CN104991086A - 一种mems加速度传感器的加工方法及加速度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种MEMS加速度传感器的加工方法,采用〈111〉晶向的硅晶圆作为衬底硅,在所述衬底硅上刻蚀具有第一上表面和第一下表面的第一腔体,以及具有第二上表面和第二下表面的第二腔体,并使所述第一腔体与所述第二腔体相互连通,使所述衬底硅位于所述第一腔体上方的部分作为加速度传感器的质量块,位于所述第二腔体上方的部分作为加速度传感器的悬臂梁,保证所述质量块的厚度大于所述悬臂梁的厚度。该方法为低成本的MEMS加速度传感器加工方法;在同一片晶圆上加速度传感器的性能一致性高。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域,尤其涉及一种MEMS加速度传感器的加工方法,特别涉及一种具有不同悬臂梁以及质量块厚度的MEMS加速度传感器的加工方法,同时设计一种加速度传感器。
背景技术
随着MEMS技术的不断发展,硅微机械加工工艺的日趋成熟,硅微机械加速度传感器由于其价格低、精度高和适合于批量生产,而被广泛地应用于不同领域,如汽车气囊、机器人产业及自动化控制等各种运动的监控工程中。
中国专利文献CN 101968495 B公开了一种在单硅片上单面微加工制作的悬臂梁加速度传感器及制作方法。其特征在于所述加速度计由单硅片通过体微机械单面加工而成,避免了多个芯片键合工艺和不同材料带来的应力。为实现单面加工悬臂梁敏感结构,在结构深刻蚀后利用各向异性腐蚀方法,在悬臂梁底部横向刻蚀将悬臂梁结构释放。该结构除提供敏感方向上的空气压膜阻尼和机械过载保护外,还解决了以往结构在垂直敏感方向没有空气压膜阻尼的问题,避免了垂直方向因结构共振引起的寄生信号干扰。本发明特别适合高g值测量,具有结构简单,芯片尺寸小等特点。同时,单面工艺可使用廉价单抛硅片,适于低成本、大批量制造,结合更好的性能具有广阔的应用前景。
该方案中加速度传感器的质量块就是硅悬臂梁本身,质量小,灵敏度低,是适合用于测量上万g的大量程应用。即使在悬臂梁前方增加硅质量块,由于工艺限制,质量块的厚度与悬臂梁的厚度是一样的,那么增加硅质量块质量的方法只有增加面积,这样就导致芯片整体面积的增加、成本高。
又如,中国专利文献CN 102285633 B公开了供一种复合集成传感器结构的制造方法,包括步骤:提供基底,在其上形成掺杂区域;刻蚀基底,形成制作腔体的槽;在基底表面和槽侧壁与底部淀积阻挡层;去除基底表面和槽底部的阻挡层,在槽侧壁形成侧壁保护层;以基底上的硬掩膜和侧壁保护层共同作用,继续刻蚀槽,形成深槽;腐蚀深槽,在基底内部形成腔体;在槽的侧壁保护层之间填满隔离和/或填充材料,形成插塞结构,将腔体与外界隔离;将基底表面平坦化;在基底表面制作导电引线和电极;在加速度传感器的区域淀积质量块,并对其作图形化;在质量块的周围形成隔离槽,质量块以悬臂形式与基底相连接。本发明采用正面的、与常规半导体工艺相兼容的工艺,具有实用、经济、高性能等优点。
该方案为了在不增加质量块面积的基础上增大加速度传感器的灵敏度,采用了在硅质量块上电镀其他材料(例如铜)增加质量的方式。这一方法缺点在于使用电镀方法淀积的材料其在整片晶圆上的厚度、密度的均匀性很差,导致同一片晶圆上加速度传感器的零点和灵敏度离散性很大,增加了后续芯片零点补偿以及灵敏度补偿的成本。该方法的另一个缺点在于,电镀工艺不是CMOS的标准工艺,很多IC厂商没有该设备,这一步工艺外包导致质量难以监控,而投资电镀设备又会增加固定资产投入。
发明内容
