基于掩膜—无掩膜腐蚀的硅微谐振式加速度计关键工艺研究

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4、donMask-masklessEtchingByYimaoYuADissertationSubmittedtoChinaJiliangUniversityInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringChinaJiliangUniversityJune,2015中图分类号TU375.3;TH824学校代码10356UDC620.3密级公开硕士学位论文MASTERDISSERTATION基于掩膜-无掩膜腐蚀的硅微谐振式加速度计关键工艺研究R

5、esearchonCriticalProcessesoftheSiliconResonantMicromechanicalAccelerationSensorBasedonMask-masklessEtching作者俞亦茂导师韩建强教授申请学位工学硕士培养单位中国计量学院学科专业控制理论与控制工程研究方向MEMS器件设计与加工二〇一五年六月致谢深深地感谢我的导师韩建强教授。在我攻读硕士学位期间，学习上和生活上都得到了导师的热心帮助和关心爱护。先生渊博的学识，严谨的治学态度，对待科研教育认真负责、创新的态度，永远值得我学习；他缜密的

6、思维以及对待祖国教育事业的献身精神，必将影响我终身，永远激励着我不断前进。感谢师兄李森林，师姐李琰帮助我解答科研上的问题，感谢师弟张鹏、厉森、张杰、程冰、尹伊君给予我生活上和学习上的关心和热情的帮助。感谢所有帮助过我的老师同学，我能顺利完成我的硕士学业离不开他们的帮助。俞亦茂2015年6月基于掩膜-无掩膜腐蚀的硅微谐振式加速度计关键工艺研究摘要：硅微机械加速度计是MEMS(MicroMechanicalSystem)传感器的研究热点之一，具有体积小、成本低、易于批量生产等优点。与其它类型的MEMS加速度传感器相比，硅微机械谐振式加

7、速度传感器测量精度高，输出的是频率信号，可以通过简单的数字电路送入计算机，而不需A/D转换环节，因此,研究谐振式硅微加速度传感器具有重要意义。本文所设计的基于掩膜-无掩膜腐蚀技术的新型硅微谐振式加速度传感器，谐振梁位于衬底上表面，支撑梁的中性面与质量块的重心在同一平面，支撑梁与谐振梁同时成形。相比之前文献中报道的Z轴谐振式加速度传感器，简化了器件结构，降低了封装难度，并且能有有效消除面内加速度引起的交叉轴耦合干扰。为了实现本课题所设计的器件结构，采用掩膜-无掩膜两步腐蚀法腐蚀出位于不同平面的谐振梁和支撑梁，其中谐振梁位于衬底上表面

8、，支撑梁的中性面与质量块的重心在同一平面。并且针对不同腐蚀液及其添加剂做了大量的实验，分析比较了不同腐蚀液及其添加剂对硅片的无掩膜腐蚀腐蚀特性，如硅片表面平整度，腐蚀速率，快腐蚀面与（100）面的腐蚀速率之比r3。经过多组实验发现采用碘过饱和KOH