(57)【要約】【課題】耐湿性等の信頼性を向上させたコンデンサを提供する。【解決手段】コンデンサは、半導体基板１００の貫通孔１２３を覆うように形成された第１の膜１０２と、第１の膜１０２の上方に第１の膜１０２と対向するように形成された第２の膜１１５とを備えている。第２の膜１１５は、半導体基板１００の貫通孔１２３上に位置する複数の第１の孔１２４と、複数の第１の孔１２４よりも開口面積が大きい少なくとも１つの第２の孔１２６とを有している。第２の孔１２６は、第１の膜１０２のうち貫通孔１２３に露出した部分よりも外側の部分と対向する領域のみに存在している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部に貫通孔を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記貫通孔を覆うように形成された第１の膜と、
前記第１の膜の上方に前記第１の膜と対向するように形成された第２の膜とを備え、
前記第２の膜は、前記半導体基板の前記貫通孔上に位置する複数の第１の孔と、前記複数の第１の孔よりも開口面積が大きい少なくとも１つの第２の孔とを有し、
前記第２の孔は、前記第１の膜のうち前記貫通孔に露出した部分よりも外側の部分と対向する領域のみに存在することを特徴とするコンデンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のコンデンサにおいて、
前記第２の孔は、非容量生成部に形成されていることを特徴とするコンデンサ。
【請求項３】
請求項２に記載のコンデンサにおいて、
前記非容量生成部における前記第２の膜の単位面積当たりの開口面積は、容量生成部における前記第２の膜の単位面積当たりの開口面積よりも大きいことを特徴とするコンデンサ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンデンサにおいて、
前記第２の膜は、第２の電極及び絶縁膜を含み、
前記第１の膜は、第１の電極を含むことを特徴とするコンデンサ。
【請求項５】
請求項４に記載のコンデンサにおいて、
前記第１の電極はポリシリコン膜であり、
前記絶縁膜はシリコン窒化膜であり、
前記第２の電極はポリシリコン膜であることを特徴とするコンデンサ。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のコンデンサにおいて、
前記第２の孔は、前記第１の電極と前記第２の電極とが対向していない領域に形成されていることを特徴とするコンデンサ。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１項に記載のコンデンサにおいて、
前記第２の電極は固定電極であり、
前記第１の電極は振動電極であり、
前記第２の孔は、前記振動電極と前記固定電極とが重なっていない領域の前記第２の膜にのみ存在することを特徴とするコンデンサ。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか１項に記載のコンデンサにおいて、
前記第１の電極と前記第２の電極とが対向していない領域における前記第２の膜の単位面積当たりの開口面積は、前記第１の電極と前記第２の電極とが対向している領域における前記第２の膜の単位面積当たりの開口面積よりも大きいことを特徴とするコンデンサ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載のコンデンサにおいて、
前記第２の膜の面積は、前記第１の膜の面積よりも大きいことを特徴とするコンデンサ。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載のコンデンサにおいて、
前記第２の孔の開口径は、前記複数の第１の孔の開口径の１．５倍以上であることを特徴とするコンデンサ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のコンデンサにおいて、
前記第２の孔の開口面積は、前記複数の第１の孔の開口面積の２倍以上であることを特徴とするコンデンサ。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載のコンデンサにおいて、
前記第１の膜はエレクトレット膜を含むことを特徴とするコンデンサ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のコンデンサにおいて、
前記エレクトレット膜はシリコン酸化膜であることを特徴とするコンデンサ。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載のコンデンサにおいて、
前記第２の孔は、前記半導体基板の前記貫通孔の外側の領域上に形成されていることを特徴とするコンデンサ。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載のコンデンサにおいて、
前記第２の孔の開口面積は、前記第２の孔が前記半導体基板の前記貫通孔の中心から離れるに従って大きくなることを特徴とするコンデンサ。
【請求項１６】
半導体基板上に第１の膜を形成する工程と、
前記半導体基板上及び前記第１の膜上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に第２の膜を形成する工程と、
前記第１の膜が露出するように前記半導体基板の中央部に除去領域を形成する工程と、
前記第１の膜と前記第２の膜との間の前記絶縁膜を除去してエアギャップを形成する工程とを備え、
