專利名稱：Mems傳感器和mems傳感器的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種MEMS傳感器和MEMS傳感器的制造方法。
背景技術(shù)：
最近，作為搭載于攜帶電話等上的麥克風(fēng)，使用通過(guò)MEMS (Micro Electro Mechanical Systems:微電子機(jī)械系統(tǒng))制造的、Si (硅)麥克風(fēng)等 MEMS傳感器。
圖3A 圖31是按照工序順序模式表示以往的Si麥克風(fēng)的制造方法的 剖面圖。參照?qǐng)D3A 圖3I來(lái)說(shuō)明以往的Si麥克風(fēng)的制造方法，并且說(shuō)明 其結(jié)構(gòu)。
以往的Si麥克風(fēng)101的制造時(shí)，首先如圖3A所示，通過(guò)熱氧化處理 在Si晶片W2的整個(gè)面上形成Si02 (氧化硅)膜111 (Si晶片W2的上表 面?zhèn)刃纬傻?UA和下表面?zhèn)刃纬傻膌llB)。
接著，如圖3B所示，通過(guò)公知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)，在氧化硅膜 111A的上表面形成多個(gè)(圖3中為4個(gè))凹部112。
接著，通過(guò)LPCVD法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition :減 壓化學(xué)氣相成長(zhǎng)法)，在氧化硅膜111的整個(gè)面上堆積多晶硅。覆蓋氧化 硅膜111A的多晶硅膜在涂磷后通過(guò)公知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)除去包括 多個(gè)凹部112在內(nèi)的規(guī)定區(qū)域上存在的部分以外的部分。由此，在氧化硅 膜111A的規(guī)定區(qū)域上，如圖3C所示，形成薄膜狀的多晶硅板104。另外， 在氧化硅膜111B上形成多晶硅膜113。
接著，通過(guò)PECVD法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition:等 離子體化學(xué)氣相成長(zhǎng)法)，在氧化硅膜lllA和多晶硅板104的整個(gè)面上堆 積SiCb。并且，該Si02的不要部分通過(guò)公知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)除去。 由此，如圖3D所示，在多晶硅板104和其周邊的區(qū)域上形成犧牲層114。
接著，通過(guò)LPCVD法(Low Pressure Chemical Vapor Deposition:減
壓化學(xué)氣相成長(zhǎng)法)在氧化硅膜111A、犧牲層114和多晶硅膜113上堆積 多晶硅。由此，如圖3E所示，在多晶硅膜113上堆積的多晶硅和多晶硅 膜113—體化，形成多晶硅膜115。另一方面，在氧化硅膜111A和犧牲層 114上堆積的多晶硅在涂磷后通過(guò)公知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)而被圖案 化。由此，如圖3E所示，在犧牲層114上形成具有多個(gè)孔106的薄膜狀 的背板105。
接著，通過(guò)公知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)，如圖3F所示，在犧牲層114 的上表面形成多個(gè)(圖中4個(gè))的凹部117。另外，除去氧化硅膜111A 的不要部分(與犧牲層114相對(duì)的部分以外的部位)。
接著，如圖3G所示，通過(guò)PECVD法覆蓋犧牲層114而形成SiN(氮 化硅)膜107。
接著，如圖3H所示，通過(guò)公知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)，在SiN膜107 上形成與背板105的各孔106連通的孔118。由此，經(jīng)由孔106、 118使?fàn)?牲層114局部露出。另外，通過(guò)公知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)，在&02膜 111B的與多晶硅板104相對(duì)的部分形成開(kāi)口。并且，經(jīng)由該開(kāi)口來(lái)蝕刻 Si晶片W2，從而在Si晶片W2上形成貫通孔103。結(jié)果，Si02膜111A 經(jīng)由貫通孔103局部露出。
接著，從貫通孔103和孔106、 118供給能夠蝕刻Si02的蝕刻液，從 而濕蝕刻犧牲層114和氧化硅膜111A。由此，如圖3I所示，形成多晶硅 板104從Si晶片W2的上表面浮出的狀態(tài)，并且在多晶硅板104和背板 105之間形成微小的間隔的空洞110。
之后，Si晶片W2被分割成各元件尺寸的Si基板102，從而得到多晶硅 板104和背板105經(jīng)由空洞110而相對(duì)的Si麥克風(fēng)101。 SiN膜107中的進(jìn) 入犧牲層114的各凹部117的部分成為朝向多晶硅板104突出的凸部109， 起到用于防止多晶硅板104和背板105的緊貼和短路的止動(dòng)部的作用。另外， 多晶硅板104的進(jìn)入氧化硅膜111A的各凹部112的部分形成朝向Si晶片 W2的上表面而突出的凸部108，起到防止Si基板102和多晶硅板104的緊 貼的止動(dòng)部的功能。另外，多晶硅板104和背板105由未圖示的配線支承。
在該Si麥克風(fēng)101中，多晶硅板104和由SiN膜107覆蓋的背板105 形成隔著空洞110相對(duì)的電容部分120。并且，如果Si麥克風(fēng)101中，從
背板105的上方輸入聲壓(聲波)，則利用該聲壓使背板105和多晶硅板
104振動(dòng)，輸出與通過(guò)這些板104、 105的振動(dòng)而產(chǎn)生的電容器的靜電電容 的變化對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。
在Si晶片W2中，電容部分102由薄膜狀的多晶硅板104和薄膜狀的 背板105形成。因此，電容部分120因與其他物體接觸，會(huì)變形或破裂。
例如，在劃片工序中，對(duì)劃片機(jī)供給用于除熱(冷卻)摩擦熱的水， 則該水接觸電容部分120，該沖擊使電容部分120變形或破裂。另外，在 電容部分120上粘貼劃片帶，則剝離該劃片帶時(shí)，電容部分120破裂。因 此，在Si晶片W2的劃片中不能夠使用劃片機(jī)和劃片帶，必須使用激光劃 片等特殊的方法。
另外，Si晶片W2劃片成各元件尺寸后，在Si麥克風(fēng)101搬運(yùn)或使 用Si麥克風(fēng)101的系統(tǒng)的組裝時(shí)，混載于該系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置等接觸電容 部分120，電容部分120變形或破裂。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種能夠保護(hù)基板上的薄膜結(jié)構(gòu)的MEMS傳感 器極其制造方法。
本發(fā)明的MEMS傳感器，其具有基板；設(shè)于所述基板的一側(cè)面上 的下薄膜；相對(duì)于所述下薄膜在所述基板的相反側(cè)隔開(kāi)間隔而相對(duì)配置的 上薄膜；包圍所述下薄膜和所述上薄膜的周圍而相對(duì)于所述上薄膜向所述 下薄膜側(cè)的相反側(cè)突出的壁部。
本發(fā)明的MEMS傳感器的制造方法，其具有在基板的一側(cè)面上形 成下薄膜的工序；在所述下薄膜上形成犧牲層的工序；在所述犧牲層上形 成分別具有在厚度方向上延伸的多個(gè)上貫通孔的上薄膜的工序；包圍所述 下薄膜和所述上薄膜的周圍形成相對(duì)于所述上薄膜向所述下薄膜側(cè)的相 反側(cè)突出的壁部的工序；通過(guò)蝕刻經(jīng)由所述上貫通孔而除去所述犧牲層的 工序。
本發(fā)明的MEMS傳感器例如能夠通過(guò)本發(fā)明的制造方法制造。 該制造方法中，在基板的一側(cè)面形成下薄膜。下薄膜上形成犧牲層。 該犧牲層上形成分別具有在厚度方向上延伸的多個(gè)上貫通孔的上薄膜。另
外，在下薄膜以及上薄膜的周圍形成包圍這些膜而相對(duì)于上薄膜在下薄膜 側(cè)的相反側(cè)突出的壁部。犧牲層通過(guò)蝕刻而經(jīng)由上貫通孔除去。
由于在下薄膜以及上薄膜的周圍形成壁部，所以將該壁部的高度設(shè)定 為適當(dāng)?shù)闹?，從而能夠?qū)⒃摫诓康捻斆媾渲迷谏媳∧さ纳媳砻娴纳戏?。?此，基板的劃片時(shí)，能夠不使劃片帶與上薄膜和/或下薄膜接觸，而粘貼在 壁部的頂面上。即使在壁部的頂面粘貼劃片帶，也不會(huì)使劃片帶與上薄膜 和/或下薄膜接觸，所以剝落劃片帶時(shí)，不會(huì)使上薄膜和/或下薄膜變形或 破裂。另外，通過(guò)在包圍下薄膜和上薄膜的壁部的頂面粘貼劃片帶，從而 下薄膜和上薄膜能夠通過(guò)壁部和劃片帶覆蓋。因此，即使使用劃片機(jī)的劃 片法中，也能夠防止用于冷卻劃片機(jī)的水抵達(dá)下薄膜和上薄膜。即，能夠 保護(hù)由基板上的上薄膜和下薄膜構(gòu)成的薄膜結(jié)構(gòu)不受用于冷卻劃片帶和 劃片機(jī)的水的影響。
因此，基板的劃片中能夠采用使用劃片帶和劃片機(jī)的一般的劃片法。
并且，MEMS傳感器制造后，通過(guò)在下薄膜和上薄膜周圍殘留壁部， 從而能夠得到本發(fā)明的MEMS傳感器。該MEMS傳感器中在性別比和上 薄膜的周圍具有壁部，所以例如該MEMS傳感器搬運(yùn)時(shí)和使用該MEMS 傳感器的系統(tǒng)的組裝時(shí)，能夠保護(hù)由上薄膜和下薄膜構(gòu)成的薄膜結(jié)構(gòu)。
另外，上述壁部?jī)?yōu)選由具有感光性的材料構(gòu)成。這種情況下，由于能 夠例如通過(guò)公知的曝光技術(shù)和公知的顯影技術(shù)對(duì)該感光性材料進(jìn)行構(gòu)圖， 所以能夠簡(jiǎn)單地形成壁部。
另外，上述壁部在具有感光性的材料中，也更優(yōu)選是聚酰亞胺。聚酰 亞胺的耐沖擊性、耐熱性以及耐絕緣性優(yōu)良。因此，能夠壁部能夠作為覆 蓋MEMS傳感器的表面的表面保護(hù)膜合適地利用。
另外，壁部只要采用對(duì)用于蝕刻犧牲層的蝕刻液和蝕刻氣體等具有耐 蝕性的材料形成即可，在MEMS傳感器的制造工序的除去犧牲層的工序 中，壁部也可以作為蝕刻掩模利用。
本發(fā)明的上述的、或者其他目的、特征和效果參照附圖通過(guò)以下的實(shí) 施方式的說(shuō)明更加清晰。


圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式的Si麥克風(fēng)的示意剖面圖。
圖2A是按照工序順序表示圖1的Si麥克風(fēng)的制造方法的示意剖面圖。
圖2B是表示圖2A的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖2C是表示圖2B的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖2D是表示圖2C的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖2E是表示圖2D的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖2F是表示圖2E的下一個(gè)工序的剖面圖。-
圖2G是表示圖2F的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖2H是表示圖2G的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖21是表示圖2H的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖2J是表示圖21的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖2K是表示圖2J的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖3A是按照工序順序表示以往Si麥克風(fēng)的制造方法的示意剖面圖。
圖3B是表示圖3A的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖3C是表示圖3B的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖3D是表示圖3C的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖3E是表示圖3D的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖3F是表示圖3E的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖3G是表示圖3F的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖3H是表示圖3G的下一個(gè)工序的剖面圖。
圖31是表示圖3H的下一個(gè)工序的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式的Si麥克風(fēng)的示意剖面圖。
Si麥克風(fēng)1是檢測(cè)靜電容量的變化量而動(dòng)作的靜電容量型傳感器
(MEMS傳感器)。該Si麥克風(fēng)1在Si基板2上具有傳感器部3和焊盤
(pad)部4。
傳感器部3是在Si麥克風(fēng)1中感知輸入的聲壓，將與該聲壓的大小 對(duì)應(yīng)的靜電容量的變化量作為電信號(hào)向配線22 (后述)輸出的部分。
傳感器部3具有相對(duì)于Si基板2的一面(以下將該面作為上表面29) 隔開(kāi)間隔相對(duì)配置的下薄膜5;和在該下薄膜5的上方，相對(duì)于下薄膜5 隔開(kāi)間隔相對(duì)配置的上薄膜6。
下薄膜5具備下薄膜絕緣層7、和該下薄膜絕緣層7覆蓋的下部電極8。
下薄膜絕緣層7具備構(gòu)成下薄膜絕緣層7的下層的第一絕緣層9和 形成在該第一絕緣層9上并構(gòu)成下薄膜絕緣層7的上層的第二絕緣層10。
第一絕緣層9與焊盤部4的第一絕緣層21 (后述) 一體形成。
第二絕緣層10與焊盤部4的第二絕緣層23 (后述) 一體形成。另外， 第二絕緣層IO上形成多個(gè)凹部11。多個(gè)凹部11例如整體配置成mXn(m、 n為自然數(shù))的行列狀。
并且，在下薄膜絕緣層7上形成有從各凹部11的底面在下薄膜絕緣 層7的厚度方向上貫通下薄膜絕緣層7的下貫通孔12。由此，下薄膜絕緣 層7形成為在俯視觀察中形成有行列狀的下貫通孔12的俯視矩形網(wǎng)格狀。
下部電極8例如由金、鋁等導(dǎo)電性材料構(gòu)成，該實(shí)施方式中，適用鋁。 下部電極8形成俯視矩形網(wǎng)格狀。下部電極8配置在第一絕緣層9的上表 面。另外，下部電極8的側(cè)面和上表面由第二絕緣層IO覆蓋。g卩，在下 薄膜5上，下部電極8由下層的第一絕緣層9和上層的第二絕緣層10夾 持，從而其整個(gè)表面被下薄膜絕緣層7覆蓋。第二絕緣層10形成在網(wǎng)格 狀的下部電極8上，從而第二絕緣層10的表面在與下部電極8相對(duì)的部 分隆起，不與下部電極8相對(duì)的部分具有凹部11。另外，下部電極8在與 Si基板2的上表面29隔開(kāi)規(guī)定間隔的狀態(tài)下，在未圖示的位置由配線22 (后述)支承。由此，由下薄膜絕緣層7覆蓋下部電極8而成的下薄膜5 相對(duì)于Si基板2隔開(kāi)微小的間隔Ll (例如Si基板2的上表面29和下薄 膜絕緣層7 (第一絕緣層9)的下表面92的距離為1 U m)的空洞19而相 對(duì)配置。
上薄膜6具有上薄膜絕緣層13和該上薄膜絕緣層13覆蓋的上部電極14。
上薄膜絕緣層13具有構(gòu)成上薄膜絕緣層13的下層的第三絕緣層15、 和形成在該第三絕緣層15上并構(gòu)成上薄膜絕緣層13的上層的第四絕緣層 16。
第三絕緣層15與焊盤部4的第三絕緣層24 (后述) 一體形成。另外，
在第三絕緣層15上，與下薄膜5相對(duì)的下表面94中的與凹部11 (下貫通 孔12)相對(duì)的部分形成朝向凹部ll (下貫通孔12)突出的凸部17。
第四絕緣層16與焊盤部4的第四絕緣層26 (后述) 一體形成。
并且，上薄膜絕緣層13上形成有在其厚度方向貫通上薄膜絕緣層13 的多個(gè)上貫通孔18。
各上貫通孔18配置于俯視與各下貫通孔12錯(cuò)開(kāi)的位置(例如在俯視 中鄰接的下貫通孔12之間)。
上部電極14例如由Au、 Al等導(dǎo)電性材料構(gòu)成，該實(shí)施方式中，適用 Al。上部電極M形成俯視矩形網(wǎng)格狀。上部電極14配置在第三絕緣層15 上。另外，上部電極14的側(cè)面以及上表面由第四絕緣層16覆蓋。即，在 上薄膜6中，上部電極14由下層的第三絕緣層15和上層的第四絕緣層16 夾持，從而其整個(gè)表面由上薄膜絕緣層13覆蓋。另外，上部電極14在與 下薄膜5的上表面(第二絕緣層10的上表面91)隔開(kāi)規(guī)定間隔的狀態(tài)下 由配線25 (后述)支承。由此，由上薄膜絕緣層13覆蓋上部電極14而成 的上薄膜6相對(duì)于下薄膜5隔開(kāi)微小的間隔L2 (例如第二絕緣層10的上 表面91和上薄膜絕緣層13 (第三絕緣層15)的下表面94的距離為4 y m) 的空洞20而相對(duì)配置。
并且，上薄膜6相對(duì)于下薄膜5經(jīng)由微小的間隔L2的空洞20對(duì)置， 與下薄膜5—起形成通過(guò)振動(dòng)而使靜電容量變化的電容器。g卩，通過(guò)經(jīng)由 空洞20相對(duì)的下薄膜5和上薄膜6來(lái)形成傳感器部3。傳感器部3中，輸 入聲壓(聲波)，則由該聲壓而使上薄膜6和/或下薄膜5振動(dòng)，與該上薄 膜6和/或下薄膜5產(chǎn)生的電容器的靜電容量的變化量對(duì)應(yīng)的電信號(hào)輸出給 配線22 (后述)。
焊盤部4是將從傳感器部3輸出的電信號(hào)向外部的配線輸出的部分。
焊盤部4具有第一絕緣層21、配線22、第二絕緣層23、第三絕緣層 24、配線25和第四絕緣層26。
第一絕緣層21形成在Si基板2的上表面29上。
配線22以規(guī)定的圖案形成在第一絕緣層21上。另外，配線22在未 圖示的位置上與下部電極8 —體形成，并且與配線25電連接。
第二絕緣層23形成在第一絕緣層21上，與第一絕緣層21 —起覆蓋配線22。
第三絕緣層24形成在第二絕緣層23上。
配線25以規(guī)定的圖案形成在第三絕緣層24上。另外，配線25與上 部電極14 一體形成，并且在未圖示的位置上與配線22電連接。
并且，第二絕緣層23和第三絕緣層24上形成有在它們厚度方向上貫 通這些層的開(kāi)口部27。開(kāi)口部27是用于使配線22的一部分作為結(jié)合焊盤 露出的部件。
開(kāi)口部27上形成有覆蓋從開(kāi)口部27露出的配線22的金屬薄膜28。 金屬薄膜28例如由金、鋁等導(dǎo)電性材料構(gòu)成，本實(shí)施方式中，適用鋁。 另外，在金屬薄膜28上連接用于電連接例如處理電信號(hào)的外部的IC芯片 (未圖示)和Si麥克風(fēng)l的電配線(未圖示)。
第四絕緣層26形成在第三絕緣層24上。另外，第四絕緣層26上形 成有使金屬薄膜28局部露出的開(kāi)口 38。
另外，該Si麥克風(fēng)具有保護(hù)層39 (壁部)。
保護(hù)層39例如由具有感光性的聚酰亞胺(本實(shí)施方式中正型感光性 聚酰亞胺)構(gòu)成。保護(hù)層39在第四絕緣層16、 26的上表面包圍傳感器部 3和焊盤部4的周圍而形成，具有使傳感器部3露出的開(kāi)口 44和使焊盤部 4露出的開(kāi)口45。另外，保護(hù)層39以其上表面41和Si基板2的距離(保 護(hù)層39的高度)比第四絕緣層16的上表面42和Si基板2的距離(第四
絕緣層的高度)大的高度形成。
圖2A 圖2H是按照工序順序表示圖1的麥克風(fēng)的制造方法的示意剖面圖。
該Si麥克風(fēng)1的制造時(shí)，例如通過(guò)PECVD法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition:等離子體化學(xué)氣相成長(zhǎng)法)在構(gòu)成Si基板2 的母體的圓盤狀的硅晶片Wl的一面(上表面29)上堆積A1 (鋁)。接著， 通過(guò)公知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)對(duì)該A1進(jìn)行圖案化，如圖2A所示，形成 由Al構(gòu)成的下部犧牲層30。
接著，例如通過(guò)PECVD法，在包括下部犧牲層30在內(nèi)的硅晶片Wl 上的整個(gè)區(qū)域上形成由氧化硅構(gòu)成的第一絕緣層31。接著，例如通過(guò)濺射 法在第一絕緣層31上的整個(gè)區(qū)域形成A1膜。并且，通過(guò)公知的光刻技術(shù)
和蝕刻技術(shù)對(duì)該Al膜進(jìn)行圖案化。由此，如圖2B所示，在第一絕緣層 31的上表面中，在夾著下部犧牲層30而與硅晶片Wl相對(duì)的位置處形成 俯視網(wǎng)格狀的下部電極8。另一方面，在第一絕緣層31中，在直接形成于 硅晶片Wl的上表面29的部分上形成規(guī)定圖案的配線22。
接著，例如通過(guò)PECVD法在包括配線22和下部電極8的第一絕緣層 31上的整個(gè)區(qū)域形成第二絕緣層32。這時(shí)，該第二絕緣層32 (第二絕緣 層10)上，其下部電極8上的部分以下部電極8的厚度的量突出，從而在 相鄰的突出部分之間形成凹部11。并且，通過(guò)公知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)， 對(duì)第二絕緣層32和第一絕緣層31進(jìn)行圖案化，形成從凹部11的底面在 厚度方向上向下部犧牲層30延伸的下貫通孔12。由此，第一絕緣層31 中的下部犧牲層30上的部分構(gòu)成第一絕緣層9，第二絕緣層32中的第一 絕緣層9上的部分構(gòu)成第二絕緣層10。這樣，如圖2C所示，在下部犧牲 層30上形成以由第一絕緣層9和第二絕緣層10構(gòu)成的下薄膜絕緣層7覆 蓋下部電極8而構(gòu)成的下薄膜5 (形成下薄膜的工序)。
另一方面，第一絕緣層31中，直接形成于硅晶片W1的上表面29的 部分構(gòu)成第一絕緣層21，第二絕緣層32中的第一絕緣層21上的部分與第 一絕緣層21 —起構(gòu)成覆蓋配線22的第二絕緣層23。
接著，例如通過(guò)PECVD法在硅晶片Wl上的整個(gè)區(qū)域上堆積A1。該 Al將下貫通孔12以及下薄膜絕緣層7和第二絕緣層23之間的間隙33填 滿，堆積到能夠完全覆蓋下薄膜5的高度。接著通過(guò)公知的光刻技術(shù)和蝕 刻技術(shù)對(duì)該Al進(jìn)行圖案化。由此，如圖2D所示，形成由A1構(gòu)成的上部 犧牲層34 (形成犧牲層的工序)。這時(shí)，通過(guò)在下薄膜5的第二絕緣層10 上形成有凹部ll，在上部犧牲層34上、與凹部ll對(duì)置的位置處形成凹部 35。另外，在上部犧牲層34上，通過(guò)在下薄膜絕緣層7上形成下貫通孔 12，而形成從凹部35的底面進(jìn)一步凹陷的凹部40。
在形成上部犧牲層34后，例如通過(guò)PECVD法，在包括該上部犧牲層 34的硅晶片Wl上的整個(gè)區(qū)域上堆積Si02。該Si02進(jìn)入凹部40和凹部 35，堆積到完全覆蓋上部犧牲層34的高度。由此，如圖2E所示，形成由 上部犧牲層34上的第三絕緣層15和第二絕緣層23上的第三絕緣層24構(gòu) 成的第三絕緣層36。之后，通過(guò)公知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)，除去第三絕 緣層24以及第二絕緣層23的一部分，形成使配線22的一部分作為接合 焊盤露出的開(kāi)口部27。
接著，例如通過(guò)濺射法在第三絕緣層36上的整個(gè)區(qū)域上形成Al膜。 并且，通過(guò)公知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)，對(duì)該Al膜進(jìn)行圖案化。由此， 如圖2F所示，在第三絕緣層15的上表面，在夾著上部犧牲層34而與下 薄膜5相對(duì)的位置出形成俯視網(wǎng)格狀的上部電極14。另一方面，在第三絕 緣層24的上表面形成規(guī)定圖案的配線25。另外，在開(kāi)口部27上形成覆蓋 從開(kāi)口部27露出的配線22的金屬薄膜28。
接著。例如通過(guò)PECVD法，在包括上部電極14、配線25以及金屬 薄膜28的第三絕緣層36上的整個(gè)區(qū)域上堆積Si02。由此，形成由第三絕 緣層15上的第四絕緣層16和第三絕緣層24上的第四絕緣層26構(gòu)成的第 四絕緣層37。并且通過(guò)公知的光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)，對(duì)第四絕緣層27和 第三絕緣層36進(jìn)行圖案化。由此，如圖2G所示，第四絕緣層16和第三 絕緣層15上形成在它們的厚度方向上向上部犧牲層34延伸、并配置在與 下貫通孔12錯(cuò)開(kāi)的位置上的貫通孔18。這樣，下薄膜5上形成以由第三 絕緣層15以及第四絕緣層16構(gòu)成的上薄膜絕緣層13覆蓋上部電極14而 構(gòu)成的上薄膜6 (形成上薄膜的工序)。另外，第四絕緣層26上形成使金 屬薄膜28露出的開(kāi)口 38。
接著，作為保護(hù)層39的材料適用的聚酰亞胺涂敷在硅晶片Wl的整 個(gè)區(qū)域上。該聚酰亞胺以完全覆蓋硅晶片Wl上的結(jié)構(gòu)物體的厚度涂敷。 這時(shí)，在上薄膜6和下薄膜5之間存在上部犧牲層34，在下薄膜5和Si 基板2之間存在下部犧牲層30。因此，即使上薄膜6的上表面42涂敷聚 酰亞胺，由于該涂敷，也不會(huì)出現(xiàn)上薄膜6以及/或下薄膜5變形或破裂。
接著，在硅晶片Wl上配置在要形成保護(hù)層39的區(qū)域以外的區(qū)域上 具有開(kāi)口部的光掩模。然后，通過(guò)公知的曝光技術(shù)將被涂敷的聚酰亞腔經(jīng) 由上述光掩模進(jìn)行曝光。聚酰亞胺曝光后，通過(guò)公知的顯影技術(shù)除去聚酰 亞胺被曝光的部分(保護(hù)層39以外的部分)。由此，如圖2H所示，形成 具有開(kāi)口44和開(kāi)口45的保護(hù)層39 (形成壁部的工序)。
形成保護(hù)層39后，經(jīng)由上貫通孔18對(duì)上部犧牲層34供給蝕刻氣體 (例如BCl3 (三氯化硼)等氯化氣體)，上部犧牲層34被干蝕刻(除去犧
牲層的工序)。由此，如圖2I所示，除去上部犧牲層34，在下薄膜5和上 薄膜6之間形成空洞20。
接著，經(jīng)由上貫通孔18、空洞20以及下貫通孔12對(duì)下部犧牲層30 供給蝕刻氣體，干蝕刻下部犧牲層30。由此，如圖2I所示，除去下部犧 牲層30，在硅晶片Wl和下薄膜5之間形成空洞19。另外，聚酰亞胺采 用對(duì)蝕刻氣體具有耐蝕性的材料，所以除去(蝕刻)上部犧牲層34以及 下部犧牲層30時(shí)，作為蝕刻掩模利用。
接著，如圖2J所示，在保護(hù)層39的上表面41上粘貼劃片帶43。之 后，沿著預(yù)先設(shè)定的劃片機(jī)(未圖示)通過(guò)劃片機(jī)將硅晶片Wl劃片為各 Si基板2的尺寸，如圖2K所示，取下被粘貼的劃片帶。這樣，得到圖l 所示的Si麥克風(fēng)1 。第三絕緣層15中的進(jìn)入上部犧牲層34的各凹部35、 40的部分構(gòu)成朝向凹部11 (下貫通孔12)突出的凸部17，起到作為抑制 上薄膜6和下薄膜5的接觸的維持(緊貼)的止動(dòng)部的作用。
如以上所述，本實(shí)施方式中，在硅晶片W1的上表面29上形成下部 犧牲層30，該下部犧牲層30之上形成具有行列狀的多個(gè)凹部11和下貫通 孔12的下薄膜5。在下薄膜5之上形成上部犧牲層34，該上部犧牲層34 之上形成具有與下貫通孔12連通的行列狀的多個(gè)上貫通孔18的上薄膜6。 形成下薄膜5和上薄膜6后，包圍這些膜構(gòu)成的傳感器部3和焊盤部4的 周圍而形成保護(hù)層39。并且，上部犧牲層34以及下部犧牲層30由干蝕刻 除去后，在保護(hù)層39的上表面41粘貼劃片帶43，通過(guò)劃片機(jī)將硅晶片 Wl劃片為各Si基板2的尺寸。
傳感器部3的周圍形成保護(hù)層39，另外，該保護(hù)層39的上表面41 配置在上薄膜6的上表面(第四絕緣層16的上表面42)的上方。由此， 硅晶片Wl的劃片時(shí)，使劃片帶43能夠不與傳感器部3接觸，而粘貼在 保護(hù)層39的上表面41上。即使在保護(hù)層39的上表面41上粘貼劃片帶43， 由于劃片帶43也不接觸傳感器部3，所以剝落劃片帶43時(shí)，不會(huì)使傳感 器部3變形或破裂。另外，在包圍傳感器部3的保護(hù)層39的上表面41上 粘貼劃片帶43，從而能夠通過(guò)保護(hù)層39和劃片帶43覆蓋保護(hù)層39。因 此，即使使用劃片機(jī)的劃片法，用于劃片機(jī)的冷卻的水也能夠防止抵達(dá)傳 感器部3。即，能夠保護(hù)由Si基板2上的上薄膜6以及下薄膜5構(gòu)成的薄
膜結(jié)構(gòu)的傳感器部3不受用于冷卻劃片帶以及劃片機(jī)的水的影響。
因此在硅晶片Wl的劃片時(shí)能夠采用使用劃片帶和劃片機(jī)的一般的劃片法。
另外，劃片為各Si基板2的尺寸后的Si麥克風(fēng)1中，在傳感器部3 的周圍具有保護(hù)層39，所以例如Si麥克風(fēng)1的搬運(yùn)時(shí)和使用Si麥克風(fēng)1 的系統(tǒng)的組裝時(shí)能夠保護(hù)傳感器部3。
另外，本實(shí)施方式中，保護(hù)層由于由具有感光性的聚酰亞胺構(gòu)成，所 以能夠通過(guò)公知的曝光技術(shù)和公知的顯影技術(shù)構(gòu)圖聚酰亞胺，所以能夠簡(jiǎn) 單地形成保護(hù)層39。
以上說(shuō)明了本發(fā)明的一實(shí)施方式，但是本發(fā)明也能夠?qū)崿F(xiàn)其他實(shí)施方式。
例如保護(hù)層39只要是能夠防止傳感器部3和其他物體接觸的層即可， 也可以不使用聚酰亞胺。
另外，保護(hù)層39 (聚酰亞胺)由于耐沖擊性、耐熱性以及耐絕緣性優(yōu) 良，所以也可以通過(guò)覆蓋Si基板2上的結(jié)構(gòu)物(包括第四絕緣層16、 26)， 從而作為覆蓋Si麥克風(fēng)1的表面的表面保護(hù)膜利用。
另外，上部犧牲層34以及下部犧牲層30只要是能夠蝕刻的物質(zhì)，并 且是與下薄膜絕緣層7和上薄膜絕緣層13具有蝕刻選擇比的物質(zhì)即可， 例如也可以使用SiN (氮化硅)形成。
另外，下薄膜絕緣層7以及上薄膜絕緣層13只要是絕緣性材料即可， 例如也可以使用氮化硅等形成。下薄膜絕緣層7以及上薄膜絕緣層13使 用氧化硅以外的材料形成的情況下，上部犧牲層34以及下部犧牲層30也 可以使用氧化硅形成。
另外，本發(fā)明的MEMS傳感器不限于Si麥克風(fēng)，也適用于檢測(cè)靜電
容量的變化量而動(dòng)作的壓力傳感器和加速度傳感器等。
本發(fā)明的實(shí)施方式已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，但是它們僅是為了更清楚 本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容使用的具體例子，本發(fā)明不限定于也不解釋為這些具體 例子，本發(fā)明的精神和范圍僅通過(guò)權(quán)利要求書(shū)進(jìn)行限定。
本發(fā)明與2007年7月24日向日本特許廳(專利局)提出的特愿(發(fā) 明專利)2007 — 192204號(hào)對(duì)應(yīng)，該申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容在此引用使用。
權(quán)利要求
1.一種MEMS傳感器，其中，包括基板；下薄膜，其設(shè)置于所述基板的一方面上；上薄膜，其相對(duì)于下薄膜在所述基板的相反側(cè)空開(kāi)間隔地相對(duì)配置；壁部，其包圍所述下薄膜以及所述上薄膜的周圍，并相對(duì)于所述上薄膜向所述下薄膜的相反側(cè)突出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS傳感器，其中， 所述壁部由具有感光性的材料構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的MEMS傳感器，其中， 所述壁部由聚酰亞胺構(gòu)成。
4. 一種MEMS傳感器的制造方法，其中，包括 在基板的一方面上形成下薄膜的工序； 在所述下薄膜上形成犧牲層的工序；在所述犧牲層上形成具有分別在厚度方向上延伸的多個(gè)上貫通孔的 上薄膜的工序；形成包圍所述下薄膜及所述上薄膜的周圍，并相對(duì)于所述上薄膜向所 述下薄膜的相反側(cè)突出的壁部的工序；利用蝕刻通過(guò)所述上貫通孔去除所述犧牲層的工序。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的MEMS傳感器的制造方法，其中，在去除所述犧牲層的工序中，所述壁部作為掩模使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種MEMS傳感器及其制造方法，該傳感器具有基板；設(shè)于所述基板的一側(cè)面上的下薄膜；相對(duì)于所述下薄膜在所述基板的相反側(cè)隔開(kāi)間隔而相對(duì)配置的上薄膜；包圍所述下薄膜和所述上薄膜的周圍而相對(duì)于所述上薄膜向所述下薄膜側(cè)的相反側(cè)突出的壁部。
文檔編號(hào)H04R31/00GK101353152SQ20081013003
公開(kāi)日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月24日
發(fā)明者仲谷吾郎, 岡田瑞穗, 山下宜久 申請(qǐng)人:羅姆股份有限公司