JP2009028808A - Ｍｅｍｓセンサおよびｍｅｍｓセンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上の薄膜構造を保護することができるＭＥＭＳセンサおよびその製造方法を提供すること。
【解決手段】Ｓｉマイク１は、センサ部３を有している。センサ部３は、Ｓｉ基板２の上面２９に対して間隔Ｌ１を空けて対向配置された下薄膜５と、下薄膜５に対して間隔Ｌ２を空けて対向配置された上薄膜６とを備えている。また、Ｓｉマイク１は、保護層３９を備えている。保護層３９は、センサ部３の周囲を取り囲むように突出している。また、保護層３９の上面４１は、上薄膜６の上面（第４絶縁層１６の上面４２）より上方に配置されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＭＥＭＳセンサおよびその製造方法に関する。

最近、携帯電話機などに搭載されるマイクとして、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により製造される、Ｓｉ（シリコン）マイクなどのＭＥＭＳセンサが用いられている。
図３Ａ〜図３Ｉは、従来のＳｉマイクの製造方法を工程順に示す模式的な断面図である。図３Ａ〜図３Ｉを参照して、従来のＳｉマイクの製造方法を説明するとともに、その構造を説明する。

従来のＳｉマイク１０１の製造に際しては、まず、図３Ａに示すように、熱酸化処理によって、ＳｉウエハＷ２の全面に、ＳｉＯ₂（酸化シリコン）膜１１１（ＳｉウエハＷ２の上面側に形成される１１１Ａおよび下面側に形成される１１１Ｂ）が形成される。
次いで、図３Ｂに示すように、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、ＳｉＯ₂膜１１１Ａの上面に、複数（図３では４つ）の凹部１１２が形成される。

次に、ＬＰＣＶＤ法（Low Pressure Chemical Vapor Deposition：減圧化学気相成長法）により、ＳｉＯ₂膜１１１の全面に、ポリシリコンが堆積される。ＳｉＯ₂膜１１１Ａの上面全域を覆うポリシリコン膜は、リンドープの後、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によって、複数の凹部１１２を含む所定領域上に存在する部分を除いて除去される。これにより、ＳｉＯ₂膜１１１Ａの所定領域上には、図３Ｃに示すように、薄膜状のポリシリコンプレート１０４が形成される。また、ＳｉＯ₂膜１１１Ｂ上には、ポリシリコン膜１１３が形成される。

続いて、ＰＥＣＶＤ法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition：プラズマ化学気相成長法）により、ＳｉＯ₂膜１１１Ａおよびポリシリコンプレート１０４の全面に、ＳｉＯ₂が堆積される。そして、このＳｉＯ₂の不要部分が、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によって除去される。これにより、図３Ｄに示すように、ポリシリコンプレート１０４およびその周辺の領域上に、犠牲層１１４が形成される。

次いで、ＬＰＣＶＤ法（Low Pressure Chemical Vapor Deposition：減圧化学気相成長法）により、ＳｉＯ₂膜１１１Ａ、犠牲層１１４およびポリシリコン膜１１３上に、ポリシリコンが堆積される。これにより、図３Ｅに示すように、ポリシリコン膜１１３上に堆積されたポリシリコンとポリシリコン膜１１３とが一体化して、ポリシリコン膜１１５となる。一方、ＳｉＯ₂膜１１１Ａおよび犠牲層１１４上に堆積されたポリシリコンは、リンドープの後、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によってパターニングされる。これにより、図３Ｅに示すように、犠牲層１１４上に、多数の孔１０６を有する薄膜状のバックプレート１０５が形成される。

次に、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、図３Ｆに示すように、犠牲層１１４の上面に、複数（図３では４つ）の凹部１１７が形成される。また、ＳｉＯ₂膜１１１Ａの不要部分（犠牲層１１４と対向する部分以外の部分）が除去される。
次いで、図３Ｇに示すように、ＰＥＣＶＤ法により、犠牲層１１４を被覆するように、ＳｉＮ（窒化シリコン）膜１０７が形成される。

次いで、図３Ｈに示すように、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、ＳｉＮ膜１０７に、バックプレート１０５の各孔１０６に連通する孔１１８が形成される。これにより、孔１０６，１１８を介して犠牲層１１４が部分的に露出する。また、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、ＳｉＯ₂膜１１１Ｂにおけるポリシリコンプレート１０４に対向する部分に開口が形成される。そして、この開口を介してＳｉウエハＷ２がエッチングされることにより、ＳｉウエハＷ２に貫通孔１０３が形成される。その結果、ＳｉＯ₂膜１１１Ａが貫通孔１０３を介して部分的に露出する。

