CN105242068B - Mems加速度传感器的隔离硅墙 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MEMS加速度传感器的隔离硅墙，其中MEMS单轴加速度传感器的隔离硅墙位于该MEMS单轴加速度传感器的硅盖帽与硅基板键合形成的腔体的内部且形成于硅基板上，该隔离硅墙的形状为一矩形框，该隔离硅墙的墙体垂直于该硅基板，该隔离硅墙的内侧套设有该MEMS单轴加速度传感器的检测质量块，该检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离为2微米至3微米，该墙体在平行于该硅基板所在平面的方向上的宽度为9微米至13微米，该墙体高于该硅基板2微米至3微米。本发明弥补了在加工加速度传感器的过程中可动敏感结构容易被其它工序使用的腐蚀液腐蚀和受外力挤压而变形的不足，起到了保护作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种MEMS加速度传感器的隔离硅墙，尤其涉及一种MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)单轴加速度传感器、MEMS双轴加速度传感器及MEMS三轴加速度传感器。
背景技术
微机械加速度传感器是以微机械加工工艺和集成电路工艺为基础，在半导体圆片硅材料上加工生产的微机电器件。在微机械加速度传感器的加工过程中，能够实现高的良品率是厂家实现产品量产的所追求的重要目标。由于可动敏感结构是微机械加速度传感器的关键结构，所以在微机械加速度传感器的加工过程中对可动敏感结构的保护显得尤为重要。
现有的MEMS单轴梳齿式电容加速度传感器如图1和图2所示，包括一硅盖帽11、一硅基板12、一检测质量块13、两组可动梳齿14(即为可动敏感结构)、两组固定梳齿15和四个折叠梁16。该硅盖帽11与该硅基板12键合以形成一腔体，该检测质量块13、该两组可动梳齿14、该两组固定梳齿15和该四个折叠梁16均设置于该腔体的内部。该检测质量块13的两个相对侧分别连接有一组可动梳齿14，每一根可动梳齿14的两侧分别设置有一根固定梳齿15，位于最外侧的四根固定梳齿的外侧还分别设有一个折叠梁16。
在加工该MEMS单轴梳齿式电容加速度传感器的过程中，很容易出现以下问题：
1)在制作外部键环刻蚀和引线焊盘刻蚀过程中的腐蚀物质对可动梳齿14产生损毁。
2)在MEMS单轴梳齿式电容加速度传感器受到外部力作用时，可动梳齿14受到挤压而产生变形。
发明内容
本发明解决的技术问题是为了克服现有技术中在加工加速度传感器的过程中可动敏感结构容易被其它加工工序中的腐蚀液腐蚀和受外力挤压而变形的缺陷，提供一种隔离硅墙及MEMS单轴、MEMS双轴及MEMS三轴加速度传感器。
本发明是通过下述技术方案解决上述技术问题的：
一种MEMS单轴加速度传感器的隔离硅墙，其特点是，该隔离硅墙位于该MEMS单轴加速度传感器的硅盖帽与硅基板键合形成的腔体的内部且形成于该MEMS单轴加速度传感器的硅基板上，该隔离硅墙的形状为一矩形框，该隔离硅墙的墙体垂直于该硅基板，该隔离硅墙的内侧套设有该MEMS单轴加速度传感器的检测质量块，该检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离为2微米至3微米，该墙体在平行于该硅基板所在平面的方向上的宽度为9微米至13微米，该墙体高于该硅基板2微米至3微米。本技术方案的隔离硅墙防止在加工过程中可动敏感结构被其他工序腐蚀液腐蚀、避免外界湿度、受到挤压等各种因素的不利影响，同时对于加工完成后MEMS单轴加速度传感器，隔离硅墙也能对腔体内的结构起到一定的保护作用。
较佳的，该检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离均相等。由于该隔离硅墙是通过在硅基板上实施掩膜光刻腐蚀得到的，涉及到很多工艺，所以保证距离相等能够形成对称效果，在达到保护作用所需的情况下，起到减小MEMS单轴加速度传感器的整体尺寸的效果。
较佳的，该检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离均等于2微米且该墙体在平行于该硅基板所在平面的方向上的宽度等于11微米，和/或，该检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离均等于2微米且该墙体高于该硅基板2微米。
一种MEMS单轴加速度传感器，其特点是，该MEMS单轴加速度传感器包括上述各优选条件任意组合的隔离硅墙、上述硅盖帽、上述硅基板和上述检测质量块。
一种MEMS三轴加速度传感器，其特点是，包括三个上述MEMS单轴加速度传感器。
