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      一種雙差分的全硅結(jié)構(gòu)的微加速度計及其制造方法與流程

      文檔序號:12119499閱讀:來源:國知局

      技術(shù)特征:

      1.一種雙差分的全硅結(jié)構(gòu)微加速度計,其特征在于:包括上層硅蓋板(1)、中間敏感硅結(jié)構(gòu)層(2)和下層SOI硅片蓋板(3);所述上層硅蓋板(1)、中間敏感硅結(jié)構(gòu)層(2)和下層SOI硅片蓋板(3)均是采用各項異性濕法腐蝕工藝制備,并通過硅-硅鍵合形成一個封閉的、呈中心對稱的整體結(jié)構(gòu);所述中間敏感硅結(jié)構(gòu)層(2)包括四個按特定方位分布、正交擺放的敏感質(zhì)量塊-斜懸臂梁結(jié)構(gòu);所述敏感質(zhì)量塊-斜懸臂梁結(jié)構(gòu)與上下極板構(gòu)成一組差分檢測電容;四組差分檢測電容通過一塊硅基底耦合在一起;每兩組差分檢測電容通過金屬引線連接在一起。

      2.如權(quán)利要求1所述的一種雙差分的全硅結(jié)構(gòu)微加速度計,其特征在于:所述敏感質(zhì)量塊-斜懸臂梁結(jié)構(gòu)的敏感質(zhì)量塊(21)是由一根單斜懸臂梁(22)支撐的,所述四個敏感質(zhì)量塊-斜懸臂梁結(jié)構(gòu)的斜懸臂梁(22)呈鏡像關(guān)系。

      3.如權(quán)利要求1或2所述的一種雙差分的全硅結(jié)構(gòu)微加速度計,其特征在于:所述斜懸臂梁(22)的截面為平行四邊形,上下表面由單晶硅100晶面構(gòu)成,兩側(cè)表面由單晶硅111晶面構(gòu)成。

      4.如權(quán)利要求3所述的一種雙差分的全硅結(jié)構(gòu)微加速度計,其特征在于:所述斜懸臂梁(22)的敏感軸方向與硅片平面存在一定的夾角。

      5.如權(quán)利要求4所述的一種雙差分的全硅結(jié)構(gòu)微加速度計,其特征在于:所述夾角為35.3o。

      6.如權(quán)利要求1所述的一種雙差分的全硅結(jié)構(gòu)微加速度計,其特征在于:所述下層SOI硅片蓋板(3)由兩層硅基底和中間SiO2埋層(33)構(gòu)成;所述上層硅基底由深腐蝕的溝槽隔絕成四塊獨立電極結(jié)構(gòu);所述下層硅基底完整的連接在一起,構(gòu)成一個平整的底部硅基底(32)。

      7.如權(quán)利要求1所述的一種雙差分的全硅結(jié)構(gòu)微加速度計,其特征在于:所述上層硅蓋板(1)、中間敏感硅結(jié)構(gòu)層(2)和下層SOI硅片蓋板(3)上分別設(shè)置有引線鍵合焊盤,各層上都有四組形狀一致、對稱分布的引線焊盤區(qū)(12、25、34),焊盤的材料為金或鋁。

      8.如權(quán)利要求1或7所述的一種雙差分的全硅結(jié)構(gòu)微加速度計,其特征在于:所述上層硅蓋板(1)和中間敏感硅結(jié)構(gòu)層(2)均采用n型100低電阻單晶硅片制作,厚度為380μm;所述下層SOI硅片蓋板(3)采用n型100低電阻的SOI硅片制作,由上下兩層硅基底和中間SiO2埋層(33)構(gòu)成,總厚度為380μm,上下硅基底層厚度相等。

      9.如權(quán)利要求1或2所述的一種雙差分的全硅結(jié)構(gòu)微加速度計,其特征在于:所述中間敏感硅結(jié)構(gòu)層(2)的正反兩面的外框(24)上布置有SiO2絕緣層(23);SiO2絕緣層(23)的厚度為2μm。

      10.一種雙差分的全硅結(jié)構(gòu)的微加速度計的制造方法,其特征在于:包括以下步驟:

      A.選用厚度為380μm的n型100低電阻雙面拋光的單晶硅片,先生長一層介質(zhì)掩膜層(氧化硅或氮化硅),然后通過雙面光刻技術(shù)和單晶硅的各項異性濕法腐蝕工藝加工出四個完全一致的上電極(11);

      B.再次選用與步驟A一樣的單晶硅片,正反雙面同時熱氧化2μm厚的SiO2并通過光刻和腐蝕工藝加工出SiO2絕緣層(23),然后沉積一層氮化硅掩膜層,最后通過雙面光刻技術(shù)和各項異性濕法腐蝕工藝加工出形狀類似、正交擺放的四組敏感質(zhì)量塊-斜懸臂梁結(jié)構(gòu);

      C.選用n型100低電阻的SOI硅片,其中Si/ SiO2/Si的厚度為 190/0.5/190μm,然后與步驟A一樣,通過各項異性濕法腐蝕工藝,在上表面加工出四個形狀一致的下電極(31),下表面加工成一個完整的底部硅基底(32);

      D.將加工好的三層硅片,通過高溫硅-硅熔融鍵合的方式鍵合在一起;

      E.采用硬掩膜的方法,在引線鍵合焊盤區(qū)(12、25、34)上濺射一層金屬焊盤;

      F.完成晶圓切割、芯片貼片、引線鍵合和封帽等封裝工藝,實現(xiàn)與檢測電路的集成。

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