[发明专利]一种高g值、高灵敏度MEMS加速度传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种高g值、高灵敏度MEMS加速度传感器，其特征在于：包括衬底(1)、器件层(2)和盖板(3)，所述衬底(1)和所述盖板(3)分别从所述器件层(2)的两侧键合所述器件层(2)，所述器件层(2)包括外框(21)、质量块(22)和四个支撑梁(23)，所述质量块(22)和四个所述支撑梁(23)位于所述外框(21)的内部，四个所述支撑梁(23)分别固定连接于所述质量块(22)的四个侧面上，所述支撑梁(23)上设置有多个电阻模块(4)，所述盖板(3)的底面上和所述质量块(22)的底面上皆设置有Z轴止挡(5)，所述外框(21)内设置有xy轴限位柱(6)，所述xy轴限位柱(6)穿过所述质量块(22)，且所述xy轴限位柱(6)的两端分别抵住所述衬底(1)和所述盖板(3)，所述盖板(3)上开设有4个焊盘(7)。

2.根据权利要求1所述的一种高g值、高灵敏度MEMS加速度传感器，其特征在于，所述外框(21)的内拐角处设置有限位件(8)，两个相邻所述支撑梁(23)之间形成锚点(9)，所述锚点(9)卡接于所述限位件(8)上。

3.根据权利要求1所述的一种高g值、高灵敏度MEMS加速度传感器，其特征在于，所述支撑梁(23)为T型结构。

4.根据权利要求3所述的一种高g值、高灵敏度MEMS加速度传感器，其特征在于，所述支撑梁(23)与所述质量块(22)的连接处呈U型。

5.根据权利要求3所述的一种高g值、高灵敏度MEMS加速度传感器，其特征在于，所述支撑梁(23)的侧面呈E型。

6.根据权利要求1所述的一种高g值、高灵敏度MEMS加速度传感器，其特征在于，所述电阻模块(4)为压敏电阻。

7.一种高g值、高灵敏度MEMS加速度传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)器件层(2)背面刻蚀：器件层(2)选用300μm厚度SO圆片，采用RIE干法刻蚀Z轴止挡(5)，刻蚀深度2-3μm，制作Z轴止挡(5)间隙；

2)xy轴限位柱(6)刻蚀和阻尼间隙刻蚀：器件层(2)的背面采用热氧化工艺制备厚度200nm的SiO2热氧层，喷涂光刻胶，湿法腐蚀刻蚀器件层(2)与衬底(1)的阻尼间隙，刻蚀深度为5μm；

3)间隙刻蚀：采用RIE干法刻蚀xy轴限位柱(6)间隙，同时采用RIE干法刻蚀质量块(22)与支撑梁(23)之间的间隙；

4)硅-硅键合：衬底(1)与器件层(2)硅-硅键合；

5)压敏电阻图形：正面采用离子注入工艺浓硼掺杂，采用ICP干法刻蚀工艺刻除支撑梁(23)表面非电阻条部分的区域，制作压敏电阻条；采用PECVD工艺依次沉积总厚度为0.3微米的钝化保护层，采用ICP干法刻蚀工艺刻除压敏电阻顶部与金属引线欧姆接触区域的钝化层，采用离子注入工艺对欧姆接触重掺杂；采用溅射工艺溅射Au金属层制作金属引线；

6)质量块(22)蚀刻：采用RIE干法刻蚀精确刻蚀xy轴限位柱(6)与质量块(22)、质量块(22)与支撑梁(23)间隙，完全释放质量块(22)、支撑梁(23)、xy轴限位柱(6)；

7)盖板(3)制作：浅槽刻蚀，制作盖板(3)，预留质量块(22)与盖板(3)间阻尼间隙，采用溅射工艺制作金属引线：

8)盖板(3)与器件层(2)键合：采用共晶键合，实现盖板(3)与器件层(2)键合；

9)通孔制作：采用ICP工艺制作引线通孔，依次采用溅射、电镀工艺制作通孔金属层。

8.根据权利要求7所述的一种高g值、高灵敏度MEMS加速度传感器的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，热氧化工艺为高温干氧-湿氧-干氧，时间60min，温度1180℃，湿氧水温95℃。