CN101546806A - 传感器器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种传感器器件，具备：由平面菱形状的硅构成，并具有平面六边形状的开口部(21a)的变换体主体(21)；从下面侧保持变换体主体(21)的基板(11)；形成在开口部(21a)的可动膜(22)；形成在变换体主体(21)上的变换体电极(25)；和形成在基板(11)上，与变换体电极(21)电连接的基板电极(36)。开口部(21a)具有下述平面形状：构成平面六边形状的六条边中的四条边沿着构成变换体主体的平面菱形状的四条边的方向。由此，可以降低在变换体及基板上产生的无效区域，实现被高效小型化的传感器器件。

Description

传感器器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及检测热、声音及压力等的传感器器件及其制造方法，尤其涉及一种扩音器器件及其制造方法。

背景技术

电子设备被日益要求小型化及轻量化。针对电子设备的内部安装的检测热、声音及压力等的传感器器件，也要求小型化及轻量化。尤其在移动电话等便携设备中，作为传感器器件的一种的扩音器被要求小型化及轻量化。

为了实现传感器器件的小型化及轻量化，将检测热、声音及压力等的变换体安装到基板上，进行了模块化(例如参照专利文献1)。

专利文献1：特开平9—92670号公报

但是，在上述现有的传感器器件中，只是简单地将既有的变换体安装到基板上。因此，形状及电极的位置等没有为了实现小型化而被最佳化，存在着无法使传感器器件充分小型化的问题。

变换体具有在开口部形成的可动膜，用于将基于声音等在可动膜上产生的物理变位变换为电信号。为此，在由硅等构成的变换体主体上形成用于形成可动膜的开口部。开口部的形状一般为平面圆形状或方形状。开口部的形成一般采用蚀刻，但由于对变换体主体进行蚀刻时会产生侧面腐蚀，所以，导致开口部上部与下部相比，会沿水平方向大幅扩展。因此，考虑到开口部大幅扩展的情况，变换体主体的尺寸也需要增大。结果，导致传感器器件的占有面积增大。

另外，变换体与基板通过接合线等连接。为此，需要在变换体上形成变换体电极、在基板上形成基板电极。在开口部的周围必须确保形成变换体电极的空间，这成为变换体的大小增大的原因。而且，在基板侧也必须确保形成基板电极的区域，由此产生了无效区域(dead space)。

发明内容

本发明的目的在于，降低在变换体及基板上产生的无效区域，可以实现高效、小型化的传感器器件。

为了实现上述目的，本发明的传感器器件具备变换体主体，其为平面菱形状且具有平面六角形状的开口部。

具体而言，本发明的传感器器件以检测出可动膜上产生的物理变位并将其变换为电信号的传感器为对象，具备：由平面菱形状的硅构成，并具有平面六边形状的开口部的变换体主体；从下面侧保持变换体主体的基板；形成在开口部的可动膜；形成在变换体主体上的变换体电极；和形成在基板上，与变换体电极电连接的基板电极；开口部具有下述平面形状：构成平面六边形状的六条边中的四条边沿着构成变换体主体的平面菱形状的四条边的方向。

在本发明的传感器器件中，变换体主体具有平面六边形状的开口部。因此，当进行蚀刻时，难以发生开口部在水平方向上大幅扩展的现象。从而，由于可以将变换体主体的大小抑制得小，所以，能够容易地使传感器器件小型化。

在本发明的传感器器件中，变换体主体的上面及下面的结晶的面方位为(011)。

在本发明的传感器器件中，变换体主体的平面形状是钝角的顶点的角度约为127度的菱形状，开口部在变换体主体的上面的平面形状是与钝角的顶点对应的顶点的角度约为127度的六边形状。

在本发明的传感器器件中，变换体电极形成在变换体主体的锐角的顶点与开口部之间的平面三角形状的区域上。

在本发明的传感器器件中，还具备形成在基板上的信号处理元件。另外，还可以具备在变换体主体中的平面三角形状区域形成的信号处理元件。

在本发明的传感器器件中，基板电极形成在基板中的以变换体主体的两个锐角的顶点的位置为对角顶点的平面长方形状区域、且除了变换体主体占据的部分以外的部分。

在本发明的传感器器件中，变换体电极和基板电极通过接合线电连接。

在本发明的传感器器件中，开口部的相互平行的三组内壁中的至少一组近似垂直，剩余两组中的至少一组倾斜。

该情况下，可以是三组内壁中的两组近似垂直，也可以是倾斜的内壁与变换体主体的锐角的顶点相对。

本发明涉及的传感器器件的制造方法包括：准备平面菱形状、且上面及下面的结晶的面方位为(011)的硅板的工序；通过选择性地对硅板进行蚀刻，形成具有沿着构成硅板的平面菱形状的四条边的方向的四条边的、平面六边形状的开口部的工序；在开口部形成可动膜的工序；和将硅板保持到基板上的工序。

本发明的传感器器件的制造方法通过对上面及下面的面方位为(011)的硅板选择性地进行蚀刻，形成了平面六边形状的开口部。因此，当进行蚀刻时，开口部难以在水平方向扩展。因此，可以减小传感器器件的尺寸。

根据本发明的传感器器件及其制造方法，可降低在变换体及基板上产生的无效区域，实现被高效小型化的传感器器件。

附图说明

图1(a)～(c)表示本发明的一个实施方式涉及的传感器器件，(a)是俯视图，(b)是(a)的Ib—Ib线的剖面图，(c)是(a)的Ic—Ic线的剖面图。

图2(a)及(b)对本发明的一个实施方式涉及的传感器器件与现有的传感器器件进行了比较表示，(a)是一个实施方式涉及的传感器器件的俯视图，(b)是现有的传感器器件的俯视图。

图3是表示本发明的一个实施方式涉及的传感器器件的变形例的俯视图。

图4是表示本发明的一个实施方式涉及的传感器器件的变换体的变形例的俯视图。

图中：11—基板，12—变换体，13—固定垫，14—粘接材料，15—罩，15a—音孔，16—信号处理元件，21—变换体主体，21a—开口部，22—可动膜，25—变换体电极，35—基板电极，36—接合线，112—变换体，121—变换体主体，121a—开口部，125—变换体电极，135—基板电极。

具体实施方式

参照附图，对本发明的一个实施方式进行说明，本发明的传感器器件具有可动膜，只要具有可检测出在可动膜上产生的物理变动的机构即可，下面，以扩音器器件为例进行说明。

图1(a)～(c)是本实施方式涉及的扩音器器件，(a)表示平面结构，(b)表示(a)的Ib—Ib线的剖面结构，(c)表示(a)的Ic—Ic线的剖面结构。如图1所示，本实施方式的扩音器器件在基板11上隔着固定垫13及粘接材料14保持有变换体12。作为信号处理元件16，具体在基板11上搭载了放大元件，变换体12输出的电信号被信号处理元件16放大后，从扩音器器件输出。变换体12及信号处理元件16被具有音孔15a的罩15覆盖。

变换体12具有变换体主体21，其由平面菱形状且上面及下面的面方位为(011)的硅板构成。变换体主体21具有平面六边形状的开口部21a。在开口部21a的上部形成有可动膜22。可动膜22基于从音孔15a侵入的声音而振动，将该振动变换为电信号。变换后的电信号从变换体主体21上形成的变换体电极25输出。从变换体电极25输出的信号经由接合线36、基板11上形成的基板电极35被输入给信号处理元件16。

在图1中，将变换体主体21形成为钝角约为127度、锐角约为53度的平面菱形状。而且，使开口部21a为六边形状，构成该六边形状的六条边中的四条边按照沿着形成变换体主体21的平面菱形状的四边的方向配置。通过如此配置，可以如下述说明那样，高效地使扩音器器件小型化。

图2(a)及(b)分别表示本实施方式的扩音器器件和现有的扩音器器件，对开口部21a及开口部121a的面积几乎相同的情况下的大小进行了比较。其中，在图2中，省略了可动膜、罩及信号处理元件的记载。

本实施方式的变换体主体21，其上面及下面的结晶的面方位为(011)。因此，如果通过各向异性湿蚀刻形成与变换体主体21的钝角的顶点对应的顶点的角度约为127度的平面六边形状的开口部21a，则如图1(b)所示，由于结晶的面方位为(111)，所以开口部21a的与变换体主体21的边平行的壁面近似垂直。因此，不需要在开口部21a的周围设置开口部21a因蚀刻而扩展的富裕量。与变换体主体的锐角的顶点相对的壁面如图1(c)所示，扩展成锥台状，由于在锐角的顶点侧具有大的富裕量，所以不存在问题。

另一方面，当如图2(b)所示的现有扩音器器件那样，在方形状的变换体主体121上形成方形状的开口部121a时，开口部121a的壁面基于侧面蚀刻扩展为锥台状。因此，需要在开口部121a的周围设置开口部121a通过蚀刻而扩展的富裕量。

本实施方式的变换体12在变换体主体21的锐角的顶点与开口部21a之间的平面三角形状的区域(变换电极形成区域)21b上形成了变换体电极25。因此，能够将变换体主体21的无效区域抑制为最小限度。而在现有的平面方形状的变换体112的情况下，为了形成变换体电极125而产生大的无效区域。

而且，本实施方式的扩音器器件在以变换体12的锐角的顶点作为对角顶点的平面长方形状的区域中的、除了配置变换体12的部分以外的部分(基板电极形成区域)11a上形成了基板电极35。由此，也能够将基板11上的无效区域抑制为最小限度。由于当利用接合线在两个电极间进行布线时，需要滑行距离，所以，需要将两个电极的间隔至少隔开0.5mm以上。因此，在使用了图2(b)所示的平面方形状的变换体112的情况下，为了形成变换体电极125与基板电极135之间的间隔，在变换体112的外侧需要大的无效区域。但是，如果像本实施方式这样使用平面菱形状的变换体12，则即使如图2(a)所示那样隔开变换体电极25与基板电极35的间隔，也不会产生大的无效区域。

