本發(fā)明涉及半導(dǎo)體傳感器制造，具體是一種一體式的諧振式石英加速度計(jì)的制造方法。

背景技術(shù)：

1、石英加速度計(jì)的靈敏度收到其懸臂梁的寬度影響，懸臂梁的寬度較小，其靈敏度較高。現(xiàn)有石英加速度計(jì)的制造工藝往往很難實(shí)現(xiàn)制造出寬度較小的懸臂梁，一般僅能夠達(dá)到70?μm寬的懸臂梁。此外，現(xiàn)有的制造工藝，也存在制造出的加速度計(jì)的機(jī)械穩(wěn)定性不夠，以及對懸臂梁往往在其表面刻蝕出電極化圖案，而無法在懸臂梁的側(cè)壁表面實(shí)現(xiàn)刻蝕電極化圖案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種一體式的諧振式石英加速度計(jì)的制造方法，其能夠解決背景技術(shù)描述的問題。

2、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的技術(shù)方案為：一種一體式的諧振式石英加速度計(jì)的制造方法，包括以下步驟：

3、步驟1：選用石英片，對石英片依次進(jìn)行酸洗、堿洗和di水沖洗，得到處理后的石英片；

4、步驟2：在處理后的石英片的厚度方向的上下表面進(jìn)行鍍膜，形成預(yù)設(shè)厚度的膜層；

5、步驟3：形成帶有加速度計(jì)結(jié)構(gòu)圖案的金屬硬掩模的石英片；

6、步驟4：將帶有所述金屬硬掩模的石英片放入第一種有機(jī)刻蝕溶液進(jìn)行濕法刻蝕，得到包含初步加速度計(jì)結(jié)構(gòu)的石英片；

7、步驟5：對包含初步加速度計(jì)結(jié)構(gòu)的石英片上的側(cè)壁進(jìn)行消棱；

8、步驟6：石英片的鉸鏈厚度方向的下表面形成金屬硬掩模和懸臂梁厚度方向的上表面形成金屬硬掩模，然后將石英片放入第二種有機(jī)刻蝕溶液進(jìn)行刻蝕，以得到懸臂梁和鉸鏈；

9、步驟7：去除石英片的表面膜層；

10、步驟8，對石英加速度計(jì)的懸臂梁的表面進(jìn)行制作電極，得到最終的石英加速度計(jì)。

11、進(jìn)一步地，在步驟2中，采用磁控濺射方式進(jìn)行鍍膜，形成的膜層包括遠(yuǎn)離石英片方向依次形成的鉻膜層和金膜層。

12、進(jìn)一步地，所述形成帶有加速度計(jì)結(jié)構(gòu)圖案的金屬硬掩模的石英片，其具體實(shí)現(xiàn)過程，包括以下步驟：

13、在鍍膜后的石英片的厚度方向的上下表面旋涂預(yù)設(shè)厚度的正性光刻膠，預(yù)設(shè)厚度可為2-5?μm，然后，旋涂光刻膠后的石英片依次經(jīng)曝光機(jī)雙面對準(zhǔn)曝光、在溫度為100?℃的熱板上進(jìn)行前烘、顯影、溫度為107℃的熱板上進(jìn)行后烘，并將顯影處理后無光刻膠所在的鍍膜采用刻蝕液進(jìn)行刻蝕掉，刻蝕液選用金、鉻刻蝕液，以刻蝕掉相應(yīng)位置上的金膜層和鉻膜層，從而在石英片厚度方向的上下表面形成帶有加速度計(jì)圖案的金屬硬掩模，

14、然后，將金屬硬掩模上的加速度計(jì)圖案轉(zhuǎn)移到已固化的光刻膠上，得到帶有加速度計(jì)結(jié)構(gòu)圖案的石英片。

15、進(jìn)一步地，金刻蝕液采用碘化鉀和碘離子化合物組成的溶液，采用金刻蝕液的刻蝕時(shí)長為30?s，鉻刻蝕液采用硝酸鈰銨混合溶液，刻蝕時(shí)長為60?s。

16、進(jìn)一步地，在刻蝕過程中，采用晶舟裝載石英片并靜止防止在22?℃的金刻蝕液和鉻刻蝕液中，以對未被光刻膠覆蓋區(qū)域的鍍膜進(jìn)行去除，并且根據(jù)刻蝕液濃度大小設(shè)置間隔時(shí)間，每隔該間隔時(shí)間，上下拉動(dòng)石英片，刻蝕后，將晾干后的石英片放入n-甲基吡咯烷酮溶液浸泡并維持第一預(yù)設(shè)時(shí)長，然后再放入ipa溶液浸泡并維持第二預(yù)設(shè)時(shí)長，以去掉表面固化正性光刻膠，然后，再將石英片放入流動(dòng)的di水中進(jìn)行清洗，

17、將去除正性光刻膠后的石英片放入第一刻蝕液進(jìn)行刻蝕，第一刻蝕液選用40%濃度的hf、45%濃度的nh4f的混合溶液，按質(zhì)量比，兩者的溶液配比為3:2，在30?℃恒溫下刻蝕40?h，然后取出并依次經(jīng)di水清洗、烘干，得到的包含初步加速度計(jì)結(jié)構(gòu)的石英片，

