一种用于惯性MEMS器件的敏感结构加工方法与流程

本发明涉及惯性测量领域，特别是涉及一种用于惯性mems器件的敏感结构加工方法。

背景技术：

1、惯性mems器件是一种采用mems方法加工、能够测量物体运动角速度、加速度等惯性物理量的器件或装置，具有体积小、成本低、功耗低等优点，在国防、惯性导航、工业控制等领域获得了广泛的应用。惯性mems器件主要包括mems陀螺、mems加速度计等。

2、机械热噪声是影响惯性mems器件精度的主要指标之一，为提高器件精度，需要降低机械热噪声。降低机械热噪声的方式较多，其中增大敏感结构质量是很重要的手段之一，然而实际中受限于mems器件整体尺寸，不可能无限增大敏感结构平面尺寸，而厚度尺寸又受制于刻蚀工艺的深宽比指标，通常为25:1，检测梳齿的间隙一般为2μm，因而常规mems器件厚度一般不超过50μm，若要增大厚度尺寸，需增大检测梳齿的间隙，会大幅降低检测电容，同时平面尺寸加工精度也会降低，又进一步降低器件精度。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本发明提供了一种用于惯性mems器件的敏感结构加工方法。

3、本发明的技术解决方案如下：

4、根据一方面，提供一种用于惯性mems器件的敏感结构加工方法，该加工方法包括：

5、步骤一、在衬底正面加工n个第一槽，n大于或等于1；n个第一槽与n个待增厚的敏感结构一一对应，用于对应待增厚的敏感结构释放；

6、步骤二、在衬底正面除第一槽的位置加工引线；

7、步骤三、在敏感结构层背面刻蚀第二槽，第二槽用于除待增厚的敏感结构之外的敏感结构释放；敏感结构层背面未加工第二槽的位置作为锚点；其中，待增厚的敏感结构所在的位置需预留出锚点；

8、步骤四、将敏感结构层背面与衬底正面进行键合，其中，任意第一槽与对应待增厚的敏感结构所在的位置的锚点正对，不发生键合；

9、步骤五、对敏感结构层正面进行结构刻蚀，加工器件的敏感结构。

10、进一步地，所述待增厚的敏感结构包括质量块，所述除待增厚的敏感结构之外的敏感结构包括梳齿。

11、进一步地，所述衬底为玻璃片或者硅片；和/或，所述敏感结构层为硅片或者soi。

12、进一步地，所述的敏感结构层为硅片，所述加工方法在步骤四和步骤五之间还包括步骤：对硅片正面进行减薄以控制结构厚度。

13、进一步地，所述敏感结构层为soi，所述加工方法在步骤四和步骤五之间还包括步骤：对敏感结构层进行支撑层、sio2层去除处理。

14、进一步地，所述衬底正面上具有绝缘层。

15、进一步地，第一预设深度为4-30μm。

16、进一步地，第二预设深度为4-100μm。

17、进一步地，所述引线材质包括al、cr/au、ti/au、ti/pt/au。

18、根据另一方面，提供一种惯性mems器件的敏感结构，该敏感结构采用上述的方法加工得到。

19、上述技术方案将待增厚敏感结构和非增厚的敏感结构的厚度分别控制，其中，对于待增厚的敏感结构，通过在衬底上加工对应浅槽，在敏感结构层上预留锚点，并在键合时将两者正对，由此，待增厚敏感结构的厚度即为结构厚度与锚点厚度之和，从而达到增厚的目的，且由于锚点厚度没有限制，因此，待增厚敏感结构的厚度至少可以达到传统方法的1倍以上。由此本发明可以在保证非增厚敏感结构(例如梳齿)加工精度的条件下增大待增厚敏感结构(例如质量块)厚度，从而降低机械热噪声提高器件精度；而且本发明工艺流程相对简单，只需在传统sog或其他经典工艺方案基础上进行简单调整即可实现，无需大幅变更工艺方案。

技术特征：

1.一种用于惯性mems器件的敏感结构加工方法，其特征在于，所述加工方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种用于惯性mems器件的敏感结构加工方法，其特征在于，所述待增厚的敏感结构包括质量块，所述除待增厚的敏感结构之外的敏感结构包括梳齿。

3.根据权利要求1所述的一种用于惯性mems器件的敏感结构加工方法，其特征在于，所述衬底为玻璃片或者硅片；和/或，所述敏感结构层为硅片或者soi。

4.根据权利要求3所述的一种用于惯性mems器件的敏感结构加工方法，其特征在于，所述的敏感结构层为硅片，所述加工方法在步骤四和步骤五之间还包括步骤：对硅片正面进行减薄以控制结构厚度。

5.根据权利要求3所述的一种用于惯性mems器件的敏感结构加工方法，其特征在于，所述敏感结构层为soi，所述加工方法在步骤四和步骤五之间还包括步骤：对敏感结构层进行支撑层、sio2层去除处理。

6.根据权利要求3所述的一种用于惯性mems器件的敏感结构加工方法，其特征在于，所述衬底正面上具有绝缘层。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种用于惯性mems器件的敏感结构加工方法，其特征在于，第一预设深度为4-30μm。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种用于惯性mems器件的敏感结构加工方法，其特征在于，第二预设深度为4-100μm。

9.根据权利要求1所述的一种用于惯性mems器件的敏感结构加工方法，其特征在于，所述引线材质包括al、cr/au、ti/au、ti/pt/au。

10.一种惯性mems器件的敏感结构，其特征在于，所述敏感结构采用权利要求1-9所述的方法加工得到。

技术总结
本发明提供一种用于惯性MEMS器件的敏感结构加工方法，该加工方法包括：步骤一、在衬底正面加工N个第一槽，用于对应待增厚的敏感结构释放；步骤二、在衬底正面除第一槽的位置加工引线；步骤三、在敏感结构层背面刻蚀第二槽，第二槽用于除待增厚的敏感结构之外的敏感结构释放；敏感结构层背面未加工第二槽的位置作为锚点；待增厚的敏感结构所在的位置需预留出锚点；步骤四、将敏感结构层背面与衬底正面进行键合，其中，任意第一槽与对应待增厚的敏感结构所在的位置的锚点正对，不发生键合；步骤五、对敏感结构层正面进行结构刻蚀，加工器件的敏感结构。本发明可以在保证非增厚敏感结构加工精度的条件下增大待增厚敏感结构厚度。

技术研发人员：盛洁,尚克军,刘飞,张菁华,王登顺,王妍妍
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>北京自动化控制设备研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17