JPWO2009014118A1 - Ｍｅｍｓセンサおよびｍｅｍｓセンサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明のＭＥＭＳセンサは、基板と、前記基板の一方面に対して間隔を空けて対向配置され、複数の下貫通孔がその厚さ方向に貫通して形成された下薄膜と、前記下薄膜に対して前記基板と反対側に間隔を空けて対向配置され、複数の上貫通孔がその厚さ方向に貫通して形成された上薄膜とを含む。また、本発明のＭＥＭＳセンサの製造方法は、基板の一方面上に第１犠牲層を形成する工程と、前記第１犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の下貫通孔を有する下薄膜を形成する工程と、前記下薄膜上に第２犠牲層を形成する工程と、前記第２犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の上貫通孔を有する上薄膜を形成する工程と、エッチングにより、前記上貫通孔を介して、前記第２犠牲層を除去する工程と、エッチングにより、前記上貫通孔および前記下貫通孔を介して、前記第１犠牲層を除去する工程とを含む。
Description
本発明は、ＭＥＭＳセンサおよびその製造方法に関する。
最近、携帯電話機などに搭載されるマイクとして、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により製造される、Ｓｉ（シリコン）マイクなどのＭＥＭＳセンサが用いられている。
図３Ａ〜図３Ｋは、従来のＳｉマイクの製造方法を工程順に示す模式的な断面図である。図３Ａ〜図３Ｋを参照して、従来のＳｉマイクの製造方法を説明するとともに、その構造を説明する。
図３Ａ〜図３Ｋは、従来のＳｉマイクの製造方法を工程順に示す模式的な断面図である。図３Ａ〜図３Ｋを参照して、従来のＳｉマイクの製造方法を説明するとともに、その構造を説明する。
従来のＳｉマイク１０１の製造に際しては、まず、図３Ａに示すように、熱酸化処理によって、ＳｉウエハＷ２の全面に、ＳｉＯ２（酸化シリコン）膜１１１（ＳｉウエハＷ２の上面側に形成される１１１Ａおよび下面側に形成される１１１Ｂ）が形成される。
次いで、図３Ｂに示すように、ＳｉＯ２膜１１１Ａの上面に、所定パターンの孔１２１を有するフォトレジスト１２０が形成される。そして、このフォトレジスト１２０をマスクとしてＳｉＯ２膜１１１Ａがエッチングされることにより、図３Ｃに示すように、ＳｉＯ２膜１１１Ａの上面に、複数（図３Ｃでは４つ）の凹部１１２が形成される。凹部１１２形成後は、フォトレジスト１２０が除去される。
次いで、図３Ｂに示すように、ＳｉＯ２膜１１１Ａの上面に、所定パターンの孔１２１を有するフォトレジスト１２０が形成される。そして、このフォトレジスト１２０をマスクとしてＳｉＯ２膜１１１Ａがエッチングされることにより、図３Ｃに示すように、ＳｉＯ２膜１１１Ａの上面に、複数（図３Ｃでは４つ）の凹部１１２が形成される。凹部１１２形成後は、フォトレジスト１２０が除去される。
次に、ＬＰＣＶＤ法（Low Pressure Chemical Vapor Deposition：減圧化学気相成長法）により、ＳｉＯ２膜１１１の全面に、ポリシリコンが堆積される。ＳｉＯ２膜１１１Ａの上面全域を覆うポリシリコン膜は、リンドープの後、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によって、複数の凹部１１２を含む所定領域上に存在する部分以外の部分が除去される。これにより、ＳｉＯ２膜１１１Ａの所定領域上には、図３Ｄに示すように、薄膜状のポリシリコンプレート１０４が形成される。また、ＳｉＯ２膜１１１Ｂ上には、ポリシリコン膜１１３が形成される。
続いて、ＰＥＣＶＤ法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition：プラズマ化学気相成長法）により、ＳｉＯ２膜１１１Ａおよびポリシリコンプレート１０４の全面に、ＳｉＯ２が堆積される。そして、このＳｉＯ２の不要部分が、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によって除去される。これにより、図３Ｅに示すように、ポリシリコンプレート１０４およびその周辺の領域上に、犠牲層１１４が形成される。
次いで、ＬＰＣＶＤ法により、ＳｉＯ２膜１１１Ａ、犠牲層１１４およびポリシリコン膜１１３上に、ポリシリコンが堆積される。これにより、図３Ｆに示すように、ポリシリコン膜１１３上に堆積されたポリシリコンとポリシリコン膜１１３とが一体化して、ポリシリコン膜１１５となる。一方、ＳｉＯ２膜１１１Ａおよび犠牲層１１４上に堆積されたポリシリコンは、リンドープの後、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術によってパターニングされる。これにより、図３Ｆに示すように、犠牲層１１４上に、多数の孔１０６を有するバックプレート１０５が形成される。
次に、図３Ｇに示すように、バックプレート１０５を含む犠牲層１１４上の全領域に、所定パターンの孔１２３を有するフォトレジスト１２２が形成される。そして、このフォトレジスト１２２をマスクとして犠牲層１１４がエッチングされる。これにより、図３Ｈに示すように、犠牲層１１４の上面に、複数（図３Ｇでは４つ）の凹部１１７が形成されるとともに、ＳｉＯ２膜１１１Ａの不要部分（犠牲層１１４と対向する部分以外の部分）が除去される。凹部１１７形成後は、フォトレジスト１２２が除去される。
次いで、ポリシリコン膜１１５が除去され、その後、図３Ｉに示すように、ＰＥＣＶＤ法により、ＳｉウエハＷ２の上面側の領域上に、ＳｉＮ（窒化シリコン）膜１０７が形成される。
次いで、図３Ｊに示すように、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、ＳｉＮ膜１０７に、バックプレート１０５の各孔１０６に連通する孔１１８が形成される。これにより、犠牲層１１４が孔１０６，１１８を介して部分的に露出する。また、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、ＳｉＯ２膜１１１Ｂにおけるポリシリコンプレート１０４に対向する部分に開口が形成される。そして、この開口を介してＳｉウエハＷ２がエッチングされることにより、ＳｉウエハＷ２に貫通孔１０３が形成される。その結果、ＳｉＯ２膜１１１Ａが貫通孔１０３を介して部分的に露出する。
次いで、図３Ｊに示すように、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、ＳｉＮ膜１０７に、バックプレート１０５の各孔１０６に連通する孔１１８が形成される。これにより、犠牲層１１４が孔１０６，１１８を介して部分的に露出する。また、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、ＳｉＯ２膜１１１Ｂにおけるポリシリコンプレート１０４に対向する部分に開口が形成される。そして、この開口を介してＳｉウエハＷ２がエッチングされることにより、ＳｉウエハＷ２に貫通孔１０３が形成される。その結果、ＳｉＯ２膜１１１Ａが貫通孔１０３を介して部分的に露出する。
次いで、貫通孔１０３および孔１０６，１１８から、ＳｉＯ２をエッチング可能なエッチング液が供給されることにより、犠牲層１１４およびＳｉＯ２膜１１１Ａがウェットエッチングされる。これにより、図３Ｋに示すように、ポリシリコンプレート１０４がＳｉウエハＷ２の上面から浮いた状態になるとともに、ポリシリコンプレート１０４とバックプレート１０５との間に、微小な間隔の空洞１１０が形成される。
その後、ＳｉウエハＷ２が各素子サイズのＳｉ基板１０２に分割されることにより、ポリシリコンプレート１０４とバックプレート１０５とが空洞１１０を介して対向する、Ｓｉマイク１０１が得られる。ＳｉＮ膜１０７における犠牲層１１４の各凹部１１７に入り込んでいた部分は、ポリシリコンプレート１０４に向けて突出する凸部１０９となり、ポリシリコンプレート１０４とバックプレート１０５との密着および短絡を防止するためのストッパとして機能する。また、ポリシリコンプレート１０４におけるＳｉＯ２膜１１１Ａの各凹部１１２に入り込んでいた部分は、ＳｉウエハＷ２の上面に向けて突出する凸部１０８となり、Ｓｉ基板１０２とポリシリコンプレート１０４との密着を防止するためのストッパとして機能する。なお、ポリシリコンプレート１０４およびバックプレート１０５は、図示しない配線で支持されている。
このＳｉマイク１０１において、ポリシリコンプレート１０４とバックプレート１０５とは、空洞１１０を挟んで対向するコンデンサを形成している。そして、Ｓｉマイク１０１では、バックプレート１０５の上方から音圧（音波）が入力されると、その音圧によりポリシリコンプレート１０４が振動し、このポリシリコンプレート１０４の振動により生じるコンデンサの静電容量の変化に応じた電気信号が出力される。
特表２００１−５１８２４６号公報
従来のＳｉマイク１０１の製造方法では、ＳｉウエハＷ２と板状のポリシリコンプレート１０４と間のＳｉＯ２膜１１１Ａを短時間で除去するために、ＳｉウエハＷ２に貫通孔１０３を形成し、この貫通孔１０３からもウェットエッチング処理を行なっている。
孔１０６，１１８から供給されるエッチング液により犠牲層１１４がすべて除去されると、エッチング液がポリシリコンプレート１０４の側方から下方へ回り込むので、そのエッチング液によりポリシリコンプレート１０４の下方のＳｉＯ２膜１１１Ａを除去することができる。しかし、この手法では、ＳｉＯ２膜１１１Ａを完全に除去するのに時間がかかってしまう。
孔１０６，１１８から供給されるエッチング液により犠牲層１１４がすべて除去されると、エッチング液がポリシリコンプレート１０４の側方から下方へ回り込むので、そのエッチング液によりポリシリコンプレート１０４の下方のＳｉＯ２膜１１１Ａを除去することができる。しかし、この手法では、ＳｉＯ２膜１１１Ａを完全に除去するのに時間がかかってしまう。
そこで、従来のＳｉマイク１０１の製造方法では、ＳｉウエハＷ２に貫通孔１０３を形成し、この貫通孔１０３と孔１０６，１１８とからエッチング液を供給し、犠牲層１１４のエッチングと並行して、ＳｉＯ２膜１１１Ａのエッチングを進行させている。これにより、犠牲層１１４およびＳｉＯ２膜１１１Ａの除去に要する時間の短縮が図られている。ところが、ＳｉウエハＷ２に貫通孔１０３を形成するためには、ＳｉウエハＷ２の下面上のＳｉＯ２膜１１１Ｂに開口を形成し、その開口からＳｉウエハＷ２をエッチングしなければならない。すなわち、ＳｉＯ２膜１１１Ｂに開口を形成する工程と、ＳｉウエハＷ２をエッチングする工程との２工程の追加を余儀なくされる。そのため、この手法を採用しても、結果的に、Ｓｉマイク１０１の製造に時間および手間がかかってしまう。
本発明の目的は、製造に要する時間および手間の軽減を図ることができるＭＥＭＳセンサおよびその製造方法を提供することにある。
本発明のＭＥＭＳセンサは、基板と、前記基板の一方面に対して間隔を空けて対向配置され、複数の下貫通孔がその厚さ方向に貫通して形成された下薄膜と、前記下薄膜に対して前記基板と反対側に間隔を空けて対向配置され、複数の上貫通孔がその厚さ方向に貫通して形成された上薄膜とを含む。
また、本発明のＭＥＭＳセンサの製造方法は、基板の一方面上に第１犠牲層を形成する工程と、前記第１犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の下貫通孔を有する下薄膜を形成する工程と、前記下薄膜上に第２犠牲層を形成する工程と、前記第２犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の上貫通孔を有する上薄膜を形成する工程と、エッチングにより、前記上貫通孔を介して、前記第２犠牲層を除去する工程と、エッチングにより、前記上貫通孔および前記下貫通孔を介して、前記第１犠牲層を除去する工程とを含む。
また、本発明のＭＥＭＳセンサの製造方法は、基板の一方面上に第１犠牲層を形成する工程と、前記第１犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の下貫通孔を有する下薄膜を形成する工程と、前記下薄膜上に第２犠牲層を形成する工程と、前記第２犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の上貫通孔を有する上薄膜を形成する工程と、エッチングにより、前記上貫通孔を介して、前記第２犠牲層を除去する工程と、エッチングにより、前記上貫通孔および前記下貫通孔を介して、前記第１犠牲層を除去する工程とを含む。
本発明のＭＥＭＳセンサは、たとえば、本発明のＭＥＭＳセンサの製造方法により作製することができる。
この製造方法によれば、基板の一方面上に第１犠牲層が形成される。この第１犠牲層上には、それぞれ厚さ方向に延びる複数の下貫通孔を有する下薄膜が形成される。下薄膜上には、第２犠牲層が形成される。この第２犠牲層上には、それぞれ厚さ方向に延びる複数の上貫通孔を有する上薄膜が形成される。そして、第２犠牲層は、エッチングにより、上貫通孔を介して除去される。第１犠牲層は、第２犠牲層の除去後、エッチングにより、上貫通孔および下貫通孔を介して除去される。
この製造方法によれば、基板の一方面上に第１犠牲層が形成される。この第１犠牲層上には、それぞれ厚さ方向に延びる複数の下貫通孔を有する下薄膜が形成される。下薄膜上には、第２犠牲層が形成される。この第２犠牲層上には、それぞれ厚さ方向に延びる複数の上貫通孔を有する上薄膜が形成される。そして、第２犠牲層は、エッチングにより、上貫通孔を介して除去される。第１犠牲層は、第２犠牲層の除去後、エッチングにより、上貫通孔および下貫通孔を介して除去される。
下薄膜が、複数の下貫通孔を有しているので、それらの下貫通孔を通して、下薄膜下の第１犠牲層にエッチング液やエッチングガスなどを速やかに供給することができる。そのため、基板の他方面から第１犠牲層を露出させる貫通孔を基板に形成し、当該貫通孔を介してエッチング液やエッチングガスなどを第１犠牲層に供給しなくても、第１犠牲層を短時間で除去することができる。その結果、ＭＥＭＳセンサの製造に要する時間および手間の軽減を図ることができる。
また、前記ＭＥＭＳセンサでは、複数の前記上貫通孔が、それぞれ平面視で前記下貫通孔とずれた位置に配置されていることが好ましい。
このＭＥＭＳセンサは、たとえば、基板の一方面上に、窒化シリコンからなる第１犠牲層を形成する工程と、前記第１犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の下貫通孔を有する下薄膜を形成する工程と、前記下薄膜上に、窒化シリコンからなる第２犠牲層を形成する工程と、前記第２犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の上貫通孔を平面視で前記下貫通孔とずれた位置に有する上薄膜を形成する工程と、エッチングにより、前記上貫通孔を介して、前記第２犠牲層を除去する工程と、エッチングにより、前記上貫通孔および前記下貫通孔を介して、前記第１犠牲層を除去する工程とを含む製造方法により作製することができる。
このＭＥＭＳセンサは、たとえば、基板の一方面上に、窒化シリコンからなる第１犠牲層を形成する工程と、前記第１犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の下貫通孔を有する下薄膜を形成する工程と、前記下薄膜上に、窒化シリコンからなる第２犠牲層を形成する工程と、前記第２犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の上貫通孔を平面視で前記下貫通孔とずれた位置に有する上薄膜を形成する工程と、エッチングにより、前記上貫通孔を介して、前記第２犠牲層を除去する工程と、エッチングにより、前記上貫通孔および前記下貫通孔を介して、前記第１犠牲層を除去する工程とを含む製造方法により作製することができる。
平面視で上貫通孔と下貫通孔とが同じ位置に配置されていると、上貫通孔から供給されるエッチング液やエッチングガスが、第２犠牲層における上貫通孔および下貫通孔と対向しない部分に供給されにくい。そのため、エッチング液またはエッチングガスの供給時間を十分に長く設定しないと、当該部分に第２犠牲層が残存するおそれがある。
これに対し、このＭＥＭＳセンサでは、平面視で上貫通孔と下貫通孔とがずれた位置に配置されている。したがって、上貫通孔から供給されるエッチング液やエッチングガスは、第２犠牲層の除去後、その第２犠牲層の除去により形成された上薄膜と下薄膜との間の空洞を通って下貫通孔へ回り込む。そのため、上薄膜と下薄膜との間に第２犠牲層を残存させることなく、第１犠牲層および第２犠牲層を良好に除去することができる。その結果、平面視で上貫通孔と下貫通孔とが同じ位置に配置されている場合に比べて、ＭＥＭＳセンサの製造に要する時間および手間を一層軽減することができる。
これに対し、このＭＥＭＳセンサでは、平面視で上貫通孔と下貫通孔とがずれた位置に配置されている。したがって、上貫通孔から供給されるエッチング液やエッチングガスは、第２犠牲層の除去後、その第２犠牲層の除去により形成された上薄膜と下薄膜との間の空洞を通って下貫通孔へ回り込む。そのため、上薄膜と下薄膜との間に第２犠牲層を残存させることなく、第１犠牲層および第２犠牲層を良好に除去することができる。その結果、平面視で上貫通孔と下貫通孔とが同じ位置に配置されている場合に比べて、ＭＥＭＳセンサの製造に要する時間および手間を一層軽減することができる。
さらに、前記ＭＥＭＳセンサでは、前記上薄膜と一体的に形成され、前記上薄膜における前記下薄膜との対向面から前記下貫通孔に向けて突出した突出部を含むことが好ましい。
このＭＥＭＳセンサは、たとえば、基板の一方面上に、窒化シリコンからなる第１犠牲層を形成する工程と、前記第１犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の下貫通孔を有する下薄膜を形成する工程と、前記下薄膜上に、窒化シリコンからなる第２犠牲層を形成する工程と、前記第２犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の上貫通孔を平面視で前記下貫通孔とずれた位置に有する上薄膜を形成する工程と、エッチングにより、前記上貫通孔を介して、前記第２犠牲層を除去する工程と、エッチングにより、前記上貫通孔および前記下貫通孔を介して、前記第１犠牲層を除去する工程とを含む製造方法により作製することができる。
このＭＥＭＳセンサは、たとえば、基板の一方面上に、窒化シリコンからなる第１犠牲層を形成する工程と、前記第１犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の下貫通孔を有する下薄膜を形成する工程と、前記下薄膜上に、窒化シリコンからなる第２犠牲層を形成する工程と、前記第２犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の上貫通孔を平面視で前記下貫通孔とずれた位置に有する上薄膜を形成する工程と、エッチングにより、前記上貫通孔を介して、前記第２犠牲層を除去する工程と、エッチングにより、前記上貫通孔および前記下貫通孔を介して、前記第１犠牲層を除去する工程とを含む製造方法により作製することができる。
たとえば、図３Ａ〜図３Ｋに示す製造方法により得られるＳｉマイク１０１において、薄膜状のポリシリコンプレート１０４は、静電気力などによってバックプレート１０５へと引き付けられ易い。ポリシリコンプレート１０４とバックプレート１０５とが接触すると、それらの間で短絡が生じ、音圧を正確に検出することができない。また、引き付けられたポリシリコンプレート１０４がバックプレート１０５に広い接触面積で接触してしまうと、静電気力などによってこれらの接触が維持され、ポリシリコンプレート１０４とバックプレート１０５とが密着するおそれがある。
そこで、Ｓｉマイク１０１では、絶縁性のＳｉＮ膜１０７に、複数の凸部１０９が形成されている。これにより、ポリシリコンプレート１０４がバックプレート１０５に引き付けられたときに、凸部１０９がバックプレート１０５に当接し、ポリシリコンプレート１０４とバックプレート１０５との間での短絡およびポリシリコンプレート１０４とバックプレート１０５との密着を防止することができる。
しかし、凸部１０９を形成するために、犠牲層１１４上に、孔１２３を有するフォトレジスト１２２を形成する工程（図３Ｇ参照）と、フォトレジスト１２２をマスクとするエッチングにより、犠牲層１１４に凹部１１７を形成する工程（図３Ｈ参照）とを必要とし、凸部１０９の形成に時間および手間がかかってしまう。
これに対し、この構成のＭＥＭＳセンサおよびその製造方法では、上薄膜と下薄膜との接触を防止するための突出部を形成するための時間および手間を軽減することができるＭＥＭＳセンサを提供することを目的としている。
これに対し、この構成のＭＥＭＳセンサおよびその製造方法では、上薄膜と下薄膜との接触を防止するための突出部を形成するための時間および手間を軽減することができるＭＥＭＳセンサを提供することを目的としている。
下薄膜が、複数の下貫通孔を有しているので、第２犠牲層を形成するに際して、第２犠牲層の材料として用いられる犠牲層材料（たとえば、ＳｉＮ（窒化シリコン）、アルミニウム（Ａｌ）、ＳｉＯ２（酸化シリコン）など）が下貫通孔に入り込む。そのため、第２犠牲層には、下貫通孔に入り込んだ犠牲層材料の部分（第２犠牲層の下貫通孔と対向する部分）が凹むことにより、凹部が形成される。第２犠牲層に凹部が形成されるため、この第２犠牲層上に形成される上薄膜は、その一部が第２犠牲層の凹部に入り込む。そして、第２犠牲層が除去されることにより、下薄膜と上薄膜との間に空洞が形成され、第２犠牲層の凹部に入り込んでいた部分は、下貫通孔に向けて突出する突出部となる。
このように、このＭＥＭＳセンサおよびその製造方法では、第２犠牲層上に複数の孔を有するフォトレジストを形成する工程と、このフォトレジストをマスクとしたエッチングにより、第２犠牲層に凹部を形成する工程とを行なわなくても、第２犠牲層に、突出部の形成に利用される凹部を形成することができる。その結果、突出部の形成に要する時間および手間の軽減を図ることができる。
また、前記ＭＥＭＳセンサでは、前記下薄膜が、下薄膜絶縁層と、この下薄膜絶縁層に被覆された下部電極とを備えてあってもよい。
また、前記ＭＥＭＳセンサでは、前記下薄膜絶縁層が、下層をなす第１絶縁層と、この第１絶縁層上に形成された上層をなす第２絶縁層とを備え、前記下部電極が、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層とで挟まれることにより、その全表面が前記下薄膜絶縁層に被覆されていてもよい。
また、前記ＭＥＭＳセンサでは、前記下薄膜絶縁層が、下層をなす第１絶縁層と、この第１絶縁層上に形成された上層をなす第２絶縁層とを備え、前記下部電極が、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層とで挟まれることにより、その全表面が前記下薄膜絶縁層に被覆されていてもよい。
また、前記第２絶縁層に、複数の凹部が形成されている場合、前記下貫通孔は、各前記凹部の底面から前記下薄膜絶縁層を貫通して形成されていてもよい。
また、前記凹部は、前記第２絶縁層が前記下部電極に対向する部分で盛り上がることにより、前記下部電極と対向しない部分に形成されていてもよい。
また、前記ＭＥＭＳセンサでは、前記上薄膜が、上薄膜絶縁層と、この上薄膜絶縁層に被覆された上部電極とを備えていてもよい。
また、前記凹部は、前記第２絶縁層が前記下部電極に対向する部分で盛り上がることにより、前記下部電極と対向しない部分に形成されていてもよい。
また、前記ＭＥＭＳセンサでは、前記上薄膜が、上薄膜絶縁層と、この上薄膜絶縁層に被覆された上部電極とを備えていてもよい。
また、前記ＭＥＭＳセンサでは、前記上薄膜絶縁層が、下層をなす第３絶縁層と、この第３絶縁層上に形成された上層をなす第４絶縁層とを備え、前記上部電極が、前記第３絶縁層と前記第４絶縁層とで挟まれることにより、その全表面が前記上薄膜絶縁層に被覆されていてもよい。
また、前記突出部は、前記第３絶縁層と一体的に形成された凸部であってもよく、この場合、前記凸部は、前記凹部と対向する部分に形成されていてもよい。
また、前記突出部は、前記第３絶縁層と一体的に形成された凸部であってもよく、この場合、前記凸部は、前記凹部と対向する部分に形成されていてもよい。
また、前記ＭＥＭＳセンサの製造方法では、前記上薄膜を形成する工程が、複数の前記上貫通孔を平面視で前記下貫通孔とずれた位置に有する上薄膜を形成する工程を含むことが好ましい。
また、前記ＭＥＭＳセンサの製造方法では、前記第１犠牲層および前記第２犠牲層が、同一の材料（たとえば、Ａｌ（アルミニウム）、ＳｉＮ（窒化シリコン）、ＳｉＯ２（酸化シリコン）など）からなることが好ましい。
また、前記ＭＥＭＳセンサの製造方法では、前記第１犠牲層および前記第２犠牲層が、同一の材料（たとえば、Ａｌ（アルミニウム）、ＳｉＮ（窒化シリコン）、ＳｉＯ２（酸化シリコン）など）からなることが好ましい。
第１犠牲層および第２犠牲層が同一の材料からなるのであれば、一連の工程で、第２犠牲層の除去に引き続いて、第１犠牲層を除去することができる。その結果、ＭＥＭＳセンサの製造に要する時間および手間を一層軽減することができる。
また、前記ＭＥＭＳセンサの製造方法では、前記第２犠牲層を除去する工程および前記第１犠牲層を除去する工程が、ドライエッチングにより前記第２犠牲層および前記第１犠牲層を除去する工程であることが好ましい。
また、前記ＭＥＭＳセンサの製造方法では、前記第２犠牲層を除去する工程および前記第１犠牲層を除去する工程が、ドライエッチングにより前記第２犠牲層および前記第１犠牲層を除去する工程であることが好ましい。
第１犠牲層を除去する工程および第２犠牲層を除去する工程がウェットエッチングで行なわれる場合、第１犠牲層および第２犠牲層には、エッチング液が供給され、このエッチング液による溶解作用により、第１犠牲層および第２犠牲層がエッチングされる。それゆえ、基板と下薄膜との間および下薄膜と上薄膜との間には、エッチング後もエッチング液が残存する。第１犠牲層を除去する工程および第２犠牲層を除去する工程がウェットエッチングで行なわれる場合には、残存するエッチング液を除去するために、エッチング液を純水などで洗い流すためのリンス工程と、その純水などを除去するための乾燥工程とを行なう必要がある。
一方、第１犠牲層を除去する工程および第２犠牲層を除去する工程がドライエッチングで行なわれる場合、第１犠牲層および第２犠牲層には、反応性の気体（エッチングガス）、イオン、ラジカルなどが供給され、これらとの化学的反応により、第１犠牲層および第２犠牲層がエッチングされる。第１犠牲層および第２犠牲層をドライエッチングするに際して、化学的反応により生成する生成物が気体であるため、エッチングの後に、リンス工程および乾燥工程を省略することができる。そのため、第１犠牲層および第２犠牲層の除去をウェットエッチングで行なう場合に比べて、ＭＥＭＳセンサの製造に要する時間および手間を一層軽減することができる。
また、前記ＭＥＭＳセンサの製造方法では、前記下薄膜を形成する工程が、前記第１犠牲層上に第１絶縁層を形成する工程と、前記第１絶縁層上に下部電極を形成する工程と、前記下部電極を含む前記第１絶縁層上の領域に第２絶縁層を形成する工程と、前記第２絶縁層から前記第１絶縁層を貫通する下貫通孔を形成する工程とを含んでいてもよい。
また、前記ＭＥＭＳセンサの製造方法では、前記下部電極を形成する工程が、平面視メッシュ状の下部電極を形成する工程を含み、前記第２絶縁層を形成する工程が、メッシュ状の前記下部電極上において前記第２絶縁層の材料が突出することにより、隣接する突出部分の間に凹部を有する第２絶縁層を形成する工程を含み、前記下貫通孔を形成する工程が、前記凹部の底面から前記第１犠牲層に延びる下貫通孔を形成する工程であってもよい。
また、前記ＭＥＭＳセンサの製造方法では、前記下部電極を形成する工程が、平面視メッシュ状の下部電極を形成する工程を含み、前記第２絶縁層を形成する工程が、メッシュ状の前記下部電極上において前記第２絶縁層の材料が突出することにより、隣接する突出部分の間に凹部を有する第２絶縁層を形成する工程を含み、前記下貫通孔を形成する工程が、前記凹部の底面から前記第１犠牲層に延びる下貫通孔を形成する工程であってもよい。
また、前記ＭＥＭＳセンサの製造方法では、前記上薄膜を形成する工程が、前記第２犠牲層上に第３絶縁層を形成する工程と、前記第３絶縁層上に上部電極を形成する工程と、前記上部電極を含む前記第３絶縁層上の領域に第４絶縁層を形成する工程と、前記第４絶縁層から前記第３絶縁層を貫通する上貫通孔を形成する工程とを含んでいてもよい。
また、前記ＭＥＭＳセンサの製造方法では、前記第２犠牲層を形成する工程が、前記第２絶縁層の凹部に前記第２犠牲層の材料が入り込むことにより、前記第２絶縁層の凹部に対向する位置に形成される凹部を有する第２犠牲層を形成する工程を含み、前記第３絶縁層を形成する工程が、前記第２犠牲層の凹部に前記第３絶縁層の材料が入り込むことにより形成される凸部を有する第３絶縁層を形成する工程を含んでいてもよい。
また、前記ＭＥＭＳセンサの製造方法では、前記第２犠牲層を形成する工程が、前記第２絶縁層の凹部に前記第２犠牲層の材料が入り込むことにより、前記第２絶縁層の凹部に対向する位置に形成される凹部を有する第２犠牲層を形成する工程を含み、前記第３絶縁層を形成する工程が、前記第２犠牲層の凹部に前記第３絶縁層の材料が入り込むことにより形成される凸部を有する第３絶縁層を形成する工程を含んでいてもよい。
本発明における前述の、またはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。
１・・・Ｓｉマイク、２・・・Ｓｉ基板、３・・・センサ部、４・・・パッド部、５・・・下薄膜、６・・・上薄膜、７・・・下薄膜絶縁層、８・・・下部電極、１１・・・凹部、１２・・・下貫通孔、１３・・・上薄膜絶縁層、１４・・・上部電極、１５・・・第３絶縁層、１７・・・凸部、１８・・・上貫通孔、１９・・・空洞、２０・・・空洞、２９・・・上面、３０・・・下部犠牲層、３４・・・上部犠牲層、３５・・・凹部、４０・・・凹部、９１・・・上面、９２・・・下面、９４・・・下面、Ｌ１・・・間隔、Ｌ２・・・間隔、Ｗ１・・・Ｓｉウエハ
図１は、本発明の一実施形態に係るＳｉマイクの模式的な断面図である。
Ｓｉマイク１は、静電容量の変化量を検知して動作する静電容量型センサ（ＭＥＭＳセンサ）である。このＳｉマイク１は、Ｓｉ基板２上に、センサ部３と、パッド部４とを有している。
センサ部３は、Ｓｉマイク１において、入力された音圧を感知し、その音圧の大きさに応じた静電容量の変化量を電気信号として配線２２（後述）へと出力する部分である。
Ｓｉマイク１は、静電容量の変化量を検知して動作する静電容量型センサ（ＭＥＭＳセンサ）である。このＳｉマイク１は、Ｓｉ基板２上に、センサ部３と、パッド部４とを有している。
センサ部３は、Ｓｉマイク１において、入力された音圧を感知し、その音圧の大きさに応じた静電容量の変化量を電気信号として配線２２（後述）へと出力する部分である。
センサ部３は、Ｓｉ基板２の一方面（以下、この面を上面２９とする。）に対して間隔を空けて対向配置された下薄膜５と、この下薄膜５の上方に、下薄膜５に対して間隔を空けて対向配置された上薄膜６とを備えている。
下薄膜５は、下薄膜絶縁層７と、この下薄膜絶縁層７に被覆された下部電極８とを備えている。
下薄膜５は、下薄膜絶縁層７と、この下薄膜絶縁層７に被覆された下部電極８とを備えている。
下薄膜絶縁層７は、下薄膜絶縁層７の下層をなす第１絶縁層９と、この第１絶縁層９上に形成され、下薄膜絶縁層７の上層をなす第２絶縁層１０とを備えている。
第１絶縁層９は、パッド部４の第１絶縁層２１（後述）と一体的に形成されている。
第２絶縁層１０は、パッド部４の第２絶縁層２３（後述）と一体的に形成されている。また、第２絶縁層１０には、複数の凹部１１が形成されている。複数の凹部１１は、たとえば、全体としてｍ×ｎ（ｍ，ｎは自然数）の行列状に配置されている。
第１絶縁層９は、パッド部４の第１絶縁層２１（後述）と一体的に形成されている。
第２絶縁層１０は、パッド部４の第２絶縁層２３（後述）と一体的に形成されている。また、第２絶縁層１０には、複数の凹部１１が形成されている。複数の凹部１１は、たとえば、全体としてｍ×ｎ（ｍ，ｎは自然数）の行列状に配置されている。
そして、下薄膜絶縁層７には、各凹部１１の底面から、下薄膜絶縁層７の厚さ方向に下薄膜絶縁層７を貫通する、下貫通孔１２が形成されている。これにより、下薄膜絶縁層７は、平面視において行列状の下貫通孔１２が形成された平面視矩形メッシュ状に形成されている。
下部電極８は、たとえば、Ａｕ、Ａｌなどの導電性材料からなり、この実施形態では、Ａｌが適用されている。下部電極８は、平面視矩形メッシュ状に形成されている。下部電極８は、第１絶縁層９の上面に配置されている。また、下部電極８の側面および上面は、第２絶縁層１０で覆われている。すなわち、下薄膜５において、下部電極８は、下層の第１絶縁層９と上層の第２絶縁層１０とで挟まれることにより、その全表面が下薄膜絶縁層７で被覆されている。
下部電極８は、たとえば、Ａｕ、Ａｌなどの導電性材料からなり、この実施形態では、Ａｌが適用されている。下部電極８は、平面視矩形メッシュ状に形成されている。下部電極８は、第１絶縁層９の上面に配置されている。また、下部電極８の側面および上面は、第２絶縁層１０で覆われている。すなわち、下薄膜５において、下部電極８は、下層の第１絶縁層９と上層の第２絶縁層１０とで挟まれることにより、その全表面が下薄膜絶縁層７で被覆されている。
第２絶縁層１０がメッシュ状の下部電極８上に形成されることにより、第２絶縁層１０の表面は、下部電極８に対向する部分で盛り上がり、下部電極８と対向しない部分に凹部１１を有する。また、下部電極８は、Ｓｉ基板２の上面２９と所定の間隔を隔てた状態で、図示しない位置において配線２２（後述）により支持されている。これにより、下部電極８を下薄膜絶縁層７で被覆してなる下薄膜５は、Ｓｉ基板２に対して、微小な間隔Ｌ１（たとえば、Ｓｉ基板２の上面２９と下薄膜絶縁層７（第１絶縁層９）の下面９２との距離が１μｍ）の空洞１９を隔てて対向配置されている。
上薄膜６は、上薄膜絶縁層１３と、この上薄膜絶縁層１３に被覆された上部電極１４とを備えている。
上薄膜絶縁層１３は、上薄膜絶縁層１３の下層をなす第３絶縁層１５と、この第３絶縁層１５上に形成され、上薄膜絶縁層１３の上層をなす第４絶縁層１６とを備えている。
第３絶縁層１５は、パッド部４の第３絶縁層２４（後述）と一体的に形成されている。また、第３絶縁層１５には、下薄膜５と対向する下面９４における凹部１１（下貫通孔１２）と対向する部分に、凹部１１（下貫通孔１２）に向けて突出する、凸部１７（突出部）が形成されている。
上薄膜絶縁層１３は、上薄膜絶縁層１３の下層をなす第３絶縁層１５と、この第３絶縁層１５上に形成され、上薄膜絶縁層１３の上層をなす第４絶縁層１６とを備えている。
第３絶縁層１５は、パッド部４の第３絶縁層２４（後述）と一体的に形成されている。また、第３絶縁層１５には、下薄膜５と対向する下面９４における凹部１１（下貫通孔１２）と対向する部分に、凹部１１（下貫通孔１２）に向けて突出する、凸部１７（突出部）が形成されている。
第４絶縁層１６は、パッド部４の第４絶縁層２６（後述）と一体的に形成されている。
そして、上薄膜絶縁層１３には、その厚さ方向に上薄膜絶縁層１３を貫通する複数の上貫通孔１８が形成されている。
各上貫通孔１８は、各下貫通孔１２とずれた位置（たとえば、平面視において、隣接する下貫通孔１２の間）に配置されている。
そして、上薄膜絶縁層１３には、その厚さ方向に上薄膜絶縁層１３を貫通する複数の上貫通孔１８が形成されている。
各上貫通孔１８は、各下貫通孔１２とずれた位置（たとえば、平面視において、隣接する下貫通孔１２の間）に配置されている。
上部電極１４は、たとえば、Ａｕ、Ａｌなどの導電性材料からなり、この実施形態では、Ａｌが適用されている。上部電極１４は、平面視矩形メッシュ状に形成されている。上部電極１４は、第３絶縁層１５上に配置されている。また、上部電極１４の側面および上面は、第４絶縁層１６で覆われている。すなわち、上薄膜６において、上部電極１４は、下層の第３絶縁層１５と上層の第４絶縁層１６とで挟まれることにより、その全表面が上薄膜絶縁層１３で被覆されている。また、上部電極１４は、下薄膜５の上面（第２絶縁層１０の上面９１）と所定の間隔を隔てた状態で、配線２５（後述）により支持されている。これにより、上部電極１４を上薄膜絶縁層１３で被覆してなる上薄膜６は、下薄膜５に対して、微小な間隔Ｌ２（たとえば、第２絶縁層１０の上面９１と上薄膜絶縁層１３（第３絶縁層１５）の下面９４との距離が４μｍ）の空洞２０を隔てて対向配置されている。
そして、上薄膜６は、下薄膜５に対して微小な間隔Ｌ２の空洞２０を介して対向し、下薄膜５とともに、振動によって静電容量が変化するコンデンサを形成している。すなわち、センサ部３では、音圧（音波）が入力されると、その音圧により上薄膜６および／または下薄膜５が振動し、この上薄膜６および／または下薄膜５の振動により生じるコンデンサの静電容量の変化量に応じた電気信号が配線２２（後述）へと出力される。
パッド部４は、センサ部３から出力される電気信号を外部の配線へと出力する部分である。
パッド部４は、第１絶縁層２１と、配線２２と、第２絶縁層２３と、第３絶縁層２４と、配線２５と、第４絶縁層２６とを備えている。
第１絶縁層２１は、Ｓｉ基板２の上面２９に形成されている。
パッド部４は、第１絶縁層２１と、配線２２と、第２絶縁層２３と、第３絶縁層２４と、配線２５と、第４絶縁層２６とを備えている。
第１絶縁層２１は、Ｓｉ基板２の上面２９に形成されている。
配線２２は、第１絶縁層２１上に所定のパターンで形成されている。また、配線２２は、図示しない位置において、下部電極８と一体的に形成されているとともに、配線２５と電気的に接続されている。
第２絶縁層２３は、第１絶縁層２１上に形成され、第１絶縁層２１とともに配線２２を被覆している。
第２絶縁層２３は、第１絶縁層２１上に形成され、第１絶縁層２１とともに配線２２を被覆している。
第３絶縁層２４は、第２絶縁層２３上に形成されている。
配線２５は、第３絶縁層２４上に所定のパターンで形成されている。また、配線２５は、上部電極１４と一体的に形成されているとともに、図示しない位置において配線２２と電気的に接続されている。
そして、第２絶縁層２３および第３絶縁層２４には、これらの厚さ方向にこれらの層を貫通する開口部２７が形成されている。開口部２７は、配線２２の一部をボンディングパッドとして露出させるためのものである。
配線２５は、第３絶縁層２４上に所定のパターンで形成されている。また、配線２５は、上部電極１４と一体的に形成されているとともに、図示しない位置において配線２２と電気的に接続されている。
そして、第２絶縁層２３および第３絶縁層２４には、これらの厚さ方向にこれらの層を貫通する開口部２７が形成されている。開口部２７は、配線２２の一部をボンディングパッドとして露出させるためのものである。
開口部２７上には、開口部２７から露出する配線２２を覆う金属薄膜２８が形成されている。金属薄膜２８は、たとえば、Ａｕ、Ａｌなどの導電性材料からなり、この実施形態では、Ａｌが適用されている。また、この金属薄膜２８には、たとえば、電気信号を処理する外部のＩＣチップ（図示せず）とＳｉマイク１とを電気接続するための電気配線（図示せず）が接続される。
第４絶縁層２６は、第３絶縁層２４上に形成されている。また、第４絶縁層２６には、金属薄膜２８を部分的に露出させる開口３８が形成されている。
図２Ａ〜図２Ｈは、図１のＳｉマイクの製造方法を工程順に示す模式的な断面図である。
