專利名稱：具有片上零偏補(bǔ)償?shù)膲鹤枋诫p軸微加速度計(jì)及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及到硅微加速度計(jì)領(lǐng)域，特指一種壓阻式雙軸微加速度計(jì)及制作
方法。
背景技術(shù)：
加速度計(jì)是一種測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)加速度的傳感器。靈敏度、帶寬、分辨率、零偏 和溫度系數(shù)是其主要性能指標(biāo)。根據(jù)襯底所選用的材料，加速度計(jì)主要可以分為硅微機(jī) 械加速度計(jì)和石英加速度計(jì)兩大類。根據(jù)檢測(cè)方式，加速度計(jì)則一般可分壓阻式、壓電 式、電容式、隧道電流式、諧振式、熱對(duì)流式等，其中又以前三種應(yīng)用比較廣泛。相比 較來說，硅微機(jī)械壓阻式加速度計(jì)具有檢測(cè)靈敏度高、帶寬大以及接口處理電路簡(jiǎn)單等 優(yōu)點(diǎn)。 美國(guó)Endevco公司型號(hào)為7270A的加速度計(jì)，是目前性能最好、應(yīng)用最廣泛的 一種沖擊加速度計(jì)，是在(110)硅片上采用濃硼重?fù)诫s自停止?jié)穹ǜg工藝制作的，采用 壓阻檢測(cè)方式，其封裝外形尺寸為14.22mmX7.lmmX2.79mm，重量?jī)H為1.5g，具有零 阻尼及高諧振頻率的優(yōu)點(diǎn)，因此可以精確的響應(yīng)快速瞬變沖擊。但制作這種加速度計(jì)所 采用的濃硼重?fù)诫s濕法腐蝕工藝決定了其所制作的微梁很薄，在使用過程中極易發(fā)生斷 裂。加拿大的Alberta微電子研究中心于1995年提出了一種懸臂梁結(jié)構(gòu)壓阻式加速度計(jì)， 檢測(cè)方向?yàn)閆軸，其諧振頻率為103kHz，靈敏度為0.72 ii V/g/5V，這種加速度計(jì)采用雙 拋(100)p型硅片制作，電阻做在硅片正面4ym厚的n型硅外延層上，懸臂梁薄膜結(jié)構(gòu)在 EDP溶液中電化學(xué)腐蝕形成，懸臂梁的形狀則是通過SF6氣體反應(yīng)離子刻蝕形成。相比 較于同類產(chǎn)品，這種加速度計(jì)的靈敏度較低。丹麥的B&K公司和美國(guó)的PCB公司均有 壓電檢測(cè)方式的加速度計(jì)。與壓電式加速度計(jì)相比，壓阻式加速度計(jì)的諧振頻率要高出 很多，從而帶寬也比較大，且具有壓電式加速度計(jì)所欠缺的直流響應(yīng)能力。
國(guó)內(nèi)方面，主要有帶曲面過載保護(hù)的懸臂梁結(jié)構(gòu)硅微機(jī)械加速度計(jì)、三梁-雙 島結(jié)構(gòu)的加速度計(jì)、基于SOI襯底材料制作的微梁直拉直壓結(jié)構(gòu)加速度計(jì)以及李昕欣等 人基于普通硅片制作的一種單片集成的三軸高g加速度計(jì)等。這些加速度計(jì)的結(jié)構(gòu)各不 相同，也都具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。特別是李欣欣等人研制的單片集成三軸加速度計(jì)，量程 大、帶寬范圍寬、靈敏度高，具有很高的性能；但這款加速度計(jì)也存在一些不足之處， 如其檢測(cè)結(jié)構(gòu)采用惠斯通半橋，相比較于惠斯通全橋結(jié)構(gòu)，其靈敏度低了一倍。上述各 加速度計(jì)，特別是壓阻式加速度計(jì)在零偏及其溫度系數(shù)的補(bǔ)償方面均沒有采取很好的解 決方案， 一般是在外部接口電路的pcb板上通過分立器件電阻對(duì)惠斯通電橋進(jìn)行補(bǔ)償。