一種微陀螺儀及其加工制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種體硅作為感應(yīng)電極板和通道的微陀螺儀及其加工制造方法，包括硅襯底上基板（12）、硅襯底下基板（1）、可動結(jié)構(gòu)層（8）以及引線，所述的微陀螺儀由體硅電容感應(yīng)極板和體硅導(dǎo)電通道結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述的硅襯底上基板（12）和硅襯底下基板（1）之間采用鍵和連接結(jié)構(gòu)，所述的引線為分布在硅襯底上基板（12）中間部位的第一金屬互聯(lián)窗口（18）和第二金屬互聯(lián)窗口（19），制造順序分為，硅襯底下基板制造，下基板和可動層制造，硅襯底上基板制造，上下基板鍵和連接以及引線四部分，本發(fā)明工藝步驟少，便于控制，并且減少生產(chǎn)線金屬沾污的次數(shù)。
【專利說明】一種微陀螺儀及其加工制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微陀螺儀及其加工制造方法，尤其涉及一種體硅作為感應(yīng)電極板和通道的微陀螺儀的加工制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陀螺儀是一種基于微機(jī)電系統(tǒng)的可用于檢測角速度信號變化的運(yùn)動芯片，廣泛應(yīng)用于國防、汽車、手機(jī)、精密農(nóng)業(yè)機(jī)械、游戲、導(dǎo)航、醫(yī)療等產(chǎn)業(yè)，是重要的人機(jī)互動界面的連接紐帶。三軸是指可同時用于X，Y，Z三軸立體全方位檢測，有別于傳統(tǒng)的單軸陀螺儀的交叉裝配集成才能實(shí)現(xiàn)三軸功能。電容式是指電容式靜電驅(qū)動及電容式差動輸出，要求在加工過程中形成相對應(yīng)的梳齒架構(gòu)或者電容板結(jié)構(gòu)。
[0003]傳統(tǒng)的微陀螺加工工藝，要求在其中一片硅基板上布線，從而實(shí)現(xiàn)電性及信號連接功能，另一片硅基板作為真空蓋板，此工藝也可實(shí)現(xiàn)電容式三軸微陀螺儀的功能，但因需要兩層金屬布線，并且金屬外連的位置不在硅襯底上基板背面，故使用的光罩層數(shù)多，并且單個芯片面積大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為彌補(bǔ)以上不足，本發(fā)明提供了一種基于體硅作為感應(yīng)電極板和通道技術(shù)的電容式三軸微陀螺儀的加工制造方法，特別涉及一種通過硅襯底基板中的一部分與襯底基板電性隔離的體硅作為電容信號檢測的一個極板，而并非傳統(tǒng)的在襯底絕緣層上沉積金屬形成的金屬檢測極板，并且將硅襯底上基板中的一部分與周圍隔離，作為從上面金屬到中間可動結(jié)構(gòu)層的導(dǎo)線作用。工藝步驟少，便于控制，并且減少生產(chǎn)線金屬沾污的次數(shù)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，提供一種體硅作為感應(yīng)電極板和通道的微陀螺儀，包括硅襯底上基板12、硅襯底下基板1、可動結(jié)構(gòu)層8以及引線，其特征在于:所述的微陀螺儀由體硅電容感應(yīng)極板和體硅導(dǎo)電通道結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述的硅襯底上基板12和硅襯底下基板I之間采用鍵和連接結(jié)構(gòu)，所述的引線為分布在娃襯底上基板12中間部位的第一金屬互聯(lián)窗口 18和第二金屬互聯(lián)窗口 19。
[0006]進(jìn)一步的，a、所述體硅電容感應(yīng)極板包括:可動結(jié)構(gòu)層電容檢測極板9，固定高度的空腔13，硅襯底上基板12，第一隔絕空腔25，第二隔絕空腔26，第一隔絕層14，第二隔絕層15,第一金屬互聯(lián)窗口 18,娃襯底上基板體娃電容檢測極板20以及娃襯底上基板12上的鈍化層22，其中，所述第一和第二隔絕空腔均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，第一和第二隔絕層均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述硅襯底上基板體硅電容檢測極板20被所述第一和第二隔絕空腔、所述第一和第二隔絕層與周圍硅襯底上基板12所隔絕；
