电容式传感器及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种电容式传感器及其制造方法，在硅基板(32)上设置在上下开口的贯通孔(33)。在硅基板(32)的贯通孔(33)的上方配置隔膜(35)。隔膜(35)的周缘部与硅基板(32)的上面隔开间隙而相对，在隔膜(35)的周缘部下面和硅基板(32)的上面之间形成用于使声响振动通过的通风孔(36)。在隔膜(35)的上方经由气隙设置固定电极膜(46)。在硅基板(32)的上面中的与隔膜(35)的周缘部重合的区域，设置至少一部分由倾斜面构成的排气部(34)。排气部(34)以至少在一部分与硅基板(32)的上面平行的截面面积随着从排气部(34)的上面开口向下方而变小的方式形成。排气部(34)的倾斜面由硅基板(32)的最稠密面构成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电容式传感器，具体而言，涉及使用MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技术制造的声响传感器或压力传感器等电容式传感器。
技术介绍
(现有的声响传感器)作为使用MEMS技术制造的电容式传感器，已知有声响传感器。图1A表示现有的电容式声响传感器的一部分。该声响传感器在具有贯通孔12的硅基板11上设置隔膜13(可动电极膜)，在隔膜13上隔着气隙而使固定电极膜16相对。固定电极膜16以覆盖隔膜13的方式设于在贯通孔12的上方设置的穹顶状的保护膜15的下面。为了向固定电极膜16和隔膜13之间的气隙导入声响振动，在保护膜15及固定电极膜16上开设有多个声响孔17。当声响振动通过声响孔17而进入固定电极膜16和隔膜13之间的气隙时，隔膜13根据声响振动进行振动。由于隔膜13的振动，隔膜13和固定电极膜16之间的电容变化，将声响振动转换成电信号。另外，在隔膜13的周缘部下面和硅基板11的上面之间设有通风孔14，隔膜13的上面侧和下面侧通过通风孔14连通，缓和隔膜13的上下面的压力差。在这种构造的声响传感器中，若减小声阻，则声响声躁降低，且S/N比提高。了解到声响传感器的声阻在声响振动的通路中的狭小部位变高，特别是声阻在通风孔中最高。因此，为了减小声响传感器的声阻，减小通风孔的声阻是有效的。作为减小通风孔的声阻的方法，一般为扩大硅基板11的贯通孔12而缩短通风孔14的长度L的方法。但是，在缩短通风孔14的长度L的方法中，如以下所述那样，使声响传感器落下时的耐落下冲击性成为问题。如图1A所示，若充分确保通风孔14的长度L，则即使在声响传感器落下而使隔膜13向下方大幅挠曲的情况下，如图1A中虚线所示地，隔膜13的周缘部(隔膜13的固定部位和固定部位的中间部分)与硅基板11的上面抵接。其结果，隔膜13的周缘部在较大的范围被硅基板11的上面支承，能够抑制隔膜13的挠曲，防止隔膜13的破损。与之相对，如图1B所示，在扩大贯通孔12而缩短通风孔14的长度L的情况下，如图1B中虚线所示，落下时，隔膜13仅周缘部的一端被硅基板11的上面支承。其结果，在声响传感器落下时，隔膜13向下方大幅度挠曲而容易破损。这样，在现有的声响传感器中，声响传感器的声阻的降低(S/N比的提高)和耐落下冲击性的维持或提高处于折衷的关系，难以同时改善两者。(专利文献1的声响传感器)专利文献1所记载的声响传感器中，如图2所示，在通风孔14内，在硅基板11的上面设有由竖孔或截面矩形的槽构成的排气部19。根据这种构造，在排气部19的位置中，通风孔14的截面面积部分地变大，故而能够减小通风孔14的声阻。但是，这种构造的声响传感器必须如下地进行制造。在制作该声响传感器时，通过干式蚀刻在硅基板11的上面设置由竖孔或截面矩形的槽构成的排气部19，在硅基板11的上面层叠下牺牲层、隔膜层、上牺牲层。将这些层蚀刻成规定形状后，从上牺牲层上形成保护膜15和固定电极膜16。接着，从下面侧蚀刻硅基板11而开设贯通孔12，蚀刻除去上牺牲层和下牺牲层，形成隔膜13和保护膜15之间的气隙和通风孔14。在这样制造的专利文献1的声响传感器中，为了降低通风孔14的声阻，需要一定程度地加深排气部19。因此，对应排气部19的位置，在下牺牲层的上面产生凹处，另进而在隔膜层的上面也产生凹处。其结果，将排气部19的形状转印到隔膜13上，最终在隔膜13的上面及下面分别产生凹部和凸部。该凹部和凸部对隔膜13的应力状态造成影响，进而对声响传感器的灵敏度造成影响。另外，在将排气部19的深度减小到不能向隔膜13转印形状的程度的情况下，不能得到减小通风孔14的声阻的效果。另外，在专利文献1的声响传感器中，如上所述，由于必须要通过干式蚀刻设置排气部19，故而制造工序数增加，制造成本上升。专利文献1：(日本)特开2010－34641号公报(图10)
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述那样的技术课题而设立的，其目的在于提供一种电容式传感器及其制造方法，维持或提高耐落下冲击性，并且能够减小可动电极膜和基板上面之间的间隙中的阻力，而且制造工序简单。本专利技术的电容式传感器，具备：半导体基板，其具有在上下开口的贯通孔；可动电极膜，其以周缘部与所述半导体基板的上面隔开间隙而相对的方式配置在所述贯通孔的上方；固定电极膜，其经由所述可动电极膜和气隙配置在所述可动电极膜的上方，在所述半导体基板的上面中的与所述可动电极膜的周缘部重合的区域，在所述半导体基板的上面设置至少一部分由倾斜面构成的凹部，所述凹部以如下方式形成，即，从所述凹部的上面开口朝向所述半导体基板的下面侧时，在其至少一部分，与所述半导体基板上面平行的所述凹部的截面面积随着从所述凹部的上面开口朝向所述半导体基板的下面侧而变小，所述凹部的倾斜面由所述半导体基板的最稠密面构成。在本专利技术的电容式传感器中，由于在可动电极膜的周缘部和半导体基板的上面重合的区域，即以至少一部分与通风孔重合的方式在半导体基板的上面设有凹部，因此，在设有凹部的部位，通风孔的截面面积变大，通风孔的阻力(声阻等)变小。因此，不缩短通风孔的长度就可以减小通风孔的阻力。其结果，不使电容式传感器的耐落下冲击性劣化，能够减小通风孔的阻力，且能够降低电容式传感器的噪声并提高S/N比。而且，在本专利技术的电容式传感器中，从所述凹部的上面开口朝向所述基板的下面侧时，在其至少一部分，与所述半导体基板上面平行的所述凹部的截面面积以随着从所述凹部的上面开口朝向所述基板的下面侧而变小的方式形成，因此，凹部在与通风孔相接的一侧扩大，缩小通风孔的阻力的效果较高。另外，在本专利技术的电容式传感器中，所述凹部的至少一部利用由半导体基板的最稠密面构成的倾斜面形成。例如，若半导体基板为(100)面基板，则倾斜面成为(111)面及与(111)面等效的结晶面。其结果，通过各向异性湿式蚀刻(根据需要，并用各向同性湿式蚀刻)，能够制作稳定形状的凹部，电容式传感器的制造工序不易变得繁杂。本专利技术的电容式传感器的一方面，所述凹部形成为槽状或倒四棱锥形状。在此，槽状是指由某截面形状沿着任意的直线或曲线连续移动的轨迹构成的凹形。但是，截面形状不必一定，也可以在沿着任意直线或曲线移动的同时使大小或形状变化。在该实施方式中，若将凹部形成为槽状，则能够增大凹部的容积，因此，降低通风孔的阻力的效果提高。另外，若排列倒四棱锥形<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式传感器，其特征在于，具备：半导体基板，其具有在上下开口的贯通孔；可动电极膜，其以周缘部与所述半导体基板的上面隔开间隙而相对的方式配置在所述贯通孔的上方；固定电极膜，其经由所述可动电极膜和气隙配置在所述可动电极膜的上方，在所述半导体基板的上面中的与所述可动电极膜的周缘部重合的区域，在所述半导体基板的上面设置至少一部分由倾斜面构成的凹部，所述凹部以如下方式形成，即，从所述凹部的上面开口朝向所述半导体基板的下面侧时，在其至少一部分，与所述半导体基板上面平行的所述凹部的截面面积随着从所述凹部的上面开口朝向所述半导体基板的下面侧而变小，所述凹部的倾斜面由所述半导体基板的最稠密面构成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.15 JP 2012-0310551.一种电容式传感器，其特征在于，具备：
半导体基板，其具有在上下开口的贯通孔；
可动电极膜，其以周缘部与所述半导体基板的上面隔开间隙而相对的方
式配置在所述贯通孔的上方；
固定电极膜，其经由所述可动电极膜和气隙配置在所述可动电极膜的上
方，
在所述半导体基板的上面中的与所述可动电极膜的周缘部重合的区域，
在所述半导体基板的上面设置至少一部分由倾斜面构成的凹部，
所述凹部以如下方式形成，即，从所述凹部的上面开口朝向所述半导体
基板的下面侧时，在其至少一部分，与所述半导体基板上面平行的所述凹部
的截面面积随着从所述凹部的上面开口朝向所述半导体基板的下面侧而变
小，
所述凹部的倾斜面由所述半导体基板的最稠密面构成。
2.如权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于，
所述凹部形成为槽状或倒四棱锥形状。
3.如权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于，
在所述半导体基板的上面，沿着所述贯通孔的边缘设有直线状延伸的多
个凹部。
4.如权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于，
所述可动电极膜在与所述半导体基板的上面隔开间隙而相对的区域具
有朝向所述半导体基板的上面中未设置所述凹部的水平面突出的至少一个
止动器。
5.一种电容式传感器的制造方法，该电容式传感器具备：半导体基板，
其具有在上下开口的贯通孔；可动电极膜，其以周缘部与所述半导体基板的
上面隔开间隙而相对的方式配置在所述贯通孔的上方；固定电极膜，其经由
所述可动电极膜和气隙配置在所述可动电极膜的上方，在所述半导体基板的
上面中的与所述可动电极膜的周缘部重合的区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：中河佑将，笠井隆，多田罗佳孝，
申请(专利权)人：欧姆龙株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP