MEMS传感器和MEMS传感器的制造方法与流程

mems传感器和mems传感器的制造方法
技术领域
1.本发明涉及mems传感器及其制造方法。


背景技术：

2.例如，在专利文献1中公开有加速度传感器。在专利文献1中公开的加速度传感器，例如具有隔着绝缘层依次层叠的si电极和金属电极的2层构成的固定部；和形成与固定部的si电极相同形状，且在标准姿态中与该si电极完全地面对的与si电极的单层构成的可动部。加速度传感器通过检测由于加速度的作用而上下振动的可动部的si电极与固定部的si电极之间的静电电容的变化量，检测z轴方向的加速度。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：美国专利第6792804号公报。


技术实现要素：

6.用于解决问题的技术手段
7.本发明的一个实施方式的mems传感器，其包括：半导体芯片，其具有第一主面及其相反侧的第二主面，所述半导体芯片在内部形成有空腔；框架部，其形成在所述半导体芯片的所述第二主面侧，划分所述空腔的底部和侧部；和可动部，其形成在所述半导体芯片的所述第一主面侧，相对于所述空腔以悬浮状态被所述框架部支承，所述框架部具有形成在所述空腔的底部与所述第一主面之间的高度位置的台阶面，所述可动部包括：在作为所述半导体芯片的厚度方向的第一方向上与所述空腔相对的主体部；和在与所述第一方向正交的第二方向上从所述主体部延伸到所述台阶面的上方区域，且在所述第一方向上与所述台阶面相对的延伸部。
附图说明
8.图1是本发明的一个实施方式的mems传感器的示意性的平面图。
9.图2是沿着图1的ii-ii线的截面图。
10.图3是表示图1的mems传感器的主要部分的立体图。
11.图4是图1的由两点划线iv包围的部分的放大图。
12.图5是沿着图4的v-v线的截面图。
13.图6是沿着图4的vi-vi线的截面图。
14.图7a和图7b是表示上述mems传感器的制造工序的一部分的图。
15.图8a和图8b分别是表示图7a和图7b的下一个工序的图。
16.图9a和图9b分别是表示图8a和图8b的下一个工序的图。
17.图10a和图10b分别是表示图9a和图9b的下一个工序的图。
18.图11a和图11b分别是表示图10a和图10b的下一个工序的图。
具体实施方式
19.《本发明的实施方式》
20.首先，列举本发明的实施方式进行说明。
21.本发明的一个实施方式的mems传感器，其包括：半导体芯片，其具有第一主面及其相反侧的第二主面，所述半导体芯片在内部形成有空腔；框架部，其形成在所述半导体芯片的所述第二主面侧，划分所述空腔的底部和侧部；和可动部，其形成在所述半导体芯片的所述第一主面侧，相对于所述空腔以悬浮状态被所述框架部支承，所述框架部具有形成在所述空腔的底部与所述第一主面之间的高度位置的台阶面，所述可动部包括：在作为所述半导体芯片的厚度方向的第一方向上与所述空腔相对的主体部；和在与所述第一方向正交的第二方向上从所述主体部延伸到所述台阶面的上方区域，且在所述第一方向上与所述台阶面相对的延伸部。
22.在本发明的一个实施方式的mems传感器中，也可以所述框架部具有由所述台阶面构成的底面和从所述底面向所述第一主面延伸的侧面，并且具有朝向所述可动部的所述主体部侧开放的凹部，所述延伸部包括第一突出部，其从所述主体部有选择地突出而收容在所述凹部中，并且具有与所述凹部的侧面隔开间隔地相对的侧面。
23.在本发明的一个实施方式的mems传感器中，也可以所述可动部的所述主体部包括部分地缺损而形成的缺损部，所述框架部包括第二突出部，其向所述缺损部有选择地突出而收容在所述缺损部中，并且具有与所述缺损部的侧面隔开间隔地相对的侧面。