b、所述體硅導(dǎo)電通道結(jié)構(gòu)包括:硅襯底下基板1，可動結(jié)構(gòu)層第一鍵和連接點(diǎn)10，可動結(jié)構(gòu)層第二鍵和連接點(diǎn)11，娃襯底下基板與可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接的第一突起部位4,第一突起部位4上覆蓋的隔離層5，第三隔絕空腔23，第四隔絕空腔24，第三隔絕層16，第四隔絕層17，第二金屬互聯(lián)窗口 19和體硅導(dǎo)電通道本體21，其中，所述的第三和第四隔絕空腔以及所述的第三和第四隔絕層均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述的體硅導(dǎo)電通道本體21由硅襯底上基板12中的第三和第四隔絕層隔離出來。
[0007]其可動結(jié)構(gòu)及基板的制造步驟包括:
以硅襯底作為下基板1，先對硅襯底進(jìn)行清洗，去除硅襯底上的雜質(zhì)，然后通過光刻的方式在硅襯底下基板上做出圖形，并基于該圖形，對硅襯底下基板進(jìn)行蝕刻，被蝕刻的部位形成凹槽2，未被蝕刻的部分形成了突起，該突起主要分兩部分，一部分作為內(nèi)部和可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接起支撐作用，如4，另一部分作為邊緣一周和可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接起密封作用，如6，對已經(jīng)形成圖形的硅襯底下基板進(jìn)行清洗，清洗之后，通過CVD的方式生長形成一層氧化隔離層二氧化硅，該氧化隔離層覆蓋硅襯底下基板正表面，將可動結(jié)構(gòu)層，通過鍵和的方式，與硅襯底下基板連接在一起，此時硅襯底下基板的突起作為鍵和連接點(diǎn)，接下來在可動結(jié)構(gòu)層上通過光刻定義圖形，再通過硅蝕刻程序進(jìn)行蝕刻，一部分通過蝕刻形成檢測基板9, 一部分未被蝕刻的地方10形成與娃襯底上基板12連通的鍵和部位27,另一部分未被蝕刻的地方11作為與硅襯底上下基板14密封的結(jié)構(gòu)；
其硅襯底上基板包括硅襯底12、體硅檢測極板與可動結(jié)構(gòu)層檢測極板的空隙13、隔離圓環(huán)14和15、隔離圓環(huán)16和17、檢測極板上的金屬外連18、娃通道上的金屬外連19、體娃電容檢測極板20、體硅導(dǎo)電通道21、鈍化層22、隔離空腔圓環(huán)23和24、隔離空腔圓環(huán)25和26、體硅導(dǎo)電通道和可動結(jié)構(gòu)層鍵和位置27 ；
優(yōu)選的，所述硅襯底下基板I與可動結(jié)構(gòu)層8之間有覆蓋一層電性隔離層，所述硅襯底下基板I與可動結(jié)構(gòu)層8之間部分鍵和連接，所述硅襯底下基板I與可動結(jié)構(gòu)層8未形成鍵和連接的地方是固定深度的凹槽2。
[0008]優(yōu)選的，所述硅襯底上基板12背面所形成的第一隔絕層14，第二隔絕層15，第三隔絕層16和第四隔絕層17均為同一深度。
[0009]優(yōu)選的，所述硅襯底上基板12背面的第一隔絕層14，第二隔絕層15，第三隔絕層16和第四隔絕層17)屏蔽圓環(huán)內(nèi)填充的材質(zhì)為電性隔離材料。
[0010]優(yōu)選的，所述硅襯底上基板12正面的第一隔絕空腔25，第二隔絕空腔26，第三隔絕空腔23和第四隔絕空腔24的隔離圓環(huán)比背面填充有電性隔離材料第一隔絕層14，第二隔絕層15，第三隔絕層16和第四隔絕層17的屏蔽圓環(huán)要寬，并且正面的從第一到第四隔絕空腔隔離圓環(huán)分別和背面的從第一到第四隔絕層屏蔽圓環(huán)對接，硅襯底上基板12背面填充有電性隔離材料第一隔絕層14，第二隔絕層15，第三隔絕層16和第四隔絕層17的屏蔽圓環(huán)的下表面要在相應(yīng)的正面的第一隔絕空腔25，第二隔絕空腔26，第三隔絕空腔23和第四隔絕空腔24的隔離圓環(huán)中突出一部分，以實(shí)現(xiàn)完全隔離。
[0011]優(yōu)選的，硅襯底上基板12中作為檢測電極板部分的體硅導(dǎo)電通道本體21與可動結(jié)構(gòu)層電容檢測極板9之間的腔體高度為固定值。
[0012]優(yōu)選的，硅襯底上基板12中的第二鍵和連接點(diǎn)11與可動結(jié)構(gòu)層8在可動結(jié)構(gòu)層第一鍵和連接點(diǎn)10連通，與第二金屬互聯(lián)窗口 19相連，實(shí)現(xiàn)從金屬外連到可動結(jié)構(gòu)層的連通。
[0013]本發(fā)明還提供了一種微陀螺儀的加工制造方法，包括如下步驟:
1)硅基板的清洗，為后面的光刻或是沉積工藝提供無雜質(zhì)的表面；
2)通過光刻工藝以及蝕刻工藝對硅襯底下基板進(jìn)行圖形的定義，形成凹槽和鍵和突起，通過CVD的方式生長一層二氧化硅；
