[发明专利]MEMS传感器

说明书

技术领域

本发明涉及由MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技术制造的传感器。

背景技术

最近，对MEMS传感器的关注度急速地提高。作为代表性的MEMS传感器，例如已知的是用于检测物体加速度的加速度传感器。

现有的加速度传感器采用SOI(Silicon On Insulator)基板制造。SOI基板例如具有在硅基板上顺序层叠有由SiO₂(氧化硅)构成的BOX(Buried Oxide)层和硅层的结构。在硅层中高浓度地掺杂有P型或N型杂质，从而使硅层具有高导电性(低电阻)。

加速度传感器包括固定电极和可动电极。固定电极和可动电极通过SOI基板的硅层的图案化，形成为分别沿硅层的厚度方向及其正交方向延伸的板状，并且相互空出微小的间隔而平行地设置。固定电极隔着BOX层支撑在硅基板上。可动电极通过从其下方去除BOX层，而构成从硅基板悬浮的状态。

固定电极和可动电极例如构成用于检测它们的对置方向(在这一项上，简称为“对置方向”)上的加速度的电容器。当加速度传感器(搭载加速度传感器的物体)产生对置方向的加速度时，可动电极沿对置方向移位，固定电极和可动电极之间的间隔变化。随着固定电极和可动电极之间的间隔的变化，由固定电极和可动电极构成的电容器的静电电容改变，所以基于该静电电容的变化量，可以检测在加速度传感器上产生的对置方向的加速度的大小。

但是，由于SOI基板的价格比较高，所以现有的加速度传感器的成本很高。

此外，由于硅层具有高导电性，所以现有的加速度传感器需要用于将形成固定电极和可动电极的区域与其周围区域电隔离的隔离层。隔离层例如具有在围绕形成固定电极和可动电极的区域的周围的环状的沟道(trench)中埋设绝缘材料的结构。如果不要该隔离层，就能够将加速度传感器的尺寸缩小隔离层占有的尺寸。并且，由于省略了用于形成隔离层的工序，所以能够减少加速度传感器制造中使用的光掩膜数量(层数)。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够不使用SOI基板而制造并且不需要隔离层的MEMS传感器。

本发明一个实施方式的MEMS传感器包括：由硅材料构成且具有从其表面下挖的凹部的基板；由金属材料构成、配置在所述凹部内且相对于所述基板固定的固定电极；和由金属材料构成、在所述凹部内与所述固定电极对置配置且以相对于所述固定电极能移位的方式设置的可动电极。

在该MEMS传感器中，在基板上形成有凹部，在该凹部内配置有固定电极和可动电极。固定电极和可动电极不是由基板材料即硅材料构成，而是由金属材料构成，并且不是通过对基板进行图案化而形成的。因此，基板不需要具有高导电性。因此，即使不采用具有高导电性的硅层的SOI基板，也能够采用没有掺杂杂质的低导电性(高电阻)的硅基板来制造MEMS传感器。

此外，由于基板不具有高导电性，所以不需要将形成固定电极和可动电极的区域与其周围区域绝缘隔离。因此，不需要用于该绝缘隔离的隔离层。其结果，能够将MEMS传感器的尺寸缩小隔离层占有的尺寸。此外，可以省略用于形成隔离层的工序，从而能够将MEMS传感器的制造工序简化。进一步地，由于不需要用于形成隔离层的光掩膜，所以能够减少MEMS传感器制造中使用的光掩膜数量。

固定电极和可动电极可以形成为沿凹部的深度方向及其正交方向延伸的板状，并且沿与基板表面平行的方向彼此对置。在这种情况下，通过在基板上从其表面下挖而形成固定电极形成用槽和可动电极形成用槽，在各槽中堆积金属材料之后，通过从这些槽间去除基板，能够容易地形成由金属材料构成的固定电极和可动电极。

优选地，在固定电极中的与可动电极对置的表面和在可动电极中的与固定电极对置的表面被绝缘膜覆盖。由此，可以防止由固定电极和可动电极接触而导致的短路。

进一步地，更优选地，在绝缘膜的表面上形成有波纹状的凹凸。由此，当可动电极移位(振动)时，绝缘膜的表面的凹凸具有阻止可动电极摇晃的功能，可以防止可动电极贴附到固定电极上。在通过在基板上形成固定电极形成用槽和可动电极形成用槽，并经由绝缘膜将金属材料堆积在这些槽中，从而形成在表面具有绝缘膜的固定电极和可动电极的情况下，通过由博施处理(Bosch process)形成槽，而在槽的侧面上形成扇贝褶皱，所以在绝缘膜的表面上必然形成凹凸。