(111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器及制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種（111）單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器及制作方法。三軸加速度傳感器采用單硅片單面體硅微機(jī)械工藝，通過在（111）單硅片的同一個(gè)面上一次成型制作而成。其中X軸和Y軸方向的加速度傳感單元采用雙懸臂梁結(jié)構(gòu)，Z軸方向的加速度傳感單元采用單懸臂梁結(jié)構(gòu)，通過在單硅片基體內(nèi)部選擇性腐蝕來實(shí)現(xiàn)不同尺寸懸臂梁敏感結(jié)構(gòu)的一次釋放成型。Z軸方向的加速度傳感單元敏感方向上的壓膜阻尼和過載保護(hù)由埋在單晶硅襯底內(nèi)部的可動(dòng)間隙來調(diào)節(jié)，解決了傳統(tǒng)多軸傳感器多芯片鍵合所帶來的殘余應(yīng)力、抗沖擊強(qiáng)度差和制作成本高等問題。具有尺寸小、成本低、工藝兼容性強(qiáng)、適于高g值加速度測量等優(yōu)點(diǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【專利說明】(111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器及制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于硅微機(jī)械傳感器領(lǐng)域，涉及一種（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速 度傳感器及制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著MEMS技術(shù)迅猛發(fā)展，伴隨著硅微機(jī)械加工技術(shù)的日趨成熟，基于硅微機(jī)械加 工技術(shù)制作的加速度計(jì)以其具有體積小、成本低、性能高和適合于大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已 廣泛應(yīng)用于不同領(lǐng)域并發(fā)揮著重要作用，如：汽車安全氣囊、碰撞測試、消費(fèi)類電子產(chǎn)品、 地震波檢測、軍用慣性技術(shù)導(dǎo)航以及機(jī)器人產(chǎn)業(yè)及自動(dòng)化控制等各種運(yùn)動(dòng)監(jiān)控工程。其中， 爆炸、沖擊以及侵徹彈引信是其中一種非常特殊的應(yīng)用，它需要檢測的加速度可以達(dá)到數(shù) 萬g水平甚至更高。因此，要求加速度傳感器不僅要具有高的靈敏度，更重要的是加速度 傳感器自身結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有良好的高強(qiáng)度抗沖擊能力，從而保證加速度傳感器在能夠檢測到 所需要的信號(hào)前不至于因?yàn)楦邚?qiáng)度沖擊而損壞散失工作能力。
[0003] 目前，隨著自動(dòng)化控制程度的進(jìn)一步深入，許多現(xiàn)代化自動(dòng)控制領(lǐng)域都要求感知 待檢測裝置的三軸加速度信號(hào)。因此，相對于單軸加速度傳感器，三軸加速度傳感器具有 更大的應(yīng)用前景和更巨大的市場潛力。當(dāng)前，三軸加速度檢測主要采用以下兩種途徑來解 決：（1)利用3個(gè)獨(dú)立單軸加速度傳感器安裝在互相垂直的3個(gè)方向上實(shí)現(xiàn)三軸加速度信 號(hào)檢測；（2)采用單片集成的三軸加速度傳感器實(shí)現(xiàn)三軸加速度信號(hào)檢測。對于第一種解 決方案，由于采用3個(gè)獨(dú)立的加速度傳感器，因此這種方式不僅存在成本高、體積大等不利 因素，而且傳感器在安裝過程中不容易保證三軸之間的安裝精度。對于第二種方案不僅大 大縮小了加速度傳感器芯片尺寸、降低的芯片制作成本，而且安裝過程相對要容易很多。
