[发明专利]一种MEMS悬臂梁式加速度计及其制造工艺

权利要求书

1.一种MEMS悬臂梁式加速度计，包括：测量体、与所述测量体相连接的上盖板以及下盖板；所述测量体包括框架、位于所述框架内的质量块，所述质量块与所述框架之间通过多根悬臂梁相连接；其特征在于，所述质量块与所述框架之间还设置有缓冲梁，所述缓冲梁的一端与所述质量块相连接，所述缓冲梁的另一端与所述框架相连接；所述悬臂梁为L型折叠梁，包括质量块连接臂及框架连接臂，所述质量块连接臂的中线与所述质量块的中线相对应；所述上盖板及所述下盖板与所述质量块之间设置有过载保护装置，所述过载保护装置包括弹性部及凸点；所述凸点设置在所述弹性部上，所述弹性部设置在所述质量块或所述盖板上，所述凸点限制所述质量块的运动幅度；

所述缓冲梁设置在所述质量块的两个端角处，并沿所述质量块的中线对称设置。

2.如权利要求1所述的MEMS悬臂梁式加速度计，其特征在于，所述质量块连接臂的宽度大于所述框架连接臂的宽度。

3.如权利要求1所述的MEMS悬臂梁式加速度计，其特征在于，所述质量块、所述上盖板以及所述下盖板上设置有电极。

4.如权利要求1所述的MEMS悬臂梁式加速度计，其特征在于，所述测量体采用包括有上硅层及下硅层的绝缘体上外延硅结构，每层硅层之间分别设置有氧化埋层。

5.如权利要求4所述的MEMS悬臂梁式加速度计，其特征在于，所述测量体采用双面绝缘体上外延硅结构，包括上硅层、中间硅层及下硅层；每两层硅层之间分别设置有二氧化硅层。

6.如权利要求1所述的MEMS悬臂梁式加速度计，其特征在于，所述弹性部设置在所述质量块上，所述凸点设置在所述盖板上与所述弹性部相对应的位置，所述凸点与所述弹性部相接触，并限制所述质量块的运动幅度；或所述弹性部设置在所述盖板上，所述凸点设置在所述质量块上与所述弹性部相对应的位置上，所述凸点与所述弹性部相接触，并限制所述质量块的运动幅度。

7.一种根据权利要求4所述的MEMS悬臂梁式加速度计的制造工艺，其特征在于，所述制造工艺包括以下步骤：

第一步，在绝缘体上外延硅硅片的正面及背面生长或淀积出二氧化硅层；

第二步，在绝缘体上外延硅硅片的正面及背面淀积一层氮化硅层；

第三步，通过光刻及刻蚀，将所述绝缘体上外延硅硅片背面的部分氮化硅层及二氧化硅层去除，并露出下硅层；

第四步，将下硅层暴露在外的部分刻蚀至氧化埋层；

第五步，将暴露在外的氧化埋层去除；

第六步，将绝缘体上外延硅硅片背面的氮化硅层及二氧化硅层去除；

第七步，将两块绝缘体上外延硅硅片进行背对背硅-硅键合；形成质量块和框架；

第八步，对键合后的硅片的正面及背面的进行光刻、刻蚀及深度刻蚀；在框架和质量块之间刻蚀出多个通孔，从而形成自由活动的悬臂梁；

第九步，将键合后的硅片的正面及背面的氮化硅层及二氧化硅层去除，形成完整的测量体；

第十步，将键合后的硅片与上盖板及下盖板进行键合，形成完整的MEMS悬臂梁式加速度计。

8.一种根据权利要求5所述的MEMS悬臂梁式加速度计的制造工艺，其特征在于，所述制造工艺包括以下步骤：

第一步，在双面绝缘体上外延硅硅片的上下硅层上分别通过光刻、深度刻蚀及刻蚀形成多个深至中间硅层的孔；

第二步，在所述孔内沉积多晶硅并填满所述孔；然后在所述双面绝缘体上外延硅硅片的上下硅层的表面生长出二氧化硅层；

第三步，在所述双面绝缘体上外延硅硅片的上下硅层上通过光刻、深度刻蚀及刻蚀形成悬臂梁和缓冲梁；并通过高温氧化在所述悬臂梁及所述缓冲梁的露置在外的表面上生长出二氧化硅，或者用化学淀积方法淀积一层二氧化硅；

第四步，通过光刻及刻蚀将露置在外的所述中间硅层上的二氧化硅去除，并深度刻蚀所述中间硅层；

第五步，将框架与质量块之间的中间硅层腐蚀，从而形成自由运动的悬臂梁；

第六步，将露置在外的所述二氧化硅腐蚀；

第七步，将上盖板、处理后的所述双面绝缘体上外延硅硅片、以及下盖板进行一次性键合，形成完整的MEMS悬臂梁式加速度计。