[发明专利]电容式传感器及其制造方法和操作方法

说明书

技术领域

本公开涉及能量转换器，更具体而言涉及电容式传感器及其制造方法和操作方法。

背景技术

用于转换能量的微型传感器包括基板和膜片（diaphragm）。膜片以施加到膜片的电压的预定幅度和预定频率振动。

膜片通过附接到硅基板而形成。可替代地，膜片可以通过在一个硅基板上形成一部分膜片、在另一基板上形成另一部分膜片并将硅基板与另一基板接合而形成。

然而，使用这样的常规方法形成的传感器在基板与膜片之间具有由于接合或沉积而导致的界面。因此，当传感器被重复使用时，传感器的结构稳定性会降低。

此外，为了电绝缘被施加电压以操作传感器的电极，绝缘层形成在电极之间。绝缘层可能被充电，由此降低传感器的可靠性。

此外，当使用常规方法时，接合或沉积会引起应力。

发明内容

本发明提供电容式传感器。

本发明提供制造和操作电容式传感器的方法。

附加的方面将部分地在后面的描述中阐述并且部分地从该描述显见，或者可以通过实践提供的实施方式而获知。

根据本发明的方面，传感器包括：第一掺杂区；第二掺杂区，具有与第一掺杂区相反的导电性并包括第一振动部分；以及空置空间，设置在第一掺杂区与第一振动部分之间，其中第一和第二掺杂区是整体的。

第一振动部分可以包括多个通孔，并且用于密封多个通孔的材料膜形成在第一振动部分上。

振动器可以设置在空置空间中以被连接到第一振动部分并与第一掺杂区平行。

第二掺杂区的第二振动部分可以设置在位于振动器与第一振动部分之间的空置空间中以被连接到第一振动部分和振动器。

第二振动部分可以包括多个通孔。

用于密封多个通孔的材料膜可以形成在第一振动部分上。

第一掺杂区可以被掺杂有n型材料或p型材料。

材料膜可以是硅氧化物膜、硅氮化物膜和聚合物膜中的任意一种。

根据本发明的另一方面，制造传感器的方法包括：形成单晶硅层，该单晶硅层是单层硅层并包括彼此相反地掺杂的第一掺杂区和第二掺杂区；以及在第一掺杂区与第二掺杂区之间的有限区域中形成空置空间。

形成单晶硅层可以包括：形成掺杂有第一掺杂剂的第一单晶硅层；以及通过将第一单晶硅层的一部分掺杂第二掺杂剂而形成第二掺杂区。

移除氧化区的氧化材料还可以包括：在氧化区上的第二掺杂区中形成通孔，通过通孔暴露氧化区；以及通过通孔移除氧化材料。

该方法还可以包括在第二掺杂区上形成用于密封通孔的材料膜。

形成单晶硅层可以包括：形成掺杂有第一掺杂剂的第一单晶硅层；在第一单晶硅层的顶表面下方形成氧化区；以及在第一单晶硅层上生长掺杂有第二掺杂剂的第二单晶硅层。

该方法还可以包括朝第二单晶硅层延伸氧化区的部分。

朝第二单晶硅层延伸氧化区的部分可以包括：形成第一氧化区，第一氧化区连接到该氧化区并在垂直于该氧化区的方向上延伸到第二单晶硅层中；以及形成第二氧化区，第二氧化区连接到第一氧化区并在平行于第二单晶硅层中的氧化区的方向上延伸。

从第一和第二单晶硅层的氧化区移除氧化材料还可以包括：在第二单晶硅层上形成通孔，通过通孔暴露朝第二单晶硅层延伸的氧化区；以及通过通孔移除第一和第二单晶硅层的氧化区的氧化材料。在移除氧化材料之后，该方法还可以包括在第二单晶硅层上形成用于密封通孔的材料膜。

该方法还可以包括：在第二单晶硅层上生长第三单晶硅层；延伸氧化区到第三单晶硅层中；以及移除第一至第三单晶硅层的氧化区的氧化材料。

延伸氧化区到第三单晶硅层中可以包括：形成第三氧化区，第三氧化区连接到氧化区的延伸到第二单晶硅层中的部分并穿过在氧化区的延伸到第二单晶硅层中的部分上方的第二单晶硅层；以及在第三单晶硅层上形成第四氧化区，第四氧化区连接到穿过第二单晶硅层的第三氧化区并平行于第二单晶硅层。

移除第一至第三单晶硅层的氧化区的氧化材料可以包括：在第三单晶硅层上形成通孔，通过通孔暴露第四氧化区；以及通过通孔移除第一至第三单晶硅层的氧化区的氧化材料。

形成氧化区可以包括：将氧离子注入到将要形成氧化区的相应部分；以及热处理在注入氧离子之后获得的所得结构。

延伸氧化区到第三单晶硅层中可以包括：将氧离子注入到第三单晶硅层的部分中，氧化区将被延伸到该部分；以及热处理在注入氧离子之后获得的所得结构。