諧振式壓力傳感器及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種諧振式壓力傳感器，該諧振式壓力傳感器包括：第一基底，其包括隔膜和布置在該隔膜上的至少一個凸部；以及至少一個諧振器，其布置在所述第一基底中，在所述凸部中包括該諧振器的至少一部分，并且該諧振器布置在所述凸部的頂部與所述第一基底的中間層之間。
【專利說明】諧振式壓力傳感器及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種諧振式壓力傳感器及其制造方法。
[0002]本申請要求于2013年8月19日提交的日本專利申請N0.2013-169638的優(yōu)先權，其通過引用合并于此。
【背景技術】
[0003]在檢測微壓(micro-pressure)的壓力傳感器中，為了提高傳感器的靈敏度，該傳感器的隔膜(diaphragm)是薄的，以可容易地變形。日本未經審查的專利申請公開N0.2013-44675公開了通過拋光和蝕刻形成諧振式壓力傳感器的隔膜。通過該制造方法，隔膜變得更薄。
[0004]然而，如果隔膜通過拋光和蝕刻變得更薄，則難以將諧振器布置為與位于將隔膜分為兩個基本相等的厚度部分的二等分線上的中立面(中間層，intermediate level)分離。因此，難以高靈敏度地檢測隔膜的變形。
【發(fā)明內容】
[0005]一種諧振式壓力傳感器，可包括:第一基底，其包括隔膜和布置在該隔膜上的至少一個凸部；以及至少一個諧振器，其布置在所述第一基底中，在所述凸部中包括該諧振器的至少一部分，并且該諧振器被布置在所述凸部的頂部與所述第一基底的中間層之間。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]圖1A是示出第一實施例的諧振式壓力傳感器的平面圖；
[0007]圖1B是示出第一實施例的諧振式壓力傳感器的剖視圖；
[0008]圖2A、圖2B和圖2C是示出諧振器與隔膜的中立面(中間層)之間的關系的示圖；
[0009]圖3是諧振器周圍的放大的剖視圖；
[0010]圖4是示出應力集中至隔膜的示圖；
[0011]圖5A和圖5B是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0012]圖6A和圖6B是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0013]圖7A和圖7B是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0014]圖8A和圖SB是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0015]圖9A和圖9B是示出凸部的布置的其他示例的示圖；
[0016]圖10A、圖10B、圖10C、圖10D、圖10E、圖1OF和圖1OG是示出諧振式壓力傳感器的制造過程的示例的示圖；
[0017]圖1lA是示出在凹部中形成的空隙的示圖；
[0018]圖1lB是示出隔膜具有圓角的示圖；
[0019]圖12A是示出第二實施例的諧振式壓力傳感器的平面圖；
[0020]圖12B是示出第二實施例的諧振式壓力傳感器的剖視圖；
[0021]圖13A、圖13B和圖13C是示出諧振器與隔膜的中立面(中間層)之間的關系的示圖；
[0022]圖14是諧振器周圍的放大的剖視圖；
[0023]圖15是示出應力集中至隔膜的示圖；
[0024]圖16A和圖16B是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0025]圖17A和圖17B是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0026]圖18A和圖18B是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0027]圖19A和圖19B是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0028]圖20A和圖20B是示出凸部的布置的其他示例的示圖；
[0029]圖21A、圖21B、圖21C、圖21D、圖21E、圖21F和圖21G是示出諧振式壓力傳感器的制造過程的示例的示圖；
[0030]圖22A是示出在凹部中形成的空隙的示圖；
[0031]圖22B是示出隔膜具有圓角的示圖；
[0032]圖23A是示出第三實施例的諧振式壓力傳感器的平面圖；
[0033]圖23B是示出第三實施例的諧振式壓力傳感器的剖視圖；
[0034]圖24A、圖24B和圖24C是示出諧振器與隔膜的中立面(中間層)之間的關系的示圖；
[0035]圖25是諧振器周圍的放大的剖視圖；
[0036]圖26是示出應力集中至隔膜的示圖；
[0037]圖27A和圖27B是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0038]圖28A和圖28B是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0039]圖29A和圖29B是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0040]圖30A和圖30B是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0041]圖3IA和圖31B是示出凸部的布置的其他示例的示圖；
[0042]圖32A、圖32B、圖32C、圖32D、圖32E、圖32F、圖32G和圖32H是示出諧振式壓力傳感器的制造過程的示例的示圖；
[0043]圖33A是示出在凹部中形成的空隙的示圖；
[0044]圖33B是示出隔膜具有圓角的示圖；
[0045]圖34A是示出第四實施例的諧振式壓力傳感器的平面圖；
[0046]圖34B是示出第四實施例的諧振式壓力傳感器的剖視圖；
[0047]圖35A、圖35B和圖35C是示出諧振器與隔膜的中立面(中間層)之間的關系的示圖；
[0048]圖36是諧振器周圍的放大的剖視圖；
[0049]圖37是示出應力集中至隔膜的示圖；
[0050]圖38A和圖38B是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0051]圖39A和圖39B是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0052]圖40A和圖40B是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0053]圖41A和圖41B是示出凸部和凹部的形狀的其他示例的示圖；
[0054]圖42A和圖42B是示出凸部的布置的其他示例的示圖；
[0055]圖43A、圖43B、圖43C、圖43D、圖43E、圖43F、圖43G和圖43H是示出諧振式壓力傳感器的制造過程的示例的示圖；
[0056]圖44A是示出在凹部中形成的空隙的示圖；
[0057]圖44B是示出隔膜具有圓角的示圖；
[0058]圖45是示出在現(xiàn)有技術中的諧振式壓力傳感器的示例的剖視圖；
[0059]圖46是示出在現(xiàn)有技術中的壓阻式壓力傳感器的示例的剖視圖；
[0060]圖47是示出在現(xiàn)有技術中的仿真中使用的諧振式壓力傳感器模型的示圖；
[0061]圖48是示出在現(xiàn)有技術中的諧振式壓力傳感器的仿真結果的示圖；
[0062]圖49是示出在現(xiàn)有技術中的諧振器與隔膜的中立面(中間層)之間的關系的示圖；
[0063]圖50A是示出第五實施例的諧振式壓力傳感器的平面圖；
[0064]圖50B是示出第五實施例的諧振式壓力傳感器的剖視圖。
【具體實施方式】
[0065]在描述一些實施例之前，將參照一個或多個附圖解釋現(xiàn)有技術，以有助于理解實施例。
[0066]圖45是諧振式壓力傳感器的示例的示圖。諧振式壓力傳感器600包括硅層610、隔膜620、諧振器630、二氧化硅層640和真空腔650。圖46是壓阻式壓力傳感器的示例的示圖。所述壓阻式壓力傳感器700包括硅層710和壓電電阻720。
[0067]諧振式壓力傳感器600的靈敏度是壓阻式壓力傳感器700的靈敏度的四倍高。根據(jù)諸如溫度和靜壓力的干擾，諧振式壓力傳感器600的輸出信號的變化非常小。因此，諧振式壓力傳感器600具有優(yōu)異的可重復性和長期穩(wěn)定性。
[0068]圖47是在仿真中使用的諧振式壓力傳感器模型的示圖。該仿真是關于隔膜620的厚度與諧振器630的應變(strain)之間的關系。圖48是示出該仿真的結果的示圖。在圖48中，水平軸表明隔膜620的直徑D (定值)除以隔膜620的厚度T，垂直軸表明應變
[μ ε ]。
[0069]如圖48所示，在其中隔膜620的直徑D不變的情況下，在D/T為40至50的范圍內，隔膜620越薄，應變越大。在所述范圍內，隨著應變變大，靈敏度提高。然而，在D/T大于50的范圍內，隔膜620越薄，應變越小。在所述范圍內，隨著應變變小，靈敏度降低。如上所述，顯而易見的是，即使隔膜620變薄，也是在有限的范圍內提高靈敏度。
[0070]圖49是示出在諧振式壓力傳感器600中，諧振器630與隔膜620的中立面625之間的關系的示圖。中立面625是位于將隔膜620劃分為兩個基本相等的厚度部分的二等分線上的中間層。如圖49所示，如果隔膜620變薄，則諧振器630與中立面625 (彎曲應力為O的邊界面)交迭。結果，諧振式壓力傳感器600的靈敏度降低。
[0071]如圖46所示，在壓阻式壓力傳感器700中，通過注入雜質離子將壓電電阻720形成在娃層710的表面層(superficial layer)上。壓電電阻720布置在距離該表面層約0.2微米以內的位置。因此，即使隔膜以幾十微米的量級變薄，由于中立面距離壓電電阻720足夠遠，所以不存在壓電電阻720與中立面交迭和壓阻式壓力傳感器700的靈敏度被降低的可能性。
[0072]相反，如圖45所示，在諧振式壓力傳感器600中，諧振器630布置在高度抽真空的真空腔650中，并且位于距離硅層610的表面層較深的位置。諧振器630具有其沿著隔膜620的厚度方向上的深度為約20微米的結構。因此，如果隔膜620變薄，則中立面625與諧振器630之間的距離更小，諧振器630最終與中立面625交迭。結果，諧振器630無法避免中立面625的影響。
[0073]如上所述，與壓阻式壓力傳感器700相比，僅通過將隔膜620制得更薄難以提高諧振式壓力傳感器600的靈敏度。
[0074]本文中，現(xiàn)在將參照說明性優(yōu)選實施例描述本發(fā)明的一些實施例。本領域技術人員應該認識到，可利用本發(fā)明的教導實現(xiàn)許多替代性優(yōu)選實施例，本發(fā)明不限于用于說明目的的本文示出的優(yōu)選實施例。
[0075](第一實施例)
[0076]圖1A是第一實施例中的諧振式壓力傳感器100的平面圖。圖1B是在第一實施例中，諧振式壓力傳感器100的沿著線Xl-Xl的剖視圖。圖2A、圖2B、圖2C和圖3是諧振式壓力傳感器100的主要部分的放大的剖視圖。圖2A、圖2B、圖2C示出了諧振器與隔膜的中立面的關系。圖3示出了諧振器。本實施例的諧振式壓力傳感器100包括布置在傳感器基底110中的至少一個諧振器111。傳感器基底110包括隔膜112。
[0077]在圖1A和圖1B中，傳感器基底110由硅制成。諧振器111在傳感器基底110的第一表面(上表面)113處布置在傳感器基底110中。將第二表面(下表面)114打磨和拋光以將傳感器基底110的厚度減小至隔膜112的預定厚度，通過蝕刻在傳感器基底110的第二表面(下表面)114上形成凹部115。
[0078]通過將傳感器基底110的厚度減去傳感器基底110的上側上的凹部121的蝕刻量和傳感器基底110的下側上的凹部115的蝕刻量來確定隔膜112的厚度。因此，隔膜112的厚度的精度對應于幾微米的磨削和拋光精度和亞微米的蝕刻精度之和。因此，隔膜112的厚度的精度為幾微米精度。
[0079]通過各向同性蝕刻在傳感器基底110的凹部115上形成圓角部分650。通過圓角部分650可分散隔膜112的應力。因此，提高了隔膜112的承壓能力。通過等離子體蝕刻、濕蝕刻等形成凹部115。
[0080]因為不需要用堿性溶液(諸如Κ0Η、ΤΜΑΗ等)將凹部115蝕刻得較深，所以可精確地和容易地形成亞微米至幾十微米的隔膜間隙。因此，考慮到外來雜質混合，可靈活地設計隔膜間隙。另外，考慮到隔膜112的活動范圍，可靈活地設計諧振式壓力傳感器100。
[0081]根據(jù)傳感器基底110的凹部115的尺寸確定隔膜112的尺寸。例如，隔膜112的形狀為四邊形、圓形、多邊形等。因為傳感器基底110的凹部115是深度為亞微米至幾十微米的窄間隙，所以與通過用堿性溶液(諸如Κ0Η、ΤΜΑΗ等)進行較深的蝕刻來形成隔膜112不同，凹部115沿著基底面方向上的尺寸不受蝕刻面限制。因此，所述形狀不受隔膜112的晶體取向限制，可靈活地設計所述形狀。
[0082]諧振器111布置在隔膜112的第一表面(上表面)113側上。具體地，在本實施例的諧振式壓力傳感器100中，隔膜112包括布置在上表面113上的凸部120。至少部分的諧振器111包括在凸部120中，諧振器111布置為與傳感器基底110的中立面118分離。中立面118是位于將傳感器基底110劃分為兩個基本相等的厚度部分的二等分線上的中間層。本文所用的術語“基本”意指使得最終結果未顯著變化的改進項的合理偏離量。例如，所述術語可解釋為包括改進項的至少±5%的偏離，只要該偏離不使得其修改的詞的含義無效即可。例如，凸部120的頂部與中立面118之間的距離可加長5%。
[0083]如圖2A所示，凸部120布置在隔膜112的上表面113上。換句話說，凸部120布置在隔膜112的第二表面(下表面)114的相對側上。凹部115布置在下表面114上。當向上對隔膜112施加壓力P時，隔膜112變?yōu)橄蛏贤?。在圖2A中，凹部121布置在凸部120的周圍。由交替的長短虛線示出位于將傳感器基底110劃分為兩個基本相等的厚度部分的二等分線上的中立面118。雖然將壓力P向上施加至隔膜112，但是可將壓力P向下施加至隔膜112。
[0084]圖2B是示出隔膜112的中立面與內應力之間的關系的示圖。另外，圖2B是圖2A所示的凸部120周圍的放大的示圖。在圖2B中，由交替的長短虛線示出沿著隔膜112的厚度方向上居中布置的中立面118。
[0085]當將壓力P向上施加至隔膜112時，拉伸應力被施加至隔膜112的上表面113偵U。所述上表面113側是隔膜112的中立面118(彎曲應力為O的邊界面)以上的部分。另一方面，壓縮應力被施加至隔膜112的下表面114側。所述下表面114側是隔膜112的中立面以下的部分。
[0086]在其中諧振器111在上表面113側布置在隔膜112中的情況下，諧振器111檢測拉伸應力。相反，在其中諧振器111在下表面114側布置在隔膜112中的情況下，諧振器111檢測壓縮應力。
[0087]雖然諧振式壓力傳感器100可應用于前一種構造和后一種構造，但是下面主要描述前一種構造(諧振器111在上表面113側布置在隔膜112中)。
[0088]如圖2B所示，在本實施例的諧振式壓力傳感器100中，在不存在凸部120的區(qū)域中，中立面118位于隔膜112的厚度A的一半的深度處。另一方面，在存在凸部120的區(qū)域中，中立面118朝著凸部120向上彎曲。正如傳統(tǒng)隔膜那樣，拉伸應力被施加至隔膜112的中立面以上的部分，而壓縮應力被施加至隔膜112的中立面以下的部分。然而，在本實施例中，即使中立面118朝著凸部120向上彎曲，諧振器111也可布置在與中立面118分離的位置。
[0089]圖2C是示出隔膜112的中立面118與諧振器111之間的關系的示圖。Ta、Tb和Tc (Ta>Tb>Tc)表明隔膜112的厚度。中立面118a、118b和118c分別對應于厚度Ta、Tb和Tc。
[0090]如圖2C所示，如果隔膜112足夠厚(Ta對應于傳統(tǒng)隔膜的厚度)，則可將諧振器Illa布置為與中立面118分離，而不用形成凸部120。相反，如果隔膜112薄(Tb)，則因為諧振器Illa布置在中立面118b上而導致諧振器Illa的靈敏度降低。
[0091]在本實施例中，凸部120布置在隔膜112上，諧振器Illb布置在與中立面118b分離的區(qū)域中，并且凸部120包括其中布置了諧振器Illb的區(qū)域的至少一部分。因此，可將諧振器Illb布置為與中立面118b分離。通過這種構造，隔膜112可更薄，可提高諧振器Illb的靈敏度。就厚度Tb而言，將凸部120的尺寸(高度)確定為使得凸部120包括諧振器Illb的至少一部分。
[0092]然而，如果隔膜112更薄(Tc)，則難以將諧振器Illb布置為與中立面118c分離。在這種情況下，將諧振器Illc布置為與中立面118c分離，并且凸部120完全包圍諧振器Illc0通過這種構造，可將諧振器Illc布置為與中立面118c分離并且將其布置在凸部120中。因此，隔膜112可更薄，可更多地提高諧振器Illb的靈敏度。就厚度Tc而言，將凸部120的尺寸(高度)確定為使得凸部120完全包圍諧振器111c。
[0093]如圖1A和圖1B所示，在諧振式壓力傳感器100中，不同厚度的區(qū)域(凸部120和凹部121)形成在傳感器基底110的隔膜112中。在隔膜112的厚部分(凸部120)中包括諧振器111的至少一部分或者整個諧振器111。兩個諧振器111以線對齊方式布置在隔膜112的凸部120中。布線(圖1A中未示出)與諧振器111布置在相同層中。諧振器111的數(shù)量不限于兩個。
[0094]圖3是圖1B所示的諧振式壓力傳感器100的諧振器111周圍的放大的示圖。如圖3所示，諧振器111布置在真空腔130中。拉伸應力被施加至諧振器111。
[0095]如圖2B所示，諧振器111布置在隔膜112的凸部120中，以可與隔膜112的厚度無關地將諧振器111布置為與隔膜112的中立面118分離。當設計隔膜112以提高諧振器111的靈敏度時，不需要考慮由隔膜112的中立面118引起的靈敏度的降低。因此，可利用隔膜112的厚度和隔膜112的直徑這兩個參數(shù)來設計隔膜112。如上所述，可通過將隔膜112制得較薄來提高諧振器111的靈敏度，諧振式壓力傳感器100可檢測微壓力。
[0096]另外，本實施例的構造可⑴提高隔膜112的承壓能力，以及(2)將芯片尺寸制得較小。這些是將隔膜112制得較薄導致的問題。
[0097]關于⑴提高隔膜112的承壓能力，如果將隔膜112制得較薄，如圖4所示，則應力集中在殼體的α部分和隔膜112的拐角β上。隔膜112的破裂將從位置α和β開始。為了防止該問題，將殼體制得較厚，或者在隔膜112的拐角β上形成彎曲部分。通過這種構造，可抑制施加至隔膜112的應力集中，可增大隔膜112的承壓能力。在圖2Α、圖2Β和圖2C所示的構造中，即使殼體制得較厚，諧振器111與隔膜112的中立面118之間的距離也不改變。因此，可抑制諧振器111的靈敏度降低。
[0098]關于(2)將芯片尺寸制得較小，一般來說，由于通過利用堿性溶液進行較深的蝕刻來形成隔膜112，因此不能形成垂直形狀，而是形成傾斜形狀。因此，隔膜112的尺寸從其開口開始不同。具體地，如果隔膜112較薄，則芯片尺寸較大。然而，根據(jù)本實施例，如果通過打磨、拋光和蝕刻來形成隔膜112，則隔膜112的尺寸從其開口并沒有不同。因此，芯片尺寸可更小。
[0099]如上所述，通過本實施例的構造，可穩(wěn)定和可重復地將隔膜112形成得薄、小、具有高精度和高承壓能力。因此，本實施例具有成本優(yōu)勢。
[0100]圖5Α、圖5Β、圖6Α、圖6Β、圖7Α、圖7Β、圖8Α和圖8Β是示出凸部120和凹部121的形狀的其他實施例的示圖。圖5Α、圖6Α、圖7Α和圖8Α是諧振式壓力傳感器100的平面圖。圖5Β、圖6Β、圖7Β和圖8Β是諧振式壓力傳感器100的剖視圖。凸部120和凹部121的形狀不限于圖1所示的形狀。例如，可通過圖5Α、圖5Β、圖6Α、圖6Β、圖7Α、圖7Β、圖8Α和圖SB所示的形狀實現(xiàn)所述形狀。
[0101]圖5Α是諧振式壓力傳感器100的平面圖。圖5Β是沿著圖5Α中的線Χ5-Χ5的剖視圖。在圖5Α和圖5Β中，凹部121是四邊形，隔膜112的厚部分(凸部120)為I線形狀。另外，凹部121布置在凸部120的兩側。凸部120包括布置在隔膜112的中央的諧振器111和布置在隔膜112的外周的諧振器111。
[0102]圖6A是諧振式壓力傳感器100的平面圖。圖6B是沿著圖6A中的線X6-X6的剖視圖。在圖6A和圖6B中，僅I線形狀的厚部分(凸部120)布置在傳感器基底110的上表面上。其他構造與圖5A和圖5B的相同。I線形狀的凸部120包括布置在隔膜112的中央的諧振器111和布置在隔膜112的外周的諧振器111。
[0103]圖7A是諧振式壓力傳感器100的平面圖。圖7B是沿著圖7A中的線X7-X7的剖視圖。在圖7A和圖7B中，I線形狀的厚部分(凸部120)被劃分為兩個部分120a(第一凸部)和120b (第二凸部)。所述兩個部分120a和120b彼此分離并布置在傳感器基底110的上表面上。其他構造與圖6A和圖6B的相同。部分120a包括布置在隔膜112的中央的諧振器111。部分120b包括布置在隔膜112的外周的諧振器111。在圖7A和圖7B中，將凸部120局部成形為僅包括其中布置了諧振器111的區(qū)域。
[0104]在圖5A、圖5B、圖6A、圖6B、圖7A和圖7B所示的示例中，隔膜112的形狀為四邊形，但所述形狀不限于此。例如，隔膜112的形狀可為如圖1所示的圓形。
[0105]圖8A是諧振式壓力傳感器100的平面圖。圖8B是沿著圖8A中的線X8-X8的剖視圖。在圖8A和圖8B中，凸部120被劃分為兩個部分120a (第一凸部)和120b (第二凸部)。部分120a和120b彼此同心。部分120a包括布置在隔膜112的中央的諧振器111。部分120b包括布置在隔膜112的外周的諧振器111。通過圖8A和圖8B所示的構造，可將圓形隔膜112中的應力分布均勻化。兩個部分120a和120b的形狀是同心圓，但所述形狀不限于此。例如，兩個部分120a和120b的形狀可為四邊形或多邊形。
[0106]在上述實施例中，凸部120布置在傳感器基底110的上表面113上。上表面113是當將壓力P向上施加至隔膜112時變?yōu)橄蛏贤沟谋砻妗Q句話說，凸部120布置在凹部115的相對側上。但是，凸部120的位置不限于此。例如，如圖9A和圖9B所示，凸部120可布置在傳感器基底110的下表面114上。下表面114是當將壓力P向上施加至隔膜112時變凹的表面。換句話說，凸部120可布置在凹部115的相同側上。
[0107]圖10A、圖10B、圖10C、圖10D、圖10E、圖1OF和圖1OG是用于描述諧振式壓力傳感器100的制造方法的圖。諧振式壓力傳感器100的制造方法包括形成諧振器111的處理和在傳感器基底110的第一表面(上表面)113上形成凸部120的處理，使得凸部120包括諧振器111的至少一部分。
[0108]圖1OA是用于描述制造諧振式壓力傳感器100的處理的示圖。首先，如圖1OA所示，制備將變?yōu)閭鞲衅骰?10的硅基底101。接著，如圖1OB所示，諧振器111在上表面113側形成在傳感器基底110中。此時，諧振器111形成為使得在后處理中形成的凸部120包括諧振器111的至少一部分。
[0109]例如，在日本經審查的專利申請公開N0.7-104217和日本未經審查的專利申請公開N0.2013-246083中描述了諧振器111的制造過程。如果可測量隔膜112的變形，則諧振器111的形狀不限于此。
[0110]圖1OC是用于描述形成傳感器基底110的凸部120的處理的示圖。通過在傳感器基底110的第一表面(上表面)上的蝕刻處理形成凹部121以形成隔膜112。通過該處理，在傳感器基底110的第一表面(上表面)上形成凸部120。通過光刻法利用抗蝕劑材料在傳感器表面上形成孔。通過諸如干蝕刻的方法蝕刻孔。在蝕刻之后，去除抗蝕劑材料，在傳感器基底110上形成凹部121。通過該處理，在未被蝕刻的區(qū)域中形成凸部120。如上所述，在傳感器基底110中在第一表面(上表面)113側形成諧振器111。另外，在凸部120中包括諧振器111的至少一部分。
[0111]圖1OD是用于描述傳感器基底110的粘合處理的示圖。用粘合材料151將傳感器基底110的第一表面(上表面)粘合至支承基底150。例如，粘合材料151是熱塑性粘合齊?、溶解溶液式粘合劑、UV粘合劑、雙面膠帶、WAX等。
[0112]因為粘合處理中的厚度變化影響隨后的打磨和拋光處理的精度，所以需要控制ττν(總厚度變化；晶圓的最小厚度與晶圓的最大厚度之間的差)和翹曲。作為支承基底150，使用藍寶石、玻璃、硅等。支承基底150的形狀不限于此。
[0113]圖1OE是用于描述在傳感器基底110的下表面114上的打磨和拋光處理的不圖。在第二表面(下表面)114上將粘合至支承基底150的傳感器基底110打磨和拋光，以實現(xiàn)預定厚度。此時，需要將下表面114拋光，直至去除碎裂層和打磨標記為止?？赏ㄟ^堿性蝕刻形成隔膜112，直至隔膜112的厚度變?yōu)轭A定厚度為止。另外，如圖1A和圖1B所示，通過將傳感器基底110的下表面114進行拋光以達到隔膜112的一定程度的厚度，可形成高精度的隔膜112。在打磨和拋光處理中，在其中用粘合材料151將傳感器基底110粘合至支承基底150的狀態(tài)下將傳感器基底110打磨和拋光。因此，即使傳感器基底110變得較薄，傳感器基底也不破裂。
[0114]如圖1lA所示,存在在高臺階(high step)結構中形成空隙160的可能性。另外，如圖1OE所示，存在在傳感器基底110的下表面114上形成表面陷坑170的可能性。因此，如圖1lB所示，重要的是，隔膜112具有圓角。例如，在凹部121的圖案以及凹部121的底表面的拐角和邊緣上形成彎曲部分180，凹部115形成為大于凹部121。
[0115]圖1OF是用于描述在傳感器基底110的下表面114上形成圖案的處理的示圖。通過光刻法利用抗蝕劑材料在傳感器表面上形成孔。通過諸如干蝕刻的方法蝕刻孔。在蝕刻之后，去除抗蝕劑材料，在傳感器基底I1的下表面114上形成凹部115。通過該處理，形成隔膜112。
[0116]通過這些處理，可與晶體取向無關地形成隔膜112的形狀(例如，隔膜112是圓形的且在隔膜112的邊緣上形成彎曲部分)。因此，即使隔膜112形成得較薄，隔膜112的承壓能力也可增大。
[0117]第一表面上的凸形圖案隨薄的拋光的傳感器基底110的第二表面(下表面)上的凹凸形圖案轉移。通過拋光的表面上的凹凸形圖案，在粘合表面上形成間隙，產生粘合變形。因此，傳感器基底110的傳感器表面(上表面)應該是平坦的。
[0118]當將傳感器基底110打磨和拋光至小于200微米厚時，晶圓容易破損。然而，在傳感器基底110粘合至支承基底150的情況下，可將傳感器基底110打磨和拋光至小于幾十微米厚而不產生破損。
[0119]在打磨和拋光之后，應該執(zhí)行清洗處理(圖中未示出)以清潔拋光后的表面。清洗處理是諸如物理清洗(CO2清洗或雙流體清洗)或酸堿清洗。需要在低于粘合材料熱分解的溫度的溫度下執(zhí)行清洗處理。另外，粘合材料需要耐受制造過程中所用的溶液。
[0120]圖1OG是用于描述去除支承基底150的處理的示圖。在將傳感器基底110打磨和拋光為薄的之后，將支承基底150從傳感器基底110去除。去除支承基底150的處理根據(jù)粘合材料的類型而有所不同。例如，就熱塑性粘合劑而言，通過將粘合劑的溫度升高并且滑動支承基底150來去除支承基底150。
[0121]就熱燒蝕式雙面膠帶而言，僅通過升高溫度就可容易地去除支承基底150。在去除之后，應該通過旋轉清洗、溶液浸潰等來清洗傳感器表面，以去除粘合材料殘留物。通過這些處理，完成諧振式壓力傳感器100。
[0122]在諧振式壓力傳感器100中，凸部120布置在隔膜112上，諧振器111布置在與位于將傳感器基底110劃分為兩個基本相等的厚度部分的二等分線上的中立面118分離的區(qū)域中，凸部120包括其中布置了諧振器111的區(qū)域的至少一部分。通過這種構造，可與隔膜112的多種厚度無關地將諧振器111布置為與隔膜112的中立面118分離。因此，隔膜112可更薄，諧振器Illb的靈敏度可提高。
[0123](第二實施例)
[0124]圖12A是第二實施例中的諧振式壓力傳感器200的平面圖。圖12B是在第二實施例中，諧振式壓力傳感器200的沿著線X12-X12的剖視圖。圖13A、圖13B、圖13C和圖14是諧振式壓力傳感器200的主要部分的放大的剖視圖。圖13A、圖13B和圖13C示出了諧振器與隔膜的中立面的關系。圖14示出了諧振器。本實施例的諧振式壓力傳感器200包括布置在傳感器基底210中的至少一個諧振器211。傳感器基底210包括隔膜212。
[0125]在諧振式壓力傳感器200中，傳感器基底210是SOI基底。在SOI基底中，將二氧化硅層(S12) 209布置在硅(Si)基底與表面硅(Si)層之間。通過利用SOI基底作為傳感器基底210，至少一個諧振器211布置在至少一個凸部220中，諧振器211通過二氧化硅層209與中立面218隔離。影響諧振器211的靈敏度的凸部220的厚度是二氧化硅層209的上表面與凸部220的上表面之間的恒定距離。與其中無二氧化硅層的情況相比，可控制厚度使其均勻。因此，可進一步抑制諧振器211的靈敏度的變化。
[0126]在圖12A和圖12B中，諧振器211在傳感器基底210的第一表面(上表面)213布置在傳感器基底210中。將第二表面(下表面)214打磨和拋光以將傳感器基底210的厚度減小至隔膜212的預定厚度，在傳感器基底110的第二表面(下表面)214上形成凹部215。
[0127]通過將傳感器基底210的厚度減去傳感器基底210的上表面213上的凹部221的蝕刻量和傳感器基底210的下表面214上的凹部215的蝕刻量來確定隔膜212的厚度。因此，隔膜212的厚度的精度對應于幾微米的打磨和拋光精度和亞微米的蝕刻精度之和。因此，隔膜212的厚度的精度是幾微米精度。
[0128]傳感器基底210是其中二氧化硅層(S12)布置在硅(Si)基底與表面硅(Si)層之間的SOI基底。
[0129]通過等離子體蝕刻、濕蝕刻等形成凹部215。因為不需要用堿性溶液(諸如Κ0Η、TMAH等)將凹部215蝕刻得較深，所以可精確地和容易地形成亞微米至幾十微米的隔膜間隙。因此，考慮到外來雜質混合，可靈活地設計隔膜間隙。另外，考慮到隔膜212的活動范圍，可靈活地設計諧振式壓力傳感器200。
[0130]根據(jù)傳感器基底210的凹部215的尺寸確定隔膜212的尺寸。例如，隔膜212的形狀為四邊形、圓形、多邊形等。因為傳感器基底210的凹部215是其深度為亞微米至幾十微米的窄間隙，所以與通過用堿性溶液(諸如Κ0Η、ΤΜΑΗ等)進行較深的蝕刻來形成隔膜212不同，凹部215沿著基底面方向上的尺寸不受蝕刻面限制。因此，所述形狀不受隔膜212的晶體取向限制，可靈活地設計所述形狀。
[0131]諧振器211布置在隔膜212的第一表面(上表面)213側上。具體地，在本實施例的諧振式壓力傳感器200中，隔膜212包括布置在上表面213上的凸部220。在凸部220中包括諧振器211的至少一部分，諧振器211布置為與傳感器基底210的中立面218分離。中立面218是位于將傳感器基底210劃分為兩個基本相等的厚度部分的二等分線上的中間層。本文所用的術語“基本”意指使得最終結果未顯著變化的改進項的合理偏離量。例如，所述術語可解釋為包括改進項的至少±5%的偏離，只要該偏離不使得其修改的詞的含義無效即可。例如，凸部220的頂部與中立面218之間的距離可加長5%。
[0132]如圖13A所示，凸部220布置在隔膜212的上表面213上。換句話說，凸部220布置在隔膜212的第二表面(下表面)214相對側上。凹部215布置在下表面214上。當向上對隔膜212施加壓力P時，隔膜212變?yōu)橄蛏贤?。在圖13A中，凹部221布置在凸部220的周圍。由交替的長短虛線示出沿著隔膜212的厚度方向上居中布置的中立面218。雖然將壓力P向上施加至隔膜212，但是可將壓力P向下施加至隔膜212。
[0133]圖13B是示出隔膜212的中立面與內應力之間的關系的示圖。另外，圖13B是圖13A所示的凸部220周圍的放大的示圖。在圖13B中，由交替的長短虛線示出沿著隔膜212的厚度方向上居中布置的中立面218。
[0134]當將壓力P向上施加至隔膜212時，拉伸應力被施加至隔膜212的上表面213偵U。所述上表面213側是隔膜212的中立面218 (彎曲應力為O的邊界面)以上的部分。另一方面，壓縮應力被施加至隔膜212的下表面214側。所述下表面214側是隔膜212的中立面218以下的部分。
[0135]在其中諧振器211在上表面213側布置在隔膜212中的情況下，諧振器211檢測拉伸應力。相反，在其中諧振器211在下表面214側布置在隔膜212中的情況下，諧振器211檢測壓縮應力。
[0136]雖然諧振式壓力傳感器200可應用于前一種構造和后一種構造，但是下面主要描述前一種構造(諧振器211在上表面213側布置在隔膜212中)。
[0137]如圖13B所示，在本實施例的諧振式壓力傳感器200中，在不存在凸部220的區(qū)域中，中立面218位于隔膜212的厚度A的一半的深度處。另一方面，在存在凸部220的區(qū)域中，中立面218朝著凸部220向上彎曲。正如傳統(tǒng)隔膜那樣，拉伸應力被施加至隔膜212的中立面以上的部分，而壓縮應力被施加至隔膜212的中立面以下的部分。然而，在本實施例中，即使中立面218朝著凸部220向上彎曲，諧振器211也可布置在與中立面218分離的位置。
[0138]圖13C是示出隔膜212的中立面218與諧振器211之間的關系的示圖。Ta、Tb和Tc (Ta>Tb>Tc)表明隔膜212的厚度。中立面218a、218b和218c分別對應于厚度Ta,Tb和Tc。
[0139]如圖13C所示，如果隔膜212足夠厚(Ta對應于傳統(tǒng)隔膜的厚度)，則可將諧振器211a布置為與中立面218分離,而不用形成凸部220。相反,如果隔膜212薄(Tb),則因為諧振器211a布置在中立面218b上而導致諧振器211a的靈敏度降低。
[0140]在本實施例中，凸部220布置在隔膜212上，諧振器211b布置為與中立面218b分離，凸部220包括諧振器211b的至少一部分。因此，可將諧振器211b布置為與中立面218b分離。通過這種構造，隔膜212可更薄，可提高諧振器211b的靈敏度。就厚度Tb而言，將凸部220的尺寸(高度)確定為使得凸部220包括諧振器211b的至少一部分。
[0141]然而，如果隔膜212更薄(Tc)，則難以將諧振器211b布置為與中立面218c分離。在這種情況下，將諧振器211c布置為與中立面218c分離，凸部220完全包圍諧振器211c。通過這種構造，可將諧振器211c布置為與中立面218c分離并且將其布置在凸部220中。因此，隔膜212可更薄，可更多地提高諧振器211b的靈敏度。就厚度Tc而言，將凸部220的尺寸(高度)確定為使得凸部220完全包圍諧振器211c。
[0142]如圖12A和圖12B所示，在諧振式壓力傳感器200中，不同厚度的區(qū)域(凸部220和凹部221)形成在傳感器基底210的隔膜212中。在隔膜212的厚部分(凸部220)中包括諧振器211的至少一部分或者整個諧振器211。中立面(中間層)218位于硅基底中。諧振器211布置在表面硅層中包括的凸部220中。兩個諧振器211以線對齊方式布置在隔膜212的凸部220中。布線(圖12A中未示出)與諧振器211布置在相同層中。諧振器211的數(shù)量不限于兩個。
[0143]圖14是圖12B所示的諧振式壓力傳感器200的諧振器211周圍的放大的示圖。如圖14所示，諧振器211布置在真空腔230中。拉伸應力被施加至諧振器211。
[0144]如圖13B所示，諧振器211布置在隔膜212的凸部220中，以可與隔膜212的厚度無關地將諧振器211布置為與隔膜212的中立面218分離。當設計隔膜212以提高諧振器211的靈敏度時，不需要考慮由隔膜212的中立面218引起的靈敏度的降低。因此，可利用隔膜212的厚度和隔膜212的直徑這兩個參數(shù)來設計隔膜212。如上所述，可通過將隔膜212制得較薄來提高諧振器211的靈敏度，諧振式壓力傳感器200可檢測微壓力。
[0145]另外，本實施例的構造可(I)提高隔膜212的承壓能力、(2)將芯片尺寸制得較小以及(3)抑制隔膜212的厚度變化。這些是將隔膜212制得較薄導致的問題。
[0146]關于⑴提高隔膜212的承壓能力，如果將隔膜212制得較薄，如圖15所示，則應力集中在殼體的α部分和隔膜212的拐角β上。隔膜212的破裂將從位置α和β開始。為了防止該問題，將殼體制得較厚，或者在隔膜212的拐角β上形成彎曲部分。通過這種構造，可抑制施加至隔膜212的應力集中，可增大隔膜212的承壓能力。在圖13Α、圖13Β和圖13C所示的構造中，即使殼體制得較厚，諧振器211與隔膜212的中立面218之間的距離也不改變。因此，可抑制諧振器211的靈敏度降低。
[0147]關于(2)將芯片尺寸制得較小，一般來說，由于通過利用堿性溶液進行較深的蝕刻來形成隔膜212，因此不能形成垂直形狀，而是形成傾斜形狀。因此，隔膜212的尺寸從其開口開始不同。具體地，如果隔膜212較薄，則芯片尺寸較大。然而，根據(jù)本實施例，如果通過打磨、拋光和蝕刻形成隔膜212，則隔膜212的尺寸從其開口并沒有不同。因此，芯片尺寸可更小。
[0148]關于(3)抑制隔膜212的厚度變化，當形成不同厚度區(qū)域(凸部220和凹部221)時，SOI基底的二氧化硅層作為蝕刻停止層使蝕刻停止，將傳感器基底210的下表面214打磨以實現(xiàn)與隔膜212的厚度相對應的預定厚度。通過這種構造，可將隔膜212的厚度變化抑制為約I微米，可形成高精度的隔膜212。
[0149]如上所述，通過本實施例的構造，可以穩(wěn)定和可重復地將隔膜212形成得薄、小、具有高精度和高承壓能力。因此，本實施例具有成本優(yōu)勢。
[0150]圖16A、圖16B、圖17A、圖17B、圖18A、圖18B、圖19A和圖19B是示出凸部220和凹部221的形狀的其他實施例的示圖。圖16A、圖17A、圖18A和圖19A是諧振式壓力傳感器200的平面圖。圖16B、圖17B、圖18B和圖19B是諧振式壓力傳感器200的剖視圖。凸部220和凹部221的形狀不限于圖12所示的形狀。例如，可通過圖16A、圖16B、圖17A、圖17B、圖18A、圖18B、圖19A和圖19B所示的形狀實現(xiàn)所述形狀。
[0151]圖16A是諧振式壓力傳感器200的平面圖。圖16B是沿著圖16A中的線X16-X16的剖視圖。在圖16A和圖16B中，凹部221是四邊形，隔膜212的厚部分(凸部220)為I線形狀。另外，凹部221布置在凸部220的兩側。凸部220包括布置在隔膜212的中央的諧振器211和布置在隔膜212的外周的諧振器211。
[0152]圖17A是諧振式壓力傳感器200的平面圖。圖17B是沿著圖17A中的線X17-X17的剖視圖。在圖17A和圖17B中，僅I線形狀的厚部分(凸部220)布置在傳感器基底210的上表面上。其他構造與圖16A和圖16B的相同。I線形狀的凸部220包括布置在隔膜212的中央的諧振器211和布置在隔膜212的外周的諧振器211。
[0153]圖18A是諧振式壓力傳感器200的平面圖。圖18B是沿著圖18A中的線X18-X18的剖視圖。在圖18A和圖18B中，I線形狀厚部分(凸部220)被劃分為兩個部分220a(第一凸部)和220b (第二凸部)。所述兩個部分220a和220b彼此分離并布置在傳感器基底210的上表面上。其他構造與圖17A和圖17B的相同。部分220a包括布置在隔膜212的中央的諧振器211。部分220b包括布置在隔膜212的外周的諧振器211。在圖18A和圖18B中，將凸部220局部成形為僅包括其中布置了諧振器211的區(qū)域。
[0154]在圖16A、圖16B、圖17A、圖17B、圖18A和圖18B所示的示例中，隔膜212的形狀為四邊形，但所述形狀不限于此。例如，隔膜212的形狀可為如圖12所示的圓形。
[0155]圖19A是諧振式壓力傳感器200的平面圖。圖19B是沿著圖19A中的線X19-X19的剖視圖。在圖19A和圖19B中，凸部220被劃分為兩個部分220a(第一凸部)和220b (第二凸部)。部分220a和220b彼此同心。部分220a包括布置在隔膜212的中央的諧振器
211。部分220b包括布置在隔膜212的外周的諧振器211。通過圖19A和圖19B所示的構造，可將圓形隔膜212中的應力分布均勻化。兩個部分220a和220b的形狀是同心圓，但所述形狀不限于此。例如，兩個部分220a和220b的形狀可為四邊形或多邊形。
[0156]在上述實施例中，凸部220布置在傳感器基底210的上表面213上。上表面213是當將壓力P向上施加至隔膜212時變?yōu)橄蛏贤沟谋砻?。換句話說，凸部220布置在凹部215的相對側上。但是，凸部220的位置不限于此。例如，如圖20A和圖20B所示，凸部220可布置在傳感器基底210的下表面214上。下表面214是當將壓力P向上施加至隔膜212時變凹的表面。換句話說，凸部220可布置在凹部215的相同側上。
[0157]圖21A、圖21B、圖21C、圖21D、圖21E、圖21F和圖21G是用于描述諧振式壓力傳感器200的制造方法的圖。諧振式壓力傳感器200的制造方法包括形成諧振器211的處理和在傳感器基底210的第一表面(上表面)213上形成凸部220的處理，使得凸部220包括諧振器211的至少一部分。
[0158]圖21A是用于描述制造諧振式壓力傳感器200的處理的示圖。首先，如圖21A所示，制備將變?yōu)閭鞲衅骰?10的SOI基底201。接著，如圖21B所示，諧振器211在上表面213側形成在傳感器基底210中。此時，諧振器211形成為使得在后處理中形成的凸部220包括諧振器211的至少一部分。
[0159]例如，在日本未經審查的專利申請公開N0.2012-58127中描述了諧振器211的制造過程。如果可測量隔膜212的變形，則諧振器211的形狀不限于此。
[0160]圖21C是用于描述形成傳感器基底210的凸部220的處理的示圖。通過在傳感器基底210的第一表面(上表面)上的蝕刻處理形成凹部221以形成隔膜212。通過該處理，在傳感器基底210的第一表面(上表面)上形成凸部220。
[0161]通過光刻法利用抗蝕劑材料在傳感器表面上形成孔。通過諸如干蝕刻的方法蝕刻孔。在圖21C中，當利用SOI基底201形成不同厚度的區(qū)域(凸部220和凹部221)時，二氧化硅層(S12) 209用作蝕刻停止層。通過該處理，可形成具有均勻深度的凹部221。兩個諧振器211以線對齊方式布置在隔膜212的凸部220中。布線(圖中未示出)與諧振器211布置在相同層中。
[0162]可去除凹部221的二氧化硅層(S12) 209。在其中凹部221的孔寬的情況下，硅的蝕刻殘留物容易積累。然而，通過蝕刻二氧化硅層209可剝除蝕刻殘留物，可從蝕刻后的面上去除蝕刻殘留物。在蝕刻之后,去除抗蝕劑材料,在傳感器基底210上形成凹部221。通過該處理，在未被蝕刻的區(qū)域中形成凸部220。如上所述，在傳感器基底210中在第一表面(上表面)213側形成諧振器211。另外，在凸部220中包括諧振器211的至少一部分。
[0163]圖21D是用于描述傳感器基底210的粘合處理的不圖。用粘合材料251將傳感器基底210的第一表面(上表面)粘合至支承基底250。例如，粘合材料251是熱塑性粘合齊U、溶解溶液式粘合劑、UV粘合劑、雙面膠帶、WAX等。
[0164]因為粘合處理中的厚度變化影響隨后的打磨和拋光處理的精度，所以需要控制ττν(總厚度變化；晶圓的最小厚度與晶圓的最大厚度之間的差)和翹曲。作為支承基底250，使用藍寶石、玻璃、硅等。支承基底250的形狀不限于此。
[0165]圖21E是用于描述傳感器基底210的下表面214上的打磨和拋光處理的不圖。在第二表面(下表面)214上將粘合至支承基底250的傳感器基底210打磨和拋光，以實現(xiàn)預定厚度。此時，需要將下表面214拋光，直至去除碎裂層和打磨標記為止?？赏ㄟ^堿性蝕刻形成隔膜212，直至隔膜212的厚度變?yōu)轭A定厚度為止。另外，如圖21E所示，通過將傳感器基底210的下表面214進行拋光以達到隔膜212的一定程度的厚度，可形成高精度的隔膜
212。在打磨和拋光處理中，在其中用粘合材料251將傳感器基底210粘合至支承基底250的狀態(tài)下將傳感器基底210打磨和拋光。因此，即使傳感器基底210變得較薄，傳感器基底也不破裂。
[0166]如圖22A所示，存在在高臺階結構中形成空隙260的可能性。另外，如圖21E所示，存在在傳感器基底210的下表面214上形成表面陷坑270的可能性。因此，如圖22B所示，重要的是，隔膜212具有圓角。例如，在凹部221的圖案以及凹部221的底表面的拐角和邊緣上形成彎曲部分280，凹部215形成為大于凹部221。
[0167]圖21F是用于描述在傳感器基底210的下表面214上形成圖案的處理的示圖。通過光刻法利用抗蝕劑材料在傳感器表面上形成孔。通過諸如干蝕刻的方法蝕刻孔。在蝕刻之后,去除抗蝕劑材料,在傳感器基底210的下表面214上形成凹部215。通過該處理，形成隔膜212。
[0168]通過這些處理，可與晶體取向無關地形成隔膜212的形狀(例如，隔膜212是圓形并且在隔膜212的邊緣上形成彎曲部分)。因此，即使隔膜212形成得較薄，隔膜212的承壓能力也可增大。
[0169]第一表面上的凸形圖案隨薄的拋光的傳感器基底210的第二表面(下表面)上的凹凸形圖案轉移。通過拋光的表面上的凹凸形圖案，在粘合表面上形成間隙，產生粘合變形。因此，傳感器基底210的傳感器表面(上表面)應該是平坦的。
[0170]當將傳感器基底210打磨和拋光至小于200微米厚時，晶圓容易破損。然而，在傳感器基底210粘合至支承基底250的狀態(tài)下，可將傳感器基底210打磨和拋光至小于幾十微米厚而不產生破損。
[0171]在打磨和拋光之后，應該執(zhí)行清洗處理(圖中未示出)以清潔拋光后的表面。清洗處理諸如物理清洗(CO2清洗或雙流體清洗)或酸堿清洗。需要在低于粘合材料熱分解的溫度的溫度下執(zhí)行清洗處理。另外，粘合材料需要耐受制造過程中所用的溶液。
[0172]圖21G是用于描述去除支承基底250的處理的示圖。在將傳感器基底210打磨和拋光為薄的之后，將支承基底250從傳感器基底210去除。去除支承基底250的處理根據(jù)粘合材料的類型而有所不同。例如，就熱塑性粘合劑而言，通過將粘合劑的溫度升高并且滑動支承基底250來去除支承基底250。
[0173]就熱燒蝕式雙面膠帶而言，僅通過升高溫度就可容易地去除支承基底250。在去除之后，應該通過旋轉清洗、溶液浸潰等來清洗傳感器表面，以去除粘合材料殘留物。通過這些處理，完成諧振式壓力傳感器200。
[0174]在諧振式壓力傳感器200中，凸部220布置在隔膜212上，諧振器211布置在與沿著隔膜212的厚度方向上居中布置的中立面218分離的區(qū)域中，凸部220包括其中布置了諧振器211的區(qū)域的至少一部分。通過這種構造，可與隔膜212的多種厚度無關地將諧振器211布置為與隔膜212的中立面218分離。因此，隔膜212可更薄，諧振器211b的靈敏度可提聞。
[0175]具體地，在本實施例中，通過利用SOI基底作為傳感器基底210，在作為表面硅層的凸部220中包括諧振器211，在表面硅層與硅基底之間存在二氧化硅層209。換句話說，諧振器211通過二氧化硅層209與中立面218隔離。影響諧振器211的靈敏度的凸部220的厚度是二氧化硅層209的上表面與凸部220的上表面之間的恒定距離。與其中無二氧化硅層的情況相比，可控制厚度使其均勻。因此，可進一步抑制諧振器211的靈敏度的變化。
[0176](第三實施例)
[0177]圖23A是第三實施例中的諧振式壓力傳感器300的平面圖。圖23B是在第三實施例中，諧振式壓力傳感器300的沿著線X23-X23的剖視圖。圖24A、圖24B、圖24C和圖25是諧振式壓力傳感器300的主要部分的放大的剖視圖。圖24A、圖24B和圖24C示出了諧振器與隔膜的中立面的關系。圖25示出了諧振器。本實施例的諧振式壓力傳感器300包括布置在傳感器基底310中的至少一個諧振器311。傳感器基底310包括隔膜312。
[0178]在圖23A和圖23B中，傳感器基底310是SOI基底。諧振器311在傳感器基底310的第一表面(上表面)313布置在傳感器基底310中。諧振器311被包括在凸部320中。將第二表面(下表面)314打磨和拋光以將傳感器基底310的厚度減小至隔膜312的預定厚度，在傳感器基底310的第二表面(下表面)314上形成凹部315。
[0179]在SOI基底中，將二氧化硅層(S12) 309布置在硅基底與表面硅層之間。通過利用SOI基底作為傳感器基底310，至少一個諧振器311布置在至少一個凸部320中，諧振器311通過二氧化硅層309與中立面318隔離。影響諧振器311的靈敏度的凸部320的厚度是二氧化硅層309的上表面與凸部320的上表面之間的恒定距離。與其中無二氧化硅層的情況相比，可控制厚度使其均勻。因此，可進一步抑制諧振器311的靈敏度的變化。
[0180]在本實施例的諧振式壓力傳感器300中，傳感器基底310包括支承件322。支承件322的下表面粘合至底部基底340。例如，底部基底340由硅、玻璃或陶瓷制成。
[0181]凹部315布置在傳感器基底310的下表面314上。隔膜312布置在傳感器基底310中。隔膜312的活動范圍不由外來雜質混合限定。在凹部315中存在內部空間。填充有流體的內部空間用作阻尼器，以抑制由諧振器311的振動所激發(fā)的隔膜312的諧振。
[0182]在底部基底340中形成壓力孔341。壓力通過流入壓力孔341中的流體經壓力孔341傳播。換句話說，壓力孔341允許外部施加的壓力傳播至隔膜312。如上所述，諧振式壓力傳感器300包括傳感器基底310和底部基底340。壓力孔341通過堿性蝕刻、等離子體蝕刻等形成在底部基底340上。壓力孔341的形狀不受限制。諧振器311布置在隔膜312的上表面313上。
[0183]傳感器基底310是SOI基底。在傳感器基底310與底部基底340之間，不存在諸如二氧化硅層的材料或其他材料。因此，傳感器基底310與底部基底340之間的界面的斷裂強度可與硅材料的斷裂強度基本相等。另外，可改進諧振式壓力傳感器300的溫度特性。
[0184]通過等離子體蝕刻、濕蝕刻等形成凹部315。因為不需要用堿性溶液(諸如Κ0Η、TMAH等)將凹部315蝕刻得較深，所以可精確地和容易地形成亞微米至幾十微米的隔膜間隙。因此，考慮到外來雜質混合，可靈活地設計隔膜312。另外，考慮到隔膜312的活動范圍，可靈活地設計諧振式壓力傳感器300。
[0185]根據(jù)傳感器基底310的凹部315的尺寸確定隔膜312的尺寸。例如，隔膜312的形狀為四邊形、圓形、多邊形等。因為傳感器基底310的凹部315是深度為亞微米至幾十微米的窄間隙，所以與通過用堿性溶液(諸如Κ0Η、ΤΜΑΗ等)進行較深的蝕刻來形成隔膜312不同，凹部315沿著基底面方向上的尺寸不受蝕刻面限制。因此，所述形狀不受隔膜312的晶體取向限制，可靈活地設計所述形狀。
[0186]諧振器311布置在隔膜312的第一表面(上表面)313側上。具體地，在本實施例的諧振式壓力傳感器300中，隔膜312包括布置在上表面313上的凸部320。在凸部320中包括諧振器311的至少一部分，諧振器311布置為與傳感器基底310的中立面318分離。中立面318是位于將傳感器基底310劃分為兩個基本相等的厚度部分的二等分線上的中間層。本文所用的術語“基本”意指使得最終結果未顯著變化的改進項的合理偏離量，。例如，所述術語可解釋為包括改進項的至少±5%的偏離，只要該偏離不使得其修改的詞的含義無效即可。例如，凸部320的頂部與中立面318之間的距離可加長5%。另外，凸部320包括其中布置了諧振器311的區(qū)域的至少一部分。
[0187]如圖24A所示，凸部320布置在隔膜312的上表面313上。換句話說，凸部320布置在隔膜312的第二表面(下表面)314的相對側上。凹部315布置在下表面314上。當向上對隔膜312施加壓力P時，隔膜312變?yōu)橄蛏贤?。在圖24A中，凹部321布置在凸部320周圍。由交替的長短虛線示出位于將傳感器基底310劃分為兩個基本相等的厚度部分的二等分線上的中立面318。雖然將壓力P向上施加至隔膜312，但是可將壓力P向下施加至隔膜 312。
[0188]圖24B是示出隔膜312的中立面與內應力之間的關系的示圖。另外，圖24B是圖24A所示的凸部320周圍的放大的示圖。在圖24B中，由交替的長短虛線示出位于將傳感器基底310劃分為兩個基本相等的厚度部分的二等分線上的中立面318。
[0189]當將壓力P向上施加至隔膜312時，拉伸應力被施加至隔膜312的上表面313側。所述上表面313側是隔膜312的中立面318 (彎曲應力為O的邊界面)以上的部分。另一方面，壓縮應力被施加至隔膜312的下表面314側。所述下表面314側是隔膜312的中立面318以下的部分。
[0190]在其中諧振器311在上表面313側布置在隔膜312中的情況下，諧振器311檢測拉伸應力。相反，在其中諧振器311在下表面114側布置在隔膜312中的情況下，諧振器311檢測壓縮應力。
[0191]雖然諧振式壓力傳感器300可應用于前一種構造和后一種構造，但是下面主要描述前一種構造(諧振器311在上表面313側布置在隔膜312中)。
[0192]如圖24B所示，在本實施例的諧振式壓力傳感器300中，在不存在凸部320的區(qū)域中，中立面318位于隔膜312的厚度A的一半的深度處。另一方面，在存在凸部320的區(qū)域中，中立面318朝著凸部320向上彎曲。正如傳統(tǒng)隔膜那樣，拉伸應力被施加至隔膜312的中立面以上的部分，而壓縮應力被施加至隔膜312的中立面以下的部分。然而，在本實施例中，即使中立面318朝著凸部320向上彎曲，諧振器311也可布置在與中立面318分離的位置。
[0193]圖24C是示出隔膜312的中立面318與諧振器311之間的關系的示圖。Ta、Tb和Tc (Ta>Tb>Tc)表明隔膜312的厚度。中立面318a、318b和318c分別對應于厚度Ta,Tb和Tc。
[0194]如圖24C所示，如果隔膜312足夠厚(Ta對應于傳統(tǒng)隔膜的厚度)，則可將諧振器311a布置為與中立面318分離，而不用形成凸部320。相反，如果隔膜312薄(Tb)，則因為諧振器311a布置在中立面318b上而導致諧振器311a的靈敏度降低。
[0195]在本實施例中，凸部320布置在隔膜312上，諧振器311b布置為與中立面318b分離，凸部320包括諧振器311b的至少一部分。因此，可將諧振器311b布置為與中立面318b分離。通過這種構造，隔膜312可更薄，可提高諧振器311b的靈敏度。就厚度Tb而言，將凸部320的尺寸(高度)確定為使得凸部320包括諧振器311b的至少一部分。
[0196]然而，如果隔膜312更薄(Tc)，則難以將諧振器311b布置為與中立面318c分離。在這種情況下，將諧振器311c布置為與中立面318c分離，凸部320完全包圍諧振器311c。通過這種構造，可將諧振器311c布置為與中立面318c分離并且將其布置在凸部320中。因此，隔膜312可更薄，可更多地提高諧振器311b的靈敏度。就厚度Tc而言，將凸部320的尺寸(高度)確定為使得凸部320完全包圍諧振器311c。
[0197]如圖23A和圖23B所示，在諧振式壓力傳感器300中，不同厚度的區(qū)域(凸部320和凹部321)形成在傳感器基底310的隔膜312中。在隔膜312的厚部分(凸部320)中包括諧振器311的至少一部分或者整個諧振器311。中立面318位于硅基底中。諧振器311布置在表面硅層中的凸部320中。兩個諧振器311以線對齊方式布置在隔膜312的凸部320中。布線(圖23A中未示出)與諧振器311布置在相同層中。諧振器311的數(shù)量不限于兩個。
[0198]圖25是圖23B所示的諧振式壓力傳感器300的諧振器311周圍的放大的示圖。如圖25所示，諧振器311布置在真空腔330中。拉伸應力被施加至諧振器311。
[0199]如圖24B所示，諧振器311布置在隔膜312的凸部320中，以可與隔膜312的厚度無關地將諧振器311布置為與隔膜312的中立面318分離。當設計隔膜312以提高諧振器311的靈敏度時，不需要考慮由隔膜312的中立面318引起的靈敏度的降低。因此，可利用隔膜312的厚度和隔膜312的直徑這兩個參數(shù)來設計隔膜312。如上所述，可通過將隔膜312制得較薄來提高諧振器311的靈敏度，諧振式壓力傳感器300可檢測微壓力。
[0200]另外，本實施例的構造可⑴提高隔膜312的承壓能力、(2)將芯片尺寸制得較小以及(3)抑制隔膜312的厚度變化。這些是通過將隔膜312制得較薄導致的問題。
[0201]關于(I)提高隔膜312的承壓能力，如果將隔膜312制得較薄，如圖26所示，則應力集中在殼體的α部分和隔膜312的拐角β上。隔膜312的破裂將從位置α和β開始。為了防止該問題，將殼體制得較厚，或者在隔膜312的拐角β上形成彎曲部分。通過這種構造，可抑制施加至隔膜312的應力集中，可增大隔膜312的承壓能力。在圖24Α、圖24Β和圖24C所示的構造中，即使殼體制得較厚，諧振器311與隔膜312的中立面318之間的距離也不改變。因此，可抑制諧振器311的靈敏度降低。
[0202]關于(2)將芯片尺寸制得較小，一般來說，由于通過利用堿性溶液進行較深的蝕刻來形成隔膜312，因此不能形成垂直形狀，而是形成傾斜形狀。因此，隔膜312的尺寸從其開口開始不同。具體地，如果隔膜312較薄，則芯片尺寸較大。然而，根據(jù)本實施例，如果通過打磨、拋光和蝕刻形成隔膜312，則隔膜312的尺寸從其開口并沒有不同。因此，芯片尺寸可更小。
[0203]關于(3)抑制隔膜312的厚度變化，當形成不同厚度區(qū)域(凸部320和凹部321)時，SOI基底的二氧化硅層作為蝕刻停止層使蝕刻停止，將傳感器基底310的下表面314打磨以實現(xiàn)與隔膜312的厚度相對應的預定厚度。通過這種構造，可將隔膜312的厚度變化抑制為約I微米，可形成高精度的隔膜312。
[0204]如上所述，通過本實施例的構造，可以穩(wěn)定和可重復地將隔膜312形成得薄、小、具有高精度和高承壓能力。因此，本實施例具有成本優(yōu)勢。
[0205]圖27Α、圖27Β、圖28Α、圖28Β、圖29Α、圖29Β、圖30Α和圖30Β是示出凸部320和凹部321的形狀的其他實施例的示圖。圖27Α、圖28Α、圖29Α和圖30Α是諧振式壓力傳感器300的平面圖。圖27Β、圖28Β、圖29Β和圖30Β是諧振式壓力傳感器300的剖視圖。凸部320和凹部321的形狀不限于圖23所示的形狀。例如，可通過圖27Α、圖27Β、圖28Α、圖28Β、圖29Α、圖29Β、圖30Α和圖30Β所示的形狀實現(xiàn)所述形狀。
[0206]圖27Α是諧振式壓力傳感器300的平面圖。圖27Β是沿著圖27Α中的線Χ27-Χ27的剖視圖。在圖27Α和圖27Β中，凹部321是四邊形，隔膜312的厚部分(凸部320)為I線形狀。另外，凹部321布置在凸部320的兩側。凸部320包括布置在隔膜312的中央的諧振器311和布置在隔膜312的外周的諧振器311。
[0207]圖28Α是諧振式壓力傳感器300的平面圖。圖28Β是沿著圖28Α中的線Χ28-Χ28的剖視圖。在圖28Α和圖28Β中，僅I線形狀的厚部分(凸部320)布置在傳感器基底310的上表面上。其他構造與圖27Α和圖27Β的相同。I線形狀的凸部320包括布置在隔膜312的中央的諧振器311和布置在隔膜312的外周的諧振器311。
[0208]圖29A是諧振式壓力傳感器300的平面圖。圖29B是沿著圖29A中的線X29-X29的剖視圖。在圖29A和圖29B中，I線形狀的厚部分(凸部220)被劃分為兩個部分320a(第一凸部)和320b (第二凸部)。所述兩個部分320a和320b彼此分離并布置在傳感器基底310的上表面上。其他構造與圖28A和圖28B的相同。部分320a包括布置在隔膜312的中央的諧振器311。部分320b包括布置在隔膜312的外周的諧振器311。在圖29A和圖29B中，將凸部320局部成形為僅包括其中布置了諧振器311的區(qū)域。
[0209]在圖27A、圖27B、圖28A、圖28B、圖29A和圖29B所示的示例中，隔膜312的形狀為四邊形，但所述形狀不限于此。例如，隔膜312的形狀可為如圖23所示的圓形。
[0210]圖30A是諧振式壓力傳感器300的平面圖。圖30B是沿著圖30A中的線X30-X30的剖視圖。在圖30A和圖30B中，凸部320被劃分為兩個部分320a (第一凸部)和320b (第二凸部)。部分320a和320b彼此同心。部分320a包括布置在隔膜312的中央的諧振器
311。部分320b包括布置在隔膜312的外周的諧振器311。通過圖30A和圖30B所示的構造，可將圓形隔膜312中的應力分布均勻化。兩個部分320a和320b的形狀是同心圓，但所述形狀不限于此。例如，兩個部分320a和320b的形狀可為四邊形或多邊形。
[0211]在上述實施例中，凸部320布置在傳感器基底310的上表面313上。上表面313是當將壓力P向上施加至隔膜312時變?yōu)橄蛏贤沟谋砻?。換句話說，凸部320布置在凹部315的相對側上。但是，凸部320的位置不限于此。例如，如圖31A和圖31B所示，凸部320可布置在傳感器基底310的下表面314上。下表面314是當將壓力P向上施加至隔膜312時變凹的表面。換句話說，凸部320可布置在凹部315的相同側上。
[0212]圖32A、圖32B、圖32C、圖32D、圖32E、圖32F和圖32G是用于描述諧振式壓力傳感器300的制造方法的圖。諧振式壓力傳感器300的制造方法包括形成諧振器311的處理和在傳感器基底310的第一表面(上表面)313上形成凸部320的處理，使得凸部320包括諧振器311的至少一部分。
[0213]圖32A是用于描述制造諧振式壓力傳感器300的處理的示圖。首先，如圖32A所示，制備將變?yōu)閭鞲衅骰?10的SOI基底301。接著，如圖32B所示，諧振器311在上表面313側形成在傳感器基底310中。此時，諧振器311形成為使得在后處理中形成的凸部320包括諧振器311的至少一部分。
[0214]例如，在日本未經審查的專利申請公開N0.2012-58127中描述了諧振器311的制造過程。如果可測量隔膜312的變形，則諧振器311的形狀不限于此。
[0215]圖32C是用于描述形成傳感器基底310的凸部320的處理的示圖。通過在傳感器基底310的第一表面(上表面)上的蝕刻處理形成凹部321以形成隔膜312。通過該處理，在傳感器基底310的第一表面(上表面)上形成凸部320。
[0216]通過光刻法利用抗蝕劑材料在傳感器表面上形成孔。通過諸如干蝕刻的方法蝕刻孔。在圖32C中，當利用SOI基底301形成不同厚度的區(qū)域(凸部320和凹部321)時，二氧化硅層(S12) 309用作蝕刻停止層。通過該處理，可形成具有均勻深度的凹部321。兩個諧振器311以線對齊方式布置在隔膜312的凸部320中。布線(圖中未示出)與諧振器311布置在相同層中。
[0217]可去除凹部321的二氧化硅層(Si02)309。在其中凹部321的孔寬的情況下，硅的蝕刻殘留物容易積累。然而，通過蝕刻二氧化硅層309可剝除蝕刻殘留物，可從蝕刻后的面上去除蝕刻殘留物。在蝕刻之后,去除抗蝕劑材料,在傳感器基底310上形成凹部321。通過該處理，在未被蝕刻的區(qū)域中形成凸部320。如上所述，在傳感器基底310中在第一表面(上表面)313側形成諧振器311。另外，在凸部320中包括諧振器311的至少一部分。
[0218]圖32D是用于描述傳感器基底310的粘合處理的示圖。用粘合材料351將傳感器基底310的第一表面(上表面)粘合至支承基底350。例如，粘合材料351是熱塑性粘合齊U、溶解溶液式粘合劑、UV粘合劑、雙面膠帶、WAX等。
[0219]因為粘合處理中的厚度變化影響隨后的打磨和拋光處理的精度，所以需要控制ττν(總厚度變化；晶圓的最小厚度與晶圓的最大厚度之間的差)和翹曲。作為支承基底350，使用藍寶石、玻璃、硅等。支承基底350的形狀不限于此。
[0220]圖32E是用于描述傳感器基底310的下表面314上的打磨和拋光處理的示圖。在第二表面(下表面)314上將粘合至支承基底350的傳感器基底310打磨和拋光，以實現(xiàn)預定厚度。此時，需要將下表面314拋光，直至去除碎裂層和打磨標記為止?？赏ㄟ^堿性蝕刻形成隔膜312，直至隔膜312的厚度變?yōu)轭A定厚度為止。另外，如圖32E所示，通過將傳感器基底310的下表面314進行拋光以達到隔膜312的一定程度的厚度，可形成高精度的隔膜
312。在打磨和拋光處理中，在其中用粘合材料351將傳感器基底310粘合至支承基底350的狀態(tài)下將傳感器基底310打磨和拋光。因此，即使傳感器基底310變得較薄，傳感器基底也不破裂。
[0221]如圖33A所示，存在在高臺階結構中形成空隙360的可能性。另外，如圖32E所示，存在在傳感器基底310的下表面314上形成表面陷坑370的可能性。因此，如圖32B所示，重要的是，隔膜312具有圓角。例如，在凹部321的圖案以及凹部321的底表面的拐角和邊緣上形成彎曲部分380，凹部315形成為大于凹部321。
[0222]圖32F是用于描述在傳感器基底310的下表面314上形成圖案的處理的示圖。通過光刻法利用抗蝕劑材料在傳感器表面上形成孔。通過諸如干蝕刻的方法蝕刻孔。在蝕刻之后,去除抗蝕劑材料,在傳感器基底310的下表面314上形成凹部315。通過該處理，形成隔膜312。
[0223]可通過打磨、拋光和蝕刻形成隔膜312。通過這些處理，可與晶體取向無關地形成隔膜312的形狀(例如，隔膜312是圓形并且在隔膜312的邊緣上形成彎曲部分)。因此，即使隔膜312形成得薄，隔膜312的承壓能力也可增大。
[0224]第一表面上的凸形圖案隨薄的傳感器基底310的第二表面(下表面)上的凹凸形圖案轉移。通過拋光的表面上的凹凸形圖案，在粘合表面上形成間隙，產生粘合變形。因此，傳感器基底310的傳感器表面(上表面)應該是平坦的。
[0225]當將傳感器基底310打磨和拋光至小于300微米厚時，晶圓容易破損。然而，在傳感器基底310粘合至支承基底350的狀態(tài)下，可將傳感器基底310打磨和拋光至小于幾十微米厚而不產生破損。
[0226]在打磨和拋光之后，應該執(zhí)行清洗處理(圖中未示出)以清潔拋光后的表面。清洗處理諸如物理清洗(CO2清洗或雙流體清洗)或酸堿清洗。需要在低于粘合材料熱分解的溫度的溫度下執(zhí)行清洗處理。另外，粘合材料需要耐受制造過程中所用的溶液。
[0227]圖32G是用于描述形成底部基底340的處理的示圖。通過等離子體蝕刻、濕蝕刻等在底部基底340中形成壓力孔341。壓力孔341的形成方法不限于此。另外，壓力孔341的形狀不限于此。
[0228]在圖32G中，其中形成有壓力孔341的底部基底340粘合至其中形成有凹部315的傳感器基底310。此時，需要在低于粘合材料的耐熱溫度的溫度下將底部基底340粘合至傳感器基底310。具體地，粘合材料的上限溫度為100至200攝氏度。另外，雙面膠帶的上限溫度為約150攝氏度。
[0229]為了簡化處理，期望的是，在不用在拋光的表面上形成膜和重整拋光的表面的情況下執(zhí)行粘合處理。例如，符合需要的粘合包括室溫直接粘合、金屬擴散粘合等。
[0230]在室溫直接粘合中，在通過離子槍或FAB (快速原子束)槍蝕刻基底的粘合表面并將其激活之后，在高真空中執(zhí)行粘合處理。該技術的特征在于可在室溫執(zhí)行粘合處理，該粘合處理適于粘合硅表面。粘合材料產生的氣體附著至基底的粘合表面，并且該氣體導致粘合力的減小，從而需要選擇不產生氣體的粘合材料。
[0231]通過在原子層級將金屬原子層加至基底的表面上而非通過在室溫直接粘合中的蝕刻激活粘合表面來執(zhí)行金屬擴散粘合。與室溫直接粘合相同，在高真空中執(zhí)行粘合處理。在金屬擴散粘合中，在其他材料(金屬)原子層非常薄時，可在不使諧振式壓力傳感器300的特性變差的情況下將基底粘合。
[0232]除上述技術之外，低溫粘合技術還包括等離子體激活粘合。在等離子體激活粘合中，利用諸如Ar>N2> O2等的氣體通過等尚子體在基底表面上形成輕基，將粘合基底粘合，并在400攝氏度進行退火以使粘合強度更高。在等離子體激活粘合中，可由于羥基而產生水，可由于水而產生空隙。然而，在諸如隔膜結構的小面積粘合的情況下，水離開粘合區(qū)域，在沒有任何空隙的情況下執(zhí)行粘合處理。
[0233]圖32H是用于描述去除支承基底350的處理的示圖。在將傳感器基底310打磨和拋光為薄的之后，將支承基底350從傳感器基底310去除。去除支承基底350的處理根據(jù)粘合材料的類型而有所不同。例如，就熱塑性粘合劑而言，通過將粘合劑的溫度升高并且滑動支承基底350來去除支承基底350。
[0234]就熱燒蝕式雙面膠帶而言，僅通過升高溫度就可容易地去除支承基底350。在去除之后，應該通過旋轉清洗、溶液浸潰等來清洗傳感器表面，以去除粘合材料殘留物。通過這些處理，完成諧振式壓力傳感器300。
[0235]在諧振式壓力傳感器300中，凸部320布置在隔膜312上，諧振器311布置在與位于將傳感器基底310劃分為兩個基本相等的厚度部分的二等分線上的中立面318分離的區(qū)域中，凸部320包括其中布置了諧振器311的區(qū)域的至少一部分。通過這種構造，可與隔膜312的多種厚度無關地將諧振器311布置為與隔膜312的中立面318分離。因此，隔膜312可更薄，諧振器311b的靈敏度可提高。
[0236]在本實施例中，傳感器基底310包括布置在隔膜312的外周的支承件322，支承件322的下表面粘合至底部基底340。通過這種構造，在傳感器基底310與底部基底340之間存在內部空間。通過所述內部空間，即使發(fā)生外來雜質混合，隔膜312的活動范圍也不受限制。另外，填充有流體的內部空間用作阻尼器，以抑制由諧振器311的振動所激發(fā)的隔膜312的諧振。
[0237](第四實施例)
[0238]圖34A是第四實施例中的諧振式壓力傳感器400的平面圖。圖34B是在第四實施例中，諧振式壓力傳感器400的沿著線X34-X34的剖視圖。圖35A、圖35B、圖35C和圖36是諧振式壓力傳感器400的主要部分的放大的剖視圖。圖35A、圖35B和圖35C示出了諧振器與隔膜的中立面的關系。圖36示出了諧振器。本實施例的諧振式壓力傳感器400包括傳感器基底410。另外，本實施例的諧振式壓力傳感器400包括布置在傳感器基底410中的至少一個諧振器411。傳感器基底410包括隔膜412。在至少一個凸部420中包括至少一個諧振器411。
[0239]在圖34A和圖34B中，傳感器基底410由硅(Si)制成。諧振器411在傳感器基底410的第一表面(上表面)413布置在傳感器基底410中。將第二表面(下表面)414打磨和拋光以將傳感器基底410的厚度減小至隔膜412的預定厚度，在傳感器基底410的第二表面(下表面)414上形成凹部415。
[0240]在本實施例的諧振式壓力傳感器400中，傳感器基底410包括支承件422。支承件422的下表面粘合至底部基底440。例如，底部基底440由硅、玻璃或陶瓷制成。
[0241]通過堿性蝕刻等在底部基底440中形成壓力孔441。壓力孔441允許外部施加的壓力傳播至隔膜412。壓力孔441的形狀不受限制。諧振器411布置在隔膜412的上表面413 上。
[0242]通過將傳感器基底410的厚度減去傳感器基底410的上表面413上的凹部421的蝕刻量來確定隔膜412的厚度。因此，通過打磨和拋光將隔膜412的厚度調整為預定厚度。因為可精細地調整各個晶圓的打磨和拋光量，所以可在幾微米內精確地控制各個晶圓的厚度。
[0243]傳感器基底410和底部基底440由硅制成。在傳感器基底410與底部基底440之間不存在諸如二氧化硅層的材料或其他材料。因此，傳感器基底410與底部基底440之間的界面的斷裂強度可與硅材料的斷裂強度基本相等。另外，可改進諧振式壓力傳感器400的溫度特性。
[0244]底部基底440的凹部415在粘合之后變?yōu)閮炔靠臻g。通過等離子體蝕刻、濕蝕刻等形成內部空間。因為不需要用堿性溶液(諸如Κ0Η、ΤΜΑΗ等)將內部空間蝕刻得較深，所以可精確地和容易地形成亞微米至幾十微米寬的內部空間。因此，考慮到外來雜質混合，可靈活地設計內部空間。另外，考慮到隔膜412的活動范圍，可靈活地設計諧振式壓力傳感器400。
[0245]根據(jù)底部基底440的凹部415的尺寸確定隔膜412的尺寸。例如，隔膜412的形狀為四邊形、圓形、多邊形等。因為底部基底440的凹部415是深度為亞微米至幾十微米的窄內部空間，所以與通過用堿性溶液(諸如Κ0Η、ΤΜΑΗ等)進行較深的蝕刻來形成隔膜412不同，掩模圖案的形狀不受蝕刻的晶體取向限制。
[0246]因此，所述形狀不受隔膜412的晶體取向限制，可靈活地設計所述形狀。另外，由于通過環(huán)形的圓角部分416可抑制應力集中，因此可提高諧振式壓力傳感器400的壓力強度。
[0247]諧振器411布置在隔膜412的第一表面(上表面)413側上。具體地，如圖34A、圖34B、圖35A、圖35B和圖35C所示，在本實施例的諧振式壓力傳感器400中，隔膜412包括布置在上表面413上的凸部420。在凸部420中包括諧振器411，諧振器411布置為與傳感器基底410的中立面418分離。中立面418是位于將傳感器基底410劃分為兩個基本相等的厚度部分的二等分線上的中間層。本文所用的術語“基本”意指使得最終結果未顯著變化的改進項的合理偏離量。例如，所述術語可解釋為包括改進項的至少±5%的偏離，只要該偏離不使得其修改的詞的含義無效即可。例如，凸部420的頂部與中立面418之間的距離可加長5%。另外，凸部420包括其中布置了諧振器411的區(qū)域的至少一部分。
[0248]如圖35A所示，凸部420布置在隔膜412的上表面413上。換句話說，凸部420布置在隔膜412的第二表面(下表面)414的相對側上。凹部415布置在下表面414上。當向上對隔膜412施加壓力P時，隔膜412變?yōu)橄蛏贤?。在圖35A中，凹部421布置在凸部420周圍。由交替的長短虛線示出位于將傳感器基底410劃分為兩個基本相等的厚度部分的二等分線上的中立面418。雖然將壓力P向上施加至隔膜412，但是可將壓力P向下施加至隔膜 412。
[0249]圖35B是示出隔膜412的中立面與內應力之間的關系的示圖。另外，圖35B是圖35A所示的凸部420周圍的放大的示圖。在圖35B中，由交替的長短虛線示出位于將傳感器基底410劃分為兩個基本相等的厚度部分的二等分線上的中立面418。
[0250]當將壓力P向上施加至隔膜412時，拉伸應力被施加至隔膜412的上表面413側。所述上表面413側是隔膜412的中立面418 (彎曲應力為O的邊界面)以上的部分。另一方面，壓縮應力被施加至隔膜412的下表面414側。所述下表面414側是隔膜412的中立面418以下的部分。
[0251 ] 在其中諧振器411在上表面413側布置在隔膜412中的情況下，諧振器411檢測拉伸應力。相反，在其中諧振器411在下表面114側布置在隔膜412中的情況下，諧振器411檢測壓縮應力。
[0252]雖然諧振式壓力傳感器400可應用于前一種構造和后一種構造，但是下面主要描述前一種構造(諧振器411在上表面413側布置在隔膜412中)。
[0253]如圖35B所示，在本實施例的諧振式壓力傳感器400中，在不存在凸部420的區(qū)域中，中立面418位于隔膜412的厚度A的一半的深度處。另一方面，在存在凸部420的區(qū)域中，中立面418朝著凸部420向上彎曲。正如傳統(tǒng)隔膜那樣，拉伸應力被施加至隔膜412的中立面以上的部分，而壓縮應力被施加至隔膜412的中立面以下的部分。然而，在本實施例中，即使中立面418朝著凸部420向上彎曲，諧振器411也可布置在與中立面418分離的位置。
[0254]圖35C是示出隔膜412的中立面418與諧振器411之間的關系的示圖。Ta、Tb和Tc (Ta>Tb>Tc)表明隔膜412的厚度。中立面418a、418b和418c分別對應于厚度Ta,Tb和Tc。
[0255]如圖35C所示，如果隔膜412足夠厚(Ta對應于傳統(tǒng)隔膜的厚度)，則可將諧振器411a布置為與中立面418分離，而不用形成凸部420。相反，如果隔膜412薄(Tb)，則因為諧振器411a布置在中立面418b上而導致諧振器411a的靈敏度降低。
[0256]在本實施例中，凸部420布置在隔膜412上，諧振器411b布置為與中立面418b分離，凸部420包括諧振器411b的至少一部分。因此，可將諧振器411b布置為與中立面418b分離。通過這種構造，隔膜412可更薄，可提高諧振器411b的靈敏度。就厚度Tb而言，將凸部420的尺寸(高度)確定為使得凸部420包括諧振器411b的至少一部分。
[0257]然而，如果隔膜412更薄(Tc)，則難以將諧振器411b布置為與中立面418c分離。在這種情況下，將諧振器411c布置為與中立面418c分離，凸部420完全包圍諧振器411c。通過這種構造，可將諧振器411c布置為與中立面418c分離并且將其布置在凸部420中。因此，隔膜412可更薄，可更多地提高諧振器411b的靈敏度。就厚度Tc而言，將凸部420的尺寸(高度)確定為使得凸部420完全包圍諧振器411c。
[0258]如圖34A和圖34B所示，在諧振式壓力傳感器400中，不同厚度的區(qū)域(凸部420和凹部421)形成在傳感器基底410的隔膜412中。在隔膜412的厚部分(凸部420)中包括諧振器411的至少一部分或者整個諧振器411。兩個諧振器411以線對齊方式布置在隔膜412的凸部420中。布線(圖34A中未示出)與諧振器411布置在相同層中。諧振器411的數(shù)量不限于兩個。
[0259]圖36是圖34B所示的諧振式壓力傳感器400的諧振器411周圍的放大的示圖。如圖36所示，諧振器411布置在真空腔430中。拉伸應力被施加至諧振器411。
[0260]如圖35B所示，諧振器411布置在隔膜412的凸部420中，以可與隔膜412的厚度無關地將諧振器411布置為與隔膜412的中立面418分離。當設計隔膜412以提高諧振器411的靈敏度時，不需要考慮由隔膜412的中立面418引起的靈敏度的降低。因此，可利用隔膜412的厚度和隔膜412的直徑這兩個參數(shù)來設計隔膜412。如上所述，可通過將隔膜412制得較薄來提高諧振器411的靈敏度，諧振式壓力傳感器400可檢測微壓力。
[0261]另外，本實施例的構造可(I)提高隔膜412的承壓能力以及(2)將芯片尺寸制得較小。這些是通過將隔膜412制得較薄導致的問題。
[0262]關于(I)提高隔膜412的承壓能力，如果將隔膜412制得較薄，如圖37所示，則應力集中在殼體的α部分和隔膜412的拐角β上。隔膜412的破裂從位置α和β開始。為了防止該問題，將殼體制得較厚，或者在隔膜412的拐角β上形成彎曲部分。通過這種構造，可抑制施加至隔膜412的應力集中，可增大隔膜412的承壓能力。在圖35Α、圖35Β和圖35C所示的構造中，即使殼體制得較厚，諧振器411與隔膜412的中立面418之間的距離也不改變。因此，可抑制諧振器411的靈敏度降低。
[0263]關于(2)將芯片尺寸制得較小，一般來說，由于通過利用堿性溶液進行較深的蝕刻形成隔膜412，因此不能形成垂直形狀，而是形成傾斜形狀。因此，隔膜412的尺寸從其開口開始不同。具體地，如果隔膜412較薄，則芯片尺寸較大。然而，根據(jù)本實施例，如果通過打磨、拋光和蝕刻形成隔膜412，則隔膜412的尺寸從其開口并沒有不同。因此，芯片尺寸可更小。
[0264]如上所述，通過本實施例的構造，可以穩(wěn)定和可重復地將隔膜412形成得薄、小、具有高精度和高承壓能力。因此，本實施例具有成本優(yōu)勢。
[0265]圖38Α、圖38Β、圖39Α、圖39Β、圖40Α、圖40Β、圖41Α和圖41Β是示出凸部420和凹部421的形狀的其他實施例的示圖。圖38Α、圖39Α、圖40Α和圖41Α是諧振式壓力傳感器400的平面圖。圖38Β、圖39Β、圖40Β和圖41Β是諧振式壓力傳感器400的剖視圖。凸部420和凹部421的形狀不限于圖34所示的形狀。例如，可通過圖38Α、圖38Β、圖39Α、圖39Β、圖40Α、圖40Β、圖41Α和圖41Β所示的形狀實現(xiàn)所述形狀。
[0266]圖38Α是諧振式壓力傳感器400的平面圖。圖38Β是沿著圖38Α中的線Χ38-Χ38的剖視圖。在圖38Α和圖38Β中，凹部421是四邊形，隔膜412的厚部分(凸部420)為I線形狀。另外，凹部421布置在凸部420的兩側。凸部420包括布置在隔膜412的中央的諧振器411和布置在隔膜412的外周的諧振器411。
[0267]圖39A是諧振式壓力傳感器400的平面圖。圖39B是沿著圖39A中的線X39-X39的剖視圖。在圖39A和圖39B中，僅I線形狀的厚部分(凸部420)布置在傳感器基底410的上表面上。其他構造與圖38A和圖38B的相同。I線形狀的凸部420包括布置在隔膜412的中央的諧振器411和布置在隔膜412的外周的諧振器411。
[0268]圖40A是諧振式壓力傳感器400的平面圖。圖40B是沿著圖40A中的線X40-X40的剖視圖。在圖40A和圖40B中，I線形狀的厚部分(凸部420)被劃分為兩個部分420a(第一凸部)和420b (第二凸部)。所述兩個部分420a和420b彼此分離并布置在傳感器基底410的上表面上。其他構造與圖39A和圖39B的相同。部分420a包括布置在隔膜412的中央的諧振器411。部分420b包括布置在隔膜412的外周的諧振器411。在圖40A和圖40B中，將凸部420局部成形為僅包括其中布置了諧振器411的區(qū)域。
[0269]在圖38A、圖38B、圖39A、圖39B、圖40A和圖40B所示的示例中，隔膜412的形狀為四邊形，但所述形狀不限于此。例如，隔膜412的形狀可為如圖34所示的圓形。
[0270]圖41A是諧振式壓力傳感器400的平面圖。圖41B是沿著圖41A中的線X41-X41的剖視圖。在圖41A和圖41B中，凸部420被劃分為兩個部分420a (第一凸部)和420b (第二凸部)。部分420a和420b彼此同心。部分420a包括布置在隔膜412的中央的諧振器411。部分420b包括布置在隔膜412的外周的諧振器411。通過圖41A和圖41B所示的構造，可將圓形隔膜412中的應力分布均勻化。兩個部分420a和420b的形狀是同心圓，但所述形狀不限于此。例如，兩個部分420a和420b的形狀可為四邊形或多邊形。
[0271]在上述實施例中，凸部420布置在傳感器基底410的上表面413上。上表面413是當將壓力P向上施加至隔膜412時變?yōu)橄蛏贤沟谋砻?。換句話說，凸部420布置在凹部415的相對側上。但是，凸部420的位置不限于此。例如，如圖42A和圖42B所示，凸部420可布置在傳感器基底410的下表面414上。下表面414是當將壓力P向上施加至隔膜412時變凹的表面。換句話說，凸部420可布置在凹部415的相同側上。
[0272]圖43A、圖43B、圖43C、圖43D、圖43E、圖43F和圖43G是用于描述諧振式壓力傳感器400的制造方法的圖。諧振式壓力傳感器400的制造方法包括形成諧振器411的處理和在傳感器基底410的第一表面(上表面)413上形成凸部420的處理，使得凸部420包括諧振器411的至少一部分。
[0273]圖43A是用于描述制造諧振式壓力傳感器400的處理的示圖。首先，如圖43A所示，制備將變?yōu)閭鞲衅骰?10的硅基底401。接著，如圖43B所示，諧振器411在上表面413側形成在傳感器基底410中。此時，諧振器411形成為使得在后處理中形成的凸部420包括諧振器411的至少一部分。
[0274]例如，在日本經審查的專利申請公開N0.7-104217和日本未經審查的專利申請公開N0.2013-246083中描述了諧振器411的制造過程。如果可測量隔膜412的變形，則諧振器411的形狀不限于此。
[0275]圖43C是用于描述形成傳感器基底410的凸部420的處理的示圖。通過在包括隔膜412的傳感器基底410的第一表面(上表面)上的蝕刻處理形成凹部421。通過該處理，在傳感器基底410的第一表面(上表面)上形成凸部420。通過光刻法利用抗蝕劑材料在傳感器表面上形成孔。通過諸如干蝕刻的方法蝕刻孔。在蝕刻之后，去除抗蝕劑材料，在傳感器基底410上形成凹部421。通過該處理，在未被蝕刻的區(qū)域中形成凸部420。
[0276]圖43D是用于描述傳感器基底410的粘合處理的示圖。用粘合材料451將傳感器基底410的第一表面(上表面)粘合至支承基底450。例如，粘合材料451是熱塑性粘合齊U、溶解溶液式粘合劑、UV粘合劑、雙面膠帶、WAX等。
[0277]因為粘合處理中的厚度變化影響隨后的打磨和拋光處理的精度，所以需要控制ττν(總厚度變化；晶圓的最小厚度與晶圓的最大厚度之間的差)和翹曲。作為支承基底450，使用藍寶石、玻璃、硅等。支承基底450的形狀不限于此。
[0278]圖43E是用于描述傳感器基底410的下表面414上的打磨和拋光處理的示圖。在第二表面(下表面)414上將粘合至支承基底450的傳感器基底410打磨和拋光，以實現(xiàn)預定厚度。此時，需要將下表面414拋光，直至去除碎裂層和打磨標記為止。
[0279]第一表面上的凸形圖案隨薄的傳感器基底410的第二表面(下表面)上的凹凸形圖案轉移。通過拋光的表面上的凹凸形圖案，在粘合表面上形成間隙，產生粘合變形。因此，傳感器基底410的傳感器表面應該是平坦的。
[0280]當將傳感器基底410打磨和拋光至小于200微米厚時，晶圓容易破損。然而，在傳感器基底410粘合至支承基底450的情況下，可將傳感器基底410打磨和拋光至小于幾十微米厚而不產生破損。
[0281]如圖44A所示，存在在高臺階結構中形成空隙460的可能性。另外，如圖43E所示，存在在傳感器基底410的下表面414上形成表面陷坑470的可能性。因此，如圖44B所示，重要的是，隔膜412具有圓角。例如，在凹部421的圖案以及凹部421的底表面的拐角和邊緣上形成彎曲部分480，凹部415形成為大于凹部421。
[0282]在打磨和拋光之后，應該執(zhí)行清洗處理(圖中未示出)以清潔拋光后的表面。清洗處理諸如物理清洗(CO2清洗或雙流體清洗)或酸堿清洗。需要在低于粘合材料的耐熱溫度的溫度下執(zhí)行清洗處理。另外，粘合材料需要耐受制造過程中所用的溶液。
[0283]圖43F是用于描述在傳感器基底410的下表面414上形成圖案的處理的示圖。通過光刻法利用抗蝕劑材料在傳感器表面上形成孔。通過諸如干蝕刻的方法蝕刻孔。在蝕刻之后，去除抗蝕劑材料，在傳感器基底410的下表面414上形成圓角部分416。
[0284]圖43G是用于描述形成底部基底440的處理的示圖。通過等離子體蝕刻、濕蝕刻等在底部基底440中形成壓力孔441和凹部442。壓力孔441的形成方法不限于此。另外，壓力孔441的形狀不限于此。與壓力孔441相同的是，通過等離子體蝕刻、濕蝕刻等形成凹部 442。
[0285]在圖43G中，其中形成有壓力孔441和凹部442的底部基底440粘合至其中形成有圓角部分416的傳感器基底410。此時，需要在低于粘合材料的耐熱溫度的溫度下將底部基底440粘合至傳感器基底410。具體地，粘合材料的上限溫度為100至200攝氏度。另夕卜，雙面膠帶的上限溫度為約150攝氏度。
[0286]為了簡化處理，期望的是，在不用在拋光的表面上形成膜和重整拋光的表面的情況下執(zhí)行粘合處理。例如，符合需要的粘合包括室溫直接粘合、金屬擴散粘合等。
[0287]在室溫直接粘合中，在通過離子槍或FAB (快速原子束)槍蝕刻基底的粘合表面并將其激活之后，在高真空中執(zhí)行粘合處理。該技術的特征在于可在室溫執(zhí)行粘合處理，粘合處理適于粘合硅表面。粘合材料產生的氣體附著至基底的粘合表面，該氣體導致粘合力的減小，從而需要選擇不產生氣體的粘合材料。
[0288]通過在原子層級將金屬原子層加至基底上而非通過在室溫直接粘合中的蝕刻激活粘合表面來執(zhí)行金屬擴散粘合。與室溫直接粘合相同，在高真空中執(zhí)行粘合處理。在金屬擴散粘合中，在其他材料(金屬)原子層非常薄時，可在不使諧振式壓力傳感器400的特性變差的情況下將基底粘合。
[0289]除上述技術之外，低溫粘合技術還包括等離子體激活粘合。在等離子體激活粘合中，利用諸如Ar>N2> O2等的氣體通過等尚子體在基底表面上形成輕基，將粘合基底粘合，并在400攝氏度進行退火以使粘合強度更高。在等離子體激活粘合中，可由于羥基而產生水，可由于水而產生空隙。然而，在諸如隔膜結構的小面積粘合的情況下，水離開粘合區(qū)域，在沒有任何空隙的情況下執(zhí)行粘合處理。
[0290]圖43H是用于描述去除支承基底450的處理的示圖。在將傳感器基底410打磨和拋光為薄的之后，將支承基底450從傳感器基底410去除。去除支承基底450的處理根據(jù)粘合材料的類型而有所不同。例如，就熱塑性粘合劑而言，通過將粘合劑的溫度升高并且滑動支承基底450來去除支承基底450。
[0291]就熱燒蝕式雙面膠帶而言，僅通過升高溫度就可容易地去除支承基底450。在去除之后，應該通過旋轉清洗、溶液浸潰等來清洗傳感器表面，以去除粘合材料殘留物。通過這些處理，完成諧振式壓力傳感器400。
[0292]在諧振式壓力傳感器400中，凸部420布置在隔膜412上，諧振器411布置在與位于將傳感器基底410劃分為兩個基本相等的厚度部分的二等分線上的中立面418分離的區(qū)域中，凸部420包括其中布置了諧振器411的區(qū)域的至少一部分。通過這種構造，可與隔膜412的多種厚度無關地將諧振器411布置為與隔膜412的中立面418分離。因此，隔膜412可更薄，諧振器411b的靈敏度可提高。
[0293]具體地，通過本實施例，可抑制隔膜412的應力集中。另外，可抑制根據(jù)溫度和受壓歷史產生的不同材料之間的內部變形。因此，可實現(xiàn)具有少量滯后的諧振式壓力傳感器400。因為可根據(jù)底部基底440的凹部442的深度確定內部空間，所以可形成亞微米至幾十微米寬的內部空間。另外，因為蝕刻量少，所以可在亞微米級高精度地控制蝕刻。
[0294]因此，可抑制隔膜412的諧振，不管外來雜質混合如何，都不限制隔膜412的活動范圍。因此，可改進諧振式壓力傳感器400的各種特性(諸如輸入輸出特性)。另外，可通過利用等離子體的各向同性蝕刻簡化制造過程，可通過形成在隔膜412的應力集中的區(qū)域上的圓角部分416增大隔膜412的承壓能力。因此，可以低成本形成諧振式壓力傳感器400，可提高諧振式壓力傳感器400的靈敏度。
[0295](第五實施例)
[0296]圖50A是第五實施例中的諧振式壓力傳感器500的平面圖。圖50B是在第五實施例中，諧振式壓力傳感器500的沿著線X50-X50的剖視圖。本實施例的諧振式壓力傳感器500包括傳感器基底510。另外，本實施例的諧振式壓力傳感器500包括布置在傳感器基底510中的諧振器511。傳感器基底510包括隔膜512。
[0297]在圖50A和圖50B中，傳感器基底510由硅(Si)制成。諧振器511在傳感器基底510的第一表面(上表面)513布置在傳感器基底510中。凹部515形成在傳感器基底510的第二表面(下表面)514上?？衫脡A性溶液(諸如KOH、TMAH等)形成凹部515。
[0298]雖然以上已經描述并示出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是應該理解的是，這些是本發(fā)明的示例而不應理解為限制。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可作出增加、省略、替代和其他修改。因此，不應該認為本發(fā)明由以上描述限制，而是本發(fā)明僅由權利要求的范圍限制。
【權利要求】
1.一種諧振式壓力傳感器,包括: 第一基底，其包括隔膜和布置在該隔膜上的至少一個凸部；以及至少一個諧振器，其布置在所述第一基底中，在所述凸部中包括該諧振器的至少一部分，該諧振器布置在所述凸部的頂部與所述第一基底的中間層之間。
2.根據(jù)權利要求1所述的諧振式壓力傳感器，其中，所述凸部完全包圍所述諧振器。
3.根據(jù)權利要求1所述的諧振式壓力傳感器，其中， 所述第一基底是SOI基底，該SOI基底包括硅基底、表面硅層和布置在所述硅基底與所述表面硅層之間的二氧化硅層， 所述第一基底的中間層位于所述娃基底中， 所述諧振器布置于在所述表面硅層中包括的所述凸部中。
4.根據(jù)權利要求1所述的諧振式壓力傳感器，其中， 所述第一基底包括布置在所述隔膜的外周的支承件，并且 所述支承件的與第一表面相對的第二表面粘合至第二基底。
5.根據(jù)權利要求1所述的諧振式壓力傳感器，其中，所述第一基底具有: 第一凹部，其位于所述第一表面上的凸部周圍；以及 第二凹部，其位于所述第二表面上。
6.根據(jù)權利要求5所述的諧振式壓力傳感器，其中，所述第二凹部大于所述第一凹部。
7.根據(jù)權利要求4所述的諧振式壓力傳感器，其中，所述第二基底具有壓力孔，該壓力孔被構造為允許外部施加的壓力傳播至所述隔膜。
8.根據(jù)權利要求1所述的諧振式壓力傳感器，其中， 所述凹部包括第一諧振器和第二諧振器，并且 所述第一諧振器和所述第二諧振器以彼此對齊的方式布置在所述凸部中。
9.根據(jù)權利要求8所述的諧振式壓力傳感器，其中， 所述凸部包括第一凸部和與第一凸部分離的第二凸部， 所述第一凸部包括所述第一諧振器，并且 所述第二凸部包括所述第二諧振器。
10.根據(jù)權利要求9所述的諧振式壓力傳感器，其中，所述第一凸部和所述第二凸部彼此同心。
11.根據(jù)權利要求1所述的諧振式壓力傳感器，其中，所述凸部布置在所述第一基底的上表面上。
12.根據(jù)權利要求1所述的諧振式壓力傳感器，其中，所述凸部布置在所述第一基底的下表面上。
13.根據(jù)權利要求1所述的諧振式壓力傳感器，其中，所述中間層位于將所述第一基底劃分為兩個相等厚度的部分的二等分線上。
14.根據(jù)權利要求1所述的諧振式壓力傳感器，其中，所述隔膜具有圓角。
15.一種諧振式壓力傳感器的制造方法，該方法包括以下步驟: (a)在包括隔膜的第一基底中形成至少一個諧振器； (b)在所述第一基底的第一表面上形成至少一個凸部，該凸部包括諧振器，該諧振器布置在該凸部的頂部與所述第一基底的中間層之間。
16.根據(jù)權利要求15所述的諧振式壓力傳感器的制造方法，還包括:(c)將所述第一基底的第一表面粘合至支承基底。
17.根據(jù)權利要求16所述的諧振式壓力傳感器的制造方法，還包括:(d)在與所述第一基底的第一表面相對的第二表面上形成凹部。
18.根據(jù)權利要求17所述的諧振式壓力傳感器的制造方法，還包括:(e)在第二基底中形成壓力孔；以及(f)將所述第一基底的第二表面粘合至所述第二基底。
19.根據(jù)權利要求16所述的諧振式壓力傳感器的制造方法，還包括:(g)從所述第一基底上去除所述支承基底。
【文檔編號】G01L9/00GK104422547SQ201410407237
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月18日 優(yōu)先權日:2013年8月19日
【發(fā)明者】吉田隆司, 吉田勇作, 湯本淳志, 鈴木良孝 申請人:橫河電機株式會社