一種mems高靈敏度橫向加速度計及其制造工藝的制作方法
【專利摘要】一種MEMS高靈敏度橫向加速度計，包括：測量體、與所述測量體相連接的上蓋板以及下蓋板；所述測量體包括框架、位于所述框架內(nèi)的質(zhì)量塊，所述質(zhì)量塊與所述框架之間通過多根彈性梁相連接；所述質(zhì)量塊與所述框架之間設(shè)置有相對的梳狀耦合結(jié)構(gòu)；所述質(zhì)量塊在水平方向上移動，所述梳狀耦合結(jié)構(gòu)用于檢測水平方向上的加速度。本加速度計對水平方向上的加速度檢測精度高，而且制作工藝簡單，對蓋板的材料要求低。
【專利說明】一種MEMS高靈敏度橫向加速度計及其制造工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種加速度計及其制造工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)今，加速度計可適用于諸多應(yīng)用，例如在測量地震的強度并收集數(shù)據(jù)、檢測汽車碰撞時的撞擊強度、以及在手機及游戲機中檢測出傾斜的角度和方向。而在微電子機械系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)不斷進步的情況下，許多納米級的小型加速度測量儀已經(jīng)被商業(yè)化廣泛采用。
[0003]傳統(tǒng)的橫向電容式加速度計，例如專利號為US5563343的美國專利通常采用梳齒型電容，然而由于制造工藝的限制，彈性梁只能制作在器件的一面，無法形成上下對稱的結(jié)構(gòu)，因此質(zhì)量塊不能很大，否則會導致加速度計的穩(wěn)定性能不好。此外，為了得到較大的梳齒面積，要將梳齒在豎直方向上加厚，使得制造成本會非常高，因此梳齒一般無法達到與質(zhì)量塊相同的厚度，質(zhì)量塊厚度大于梳齒的結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)不平衡，這也容易產(chǎn)生交叉串擾，影響加速度計的檢測精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種串擾較小地檢測水平方向上的加速度，并具有較高的穩(wěn)定性和可靠性的MEMS高靈敏度橫向加速度計。
[0005]按照本發(fā)明提供的一種MEMS高靈敏度橫向加速度計，包括:測量體、與所述測量體相連接的上蓋板以及下蓋板；所述測量體包括框架、位于所述框架內(nèi)的質(zhì)量塊，所述質(zhì)量塊與所述框架之間通過多根彈性梁相連接；所述質(zhì)量塊與所述框架之間設(shè)置有相對的梳狀耦合結(jié)構(gòu)；所述質(zhì)量塊在水平方向上移動，所述梳狀耦合結(jié)構(gòu)用于檢測水平方向上的加速度。
[0006]本發(fā)明中的MEMS高靈敏度橫向加速度計還包括如下附屬特征:
[0007]所述框架上形成有多個梳齒，所述質(zhì)量塊上形成有多個梳齒；框架梳齒與質(zhì)量塊梳齒相互交叉配合，形成所述梳狀耦合結(jié)構(gòu)。
[0008]所述框架梳齒和所述質(zhì)量塊梳齒之間形成有活動間隙，并在所述活動間隙內(nèi)形成檢測電容。
