CN111766403B - 一种抗高g值冲击的梳齿微加速度计及其制备方法 - Google Patents

一种抗高g值冲击的梳齿微加速度计及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111766403B
CN111766403B CN202010699169.6A CN202010699169A CN111766403B CN 111766403 B CN111766403 B CN 111766403B CN 202010699169 A CN202010699169 A CN 202010699169A CN 111766403 B CN111766403 B CN 111766403B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fixed
block
comb teeth
silicon
fixed anchor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010699169.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111766403A (zh
Inventor
田边
刘江江
张仲恺
江山
林启敬
蒋庄德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Jiaotong University
Original Assignee
Xian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Jiaotong University filed Critical Xian Jiaotong University
Priority to CN202010699169.6A priority Critical patent/CN111766403B/zh
Publication of CN111766403A publication Critical patent/CN111766403A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111766403B publication Critical patent/CN111766403B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors
    • B81B2201/0228Inertial sensors
    • B81B2201/0235Accelerometers
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P2015/0862Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种抗高g值冲击的梳齿微加速度计及其制备方法,第一固定锚块位于可动质量块的左侧,第二固定锚块位于可动质量块的右侧,其中,第一固定锚块与可动质量块之间设置有第一止档块及第一支撑梁,第二固定锚块与可动质量块之间设置有第二止档块及第二支撑梁;第一支撑梁及第二支撑梁均为U型折叠结构,其中,第一支撑梁的一端固定于第一固定锚块上,第一支撑梁的另一端固定于可动质量块的左侧面上,第二支撑梁的一端固定于第二固定锚块上,第二支撑梁的另一端固定于可动质量块的右侧面上,第一止挡块固定于第一固定锚块上,第二止挡块固定于第二固定锚块上,该加速度计具有高稳定性及抗高g值冲击能力。

Description

一种抗高g值冲击的梳齿微加速度计及其制备方法
技术领域
本发明属于传感器设计制备技术及抗冲击技术领域,涉及一种抗高g值冲击的梳齿微加速度计及其制备方法。
背景技术
微机械加速度计是MEMS惯性传感器中一个重要的组成部分,与传统加速度计相比,微加速度计有着体积小、重量轻、成本低、与集成电路工艺兼容等优势,因此被广泛应用于汽车及消费电子等领域,但在国内军用武器及制导领域,加速度计应用过程中,往往存在精度不高、工作稳定性不够好、抗冲击较差等方面的不足,这严重制约了军工弹药武器系统的质量和效率。与其他类型微加速度计相比,电容式加速度计有着灵敏度高、分辨率高、稳定性好、可靠性高等优点,并且可实现差分形式,因此更适合于军用武器及制导领域加速度的测量。通过对梳齿电容式加速度计的结构进行设计及优化改良,将进一步提升其稳定性及抗高g值冲击能力。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供了一种抗高g值冲击的梳齿微加速度计及其制备方法,该加速度计具有高稳定性及抗高g值冲击能力,且制备过程较为简单。
为达到上述目的,本发明所述的抗高g值冲击的梳齿微加速度计包括底面层、基底以及设置于基底上的硅微加速度计器件层,其中,所述硅微加速度计器件层包括第一固定锚块、可动质量块及第二固定锚块;
第一固定锚块位于可动质量块的左侧,第二固定锚块位于可动质量块的右侧,其中,第一固定锚块与可动质量块之间设置有第一止档块及第一支撑梁,第二固定锚块与可动质量块之间设置有第二止档块及第二支撑梁;
第一支撑梁及第二支撑梁均为U型折叠结构,其中,第一支撑梁的一端固定于第一固定锚块上,第一支撑梁的另一端固定于可动质量块的左侧面上,第二支撑梁的一端固定于第二固定锚块上,第二支撑梁的另一端固定于可动质量块的右侧面上,第一止挡块固定于第一固定锚块上,且第一止挡块与可动质量块之间有间隙,第二止挡块固定于第二固定锚块上,且第二止档块与可动质量块之间有间隙。
第一支撑梁的数目为两根,其中,第一止挡块位于两根第一支撑梁之间。
第二支撑梁的数目为两根,其中,第二止档块位于两根第二支撑梁之间。
还包括第三固定锚块、第四固定锚块、第五固定锚块及第六固定锚块,其中,可动质量块的前侧固定有若干第一可动梳齿及若干第二可动梳齿,可动质量块的后侧固定有若干第三可动梳齿及第四可动梳齿,第三固定锚块及第四固定锚块位于可动质量块的后侧,第五固定锚块及第六固定锚块位于可动质量块的前侧,第三固定锚块上固定有第一固定梳齿,第四固定锚块上设置有第二固定梳齿,第五固定锚块上设置有第三固定梳齿,第六固定锚块上设置有第四固定梳齿,一个第一可动梳齿与一个第一固定梳齿相配合,一个第二可动梳齿与一个第二固定梳齿相配合,一个第三可动梳齿与一个第三固定梳齿相配合,一个第四可动梳齿与一个第四固定梳齿相配合;
第一止挡块与可动质量块之间的间距小于第一可动梳齿与第一固定梳齿之间的间距、第二可动梳齿与第二固定梳齿之间的间距、第三可动梳齿与第三固定梳齿之间的间距、第四可动梳齿与第四固定梳齿之间的间距;
第二止挡块与可动质量块之间的间距小于第一可动梳齿与第一固定梳齿之间的间距、第二可动梳齿与第二固定梳齿之间的间距、第三可动梳齿与第三固定梳齿之间的间距、第四可动梳齿与第四固定梳齿之间的间距。
第一止挡块与可动质量块之间的间距为14μm。
第二止挡块与可动质量块之间的间距为14μm。
第一固定锚块正对第三固定锚块,第二固定锚块正对第四固定锚块。
第一支撑梁的长度及第二支撑梁的长度均为550μm,第一支撑梁的宽度及第二支撑梁的宽度均为10μm,第一支撑梁两侧之间的距离及第二支撑梁两侧之间的距离均为20μm。
可动质量块上开设有若干通孔。