一种MEMS双轴加速度传感器的隔离硅墙，其特点是，该隔离硅墙位于该MEMS双轴加速度传感器的硅盖帽与硅基板键合形成的腔体的内部且形成于该MEMS双轴加速度传感器的硅基板上，该隔离硅墙的墙体垂直于该硅基板，该隔离硅墙包括一第一矩形框和一第二矩形框，该第一矩形框和该第二矩形框共用一条边框，该第一矩形框的内侧套设有该MEMS双轴加速度传感器的第一检测质量块，该第二矩形框的内侧套设有该MEMS双轴加速度传感器的第二检测质量块，该第一检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离为2微米至3微米，该第二检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离为2微米至3微米，该墙体在平行于该硅基板所在平面的方向上的宽度为9微米至13微米，该墙体高于该硅基板2微米至3微米。
较佳的，该第一检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离均相等，和/或，该第二检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离均相等。
较佳的，该第一检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离均等于2微米，和/或，该第二检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离均等于2微米。
较佳的，该墙体在平行于该硅基板所在平面的方向上的宽度等于11微米，和/或，该墙体高于该硅基板2微米。
一种MEMS双轴加速度传感器，其特点是，包括上述各优选条件任意组合的隔离硅墙、上述硅盖帽、上述硅基板、上述第一检测质量块和上述第二检测质量块。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：本发明的隔离硅墙对可动敏感结构起到了保护作用，能够避免在加工加速度传感器的过程中可动敏感结构被腐蚀和受外力挤压而变形。
附图说明
图1为现有的MEMS单轴梳齿式电容加速度传感器的结构示意图。
图2为现有的MEMS单轴梳齿式电容加速度传感器的剖面示意图。
图3为本发明的实施例的MEMS单轴梳齿式电容加速度传感器的结构示意图。
图4为本发明的实施例的MEMS单轴梳齿式电容加速度传感器的剖面示意图。
图5为本发明的实施例的MEMS双轴加速度传感器的隔离硅墙的结构示意图。
图6为本发明的实施例的MEMS双轴加速度传感器的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例
本实施例是在背景技术中的MEMS单轴梳齿式电容加速度传感器做出的改进，故本实施例中只对改进部分做详细的说明，与背景技术相同的结构将不再赘述。其中，检测质量块13、两组可动梳齿14、两组固定梳齿15和四个折叠梁16按照背景技术的记载组合在一起后的形状为一个442微米×442微米的正方形，该检测质量块13的侧面到最接近的硅盖帽11的侧面的距离均等于24微米(即图2中示出的侧面131到侧面111的距离等于侧面132到侧面112的距离，等于侧面133到侧面113的距离，等于侧面134到侧面114的距离，等于24微米)。
本实施例的MEMS单轴梳齿式电容加速度传感器，参见图3和图4，还包括一隔离硅墙21，该隔离硅墙21位于该腔体的内部且形成于该硅基板12上，该隔离硅墙21的形状为一矩形框，该隔离硅墙21的墙体垂直于该硅基板12，该隔离硅墙21的内侧套设有该检测质量块13，该检测质量块13的每个侧面到该隔离硅墙21的最接近的墙面的距离均相等且等于2微米(即图3中示出的检测质量块13的侧面131到隔离硅墙21的墙面211的距离等于侧面132到墙面212的距离，等于侧面133到墙面213的距离，等于侧面134到墙面214的距离，等于2微米)，该墙体在平行于该硅基板所在平面的方向上的宽度为11微米(即图3和图4中示出的墙面211到墙面211’的距离等于墙面212到墙面212’的距离，等于墙面213到墙面213’的距离，等于墙面214到墙面214’的距离，等于11微米)，该墙体高于该硅基板2微米(即图4中示出的墙面215到硅基板12的距离等于2微米)。
该MEMS单轴梳齿式电容加速度传感器采用圆片级封装。该隔离硅墙21能够很好地阻挡外部刻蚀所使用的腐蚀液体流入，避免可动梳齿14等被腐蚀而损坏。虽然本实施例所描述的是MEMS单轴梳齿式电容加速度传感器，但是本发明的隔离硅墙设计并不局限于梳齿式电容加速度传感器。
本实施例的MEMS双轴加速度传感器，参见图5和图6，包括一第一检测质量块31、一第二检测质量块32、一硅盖帽33和一硅基板(图中未示出)，该硅盖帽33与硅基板键合形成一腔体，该第一检测质量块31和该第二检测质量块32的检测轴相互垂直。