3通過硅和二氧化硅的鍵和，將硅襯底下基板和可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接；
4)在可動結(jié)構(gòu)上通過光刻和硅蝕刻工藝，形成圖形，圖形貫穿整個可動結(jié)構(gòu)層；
5)在硅襯底上基板背面通過光刻和體硅蝕刻的工藝，形成深槽，深槽是圓環(huán)形結(jié)構(gòu)；
6)在硅襯底上基板背面的圓環(huán)形深槽內(nèi)，通過CVD的方式生長電性隔離層；
7)在硅襯底上基板的正面先通過光刻和濕法蝕刻工藝，定義出凹槽；
8)再次在硅襯底上基板正面進(jìn)行光刻和蝕刻工藝，形成的圓環(huán)形深槽與之前上基板背面的隔離圓環(huán)對接，但是該圓環(huán)形深槽的寬度要比之前背面的隔離圓環(huán)大；
9)圓環(huán)深槽再次蝕刻，將背面的隔離材料裸露出來，以達(dá)到上基板中體硅作為檢測和導(dǎo)通部分與周圍的完全電性隔離；
10)將硅襯底上基板正面與可動結(jié)構(gòu)層在真空設(shè)備中進(jìn)行鍵和連接；
11)在鍵和好的硅襯底上基板背面通過CVD的方式生長一層鈍化層，并通過光刻和蝕刻程序在該鈍化層表面形成窗口 ；
12)最后，通過濺射工藝，將金屬鍍在鈍化層，以及打開的窗口上，再通過金屬層上的光刻和蝕刻工藝，對金屬進(jìn)行圖形化，保留窗口上的金屬，形成金屬連線。
[0014]優(yōu)選的:a、硅襯底下基板的制造步驟，以硅襯底作為下基板，先對硅襯底進(jìn)行清洗，去除硅襯底上的雜質(zhì)，然后通過光刻的方式在硅襯底下基板上做出圖形，并基于該圖形，對硅襯底下基板進(jìn)行蝕刻，被蝕刻的部位形成凹槽，未被蝕刻的部分形成了突起，該突起主要分兩部分，一部分作為內(nèi)部和可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接起支撐作用，如第一突起部位4，另一部分作為邊緣一周和可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接起密封作用，如第二突起部位6，對已經(jīng)形成圖形的硅襯底下基板進(jìn)行清洗，清洗之后，通過CVD的方式生長形成一層氧化隔離層二氧化硅，該氧化隔離層覆蓋硅襯底下基板正表面；
b、下基板連接可動層的制造步驟，將整個沒有圖形的可動層，通過鍵和的方式，與硅襯底下基板連接在一起，此時硅襯底下基板的突起作為鍵和連接點(diǎn)，接下來在可動結(jié)構(gòu)層上通過光刻定義圖形，再通過硅蝕刻程序進(jìn)行蝕刻，一部分通過蝕刻形成檢測基板，一部分未被蝕刻的地方形成與娃襯底上基板連通的鍵和部位，另一部分未被蝕刻的地方作為與娃襯底上下基板密封的結(jié)構(gòu)；
C、硅襯底上基板的制造步驟，首先在硅襯底上基板的背面，通過光刻定義圖形以及蝕刻襯底的方式在硅襯底上基板上形成一定深度的圓環(huán)隔離層，然后通過沉積生長的方式，在圓環(huán)隔離層的腔體內(nèi)填充電性隔離材料，以形成屏蔽，接下來轉(zhuǎn)到上基板正面，通過光刻定義圖形和蝕刻工藝，形成槽區(qū)，該槽區(qū)就是最終鍵和密封后的固定高度的空腔，然后對上基板進(jìn)行清洗，再次通過光刻定義圖形和蝕刻工藝，在下基板正面形成與之前背面隔離屏蔽層正對的圓環(huán)隔離腔體，蝕刻深度在達(dá)到隔離材料下表面后，再多進(jìn)行一部分蝕刻，以確保完全隔離，沒有殘留導(dǎo)通的硅襯底材料；
d、上下基板鍵和連接以及引線部分的制造步驟，將硅襯底上基板，硅襯底下基板以及可動結(jié)構(gòu)層，置于高真空腔體中，通過硅硅鍵和的方式，使上基板突出的部分與可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接，在邊緣形成密封，為密封腔體，腔體內(nèi)部為真空，在硅襯底上基板的背面通過CVD的方式生長出鈍化層，然后在鈍化層上通過光刻定義圖形以及蝕刻工藝，在鈍化層上形成引線開口，在開口的地方，再次沉積金屬材料作為弓I線。[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有顯著特點(diǎn)及優(yōu)勢，如此加工過程使用襯底上基板中的一部分體硅作為電容檢測的極板，簡單方便地實(shí)現(xiàn)了金屬極板的作用，使用襯底上基板中的一部分體硅作為從外部金屬連線到可動結(jié)構(gòu)層的導(dǎo)線，避免了內(nèi)部金屬布線的使用，并且在工藝的最后步驟才接觸到金屬材質(zhì)，避免生產(chǎn)過程中金屬的接觸次數(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，其中:
圖1為本發(fā)明硅襯底下基板正面形成凹槽并覆蓋二氧化硅；
圖2為本發(fā)明硅襯底下基板與可動結(jié)構(gòu)層鍵和，可動結(jié)構(gòu)層形成圖形；
圖3為本發(fā)明硅襯底上基板背面環(huán)形隔離層；
圖4為本發(fā)明硅襯底上基板正面凹槽，正面隔離空腔；
圖5為本發(fā)明最終鍵和后，硅襯底上基板鈍化層，金屬外連線；
圖6為本發(fā)明隔離環(huán)主視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要注意的是，根據(jù)本發(fā)明的基于體硅作為感應(yīng)電極板和通道的微陀螺儀的加工制造方法的實(shí)施方式僅僅作為例子，但本發(fā)明不限于該【具體實(shí)施方式】。
[0018]如圖1所示，提供一片雙面拋光的硅基板，厚度可以采用研磨加濕法釋放應(yīng)力的工藝組合加以控制，一般厚度控制在300至400微米。在此硅基板的其中一面涂布上光刻膠，然后通過光罩和光刻機(jī)的照射，光刻膠形成圖形，利用硅蝕刻工藝，將沒有光刻膠保護(hù)地方蝕刻成凹槽，該凹槽的深度由設(shè)計要求以及工藝條件控制，有光刻膠的地方則被保留下來，蝕刻完畢后去除光刻膠，對襯底進(jìn)行清洗去除雜質(zhì)。利用CVD (Chemical vapordeposition,化學(xué)氣相沉積)沉積一層二氧化娃,此二氧化娃層覆蓋整個下基板正面。
[0019]如圖2所示，通過二氧化硅與硅直接鍵和方式，未形成圖形的可動結(jié)構(gòu)層和硅襯底下基板正面鍵和連接起來，清洗可動結(jié)構(gòu)層的上表面，去除雜質(zhì)。在可動結(jié)構(gòu)層上涂布光刻膠，然后通過光罩和光刻機(jī)的照射，光刻膠形成圖形，利用體硅蝕刻工藝，可動結(jié)構(gòu)層形成圖形，蝕刻深度停止在下基板二氧化硅層上面，貫穿整個可動結(jié)構(gòu)層。
[0020]如圖3所示，提供一片雙面拋光的硅基板作為下基板，厚度可以采用研磨加濕法釋放應(yīng)力的工藝組合加以控制，一般厚度控制在300至400微米，在下基板的一面(稱之為背面)涂布上光刻膠，然后通過光罩和光刻機(jī)的照射，光刻膠形成圖形，利用體硅蝕刻工藝，將沒有光刻膠保護(hù)地方蝕刻成環(huán)形凹槽，去除光刻膠，清洗背面，通過CVD的方式，生長一層二氧化硅絕緣層，環(huán)形凹槽內(nèi)被填充二氧化硅絕緣材料，再通過濕法刻蝕二氧化硅的方法去除表面的二氧化硅。
[0021]如圖4所示，將背面隔離層做好后的上基板，正面進(jìn)行清洗，然后在正面通過光刻工藝和蝕刻工藝，蝕刻出深度固定的凹槽，該凹槽的深度根據(jù)工藝設(shè)計決定，沒有被蝕刻下去的地方，包括邊緣鍵和部位，與可動結(jié)構(gòu)層連接的部位，然后去除光刻膠，對正面進(jìn)行清洗。涂布一層光刻膠，通過光罩和光刻機(jī)，使光刻膠形成環(huán)形圖形，與背面的環(huán)形隔離層正對，環(huán)的寬度比背面隔離層要寬，通過體硅蝕刻工藝，蝕刻出換環(huán)形圖形，蝕刻到背面隔離層的底面后，并不停止，再過蝕刻10-20微米后再停止，以確保完全隔離。
[0022]如圖5所示，在真空鍵和機(jī)中，將上基板和下基板(包含可動結(jié)構(gòu)層)，在真空環(huán)境下，通過硅硅鍵和的方式，密封鍵和起來，其中邊緣形成密封環(huán)，體硅作為導(dǎo)電通道的地方，與可動結(jié)構(gòu)層相連。通過CVD的方式，在硅襯底上基板的背面生長一層鈍化層，厚度在3-5微米左右，通過光刻和蝕刻的方法，在鈍化層上開出窗口，在背面通過濺射或是蒸鍍的方式沉積一層金屬鋁，通過金屬剝離工藝或是光刻蝕刻工藝，保留窗口上的金屬鋁，形成與隔離環(huán)內(nèi)的體硅互連。完成體硅作為感應(yīng)電極板和通道的微陀螺儀制造過程。
[0023]—種體娃作為感應(yīng)電極板和通道的微陀螺儀,包括娃襯底上基板12、娃襯底下基板1、可動結(jié)構(gòu)層8以及引線，其特征在于:所述的微陀螺儀由體硅電容感應(yīng)極板和體硅導(dǎo)電通道結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述的硅襯底上基板12和硅襯底下基板I之間采用鍵和連接結(jié)構(gòu)，所述的引線為分布在硅襯底上基板12中間部位的第一金屬互聯(lián)窗口 18和第二金屬互聯(lián)窗口19。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，a、所述體硅電容感應(yīng)極板包括:可動結(jié)構(gòu)層電容檢測極板9，固定高度的空腔13，硅襯底上基板12，第一隔絕空腔25，第二隔絕空腔26，第一隔絕層14,第二隔絕層15,第一金屬互聯(lián)窗口 18,娃襯底上基板體娃電容檢測極板20以及娃襯底上基板12上的鈍化層22，其中，所述第一和第二隔絕空腔均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，第一和第二隔絕層均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述硅襯底上基板體硅電容檢測極板20被所述第一和第二隔絕空腔、所述第一和第二隔絕層與周圍硅襯底上基板12所隔絕；