[0004] 但是，傳統(tǒng)單片集成的三軸加速度傳感器多采用三明治結(jié)構(gòu)（即：玻璃-硅-硅或 硅-硅-硅三層鍵合結(jié)構(gòu)方式），其中，中間層為加速度傳感器的結(jié)構(gòu)層，上、下兩層分別為 加速度傳感器蓋板和支撐基板。這種單片集成的三軸加速度傳感器結(jié)構(gòu)不僅整體芯片尺寸 偏大、制作工藝復(fù)雜、成本高；而且多層材料鍵合過程中，鍵合工藝和不同鍵合材料之間熱 膨脹系數(shù)不同所導(dǎo)致的殘余應(yīng)力會(huì)嚴(yán)重惡化到加速度傳感器的輸出穩(wěn)定性，從而大大降低 傳感器的綜合檢測性能。此外，這種多層鍵合的加速度傳感器結(jié)構(gòu)由于整體芯片體積過大 且多層鍵合結(jié)構(gòu)進(jìn)一步惡化的傳感器整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，因此這種采用多層結(jié)構(gòu)方式的加速度 傳感器很難用于超高g值（>7萬g)加速度檢測。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 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（111)單硅片集成的 三軸微機(jī)械加速度傳感器及制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的三軸微機(jī)械加速度傳感器難 以滿足超高g量程（>7萬g)檢測，以及存在的高成本、大尺寸、低強(qiáng)度和制作工藝復(fù)雜的問 題。
[0006] 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（111)單硅片集成的三軸微機(jī) 械加速度傳感器，所述（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器包括：（111)單硅片和 均集成于所述（111)單硅片上的X軸、Y軸和Z軸方向的三個(gè)相互獨(dú)立的加速度傳感單元， 所述X軸、Y軸和Z軸方向的加速度傳感單元集成于所述（111)單娃片的同一表面上；其中， 所述X軸方向的加速度傳感單元和所述Y軸方向的加速度傳感單元的結(jié)構(gòu)相同，均包括第 一懸臂梁、位于所述第一懸臂梁上的第一壓力敏感電阻和位于所述第一懸臂梁兩側(cè)的第一 可動(dòng)間隙；所述X軸方向的加速度傳感單元和所述Y軸方向的加速度傳感單元的彼此相互 垂直分布，且其敏感方向在所述（111)單硅片的平面方向；所述X軸方向的加速度傳感單元 和所述Y軸方向的加速度傳感單元內(nèi)的所述第一壓力敏感電阻分別相互連接成檢測電路； 所述Z軸方向的加速度傳感單元包括第二懸臂梁、位于所述第二懸臂梁上的第二壓力敏感 電阻、位于所述（111)單硅片表面的參考電阻和位于所述第二懸臂梁下表面與所述（111) 單硅片之間的第二可動(dòng)間隙；所述Z軸方向的加速度傳感單元的敏感方向?yàn)樗觯?11)單 硅片的垂直方向；所述第二壓力敏感電阻與所述參考電阻相互連接成檢測電路。
[0007] 優(yōu)選地，所述第二懸臂梁的長度方向?yàn)椤?11>晶向，所述第二懸臂梁與所述X軸方 向的加速度傳感單元內(nèi)的所述第一懸臂梁及所述Y軸方向的加速度傳感單元內(nèi)的所述第 一懸臂梁的夾角均為45°。
[0008] 優(yōu)選地，所述X軸方向的加速度傳感單元和所述Y軸方向的加速度傳感單元均包 括兩根所述第一懸臂梁，每根所述第一懸臂梁上均設(shè)有兩個(gè)所述第一壓力敏感電阻；所述 X軸方向的加速度傳感單元和所述Y軸方向的加速度傳感單元的四個(gè)所述第一壓力敏感電 阻分別連接成惠斯通全橋檢測電路。
[0009] 優(yōu)選地，所述X軸方向的加速度傳感單元和所述Y軸方向的加速度傳感單元內(nèi)的 兩根所述第一懸臂梁均分別一端固支于所述（111)單硅片上，且一根所述第一懸臂梁的固 支端與另一根所述第一懸臂梁固支端的相對端相鄰，所述第一壓力敏感電阻分別位于所述 第一懸臂梁的固支端。
[0010] 優(yōu)選地，所述Z軸方向的加速度傳感單元包括一根第二懸臂梁、兩個(gè)第二壓力敏 感電阻和兩個(gè)參考電阻；所述第二壓力敏感電阻與所述參考電阻連接成惠斯通半橋檢測電 路。
[0011] 優(yōu)選地，所述第二懸臂梁一端固支于所述（111)單硅片上，所述第二壓力敏感電 阻位于所述第二懸臂梁的固支端。
[0012] 本發(fā)明還提供一種（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器的制造方法，包 括以下步驟：
