專利名稱：具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅微壓電傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片及其制備方法。
背景技術(shù)：
硅微壓電傳感器由硅芯片部分和外圍電路部分組成，其中硅芯片部分由硅基片及其上的穿孔背板、壓電層/Si3N4或多晶硅復(fù)合彎曲振動膜、金屬電極組成。現(xiàn)今一般硅微壓電傳感器的上下電極分別是一個整體，這種結(jié)構(gòu)是造成硅微壓電傳感器靈敏度低的一個重要原因。為了提高傳感器的靈敏度，就有必要設(shè)計新型的電極結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于現(xiàn)有傳感器制備中由于采用整體電極的設(shè)計結(jié)構(gòu)，造成了傳感器靈敏度較低，為了克服現(xiàn)有傳感器芯片存在的以上缺點，提出一種具有分割式電極的硅微壓電傳感器芯片及其制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明提供的具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，包括一n型硅基片1；該n型硅基片1正面和反面分別淀積一層氮化硅基膜層2和一層氮化硅掩膜層9，所述硅基片1中心有體刻蝕時形成的上小下大的方錐形孔，所述氮化硅基膜層2中心設(shè)有孔21，所述氮化硅掩膜層9中心有與n型硅基片1反面方孔相同尺寸的方孔91；所述氮化硅基膜層2上表面上有氮化硅或多晶硅振動膜4；或者該n型硅基片1正面和反面分別淀積一層氮化硅或多晶硅振動膜4和一層氮化硅掩膜層9，所述硅基片1中心有體刻蝕時形成的上小下大的方錐形孔，所述氮化硅掩膜層9中心有與n型硅基片1反面方孔相同尺寸的方孔91；以及依次光刻腐蝕在所述氮化硅或多晶硅振動膜4上表面上的由2-100塊帶有連接觸角的電極塊組成的分割式下電極5；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的下電極第一觸角條51和下電極第二觸角條52組成；所述下電極第一觸角條51與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致；制備在所述分割式下電極5上表面上的壓電膜6；光刻腐蝕在壓電膜6上表面上的低溫氧化硅膜保護層7；和制備在所述低溫氧化硅膜保護層7上表面上的由2-100塊帶有連接觸角的電極組成的分割式上電極8；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的上電極第一觸角條81和上電極第二觸角條82組成；所述上電極第一觸角條81與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致；所述分割式上電極8的連接觸角與所述分割式下電極5的連接觸角的直角方向反向；所述下電極第二觸角條52與上電極第二觸角條82大小相同且重合；所述壓電膜6、氮化硅或多晶硅振動膜4、低溫氧化硅膜保護層7和分割式上電極8的形狀為圓形或者方形；所述的孔21為圓孔，其直徑大于、等于或小于n型硅基片1正面方孔的對角線。
所述的壓電膜6為氧化鋅壓電膜、鋯鈦酸鉛壓電膜、鈣鈦礦型壓電膜、鐵電材料壓電膜或有機壓電膜。壓電膜層6的厚度為0.2～2μm。
所述的基膜層2厚度為0.2～2μm。
所述的氮化硅或多晶硅振動膜4為與壓電膜6復(fù)合成一體的彎曲振動膜。
所述的氮化硅或多晶硅振動膜4厚度為0.2～3μm。
本發(fā)明提供的具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片的制備方法，包括以下步驟；1)清洗n型硅基片1先分別用酸性清洗液和堿性清洗液清洗n型硅基片1，之后再用去離子水沖洗干凈；2)A)在n型硅基片1的正、反表面上，利用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備分別淀積厚度為0.2～2μm的氮化硅基膜層2和厚度為0.2～2μm的氮化硅掩膜層9，之后從步驟3)進行；B)或者利用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備在n型硅基片1的正、反表面上，淀積厚度為0.2～2μm的氮化硅掩膜層9以及氮化硅或多晶硅振動膜4，之后從步驟5)進行；3)制備易腐蝕犧牲層3
在所述氮化硅基膜層2表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成圓形犧牲層倒膜光刻圖形；再利用高密度等離子刻蝕機光刻所述氮化硅膜2，所使用的腐蝕氣體為六氟化硫，形成圓形犧牲層倒模；去除殘余光刻膠；在氮化硅膜2及犧牲層倒模內(nèi)制備厚度為0.2～2μm易腐蝕犧牲層；再在其上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成犧牲層光刻圖形；并用腐蝕液腐蝕，形成所需要的犧牲層圖形3；去除殘余光刻膠，完成易腐蝕犧牲層制備；4)使用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備在易腐蝕犧牲層3及所述氮化硅膜2的表面上淀積厚度為0.2～3μm氮化硅或多晶硅振動膜4；5)制備分割式下電極5在氮化硅振動膜4上，利用真空蒸鍍設(shè)備或磁控濺射設(shè)備制備0.01～0.1μm厚度的Cr/Ti層和0.05～0.5μm厚度的Au/Pt層形成的復(fù)合層，使用含有2-100塊電極塊的掩膜版利用正反刻技術(shù)形成具有2-100塊電極塊的分割式下電極5；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的下電極第一觸角條51和下電極第二觸角條52組成；所述下電極第一觸角條51與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致；6)制備壓電膜6在分割式下電極5的表面上制備厚度為0.2～2μm壓電膜；在壓電膜的表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成壓電膜光刻圖形；用腐蝕液腐蝕壓電膜，形成所需圖形的壓電膜6，去除殘余光刻膠，完成壓電膜6制備；7)制備分割上電極8在壓電膜6的表面上，利用等離子輔助化學(xué)氣相沉淀裝置淀積厚度為0.01～0.5μm壓電膜保護層；在膜保護層表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成保護層光刻圖形；利用高寬度等離子刻蝕機進行光刻腐蝕，腐蝕氣體為六氟化硫，形成保護層圖形；去除殘余光刻膠，完成壓電膜6的低溫氧化硅膜保護層7的制備；在低溫氧化硅膜保護層7表面上涂光刻膠，光刻曝光，形成具有2-100塊電極的分割式上電極反圖形；再依次真空蒸鍍或磁控濺射0.01～0.1μm厚度的Cr/Ti層和0.05～0.5μm厚度的Au/Pt層的復(fù)合膜層，使用含有2-100塊電極塊的掩膜版利用正反刻技術(shù)形成具有2-100塊電極塊的分割式上電極8；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的上電極第一觸角條81和上電極第二觸角條82組成；所述上電極第一觸角條81與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致，且與分割式下電極的連接觸角的直角方向反向；所述下電極第二觸角條52與上電極第二觸角條82大小相同而且重合，其重合完成了上、下分割式電極5，8的串聯(lián)；8)在硅基片1的反面的氮化硅掩膜層9的表面上涂正性光刻膠，利用雙面曝光機進行雙面曝光，在氮化硅掩膜層9上形成體刻蝕掩膜光刻圖形，并利用高寬度等離子刻蝕機進行刻蝕在背面形成體刻蝕掩膜；去除殘余光刻膠，完成體刻蝕掩膜制備；用體刻蝕夾具將硅基片1密封固定，放入35％KOH溶液進行體刻蝕，刻透硅基片，形成矩形背窗孔；若有犧牲層則利用腐蝕液繼續(xù)腐蝕犧牲層3，完成釋放犧牲層，便制備出本發(fā)明的具有分割式串聯(lián)電極的硅微壓電式傳感器芯片。
用體刻蝕夾具將硅基片1密封固定，放入35％KOH溶液進行體刻蝕，刻透硅基片，形成矩形背窗孔；并利用腐蝕液繼續(xù)腐蝕犧牲層3，完成釋放犧牲層，便制備出本發(fā)明的具有分割式串聯(lián)電極的硅微壓電式傳感器芯片。
所述的壓電膜6為氧化鋅壓電膜、鋯鈦酸鉛壓電膜、鈣鈦礦型壓電膜、鐵電材料壓電膜或有機壓電膜。壓電膜層6的厚度為0.2～2μm。
所述的基膜層2的厚度為0.2～2μm。
所述的氮化硅或多晶硅振動膜4厚度為0.2～3μm。所述的振動膜4可為與壓電膜6復(fù)合成一體的彎曲振動膜。
所述的易腐蝕犧牲層3為氧化鋅犧牲層、磷硅玻璃犧牲層、多孔硅犧牲層、或氧化多孔硅犧牲層。
本發(fā)明在n型硅基片的兩面淀積氮化硅薄膜，通過對正面氮化硅的光刻、腐蝕形成犧牲層倒膜光刻圖形，淀積犧牲層并在其上淀積氮化硅或多晶硅振動膜，或者直接在n型硅基片兩面上分別淀積氮化硅和氮化硅或多晶硅振動膜，然后在振動膜之上先后淀積金屬分割下電極、壓電層以及分割上電極；對硅基片背面的氮化硅進行光刻、刻蝕，形成體刻蝕所需的氮化硅掩膜。最后體刻蝕，完成傳感器的制備。本發(fā)明的方法制備傳感器上下電極是由2-100塊分割電極塊組成，且上下電極對應(yīng)的分割電極塊通過連接觸角相互串聯(lián)，形成聲學(xué)上并聯(lián)，電學(xué)上串聯(lián)的電極結(jié)構(gòu)，可以明顯提高傳感器芯片的靈敏度。并且此傳感器的實現(xiàn)工藝兼容性好、方便可行。
本發(fā)明中首次采用分割式串聯(lián)電極制備硅微壓電傳感器。利用正刻或反刻技術(shù)，將上下電極分別分割為2-100塊，并且每個電極塊上有且只有一個連接觸角，連接觸角由成直角的第一觸角條和第二觸角條組成；第一觸角條與電極塊相連；上下分割電極通過連接觸角串聯(lián)在一起，形成電學(xué)上串聯(lián)，聲學(xué)上并聯(lián)的具有分割式串聯(lián)結(jié)構(gòu)電極的硅微壓電傳感器。
本發(fā)明的優(yōu)點在于在傳感器的制備過程中采用了一種新的電極設(shè)計結(jié)構(gòu)，制備了具有分割式串聯(lián)電極的硅微壓電傳感器，形成多個彎曲振動的硅微壓電傳聲器在聲學(xué)上并聯(lián)，而在電學(xué)上串聯(lián)。靜態(tài)電容在高頻下將嚴重的降低靈敏度，而采用串聯(lián)分割電極可以比較好的解決這個問題。這樣做的優(yōu)點之一在于可以在不改變傳聲器主要結(jié)構(gòu)(即基底膜和壓電膜)的前提下提高傳聲器的阻抗，提高靈敏度，理論上講，如果后續(xù)的跟隨器輸入阻抗高的話，則靈敏度提高n倍，其中n為分割的電極的數(shù)量。同時還可以降低由于壓電薄膜制備過程中生成的針孔帶來的影響。


圖1為形成氧化鋅犧牲層形成后的剖面示意2a和圖2b是振動膜淀積后的剖面示意3a和圖3b是壓電層形成后的剖面示意4a、圖4b、4c是串聯(lián)式分割電極結(jié)構(gòu)示意5a和圖5b是為本發(fā)明具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片的剖面示意圖；具體實施方式
下面參照附圖和實施例詳細描述本發(fā)明。
實施例1采用本發(fā)明方法制備一具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其步驟如下1)清洗n型硅基片1先分別用酸性清洗液和堿性清洗液分別清洗n型硅基片1，之后再用去離子水沖洗干凈；2)在n型硅基片1的正、反表面上，利用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備分別淀積厚度為0.2μm的氮化硅基膜層2和厚度為0.2μm的氮化硅掩膜層9；3)制備氧化鋅犧牲層3在所述氮化硅基膜層2表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成圓形犧牲層倒膜光刻圖形；再利用高密度等離子刻蝕機光刻所述氮化硅基膜層2，所使用的腐蝕氣體SF6，形成圓形氧化鋅犧牲層倒模；去除殘余光刻膠；