b、所述體硅導(dǎo)電通道結(jié)構(gòu)包括:硅襯底下基板1，可動結(jié)構(gòu)層第一鍵和連接點(diǎn)10，可動結(jié)構(gòu)層第二鍵和連接點(diǎn)11，娃襯底下基板與可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接的第一突起部位4,第一突起部位4上覆蓋的隔離層5，第三隔絕空腔23，第四隔絕空腔24，第三隔絕層16，第四隔絕層17，第二金屬互聯(lián)窗口 19和體硅導(dǎo)電通道本體21，其中，所述的第三和第四隔絕空腔以及所述的第三和第四隔絕層均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述的體硅導(dǎo)電通道本體21由硅襯底上基板12中的第三和第四隔絕層隔離出來。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述硅襯底下基板I與可動結(jié)構(gòu)層8之間有覆蓋一層電性隔離層，所述硅襯底下基板I與可動結(jié)構(gòu)層8之間部分鍵和連接，所述硅襯底下基板I與可動結(jié)構(gòu)層8未形成鍵和連接的地方是固定深度的凹槽2。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述硅襯底上基板12背面所形成的第一隔絕層14，第二隔絕層15，第三隔絕層16和第四隔絕層17均為同一深度。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述硅襯底上基板12背面的第一隔絕層14，第二隔絕層15，第三隔絕層16和第四隔絕層17)屏蔽圓環(huán)內(nèi)填充的材質(zhì)為電性隔離材料。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述硅襯底上基板12正面的第一隔絕空腔25，第二隔絕空腔26，第三隔絕空腔23和第四隔絕空腔24的隔離圓環(huán)比背面填充有電性隔離材料第一隔絕層14，第二隔絕層15，第三隔絕層16和第四隔絕層17的屏蔽圓環(huán)要寬，并且正面的從第一到第四隔絕空腔隔離圓環(huán)分別和背面的從第一到第四隔絕層屏蔽圓環(huán)對接，硅襯底上基板12背面填充有電性隔離材料第一隔絕層14，第二隔絕層15，第三隔絕層16和第四隔絕層17的屏蔽圓環(huán)的下表面要在相應(yīng)的正面的第一隔絕空腔25，第二隔絕空腔26，第三隔絕空腔23和第四隔絕空腔24的隔離圓環(huán)中突出一部分，以實(shí)現(xiàn)完全隔離。[0029]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，硅襯底上基板12中作為檢測電極板部分的體硅導(dǎo)電通道本體21與可動結(jié)構(gòu)層電容檢測極板9之間的腔體高度為固定值。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，硅襯底上基板12中的第二鍵和連接點(diǎn)11與可動結(jié)構(gòu)層8在可動結(jié)構(gòu)層第一鍵和連接點(diǎn)10連通，與第二金屬互聯(lián)窗口 19相連，實(shí)現(xiàn)從金屬外連到可動結(jié)構(gòu)層的連通。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其可動結(jié)構(gòu)及基板的制造步驟包括:以硅襯底作為下基板1，先對硅襯底進(jìn)行清洗，去除硅襯底上的雜質(zhì)，然后通過光刻的方式在硅襯底下基板上做出圖形，并基于該圖形，對硅襯底下基板進(jìn)行蝕刻，被蝕刻的部位形成凹槽2，未被蝕刻的部分形成了突起，該突起主要分兩部分，一部分作為內(nèi)部和可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接起支撐作用，另一部分作為邊緣一周和可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接起密封作用，對已經(jīng)形成圖形的硅襯底下基板進(jìn)行清洗，清洗之后，通過CVD的方式生長形成一層氧化隔離層二氧化硅，該氧化隔離層覆蓋硅襯底下基板正表面，將可動結(jié)構(gòu)層，通過鍵和的方式，與硅襯底下基板連接在一起，此時硅襯底下基板的突起作為鍵和連接點(diǎn)，接下來在可動結(jié)構(gòu)層上通過光刻定義圖形，再通過硅蝕刻程序進(jìn)行蝕刻，一部分通過蝕刻形成檢測基板，一部分未被蝕刻的地方形成與娃襯底上基板12連通的鍵和部位，另一部分未被蝕刻的地方作為與娃襯底上下基板14密封的結(jié)構(gòu)；
