一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法，該加速度計(jì)包括上蓋板、下蓋板和敏感部件，該方法包括敏感部件的制備、上下蓋板的制備以及敏感部件與上下蓋板的鍵合，本發(fā)明首次采用石英材料制備梳齒電容式加速度計(jì)，并針對(duì)加速度計(jì)的具體結(jié)構(gòu)對(duì)制備方法進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，開啟石英材料新的用途，且本發(fā)明的加速度計(jì)整個(gè)結(jié)構(gòu)都為石英材料，熱膨系數(shù)匹配，可以提高傳感器的溫度性能，并能夠得到大的敏感質(zhì)量塊及初始電容值，可以明顯提高傳感器的靈敏度與分辨率，并保證了制備得到的梳齒具有大的深寬比。
【專利說(shuō)明】一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法，屬于傳感技術(shù)、微電子機(jī)械(MEMS)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]微機(jī)械加速度計(jì)是基于微電子機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)加工技術(shù)制作而成的一種力學(xué)量傳感器，可以用于慣性力、傾斜角、振動(dòng)及沖擊等慣性參數(shù)的測(cè)量。微機(jī)械加速度計(jì)具有體積小、功耗低、成本少、可靠性高及易于批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，已在交通運(yùn)輸、工業(yè)控制、慣性導(dǎo)航、醫(yī)學(xué)、儀器檢測(cè)、軍事等很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在各類微機(jī)械加速度傳感器中，梳齒電容式加速度計(jì)由于可增大檢測(cè)電容，阻尼系數(shù)容易控制，因而應(yīng)用廣泛。梳齒電容式加速度計(jì)可以通過(guò)表面微加工和體微加工實(shí)現(xiàn)，由于采用表面微機(jī)械工藝制作的傳感器敏感質(zhì)量較小，熱機(jī)械噪聲大，分辨率不高，不能用在慣性導(dǎo)航等領(lǐng)域。而用體微機(jī)械工藝可以制作高深寬比的梳齒電容式傳感器，因此相比表面微加工工藝制作的傳感器具有更高的靈敏度和分辨率。
[0003]通常梳齒電容式加速度計(jì)采用硅作為結(jié)構(gòu)材料，高深寬比硅結(jié)構(gòu)的體微加工通常需要采用RIE或ICP等刻蝕設(shè)備，成本較高，且硅材料作為一種半導(dǎo)體材料，其電學(xué)性能易受溫度、輻射等多種環(huán)境因素的影響。石英晶體是一種高穩(wěn)定性的絕緣材料，多年來(lái)已廣泛應(yīng)用于通信、GPS、傳感器等領(lǐng)域，但采用目前的方法石英材料很難獲得深寬比大的梳齒結(jié)構(gòu)，因而無(wú)法獲得較大的敏感電容，傳感器的量程非常小。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法，該方法制備得到的加速度計(jì)能夠得到大的敏感質(zhì)量塊及初始電容值，可以明顯提高傳感器的靈敏度與分辨率，且可以得到大阻尼比值的加速度計(jì)，使傳感器工作在過(guò)阻尼狀態(tài)，適用于振動(dòng)環(huán)境下對(duì)低頻加速度信號(hào)的測(cè)量。
[0005]本發(fā)明的上述目的主要是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0006]一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法，加速度計(jì)包括上蓋板、下蓋板和敏感部件，其中敏感部件包括支撐框架、敏感質(zhì)量塊、敏感電極對(duì)、懸臂梁、止擋塊，其中上蓋板和下蓋板上均開有凹槽，敏感部件位于上蓋板和下蓋板之間，敏感質(zhì)量塊兩側(cè)設(shè)置有可動(dòng)梳齒，支撐框架兩側(cè)設(shè)置固定梳齒，所述可動(dòng)梳齒與固定梳齒配合形成敏感電極對(duì)，敏感質(zhì)量塊兩端通過(guò)懸臂梁與支撐框架連接，具體制備過(guò)程如下:
[0007]步驟(一)、敏感部件的制備過(guò)程如下:
[0008](I)、將石英晶片的正反兩面均依次鍍鉻膜和金膜，形成鉻金掩蔽膜層；
[0009](2)、采用光刻的方法形成敏感部件的圖形，去除掉沒(méi)有光刻膠保護(hù)的鉻膜和金膜；
[0010](3)、去除敏感部件圖形上的光刻膠，進(jìn)行二次光刻，形成敏感部件表面上的連接電極的圖形，作為敏感部件的引線電極；
[0011 ] (4)、把光刻有連接電極的石英晶片放入HF與NH4F混合液中，進(jìn)行高溫快速腐蝕，此時(shí)連接電極上有光刻膠保護(hù)；當(dāng)可動(dòng)梳齒與固定梳齒結(jié)構(gòu)分離，且敏感質(zhì)量塊與止擋塊結(jié)構(gòu)分離后，停止腐蝕，之后去除連接電極外的鉻金膜層，最后去除連接電極上的光刻膠；
[0012](5)、在可動(dòng)梳齒與固定梳齒的表面蒸鍍金屬層，形成敏感電極對(duì)，并實(shí)現(xiàn)敏感電極對(duì)與連接電極的連接，完成敏感部件的制備；
[0013]步驟(二)、上蓋板或下蓋板的制備過(guò)程如下:
[0014](I)、將石英晶片的正反兩面均依次鍍鉻膜和金膜，形成鉻金掩蔽膜層；
[0015](2)、采用光刻的方法形成上蓋板或下蓋板的圖形，去除掉沒(méi)有光刻膠保護(hù)的鉻膜和金膜；
[0016](3)、去除上蓋板或下蓋板圖形上的光刻膠，進(jìn)行二次光刻，形成凹槽的圖形；
[0017](4)、把光刻后的上蓋板或下蓋板放入HF與NH4F混合液中進(jìn)行腐蝕,得到上蓋板或下蓋板的圖形；
[0018](5)、去除凹槽上的鉻膜和金膜，再次進(jìn)行凹槽低溫腐蝕，去除光刻膠，完成上蓋板或下蓋板的制備。
[0019]步驟(三)、將敏感部件放置在上蓋板與下蓋板之間并對(duì)準(zhǔn)，通過(guò)鍵合完成加速度計(jì)的制備。
[0020]在上述石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法中，步驟(一)的(4)中高溫快速腐蝕的溫度為80°C -90°C，腐蝕速率為2-3 μ m/s。
[0021]在上述石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法中，步驟(一)的(5)中通過(guò)金屬掩膜蒸發(fā)鍍膜的方式在可動(dòng)梳齒與固定梳齒的表面蒸鍍金屬層。
[0022]在上述石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法中，步驟(二)的(5)中低溫腐蝕的溫度為 50°C -60°C。
[0023]在上述石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法中，步驟(三)中的敏感部件與上蓋板、下蓋板采用Au-Au或者石英與石英直接鍵合實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。
[0024]在上述石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法中，上蓋板和下蓋板上開設(shè)的凹槽的深度為2-10 μ m。
[0025]在上述石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法中，止擋塊的作用為止擋敏感質(zhì)量塊在敏感水平方向受大g值沖擊時(shí)的大運(yùn)動(dòng)，從而保護(hù)懸臂梁，止擋塊與敏感質(zhì)量塊之間的縫隙小于敏感電極對(duì)中可動(dòng)梳齒與固定梳齒之間的間隙，相差的數(shù)值為1-2 μ m。
[0026]在上述石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法中，可動(dòng)梳齒與固定梳齒錯(cuò)位平行放置，每個(gè)可動(dòng)梳齒與相鄰兩個(gè)固定梳齒距離不相等，兩者距離相差5倍以上，構(gòu)成非均勻配置的敏感電容對(duì)。
[0027]在上述石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法中，采用石英晶片為α型Z切石英材料，且石英晶片的厚度為100?300 μ m，可動(dòng)梳齒與固定梳齒的深寬比大于5。
[0028]在上述石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法中，步驟(一)的(4)中可動(dòng)梳齒與固定梳齒的寬度腐蝕方向與α型Z切石英材料X軸呈15?60°的角度。