由 于分立器件電阻與加速度計(jì)檢測(cè)電阻所采用的制作工藝不完全相同，所以導(dǎo)致加速度計(jì) 零偏及其溫度系數(shù)較大。 在壓阻式微加速度計(jì)的研制當(dāng)中，如何盡量提高其靈敏度和帶寬，以及減小其 零偏和零偏溫度系數(shù)是一個(gè)需要重點(diǎn)解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供 一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、加工簡(jiǎn)便、適用范圍廣、測(cè)量精度高的具有片上零偏補(bǔ)償?shù)膲鹤枋?雙軸微加速度計(jì)及制作方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。 —種具有片上零偏補(bǔ)償?shù)膲鹤枋诫p軸微加速度計(jì)，其特征在于它包括通過 鍵合連接在一起的襯底和加速度計(jì)總成，所述加速度計(jì)總成包括框架以及呈相互垂直布 置于框架上的兩個(gè)加速度計(jì)單元，所述每個(gè)加速度計(jì)單元均包括呈對(duì)稱布置的兩個(gè)質(zhì)量 塊，所述每個(gè)質(zhì)量塊上的一端通過一根主梁和兩根微梁連接于框架上，所述每根微梁內(nèi) 均包含有一檢測(cè)壓阻，所述每個(gè)加速度計(jì)單元內(nèi)四根微梁中的四個(gè)檢測(cè)壓阻構(gòu)成惠斯通 全橋結(jié)構(gòu)。 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn) 所述框架設(shè)有一個(gè)以上的補(bǔ)償電阻，所述補(bǔ)償電阻通過并聯(lián)或串聯(lián)的方式與所 述惠斯通全橋結(jié)構(gòu)相連。 所述每個(gè)加速度計(jì)單元內(nèi)四根微梁中的四個(gè)檢測(cè)壓阻通過金屬引線互連構(gòu)成惠 斯通全橋結(jié)構(gòu)，在每?jī)筛饘俟璉線互相交叉處設(shè)有埋層引線。 —種具有片上零偏補(bǔ)償?shù)膲鹤枋诫p軸微加速度計(jì)的制作方法，其特征在于步驟 為 ①、選用N型雙拋硅片作為結(jié)構(gòu)材料，清洗硅片表面后，采用于氧、濕氧、干 氧的組合式氧化方法在硅片的雙面均氧化一層SiOj莫，并以此SiC^層作為掩膜，在硅片 背面腐蝕形成淺槽，作為敏感結(jié)構(gòu)和襯底之間的間隙； ②、將硅片正面光刻，并用BOE腐蝕液漂去暴露出的SiC^，并以此&02層作為 掩模，采用淡硼擴(kuò)散加高溫退火的方法，制作微梁上的檢測(cè)壓阻以及補(bǔ)償電阻；
③、將硅片正面光刻，并用BOE腐蝕液漂去暴露出的SiC^，并以此&02層作為 掩模，采用濃硼擴(kuò)散加高溫退火的方法，制作檢測(cè)壓阻的歐姆接觸區(qū)以及交叉埋層引線 區(qū)； 、歐姆接觸區(qū)開孔，濺射鋁金屬并合金化，形成歐姆接觸及金屬引線；
⑤、以厚光刻膠作為刻蝕掩模，在硅片背面采用深反應(yīng)離子刻蝕工藝，刻蝕出 主梁以及質(zhì)量塊及其他敏感結(jié)構(gòu)，刻蝕深度由微梁的厚度決定，即刻蝕深度為硅片厚度 與微梁厚度之差； 、硅片與玻璃襯底陽(yáng)極鍵合； ⑦、以薄膠作為刻蝕掩模，在硅片正面采用深反應(yīng)離子刻蝕工藝，刻蝕出主
梁、微梁、質(zhì)量塊以及其他敏感結(jié)構(gòu)；
⑧、封裝。
所述步驟⑧中具體的封裝步驟為 (1)、采用劃片機(jī)劃片；(2)、芯片貼入管殼；(3)、引線鍵合；(4)管殼封帽。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)就在于 1、本發(fā)明將檢測(cè)方向在面內(nèi)的兩個(gè)相同結(jié)構(gòu)的加速度計(jì)單元互相垂直布置，實(shí) 現(xiàn)面內(nèi)沿兩個(gè)正交方向的加速度的檢測(cè)。這種方法可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)加速度檢測(cè)單元性能參
4數(shù)一致，并且單片集成也有利于減小體積，降低制作成本。對(duì)于每個(gè)加速度計(jì)單元均采 用對(duì)稱布置的帶四個(gè)微梁的雙質(zhì)量塊類音叉結(jié)構(gòu)，四個(gè)檢測(cè)微梁構(gòu)成惠斯通全橋，相比 較于單質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的惠斯通半橋，在諧振頻率和帶寬保持不變的情況下，其靈敏度提高
了一倍。 2、本發(fā)明在每個(gè)加速度計(jì)單元的框架上采用與檢測(cè)壓阻相同的制作工藝制作了 零偏補(bǔ)償電阻。通過測(cè)量開環(huán)惠斯通電橋的四個(gè)電阻的阻值，并通過計(jì)算確定選擇性的 串聯(lián)或并聯(lián)補(bǔ)償電阻到檢測(cè)壓阻上，從而實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)惠斯通電橋零偏輸出的補(bǔ)償。由 于補(bǔ)償電阻與檢測(cè)壓阻的制作工藝完全相同，其電阻溫度系數(shù)也完全相同，從而使每個(gè) 加速度計(jì)單元的零偏溫度系數(shù)也可同時(shí)得到補(bǔ)償。 3、本發(fā)明為使四個(gè)檢測(cè)壓阻構(gòu)成惠斯通全橋，采用埋層引線的方法，即通過離 子重?fù)诫s并使用Si02作為絕緣層解決引線交叉互聯(lián)的問題。 4、本發(fā)明的制作方法具有工藝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明中單個(gè)加速度計(jì)單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本發(fā)明中檢測(cè)電阻所形成的惠斯通電全橋結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明中加速度計(jì)的檢測(cè)原理示意圖； 圖5是本發(fā)明中采用埋層引線將檢測(cè)壓阻交叉互聯(lián)的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明中采用埋層引線后的斷面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7是沿著加速度計(jì)單元主梁長(zhǎng)度方向的縱切面觀察的制作工藝流程示意圖；
圖8是沿著加速度計(jì)單元主梁寬度方向的縱切面觀察的制作工藝流程示意圖；
圖9是采用補(bǔ)償電阻后本發(fā)明中檢測(cè)電阻所形成的惠斯通電全橋結(jié)構(gòu)示意圖。
圖例說明 1、 X軸加速度計(jì)；2、 Y軸加速度計(jì)；3、框架；4、主梁；5、質(zhì)量塊；6、微 梁；7、檢測(cè)壓阻；8、補(bǔ)償電阻；9、埋層引線；10、金屬引線；11、襯底；12、加速 度計(jì)總成；I為硅材料；II為二氧化硅材料；III為淡硼區(qū)域；IV為濃硼區(qū)域；V為鋁材
