CN101468785A - 微机电系统换能器和其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种MEMS换能器，包括：隔膜、板件、用于对二者之间具有由内壁围绕的间隙层的隔膜和板件进行支承的支承结构，用于覆盖形成在支承结构中的接触孔的电极膜(例如，垫式导电膜)，以及在内壁之外形成在支承结构上以便覆盖具有低化学稳定性的电极膜侧表面的保护膜(例如，垫式保护膜)。保护膜形成在有限区域中，该有限区域包括电极膜除了其中心部分的一部分表面和电极膜的周围区域。这允许保护膜利用诸如氮化硅或氮化硅氧化物这样的高膜应力材料。

Description

微机电系统换能器和其制造方法

技术领域

本发明涉及应用于微机电系统(MEMS：Micro Electro MechanicalSystem)传感器的微机电系统换能器，这些传感器例如用于微型电容式传声器、振动传感器、压力传感器和加速度传感器。

本发明还涉及MEMS换能器的制造方法。

本申请要求日本专利申请No.2007-341440、日本专利申请No.2007-341426的优先权，其内容通过参考合并于此。

背景技术

在诸如专利文献1、2、3和非专利文献1这样的各种文献中已经开发和公开了各种类型的微型电容式传声器，这些传声器通过利用半导体装置的制造过程而被制造。

专利文献1：日本公开专利申请，No.H09-508777

专利文献2：日本公开专利申请，No.2004-506394

专利文献3：美国专利，No.4,776,019

非专利文献1：由Japanese Institute of Electrical Engineers(日本电气工程师学会)出版的MSS-01-34

电容式传声器被称为MEMS传声器，这样的传声器每个都被设计为隔膜和板件(利用薄膜形成以便形成平行板电容器的相对电极)彼此分开并支承在基板上方。当隔膜由于声波而振动时，其发生位移，以便改变传声器的静电电容，以使得静电电容的变化被转换为电信号。用作电容式传声器的MEMS换能器在其表面上覆盖有保护膜，其中，保护膜中形成有通孔，以便暴露电极。具有绝缘特性的保护膜用来保护MEMS换能器不受化学腐蚀(由于水、氧气和钠)及物理损坏的影响。

由于热膨胀系数的不同，相对高的应力产生在沉积于硅基板和氧化硅膜上的沉积膜上，该沉积膜由氮化物材料和氧化氮材料制成。当氮化物材料和氧化氮材料用作保护膜时，在具有机械结构的微机电系统换能器中可产生变形。这将损坏微机电系统换能器的机械功能。

发明内容

本发明的目的是提供一种MEMS换能器，其被形成来保护其电极，而不损坏其机械功能。

本发明的另一目的是提供一种MEMS换能器的制造方法。

在本发明的一个实施例中，微机电系统换能器包括具有导电性的隔膜；具有导电性的板件；支承结构，用于对二者之间具有间隙层的隔膜和板件进行支承，其中，所述支承结构具有围绕所述间隙层的内壁；具有导电性的电极膜，用于覆盖形成在所述支承结构中的接触孔；以及保护膜，在所述内壁之外形成在所述支承结构上，以便覆盖所述电极膜的侧表面，其中，与形成在隔膜和板件之间的静电电容的变化相对应的电信号经由所述电极膜输出。

由于保护膜(例如，垫式保护膜)形成在支承结构的内壁之外，所以可以防止隔膜或板件由于保护膜的膜应力的直接影响而形状变形；这可以利用具有高膜应力的材料形成保护膜。电极膜(例如，限定垫的轮廓的垫式导电性膜)的侧表面的化学稳定性低，这是因为其在蚀刻中活化且因为诸如氯和氟这样的化学物质在蚀刻后得以保留。本发明允许具有低化学稳定性的电极膜的侧表面覆盖有由高保护性材料构成的保护膜，这些高保护性材料具有高膜应力。因此，可以保护电极膜而不损坏MEMS换能器的机械功能。

优选的是，保护膜由氮化硅或氮化硅氧化物(silicon oxide film)构成。

优选的是，支承结构包括具有硅基板和氧化硅膜(例如，表面绝缘膜)的多层结构，该氧化硅膜与所述硅基板连结但不与其周边连结，并且其中，保护膜形成于在硅基板的周边和硅氧化物膜的周边之间延伸的区域中。这防止可移动离子进入硅基板和硅氧化物膜之间的连结表面的边缘。

在适用于MEMS结构的制造方法中，通过支承结构对二者之间具有间隙层的膈膜和板件进行支承，所述支承结构包括围绕所述间隙层的内壁；在所述支承结构中形成接触孔；形成具有导电性的电极膜，该电极膜覆盖所述接触孔；以及形成保护膜，该保护膜用于覆盖所述支承结构的内壁之外的电极膜的侧表面。

在本发明的另一实施例中，MEMS换能器包括：具有导电性的隔膜；具有导电性的板件；绝缘构件，用于使所述隔膜和所述板件绝缘；电极膜(例如，垫式导电膜)，由导电性膜构成，以便覆盖形成在所述绝缘构件中的接触孔；以及保护膜(例如，垫式保护膜)，有限地形成在所述电极膜的一部分表面中和形成在该电极膜在所述绝缘构件的表面上的周围区域中，由此，覆盖所述电极膜的侧表面，其中，与形成在所述隔膜和所述板件之间的静电电容的变化相对应的电信号从所述电极膜输出。

由于保护膜形成在电极膜的有限周围区域中，所以可以将具有相对高膜应力的材料用于保护膜。限定电极膜的轮廓的侧表面由于干蚀刻以及由于诸如氯和氟这样的化学物质的保留而具有低的化学稳定性。在本发明中，具有低的化学稳定性的电极膜的侧表面覆盖有由氮化物(nitrides)和氧化氮(nitricoxides)构成的具有高保护性能的保护膜；因此，可以可靠地保护电极膜而不损坏MEMS换能器的机械功能。

由于本发明针对直接作用到MEMS换能器而防止由于保护膜的变形的发生，所以可以将氮化硅和氮化硅氧化物用作保护膜的材料。

在微机电系统换能器的制造方法中，在绝缘构件中形成接触孔；形成电极膜，该电极膜覆盖所述绝缘构件的接触孔；以及将保护膜有限地形成在所述电极膜的一部分表面中和形成在该电极膜在所述绝缘构件的表面上的周围区域中，由此，覆盖所述电极膜的侧表面。

