CN101353153A - Mems传感器和mems传感器的制造方法 - Google Patents

Mems传感器和mems传感器的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种MEMS传感器，其包括：基板；下薄膜，其相对于所述基板的一方面空开间隔地相对配置，且多个下贯通孔在其厚度方向上贯通地形成；上薄膜，其相对于所述下薄膜在所述基板的相反侧空开间隔地相对配置，且多个上贯通孔在其厚度方向上贯通地形成；多个凸部，其在所述基板的所述一方面中的与所述下薄膜的相对区域不规则地设置。

Description

MEMS传感器和MEMS传感器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种MEMS传感器和MEMS传感器的制造方法。
背景技术
最近，作为搭载于携带电话等上的麦克风使用通过MEMS(MicroElectro Mechanical Systems：微电子机械系统)制造的、Si(硅)麦克风等MEMS传感器。
图3A～图3K是按照工序顺序模式表示以往的硅麦克风的制造方法的剖面图。参照图3A～图3K来说明以往的硅麦克风的制造方法，并且说明其结构。
以往的硅麦克风101的制造时，首先如图3A所示，通过热氧化处理在Si晶片W2的整个面上堆积SiO2(氧化硅)膜111。由此，在Si晶片2的上表面上形成由SiO2构成的下部牺牲层111。此外，在Si晶片2的下表面上形成SiO2膜119。
接着，如图3B所示，在下部牺牲层111的上表面形成具有规定图案的孔121的光抗蚀剂120。并且通过将该光抗蚀剂120作为掩模蚀刻下部牺牲层111，如图3C所示，在下部牺牲层111的上表面形成多个(图3中为四个)凹部112。凹部112形成后去除光抗蚀剂120。
接着，通过LPCVD法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition：减压化学气相成长法)，在下部牺牲层111及SiO2膜119的整个面上堆积多晶硅。覆盖下部牺牲层111的多晶硅膜在涂磷后通过公知的光刻技术和蚀刻技术除去除包括多个凹部112在内的规定区域上存在的部分以外的部分。由此，在下部牺牲层111的规定区域上，如图3D所示，形成薄膜状的多晶硅板104。另外，在SiO2膜119上形成多晶硅膜113。
接着，通过PECVD法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition：等离子体化学气相成长法)，在下部牺牲层111和多晶硅板104的整个面上堆积SiO2。并且，该SiO2的不要部分通过公知的光刻技术和蚀刻技术除去。由此，如图3E所示，在多晶硅板104和其周边的区域上形成由SiO2构成的上部牺牲层114。
接着，通过LPCVD法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition：减压化学气相成长法)在下部牺牲层111、上部牺牲层114和多晶硅膜113上堆积多晶硅。由此，如图3F所示，在多晶硅膜113上堆积的多晶硅和多晶硅膜113一体化，形成多晶硅膜115。另一方面，在下部牺牲层111和上部牺牲层114上堆积的多晶硅在涂磷后通过公知的光刻技术和蚀刻技术而被图案化。由此，如图3F所示，在上部牺牲层114上形成具有多个孔106的背板105。
接下来，如图3G所示，在包括背板105的上部牺牲层114上的整个区域形成具有规定图案的孔123的光抗蚀剂122。并且，将该光抗蚀剂122作为掩模蚀刻上部牺牲层114。由此，如图3H所示，在上部牺牲层114的上表面形成多个(图3中为四个)凹部117，并且去除下部牺牲层111的不需要部分(与上部牺牲层114相对的部分以外的部分)。凹部117形成后，去除光抗蚀剂122。
接下来，去除多晶硅膜115，然后，如图3I所示，利用PECVD法，在Si晶片W2的上表面侧的区域上形成SiN(氮化硅)膜107。
接下来，如图3J所示，通过公知的光刻技术和蚀刻技术，在氮化硅膜107上形成与背板105的各孔106连通的孔118。由此，经由孔106、118使上部牺牲层114局部露出。另外，通过公知的光刻技术和蚀刻技术，在SiO2膜111B的与多晶硅板104相对的部分形成开口。并且，经由该开口来蚀刻Si晶片W2，从而在Si晶片W2上形成贯通孔103。结果，下部牺牲层111经由贯通孔103局部露出。
接着，从贯通孔103和孔106、118供给能够蚀刻SiO2的蚀刻液，从而湿蚀刻上部牺牲层114和下部牺牲层111。由此，如图3K所示，形成多晶硅板104从Si晶片W2的上表面浮起的状态，并且在多晶硅板104和背板105之间形成微小的间隔的空洞110。
之后，Si晶片W2被分割成各元件尺寸的Si基板102，从而得到多晶硅板104和背板105经由空洞110而相对的Si麦克风101。SiN膜107中的进入上部牺牲层114的各凹部117的部分成为朝向多晶硅板104突出的凸部109，起到用于防止多晶硅板104和背板105的紧贴和短路的止动部的作用。另外，多晶硅板104中的进入下部牺牲层111的各凹部112的部分形成朝向Si晶片W2的上表面突出的凸部108，起到用于防止Si基板102和多晶硅板104的密接的止动部的功能。另外，多晶硅板104和背板105由未图示的配线支承。
多晶硅板104和背板105形成夹着空洞110相对的电容。并且，Si麦克风101中，如果从背板105的上方输入声压(声波)，则利用该声压使多晶硅板104振动，输出与通过该多晶硅板104的振动而产生的电容器的静电电容的变化对应的电气信号。
如果薄膜状的多晶硅板104发生振动，或者由于静电力向Si基板102吸引，且多晶硅板104以大的接触面积与Si基板102接触，则有多晶硅板104与Si基板102紧贴之虞。因此，在多晶硅板104上形成有多个凸部108。由此，当多晶硅板104靠向Si基板102侧时，凸部108与Si基板102抵接，能够防止多晶硅板104与Si基板102的紧贴。
但是，为形成凸部108需要在下部牺牲层111的上表面形成具有孔121的光抗蚀剂120的工序(参照图3B)、和通过将光抗蚀剂120作为掩模的蚀刻，在下部牺牲层111的上表面上形成凹部112的工序(参照图3C)，凸部108的形成花费工时和工序。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够降低用于形成基板与下薄膜的接触的凸部的时间及工序的MEMS传感器及其制造方法。
本发明的MEMS传感器，其中，包括：基板；下薄膜，其相对于所述基板的一方面空开间隔地相对配置，且多个下贯通孔在其厚度方向上贯通地形成；上薄膜，其相对于所述下薄膜在所述基板的相反侧空开间隔地相对配置，且多个上贯通孔在其厚度方向上贯通地形成；多个凸部，其在所述基板的所述一方面中的与所述下薄膜的相对区域不规则地设置。
此外，本发明的MEMS传感器的制造方法，其中，包括：在基板的一方面上形成由具有蚀刻选择比的多种材料的混合物构成的第一牺牲层的工序；在所述第一牺牲层上形成具有分别在厚度方向上延伸的多个下贯通孔的下薄膜的工序；在所述下薄膜上形成第二牺牲层的工序；在所述第二牺牲层上形成具有分别在厚度方向延伸的多个上贯通孔的上薄膜的工序；利用蚀刻并通过所述上贯通孔去除所述第二牺牲层的工序；利用蚀刻并通过所述上贯通孔及下贯通孔去除所述第一牺牲层中的规定的材料的工序。
本发明的MEMS传感器例如能够通过本发明的制造方法制作。
在本制造方法中，在基板的一方面上形成由具有蚀刻选择比的多种材料的混合物构成的第一牺牲层。在该第一牺牲层上形成具有分别在厚度方向上延伸的多个下贯通孔的下薄膜。在下薄膜上形成第二牺牲层。在该第二牺牲层上形成具有分别在厚度方向延伸的多个上贯通孔的上薄膜。利用蚀刻并通过上贯通孔去除第二牺牲层。在第二牺牲层去除后，利用蚀刻并通过上贯通孔及下贯通孔去除第一牺牲层中的规定的材料。
因为第一牺牲层由具有蚀刻选择比的多种材料的混合物构成，因此通过去除第一牺牲层中的规定的材料，在基板与下薄膜之间形成空洞，并且第一牺牲层中的规定材料以外的材料残存在基板的一面。由此，基板的一面中的与下薄膜对置的区域形成多个凸部。并且，该凸部在下薄膜由于静电力而向基板吸引时，与下薄膜抵接，从而起到作为防止下薄膜与基板的紧贴的止动部的作用。
如此，在该制造方法中，即使不进行在第一牺牲层上形成具有多个孔的光抗蚀剂的工序、和通过将该光抗蚀剂作为掩模的蚀刻，在第一牺牲层上形成凹部的工序，也能够形成用于防止基板和下薄膜的紧贴的凸部。即，能够实现降低凸部的形成所需要的时间和工序。
而且，在该制造方法中，所述第二牺牲层优选由所述第一牺牲层中的规定材料构成。
如果第二牺牲层与第一牺牲层中的规定材料为相同的材料，则使用相同的蚀刻液或蚀刻气体，通过一系列的工序，在去除第二牺牲层之后，能够继续去除第一牺牲层中的规定的材料。其结果，能够进一步降低MEMS传感器的制造所需要的时间和工序。