利用磁控濺射設(shè)備在氮化硅基膜層2及氧化鋅犧牲層倒模內(nèi)濺射厚度為0.2μm氧化鋅層；再在其上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成犧牲層光刻圖形；用稀磷酸腐蝕氧化鋅層，形成氧化鋅犧牲層3；去除殘余光刻膠，完成氧化鋅犧牲層制備，如圖1所示；4)使用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備在氧化鋅犧牲層3及所述氮化硅基膜層2的表面上淀積厚度為0.2μm氮化硅彈性振動膜4，如圖3a所示；5)制備分割下電極5在氮化硅彈性振動膜4上，利用真空蒸鍍設(shè)備依次蒸鍍0.01μm厚度的Cr層和0.05μm厚度的Au層，以形成Cr/Au復(fù)合層；使用含有4塊圓形電極塊的掩膜版利用正刻技術(shù)形成具有4塊圓形電極塊的分割式下電極5；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的下電極第一觸角條51和下電極第二觸角條52組成；所述下電極第一觸角條51與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致；如圖4a所示；6)制備氧化鋅壓電膜6在下電極5的表面上利用磁控濺射設(shè)備反應(yīng)濺射厚度為0.2μm氧化鋅壓電膜；在氧化鋅壓電膜的表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成氧化鋅壓電膜光刻圖形；用稀磷酸腐蝕氧化鋅膜，形成氧化鋅壓電膜6，去除殘余光刻膠，完成氧化鋅壓電層6制備，如圖3a所示；；7)制備分割上電極8在氧化鋅壓電膜6的表面上，利用等離子輔助化學(xué)氣相沉淀裝置淀積厚度為0.5μm氧化鋅膜保護層；在薄膜保護層表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成保護層光刻圖形；利用ICP光刻腐蝕，腐蝕氣體SF6，形成保護層圖形7；去除殘余光刻膠，完成氧化鋅膜保護層7制備；在氧化鋅膜保護層7表面上涂負性光刻膠，使用含有4塊圓形電極塊的掩膜版光刻曝光，形成具有4塊電極的分割式上電極反圖形；再依次真空蒸鍍0.01μm厚度的Cr層和0.05μm厚度的Au層，以形成Cr/Au復(fù)合膜層；利用反刻技術(shù)形成具有4塊圓形電極塊的分割式上電極8；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的上電極第一觸角條81和上電極第二觸角條82組成；所述上電極第一觸角條81與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致，且與分割式下電極的連接觸角的直角方向反向；所述下電極第二觸角條52與上電極第二觸角條82大小相同而且重合，其重合完成了上、下分割式電極5，8的串聯(lián)，如圖4a所示；8)在硅基片1的反面的氮化硅掩膜層9的表面上涂正性光刻膠，利用雙面曝光機進行雙面曝光，在氮化硅掩膜層9上形成體刻蝕掩膜光刻圖形，并利用ICP進行刻蝕在背面形成體刻蝕掩膜；去除殘余光刻膠，完成體刻蝕掩膜制備；用體刻蝕夾具將硅基片1密封固定，放入35％KOH溶液進行體刻蝕，刻透硅基片，形成矩形背窗孔；繼續(xù)在KOH溶液中腐蝕氧化鋅犧牲層3，完成釋放犧牲層，便制做出本發(fā)明的具有上下電極分別分割又相互串聯(lián)的電極結(jié)構(gòu)的硅微壓電式傳感器芯片，如圖5a所示。
實施例2采用本發(fā)明方法制備一具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其步驟如下1)清洗n型硅基片1先分別用酸性清洗液和堿性清洗液分別清洗n型硅基片1，之后再用去離子水沖洗干凈；2)在n型硅基片1的正、反表面上，利用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備分別淀積厚度為3μm的氮化硅彈性振動膜4和厚度為2μm的氮化硅掩膜層9，如圖2b所示；3)制備分割下電極5在氮化硅彈性振動膜4上，利用真空蒸鍍設(shè)備依次蒸鍍0.1μm厚度的Cr層和0.5μm厚度的Au層，以形成Cr/Au復(fù)合層；使用含有2塊電極塊的掩膜版利用正刻技術(shù)形成具有2塊電極塊的分割式下電極5；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的下電極第一觸角條51和下電極第二觸角條52組成；所述下電極第一觸角條51與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致；4)制備氧化鋅壓電膜6在下電極5的表面上利用磁控濺射設(shè)備反應(yīng)濺射厚度為2μm氧化鋅壓電膜；在氧化鋅壓電膜的表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成氧化鋅壓電膜光刻圖形；用稀磷酸腐蝕氧化鋅膜，形成氧化鋅壓電膜6，去除殘余光刻膠，完成氧化鋅壓電層6制備，如圖3b所示；5)制備分割上電極8在氧化鋅壓電膜6的表面上，利用等離子輔助化學(xué)氣相沉淀裝置淀積厚度為0.01μm氧化鋅膜保護層；
在膜保護層表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成保護層光刻圖形；利用ICP光刻腐蝕，腐蝕氣體SF6，形成保護層圖形7；去除殘余光刻膠，完成氧化鋅膜保護層7制備；在氧化鋅薄膜保護層7表面上涂負性光刻膠，使用含有2塊電極塊的掩膜版光刻曝光，形成上電極反圖形；再依次真空蒸鍍0.1μm厚度的Cr層和0.5μm厚度的Au層，以形成Cr/Au復(fù)合膜層；利用負刻技術(shù)形成具有2塊電極塊的分割式上電極8；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的上電極第一觸角條81和上電極第二觸角條82組成；所述上電極第一觸角條81與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致，且與分割式下電極的連接觸角的直角方向反向；所述下電極第二觸角條52與上電極第二觸角條82大小相同而且重合，其重合完成了上、下分割式電極5，8的串聯(lián)；6)在硅基片1的反面的氮化硅掩膜層9的表面上涂正性光刻膠，利用雙面曝光機進行雙面曝光，在氮化硅掩膜層9上形成體刻蝕掩膜光刻圖形，并利用ICP進行刻蝕在背面形成體刻蝕掩膜；去除殘余光刻膠，完成體刻蝕掩膜制備；用體刻蝕夾具將硅基片1密封固定，放入35％KOH溶液進行體刻蝕，刻透硅基片，形成矩形背窗孔；便制做出本發(fā)明的具有上下電極分別分割又相互串聯(lián)的電極結(jié)構(gòu)的硅微壓電式傳感器芯片如圖5b所示。