附图说明

将参考附图详细描述本发明的这些和其它目的、方面以及实施例。

图1是显示了根据本发明第一实施例的包含在电容式传声器中的传感器管芯的俯视图。

图2是沿图1的A-A线截取的纵向截面图。

图3是显示传感器管芯的膜层叠结构的分解透视图。

图4A是显示保护端子的形成的横截面图。

图4B是显示板件端子的形成的横截面图。

图4C是显示基板端子的形成的横截面图。

图4D是显示隔膜端子的形成的横截面图。

图5是用于解释电容式传声器的制造方法的第一步骤的截面图。

图6是用于解释电容式传声器的制造方法的第二步骤的截面图。

图7是用于解释电容式传声器的制造方法的第三步骤的截面图。

图8是用于解释电容式传声器的制造方法的第四步骤的截面图。

图9是用于解释电容式传声器的制造方法的第五步骤的截面图。

图10是用于解释电容式传声器的制造方法的第六步骤的截面图。

图11是用于解释电容式传声器的制造方法的第七步骤的截面图。

图12是用于解释电容式传声器的制造方法的第八步骤的截面图。

图13A是用于解释电容式传声器的制造方法的第九步骤的截面图。

图13B是图13A的俯视图，用于解释形成在表面绝缘膜上的垫式导电膜和垫式保护膜之间的关系。

图14是用于解释电容式传声器的制造方法的第十步骤的截面图。

图15是用于解释电容式传声器的制造方法的第十一步骤的截面图。

图16是用于解释电容式传声器的制造方法的第十二步骤的截面图。

图17是用于解释电容式传声器的制造方法的第十三步骤的截面图。

图18是用于解释电容式传声器的制造方法的第十四步骤的截面图。

图19是用于解释电容式传声器的制造方法的第十五步骤的截面图。

图20是用于解释电容式传声器的制造方法的第十六步骤的截面图。

图21是用于解释电容式传声器的制造方法的第十七步骤的截面图。

图22是根据第一实施例的第一改变例的传感器管芯的截面图。

图23是根据第一实施例的第二改变例的传感器管芯的截面图。

图24是根据第一实施例的第三改变例的传感器管芯的截面图。

图25是根据第一实施例的第四改变例的传感器管芯的截面图。

图26是显示了根据本发明第二实施例的电容式传声器的传感器芯片的俯视图。

图27是显示了传感器芯片的构造的截面图。

图28是显示了传感器芯片的膜层叠结构的分解透视图。

图29A是显示了连接至电路芯片的传感器芯片的等效电路的电路图。

图29B是显示了包括保护件和连接至电路芯片的传感器芯片的等效电路的电路图。

图30是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第一步骤的截面图。

图31是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第二步骤的截面图。

图32是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第三步骤的截面图。

图33是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第四步骤的截面图。

图34是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第五步骤的截面图。

图35是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第六步骤的截面图。

图36是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第七步骤的截面图。

图37是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第八步骤的截面图。

图38是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第九步骤的截面图。

图39是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第十步骤的截面图。

图40是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第十一步骤的截面图。

图41是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第十二步骤的截面图。

图42是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第十三步骤的截面图。

图43是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第十四步骤的截面图。

图44是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第十五步骤的截面图。

图45是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第十六步骤的截面图。

图46是用于解释电容式传声器的传感器芯片的制造方法的第十七步骤的截面图。

图47是显示了传感器芯片的由于各向异性蚀刻而具有底切槽的指定部分的截面图。

图48是显示了传感器芯片的由于各向异性蚀刻而具有底切槽的另一部分的截面图。

具体实施方式

将参考附图结合例子详细描述本发明。

1、第一实施例

(1)构造

图1示出了根据本发明第一实施例的电容式传声器(例如，微机电系统的换能器的例子)的传感器管芯(sensor die)1。图2是在有关传感器管芯1的图1中的沿A-A线截取的截面图；图3示出了传感器管芯1的膜层叠结构。为了方便示出，图1和3省略了形成在上导电层之上的更高的层(在图2示出)。电容式传声器包括传感器管芯1、电路管芯(包括电压供应和放大器，未示出)，和用于包封它们的封装结构(未示出)。

传感器管芯1是具有膜层叠结构的可动部件，该结构包括基板100、下绝缘膜110、下导电膜120、上绝缘膜130、上导电膜160、表面绝缘膜170、垫式导电膜(pad conductive film)180、凸块膜(bump film)210、凸块保护膜220、垫式保护膜190和镀敷保护膜200。

基板100由P类型单晶硅构成；但这不是限制。基板100可以由具有所需刚度值、厚度值和强度值的任意类型材料构成，用于在其上沉积薄膜并用于支承构成薄膜的结构。

下绝缘膜110形成在基板100上，并由氧化硅(SiOx)构成。下绝缘膜110用于形成环形部分(实际上是具有圆孔的矩形部分)101、多个隔膜间隔件102(排列在环形部分101之内)，以及多个保护绝缘件103(排列在环形部分101之内)。

下导电膜120形成在下绝缘膜110上，并由完全掺杂有诸如磷(P)这样的杂质的多晶硅构成。下导电膜120用于形成保护件127和隔膜123。

上绝缘膜130形成在下导电膜120和下绝缘膜110上，并由氧化硅构成。上绝缘膜130用于形成环形部分(实际上是具有圆孔的矩形部分)132，和多个板件间隔件131(排列在环形部分132之内)。

上导电膜160形成在上绝缘膜130上，并由完全掺杂有诸如磷(P)这样的杂质的多晶硅构成。上导电膜160用于形成板件162和蚀刻止挡环161。

表面绝缘膜170形成在上导电膜160和上绝缘膜130上，并由氧化硅构成。

由氧化硅构成的镀敷保护膜200暴露在传感器管芯1的表面上。

传感器管芯1包括隔膜123和板件162、以及多层支承件、和四个端子125e、162e、123e和100b。

接下来，描述传感器管芯1的组成元件。

隔膜123利用下导电膜120形成，并包括中心部分123a、多个臂123c和隔膜引线123d。中心部分123a通过隔膜间隔件102而被与基板100的表面平行地支承，并且中心部分123a被定位为覆盖形成在基板100的中心处的后腔C1的开口100a。臂123c沿径向方向从中心部分123a向外延伸。由于臂123c之间的切口的形成，隔膜123的刚度低于不具有臂的前述隔膜(未示出)的刚度。另外，多个隔膜孔123b形成在臂123c中，由此这些臂刚度降低。高度大致与隔膜间隔件102的厚度匹配的间隙层C2形成在基板100和隔膜123之间。间隙层C2用于在后腔C1的内压和大气压力之间建立平衡。隔膜引线123d经由包含在保护件127中的保护环125c的缝隙(见图3)而从臂123c中的一个指定臂的末端朝向隔膜端子123e延伸。由于隔膜端子123e经由电路管芯(未示出)与基板端子100b短路连接，所以隔膜端子123e和基板端子100b设定有同一电位。多个隔膜凸块123f形成在隔膜123的背面上，该背面被定位为与基板100的表面相对。隔膜凸块123f防止隔膜123固定至基板100。

