CN105675921A - 一种加速度传感器及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加速度传感器及其制作方法，所述方法包括：在衬底中形成空腔和位于所述空腔上方的与衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜；在所述第一悬空薄膜上形成与之电连接的第一电极，在所述第二悬空薄膜上形成与之电连接的第二电极，在所述第三悬空薄膜上形成与之电连接的第三电极，以及在衬底上方形成与之电连接的第四电极；形成扭转梁结构，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述扭转梁结构与所述衬底连接，且所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称；所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜与所述衬底形成差分电容式检测结构；所述第三悬空薄膜与所述衬底构成晶圆级检测电容结构,实现了晶圆级自检测功能，避免采用离心机测试，降低了由于加速度传感器失效造成的成本损失。

Description

一种加速度传感器及其制作方法
技术领域
本发明实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种加速度传感器及其制作方法。
背景技术
目前大多数压阻式加速度传感器的标定与检测都很困难，需要在离心机或振动台上进行，通常只能在封装成模块产品以后利用测试台做模块级的检测。一旦出现加速度传感器失效，那么损失的不仅包括加速度传感器，还包括模块的封装成本以及模块内集成的其他器件，例如控制IC。因此产业界急需一种可以进行晶圆级的测试、标定的加速度传感器，在封装成模块之前就剔除不良产品，降低由于加速度传感器失效造成的成本损失。
中国专利文献CN10275936A采用两次硅-硅键合技术实现加速度传感器的制造，通过输入加速度引起质量块的振动，引起质量块与上电极以及质量块与下电极形成的差分电容的变化，来测量输入加速度的大小。
中国专利文献CN102046514A采用表面微机械加工工艺，制作出“跷跷板”式电容加速度计，当有加速度输入时,活动部件由于惯性力作用而绕扭转轴旋转,导致活动部件形成的与扭转轴对称分布的活动电极与固定电极之间的差分电容发生变化,从而检测输入加速度的大小。
上述两篇专利文献公开的电容式加速度计芯片本身都不具备晶圆级自检测功能，需要封装成模块以后才能标定、测试，导致生产的风险和成本较高。
现有技术还公开了一种晶圆级的压阻式加速度传感器检测方法。其中加速度传感器里内嵌压力传感器。由于其加速度传感器支撑结构不是悬臂梁而是一层薄膜，因此可以通过在薄膜两侧施加不同的压力让薄膜产生变形，从而检测、标定压阻式加速度传感器。上述加速度传感器自检测方案是基于在加速度传感器两边施加不同的压力值，利用压力差造成加速度传感器支撑薄膜的变形，这种检测方式需要采用额外的加压设备，与现有的晶圆级探针测试台不兼容，并不利于实际的测试。
发明内容
本发明提供一种加速度传感器及其制作方法，以实现晶圆级自检测功能，避免采用离心机测试，降低由于加速度传感器失效造成的成本损失。
第一方面，本发明实施例提供了一种加速度传感器的制作方法，包括：
在衬底中形成空腔和位于所述空腔上方的与所述衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜；
在所述第一悬空薄膜上形成与之电连接的第一电极，在所述第二悬空薄膜上形成与之电连接的第二电极，在所述第三悬空薄膜上形成与之电连接的第三电极，以及在衬底上方形成与之电连接的第四电极；
形成扭转梁结构，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述扭转梁结构与所述衬底连接，且所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称。
第二方面，本发明实施例还提供了一种加速度传感器，包括：
位于衬底中的空腔；
位于所述空腔上方的与所述衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜、和第三悬空薄膜；
位于所述第一悬空薄膜上方与之电连接的第一电极、位于第二悬空薄膜上方与之电连接的第二电极、位于第三悬空薄膜上方与之电连接的第三电极，和位于所述衬底上方与之电连接的第四电极；
