專利名稱：一種微機(jī)械傳感器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是涉及ー種微機(jī)械傳感器及其制作方法。
背景技術(shù)：
和傳統(tǒng)傳感器相比，采用微機(jī)械電子系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)制作的微型傳感器具有更小的面積，更高的集成度。并且由于采用微機(jī)械加工エ藝制作，基于MEMS技術(shù)的微型傳感器也非常適合規(guī)模制造，具有極高的性價(jià)比。隨著微機(jī)械加工技術(shù)的不斷進(jìn)步，MEMS傳感器的性價(jià)比在不斷提高，MEMS傳感器的應(yīng)用范圍也在不斷増加。其中硅基MEMS傳感器由于借助了成熟的微電子エ藝，其制作成本得到進(jìn)ー步降低，并易于實(shí)現(xiàn)傳感器和電路的集成，其發(fā)展也最為迅速。硅基MEMS傳感器已實(shí)現(xiàn)在消費(fèi)電子、エ業(yè)電子、醫(yī)療等各傳感領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。
硅腐蝕技術(shù)是硅基MEMS傳感器的關(guān)鍵エ藝技術(shù)。目前，常用的硅腐蝕技術(shù)可分為濕法硅腐蝕和干法硅腐蝕兩大類。濕法硅腐蝕技術(shù)具有エ藝成本低、エ藝容易控制等優(yōu)點(diǎn)；而干法硅腐蝕技術(shù)則具有無(wú)晶向選擇性，エ藝時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。由于受腐蝕晶向選擇性的限制，采用濕法硅腐蝕技術(shù)制作的MEMS傳感器一般具有較大的器件尺寸，器件尺寸無(wú)法進(jìn)行進(jìn)ー步的減小，不利于提高傳感器的集成度。此外，大的器件尺寸則降低了圓片上器件密度，從而不利于器件制作成本的進(jìn)ー步降低。由于不受晶向選擇性的限制，采用干法硅腐蝕技術(shù)制作的MEMS傳感器一般具有較小的器件尺寸，能夠提高圓片上器件密度，采用干法硅腐蝕技術(shù)所刻蝕的硅襯底截面結(jié)構(gòu)如圖I所示。然而，干法硅腐蝕技術(shù)需要應(yīng)用到等離子場(chǎng)進(jìn)行硅刻蝕，其エ藝成本較高，這就抵消了其高器件密度的優(yōu)點(diǎn)，也不利于器件制作成本的降低。此外，由于現(xiàn)有硅基MEMS傳感器結(jié)構(gòu)制作受加工方法的限制，其器件性能無(wú)法得到有效提高。比如，采用濕法硅腐蝕技術(shù)制作的MEMS傳感器結(jié)構(gòu)，其懸浮質(zhì)量塊一般是倒梯形結(jié)構(gòu)，懸浮質(zhì)量塊和敏感薄膜接觸的長(zhǎng)度要大于質(zhì)量塊底部的長(zhǎng)度，這就減小了懸浮質(zhì)量塊的重量，降低了傳感器的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種微機(jī)械傳感器及其制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中微機(jī)械傳感器制作成本高或集成度低、質(zhì)量塊重量較小導(dǎo)致傳感器靈敏度較低的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種微機(jī)械傳感器的制作方法，至少包括以下步驟1)提供第一硅襯底，制作光刻圖形并采用濕法各向異性硅腐蝕技術(shù)從所述第一硅襯底上表面開始刻蝕，以在所述第一硅襯底中形成間隔且橫截面為倒置梯形結(jié)構(gòu)的兩深腔結(jié)構(gòu)以及所述兩深腔結(jié)構(gòu)之間的橫截面為正置梯形結(jié)構(gòu)的硅塊結(jié)構(gòu)；2)提供表面結(jié)合有敏感膜第二襯底，并將所述敏感膜與所述第一硅襯底的上表面進(jìn)行鍵合；或提供表面結(jié)合有敏感膜且敏感膜表面結(jié)合有氧化層的第二襯底，并將所述氧化層與所述第一硅襯底的上表面進(jìn)行鍵合；3)減薄所述第二襯底以露出所述敏感膜；4)于所述敏感膜上制備敏感結(jié)構(gòu)及金屬引線；刻蝕所述第一硅襯底的下表面直至露出所述深腔結(jié)構(gòu)及硅塊結(jié)構(gòu)，并繼續(xù)刻蝕所述硅塊結(jié)構(gòu)至ー預(yù)設(shè)深度。