袁明权， 唐　彬， 孙远程， 熊　壮， 彭　勃

(中国工程物理研究院 电子工程研究所，四川 绵阳 621999)



基于无掩模腐蚀技术的高性能微加速度传感器*

袁明权， 唐彬， 孙远程， 熊壮， 彭勃

(中国工程物理研究院 电子工程研究所，四川 绵阳 621999)

摘要:针对深沟槽内结构制作困难的问题，基于单晶硅各向异性腐蚀原理，推导了{100}单晶硅在KOH溶液中无掩模腐蚀过程台阶宽度与无掩模腐蚀深度之间的解析表达式，通过工艺实验确定了单晶硅{311}面与{100}面的腐蚀速率比；采用适合于三明治微加速度传感器硅芯片制作的无掩模腐蚀成型工艺流程，实现了深沟槽内悬臂梁的准确成型，研制出一种±100 gn量程的微加速度传感器。样品测试表明:运用无掩模腐蚀技术制作的微加速度传感器相对精度优于6×10-5，灵敏度为17.78 mV/gn。

关键词：微机械加工; 微加速度传感器; 各向异性腐蚀; 无掩模; 阳极键合

0引言

除了采用石英玻璃可制作高性能惯性器件[1,2]以外，利用单晶硅材料和MEMS技术制作的硅微器件也可以获得比较好的性能，特别是在加速度传感器方面[3,4]，一种采用体硅湿化学腐蚀工艺[5]的三明治微加速度传感器就具有这样的特点。

三明治微加速度传感器的微敏感部分为梁—岛(悬臂梁—质量块)结构，悬臂梁位于质量块的中平面上，这种结构在常规制造过程中会遇到深沟槽内悬臂梁成型困难的问题。本文采用无掩模腐蚀技术在深沟槽内形成准确的悬臂梁结构，避免了常规方式所导致的悬臂梁成型困难、缺陷过多等问题。……