[發明專利]一種振動傳感器

有效

• 申請號: 201710334449.5
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN106961649B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 甘立軍
• 申請（專利權）人: 佛山市合宏泰業科技有限公司
• 主分類號: H04R9/06
• 分類號: H04R9/06;H04R9/02
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所 44242
• 代理人: 馮筠

本發明提供了一種振動傳感器，所述振動傳感器包括：單晶硅基底；形成于所述單晶硅基底的下表面的梯形開口，其是在所述單晶硅基底的下表面進行刻蝕得到的；形成于具有梯形開口的單晶硅基底上表面的波形多層結構，所述波形多層結構包括至少一組相對設置的結構層，所述一組結構層包括兩層結構層，所述兩層結構層中至少一層結構層為波形；形成于所述波形結構層表面的電極層；其中，所述至少一組結構層構造成在外力的作用下能夠發生相對位移，以檢測外界的振動作用。本申請方案可實現振動傳感器的小型化，另外，由于可增大孔口的體積，可在將振動傳感器用于音響傳感器時增大音響聲順。

技術領域

本發明涉及傳感器領域，具體涉及一種振動傳感器。

背景技術

目前，正應用半導體集成電路制造技術對如下的振動傳感器進行開發，該振動傳感器在硅基板上層積單晶硅或多晶硅而形成薄膜，并且將該薄膜用作膜片。由硅構成的膜片與鋁或鈦等金屬相比，內部應力少且密度低，因此能夠得到靈敏度高的振動傳感器，并且與半導體集成電路制造工序的匹配性良好。現有技術的該電容式麥克風中，在由單晶硅面構成的半導體基板的表面形成有膜片(可動電極)和固定電極之后，在該半導體基板的背面外周部形成蝕刻用掩模，從背面側到表面蝕刻半導體基板，在半導體基板的中央部開設有貫通孔。其結果是，膜片將其周圍固定在半導體基板的表面，中央部中空地支承在貫通孔之上，可由聲音振動等而振動。

但是，在這種結構的電容式麥克風中，對半導體基板從背面側進行晶體各向異性蝕刻，因此在貫通孔的內周面出現基于背面的傾斜面，貫通孔成為在背面側較大開口的截棱錐形的空間。因此，與膜片的面積相比，貫通孔背面側的開口面積變大，難以將電容式麥克風小型化。另外，若減小半導體基板的厚度，則能夠減小貫通孔背面的開口面積相對于表面的開口面積的比率，但是由于半導體基板的強度降低，故而制造時的處理變難，對半導體基板厚度減薄也有限。

另外，在另一膜型傳感器中，通過所謂的DRIE(DeepReactiveIonEtching：深度反應離子蝕刻))或ICP(電感耦合等離子體)等的垂直蝕刻，在半導體基板從背面側開設有貫通孔。因此，貫通孔不擴展成截棱錐形狀，相應地，能夠謀求膜型傳感器的小型化。但是，在DRIE或ICP等裝置中，裝置價格較高且晶片的加工多樣，生產性不佳。

另外，也具有從表面側對半導體基板進行晶體各向異性蝕刻的方法，但在這樣的方法中，不得不在膜片上開設蝕刻孔，隨時間的增加，蝕刻孔會對膜片的振動特性和強度等造成不良影響。

但是，在該蝕刻方法中，在對蝕刻表面的保護層之后的基板進行蝕刻時，薄膜曝露在基板的蝕刻劑中，故而作為薄膜的材料不能夠使用單晶硅或多晶硅。另外，由于薄膜直接形成在基板上，故而難以增設用于薄膜的應力控制、用于提高通氣孔等、振動傳感器的特性的工序及結構。

發明內容

本發明所采用的技術方案是：一種振動傳感器，所述振動傳感器包括：

單晶硅基底；

形成于所述單晶硅基底的下表面的梯形開口，其是在所述單晶硅基底的下表面進行刻蝕得到的；

形成于具有梯形開口的單晶硅基底上表面的波形多層結構，所述波形多層結構包括至少一組相對設置的結構層，所述一組結構層包括兩層結構層，所述兩層結構層中至少一層結構層為波形；

形成于所述波形結構層表面的電極層；

其中，所述至少一組結構層構造成在外力的作用下能夠發生相對位移，以檢測外界的振動作用。

進一步地，所述波形多層結構包括兩組相對設置的結構層。

進一步地，所述兩組結構層中的一組結構層包括相對設置的第一結構層和第二結構層，所述第一結構層為波形，所述第二結構層的截面為直線形；