该MEMS双轴加速度传感器还包括一隔离硅墙，该隔离硅墙位于该腔体的内部且形成于该硅基板上，该隔离硅墙的墙体垂直于该硅基板，该隔离硅墙包括一第一矩形框34和一第二矩形框35，该第一矩形框34和该第二矩形框35共用一条边框36，该第一矩形框34的内侧套设有该第一检测质量块31，该第二矩形框的内侧套设有该第二检测质量块32，该第一检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离为2微米(即图6中示出的第一矩形框34的墙面341到第一检测质量块31的侧面311的距离等于墙面342到侧面312的距离，等于墙面361到侧面313的距离，等于墙面344到侧面314的距离，等于2微米)，该第二检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离为2微米(即图6中示出的第二矩形框35的墙面351到第二检测质量块32的侧面321的距离等于墙面352到侧面322的距离，等于墙面362到侧面323的距离，等于墙面354到侧面324的距离，等于2微米)，该墙体在平行于该硅基板所在平面的方向上的宽度为11微米，该墙体高于该硅基板2微米。
虽然本实施例中的MEMS双轴加速度传感器的隔离硅墙由第一矩形框34和第二矩形框35组成的，但并不表示MEMS双轴加速度传感器的隔离硅墙是分成两部分分别加工再组合而成的，在实际加工过程中应该是在同一块硅基板上刻蚀出符合上述要求的隔离硅墙。
本实施例的MEMS三轴加速度传感器，包括三个该MEMS单轴梳齿式电容加速度传感器，每个MEMS单轴梳齿式电容加速度传感器分别检测不同方向。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种MEMS单轴加速度传感器的隔离硅墙，其特征在于，该隔离硅墙位于该MEMS单轴加速度传感器的硅盖帽与硅基板键合形成的腔体的内部且形成于该MEMS单轴加速度传感器的硅基板上，该隔离硅墙的形状为一矩形框，该隔离硅墙的墙体垂直于该硅基板，该隔离硅墙的内侧套设有该MEMS单轴加速度传感器的检测质量块，该检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离为2微米至3微米，该墙体在平行于该硅基板所在平面的方向上的宽度为9微米至13微米，该墙体高于该硅基板2微米至3微米。
2.如权利要求1所述的隔离硅墙，其特征在于，该检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离均相等。
3.如权利要求2所述的隔离硅墙，其特征在于，该检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离均等于2微米且该墙体在平行于该硅基板所在平面的方向上的宽度等于11微米，和/或，该检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离均等于2微米且该墙体高于该硅基板2微米。
4.一种MEMS单轴加速度传感器，其特征在于，该MEMS单轴加速度传感器包括如权利要求1-3中任意一项所述的隔离硅墙。
5.一种MEMS三轴加速度传感器，其特征在于，包括三个如权利要求4所述的MEMS单轴加速度传感器。
6.一种MEMS双轴加速度传感器的隔离硅墙，其特征在于，该隔离硅墙位于该MEMS双轴加速度传感器的硅盖帽与硅基板键合形成的腔体的内部且形成于该MEMS双轴加速度传感器的硅基板上，该隔离硅墙的墙体垂直于该硅基板，该隔离硅墙包括一第一矩形框和一第二矩形框，该第一矩形框和该第二矩形框共用一条边框，该第一矩形框的内侧套设有该MEMS双轴加速度传感器的第一检测质量块，该第二矩形框的内侧套设有该MEMS双轴加速度传感器的第二检测质量块，该第一检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离为2微米至3微米，该第二检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离为2微米至3微米，该墙体在平行于该硅基板所在平面的方向上的宽度为9微米至13微米，该墙体高于该硅基板2微米至3微米。
7.如权利要求6所述的隔离硅墙，其特征在于，该第一检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离均相等，和/或，该第二检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离均相等。
8.如权利要求7所述的隔离硅墙，其特征在于，该第一检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离均等于2微米，和/或，该第二检测质量块的每个侧面到该隔离硅墙的最接近的墙面的距离均等于2微米。
9.如权利要求6-8中任意一项所述的隔离硅墙，其特征在于，该墙体在平行于该硅基板所在平面的方向上的宽度等于11微米，和/或，该墙体高于该硅基板2微米。
10.一种MEMS双轴加速度传感器，其特征在于，包括如权利要求6-9中任意一项所述的隔离硅墙。
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