次いで、貫通孔１０３および孔１０６，１１８から、ＳｉＯ₂をエッチング可能なエッチング液が供給されることにより、犠牲層１１４およびＳｉＯ₂膜１１１Ａがウェットエッチングされる。これにより、図３Ｉに示すように、ポリシリコンプレート１０４がＳｉウエハＷ２の上面から浮いた状態になるとともに、ポリシリコンプレート１０４とバックプレート１０５との間に、微小な間隔の空洞１１０が形成される。

その後、ＳｉウエハＷ２が各素子サイズのＳｉ基板１０２にダイシングされることにより、ポリシリコンプレート１０４とバックプレート１０５とが空洞１１０を介して対向する、Ｓｉマイク１０１が得られる。ＳｉＮ膜１０７における犠牲層１１４の各凹部１１７に入り込んでいた部分は、ポリシリコンプレート１０４に向けて突出する凸部１０９となり、ポリシリコンプレート１０４とバックプレート１０５との密着および短絡を防止するためのストッパとして機能する。また、ポリシリコンプレート１０４におけるＳｉＯ₂膜１１１Ａの各凹部１１２に入り込んでいた部分は、ＳｉウエハＷ２の上面に向けて突出する凸部１０８となり、Ｓｉ基板１０２とポリシリコンプレート１０４との密着を防止するためのストッパとして機能する。なお、ポリシリコンプレート１０４およびバックプレート１０５は、図示しない配線で支持されている。

このＳｉマイク１０１において、ポリシリコンプレート１０４とＳｉＮ膜１０７で覆われたバックプレート１０５とは、空洞１１０を挟んで対向するコンデンサ部分１２０を形成している。そして、Ｓｉマイク１０１では、バックプレート１０５の上方から音圧（音波）が入力されると、その音圧によりバックプレート１０５およびポリシリコンプレート１０４が振動し、これらプレート１０４，１０５の振動により生じるコンデンサの静電容量の変化に応じた電気信号が出力される。
特表２００１−５１８２４６号公報

ＳｉウエハＷ２において、コンデンサ部分１２０は、薄膜状のポリシリコンプレート１０４および薄膜状のバックプレート１０５で形成されている。そのため、コンデンサ部分１２０は、他の物体との接触により、変形したり破壊されたりするおそれがある。
たとえば、ダイシング工程において、ダイシングソーに摩擦熱の除熱（冷却）のための水を供給すると、その水がコンデンサ部分１２０に当たり、その衝撃でコンデンサ部分１２０が変形したり破壊されたりする。また、コンデンサ部分１２０にダイシングテープを貼ると、そのダイシングテープを剥がすときにコンデンサ部分１２０が破壊されてしまう。そのため、ＳｉウエハＷ２のダイシングには、ダイシングソーおよびダイシングテープを用いることができず、レーザダイシングなどの特殊な手法を用いなければならない。

また、ＳｉウエハＷ２が各素子サイズにダイシングされた後、Ｓｉマイク１０１の運搬時やＳｉマイク１０１を用いたシステムの組立時に、当該システムに混載される半導体装置などがコンデンサ部分１２０に接触して、コンデンサ部分１２０が変形したり破壊されたりするおそれがある。
そこで、この発明の目的は、基板上の薄膜構造を保護することができるＭＥＭＳセンサおよびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板と、前記基板の一方面上に設けられた下薄膜と、前記下薄膜に対して前記基板と反対側に間隔を空けて対向配置された上薄膜と、前記下薄膜および前記上薄膜の周囲を取り囲み、前記上薄膜に対して前記下薄膜側と反対側に突出する壁部と、を含む、ＭＥＭＳセンサである。
また、請求項４記載の発明は、基板の一方面上に下薄膜を形成する工程と、
前記下薄膜上に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の上貫通孔を有する上薄膜を形成する工程と、前記下薄膜および前記上薄膜の周囲を取り囲み、前記上薄膜に対して前記下薄膜側と反対側に突出する壁部を形成する工程と、エッチングにより、前記上貫通孔を介して、前記犠牲層を除去する工程と、を含む、ＭＥＭＳセンサの製造方法である。

請求項１記載のＭＥＭＳセンサは、たとえば、請求項４記載の製造方法により作製することができる。
この製造方法では、基板の一方面上に、下薄膜が形成される。下薄膜上には、犠牲層が形成される。この犠牲層上には、それぞれ厚さ方向に延びる複数の上貫通孔を有する上薄膜が形成される。また、下薄膜および上薄膜の周囲には、これらの膜を取り囲み、上薄膜に対して下薄膜側と反対側に突出する壁部が形成される。犠牲層は、エッチングにより、上貫通孔を介して除去される。

下薄膜および上薄膜の周囲に壁部が形成されるので、この壁部の高さを適切な値に定めることにより、壁部の頂面を上薄膜の上面よりも上方に配置することができる。これにより、基板のダイシング時に、ダイシングテープを、上薄膜および／または下薄膜に接触させることなく、壁部の頂面に貼付することができる。壁部の頂面にダイシングテープを貼付しても、ダイシングテープが上薄膜および／または下薄膜に接触しないので、ダイシングテープを剥がすときに、上薄膜および／または下薄膜を変形させたり破壊したりするおそれがない。さらに、下薄膜および上薄膜を取り囲む壁部の頂面にダイシングテープを貼付することにより、下薄膜および上薄膜を、壁部とダイシングテープとにより覆うことができる。そのため、ダイシングソーを用いたダイシング法であっても、ダイシングソーの冷却のための水が、下薄膜および上薄膜にかかるのを防止することができる。すなわち、基板上の上薄膜および下薄膜からなる薄膜構造を、ダイシングテープおよびダイシングソーの冷却のための水から保護することができる。

したがって、基板のダイシングに、ダイシングテープおよびダイシングソーを用いた一般的なダイシング法を採用することができる。
そして、ＭＥＭＳセンサの製造後、下薄膜および上薄膜の周囲に壁部を残しておくことによって、請求項１記載のＭＥＭＳセンサを得ることができる。このＭＥＭＳセンサでは、下薄膜および上薄膜の周囲に壁部が備えられているので、たとえば、このＭＥＭＳセンサの運搬時やこのＭＥＭＳセンサを用いたシステムの組立時に、上薄膜および下薄膜からなる薄膜構造を保護することができる。

また、上記壁部は、請求項２に記載されているように、感光性を有する材料からなることが好ましい。この場合、たとえば、公知の露光技術および公知の現像技術により、当該感光性材料をパターニングすることができるので、簡単に壁部を形成することができる。
また、上記壁部は、感光性を有する材料の中でも、請求項３に記載されているように、ポリイミドであることがさらに好ましい。ポリイミドは、耐衝撃性、耐熱性および耐絶縁性に優れている。そのため、壁部を、ＭＥＭＳセンサの表面を覆う表面保護膜として好適に利用することができる。

さらに、壁部が、犠牲層をエッチングするためのエッチング液やエッチングガスなどに対して耐性を有する材料を用いて形成されるのであれば、請求項５に記載されているように、ＭＥＭＳセンサの製造工程における犠牲層を除去する工程において、壁部をエッチングマスクとして利用してもよい。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係るＳｉマイクの構造を説明するための模式的な断面図である。
Ｓｉマイク１は、静電容量の変化量を検知して動作する静電容量型センサ（ＭＥＭＳセンサ）である。このＳｉマイク１は、Ｓｉ基板２上に、センサ部３と、パッド部４と、を有している。

センサ部３は、Ｓｉマイク１において、入力された音圧を感知し、その音圧の大きさに応じた静電容量の変化量を電気信号として配線２２（後述）へと出力する部分である。
センサ部３は、Ｓｉ基板２の一方面（以下、この面を上面２９とする。）に対して間隔を空けて対向配置された下薄膜５と、この下薄膜５の上方に、下薄膜５に対して間隔を空けて対向配置された上薄膜６と、を備えている。

下薄膜５は、下薄膜絶縁層７と、この下薄膜絶縁層７に被覆された下部電極８と、を備えている。
下薄膜絶縁層７は、下薄膜絶縁層７の下層をなす第１絶縁層９と、この第１絶縁層９上に形成され、下薄膜絶縁層７の上層をなす第２絶縁層１０と、を備えている。
第１絶縁層９は、パッド部４の第１絶縁層２１（後述）と一体的に形成されている。

第２絶縁層１０は、パッド部４の第２絶縁層２３（後述）と一体的に形成されている。また、第２絶縁層１０には、複数の凹部１１が形成されている。複数の凹部１１は、たとえば、全体としてｍ×ｎ（ｍ，ｎは自然数）の行列状に配置されている。
そして、下薄膜絶縁層７には、各凹部１１の底面から、下薄膜絶縁層７の厚さ方向に下薄膜絶縁層７を貫通する、下貫通孔１２が形成されている。これにより、下薄膜絶縁層７は、平面視において行列状の下貫通孔１２が形成された平面視矩形メッシュ状に形成されている。