在本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法中，所述敏感膜與硅塊結(jié)構(gòu)通過(guò)鍵合的方式進(jìn)行粘結(jié)。在本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法中，所述正置梯形結(jié)構(gòu)為上底位于下底上方的梯形結(jié)構(gòu)，所述倒置梯形結(jié)構(gòu)為上底位于下底下方的梯形結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，所述正置梯形結(jié)構(gòu)為正置的等腰梯形結(jié)構(gòu)。作為本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法的一個(gè)優(yōu)選方案，所述步驟4)包括以下步驟4-1)首先于所述敏感膜上制備敏感結(jié)構(gòu)及金屬引線；4-2)然后刻蝕所述第一硅襯底的下表面直至露出所述深腔結(jié)構(gòu)及硅塊結(jié)構(gòu)，并繼續(xù)刻蝕所述硅塊結(jié)構(gòu)至ー預(yù)設(shè)深度。作為本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法的一個(gè)優(yōu)選方案，所述步驟4)還包括4-3)提供一支撐片，并將所述支撐片與所述第一硅襯底的下表面進(jìn)行真空鍵合。作為本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法的一個(gè)優(yōu)選方案，所述步驟4)還包括提供一支撐片，并將所述支撐片與所述第一硅襯底的下表面進(jìn)行真空鍵合的步驟，具體地，所述步驟4)包括以下步驟4-1)首先刻蝕所述第一硅襯底的下表面直至露出所述深腔結(jié)構(gòu)及硅塊結(jié)構(gòu)，并繼續(xù)刻蝕所述硅塊結(jié)構(gòu)至ー預(yù)設(shè)深度；4_2)然后提供一支撐片，并將所述支撐片與所述第一硅襯底的下表面進(jìn)行真空鍵合；4-3)最后于所述敏感膜上制備敏感結(jié)構(gòu)及金屬引線。作為本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法的一個(gè)優(yōu)選方案，所述制作方法還包括將覆蓋于所述深腔結(jié)構(gòu)的敏感膜刻蝕成連接所述硅塊結(jié)構(gòu)及第一硅襯底的微梁結(jié)構(gòu)的步驟。作為本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法的一個(gè)優(yōu)選方案，所述步驟3)還包括對(duì)所述敏感膜進(jìn)行拋光的步驟。作為本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法的一個(gè)優(yōu)選方案，所述第二襯底為娃襯底或表面帶有ニ氧化硅層的硅襯底，所述敏感膜為硅薄膜或壓電薄膜。本發(fā)明還提供一種依據(jù)上述任意一中方案所述的微機(jī)械傳感器的制作方法所制作的微機(jī)械傳感器。如上所述，本發(fā)明的微機(jī)械傳感器及其制作方法，具有以下有益效果采用濕法硅腐蝕技術(shù)在硅襯底中刻蝕出兩倒梯形結(jié)構(gòu)的深腔以及其所夾的正梯形結(jié)構(gòu)的硅塊，通過(guò)圓片鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)敏感膜和硅塊的物理連接，然后通過(guò)對(duì)硅襯底底部進(jìn)行刻蝕使所述硅塊底部懸空作為質(zhì)量塊，接著采用真空鍵合實(shí)現(xiàn)質(zhì)量塊的密封，最后在敏感膜上制備敏感結(jié)構(gòu)和電極以完成制備。采用濕法硅腐蝕技術(shù)有利于降低微機(jī)械傳感器的制造成本；由于敏感膜和梯形質(zhì)量塊長(zhǎng)度較短的ー邊連接，減少了敏感膜和質(zhì)量塊的連接長(zhǎng)度，有利于微機(jī)械傳感器的尺寸的減?。淮送?，由于硅塊為梯形結(jié)構(gòu)，和傳統(tǒng)制作エ藝相比，本發(fā)明提出的微機(jī)械傳感器的質(zhì)量塊重量可以得到提高，有利于提高傳感器的性能。


圖I顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的采用干法硅腐蝕技術(shù)所的刻蝕硅襯底的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2a 圖2b顯示為本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法實(shí)施例I中步驟I)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2c及2d顯示為本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法實(shí)施例I中步驟2)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2e顯示為本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法實(shí)施例I中步驟3)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2f 圖2j顯示為本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法實(shí)施例I中步驟4)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3a 圖3b顯示為本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法實(shí)施例2完成后所呈現(xiàn)的截面及平面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4顯示為本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法實(shí)施例3完成后所呈現(xiàn)的截面及平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖5a 圖5c顯示為本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法實(shí)施例4各步驟所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6顯示為本發(fā)明的微機(jī)械傳感器的制作方法實(shí)施例5完成后所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明101 第一硅襯底102 光刻圖形103 深腔結(jié)構(gòu)104 硅塊結(jié)構(gòu)105 敏感膜106 第二硅襯底111 ニ氧化硅層107 支撐片108 敏感結(jié)構(gòu)109 金屬引線210 微梁結(jié)構(gòu)312 氧化層
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。請(qǐng)參閱圖2a至圖6。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為ー種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。實(shí)施例I
如圖2a 2j所示，本發(fā)明提供一種微機(jī)械傳感器的制作方法，至少包括以下步驟如圖2a 2b所示，首先進(jìn)行步驟1)，提供第一硅襯底101，制作光刻圖形102并采用濕法各向異性娃腐蝕技術(shù)從所述第一娃襯底101上表面開始刻蝕，以在所述第一娃襯底101中形成間隔且具有倒置梯形結(jié)構(gòu)的兩深腔結(jié)構(gòu)103以及所述兩深腔結(jié)構(gòu)103之間的具有正置梯形結(jié)構(gòu)的硅塊結(jié)構(gòu)104。其中，所述正置梯形結(jié)構(gòu)為上底位于下底上方的梯形結(jié)構(gòu)，所述倒置梯形結(jié)構(gòu)為上底位于下底下方的梯形結(jié)構(gòu)。具體地，提供一雙面拋光且具有特定晶向的第一硅襯底101，然后通過(guò)薄膜沉積、光刻和薄膜刻蝕等エ藝制作出間隔的兩腐蝕窗ロ圖形，然后采用濕法各向異性硅腐蝕技術(shù)從所述第一娃襯底101上表面的腐蝕窗ロ處開始刻蝕，以在所述第一娃襯底101中形成間隔且具有倒置梯形結(jié)構(gòu)的兩深腔結(jié)構(gòu)103以及所述兩深腔結(jié)構(gòu)103之間的具有正置梯形結(jié)構(gòu)的硅塊結(jié)構(gòu)104。在本實(shí)施例中，所述正置梯形結(jié)構(gòu)為正置的等腰梯形結(jié)構(gòu)。所述硅塊結(jié)構(gòu)104為四棱臺(tái)結(jié)構(gòu)或者梯形體結(jié)構(gòu)，其橫截面為正置的梯形。 如圖2c及2d所示，然后進(jìn)行步驟2)提供表面結(jié)合有敏感膜105第二襯底，并將所述敏感膜105與所述第一硅襯底101的上表面進(jìn)行鍵合。在本實(shí)施例中，所述第二襯底為硅襯底，所述敏感膜105為硅薄膜或壓電薄膜，當(dāng)然，在其它的實(shí)施例中，也可以提供一 SOI襯底，包括第二硅襯底、ニ氧化硅層111及頂層硅，其中，所述SOI襯底的頂層硅作為所述敏感膜105，如圖2d所示。然后采用硅硅直接鍵合技術(shù)將所述敏感膜105及所述第一硅襯底101的上表面進(jìn)行鍵合，實(shí)現(xiàn)硅塊結(jié)構(gòu)104和敏感膜105結(jié)構(gòu)的物理連接。如圖2e所示，接著進(jìn)行步驟3)，減薄所述第二襯底以露出所述敏感膜105。具體地，采用研磨法減薄所述第二硅襯底106。當(dāng)然，在其它的實(shí)施例中，也可以采用濕法腐蝕、磨削或電化學(xué)腐蝕等方法對(duì)所述第二硅襯底106進(jìn)行減薄。在本實(shí)施例中，在對(duì)所述第二硅襯底106減薄后還包括對(duì)所述敏感膜105進(jìn)行拋光的步驟，具體地，采用機(jī)械化學(xué)拋光法對(duì)所述第二硅襯底106進(jìn)行拋處理。如圖2f 2j所示，最后進(jìn)行步驟4)，包括如圖2f所示首先進(jìn)行步驟4-1)刻蝕所述第一硅襯底101的下表面直至露出所述深腔結(jié)構(gòu)103及硅塊結(jié)構(gòu)104，并繼續(xù)刻蝕所述硅塊結(jié)構(gòu)104至ー預(yù)設(shè)深度。在本實(shí)施例中，首先采用研磨或濕法腐蝕等エ藝對(duì)所述第一硅襯底101的下表面進(jìn)行減薄直至露出所述深腔結(jié)構(gòu)103及硅塊結(jié)構(gòu)104，然后通過(guò)選擇性腐蝕繼續(xù)刻蝕所述硅塊結(jié)構(gòu)104至ー預(yù)設(shè)深度，將硅塊結(jié)構(gòu)104和所述第一硅襯底101進(jìn)行物理隔離，實(shí)現(xiàn)硅塊結(jié)構(gòu)104的釋放，其中所述硅塊結(jié)構(gòu)與敏感膜通過(guò)鍵合的方式進(jìn)行粘結(jié)，且所述硅塊結(jié)構(gòu)用作傳感器的質(zhì)量塊。如圖2g所示然后進(jìn)行4-2)，提供一支撐片107，并將所述支撐片107與所述第一硅襯底101的下表面進(jìn)行真空鍵合。在本實(shí)施例中，所述支撐片107為硅片，當(dāng)然，在其它的實(shí)施例中，所述支撐片107可以其它一切預(yù)期的材料。然后采用真空鍵合技術(shù)將所述支撐片107與所述第一硅襯底101的下表面進(jìn)行真空鍵合。如圖2h 2j所示最后進(jìn)行4-3),于所述敏感膜105上制備敏感結(jié)構(gòu)108及金屬引線109。在本實(shí)施例中，采用半導(dǎo)體エ藝中的離子注入、薄膜沉積、光刻、氧化擴(kuò)散、薄膜刻蝕等エ藝在敏感膜105上制作出敏感微結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)金屬沉積、光刻和金屬腐蝕等エ藝實(shí)現(xiàn)敏感微結(jié)構(gòu)上電信號(hào)的讀出，以完成所述微機(jī)械傳感器的制作。具體地，所述敏感微結(jié)構(gòu)制備方法包括a)在敏感膜上通過(guò)光刻制作出敏感微結(jié)構(gòu)圖形，b)通過(guò)離子注入在圖形區(qū)域摻雜注入，c)在敏感膜表面生長(zhǎng)ー層絕緣層，d)在微結(jié)構(gòu)圖形區(qū)域通過(guò)光刻和刻蝕制作出引線孔，e)沉積金屬薄膜材料，井光刻形成金屬引線，以完成所述微機(jī)械傳感器的制作。請(qǐng)參閱圖2i 2j，本發(fā)明還提供一種通過(guò)本實(shí)施例的微機(jī)械傳感器的制作方法所制作的微機(jī)械傳感器，其橫截面結(jié)構(gòu)如圖2i所示，其平面結(jié)構(gòu)如圖2j所示。實(shí)施例2 請(qǐng)參閱2a 3b，本實(shí)施例提供一種微機(jī)械傳感器的制作方法，其基本步驟如實(shí)施例I，其中，在實(shí)施例I完成步驟4)后，將覆蓋于所述深腔結(jié)構(gòu)的敏感膜105刻蝕成連接所述硅塊結(jié)構(gòu)及第ー硅襯101的微梁結(jié)構(gòu)210的步驟，以增加傳感器的靈敏度，其平面結(jié)構(gòu)如圖3b所示。請(qǐng)參閱圖3a 3b，本發(fā)明還提供一種通過(guò)本實(shí)施例的微機(jī)械傳感器的制作方法所制作的微機(jī)械傳感器，其橫截面結(jié)構(gòu)如圖3a所示，其平面結(jié)構(gòu)如圖3b所示。實(shí)施例3請(qǐng)參閱圖2a 圖2j及圖4，本實(shí)施例提供一種微機(jī)械傳感器的制作方法，其基本步驟如實(shí)施例1，其中，將所述步驟2)替換為提供表面結(jié)合有敏感膜105且敏感膜105表面結(jié)合有氧化層312的第二襯底，并將所述氧化層312與所述第一硅襯底101的上表面進(jìn)行鍵合，以實(shí)現(xiàn)敏感膜105和質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)的電學(xué)隔離。請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明還提供一種通過(guò)本實(shí)施例的微機(jī)械傳感器的制作方法所制作的微機(jī)械傳感器，結(jié)構(gòu)如圖4所示。實(shí)施例4請(qǐng)參閱圖2a 圖2e及圖5a 圖5c,本實(shí)施例提供一種微機(jī)械傳感器的制作方法，其步驟I) 步驟3)如實(shí)施例1，其中，所述步驟4)包括以下步驟如圖5a 5b所示，首先進(jìn)行步驟4_1 )，于所述敏感膜105上制備敏感結(jié)構(gòu)108及金屬引線109。在本實(shí)施例中，采用半導(dǎo)體エ藝中的離子注入、薄膜沉積、光刻、氧化擴(kuò)散、薄膜刻蝕等エ藝在敏感膜105上制作出敏感微結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)金屬沉積、光刻和金屬腐蝕等エ藝實(shí)現(xiàn)敏感微結(jié)構(gòu)上電信號(hào)的讀出。如圖5c所示，然后進(jìn)行步驟4-2)，刻蝕所述第一硅襯底101的下表面直至露出所述深腔結(jié)構(gòu)及硅塊結(jié)構(gòu)，并繼續(xù)刻蝕所述硅塊結(jié)構(gòu)至ー預(yù)設(shè)深度。在本實(shí)施例中，首先采用研磨或濕法腐蝕等エ藝對(duì)所述第一硅襯底101的下表面進(jìn)行減薄直至露出所述深腔結(jié)構(gòu)及硅塊結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)選擇性腐蝕繼續(xù)刻蝕所述硅塊結(jié)構(gòu)至ー預(yù)設(shè)深度，將硅塊結(jié)構(gòu)和所述第一硅襯底101進(jìn)行物理隔離，實(shí)現(xiàn)硅塊結(jié)構(gòu)的釋放，作為傳感器的質(zhì)量塊，以完成所述微機(jī)械傳感器的制作。