敏度偏差為±10%以上。
[0022]與之相對(duì)，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，在位移部的厚度為10 μπκ將壓阻的雜質(zhì)濃度的峰值位置形成在與位移部表面的距離為0.5 μπι的深度位置的情況下，與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)相比，不容易受到位移部的厚度偏差的影響。在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，如圖3所示，在位移部12的厚度尺寸為 10±0.5 ym(tsmax= 10.5 μπι, ts min= 9.5 μ m)的情況下，當(dāng)壓阻元件的深度 Pd = 2 μπι時(shí)，靈敏度偏差為±6%。
[0023]如圖3所示，位移部12越厚，壓阻元件的深度偏差所對(duì)應(yīng)的靈敏度偏差越小，但位移部12的厚度越厚，靈敏度越低。為了減小傳感器的尺寸，需要提高傳感器的檢測(cè)靈敏度。在傳感器的靈敏度與位移部12的厚度之間存在如上所述的關(guān)系，為了提高靈敏度，需要將位移部12變薄。一般用于民用用途的MEMS傳感器中，膜片、梁的厚度為10 μπι以下。因此，優(yōu)選為位移部12的厚度尺寸為1ym以下。
[0024]圖4是表示壓阻元件11的雜質(zhì)濃度的分布的示例的圖。橫軸是深度，縱軸是載流子濃度。在現(xiàn)有的壓阻式MEMS傳感器中，如分布P所示的那樣，雜質(zhì)濃度的峰值的深度為0.2 μπι，但在本發(fā)明中，如分布N1、Ν2所示的那樣，雜質(zhì)濃度的峰值的深度為0.8 μπκ
1.65 μ m0
實(shí)施例
[0025]《實(shí)施例1》
圖5是實(shí)施例1所涉及的壓力傳感器的剖視圖。該壓力傳感器由Si基板10a、Si0jl10b、表面Si膜1c所構(gòu)成的SOI基板構(gòu)成。Si基板1a上形成有通過(guò)蝕刻而形成的開口部13，膜片結(jié)構(gòu)的位移部12由該部分的表面Si膜1c和S1Jl 1b構(gòu)成。位移部12中形成有通過(guò)離子注入而形成的壓阻元件11。位移部12根據(jù)要檢測(cè)的壓力而彎曲，壓阻元件的電阻值隨之而發(fā)生變化。
[0026]這里，膜片結(jié)構(gòu)的位移部12的厚度尺寸ts為I μπι以上10 μπι以下，壓阻元件11的雜質(zhì)濃度的峰值位置(深度)Pd為比0.5 μπι要深、比位移部12的厚度尺寸的1/2的深度要淺的位置。
[0027]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。首先，如圖6(A)所示，準(zhǔn)備由Si基板10a、S1Jl 10b、表面Si膜1c所構(gòu)成的SOI基板10。接著，如圖6(B)所示，從表面Si膜1c注入離子，從而形成壓阻元件11。之后，如圖6(C)所示，通過(guò)蝕刻在Si基板1a上形成開口部13。由此形成膜片結(jié)構(gòu)的位移部12。
[0028]《實(shí)施例2》
圖7是實(shí)施例2所涉及的壓力傳感器的剖視圖。在該示例中，形成有壓阻元件11的Si膜1c的表面形成有保護(hù)膜14。其它結(jié)構(gòu)與圖5所示的壓力傳感器相同。
[0029]圖8 (A)、圖8 (B)、圖8 (C)、圖8⑶是表示圖7所示的壓力傳感器的制造過(guò)程的剖視圖。首先，如圖8(A)所示，準(zhǔn)備由Si基板10a、S1Jl 10b、表面Si膜1c所構(gòu)成的SOI基板10。接著，如圖8(B)所示，從表面Si膜1c注入離子，從而形成壓阻元件11。之后，如圖8 (C)所示，在表面上通過(guò)熱氧化或CVD法形成由Si氧化膜或Si氮化膜所構(gòu)成的保護(hù)膜14。之后，如圖8(D)所示，通過(guò)蝕刻在Si基板1a上形成開口部13。由此形成膜片結(jié)構(gòu)的位移部12。
[0030]《實(shí)施例3》
圖9是實(shí)施例3所涉及的加速度傳感器的剖視圖。該加速度傳感器由Si基板10a、Si02層10b、表面Si膜1c所構(gòu)成的SOI基板構(gòu)成。Si基板1a上形成有通過(guò)蝕刻而形成的開口部13，梁結(jié)構(gòu)的位移部12由該部分的表面Si膜1c和S1Jl 1b構(gòu)成。另外，Si基板1a中，通過(guò)梁結(jié)構(gòu)的位移部12進(jìn)行連接的一方作為固定部而起作用，Si基板1a中的另一方作為錘而起作用。位移部12中形成有通過(guò)離子注入而形成的壓阻元件11。位移部12根據(jù)要檢測(cè)的加速度而屈曲，壓阻元件的電阻值隨之而發(fā)生變化。
[0031]這里，膜片結(jié)構(gòu)的位移部12的厚度尺寸ts為I μπι以上10 μπι以下，壓阻元件11的雜質(zhì)濃度的峰值位置(深度)Pd為比0.5 μπι要深、比位移部12的厚度尺寸的1/2的深度要淺的位置。
[0032]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。首先，如圖10㈧所示，準(zhǔn)備由Si基板10a、S1Ji 10b、表面Si膜1c所構(gòu)成的SOI基板10。接著，如圖10(B)所示，從表面Si膜1c注入離子，從而形成壓阻元件11。之后，如圖10(C)所示，通過(guò)蝕刻在Si基板1a上形成開口部13。由此形成梁結(jié)構(gòu)的位移部12。
標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0033]10 SOI 基板 1a Si基板
1b S12M1c Si 膜11壓阻元件12位移部13開口部14保護(hù)膜
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種壓阻式MEMS傳感器，該壓阻式MEMS傳感器包括位移部，該位移部由厚度為Iym以上的Si構(gòu)成，并根據(jù)檢測(cè)量而發(fā)生位移，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。2.如權(quán)利要求1所述的壓阻式MEMS傳感器，其特征在于， 所述位移部的厚度為Iym以上10 μm以下。3.如權(quán)利要求1或2所述的壓阻式MEMS傳感器，其特征在于， 所述位移部的表面形成有Si氧化膜或Si氮化膜。
【專利摘要】壓力傳感器由Si基板(10a)、SiO2層(10b)、表面Si膜(10c)所構(gòu)成的SOI基板構(gòu)成。Si基板(10a)上形成有通過(guò)蝕刻而形成的開口部(13)，膜片結(jié)構(gòu)的位移部(12)由該部分的表面Si膜(10c)和SiO2層(10b)構(gòu)成。位移部(12)形成有壓阻元件(11)。位移部(12)根據(jù)要檢測(cè)的壓力而彎曲，壓阻元件的電阻值隨之而發(fā)生變化。膜片結(jié)構(gòu)的位移部(12)的厚度尺寸ts為1μm以上10μm以下，壓阻元件(11)的雜質(zhì)濃度的峰值位置(深度)Pd為比0.5μm要深、比位移部(12)的厚度尺寸的1/2的深度要淺的位置。
【IPC分類】H01L29/84, G01P15/12, B81B3/00, G01L9/00
【公開號(hào)】CN104919293
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380063807
【發(fā)明人】小西隆寬
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社村田制作所
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2013年12月4日
【公告號(hào)】US20150241465, WO2014088020A1