本发明的一个目的在于:提供一种MEMS加速度传感器的加工方法,通过该方法能够生产具有大质量块的MEMS加速度传感器,使得传感器具有较高的灵敏度。
本发明的另一个目的在于:提供一种MEMS加速度传感器的加工方法,其在传统加工工艺下加工传感器,简化生产工艺,增加传感器灵敏度的同时节约生产成本,利于控制整片晶圆上传感器性能的一致性。
本发明的再一个目的在于:提供一种MEMS加速度传感器,其采用传统硅晶圆进行生产,成本低廉且具有较高的灵敏度。
为达此目的,本发明采用以下技术方案:
一种MEMS加速度传感器的加工方法,采用〈111〉晶向的硅晶圆作为衬底硅,在所述衬底硅上刻蚀具有第一上表面和第一下表面的第一腔体,以及具有第二上表面和第二下表面的第二腔体,并使所述第一腔体与所述第二腔体相互连通,使所述衬底硅位于所述第一腔体上方的部分作为加速度传感器的质量块,位于所述第二腔体上方的部分作为加速度传感器的悬臂梁,保证所述质量块的厚度大于所述悬臂梁的厚度。
作为MEMS加速度传感器的加工方法的一种优选技术方案,具体包括以下步骤:
步骤S100、提供〈111〉晶向的硅晶圆作为衬底硅,在所述衬底硅的表面生长第一掩膜层;
步骤S200、在所述衬底硅上刻蚀用于加工所述第一腔体以及所述第二腔体的凹槽结构,通过所述凹槽结构在所述衬底硅上刻蚀第一腔体以及第二腔体;
步骤S300、淀积半导体材料将所述凹槽结构以及所述第二级凹槽密封;
步骤S400、在衬底硅表面做上压阻及金属布线;
步骤S500、刻蚀开硅膜,释放加速度传感器结构。
作为MEMS加速度传感器的加工方法的一种优选技术方案,刻蚀所述第一腔体与刻蚀所述第二腔体依次进行。
作为MEMS加速度传感器的加工方法的一种优选技术方案,具体包括以下步骤:
步骤S201、在所述第一掩膜层上光刻用于加工所述第一腔体的开口图样;
步骤S202、刻蚀去除与所述开口图样对应部分的第一掩膜层以及衬底硅,在衬底硅上形成凹槽结构;
步骤S203、生长第二掩膜层,在所述凹槽结构的凹槽侧壁以及凹槽底部形成第二掩膜层,在所述衬底硅表面形成复合掩膜层;
步骤S204、刻蚀去除所述第二掩膜层,使所述凹槽底部的所述第二掩膜层全部去除;
步骤S205、再次对所述衬底硅进行刻蚀,使所述凹槽结构加深,形成第二级凹槽,并使得新刻蚀的凹槽侧壁上没有任何掩膜层覆盖;
步骤S206、通过湿法刻蚀在所述衬底硅内部连通开口图样形成第一腔体;
步骤S207、在此基础上淀积密封半导体材料将凹槽密封;
步骤S208、去除表面的密封半导体材料,衬底表面保留第一掩模层;
步骤S209、在所述保留的第一掩膜层上光刻用于制作第二腔体的开口图样,去除与所述开口图样对应部分的第一掩膜层以及衬底硅,在衬底硅上形成凹槽结构;
步骤S210、生长第三掩膜层,在所述凹槽结构的凹槽侧壁以及凹槽底部形成第三掩膜层,在所述衬底硅表面形成复合掩膜层;
步骤S211、去除所述第三掩膜层,使所述凹槽底部的所述第三掩膜层全部去除;
步骤S212、再次对所述衬底硅进行刻蚀,使所述凹槽结构加深,形成第二级凹槽,并使得新刻蚀的凹槽侧壁上没有任何掩膜层覆盖;
步骤S213、通过湿法刻蚀在所述衬底硅内部连通开口图样形成第二腔体。
作为MEMS加速度传感器的加工方法的一种优选技术方案,刻蚀所述第一腔体与刻蚀所述第二腔体同步进行。
作为MEMS加速度传感器的加工方法的一种优选技术方案,具体包括以下步骤:
步骤S201′、在所述第一掩膜层上光刻用于加工第二腔体的第二开口图样;
步骤S202′、刻蚀所述第二开口图样,去除与所述第二开口图样对应部分的第一掩膜层以及衬底硅,在衬底硅上形成用于刻蚀所述第二开口图样的第一级凹槽结构;