本发明中的上述或其他的目的、特征及效果参照附图由以下叙述的实施方式的说明来阐述。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的Si麦克风的示意剖面图。
图2A是按照工序顺序表示图1的硅麦克风的制造方法的示意剖面图。
图2B是表示图2A的下一个工序的剖面图。
图2C是表示图2B的下一个工序的剖面图。
图2D是表示图2C的下一个工序的剖面图。
图2E是表示图2D的下一个工序的剖面图。
图2F是表示图2E的下一个工序的剖面图。
图2G是表示图2F的下一个工序的剖面图。
图2H是表示图2G的下一个工序的剖面图。
图3A是按照工序顺序表示以往Si麦克风的制造方法的示意剖面图。
图3B是表示图3A的下一个工序的剖面图。
图3C是表示图3B的下一个工序的剖面图。
图3D是表示图3C的下一个工序的剖面图。
图3E是表示图3D的下一个工序的剖面图。
图3F是表示图3E的下一个工序的剖面图。
图3G是表示图3F的下一个工序的剖面图。
图3H是表示图3G的下一个工序的剖面图。
图3I是表示图3H的下一个工序的剖面图。
图3J是表示图3I的下一个工序的剖面图。
图3K是表示图3I的下一个工序的剖面图。
具体实施方式
图1是本发明的一实施方式的Si麦克风的示意剖面图。
Si麦克风1是检测静电容量的变化量而动作的静电容量型传感器(MEMS传感器)。该Si麦克风1在硅基板2上具有传感器部3和焊盘(pad)部4。
传感器部3是在Si麦克风1中感知输入的声压，将与该声压的大小对应的静电容量的变化量作为电信号向配线22(后述)输出的部分。
传感器部3具备：相对于Si基板2的一面(以下将该面作为上表面29)隔开间隔相对配置的下薄膜5；和在该下薄膜5的上方，相对于下薄膜5隔开间隔相对配置的上薄膜6。
下薄膜5具备：下薄膜绝缘层7、和该下薄膜绝缘层7覆盖的下部电极8。
下薄膜绝缘层7具备：构成下薄膜绝缘层7的下层的第一绝缘层9和形成在该第一绝缘层9上并构成下薄膜绝缘层7的上层的第二绝缘层10。
第一绝缘层9与焊盘部4的第一绝缘层21(后述)一体形成。
第二绝缘层10与焊盘部4的第二绝缘层23(后述)一体形成。另外，第二绝缘层10上形成多个凹部11。多个凹部11例如整体配置成m×n(m、n为自然数)的行列状。
并且，在下薄膜绝缘层7上形成有从各凹部11的底面在下薄膜绝缘层7的厚度方向上贯通下薄膜绝缘层7的下贯通孔12。由此，下薄膜绝缘层7形成为在俯视观察中形成有行列状的下贯通孔12的俯视矩形网格状。
下部电极8例如由金、铝等导电性材料构成，该实施方式中，适用铝。下部电极8形成俯视矩形网格状。下部电极8配置在第一绝缘层9的上表面。另外，下部电极8的侧面和上表面由第二绝缘层10覆盖。即，在下薄膜5上，下部电极8由下层的第一绝缘层9和上层的第二绝缘层10夹持，从而其整个表面被下薄膜绝缘层7覆盖。第二绝缘层10形成在网格状的下部电极8上，从而第二绝缘层10的表面在与下部电极8相对的部分隆起，不与下部电极8相对的部分具有凹部11。另外，下部电极8在与Si基板2的上表面29隔开规定间隔的状态下，在未图示的位置由配线22(后述)支承。由此，由下薄膜绝缘层7覆盖下部电极8而成的下薄膜5相对于Si基板2隔开微小的间隔L1(例如Si基板2的上表面29和下薄膜绝缘层7(第一绝缘层9)的下表面92的距离为1μm)的空洞19而相对配置。
Si基板2的上表面29中的面向空洞19的部分设有多个(图1中为9个)凸部39。凸部39例如由Si构成，并不规则地配置在Si基板2的上表面29中的与下薄膜5相对的对置区域41。
上薄膜6具有上薄膜绝缘层13和该上薄膜绝缘层13覆盖的上部电极14。
上薄膜绝缘层13具有构成上薄膜绝缘层13的下层的第三绝缘层15、和形成在该第三绝缘层15上并构成上薄膜绝缘层13的上层的第四绝缘层16。
第三绝缘层15与焊盘部4的第三绝缘层24(后述)一体形成。另外，在第三绝缘层15上，与下薄膜5相对的下表面94中的与凹部11(下贯通孔12)相对的部分形成朝向凹部11(下贯通孔12)突出的凸部17。
第四绝缘层16与焊盘部4的第四绝缘层26(后述)一体形成。
并且，上薄膜绝缘层13上形成有在其厚度方向贯通上薄膜绝缘层13的多个上贯通孔18。
各上贯通孔18配置于与各下贯通孔12错开的位置(例如在俯视中邻接的下贯通孔12之间)。
上部电极14例如由Au、Al等导电性材料构成，该实施方式中，适用Al。上部电极14形成俯视矩形网格状。上部电极14配置在第三绝缘层15上。另外，上部电极14的侧面以及上表面由第四绝缘层16覆盖。即，在上薄膜6中，上部电极14由下层的第三绝缘层15和上层的第四绝缘层16夹持，从而其整个表面由上薄膜绝缘层13覆盖。另外，上部电极14在与下薄膜5的上表面(第二绝缘层10的上表面91)隔开规定间隔的状态下由配线25(后述)支承。由此，由上薄膜绝缘层13覆盖上部电极14而成的上薄膜6相对于下薄膜5隔开微小的间隔L2(例如第二绝缘层10的上表面91和上薄膜绝缘层13(第三绝缘层15)的下表面94的距离为4μm)的空洞20而相对配置。
并且，上薄膜6相对于下薄膜5经由微小的间隔L2的空洞20对置，与下薄膜5一起形成通过振动而使静电容量变化的电容器。即，在传感器部3中，输入声压(声波)，则由该声压而使上薄膜6和/或下薄膜5振动，与该上薄膜6和/或下薄膜5产生的电容器的静电容量的变化量对应的电信号输出给配线22(后述)。
焊盘部4是将从传感器部3输出的电气信号向外部的配线输出的部分。
焊盘部4具有第一绝缘层21、配线22、第二绝缘层23、第三绝缘层24、配线25和第四绝缘层26。
第一绝缘层21形成在Si基板2的上表面29上。
配线22以规定的图案形成在第一绝缘层21上。另外，配线22在未图示的位置上与下部电极8一体形成，并且与配线25电连接。
第二绝缘层23形成在第一绝缘层21上，与第一绝缘层21一起覆盖配线22。
第三绝缘层24形成在第二绝缘层23上。
配线25以规定的图案形成在第三绝缘层24上。另外，配线25与上部电极14一体形成，并且在未图示的位置上与配线22电连接。
并且，第二绝缘层23和第三绝缘层24上形成有在它们厚度方向上贯通这些层的开口部27。开口部27是用于使配线22的一部分作为结合焊盘露出的部件。
开口部27上形成有覆盖从开口部27露出的配线22的金属薄膜28。金属薄膜28例如由金、铝等导电性材料构成，本实施方式中，适用铝。另外，在金属薄膜28上连接用于电连接例如处理电信号的外部的IC芯片(未图示)和Si麦克风1的电配线(未图示)。
第四绝缘层26形成在第三绝缘层24上。另外，第四绝缘层26上形成有使金属薄膜28局部露出的开口38。
图2A～图2H是按照工序顺序表示图1的麦克风的制造方法的示意剖面图。
该Si麦克风1的制造时，例如通过PECVD法(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition：等离子体化学气相成长法)在构成Si基板2的母体的圆盘状的硅晶片W1的一面(上表面29)上堆积第一牺牲层材料。该第一牺牲层材料由具有蚀刻选择比的多种材料的混合物构成，例如由Al-Si(Al和Si的混合物)、Al-Si-Cu(Al、Si和Cu的混合物)、有机溶剂中混入粒状的异物的混合物等构成。而且，在本实施方式中，使用Si相对于Al的Si混合比(体积比)为1％的Al-Si。
接下来，通过公知的光刻技术和蚀刻技术对该Al-Si进行图案化，如图2A所示，形成由Al-Si构成的下部牺牲层30(形成第一牺牲层的工序)。
接着，例如通过PECVD法，在包括下部牺牲层30在内的硅晶片W1上的整个区域上形成由氧化硅构成的第一绝缘层31。接着，例如通过溅射法在第一绝缘层31上的整个区域形成Al膜。并且，通过公知的光刻技术和蚀刻技术对该Al膜进行图案化。由此，如图2B所示，在第一绝缘层31的上表面中，在夹着下部牺牲层30而与硅晶片W1相对的位置处形成俯视网格状的下部电极8。另一方面，在第一绝缘层31中，在直接形成于硅晶片W1的上表面29的部分上形成规定图案的配线22。
接着，例如通过PECVD法在包括配线22和下部电极8的第一绝缘层31上的整个区域形成第二绝缘层32。这时，该第二绝缘层32(第二绝缘层10)上，其下部电极8上的部分以下部电极8的厚度的量突出，从而在相邻的突出部分之间形成凹部11。并且，通过公知的光刻技术和蚀刻技术，对第二绝缘层32和第一绝缘层31进行图案化，形成从凹部11的底面在厚度方向上向下部牺牲层30延伸的下贯通孔12。由此，第一绝缘层31中的下部牺牲层30上的部分构成第一绝缘层9，第二绝缘层32中的第一绝缘层9上的部分构成第二绝缘层10。这样，如图2C所示，在下部牺牲层30上形成以由第一绝缘层9和第二绝缘层10构成的下薄膜绝缘层7覆盖下部电极8而构成的下薄膜5(形成下薄膜的工序)。
另一方面，第一绝缘层31中，直接形成于硅晶片W1的上表面29的部分构成第一绝缘层21，第二绝缘层32中的第一绝缘层21上的部分与第一绝缘层21一起构成覆盖配线22的第二绝缘层23。
