专利名称：Mems传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及由MEMS (Micro Electro Mechanical Systems)技术制造的传感器。
背景技术：
最近，对MEMS传感器的关注度急速地提高。作为代表性的MEMS传感器，例如已知 的是用于检测物体加速度的加速度传感器。 现有的加速度传感器采用SOI (Silicon On Insulator)基板制造。SOI基板例如
具有在硅基板上顺序层叠有由Si02(氧化硅)构成的BOX(Buried Oxide)层和硅层的结构。
在硅层中高浓度地掺杂有P型或N型杂质，从而使硅层具有高导电性(低电阻)。 加速度传感器包括固定电极和可动电极。固定电极和可动电极通过SOI基板的硅
层的图案化，形成为分别沿硅层的厚度方向及其正交方向延伸的板状，并且相互空出微小
的间隔而平行地设置。固定电极隔着BOX层支撑在硅基板上。可动电极通过从其下方去除
BOX层，而构成从硅基板悬浮的状态。 固定电极和可动电极例如构成用于检测它们的对置方向(在这一项上，简称为 "对置方向")上的加速度的电容器。当加速度传感器(搭载加速度传感器的物体)产生对 置方向的加速度时，可动电极沿对置方向移位，固定电极和可动电极之间的间隔变化。随着 固定电极和可动电极之间的间隔的变化，由固定电极和可动电极构成的电容器的静电电容 改变，所以基于该静电电容的变化量，可以检测在加速度传感器上产生的对置方向的加速 度的大小。 但是，由于SOI基板的价格比较高，所以现有的加速度传感器的成本很高。
此外，由于硅层具有高导电性，所以现有的加速度传感器需要用于将形成固定电 极和可动电极的区域与其周围区域电隔离的隔离层。隔离层例如具有在围绕形成固定电极 和可动电极的区域的周围的环状的沟道(trench)中埋设绝缘材料的结构。如果不要该隔 离层，就能够将加速度传感器的尺寸縮小隔离层占有的尺寸。并且，由于省略了用于形成隔 离层的工序，所以能够减少加速度传感器制造中使用的光掩膜数量(层数)。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够不使用SOI基板而制造并且不需要隔离层的MEMS 传感器。 本发明一个实施方式的MEMS传感器包括由硅材料构成且具有从其表面下挖的 凹部的基板；由金属材料构成、配置在所述凹部内且相对于所述基板固定的固定电极；和 由金属材料构成、在所述凹部内与所述固定电极对置配置且以相对于所述固定电极能移位 的方式设置的可动电极。 在该MEMS传感器中，在基板上形成有凹部，在该凹部内配置有固定电极和可动电 极。固定电极和可动电极不是由基板材料即硅材料构成，而是由金属材料构成，并且不是通 过对基板进行图案化而形成的。因此，基板不需要具有高导电性。因此，即使不采用具有高导电性的硅层的SOI基板，也能够采用没有掺杂杂质的低导电性(高电阻)的硅基板来制 造MEMS传感器。 此外，由于基板不具有高导电性，所以不需要将形成固定电极和可动电极的区域 与其周围区域绝缘隔离。因此，不需要用于该绝缘隔离的隔离层。其结果，能够将MEMS传 感器的尺寸縮小隔离层占有的尺寸。此外，可以省略用于形成隔离层的工序，从而能够将 MEMS传感器的制造工序简化。进一步地，由于不需要用于形成隔离层的光掩膜，所以能够减 少MEMS传感器制造中使用的光掩膜数量。 固定电极和可动电极可以形成为沿凹部的深度方向及其正交方向延伸的板状，并 且沿与基板表面平行的方向彼此对置。在这种情况下，通过在基板上从其表面下挖而形成 固定电极形成用槽和可动电极形成用槽，在各槽中堆积金属材料之后，通过从这些槽间去 除基板，能够容易地形成由金属材料构成的固定电极和可动电极。 优选地，在固定电极中的与可动电极对置的表面和在可动电极中的与固定电极对 置的表面被绝缘膜覆盖。由此，可以防止由固定电极和可动电极接触而导致的短路。
