压力传感器及其制造方法

专利名称：压力传感器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及例如电容式传声器(或者硅电容传声器)的压力传感器，其 通过半导体器件制造方法来制造。本发明还涉及压力传感器的制造方法。
背景技术：
常规上已经发展出可以通过半导体器件制造工艺来制造的各种类型压 力传感器，例如硅电容类型的压力传感器和电容式传声器。硅电容类型的压 力传感器的典型示例是由由于压力变化而振动的膜片、经由例如空气的电介 质相对膜片设置的板、以及空气腔(或腔体)构成。形成于该膜片和板之间 的静电电容由于膜片的振动而变化。压力传感器将静电电容的变化转换成电 信号。空气腔释放干扰该膜片的振动的内压的变化。因此，通过增大空气腔 的体积可以改善压力传感器的输出特性。
曰本特表2004-537182号公报教导了 一种微型硅电容式传声器，其中腔 体形成于基板的凹形和覆盖该凹形的膜片之间，其中该凹形的内壁形成为垂 直于该膜片；因此，凹形的开口无法增大到大于形成该膜片的薄膜，且非常 难以形成具有相对大体积的腔体。日本特开2004-356707号公报教导了一种 电容式传声器，其中腔体通过膜片和形成于基^1内的通孔的内壁而形成，其 中该通孔形成为直径沿与板相反的方向增大的锥形，使得腔体的体积可以增 大而大于前述微型硅电容式传声器的腔体体积。通孔的锥形形状是使用硅的 晶面形成；因此，其锥形角度是恒定的。依赖于形成膜片的薄膜的尺寸，这 限制了腔体的体积；因此非常难以增大腔体的体积而不增大该压力传感器。
在曰本特表2004-537182号公报中教导的腔体具有恒定体积的电容式传 声器中，当腔体体积增大以改善低频特性时高频特性退化，而当腔体体积减 小以改善高频特性时低频特性退化。
在曰本特开No. 2004-356707号公报中教导的电容式传声器中，通孔形 成为与膜片的二维形状一致。这是因为通孔在湿法蚀刻工艺期间用作引入蚀 刻溶液的引入路径，其中邻近通孔的形成膜片的薄膜和基板之间的牺牲膜预
定部分被移除，从而在基板的通孔上方形成膜片。在该湿法蚀刻工艺中，形 成于基板上的部分牺牲膜通过湿法蚀刻从基板被选择性移除，由此形成该电 容式传声器的预定部分。
由于形成于相对膜片的基板背侧内的开口的形状，气泡可能出现而在湿 法蚀刻工艺期间完全覆盖基板背侧的开口 ，由此阻碍蚀刻溶液进入到通孔 内。由于前述电容式传声器的基板背侧的开口具有与膜片的二维形状一致的
保留在开口内。这使得需要人工打破前述电容式传声器内残留的气泡，这由 此因复杂的制造工艺而遭受损害。

发明内容
本发明的目标是提供一种具有相对大体积的压力传感器及其制造方法。 本发明的另一个目标是提供一种低频特性和高频特性得到改善的压力 传感器及其制造方法。
本发明的又一个目标是提供一种可以使用简单制造方法制造的压力传感器。
在本发明第一方面， 一种压力传感器包括具有固定电极的板；具有置 为相对该固定电极的移动电极的膜片，其中该膜片经历由于施加于其的压力 变化引起的位移；以及支撑，具有形成第一腔体的第一内壁，其中该板的端 部固定在该第一内壁内，以及第二内壁，其中台阶部沿该膜片的相对于该第 一内壁的厚度方向上形成，且该第二内壁形成第二腔体，在该膜片的平面方 向上该第二腔体的截面积大于该第一腔体的截面积。也就是说，沿着膜片的 平面方向，第二腔体的截面积被不连续地放大为大于第一腔体的截面积，且 该板的端部固定到形成第一腔体的第一内壁。这使得可以增大压力传感器的
压力传感器的总尺寸。
在上文中，在该膜片的平面方向上该第二腔体的截面积沿与该板相对的 方向上通过该台阶部被放大，该第二内壁沿该膜片的厚度方向上形成；因此， 可以增大该压力传感器的腔体总体积。
在压力传感器的制造方法中，在基板第一表面上沉积形成该板的薄膜和 形成该膜片的薄膜；在与该基板的第一表面相对的第二表面上形成具有第一
开口的第一掩模；在该基板的第二表面上形成具有第二开口的第二摘r模，其
中该第二掩模覆盖该第一掩模，使得正好位于形成该板的该薄膜上方的基板
预定部分暴露于该第二开口中；通过使用该第二掩模在该第二开口中暴露的 基板上执行各向异性蚀刻而形成凹形；移除该第二掩模；随后，使用该第一 掩模在该第一开口中暴露的基板上执行各向异性蚀刻，使得该凹形的底部被 移除，由此在该基板内形成通孔，该通孔形成该腔体。
当使用第二掩模在具有第二开口的第二基板上执行各向异性蚀刻时，在 基板内形成凹形。当使用第一掩模在基板的凹形及其周边部分上执行各向异 性蚀刻使得该凹形的底部-故除去时，其中该凹形在第一开口中暴露，则具有 台阶部的通孔沿基板厚度方向形成于基板内。该第二开口经历图案化，使得 正好位于形成该板的薄膜上方的基板预定部分被暴露；因此在通孔形成完成 之后，形成该板的薄膜的剩余部分仍然沉积在基板上。结果，通过在基板内 形成具有台阶部的通孔，可以产生具有相对大体积的腔体的压力传感器。
该制造方法可以调整为使得，在基板表面上沉积形成该板的薄膜和形成 该膜片的薄膜之后，在与该基板的第一表面相对的第二表面上形成掩模，其 中该掩模具有用于暴露正好位于形成该板的该薄膜上方的基板预定部分的 第一开口，以及位于该第一开口周边的具有狭缝形状的第二开口；使用该掩
模在该第一和第二开口中暴露的基板上执行各向异性蚀刻，由此在该基板内 形成对应于该第一开口的孔和对应于该第二开口的凹形；随后，移除该基板 的该孔和该凹形之间的壁，由此在该基板内形成通孔，该通孔形成该腔体。
当使用具有第 一和第二开口的掩模执行各向异性蚀刻使得孔与基板内 第 一开口 一致地形成时，由于方4立依赖(aspect-d印endent)蚀刻效应，凹形 则与基板内第二开口一致地相应形成。随后，通过除去孔和凹形之间的壁而 在基板内形成具有台阶部的通孔。第一开口经历图案化，从而暴露正好位于 形成该板的薄膜上方的基板预定部分；因此在通孔形成完成之后，形成该板 的薄膜的剩余部分仍然沉积在基板上。结果，通过在基板内形成具有台阶部 的通孔，可以产生具有相对大体积的腔体的压力传感器。
在上文中，可以形成多个第二开口，该第二开口的宽度沿离开该第一开 口的方向减小，其中孔与其相邻凹形之间以及该凹形之间的壁一皮同时除去。 由于第二开口的宽度沿离开该第一开口的方向减小，凹形(对应于第二开口 )
的深度沿离开第一开口的方向减小。这实现了通过除去基板内的壁而形成具
有多个台阶部的通孔；因此，通过在基板内形成具有多个台阶部的通孔，可
以产生具有相对大体积的腔体的压力传感器。
在上文中，孔和凹形均形成为沿从该基板的第二表面到第一表面的方向 的倒锥形，由此壁的薄部容易与基板隔离，使得壁可以容易地从基板除去。
该制造方法可以进一步调整为使得，在基板表面上沉积形成该板的薄膜 和形成该膜片的薄膜之后，在与该基板的第一表面相对的第二表面上形成掩 模，其中该掩模具有用于暴露正好位于形成该板的该薄膜上方的该基板预定
部分的第一开口，以及互连到该第一开口的具有狭缝形状的第二开口；随后， 使用该掩模在该第一开口和第二开口中暴露的该基板上执行各向异性蚀刻， 由此在该基板内形成通孔，该通孔形成该腔体。
当使用具有第 一和第二开口的掩模执行各向异性蚀刻使得孔与基板内 第一开口一致地形成时，由于方位依赖蚀刻效应，具有狭缝形状的凹形则与 基板内第二开口一致地形成。凹形互连到基板的孔，使得该通孔具有台阶部。 第一开口经历图案化，从而暴露正好位于形成该板的薄膜上方的基板预定部 分；因此在通孔形成完成之后，形成该板的薄膜的剩余部分仍然沉积在基板 上。因此，通过在基板内形成具有台阶部的通孔，可以产生具有相对大体积 的腔体的压力传感器。
在本发明第二方面， 一种压力传感器，包括具有固定电极的板；具有与 该固定电极相对设置的移动电极的膜片，其中该膜片经历由于施加于其的压 力变化引起的位移；具有第一内壁的支撑，该板的端部固定在该第一内壁， 其中第一腔体由该支撑的内壁和该膜片向内形成；以及子腔体形成部分，用 于形成通过通道与该第一腔体连通的第二腔体，该通道具有连通该第一腔体 的开口。
当压力变化的频率增大时，膜片经历响应于高频的位移，使得第一腔体 的内部压力高频地变化。这增大了该通道的空气流的速度。当压力变化的频 率降低时，膜片低频地经历位移，使得第一腔体的内部压力低频地变化。这 降低了该通道的空气流的速度。这里，通道的阻力响应于空气流的速度而增 大。为此，当压力变化的频率增大时，在第一腔体和第二腔体之间基本上不 发生空气流动；因此，压力传感器的腔体的总体积可以基本上视为第一腔体 的体积。当压力变化的频率降低时，在第一腔体和第二腔体之间发生空气流 动；因此，压力传感器的腔体的总体积可以基本上视为第一和腔体体积的总
和。由于压力传感器的腔体的总体积响应于压力变化的频率而变化，因此可 以同时改善压力传感器的高频特性和低频特性。
在上文中，子腔体形成部分布置于该支撑内，且其中该通道和该第二腔 体由该支撑的凹形向内形成。这简化了压力传感器的构造。
此外，该子腔体形成部分形成多个第二腔体和具有不同阻力的多个通 道，该第一腔体经由该通道与该第二腔体连通。这使得可以响应于所需要的 输出特性，通过单独地设置通道的阻力而精密地调整该压力传感器的输出特 性。
此外，可以形成具有不同体积的多个第二腔体。这使得可以响应于需求 输出特性，通过单独地设置第二腔体的体积而精密地调整该压力传感器的输 出特性。
在压力传感器的制造方法，在形成该支撑的基板第 一表面上沉积形成该
板的薄膜和形成该膜片的薄膜；在与该基板的第一表面相对的第二表面上形 成掩模，其中该掩模包括用于暴露正好位于形成该板的该薄膜上方的该基板 预定部分的第一开口、具有狭缝形状的第二开口、以及具有狭缝形状的第三 开口，该第三开口从该第一开口拉长到该第二开口；以及使用该掩模在该基 板上执行各向异性蚀刻，从而形成与该基板的第一开口一致的孔、与该基板 的第二表面上该第二开口 一致的第 一凹形、以及与该基板的第二表面上该第 三开口 一致的从该开口拉长到该第一凹形的第二凹形，由此在该基板内形成 腔体形成部分。
