[发明专利]一种高精度MEMS角度传感器敏感结构及加工方法

权利要求书

1.一种高精度MEMS角度传感器敏感结构，其特征在于：包括上玻璃极板(1)、中间硅极板(2)、下玻璃极板(3)及金丝引线(4)，中间硅极板(2)位于上玻璃极板(1)、下玻璃极板(3)之间；上玻璃极板(1)、中间硅极板(2)、下玻璃极板(3)上的金属焊盘分别引出金丝引线(4)；上玻璃极板(1)、中间硅极板(2)、下玻璃极板(3)通过双电场静电键合方法使得玻璃材料与硅材料之间形成相连接的SiO₂层，并由金丝引线(4)引出电容信号。

2.根据权利要求1所述的一种高精度MEMS角度传感器敏感结构，其特征在于：所述上玻璃极板(1)或下玻璃极板(3)的材料为派瑞克斯7740，厚度为0.8mm，派瑞克斯7740材料一侧表面淀积金膜，金膜表面淀积SiO₂介质膜。

3.根据权利要求1的一种高精度MEMS角度传感器敏感结构，其特征在于：所述中间硅极板(2)的材料为<100>晶向的单晶硅，厚度为0.38mm，中间硅极板(2)的敏感质量块(21)尺寸为4.8mm×4.8mm×0.368mm；悬臂梁(22)的尺寸为1.2mm×1mm×0.03mm，两个悬臂梁(22)的间距为1.5mm。

4.一种高精度MEMS角度传感器敏感结构的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在玻璃材料一侧表面上蒸镀金膜；

步骤二、在金膜上通过光刻形成电极区域，腐蚀掉电极区域以外的金和铬形成电极；

步骤三、通过化学气相淀积在步骤二中形成的电极区域上淀积SiO₂膜；

步骤四、在SiO₂膜上通过光刻形成介质膜区域，腐蚀掉介质膜区域以外的SiO2形成介质膜；

步骤五、将步骤一～步骤四中形成的整块玻璃圆片划片形成上玻璃极板(1)和下玻璃极板(3)，并引出金丝引线(4)；

步骤六、采用KOH湿法腐蚀方法加工硅圆片形成中间硅极板(2)；

步骤七、采用双电场静电键合方法将上玻璃极板(1)、中间硅极板(2)、下玻璃极板(3)进行对准，中间硅极板(2)放置在上玻璃极板(1)、下玻璃极板(3)之间，通过导热块(5)固定在键合炉上；中间硅极板(2)接阳极，上玻璃极板(1)和下玻璃极板(3)接阴极，施加直流电压形成双电场开始静电键合；待电流下降到设定的电流阈值时，关闭直流电压，将温度降至常温。

5.根据权利要求1所述的一种高精度MEMS角度传感器敏感结构的加工方法，其特征在于，所述步骤六的具体步骤如下：

5.1、在硅圆片上，通过高温氧化生成SiO₂膜，SiO₂膜的厚度1.2μm；温度设置为1000～1200℃，先通入干氧30分钟，再通入湿氧3～4小时，再通入干氧30分钟，降低温度至常温；

5.2、在经过高温氧化后的硅圆片上通过化学气相淀积生成SiN_X膜，厚度2500埃；

5.3、在淀积有SiN_X膜的硅圆片上，通过双面光刻形成掩膜腐蚀区，将硅圆片放入SiO₂/SiN_X腐蚀液中腐蚀3分钟，去除掩膜腐蚀区之外的SiN_X膜层；

5.4、在掩膜腐蚀区内，通过双面光刻形成体硅预腐蚀区，将硅圆片放入SiO₂/SiN_X腐蚀液中直至体硅预腐蚀区内的SiO₂膜完全被腐蚀；再使用KOH湿法腐蚀体硅预腐蚀区内的体硅，深度28μm；

5.5、在掩膜腐蚀区之外的区域进行双面光刻，形成体硅深腐蚀区，将硅片放入SiO₂/SiN_X腐蚀液腐蚀直至体硅深腐蚀区内的SiO₂膜完全被腐蚀，再使用KOH湿法腐蚀体硅，直至体硅预腐蚀区内的体硅被腐蚀完全；

5.6、将步骤5.5生成的硅圆片放入SiO₂/SiN_X腐蚀液中腐蚀，直到掩膜腐蚀区内的SiO₂膜完全被腐蚀；再使用KOH湿法腐蚀整个硅圆片，腐蚀深度为6μm；

5.7、将硅圆片上剩余的SiO₂/SiN_X膜全部去除后进行划片，在焊盘区域蒸镀金膜生成焊盘，生成中间硅极板(2)，并引出金丝引线(4)。