[发明专利]振动膜构造及声波传感器

说明书

技术领域

[0001]本发明涉及一种利用了微电子机械技术(MEMS：Micro ElectroMechanical Systems)技术的传感器，特别涉及一种具有检测到压力变化后便振动的振动膜且将该振动转换为电信号的声波传感器。

背景技术

[0002]近年来，利用硅等半导体LSI制造领域中所用的微细加工技术而被称为MEMS的技术领域正在不断发展深入。已提出有利用该MEMS技术的加速度传感器、压力传感器、声波传感器等各种微细元器件且所述各种微细元器件正逐步被商品化。

[0003]例如，象在专利文献1及专利文献2等中所公开的那样，为检测加速度变化和压力变化，利用MEMS技术制造的传感器都是具有会成为振动部位的振动膜的结构(以下，称为振动膜构造)。

[0004]以下，一边参照图3(a)～图3(c)，一边对现有传感器中的振动膜构造加以说明。图3(a)为现有传感器中的振动膜构造的俯视图。图3(b)为现有传感器中的振动膜构造的剖视图。图3(c)为现有传感器中的振动膜构造的下表面图。

[0005]如图3(a)～图3(c)所示，现有传感器中的振动膜构造为在具有通孔302的基板301上形成有薄膜303的构造，位于通孔302上的那一部分薄膜303作为振动膜304工作。由于振动膜304依存于加速度变化、压力变化而振动，因此，通过对该振动变位进行电检测，振动膜304就能够作各种传感器用。

[0006]一般用硅基板作基板301，用的更多的是晶面(100)的硅基板。当在晶面(100)的硅基板上图案形成掩膜，并对该硅基板进行利用了氢氧化钾等的碱性蚀刻时，一边让蚀刻速度比晶面(100)要慢50～100倍的晶面(111)露出，一边对晶面(100)进行蚀刻，因此能够进行尺寸控制性良好的各向异性湿蚀刻。当蚀刻进行到通孔302穿透硅基板301时，就形成了四角形振动膜304，如图3(a)及图3(c)所示。另外，通孔302的内壁，形成为与晶面(100)的夹角为54.7度的晶面(111)倾斜面305。

[0007]在专利文献2中公开了一种用晶面(110)的硅基板代替晶面(100)的硅基板形成的四角形振动膜。

专利文献1：日本特开昭60-138434号公报

专利文献2：日本特开2002-223499号公报

专利文献3：日本特开2007-67659号公报

发明内容

-本发明要解决的技术问题-

[0008]然而，在现有传感器所用的振动膜构造中，由于使振动膜形状为四角形，因此就会在该四个角部产生应力集中，振动特性会因该应力集中而不均匀，这是存在的问题。或者，在制造振动膜和实际使用振动膜时，振动膜自产生应力集中的角部开始破损，这也是存在的问题。

[0009]在用于现有传感器的振动膜构造中，存在有这样的问题：由于将通孔内壁的(111)倾斜部的大小和硅基板的基部(没有形成通孔的部分)的大小都加到振动膜的尺寸(大小)上所得到的尺寸即为芯片尺寸，因此为了制作所希望尺寸的振动膜，需要使实际的芯片尺寸比振动膜的尺寸大数倍左右。例如，当制作大小1.0mm的振动膜时，由于对振动膜的每一侧而言，都需要将(111)倾斜部的宽度443μm(直径6英寸、厚度625μm的硅基板)和硅基板基部的宽度200μm加在振动膜的大小上，因此实际的芯片尺寸为2.29mm(＝1.0mm+443μm×2+200μm×2)，实际上必须是振动膜尺寸的2.3倍(面积比为5.2倍)。因此，在用于现有传感器的振动膜构造中存在以下问题，振动膜相对于芯片面积的有效面积率小，而不利于为实现小型化和低成本化的芯片缩小。

[0010]该问题，随着基板厚度伴随晶圆大口径化增加而变得更加显著。例如，当为6英寸硅晶圆(厚度625μm)时，(111)倾斜部宽度为443μm；而当为8英寸晶圆(厚度725μm)时，(111)倾斜部宽度为513μm，增加了71μm。因此，振动膜两侧的(111)倾斜部宽度的合计也从885μm增大到1027μm，增加了142μm。即，当将6英寸晶圆大口径化而成为8英寸晶圆时，必须要使芯片尺寸增大142μm，这将成为为实现低成本化的晶圆大口径化的巨大障碍。