實施例3采用本發(fā)明方法制備一具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其步驟如下1)清洗n型硅基片1先分別用酸性清洗液和堿性清洗液分別清洗n型硅基片1，之后再用去離子水沖洗干凈；2)在n型硅基片1的正、反表面上，利用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備分別淀積厚度為3μm的氮化硅彈性振動膜4和厚度為2μm的氮化硅掩膜層9，如圖2b所示；3)制備分割下電極5在氮化硅彈性振動膜4上，涂光刻膠，使用含有8塊圓形電極塊的掩膜版光刻曝光，形成下電極反圖形；利用磁控濺射設(shè)備依次濺射0.05μm厚度的Ti層和0.25μm厚度的Pt層，以形成Ti/Pt復(fù)合層；利用反刻技術(shù)形成具有8塊圓形電極塊的分割式下電極5；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的下電極第一觸角條51和下電極第二觸角條52組成；所述下電極第一觸角條51與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致，如圖4b所示；4)制備氧化鋅壓電膜6在下電極5的表面上利用磁控濺射設(shè)備反應(yīng)濺射厚度為2μm氧化鋅壓電膜；在氧化鋅壓電膜的表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成氧化鋅壓電膜光刻圖形；用稀磷酸腐蝕氧化鋅膜，形成氧化鋅壓電膜6，去除殘余光刻膠，完成氧化鋅壓電層6制備，如圖3b所示；5)制備分割上電極8在氧化鋅壓電膜6的表面上，利用等離子輔助化學(xué)氣相沉淀裝置淀積厚度為0.01μm氧化鋅膜保護層；在膜保護層表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成保護層光刻圖形；利用ICP光刻腐蝕，腐蝕氣體SF6，形成保護層圖形7；去除殘余光刻膠，完成氧化鋅膜保護層7制備；在氧化鋅膜保護層上依次真空蒸鍍0.1μm厚度的Cr層和0.5μm厚度的Au層，以形成Cr/Au復(fù)合膜層；使用含有8塊圓形電極塊的掩膜版利用正刻技術(shù)形成具有8塊圓形電極塊的分割式上電極8；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的上電極第一觸角條81和上電極第二觸角條82組成；所述上電極第一觸角條81與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致，且與分割式下電極的連接觸角的直角方向反向；所述下電極第二觸角條52與上電極第二觸角條82大小相同而且重合，其重合完成了上、下分割式電極5，8的串聯(lián)，如圖4b所示；6)在硅基片1的反面的氮化硅掩膜層9的表面上涂正性光刻膠，利用雙面曝光機進行雙面曝光，在氮化硅掩膜層9上形成體刻蝕掩膜光刻圖形，并利用ICP進行刻蝕在背面形成體刻蝕掩膜；去除殘余光刻膠，完成體刻蝕掩膜制備；用體刻蝕夾具將硅基片1密封固定，放入35％KOH溶液進行體刻蝕，刻透硅基片，形成矩形背窗孔；便制做出本發(fā)明的具有上下電極分別分割又相互串聯(lián)的電極結(jié)構(gòu)的硅微壓電式傳感器芯片如圖5b所示。
實施例4采用本發(fā)明方法制備一具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其步驟如下1)清洗n型硅基片1先分別用酸性清洗液和堿性清洗液清洗n型硅基片1，之后再用去離子水沖洗干凈；
2)在n型硅基片1的正、反表面上，利用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備分別淀積厚度為1μm的氮化硅基膜層2和厚度為1μm的氮化硅掩膜層9；3)制備磷硅玻璃犧牲層3在所述氮化硅基膜層2表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成圓形犧牲層倒膜光刻圖形；再利用高密度等離子刻蝕機光刻所述氮化硅基膜層2，所使用的腐蝕氣體為六氟化硫(SF6)，形成圓形犧牲層倒模；去除殘余光刻膠；利用等離子輔助化學(xué)氣相沉淀裝置在氮化硅基膜層2及氧化鋅犧牲層倒模內(nèi)淀積厚度為1μm磷硅玻璃層；再在其上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成犧牲層光刻圖形；用緩沖氫氟酸溶液腐蝕磷硅玻璃層，形成犧牲層3；去除殘余光刻膠，完成犧牲層制備，如圖1所示；4)使用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備在氧化鋅犧牲層3及所述氮化硅基膜層2的表面上淀積厚度為1μm氮化硅彈性振動膜4，如圖2a所示；5)制備分割下電極5在氮化硅彈性振動膜4上，涂光刻膠，使用含有4塊方形電極塊的掩膜版光刻曝光，形成下電極反圖形；利用磁控濺射設(shè)備依次濺射0.05μm厚度的Ti層和0.25μm厚度的Pt層，以形成Ti/Pt復(fù)合層；利用反刻技術(shù)形成具有4塊方形電極塊的分割式下電極5；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的下電極第一觸角條51和下電極第二觸角條52組成；所述下電極第一觸角條51與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致，如圖4c所示；6)制備鋯鈦酸鉛(PZT)壓電膜6在下電極5的表面上利用溶膠-凝膠法制備厚度為1.5μm鋯鈦酸鉛壓電膜，在鋯鈦酸鉛壓電膜的表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成壓電膜光刻圖形；用PZT腐蝕液腐蝕PZT膜，形成壓電膜6，去除殘余光刻膠，完成壓電層6制備，如圖3a所示；7)制備分割上電極8在壓電膜6的表面上，利用等離子輔助化學(xué)氣相沉淀裝置淀積厚度為0.4μm氧化鋅膜保護層；在膜保護層表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成保護層光刻圖形；利用高寬度等離子刻蝕機(ICP)光刻腐蝕，腐蝕氣體為六氟化硫(SF6)，形成保護層圖形7；去除殘余光刻膠，完成壓電膜保護層7制備；
在壓電膜保護層7表面依次真空蒸鍍0.1μm厚度的Cr層和0.5μm厚度的Au層，以形成Cr/Au復(fù)合膜層；使用含有4塊方形電極塊的掩膜版利用正刻技術(shù)形成具有4塊方形電極塊的分割式上電極8；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的上電極第一觸角條81和上電極第二觸角條82組成；所述上電極第一觸角條81與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致，且與分割式下電極的連接觸角的直角方向反向；所述下電極第二觸角條52與上電極第二觸角條82大小相同而且重合，其重合完成了上、下分割式電極5，8的串聯(lián)，如圖4c所示；8)在硅基片1的反面的氮化硅掩膜層9的表面上涂正性光刻膠，利用雙面曝光機進行雙面曝光，在氮化硅掩膜層9上形成體刻蝕掩膜光刻圖形，并利用ICP進行刻蝕在背面形成體刻蝕掩膜；去除殘余光刻膠，完成體刻蝕掩膜制備；用體刻蝕夾具將硅基片1密封固定，放入35％KOH溶液進行體刻蝕，刻透硅基片，形成矩形背窗孔；繼續(xù)在緩沖氫氟酸溶液中腐蝕磷硅玻璃犧牲層3，完成釋放犧牲層，便制做出本發(fā)明的具有上下電極分別分割又相互串聯(lián)結(jié)構(gòu)電極的硅微壓電式傳感器芯片，如圖5a所示。
實施例5采用本發(fā)明方法制備一具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其步驟如下1)清洗n型硅基片1先分別用酸性清洗液和堿性清洗液分別清洗n型硅基片1，之后再用去離子水沖洗干凈；2)在n型硅基片1的正、反表面上，利用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備分別淀積厚度為3μm的多晶硅彈性振動膜4和厚度為2μm的氮化硅掩膜層9，如圖2b所示；3)制備分割下電極5在多晶硅彈性振動膜4上，利用真空蒸鍍設(shè)備依次蒸鍍0.01μm厚度的Cr層和0.05μm厚度的Au層，以形成Cr/Au復(fù)合層；使用含有50塊圓形電極塊的掩膜版利用正刻技術(shù)形成具有50塊圓形電極塊的分割式下電極5；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的下電極第一觸角條51和下電極第二觸角條52組成；所述下電極第一觸角條51與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致；4)制備氧化鋅壓電膜6在下電極5的表面上利用磁控濺射設(shè)備反應(yīng)濺射厚度為0.2μm氧化鋅壓電膜；
在氧化鋅壓電膜的表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成氧化鋅壓電膜光刻圖形；用稀磷酸腐蝕氧化鋅膜，形成氧化鋅壓電膜6，去除殘余光刻膠，完成氧化鋅壓電層6制備，如圖3b所示；；5)制備分割上電極8在氧化鋅壓電膜6的表面上，利用等離子輔助化學(xué)氣相沉淀裝置淀積厚度為0.5μm氧化鋅膜保護層；在薄膜保護層表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成保護層光刻圖形；利用ICP光刻腐蝕，腐蝕氣體SF6，形成保護層圖形7；去除殘余光刻膠，完成氧化鋅膜保護層7制備；在氧化鋅膜保護層7表面上涂光刻膠，使用含有50塊圓形電極塊的掩膜光刻曝光，形成具有50塊電極的分割式上電極反圖形；再依次真空蒸鍍0.01μm厚度的Cr層和0.05μm厚度的Au層，以形成Cr/Au復(fù)合膜層；版利用反刻技術(shù)形成具有8塊圓形電極塊的分割式上電極8；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的上電極第一觸角條81和上電極第二觸角條82組成；所述上電極第一觸角條81與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致，且與分割式下電極的連接觸角的直角方向反向；所述下電極第二觸角條52與上電極第二觸角條82大小相同而且重合，其重合完成了上、下分割式電極5，8的串聯(lián)；6)在硅基片1的反面的氮化硅掩膜層9的表面上涂正性光刻膠，利用雙面曝光機進行雙面曝光，在氮化硅掩膜層9上形成體刻蝕掩膜光刻圖形，并利用ICP進行刻蝕在背面形成體刻蝕掩膜；去除殘余光刻膠，完成體刻蝕掩膜制備；用體刻蝕夾具將硅基片1密封固定，放入35％KOH溶液進行體刻蝕，刻透硅基片，形成矩形背窗孔便制做出本發(fā)明的具有上下電極分別分割又相互串聯(lián)的電極結(jié)構(gòu)的硅微壓電式傳感器芯片，如圖5b所示。
實施例6采用本發(fā)明方法制備一具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其步驟如下1)清洗n型硅基片1先分別用酸性清洗液和堿性清洗液分別清洗n型硅基片1，之后再用去離子水沖洗干凈；2)在n型硅基片1的正、反表面上，利用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備分別淀積厚度為3μm的多晶硅彈性振動膜4和厚度為2μm的氮化硅掩膜層9，如圖2b所示；
3)制備分割下電極5在多晶硅彈性振動膜4上，利用真空蒸鍍設(shè)備依次蒸鍍0.01μm厚度的Cr層和0.05μm厚度的Au層，以形成Cr/Au復(fù)合層；使用含有100塊圓形電極塊的掩膜版利用正刻技術(shù)形成具有100塊圓形電極塊的分割式下電極5；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的下電極第一觸角條51和下電極第二觸角條52組成；所述下電極第一觸角條51與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致；4)制備氧化鋅壓電膜6在下電極5的表面上利用磁控濺射設(shè)備反應(yīng)濺射厚度為0.2μm氧化鋅壓電膜；在氧化鋅壓電膜的表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成氧化鋅壓電膜光刻圖形；用稀磷酸腐蝕氧化鋅膜，形成氧化鋅壓電膜6，去除殘余光刻膠，完成氧化鋅壓電層6制備，如圖3b所示；；5)制備分割上電極8在氧化鋅壓電膜6的表面上，利用等離子輔助化學(xué)氣相沉淀裝置淀積厚度為0.5μm氧化鋅膜保護層；在薄膜保護層表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成保護層光刻圖形；利用ICP光刻腐蝕，腐蝕氣體SF6，形成保護層圖形7；去除殘余光刻膠，完成氧化鋅膜保護層7制備；在氧化鋅膜保護層7表面上涂光刻膠，使用含有100塊圓形電極塊的掩膜光刻曝光，形成具有100塊電極的分割式上電極反圖形；再依次真空蒸鍍0.01μm厚度的Cr層和0.05μm厚度的Au層，以形成Cr/Au復(fù)合膜層；版利用反刻技術(shù)形成具有8塊圓形電極塊的分割式上電極8；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的上電極第一觸角條81和上電極第二觸角條82組成；所述上電極第一觸角條81與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致，且與分割式下電極的連接觸角的直角方向反向；所述下電極第二觸角條52與上電極第二觸角條82大小相同而且重合，其重合完成了上、下分割式電極5，8的串聯(lián)；6)在硅基片1的反面的氮化硅掩膜層9的表面上涂正性光刻膠，利用雙面曝光機進行雙面曝光，在氮化硅掩膜層9上形成體刻蝕掩膜光刻圖形，并利用ICP進行刻蝕在背面形成體刻蝕掩膜；去除殘余光刻膠，完成體刻蝕掩膜制備；
用體刻蝕夾具將硅基片1密封固定，放入35％KOH溶液進行體刻蝕，刻透硅基片，形成矩形背窗孔便制做出本發(fā)明的具有上下電極分別分割又相互串聯(lián)的電極結(jié)構(gòu)的硅微壓電式傳感器芯片，如圖5b所示。
實施例7采用本發(fā)明方法制備一具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其步驟如下1)清洗n型硅基片1先分別用酸性清洗液和堿性清洗液清洗n型硅基片1，之后再用去離子水沖洗干凈；2)在n型硅基片1的正、反表面上，利用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備分別淀積厚度為1μm的氮化硅基膜層2和厚度為1μm的氮化硅掩膜層9；3)制備磷硅玻璃犧牲層3在所述氮化硅基膜層2表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成圓形犧牲層倒膜光刻圖形；再利用高密度等離子刻蝕機光刻所述氮化硅基膜層2，所使用的腐蝕氣體為六氟化硫(SF6)，形成圓形犧牲層倒模；去除殘余光刻膠；利用等離子輔助化學(xué)氣相沉淀裝置在氮化硅基膜層2及氧化鋅犧牲層倒模內(nèi)淀積厚度為1μm磷硅玻璃層；再在其上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成犧牲層光刻圖形；用緩沖氫氟酸溶液腐蝕磷硅玻璃層，形成犧牲層3；去除殘余光刻膠，完成犧牲層制備，如圖1所示；4)使用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備在氧化鋅犧牲層3及所述氮化硅基膜層2的表面上淀積厚度為1μm多晶硅彈性振動膜4，如圖2a所示；5)制備分割下電極5在多晶硅彈性振動膜4上，涂光刻膠，使用含有4塊方形電極塊的掩膜版光刻曝光，形成下電極反圖形；利用磁控濺射設(shè)備依次濺射0.05μm厚度的Ti層和0.25μm厚度的Pt層，以形成Ti/Pt復(fù)合層；利用反刻技術(shù)形成具有4塊方形電極塊的分割式下電極5；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的下電極第一觸角條51和下電極第二觸角條52組成；所述下電極第一觸角條51與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致，如圖4c所示；6)制備鋯鈦酸鉛(PZT)壓電膜6
在下電極5的表面上利用溶膠-凝膠法制備厚度為1.5μm鋯鈦酸鉛壓電膜，在鋯鈦酸鉛壓電膜的表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成壓電膜光刻圖形；用PZT腐蝕液腐蝕PZT膜，形成壓電膜6，去除殘余光刻膠，完成壓電層6制備，如圖3a所示；7)制備分割上電極8在壓電膜6的表面上，利用等離子輔助化學(xué)氣相沉淀裝置淀積厚度為0.4μm氧化鋅膜保護層；在膜保護層表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成保護層光刻圖形；利用高寬度等離子刻蝕機(ICP)光刻腐蝕，腐蝕氣體為六氟化硫(SF6)，形成保護層圖形7；去除殘余光刻膠，完成壓電膜保護層7制備；在壓電膜保護層7表面依次真空蒸鍍0.1μm厚度的Cr層和0.5μm厚度的Au層，以形成Cr/Au復(fù)合膜層；使用含有8塊圓形電極塊的掩膜版利用正刻技術(shù)形成具有8塊圓形電極塊的分割式上電極8；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的上電極第一觸角條81和上電極第二觸角條82組成；所述上電極第一觸角條81與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致，且與分割式下電極的連接觸角的直角方向反向；所述下電極第二觸角條52與上電極第二觸角條82大小相同而且重合，其重合完成了上、下分割式電極5，8的串聯(lián)，如圖4b所示；8)在硅基片1的反面的氮化硅掩膜層9的表面上涂正性光刻膠，利用雙面曝光機進行雙面曝光，在氮化硅掩膜層9上形成體刻蝕掩膜光刻圖形，并利用ICP進行刻蝕在背面形成體刻蝕掩膜；去除殘余光刻膠，完成體刻蝕掩膜制備；用體刻蝕夾具將硅基片1密封固定，放入35％KOH溶液進行體刻蝕，刻透硅基片，形成矩形背窗孔；繼續(xù)在緩沖氫氟酸溶液中腐蝕磷硅玻璃犧牲層3，完成釋放犧牲層，便制做出本發(fā)明的具有上下電極分別分割又相互串聯(lián)結(jié)構(gòu)電極的硅微壓電式傳感器芯片，如圖5a所示。
實施例8采用本發(fā)明方法制備一具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其步驟如下1)清洗n型硅基片1先分別用酸性清洗液和堿性清洗液清洗n型硅基片1，之后再用去離子水沖洗干凈；
2)在n型硅基片1的正、反表面上，利用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備分別淀積厚度為1μm的氮化硅基膜層2和厚度為1μm的氮化硅掩膜層9；3)制備磷硅玻璃犧牲層3在所述氮化硅基膜層2表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成圓形犧牲層倒膜光刻圖形；再利用高密度等離子刻蝕機光刻所述氮化硅基膜層2，所使用的腐蝕氣體為六氟化硫(SF6)，形成圓形犧牲層倒模；去除殘余光刻膠；利用等離子輔助化學(xué)氣相沉淀裝置在氮化硅基膜層2及氧化鋅犧牲層倒模內(nèi)淀積厚度為1μm磷硅玻璃層；再在其上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成犧牲層光刻圖形；用緩沖氫氟酸溶液腐蝕磷硅玻璃層，形成犧牲層3；去除殘余光刻膠，完成犧牲層制備，如圖1所示；4)使用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備在氧化鋅犧牲層3及所述氮化硅基膜層2的表面上淀積厚度為1μm多晶硅彈性振動膜4，如圖2a所示；5)制備分割下電極5在氮化硅彈性振動膜4上，涂光刻膠，使用含有4塊方形電極塊的掩膜版光刻曝光，形成下電極反圖形；利用磁控濺射設(shè)備依次濺射0.05μm厚度的Ti層和0.25μm厚度的Pt層，以形成Ti/Pt復(fù)合層；利用反刻技術(shù)形成具有4塊方形電極塊的分割式下電極5；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的下電極第一觸角條51和下電極第二觸角條52組成；所述下電極第一觸角條51與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致，如圖4c所示；6)制備鋯鈦酸鉛(PZT)壓電膜6在下電極5的表面上利用溶膠-凝膠法制備厚度為1.5μm鋯鈦酸鉛壓電膜，在鋯鈦酸鉛壓電膜的表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成壓電膜光刻圖形；用PZT腐蝕液腐蝕PZT膜，形成壓電膜6，去除殘余光刻膠，完成壓電層6制備，如圖3a所示；7)制備分割上電極8在壓電膜6的表面上，利用等離子輔助化學(xué)氣相沉淀裝置淀積厚度為0.4μm氧化鋅膜保護層；在膜保護層表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成保護層光刻圖形；利用高寬度等離子刻蝕機(ICP)光刻腐蝕，腐蝕氣體為六氟化硫(SF6)，形成保護層圖形7；去除殘余光刻膠，完成壓電膜保護層7制備；
在壓電膜保護層7表面依次真空蒸鍍0.1μm厚度的Cr層和0.5μm厚度的Au層，以形成Cr/Au復(fù)合膜層；使用含有4塊方形電極塊的掩膜版利用正刻技術(shù)形成具有4塊方形電極塊的分割式上電極8；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的上電極第一觸角條81和上電極第二觸角條82組成；所述上電極第一觸角條81與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致，且與分割式下電極的連接觸角的直角方向反向；所述下電極第二觸角條52與上電極第二觸角條82大小相同而且重合，其重合完成了上、下分割式電極5，8的串聯(lián)，如圖4c所示；8)在硅基片1的反面的氮化硅掩膜層9的表面上涂正性光刻膠，利用雙面曝光機進行雙面曝光，在氮化硅掩膜層9上形成體刻蝕掩膜光刻圖形，并利用ICP進行刻蝕在背面形成體刻蝕掩膜；去除殘余光刻膠，完成體刻蝕掩膜制備；用體刻蝕夾具將硅基片1密封固定，放入35％KOH溶液進行體刻蝕，刻透硅基片，形成矩形背窗孔；繼續(xù)在緩沖氫氟酸溶液中腐蝕磷硅玻璃犧牲層3，完成釋放犧牲層，便制做出本發(fā)明的具有上下電極分別分割又相互串聯(lián)結(jié)構(gòu)電極的硅微壓電式傳感器芯片，如圖5a所示。
權(quán)利要求
1.一種具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，包括一n型硅基片(1)；該n型硅基片(1)正面和反面分別淀積一層氮化硅基膜層(2)和一層氮化硅掩膜層(9)，所述硅基片(1))中心有體刻蝕時形成的上小下大的方錐形孔，所述氮化硅基膜層(2)中心設(shè)有孔(21)，所述氮化硅掩膜層(9)中心有與n型硅基片(1)反面方孔相同尺寸的方孔(91)；所述氮化硅基膜層(2)上表面上有氮化硅或多晶硅振動膜(4)；或者，該n型硅基片(1)正面和反面分別淀積一層氮化硅或多晶硅振動膜(4)和一層氮化硅掩膜層(9)，所述硅基片(1))中心有體刻蝕時形成的上小下大的方錐形孔，所述氮化硅掩膜層(9)中心有與n型硅基片(1)反面方孔相同尺寸的方孔(91)；以及依次光刻腐蝕在所述氮化硅或多晶硅振動膜(4)上表面上的由2-100塊帶有連接觸角的電極塊組成的分割式下電極(5)；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的下電極第一觸角條(51)和下電極第二觸角條(52)組成；所述下電極第一觸角條(51)與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致；制備在所述分割式下電極(5)上表面上的壓電膜(6)；光刻腐蝕在壓電膜(6)上表面上的低溫氧化硅膜保護層(7)；和制備在所述低溫氧化硅膜保護層(7)上表面上的由2-100塊帶有連接觸角的電極組成的分割式上電極(8)；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的上電極第一觸角條(81)和上電極第二觸角條(82)組成；所述上電極第一觸角條(81)與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致；所述分割式上電極(8)的連接觸角與所述分割式下電極(5)的連接觸角的直角方向反向；所述下電極第二觸角條(52)與上電極第二觸角條(82)大小相同且重合；所述壓電膜(6)、氮化硅或多晶硅振動膜(4)、低溫氧化硅膜保護層(7)和分割式上電極(8)的形狀為圓形或者方形；所述的孔(21)為圓孔，其直徑大于、等于或小于n型硅基片(1)正面方孔的對角線。
2.按權(quán)利要求1所述的具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其特征在于，所述的分割式上電極(8)和分割式下電極(5)通過連接觸角的串聯(lián)形成分割式串聯(lián)電極結(jié)構(gòu)。
3.按權(quán)利要求1所述的具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其特征在于，所述的壓電膜(6)為氧化鋅壓電膜、鋯鈦酸鉛壓電膜、鈣鈦礦型壓電膜、鐵電材料壓電膜或有機壓電膜。
4.按權(quán)利要求2所述的具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其特征在于，所述的壓電膜層(6)的厚度為0.2～2μm。
5.按權(quán)利要求1所述的具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其特征在于，所述的氮化硅或多晶硅振動膜(4)為與壓電膜(6)復(fù)合成一體的彎曲振動膜。
6.按權(quán)利要求5所述的具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其特征在于，所述的氮化硅或多晶硅振動膜(4)厚度為0.2～3μm。
7.一種權(quán)利要求1所述具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片的制備方法，包括以下步驟1)清洗n型硅基片(1)先分別用酸性清洗液和堿性清洗液清洗n型硅基片(1)，之后再用去離子水沖洗干凈；2)A)在n型硅基片(1)的正、反表面上，利用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備分別淀積厚度為0.2～2μm的氮化硅基膜層(2)和厚度為0.2～2μm的氮化硅掩膜層(9)；之后從下述步驟3)進行；B)或者利用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備在n型硅基片(1)的正、反表面上分別淀積厚度為0.2～2μm的氮化硅掩膜層(9)和氮化硅或多晶硅振動膜(4)；直接從下述步驟5)進行；3)制備易腐蝕犧牲層(3)在所述氮化硅基膜層(2)表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成圓形犧牲層倒膜光刻圖形；再利用高密度等離子刻蝕機光刻所述氮化硅膜(2)，所使用的腐蝕氣體為六氟化硫，形成圓形犧牲層倒模；去除殘余光刻膠；在氮化硅膜(2)及犧牲層倒模內(nèi)制備厚度為0.2～2μm易腐蝕犧牲層；再在其上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成犧牲層光刻圖形；并用腐蝕液腐蝕，形成所需要的犧牲層圖形(3)；去除殘余光刻膠，完成易腐蝕犧牲層制備；4)使用低壓化學(xué)氣相沉積設(shè)備在易腐蝕犧牲層(3)及所述氮化硅膜(2)的表面上淀積厚度為0.2～3μm氮化硅或多晶硅振動膜(4)；5)制備分割式下電極(5)在氮化硅振動膜(4)上利用真空蒸鍍設(shè)備或磁控濺射設(shè)備制備0.01～0.1μm厚度的Cr/Ti層和0.05～0.5μm厚度的Au/Pt層形成的復(fù)合層，使用含有2-100塊電極塊的掩膜版利用正反刻技術(shù)形成具有2-100塊電極塊的分割式下電極(5)；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的下電極第一觸角條(51)和下電極第二觸角條(52)組成；所述下電極第一觸角條(51)與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致；6)制備壓電膜(6)在分割式下電極(5)的表面上制備厚度為0.2～2μm壓電膜；在壓電膜的表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成壓電膜光刻圖形；用腐蝕液腐蝕壓電膜，形成所需圖形的壓電膜(6)，去除殘余光刻膠，完成壓電膜(6)制備；7)制備分割式上電極(8)在壓電膜(6)的表面上，利用等離子輔助化學(xué)氣相沉淀裝置淀積厚度為0.01～0.5μm壓電膜保護層；在膜保護層表面上涂正性光刻膠，光刻曝光，形成保護層光刻圖形；利用高寬度等離子刻蝕機進行光刻腐蝕，腐蝕氣體為六氟化硫，形成保護層圖形；去除殘余光刻膠，完成壓電膜(6)的低溫氧化硅膜保護層(7)的制備；在低溫氧化硅膜保護層(7)表面上涂光刻膠，光刻曝光，形成具有2-100塊電極的分割式上電極反圖形；再依次真空蒸鍍或磁控濺射0.01～0.1μm厚度的Cr/Ti層和0.05～0.5μm厚度的Au/Pt層的復(fù)合膜層，使用含有2-100塊電極塊的掩膜版利用正反刻技術(shù)形成具有2-100塊電極塊的分割式上電極(8)；每個電極塊上都只有一個連接觸角，所述連接觸角由成直角的上電極第一觸角條(81)和上電極第二觸角條(82)組成；所述上電極第一觸角條(81)與電極塊相連；所有電極塊的連接觸角的直角方向按順時針或逆時針方向布置且方向一致，且與分割式下電極的連接觸角的直角方向反向；所述下電極第二觸角條(52)與上電極第二觸角條(82)大小相同而且重合，其重合完成了上、下分割式電極(5，8)的串聯(lián)連接；8)在硅基片(1)的反面的氮化硅掩膜層(9)的表面上涂正性光刻膠，利用雙面曝光機進行雙面曝光，在氮化硅掩膜層(9)上形成體刻蝕掩膜光刻圖形，并利用高寬度等離子刻蝕機進行刻蝕在背面形成體刻蝕掩膜；去除殘余光刻膠，完成體刻蝕掩膜制備；用體刻蝕夾具將硅基片(1)密封固定，放入35％KOH溶液進行體刻蝕，刻透硅基片，形成矩形背窗孔；若有犧牲層則利用腐蝕液繼續(xù)腐蝕犧牲層(3)，完成釋放犧牲層，便制備出本發(fā)明的具有分割式串聯(lián)電極的硅微壓電式傳感器芯片。
8.按權(quán)利要求7所述的具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其特征在于，所述的壓電膜(6)為氧化鋅壓電膜、鋯鈦酸鉛壓電膜、鈣鈦礦型壓電膜、鐵電材料壓電膜或有機壓電膜。
9.按權(quán)利要求8所述的具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其特征在于，所述的壓電膜層(6)的厚度為0.2～2μm。
10.按權(quán)利要求7所述的具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其特征在于，所述的氮化硅或多晶硅振動膜(4)厚度為0.2～3μm。
11.按權(quán)利要求7所述的具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其特征在于，所述的振動膜(4)為與壓電膜(6)復(fù)合成一體的彎曲振動膜。
12.按權(quán)利要求7所述的具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片，其特征在于，所述犧牲層(3)為氧化鋅犧牲層或磷硅玻璃犧牲層。
全文摘要
本發(fā)明涉及的具有分割式串連電極的硅微壓電傳感器芯片n型硅基片中心有上小下大的方錐形孔；基片正、反面分別淀積基膜層和掩膜層，基膜層中心有圓孔，掩膜層中心有與硅基片反面方孔相同的方孔，基膜層上表面有振動膜；或者基片正、反面直接分別淀積振動膜基和掩膜層；振動膜上表面依次有分割下電極、壓電膜、低溫氧化硅膜保護層、分割式上電極、壓電膜、護層層和分割式上電極；上、下電極通過其連接觸角重合串聯(lián)。該芯片具有聲學(xué)上并聯(lián)和電學(xué)上串聯(lián)；可解決靜態(tài)電容在高頻下嚴重降低靈敏度的問題；可在不改變傳聲器主要結(jié)構(gòu)前提下提高傳聲器的阻抗和靈敏度；在后續(xù)跟隨器輸入高阻抗高時，靈敏度提高N倍，N為分割式電極所含的電極塊數(shù)量。
文檔編號H01L41/08GK1964581SQ20051008686
公開日2007年5月16日 申請日期2005年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月11日
發(fā)明者汪承灝, 楊楚威, 黃歆, 李俊紅, 喬東海, 解述 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所