料；VI為玻璃材料。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合具體實(shí)施例和說明書附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明具有片上零偏補(bǔ)償?shù)膲鹤枋诫p軸微加速度計(jì)，它包括 通過鍵合連接在一起的襯底11和加速度計(jì)總成12，加速度計(jì)總成12包括框架3以及呈相 互垂直狀布置于框架3上的兩個(gè)加速度計(jì)單元，該框架3主要起結(jié)構(gòu)支撐的作用，襯底ll 為玻璃襯底。兩個(gè)加速度計(jì)單元為用來實(shí)現(xiàn)面內(nèi)沿兩個(gè)正交方向加速度檢測(cè)的X軸加速 度計(jì)1和Y軸加速度計(jì)2。每個(gè)加速度計(jì)單元均采用對(duì)稱布置的帶四個(gè)微梁6的雙質(zhì)量塊 類音叉結(jié)構(gòu)，即每個(gè)加速度計(jì)單元包括呈對(duì)稱布置的兩個(gè)質(zhì)量塊5，每個(gè)質(zhì)量塊5上的一 端通過一根主梁4和兩根微梁6連接于框架3上，每根微梁6內(nèi)均包含有一檢測(cè)壓阻7， 每個(gè)加速度計(jì)單元內(nèi)四根微梁6中的四個(gè)檢測(cè)壓阻7構(gòu)成惠斯通全橋結(jié)構(gòu)(參見圖3)，使4/5頁(yè)
得這一結(jié)構(gòu)同時(shí)具有高靈敏度和大帶寬的高性能。其中檢測(cè)壓阻7是一個(gè)電學(xué)元件，微 梁6是一個(gè)結(jié)構(gòu)，檢測(cè)壓阻7是將微梁6的表面通過淡硼離子摻雜工藝改性來實(shí)現(xiàn)的。
為使本發(fā)明的每個(gè)加速度計(jì)單元中四個(gè)檢測(cè)壓阻7能構(gòu)成如所示的惠斯通電 橋，沿著環(huán)路的方向看，四個(gè)檢測(cè)壓阻7的連接方式應(yīng)該滿足工作時(shí)"電阻減小\、電 阻增大Z、電阻減小\、電阻增大7"的要求。其檢測(cè)原理如圖4所示，當(dāng)加速度計(jì)單 元承受箭頭a方向所示的加速度時(shí)，在兩個(gè)質(zhì)量塊5所受的慣性力的作用下，主梁4發(fā)生 彎曲，質(zhì)量塊5的位置將發(fā)生偏移，同時(shí)處于上方的兩個(gè)微梁6拉伸，其對(duì)應(yīng)的檢測(cè)壓阻 7的阻值將增大；而下方的兩個(gè)微梁6將會(huì)壓縮，其對(duì)應(yīng)的檢測(cè)壓阻7的阻值減小，由此 按圖3所示的惠斯通電橋的輸出就反應(yīng)了加速度計(jì)單元所檢測(cè)的加速度的大小。
但從圖4可以看出，當(dāng)承受加速度計(jì)敏感方向上的加速度時(shí)，上面兩個(gè)檢測(cè)壓 阻7的阻值變化相同，下面兩個(gè)檢測(cè)壓阻7的阻值變化也相同，所以需要將四個(gè)檢測(cè)壓 阻7互相交叉連接，才能構(gòu)成理想的惠斯通電橋結(jié)構(gòu)。為實(shí)現(xiàn)這種交叉互聯(lián)，本發(fā)明采 用了埋層引線9的技術(shù)。如圖5和圖6所示，四個(gè)檢測(cè)壓阻7需要通過金屬引線IO(如 鋁電極引線)互連構(gòu)成惠斯通電橋，在兩個(gè)金屬引線IO互相交叉的地方，通過埋層引線 9來實(shí)現(xiàn)，即將其中的一個(gè)引線使用濃硼重?fù)诫s技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，并在這個(gè)重?fù)诫s區(qū)域采用氧 化Si02層保護(hù)，以與其上面交叉的金屬引線10絕緣。 對(duì)于理想的惠斯通電橋結(jié)構(gòu)，當(dāng)四個(gè)檢測(cè)電阻7的阻值完全相等且加速度計(jì)沒 有承受加速度時(shí)，惠斯通電橋處于平衡狀態(tài)，此時(shí)惠斯通電橋輸出為零。