Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства

 

Использование: для изготовления упругих элементов микромеханических акселерометров, используемых для подвеса их чувствительных масс. Техническим результатом изобретения является повышение прочности конструкции микромеханического устройства. Сущность изобретения: в способе изготовления упругого элемента микромеханического устройства при фотолитографическом нанесении рисунка на исходный кристалл на маске в местах сопряжения упругого элемента с рамкой и чувствительной массой выполняют маскирующие области, после чего осуществляют анизотропное травление кристалла. В результате углы в местах сопряжения упругого элемента с чувствительной массой и рамкой устройства скругляются и концентраторы напряжения не образуются. 2 ил.

Изобретение относится к области приборостроения и может применяться для изготовления упругих элементов микромеханических устройств, используемых, в частности, для подвеса чувствительных масс микромеханических акселерометров.

Известен способ изготовления элементов микромеханических устройств [1], при реализации которого используют метод фотолитографии и изотропные травители для травления элементов устройства.

Недостатком известного способа является неточность изготовления конструктивных элементов устройства из-за значительного бокового растравливания монокристаллического кремния, т. к. при этом способе скорость травления во всех направлениях одинакова.

Данный недостаток отсутствует в способе изготовления элементов микромеханических устройств [2] путем фотолитографического нанесения рисунка на исходный кристалл и последующего анизотропного травления его для получения конфигурации упругого элемента.

Недостатком известного способа, принятого за прототип, является то, что при его реализации места сопряжения упругого элемента с чувствительной массой и рамкой устройства представляют собой углы, являющиеся концентраторами напряжений, что приводит к разрушению конструкции при сборке или эксплуатации устройства.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение прочности конструкции микромеханического устройства.

Поставленная задача достигается за счет того, что в способе изготовления упругого элемента микромеханического устройства, заключающемся в фотолитографическом нанесении рисунка на исходный кристалл и последующем его анизотропном травлении для получения заданной конфигурации упругого элемента, в процессе нанесения рисунка на маске в местах сопряжения упругого элемента с рамкой и чувствительной массой выполняют маскирующие области.

Отличительным признаком заявленного способа является выполнение маскирующих областей на маске в местах сопряжения упругого элемента с рамкой и чувствительной массой, что позволяет скруглить углы в местах сопряжения упругого элемента и таким образом избежать появления концентраторов напряжения, что в конечном итоге повышает прочность микромеханического устройства.

Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами, на которых: фиг.1 представляет собой общий вид кристалла, а фиг.2 - полученный при реализации данного способа упругий элемент. На фиг.1 и 2 позицией 1 обозначен сам кристалл, рамка 2, маскирующие области 3, упругий элемент 4, чувствительная масса 5.

Способ реализуется следующим образом. На кристалл 1 в местах сопряжения упругого элемента 4 с рамкой 2 и чувствительной массой 5 вводятся маскирующие области 3. Для этого на исходном фотошаблоне в вышеуказанных местах сопряжения выполняются дополнительно маскирующие области, размер которых определяется глубиной травления и коэффициентом анизотропии. Далее рисунок с фотошаблона с помощью процесса фотолитографии переносится на кристалл 1. В итоге перед операцией глубокого анизотропного травления на кристалле 1 образуются дополнительные маскирующие области 3, которые в процессе глубокого анизотропного травления устройства скругляют углы сопряжения упругого элемента 4 с рамкой 2 и чувствительной массой 5 и таким образом ликвидируют концентраторы напряжений упругого элемента 4.

Применение заявленного способа позволило значительно повысить прочность конструкции микромеханического устройства в процессе его сборки и эксплуатации.

Источники информации 1. В. Д. Вавилов, П.Ф. Кругликов, Ю.Ф. Толочков. Интегральные датчики давления. Конструкция и технология. М.: Изд-во МАИ, 2001, с. 28.

2. А. А. Андреев, Н. Г. Патрушева. Разработка интегральных кремниевых микродатчиков за рубежом. Обзор по материалам зарубежной печати. Издание ГОНТИ, 1991, с. 15-18 (прототип).

Формула изобретения

Способ изготовления упругого элемента микромеханического устройства, заключающийся в фотолитографическом нанесении рисунка на исходный кристалл и последующем его анизотропном травлении для получения заданной конфигурации упругого элемента, отличающийся тем, что в процессе нанесения рисунка на маске в местах сопряжения упругого элемента с рамкой и чувствительной массой выполняют маскирующие области.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2