壓阻式mems傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及作為傳感器來(lái)使用的MEMS，特別涉及利用壓阻元件的電阻值變化來(lái)檢測(cè)壓力、加速度等的壓阻式MEMS傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]例如，專(zhuān)利文獻(xiàn)I 公開(kāi)了一種利用 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微機(jī)電系統(tǒng))的傳感器。專(zhuān)利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了由形成有隔膜的SOI基板、以及形成在SOI基板上的4個(gè)壓阻元件所構(gòu)成的半導(dǎo)體壓力傳感器。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0003]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本專(zhuān)利特開(kāi)2006-30158號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004]為了提高靈敏度，將壓阻式傳感器的壓阻元件形成在構(gòu)成膜片、梁等位移部的Si的表面附近的極淺的位置上。Si的表面有時(shí)還形成有保護(hù)膜、屏蔽膜。雖然不存在記載有該壓阻元件的深度(雜質(zhì)濃度的峰值深度)的現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)，但通常距離去除保護(hù)膜等后的Si表面為0.3μ??以下。
[0005]這樣，若壓阻元件的深度(雜質(zhì)濃度的峰值深度)為距離Si表面0.3 μπι以下，則在提高傳感器靈敏度這點(diǎn)上是有效的，但當(dāng)膜片、梁等位移部的厚度產(chǎn)生偏差時(shí)，存在傳感器靈敏度受其影響而產(chǎn)生較大偏差的問(wèn)題。這是由于，位移部的表面所產(chǎn)生的應(yīng)力與其厚度的平方成反比。下面將對(duì)傳感器靈敏度與偏差之間的關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0006]在重視傳感器靈敏度的偏差的用途中，需要單獨(dú)對(duì)該偏差進(jìn)行校正的工序，從而會(huì)導(dǎo)致成本上升。
[0007]因此，本發(fā)明鑒于上述情況，其目的在于提供一種壓阻式MEMS傳感器，該壓阻式MEMS傳感器降低了形成有壓阻元件的位移部的厚度的偏差對(duì)傳感器靈敏度的變動(dòng)所造成的影響。
解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)手段
[0008](I)本發(fā)明的壓阻式MEMS傳感器
包括由厚度為Iym以上的Si構(gòu)成并根據(jù)檢測(cè)量而發(fā)生位移的位移部，所述位移部的內(nèi)部形成有由雜質(zhì)擴(kuò)散而形成的壓阻元件，所述壓阻式MEMS傳感器的特征在于，
所述壓阻元件在與所述位移部的表面的距離比0.5 μπι要深、且比所述位移部的厚度尺寸的1/2的深度要淺的位置上具有雜質(zhì)濃度的峰值。
[0009](2)優(yōu)選為所述位移部的厚度為I μπι以上10 μπι以下。
[0010](3)優(yōu)選為所述位移部的表面形成有Si氧化膜或Si氮化膜。
發(fā)明效果
[0011]根據(jù)本發(fā)明，由于能降低膜片、梁等位移部的厚度偏差對(duì)傳感器靈敏度的影響，因此，能構(gòu)成具有所希望的傳感器靈敏度的壓阻式MEMS傳感器。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是表示膜片、梁等位移部(活性層)12中的壓阻元件11的位置關(guān)系的圖。
圖2(A)是表示位移部12的厚度尺寸ts與施加于位移部12的最大應(yīng)力σ之間的定性關(guān)系的圖。圖2(B)是表示位移部12的厚度尺寸ts與壓阻元件11的深度(雜質(zhì)濃度的峰值的深度)位置上的應(yīng)力效率E之間的定性關(guān)系的圖。圖2(C)是表示位移部12的厚度尺寸ts與靈敏度S之間的定性關(guān)系的圖。
圖3是表示將位移部的厚度尺寸作為參數(shù)的、通過(guò)FEM來(lái)求出壓阻元件11的深度(雜質(zhì)濃度的峰值的深度)與靈敏度之間的關(guān)系的結(jié)果的圖。
圖4是表示壓阻元件11的雜質(zhì)濃度(B conc.)的分布的示例的圖。
圖5是實(shí)施例1所涉及的壓力傳感器的剖視圖。
圖6 (A)、圖6 (B)、圖6 (C)是表示圖5所示的壓力傳感器的制造過(guò)程的剖視圖。
圖7是實(shí)施例2所涉及的壓力傳感器的剖視圖。
圖8 (A)、圖8 (B)、圖8 (C)是表示圖7所示的壓力傳感器的制造過(guò)程的剖視圖。
圖9是實(shí)施例3所涉及的加速度傳感器的剖視圖。
圖10(A)、圖10(B)、圖10(C)是表示圖9所示的加速度傳感器的制造過(guò)程的剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]圖1是表示膜片、梁等位移部(活性層)12中的壓阻元件11的位置關(guān)系的圖。位移部12由Si層構(gòu)成。壓阻元件11通過(guò)雜質(zhì)的擴(kuò)散而形成。位移部的厚度尺寸用ts來(lái)表示，壓阻元件11的雜質(zhì)濃度的峰值的深度用Pd來(lái)表示。
[0014]圖2(A)是表示位移部12的厚度尺寸ts與施加于位移部12的最大應(yīng)力σ之間的定性關(guān)系的圖。若用數(shù)學(xué)式來(lái)表示該關(guān)系，則如下所示。
[0015]σ = (1/ts2) α
這里α是由位移部12的尺寸來(lái)決定的系數(shù)。
[0016]圖2(B)是表示位移部12的厚度尺寸ts與壓阻元件11的深度(雜質(zhì)濃度的峰值的深度)位置上的應(yīng)力效率E之間的定性關(guān)系的圖。若用數(shù)學(xué)式來(lái)表示該關(guān)系，則如下所不O
[0017]E= (ts/2 — Pd)/ (ts/2)
=(ts — 2Pd) / ts
圖2(C)是表示位移部12的厚度尺寸ts與靈敏度S之間的定性關(guān)系的圖。若用數(shù)學(xué)式來(lái)表示該關(guān)系，則如下所示。
[0018]S=QXE
=a (ts — 2Pd) /ts3
這里，若用tsmax來(lái)表示位移部12的厚度尺寸最厚的情況，用tsmin來(lái)表示位移部12的厚度尺寸最薄的情況，則各自的靈敏度Smax、Smin如下所示。
[0019]Smax = a (tsmax- 2Pd)/tsmax3Smin = a (tsmin— 2Pd)/ts min3
若決定壓阻元件的深度(雜質(zhì)濃度的峰值的深度)Pd的值而使得Smax = Smin,則對(duì)位移部的厚度尺寸的偏差所對(duì)應(yīng)的靈敏度的影響最小。
[0020]Smax = Smin
α (tSmax- 2Pd)/tsmax3= a (tsmin- 2Pd)/tsmin3Pd = tsmaxtsmin (tsmax2 — ts min2)/ {2(tsmax3— ts min3)}
圖3是表示將位移部的厚度尺寸作為參數(shù)的、通過(guò)FEM來(lái)求出壓阻元件11的深度(雜質(zhì)濃度的峰值的深度)與靈敏度之間的關(guān)系的結(jié)果的圖。若壓阻元件11的深度是位移部的厚度尺寸的1/2的深度(中性面)，則靈敏度最低，壓阻元件11的深度越淺，靈敏度越大。而且，壓阻元件11的深度越淺，靈敏度偏差與位移部的厚度尺寸偏差之比越大。
[0021]在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的情況下，膜片、梁等位移部的厚度為10 μπι，若用通常的工藝來(lái)制作，則該厚度會(huì)產(chǎn)生±0.5 μπι的偏差。在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)中，由于位移部的表面形成有壓阻，因此，傳感器靈敏度會(huì)受到位移部的厚度的平方的影響而產(chǎn)生偏差。即，靈