进一步地，更优选地，在绝缘膜的表面上形成有波纹状的凹凸。由此，当可动电极 移位(振动)时，绝缘膜的表面的凹凸具有阻止可动电极摇晃的功能，可以防止可动电极贴 附到固定电极上。在通过在基板上形成固定电极形成用槽和可动电极形成用槽，并经由绝 缘膜将金属材料堆积在这些槽中，从而形成在表面具有绝缘膜的固定电极和可动电极的情 况下，通过由博施处理(Bosch process)形成槽，而在槽的侧面上形成扇贝褶铍，所以在绝 缘膜的表面上必然形成凹凸。 可动电极可以包括沿与固定电极对置的方向移位且用于检测该对置方向的加速
度的第一可动电极。通过固定电极和第一可动电极，构成用于检测它们的对置方向的加速
度的电容器，基于该电容器的静电电容的变化量，能够检测该对置方向的加速度的大小。 此外，可动电极可以包含沿凹部深度方向移位且用于检测该深度方向的加速度的
第二可动电极。通过固定电极和第二可动电极，构成用于检测凹部深度方向的加速度的电
容器，基于该电容器的静电电容的变化量，能够检测该深度方向的加速度的大小。 进一步地，在第二可动电极中的与凹部底面对置的表面相反侧的表面上附着有金
属材料，通过该金属材料的附着，第二可动电极可以相对于固定电极沿凹部深度方向产生
有位置偏移。能够通过当第二可动电极从第二可动电极相对于固定电极产生有位置偏移的
状态发生了移位时，由固定电极和第二可动电极构成的电容器的静电电容是增加了还是减
少了，来检测加速度的方向。 此外，可动电极可以沿与固定电极对置方向移位且用于检测入射到凹部中的声 波。通过固定电极和可动电极，构成用于检测声波的电容器，基于该电容器的静电电容的变 化量，能够检测声波的强弱和频率。 在这种情况下，优选地，在比凹部更靠基板的基层的一侧，形成有与凹部连通的声 波反射用空间。通过形成声波反射用空间，从而能经由凹部使入射到声波反射用空间中的 声波被其内表面反射，而使该反射波入射到可动电极。因此，能够更好地检测声波。
此外，优选地，固定电极和可动电极的材料是钨。在这种情况下，在基板上 形成固定电极形成用槽和可动电极形成用槽之后，采用电镀法和CVD(ChemicalV即or D印osition :化学汽相沉积)法中的任一种方法，都能够使鸨堆积在各槽中。
本发明的上述或进一步的其他的目的、特征和效果，通过参考附图在下面描述的 实施方式的说明而得以明确。
图1是本发明第一实施方式的加速度传感器的俯视图，图解地示出了电极结构。
图2是沿截线II-II截断在图1中示出的加速度传感器时的示意剖视图。
图3A 图3Q是用于说明在图2中示出的加速度传感器的制造方法的示意剖视 图。 图4是放大地示出固定电极和可动电极的侧面附近的示意剖视图。
图5是本发明第二实施方式的硅话筒的示意剖视图。 图6A 图6Q是用于说明在图5中示出的加速度传感器的制造方法的示意剖视 图。
具体实施例方式
下面参考附图详细地说明本发明的实施方式。
图1是根据本发明第一实施方式的加速度传感器的俯视图，图解地示出了电极结
构。图2是沿截线II-II截断在图1中示出的加速度传感器时的示意剖视图。 加速度传感器1是由MEMS技术制造的传感器(MEMS传感器)。如图2所示，加速
度传感器1包括在俯视观察时呈方形形状的硅基板2。硅基板2是没有掺杂杂质的高电阻