[0029]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果:
[0030](I)、本發(fā)明首次采用石英材料制備梳齒電容式加速度計(jì)，并針對(duì)加速度計(jì)的具體結(jié)構(gòu)對(duì)制備方法進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計(jì)，開啟石英材料新的用途，且本發(fā)明的加速度計(jì)整個(gè)結(jié)構(gòu)都為石英材料，熱膨系數(shù)匹配，可以提高傳感器的溫度性能；
[0031 ] (2)、本發(fā)明的加速度計(jì)的敏感質(zhì)量塊及梳齒深度與采用的石英晶片同厚度，能夠得到大的敏感質(zhì)量塊及初始電容值，可以明顯提高傳感器的靈敏度與分辨率；此外本發(fā)明采用α型Z切石英材料，梳齒的寬度腐蝕方向與石英材料X軸成15°?60°的任何角度，保證了制備得到的梳齒具有大的深寬比，試驗(yàn)表明深寬比在5以上；
[0032](3)、本發(fā)明相對(duì)硅梳齒電容式加速度計(jì)的制備，所需設(shè)備簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，敏感器件結(jié)構(gòu)光刻后僅需濕法腐蝕一步便可得到；
[0033](4)、本發(fā)明整個(gè)制備工序都可以在200°C以下完成，制備過(guò)程引入的熱應(yīng)力小，可以提高傳感器的加工成品率和力學(xué)穩(wěn)定性；
[0034](5)、本發(fā)明的加速度計(jì)敏感部件的上下都有止擋結(jié)構(gòu)，在提高結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能的同時(shí)，可以得到大阻尼比值的加速度計(jì)，使傳感器工作在過(guò)阻尼狀態(tài)，適用于振動(dòng)環(huán)境下對(duì)低頻加速度信號(hào)的測(cè)量。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1為本發(fā)明石英梳齒電容式加速度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明石英梳齒電容式加速度計(jì)結(jié)構(gòu)剖視圖；
[0037]圖3為本發(fā)明石英梳齒電容式加速度計(jì)敏感部件層示意圖；
[0038]圖4為本發(fā)明梳齒結(jié)構(gòu)排列繼電容示意圖；
[0039]圖5為本發(fā)明梳齒排列與X軸的角度關(guān)系示意圖；
[0040]圖6為本發(fā)明加速度計(jì)工藝流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0041]下面就結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述:
[0042]如圖1所示為本發(fā)明石英梳齒電容式加速度計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為本發(fā)明石英梳齒電容式加速度計(jì)結(jié)構(gòu)剖視圖；圖3所示為本發(fā)明石英梳齒電容式加速度計(jì)敏感部件層示意圖，由圖可知本發(fā)明加速度計(jì)包括上蓋板6、下蓋板7和敏感部件9，其中敏感部件9包括支撐框架1、敏感質(zhì)量塊2、敏感電極對(duì)3、懸臂梁4、止擋塊5，其中上蓋板6和下蓋板7上均開有凹槽8，支撐框架I位于上蓋板6和下蓋板7之間，敏感質(zhì)量塊2兩側(cè)設(shè)置有可動(dòng)梳齒，支撐框架I兩側(cè)設(shè)置固定梳齒，可動(dòng)梳齒與固定梳齒配合形成敏感電極對(duì)3，敏感質(zhì)量塊2兩端通過(guò)懸臂梁4與支撐框架I連接。敏感水平方向上有外加的加速度時(shí)，懸臂梁4帶動(dòng)敏感質(zhì)量塊2和可動(dòng)梳齒在敏感方向運(yùn)動(dòng)，使可動(dòng)梳齒與固定梳齒之間的間隙發(fā)生變化，從而產(chǎn)出電容變化，通過(guò)差分電容的檢測(cè)得到敏感方向上的加速度信號(hào)。
[0043]如圖4所示為本發(fā)明梳齒結(jié)構(gòu)排列示意圖，其中圖a為梳齒結(jié)構(gòu)排列示意圖，圖b為梳齒電容初始值示意圖，可動(dòng)梳齒的數(shù)量與固定梳齒數(shù)量相等，可動(dòng)梳齒與固定梳齒錯(cuò)位平行放置。每個(gè)可動(dòng)梳齒與相鄰兩個(gè)固定梳齒距離不相等，即可動(dòng)梳齒不處于兩固定梳齒中間，而是如圖4中圖a所示分布，其中圖a中的m值大于5 (兩者距離相差5倍以上)，構(gòu)成非均勻配置的敏感電容對(duì)。