前記第２の膜を形成する工程において、前記半導体基板の前記除去領域上に複数の第１の孔を有すると共に前記除去領域に露出した部分の前記第１の膜よりも外側の領域のみに前記複数の第１の孔よりも開口面積が大きい少なくとも１つの第２の孔を有するように前記第２の膜を形成することを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載のコンデンサの製造方法において、
前記第２の孔は、非容量生成部に形成されることを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載のコンデンサの製造方法において、
前記非容量生成部における前記第２の膜の単位面積当たりの開口面積が、容量生成部における前記第２の膜の単位面積当たりの開口面積よりも大きくなるように、前記複数の第１の孔及び前記第２の孔は形成されることを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項１９】
請求項１６〜１８のいずれか１項に記載のコンデンサの製造方法において、
前記第２の膜は、第２の電極を含み、
前記第１の膜は、第１の電極を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載のコンデンサの製造方法において、
前記第１の電極はポリシリコン膜であり、
前記第２の膜はシリコン窒化膜を含み、
前記第２の電極はポリシリコン膜であることを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項２１】
請求項１９又は２０に記載のコンデンサの製造方法において、
前記第２の孔は、前記第１の電極と前記第２の電極とが対向していない領域に形成されることを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項２２】
請求項１９〜２１のいずれか１項に記載のコンデンサの製造方法において、
前記第２の電極は固定電極であり、
前記第１の電極は振動電極であり、
前記第２の孔は、前記振動電極と前記固定電極とが重なっていない領域の前記第２の膜にのみ存在することを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項２３】
請求項１９〜２２のいずれか１項に記載のコンデンサの製造方法において、
前記第１の電極と前記第２の電極とが対向していない領域における前記第２の膜の単位面積当たりの開口面積が、前記第１の電極と前記第２の電極とが対向している領域における前記第２の膜の単位面積当たりの開口面積よりも大きくなるように、前記複数の第１の孔及び前記第２の孔は形成されることを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項２４】
請求項１６〜２３のいずれか１項に記載のコンデンサの製造方法において、
前記エアギャップは前記絶縁膜をウェットエッチングによって除去することにより形成されることを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載のコンデンサの製造方法において、
前記ウェットエッチングは、ＨＦを用いて行われることを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項２６】
請求項１６〜２５のいずれか１項に記載のコンデンサの製造方法において、
前記第２の膜の面積は、前記第１の膜の面積よりも大きいことを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項２７】
請求項１６〜２６のいずれか１項に記載のコンデンサの製造方法において、
前記第２の孔の開口径が前記複数の第１の孔の開口径の１．５倍以上となるように、前記複数の第１の孔及び前記第２の孔は形成されることを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項２８】
請求項１６〜２７のいずれか１項に記載のコンデンサの製造方法において、
前記第２の孔の開口面積が前記複数の第１の孔の開口面積の２倍以上となるように、前記複数の第１の孔及び前記第２の孔は形成されることを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項２９】
請求項１６〜２８のいずれか１項に記載のコンデンサの製造方法において、
前記第１の膜はエレクトレット膜を含むことを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載のコンデンサの製造方法において、
前記エレクトレット膜はシリコン酸化膜であることを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項３１】
請求項１６〜３０のいずれか１項に記載のコンデンサの製造方法において、
前記第２の孔は、前記半導体基板の前記除去領域の外側の領域上に形成されることを特徴とするコンデンサの製造方法。
【請求項３２】
請求項１６〜３１のいずれか１項に記載のコンデンサの製造方法において、
前記第２の孔が前記半導体基板の前記除去領域の中心から離れるに従って前記第２の孔の開口面積が大きくなるように、前記第２の孔は形成されることを特徴とするコンデンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動電極を有するエレクトレットコンデンサに関し、特に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System ）技術を用いて形成するエレクトレットコンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンデンサーマイクロホンなどの素子に応用される、永久的電気分極を有する誘導体であるエレクトレット素子として、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン共重合体）樹脂材などの有機系の高分子重合体が使用されていた。しかし、これらの材料は耐熱性に欠けるため、基板実装する際のリフロー用素子としての応用が困難である。そこで、近年、エレクトレットの薄膜化、小型化及び高性能化を達成するために、微細加工技術を利用した、シリコン酸化膜を用いたエレクトレット型シリコンマイクロホンが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１８６０７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記エレクトレット型シリコンマイクロホンは、数μｍレベルの厚さのエアギャップ構造を有するため、当該エアギャップ内に取り込まれた水分が十分に放出されず、耐湿性や耐結露性などの信頼性面に問題がある。
【０００５】
前記に鑑み、本発明は、耐湿性や耐結露性等の信頼性を向上させたエレクトレットコンデンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の目的を達成するために、本願発明者らは、エアギャップの上側の電極（上部電極）に設けられている音孔とは別に、上部電極にエアギャップと接続する貫通孔を設けることにより、上部電極の開口面積を増大させ、エアギャップ内に取り込まれた水分を滞留させずに放出しやすくするという発明を想到した。尚、貫通孔によりエレクトレットコンデンサの容量値が減少することを防止するため、貫通孔は上部電極の非容量生成部（上部電極における下部電極（振動電極）と対向していない部分）に形成することが望ましい。
【０００７】
具体的には、本発明に係るエレクトレットコンデンサは、第１電極と、前記第１電極とエアギャップを挟んで対向する振動可能な第２電極と、前記第２電極における前記エアギャップ側の面上に設けられたエレクトレット膜とを備え、前記第２電極の面積は前記第１電極の面積よりも小さく、前記第１電極における前記第２電極と対向する容量生成部には複数の音孔が前記エアギャップと接続するように設けられており、前記第１電極における前記第２電極と対向していない非容量生成部には少なくとも１つの貫通孔が前記エアギャップと接続するように設けられている。
【０００８】
本発明のエレクトレットコンデンサによると、第１電極つまり上部電極に音孔とは別に、エアギャップと接続する貫通孔が設けられているため、上部電極の開口面積が増大してエアギャップの通気性が向上する。このため、エアギャップ内に取り込まれた水分の滞留を回避できるので、耐湿性や耐結露性等の信頼性を向上させることができる。また、上部電極の非容量生成部に貫通孔を設けるため、貫通孔に起因するエレクトレットコンデンサの容量値の減少を防止することができる。
【０００９】
上記効果をより確実に得るために、本発明のエレクトレットコンデンサにおいて、前記貫通孔の開口面積は前記各音孔の開口面積よりも大きいこと、具体的には、前記貫通孔の開口径は前記各音孔の開口径の１．５倍以上であること（つまり貫通孔の開口面積が各音孔の開口面積の２倍以上であること）が好ましい。
【００１０】
また、上記効果をより確実に得るためには、本発明のエレクトレットコンデンサにおいて、前記非容量生成部の単位面積当たりの開口面積は前記容量生成部の単位面積当たりの開口面積よりも大きいことが好ましい。この場合、前記貫通孔の開口面積は前記各音孔の開口面積と同じであってもよい。また、前記貫通孔の形成位置が前記容量生成部から離れるに従って当該貫通孔の開口面積は大きくなってもよい。例えば前記貫通孔と前記容量生成部の中心つまり前記第２電極（振動電極）の中心との間の距離に比例して当該貫通孔の開口径が大きくなってもよい。また、前記貫通孔の開口形状は特に限定されるものではないが、例えば前記貫通孔の開口形状は方形（正方形又は長方形）であり、前記各音孔の開口形状は円形であってもよい。
【００１１】
また、上記効果をより確実に得るためには、本発明のエレクトレットコンデンサにおいて、前記エアギャップの内部に対して撥水処理が行われていることが好ましい。
【００１２】
さらに、上記効果をより確実に得るためには、本発明のエレクトレットコンデンサにおいて、前記エレクトレット膜の上面及び下面は絶縁膜、具体的にはシリコン窒化膜によって覆われていることが好ましい。
【００１３】
尚、本発明のエレクトレットコンデンサにおいて、前記エレクトレット膜がシリコン酸化膜であると、当該エレクトレット膜を薄膜化、小型化及び高性能化することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上に説明したように、本発明によると、第１電極つまり上部電極の非容量生成部に、音孔とは別に、エアギャップと接続する貫通孔が設けられているため、エレクトレットコンデンサの容量値を減らすことなく、上部電極の開口面積を増大させることによりエアギャップの通気性を向上させ、それによって、従来品と比較して耐湿性や耐結露性等の信頼性を向上させたエレクトレットコンデンサを得ることができる。すなわち、高信頼性を有する本発明のエレクトレットコンデンサを搭載した各種応用装置を広く社会に供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るエレクトレットコンデンサの平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ線の断面図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るエレクトレットコンデンサの平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のII−II線の断面図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るエレクトレットコンデンサの平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の III− III線の断面図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の第４の実施形態に係るエレクトレットコンデンサの平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のIV−IV線の断面図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施形態に係るエレクトレットコンデンサの製造方法の各工程を示す断面図である。
【図６】図６（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施形態に係るエレクトレットコンデンサの製造方法の各工程を示す断面図である。
【図７】図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施形態に係るエレクトレットコンデンサの製造方法の各工程を示す断面図である。
【図８】図８（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施形態に係るエレクトレットコンデンサの製造方法の各工程を示す断面図である。
【図９】図９（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施形態に係るエレクトレットコンデンサの製造方法の各工程を示す断面図である。
【図１０】図１０（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第５の実施形態に係るエレクトレットコンデンサの製造方法の各工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係るエレクトレットコンデンサについて図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係るエレクトレットコンデンサの平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ線の断面図である。尚、図１（ａ）において、説明を分かりやすくするために、主要な部材以外の図示を省略している。
【００１８】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、中央部に除去領域（以下、メンブレン領域と称する）１２３を有する半導体基板１００上に第１のシリコン酸化膜１０１を介して、振動膜（下層の第１の導電性ポリシリコン膜１０２と上層の第２のシリコン酸化膜１０５との積層体）がメンブレン領域１２３を覆うように設けられている。第１の導電性ポリシリコン膜１０２は下部電極（振動電極）となり、第２のシリコン酸化膜１０５はエレクトレット膜となる。第２のシリコン酸化膜１０５の下面及び上面はそれぞれ第１のシリコン窒化膜１０４及び第２のシリコン窒化膜１０７によって覆われている。上記振動膜の上には、エアギャップ１２５を挟んで固定膜（第２の導電性ポリシリコン膜１１５）が設けられている。第２の導電性ポリシリコン膜１１５は上部電極（固定電極）となり、その下面及び上面はそれぞれ第３のシリコン窒化膜１１４及び第４のシリコン窒化膜１１７によって覆われている。尚、上記固定膜は、半導体基板１００上において第３のシリコン酸化膜１０９によって保持されており、エアギャップ１２５は第３のシリコン酸化膜１０９の除去領域である。
【００１９】
また、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、振動電極となる第１の導電性ポリシリコン膜１０２の面積は、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５の面積よりも小さい。また、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５における振動電極となる第１の導電性ポリシリコン膜１０２と対向する容量生成部には複数の音孔１２４がエアギャップ１２５と接続するように設けられている。さらに、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５における振動電極となる第１の導電性ポリシリコン膜１０２と対向していない非容量生成部には複数の貫通孔１２６がエアギャップ１２５と接続するように設けられている。
【００２０】
尚、本実施形態において、各貫通孔１２６の開口面積は各音孔１２４の開口面積よりも大きい。また、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５の端部には電極パッド１２７が設けられている。
【００２１】
本実施形態によると、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５に音孔１２４とは別に、エアギャップ１２５と接続する貫通孔１２６が設けられているため、上記固定電極の開口面積が増大してエアギャップ１２５の通気性が向上する。このため、エアギャップ１２５内に取り込まれた水分の滞留を回避できるので、耐湿性や耐結露性等の信頼性を向上させることができる。また、上記固定電極の非容量生成部に貫通孔１２６を設けるため、貫通孔１２６に起因するエレクトレットコンデンサの容量値の減少を防止することができる。