[0013] 1)提供一（111)單硅片；采用離子注入的方法在所述（111)單硅片上制作壓力敏 感電阻和參考電阻；
[0014] 2)在形成有所述壓力敏感電阻和參考電阻的所述（111)單硅片表面制作表面鈍 化保護(hù)層；
[0015] 3)利用兩步硅深度反應(yīng)離子刻蝕工藝在所述（111)單硅片上間隔的制作多個(gè)釋 放窗口，所述釋放窗口勾勒出所需的第一懸臂梁和第二懸臂梁的輪廓；
[0016] 4)在所述釋放窗口內(nèi)沉積鈍化材料作為側(cè)壁鈍化保護(hù)層；
[0017] 5)利用反應(yīng)離子刻蝕工藝去除所述釋放窗口底部的鈍化保護(hù)層，然后再利用硅深 度反應(yīng)離子刻蝕工藝?yán)^續(xù)向下刻蝕；
[0018] 6)利用濕法刻蝕工藝橫向腐蝕所述（111)單硅片，釋放所述第一懸臂梁和所述第 二懸臂梁；
[0019] 7)制作引線孔，并形成引線和焊盤。
[0020] 優(yōu)選地，在步驟2)中，利用LPCVD工藝依次沉積低應(yīng)力氮化硅和TEOS氧化硅的方 法制作表面鈍化保護(hù)層。
[0021] 優(yōu)選地，在步驟3)中，利用兩步硅深度反應(yīng)離子刻蝕工藝在所述（111)單硅片上 間隔的制作多個(gè)釋放窗口的過程包括以下步驟：
[0022] 31)去除形成于第一懸臂梁和第二懸臂梁區(qū)域的表面鈍化保護(hù)層；
[0023] 32)在所述表面鈍化保護(hù)層、所述第一懸臂梁和第二懸臂梁區(qū)域涂覆光刻膠，在所 述光刻膠上光刻出所述第一懸臂梁區(qū)域圖形；利用硅深度反應(yīng)離子刻蝕工藝在所述第一懸 臂梁區(qū)域制作具有第一深度的釋放窗口；去除所述光刻膠；
[0024] 33)繼續(xù)利用硅深度反應(yīng)離子刻蝕工藝將所述第一懸臂梁區(qū)域內(nèi)的所述釋放窗口 刻蝕至第二深度，并同時(shí)在所述第二懸臂梁區(qū)域制作具有第三深度的釋放窗口。
[0025] 優(yōu)選地，在步驟4)中，利用LPCVD工藝依次沉積低應(yīng)力氮化硅和TEOS氧化硅，或 者直接利用LPCVD工藝沉積低應(yīng)力氮化硅的方法制作側(cè)壁鈍化保護(hù)層。
[0026] 如上所述，本發(fā)明的（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器，具有以下有 益效果：由于本發(fā)明的三軸微機(jī)械加速度傳感器均制作在一塊普通的單晶硅片上，因此不 需要復(fù)雜的鍵合工藝和雙面光刻對準(zhǔn)工藝，從而大大改善了傳感器的動(dòng)態(tài)輸出特性、縮小 了傳感器芯片尺寸、降低了傳感器制作成本、簡化了傳感器制作工藝；同時(shí)，所述三軸微機(jī) 械加速度傳感器的抗沖擊強(qiáng)度、可實(shí)現(xiàn)超高g加速度信號(hào)的檢測、工藝兼容性好、適合大批 量生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027] 圖1顯示為本發(fā)明的（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器的三維結(jié)構(gòu)示 意圖。
[0028] 圖2顯示為圖1沿AA'方向的縱截面三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖3顯示為本發(fā)明的（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器的制造方法的 流程圖。
[0030] 圖4顯示為本發(fā)明的（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器的制造方法各 步驟的縱截面結(jié)構(gòu)示意圖。（a)制作壓力敏感電阻和參考電阻；(b)第一次干法刻蝕第一懸 臂梁的深度；（c)第二次干法同時(shí)刻蝕第一懸臂梁和第二懸臂梁的深度；（d)懸臂梁側(cè)壁鈍 化層保護(hù)；（e)剝離釋放窗口底部鈍化層并刻蝕犧牲間隙；（f)濕法刻蝕釋放第一懸臂梁和 第二懸臂梁；（g)制作鋁引線互連。
[0031] 元件標(biāo)號(hào)說明
[0032] IX軸方向的加速度傳感單元
[0033] 2 Y軸方向的加速度傳感單元
[0034] 3 Z軸方向的加速度傳感單元
[0035] 4第一懸臂梁
[0036] 5第一壓力敏感電阻
[0037] 6第一可動(dòng)間隙
[0038] 7第二懸臂梁
[0039] 8第二壓力敏感電阻
[0040] 9參考電阻
[0041] 10第二可動(dòng)間隙
[0042] 11 焊盤
[0043] 12 引線

【具體實(shí)施方式】
[0044] 以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書 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)明還可以通過另外不同的具體實(shí) 施方式加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0045] 請參閱圖請參閱圖1至圖4。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意 方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，雖圖示中僅顯示與本發(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)量及比例可為一種隨意的改 變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0046] 實(shí)施例一
[0047] 請參閱圖1，本發(fā)明提供一種（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器，所 述（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器至少包括：（111)單硅片和均集成于所述 (111)單硅片上的三個(gè)相互獨(dú)立的X軸方向的加速度傳感單元1、Y軸方向的加速度傳感單 元2和Z軸方向的加速度傳感單元3 ;所述X軸方向的加速度傳感單元1、Y軸方向的加速 度傳感單元2和Z軸方向的加速度傳感單元3集成于所述（111)單娃片的同一表面上；其 中，所述X軸方向的加速度傳感單元1和所述Y軸方向的加速度傳感單元2的結(jié)構(gòu)相同，均 包括第一懸臂梁4和位于所述第一懸臂梁4上的第一壓力敏感電阻5 ;所述X軸方向的加 速度傳感單元1和所述Y軸方向的加速度傳感單元2的彼此相互垂直分布，且其敏感方向 在所述（111)單硅片的平面方向；所述X軸方向的加速度傳感單元1和所述Y軸方向的加 速度傳感單元2內(nèi)的所述第一壓力敏感電阻5分別相互連接成檢測電路；所述Z軸方向的 加速度傳感單元3包括第二懸臂梁7、位于所述第二懸臂梁7上的第二壓力敏感電阻8和位 于所述（111)單硅片表面的參考電阻9 ;所述Z軸方向的加速度傳感單元3的敏感方向?yàn)?所述（111)單硅片的垂直方向；所述第二壓力敏感電阻8與所述參考電阻9相互連接成檢 測電路。
[0048] 具體的，所述X軸方向的加速度傳感單元1、Y軸方向的加速度傳感單元2和Z軸 方向的加速度傳感單元3采用單硅片單面體硅微機(jī)械加工技術(shù)一體化集成于所述單硅片 的同一表面上。
[0049] 具體的，所述X軸方向的加速度傳感單元1和所述Y軸方向的加速度傳感單元2均 包括兩根所述第一懸臂梁4,每根所述第一懸臂梁4上均設(shè)有兩個(gè)所述第一壓力敏感電阻 5 ;所述X軸方向的加速度傳感單元1和所述Y軸方向的加速度傳感單元2的四個(gè)所述第一 壓力敏感電阻5分別通過引線12連接至焊墊11形成惠斯通全橋檢測電路。所述X軸方向 的加速度傳感單元1和所述Y軸方向的加速度傳感單元2內(nèi)的兩根所述第一懸臂梁4均分 別一端固支于所述（111)單硅片上，且一根所述第一懸臂梁4的固支端與另一根所述第一 懸臂梁4固支端的相對端相鄰，所述第一壓力敏感電阻5分別位于所述第一懸臂梁4的固 支端，即所述第一壓力敏感電阻5位于所述第一懸臂梁4的根部。
[0050] 具體的，所述Z軸方向的加速度傳感單元3包括一根第二懸臂梁7、兩個(gè)第二壓力 敏感電阻8和兩個(gè)參考電阻9 ;所述第二壓力敏感電阻8與所述參考電阻9連接成惠斯通 半橋檢測電路。所述第二懸臂梁7 -端固支于所述（111)單硅片上，所述第二壓力敏感電 阻8位于所述第二懸臂梁7,的固支端，即所述第二壓力敏感電阻8位于所述第二懸臂梁7 的根部；所述參考電阻9位于靠近所述第二懸臂梁7固支端的所述（111)單硅片表面。
