(57)【要約】【課題】振動板を必要な厚さに形成しながら、振動板の歪みが抑制される音響検出機構を構成する。【解決手段】支持基板Ａに形成されたシリコン酸化膜３０２の膜面上にシリコン窒化膜３０３を応力緩和層として形成し、このシリコン窒化膜３０３の膜面上に多結晶シリコン膜３０４を形成し、この多結晶シリコン膜３０４の一部を振動板Ｂとして機能させ、この多結晶シリコン膜３０４の膜面上に犠牲層で成るスペーサＣを介して、多結晶シリコン膜３０４で成る背電極Ｃを形成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にコンデンサを形成する一対の電極を有し、この一対の電極のうち一方の電極はアコースティックホールに相当する貫通穴を形成した背電極であり、他方の電極は振動板である音響検出機構であって、
前記基板に形成される前記振動板としての膜体を基準にして、前記基板のベース側にシリコン窒化膜を具備したことを特徴とする音響検出機構。
【請求項２】
前記基板が単結晶シリコン基板をベースとした支持基板で成り、この支持基板として活性層と埋め込み酸化膜層との間に前記シリコン窒化膜が挟み込まれた構造のＳＯＩウェハーを用い、前記活性層で前記振動板を形成していることを特徴とする請求項１記載の音響検出機構。
【請求項３】
前記基板が単結晶シリコン基板をベースとした支持基板で成り、この支持基板として、埋め込み酸化膜層と、支持基板のベースとの間に前記シリコン窒化膜が挟み込まれた構造のＳＯＩウェハーを用いていることを特徴とする請求項１記載の音響検出機構。
【請求項４】
前記基板が単結晶シリコン基板で成る支持基板で構成され、この支持基板にシリコン酸化膜を成膜した後、このシリコン酸化膜上に前記シリコン窒化膜を成膜し、更に、このシリコン窒化膜上にシリコン膜を成膜していることを特徴とする請求項１記載の音響検出機構。
【請求項５】
前記基板が単結晶シリコン基板をベースとした支持基板で成り、前記振動板としての膜体と前記支持基板との間に、シリコン酸化膜と前記シリコン窒化膜とで成る積層膜を形成し、前記シリコン酸化膜の膜厚範囲を２μｍ以下に設定し、前記シリコン窒化膜の膜厚範囲を０．１μｍ〜０．６μｍに設定し、夫々の膜厚比率として（シリコン酸化膜）／（シリコン窒化膜）＝０〜３となるように構成したことを特徴とする請求項１記載の音響検出機構。
【請求項６】
前記単結晶シリコン基板として、（１００）面方位のシリコン基板を用いていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の音響検出機構。
【請求項７】
前記振動板に対して、不純物拡散処理が施されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の音響検出機構。
【請求項８】
単結晶シリコン基板にコンデンサを形成する一対の電極を有し、この一対の電極のうち一方の電極はアコースティックホールに相当する貫通穴を形成した背電極であり、他方の電極は振動板である音響検出機構の製造方法であって、
前記単結晶シリコン基板の表面側にシリコン酸化膜を成膜し、該シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を成膜し、該シリコン窒化膜上に振動板となる多結晶シリコン膜を成膜し、該多結晶シリコン膜上に犠牲層となるシリコン酸化膜を成膜し、該シリコン酸化膜上に背電極となる多結晶シリコン膜を成膜し、
この後、前記背電極となる多結晶シリコン膜をフォトリソグラフィ技術により所望の形状にパターンを形成し、前記単結晶シリコン基板の裏面側から振動板下部に相当する領域をエッチングにより除去し、フッ酸により振動板下面側に存在するシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを除去し、かつ、前記犠牲層であるシリコン酸化膜を除去することを特徴とする音響検出機構の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板にコンデンサを形成する一対の電極を有し、この一対の電極のうち一方の電極はアコースティックホールに相当する貫通穴を形成した背電極であり、他方の電極は振動板である音響検出機構及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機には従来からコンデンサマイクロホンが多用され、そのコンデンサマイクロホンの代表的な構造として、図５に示すものを例に挙げることができる。つまり、このコンデンサマイクロホンは、アコースティックホールに相当する複数の貫通穴ｈを形成した金属製のカプセル１００の内部に、固定電極部３００と振動板５００とを、スペーサ４００を挟み込む形態で一定間隔を持って対向配置すると共に、カプセル１００の後部開口に基板６００を嵌め込む形態で固定し、この基板６００に対してＪ−ＦＥＴ等で成るインピーダンス変換素子７００を備えている。この種コンデンサマイクロホンでは固定電極部３００又は振動板５００上に形成した誘電体材料に高電圧を印加し、加熱して電気的な分極を発生させて、表面に電荷を残留させたエレクトレット膜を生成することにより（同図では、振動板５００を構成する金属や導電性のフィルムで成る振動体５２０にエレクトレット膜５１０を形成している）、バイアス電圧を不要とした構造である。そして、音による音圧信号によって振動板５００が振動した場合には、振動板５００と固定電極部３００との距離が変化することで静電容量が変化し、この静電容量の変化をインピーダンス変換素子７００を介して出力するよう機能する。
【０００３】
上記のように構成される音響検出機構と類似する従来技術として、振動板となる基板（１１０）と、背面板（１０３）（本発明の背電極）となる基板（１０８）とを接着層（１０９）を介して重ね合わせ、熱処理により接着した後に、背面板となる基板（１０８）を研磨して所望の厚さとし、次に、夫々の基板（１０８）・（１０９）とにエッチングマスク（１１２）を形成した後に、アルカリエッチング液で処理して、振動板（１０１）と背面板（１０３）とを得る。次に、背面板（１０３）を網目構造にし（本発明の貫通穴）、背面板（１０３）をエッチングマスクにして絶縁層（１１１）をフッ化水素酸でエッチングすることにより空隙層（１０４）を形成してコンデンサ型音響・圧力センサを構成している（例えば、特許文献１参照・番号は文献中のものを引用）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２‐２７５９５号公報  （段落番号〔００３０〕〜〔００３５〕、図１、図３）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示す従来からのマイクロホンの出力を大きくする（感度を高める）ためには、固定電極部３００と振動板５００との間の静電容量を大きくする必要がある。そして、静電容量を大きくするには、固定電極部３００と振動板５００との重畳面積を大きくする、又は、固定電極部３００と振動板５００と間隔を小さくすることが有効となる。しかし、固定電極部３００と振動板５００と重畳面積を大きくすることはマイクロホン自体の大型化を招くものであり、前述したようにスペーサ４００を配置する構造では、固定電極部３００と振動板５００との距離を小さくするについても限界があった。
【０００６】
又、エレクトレットコンデンサマイクロホンでは、永久的電気分極を作り出すためにＦＥＰ（Ｆｌｕｏｒｏ  Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）  材等の有機系の高分子重合体が使用されることも多く、この有機系の高分子重合体を用いたものは耐熱性に劣るため、例えば、プリント基板に実装する場合にリフロー処理時の熱に耐え難く、実装する際にリフロー処理を行えないものであった。
【０００７】
そこで、音響検出機構として、特許文献１に示されるようにシリコン基板に対して微細加工技術によって背電極と振動板とを形成した構造を採用することが考えられる。この構造の音響検出機構は、小型でありながら背電極と振動板との距離を小さくして感度を高め、又、バイアス電源を必要とするものであるが、リフロー処理を可能とするものとなる。しかしながら、特許文献１に記載される技術では、アルカリエッチング液で単結晶シリコン基板をエッチングすることによって振動板を形成するので、振動板の厚さの制御が困難で、必要とする厚さの振動板を得難いものであった。
【０００８】
振動板の厚さの制御について考えるに、アルカリエッチング液でシリコン基板をエッチングすることによって振動板を形成するプロセスでは、振動板の厚さ制御性を向上させるためにＳＯＩウェハーを利用することが有効である。つまり、この手法では、ＳＯＩウェハーの埋め込み酸化膜をアルカリエッチング液によるエッチングの停止層として利用できるため、ＳＯＩウェハーの活性層の厚みを設定することにより振動板の厚みを制御できるのである。
【０００９】
しかしながら、このような手法を用いても、埋め込み酸化膜等からの内部応力が振動板を歪ませるため、振動板を薄く形成した場合には振動特性を悪化させるものとなり、この内部応力による歪みを軽減するために振動板の厚みを設定した場合には、振動板の厚みを必要以上に厚く形成する必要から、振動板を薄くできず、プロセスを増大させるだけで（プロセス負荷を高めるだけで）改善の余地があった。
【００１０】
本発明の目的は、厚みの制御により振動板を必要な厚さに形成しながら、振動板の歪みを抑制し、高感度となる音響検出機構を合理的に構成する点にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る音響検出機構の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
基板にコンデンサを形成する一対の電極を有し、この一対の電極のうち一方の電極はアコースティックホールに相当する貫通穴を形成した背電極であり、他方の電極は振動板である音響検出機構において、前記基板に形成される前記振動板としての膜体を基準にして、前記基板のベース側にシリコン窒化膜を具備したことを特徴とする点にある。
【００１２】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、シリコン窒化膜の外面側に振動板としての膜体を形成した構造となるので、基板をエッチングによって除去し、膜体を露出させて振動板を形成した状態において、この膜体に対して基板から応力が作用する場合でも、シリコン窒化膜が応力を緩和することにより振動板に対して不要な応力を作用させる現象や、振動板を歪ませる現象を抑制して、音圧信号に対して振動板を忠実に振動させるものとなる。又、上記特徴によると、エレクトレット層を形成しない構造となるので、プリント基板に実装する場合にもリフロー時の熱にも耐えるものとなる。その結果、振動板を形成する膜体と支持基板との間にシリコン窒化膜を形成すると云う極めて簡単な構造の改良によって高感度な音響検出機構を構成できた。特に、この構成によると、微細加工技術を用いて支持基板に対して小型の音響検出機構を形成できるので携帯電話機のように小型の機器に容易に用いることが可能で、プリント基板に実装する場合でも、リフロー処理が可能となる。
【００１３】
本発明の請求項２に係る音響検出機構の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１記載の音響検出機構において、前記基板が単結晶シリコン基板をベースとした支持基板で成り、この支持基板として活性層と埋め込み酸化膜層との間に前記シリコン窒化膜が挟み込まれた構造のＳＯＩウェハーを用い、前記活性層で前記振動板を形成していることを特徴とする点にある。
【００１４】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、単結晶シリコン基板をベースとしたＳＯＩウェハーに対してエッチング等の必要な処理を行うことにより、例えば、活性層を振動板に用いた音響検出機構を形成でき、この振動板に応力が作用する場合でも、シリコン窒化膜が応力を緩和するものとなる。その結果、予め必要な膜が形成されたＳＯＩウェハーを用いて容易に音響検出機構が構成された。
【００１５】
本発明の請求項３に係る音響検出機構の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１記載の音響検出機構において、前記基板が単結晶シリコン基板をベースとした支持基板で成り、この支持基板として、埋め込み酸化膜層と、支持基板のベースとの間に前記シリコン窒化膜が挟み込まれた構造のＳＯＩウェハーを用いていることを特徴とする点にある。
【００１６】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、単結晶シリコン基板をベースとしたＳＯＩウェハーに対してエッチング等の必要な処理を行うことにより、例えば、埋め込み酸化膜の外面側に形成した膜体を振動板に用いた音響検出機構を形成でき、この振動板に応力が作用する場合でも、シリコン窒化膜が応力を緩和するものとなる。その結果、予め必要な膜が形成されたＳＯＩウェハーを用いて容易に音響検出機構が構成された。
【００１７】
本発明の請求項４に係る音響検出機構の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１記載の音響検出機構において、前記基板が単結晶シリコン基板で成る支持基板で構成され、この支持基板にシリコン酸化膜を成膜した後、このシリコン酸化膜上に前記シリコン窒化膜を成膜し、更に、このシリコン窒化膜上にシリコン膜を成膜していることを特徴とする点にある。
【００１８】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、支持基板としての単結晶シリコン基板に対して、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン膜（単結晶シリコン、多結晶シリコンの何れであっても良い）をこの順序で形成した基板を用い、必要な処理を行うことにより、シリコン膜を振動板に用いた音響検出機構を形成でき、この振動板に応力が作用する場合でも、シリコン窒化膜が応力を緩和するものとなる。その結果、単結晶シリコン基板に対する成膜処理と、特定部位の膜を除去する処理とを行うことにより音響検出機構が構成された。