扭转梁结构，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述扭转梁结构与所述衬底连接，且所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称。
本发明通过在衬底中形成空腔和位于所述空腔上方的与衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜、和第三悬空薄膜，使用衬底作为电容的固定电极，利用第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜作为三个电容活动电极，其中第三悬空薄膜作为实现自检测功能的加电压活动电极，第一悬空薄膜和第二悬空薄膜作为检测活动电极，当第三悬空薄膜与衬底间输入电压时，由于静电力作用可以导致活动电极绕扭转梁转动，用来模拟加速度输入；通过测量第一悬空薄膜端和第二悬空薄膜端与衬底形成的差分电容变化，从而实现加速度传感器的晶圆级自检测。因此本发明提供的加速度传感器可以避免采用离心机测试，所以可以降低由于加速度传感器失效造成的成本损失。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种加速度传感器的其制作方法的流程图；
图2a为本发明实施例一步骤S110对应的俯视图；
图2b为沿图2a中A1A2方向的剖面图；
图2c为本发明实施例一步骤S120对应的俯视图；
图2d为沿图2c中A1A2方向的剖面图；
图2e为本发明实施例一步骤S130对应的俯视图；
图2f为沿图2e中A1A2方向的剖面图；
图3为本发明实施例二提供的一种加速度传感器的制作方法的流程示意图；
图4a为本发明实施例二步骤S210对应的俯视图；
图4b为本发明实施例二步骤S220对应的剖面图；
图4c为本发明实施例二步骤S230对应的俯视图；
图4d为沿图4c中A1A2方向的剖面图；
图4e为本发明实施例二步骤S240对应的俯视图；
图4f为沿图4e中A1A2方向的剖面图；
图4g为本发明实施例二步骤S250对应的剖面图；
图4h为本发明实施例二步骤S260对应的俯视图；
图4i为沿图4h中A1A2方向的剖面图；
图4j为本发明实施例二步骤S270对应的俯视图；
图4k为沿图4j中A1A2方向的剖面图；
图4l为本发明实施例二步骤S280对应的俯视图；
图4m为沿图4l中A1A2方向的剖面图；
图4n为本发明实施例二步骤S290对应的俯视图；
图4o为沿图4n中A1A2方向的剖面图；
图4p为本发明实施例二步骤S2100对应的俯视图；
图4q为沿图4p中A1A2方向的剖面图；
图4r为本发明实施例二沉积电极保护层后的剖面图；
图4s为本发明实施例二步骤S2110对应的俯视图；
图4t为沿图4s中A1A2方向的剖面图；
图4u为本发明实施例二形成保护盖后的剖面图；
图5为本发明实施例三提供的一种加速度传感器的制作方法的流程示意图；
图6a为本发明实施例三步骤S310对应的俯视图；
图6b为本发明实施例三步骤S320对应的剖面图；
图6c为本发明实施例三步骤S330对应的俯视图；
图6d为沿图6c中A1A2方向的剖面图；
图6e为本发明实施例三步骤S340对应的俯视图；
图6f为沿图6e中A1A2方向的剖面图；
图7为本发明实施例三提供的一种第三凹槽间隙的结构示意图；
图8为本发明实施例三提供的又一种第三凹槽间隙的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
本发明提供一种加速度传感器的制作方法，所述方法包括：
在衬底中形成空腔和位于所述空腔上方的与所述衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜；
在所述第一悬空薄膜上形成与之电连接的第一电极，在所述第二悬空薄膜上形成与之电连接的第二电极，在所述第三悬空薄膜上形成与之电连接的第三电极，以及在衬底上方形成与之电连接的第四电极；
形成扭转梁结构，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述扭转梁结构与所述衬底连接，且所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称。
本发明通过在衬底中形成空腔和位于所述空腔上方的与所述衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜，并在所述第一悬空薄膜上形成与之电连接的第一电极，在所述第二悬空薄膜上形成与之电连接的第二电极，在所述第三悬空薄膜上形成与之电连接的第三电极，以及在衬底上方形成与之电连接的第四电极，使用衬底作为三个电容的固定电极，利用第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜作为三个电容的活动电极。最终形成的扭转梁结构使第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述扭转梁结构与所述衬底绝缘连接，即，使用第三悬空薄膜作为实现自检测功能的加电压活动电极，第一悬空薄膜和第二悬空薄膜作为差分检测电容的活动电极，当第三悬空薄膜与衬底间输入电压(模拟加速度输入)时，通过测量第一悬空薄膜端和第二悬空薄膜端与衬底形成的差分电容的变化，检测差分电容大小的变化，从而实现加速度传感器的晶圆级自检测。因此本发明提供的加速度传感器可以避免采用离心机测试，所以可以降低由于加速度传感器失效造成的成本损失。
以上是本发明的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种加速度传感器的其制作方法的流程图，所述方法包括如下步骤：
S110、在衬底中形成空腔和位于所述空腔上方的与所述衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜。
图2a为本发明实施例一步骤S110对应的俯视图，图2b为沿图2a中A1A2方向的剖面图，参见图2a和图2b，衬底10中形成有空腔11，所述空腔11上方形成有与衬底10绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜12、第二悬空薄膜13和第三悬空薄膜14。所述第一悬空薄膜12、第二悬空薄膜13和第三悬空薄膜14绝缘连接例如可以是所述第一悬空薄膜12、第二悬空薄膜13和第三悬空薄膜14之间形成有绝缘层15。
S120、在所述第一悬空薄膜上形成与之电连接的第一电极，在所述第二悬空薄膜上形成与之电连接的第二电极，在所述第三悬空薄膜上形成与之电连接的第三电极，以及在衬底上方形成与之电连接的第四电极。
图2c为本发明实施例一步骤S120对应的俯视图，图2d为沿图2c中A1A2方向的剖面图，参见图2c和图2d，所述第一悬空薄膜12上形成有与之电连接的第一电极16，在所述第二悬空薄膜13上形成有与之电连接的第二电极17，在所述第三悬空薄膜14上形成与之电连接的第三电极18，以及在衬底10上方形成与之电连接的第四电极19。具体的可以是图形化刻蚀覆盖在所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜、第三悬空薄膜和衬底上方的部分绝缘层15，形成电极接触孔，然后再沉积所述第一电极16、第二电极17、第三电极18和第四电极19。
S130、形成扭转梁结构，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述扭转梁结构与所述衬底连接，且所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称。
图2e为本发明实施例一步骤S130对应的俯视图，图2f为沿图2e中A1A2方向的剖面图，参见图2e和图2f，所述第一悬空薄膜12、第二悬空薄膜13和第三悬空薄膜14通过所述悬梁结构100与所述衬底10连接，且所述第一悬空薄膜12和第二悬空薄膜13沿所述扭转梁结构100对称。
本发明实施例提供的方法制备的加速度传感器的工作原理如下：
使用衬底10作为电容的固定电极，利用第一悬空薄膜12、第二悬空薄膜13和第三悬空薄膜14作为三个电容的三个活动电极。由于第一悬空薄膜12和第二悬空薄膜13沿所述扭转梁结构100对称，因此第一悬空薄膜12和第二悬空薄膜13与衬底10构成差分检测电容，第三悬空薄膜14和衬底构成晶圆级自检测功能的加电压电容，通过给第三悬空薄膜14上方的第三电极18和第四电极19之间加电压(模拟加速度输入)，引起第一悬空薄膜12和第二悬空薄膜13绕扭转梁结构100转动，从而引起第一悬空薄膜12和第二悬空薄膜13分别与衬底10形成的两个电容有差分大小变化，检测两个差分电容大小的变化，从而实现晶圆级检测，因此本发明所述方法提供的加速度传感器可以避免采用离心机测试，所以可以降低由于加速度传感器失效造成的成本损失。此外，通过本实施例所述方法制作的加速度传感器与现有晶圆级探针测试台兼容，因此不会增加测试成本。
实施例二
图3为本发明实施例二提供的一种加速度传感器的制作方法的流程示意图，本发明实施例为上述实施例一基础上的进一步优化，如图3所示，所述方法包括：