請(qǐng)參閱圖5c，本發(fā)明還提供一種通過(guò)本實(shí)施例的微機(jī)械傳感器的制作方法所制作的微機(jī)械傳感器，結(jié)構(gòu)如圖5c所示。實(shí)施例5請(qǐng)參閱圖2a 圖2e、圖5a 圖5c及圖6,本實(shí)施例提供一種微機(jī)械傳感器的制作方法，其基本步驟如實(shí)施例4，其中，所述步驟4)還包括4-3)提供一支撐片107，并將所述支撐片107與所述第一硅襯底101的下表面進(jìn)行真空鍵合。在本實(shí)施例中，所述支撐片107為硅片，當(dāng)然，在其它的實(shí)施例中，所述支撐片107可以其它一切預(yù)期的材料。然后采用真空鍵合技術(shù)將所述支撐片107與所述第一硅襯底101的下表面進(jìn)行真空鍵合。請(qǐng)參閱圖6，本發(fā)明還提供一種通過(guò)本實(shí)施例的微機(jī)械傳感器的制作方法所制作的微機(jī)械傳感器，結(jié)構(gòu)如圖6所示。綜上所述，本發(fā)明的微機(jī)械傳感器及其制作方法，采用濕法硅腐蝕技術(shù)在硅襯底 中刻蝕出兩倒梯形結(jié)構(gòu)的深腔以及其所夾的正梯形結(jié)構(gòu)的硅塊，通過(guò)圓片鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)敏感膜和硅塊的物理連接，然后通過(guò)對(duì)硅襯底底部進(jìn)行刻蝕使所述硅塊底部懸空作為質(zhì)量塊，接著采用真空鍵合實(shí)現(xiàn)質(zhì)量塊的密封，最后在敏感膜上制備敏感結(jié)構(gòu)和電極以完成制備。采用濕法硅腐蝕技術(shù)有利于降低微機(jī)械傳感器的制造成本；由于敏感膜和梯形質(zhì)量塊長(zhǎng)度較短的ー邊連接，減少了敏感膜和質(zhì)量塊的連接長(zhǎng)度，有利于微機(jī)械傳感器的尺寸的減??；此外，由于硅塊為梯形結(jié)構(gòu)，和傳統(tǒng)制作エ藝相比，本發(fā)明提出的微機(jī)械傳感器的質(zhì)量塊重量可以得到提高，有利于提高傳感器的性能。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所掲示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種微機(jī)械傳感器的制作方法，其特征在于，至少包括以下步驟 1)提供第一硅襯底，制作光刻圖形并采用濕法各向異性硅腐蝕技術(shù)從所述第一硅襯底上表面開始刻蝕，以在所述第一硅襯底中形成間隔且橫截面為倒置梯形結(jié)構(gòu)的兩深腔結(jié)構(gòu)以及所述兩深腔結(jié)構(gòu)之間的橫截面為正置梯形結(jié)構(gòu)的硅塊結(jié)構(gòu)； 2)提供表面結(jié)合有敏感膜第二襯底，并將所述敏感膜與所述第一硅襯底的上表面進(jìn)行鍵合；或提供表面結(jié)合有敏感膜且敏感膜表面結(jié)合有氧化層的第二襯底，并將所述氧化層與所述第一硅襯底的上表面進(jìn)行鍵合； 3)減薄所述第二襯底以露出所述敏感膜； 4)于所述敏感膜上制備敏感結(jié)構(gòu)及金屬引線；刻蝕所述第一硅襯底的下表面直至露出所述深腔結(jié)構(gòu)及硅塊結(jié)構(gòu)，并繼續(xù)刻蝕所述硅塊結(jié)構(gòu)至一預(yù)設(shè)深度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微機(jī)械傳感器的制作方法，其特征在于所述敏感膜與硅塊結(jié)構(gòu)通過(guò)鍵合的方式進(jìn)行粘結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微機(jī)械傳感器的制作方法，其特征在于所述正置梯形結(jié)構(gòu)為上底位于下底上方的梯形結(jié)構(gòu)，所述倒置梯形結(jié)構(gòu)為上底位于下底下方的梯形結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微機(jī)械傳感器的制作方法，其特征在于所述正置梯形結(jié)構(gòu)為正置的等腰梯形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微機(jī)械傳感器的制作方法，其特征在于所述步驟4)包括以下步驟 