其硅襯底上基板的制造步驟包括:首先在硅襯底上基板12的背面，通過光刻定義圖形以及蝕刻襯底的方式在硅襯底上基板上形成一定深度的圓環(huán)隔離層，然后通過沉積生長的方式，在圓環(huán)隔離層的腔體內(nèi)填充電性隔離材料，以形成屏蔽，接下來轉(zhuǎn)到上基板正面，通過光刻定義圖形和蝕刻工藝，形成槽區(qū)，該槽區(qū)就是最終鍵和密封后的固定高度的空腔13，然后對上基板進(jìn)行清洗，再次通過光刻定義圖形和蝕刻工藝，在下基板正面形成與之前背面隔離屏蔽層正對的圓環(huán)隔離腔體，蝕刻深度在達(dá)到隔離材料下表面后，再多進(jìn)行一部分蝕刻，以確保完全隔離，沒有殘留導(dǎo)通的硅襯底材料；
最終，將硅襯底上基板，硅襯底下基板以及可動結(jié)構(gòu)層，置于高真空腔體中，通過硅硅鍵和的方式，使上基板突出的部分與可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接，在邊緣形成密封，為密封腔體，腔體內(nèi)部為真空，在硅襯底上基板的背面通過CVD的方式生長出鈍化層，然后在鈍化層上通過光刻定義圖形以及蝕刻工藝，在鈍化層上形成引線開口，在開口的地方，再次沉積金屬材料作為引線。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供一種體硅作為感應(yīng)電極板和通道的微陀螺儀的加工制造方法，其特征在于包括如下步驟:
1)硅基板的清洗，為后面的光刻或是沉積工藝提供無雜質(zhì)的表面；
2)通過光刻工藝以及蝕刻工藝對硅襯底下基板進(jìn)行圖形的定義，形成凹槽和鍵和突起，通過一層二氧化娃；
3通過硅和二氧化硅的鍵和，將硅襯底下基板和可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接；
4)在可動結(jié)構(gòu)上通過光刻和硅蝕刻工藝，形成圖形，圖形貫穿整個可動結(jié)構(gòu)層；
5)在硅襯底下基板背面通過光刻和體硅蝕刻的工藝，形成深槽，深槽是圓環(huán)形結(jié)構(gòu)；
6)在硅襯底上基板的圓環(huán)形深槽內(nèi)，通過CVD的方式生長電性隔離層；
7)在硅襯底上基板的正面先通過光刻和濕法蝕刻工藝，定義出凹槽；
8)再次在硅襯底上基板正面進(jìn)行光刻和蝕刻工藝，形成的圓環(huán)形深槽與之前上基板背面的隔離圓環(huán)對接，但是該圓環(huán)形深槽的寬度要比之前背面的隔離圓環(huán)大；
9)圓環(huán)深槽再次蝕刻，將背面的隔離材料裸露出來，以達(dá)到上基板中體硅作為檢測和導(dǎo)通部分與周圍的完全電性隔離；
10)將硅襯底上基板正面與可動結(jié)構(gòu)層在真空設(shè)備中進(jìn)行鍵和連接；
11)在鍵和好的硅襯底上基板背面通過CVD的方式生長一層鈍化層，并通過光刻和蝕刻程序在該鈍化層表面形成窗口；
12)最后，通過濺射工藝，將金屬鍍在鈍化層，以及打開的窗口上，再通過金屬層上的光刻蝕刻工藝，對金屬進(jìn)行圖形化，保留窗口上的金屬，形成金屬連線。
[0033]本發(fā)明將硅襯底上基板中的一部分與周圍隔離，作為從上面金屬到中間可動結(jié)構(gòu)層的導(dǎo)線作用，大大節(jié)省了芯片的面積，并在制造過程中，盡量少使用金屬材質(zhì)，避免了晶圓廠的金屬沾污問題。
【權(quán)利要求】
1.一種微陀螺儀，包括硅襯底上基板(12)、硅襯底下基板(I)、可動結(jié)構(gòu)層(8)以及引線，其特征在于:所述的微陀螺儀由體硅電容感應(yīng)極板和體硅導(dǎo)電通道結(jié)構(gòu)構(gòu)成，所述的硅襯底上基板(12)和硅襯底下基板(I)之間采用鍵和連接結(jié)構(gòu)，所述的引線為分布在硅襯底上基板(12)中間部位的第一金屬互聯(lián)窗口(18)和第二金屬互聯(lián)窗口(19)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微陀螺儀，其特征在于:a、所述體硅電容感應(yīng)極板包括:可動結(jié)構(gòu)層電容檢測極板(9)，固定高度的空腔(13)，硅襯底上基板(12)，第一隔絕空腔(25)，第二隔絕空腔(26)，第一隔絕層(14)，第二隔絕層(15)，第一金屬互聯(lián)窗口(18)，硅襯底上基板體硅電容檢測極板(20)以及硅襯底上基板(12)上的鈍化層(22)，其中，所述第一和第二隔絕空腔均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，第一和第二隔絕層均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述硅襯底上基板體硅電容檢測極板(20)被所述第一和第二隔絕空腔、所述第一和第二隔絕層與周圍硅襯底上基板(12)所隔絕; b、所述體硅導(dǎo)電通道結(jié)構(gòu)包括:硅襯底下基板(1)，可動結(jié)構(gòu)層第一鍵和連接點(diǎn)(10)，可動結(jié)構(gòu)層第二鍵和連接點(diǎn)(11)，硅襯底下基板與可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接的第一突起部位(4)，第一突起部位(4)上覆蓋的隔離層(5)，第三隔絕空腔(23)，第四隔絕空腔(24)，第三隔絕層(16)，第四隔絕層(17)，第二金屬互聯(lián)窗口(19)和體硅導(dǎo)電通道本體(21)，其中，所述的第三和第四隔絕空腔以及所述的第三和第四隔絕層均為環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述的體硅導(dǎo)電通道本體(21)由硅襯底上基板(12)中的第三和第四隔絕層隔離出來。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微陀螺儀，其特征在于:所述硅襯底下基板(I)與可動結(jié)構(gòu)層(8)之間有覆蓋一層電性隔離層，所述硅襯底下基板(I)與可動結(jié)構(gòu)層(8)之間部分鍵和連接，所述硅襯底下基 板(I)與可動結(jié)構(gòu)層(8)未形成鍵和連接的地方是固定深度的凹槽(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微陀螺儀，其特征在于:所述硅襯底上基板(12)背面所形成的第一隔絕層(14)，第二隔絕層(15)，第三隔絕層(16)和第四隔絕層(17)均為同一深度。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微陀螺儀，其特征在于:所述硅襯底上基板(12)背面的第一隔絕層(14)，第二隔絕層(15)，第三隔絕層(16)和第四隔絕層(17)屏蔽圓環(huán)內(nèi)填充的材質(zhì)為電性隔離材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微陀螺儀，其特征在于:所述硅襯底上基板(12)正面的第一隔絕空腔(25)，第二隔絕空腔(26)，第三隔絕空腔(23)和第四隔絕空腔(24)的隔離圓環(huán)比背面填充有電性隔離材料第一隔絕層(14)，第二隔絕層(15)，第三隔絕層(16)和第四隔絕層(17)的屏蔽圓環(huán)要寬，并且正面的從第一到第四隔絕空腔隔離圓環(huán)分別和背面的從第一到第四隔絕層屏蔽圓環(huán)對接，硅襯底上基板(12)背面填充有電性隔離材料第一隔絕層(14)，第二隔絕層(15)，第三隔絕層(16)和第四隔絕層(17)的屏蔽圓環(huán)的下表面要在相應(yīng)的正面的第一隔絕空腔(25)，第二隔絕空腔(26)，第三隔絕空腔(23)和第四隔絕空腔(24)的隔離圓環(huán)中突出一部分，以實(shí)現(xiàn)完全隔離。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微陀螺儀，其特征在于:硅襯底上基板(12)中作為檢測電極板部分的體硅導(dǎo)電通道本體(21)與可動結(jié)構(gòu)層電容檢測極板(9)之間的腔體高度為固定值。