CN103130179A

CN103130179A - 制造谐振式传感器的方法

Info

Publication number: CN103130179A
Application number: CN2012105103128A
Authority: CN
Inventors: 野田隆一郎; 吉田隆司
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2011-12-02
Filing date: 2012-12-03
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2032-12-03
Also published as: US9084067B2; US20130139377A1; EP2599747A3; JP2013117419A; EP2599747A2; CN103130179B; JP5429696B2; EP2599747B1

Abstract

一种制造具有振动梁的谐振式传感器的方法，包括：（a）提供SOI衬底，SOI衬底包括：第一硅层；在第一硅层上的氧化硅层；以及在氧化硅层上的第二硅层；（b）通过使用氧化硅层作为蚀刻阻挡层来蚀刻第二硅层，来穿过第二硅层形成第一间隙和第二间隙；（c）在第二硅层上形成杂质扩散源层；（d）在第二硅层的表面部分中形成杂质扩散层；（e）通过蚀刻去除杂质扩散源层；以及（f）通过蚀刻来去除氧化硅层的至少一部分，从而在第一硅层与由第一间隙和第二间隙围绕的第二硅层的区域之间形成空气间隙。

Description

制造谐振式传感器的方法

本申请要求2011年12月2日提交的日本专利申请第2011-264543号的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本文中描述的实施例涉及制造谐振式传感器的方法。

背景技术

图6-图17示出了相关技术的谐振式传感器的必要部分的构成。

图6示出了必要组件的结构，图7-图15示出了制造过程，图16A和16B示出了对应于图6的必要组件的电路，以及图17示出了相关技术的谐振式传感器的操作。

下面将描述制造过程。如图7所示，氧化硅膜10a形成在n-型单晶硅衬底1上然后被图案化。在氧化膜去除区域中通过对衬底进行底切在衬底1中形成凹槽，通过选择性外延生长，以10¹⁸cm^-3的硼浓度在此形成p+单晶硅11。

然后，在p+单晶硅层11的表面上以3×10¹⁹cm^-3或更高的硼浓度向上生长p++单晶硅12a。p++单晶硅层12a后面作为振动梁3，以及后面在振动梁下方在当前被p+单晶硅层11占用的空间中形成间隙。然后，如图8所示，氧化硅膜10b形成在包括p++单晶硅层12a的表面的衬底1的表面上。通过部分去除氧化硅膜10b形成的凹槽D后面将用作至衬底1的壳体4的接地部分。

然后，如图9所示，氮化硅膜13形成在氧化硅膜10b的表面上和凹槽D的内部，然后被图案化。后面将在当前被位于p++单晶硅层12a（振动梁3）上的氧化硅膜10b和氮化硅膜13的那些部分占用的空间中，在振动梁3上方形成间隙。电容量由这些膜的厚度以及振动梁3的面积来确定。因此，通过适当调节这些尺寸，可以优化驱动振动梁3所需的电容量和由振动梁3检测所需的电容量。

然后，如图10中所示，p++多晶硅14形成在整个表面上并被图案化来形成用于牺牲层蚀刻的蚀刻液体引入孔E。p++多晶硅层14后面将用作从壳体4向电极引出的互连。该互连可以使用p++/p+单晶硅或通过在选择性外延生长之前将杂质扩散至硅衬底1中来形成。通过使硅衬底1和互连之间的寄生电容最小化的方法来形成互连是有利的。

接下来，如图11所示，氢氟酸通过蚀刻液体引入孔E被引入，因此，部分氮化硅膜13和部分氧化硅膜10b被去除。在至硅衬底1的连接部分中，氮化硅膜13因为其低蚀刻率被用作蚀刻阻挡层。

然后，如图12所示，p+单晶硅层11被碱性溶液（例如，联氨，KOH或TMAH）去除。P++单晶硅层12a和p++多晶硅14都因为其高杂质浓度而不被蚀刻。在使用碱性溶液蚀刻过程中，n-型硅衬底1可以通过对其施加1至2V的电压而防止被蚀刻。利用在<111>方向上的单晶硅的蚀刻率为低的事实，在振动梁3的纵向上的蚀刻被阻止。