接着，例如通过PECVD法在硅晶片W1上的整个区域上堆积Al。该Al将下贯通孔12以及下薄膜绝缘层7和第二绝缘层23之间的间隙33填满，堆积到能够完全覆盖下薄膜5的高度。接着通过公知的光刻技术和蚀刻技术对该Al进行图案化。由此，如图2D所示，形成由Al构成的上部牺牲层34(形成第二牺牲层的工序)。这时，通过在下薄膜5的第二绝缘层10上形成有凹部11，在上部牺牲层34上、与凹部11对置的位置处形成凹部35。另外，在上部牺牲层34上，通过在下薄膜绝缘层7上形成下贯通孔12，而形成从凹部35的底面进一步凹陷的凹部40。
在形成上部牺牲层34后，例如通过PECVD法，在包括该上部牺牲层34的硅晶片W1上的整个区域上堆积SiO2。该SiO2进入凹部40和凹部35，堆积到完全覆盖上部牺牲层34的高度。由此，如图2E所示，形成由上部牺牲层34上的第三绝缘层15和第二绝缘层23上的第三绝缘层24构成的第三绝缘层36。之后，通过公知的光刻技术和蚀刻技术，除去第三绝缘层24以及第二绝缘层23的一部分，形成使配线22的一部分作为接合焊盘露出的开口部27。
接着，例如通过溅射法在第三绝缘层36上的整个区域上形成Al膜。并且，通过公知的光刻技术和蚀刻技术，对该Al膜进行图案化。由此，如图2F所示，在第三绝缘层15的上表面，在夹着上部牺牲层34而与下薄膜5相对的位置出形成俯视网格状的上部电极14。另一方面，在第三绝缘层24的上表面形成规定图案的配线25。另外，在开口部27上形成覆盖从开口部27露出的配线22的金属薄膜28。
接着。例如通过PECVD法，在包括上部电极14、配线25以及金属薄膜28的第三绝缘层36上的整个区域上堆积SiO2。由此，形成由第三绝缘层15上的第四绝缘层16和第三绝缘层24上的第四绝缘层26构成的第四绝缘层37。并且通过公知的光刻技术和蚀刻技术，对第四绝缘层27和第三绝缘层36进行图案化。由此，如图2G所示，第四绝缘层16和第三绝缘层15上形成在它们的厚度方向上向上部牺牲层34延伸、并配置在与下贯通孔12错开的位置上的贯通孔18。这样，下薄膜5上形成以由第三绝缘层15以及第四绝缘层16构成的上薄膜绝缘层13覆盖上部电极14而构成的上薄膜6(形成上薄膜的工序)。另外，第四绝缘层26上形成使金属薄膜28露出的开口38。
然后，经由上贯通孔18对上部牺牲层34供给蚀刻气体(例如BCl3(三氯化硼)等氯系气体)，上部牺牲层34被干蚀刻(除去第二牺牲层的工序)。由此，如图2H所示，除去上部牺牲层34，在下薄膜5和上薄膜6之间形成空洞20。
接着，经由上贯通孔18、空洞20以及下贯通孔12对下部牺牲层30供给蚀刻气体(例如BCl3(三氯化硼)等氯系气体)。BCl3(三氯化硼)等氯系气体容易与形成下部牺牲层30的Al-Si中的Al成分发生化学反应。因此，在供给了蚀刻气体的下部牺牲层30中，Al优先被蚀刻。并且，在供给规定时间(例如全部去除下部牺牲层30中的Al成分所需要的时间)的蚀刻气体后，停止蚀刻气体的供给。由此，如图2H所示，去除下部牺牲层30中的Al成分，在Si晶片W1和下薄膜5之间形成空洞19，并且Si基板2的上表面29中的相对区域41中，下部牺牲层30的材料中的Al以外的材料(Al成分以外的成分。在本实施方式中为Si)变为多个凸部39而残存(去除第一牺牲层中的规定材料的工序)。
并且，Si晶片W1被分割为Si基板2的尺寸，由此得到图1所示的Si麦克风1。第三绝缘层15中的进入上部牺牲层34的各凹部35、40的部分构成朝向凹部11(下贯通孔12)突出的凸部17，起到作为抑制上薄膜6和下薄膜5的接触的维持(紧贴)的止动部的作用。
如以上所述，本实施方式中，在硅晶片W1的上表面29上形成由Al-Si构成的下部牺牲层30，该下部牺牲层30之上形成具有行列状的多个凹部11和下贯通孔12的下薄膜5。在下薄膜5之上形成上部牺牲层34，该上部牺牲层34之上形成具有与下贯通孔12连通的行列状的多个上贯通孔18的上薄膜6。并且，上部牺牲层34通过经由上贯通孔18的干蚀刻去除。此外，形成下部牺牲层30的Al-Si中，Al成分在上部牺牲层34去除后，通过经由上贯通孔18及下贯通孔12的干蚀刻去除。
因为下部牺牲层30由Al-Si构成，所以通过去除下部牺牲层30中的Al成分，在Si晶片W1和下薄膜5之间形成空洞19，并且在Si基板2的上表面29中的相对区域41中残存由Si构成的多个凸部39。残存于Si基板2的上表面29的凸部39在下薄膜5靠近Si基板2侧时与下薄膜5的下表面抵接，从而起到作为防止下薄膜5与Si基板2的紧贴的止动部的功能。
如此，在本实施方式中，即使不进行在下部牺牲层30上形成具有多个孔的光抗蚀剂的工序、和通过将该光抗蚀剂作为掩模的蚀刻，在下部牺牲层30上形成凹部的工序，也能够形成用于防止Si基板2和下薄膜5的接触的维持(紧贴)的凸部39。即，能够实现降低凸部39的形成所需要的时间和工序。
进而，作为上部牺牲层34的材料，采用在下部牺牲层30中利用蚀刻去除的成分(去除成分)的Al。
如果上部牺牲层34与下部牺牲层30的去除成分为相同的材料(在本实施方式中为Al)，则使用相同蚀刻气体(在本实施方式中为BCl3(三氯化硼)等氯系气体)，通过一系列的工序，在去除上部牺牲层34之后，能够继续去除下部牺牲层30中的Al成分。其结果，能够进一步降低Si麦克风1的制造所需要的时间和工序。
以上，说明了本发明的一实施方式，本发明也能够以其他的实施方式来实施。
例如，上部牺牲层34是可蚀刻物质，且只要使用与下薄膜绝缘层7及上薄膜绝缘层13具有蚀刻选择比的物质，例如SiN(氮化硅)即可形成。
此外，下薄膜绝缘层7及上薄膜绝缘层13只要使用绝缘性材料、例如SiN等形成即可。下薄膜绝缘层7及上薄膜绝缘层13在使用SiO2以外的材料形成的情况下，上部牺牲层34也可使用SiO2形成。
进而，本发明的MEMS传感器并不限于Si麦克风，也可适用于检测静电容量的变化量而工作的压力传感器或加速度传感器等。
本发明的实施方式已经进行了详细的说明，但是它们仅是为了更清楚本发明的技术内容使用的具体例子，本发明不限定于也不解释为这些具体例子，本发明的精神和范围仅通过权利要求书进行限定。
本发明与2007年7月24日向日本特许厅(专利局)提出的特愿(发明专利)2007-192202号对应，该申请的全部公开内容在此引用使用。

Claims (2)

1.一种MEMS传感器，其中，包括：
基板；
下薄膜，其相对于所述基板的一方面空开间隔地相对配置，且多个下贯通孔在其厚度方向上贯通地形成；
上薄膜，其相对于所述下薄膜在所述基板的相反侧空开间隔地相对配置，且多个上贯通孔在其厚度方向上贯通地形成；
多个凸部，其在所述基板的所述一方面中的与所述下薄膜的相对区域不规则地设置。
2.一种MEMS传感器的制造方法，其中，包括：
在基板的一方面上形成由具有蚀刻选择比的多种材料的混合物构成的第一牺牲层的工序；
在所述第一牺牲层上形成具有分别在厚度方向上延伸的多个下贯通孔的下薄膜的工序；
在所述下薄膜上形成第二牺牲层的工序；
在所述第二牺牲层上形成具有分别在厚度方向延伸的多个上贯通孔的上薄膜的工序；
利用蚀刻并通过所述上贯通孔去除所述第二牺牲层的工序；
利用蚀刻并通过所述上贯通孔及下贯通孔去除所述第一牺牲层中的规定的材料的工序。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102196352A (zh) * 2011-05-19 2011-09-21 瑞声声学科技(深圳)有限公司 硅麦克风的制造方法
CN101811656B (zh) * 2009-02-24 2012-09-19 株式会社东芝 Mems元件及其制造方法
CN104837096A (zh) * 2014-02-12 2015-08-12 三星电子株式会社 电声换能器
CN107509150A (zh) * 2017-09-29 2017-12-22 瑞声声学科技(深圳)有限公司 Mems麦克风
CN108117039A (zh) * 2016-11-30 2018-06-05 英飞凌科技奥地利有限公司 Mems装置和用于制造mems装置的方法
CN110115048A (zh) * 2016-12-28 2019-08-09 美商楼氏电子有限公司 微机电系统麦克风
CN112678764A (zh) * 2021-03-15 2021-04-20 山东新港电子科技有限公司 一种mems芯片及其制作方法、mems麦克风

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5374077B2 (ja) 2008-06-16 2013-12-25 ローム株式会社 Ｍｅｍｓセンサ
US8208662B2 (en) 2008-09-16 2012-06-26 United Microelectronics Corp. Microelectromechanical system microphone structure and microelectromechanical system microphone package structure
JP2010098518A (ja) * 2008-10-16 2010-04-30 Rohm Co Ltd Ｍｅｍｓセンサの製造方法およびｍｅｍｓセンサ