但由于制作工 藝的精度問題，實(shí)際的惠斯通電橋四個(gè)電阻的阻值不可能完全相同，此時(shí)在加速度計(jì)單 元沒有承受加速度時(shí)，惠斯通電橋仍有輸出，這一輸出稱為零偏。并且這一零偏隨著溫 度的變化而變化，衡量這一變化的性能指標(biāo)稱為零偏溫度系數(shù)。對(duì)于壓阻式加速度計(jì)來 說，零偏及其溫度系數(shù)指標(biāo)越小越好。為此，本發(fā)明在框架3上采用與檢測(cè)壓阻7完全 相同的工藝流程和工藝參數(shù)制作了阻值大小各不相同的多個(gè)補(bǔ)償電阻8。在后序的封裝 工藝中，可以通過選擇性的并聯(lián)或串聯(lián)的方式將補(bǔ)償電阻8引入到惠斯通電橋中，以實(shí) 現(xiàn)零偏及其溫度系數(shù)的補(bǔ)償。使用時(shí)，通過測(cè)量開環(huán)惠斯通電橋的四個(gè)檢測(cè)電阻7的阻 值，并通過計(jì)算確定選擇性的串聯(lián)或并聯(lián)補(bǔ)償電阻8到檢測(cè)壓阻7上，從而實(shí)現(xiàn)加速度計(jì) 惠斯通電橋零偏輸出的補(bǔ)償。由于補(bǔ)償電阻8與檢測(cè)壓阻7的制作工藝完全相同，從而 使每個(gè)加速度計(jì)單元的零偏溫度系數(shù)也可同時(shí)得到補(bǔ)償。 本發(fā)明具有片上零偏補(bǔ)償?shù)膲鹤枋诫p軸微加速度計(jì)，主要采用硅片與玻璃襯底 鍵合的方法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)制作，其中加速度計(jì)的敏感結(jié)構(gòu)制作在硅層上，下層玻璃作為襯底 11對(duì)加速度計(jì)的敏感結(jié)構(gòu)起支撐和保護(hù)作用。硅結(jié)構(gòu)層采用雙面DRIE工藝結(jié)合壓阻標(biāo) 準(zhǔn)集成工藝制作。補(bǔ)償電阻8與檢測(cè)壓阻7是通過相同的工藝步驟及工藝參數(shù)制作完成 的。如圖7和圖8所示分別為沿著加速度計(jì)單元主梁長(zhǎng)度方向和寬度方向的縱切面觀察 的制作工藝流程示意圖，本發(fā)明制作工藝的具體步驟為 1、選用N型雙拋(100)硅片作為結(jié)構(gòu)材料，其厚度為500iim，電阻率為 l-10Q.cm。在經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)RCA清洗以去除硅片表面的無(wú)機(jī)污染、有機(jī)污染以及離子污染 后，采用干氧、濕氧、干氧的組合式氧化方法在硅片的雙面氧化一層30WA的SiOj莫，并 以此&02層作為掩膜，在硅片背面腐蝕10iim深的淺槽，作為敏感結(jié)構(gòu)和襯底ll之間的 間隙，從而可以保證在硅-玻璃陽(yáng)極鍵合以后，可以使敏感結(jié)構(gòu)自由運(yùn)動(dòng)；
2、將硅片正面光刻，并用BOE腐蝕液漂去暴露出的SiC^，并以此&02層作為 掩模，采用淡硼擴(kuò)散加高溫退火的方法，制作微梁6上的檢測(cè)壓阻7以及補(bǔ)償電阻8 ;
3、將硅片正面光刻，并用BOE腐蝕液漂去暴露出的SiC^，并以此&02層作為 掩模，采用濃硼擴(kuò)散加高溫退火的方法，制作檢測(cè)壓阻7的歐姆接觸區(qū)以及交叉埋層引 線9區(qū)； 4、歐姆接觸區(qū)開孔，濺射鋁金屬并合金化，形成歐姆接觸及金屬引線10，鋁金
屬層的厚度為聽00A; 5、以厚光刻膠作為刻蝕掩模，在背面采用ICP刻蝕工藝，刻蝕出主梁4以及質(zhì) 量塊5等敏感結(jié)構(gòu)，刻蝕深度由微梁6的厚度決定，即刻蝕深度為硅片厚度與微梁6厚度 之差； 6、硅片與玻璃襯底11陽(yáng)極鍵合，鍵合電壓600V，鍵合溫度38(TC; 7、以薄膠作為刻蝕掩模，在正面采用ICP刻蝕工藝，刻蝕出主梁4、微梁6以