板件162通过板件间隔件131而被与隔膜123平行地支承，以使得其中心在俯视图中与隔膜123的中心匹配。板件162利用上导电膜160形成，并包括中心部分162b、多个臂162a(沿径向方向从中心部分162b向外延伸)，和板件引线162d。多个板件孔162c形成在板件162中。板件孔162c允许蚀刻剂(在上绝缘膜130上的各向同性蚀刻中使用)流过。在蚀刻之后，上绝缘膜130的剩余部分用于形成板件间隔件131和环形部分132，而它的其它部分(被蚀刻移除)用于在隔膜123和板件162之间形成间隙层C3。考虑间隙层C3的高度、板件间隔件131的形状以及蚀刻速度来排列板件孔162c。宽度小于臂162a宽度的板件引线162d从板件162中的一个指定臂162a的末端延伸。板件引线162d的布线路径(wiring path)在俯视图中与保护引线125d的布线路径重叠(见图3)。这减小了板件引线162d和基板100之间的寄生电容。多个凸伸部(即，板件凸块)162f形成在板件162的与隔膜123的表面相对定位的背面上。板件凸块162f利用氮化硅(SiN)膜(与用于形成板件162的上导电膜160连结)和多晶硅膜(连结氮化硅膜)形成。板件凸块162f防止板件162固定至隔膜123。

接下来，详细描述对隔膜123和板件162进行支承的支承结构。

支承结构包括基板100、下绝缘膜110、上绝缘膜130、表面绝缘膜170和镀敷保护膜200。

具有开口100a的通孔被形成为沿基板100的厚度方向贯穿基板100，由此形成被封装基板(未示出)封闭的后腔C1。

隔膜间隔件102(利用下绝缘膜110形成)以彼此之间的相等间隔沿圆周方向布置在后腔C1的开口100a的周围区域(surrounding area)中。隔膜间隔件102经由间隙层C2将隔膜123支承在基板100上方，同时使隔膜123与板件162绝缘。

板件间隔件131(利用上绝缘膜130形成)连结保护电极125a(利用下导电层120形成)。板件间隔件131将板件162支承在隔膜123上方且二者之间具有间隙层C3。板件间隔件131定位在形成于隔膜123的相邻臂123a之间的切口中。保护电极125a经由保护绝缘件103(利用下绝缘膜110形成)支承在基板100上方。即，板件162通过保护绝缘件103、保护电极125a和板件间隔件131支承在基板100上方。

形成在隔膜123和板件162之间的间隙层C3被上绝缘膜130的环形部分132的内壁132a围绕。

接下来，参考图4A至4D描述电容式传声器的传感器管芯1的端子结构。

传感器管芯1装备有四个端子125e、162e、123e和100b，所有端子利用垫式导电膜180、凸块膜210和凸块保护膜220形成，如图4A至4D所示。

垫式导电膜180主要由铝构成。垫式导电膜180包含1％的硅，以便防止硅材料从上导电膜160扩散到垫式导电膜180。如图4A所示，覆盖接触孔CH3的垫式导电膜180连结保护引线125d。如图4B所示，覆盖接触孔CH2的垫式导电膜180连结板件引线162d。如图4C所示，覆盖接触孔CH4的垫式导电膜180连结基板100。如图4D所示，覆盖接触孔CH1的垫式导电膜180连结隔膜引线123d。

垫式保护膜190形成在表面绝缘膜170和垫式导电膜180上，以便覆盖垫式导电膜180的侧表面(通过蚀刻形成的端子表面)。垫式保护膜190由氮化硅或氮化硅氧化物(silicon oxide nitride)构成。如图13B所示，垫式保护膜190被形成为在形成支承结构的表面绝缘膜170的表面上围绕垫式导电膜180。具体地，垫式保护膜190每个都形成在环形部分132的内壁132a之外的有限区域中，即，垫式导电膜180的除了其一部分表面的区域和在绝缘构件171(对应于上绝缘膜130)的表面上的垫式导电膜180的周围区域，由此覆盖垫式导电膜180的侧表面。垫式保护膜190彼此绝缘，并与端子125e、162e、123e和100b相关联地形成。即，垫式导电膜190仅覆盖传感器管芯1的有限区域，其中，它们不覆盖板件162。为此，即使垫式保护膜190由具有相对高的膜应力(membrane stress)的氮化硅构成，它们也不破坏传感器管芯1的功能。如果垫式保护膜190形成在环形部分132的内壁132a之内，则垫式保护膜190不可避免地连接至板件162，由此板件162变形。这使板件162和隔膜123之间的间隙层C2的高度变化，由此破坏传感器管芯1的功能并引起传感器管芯1的特性的不一致(dispersion)。

凸块膜210形成在垫式导电膜180表面的没有用垫式保护膜190覆盖的指定区域中。换句话说，垫式保护膜190形成在垫式导电膜180表面的除了凸块形成区域之外的指定区域中。凸块膜210由镍构成。

凸块膜210的表面覆盖有凸块保护膜220，该保护膜暴露在传感器管芯1的表面上。凸块膜220由具有优越抗腐蚀性能的金属构成，比如金(Au)。

保护件127包括保护电极125a、保护连接件125b、保护环125c和保护引线125d。保护件127减小隔膜123和板件162之间的寄生电容。

(2)工作情况

被安装在电路管芯中的电荷泵(charge pump)稳定的偏置电压施加至隔膜123。进入封装结构(未示出)的通孔的声波经由板件孔162c和板件162的臂162a之间的切口传递至隔膜123。由于具有同相的声波沿板件162的表面和背面传播，所以板件162基本不振动。到达隔膜123的声波引起隔膜123的振动。隔膜123振动改变了平行板电容器的静电电容，平行板电容器的相对电极与板件162和隔膜123相对。与板件162和隔膜123之间形成的静电电容的变化相对应的电信号被拾取作为隔膜端子123e和板件端子162e之间产生的电位差，由此它们从传感器管芯1输出。表示电压的电信号通过电路管芯的放大器(未示出)放大。即，与板件162和隔膜123之间的静电电容的变化相对应的电信号经由形成隔膜端子123e和板件端子162e的垫式导电膜180输出。因此，电荷泵和放大器可以安装在传感器管芯1中。

(3)制造方法

接下来，将参考图5至12、13A、13B和14至21描述电容式传声器的制造方法。

在图5所示的制造方法的第一步骤中，下绝缘膜110形成在基板100的整个表面上，该下绝缘膜是由氧化硅构成的沉积膜。用于形成隔膜凸块123f的凹坑(dimple)110a通过利用光致抗蚀剂掩模的蚀刻而形成在下绝缘膜110中。下导电膜120通过化学气相沉积(CVD)形成在下绝缘膜110的表面上，该下导电膜是由多晶硅构成的沉积膜。由此，隔膜凸块123e形成在凹坑110a之下。另外，利用光致抗蚀剂掩模的蚀刻在下导电膜120上进行，以便形成隔膜123和保护件127(该二者利用下导电膜120形成)。

在图6所示的制造方法的第二步骤中，上绝缘膜130形成在下绝缘膜110和下导电膜120的整个表面上，该下绝缘膜是由氧化硅构成的沉积膜。用于形成板件凸块162f的凹坑130a通过利用光致抗蚀剂掩模的蚀刻而形成在上绝缘膜130上。