步骤S203′、采用光刻胶对所述第二开口图样形成的第一级凹槽进行保护,在所述第一掩膜层上光刻用于加工第一腔体的第一开口图样;
步骤S204′、刻蚀所述第一开口图样,去除与所述第一开口图样对应部分的第一掩膜层以及衬底硅,在衬底硅上形成用于刻蚀所述第一开口图样的第一级凹槽结构;
步骤S205′、生长第二掩膜层,在上述两种第一级凹槽结构的凹槽侧壁以及凹槽底部形成第二掩膜层,在所述衬底硅表面形成复合掩膜层;
步骤S206′、去除所述第二掩膜层,使所述凹槽底部的所述第二掩膜层全部去除;
步骤S207′、再次对所述衬底硅进行刻蚀,使所述凹槽结构加深,形成具有相同深度的第二级凹槽,并使得新刻蚀的凹槽侧壁上没有任何掩膜层覆盖;
步骤S208′、通过湿法刻蚀在所述衬底硅内部连通开口图样对应的第二级凹槽,形成第一腔体以及所述第二腔体。
作为MEMS加速度传感器的加工方法的一种优选技术方案,在所述加速度传感器结构表面设置保护盖。
作为MEMS加速度传感器的加工方法的一种优选技术方案,用于密封所述凹槽结构以及所述第二级凹槽的半导体材料为多晶硅。
作为MEMS加速度传感器的加工方法的一种优选技术方案,所述刻蚀采用深反应离子刻蚀(DRIE),所述湿法刻蚀采用氢氧化钾(KOH)或者四甲基氢氧化铵(TMAH)腐蚀溶液。
另一方面,提供一种加速度传感器,其特征在于,采用如上所述MEMS加速度传感器的加工方法制作而成。
本发明的有益效果为:整套工艺避免采用昂贵的SOI晶圆;工艺中避免采用额外电镀材料增加质量块质量的方法来增加加速度传感器的灵敏度,保证加工制造的一致性,同时也避免可能的额外固定资产投入;在同一片晶圆上从同一个表面,形成两个不同厚度的硅膜,厚的硅膜用来形成加速度传感器的质量块,增加灵敏度,薄的硅膜用来形成加速度传感器的悬臂梁;厚硅膜下方空腔的深度是可以调整的,通过调整这一深度可以做到对加速度传感器起到过载保护,及调整空气阻尼改善加速度传感器动态特性的作用。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为实施例所述MEMS加速度传感器的加工方法流程图。
图2为实施例所述衬底硅表面覆盖第一掩膜层结构示意图。
图3为干法刻蚀去除图样中第一掩膜层及部分衬底硅结构示意图。
图4为图3中A-A向剖视图。
图5为生长第二掩膜层后结构示意图。
图6为湿法刻蚀在衬底硅上形成第一腔体结构示意图。
图7为图6俯视图。
图8为对凹槽结构进行密封后结构示意图。
图9为刻蚀加工作为悬臂梁的衬底硅结构示意图。
图10为生长第三掩膜层后结构示意图。
图11为再次干法刻蚀衬底硅结构示意图。
图12为湿法刻蚀在衬底硅上形成第二腔体结构示意图。
图13为对第二腔体对应的凹槽结构以及第二级凹槽进行密封后结构示意图。
图14为在衬底硅表面做上压阻及金属布线后结构示意图。
图15为采用干法刻蚀刻开硅膜,释放加速度传感器结构示意图。
图16为在加速度传感器表面设置保护盖后结构示意图。
图17为同步刻蚀质量块开槽以及悬臂梁开槽结构示意图。
图18为刻蚀第二级凹槽后结构示意图。
图19为湿法刻蚀形成空腔并密封后结构示意图。
图20为做上压阻及金属布线后结构示意图。
图21为设置保护盖后结构示意图。
图中:
1、衬底硅;2、第一腔体;3、第二腔体;4、第一掩膜层;5、第二掩膜层;6、凹槽结构;7、第二级凹槽;8、压阻;9、第三掩膜层;10、金属布线;11、保护盖;12、密封半导体材料。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如图1~16所示,于本实施例中,本发明所述的一种MEMS加速度传感器的加工方法,采用〈111〉晶向的硅晶圆作为衬底硅1,在所述衬底硅1上刻蚀具有第一上表面和第一下表面的第一腔体2,以及具有第二上表面和第二下表面的第二腔体3,并使所述第一腔体2与所述第二腔体3相互连通,使所述衬底硅1位于所述第一腔体2上方的部分作为加速度传感器的质量块,位于所述第二腔体3上方的部分作为加速度传感器的悬臂梁,保证所述质量块的厚度大于所述悬臂梁的厚度。
具体包括以下步骤:
步骤S100、提供〈111〉晶向的硅晶圆作为衬底硅1,在所述衬底硅1的表面生长第一掩膜层4;
步骤S200、在所述衬底硅1上刻蚀用于加工所述第一腔体2以及所述第二腔体3的凹槽结构6,通过所述凹槽结构6在所述衬底硅1上刻蚀第一腔体2以及第二腔体3。
于本实施例中刻蚀所述第一腔体2与刻蚀所述第二腔体3依次进行,具体如下:
步骤S201、在所述第一掩膜层4上光刻用于加工所述第一腔体2的开口图样;
步骤S202、通过干法刻蚀去除与所述开口图样对应部分的第一掩膜层4以及衬底硅1,在衬底硅1上形成凹槽结构6;
步骤S203、生长第二掩膜层5,在所述凹槽结构6的凹槽侧壁以及凹槽底部形成第二掩膜层5,在所述衬底硅1表面形成复合掩膜层;
步骤S204、通过干法刻蚀去除所述第二掩膜层5,使所述凹槽底部的所述第二掩膜层5全部去除;
步骤S205、通过干法刻蚀再次对所述衬底硅1进行刻蚀,使所述凹槽结构6加深,形成第二级凹槽7,并使得新刻蚀的部分凹槽侧壁上没有任何掩膜层覆盖;
步骤S206、通过湿法刻蚀在所述衬底硅1内部连通开口图样形成第一腔体2;
步骤S207、在此基础上利用低压化学气相淀积的方法淀积密封半导体材料12将凹槽密封;
步骤S208、表面的密封半导体材料12可以利用干法腐蚀的方法去除,衬底表面保留第一掩模层4;
步骤S209、通过干法刻蚀去除与所述开口图样对应部分的第一掩膜层4以及衬底硅1,在衬底硅1上形成凹槽结构6;
步骤S210、生长第三掩膜层9,在所述凹槽结构6的凹槽侧壁以及凹槽底部形成第三掩膜层9,在所述衬底硅1表面形成复合掩膜层;
步骤S211、通过干法刻蚀去除所述第三掩膜层9,使所述凹槽底部的所述第三掩膜层9全部去除;
步骤S212、通过干法刻蚀再次对所述衬底硅1进行刻蚀,使所述凹槽结构6加深,形成第二级凹槽7,并使得新刻蚀的部分凹槽侧壁上没有任何掩膜层覆盖;
步骤S213、通过湿法刻蚀在所述衬底硅1内部连通开口图样形成第二腔体3。
步骤S300、采用低压化学气相淀积的方法淀积密封半导体材料12将所述凹槽结构6以及所述第二级凹槽7密封;
步骤S400、在衬底硅1表面做上压阻8及金属布线10;
步骤S500、采用干法刻蚀刻开硅膜,释放加速度传感器结构。
在所述加速度传感器结构表面设置保护盖11。
用于密封所述凹槽结构6以及所述第二级凹槽7的密封半导体材料12为多晶硅。
所述湿法刻蚀采用氢氧化钾(KOH)腐蚀溶液。
具体的:
使用<111>晶向的硅晶圆作为衬底硅1,首先生长一层氧化硅材料作为第一掩模层4。在第一掩模层4上光刻出一系列小的开口图样,并使用干法刻蚀,去除部分第一掩模层4及衬底硅1。这一干法刻蚀的深度就决定了加速度传感器的质量块的厚度。
在此基础上,再生长一层氧化硅作为第二掩模层5,由于衬底硅1表面之前第一掩模层4并没有被去除,所以衬底硅1表面掩模层的总厚度为第一掩膜层4的厚度与第二掩膜层5的厚度之和,其大于凹槽内的第二掩模层5厚度。
不经过任何图形化处理,直接使用干法刻蚀的方法去除凹槽底部的第二掩模层5。当凹槽底部的第二掩模层5被完全去除的时候,衬底硅1表面依然有原第一掩模层4保护,而由于干法刻蚀的各向异性,凹槽侧壁也依然有第二掩模层5进行保护。
