一种振动式MEMS角加速度传感器的加工工艺设计 

（a）平面图 （b）爆炸图

图5 基本结构

结合微纳加工的工艺能力以及前文分析，设计了较大的电容极板面积，较小的电容间隙，从而实现较高的器件灵敏度。本文设计的基本参数:器件层厚度为50μm，振动环宽度为40μm，电容间隙为5μm，直径为8mm，环数为6，材料为〈100〉单晶硅。

3 详细制作工艺流程

MEMS陀螺仪的信号检测对器件要求很高，为了减小来自器件的寄生电容等干扰，设计了硅—玻璃阳极键合和金—金热压键合的工艺，如图6所示。

图6 工艺流程图

具体工艺步骤为:(a)SOI硅片上溅射金属并图形化:制作金属电极。(b)深硅刻蚀:形成振动环的关键结构。(c)BF33玻璃湿法刻蚀凹槽:形成支撑硅上结构的凸台。(d)BF33玻璃上溅射金属并图形化:制作金属电极与引线。(e)阳极键合与Au-Au热压键合，其中阳键键合为SOI和玻璃衬底提供良好的键合强度，保证后续工艺晶圆的完整性以及器件的良率。而金—金热压键合提供了SOI上的金电极到玻璃衬底上的金电极的电学通路，可以方便地实现中心支撑圆盘和振动环、驱动电极、敏感电极、以及静电调修电极的电学连接，而不影响谐振环的振动。(f)机械减薄与深硅刻蚀、RIE刻蚀:去掉SOI的底层硅与二氧化硅埋氧层。

4 结语

随着工程应用领域需求的提高和传感技术的不断发展，角加速度传感器的研究和发展应呈现如下趋势：（a）器件微型化；（b）功能多元化；（c）测量方法新型化。

本文提出了振动式MEMS角加速度传感器（陀螺仪），主要结构由振动环、调修电极、驱动电极、敏感电极等几部分组成。采用了硅—玻璃阳极键合的工艺方案，其中玻璃作为绝缘衬底支撑器件层。