本发明所述抗高g值冲击的梳齿微加速度计的制备方法包括以下步骤:
1)对硅片进行清洗,将硅片进行酸洗并冲水去除有机物,然后用氢氟酸漂洗并冲水去除硅片表面的氧化层,最后再烘干;
2)将EPI680光刻胶均匀涂抹在硅片的背面,然后烘干;
3)将烘干好的硅片的背面与物理掩模版在光刻机上进行对准并进行光刻;
4)将光刻好的硅片在TMAH显影液中浸泡,烘干后利用显微镜检查硅片背面光刻图案;
5)利用ICP刻蚀机对硅片背面进行刻蚀,其中,刻蚀厚度为5μm,然后将刻蚀完成的硅片在丙酮溶液中浸泡,去除光刻胶,完成硅片背面凹槽的加工,然后通过去离子水冲洗干净,最后再烘干;
6)以BF44玻璃片作为基底,清洗BF44玻璃片,利用阳极键合技术将硅片的背面与BF44玻璃的正面键合,得硅-玻璃片;
7)对硅-玻璃片进行清洗,去除硅-玻璃片表面的杂质,并进行烘干;
8)利用PVD镀膜技术在硅片正面溅射15nm厚度的Cr及200nm厚度的Au,再用氮气吹扫清理硅-玻璃片;
9)将EPI680光刻胶均匀涂抹在硅片正面的金属层上,再烘干;
10)将烘干后的硅-玻璃片正面的金属层与物理掩模版在光刻机上进行对准并进行光刻;
11)将光刻好的硅-玻璃片在TMAH显影液中浸泡,烘干后利用显微镜检查硅-玻璃片正面光刻图案;
12)使用金腐蚀液将多余的Au腐蚀并用水冲洗,然后用Cr腐蚀液将多余的Cr腐蚀并用水冲洗,其中,仅保留引出触点上层的金属,再用氮气轻吹干;
13)将腐蚀完成的硅-玻璃片在丙酮溶液中浸泡,去除光刻胶,完成硅片正面引出触点镀金的加工,再使用去离子水冲洗,然后烘干,最后用显微镜检查触点镀金结果;
14)将AZ4620光刻胶均匀涂抹在硅-玻璃片的正面,再进行烘干;
15)将硅-玻璃片的正面与物理掩模版在光刻机上进行对准并进行光刻;
16)将光刻好的硅-玻璃片在正胶显影液中浸泡,烘干后利用显微镜检查硅-玻璃片正面光刻图案;
17)对硅-玻璃片的正面进行深硅刻蚀直至刻穿,以形成通孔;
18)将刻蚀完成的硅-玻璃片在丙酮溶液中浸泡并结合干法去胶工艺去除光刻胶,再用去离子水冲洗干净,然后烘干,再在显微镜下检查刻蚀最终结果;
19)利用PVD镀膜技术在硅-玻璃片背面溅射15nm厚度的Cr与200nm厚度的Au,然后用氮气吹扫清理硅-玻璃片,得抗高g值冲击的梳齿微加速度计。
本发明具有以下有益效果:
本发明所述的抗高g值冲击的梳齿微加速度计及其制备方法在具体操作时,可动质量块与第一支撑梁及第二支撑梁形成弹簧-振子可动结构,该弹簧-振子可动结构能够在加速度的作用下发生位移,同时第一固定锚块与可动质量块之间设置有第一止档块,第二固定锚块与可动质量块之间设置有第二止档块,其中,第一止挡块固定于第一固定锚块上,且第一止挡块与可动质量块之间有间隙,第二止挡块固定于第二固定锚块上,且第二止档块与可动质量块之间有间隙,通过第一止挡块及第二止挡块提高梳齿微加速度计的抗冲击能力,有效防止出现梳齿间的粘附问题,具有体积微小、具备应力释放能力、灵敏度高、与集成电路兼容等优点,在制备时,采用光刻技术制备而成,制备方法较为简单,易于实现。
进一步,可动质量块上开设有若干通孔,以减少可动质量块的质量,增加整个结构的固有频率,有助于提高系统的品质因素。
附图说明
图1为本发明的结构示意图;
图2为本发明中硅微加速度计器件层的结构示意图;
图3为图2中A出的放大图;
图4为第一支撑梁的结构示意图;
图5为可动梳齿与固定梳齿之间的位置关系图;
图6为用于硅片背面刻蚀凹槽的掩膜版的示意图;
图7为用于硅片正面制作欧姆接触的掩膜版的示意图;
图8为用于深硅刻蚀制作加速度计整体结构的掩膜版的示意图。
其中,1为第三固定锚块、2为第四固定锚块、3为第一固定锚块、4为第五固定锚块、5为第六固定锚块、6为可动质量块、7为第二固定锚块、8为第二支撑梁、9为第二止档块、10为底面层、11为基底。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
参考图1至图5,本发明所述的抗高g值冲击的梳齿微加速度计包括底面层10、基底11以及设置于基底11上的硅微加速度计器件层,其中,所述硅微加速度计器件层包括第一固定锚块3、可动质量块6及第二固定锚块7;第一固定锚块3位于可动质量块6的左侧,第二固定锚块7位于可动质量块6的右侧,其中,第一固定锚块3与可动质量块6之间设置有第一止档块及第一支撑梁,第二固定锚块7与可动质量块6之间设置有第二止档块9及第二支撑梁8;第一支撑梁及第二支撑梁8均为U型折叠结构,其中,第一支撑梁的一端固定于第一固定锚块3上,第一支撑梁的另一端固定于可动质量块6的左侧面上,第二支撑梁8的一端固定于第二固定锚块7上,第二支撑梁8的另一端固定于可动质量块6的右侧面上,第一止挡块固定于第一固定锚块3上,且第一止挡块与可动质量块6之间有间隙,第二止挡块固定于第二固定锚块7上,且第二止档块9与可动质量块6之间有间隙。
第一支撑梁的数目为两根,其中,第一止挡块位于两根第一支撑梁之间;第二支撑梁8的数目为两根,其中,第二止档块9位于两根第二支撑梁8之间,第一止挡块与可动质量块6之间的间距为14μm;第二止挡块与可动质量块6之间的间距为14μm。
本发明还包括第三固定锚块1、第四固定锚块2、第五固定锚块4及第六固定锚块5,其中,可动质量块6的前侧固定有若干第一可动梳齿及若干第二可动梳齿,可动质量块6的后侧固定有若干第三可动梳齿及第四可动梳齿,第三固定锚块1及第四固定锚块2位于可动质量块6的后侧,第五固定锚块4及第六固定锚块5位于可动质量块6的前侧,第三固定锚块1上固定有第一固定梳齿,第四固定锚块2上设置有第二固定梳齿,第五固定锚块4上设置有第三固定梳齿,第六固定锚块5上设置有第四固定梳齿,一个第一可动梳齿与一个第一固定梳齿相配合,一个第二可动梳齿与一个第二固定梳齿相配合,一个第三可动梳齿与一个第三固定梳齿相配合,一个第四可动梳齿与一个第四固定梳齿相配合;第一止挡块与可动质量块6之间的间距小于第一可动梳齿与第一固定梳齿之间的间距、第二可动梳齿与第二固定梳齿之间的间距、第三可动梳齿与第三固定梳齿之间的间距、第四可动梳齿与第四固定梳齿之间的间距;第二止挡块与可动质量块6之间的间距小于第一可动梳齿与第一固定梳齿之间的间距、第二可动梳齿与第二固定梳齿之间的间距、第三可动梳齿与第三固定梳齿之间的间距、第四可动梳齿与第四固定梳齿之间的间距。
考虑到工艺制作条件、工作时结构不被破坏并有较好的稳定性以及满足抗高g值冲击要求,第一支撑梁的长度及第二支撑梁8的长度均为550μm,第一支撑梁的宽度及第二支撑梁8的宽度均为10μm,第一支撑梁两侧之间的距离及第二支撑梁8两侧之间的距离均为20μm,即
表1
折叠梁长度l 折叠梁宽度b 折叠梁间距h
550μm 10μm 20μm
可动质量块6上开设有若干通孔,本发明采用在可动质量块6上进行开孔的方案来减小可动质量块6的质量,结合整体结构及设备深刻蚀及释放的条件,最终可动质量块6及开孔设计参数方案如表2所示。
表2
质量块大小 通孔 通孔数目 通孔间距
1200μm×4000μm 100μm×100μm 175 50μm
为进一步提升灵敏度,在硅片厚度一定的情况下,需要使梳齿正对面积尽可能大,且间距尽量减小,考虑静电力粘附问题及结合设备深硅刻蚀的条件,最终梳齿设计参数如表3所示:
表3
Figure BDA0002592405410000091
