[发明专利]振动传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及振动传感器及其制造方法，特别是涉及具有膜片这样的元件薄膜的振动传感器及其制作方法。 

背景技术

目前正应用半导体集成电路制造技术对如下的振动传感器进行开发，该振动传感器在硅基板上层积单晶硅或多晶硅而形成薄膜，并且将该薄膜用作膜片。由硅构成的膜片与铝或钛等金属相比，内部应力少且密度低，因此能够得到灵敏度高的振动传感器，并且与半导体集成电路制造工序的匹配性良好。作为这样的具有膜片的振动传感器，具有例如专利文献1所公开的电容式麦克风。在该电容式麦克风中，在由单晶硅(100)面构成的半导体基板的表面形成有膜片(可动电极)和固定电极之后，在该半导体基板的背面外周部形成蚀刻用掩模，从背面侧到表面蚀刻半导体基板，在半导体基板的中央部开设有贯通孔。其结果是，膜片将其周围固定在半导体基板的表面，中央部中空地支承在贯通孔之上，可由声音振动等而振动。 

但是，在这种结构的电容式麦克风中，对(100)面半导体基板从背面侧进行晶体各向异性蚀刻，因此在贯通孔的内周面出现基于(111)面的倾斜面，贯通孔成为在背面侧较大开口的截棱锥形的空间。因此，与膜片的面积相比，贯通孔背面侧的开口面积变大，难以将电容式麦克风小型化。另外，若减小半导体基板的厚度，则能够减小贯通孔背面的开口面积相对于表面的开口面积的比率，但是由于半导体基板的强度降低，故而制造时的处理变难，对半导体基板厚度减薄也有限。 

另外，在专利文献2记载的膜型传感器中，通过所谓的DRIE(DeepReactive Ion Etching：深度反应离子蚀刻)或ICP(电感耦合等离子体)等的垂直蚀刻，在半导体基板从背面侧开设有贯通孔。因此，贯通孔不扩展成截棱锥形状，相应地，能够谋求膜型传感器的小型化。但是，在DRIE或ICP 等装置中，装置价格较高且晶片的加工多样，生产性不佳。 

另外，也具有从表面侧(膜片侧)对半导体基板进行晶体各向异性蚀刻的方法，但在这样的方法中，不得不在膜片上开设蚀刻孔，随时间的增加，蚀刻孔会对膜片的振动特性和强度等造成不良影响。 

另外，作为对(100)面半导体基板从背面侧进行晶体各向异性蚀刻而在基板上形成贯通孔、并且可减少背面的开口面积相对于表面的开口面积的比率的蚀刻方法，具有专利文献3记载的方法。在该方法中，在作为半导体基板的硅晶片表面上未开设的矩形区域首先形成保护层，在其之上蒸镀由氮化硅构成的薄膜，故而硅晶片背面的开口面积只要是可通过各向异性蚀刻使贯通孔到达该保护层的大小即可。 

但是，在该蚀刻方法中，在对蚀刻表面的保护层之后的基板进行蚀刻时，薄膜曝露在基板的蚀刻剂中，故而作为薄膜的材料不能够使用单晶硅或多晶硅。另外，由于薄膜直接形成在基板上，故而难以增设用于薄膜的应力控制、用于提高通气孔等、振动传感器的特性的工序及结构。因此，专利文献3公开的蚀刻方法不适用于麦克风等需要高灵敏度的振动传感器的制造方法。 

专利文献1：(日本)特表2004-506394号公报 

专利文献2：(日本)特表2003-530717号公报 

专利文献3：(日本)特开平1-309384号公报 

发明内容

本发明是鉴于上述技术问题而作出的，其目的在于提供一种小型且生产性高、振动特性优良的振动传感器及其制造方法。 

本发明第一方面的振动传感器的制造方法，其特征在于，包括如下工序：在由单晶硅构成的半导体基板的一部分表面由如下材料形成保护层，所述材料被用于蚀刻所述半导体基板的蚀刻剂各向同性地蚀刻；在所述保护层及所述保护层周围的所述半导体基板的表面之上，由对所述蚀刻剂具有抗蚀性的材料形成元件薄膜保护膜；在所述保护层的上方形成由单晶硅、多晶硅或非晶硅构成的元件薄膜；在形成于所述半导体基板背面的背面保护膜开设背面蚀刻窗，所述背面保护膜对蚀刻所述半导体基板用的蚀刻剂具有抗蚀性；通过利用蚀刻剂从所述背面蚀刻窗对所述半导体基板从背面侧进行晶体各向异性蚀刻，在该蚀刻到达所述半导体基板的表面后，利用所述蚀刻剂对所述 保护层进行各向同性蚀刻，并且利用在所述保护层被蚀刻除去后的印记空间中扩展的所述蚀刻剂，对所述半导体基板从表面侧进行晶体各向异性蚀刻，在所述半导体基板形成贯通孔；将所述元件薄膜保护膜部分地除去而使其一部分残留，利用残留的所述元件薄膜保护膜在所述半导体基板的上面设置用于支承所述元件薄膜的保持部。