18、然后，對石英片進(jìn)行二次光刻：在80?℃的封閉腔室內(nèi)對石英片的表面進(jìn)行噴涂光刻膠，形成的光刻膠的厚度為5?μm，噴涂光刻膠后，將石英片放入溫度為110?℃的熱板上進(jìn)行熱烘，并持續(xù)90?s，熱烘完后，采用曝光機(jī)對石英片進(jìn)行雙面曝光，曝光后，將石英片靜置在顯影液中進(jìn)行顯影處理，然后將掩膜版上的圖案轉(zhuǎn)移到已固化的光刻膠的表面。

19、進(jìn)一步地，在步驟4中，第一種有機(jī)刻蝕溶液為40%濃度的hf、45%濃度的nh4f、30%濃度kf的混合溶液，按質(zhì)量比，三者的溶液配比為?1：2：1，并在23?℃恒定溫度下進(jìn)行刻蝕2h，每隔半小時(shí)，將石英片上下提拉一分鐘，然后，放入低濃度koh溶液中進(jìn)行浸泡。

20、進(jìn)一步地，在步驟6中，第二種有機(jī)刻蝕溶液為boe、45%濃度的nh4f組成的混合溶液，按質(zhì)量比，溶液的配比為1:1。

21、進(jìn)一步地，制作電極的具體實(shí)現(xiàn)過程，包括以下步驟：

22、步驟81：在懸臂梁進(jìn)行鍍膜，以形成膜層，膜層包括金膜層和鉻膜層，膜層包括沿著遠(yuǎn)離懸臂梁方向依次形成的鉻膜層和金膜層，

23、在對形成膜層后的懸臂梁上下表面噴涂5?μm厚的正性光刻膠，并進(jìn)行雙面光刻，經(jīng)過金刻蝕液、鉻刻蝕液后，在懸臂梁的上下表面形成金屬硬掩模；

24、步驟82：將形成懸臂梁的金屬硬掩模的石英片放入第一種有機(jī)刻蝕溶液進(jìn)行刻蝕，以得到對稱槽型結(jié)構(gòu)；

25、步驟83：重復(fù)執(zhí)行步驟81，以通過不同的金屬掩膜版的設(shè)計(jì)，以在懸臂梁對應(yīng)位置得到新的金屬硬掩模圖案；

26、步驟84：將帶有新的金屬硬掩模圖案的石英片再次放入第一種有機(jī)刻蝕溶液中，將沒有金屬硬掩膜部分刻穿；

27、步驟85：再次執(zhí)行步驟81，得到新的金屬硬掩模時(shí)，對懸臂梁12的側(cè)壁進(jìn)行沉積金屬；

28、步驟86：對懸臂梁采用干法刻蝕和濕法刻蝕相結(jié)合，對懸臂梁進(jìn)行修棱；

29、步驟87：在懸臂梁厚度方向的上下表面噴涂5?μm厚的正性光刻膠，經(jīng)過雙面光刻后，采用金刻蝕液和鉻刻蝕液進(jìn)行刻蝕，以去除多余的金屬硬掩膜，從而在懸臂梁厚度方向的上下表面形成電極。

30、進(jìn)一步地，懸臂梁包括6個(gè)電極，分別記為第一電極、第二電極、第三電極、第四電極、第五電極和第六電極，第一電極、第三電極、第五電極的極性相同，第二電極、第四電極和第六電極的極性相同，第一電極和第二電極的極性相反，第一電極、第二電極、第三電極和第四電極的長度為第五電極、第六電極的一半，且均位于懸臂梁的上側(cè)，第五電極和第六電極位于懸臂梁的下側(cè)，第一電極和第三電極電性連接，第三電極和第四電極電性連接，第四電極分別與第二電極、第五電極電性連接，第二電極和第六電極電性連接。

31、進(jìn)一步地，在步驟1中，選用厚度為120?μm的石英片，在步驟2中，金膜層的厚度為1000?a，鉻膜層的厚度為400?a，在步驟81中，金膜層的厚度為2000?a，鉻膜層的厚度為500a。

32、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明能夠制造出所述加速度計(jì)，采用側(cè)壁電極圖案化工藝，使得電極圖案不用在石英片上表面，取而代之在懸臂梁側(cè)壁處，從而使得加速度計(jì)的懸臂梁的寬度能夠達(dá)到30?微米左右，相比于傳統(tǒng)的70?μm寬的加速度計(jì)，其靈敏度可提高約4倍，以及通過制造出的石英加速度計(jì)的對應(yīng)結(jié)構(gòu)，保證了適應(yīng)加速度計(jì)的機(jī)械穩(wěn)定性。此外，并且懸臂梁在面內(nèi)模式下保持橫向振動(dòng)，懸臂梁側(cè)面的電極圖案與振動(dòng)方向垂直，從而大幅增加機(jī)電耦合系數(shù)。