[发明专利]一种十字变形梁结构的高g值加速度计芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种十字变形梁结构的高g值加速度计芯片，包括硅基底(1)，其特征在于：硅基底(1)下方设有玻璃衬底(2)，硅基底(1)上面中心设有十字变形梁(4)，十字变形梁(4)和硅基底(1)之间设有梁释放孔(3)，十字变形梁(4)的四条固支端宽度小于其中间部分宽度，十字变形梁(4)的两条相对固支端上分别设置有两条压敏电阻(5)，四条压敏电阻(5)的两端布置有重掺杂的欧姆接触区(6)，欧姆接触区(6)通过金属引线(7)和金属焊盘(8)连接；

所述的十字变形梁(4)的一条固支端设有第一压敏电阻(5-1)和第二压敏电阻(5-2)，另一条固支端设有第三压敏电阻(5-3)、第四压敏电阻(5-4)，第一压敏电阻(5-1)和第四压敏电阻(5-4)布置方向沿着[011]晶向，第二压敏电阻(5-2)和第三压敏电阻(5-3)布置方向沿着晶向，第一压敏电阻(5-1)、第二压敏电阻(5-2)、第三压敏电阻(5-3)和第四压敏电阻(5-4)连接构成惠斯通电桥，从而输出信号。

2.根据权利要求1所述的一种十字变形梁结构的高g值加速度计芯片，其特征在于：通过改变十字变形梁(4)的宽度和厚度能够协调改善加速度计芯片的固有频率、刚度和灵敏度。

3.根据权利要求1所述的一种十字变形梁结构的高g值加速度计芯片，其特征在于：所述的硅基底(1)采用双抛氧化硅片。

4.根据权利要求1所述的一种十字变形梁结构的高g值加速度计芯片，其特征在于：所述的玻璃衬底(2)采用Pyrex7740玻璃。

5.根据权利要求1所述的一种十字变形梁结构的高g值加速度计芯片，其特征在于：所述的十字变形梁(4)的固支端宽度为400μm，中间部分宽度为600μm，长度为1000μm，厚度为100μm。

6.一种十字变形梁结构的高g值加速度计芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)使用氧等离子体去胶机清洗硅片表面，硅片表面为n型(100)晶面；

2)利用p-压阻条板光刻显影压敏电阻图形，湿法腐蚀二氧化硅，获得压敏电阻区域裸露的单晶硅，进行硼离子轻掺杂的离子注入；

3)利用p+重掺杂板光刻显影重掺杂区域图形，湿法腐蚀二氧化硅，获得重掺杂区域裸露的单晶硅，进行硼离子重掺杂的离子注入，然后退火实现注入硼离子的电激活；

4)采用PECVD技术在硅片的正面沉积一层二氧化硅，在硅片的背面先沉积一层二氧化硅，再沉积一层氮化硅；

5)利用背腔腐蚀板光刻显影硅片背面，获得背腔腐蚀的图案，ICP干法刻蚀背腔的氮化硅和二氧化硅，然后保护正面对背腔进行湿法腐蚀；

6)采用ICP干法刻蚀背面的氮化硅，然后湿法腐蚀背面的二氧化硅，用氢氟酸清洗硅片背面，然后采用阳极键合工艺使硅片背面和玻璃衬底键合在一起；

7)利用引线孔板光刻显影正面的引线孔图形，然后湿法腐蚀引线孔上层二氧化硅；

8)利用金属引线板光刻显影正面的引线图案，采用磁控溅射技术在硅片正面溅射金属，剥离得到金属引线和金属焊盘，金属化处理降低欧姆接触区和金属引线的接触电阻；

9)采用磁控溅射技术在硅片正面溅射一层铝层，利用刻蚀穿通板光刻显影得到刻蚀穿通图形，湿法腐蚀刻蚀穿通区域上层的铝层，然后ICP干法刻蚀硅片正面，穿通释放得到十字变形梁。

7.根据权利要求6所述的一种十字变形梁结构的高g值加速度计芯片的制备方法，其特征在于：所述的步骤2)中离子注入浓度为3×10¹⁴cm^-2,四条压敏电阻的方向两条沿着[011]晶向，两条沿着晶向。

8.根据权利要求6所述的一种十字变形梁结构的高g值加速度计芯片的制备方法，其特征在于：所述的步骤3)中离子注入浓度为1×10¹⁵cm^-2，退火工艺采用快速热退火工艺，温度为950℃，时间为120秒。