[go: up one dir, main page]

CN105785073A - 一种压阻式加速度传感器及其制作方法 - Google Patents

一种压阻式加速度传感器及其制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105785073A
CN105785073A CN201410815643.1A CN201410815643A CN105785073A CN 105785073 A CN105785073 A CN 105785073A CN 201410815643 A CN201410815643 A CN 201410815643A CN 105785073 A CN105785073 A CN 105785073A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensitive
beams
mass block
acceleration sensor
mass
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.)
Granted
Application number
CN201410815643.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105785073B (zh
Inventor
杨恒
周伟
李昕欣
吴紫峰
田雷
海涛
金建东
刘智辉
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.)
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
CETC 49 Research Institute
Original Assignee
Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
CETC 49 Research Institute
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 Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS, CETC 49 Research Institute filed Critical Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology of CAS
Priority to CN201410815643.1A priority Critical patent/CN105785073B/zh
Publication of CN105785073A publication Critical patent/CN105785073A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105785073B publication Critical patent/CN105785073B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

本发明提供一种压阻式加速度传感器及其制作方法,该传感器的改进点在于敏感结构部分,敏感结构中的质量块左右两侧对称设有相互独立的各四个敏感梁,每个敏感梁上设一个力敏电阻;四个敏感梁的两侧各设一个用于支撑质量块的支撑梁,将力敏电阻制作在独立的敏感梁上可减小敏感梁的宽度,从而显著减小敏感梁对结构倔强系数的影响,获得高灵敏度和高优值;敏感梁靠近质量块中线位置,其挠曲较小,可减小旁轴灵敏度。支撑梁靠近质量块边缘,其力臂长,可更好地抑制旁轴加速度引起的质量块扭转。支撑梁上表面较低,表面无氧化层,可减小氧化层应力引起的结构挠曲。敏感梁厚度大于支撑梁,可实现应力集中,从而提高灵敏度和优值。

Description

一种压阻式加速度传感器及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种压阻式加速度传感器及其制作方法,特别是涉及一种利用不同厚度的支撑梁和敏感梁来提高传感器性能的压阻式加速度传感器及其制作方法。
背景技术
微机械加速度计是微机电集成系统(MicroElectroMechanicalSystems,MEMS)技术领域的支柱性产品之一,具有尺寸小、成本低、可靠性高等优点,在消费类电子产品、汽车电子、工业控制和国防等领域具有广泛的应用。微机械加速度计按检测原理又可分为压阻式、压电式、隧道式、电容式等。其中,电阻式加速度计具有接口电路简单、抗干扰能力强、加工工艺简单等优点。