在图7所示的制造方法的第三步骤中，板件凸块162f形成在上绝缘膜130的表面上，每个板件凸块都由多晶硅膜135和氮化硅膜136构成。氮化硅膜136防止隔膜123与板件162接触和与之短路连接。

在图8所示的制造方法的第四步骤中，上导电膜160通过CVD形成在上绝缘膜130的表面和氮化硅136的表面上，该上导电膜是由多晶硅构成的沉积膜。利用光致抗蚀剂掩模蚀刻上导电膜160，以便形成板件162和蚀刻止挡环161。在此步骤中，在板件162中没有形成板件孔162c。

在图9所示的制造方法的第五步骤中，通孔H1、H3和H4(与接触孔CH1、CH3和CH4相对应)通过利用光致抗蚀剂掩模的各向异性蚀刻形成在下绝缘膜110和上绝缘膜130中，由此部分地暴露隔膜123、保护件127和基板100。

在图10所示的制造方法的第六步骤中，由氧化硅构成的表面绝缘膜170通过等离子化学气相沉积(plasma CVD)形成在整个表面上。蚀刻利用光致抗蚀剂掩模进行，以便将接触孔CH1、CH2、CH3和CH4完整地形成在表面绝缘膜170中。因此，隔膜123、板件162、保护件127和基板100部分地暴露。

在图11所示的制造方法的第七步骤中，由AlSi构成的沉积膜通过溅射形成在整个表面上以便覆盖接触孔CH1、CH2、CH3和CH4，其中，它连结隔膜123、板件162、保护件127和基板100。随后，进行利用光致抗蚀剂掩模的蚀刻来部分地移除AlSi沉积膜，同时留下沉积膜的指定部分来覆盖接触孔CH1、CH2、CH3和CH4，通过该指定部分利用AlSi沉积膜形成垫式导电膜180。此时，AlSi沉积膜被分为与接触孔CH1、CH2、CH3和CH4相对应的多个区域，由此限定垫式导电膜180的轮廓，即，垫式导电膜180的侧表面。AlSi沉积膜在指定条件下通过利用旋转涂布机(spin processor)的湿法蚀刻而经历构图，该指定条件例如，其中，混合酸(例如，磷酸、硝酸和水的混合酸)被用作蚀刻剂，加热温度被设定至60℃至75℃的范围(优选地设定至65℃)，旋转涂布以600rpm至1000rpm范围(优选地，旋转速度为800rpm)的旋转速度进行时间范围从30秒至120秒(优选地，处理时间为60秒)的处理。在湿法蚀刻中，活化侧表面(activated side surface)暴露在垫式导电膜180上，该垫式导电膜由此因为低的化学稳定性和腐蚀性而容易受影响。在干法蚀刻中，垫式导电膜180的侧表面被暴露于用于蚀刻的氯气中，以使得垫式导电膜180因为低的化学稳定性和腐蚀性而容易受影响。

为解决上述缺陷，在图12所示的制造方法的第八步骤中，垫式保护膜190——是由氮化硅构成的沉积膜并用于保护垫式导电膜180的侧表面——在指定条件下通过低应力等离子化学气相沉积形成在表面绝缘膜170的表面和垫式导电膜180的表面上，该指定条件为400℃的温度、2.5托的压力，0.3SLM的SiH₄流量、1.75SLM的NH3流量、0.44kW/0.351kW的偏置功率(bias power)(RF H/F)。由此，由氮化硅构成的垫式保护膜190通过低应力等离子化学气相沉积而形成有1.6μm的厚度。

在图13A和13B所示的制造方法的第九步骤中，利用光致抗蚀剂掩模进行干法蚀刻来部分地移除垫式保护膜190，同时留下围绕垫式导电膜180的周边部分。因此，垫式保护膜190——由具有出众保护特性的氮化硅构成的沉积膜——彼此绝缘并与接触孔CH1、CH2、CH3和CH4相关地形成。具体地，在指定条件下通过利用平行板等离子蚀刻器的干法蚀刻对垫式保护膜190构图，该指定条件为150SCCM的CF₄+O₂的混合气体流量，08托至1.2托范围的压力(优选地为1.0托的压力)，250W的偏置功率，并且在80℃的温度加热130秒。在本实施例中，进行构图以便使由氧化硅构成的垫式保护膜190定位(localize)；因此，可以抑制由于垫式保护膜190的应力引起的传感器管芯1的变形。

在图14所示的制造方法的第十步骤中，利用光致抗蚀剂掩模进行各向异性蚀刻，以便在表面绝缘膜170中形成与板件孔162c相对应的通孔，由此板件孔162c形成在上导电膜160中。该步骤通过利用具有通孔的表面绝缘膜170作为掩模用在上导电膜160的蚀刻中而连续地执行。

在图15所示的制造方法的第十一步骤中，由氧化硅构成的镀敷保护膜200形成在表面绝缘膜170的表面、垫式导电膜180的表面和垫式保护膜190的表面上。镀敷保护膜200通过利用光致抗蚀剂掩模的蚀刻而被构图，以便使覆盖接触孔CH1，CH2，CH3和CH4的垫式导电膜180的表面的中心区域暴露。

在图16所示的制造方法的第十二步骤中，由镍构成的凸块膜210形成在垫式导电膜180的暴露表面上，这些表面通过无电镀(electroless plating)而暴露于镀敷保护膜200的通孔中。由Au构成的凸块保护膜220形成在凸块膜210的表面上。之后，基板100的背面被抛光以便获得实际产品的指定厚度。

在图17所示的制造方法的第十三步骤中，利用光致抗蚀剂掩模进行蚀刻，以便形成环状通道H5，其将与板件保护膜200和表面绝缘膜170相连的蚀刻止挡环161暴露。

在图18所示的制造方法的第十四步骤中，具有通孔H6(用于形成基板100的后腔C1)的光致抗蚀剂掩模R1形成在基板100的背面上。

在图19所示的制造方法的第十五步骤中，与后腔C1相对应的通孔通过深度反应离子蚀刻(Deep-DIE)而形成在基板100中，其中，下绝缘膜110用作蚀刻止挡件。

在图20和21所示的制造方法的第十六和十七步骤中，利用光致抗蚀剂掩模R2和缓冲氢氟酸(BHF：buffered hydrofluoric acid)进行蚀刻，以便移除暴露于光致抗蚀剂掩模R2的通孔H6中的表面绝缘膜170和镀敷保护膜200，同时进一步移除上绝缘膜130的一部分，以便形成环形部分132、板件间隔件131和间隙层C3。另外，一部分下绝缘膜110从后腔C1移除，以便形成保护绝缘件103、隔膜间隔件102、环形部分101和间隙层C2。此时，蚀刻剂(例如，缓冲氢氟酸)进入到光致抗蚀剂掩模R2的通孔H6和基板100的开口100a中。上绝缘膜130的轮廓通过板件162限定。即，环形部分132和板件间隔件131通过板件162的自调准(self-alignment)形成。下绝缘膜110的轮廓通过基板100的开口100a、隔膜123、保护电极125a、保护连接件125b和保护环125c限定，其中，保护绝缘件103和隔膜间隔件102通过自调准形成。

最后，光致抗蚀剂掩模R2被移除；之后，基板100经历切割，由此完成用于电容式传声器的图2所示的传感器管芯1的制造。传感器管芯1与电路管芯一起附连至封装基板(未示出)；传感器管芯1的端子125e、162e、123e和100b电连接至电路管芯的相应端子(未示出)；然后，封装盖(未示出)放置于封装基板上，由此完整地形成电容式传声器。当传感器管芯1附连至封装基板时，在基板100的背面中的后腔C1的开口被封装结构基板封闭。

(4)改变例

本实施例可以以各种方式改变；因此，参考图22至25描述改变例。

图22、23、24和25显示了传感器管芯2、3、4和5，每个都用于电容式传声器，其中与图2所示的传感器管芯1的部件相同的部件由相同的附图标记指示。如图22所示，可以用垫式保护膜190覆盖基板100的周边部分和表面绝缘膜170的周边部分，由此，在基板100(由多晶硅构成)和表面绝缘膜170(由氧化硅构成)之间的连结表面的边缘用由氮化硅或氮化硅氧化物构成的垫式保护膜190覆盖，垫式保护膜的保护功能比镀敷保护膜200的保护功能好。这可靠地防止可移动离子(movable ion)进入由单晶硅构成的基板100和由氧化硅构成的表面绝缘膜170之间的连结表面的边缘。

以上，优选的是，垫式保护膜190尽可能地形成在窄的区域中，只要它们覆盖用作电极膜的垫式导电膜180的侧表面即可。因此，如图22至25所示，可以相对于相邻端子123e和100b的组合以及相邻端子125e和162e的组合而使垫式保护膜190整体地一致(unify)。替换地，可以使垫式保护膜190形成为一体以便整体地覆盖所有端子125e、162e、123e和100b。替换地，可以将垫式保护膜190延伸至蚀刻止挡环161之上或延伸至其附近，如图23所示，其中，垫式保护膜190形成在形成支承结构的环形部分132的内壁132a之外的整个表面上。因此，垫式保护膜190的每个都形成为圆形形状或多边形环形状。

2、第二实施例

将参考图26至28、图29A和29B、以及图30至48描述根据本发明第二实施例的电容式传声器的传感器芯片10，其中，与在图1至3、图4A至4D、图5至12、图13A和13B，以及图14至25中示出的电容式传声器的传感器管芯1的那些部件相同的部件用相同的附图标记指示；由此，其相同的描述也必要地简化。

(1)构造

图26示出了传感器芯片10的构造，该传感器芯片是根据本发明第二实施例的电容式传声器的MEMS结构；图27是传感器芯片10的截面图；且图28是显示传感器芯片10中的膜层叠结构的分解透视图。电容式传声器(用作MEMS换能器)包括传感器芯片10、电路芯片(包括电源电路(powercircui)和放大器，未示出)，和封装结构(未示出)。

首先，以下将描述传感器芯片10的MEMS结构的膜层叠结构。

传感器芯片10包括下绝缘膜110、下导电膜120、上绝缘膜130、上导电膜160和表面绝缘膜170，这些膜均是层叠并沉积在基板100上。

由P类型单晶硅构成的基板100的通孔的开口100a形成腔体C1的开口。

绝缘构件171包括表面绝缘膜170和上绝缘膜130(其使上导电膜160与下导电膜120绝缘)。

连结基板100、下导电膜120和上绝缘膜130的下绝缘膜110由氧化硅(SiOx)构成。下绝缘膜110用于形成隔膜间隔件102、保护间隔件(保护绝缘件)103和环形部分101，这些隔膜间隔件102彼此之间相等间隔地周向排列，这些保护间隔件彼此之间相等间隔地周向排列在隔膜间隔件102之内，该环形部分101使保护环125c和保护引线125d与基板100绝缘。

连结下绝缘膜110和上绝缘膜130的下导电膜120由完全掺杂有诸如磷(P)这样的杂质的多晶硅构成。下导电膜120用于形成保护件127和隔膜123，该保护件包括保护电极125a、保护连接件125b、保护环125c和保护引线125d。

连结下导电膜120、上导电膜160和下绝缘膜110的上绝缘膜130由氧化硅构成，以便形成一部分绝缘构件171。上绝缘膜130用于形成板件间隔件131和环形部分132，这些板件间隔件彼此之间的相等间隔地周向排列，该环形部分定位在板件间隔件131之外并支承蚀刻止挡环161同时使板件引线162d与保护引线125d绝缘。

连结上绝缘膜130的上导电膜160由完全掺杂有诸如磷(P)这样的杂质的多晶硅构成。上导电膜160用于形成板件162、板件引线162d和蚀刻止挡环161。

连结上导电膜160和上绝缘膜130的表面绝缘膜170由氧化硅构成，以便形成一部分绝缘构件171。

传感器芯片10的MEMS结构包括四个端子125e、162e、123e和100b，所有端子均利用垫式导电膜180(由金属构成)、凸块膜210和凸块保护膜220构成。垫式导电膜180由铝构成，其中，其可包含1％的硅以便防止硅从上导电膜160扩散至垫式导电膜180。垫式导电膜180覆盖接触孔CH1、CH2、CH3和CH4(它们形成在上导电膜160和表面绝缘膜170中)，其中，它们的周边和侧表面覆盖有由氮化硅构成的垫式保护膜190。垫式保护膜190仅形成在表面绝缘膜170的表面(形成绝缘构件171的表面)上的垫式导电膜180的周围区域中。也就是，垫式保护膜190形成在有限区域中，即，垫式导电膜180的除了中心部分的表面和在绝缘构件171的表面上的垫式导电膜180的周围区域，由此，覆盖垫式导电膜180的“活化”侧表面。垫式保护膜190与端子125e、162e、123e和100b相连地彼此绝缘，其中，它们覆盖传感器芯片10的微机电系统结构的有限区域但不覆盖垫式保护膜190的可移动部分。为此，即使垫式保护膜190由引起相对高的膜应力的氮化硅构成，也可以防止垫式保护膜190破坏传感器芯片10的MEMS结构的机械功能。由Ni构成的具有导电性的凸块膜210形成在垫式导电膜180表面的没有垫式保护膜190覆盖的中心部分上。简单地说，垫式保护膜190形成在垫式导电膜180的除了凸块形成区域的表面上。凸块膜210的表面覆盖有由Au构成的具有导电性和相对高的抗腐蚀性的凸块保护膜220。垫式导电膜180的由于构图而活化的侧表面被由氮化硅构成的垫式保护膜190充分地保护。可以将导线结合至垫式导电膜180。因此，垫式保护膜190可以例如由氮化硅氧化物构成。

