一种两轴加速度芯片及其加工方法技术

本发明专利技术涉及加速度芯片技术领域，公开一种两轴加速度芯片及其加工方法。其中芯片包括四个敏感单元，其中两个敏感单元沿第一方向分布，另外两个敏感单元沿第二方向分布，每个敏感单元均包括可移动块、支撑块、中部电极块及连接弹性件，沿第一方向分布的两个敏感单元的可移动块与中部电极块形成第一方向差分电容，第一方向差分电容被配置为检测第一方向的加速度；沿第二方向分布的两个敏感单元的可移动块与中部电极块形成第二方向差分电容，第二方向差分电容被配置为检测第二方向的加速度。本发明专利技术公开的两轴加速度芯片，集成度较高，线性度好且灵敏度高。度好且灵敏度高。度好且灵敏度高。

【技术实现步骤摘要】
一种两轴加速度芯片及其加工方法


[0001]本专利技术涉及加速度芯片
，尤其涉及一种两轴加速度芯片及其加工方法。

技术介绍

[0002]电容式单轴加速度传感器因其具有低温漂、高精度、一致性好、低功耗、高可靠性的特点和优势，而被广泛应用，当需要同时测量两个方向的加速度时，现有技术大多采用两个加速度传感器进行分别测量，两者之间集成度差且没有电连接关系，安装时还占用较大的空间，为了保证整体结构的小型化设计，芯片面积受限，使得每个方向的电容值均比较小，极大限制了传感器的灵敏度指标。