及質(zhì)量塊5等敏感結(jié)構(gòu)； 8、至此，整個(gè)加速度計(jì)的圓片級(jí)工藝全部完成，但還需要后道封裝工藝才能完 成整個(gè)加速度計(jì)的制作。 后道封裝工藝的具體實(shí)施方式
主要有以下幾步
1、采用劃片機(jī)劃片；
2、芯片貼入管殼；
3、引線鍵合；
4、管殼封帽。 第3步引線鍵合包括了對(duì)加速度計(jì)零偏補(bǔ)償電阻8的連接。通過測(cè)量惠斯通電 橋的四個(gè)電阻的阻值，并通過計(jì)算確定選擇性的串聯(lián)或并聯(lián)補(bǔ)償電阻8到檢測(cè)壓阻7上， 從而實(shí)現(xiàn)加速度計(jì)惠斯通電橋零偏輸出的補(bǔ)償(圖9所示)。這一步又包括兩個(gè)部分，第 一步是測(cè)量4個(gè)檢測(cè)壓阻7的阻值，然后計(jì)算圖9所示的四個(gè)檢測(cè)電阻7的阻值的比值， 如果RVR》RVR4，則說明RJ且值偏小，&阻值偏大，所以通過引線的方式將大小合適的 &并入114兩端；反之，如果IVR2 < R3/R4，則說明RJ且值偏大，RJ且值偏小，所以通 過引線的方式將大小合適的Ra并入R2兩端。第二步則是將加速度計(jì)的焊盤通過引線鍵 合的方式連接到管殼上，并封蓋完成整個(gè)加速度計(jì)的制作。 在使用時(shí)，加速度計(jì)惠斯通電橋的兩個(gè)相對(duì)的端口作為電源和地，電源一般接 +5V，另外兩個(gè)端口作為輸出。由于兩個(gè)加速度檢測(cè)單元可以共用電源和地，從而對(duì)于 本發(fā)明所述的雙軸加速度計(jì)，僅有六個(gè)輸入輸出端口即可。 以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí) 施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技 術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn) 和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種具有片上零偏補(bǔ)償?shù)膲鹤枋诫p軸微加速度計(jì)，其特征在于它包括通過鍵合連接在一起的襯底(11)和加速度計(jì)總成(12)，所述加速度計(jì)總成(12)包括框架(3)以及呈相互垂直布置于框架(3)上的兩個(gè)加速度計(jì)單元，所述每個(gè)加速度計(jì)單元均包括呈對(duì)稱布置的兩個(gè)質(zhì)量塊(5)，所述每個(gè)質(zhì)量塊(5)上的一端通過一根主梁(4)和兩根微梁(6)連接于框架(3)上，所述每根微梁(6)內(nèi)均包含有一檢測(cè)壓阻(7)，所述每個(gè)加速度計(jì)單元內(nèi)四根微梁(6)中的四個(gè)檢測(cè)壓阻(7)構(gòu)成惠斯通全橋結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有片上零偏補(bǔ)償?shù)膲鹤枋诫p軸微加速度計(jì)，其特征在于 所述框架(3)設(shè)有一個(gè)以上的補(bǔ)償電阻(8)，所述補(bǔ)償電阻(8)通過并聯(lián)或串聯(lián)的方式與所 述惠斯通全橋結(jié)構(gòu)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有片上零偏補(bǔ)償?shù)膲鹤枋诫p軸微加速度計(jì)，其特征在 于所述每個(gè)加速度計(jì)單元內(nèi)四根微梁(6)中的四個(gè)檢測(cè)壓阻(7)通過金屬引線(10)互連 構(gòu)成惠斯通全橋結(jié)構(gòu)，在每?jī)筛饘僖€(10)互相交叉處設(shè)有埋層引線(9)。
4. 一種具有片上零偏補(bǔ)償?shù)膲鹤枋诫p軸微加速度計(jì)的制作方法，其特征在于步驟為① 、選用N型雙拋硅片作為結(jié)構(gòu)材料，清洗硅片表面后，采用干氧、濕氧、干氧的 組合式氧化方法在硅片的雙面均氧化一層SiOj莫，并以此&02層作為掩膜，在硅片背面 腐蝕形成淺槽，作為敏感結(jié)構(gòu)和襯底(11)之間的間隙；② 、將硅片正面光刻，并用BOE腐蝕液漂去暴露出的SiC^，并以此&02層作為掩 模，采用淡硼擴(kuò)散加高溫退火的方法，制作微梁(6)上的檢測(cè)壓阻(7)以及補(bǔ)償電阻(8);③ 、將硅片正面光刻，并用BOE腐蝕液漂去暴露出的SiC^，并以此&02層作為掩 模，采用濃硼擴(kuò)散加高溫退火的方法，制作檢測(cè)壓阻(7)的歐姆接觸區(qū)以及交叉埋層引線 (9)區(qū)； 、歐姆接觸區(qū)開孔，濺射鋁金屬并合金化，形成歐姆接觸及金屬引線(10); 、以厚光刻膠作為刻蝕掩模，在硅片背面采用深反應(yīng)離子刻蝕工藝，刻蝕出主梁 (4)以及質(zhì)量塊(5)及其他敏感結(jié)構(gòu)，刻蝕深度由微梁(6)的厚度決定，即刻蝕深度為硅片 厚度與微梁(6)厚度之差； 、硅片與玻璃的襯底(ll)陽(yáng)極鍵合；⑦ 、以薄膠作為刻蝕掩模，在硅片正面采用深反應(yīng)離子刻蝕工藝，刻蝕出主梁(4)、 微梁(6)、質(zhì)量塊(5)以及其他敏感結(jié)構(gòu)；⑧ 、封裝。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4的具有片上零偏補(bǔ)償?shù)膲鹤枋诫p軸微加速度計(jì)的制作方法，其特征 在于所述步驟⑧中具體的封裝步驟為(1)、采用劃片機(jī)劃片；(2)、芯片貼入管殼；(3)、引線鍵合；(4)管殼封帽。
全文摘要
一種具有片上零偏補(bǔ)償?shù)膲鹤枋诫p軸微加速度計(jì)及制作方法，它包括通過鍵合連接在一起的襯底和加速度計(jì)總成，所述加速度計(jì)總成包括框架以及呈相互垂直布置于框架上的兩個(gè)加速度計(jì)單元，所述每個(gè)加速度計(jì)單元包括呈對(duì)稱布置的兩個(gè)質(zhì)量塊，所述每個(gè)質(zhì)量塊上的一端通過一根主梁和兩根微梁連接于框架上，所述每根微梁內(nèi)均包含有一檢測(cè)壓阻，所述每個(gè)加速度計(jì)單元內(nèi)四根微梁中的四個(gè)檢測(cè)壓阻構(gòu)成惠斯通全橋結(jié)構(gòu)。本發(fā)明進(jìn)一步公開了上述具有片上零偏補(bǔ)償?shù)膲鹤枋诫p軸微加速度計(jì)的制作方法。本發(fā)明是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、加工簡(jiǎn)便、適用范圍廣、測(cè)量精度高的具有片上零偏補(bǔ)償?shù)膲鹤枋诫p軸微加速度計(jì)及制作方法。
文檔編號(hào)B81C3/00GK101692099SQ20091004455
公開日2010年4月7日 申請(qǐng)日期2009年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月16日
發(fā)明者侯占強(qiáng), 吳學(xué)忠, 崔紅娟, 李圣怡, 牛正一, 肖定邦, 董培濤, 陳志華 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)