一种mems加速度传感器及其制备方法、电子装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种MEMS加速度传感器及其制备方法、电子装置，所述MEMS加速度传感器包括：半导体衬底；第一检测质量块，悬空设置于半导体衬底的上方；第二检测质量块，连接设置于所述第一检测质量块的上方并且与水平设置的所述第一检测质量块相平行；弹簧结构，所述弹簧结构呈水平设置，弹簧结构的一端位于所述第一检测质量块上或/和所述第二质量检测块上，弹簧结构另一端的末端通过其下方的牺牲材料层固定于所述半导体衬底上；其中，第一检测质量块包括第一质量元件和与所述第一质量元件相连接的第一叉指结构，第二检测质量块包括第二质量元件和与所述第二质量元件相连接的第二叉指结构。本发明的优点在于所述加速度传感器的灵敏度得到进一步提高。
【专利说明】
一种MEMS加速度传感器及其制备方法、电子装置
技术领域
[0001]本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种MEMS加速度传感器及其制备方法、电子装置。
【背景技术】
[0002]随着半导体技术的不断发展，在传感器(sensor)类产品的市场上，智能手机、集成CMOS和微机电系统(MEMS)器件日益成为最主流、最先进的技术，并且随着技术的更新，并朝尺寸小、性能高和功耗低的方向发展。
[0003]其中，MEMS传感器广泛应用于汽车电子:如TPMS、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统空气压力传感器、汽车发动机进气歧管压力传感器(TMAP)、柴油机共轨压力传感器；消费电子:如胎压计、血压计、橱用秤、健康秤，洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、烤箱、吸尘器用压力传感器，空调压力传感器，洗衣机、饮水机、洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器；工业电子:如数字压力表、数字流量表、工业配料称重等，电子音像领域:麦克风等设备。
[0004]MEMS加速度传感器由于量产成本小，片与片之间的性能匹配度好，工艺与IC电路工艺相兼容而得到了广泛的研究，是国内外比较成熟又比较热门的一种MEMS器件。其中叉指式电容传感器由于具有灵敏度高、线性度好、噪音低等优点在MEMS加速度传感器中最为常用。
[0005]所述叉指式MEMS加速度传感器中包括可移动的检测质量块，在所述检测质量块上设置有相互交叉的指状结构，为了提高所述加速度传感器的灵敏度，需要使所述质量块更大和更厚，但是更大的质量块需要占据更大的空间，与目前器件尺寸不断缩小、集成度不断提高相矛盾，所述方法并不是解决该问题的最好办法；如果所述质量块更厚，则会导致蚀刻工艺更加困难，特别是对于指状结构轮廓，当长宽比增加时蚀刻后的指状轮廓会变得更加粗糙，因此通过增加质量块的面积和厚度来提高加速度传感器的灵敏度是很难实现的。
[0006]因此，需要对目前所述加速度传感器作进一步的改进，以便消除上述问题，进一步提高加速度传感器的灵敏度。
【发明内容】
[0007]在
【发明内容】
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在【具体实施方式】部分中进一步详细说明。本发明的
【发明内容】
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0008]本发明为了克服目前存在问题，提供了一种MEMS加速度传感器，包括:
[0009]半导体衬底；
[0010]第一检测质量块，悬空设置于所述半导体衬底的上方；
[0011]第二检测质量块，连接设置于所述第一检测质量块的上方并且与水平设置的所述第一检测质量块相平行；
[0012]弹簧结构，所述弹簧结构呈水平设置，所述弹簧结构的一端位于所述第一检测质量块上或/和所述第二质量检测块上，所述弹簧结构另一端的末端通过其下方的牺牲材料层固定于所述半导体衬底上；
[0013]其中，所述第一检测质量块包括第一质量元件和与所述第一质量元件相连接的第一叉指结构，第二检测质量块包括第二质量元件和与所述第二质量元件相连接的第二叉指结构。
[0014]可选地，所述第一叉指结构包括相互交叉设置的第一指状结构和第二指状结构，以分别作为动感应电极和定感应电极，其中所述第一指状结构位于所述第一质量元件相对的两侧上；
[0015]所述第二叉指结构包括相互交叉设置的第三指状结构和第四指状结构，以分别作为动感应电极和定感应电极，其中所述第三指状结构位于所述第二质量元件相对的两侧上。
[0016]可选地，所述第一叉指结构和所述第二叉指结构上下相互隔离。