下部電極８は、たとえば、Ａｕ、Ａｌなどの導電性材料からなり、この実施形態では、Ａｌが適用されている。下部電極８は、平面視矩形メッシュ状に形成されている。下部電極８は、第１絶縁層９の上面に配置されている。また、下部電極８の側面および上面は、第２絶縁層１０で覆われている。すなわち、下薄膜５において、下部電極８は、下層の第１絶縁層９と上層の第２絶縁層１０とで挟まれることにより、その全表面が下薄膜絶縁層７で被覆されている。第２絶縁層１０がメッシュ状の下部電極８上に形成されることにより、第２絶縁層１０の表面は、下部電極８に対向する部分で盛り上がり、下部電極８と対向しない部分に凹部１１を有する。また、下部電極８は、Ｓｉ基板２の上面２９と所定の間隔を隔てた状態で、図示しない位置において配線２２（後述）により支持されている。これにより、下部電極８を下薄膜絶縁層７で被覆してなる下薄膜５は、Ｓｉ基板２に対して、微小な間隔Ｌ１（たとえば、Ｓｉ基板２の上面２９と下薄膜絶縁層７（第１絶縁層９）の下面９２との距離が１μｍ）の空洞１９を隔てて対向配置されている。

上薄膜６は、上薄膜絶縁層１３と、この上薄膜絶縁層１３に被覆された上部電極１４と、を備えている。
上薄膜絶縁層１３は、上薄膜絶縁層１３の下層をなす第３絶縁層１５と、この第３絶縁層１５上に形成され、上薄膜絶縁層１３の上層をなす第４絶縁層１６と、を備えている。
第３絶縁層１５は、パッド部４の第３絶縁層２４（後述）と一体的に形成されている。また、第３絶縁層１５には、下薄膜５と対向する下面９４における凹部１１（下貫通孔１２）と対向する部分に、凹部１１（下貫通孔１２）に向けて突出する、凸部１７が形成されている。

第４絶縁層１６は、パッド部４の第４絶縁層２６（後述）と一体的に形成されている。
そして、上薄膜絶縁層１３には、その厚さ方向に上薄膜絶縁層１３を貫通する複数の上貫通孔１８が形成されている。
各上貫通孔１８は、平面視で各下貫通孔１２とずれた位置（たとえば、平面視において、隣接する下貫通孔１２の間）に配置されている。

上部電極１４は、たとえば、Ａｕ、Ａｌなどの導電性材料からなり、この実施形態では、Ａｌが適用されている。上部電極１４は、平面視矩形メッシュ状に形成されている。上部電極１４は、第３絶縁層１５上に配置されている。また、上部電極１４の側面および上面は、第４絶縁層１６で覆われている。すなわち、上薄膜６において、上部電極１４は、下層の第３絶縁層１５と上層の第４絶縁層１６とで挟まれることにより、その全表面が上薄膜絶縁層１３で被覆されている。また、上部電極１４は、下薄膜５の上面（第２絶縁層１０の上面９１）と所定の間隔を隔てた状態で、配線２５（後述）により支持されている。これにより、上部電極１４を上薄膜絶縁層１３で被覆してなる上薄膜６は、下薄膜５に対して、微小な間隔Ｌ２（たとえば、第２絶縁層１０の上面９１と上薄膜絶縁層１３（第３絶縁層１５）の下面９４との距離が４μｍ）の空洞２０を隔てて対向配置されている。

そして、上薄膜６は、下薄膜５に対して微小な間隔Ｌ２の空洞２０を介して対向し、下薄膜５とともに、振動によって静電容量が変化するコンデンサを形成している。すなわち、空洞２０を介して対向する下薄膜５と上薄膜６とによってセンサ部３が形成されている。センサ部３では、音圧（音波）が入力されると、その音圧により上薄膜６および／または下薄膜５が振動し、この上薄膜６および／または下薄膜５の振動により生じるコンデンサの静電容量の変化量に応じた電気信号が配線２２（後述）へと出力される。

パッド部４は、センサ部３から出力される電気信号を外部の配線へと出力する部分である。
パッド部４は、第１絶縁層２１と、配線２２と、第２絶縁層２３と、第３絶縁層２４と、配線２５と、第４絶縁層２６と、を備えている。
第１絶縁層２１は、Ｓｉ基板２の上面２９に形成されている。

配線２２は、第１絶縁層２１上に所定のパターンで形成されている。また、配線２２は、図示しない位置において、下部電極８と一体的に形成されているとともに、配線２５と電気的に接続されている。
第２絶縁層２３は、第１絶縁層２１上に形成され、第１絶縁層２１とともに配線２２を被覆している。

第３絶縁層２４は、第２絶縁層２３上に形成されている。
配線２５は、第３絶縁層２４上に所定のパターンで形成されている。また、配線２５は、上部電極１４と一体的に形成されているとともに、図示しない位置において配線２２と電気的に接続されている。
そして、第２絶縁層２３および第３絶縁層２４には、これらの厚さ方向にこれらの層を貫通する開口部２７が形成されている。開口部２７は、配線２２の一部をボンディングパッドとして露出させるためのものである。

開口部２７上には、開口部２７から露出する配線２２を覆う金属薄膜２８が形成されている。金属薄膜２８は、たとえば、Ａｕ、Ａｌなどの導電性材料からなり、この実施形態では、Ａｌが適用されている。また、この金属薄膜２８には、たとえば、電気信号を処理する外部のＩＣチップ（図示せず）とＳｉマイク１とを電気接続するための電気配線（図示せず）が接続される。

第４絶縁層２６は、第３絶縁層２４上に形成されている。また、第４絶縁層２６には、金属薄膜２８を部分的に露出させる開口３８が形成されている。
また、このＳｉマイク１は、保護層３９（壁部）を備えている。
保護層３９は、たとえば、感光性を有するポリイミド（この実施形態では、ポジ型感光性ポリイミド）からなる。保護層３９は、第４絶縁層１６，２６の上面においてセンサ部３およびパッド部４の周囲を取り囲むように形成され、センサ部３を露出させる開口４４およびパッド部４を露出させる開口４５を有している。また、保護層３９は、その上面４１とＳｉ基板２との距離（保護層３９の高さ）が、第４絶縁層１６の上面４２とＳｉ基板２との距離（第４絶縁層の高さ）より大きい（高い）高さで形成されている。

図２Ａ〜図２Ｈは、図１のＳｉマイクの製造方法を工程順に示す模式的な断面図である。
このＳｉマイク１の製造に際しては、たとえば、ＰＥＣＶＤ法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition：プラズマ化学気相成長法）により、Ｓｉ基板２の母体をなす円盤状のＳｉウエハＷ１の一方面（上面２９）上に、Ａｌ（アルミニウム）が堆積される。続いて、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、このＡｌがパターニングされて、図２Ａに示すように、Ａｌからなる下部犠牲層３０が形成される。

次に、たとえば、ＰＥＣＶＤ法により、下部犠牲層３０を含むＳｉウエハＷ１上の全領域に、ＳｉＯ₂からなる第１絶縁層３１が形成される。続いて、たとえば、スパッタ法により、第１絶縁層３１上の全領域に、Ａｌ膜が形成される。そして、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、このＡｌ膜がパターニングされる。これにより、図２Ｂに示すように、第１絶縁層３１の上面において下部犠牲層３０を挟んでＳｉウエハＷ１と対向する位置に、平面視メッシュ状の下部電極８が形成される。一方、第１絶縁層３１において、ＳｉウエハＷ１の上面２９に直接形成された部分に、所定パターンの配線２２が形成される。

続いて、たとえば、ＰＥＣＶＤ法により、配線２２および下部電極８を含む第１絶縁層３１上の全領域に、第２絶縁層３２が形成される。このとき、この第２絶縁層３２（第２絶縁層１０）には、その下部電極８上の部分が下部電極８の厚み分突出することにより、隣接する突出部分の間に凹部１１が形成される。そして、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、第２絶縁層３２および第１絶縁層３１がパターニングされ、凹部１１の底面から厚さ方向に下部犠牲層３０に延びる下貫通孔１２が形成される。これにより、第１絶縁層３１における下部犠牲層３０上の部分が第１絶縁層９となり、第２絶縁層３２における第１絶縁層９上の部分が第２絶縁層１０となる。こうして、図２Ｃに示すように、下部犠牲層３０上に、第１絶縁層９および第２絶縁層１０からなる下薄膜絶縁層７で下部電極８を被覆して構成される下薄膜５が形成される（下薄膜を形成する工程）。

一方、第１絶縁層３１においてＳｉウエハＷ１の上面２９に直接形成された部分は、第１絶縁層２１となり、第２絶縁層３２における第１絶縁層２１上の部分は、第１絶縁層２１とともに配線２２を被覆する第２絶縁層２３となる。
次に、たとえば、ＰＥＣＶＤ法により、ＳｉウエハＷ１上の全領域に、Ａｌが堆積される。このＡｌは、下貫通孔１２および下薄膜絶縁層７と第２絶縁層２３との間の隙間３３を埋め尽くし、下薄膜５を覆い尽くす高さまで堆積される。続いて、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、このＡｌがパターニングされる。これにより、図２Ｄに示すように、Ａｌからなる上部犠牲層３４が形成される（犠牲層を形成する工程）。このとき、上部犠牲層３４には、下薄膜５の第２絶縁層１０に凹部１１が形成されていることにより、凹部１１に対向する位置において凹部３５が形成される。また、上部犠牲層３４には、下薄膜絶縁層７に下貫通孔１２が形成されていることにより、凹部３５の底面からさらに一段凹んだ凹部４０が形成される。

上部犠牲層３４が形成された後には、たとえば、ＰＥＣＶＤ法により、この上部犠牲層３４を含むＳｉウエハＷ１上の全領域に、ＳｉＯ₂が堆積される。このＳｉＯ₂は、凹部４０および凹部３５に入り込み、上部犠牲層３４を覆い尽くす高さまで堆積される。これにより、図２Ｅに示すように、上部犠牲層３４上の第３絶縁層１５と第２絶縁層２３上の第３絶縁層２４とからなる第３絶縁層３６が形成される。その後は、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、第３絶縁層２４および第２絶縁層２３の一部が除去されて、配線２２の一部をボンディングパッドとして露出させる開口部２７が形成される。

次いで、たとえば、スパッタ法により、第３絶縁層３６上の全領域に、Ａｌ膜が形成される。そして、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、このＡｌ膜がパターニングされる。これにより、図２Ｆに示すように、第３絶縁層１５の上面において上部犠牲層３４を挟んで下薄膜５と対向する位置に、平面視メッシュ状の上部電極１４が形成される。一方、第３絶縁層２４の上面には、所定パターンの配線２５が形成される。さらに、開口部２７上には、開口部２７から露出する配線２２を覆う金属薄膜２８が形成される。

続いて、たとえば、ＰＥＣＶＤ法により、上部電極１４、配線２５および金属薄膜２８を含む第３絶縁層３６上の全領域に、ＳｉＯ₂が堆積される。これにより、第３絶縁層１５上の第４絶縁層１６と第３絶縁層２４上の第４絶縁層２６とからなる第４絶縁層３７が形成される。そして、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、第４絶縁層３７および第３絶縁層３６がパターニングされる。これにより、図２Ｇに示すように、第４絶縁層１６および第３絶縁層１５に、これらの厚さ方向に上部犠牲層３４に延び、下貫通孔１２とずれた位置に配置される上貫通孔１８が形成される。こうして、下薄膜５上に、第３絶縁層１５および第４絶縁層１６からなる上薄膜絶縁層１３で上部電極１４を被覆して構成される上薄膜６が形成される（上薄膜を形成する工程）。また、第４絶縁層２６には、金属薄膜２８を露出させる開口３８が形成される。

次いで、保護層３９の材料として用いられるポリイミドが、ＳｉウエハＷ１上の全領域に塗布される。このポリイミドは、ＳｉウエハＷ１上の構造物を覆い尽くす厚みで塗布される。このとき、上薄膜６と下薄膜５との間には、上部犠牲層３４が存在し、下薄膜５とＳｉ基板２との間には、下部犠牲層３０が存在している。そのため、上薄膜６の上面４２にポリイミドが塗布されても、この塗布により、上薄膜６および／または下薄膜５が変形したり破壊されたりすることはない。

次に、ＳｉウエハＷ１上に、保護層３９を形成すべき領域以外の領域に開口部を有するフォトマスクが配置される。そして、公知の露光技術により、塗布されたポリイミドが、上記フォトマスクを介して露光される。ポリイミドが露光された後には、公知の現像技術により、ポリイミドの露光された部分（保護層３９以外の部分）が除去される。これにより、図２Ｈに示すように、開口４４および開口４５を有する保護層３９が形成される（壁部を形成する工程）。

保護層３９が形成された後には、上貫通孔１８を介して上部犠牲層３４にエッチングガス（たとえば、ＢＣｌ₃（三塩化ホウ素）などの塩素系ガス）が供給され、上部犠牲層３４がドライエッチングされる（犠牲層を除去する工程）。これにより、図２Ｉに示すように、上部犠牲層３４が除去されて、下薄膜５と上薄膜６との間に空洞２０が形成される。
続いて、上貫通孔１８、空洞２０および下貫通孔１２を介して下部犠牲層３０にエッチングガスが供給され、下部犠牲層３０がドライエッチングされる。これにより、図２Ｉに示すように、下部犠牲層３０が除去されて、ＳｉウエハＷ１と下薄膜５との間に空洞１９が形成される。なお、ポリイミドは、エッチングガスに対して耐性を有する材料なので、上部犠牲層３４および下部犠牲層３０の除去（エッチング）に際して、エッチングマスクとして利用される。

次いで、図２Ｊに示すように、保護層３９の上面４１にダイシングテープ４３が貼付される。その後は、予め設定されたダイシングライン（図示せず）に沿って、ダイシングソーにより、ＳｉウエハＷ１が各Ｓｉ基板２のサイズにダイシングされ、図２Ｋに示すように、貼付されていたダイシングテープが取り外される。こうして、図１に示すＳｉマイク１が得られる。第３絶縁層１５における上部犠牲層３４の各凹部３５，４０に入り込んでいた部分は、凹部１１（下貫通孔１２）に向けて突出する凸部１７となり、上薄膜６と下薄膜５との接触の維持（密着）を抑制するストッパとして機能する。

以上のように、この実施形態では、ＳｉウエハＷ１の上面２９上に下部犠牲層３０が形成され、この下部犠牲層３０の上に、行列状の複数の凹部１１および下貫通孔１２を有する下薄膜５が形成される。下薄膜５の上には、上部犠牲層３４が形成され、この上部犠牲層３４の上に、下貫通孔１２に連通する行列状の複数の上貫通孔１８を有する上薄膜６が形成される。下薄膜５および上薄膜６が形成された後には、これらの膜からなるセンサ部３およびパッド部４の周囲を取り囲むように、保護層３９が形成される。そして、上部犠牲層３４および下部犠牲層３０がドライエッチングにより除去された後、保護層３９の上面４１にダイシングテープ４３が貼付され、ダイシングソーにより、ＳｉウエハＷ１が各Ｓｉ基板２のサイズにダイシングされる。

センサ部３の周囲に保護層３９が形成されており、さらに、この保護層３９の上面４１は、上薄膜６の上面（第４絶縁層１６の上面４２）よりも上方に配置されている。これにより、ＳｉウエハＷ１のダイシング時に、ダイシングテープ４３を、センサ部３に接触させることなく、保護層３９の上面４１に貼付することができる。保護層３９の上面４１にダイシングテープ４３を貼付しても、ダイシングテープ４３がセンサ部３に接触しないので、ダイシングテープ４３を剥がすときに、センサ部３を変形させたり破壊したりするおそれがない。さらに、センサ部３を取り囲む保護層３９の上面４１にダイシングテープ４３を貼付することにより、センサ部３を、保護層３９とダイシングテープ４３とにより覆うことができる。そのため、ダイシングソーを用いたダイシング法であっても、ダイシングソーの冷却のための水が、センサ部３にかかるのを防止することができる。すなわち、Ｓｉ基板２上の上薄膜６および下薄膜５からなる薄膜構造のセンサ部３を、ダイシングテープおよびダイシングソーの冷却のための水から保護することができる。

したがって、ＳｉウエハＷ１のダイシングに、ダイシングテープおよびダイシングソーを用いた一般的なダイシング法を採用することができる。
また、各Ｓｉ基板２のサイズにダイシングされた後のＳｉマイク１においては、センサ部３の周囲に保護層３９が備えられているので、たとえば、Ｓｉマイク１の運搬時やＳｉマイク１を用いたシステムの組立時に、センサ部３を保護することができる。

さらに、この実施形態では、保護層３９が、感光性を有するポリイミドからなるので、公知の露光技術および公知の現像技術により、ポリイミドをパターニングすることができるので、簡単に保護層３９を形成することができる。
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明は、他の実施形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、保護層３９がポリイミドからなる形態を説明したが、保護層３９は、センサ部３と他の物体との接触を防止することができる層であれば、ポリイミドでなくてもよい。
また、前述の実施形態（図１）では、保護層３９が、第４絶縁層１６，２６の上面に形成されている形態を説明したが、保護層３９（ポリイミド）は、耐衝撃性、耐熱性および耐絶縁性に優れているため、Ｓｉ基板２上の構造物（第４絶縁層１６，２６を含む）を覆うことにより、Ｓｉマイク１の表面を覆う表面保護膜として利用されてもよい。

また、前述の実施形態では、上部犠牲層３４および下部犠牲層３０は、Ａｌを用いて形成されるとしたが、上部犠牲層３４および下部犠牲層３０は、エッチング可能な物質であり、かつ、下薄膜絶縁層７および上薄膜絶縁層１３とエッチング選択比を有する物質であれば、たとえば、ＳｉＮ（窒化シリコン）を用いて形成されてもよい。
また、前述の実施形態では、下薄膜絶縁層７および上薄膜絶縁層１３は、ＳｉＯ₂を用いて形成されるとしたが、絶縁性材料であれば、たとえば、ＳｉＮなどを用いて形成されてもよい。下薄膜絶縁層７および上薄膜絶縁層１３が、ＳｉＯ₂以外の材料を用いて形成される場合には、上部犠牲層３４および下部犠牲層３０は、ＳｉＯ₂を用いて形成されてもよい。

さらに、前述の実施形態では、静電容量型センサの一例として、Ｓｉマイク１を例にとったが、これに限らず、静電容量の変化量を検知して動作する圧力センサや加速度センサなどに、この発明が適用されてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

この発明の一実施形態に係るＳｉマイクの構造を説明するための模式的な断面図である。 図１のＳｉマイクの製造方法を工程順に示す模式的な断面図である。 図２Ａの次の工程を示す模式的な断面図である。 図２Ｂの次の工程を示す模式的な断面図である。 図２Ｃの次の工程を示す模式的な断面図である。 図２Ｄの次の工程を示す模式的な断面図である。 図２Ｅの次の工程を示す模式的な断面図である。 図２Ｆの次の工程を示す模式的な断面図である。 図２Ｇの次の工程を示す模式的な断面図である。 図２Ｈの次の工程を示す模式的な断面図である。 図２Ｉの次の工程を示す模式的な断面図である。 図２Ｊの次の工程を示す模式的な断面図である。 従来のＳｉマイクの製造方法を工程順に示す模式的な断面図である。 図３Ａの次の工程を示す模式的な断面図である。 図３Ｂの次の工程を示す模式的な断面図である。 図３Ｃの次の工程を示す模式的な断面図である。 図３Ｄの次の工程を示す模式的な断面図である。 図３Ｅの次の工程を示す模式的な断面図である。 図３Ｆの次の工程を示す模式的な断面図である。 図３Ｇの次の工程を示す模式的な断面図である。 図３Ｈの次の工程を示す模式的な断面図である。

符号の説明

１ Ｓｉマイク
２ Ｓｉ基板
３ センサ部
４ パッド部
５ 下薄膜
６ 上薄膜
７ 下薄膜絶縁層
８ 下部電極
１１ 凹部
１２ 下貫通孔
１３ 上薄膜絶縁層
１４ 上部電極
１７ 凸部
１８ 上貫通孔
１９ 空洞
２０ 空洞
２９ 上面
３０ 下部犠牲層
３４ 上部犠牲層
３５ 凹部
３９ 保護層
４０ 凹部
４１ 上面
４２ 上面
４３ ダイシングテープ
４４ 開口
４５ 開口
９１ 上面
９２ 下面
９４ 下面
Ｌ１ 間隔
Ｌ２ 間隔
Ｗ１ Ｓｉウエハ

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板の一方面上に設けられた下薄膜と、
   前記下薄膜に対して前記基板と反対側に間隔を空けて対向配置された上薄膜と、
   前記下薄膜および前記上薄膜の周囲を取り囲み、前記上薄膜に対して前記下薄膜側と反対側に突出する壁部と、を含む、ＭＥＭＳセンサ。
2. 前記壁部は、感光性を有する材料からなる、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
3. 前記壁部は、ポリイミドからなる、請求項２に記載のＭＥＭＳセンサ。
4. 基板の一方面上に下薄膜を形成する工程と、
   前記下薄膜上に犠牲層を形成する工程と、
   前記犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の上貫通孔を有する上薄膜を形成する工程と、
   前記下薄膜および前記上薄膜の周囲を取り囲み、前記上薄膜に対して前記下薄膜側と反対側に突出する壁部を形成する工程と、
   エッチングにより、前記上貫通孔を介して、前記犠牲層を除去する工程と、を含む、ＭＥＭＳセンサの製造方法。
5. 前記犠牲層を除去する工程では、前記壁部がマスクとして利用される、請求項４に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。

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