[发明专利]一种微机械万向开关的制造方法

摘要

本发明公开一种微机械万向开关的制造方法，微机械万向开关包括：器件层、衬底和封帽，器件层和衬底在SOI圆片上加工而成，SOI圆片自上而下分别包括厚硅层、二氧化硅绝缘层和薄硅层；制造方法包括：在厚硅层的上表面通过电镀工艺制作一层金属，作为动电极；在厚硅层中通过深硅刻蚀工艺制作所述质量块和螺旋形弹簧梁；在薄硅层中通过深硅刻蚀工艺刻蚀多个释放孔，并将形成的镂空结构作为衬底；对二氧化硅绝缘层通过氢氟酸刻蚀工艺加工，释放质量块和螺旋形弹簧梁，使其形成可动结构；在封帽层上表面加工出不同高的固定电极；将加工好的SOI圆片与封帽层对准进行热压键合封装。本发明制造方法得到的微机械开关在轴向0～90度范围内实现万向触发。

主权项

1.一种微机械万向开关的制造方法，其特征在于，所述微机械万向开关包括：器件层、衬底和封帽，所述器件层上下分别为衬底和封帽，构成三明治结构；所述器件层包括：质量块、螺旋形弹簧梁和框架，质量块通过螺旋形弹簧梁支撑在框架上，质量块的上表面镀有金属作为动电极；所述封帽包括：径向电极、轴向电极及弧形电极；径向电极分布在质量块的四周，所述轴向电极位于质量块的下方，所述弧形电极位于径向电极和轴向电极的弧形连接方向；当质量块受到外界径向加速度时，动电极与径向电极接触，开关闭合；当质量块受到外界轴向加速度时，动电极与轴向电极接触，开关闭合；当质量块受外界加速度方向与轴向和径向各成一定夹角时，动电极与弧形电极接触，开关闭合；所述衬底包括多孔镂空结构，分布在质量块和螺旋形弹簧梁的上方，所述器件层和衬底在SOI圆片上加工而成，所述SOI圆片自上而下分别包括厚硅层、二氧化硅绝缘层和薄硅层；所述微机械万向开关的制造方法包括以下步骤：/n在所述厚硅层的上表面通过电镀工艺制作一层金属，作为所述动电极；/n在所述厚硅层中通过深硅刻蚀工艺制作所述质量块和螺旋形弹簧梁；/n在所述薄硅层中通过深硅刻蚀工艺刻蚀多个释放孔，并将形成的镂空结构作为所述衬底；/n对所述二氧化硅绝缘层通过氢氟酸刻蚀工艺加工，释放所述质量块和螺旋形弹簧梁，使质量块和螺旋形弹簧梁形成可动结构；/n在封帽层上表面通过剥离工艺制作固定电极的种子层，所述固定电极包括径向电极、轴向电极及弧形电极；/n使用台阶电镀工艺加工出不同高度但材料相同的固定电极；/n将加工好的SOI圆片与封帽层对准进行热压键合封装，最终制成所述微机械万向开关；/n所述的微机械万向开关在受到加速度冲击时，由螺旋形弹簧梁支撑的质量块会相对于框架产生与加速度方向相反的位移；/n当质量块位移趋向于衬底并与镂空结构发生碰撞时，镂空结构具有较小的刚度从而发生形变，冲击产生的动能转化为弹性势能，从而保护质量块和螺旋形弹簧梁在大冲击下不发生损坏；/n所述固定电极通过以下方法制造：/n确定径向电极的种子层图形和轴向电极的种子层图形，所述径向电极的种子层图形与轴向电极的种子层图形未导通；/n电镀工艺先从径向电极的种子层图形开始，在镀层厚度逐渐增大的同时，向轴向电极的种子层图形方向侧向电镀产生一个弧形镀层结构；/n随着电镀继续，镀层厚度不断增大导致弧形镀层结构与轴向电极的种子层图形连接；/n轴向电极的种子层图形与径向电极的种子层图形形成电镀回路开始电镀，因为电镀开始的时间不同，最终在径向电极的种子层图形和轴向电极的种子层图形上形成的电镀镀层结构的高度不同，且两者之间存在弧形镀层结构；所述径向电极种子层图形上的电镀镀层结构作为径向电极，所述轴向电极种子层图形上的电镀镀层结构作为轴向电极，所述弧形镀层结构作为弧形电极。/n