Mems加速度傳感器的隔離矽牆的製作方法
2023-05-24 13:26:26 1
Mems加速度傳感器的隔離矽牆的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種MEMS加速度傳感器的隔離矽牆，其中MEMS單軸加速度傳感器的隔離矽牆位於該MEMS單軸加速度傳感器的矽蓋帽與矽基板鍵合形成的腔體的內部且形成於矽基板上，該隔離矽牆的形狀為一矩形框，該隔離矽牆的牆體垂直於該矽基板，該隔離矽牆的內側套設有該MEMS單軸加速度傳感器的檢測質量塊，該檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離為2微米至3微米，該牆體在平行於該矽基板所在平面的方向上的寬度為9微米至13微米，該牆體高於該矽基板2微米至3微米。本實用新型彌補了在加工加速度傳感器的過程中可動敏感結構容易被其它工序使用的腐蝕液腐蝕和受外力擠壓而變形的不足，起到了保護作用。
【專利說明】MEMS加速度傳感器的隔離矽牆
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種MEMS加速度傳感器的隔離矽牆，尤其涉及一種MEMS(Micro-Electro-Mechanical System,微機電系統)單軸加速度傳感器、MEMS雙軸加速度傳感器及MEMS三軸加速度傳感器。
【背景技術】
[0002]微機械加速度傳感器是以微機械加工工藝和集成電路工藝為基礎，在半導體圓片矽材料上加工生產的微機電器件。在微機械加速度傳感器的加工過程中，能夠實現高的良品率是廠家實現產品量產的所追求的重要目標。由於可動敏感結構是微機械加速度傳感器的關鍵結構，所以在微機械加速度傳感器的加工過程中對可動敏感結構的保護顯得尤為重要。
[0003]現有的MEMS單軸梳齒式電容加速度傳感器如圖1和圖2所示，包括一矽蓋帽11、一矽基板12、一檢測質量塊13、兩組可動梳齒14 (即為可動敏感結構)、兩組固定梳齒15和四個摺疊梁16。該矽蓋帽11與該矽基板12鍵合以形成一腔體，該檢測質量塊13、該兩組可動梳齒14、該兩組固定梳齒15和該四個摺疊梁16均設置於該腔體的內部。該檢測質量塊13的兩個相對側分別連接有一組可動梳齒14，每一根可動梳齒14的兩側分別設置有一根固定梳齒15，位於最外側的四根固定梳齒的外側還分別設有一個摺疊梁16。
[0004]在加工該MEMS單軸梳齒式電容加速度傳感器的過程中，很容易出現以下問題:
[0005]I)在製作外部鍵環刻蝕和引線焊盤刻蝕過程中的腐蝕物質對可動梳齒14產生損毀。
[0006]2)在MEMS單軸梳齒式電容加速度傳感器受到外部力作用時，可動梳齒14受到擠壓而產生變形。
實用新型內容
[0007]本實用新型解決的技術問題是為了克服現有技術中在加工加速度傳感器的過程中可動敏感結構容易被其它加工工序中的腐蝕液腐蝕和受外力擠壓而變形的缺陷，提供一種隔離矽牆及MEMS單軸、MEMS雙軸及MEMS三軸加速度傳感器。
[0008]本實用新型是通過下述技術方案解決上述技術問題的:
[0009]一種MEMS單軸加速度傳感器的隔離矽牆，其特點是，該隔離矽牆位於該MEMS單軸加速度傳感器的矽蓋帽與矽基板鍵合形成的腔體的內部且形成於該MEMS單軸加速度傳感器的矽基板上，該隔離矽牆的形狀為一矩形框，該隔離矽牆的牆體垂直於該矽基板，該隔離矽牆的內側套設有該MEMS單軸加速度傳感器的檢測質量塊，該檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離為2微米至3微米，該牆體在平行於該矽基板所在平面的方向上的寬度為9微米至13微米，該牆體高於該矽基板2微米至3微米。本技術方案的隔離矽牆防止在加工過程中可動敏感結構被其他工序腐蝕液腐蝕、避免外界溼度、受到擠壓等各種因素的不利影響，同時對於加工完成後MEMS單軸加速度傳感器，隔離矽牆也能對腔體內的結構起到一定的保護作用。
[0010]較佳的，該檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離均相等。由於該隔離矽牆是通過在矽基板上實施掩膜光刻腐蝕得到的，涉及到很多工藝，所以保證距離相等能夠形成對稱效果，在達到保護作用所需的情況下，起到減小MEMS單軸加速度傳感器的整體尺寸的效果。
[0011]較佳的，該檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離均等於2微米且該牆體在平行於該矽基板所在平面的方向上的寬度等於11微米，和/或，該檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離均等於2微米且該牆體高於該矽基板2微米。
[0012]一種MEMS單軸加速度傳感器，其特點是，該MEMS單軸加速度傳感器包括上述各優選條件任意組合的隔離矽牆、上述矽蓋帽、上述矽基板和上述檢測質量塊。
[0013]一種MEMS三軸加速度傳感器，其特點是，包括三個上述MEMS單軸加速度傳感器。
[0014]一種MEMS雙軸加速度傳感器的隔離矽牆，其特點是，該隔離矽牆位於該MEMS雙軸加速度傳感器的矽蓋帽與矽基板鍵合形成的腔體的內部且形成於該MEMS雙軸加速度傳感器的矽基板上，該隔離矽牆的牆體垂直於該矽基板，該隔離矽牆包括一第一矩形框和一第二矩形框，該第一矩形框和該第二矩形框共用一條邊框，該第一矩形框的內側套設有該MEMS雙軸加速度傳感器的第一檢測質量塊，該第二矩形框的內側套設有該MEMS雙軸加速度傳感器的第二檢測質量塊，該第一檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離為2微米至3微米，該第二檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離為2微米至3微米，該牆體在平行於該矽基板所在平面的方向上的寬度為9微米至13微米，該牆體高於該娃基板2微米至3微米。
[0015]較佳的，該第一檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離均相等，和/或，該第二檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離均相等。
[0016]較佳的，該第一檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離均等於2微米，和/或，該第二檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離均等於2微米。
[0017]較佳的，該牆體在平行於該矽基板所在平面的方向上的寬度等於11微米，和/或，該牆體聞於該娃基板2微米。
[0018]一種MEMS雙軸加速度傳感器，其特點是，包括上述各優選條件任意組合的隔離矽牆、上述矽蓋帽、上述矽基板、上述第一檢測質量塊和上述第二檢測質量塊。
[0019]在符合本領域常識的基礎上，上述各優選條件，可任意組合，即得本實用新型各較佳實例。
[0020]本實用新型的積極進步效果在於:本實用新型的隔離矽牆對可動敏感結構起到了保護作用，能夠避免在加工加速度傳感器的過程中可動敏感結構被腐蝕和受外力擠壓而變形。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為現有的MEMS單軸梳齒式電容加速度傳感器的結構示意圖。
[0022]圖2為現有的MEMS單軸梳齒式電容加速度傳感器的剖面示意圖。
[0023]圖3為本實用新型的實施例的MEMS單軸梳齒式電容加速度傳感器的結構示意圖。
[0024]圖4為本實用新型的實施例的MEMS單軸梳齒式電容加速度傳感器的剖面示意圖。
[0025]圖5為本實用新型的實施例的MEMS雙軸加速度傳感器的隔離矽牆的結構示意圖。
[0026]圖6為本實用新型的實施例的MEMS雙軸加速度傳感器的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面通過實施例的方式進一步說明本實用新型，但並不因此將本實用新型限制在所述的實施例範圍之中。
[0028]實施例
[0029]本實施例是在【背景技術】中的MEMS單軸梳齒式電容加速度傳感器做出的改進，故本實施例中只對改進部分做詳細的說明，與【背景技術】相同的結構將不再贅述。其中，檢測質量塊13、兩組可動梳齒14、兩組固定梳齒15和四個摺疊梁16按照【背景技術】的記載組合在一起後的形狀為一個442微米X 442微米的正方形，該檢測質量塊13的側面到最接近的矽蓋帽11的側面的距離均等於24微米(即圖2中示出的側面131到側面111的距離等於側面132到側面112的距離，等於側面133到側面113的距離，等於側面134到側面114的距離，等於24微米)。
[0030]本實施例的MEMS單軸梳齒式電容加速度傳感器，參見圖3和圖4，還包括一隔離矽牆21,該隔離娃牆21位於該腔體的內部且形成於該娃基板12上,該隔離娃牆21的形狀為一矩形框，該隔離矽牆21的牆體垂直於該矽基板12，該隔離矽牆21的內側套設有該檢測質量塊13，該檢測質量塊13的每個側面到該隔離矽牆21的最接近的牆面的距離均相等且等於2微米(即圖3中示出的檢測質量塊13的側面131到隔離矽牆21的牆面211的距離等於側面132到牆面212的距離，等於側面133到牆面213的距離，等於側面134到牆面214的距離，等於2微米)，該牆體在平行於該矽基板所在平面的方向上的寬度為11微米(即圖3和圖4中示出的牆面211到牆面211』的距離等於牆面212到牆面212』的距離，等於牆面213到牆面213』的距離，等於牆面214到牆面214』的距離，等於11微米)，該牆體高於該矽基板2微米(即圖4中示出的牆面215到矽基板12的距離等於2微米)。
[0031]該MEMS單軸梳齒式電容加速度傳感器採用圓片級封裝。該隔離矽牆21能夠很好地阻擋外部刻蝕所使用的腐蝕液體流入，避免可動梳齒14等被腐蝕而損壞。雖然本實施例所描述的是MEMS單軸梳齒式電容加速度傳感器，但是本實用新型的隔離矽牆設計並不局限於梳齒式電容加速度傳感器。
[0032]本實施例的MEMS雙軸加速度傳感器，參見圖5和圖6，包括一第一檢測質量塊31、一第二檢測質量塊32、一娃蓋帽33和一娃基板(圖中未不出),該娃蓋帽33與娃基板鍵合形成一腔體，該第一檢測質量塊31和該第二檢測質量塊32的檢測軸相互垂直。
[0033]該MEMS雙軸加速度傳感器還包括一隔離矽牆，該隔離矽牆位於該腔體的內部且形成於該矽基板上，該隔離矽牆的牆體垂直於該矽基板，該隔離矽牆包括一第一矩形框34和一第二矩形框35,該第一矩形框34和該第二矩形框35共用一條邊框36,該第一矩形框34的內側套設有該第一檢測質量塊31，該第二矩形框的內側套設有該第二檢測質量塊32，該第一檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離為2微米(即圖6中示出的第一矩形框34的牆面341到第一檢測質量塊31的側面311的距離等於牆面342到側面312的距離，等於牆面361到側面313的距離，等於牆面344到側面314的距離，等於2微米)，該第二檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離為2微米(即圖6中示出的第二矩形框35的牆面351到第二檢測質量塊32的側面321的距離等於牆面352到側面322的距離，等於牆面362到側面323的距離，等於牆面354到側面324的距離，等於2微米)，該牆體在平行於該矽基板所在平面的方向上的寬度為11微米，該牆體高於該矽基板2微米。
[0034]雖然本實施例中的MEMS雙軸加速度傳感器的隔離矽牆由第一矩形框34和第二矩形框35組成的，但並不表示MEMS雙軸加速度傳感器的隔離矽牆是分成兩部分分別加工再組合而成的，在實際加工過程中應該是在同一塊矽基板上刻蝕出符合上述要求的隔離矽
m ο
[0035]本實施例的MEMS三軸加速度傳感器，包括三個該MEMS單軸梳齒式電容加速度傳感器，每個MEMS單軸梳齒式電容加速度傳感器分別檢測不同方向。
[0036]雖然以上描述了本實用新型的【具體實施方式】，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本實用新型的保護範圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本實用新型的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種MEMS單軸加速度傳感器的隔離矽牆，其特徵在於，該隔離矽牆位於該MEMS單軸加速度傳感器的矽蓋帽與矽基板鍵合形成的腔體的內部且形成於該MEMS單軸加速度傳感器的矽基板上，該隔離矽牆的形狀為一矩形框，該隔離矽牆的牆體垂直於該矽基板，該隔離矽牆的內側套設有該MEMS單軸加速度傳感器的檢測質量塊，該檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離為2微米至3微米，該牆體在平行於該矽基板所在平面的方向上的寬度為9微米至13微米，該牆體高於該矽基板2微米至3微米。
2.如權利要求1所述的隔離矽牆，其特徵在於，該檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離均相等。
3.如權利要求2所述的隔離矽牆，其特徵在於，該檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離均等於2微米且該牆體在平行於該矽基板所在平面的方向上的寬度等於11微米，和/或，該檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離均等於2微米且該牆體聞於該娃基板2微米。
4.一種MEMS單軸加速度傳感器，其特徵在於，該MEMS單軸加速度傳感器包括如權利要求1-3中任意一項所述的隔離矽牆、權利要求1中所述的矽蓋帽、矽基板和檢測質量塊。
5.一種MEMS三軸加速度傳感器，其特徵在於，包括三個如權利要求4所述的MEMS單軸加速度傳感器。
6.一種MEMS雙軸加速度傳感器的隔離矽牆，其特徵在於，該隔離矽牆位於該MEMS雙軸加速度傳感器的矽蓋帽與矽基板鍵合形成的腔體的內部且形成於該MEMS雙軸加速度傳感器的矽基板上，該隔離矽牆的牆體垂直於該矽基板，該隔離矽牆包括一第一矩形框和一第二矩形框，該第一矩形框和該第二矩形框共用一條邊框，該第一矩形框的內側套設有該MEMS雙軸加速度傳感器的第一檢測質量塊，該第二矩形框的內側套設有該MEMS雙軸加速度傳感器的第二檢測質量塊，該第一檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離為2微米至3微米，該第二檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離為2微米至3微米，該牆體在平行於該矽基板所在平面的方向上的寬度為9微米至13微米，該牆體高於該娃基板2微米至3微米。
7.如權利要求6所述的隔離矽牆，其特徵在於，該第一檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離均相等，和/或，該第二檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離均相等。
8.如權利要求7所述的隔離矽牆，其特徵在於，該第一檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離均等於2微米，和/或，該第二檢測質量塊的每個側面到該隔離矽牆的最接近的牆面的距離均等於2微米。
9.如權利要求6-8中任意一項所述的隔離矽牆，其特徵在於，該牆體在平行於該矽基板所在平面的方向上的寬度等於11微米，和/或，該牆體高於該矽基板2微米。
10.一種MEMS雙軸加速度傳感器，其特徵在於，包括如權利要求6-9中任意一項所述的隔離矽牆、權利要求6所述的矽蓋帽、矽基板、第一檢測質量塊和第二檢測質量塊。
【文檔編號】G01P15/125GK204008695SQ201420384106
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年7月11日 優先權日:2014年7月11日
【發明者】戴忠偉 申請人:廣芯電子技術(上海)有限公司