[发明专利]一种利用SOI片制作高精度MEMS惯性传感器的方法

权利要求书

1.一种利用SOI片制作高精度MEMS惯性传感器的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)处理SOI片：

在该SOI片的器件层上制作掩膜图形，通过金属刻蚀法或者金属剥离法完成驱动电容极板和封装凸点的制作；制作弹簧和检验质量块的掩膜图形，采用深硅刻蚀工艺加工，使无掩膜区域形成刻蚀槽直至SOI片的牺牲层暴露；

在该SOI片的支撑层上制作释放孔掩膜图形，通过深硅刻蚀工艺刻蚀该支撑层的无掩膜区域至该SOI片的牺牲层，使该牺牲层暴露；

采用氢氟酸或者反应离子刻蚀机刻蚀该SOI片的牺牲层，使暴露的牺牲层区域被刻蚀，从而在该SOI片的器件层内一体化加工形成弹簧和检验质量块，由此构成弹簧-质量块系统，并且所述驱动电容极板位于所述检验质量块上；

(2)在盖板上制作金属图形，包括拾取电容极板、封装凸点和引线键合点；

(3)将所述步骤(1)得到的所述SOI片与所述步骤(2)得到的所述盖板两者进行对准封装，从而形成MEMS惯性传感器；

并且，所述步骤(1)中，所述器件层对应SOI片中厚度大的硅层，所述支撑层对应SOI片中厚度小的硅层，所述牺牲层对应SOI片中的绝缘层；所述器件层的厚度为300-1000μm，所述支撑层的厚度为2-200μm，所述牺牲层的厚度为0.1-5μm。

2.如权利要求1所述利用SOI片制作高精度MEMS惯性传感器的方法，其特征在于，所述绝缘层为氧化硅层。

3.如权利要求1所述利用SOI片制作高精度MEMS惯性传感器的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述封装具体是在封装凸点上以回流焊的方式进行封装。

4.如权利要求1所述利用SOI片制作高精度MEMS惯性传感器的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述检验质量块的厚度为300-1000μm，所述刻蚀槽的深宽比为5～20且其刻蚀深度与所述器件层的厚度相同。

5.如权利要求1所述利用SOI片制作高精度MEMS惯性传感器的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，刻蚀所述器件层对应形成的弹簧结构其高宽比不低于50且刻蚀深度与所述器件层厚度相同。

6.如权利要求1所述利用SOI片制作高精度MEMS惯性传感器的方法，其特征在于，所述步骤(1)得到的所述弹簧-质量块系统，本征频率为1-200Hz；所述弹簧-质量块系统采用单晶硅材料，弹簧-质量块系统的机械热噪声不超过级别。

7.如权利要求1所述利用SOI片制作高精度MEMS惯性传感器的方法，其特征在于，所述步骤(1)得到的所述弹簧-质量块系统对单方向加速度敏感，所述弹簧-质量块系统的高阶共振频率是其本征频率的10倍以上。

8.如权利要求1所述利用SOI片制作高精度MEMS惯性传感器的方法，其特征在于，所述步骤(3)得到的MEMS惯性传感器为差分变面积式周期阵列电容位移传感器；所述驱动电容极板与所述拾取电容极板为变面积式周期阵列电容极板，每个阵列周期由正、负两个驱动电容极板以及一个信号拾取电容极板组成，这两个正、负驱动电容极板所施加驱动信号幅值相等且相位相反。