JPWO2007069365A1 - Ｍｅｍｓ振動膜構造及びその形成方法 - Google Patents

Abstract

振動膜（１４）はＭＥＭＳ技術を用いて形成されている。振動膜（１４）はヒンジ構造を有しており、振動膜（１４）のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方はラウンド化されている。

Description

本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用した加速度センサーや圧力センサー等に係わるものであり、特に、加速度変動や圧力変動等を検知し振動する部位となる振動膜の構造及びその形成方法に関する。

近年、シリコンなどの半導体を用いたＬＳＩ（large-scale integrated）回路製造分野で使用される微細加工技術を利用して、ＭＥＭＳと呼ばれる技術分野が躍進しており、このＭＥＭＳ技術を利用することにより加速度センサーや圧力センサーなどの各種微細部品が提案され商品化されている。

加速度センサーや圧力センサーは、加速度変動や圧力変動を検知し振動する部位となる振動膜を備えた構造を持つ。

図１３（ａ）〜（ｅ）は、従来の振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図１３（ａ）に示すように、シリコン基板２０１を用意した後、図１３（ｂ）に示すように、シリコン基板２０１の表面上に振動膜２０２ａを形成する。シリコン基板２０１としては一般的にＬＳＩ製造で使用される（１００）面方位を最表面に持つシリコン基板が使用されることが多い。また、振動膜２０２ａとしては、熱酸化方法又はＣＶＤ（chemical vapor deposition ）法により形成されるシリコン酸化膜、シリコン窒化膜若しくはポリシリコン膜などの薄膜（単層膜）又はそれらの積層膜が使用される。熱酸化方法又はＬＰ（low pressure）−ＣＶＤ法を用いた場合、シリコン基板２０１の表面上に振動膜２０２ａが形成されると同時にシリコン基板２０１の裏面にも振動膜２０２ｂが形成される。

次に、図１３（ｃ）に示すように、シリコン基板２０１の裏面側にレジストを塗布し当該レジストをパターニングしてレジストパターン２０３を形成した後、このレジストパターン２０３をマスクとして振動膜２０２ｂの所定部分をエッチングにより除去することによって、図１３（ｄ）に示すように、基板裏面側の振動膜２０２ｂをパターニングし、その後、レジストパターン２０３を除去する。

最後に、図１３（ｅ）に示すように、基板裏面側のパターニングされた振動膜２０２ｂをマスクとして、シリコン基板２０１の所定部分をエッチングにより除去することによって、シリコン基板２０１に貫通孔を形成する。これにより、両端をシリコン基板２０１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜２０２ａが基板表面側に形成される。シリコン基板２０１のエッチングには、ＫＯＨなどのアルカリ性水溶液を用いると、エッチング面に（１１１）面方位を残しながらシリコン基板２０１の異方性エッチングを行うことができる。

このように形成された振動膜２０２ａが加速度変動又は圧力変動に応じて振動するため、この振動膜２０２ａを一方の電極として用いる（又は振動膜２０２ａ上に一方の電極を設ける）と共に振動膜２０２ａに対向するように他方の電極を設けることによって、振動膜２０２ａの振動の変位を容量変化又は電圧変化として検出することができる。すなわち、振動膜２０２ａを備えた加速度センサー又は圧力センサー等を構成することができる。

ところで、検知したい加速度変動や圧力変動のオーダーに応じて、振動膜が振動する量（振幅）を適切に制御する必要があるが、これを制御する方法として次の３方法が挙げられる。１つ目は「振動膜の膜種や膜厚などの膜自体のパラメータを変えることにより膜の柔らかさを変化させる方法」であるが、この方法においては振動膜の形成プロセスによって膜種や膜厚などが制限されることが多いため、振動膜の振幅を自由に変えることは難しい。２つ目は「振動膜の２次元（ＸＹ）サイズを変える方法」であるが、この方法においても最終的な商品形態に応じてチップサイズが制限されるため、振動膜の振幅を自由に変更することはできない。３つ目は「振動膜を折り曲げることにより振動膜にヒンジ構造を持たせる方法」である。この方法は、前述の２方法のように振動膜の形成プロセスやチップサイズによる制限をあまり受けることなく使用することができるため、有効な方法と考えられている。

前述のヒンジ構造を有する振動膜は、例えば特許文献１や特許文献２に提案されている。以下、その一例として、特許文献１に開示されている従来の振動膜構造及びその形成方法について説明する。

図１４（ａ）〜（ｇ）は、特許文献１に開示されている従来の振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図１４（ａ）に示すように、シリコン基板３０１を用意した後、図１４（ｂ）に示すように、シリコン基板３０１の表面上にシリコン酸化膜３０２を形成する。次に、図１４（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜３０２上にレジストを塗布しパターニングすることによってレジストパターン３０３を形成する。

次に、図１４（ｄ）に示すように、１２０〜１４０℃の温度でポストベーキングを行うことによりレジストパターン３０３のエッジ（上角部）を丸める。次に、図１４（ｅ）に示すように、レジストパターン３０３をマスクとしてシリコン酸化膜３０２及びシリコン基板３０１のそれぞれの所定部分をエッチングにより除去した後、レジストパターン３０３を除去する。尚、特許文献１には詳細な記述はないが、この図１４（ｅ）に示すエッチングの際にシリコン酸化膜３０２のエッジ（上角部）を丸めることが図示されている。すなわち、図１４（ｅ）に示すエッチングの間又は当該エッチング後にシリコン酸化膜３０２のエッジ（上角部）が丸められるものと考えられる。

次に、図１４（ｆ）に示すように、パターニングされたシリコン酸化膜３０２の上及びシリコン基板３０１の表面上に振動膜３０４を形成する。ここで、パターニングされたシリコン酸化膜３０２によって基板表面に生じた凹凸を覆うように振動膜３０４が形成されるため、振動膜３０４は折れ曲がることになる。

次に、図１４（ｇ）に示すように、シリコン基板３０１の裏面側にレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして、裏面側からシリコン基板３０１の所定部分をエッチングにより除去し貫通孔を形成する。これにより、ヒンジ構造を有する振動膜３０４を形成することができる。
米国特許第６１６８９０６号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１１８８５０号明細書

しかしながら、図１４（ａ）〜（ｇ）に示した方法により形成したヒンジ構造を有する振動膜においては、振動膜が直角に折れ曲がる角部が存在するため、振動膜の形成プロセスの途中又は振動膜をセンサーとして使用する際に、前記角部において応力集中が生じる結果、当該角部から振動膜が裂けて破れてしまうという問題点がある。

尚、図１４（ａ）〜（ｇ）に示した従来の方法により得られた振動膜構造において、ヒンジ上角部は見かけ上、丸められているように図示されている。しかし、実際には例えば図１４（ｇ）のようにヒンジ上角部を丸めることは困難である。なぜならば、前記従来技術においてヒンジ上角部の丸め具合は、図１４（ｅ）でのシリコンエッチング時に合わせてエッチングされるレジストやシリコン酸化膜の形状、言い換えると、当該シリコンエッチング時における対レジスト選択比や対シリコン酸化膜選択比によって決定されるため、意図した通りに丸め具合を制御することはできないからである。

前記に鑑み、本発明は、ヒンジ構造を有する振動膜においてヒンジ角部への応力集中を防止して振動膜の信頼性を向上させることを目的とする。

前記の目的を達成するために、本願発明者は、振動膜のヒンジ角部を鈍角化し若しくはラウンド化させた構造を採用することに加えて当該構造を形成するための工程を制御して行うことにより、又はヒンジ角部を補強する構造を設けることにより、ヒンジ角部での応力集中を分散させ、又はヒンジの応力限界（膜破れが生じ始める応力の大きさ）を向上させ、それによって振動膜の膜破れ耐性を向上させるという発明を想到した。

具体的には、本発明に係る第１の振動膜構造は、ＭＥＭＳ技術を用いて形成された振動膜を備えた構造であって、前記振動膜はヒンジ構造を有しており、前記振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方は９０度よりも大きい角度で折れ曲がっている。

本発明の第１の振動膜構造によると、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方を９０度よりも大きい角度で屈曲させているため、当該ヒンジ角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

尚、本願において、ヒンジ上角部とは「振動膜が高位置から低位置へ折れ曲がる箇所」を意味し、ヒンジ下角部とは「振動膜が低位置から高位置へ折れ曲がる箇所」を意味する。

本発明の第１の振動膜構造において、前記振動膜は、高位置側平坦部と、低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記接続部は、前記高位置側平坦部及び前記低位置側平坦部に対して斜め方向に設けられていることが好ましい。

このようにすると、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部の両方を鈍角化することができる。

本発明に係る第２の振動膜構造は、前記振動膜はヒンジ構造を有しており、前記振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方はラウンド化されている。

本発明の第２の振動膜構造によると、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方をラウンド化させているため、当該ヒンジ角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

本発明の第２の振動膜構造において、前記振動膜における前記ヒンジ上角部及び前記ヒンジ下角部以外の他の部分もラウンド化されていてもよい。

本発明に係る第３の振動膜構造は、前記振動膜はヒンジ構造を有しており、前記振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方は、他の部分よりも大きい膜厚を有する。

本発明の第３の振動膜構造によると、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方の膜厚を他の部分（例えば平坦部）と比べて大きくしているため、当該ヒンジ角部を補強してその応力限界を向上させることができるので、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

本発明の第３の振動膜構造において、前記振動膜は、高位置側平坦部と、低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記接続部はサイドウォール構造を有することが好ましい。

このようにすると、ヒンジ角部の膜厚を他の部分と比べて簡単に大きくすることができる。

本発明に係るコンデンサーは、互いに対向する一対の電極を備えたコンデンサーであって、前記一対の電極の一方の電極が、本発明の第１〜第３のいずれかの振動膜構造を有するか又は当該振動膜構造上に形成されている。

本発明のコンデンサーによると、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができるので、高信頼性を有するコンデンサーを実現することができる。

本発明に係るエレクトレットコンデンサーマイクロフォンは、互いに対向する一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されたエレクトレットとを備えたエレクトレットコンデンサーマイクロフォンであって、前記一対の電極の一方の電極が、本発明の第１〜第３のいずれかの振動膜構造を有するか又は当該振動膜構造上に形成されている。

本発明のエレクトレットコンデンサーマイクロフォンによると、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができるので、高信頼性を有するエレクトレットコンデンサーマイクロフォンを実現することができる。

本発明に係る振動膜構造の製造方法は、ＭＥＭＳ技術を用いて形成された振動膜を備えた構造の形成方法であって、基板上に第１の膜を形成する工程（ａ）と、前記第１の膜をパターニングする工程（ｂ）と、パターニングされた前記第１の膜を覆うように基板上に第２の膜を形成する工程（ｃ）と、前記第２の膜上に振動膜を形成する工程（ｄ）と、前記振動膜が形成されていない側から前記基板に貫通孔を形成する工程（ｅ）と、前記貫通孔に露出する領域の前記第１の膜及び前記第２の膜を除去する工程（ｆ）とを備えている。

本発明の振動膜構造の製造方法によると、パターニングされた第１の膜により生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜及び振動膜を順次形成するため、振動膜のヒンジ上角部の曲率を下地となる第２の膜の上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。言い換えると、第２の膜によってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜の上に振動膜を形成するため、振動膜のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。従って、振動膜のヒンジ上角部を簡単にラウンド化させることができると共に、第２の膜の膜厚制御によって振動膜のヒンジ上角部のラウンド形状を簡単に制御することができる。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記第１の膜及び前記第２の膜は同一の材料から構成されていることが好ましい。

このようにすると、工程（ｆ）における第１の膜及び第２の膜の除去を別々にではなく同時に、つまり簡単に行うことができる。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記第１の膜及び前記第２の膜は、前記基板における前記振動膜が設けられない反対面上にも形成され、前記工程（ｅ）において、前記反対面上に形成された前記第１の膜及び前記第２の膜をパターン化し、当該パターン化された前記第１の膜及び前記第２の膜をマスクとして前記基板に対してエッチングを行ってもよい。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記第１の膜及び前記第２の膜はシリコン酸化膜であり、前記工程（ｆ）において、フッ化水素酸を用いたエッチングにより前記第１の膜及び前記第２の膜を除去してもよい。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記振動膜は、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）であってもよい。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）との間に、パターニングされた前記第１の膜の側壁にサイドウォールを形成する工程を備えているか又は前記工程（ｃ）と前記工程（ｄ）との間に、パターニングされた前記第１の膜の側壁に前記第２の膜を介してサイドウォールを形成する工程を備えていることが好ましい。

このようにすると、パターニングされた前記第１の膜の側壁つまりヒンジパターン側壁にサイドウォールを設けることにより、ヒンジパターンの上角部の屈曲角度を９０度よりも大きくすることができるので、言い換えると、ヒンジパターンの上角部を鈍角化できるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜のヒンジ上角部も鈍角化することができる。従って、振動膜のヒンジ上角部を簡単に鈍角化することができると共に、サイドウォールとなる膜の膜厚制御によって振動膜のヒンジ上角部の屈曲角度を簡単に制御することができる。尚、前記第１の膜、前記第２の膜及び前記サイドウォールは同一の材料から構成され、前記工程（ｆ）において、前記第１の膜及び前記第２の膜と共に前記サイドウォールを除去すると、工程（ｆ）における第１の膜、第２の膜及びサイドウォールの除去を別々にではなく同時に、つまり簡単に行うことができる。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記工程（ｃ）と前記工程（ｄ）との間に、パターニングされた前記第１の膜の側壁に前記第２の膜を介してサイドウォールを形成する工程を備え、前記サイドウォールは前記第１の膜及び前記第２の膜とは異なる材料から構成され、前記工程（ｆ）において、前記サイドウォールを残存させることが好ましい。

このようにすると、パターニングされた前記第１の膜の側壁つまりヒンジパターン側壁にサイドウォールを設けることにより、ヒンジパターンの上角部の屈曲角度を９０度よりも大きくすることができるので、言い換えると、ヒンジパターンの上角部を鈍角化できるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜のヒンジ上角部も鈍角化することができる。従って、振動膜のヒンジ上角部を簡単に鈍角化することができると共に、サイドウォールとなる膜の膜厚制御によって振動膜のヒンジ上角部の屈曲角度を簡単に制御することができる。また、振動膜のヒンジ下角部の外側にサイドウォールを最終的に残存させることができるため、ヒンジ下角部の膜厚を他の部分（例えば平坦部）と比べて大きくできる。このため、ヒンジ下角部を簡易な方法により補強してその応力限界を向上させることができるので、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができる。尚、前記サイドウォールはシリコン窒化膜又はポリシリコン膜であってもよい。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記工程（ｄ）と前記工程（ｅ）との間に、パターニングされた前記第１の膜の側壁に前記第２の膜及び前記振動膜を介してサイドウォールを形成する工程を備え、前記サイドウォールは前記第１の膜及び前記第２の膜とは異なる材料から構成され、前記工程（ｆ）において、前記サイドウォールを残存させることが好ましい。

このようにすると、振動膜のヒンジ下角部の内側にサイドウォールを最終的に残存させることができるため、ヒンジ下角部の膜厚を他の部分（例えば平坦部）と比べて大きくできる。このため、ヒンジ下角部を簡易な方法により補強してその応力限界を向上させることができるので、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができる。尚、前記サイドウォールはシリコン窒化膜又はポリシリコン膜であってもよい。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記工程（ｃ）と前記工程（ｄ）との間に、熱処理により前記第２の膜を流動させる工程をさらに備えていることが好ましい。

このようにすると、流動後の第２の膜により覆われたヒンジパターンの上角部及び下角部の屈曲角度を９０度よりも大きくすることができるので、言い換えると、ヒンジパターンの上角部及び下角部を鈍角化できるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部も鈍角化することができる。すなわち、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単に鈍角化することができると共に、第２の膜を流動させるための熱処理の温度を制御することによって振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部の屈曲角度を簡単に制御することができる。尚、第２の膜を確実に流動させるためには、前記熱処理の温度は６００℃以上であり、前記第２の膜は、ボロン及びリンの少なくとも一方をドーピングしたシリコン酸化膜であることが好ましい。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記工程（ｂ）において、ウェットエッチング法を用いて前記第１の膜を等方的にエッチングすることが好ましい。

このようにすると、ヒンジパターンを構成する溝穴をウェットエッチング法を用いて第１の膜を等方的にエッチングすることにより形成するため、ヒンジパターンの側壁をラウンド化させることができるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させ且つ鈍角化することができる。すなわち、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単にラウンド化させ且つ鈍角化することができる。また、エッチング条件を制御することによって振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部の屈曲角度及びラウンド量を簡単に制御することができる。尚、前記工程（ｂ）において、前記基板が露出しないようにエッチングを行ってもよい。このようにすると、ヒンジパターンの下底部をラウンド化させることができるので、振動膜の下底部をラウンド化させることができる。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記基板はシリコン基板であり、前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）との間に、パターニングされた前記第１の膜をマスクとして、前記シリコン基板を所定の深さだけエッチングにより除去した後、前記シリコン基板に対して熱酸化を行う工程をさらに備えていることが好ましい。

このようにすると、エッチングによりシリコン基板に生じた凹凸（ヒンジパターン）の側壁に熱酸化によってシリコン酸化膜が形成されるため、ヒンジパターンの上角部及び下角部の両方をラウンド化させることができるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部もラウンド化させることができる。また、シリコン基板のエッチング条件によっては、ヒンジパターン側壁に傾斜をつけることができ、それにより振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を鈍角化することができる。すなわち、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単にラウンド化させ且つ鈍角化することができる。尚、シリコン基板の熱酸化を確実に行うためには、前記熱酸化の温度は９００℃以上であることが好ましい。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）との間に、パターニングされた前記第１の膜をマスクとして、前記シリコン基板を所定の深さだけエッチングにより除去すると共にエッチングパターン側壁に傾斜をつける工程をさらに備えていることが好ましい。

このようにすると、エッチングによりシリコン基板に生じた凹凸（ヒンジパターン）の側壁を傾斜させる（垂直よりも緩やかに傾ける）ため、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を鈍角化することができる。すなわち、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単に鈍角化することができる。尚、ヒンジパターン側壁を確実に傾斜させるためには、前記基板は（１００）面方位が露出したシリコン基板であり、前記シリコン基板のエッチングにおいて、アルカリ性溶液を用いたウェットエッチングにより異方性エッチングを行うことが好ましい。

本発明によると、ヒンジパターンとなる溝穴を形成した後に第２の膜を形成し、ヒンジパターン側壁を傾斜させた後に第２の膜を形成し、又はヒンジパターン全体をラウンド化させた後に第２の膜を形成し、その後、第２の膜の上に振動膜を形成する方法等を用いて振動膜のヒンジ角部を簡単に鈍角化し又はラウンド化させることができる。また、ヒンジ角部を鈍角化し又ラウンド化させるための工程制御によってヒンジ角部の屈曲角度やラウンド形状をコントロールすることによって、ヒンジ角部での応力集中を分散させて振動膜の膜破れに対する耐性を向上できる。すなわち、本発明は、優れたヒンジ構造を有する振動膜の構造とその形成方法とを実現できるものである。

また、本発明によると、ヒンジパターン側壁にサイドウォールを形成する方法を用いて振動膜のヒンジ角部を簡単に厚膜化して補強することができると共にヒンジ角部を簡単に鈍角化し又はラウンド化させることができる。さらに、サイドウォール形成の工程制御によってヒンジ角部の屈曲角度やラウンド形状をコントロールできるため、ヒンジ角部での応力集中を分散させて振動膜の膜破れに対する耐性を向上できる。すなわち、本発明は、優れたヒンジ構造を有する振動膜の構造とその形成方法とを実現できるものである。

図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図１（ｄ）の破線で囲まれた領域の拡大図である。 図３（ａ）〜（ｈ）は、本発明の第２の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図３（ｄ）の破線で囲まれた領域が形成されていく様子の拡大図である。 図５（ａ）〜（ｈ）は、本発明の第３の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図６（ａ）〜（ｈ）は、本発明の第４の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図７（ａ）〜（ｇ）は、本発明の第５の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図８（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第６の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図９（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第６の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の変形例の各工程を示す断面図である。 図１０（ａ）〜（ｇ）は、本発明の第７の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図１１（ａ）〜（ｇ）は、本発明の第８の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図１２は、本発明の各実施形態の振動膜構造の適用対象となるエレクトレットコンデンサーマイクロフォンの一例を示す断面図である。 図１３（ａ）〜（ｅ）は、従来の振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図１４（ａ）〜（ｇ）は、従来のヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

符号の説明

１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１ シリコン基板
１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂ、５２ａ、５２ｂ、６２ａ、６２ｂ、７２ａ、７２ｂ、８２ａ、８２ｂ 第１の膜
１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂ、５３ａ、５３ｂ、６３ａ、６３ｂ、７３ａ、７３ｂ、８３ａ、８３ｂ 第２の膜
１４、２４、３４、４４、５４、６４、７４、８４ 振動膜
２５ａ、２５ｂ、３５、４５ サイドウォール形成用膜
２６、３６、４６ サイドウォール
７５ シリコン酸化膜
９２ 下地保護膜
９３ 振動膜電極
９３ａ 振動膜電極９３におけるメンブレン領域の中央付近に位置する部分
９３ｂ 振動膜電極９３におけるメンブレン領域の周辺に位置する部分
９４ エレクトレット膜
９５ 絶縁膜
９６ 表面保護膜
９７ 固定膜電極
９８ 貫通孔
９９ エアギャップ
１００ 音孔

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１１の表面上に第１の膜１２ａを形成する。ここで、第１の膜１２ａの膜厚は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さ（振動膜における最高位置と最低位置との間の高低差）を決定するパラメータとなるため、１００ｎｍ程度以上の膜厚が望ましい。また、第１の膜１２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜１２ａを形成するので、シリコン基板１１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜１２ｂが形成される。

次に、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１１の表面上に形成された第１の膜１２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜１２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとして異方性ドライエッチング法を用いて第１の膜１２ａに対して垂直方向にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜１２ａが複数の部分に分断される。尚、シリコン基板１１の表面が露出しない程度にエッチング領域の第１の膜１２ａを薄く残存させてもよい。

次に、図１（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜１２ａを覆うようにシリコン基板１１の表面上に第２の膜１３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜１２ａ及び１２ｂと同様に、第２の膜１３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜１３ａとしては、第１の膜１２ａ及び１２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜１３ａを形成するので、基板裏面側の第１の膜１２ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜１３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、成膜後の第２の膜１３ａ（つまりパターニングされた第１の膜１２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆う第２の膜１３ａ）の形状は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の形状を決定する。そのため、第２の膜１３ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図１（ｄ）に示すように、第２の膜１３ａ上に振動膜１４を形成する。ここで、第２の膜１３ａにより覆われたヒンジパターン上に振動膜１４が形成されるため、振動膜１４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜１４は、パターニングされた第１の膜１２ａの各部分上に形成された高位置側平坦部と、パターニングされた第１の膜１２ａの各部分の間に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。振動膜１４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜１４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図１（ｅ）に示すように、シリコン基板１１、第１の膜１２ｂ及び第２の膜１３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板１１の裏面側の第２の膜１３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜１３ｂ及び第１の膜１２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜１３ｂ及び第１の膜１２ｂをマスクとしてシリコン基板１１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板１１に貫通孔を形成する。シリコン基板１１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。アルカリウェットエッチング法を用いる場合には、シリコン基板１１としては（１００）面方位のものを使用し、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ（Tetrametyl Ammonium Hydroxide ）等のアルカリ性水溶液にシリコン基板１１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜１３ｂや第１の膜１２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板１１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜１３ｂや第１の膜１２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板１１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板１１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図１（ｆ）に示すように、シリコン基板１１の貫通孔に露出する領域の第１の膜１２ａ及び第２の膜１３ａをエッチングにより除去する。これにより、両端をシリコン基板１１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）１４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜１２ａ及び第２の膜１３ａにシリコン酸化膜を使用した場合には、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜１２ａ及び第２の膜１３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第１の実施形態によると、パターニングされた第１の膜１２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜１３ａ及び振動膜１４を順次形成するため、振動膜１４のヒンジ上角部の曲率（ラウンド量）を下地となる第２の膜１３ａの上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。具体的には、図２（図１（ｄ）の破線で囲まれた領域の拡大図）に示すように、第２の膜１３ａの膜厚をｔ２とし、振動膜１４の膜厚をｔｄとすると、振動膜１４のヒンジ上角部のラウンド量Ｒをｔ２≦Ｒ≦ｔ２＋ｔｄの範囲に設定することができる。すなわち、第２の膜１３ａによってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜１３ａの上に振動膜１４を形成するため、振動膜１４のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。従って、振動膜１４のヒンジ上角部を簡単にラウンド化させることができると共に、第２の膜１３ａの膜厚制御によって振動膜１４のヒンジ上角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができる。また、振動膜１４のヒンジ上角部をラウンド化させているため、当該ヒンジ上角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜１４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

尚、第１の実施形態において、振動膜１４の全てのヒンジ上角部をラウンド化させたが、これに代えて、振動膜１４の特定のヒンジ上角部のみをラウンド化させてもよい。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図３（ａ）〜（ｈ）は、第２の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図３（ａ）に示すように、シリコン基板２１の表面上に第１の膜２２ａを形成する。ここで、第１の膜２２ａの膜厚は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さを決定するパラメータとなるため、１００ｎｍ程度以上の膜厚が望ましい。また、第１の膜２２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜２２ａを形成するので、シリコン基板２１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜２２ｂが形成される。

次に、図３（ｂ）に示すように、シリコン基板２１の表面上に形成された第１の膜２２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜２２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとして異方性ドライエッチング法を用いて第１の膜２２ａに対して垂直方向にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜２２ａが複数の部分に分断される。尚、シリコン基板２１の表面が露出しない程度にエッチング領域の第１の膜２２ａを薄く残存させてもよい。

次に、図３（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜２２ａを覆うようにシリコン基板２１の表面上にサイドウォール形成用膜２５ａを形成する。本実施形態では、第１の膜２２ａ及び２２ｂと同様に、サイドウォール形成用膜２５ａも最終的にエッチングにより除去されるので、サイドウォール形成用膜２５ａとしては、第１の膜２２ａ及び２２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、サイドウォール形成用膜２５ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。この場合、基板裏面側の第１の膜２２ｂ上にもシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜２５ｂが形成される。

次に、図３（ｄ）に示すように、基板表面側のサイドウォール形成用膜２５ａの全面に対してエッチバックを行うことにより、パターニングされた第１の膜２２ａの各部分の側壁にサイドウォール２６を形成する。

次に、図３（ｅ）に示すように、パターニングされた第１の膜２２ａ及びサイドウォール２６を覆うようにシリコン基板２１の表面上に第２の膜２３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜２２ａ及び２２ｂと同様に、第２の膜２３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜２３ａとしては、第１の膜２２ａ及び２２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜２３ａを形成するので、基板裏面側のサイドウォール形成用膜２５ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜２３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、成膜後の第２の膜２３ａ（つまりパターニングされた第１の膜２２ａ及びサイドウォール２６により生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆う第２の膜２３ａ）の形状は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の形状を決定する。そのため、第２の膜２３ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図３（ｆ）に示すように、第２の膜２３ａ上に振動膜２４を形成する。ここで、第２の膜２３ａにより覆われたヒンジパターン上に振動膜２４が形成されるため、振動膜２４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜２４は、パターニングされた第１の膜２２ａの各部分上に形成された高位置側平坦部と、パターニングされた第１の膜２２ａの各部分の間に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。振動膜２４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜２４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図３（ｇ）に示すように、シリコン基板２１、第１の膜２２ｂ、サイドウォール形成用膜２５ｂ及び第２の膜２３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板２１の裏面側の第２の膜２３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜２３ｂ、サイドウォール形成用膜２５ｂ及び第１の膜２２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜２３ｂ、サイドウォール形成用膜２５ｂ及び第１の膜２２ｂをマスクとしてシリコン基板２１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板２１に貫通孔を形成する。シリコン基板２１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。アルカリウェットエッチング法を用いる場合には、シリコン基板２１としては（１００）面方位のものを使用し、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液にシリコン基板２１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜２３ｂ、サイドウォール形成用膜２５ｂ及び第１の膜２２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板２１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜２３ｂ、サイドウォール形成用膜２５ｂ及び第１の膜２２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板２１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板２１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図３（ｈ）に示すように、シリコン基板２１の貫通孔に露出する領域の第１の膜２２ａ、サイドウォール２６及び第２の膜２３ａをエッチングにより除去する。これにより、両端をシリコン基板２１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）２４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜２２ａ、サイドウォール２６（サイドウォール形成用膜２５ａ）及び第２の膜２３ａにシリコン酸化膜を使用した場合には、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜２２ａ、サイドウォール２６及び第２の膜２３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第２の実施形態によると、パターニングされた第１の膜２２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜２３ａ及び振動膜２４を順次形成するため、振動膜２４のヒンジ上角部の曲率（ラウンド量）を下地となる第２の膜２３ａの上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。すなわち、第２の膜２３ａによってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜２３ａの上に振動膜２４を形成するため、振動膜２４のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。また、ヒンジパターン側壁にサイドウォール２６を設けることにより、ヒンジパターンの上角部の屈曲角度を９０度よりも大きくすることができるので、言い換えると、ヒンジパターンの上角部を鈍角化できるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜２４のヒンジ上角部も鈍角化することができる。従って、振動膜２４のヒンジ上角部を簡単にラウンド化させることができると共に鈍角化することができる。また、第２の膜２３ａの膜厚制御によって振動膜２４のヒンジ上角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができると共に、サイドウォール２６となるサイドウォール形成用膜２５ａの膜厚制御によって振動膜２４のヒンジ上角部の屈曲角度を簡単に制御することができる。さらに、振動膜２４のヒンジ上角部をラウンド化させていると共に鈍角化しているため、当該ヒンジ上角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜２４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

尚、第２の実施形態において、振動膜２４のヒンジ下角部の形状を以下のように制御することができる。すなわち、図４（図３（ｄ）の破線で囲まれた領域が形成されていく様子の拡大図）に示すように、振動膜２４のヒンジ下角部の形状は、サイドウォール２０６の幅ｗに依存して決まる一方、このサイドウォール幅ｗはサイドウォール形成用膜２５ａの膜厚ｔ３と等しくなるという関係（ｗ＝ｔ３）が成り立つ。よって、サイドウォール形成用膜２５ａの膜厚ｔ３を制御することにより、振動膜２４のヒンジ下角部の形状を制御することができる。

また、第２の実施形態において、図３（ｂ）に示す第１の膜２２ａをパターニングする工程と、図３（ｅ）に示す第２の膜２３ａを形成する工程との間に、パターニングされた第１の膜２２ａの各部分の側壁にサイドウォール２６を形成した（図３（ｃ）及び（ｄ）参照）。しかし、これに代えて、図３（ｅ）に示す第２の膜２３ａを形成する工程の前にはサイドウォールを形成せず、図３（ｅ）に示す第２の膜２３ａを形成する工程と、図３（ｆ）に示す振動膜２４を形成する工程との間に、パターニングされた第１の膜２２ａの各部分の側壁に第２の膜２３ａを介してサイドウォールを形成してもよい。当該サイドウォールの形成方法としては、図３（ｃ）及び（ｄ）に示す工程と同様の工程を用いることができる。

また、第２の実施形態において、振動膜２４の全てのヒンジ上角部をラウンド化させ且つ鈍角化したが、これに代えて、振動膜２４の特定のヒンジ上角部のみをラウンド化させ且つ鈍角化してもよい。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図５（ａ）〜（ｈ）は、第３の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図５（ａ）に示すように、シリコン基板３１の表面上に第１の膜３２ａを形成する。ここで、第１の膜３２ａの膜厚は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さを決定するパラメータとなるため、１００ｎｍ程度以上の膜厚が望ましい。また、第１の膜３２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜３２ａを形成するので、シリコン基板３１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜３２ｂが形成される。

次に、図５（ｂ）に示すように、シリコン基板３１の表面上に形成された第１の膜３２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜３２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとして異方性ドライエッチング法を用いて第１の膜３２ａに対して垂直方向にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜３２ａが複数の部分に分断される。尚、シリコン基板３１の表面が露出しない程度にエッチング領域の第１の膜３２ａを薄く残存させてもよい。

次に、図５（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜３２ａを覆うようにシリコン基板３１の表面上に第２の膜３３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜３２ａ及び３２ｂと同様に、第２の膜３３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜３３ａとしては、第１の膜３２ａ及び３２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜３３ａを形成するので、基板裏面側の第１の膜３２ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜２３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、成膜後の第２の膜３３ａ（つまりパターニングされた第１の膜３２ａを覆う第２の膜３３ａ）の形状は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の形状を決定する。そのため、第２の膜３３ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図５（ｄ）に示すように、第２の膜３３ａの上にサイドウォール形成用膜３５を形成する。本実施形態では、サイドウォール形成用膜３５の一部を後述するサイドウォールとして残存させるために、サイドウォール形成用膜３５としては、第１の膜３２ａ及び３２ｂ並びに第２の膜３３ａ及び３３ｂとは異種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン窒化膜若しくはポリシリコン膜又は振動膜３４と同種の元素成分から構成される材料膜を用いる。また、サイドウォール形成用膜３５の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。この場合、基板裏面側の第２の膜３３ｂ上にもサイドウォール形成用膜が形成される。

次に、図５（ｅ）に示すように、基板表面側のサイドウォール形成用膜３５の全面に対してエッチバックを行うことにより、パターニングされた第１の膜３２ａの各部分の側壁に第２の膜３３ａを介してサイドウォール３６を形成する。

次に、図５（ｆ）に示すように、第２の膜３３ａ上及びサイドウォール３６上に振動膜３４を形成する。ここで、第２の膜３３ａ及びサイドウォール３６により覆われたヒンジパターン上に振動膜３４が形成されるため、振動膜３４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜３４は、パターニングされた第１の膜３２ａの各部分上に形成された高位置側平坦部と、パターニングされた第１の膜３２ａの各部分の間に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。振動膜３４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜３４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図５（ｇ）に示すように、シリコン基板３１、第１の膜３２ｂ及び第２の膜３３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板３１の裏面側の第２の膜３３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜３３ｂ及び第１の膜３２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜３３ｂ及び第１の膜３２ｂをマスクとしてシリコン基板３１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板３１に貫通孔を形成する。シリコン基板３１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。アルカリウェットエッチング法を用いる場合には、シリコン基板３１としては（１００）面方位のものを使用し、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液にシリコン基板３１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜３３ｂ及び第１の膜３２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板３１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜３３ｂ及び第１の膜３２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板３１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板３１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図５（ｈ）に示すように、シリコン基板３１の貫通孔に露出する領域の第１の膜３２ａ及び第２の膜３３ａをエッチングにより除去する。ここで、振動膜３４のヒンジ下角部の外側にサイドウォール３６が残存する。言い換えると、振動膜３４の接続部はサイドウォール構造を有する。これにより、両端をシリコン基板３１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）３４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜３２ａ及び第２の膜３３ａにシリコン酸化膜を使用した場合には、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜３２ａ及び第２の膜３３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第３の実施形態によると、パターニングされた第１の膜３２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜３３ａ及び振動膜３４を順次形成するため、振動膜３４のヒンジ上角部の曲率（ラウンド量）を下地となる第２の膜３３ａの上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。すなわち、第２の膜３３ａによってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜３３ａの上に振動膜３４を形成するため、振動膜３４のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。

また、第３の実施形態によると、ヒンジパターン側壁に第２の膜３３ａを介してサイドウォール３６を設けることにより、ヒンジパターンの上角部の屈曲角度を９０度よりも大きくすることができるので、言い換えると、ヒンジパターンの上角部を鈍角化できるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜３４のヒンジ上角部も鈍角化することができる。従って、振動膜３４のヒンジ上角部を簡単にラウンド化させることができると共に鈍角化することができる。

また、第３の実施形態によると、第２の膜３３ａの膜厚制御によって振動膜３４のヒンジ上角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができると共に、サイドウォール３６となるサイドウォール形成用膜３５の膜厚制御によって振動膜３４のヒンジ上角部の屈曲角度を簡単に制御することができる。さらに、振動膜３４のヒンジ上角部をラウンド化させていると共に鈍角化しているため、当該ヒンジ上角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜３４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

さらに、第３の実施形態によると、振動膜３４のヒンジ下角部の外側にサイドウォール３６を最終的に残存させることができるため、サイドウォール３６を含むヒンジ下角部の膜厚を他の部分（例えば平坦部）と比べて大きくできる。このため、ヒンジ下角部を簡易な方法により補強してその応力限界を向上させることができるので、振動膜３４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。また、ヒンジ下角部を補強するサイドウォール３６の大きさはサイドウォール形成用膜３５の成膜時の膜厚に依存して決まるため、当該サイドウォール形成用膜３５の膜厚制御によりヒンジ下角部の補強量をコントロールすることができる。

尚、第３の実施形態において、振動膜３４の全てのヒンジ上角部をラウンド化させ且つ鈍角化したが、これに代えて、振動膜３４の特定のヒンジ上角部のみをラウンド化させ且つ鈍角化してもよい。

また、第３の実施形態において、振動膜３４の全てのヒンジ下角部の外側にサイドウォール３６を設けたが、これに代えて、振動膜３４の特定のヒンジ下角部の外側のみにサイドウォール３６を設けてもよい。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図６（ａ）〜（ｈ）は、第４の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図６（ａ）に示すように、シリコン基板４１の表面上に第１の膜４２ａを形成する。ここで、第１の膜４２ａの膜厚は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さを決定するパラメータとなるため、１００ｎｍ程度以上の膜厚が望ましい。また、第１の膜４２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜４２ａを形成するので、シリコン基板４１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜４２ｂが形成される。

次に、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板４１の表面上に形成された第１の膜４２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜４２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとして異方性ドライエッチング法を用いて第１の膜４２ａに対して垂直方向にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜４２ａが複数の部分に分断される。尚、シリコン基板４１の表面が露出しない程度にエッチング領域の第１の膜４２ａを薄く残存させてもよい。

次に、図６（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜４２ａを覆うようにシリコン基板４１の表面上に第２の膜４３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜４２ａ及び４２ｂと同様に、第２の膜４３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜４３ａとしては、第１の膜４２ａ及び４２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜４３ａを形成するので、基板裏面側の第１の膜４２ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜４３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、成膜後の第２の膜４３ａ（つまりパターニングされた第１の膜４２ａを覆う第２の膜４３ａ）の形状は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の形状を決定する。そのため、第２の膜４３ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図６（ｄ）に示すように、第２の膜４３ａ上に振動膜４４を形成する。ここで、第２の膜４３ａにより覆われたヒンジパターン上に振動膜４４が形成されるため、振動膜４４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜４４は、パターニングされた第１の膜４２ａの各部分上に形成された高位置側平坦部と、パターニングされた第１の膜４２ａの各部分の間に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。振動膜４４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜４４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図６（ｅ）に示すように、振動膜４４の上にサイドウォール形成用膜４５を形成する。本実施形態では、サイドウォール形成用膜４５の一部を後述するサイドウォールとして残存させるために、サイドウォール形成用膜４５としては、第１の膜４２ａ及び４２ｂ並びに第２の膜４３ａ及び４３ｂとは異種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン窒化膜若しくはポリシリコン膜又は振動膜４４と同種の元素成分から構成される材料膜を用いる。また、サイドウォール形成用膜４５の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。この場合、基板裏面側の第２の膜４３ｂ上にもサイドウォール形成用膜が形成される。

次に、図６（ｆ）に示すように、基板表面側のサイドウォール形成用膜４５の全面に対してエッチバックを行うことにより、パターニングされた第１の膜４２ａの各部分の側壁に第２の膜４３ａ及び振動膜４４を介してサイドウォール４６を形成する。

次に、図６（ｇ）に示すように、シリコン基板４１、第１の膜４２ｂ及び第２の膜４３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板４１の裏面側の第２の膜４３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜４３ｂ及び第１の膜４２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜４３ｂ及び第１の膜４２ｂをマスクとしてシリコン基板４１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板４１に貫通孔を形成する。シリコン基板４１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。アルカリウェットエッチング法を用いる場合には、シリコン基板４１としては（１００）面方位のものを使用し、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液にシリコン基板４１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜４３ｂ及び第１の膜４２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板４１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜４３ｂ及び第１の膜４２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板４１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板４１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図６（ｈ）に示すように、シリコン基板４１の貫通孔に露出する領域の第１の膜４２ａ及び第２の膜４３ａをエッチングにより除去する。ここで、振動膜４４のヒンジ下角部の内側にサイドウォール４６が残存する。言い換えると、振動膜４４の接続部はサイドウォール構造を有する。これにより、両端をシリコン基板４１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）４４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜４２ａ及び第２の膜４３ａにシリコン酸化膜を使用した場合には、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜４２ａ及び第２の膜４３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第４の実施形態によると、パターニングされた第１の膜４２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜４３ａ及び振動膜４４を順次形成するため、振動膜４４のヒンジ上角部の曲率（ラウンド量）を下地となる第２の膜４３ａの上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。すなわち、第２の膜４３ａによってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜４３ａの上に振動膜４４を形成するため、振動膜４４のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。また、第２の膜４３ａの膜厚制御によって振動膜４４のヒンジ上角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができる。さらに、振動膜４４のヒンジ上角部をラウンド化させているため、当該ヒンジ上角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜４４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

さらに、第４の実施形態によると、振動膜４４のヒンジ下角部の内側にサイドウォール４６を最終的に残存させることができるため、サイドウォール４６を含むヒンジ下角部の膜厚を他の部分（例えば平坦部）と比べて大きくできる。このため、ヒンジ下角部を簡易な方法により補強してその応力限界を向上させることができるので、振動膜４４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。また、ヒンジ下角部を補強するサイドウォール４６の大きさはサイドウォール形成用膜４５の成膜時の膜厚に依存して決まるため、当該サイドウォール形成用膜４５の膜厚制御によりヒンジ下角部の補強量をコントロールすることができる。

尚、第４の実施形態において、振動膜４４の全てのヒンジ上角部をラウンド化させたが、これに代えて、振動膜４４の特定のヒンジ上角部のみをラウンド化させてもよい。

また、第４の実施形態において、振動膜４４の全てのヒンジ下角部の内側にサイドウォール４６を設けたが、これに代えて、振動膜４４の特定のヒンジ下角部の内側のみにサイドウォール４６を設けてもよい。

（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図７（ａ）〜（ｇ）は、第５の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図７（ａ）に示すように、シリコン基板５１の表面上に第１の膜５２ａを形成する。ここで、第１の膜５２ａの膜厚は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さを決定するパラメータとなるため、１００ｎｍ程度以上の膜厚が望ましい。また、第１の膜５２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜５２ａを形成するので、シリコン基板５１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜５２ｂが形成される。

次に、図７（ｂ）に示すように、シリコン基板５１の表面上に形成された第１の膜５２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜５２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとして異方性ドライエッチング法を用いて第１の膜５２ａに対して垂直方向にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜５２ａが複数の部分に分断される。尚、シリコン基板５１の表面が露出しない程度にエッチング領域の第１の膜５２ａを薄く残存させてもよい。

次に、図７（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜５２ａを覆うようにシリコン基板５１の表面上に第２の膜５３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜５２ａ及び５２ｂと同様に、第２の膜５３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜５３ａとしては、第１の膜５２ａ及び５２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜５３ａを形成するので、基板裏面側の第１の膜５２ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜５３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、後述する熱処理により第２の膜５３ａを流動させるため、例えばシリコン酸化膜からなる第２の膜５３ａに不純物として例えばボロン及びリンの少なくとも一方を１〜７重量％の濃度範囲内でドーピングする。

次に、図７（ｄ）に示すように、例えば６００℃以上の高温で加熱処理を行うことにより、第２の膜５３ａをフロー（流動）させる。ボロンやリン等の不純物をドーピングした第２の膜５３ａは、その不純物濃度が高くなるに従って、より低い温度で流動させることができると共に加熱処理した際の流動性が向上する。従って、ヒンジ角部の屈曲角度及びラウンド量並びにヒンジパターン側壁の傾斜量等を第２の膜５３ａの不純物濃度又は加熱温度により制御できる。

次に、図７（ｅ）に示すように、フローさせた第２の膜５３ａ上に振動膜５４を形成する。ここで、第２の膜５３ａにより覆われたヒンジパターン上に振動膜５４が形成されるため、振動膜５４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜５４は、パターニングされた第１の膜５２ａの各部分上に形成された高位置側平坦部と、パターニングされた第１の膜５２ａの各部分の間に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。本実施形態では、ヒンジパターンを覆う第２の膜５３ａをフローさせているため、ヒンジ上角部及びヒンジ下角部がラウンド化され且つ鈍角化するのみならず、高位置側平坦部、低位置側平坦部及び接続部のそれぞれもラウンド化される。振動膜５４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜５４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図７（ｆ）に示すように、シリコン基板５１、第１の膜５２ｂ及び第２の膜５３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板５１の裏面側の第２の膜５３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜５３ｂ及び第１の膜５２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜５３ｂ及び第１の膜５２ｂをマスクとしてシリコン基板５１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板５１に貫通孔を形成する。シリコン基板５１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。アルカリウェットエッチング法を用いる場合には、シリコン基板５１としては（１００）面方位のものを使用し、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液にシリコン基板５１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜５３ｂ及び第１の膜５２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板５１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜５３ｂ及び第１の膜５２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板５１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板５１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図７（ｇ）に示すように、シリコン基板５１の貫通孔に露出する領域の第１の膜５２ａ及び第２の膜５３ａをエッチングにより除去する。これにより、両端をシリコン基板５１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）５４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜５２ａ及び第２の膜５３ａにシリコン酸化膜を使用した場合には、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜５２ａ及び第２の膜５３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第５の実施形態によると、パターニングされた第１の膜５２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜５３ａを形成した後、第２の膜５３ａをフローさせるため、フロー後の第２の膜５３ａにより覆われたヒンジパターンの上角部及び下角部をラウンド化させることができると共に各角部の屈曲角度を９０度よりも大きくすることができる。言い換えると、ヒンジパターンの上角部及び下角部をラウンド化させ且つ鈍角化できる。このため、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜５４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部もラウンド化させ且つ鈍角化することができる。すなわち、振動膜５４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単にラウンド化させ且つ鈍角化することができると共に、第２の膜５３ａを流動させるための熱処理の温度や第２の膜５３ａの不純物濃度を制御することによって振動膜５４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部の屈曲角度を簡単に制御することができる。

尚、第５の実施形態において、第２の膜５３ａを確実に流動させるためには、第２の膜５３ａを流動させるための熱処理の温度は６００℃以上であり、第２の膜５３ａがボロン及びリンの少なくとも一方をドーピングしたシリコン酸化膜であることが好ましい。

また、第５の実施形態において、振動膜５４の全てのヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させ且つ鈍角化したが、これに代えて、振動膜５４の特定のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のみをラウンド化させ且つ鈍角化してもよい。

（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図８（ａ）〜（ｆ）は、第６の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図８（ａ）に示すように、シリコン基板６１の表面上に第１の膜６２ａを形成する。ここで、第１の膜６２ａの膜厚は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さを決定するパラメータとなるため、１００ｎｍ程度以上の膜厚が望ましい。また、第１の膜６２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜６２ａを形成するので、シリコン基板６１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜６２ｂが形成される。

次に、図８（ｂ）に示すように、シリコン基板６１の表面上に形成された第１の膜６２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜６２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとしてウェットエッチング法を用いて第１の膜６２ａに対して等方的にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜６２ａが複数の部分に分断される。

尚、本実施形態において、第１の膜６２ａとしてシリコン酸化膜を用いた場合、ウェットエッチング液としてはフッ化水素酸水溶液を使用することができる。また、ドライエッチング法の場合と異なりウェットエッチング法によれば等方的にエッチングを行うことができるが、その結果、第１の膜６２ａが横方向（水平方向）にもエッチングされるため、この横方向へのエッチング量の拡大を考慮した上でレジストパターンのサイズつまりマスクサイズを決定する必要がある。

次に、図８（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜６２ａを覆うようにシリコン基板６１の表面上に第２の膜６３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜６２ａ及び６２ｂと同様に、第２の膜６３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜６３ａとしては、第１の膜６２ａ及び６２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜６３ａを形成するので、基板裏面側の第１の膜６２ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜６３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、成膜後の第２の膜６３ａ（つまりパターニングされた第１の膜６２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆う第２の膜６３ａ）の形状は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の形状を決定する。そのため、第２の膜６３ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図８（ｄ）に示すように、第２の膜６３ａ上に振動膜６４を形成する。ここで、第２の膜６３ａにより覆われたヒンジパターン上に振動膜６４が形成されるため、振動膜６４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜６４は、パターニングされた第１の膜６２ａの各部分上に形成された高位置側平坦部と、パターニングされた第１の膜６２ａの各部分の間に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。振動膜６４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜６４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図８（ｅ）に示すように、シリコン基板６１、第１の膜６２ｂ及び第２の膜６３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板６１の裏面側の第２の膜６３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜６３ｂ及び第１の膜６２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜６３ｂ及び第１の膜６２ｂをマスクとしてシリコン基板６１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板６１に貫通孔を形成する。シリコン基板６１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。アルカリウェットエッチング法を用いる場合には、シリコン基板６１としては（１００）面方位のものを使用し、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液にシリコン基板６１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜６３ｂ及び第１の膜６２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板６１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜６３ｂ及び第１の膜６２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板６１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板６１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図８（ｆ）に示すように、シリコン基板６１の貫通孔に露出する領域の第１の膜６２ａ及び第２の膜６３ａをエッチングにより除去する。これにより、両端をシリコン基板６１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）６４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜６２ａ及び第２の膜６３ａにシリコン酸化膜を使用した場合には、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜６２ａ及び第２の膜６３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第６の実施形態によると、パターニングされた第１の膜６２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜６３ａ及び振動膜６４を順次形成するため、振動膜６４のヒンジ上角部の曲率（ラウンド量）を下地となる第２の膜６３ａの上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。すなわち、第２の膜６３ａによってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜６３ａの上に振動膜６４を形成するため、振動膜６４のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。また、第２の膜６３ａの膜厚制御によって振動膜６４のヒンジ上角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができる。

また、第６の実施形態によると、ヒンジパターンを構成する溝穴をウェットエッチング法を用いて第１の膜６２ａを等方的にエッチングすることにより形成するため、ヒンジパターンの側壁をラウンド化させることができるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜６４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させ且つ鈍角化することができると共に、ヒンジパターンの側壁上に位置する振動膜６４の接続部をラウンド化させることができる。すなわち、振動膜６４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単にラウンド化させ且つ鈍角化することができる。また、エッチング条件を制御することによって振動膜６４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部の屈曲角度及びラウンド量を簡単に制御することができる。

さらに、第６の実施形態によると、振動膜６４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させていると共に鈍角化しているため、当該ヒンジ上角部及びヒンジ下角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜６４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

尚、第６の実施形態において、図８（ｂ）に示す工程で第１の膜６２ａの所定の部分をシリコン基板６１が露出するまでエッチングして除去したが、これに代えて、図９（ａ）に示すように、第１の膜６２ａのエッチングによる除去をシリコン基板６１が露出するまでは行わずに途中で止めてもよい。これにより、ヒンジパターンの下底部をラウンド化させることができるので、最終的に、図９（ｂ）に示すように、振動膜６４のヒンジ上角部、ヒンジ下角部及び接続部に加えて振動膜６４の下底部まで含めたヒンジ構造全体をラウンド化させることができる。ここで、当該ヒンジ構造のラウンド量については、第１の膜６２ａの膜厚及び第１の膜６２ａのエッチング量により制御することができる。

また、第６の実施形態において、振動膜６４の全てのヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させ且つ鈍角化したが、これに代えて、振動膜６４の特定のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のみをラウンド化させ且つ鈍角化してもよい。

（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図１０（ａ）〜（ｇ）は、第７の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図１０（ａ）に示すように、シリコン基板７１の表面上に第１の膜７２ａを形成する。ここで、第１の膜７２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜７２ａを形成するので、シリコン基板７１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜７２ｂが形成される。

次に、図１０（ｂ）に示すように、シリコン基板７１の表面上に形成された第１の膜７２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜７２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとしてドライエッチング法を用いて第１の膜７２ａに対して垂直にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜７２ａが複数の部分に分断される。

次に、図１０（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜７２ａをマスクとして、例えばドライエッチング法によりシリコン基板７１に対して垂直にエッチングを行うことによって、シリコン基板７１を所定の深さだけ除去する。このエッチングによりシリコン基板７１に生じた凹凸がヒンジパターンとなる。続いて、シリコン基板７１に対して熱酸化を行うことにより、シリコン基板７１の露出部分にシリコン酸化膜７５を形成する。ここで、シリコン基板７１のエッチング深さは、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さを決定するパラメータとなるため、形成したいヒンジ構造の高さに応じて所望の深さ分だけシリコン基板７１をエッチングにより除去する。シリコン基板７１のドライエッチングには例えばＨＢｒやＳＦ_６ などのガス、つまりハロゲン系のエッチング種が発生するガスを使用する。また、これらのガスを用いたドライエッチングの際にマスクとなる第１の膜７２ａとの選択比を考慮して第１の膜７２ａの膜厚を設定する。第１の膜７２ａとしてはシリコン酸化膜を使用することができるが、これによって十分な選択比が確保できない場合には第１の膜７２ａとしてシリコン窒化膜の単層膜又はシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜を使用してもよい。尚、シリコン基板７１の熱酸化を確実に行うため、例えば９００℃以上の高温にてパイロ酸化を行い、熱処理時間はシリコン酸化膜７５が膜厚１００ｎｍ以上形成されるように設定する。本実施形態においては、このシリコン酸化膜７５の膜厚によってヒンジパターンの上角部及び下角部のラウンド量を制御することができる。

次に、図１０（ｄ）に示すように、パターニングされたシリコン基板７１上におけるシリコン酸化膜７５の上及び第１の膜７２ａの上に第２の膜７３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜７２ａ及び７２ｂと同様に、第２の膜７３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜７３ａとしては、第１の膜７２ａ及び７２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜７３ａを形成するので、基板裏面側の第１の膜７２ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜７３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、成膜後の第２の膜７３ａ（つまりパターニングにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆う第２の膜７３ａ）の形状は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の形状を決定する。そのため、第２の膜７３ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図１０（ｅ）に示すように、第２の膜７３ａ上に振動膜７４を形成する。ここで、第２の膜７３ａにより覆われたヒンジパターン上に振動膜７４が形成されるため、振動膜７４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜７４は、基板凸部上に形成された高位置側平坦部と、基板凹部の底面上に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。振動膜７４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜７４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図１０（ｆ）に示すように、シリコン基板７１、第１の膜７２ｂ及び第２の膜７３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板７１の裏面側の第２の膜７３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜７３ｂ及び第１の膜７２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜７３ｂ及び第１の膜７２ｂをマスクとしてシリコン基板７１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板７１に貫通孔を形成する。シリコン基板７１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。アルカリウェットエッチング法を用いる場合には、シリコン基板７１としては（１００）面方位のものを使用し、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液にシリコン基板７１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜７３ｂ及び第１の膜７２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板７１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜７３ｂ及び第１の膜７２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板７１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板７１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図１０（ｇ）に示すように、シリコン基板７１の貫通孔に露出する領域の第１の膜７２ａ及び第２の膜７３ａをエッチングにより除去する。これにより、両端をシリコン基板７１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）７４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜７２ａ及び第２の膜７３ａにシリコン酸化膜を使用した場合、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜７２ａ及び第２の膜７３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第７の実施形態によると、パターニングにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜７３ａ及び振動膜７４を順次形成するため、振動膜７４のヒンジ上角部の曲率（ラウンド量）を下地となる第２の膜７３ａの上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。すなわち、第２の膜７３ａによってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜７３ａの上に振動膜７４を形成するため、振動膜７４のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。また、第２の膜７３ａの膜厚制御によって振動膜７４のヒンジ上角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができる。

また、第７の実施形態によると、エッチングによりシリコン基板７１に生じた凹凸（ヒンジパターン）の側壁に熱酸化によってシリコン酸化膜７５が形成されるため、ヒンジパターンの上角部及び下角部の両方をラウンド化させることができるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜７４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部もラウンド化させることができる。また、シリコン基板７１のエッチング条件によっては、ヒンジパターン側壁に傾斜をつけることができ、それにより振動膜７４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を鈍角化することができる。すなわち、振動膜７４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単にラウンド化させ且つ鈍角化することができる。また、シリコン基板７１の熱酸化量によって振動膜７４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができる。

さらに、第７の実施形態によると、振動膜７４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させているため、当該ヒンジ上角部及びヒンジ下角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜７４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

尚、第７の実施形態において、シリコン基板の熱酸化を確実に行うためには、熱酸化の温度は９００℃以上であることが好ましい。

また、第７の実施形態において、振動膜７４の全てのヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させたが、これに代えて、振動膜７４の特定のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のみをラウンド化させてもよい。

（第８の実施形態）
以下、本発明の第８の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図１１（ａ）〜（ｇ）は、第８の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図１１（ａ）に示すように、シリコン基板８１の表面上に第１の膜８２ａを形成する。ここで、シリコン基板８１としては、（１００）面方位が露出したものを用いる。
また、第１の膜８２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜８２ａを形成するので、シリコン基板８１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜８２ｂが形成される。

次に、図１１（ｂ）に示すように、シリコン基板８１の表面上に形成された第１の膜８２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜８２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとしてドライエッチング法を用いて第１の膜８２ａに対して垂直にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜８２ａが複数の部分に分断される。

次に、図１１（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜８２ａをマスクとして、例えばウェットエッチング法によりシリコン基板８１に対してエッチングを行うことによって、シリコン基板８１を所定の深さだけ除去すると共にエッチングパターン側壁に傾斜をつける（垂直よりも緩やかに傾ける。このエッチングによりシリコン基板８１に生じた凹凸がヒンジパターンとなる。ここで、シリコン基板８１のエッチング深さは、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さを決定するパラメータとなるため、形成したいヒンジ構造の高さに応じて所望の深さ分だけシリコン基板８１をエッチングにより除去する。シリコン基板８１のウェットエッチングには、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液を使用する。また、これらのエッチング溶液を用いたウェットエッチングの際にマスクとなる第１の膜８２ａとの選択比を考慮して第１の膜８２ａの膜厚を設定する。第１の膜８２ａとしてはシリコン酸化膜を使用することができるが、これによって十分な選択比が確保できない場合には第１の膜８２ａとしてシリコン窒化膜の単層膜又はシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜を使用してもよい。本実施形態のように、（１００）面方位が露出したシリコン基板８１に対してアルカリウェットエッチングを行うと、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行うことができる。本実施形態においては、このウェットエッチング条件によってヒンジパターンの上角部及び下角部の屈曲角度を制御することができる。

次に、図１１（ｄ）に示すように、パターニングされたシリコン基板８１上及び第１の膜８２ａ上に第２の膜８３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜８２ａ及び８２ｂと同様に、第２の膜８３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜８３ａとしては、第１の膜８２ａ及び８２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜８３ａを形成するので、基板裏面側の第１の膜８２ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜８３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、成膜後の第２の膜８３ａ（つまりパターニングにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆う第２の膜８３ａ）の形状は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の形状を決定する。そのため、第２の膜８３ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図１１（ｅ）に示すように、第２の膜８３ａ上に振動膜８４を形成する。ここで、第２の膜８３ａにより覆われたヒンジパターン上に振動膜８４が形成されるため、振動膜８４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜８４は、基板凸部上に形成された高位置側平坦部と、基板凹部の底面上に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。また、本実施形態においては、前記接続部は、前記高位置側平坦部及び前記低位置側平坦部に対して斜め方向に設けられる。振動膜８４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜８４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図１１（ｆ）に示すように、シリコン基板８１、第１の膜８２ｂ及び第２の膜８３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板８１の裏面側の第２の膜８３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜８３ｂ及び第１の膜８２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜８３ｂ及び第１の膜８２ｂをマスクとしてシリコン基板８１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板８１に貫通孔を形成する。シリコン基板８１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。シリコン基板７１としては（１００）面方位のものを使用し且つアルカリウェットエッチング法を用いる場合には、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液にシリコン基板８１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜８３ｂ及び第１の膜８２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板８１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜８３ｂ及び第１の膜８２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板８１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板８１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図１１（ｇ）に示すように、シリコン基板８１の貫通孔に露出する領域の第１の膜８２ａ及び第２の膜８３ａをエッチングにより除去する。これにより、両端をシリコン基板８１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）８４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜８２ａ及び第２の膜８３ａにシリコン酸化膜を使用した場合、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜８２ａ及び第２の膜８３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第８の実施形態によると、パターニングにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜８３ａ及び振動膜８４を順次形成するため、振動膜８４のヒンジ上角部の曲率（ラウンド量）を下地となる第２の膜８３ａの上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。すなわち、第２の膜８３ａによってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜８３ａの上に振動膜８４を形成するため、振動膜８４のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。また、第２の膜８３ａの膜厚制御によって振動膜８４のヒンジ上角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができる。

また、第８の実施形態によると、エッチングによりシリコン基板８１に生じた凹凸（ヒンジパターン）の側壁を傾斜させる（垂直よりも緩やかに傾ける）ため、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜８４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を鈍角化することができる。すなわち、振動膜８４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単に鈍角化することができる。また、エッチング条件の制御によって振動膜８４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部の屈曲角度を簡単に制御することができる。

さらに、第８の実施形態によると、振動膜８４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させ且つ鈍角化しているため、当該ヒンジ上角部及びヒンジ下角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜８４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

尚、第８の実施形態において、ヒンジパターン側壁を確実に傾斜させるためには、シリコン基板８１は（１００）面方位が露出したシリコン基板であり、シリコン基板エッチングにおいて、アルカリ性溶液を用いたウェットエッチングにより異方性エッチングを行うことが好ましい。

また、第８の実施形態において、振動膜８４の全てのヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させ且つ鈍角化したが、これに代えて、振動膜８４の特定のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のみをラウンド化させ且つ鈍角化してもよい。

また、以上に説明した本発明の各実施形態を相互に組み合わせてもよいことは言うまでもない。例えば第４の実施形態は、第２の実施形態、第３の実施形態、第５の実施形態、第６の実施形態及び第７の実施形態のそれぞれと組み合わせて使用することが可能である。また、第８の実施形態は、第２の実施形態、第３の実施形態、第４の実施形態及び第５の実施形態のそれぞれと組み合わせて使用することが可能である。

また、本発明の各実施形態では、それぞれ鈍角化し若しくはラウンド化させるヒンジ角部の箇所又はヒンジ角部の補強箇所が異なる。従って、振動膜の形成プロセスの途中やセンサーとしての実使用時におけるヒンジ構造の応力集中箇所に応じて、当該箇所の応力を分散若しくは緩和し又は当該箇所を補強するために、適切な実施形態を選択して使用すればよい。

また、互いに対向する一対の電極を備えたコンデンサーにおいて、前記一対の電極の一方の電極が、本発明の各実施形態の振動膜構造を有するか又は当該振動膜構造上に形成されていると、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができるので、高信頼性を有するコンデンサーを実現することができる。

さらに、互いに対向する一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されたエレクトレットとを備えたエレクトレットコンデンサーマイクロフォン（ＥＣＭ）において、前記一対の電極の一方の電極が、本発明の各実施形態の振動膜構造を有するか又は当該振動膜構造上に形成されていると、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができるので、高信頼性を有するエレクトレットコンデンサーマイクロフォンを実現することができる。図１２は、本発明の各実施形態の振動膜構造（ヒンジ構造を有する振動膜）の適用対象となるエレクトレットコンデンサーマイクロフォンの一例を示す断面図である。図１２に示すように、シリコン基板９１上には、例えばシリコン酸化膜からなる下地保護膜９２が形成されている。シリコン基板９１及び下地保護膜９２の中央部（メンブレン領域）には貫通孔９８が設けられている。下地保護膜９２上には振動膜（振動膜電極）９３がメンブレン領域を覆うように形成されている。また、振動膜電極９３の上方には、振動膜電極９３と向かい合うように固定膜（固定膜電極）９７が設けられている。メンブレン領域を除くシリコン基板９１上には、振動膜電極９３と固定膜電極９７との間隔を一定に保つために、絶縁膜９５及びその保護膜（表面保護膜）９６が設けられていると共に、振動膜電極９３と固定膜電極９７との間にはエアギャップ９９が介在する。固定膜電極９７には、エアギャップ９９に通ずる複数の音孔１００が設けられている。また、振動膜電極９３におけるメンブレン領域の中央付近に位置する部分９３ａ上にはエレクトレット膜９４が形成されている。さらに、振動膜電極９３におけるメンブレン領域の周辺に位置する部分９３ｂは、本発明の各実施形態の振動膜構造（ヒンジ構造を有する振動膜）を有している。尚、振動膜電極９３と固定膜電極９７との上下関係を逆にしてもよい。また、エレクトレット膜９４は振動膜電極９３と固定膜電極９７との間に配置されていれば、振動膜電極９３の直上に配置されていなくてもよい。

以上に説明したように、本発明の振動膜構造及びその形成方法は、小型且つ高性能で生産性に優れたＥＣＭ等の実現に有用である。

本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を利用した加速度センサーや圧力センサー等に係わるものであり、特に、加速度変動や圧力変動等を検知し振動する部位となる振動膜の構造及びその形成方法に関する。

近年、シリコンなどの半導体を用いたＬＳＩ（large-scale integrated）回路製造分野で使用される微細加工技術を利用して、ＭＥＭＳと呼ばれる技術分野が躍進しており、このＭＥＭＳ技術を利用することにより加速度センサーや圧力センサーなどの各種微細部品が提案され商品化されている。

加速度センサーや圧力センサーは、加速度変動や圧力変動を検知し振動する部位となる振動膜を備えた構造を持つ。

図１３（ａ）〜（ｅ）は、従来の振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図１３（ａ）に示すように、シリコン基板２０１を用意した後、図１３（ｂ）に示すように、シリコン基板２０１の表面上に振動膜２０２ａを形成する。シリコン基板２０１としては一般的にＬＳＩ製造で使用される（１００）面方位を最表面に持つシリコン基板が使用されることが多い。また、振動膜２０２ａとしては、熱酸化方法又はＣＶＤ（chemical vapor deposition ）法により形成されるシリコン酸化膜、シリコン窒化膜若しくはポリシリコン膜などの薄膜（単層膜）又はそれらの積層膜が使用される。熱酸化方法又はＬＰ（low pressure）−ＣＶＤ法を用いた場合、シリコン基板２０１の表面上に振動膜２０２ａが形成されると同時にシリコン基板２０１の裏面にも振動膜２０２ｂが形成される。

次に、図１３（ｃ）に示すように、シリコン基板２０１の裏面側にレジストを塗布し当該レジストをパターニングしてレジストパターン２０３を形成した後、このレジストパターン２０３をマスクとして振動膜２０２ｂの所定部分をエッチングにより除去することによって、図１３（ｄ）に示すように、基板裏面側の振動膜２０２ｂをパターニングし、その後、レジストパターン２０３を除去する。

最後に、図１３（ｅ）に示すように、基板裏面側のパターニングされた振動膜２０２ｂをマスクとして、シリコン基板２０１の所定部分をエッチングにより除去することによって、シリコン基板２０１に貫通孔を形成する。これにより、両端をシリコン基板２０１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜２０２ａが基板表面側に形成される。シリコン基板２０１のエッチングには、ＫＯＨなどのアルカリ性水溶液を用いると、エッチング面に（１１１）面方位を残しながらシリコン基板２０１の異方性エッチングを行うことができる。

このように形成された振動膜２０２ａが加速度変動又は圧力変動に応じて振動するため、この振動膜２０２ａを一方の電極として用いる（又は振動膜２０２ａ上に一方の電極を設ける）と共に振動膜２０２ａに対向するように他方の電極を設けることによって、振動膜２０２ａの振動の変位を容量変化又は電圧変化として検出することができる。すなわち、振動膜２０２ａを備えた加速度センサー又は圧力センサー等を構成することができる。

ところで、検知したい加速度変動や圧力変動のオーダーに応じて、振動膜が振動する量（振幅）を適切に制御する必要があるが、これを制御する方法として次の３方法が挙げられる。１つ目は「振動膜の膜種や膜厚などの膜自体のパラメータを変えることにより膜の柔らかさを変化させる方法」であるが、この方法においては振動膜の形成プロセスによって膜種や膜厚などが制限されることが多いため、振動膜の振幅を自由に変えることは難しい。２つ目は「振動膜の２次元（ＸＹ）サイズを変える方法」であるが、この方法においても最終的な商品形態に応じてチップサイズが制限されるため、振動膜の振幅を自由に変更することはできない。３つ目は「振動膜を折り曲げることにより振動膜にヒンジ構造を持たせる方法」である。この方法は、前述の２方法のように振動膜の形成プロセスやチップサイズによる制限をあまり受けることなく使用することができるため、有効な方法と考えられている。

前述のヒンジ構造を有する振動膜は、例えば特許文献１や特許文献２に提案されている。以下、その一例として、特許文献１に開示されている従来の振動膜構造及びその形成方法について説明する。

図１４（ａ）〜（ｇ）は、特許文献１に開示されている従来の振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図１４（ａ）に示すように、シリコン基板３０１を用意した後、図１４（ｂ）に示すように、シリコン基板３０１の表面上にシリコン酸化膜３０２を形成する。次に、図１４（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜３０２上にレジストを塗布しパターニングすることによってレジストパターン３０３を形成する。

次に、図１４（ｄ）に示すように、１２０〜１４０℃の温度でポストベーキングを行うことによりレジストパターン３０３のエッジ（上角部）を丸める。次に、図１４（ｅ）に示すように、レジストパターン３０３をマスクとしてシリコン酸化膜３０２及びシリコン基板３０１のそれぞれの所定部分をエッチングにより除去した後、レジストパターン３０３を除去する。尚、特許文献１には詳細な記述はないが、この図１４（ｅ）に示すエッチングの際にシリコン酸化膜３０２のエッジ（上角部）を丸めることが図示されている。すなわち、図１４（ｅ）に示すエッチングの間又は当該エッチング後にシリコン酸化膜３０２のエッジ（上角部）が丸められるものと考えられる。

次に、図１４（ｆ）に示すように、パターニングされたシリコン酸化膜３０２の上及びシリコン基板３０１の表面上に振動膜３０４を形成する。ここで、パターニングされたシリコン酸化膜３０２によって基板表面に生じた凹凸を覆うように振動膜３０４が形成されるため、振動膜３０４は折れ曲がることになる。

次に、図１４（ｇ）に示すように、シリコン基板３０１の裏面側にレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして、裏面側からシリコン基板３０１の所定部分をエッチングにより除去し貫通孔を形成する。これにより、ヒンジ構造を有する振動膜３０４を形成することができる。
米国特許第６１６８９０６号明細書 米国特許出願公開第２００２／０１１８８５０号明細書

しかしながら、図１４（ａ）〜（ｇ）に示した方法により形成したヒンジ構造を有する振動膜においては、振動膜が直角に折れ曲がる角部が存在するため、振動膜の形成プロセスの途中又は振動膜をセンサーとして使用する際に、前記角部において応力集中が生じる結果、当該角部から振動膜が裂けて破れてしまうという問題点がある。

尚、図１４（ａ）〜（ｇ）に示した従来の方法により得られた振動膜構造において、ヒンジ上角部は見かけ上、丸められているように図示されている。しかし、実際には例えば図１４（ｇ）のようにヒンジ上角部を丸めることは困難である。なぜならば、前記従来技術においてヒンジ上角部の丸め具合は、図１４（ｅ）でのシリコンエッチング時に合わせてエッチングされるレジストやシリコン酸化膜の形状、言い換えると、当該シリコンエッチング時における対レジスト選択比や対シリコン酸化膜選択比によって決定されるため、意図した通りに丸め具合を制御することはできないからである。

前記に鑑み、本発明は、ヒンジ構造を有する振動膜においてヒンジ角部への応力集中を防止して振動膜の信頼性を向上させることを目的とする。

前記の目的を達成するために、本願発明者は、振動膜のヒンジ角部を鈍角化し若しくはラウンド化させた構造を採用することに加えて当該構造を形成するための工程を制御して行うことにより、又はヒンジ角部を補強する構造を設けることにより、ヒンジ角部での応力集中を分散させ、又はヒンジの応力限界（膜破れが生じ始める応力の大きさ）を向上させ、それによって振動膜の膜破れ耐性を向上させるという発明を想到した。

具体的には、本発明に係る第１の振動膜構造は、ＭＥＭＳ技術を用いて形成された振動膜を備えた構造であって、前記振動膜はヒンジ構造を有しており、前記振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方は９０度よりも大きい角度で折れ曲がっている。

本発明の第１の振動膜構造によると、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方を９０度よりも大きい角度で屈曲させているため、当該ヒンジ角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

尚、本願において、ヒンジ上角部とは「振動膜が高位置から低位置へ折れ曲がる箇所」を意味し、ヒンジ下角部とは「振動膜が低位置から高位置へ折れ曲がる箇所」を意味する。

本発明の第１の振動膜構造において、前記振動膜は、高位置側平坦部と、低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記接続部は、前記高位置側平坦部及び前記低位置側平坦部に対して斜め方向に設けられていることが好ましい。

このようにすると、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部の両方を鈍角化することができる。

本発明に係る第２の振動膜構造は、前記振動膜はヒンジ構造を有しており、前記振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方はラウンド化されている。

本発明の第２の振動膜構造によると、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方をラウンド化させているため、当該ヒンジ角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

本発明の第２の振動膜構造において、前記振動膜における前記ヒンジ上角部及び前記ヒンジ下角部以外の他の部分もラウンド化されていてもよい。

本発明に係る第３の振動膜構造は、前記振動膜はヒンジ構造を有しており、前記振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方は、他の部分よりも大きい膜厚を有する。

本発明の第３の振動膜構造によると、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方の膜厚を他の部分（例えば平坦部）と比べて大きくしているため、当該ヒンジ角部を補強してその応力限界を向上させることができるので、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

本発明の第３の振動膜構造において、前記振動膜は、高位置側平坦部と、低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記接続部はサイドウォール構造を有することが好ましい。

このようにすると、ヒンジ角部の膜厚を他の部分と比べて簡単に大きくすることができる。

本発明に係るコンデンサーは、互いに対向する一対の電極を備えたコンデンサーであって、前記一対の電極の一方の電極が、本発明の第１〜第３のいずれかの振動膜構造を有するか又は当該振動膜構造上に形成されている。

本発明のコンデンサーによると、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができるので、高信頼性を有するコンデンサーを実現することができる。

本発明に係るエレクトレットコンデンサーマイクロフォンは、互いに対向する一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されたエレクトレットとを備えたエレクトレットコンデンサーマイクロフォンであって、前記一対の電極の一方の電極が、本発明の第１〜第３のいずれかの振動膜構造を有するか又は当該振動膜構造上に形成されている。

本発明のエレクトレットコンデンサーマイクロフォンによると、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができるので、高信頼性を有するエレクトレットコンデンサーマイクロフォンを実現することができる。

本発明に係る振動膜構造の製造方法は、ＭＥＭＳ技術を用いて形成された振動膜を備えた構造の形成方法であって、基板上に第１の膜を形成する工程（ａ）と、前記第１の膜をパターニングする工程（ｂ）と、パターニングされた前記第１の膜を覆うように基板上に第２の膜を形成する工程（ｃ）と、前記第２の膜上に振動膜を形成する工程（ｄ）と、前記振動膜が形成されていない側から前記基板に貫通孔を形成する工程（ｅ）と、前記貫通孔に露出する領域の前記第１の膜及び前記第２の膜を除去する工程（ｆ）とを備えている。

本発明の振動膜構造の製造方法によると、パターニングされた第１の膜により生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜及び振動膜を順次形成するため、振動膜のヒンジ上角部の曲率を下地となる第２の膜の上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。言い換えると、第２の膜によってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜の上に振動膜を形成するため、振動膜のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。従って、振動膜のヒンジ上角部を簡単にラウンド化させることができると共に、第２の膜の膜厚制御によって振動膜のヒンジ上角部のラウンド形状を簡単に制御することができる。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記第１の膜及び前記第２の膜は同一の材料から構成されていることが好ましい。

このようにすると、工程（ｆ）における第１の膜及び第２の膜の除去を別々にではなく同時に、つまり簡単に行うことができる。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記第１の膜及び前記第２の膜は、前記基板における前記振動膜が設けられない反対面上にも形成され、前記工程（ｅ）において、前記反対面上に形成された前記第１の膜及び前記第２の膜をパターン化し、当該パターン化された前記第１の膜及び前記第２の膜をマスクとして前記基板に対してエッチングを行ってもよい。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記第１の膜及び前記第２の膜はシリコン酸化膜であり、前記工程（ｆ）において、フッ化水素酸を用いたエッチングにより前記第１の膜及び前記第２の膜を除去してもよい。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記振動膜は、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）であってもよい。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）との間に、パターニングされた前記第１の膜の側壁にサイドウォールを形成する工程を備えているか又は前記工程（ｃ）と前記工程（ｄ）との間に、パターニングされた前記第１の膜の側壁に前記第２の膜を介してサイドウォールを形成する工程を備えていることが好ましい。

このようにすると、パターニングされた前記第１の膜の側壁つまりヒンジパターン側壁にサイドウォールを設けることにより、ヒンジパターンの上角部の屈曲角度を９０度よりも大きくすることができるので、言い換えると、ヒンジパターンの上角部を鈍角化できるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜のヒンジ上角部も鈍角化することができる。従って、振動膜のヒンジ上角部を簡単に鈍角化することができると共に、サイドウォールとなる膜の膜厚制御によって振動膜のヒンジ上角部の屈曲角度を簡単に制御することができる。尚、前記第１の膜、前記第２の膜及び前記サイドウォールは同一の材料から構成され、前記工程（ｆ）において、前記第１の膜及び前記第２の膜と共に前記サイドウォールを除去すると、工程（ｆ）における第１の膜、第２の膜及びサイドウォールの除去を別々にではなく同時に、つまり簡単に行うことができる。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記工程（ｃ）と前記工程（ｄ）との間に、パターニングされた前記第１の膜の側壁に前記第２の膜を介してサイドウォールを形成する工程を備え、前記サイドウォールは前記第１の膜及び前記第２の膜とは異なる材料から構成され、前記工程（ｆ）において、前記サイドウォールを残存させることが好ましい。

このようにすると、パターニングされた前記第１の膜の側壁つまりヒンジパターン側壁にサイドウォールを設けることにより、ヒンジパターンの上角部の屈曲角度を９０度よりも大きくすることができるので、言い換えると、ヒンジパターンの上角部を鈍角化できるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜のヒンジ上角部も鈍角化することができる。従って、振動膜のヒンジ上角部を簡単に鈍角化することができると共に、サイドウォールとなる膜の膜厚制御によって振動膜のヒンジ上角部の屈曲角度を簡単に制御することができる。また、振動膜のヒンジ下角部の外側にサイドウォールを最終的に残存させることができるため、ヒンジ下角部の膜厚を他の部分（例えば平坦部）と比べて大きくできる。このため、ヒンジ下角部を簡易な方法により補強してその応力限界を向上させることができるので、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができる。尚、前記サイドウォールはシリコン窒化膜又はポリシリコン膜であってもよい。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記工程（ｄ）と前記工程（ｅ）との間に、パターニングされた前記第１の膜の側壁に前記第２の膜及び前記振動膜を介してサイドウォールを形成する工程を備え、前記サイドウォールは前記第１の膜及び前記第２の膜とは異なる材料から構成され、前記工程（ｆ）において、前記サイドウォールを残存させることが好ましい。

このようにすると、振動膜のヒンジ下角部の内側にサイドウォールを最終的に残存させることができるため、ヒンジ下角部の膜厚を他の部分（例えば平坦部）と比べて大きくできる。このため、ヒンジ下角部を簡易な方法により補強してその応力限界を向上させることができるので、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができる。尚、前記サイドウォールはシリコン窒化膜又はポリシリコン膜であってもよい。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記工程（ｃ）と前記工程（ｄ）との間に、熱処理により前記第２の膜を流動させる工程をさらに備えていることが好ましい。

このようにすると、流動後の第２の膜により覆われたヒンジパターンの上角部及び下角部の屈曲角度を９０度よりも大きくすることができるので、言い換えると、ヒンジパターンの上角部及び下角部を鈍角化できるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部も鈍角化することができる。すなわち、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単に鈍角化することができると共に、第２の膜を流動させるための熱処理の温度を制御することによって振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部の屈曲角度を簡単に制御することができる。尚、第２の膜を確実に流動させるためには、前記熱処理の温度は６００℃以上であり、前記第２の膜は、ボロン及びリンの少なくとも一方をドーピングしたシリコン酸化膜であることが好ましい。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記工程（ｂ）において、ウェットエッチング法を用いて前記第１の膜を等方的にエッチングすることが好ましい。

このようにすると、ヒンジパターンを構成する溝穴をウェットエッチング法を用いて第１の膜を等方的にエッチングすることにより形成するため、ヒンジパターンの側壁をラウンド化させることができるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させ且つ鈍角化することができる。すなわち、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単にラウンド化させ且つ鈍角化することができる。また、エッチング条件を制御することによって振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部の屈曲角度及びラウンド量を簡単に制御することができる。尚、前記工程（ｂ）において、前記基板が露出しないようにエッチングを行ってもよい。このようにすると、ヒンジパターンの下底部をラウンド化させることができるので、振動膜の下底部をラウンド化させることができる。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記基板はシリコン基板であり、前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）との間に、パターニングされた前記第１の膜をマスクとして、前記シリコン基板を所定の深さだけエッチングにより除去した後、前記シリコン基板に対して熱酸化を行う工程をさらに備えていることが好ましい。

このようにすると、エッチングによりシリコン基板に生じた凹凸（ヒンジパターン）の側壁に熱酸化によってシリコン酸化膜が形成されるため、ヒンジパターンの上角部及び下角部の両方をラウンド化させることができるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部もラウンド化させることができる。また、シリコン基板のエッチング条件によっては、ヒンジパターン側壁に傾斜をつけることができ、それにより振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を鈍角化することができる。すなわち、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単にラウンド化させ且つ鈍角化することができる。尚、シリコン基板の熱酸化を確実に行うためには、前記熱酸化の温度は９００℃以上であることが好ましい。

本発明の振動膜構造の製造方法において、前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）との間に、パターニングされた前記第１の膜をマスクとして、前記シリコン基板を所定の深さだけエッチングにより除去すると共にエッチングパターン側壁に傾斜をつける工程をさらに備えていることが好ましい。

このようにすると、エッチングによりシリコン基板に生じた凹凸（ヒンジパターン）の側壁を傾斜させる（垂直よりも緩やかに傾ける）ため、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を鈍角化することができる。すなわち、振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単に鈍角化することができる。尚、ヒンジパターン側壁を確実に傾斜させるためには、前記基板は（１００）面方位が露出したシリコン基板であり、前記シリコン基板のエッチングにおいて、アルカリ性溶液を用いたウェットエッチングにより異方性エッチングを行うことが好ましい。

本発明によると、ヒンジパターンとなる溝穴を形成した後に第２の膜を形成し、ヒンジパターン側壁を傾斜させた後に第２の膜を形成し、又はヒンジパターン全体をラウンド化させた後に第２の膜を形成し、その後、第２の膜の上に振動膜を形成する方法等を用いて振動膜のヒンジ角部を簡単に鈍角化し又はラウンド化させることができる。また、ヒンジ角部を鈍角化し又ラウンド化させるための工程制御によってヒンジ角部の屈曲角度やラウンド形状をコントロールすることによって、ヒンジ角部での応力集中を分散させて振動膜の膜破れに対する耐性を向上できる。すなわち、本発明は、優れたヒンジ構造を有する振動膜の構造とその形成方法とを実現できるものである。

また、本発明によると、ヒンジパターン側壁にサイドウォールを形成する方法を用いて振動膜のヒンジ角部を簡単に厚膜化して補強することができると共にヒンジ角部を簡単に鈍角化し又はラウンド化させることができる。さらに、サイドウォール形成の工程制御によってヒンジ角部の屈曲角度やラウンド形状をコントロールできるため、ヒンジ角部での応力集中を分散させて振動膜の膜破れに対する耐性を向上できる。すなわち、本発明は、優れたヒンジ構造を有する振動膜の構造とその形成方法とを実現できるものである。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）〜（ｆ）は、第１の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１１の表面上に第１の膜１２ａを形成する。ここで、第１の膜１２ａの膜厚は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さ（振動膜における最高位置と最低位置との間の高低差）を決定するパラメータとなるため、１００ｎｍ程度以上の膜厚が望ましい。また、第１の膜１２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜１２ａを形成するので、シリコン基板１１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜１２ｂが形成される。

次に、図１（ｂ）に示すように、シリコン基板１１の表面上に形成された第１の膜１２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜１２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとして異方性ドライエッチング法を用いて第１の膜１２ａに対して垂直方向にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜１２ａが複数の部分に分断される。尚、シリコン基板１１の表面が露出しない程度にエッチング領域の第１の膜１２ａを薄く残存させてもよい。

次に、図１（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜１２ａを覆うようにシリコン基板１１の表面上に第２の膜１３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜１２ａ及び１２ｂと同様に、第２の膜１３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜１３ａとしては、第１の膜１２ａ及び１２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜１３ａを形成するので、基板裏面側の第１の膜１２ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜１３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、成膜後の第２の膜１３ａ（つまりパターニングされた第１の膜１２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆う第２の膜１３ａ）の形状は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の形状を決定する。そのため、第２の膜１３ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図１（ｄ）に示すように、第２の膜１３ａ上に振動膜１４を形成する。ここで、第２の膜１３ａにより覆われたヒンジパターン上に振動膜１４が形成されるため、振動膜１４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜１４は、パターニングされた第１の膜１２ａの各部分上に形成された高位置側平坦部と、パターニングされた第１の膜１２ａの各部分の間に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。振動膜１４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜１４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図１（ｅ）に示すように、シリコン基板１１、第１の膜１２ｂ及び第２の膜１３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板１１の裏面側の第２の膜１３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜１３ｂ及び第１の膜１２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜１３ｂ及び第１の膜１２ｂをマスクとしてシリコン基板１１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板１１に貫通孔を形成する。シリコン基板１１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。アルカリウェットエッチング法を用いる場合には、シリコン基板１１としては（１００）面方位のものを使用し、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ（Tetrametyl Ammonium Hydroxide ）等のアルカリ性水溶液にシリコン基板１１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜１３ｂや第１の膜１２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板１１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜１３ｂや第１の膜１２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板１１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板１１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図１（ｆ）に示すように、シリコン基板１１の貫通孔に露出する領域の第１の膜１２ａ及び第２の膜１３ａをエッチングにより除去する。これにより、両端をシリコン基板１１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）１４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜１２ａ及び第２の膜１３ａにシリコン酸化膜を使用した場合には、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜１２ａ及び第２の膜１３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第１の実施形態によると、パターニングされた第１の膜１２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜１３ａ及び振動膜１４を順次形成するため、振動膜１４のヒンジ上角部の曲率（ラウンド量）を下地となる第２の膜１３ａの上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。具体的には、図２（図１（ｄ）の破線で囲まれた領域の拡大図）に示すように、第２の膜１３ａの膜厚をｔ２とし、振動膜１４の膜厚をｔｄとすると、振動膜１４のヒンジ上角部のラウンド量Ｒをｔ２≦Ｒ≦ｔ２＋ｔｄの範囲に設定することができる。すなわち、第２の膜１３ａによってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜１３ａの上に振動膜１４を形成するため、振動膜１４のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。従って、振動膜１４のヒンジ上角部を簡単にラウンド化させることができると共に、第２の膜１３ａの膜厚制御によって振動膜１４のヒンジ上角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができる。また、振動膜１４のヒンジ上角部をラウンド化させているため、当該ヒンジ上角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜１４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

尚、第１の実施形態において、振動膜１４の全てのヒンジ上角部をラウンド化させたが、これに代えて、振動膜１４の特定のヒンジ上角部のみをラウンド化させてもよい。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図３（ａ）〜（ｈ）は、第２の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図３（ａ）に示すように、シリコン基板２１の表面上に第１の膜２２ａを形成する。ここで、第１の膜２２ａの膜厚は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さを決定するパラメータとなるため、１００ｎｍ程度以上の膜厚が望ましい。また、第１の膜２２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜２２ａを形成するので、シリコン基板２１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜２２ｂが形成される。

次に、図３（ｂ）に示すように、シリコン基板２１の表面上に形成された第１の膜２２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜２２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとして異方性ドライエッチング法を用いて第１の膜２２ａに対して垂直方向にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜２２ａが複数の部分に分断される。尚、シリコン基板２１の表面が露出しない程度にエッチング領域の第１の膜２２ａを薄く残存させてもよい。

次に、図３（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜２２ａを覆うようにシリコン基板２１の表面上にサイドウォール形成用膜２５ａを形成する。本実施形態では、第１の膜２２ａ及び２２ｂと同様に、サイドウォール形成用膜２５ａも最終的にエッチングにより除去されるので、サイドウォール形成用膜２５ａとしては、第１の膜２２ａ及び２２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、サイドウォール形成用膜２５ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。この場合、基板裏面側の第１の膜２２ｂ上にもシリコン酸化膜からなるサイドウォール形成用膜２５ｂが形成される。

次に、図３（ｄ）に示すように、基板表面側のサイドウォール形成用膜２５ａの全面に対してエッチバックを行うことにより、パターニングされた第１の膜２２ａの各部分の側壁にサイドウォール２６を形成する。

次に、図３（ｅ）に示すように、パターニングされた第１の膜２２ａ及びサイドウォール２６を覆うようにシリコン基板２１の表面上に第２の膜２３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜２２ａ及び２２ｂと同様に、第２の膜２３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜２３ａとしては、第１の膜２２ａ及び２２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜２３ａを形成するので、基板裏面側のサイドウォール形成用膜２５ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜２３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、成膜後の第２の膜２３ａ（つまりパターニングされた第１の膜２２ａ及びサイドウォール２６により生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆う第２の膜２３ａ）の形状は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の形状を決定する。そのため、第２の膜２３ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図３（ｆ）に示すように、第２の膜２３ａ上に振動膜２４を形成する。ここで、第２の膜２３ａにより覆われたヒンジパターン上に振動膜２４が形成されるため、振動膜２４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜２４は、パターニングされた第１の膜２２ａの各部分上に形成された高位置側平坦部と、パターニングされた第１の膜２２ａの各部分の間に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。振動膜２４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜２４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図３（ｇ）に示すように、シリコン基板２１、第１の膜２２ｂ、サイドウォール形成用膜２５ｂ及び第２の膜２３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板２１の裏面側の第２の膜２３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜２３ｂ、サイドウォール形成用膜２５ｂ及び第１の膜２２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜２３ｂ、サイドウォール形成用膜２５ｂ及び第１の膜２２ｂをマスクとしてシリコン基板２１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板２１に貫通孔を形成する。シリコン基板２１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。アルカリウェットエッチング法を用いる場合には、シリコン基板２１としては（１００）面方位のものを使用し、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液にシリコン基板２１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜２３ｂ、サイドウォール形成用膜２５ｂ及び第１の膜２２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板２１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜２３ｂ、サイドウォール形成用膜２５ｂ及び第１の膜２２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板２１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板２１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図３（ｈ）に示すように、シリコン基板２１の貫通孔に露出する領域の第１の膜２２ａ、サイドウォール２６及び第２の膜２３ａをエッチングにより除去する。これにより、両端をシリコン基板２１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）２４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜２２ａ、サイドウォール２６（サイドウォール形成用膜２５ａ）及び第２の膜２３ａにシリコン酸化膜を使用した場合には、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜２２ａ、サイドウォール２６及び第２の膜２３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第２の実施形態によると、パターニングされた第１の膜２２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜２３ａ及び振動膜２４を順次形成するため、振動膜２４のヒンジ上角部の曲率（ラウンド量）を下地となる第２の膜２３ａの上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。すなわち、第２の膜２３ａによってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜２３ａの上に振動膜２４を形成するため、振動膜２４のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。また、ヒンジパターン側壁にサイドウォール２６を設けることにより、ヒンジパターンの上角部の屈曲角度を９０度よりも大きくすることができるので、言い換えると、ヒンジパターンの上角部を鈍角化できるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜２４のヒンジ上角部も鈍角化することができる。従って、振動膜２４のヒンジ上角部を簡単にラウンド化させることができると共に鈍角化することができる。また、第２の膜２３ａの膜厚制御によって振動膜２４のヒンジ上角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができると共に、サイドウォール２６となるサイドウォール形成用膜２５ａの膜厚制御によって振動膜２４のヒンジ上角部の屈曲角度を簡単に制御することができる。さらに、振動膜２４のヒンジ上角部をラウンド化させていると共に鈍角化しているため、当該ヒンジ上角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜２４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

尚、第２の実施形態において、振動膜２４のヒンジ下角部の形状を以下のように制御することができる。すなわち、図４（図３（ｄ）の破線で囲まれた領域が形成されていく様子の拡大図）に示すように、振動膜２４のヒンジ下角部の形状は、サイドウォール２０６の幅ｗに依存して決まる一方、このサイドウォール幅ｗはサイドウォール形成用膜２５ａの膜厚ｔ３と等しくなるという関係（ｗ＝ｔ３）が成り立つ。よって、サイドウォール形成用膜２５ａの膜厚ｔ３を制御することにより、振動膜２４のヒンジ下角部の形状を制御することができる。

また、第２の実施形態において、図３（ｂ）に示す第１の膜２２ａをパターニングする工程と、図３（ｅ）に示す第２の膜２３ａを形成する工程との間に、パターニングされた第１の膜２２ａの各部分の側壁にサイドウォール２６を形成した（図３（ｃ）及び（ｄ）参照）。しかし、これに代えて、図３（ｅ）に示す第２の膜２３ａを形成する工程の前にはサイドウォールを形成せず、図３（ｅ）に示す第２の膜２３ａを形成する工程と、図３（ｆ）に示す振動膜２４を形成する工程との間に、パターニングされた第１の膜２２ａの各部分の側壁に第２の膜２３ａを介してサイドウォールを形成してもよい。当該サイドウォールの形成方法としては、図３（ｃ）及び（ｄ）に示す工程と同様の工程を用いることができる。

また、第２の実施形態において、振動膜２４の全てのヒンジ上角部をラウンド化させ且つ鈍角化したが、これに代えて、振動膜２４の特定のヒンジ上角部のみをラウンド化させ且つ鈍角化してもよい。

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図５（ａ）〜（ｈ）は、第３の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図５（ａ）に示すように、シリコン基板３１の表面上に第１の膜３２ａを形成する。ここで、第１の膜３２ａの膜厚は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さを決定するパラメータとなるため、１００ｎｍ程度以上の膜厚が望ましい。また、第１の膜３２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜３２ａを形成するので、シリコン基板３１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜３２ｂが形成される。

次に、図５（ｂ）に示すように、シリコン基板３１の表面上に形成された第１の膜３２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜３２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとして異方性ドライエッチング法を用いて第１の膜３２ａに対して垂直方向にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜３２ａが複数の部分に分断される。尚、シリコン基板３１の表面が露出しない程度にエッチング領域の第１の膜３２ａを薄く残存させてもよい。

次に、図５（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜３２ａを覆うようにシリコン基板３１の表面上に第２の膜３３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜３２ａ及び３２ｂと同様に、第２の膜３３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜３３ａとしては、第１の膜３２ａ及び３２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜３３ａを形成するので、基板裏面側の第１の膜３２ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜２３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、成膜後の第２の膜３３ａ（つまりパターニングされた第１の膜３２ａを覆う第２の膜３３ａ）の形状は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の形状を決定する。そのため、第２の膜３３ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図５（ｄ）に示すように、第２の膜３３ａの上にサイドウォール形成用膜３５を形成する。本実施形態では、サイドウォール形成用膜３５の一部を後述するサイドウォールとして残存させるために、サイドウォール形成用膜３５としては、第１の膜３２ａ及び３２ｂ並びに第２の膜３３ａ及び３３ｂとは異種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン窒化膜若しくはポリシリコン膜又は振動膜３４と同種の元素成分から構成される材料膜を用いる。また、サイドウォール形成用膜３５の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。この場合、基板裏面側の第２の膜３３ｂ上にもサイドウォール形成用膜が形成される。

次に、図５（ｅ）に示すように、基板表面側のサイドウォール形成用膜３５の全面に対してエッチバックを行うことにより、パターニングされた第１の膜３２ａの各部分の側壁に第２の膜３３ａを介してサイドウォール３６を形成する。

次に、図５（ｆ）に示すように、第２の膜３３ａ上及びサイドウォール３６上に振動膜３４を形成する。ここで、第２の膜３３ａ及びサイドウォール３６により覆われたヒンジパターン上に振動膜３４が形成されるため、振動膜３４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜３４は、パターニングされた第１の膜３２ａの各部分上に形成された高位置側平坦部と、パターニングされた第１の膜３２ａの各部分の間に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。振動膜３４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜３４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図５（ｇ）に示すように、シリコン基板３１、第１の膜３２ｂ及び第２の膜３３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板３１の裏面側の第２の膜３３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜３３ｂ及び第１の膜３２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜３３ｂ及び第１の膜３２ｂをマスクとしてシリコン基板３１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板３１に貫通孔を形成する。シリコン基板３１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。アルカリウェットエッチング法を用いる場合には、シリコン基板３１としては（１００）面方位のものを使用し、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液にシリコン基板３１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜３３ｂ及び第１の膜３２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板３１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜３３ｂ及び第１の膜３２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板３１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板３１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図５（ｈ）に示すように、シリコン基板３１の貫通孔に露出する領域の第１の膜３２ａ及び第２の膜３３ａをエッチングにより除去する。ここで、振動膜３４のヒンジ下角部の外側にサイドウォール３６が残存する。言い換えると、振動膜３４の接続部はサイドウォール構造を有する。これにより、両端をシリコン基板３１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）３４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜３２ａ及び第２の膜３３ａにシリコン酸化膜を使用した場合には、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜３２ａ及び第２の膜３３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第３の実施形態によると、パターニングされた第１の膜３２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜３３ａ及び振動膜３４を順次形成するため、振動膜３４のヒンジ上角部の曲率（ラウンド量）を下地となる第２の膜３３ａの上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。すなわち、第２の膜３３ａによってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜３３ａの上に振動膜３４を形成するため、振動膜３４のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。

また、第３の実施形態によると、ヒンジパターン側壁に第２の膜３３ａを介してサイドウォール３６を設けることにより、ヒンジパターンの上角部の屈曲角度を９０度よりも大きくすることができるので、言い換えると、ヒンジパターンの上角部を鈍角化できるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜３４のヒンジ上角部も鈍角化することができる。従って、振動膜３４のヒンジ上角部を簡単にラウンド化させることができると共に鈍角化することができる。

また、第３の実施形態によると、第２の膜３３ａの膜厚制御によって振動膜３４のヒンジ上角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができると共に、サイドウォール３６となるサイドウォール形成用膜３５の膜厚制御によって振動膜３４のヒンジ上角部の屈曲角度を簡単に制御することができる。さらに、振動膜３４のヒンジ上角部をラウンド化させていると共に鈍角化しているため、当該ヒンジ上角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜３４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

さらに、第３の実施形態によると、振動膜３４のヒンジ下角部の外側にサイドウォール３６を最終的に残存させることができるため、サイドウォール３６を含むヒンジ下角部の膜厚を他の部分（例えば平坦部）と比べて大きくできる。このため、ヒンジ下角部を簡易な方法により補強してその応力限界を向上させることができるので、振動膜３４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。また、ヒンジ下角部を補強するサイドウォール３６の大きさはサイドウォール形成用膜３５の成膜時の膜厚に依存して決まるため、当該サイドウォール形成用膜３５の膜厚制御によりヒンジ下角部の補強量をコントロールすることができる。

尚、第３の実施形態において、振動膜３４の全てのヒンジ上角部をラウンド化させ且つ鈍角化したが、これに代えて、振動膜３４の特定のヒンジ上角部のみをラウンド化させ且つ鈍角化してもよい。

また、第３の実施形態において、振動膜３４の全てのヒンジ下角部の外側にサイドウォール３６を設けたが、これに代えて、振動膜３４の特定のヒンジ下角部の外側のみにサイドウォール３６を設けてもよい。

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図６（ａ）〜（ｈ）は、第４の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図６（ａ）に示すように、シリコン基板４１の表面上に第１の膜４２ａを形成する。ここで、第１の膜４２ａの膜厚は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さを決定するパラメータとなるため、１００ｎｍ程度以上の膜厚が望ましい。また、第１の膜４２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜４２ａを形成するので、シリコン基板４１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜４２ｂが形成される。

次に、図６（ｂ）に示すように、シリコン基板４１の表面上に形成された第１の膜４２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜４２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとして異方性ドライエッチング法を用いて第１の膜４２ａに対して垂直方向にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜４２ａが複数の部分に分断される。尚、シリコン基板４１の表面が露出しない程度にエッチング領域の第１の膜４２ａを薄く残存させてもよい。

次に、図６（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜４２ａを覆うようにシリコン基板４１の表面上に第２の膜４３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜４２ａ及び４２ｂと同様に、第２の膜４３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜４３ａとしては、第１の膜４２ａ及び４２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜４３ａを形成するので、基板裏面側の第１の膜４２ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜４３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、成膜後の第２の膜４３ａ（つまりパターニングされた第１の膜４２ａを覆う第２の膜４３ａ）の形状は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の形状を決定する。そのため、第２の膜４３ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図６（ｄ）に示すように、第２の膜４３ａ上に振動膜４４を形成する。ここで、第２の膜４３ａにより覆われたヒンジパターン上に振動膜４４が形成されるため、振動膜４４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜４４は、パターニングされた第１の膜４２ａの各部分上に形成された高位置側平坦部と、パターニングされた第１の膜４２ａの各部分の間に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。振動膜４４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜４４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図６（ｅ）に示すように、振動膜４４の上にサイドウォール形成用膜４５を形成する。本実施形態では、サイドウォール形成用膜４５の一部を後述するサイドウォールとして残存させるために、サイドウォール形成用膜４５としては、第１の膜４２ａ及び４２ｂ並びに第２の膜４３ａ及び４３ｂとは異種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン窒化膜若しくはポリシリコン膜又は振動膜４４と同種の元素成分から構成される材料膜を用いる。また、サイドウォール形成用膜４５の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。この場合、基板裏面側の第２の膜４３ｂ上にもサイドウォール形成用膜が形成される。

次に、図６（ｆ）に示すように、基板表面側のサイドウォール形成用膜４５の全面に対してエッチバックを行うことにより、パターニングされた第１の膜４２ａの各部分の側壁に第２の膜４３ａ及び振動膜４４を介してサイドウォール４６を形成する。

次に、図６（ｇ）に示すように、シリコン基板４１、第１の膜４２ｂ及び第２の膜４３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板４１の裏面側の第２の膜４３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜４３ｂ及び第１の膜４２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜４３ｂ及び第１の膜４２ｂをマスクとしてシリコン基板４１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板４１に貫通孔を形成する。シリコン基板４１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。アルカリウェットエッチング法を用いる場合には、シリコン基板４１としては（１００）面方位のものを使用し、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液にシリコン基板４１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜４３ｂ及び第１の膜４２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板４１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜４３ｂ及び第１の膜４２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板４１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板４１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図６（ｈ）に示すように、シリコン基板４１の貫通孔に露出する領域の第１の膜４２ａ及び第２の膜４３ａをエッチングにより除去する。ここで、振動膜４４のヒンジ下角部の内側にサイドウォール４６が残存する。言い換えると、振動膜４４の接続部はサイドウォール構造を有する。これにより、両端をシリコン基板４１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）４４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜４２ａ及び第２の膜４３ａにシリコン酸化膜を使用した場合には、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜４２ａ及び第２の膜４３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第４の実施形態によると、パターニングされた第１の膜４２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜４３ａ及び振動膜４４を順次形成するため、振動膜４４のヒンジ上角部の曲率（ラウンド量）を下地となる第２の膜４３ａの上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。すなわち、第２の膜４３ａによってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜４３ａの上に振動膜４４を形成するため、振動膜４４のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。また、第２の膜４３ａの膜厚制御によって振動膜４４のヒンジ上角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができる。さらに、振動膜４４のヒンジ上角部をラウンド化させているため、当該ヒンジ上角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜４４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

さらに、第４の実施形態によると、振動膜４４のヒンジ下角部の内側にサイドウォール４６を最終的に残存させることができるため、サイドウォール４６を含むヒンジ下角部の膜厚を他の部分（例えば平坦部）と比べて大きくできる。このため、ヒンジ下角部を簡易な方法により補強してその応力限界を向上させることができるので、振動膜４４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。また、ヒンジ下角部を補強するサイドウォール４６の大きさはサイドウォール形成用膜４５の成膜時の膜厚に依存して決まるため、当該サイドウォール形成用膜４５の膜厚制御によりヒンジ下角部の補強量をコントロールすることができる。

尚、第４の実施形態において、振動膜４４の全てのヒンジ上角部をラウンド化させたが、これに代えて、振動膜４４の特定のヒンジ上角部のみをラウンド化させてもよい。

また、第４の実施形態において、振動膜４４の全てのヒンジ下角部の内側にサイドウォール４６を設けたが、これに代えて、振動膜４４の特定のヒンジ下角部の内側のみにサイドウォール４６を設けてもよい。

（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図７（ａ）〜（ｇ）は、第５の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図７（ａ）に示すように、シリコン基板５１の表面上に第１の膜５２ａを形成する。ここで、第１の膜５２ａの膜厚は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さを決定するパラメータとなるため、１００ｎｍ程度以上の膜厚が望ましい。また、第１の膜５２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜５２ａを形成するので、シリコン基板５１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜５２ｂが形成される。

次に、図７（ｂ）に示すように、シリコン基板５１の表面上に形成された第１の膜５２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜５２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとして異方性ドライエッチング法を用いて第１の膜５２ａに対して垂直方向にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜５２ａが複数の部分に分断される。尚、シリコン基板５１の表面が露出しない程度にエッチング領域の第１の膜５２ａを薄く残存させてもよい。

次に、図７（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜５２ａを覆うようにシリコン基板５１の表面上に第２の膜５３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜５２ａ及び５２ｂと同様に、第２の膜５３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜５３ａとしては、第１の膜５２ａ及び５２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜５３ａを形成するので、基板裏面側の第１の膜５２ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜５３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、後述する熱処理により第２の膜５３ａを流動させるため、例えばシリコン酸化膜からなる第２の膜５３ａに不純物として例えばボロン及びリンの少なくとも一方を１〜７重量％の濃度範囲内でドーピングする。

次に、図７（ｄ）に示すように、例えば６００℃以上の高温で加熱処理を行うことにより、第２の膜５３ａをフロー（流動）させる。ボロンやリン等の不純物をドーピングした第２の膜５３ａは、その不純物濃度が高くなるに従って、より低い温度で流動させることができると共に加熱処理した際の流動性が向上する。従って、ヒンジ角部の屈曲角度及びラウンド量並びにヒンジパターン側壁の傾斜量等を第２の膜５３ａの不純物濃度又は加熱温度により制御できる。

次に、図７（ｅ）に示すように、フローさせた第２の膜５３ａ上に振動膜５４を形成する。ここで、第２の膜５３ａにより覆われたヒンジパターン上に振動膜５４が形成されるため、振動膜５４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜５４は、パターニングされた第１の膜５２ａの各部分上に形成された高位置側平坦部と、パターニングされた第１の膜５２ａの各部分の間に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。本実施形態では、ヒンジパターンを覆う第２の膜５３ａをフローさせているため、ヒンジ上角部及びヒンジ下角部がラウンド化され且つ鈍角化するのみならず、高位置側平坦部、低位置側平坦部及び接続部のそれぞれもラウンド化される。振動膜５４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜５４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図７（ｆ）に示すように、シリコン基板５１、第１の膜５２ｂ及び第２の膜５３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板５１の裏面側の第２の膜５３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜５３ｂ及び第１の膜５２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜５３ｂ及び第１の膜５２ｂをマスクとしてシリコン基板５１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板５１に貫通孔を形成する。シリコン基板５１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。アルカリウェットエッチング法を用いる場合には、シリコン基板５１としては（１００）面方位のものを使用し、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液にシリコン基板５１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜５３ｂ及び第１の膜５２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板５１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜５３ｂ及び第１の膜５２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板５１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板５１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図７（ｇ）に示すように、シリコン基板５１の貫通孔に露出する領域の第１の膜５２ａ及び第２の膜５３ａをエッチングにより除去する。これにより、両端をシリコン基板５１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）５４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜５２ａ及び第２の膜５３ａにシリコン酸化膜を使用した場合には、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜５２ａ及び第２の膜５３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第５の実施形態によると、パターニングされた第１の膜５２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜５３ａを形成した後、第２の膜５３ａをフローさせるため、フロー後の第２の膜５３ａにより覆われたヒンジパターンの上角部及び下角部をラウンド化させることができると共に各角部の屈曲角度を９０度よりも大きくすることができる。言い換えると、ヒンジパターンの上角部及び下角部をラウンド化させ且つ鈍角化できる。このため、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜５４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部もラウンド化させ且つ鈍角化することができる。すなわち、振動膜５４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単にラウンド化させ且つ鈍角化することができると共に、第２の膜５３ａを流動させるための熱処理の温度や第２の膜５３ａの不純物濃度を制御することによって振動膜５４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部の屈曲角度を簡単に制御することができる。

尚、第５の実施形態において、第２の膜５３ａを確実に流動させるためには、第２の膜５３ａを流動させるための熱処理の温度は６００℃以上であり、第２の膜５３ａがボロン及びリンの少なくとも一方をドーピングしたシリコン酸化膜であることが好ましい。

また、第５の実施形態において、振動膜５４の全てのヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させ且つ鈍角化したが、これに代えて、振動膜５４の特定のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のみをラウンド化させ且つ鈍角化してもよい。

（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図８（ａ）〜（ｆ）は、第６の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図８（ａ）に示すように、シリコン基板６１の表面上に第１の膜６２ａを形成する。ここで、第１の膜６２ａの膜厚は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さを決定するパラメータとなるため、１００ｎｍ程度以上の膜厚が望ましい。また、第１の膜６２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜６２ａを形成するので、シリコン基板６１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜６２ｂが形成される。

次に、図８（ｂ）に示すように、シリコン基板６１の表面上に形成された第１の膜６２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜６２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとしてウェットエッチング法を用いて第１の膜６２ａに対して等方的にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜６２ａが複数の部分に分断される。

尚、本実施形態において、第１の膜６２ａとしてシリコン酸化膜を用いた場合、ウェットエッチング液としてはフッ化水素酸水溶液を使用することができる。また、ドライエッチング法の場合と異なりウェットエッチング法によれば等方的にエッチングを行うことができるが、その結果、第１の膜６２ａが横方向（水平方向）にもエッチングされるため、この横方向へのエッチング量の拡大を考慮した上でレジストパターンのサイズつまりマスクサイズを決定する必要がある。

次に、図８（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜６２ａを覆うようにシリコン基板６１の表面上に第２の膜６３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜６２ａ及び６２ｂと同様に、第２の膜６３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜６３ａとしては、第１の膜６２ａ及び６２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜６３ａを形成するので、基板裏面側の第１の膜６２ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜６３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、成膜後の第２の膜６３ａ（つまりパターニングされた第１の膜６２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆う第２の膜６３ａ）の形状は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の形状を決定する。そのため、第２の膜６３ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図８（ｄ）に示すように、第２の膜６３ａ上に振動膜６４を形成する。ここで、第２の膜６３ａにより覆われたヒンジパターン上に振動膜６４が形成されるため、振動膜６４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜６４は、パターニングされた第１の膜６２ａの各部分上に形成された高位置側平坦部と、パターニングされた第１の膜６２ａの各部分の間に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。振動膜６４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜６４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図８（ｅ）に示すように、シリコン基板６１、第１の膜６２ｂ及び第２の膜６３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板６１の裏面側の第２の膜６３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜６３ｂ及び第１の膜６２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜６３ｂ及び第１の膜６２ｂをマスクとしてシリコン基板６１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板６１に貫通孔を形成する。シリコン基板６１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。アルカリウェットエッチング法を用いる場合には、シリコン基板６１としては（１００）面方位のものを使用し、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液にシリコン基板６１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜６３ｂ及び第１の膜６２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板６１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜６３ｂ及び第１の膜６２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板６１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板６１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図８（ｆ）に示すように、シリコン基板６１の貫通孔に露出する領域の第１の膜６２ａ及び第２の膜６３ａをエッチングにより除去する。これにより、両端をシリコン基板６１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）６４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜６２ａ及び第２の膜６３ａにシリコン酸化膜を使用した場合には、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜６２ａ及び第２の膜６３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第６の実施形態によると、パターニングされた第１の膜６２ａにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜６３ａ及び振動膜６４を順次形成するため、振動膜６４のヒンジ上角部の曲率（ラウンド量）を下地となる第２の膜６３ａの上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。すなわち、第２の膜６３ａによってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜６３ａの上に振動膜６４を形成するため、振動膜６４のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。また、第２の膜６３ａの膜厚制御によって振動膜６４のヒンジ上角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができる。

また、第６の実施形態によると、ヒンジパターンを構成する溝穴をウェットエッチング法を用いて第１の膜６２ａを等方的にエッチングすることにより形成するため、ヒンジパターンの側壁をラウンド化させることができるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜６４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させ且つ鈍角化することができると共に、ヒンジパターンの側壁上に位置する振動膜６４の接続部をラウンド化させることができる。すなわち、振動膜６４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単にラウンド化させ且つ鈍角化することができる。また、エッチング条件を制御することによって振動膜６４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部の屈曲角度及びラウンド量を簡単に制御することができる。

さらに、第６の実施形態によると、振動膜６４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させていると共に鈍角化しているため、当該ヒンジ上角部及びヒンジ下角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜６４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

尚、第６の実施形態において、図８（ｂ）に示す工程で第１の膜６２ａの所定の部分をシリコン基板６１が露出するまでエッチングして除去したが、これに代えて、図９（ａ）に示すように、第１の膜６２ａのエッチングによる除去をシリコン基板６１が露出するまでは行わずに途中で止めてもよい。これにより、ヒンジパターンの下底部をラウンド化させることができるので、最終的に、図９（ｂ）に示すように、振動膜６４のヒンジ上角部、ヒンジ下角部及び接続部に加えて振動膜６４の下底部まで含めたヒンジ構造全体をラウンド化させることができる。ここで、当該ヒンジ構造のラウンド量については、第１の膜６２ａの膜厚及び第１の膜６２ａのエッチング量により制御することができる。

また、第６の実施形態において、振動膜６４の全てのヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させ且つ鈍角化したが、これに代えて、振動膜６４の特定のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のみをラウンド化させ且つ鈍角化してもよい。

（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図１０（ａ）〜（ｇ）は、第７の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図１０（ａ）に示すように、シリコン基板７１の表面上に第１の膜７２ａを形成する。ここで、第１の膜７２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜７２ａを形成するので、シリコン基板７１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜７２ｂが形成される。

次に、図１０（ｂ）に示すように、シリコン基板７１の表面上に形成された第１の膜７２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜７２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとしてドライエッチング法を用いて第１の膜７２ａに対して垂直にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜７２ａが複数の部分に分断される。

次に、図１０（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜７２ａをマスクとして、例えばドライエッチング法によりシリコン基板７１に対して垂直にエッチングを行うことによって、シリコン基板７１を所定の深さだけ除去する。このエッチングによりシリコン基板７１に生じた凹凸がヒンジパターンとなる。続いて、シリコン基板７１に対して熱酸化を行うことにより、シリコン基板７１の露出部分にシリコン酸化膜７５を形成する。ここで、シリコン基板７１のエッチング深さは、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さを決定するパラメータとなるため、形成したいヒンジ構造の高さに応じて所望の深さ分だけシリコン基板７１をエッチングにより除去する。シリコン基板７１のドライエッチングには例えばＨＢｒやＳＦ_６ などのガス、つまりハロゲン系のエッチング種が発生するガスを使用する。また、これらのガスを用いたドライエッチングの際にマスクとなる第１の膜７２ａとの選択比を考慮して第１の膜７２ａの膜厚を設定する。第１の膜７２ａとしてはシリコン酸化膜を使用することができるが、これによって十分な選択比が確保できない場合には第１の膜７２ａとしてシリコン窒化膜の単層膜又はシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜を使用してもよい。尚、シリコン基板７１の熱酸化を確実に行うため、例えば９００℃以上の高温にてパイロ酸化を行い、熱処理時間はシリコン酸化膜７５が膜厚１００ｎｍ以上形成されるように設定する。本実施形態においては、このシリコン酸化膜７５の膜厚によってヒンジパターンの上角部及び下角部のラウンド量を制御することができる。

次に、図１０（ｄ）に示すように、パターニングされたシリコン基板７１上におけるシリコン酸化膜７５の上及び第１の膜７２ａの上に第２の膜７３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜７２ａ及び７２ｂと同様に、第２の膜７３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜７３ａとしては、第１の膜７２ａ及び７２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜７３ａを形成するので、基板裏面側の第１の膜７２ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜７３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、成膜後の第２の膜７３ａ（つまりパターニングにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆う第２の膜７３ａ）の形状は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の形状を決定する。そのため、第２の膜７３ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図１０（ｅ）に示すように、第２の膜７３ａ上に振動膜７４を形成する。ここで、第２の膜７３ａにより覆われたヒンジパターン上に振動膜７４が形成されるため、振動膜７４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜７４は、基板凸部上に形成された高位置側平坦部と、基板凹部の底面上に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。振動膜７４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜７４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図１０（ｆ）に示すように、シリコン基板７１、第１の膜７２ｂ及び第２の膜７３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板７１の裏面側の第２の膜７３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜７３ｂ及び第１の膜７２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜７３ｂ及び第１の膜７２ｂをマスクとしてシリコン基板７１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板７１に貫通孔を形成する。シリコン基板７１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。アルカリウェットエッチング法を用いる場合には、シリコン基板７１としては（１００）面方位のものを使用し、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液にシリコン基板７１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜７３ｂ及び第１の膜７２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板７１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜７３ｂ及び第１の膜７２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板７１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板７１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図１０（ｇ）に示すように、シリコン基板７１の貫通孔に露出する領域の第１の膜７２ａ及び第２の膜７３ａをエッチングにより除去する。これにより、両端をシリコン基板７１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）７４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜７２ａ及び第２の膜７３ａにシリコン酸化膜を使用した場合、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜７２ａ及び第２の膜７３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第７の実施形態によると、パターニングにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜７３ａ及び振動膜７４を順次形成するため、振動膜７４のヒンジ上角部の曲率（ラウンド量）を下地となる第２の膜７３ａの上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。すなわち、第２の膜７３ａによってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜７３ａの上に振動膜７４を形成するため、振動膜７４のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。また、第２の膜７３ａの膜厚制御によって振動膜７４のヒンジ上角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができる。

また、第７の実施形態によると、エッチングによりシリコン基板７１に生じた凹凸（ヒンジパターン）の側壁に熱酸化によってシリコン酸化膜７５が形成されるため、ヒンジパターンの上角部及び下角部の両方をラウンド化させることができるので、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜７４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部もラウンド化させることができる。また、シリコン基板７１のエッチング条件によっては、ヒンジパターン側壁に傾斜をつけることができ、それにより振動膜７４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を鈍角化することができる。すなわち、振動膜７４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単にラウンド化させ且つ鈍角化することができる。また、シリコン基板７１の熱酸化量によって振動膜７４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができる。

さらに、第７の実施形態によると、振動膜７４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させているため、当該ヒンジ上角部及びヒンジ下角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜７４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

尚、第７の実施形態において、シリコン基板の熱酸化を確実に行うためには、熱酸化の温度は９００℃以上であることが好ましい。

また、第７の実施形態において、振動膜７４の全てのヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させたが、これに代えて、振動膜７４の特定のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のみをラウンド化させてもよい。

（第８の実施形態）
以下、本発明の第８の実施形態に係るヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造及びその形成方法について、図面を参照しながら説明する。

図１１（ａ）〜（ｇ）は、第８の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

まず、図１１（ａ）に示すように、シリコン基板８１の表面上に第１の膜８２ａを形成する。ここで、シリコン基板８１としては、（１００）面方位が露出したものを用いる。
また、第１の膜８２ａは、最終的にエッチングにより除去されるので、シリコン酸化膜が望ましい。シリコン酸化膜は、熱酸化法、減圧ＣＶＤ法又はプラズマＣＶＤ法などにより形成することができる。熱酸化法又は減圧ＣＶＤ法を用いた場合には、シリコン酸化膜はシリコン基板表面だけではなく、シリコン基板裏面にも形成される。本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第１の膜８２ａを形成するので、シリコン基板８１の裏面にもシリコン酸化膜からなる第１の膜８２ｂが形成される。

次に、図１１（ｂ）に示すように、シリコン基板８１の表面上に形成された第１の膜８２ａを例えばリソグラフィ及びエッチングにより複数の部分に分断する。具体的には、第１の膜８２ａ上にフォトレジストを塗布した後、露光及び現像によりパターニングを行い、それにより形成されたレジストパターンをマスクとしてドライエッチング法を用いて第１の膜８２ａに対して垂直にエッチングを行う。その後、例えば酸素アッシング法及び硫酸過酸化水素水洗浄を用いてレジストパターンを除去する。これにより、第１の膜８２ａが複数の部分に分断される。

次に、図１１（ｃ）に示すように、パターニングされた第１の膜８２ａをマスクとして、例えばウェットエッチング法によりシリコン基板８１に対してエッチングを行うことによって、シリコン基板８１を所定の深さだけ除去すると共にエッチングパターン側壁に傾斜をつける（垂直よりも緩やかに傾ける。このエッチングによりシリコン基板８１に生じた凹凸がヒンジパターンとなる。ここで、シリコン基板８１のエッチング深さは、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の高さを決定するパラメータとなるため、形成したいヒンジ構造の高さに応じて所望の深さ分だけシリコン基板８１をエッチングにより除去する。シリコン基板８１のウェットエッチングには、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液を使用する。また、これらのエッチング溶液を用いたウェットエッチングの際にマスクとなる第１の膜８２ａとの選択比を考慮して第１の膜８２ａの膜厚を設定する。第１の膜８２ａとしてはシリコン酸化膜を使用することができるが、これによって十分な選択比が確保できない場合には第１の膜８２ａとしてシリコン窒化膜の単層膜又はシリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜を使用してもよい。本実施形態のように、（１００）面方位が露出したシリコン基板８１に対してアルカリウェットエッチングを行うと、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行うことができる。本実施形態においては、このウェットエッチング条件によってヒンジパターンの上角部及び下角部の屈曲角度を制御することができる。

次に、図１１（ｄ）に示すように、パターニングされたシリコン基板８１上及び第１の膜８２ａ上に第２の膜８３ａを形成する。本実施形態では、第１の膜８２ａ及び８２ｂと同様に、第２の膜８３ａも最終的にエッチングにより除去されるので、第２の膜８３ａとしては、第１の膜８２ａ及び８２ｂと同種の元素成分から構成される材料膜、例えばシリコン酸化膜を用いる。また、本実施形態では、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる第２の膜８３ａを形成するので、基板裏面側の第１の膜８２ｂ上にもシリコン酸化膜からなる第２の膜８３ｂが形成される。

尚、本実施形態においては、成膜後の第２の膜８３ａ（つまりパターニングにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆う第２の膜８３ａ）の形状は、最終的に形成される振動膜のヒンジ構造の形状を決定する。そのため、第２の膜８３ａの形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図１１（ｅ）に示すように、第２の膜８３ａ上に振動膜８４を形成する。ここで、第２の膜８３ａにより覆われたヒンジパターン上に振動膜８４が形成されるため、振動膜８４は折れ曲がることになる。すなわち、振動膜８４は、基板凸部上に形成された高位置側平坦部と、基板凹部の底面上に形成された低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、前記高位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ上角部が介在し、前記低位置側平坦部と前記接続部との間にヒンジ下角部が介在する。また、本実施形態においては、前記接続部は、前記高位置側平坦部及び前記低位置側平坦部に対して斜め方向に設けられる。振動膜８４としては、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜（例えばシリコン窒化膜／シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／ポリシリコン膜の４層構造の積層膜）などを使用用途に応じて用いる。また、振動膜８４の形成方法としては、パターン側壁にも平坦部分と同じ膜厚で成膜を行えるカバレッジ性の良い減圧ＣＶＤ法を用いることが最も望ましい。

次に、図１１（ｆ）に示すように、シリコン基板８１、第１の膜８２ｂ及び第２の膜８３ｂをそれぞれ部分的に除去する。具体的には、シリコン基板８１の裏面側の第２の膜８３ｂ上にフォトレジストを塗布して露光及び現像を行うことによりレジストパターン（図示省略）を形成した後、当該レジストパターンをマスクとして基板裏面側の第２の膜８３ｂ及び第１の膜８２ｂを順次パターニングする。さらに、このパターニングされた基板裏面側の第２の膜８３ｂ及び第１の膜８２ｂをマスクとしてシリコン基板８１の所定部分を裏面側からエッチングにより除去することによって、シリコン基板８１に貫通孔を形成する。シリコン基板８１のエッチングにはドライエッチング法やアルカリウェットエッチング法を使用することができる。シリコン基板７１としては（１００）面方位のものを使用し且つアルカリウェットエッチング法を用いる場合には、７０〜９０℃程度の温度に加熱した濃度３〜３０質量％のＫＯＨやＴＭＡＨ等のアルカリ性水溶液にシリコン基板８１を浸漬することにより、エッチング面にシリコンの（１１１）面方位を残しながら当該基板に対して異方性シリコンウェットエッチングを行う。また、ドライエッチング法を用いる場合には、マスクとなる第２の膜８３ｂ及び第１の膜８２ｂとの選択比は大きくない（対シリコン酸化膜選択比の場合で１００程度までしか大きくできない）が、シリコン基板８１に対して垂直方向にエッチングを行うことができる。逆に、前述のウェットエッチング法を用いた場合には、マスクとなる第２の膜８３ｂ及び第１の膜８２ｂとの選択比を大きくすることができる（対シリコン酸化膜選択比の場合で数１０００程度まで大きくできる）が、シリコン基板８１をエッチングする際にエッチング面（パターン側壁面）に傾斜（傾斜角度５４〜５６°程度）が生じてしまう。以上のように、シリコン基板８１のエッチングにドライエッチング法を用いるかアルカリウェットエッチング法を用いるかによってエッチング特性上の違いがあるので、これらの特性を考慮した上で最適なエッチング方法を選択して使用する。

最後に、図１１（ｇ）に示すように、シリコン基板８１の貫通孔に露出する領域の第１の膜８２ａ及び第２の膜８３ａをエッチングにより除去する。これにより、両端をシリコン基板８１に保持され且つ中央部分が空中に浮いた状態の振動膜（ヒンジ構造付き振動膜）８４が基板表面側に形成される。ここで、第１の膜８２ａ及び第２の膜８３ａにシリコン酸化膜を使用した場合、エッチング液としてフッ化水素酸水溶液を使用したウェットエッチングにより第１の膜８２ａ及び第２の膜８３ａの除去を簡単に行うことができる。

以上に説明した第８の実施形態によると、パターニングにより生じた基板表面の凹凸（ヒンジパターン）を覆うように第２の膜８３ａ及び振動膜８４を順次形成するため、振動膜８４のヒンジ上角部の曲率（ラウンド量）を下地となる第２の膜８３ａの上角部の曲率よりもさらに大きくすることができる。すなわち、第２の膜８３ａによってヒンジパターンの上角部をラウンド化させた後、第２の膜８３ａの上に振動膜８４を形成するため、振動膜８４のヒンジ上角部を確実にラウンド化させることができる。また、第２の膜８３ａの膜厚制御によって振動膜８４のヒンジ上角部のラウンド形状（ラウンド量）を簡単に制御することができる。

また、第８の実施形態によると、エッチングによりシリコン基板８１に生じた凹凸（ヒンジパターン）の側壁を傾斜させる（垂直よりも緩やかに傾ける）ため、当該ヒンジパターン上に形成される振動膜８４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を鈍角化することができる。すなわち、振動膜８４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部を簡単に鈍角化することができる。また、エッチング条件の制御によって振動膜８４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部の屈曲角度を簡単に制御することができる。

さらに、第８の実施形態によると、振動膜８４のヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させ且つ鈍角化しているため、当該ヒンジ上角部及びヒンジ下角部での応力集中を分散させることができるので、振動膜８４の膜破れに対する耐性を向上させることができる。

尚、第８の実施形態において、ヒンジパターン側壁を確実に傾斜させるためには、シリコン基板８１は（１００）面方位が露出したシリコン基板であり、シリコン基板エッチングにおいて、アルカリ性溶液を用いたウェットエッチングにより異方性エッチングを行うことが好ましい。

また、第８の実施形態において、振動膜８４の全てのヒンジ上角部及びヒンジ下角部をラウンド化させ且つ鈍角化したが、これに代えて、振動膜８４の特定のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のみをラウンド化させ且つ鈍角化してもよい。

また、以上に説明した本発明の各実施形態を相互に組み合わせてもよいことは言うまでもない。例えば第４の実施形態は、第２の実施形態、第３の実施形態、第５の実施形態、第６の実施形態及び第７の実施形態のそれぞれと組み合わせて使用することが可能である。また、第８の実施形態は、第２の実施形態、第３の実施形態、第４の実施形態及び第５の実施形態のそれぞれと組み合わせて使用することが可能である。

また、本発明の各実施形態では、それぞれ鈍角化し若しくはラウンド化させるヒンジ角部の箇所又はヒンジ角部の補強箇所が異なる。従って、振動膜の形成プロセスの途中やセンサーとしての実使用時におけるヒンジ構造の応力集中箇所に応じて、当該箇所の応力を分散若しくは緩和し又は当該箇所を補強するために、適切な実施形態を選択して使用すればよい。

また、互いに対向する一対の電極を備えたコンデンサーにおいて、前記一対の電極の一方の電極が、本発明の各実施形態の振動膜構造を有するか又は当該振動膜構造上に形成されていると、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができるので、高信頼性を有するコンデンサーを実現することができる。

さらに、互いに対向する一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されたエレクトレットとを備えたエレクトレットコンデンサーマイクロフォン（ＥＣＭ）において、前記一対の電極の一方の電極が、本発明の各実施形態の振動膜構造を有するか又は当該振動膜構造上に形成されていると、振動膜の膜破れに対する耐性を向上させることができるので、高信頼性を有するエレクトレットコンデンサーマイクロフォンを実現することができる。図１２は、本発明の各実施形態の振動膜構造（ヒンジ構造を有する振動膜）の適用対象となるエレクトレットコンデンサーマイクロフォンの一例を示す断面図である。図１２に示すように、シリコン基板９１上には、例えばシリコン酸化膜からなる下地保護膜９２が形成されている。シリコン基板９１及び下地保護膜９２の中央部（メンブレン領域）には貫通孔９８が設けられている。下地保護膜９２上には振動膜（振動膜電極）９３がメンブレン領域を覆うように形成されている。また、振動膜電極９３の上方には、振動膜電極９３と向かい合うように固定膜（固定膜電極）９７が設けられている。メンブレン領域を除くシリコン基板９１上には、振動膜電極９３と固定膜電極９７との間隔を一定に保つために、絶縁膜９５及びその保護膜（表面保護膜）９６が設けられていると共に、振動膜電極９３と固定膜電極９７との間にはエアギャップ９９が介在する。固定膜電極９７には、エアギャップ９９に通ずる複数の音孔１００が設けられている。また、振動膜電極９３におけるメンブレン領域の中央付近に位置する部分９３ａ上にはエレクトレット膜９４が形成されている。さらに、振動膜電極９３におけるメンブレン領域の周辺に位置する部分９３ｂは、本発明の各実施形態の振動膜構造（ヒンジ構造を有する振動膜）を有している。尚、振動膜電極９３と固定膜電極９７との上下関係を逆にしてもよい。また、エレクトレット膜９４は振動膜電極９３と固定膜電極９７との間に配置されていれば、振動膜電極９３の直上に配置されていなくてもよい。

以上に説明したように、本発明の振動膜構造及びその形成方法は、小型且つ高性能で生産性に優れたＥＣＭ等の実現に有用である。

図１（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第１の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図１（ｄ）の破線で囲まれた領域の拡大図である。 図３（ａ）〜（ｈ）は、本発明の第２の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図３（ｄ）の破線で囲まれた領域が形成されていく様子の拡大図である。 図５（ａ）〜（ｈ）は、本発明の第３の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図６（ａ）〜（ｈ）は、本発明の第４の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図７（ａ）〜（ｇ）は、本発明の第５の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図８（ａ）〜（ｆ）は、本発明の第６の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図９（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第６の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の変形例の各工程を示す断面図である。 図１０（ａ）〜（ｇ）は、本発明の第７の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図１１（ａ）〜（ｇ）は、本発明の第８の実施形態に係る振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図１２は、本発明の各実施形態の振動膜構造の適用対象となるエレクトレットコンデンサーマイクロフォンの一例を示す断面図である。 図１３（ａ）〜（ｅ）は、従来の振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。 図１４（ａ）〜（ｇ）は、従来のヒンジ付きＭＥＭＳ振動膜構造の形成方法の各工程を示す断面図である。

符号の説明

１１、２１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１ シリコン基板
１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ、４２ａ、４２ｂ、５２ａ、５２ｂ、６２ａ、６２ｂ、７２ａ、７２ｂ、８２ａ、８２ｂ 第１の膜
１３ａ、１３ｂ、２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ、４３ａ、４３ｂ、５３ａ、５３ｂ、６３ａ、６３ｂ、７３ａ、７３ｂ、８３ａ、８３ｂ 第２の膜
１４、２４、３４、４４、５４、６４、７４、８４ 振動膜
２５ａ、２５ｂ、３５、４５ サイドウォール形成用膜
２６、３６、４６ サイドウォール
７５ シリコン酸化膜
９２ 下地保護膜
９３ 振動膜電極
９３ａ 振動膜電極９３におけるメンブレン領域の中央付近に位置する部分
９３ｂ 振動膜電極９３におけるメンブレン領域の周辺に位置する部分
９４ エレクトレット膜
９５ 絶縁膜
９６ 表面保護膜
９７ 固定膜電極
９８ 貫通孔
９９ エアギャップ
１００ 音孔

Claims (29)

1. ＭＥＭＳ技術を用いて形成された振動膜を備えた構造であって、
   前記振動膜はヒンジ構造を有しており、
   前記振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方は９０度よりも大きい角度で折れ曲がっていることを特徴とする振動膜構造。
2. 請求項１に記載の振動膜構造において、
   前記振動膜は、高位置側平坦部と、低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、
   前記接続部は、前記高位置側平坦部及び前記低位置側平坦部に対して斜め方向に設けられていることを特徴とする振動膜構造。
3. ＭＥＭＳ技術を用いて形成された振動膜を備えた構造であって、
   前記振動膜はヒンジ構造を有しており、
   前記振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方はラウンド化されていることを特徴とする振動膜構造。
4. 請求項３に記載の振動膜構造において、
   前記振動膜における前記ヒンジ上角部及び前記ヒンジ下角部以外の他の部分もラウンド化されていることを特徴とする振動膜構造。
5. ＭＥＭＳ技術を用いて形成された振動膜を備えた構造であって、
   前記振動膜はヒンジ構造を有しており、
   前記振動膜のヒンジ上角部及びヒンジ下角部のうちの少なくとも一方は、他の部分よりも大きい膜厚を有することによって補強されていることを特徴とする振動膜構造。
6. 請求項５に記載の振動膜構造において、
   前記振動膜は、高位置側平坦部と、低位置側平坦部と、前記高位置側平坦部と前記低位置側平坦部とを接続する接続部とを有し、
   前記接続部はサイドウォール構造を有することを特徴とする振動膜構造。
7. 互いに対向する一対の電極を備えたコンデンサーであって、
   前記一対の電極の一方の電極が、請求項１〜６のいずれか一項に記載の振動膜構造を有するか又は当該振動膜構造上に形成されていることを特徴とするコンデンサー。
8. 互いに対向する一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されたエレクトレットとを備えたエレクトレットコンデンサーマイクロフォンであって、
   前記一対の電極の一方の電極が、請求項１〜６のいずれか一項に記載の振動膜構造を有するか又は当該振動膜構造上に形成されていることを特徴とするエレクトレットコンデンサーマイクロフォン。
9. ＭＥＭＳ技術を用いて形成された振動膜を備えた構造の形成方法であって、
   基板上に第１の膜を形成する工程（ａ）と、
   前記第１の膜をパターニングする工程（ｂ）と、
   パターニングされた前記第１の膜を覆うように基板上に第２の膜を形成する工程（ｃ）と、
   前記第２の膜上に振動膜を形成する工程（ｄ）と、
   前記振動膜が形成されていない側から前記基板に貫通孔を形成する工程（ｅ）と、
   前記貫通孔に露出する領域の前記第１の膜及び前記第２の膜を除去する工程（ｆ）とを備えていることを特徴とする振動膜構造の形成方法。
10. 請求項９に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記第１の膜及び前記第２の膜は同一の材料から構成されていることを特徴とする振動膜構造の形成方法。
11. 請求項９に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記第１の膜及び前記第２の膜は、前記基板における前記振動膜が設けられない反対面上にも形成され、
    前記工程（ｅ）において、前記反対面上に形成された前記第１の膜及び前記第２の膜をパターン化し、当該パターン化された前記第１の膜及び前記第２の膜をマスクとして前記基板に対してエッチングを行うことを特徴とする振動膜構造の形成方法。
12. 請求項９に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記第１の膜及び前記第２の膜はシリコン酸化膜であり、
    前記工程（ｆ）において、フッ化水素酸を用いたエッチングにより前記第１の膜及び前記第２の膜を除去することを特徴とする振動膜構造の形成方法。
13. 請求項９に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記振動膜は、ポリシリコン膜の単層膜、シリコン窒化膜の単層膜、ポリシリコン膜とシリコン窒化膜との積層膜、又はシリコン酸化膜をポリシリコン膜若しくはシリコン窒化膜の少なくとも一方によって挟み込んでなる積層膜であることを特徴する振動膜構造の形成方法。
14. 請求項９に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）との間に、パターニングされた前記第１の膜の側壁にサイドウォールを形成する工程を備えていることを特徴する振動膜構造の形成方法。
15. 請求項９に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記工程（ｃ）と前記工程（ｄ）との間に、パターニングされた前記第１の膜の側壁に前記第２の膜を介してサイドウォールを形成する工程を備えていることを特徴する振動膜構造の形成方法。
16. 請求項１４又は１５に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記第１の膜、前記第２の膜及び前記サイドウォールは同一の材料から構成され、
    前記工程（ｆ）において、前記第１の膜及び前記第２の膜と共に前記サイドウォールを除去することを特徴とする振動膜構造の形成方法。
17. 請求項９に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記工程（ｃ）と前記工程（ｄ）との間に、パターニングされた前記第１の膜の側壁に前記第２の膜を介してサイドウォールを形成する工程を備え、
    前記サイドウォールは前記第１の膜及び前記第２の膜とは異なる材料から構成され、
    前記工程（ｆ）において、前記サイドウォールを残存させることを特徴とする振動膜構造の形成方法。
18. 請求項１７に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記サイドウォールはシリコン窒化膜又はポリシリコン膜であることを特徴とする振動膜構造の形成方法。
19. 請求項９に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記工程（ｄ）と前記工程（ｅ）との間に、パターニングされた前記第１の膜の側壁に前記第２の膜及び前記振動膜を介してサイドウォールを形成する工程を備え、
    前記サイドウォールは前記第１の膜及び前記第２の膜とは異なる材料から構成され、
    前記工程（ｆ）において、前記サイドウォールを残存させることを特徴とする振動膜構造の形成方法。
20. 請求項１９に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記サイドウォールはシリコン窒化膜又はポリシリコン膜であることを特徴とする振動膜構造の形成方法。
21. 請求項９に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記工程（ｃ）と前記工程（ｄ）との間に、熱処理により前記第２の膜を流動させる工程をさらに備えていることを特徴とする振動膜構造の形成方法。
22. 請求項２１に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記熱処理の温度は６００℃以上であることを特徴とする振動膜構造の形成方法。
23. 請求項２１に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記第２の膜は、ボロン及びリンの少なくとも一方をドーピングしたシリコン酸化膜であることを特徴とする振動膜構造の形成方法。
24. 請求項９に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記工程（ｂ）において、ウェットエッチング法を用いて前記第１の膜を等方的にエッチングすることを特徴とする振動膜構造の形成方法。
25. 請求項２４に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記工程（ｂ）において、前記基板が露出しないようにエッチングを行うことを特徴とする振動膜構造の形成方法。
26. 請求項９に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記基板はシリコン基板であり、
    前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）との間に、パターニングされた前記第１の膜をマスクとして、前記シリコン基板を所定の深さだけエッチングにより除去した後、前記シリコン基板に対して熱酸化を行う工程をさらに備えていることを特徴とする振動膜構造の形成方法。
27. 請求項２６に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記熱酸化の温度は９００℃以上であることを特徴とする振動膜構造の形成方法。
28. 請求項９に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）との間に、パターニングされた前記第１の膜をマスクとして、前記シリコン基板を所定の深さだけエッチングにより除去すると共にエッチングパターン側壁に傾斜をつける工程をさらに備えていることを特徴とする振動膜構造の形成方法。
29. 請求項２８に記載の振動膜構造の形成方法において、
    前記基板は（１００）面方位が露出したシリコン基板であり、
    前記シリコン基板のエッチングにおいて、アルカリ性溶液を用いたウェットエッチングにより異方性エッチングを行うことを特徴とする振動膜構造の形成方法。

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