硅微加速度计器件层的材料选用具备导电能力的硅片,厚度选择200μm,并键合一块厚度为400μm的BF44玻璃作为基底11,在玻璃背面采用金属溅射技术溅射一层15nm的Cr与200nm的Au作为欧姆接触实现接地,从硅片背面刻蚀一个5μm的凹槽来实现可动结构的悬空,硅片正面采用金属溅射技术在引出触点处溅射一层15nm的Cr与200nm的Au作为欧姆接触实现与外部检测电路连接,并利用ICP深硅刻蚀技术将硅片刻穿来实现加速度计的结构。
底面层10由15nm的Cr与200nm的Au组成,本发明以厚度为400μm的BF44玻璃作为基底11,以厚度15nm的Cr与厚度200nm的Au的欧姆接触作为金属电极,金属电极的数目为六块,其中,第一块金属电极与第一固定锚块3相连接,第二块金属电极与第二固定锚块7相连接,第三块金属电极与第三固定锚块1及第六固定锚块5相连接,第四块金属电极与第四固定锚块2及第五固定锚块4相连接,第五块金属电极与第三块金属电极相连接,第六块金属电极与第四块金属电极相连接,金属电极的大小为1mm×1mm。
第一固定锚块3正对第三固定锚块1,第二固定锚块7正对第四固定锚块2,第三固定锚块1与第六固定锚块5的极性相同,第四固定锚块2与第五固定锚块4的极性相同。
参考图6、图7及图8,本发明所述抗高g值冲击的梳齿微加速度计的制备方法包括以下步骤:
1)对硅片进行清洗,将硅片进行酸洗并冲水去除有机物,然后用氢氟酸漂洗并冲水去除硅片表面的氧化层,最后再烘干;
2)将EPI680光刻胶均匀涂抹在硅片的背面,然后烘干;
3)将烘干好的硅片的背面与物理掩模版在光刻机上进行对准并进行光刻;
4)将光刻好的硅片在TMAH显影液中浸泡,烘干后利用显微镜检查硅片背面光刻图案;
5)利用ICP刻蚀机对硅片背面进行刻蚀,其中,刻蚀厚度为5μm,然后将刻蚀完成的硅片在丙酮溶液中浸泡,去除光刻胶,完成硅片背面凹槽的加工,然后通过去离子水冲洗干净,最后再烘干;
6)以BF44玻璃片作为基底11,清洗BF44玻璃片,利用阳极键合技术将硅片的背面与BF44玻璃的正面键合,得硅-玻璃片;
7)对硅-玻璃片进行清洗,去除硅-玻璃片表面的杂质,并进行烘干;
8)利用PVD镀膜技术在硅片正面溅射15nm厚度的Cr及200nm厚度的Au,再用氮气吹扫清理硅-玻璃片;
9)将EPI680光刻胶均匀涂抹在硅片正面的金属层上,再烘干;
10)将烘干后的硅-玻璃片正面的金属层与物理掩模版在光刻机上进行对准并进行光刻;
11)将光刻好的硅-玻璃片在TMAH显影液中浸泡,烘干后利用显微镜检查硅-玻璃片正面光刻图案;
12)使用金腐蚀液将多余的Au腐蚀并用水冲洗,然后用Cr腐蚀液将多余的Cr腐蚀并用水冲洗,其中,仅保留引出触点上层的金属,再用氮气轻吹干;
13)将腐蚀完成的硅-玻璃片在丙酮溶液中浸泡,去除光刻胶,完成硅片正面引出触点镀金的加工,再使用去离子水冲洗,然后烘干,最后用显微镜检查触点镀金结果;
14)将AZ4620光刻胶均匀涂抹在硅-玻璃片的正面,再进行烘干;
15)将硅-玻璃片的正面与物理掩模版在光刻机上进行对准并进行光刻;
16)将光刻好的硅-玻璃片在正胶显影液中浸泡,烘干后利用显微镜检查硅-玻璃片正面光刻图案;
17)对硅-玻璃片的正面进行深硅刻蚀直至刻穿,以形成通孔;
18)将刻蚀完成的硅-玻璃片在丙酮溶液中浸泡并结合干法去胶工艺去除光刻胶,再用去离子水冲洗干净,然后烘干,再在显微镜下检查刻蚀最终结果;
19)利用PVD镀膜技术在硅-玻璃片背面溅射15nm厚度的Cr与200nm厚度的Au,然后用氮气吹扫清理硅-玻璃片,得抗高g值冲击的梳齿微加速度计。
以上所述,仅为本发明的一种具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,熟悉本领域的技术人员,若依据本发明的技术进行简单的结构改变或者工艺变化等改造均应属于本发明专利的保护范围内。

