[发明专利]一种振动传感器

说明书

本发明提供了一种振动传感器，所述振动传感器包括：单晶硅基底；形成于所述单晶硅基底的下表面的梯形开口，其是在所述单晶硅基底的下表面进行刻蚀得到的；形成于具有梯形开口的单晶硅基底上表面的波形多层结构，所述波形多层结构包括至少一组相对设置的结构层，所述一组结构层包括两层结构层，所述两层结构层中至少一层结构层为波形；形成于所述波形结构层表面的电极层；其中，所述至少一组结构层构造成在外力的作用下能够发生相对位移，以检测外界的振动作用。本申请方案可实现振动传感器的小型化，另外，由于可增大孔口的体积，可在将振动传感器用于音响传感器时增大音响声顺。

技术领域

本发明涉及传感器领域，具体涉及一种振动传感器。

背景技术

目前，正应用半导体集成电路制造技术对如下的振动传感器进行开发，该振动传感器在硅基板上层积单晶硅或多晶硅而形成薄膜，并且将该薄膜用作膜片。由硅构成的膜片与铝或钛等金属相比，内部应力少且密度低，因此能够得到灵敏度高的振动传感器，并且与半导体集成电路制造工序的匹配性良好。现有技术的该电容式麦克风中，在由单晶硅面构成的半导体基板的表面形成有膜片(可动电极)和固定电极之后，在该半导体基板的背面外周部形成蚀刻用掩模，从背面侧到表面蚀刻半导体基板，在半导体基板的中央部开设有贯通孔。其结果是，膜片将其周围固定在半导体基板的表面，中央部中空地支承在贯通孔之上，可由声音振动等而振动。

但是，在这种结构的电容式麦克风中，对半导体基板从背面侧进行晶体各向异性蚀刻，因此在贯通孔的内周面出现基于背面的倾斜面，贯通孔成为在背面侧较大开口的截棱锥形的空间。因此，与膜片的面积相比，贯通孔背面侧的开口面积变大，难以将电容式麦克风小型化。另外，若减小半导体基板的厚度，则能够减小贯通孔背面的开口面积相对于表面的开口面积的比率，但是由于半导体基板的强度降低，故而制造时的处理变难，对半导体基板厚度减薄也有限。

另外，在另一膜型传感器中，通过所谓的DRIE(DeepReactiveIonEtching：深度反应离子蚀刻))或ICP(电感耦合等离子体)等的垂直蚀刻，在半导体基板从背面侧开设有贯通孔。因此，贯通孔不扩展成截棱锥形状，相应地，能够谋求膜型传感器的小型化。但是，在DRIE或ICP等装置中，装置价格较高且晶片的加工多样，生产性不佳。

另外，也具有从表面侧对半导体基板进行晶体各向异性蚀刻的方法，但在这样的方法中，不得不在膜片上开设蚀刻孔，随时间的增加，蚀刻孔会对膜片的振动特性和强度等造成不良影响。

但是，在该蚀刻方法中，在对蚀刻表面的保护层之后的基板进行蚀刻时，薄膜曝露在基板的蚀刻剂中，故而作为薄膜的材料不能够使用单晶硅或多晶硅。另外，由于薄膜直接形成在基板上，故而难以增设用于薄膜的应力控制、用于提高通气孔等、振动传感器的特性的工序及结构。

发明内容

本发明所采用的技术方案是：一种振动传感器，所述振动传感器包括：

单晶硅基底；

形成于所述单晶硅基底的下表面的梯形开口，其是在所述单晶硅基底的下表面进行刻蚀得到的；

形成于具有梯形开口的单晶硅基底上表面的波形多层结构，所述波形多层结构包括至少一组相对设置的结构层，所述一组结构层包括两层结构层，所述两层结构层中至少一层结构层为波形；

形成于所述波形结构层表面的电极层；

其中，所述至少一组结构层构造成在外力的作用下能够发生相对位移，以检测外界的振动作用。

进一步地，所述波形多层结构包括两组相对设置的结构层。

进一步地，所述两组结构层中的一组结构层包括相对设置的第一结构层和第二结构层，所述第一结构层为波形，所述第二结构层的截面为直线形；