[0017]可选地，所述第一质量元件与所述第二质量元件之间全部接触连通。
[0018]可选地，所述第一质量元件与所述第二质量元件通过位于中间位置的质量块相连接。
[0019]可选地，所述弹簧结构至少为2个，分别位于所述第一检测质量块相对的两端或所述第二质量检测块相对的两端，其中，所述弹簧结构设置于所述第一叉指结构和所述第二叉指结构相邻的两端。
[0020]可选地，所述加速度传感器为2轴或者3轴加速度传感器。
[0021]本发明还提供了一种MEMS加速度传感器的制备方法，包括:
[0022]步骤S1:提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成有第一牺牲材料层和第一检测质量层；
[0023]步骤S2:图案化所述第一检测质量层，以形成第一检测质量块，所述第一检测质量块包括第一质量元件和与所述第一质量元件相连接的第一叉指结构；
[0024]步骤S3:沉积第二牺牲材料层，以覆盖所述第一检测质量块；
[0025]步骤S4:图案化所述第二牺牲材料层，以形成开口，露出所述第一质量元件；
[0026]步骤S5:在所述第二牺牲材料层和露出的所述第一质量元件上沉积第二检测质量层;
[0027]步骤S6:图案化所述第二检测质量层，以在所述第一质量元件上方形成第二质量元件，在所述第一叉指结构的上方形成第二叉指结构，构成第二检测质量块；
[0028]步骤S7:去除所述第一叉指结构和所述第二叉指结构边缘以内的所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层，以形成空腔，释放所述第一检测质量块和所述第二检测质量块；
[0029]其中所述方法还包括在所述步骤S2中在所述第一检测质量块上形成通过所述第一牺牲材料层固定于所述半导体衬底的弹簧结构，和/或者在所述步骤S6中在所述第二检测质量块上形成通过所述第二牺牲材料层固定于所述半导体衬底的弹簧结构。
[0030]可选地，在所述步骤S4中，图案化所述第二牺牲材料层，以在所述第一质量元件的中间位置形成所述开口，露出部分所述第一质量元件，在所述步骤S5中填充所述开口，形成质量块。
[0031]可选地，在所述步骤S4中，图案化所述牺牲材料层，以形成所述开口，露出全部的所述第一质量元件，在所述步骤S5中填充所述开口，形成与所述第一质量元件全部接触的所述第二质量元件。
[0032]可选地，在所述步骤S2中图案化所述第一检测质量层，以在所述第一质量元件上形成第一指状结构，同时形成与所述第一指状结构相互交叉设置的第二指状结构，构成第一叉指型电容器。
[0033]可选地，在所述步骤S7中去除所述第一指状结构和所述第一质量元件下方的所述第一牺牲材料层，以形成动感应电极，同时去除所述第二指状结构下方的部分所述第一牺牲材料层，以形成定感应电极。
[0034]可选地，在所述步骤S6中图案化所述第二检测质量层，以在所述第二质量元件上形成第三指状结构，作为动感应电极，同时形成与所述第三指状结构相互交叉设置的第四指状结构，作为定感应电极，构成第二叉指型电容器。
[0035]可选地，在所述步骤S7中去除所述第三指状结构和所述第二质量元件下方的所述第二牺牲材料层，以形成动感应电极，同时去除所述第四指状结构下方的部分所述第二牺牲材料层，以形成定感应电极。
[0036]本发明还提供了一种电子装置，包括上述的MEMS加速度传感器。
[0037]本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种加速度传感器及其制备方法，为了提高所述加速度传感器的灵敏度，选用检测质量块叠层，通过所述上下重叠形成的检测叠层使得叉指电容的叉指数量增加I倍，弹簧的弹性系数和质量块的质量都是原来的两倍，因此灵敏度至少为原来的两倍。
[0038]本发明的优点在于:
[0039](I)通过所述质量块质量的增加，所述加速度传感器的灵敏度得到进一步提高。
[0040](2)所述第一检测质量块和第二检测质量块之间相互连接，因此噪声不会变的更大。
[0041](3)本发明所述加速度传感器可用于两轴或者三轴的加速度传感器。
[0042](4)通过采用所述检测质量块叠层，所述检测质量块上的指状结构轮廓不会变的粗糙。
【附图说明】
[0043]本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的装置及原理。在附图中，
[0044]图1a-1e本发明一【具体实施方式】中MEMS加速度传感器的制备过程示意图；
[0045]图2为本发明一实施方式中MEMS加速度传感器的结构不意图；
[0046]图3为本发明另一实施方式中MEMS加速度传感器的结构不意图；
[0047]图4为本发明一【具体实施方式】中MEMS加速度传感器的制备工艺流程图。
【具体实施方式】
[0048]在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
[0049]应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。
[0050]应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接至IJ”或“耦合至IJ”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。
[0051]空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。
[0052]在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
[0053]为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
[0054]实施例1
[0055]为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种MEMS加速度传感器，下面结合附图对所述MEMS器件做进一步的说明，其中图1e为本发明一【具体实施方式】中MEMS加速度传感器的结构示意图。
[0056]首先，参照图le，所述MEMS加速度传感器，包括:
[0057]半导体衬底101 ；
[0058]第一检测质量块103，悬浮设置于所述半导体衬底的上方；
[0059]第二检测质量块104，连接设置于所述第一检测质量块的上方；
[0060]弹簧结构105，所述弹簧结构水平设置，所述弹簧结构的一端位于所述第二质量检测块104上，另一端通过其下方的牺牲材料层固定于所述半导体衬底101上；
[0061]可选地，本发明所述加速度传感器为2轴或者3轴加速度传感器。
[0062]其中，所述第一检测质量块103包括第一质量元件1033和与所述第一质量元件相连接的第一叉指结构，第二检测质量块包括第二质量元件1043和与所述第二质量元件相连接的第二叉指结构。
[0063]本发明为了解决现有技术中存在的问题，提高所述加速度传感器的灵敏度，选用检测质量块叠层，所述检测质量块叠层包括第一检测质量块103和第二检测质量块104，其中，所述第一检测质量块103和第二检测质量块104均水平设置，且相互平行，所述第一检测质量块103和第二检测质量块104上下重叠设置，其中所述第一质量元件1033与所述第二质量元件1043之间相互电连接，但是所述第一叉指结构和所述第二叉指结构之间相互间隔设置，其中，所述第一叉指结构和所述第二叉指结构各自的形成一个叉指型电容器，用于对加速度进行检测。
[0064]其中，所述第一叉指结构包括相互交叉设置的第一指状结构1031和第二指状结构1032，其中所述第一指状结构1031位于所述第一质量元件1033相对的两侧，例如所述第一指状结构1031位于所述第一质量元件1033的前后两侧，如图1b右侧的图形所示。
[0065]其中，所述第一指状结构1031和第二指状结构1032位于同一平面中，其中，所述第二指状结构边缘的下方设置有牺牲材料层，用于支撑和固定所述第二指状结构，以形成定感应电极，其中所述第一指状结构悬空设置，以作为动感应电极，所述第一指状结构1031和第二指状结构1032交错、隔离的设置，以形成第一叉指型电容器。
[0066]类似地，所述第二叉指结构包括相互交叉设置的第三指状结构1041和第四指状结构1042，其中所述第三指状结构1041位于所述第一质量元件1033的前后两侧，如图1d和Ie右侧的图形所示。
[0067]其中，所述第三指状结构1041和第四指状结构1042位于同一平面中，其中，所述第四指状结构1042边缘的下方设置有牺牲材料层，用于支撑和固定所述第四指状结构1042，以形成定感应电极，其中所述第三指状结构1041悬空设置，以作为动感应电极，所述第三指状结构1041和第四指状结构1042交错、隔离的设置，以形成第二叉指型电容器。
[0068]进一步，所述第一叉指结构和所述第二叉指结构之间形成有空腔，以相互间隔所述第一叉指结构和所述第二叉指结构。
[0069]可选地，所述第一质量元件1033与所述第二质量元件1043之间部分连接，例如所述第一质量元件1033与所述第二质量元件1043之间通过柱形质量块相连接，如图1e所示，其中，所述柱形质量块位于所述第一质量元件1033的中心。
[0070]进一步，所述弹簧结构至少为2个，均为水平设置，分别位于所述第二质量检测块104的两端，所述弹簧结构的末端下方设置有牺牲材料层，以固定和支撑所述弹簧结构，以将所述第一检测质量块103和所述第二质量检测块104连接至所述半导体衬底上。
[0071]本发明中通过所述设置使得叉指电容的叉指数量增加I倍，弹簧的弹性系数和质量块的质量都是原来的两倍，因此灵敏度至少为原来的两倍。
[0072]本发明的优点在于:
[0073](I)通过所述质量块质量的增加，所述加速度传感器的灵敏度得到进一步提高。
[0074](2)所述第一检测质量块和第二检测质量块之间相互连接，因此噪声不会变的更大。
[0075](3)本发明所述加速度传感器可用于两轴或者三轴的加速度传感器。
[0076](4)通过采用所述检测质量块叠层，所述检测质量块上的指状结构轮廓不会变的粗糙。
[0077]实施例2
[0078]下面结合附图2对本发明的另外一种实施例方式作进一步的说明，附图2为该MEMS加速度传感器的结构示意图。
[0079]在该实施例中所述弹簧结构105 —端位于第一检测质量块103上，另一端通过下方的牺牲材料层固定于所述半导体衬底101上，以将所述第一检测质量块103和所述第二质量检测块104连接至所述半导体衬底上，除此之外，其他元件的设置均参照实施例1，在此不再赘述。
[0080]在本发明中第一检测质量块上设置弹簧结构，第二检测质量块上不设置弹簧结构；或者第一检测质量块不设置弹簧结构，而第二检测质量块上设置弹簧结构，灵敏度提高至少四倍。
[0081]实施例3
[0082]下面结合附图3对本发明的另外一种实施例方式作进一步的说明，附图3为该MEMS加速度传感器的结构示意图。
[0083]在该实施例中，所述MEMS加速度传感器中所述第一质量元件1033与所述第二质量元件1043之间全部接触连通，例如所述第一质量元件1033与所述第二质量元件1043之间上下完全重合，如图3所示，除此之外，其他元件的设置均参照实施例1或2，在此不再赘述。
[0084]在本发明中所述第一质量元件1033与所述第二质量元件1043全部连通，而叉指部分相互分开，灵敏度可提高5-8倍。
[0085]实施例4
[0086]本发明还提供了一种所述MEMS加速度传感器的制备方法，下面结合图1a-1e对所述方法做进一步的说明，所述Ia-1e为该实施方式中MEMS加速度传感器的制备过程示意图。
[0087]首先，执行步骤201，提供半导体衬底101，并在所述半导体衬底101上形成第一牺牲材料层102。
[0088]具体地，如图1a所示，在该步骤中，所述半导体衬底101可以是以下所提到的材料中的至少一种:硅、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)等。
[0089]在该步骤中所述第一牺牲材料层102可以选用Si02、C或BARC。
[0090]其中所述第一牺牲材料层102可以选用现有技术中常用的沉积方法，例如可以是通过化学气相沉积(CVD)法、物理气相沉积(PVD)法或原子层沉积(ALD)法等形成的。
[0091]所述第一牺牲材料层102的厚度并不局限于某一数值范围。
[0092]执行步骤202，在所述第一牺牲材料层102上沉积第一检测质量层并图案化，以形成第一检测质量块103，所述第一检测质量块包括第一质量元件1033和第一叉指结构。
[0093]具体地，如图1a所示，其中，所述第一检测质量层选用本领域常用的电极材料，例如，可以选用Al、Si或者SiGe，其中所述第一检测质量层作为MEMS加速度传感器中叉指型电容器的电极，其并不局限于所列举的材料，可以根据具体需要进行选择。
[0094]然后图案化所述第一检测质量层，如图1b所示，其中，所述Ib右侧图形为该结构的俯视图，左侧图形为右侧图形沿AA '的剖视图，具体地的方法包括:在所述第一检测质量层上形成图案化的掩膜层，例如光刻胶层，所述图案化的光刻胶层中形成有第一检测质量块的图案，然后以所述掩膜层为掩膜蚀刻所述第一检测质量层，以形成第一检测质量块103，如图1d所示。
[0095]其中，在所述步骤中图案化所述第一检测质量层，以形成第一质量元件1033、第一指状结构1031、第二指状结构1032，其中，所述第一指状结构与所述第二指状结构1032相互交叉，构成第一叉指型电容器。
[0096]进一步，所述第一指状结构1031位于第一质量元件1033上，可选地，在所述第一质量元件1033的两侧均形成有所述第一指状结构1031。
[0097]执行步骤203，沉积所述第二牺牲材料层102 '，以覆盖所述第一检测质量块103。
[0098]具体地，如图1c所示，沉积所述第二牺牲材料层102 '，以完全覆盖所述第一检测质量块103，并执行平坦化步骤，以获得平坦的表面。
[0099]在该步骤中所述第二牺牲材料层102 '可以选用Si02、C或BARC。
[0100]其中所述第二牺牲材料层102 ,可以选用现有技术中常用的沉积方法，例如可以是通过化学气相沉积(CVD)法、物理气相沉积(PVD)法或原子层沉积(ALD)法等形成的。
