MEMS传感器及其敏感结构的释放方法

本发明涉及传感器，尤其涉及一种mems(micro-electro-mechanicalsystem，微机电系统)传感器及其敏感结构的释放方法。

背景技术：

1、随着mems技术的发展，基于mems工艺的传感器也得到的快速的发展。对于大多数mems传感器而言，其内部具有可动的梳齿、铰链、悬臂梁等结构，在制备环节多采用湿法或干法刻蚀工艺，在刻蚀过程中去除牺牲层从而完成结构的释放。但释放后的结构往往较为脆弱，易受外界振动、冲击影响而发生结构断裂。

2、而结构断裂是mems传感器失效的主要原因，除因结构工艺缺陷发生的意外断裂之外，加速度过载是导致传感器发生结构断裂的主要诱因。现有在mems传感器的设计过程中，会由多个重复mems敏感结构组成冗余结构，以此加强结构刚性来提高其抗过载能力。

3、但是目前的mems传感器均在芯片生成制造环节对mems敏感结构进行提前释放，在mems传感器完成封装后，其对外界加速度冲击的承受能力已无法改变，且在多个mems敏感结构一致性较高的情况下，加速度过载或导致多个mems传感器敏感结构同时损坏失效，从而导致该冗余结构无法发挥应有的作用。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种mems传感器及其敏感结构的释放方法，以解决现有mems敏感结构提前释放，导致在mems传感器损坏失效的情况下，mems敏感结构无法发挥应有作用的问题。

2、为解决上述问题，本发明实施例提供如下技术方案：

3、本发明实施例第一方面公开了一种mesm传感器敏感结构的释放方法，mems传感器上封装有多个未释放mems敏感结构，所述未释放mems敏感结构包括悬臂梁、固定于所述悬臂梁上的加热电极和读出电极，以及悬空设置于所述悬臂梁上的质量块，所述质量块的第一端与所述读出电极的电极接头连接，所述质量块的第二端与所述加热电极的电极接头通过热升华胶滴刚性连接，所述方法包括：

4、当使用所述mems传感器时，选取一个未释放mems敏感结构，执行释放操作，得到释放mems敏感结构。

5、实时检测当前释放mems敏感结构是否失效。

6、若当前释放mems敏感结构失效，再选取一个未释放的mems敏感结构，执行释放操作，得到新的释放mems敏感结构。

7、所述释放操作包括：

8、对当前选取的未释放mems敏感结构上的加热电极施加电流，所述加热电极对连接自身与所述质量块的第二端的热升华胶滴进行加热，使所述热升华胶滴升华，释放所述未释放mems敏感结构，得到释放mems敏感结构。

9、可选的，所述实时检测当前释放mems敏感结构是否失效包括：

10、实时测量当前释放mems敏感结构上的读出电极的阻值，当所述读出电极的阻值大于或等于阈值时，确定当前释放mems敏感结构失效。

11、可选的，在封装所述mems传感器的过程中，通过硅掺杂工艺或金属溅射工艺制备所述加热电极，并标定所述加热电极的加热温度与施加于所述加热电极上的电流或电压的关系。