[0009]所述測量體通過檢測所述質(zhì)量塊梳齒側(cè)壁與所述框架梳齒側(cè)壁之間的重合面積的變化弓I起的電容值變化來檢測加速度。
[0010]所述測量體通過檢測所述質(zhì)量塊梳齒的側(cè)壁與所述框架梳齒的側(cè)壁的間距變化引起的電容值變化來檢測加速度。
[0011]所述彈性梁為U型梁。
[0012]所述上蓋板及所述下蓋板上設(shè)置有吸附劑。
[0013]所述梳狀耦合結(jié)構(gòu)上設(shè)置有電極。
[0014]所述測量體采用包括有上硅層及下硅層的絕緣體上外延硅結(jié)構(gòu)，每層硅層之間分別設(shè)置有氧化埋層。
[0015]所述測量體采用雙面絕緣體上外延硅結(jié)構(gòu)，包括上硅層、中間硅層及下硅層；每兩層硅層之間分別設(shè)置有二氧化硅層。
[0016]所述上蓋板及所述下蓋板的材料為硅片或玻璃片。
[0017]一種MEMS高靈敏度橫向加速度計的制造工藝，所述制造工藝包括以下步驟:
[0018]第一步，在所述絕緣體上外延硅硅片的正面及背面生長或淀積出二氧化硅層；
[0019]第二步，在所述絕緣體上外延硅硅片的正面及背面淀積一層氮化硅層；
[0020]第三步，通過光刻及刻蝕，將所述絕緣體上外延硅硅片背面的部分氮化硅層及二氧化硅層去除，并露出下硅層；
[0021]第四步，將下硅層暴露在外的部分刻蝕至氧化埋層；
[0022]第五步，將暴露在外的氧化埋層去除；
[0023]第六步，將絕緣體上外延硅硅片背面的氮化硅層及二氧化硅層去除；
[0024]第七步，將兩塊絕緣體上外延硅硅片進行背對背硅-硅鍵合；形成質(zhì)量塊和框架；
[0025]第八步，對鍵合后的硅片的正面及背面的進行光刻、刻蝕及深度刻蝕；在框架和質(zhì)量塊之間刻蝕出多個通孔，從而形成自由活動的彈性梁；
[0026]第九步，將鍵合后的硅片的正面及背面的氮化硅層及二氧化硅層去除，形成完整的測量體；
[0027]第十步,將鍵和后的娃片與上蓋板及下蓋板進行鍵合,形成完整的MEMS高靈敏度橫向加速度計。
[0028]一種MEMS高靈敏度橫向加速度計的制造工藝，所述制造工藝包括以下步驟:
[0029]第一步，在雙面絕緣體上外延硅硅片的上下硅層上分別通過光刻、深度刻蝕及刻蝕形成多個深至中間硅層的孔；
[0030]第二步，在所述孔內(nèi)沉積多晶硅并填滿所述孔；然后在所述雙面絕緣體上外延硅硅片的上下硅層的表面生長出二氧化硅層；
[0031]第三步，在所述雙面絕緣體上外延硅硅片的上下硅層上通過光刻、深度刻蝕及刻蝕形成多個彈性梁及梳狀耦合結(jié)構(gòu)；并通過高溫氧化在所述彈性梁、所述梳狀耦合結(jié)構(gòu)的露置在外的表面上生長出二氧化硅，或者用化學淀積方法淀積一層二氧化硅；
[0032]第四步，通過光刻及刻蝕將露置在外的所述中間硅層上的二氧化硅去除，并深度刻蝕所述中間硅層至一定深度；
[0033]第五步，將框架與質(zhì)量塊之間的中間硅層腐蝕，從而形成自由運動的彈性梁；
[0034]第六步，將露置在外的所述二氧化硅腐蝕；
[0035]第七步，將上蓋板、處理后的所述雙面絕緣體上外延硅硅片、以及下蓋板進行一次性鍵合。
[0036]對所述上蓋板及下蓋板的加工工藝還包括:
[0037]A、在所述上蓋板和所述下蓋板的鍵合面上分別通過光刻、深度刻蝕及刻蝕各自形成一個凹陷區(qū)；