接下来，以下将描述传感器芯片10的MEMS结构的机械结构。

隔膜123是整体具有导电性的单层，即，薄硅膜，其中，其包括中心部分123a和臂123c。隔膜123通过具有柱形形状的隔膜间隔件102而被支承在基板100和板件162之间，在该基板和该板件之间具有指定的间隙，该隔膜间隔件102连结臂123c的末端，其中，隔膜123被定位为与基板100的表面平行同时与板件162绝缘。与不具有臂和切口的前述隔膜(未示出)的刚度相比，隔膜123由于形成在相邻臂123c之间的切口而刚度降低。多个隔膜孔123b形成在每个臂123c中，由此刚度降低。

隔膜间隔件102彼此之间相等间隔地周向排列在后腔C1的开口100a的周围区域中。隔膜间隔件102是具有柱状形状的绝缘沉积膜。隔膜123经由隔膜支承件102被支承在基板100的上方，以使得中心部分123a覆盖后腔C1的开口100a。高度与隔膜间隔件102的厚度基本上匹配的间隙层C2形成在基板100和隔膜123之间，由此在后腔C1的内压和大气压力之间建立平衡。间隙层C2具有沿隔膜123的径向方向的长的长度和小的宽度，以便在用于向后腔C1的开口100a传播声波(用于使隔膜123振动)的路径中形成最大的声阻。

多个隔膜凸块123f形成在隔膜123的背面上，该背面被定位为与基板100的表面相对。隔膜凸块123f是防止隔膜123固定至基板100的凸伸部，其中，它们利用形成隔膜123的下导电膜120的波浪形形成。

隔膜123经由隔膜引线123d连接至隔膜端子123e，该隔膜引线123d从指定臂123c的末端延伸以便与应用于隔膜端子123e的垫式导电膜180连结。隔膜引线123d的宽度比臂123c的宽度小并利用还用于形成隔膜123的下导电膜120形成。隔膜引线123d经由保护环125c的缝隙朝向隔膜端子123e延伸。因为隔膜端子123e和基板端子100b与电路芯片(未示出)短路连接，如图29A和29B所示，隔膜123和基板100二者设定至同一电位。

当隔膜123的电位与基板100的电位不同时，隔膜123和基板100之间产生寄生电容。但是，因为隔膜123被彼此之间具有空气层的隔膜间隔件102支承，所以与隔膜被具有环形壁结构的间隔件支承的前述结构相比，可以减小寄生电容。

板件162是整体具有导电性的单个薄膜，其中，它包括中心部分162b和臂162a。板件162被具有柱状形状的板件间隔件162支承，这些板件间隔件连结臂162a的末端。板件162被定位为与隔膜123平行，以使得在俯视图中，板件162的中心与隔膜123的中心重叠。从板件162的中心至周边之间的最短距离比从隔膜123的中心至周边之间的最短距离短；因此，板件162不面对隔膜123(其振动幅度非常小)的周边。形成在板件162的相邻臂162a之间的切口在俯视图中定位为与隔膜123的周边邻近但不面对该周边，其中，臂123c在俯视图中在臂162a的切口中延伸。这增加了隔膜123的长度(即，引起振动的隔膜123的两端之间的距离)，而不增加隔膜123和板件162之间的寄生电容。

多个板件孔162c形成在板件162中，其中，它们共同地用作向隔膜123传播声波的通道，并且共同地用作用于使蚀刻剂(用于上绝缘膜132的各向同性蚀刻)在其中通过的通孔。在蚀刻之后，上绝缘膜130的剩余部分用于形成板件间隔件131和环形部分132，而它的被移除部分在隔膜123和板件162之间形成间隙层C3。考虑间隙层C3的高度、板件孔131的形状以及蚀刻速度来排列板件孔162c。随着相邻板件孔162c之间的距离变小，上绝缘膜130的环形部分132的宽度相应地变小，由此减小总的芯片区域。然而，随着相邻板件孔162c之间的距离变小，板件162的刚度变低。

板件间隔件131连结与隔膜123定位在同一层中的保护电极125a，其中保护电极125a利用下导电膜120形成，该下导电膜120还用于形成隔膜123。板件间隔件131利用上绝缘膜130形成，该上绝缘膜130是连结板件162的绝缘沉积膜。板件间隔件131在后腔C1的开口100a的周围区域中周向地排列。因为板件间隔件131定位在隔膜123的臂123c之间的切口中，可以将板件162的最大直径减小至比隔膜123的最大直径还小。这减小了板件162和基板100之间的寄生电容，同时增加板件162的刚度。

板件162经由多个具有柱状形状的间隔件129支承在基板100之上，这些间隔件包括保护间隔件103、保护电极125a和板件间隔件131。间隔件129形成板件162和隔膜123之间的间隙层C3，以使得间隙层C2和C3形成在板件162和基板100之间。因为保护间隔件103和板件间隔件131二者均具有绝缘特性，所以板件162与基板100绝缘。

当板件162的电位与基板100的电位不同而没有保护电极125a的介入时，板件162和基板100之间产生寄生电容。该寄生电容通过插入在板件162和基板100之间的绝缘件(见图29A)而增加。第二实施例被设计为使得板件162经由具有柱状形状的间隔件129而支承在基板100之上，该间隔件129包括保护间隔件103、保护电极125a和板件间隔件131，并且这些间隔件129彼此间隔开；因此，与板件经由具有环形壁结构的绝缘件支承在基板上方的板的前述结构相比，不具有保护电极125a的MEMS系统结构中的寄生电容减小。

多个板件凸块162f形成在板件162的背面上，该背面被定位为与隔膜123的表面相对。每个板件凸块162f利用氮化硅(SiN)膜(与形成板件162的上导电膜160连结)和多晶硅膜(连结氮化硅膜)形成。板件凸块162f防止板件162固定至隔膜123。

宽度小于臂162a宽度的板件引线162d从板件162的指定臂162a的末端延伸至板件端子162e，以使得其与应用于板件端子162e的垫式导电膜180连结。板件引线162d利用上导电膜160(还用于形成板件162)形成，其中板件引线162d的布线路径在俯视图中与保护引线125d的布线路径重叠。这减小了板件引线162d和基板100之间的寄生电容。

(2)工作情况

接下来，将参考图29A和29B描述传感器芯片10的工作情况，每个图都显示了用于将传感器芯片10连接至电路芯片的电路。电路芯片的电荷泵CP将稳定的偏置电压施加至隔膜123。随着偏置电压变大，电容式传声器的灵敏度相应地变高，同时隔膜123容易地固定至板件162，其中板件162的刚度在电容式传声器的设计中是重要因素。

声波(进入封装结构的通孔，未示出)通过板件孔162c和板件162的臂162a之间的切口传播，以便到达隔膜123。由于具有相同相位的声波沿板件162的表面和背面二者传播，所以板件162基本不振动。到达隔膜123的声波引起相对于板件162的振动。当隔膜123由于声波而振动时，平行板电容器的静电电容改变，该平行板电容器的相对电极与板件162和隔膜123相对应；然后，与静电电容的变化相对应的电信号作为隔膜端子123e和板件端子162e之间产生的电位差而从传感器芯片10输出。电路芯片的放大器A放大代表电压的电信号。即，与板件162和隔膜123之间的静电电容的变化相对应的电信号经由应用于隔膜端子123e和板件端子162e的垫式导电膜180输出。因为传感器芯片10的输出信号具有高阻抗，所以需要将放大器A安装在封装结构内。

诸如电荷泵P和放大器A这样的电路元件可以并入到传感器芯片10中，由此使得电容式传声器具有单芯片结构。

(3)制造方法

接下来，将参考图30至46描述电容式传声器的传感器芯片10的制造方法。

在图30所示的制造方法的第一步骤中，由氧化硅构成的下绝缘膜110形成在基板100的整个表面上。用于形成隔膜凸块123f的凹坑110a通过利用光致抗蚀剂掩模的蚀刻而形成在下绝缘膜110中。由多晶硅构成的下导电膜120通过化学气相沉积(CVD)形成在下绝缘膜110的表面上，由此，隔膜凸块123f形成在凹坑110a之下。之后，下导电膜120利用光致抗蚀剂掩模被蚀刻，以便形成隔膜123和保护件127。

在图31所示的制造方法的第二步骤中，由氧化硅构成的上绝缘膜130形成在下绝缘膜110和下导电膜120的整个表面上。用于形成板件凸块162f的凹坑130a通过利用光致抗蚀剂掩模的蚀刻而形成在上绝缘膜130上。

在图32所示的制造方法的第三步骤中，板件凸块162f通过使用多晶硅膜135和氮化硅膜136形成在上绝缘膜130的表面上。在此，氮化硅膜136根据已知方法在多晶硅膜135构图之后形成；因而，多晶硅膜135的暴露表面(用于形成凹坑130a)完全覆盖有氮化硅膜136。氮化硅膜136是绝缘膜，即使当隔膜123固定至板件162，也防止板件162与隔膜123短路连接。

在图33所示的制造方法的第四步骤中，由多晶硅构成的上导电膜160通过CVD形成在上绝缘膜130的暴露表面和氮化硅膜136的表面上。上导电膜160利用光致抗蚀剂掩模被蚀刻，以便形成板件162、板件引线162d和蚀刻止挡环161。在此步骤中，在板件162中没有形成板件孔162c。

在图34所示的制造方法的第五步骤中，通孔H1、H3和H4(用于形成接触孔CH1、CH3和CH4)通过各向异性蚀刻形成在下绝缘膜110和上绝缘膜130中。

在图35所示的制造方法的第六步骤中，由氧化硅构成的表面绝缘膜170通过等离子化学气相沉积形成在整个表面上。之后，蚀刻利用光致抗蚀剂掩模进行，以便在表面绝缘膜170中形成接触孔CH1、CH2、CH3和CH4。

在图36所示的制造方法的第七步骤中，AlSi膜通过溅射形成在整个表面上以便覆盖接触孔CH1、CH2、CH3和CH4。随后，利用光致抗蚀剂掩模进行蚀刻，以便部分地移除AlSi膜，同时将覆盖接触孔CH1、CH2、CH3和CH4的指定部分留下，由此形成由AlSi构成的垫式导电膜180。此时，AlSi膜被进一步分为与接触孔CH1、CH2、CH3和CH4相连的指定区域，同时形成限定垫式导电膜180的轮廓的侧表面。在指定条件下通过使用蚀刻剂(例如，磷酸、硝酸和水的混合酸)而利用旋转涂布机的湿法蚀刻对AlSi膜构图，该指定条件是加热温度范围从60℃至75℃(优选，65℃)，处理时间范围从30秒至120秒(优选，60秒)，旋转速度范围从600rpm至1000rpm(优选，800rpm)。由于湿法蚀刻，垫式导电膜180的侧表面被活化和暴露，以使得它们容易被腐蚀。在另一方面，在干法蚀刻中，垫式导电膜180的侧表面被暴露于氯气中并通过蚀刻处理，以使得它们容易被腐蚀。

为解决上述缺陷，在图37所示的制造方法的第八步骤中，由氮化硅构成的沉积膜形成在整个表面上，以便通过等离子化学气相沉积来保护垫式导电膜180的侧表面。具体地，氮化硅膜在指定条件下通过低应力等离子化学气相沉积而形成具有1.6μm的厚度，其中，该指定条件为400℃的加热温度，2.5托的压力，0.3SLM的SiH₄流量，1.75SLM的NH3流量和0.44kW/0.351kW的偏置功率(RF H/F)。

在图38和13B所示的制造方法的第九步骤中，通过利用光致抗蚀剂掩模的干法蚀刻来部分地移除氮化硅膜，同时留下除了中心部分以外的垫式导电膜180的表面(形成在接触孔CH1、CH2、CH3和CH4中)和垫式导电膜180在表面绝缘膜170上的周围区域。因此，垫式保护膜190利用具有优越保护性能的氮化硅形成，用于保护垫式导电膜180的侧表面。在指定条件下通过利用平行板等离子蚀刻器的干法蚀刻对垫式保护膜190构图，该指定条件为150SCCM的CF₄+O₂的混合气体流量，0.8托至1.2托范围的压力(优选地为1.0托的压力)，250W的偏置功率，并且在80℃的温度退火130秒。对通过低应力等离子化学气相沉积形成有1.6μm厚度的氮化硅膜退火之后，残留在氮化硅膜中的应力范围从100MPa至1GPa。在第二实施例中，进行构图以便使垫式保护膜190仅局部地形成在垫式导电膜180的周围区域中；因此，可以抑制由于残留在垫式保护膜190的相对高的应力引起的传感器芯片10的变形。

在图39所示的制造方法的第十步骤中，利用光致抗蚀剂掩模进行各向异性蚀刻，以便在表面绝缘膜170中形成多个通孔170a(与板件孔162c相对应)，由此将板件孔162c形成在上导电膜160中。该步骤通过利用具有通孔170a的表面绝缘膜170连续地执行，该表面绝缘膜在上导电膜160的蚀刻中用作掩模。

在图40所示的制造方法的第十一步骤中，由氧化硅构成的镀敷保护膜200形成在表面绝缘膜170和垫式保护膜190上。此时，镀敷保护膜200嵌入在板件孔162c和表面绝缘膜170的通孔170a中。镀敷保护膜200通过利用光致抗蚀剂掩模的蚀刻而经历构图，由此使垫式导电膜180的表面的覆盖接触孔CH1，CH2，CH3和CH4的中心部分暴露。

在图41所示的制造方法的第十二步骤中，由Au构成的凸块膜210形成在垫式导电膜180的表面上，这些表面通过无电镀形成在接触孔CH1，CH2，CH3和CH4中并暴露于镀敷保护膜200的通孔中。另外，基板100的背面被抛光以便获得用于实际产品的基板100的期望厚度。

在图42所示的制造方法的第十三步骤中，利用光致抗蚀剂掩模进行蚀刻，以便形成通孔H5，用于将在镀敷保护膜200和表面绝缘膜170中的蚀刻止挡环161暴露。这基本上完成了在基板100的表面上的处理。