然后，如图13所示，（由通过溅射形成的SiO₂、玻璃等制成的）密封部件15通过溅射、蒸发、CVD、外延生长等形成，因此蚀刻液体引入孔E被关闭，并且形成微小真空室5。壳体4和振动梁3之间的电绝缘可以通过例如在该步骤之前通过热氧化作用来在振动梁3的表面上和真空室5的内表面上形成硅氧化膜而变得更稳定。在这种情况下，密封部件可以由导电材料制成。

然后，如图14中所示，从振动梁3和壳体4引出的电互连通过对p++多晶硅层14进行图案化来形成，并且形成了焊盘电极。

然后，如图15所示，通过从背面减薄硅衬底1来形成隔膜。

图16A是示出了已经通过对p++多晶硅层14进行图案化将电互连20形成为连接到振动梁3和壳体4、以及焊盘A1电极21也已经形成的状态的平面图。

图16B是包括图6的组件的谐振式传感器的电路示意图。在图16B中，Vb表示偏置电压（恒电压）；Vi表示驱动电压（AC电压）；R1和R2表示线路电阻；以及R3表示衬底电阻。C1表示振动梁3和壳体4之间的电容，C2表示寄生电容，以及C3和C4代表衬底1和互连20之间的电容。这些参数的值由互连形成方法、互连20的图案以及其他因素决定。为了最小化这些参数的值而确定这些因素。

参考图16B，如果振动梁3和壳体4之间的电容C1是恒定的，则输出电流的幅值与（C1+C2）·Vi·ω成比例，其中ω是驱动电压Vi的频率。另一方面，当电容C1在频率ω谐振时，增加了幅值大约与ΔC1·Vb·ω成比例的电流，其中ΔC1是由于谐振而导致的C1的变化成分。使用该电流变化来确定谐振频率。

顺便提及，如果甚至不存在测量压力Pm时没有将初始拉伸应变施加至振动梁3，则振动梁3可能会由于测量压力Pm而变形，导致不能进行测量的状态。此外，除非初始拉伸应变的改变被控制，否则灵敏度会不适当地改变。这将在下面描述。

图17示出了各种杂质的共价键半径Ri，及其与硅的共价键半径R_Si之比。

如图17所示，磷（P）和硼（B）的共价键半径Ri分别为和

其均短于

的硅（Si）的共价键半径R_Si。因此，当硼或磷被注入单晶硅时，在注入区中发生拉伸应变。在硼的情况下，该应变大约等于4×10^-4ε（=2×10^-3/5.431），这是因为硼在其浓度为10²⁰cm^-3时的晶格常数的变化为

以及硅的晶格常数是

大于4×10^-4ε的应变可以按下面的方式产生。例如，如果硼以二倍于上述值的2×20²⁰cm^-3的浓度被注入，则与注入量成比例地发生8×10^-4ε的初始拉伸应变。因此，通过以适当浓度注入硼可以得到任意初始拉伸应变。

基于上述理论，对图6中示出的振动梁3给出了初始拉伸应变。给予振动梁3的应变可以通过增加n-型硅衬底1中的硼浓度或降低振动梁3中的硼浓度来变为小于4×10^-4ε，其中，降低硼振动梁3中浓度是通过对振动梁3进行氧化然后使用BHF去除氧化膜来使振动梁3的表面附近中的硼原子在氧化物中分离来实现的。当硼浓度约等于10¹⁷cm^-3时，几乎没有应变发生（例如，见JP-A-01-299428和JP-A-2005-037309）。

上述传统谐振式传感器具有以下问题。由于振动梁3垂直于衬底1振动，并且振动梁3、激励电极以及振动检测电极具有层叠结构，所以制造过程需要很多工艺步骤。由于在形成振动梁3中，执行利用杂质浓度差异的选择性蚀刻，所以硼浓度应被设置为大于4×10¹⁹cm^-3。

在外延方法中，因为在振动梁3中存在缺陷和位错，所以难以准确地控制振动梁3的拉伸应变，并且振动梁3不能在其很厚时给与高拉伸应变。此外，由杂质引起的拉伸膜应变可能使晶片变形。这样，在外延方法中，不能形成厚的并且给与高拉伸应变的振动梁3。另一方面，为了通过相关技术的扩散法形成厚的并且给予高拉伸应变的振动梁3，需要增加扩散长度，导致扩散时间变长。不能获得例如大于300με的高拉伸应变。

