CN113702665B - 一种mems加速度计及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种MEMS加速度计及其形成方法，所述MEMS加速度计包括：衬底；检验质量块弹性连接于衬底上，包括呈上下设置的第一检验质量层以及第二检验质量层，第一检验质量层侧面形成第一移动梳齿，第二检验质量层位于第一检验质量层和衬底之间，且侧面形成有与第一移动梳齿交错设置的第二移动梳齿；顶部固定梳设置于第一检验质量层的侧面，沿着垂直于所在侧对应第一检验质量层边长的方向延伸，与第一移动梳齿相互交叉形成叉指结构；底部固定梳设置于第二检验质量层侧面，沿着垂直于所在侧对应第二检验质量层边长的方向延伸，与第二移动梳齿交叉形成叉指结构。本发明技术方案结构简单，仅需一个衬底即可实现使用差分电容测量加速度，降低工艺成本。

Description

一种MEMS加速度计及其形成方法

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，特别是涉及一种MEMS加速度计及其形成方法。

背景技术

惯性传感器是一种能够感测和/或产生运动的器件。惯性传感器是一种包含微机电系统的器件。这种MEMS器件的示例包括能够感测加速度的加速度计。加速度计是惯性导航和制导系统的主要设备之一。与传统的机械和光学传感器相比，MEMS传感器成本低、体积小、功耗低，可与集成电路集成。

MEMS传感器广泛应用于消费电子、工业制造、医疗电子、汽车电子、航空航天和军事等领域。MEMS传感器具有巨大的发展潜力和商业价值。MEMS加速度计的工作原理是惯性效应。当物体移动时，悬浮的微结构会受到惯性力的影响，加速度计信号的变化与线性加速度成正比。MEMS加速度计按检测方式主要分为电容式、压阻式、压电式和光学式等。电容式MEMS加速度计在工业领域得到了广泛的应用，主要是因为其结构简单，工作模式与半导体技术兼容。MEMS芯片可以通过半导体制造方法制造并且可以具有上述单个或多个器件。可以通过多种方式使用电容法测量加速度。一种方法是使用由两个电容形成的差分电容，并以这样一种方式排列，即当受到加速度时，其中一个电容值增加而另一个电容值减小，这允许通过增加电容变化值来提高测量精度。

然而，在相关技术中，制造具有差分电容以测量沿垂直于衬底平面的Z轴加速度的MEMS加速度计存在一些技术困难，为了产生差分电容，需要使用附加的衬底并在其上施加电极以执行连接衬底的操作，这导致制造这种结构的成本和难度大大增加。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MEMS加速度计，该MEMS加速度计的结构简单，仅需一个衬底即可实现使用差分电容测量加速度，降低制造工艺成本。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种MEMS加速度计，包括：

衬底；

检验质量块组，弹性连接于所述衬底上，包括呈上下设置的第一检验质量块以及第二检验质量块，所述第一检验质量块侧面形成有第一移动梳齿，所述第二检验质量块位于所述第一检验质量块和所述衬底之间，且侧面形成有与所述第一移动梳齿交错设置的第二移动梳齿；

顶部固定梳，设置于所述第一检验质量块的侧面，沿着垂直于其所在侧对应的所述第一检验质量块边长的方向延伸，与所述第一移动梳齿相互交叉形成叉指结构；

底部固定梳，设置于所述第二检验质量块的侧面，沿着垂直于其所在侧对应的所述第二检验质量块边长的方向延伸，与所述第二移动梳齿相互交叉形成叉指结构；其中，所述顶部固定梳与第二检验质量块形成第一电容，所述底部固定梳与第一检验质量块形成第二电容，所述第一电容与所述第二电容形成差分电容。

优选地，所述顶部固定梳设有多个，各所述顶部固定梳与所述第一检验质量块对应侧面上的所述第一移动梳齿相互交叉形成叉指结构，所述底部固定梳设有多个，各所述底部固定梳与所述第二检验质量块对应侧面上的所述第二移动梳齿相互交叉形成叉指结构。

