一种压阻式双轴运动传感器及其制作方法技术

本申请提供一种压阻式双轴运动传感器及其制作方法，该压阻式双轴运动传感器包括SOI硅片，包括第一单晶硅层、第一氧化硅层和第二单晶硅层；第一刻蚀槽和第二刻蚀槽，形成于第二单晶硅层靠近第一氧化硅层的一侧；质量块，形成于第二单晶硅层上，且形成于第一刻蚀槽和第二刻蚀槽之间；掺杂层，形成于第二单晶硅层背离第一氧化硅层的一侧；第二氧化硅层，形成于第二单晶硅层和掺杂层上；焊接层，形成第二单晶硅层和掺杂层上，且形成于第二氧化硅层中；隔离槽，形成于第二刻蚀槽远离质量块的一侧；其中隔离槽与质量块、第一刻蚀槽、第二刻蚀槽同时形成。通过上述方式，能够降低封装引起的残余应力和温度系数。

A Piezoresistive Biaxial Motion Sensor and Its Fabrication Method

【技术实现步骤摘要】
一种压阻式双轴运动传感器及其制作方法
本申请涉及微机电系统
，具体涉及一种压阻式双轴运动传感器及其制作方法。
技术介绍
微机电系统(MEMS，Micro-Electro-MechanicalSystem)，也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。微机电系统是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的，融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。微机电系统是集微传感器、微执行器、微机械结构、微电源微能源、信号处理和控制电路、高性能电子集成器件、接口、通信等于一体的微型器件或系统。本申请的专利技术人在长期研发中发现，现有的传感器器件所占平面面积大，单个晶元上所能制造的总芯片数少，导致成本高；器件的设计，使得器件本身受封装的影响极大，从而残余应力大，温度系数高；现有案例的工艺制造方式，使得其在工艺实现上，较为复杂，良率低，周期长。
技术实现思路
本申请提供一种压阻式双轴运动传感器及其制作方法，以解决现有技术中由于封装引起的残余应力大，温度系数高的问题。为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种压阻式双轴运动传感器，其中，该压阻式双轴运动传感器包括：SOI硅片，包括第一单晶硅层、第一氧化硅层和第二单晶硅层，所述第一氧化硅层设置于所述第一单晶硅层和所述第二单晶硅层之间；第一刻蚀槽和第二刻蚀槽，形成于所述第二单晶硅层靠近所述第一氧化硅层的一侧；质量块，形成于所述第二单晶硅层上，且形成于所述第一刻蚀槽和所述第二刻蚀槽之间；掺杂层，形成于所述第二单晶硅层背离所述第一氧化硅层的一侧；第二氧化硅层，形成于所述第二单晶硅层和所述掺杂层上；焊接层，形成所述第二单晶硅层和所述掺杂层上，且形成于所述第二氧化硅层中；隔离槽，形成于所述第二刻蚀槽远离所述质量块的一侧；其中所述隔离槽与所述质量块、所述第一刻蚀槽、所述第二刻蚀槽同时形成。为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：提供一种压阻式双轴运动传感器的制作方法，其中，压阻式双轴运动传感器包括SOI硅片，SOI硅片包括第一单晶硅层、第一氧化硅层和第二单晶硅层，其中所述第一氧化硅层设置于所述第一单晶硅层和所述第二单晶硅层之间；方法包括在所述第二单晶硅层背离所述第一氧化硅层的一侧设置掺杂层；在所述第二单晶硅层和所述掺杂层上设置第二氧化硅层；在所述第二单晶硅层和所述掺杂层上以及所述第二氧化硅层中设置焊接层；在所述第二单晶硅层靠近所述第一氧化硅层的一侧上同时设置质量块、第一刻蚀槽、第二刻蚀槽和隔离槽，所述质量块形成于所述第一刻蚀槽和所述第二刻蚀槽之间，所述隔离槽设置于所述第二刻蚀槽远离所述质量块的一侧。