述第一悬臂梁及所述Y轴方向的加速度传感单元内的所述第一悬臂梁的夹角均为45°。

3.根据权利要求1或2所述的(111)单硅片集成的三轴微机械加速度传感器，其特征在于：所述X轴方向的加速度传感单元和所述Y轴方向的加速度传感单元均包括两根所述第一悬臂梁，每根所述第一悬臂梁上均设有两个所述第一压力敏感电阻；所述X轴方向的加速度传感单元和所述Y轴方向的加速度传感单元的四个所述第一压力敏感电阻分别连接成惠斯通全桥检测电路。

4.根据权利要求3所述的(111)单硅片集成的三轴微机械加速度传感器，其特征在于：所述X轴方向的加速度传感单元和所述Y轴方向的加速度传感单元内的两根所述第一悬臂梁均分别一端固支于所述(111)单硅片上，且一根所述第一悬臂梁的固支端与另一根所述第一悬臂梁固支端的相对端相邻，所述第一压力敏感电阻分别位于所述第一悬臂梁的固支端。

5.根据权利要求1或2所述的(111)单硅片集成的三轴微机械加速度传感器，其特征在于：所述Z轴方向的加速度传感单元包括一根第二悬臂梁、两个第二压力敏感电阻和两个参考电阻；所述第二压力敏感电阻与所述参考电阻连接成惠斯通半桥检测电路。

6.根据权利要求5所述的(111)单硅片集成的三轴微机械加速度传感器，其特征在于：所述第二悬臂梁一端固支于所述(111)单硅片上，所述第二压力敏感电阻位于所述第二悬臂梁的固支端。

7.一种(111)单硅片集成的三轴微机械加速度传感器的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)提供一(111)单硅片；采用离子注入的方法在所述(111)单硅片上制作压力敏感电阻和参考电阻；

2)在形成有所述压力敏感电阻和参考电阻的所述(111)单硅片表面制作表面钝化保护层；

3)利用两步硅深度反应离子刻蚀工艺在所述(111)单硅片上间隔的制作多个释放窗口，所述释放窗口勾勒出所需的第一悬臂梁和第二悬臂梁的轮廓；

4)在所述释放窗口内沉积钝化材料作为侧壁钝化保护层；

5)利用反应离子刻蚀工艺去除所述释放窗口底部的钝化保护层，然后再利用硅深度反应离子刻蚀工艺继续向下刻蚀；

6)利用湿法刻蚀工艺横向腐蚀所述(111)单硅片，释放所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁；

7)制作引线孔，并形成引线和焊盘。

8.根据权利要求7所述的(111)单硅片集成的三轴微机械加速度传感器的制作方法，其特征在于：在步骤2)中，利用LPCVD工艺依次沉积低应力氮化硅和TEOS氧化硅的方法制作表面钝化保护层。