[发明专利](111)单硅片集成的三轴微机械加速度传感器及制作方法

摘要

本发明提供一种（111）单硅片集成的三轴微机械加速度传感器及制作方法。三轴加速度传感器采用单硅片单面体硅微机械工艺，通过在（111）单硅片的同一个面上一次成型制作而成。其中X轴和Y轴方向的加速度传感单元采用双悬臂梁结构，Z轴方向的加速度传感单元采用单悬臂梁结构，通过在单硅片基体内部选择性腐蚀来实现不同尺寸悬臂梁敏感结构的一次释放成型。Z轴方向的加速度传感单元敏感方向上的压膜阻尼和过载保护由埋在单晶硅衬底内部的可动间隙来调节，解决了传统多轴传感器多芯片键合所带来的残余应力、抗冲击强度差和制作成本高等问题。具有尺寸小、成本低、工艺兼容性强、适于高g值加速度测量等优点，具有广阔的应用前景。

主权项

一种(111)单硅片集成的三轴微机械加速度传感器，其特征在于，所述(111)单硅片集成的三轴微机械加速度传感器包括：(111)单硅片和均集成于所述(111)单硅片上的X轴、Y轴和Z轴方向的三个相互独立的加速度传感单元，所述X轴、Y轴和Z轴方向的加速度传感单元集成于所述(111)单硅片的同一表面上；其中，所述X轴方向的加速度传感单元和所述Y轴方向的加速度传感单元的结构相同，均包括第一悬臂梁、位于所述第一悬臂梁上的第一压力敏感电阻和位于所述第一悬臂梁两侧的第一可动间隙；所述X轴方向的加速度传感单元和所述Y轴方向的加速度传感单元的彼此相互垂直分布，且其敏感方向在所述(111)单硅片的平面方向；所述X轴方向的加速度传感单元和所述Y轴方向的加速度传感单元内的所述第一压力敏感电阻分别相互连接成检测电路；所述Z轴方向的加速度传感单元包括第二悬臂梁、位于所述第二悬臂梁上的第二压力敏感电阻、位于所述(111)单硅片表面的参考电阻和位于所述第二悬臂梁下表面与所述(111)单硅片之间的第二可动间隙；所述Z轴方向的加速度传感单元的敏感方向为所述(111)单硅片的垂直方向；所述第二压力敏感电阻与所述参考电阻相互连接成检测电路。