在图43所示的制造方法的第十四步骤中，具有通孔H6的光致抗蚀剂掩模R1形成在基板100的背面上，以便形成与基板100的后腔C1相对应的通孔。

在图44所示的制造方法的第十五步骤中，通过Deep-RIE形成基板100中的通孔。此时，下绝缘膜110用作蚀刻止挡件。

在图45所示的制造方法的第十六步骤中，光致抗蚀剂掩模R1从基板100的背面移除；之后，不必要的沉积物附连至通过Deep-RIE大致形成基板100中的通孔的内壁100c。

在图46所示的制造方法的第十七步骤中，利用光致抗蚀剂掩模R2和缓冲氢氟酸(BHF)进行各向同性蚀刻，以便从板件162和板件引线162d上移除镀敷保护膜200和表面绝缘膜170。另外，一部分上绝缘膜130被移除，以便形成环形部分132、板件间隔件131和间隙层C3。此外，一部分下绝缘膜110被移除，以便形成保护间隔件103、隔膜间隔件102、环形部分101和间隙层C2。此时，蚀刻剂(例如，BHF)进入到光致抗蚀剂掩模R2的通孔H6和基板100的开口100a中。上绝缘膜130的轮廓通过板件162和板件引线162d限定。即，环形部分132和板件间隔件131通过板件162和板件引线162d的自调准形成。

如图47所示，由于各向异性蚀刻，底切槽(undercut)形成在板件间隔件131和环形部分132的边缘中。下绝缘膜110的轮廓通过基板100的开口100a、隔膜123、隔膜引线123d、保护电极125a、保护连接件125b和保护环125c限定，其中，保护绝缘件103和隔膜间隔件102通过自调准形成。如图47和48所示，由于各向异性蚀刻，底切槽形成在板件间隔件131和保护间隔件103的边缘中。在此过程中，除了保护电极125a，保护间隔件103和板件间隔件131与用于将板件162支承在基板100上的间隔件129一起形成。

之后，光致抗蚀剂掩模R2被移除；然后，基板100经历切割，由此完成用于电容式传声器的传感器芯片10的制造。传感器芯片10与电路芯片结合至封装基板(未示出)；传感器芯片10的端子125e、162e、123e和100b通过引线接合(wire bonding)电连接至电路芯片的端子(未示出)；然后，封装基板用封装盖(未示出)覆盖，由此完成电容式传声器。当传感器芯片10附连至封装基板时，在基板100的背面中的后腔C1的开口以气密的方式被封闭。

(4)改变例

第二实施例可以以各种方式改变。例如，可以通过将诸如电荷泵CP和放大器A(最初安装在电路芯片中)这样的电路元件并入到传感器芯片10中，从而制造具有单芯片结构的电容式传声器，其具有与端子125e、162e、123e和100b相对应的至少一个芯片。优选的是，垫式保护膜190形成在窄区域中，只要它们覆盖垫式导电膜180(用作电极膜)的侧表面，其中，垫式保护膜190可以形成为诸如圆形、多边形和环形这样的任何形状，并且其中，垫式保护膜190分别相对于端子123e和100b的组合以及端子125e和162e的组合而整体地形成并一致。替换地，可以将端子125e、162e、123e和100b集中于非常小的区域中，以使得垫式保护膜190整体地聚集在一起。

在第一和第二实施例中，材料和尺寸仅是示例性的而不是限制性的，其中，本领域技术人员可以简单设想到的步骤的添加和删除以及步骤顺序的改变在说明书中省略。在制造过程中，例如，膜的组成、膜形成方法、用于限定膜轮廓的方法和步骤的顺序可以根据特性满足电容式传声器要求的膜材料、膜厚度和限定膜轮廓的精确度的组合而进行适当地选择。

此外，本发明可以应用于除了电容式传声器之外的任何类型电子装置和传感器，例如超声传感器、振动换能器、压力传感器和加速度传感器。

最后，本发明并不限于上述实施例和改变例，它们可以在所附权利要求限定的本发明范围内进一步进行各种修改。

Claims (9)

1、一种微机电系统换能器，包括：

具有导电性的隔膜；

具有导电性的板件；

支承结构，用于对二者之间具有间隙层的所述隔膜和所述板件进行支承，其中，所述支承结构具有围绕所述间隙层的内壁；

具有导电性的电极膜，用于覆盖形成在所述支承结构中的接触孔；以及

保护膜，在所述内壁之外形成在所述支承结构上，以便覆盖所述电极膜的侧表面，

其中，与形成在所述隔膜和所述板件之间的静电电容的变化相对应的电信号经由所述电极膜输出。

2、如权利要求1所述的微机电系统换能器，其中，所述保护膜由氮化硅或氮化硅氧化物构成。

3、如权利要求2所述的微机电系统换能器，其中，所述支承结构包括具有硅基板和氧化硅膜的多层结构，该氧化硅膜与所述硅基板连结但不与其周边连结，并且其中，所述保护膜形成于在所述硅基板的周边和所述硅氧化物膜的周边之间延伸的区域中。

4、一种微机电系统换能器的制造方法，该微机电系统换能器包括具有导电性的隔膜和具有导电性的板件，该方法包括：

通过支承结构对二者之间具有间隙层的膈膜和板件进行支承，所述支承结构包括围绕所述间隙层的内壁；

在所述支承结构中形成接触孔；

形成具有导电性的电极膜，该电极膜覆盖所述接触孔；以及

形成保护膜，该保护膜用于覆盖所述支承结构的内壁之外的电极膜的侧表面。

5、一种微机电系统换能器，包括：

具有导电性的隔膜；

具有导电性的板件；

绝缘构件，用于使所述隔膜和所述板件绝缘；

电极膜，由导电性膜构成，以便覆盖形成在所述绝缘构件中的接触孔；以及

保护膜，有限地形成在所述电极膜的一部分表面中和形成在该电极膜在所述绝缘构件的表面上的周围区域中，由此，覆盖所述电极膜的侧表面，

其中，与形成在所述隔膜和所述板件之间的静电电容的变化相对应的电信号从所述电极膜输出。

6、如权利要求5所述的微机电系统换能器，其中，所述保护膜由氮化硅或氮化硅氧化物构成。

7、如权利要求5所述的微机电系统换能器，其中，所述保护膜形成在所述电极膜的除了其中心部分的表面上。

8、一种微机电系统换能器的制造方法，该微机电系统换能器包括隔膜、板件和绝缘构件，该方法包括：

在使所述隔膜和所述板件绝缘的所述绝缘构件中形成接触孔；

形成电极膜，该电极膜覆盖所述绝缘构件的接触孔；以及

将保护膜有限地形成在所述电极膜的一部分表面中和形成在该电极膜在所述绝缘构件的表面上的周围区域中，由此，覆盖所述电极膜的侧表面，

9、所述微机电系统换能器的制造方法，其中，所述保护膜形成在所述电极膜的除了其中心部分的表面上。

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