【００１９】
本発明の請求項５に係る音響検出機構の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１記載の音響検出機構において、前記基板が単結晶シリコン基板をベースとした支持基板で成り、前記振動板としての膜体と前記支持基板との間に、シリコン酸化膜と前記シリコン窒化膜とで成る積層膜を形成し、前記シリコン酸化膜の膜厚範囲を２μｍ以下に設定し、前記シリコン窒化膜の膜厚範囲を０．１μｍ〜０．６μｍに設定し、夫々の膜厚比率として（シリコン酸化膜）／（シリコン窒化膜）＝０〜３となるように構成したことを特徴とする点にある。
【００２０】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、シリコン酸化膜の膜厚と、シリコン窒化膜の膜厚との設定より、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜とで成る積層膜の合成応力を制御することにより、単結晶シリコン基板から振動板に対して作用する応力を制御して振動板に作用する応力を制御できる。このように振動板に作用する応力の制御性を証明するための実験結果を図４のように表すことがきる。つまり、振動板の厚みを２μｍに設定し、シリコン窒化膜の膜厚を変化させてコンデンサマイクロホンを製造した際の振動板の撓み量は、同図から明らかなようにシリコン窒化膜を具備しない場合と比べて小さくなるものであり、シリコン窒化膜の膜厚範囲を０．１μｍ〜０．６μｍに設定し、夫々の膜厚比率として（シリコン酸化膜）／（シリコン窒化膜）＝０〜３となるように構成することにより、振動板の撓み量を６μｍ以下の小さい値に維持できる。その結果、シリコン酸化膜の膜厚と、シリコン窒化膜の膜厚との設定より、振動板の撓み量を低減して支障なく使用できる音響検出機構を構成できた。
【００２１】
本発明の請求項６に係る音響検出機構の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項２〜５のいずれか１項に記載の音響検出機構において、前記単結晶シリコン基板として、（１００）面方位のシリコン基板を用いていることを特徴とする点にある。
【００２２】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、（１００）面方位の単結晶シリコン基板特有の面方位の方向に選択的にエッチングを進行させ得るので、エッチングパターンに対して忠実となる精密なエッチングを可能にする。その結果、精密可能によって必要とする形状の加工を実現できるものとなった。
【００２３】
本発明の請求項７に係る音響検出機構の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１〜５のいずれか１項に記載の音響検出機構において、前記振動板に対して、不純物拡散処理が施されていることを特徴とする点にある。
【００２４】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、振動板に対する不純物拡散処理を行うことにより、振動板に対して圧縮応力を作り出し、単結晶シリコン基板から振動板に対して作用する応力をうち消す方向に作用させることが可能となる。その結果、振動板に作用する応力を一層低減し、高感度の音響検出機構を構成できた。
【００２５】
本発明の請求項８に係る音響検出機構の製造方法の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
単結晶シリコン基板にコンデンサを形成する一対の電極を有し、この一対の電極のうち一方の電極はアコースティックホールに相当する貫通穴を形成した背電極であり、他方の電極は振動板である音響検出機構の製造方法において、前記単結晶シリコン基板の表面側にシリコン酸化膜を成膜し、該シリコン酸化膜上にシリコン窒化膜を成膜し、該シリコン窒化膜上に振動板となる多結晶シリコン膜を成膜し、該多結晶シリコン膜上に犠牲層となるシリコン酸化膜を成膜し、該シリコン酸化膜上に背電極となる多結晶シリコン膜を成膜し、この後、前記背電極となる多結晶シリコン膜をフォトリソグラフィ技術により所望の形状にパターンを形成し、前記単結晶シリコン基板の裏面側から振動板下部に相当する領域をエッチングにより除去し、フッ酸により振動板下面側に存在するシリコン酸化膜とシリコン窒化膜とを除去し、かつ、前記犠牲層であるシリコン酸化膜を除去することを特徴とする点にある。
【００２６】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、単結晶シリコン基板の表面側にシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、振動板となる多結晶シリコン膜、犠牲層として機能するシリコン酸化膜、背電極となるシリコン酸化膜をこの順序で成膜し、この後には、フォトリソグラフィ技術等を用いたエッチングを行うことにより音響検出機構を製造できる。その結果、シリコン基板に対して半導体を形成するために存在する従来からの技術を用いるだけで、単結晶シリコン基板に対して小型のコンデンサを形成して音響検出機構を作り出せるのである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１には本発明の音響検出機構の一例としてのシリコンコンデンサマイクロホン（以下、マイクロホンと略称する）の断面を示している。このマイクロホンは単結晶シリコンをベースにした支持基板Ａに対して、ＬＰ−ＣＶＤ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により成膜した多結晶シリコン膜によって振動板Ｂと背電極Ｃとを形成し、この振動板Ｂと背電極Ｃとの間に対してシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）で成る犠牲層をスペーサＤとして配置した構造を有している。このマイクロホンは、振動板Ｂと背電極Ｃとをコンデンサとして機能させるものであり、音圧信号によって振動板Ｂが振動する際のコンデンサの静電容量の変化を電気的に取出す形態で使用される。
【００２８】
このマイクロホンにおける支持基板Ａの大きさは一辺が５．５ｍｍの正方形で厚さが６００μｍ程度に形成されている。振動板Ｂの大きさは一辺が２．０ｍｍの正方形で厚さが２μｍに設定されている。背電極Ｃには一辺が１０μｍ程度の正方形のアコースティックホールに相当する複数の貫通穴Ｃａが形成されている。尚、同図では一部の膜や層の厚さを誇張して描いている。
【００２９】
このマイクロホンは、単結晶シリコン基板３０１の表面側にシリコン酸化膜３０２、シリコン窒化膜３０３、多結晶シリコン膜３０４、犠牲層３０５、多結晶シリコン膜３０６を積層して形成し、この表面側の多結晶シリコン膜３０６に対するエッチングにより背電極Ｃ、及び、複数の貫通穴Ｃａを形成し、又、単結晶シリコン基板３０１の裏面から多結晶シリコン膜３０４（振動板Ｂを形成する膜体の一例）の部位までエッチングを行うことにより音響開口Ｅを形成し、この音響開口Ｅの部位に露出する多結晶シリコン膜３０４で前記振動板Ｂを形成し、更に、犠牲層３０５のエッチングを行うことにより振動板Ｂと背電極Ｃとの間に空隙領域Ｆを形成し、かつ、このエッチングの後に振動板Ｂの外周部位に残留するで犠牲層３０５でスペーサＤを形成した構造を具備したものであり、以下に、このマクロホンの製造工程（製造方法）を図２（ａ）〜（ｆ）及び図３（ｇ）〜（ｋ）に基づいて説明する。
【００３０】
工程（ａ）：（１００）面方位の単結晶シリコン基板３０１の両面に厚さ０．８μｍのシリコン酸化膜３０２を熱酸化により形成する。このシリコン酸化膜３０２は後述するようにアルカリエッチング液によるエッチングの停止層として機能する。又、このシリコン酸化膜３０２の膜厚は０．８μｍに限定されるものではなく、２μｍ以下であれば良い。
【００３１】
工程（ｂ）：工程（ａ）で形成したシリコン酸化膜３０２の膜面上（基板の両面）に応力緩和層として機能する厚さ０．２μｍのシリコン窒化膜３０３をＬＰ−ＣＶＤ（Ｌｏｗ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成する。このように形成されたものがＳＯＩウェハーで成る支持基板Ａとなる。前記シリコン窒化膜３０３の膜厚は０．２μｍに限定されるものではなく、０．１μｍ〜０．６μｍの範囲内であれば良い。
【００３２】
工程（ｃ）：工程（ｂ）で形成した支持基板Ａのシリコン窒化膜３０３の膜面上（基板の両面）に多結晶シリコン膜３０４をＬＰ−ＣＶＤ法により形成する。このように形成した多結晶シリコン膜３０４の一部が振動板Ｂとして機能するものとなるが、この多結晶シリコン膜３０４に代えて単結晶シリコン膜を形成し、この単結晶シリコンの一部を振動板Ｂとして用いることも可能である。
【００３３】
工程（ｄ）：工程（ｃ）で形成した多結晶シリコン膜３０４のうち表面側（図面では上側）の膜面上に犠牲層として機能する厚さ５μｍのシリコン酸化膜３０５をＰ−ＣＶＤ（Ｐｌａｓｍａ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により形成する。
【００３４】
工程（ｅ）：次に、工程（ｄ）で形成したシリコン酸化膜３０５の膜面上、及び、裏面側（多結晶シリコン膜３０４の膜面上）に厚さ４μｍの多結晶シリコン膜３０６をＰ−ＣＶＤ法により形成する。
【００３５】
工程（ｆ）：工程（ｅ）で形成した多結晶シリコン膜３０６のうち表面側にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィの技術によって不要な部位を除去してレジストパターン３０７を形成する。
【００３６】
工程（ｇ）：工程（ｆ）で形成したレジストパターン３０７をマスクにしてＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）の技術によるエッチングを行うことにより、上面側の多結晶シリコン膜３０６から背電極Ｃのパターンを形成する（パターニング）。このように背電極Ｃのパターンを形成する際には、複数の貫通穴Ｃａが同時に形成される。又、このようにエッチングを行うことにより裏面側（図面では下側）の多結晶シリコン膜３０６、多結晶シリコン膜３０４は除去される。
【００３７】
工程（ｈ）：次に、裏面（図面では下側）に形成したシリコン窒化膜３０３の表面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィの技術によって不要な部位を除去してレジストパターンを形成し、この後、レジストパターンをマスクにしてＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）の技術によるエッチングを行うことにより、シリコン窒化膜３０３と、この下層のシリコン酸化膜３０２とを除去して、後述する工程（ｊ）において行われるアルカリエッチング液によるエッチングを実現するシリコンエッチング用の開口パターン３０９を形成する。
【００３８】
工程（ｉ）：次に、表面側に（工程（ｇ））で背電極Ｃが形成された側に保護膜としてシリコン窒化膜３１１を形成する。
【００３９】
工程（ｊ）：次に、裏面側から、エッチング液としてＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）の水溶液を用いて異方性エッチングを行うことによりシリコン基板３０１を除去して前記音響開口Ｅを形成する。このエッチングの際にはシリコン酸化膜３０２（埋め込み酸化膜）のエッチング速度が単結晶シリコン基板３０１のエッチング速度より充分に低速であるため、このシリコン酸化膜３０２がシリコンエッチングの停止層として機能する。
【００４０】
工程（ｋ）：次に、保護膜として形成したシリコン窒化膜３１１と、犠牲層３０５と、音響開口Ｅの側に露出するシリコン酸化膜３０２と、シリコン窒化膜３０３とを除去し、更に、単結晶シリコン基板３０１の裏面に残存するシリコン窒化膜３０３と、シリコン酸化膜３０２とをＨＦによるエッチングによって除去することにより、多結晶シリコン膜３０４によって振動板Ｂを形成し、この振動板Ｂと背電極Ｃとの間に間隙領域Ｆを形成し、残存する犠牲層３０５によってスペーサＤを形成するものとなる。この後、ステンシルマスクを用いてＡｕ（金）を所望の位置に蒸着して取出し用電極３１４を形成してマイクロホンが完成するのである。
【００４１】
このような工程に従って製造する際に、振動板Ｂの厚みを２μｍに維持した状態で、応力緩和層として機能するシリコン窒化膜３０３の膜厚を変化させてコンデンサマイクロホンを製造し、振動板Ｂの撓み量をレーザ変位計により測定した結果を図４に示している。同図に示されるように、シリコン窒化膜３０３を具備することにより振動板Ｂの撓み量が抑制され、このシリコン窒化膜３０３によって振動板の撓みが制御されていることが分かる。
【００４２】
このように、本発明の音響検出機構は、微細加工技術を用いて支持基板Ａに対して振動板Ｂと背電極Ｃとを形成した構造を採用しているので、音響検出機構全体を極めて小型に構成することが可能となり、携帯電話機のような小型の機器に対して容易に組込めるばかりか、プリント基板に実装する場合にも、高温でのリフロー処理に耐え得るので、装置の組立を容易にするものとなる。
【００４３】
特に、振動板Ｂを形成する膜体に近接する位置にシリコン窒化膜で成る応力緩和層を形成するだけで、振動板Ｂに作用する応力を抑制して振動板Ｂの歪みを取除き、音圧信号に対して忠実な振動を現出する音響検出機構を構成し得るのである。そして、本発明の音響検出機構では、例えば、マイクロホンを製造する際に１つの工程を付加する程度の工程の簡単な改良だけで、応力緩和層を形成するので、プロセスの複雑化を招来することがない。又、応力緩和層を形成することによって振動板に作用する応力を抑制できるので、振動板Ｂの膜厚を薄くすることも可能となり、極めて高感度の音響検出機構を構成できるのものとなる。
