[发明专利]电容式加速度传感器的传感部件、制作方法及其应用

摘要

本发明提供一种电容式加速度传感器的传感部件、制作方法及其应用，本发明采用单晶硅纳米线支撑的质量块作为传感部件核心部分，在（111）单晶硅衬底上刻蚀出微米量级的支撑梁，并利用（111）硅片内的晶向分布特点，采用单晶硅各向异性腐蚀和自限制氧化技术将支撑梁细化成具有高成品率和高质量的单晶硅纳米线，使得单晶硅纳米线在传感方向上具有比现有技术中数微米厚度的悬臂梁小得多的刚度，则本发明与传统结构相比，在同样的器件尺寸下能够达到更高的灵敏度，或者在同样的灵敏度下能够实现更小的器件尺寸，在提高该类传感器性能、集成度方面具有应用前景；同时，本发明工艺简单高效，可与体硅加工工艺相兼容，易于实现本发明的大规模制作。

主权项

一种电容式加速度传感器的传感部件的制作方法，其特征在于，所述传感部件的制作方法至少包括以下步骤：1）提供一（111）型硅材料衬底，在所述衬底上表面干法刻蚀多个凹槽，以在所述衬底顶部形成一质量块以及多个连接于所述质量块的支撑梁；2）在步骤1）获得的结构上表面自下而上依次形成抗氧化掩膜和光刻胶；3）利用掩膜版光刻各该支撑梁对应的光刻胶，通过掩膜版的掩膜窗口以使每一支撑梁对应两个预制备的腐蚀窗口，去除所述预制备的腐蚀窗口对应的光刻胶及位于其下的抗氧化掩膜直至暴露所述衬底；4）干法刻蚀步骤3）中被暴露的所述衬底的上表面直至一预设深度以形成所述腐蚀窗口；5）去除光刻胶，通过所述腐蚀窗口对所述衬底进行各向异性湿法腐蚀，以形成上下表面在平面内投影均为六边形的腐蚀槽，同一支撑梁对应的两相邻的腐蚀槽的侧壁间形成单晶硅薄壁；6）采用自限制氧化工艺对步骤5）获得的结构进行热氧化，使所述单晶硅薄壁及未覆盖抗氧化掩膜的衬底逐渐氧化形成氧化层，并于所述单晶硅薄壁顶部中央区域形成沿单晶硅薄壁长度方向延伸的单晶硅纳米线；而后去除所述抗氧化掩膜；7）对所述氧化层对应的衬底从下表面进行干法刻蚀直至暴露所述氧化层，以将连接于单晶硅纳米线两端的衬底分割为锚点和质量块，其中，步骤6）中形成的氧化层作为阻挡层，以保护所述单晶硅纳米线；8）去除所述氧化层，使单晶硅纳米线及质量块悬空，以形成包含所述的锚点、单晶硅纳米线及质量块的电容式加速度传感器传感部件，其中，所述单晶硅纳米线的一端连接并支撑所述质量块，所述单晶硅纳米线的另一端连接于所述锚点。