一种加速度传感器及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明实施例涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种加速度传感器及其制作方法。
【背景技术】
[0002]目前大多数压阻式加速度传感器的标定与检测都很困难，需要在离心机或振动台上进行，通常只能在封装成模块产品以后利用测试台做模块级的检测。一旦出现加速度传感器失效，那么损失的不仅包括加速度传感器，还包括模块的封装成本以及模块内集成的其他器件，例如控制1C。因此产业界急需一种可以进行晶圆级的测试、标定的加速度传感器，在封装成模块之前就剔除不良产品，降低由于加速度传感器失效造成的成本损失。
[0003]中国专利文献CN10275936A采用两次硅-硅键合技术实现加速度传感器的制造，通过输入加速度弓I起质量块的振动，弓I起质量块与上电极以及质量块与下电极形成的差分电容的变化，来测量输入加速度的大小。
[0004]中国专利文献CN102046514A采用表面微机械加工工艺，制作出“跷跷板”式电容加速度计，当有加速度输入时，活动部件由于惯性力作用而绕扭转轴旋转，导致活动部件形成的与扭转轴对称分布的活动电极与固定电极之间的差分电容发生变化，从而检测输入加速度的大小。
[0005]上述两篇专利文献公开的电容式加速度计芯片本身都不具备晶圆级自检测功能，需要封装成模块以后才能标定、测试，导致生产的风险和成本较高。
[0006]现有技术还公开了一种晶圆级的压阻式加速度传感器检测方法。其中加速度传感器里内嵌压力传感器。由于其加速度传感器支撑结构不是悬臂梁而是一层薄膜，因此可以通过在薄膜两侧施加不同的压力让薄膜产生变形，从而检测、标定压阻式加速度传感器。上述加速度传感器自检测方案是基于在加速度传感器两边施加不同的压力值，利用压力差造成加速度传感器支撑薄膜的变形，这种检测方式需要采用额外的加压设备，与现有的晶圆级探针测试台不兼容，并不利于实际的测试。
【发明内容】
[0007]本发明提供一种加速度传感器及其制作方法，以实现晶圆级自检测功能，避免采用离心机测试，降低由于加速度传感器失效造成的成本损失。
[0008]第一方面，本发明实施例提供了一种加速度传感器的制造方法，包括:
[0009]在衬底中形成空腔和位于所述空腔上方的与所述衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜；
[0010]在所述第一悬空薄膜上形成与之电连接的第一电极，在所述第二悬空薄膜上形成与之电连接的第二电极，在所述第三悬空薄膜上形成与之电连接的第三电极，以及在衬底上方形成与之电连接的第四电极；
[0011]形成扭转梁结构，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述扭转梁结构与所述衬底连接，且所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称。
[0012]第二方面，本发明实施例还提供了一种加速度传感器，包括:
[0013]位于衬底中的空腔；
[0014]位于所述空腔上方的与所述衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜、和第三悬空薄膜；
[0015]位于所述第一悬空薄膜上方与之电连接的第一电极、位于第二悬空薄膜上方与之电连接的第二电极、位于第三悬空薄膜上方与之电连接的第三电极，和位于所述衬底上方与之电连接的第四电极；
[0016]扭转梁结构，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述扭转梁结构与所述衬底连接，且所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称。
[0017]本发明通过在衬底中形成空腔和位于所述空腔上方的与衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜、和第三悬空薄膜，使用衬底作为电容的固定电极，利用第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜作为三个电容活动电极，其中第三悬空薄膜作为实现自检测功能的加电压活动电极，第一悬空薄膜和第二悬空薄膜作为检测活动电极，当第三悬空薄膜与衬底间输入电压时，由于静电力作用可以导致活动电极绕扭转梁转动，用来模拟加速度输入;通过测量第一悬空薄膜端和第二悬空薄膜端与衬底形成的差分电容变化，从而实现加速度传感器的晶圆级自检测。因此本发明提供的加速度传感器可以避免采用离心机测试，所以可以降低由于加速度传感器失效造成的成本损失。
【附图说明】
[0018]图1为本发明实施例一提供的一种加速度传感器的其制作方法的流程图；
[0019]图2a为本发明实施例一步骤SllO对应的俯视图；
[0020]图2b为沿图2a中A1A2方向的剖面图；
[0021 ]图2c为本发明实施例一步骤SI20对应的俯视图；
[0022]图2d为沿图2c中A1A2方向的剖面图；
[0023]图2e为本发明实施例一步骤S130对应的俯视图；
[0024]图2f为沿图2e中A1A2方向的剖面图；
[0025]图3为本发明实施例二提供的一种加速度传感器的制造方法的流程示意图；
[0026]图4a为本发明实施例二步骤S210对应的俯视图；
[0027]图4b为本发明实施例二步骤S220对应的剖面图；
[0028]图4c为本发明实施例二步骤S230对应的俯视图；
[0029]图4d为沿图4c中A1A2方向的剖面图；
[0030]图4e为本发明实施例二步骤S240对应的俯视图；
[0031]图4f为沿图4e中A1A2方向的剖面图；
[0032]图4g为本发明实施例二步骤S250对应的剖面图；
[0033]图4h为本发明实施例二步骤S260对应的俯视图；
[0034]图4i为沿图4h中A1A2方向的剖面图；
[0035]图4j为本发明实施例二步骤S270对应的俯视图；
[0036]图4k为沿图4j中A1A2方向的剖面图；
[0037]图41为本发明实施例二步骤S280对应的俯视图；
[0038]图4m为沿图41中A1A2方向的剖面图；
[0039]图4n为本发明实施例二步骤S290对应的俯视图；
[0040]图4ο为沿图4n中A1A2方向的剖面图；
[0041 ]图4p为本发明实施例二步骤S2100对应的俯视图；
[0042]图4q为沿图4p中A1A2方向的剖面图；
[0043]图4r为本发明实施例二沉积电极保护层后的剖面图；
[0044]图4s为本发明实施例二步骤S2110对应的俯视图；
[0045]图4t为沿图4s中A1A2方向的剖面图；
[0046]图4u为本发明实施例二形成保护盖后的剖面图；
[0047]图5为本发明实施例三提供的一种加速度传感器的制造方法的流程示意图；
[0048]图6a为本发明实施例三步骤S310对应的俯视图；
[0049]图6b为本发明实施例三步骤S320对应的剖面图；
[0050]图6c为本发明实施例三步骤S330对应的俯视图；
[0051 ]图6d为沿图6c中A1A2方向的剖面图；
[0052]图6e为本发明实施例三步骤S340对应的俯视图；
[0053]图6f为沿图6e中A1A2方向的剖面图；
[0054]图7为本发明实施例三提供的一种第三凹槽间隙的结构示意图；
[0055]图8为本发明实施例三提供的又一种第三凹槽间隙的结构示意图。
【具体实施方式】
[0056]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
[0057]本发明提供一种加速度传感器的制造方法，所述方法包括:
[0058]在衬底中形成空腔和位于所述空腔上方的与所述衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜；
[0059]在所述第一悬空薄膜上形成与之电连接的第一电极，在所述第二悬空薄膜上形成与之电连接的第二电极，在所述第三悬空薄膜上形成与之电连接的第三电极，以及在衬底上方形成与之电连接的第四电极；
[0060]形成扭转梁结构，所述第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜通过所述扭转梁结构与所述衬底连接，且所述第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称。
[0061]本发明通过在衬底中形成空腔和位于所述空腔上方的与所述衬底绝缘并依次相互绝缘连接的第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜，并在所述第一悬空薄膜上形成与之电连接的第一电极，在所述第二悬空薄膜上形成与之电连接的第二电极，在所述第三悬空薄膜上形成与之电连接的第三电极，以及在衬底上方形成与之电连接的第四电极，使用衬底作为三个电容的固定电极，利用第一悬空薄膜、第二悬空薄膜和第三悬空薄膜作为三个电容的活动电极。最终形成的扭转梁结构使第一悬空薄膜和第二悬空薄膜沿所述扭转梁结构对称，所述第一悬空薄膜、第