[发明专利]新的氮化硅阻隔三轴陀螺仪工艺

摘要

一种新的氮化硅阻隔三轴陀螺仪工艺，该陀螺仪包括下基板，硅外延可动结构层和上基板，其制造方法提供两片硅衬底及外延层作为电极板和通道的技术，可实现金属基板作为检测电极的电信号检测，并且在两片硅衬底上实现对外延片的键和，实现密封腔体内部电性结构和腔体外部电性外连结构的连接。金属基板的一部分作为检测极板，与可动结构层之间形成固定高度的空腔，空腔的高度和图形由特定的光刻和蚀刻程序定义，氮化硅层作为绝缘层材料，也同时作为空腔湿法蚀刻释放时的阻隔层。可动结构通过接触锚点与金属基板形成互联起到导通的作用。本发明具有工艺步骤少，便于控制的优点。

主权项

1.一种氮化硅阻隔三轴陀螺仪的制造方法，其特征在于：一种氮化硅阻隔三轴陀螺仪，包括下基板，硅外延可动结构层和上基板，其中，所述下基板包括底层硅衬底，在底层硅衬底上的底层氧化隔离层，在所述底层氧化隔离层上的底层金属走线，在所述底层金属走线和所述底层氧化隔离层上的氮化硅隔离层，在所述氮化硅隔离层上的上层金属走线，在所述氮化硅隔离层和上层金属走线上的上层氧化隔离层；所述硅外延可动结构层位于所述下基板的上部，包括硅外延层，所述硅外延层中部具有梳齿结构，所述梳齿结构与下基板之间具有空隙，所述硅外延层上还具有金属互联窗口；所述上基板位于硅外延可动结构层的上部，包括顶层硅衬底，所述顶层硅衬底包括一定深度的凹槽，所述凹槽面对所述梳齿结构，利用位于凹槽两侧的突起，通过键合密封，与所述梳齿结构形成真空腔体；其下基板，硅外延可动结构层和上基板的制造方法，包括如下步骤：步骤1.清洗底层硅衬底，为后面的光刻或是沉积工艺提供无杂质的表面；步骤2：在底层硅衬底上生长一层底层氧化隔离层，再对所述底层氧化隔离层进行一次清洗，沉积底层金属层，然后通过光刻的方式在底层金属层上做出图形，并基于该图形，对金属层进行蚀刻出图形，得到底层金属走线；步骤3：在底层金属走线和底层氧化隔离层上生长一层氮化硅隔离层，所述氮化硅隔离层覆盖整个硅片的上表面，通过光刻的方式在氮化硅隔离层上做出图形，并基于该图形，对氮化硅隔离层进行蚀刻出图形，得到露出底层金属走线的第一开口，然后在氮化硅隔离层上面沉积一层上层金属层，通过光刻的方式在上层金属层上做出图形，并基于该图形，对上层金属层进行蚀刻出图形，最终形成该下基板的上层金属走线，所述上层金属走线和所述底层金属走线通过所述第一开口电连接；步骤4：在从上层金属走线和所述氮化硅隔离层上生长一层上层氧化隔离层，该上层氧化隔离层作为释放层，通过光刻的方式在该上层氧化隔离层上做出图形，并基于该图形，对该上层氧化隔离层进行蚀刻出图形，从而得到下基板，所述上层氧化离隔层上具有连接锚点；步骤5：清洗整个下基板，使用高温还原法沉积硅外延层，硅外延层在连接锚点与所述上层金属走线电连接，硅外延层沉积之后，清洗表面；步骤6：在硅外延层表面沉积一层氮氧化硅隔离层，通过光刻的方式在所述氮氧化硅隔离层上做出图形，并基于该图形，对氮氧化硅隔离层进行蚀刻出图形，再通过溅射的方式沉积顶层金属层，并通过光刻的方式在顶层金属层上做出图形，并基于该图形，对顶层金属层进行蚀刻出图形，形成作为金属互联窗口，所述金属互联窗口旁边有一圈氮氧化硅隔离层，以起到了保护作用；步骤7：对所述硅外延层加工，通过光刻的方式在所述硅外延层做出图形，并基于该图形，对外延层进行蚀刻出图形，形成梳齿结构；步骤8：利用释放工艺，对上层氧化隔离层进行各向同性的蚀刻，暴露上层金属走线和所述氮化硅隔离层，蚀刻深度除了受到时间的控制，也受到了氮化硅隔离层的限制，氮化硅隔离层作为蚀刻的阻止层，起到了在释放过程中的蚀刻停止作用，释放完毕后，在梳齿结构和下基板之间形成空隙，从而形成硅外延可动结构层；步骤9：在顶层硅衬底上，通过光刻定义图形以及蚀刻衬底的方式在硅顶层硅衬底上形成一定深度的凹槽，得到上基板；步骤10：将所述上基板反扣，所述凹槽面对所述梳齿结构，通过硅硅键和的方式，将上基板与硅外延可动结构层键和密封，所述凹槽与所述梳齿结构形成真空腔体。