本发明属于传感器，涉及一种双量程加速度传感器结构及制作方法。
背景技术：
1、随着微机械系统(mems)传感器技术的发展，各类mems传感器备受人们的关注，其中硅基加速度传感器作为惯性传感器领域最火热的器件之一，在航空航天、军用引信、冲击测量、可穿戴装置、汽车电子等领域具有重要的应用背景。为真实再现碰撞、起飞、侵彻等过程中的加速度信号细节，尽可能减小信号失真，加速度传感器不仅要具备抗高过载能力及足够的灵敏度，还要具备较高的谐振频率及工作带宽。
2、压阻式加速度传感器的工作原理是利用半导体的压阻效应，加速力产生的机械应变导致压电材料的电阻率变化，通过适当电路将这种变化转换为可测量信号输出来确定加速度。目前，压阻式加速度传感器检测核心部件主要是由悬浮式力学敏感结构和检测电阻构成，利用mems双面体硅微机械加工工艺制作。2002年中科院上海微系统与信息技术研究所的董健等人利用双面体硅微机械加工工艺制作了一种具有横向偏转悬臂结构和压阻传感方案的高冲击加速度计，可用于数万重力的测量范围[j.dong,x.li,y.wang,atal.silicon micromachined high-shock accelerometers with a curved-surface-application structure for over-rang stop protection and free-mode-resonancedepression,j.micromech.microeng.2002,12(6):742-746]，但是存在以下不足：a、通过(100)硅片进行背面腐蚀形成倾斜的侧壁需要占用很大的面积，使得加工后的芯片尺寸很大，难于集成；b、加速度传感器的敏感结构悬臂梁的制作过程中需要花费大量的时间利用koh溶液来大面积和大深度的减薄硅片到预期的结构梁厚度，延长了生产周期，增加了制作成本；c、使用双面微机械加工的传感器悬臂梁与衬底之间的间隙很大，在垂直于敏感方向没有足够的空气压膜阻尼来抑制结构共振所引起的寄生信号干扰，使得传感器灵敏度受限。2012年中科院上海微系统与信息技术研究所的王家畴等人采用先进的单硅片单面体硅微机械加工技术，制作了一种单芯片集成压力和加速度检测功能的多功能复合传感器芯片[j.c.wang,x.y.xia,and x.x.li.monolithic integration of pressure plusacceleration composite tpms sensors with a single-sided micromachiningtechnology,journal of microelectromechanical systems,vol.21,no.2,pp.284-293,apr 2012]，利用质量块电镀铜来提升加速度计的灵敏度，凭借单硅片单面体硅微加工技术很好的将两个传感元件集成在一个非常小的芯片中，降低了成本，但是，受限于加速度传感器的结构设计，传感器频响不高，抗高过载能力有限。为了进一步提高器件灵敏度及频率响应，韩国首尔大学taeyup kim等人提出了一种利用硅纳米线制备压阻式加速度传感器的方法[kim t，jang s，chang b，at al.a new simple fabrication method for siliconnanowire-based accelerometers.20th international conference on solid-statesensors,actuators and microsystems&eurosensors xxxiii(transducers&eurosensorsxxxiii),2019,pp:1949～1952]，该传感器的电阻率随着加速度的变化而发生巨大变化，且芯片尺寸也很小，但是，硅纳米线工艺制作难度大，影响传感器芯片的良率，同时所制造的加速度传感器抗过载能力也有待提高。
3、随着mems技术的不断发展，加速度传感器的结构越来越多样化，正朝着小型化，集成化，高性能、低成本方向发展，但仍然存在不足，如频率响应、抗过载能力和工艺成本还有很大的提升空间。因此，开发一种双量程加速度传感器结构及制备方法实属必要。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双量程加速度传感器结构及制备方法，用于解决现有技术中加速度传感器的频率响应低、抗过载能力差和工艺成本高等问题。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种双量程加速度传感器结构的制作方法，包括以下步骤：
3、提供一衬底，所述衬底包括相对设置的正面与背面，其中，所述衬底划分为低量程区域和高量程区域；
4、于所述衬底的背面形成第一沟槽，所述第一沟槽位于所述低量程区域，于所述衬底的正面形成多个压敏电阻，其中，至少一部分所述压敏电阻位于所述低量程区域，至少一部分所述压敏电阻位于所述高量程区域；
