专利名称：Saw-mems加速度传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及微电子器件领域，特别涉及到一种加速度传感器。
背景技术：
加速度计又称为加速度传感器，是惯性测量系统的核心元件之一。加速度传感器通常是利用敏感质量块把被测加速度转换为其惯性力(牛顿第二定律)，进而达到测量加速度的目的。1965年，美国的R. M. White和F. M. Voltmov发明了能在压电材料表面激励声表面波的金属叉指换能器(简称为IDT)后，声表面波(Surface Acoustic Waves，简称SAW) 技术得到了迅速发展。SAff加速度计是一种新型的机械量传感器，SAff器件是SAW加速度计的关键部件， 根据所用SAW器件的不同，可分为谐振器型和延迟线型。1988年底，法国Thomson-CSF研究中心已研制出拉一压式、非悬臂微梁式、双非悬臂微梁式及角形悬臂微梁式四种类型的SAW 加速度计，美国Rockwell也在上世纪八十年代研究出用以形成二维锤形结构的悬臂水晶梁的独特工艺的SAW加速度计。在以上产品中，由于切割水晶片厚度的限制，制作出的悬臂微梁尺寸也受到很大的限制，另外悬臂微梁需要一个较大的支撑端，较难将加速计微型化。我国在SAW加速度计的研究方面起步较晚，西北工业大学于1990年研制出悬臂微梁加速度传感器，其结构为在一个金属梁上下两侧贴两个SAW器件，用于感知梁运动时加速度的变化，此系统存在以下缺陷(1)由于SAW谐振器的温度漂移及其封装的疲劳老化， 现有悬臂微梁式SAW加速度传感器的测量准确度和稳定性不够高；(2)悬臂微梁式SAW加速度传感器的敏感范围(敏感闭和测量量程)较小，为避免过强加速度惯性力使其疲劳断裂等因素，悬臂微梁的尺寸限制了加速度传感器的敏感度；(3)由于采用了金属梁，系统很难实现微型化。因此急需一种可靠性高、敏感范围大、功耗小、精度高、小尺寸且易于封装的加速度传感器及制作方法。
实用新型内容有鉴于此，为了解决上述问题，本实用新型提出一种可靠性高、敏感范围大、功耗小、精度高、小尺寸且易于封装的加速度传感器及制作方法。本实用新型的目的是提出一种SAW-MEMS加速度传感器；本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的本实用新型提供的SAW-MEMS加速度传感器，包括SAW金属叉指换能器、悬臂微梁、 水晶片、预设沟槽硅基片；所述悬臂微梁支撑端固定设置于水晶片上，所述悬臂微梁自由端悬空设置于预设沟槽硅基片的预设沟槽上方，所述SAW金属插指换能器设置于悬臂微梁上表面悬臂端，所述悬臂微梁下表面对应预设沟槽硅基片的预设沟槽，所述悬臂微梁上表面设置有输入电极和输出电极，所述金属叉指换能器与输入输出电极连接。[0011]进一步，所述悬臂微梁自由端设置有悬挂质量块，所述悬挂质量块位于预设沟槽上方的悬臂微梁自由端的上表面；进一步，所述预设沟槽深度介于2微米至500微米之间；进一步，所述悬臂微梁的形状为四边形或多边形，所述悬臂微梁的厚度介于5微米至200微米之间，长度介于50微米至1厘米之间；进一步，所述SAW金属叉指换能器为谐振型或延迟型；进一步，所述SAW金属叉指换能器为Al、Cu或Au材质的换能器。本实用新型的优点在于本实用新型采用在预设沟槽的硅基片上设置水晶片并在水晶片上刻蚀出悬臂微梁，在悬臂微梁上与预设沟槽相应的位置制作SAW插指换能器，制作加速度传感器时采用MEMS工艺，器件尺寸小，适合批量生产；因此本实用新型提供的加速度传感器可靠性高、敏感范围大、小尺寸且易于封装。本实用新型的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其它优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中图1为本实用新型提供的实施例的俯视平面图；图2为本实用新型提供的实施例中的A-A’剖面图；图3(a)至图3(e)为本实用新型提供的实施例1制作工艺流程图；图4(a)至图4(d)为本实用新型提供的实施例2制作工艺流程图；图5为悬臂微梁的结构及受力示意图。图中标号所代表的名称为1为带预设沟槽的硅基片，2为预设沟槽，3为水晶片，4 为无沟槽的硅基片，5为插指换能器(IDT)，6为悬挂质量块，7为悬臂微梁。
具体实施方式
以下将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。SAff加速度计是一种新型的机械量传感器，SAff器件是SAW加速度计的关键部件， SAW在所处环境改变或受到物理、化学、生物量的作用时，其工作频率或延迟时间也会变化。 根据这些变化与被测量量的对应关系，就可以确定被测量的大小。根据这种原理制作的加速度传感器，可以测量机械量、温度、气体、湿度、生物量等。下面介绍传感器的原理图5为悬臂微梁的结构及受力示意图，如图所示，对于自由端悬挂质量块m的各向同性材料的悬臂微梁，悬臂微梁的最大应变分量在梁的上下表面，其水平方向应变分量为
权利要求1.SAW-MEMS加速度传感器，其特征在于包括SAW金属叉指换能器、悬臂微梁、水晶片、 预设沟槽硅基片；所述悬臂微梁支撑端固定设置于水晶片上，所述悬臂微梁自由端悬空设置于预设沟槽硅基片的预设沟槽上方，所述SAW金属插指换能器设置于悬臂微梁上表面悬臂端，所述悬臂微梁下表面对应预设沟槽硅基片的预设沟槽，所述悬臂微梁上表面设置有输入电极和输出电极，所述金属叉指换能器与输入电极和输出电极连接。
2.根据权利要求1所述的SAW-MEMS加速度传感器，其特征在于所述悬臂微梁自由端设置有悬挂质量块，所述悬挂质量块位于预设沟槽上方的悬臂微梁自由端的上表面。
3.根据权利要求2所述的SAW-MEMS加速度传感器，其特征在于所述预设沟槽深度介于2微米至500微米之间。
4.根据权利要求3所述的SAW-MEMS加速度传感器，其特征在于所述悬臂微梁的形状为四边形或多边形，所述悬臂微梁的厚度介于5微米至200微米之间，长度介于50微米至1厘米之间。
5.根据权利要求4所述的SAW-MEMS加速度传感器，其特征在于所述SAW金属叉指换能器为谐振型或延迟型。
6.根据权利要求5所述的SAW-MEMS加速度传感器，其特征在于所述SAW金属叉指换能器为Al、Cu或Au材质的换能器。
专利摘要本实用新型公开了SAW-MEMS加速度传感器，涉及微电子惯性器件领域，加速度传感器包括SAW金属叉指换能器、带有悬臂微梁的水晶片以及预设沟槽的硅基片，SAW金属插指换能器制作于水晶片内的悬臂微梁上，悬臂微梁键合在预设沟槽的硅基片上，水晶片先与另一片无沟槽硅基片通过键合，减薄后再通过键合工艺转移至预设沟槽的硅基片上；在水晶片上与预设沟槽相应的位置制作SAW插指换能器，并在水晶片上刻蚀出悬臂微梁结构，使SAW插指换能器在悬臂微梁上。所述加速度传感器采用MEMS工艺，器件尺寸小，适合批量生产；因此本实用新型提供的加速度传感器可靠性高、敏感范围大、功耗小、精度高、小尺寸且易于封装。
文档编号B81B3/00GK202093043SQ20112015894
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月18日 优先权日2011年5月18日
发明者冷俊林, 卜继军, 杨增涛, 杨正兵, 江黎, 王勇, 肖凯, 董加和, 赵建华, 陈小兵, 马晋毅 申请人:中国电子科技集团公司第二十六研究所