S210、在衬底上图形化形成三个依次排列的第一图样，所述第一图样边缘包括多个第一图形，所述第一图样内部包括多个第二图形，所述第一图形尺寸大于所述第二图形尺寸。
图4a为本发明实施例二步骤S210对应的俯视图，参见图4a，在衬底20上形成三个依次排列的第一图样21，所述第一图样21边缘包括多个第一图形211，所述第一图样21内部包括多个第二图形212，所述第一图形211的尺寸大于所述第二图形212的尺寸。图4a示例性的设置所述第一图样21为矩形，所述第一图形211和第二图形212为圆形，而并非对本发明实施例的限定，在其他实施方式中，根据实际应用，还可以设置所述第一图样21为其他形状，例如圆形、椭圆形、菱形或多边形等。所述第一图形211和第二图形212还可以是多边形等其他形状，只要保证所述第一图形211的尺寸大于所以第二图形212的尺寸即可。
需要说明的是，所述第一图形211和第二图形212的形状可以相同也可以不同。优选的，第一图形211的孔径为d1，所述第二图形212的孔径为d2，相邻第一图形211的间距为s1，相邻第二图形212的间距为s2，相邻第一图形211和第二图形212的间距等于相邻第二图形212的间距s2。其中d1>d2，s1>s2。其中所述衬底20优选为硅晶圆衬底，所述硅晶圆衬底的晶向可以根据实际应用需要具体区别选择，例如使用<100>晶向的硅晶圆衬底。
S220、刻蚀所述第一图样的多个第一图形和第二图形分别形成第一凹槽和第二凹槽。
图4b为本发明实施例二步骤S220对应的剖面图，第一凹糟22和第二凹槽23的槽深均为h1。
S230、进行无氧退火处理，所述第一凹槽收缩形成第三凹槽，所述第二凹槽闭合，形成所述空腔和位于所述空腔上方的依次连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜、第三悬空薄膜以及所述衬底通过第三凹槽间隙连接。
图4c为本发明实施例二步骤S230对应的俯视图，图4d为沿图4c中A1A2方向的剖面图，参见图4c和图4d，具体的，在高温(例如1000℃-1300℃)无氧(例如氢气或氩气)环境下退火(5-60mins)，无氧退火的温度和时间可具体根据上述第一图形211和第二图形212的孔径、相邻第一图形211间距、相邻第二图形212间距，以及相邻第一图形211和第二图形212的间距具体设置。由于高温下表面原子迁移的物理现象，所述第一凹槽22由于尺寸比第二凹槽23的尺寸大，所以第一凹槽22收缩形成第三凹槽24，第二凹槽23闭合，形成所述空腔25和位于所述空腔25上方的依次连接的第一悬空薄膜26、第二悬空薄膜27和第三悬空薄膜28。所述第一悬空薄膜26、第二悬空薄膜27、第三悬空薄膜28以及所述衬底20通过第三凹槽间隙连接。
需要说明的是，第一凹槽22和第二凹槽23的槽深h1，第二图形212的孔径d2，相邻第二图形212的距离s2的取值决定所形成的悬空薄膜(第一悬空薄膜26、第二悬空薄膜27、第三悬空薄膜28)的层数、厚度T以及空腔25的深度D。本发明只需形成一层悬空薄膜和一个空腔，采用的一种设计尺寸举例为：d2＝0.7μm；s2＝0.5μm；h1＝5μm；d1＝1.1μm；s1＝0.8μm；形成的悬空薄膜厚度T为1.3μm；形成的空腔深度D为0.8μm。根据具体设计调整参数d1，s1，h1，d2和s2，可以得到悬空薄膜厚度和空腔深度不同的悬空薄膜结构。例如h1的范围取值可以是1～40μm，s2的范围取值可以是1～40μm，d2的范围取值可以是0.3～5μm，d1＝1.5d2，s1＝1.5s2，D的范围取值可以是0.3～30μm，T的范围取值可以是0.3～10μm。
S240、进行热氧化处理，形成热氧化层，使所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜、第三悬空薄膜与所述衬底相互绝缘连接。
图4e为本发明实施例二步骤S240对应的俯视图，图4f为沿图4e中A1A2方向的剖面图，参见图4e和图4f，对步骤S230形成的结构进行电隔离处理，具体的可以是将上述结构进行热氧化处理，相邻第三凹槽间隙被完全氧化，悬空薄膜表面及空腔和衬底表面都形成热氧化层29以实现第一悬空薄膜26、第二悬空薄膜27和第三悬空薄膜28及衬底20的绝缘连接。
S250、形成掩膜层，其中，所述掩膜层将所述第三凹槽密封。
图4g为本发明实施例二步骤S250对应的剖面图，参见图4g，掩膜层210将第三凹槽24密封。所述掩膜层210例如可以是外延生长的多晶硅，掩膜层210覆盖了整个衬底20上方，这一步骤可以将第三凹槽24以及表面可能存在的针孔结构密封，防止后续步骤有液体流入空腔25中。
S260、图形化刻蚀所述掩膜层和热氧化层，分别在所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜上方以及硅衬底上形成第五凹槽。
图4h为本发明实施例二步骤S260对应的俯视图，图4i为沿图4h中A1A2方向的剖面图，参见图4h和图4i，光刻图形，去除所述第一悬空薄膜26、第二悬空薄膜27和第三悬空薄膜28上方以及硅衬底20上的部分所述掩膜层210和热氧化层29，形成第五凹槽220，露出部分第一悬空薄膜27、第二悬空薄膜28和第三悬空薄膜29以及部分衬底20。
S270、形成导电层，填充并覆盖所述第五凹槽。
图4j为本发明实施例二步骤S270对应的俯视图，图4k为沿图4j中A1A2方向的剖面图，参见图4j和图4k，导电层230填充并覆盖所述第五凹槽220。可选的所述导电层230可以采用外延生长的掺杂多晶硅材料。
S280、在每个第五凹槽周围图形化刻蚀所述导电层和所述掩膜层，形成电隔离沟槽。
图4l为本发明实施例二步骤S280对应的俯视图，图4m为沿图4l中A1A2方向的剖面图，参见图4l和图4m，在每个第五凹槽220周围刻蚀导电层230和掩膜层210，露出部分热氧化层29，形成电隔离沟槽240。
S290、沉积绝缘层，并在每个电隔离沟槽区域内图形化刻蚀所述绝缘层，形成第六凹槽。
图4n为本发明实施例二步骤S290对应的俯视图，图4o为沿图4n中A1A2方向的剖面图，参见图4n和图4o，沉积绝缘层250后，在每个电隔离沟槽240区域内刻蚀所述部分绝缘层250，露出部分导电层230，形成第六凹槽260。所述绝缘层250可以是利用低压化学气相淀积的氧化硅材料。
S2100、图形化金属层，形成第一电极、第二电极、第三电极和第四电极，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极分别填充覆盖所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜、和第三悬空薄膜上方以及硅衬底上方对应的第六凹槽。
图4p为本发明实施例二步骤S2100对应的俯视图，图4q为沿图4p中A1A2方向的剖面图，参见图4p和图4q，第一电极271、第二电极272、第三电极273和第四电极274分别填充覆盖所述第一悬空薄膜26、第二悬空薄膜27和第三悬空薄膜28上方以及硅衬底20上方对应的第六凹槽260。
可选的，形成第一电极271、第二电极272、第三电极273和第四电极274后，还可以进行退火处理，实现欧姆接触，降低接触电阻。
优选的，还可以在形成第一电极271、第二电极272、第三电极273和第四电极274后之后，形成电极保护层280。图4r为本发明实施例二沉积电极保护层后的剖面图，参见图4r，沉积图形化的电极保护层，第一电极271、第二电极272、第三电极273和第四电极274上方的电极保护层280均显露出部分电极，以实现封装时的电气连接。
S2110、图形化刻蚀绝缘层、导电层、掩膜层、热氧化层、第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜，形成扭转梁结构，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述扭转梁结构与所述衬底连接，且所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称。
图4s为本发明实施例二步骤S2110对应的俯视图，图4t为沿图4s中A1A2方向的剖面图，参见图4s和图4t，刻蚀绝缘层250、导电层230、掩膜层210、热氧化层29、第一悬空薄膜26、第二悬空薄膜27和第三悬空薄膜28，(若有电极保护层280则也刻蚀所述电极保护层280)，形成扭转梁结构290，第一悬空薄膜26、第二悬空薄膜27和第三悬空薄膜28通过所述扭转梁结构290与所述衬底20连接，且所述第一悬空薄膜26和第二悬空薄膜27沿所述扭转梁结构290对称。
本发明实施例通过刻蚀三个依次排列的第一图样，然后进行无氧退火以及热氧化处理在衬底中形成空腔和位于所述空腔上方的与衬底绝缘并依次绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜，然后通过沉积后续各膜层以及图形化刻蚀形成能够实现自检测功能的加速度传感器，本实施例方法制作的加速度传感器的工作原理与上述实施例一类似，在此不作赘述。本实施例方法制作的加速度传感器同样可以避免采用离心机测试，在封装成模块之前就剔除不良产品，所以可以降低由于加速度传感器失效造成的成本损失。
在上述实施例的基础上，可选的，在刻蚀绝缘层、导电层、掩膜层、热氧化层、第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜，形成悬梁结构之后，还包括：
在所述第一电极、第二电极和第三电极上方形成保护盖。
图4u为本发明实施例二形成保护盖后的剖面图，参见图4u，通过键合保护盖2100，以保护加速度传感器的上表面，避免损坏第一悬空薄膜26、第二悬空薄膜27和第三悬空薄膜28。
实施例三
图5为本发明实施例三提供的一种加速度传感器的制作方法的流程示意图，本发明实施例为上述实施例一基础上的进一步优化，如图5所示，所述方法包括：
S310、在衬底上图形化形成第二图样，所述第二图样包括多个第三图形。
图6a为本发明实施例三步骤S310对应的俯视图，参见图6a，衬底30上形成的第二图样31包括多个第三图形311。所述第三图形311可以为圆形或多边形(本实施例示例性的设置第三图形311为圆形)。
S320、刻蚀所述第二图样的多个第三图形形成多个第四凹槽。
图6b为本发明实施例三步骤S320对应的剖面图，第四凹槽32的槽深均为h1。
S330、进行无氧退火处理，所述第四凹槽闭合，形成所述空腔和位于所述空腔上方的悬空薄膜。
图6c为本发明实施例三步骤S330对应的俯视图，图6d为沿图6c中A1A2方向的剖面图，参见图6c和图6d，具体的，在高温无氧环境下退火，无氧退火的温度和时间可具体根据上述第三图形311的孔径以及相邻第三图形311间距具体设置。由于高温下表面原子迁移的物理现象，所述第四凹槽32闭合，形成所述空腔33和位于所述空腔33上方的悬空薄膜34。
S340、图形化刻蚀所述悬空薄膜，形成多个第三凹槽，以及依次连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜、第三悬空薄膜以及所述衬底通过第三凹槽间隙连接。
图6e为本发明实施例三步骤S340对应的俯视图，图6f为沿图6e中A1A2方向的剖面图，参见图6e和图6f，在所述悬空薄膜34上刻蚀形成多个第三凹槽35，形成依次连接的第一悬空薄膜36、第二悬空薄膜37和第三悬空薄膜38，所述第一悬空薄膜36、第二悬空薄膜37、第三悬空薄膜38以及所述衬底30通过第三凹槽间隙39连接。
S350、进行热氧化处理，形成热氧化层，使所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜、第三悬空薄膜和衬底相互绝缘连接。
S360、形成掩膜层，其中，所述掩膜层将所述第三凹槽密封。
S370、图形化刻蚀所述掩膜层和热氧化层，分别在所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜上方以及硅衬底上形成第五凹槽。
S380、形成导电层，填充并覆盖所述第五凹槽。
S390、在每个第五凹槽周围图形化刻蚀所述导电层和所述掩膜层，形成电隔离沟槽。
S3100、沉积绝缘层，并在每个电隔离沟槽区域内图形化刻蚀所述绝缘层，形成一第六凹槽。
S3110、图形化金属层，形成第一电极、第二电极、第三电极和第四电极，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极分别填充覆盖所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜上方以及硅衬底上方对应的第六凹槽。
S3120、图形化刻蚀绝缘层、导电层、掩膜层、热氧化层、第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜，形成扭转梁结构，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述悬梁结构与所述衬底连接，且所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称。
需要说明的是，步骤S350-S3120与上述实施例二S240-S2110的过程类似，本发明实施例在此不作赘述。
进一步，可选的，所述第三凹槽间隙39为柱体、蛇形梁结构或应力释放梁结构中的任意一种。图6e和图6f示意性的设置所述第三凹槽间隙39为柱体。图7为本发明实施例三提供的一种第三凹槽间隙的结构示意图，图7中所述第三凹槽间隙39为蛇形梁结构，所述第一悬空薄膜36、第二悬空薄膜37、第三悬空薄膜38以及所述衬底30通过第三凹槽间隙39连接。图8为本发明实施例三提供的又一种第三凹槽间隙的结构示意图，图8中所述第三凹槽间隙39为应力释放梁结构。