4-1)首先于所述敏感膜上制備敏感結(jié)構(gòu)及金屬引線； 4-2)然后刻蝕所述第一硅襯底的下表面直至露出所述深腔結(jié)構(gòu)及硅塊結(jié)構(gòu)，并繼續(xù)刻蝕所述硅塊結(jié)構(gòu)至一預(yù)設(shè)深度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微機(jī)械傳感器的制作方法，其特征在于所述步驟4)還包括 4-3)提供一支撐片，并將所述支撐片與所述第一硅襯底的下表面進(jìn)行真空鍵合。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微機(jī)械傳感器的制作方法，其特征在于所述步驟4)還包括提供一支撐片，并將所述支撐片與所述第一硅襯底的下表面進(jìn)行真空鍵合的步驟，具體地，所述步驟4)包括以下步驟 4-1)首先刻蝕所述第一硅襯底的下表面直至露出所述深腔結(jié)構(gòu)及硅塊結(jié)構(gòu)，并繼續(xù)刻蝕所述硅塊結(jié)構(gòu)至一預(yù)設(shè)深度； 4-2)然后提供一支撐片，并將所述支撐片與所述第一硅襯底的下表面進(jìn)行真空鍵合； 4-3)最后于所述敏感膜上制備敏感結(jié)構(gòu)及金屬引線。
8.根據(jù)權(quán)利要求Γ7任意一項(xiàng)所述的微機(jī)械傳感器的制作方法，其特征在于所述制作方法還包括將覆蓋于所述深腔結(jié)構(gòu)的敏感膜刻蝕成連接所述硅塊結(jié)構(gòu)及第一硅襯底的微梁結(jié)構(gòu)的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求Γ7任意一項(xiàng)所述的微機(jī)械傳感器的制作方法，其特征在于所述步驟3)還包括對(duì)所述敏感膜進(jìn)行拋光的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求Γ7任意一項(xiàng)所述的微機(jī)械傳感器的制作方法，其特征在于所述第二襯底為硅襯底或表面帶有二氧化硅層的硅襯底，所述敏感膜為硅薄膜或壓電薄膜。
11.一種依據(jù)權(quán)利要求f 10任意一項(xiàng)所述的微機(jī)械傳感器的制作方法所制作的微機(jī)械傳感器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微機(jī)械傳感器及其制作方法，采用濕法硅腐蝕技術(shù)在硅襯底中刻蝕出兩倒梯形結(jié)構(gòu)的深腔以及其所夾的正梯形結(jié)構(gòu)的硅塊，通過(guò)圓片鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)敏感膜和硅塊的物理連接，然后通過(guò)對(duì)硅襯底底部進(jìn)行刻蝕使所述硅塊底部懸空作為質(zhì)量塊，接著采用真空鍵合實(shí)現(xiàn)質(zhì)量塊的密封，最后在敏感膜上制備敏感結(jié)構(gòu)和電極以完成制備。采用濕法硅腐蝕技術(shù)有利于降低微機(jī)械傳感器的制造成本；由于敏感膜和梯形質(zhì)量塊長(zhǎng)度較短的一邊連接，減少了敏感膜和質(zhì)量塊的連接長(zhǎng)度，有利于微機(jī)械傳感器的尺寸的減??；由于硅塊為梯形結(jié)構(gòu)，和傳統(tǒng)制作工藝相比，本發(fā)明提出的微機(jī)械傳感器的質(zhì)量塊重量得到提高，有利于提高傳感器的性能。
文檔編號(hào)B81C1/00GK102674240SQ201210170049
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者吳國(guó)強(qiáng), 姚邵康, 徐德輝, 徐銘, 熊斌, 王躍林 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所