【００４４】
〔別実施の形態〕
本発明は上記実施の形態以外に、例えば、以下のように構成することも可能である（この別実施の形態では前記実施の形態と同じ機能を有するものには、実施の形態と共通の番号、符号を付している）。
【００４５】
（イ）支持基板Ａとして、活性層と埋め込み酸化膜との間にシリコン窒化膜が挟み込まれた構造のＳＯＩウェハーを用いる。この構造のＳＯＩウェハーを用いた場合には、活性層を振動板に用いた音響検出機構を形成でき、この振動板に応力が作用する場合でも、シリコン窒化膜が応力を緩和するものとなる。
【００４６】
（ロ）前記支持基板Ａとして、埋め込み酸化膜層と、支持基板のベースとの間にシリコン窒化膜が挟み込まれた構造のＳＯＩウェハーを用いる。この構造のＳＯＩウェハーを用いた場合には、例えば、埋め込み酸化膜の外面側に形成した膜体を振動板として用いることが可能となり、この振動板に応力が作用する場合でも、シリコン窒化膜が応力を緩和するものとなる。
【００４７】
（ハ）本発明の実施の形態では、単結晶シリコン基板３０１にシリコン酸化膜３０２を成膜した後に、このシリコン酸化膜３０２上にシリコン窒化膜３０３を成膜していたが、単結晶シリコン基板３０１にシリコン窒化膜３０３を成膜した後、このシリコン窒化膜３０３上にシリコン酸化膜３０２を形成しても良い。又、シリコン酸化膜３０２の膜厚を２μｍ以下に設定し、シリコン窒化膜３０３の膜厚を０．１μｍ〜０．６μｍの範囲内に設定し、夫々の膜厚比率として（シリコン酸化膜）／（シリコン窒化膜）＝０〜３であることが応力緩和の観点から望ましい。
【００４８】
（ニ）上記の実施の形態では振動板Ｂの材料として多結晶シリコン膜３０４を用いているが、振動板Ｂの材料は、金属膜等の導電性のある膜、あるいは、金属膜等の導電性のある膜と、樹脂膜等の絶縁性との積層膜であっても良い。特に、金属膜としてタングステンのように高融点材料を用いることも考えられる。
【００４９】
（ホ）本発明は前述したようにシリコン窒化膜３１１を形成することにより、振動板Ｂに作用する応力の軽減（制御）を実現するものであるが、このようにシリコン窒化膜３１１を形成する構成に加えて、振動板Ｂに不純物拡散を施すことで振動板Ｂの応力制御を行うことも可能である。具体的な処理の一例を挙げると、イオン注入法により、ホウ素をエネルギー３０ｋＶ、ドーズ量２Ｅ１６ｃｍ−２ で振動膜中に導入し、活性化熱処理として窒素雰囲気にて１１５０℃、８時間の熱処理を施すことで、圧縮応力を有する振動板Ｂを形成することができる。従って、アルカリエッチング液によるシリコンエッチングの停止層であるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜の膜厚比と不純物拡散と背電極の厚さとを組み合わせることで総合的に振動板Ｂの張力を制御して、振動板Ｂに作用する外力を低減できるのである。
【００５０】
（ヘ）音響検出機構を構成する支持基板Ａに対して、振動板Ｂと背電極Ｃとの間の静電容量変化を電気信号に変換して出力するよう機能する集積回路を形成することも可能である。このように集積回路を形成したものでは振動板Ｂと背電Ｃ極との間の静電容量の変化を電気信号に変換して出力する電気回路をプリント基板上等に形成する必要がなく、本構造の音響検出機構を用いる機器の小型化、構造の簡素化を実現する。
【００５１】
（ト）本発明の音響検出機構はマイクロホンの他に、空気振動や空気の圧力変化に感応するセンサとして利用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンデンサマイクロホンの断面図
【図２】コンデンサマイクロホンの製造工程を連続的に示す図
【図３】コンデンサマイクロホンの製造工程を連続的に示す図
【図４】シリコン窒化膜厚と振動板撓み量との関係をグラフ化した図
【図５】従来のコンデンサマイクロホンの断面図
【符号の説明】
３０１          単結晶シリコン基板
３０２          シリコン酸化膜
３０３          シリコン窒化膜
３０４          膜体・多結晶シリコン膜
３０５          犠牲層
３０６          多結晶シリコン膜
Ａ              支持基板
Ｂ              振動板
Ｃ              背電極
Ｃａ            貫通穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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