本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提供一种压阻式双轴运动传感器及其制作方法，该压阻式双轴运动传感器包括SOI硅片，包括第一单晶硅层、第一氧化硅层和第二单晶硅层；第一刻蚀槽和第二刻蚀槽，形成于第二单晶硅层靠近第一氧化硅层的一侧；质量块，形成于第二单晶硅层上，且形成于第一刻蚀槽和第二刻蚀槽之间；掺杂层，形成于第二单晶硅层背离第一氧化硅层的一侧；第二氧化硅层，形成于第二单晶硅层和掺杂层上；焊接层，形成第二单晶硅层和掺杂层上，且形成于第二氧化硅层中；隔离槽，形成于第二刻蚀槽远离质量块的一侧；其中隔离槽与质量块、第一刻蚀槽、第二刻蚀槽同时形成。通过制作质量块的同时制作隔离槽，实现隔离设计，解决了现有技术中封装引起的残余应力大，温度系数高的问题。附图说明为了更清楚地说明申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：图1是本申请一种压阻式双轴运动传感器一实施例的截面结构示意图；图1是本申请一种压阻式双轴运动传感器一实施例的截面结构示意图；图2是图1所示一种压阻式双轴运动传感器一实施例的结构示意图；图3是图2所示压阻式双轴运动传感器在第一坐标轴上运动的结构示意图；图4是图2所示压阻式双轴运动传感器在第二坐标轴上运动的结构示意图；图5是图2所示压阻式双轴运动传感器的电路结构示意图；图6是本申请一种运动传感器的制作方法一实施例的流程示意图；图7是图6所示步骤S14后形成的压阻式双轴运动传感器的结构示意图；图8是本申请一种压阻式双轴运动传感器的制作方法另一实施例的流程示意图；图9是图8所示步骤S22中形成的一个敏感电阻一实施例的结构示意图；图10是图8所示步骤S27中形成的压阻式双轴运动传感器的结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动情况下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。需要说明，若本申请实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本申请实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。请参阅图1和图2，图1是本申请一种压阻式双轴运动传感器一实施例的截面结构示意图，图2是图1所示一种压阻式双轴运动传感器一实施例的结构示意图。本实施例所揭示的压阻式双轴运动传感器100，压阻式双轴运动传感器100包括SOI硅片11、刻蚀槽12、质量块13、掺杂层14、第二氧化硅层15、焊接层16和隔离槽17。下面以一个轴上的运动传感器为例进行说明。具体来说，SOI硅片11作为制作压阻式双轴运动传感器100的基板。SOI硅片11包括第一单晶硅层111、第一氧化硅层112和第二单晶硅层113三层，其中，第一氧化硅层112设置于第一单晶硅层111和第二单晶硅层113之间。刻蚀槽12和质量块13可以同时形成。在本实施例中，刻蚀槽12包括第一刻蚀槽121和第二刻蚀槽122，形成于第二单晶硅层113靠近第一氧化硅层112的一侧；质量块13形成于第二单晶硅层113上，且形成于第一刻蚀槽121和第二刻蚀槽122之间。掺杂层14，形成于第二单晶硅层113背离第一氧化硅层112的一侧。第二氧化硅层15，形成于第二单晶硅层113和掺杂层14上。焊接层16，形成第二单晶硅层113和掺杂层14上，且形成于第二氧化硅层15中。隔离槽17，形成于第二刻蚀槽122远离质量块13的一侧。在本实施例中，刻蚀槽12、质量块13和隔离槽17可以同时形成。在一具体实施例中，压阻式双轴运动传感器100还可以包括悬臂梁1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压阻式双轴运动传感器，其特征在于，所述压阻式双轴运动传感器包括：SOI硅片，包括第一单晶硅层、第一氧化硅层和第二单晶硅层，所述第一氧化硅层设置于所述第一单晶硅层和所述第二单晶硅层之间；第一刻蚀槽和第二刻蚀槽，形成于所述第二单晶硅层靠近所述第一氧化硅层的一侧；质量块，形成于所述第二单晶硅层上，且形成于所述第一刻蚀槽和所述第二刻蚀槽之间；掺杂层，形成于所述第二单晶硅层背离所述第一氧化硅层的一侧；第二氧化硅层，形成于所述第二单晶硅层和所述掺杂层上；焊接层，形成所述第二单晶硅层和所述掺杂层上，且形成于所述第二氧化硅层中；隔离槽，形成于所述第二刻蚀槽远离所述质量块的一侧；其中所述隔离槽与所述质量块、所述第一刻蚀槽、所述第二刻蚀槽同时形成。

