【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體芯片制造，具體涉及一種硅基mems三軸加速度傳感器及制作方法。
技術介紹
1、mems加速度計是一種利用微納技術制造的微型加速度傳感器，能夠測量物體在敏感方向的加速度，并將其轉化為電信號輸出。mems加速度計可分為電容式、壓阻式和諧振式，mems電容式加速度計按照檢測方式可分為梳齒電容式和平板電容式，一般平板電容式多用于測量z軸的扭擺式結構，mems電容式加速度計檢測原理主要基于電容效應。其核心部分包括一個可移動感應質量塊和兩個對稱的固定電極，他們之間保持微小的間距，當感應質量塊受到力的作用而產生位移，這個位移量會改變質量塊與固定電極之間的距離，進而引起電容值的變化，可以準確的推導物體的加速度。
2、現有的三軸加速度計一般由三個軸向的加速度計組成，每個軸向的加速度計結構獨立，質量塊上分別分布錨點，錨點會給器件帶來較大的應力，此外在進行工藝加工時，三個軸向的器件排布走線進行電學連接也比較復雜。一般來講，三只加速度計會采用并列排布的方式，使得芯片面積較大。z軸加速度計大多通過扭擺式實現，扭擺式加速度計一般通過直接測量電容的變化來反應加速度，靈敏度較低。
技術實現思路
1、為解決以上現有技術存在的問題，本專利技術提出了一種硅基mems三軸加速度傳感器，該器件包括：第一敏感單元、第二敏感單元、第三敏感單元、器件層、錨點、下蓋板以及上蓋板；第一敏感單元、第二敏感單元、第三敏感單元均設置在器件層，第二軸敏感單元和第三軸敏感單元鑲嵌入第一敏感單元，且三個敏感單元共
2、一種硅基mems三軸加速度傳感器制作方法，該方法包括：
3、步驟1、獲取玻璃圓片，將玻璃圓片腐蝕出錨點結構和空腔；
4、步驟2、將硅片與玻璃圓片進行陽極鍵合；
5、步驟3、在硅片上進行drie，刻蝕出器件層敏感結構；
6、步驟4、在器件層錨點沉積金屬；
7、步驟5、取另一張玻璃圓片，進行空腔腐蝕；
8、步驟6、在玻璃圓片表面進行金屬沉積；
9、步驟7、在玻璃圓片上腐蝕出通孔；
10、步驟8、將玻璃圓片與敏感結構進行陽極鍵合，得到加速度傳感器。
11、本專利技術的有益效果：
12、(1)本專利技術采用三個傳感單元共用一個錨點，有效減小器件的應力；
13、(2)本專利技術直接通過器件層導電，在錨點區域設置pad點進行外部電學連接，有效減小電學走線復雜程度；
14、(3)本專利技術三個敏感單元均采用差分的方式進行加速度測量，可以有效減小測量誤差，保持較好的線性度和靈敏度。
15、(4)本專利技術在第二敏感單元和第三敏感單元鑲嵌在第一敏感單元中，有效縮減空間，減小芯片面積。
16、(5)本專利技術在通過陽極鍵合的方式實現工藝加工，加工工藝難度較低，由于溫度低于300℃時，硅圓片與pyrex7740的熱膨脹系數基本一致，因此該方式可以有效減小由于材料帶來的應力問題。
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1.一種硅基MEMS三軸加速度傳感器，其特征在于，包括：第一敏感單元、第二敏感單元、第三敏感單元、器件層、錨點、下蓋板以及上蓋板；第一敏感單元、第二敏感單元、第三敏感單元均設置在器件層，第二軸敏感單元和第三軸敏感單元鑲嵌入第一敏感單元，且三個敏感單元共用同一個錨點；所述第一敏感單元用于檢測Z軸加速度，所述第二敏感單元用于檢測X軸加速度，所述第三敏感單元用于檢測Y軸加速度；采用上蓋板和下蓋板將對器件層進行封裝。