优选地，所述顶部固定梳设有两个，各所述顶部固定梳与所述第一检验质量块相邻两个侧面上的所述第一移动梳齿一一对应相互交叉形成叉指结构，所述底部固定梳设有两个，各所述底部固定梳与所述第二检验质量块相邻两个侧面上的所述第二移动梳齿一一对应相互交叉形成叉指结构。

优选地，所述顶部固定梳设有四个，各所述顶部固定梳与所述第一检验质量块各侧面上的所述第一移动梳齿一一对应相互交叉形成叉指结构，所述底部固定梳设有四个，各所述底部固定梳与所述第二检验质量块各侧面上的所述第二移动梳齿一一对应相互交叉形成叉指结构。

优选地，所述MEMS加速度计还包括设置于所述衬底上的第一信号线以及第二信号线，所述第一信号线沿所述第一检验质量块侧面设置，且与所述顶部固定梳电气连接，所述第二信号线沿所述第二检验质量块侧面设置，且与所述底部固定梳电气连接。

优选地，所述MEMS加速度计还包括设置于所述衬底朝向所述检验质量块组一侧表面上的多个固定锚，以及设置于各所述固定锚侧面上的多个弹性悬架，所述检验质量块组通过所述弹性悬架弹性连接于所述固定锚上。

优选地，所述固定锚设有四个，各所述固定锚包括设置于所述衬底上的第一锚部，以及设置于所述第一锚部上的第二锚部，所述第二锚部穿设于所述第二检验质量块的各角端内，其中一所述固定锚还包括设置于对应所述第二锚部上的第三锚部，所述第三锚部穿设于所述第一检验质量块内，所述弹性悬架设有八个，各所述第二锚部远离所述检验质量组中心的两个侧面上分别设置有一个所述弹性悬架。

优选地，所述MEMS加速度计还包括多个衬垫，各所述衬垫一一对应固定设置于第一信号线远离所述衬底的一端面上，或第二信号线远离所述衬底的一端面上，或固定锚上。

本发明还提供了一种用于形成所述MEMS加速度计的方法，包括如下步骤：

沉积多晶硅薄膜于衬底上，并通过光刻和蚀刻绘图后，得到第一结构层，在所述第一结构层上沉积磷硅玻璃层并退火，蚀刻锚孔，得到第一牺牲层；

在所述第一牺牲层上沉积多晶硅薄膜和磷硅玻璃层并退火，进行光刻和蚀刻绘图后，得到具有第二检验质量块、底部固定梳以及其中部分顶部固定梳的第二结构层，在所述第二结构层上沉积磷硅玻璃层并退火，蚀刻锚孔，得到第二牺牲层；

在所述第二牺牲层上沉积多晶硅薄膜和磷硅玻璃层并退火，进行光刻和蚀刻绘图后，得到具有第一检验质量块及另一部分顶部固定梳的第三结构层，在所述第三结构层上沉积磷硅玻璃层并退火，蚀刻锚孔，得到第三牺牲层，并沉积最终的金属层。

优选地，所述得到第一结构层之前，所述方法还包括：在所述衬底上沉积氮化硅层；沉积所述金属层之后，所述方法还包括：去除所述第一牺牲层、所述第二牺牲层以及所述第三牺牲层。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

上述技术方案中所提供的一种MEMS加速度计，是通过弹性连接于衬底上的检验质量块组，检验质量块组包括上下设置的第一检验质量块以及第二检验质量块，第一检验质量块形成的第一移动梳齿与顶部固定梳相互交叉形成叉指结构，第二检验质量块形成的第二移动梳齿与底部固定梳相互交叉形成叉指结构，仅需一个衬底即可实现使用差分电容测量加速度，实现相关技术中至少两个衬底才能达到的等效功能，从而简化了该MEMS加速度计的结构，并降低制造工艺成本，具有较好的适用性。

附图说明

图1为本发明其中一实施例MEMS加速度计的拓扑结构示意图；

图2为图1所示A-A处的剖面示意图；

图3为图1所示B-B处的剖面示意图；

图4为图1所示C-C处的剖面示意图；

图5为本发明实施例中MEMS加速度计在惯性力作用下反映感测信号方向的示意图；

图6为本发明其中另一实施例MEMS加速度计的拓扑结构示意图；

图7为本发明其中又一实施例MEMS加速度计的拓扑结构示意图；

图8为具有另一种弹性悬架的MEMS加速度计的示意图；

图9为图1所示A-A处具有结构层和金属层的MEMS加速度计结构示意图；

图10为图1所示B-B处具有结构层和金属层的MEMS加速度计结构示意图；

图11为图1所示C-C处具有结构层和金属层的MEMS加速度计结构示意图；

图12为第一结构层及衬底其中一视角的示意图；

图13为第一结构层的示意图；

图14为第一结构层、衬底及第一牺牲层其中一视角的示意图；

图15为第一结构层、衬底、第一牺牲层及第二结构层其中一视角的示意图；

图16为第二结构层的示意图；

图17为第一结构层、衬底、第一牺牲层、第二结构层及第二牺牲层其中一视角的示意图；

图18为第一结构层、衬底、第一牺牲层、第二结构层、第二牺牲层及第三结构层其中一视角的示意图；

图19为第三结构层的示意图；

图20为第一结构层、衬底、第一牺牲层、第二结构层、第二牺牲层、第三结构层及第三牺牲层其中一视角的示意图；

图21为金属层的示意图。

附图符号说明：

1、检验质量块组；11、第一检验质量块；111、第一移动梳齿；12、第二检验质量块；121、第二移动梳齿；2、衬底；3、顶部固定梳；4、底部固定梳；5、第一信号线；6、第二信号线；7、固定锚；71、第一锚部；72、第二锚部；73、第三锚部；8、弹性悬架；9、衬垫；100、第一结构层；110、第一牺牲层；200、第二结构层；210、第二牺牲层；300、第三结构层；310、第三牺牲层；400、金属层；500、锚孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1及图8，本发明实施例中提供了一种MEMS加速度计，包括衬底2、检验质量块组1、顶部固定梳3、底部固定梳4、第一信号线5、第二信号线6、固定锚7以及衬垫9。

如图1-4所示，所述检验质量块组1弹性连接于所述衬底2上，包括呈上下设置的第一检验质量块11以及第二检验质量块12，所述第一检验质量块11侧面形成有第一移动梳齿111，所述第二检验质量块12位于所述第一检验质量块11和所述衬底2之间，且侧面形成有与所述第一移动梳齿111交错设置的第二移动梳齿121，将第一移动梳齿111与第二移动梳齿121交错设置，能够较好的保证检验质量块组1在受惯性力后，可以上下移动，并使得顶部固定梳3与第二检验质量块12，以及底部固定梳4与第一检验质量块11始终都能形成对应的电容，从而较好的保证能产生差分电容；所述顶部固定梳3设置于所述第一检验质量块11的侧面，沿着垂直于其所在侧对应的所述第一检验质量块11边长的方向延伸，与所述第一移动梳齿111相互交叉形成叉指结构；所述底部固定梳4设置于所述第二检验质量块12的侧面，沿着垂直于其所在侧对应的所述第二检验质量块12边长的方向延伸，与所述第二移动梳齿121相互交叉形成叉指结构，其中，所述顶部固定梳3与第二检验质量块12形成第一电容，所述底部固定梳4与第一检验质量块11形成第二电容，所述第一电容与所述第二电容形成差分电容。

需要说明的是，在本实施例中，第一检验质量块11和第二检验质量块12是完全对称的结构，所述检验质量块组1可以包括本领域已知的任何合适的衬底2材料，例如包括多晶硅的半导体材料或任何其他半导体材料，并且可以具有大约几微米到100微米的相同或不同的厚度，例如大约2到10微米；所述叉指结构之间的间隙独立地选自约几微米至约十微米，例如但不限于约1微米至约10微米；衬底2可以包括本领域已知的任何合适的衬底2材料，例如，包括硅的半导体材料或任何其他半导体材料或非半导体材料，例如玻璃、塑料、金属或陶瓷等，如果需要，衬底2可以包括在其上制造的集成电路。

如图5所示，本发明中一个非限制性的MEMS加速度计操作原理为：定义沿垂直于衬底2上表面的方向为Z轴方向，且沿靠近衬底2上表面的方向为负向，沿远离衬底2上表面的方向为正向，如果沿Z轴向对所述MEMS加速度计施加负向线性加速度，则检验质量块组1将受到惯性力，例如惯性力使检验质量块组1向上移动，从而减小顶部固定梳3和第二检验质量块12的间隙，使得第一电容值发生改变，且增大底部固定梳4和第一检验质量块11的间隙，使得第二电容的值发生改变，进而改变了差分电容的值，差分电容值的变化与沿Z轴的加速度大小成正比；如果沿Z轴向所述MEMS加速度计施加正向线性加速度，则检验质量块组1将受到惯性力，例如惯性力使检验质量块组1向下移动，从而增加了顶部固定梳3和第二检验质量块12的间隙，使得第一电容值发生改变，且减小底部固定梳4和第一检验质量块11的间隙，使得第二电容值发生改变，进而改变了差分电容的值，差分电容值的变化与沿Z轴的加速度大小成正比；需要说明的是，负向线性加速度和正向线性加速度作用下，信号振幅变化相同，相位发生变化，用于指示线性加速度的方向，沿X轴和Y轴方向的加速度不会影响差分电容值的变化。

由上述内容可知，在只设置一个衬底2的情况下，通过上下设置的所述第一检验质量块11和所述第二检验质量块12，将第一移动梳齿111与顶部固定梳3相互交叉形成叉指结构，第二移动梳齿121与底部固定梳4相互交叉形成叉指结构，无需另设附加衬底2，即可实现使用差分电容测量沿Z轴的加速度，并能提高测量精度，实现相关技术中至少两个衬底2才能达到的等效功能，从而简化了该MEMS加速度计的结构，并降低制造工艺成本。

需要说明的是，所述顶部固定梳3以及所述底部固定梳4可以设为一个或多个，可根据设计需要进行调整，同时第一信号线5与顶部固定梳3的数量相等，第二信号线6与底部固定梳4的数量相等；若所述顶部固定梳3设有多个，各所述顶部固定梳3与所述第一检验质量块11对应侧面上的所述第一移动梳齿111相互交叉形成叉指结构，若所述底部固定梳4设有多个，各所述底部固定梳4与所述第二检验质量块12对应侧面上的所述第二移动梳齿121相互交叉形成叉指结构；当所述顶部固定梳3和所述底部固定梳4均设有多个时，允许在不同加速度量程内保持相同的差分电容变化，即可以实现测量不同的加速度量程，可以根据需要选择所需的加速度量程，例如，±16g、±8g、±4g、±2g等。

在其中一实施例中，请参阅图1，在本实施例中，所述顶部固定梳3设有一个，所述底部固定梳4设有一个，所述第一信号线5以及所述第二信号线6均设为一个，且均设置于所述衬底2上。

具体地，所述第一检验质量块11四个侧面上均形成有所述第一移动梳齿111，所述第二检验质量块12四个侧面上均形成有所述第二移动梳齿121，所述顶部固定梳3与所述第一检验质量块11四个侧面上的所述第一移动梳齿111均相互交叉形成叉指结构，所述第一信号线5沿所述第一检验质量块11四个侧面设置，且与所述顶部固定梳3电气连接；所述底部固定梳4与所述第二检验质量块12四个侧面上的所述第二移动梳齿121均相互交叉形成叉指结构，位于所述检验质量块组1其中一侧面上的顶部固定梳3长度尺寸小于所述检验质量块组1另外三个侧面上的顶部固定梳3的长度尺寸，所述第二信号线6沿所述第二检验质量块12四个侧面设置，且与所述底部固定梳4电气连接，所述第一信号线5以及所述第二信号线6用于传递电容值变化的信号等，一个所述第一信号线5传递一个第一电容信号，一个第二信号线6传递一个第二电容信号，可以实现测量一个加速度量程。