体微机械技术是制作压阻式加速度传感器的常用方法。体微机械压阻式加速度传感器采用三明治结构。所谓三明治结构由三层结构组成:上盖板、可动敏感结构和下盖板。其中可动敏感结构采用梁-质量块结构,即由数根梁支撑质量块结构,在梁上制作力敏电阻,当有加速度时,质量块产生位移使梁挠曲,从而在梁上产生应力,通过力敏电阻测量应力就可得到加速度值。上下盖板为可动结构提供保护,在上下盖板上还制作限位结构,限制高过载时质量块的位移,避免结构损坏。
灵敏度和带宽分别是表征加速度传感器的静态特性和动态特性的重要指标。但是,这两个指标对结构的要求存在矛盾。一般来说,结构倔强系数越小、质量块质量越大,则灵敏度越高、带宽越低;相反,结构倔强系数越大、质量块质量越小,则灵敏度越低、带宽越高。因此,一般采用灵敏度与带宽的乘积作为加速度传感器的优值。优值越高,则综合性能越好。
对于压阻式加速度传感器,灵敏度与梁上表面最大应力成正比,带宽与结构共振圆频率成正比,因此可以用梁上表面最大应力和共振频率的乘积作为敏感结构的优值STf。对于双端固支梁-质量块结构的敏感结构,其优值STf近似与质量块和梁体积比的平方根成正比:
S Tf ∝ V mass / V beams
由于梁的最小尺寸由工艺条件决定,难以缩小。当传感器尺寸缩小时,优值STf也减小。更为严重的是,共振频率随结构等比例缩小而增大,当传感器尺寸缩小时,为了保证灵敏度和共振频率在合理范围内,必须适当增加梁的尺寸,造成优值STf进一步减小。因此,优化敏感结构以提高结构的STf优值是加速度传感器设计的一个挑战。
加速度传感器的另一个设计难点在于对旁轴灵敏度的抑制。加速度是矢量,有x,y和z三个分量,理想情况下单轴加速度传感器应当仅对一个分量敏感,但实际器件一般对三个分量均敏感,尽可能抑制对不需要分量的灵敏度(旁轴灵敏度)是传感器设计的另一个主要问题。
敏感结构的应力匹配也是加速度传感器的设计难点。梁质量块敏感结构对应力敏感。当梁表面存在氧化层时,氧化层内的热应力可以造成结构有微米量级的挠曲,造成器件性能下降甚至失效。常用的方法是先用体微机械加工技术对梁区减薄,再制作力敏电阻,这样可以在结构上下表面形成对称的氧化层,实现应力匹配。但是该方法与集成电路工艺的兼容性差。一般集成电路厂不提供体微机械加工服务,也不允许已进行了体微机械加工的硅片进入工厂。因此理想的加工流程是先在集成电路代工厂进行力敏电阻电桥的加工,然后进行体微机械加工。而该流程必须从结构上解决应力匹配问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种压阻式加速度传感器及其制作方法,用于解决现有技术中加速度传感器的优值低以及对容易对旁轴产生灵敏反应的问题并且克服传统加速度传感器应力匹配差的困难。
为实现上述目的及其他相关目的,本发明提供一种压阻式加速度传感器,所述压阻式加速度传感器至少包括:敏感结构;分别键合于该敏感结构正面的上盖板及其背面的下盖板;所述敏感结构包括:矩形外边框、位于所述矩形外边框内中心位置的质量块;所述质量块相对于所述矩形外边框的两组对边分别对称;所述质量块的左右两侧分别设有两个固定并连接于所述质量块和矩形外边框之间的支撑梁;所述质量块左右两侧每一侧的两个所述支撑梁之间各设有四个连接于所述质量块以及所述矩形外边框之间的敏感梁;所述敏感梁、质量块以及矩形外边框各自的上表面位于同一平面;所述敏感梁较所述支撑梁更集中分布于所述质量块沿左右方向的中心轴线附近;位于所述质量块同一侧的所述四个敏感梁,两两为一组彼此关于所述质量块的所述中心轴线对称分布;所述每个敏感梁的头部或尾部分别设有一个力敏电阻;与所述质量块的所述中心轴线距离最近的四个敏感梁上的力敏电阻在各自敏感梁上的位置一致;与所述质量块的所述中心轴线距离最远的四个敏感梁上的力敏电阻在各自敏感梁上的位置一致;所述支撑梁与所述敏感梁各自的下表面位于同一平面且所述支撑梁的上表面低于所述敏感梁的上表面;所述敏感梁的宽度远小于所述支撑梁的宽度;所述每个敏感梁上设有连接该敏感梁上力敏电阻两端的金属引线;所述敏感梁的宽度略宽于所述力敏电阻和金属引线的宽度。
优选地,与所述质量块的所述中心轴线距离最近的所述四个敏感梁上的所述力敏电阻位于靠近于该质量块的各个敏感梁的头部位置;与所述质量块的所述中心轴线距离最远的所述四个敏感梁上的所述力敏电阻位于远离该质量块的各个敏感梁的尾部位置。
优选地,与所述质量块的所述中心轴线距离最近的所述四个敏感梁上的所述力敏电阻位于远离该质量块的各个敏感梁的尾部位置;与所述质量块的所述中心轴线距离最远的所述四个敏感梁上的所述力敏电阻位于靠近于该质量块的各个敏感梁的头部位置。
优选地,所述敏感梁的上表面设有氧化层;所述支撑梁的上表面无氧化层。
优选地,所述上盖板与下盖板分别键合于所述矩形外边框的上表面和下表面;所述质量块下方与所述下盖板之间的空隙设有位于所述下盖板的缓冲块。