(低导电性)基板。在硅基板2的表层部上，形成有由Si(^构成的绝缘层3。 在硅基板2上，形成有在俯视观察时呈方形形状的凹部4。凹部4呈从绝缘层3的
表面下挖。 在凹部4内，设置有固定电极5和可动电极6。固定电极5和可动电极6由W(鸨) 构成，形成为分别沿凹部4的深度方向及其正交方向延伸的板状。固定电极5和可动电极6 沿与硅基板2的表面平行的X轴方向空出微小的间隔而对置设置。并且，固定电极5和可 动电极6分别设置为多个，沿X轴方向交替配置。 从X轴方向的一侧(在图1、2中的右侧)的多个固定电极5X和可动电极6X分别 构成用于检测X轴方向的加速度的电容器。 如图1所示，用于检测X轴方向加速度的各固定电极5X虽是从硅基板2悬浮的状 态，但相对于硅基板2是固定地设置。各固定电极5X的一端部通过由与固定电极5X相同 的金属材料构成的连接部7连接。由此，固定电极5X和连接部7构成为将各固定电极5X 作为梳齿的梳状结构。在连接部7上连接有埋设在硅基板2中的引出部8。引出部8与连 接部7 —体地形成。并且，将引出部8从其下方连接到设置在绝缘层3上的焊盘9上。
用于检测X轴方向加速度的各可动电极6X在从硅基板2悬浮的状态下以能沿X 轴方向振动的方式设置。各可动电极6X的一端部通过由与可动电极6X相同的金属材料构 成的连接部10连接。连接部10相对于可动电极6X设置在与连接部7相反侧上。由此，可 动电极6X和连接部10构成为将各可动电极6X作为梳齿、并且以与固定电极5X和连接部7 构成的梳状结构彼此梳齿不接触的方式啮合的梳状结构。在连接部IO上连接有埋设在硅 基板2中的引出部11。引出部11与连接部10—体地形成。并且，将引出部ll从其下方连接到设置在绝缘层3上的焊盘12上。 剩下的固定电极5Z和可动电极6Z构成用于检测与硅基板2的表面垂直的Z轴方向的加速度的电容器。 用于检测Z轴方向加速度的各固定电极5Z虽为从硅基板2 (凹部4的底面)悬浮的状态，但相对于硅基板2是固定地设置。各固定电极5Z的一端部通过由与固定电极5Z相同的金属材料构成的连接部13连接。由此，固定电极5Z和连接部13构成为将各固定电极5Z作为梳齿的梳状结构。在连接部13上连接有埋设在硅基板2中的引出部14。引出部14与连接部13 —体地形成。并且，将引出部14从其下方连接到设置在绝缘层3上的焊盘15上。 用于检测Z轴方向加速度的各可动电极6Z在从硅基板2悬浮的状态下以能沿Z轴方向振动的方式设置。各可动电极6Z的一端部通过由与可动电极6Z相同的金属材料构成的连接部10连接。连接部16相对于可动电极6Z设置在与连接部13相反侧上。由此，可动电极6Z和连接部16构成为将各可动电极6Z作为梳齿、并且以与固定电极5和连接部13构成的梳状结构彼此梳齿不接触的方式啮合的梳状结构。在连接部16上连接有埋设在硅基板2中的引出部17。引出部17与连接部16—体地形成。并且，将引出部17从其下方连接到设置在绝缘层3上的焊盘18上。 各焊盘9、12、15、18由金属材料(例如A1(铝))构成，并且构成为在俯视观察时为方形形状。 如图2所示，在各可动电极6Z上附着与焊盘9、12、15、18相同的金属材料19。由于金属材料19与可动电极6Z的张力差，虽然在图2中没有显示，但是可动电极6Z翘曲变形而在硅基板2侧形成凸部，并且相对于固定电极5Z在Z轴方向的上侧(从硅基板2离开的方向)，位置产生一定偏移。 各固定电极5、各可动电极6、各连接部7、10、13、16和各引出部8、11、14、17的侧
面和下表面被阻挡膜20覆盖。阻挡膜20例如是Ti(钛)/TiN(氮化钛)的层叠膜或Ti/W的层叠膜。进一步地，阻挡膜20的外侧被绝缘膜21覆盖。绝缘膜21例如由Si(^构成。
