一种全碳化硅MEMS三轴加速度计及其制造方法技术

一种全碳化硅MEMS三轴加速度计及其制造方法，加速度计包括下部碳化硅基底层，下部碳化硅基底层通过中间连接层和上部碳化硅结构外框连接，上部碳化硅结构外框内部设有中心对称的中心四梁质量岛单元、四梁质量岛子结构构成五组阵列式四梁质量岛结构，中心四梁质量岛单元设置通过支撑梁与上部碳化硅结构外框连接，支撑梁的敏感压阻条与各自对应的金属引线连接，并构成半开环惠斯通电桥；中心四梁质量岛单元、四梁质量岛子结构与下部碳化硅基底层有间隙，制造方法是将制作有上部碳化硅结构外框结构的碳化硅片和另一作为下部碳化硅基底层的碳化硅片通过中间连接层连接，本发明专利技术加速度计具有体积小、结构简单、灵敏度高、耐高温恶劣环境等优点。

A silicon carbide MEMS triaxial accelerometer and its manufacturing method

An all-silicon carbide MEMS triaxial accelerometer and its manufacturing method are described. The accelerometer comprises a lower silicon carbide base layer, which is connected by an intermediate connecting layer and an upper silicon carbide structure outer frame. The upper silicon carbide structure outer frame is equipped with a central symmetrical four-beam mass Island unit and a four-beam mass Island substructure to form five array four-beam mass island structures. The four-beam mass Island unit is connected with the outer frame of the upper SiC structure through the supporting beam, and the sensitive piezoresistive bars of the supporting beam are connected with the corresponding metal leads, and form a semi-open Wheatstone bridge. The center four-beam mass island unit, the four-beam mass Island sub-structure and the lower SiC base layer have gaps. The manufacturing method is to make SiC with the outer frame structure of the upper SiC structure. The accelerometer has the advantages of small size, simple structure, high sensitivity, high temperature resistance and harsh environment.

【技术实现步骤摘要】
一种全碳化硅MEMS三轴加速度计及其制造方法
本专利技术属于MEMS传感器
，具体涉及一种全碳化硅MEMS三轴加速度计及其制造方法。
技术介绍
微型高温加速度传感器是微机电系统领域非常重要的一种传感器，体积小且耐高温的优点使得其在高温MEMS测量领域，如航空航天发动机、军事导弹制导控制、汽车工业等加速度测量中得到了广泛的发展和应用。目前常见的加速度传感器多是硅基衬底的，而普通硅器件由于硅材料半导体高温特性的限制，难以在超过200℃以上的恶劣环境中可靠工作。基于此，为了使MEMS加速度传感器适应更高温度的工作环境，相关研究者主要是从两个方面进行发展和改进的。一是SOI加速度传感器的广泛研究和应用，目前报道的其最高耐受温度达500摄氏度，值得注意的是，尽管SOI加速度传感器显著提升了传感器的耐受环境温度，但其基底仍然是硅材料，这也限制了其工作温度的进一步提升；二是给现有加速度传感器设计降温结构，例如设计散热微流道或是加装水冷套等，但这样会增加传感器的加工难度、成本以及体积，不利于安装和使用。因此，目前尚缺少耐受高温恶劣环境且结构相对简单的MEMS加速度传感器。专利
技术实现思路
为了克服上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全碳化硅MEMS三轴加速度计，包括下部碳化硅基底层(300)，其特征在于：下部碳化硅基底层(300)通过中间连接层(200)和上部碳化硅结构外框(100)连接，上部碳化硅结构外框(100)的背部与下部碳化硅基底层(300)相接；以上部碳化硅结构外框(100)所在平面为XOY平面，以其中心为平面XOY的坐标系原点，上部碳化硅结构外框(100)内部设有中心对称的五组阵列式四梁质量岛结构，中心四梁质量岛单元(400)设置在XOY平面的中心位置，并通过四根第一支撑梁(401)与上部碳化硅结构外框(100)连接，中心四梁质量岛单元(400)的四根第一支撑梁(401)上设有第一压阻条(403)，每...

