JP2009164851A - Mems transducer and manufacturing method therefor - Google Patents

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Masayoshi Omura
昌良 大村
Tamito Suzuki
民人 鈴木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To protect an electrode of a MEMS transducer without hindering mechanical functions of the MEMS transducer. <P>SOLUTION: The MEMS transducer includes: a conductive diaphragm; a conductive plate; a support part which supports the diaphragm and the plate via an air gap layer and has an inner wall surrounding the gap layer; a conductive electrode film which covers a contact hole formed in the support part; and a protection film which is formed on the support part on the outside of the inner wall to cover the side of the electrode film. An electric signal corresponding to electrostatic capacity formed by the diaphragm and the plate is output through the electrode film. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明はMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)トランスデューサに関し、特にMEMSセンサとしての微小なコンデンサマイクロホンなどの振動トランスデューサ、圧力センサ、加速度センサなどに関する。   The present invention relates to a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) transducer, and more particularly to a vibration transducer such as a minute condenser microphone as a MEMS sensor, a pressure sensor, an acceleration sensor, and the like.

従来、半導体デバイスの製造プロセスを応用して製造される微小なコンデンサマイクロホンが知られている(非特許文献1、特許文献1、2、3など参照)。このようなコンデンサマイクロホンは、MEMSマイクロホンといわれ、対向電極を構成するダイヤフラムとプレートは薄膜からなるとともに互いに離間した状態で基板上に支持されている。音波によってダイヤフラムがプレートに対して振動すると、その変位によりコンデンサの静電容量が変化し、その容量変化が電気信号に変換される。コンデンサマイクロホンなどのMEMSトランスデューサは保護膜で表面が覆われており、保護膜に形成されている通孔からは電極が露出している。保護膜は絶縁性を有し、水や酸素やナトリウムによる化学的な腐食や物理的な損傷からMEMSトランスデューサを保護するものである。   Conventionally, a minute condenser microphone manufactured by applying a manufacturing process of a semiconductor device is known (see Non-Patent Document 1, Patent Documents 1, 2, and 3). Such a condenser microphone is called a MEMS microphone, and the diaphragm and the plate constituting the counter electrode are made of a thin film and are supported on the substrate in a state of being separated from each other. When the diaphragm vibrates with respect to the plate by the sound wave, the capacitance of the capacitor changes due to the displacement, and the capacitance change is converted into an electric signal. The surface of a MEMS transducer such as a condenser microphone is covered with a protective film, and electrodes are exposed from through holes formed in the protective film. The protective film is insulative and protects the MEMS transducer from chemical corrosion and physical damage caused by water, oxygen, and sodium.

電気学会MSS−01−34The Institute of Electrical Engineers of Japan MSS-01-34 特開平9−508777JP 9-508777 A 米国特許第4776019号US Patent No. 4776019 特表2004−506394Special table 2004-506394

しかし、ケイ素基板や酸化ケイ素膜の上に堆積する窒化物、窒素酸化物などからなる堆積膜には熱膨張係数の差から大きな応力が発生する。したがって窒化物、窒素酸化物などを保護膜に用いると、機械構造体であるMEMSトランスデューサに歪みが生じ、MEMSトランスデューサの機械的な機能を阻害するという問題がある。   However, a large stress is generated in the deposited film made of nitride, nitrogen oxide or the like deposited on the silicon substrate or silicon oxide film due to the difference in thermal expansion coefficient. Therefore, when nitride, nitrogen oxide, or the like is used for the protective film, there is a problem in that the MEMS transducer which is a mechanical structure is distorted and the mechanical function of the MEMS transducer is hindered.

本発明はこの問題を解決するために創作されたものであって、MEMSトランスデューサの機械的な機能を阻害することなくMEMSトランスデューサの電極を保護することを目的とする。   The present invention was created to solve this problem, and an object of the present invention is to protect the electrodes of the MEMS transducer without hindering the mechanical function of the MEMS transducer.

(1)上記目的を達成するためのMEMSトランスデューサは、導電性を有するダイヤフラムと、導電性を有するプレートと、ダイヤフラムとプレートとの間に空隙層を挟んでダイヤフラムとプレートとを支持し、空隙層を囲む内壁を備える支持部と、支持部に形成されているコンタクトホールを覆う導電性の電極膜と、内壁より外側において支持部の上に形成され電極膜の側面を覆う保護膜と、を備え、ダイヤフラムとプレートとで形成される静電容量に対応する電気信号が電極膜を通じて出力される。
本発明によると保護膜は支持部の内壁よりも外側に形成されるものであるため、保護膜の膜応力が直接的に作用することによってプレートまたはダイヤフラムが歪むことがない。したがって膜応力が大きくなる材料で保護膜を形成することができる。一方、電極膜の輪郭を構成する側面は、エッチングなどの加工によって活性化したり、塩素、フッ素などの化学種の残留が生じることにより化学的な安定性が低くなる。本発明によると、電極膜の化学的な安定性が低い側面を膜応力の大きさに関わらず保護膜としての性能が高い材料で覆うことができる。したがって本発明によると、MEMSトランスデューサの機械的な機能を阻害することなく電極膜を保護することができる。
(1) A MEMS transducer for achieving the above object supports a diaphragm and a plate with a conductive diaphragm, a conductive plate, and a gap layer sandwiched between the diaphragm and the plate. A support portion having an inner wall surrounding the support portion, a conductive electrode film covering a contact hole formed in the support portion, and a protective film formed on the support portion outside the inner wall and covering a side surface of the electrode film. An electrical signal corresponding to the capacitance formed by the diaphragm and the plate is output through the electrode film.
According to the present invention, since the protective film is formed outside the inner wall of the support portion, the plate or the diaphragm is not distorted by the film stress of the protective film acting directly. Therefore, the protective film can be formed of a material that increases the film stress. On the other hand, the side surface constituting the contour of the electrode film is activated by processing such as etching, or chemical species such as chlorine and fluorine remain, resulting in low chemical stability. According to the present invention, the side surface of the electrode film having low chemical stability can be covered with a material having high performance as a protective film regardless of the magnitude of the film stress. Therefore, according to the present invention, the electrode film can be protected without hindering the mechanical function of the MEMS transducer.

(2)上記目的を達成するためのMEMSトランスデューサにおいて、保護膜の材料として窒化ケイ素または窒素酸化ケイ素を用いることができる。   (2) In the MEMS transducer for achieving the above object, silicon nitride or silicon nitride oxide can be used as a material for the protective film.

(3)上記目的を達成するためのMEMSトランスデューサにおいて、支持部は、ケイ素基板と、ケイ素基板の外縁部を除く領域に接合された酸化ケイ素膜とを含む複層構造を有し、保護膜は、ケイ素基板の外縁部と酸化ケイ素膜の外縁部とにまたがる領域を覆ってもよい。
ケイ素基板の外縁部と酸化ケイ素膜の外縁部とにまたがる領域を窒化ケイ素または窒素酸化ケイ素からなる保護膜で覆うことにより、ケイ素基板と酸化ケイ素膜との接合面の端から可動イオンが進入することを防止できる。
(3) In the MEMS transducer for achieving the above object, the support portion has a multilayer structure including a silicon substrate and a silicon oxide film bonded to a region excluding the outer edge portion of the silicon substrate. The region spanning the outer edge of the silicon substrate and the outer edge of the silicon oxide film may be covered.
By covering the region spanning the outer edge of the silicon substrate and the outer edge of the silicon oxide film with a protective film made of silicon nitride or silicon nitride oxide, mobile ions enter from the edge of the joint surface between the silicon substrate and the silicon oxide film. Can be prevented.

(4)上記目的を達成するためのMEMSトランスデューサの製造方法は、ダイヤフラムとプレートとの間に空隙層を挟んでダイヤフラムとプレートとを支持するとともに空隙層を囲む内壁を備える支持部にコンタクトホールを形成し、コンタクトホールを覆う導電性の電極膜を形成し、電極膜の側面を覆う保護膜を支持部の内壁より外側に形成する、ことを含む。
本発明によると保護膜は支持部の内壁よりも外側に形成されるものであるため、保護膜の膜応力が直接的に作用することによってプレートまたはダイヤフラムが歪むことがない。したがって膜応力の大きな材料で保護膜を形成することができる。一方、電極膜の輪郭を構成する側面は、エッチングなどの加工によって活性化したり、塩素、フッ素などの化学種の残留が生じることにより化学的な安定性が低くなる。本発明によると、電極膜の化学的な安定性が低い側面を膜応力の大きさに関わらず保護膜としての性能が高い材料で覆うことができる。したがって本発明によると、MEMSトランスデューサの機械的な機能を阻害することなく電極膜を保護することができる。
(4) In the MEMS transducer manufacturing method for achieving the above object, a contact hole is formed in a support portion having an inner wall surrounding the gap layer while supporting the diaphragm and the plate with the gap layer sandwiched between the diaphragm and the plate. Forming a conductive electrode film covering the contact hole, and forming a protective film covering the side surface of the electrode film outside the inner wall of the support portion.
According to the present invention, since the protective film is formed outside the inner wall of the support portion, the plate or the diaphragm is not distorted by the film stress of the protective film acting directly. Therefore, the protective film can be formed of a material having a large film stress. On the other hand, the side surface constituting the contour of the electrode film is activated by processing such as etching, or chemical species such as chlorine and fluorine remain, resulting in low chemical stability. According to the present invention, the side surface of the electrode film having low chemical stability can be covered with a material having high performance as a protective film regardless of the magnitude of the film stress. Therefore, according to the present invention, the electrode film can be protected without hindering the mechanical function of the MEMS transducer.

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
(1)第一実施形態
1.構成
図1は本発明のMEMSトランスデューサの第一実施形態であるコンデンサマイクロホンのセンサダイ1を示している。図2はセンサダイ1の模式的な断面を示し、図1に示すAA'線に対応している。図3はセンサダイ1の積層構造を示している。尚、図1および図3において図2に示す上層導電膜160より上の層は示されていない。コンデンサマイクロホンはセンサダイ1と、電源回路および増幅回路を備えた図示しない回路ダイと、これらを収容する図示しないパッケージとから構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the corresponding component in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
(1) First embodiment Configuration FIG. 1 shows a sensor die 1 of a condenser microphone which is a first embodiment of a MEMS transducer of the present invention. FIG. 2 shows a schematic cross section of the sensor die 1 and corresponds to the line AA ′ shown in FIG. FIG. 3 shows a laminated structure of the sensor die 1. In FIGS. 1 and 3, the layer above the upper conductive film 160 shown in FIG. 2 is not shown. The condenser microphone includes a sensor die 1, a circuit die (not shown) provided with a power supply circuit and an amplifier circuit, and a package (not shown) that accommodates these.

センサダイ1は、基板100と下層絶縁膜110と下層導電膜120と上層絶縁膜130と上層導電膜160とパッド導電膜180とバンプ膜210とバンプ保護膜220とパッド保護膜190とメッキ保護膜200とを含む積層構造を有する可動素子である。   The sensor die 1 includes a substrate 100, a lower insulating film 110, a lower conductive film 120, an upper insulating film 130, an upper conductive film 160, a pad conductive film 180, a bump film 210, a bump protective film 220, a pad protective film 190, and a plating protective film 200. Is a movable element having a laminated structure.

基板100はP型単結晶ケイ素からなる。基板100の材質はこれに限らず、薄膜を堆積するための下地基板および薄膜からなる構造体を支持する支持基板としての剛性、厚さ、靱性を備えていればよい。   The substrate 100 is made of P-type single crystal silicon. The material of the substrate 100 is not limited to this, and it is only necessary to have rigidity, thickness, and toughness as a base substrate for depositing a thin film and a support substrate for supporting a structure formed of the thin film.

下層絶縁膜110は基板100の上に形成され、酸化ケイ素(SiO)からなる。下層絶縁膜110は、環状部101と、環状部101の内側に位置する複数のガード絶縁部103と、環状部101の内側に位置する複数のダイヤフラムスペーサ102と、を構成している。 The lower insulating film 110 is formed on the substrate 100 and is made of silicon oxide (SiO x ). The lower insulating film 110 constitutes an annular part 101, a plurality of guard insulating parts 103 located inside the annular part 101, and a plurality of diaphragm spacers 102 located inside the annular part 101.

下層導電膜120は下層絶縁膜110の上に形成され、Pなどの不純物が全体にドーピングされた多結晶ケイ素からなる。下層導電膜120はガード部127とダイヤフラム123とを構成している。   The lower conductive film 120 is formed on the lower insulating film 110 and is made of polycrystalline silicon doped with impurities such as P as a whole. The lower conductive film 120 constitutes a guard part 127 and a diaphragm 123.

上層絶縁膜130は、下層導電膜120と下層絶縁膜110との上に形成され、酸化ケイ素からなる。上層絶縁膜130は環状の環状部132と環状部132の内側に位置する複数のプレートスペーサ131とを構成している。   The upper insulating film 130 is formed on the lower conductive film 120 and the lower insulating film 110 and is made of silicon oxide. The upper insulating film 130 constitutes an annular portion 132 and a plurality of plate spacers 131 positioned inside the annular portion 132.

上層導電膜160は、上層絶縁膜130の上に形成され、P等の不純物が全体にドーピングされた多結晶ケイ素からなる。上層導電膜160はプレート162とエッチストッパリング161とを構成している。   The upper conductive film 160 is formed on the upper insulating film 130 and is made of polycrystalline silicon doped with impurities such as P as a whole. The upper conductive film 160 constitutes a plate 162 and an etch stopper ring 161.

表層絶縁膜170は、上層導電膜160および上層絶縁膜130の上に形成され、酸化ケイ素からなる。
センサダイ1の表面に露出しているメッキ保護膜200は酸化ケイ素からなる。
センサダイ1は、ダイヤフラム123と、プレート162と、複層構造を有する支持部と、4つの端子125e、162e、123e、100bとを備えている。以下、センサダイ1を構成しているこれらの要素について説明する。
The surface insulating film 170 is formed on the upper conductive film 160 and the upper insulating film 130 and is made of silicon oxide.
The plating protective film 200 exposed on the surface of the sensor die 1 is made of silicon oxide.
The sensor die 1 includes a diaphragm 123, a plate 162, a support portion having a multilayer structure, and four terminals 125e, 162e, 123e, and 100b. Hereinafter, these elements constituting the sensor die 1 will be described.

ダイヤフラム123は複数のダイヤフラムスペーサ102によってその中央部123aがバックキャビティC1の開口100aを覆うように基板100と平行に支持されているダイヤフラム123は下層導電膜120からなり、中央部123aと、中央部123aから外側に放射状に伸びる複数の腕部123cと、ダイヤフラムリード123dとを備える。ダイヤフラム123は腕部123cと腕部123cとの間が切り欠かれているため、切り欠きのない形態に比べて剛性が低くなっている。さらにそれぞれの腕部123cには通孔であるダイヤフラム孔123bが複数形成されているため、腕部123c自体の剛性も低くなっている。基板100とダイヤフラム123との間にはダイヤフラムスペーサ102の厚さに相当する空隙C2が形成されている。空隙C2はバックキャビティC1の気圧を大気圧と平衡させる。複数の腕部123cのうちの1つの先端からは、ダイヤフラムリード123dがガードリング125cが分断されている領域を通ってダイヤフラム端子123eまで伸びている。ダイヤフラム端子123eと基板端子100bとは図示しない回路ダイにおいて短絡しているため、ダイヤフラム123と基板100とは同電位である。ダイヤフラム123の基板100と対抗する面には複数のダイヤフラムバンプ123fが形成されている。ダイヤフラムバンプ123fはダイヤフラム123が基板100に付着(スティッキング)することを防止する。   The diaphragm 123 is supported by a plurality of diaphragm spacers 102 in parallel with the substrate 100 so that the central portion 123a covers the opening 100a of the back cavity C1, and the diaphragm 123 includes a lower conductive film 120. A plurality of arm portions 123c extending radially outward from 123a and a diaphragm lead 123d are provided. Since the diaphragm 123 is notched between the arm part 123c and the arm part 123c, the rigidity is lower than that of the form without the notch. Furthermore, since a plurality of diaphragm holes 123b, which are through holes, are formed in each arm portion 123c, the rigidity of the arm portion 123c itself is low. A gap C <b> 2 corresponding to the thickness of the diaphragm spacer 102 is formed between the substrate 100 and the diaphragm 123. The air gap C2 balances the pressure of the back cavity C1 with the atmospheric pressure. From one end of the plurality of arm portions 123c, the diaphragm lead 123d extends to the diaphragm terminal 123e through a region where the guard ring 125c is divided. Since the diaphragm terminal 123e and the substrate terminal 100b are short-circuited in a circuit die (not shown), the diaphragm 123 and the substrate 100 are at the same potential. A plurality of diaphragm bumps 123 f are formed on the surface of the diaphragm 123 that faces the substrate 100. The diaphragm bump 123f prevents the diaphragm 123 from sticking (sticking) to the substrate 100.

プレート162は複数のプレートスペーサ131によってその中心がダイヤフラム123の中心と重なるようにダイヤフラム123と平行に支持されている。プレート162は上層導電膜160からなり、中央部162bと、中央部162bから外側に放射状に伸びる腕部162aと、プレートリード162dとを備える。プレート162には通孔であるプレート孔162cが複数形成されている。プレート孔162cは、上層絶縁膜130を等方的にエッチングするためのエッチャントを通す孔として機能する。上層絶縁膜130がエッチングされた後に残る部分がプレートスペーサ131および環状部132となりエッチングによって除去される部分がダイヤフラム123とプレート162との間の空隙層C3となる。プレート孔162cは空隙層C3の高さやプレートスペーサ131の形状やエッチング速度に応じて配置されている。プレート162の腕部162aの先端からは腕部162aより細いプレートリード162dがプレート端子162eまで伸びている。プレートリード162dの配線経路はガードリード125dの配線経路と重なっている。このためプレートリード162dと基板100との寄生容量が低減される。プレート162のダイヤフラム123と対向する面には複数の突起(プレートバンプ)162fが設けられている。プレートバンプ162fはプレート162を構成する上層導電膜160に接合された窒化ケイ素(SiN)膜と、窒化ケイ素膜に接合された多結晶ケイ素膜とからなる。プレートバンプ162fはダイヤフラム123がプレート162に付着(スティッキング)することを防止する。   The plate 162 is supported in parallel with the diaphragm 123 by a plurality of plate spacers 131 so that the center thereof overlaps the center of the diaphragm 123. The plate 162 is made of an upper conductive film 160, and includes a central portion 162b, arm portions 162a extending radially outward from the central portion 162b, and a plate lead 162d. A plurality of plate holes 162 c that are through holes are formed in the plate 162. The plate hole 162c functions as a hole through which an etchant for isotropically etching the upper insulating film 130 is passed. The portion remaining after the upper insulating film 130 is etched becomes the plate spacer 131 and the annular portion 132, and the portion removed by the etching becomes the gap layer C3 between the diaphragm 123 and the plate 162. The plate hole 162c is arranged according to the height of the gap layer C3, the shape of the plate spacer 131, and the etching rate. A plate lead 162d thinner than the arm 162a extends from the tip of the arm 162a of the plate 162 to the plate terminal 162e. The wiring path of the plate lead 162d overlaps the wiring path of the guard lead 125d. For this reason, the parasitic capacitance between the plate lead 162d and the substrate 100 is reduced. A plurality of protrusions (plate bumps) 162 f are provided on the surface of the plate 162 that faces the diaphragm 123. The plate bump 162f includes a silicon nitride (SiN) film bonded to the upper conductive film 160 constituting the plate 162, and a polycrystalline silicon film bonded to the silicon nitride film. The plate bump 162f prevents the diaphragm 123 from sticking (sticking) to the plate 162.

次にダイヤフラム123とプレート162とを支持する支持部について説明する。支持部は基板100と下層絶縁膜110と上層絶縁膜130と表層絶縁膜170とメッキ保護膜200とからなる。   Next, a support portion that supports the diaphragm 123 and the plate 162 will be described. The support portion includes a substrate 100, a lower insulating film 110, an upper insulating film 130, a surface insulating film 170, and a plating protective film 200.

基板100には通孔が形成されており、その通孔の開口100aは一端が図示しないパッケージ基板に閉塞されたバックキャビティC1の開口を形成している。
下層絶縁膜110からなる複数のダイヤフラムスペーサ102はバックキャビティC1の開口100aの周囲において開口100aの周方向に等間隔に配列されている。ダイヤフラムスペーサ102は、基板100との間とに空隙C2を挟んでダイヤフラム123を支持するとともにプレート162からダイヤフラム123を絶縁している。
A through hole is formed in the substrate 100, and an opening 100a of the through hole forms an opening of the back cavity C1 whose one end is closed by a package substrate (not shown).
A plurality of diaphragm spacers 102 made of the lower insulating film 110 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the opening 100a around the opening 100a of the back cavity C1. The diaphragm spacer 102 supports the diaphragm 123 with the gap C <b> 2 between itself and the substrate 100, and insulates the diaphragm 123 from the plate 162.

上層絶縁膜130からなる複数のプレートスペーサ131はそれぞれ下層導電膜120からなるガード電極125aに接合されている。プレートスペーサ131はダイヤフラム123との間に空隙層C3を挟んでプレート162を支持している。それぞれのプレートスペーサ131はダイヤフラム123の腕部123cと腕部123cとの間の切り欠きの領域に位置する。複数のガード電極125aはそれぞれ下層絶縁膜110からなるガード絶縁部103によって基板100上に支持されている。すなわちプレート162はガード絶縁部103とガード電極125aとプレートスペーサ131とによって基板100上に支持されている。
ダイヤフラム123とプレート162との間の空隙層C3は上層絶縁膜130の環状部132の内壁132aによって囲まれている。
The plurality of plate spacers 131 made of the upper insulating film 130 are joined to the guard electrode 125a made of the lower conductive film 120, respectively. The plate spacer 131 supports the plate 162 with the gap layer C3 sandwiched between it and the diaphragm 123. Each plate spacer 131 is located in a notch region between the arm portion 123 c and the arm portion 123 c of the diaphragm 123. The plurality of guard electrodes 125a are supported on the substrate 100 by the guard insulating portions 103 made of the lower insulating film 110, respectively. That is, the plate 162 is supported on the substrate 100 by the guard insulating portion 103, the guard electrode 125a, and the plate spacer 131.
The gap layer C3 between the diaphragm 123 and the plate 162 is surrounded by the inner wall 132a of the annular portion 132 of the upper insulating film 130.

次にコンデンサマイクロホンのセンサダイ1の端子構造について説明する。センサダイ1には、4つの端子125e、162e、123e、100bが設けられている。図4A、図4B、図4C、図4Dに示すように、端子125e、162e、123e、100bは、それぞれがパッド導電膜180と、バンプ膜210と、バンプ保護膜220とからなる。   Next, the terminal structure of the sensor die 1 of the condenser microphone will be described. The sensor die 1 is provided with four terminals 125e, 162e, 123e, and 100b. As shown in FIGS. 4A, 4B, 4C, and 4D, each of the terminals 125e, 162e, 123e, and 100b includes a pad conductive film 180, a bump film 210, and a bump protection film 220.

パッド導電膜180は主としてアルミニウムからなる。パッド導電膜180には、上層導電膜160などからパッド導電膜180へのケイ素の拡散を阻止するために1%程度のケイ素が含まれている。図4Aに示すように、コンタクトホールCH3を覆うパッド導電膜180はガードリード125dに接合されている。図4Bに示すようにコンタクトホールCH2を覆うパッド導電膜180はプレートリード162dに接合されている。図4Cに示すように、コンタクトホールCH4を覆うパッド導電膜180は基板100に接合されている。図4Dに示すように、コンタクトホールCH1を覆うパッド導電膜180はダイヤフラムリード123dに接合されている。   The pad conductive film 180 is mainly made of aluminum. The pad conductive film 180 contains about 1% silicon to prevent diffusion of silicon from the upper conductive film 160 and the like into the pad conductive film 180. As shown in FIG. 4A, the pad conductive film 180 covering the contact hole CH3 is bonded to the guard lead 125d. As shown in FIG. 4B, the pad conductive film 180 covering the contact hole CH2 is bonded to the plate lead 162d. As shown in FIG. 4C, the pad conductive film 180 covering the contact hole CH4 is bonded to the substrate 100. As shown in FIG. 4D, the pad conductive film 180 covering the contact hole CH1 is joined to the diaphragm lead 123d.

パッド保護膜190は、表層絶縁膜170およびパッド導電膜180の上に形成されパッド導電膜180の側面(エッチングによって形成される端面)を覆っている。パッド保護膜190は窒化ケイ素または窒素酸化ケイ素からなる。パッド保護膜190は支持部を構成している表層絶縁膜170の表面において、図13Bに示すようにパッド導電膜180の周囲にのみ形成されている。すなわちパッド保護膜190は支持部を構成する環状部132の内壁132aより外側においてパッド導電膜180の表面の一部を除く領域と絶縁部171の表面のパッド導電膜180の周囲とに限定的に形成され、パッド導電膜180の側面を覆っている。パッド保護膜190はそれぞれの端子125e、162e、123e、100bについて互いに離れて形成されており、パッド保護膜190がセンサダイ1を覆う範囲は限定的であり、パッド保護膜190がプレート162を覆っていない。したがってパッド保護膜190を膜応力が大きな窒化ケイ素から形成しても、センサダイ1の機能を損なうことはない。これに対し、パッド保護膜190が支持部を構成する環状部132の内壁132aより内側にまで形成されている場合、パッド保護膜190とプレート162とが接合されるため、プレート162に歪みが生ずる。この場合、プレート162とダイヤフラム123との間の空隙C2の高さが変化するため、センサダイ1の機能が損なわれたり、センサダイ1の特性にばらつきが生ずることとなる。   The pad protection film 190 is formed on the surface insulating film 170 and the pad conductive film 180 and covers the side surfaces (end surfaces formed by etching) of the pad conductive film 180. The pad protection film 190 is made of silicon nitride or silicon nitride oxide. The pad protection film 190 is formed only around the pad conductive film 180 on the surface of the surface insulating film 170 constituting the support portion, as shown in FIG. 13B. That is, the pad protection film 190 is limited to a region excluding a part of the surface of the pad conductive film 180 outside the inner wall 132a of the annular portion 132 constituting the support portion and the periphery of the pad conductive film 180 on the surface of the insulating portion 171. It is formed and covers the side surface of the pad conductive film 180. The pad protective film 190 is formed away from each other for each of the terminals 125e, 162e, 123e, and 100b. The range in which the pad protective film 190 covers the sensor die 1 is limited, and the pad protective film 190 covers the plate 162. Absent. Therefore, even if the pad protective film 190 is formed of silicon nitride having a large film stress, the function of the sensor die 1 is not impaired. On the other hand, when the pad protection film 190 is formed to the inside of the inner wall 132a of the annular portion 132 constituting the support portion, the pad protection film 190 and the plate 162 are joined, so that the plate 162 is distorted. . In this case, since the height of the gap C2 between the plate 162 and the diaphragm 123 changes, the function of the sensor die 1 is impaired, or the characteristics of the sensor die 1 vary.

パッド導電膜180の表面のパッド保護膜190に覆われていない部分にはバンプ膜210が形成されている。すなわちパッド導電膜180の表面の少なくともバンプ形成領域を除いた領域にパッド保護膜190が形成されている。バンプ膜210はニッケルからなる。   A bump film 210 is formed on the surface of the pad conductive film 180 that is not covered with the pad protective film 190. In other words, the pad protection film 190 is formed at least on the surface of the pad conductive film 180 except for the bump formation region. The bump film 210 is made of nickel.

バンプ膜210の表面はバンプ保護膜220によって覆われている。バンプ保護膜220はセンサダイ1の表面に露出している。バンプ保護膜220はAuなどの耐腐食性に優れた金属からなる。   The surface of the bump film 210 is covered with a bump protective film 220. The bump protective film 220 is exposed on the surface of the sensor die 1. The bump protective film 220 is made of a metal having excellent corrosion resistance such as Au.

ガード部127は、ガード電極125aとガードコネクタ125bとガードリング125cとガードリード125dとからなる。ガード部127はダイヤフラム123とプレート162とによって形成される寄生容量を低減する。   The guard part 127 includes a guard electrode 125a, a guard connector 125b, a guard ring 125c, and a guard lead 125d. The guard part 127 reduces the parasitic capacitance formed by the diaphragm 123 and the plate 162.

2.作用
ダイヤフラム123には回路ダイに備わるチャージポンプによって安定したバイアス電圧が印加される。図示しないパッケージの通孔から伝わる音波はプレート孔162cとプレート162の腕部間の切り欠き領域とを通ってダイヤフラム123に伝わる。プレート162には両面から同位相の音波が伝わるためプレート162は実質的に振動しない。ダイヤフラム123に伝わった音波はプレート162に対してダイヤフラム123を振動させる。ダイヤフラム123が振動するとプレート162とダイヤフラム123とを対向電極とする平行平板コンデンサの静電容量が変動する。プレート162とダイヤフラム123とで形成されるこの静電容量に対応する電気信号はダイヤフラム端子123eとプレート端子162eとの電位差としてセンサダイ1から出力される。この電気信号は電圧信号として回路ダイのアンプに入力されて増幅される。すなわちプレート162とダイヤフラム123とで形成される静電容量に対応する電気信号はダイヤフラム端子123eとプレート端子162eとを構成するパッド導電膜180を通じて出力される。なお、チャージポンプ、アンプなどをセンサダイ1に設けることも可能である。
2. Action A stable bias voltage is applied to the diaphragm 123 by a charge pump provided in the circuit die. A sound wave transmitted from a through hole of the package (not shown) is transmitted to the diaphragm 123 through the plate hole 162c and a notch region between the arms of the plate 162. Since the sound wave having the same phase is transmitted from both surfaces to the plate 162, the plate 162 does not substantially vibrate. The sound waves transmitted to the diaphragm 123 cause the diaphragm 123 to vibrate with respect to the plate 162. When the diaphragm 123 vibrates, the capacitance of the parallel plate capacitor having the plate 162 and the diaphragm 123 as the counter electrodes varies. An electric signal corresponding to this capacitance formed by the plate 162 and the diaphragm 123 is output from the sensor die 1 as a potential difference between the diaphragm terminal 123e and the plate terminal 162e. This electrical signal is input to the amplifier of the circuit die as a voltage signal and amplified. That is, an electrical signal corresponding to the electrostatic capacitance formed by the plate 162 and the diaphragm 123 is output through the pad conductive film 180 that constitutes the diaphragm terminal 123e and the plate terminal 162e. Note that a charge pump, an amplifier, and the like can be provided in the sensor die 1.

3.製造方法
次に図5から図21に基づいてコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する。
図5に示す工程では、まず基板100の表面全体に酸化ケイ素の堆積膜である下層絶縁膜110を形成する。次に、ダイヤフラムバンプ123fを形成するためのディンプル110aをフォトレジストマスクを用いたエッチングにより下層絶縁膜110に形成する。次に、下層絶縁膜110の表面上にCVD法などを用いて多結晶ケイ素の堆積膜である下層導電膜120を形成する。すると、ディンプル110aの上にダイヤフラムバンプ123fが形成される。さらに、フォトレジストマスクを用いて下層導電膜120をエッチングすることにより、下層導電膜120からなるダイヤフラム123およびガード部127を形成する。
3. Manufacturing Method Next, a method for manufacturing a condenser microphone will be described with reference to FIGS.
In the step shown in FIG. 5, first, a lower insulating film 110 that is a silicon oxide deposition film is formed on the entire surface of the substrate 100. Next, dimples 110a for forming the diaphragm bumps 123f are formed on the lower insulating film 110 by etching using a photoresist mask. Next, a lower conductive film 120 that is a deposited film of polycrystalline silicon is formed on the surface of the lower insulating film 110 using a CVD method or the like. Then, the diaphragm bump 123f is formed on the dimple 110a. Further, by etching the lower conductive film 120 using a photoresist mask, the diaphragm 123 and the guard portion 127 made of the lower conductive film 120 are formed.

続いて図6に示す工程では、下層絶縁膜110と下層導電膜120の表面全体に酸化ケイ素の堆積膜である上層絶縁膜130を形成する。さらに、プレートバンプ162fを形成するためのディンプル130aを、フォトレジストマスクを用いたエッチングにより上層絶縁膜130に形成する。   Subsequently, in the step shown in FIG. 6, an upper insulating film 130 that is a deposited film of silicon oxide is formed on the entire surface of the lower insulating film 110 and the lower conductive film 120. Further, a dimple 130a for forming the plate bump 162f is formed on the upper insulating film 130 by etching using a photoresist mask.

続く図7に示す工程では、上層絶縁膜130の表面上に多結晶ケイ素膜135と窒化ケイ素膜136とからなるプレートバンプ162fを形成する。窒化ケイ素膜136はダイヤフラム123とプレート162とが接触により短絡することを防止する。   In the subsequent step shown in FIG. 7, a plate bump 162 f made of a polycrystalline silicon film 135 and a silicon nitride film 136 is formed on the surface of the upper insulating film 130. The silicon nitride film 136 prevents the diaphragm 123 and the plate 162 from being short-circuited by contact.

続いて図8に示す工程では、上層絶縁膜130の表面と窒化ケイ素膜136の表面にCVD法などを用いて多結晶ケイ素の堆積膜である上層導電膜160を形成する。次にフォトレジストマスクを用いて上層導電膜160をエッチングすることによりプレート162とエッチストッパリング161とを形成する。なおこの工程ではプレート孔162cは形成されない。   Subsequently, in the step shown in FIG. 8, an upper conductive film 160, which is a polycrystalline silicon deposited film, is formed on the surface of the upper insulating film 130 and the surface of the silicon nitride film 136 using a CVD method or the like. Next, the upper conductive film 160 is etched using a photoresist mask to form a plate 162 and an etch stopper ring 161. In this step, the plate hole 162c is not formed.

続いて図9に示す工程では、コンタクトホールCH1、CH3、CH4に対応しダイヤフラム123、ガード部127、基板100をそれぞれ露出させる通孔H1、H3、H4がフォトレジストマスクを用いた異方性エッチングにより下層絶縁膜110と上層絶縁膜130とに形成される。   Subsequently, in the step shown in FIG. 9, the through holes H1, H3, and H4 that expose the diaphragm 123, the guard portion 127, and the substrate 100 corresponding to the contact holes CH1, CH3, and CH4 are anisotropically etched using a photoresist mask. Thus, the lower insulating film 110 and the upper insulating film 130 are formed.

続いて図10に示す工程では、酸化ケイ素からなる表層絶縁膜170がプラズマCVD法によって表面全体に形成される。さらにフォトレジストマスクを用いたエッチングにより、コンタクトホールCH1、CH2、CH3、CH4が表層絶縁膜170に形成される。その結果、ダイヤフラム123、プレート162、ガード部127および基板100が露出する。   Subsequently, in the step shown in FIG. 10, a surface insulating film 170 made of silicon oxide is formed on the entire surface by plasma CVD. Further, contact holes CH1, CH2, CH3, and CH4 are formed in the surface insulating film 170 by etching using a photoresist mask. As a result, the diaphragm 123, the plate 162, the guard part 127, and the substrate 100 are exposed.

続いて図11に示すようにコンタクトホールCH1、CH2、CH3、CH4のそれぞれを覆うとともにダイヤフラム123、プレート162、ガード部127および基板100に接合されるAlSiからなる堆積膜を表面全体にスパッタ法により形成する。さらにコンタクトホールCH1、CH2、CH3、CH4を覆う部分を残してAlSiの堆積膜を部分的に除去するためにフォトレジストマスクを用いたエッチングを施すと、AlSiの堆積膜からなるパッド導電膜180が形成される。このとき、AlSiの堆積膜がコンタクトホールCH1、CH2、CH3、CH4に対応する領域に分断されるとともにパッド導電膜180の輪郭を構成するパッド導電膜180の側面が形成される。AlSiの堆積膜をウェットエッチングによりパターニングする場合には、例えば混酸(例えばリン酸と硝酸と水の混酸)をエッチャントとして用い、60〜75℃(好ましくは65℃)、30〜120秒(好ましくは60秒)、600〜1000回転(好ましくは800回転)の条件を設定したスピンプロセッサで実施する。ウェットエッチングにより形成されるパッド導電膜180の側面はエッチングによって活性化された側壁が露出するため化学的安定性が低く腐食しやすい。ドライエッチングにより形成されるパッド導電膜180の側面はエッチングに用いる塩素ガスなどにさらされるため化学的安定性が低く腐食しやすい。   Subsequently, as shown in FIG. 11, a deposited film made of AlSi that covers each of the contact holes CH1, CH2, CH3, and CH4 and is bonded to the diaphragm 123, the plate 162, the guard portion 127, and the substrate 100 is formed on the entire surface by sputtering. Form. Further, when etching using a photoresist mask is performed to partially remove the AlSi deposited film while leaving the portions covering the contact holes CH1, CH2, CH3, and CH4, the pad conductive film 180 made of the AlSi deposited film is formed. It is formed. At this time, the deposited film of AlSi is divided into regions corresponding to the contact holes CH 1, CH 2, CH 3, and CH 4, and the side surfaces of the pad conductive film 180 that form the outline of the pad conductive film 180 are formed. When patterning a deposited film of AlSi by wet etching, for example, a mixed acid (for example, a mixed acid of phosphoric acid, nitric acid, and water) is used as an etchant, and is 60 to 75 ° C. (preferably 65 ° C.), 30 to 120 seconds (preferably 60 seconds) and a spin processor in which conditions of 600 to 1000 rotations (preferably 800 rotations) are set. The side surface of the pad conductive film 180 formed by wet etching exposes the side wall activated by the etching, so that it has low chemical stability and is easily corroded. Since the side surface of the pad conductive film 180 formed by dry etching is exposed to chlorine gas used for etching, it has low chemical stability and is easily corroded.

そこで続いて図12に示すように、パッド導電膜180の側面を保護するための窒化ケイ素の堆積膜であるパッド保護膜190が低応力プラズマCVD法により表層絶縁膜170の表面とパッド導電膜180の表面とに形成される。たとえば、温度:400℃、圧力:2.5Torr、SiH流量:0.3SLM、NH流量:1.75SLM、バイアス電力(RF H/F):0.44kW/0.351kWの条件で低応力プラズマCVD法により厚さ1.6μmの窒化ケイ素からなるパッド保護膜190を形成する。 Then, subsequently, as shown in FIG. 12, a pad protective film 190, which is a silicon nitride deposited film for protecting the side surfaces of the pad conductive film 180, is formed on the surface of the surface insulating film 170 and the pad conductive film 180 by a low stress plasma CVD method. Formed on the surface. For example, low stress under conditions of temperature: 400 ° C., pressure: 2.5 Torr, SiH 4 flow rate: 0.3 SLM, NH 3 flow rate: 1.75 SLM, bias power (RF H / F): 0.44 kW / 0.351 kW A pad protective film 190 made of silicon nitride having a thickness of 1.6 μm is formed by plasma CVD.

続いて図13Aおよび図13Bに示すように、それぞれのパッド導電膜180の縁部上の領域とそれぞれのパッド導電膜180の周囲の領域とだけを残してパッド保護膜190をフォトレジストマスクを用いたドライエッチングにより部分的に除去する。その結果、保護膜として優れた窒化ケイ素の堆積膜からなるパッド保護膜190がコンタクトホールCH1、CH2、CH3、CH4毎に離れた形で形成される。パッド保護膜190のパターニング方法は、例えばCF+Oの混合ガス流量:150SCCM、圧力:0.8〜1.2Torr(好ましくは1.0Torr)、バイアス電力250W、加熱:80℃・130秒の条件で平行平板型プラズマエッチャーを用いたドライエッチングとする。窒化ケイ素からなるパッド保護膜190のアニール処理後の応力は一般に100MPa〜1GPa程度になる。しかし本実施形態では、窒化ケイ素膜からなるパッド保護膜190が局所的にのみ残存するようにパターニングされるため、パッド保護膜190の応力によるセンサダイ1の歪みが抑制される。 Subsequently, as shown in FIGS. 13A and 13B, the pad protection film 190 is used as a photoresist mask, leaving only a region on the edge of each pad conductive film 180 and a region around each pad conductive film 180. Partially removed by dry etching. As a result, a pad protective film 190 made of a deposited silicon nitride film that is excellent as a protective film is formed at a distance from the contact holes CH1, CH2, CH3, and CH4. The patterning method of the pad protection film 190 is, for example, CF 4 + O 2 mixed gas flow rate: 150 SCCM, pressure: 0.8 to 1.2 Torr (preferably 1.0 Torr), bias power 250 W, heating: 80 ° C./130 seconds. Dry etching using a parallel plate type plasma etcher is performed under certain conditions. The stress after annealing of the pad protective film 190 made of silicon nitride is generally about 100 MPa to 1 GPa. However, in the present embodiment, the pad protection film 190 made of a silicon nitride film is patterned so as to remain only locally, so that distortion of the sensor die 1 due to the stress of the pad protection film 190 is suppressed.

続いて図14に示す工程では、フォトレジストマスクを用いた異方性エッチングにより、プレート孔162cに対応する通孔が表層絶縁膜170に形成され、上層導電膜160にはプレート孔162cが形成される。この工程は連続的に実施され、通孔が形成された表層絶縁膜170は上層導電膜160のエッチング用マスクとして機能する。   Subsequently, in the process shown in FIG. 14, through holes corresponding to the plate holes 162c are formed in the surface insulating film 170 by anisotropic etching using a photoresist mask, and the plate holes 162c are formed in the upper conductive film 160. The This process is continuously performed, and the surface insulating film 170 in which the through holes are formed functions as an etching mask for the upper conductive film 160.

続いて図15に示す工程では、表層絶縁膜170の表面とパッド導電膜180の表面とパッド保護膜190の表面とに酸化ケイ素からなるメッキ保護膜200を形成する。さらにフォトレジストマスクを用いたエッチングによりメッキ保護膜200をパターニングし、各コンタクトホールCH1、CH2、CH3、CH4を覆うパッド導電膜180の表面中央部を露出させる。   Subsequently, in the step shown in FIG. 15, a plating protective film 200 made of silicon oxide is formed on the surface of the surface insulating film 170, the surface of the pad conductive film 180, and the surface of the pad protective film 190. Further, the plating protective film 200 is patterned by etching using a photoresist mask to expose the center portion of the surface of the pad conductive film 180 covering the contact holes CH1, CH2, CH3, and CH4.

続いて図16に示す工程では、メッキ保護膜200の通孔から露出しているパッド導電膜180の表面にニッケルからなるバンプ膜210を無電解メッキ法にて形成する。さらにバンプ膜210の表面に金からなるバンプ保護膜220を形成する。さらに基板100の裏面を研削し、基板100の厚さを完成寸法にする。   Subsequently, in the step shown in FIG. 16, a bump film 210 made of nickel is formed on the surface of the pad conductive film 180 exposed from the through hole of the plating protective film 200 by an electroless plating method. Further, a bump protection film 220 made of gold is formed on the surface of the bump film 210. Further, the back surface of the substrate 100 is ground to make the thickness of the substrate 100 a complete dimension.

続いて図17に示す工程では、フォトレジストマスクを用いたエッチングにより、メッキ保護膜200と表層絶縁膜170とにエッチストッパリング161が露出する環状の通孔H5を形成する。   Subsequently, in the step shown in FIG. 17, an annular through hole H5 in which the etch stopper ring 161 is exposed is formed in the plating protective film 200 and the surface insulating film 170 by etching using a photoresist mask.

続いて図18に示す工程ではバックキャビティC1に対応する通孔を基板100に形成するための通孔H6を有するフォトレジストマスクR1を基板100の裏面に形成する。   Subsequently, in a process shown in FIG. 18, a photoresist mask R <b> 1 having a through hole H <b> 6 for forming a through hole corresponding to the back cavity C <b> 1 in the substrate 100 is formed on the back surface of the substrate 100.

続いて図19に示す工程では、基板深掘りエッチング(Deep−RIE)により基板100にバックキャビティC1に対応する通孔を形成する。このとき下層絶縁膜110がエッチングストッパとなる。   Subsequently, in a process shown in FIG. 19, a through hole corresponding to the back cavity C1 is formed in the substrate 100 by deep substrate etching (Deep-RIE). At this time, the lower insulating film 110 serves as an etching stopper.

続いて図20および図21に示すように、フォトレジストマスクR2とBHF(希フッ酸)を用いた等方性エッチングにより、フォトレジストマスクR2の通孔H6から露出しているメッキ保護膜200および表層絶縁膜170を除去し、さらに上層絶縁膜130の一部を除去して環状部132、プレートスペーサ131および空隙層C3を形成し、さらにバックキャビティC1から下層絶縁膜110の一部を除去してガード絶縁部103、ダイヤフラムスペーサ102、環状部101および空隙C2を形成する。このときエッチャントであるBHFはフォトレジストマスクR2の通孔H6と基板100の開口100aのそれぞれから進入する。上層絶縁膜130の輪郭はプレート162によって規定される。すなわちプレート162に対するセルフアラインによって環状部132およびプレートスペーサ131が形成される。また下層絶縁膜110の輪郭は基板100の開口100aとダイヤフラム123とガード電極125aとガードコネクタ125bとガードリング125cとによって規定され、セルフアラインによりガード絶縁部103およびダイヤフラムスペーサ102が形成される。   Subsequently, as shown in FIGS. 20 and 21, the plating protective film 200 exposed from the through hole H6 of the photoresist mask R2 by isotropic etching using the photoresist mask R2 and BHF (dilute hydrofluoric acid) and The surface insulating film 170 is removed, and a part of the upper insulating film 130 is further removed to form the annular portion 132, the plate spacer 131, and the gap layer C3. Further, a part of the lower insulating film 110 is removed from the back cavity C1. The guard insulating portion 103, the diaphragm spacer 102, the annular portion 101, and the gap C2 are formed. At this time, the etchant BHF enters from each of the through hole H6 of the photoresist mask R2 and the opening 100a of the substrate 100. The contour of the upper insulating film 130 is defined by the plate 162. That is, the annular portion 132 and the plate spacer 131 are formed by self-alignment with the plate 162. The contour of the lower insulating film 110 is defined by the opening 100a of the substrate 100, the diaphragm 123, the guard electrode 125a, the guard connector 125b, and the guard ring 125c, and the guard insulating portion 103 and the diaphragm spacer 102 are formed by self-alignment.

最後にフォトレジストマスクR2を除去し、基板100をダイシングすると図2に示すコンデンサマイクロホンのセンサダイ1が完成する。センサダイ1と図示しない回路ダイとを図示しないパッケージ基板に接着し、ワイヤボンディングによってセンサダイ1の端子125e、162e、123e、100bと回路ダイの図示しない端子とを電気的に接続し、図示しないパッケージカバーをパッケージ基板にかぶせると、コンデンサマイクロホンが完成する。センサダイ1がパッケージ基板に接着されることにより、基板100の裏面側においてバックキャビティC1が閉塞される。
(2)第二実施形態
図22は本発明のMEMSトランスデューサの第二実施形態であるコンデンサマイクロホンのセンサダイ2を示す模式的な断面図である。図22に示すようにパッド保護膜190によって基板100の外縁部と表層絶縁膜170の外縁部とにまたがる領域を覆ってもよい。基板100の外縁部と表層絶縁膜170の外縁部とにまたがる領域をパッド保護膜190で覆うと、単結晶ケイ素からなる基板100と酸化ケイ素からなる表層絶縁膜170との接合面の端が酸化ケイ素からなるメッキ保護膜200よりも防御機能が高い窒化ケイ素または窒素酸化ケイ素からなるパッド保護膜190で覆われる。これにより、単結晶ケイ素からなる基板100と酸化ケイ素からなる表層絶縁膜170との接合面の端から可動イオンが進入することをより確実に防止できる。
Finally, the photoresist mask R2 is removed, and the substrate 100 is diced to complete the capacitor microphone sensor die 1 shown in FIG. A sensor die 1 and a circuit die (not shown) are bonded to a package substrate (not shown), and terminals 125e, 162e, 123e, 100b of the sensor die 1 and terminals (not shown) of the circuit die are electrically connected by wire bonding, and a package cover (not shown) Is placed on the package substrate to complete the condenser microphone. By bonding the sensor die 1 to the package substrate, the back cavity C1 is closed on the back side of the substrate 100.
(2) Second Embodiment FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing a sensor die 2 of a condenser microphone which is a second embodiment of the MEMS transducer of the present invention. As shown in FIG. 22, the pad protection film 190 may cover a region spanning the outer edge portion of the substrate 100 and the outer edge portion of the surface insulating film 170. When the pad protection film 190 covers a region spanning the outer edge portion of the substrate 100 and the outer edge portion of the surface insulating film 170, the edge of the bonding surface between the substrate 100 made of single crystal silicon and the surface insulating film 170 made of silicon oxide is oxidized. It is covered with a pad protective film 190 made of silicon nitride or silicon nitride oxide having a higher protective function than the plating protective film 200 made of silicon. Thereby, it is possible to more reliably prevent mobile ions from entering from the end of the bonding surface between the substrate 100 made of single crystal silicon and the surface insulating film 170 made of silicon oxide.

(3)他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えばパッド保護膜190は、電極膜としてのパッド導電膜180の側面を覆う限りにおいてなるべく狭い領域に形成することが望ましいが、図22から図25に示すように隣り合う端子123e、100bまたは隣り合う端子125e、162eの組み合わせでパッド保護膜190を一体化してもよい。また、すべての端子125e、162e、123e、100bのパッド保護膜190を一体化してもよい。また図23に示すようにパッド保護膜190をエッチストッパリング161の上またはその近傍にまで広げ、支持部を構成する環状部132の内壁132aの外側のほぼ全体にパッド保護膜190を形成しても良い。またパッド保護膜190は、円形でもよいし多角形の環状に形成してもよい。
(3) Other Embodiments The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. . For example, the pad protection film 190 is desirably formed in a narrow region as long as it covers the side surface of the pad conductive film 180 as an electrode film. However, as shown in FIGS. 22 to 25, adjacent terminals 123e and 100b or adjacent to each other. The pad protection film 190 may be integrated by a combination of the terminals 125e and 162e. Further, the pad protection film 190 of all the terminals 125e, 162e, 123e, 100b may be integrated. Further, as shown in FIG. 23, the pad protective film 190 is spread over the etch stopper ring 161 or in the vicinity thereof, and the pad protective film 190 is formed on almost the entire outside of the inner wall 132a of the annular portion 132 constituting the support portion. Also good. The pad protective film 190 may be circular or polygonal.

また例えば、上記実施形態で示した材質や寸法はあくまで例示であるし、当業者であれば自明である工程の追加や削除や工程順序の入れ替えについては説明が省略されている。例えば、上述した製造工程において、膜の組成、成膜方法、膜の輪郭形成方法、工程順序などは、コンデンサマイクロホンを構成しうる物性を持つ膜材料の組み合わせや、膜厚や、要求される輪郭形状精度などに応じて適宜選択されるものであって、特に限定されない。さらに本発明は、例えば超音波センサなどのコンデンサマイクロホン以外の振動トランスデューサや圧力センサや加速度センサに適用することができる。   Further, for example, the materials and dimensions shown in the above embodiment are merely examples, and descriptions of addition and deletion of processes and replacement of the process order that are obvious to those skilled in the art are omitted. For example, in the above-described manufacturing process, the film composition, film forming method, film contour forming method, process sequence, etc. are combinations of film materials having physical properties that can constitute a condenser microphone, film thickness, and required contour. It is appropriately selected according to the shape accuracy and the like and is not particularly limited. Furthermore, the present invention can be applied to vibration transducers other than condenser microphones such as ultrasonic sensors, pressure sensors, and acceleration sensors.

本発明の実施形態にかかる平面図。The top view concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる模式的な断面図。The typical sectional view concerning the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態にかかる分解斜視図。The disassembled perspective view concerning embodiment of this invention. 図4A、図4B、図4C、図4Dはいずれも本発明の実施形態にかかる断面図。4A, 4B, 4C, and 4D are all cross-sectional views according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 図13Aは本発明の実施形態にかかる断面図。図13Bは本発明の実施形態にかかる平面図。FIG. 13A is a cross-sectional view according to an embodiment of the present invention. FIG. 13B is a plan view according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態にかかる断面図。Sectional drawing concerning embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:センサダイ、2:センサダイ、3:センサダイ、4:センサダイ、5:センサダイ、100:基板、100a:開口、100b:基板端子、101:環状部、102:ダイヤフラムスペーサ、103:ガード絶縁部、110:下層絶縁膜、110a:ディンプル、120:下層導電膜、123:ダイヤフラム、123a:中央部、123b:ダイヤフラム孔、123c:腕部、123d:ダイヤフラムリード、123e:ダイヤフラム端子、123f:ダイヤフラムバンプ、125a:ガード電極、125b:ガードコネクタ、125c:ガードリング、125d:ガードリード、125e:端子、127:ガード部、130:上層絶縁膜、130a:ディンプル、131:プレートスペーサ、132:環状部、132a:内壁、135:多結晶ケイ素膜、136:窒化ケイ素膜、160:上層導電膜、161:エッチストッパリング、162:プレート、162a:腕部、162b:中央部、162c:プレート孔、162d:プレートリード、162e:プレート端子、162f:プレートバンプ、170:表層絶縁膜、171:絶縁部、180:パッド導電膜、190:パッド保護膜、200:メッキ保護膜、210:バンプ膜、220:バンプ保護膜、C2:空隙、C3:空隙層、CH1:コンタクトホール、CH2:コンタクトホール、CH3:コンタクトホール、CH4:コンタクトホール、H1:通孔、H5:通孔、H6:通孔、R1:フォトレジストマスク、R2:フォトレジストマスク 1: sensor die, 2: sensor die, 3: sensor die, 4: sensor die, 5: sensor die, 100: substrate, 100a: opening, 100b: substrate terminal, 101: annular portion, 102: diaphragm spacer, 103: guard insulating portion, 110 : Lower insulating film, 110a: Dimple, 120: Lower conductive film, 123: Diaphragm, 123a: Center part, 123b: Diaphragm hole, 123c: Arm part, 123d: Diaphragm lead, 123e: Diaphragm terminal, 123f: Diaphragm bump, 125a : Guard electrode, 125b: guard connector, 125c: guard ring, 125d: guard lead, 125e: terminal, 127: guard part, 130: upper insulating film, 130a: dimple, 131: plate spacer, 132: annular part, 132a: Inner wall, 135 Polycrystalline silicon film, 136: silicon nitride film, 160: upper layer conductive film, 161: etch stopper ring, 162: plate, 162a: arm part, 162b: center part, 162c: plate hole, 162d: plate lead, 162e: plate Terminal: 162f: Plate bump, 170: Surface insulating film, 171: Insulating part, 180: Pad conductive film, 190: Pad protective film, 200: Plating protective film, 210: Bump film, 220: Bump protective film, C2: Gap C3: void layer, CH1: contact hole, CH2: contact hole, CH3: contact hole, CH4: contact hole, H1: through hole, H5: through hole, H6: through hole, R1: photoresist mask, R2: photo Resist mask

Claims (4)

導電性を有するダイヤフラムと、
導電性を有するプレートと、
前記ダイヤフラムと前記プレートとの間に空隙層を挟んで前記ダイヤフラムと前記プレートとを支持し、前記空隙層を囲む内壁を備える支持部と、
前記支持部に形成されているコンタクトホールを覆う導電性の電極膜と、
前記内壁より外側において前記支持部の上に形成され前記電極膜の側面を覆う保護膜と、
を備え、
前記ダイヤフラムと前記プレートとで形成される静電容量に対応する電気信号が前記電極膜を通じて出力される、
MEMSトランスデューサ。
A conductive diaphragm;
A conductive plate;
A support part including an inner wall surrounding the gap layer, supporting the diaphragm and the plate with a gap layer interposed between the diaphragm and the plate;
A conductive electrode film covering a contact hole formed in the support;
A protective film that is formed on the support portion outside the inner wall and covers a side surface of the electrode film;
With
An electrical signal corresponding to the capacitance formed by the diaphragm and the plate is output through the electrode film.
MEMS transducer.
前記保護膜は窒化ケイ素または窒素酸化ケイ素からなる、
請求項1に記載のMEMSトランスデューサ。
The protective film is made of silicon nitride or nitrogen silicon oxide,
The MEMS transducer according to claim 1.
前記支持部は、ケイ素基板と、前記ケイ素基板の外縁部を除く領域に接合された酸化ケイ素膜とを含む複層構造を有し、
前記保護膜は、前記ケイ素基板の外縁部と前記酸化ケイ素膜の外縁部とにまたがる領域を覆う、
請求項2に記載のMEMSトランスデューサ。
The support portion has a multilayer structure including a silicon substrate and a silicon oxide film bonded to a region excluding an outer edge portion of the silicon substrate,
The protective film covers a region spanning the outer edge of the silicon substrate and the outer edge of the silicon oxide film,
The MEMS transducer according to claim 2.
ダイヤフラムとプレートとの間に空隙層を挟んで前記ダイヤフラムと前記プレートとを支持するとともに前記空隙層を囲む内壁を備える支持部にコンタクトホールを形成し、
前記コンタクトホールを覆う導電性の電極膜を形成し、
前記電極膜の側面を覆う保護膜を前記支持部の前記内壁より外側に形成する、
ことを含むMEMSトランスデューサの製造方法。
A contact hole is formed in a support portion including an inner wall surrounding the gap layer while supporting the diaphragm and the plate with a gap layer interposed between the diaphragm and the plate,
Forming a conductive electrode film covering the contact hole;
Forming a protective film covering a side surface of the electrode film outside the inner wall of the support;
A method of manufacturing a MEMS transducer.
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