US8569091B2 (en) * 2009-08-27 2013-10-29 International Business Machines Corporation Integrated circuit switches, design structure and methods of fabricating the same
DE102010008044B4 (de) 2010-02-16 2016-11-24 Epcos Ag MEMS-Mikrofon und Verfahren zur Herstellung
US8368153B2 (en) * 2010-04-08 2013-02-05 United Microelectronics Corp. Wafer level package of MEMS microphone and manufacturing method thereof
JP5083369B2 (ja) 2010-04-28 2012-11-28 オムロン株式会社 音響センサ及びその製造方法
DE102011050040B4 (de) * 2010-05-14 2016-10-06 National Tsing Hua University Kapazitives Mikrosystem-Mikrofon
US8722445B2 (en) * 2010-06-25 2014-05-13 International Business Machines Corporation Planar cavity MEMS and related structures, methods of manufacture and design structures
JP2012040619A (ja) * 2010-08-13 2012-03-01 New Japan Radio Co Ltd 容量型ｍｅｍｓセンサおよびその製造方法
JP5177309B1 (ja) * 2012-01-31 2013-04-03 オムロン株式会社 静電容量型センサ
JP2014086447A (ja) 2012-10-19 2014-05-12 Seiko Epson Corp 電子装置及びその製造方法
US9502019B2 (en) 2014-02-10 2016-11-22 Robert Bosch Gmbh Elimination of 3D parasitic effects on microphone power supply rejection
JP2015156611A (ja) * 2014-02-21 2015-08-27 セイコーエプソン株式会社 振動子及びその製造方法、並びに電子装置
CN108810773A (zh) * 2017-04-26 2018-11-13 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 麦克风及其制造方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5870482A (en) 1997-02-25 1999-02-09 Knowles Electronics, Inc. Miniature silicon condenser microphone
JPH10284771A (ja) * 1997-04-07 1998-10-23 Nissan Motor Co Ltd 微小装置の製造方法および微小装置
JP4338395B2 (ja) * 2000-08-11 2009-10-07 ノールズ エレクトロニクス，リミテッド ライアビリティ カンパニー 小型ブロードバンド変換器
JP2005342817A (ja) * 2004-06-01 2005-12-15 Sony Corp 中空構造素子およびその製造方法ならびに電子機器
JP2008113057A (ja) * 2004-09-01 2008-05-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd エレクトレットコンデンサー
US20060076632A1 (en) * 2004-09-27 2006-04-13 Lauren Palmateer System and method for display device with activated desiccant