本发明实施例所述方法制作的加速度传感器同样可以实现实施例一和实施例二所述的有益效果。
实施例四
本发明实施例四提供一种加速度传感器，所述加速度传感器可由上述任一实施例所述方法制作获得。所述加速度传感器包括：
位于衬底中的空腔；
位于所述空腔上方的与所述衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜；
位于所述第一悬空薄膜上方与之电连接的第一电极、位于第二悬空薄膜上方与之电连接的第二电极、位于第三悬空薄膜上方与之电连接的第三电极，和位于所述衬底上方与之电连接的第四电极；
扭转梁结构，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述扭转梁结构与所述衬底连接，且所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称。
本发明实施例提供的加速度传感器使用衬底作为电容的固定电极，利用第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜共为电容的三个活动电极。由于第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿扭转梁结构对称，因此第一悬空薄膜和第二悬空薄膜与衬底构成差分检测电容，第三悬空薄膜和衬底构成晶圆级自检测功能的加电压电容，通过给第三悬空薄膜上方的第三电极与衬底间加电压，引起第一悬空薄膜和第二悬空薄膜绕扭转梁结构转动，从而引起第一悬空薄膜和第二悬空薄膜分别与衬底形成的电容有差分输出变化，测试差分电容变化的大小，从而实现晶圆级检测，，因此本发明实施例提供的加速度传感器可以避免采用离心机测试，所以可以降低由于加速度传感器失效造成的成本损失。此外，通过本发明实施例提供的加速度传感器与现有晶圆级探针测试台兼容，因此不会增加测试成本。
在上述实施例的基础上，所述加速度传感器还包括位于所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极上方的电极保护层，用于保护所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极。
进一步可选的，所述加速度传感器还包括位于第一电极、第二电极和第三电极上方的保护盖，通过键合保护盖，以保护加速度传感器的上表面，避免损坏第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种加速度传感器的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底中形成空腔和位于所述空腔上方的与所述衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜；
在所述第一悬空薄膜上形成与之电连接的第一电极，在所述第二悬空薄膜上形成与之电连接的第二电极，在所述第三悬空薄膜上形成与之电连接的第三电极，以及在衬底上方形成与之电连接的第四电极；
形成扭转梁结构，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述扭转梁结构与所述衬底连接，且所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在衬底中形成空腔和位于所述空腔上方的与所述衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜包括：
在衬底上图形化形成三个依次排列的第一图样，所述第一图样边缘包括多个第一图形，所述第一图样内部包括多个第二图形，所述第一图形尺寸大于所述第二图形尺寸；
刻蚀所述第一图样的多个第一图形和第二图形分别形成第一凹槽和第二凹槽；
进行无氧退火处理，所述第一凹槽收缩形成第三凹槽，所述第二凹槽闭合，形成所述空腔和位于所述空腔上方的依次连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜、第三悬空薄膜以及所述衬底通过第三凹槽间隙连接；
进行热氧化处理，形成热氧化层，使所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜、第三悬空薄膜和衬底相互绝缘连接。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在衬底中形成空腔和位于所述空腔上方的与所述衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜包括：
在衬底上图形化形成第二图样，所述第二图样包括多个第三图形；
刻蚀所述第二图样的多个第三图形形成多个第四凹槽；
进行无氧退火处理，所述第四凹槽闭合，形成所述空腔和位于所述空腔上方的悬空薄膜；
图形化刻蚀所述悬空薄膜，形成多个第三凹槽，以及依次连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜、第三悬空薄膜以及所述衬底通过第三凹槽间隙连接；
进行热氧化处理，形成热氧化层，使所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜、第三悬空薄膜和衬底相互绝缘连接。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在在衬底中形成空腔和位于所述空腔上方的与所述衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜之后，还包括：
形成掩膜层，其中，所述掩膜层将所述第三凹槽密封；
图形化刻蚀所述掩膜层和热氧化层，分别在所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜上方以及硅衬底上形成第五凹槽；
形成导电层，填充并覆盖所述第五凹槽；
在每个第五凹槽周围图形化刻蚀所述导电层和所述掩膜层，形成电隔离沟槽；
沉积绝缘层，并在每个电隔离沟槽区域内图形化刻蚀所述绝缘层，形成第六凹槽；
在所述第一悬空薄膜上形成与之电连接的第一电极，在所述第二悬空薄膜上形成与之电连接的第二电极，在所述第三悬空薄膜上形成与之电连接的第三电极，以及在衬底上方形成与之电连接的第四电极，包括：
图形化金属层，形成第一电极、第二电极、第三电极和第四电极，所述第一电极、第二电极、第三电极和第四电极分别填充覆盖所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜上方以及硅衬底上方对应的第六凹槽；
所述形成扭转梁结构，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述扭转梁结构与所述衬底连接，且所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称，包括：
图形化刻蚀绝缘层、导电层、掩膜层、热氧化层、第一悬空薄膜、第二悬空薄膜、和第三悬空薄膜，形成扭转梁结构，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述扭转梁结构与所述衬底连接，且所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，相邻第一图形的间距大于相邻第二图形的间距，相邻第一图形和第二图形的间距等于相邻第二图形的间距。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一图形和/或第二图形为圆形或多边形。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第三图形为圆形或多边形。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第三凹槽间隙为柱体、蛇形梁结构或应力释放梁结构中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第一悬空薄膜上形成与之电连接的第一电极，在所述第二悬空薄膜上形成与之电连接的第二电极，在所述第三悬空薄膜上形成与之电连接的第三电极，以及在衬底上方形成与之电连接的第四电极之后，还包括：
形成电极保护层。
10.一种加速度传感器，其特征在于，包括：
位于衬底中的空腔；
位于所述空腔上方的与所述衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜；
位于所述第一悬空薄膜上方与之电连接的第一电极、位于第二悬空薄膜上方与之电连接的第二电极、位于第三悬空薄膜上方与之电连接的第三电极，和位于所述衬底上方与之电连接的第四电极；
扭转梁结构，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述扭转梁结构与所述衬底连接，且所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称。
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