5、于所述衬底的正面形成介质层，于所述介质层的预设位置形成开口，所述开口显露所述压敏电阻；
6、于所述衬底的正面形成第二沟槽，且于所述第二沟槽的侧壁形成阻刻层，其中，所述第二沟槽位于所述高量程区域；
7、基于所述第二沟槽于所述衬底中形成预设深度的第三沟槽，基于所述第三沟槽于所述衬底中形成横向扩展的第四沟槽；
8、于所述介质层上形成金属层，所述金属层还延伸至所述开口中与所述压敏电阻电连接；
9、于所述第一沟槽中形成预设深度的第五沟槽；
10、于所述衬底的正面形成第六沟槽，所述第六沟槽与所述第五沟槽在垂直方向上相对应，且所述第六沟槽和所述第五沟槽连通。
11、可选地，所述衬底包括(111)单晶硅片，所述第二沟槽沿<110>和<211>晶向排布，所述第五沟槽沿<110>和<211>晶向排布。
12、可选地，形成所述第六沟槽之前，还包括提供支撑基底，将所述衬底的背面键合于所述支撑基底的步骤。
13、可选地，于所述第二沟槽的侧壁形成所述阻刻层的步骤包括：
14、采用气相沉积法于所述第二沟槽的侧壁和底部形成所述阻刻层；
15、采用刻蚀法去除所述第二沟槽底部的所述阻刻层，保留所述第二沟槽侧壁的所述阻刻层。
16、可选地，所述第一沟槽用于低量程加速传感器的可动间隙，所述第一沟槽的深度不超过5微米；所述第四沟槽用于高量程加速传感器的可动间隙，所述第四沟槽的深度不低于5微米。
17、可选地，所述阻刻层包括层叠的氮化硅层和正硅酸乙酯钝化层。
18、可选地，形成所述第二沟槽之前，还包括于所述衬底的正面形成掩膜层的步骤，所述掩膜层包括层叠的正硅酸乙酯钝化层、氮化硅层和正硅酸乙酯钝化层。
19、本发明还提供一种双量程加速度传感器结构，包括：
20、衬底，所述衬底包括相对设置的正面与背面，其中，所述衬底划分为低量程区域和高量程区域；
21、第一沟槽，位于所述衬底的背面，且所述第一沟槽位于所述低量程区域；
22、多个压敏电阻，位于所述衬底的正面，其中，至少一部分所述压敏电阻位于所述低量程区域，至少一部分所述压敏电阻位于所述高量程区域；
23、介质层，位于所述衬底的正面，所述介质层的预设位置设置有开口，所述开口显露所述压敏电阻；
24、第二沟槽，位于所述衬底的正面，且所述第二沟槽位于所述高量程区域；
25、第三沟槽，位于所述第二沟槽的下方且与所述第二沟槽连通；
26、第四沟槽，位于所述第三沟槽的侧边且与所述第三沟槽连通；
27、金属层，位于所述介质层上方，所述金属层还填充入所述开口中与所述压敏电阻电连接；
28、第五沟槽，位于所述第一沟槽中；
29、第六沟槽，位于所述衬底的正面，所述第六沟槽与所述第五沟槽在垂直方向上相对应，且所述第六沟槽和所述第五沟槽连通。
30、可选地，所述衬底包括(111)单晶硅片，所述第二沟槽沿<110>和<211>晶向排布，所述第五沟槽沿<110>和<211>晶向排布。
31、可选地，还包括支撑基底，所述支撑基底位于所述衬底的背面且与所述衬底键合。
32、如上所述，本发明的双量程加速度传感器结构及制作方法中，通过将低量程加速度传感器和高量程加速度传感器在单芯片上一体化集成，具有高灵敏、高频响、高抗过载、低成本、微型化的优点。
1.一种双量程加速度传感器结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的双量程加速度传感器结构的制作方法，其特征在于：所述衬底包括(111)单晶硅片，所述第二沟槽沿<110>和<211>晶向排布，所述第五沟槽沿<110>和<211>晶向排布。
3.根据权利要求1所述的双量程加速度传感器结构的制作方法，其特征在于：形成所述第六沟槽之前，还包括提供支撑基底，将所述衬底的背面键合于所述支撑基底的步骤。
4.根据权利要求1所述的双量程加速度传感器结构的制作方法，其特征在于，于所述第二沟槽的侧壁形成所述阻刻层的步骤包括：
5.根据权利要求1所述的双量程加速度传感器结构的制作方法，其特征在于：所述第一沟槽用于低量程加速传感器的可动间隙，所述第一沟槽的深度不超过5微米；所述第四沟槽用于高量程加速传感器的可动间隙，所述第四沟槽的深度不低于5微米。
6.根据权利要求1所述的双量程加速度传感器结构的制作方法，其特征在于：所述阻刻层包括层叠的氮化硅层和正硅酸乙酯钝化层。
7.根据权利要求1所述的双量程加速度传感器结构的制作方法，其特征在于：形成所述第二沟槽之前，还包括于所述衬底的正面形成掩膜层的步骤，所述掩膜层包括层叠的正硅酸乙酯钝化层、氮化硅层和正硅酸乙酯钝化层。
8.一种双量程加速度传感器结构，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的双量程加速度传感器结构，其特征在于：所述衬底包括(111)单晶硅片，所述第二沟槽沿<110>和<211>晶向排布，所述第五沟槽沿<110>和<211>晶向排布。
10.根据权利要求8所述的双量程加速度传感器结构，其特征在于：还包括支撑基底，所述支撑基底位于所述衬底的背面且与所述衬底键合。