12、可选的，在封装所述mems传感器的过程中，将溶于有机溶剂的热升华材料经压电喷墨打印工艺喷至所述质量块的第二端与所述加热电极的电极接头之间的指定位置。

13、可选的，在封装所述mems传感器的过程中，在硅片表面制备贯穿所述mems敏感结构的掺杂电阻或溅射沉积金属制成相应的导线，将所述导线作为读出电极。

14、可选的，还包括：利用激光聚焦或电弧放电对所述未释放mems敏感结构上的热升华胶滴进行加热。

15、本发明实施例第二方面公开了一种mesm传感器，所述mesm传感器封装有多个未释放mems敏感结构。

16、所述mems敏感结构包括悬臂梁、固定于所述悬臂梁上的加热电极和读出电极，以及悬空设置于所述悬臂梁上的质量块。

17、所述质量块的第一端与所述读出电极的电极接头连接，所述质量块的第二端与所述加热电极的电极接头通过热升华胶滴刚性连接。

18、在使用所述mems传感器的过程中，基于本发明实施例第一方面公开的mesm传感器敏感结构的释放方法对所述mesm传感器中的未释放mems敏感结构进行释放。

19、可选的，所述加热电极包括铂加热电极，所述铂加热电极根据硅掺杂工艺或金属溅射工艺制备得到。

20、其中，所述铂加热电极的加热温度与所述铂加热电极上的电流或电压的关系在制备时标定。

21、可选的，所述热升华胶滴由溶于有机溶剂的热升华材料制备。

22、其中，所述有机溶剂包括丙酮；所述热升华材料包括聚甲基丙烯酸甲酯。

23、可选的，所述读出电极由在硅片表面制备贯穿所述mems敏感结构的掺杂电阻或溅射沉积金属制成相应的导线构成。

24、基于上述本发明实施例提供的mesm传感器敏感结构的释放方法，该mems传感器上封装有多个未释放mems敏感结构，所述未释放mems敏感结构包括悬臂梁、固定于所述悬臂梁上的加热电极和读出电极，以及悬空设置于所述悬臂梁上的质量块，所述质量块的第一端与所述读出电极的电极接头连接，所述质量块的第二端与所述加热电极的电极接头通过热升华胶滴刚性连接，所述方法包括：当使用所述mems传感器时，选取一个未释放mems敏感结构，执行释放操作，得到释放mems敏感结构；然后实时检测当前释放mems敏感结构是否失效；若当前释放mems敏感结构失效，再选取一个未释放的mems敏感结构，执行释放操作，得到新的释放mems敏感结构；其中，所述释放操作包括：对当前选取的未释放mems敏感结构上的加热电极施加电流，所述加热电极对连接自身与所述质量块的第二端的热升华胶滴进行加热，使所述热升华胶滴升华，释放所述未释放mems敏感结构，得到释放mems敏感结构。在本发明实施例中，在使用封装有多个未释放mems敏感结构mems传感器时，先释放一个mems敏感结构，当该已释放mems敏感结构失效时，再按需对未释放mems敏感结构进行释放，避免了加速度过载或导致多个mems传感器敏感结构同时损坏失效，从而导致该冗余结构无法发挥应有的作用的问题，进而实现了mems传感器的自修复，保证了mems传感器的正常工作。

技术特征：

1.一种mesm传感器敏感结构的释放方法，其特征在于，mems传感器上封装有多个未释放mems敏感结构，所述未释放mems敏感结构包括悬臂梁、固定于所述悬臂梁上的加热电极和读出电极，以及悬空设置于所述悬臂梁上的质量块，所述质量块的第一端与所述读出电极的电极接头连接，所述质量块的第二端与所述加热电极的电极接头通过热升华胶滴刚性连接，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时检测当前释放mems敏感结构是否失效包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：

7.一种mesm传感器，其特征在于，所述mesm传感器封装有多个未释放mems敏感结构；

8.根据权利要求7所述的mesm传感器，其特征在于，所述加热电极包括铂加热电极，所述铂加热电极根据硅掺杂工艺或金属溅射工艺制备得到；

9.根据权利要求7所述的mesm传感器，其特征在于，所述热升华胶滴由溶于有机溶剂的热升华材料制备；

10.根据权利要求7所述的mesm传感器，其特征在于，所述读出电极由在硅片表面制备贯穿所述mems敏感结构的掺杂电阻或溅射沉积金属制成相应的导线构成。

技术总结本发明提供一种MEMS传感器及其敏感结构的释放方法，该传感器上封装有多个未释放MEMS敏感结构，每个未释放MEMS敏感结构包括悬臂梁、固定于悬臂梁上的加热电极和读出电极，以及悬空设置于悬臂梁上的质量块，质量块的第一端与读出电极的电极接头连接，质量块的第二端与加热电极的电极接头通过热升华胶滴刚性连接，需要使用传感器时，再对未释放MEMS敏感结构进行释放；并实时检测释放MEMS敏感结构是否失效；若失效，选取另一个未释放MEMS敏感结构进行释放。通过在传感器上封装多个未释放MEMS敏感结构，在需要时再进行释放，增强了传感器的抗冲击能力，从而避免了全部MEMS敏感结构同时失效的情况。技术研发人员：谢诚,李佳,王玮冰受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所技术研发日：技术公布日：2024/3/11