综上所述，本实施方式的扩音器器件与现有的扩音器器件相比，难以产生无效区域，能够高效地使器件小型化。

本实施方式中，对在变换体12的左右分别形成了两根将变换体12与形成于基板11的信号元件16连接的接合线36进行了例示。但是，只要能够在变换体12与信号元件16之间交换信号即可，也可以如图3所示那样分别设置一个。另外，也可以不使用接合线36而通过其他的方法，将变换体12与信号元件16电连接。

在图1中，将信号处理元件16形成在基板11上，但也可以形成在变换体12上。该情况下如图4所示，只要在变换体主体21的锐角的顶点与开口部21a之间的平面三角形状的区域，形成信号处理元件16即可。由此，可进一步降低变换体主体21的无效区域，能够使扩音器器件进一步小型化。

在本实施方式中，对变换体主体21是钝角约为127度、锐角约为53度的平面菱形状，开口部21a的上面为平面六边形状的情况进行了说明。该情况下，能够最有效地使扩音器器件小型化，但不一定限定于此。只要将开口部21a配置成构成其六边形状的六条边中的四条边，沿着变换体主体21的构成平面菱形状的四条边的方向即可。

在本实施方式中，将传感器器件作为扩音器器件，但只要是能够检测出在开口部形成的可动膜的物理变位的传感器即可。例如，在热传感器、压力传感器及振动传感器等中，也能得到同样的效果。

在本实施方式中，配置了放大元件作为信号处理元件16，但例如只要是模拟数字变换电路或温度特性补偿电路等的在传感器器件的信号处理中需要的信号处理元件，就能够得到同样的效果。

在本实施方式中，对通过制造成本低的湿蚀刻形成平面六边形状的开口部的例子进行了说明，但也可以通过深沟干蚀刻形成六边形状的开口部。在深沟干蚀刻的情况下，可以近似垂直地形成六边形状的六壁面。例如，当在现有的方形状的传感器器件中通过深沟干蚀刻近似垂直地形成了开口部121a的四壁面时，难以在开口部121a的周边设置足够的区域。但是，根据本发明的构成，即使在深沟干蚀刻的情况下，也能够在变换体主体21的平面菱形状的锐角的顶点与六边形状的开口部21a之间，确保平面三角形状的区域，得到与本实施方式同样的效果。

工业上的可利用性

本发明的传感器器件及其制造方法可以降低在变换体及基板上产生的无效区域，能够实现被高效小型化的传感器器件，作为传感器器件、尤其是扩音器器件及其制造方法等是有用的。

Claims (12)

1、一种传感器器件，用于检测出可动膜上产生的物理变位并将其变换为电信号，具备：

由平面菱形状的硅构成，并具有平面六边形状的开口部的变换体主体；

从下面侧保持所述变换体主体的基板；

形成在所述开口部的所述可动膜；

形成在所述变换体主体上的变换体电极；和

形成在所述基板上，与所述变换体电极电连接的基板电极；

所述开口部具有下述平面形状：构成平面六边形状的六条边中的四条边沿着构成所述变换体主体的平面菱形状的四条边的方向。

2、根据权利要求1所述的传感器器件，其特征在于，

所述变换体主体的上面及下面的结晶的面方位为(011)。

3、根据权利要求1所述的传感器器件，其特征在于，

所述变换体主体是钝角的顶点的角度为127度的平面菱形状，

所述开口部在所述变换体主体的上面的平面形状是与所述钝角的顶点对应的顶点的角度为127度的六边形状。

4、根据权利要求1所述的传感器器件，其特征在于，

所述变换体电极形成在所述变换体主体的锐角的顶点与所述开口部之间的平面三角形状的区域上。

5、根据权利要求4所述的传感器器件，其特征在于，

还具备形成在所述变换体主体中的所述平面三角形状的区域的信号处理元件。

6、根据权利要求1所述的传感器器件，其特征在于，

还具备形成在所述基板上的信号处理元件。

7、根据权利要求1所述的传感器器件，其特征在于，

所述基板电极形成在所述基板中的以所述变换体主体的两个锐角的顶点的位置为对角顶点的平面长方形状区域、且除了所述变换体主体占据的部分以外的部分。

8、根据权利要求1所述的传感器器件，其特征在于，

所述变换体电极和所述基板电极通过接合线电连接。

9、根据权利要求1所述的传感器器件，其特征在于，

所述开口部的相互平行的三组内壁中的至少一组近似垂直，剩余两组中的至少一组倾斜。

10、根据权利要求9所述的传感器器件，其特征在于，

所述三组内壁中的两组近似垂直

11、根据权利要求9所述的传感器器件，其特征在于，

所述倾斜的内壁与所述变换体主体的锐角的顶点相对。

12、一种传感器器件的制造方法，包括：

准备平面菱形状、且上面及下面的结晶的面方位为(011)的硅板的工序；

通过选择性地对所述硅板进行蚀刻，形成具有沿着构成所述硅板的平面菱形状的四条边的方向的四条边的、平面六边形状的开口部的工序；

在所述开口部形成可动膜的工序；和

将所述硅板保持到基板上的工序。

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