[发明专利]一种全硅三明治微加速度计制作方法

说明书

本发明公开了一种全硅三明治微加速度计制作方法，该方法包括如下步骤：在上极板硅晶片上下表面生长二氧化硅绝缘层，光刻腐蚀出多个上极板单元；在下极板硅晶片上下表面生长二氧化硅绝缘层，光刻腐蚀出多个下极板单元；在结构硅晶片上下表面生长二氧化硅绝缘层，双面光刻湿法腐蚀出多个结构单元；将结构硅晶片的结构单元、上极板硅晶片中与结构单元相对应的上极板单元和下极板硅晶片中与结构单元相对应的下极板单元在设定气压的键合设备内键合。本发明可以加工出密封性好、尺寸精度满足要求的敏感芯片，能减少焊盘的折损率，本发明能使芯片的质量和成品率得到很大的提高。

技术领域

本发明属于MEMS芯片制造技术领域，尤其涉及一种全硅三明治微加速度计制作方法。

背景技术

MEMS加速度计以其成本低、体积小、功耗低、可大规模生产等特点在国防、惯性导航、地震探测、工业、医疗、自动化以及消费电子等众多领域中获得了广泛的应用。

MEMS加速度计有很多种类，按照敏感信号的不同方式来分，可分为压电式、压阻式、电容式、热对流式、谐振式以及隧道电流式等。其中基于电容变化的原理来对加速度进行检测的MEMS电容式加速度计具有制作工艺简单、温度系数小、稳定性好、阻尼系数容易控制等优点，因而得到了广泛的应用。MEMS三明治加速度计采用体微机械加工技术制作，工艺相对复杂但更易得到高的检测精度。

三明治加速度计由于是三层晶片键合而成，大多数的焊盘都是分为上中下三块独立的悬空焊盘，这样金丝键合的时候容易造成焊盘的压断，因此亟需提供一种新型的焊盘制造方法及其MEMS芯片来解决上述问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种全硅三明治微加速度计制作方法，为封装成品率高、适应性好的MEMS芯片晶片级封装的稳固焊盘加工方法。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种全硅三明治微加速度计制作方法，所述方法包括如下步骤：(1)采用热氧化工艺，在上极板硅晶片的表面生长二氧化硅绝缘层，光刻腐蚀出多个上极板单元，其中，每个上极板单元包括上极板方形键合环、上极板凹腔和上极板焊盘；其中，上极板焊盘包括上极板焊盘键合区、上极板焊盘本体和上极板上焊盘区，上极板焊盘键合区位于上极板焊盘本体的背面，上极板上焊盘区位于上极板焊盘本体的正面；上极板凹腔位于上极板方形键合环的内部；上极板焊盘与上极板方形键合环相连接；上极板焊盘的宽度为上极板方形键合环的宽度的1/3；(2)采用热氧化工艺，在下极板硅晶片的表面生长二氧化硅绝缘层，光刻腐蚀出多个下极板单元，其中，每个下极板单元包括下极板方形键合环、下极板凹腔和下极板焊盘；其中，下极板焊盘包括下极板焊盘键合区、下极板焊盘本体和下极板上焊盘区，下极板焊盘键合区位于下极板焊盘本体的背面，下极板上焊盘区位于下极板焊盘本体的正面；下极板凹腔位于下极板方形键合环的内部；下极板焊盘与下极板方形键合环相连接；下极板上焊盘区的长度与下极板方形键合环的宽度相等，下极板焊盘键合区的长度为下极板方形键合环的宽度的2/3；(3)在结构硅晶片的表面生长二氧化硅绝缘层，双面光刻湿法腐蚀出多个结构单元，其中，每个结构单元包括键合环、梁、质量块和中间焊盘；梁和质量块均位于键合环的内部；梁的一端与质量块相连接，梁的另一端与键合环相连接；中间焊盘与键合环相连接，中间焊盘的长度为键合环的宽度的2/3；(4)将结构硅晶片的结构单元、上极板硅晶片中与结构单元相对应的上极板单元和下极板硅晶片中与结构单元相对应的下极板单元键合；其中，上极板方形键合环与键合环的一端贴合，键合环的另一端与下极板方形键合环贴合；上极板凹腔与下极板凹腔共同组成密封腔，梁和质量块位于该密封腔内；上极板焊盘键合区与中电极焊盘的正面键合，中电极焊盘的正面的部分露出；下极板焊盘键合区与中电极焊盘的背面键合，中电极焊盘的背面的部分露出。

上述全硅三明治微加速度计制作方法中，在步骤(1)中，热氧化工艺为在高温1000℃-1100℃通水蒸汽和氧气进行氧化。

上述全硅三明治微加速度计制作方法中，在步骤(2)中，热氧化工艺为在高温1000℃-1100℃通水蒸汽和氧气进行氧化。