技术实现思路

[0003]基于以上所述，本专利技术的目的在于提供一种两轴加速度芯片及其加工方法，解决了现有技术存在的上述问题，具有集成度好、电容均值大及灵敏度高的优点。
[0004]为达上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]一种两轴加速度芯片，包括四个呈正交对称分布的敏感单元，其中两个所述敏感单元沿第一方向分布，另外两个所述敏感单元沿第二方向分布，每个所述敏感单元均包括可移动块、支撑块、中部电极块及连接弹性件，所述可移动块通过所述连接弹性件固定在所述支撑块上，沿所述第一方向分布的两个所述敏感单元的所述可移动块能够沿所述第一方向运动，且两个所述敏感单元的所述可移动块与所述中部电极块形成第一方向差分电容，所述第一方向差分电容被配置为检测所述第一方向的加速度；沿所述第二方向分布的两个所述敏感单元的所述可移动块能够沿所述第二方向运动，且两个所述敏感单元的所述可移动块与所述中部电极块形成第二方向差分电容，所述第二方向差分电容被配置为检测所述第二方向的加速度。
[0006]作为一种两轴加速度芯片的优选方案，所述敏感单元还包括连接梁，每个所述敏感单元均包括两个所述连接梁、两个所述连接弹性件、一个所述可移动块、一个所述支撑块及一个所述中部电极块，两个所述连接梁和两个所述连接弹性件一一对应设置，每个所述连接梁的一端均与一个所述连接弹性件相连，另一端均与所述可移动块相连。
[0007]作为一种两轴加速度芯片的优选方案，所述两轴加速度芯片包括两个SOI衬底，两个所述SOI衬底叠设且电连接，每个所述SOI衬底的背衬底上均形成有键合层，两个所述键合层键合连接，所述敏感单元形成在两个所述SOI衬底上。
[0008]作为一种两轴加速度芯片的优选方案，每个所述SOI衬底的所述背衬底上均形成有贯穿设置的避让槽，两个所述SOI衬底上的所述避让槽正对设置且组成空腔，所述连接弹性件和所述连接梁均形成在顶层硅和埋氧层上且正对所述空腔设置。
[0009]作为一种两轴加速度芯片的优选方案，两个所述SOI衬底分别为第一衬底和第二衬底，所述第一衬底上形成有四个呈正交对称分布的第一敏感子单元，所述第二衬底上形成有四个呈正交对称分布的第二敏感子单元，四个所述第一敏感子单元和四个所述第二敏
感子单元一一对应设置，且每个所述第一敏感子单元均和与其正对的所述第二敏感子单元组成一个所述敏感单元。
[0010]作为一种两轴加速度芯片的优选方案，每个所述第一敏感子单元均包括第一可移动子块、第一中部子电极块、第一连接子弹性件、第一支撑子梁及第一支撑子质量块，每个所述第二敏感子单元均包括第二可移动子块、第二中部子电极块、第二连接子弹性件、第二支撑子梁及第二支撑子质量块，所述第一可移动子块正对所述第二可移动子块设置且两者组成所述可移动块，所述第一中部子电极块正对所述第二中部子电极块设置且两者组成所述中部电极块，所述第一连接子弹性件正对所述第二连接子弹性件且两者组成所述连接弹性件，所述第一支撑子梁正对所述第二支撑子梁且两者组成所述连接梁，所述第一支撑子质量块正对所述第二支撑子质量块且两者组成所述支撑块。
[0011]作为一种两轴加速度芯片的优选方案，所述SOI衬底包括顶层硅、埋氧层及背衬底，所述支撑块上形成有贯穿所述埋氧层的第一金属块，所述第一金属块将所述顶层硅和所述背衬底电连接。
[0012]作为一种两轴加速度芯片的优选方案，所述两轴加速度芯片还包括第一导电凸块和第二导电凸块，所述第一导电凸块设于所述第一金属块上，所述第二导电凸块设于所述中部电极块上，所述第一导电凸块和所述第二导电凸块能够分别与外部电源电连接。
[0013]一种两轴加速度芯片的加工方法，用于加工以上任一技术方案所述的两轴加速度芯片，包括：
[0014]提供SOI衬底；
[0015]刻蚀所述SOI衬底的顶层硅和埋氧层，形成第一开口区域和第二开口区域；
[0016]在所述第一开口区域内溅射金属材料，形成第一金属块、第二金属块及第三金属块；
[0017]刻蚀正对所述第二开口区域的所述SOI衬底的背衬底，形成可移动块，所述第二金属块将所述可移动块的所述顶层硅和所述背衬底电连接；
[0018]刻蚀所述SOI衬底的所述背衬底，形成第三开口区域；
[0019]刻蚀正对所述第三开口区域的部分所述顶层硅和所述埋氧层，形成连接弹性件、支撑块、连接梁及中部电极块，所述第一金属块将所述支撑块上的所述顶层硅和所述背衬底电连接，所述第三金属块将所述中部电极块的所述顶层硅和所述背衬底电连接。
[0020]作为一种两轴加速度芯片的加工方法的优选方案，所述SOI衬底的个数为两个，两个所述SOI衬底分别为第一衬底和第二衬底，所述第一衬底上刻蚀形成有第一可移动子块、第一中部子电极块、第一连接子弹性件、第一支撑子梁及第一支撑子质量块，所述第二衬底上刻蚀形成有第二可移动子块、第二中部子电极块、第二连接子弹性件、第二支撑子梁及第二支撑子质量块，所述第一衬底的第一背衬底上溅射形成第一键合层，第一顶层硅上溅射形成第一导电凸块和第二导电凸块，所述第一导电凸块与所述第一支撑子质量块电连接，所述第二导电凸块与所述第一中部子电极块电连接，所述第二衬底的第一背衬底上形成有第二键合层，所述第二键合层与所述第一键合层采用键合工艺电连接，所述第一可移动子块与所述第二可移动子块组成所述可移动块，所述第一中部子电极块与所述第二中部子电极块组成所述中部电极块，所述第一连接子弹性件和所述第二连接子弹性件组成所述连接弹性件，所述第一支撑子梁与所述第二支撑子梁组成所述连接梁，所述第一支撑子质量块
与所述第二支撑子质量块组成所述支撑块。
[0021]本专利技术的有益效果为：
[0022]本专利技术公开的两轴加速度芯片，由于四个敏感单元呈正交对称分布，使得该芯片的集成度较高，其中两个敏感单元组成的第一方向差分电容被配置为检测第一方向的加速度，另外两个敏感单元组成的第二方向差分电容被配置为检测第二方向的加速度，线性度好且灵敏度高。
[0023]本专利技术公开的两轴加速度芯片的加工方法，加工工艺简单，加工而成的两轴加速度芯片能够同时检测第一方向和第二方向的加速度，具有集成度高、线性度好且灵敏度高的特点。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对本专利技术实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两轴加速度芯片，其特征在于，包括四个呈正交对称分布的敏感单元，其中两个所述敏感单元沿第一方向分布，另外两个所述敏感单元沿第二方向分布，每个所述敏感单元均包括可移动块、支撑块、中部电极块及连接弹性件，所述可移动块通过所述连接弹性件固定在所述支撑块上，沿所述第一方向分布的两个所述敏感单元的所述可移动块能够沿所述第一方向运动，且两个所述敏感单元的所述可移动块与所述中部电极块形成第一方向差分电容，所述第一方向差分电容被配置为检测所述第一方向的加速度；沿所述第二方向分布的两个所述敏感单元的所述可移动块能够沿所述第二方向运动，且两个所述敏感单元的所述可移动块与所述中部电极块形成第二方向差分电容，所述第二方向差分电容被配置为检测所述第二方向的加速度。2.根据权利要求1所述的两轴加速度芯片，其特征在于，所述敏感单元还包括连接梁，每个所述敏感单元均包括两个所述连接梁、两个所述连接弹性件、一个所述可移动块、一个所述支撑块及一个所述中部电极块，两个所述连接梁和两个所述连接弹性件一一对应设置，每个所述连接梁的一端均与一个所述连接弹性件相连，另一端均与所述可移动块相连。3.根据权利要求2所述的两轴加速度芯片，其特征在于，所述两轴加速度芯片包括两个SOI衬底，两个所述SOI衬底叠设且电连接，每个所述SOI衬底的背衬底上均形成有键合层，两个所述键合层键合连接，所述敏感单元形成在两个所述SOI衬底上。4.根据权利要求3所述的两轴加速度芯片，其特征在于，每个所述SOI衬底的所述背衬底上均形成有贯穿设置的避让槽，两个所述SOI衬底上的所述避让槽正对设置且组成空腔，所述连接弹性件和所述连接梁均形成在顶层硅和埋氧层上且正对所述空腔设置。5.根据权利要求3所述的两轴加速度芯片，其特征在于，两个所述SOI衬底分别为第一衬底和第二衬底，所述第一衬底上形成有四个呈正交对称分布的第一敏感子单元，所述第二衬底上形成有四个呈正交对称分布的第二敏感子单元，四个所述第一敏感子单元和四个所述第二敏感子单元一一对应设置，且每个所述第一敏感子单元均和与其正对的所述第二敏感子单元组成一个所述敏感单元。6.根据权利要求5所述的两轴加速度芯片，其特征在于，每个所述第一敏感子单元均包括第一可移动子块、第一中部子电极块、第一连接子弹性件、第一支撑子梁及第一支撑子质量块，每个所述第二敏感子单元均包括第二可移动子块、第二中部子电极块、第二连接子弹性件、第二支撑子梁及第二支撑子质量块，所述第一可移动子块正对所述第二可移动子块设置且两者组成所述可移动块，所述第一中部子电极块正对所述第二中部子电极块设置且两者组成所述中部电极块，所述第一连接子...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铭昭，柳星普，董自强，白晓鹏，崔焱，
申请(专利权)人：成都博纳神梭科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：