[0051] 懸臂梁在其敏感方向受力時(shí)，其固支端即根部處所受應(yīng)力最大，又（111)單硅片 的壓阻系數(shù)與晶向等因素?zé)o關(guān)，只與壓力敏感電阻所受應(yīng)力相關(guān)，將所述第一壓力敏感電 阻5設(shè)置于所述第一懸臂梁4的根部，所述第二壓力敏感電阻8設(shè)置于所述第二懸臂梁7 的根部，可以提高檢測的靈敏度，大大提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0052] 具體的，所述第二懸臂梁7的長度方向?yàn)椤?11>晶向，所述第二懸臂梁7的釋放成 型方向?yàn)椤?1〇>晶向，即所述第二懸臂梁7的寬度方向?yàn)椤?10>晶向；且所述第二懸臂梁7 與所述X軸方向的加速度傳感單元1內(nèi)的所述第一懸臂梁4及所述Y軸方向的加速度傳感 單元2內(nèi)的所述第一懸臂梁4的夾角均為45°。由于在（111)單硅片中，〈110>晶向是濕 法腐蝕最快的晶向，這將可以彌補(bǔ)由于所述第二懸臂梁7的寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所述第一懸臂梁 4的寬度而導(dǎo)致的腐蝕時(shí)間過長的不足。上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其晶向排布結(jié)合（111)晶面腐蝕 特性，確保了X軸、Y軸和Z軸加速度傳感器敏感懸臂梁完全釋放成型后整體傳感器芯片尺 寸最小。
[0053] 請參閱圖2,所述X軸方向的加速度傳感單元1和所述Y軸方向的加速度傳感單元 2還包括第一可動(dòng)間隙6,所述第一可動(dòng)間隙6分別位于所述第一懸臂梁4沿所述X軸方向 的加速度傳感單元1和所述Y軸方向的加速度傳感單元2敏感方向的兩側(cè)，為所示第一懸 臂梁4在其敏感方向上受力發(fā)生形變時(shí)提供空間。
[0054] 具體的，所述Z軸方向的加速度傳感單元3還包括第二可動(dòng)間隙10,所述第二可動(dòng) 間隙10位于所述第二懸臂梁7下表面與所述（111)單硅片之間，即所述第二可動(dòng)間隙10 直接埋在所述單硅片基體內(nèi)部。所述第二可動(dòng)間隙10的大小可以通過干法刻蝕工藝精確 控制，因此可以很好的控制所述Z軸方向的加速度傳感單元3檢測方向上的壓膜阻尼，同時(shí) 提供抗過載保護(hù)。所述壓膜阻尼ζ表達(dá)式如下所示：
[0055]

【權(quán)利要求】
1. 一種（111)單娃片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器，其特征在于，所述（111)單娃 片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器包括：（111)單硅片和均集成于所述（111)單硅片上的 X軸、Y軸和Z軸方向的三個(gè)相互獨(dú)立的加速度傳感單元，所述X軸、Y軸和Z軸方向的加速 度傳感單元集成于所述（111)單娃片的同一表面上；其中， 所述X軸方向的加速度傳感單元和所述Y軸方向的加速度傳感單元的結(jié)構(gòu)相同，均包 括第一懸臂梁、位于所述第一懸臂梁上的第一壓力敏感電阻和位于所述第一懸臂梁兩側(cè)的 第一可動(dòng)間隙；所述X軸方向的加速度傳感單元和所述Y軸方向的加速度傳感單元的彼此 相互垂直分布，且其敏感方向在所述（111)單硅片的平面方向；所述X軸方向的加速度傳感 單元和所述Y軸方向的加速度傳感單元內(nèi)的所述第一壓力敏感電阻分別相互連接成檢測 電路； 所述Z軸方向的加速度傳感單元包括第二懸臂梁、位于所述第二懸臂梁上的第二壓 力敏感電阻、位于所述（111)單硅片表面的參考電阻和位于所述第二懸臂梁下表面與所 述（111)單硅片之間的第二可動(dòng)間隙；所述Z軸方向的加速度傳感單元的敏感方向?yàn)樗? (111)單硅片的垂直方向；所述第二壓力敏感電阻與所述參考電阻相互連接成檢測電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器，其特征在于： 所述第二懸臂梁的長度方向?yàn)椤?11>晶向，所述第二懸臂梁與所述X軸方向的加速度傳感 單元內(nèi)的所述第一懸臂梁及所述Y軸方向的加速度傳感單元內(nèi)的所述第一懸臂梁的夾角 均為45°。