此外，在外延法中，不能形成在高度方向上厚的振动梁3，因为在其厚于大约5μm的情况下，拉伸应变降低。

发明内容

本发明的一个示例性方面提供了一种具有高精度并给与高拉伸应变的振动梁的谐振式传感器。

根据本发明的一个或多个示例性方面，提供了一种制造具有振动梁的谐振式传感器的方法。该方法包括：（a）提供SOI衬底，SOI衬底包括：第一硅层；在第一硅层上的氧化硅层；以及在氧化硅层上的第二硅层；（b）通过使用氧化硅层作为蚀刻阻挡层来蚀刻第二硅层而形成穿过第二硅层的第一间隙和第二间隙；（c）在第二硅层上形成杂质扩散源层，其中该杂质扩散源层配置成将杂质扩散至第二硅层中；（d）通过针对SOI衬底的热处理对来自杂质扩散源层的杂质进行扩散来在第二硅层的表面部分中形成杂质扩散层；（e）通过蚀刻去除杂质扩散源层；以及（f）通过蚀刻来去除氧化硅层的至少一部分，以便在第一硅层与第二硅层的由第一间隙和第二间隙围绕的区域之间形成空气间隙，其中第二硅层的由第一间隙和第二间隙围绕的区域用作振动梁。

根据本发明的一个或多个示例性方面，步骤（e）和（f）同时执行。

根据本发明的一个或多个示例性方面，步骤（f）在步骤（e）之后执行。

根据本发明的一个或多个示例性方面，杂质扩散源层配置成将包括其半径短于硅半径的原子的杂质扩散至第二硅层中。

根据本发明的一个或多个示例性方面，杂质包括硼或磷。

根据本发明的一个或多个示例性方面，布置（c）在步骤（b）之后执行。步骤（c）包括：（i）在第二硅层的上表面上、在第二硅层的与第一间隙和第二间隙接触的内壁表面上、以及在氧化硅层的通过第一间隙和第二间隙暴露的部分上形成杂质扩散源层。

根据本发明的一个或多个示例性方面，步骤（b）在步骤（c）之后执行。步骤（b）包括：形成穿过杂质扩散源层和第二硅层的第一间隙和第二间隙。

根据本发明的一个或多个示例性方面，该方法还包括：（g）在第二硅层上形成掩模层，其中掩模层配置成调节要被扩散至第二硅层中的杂质的杂质量。步骤（c）包括：在掩模层上形成杂质扩散源层。

根据本发明的一个或多个示例性方面，步骤（c）在步骤（b）之后执行，以及步骤（g）在步骤（b）和步骤（c）之间执行。步骤（g）包括：（i）在第二硅层的上表面上、在第二硅层的与第一间隙和第二间隙接触的内壁表面上以及在氧化硅层的通过第一间隙和第二间隙暴露的部分上形成掩模层。步骤（c）包括：（i）在掩模层上形成杂质扩散源层。

根据本发明的一个或多个示例性方面，步骤（c）在步骤（b）之后执行，以及步骤（g）在步骤（a）和步骤（b）之间执行。步骤（b）包括：（i）形成穿过掩模层和第二硅层的第一间隙和第二间隙。步骤（c）包括：（i）在掩模层上、在第二硅层的与第一间隙和第二间隙接触的内壁表面上、以及在氧化硅层的通过第一间隙和第二间隙暴露的部分上形成杂质扩散源层。

根据本发明的一个或多个示例性方面，如果甚至在没有对振动梁施加测量压力时没有对振动梁赋予拉伸应变，则振动梁可能在对其施加测量压力时变形，导致不能执行测量的状态。鉴于此，通过向振动梁添加例如在原子半径上小于硅（Si）的硼（B）或磷（P）的杂质来将拉伸应变赋予振动梁。

产生期望的拉伸应变所需的扩散长度可以通过杂质在振动梁形成之后从三个方向将其扩散至振动梁中来缩短。缩短的扩散长度提供了必要热处理时间能够大大缩短以及由于膜应力而导致的晶片变形的程度大大降低的优点。

高拉伸应变可以通过借由调节热处理的持续时间和温度来将振动梁的杂质浓度控制为高达几乎对应于硅中的硼的终端固溶度的值来获得。

可以形成通过外延法不能实现的被给予高拉伸应变的厚振动梁。

本制造方法还解决了PBF溶液在其应用于由第一间隙和第二间隙定义的表面时，不能容易地被引入到具有高深宽比的第一间隙和第二间隙的问题。

本发明的其他方面和优点将从下面的描述、附图和权利要求中显而易见。

附图说明

图1A和1B示出了通过根据本发明的制造方法制成的谐振式传感器的必要部分的结构；

图2A-2E是示出了根据本发明的实施例的谐振式传感器的必要部分的制造过程的截面图；

图3A-3E是示出了根据本发明的另一实施例的必要部分的制造过程的截面图；

图4A-4E是示出了根据本发明的又一实施例的必要部分的制造过程的截面图；

图5A-5E是示出了根据本发明的再一实施例的必要部分的制造过程的截面图；

图6示出了相关技术的谐振式传感器的必要部分的结构；

图7是示出了图6中所示的相关技术的谐振式传感器的必要部分的制造过程的第一截面图；

图8是示出了图6中所示的相关技术的谐振式传感器的必要部分的制造过程的第二截面图；

图9是示出了图6中所示的相关技术的谐振式传感器的必要部分的制造过程的第三截面图；

图10是示出了图6中所示的相关技术的谐振式传感器的必要部分的制造过程的第四截面图；

图11是示出了图6中所示的相关技术的谐振式传感器的必要部分的制造过程的第五截面图；

图12是示出了图6中所示的相关技术的谐振式传感器的必要部分的制造过程的第六截面图；

图13是示出了图6中所示的相关技术的谐振式传感器的必要部分的制造过程的第七截面图；

图14是示出了图6中所示的相关技术的谐振式传感器的必要部分的制造过程的第八截面图；

图15是示出了图6中所示的相关技术的谐振式传感器的必要部分的制造过程的第九截面图；

图16A和16B示出了对应于图6中示出的相关技术的谐振式传感器的必要部分的电路；以及

图17是示出了图6中示出的相关技术的谐振式传感器的必要部分如何工作的表格。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本发明的示例性实施例。在用于解释实施例的所有图中，具有相同功能的部件用相同参考标号来表示，并将省略对其的重复描述。

图1A和1B分别是平面图和截面图，示出了通过根据本发明的制造方法制造的示例性谐振式传感器的必要部分的结构。与图1A和1B相同的示图在由本申请人横河电机株式会社于2011年9月9日提交、并于2012年3月15日公开的US2012/0060607 A1中被公开。

参考图1A和1B，振动梁32是布置在真空室33中的单晶硅，并且在垂直于衬底31（测量隔膜）的表面311的方向中要比与图1B中示出的横截面中的表面311平行的方向中长。

第一电极板34形状类似板，与衬底31的表面311平行布置，并且在一端与振动梁32连接。第二电极板35和第三电极板36形状类似板，与衬底31的表面311平行布置，并且与振动梁32彼此相对，而且第二电极板35和第三电极板36与振动梁32之间具有第一间隙37和第二间隙38。振动梁32的上表面、第一电极板34、第二电极板35以及第三电极板36与衬底31的表面311平行，并且彼此齐平。

图2A-2E示出了根据本发明的实施例的谐振式传感器的必要部分的制造过程。

如图2A所示制备SOI衬底101。图2B示出了第一和第二间隙形成步骤。第一和第二间隙37和38通过蚀刻SOI衬底101的位于一侧的硅层来形成。

图2C示出了杂质扩散源层的形成步骤。用于给予振动梁32拉伸应力的杂质扩散源层102形成在被第一间隙37和38暴露的SOI衬底101的氧化硅层的表面上、形成在振动梁32和位于SOI衬底101的一侧的硅层的穿过第一间隙和第二间隙37和38彼此相对的表面上、以及形成在振动梁32的上表面和位于SOI衬底101的一侧的硅层的上表面上。杂质扩散源层102还配置成将杂质扩散至SOI衬底101的硅层中。

图2D示出了杂质扩散层的形成步骤。执行热处理，从而杂质从杂质扩散源层102扩散至振动梁32和位于SOI衬底101一侧的硅层中（形成了杂质扩散层103）。即，通过具有适于指定杂质浓度的温度和持续时间的热处理，来将例如硼（B）的杂质扩散至振动梁32和位于SOI衬底101一侧的硅层中（形成了杂质扩散层103）。像这样对振动梁32和硅层赋予了拉伸应变。

图2E示出了振动梁的分离步骤。通过在同一步骤中同时地或在不同步骤中顺序地蚀刻掉杂质扩散源层102和SOI衬底101的部分氧化硅层来分离振动梁32。例如，通过将该结构浸入在氢氟酸中而蚀刻掉杂质扩散源层102和SOI衬底101的部分氧化硅层来分离振动梁32。

如果在没有对振动梁32施加测量压力时未对其赋予拉伸应变，则振动梁32可能在对其施加测量压力时变形，导致不能进行测量的状态。鉴于此，通过向振动梁32添加诸如在原子半径上小于硅（Si）的硼（B）或磷（P）的杂质来将拉伸应变赋予振动梁32。

产生期望的拉伸应变所需的扩散长度可以通过在振动梁形成之后，将杂质从三个方向扩散至振动梁32中而缩短。缩短的扩散长度提供了必要的热处理时间被大大缩短以及由于膜应力导致的晶片变形的程度降低的优点。

高拉伸应变可以通过借由调节热处理的持续时间和温度来将振动梁32的杂质浓度最大控制到几乎对应于硅中的硼的终端固溶度的值来获得。

可以形成通过外延法不能实现的具有高拉伸应变的厚振动梁32。

图3A-图3E示出了根据本发明的另一实施例的谐振式传感器的必要部分的制造过程。

如图3A所示制备SOI衬底101。图3B示出了拉伸应变调节层的形成步骤。能够调节将要施加的拉伸应变的拉伸应变调节层201形成在位于SOI衬底101的硅层的一侧的表面上。在该示例中，拉伸应变调节层201是氧化硅（SiO₂）层。然而，拉伸应变调节层201不必要总是氧化硅（SiO₂）层，而且可以包括多个层。

图3C示出了第一间隙和第二间隙的形成步骤。第一间隙37和第二间隙38通过蚀刻穿过拉伸应变调节层201和位于SOI衬底101的一侧的硅层来形成。换句话说，拉伸应变调节层201是杂质量调节层，配置成调节将要扩散至SOI衬底101的硅层中的杂质的杂质量。

图3D示出了杂质扩散源层的形成步骤。用于将拉伸应力给予振动梁32的杂质扩散源层202形成在被第一和第二间隙37和38暴露的SOI衬底101的氧化硅层的表面上、形成在振动梁32和位于SOI衬底101一侧的硅层的穿过第一间隙37和第二间隙38彼此相对的表面上、以及形成在拉伸应变调节层201的表面上。杂质扩散源层202还配置成将杂质扩散至SOI衬底101的硅层中。

图3E示出了杂质扩散层的形成步骤。热处理被执行，从而杂质从杂质扩散源层202扩散至振动梁32和位于SOI衬底101的一侧上的硅层（形成了杂质扩散层203）。

然后，尽管因为该步骤类似于图2E的步骤而没有使用附图，但是通过蚀刻掉杂质扩散源层102和SOI衬底101的部分氧化硅层来分离振动梁32。

如果甚至在没有对振动梁32施加测量压力时未对其施加拉伸应变，则振动梁32可能会在对其施加测量压力时变形，导致不能进行测量的状态。鉴于此，通过向振动梁32添加诸如在原子半径上小于硅（Si）的硼（B）或磷（P）的杂质来将拉伸应变赋予振动梁32。

杂质扩散至受拉伸应变调节层201保护的振动梁32和位于SOI衬底101的一侧的硅层的程度可以通过拉伸应变调节层201的厚度来调节。

图4A-图4E示出了根据本发明的另一实施例的谐振式传感器的必要部分的制造过程。

如图4A所示制备SOI衬底101。图4B示出了第一和第二间隙的形成步骤。第一和第二间隙37和38通过蚀刻穿过位于SOI衬底101一侧的硅层来形成。

图4C示出了掩模层的形成步骤。掩模层301形成在被第一和第二间隙37和38暴露的SOI衬底101的氧化硅层的表面上、形成在振动梁32和位于SOI衬底101的一侧的硅层的穿过第一间隙37和第二间隙38而彼此相对的表面上、以及形成在振动梁32的上表面和位于SOI衬底101的一侧的硅层的上表面上。

图4D示出了杂质扩散源层的形成步骤。用于将拉伸应力给与振动梁32的杂质扩散源层302形成在掩模层301的表面上。杂质扩散源层302还配置成将杂质扩散至SOI衬底101的硅层中。

图4E示出了杂质扩散层的形成步骤。热处理被执行，从而杂质从杂质扩散源层302扩散至振动梁32和位于SOI衬底101的一侧上的硅层（形成了杂质扩散层303）。

然后，尽管因为该步骤类似于图2E的步骤而没有使用附图，但是通过蚀刻掉杂质扩散源层302、掩模层301和SOI衬底101的部分氧化硅层来分离振动梁32。

如果甚至在没有向振动梁32施加测量压力时没有对其施加拉伸应变，则振动梁32可能在对其施加测量压力时变形，导致不能进行测量的状态。鉴于此，通过向振动梁32添加诸如在原子半径上小于硅（Si）的硼（B）或磷（P）的杂质来将拉伸应变赋予振动梁32。

产生期望的拉伸应变所需的扩散长度可以通过在振动梁形成之后，将杂质从三个方向扩散至振动梁32中来缩短。缩短的扩散长度提供了必要的热处理时间大大缩短以及由于膜应力导致的晶片变形的程度降低的优点。

杂质扩散至受掩模层301保护的振动梁32的程度可以通过掩模层301的厚度来调节。

图5A-图5E示出了根据本发明的又一实施例的谐振式传感器的必要部分的制造过程。

如图5A所示制备SOI衬底101。图5B示出了杂质扩散源层的形成步骤。用于将拉伸应变给与振动梁32的杂质扩散源层401形成在位于SOI衬底101一侧的硅层上。

图5C示出了第一间隙和第二间隙形成步骤。第一间隙37和第二间隙38通过蚀刻穿过杂质扩散源层401和位于SOI衬底101的一侧的硅层来形成。

图5D示出了杂质扩散层的形成步骤。热处理被执行，从而杂质从杂质扩散源层401扩散至振动梁32和位于SOI衬底101的一侧上的硅层（形成了杂质扩散层402）。

图5E示出了振动梁的分离步骤。通过在同一步骤中同时地或在不同步骤中顺序地蚀刻掉杂质扩散源层401和SOI衬底101的部分氧化硅层来分离振动梁32。

多个其他层可以形成在杂质扩散源层401上。例如，杂质扩散源层401可以使用形成在其上的氧化硅（SiO₂层）作为掩模来进行图案化。

如果甚至在没有对振动梁32施加测量压力时没有对其赋予拉伸应变，则振动梁32会在对其施加测量压力时变形，导致不能进行测量的状态。鉴于此，通过向振动梁32添加诸如在原子半径上小于硅（Si）的硼（B）或磷（P）的杂质来将拉伸应变赋予振动梁32。

产生期望的拉伸应变所需的扩散长度可以通过在振动梁形成之后，将杂质从三个方向扩散至振动梁32中而缩短。缩短的扩散长度提供了必要的热处理时间大大缩短以及由于膜应力导致的晶片变形的程度降低的优点。

高拉伸应变可以通过借由调节热处理的持续时间和温度来将振动梁32的杂质浓度控制为高达几乎对应于硅中的硼的终端固溶度的值来获得。

图5A-图5E的实施例消除了PBF溶液在其应用于由第一间隙37和第二间隙38定义的表面时，不能容易地被引入到具有大深宽比的第一间隙37和第二间隙38的问题。

形成杂质扩散源层102、202、302或401的一种方法是将包括氧化硼（B2O3）、有机粘合剂、和溶剂的PBF溶液应用于目标表面，然后在600°的氧-氮气氛中烧成，并以更高温度执行预沉积扩散。

不使用PBF溶液的其他方法如下：

（1）使用三溴化硼（BBr₃）、硼酸（H₃BO₃）-氮化硼烧结体（BN）、热分解的氮化硼烧结体（PBN）、氯化硼或类似物来扩散硼（B）原子。

（2）使用三氯氧化磷（POCl₃）、三溴化磷（PBr₃）、三氯化磷（PCl₃）、氧化磷（P₂O₃）或类似物等来扩散磷（P）原子。

（3）通过例如CVD来形成氧化硼（B₂O₃）或类似物的扩散源层。

在上面的每个实施例中，在用于将杂质扩散至振动梁32的热处理步骤中，单次热处理没有去除杂质扩散源层102、202、302、或401。可替换地，杂质扩散层103、203、303、或402可以如下形成：执行第一次热处理以将预定量的杂质扩散至振动梁32中，然后去除杂质扩散源层102、202、302、或401，以及执行第二次热处理以在振动梁32中的深度方向上扩散杂质。杂质扩散源层102、202、302或401的去除使得可以通过防止过量的杂质扩散至振动梁32来调节扩散至振动梁32中的杂质的量。

