一种mems加速度传感器及制造方法
【专利摘要】本发明涉及传感器加工技术领域，尤其涉及基于MEMS加工工艺制成的MEMS加速度传感器，包括硅衬底、硅衬底中的第一预定空腔及第一预定空腔上方的悬空硅膜、至少一个第二预定空腔及其第二预定空腔上方的悬空硅膜、半导体掺杂电阻，半导体掺杂与导电线电连接；于第一预定空腔上方形成第一连接件、第一释放槽，于第二预定空腔上方形成限位挡板、第二释放槽、第二连接件，第一释放槽结合第二释放槽形成一悬空释放结构；其中，限位挡板一端连接硅衬底，另一端自由悬空，第一连接件、第二连接件一端与硅衬底连接，另一端和第一预定空腔上方的悬空硅膜连接，通过悬空释放结构中的限位挡板实现精确的限位过载保护目的，结构简单，且易于加工。
【专利说明】
一种MEMS加速度传感器及制造方法
技术领域
[0001 ] 本发明涉及传感器加工技术领域，尤其涉及基于MEMS加工工艺制成的MEMS加速度传感器及制造方法。【背景技术】
[0002]随着MEMS技术的不断发展，硅微机械加工工艺的日趋成熟，MEMS加速度传感器由于其价格低、精度高和适合于批量生产，因而具有广泛的使用。
[0003]如图1所示，申请号为US5121633的美国专利公布了一种压阻式加速度传感器的过载限位装置的加工方法。其延Z轴的限位由传感器上的限位挡板25,基座上的限位挡板26， 限位间距27组成。其限位装置的制作与释放采用湿法工艺，例如挡板结构采用n型硅，间距牺牲层采用P型硅，利用湿法腐蚀对n型硅、p型硅的选择性进行制造形成或者其牺牲层采用氧化硅材料形成。该技术方案的缺陷在于，其限位装置的释放需要使用湿法腐蚀工艺，容易发生粘合失效问题。
[0004]如图2所示，申请号为US5313836的美国专利公布了一种采用表面微机械加工工艺的限位装置。由于采用表面微机械加工工艺，工艺步骤十分复杂，需要垫积与图形化牺牲层。该技术方案的缺陷在于，其限位装置的加工过程需要采用表面微机械加工方式，淀积牺牲层，图形化牺牲层等，加工过程复杂，成本高。
[0005]如图3所示，申请号为US 5352635的美国专利公布了一种压阻式加速度传感器的结构。通过在基底晶圆46和盖帽晶圆48上刻蚀出间距，形成过载限位装置。该方案的技术缺陷在于，需要三层晶圆键合工艺，工艺复杂，且很难减小器件整体高度。其限位装置采用三层晶圆键合工艺制作，加工复杂，且成品的高度难以缩减，不利于小型化。
[0006]如图4所示，申请号为US5596144的美国专利公布了一种利用静电力反馈来进行限位的压阻式加速度传感器。当悬臂结构向上/向下运动的时候，由外围电路控制给上盖帽 114与加速度传感器电极116之间施加电压，由产生的静电推力/拉力从而阻止悬臂结构继续向上/向下运动，从而实现限位的功能。该技术方案的缺陷在于，采用电学反馈的方式来进行限位，虽然消除了机械限位结构可能有的机械疲劳失效问题，但是其控制电路复杂。
【发明内容】
[0007]针对上述技术问题，本发明的一个目的在于:提供一种结构简单、加工方便、且带有精确过载限位作用装置易集成的MEMS加速度传感器。
[0008]本发明的另一个目的在于，提供一种结构简单的带有精确过载限位作用装置的 MEMS加速度传感器的制造方法，该方法制作工艺简单、限位结构简单，有精确的过载限位作用，且有利于MEMS加速度传感器的集成化设计，降低成本。
[0009]为达此目的，本发明采用以下技术方案:
[0010]—种MEMS加速度传感器，其中，包括硅衬底，以及形成于所述硅衬底内的第一预定空腔，以及位于所述第一预定空腔上方悬空硅膜结构中的至少一个第二预定空腔；
[0011]于所述硅衬底表面预定位置形成有半导体掺杂电阻，所述半导体掺杂电阻与导电线电连接；
[0012]于所述第一预定空腔上方的悬空硅膜中形成第一释放槽、第一连接件，所述第一释放槽避开所述半导体掺杂电阻设置，