2.根據權利要求1所述的一種硅基MEMS三軸加速度傳感器，其特征在于，第一敏感單元采用扭擺式加速度計，包括：第一軸質量框、第一軸扭擺梁以及第一軸檢測電極；當第一敏感單元受到Z方向的加速度時，第一軸扭擺梁帶動質量框進行扭擺，此時第一軸質量框與上方檢測電容的間隙發生變化，電容值隨加速度發生改變，檢測到Z軸的加速度。
3.根據權利要求1所述的一種硅基MEMS三軸加速度傳感器，其特征在于，第二敏感單元包括第二軸質量框、第二軸彈簧梁以及第二軸梳齒檢測電容；當傳感器受到X軸加速度時，第二軸彈簧梁帶動第二軸質量框向X軸發生運動，此時第二軸梳齒電容之間的間距發生變化
4.根據權利要求3所述的一種硅基MEMS三軸加速度傳感器，其特征在于，第二軸梳齒檢測電容分別由第二敏感單元檢測電極動梳齒和第二敏感單元檢測電極定梳齒組成，第二敏感單元檢測電極動梳齒和第二敏感單元檢測電極定梳齒相互對應，形成第二軸梳齒檢測電容。
5.根據權利要求4所述的一種硅基MEMS三軸加速度傳感器，其特征在于，第二敏感單元檢測電極動梳齒和第二敏感單元檢測電極定梳齒均分為上下兩部分，結構排布呈中心對稱，上下兩部分電容梳齒在受到加速度時進行差分。
6.根據權利要求1所述的一種硅基MEMS三軸加速度傳感器，其特征在于，第三敏感單元采用梳齒電容式加速度計，包括第三軸質量框、第三軸彈簧梁以及第三軸梳齒檢測電容；當傳感器受到Y軸加速度時，第三軸彈簧梁帶動第三軸質量框向Y軸發生運動，此時第三軸梳齒電容之間的間距發生變化，檢測Y軸的加速度。
7.根據權利要求6所述的一種硅基MEMS三軸加速度傳感器，其特征在于，第三軸梳齒檢測電容采用梳齒結構，且分為四部分；右側上下兩部分電容梳齒和左側上下兩部分電容輸出在受到加速度時分別進行差分。
8.一種硅基MEMS三軸加速度傳感器制作方法，該方法用于制作權利要求1所述的硅基MEMS三軸加速度傳感器，其特征在于，包括：
9.一種硅基MEMS三軸加速度傳感器制作方法，其特征在于，硅片厚度為10～30μm。
...【技術特征摘要】
1.一種硅基mems三軸加速度傳感器，其特征在于，包括：第一敏感單元、第二敏感單元、第三敏感單元、器件層、錨點、下蓋板以及上蓋板；第一敏感單元、第二敏感單元、第三敏感單元均設置在器件層，第二軸敏感單元和第三軸敏感單元鑲嵌入第一敏感單元，且三個敏感單元共用同一個錨點；所述第一敏感單元用于檢測z軸加速度，所述第二敏感單元用于檢測x軸加速度，所述第三敏感單元用于檢測y軸加速度；采用上蓋板和下蓋板將對器件層進行封裝。
2.根據權利要求1所述的一種硅基mems三軸加速度傳感器，其特征在于，第一敏感單元采用扭擺式加速度計，包括：第一軸質量框、第一軸扭擺梁以及第一軸檢測電極；當第一敏感單元受到z方向的加速度時，第一軸扭擺梁帶動質量框進行扭擺，此時第一軸質量框與上方檢測電容的間隙發生變化，電容值隨加速度發生改變，檢測到z軸的加速度。
3.根據權利要求1所述的一種硅基mems三軸加速度傳感器，其特征在于，第二敏感單元包括第二軸質量框、第二軸彈簧梁以及第二軸梳齒檢測電容；當傳感器受到x軸加速度時，第二軸彈簧梁帶動第二軸質量框向x軸發生運動，此時第二軸梳齒電容之間的間距發生變化，檢測到x軸的加速度。
4.根據權利要求3所述的一種硅基mems三軸加速度傳感器，其特征在于，第二軸梳齒檢測電...
【專利技術屬性】
技術研發人員：賈蔓谷，魏貴玲，李寶林，李尚志，蘭芬芬，張祖偉，
申請(專利權)人：中電科芯片技術集團有限公司，
類型：發明
國別省市：
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