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微陀螺儀，其特征在于:硅襯底上基板(12)中的第二鍵和連接點(diǎn)(11)與可動結(jié)構(gòu)層(8)在可動結(jié)構(gòu)層第一鍵和連接點(diǎn)(10)連通，與第二金屬互聯(lián)窗口(19)相連，實(shí)現(xiàn)從金屬外連到可動結(jié)構(gòu)層的連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的微陀螺儀的加工制造方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)硅基板的清洗，為后面的光刻或是沉積工藝提供無雜質(zhì)的表面； 2)通過光刻工藝以及蝕刻工藝對硅襯底下基板進(jìn)行圖形的定義，形成凹槽和鍵和突起，通過CVD的方式生長一層二氧化硅； 3通過硅和二氧化硅的鍵和，將硅襯底下基板和可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接； 4)在可動結(jié)構(gòu)上通過光刻和硅蝕刻工藝，形成圖形，圖形貫穿整個可動結(jié)構(gòu)層； 5)在硅襯底上基板背面通過光刻和體硅蝕刻的工藝，形成深槽，深槽是圓環(huán)形結(jié)構(gòu)； 6)在硅襯底上基板背面的圓環(huán)形深槽內(nèi)，通過CVD的方式生長電性隔離層； 7)在硅襯底上基板的正面先通過光刻和濕法蝕刻工藝，定義出凹槽； 8)再次在硅襯底上基板正面進(jìn)行光刻和蝕刻工藝，形成的圓環(huán)形深槽與之前上基板背面的隔離圓環(huán)對接，但是該圓環(huán)形深槽的寬度要比之前背面的隔離圓環(huán)大； 9)圓環(huán)深槽再次蝕刻，將背面的隔離材料裸露出來，以達(dá)到上基板中體硅作為檢測和導(dǎo)通部分與周圍的完全電性隔離； 10)將硅襯底上基板正面與可動結(jié)構(gòu)層在真空設(shè)備中進(jìn)行鍵和連接； 11)在鍵和好的硅襯底上基板背面通過CVD的方式生長一層鈍化層，并通過光刻和蝕刻程序在該鈍化層表面形成窗口； 12)最后，通過濺射工藝，將金屬鍍在鈍化層，以及打開的窗口上，再通過金屬層上的光刻和蝕刻工藝，對金屬進(jìn)行圖形化，保留窗口上的金屬，形成金屬連線。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項所述的微陀螺儀的加工制造方法，其特征在于，包括如下步驟: a、硅襯底下基板的制造步驟，以硅襯底作為下基板，先對硅襯底進(jìn)行清洗，去除硅襯底上的雜質(zhì)，然后通過光刻的方式在硅襯底下基板上做出圖形，并基于該圖形，對硅襯底下基板進(jìn)行蝕刻，被蝕刻的部位形成凹槽，未被蝕刻的部分形成了突起，該突起主要分兩部分，一部分作為內(nèi)部和可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接起支撐作用，如第一突起部位(4)，另一部分作為邊緣一周和可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接起密封作用，如第二突起部位(6)，對已經(jīng)形成圖形的硅襯底下基板進(jìn)行清洗，清洗之后，通過CVD的方式生長形成一層氧化隔離層二氧化硅，該氧化隔離層覆蓋硅襯底下基板正表面； b、下基板連接可動層的制造步驟，將整個沒有圖形的可動層，通過鍵和的方式，與硅襯底下基板連接在一起，此時硅襯底下基板的突起作為鍵和連接點(diǎn)，接下來在可動結(jié)構(gòu)層上通過光刻定義圖形，再通過硅蝕刻程序進(jìn)行蝕刻，一部分通過蝕刻形成檢測基板，一部分未被蝕刻的地方形成與娃襯底上基板連通的鍵和部位，另一部分未被蝕刻的地方作為與娃襯底上下基板密封的結(jié)構(gòu)； C、硅襯底上基板的制造步驟，首先在硅襯底上基板的背面，通過光刻定義圖形以及蝕刻襯底的方式在硅襯底上基板上形成一定深度的圓環(huán)隔離層，然后通過沉積生長的方式，在圓環(huán)隔離層的腔體內(nèi)填充電性隔離材料，以形成屏蔽，接下來轉(zhuǎn)到上基板正面，通過光刻定義圖形和蝕刻工藝，形成槽區(qū)，該槽區(qū)就是最終鍵和密封后的固定高度的空腔，然后對上基板進(jìn)行清洗，再次通過光刻定義圖形和蝕刻工藝，在下基板正面形成與之前背面隔離屏蔽層正對的圓環(huán)隔離腔體，蝕刻深度在達(dá)到隔離材料下表面后，再多進(jìn)行一部分蝕刻，以確保完全隔離，沒有殘留導(dǎo)通的硅襯底材料； d、上下基板鍵和連接以及引線部分的制造步驟，將硅襯底上基板，硅襯底下基板以及可動結(jié)構(gòu)層，置于高真空腔體中，通過硅硅鍵和的方式，使上基板突出的部分與可動結(jié)構(gòu)層鍵和連接，在邊緣形成密封，為密封腔體，腔體內(nèi)部為真空，在硅襯底上基板的背面通過CVD的方式生長出鈍化層，然后在鈍化層上通過光刻定義圖形以及蝕刻工藝，在鈍化層上形成引線開口，在開口的地方，再次沉積金屬材料作為引線。
【文檔編號】G01C19/00GK103575260SQ201210250559
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月19日
【發(fā)明者】孫博華, 田曉丹, 孫明, 王琳, 覃昭君, 周源, 邵長治, 郭偉恒 申請人:水木智芯科技（北京）有限公司