本发明还提供一种压阻式加速度传感器的制作方法,该制作方法至少包括:(1)提供一硅基底,并在所述硅基底的正面制作所述力敏电阻;(2)在该硅基底的正面和背面分别制作腐蚀阻挡层;(3)刻蚀所述硅基底背面的所述腐蚀阻挡层至露出所述硅基底背面为止,形成腐蚀窗口;(4)沿所述腐蚀窗口腐蚀所述硅基底背面直到腐蚀区域剩余的硅膜的厚度为所述敏感梁的厚度为止,形成所述敏感结构的背面,没有被腐蚀部分形成所述质量块;(5)在所述敏感结构的正面制作连接于所述力敏电阻两端的所述金属引线;(6)制作所述下盖板并将所述下盖板键合于所述敏感结构的背面;(7)刻蚀减薄所述硅基底正面的所述金属引线两侧,形成凹形区域,所述凹形区域的厚度为所述支撑梁的厚度;(8)穿透所述硅基底正面,形成由相互分离的所述矩形外边框、支撑梁、敏感梁以及质量块组成的所述敏感结构的正面;(9)制作所述上盖板并将所述上盖板键合于所述敏感结构的正面,沿所述矩形外边框划片后形成所述压阻式加速度传感器。
优选地,所述步骤(2)中的所述腐蚀阻挡层为氧化硅、氮化硅复合层。
优选地,所述步骤(4)中腐蚀所述硅基底背面的腐蚀液为碱性各向异性腐蚀液。
优选地,所述碱性各向异性腐蚀液包括KOH、TMAH腐蚀液。
优选地,所述步骤(7)中刻蚀减薄所述金属引线两侧形成所述凹形区域的方法为深反应离子刻蚀法;所述步骤(8)中穿透所述硅基底正面的方法为深反应离子刻蚀法。
如上所述,本发明的压阻式加速度传感器及其制作方法,具有以下有益效果:本发明采用宽而薄的支撑梁与窄而厚的敏感梁共同支撑质量块,利用窄而厚的敏感梁惯性矩大的特点实现应力集中,可显著减小敏感梁对结构倔强系数的影响从而提高优值。将敏感梁制作在结构中线附近并结合电桥连接方式实现对旁轴灵敏度的抑制。本发明的敏感梁挠曲较小,可以减小旁轴灵敏度;支撑梁靠近质量块边缘,其力臂长,可以更好地抑制旁轴加速度引起的质量块绕中线扭转;支撑梁上表面低于质量块和边框,且表面没有氧化层,可以减小氧化层应力引起的结构挠曲。支撑梁的厚度薄,可以减小结构倔强系数,提高灵敏度和优值。
附图说明
图1显示为本发明的压阻式加速度传感器敏感结构示意图。
图2显示为本发明的敏感结构俯视示意图。
图3显示为本发明的金属引线与力敏电阻的连接示意图。
图4显示为本发明的力敏电阻的电桥连接方式示意图。
图5a至图5e显示为本发明的压阻式加速度传感器的制作工序结构示意图。
元件标号说明
11上盖板
12下盖板
101矩形外边框
102质量块
103支撑梁
104敏感梁
105力敏电阻
106金属引线
13硅基底
131腐蚀阻挡层
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图1至图5e。需要说明的是,本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想,遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的所述压阻式加速度传感器至少包括:敏感结构、上盖板和下盖板,所述上盖板键合在所述敏感结构的正面,所述下盖板键合在所述敏感结构的背面。如图1所示,图1显示为本发明的压阻式加速度传感器敏感结构示意图。本实施例中的所述敏感结构包括:矩形外边框101、质量块102,如图1所示,所述质量块102位于所述矩形外边框101内部的中心位置,并且所述质量块102相对于所述矩形外边框101的两组对边分别对称;优选地,所述质量块102的横截面为矩形,如图所示,所述质量块102横截面的两组对边分别与所述矩形外边框101的两组对边平行。优选地,所述上盖板11与下盖板12分别键合于所述矩形外边框101的上表面和下表面。所述敏感结构还包括支撑梁103,如图1所示,所述质量块102的左右两侧分别设有两个固定并连接于所述质量块102和矩形外边框101之间的支撑梁103,所述质量块102每一侧的两个支撑梁103与另一侧的两个支撑梁103分别对称,例如图1中,所述质量块102左侧上方的支撑梁103与质量块102右侧上方的支撑梁103处于同一直线上,并且该直线平行于所述质量块102在左右方向的中线(图1中的虚线);质量块102左下方的支撑梁103与质量块102右下方的支撑梁103处于同一直线,该直线也平行于所述质量块102在左右方向的中线。
本发明的所述敏感装置还包括设置于所述支撑梁103之间的敏感梁104,如图1所示,所述质量块102左右两侧每一侧的两个所述支撑梁103之间各设有四个连接于所述质量块102以及所述矩形外边框101之间的敏感梁104,位于所述质量块102左侧的两个支撑梁103之间的四个敏感梁104彼此间隔并行排列,且四个所述敏感梁104处于同一平面内;同样位于所述质量块102右侧的两个支撑梁103之间的四个敏感梁104彼此间隔并行排列,且四个所述敏感梁104处于同一平面内。如图1所示,本发明中,所述敏感梁104、质量块102以及矩形外边框101各自的上表面位于同一平面。本发明中,位于所述质量块102同一侧的所述敏感梁104较所述支撑梁103更集中分布于所述质量块102沿左右方向的中心(图1中的虚线)轴线附近;也就是说,位于所述质量块102左侧的四个敏感梁104彼此之间的距离小于该质量块102左上方的支撑梁103与其相邻位置处的敏感梁104之间的距离,位于所述质量块102左下方的支撑梁103与其相邻位置处的敏感梁104的距离等于质量块102左上方的支撑梁103与其相邻位置处的敏感梁104之间的距离,所述质量块102右侧的支撑梁103与敏感梁104以及各个敏感梁104之间的位置关系亦如此。并且所述质量块102与所述敏感梁104之间的位置关系为:位于所述质量块102同一侧的所述四个敏感梁104,两两为一组彼此关于所述质量块102的所述中心轴线(图1中的虚线)对称分布。优选地,位于所述质量块102左侧的每个敏感梁104彼此平行且相邻敏感梁104之间的距离彼此相等,位于所述质量块102右侧的四个敏感梁104的彼此之间的位置关系也是如此,并且位于所述质量块102左侧的敏感梁104与位于该质量块102右侧的敏感梁104对称分布。
如图2所示,图2显示为本发明的敏感结构俯视示意图。本发明的所述每个敏感梁104的头部或尾部分别设有一个力敏电阻105,与所述质量块102的所述中心轴线(图1中的虚线)距离最近的四个敏感梁104上的力敏电阻105在各自敏感梁104上的位置一致;与所述质量块102的所述中心轴线距离最远的四个敏感梁104上的力敏电阻105在各自敏感梁104上的位置一致,也就是说,如图2中,位于所述质量块102左侧的敏感梁104中,其中最中间的两个敏感梁104上的力敏电阻105与位于所述质量块102右侧的明敏感梁104中最中间(中心轴线两边)的两个敏感梁104上的力敏电阻105在各自的敏感梁104上的位置一致;同样位于所述质量块102左侧最边缘(与所述支撑梁103相邻)的两个敏感梁104上的力敏电阻105与质量块102右侧最边缘的两个敏感梁104上的力敏电阻105在各自所述敏感梁104上的位置一致。本实施例中所谓的在所述敏感梁104上的位置表示的是位于该敏感梁104的头部或尾部,头部指的是该敏感梁104靠近所述质量块102的一端,尾部指的是该敏感梁104与所述矩形外边框101连接的一端。
本发明的一种优选方案是,如图2所示,与所述质量块102的所述中心轴线距离最近的所述四个敏感梁104上(位于质量块102左右两侧的最中间的各两个敏感梁104)的所述力敏电阻105位于靠近于该质量块102的各个敏感梁104的头部位置;与所述质量块102的所述中心轴线距离最远(质量块102左右两侧边缘的各两个敏感梁104)的所述四个敏感梁104上的所述力敏电阻105位于远离该质量块102的各个敏感梁104的尾部位置。本发明的另一种优选方案是,与所述质量块102的所述中心轴线距离最近的所述四个敏感梁104(位于质量块102左右两侧的最中间的各两个敏感梁104)上的所述力敏电阻105位于远离该质量块102的各个敏感梁104的尾部位置;与所述质量块102的所述中心轴线距离最远(质量块102左右两侧边缘的各两个敏感梁104)的所述四个敏感梁104上的所述力敏电阻105位于靠近于该质量块102的各个敏感梁104的头部位置。同时优选地,所述敏感梁104的上表面有氧化层覆盖;所述支撑梁103的上表面无氧化层覆盖。
如图1所示,所述支撑梁103与所述敏感梁104各自的下表面位于同一平面且所述支撑梁103的上表面低于所述敏感梁104的上表面;所述敏感梁104的宽度远小于所述支撑梁103的宽度;如图3所示,图3显示为本发明的金属引线106与力敏电阻105的连接示意图。所述每个敏感梁104上设有连接该敏感梁104上力敏电阻105两端的金属引线106;所述敏感梁104的宽度略宽于所述力敏电阻105和金属引线106的宽度。
本发明中各个力敏电阻105相互连接形成电桥,如图4所示,图4显示为本发明的力敏电阻105的电桥连接方式示意图。图2中,用R1至R8表示各个力敏电阻105,其中位于所述质量块102左侧的四个力敏电阻105从上到下依次表示为R1、R2、R1、R5;位于所述质量块102右侧的四个力敏电阻105从上到下依次表示为R4、R3、R7、R8。各个所述力敏电阻105连接成的电桥如图4所示:其中R2、R7、R8、R1相互串接;R5、R4、R3、R6相互串接(各个力敏电阻105的串接方式是经过位于各自敏感梁104上的金属引线106进行串接),R2和R5相互连接于电源电压;R1和R6相互连接并接地;同时在R7和R8之间设有输出端,在R4和R3之间设有输出端。该两个输出端用于量测输出电压。
本发明的所述压阻式加速度传感器的工作原理和工作方式为:假设所述质量块102受到与其表面垂直的加速度;敏感梁104由于加速度而受到应力从而导致位于所述每个敏感梁104上的力敏电阻105发生电阻值的变化,由于电阻变化值与原电阻值的比值与受到的应力成正比,而应力可以直接反映所受到的加速度大小;因此,电阻变化值的大小可以直接用于反映加速度的大小。而实际情况是,质量块102一般不是单纯受到垂直其表面的加速度,而实际上加速度在水平方向上也会有分量,因此,为了抵消加速度传感器对旁轴的灵敏度,各个力敏电阻105设计如上所述的电桥连接方法,该连接方式可以抵消该压阻式加速度传感器在水平方向上的加速度,只计算垂直方向上的有效加速度。如前所述,力敏电阻105的阻值变化可以直接反映垂直加速度的大小,因此测试电桥中两个所述输出端的电压变化可以直接反映电阻的变化,也就是测试出的两个输出端的电压变化就可以直接转换成垂直方向上加速度的大小。
本发明还提供基于以上所述压阻式加速度传感器的制作方法,本实施例中,该制作方法包括以下步骤:如图5a至图5d所示,图5a至图5d显示为本发明的压阻式加速度传感器的制作工序结构示意图。
步骤一:如图5a所示,提供一硅基底13,并在所述硅基底13的正面制作所述力敏电阻105;制作的所述力敏电阻105为如图2中所示的八个力敏电阻105。
步骤二:图5a中,在该硅基底13的正面和背面分别制作腐蚀阻挡层131,优选地,所述腐蚀阻挡层131为氧化硅、氮化硅复合层。
步骤三:刻蚀所述硅基底13背面的所述腐蚀阻挡层131至露出所述硅基底13背面为止,形成腐蚀窗口。
接着实施步骤四:如图5b所示,沿所述腐蚀窗口腐蚀所述硅基底13背面直到腐蚀区域剩余的硅膜的厚度为所述敏感梁104的厚度为止,形成所述敏感结构的背面,没有被腐蚀部分形成所述质量块102;优选地,腐蚀所述硅基底13背面的腐蚀液为碱性各向异性腐蚀液。进一步优选地,本实施例中,所述碱性各向异性腐蚀液包括KOH、TMAH等腐蚀液,本发明采用的所述碱性各向异性腐蚀液不限于KOH、TMAH腐蚀液,其他除KOH、TMAH腐蚀液的各种碱性各向异性腐蚀液也均落在本发明所要求保护的范围之内。
步骤五:如图5c所示,在所述敏感结构的正面制作连接于所述力敏电阻105两端的所述金属引线106,所制作的金属引线106的宽度如图3所示,制作的金属引线106的宽度应小于所述敏感梁104的宽度。接着实施步骤六:如图5d所示,制作所述下盖板12并将所述下盖板12键合于所述敏感结构的背面,优选地,所述质量块102下方与所述下盖板12之间的空隙设有位于所述下盖板12的缓冲块。所述下盖板12的作用是为所述敏感结构提供保护,所述缓冲块的作用是限制高过载情况下,质量块102的位移太大,避免结构损坏。
步骤七:刻蚀减薄所述硅基底13正面的所述金属引线106两侧,形成凹形区域,所述凹形区域硅的厚度为所述支撑梁103的厚度,也就是说,如图1所示,所述支撑梁103的上表面要低于所述敏感梁104的上表面,同时所述支撑梁103上表面的腐蚀阻挡层131被刻蚀并清除,因此,所述支撑梁103上表面的没有氧化层覆盖,而所述敏感梁104上表面由于没有被刻蚀,因此,所述敏感梁104的上表面设有氧化层。进一步优选地,刻蚀减薄所述金属引线106两侧形成所述凹形区域的方法为深反应离子刻蚀法。
步骤八:穿透所述硅基底13正面,形成由相互分离的所述矩形外边框101、支撑梁103、敏感梁104以及质量块102组成的所述敏感结构的正面,形成的所述敏感结构的正面如图2所示。其中优选地,穿透所述硅基底13正面的方法为深反应离子刻蚀法。
步骤九:如图5e所示,制作所述上盖板11并将所述上盖板11键合于所述敏感结构的正面,沿所述矩形外边框101划片后形成所述压阻式加速度传感器。至此,形成了本发明的所述压阻式加速度传感器。
综上所述,本发明采用宽而薄的支撑梁与窄而厚的敏感梁共同支撑质量块,利用窄而厚的敏感梁惯性矩大的特点实现应力集中,可显著减小敏感梁对结构倔强系数的影响从而提高优值。将敏感梁制作在结构中线附近并结合电桥连接方式实现对旁轴灵敏度的抑制。本发明的敏感梁挠曲较小,可以减小旁轴灵敏度;支撑梁靠近质量块边缘,其力臂长,可以更好地抑制旁轴加速度引起的质量块绕中线扭转;支撑梁上表面低于质量块和边框,且表面没有氧化层,可以减小氧化层应力引起的结构挠曲。支撑梁的厚度薄,可以减小结构倔强系数,提高灵敏度和优值。所以,本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种压阻式加速度传感器,其特征在于,所述压阻式加速度传感器至少包括:
敏感结构;分别键合于该敏感结构正面的上盖板及其背面的下盖板;
所述敏感结构包括:矩形外边框、位于所述矩形外边框内中心位置的质量块;所述质量块相对于所述矩形外边框的两组对边分别对称;所述质量块的左右两侧分别设有两个固定并连接于所述质量块和矩形外边框之间的支撑梁;
所述质量块左右两侧每一侧的两个所述支撑梁之间各设有四个连接于所述质量块以及所述矩形外边框之间的敏感梁;所述敏感梁、质量块以及矩形外边框各自的上表面位于同一平面;位于所述质量块同一侧的所述敏感梁较所述支撑梁更集中分布于所述质量块沿左右方向的中心轴线附近;位于所述质量块同一侧的所述四个敏感梁,两两为一组彼此关于所述质量块的所述中心轴线对称分布;
所述每个敏感梁的头部或尾部分别设有一个力敏电阻;与所述质量块的所述中心轴线距离最近的四个敏感梁上的力敏电阻在各自敏感梁上的位置一致;与所述质量块的所述中心轴线距离最远的四个敏感梁上的力敏电阻在各自敏感梁上的位置一致;
所述支撑梁与所述敏感梁各自的下表面位于同一平面且所述支撑梁的上表面低于所述敏感梁的上表面;所述敏感梁的宽度远小于所述支撑梁的宽度;所述每个敏感梁上设有连接该敏感梁上力敏电阻两端的金属引线;所述敏感梁的宽度略宽于所述力敏电阻和金属引线的宽度。
2.根据权利要求1所述的压阻式加速度传感器,其特征在于:与所述质量块的所述中心轴线距离最近的所述四个敏感梁上的所述力敏电阻位于靠近于该质量块的各个敏感梁的头部位置;与所述质量块的所述中心轴线距离最远的所述四个敏感梁上的所述力敏电阻位于远离该质量块的各个敏感梁的尾部位置。
3.根据权利要求1所述的压阻式加速度传感器,其特征在于:与所述质量块的所述中心轴线距离最近的所述四个敏感梁上的所述力敏电阻位于远离该质量块的各个敏感梁的尾部位置;与所述质量块的所述中心轴线距离最远的所述四个敏感梁上的所述力敏电阻位于靠近于该质量块的各个敏感梁的头部位置。
4.根据权利要求1所述的压阻式加速度传感器,其特征在于:所述敏感梁的上表面设有氧化层;所述支撑梁的上表面无氧化层。
5.根据权利要求1所述的压阻式加速度传感器,其特征在于:所述上盖板与下盖板分别键合于所述矩形外边框的上表面和下表面;所述质量块下方与所述下盖板之间的空隙设有位于所述下盖板的缓冲块。
6.根据上述任意一项所述的压阻式加速度传感器的制作方法,其特征在于,该制作方法至少包括:
(1)提供一硅基底,并在所述硅基底的正面制作所述力敏电阻;
(2)在该硅基底的正面和背面分别制作腐蚀阻挡层;
(3)刻蚀所述硅基底背面的所述腐蚀阻挡层至露出所述硅基底背面为止,形成腐蚀窗口;
(4)沿所述腐蚀窗口腐蚀所述硅基底背面直到腐蚀区域剩余的硅膜的厚度为所述敏感梁的厚度为止,形成所述敏感结构的背面,没有被腐蚀部分形成所述质量块;
(5)在所述敏感结构的正面制作连接于所述力敏电阻两端的所述金属引线;
(6)制作所述下盖板并将所述下盖板键合于所述敏感结构的背面;
(7)刻蚀减薄所述硅基底正面的所述金属引线两侧,形成凹形区域,所述凹形区域硅的厚度为所述支撑梁的厚度;
(8)穿透所述硅基底正面,形成由相互分离的所述矩形外边框、支撑梁、敏感梁以及质量块组成的所述敏感结构的正面;
(9)制作所述上盖板并将所述上盖板键合于所述敏感结构的正面,沿所述矩形外边框划片后形成所述压阻式加速度传感器。
7.根据权利要求6所述的压阻式加速度传感器的制作方法,其特征在于,所述步骤(2)中的所述腐蚀阻挡层为氧化硅、氮化硅复合层。
8.根据权利要求6所述的压阻式加速度传感器的制作方法,其特征在于,所述步骤(4)中腐蚀所述硅基底背面的腐蚀液为碱性各向异性腐蚀液。
9.根据权利要求8所述的压阻式加速度传感器的制作方法,其特征在于,所述碱性各向异性腐蚀液包括KOH、TMAH腐蚀液。
10.根据权利要求6所述的压阻式加速度传感器的制作方法,其特征在于,所述步骤(7)中刻蚀减薄所述金属引线两侧形成所述凹形区域的方法为深反应离子刻蚀法;所述步骤(8)中穿透所述硅基底正面的方法为深反应离子刻蚀法。
CN201410815643.1A 2014-12-19 2014-12-19 一种压阻式加速度传感器及其制作方法 Active CN105785073B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410815643.1A CN105785073B (zh) 2014-12-19 2014-12-19 一种压阻式加速度传感器及其制作方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410815643.1A CN105785073B (zh) 2014-12-19 2014-12-19 一种压阻式加速度传感器及其制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105785073A true CN105785073A (zh) 2016-07-20
CN105785073B CN105785073B (zh) 2019-02-22

Family

ID=56378260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410815643.1A Active CN105785073B (zh) 2014-12-19 2014-12-19 一种压阻式加速度传感器及其制作方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105785073B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106283505A (zh) * 2016-11-09 2017-01-04 珠海格力电器股份有限公司 洗衣机减振方法、装置和洗衣机
CN107796955A (zh) * 2017-09-30 2018-03-13 西安交通大学 多梁式单质量块面内双轴加速度传感器芯片及其制备方法
CN107817364A (zh) * 2017-09-30 2018-03-20 西安交通大学 一种mems直拉直压式两轴加速度计芯片及其制备方法
CN109254170A (zh) * 2018-11-30 2019-01-22 中国工程物理研究院电子工程研究所 一体式石英双振梁加速度计及制备方法
CN109596859A (zh) * 2019-01-18 2019-04-09 中国电子科技集团公司第十三研究所 压阻式加速度传感器
CN111664975A (zh) * 2019-12-28 2020-09-15 黄辉 一种半导体纳米线力学传感器及其制备方法
CN112798821A (zh) * 2020-12-28 2021-05-14 武汉大学 一种双轴压电式加速度计
CN113008420A (zh) * 2021-03-01 2021-06-22 苏州敏芯微电子技术股份有限公司 压力传感器及其制造方法
CN117607489A (zh) * 2024-01-17 2024-02-27 中国工程物理研究院电子工程研究所 压阻式加速度传感器的敏感结构及加速度传感器

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5780742A (en) * 1993-04-15 1998-07-14 Honeywell Inc. Mechanical resonance, silicon accelerometer
CN1281986A (zh) * 2000-08-25 2001-01-31 华北工学院微米纳米技术研究中心 集成硅微电阻式加速度传感器及其制造加工方法
CN101042411A (zh) * 2007-04-19 2007-09-26 中北大学 三轴压阻微加速度计
JP2007309654A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Sony Corp 加速度センサおよびその製造方法
CN101118250A (zh) * 2007-09-13 2008-02-06 中国电子科技集团公司第十三研究所 一种硅mems压阻式加速度传感器
CN201083760Y (zh) * 2007-10-19 2008-07-09 中国电子科技集团公司第十三研究所 三轴集成压阻式加速度传感器
CN101430340A (zh) * 2008-12-06 2009-05-13 中北大学 能降低温漂的硅微压阻式加速度计
CN102608356A (zh) * 2011-12-06 2012-07-25 中国计量学院 一种双轴体微机械谐振式加速度计结构及制作方法
CN103048489A (zh) * 2011-10-12 2013-04-17 立积电子股份有限公司 压阻式z轴加速度感测器
CN204330809U (zh) * 2014-12-19 2015-05-13 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种压阻式加速度传感器

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5780742A (en) * 1993-04-15 1998-07-14 Honeywell Inc. Mechanical resonance, silicon accelerometer
CN1281986A (zh) * 2000-08-25 2001-01-31 华北工学院微米纳米技术研究中心 集成硅微电阻式加速度传感器及其制造加工方法
JP2007309654A (ja) * 2006-05-16 2007-11-29 Sony Corp 加速度センサおよびその製造方法
CN101042411A (zh) * 2007-04-19 2007-09-26 中北大学 三轴压阻微加速度计
CN101118250A (zh) * 2007-09-13 2008-02-06 中国电子科技集团公司第十三研究所 一种硅mems压阻式加速度传感器
CN201083760Y (zh) * 2007-10-19 2008-07-09 中国电子科技集团公司第十三研究所 三轴集成压阻式加速度传感器
CN101430340A (zh) * 2008-12-06 2009-05-13 中北大学 能降低温漂的硅微压阻式加速度计
CN103048489A (zh) * 2011-10-12 2013-04-17 立积电子股份有限公司 压阻式z轴加速度感测器
CN102608356A (zh) * 2011-12-06 2012-07-25 中国计量学院 一种双轴体微机械谐振式加速度计结构及制作方法
CN204330809U (zh) * 2014-12-19 2015-05-13 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种压阻式加速度传感器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈雪萌等: "一种新结构硅微机械压阻加速度计", 《传感技术学报》 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106283505A (zh) * 2016-11-09 2017-01-04 珠海格力电器股份有限公司 洗衣机减振方法、装置和洗衣机
CN107796955A (zh) * 2017-09-30 2018-03-13 西安交通大学 多梁式单质量块面内双轴加速度传感器芯片及其制备方法
CN107817364A (zh) * 2017-09-30 2018-03-20 西安交通大学 一种mems直拉直压式两轴加速度计芯片及其制备方法
CN109254170A (zh) * 2018-11-30 2019-01-22 中国工程物理研究院电子工程研究所 一体式石英双振梁加速度计及制备方法
CN109254170B (zh) * 2018-11-30 2024-02-09 中国工程物理研究院电子工程研究所 一体式石英双振梁加速度计及制备方法
CN109596859B (zh) * 2019-01-18 2021-08-31 中国电子科技集团公司第十三研究所 压阻式加速度传感器
CN109596859A (zh) * 2019-01-18 2019-04-09 中国电子科技集团公司第十三研究所 压阻式加速度传感器
CN111664975A (zh) * 2019-12-28 2020-09-15 黄辉 一种半导体纳米线力学传感器及其制备方法
CN112798821A (zh) * 2020-12-28 2021-05-14 武汉大学 一种双轴压电式加速度计
CN112798821B (zh) * 2020-12-28 2021-10-08 武汉大学 一种双轴压电式加速度计
CN113008420A (zh) * 2021-03-01 2021-06-22 苏州敏芯微电子技术股份有限公司 压力传感器及其制造方法
CN117607489A (zh) * 2024-01-17 2024-02-27 中国工程物理研究院电子工程研究所 压阻式加速度传感器的敏感结构及加速度传感器
CN117607489B (zh) * 2024-01-17 2024-04-09 中国工程物理研究院电子工程研究所 压阻式加速度传感器的敏感结构及加速度传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN105785073B (zh) 2019-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105785073A (zh) 一种压阻式加速度传感器及其制作方法
CN105203234B (zh) 谐振式压力传感器
CN100552453C (zh) 对称直梁结构电容式微加速度传感器及其制作方法
CN102879608B (zh) 弯折形弹性梁的电容式加速度传感器及制备方法
CN103674355B (zh) 一种消除封装应力的悬浮式力敏传感器芯片及其制作方法
CN105021846B (zh) 一种六轴一体式微加速度传感器及其制作方法
CN106908626B (zh) 一种电容式微加速度计敏感结构
CN101271124B (zh) L形梁压阻式微加速度计及其制作方法
CN105182005B (zh) 一种加速度计
CN107817364B (zh) 一种mems直拉直压式两轴加速度计芯片及其制备方法
CN107643424B (zh) 一种压阻式mems加速度芯片及其制作方法
CN102721829A (zh) 电容式微加速度传感器及其单片制作方法
US20170001857A1 (en) Sensor element and method of manufacturing the same
CN104236766B (zh) 封装应力与温漂自补偿的双悬浮式力敏传感器芯片及制备方法
JP2004245760A (ja) 圧力と加速度との双方を検出するセンサおよびその製造方法
CN104483511B (zh) (111)单硅片集成的三轴微机械加速度传感器及制作方法
CN110596423B (zh) 一种抗高过载梳齿电容式单轴加速度计
JP2003172745A (ja) 半導体加速度センサ
CN202815009U (zh) 一种加速度计
CN104316725B (zh) 基于(111)单晶硅片的高谐振频率高冲击加速度计及制作方法
CN201935780U (zh) 用于真空测量的低量程压阻式压力传感器
CN204330809U (zh) 一种压阻式加速度传感器
CN106053881B (zh) 单芯片硅集成三轴高频宽高冲击加速度计及其制作方法
CN104297522B (zh) 一种mems悬臂梁式加速度计及其制造工艺
CN103017946A (zh) 一种mems压阻式多轴力传感器及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant