(57)【要約】  本発明のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサは、基層と、前記基層上に前記基層と間隔を空けて設けられ、外力により変形する変形部とを備える。前記変形部は、有機材料からなる。
2008143191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳセンサにおいて、
基層と、
前記基層上に前記基層と間隔を空けて設けられ、外力により変形する変形部とを備え、
前記変形部は、有機材料からなる。
【請求項２】
請求項１に記載のＭＥＭＳセンサにおいて、
前記変形部における前記基層との対向面に設けられた錘を備える。
【請求項３】
請求項２に記載のＭＥＭＳセンサにおいて、
前記錘は、前記有機材料からなり、前記変形部と一体的に形成されている。
【請求項４】
請求項３に記載のＭＥＭＳセンサにおいて、
前記有機材料は、ポリイミドである。
【請求項５】
請求項２に記載のＭＥＭＳセンサにおいて、
前記変形部を前記錘の周囲において支持するフレームと、
前記変形部上に配設された抵抗導体と、
前記変形部上に配設され、前記抵抗導体に接続された配線とを備える。
【請求項６】
請求項１に記載のＭＥＭＳセンサにおいて、
前記基層における前記変形部との対向面に設けられた第１電極と、
前記変形部における前記基層との対向面に設けられ、前記第１電極と間隔を空けて対向する第２電極とを備える。
【請求項７】
請求項６に記載のＭＥＭＳセンサにおいて、
前記変形部における前記基層との対向面に設けられた突出部を備える。
【請求項８】
請求項７に記載のＭＥＭＳセンサにおいて、
前記突出部は、前記有機材料からなり、前記変形部と一体的に形成されている。
【請求項９】
請求項８に記載のＭＥＭＳセンサにおいて、
前記有機材料は、ポリイミドである。
【請求項１０】
基層上に犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層の表面に凹部を形成する工程と、
前記凹部を埋め尽くすとともに前記犠牲層の表面を覆うように、有機材料層を形成する工程と、
前記有機材料層上に配線を形成する工程と、
前記有機材料層上に前記配線と接続される抵抗導体を形成する工程と、
前記有機材料層の表面側から前記有機材料層をエッチングして、平面視で前記凹部の周囲に沿った溝を形成する工程と、
前記溝を介して前記犠牲層をエッチングして、前記有機材料層からなるビームおよび錘を形成する工程とを含む、ＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項１１】
基層上に第１導電材料からなる第１電極を形成する工程と、
前記第１電極上に前記第１導電材料とは異なる材料からなる犠牲層を形成する工程と、
前記犠牲層上に前記第１導電材料と同じまたは異なる第２導電材料からなる第２電極を形成する工程と、
前記第２電極上に有機材料からなる有機材料層を形成する工程と、
前記有機材料層および前記第２電極をそれらの積層方向に貫通する貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔を介して前記犠牲層をエッチングし、前記第１電極層と前記第２電極との間に空隙を形成する工程とを含む、ＭＥＭＳセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により製造されるセンサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ＭＥＭＳセンサの携帯電話機への搭載が開始されたことから、ＭＥＭＳセンサの注目度が高まっている。ＭＥＭＳセンサの代表的なものとして、たとえば、物体の加速度を検出するためのピエゾ抵抗型加速度センサが知られている。
図１５は、従来のピエゾ抵抗型加速度センサの構成を一部破断して示す模式的な斜視図である。【０００３】
従来のＭＥＭＳセンサ１０１は、フレーム１０２、錘１０３および４本のビーム１０４を備えている。
フレーム１０２は、平面視四角環状（枠状）に形成され、たとえば、約４００μｍの厚さを有している。
錘１０３は、フレーム１０２によって囲まれる領域に、フレーム１０２との間に間隔を空けて配置されている。この錘１０３は、四角柱状の中央柱状部１０５と、その周囲の４つの四角柱状の周囲柱状部１０６とからなる。中央柱状部１０５および各周囲柱状部１０６は、いずれもフレーム１０２と同じ厚さ（高さ）を有している。中央柱状部１０５は、フレーム１０２によって囲まれる領域の中央部に、平面視で外周縁がフレーム１０２の内周縁（内面）と平行をなすように配置されている。周囲柱状部１０６は、中央柱状部１０５の上面の各対角線の両側への延長線上に１つずつ配置されている。そして、中央柱状部１０５の側面の各角部に対して、周囲柱状部１０６の側面の１つの角部が接続されている。これにより、中央柱状部１０５および４つの周囲柱状部１０６は、一体をなして、フレーム１０２と同じ厚さを有する錘１０３を構成している。【０００４】
ビーム１０４は、互いに隣り合う周囲柱状部１０６の各間において、それらの周囲柱状部１０６の側面に対して間隔を空けて平行に延びている。ビーム１０４の一端は、フレーム１０２に接続され、その他端は、中央柱状部１０５に接続されている。また、ビーム１０４は、たとえば、約７μｍの厚さを有し、このような厚さに形成されることにより、捩れ変形および撓み変形が可能である。これにより、４本のビーム１０４は、錘１０３をフレーム１０２に対して揺振可能に支持している。【０００５】
また、４本のビーム１０４上には、図示しないが、複数のピエゾ抵抗素子が配置されている。
ＭＥＭＳセンサ１０１に加速度が作用し、錘１０３が振れると、ビーム１０４に歪みが生じる。このビーム１０４の歪みにより、ビーム１０４上のピエゾ抵抗素子に応力が作用し、ピエゾ抵抗素子の抵抗率が変化する。そのため、各ピエゾ抵抗素子の抵抗率の変化量を信号として取り出せば、その信号に基づいて、ＭＥＭＳセンサ１０１（錘１０３）に作用した加速度を検出することができる。【０００６】
ＭＥＭＳセンサ１０１は、厚さ４００μｍのシリコン裏層、厚さ１μｍの酸化シリコン層および厚さ７μｍのシリコン表層の積層構造を有する基板を用いて製造される。その製造工程では、まず、シリコン表層が酸化シリコン層をエッチングストッパとして選択的にエッチングされることにより、そのシリコン表層に、各周囲柱状部１０６となるべき部分を取り囲む表面側溝が形成される。次に、シリコン裏層が酸化シリコン層をエッチングストッパとして選択的にエッチングされることにより、そのシリコン裏層に、各ビーム１０４となるべき部分および表面側溝と対向する裏面側溝が形成される。そして、酸化シリコン層の裏面側溝を介して露出する部分がエッチングされることにより、シリコン表層からなるビーム１０４が形成されるとともに、シリコン裏層、酸化シリコン層およびシリコン表層からなるフレーム１０２および錘１０３が形成される。その結果、ＭＥＭＳセンサ１０１が得られる。
【特許文献１】特開２００５−３５１７１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、ＭＥＭＳセンサ１０１を得るためには、シリコン裏層および酸化シリコン層を、フレーム１０２および錘１０３となる部分に残しつつ、ビーム１０４と対向する部分から除去しなければならない。シリコン裏層および酸化シリコン層におけるビーム１０４と対向する部分は、シリコン表層に形成される表面側溝から露出しないので、当該部分の除去は、シリコン裏層側からのエッチングでなければ達成することができない。そのため、基板をシリコン表層側およびシリコン裏層側の両側からエッチングしなければならず、ＭＥＭＳセンサ１０１の製造には手間がかかる。【０００８】
そこで、本発明の目的は、容易に製造することができる、ＭＥＭＳセンサおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一の局面に係るＭＥＭＳセンサは、基層と、前記基層上に前記基層と間隔を空けて設けられ、外力により変形する変形部とを備え、前記変形部は、有機材料からなる。
このＭＥＭＳセンサは、たとえば、基層上に犠牲層および有機材料層をこの順に積層し、有機材料層に貫通孔を形成して、その貫通孔を介して犠牲層をエッチング（等方性エッチング）することにより得られる。【００１０】
したがって、前記ＭＥＭＳセンサは、基層をエッチングすることなく、容易に製造することができる。
また、基層をエッチングする必要がないので、前記ＭＥＭＳセンサは、ＣＭＯＳなどの素子が作り込まれた半導体基板上に搭載することができる。すなわち、前記ＭＥＭＳセンサは、共通の半導体基板上へのＣＭＯＳなどの素子との混載が可能である。【００１１】
前記ＭＥＭＳセンサは、前記変形部における前記基層との対向面に設けられた錘を備えていてもよい。
前記ＭＥＭＳセンサは、さらに、前記変形部を前記錘の周囲において支持するフレームと、前記変形部上に配設された抵抗導体と、前記変形部上に配設され、前記抵抗導体に接続された配線とを備えていてもよい。すなわち、前記ＭＥＭＳセンサは、有機材料からなる変形可能なビームと、前記有機材料からなり、前記ビームと一体的に形成される錘と、前記ビームを前記錘の周囲において支持するフレームと、前記ビーム上に配設された抵抗導体と、前記ビーム上に配設され、前記抵抗導体に接続された配線とを含む、ピエゾ抵抗型加速度センサであってもよい。【００１２】
この構成のＭＥＭＳセンサは、基層上に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層の表面に凹部を形成する工程と、前記凹部を埋め尽くすとともに前記犠牲層の表面を覆うように、有機材料層を形成する工程と、前記有機材料層上に配線を形成する工程と、前記有機材料層上に前記配線と接続される抵抗導体を形成する工程と、前記有機材料層の表面側から前記有機材料層をエッチングして、平面視で前記凹部の周囲に沿った溝を形成する工程と、前記溝を介して前記犠牲層をエッチングして、前記有機材料層からなるビームおよび錘を形成する工程とを含む製造方法により得ることができる。この製造方法によれば、基層をエッチングすることなく、ＭＥＭＳセンサを容易に製造することができる。【００１３】
前記錘は、前記有機材料からなり、前記変形部と一体的に形成されていてもよい。
前記ＭＥＭＳセンサは、前記基層における前記変形部との対向面に設けられた第１電極と、前記変形部における前記基層との対向面に設けられ、前記第１電極と間隔を空けて対向する第２電極とを備えていてもよい。
第１電極および第２電極は、それらの間隔の変化に応じて静電容量が変化するコンデンサを構成する。ＭＥＭＳセンサ（ＭＥＭＳセンサが搭載される物体）に所定方向の物理量（たとえば、加速度）が生じ、または、ＭＥＭＳセンサに所定方向の物理量（たとえば、音圧などの圧力）が作用して、変形部が変形し、これにより第２電極が変位すると、第１電極と第２電極との間隔が変化する。これに伴って、第１電極および第２電極からなるコンデンサの静電容量が変化するので、この静電容量の変化に基づいて、所定方向の物理量を検出することができる。そのため、第１電極および第２電極を備えるＭＥＭＳセンサは、静電容量型加速度センサとして用いることができ、また、マイクロフォンとして用いることができる。【００１４】
第１電極および第２電極を備えるＭＥＭＳセンサは、基層上に第１導電材料からなる第１電極を形成する工程と、前記第１電極上に前記第１導電材料とは異なる材料からなる犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層上に前記第１導電材料と同じまたは異なる第２導電材料からなる第２電極を形成する工程と、前記第２電極上に有機材料からなる有機材料層を形成する工程と、前記有機材料層および前記第２電極をそれらの積層方向に貫通する貫通孔を形成する工程と、前記貫通孔を介して前記犠牲層をエッチングし、前記第１電極層と前記第２電極との間に空隙を形成する工程とを含む製造方法により得ることができる。この製造方法によれば、基層をエッチングすることなく、ＭＥＭセンサを容易に製造することができる。【００１５】
第１電極および第２電極を備えるＭＥＭＳセンサは、前記変形部における前記基層との対向面に設けられた突出部を備えていてもよい。
前記突出部は、前記有機材料からなり、前記変形部と一体的に形成されていてもよい。
前記有機材料は、ポリイミドであってもよい。
本発明における上述の、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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳセンサの模式的な平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａに示す切断線Ｂ−Ｂにおける模式的な断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に示すＭＥＭＳセンサの製造途中における模式的な平面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示す切断線Ｂ−Ｂにおける模式的な断面図である。
【図３Ａ】図３Ａは、図２Ａの次の工程を示す模式的な平面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、図３Ａに示す切断線Ｂ−Ｂにおける模式的な断面図である。
【図４Ａ】図３の次の工程を示す模式的な平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す切断線Ｂ−Ｂにおける模式的な断面図である。
【図５】図４の次の工程を示す模式的な断面図である。
【図６】図５の次の工程を示す模式的な断面図である。
【図７Ａ】図６の次の工程を示す模式的な平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示す切断線Ｂ−Ｂにおける模式的な断面図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施形態に係るＭＥＭＳセンサの模式的な断面図である。
【図９】図９は、図８に示すＭＥＭＳセンサの製造途中における模式的な断面図である。
【図１０】図１０は、図９の次の工程を示す模式的な断面図である。
【図１１】図１１は、図１０の次の工程を示す模式的な断面図である。
【図１２】図１２は、図１１の次の工程を示す模式的な断面図である。
【図１３】図１３は、図１２の次の工程を示す模式的な断面図である。
【図１４】図１４は、図１３の次の工程を示す模式的な断面図である。
【図１５】従来のＭＥＭＳセンサの構成を一部破断して示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
【００１７】
１    ＭＥＭＳセンサ
２    基層
３    フレーム
４    ビーム
５    錘
６    抵抗導体
７    配線
８    支持部
９    ビーム本体部
２１  ＳｉＮ層
２２  凹部
２３  有機材料層
２６  溝
５１  ＭＥＭＳセンサ
５２  基層
５３  第１電極
５４  ダイヤフラム
５５  突出部
５６  第２電極
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１Ａは、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳセンサの模式的な平面図であり、図１Ｂは、そのＭＥＭＳセンサを図１Ａに示す切断線Ｂ−Ｂで切断したときの模式的な断面図である。
ＭＥＭＳセンサ１は、ピエゾ抵抗型加速度センサであり、基層２、フレーム３、ビーム４、錘５、抵抗導体６および配線７を備えている。【００１９】
基層２は、ＳｉＯ２（酸化シリコン）からなる。基層２は、平面視四角形状をなし、０．１〜３μｍの厚さを有している。
フレーム３、ビーム４、錘５、抵抗導体６および配線７は、基層２上に設けられている。
フレーム３は、ＳｉＮ（窒化シリコン）からなる。フレーム３は、基層２の周縁に沿う平面視四角環状（枠状）をなし、１〜１０μｍの厚さを有している。【００２０】
ビーム４および錘５は、有機材料（たとえば、ポリイミド）からなり、一体的に形成されている。
ビーム４は、フレーム３に支持される平面視四角環状の支持部８と、この支持部８に支持される平面視十字状のビーム本体部９とを一体的に備えている。ビーム本体部９は、各先端が支持部８の各辺の中央に接続されている。これにより、ビーム４は、支持部８とビーム本体部９とによって区画される４つの四角形状の開口部を有している。また、ビーム４は、１〜１０μｍの厚さを有し、このような厚さに形成されることにより、ビーム本体部９の捩れ変形および撓み変形が可能にされている。【００２１】
錘５は、ビーム４が有する各開口部に配置されている。錘５は、その上面がビーム４の上面と面一をなし、１〜１０μｍの厚さ（高さ）を有する略四角柱状に形成されている。錘５の側面は、開口部の周縁に対して隙間を空けて平行をなしている。そして、錘５は、その側面により形成される４つの角部のうちの１つがビーム４のビーム本体部９の中央部に接続されている。これにより、錘５は、基層２およびフレーム３と非接触な状態で、ビーム４（ビーム本体部９）に支持されている。【００２２】
ビーム４上には、Ｔｉ（チタン）層／ＴｉＮ（窒化チタン）層／Ａｌ（アルミニウム）−Ｃｕ（銅）合金層の積層体１０が積層されている。この積層体１０は、各端部が支持部８上に配置され、ビーム本体部９に沿って延び、全体として平面視十字状に形成されている。最下層のＴｉ層およびその上層のＴｉＮ層は、連続的に形成されている。一方、最上層のＡｌ−Ｃｕ合金層は、たとえば、１２箇所で途切れることにより断続的に形成されている。これにより、Ｔｉ層およびＴｉＮ層がＡｌ−Ｃｕ合金層の途切れた部分（除去されている部分）で部分的に露出し、この露出した部分が抵抗導体６をなし、Ａｌ−Ｃｕ合金層が抵抗導体６に接続された配線７をなしている。【００２３】
そして、ＭＥＭＳセンサ１の最表面は、たとえば、ポリイミドからなる保護膜１１により覆われている。この保護膜１１には、平面視十字状に沿って形成される配線７の各端部を外部との接続のためのパッドとして露出させるパッド開口１２が形成されている。また、保護膜１１には、ビーム４と各錘５との間の隙間に連通する溝１３が形成されている。
ＭＥＭＳセンサ１に加速度が作用し、錘５が振れると、ビーム４のビーム本体部９に歪み（捩れおよび／または撓み）が生じる。このビーム本体部９の歪みにより、ビーム本体部９上の抵抗導体６に伸び縮みが生じ、抵抗導体６の抵抗値が変化する。パッドを介して、その抵抗値の変化を信号として取り出すことにより、この信号に基づいて、錘５（ＭＥＭＳセンサ１）に作用した加速度の方向（３軸方向）および大きさを検出することができる。【００２４】
図２Ａ〜７Ｂは、図１Ａおよび図１Ｂに示すＭＥＭＳセンサの製造方法を説明するための図である。
まず、図２Ａおよび２Ｂに示すように、Ｐ−ＣＶＤ（Plasma Chemical Vapor Deposition：プラズマ化学気相成長）法により、基層２上に、フレーム３の材料からなる、犠牲層としてのＳｉＮ層２１が形成される。なお、図２Ａは、基層２上にＳｉＮ層２１が形成された状態を示す模式的な平面図であり、図２Ｂは、図２Ａに示す構造物を切断線Ｂ−Ｂで切断したときの模式的な断面図である。【００２５】
次に、ＳｉＮ層２１上に、各錘５を形成すべき部分と対応する部分に開口を有するレジスト膜が形成される。つづいて、そのレジスト膜をマスクとして、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）により、ＳｉＮ層２１がエッチングされる。その結果、図３Ａおよび３Ｂに示すように、ＳｉＮ層２１の表面に、４つの凹部２２が形成される。なお、図３Ａは、ＳｉＮ層２１に凹部２２が形成された状態を示す模式的な平面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示す構造物を切断線Ｂ−Ｂで切断したときの模式的な断面図である。【００２６】
その後、図４Ａおよび４Ｂに示すように、凹部２２を有するＳｉＮ層２１上の全域に、ビーム４および錘５の材料である有機材料（たとえば、ポリイミド）が塗布されることにより、その有機材料からなる有機材料層２３が形成される。この有機材料層２３は、凹部２２を埋め尽くすとともに、ＳｉＮ層２１の表面全域を覆い、その表面はほぼ平坦になっている。なお、図４Ａは、ＳｉＮ層２１上に有機材料層２３が形成された状態を示す模式的な平面図であり、図４Ｂは、図４Ａに示す構造物を切断線Ｂ−Ｂで切断したときの模式的な断面図である。【００２７】
つづいて、図５に示すように、スパッタ法により、有機材料層２３上に、Ｔｉ層／ＴｉＮ層２４およびＡｌ−Ｃｕ合金層２５がこの順に形成される。
その後、図６に示すように、Ｔｉ層／ＴｉＮ層２４およびＡｌ−Ｃｕ合金層２５がパターニングされることにより、抵抗導体６および配線７が形成される。
次いで、図７Ａおよび７Ｂに示すように、抵抗導体６および配線７が形成された有機材料層２３上に、保護膜１１の材料が塗布される。そして、その保護膜１１の材料からなる層が部分的に除去されることにより、パッド開口１２が形成される。また、保護膜１１の材料からなる層および有機材料層２３が部分的に除去されることにより、ビーム４と錘５との間の隙間に対応する溝１３が平面視で各凹部２２の外周に沿うように形成される。これにより、有機材料層２３は、ビーム４および錘５となる。また、溝１３が形成されることにより、この溝１３を介して、ＳｉＮ層２１の表面が部分的に露出する。【００２８】
この後、保護膜１１側からのＣＤＥ（Chemical Dry Etching：ケミカルドライエッチング）法により、溝１３を介して、ビーム４および錘５の下方のＳｉＮ層２１が除去される。ＣＤＥ法によるＳｉＮ層２１のエッチングは、錘５の下方のＳｉＮ層２１がすべて除去されるまで続けられる。このとき、ＳｉＯ２からなる基層２は、ＳｉＮ層２１に比べてエッチングレートが極端に小さいので、エッチングストッパ層として機能する。その結果、ＳｉＮ層２１がフレーム３にパターニングされ、図１に示す構造のＭＥＭＳセンサ１が得られる。【００２９】
以上のように、ＳｉＮ層２１の表面に凹部２２が形成された後、そのＳｉＮ層２１上に、有機材料層２３が凹部２２を埋め尽くすとともにＳｉＮ層２１の表面を覆うように形成される。次いで、有機材料層２３上に、抵抗導体６および配線７が形成される。また、有機材料層２３の表面側から有機材料層２３が平面視で凹部２２の外周に沿ってエッチングされる。これにより、有機材料層２３からなるビーム４および錘５が形成される。そして、そのエッチングにより形成される溝１３を介して、ＳｉＮ層２１がエッチングされることにより、ビーム４を錘５の周囲において支持するフレーム３が形成される。【００３０】
このように、基層２をエッチングすることなく、図１に示す構造のＭＥＭＳセンサ１を容易に製造することができる。
また、基層２をエッチングする必要がないので、ＭＥＭＳセンサ１は、ＣＭＯＳなどの素子が作り込まれた半導体基板上に搭載することができる。すなわち、このＭＥＭＳセンサ１は、共通の半導体基板上へのＣＭＯＳなどの素子との混載が可能である。【００３１】
なお、基層２の材料としてＳｉＯ２が採用され、フレーム３の材料としてＳｉＮが採用された場合を例にとったが、基層２の材料としてＳｉＮが採用され、フレーム３の材料としてＳｉＯ２が採用されてもよい。この場合、フレーム３の材料からなるＳｉＯ２層のエッチングは、たとえば、ふっ酸を用いるウエットエッチングにより達成することができる。【００３２】
基層２の材料としては、フレーム３の材料からなる層のエッチング（フレーム３を形成するためのエッチング）における選択比が大きくなるような材料であればよく、フレーム３がＳｉＯ２からなる場合、Ａｌを例示することができる。
ＭＥＭＳセンサ１が搭載される基板の最表層（ＭＥＭＳセンサ１が接する層）に、フレーム３の材料からなる層のエッチングにおける選択比が大きくなる材料を採用した層を有する場合には、基層２を省略することもできる。【００３３】
フレーム３を形成するためのエッチング量が時間により制御される場合、基層２とフレーム３とが同じ材料（たとえば、ＳｉＯ２）で形成されてもよい。
図８は、本発明の他の実施形態に係るＭＥＭＳセンサの模式的な断面図である。
ＭＥＭＳセンサ５１は、マイクロフォンであり、基層５２、第１電極５３、ダイヤフラム５４、突出部５５および第２電極５６を備えている。【００３４】
基層５２は、ＳｉＯ２（酸化シリコン）からなる。基層５２は、平面視四角形状をなし、０．１〜３μｍの厚さを有している。
第１電極５３、ダイヤフラム５４、突出部５５および第２電極５６は、基層５２上に設けられている。
第１電極５３は、Ａｌ（アルミニウム）からなる。第１電極５３は、基層５２の表面上に、０．３〜２．０μｍの厚さを有する膜状に形成されている。【００３５】
ダイヤフラム５４および突出部５５は、有機材料（たとえば、ポリイミド）からなり、一体的に形成されている。
ダイヤフラム５４は、０．３〜２．０μｍの厚さを有する膜状に形成され、その周縁部が図示しない支持部により支持されている。ダイヤフラム５４と基層５２との間には、１〜５μｍの間隔が形成されている。そして、ダイヤフラム５４は、その中央部が基層５２との対向方向に振動（変形）可能となっている。【００３６】
突出部５５は、ダイヤフラム５４における基層５２との対向面（下面）に設けられている。突出部５５は、１〜２０μｍの厚さ（高さ）を有する略四角柱状に形成され、基層５２との間には、１〜１０μｍの間隔が形成されている。この突出部５５が設けられていることにより、ダイヤフラム５４の振動時に、次に述べる第２電極５６が第１電極５３と接触することを防止できる。すなわち、突出部５５は、ダイヤフラム５４の振動量を規制するストッパとしての機能を有している。なお、突出部５５は、１個だけ形成されていてもよいし、複数個形成されていてもよい。【００３７】
第２電極５６は、Ａｌ（アルミニウム）からなる。第２電極５６は、ダイヤフラム５４における基層５２との対向面上に、０．３〜２．０μｍの厚さを有する膜状に形成されている。これにより、第２電極５６は、第１電極５３と間隔を空けて対向し、その間隔に応じて静電容量が変化するコンデンサを構成している。
ＭＥＭＳセンサ５１に音圧が入力されると、ダイヤフラム５４が振動し、これにより第２電極５６が変位する。第２電極５６の変位により、第１電極５３と第２電極５６との間隔が変化し、第１電極５３および第２電極５６からなるコンデンサの静電容量が変化する。したがって、その静電容量の変化を音声出力信号として取り出すことにより、ＭＥＭＳセンサ５１に入力された音圧を検出することができる。【００３８】
また、ダイヤフラム５４および第２電極５６には、複数の貫通孔５７がそれらを積層方向に貫通して形成されている。
図９〜１４は、図８に示すＭＥＭＳセンサの製造方法を説明するための図である。
まず、図９に示すように、スパッタ法により、基層５２の表面上に、Ａｌ膜からなる第１電極５３が形成される。【００３９】
次に、図１０に示すように、Ｐ−ＣＶＤ法により、第１電極５３上に、ＳｉＮからなる犠牲層５８が形成される。
その後、図１１に示すように、スパッタ法により、犠牲層５８上に、Ａｌ膜５９が形成される。
そして、Ａｌ膜５９上に、突出部５５を形成すべき部分と対応する部分に開口を有するレジスト膜が形成される。つづいて、そのレジスト膜をマスクとして、Ａｌ膜５９および犠牲層５８がエッチングされる。その結果、図１２に示すように、Ａｌ膜５９の表面から犠牲層５８の途中部まで掘り下がった凹部６０が形成される。【００４０】
その後、図１３に示すように、凹部２２を有する犠牲層５８上の全域に、ダイヤフラム５４および突出部５５の材料である有機材料（たとえば、ポリイミド）が塗布されることにより、その有機材料からなる有機材料層６１が形成される。有機材料層６１は、凹部６０を埋め尽くすとともに、Ａｌ膜５９の表面全域を覆い、その表面はほぼ平坦になっている。【００４１】
次いで、図１４に示すように、有機材料層６１およびＡｌ膜５９が選択的に除去されることにより、複数の貫通孔５７が形成される。これにより、有機材料層６１がダイヤフラム５４および突出部５５となり、Ａｌ膜５９が第２電極５６となる。また、各貫通孔５７を介して、犠牲層５８の表面が部分的に露出する。そして、ＣＤＥ法により、貫通孔５７を介して、ダイヤフラム５４および突出部５５の下方の犠牲層５８が除去される。その結果、図８に示す構造のＭＥＭＳセンサ５１が得られる。【００４２】
このように、基層５２をエッチングすることなく、図８に示す構造のＭＥＭＳセンサ５１を容易に製造することができる。
また、基層５２をエッチングする必要がないので、ＭＥＭＳセンサ５１は、ＣＭＯＳなどの素子が作り込まれた半導体基板上に搭載することができる。すなわち、このＭＥＭＳセンサ５１は、共通の半導体基板上へのＣＭＯＳなどの素子との混載が可能である。【００４３】
なお、ＭＥＭＳセンサ５１は、加速度センサとして使用することもできる。ＭＥＭＳセンサ５１に第１電極５３と第２電極５６との対向方向の加速度が生じると、ダイヤフラム５４が変形し、これにより第２電極５６が変位する。第２電極５６の変位により、第１電極５３と第２電極５６との間隔が変化し、第１電極５３および第２電極５６からなるコンデンサの静電容量が変化する。したがって、その静電容量の変化に基づいて、ＭＥＭＳセンサ５１に生じた加速度の大きさを検出することができる。【００４４】
犠牲層５８の材料として、ＳｉＮを例示したが、犠牲層５８の材料は、ＳｉＮに限らず、第１電極５３および第２電極５６の材料とエッチング選択比を有する材料であればよい。
第１電極５３および第２電極５６の材料として、Ａｌを例示したが、Ｃｕやドープトポリシリコンなど、Ａｌ以外の導電材料が用いられてもよい。【００４５】
有機材料として、ポリイミドを例示したが、ポリパラキシレンやポリアミドが用いられてもよい。
また、本発明は、加速度センサおよびマイクロフォンに限らず、物体の角速度を検出するためのジャイロセンサに適用することもできる。
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。【００４６】
この出願は、２００７年５月１７日に日本国特許庁に提出された特願２００７−１３１８３１号に対応しており、こ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。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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