Claims (1)

1.一种抗高g值冲击的梳齿微加速度计的制备方法,其特征在于,所述抗高g值冲击的梳齿微加速度计包括底面层(10)、基底(11)以及设置于基底(11)上的硅微加速度计器件层,其中,所述硅微加速度计器件层包括第一固定锚块(3)、可动质量块(6)及第二固定锚块(7);
第一固定锚块(3)位于可动质量块(6)的左侧,第二固定锚块(7)位于可动质量块(6)的右侧,其中,第一固定锚块(3)与可动质量块(6)之间设置有第一止档块及第一支撑梁,第二固定锚块(7)与可动质量块(6)之间设置有第二止档块(9)及第二支撑梁(8);
第一支撑梁及第二支撑梁(8)均为U型折叠结构,其中,第一支撑梁的一端固定于第一固定锚块(3)上,第一支撑梁的另一端固定于可动质量块(6)的左侧面上,第二支撑梁(8)的一端固定于第二固定锚块(7)上,第二支撑梁(8)的另一端固定于可动质量块(6)的右侧面上,第一止挡块固定于第一固定锚块(3)上,且第一止挡块与可动质量块(6)之间有间隙,第二止挡块固定于第二固定锚块(7)上,且第二止档块(9)与可动质量块(6)之间有间隙;
第一支撑梁的数目为两根,其中,第一止挡块位于两根第一支撑梁之间;
第二支撑梁(8)的数目为两根,其中,第二止档块(9)位于两根第二支撑梁(8)之间;
所述的抗高g值冲击的梳齿微加速度计还包括第三固定锚块(1)、第四固定锚块(2)、第五固定锚块(4)及第六固定锚块(5),其中,可动质量块(6)的前侧固定有若干第一可动梳齿及若干第二可动梳齿,可动质量块(6)的后侧固定有若干第三可动梳齿及第四可动梳齿,第三固定锚块(1)及第四固定锚块(2)位于可动质量块(6)的后侧,第五固定锚块(4)及第六固定锚块(5)位于可动质量块(6)的前侧,第三固定锚块(1)上固定有第一固定梳齿,第四固定锚块(2)上设置有第二固定梳齿,第五固定锚块(4)上设置有第三固定梳齿,第六固定锚块(5)上设置有第四固定梳齿,一个第一可动梳齿与一个第一固定梳齿相配合,一个第二可动梳齿与一个第二固定梳齿相配合,一个第三可动梳齿与一个第三固定梳齿相配合,一个第四可动梳齿与一个第四固定梳齿相配合;
第一止挡块与可动质量块(6)之间的间距小于第一可动梳齿与第一固定梳齿之间的间距、第二可动梳齿与第二固定梳齿之间的间距、第三可动梳齿与第三固定梳齿之间的间距、第四可动梳齿与第四固定梳齿之间的间距;
第二止挡块与可动质量块(6)之间的间距小于第一可动梳齿与第一固定梳齿之间的间距、第二可动梳齿与第二固定梳齿之间的间距、第三可动梳齿与第三固定梳齿之间的间距、第四可动梳齿与第四固定梳齿之间的间距;
第一止挡块与可动质量块(6)之间的间距为14μm;
第二止挡块与可动质量块(6)之间的间距为14μm;
梳齿对数为30,梳齿小间距为16μm,梳齿大间距为64μm,正对梳齿长度为180μm,梳齿宽度为24μm;
第一固定锚块(3)正对第三固定锚块(1),第二固定锚块(7)正对第四固定锚块(2);
第一支撑梁的长度及第二支撑梁(8)的长度均为550μm,第一支撑梁的宽度及第二支撑梁(8)的宽度均为10μm,第一支撑梁两侧之间的距离及第二支撑梁(8)两侧之间的距离均为20μm;
可动质量块(6)上开设有若干通孔;
其中,所述抗高g值冲击的梳齿微加速度计的制备方法,包括以下步骤:
1)对硅片进行清洗,将硅片进行酸洗并冲水去除有机物,然后用氢氟酸漂洗并冲水去除硅片表面的氧化层,最后再烘干;
2)将EPI680光刻胶均匀涂抹在硅片的背面,然后烘干;
3)将烘干好的硅片的背面与物理掩模版在光刻机上进行对准并进行光刻;
4)将光刻好的硅片在TMAH显影液中浸泡,烘干后利用显微镜检查硅片背面光刻图案;
5)利用ICP刻蚀机对硅片背面进行刻蚀,其中,刻蚀厚度为5μm,然后将刻蚀完成的硅片在丙酮溶液中浸泡,去除光刻胶,完成硅片背面凹槽的加工,然后通过去离子水冲洗干净,最后再烘干;
6)以BF44玻璃片作为基底(11),清洗BF44玻璃片,利用阳极键合技术将硅片的背面与BF44玻璃的正面键合,得硅-玻璃片;
7)对硅-玻璃片进行清洗,去除硅-玻璃片表面的杂质,并进行烘干;
8)利用PVD镀膜技术在硅片正面溅射15nm厚度的Cr及200nm厚度的Au,再用氮气吹扫清理硅-玻璃片;
9)将EPI680光刻胶均匀涂抹在硅片正面的金属层上,再烘干;
10)将烘干后的硅-玻璃片正面的金属层与物理掩模版在光刻机上进行对准并进行光刻;
11)将光刻好的硅-玻璃片在TMAH显影液中浸泡,烘干后利用显微镜检查硅-玻璃片正面光刻图案;
12)使用金腐蚀液将多余的Au腐蚀并用水冲洗,然后用Cr腐蚀液将多余的Cr腐蚀并用水冲洗,其中,仅保留引出触点上层的金属,再用氮气轻吹干;
13)将腐蚀完成的硅-玻璃片在丙酮溶液中浸泡,去除光刻胶,完成硅片正面引出触点镀金的加工,再使用去离子水冲洗,然后烘干,最后用显微镜检查触点镀金结果;
14)将AZ4620光刻胶均匀涂抹在硅-玻璃片的正面,再进行烘干;
15)将硅-玻璃片的正面与物理掩模版在光刻机上进行对准并进行光刻;
16)将光刻好的硅-玻璃片在正胶显影液中浸泡,烘干后利用显微镜检查硅-玻璃片正面光刻图案;
17)对硅-玻璃片的正面进行深硅刻蚀直至刻穿,以形成通孔;
18)将刻蚀完成的硅-玻璃片在丙酮溶液中浸泡并结合干法去胶工艺去除光刻胶,再用去离子水冲洗干净,然后烘干,再在显微镜下检查刻蚀最终结果;
19)利用PVD镀膜技术在硅-玻璃片背面溅射15nm厚度的Cr与200nm厚度的Au,然后用氮气吹扫清理硅-玻璃片,得抗高g值冲击的梳齿微加速度计。
CN202010699169.6A 2020-07-20 2020-07-20 一种抗高g值冲击的梳齿微加速度计及其制备方法 Active CN111766403B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010699169.6A CN111766403B (zh) 2020-07-20 2020-07-20 一种抗高g值冲击的梳齿微加速度计及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010699169.6A CN111766403B (zh) 2020-07-20 2020-07-20 一种抗高g值冲击的梳齿微加速度计及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111766403A CN111766403A (zh) 2020-10-13
CN111766403B true CN111766403B (zh) 2022-10-04