在硅基板2上层叠有表面保护膜22。表面保护膜22例如由SiN(氮化硅)构成。在表面保护膜22上形成用于使各焊盘9、12、15、18分别地露出的开口 23，经由各开口 23，外部配线(未图示)可以连接到各焊盘9、12、15、18上。 加速度传感器1 (搭载加速度传感器1的物体)产生X轴方向的加速度，各可动电极6X沿X轴方向移位时，固定电极5X与可动电极6X之间的间隔发生变化，由固定电极5X和可动电极6X构成的电容器的静电电容改变。通过该静电电容的改变，分别连接在焊盘9、12上的外部配线上流动与静电电容的改变量相对应的电流。因此，基于该电流值，能够检测在加速度传感器1上产生的X轴方向的加速度的大小。 此外，加速度传感器1产生Z轴方向的加速度，可动电极6Z沿Z轴方向移位时，固定电极5Z与可动电极6Z的相对面积发生变化，由固定电极5Z和可动电极6Z构成的电容器的静电电容改变。在产生加速度之前的状态下，由于可动电极6Z的位置相对于固定电极5Z在Z轴方向的上侧产生了一定偏移，所以当可动电极6Z在Z轴方向的下侧移位时，由于固定电极5Z与可动电极6Z的相对面积增加，所以电容器的静电电容增加。相反地，可动电极6Z在Z轴方向的上侧移位时，由于固定电极5Z与可动电极6Z的相对面积减�。缘�
6容器的静电电容减小。并且，通过静电电容的改变，分别连接在焊盘15、18上的外部配线上 流动与静电电容的改变量相对应的电流。因此，基于该电流的方向和值，能够检测在加速度 传感器1上产生的Z轴方向的加速度的方向和大小。 并且，增加设置在与X轴方向和Z轴方向正交的Y轴方向上对置的固定电极和可 动电极，基于由这些固定电极和可动电极构成的电容器的静电电容的变化，能够检测在加 速度传感器1上产生的Y轴方向的加速度的方向和大小。 图3A 图3Q顺序地示出在图2中示出的加速度传感器的制造工序的示意剖视 图。 在加速度传感器1的制造工序中，首先，如图3A所示，通过热氧化法，将硅基板2
的整个表面区域氧化，形成氧化硅层31作为硅基板2的表层部。 接下来，如图3B所示，通过光刻，在氧化硅层31上形成抗蚀图案32。 并且，如图3C所示，通过将抗蚀图案32作为掩膜的蚀刻，选择性地去除氧化硅层
31。其结果，氧化硅层31成为绝缘层3。 接下来，如图3D所示，通过将抗蚀图案32作为掩膜的深RIE (Reactive IonEtching :反应性离子蚀刻)，具体而言，通过博施处理，在硅基板2上形成沟道33。在博 施处理中，交替重复以下工序使用SFe(六氟化硫)蚀刻硅基板2的工序和使用QFs(全氟 环丁烷)在蚀刻表面上形成保护膜的工序。由此，能够以高纵横比来蚀刻硅基板2，但在蚀 刻表面(沟道33的侧面)上形成被称为扇贝褶皱的波纹状凹凸。
之后，如图3E所示，通过灰化，去除抗蚀图案32。 接下来，如图3F所示，通过热氧化法或PECVD(Plasma Enhanced ChemicalVapor D印osition)法，在包含沟道33的内表面的硅基板2的整个表面区域上形成绝缘膜21。
之后，如图3G所示，通过溅射法，在绝缘膜21上形成阻挡膜20。
如图3H所示，在形成阻挡膜20之后，通过电镀法或CVD法，在该阻挡膜20上形成 固定电极5和可动电极6的材料即W的堆积层34。该堆积层34形成为具有完全埋入沟道 33内的厚度。 然后，如图3I所示，通过回蚀刻(etch back)，去除堆积层34在沟道33外的部分。 其结果，成为在沟道33内埋设W(堆积层34)的状态，得到由该W构成的固定电极5、可动电 极6、连接部7、10、13、16和引出部8、11、14、17。此外，通过回蚀刻，阻挡膜20的沟道33外 的部分与堆积层34 —起被去除。因此，固定电极5、可动电极6、连接部7、 10、 13、 16和引出 部8、 11 、 14、 17的各上表面构成为与在沟道33外露出的绝缘膜21的表面大致为同一平面。