在该掩模中，第二开口和第三开口具有狭缝形状，该第三开口从该第一 开口拉长到该第二开口。当使用具有该第一、第二和第三开口的掩模在基板 上执行各向异性蚀刻使得在基板内形成与该第一开口一致的孔时，由于方位 依赖蚀刻效应，可以形成与基板的孔相对应的第一腔体，且可以在基板第二 表面形成与第二和第三开口相对应的子腔体形成部分(有第一和第二凹形构 成)。也就是说，通过使用常规已知半导体器件制造工艺的简单工艺，可以 生产具有第 一腔体和第二腔体的压力传感器，其中该第二腔体通过通道连通 该第一腔体。
附带地，该制造方法可以调整为使得，该各向异性蚀刻是使用包括该基 板上多个第二开口的该掩模来执行，从而在该基板内形成多个第一凹形；随 后，彼此相邻设置的该第一凹形间的至少一个壁^f皮移除。也就是说，通过连
接该第 一腔体可以增大第二腔体的体积。
在本发明第三方面， 一种压力传感器包括具有彼此相对设置的第一表
面和第二表面的基板；具有固定电极的板，其由形成于该基板的第一表面上 的薄膜构成；具有与该固定电极相对设置的移动电极的膜片，其中该膜片由 形成于该基板第一表面上的薄膜构成且经历由于施加于其的压力变化引起 的位移；由薄膜构成的支撑，其由通过湿法蚀刻可以从该基板被选择性移除 的材料组成且其形成于该基板的第一表面上，其中该支撑支持该板，使得间 隙形成于该固定电极和该移动电极之间；形成为沿该基板的厚度方向贯穿该 基板从而暴露该膜片的通孔，其中该通孔具有第一开口，其与该膜片的二维 形状一致地形成于该基板的第一表面上，以及第二开口，其形状基本上与该 第一开口的形状相同且其形成于该基板的第二表面上；以及凹形，其形成于
该基板的第二表面上且在其周边形成于与该第二开口连通的第三开口。
在上文中，该通孔和凹形形成湿法蚀刻的蚀刻溶液的入口 ，其中该通孔 在基板第二表面上形成与膜片的二维形状一致的第二开口 ，该凹形在基板第 二表面上形成第二开口周边外部突出的第三开口。也就是说，第二和第三开 口在基板第二表面上形成蚀刻溶液的入口 。即使当气泡在湿法蚀刻期间完全 覆盖基板第二表面上的入口 ，表面张力由于第三开口而不均匀地分布到气 泡，使得气泡容易破裂。这简化了压力传感器制造工艺。由于基板第二表面 的第二开口是使用在基板第 一表面内未敞开的凹形形成的，仅第 一开口与膜 片的二维形状一致地形成于基板第一表面上；因此，可以防止压力传感器的 输出特性退化。
该压力传感器可以调整为除了基板、板、膜片和支撑之外，还包括第一 通孔和第二通孔，该第一和第二通孔都沿基板厚度方向贯穿基板。暴露膜片
的该第一通孔具有第一开口 ，其与该膜片的二维形状一致地形成于该基板的 第一表面上，以及第二开口，其形状基本上与该第一开口的形状相同且其形 成于该基板的第二表面上。该第二通孔在该基板第一表面上形成在第一开口 的周边与该第 一开口连通的第三开口 ，并在该基板第二表面上形成形状与该 第三开口的形状基本上相同的第四开口 。
在上文中，该第一和第二通孔形成湿法蚀刻的蚀刻溶液的入口，其中该 第一通孔在基板第二表面上形成与膜片的二维形状一致的第二开口 ，而该第 二通孔在基板第二表面形成与第二开口周边连通的第四开口 。基板第二表面
的第二和第四开口形成蚀刻溶液入口 。即使当气泡在湿法蚀刻期间完全覆盖 入口，表面张力由于第四开口而不均匀地分布到气泡，气泡容易破裂。这简 化了压力传感器制造工艺。此外，第一和第二通孔在基板第一表面上形成第 一和第三开口，其中第一开口形状基本上与膜片的二维形状一致。这通过恰 当地设计形成第三开口的第二通孔的形状，可以防止压力传感器的输出特性 退化。
在该压力传感器的制造方法中，使用通过湿法蚀刻可以从该基板被选择
性移除的材料在基板的第一表面上沉积形成该支撑的牺牲膜；在该牺牲膜上 沉积形成该膜片的薄膜；在与该基板的第一表面相对的第二表面上形成掩 模，其中该掩模具有形成为暴露该薄膜正上方该基板预定部分的与该膜片二 维形状一致的第 一开口 ，以及由该第 一开口的周边外部拉长的具有狭缝形状 的第二开口；使用该掩模在该基板上执行各向异性蚀刻，由此形成与该基板 的第一开口相对应的通孔以及与该基板的第二开口相对应的凹形；随后，使 用从该基板的该通孔供给的蚀刻溶液执行湿法蚀刻，从而选4奪性地移除该牺 牲膜。
该制造方法可以调整为使得，使用基板上的掩模执行各向异性蚀刻，从 而形成与基板第 一开口相对应的第 一通孔和与基板第二开口相对应的第二 通孔；随后，使用从该基板的该第一和第二通孔供给的蚀刻溶液执行湿法蚀 刻，从而选择性地移除该牺牲膜。


本发明的这些和其他目标、方面、和实施例将参照下述图示得到更详细 的描述，附图中
图1A为示出依据本发明第一实施例的电容式传声器的构造的平面视
图1B为沿图1A的线B1-B1截取的剖面视图2 A为用于解释该电容式传声器的制造方法的第 一 步骤的剖面视图； 图2B为对应于图2A的平面浮见图2C为用于解释该电容式传声器的制造方法的第二步骤的剖面视图； 图2D为对应于图2C的平面^L图2E为用于解释该电容式传声器的制造方法的第三步骤的剖面视图2F为对应于图2E的平面^L图3A为用于解释该电容式传声器的制造方法的第四步骤的剖面视图； 图3B为对应于图3A的平面4见图3C为用于解释该电容式传声器的制造方法的第五步骤的剖面视图； 图3D为对应于图3C的平面视图3E为用于解释该电容式传声器的制造方法的第六步骤的剖面视图； 图3F为对应于图3E的平面^f见图4A为示出依据第 一实施例的第 一变型的电容式传声器的构造的平面 视图4B为沿图4A的线B4-B4截取的剖面^L图5A为用于解释该电容式传声器的制造方法的第一步骤的剖面视图； 图5B为对应于图5A的平面浮见图5C为用于解释该电容式传声器的制造方法的第二步骤的剖面视图； 图5D为对应于图5C的平面^L图5E为用于解释该电容式传声器的制造方法的第三步骤的剖面^L图； 图5F为对应于图5E的平面^L图5G为用于解释该电容式传声器的制造方法的第四步骤的剖面视图； 图5H为对应于图5G的平面碎见图6A为用于解释根据第一实施例的第二变型的电容式传声器的制造方 法的第 一 步骤的剖面视图6B为对应于图6A的平面视图6C为用于解释该电容式传声器的制造方法的第二步骤的剖面视图； 图6D为对应于图6C的平面一见图6E为用于解释该电容式传声器的制造方法的第三步骤的剖面视图6F为对应于图6E的平面一见图7A为沿图7B的线A7-A7截取的剖面视图7B为示出了依据第一实施例的第三变型的电容式传声器的构造的仰 视图8A为用于解释该电容式传声器的制造方法的仰视图； 图8B为对应于图8A的剖面一见图9为示出了依据本发明第二实施例的安装在印刷板上的电容式传声器
的构造的剖面一见图10A为沿图10B的线A2-A2截取的剖面视图； 图IOB为该电容式传声器的仰视图IIA为用于解释该电容式传声器的制造方法的第一步骤的剖面视图； 图IIB为对应于图IIA的平面视图IIC为用于解释该电容式传声器的制造方法的第二步骤的剖面视图； 图IID为对应于图11C的平面^L图IIE为用于解释该电容式传声器的制造方法的第三步骤的剖面视图； 图IIF为对应于图11E的平面—见图12 A为用于解释该电容式传声器的制造方法的第四步骤的剖面视图； 图12B为对应于图12A的平面视图12C为用于解释该电容式传声器的制造方法的第五步骤的剖面视图； 图12D为对应于图12C的平面-见图13A为用于解释根据第二实施例的变型的电容式传声器的制造方法 的第一步骤的剖面^f见图13B为对应于图13A的平面视图13C为用于解释该电容式传声器的制造方法的第二步骤的剖面视图； 图13D为对应于图13C的平面^L图14A为沿图14B的线A1-A1截取的剖面视图，示出了依据本发明第 三实施例的电容式传声器的构造；
图14B为该电容式传声器的仰视图15A为用于解释该电容式传声器的制造方法的第 一步骤的剖面视图； 图15B为对应于图15A的平面^L图15C为用于解释该电容式传声器的制造方法的第二步骤的剖面视图； 图15D为对应于图15C的平面浮见图15E为用于解释该电容式传声器的制造方法的第三步骤的剖面视图； 图15F为对应于图15E的平面^L图16A为用于解释该电容式传声器的制造方法的第四步骤的剖面视图； 图16B为对应于图16A的平面^L图16C为用于解释该电容式传声器的制造方法的第五步骤的剖面视图； 图16D为对应于图16C的平面^L图16E为用于解释该电容式传声器的制造方法的第六步骤的剖面视图； 图16F为对应于图16E的平面一见图17A为沿图17B的线A4-A4截取的剖面视图，示出了依据本发明第 三实施例的第 一变型的电容式传声器的构造； 图17B为对应于图17A的仰视图18A为用于解释该电容式传声器的制造方法的第一步骤的剖面视图； 图18B为对应于图18A的平面^L图18C为用于解释该电容式传声器的制造方法的第二步骤的剖面视图； 图18D为对应于图18C的平面碎见图19A为示出了依据第三实施例第二变型的电容式传声器的构造的仰 -见图；以及
图19B为示出了依据第三实施例第二变型的电容式传声器的构造的仰视图。
具体实施例方式
本发明将参考附图通过示例更详细地描述。 1.第一实施例
图1A和1B示出了电容式传声器1的构造，该电容式传声器1即为使 用半导体器件制造工艺制造的硅电容传声器或者将传输到板21的声波转换 为电信号的压力传感器。
电容式传声器l的感测部具有由基板IO、第一膜、第二膜、第三膜、和 第四膜组成的层叠结构。基板10为单晶硅基板，其中具有台阶部的通孔12 沿厚度方向形成。
第一膜为由二氧化硅组成的绝缘薄膜。该第一膜将第二膜支撑在基板10 上方，从而在膜片20和基板IO之间形成间隙。圆形开口 13形成于第一膜内。
第二膜为由掺有磷杂质(P)的多晶硅组成的导电薄膜。没有固定到第 三膜的第二膜预定部分形成膜片20。膜片20既不固定到第一膜也不固定到 第三膜，其中该膜片用做由于声波而振动的移动电极。膜片20具有覆盖第 一膜的开口 13的圓形形状。
与第一膜类似，第三膜为由二氧化硅组成的绝缘薄膜。该第三膜将第四
膜与具有导电性的第二膜绝缘，从而将第四膜支撑在第二膜上方。圆形开口 15形成于第三膜内。
与第二膜类似，第四膜为由掺有磷杂质(P)的多晶硅组成的导电薄膜。
没有固定到第三膜的第四膜预定部分形成板21。多个孔22形成于板21内。
支撑23由基板10、第一膜、第三膜、第二膜、以及没有固定到第三膜 的第四膜预定部分组成。由第一腔体41和第二腔体42组成的背腔体40形 成于支撑23内。背腔体40沿与声波传播方向相对的方向释放施加于膜片20 的压力。第一腔体41由置于靠近板21的基板10内壁12a向内形成，以及 由第二膜的开口 13的内壁13a向内形成。第二腔体42由置为相对于板21 的基板10的内壁12b向内形成。沿膜片20平面方向的第二腔体42的截面 积大于第一腔体41的截面积。在权利要求语言中，基板10的内壁12a和第 二膜的内壁13a都定义为第一内壁，基板10的内壁12b定义为第二内壁。
电容式传声器1的检测部将通过图1B所示电路来描述，其中膜片20连 接到偏置电压源。具体而言，引线104和106连接到偏置电压源的端子102， 其中引线104连接到基板10,引线106连接到第二膜，使得膜片20和基板 10都置于基本上相同的电势。此外，板21连接到运算放大器100的输入端 子。也就是说，连接到运算放大器100的输入端子的引线108连接到第四膜。 运算放大器100具有高的输入阻抗。
接着将描述电容式传声器1的工作。当声波经由板21的孔22传输到膜 片20时，膜片20由于声波而振动。膜片20的振动导致膜片20和板21之 间距离的变化，由此改变形成于膜片20和板21之间的静电电容。
由于板21连接到具有高输入阻抗的运算放大器100，存在于板21内非 常少量的电荷朝运算放大器IOO移动，而与膜片20和板21之间的静电电容 变化无关。因此可以认为存在于板21和膜片20内的电荷没有变化。这使得 可以将膜片20和板21之间的静电电容的变化转变为板21的电势变化。因 此，电容式传声器1能够基于膜片20和板21之间非常小的静电电容变化而 产生电信号。也就是说，电容式传声器1将施加于膜片20的声压的变化转 换为静电电容的变化，其然后被转换为电压变化，基于此，电信号响应于声 压变化而产生。
接着，将参考图2A至2F和图3A至3F描述电容式传声器1的制造方法。
在制造方法的第一步骤(即，图2A和2B所示的(Al)和(Bl)),第 一膜51沉积于形成基板10的晶片50上(见图1B)。也就是说，二氧化硅 通过等离子体化学气相沉积(或等离子体CVD)沉积在由单晶硅组成的晶 片50上，由此形成第一膜51。
接着，第二膜52沉积在第一膜51上。也就是说，掺磷的多晶硅通过减 压CVD沉积在第一膜51上，由此形成第二膜52。接着，光致抗蚀剂膜涂 敷到第二膜52的整个表面；随后，抗蚀剂图案使用预定抗蚀剂掩模通过用 于执行曝光和显影的光刻形成。随后，第二膜52通过例如反应离子蚀刻 (RIE)的各向异性蚀刻被选择性地除去，由此形成具有圆形形状的第二膜 52。
在制造方法的第二步骤(即，图2C和2D所示的(A2)和(B2))，第 三膜53沉积在第二膜52上。也就是说，二氧化硅通过等离子体CVD沉积 在第二膜52上，由此形成第三膜53。
在制造方法的第三步骤(即，图2E和2F所示的(A3)和(B3)),第 四膜54沉积在第三膜53上。也就是说，掺磷的多晶硅通过减压CVD沉积 在第三膜53上，由此形成第四膜54。接着，光致抗蚀剂膜涂敷到第四膜54 的整个表面；随后，抗蚀剂图案使用预定抗蚀剂掩模通过用于执行曝光和显 影的光刻形成。随后，第四膜54通过例如RIE的各向异性蚀刻被选择性地 除去，由此形成具有圓形形状和多个孔22的第四膜54。
在制造方法的第四步骤(即，图3A和3B所示的(A4)和(B4)),具 有第一开口 55a的第一掩模55形成于晶片50的与第一表面50a相对的第二 表面50b上，其中第一膜51、第二膜52、第三膜53和第四膜54层叠于该 晶片50上。也就是说，使用粘合剂将由金属組成的第一掩模55附着到晶片 50。优选地该粘合剂为有机粘合剂，且优选地第一掩模55由镍或铬组成。 附带地，第一掩模55可以由任意类型的材料组成，只要该材料可以与第二 掩模56—起被选择性地除去即可。备选地，第一掩模55可以通过在晶片50 上执行金属镀覆而形成。
接着，具有第二开口 56a的第二掩模56形成于晶片50第二表面50b和 第一掩模55上。也就是说，光致抗蚀剂膜涂敷到与晶片50第二表面50b和 第一掩模55相对应的整个表面上；随后，第二掩模56使用预定抗蚀剂掩模 通过用于执行曝光和显影的光刻形成。此处，第二开口 56a暴露第一开口 55a
内正好位于第二膜52和第四膜54上方的晶片50的预定部分。
在制造方法的第五步骤(即，图3C和3D所示的(A5)和(B5)),第 二开口 56a向内暴露的晶片50预定部分使用第二掩模56经历各向异性蚀刻， 由此在晶片50内形成凹形60。也就是说，晶片50通过深RIE被选择性地 除去，由此在晶片50内形成凹形60。
在制造方法的第六步骤(即，图3E和3F所示的(A6)和(B6)),第 二掩模56被除去。也就是说，第二掩模56通过使用例如NMP (即，N-甲 基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrolidone))的抗蚀剂剥离溶液被除去。
接着，第一开口 55a的向内暴露的晶片50预定部分使用第一掩模55经 历各向异性蚀刻，由此在晶片50内形成具有台阶部的通孔12。也就是说， 晶片50被选4奪性地除去，使得凹形60的底部通过深RIE而消失，由此在晶 片50内形成具有台阶部的凸块12。这里，正好位于第二膜52和第四膜54 上方的第一膜51预定部分由通孔12向内暴露。在通孔12的形成完成之后， 第二膜52和第四膜54的其余部分仍沉积在晶片50第二表面50b的开口的 周围区域内。
接着，通过使用例如稀释氢氟酸(或稀释HF)的蚀刻溶液的各向同性 蚀刻(例如，湿法蚀刻)或者通过各向.同性蚀刻和各向异性蚀刻的组合，均 为氧化硅膜的第一膜51和第三膜53被选"t奪性地除去。这里，该蚀刻溶液经 由第四膜54的孔22和晶片50的通孔12被供给，从而溶解第一膜51和第 三膜53。通过恰当地设计孔22和通孔12的形状和排列，可以在第一膜51 和第三膜53内形成开口 13和15。因此，可以形成由膜片20、板21、和支 撑23构成的感测部(见图1A和1B )。
随后，执行例如划片和封装的其他步骤，从而完成电容式传声器1的生产。
第一实施例可以通过各种方式调整；因此在下文中将描述其变型。 (a)第一变型
图4A和4B示出了依据第一实施例第一变型的电容式传声器2的构成。 电容式传声器2的感测部与电容式传声器1的感测部的不同在于基板10的 形状。具体而言，具有多个台阶部的通孔212形成电容式传声器2的基板10 内。这里，支撑223是由基板10、第一膜、第三膜、以及没有固定到第三膜 的第二和第四膜预定部分构成。
由第一腔体241和第二腔体242构成的背腔体240形成于支撑223内。 第一腔体241由置于靠近板21的基板10内壁212a向内形成，以及由第二 膜的开口 13的内壁13a向内形成。第二腔体242由置为相对于板21的基板 10的内壁212b向内形成。基板10的内壁212b在沿膜片20的厚度方向形成 台阶部。因此，沿膜片20厚度方向的第二腔体242的截面积沿着从板21相 对延伸的方向不连续地放大。在权利要求语言中，基板10的内壁212a和第 二膜的内壁13a都定义为第一内壁，基板10的内壁212b定义为第二内壁。
电容式传声器2的检测部与电容式传声器1的检测部基本上相同。因此， 电容式传声器2的工作基本上与电容式传声器1的工作相同。为了方便的目 的，有关电容式传声器2的工作的详细描述被省略。
接着，将参考图5A至5H描述电容式传声器2的制造方法。
与电容式传声器1的制造方法相似，在电容式传声器2制造方法的第一 步骤(即，图5A和5B所示的(Al)和(Bl))，第一膜51、第二膜52、第 三膜53、和第四膜54沉积于晶片50的第一表面50a上。
接着，具有开口 255a、 255b、 255c和255d的掩模255形成于晶片50 的第二表面50b上。也就是说，光致抗蚀剂膜完全涂敷到晶片50的第二表 面50b;随后，掩模255使用预定抗蚀剂掩模通过用于执行曝光和显影的光 刻形成。开口 255a具有暴露正好位于第二膜52和第四膜54上方的晶片50 预定部分的圆形形状。分别具有环形形状的开口 255b、 255c和255d依次沿 开口 255a的圆周周边扩展。各个环形的开口 255b、 255c和255d形成狭缝， 该狭缝沿径向的宽度小于开口 255a的直径。考虑到径向，开口 255c的宽度 小于开口 255b的宽度;开口 255d的宽度小于开口 255c的宽度。
在制造方法的第二步骤(即，图5C和5D所示的(A2)和(B2))，晶 片50经历使用掩模255的各向异性蚀刻，由此在晶片50内形成孔260和凹 形261 、 262和263。具体而言，从掩才莫255暴露的晶片50预定部分通过例 如深RIE的各向异性蚀刻被选择性地除去。该各向异性蚀刻连续地执行，直 到孔260在晶片50内完全形成而在位置上匹配开口 255a。各个开口 255b、 255c和255d沿径向的宽度小于开口 255a的直径。由于方位依赖的蚀刻效应， 凹形261、 262和263在晶片50内分别形成而在位置上匹配开口 255b、 255c 和255d。由于沿径向的开口 255c的宽度小于开口 255b的宽度，沿晶片50 厚度方向的凹形262的深度小于凹形261的深度。由于沿径向的开口 255d
的宽度小于开口 255c的宽度，沿晶片50厚度方向的凹形263的深度小于凹 形262的深度。
如图5E和5F所示，壁271形成于孔260和凹形261之间；壁272形成 于孔261和凹形262之间；以及壁273形成于孔262和凹形263之间。壁271 、 272和273被除去，如图5G和5H所示。具体而言，由单晶硅组成的晶片 50的第二表面50b经历热氧化，由此将壁271、 272和273转变为氧化硅； 随后，使用例如稀释氢氟酸的蚀刻溶液执行湿法蚀刻，从而与晶片50的第 二表面50b的转变部分一起选择性地除去壁271、 272和273。结果，可以在 晶片50内形成具有多个台阶部的通孔212,其中正好位于第二膜52和第四 膜54上方的第一膜51预定部分在通孔212内被暴露。在通孔212的形成完 成之后，第二膜52和第四膜54的剩余部分仍然沉积在晶片50的第二表面 内开口的周围区域内。
电容式传声器2制造方法前述步骤的后续步骤基本上与电容式传声器1 的制造方法相同。 (b)第二变型
在根据第一实施例第一变型的电容式传声器2制造方法中，晶片50的 壁271、 272和273通过转变而被选择性地除去。当然，用于选择性地除去 壁的工艺不一定限于前述工艺。
接着，将参考用于选择性地除去壁的工艺描述才艮据第一实施例的第二变
型的制造方法。
与电容式传声器1的制造方法相似，在根据第一实施例第二变型的电容 式传声器制造方法的第一步骤(即，图6A和6B所示的(Al)和(Bl)), 第一膜51、第二膜52、第三膜53、和第四膜54沉积于形成晶片50的第一 表面50a上。
接着，具有开口 355a和355b的掩才莫355形成于晶片50的第二表面50b 上。也就是说，光致抗蚀剂膜完全涂敷到晶片50的第二表面50b;随后，掩 模355使用预定抗蚀剂掩模通过用于执行曝光和显影的光刻形成。开口 355a 具有暴露正好位于第二膜52和第四膜54上方的晶片50预定部分的圆形形 状。开口 355b具有沿开口 355a的圆周周边形成的环形形状，其中开口 355b 形成狭缝，该狭缝沿径向的宽度小于开口 355a的直径。
在制造方法的第二步骤(即，图6C和6D所示的(A2)和(B2))，晶
片50经历使用掩模355的各向异性蚀刻，由此在晶片50内形成孔360和凹 形361。各个孔360和凹形361形成为沿从晶片50的第二表面50b到第一表 面50a的垂直方向延伸的倒锥形。具体而言，从掩模355暴露的晶片50预 定部分通过例如深RIE的各向异性蚀刻被选择性地除去。该各向异性蚀刻执 行，使得孔360完全形成而在位置上匹配晶片50的开口 355a。通过调整蚀 刻条件，可以形成分别具有倒锥形形状的孔360和凹形361。例如，晶片50 在用于侧壁保护膜的低沉积条件下蚀刻；备选地，晶片50被蚀刻，同时调 整适于侧壁保护膜的形成时间和蚀刻时间。结果，形成于孔350和凹形361 之间的壁371沿着从晶片50的第二表面50b到第一表面50a的垂直方向厚 度逐渐减小。
在制造方法的第三步骤(即，图6E和6F所示的(A3 )和(B3 ))，晶 片50的壁371被除去。也就是说，晶片50经历使用例如氢氧化钾(KOH) 和四曱基氢氧化铵(TMAH)的蚀刻溶液的湿法蚀刻。这里，壁371的薄部 较其他部分首先被溶解，使得壁371与晶片50分离；随后，与晶片50隔离 的壁371被完全溶解在蚀刻溶液内。结果，可以在晶片50内形成具有台阶 部的通孔12。将壁371与晶片50隔离的工艺不一定限于前述工艺。例如， 可以通过对壁371施加超声波或机械振动，由此将壁371与晶片50隔离。 前述步骤的后续步骤基本上与电容式传声器1的制造方法相同。 (c)第三变型
图7A和7B示出了依据第一实施例第三变型的电容式传声器4的构成。 电容式传声器4的感测部与电容式传声器1的感测部的不同在于基板10的 形状。具有台阶部的通孔412沿厚度方向形成并贯穿电容式传声器4的基板 10,其中该通孔是由具有圆柱形形状的孔400以及多个凹形401形成，该多 个凹形径向形成于孔400的圆周周边从而直接连通孔400。支撑423是由基 板IO、第一膜、第三膜、以及没有固定到第三膜的第二和第四膜预定部分构 成。
由第一腔体441和第二腔体442构成的背腔体440形成于支撑423内。 第一腔体441由置于靠近板21的孔400的内壁412a向内形成，以及由第二 膜的开口 13的内壁13a向内形成。第二腔体442由内壁412b向内形成，该 内壁412b是由置为靠近板21的孔400的内壁以及凹形401的内壁构成。在 权利要求语言中，基板10的内壁412a和第二膜的内壁13a都定义为第一内
壁，基板10的内壁412b定义为第二内壁。
电容式传声器4的检测部与电容式传声器1的检测部基本上相同。因此， 电容式传声器4的工作基本上与电容式传声器1的工作相同。因此，有关电 容式传声器4的工作的详细描述被省略。
接着，将参考图8A和8B描述电容式传声器4的制造方法。
与电容式传声器1的制造方法相似，第一膜51、第二膜52、第三膜53、 和第四膜54沉积于晶片50的第一表面50a上。
接着，具有开口 455a和多个开口 455b的掩才莫455形成于晶片50的第 二表面50b上。也就是说，光致抗蚀剂膜完全涂敷到晶片50的第二表面50b; 随后，掩模455使用预定抗蚀剂掩模通过用于执行曝光和显影的光刻形成。 开口 455a具有暴露正好位于第二膜52和第四膜54上方的晶片50预定部分 的圓形形状。开口 455b形成狭缝，该狭缝沿径向从开口 455a被拉长。沿开 口 455a圆周方向的各个开口 455b宽度小于开口 455a的直径。
接着，晶片50经历使用掩模455的湿法蚀刻，由此在晶片50内形成通 孔412。具体而言，从掩模455暴露的晶片50预定部分通过例如深RIE的 各向异性蚀刻被选择性地除去。该各向异性蚀刻执行，使得孔400在完全形 成为在位置上匹配晶片50的开口 455a (见图8A和8B )。沿开口 455a径向 的各个开口 455b宽度小于开口 455a的直径。由于方位依赖的蚀刻效应，凹 形401形成为在位置上匹配晶片50的开口 455b。结果，可以在晶片50内形 成具有台阶部的通孔412，该台阶部由孔400和多个凹形401构成，其中正 好位于第二膜52和第四膜54上方的第一膜51预定部分在通孔412内被暴 露。在通孔412的形成完成之后，第二膜52和第四膜54的剩余部分仍然沉 积在晶片50的第二表面50b内开口的周围区域内。
前述步骤的后续步骤基本上与电容式传声器1的制造方法相同。
第一实施例及其变型设计为使得，就膜片20的平面方向而言，第二腔 体的截面积与第一腔体的截面积相比快速增大；且膜片20和板21的端部固 定到第一腔体的内壁。因此可以增大背腔体的体积，而不受由于膜片20和 板21尺寸引起的限制且无需增大电容式传声器的整体尺寸。
在第一变型(见图4A和4B),就膜片20平面方向而言的第二腔体242 的截面积沿与板21相对的方向按台阶状方式放大。由于鉴于膜片20平面方 向的第二腔体242的截面积沿与板21相对的方向不连续地放大，因此可以
增大背腔体240的体积。 (d)其他变型
第一实施例及其变型均涉及电容式传声器，该电容式传声器为压力传感 器的一个示例。当然，第一实施例可以应用于检测声压之外的各种压力的其 他类型的压力传感器。
第一实施例及其变型均涉及其中膜片20和板21均具有圆形形状且其圓 周周边完全固定到支撑的电容式传声器。由膜片和板构成的该电容式传声器 的感测部不一定限于前述结构。例如，膜片和板的端部可以部分固定到支撑。 具体而言，膜片的两端可以固定到支撑；备选地，膜片可以按照悬臂的方式 固定到支撑。该膜片和板的形状不一定限于例如圓形的形状。具体而言，该 膜片和板可以形成为多边形。板可以置为靠近背腔体而不是膜片。该膜片不 一定直接固定到支撑。具体而言，膜片可以按照悬垂的方式附着到板，备选 地，该膜片可以由板支撑。
第一实施例及其变型分别设计为使得，具有实现矩形台阶部的台阶部的 通孔形成于基板IO内，尽管无需沿支撑的内壁形成矩形台阶部。
在第一实施例、第一变型和第二变型中，第二腔体形成并在第一腔体的 周边放大，由此可以在第一腔体外部部分地放大第二腔体。
电容式传声器1的制造方法可以应用于电容式传声器2的制造方法。这 种情况下，需要形成多层掩模，其中层数取决于形成于通孔12内的台阶部 的数目。由第 一掩模55和第二掩模56构成的多层掩模(见图3A、 3C和3E ) 用于电容式传声器1的制造方法，尽管可以使用其厚度取决于具有台阶部的 通孔12的总体形状的单层抗蚀剂掩模。
电容式传声器2的制造方法可以应用于电容式传声器1的制造方法。这 种情况下，需要在掩模255内形成开口 255b、 255c和255d，所有开口沿径 向具有相同宽度。
电容式传声器2的制造方法使用具有环形开口 255b、 255c和255d的掩 模255，尽管可以将开口 255b、 255c和255d都形成为带状。
电容式传声器2的制造方法可以调整为使得，与开口 255b、255c和255d 交叉的其他狭缝状开口额外形成于掩模255内。这种情况下，与开口 255b、 255c和255d相对应的凹形的壁通过与基板10内其他开口相对应的凹形被分 开。这使得通过湿法蚀刻容易除去壁。
第二变型描述了电容式传声器1的制造方法。当然，第二变型可以应用 于电容式传声器2的制造。
在第三变型中，多个凹形401形成为连通孔400,尽管可以在孔400周 边中形成单个凹形401。
在第三变型中，多个凹形401沿径向均匀地分布在孔400外部；备选地， 可以将凹形401不均匀地分布在孔400的周边。
2.第二实施例
图9A和图10A及10B示出了依据本发明第二实施例的电容式传声器 1001的构造。该电容式传声器1001为使用半导体器件制造工艺制造的硅电 容传声器，其中该电容式传声器将经由板1022传输到其的声波转换为电信
电容式传声器1001的感测部具有由基板1010、第一膜、第二膜、第三
膜、和第四膜组成的层叠结构。
基板1010为单晶硅基板，其中孔1011、凹形1012和多个凹形1013沿 厚度方向形成。凹形1012具有围绕孔1011的环形形状。各个凹形1013具 有沿孔1011径向^v孔1011拉长到凹形1012的线形形状。
第一膜为由二氧化硅组成的绝缘薄膜。第一膜将第二膜支撑在基板1010 上方，从而在膜片1020和基板1010之间形成间隙。具有圆形形状的开口 1014 形成于第一膜内。
第二膜为由掺有磷杂质(P)的多晶硅组成的导电薄膜。没有固定到第 三膜的第二膜预定部分形成膜片1020。膜片1020既不固定到第一膜也不固 定到第三膜；因此，该膜片用做由于声波而振动的移动电极。膜片1020具 有覆盖第一膜的开口 1014的圆形形状。
与第一膜类似，第三膜为由二氧化硅组成的绝缘薄膜。第三膜将第二膜 (具有导电性)与第四膜绝缘，从而将第四膜支撑在第二膜上方。第三膜具 有开口 1015，该开口具有圓形形状。
与第二膜类似，第四膜为由掺有磷杂质的多晶硅组成的导电薄膜。没有 固定到第三膜的第四膜预定部分形成板1022，该板具有多个孔1023。
支撑1024由基板1010、第一膜、第三膜、以及没有固定到第三膜的第 二和第四膜预定部分构成。如图9所示，支撑1024形成由第一腔体(或主 腔体)1041和第二腔体(或子腔体)1042构成的背腔体1040,该第二腔体
1042经由通道1043与第一腔体1041连通。背腔体1040沿与声波传播方向 相对的方向释放施加于膜片1020的压力。第一腔体1041由膜片1021、第二 膜的开口 1014、基板1010的孔1011、以及其上安装了电容式传声器1001 的印刷板1060向内形成。第二腔体1042由基板1010的凹形1012以及印刷 板1060向内形成。在权利要求语言中，基板1010的凹形1012和1013都定 义为子腔体形成部分，基板1010的孔1011和凹形1012与1013均定义为腔 体形成部分。
接着，电容式传声器1001的检测部将通过图IOA所示电路来描述。膜 片1020连接到偏置电压源。具体而言，连接到偏置电压源的端子1102的引 线1104和1106分别连接到第二膜和基板1010,使得膜片1020和基板1010 都置于基本上相同的电势。板1022连接到运算放大器1100的输入端子。也 就是说，连接到具有相对高的输入阻抗的运算放大器IIOO输入端子的引线 1108连接到第四膜。
接着将详细描述电容式传声器1001的工作。当声波传输通过板1022的 孔1023从而到达膜片1020时，膜片1020由于声波而振动。由于膜片1020 的振动，膜片1020和板1022之间距离变化，使得形成于膜片1020和板1022 之间的静电电容相应地变化。
由于板1022连接到具有相对高输入阻抗的运算放大器1100，所以即使 当膜片1020和板1022之间的静电电容变化时，仅存在于板1022内非常少 量的电荷朝运算放大器IIOO移动。也就是说，可以认为存在于板1022和膜 片1020内的电荷基本上没有变化。这使得可以将膜片1020和板1022之间 的静电电容的变化转变为板1022的电势变化。结果，电容式传声器1001能 够基于膜片1020和板1022之间非常小的静电电容变化而产生电信号。在电 容式传声器1001中，施加于膜片1020的声压的变化转换为静电电容变化， 其随后转换为电势变化，基于此电信号响应于声压变化而产生。
背腔体1040的内部压力(或者背压力)由于膜片1020的振动而变化。 也就是说，背腔体1040的体积显著影响膜片振动，并因此影响电容式传声 器1001的输出特性。具体而言，通过增大背腔体1040的体积可以改善电容 式传声器1001的低频特性，同时通过减小背腔体1040的体积可以改善电容 式传声器1001的高频特性。
允许背腔体1040内第一腔体1041与第二腔体1042连通的通道1043的
阻力响应于流过通道1043的空气的流速而增大。当背压力变化频率增大时，
换言之，当膜片1020位移的频率由于具有高频的声波而增大时，第一腔体 1041和第二腔体1042之间基本上没有空气流动。这意味着背腔体1040的体 积可以基本上视为第一腔体1041的体积。相反，当背压力变化频率降低时， 换言之，当膜片1020位移的频率由于具有低频的声波而降低时，空气在第 一腔体1041和第二腔体1042之间充分地流动。这意味着背腔体1040的体 积可以基本上浮见为第一腔体1041和第二腔体1042的体积之和。
由于背腔体1040的体积基本上响应于声波的频率而变化，因此可以同 时改善电容式传声器1001的低频特性和高频特性。也就是说，通过恰当地 设置第一腔体1041的体积、第二腔体1042的体积、以及通道1043的阻力， 可以调整电容式传声器1001的输出特性。通过恰当地设置形成于基板1010 内的凹形1013的长度、宽度和深度，可以设置通道1043的阻力。沿基板1010 厚度方向的凹形1013的深度不一定小于凹形1012的深度。如图IOA和IOB 所示，凹形1013的长度是沿孔1011的径向测量；凹形1013的宽度是沿孔 1011的圓周方向测量；以及凹形1013的深度是沿基板1010的厚度方向测量。
接着，将参考图IIA至IIF和图12A至12D描述电容式传声器1001的 制造方法。
在制造方法的第一步骤(即，图11A和11B所示的(Al)和(Bl)), 第一膜1051沉积于用做基板1010的晶片1050上(见图IOA和IOB)。具体 而言，二氧化硅通过等离子体CVD沉积在由单晶硅组成的晶片1050上，由 此形成第一膜1051。
接着，第二膜1052沉积在第一膜1051上。也就是说，掺磷的多晶硅通 过减压CVD沉积在第一膜1051上，由此形成第二膜1052。接着，光致抗 蚀剂膜涂敷到第二膜1052的整个表面；随后，抗蚀剂图案使用预定抗蚀剂 掩模通过用于执行曝光和显影的光刻形成。随后，第二膜1052通过例如RIE (即，反应离子蚀刻)的各向异性蚀刻被选择性地除去，由此形成具有圓形 形状的第二膜1052。
在制造方法的第二步骤(即，图11C和11D所示的(A2)和(B2))， 第三膜1053沉积在第二膜1052上。具体而言，二氧化硅通过等离子体CVD 沉积在第二膜1052上，由此形成第三膜1053。
在制造方法的第三步骤(即，图IIE和IIF所示的(A3)和(B3)),
第四膜1054沉积在第三膜1053上。具体而言，掺磷的多晶硅通过减压CVD 沉积在第三膜1053上，由此形成第四膜1054。接着，光致抗蚀剂膜涂敷到 第四膜1054的整个表面；随后，抗蚀剂图案^f吏用预定抗蚀剂掩才莫通过用于 执行曝光和显影的光刻形成。随后，第四膜1054通过例如RIE的各向异性 蚀刻被选择性地除去，由此形成具有圆形形状和多个孔1023的第四膜1054。
在制造方法的第四步骤(即，图12A和12B所示的(A4)和(B4)), 具有第一开口 1055a、第二开口 1055b和多个第三开口 1055c的掩模1055形 成于与晶片1050的第一表面1050a相对的第二表面1050b上，第一膜1051、 第二膜1052、第三膜1053和第四膜1054层叠于该晶片1050上。也就是i兌， 光致抗蚀剂掩模涂敷到晶片1050的第二表面1050b的整个表面；随后，掩 模1055使用预定抗蚀剂掩模通过用于执行曝光和显影的光刻形成。第一开 口 1055a具有暴露正好位于第二膜1052和第四膜1054上方的晶片1050预 定部分的圆形形状。第二开口 1055b具有围绕第一开口 1055a的周边的环形 狭缝。各个第三开口 1055c为狭缝，其宽度小于狭缝形状的第二开口 1055b 的宽度。第三开口 1055c沿径向沿着从第一开口 1055a到第二开口 1055b的 方向拉长。例如，第二开口 1055b的宽度的范围为l!im到100jim (优选地， 从liim到70jim);且第三开口 1055c的宽度范围为lpm到50)im (优选地， 从ljim到40pm)。在图10A和10B所示电容式传声器1001中，第二开口 1055b的宽度是沿第一开口 1055a的径向测量；以及第三开口 1055c的宽度 是沿第一开口 1055a的圓周方向测量。
在制造方法的第五步骤(即，图12C和12D所示的(A5)和(B5))， 使用掩模1055在基板1050上执行各向异性蚀刻从而在晶片1050内形成孔 1011和凹形1012与1013。具体而言，从掩才莫1055暴露的晶片1050预定部 分通过例如深RIE的各向异性蚀刻被选择性地除去。这里，第二开口 1055b 的宽度和第三开口 1055c的宽度都小于第一开口 1055a的直径；第三开口 1055c的宽度小于第二开口 1055b的宽度。由于方位依赖的蚀刻效应，作用 于晶片1050的第二开口 1055b和第三开口 1055c的蚀刻速度变得小于作用 于第一开口 1055a的蚀刻速度。此外，作用于第三开口 1055c的蚀刻速度变 得小于作用于第一开口 1055a的蚀刻速度。另外，作用于第三开口 1055c的 蚀刻速度变得小于作用于第二开口 1055b的蚀刻速度。结果，凹形1012与 晶片1050的第二开口 1055b—致地形成。此外，其深度小于凹形1012的凹 形1013与晶片1050的第三开口 1055c—致地形成。
接着，掩模1055通过使用例如NMP (即，N-曱基-2-处咯烷酮)的抗蚀 剂剥离溶液被除去。
接着，通过使用例如稀释氢氟酸的蚀刻溶液的各向同性湿法蚀刻或者通 过各向同性蚀刻和各向异性蚀刻的组合，均为氧化硅膜的第一膜1051和第 三膜1053被选择性地除去。此时，该蚀刻溶液经由第四膜1054的孔1023 和晶片1050的通孔1011 ^f皮供给，由此溶解第一膜1051和第三膜1053。通 过恰当地设计孔1023和通孔1011的形状和排列，可以在第一膜1051和第 三膜1053内形成开口 1014和1015,由此可以形成构成电容式传声器1001 的感测部的膜片1020、板1022、和支撑1024 (见图9)。
随后，通过划片和封装步骤，从而完成电容式传声器1001的生产。 (a)第一变型
电容式传声器1001的制造方法可以通过各种方式调整。将参考13A至 13D描述该制造方法的第一变型。
与前述制造方法相似，第一膜1051、第二膜1052、第三膜1053、和第 四膜1054沉积于晶片1050的第一表面1050a上。
在制造方法的第一步骤(即，图13A和13B所示的(Al)和(Bl)), 掩模1255形成于晶片1050的第二表面1050b上。多个第二开口 1055b形成 于掩模1255内第一开口 1055a的周边。相邻第二开口 1055b之间的距离小 于第一开口 1055a和第二开口 1055b之间的距离。具体而言，第一开口 1055a 和第二开口 1055b之间的距离大于20|am，相邻第二开口 1055b之间的距离 小于20拜。
接着，与前述制造方法相似，使用掩模1255在晶片1050上执行各向异 性蚀刻，由此在晶片1050内形成孔1011和依次围绕孔1011的多个凹形1212。 相邻凹形1212之间的壁1272薄于孔1011和凹形1212之间的壁1271。
在制造方法的第二步骤(即，图13C和13D所示的(A2)和(B2)), 相邻凹形1212之间的壁1272^皮除去，,人而在晶片1050内形成凹形1012, 凹形1012形成低热腔体1042 (见图9和IOA)。具体而言，单晶硅晶片1050 的第二表面1050b经历热氧化，从而将壁1272转变为氧化硅。接着，使用 例如稀释氢氟酸的蚀刻溶液执行湿法蚀刻，从而选择性地除去壁1272。
前述步骤的后续步骤基本上与前述制造方法的步骤相同。在制造方法的
该第一变型中，多个凹形1212形成于晶片1050中J吏得壁1272薄于壁1271。 这里，凹形1212可以在布置上进一步调整，只要相邻凹形1212之间的壁1272 可以相对于壁1271纟皮选择性地除去。
(b) 第二变型
除了支撑1024的形状之外，根据第二实施例第二变型的电容式传声器 的总体构造与电容式传声器1001的总体构造基本上相同。支撑1024形成背 腔体，该背腔体由第一腔体1041以及连通第一腔体1041的多个第二腔体 1042构成。这里，第二腔体1042经由具有不同阻力的多个通道1043连通第 一腔体1041。该电容式传声器制作成使得，在晶片1050的第二表面1050b 内形成孔1011、分别具有圓弧形状的多个凹形1012、以及/人孔1011延伸到 凹形1012的凹形1013。
通过响应于所需要的输出特性分別设置通道1043的阻力，则可以精密 地调整该电容式传声器的输出特性。所有第二腔体1042具有相同的体积， 或者具有不同的体积。通过分别设置第二腔体的体积，则可以精密地调整该 电容式传声器的输出特性。
(c) 其他变型
第二实施例及其变型分别涉及电容式传声器，其中分别具有圓形的膜片 1020和板1022的总体圆周固定到支撑，尽管第二实施例不一定限于由膜片 和板构成的电容式传声器的感测部构造。例如，膜片的一端和板的一端可以 固定到支撑。此外，膜片的两端可以固定到支撑；备选地，膜片可以按照悬 臂的方式固定到支撑。该膜片和板不一定限于例如圓形的形状。也就是说， 该膜片和板可以分别为多边形。此外，板可以置为靠近背腔体而不是膜片。 该膜片不一定直接固定到支撑。也就是说，膜片可以按照下垂的方式附着到 板；或者该膜片可以由该板支撑。
在第二实施例及其变型中，第二腔体形成部分是由形成于基板1010第 二表面上的凹形1012和1013构成。该第二腔体形成部分可以使用除了支撑 1024以外的部件形成。例如，第二腔体布置为该电容式传声器的封装的一部 分，其中该第二腔体和第一腔体经由形成于基板1010的通道相互连通。
在第二实施例中，第一腔体1041具有圆柱形状。当然，第一腔体1041
不一定形成为圆柱形状。第二腔体1042具有环形，尽管第二腔体1042可以 重新设计成具有C形状或圆柱形状。通道1043不一定限于线形，可以恰当 地弯折。
在第二实施例中，第一腔体1041和第二腔体1042经由多个通道1043 相互连通；尽管这些腔体可以经由单个通道相互连通。
在第二实施例中，第一腔体1041和第二腔体1042经由具有不同阻力的 通道1043相互连通，尽管这些腔体可以经由具有相同阻力的通道1043相互 连通。与背腔体由第一腔体和第二腔体构成的技术相比，第二实施例在有关 第二腔体布置的自由度方面具有优势。
3.第三实施例
图14A和14B示出了依据本发明第三实施例的电容式传声器2001的构 造。电容式传声器2001是通过半导体器件制造工艺生产的硅电容传声器。 电容式传声器2001将传输到板2030的声波转换成电信号。
电容式传声器2001的感测部具有由第一、第二、第三、和第四膜与基 板2010—起层叠形成的层叠结构。
基板2010为单晶硅基板。通孔2011和多个凹形2012沿基板2010的厚 度方向形成于该基板内。通孔2011具有圆柱形形状，其在基板2010的第一 表面2010a和第二表面2010b敞开。各个凹形2012具有在通孔2011外部沿 其径向拉长的沟道形状。凹形2012分别在基板2010的第二表面2010b上敞 开。结果，由相应于通孔2011的开口 2013a和相应于凹形2012的多个开口 2013b构成的齿轮状开口 2013形成于基板2010的第二表面2020b内。开口 2013a (作为第二开口 )具有圆形形状。各个开口 2013b (作为第三开口 )具 有从开口 2013a周边外部沿其径向拉长的矩形形状。相应于通孔2011的开 口 2014形成于基板2010的第一表面2010a内。开口 2014 (作为第一开口 ) 具有与开口 2013a的圆形形状基本上匹配的圆形形状。
第 一膜为由二氧化硅组成的绝缘薄膜，其中其具有呈圆柱形形状的通孔 2015。第一膜将第二膜支撑在基板2010上方，从而在膜片2020和基板2010 之间形成间隙。
第二膜为由掺有磷杂质(P)的多晶硅组成的导电薄膜。没有固定到第 三膜的第二膜预定部分形成膜片2020。膜片2020既不固定到第一膜也不固 定到第三膜，其中该膜片用做由于声波而振动的移动电极。膜片2020覆盖
第一膜的通孔2015。膜片2020的二维形状为圆形形状。
与第一膜类似，第三膜为由二氧化硅组成的绝缘薄膜，其中该第三膜具 有呈圓柱形形状的通孔2016。第三膜将导电的第二膜与第四膜绝缘，并将第 四膜支撑在第二膜上方。
与第二膜类似，第四膜为由掺有磷(P)杂质的多晶硅组成的导电薄膜。 没有固定到第三膜的第四膜预定部分形成板2030。板2030具有多个孔2032。
支撑2040由基板2010、第一膜、第三膜、以及没有固定到第三膜的第 二和第四膜预定部分构成。支撑2040形成由通孔2011的内壁和通孔2015 的内壁向内形成的背腔体2042。背腔体2042沿与声波传播方向相对的方向 释放施加于膜片2020的压力。在权利要求语言中，除了基板2010之外的支 撑2040被定义为支撑。
电容式传声器2001的检测部将通过图14A所示电路来描述。这里，膜 片2020连接到偏置电压源。具体而言，连接到偏置电压源的端子2102的引 线2104和2106分别连接到第二膜和基板2010，使得膜片2020和基板2010 都置于基本上相同的电势。板2030连接到运算放大器2100的输入端子。也 就是说，连接到具有相对高的输入阻抗的运算放大器2100输入端子的引线 2108连接到第四膜。
接着将详细描述电容式传声器2001的工作。当声波传输通过板2030的 孔2032从而到达膜片2020时，膜片2020由于声波而振动。由于膜片2020 的振动，膜片2020和板2030之间距离变化，使得形成于膜片2020和板2030 之间的静电电容相应地变化。
由于板2030连接到具有相对高输入阻抗的运算放大器2100,所以仅存 在于板2030内非常少量的电荷朝运算放大器2100移动，与膜片2020和板 2030之间的静电电容变化无关。也就是说，可以认为存在于板2030和膜片 2020内的电荷基本上没有变化。这使得可以将膜片2020和板2030之间的静 电电容的变化转变为板2030的电势变化。因此电容式传声器2001能够响应 膜片2020和板2030之间非常小的静电电容变化而产生电信号。在电容式传 声器2001中，施加于膜片2020的声压的变化转换为静电电容变化，其随后 转换为电势变化，基于此电信号响应于声压变化而产生。
接着，将参考图15A至15F和图16A至16F描述电容式传声器2001的 制造方法。
在制造方法的第一步骤(即，图15A和15B所示的(Al)和(Bl))， 作为牺牲膜的第一膜2051沉积于相应于基板2010的晶片2050上(见图14A 和14B)。具体而言，二氧化硅通过等离子体CVD沉积在由单晶硅晶片2050 上，由此形成第一膜2051。
接着，第二膜2052沉积在第一膜2051上。具体而言，掺磷的多晶硅通 过减压CVD沉积在第一膜2051上，由此形成第二膜2052。接着，光致抗 蚀剂膜涂敷到第二膜2052的整个表面；随后，抗蚀剂图案使用预定抗蚀剂 掩模通过用于执行曝光和显影的光刻形成。随后，第二膜2052通过例如RIE 的各向异性蚀刻被选择性地除去，由此形成具有圆形形状的第二膜2052。
在制造方法的第二步骤(即，图15C和15D所示的(A2)和(B2))， 第三膜2053沉积在第二膜2052上。具体而言，二氧化硅通过等离子体CVD 沉积在第二膜2052上，由此形成第三膜2053。
在制造方法的第三步骤(即，图15E和15F所示的(A3)和(B3))， 第四膜2054沉积在第三膜2053上。具体而言，掺磷的多晶硅通过减压CVD 沉积在第三膜2053上，由此形成第四膜2054。接着，光致抗蚀剂膜涂敷到 第四膜2054的整个表面；随后，抗蚀剂图案使用预定抗蚀剂掩模通过用于 执行曝光和显影的光刻形成。随后，第四膜2054通过例如RIE的各向异性 蚀刻被选择性地除去，由此形成具有圆形形状和多个孔2022的第四膜2054。
在制造方法的第四步骤(即，图16A和16B所示的(A4)和(B4)), 具有开口 2055a和多个开口 2055b的掩才莫2055形成于与晶片2050的第一表 面2050a相对的第二表面2050b上，其中第一膜2051、第二膜2052、第三 膜2053和第四膜2054 —起层叠在该晶片2050上。也就是说，光致抗蚀剂 掩模完全涂敷到晶片2050的第二表面2050b;随后，掩模2055使用预定抗 蚀剂掩模通过用于执行曝光和显影的光刻形成。开口 2055a(作为第一开口 ) 具有与膜片2020的二维形状一致的圓形形状(见图14A)。各个开口 2055b (作为第二开口 )具有从开口 2055a周边沿其径向拉长的矩形。开口 2055b 相对于开口 2055a沿径向形状。也就是i兌，开口 2055a和开口 2055b整体形 成齿轮形状。开口 2055b的短边宽度(或者狭缝宽度)远小于开口 2055a的 直径。例如，开口 2055a的直径范围为100pm至1000|im，优选地近似i殳置 为600pm;开口 2055b的狭缝宽度范围为11im至50^im,优选地近似设置为 40(im。 在制造方法的第五步骤(即，图16C和16D所示的(A5)和(B5)), 使用掩模2055在基板2050上执行各向异性蚀刻，由此在晶片2050内形成 孔2011和凹形2012。具体而言，乂人掩才莫2055暴露的晶片2050预定部分通 过深RIE被选择性地除去。该各向异性蚀刻连续地执行，直到通孔2011基 本上匹配晶片2050的掩模2055的开口 2055a。因为开口 2055b的狭缝宽度 远小于开口 2055a的直径，由于方位依赖蚀刻效应，作用于晶片2050的开 口 2055b的暴露部分的蚀刻速度小于作用于晶片2050的开口 2055a的暴露 部分的蚀刻速度。因此，凹形2012与晶片2050的开口 2055b的暴露部分一 致地可靠地形成。
接着，掩模2055通过使用例如NMP (即，N-曱基-2-吡咯烷酮)的抗蚀 剂剥离;容液^皮除去。
在制造方法的第六步骤(即，图16E和16F所示的(A6)和(B6)), 使用例如稀释氢氟酸(或稀释HF)的蚀刻溶液执行湿法蚀刻，使得均为氧 化硅膜的第一膜2051和第三膜2053 ^L选"f奪性地除去。该蚀刻溶液经由晶片 2050的通孔2011和凹形2012以及第四膜2054的孔2032被供给，由此溶解 第一膜2051和第三膜2053。通过恰当地设计通孔2011和孔2032的形状和 排列，可以在第一膜2051和第三膜2053内形成通孔2015和2016,由此可 以形成由膜片2020、板2030、和支撑2040构成的感测部(见图14A)。膜 片2020具有与通孔2011相对应的圆形形状，该膜片2020与晶片2050第一 表面2050a的开口 2014相一致地成形。前述工艺称为湿法蚀刻工艺。
随后，通过划片和封装步骤，从而可以完成电容式传声器2001的生产。
在第三实施例中，基板2010第一表面2050a的开口 2013具有由通孔2011 和凹形2012构成的齿轮形状。即使在湿法蚀刻工艺中气泡而完全覆盖开口 2013 (即，用于引入蚀刻溶液的入口开口 )时，表面张力由于矩形开口 2013b 而不均匀地分布到气泡，该矩形开口从具有圆形形状的开口 2013a周边沿径 向拉长；因此，气泡容易破裂。这简化了电容式传声器2001的制造工艺。
在第三实施例中，开口 2013b通过凹形2012形成于基板2010的第二表 面2010b上，该凹形在基板2010的第一表面2010a没有敞开。这4吏得可以 在基板2010第一表面2010a上形成与膜片2020 二维形状相一致的开口 2014，而与基板2010第二表面2010b的开口 2013的形状无关。因此可以防 止电容式传声器2001的输出特性退化。
第三实施例可以通过各种方式调整，因此下文将描述其变型。 (a)第一变型
图17A和17B示出了依据第三实施例第一变型的电容式传声器2002的 构造。电容式传声器2002包含具有第一通孔2211的基板2210。除了形成感 测部的基板2210之外，电容式传声器2002的所有构成元件与电容式传声器 2001的构成元件基本上相同。
如图17A和17B所示，基板2210为单晶硅基板，其中第一通孔2211 和第二通孔2212沿该基板的厚度方向形成。由开口 2213a(对应于第一通孔 2211)和多个开口 2213b (对应于第二通孔2212)构成的具有齿轮形状的开 口 2213形成于基板2210的第二表面2210b内。开口 2213a(作为第二开口 ) 具有圓形形状。各个开口 2213b (作为第四开口 )具有从开口 2213a周边沿 其径向拉长的矩形形状。另一方面，第一开口 (对应于第一通孔2211 )和多 个第三开口 (对应于第二通孔2212 )形成于基板2210的第一表面2210a内。 这里，第一开口成形为基本上与开口 2213a—致，第三开口成形为基本上与 开口 2213b—致。
接着，将参考图18A至18D描述电容式传声器2002的制造方法。与电 容式传声器2001的制造方法相似，第一膜2051、第二膜2052、第三膜2053、 和第四膜2054沉积于形成基板2210的晶片2050的第一表面2050a上。
在制造方法的第一步骤(即，图18A和18B所示的(Al)和(Bl))， 具有开口 2255a (作为第一开口 )和多个开口 2255b (作为第二开口 )的掩 模2255形成于与晶片2050的第一表面2050a相对的第二表面2050b上。掩 模2255基本上与掩模2055相同，使得开口 2255a和2255b基本上匹配开口 2055a和2055b，尽管开口 2255b的宽度可足够增大，使得作用于开口 2255a 暴露部分的蚀刻速度变得与作用于开口 2255b暴露部分的蚀刻速度基本上相 同。例如，开口 2255a的直径范围为100pm至1000jim，优选地近似i殳置为 600jum;开口 2255b的宽度范围为40jim至200pm,优选地近似设置为lOO(irn。
在制造方法的第二步骤(即，图18C和18D所示的(A2)和(B2)), 使用掩模2255在晶片2050上执行各向异性蚀刻，^v而在晶片2050内形成 第一通孔2211和第二通孔2212。具体而言，从掩才莫2255暴露的晶片2050 预定部分通过深RIE被选择性地除去。由于基本上相同的蚀刻速度作用于开 口 2255a的暴露部分和开口 2255b的暴露部分，在晶片2050内，第一通孔
2211与开口 2255a相一致地形成且第二通孔2212与开口 2255b相一致地形成。
前述步骤的后续步骤基本上与前述制造方法的步骤相同。 在第三实施例中，形成于基板2210第二表面2210b上的开口 2213具有 由第一通孔2211和第二通孔2212构成的齿轮形状。结果，即使在湿法蚀刻 工艺中气泡而完全覆盖开口 2213，该开口为用于引入蚀刻溶液的入口开口 ， 表面张力由于矩形开口 2213b而不均匀地分布到气泡，该矩形开口从具有圆 形形状的开口 2213a周边沿其径向拉长；因此，气泡容易破裂。这简化了电 容式传声器2002的制造工艺。
在第三实施例第一变型中，通过第一通孔2211，与基板2210第一表面 2210a上膜片2020 二维形状相一致地形成圓形开口 。通过恰当地设计第二通 孔2212，可以防止电容式传声器2002的输出特性退化。 (b)其他变型
第三实施例及其第一变型分别设计电容式传声器作为压力传感器的示
类型的压力传感器。
在第三实施例及其第一变型中，齿轮状开口形成于与膜片相对设置的基 板第二表面上，而形成基板第二表面上的开口不一定形成为齿轮形状。例如， 可以制作如图19A和19B所示的电容式传声器2003，其中由开口 2313a(与 膜片的二维形状相一致地成形)和多个开口 2313b (具有从开口 2313a周边 向外突出的三角形形状)构成的开口 2313形成于基板2310的第二表面内。
附带地，第三实施例及其变型均涉及具有圆形膜片2020的电容式传声 器，尽管膜片2020的二维形状不一定限于圆形形状。例如，开口 2013a可 以形成为除了与电容式传声器2001内膜片2020二维形状一致的圆形形状之 外的指定形状。类似地，开口 2213a可以形成为除了与膜片2020 二维形状 一致的圓形形状之外的指定形状。
最后，本发明不一定限于前述实施例及变型；因此，其可以在由所附权 利要求界定的本发明范围内作进一步改进。
本申请主张日本专利申请No. 2006-189021 、日本专利申请No. 2006-196578以及日本专利申请No. 2006-211889的优先权，其全部内容于此 引入作为参考。
权利要求
1.一种压力传感器，包括具有固定电极的板；具有相对于所述固定电极设置的移动电极的膜片，其中所述膜片经历由于施加于其的压力变化引起的位移；以及支撑，具有形成第一腔体的第一内壁，在第一腔体中所述板的端部固定；以及第二内壁，其中台阶部沿所述膜片的相对于所述第一内壁的厚度方向形成，且所述第二内壁形成第二腔体，在所述膜片的平面方向上所述第二腔体的截面积大于所述第一腔体的截面积。
2. 根据权利要求1的压力传感器，其中在所述膜片的平面方向上所述 第二腔体的截面积在与所述板相对的方向上通过所述台阶部被放大，所述第 二内壁沿所述膜片的厚度方向形成。
3. —种压力传感器的制造方法，该压力传感器包括具有固定电极的板、 具有与所述固定电极相对设置的移动电极且经历由于施加于其的压力变化 引起的位移的膜片、以及具有至少一个腔体用于支持所述板的支撑，所述制 造方法包括步骤在基板第一表面上沉积形成所述板的薄膜和形成所述膜片的薄膜； 在与所述基板的第一表面相对的第二表面上形成具有第一开口的第一 掩模；在所述基板的第二表面上形成具有第二开口的第二掩模，其中所述第二 掩模覆盖所述第一掩模，使得正好位于形成所述板的所述薄膜上方的所述基 板预定部分暴露于所述第二开口中；通过使用所述第二掩模在所述第二开口中暴露的基板上执行各向异性 蚀刻而形成凹形；移除所述第二掩it;以及使用所述第一掩模在所述第一开口中暴露的基板上执行各向异性蚀刻， 使得所述凹形的底部被移除，由此在所述基板内形成通孔，所述通孔形成所述腔体。
4. 一种压力传感器的制造方法，该压力传感器包括具有固定电极的板、 具有与所述固定电极相对设置的移动电极且经历由于施加于其的压力变化 引起的位移的膜片、以及具有至少一个腔体用于支持所述板的支撑，所述制造方法包括步骤在基板的第 一表面上沉积形成所述板的薄膜和形成所述膜片的薄膜； 在与所述基板的第一表面相对的第二表面上形成掩模，其中所述掩模具有用于暴露正好位于形成所述板的所述薄膜上方的所述基板预定部分的第一开口 ，以及位于所述第一开口周边的具有狭缝形状的第二开口 ；使用所述掩模在所述第 一开口中暴露的基板上执行各向异性蚀刻，由此在所述基板内形成对应于所述第一开口的孔和对应于所述第二开口的凹形；以及移除所述基板的所述孔和所述凹形之间的壁，由此在所述基板内形成通 孔，所述通孔形成所述腔体。
5. —种压力传感器的制造方法，该压力传感器包括具有固定电极的板、 具有与所述固定电极相对设置的移动电极且经历由于施加于其的压力变化 引起的位移的膜片、以及具有至少一个腔体用于支持所述板的支撑，所述制 造方法包括步骤在基板第一表面上沉积形成所述板的薄膜和形成所述膜片的薄膜；在与所述基板的第一表面相对的第二表面上形成掩模，其中所述掩模具 有用于暴露正好位于形成所述板的所述薄膜上方的所述基板预定部分的第 一开口，以及位于所述第一开口周边的具有狭缝形状的多个第二开口，且其 中所述第二开口的宽度沿离开所述第 一开口的方向减小；使用所述掩模在所述第一开口和所述第二开口中暴露的基板上执行各 向异性蚀刻，由此在所述基板内形成对应于所述第 一开口的孔和对应于所述 第二开口的多个凹形；以及移除所述孔和与其相邻凹形之间的壁以及所述凹形之间的至少 一个壁， 由此在所述基板内形成通孔，所述通孔形成所述腔体。
6. 根据权利要求4的压力传感器的制造方法，其中所述孔和所述凹形 均形成为沿从所述基板的第二表面到第 一表面的方向的倒锥形。
7. 根据权利要求5的压力传感器的制造方法，其中所述孔和所述多个 凹形均形成为沿从所述基板的第二表面到第 一表面的方向的倒锥形。
8. —种压力传感器的制造方法，该压力传感器包括具有固定电极的板、 具有与所述固定电极相对设置的移动电极且经历由于施加于其的压力变化 及具有至少一个腔体用于支持所述板的支撑，所述制 造方法包括步骤在基板第一表面上沉积形成所述板的薄膜和形成所述膜片的薄膜； 在与所述基板的第一表面相对的第二表面上形成掩模，其中所述掩模具 有用于暴露正好位于形成所述板的所述薄膜上方的所述基板预定部分的第 一开口，以及互连到所述第一开口的具有狭缝形状的第二开口；以及使用所述掩模在所述第一开口和第二开口中暴露的所述基板上执行各 向异性蚀刻，由此在所述基^1内形成通孔，所述通孔形成所述腔体。
9. 一种压力传感器，包括 具有固定电极的板；具有与所述固定电极相对设置的移动电极的膜片，其中所述膜片经历由 于施加于其的压力变化引起的位移；具有第一内壁的支撑，所述板的端部固定在所述第一内壁，其中第一腔 体由所述支撑的内壁和所述膜片向内形成；以及子腔体形成部分，用于形成通过通道与所述第一腔体连通的第二腔体， 该通道具有连通所述第一腔体的开口 。
10. 根据权利要求9的压力传感器，其中所述子腔体形成部分布置于所 述支撑内，且其中所述通道和所述第二腔体由所述支撑的凹形向内形成。
11. 根据权利要求9的压力传感器，其中所述子腔体形成部分形成多个 第二腔体和具有不同阻力的多个通道，所述第 一腔体经由所述通道与所述第 二腔体连通。
12. 根据权利要求10的压力传感器，其中所述子腔体形成部分形成多 个第二腔体和具有不同阻力的多个通道，所述第一腔体经由所述通道与所述 第二腔体连通。
13. 根据权利要求11的压力传感器，其中所述多个第二腔体具有不同体积。
14. 根据权利要求12的压力传感器，其中所述多个第二腔体具有不同体积。
15. —种压力传感器的制造方法，该压力传感器包括具有固定电极的板、 具有与所述固定电极相对设置的移动电极且经历由于施加于其的压力变化 引起的位移的膜片、以及支撑所述板且其内具有腔体的支撑，所述制造方法 包括步骤在形成所述支撑的基板第一表面上沉积形成所述板的薄膜和形成所述膜片的薄膜；在与所述基板的第一表面相对的第二表面上形成掩模，其中所述掩模包 括用于暴露正好位于形成所述板的所述薄膜上方的所述基板预定部分的第 一开口、具有狭缝形状的第二开口、以及具有狹缝形状的第三开口，该第三 开口从所述第一开口拉长到所述第二开口；以及使用所述掩模在所述基板上执行各向异性蚀刻，从而形成与所述基板的 第 一开口 一致的孔、与所述基板的第二表面上所述第二开口 一致的第 一凹形、以及与所述基板的第二表面上所述第三开口 一致的从所述开口拉长到所 述第一凹形的第二凹形，由此在所述基板内形成腔体形成部分。
16. 根据权利要求15的压力传感器的制造方法，其中所述各向异性蚀 刻是使用包括所述基板上多个第二开口的所述掩模来执行，从而在所述基板 内形成多个第一凹形，随后，彼此相邻设置的所述第一凹形间的至少一个壁 被移除。
17. —种压力传感器，包括 具有彼此相对设置的第一表面和第二表面的基板； 具有固定电极的板，其由形成于所述基板的第一表面上的薄膜构成； 具有与所述固定电极相对设置的移动电极的膜片，其中所述膜片由形成于所述基板第一表面上的薄膜构成且经历由于施加于其的压力变化引起的 位移；由薄膜构成的支撑，其由通过湿法蚀刻可以从所述基板被选择性移除的 材料组成且其形成于所述基板的第一表面上，其中所述支撑支持所述板，使 得间隙形成于所述固定电极和所述移动电极之间；形成为沿所述基板的厚度方向贯穿所述基板从而暴露所述膜片的通孔， 其中所述通孔具有第一开口 ，其与所述膜片的二维形状一致地形成于所述基 板的第一表面上，以及第二开口，其形状基本上与所述第一开口的形状相同 且其形成于所述基板的第二表面上；以及凹形，其形成于所述基板的第二表面上且在其周边形成于与所述第二开 口连通的第三开口。
18. —种压力传感器，包括具有彼此相对设置的第 一表面和第二表面的基板； 具有固定电极的板，其由形成于所述基板第一表面上的薄膜构成； 具有与所述固定电极相对设置的移动电极的膜片，其中所述膜片由形成于所述基板的第一表面上的薄膜构成且经历由于施加于其的压力变化引起的位移；由薄膜构成的支撑，其由通过湿法蚀刻可以从所述基板被选择性移除的 材料组成且其形成于所述基板的第一表面上，其中所述支撑支持所述板，使 得间隙形成于所述固定电极和所述移动电极之间；形成为沿所述基板的厚度方向贯穿所述基板从而暴露所述膜片的第一 通孔，其中所述第一通孔具有第一开口，其与所述膜片的二维形状一致地形 成于所述基板的第一表面上，以及第二开口，其形状基本上与所述第一开口 的形状相同且其形成于所述基板的第二表面上；以及形成为沿所述基板的厚度方向贯穿所述基板的第二通孔，其中所述第二 通孔在所述基板第 一表面上形成在其周边与所述第 一开口连通的第三开口 并在所述基板第二表面上形成形状与所述第三开口的形状基本上相同的第 四开口 。
19. 一种压力传感器制造方法，该压力传感器包括具有固定电极的板、 具有与所述固定电极相对设置的移动电极且经历由于施加于其的压力变化 引起的位移的膜片、以及支持所述板使得间隙形成于所述固定电极和所述移 动电极之间的支撑，所述制造方法包括步骤使用通过湿法蚀刻可以从所述基板被选择性移除的材料，在基板第一表 面上沉积形成所述支撑的牺牲膜；在所述牺牲膜上沉积形成所述膜片的薄膜；在与所述基板的第 一表面相对的第二表面上形成掩模，其中所述掩模具 有形成为暴露所述薄膜正上方所述基板预定部分的与所述膜片二维形状一 致的第 一开口 ，以及由所述第 一开口的周边外部拉长的具有狭缝形状的第二 开口；使用所述掩模在所述基板上执行各向异性蚀刻，由此形成与所述基板的 第 一开口相对应的通孔以及与所述基板的第二开口相对应的凹形；以及使用从所述基板的通孔供给的蚀刻溶液执行湿法蚀刻，从而选择性地移 除所述牺牲膜。
20. —种压力传感器的制造方法，该压力传感器包括具有固定电极的板、具有与所述固定电极相对设置的移动电极且经历由于施加于其的压力变化 引起的位移的膜片、以及支持所述板使得间隙形成于所述固定电极和所述移动电极之间的支撑，所述制造方法包括步骤使用通过湿法蚀刻可以从所述基板被选择性移除的材料在基板的第一 表面上沉积形成所述支撑的牺牲膜；在所述牺牲膜上沉积形成所述膜片的薄膜；在与所述基板的第一表面相对的第二表面上形成掩模，其中所述掩模具 有形成为暴露所述薄膜正上方所述基板预定部分的与所述膜片二维形状一 致的第 一开口 ，以及由所述第 一开口的周边外部拉长的第二开口 ；使用所述掩模在所述基板上执行各向异性蚀刻，由此形成与所述基板的 第 一开口相对应的第 一通孔以及与所述基板的第二开口相对应的第二通孔；以及使用从所述基板的所述第一通孔和第二通孔供给的蚀刻溶液执行湿法 蚀刻，从而选择性地移除所述牺牲膜。
全文摘要
本发明公开了一种压力传感器(例如，电容式传声器)及其制造方法。该压力传感器包括具有固定电极的板；具有相对于该固定电极设置的移动电极的膜片，其中该膜片经历由于施加于其的压力变化引起的位移；以及支撑，具有形成第一腔体的第一内壁，该板的端部固定在第一腔体中；以及第二内壁，其中台阶部沿该膜片的相对于该第一内壁的厚度方向形成，且该第二内壁形成第二腔体，在该膜片的平面方向上该第二腔体的截面积大于该第一腔体的截面积。该第一和第二腔体可以被重新设计为通过通道相互连通，由此使得可以同时改善压力传感器的低频特性和高频特性。
文档编号H04R31/00GK101106839SQ20071012834
公开日2008年1月16日 申请日期2007年7月6日 优先权日2006年7月10日
发明者植屋夕辉 申请人:雅马哈株式会社