继续不经过任何图形化处理,直接使用深反应离子刻蚀DRIE技术继续刻蚀出更深的第二级凹槽7。由于深反应离子刻蚀具有良好的掩模层与硅的选择性,因此,在刻出更深的第二级凹槽7的同时,对于衬底硅1表面及凹槽侧壁的掩模层刻蚀基本可以忽略不计。第二级凹槽7深度决定了加速度传感器的质量块向下移动的最大距离。第二次刻蚀的深度选择需要根据加速度传感器的设计决定,深度过小会限制加速度传感器的量程;深度过大则无法起到限位保护的作用,在加速度过载的情况下,悬臂梁会由于质量块运动幅度过大而断裂。此外,在进行封装以后,结合真空封装的真空度,该深度还可以调控空气阻尼的大小,控制加速度传感器的动态特性。
不经过任何图形化处理,直接使用氢氧化钾(KOH)湿法腐蚀溶液对衬底硅1进行湿法刻蚀,利用其对于硅材料腐蚀沿不同晶向的各项异性,腐蚀出第一腔体2。
在此基础上利用低压化学气相淀积(LPCVD)的方法淀积密封半导体材料12将凹槽结构6以及第二级凹槽7密封。利用干法腐蚀的方法去除表面的多晶硅材料。
在此基础上,重复上述步骤,在衬底硅1表面上刻蚀出另一组凹槽结构6;该组凹槽的深度就决定了加速度传感器的悬臂梁厚度。腐蚀形成第二腔体3后淀积密封半导体材料12将该组凹槽结构6以及第二级凹槽7密封。减薄晶圆表面的掩模层以后,做上压阻8及金属布线10,最后利用干法刻蚀刻开硅膜,释放结构;本实施例中设置上保护盖保护加速度传感器结构。
如图1、17-21所示:
一种MEMS加速度传感器的加工方法,采用〈111〉晶向的硅晶圆作为衬底硅1,在所述衬底硅1上刻蚀具有第一上表面和第一下表面的第一腔体2,以及具有第二上表面和第二下表面的第二腔体3,并使所述第一腔体2与所述第二腔体3相互连通,使所述衬底硅1位于所述第一腔体2上方的部分作为加速度传感器的质量块,位于所述第二腔体3上方的部分作为加速度传感器的悬臂梁,保证所述质量块的厚度大于所述悬臂梁的厚度。
具体包括以下步骤:
步骤S100、提供〈111〉晶向的硅晶圆作为衬底硅1,在所述衬底硅1的表面生长第一掩膜层4;
步骤S200、在所述衬底硅1上刻蚀用于加工所述第一腔体2以及所述第二腔体3的凹槽结构6,通过所述凹槽结构6在所述衬底硅1上刻蚀第一腔体2以及第二腔体3;
于本实施例中刻蚀所述第一腔体2与刻蚀所述第二腔体3同步进行,具体如下:
步骤S201′、在所述第一掩膜层4上光刻用于加工第二腔体3的第二开口图样;
步骤S202′、刻蚀所述第二开口图样,通过干法刻蚀去除与所述第二开口图样对应部分的第一掩膜层4以及衬底硅1,在衬底硅1上形成用于刻蚀所述第一开口图样的第二级凹槽结构6;
步骤S203′、采用光刻胶对所述第二开口图样形成的第一凹槽6进行保护,在所述第一掩膜层4上光刻用于加工第一腔体的第一开口图样;
步骤S204′、刻蚀所述第一开口图样,通过干法刻蚀去除与所述第一开口图样对应部分的第一掩膜层4以及衬底硅1,在衬底硅1上形成用于刻蚀所述第一开口图样的第一级凹槽结构6;
步骤S205′、生长第二掩膜层5,在上述两种第一级凹槽结构6的凹槽侧壁以及凹槽底部形成第二掩膜层5,在所述衬底硅1表面形成复合掩膜层;
步骤S206′、通过干法刻蚀去除所述第二掩膜层5,使所述凹槽底部的所述第二掩膜层5全部去除;
步骤S207′、通过干法刻蚀再次对所述衬底硅进行刻蚀,使所述凹槽结构6加深,形成具有相同深度的第二级凹槽7,并使得新刻蚀的凹槽侧壁上没有任何掩膜层覆盖;
步骤S208′、通过湿法刻蚀在所述衬底硅1内部连通开口图样对应的第二级凹槽7,形成第一腔体2以及所述第二腔体3。
步骤S300、采用低压化学气相淀积的方法淀积密封半导体材料12将所述凹槽结构6以及所述第二级凹槽7密封;
步骤S400、在衬底硅1表面做上压阻8及金属布线10;
步骤S500、采用干法刻蚀刻开硅膜,释放加速度传感器结构。
在所述加速度传感器结构表面设置保护盖11;用于密封所述凹槽结构6以及所述第二级凹槽7的密封半导体材料12为多晶硅,所述湿法刻蚀采用四甲基氢氧化铵(TMAH)腐蚀溶液。
具体的,本实施例中在刻蚀一种开槽深度的时候,用光刻胶保护衬底硅1上的其他开槽孔。以此类推,将衬底硅1上不同深度的开槽刻蚀完毕。这一步骤中,刻蚀的次序优先采用从刻蚀深度浅的开槽开始刻蚀。
再按照之前描述的生长第二层掩模层及干法刻蚀的方法,形成第二级凹槽7。由于是同时刻蚀,因此用于形成第一腔体2以及第二腔体3的第二级凹槽7的深度是一样的。且加工过程中保证第一腔体2与所述第二腔体3相连通
在此基础上在同一片衬底硅1上湿法腐蚀出空腔并用密封半导体材料12密封腐蚀凹槽。
按照前面描述过的方法,减薄晶圆表面的掩模层以后,做上压阻8及金属布线10。最后利用干法刻蚀刻开硅膜,释放结构;如需要也可以加上保护盖保护加速度传感器结构。
本方案中还公开一种MEMS加速度传感器,其采用干法刻蚀以及湿法刻蚀相结合的方式,在衬底硅上形成较薄的悬臂梁,以及与所述悬臂梁相连接的质量块,通过悬臂梁与质量块形成组成MEMS加速度传感器结构。
于本文的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述和简化操作,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”,仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。
需要声明的是,上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理,在本发明所公开的技术范围内,任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种MEMS加速度传感器的加工方法,其特征在于,采用〈111〉晶向的硅晶圆作为衬底硅,在所述衬底硅上刻蚀具有第一上表面和第一下表面的第一腔体,以及具有第二上表面和第二下表面的第二腔体,并使所述第一腔体与所述第二腔体相互连通,使所述衬底硅位于所述第一腔体上方的部分作为加速度传感器的质量块,位于所述第二腔体上方的部分作为加速度传感器的悬臂梁,保证所述质量块的厚度大于所述悬臂梁的厚度。
2.根据权利要求1所述的MEMS加速度传感器的加工方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤S100、提供〈111〉晶向的硅晶圆作为衬底硅,在所述衬底硅的表面生长第一掩膜层;
步骤S200、在所述衬底硅上刻蚀用于加工所述第一腔体以及所述第二腔体的凹槽结构,通过所述凹槽结构在所述衬底硅上刻蚀第一腔体以及第二腔体;
步骤S300、淀积半导体材料将所述凹槽结构以及所述第二级凹槽密封;
步骤S400、在衬底硅表面做上压阻及金属布线;
步骤S500、刻蚀开硅膜,释放加速度传感器结构。
3.根据权利要求2所述的MEMS加速度传感器的加工方法,其特征在于,刻蚀所述第一腔体与刻蚀所述第二腔体依次进行。
4.根据权利要求3所述的MEMS加速度传感器的加工方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤S201、在所述第一掩膜层上光刻用于加工所述第一腔体的开口图样;
步骤S202、刻蚀去除与所述开口图样对应部分的第一掩膜层以及衬底硅,在衬底硅上形成凹槽结构;
步骤S203、生长第二掩膜层,在所述凹槽结构的凹槽侧壁以及凹槽底部形成第二掩膜层,在所述衬底硅表面形成复合掩膜层;
步骤S204、刻蚀去除所述第二掩膜层,使所述凹槽底部的所述第二掩膜层全部去除;
步骤S205、再次对所述衬底硅进行刻蚀,使所述凹槽结构加深,形成第二级凹槽,并使得新刻蚀的凹槽侧壁上没有任何掩膜层覆盖;
步骤S206、通过湿法刻蚀在所述衬底硅内部连通开口图样形成第一腔体;
步骤S207、在此基础上淀积密封半导体材料将凹槽密封;
步骤S208、去除表面的密封半导体材料,衬底表面保留第一掩模层;
步骤S209、在所述保留的第一掩膜层上光刻用于制作第二腔体的开口图样,去除与所述开口图样对应部分的第一掩膜层以及衬底硅,在衬底硅上形成凹槽结构;
步骤S210、生长第三掩膜层,在所述凹槽结构的凹槽侧壁以及凹槽底部形成第三掩膜层,在所述衬底硅表面形成复合掩膜层;
步骤S211、去除所述第三掩膜层,使所述凹槽底部的所述第三掩膜层全部去除;
步骤S212、再次对所述衬底硅进行刻蚀,使所述凹槽结构加深,形成第二级凹槽,并使得新刻蚀的凹槽侧壁上没有任何掩膜层覆盖;
步骤S213、通过湿法刻蚀在所述衬底硅内部连通开口图样形成第二腔体。
5.根据权利要求2所述的MEMS加速度传感器的加工方法,其特征在于,刻蚀所述第一腔体与刻蚀所述第二腔体同步进行。
6.根据权利要求5所述的MEMS加速度传感器的加工方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
步骤S201′、在所述第一掩膜层上光刻用于加工第一腔体的第一开口图样以及用于加工第二腔体的第二开口图样;
步骤S202′、刻蚀所述第二开口图样,去除与所述第二开口图样对应部分的第一掩膜层以及衬底硅,在衬底硅上形成用于刻蚀所述第二开口图样的第一级凹槽结构;
步骤S203′、采用光刻胶对所述第二开口图样形成的第一级凹槽进行保护,在所述第一掩膜层上光刻用于加工第一腔体的第一开口图样;
步骤S204′、刻蚀所述第一开口图样,去除与所述第一开口图样对应部分的第一掩膜层以及衬底硅,在衬底硅上形成用于刻蚀所述第一开口图样的第一级凹槽结构;
步骤S205′、生长第二掩膜层,在上述两种第一级凹槽结构的凹槽侧壁以及凹槽底部形成第二掩膜层,在所述衬底硅表面形成复合掩膜层;
步骤S206′、去除所述第二掩膜层,使所述凹槽底部的所述第二掩膜层全部去除;
步骤S207′、再次对所述衬底硅进行刻蚀,使所述凹槽结构加深,形成具有相同深度的第二级凹槽,并使得新刻蚀的凹槽侧壁上没有任何掩膜层覆盖;
步骤S208′、通过湿法刻蚀在所述衬底硅内部连通开口图样对应的第二级凹槽,形成第一腔体以及所述第二腔体。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的MEMS加速度传感器的加工方法,其特征在于,在所述加速度传感器结构表面设置保护盖。
8.根据权利要求2-6中任一项所述的MEMS加速度传感器的加工方法,其特征在于,用于密封所述凹槽结构以及所述第二级凹槽的半导体材料为多晶硅。
9.根据权利要求4或6所述的MEMS加速度传感器的加工方法,其特征在于,所述刻蚀采用深反应离子刻蚀(DRIE),所述湿法刻蚀采用氢氧化钾(KOH)或者四甲基氢氧化铵(TMAH)腐蚀溶液。
10.一种加速度传感器,其特征在于,采用权利要求1至9中任一项所述MEMS加速度传感器的加工方法制作而成。
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