JP4539450B2 (ja) * 2004-11-04 2010-09-08 オムロン株式会社 容量型振動センサ及びその製造方法
JP4410085B2 (ja) * 2004-11-24 2010-02-03 日本電信電話株式会社 可変容量素子及びその製造方法
JP4721045B2 (ja) * 2005-07-04 2011-07-13 ソニー株式会社 可動素子、ならびにその可動素子を内蔵する半導体デバイス、モジュールおよび電子機器
JP2007067893A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 Sanyo Electric Co Ltd 音響センサ
JP2007124306A (ja) * 2005-10-28 2007-05-17 Sanyo Electric Co Ltd 情報表示装置
JP2007142663A (ja) * 2005-11-16 2007-06-07 Karaku Denshi Kofun Yugenkoshi コンデンサマイクロホン用振動ユニット及びコンデンサマイクロホンの製造方法
GB0605576D0 (en) * 2006-03-20 2006-04-26 Oligon Ltd MEMS device
EP2183782B1 (en) * 2007-07-23 2017-12-27 Wispry, Inc. Multi-layer beam and method of manufacturing same

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101811656B (zh) * 2009-02-24 2012-09-19 株式会社东芝 Mems元件及其制造方法
US8686816B2 (en) 2009-02-24 2014-04-01 Kabushiki Kaisha Toshiba MEMS element and method of manufacturing the same
CN102196352A (zh) * 2011-05-19 2011-09-21 瑞声声学科技(深圳)有限公司 硅麦克风的制造方法
CN104837096B (zh) * 2014-02-12 2019-11-01 三星电子株式会社 电声换能器
CN104837096A (zh) * 2014-02-12 2015-08-12 三星电子株式会社 电声换能器
CN108117039B (zh) * 2016-11-30 2021-11-19 英飞凌科技奥地利有限公司 Mems装置和用于制造mems装置的方法
CN108117039A (zh) * 2016-11-30 2018-06-05 英飞凌科技奥地利有限公司 Mems装置和用于制造mems装置的方法
CN110115048A (zh) * 2016-12-28 2019-08-09 美商楼氏电子有限公司 微机电系统麦克风
CN110115048B (zh) * 2016-12-28 2020-11-24 美商楼氏电子有限公司 微机电系统和微机电系统麦克风封装物
CN107509150B (zh) * 2017-09-29 2020-06-09 瑞声声学科技(深圳)有限公司 Mems麦克风
CN107509150A (zh) * 2017-09-29 2017-12-22 瑞声声学科技(深圳)有限公司 Mems麦克风
CN112678764A (zh) * 2021-03-15 2021-04-20 山东新港电子科技有限公司 一种mems芯片及其制作方法、mems麦克风
CN112678764B (zh) * 2021-03-15 2021-07-30 山东新港电子科技有限公司 一种mems芯片及其制作方法、mems麦克风

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Publication number Publication date
CN101353153B (zh) 2012-06-27
JP5412031B2 (ja) 2014-02-12
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US20090045474A1 (en) 2009-02-19
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