[发明专利]一种单片集成的三质量MEMS电容差分式三轴加速度计的制备方法

说明书

一种单片集成的三质量MEMS电容差分式三轴加速度计的制备方法。涉及传感器领域，具体涉及单片集成的三质量MEMS电容差分式三轴加速度计的制备方法。此三轴加速度计三轴有各自的质量块，且将X、Y、Z三轴加速度计集成在单个基片，X、Y轴加速度计分列在Z轴加速度计两边，各个轴向采用平板差分式电容。本发明中的加速度计采用三个质量块，三轴之间交叉干扰最小，稳定性好；X、Y、Z三个方向均采用平板差分式电容检测，检测准确性高；采用SOI硅片工艺，三轴加速度计同时成型，工艺简单，易于批量生产，可重复度高。与现有的单片集成三轴加速度计一样，具有体积小，无需人工校准等优点。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体涉及单片集成的三质量MEMS电容差分式三轴加速度计的制备方法。

背景技术

电容式加速度计就是运用MEMS技术研发出来的典型微传感器，它的用途非常广泛，不仅用于通用航空、车辆控制、髙速铁路、机器人、工业自动化、探矿、玩具、手机等，而且在导弹制导和飞机的导航等方面也有应用，随着科技的发展和市场的进一步需求，为了更全面的了解物体的运动信息，三轴加速度计的研发已成为趋势。目前，三轴加速度计的实现有三种方式，分别为混合集成式，片内、片外集成式，单片集成式。

混合集成式加速度计将3个单轴的加速度计分别做好，然后组装在一起构成三轴加速度计。但在实际应用中暴露出体积过大、需要人工校准等缺点满足不了市场的需求，无法在消费电子领域中得到应用；

片内、片外集成式在水平面采用集成式，竖直方向的加速度计需要一个栓锁装置与水平面相连，同混合集成式加速度计一样同样需要校准，无法量产；

单片集成式应用MEMS体硅加工工艺或表面微机械加工工艺，将三个轴向做在同一块衬底上，一般采用单质量块或多质量块结构，相比前两种具有体积小，无需人工校准，易于批量化生产，可重复度高等特点。

然而，采用单一质量块，即X、Y、Z方向共用一个质量块，如基于off-set结构的加速度计，这种结构制备工艺简单，但是各个方向加速度检测会有严重的干扰，而且Z方向无法实现差分检测，检测准确性不高。采用两个质量块，通常是平面X、Y方向各用一个质量块，竖直Z轴采用扭杆型差分梳齿式结构，如跷跷板式加速度计，同样使得Z方向受到到X、Y方向检测的信号干扰，影响检测的准确性；采用三质量以上的，通常都是采用嵌套结构，制备复杂，相互之间同样存在信号干扰问题。

发明内容

本发明提供了一种单片集成的三质量差分式电容加速度计的制备方法，此三轴加速度计三轴有各自的质量块，且将X、Y、Z三轴加速度计集成在单个基片，X、Y轴加速度计分列在Z轴加速度计两边，各个轴向采用平板差分式电容。

本发明的技术方案是:包括以下步骤：

1）、在玻璃衬底上开槽；

2）、沉积金属并刻蚀图形；

3）、刻蚀部分SOI硅片的器件层；

4）、进一步刻蚀器件层；

5）、将SOI硅片和玻璃衬底连接在一起；

6）、减薄SOI硅片操作层；

7）、在SOI硅片的操作层上沉积金属，然后刻蚀出图形；

8）、掩膜刻蚀SOI硅片操作层；

9）、刻蚀去掉SOI硅片部分区域埋氧层；

10）、制得三轴加速度计。

在本发明提供的方法步骤1）中，在掩膜的作用下湿法刻蚀的方法开槽，用于水平轴向加速度计。

在本发明提供的方法步骤2）中，在玻璃衬底上沉积的金属作为水平和垂直的加速度计的金属接触；