【技术特征摘要】
1.一种压阻式双轴运动传感器，其特征在于，所述压阻式双轴运动传感器包括：SOI硅片，包括第一单晶硅层、第一氧化硅层和第二单晶硅层，所述第一氧化硅层设置于所述第一单晶硅层和所述第二单晶硅层之间；第一刻蚀槽和第二刻蚀槽，形成于所述第二单晶硅层靠近所述第一氧化硅层的一侧；质量块，形成于所述第二单晶硅层上，且形成于所述第一刻蚀槽和所述第二刻蚀槽之间；掺杂层，形成于所述第二单晶硅层背离所述第一氧化硅层的一侧；第二氧化硅层，形成于所述第二单晶硅层和所述掺杂层上；焊接层，形成所述第二单晶硅层和所述掺杂层上，且形成于所述第二氧化硅层中；隔离槽，形成于所述第二刻蚀槽远离所述质量块的一侧；其中所述隔离槽与所述质量块、所述第一刻蚀槽、所述第二刻蚀槽同时形成。2.根据权利要求1所述的压阻式双轴运动传感器，其特征在于，所述压阻式双轴运动传感器还包括：第一悬臂梁和第二悬臂梁，形成于所述质量块的两侧，所述第一悬臂梁与所述第一刻蚀槽相匹配，所述第二悬臂梁与所述第二刻蚀槽相匹配；所述掺杂层还设置于所述第一悬臂梁远离所述质量块的一侧；第一盖板，所述第一盖板键合封装于所述第一单晶硅层背离所述第一氧化硅层的一侧；第二盖板，所述第二盖板键合封装于所述第二氧化硅层背离所述第二单晶硅层的一侧；所述焊接层进一步裸露于所述第二盖板的一端。3.一种压阻式双轴运动传感器的制作方法，其特征在于，所述压阻式双轴运动传感器包括SOI硅片，所述SOI硅片包括第一单晶硅层、第一氧化硅层和第二单晶硅层，其中所述第一氧化硅层设置于所述第一单晶硅层和所述第二单晶硅层之间；所述方法包括：在所述第二单晶硅层背离所述第一氧化硅层的一侧设置掺杂层；在所述第二单晶硅层和所述掺杂层上设置第二氧化硅层；在所述第二单晶硅层和所述掺杂层上以及所述第二氧化硅层中设置焊接层；在所述第二单晶硅层靠近所述第一氧化硅层的一侧上同时设置质量块、第一刻蚀槽、第二刻蚀槽和隔离槽，所述质量块形成于所述第一刻蚀槽和所述第二刻蚀槽之间，所述隔离槽设置于所述第二刻蚀槽远离所述质量块的一侧。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在第二单晶硅层背离所述第一氧化硅层的一侧设置掺杂层的步骤包括：在所述第二单晶硅层上进行热氧化处理得到第一阻挡层；在所述第一阻挡层上设置光刻胶，进行第一次光刻处理；在所述第二单晶硅层上注入第一浓度的硼离子，得到轻掺杂层；在所述第一阻挡层上进行去除光刻胶处理和第一次退火处理；去除第一阻挡层；进行第一次氧化处理得到第二阻挡层；在所述第二阻挡层上设置光刻胶，进行第二次光刻处理；在所述第二单晶硅层和所述轻掺杂层上注入第二浓度的硼离子，得到重掺杂层；所述第二浓度大于所述第一浓度；在所述第二单晶硅层和所述掺杂层上设置第二氧化硅层的步骤包括：在所述第二单晶硅层、所述轻掺杂层和所述重掺杂层上进行去除光刻胶处理和第二次退火处理，得到所述第二氧化硅层，以形成敏感电阻。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述第二单晶硅层和所述掺杂层上以及所述第二氧化硅层中设置焊接层的步骤包括：在所述第二氧化硅层上设置光刻胶，进行第三次光...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛胜男，陈浩，
申请(专利权)人：北京盛通恒瑞科贸有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11