このＳｉマイク１の製造に際しては、たとえば、ＰＥＣＶＤ法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition：プラズマ化学気相成長法）により、Ｓｉ基板２の母体をなす円盤状のＳｉウエハＷ１の一方面（上面２９）上に、Ａｌ（アルミニウム）が堆積される。続いて、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、このＡｌがパターニングされて、図２Ａに示すように、Ａｌからなる下部犠牲層３０が形成される（第１犠牲層を形成する工程）。
図２Ａ〜図２Ｈは、図１のＳｉマイクの製造方法を工程順に示す模式的な断面図である。
このＳｉマイク１の製造に際しては、たとえば、ＰＥＣＶＤ法（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition：プラズマ化学気相成長法）により、Ｓｉ基板２の母体をなす円盤状のＳｉウエハＷ１の一方面（上面２９）上に、Ａｌ（アルミニウム）が堆積される。続いて、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、このＡｌがパターニングされて、図２Ａに示すように、Ａｌからなる下部犠牲層３０が形成される（第１犠牲層を形成する工程）。
次に、たとえば、ＰＥＣＶＤ法により、下部犠牲層３０を含むＳｉウエハＷ１上の全領域に、ＳｉＯ２からなる第１絶縁層３１が形成される。続いて、たとえば、スパッタ法により、第１絶縁層３１上の全領域に、Ａｌ膜が形成される。そして、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、このＡｌ膜がパターニングされる。これにより、図２Ｂに示すように、第１絶縁層３１の上面において下部犠牲層３０を挟んでＳｉウエハＷ１と対向する位置に、平面視メッシュ状の下部電極８が形成される。一方、第１絶縁層３１において、ＳｉウエハＷ１の上面２９に直接形成された部分に、所定パターンの配線２２が形成される。
続いて、たとえば、ＰＥＣＶＤ法により、配線２２および下部電極８を含む第１絶縁層３１上の全領域に、第２絶縁層３２が形成される。このとき、この第２絶縁層３２（第２絶縁層１０）には、その下部電極８上の部分が下部電極８の厚み分突出することにより、隣接する突出部分の間に凹部１１が形成される。
そして、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、第２絶縁層３２および第１絶縁層３１がパターニングされ、凹部１１の底面から厚さ方向に下部犠牲層３０に延びる下貫通孔１２が形成される。これにより、第１絶縁層３１における下部犠牲層３０上の部分が第１絶縁層９となり、第２絶縁層３２における第１絶縁層９上の部分が第２絶縁層１０となる。こうして、図２Ｃに示すように、下部犠牲層３０上に、第１絶縁層９および第２絶縁層１０からなる下薄膜絶縁層７で下部電極８を被覆して構成される下薄膜５が形成される（下薄膜を形成する工程）。
そして、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、第２絶縁層３２および第１絶縁層３１がパターニングされ、凹部１１の底面から厚さ方向に下部犠牲層３０に延びる下貫通孔１２が形成される。これにより、第１絶縁層３１における下部犠牲層３０上の部分が第１絶縁層９となり、第２絶縁層３２における第１絶縁層９上の部分が第２絶縁層１０となる。こうして、図２Ｃに示すように、下部犠牲層３０上に、第１絶縁層９および第２絶縁層１０からなる下薄膜絶縁層７で下部電極８を被覆して構成される下薄膜５が形成される（下薄膜を形成する工程）。
一方、第１絶縁層３１においてＳｉウエハＷ１の上面２９に直接形成された部分は、第１絶縁層２１となり、第２絶縁層３２における第１絶縁層２１上の部分は、第１絶縁層２１とともに配線２２を被覆する第２絶縁層２３となる。
次に、たとえば、ＰＥＣＶＤ法により、ＳｉウエハＷ１上の全領域に、Ａｌが堆積される。このＡｌは、下貫通孔１２および下薄膜絶縁層７と第２絶縁層２３との間の隙間３３を埋め尽くし、下薄膜５を覆い尽くす高さまで堆積される。続いて、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、このＡｌがパターニングされる。これにより、図２Ｄに示すように、Ａｌからなる上部犠牲層３４が形成される（第２犠牲層を形成する工程）。このとき、上部犠牲層３４には、下薄膜５の第２絶縁層１０に凹部１１が形成されていることにより、凹部１１に対向する位置において凹部３５が形成される。また、上部犠牲層３４には、下薄膜絶縁層７に下貫通孔１２が形成されていることにより、凹部３５の底面からさらに一段凹んだ凹部４０が形成される。
次に、たとえば、ＰＥＣＶＤ法により、ＳｉウエハＷ１上の全領域に、Ａｌが堆積される。このＡｌは、下貫通孔１２および下薄膜絶縁層７と第２絶縁層２３との間の隙間３３を埋め尽くし、下薄膜５を覆い尽くす高さまで堆積される。続いて、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、このＡｌがパターニングされる。これにより、図２Ｄに示すように、Ａｌからなる上部犠牲層３４が形成される（第２犠牲層を形成する工程）。このとき、上部犠牲層３４には、下薄膜５の第２絶縁層１０に凹部１１が形成されていることにより、凹部１１に対向する位置において凹部３５が形成される。また、上部犠牲層３４には、下薄膜絶縁層７に下貫通孔１２が形成されていることにより、凹部３５の底面からさらに一段凹んだ凹部４０が形成される。
上部犠牲層３４が形成された後には、たとえば、ＰＥＣＶＤ法により、この上部犠牲層３４を含むＳｉウエハＷ１上の全領域に、ＳｉＯ２が堆積される。このＳｉＯ２は、凹部４０および凹部３５に入り込み、上部犠牲層３４を覆い尽くす高さまで堆積される。これにより、図２Ｅに示すように、上部犠牲層３４上の第３絶縁層１５と第２絶縁層２３上の第３絶縁層２４とからなる第３絶縁層３６が形成される。その後は、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、第３絶縁層２４および第２絶縁層２３の一部が除去されて、配線２２の一部をボンディングパッドとして露出させる開口部２７が形成される。
次いで、たとえば、スパッタ法により、第３絶縁層３６上の全領域に、Ａｌ膜が形成される。そして、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、このＡｌ膜がパターニングされる。これにより、図２Ｆに示すように、第３絶縁層１５の上面において上部犠牲層３４を挟んで下薄膜５と対向する位置に、平面視メッシュ状の上部電極１４が形成される。一方、第３絶縁層２４の上面には、所定パターンの配線２５が形成される。さらに、開口部２７上には、開口部２７から露出する配線２２を覆う金属薄膜２８が形成される。
続いて、たとえば、ＰＥＣＶＤ法により、上部電極１４、配線２５および金属薄膜２８を含む第３絶縁層３６上の全領域に、ＳｉＯ２が堆積される。これにより、第３絶縁層１５上の第４絶縁層１６と第３絶縁層２４上の第４絶縁層２６とからなる第４絶縁層３７が形成される。そして、公知のフォトリソグラフィ技術およびエッチング技術により、第４絶縁層３７および第３絶縁層３６がパターニングされる。これにより、図２Ｇに示すように、第４絶縁層１６および第３絶縁層１５に、これらの厚さ方向に上部犠牲層３４に延び、下貫通孔１２とずれた位置に配置される上貫通孔１８が形成される。こうして、下薄膜５上に、第３絶縁層１５および第４絶縁層１６からなる上薄膜絶縁層１３で上部電極１４を被覆して構成される上薄膜６が形成される（上薄膜を形成する工程）。また、第４絶縁層２６には、金属薄膜２８を露出させる開口３８が形成される。
その後、上貫通孔１８を介して上部犠牲層３４にエッチングガス（たとえば、ＢＣｌ３（三塩化ホウ素）などの塩素系ガス、たとえば、ＣＦ４（四フッ化炭素）などのフッソ系ガス）が供給され、上部犠牲層３４がドライエッチングされる（第２犠牲層を除去する工程）。これにより、図２Ｈに示すように、上部犠牲層３４が除去されて、下薄膜５と上薄膜６との間に空洞２０が形成される。
続いて、上貫通孔１８、空洞２０および下貫通孔１２を介して下部犠牲層３０にエッチングガスが供給され、下部犠牲層３０がドライエッチングされる。これにより、図２Ｈに示すように、下部犠牲層３０が除去されて、ＳｉウエハＷ１と下薄膜５との間に空洞１９が形成される（第１犠牲層を除去する工程）。
そして、ＳｉウエハＷ１がＳｉ基板２のサイズに分割されることにより、図１に示すＳｉマイク１が得られる。第３絶縁層１５における上部犠牲層３４の各凹部３５，４０に入り込んでいた部分は、凹部１１（下貫通孔１２）に向けて突出する凸部１７となり、上薄膜６と下薄膜５との接触の維持（密着）を抑制するストッパとして機能する。 以上のように、この実施形態では、ＳｉウエハＷ１の上面２９上に下部犠牲層３０が形成され、この下部犠牲層３０の上に、行列状の複数の凹部１１および下貫通孔１２を有する下薄膜５が形成される。また、下薄膜５の上に上部犠牲層３４が形成され、この上部犠牲層３４の上に、下貫通孔１２に連通する行列状の複数の上貫通孔１８を有する上薄膜６が形成される。そして、上部犠牲層３４は、上貫通孔１８を介するドライエッチングにより除去される。また、下部犠牲層３０は、上部犠牲層３４の除去後、上貫通孔１８および下貫通孔１２を介するドライエッチングにより除去される。
そして、ＳｉウエハＷ１がＳｉ基板２のサイズに分割されることにより、図１に示すＳｉマイク１が得られる。第３絶縁層１５における上部犠牲層３４の各凹部３５，４０に入り込んでいた部分は、凹部１１（下貫通孔１２）に向けて突出する凸部１７となり、上薄膜６と下薄膜５との接触の維持（密着）を抑制するストッパとして機能する。 以上のように、この実施形態では、ＳｉウエハＷ１の上面２９上に下部犠牲層３０が形成され、この下部犠牲層３０の上に、行列状の複数の凹部１１および下貫通孔１２を有する下薄膜５が形成される。また、下薄膜５の上に上部犠牲層３４が形成され、この上部犠牲層３４の上に、下貫通孔１２に連通する行列状の複数の上貫通孔１８を有する上薄膜６が形成される。そして、上部犠牲層３４は、上貫通孔１８を介するドライエッチングにより除去される。また、下部犠牲層３０は、上部犠牲層３４の除去後、上貫通孔１８および下貫通孔１２を介するドライエッチングにより除去される。
下薄膜５が、行列状の複数の下貫通孔１２を有しているので、それらの下貫通孔１２を通して、下薄膜５下の下部犠牲層３０にエッチングガスを速やかに供給することができる。そのため、Ｓｉ基板２の他方面から下部犠牲層３０を露出させる貫通孔を形成し、当該貫通孔を介してエッチングガスを下部犠牲層３０に供給しなくても、下部犠牲層３０を短時間で除去することができる。その結果、Ｓｉマイク１の製造に要する時間および手間の軽減を図ることができる。
また、下部犠牲層３０および上部犠牲層３４が、ともにＡｌ（アルミニウム）からなるので、一連の工程で、上部犠牲層３４の除去に引き続いて、下部犠牲層３０を除去することができる。その結果、Ｓｉマイク１の製造に要する時間および手間を一層軽減することができる。
さらに、この実施形態では、下部犠牲層３０および上部犠牲層３４の除去がドライエッチングで行なわれている。
さらに、この実施形態では、下部犠牲層３０および上部犠牲層３４の除去がドライエッチングで行なわれている。
たとえば、下部犠牲層３０および上部犠牲層３４の除去がウェットエッチングで行なわれる場合、下部犠牲層３０および上部犠牲層３４には、エッチング液が供給され、このエッチング液による溶解作用により、下部犠牲層３０および上部犠牲層３４がエッチングされる。それゆえ、Ｓｉ基板２と下薄膜５との間および下薄膜５と上薄膜６との間には、エッチング後もエッチング液が残存する。下部犠牲層３０および上部犠牲層３４の除去がウェットエッチングで行なわれる場合には、残存するエッチング液を除去するために、エッチング液を純水などで洗い流すためのリンス工程と、その純水などを除去するための乾燥工程とを行なう必要がある。
一方、下部犠牲層３０および上部犠牲層３４の除去がドライエッチングで行なわれる場合、下部犠牲層３０および上部犠牲層３４には、反応性の気体（エッチングガス）、イオン、ラジカルなどが供給され、これらとの化学的反応により、下部犠牲層３０および上部犠牲層３４がエッチングされる。下部犠牲層３０および上部犠牲層３４をドライエッチングするに際して、化学的反応により生成する生成物が気体であるため、エッチングの後に、リンス工程および乾燥工程を省略することができる。そのため、下部犠牲層３０および上部犠牲層３４の除去をウェットエッチングで行なう場合に比べて、Ｓｉマイク１の製造に要する時間および手間を一層軽減することができる。
また、この実施形態では、平面視で各上貫通孔１８と各下貫通孔１２とがずれた位置（たとえば、平面視において、隣接する下貫通孔１２の間）に配置されている。
たとえば、平面視で各上貫通孔１８と各下貫通孔１２とが同じ位置に配置されていると、上貫通孔１８から供給されるエッチングガスが、上部犠牲層３４における上貫通孔１８および下貫通孔１２と対向しない部分に供給されにくい。そのため、エッチングガスの供給時間を十分に長くしないと、当該部分に上部犠牲層３４が残存するおそれがある。
たとえば、平面視で各上貫通孔１８と各下貫通孔１２とが同じ位置に配置されていると、上貫通孔１８から供給されるエッチングガスが、上部犠牲層３４における上貫通孔１８および下貫通孔１２と対向しない部分に供給されにくい。そのため、エッチングガスの供給時間を十分に長くしないと、当該部分に上部犠牲層３４が残存するおそれがある。
これに対し、この実施形態では、平面視で各上貫通孔１８と各下貫通孔１２とがずれた位置に配置されている。この構成では、上貫通孔１８から供給されるエッチングガスは、上部犠牲層３４の除去後、上部犠牲層３４の除去により形成された空洞２０を通って下貫通孔１２へ回り込む。そのため、上薄膜６と下薄膜５との間に上部犠牲層３４を残存させることなく、上部犠牲層３４および下部犠牲層３０を除去することができる。その結果、平面視で各上貫通孔１８と各下貫通孔１２とが同じ位置に配置されている場合に比べて、Ｓｉマイク１の製造に要する時間および手間を一層軽減することができる。
また、下薄膜５が、行列状の複数の凹部１１および下貫通孔１２を有しているので、上部犠牲層３４を形成するに際して、上部犠牲層３４の材料として用いられるアルミニウムが下貫通孔１２および凹部１１に入り込む。そのため、上部犠牲層３４には、凹部１１（下貫通孔１２）に対向する位置において凹部３５，４０が形成される。上部犠牲層３４に凹部３５，４０が形成されるため、この上部犠牲層３４上に形成される第３絶縁層１５は、その一部が凹部３５，４０に入り込む、そして、凹部３５，４０に入り込む部分は、上部犠牲層３４の除去による空洞２０の形成後、凹部１１（下貫通孔１２）に向けて突出する凸部１７となる。
このように、この実施形態では、上部犠牲層３４上に複数の孔を有するフォトレジストを形成する工程と、このフォトレジストをマスクとしたエッチングにより、上部犠牲層３４に、凹部３５，４０に対応する凹部を形成する工程とを行なわなくても、上部犠牲層３４に、凸部１７の形成に利用される凹部３５，４０を形成することができる。その結果、凸部１７の形成に要する時間および手間の軽減を図ることができる。
そして、上薄膜６（第３絶縁層１５）に形成された凸部１７は、上薄膜６と下薄膜５との接触の維持（密着）を抑制するストッパとして機能する。そのため、上薄膜６と下薄膜５との間の空洞２０を維持することができる。その結果、音圧を正確に検出することができるので、Ｓｉマイク１のマイク動作（センサ動作）を良好に行なうことができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の実施形態で実施することもできる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の実施形態で実施することもできる。
たとえば、上部犠牲層３４および下部犠牲層３０は、エッチング可能な物質であり、かつ、下薄膜絶縁層７および上薄膜絶縁層１３とエッチング選択比を有する物質であれば、たとえば、ＳｉＮ（窒化シリコン）を用いて形成されてもよい。
また、下薄膜絶縁層７および上薄膜絶縁層１３は、絶縁性材料であれば、たとえば、ＳｉＮなどを用いて形成されてもよい。下薄膜絶縁層７および上薄膜絶縁層１３が、ＳｉＯ２以外の材料を用いて形成される場合には、上部犠牲層３４および下部犠牲層３０は、ＳｉＯ２を用いて形成されてもよい。
また、下薄膜絶縁層７および上薄膜絶縁層１３は、絶縁性材料であれば、たとえば、ＳｉＮなどを用いて形成されてもよい。下薄膜絶縁層７および上薄膜絶縁層１３が、ＳｉＯ２以外の材料を用いて形成される場合には、上部犠牲層３４および下部犠牲層３０は、ＳｉＯ２を用いて形成されてもよい。
また、前述の実施形態では、静電容量型センサの一例として、Ｓｉマイク１を例にとったが、これに限らず、静電容量の変化量を検知して動作する圧力センサや加速度センサなどに本発明が適用されてもよい。
本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の精神および範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本発明の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本発明はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本発明の精神および範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
この出願は、２００７年７月２４日に日本国特許庁に提出された、特願２００７−１９２２０１号、特願２００７−１９２２０５および特願２００７−１９２２０６号に対応しており、これらの出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。
本発明のＭＥＭＳセンサおよびＭＥＭＳセンサの製造方法は、ＭＥＭＳ技術により製造される各種デバイス（Ｓｉマイク、圧力センサ、加速度センサ、ジャイロセンサなど）に好適に用いられる。
Claims (19)
- 基板と、
前記基板の一方面に対して間隔を空けて対向配置され、複数の下貫通孔がその厚さ方向に貫通して形成された下薄膜と、
前記下薄膜に対して前記基板と反対側に間隔を空けて対向配置され、複数の上貫通孔がその厚さ方向に貫通して形成された上薄膜とを含む、ＭＥＭＳセンサ。 - 複数の前記上貫通孔が、それぞれ平面視で前記下貫通孔とずれた位置に配置されている、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
- 前記上薄膜と一体的に形成され、前記上薄膜における前記下薄膜との対向面から前記下貫通孔に向けて突出した突出部を含む、請求項１または２に記載のＭＥＭＳセンサ。
- 前記下薄膜が、下薄膜絶縁層と、この下薄膜絶縁層に被覆された下部電極とを備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
- 前記下薄膜絶縁層が、下層をなす第１絶縁層と、この第１絶縁層上に形成された上層をなす第２絶縁層とを備え、
前記下部電極が、前記第１絶縁層と前記第２絶縁層とで挟まれることにより、その全表面が前記下薄膜絶縁層に被覆されている、請求項４に記載のＭＥＭＳセンサ。 - 前記第２絶縁層には、複数の凹部が形成されており、
前記下貫通孔は、各前記凹部の底面から前記下薄膜絶縁層を貫通して形成されている、請求項５に記載のＭＥＭＳセンサ。 - 前記凹部は、前記第２絶縁層が前記下部電極に対向する部分で盛り上がることにより、前記下部電極と対向しない部分に形成されている、請求項６に記載のＭＥＭＳセンサ。
- 前記上薄膜が、上薄膜絶縁層と、この上薄膜絶縁層に被覆された上部電極とを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
- 前記上薄膜絶縁層が、下層をなす第３絶縁層と、この第３絶縁層上に形成された上層をなす第４絶縁層とを備え、
前記上部電極が、前記第３絶縁層と前記第４絶縁層とで挟まれることにより、その全表面が前記上薄膜絶縁層に被覆されている、請求項８に記載のＭＥＭＳセンサ。 - 前記突出部が、前記第３絶縁層と一体的に形成された凸部である、請求項９に記載のＭＥＭＳセンサ。
- 前記凸部が、前記凹部と対向する部分に形成されている、請求項１０に記載のＭＥＭＳセンサ。
- 基板の一方面上に第１犠牲層を形成する工程と、
前記第１犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の下貫通孔を有する下薄膜を形成する工程と、
前記下薄膜上に第２犠牲層を形成する工程と、
前記第２犠牲層上に、それぞれ厚さ方向に延びる複数の上貫通孔を有する上薄膜を形成する工程と、
エッチングにより、前記上貫通孔を介して、前記第２犠牲層を除去する工程と、
エッチングにより、前記上貫通孔および前記下貫通孔を介して、前記第１犠牲層を除去する工程とを含む、ＭＥＭＳセンサの製造方法。 - 前記上薄膜を形成する工程が、複数の前記上貫通孔を平面視で前記下貫通孔とずれた位置に有する上薄膜を形成する工程を含む、請求項１２に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
- 前記第１犠牲層および前記第２犠牲層が、同一の材料からなる、請求項１２または１３に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
- 前記第２犠牲層を除去する工程および前記第１犠牲層を除去する工程が、ドライエッチングにより前記第２犠牲層および前記第１犠牲層を除去する工程である、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
- 前記下薄膜を形成する工程が、
前記第１犠牲層上に第１絶縁層を形成する工程と、
前記第１絶縁層上に下部電極を形成する工程と、
前記下部電極を含む前記第１絶縁層上の領域に第２絶縁層を形成する工程と、
前記第２絶縁層から前記第１絶縁層を貫通する下貫通孔を形成する工程とを含む、請求項１２〜１５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。 - 前記下部電極を形成する工程が、平面視メッシュ状の下部電極を形成する工程を含み、
前記第２絶縁層を形成する工程が、メッシュ状の前記下部電極上において前記第２絶縁層の材料が突出することにより、隣接する突出部分の間に凹部を有する第２絶縁層を形成する工程を含み、
前記下貫通孔を形成する工程が、前記凹部の底面から前記第１犠牲層に延びる下貫通孔を形成する工程である、請求項１６に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。 - 前記上薄膜を形成する工程が、
前記第２犠牲層上に第３絶縁層を形成する工程と、
前記第３絶縁層上に上部電極を形成する工程と、
前記上部電極を含む前記第３絶縁層上の領域に第４絶縁層を形成する工程と、
前記第４絶縁層から前記第３絶縁層を貫通する上貫通孔を形成する工程とを含む、請求項１２〜１７のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。 - 前記第２犠牲層を形成する工程が、前記第２絶縁層の凹部に前記第２犠牲層の材料が入り込むことにより、前記第２絶縁層の凹部に対向する位置に形成される凹部を有する第２犠牲層を形成する工程を含み、
前記第３絶縁層を形成する工程が、前記第２犠牲層の凹部に前記第３絶縁層の材料が入り込むことにより形成される凸部を有する第３絶縁層を形成する工程を含む、請求項１７に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
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