[发明专利]一种MEMS压阻式加速度传感器及其加工方法

说明书

本发明公开一种MEMS压阻式加速度传感器，包括衬底硅以及用于形成加速度传感器的顶层硅，所述衬底硅与所述顶层硅相对绝缘设置，所述顶层硅远离所述衬底硅的一侧为晶圆表面，所述晶圆表面并位于所述加速度传感器外部设置有电隔离沟槽，在所述顶层硅上并设置有连通所述晶圆表面以及所述衬底硅的导电结构，衬底硅与加速度传感器构成机械可动电容结构；通过设计一种MEMS压阻式加速度传感器，其可以通过静电力使加速度传感器产生变形而引起压阻结构电阻值得变化，进而产生输出信号，从而实现晶圆级自检测功能，降低传感器检测成本。本发明还公开一种MEMS压阻式加速度传感器的加工方法，用于加工如上所述的MEMS压阻式加速度传感器。

技术领域

本发明涉及传感器加工技术领域，尤其涉及一种MEMS压阻式加速度传感器及其加工方法。

背景技术

加速度传感器用来检测物体运动过程中的惯性量(加速度)，商用MEMS加速度传感器主要采用电容式和压阻式两种检测方式。目前电容式加速度传感器可以做到晶圆级自检测。但是由于检测方式的限制，大多数大量程加速度传感器依然采用压阻检测方式，而目前大多数压阻式加速度传感器的晶圆级标定与检测都非常困难，通常只能在封装成模块产品以后利用测试台做模块级的检测。一旦出现加速度传感器失效，那么损失的不仅包括加速度传感器，还包括模块的封装成本以及模块内集成的其他器件，例如控制IC。因此产业界急需一种压阻式加速度传感器，可以进行晶圆级的测试、标定，在封装成模块之前就剔除不良产品，降低由于传感器失效造成的成本损失。

中国专利文献CN 101968495 B公开了一种在单硅片上单面微加工的制作悬臂梁加速度传感器的方法，其利用<111>晶向的硅片，采用湿法腐蚀的方法，刻蚀出悬臂梁，在悬臂梁上做上压阻结构，通过检测应力造成的压阻变化值来检测加速度的大小。

中国专利文献CN 102285633 B公开复合集成传感器结构及其加工方法其在背景技术1的基础上，在悬臂梁的前部增加了一个硅质量块，并在硅质量块的表面电镀其他材料(例如铜)来增加质量快的质量，增加加速度传感器的灵敏度。

上述两专利各自描述了压阻式加速度传感器的加工方法，但是其压阻式加速度传感器芯片本身都不具备晶圆级自检测功能，需要封装成模块以后才能标定、测试，导致生产的风险和成本较高。

发明内容

本发明的一个目的在于：通过设计一种MEMS压阻式加速度传感器其可以通过静电力使加速度传感器压阻结构产生变形，进而引起压阻结构电阻值变化,从而实现晶圆级自检测功能，降低传感器检测成本。

本发明的另一个目的在于：提供一种MEMS压阻式加速度传感器的加工方法，用于加工如上所述的MEMS压阻式加速度传感器。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种MEMS压阻式加速度传感器,包括衬底硅以及用于形成加速度传感器的顶层硅，所述衬底硅与所述顶层硅相对绝缘设置，所述顶层硅远离所述衬底硅的一侧为晶圆表面，所述晶圆表面并位于所述加速度传感器外部设置有电隔离沟槽，在所述顶层硅上并设置有连通所述晶圆表面以及所述衬底硅的导电结构，衬底硅与加速度传感器构成机械可动电容结构。

另一方面，提供一种MEMS压阻式加速度传感器的加工方法，提供具有预制空腔的衬底硅，在所述衬底硅上形成所述预制空腔的一侧制作绝缘层，在绝缘层表面制作顶层硅；生长第一层掩膜层，图形化包括了后续用于电隔离的沟槽图案和后续用于电连接衬底硅与晶圆表面的圆形或者矩形电连接孔，刻蚀掩膜层、顶层硅以及绝缘层，露出衬底硅，进行侧壁保护以后淀积导电连接层，去除晶圆表面的导电连接层以后进行压阻、参考电阻和电极接触区的图形化、掺杂与活化，淀积并图形化金属层以后淀积钝化层，淀积质量块并图形化，最后释放加速度传感器并键合上盖板进行保护。

作为MEMS压阻式加速度传感器的加工方法的一种优选技术方案，具体包括以下步骤：