论文部分内容阅读
微机械压阻式加速度传感器应用广泛,从便携式电子消费产品到航空航天领域都能见到它的身影,它具有体积小、成本低、精度高、可靠性好和批量制造等优点,因此,对其进行研究具有重要的理论意义及应用价值。本文提出了一种三明治结构微机械压阻式加速度传感器,传感器整体采用基于阳极键合的圆片级封装技术制造而成。传感器结构为玻璃-硅-玻璃三明治结构,硅芯片的下表面为硅与玻璃阳极键合,上表面采用硅-非晶硅-玻璃的阳极键合,非晶硅层将键合电流导通至分片槽区域,保护了键合过程中器件的电学性能。传感器硅芯片采用体微加工工艺制造,加速度质量块结构的腐蚀充分利用了KOH凸角补偿腐蚀过程中凸角的过切,制造出一个类似锥台形的质量块结构,这种设计虽然损失了部分传感器灵敏度,但大大减小了器件的尺寸。首先,本文介绍了几种常见的微机械压阻式加速度传感器,对微机械压阻式加速度传感器的工作原理进行了深入分析,在此基础上设计了满足设计指标的微机械压阻式传感器的结构,并利用IntelliSuite软件对传感器结构进行了仿真分析。其次,通过质量块湿法腐蚀仿真与实验对腐蚀掩膜版图进行了优化,设计出了传感器质量块腐蚀版图,得到的质量块形状为类似锥台的结构。然后,设计了三明治结构微机械压阻式加速度传感器的工艺流程和工艺版图,确定了关键工艺的工艺参数,并对工艺过程中遇到的问题进行分析解决。最后,对三明治结构微机械压阻式硅微加速度传感器进行了一系列测试,包括应力测试、压阻测试、线性度灵敏度测试和稳定性测试。最终制作的传感器芯片尺寸为2500μm×1450μm×1380μm,灵敏度11.2μV/V?g,非线性为1.28%?FS,测试结果表明传感器性能优良,且传感器的设计和制作工艺流程是正确可行的。