在上面的每个实施例中，杂质扩散源层102、202、302、或401仅形成一次。可替换地，至振动梁32的杂质扩散可以通过杂质扩散源层102、202、302、或401的形成、用于扩散的热处理、以及杂质扩散源层102、202、302、或401的去除的多个组合来执行。这能够增加扩散至振动梁32中的杂质量。

尽管已经描述了特定实施例，但是这些实施例仅是通过示例的方式呈现，并不旨在限制本发明的范围。事实上，本文描述的新颖的方法和系统可以按多种其他方式来实现。此外，在不背离本发明的精神的情况下，可以对本文描述的方法和系统的形式进行各种删节、替换和改变。所附权利要求及其等同物旨在覆盖属于本发明的范围和精神的形式或修改。

Claims

1.一种制造具有振动梁的谐振式传感器的方法，所述方法包括：

（a）提供SOI衬底（101），所述SOI衬底包括：第一硅层；在所述第一硅层上的氧化硅层；以及在所述氧化硅层上的第二硅层；

（b）通过使用所述氧化硅层作为蚀刻阻挡层来蚀刻所述第二硅层，来形成穿过所述第二硅层的第一间隙（37）和第二间隙（38）；

（c）在所述第二硅层上形成杂质扩散源层（401），其中所述杂质扩散源层配置成将杂质扩散至所述第二硅层中；

（d）通过针对所述SOI衬底进行热处理对来自所述杂质扩散源层的杂质进行扩散来在所述第二硅层的表面部分中形成杂质扩散层（402）；

（e）通过蚀刻去除所述杂质扩散源层；以及

（f）通过蚀刻来去除所述氧化硅层的至少一部分，以便在所述第一硅层与所述第二硅层的由所述第一间隙和所述第二间隙围绕的区域之间形成空气间隙，其中所述第二硅层的由所述第一间隙和所述第二间隙围绕的所述区域用作所述振动梁。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤（e）和（f）同时被执行。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤（f）在所述步骤（e）之后被执行。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述杂质扩散源层配置成将包括其半径小于硅的半径的原子的杂质扩散至所述第二硅层中。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述杂质包括硼或磷。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤（c）在所述步骤（b）之后执行，其中所述步骤（c）包括：

（i）在所述第二硅层的上表面上、在所述第二硅层的与所述第一间隙和所述第二间隙接触的内壁表面上、以及在所述氧化硅层的通过所述第一间隙和所述第二间隙暴露的部分上形成所述杂质扩散源层。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述步骤（b）在所述步骤（c）之后执行，其中所述步骤（b）包括：

形成穿过所述杂质扩散源层和所述第二硅层的所述第一间隙和所述第二间隙。

8.根据权利要求1所述的方法，还包括：

（g）在所述第二硅层上形成掩模层，其中所述掩模层配置成调节要扩散至所述第二硅层中的杂质的杂质量，以及

其中所述步骤（c）包括：在所述掩模层上形成所述杂质扩散源层。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述步骤（c）在所述步骤（b）之后执行，以及所述步骤（g）在所述步骤（b）和所述步骤（c）之间执行，

其中所述步骤（g）包括：

（i）在所述第二硅层的上表面上、在所述第二硅层的与所述第一间隙和所述第二间隙接触的内壁表面上、以及在所述氧化硅层的通过所述第一间隙和所述第二间隙暴露的部分上形成所述掩模层，以及

其中所述步骤（c）包括：

（i）在所述掩模层上形成所述杂质扩散源层。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述步骤（c）在所述步骤（b）之后执行，以及所述步骤（g）在所述步骤（a）和所述步骤（b）之间执行，

其中所述步骤（b）包括：

（i）形成穿过所述掩模层和所述第二硅层的所述第一间隙和所述第二间隙，以及

其中所述步骤（c）包括：

（i）在所述掩模层上、在所述第二硅层的与所述第一间隙和所述第二间隙接触的内壁表面上、以及在所述氧化硅层的通过所述第一间隙和所述第二间隙暴露的部分上形成所述杂质扩散源层。