[发明专利]膜片上FBAR结构的微加速度计

权利要求书

1.膜片上FBAR结构的微加速度计，其特征在于：包括惯性力敏结构、检测元件和复合薄膜，复合薄膜用于连接惯性力敏结构和检测元件，惯性力敏结构位于复合薄膜的下方，检测元件位于复合薄膜的上方；惯性力敏结构包括Si质量块、Si基座与空腔；Si质量块设置于复合薄膜底部的中心区域，Si基座呈环状设置于复合薄膜底部的边沿区域，Si质量块、Si基座与复合薄膜之间形成空腔，即Si基座包围Si质量块，Si质量块、Si基座被空腔隔开，Si质量块和空腔上面对应的复合薄膜为弹性膜片区域；检测元件包括FBAR、引线、焊盘，FBAR通过引线与焊盘连接。

2.根据权利要求1所述的膜片上FBAR结构的微加速度计，其特征在于：所述FBAR包括有压电振荡堆，压电振荡堆位于空腔上面对应的弹性膜片区域上面，弹性膜片区域为复合膜片的应力集中部分；压电振荡堆由下到上依次包括底电极、压电层、顶电极，底电极紧贴设置于弹性膜片区域上面，压电层底面的一部分紧贴底电极上面，压电层底面的另一部分向弹性膜片区域中心方向包覆底电极侧面并延伸至紧贴弹性膜片区域上面，顶电极底面的一部分紧贴压电层的上面，顶电极底面的另一部分向弹性膜片区域中心方向包覆压电层侧面并延伸至弹性膜片区域上面。

3.根据权利要求1所述的膜片上FBAR结构的微加速度计，其特征在于：所述FBAR的压电振荡堆的数量≥1。

4.根据权利要求1所述的膜片上FBAR结构的微加速度计，其特征在于：所述引线包括底电极引线与顶电极引线，焊盘包括底电极焊盘与顶电极焊盘，FBAR的底电极通过底电极引线与底电极焊盘连接，FBAR的顶电极通过顶电极引线与顶电极焊盘连接。

5.根据权利要求4所述的膜片上FBAR结构的微加速度计，其特征在于：所述底电极焊盘、顶电极焊盘均设置于Si基座对应支撑的复合薄膜上面。

6.根据权利要求2所述的膜片上FBAR结构的微加速度计，其特征在于：所述检测元件通过三次沉积和图形化工艺形成，具体为：第一次，底电极、底电极引线及底电极焊盘在底电极层进行沉积和图形化时形成；第二次，压电层在压电层进行沉积和图形化时形成；第三次，顶电极、顶电极引线及顶电极焊盘在顶电极层进行沉积和图形化时形成。

7.根据权利要求1所述的膜片上FBAR结构的微加速度计，其特征在于：所述Si质量块为半径r1的圆的内切正多边形的柱体结构，柱体结构的高度为h1；所述弹性膜片为半径r2、高度h2的圆盘，r1＜r2。

8.根据权利要求7所述的膜片上FBAR结构的微加速度计，其特征在于：所述Si质量块位于弹性膜片区域中心的下方，Si质量块的中心轴线与弹性膜片区域的中心轴线重合。

9.根据权利要求7所述的膜片上FBAR结构的微加速度计，其特征在于：所述Si基座是高度为h3的硅片，h3大于h1，所述Si质量块在纵向上的运动范围为[0，（h3-h1）]。

10.根据权利要求1所述的膜片上FBAR结构的微加速度计，其特征在于：所述空腔是通过对硅衬底背面二次刻蚀形成的，具体刻蚀过程为：首先，对硅衬底背面图形化形成刻蚀窗口，通过刻蚀窗口第一次背面刻蚀确定Si质量块的高度与空腔的形状；对第一次刻蚀后形成的具有凹槽的硅衬底进行第二次背面刻蚀，确定空腔的深度、Si质量块的形状；Si基座、Si质量块形成后，Si基座、Si质量块和复合薄膜之间的空间构成空腔，空腔内填充空气。

11.根据权利要求10所述的膜片上FBAR结构的微加速度计，其特征在于：所述空腔的顶壁面还用于形成FBAR的声波反射界面。

12.根据权利要求2所述的膜片上FBAR结构的微加速度计，其特征在于：所述复合薄膜包括SiO₂层和Si₃N₄层，SiO₂层与Si质量块、Si基座连接，Si₃N₄层位于SiO₂层上面，SiO₂层与Si₃N₄层的厚度之和为h2。