【技术特征摘要】
1.一种全碳化硅MEMS三轴加速度计，包括下部碳化硅基底层(300)，其特征在于：下部碳化硅基底层(300)通过中间连接层(200)和上部碳化硅结构外框(100)连接，上部碳化硅结构外框(100)的背部与下部碳化硅基底层(300)相接；以上部碳化硅结构外框(100)所在平面为XOY平面，以其中心为平面XOY的坐标系原点，上部碳化硅结构外框(100)内部设有中心对称的五组阵列式四梁质量岛结构，中心四梁质量岛单元(400)设置在XOY平面的中心位置，并通过四根第一支撑梁(401)与上部碳化硅结构外框(100)连接，中心四梁质量岛单元(400)的四根第一支撑梁(401)上设有第一压阻条(403)，每个第一压阻条(403)通过第一金属引线(402)及焊盘连接，并形成闭环惠斯通电桥；所述中心四梁质量岛单元(400)将XOY平面均匀划分为四个子区域，每个子区域设置一个四梁质量岛子结构，分别为四梁质量岛子结构A(500)、四梁质量岛子结构B(600)、四梁质量岛子结构C(700)、四梁质量岛子结构D(800)，四个子区域之间及子区域与中心四梁质量岛单元(400)之间通过支撑梁相互连接，四梁质量岛子结构A(500)、四梁质量岛子结构B(600)、四梁质量岛子结构C(700)、四梁质量岛子结构D(800)与中心四梁质量岛单元(400)之间通过两根第二支撑梁(501)、第三支撑梁(601)、第四支撑梁(701)、第五支撑梁(801)连接，其中第二支撑梁(501)、第三支撑梁(601)、第四支撑梁(701)、第五支撑梁(801)设有各自对应的第二敏感压阻条(503)、第三敏感压阻条(603)、第四敏感压阻条(703)、第五敏感压阻条(803)，第二敏感压阻条(503)、第三敏感压阻条(603)、第四敏感压阻条(703)、第五敏感压阻条(803)与各自对应的第二金属引线(502)、第三金属引线(602)、第四金属引线(702)、第五金属引线(802)连接，并构成半开环惠斯通电桥；所述的中心四梁质量岛单元(400)、四梁质量岛子结构A(500)、四梁质量岛子结构B(600)、四梁质量岛子结构C(700)、四梁质量岛子结构D(800)与下部碳化硅基底层(300)有间隙，处于悬空状态。2.根据权利要求1所述的一种全碳化硅MEMS三轴加速度计，其特征在于：所述的四梁质量岛子结构A(500)、四梁质量岛子结构B(600)、四梁质量岛子结构C(700)、四梁质量岛子结构D(800)对应的支撑梁、敏感压阻条、金属引线及焊盘几何尺寸一样，且关于中心四梁质量岛单元(400)对称分布。3.根据权利要求1所述的一种全碳化硅MEMS三轴加速度计，其特征在于：所述的四梁质量岛子结构A(500)、四梁质量岛子结构B(600)、四梁质量岛子结构C(700)、四梁质量岛子结构D(800)分别与上部碳化硅结构外框(100)通过另外两根支撑梁相连接，即四梁质量岛子结构A(500)、四梁质量岛子结构B(600)、四梁质量岛子结构C(700)、四梁质量岛子结构D(800)分别与上部碳化硅结构外框(100)通过第二支撑梁(501)、第三支撑梁(601)、第四支撑梁(701)、第五支撑梁(801)连接，第二支撑梁(501)、第三支撑梁(601)、第四支撑梁(701)、第五支撑梁(801)上布置有第二敏感压阻条(503)、第三敏感压阻条(603)、...

【专利技术属性】
技术研发人员：方续东，吴晨，孙林，赵立波，赵玉龙，蒋庄德，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61