[发明专利]一种压阻式MEMS加速度芯片及其制作方法

说明书

一种压阻式MEMS加速度芯片及其制作方法,涉及加速度传感器领域,为了解决加速度计的横向输出大、横向灵敏度比无法满足应用需求的问题。质量块通过多条敏感梁和多条支撑梁的连接固定于固支框中心；多条敏感梁对称式分布在质量块与固支框之间，且敏感梁的上表面、质量块的上表面和固支框的上表面位于同一平面；多条支撑梁对称式分布在质量块与固支框之间，且支撑梁的下表面、质量块的下表面和固支框的下表面位于同一平面。对硅片进行清洗和热氧化；进行力敏电阻的掺杂；清除连接孔的氧化层；覆盖金属层；连接惠斯通电桥；将敏感梁减薄至目标深度；将支撑梁减薄至目标深度。本发明适用于测量加速度。

技术领域

本发明涉及加速度传感器领域。

背景技术

MEMS硅压阻式加速度传感器性能好，工艺难度低，易于集成，是目前使用最多的加速度计。现有MEMS硅压阻式加速度芯片结构如图1所示，质量块通过弹性梁悬挂于固支框上。固支框保持静止，质量块在加速度a的作用下发生与加速度大小相关的相对运动，引起弹性梁的形变，如图2，弹性梁上的力敏电阻的阻值随形变的发生而发生变化，通过力敏电阻阻值的测量就能实现加速度的测量。

现有的压阻式体硅加速度敏感结构中，弹性梁(主要是弹性梁上的力敏电阻)分布在质量块的上面，质量块的质心不在上表面内，当有横向加速度时，质量块在力矩作用下出现扭转，引起横向输出，降低传感器的精度。通过惠斯通电桥的补偿后，现有压阻式加速度计的横向灵敏度比小于3％，最小能达到1％。随着姿态控制、惯性导航精度的提高，要求加速度计的横向灵敏度比小于0.5％，现有技术已经无法满足应用需求。

发明内容

本发明的目的是为了解决加速度计的横向输出大、横向灵敏度比无法满足应用需求的问题，从而提供一种压阻式MEMS加速度芯片及其制作方法。

一种压阻式MEMS加速度芯片，包括多条支撑梁1、多条敏感梁2、质量块3和固支框4；

多条支撑梁1的几何尺寸相同，多条敏感梁2的几何尺寸相同；

质量块3通过多条敏感梁2和多条支撑梁1的连接固定于固支框4中心；多条敏感梁2对称式分布在质量块3与固支框4之间，且敏感梁2的上表面、质量块3的上表面和固支框4的上表面位于同一平面；多条支撑梁1对称式分布在质量块3与固支框4之间，且支撑梁1的下表面、质量块3的下表面和固支框4的下表面位于同一平面。

优选的是，支撑梁1为4条，敏感梁2为8条，

质量块3上表面每条边的两端各设有1条敏感梁2，敏感梁2与相应边垂直；质量块3下表面每条边的中心各设有1条支撑梁1，支撑梁1与相应边垂直。

优选的是，支撑梁1和敏感梁2的长度相同、厚度相同，支撑梁1的宽度是敏感梁2宽度的2倍，质量块3上表面和下表面各边边长相同，且大于支撑梁1宽度的2倍。

优选的是，还包括多个力敏电阻5，多个力敏电阻5的阻值和尺寸相同，每个敏感梁2上表面的两端各设有1个力敏电阻5，多个力敏电阻5与金属电极和引线6组成惠斯通电桥。

优选的是，一种压阻式MEMS加速度芯片的制作方法，该方法包括：

对硅片进行清洗和热氧化；

进行力敏电阻的掺杂；

清除力敏电阻连接孔的氧化层；

在力敏电阻上面覆盖金属层；

将金属层图形化成引线和电极，将各个力敏电阻连接成惠斯通电桥；

从硅片下表面将敏感梁减薄至目标深度；

从硅片上表面将支撑梁减薄至目标深度。

优选的是，热氧化形成的氧化层的厚度为200nm。