之后，如图3J所示，通过溅射法，在硅基板2上的整个区域上形成由焊盘9、 12、 15、 18的材料构成的金属膜35。 然后，如图3K所示，通过光刻和蚀刻，将金属膜35图案化，从而形成焊盘9、 12、 15、 18，并且在各可动电极6Z上残留下金属材料19 (金属膜35)。 之后，如图3L所示，通过PECVD法，在硅基板2上的整个区域上形成表面保护膜 22。 接下来，如图3M所示，通过光刻和蚀刻，在表面保护膜22上形成用于使各焊盘9、 12、15、18露出的开口 23。 如图3N所示，在形成开口 23之后，通过光刻，在表面保护膜22上形成抗蚀图案36。抗蚀图案36具有在固定电极5与可动电极6的各个之间对置的开口 37。
如图30所示，在形成抗蚀图案36之后，通过蚀刻，去除表面保护膜22中的经由开 口 37露出的部分。通过选择性地去除该表面保护膜22，绝缘层3经由开口 37部分地露出。 接下来，通过蚀刻，去除该绝缘层3中的经由开口 37露出的部分。其结果，硅基板2的表面 经由开口 37部分地露出。 之后，如图3P所示，通过各向异性的深RIE，沿厚度方向下挖硅基板2中的经由开 口 37露出的部分。由此，从固定电极5与可动电极6的各个之间去除硅基板2，在固定电极 5与可动电极6的各个之间形成沟道38。沟道38的深度形成为其底部位于固定电极5和 可动电极6的更下方。 接下来，如图3Q所示，通过各向同性的深RIE，经由沟道38，去除硅基板2中的固 定电极5和可动电极6的下方的部分。由此，在硅基板2上形成凹部4，固定电极5和可动 电极6成为从硅基板2悬浮的状态。然后，在形成凹部4之后，通过灰化，去除抗蚀图案36， 从而得到在图2中示出的加速度传感器1。 如上所述，在加速度传感器1中，在硅基板2上形成凹部4，在该凹部4内配置有固 定电极5和可动电极6。固定电极5和可动电极6不是由构成硅基板2的材料的硅材料构 成，而是由钨构成，并且不是通过将硅基板2进行图案化而形成的。为此，硅基板2不需要 具有高导电性。因此，即使不采用具有高导电性硅层的SOI基板，也能够采用没有掺杂杂质 的低导电性(高电阻)的硅基板2来制造加速度传感器1。 此夕卜，由于硅基板2不具有高导电性，所以不需要将形成固定电极5和可动电极6 的区域与其周围区域绝缘隔离。因此，不需要用于该绝缘隔离的隔离层。其结果，能够将加 速度传感器l的尺寸縮小隔离层占有的尺寸。此外，能够省略用于形成隔离层的工序，并且 能够将加速度传感器1的制造工序简化。进一步地，由于不需要用于形成隔离层的光掩膜， 所以能够减少加速度传感器1的制造中使用的光掩膜数量。 此夕卜，由于固定电极5和可动电极6的侧面被绝缘膜21覆盖，所以能够防止由固 定电极5和可动电极6的接触而导致的短路。 进一步地，在加速度传感器1的制造工序中，通过博施处理，在硅基板2上形成沟 道33，在该沟道33内经由绝缘膜21埋设固定电极5和可动电极6。在博施处理中，在沟道 33的侧面上，形成被称为扇贝褶皱的波纹状凹凸。由此，如图4所示，在覆盖固定电极5和 可动电极6的绝缘膜21的侧面上，必然形成与扇贝褶皱对应的波纹状凹凸。绝缘膜21侧 面的凹凸在可动电极6发生移位(振动)时，具有阻止可动电极6摇晃的功能。其结果，能 够防止可动电极6贴附在固定电极5上。 图5示出根据本发明第二实施方式的硅话筒的示意剖视图。 硅话筒51是通过MEMS技术而制造的传感器(MEMS传感器)。 硅话筒51包括在俯视观察时呈方形形状的硅基板52。硅基板52是没有掺杂杂质
的高电阻(低导电性)基板。 在硅基板52的表层部上，形成由Si02构成的绝缘层53。 在硅基板52上形成在俯视观察时呈方形形状的凹部54。凹部54从绝缘层53的 表面下挖。 在凹部54内，设置固定电极55(背板)和可动电极56(隔膜)。固定电极55和可
8动电极56由W(钨)构成，形成为分别沿凹部54的深度方向及其正交方向延伸的板状。固 定电极55和可动电极56沿与硅基板52的表面平行的X轴方向空出微小的间隔而对置设置。 此外，在硅基板52上，形成有两个沟道57。在各沟道57中埋设由与固定电极55 和可动电极56相同的金属材料构成的引出部58。引出部58分别与固定电极55和可动电 极56 —体地形成，并且从其下方连接到设置在绝缘层53上的焊盘59上。各焊盘59由金 属材料(例如A1)构成，构成为在俯视观察时呈方形形状。并且，在图5中，仅示出了一个 引出部58和与其连接的焊盘59。 固定电极55、可动电极56和各引出部58的侧面及下表面被阻挡膜60覆盖。阻挡 膜60例如是'(钛)/TiN(氮化钛)的层叠膜或Ti/W的层叠膜。进一步地，阻挡膜60的外 侧被绝缘膜61覆盖。绝缘膜61例如由Si02构成。 此外，在硅基板52上，在凹部54的下方(硅基板52的基层侧)形成与凹部54连 通的截面呈椭圆形状的声波反射用空间62。 在硅基板52上，层叠有表面保护膜63。表面保护膜63例如由SiN(氮化硅)构 成。在表面保护膜63上，形成有用于使各焊盘59分别露出的开口 64，经由各开口 64，可以 将外部配线(未图示)连接到各焊盘59上。 在硅话筒51中，经由凹部54，声波入射到声波反射用空间62中。入射到声波反射 用空间62中的声波被声波反射用空间62的内表面反射，从而入射到可动电极56中。由此， 可动电极56沿与固定电极55的对置方向振动，通过固定电极55与可动电极56之间的间 隔发生变化，由固定电极55和可动电极56构成的电容器的静电电容改变。通过该静电电 容的改变，在分别连接到焊盘59上的外部配线中流动与静电电容的变化量相对应的电流。 因此，基于该电流值，能够检测声波的强弱和频率。 图6A 图6Q顺序地示出在图5中示出的加速度传感器的制造工序的示意剖视 图。 在硅话筒51的制造工序中，首先，如图6A所示，通过热氧化法，将硅基板52的整
个表面区域氧化，形成氧化硅层71作为硅基板52的表层部。 接下来，如图6B所示，通过光刻，在氧化硅层31上形成抗蚀图案72。 然后，如图6C所示，通过将抗蚀图案72作为掩膜的蚀刻，选择性地去除氧化硅层
71。其结果，氧化硅层71成为绝缘层53。 接下来，如图6D所示，通过将抗蚀图案72作为掩膜的深RIE，具体而言，通过博施 处理，在硅基板52上形成沟道57、73。在博施处理中，交替重复以下工序使用SFe蚀刻硅 基板52的工序和使用C/8在蚀刻表面上形成保护膜的工序。由此，能够以高纵横比蚀刻硅 基板52，但在蚀刻表面(沟道57、73的侧面)上形成被称为扇贝褶皱的波纹状凹凸。
之后，如图6E所示，通过灰化，去除抗蚀图案72。 接下来，如图6F所示，通过热氧化法或PECVD(Plasma Enhanced ChemicalVapor D印osition)法，在包含沟道57、73的内表面的硅基板52的整个表面区域上形成绝缘膜 61。 之后，如图6G所示，通过溅射法，在绝缘膜61上形成阻挡膜60。 如图6H所示，在形成阻挡膜60之后，通过电镀法或CVD法，在该阻挡膜60上形成固定电极5和可动电极6的材料即W的堆积层74。该堆积层74形成为具有完全埋入沟道 57、73内的厚度。 然后，如图61所示，通过回蚀刻，去除堆积层74的沟道57、73外的部分。其结果， 构成在沟道73内埋设有W(堆积层74)的状态，得到由该W构成的固定电极55、可动电极 56和引出部58。固定电极55、可动电极56和引出部58的各上表面构成为与在沟道57、73 外露出的阻挡膜60的表面大致为同一平面。 之后，如图6J所示，通过溅射法，在硅基板52上的整个区域上形成由焊盘59的材 料构成的金属膜75。 然后，如图6K所示，通过光刻和蚀刻，将金属膜75图案化，而形成焊盘59。此时， 阻挡膜60和绝缘膜61的沟道57、73以外的部分也被去除。 之后，如图6L所示，通过PECVD法，在硅基板52上的整个区域上形成表面保护膜 63。 接下来，如图6M所示，通过光刻和蚀刻，在表面保护膜63上形成用于使各焊盘59 露出的开口 64。 如图6N所示，在形成开口 64之后，通过光刻，在表面保护膜63上形成抗蚀图案 76。抗蚀图案76具有在固定电极55和可动电极56之间及其相反侧的规定宽度区域中分 别对置的开口 77。 S卩，开口 77与可动电极56的X轴方向的两侧区域分别对置。
如图60所示，在形成抗蚀图案76之后，通过蚀刻，去除表面保护膜63中的经由开 口 77露出的部分。通过选择性地去除该表面保护膜63，绝缘层53经由开口 77部分地露 出。接下来，通过蚀刻，去除该绝缘层53中的经由开口77露出的部分。其结果，硅基板52 的表面经由开口 77部分地露出。 之后，如图6P所示，通过各向异性的深RIE，沿厚度方向下挖硅基板52中的经由开 口 77露出的部分。由此，从固定电极55与可动电极56的各个之间去除硅基板52，在固定 电极55与可动电极56的各个之间形成沟道78。沟道78的深度形成为其底部位于固定电 极55和可动电极56的更下方。 接下来，如图6Q所示，通过各向同性的深RIE，经由沟道78，去除硅基板52中的固 定电极55和可动电极56的下方的部分。由此，形成配置固定电极55和可动电极56的凹 部54，并且形成与该凹部54连通的声波反射用空间62。然后，在形成凹部54和声波反射 用空间62之后，通过灰化，去除抗蚀图案76，而得到在图5中示出的硅话筒51 。
如上所述，在硅话筒51中，在硅基板52上形成有凹部54，在该凹部54内配置有固 定电极55和可动电极56。固定电极55和可动电极56不是由构成硅基板52的材料的硅材 料构成，而是由钨构成，并且不是通过将硅基板52进行图案化而形成的。因此，硅基板52 不需要具有高导电性。因此，即使不采用具有高导电性硅层的SOI基板，也能够采用没有掺 杂杂质的低导电性(高电阻)的硅基板52来制造硅话筒51。 此外，由于硅基板52不具有高导电性，所以不需要将形成固定电极55和可动电极 56的区域与其周围区域绝缘隔离。因此，不需要用于该绝缘隔离的隔离层。其结果，可以将 硅话筒51的尺寸縮小隔离层占有的尺寸。此外，可以省略用于形成隔离层的工序，能够将 硅话筒51的制造工序简化。进一步地，由于不需要用于形成隔离层的光掩膜，所以能够减 少硅话筒51的制造中使用的光掩膜数量。
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此夕卜，由于固定电极55和可动电极56的侧面被绝缘膜61覆盖，所以能够防止由 固定电极55和可动电极56的接触导致的短路。 进一步地，在硅话筒51的制造工序中，通过博施处理，在硅基板52上形成沟道73， 在该沟道73内经由绝缘膜61埋设固定电极55和可动电极56。在博施处理中，在沟道73 的侧面上，形成被称为扇贝褶皱的波纹状凹凸。由此，如图4所示，在覆盖固定电极55和可 动电极56的绝缘膜61的侧面上，必然形成与扇贝褶皱对应的波纹状凹凸。绝缘膜61侧面 的凹凸，在可动电极56发生移位(振动)时，具有阻止可动电极56摇晃的功能。其结果， 能够防止可动电极56贴附在固定电极55上。 此外，由于在硅话筒51中，在凹部54的下方，形成与凹部54连通的声波反射用空 间62，所以可以由其内表面反射经由凹部54入射到声波反射用空间62中的声波，能够使该 反射波很好地入射到可动电极56中。因此，可以很好地检测声波。 并且，固定电极5、55和可动电极6、56的材料可以是Au(金)、Cu(铜)、Ni (镍) 等电镀金属或TiN(氮化钛)等CVD金属等、除W以外的金属材料。 本发明的实施方式只是用于说明本发明的技术内容所使用的具体例子，本发明不 应该限定解释为这些具体例子，本发明的精神和范围仅由所附的技术方案的范围限定。
本申请对应于2009年1月30日在日本特许厅提出的特愿2009-020990号申请， 通过在此引用该申请的全部公开内容而将其并入本申请。
1权利要求
一种MEMS传感器，包括基板，其由硅材料构成，具有从其表面下挖的凹部；固定电极，其由金属材料构成，配置在所述凹部内，且相对于所述基板固定；和可动电极，其由金属材料构成，在所述凹部内与所述固定电极对置配置，且以相对于所述固定电极能移位的方式设置。
2. 根据权利要求1所述的MEMS传感器，其特征在于，所述固定电极和所述可动电极形成为沿所述凹部的深度方向及其正交方向延伸的板 状，并且沿与所述基板表面平行的方向彼此对置。
3. 根据权利要求1所述的MEMS传感器，在所述固定电极中的与所述可动电极对置的表面和在所述可动电极中的与所述固定 电极对置的表面被绝缘膜覆盖。
4. 根据权利要求3所述的MEMS传感器，其特征在于， 在所述绝缘膜的表面上形成有波纹状的凹凸。
5. 根据权利要求1所述的MEMS传感器，其特征在于，所述可动电极包括第一可动电极，该第一可动电极沿与所述固定电极对置的方向移 位，且用于检测该对置方向的加速度。
6. 根据权利要求1所述的MEMS传感器，其特征在于，所述可动电极包括第二可动电极，该第二可动电极沿所述凹部深度方向移位，且用于 检测该深度方向的加速度。
7. 根据权利要求6所述的MEMS传感器，其特征在于，在所述第二可动电极中的与所述凹部的底面对置的表面相反侧的表面上附着有金属 材料，所述第二可动电极相对于所述固定电极沿所述深度方向产生有位置偏移。
8. 根据权利要求1所述的MEMS传感器，其特征在于，所述可动电极沿与所述固定电极对置的方向移位，且用于检测入射到所述凹部中的声波。
9. 根据权利要求8所述的MEMS传感器，其特征在于，在比所述凹部更靠所述基板的基层的一侧，形成有与所述凹部连通的声波反射用空间。
10. 根据权利要求1所述的MEMS传感器，其特征在于， 所述固定电极和所述可动电极的材料是钨。
全文摘要
本发明提供一种MEMS传感器，其包括由硅材料构成且具有从其表面下挖的凹部的基板；由金属材料构成、配置在所述凹部内且相对于所述基板固定的固定电极；和由金属材料构成、在所述凹部内与所述固定电极对置配置且以相对于所述固定电极能移位的方式设置的可动电极。
文档编号G01P15/125GK101792110SQ20101014218
公开日2010年8月4日 申请日期2010年1月28日 优先权日2009年1月30日
发明者仲谷吾郎 申请人:罗姆股份有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
