[发明专利]用于辐照试验的MEMS惯性器件精确定位结构制作方法

说明书

用于辐照试验的MEMS惯性器件精确定位结构制作方法，先制作衬底，然后制作敏感结构，最后制作盖板，盖板上采用氢氧化钾湿法腐蚀硅片的方式形成辐照窗口，得到辐照屏蔽结构，该辐照屏蔽结构的位置需要正对着要进行辐照试验的敏感结构。本发明能够实现MEMS惯性器件微机械结构的精确定位，并通过硅片自身厚度差异实现不同剂量辐照实验。

技术领域

本发明属于微机电系统领域，涉及一种MEMS惯性器件微机械机构精确定位结构制作方法，该定位结构用于MEMS惯性器件精确定位辐照试验。

背景技术

MEMS惯性器件具有体积小、重量轻、低功耗、长寿命、高可靠性等特点，非常适合空间环境应用，宇航用MEMS惯性器件为导航控制系统小型化、轻质化提供了技术基础。然而在MEMS惯性器件的辐照环境下退化机理、抗辐照设计、抗辐照试验验证、辐照环境下性能评估等方面研究非常不足，因此MEMS惯性器件空间环境应用可靠性引起广泛关注，这其中最关键的是确定MEMS惯性器件辐照敏感部位。

MEMS惯性器件是由MEMS微机械敏感结构和专用处理电路芯片(ASIC芯片)构成，ASIC芯片已被证实为辐照敏感器件，辐照试验中需要屏蔽，否则小剂量辐照就能使其失去功能。MEMS微机械敏感结构工作环境需要一定真空度，如果将其密封于陶瓷管壳，即便是大剂量辐照也无法穿透。近年来，随着MEMS器件圆片级封装工艺的成熟，通过半导体工艺手段，实现MEMS器件的定压封装成为主流。但是，MEMS微机械敏感结构有多种不同机械结构，梳齿电容结构、质量块、驱动梁结构、检测梁结构、杠杆结构等，是否能精确辐照到特定机械结构是判定MEMS微机械敏感结构的辐照敏感部位的关键，亟需设计辐照试验用的精确定位结构。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供用于辐照试验的MEMS惯性器件精确定位结构制作方法，应用于MEMS惯性微结构空间环境辐照试验中。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

用于辐照试验的MEMS惯性器件精确定位结构制作方法，包括如下步骤：

步骤(一)、将玻璃片和第一硅片阳极键合，并将玻璃片减薄；

步骤(二)、在玻璃片表面，采用磁控溅射工艺或电子束蒸发工艺制备复合金属层掩膜，通过光刻、腐蚀工艺对复合金属层掩膜图形化，通过湿法腐蚀对玻璃片进行图形化，形成接触窗口；

步骤(三)、在已图形化的玻璃片上，制备图形化电极互联线，得到的结构C作为衬底；

步骤(四)、在第二硅片上，通过光刻、深反应离子刻蚀工艺对第二硅片图形化，形成锚点结构；

步骤(五)、将已图形化的第二硅片下表面和玻璃片上表面阳极键合，得到第一键合片，采用化学机械抛光工艺，将第二硅片减薄至器件层厚度；

步骤(六)、在上述第一键合片的上表面上，通过光刻、深反应离子刻蚀工艺，形成梳齿/梁结构、质量块结构、锚点结构、密封环支撑结构，得到结构B，即为MEMS敏感结构；

步骤(七)、在第三硅片上表面和下表面，采用化学气相沉积工艺制备腐蚀掩膜氮化硅层；

步骤(八)、腐蚀掩膜氮化硅层表面，采用光刻、反应等离子体刻蚀工艺，将氮化硅层图形化，得到图形化腐蚀掩膜；

步骤(九)、采用氢氧化钾湿法腐蚀经过步骤(八)处理后的第三硅片，形成辐照窗口，得到辐照屏蔽结构，同时湿法腐蚀去除氮化硅层；

步骤(十)、采用物理气相沉积工艺在图形化后的第三硅片上表面和下表面制备绝缘介质层，通过光刻、腐蚀工艺对绝缘介质层图形化，得到第一图形化绝缘介质层和第二图形化绝缘介质层；

步骤(十一)、在图形化绝缘介质层表面，在硬掩膜遮蔽条件下，通过磁控溅射工艺制备键合用复合金属层和，得到的结构A作为盖板；