24.在本发明的一个实施方式的mems传感器中，也可以所述可动部的所述延伸部形成为比所述可动部的所述主体部薄。
25.在本发明的一个实施方式的mems传感器中，也可以所述半导体芯片包括由第一半导体材料构成的第一层和形成在所述第一层上的由第二半导体材料构成的第二层，所述框架部的所述台阶面由所述第一层与所述第二层的边界面所连续的所述第一层的上表面形成，所述可动部由所述第二层形成，所述可动部的所述延伸部形成为比所述可动部的所述主体部薄，且与所述台阶面隔开间隔地相对。
26.在本发明的一个实施方式的mems传感器中，也可以所述第一半导体材料和所述第二半导体材料为彼此相同的材料。
27.在本发明的一个实施方式的mems传感器中，也可以包括固定电极，其具有与所述框架部一体地形成的悬臂构造，所述可动部包括可动电极，其具有从所述主体部起与所述固定电极平行地延伸的悬臂构造，且相对于所述固定电极进行位移。
28.在本发明的一个实施方式的mems传感器中，也可以包含加速度传感器。
29.本发明的一个实施方式的mems传感器的制造方法，其包括：在由第一半导体材料构成的第一层有选择地形成第一沟道的工序；在所述第一层上有选择地形成牺牲层的工序，该牺牲层一体地包含：由相对于所述第一半导体材料具有蚀刻选择比的材料构成且埋入所述第一沟道中的第一部分；和从所述第一部分沿着所述第一层的主面引出的第二部分；以覆盖所述牺牲层的方式，在所述第一层上形成由第二半导体材料构成的第二层的工序；通过以所述牺牲层的所述第一部分被所述第二层覆盖的方式，并且所述牺牲层的所述第二部分从所述第二层露出的方式，有选择地除去所述第二层，由此在所述第二层形成第二沟道的工序；形成从所述第二层的主面通过所述第二层到达所述第一层的第三沟道的工
序；经由所述第三沟道对所述第一层各向同性地进行蚀刻，由此在所述第一层形成到达所述第一沟道的空腔的工序；和经由所述第二沟道除去所述牺牲层的工序。
30.本发明的一个实施方式的mems传感器的制造方法中，所述第一半导体材料为si，所述牺牲层为sio2。
31.本发明的一个实施方式的mems传感器的制造方法中，也可以所述第二沟道的形成工序和所述第三沟道的形成工序通过相同蚀刻工序执行。
32.《本发明的实施方式的详细说明》
33.接着，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。在以下的详细的说明中，带有序数的名称的构成要素存在多个，但该序数与权利要求中记载的构成要素的序数不必一定一致。
34.图1是本发明的一个实施方式的mems传感器1的示意性的平面图。图2是沿着图1的ii-ii线的截面图。图3是表示图1的mems传感器1的主要部分的立体图。图4是图1的由两点划线iv包围的部分的放大图。图5是沿着图4的v-v线的截面图。图6是沿着图4的vi-vi线的截面图。
35.mems传感器1在该实施方式中也可以是加速度传感器。mems传感器1例如检测作用于第一方向x、第二方向y和第三方向z之中的第二方向y上的加速度。
36.mems传感器1包含半导体芯片2。半导体芯片2形成mems传感器1的外形。例如，半导体芯片2是形成为单晶的半导体材料形成为芯片状(长方体形状)的构造体。半导体芯片2由si等的半导体材料形成。半导体芯片2具有第一主面3和第一主面3的相反侧的第二主面4。第一主面3为半导体芯片2的上表面，第二主面4也可以是半导体芯片2的下表面。也可以第一主面3是形成有mems构造的半导体芯片2的加工面，第二主面4相对于加工面是非加工面。
37.半导体芯片2在该实施方式中包含第一层5和第一层5上的第二层6。第一层5在该实施方式中也可以是半导体衬底(例如si衬底)。第一层5的厚度例如为10μm以上且725μm以下。第一层5具有第一主面7和与第一主面7相反侧的第二主面8。第一层5的第二主面8也可以是半导体芯片2的第二主面4。另外，第一层5的第一主面7和第二主面8分别也可以称为第一层5的上表面和下表面。
38.第二层6是形成mems传感器1的机械性构造的层。第二层6在该实施方式中也可以是外延层(例如si外延层)。第二层6的厚度比第一层5小即可。第二层6的厚度例如为1μm以上且150μm以下。第二层6具有第一主面9和与第一主面9相反侧的第二主面10。第二层6的第一主面9也可以是半导体芯片2的第一主面3。另外，第二层6的第一主面9和第二主面10分别也可以称为第二层6的上表面和下表面。
39.在第一层5与第二层6之间形成有空腔11。空腔11由形成在第一层5的凹部12形成，该凹部12的开口端被第二层6覆盖。空腔11具有在第一层5形成的底面13和侧面14，以及由第二层6的第二主面10形成的上表面15。空腔11的深度(第一层5的从第一主面7起的深度)例如可以为1μm以上且50μm以下。空腔11的底面13可以是由于起伏而形成的凹凸面。
40.mems传感器1包括固定构造16和可相对于固定构造16移位的可动构造17。在图1中，为了更加明显，将固定构造16用相对宽幅的阴影(第一阴影)表示，将可动构造17用比第一阴影相对窄幅的阴影(第二阴影)表示。
41.固定构造16包括框架部18和第一悬臂构造19。
42.框架部18由第一层5和第二层6的层叠构造构成，划分mems传感器1的空腔11。第一悬臂构造19包括：与框架部18连接的基端部20；和从该基端部20相对于空腔11以悬浮的状态延伸的延伸部21。第一悬臂构造19由框架部18悬臂支承。
43.参照图1，框架部18包含外侧框架22和延伸框架23。外侧框架22例如形成mems传感器1的外形。外侧框架22在俯视时形成为四边环状。在外侧框架22的内侧区域中划分有空腔11。在该实施方式中，外侧框架22包括：沿着第一方向x延伸的、在第二方向y上彼此相对的一对第一边部24；和沿着第二方向y延伸的、在第一方向x上彼此相对的一对第二边部25。
44.延伸框架23与外侧框架22的内周部26连接。延伸框架23从外侧框架22的内周部26向外侧框架22的内侧区域延伸。延伸框架23也可以是相互独立地形成的多个带状。延伸框架23可以具有比外侧框架22宽的宽度。延伸框架23从彼此相对的外侧框架22的内周部26的部分延伸，也可以包括前端部27彼此相对的多个延伸框架23。延伸框架23也可以包括从外侧框架22的一对第一边部24和一对第二边部25的至少一方的一对内周部26的部分延伸的一对延伸框架23。在该实施方式中，一对第二边部25的各自从2处向相反侧的第二边部25延伸带状的延伸框架23。在各第二边部25各形成2个、共计4个延伸框架23。
45.参照图4，延伸框架23的前端部27也可以将第二层6的一部分有选择地除去，而具有露出第一层5的第一主面7的除去部28。在该实施方式中，前端部27分支为一对分支部29，该一对分支部29之间的空间部可以是除去部28。在该情况下，除去部28可以是连续地具有由一方的分支部29形成的第一侧面31、由另一方的分支部29形成的第二侧面32、和由连接一对分支部29的连接部34形成的第三侧面33的凹部30。凹部30由第一侧面31、第二侧面32和第三侧面33的3方包围，第三侧面33的相反侧开放。参照图5，凹部30在截面图看由第一层5和第二层6划分。凹部30的底面36，由同第一层5与第二层6的边界面35相连的第一层5的第一主面7形成。凹部30的第一侧面31、第二侧面32和第三侧面33由第二层6形成。由此，在延伸框架23，形成有基于第二层6的第一主面9与第一层5的第一主面7的高低差(第二层6的厚度)的台阶。凹部30的底面36也可以称为台阶面37。
46.参照图4，延伸框架23的前端部27也可以具有比前端部27的其他部分有选择地突出的突出部38(第二突出部)。在该实施方式中，突出部38也可以由一对分支部29的一方的延长部构成。因此，在一方的分支部29的端面39与另一方的分支部29的端面40之间形成有台阶。该台阶的大小与突出部38的长度相当。参照图6，突出部38通过使第一层5和第二层6之中的第二层6有选择地突出而形成。突出部38以相对于空腔11悬浮的状态与延伸框架23一体地连接。
47.参照图1和图2，第一悬臂构造19由第二层6形成。第一悬臂构造19也可以包括从外侧框架22在第一方向x上相互平行地延伸的多个第一悬臂构造19。在该实施方式中，相对于外侧框架22的各第二边部25连接有6个第一悬臂构造19。多个第一悬臂构造19形成于在第二方向y上相邻的一对延伸框架23之间。第一悬臂构造19由于是固定在框架部18的电极，因此也可以称为固定电极41。
48.可动构造17其整体相对于空腔11以悬浮的状态形成。参照图1和图2，可动构造17由第二层6形成。可动构造17包括主体部42和第二悬臂构造43。
49.主体部42在半导体芯片2的厚度方向即第三方向z上与空腔11相对。主体部42在俯视时形成为大致四边形形状。在主体部42的内侧区域形成有在厚度方向上贯通主体部42的
开孔44。开孔44也可以形成有多个。在该实施方式中，多个开孔44在主体部42的内侧区域中按规则的图案形成。规则的图案例如如图1所示可以是矩阵状。由此，主体部42也可以形成为格子状。
50.在主体部42连接有作为延伸部的一例的突出部46。参照图4，突出部46可以是从主体部42有选择地突出并被收容在框架部18的凹部30中的突出部46(第一突出部)。突出部46在该实施方式中，从主体部42的4个角部分别向外侧突出。突出部46也可以具有相对于凹部30的第一侧面31、第二侧面32和第三侧面33分别隔开间隔地相对的第一侧面47、第二侧面48和第三侧面49。参照图5，突出部46形成为比主体部42薄。在该实施方式中，主体部42的上表面50和突出部46的上表面51相互平坦地相连续，而主体部42的下表面52与突出部46的下表面53之间形成有台阶54。由此，突出部46形成为比主体部42薄。更具体而言，主体部42的下表面52，形成在第一层5与第二层6的边界面35的延长面45上，而突出部46的下表面53相对于该边界面35形成在半导体芯片2的第一主面3侧。突出部46的下表面53隔开间隔地与凹部30的台阶面37相对。
51.在主体部42形成有主体部42的一部分局部缺损地形成的缺损部55。在该实施方式中，通过将构成格子状的主体部42的外框的外周部56的一部分，从主体部42的外周面57至与外周面57相邻的开孔44除去，而形成缺损部55。由此，被由主体部42的外周部56形成的一对侧面58夹着，在开孔44和外周面57中形成有开放的缺损部55。在缺损部55，收容有固定构造16的突出部38。突出部38具有相对于缺损部55的侧面58隔开间隔地相对的侧面59。
52.参照图1和图2，第二悬臂构造43由第二层6形成。第二悬臂构造43也可以包括从主体部42的外周部56在第一方向x上相互平行地延伸的多个第二悬臂构造43。在该实施方式中，在第一方向x上相对的主体部42的一对外周部56分别连接有3个第二悬臂构造43。多个第二悬臂构造43形成于在第二方向y上相邻的一对缺损部55之间。第二悬臂构造43由于是相对于空腔11以悬浮的状态被主体部42支承的电极，也可以称为可动电极60。
53.参照图3，第二悬臂构造43包含第一隔离结合部61。第一隔离结合部61具有从半导体芯片2的第一主面3(第二层6的第一主面9)延伸至空腔11，并露出于空腔11内的端部62。第一隔离结合部61的端部62也可以具有与第二层6的第二主面10大致成同一平面的端面63。第一隔离结合部61由绝缘膜构成。在该实施方式中，第一隔离结合部61由sio2构成。第一隔离结合部61至少将第二悬臂构造43的一部分或者全部电隔离。第二悬臂构造43的一部分或者全部通过第一隔离结合部61与构成可动构造17的其他的部分物理性分离。在该实施方式中，在各第二悬臂构造43的基端部形成有第一隔离结合部61。
54.像这样，第一悬臂构造19和第二悬臂构造43分别形成为梳齿状，相互隔开间隔地啮合。第一悬臂构造19和第二悬臂构造43在第二方向y上相对。例如，如图1所示，由1个第二悬臂构造43和从两侧夹着该第二悬臂构造43的一对第一悬臂构造19构成的电容器单位可以形成有多个。
55.可动构造17经由柔性连接构造64相对于固定构造16能够位移地连接。柔性连接构造64与可动构造17同样地利用第二层6形成。例如，柔性连接构造64可以是在第二方向y(第一悬臂构造19与第二悬臂构造43的相对方向)上能够自由伸缩的弹性构造(弹簧构造)。柔性连接构造64在该实施方式中，经由连接部65相对于固定构造16的外侧框架22连接。
56.当mems传感器1承受第二方向y的加速度时，与可动构造17连接的柔性连接构造64
在第二方向y上伸缩。这时的柔性连接构造64的移动距离，作为固定电极41与可动电极60之间的静电电容的变化被检测，作为与第二方向y的加速度对应的电信号取出。接着，说明mems传感器1的制造方法。
57.图7a、图7b～图11a、图11b是表示mems传感器1的制造工序的一部分的图。在图7a、图7b～图11a、图11b中，标注有“a”的图面是与图4对应的平面图，标注有“b”的图面是与图5对应的截面图。
58.在制造mems传感器1时，例如参照图7a和图7b，准备形成mems传感器1的第一层5的半导体晶片66。半导体晶片66具有第一晶片主面67和第一晶片主面67的相反侧的第二晶片主面68。第一晶片主面67为第一层5的第一主面7，第二晶片主面68是第一层5的第二主面8(半导体芯片2的第二主面4)。半导体晶片66在该实施方式中是si晶片。接着，参照图7a和图7b，从第一晶片主面67有选择地蚀刻半导体晶片66，由此形成第一沟道69和第二沟道70。第一沟道69和第二沟道70例如可以通过各向异性的深rie(reactive ion etching：反应性离子蚀刻)形成。
59.接着，参照图8a和图8b，在第一沟道69的内面和半导体晶片66的第一晶片主面67形成牺牲层71。牺牲层71例如通过热氧化形成。牺牲层71由与半导体晶片66不同的材料构成，也可以由相对于构成半导体晶片66的第一半导体材料具有蚀刻选择比的绝缘材料构成。在该实施方式中，半导体晶片66为si，牺牲层71为sio2。牺牲层71一体地包含埋入在第一沟道69和第二沟道70中的第一部分72、和覆盖半导体晶片66的第一晶片主面67的第二部分73。
60.接着，参照图9a和图9b，有选择地除去牺牲层71的第二部分73。更具体而言，以保留与固定构造16的凹部30和可动构造17的缺损部55对应的图案的方式，将其以外的部分除去。由此，牺牲层71的第二部分73形成为从牺牲层71的第一部分72沿着半导体晶片66的第一晶片主面67有选择地引出的形态。在牺牲层71的第二部分73被除去了的区域中，露出半导体晶片66的第一晶片主面67。
61.接着，参照图10a和图10b，以覆盖牺牲层71的方式在半导体晶片66的第一晶片主面67形成第二层6。第二层6例如通过外延成长而形成在半导体晶片66上。第二层6在该实施方式中，由与半导体晶片66相同的第一半导体材料(例如si)构成。
62.接着，参照图10a和图10b，通过从第二层6的第一主面9的蚀刻形成第三沟道74、第四沟道75和第五沟道76。在该实施方式中，形成用于使牺牲层71露出的第三沟道74和第四沟道75以及用于形成空腔11的第五沟道76。第三沟道74、第四沟道75和第五沟道76可以同时形成，也可以通过不同的工序形成。第三沟道74、第四沟道75和第五沟道76例如也可以通过各向异性的深rie(reactive ion etching)形成。
63.在该实施方式中，第三沟道74通过按照与固定构造16的凹部30和可动构造17的突出部46的间隙对应的图案对第二层6进行蚀刻而形成。由此，牺牲层71的第一部分72被可动构造17的突出部46覆盖，牺牲层71的第二部分73从第三沟道74露出。如图10a所示，牺牲层71的第二部分73的一部分(在该实施方式中为周边缘部)从第三沟道74有选择地露出。第四沟道75通过按与可动构造17的缺损部55和固定构造16的突出部38的间隙对应的图案蚀刻第二层6而形成。由此，牺牲层71的第一部分72被固定构造16的突出部38覆盖，牺牲层71的第二部分73从第四沟道75露出。如图10a所示，也可以牺牲层71的第二部分73的一部分(在
该实施方式中为周边缘部)从第四沟道75有选择地露出。
64.第五沟道76按照与可动构造17的开孔44、第三沟道74和第四沟道75以外的同固定构造16与可动构造17之间的间隙(例如，第一悬臂构造19与第二悬臂构造43的间隙等)对应的图案，蚀刻第二层6和第一层5而形成。即，第五沟道76贯通第二层6并到达第一层5的底部。
65.接着，参照图11a和图11b，经由第五沟道76对半导体晶片66各向同性地进行蚀刻，在半导体晶片66形成空腔11。由于在沿着半导体晶片66的第一晶片主面67的横方向上进行蚀刻，因此空腔11到达第一沟道69和第二沟道70，与它们形成一体化。由此，第一沟道69和第二沟道70也成为空腔11的一部分。
66.接着，参照图11a和图11b，经由第三沟道74和第四沟道75蚀刻牺牲层71。作为蚀刻气体，例如，使用氟类气体(例如hf等)。由此，通过除去牺牲层71，在可动构造17的突出部46的下表面53与固定构造16的台阶面37之间形成间隙。之后，半导体晶片66被分割为各芯片单位，由此获得mems传感器1。
67.以上，依据mems传感器1，可动构造17的突出部46的下表面53，在第三方向z上隔开间隔地与固定构造16的凹部30的台阶面37相对。因为当可动构造17向空腔11在第三方向z上位移过多时突出部46与台阶面37接触，所以能够限制可动构造17向下侧位移过多。其结果是，能够保护mems构造。
68.另外，可动构造17的突出部46在第二方向y上被凹部30的第一侧面31和第二侧面32隔开间隔地夹着。因为当可动构造17在第二方向y上位移过多时突出部46与凹部30的第一侧面31和第二侧面32接触，所以能够限制可动构造17在第二方向y上位移过多。其结果是，能够防止第一悬臂构造19与第二悬臂构造43的接触，能够保护mems构造。
69.另外，固定构造16的突出部38在第二方向y上被可动电极60的缺损部55的侧面58隔开间隔地夹着。因为当可动构造17在第二方向y上位移过多时突出部38与缺损部55的侧面58接触，所以能够限制可动构造17在第二方向y上位移过多。其结果是，能够防止第一悬臂构造19与第二悬臂构造43的接触，所以能够保护mems构造。
70.以上，关于本发明的实施方式进行了说明，但本发明也能够以其他的方式实施。
71.例如，在上述实施方式中，在mems传感器1的第一方向x、第二方向y和第三方向z之中，采取了对在第二方向y上作用的加速度进行检测的情况，但本发明也能够适用于对第一方向x和第三方向z作用的加速度进行检测的构造。例如，在使图1所示的构造旋转了90
°
的构造的情况下，因为第一悬臂构造19和第二悬臂构造43在第一方向x上相对，所以能够检测出在第一方向x上作用的加速度。
72.另外，在上述的实施方式中，作为mems传感器的一例采用了加速度传感器，但本发明也能够适用于其他的mems传感器。作为这种mems传感器，例如能够举例陀螺仪传感器、压力传感器等。
73.另外，在前述的实施方式中，半导体芯片由第一层和第二层的层叠构造形成，但也可以是3层以上的层叠构造。
74.此外，在权利要求的范围所记载的事项的范围内能够实施各种设计变更。
75.本技术对应于2021年2月26日向日本国特许厅提出的特愿2021-31015号，该申请的全部公开内容在此作为引用编入。
76.附图标记的说明
77.1：mems传感器
78.2：半导体芯片
79.3：第一主面
80.4：第二主面
81.5：第一层
82.6：第二层
83.7：第一主面
84.8：第二主面
85.9：第一主面
86.10：第二主面
87.11：空腔
88.12：凹部
89.13：底面
90.14：侧面
91.15：上表面
92.16：固定构造
93.17：可动构造
94.18：框架部
95.19：第一悬臂构造
96.20：基端部
97.21：延伸部
98.22：外侧框架
99.23：延伸框架
100.24：第一边部
101.25：第二边部
102.26：内周部
103.27：前端部
104.28：除去部
105.29：分支部
106.30：凹部
107.31：第一侧面
108.32：第二侧面
109.33：第三侧面
110.34：连接部
111.35：边界面
112.36：底面
113.37：台阶面
114.38：突出部
115.39：端面
116.40：端面
117.41：固定电极
118.42：主体部
119.43：第二悬臂构造
120.44：开孔
121.45：延长面
122.46：突出部
123.47：第一侧面
124.48：第二侧面
125.49：第三侧面
126.50：上表面
127.51：上表面
128.52：下表面
129.53：下表面
130.54：台阶
131.55：缺损部
132.56：外周部
133.57：外周面
134.58：侧面
135.59：侧面
136.60：可动电极
137.61：第一隔离结合部
138.62：端部
139.63：端面
140.64：柔性连接构造
141.65：连接部
142.66：半导体晶片
143.67：第一晶片主面
144.68：第二晶片主面
145.69：第一沟道
146.70：第二沟道
147.71：牺牲层
148.72：第一部分
149.73：第二部分
150.74：第三沟道
151.75：第四沟道
152.76：第五沟道
153.x：第一方向
154.y：第二方向
155.z：第三方向。

技术特征：
1.一种mems传感器，其特征在于，包括：半导体芯片，其具有第一主面及其相反侧的第二主面，所述半导体芯片在内部形成有空腔；框架部，其形成在所述半导体芯片的所述第二主面侧，划分所述空腔的底部和侧部；和可动部，其形成在所述半导体芯片的所述第一主面侧，相对于所述空腔以悬浮状态被所述框架部支承，所述框架部具有形成在所述空腔的底部与所述第一主面之间的高度位置的台阶面，所述可动部包括：在作为所述半导体芯片的厚度方向的第一方向上与所述空腔相对的主体部；和在与所述第一方向正交的第二方向上从所述主体部延伸到所述台阶面的上方区域，且在所述第一方向上与所述台阶面相对的延伸部。2.如权利要求1所述的mems传感器，其特征在于：所述框架部具有由所述台阶面构成的底面和从所述底面向所述第一主面延伸的侧面，并且具有朝向所述可动部的所述主体部侧开放的凹部，所述延伸部包括第一突出部，其从所述主体部有选择地突出而收容在所述凹部中，并且具有与所述凹部的侧面隔开间隔地相对的侧面。3.如权利要求1或2所述的mems传感器，其特征在于：所述可动部的所述主体部包括部分地缺损而形成的缺损部，所述框架部包括第二突出部，其向所述缺损部有选择地突出而收容在所述缺损部中，并且具有与所述缺损部的侧面隔开间隔地相对的侧面。4.如权利要求1～3中任一项所述的mems传感器，其特征在于：所述可动部的所述延伸部形成为比所述可动部的所述主体部薄。5.如权利要求1～3中任一项所述的mems传感器，其特征在于：所述半导体芯片包括由第一半导体材料构成的第一层和形成在所述第一层上的由第二半导体材料构成的第二层，所述框架部的所述台阶面由所述第一层与所述第二层的边界面所连续的所述第一层的上表面形成，所述可动部由所述第二层形成，所述可动部的所述延伸部形成为比所述可动部的所述主体部薄，且与所述台阶面隔开间隔地相对。6.如权利要求5所述的mems传感器，其特征在于：所述第一半导体材料和所述第二半导体材料为彼此相同的材料。7.如权利要求1～6中任一项所述的mems传感器，其特征在于：包括固定电极，其具有与所述框架部一体地形成的悬臂构造，所述可动部包括可动电极，其具有从所述主体部起与所述固定电极平行地延伸的悬臂构造，且相对于所述固定电极进行位移。8.如权利要求1～7中任一项所述的mems传感器，其特征在于：包括加速度传感器。9.一种mems传感器的制造方法，其特征在于，包括：在由第一半导体材料构成的第一层有选择地形成第一沟道的工序；
在所述第一层上有选择地形成牺牲层的工序，该牺牲层一体地包含：由相对于所述第一半导体材料具有蚀刻选择比的材料构成且埋入所述第一沟道中的第一部分；和从所述第一部分沿着所述第一层的主面引出的第二部分；以覆盖所述牺牲层的方式，在所述第一层上形成由第二半导体材料构成的第二层的工序；通过以所述牺牲层的所述第一部分被所述第二层覆盖的方式，并且所述牺牲层的所述第二部分从所述第二层露出的方式，有选择地除去所述第二层，由此在所述第二层形成第二沟道的工序；形成从所述第二层的主面通过所述第二层到达所述第一层的第三沟道的工序；经由所述第三沟道对所述第一层各向同性地进行蚀刻，由此在所述第一层形成到达所述第一沟道的空腔的工序；和经由所述第二沟道除去所述牺牲层的工序。10.如权利要求9所述的mems传感器的制造方法，其特征在于：所述第一半导体材料为si，所述牺牲层为sio2。11.如权利要求9或10所述的mems传感器的制造方法，其特征在于：所述第二沟道的形成工序和所述第三沟道的形成工序通过相同蚀刻工序执行。

技术总结
本发明提供一种MEMS传感器，其包括：半导体芯片，其具有第一主面及其相反侧的第二主面，所述半导体芯片在内部形成有空腔；框架部，其形成在所述半导体芯片的所述第二主面侧，划分所述空腔的底部和侧部；和可动部，其形成在所述半导体芯片的所述第一主面侧，相对于所述空腔以悬浮状态被所述框架部支承，所述框架部具有形成在所述空腔的底部与所述第一主面之间的高度位置的台阶面，所述可动部包括：在作为所述半导体芯片的厚度方向的第一方向上与所述空腔相对的主体部；和在与所述第一方向正交的第二方向上从所述主体部延伸到所述台阶面的上方区域，且在所述第一方向上与所述台阶面相对的延伸部。面相对的延伸部。面相对的延伸部。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：罗姆股份有限公司
技术研发日：2022.01.27
技术公布日：2023/10/20