【００２２】
また、本実施形態によると、各貫通孔１２６の開口面積が各音孔１２４の開口面積よりも大きいため、上記効果をより確実に得ることができる。ここで、各貫通孔１２６の開口径は各音孔１２４の開口径の１．５倍以上であること（つまり各貫通孔１２６の開口面積が各音孔１２４の開口面積の２倍以上であること）が好ましい。
【００２３】
また、本実施形態によると、エレクトレット膜となる第２のシリコン酸化膜１０５の下面及び上面はそれぞれ第１のシリコン窒化膜１０４及び第２のシリコン窒化膜１０７によって覆われているため、上記効果をより確実に得ることができる。また、エレクトレット膜としてシリコン酸化膜を用いているため、当該エレクトレット膜を薄膜化、小型化及び高性能化することができる。
【００２４】
尚、本実施形態において、エアギャップ１２５の内部に対して例えばＨＭＤＳ（hexamethyle disilazane）等により撥水処理が行われていることが好ましい。このようにすると、上記効果をより確実に得ることができる。
【００２５】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係るエレクトレットコンデンサについて図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図２（ａ）は本発明の第２の実施形態に係るエレクトレットコンデンサの平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のII−II線の断面図である。尚、図２（ａ）において、説明を分かりやすくするために、主要な部材以外の図示を省略している。また、図２（ａ）及び（ｂ）において、図１（ａ）及び（ｂ）に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００２７】
本実施形態が第１の実施形態と異なっている点は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５の非容量生成部に設けられる貫通孔１２６の数及び大きさである。具体的には、本実施形態では、第１の実施形態と比較して小さい貫通孔１２６が第１の実施形態と比較して多数設けられている。これにより、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５の非容量生成部における単位面積当たりの開口面積は容量生成部と比較して大きくなる。
【００２８】
本実施形態によると、第１の実施形態と同様に、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５に音孔１２４とは別に、エアギャップ１２５と接続する貫通孔１２６が設けられているため、上記固定電極の開口面積が増大してエアギャップ１２５の通気性が向上する。このため、エアギャップ１２５内に取り込まれた水分の滞留を回避できるので、耐湿性や耐結露性等の信頼性を向上させることができる。また、上記固定電極の非容量生成部に貫通孔１２６を設けるため、貫通孔１２６に起因するエレクトレットコンデンサの容量値の減少を防止することができる。
【００２９】
また、本実施形態によると、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５の非容量生成部における単位面積当たりの開口面積が容量生成部と比較して大きいため、上記効果をより確実に得ることができる。ここで、各貫通孔１２６の開口面積（開口径）と各音孔１２４の開口面積（開口径）とを同じに設定しても良い。
【００３０】
また、本実施形態によると、第１の実施形態と同様に、エレクトレット膜となる第２のシリコン酸化膜１０５の下面及び上面はそれぞれ第１のシリコン窒化膜１０４及び第２のシリコン窒化膜１０７によって覆われているため、上記効果をより確実に得ることができる。また、エレクトレット膜としてシリコン酸化膜を用いているため、当該エレクトレット膜を薄膜化、小型化及び高性能化することができる。
【００３１】
尚、本実施形態において、第１の実施形態と同様に、エアギャップ１２５の内部に対して例えばＨＭＤＳ等により撥水処理が行われていることが好ましい。このようにすると、上記効果をより確実に得ることができる。
【００３２】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係るエレクトレットコンデンサについて図面を参照しながら説明する。
【００３３】
図３（ａ）は本発明の第３の実施形態に係るエレクトレットコンデンサの平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の III− III線の断面図である。尚、図３（ａ）において、説明を分かりやすくするために、主要な部材以外の図示を省略している。また、図３（ａ）及び（ｂ）において、図１（ａ）及び（ｂ）に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００３４】
本実施形態が第１の実施形態と異なっている点は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５の非容量生成部に設けられる貫通孔１２６の数及び大きさである。具体的には、本実施形態では、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５の容量生成部から貫通孔１２６の形成位置が離れるに従って当該貫通孔１２６の開口面積が大きくなる。これにより、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５の非容量生成部における単位面積当たりの開口面積は容量生成部と比較して大きくなる。
【００３５】
本実施形態によると、第１の実施形態と同様に、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５に音孔１２４とは別に、エアギャップ１２５と接続する貫通孔１２６が設けられているため、上記固定電極の開口面積が増大してエアギャップ１２５の通気性が向上する。このため、エアギャップ１２５内に取り込まれた水分の滞留を回避できるので、耐湿性や耐結露性等の信頼性を向上させることができる。また、上記固定電極の非容量生成部に貫通孔１２６を設けるため、貫通孔１２６に起因するエレクトレットコンデンサの容量値の減少を防止することができる。
【００３６】
また、本実施形態によると、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５の非容量生成部における単位面積当たりの開口面積が容量生成部と比較して大きいため、上記効果をより確実に得ることができる。ここで、貫通孔１２６と容量生成部の中心（つまり振動電極となる第１の導電性ポリシリコン膜１０２の中心）との間の距離に比例して当該貫通孔１２６の開口径を大きくしてもよい。
【００３７】
また、本実施形態によると、第１の実施形態と同様に、エレクトレット膜となる第２のシリコン酸化膜１０５の下面及び上面はそれぞれ第１のシリコン窒化膜１０４及び第２のシリコン窒化膜１０７によって覆われているため、上記効果をより確実に得ることができる。また、エレクトレット膜としてシリコン酸化膜を用いているため、当該エレクトレット膜を薄膜化、小型化及び高性能化することができる。
【００３８】
尚、本実施形態において、第１の実施形態と同様に、エアギャップ１２５の内部に対して例えばＨＭＤＳ等により撥水処理が行われていることが好ましい。このようにすると、上記効果をより確実に得ることができる。
【００３９】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係るエレクトレットコンデンサについて図面を参照しながら説明する。
【００４０】
図４（ａ）は本発明の第４の実施形態に係るエレクトレットコンデンサの平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のIV−IV線の断面図である。尚、図４（ａ）において、説明を分かりやすくするために、主要な部材以外の図示を省略している。また、図４（ａ）及び（ｂ）において、図１（ａ）及び（ｂ）に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００４１】
本実施形態が第１の実施形態と異なっている点は、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５の非容量生成部に設けられる貫通孔１２６の数、形状及び大きさである。具体的には、本実施形態では、第１の実施形態と比較して小さい貫通孔１２６が第１の実施形態と比較して多数設けられている。これにより、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５の非容量生成部における単位面積当たりの開口面積は容量生成部と比較して大きくなる。
【００４２】
本実施形態によると、第１の実施形態と同様に、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５に音孔１２４とは別に、エアギャップ１２５と接続する貫通孔１２６が設けられているため、上記固定電極の開口面積が増大してエアギャップ１２５の通気性が向上する。このため、エアギャップ１２５内に取り込まれた水分の滞留を回避できるので、耐湿性や耐結露性等の信頼性を向上させることができる。また、上記固定電極の非容量生成部に貫通孔１２６を設けるため、貫通孔１２６に起因するエレクトレットコンデンサの容量値の減少を防止することができる。
【００４３】
また、本実施形態によると、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５の非容量生成部における単位面積当たりの開口面積が容量生成部と比較して大きいため、上記効果をより確実に得ることができる。ここで、貫通孔１２６の開口形状は特に限定されるものではないが、例えば各貫通孔１２６の開口形状を方形（正方形又は長方形）に設定し、各音孔１２４の開口形状を円形に設定しても良い。
【００４４】
また、本実施形態によると、第１の実施形態と同様に、エレクトレット膜となる第２のシリコン酸化膜１０５の下面及び上面はそれぞれ第１のシリコン窒化膜１０４及び第２のシリコン窒化膜１０７によって覆われているため、上記効果をより確実に得ることができる。また、エレクトレット膜としてシリコン酸化膜を用いているため、当該エレクトレット膜を薄膜化、小型化及び高性能化することができる。
【００４５】
尚、本実施形態において、第１の実施形態と同様に、エアギャップ１２５の内部に対して例えばＨＭＤＳ等により撥水処理が行われていることが好ましい。このようにすると、上記効果をより確実に得ることができる。
【００４６】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係るエレクトレットコンデンサの製造方法について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態は、貫通孔形成用マスクレイアウトのみの調整により上記第１〜第４の実施形態のエレクトレットコンデンサのいずれの製造方法としても用いることができる。
【００４７】
図５（ａ）、（ｂ）、図６（ａ）、（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）、図９（ａ）、（ｂ）及び図１０（ａ）、（ｂ）は、本実施形態のエレクトレットコンデンサの製造方法の各工程を示す断面図である。尚、上記各図面において、レジスト膜の図示を省略していると共に、図１（ａ）及び（ｂ）に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する。
【００４８】
まず、図５（ａ）に示すように。例えば比抵抗が１０〜１５Ω・ｃｍ程度で（１００）面を主面とするシリコン単結晶からなるＰ型の半導体基板１００上に例えば厚さ１０００ｎｍ程度の保護酸化膜（第１のシリコン酸化膜）１０１を形成する。次に、保護酸化膜１０１の上に、振動電極となる例えばリン濃度２×１０20  〜３×１０20  ａｔｏｍｓ／ｃｍ3   程度のＰ型の多結晶ポリシリコン膜（第１の導電性ポリシリコン膜）１０２を減圧ＣＶＤ（chemical vapor deposition ）を用いて例えば厚さ３００ｎｍ程度成長させる。次に、第１のフォトリソグラフィ用マスク１０３により形成したレジストパターンを用いて、多結晶ポリシリコン膜１０２をドライエッチングにより振動電極形状に加工した後、上記レジストパターンを剥離する。続いて、絶縁膜として例えばシリコン窒化膜（第１のシリコン窒化膜）１０４を基板全面亘って厚さ１００ｎｍ程度成長させる。
【００４９】
尚、図５（ａ）に示す工程で、保護酸化膜１０１、多結晶ポリシリコン膜１０２及びシリコン窒化膜１０４は基板裏面側にも形成される。
【００５０】
次に、図５（ｂ）に示すように、例えば減圧ＣＶＤを用いて基板全面に例えばＴＥＯＳ（tetraethylorthosilicate ）からなる第２のシリコン酸化膜１０５を例えば厚さ１０００ｎｍ程度成長させる。続いて、第２のフォトリソグラフィ用マスク１０６により形成したレジストパターンを用いて、第２のシリコン酸化膜１０５を例えばドライエッチングによりエレクトレット形状に加工した後、上記レジストパターンを剥離する。
【００５１】
尚、図５（ｂ）に示す工程で、第２のシリコン酸化膜１０５は基板裏面側にも形成される。
【００５２】
続いて、図６（ａ）に示すように、基板全面に絶縁膜として例えばシリコン窒化膜（第２のシリコン窒化膜）１０７を厚さ１００ｎｍ程度成長させる。次に、第３のフォトリソグラフィ用マスク１０８により形成したレジストパターンを用いて、シリコン窒化膜１０７をドライエッチングにより所定形状に加工した後、上記レジストパターンを剥離する。
【００５３】
尚、図６（ａ）に示す工程で、シリコン窒化膜１０７は基板裏面側にも形成される。
【００５４】
次に、図６（ｂ）に示すように、基板全面に、犠牲層となる第３のシリコン酸化膜１０９として、常圧ＣＶＤ酸化膜であるＢＰＳＧ（boron-doped phospho-silicate glass）膜を例えば厚さ３０００ｎｍ程度成長させる。尚、第３のシリコン酸化膜１０９は基板裏面側には形成されない。次に、第４のフォトリソグラフィ用マスク１１０により形成したレジストパターンを用いて、第３のシリコン酸化膜１０９の所定箇所に例えば深さ１５００ｎｍ程度の窪み１１１を形成した後、上記レジストパターンを剥離する。
【００５５】
次に、図７（ａ）に示すように、第５のフォトリソグラフィ用マスク１１２により形成したレジストパターンを用いて、第３のシリコン酸化膜１０９等に対してエッチングを行い、振動電極となる多結晶ポリシリコン膜１０２に達する電極パッド開口部１１３を形成する。
【００５６】
次に、図７（ｂ）に示すように、基板全面に、例えば絶縁膜としてシリコン窒化膜（第３のシリコン窒化膜）１１４を例えば厚さ１００ｎｍ程度形成する。続いて、シリコン窒化膜１１４の上に、容量形成時の上部電極（固定電極）となる例えばリン濃度１×１０20  〜２×１０20  ａｔｏｍｓ／ｃｍ3   のＰ型の多結晶ポリシリコン膜（第２の導電性ポリシリコン膜）１１５を減圧ＣＶＤを用いて例えば厚さ１０００ｎｍ程度成長させる。次に、第６のフォトリソグラフィ用マスク１１６により形成したレジストパターン（電極パッド形成領域、音孔形成領域及び貫通孔形成領域が開口されている）を用いて、シリコン窒化膜１１４及び多結晶ポリシリコン膜１１５をドライエッチングにより所定形状に加工した後、上記レジストパターンを剥離する。
【００５７】
尚、図７（ｂ）に示す工程で、シリコン窒化膜１１４及び多結晶ポリシリコン膜１１５は基板裏面側にも形成される。
【００５８】
次に、図８（ａ）に示すように、基板全面にシリコン窒化膜（第４のシリコン窒化膜）１１７を例えば厚さ１５０ｎｍ程度形成する。次に、第７のフォトリソグラフィ用マスク１１８により形成したレジストパターン（電極パッド形成領域、音孔形成領域及び貫通孔形成領域が開口されている）を用いて、シリコン窒化膜１１７をドライエッチングにより所定形状に加工した後、上記レジストパターンを剥離する。
【００５９】
尚、図８（ａ）に示す工程で、シリコン窒化膜１１７は基板裏面側にも形成される。以下、この時点で基板裏面側に形成されている積層膜を積層膜１２０と称する。
【００６０】
次に、図８（ｂ）に示すように、基板全面に、保護膜としてＦＳＧ（fluorine-doped silicate glass ）からなる第４のシリコン酸化膜１１９を例えば厚さ５００ｎｍ程度を成長させる。
【００６１】
次に、図９（ａ）に示すように、例えばバックグラインド設備を使用して、半導体基板１００の裏面に形成されている積層膜１２０を剥離して基板裏面を露出させる。次に、図９（ｂ）に示すように、基板裏面側に保護膜として第５のシリコン酸化膜１２１を例えば厚さ５００ｎｍ程度成長させた後、第８のフォトリソグラフィ用マスク１２２により形成したレジストパターン（基板裏面中央領域が開口されている）を用いて、シリコン酸化膜１２１をドライエッチングにより所定形状に加工し、その後、上記レジストパターンを剥離する。
【００６２】
次に、図１０（ａ）に示すように、シリコン酸化膜１２１を保護膜として、半導体基板１００に対して例えばＴＭＡＨ（tetramethyl ammonium hydroxide）等の薬液を用いて異方性エッチングを行う。これにより、半導体基板１００の中央部に除去領域（メンブレン領域）１２３が形成される。
【００６３】
次に、図１０（ｂ）に示すように、半導体基板１００を例えばＨＦ原液に浸すことによって、基板表面側の保護膜であるシリコン酸化膜１１９及び基板裏面側の保護膜であるシリコン酸化膜１２１をウェットエッチングにより除去すると共に犠牲層となる第３のシリコン酸化膜１０９の所定部分を除去する。これにより、振動電極となる第１の導電性ポリシリコン膜１０２（より正確にはその上に形成されたエレクトレット膜となるシリコン酸化膜１０５（シリコン窒化膜１０４及び１０７によって覆われている））と、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５との間にエアギャップ１２５が形成される。また、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５における振動電極となる第１の導電性ポリシリコン膜１０２と対向する容量生成部に複数の音孔１２４がエアギャップ１２５と接続するように形成される。さらに、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５における振動電極となる第１の導電性ポリシリコン膜１０２と対向していない非容量生成部に複数の貫通孔１２６がエアギャップ１２５と接続するように形成される。
【００６４】
その後、シリコン窒化膜１０４及び１０７によって覆われたシリコン酸化膜１０５に電荷を付与して着電させることによって、エレクトレット膜を有するエレクトレットコンデンサが完成する。
【００６５】
以上に説明した本実施形態によると、貫通孔形成用マスク（フォトリソグラフィ用マスク１１６及び１１８）のレイアウトを調整するだけで、第１〜第４の実施形態のエレクトレットコンデンサのいずれであっても確実に形成することができる。
【００６６】
尚、上記各実施形態においては、非容量形成部の貫通孔１２６の数を増やしたり、その開口面積を増大することによって、固定電極となる第２の導電性ポリシリコン膜１１５並びにそれを覆うシリコン窒化膜１１４及び１１７からなる固定膜の引っ張り強度に影響が生じる可能性がある。この場合には、例えば図７（ｂ）で形成されるシリコン窒化膜１１４の膜厚や図８（ａ）で形成されるシリコン窒化膜１１７の膜厚を上記設計値と比べて大きくすることによって、固定膜として必要な強度を保持することが可能となる。
【００６７】
また、上記各実施形態においては、電極形成材料としてＰ型の多結晶ポリシリコン膜を形成したが、これに代えて、ノンドープの多結晶ポリシリコン膜を形成した後に当該ポリシリコン膜に対してイオン注入を行っても良い。また、Ｐ型の多結晶ポリシリコンに代えて、Ｎ型のポリシリコン膜を形成しても良い。
【００６８】
また、上記各実施形態においては、プロセスを限定して説明したが、例えばシリコン酸化膜を形成する際のプロセスとして、互換性がある熱酸化及びＣＶＤのいずれを用いても良いし、例えばエッチングプロセスとして、互換性があるドライエッチング及びウェットエッチングのいずれを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
以上に説明したように、本発明のエレクトレットコンデンサは耐熱性、耐湿性及び耐結露性等を有しており、信頼性に優れた高性能で小型なＭＥＭＳの実現に有用である。
【符号の説明】
【００７０】
１００    半導体基板
１０１    第１のシリコン酸化膜
１０２    第１の導電性ポリシリコン膜
１０３    第１のフォトリソグラフィ用マスク
１０４    第１のシリコン窒化膜
１０５    第２のシリコン酸化膜
１０６    第２のフォトリソグラフィ用マスク
１０７    第２のシリコン窒化膜
１０８    第３のフォトリソグラフィ用マスク
１０９    第３のシリコン酸化膜
１１０    第４のフォトリソグラフィ用マスク
１１１    第３のシリコン酸化膜の窪み
１１２    第５のフォトリソグラフィ用マスク
１１３    電極パッド開口部
１１４    第３のシリコン窒化膜
１１５    第２の導電性ポリシリコン膜
１１６    第６のフォトリソグラフィ用マスク
１１７    第４のシリコン窒化膜
１１８    第７のフォトリソグラフィ用マスク
１１９    第４のシリコン酸化膜
１２０    半導体基板裏面側積層膜
１２１    第５のシリコン酸化膜
１２２    第８のフォトリソグラフィ用マスク
１２３    メンブレン領域
１２４    音孔
１２５    エアギャップ
１２６    貫通孔
１２７    電極パッド
【図１】
2010187384.tif 000003
【図２】
2010187384.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010187384.tif 000009
【図８】
2010187384.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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