[发明专利]基于碳化硅材料的压阻式加速度传感器的制造方法

说明书

本公开提供了一种基于碳化硅材料的压阻式加速度传感器，基于压阻效应，采用双悬臂梁设计，将电阻随应力变化的电阻条及线路布置位置设计，形成惠通斯电桥。敏感元件基材为碳化硅，电阻为通过掺杂的碳化硅材料，表面走线材料为金。且提出整个器件的封装设计，包括用作限位的玻璃上盖和底部硅基管壳，及陶瓷管壳封装。采用硅加工工艺，得到的硅基内部管壳衬底，可提供精准的振动裕度与保护限位。通过金丝球焊工艺，将传感器芯片的四个pad的输入与输出信号引到金属管壳的侧边四个金属管脚上，采用50微米金线信号传输，保证信号传输的稳定性与芯片的高温安全性。本公开还提供了一种基于碳化硅材料的压阻式加速度传感器的制造方法。

技术领域

本公开涉及电子元件技术领域，具体而言，涉及一种基于碳化硅材料的压阻式加速度传感器及其制造方法。

背景技术

到目前为止，MEMS加速度传感器已经在市场中占据相当大的比例，并被广泛运用。例如国内青岛智腾公司自主研发制造的MEMS加速度传感器，其通过刻蚀、封装等MEMS工艺流程完成产品制造，实现偏值稳定性 0.24～6，工作温度-40℃～125℃，量程±2～±50g，并已成功用于航空航天飞行器。同时利用高温性能优良得掺杂碳化硅材料作为敏感元件衬底，便能实现高温状态下工作性能较好得传感器敏感元件。

目前可以被用于MEMS工艺加工的材料绝大多数在高温环境中会发生性质变化，甚至失效破坏，从而限制了MEMS器件的工作可耐受环境温度。传感器对于其敏感元件的工作性能要求极高，故在高温环境中进行加速度检测一直是传感器领域极具挑战性的难题，再者，在MEMS加工工艺流程中，对于碳化硅材料的加工处理极其制造方法，也是限制碳化硅衬底的元器件发展的主要问题。

发明内容

为了解决现有技术中的技术问题，本公开实施例提供了一种基于实时数据和STEP-NC数据推测数控加工状态的方法和装置，该方法提出一种可以在高温环境中工作的MEMS加速度传感器而完成的，目的在于解决碳化硅材料加工难点，提供一种可在高温下正常工作的传感器敏感元件。

第一方面，本公开实施例提供了一种基于碳化硅材料的压阻式加速度传感器，所述压阻式加速度传感器包括：敏感元件基材、电阻以及表面走线材料；所述敏感元件基材为碳化硅，所述电阻为通过预设阈值程度掺杂的碳化硅材料构成的元器件，所述表面走线材料为金。

在其中一个实施例中，所述压阻式加速度传感器还包括：玻璃上盖、底部硅基衬底以及陶瓷管壳。

在其中一个实施例中，所述压阻式加速度传感器还包括：硅基内部管壳衬底，所述硅基内部管壳衬底被配置用于提供预设精度的振动裕度与保护限位。

在其中一个实施例中，所述压阻式加速度传感器基于压阻效应，采用双悬臂梁设计完成。

第二方面，本公开实施例提供了一种基于碳化硅材料的压阻式加速度传感器的制造方法，包括以下步骤：通过正面干法刻蚀机对SiC晶片外延层进行电阻光刻刻蚀，并形成电阻图形；使用SiO₂保护隔离件，并在预设位置刻蚀窗口完成介质孔光刻操作；将元器件镂空部分的通过正面深槽光刻方式正面刻蚀预设深度，并通过预设深度控制电阻条所在的悬臂梁位置厚度；在所述电阻条SiO₂窗口位置通过lift-off工艺形成欧姆接触；通过金属布线光刻方法将元器件做成pad，并与所述欧姆接触形成金属互联；对所述金属互联部分依次通过清洗操作、正面匀胶操作、正面键合操作完成背面减薄；再对经过处理的所述金属互联部分依次通过溅射操作、光刻操作、显影操作、坚膜操作、打底膜操作、腐蚀金属操作、刻蚀操作完成背孔光刻操作。

在其中一个实施例中，还包括：制备碳化硅的掩膜版；所述制备碳化硅的掩膜版包括：对碳化硅进行加工，并对多块掩膜版进行套刻操作。

在其中一个实施例中，还包括：对所述金属互联部分依次通过清洗操作、正面匀胶操作、正面键合操作完成背面减薄的次数为两次。