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器，其特征 在于：所述X軸方向的加速度傳感單元和所述Y軸方向的加速度傳感單元均包括兩根所述 第一懸臂梁，每根所述第一懸臂梁上均設(shè)有兩個(gè)所述第一壓力敏感電阻；所述X軸方向的 加速度傳感單元和所述Y軸方向的加速度傳感單元的四個(gè)所述第一壓力敏感電阻分別連 接成惠斯通全橋檢測電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器，其特征在于： 所述X軸方向的加速度傳感單元和所述Y軸方向的加速度傳感單元內(nèi)的兩根所述第一懸臂 梁均分別一端固支于所述（111)單硅片上，且一根所述第一懸臂梁的固支端與另一根所述 第一懸臂梁固支端的相對端相鄰，所述第一壓力敏感電阻分別位于所述第一懸臂梁的固支 端。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器，其特征 在于：所述Z軸方向的加速度傳感單元包括一根第二懸臂梁、兩個(gè)第二壓力敏感電阻和兩 個(gè)參考電阻；所述第二壓力敏感電阻與所述參考電阻連接成惠斯通半橋檢測電路。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器，其特征在于： 所述第二懸臂梁一端固支于所述（111)單硅片上，所述第二壓力敏感電阻位于所述第二懸 臂梁的固支端。
7. -種（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器的制造方法，其特征在于：包括 以下步驟： 1) 提供一（111)單硅片；采用離子注入的方法在所述（111)單硅片上制作壓力敏感電 阻和參考電阻； 2) 在形成有所述壓力敏感電阻和參考電阻的所述（111)單硅片表面制作表面鈍化保 護(hù)層； 3) 利用兩步硅深度反應(yīng)離子刻蝕工藝在所述（111)單硅片上間隔的制作多個(gè)釋放窗 口，所述釋放窗口勾勒出所需的第一懸臂梁和第二懸臂梁的輪廓； 4) 在所述釋放窗口內(nèi)沉積鈍化材料作為側(cè)壁鈍化保護(hù)層； 5) 利用反應(yīng)離子刻蝕工藝去除所述釋放窗口底部的鈍化保護(hù)層，然后再利用硅深度反 應(yīng)離子刻蝕工藝?yán)^續(xù)向下刻蝕； 6) 利用濕法刻蝕工藝橫向腐蝕所述（111)單硅片，釋放所述第一懸臂梁和所述第二懸 臂梁； 7) 制作引線孔，并形成引線和焊盤。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器的制造方法， 其特征在于：在步驟2)中，利用LPCVD工藝依次沉積低應(yīng)力氮化硅和TEOS氧化硅的方法制 作表面鈍化保護(hù)層。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器的制造方法， 其特征在于：在步驟3)中，利用兩步硅深度反應(yīng)離子刻蝕工藝在所述（111)單硅片上間隔 的制作多個(gè)釋放窗口的過程包括以下步驟： 31) 去除形成于第一懸臂梁和第二懸臂梁區(qū)域的表面鈍化保護(hù)層； 32) 在所述表面鈍化保護(hù)層、所述第一懸臂梁和第二懸臂梁區(qū)域涂覆光刻膠，在所述光 刻膠上光刻出所述第一懸臂梁區(qū)域圖形；利用硅深度反應(yīng)離子刻蝕工藝在所述第一懸臂梁 區(qū)域制作具有第一深度的釋放窗口；去除所述光刻膠； 33) 繼續(xù)利用硅深度反應(yīng)離子刻蝕工藝將所述第一懸臂梁區(qū)域內(nèi)的所述釋放窗口刻蝕 至第二深度，并同時(shí)在所述第二懸臂梁區(qū)域制作具有第三深度的釋放窗口。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的（111)單硅片集成的三軸微機(jī)械加速度傳感器的制造方法， 其特征在于：在步驟4)中，利用LPCVD工藝依次沉積低應(yīng)力氮化硅和TEOS氧化硅，或者直 接利用LPCVD工藝沉積低應(yīng)力氮化硅的方法制作側(cè)壁鈍化保護(hù)層。
【文檔編號(hào)】B81C1/00GK104483511SQ201410637531
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】李昕欣, 王家疇, 鄒宏碩 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所