[发明专利]一种双轴体微机械谐振式加速度计结构及制作方法

摘要

本发明公开了一种双轴体微机械谐振式加速度计结构及制作方法，属于微电子机械系统领域。组成谐振式加速度计的谐振梁(1)位于衬底上表面，蟹腿型支撑梁(2)的中性面与质量块(3)的重心在同一平面。谐振梁(1)和蟹腿型支撑梁(2)通过五次光刻和三次各向异性湿法腐蚀工艺制作在同一硅片上。首先，背面光刻，有掩膜腐蚀工艺从谐振梁(1)背面腐蚀硅到一定深度。然后正反面光刻，去除腐蚀槽(8)中除谐振梁(1)和蟹腿型支撑梁(2)以外部分的腐蚀掩蔽层(9)，有掩膜腐蚀硅到另一深度。最后，去除蟹腿型支撑梁(2)正反面的腐蚀掩蔽层(9)，掩膜和无掩膜腐蚀相结合实现谐振梁(1)和蟹腿型支撑梁(2)的同时成型。该双轴体微机械谐振式加速度计具有较小的交叉轴干扰和较高的灵敏度。

主权项

1.一种双轴体微机械谐振式加速度计，其特征在于：所述的双轴体微机械谐振式加速度计由谐振梁(1)、蟹腿型支撑梁(2)、质量块(3)、框架(4)、激振器(5)、检测元件(6)和金属内引线(7)组成，谐振梁(1)和蟹腿型支撑梁(2)位于质量块(3)和框架(4)之间的“口”字型腐蚀槽(8)内，一端固支在质量块(3)的侧面，另一端固支在框架(4)内壁；谐振梁(1)位于传感器芯片上表面，蟹腿型支撑梁(2)的中性面与质量块(3)的重心在同一水平面；通过以下基本工艺步骤实现：1)原始硅片是(100)面双面抛光硅片,厚度为H，热氧化、化学气相淀积法在硅片上制作腐蚀掩蔽层(9)，该薄膜同时也是掺杂时的掩蔽层和绝缘薄膜；2)光刻、腐蚀、扩散、薄膜沉积工艺相结合制作谐振梁(1)的激振器(5)、振动检测元件(6)及金属内引线(7)；3)背面光刻，形成谐振梁背腐蚀窗口(10)，缓释氢氟酸溶液腐蚀谐振梁背腐蚀窗口(10)中的腐蚀掩蔽层，谐振梁背腐蚀窗口(10)的长度和宽度分别为L和b+2(H‑h)ctg54.7°，其中L是腐蚀槽(8)宽度，b是第5)步工艺中谐振梁(1)的掩膜宽度，h是谐振梁(1)的设计厚度；4)氢氧化钾溶液中腐蚀硅，腐蚀深度为H‑h‑H2‑0.263(H‑d+0.471w)，其中H2是第7)步各向异性腐蚀时的深度，w是第5)步光刻后蟹腿型支撑梁(2)的掩蔽层宽度，d是蟹腿型支撑梁(2)的设计厚度；5)正面光刻谐振梁(1)和蟹腿型支撑梁(2)的掩膜图形，缓释氢氟酸溶液腐蚀腐蚀槽(8)正面中除谐振梁(1)和蟹腿型支撑梁(2)掩膜以外部分的腐蚀掩蔽层；6)背面光刻蟹腿型支撑梁(2)的图形，缓释氢氟酸溶液腐蚀腐蚀槽(8)背面中除蟹腿型支撑梁(2)以外部分的腐蚀掩蔽层；7)氢氧化钾溶液中各向异性腐蚀硅，腐蚀深度H2＞d/2；8)正面光刻，缓释氢氟酸溶液腐蚀正面腐蚀槽(8)中除谐振梁(1)以外的腐蚀掩蔽层；反面光刻，缓释氢氟酸溶液腐蚀背面腐蚀槽(8)中的腐蚀掩蔽层；9)氢氧化钾溶液中腐蚀硅，垂直腐蚀深度为0.263(H‑d+0.471w)时谐振梁(1)和蟹腿型支撑梁(2)同时达到设计厚度。