[0101]所述第二牺牲材料层102 '的厚度并不局限于某一数值范围，但必须保证覆盖所述第一检测质量块103。
[0102]执行步骤204，图案化所述第二牺牲材料层102 '，以形成开口，露出所述第一检测质量块103。
[0103]具体地，如图1c所示，所述图案化方法可以选用本领域常用的方法会进行，并不局限于某一种。
[0104]在该步骤中，所述开口具有较小的关键尺寸，以露出部分所述第一检测质量块103。
[0105]可选地，所述开口位于所述第一检测质量块103的中心上，即所述第一质量元件的中心上，用于在后面的步骤中形成连接质量块。
[0106]执行步骤205，在所述第二牺牲材料层102 '和所述第一质量元件上沉积第二检测质量层。
[0107]具体地，如图1c所示，在该步骤中沉积第二检测质量层，以填充所述开口，形成柱形质量块，用于连接所述第一检测质量块104和要形成的第二检测质量块104。
[0108]同时所述第二检测质量层覆盖所述第二牺牲材料层102 '，所述第二检测质量层和所述第一检测质量层选用相同的材料，并且具有相同的厚度。
[0109]执行步骤206，图案化所述第二检测质量层，以在所述第一质量元件上方形成第二质量元件，在所述第一叉指结构的上方形成第二叉指结构，构成第二检测质量块104。
[0110]具体地，图案化所述第二检测质量层，如图1d所示，其中，所述Id右侧图形为该结构的俯视图，左侧图形为右侧图形沿AA '的剖视图，具体地的方法包括:在所述第二检测质量层上形成图案化的掩膜层，例如光刻胶层，所述图案化的光刻胶层中形成有第二检测质量块的图案，然后以所述掩膜层为掩膜蚀刻所述第二检测质量层，以形成第二检测质量块104，如图1d所示。
[0111]其中，在所述该步骤中图案化所述第二检测质量层，以形成第二质量元件1043、第三指状结构1041、第四指状结构1042，其中，第三指状结构1041与所述第四指状结构1042相互交叉，构成第二叉指型电容器。
[0112]进一步，所述第三指状结构1041位于第二质量元件1043上，可选地，在所述第二质量元件1043的两侧均形成有所述第三指状结构1041。
[0113]在该步骤中同时形成位于所述第二检测质量块上的弹簧结构。
[0114]具体地，如图1d所示，所述弹簧结构至少为2个，分别位于所述第二质量检测块104的两端，；例如左右两端，以将所述第一检测质量块103和所述第二质量检测块104连接至所述半导体衬底上。
[0115]执行步骤207，去除所述第一叉指结构和所述第二叉指结构边缘以内的所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层，以形成空腔，释放所述第一检测质量块103和所述第二检测质量块104。
[0116]在该步骤中去除所述第一指状结构和所述第一质量元件下方的所述第一牺牲材料层，以形成动感应电极，同时去除所述第二指状结构下方的部分所述第一牺牲材料层，并且保留所述第二指状结构外侧边缘下方的部分所述第一牺牲材料层，以固定所述第二指状结构，以形成定感应电极。
[0117]同样的，去除所述第三指状结构和所述第二质量元件下方的所述第二牺牲材料层，以形成动感应电极，同时去除所述第四指状结构下方的部分所述第二牺牲材料层，保留所述第四指状结构外侧边缘下方的部分所述第二牺牲材料层，以形成定感应电极。
[0118]此外，在该步骤中保留所述弹簧结构末端下方的所述第二牺牲材料层，以固定和支撑所述第二质量块。
[0119]具体地，如图1e所示，所述Id右侧图形为该结构的俯视图，左侧图形为右侧图形沿AA '的剖视图，去除所述第一牺牲材料层102后，所述第一检测质量块和所述第二检测质量块可以移动，通过所述第一检测质量块和所述第二检测质量块的移动，检测所述第一叉指型电容和所述第二叉指型电容的变化，以检测加速度的变化。
[0120]其中，所述第一牺牲材料层102选用氧化物层时，可以选用TMAH的湿法蚀刻去除所述牺牲材料层。
[0121]所述TMAH溶液的质量分数为0.1% -10%，所述湿法蚀刻温度为25_90°C，所述湿法蚀刻时间为lOs-lOOOs，但是并不局限于该示例，还可以选用本领域常用的其他方法。
[0122]至此，完成了本发明实施例的MEMS加速度传感器制备的相关步骤的介绍。在上述步骤之后，还可以包括其他相关步骤，此处不再赘述。并且，除了上述步骤之外，本实施例的制备方法还可以在上述各个步骤之中或不同的步骤之间包括其他步骤，这些步骤均可以通过现有技术中的各种工艺来实现，此处不再赘述。
[0123]本发明为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种加速度传感器及其制备方法，为了提高所述加速度传感器的灵敏度，选用检测质量块叠层，通过所述上下重叠形成的检测叠层使得叉指电容的叉指数量增加I倍，弹簧的弹性系数和质量块的质量都是原来的两倍，因此灵敏度至少为原来的两倍。
[0124]本发明的优点在于:
[0125](I)通过所述质量块质量的增加，所述加速度传感器的灵敏度得到进一步提高。
[0126](2)所述第一检测质量块和第二检测质量块之间相互连接，因此噪声不会变的更大。
[0127](3)本发明所述加速度传感器可用于两轴或者三轴的加速度传感器。
[0128](4)通过采用所述检测质量块叠层，所述检测质量块上的指状结构轮廓不会变的粗糙。
[0129]图4为本发明一【具体实施方式】中所述MEMS加速度传感器的制备工艺流程图，具体包括以下步骤:
[0130]步骤S1:提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成有第一牺牲材料层和第一检测质量层；
[0131]步骤S2:图案化所述第一检测质量层，以形成第一检测质量块，所述第一检测质量块包括第一质量元件和与所述第一质量元件相连接的第一叉指结构；
[0132]步骤S3:沉积第二牺牲材料层，以覆盖所述第一检测质量块；
[0133]步骤S4:图案化所述第二牺牲材料层，以形成开口，露出所述第一质量元件；
[0134]步骤S5:在所述第二牺牲材料层和露出的所述第一质量元件上沉积第二检测质量层;
[0135]步骤S6:图案化所述第二检测质量层，以在所述第一质量元件上方形成第二质量元件，在所述第一叉指结构的上方形成第二叉指结构，构成第二检测质量块；
[0136]步骤S7:去除所述第一叉指结构和所述第二叉指结构边缘以内的所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层，以形成空腔，释放所述第一检测质量块和所述第二检测质量块；
[0137]其中所述方法还包括在所述步骤S2中在所述第一检测质量块上形成通过所述第一牺牲材料层固定于所述半导体衬底的弹簧结构，和/或者在所述步骤S6中在所述第二检测质量块上形成通过所述第二牺牲材料层固定于所述半导体衬底的弹簧结构。
[0138]实施例5
[0139]本发明还提供了另外一种实施方式，在该实施方式中，在所述步骤202中在所述第一检测质量块上形成弹簧结构。
[0140]具体地，如图3所示，所述弹簧结构至少为2个，分别位于所述第一质量检测块103的两端，并通过所述弹簧结构下方的所述第一牺牲材料层将所述第一检测质量块103和所述第二质量检测块104连接至所述半导体衬底上。其他的操作步骤均可以参照实施例4，在此不再赘述。
[0141]实施例6
[0142]本发明还提供了另外一种实施方式，在该实施方式中，在所述步骤204中图案化所述牺牲材料层，以形成所述开口，露出全部的所述第一质量元件，然后在步骤205中沉积所述第二检测质量层，以填充所述开口，形成与所述第一质量元件全部接触连通的所述第二质量元件。其他的操作步骤均可以参照实施例4或5，在此不再赘述。
[0143]实施例7
[0144]本发明还提供了一种电子装置，包括实施例1-3所述的MEMS加速度传感器，或根据实施例4-6所述的制备方法得到的MEMS加速度传感器。
[0145]本实施例的电子装置，可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、V⑶、DVD、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、MP3、MP4、PSP等任何电子产品或设备，也可为任何包括所述MEMS加速度传感器的中间产品。本发明实施例的电子装置，由于使用了上述的MEMS加速度传感器，因而具有更好的性能。
[0146]本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
【主权项】
1.一种MEMS加速度传感器，包括: 半导体衬底； 第一检测质量块，悬空设置于所述半导体衬底的上方； 第二检测质量块，连接设置于所述第一检测质量块的上方并且与水平设置的所述第一检测质量块相平行； 弹簧结构，所述弹簧结构呈水平设置，所述弹簧结构的一端位于所述第一检测质量块上或/和所述第二质量检测块上，所述弹簧结构另一端的末端通过其下方的牺牲材料层固定于所述半导体衬底上； 其中，所述第一检测质量块包括第一质量元件和与所述第一质量元件相连接的第一叉指结构，第二检测质量块包括第二质量元件和与所述第二质量元件相连接的第二叉指结构。2.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述第一叉指结构包括相互交叉设置的第一指状结构和第二指状结构，以分别作为动感应电极和定感应电极，其中所述第一指状结构位于所述第一质量元件相对的两侧上； 所述第二叉指结构包括相互交叉设置的第三指状结构和第四指状结构，以分别作为动感应电极和定感应电极，其中所述第三指状结构位于所述第二质量元件相对的两侧上。