[0044]懸臂梁4 一端連接支撐框架1，一端與敏感質(zhì)量塊2連接，其中懸臂梁4的形狀可以多選，例如U型梁、雙端固支梁、L型梁等。敏感質(zhì)量塊2兩端設(shè)置了兩個(gè)止擋塊5，主要的作用為防止敏感質(zhì)量塊2在敏感方向受大沖擊時(shí)運(yùn)動(dòng)行程太大，破壞懸臂梁4從而使傳感器失效，敏感質(zhì)量塊2與止擋塊5之間的間隙小于圖4所示敏感電極間隙中的d值。如圖2所示的敏感部件9中所有的部分厚度方向相等，厚度為100?300微米，結(jié)構(gòu)可通過(guò)濕法體工藝腐蝕得到。
[0045]如圖3所示的敏感部件9，為實(shí)現(xiàn)彈性梁僅對(duì)檢測(cè)方向敏感，彈性梁的參數(shù)設(shè)計(jì)保證在檢測(cè)方向上容易變形，在其它方向剛度較大。
[0046]如圖4所示的梳齒排列分布，敏感質(zhì)量塊2兩側(cè)的敏感電極對(duì)3的梳齒電容初始值相同，即C1+C3 = C2+C4。在其敏感方向的加速度信號(hào)作用下，梳齒間隙發(fā)生變化，C1、C4增大，而C3、C2減小，但由于C3、C4的數(shù)值遠(yuǎn)小于C1、C2，所以(C1+C3)與(C2+C4)的差值相當(dāng)于2倍Cl的電容變化值，即可構(gòu)成一對(duì)差分電容，當(dāng)間隙變化量遠(yuǎn)小于梳齒初始間隙，電容差值與輸入加速度成線性關(guān)系。
[0047]如圖5所示為本發(fā)明梳齒排列與X軸的角度關(guān)系示意圖，加速度計(jì)的上蓋板6、下蓋板7和敏感部件9都由α型Z切石英材料制備，敏感部件9中最重要的是得到深寬比大的梳齒結(jié)構(gòu)，梳齒的寬度方向(圖5中的X’方向)偏轉(zhuǎn)α型Z切石英材料X軸呈15° -60°角度，最佳的偏角為15°或者45°，當(dāng)晶片厚度達(dá)到200微米時(shí)，可以得到深寬比約為9的深槽。這樣可以在制備大敏感質(zhì)量塊的同時(shí)得到大的初始電容值，能夠降低加速度傳感器的熱機(jī)械噪聲，提高其分辨率和精度。
[0048]本發(fā)明的變間隙的石英梳齒電容加速度計(jì)結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)除在水平敏感方向上有止擋保護(hù)外，在ζ向設(shè)置了上下蓋板保護(hù)，其蓋板中間腐蝕出了凹槽8，槽深即為敏感質(zhì)量塊與上下蓋板的間隙，其大小根據(jù)保護(hù)效果設(shè)定，一般為2-10 μ m。并且敏感部件9與上下蓋板6、7的連接可以采用Au-Au直接鍵合或者石英-石英直接鍵合，鍵合可同步進(jìn)行。相比較硅梳齒加速度計(jì)與上下蓋板的連接必須采取玻璃與硅靜電鍵合或者硅-硅直接鍵合，本發(fā)明采用的鍵合工藝引起的熱應(yīng)力小，利于提高傳感器的穩(wěn)定性。
[0049]本發(fā)明的傳感器為敏感水平方向的加速度大小，傳感器的阻尼類型為動(dòng)梳齒與靜梳齒之間氣體產(chǎn)生的壓膜阻尼和敏感質(zhì)量塊2與上下蓋板6、7之間氣體產(chǎn)生的滑膜阻尼，最主要的為壓膜阻尼，由此可以制備大阻尼值的傳感器，并且阻尼值可以通過(guò)封裝氣壓來(lái)調(diào)節(jié)，此種傳感器特別適合應(yīng)用于振動(dòng)環(huán)境下對(duì)低頻加速度信號(hào)的測(cè)量。
[0050]如圖6所示為本發(fā)明加速度計(jì)工藝流程示意圖，本發(fā)明石英梳齒電容式加速度計(jì)的具體制備工藝如下:
[0051](一 )、敏感部件(9)的制備過(guò)程如下:
[0052](I)、先對(duì)石英晶片11采用化學(xué)清洗液清洗完后，將石英晶片11的正反兩面均依次鍍鉻膜和金膜，形成鉻金掩蔽膜層12 ;如圖6中的(a)所示為石英晶片11的正反兩面均依次鍍鉻膜和金膜示意圖；
[0053](2)、采用光刻的方法形成敏感部件9的圖形，去除掉沒(méi)有光刻膠13保護(hù)的鉻膜和金膜；刻出梳齒初始縫隙及敏感結(jié)構(gòu)，如圖6中的(b)所示為光刻的方法形成敏感部件的圖形的不意圖；
[0054](3)、去除敏感部件9圖形上的光刻膠，再次勻上光刻膠13，如圖6中的(C)所示為勻膠示意圖。進(jìn)行二次光刻，形成敏感部件9表面上的連接電極10的圖形，作為敏感部件9的引線電極，電極上留有光刻膠13，如圖6中的(d)所示為二次光刻形成敏感部件9表面上的連接電極10圖形示意圖；
[0055](4)、把光刻有連接電極10的石英晶片放入HF與NH4F混合液中，進(jìn)行高溫快速腐蝕，此時(shí)連接電極10上有光刻膠保護(hù)；當(dāng)可動(dòng)梳齒與固定梳齒結(jié)構(gòu)分離，且敏感質(zhì)量塊2與止擋塊5結(jié)構(gòu)分離后，停止腐蝕，圖6中的(e)所示為腐蝕形成敏感部件9示意圖；之后去除連接電極10外的鉻金膜層12，最后去除連接電極10上的光刻膠13 ;如圖6中的(f)所示為形成連接電極示意圖。其中高溫快速腐蝕的溫度為80°C-9(TC，ζ向單面腐蝕速率為2-3 μ m/s ο
[0056](5)、采用金屬掩模板14與敏感器件層9對(duì)準(zhǔn)，遮擋住不需蒸鍍電極的部分。在可動(dòng)梳齒與固定梳齒的表面蒸鍍金屬層，形成敏感電極對(duì)3，并實(shí)現(xiàn)敏感電極對(duì)3與連接電極10的連接，完成敏感部件9的制備；如圖6中的(g)所示為金屬掩模板14與敏感器件層9對(duì)準(zhǔn)示意圖，如圖6中的(h)所示為蒸鍍金屬電極層示意圖。
[0057]( 二)、上蓋板6或下蓋板7的制備過(guò)程如下:
[0058](I)、將石英晶片的正反兩面均依次鍍鉻膜和金膜，形成鉻金掩蔽膜層；
[0059](2)、采用光刻的方法形成上蓋板6或下蓋板7的圖形，去除掉沒(méi)有光刻膠保護(hù)的鉻膜和金膜；
[0060](3)、去除上蓋板6或下蓋板7圖形上的光刻膠，進(jìn)行二次光刻，形成凹槽8的圖形；
[0061](4)、把光刻后的上蓋板6或下蓋板7放入HF與NH4F混合液中進(jìn)行腐蝕，得到上蓋板6或下蓋板7的圖形；
[0062](5)、去除凹槽8上的鉻膜和金膜，再次對(duì)凹槽8進(jìn)行低溫腐蝕，低溫腐蝕的溫度為500C _60°C，腐蝕的深度為2-10 μ m，去除光刻膠，完成上蓋板6或下蓋板7的制備。
[0063](三)、將敏感部件9放置在上蓋板6與下蓋板7之間并對(duì)準(zhǔn)，通過(guò)鍵合完成加速度計(jì)的制備。敏感部件9與上蓋板6、下蓋板7采用Au-Au或者石英與石英直接鍵合實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。如圖6中的(i)所示為本發(fā)明鍵合方式示意圖。
[0064]若采用Au-Au低溫直接鍵合方式，敏感器件層中支撐框架I上留有金層，與上蓋板6、下蓋板7周圍的金層通過(guò)加壓加溫的方式鍵合。
[0065]若采取石英與石英的直接鍵合，去除掉敏感器件層中支撐框架上的金層，上蓋板
6、下蓋板7周圍的金層同時(shí)去掉，露出石英表面，把三者對(duì)準(zhǔn)后可進(jìn)行石英與石英的直接鍵合。
[0066]以上所述，僅為本發(fā)明最佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0067]本發(fā)明說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員的公知技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1.一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法，其特征在于:所述加速度計(jì)包括上蓋板(6)、下蓋板(7)和敏感部件(9)，其中敏感部件(9)包括支撐框架(I)、敏感質(zhì)量塊(2)、敏感電極對(duì)(3)、懸臂梁(4)、止擋塊(5)，其中上蓋板(6)和下蓋板(7)上均開有凹槽(8)，敏感部件(9)位于上蓋板(6)和下蓋板(7)之間，敏感質(zhì)量塊(2)兩側(cè)設(shè)置有可動(dòng)梳齒，支撐框架(I)兩側(cè)設(shè)置固定梳齒，所述可動(dòng)梳齒與固定梳齒配合形成敏感電極對(duì)(3)，敏感質(zhì)量塊(2)兩端通過(guò)懸臂梁(4)與支撐框架(I)連接，具體制備過(guò)程如下: 步驟(一)、敏感部件(9)的制備過(guò)程如下: (1)、將石英晶片的正反兩面均依次鍍鉻膜和金膜，形成鉻金掩蔽膜層； (2)、采用光刻的方法形成敏感部件(9)的圖形，去除掉沒(méi)有光刻膠保護(hù)的鉻膜和金膜； (3)、去除敏感部件(9)圖形上的光刻膠，進(jìn)行二次光刻，形成敏感部件(9)表面上的連接電極(10)的圖形，作為敏感部件(9)的引線電極； (4)、把光刻有連接電極(10)的石英晶片放入HF與NH4F混合液中，進(jìn)行高溫快速腐蝕，此時(shí)連接電極(10)上有光刻膠保護(hù)；當(dāng)可動(dòng)梳齒與固定梳齒結(jié)構(gòu)分離，且敏感質(zhì)量塊(2)與止擋塊(5)結(jié)構(gòu)分離后，停止腐蝕，之后去除連接電極(10)外的鉻金膜層，最后去除連接電極(10)上的光刻膠； (5)、在可動(dòng)梳齒與固定梳齒的表面蒸鍍金屬層，形成敏感電極對(duì)(3)，并實(shí)現(xiàn)敏感電極對(duì)(3)與連接電極(10)的連接，完成敏感部件(9)的制備； 步驟(二)、上蓋板(6)或下蓋板(7)的制備過(guò)程如下: (1)、將石英晶片的正反兩面均依次鍍鉻膜和金膜，形成鉻金掩蔽膜層； (2)、采用光刻的方法形成上蓋板(6)或下蓋板(7)的圖形，去除掉沒(méi)有光刻膠保護(hù)的鉻膜和金膜； (3)、去除上蓋板(6)或下蓋板(7)圖形上的光刻膠，進(jìn)行二次光刻，形成凹槽(8)的圖形； (4)、把光刻后的上蓋板(6)或下蓋板(7)放入HF與NH4F混合液中進(jìn)行腐蝕，得到上蓋板(6)或下蓋板(7)的圖形； (5)、去除凹槽(8)上的鉻膜和金膜，再次進(jìn)行凹槽(8)低溫腐蝕，去除光刻膠，完成上蓋板(6)或下蓋板(7)的制備。 步驟(三)、將敏感部件(9)放置在上蓋板(6)與下蓋板(7)之間并對(duì)準(zhǔn)，通過(guò)鍵合完成加速度計(jì)的制備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法，其特征在于:所述步驟(一)的⑷中高溫快速腐蝕的溫度為80°C _90°C，腐蝕速率為2-3 μ m/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法，其特征在于:所述步驟(一)的(5)中通過(guò)金屬掩膜蒸發(fā)鍍膜的方式在可動(dòng)梳齒與固定梳齒的表面蒸鍍金屬層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法，其特征在于:所述步驟(二)的(5)中低溫腐蝕的溫度為50°C -60°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法，其特征在于:所述步驟(三)中的敏感部件(9)與上蓋板(6)、下蓋板(7)采用Au-Au或者石英與石英直接鍵合實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法，其特征在于:所述上蓋板(6)和下蓋板(7)上開設(shè)的凹槽(8)的深度為2-10 μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法，其特征在于:所述止擋塊(5)的作用為止擋敏感質(zhì)量塊(2)在敏感水平方向受大g值沖擊時(shí)的大運(yùn)動(dòng)，從而保護(hù)懸臂梁(4)，止擋塊(5)與敏感質(zhì)量塊(2)之間的縫隙小于敏感電極對(duì)(3)中可動(dòng)梳齒與固定梳齒之間的間隙，相差的數(shù)值為1-2 μ m。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法，其特征在于:所述可動(dòng)梳齒與固定梳齒錯(cuò)位平行放置，每個(gè)可動(dòng)梳齒與相鄰兩個(gè)固定梳齒距離不相等，兩者距離相差5倍以上，構(gòu)成非均勻配置的敏感電容對(duì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法，其特征在于:所述采用石英晶片為α型Z切石英材料，且石英晶片的厚度為100?300 μ m，可動(dòng)梳齒與固定梳齒的深寬比大于5。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種石英梳齒電容式加速度計(jì)的制備方法，其特征在于:所述步驟(一)的(4)中可動(dòng)梳齒與固定梳齒的寬度腐蝕方向與α型Z切石英材料X軸呈15?60°的角度。
【文檔編號(hào)】G01P15/125GK104133079SQ201410354452
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】陳艷, 楊挺, 鄒江波, 楊貴玉, 金小鋒, 高陽(yáng), 李慶豐 申請(qǐng)人:北京遙測(cè)技術(shù)研究所, 航天長(zhǎng)征火箭技術(shù)有限公司