仅需一个所述衬底2即可实现使用差分电容测量加速度，实现相关技术中至少两个衬底2才能达到的等效功能，从而简化了该MEMS加速度计的结构，并降低制造工艺成本。

在本实施例中，设有三个所述衬垫9，其中一所述衬垫9固定设置于第一信号线5远离所述衬底2的一端面上，另一所述衬垫9固定设置于第二信号线6远离所述衬底2的一端面上，又一所述衬垫9固定设置于其中一固定锚7上，设置所述衬垫9对所述第一信号线5、第二信号线6以及固定锚7起固定作用，使得整体结构更加稳定，同时所述衬垫9还能通过导线连接，一端连接于芯片上，另一端连接于该MEMS加速度计封装后的输出端。当然在其他实施例中，所述衬垫9的数量可以根据实际需要调整。

在其中另一实施例中，请参阅图6，在本实施例中，与上一实施例的区别在于，所述顶部固定梳3设有两个，所述底部固定梳4设有两个，所述第一信号线5以及所述第二信号线6均设为两个。

具体地，各所述顶部固定梳3与所述第一检验质量块11相邻两个侧面上的所述第一移动梳齿111一一对应相互交叉形成叉指结构，各第一信号线5沿所述第一检验质量块11的相邻两个侧面设置，且与一一对应的各所述顶部固定梳3电气连接；各所述底部固定梳4与所述第二检验质量块12相邻两个侧面上的所述第二移动梳齿121一一对应相互交叉形成叉指结构，各第二信号线6沿所述第二检验质量块12的相邻两个侧面设置，且与一一对应的各所述底部固定梳4电气连接，各所述第一信号线5传递对应的第一电容信号，各第二信号线6传递对应的第二电容信号，可以实现测量两个加速度量程。

在本实施例中，设有五个衬垫9，各所述衬垫9一一对应固定设置于第一信号线5远离所述衬底2的一端面上，或第二信号线6远离所述衬底2的一端面上，或其中一所述固定锚7上，具有与上一实施例相同的技术效果。

在其中又一实施例中，请参阅图7，在本实施例中，与上一实施例的区别在于，所述顶部固定梳3设有四个，所述底部固定梳4设有四个，所述第一信号线5以及所述第二信号线6均设为四个。

具体地，各所述顶部固定梳3与所述第一检验质量块11各侧面上的所述第一移动梳齿111一一对应相互交叉形成叉指结构，各第一信号线5一一对应设置于所述第一检验质量块11的各侧面上，且与一一对应的各所述顶部固定梳3电气连接；各所述底部固定梳4与所述第二检验质量块12各侧面上的所述第二移动梳齿121一一对应相互交叉形成叉指结构，各第二信号线6一一对应设置于所述第二检验质量块12的各侧面上，且与一一对应的各所述底部固定梳4电气连接，可以实现测量四个加速度量程。

在本实施例中，设有九个衬垫9，各所述衬垫9一一对应固定设置于第一信号线5远离所述衬底2的一端面上，或第二信号线6远离所述衬底2的一端面上，或其中一所述固定锚7上，具有与上一实施例相同的技术效果。

为了将检验质量块组1弹性连接于所述衬底2上，多个所述固定锚7设置于所述衬底2朝向所述检验质量块组1一侧表面上，多个弹性悬架8设置于各所述固定锚7侧面上，所述检验质量块组1通过所述弹性悬架8弹性连接于所述固定锚7上，并通过固定锚7将所述检验质量块组1连接到衬底2上，设置固定锚7在受到冲击载荷时还可以限制检验质量块组1的运动，避免所述MEMS加速度计受冲击后损坏。需要说明的是，固定锚7、弹性悬架8的数量可以根据设计需要进行调整。

具体地，请参阅图1，在本实施例中，所述固定锚7设有四个，各所述固定锚7包括设置于所述衬底2上的第一锚部71，以及设置于所述第一锚部71上的第二锚部72，所述第二锚部72穿设于所述第二检验质量块12的各角端内，其中一所述固定锚7还包括设置于对应所述第二锚部72上的第三锚部73，所述第三锚部73穿设于所述第一检验质量块11内，所述第三锚部73上设有衬垫9，所述弹性悬架8设有八个，各所述第二锚部72远离所述检验质量组中心的两个侧面上分别设置有一个所述弹性悬架8，如图所示3，其中一固定锚7包括第一锚部71、第二锚部72及第三锚部73，组成三层结构；另外三个固定锚7包括第一锚部71及第二锚部72，组成两层结构；底部固定梳4与对应第二信号线6成两层结构，顶部固定梳3具有两层结构；检验质量块组1包括第一检验质量块11及第二检验质量块12，具有两层结构。

由于衬底2平面方向（X轴和Y轴）的加速度不会影响差分电容值的变化，通过将四个固定锚7设置于检验质量块组1的四个角端内，呈对称设置，同时在各所述第二锚部72远离所述检验质量组中心的两个侧面上分别设置有一个所述弹性悬架8，使得在受到惯性力作用时，能够较好的限制检验质量块组1在衬底2平面方向（X轴和Y轴）上的运动。

各所述弹性悬架8中设有一个或多个弹性梁，一个或多个弹性悬架8中弹性梁的数量可以不同，请参阅图8，弹性悬架8还可以设置成其他形式，此时，弹性梁的长度更长以降低弹性悬架8的柔度系数。

请参阅图9-21，本发明实施例中还提供了一种用于形成所述MEMS加速度计的方法，包括如下步骤：

在所述衬底2上沉积氮化硅层，具体地，为了减少其他MEMS静电器件和微电子器件产生的电场对所述衬底2的影响，可以使用掺杂技术，例如掺杂磷，如果使用的是n型硅衬底2，在标准扩散炉中使用磷硅玻璃(Phospho Silicate Glass，简称PSG)层作为掺杂源。去除PSG层后，通过低压力化学气相沉积法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition，简称LPCVD)在衬底2上沉积0.6微米的低应力氮化硅层作为电隔离层。

如图12-13所示，通过低压力化学气相沉积法（LPCVD）沉积多晶硅薄膜，通过光刻进行图案化，该工艺包括用光刻胶涂覆晶片，用适当的掩模曝光光刻胶，显影曝光的光刻胶以创建所需的蚀刻掩模，以便随后将图案转移到下层中，在光刻胶图案化后，在等离子体蚀刻系统中蚀刻，得到第一结构层100，其中，第一结构层100包括设置于衬底2上的一个第一信号线5、一个第二信号线6以及四个第一锚部71。

如图14所示，通过低压力化学气相沉积法（LPCVD）在所述第一结构层100上沉积磷硅玻璃层并在氩气中1050°C退火1小时，应用光刻绘图后执行反应离子蚀刻（Reactive ionetching，简称RIE）锚孔500，得到第一牺牲层110，结构层中固定锚7、弹性悬架8等可以设置于锚孔500内。

如图15-16所示，在所述第一牺牲层110上沉积多晶硅薄膜，并在多晶硅薄膜上沉积厚度为200 nm的磷硅玻璃层（PSG层），在1050°C温度中退火1小时，退火从PSG层的上方和下方用磷掺杂多晶硅薄膜，退火还用于显著降低多晶硅薄膜的净应力，使用设计的掩膜对多晶硅薄膜及磷硅玻璃层进行光刻图案化，得到第二结构层200，蚀刻PSG层以产生用于后续蚀刻多晶硅薄膜的硬掩模。硬掩模比光刻胶更能抵抗多晶硅蚀刻工艺，并确保图案更好地转移到多晶硅中。蚀刻多晶硅薄膜后，光刻胶被剥离，剩余的氧化物硬掩模通过RIE去除，其中，所述第二结构层200包括第二检验质量块12、底部固定梳4、其中部分顶部固定梳3，对应穿设于所述第二检验质量块12各角端内的第二锚部72，以及设置于各所述固定锚7侧面上的多个弹性悬架8，各所述第二锚部72设置于各所述第一锚部71上。

如图17所示，在所述第二结构层200上沉积磷硅玻璃层并退火，应用光刻绘图后执行反应离子蚀刻（RIE）锚孔500，得到第二牺牲层210。

如图18-19所示，在所述第二牺牲层210上沉积多晶硅薄膜和厚度为200 nm的磷硅玻璃层（PSG层），PSG层充当多晶硅薄膜的蚀刻掩模和掺杂源，衬底2在1050℃温度中退火1小时，以掺杂多晶硅薄膜，降低残膜应力。多晶硅薄膜被光刻图案化。PSG层和多晶硅薄膜通过等离子体和RIE工艺蚀刻，然后剥离光刻胶并去除掩模氧化物，得到第三结构层300，其中，所述第三结构层300包括第一检验质量块11、另一部分顶部固定梳3，以及穿设于所述第一检验质量块11内的第三锚部73，所述第三锚部73设置于其中一所述第二锚部72上。

如图20-21所示，在所述第三结构层300上沉积磷硅玻璃层并退火，蚀刻锚孔500，得到第三牺牲层310，最终沉积金属层400，金属层400在封装芯片时提供探测和键合，另外，还以光刻方式对衬底2进行图案化，并使用剥离来沉积和图案化金属层400。

去除所述第一牺牲层110、所述第二牺牲层210以及所述第三牺牲层310以释放得到MEMS加速度计的结构层，去除所述第一牺牲层110、所述第二牺牲层210以及所述第三牺牲层310的方法如下：通过将衬底2浸入25°C的49%氢氟酸(HF)浴中2分钟来实现的。然后在蒸馏水和酒精中分别放置2分钟以减少静摩擦力，然后在110°C的烘箱中放置至少10分钟，以减少粘性。

本发明提供的所述方法较好的保证在一个工艺流程中生产具有差分电容的所述MEMS加速度计，同时无需在工艺中加工另外附加的衬底2，以及对该衬底2后续的连接工艺，简化加工工艺，降低制造成本；此外，使用标准的半导体生产工艺设备，提高了所述MEMS加速度计的产量，进一步降低了MEMS加速度计的制造成本，适合大规模生产，同时还提高MEMS加速度计的制造质量。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种MEMS加速度计，其特征在于，包括：

衬底（2）；

检验质量块组（1），弹性连接于所述衬底（2）上，包括呈上下设置的第一检验质量块（11）以及第二检验质量块（12），所述第一检验质量块（11）侧面形成有第一移动梳齿（111），所述第二检验质量块（12）位于所述第一检验质量块（11）和所述衬底（2）之间，且侧面形成有与所述第一移动梳齿（111）交错设置的第二移动梳齿（121）；

顶部固定梳（3），设置于所述第一检验质量块（11）的侧面，沿着垂直于其所在侧对应的所述第一检验质量块（11）边长的方向延伸，与所述第一移动梳齿（111）相互交叉形成叉指结构；

底部固定梳（4），设置于所述第二检验质量块（12）的侧面，沿着垂直于其所在侧对应的所述第二检验质量块（12）边长的方向延伸，与所述第二移动梳齿（121）相互交叉形成叉指结构；其中，所述顶部固定梳（3）与第二检验质量块（12）形成第一电容，所述底部固定梳（4）与第一检验质量块（11）形成第二电容，所述第一电容与所述第二电容形成差分电容。

2.如权利要求1所述的MEMS加速度计，其特征在于，所述顶部固定梳（3）设有多个，各所述顶部固定梳（3）与所述第一检验质量块（11）对应侧面上的所述第一移动梳齿（111）相互交叉形成叉指结构，所述底部固定梳（4）设有多个，各所述底部固定梳（4）与所述第二检验质量块（12）对应侧面上的所述第二移动梳齿（121）相互交叉形成叉指结构。

3.如权利要求2所述的MEMS加速度计，其特征在于，所述顶部固定梳（3）设有两个，各所述顶部固定梳（3）与所述第一检验质量块（11）相邻两个侧面上的所述第一移动梳齿（111）一一对应相互交叉形成叉指结构，所述底部固定梳（4）设有两个，各所述底部固定梳（4）与所述第二检验质量块（12）相邻两个侧面上的所述第二移动梳齿（121）一一对应相互交叉形成叉指结构。

4.如权利要求2所述的MEMS加速度计，其特征在于，所述顶部固定梳（3）设有四个，各所述顶部固定梳（3）与所述第一检验质量块（11）各侧面上的所述第一移动梳齿（111）一一对应相互交叉形成叉指结构，所述底部固定梳（4）设有四个，各所述底部固定梳（4）与所述第二检验质量块（12）各侧面上的所述第二移动梳齿（121）一一对应相互交叉形成叉指结构。

5.如权利要求1所述的MEMS加速度计，其特征在于，所述MEMS加速度计还包括设置于所述衬底（2）上的第一信号线（5）以及第二信号线（6），所述第一信号线（5）沿所述第一检验质量块（11）侧面设置，且与所述顶部固定梳（3）电气连接，所述第二信号线（6）沿所述第二检验质量块（12）侧面设置，且与所述底部固定梳（4）电气连接。

6.如权利要求1所述的MEMS加速度计，其特征在于，所述MEMS加速度计还包括设置于所述衬底（2）朝向所述检验质量块组（1）一侧表面上的多个固定锚（7），以及设置于各所述固定锚（7）侧面上的多个弹性悬架（8），所述检验质量块组（1）通过所述弹性悬架（8）弹性连接于所述固定锚（7）上。

7.如权利要求6所述的MEMS加速度计，其特征在于，所述固定锚（7）设有四个，各所述固定锚（7）包括设置于所述衬底（2）上的第一锚部（71），以及设置于所述第一锚部（71）上的第二锚部（72），所述第二锚部（72）穿设于所述第二检验质量块（12）的各角端内，其中一所述固定锚（7）还包括设置于对应所述第二锚部（72）上的第三锚部（73），所述第三锚部（73）穿设于所述第一检验质量块（11）内，所述弹性悬架（8）设有八个，各所述第二锚部（72）远离所述检验质量组中心的两个侧面上分别设置有一个所述弹性悬架（8）。

8.如权利要求1所述的MEMS加速度计，其特征在于，所述MEMS加速度计还包括多个衬垫（9），各所述衬垫（9）一一对应固定设置于第一信号线（5）远离所述衬底（2）的一端面上，或第二信号线（6）远离所述衬底（2）的一端面上，或固定锚（7）上。

9.一种用于形成权利要求1所述MEMS加速度计的方法，其特征在于，包括如下步骤：

沉积多晶硅薄膜于衬底上，并通过光刻和蚀刻绘图后，得到第一结构层（100），在所述第一结构层（100）上沉积磷硅玻璃层并退火，蚀刻锚孔（500），得到第一牺牲层（110）；

在所述第一牺牲层（110）上沉积多晶硅薄膜和磷硅玻璃层并退火，进行光刻和蚀刻绘图后，得到具有第二检验质量块（12）、底部固定梳（4）以及其中部分顶部固定梳（3）的第二结构层（200），在所述第二结构层（200）上沉积磷硅玻璃层并退火，蚀刻锚孔（500），得到第二牺牲层（210）；

在所述第二牺牲层（210）上沉积多晶硅薄膜和磷硅玻璃层并退火，进行光刻和蚀刻绘图后，得到具有第一检验质量块（11）及另一部分顶部固定梳（3）的第三结构层（300），在所述第三结构层（300）上沉积磷硅玻璃层并退火，蚀刻锚孔（500），得到第三牺牲层（310），并沉积最终的金属层（400）。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述得到第一结构层（100）之前，所述方法还包括：在所述衬底（2）上沉积氮化硅层；沉积所述金属层（400）之后，所述方法还包括：去除所述第一牺牲层（110）、所述第二牺牲层（210）以及所述第三牺牲层（310）。

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