3.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述第一叉指结构和所述第二叉指结构上下相互隔离。4.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述第一质量元件与所述第二质量元件之间全部接触连通。5.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述第一质量元件与所述第二质量元件通过位于中间位置的质量块相连接。6.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述弹簧结构至少为2个，分别位于所述第一检测质量块相对的两端或所述第二质量检测块相对的两端，其中，所述弹簧结构设置于所述第一叉指结构和所述第二叉指结构相邻的两端。7.根据权利要求1所述的加速度传感器，其特征在于，所述加速度传感器为2轴或者3轴加速度传感器。8.一种MEMS加速度传感器的制备方法，包括: 步骤S1:提供半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成有第一牺牲材料层和第一检测质量层； 步骤S2:图案化所述第一检测质量层，以形成第一检测质量块，所述第一检测质量块包括第一质量元件和与所述第一质量元件相连接的第一叉指结构； 步骤S3:沉积第二牺牲材料层，以覆盖所述第一检测质量块； 步骤S4:图案化所述第二牺牲材料层，以形成开口，露出所述第一质量元件； 步骤S5:在所述第二牺牲材料层和露出的所述第一质量元件上沉积第二检测质量层；步骤S6:图案化所述第二检测质量层，以在所述第一质量元件上方形成第二质量元件，在所述第一叉指结构的上方形成第二叉指结构，构成第二检测质量块； 步骤S7:去除所述第一叉指结构和所述第二叉指结构边缘以内的所述第一牺牲材料层和所述第二牺牲材料层，以形成空腔，释放所述第一检测质量块和所述第二检测质量块； 其中所述方法还包括在所述步骤S2中在所述第一检测质量块上形成通过所述第一牺牲材料层固定于所述半导体衬底的弹簧结构，和/或者在所述步骤S6中在所述第二检测质量块上形成通过所述第二牺牲材料层固定于所述半导体衬底的弹簧结构。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，图案化所述第二牺牲材料层，以在所述第一质量元件的中间位置形成所述开口，露出部分所述第一质量元件，在所述步骤S5中填充所述开口，形成质量块。10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述步骤S4中，图案化所述牺牲材料层，以形成所述开口，露出全部的所述第一质量元件，在所述步骤S5中填充所述开口，形成与所述第一质量元件全部接触的所述第二质量元件。11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中图案化所述第一检测质量层，以在所述第一质量元件上形成第一指状结构，同时形成与所述第一指状结构相互交叉设置的第二指状结构，构成第一叉指型电容器。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述步骤S7中去除所述第一指状结构和所述第一质量元件下方的所述第一牺牲材料层，以形成动感应电极，同时去除所述第二指状结构下方的部分所述第一牺牲材料层，以形成定感应电极。13.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述步骤S6中图案化所述第二检测质量层，以在所述第二质量元件上形成第三指状结构，同时形成与所述第三指状结构相互交叉设置的第四指状结构，构成第二叉指型电容器。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，在所述步骤S7中去除所述第三指状结构和所述第二质量元件下方的所述第二牺牲材料层，以形成动感应电极，同时去除所述第四指状结构下方的部分所述第二牺牲材料层，以形成定感应电极。15.一种电子装置，包括权利要求1-7之一所述的MEMS加速度传感器。
【文档编号】G01P15/125GK106033091SQ201510106517
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月11日
【发明人】何昭文, 王珊珊
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司