[发明专利]加速度传感器及其制造方法

说明书

本发明提供一种加速度传感器及其制造方法。所述制造方法包括：在单晶硅基底上刻蚀包括为z轴向加速度敏感电容提供空间的第一腔体；在刻蚀了各所述腔体的单晶硅基底上生成氧化硅层；在生成氧化硅层后的所述单晶硅基底上采用硅硅键合方式覆盖单晶硅基板，并予以减薄，以形成敏感器件层；所述敏感器件层用于形成包含z轴向加速度敏感电容的敏感电容；在所述敏感器件层上生成氧化硅薄膜，并将除所述z轴向加速度敏感电容结构中悬臂梁处以外的氧化硅薄膜腐蚀掉；在敏感器件层上沉淀与各敏感电容相连的金属电极；按照预设的包含竖直轴向加速度敏感电容的结构图案，将位于相应腔体上的敏感器件层进行刻蚀。本发明解决了z轴加速度传感器灵敏度低的问题。

技术领域

本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种加速度传感器及其制造方法。

背景技术

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)加速度计就是使用MEMS技术制造的加速度计。由于采用了微机电系统技术，使得其尺寸大大缩小，具有体积小、重量轻、能耗低等优点，广泛应用在军事、汽车工业、消费类电子产品等领域。

其中，较为常用的是电容式加速度传感器，其基本工作原理在于，敏感质量块借助于悬挂装置支撑在基底上，同时连接可动电极。可动电极和固定电极形成一个或多个敏感电容，待测加速度作用在敏感质量块上产生的惯性力引起敏感电容的极板间隙变化。

在现有的Z轴加速度传感器中，悬于基底的多晶硅敏感质量块与固定在基底的多晶硅电极形成平板电容，在加工过程中，敏感质量块和底部电极设置有绝缘介质层(如氧化硅)，受限于工艺条件，往往绝缘介质厚度在几微米，导致间隙很小。易引起敏感电容电极在过载加速度下相接触，而引起电极短路。

同时，可动多晶硅敏感质量结构通过湿法或蒸汽法工艺释放，而氧化硅绝缘介质产生的间隙很小，因此需要在敏感质量块上刻蚀密集的释放孔，此举减少了敏感质量块的有效质量。也减小了敏感质量块对加速度产生的惯性力，降低了传感器的灵敏度。为防止敏感电容电极在过载加速度下相接触引起电极短路，提高扭转梁的刚度，而此举也降低了传感器的灵敏度。

因此，需要对现有技术进行改进。

发明内容

本发明实施例提供一种加速度传感器及其制造方法，用于解决现有技术中z轴向的敏感电容的灵敏度低的问题。

本发明实施例采用以下技术方案：

第一方面，提供一种制造加速度传感器的方法，包括：在单晶硅基底上刻蚀至少一个腔体；其中，所述腔体包括：为竖直轴向加速度敏感电容提供运动空间的第一腔体；在刻蚀了各所述腔体的单晶硅基底上生成氧化硅层；在生成氧化硅层后的所述单晶硅基底上采用硅硅键合方式覆盖单晶硅基板，并予以减薄，以形成敏感器件层；其中，所述单晶硅基板覆盖所有腔体；所述敏感器件层用于形成包含竖直轴向加速度敏感电容的敏感电容；在所述敏感器件层上生成氧化硅薄膜，并将除所述竖直轴向加速度敏感电容结构中悬臂梁处以外的氧化硅层腐蚀掉；在所述敏感器件层上沉淀与竖直轴向加速度敏感电容相连的金属电极；按照预设的包含所述竖直轴向加速度敏感电容的结构图案，将位于相应腔体上的敏感器件层进行刻蚀，以得到对应所述结构图案中的器件结构；其中，所述竖直轴向加速度敏感电容的结构图案包括：均悬于所述第一腔体的第一固定梳齿的图案、由所述第一固定梳齿的图案两端延伸至所述第一腔体外边沿的悬臂梁的图案、包含与所述第一固定梳齿图案有间隙啮合的第一可动梳齿图案的第一质量块的图案、以及横跨所述第一腔体并将所述第一质量块图案分为质量不等两部分的扭转梁的图案，其中，所述扭转梁图案的两端部位于所述第一腔体的外边沿上。

优选地，所述按照预设的包含所述竖直轴向加速度敏感电容的感应电容图案，将位于相应腔体上的敏感器件层进行刻蚀的方式包括：按照预设的第一固定梳齿和第一可动梳齿对称于所述扭转梁两侧的结构图案，将位于所述第一腔体上的敏感器件层进行刻蚀。