电容式微加速度传感器及其单片制作方法

摘要

本发明提供一种电容式微加速度传感器及其单片制作方法，所述加速度传感器为三明治结构，其制作方法不需要键合工艺，直接由单片双器件层SOI硅片制作形成。该加速度传感器具有双面对称直梁-质量块结构，且所述可动质量块的八个角处的直弹性梁，无需采用凸角补偿的结构就可保证最终的质量块为矩形结构，使得预期的器件结构在完成各向异性腐蚀后，能完整保留，器件具有高度法向的对称性。所述制作方法简化了制作三明治结构电容式加速度传感器的工艺，避免了繁琐的键合工艺，降低了制作工艺的难度，提高了工艺效率和可靠性。同时，该方法极大的降低了制造成本，提高了加速度传感器器件性能及器件成品率。

主权项

一种电容式微加速度传感器单片制作方法，其特征在于，至少包括：1）提供一双器件层SOI基片，该基片由下向上依次包括第一单晶硅器件层、第一埋层氧化硅、中间体硅层、第二埋层氧化硅、以及第二单晶体硅器件层；2）对所述基片进行双面光刻，在所述的第一单晶硅器件层和第二单晶硅器件层上分别形成对称的上直支撑梁、下直支撑梁、上支撑梁锚区、下支撑梁锚区、上固定电极板、下固定电极板、以及释放通孔结构图形；3）利用光刻胶作为掩膜，对所述步骤2）中的结构图形进行ICP干法刻蚀，刻蚀深度分别到达所述的第一埋层氧化硅和第二埋层氧化硅，以形成所述的上直支撑梁、下直支撑梁、上支撑梁锚区、下支撑梁锚区、上固定电极板、下固定电极板、以及释放通孔结构，然后除去光刻胶；4）在暴露出的所述第一埋层氧化硅和第二埋层氧化硅表面进行光刻，以形成弹性梁、以及可动质量块的结构图形；5）利用光刻胶作为掩膜，对所述步骤4）中的结构图形进行RIE刻蚀，将所述第一埋层氧化硅和第二埋层氧化硅刻蚀至所述中间体硅层；6）继续以光刻胶作为掩膜，利用ICP干法刻蚀对所述中间体硅层进行预定深度的刻蚀，以形成双面对称的所述弹性梁和可动质量块雏形，并去除光刻胶；7）在所述基片双面热氧化生长一层SiO2保护层，然后对所述基片进行双面光刻，开出硅的各向异性腐蚀窗口图形；8）利用光刻胶作为掩膜，将所述各向异性腐蚀窗口图形的SiO2保护层去除以形成硅的各向异性腐蚀窗口，并去除光刻胶；9）以所述SiO2保护层作为腐蚀掩蔽层，利用各向异性腐蚀方法对所述中间体硅层进行腐蚀，直至所述弹性梁形成，同时腐蚀形成所述的上、下直支撑梁；10）利用湿法或者干法各向同性腐蚀工艺移除各个区域中暴露出的所述的第一埋层氧化硅和第二埋层氧化硅，以释放出所述的上固定电极板、下固定电极板、弹性梁、以及可动质量块结构，并形成加速度传感器的可动电容间隙；11）在所述基片的第一单晶硅器件层、中间体硅层和第二单晶硅器件层上分别制备金属层，以实现加速度传感器的电极引出。