[0013]于所述至少一个第二预定空腔上方形成限位挡板、第二释放槽、第二连接件，所述第一释放槽结合所述第二释放槽形成一悬空释放结构；其中，所述限位挡板一端连接硅衬底，另一端自由悬空，所述第一连接件、第二连接件分别一端与硅衬底连接，另一端和第一预定空腔上方的悬空硅膜连接。
[0014]优选地，上述的MEMS加速度传感器，其中，还包括，
[0015]第一半导体掩膜层，设置于所述硅衬底表面，所述第一半导体掩膜层上形成有接触孔，所述导电线通过所述接触孔与所半导体掺杂电阻电连接；
[0016]钝化层，设置于所述第一半导体掩膜层上方。
[0017]优选地，上述的MEMS加速度传感器，其中，还包括:
[0018]质量块，形成在于所述悬空释放结构的可动结构的所述钝化层上方。
[0019]优选地，上述的MEMS加速度传感器，其中，还包括:
[0020]第二半导体掩膜层，设置于所述至少一个第二预定空腔内表面。
[0021]优选地，上述的MEMS加速度传感器，其中，还包括:
[0022]保护盖板，位于所述悬空释放结构上方。
[0023]—种MEMS加速度传感器的制造方法，其中，具体包括:[0〇24]提供娃衬底；
[0025]于所述硅衬底内形成第一预定空腔，以及位于所述第一预定空腔上方悬空硅膜结构中的至少一个第二预定空腔；
[0026]于所述娃衬底表面形成有半导体掺杂电阻，所述半导体掺杂电阻与导电线电连接；[〇〇27]于所述第一预定空腔上方形成、第一释放槽、第一连接件，所述第一释放槽避开所述半导体掺杂电阻设置，
[0028]于所述至少一个第二预定空腔上方形成限位挡板、第二释放槽、第二连接件，以使所述第一释放槽结合所述第二释放槽形成一悬空释放结构；
[0029]其中，所述限位挡板一端连接所述硅衬底，另一端自由悬空，所述第一连接件、第二连接件一端与硅衬底连接，另一端和第一预定空腔上方的悬空硅膜连接。
[0030]优选地，上述的MEMS加速度传感器的制造方法，其中，还包括，
[0031]于所述娃衬底表面形成第一半导体掩膜层，
[0032]于所述第一半导体掩膜层上形成有接触孔，所述导电线通过所述接触孔与所述半导体掺杂电阻电连接；
[0033]优选地，于所述第一半导体掩膜层上方形成钝化层。
[0034]优选地，上述的MEMS加速度传感器的制造方法，其中，于在所述悬空释放结构的可动结构之上的钝化层形成一质量块。
[0035]优选地，上述的MEMS加速度传感器的制造方法，其中，还包括:
[0036]于所述至少一个第二预定空腔内表面形成第二半导体掩膜层。
[0037]优选地，上述的MEMS加速度传感器的制造方法，其中，于所述悬空释放结构上方形成一保护盖板。
[0038]优选地，上述的MEMS加速度传感器的制造方法，其中，制成所述预制空腔具体步骤包括:
[0039]于所述硅衬底表面光刻形成若干个第一类图形；[〇〇4〇]刻蚀所述第一类图形以形成第一类图形沟槽；
[0041]于高温无氧环境下做退火处理以形成第一预制空腔。
[0042]优选地，上述的MEMS加速度传感器的制造方法，其中，制成所述预制空腔具体步骤包括:
[0043]于一具有掩膜层的硅衬底上采用各向异性刻蚀方法形成若干个级沟槽；
[0044]对第一级沟槽做各向同性刻蚀处理，以使所述相邻第一级沟槽的底部联通；
[0045]去除所述掩膜层；
[0046]于所述第一级沟槽表面生长半导体材料填充所述第一级沟槽以形成所述悬空硅膜结构;从而在所述硅衬底中形成所述预制空腔。
[0047]优选地，上述的MEMS加速度传感器的制造方法，其中，于所述衬底硅的晶向为〈111 >方向时，制成所述第一预制空腔具体步骤包括:
[0048]于所述衬底硅上开设有若干个矩形孔；
[0049]刻蚀所述矩形孔以形成矩形孔槽；
[0050]于所述矩形孔槽的侧壁形成一侧壁保护层；[0051 ]继续刻蚀所述矩形孔槽以使所述矩形孔槽达到一预定深度；
[0052]横向刻蚀所述矩形孔槽，以使所述矩形孔槽底部联通；
[0053]于所述矩形孔槽顶部生长半导体材料，以填充所述矩形孔槽开口以形成所述硅衬底中的预制空腔。
[0054]优选地，上述的MEMS加速度传感器的制造方法，其中，制成所述预制空腔具体步骤包括:
[0055]于所述衬底硅上刻蚀形成所述第一预制空腔；
[0056]于所述衬底硅上设置一器件层，以使所述器件层覆盖所述第一预制空腔；[〇〇57]减薄所述器件层。[〇〇58]本发明的有益效果为:[〇〇59] 一方面，本发明提供的一种MEMS加速度传感器，其限位过载装置有悬空释放结构形成，通过悬空释放结构中的限位挡板实现其限位目的，其结构简单，有精确的限位过载作用，且易于制成，另外上述的MEMS加速度传感器，仅仅需要采用最多两片晶圆即可制成，其有利于MEMS加速度传感器降低成本。
[0060] 一方面，本发明提供的一种MEMS加速度传感器的制造方法，通过于第一预制空腔上端的悬空硅膜中形成第二预制空腔，对第一、二预制空腔进行干法刻蚀以形成机械式的悬空释放结构，采用此种技术方案的优点在于悬空释放结构采用的干法刻蚀工艺制成，保证整个晶圆加工工艺的一致性，从而实现了稳定精确的限位过载保护，提高产品的合格率。 另外限位结构为机械式的悬空释放结构，结构简单，无需复杂的电学限位控制，仅仅需要采用最多两片晶圆即可制成，其有利于MEMS加速度传感器的集成化设计、降低成本。【附图说明】
[0061]图1为现有技术中一种压阻式加速度传感器的过载限位装置的结构示意图；
[0062]图2为现有技术中一种采用表面微机械加工工艺的限位装置的结构示意图；
[0063]图3为现有技术中一种压阻式加速度传感器的结构示意图；
[0064]图4为现有技术中一种利用静电力反馈来进行限位的压阻式加速度传感器的结构示意图；
[0065]图5为本发明中一种MEMS加速度传感器的结构横截面示意图；
[0066]图6为本发明中一种MEMS加速度传感器的结构俯视示意图；
[0067]图7A为本实施例所述的预制有空腔的晶圆结构横截面示意图；[0〇68]图7B为本实施例所述的预制有空腔的晶圆结构俯视不意图；
[0069]图8A为实施例掺杂电阻及生长第一层掩膜层的结构横截面示意图；
[0070]图8B为实施例掺杂电阻及生长第一层掩膜层的结构俯视示意图；[0071 ]图9为实施例刻蚀电接触孔的结构横截面示意图；
[0072]图10为实施例沉积导电线、钝化层及质量块的结构横截面示意图；
[0073]图11为实施例刻蚀钝化层暴露部分导电线的结构横截面示意图；
[0074]图12A为实施例刻蚀并形成悬空释放结构的横截面示意图；
[0075]图12B为实施例刻蚀并形成悬空释放结构的俯视示意图；
[0076]图13为实施例中键合保护盖板的横截面示意图；[〇〇77]图14A?14C为实施例中预制空腔的一种实施方式示意图；
[0078]图15A?1?为实施例中预制空腔的一种实施方式示意图；
[0079]图16A?16E为实施例中预制空腔的一种实施方式示意图；
[0080]图17为实施例中一种MEMS加速度传感器结构横截面示意图。【具体实施方式】:
[0081]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0082]实施例一[〇〇83]如图5、图6所示，一种MEMS加速度传感器的结构示意图，其中，包括硅衬底1，以及形成于所述硅衬底1内的第一预定空腔11，以及位于所述第一预定空腔11上方悬空硅膜结构中的第二预定空腔12;
[0084]在所述硅衬底表面预定位置形成有半导体掺杂电阻21所述半导体掺杂电阻21与导电线3电连接；[〇〇85]于所述第一预定空腔11上方形成第一释放槽110、第一连接件111，所述第一释放槽110避开所述半导体掺杂电阻21设置，[〇〇86]于所述第二预定空腔12上方形成限位挡板121、第二释放槽120、第二连接件122， 所述第一释放槽110结合所述第二释放槽120形成一悬空释放结构;其中，所述限位挡板121 一端连接硅衬底1，另一端自由悬空，所述第一连接件111、第二连接件122—端与硅衬底1连接，另一端和第一预定空腔11上方的悬空硅膜连接。优选地，还包括第二半导体掩膜层13， 设置于所述第二预定空腔12内表面。
[0087]上述技术方案中，通过形成于所述悬空释放结构，该悬空释放结构的限位挡板为机械限位结构，具有精确的限位过载保护作用，另外其悬空释放结构的构成简单，制作过程容易控制，有利于产品的批量生产。[〇〇88]作为进一步优选实施方案，于上述的MEMS加速度传感器的基础之上，还包括，第一半导体掩膜层4，设置于所述硅衬底1上表面，所述第一半导体掩膜层4上形成有接触孔5，所述导电线3通过所述接触孔5与所述半导体掺杂电阻21电连接;钝化层7,设置于所述第一半导体掩膜层4上方，进一步地，还包括质量块8,形成在于所述悬空释放结构的可动结构的所述钝化层7上方，保护盖板6,位于所述悬空释放结构上方。
[0089]本发明中，一种MEMS加速度传感器，其限位过载装置由悬空释放结构的限位挡板形成，通过悬空释放结构中的限位挡板实现其限位过载保护的目的，其结构简单，限位过载保护作用精确，不需要设计任何淀积牺牲层、图形化牺牲层的过程，另外上述的MEMS加速度传感器，仅仅需要采用至多两片晶圆即可制成，其有利于MEMS加速度传感器降低成本。另外本申请中，采用的机械式限位结构，无需设计电学限位的逻辑控制单元及电压产生单元，进一步有利于产品的集成化设计，降低成本。
[0090]实施例二[0091 ] —种MEMS加速度传感器的制造方法，其中，[〇〇92]提供硅衬底；
[0093]于所述硅衬底内形成第一预定空腔，以及位于所述第一预定空腔上方悬空硅膜中的至少一个第二预定空腔；
[0094]于所述娃衬底表面形成有半导体掺杂电阻，所述半导体掺杂电阻与导电线电连接；[〇〇95]于所述第一预定空腔上方形成第一释放槽、第一连接件，所述第一释放槽避开所述半导体掺杂电阻设置，[〇〇96]于所述第二预定空腔上方形成限位挡板、第二释放槽、第二连接件，以使所述第一释放槽结合所述第二释放槽形成一悬空释放结构；
[0097]其中，所述限位挡板一端连接所述硅衬底，另一端自由悬空，所述第一连接件、第二连接件连接一端与硅衬底连接，另一端和第一预定空腔上方的悬空硅膜连接。
[0098]上述技术方案中，通过于所述悬空释放结构，该悬空释放结构的限位挡板为机械限位结构，具有精确的限位过载保护作用，另外其悬空释放结构的构成简单，制作过程容易控制，有利于产品的批量生产。
[0099]进一步地，上述的MEMS加速度传感器的制造方法，还包括，
[0100]于所述娃衬底表面形成第一半导体掩膜层，[〇1〇1]于所述第一半导体掩膜层上形成有接触孔，所述导电线通过所述接触孔与所述半导体掺杂电阻电连接；
[0102]于所述第一半导体掩膜层上方形成钝化层，进一步地，于在所述悬空释放结构的可动结构之上的钝化层形成一质量块；
[0103]于所述悬空释放结构上方形成一保护盖板。
[0104]作为进一步优选实施方案，于上述的MEMS加速度传感器的制造方法基础之上，于所述第二预定空腔内表面形成第二半导体掩膜层。
[0105]针对上述的MEMS加速度传感器的制造方法，列举一具体的实施方式:
[0106]如图7A?7B、图17所示，步骤S1、提供所述衬底娃100,在所述衬底娃上制作用于形成制作加速度传感器的第一预制空腔101;所述加速度传感器包括第一连接件和可动质量块。第一预制空腔101的高度为hi，第一预制空腔101的高度hi用以限制质量块垂直运动的距离，尤其是质量块垂直向下运动的距离(即-Z方向的限位)，第一预制空腔101的高度hi还可以用来调节空气阻尼，改善加速度传感器的动态性能。第一预制空腔101上的悬空硅膜厚度为di。
[0107]步骤S2、在所述衬底硅100上形成所述第一预制空腔101上的悬空硅膜结构中形成用以制作限位挡板的第二预定空腔102;第二预定空腔102的高度为h2,第二预定空腔102的高度h2用以限制质量块垂直运动的距离，尤其是质量块垂直向上运动的距离(S卩+Z方向的限位)，第二预定空腔102上方的悬空硅膜厚度为山。其中第一预定空腔101低于第二预定空腔102的高度为d3。第一预制空腔101上的悬空硅膜厚度为cU、第二预定空腔102内悬空硅膜厚度为d2、及第一预定空腔101低于第二预定空腔102的高度为均采用刻蚀形成，进而使得整个晶圆加工保持一致性。加速度传感器的第一连接件厚度匹配第一预制空腔上的悬空硅膜厚度。其中，第一预制空腔101上的悬空硅膜厚度、第一预定空腔101与第二预定空腔102 的之间高度差由加速度传感器的量程、灵敏度、第一连接件的宽度、质量块的重量联合确定;第二预定空腔102内悬空硅膜厚度由限位挡板的强度确定。第一预制空腔101的高度由加速度传感器的量程确定;第二预定空腔102的高度112由加速度的量程确定。
[0108]如图8A?8B所示，步骤S3、于所述硅衬底表面生长所述第一掩膜层105并图形化， 对所述硅衬底表面进行掺杂、活化处理以形成所述半导体掺杂电阻104;第一掩膜层105可由氧化硅材料形成。其中，所述半导体掺杂电阻104用以形成所述加速度传感器的应力敏感电阻。
[0109]如图9所示，步骤S4、于所述第一掩膜层105表面刻蚀一用以连通所述掺杂电阻所述电接触孔106,暴露出部分半导体参杂电阻，如图10所述，并于所述电接触孔内沉积导电线 107;[〇11〇] 步骤S5、于所述导电线107、所述第一掩膜层105表面形成一钝化层108;
[0111]步骤S6、于所述第一预制空腔101对应的所述钝化层108表面形成一质量块109;
[0112]如图11所示，步骤S7、刻蚀所述钝化层108,以使所述导电线部分显露。
[0113]如图12A?12B所示，步骤S8、于所述预定位置刻蚀钝化层108、第一半导体掩膜层 105、第一预定空腔101上方的悬空硅膜及第二预定空腔102上方的悬空硅膜，形成第一释放槽114、第二释放槽115、限位挡板121和第一连接件112、第二连接件113,形成所述的悬空释放结构。所述限位挡板121—端连接所述硅衬底，另一端自由悬空，所述第一连接件112、第二连接件113连接所述娃衬底100，一端连接第一预定空腔101上方的悬空娃膜。
[0114]如图13所示，步骤S9、键合保护盖板111，以保护所述MEMS加速度传感器的可动结构。
[0115]通过于第一预制空腔上端悬空硅膜中形成至少一个第二预制空腔，对第一预制空腔及第二预制空腔进行刻蚀以形成机械式的悬空释放结构及限位挡板，采用此种技术方案的优点在于悬空释放结构采用刻蚀工艺制成，保证整个晶圆加工工艺的一致性，从而实现了稳定精确的限位过载保护，提高产品的合格率。另外限位结构为机械式的限位挡板，结构简单，无需复杂的电学限位控制，仅仅需要采用至多两片晶圆即可制成，其有利于MEMS加速度传感器的集成化设计、降低成本。[〇116] 实施例三
[0117]作为进一步优选实施方案，上述MEMS加速度传感器的制造方法，其中，于所述步骤 S1中，其中制成所述第一预制空腔的具体步骤包括:
[0118]步骤S100、于所述硅衬底表面光刻形成若干个第一类图形；上述第一类图形可为图14A排列的矩形，也可为图14B排列的圆形，也可为图14C排列的圆形，但第一图形的形状和排列不限于以上几种。
[0119]步骤S101、刻蚀所述第一类图形以形成第一类图形沟槽;进一步地，刻蚀可采用深反应离子刻蚀DRIE技术。[〇12〇] 步骤S102、于高温无氧环境下做退火处理以形成所述第一预制空腔。进一步地，高温无氧环境的温度可为l〇〇〇°C?1300°C，其环境气体可为氢气或氩气，退火时间可为5min ?60min，利用高温下衬底娃表面的娃原子会发生迀移的这一物理现象以形成所述娃衬底中的第一预制空腔，悬空硅膜厚度范围为〇.3mi?lOwii。
[0121]实施例四
[0122]作为进一步优选实施方案，上述MEMS加速度传感器的制造方法，其中，于所述步骤 S1中，所述第一预制空腔的具体步骤包括:
[0123] 如图15A所示，步骤S110、于一具有掩膜层1001的硅衬底100上采用各向异性刻蚀方法形成若干个的第一级沟槽1002;各向异性刻蚀方法可为DRIE刻蚀技术。
[0124]如图15B所示，步骤SI 11、对第一级沟槽1002做各向同性刻蚀处理，以使所述相邻第一级沟槽1002的底部联通;各向同性刻蚀方法可为RIE刻蚀技术。
[0125]如图15C所示，步骤S112、去除所述掩膜层1001;
[0126]如图lf5D所示，步骤S113、于所述第一级沟槽1002表面生成半导体材料填充所述第一级沟槽1002以形成悬空硅膜结构；以使所述硅衬底中形成所述第一预制空腔。
[0127]实施例五
[0128]作为进一步优选实施方案，上述MEMS加速度传感器的制造方法，其中，于所述衬底硅的晶向为〈111>方向时，所述第一预制空腔的具体步骤包括:[〇129] 如图16A所示，步骤120、于所述衬底硅100上开设有若干个矩形孔1100;
[0130] 如图16B所示，步骤S121、刻蚀所述矩形孔1100以形成矩形孔槽1101;
[0131] 步骤S122、于所述矩形孔槽1101的侧壁形成一侧壁保护层1102;
[0132]如图16C所示，步骤S123、继续刻蚀所述矩形孔槽1101以使所述矩形孔槽达到一预定深度；
[0133]如图16D所示，步骤S124、横向刻蚀所述矩形孔槽1101，以使所述矩形孔槽1101底部联通;横向刻蚀可采用K0H(氢氧化钾)、TMAH(四甲基氢氧化铵)等溶液进行横向刻蚀。
[0134]如图16E所示，步骤S125、于所述矩形孔槽顶部生长半导体材料1103,以填充所述矩形孔槽开口形成所述硅衬底中的所述第一预制空腔。
[0135]实施例六
[0136]作为进一步优选实施方案，上述MEMS加速度传感器的制造方法，其中，于所述步骤 1中，其中，制成所述第一预制空腔的具体步骤包括:
[0137]步骤S131、于所述衬底硅上刻蚀形成所述第一预制空腔；
[0138]步骤S132、于所述衬底硅上设置一器件层，以使所述器件层覆盖所述第一预制空腔；
[0139]步骤S133、减薄所述器件层。
[0140]上述四种方法均可以形成第一预制空腔，另外第二预制空腔也开采用上述四种方法之中的任意一种。
[0141]进一步地，上述MEMS加速度传感器的制造方法，其中，于所述步骤S2中，具体包括:
[0142]步骤201、于所述第一预制空腔上方的悬空硅膜中制作形成所述第二预定空腔；
[0143]步骤201、于所述第二预定空腔表面生长一第二掩膜层。
[0144]这里所要注意的是，虽然以上描述了本发明的示例实施方式，但是这些描述并不应当以限制的含义进行理解。相反，可以进行若干种变化和修改而并不背离如所附权利要求中所限定的本发明的范围。
[0145]注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解， 本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、 重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
【主权项】
1.一种MEMS加速度传感器，其特征在于，包括硅衬底，以及形成于所述硅衬底内的第一 预定空腔，以及位于所述第一预定空腔上方悬空硅膜中的至少一个第二预定空腔；于所述硅衬底表面预定位置形成有半导体掺杂电阻所述半导体掺杂电阻与导电线电 连接；于所述第一预定空腔上方形成第一释放槽、第一连接件，所述第一释放槽避开所述半 导体掺杂电阻设置，于所述至少一个第二预定空腔上方形成限位挡板、第二释放槽、第二连接件，所述第一 释放槽结合所述第二释放槽形成一悬空释放结构;其中，所述限位挡板一端连接硅衬底，另 一端自由悬空，所述第一连接件、第二连接件一端与硅衬底连接，另一端和第一预定空腔上 方的悬空硅膜连接。2.根据权利要求1所述的MEMS加速度传感器，其特征在于，还包括，第一半导体掩膜层，设置于所述硅衬底表面，所述第一半导体掩膜层上形成有接触孔， 所述导电线通过所述接触孔与所述半导体掺杂电阻电连接；钝化层，设置于所述第一半导体掩膜层上方。3.根据权利要求2所述的MEMS加速度传感器，其特征在于，还包括:质量块，形成在于所述悬空释放结构的可动结构的所述钝化层上方。4.根据权利要求1所述的MEMS加速度传感器，其特征在于，还包括:第二半导体掩膜层，设置于所述至少一个第二预定空腔内表面。5.根据权利要求1所述的MEMS加速度传感器，其特征在于，还包括:保护盖板，位于所述悬空释放结构上方。6.—种MEMS加速度传感器的制造方法，其特征在于，提供娃衬底；于所述硅衬底内形成第一预定空腔，以及位于所述第一预定空腔上方悬空硅膜中的至 少一个第二预定空腔；于所述娃衬底表面形成半导体掺杂电阻，所述半导体掺杂电阻与导电线电连接；于所述第一预定空腔上方形成第一释放槽、第一连接件，所述第一释放槽避开所述半 导体掺杂电阻设置，于所述至少一个第二预定空腔上方形成限位挡板、第二释放槽、第二连接件，以使所述 第一释放槽结合所述第二释放槽形成一悬空释放结构；其中，所述限位挡板一端连接所述硅衬底，另一端自由悬空，所述第一连接件、第二连 接件一端与硅衬底连接，另一端和第一预定空腔上方的悬空硅膜连接。7.根据权利要求6所述的MEMS加速度传感器的制造方法，其特征在于，还包括，于所述娃衬底表面形成第一半导体掩膜层，于所述第一半导体掩膜层上形成有接触孔，所述导电线通过所述接触孔与所述半导体 掺杂电阻电连接；于所述第一半导体掩膜层上方形成钝化层。8.根据权利要求6所述的MEMS加速度传感器的制造方法，其特征在于，于在所述悬空释放结构的可动结构之上的钝化层形成一质量块。9.根据权利要求6所述的MEMS加速度传感器的制造方法，其特征在于，还包括:于所述至少一个第二预定空腔内表面形成第二半导体掩膜层。10.根据权利要求6所述的MEMS加速度传感器的制造方法，其特征在于，于所述悬空释放结构上方形成一保护盖板。11.根据权利要求6所述的MEMS加速度传感器的制造方法，其特征在于，制成所述第一 预制空腔具体步骤包括:于所述硅衬底表面形成若干个第一类图形；刻蚀所述第一类图形以形成第一类图形沟槽；于高温无氧环境下做退火处理以形成第一预制空腔。12.根据权利要求6所述的MEMS加速度传感器的制造方法，其特征在于，制成所述预制 空腔具体步骤包括:于一具有掩膜层的硅衬底上采用各向异性刻蚀方法形成若干个第一级沟槽；对第一级沟槽做各向同性刻蚀处理，以使所述相邻第一级沟槽的底部联通；去除所述掩膜层；于所述第一级沟槽表面生长半导体材料填充所述第一级沟槽以形成所述悬空硅膜；以 使所述硅衬底中形成所述预制空腔。13.根据权利要求6所述的MEMS加速度传感器的制造方法，其特征在于，于所述衬底硅 的晶向为〈111 >方向时，制成所述第一预制空腔具体步骤包括:于所述衬底硅上开设有若干个矩形孔；刻蚀所述矩形孔以形成矩形孔槽；于所述矩形孔槽的侧壁形成一侧壁保护层；继续刻蚀所述矩形孔槽以使所述矩形孔槽达到一预定深度；横向刻蚀所述矩形孔槽，以使所述矩形孔槽底部联通；于所述矩形孔槽表面生长半导体材料，以填充所述矩形孔槽开口以使所述硅衬底中形 成所述第一预制空腔。14.根据权利要求6所述的MEMS加速度传感器的制造方法，其特征在于，制成所述第一 预制空腔具体步骤包括:于所述衬底硅上刻蚀形成所述第一预制空腔；于所述衬底硅上设置一器件层，以使所述器件层覆盖所述第一预制空腔；减薄所述器件层。
【文档编号】B81B3/00GK106018879SQ201610312471
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月12日
【发明人】周志健, 朱二辉, 陈磊, 杨力建, 邝国华
【申请人】上海芯赫科技有限公司