[0038]B、與所述絕緣體上外延硅硅片鍵合之前，對所述上蓋板及所述下蓋板進行清洗。
[0039]對所述上蓋板及下蓋板的加工工藝還包括:
[0040]A、在所述上蓋板和所述下蓋板的鍵合面上分別通過光刻、深度刻蝕及刻蝕各自形成一個凹陷區(qū)；
[0041]B、在所述凹陷區(qū)內(nèi)涂覆吸附劑；
[0042]C、與所述絕緣體上外延硅硅片鍵合之前，對所述上蓋板及所述下蓋板進行清洗。
[0043]所述深度刻蝕及所述刻蝕的方法為以下方法中的一種或多種方法:干法刻蝕或濕法刻蝕，所述干法刻蝕包括:硅的深度反應(yīng)離子刻蝕及反應(yīng)離子刻蝕。
[0044]所述用于腐蝕硅層的腐蝕劑為以下腐蝕劑中的一種或多種的組合:氫氧化鉀、四甲基氫氧化氨、乙二胺磷苯二酚或氣態(tài)的二氟化氙。
[0045]所述用于腐蝕二氧化硅層的腐蝕劑為以下腐蝕劑中的一種或多種的組合:緩沖氫氟酸、49%氫氟酸或氣態(tài)的氟化氫。
[0046]按照本發(fā)明所提供的一種MEMS高靈敏度橫向加速度計及其制造工藝具有如下優(yōu)點:首先，本MEMS高靈敏度橫向加速度計可以通過測量在質(zhì)量塊和框架之間的電容值來檢測水平方向的加速度，而在質(zhì)量塊和內(nèi)框架之間設(shè)置的多個梳齒在豎直方向上很厚，而且在框架和質(zhì)量塊的上半部分及下半部分都設(shè)置有梳齒，本方案不僅僅增加了電容，也增加了檢測精度。此外，本加速度計中的質(zhì)量塊由兩塊質(zhì)量塊鍵合而成，總體質(zhì)量很大，具有較高的檢測靈敏度。再次，由于在測量體的上半部分及下半部分對稱地設(shè)置有彈性梁，因此本加速度計能有效減小非敏感方向的扭動、振動等所造成的影響，穩(wěn)定性好。最后，本加速度計中質(zhì)量塊運動均在一個平面內(nèi)，壓膜阻尼較小，即使在真空度不高的工作環(huán)境中也可以正常工作。因此對制造工藝的要求得以降低。而且本加速度計中上蓋板和下蓋板上并不設(shè)有電極，蓋板只是起到保護測量體的作用。這樣的話對蓋板所采用的材料要求也得以降低。也大大降低了制造成本。而垂直方向的鍵合工藝在得到較大質(zhì)量塊的同時也減少了加速度計的整體尺寸，提高了系統(tǒng)的集成度。而且由于腐蝕工藝及鍵合工藝較為簡單，本產(chǎn)品生產(chǎn)工藝的生產(chǎn)效率較高、成本也較低。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0047]圖1為本發(fā)明的第一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0048]圖2為本發(fā)明中的測量體的俯視圖。
[0049]圖3為本發(fā)明中的第一種制造方法的第一步、第二步示意圖。
[0050]圖4為本發(fā)明中的第一種制造方法的第三步、第四步示意圖。
[0051]圖5為本發(fā)明中的第一種制造方法的第五步、第六步示意圖。
[0052]圖6為本發(fā)明中的第一種制造方法的第七步、第八步示意圖。
[0053]圖7為本發(fā)明中的第一種制造方法的第九步、第十步示意圖。
[0054]圖8為本發(fā)明中的第一種制造方法的第十一步示意圖。
[0055]圖9為本發(fā)明的第二種實施例的示意圖。
[0056]圖10為本發(fā)明中第二種制造方法的第一步至第三步示意圖。
[0057]圖11為本發(fā)明中第二種制造方法的第四步至第六步示意圖。
[0058]圖12為本發(fā)明中第二種制造方法的第七步示意圖。

【具體實施方式】
[0059]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的詳述:
[0060]參照圖1，按照本發(fā)明提供的一種MEMS高靈敏度橫向加速度計，包括:測量體1、與所述測量體I相連接的上蓋板2以及下蓋板3 ;所述測量體I采用包括有上硅層4及下硅層5的絕緣體上外延硅結(jié)構(gòu)，簡稱SOI結(jié)構(gòu)。每層硅層之間分別設(shè)置有氧化埋層6。
[0061]參見圖2，所述測量體I包括框架11、位于框架11內(nèi)的質(zhì)量塊12 ;質(zhì)量塊12與框架11之間通過彈性梁13相連接。質(zhì)量塊12與框架11之間的間隔空間內(nèi)設(shè)置有多組彈性梁13。優(yōu)選地，質(zhì)量塊12為一方形體，彈性梁13為U型彎折彈性梁，并設(shè)置在質(zhì)量塊12的四個端角處，形成對稱結(jié)構(gòu)，從而在檢測過程中質(zhì)量塊12的位移比較平穩(wěn)。此外，優(yōu)選地，在質(zhì)量塊12的上半部分及下半部分都相應(yīng)地對稱設(shè)置有多組彈性梁13。這樣減少了在非敏感方向上的扭動或振動對質(zhì)量塊12帶來的影響。
[0062]參見圖2，框架11與質(zhì)量塊12之間還設(shè)置有一組或多組相對的梳狀耦合結(jié)構(gòu)14。梳狀耦合結(jié)構(gòu)14包括形成于框架11上的框架梳齒141以及形成于質(zhì)量塊12上的質(zhì)量塊梳齒142?？蚣苁猃X141與質(zhì)量塊梳齒142之間形成有活動間隙。當框架11和質(zhì)量塊12通電后，框架梳齒141與質(zhì)量塊梳齒142之間會形成一電容。在檢測加速度的過程中，質(zhì)量塊12會受加速度影響，向加速度方向移動。根據(jù)公式C= ε A/d,即兩片平行的導電片之間的電容量等于介電系數(shù)乘以正對面積除以垂直間距。當因加速度產(chǎn)生位移時，框架梳齒141和質(zhì)量塊梳齒142之間的間距會產(chǎn)生變化。從而導致框架梳齒141和質(zhì)量塊梳齒142之間的電容的變化。集成芯片可以通過電容的變化計算出檢測到的加速度。在一個實施例中，質(zhì)量塊12位移時，質(zhì)量塊梳齒142的側(cè)壁143和框架梳齒141的側(cè)壁144之間的重合的面積會產(chǎn)生變化，從而導致電容變化，集成芯片是通過測量該電容變化來測量加速度。在另一個實施例中，質(zhì)量塊12位移時，質(zhì)量塊梳齒142的側(cè)壁143和框架梳齒141的側(cè)壁144的間隔距離會產(chǎn)生變化，從而導致電容變化，集成芯片是通過測量該電容變化來測量加速度。設(shè)置在框架11和質(zhì)量塊12之間的梳狀耦合結(jié)構(gòu)14增加了檢測準確度。
[0063]接著，根據(jù)圖3至圖8來詳細說明用于制造本發(fā)明中的MEMS高靈敏度橫向加速度計的制造工藝，其中，本加速度計采用了絕緣體上外延硅硅片，簡稱SOI硅片。SOI硅片包括上硅層4、下硅層5以及位于上硅層4和下硅層5之間的氧化埋層6。該制造工藝包括以下步驟:
[0064]第一步，對SOI硅片的正面及背面進行高溫氧化處理，在其表面形成一層二氧化硅層7 ;或者利用化學氣態(tài)淀積法(CVD)淀積一層二氧化硅層7。
[0065]第二步，利用化學氣態(tài)淀積法(CVD)在SOI硅片的正面及背面淀積一層氮化硅8。
[0066]第三步，對所述SOI硅片的背面上涂覆光阻劑。之后按照特定圖案對SOI硅片的背面進行曝光，并用顯影液進行顯影。這樣被曝光的圖案就會顯現(xiàn)出來。再利用反應(yīng)離子干法刻蝕或緩沖氫氟酸對二氧化硅層7及氮化硅層8上被曝光的部分進行刻蝕直至露出下娃層5。
[0067]第四步，利用氫氧化鉀、或四甲基氫氧化氨、或乙二胺磷苯二酚將暴露在外的下硅層5刻蝕至氧化埋層6 ；
[0068]第五步，利用緩沖氫氟酸將SOI硅片暴露在外的氧化埋層6去除；
[0069]第六步，利用反應(yīng)離子干法刻蝕或緩沖氫氟酸將SOI硅片背面的二氧化硅層7和氮化硅層8去除；
[0070]第七步，將兩塊SOI硅片進行背對背硅-硅鍵合；形成質(zhì)量塊12和框架11 ；
[0071]第八步，對鍵合后的硅片的正面及背面上涂覆光阻劑。之后按照特定圖案對鍵和后的硅片的正面及背面進行曝光，并用顯影液進行顯影。這樣被曝光的圖案就會顯現(xiàn)出來。再利用反應(yīng)離子干法刻蝕或緩沖氫氟酸在鍵合后硅片的正面及背面的二氧化硅層7及氮化硅層8上被曝光的部分進行刻蝕，刻蝕出多個深至露出上硅層4的孔。
[0072]第九步，對上硅層4進行深度刻蝕直至所述孔刻穿，從而形成自由活動的彈性梁13。
[0073]第十步，利用反應(yīng)離子干法刻蝕或緩沖氫氟酸將鍵和后的硅片表面的氮化硅層8及二氧化硅層7去除，形成完整的測量體I。
[0074]第H^一步,將鍵和后的娃片與上蓋板2及下蓋板3進行鍵合,形成完整的MEMS高靈敏度橫向加速度計。
[0075]參照圖9，本發(fā)明中的MEMS高靈敏度橫向加速度計中的測量體I還可以采用雙面SOI娃片制成,雙面SOI娃片包括上娃層4、中間娃層10以及下娃層5 ;每兩層娃層之間，即上硅層4和中間硅層10之間以及中間硅層10和下硅層5之間分別設(shè)置有氧化埋層6。
[0076]接著，參照圖10至13詳細說明用于制造本發(fā)明中的MEMS高靈敏度橫向加速度計的制造工藝，該制造工藝包括以下步驟:
[0077]第一步，在雙面SOI硅片的上硅層4和下硅層5上分別涂覆光阻劑。之后按照特定圖案對上硅層4和下硅層5進行曝光，并用顯影液進行顯影。這樣被曝光的圖案就會顯現(xiàn)出來。再用硅的深度反應(yīng)離子刻蝕將上硅層4和下硅層5被曝光的部分深度刻蝕至氧化埋層6。然后利用反應(yīng)離子干法刻蝕或緩沖氫氟酸對被露置在外的氧化埋層6進行蝕刻。從而形成多個深至中間硅層10的孔。之后將光阻劑層去除。
[0078]第二步，在所述孔內(nèi)沉積多晶硅至中間硅層10并填滿所述孔，從而形成電通路；然后在所述雙面SOI硅片的上硅層4和下硅層5的表面生長出二氧化硅層7。并通過化學和機械拋光法將上硅層4和下硅層5的表面進行打磨，達到表面的平滑標準。
[0079]第三步，在所述雙面SOI硅片的上硅層4和下硅層5上分別涂覆光阻劑。之后按照特定圖案對上硅層4和下硅層5進行曝光，并用顯影液進行顯影。這樣被曝光的圖案就會顯現(xiàn)出來。先利用反應(yīng)離子干法刻蝕或緩沖氫氟酸對生長出的二氧化硅層上被曝光的部分進行刻蝕。再利用硅的深度反應(yīng)離子刻蝕將上硅層4和下硅層5深度刻蝕至氧化埋層6。最后用反應(yīng)離子干法刻蝕或緩沖氫氟酸對被露置在外的氧化埋層6進行蝕刻。從而形成多個彈性梁13和梳狀耦合結(jié)構(gòu)14。并在將光阻劑去除后，利用高溫在所述彈性梁13的表面生長出一層二氧化硅層7，或者用化學淀積(CVD)方法在所述彈性梁13和梳狀耦合結(jié)構(gòu)14的表面淀積一層二氧化娃層7。
[0080]第四步，用干法刻蝕去除二氧化硅層7中露置在外的二氧化硅。并再次用硅的深度反應(yīng)離子刻蝕或氣態(tài)的二氟化氙將中間硅層10深度刻蝕至一定深度。
[0081]第五步，使用氫氧化鉀、或四甲基氫氧化氨、或乙二胺磷苯二酚、或氣態(tài)的二氟化氙對被刻蝕至一定深度的中間硅層10進行水平及縱向腐蝕。并根據(jù)中間硅層10中需要被腐蝕的區(qū)域的大小來控制腐蝕時間。中間硅層10被腐蝕后，形成了上下兩層自由運動的多個彈性梁13和梳狀耦合結(jié)構(gòu)14。
[0082]第六步，將露置在SOI硅片表面的所述二氧化硅7用緩沖氫氟酸、或49%氫氟酸、或氣態(tài)的氟化氫腐蝕掉。
[0083]第七步，將上蓋板、處理后的所述雙面SOI硅片、以及下蓋板進行一次性鍵合，形成完整的加速度計。
[0084]對所述上蓋板2及下蓋板3的加工工藝還包括:
[0085]A、在上蓋板2和下蓋板3的鍵合面上涂覆光阻劑，之后按照特定圖案對其進行曝光，并用顯影液進行顯影。這樣被曝光的圖案就會顯現(xiàn)出來。再利用深度反應(yīng)離子刻蝕、或氫氧化鉀、或四甲基氫氧化氨、或乙二胺磷苯二酚，分別將上蓋板2和下蓋板3被曝光的部分深度刻蝕至一定位置。從而在上蓋板2和下蓋板3的鍵合面上各自形成一個凹陷區(qū)，并將光阻劑去除。
[0086]B、在上蓋板2和下蓋板3的所述凹陷區(qū)內(nèi)涂覆一層吸附劑9。
[0087]C、在與所述SOI硅片鍵合之前，對上蓋板2及下蓋板3對進行清洗；
[0088]上述對上蓋板2及下蓋板3的加工工藝中在凹陷區(qū)內(nèi)涂覆吸附劑9的步驟為可選步驟。在真空度不高的情況下，測量體I與上蓋板2及下蓋板3之間的空隙中可能會產(chǎn)生阻尼。為此，在上蓋板2及下蓋板2上涂覆吸附劑9可以降低阻尼，從而增加本加速度計的檢測靈敏度和準確度。
[0089]其中，本發(fā)明中的上述加工工藝中的氮化硅層8和二氧化硅層7起到保護其所覆蓋的硅層，使其不被刻蝕或腐蝕。
[0090]本發(fā)明中所述的深度刻蝕及所述刻蝕的方法為以下方法中的一種或多種方法:干法刻蝕或濕法刻蝕，所述干法刻蝕包括:硅的深度反應(yīng)離子刻蝕及反應(yīng)離子刻蝕。
[0091]由于本加速度計是通過梳狀耦合結(jié)構(gòu)14來檢測水平方向上的加速度，因此上蓋板2和下蓋板3上并不設(shè)置有電極。這樣一來，大大降低了對上蓋板2和下蓋板3的材料要求。而且對蓋板的鍵合對準要求也大大降低。也降低了制造成本。本技術(shù)方案在較低的真空度下也有較高的檢測準確度。此外，在本技術(shù)方案中，上蓋板2和下蓋板3上還可以設(shè)置有一層吸附劑9來增加真空度。
【權(quán)利要求】
1.一種MEMS高靈敏度橫向加速度計，包括:測量體、與所述測量體相連接的上蓋板以及下蓋板；所述測量體包括框架、位于所述框架內(nèi)的質(zhì)量塊，其特征在于，所述質(zhì)量塊與所述框架之間通過多根彈性梁相連接；所述質(zhì)量塊與所述框架之間設(shè)置有相對的梳狀耦合結(jié)構(gòu)；所述質(zhì)量塊在水平方向上移動，所述梳狀耦合結(jié)構(gòu)用于檢測水平方向上的加速度。
2.如權(quán)利要求1所述的MEMS高靈敏度橫向加速度計，其特征在于，所述框架和所述質(zhì)量塊上分別形成有多個梳齒，框架梳齒與質(zhì)量塊梳齒相互交叉配合，形成所述梳狀耦合結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的MEMS高靈敏度橫向加速度計，其特征在于，所述框架梳齒和所述質(zhì)量塊梳齒之間形成有活動間隙，并在所述活動間隙內(nèi)形成檢測電容。
4.如權(quán)利要求3所述的MEMS高靈敏度橫向加速度計，其特征在于，所述測量體通過檢測所述質(zhì)量塊梳齒側(cè)壁與所述框架梳齒側(cè)壁之間的重合面積的變化引起的電容值變化來檢測加速度。
5.如權(quán)利要求3所述的MEMS高靈敏度橫向加速度計，其特征在于，所述測量體通過檢測所述質(zhì)量塊梳齒的側(cè)壁與所述框架梳齒的側(cè)壁的間距變化引起的電容值變化來檢測加速度。
6.如權(quán)利要求1所述的MEMS高靈敏度橫向加速度計，其特征在于，所述彈性梁為U型M
ο
7.如權(quán)利要求1所述的MEMS高靈敏度橫向加速度計，其特征在于，所述上蓋板及所述下蓋板上設(shè)置有吸附劑。
8.如權(quán)利要求1所述的MEMS高靈敏度橫向加速度計，其特征在于，所述梳狀耦合結(jié)構(gòu)上設(shè)置有電極。
9.如權(quán)利要求1所述的MEMS高靈敏度橫向加速度計，其特征在于，所述測量體采用包括有上硅層及下硅層的絕緣體上外延硅結(jié)構(gòu)，每層硅層之間分別設(shè)置有氧化埋層。
10.如權(quán)利要求9所述的MEMS高靈敏度橫向加速度計，其特征在于，所述測量體采用雙面絕緣體上外延硅結(jié)構(gòu)，包括上硅層、中間硅層及下硅層；每兩層硅層之間分別設(shè)置有二氧化娃層。
11.如權(quán)利要求1所述的MEMS高靈敏度橫向加速度計，其特征在于，所述上蓋板及所述下蓋板的材料為硅片或玻璃片。
12.—種MEMS高靈敏度橫向加速度計的制造工藝，其特征在于，所述制造工藝包括以下步驟: 第一步，在所述絕緣體上外延硅硅片的正面及背面生長或淀積出二氧化硅層； 第二步，在所述絕緣體上外延硅硅片的正面及背面淀積一層氮化硅層； 第三步，通過光刻及刻蝕，將所述絕緣體上外延硅硅片背面的部分氮化硅層及二氧化硅層去除，并露出下硅層； 第四步，將下硅層暴露在外的部分刻蝕至氧化埋層； 第五步，將暴露在外的氧化埋層去除； 第六步，將絕緣體上外延硅硅片背面的氮化硅層及二氧化硅層去除； 第七步，將兩塊絕緣體上外延硅硅片進行背對背硅-硅鍵合；形成質(zhì)量塊和框架； 第八步，對鍵合后的硅片的正面及背面的進行光刻、刻蝕及深度刻蝕；在框架和質(zhì)量塊之間刻蝕出多個通孔，從而形成自由活動的彈性梁； 第九步，將鍵合后的硅片的正面及背面的氮化硅層及二氧化硅層去除，形成完整的測量體； 第十步，將鍵和后的硅片與上蓋板及下蓋板進行鍵合，形成完整的MEMS高靈敏度橫向加速度計。
13.—種MEMS高靈敏度橫向加速度計的制造工藝，其特征在于，所述制造工藝包括以下步驟: 第一步，在雙面絕緣體上外延硅硅片的上下硅層上分別通過光刻、深度刻蝕及刻蝕形成多個深至中間硅層的孔； 第二步，在所述孔內(nèi)沉積多晶硅并填滿所述孔；然后在所述雙面絕緣體上外延硅硅片的上下硅層的表面生長出二氧化硅層； 第三步，在所述雙面絕緣體上外延硅硅片的上下硅層上通過光刻、深度刻蝕及刻蝕形成多個彈性梁及梳狀耦合結(jié)構(gòu)；并通過高溫氧化在所述彈性梁、所述梳狀耦合結(jié)構(gòu)的露置在外的表面上生長出二氧化硅，或者用化學淀積方法淀積一層二氧化硅； 第四步，通過光刻及刻蝕將露置在外的所述中間硅層上的二氧化硅去除，并深度刻蝕所述中間硅層至一定深度； 第五步，將框架與質(zhì)量塊之間的中間硅層腐蝕，從而形成自由運動的彈性梁； 第六步，將露置在外的所述二氧化硅腐蝕； 第七步，將上蓋板、處理后的所述雙面絕緣體上外延硅硅片、以及下蓋板進行一次性鍵口 ο
14.如權(quán)利要求12或13所述的MEMS高靈敏度橫向加速度計的制造工藝，其特征在于，對所述上蓋板及下蓋板的加工工藝還包括: A、在所述上蓋板和所述下蓋板的鍵合面上分別通過光刻、深度刻蝕及刻蝕各自形成一個凹陷區(qū)； B、與所述絕緣體上外延硅硅片鍵合之前，對所述上蓋板及所述下蓋板進行清洗。
15.如權(quán)利要求12或13所述的MEMS高靈敏度橫向加速度計的制造工藝，其特征在于，對所述上蓋板及下蓋板的加工工藝還包括: A、在所述上蓋板和所述下蓋板的鍵合面上分別通過光刻、深度刻蝕及刻蝕各自形成一個凹陷區(qū)； B、在所述凹陷區(qū)內(nèi)涂覆吸附劑； C、與所述絕緣體上外延硅硅片鍵合之前，對所述上蓋板及所述下蓋板進行清洗。
16.根據(jù)權(quán)利要求12至15任一所述的MEMS高靈敏度橫向加速度計的制造工藝，其特征在于，所述深度刻蝕及所述刻蝕的方法為以下方法中的一種或多種方法:干法刻蝕或濕法刻蝕，所述干法刻蝕包括:硅的深度反應(yīng)離子刻蝕及反應(yīng)離子刻蝕。
17.根據(jù)權(quán)利要求12至15任一所述的MEMS高靈敏度橫向加速度計的制造工藝，其特征在于，所述用于腐蝕硅層的腐蝕劑為以下腐蝕劑中的一種或多種的組合:氫氧化鉀、四甲基氫氧化氨、乙二胺磷苯二酚或氣態(tài)的二氟化氙。
18.根據(jù)權(quán)利要求12至15任一所述的MEMS高靈敏度橫向加速度計的制造工藝，其特征在于，所述用于腐蝕二氧化硅層的腐蝕劑為以下腐蝕劑中的一種或多種的組合:緩沖氫 氟酸、49%氫氟酸或氣態(tài)的氟化氫。
【文檔編號】G01P15/125GK104297521SQ201310304676
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月19日
【發(fā)明者】于連忠, 孫晨 申請人:中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所