Family

ID=72728357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010699169.6A Active CN111766403B (zh) 2020-07-20 2020-07-20 一种抗高g值冲击的梳齿微加速度计及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111766403B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112551474B (zh) * 2020-12-09 2022-05-24 北京航天控制仪器研究所 一种具有面内止挡的mems可动结构
CN112881755B (zh) * 2021-01-19 2022-06-14 西北工业大学 一种高振型稳定性的宽频响硅微机械加速度计

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19808549B4 (de) * 1998-02-28 2008-07-10 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Kammstruktur sowie Beschleunigungssensor und Antrieb mit dieser Kammstruktur
CN2424450Y (zh) * 2000-06-02 2001-03-21 中国科学院上海冶金研究所 微机械梳状电容式加速度传感器
JP2004286624A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Denso Corp 半導体力学量センサ
CN100483137C (zh) * 2006-05-23 2009-04-29 北京航空航天大学 一种电容式微机械加速度计
CN101239697B (zh) * 2007-02-06 2013-02-13 万长风 垂直集成微电子机械结构、实现方法及其系统
CN101858931A (zh) * 2010-05-28 2010-10-13 南京理工大学 框架式电容硅微机械加速度计
CN102798734B (zh) * 2011-05-24 2016-01-06 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 Mems三轴加速度计及其制造方法
CN104714050B (zh) * 2015-03-07 2017-12-29 南京中诺斯特传感器科技有限公司 一种三轴电容式mems加速度传感器及制备方法
CN105399047B (zh) * 2015-11-10 2017-07-28 中国工程物理研究院电子工程研究所 一种多电容梳齿式微加速度计的加工方法
CN109490576A (zh) * 2018-12-19 2019-03-19 成都力创云科技有限公司 一种基于soi的全差分电容式mems加速度计
CN110526205A (zh) * 2019-08-27 2019-12-03 西安交通大学 一种等离子体刻蚀辅助激光加工碳化硅的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111766403A (zh) 2020-10-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111766403B (zh) 一种抗高g值冲击的梳齿微加速度计及其制备方法
US8347720B2 (en) MEMS tunneling accelerometer
TWI748157B (zh) 一種mems加速度計
CN100552453C (zh) 对称直梁结构电容式微加速度传感器及其制作方法
CN113702665B (zh) 一种mems加速度计及其形成方法
CN1605871A (zh) 梳齿电容式z轴加速度计及其制备方法
CN101624168A (zh) 传感器及其制造方法
CN102435773A (zh) 用于单轴精密加速度计的差分微电容及其制备方法
WO2014044016A1 (zh) 一种加速度计及其制造工艺
CN1866407A (zh) Mems力学微探针及其制备方法
CN105509872B (zh) 一种mems压电矢量水听器及其制备方法
WO2014044015A1 (zh) 一种加速度计及其制造工艺
CN112362925A (zh) 一种微机电探针及制作方法
CN105547464A (zh) 具有串联结构的mems压电矢量水听器及其制备方法
CN114323395B (zh) 一种基于soi工艺的mems六轴力传感器芯片及其制备方法
CN1242272C (zh) 湿法腐蚀制造微机械电容式加速度传感器的方法
CN100356177C (zh) 高精度隧道式加速度计及其制备方法
CN110531115B (zh) 一种具有纯轴向变形敏感梁的mems压阻式三轴冲击加速度计芯片及其制备方法
CN103675344B (zh) 一种加速度计及其制造工艺
CN110531114B (zh) 一种纯轴向变形的mems三轴压阻式加速度计芯片及其制备方法
CN112479151A (zh) 多传感器层的制作方法、多传感器芯片及其制作方法
CN105277741B (zh) 一种mems横向加速度敏感芯片及其制造工艺
CN101639486A (zh) 一种微机械可动梳状栅电容及其制作方法
CN113970655B (zh) 一种mems加速度计及其形成方法
CN111595381A (zh) 一种背面引线的仿生纤毛电容式微传感器及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Tian Bian

Inventor after: Liu Jiangjiang

Inventor after: Zhang Zhongkai

Inventor after: Jiang Shan

Inventor after: Lin Qijing

Inventor after: Jiang Zhuangde

Inventor before: Tian Bian

Inventor before: Jiang Shan

Inventor before: Liu Jiangjiang

Inventor before: Zhang Zhongkai

Inventor before: Lin Qijing

Inventor before: Jiang Zhuangde

CB03 Change of inventor or designer information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant