(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
差圧力センサ又はマイクロホンのような膜型センサを製造する方法において、
第１層と、導電性材料で作られた第２層と、それら第１層及び第２層間の絶縁層とを含む層構造のプレフォームを使用に対して選択し、
第１層に空洞をエッチングすることにより第１層から材料を除去し、その空洞は、第１層を貫通して絶縁層まで延び、
空洞を通してエッチングすることにより絶縁層を粗面化し、
第１層に形成された空洞を通して絶縁層上に導電性材料の膜を成長し、この膜は、空洞の壁に接合して、空洞に高密度の壁を形成し、
第２の導電層に孔をエッチングすることにより第２の導電層から材料を除去し、それらの孔は、第２の導電層を貫通して絶縁層まで延び、そして出来上がった膜型センサにおいて絶縁層とは反対側の空洞のポイントに配置され、そして
孔と空洞との間の領域から絶縁層を除去する、
という段階を備えたことを特徴とする方法。
【請求項２】
上記第１層は導電性材料であり、そして上記方法において、第１及び第２層の領域を更に金属化して、電気的接続を行い得るコンタクトパッドを形成する段階を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記方法において、層構造のＳＯＩプレフォームを使用に対して選択する段階を更に含み、そのプレフォームの第１の層は、シリコン基体で形成し、その上に絶縁層を配置し、そしてプレフォームの第２の導電層は、シリコン層で形成する請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
多結晶シリコンの上記膜を成長する段階を更に含む請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
膜型センサを集積回路の包囲体で包囲する段階を更に含む請求項１ないし４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
差圧力センサ又はマイクロホンのような膜型センサを製造する方法において、
第１層と、導電性材料で作られた第２層と、それら第１層及び第２層間の絶縁層とを含む層構造のプレフォームを使用に対して選択し、
第１層に空洞をエッチングすることにより第１層から材料を除去し、その空洞は、第１層を貫通して絶縁層まで延び、
第１層に形成された空洞を通して絶縁層上に導電性材料の膜を成長し、この膜は、空洞の壁に接合して、空洞に高密度の壁を形成し、
第２の導電層に孔をエッチングすることにより第２の導電層から材料を除去し、それらの孔は、第２の導電層を貫通して絶縁層まで延び、そして出来上がった膜型センサにおいて絶縁層とは反対側の空洞のポイントに配置され、そして
孔と空洞との間の領域から絶縁層を除去する、
という段階を備え、
第２層における孔のエッチングは、第１層から材料を除去する前に実行され、これにより、第２層の他の部分から溝で分離されたアーマチャー領域が第１層の中央部分に形成され、
第２層に孔が形成されたときに第２層に第２の絶縁層を成長させ、そして
空洞の形成後に、導電性膜の成長に関連して第２の絶縁層に第２の導電性膜を成長させ、そしてその第２の膜に開口をエッチングし、これら開口は、第２の膜を貫通して第２の絶縁層まで延び、これにより、上記絶縁層の除去に関連して、第２の絶縁層も除去して、上記アーマチャー領域を経て互いに接続された２つの柔軟な膜を有する差圧力センサを形成することを特徴とする方法。
【請求項７】
導電性材料で作られた柔軟な膜(7)であって、差圧力センサの第１電極を形成する膜(7)と、導電性材料で作られた孔付きプレート(6,6',6")であって、上記膜(7)より堅牢であり、上記膜からある距離に配置されそして差圧力センサの第２電極を形成する孔付きプレートとを備えた差圧力センサにおいて、
この差圧力センサは基体(4,4')も備え、この基体を貫通して空洞(10)が延び、この空洞の壁は、上記基体(4,4')で形成され、
上記膜(7)は、空洞(10)の壁にぴったり接合され、これにより、上記膜は、空洞における高密度の壁を形成し、そして
上記孔付きプレート(6,6',6")は、絶縁層(5)と共に基体に取り付けられ、
孔が形成された第２の柔軟な膜(17)が、第２の絶縁層(16)と共に基体(4)に対して反対側で上記孔付きプレート(6")に取り付けられ、そして
上記孔付きプレートの他部分から溝で分離されたアーマチャー領域(15)が上記孔付きプレート(6")の中央部分に形成され、このアーマチャー領域は、上記柔軟な膜(7)及び第２の柔軟な膜(17)に接続されて、その柔軟な膜(7)の動きがアーマチャー領域(15)を通して第２の柔軟な膜(17)へ伝達され、これが上記膜(7)と共に移動するようにすることを特徴とする差圧力センサ。
【請求項８】
上記差圧力センサは、層構造のＳＯＩプレフォームで作られ、これにより、上記基体(4)は、ＳＯＩプレフォームのシリコン基体で作られ、上記絶縁層(5)は、ＳＯＩプレフォームの絶縁層で作られ、そして上記孔付きプレート(6,6',6")は、ＳＯＩプレフォームのシリコン層で作られる請求項７に記載の差圧力センサ。
【請求項９】
上記膜(7)は、多結晶シリコンで作られる請求項７又は８に記載の差圧力センサ。
【請求項１０】
上記孔付きプレート(6')の面積は、上記空洞(10)の断面積よりも小さく、そして
上記差圧力センサを上記孔付きプレート(6')の方向から見たときに、上記孔付きプレート(6')の孔付き領域は、上記柔軟な膜(7)の可動領域の中央部分の上に配置され、そして上記孔付き領域から、上記孔付き領域を支持するアーム(11)だけが、上記空洞(10)の側壁の仮想延長部を越えて延びる請求項７ないし９のいずれかに記載の差圧力センサ。
【請求項１１】
導電性材料で作られた柔軟な膜(7)であってマイクロホンの第１電極を形成する膜(7)と、導電性材料で作られた孔付きプレート(6,6',6")であって、上記膜(7)より堅牢であり、上記膜からある距離に配置されそしてマイクロホンの第２電極を形成する孔付きプレートとを備えたマイクロホンにおいて、
このマイクロホンは基体(4,4')も備え、この基体を貫通して空洞(10)が延び、この空洞の壁は、上記基体(4,4')で形成され、
上記膜(7)は、空洞(10)の壁にぴったり接合され、これにより、上記膜は、上記空洞(10)の壁を形成し、そして
上記孔付きプレート(6,6')は、絶縁層(5)と共に基体(4,4')に取り付けられ、
圧力バランス開口が上記空洞(10)に向かって開いており、この圧力バランス開口(9)は、上記空洞(10)から基体(4)を通して基体の外壁へと延び、又は上記圧力バランス開口は、上記膜(7)の孔で形成され、この孔は、膜(7)の上のスペースを膜(7)の下のスペースに接続することを特徴とするマイクロホン。
【請求項１２】
上記マイクロホンは、層構造のＳＯＩプレフォームで作られ、これにより、上記基体(4)は、ＳＯＩプレフォームのシリコン基体で作られ、上記絶縁層(5)は、ＳＯＩプレフォームの絶縁層で作られ、そして上記孔付きプレート(6,6',6")は、ＳＯＩプレフォームのシリコン層で作られる請求項１１に記載のマイクロホン。
【請求項１３】
上記膜(7)は、多結晶シリコンで作られる請求項１１又は１２に記載のマイクロホン。
【請求項１４】
上記孔付きプレート(6')の面積は、上記空洞(10)の断面積よりも小さく、そして
上記マイクロホンを上記孔付きプレート(6')の方向から見たときに、上記孔付きプレートの孔付き領域は、上記柔軟な膜(7)の移動領域の中央部分の上に配置され、そして上記孔付き領域から、上記孔付き領域を支持するアーム(11)だけが、上記空洞(10)の側壁の仮想延長部を越えて延びる請求項１１ないし１３のいずれかに記載のマイクロホン。
【請求項１５】
導電性材料で作られた柔軟な膜(7)であってマイクロホンの第１電極を形成する膜(7)と、導電性材料で作られた孔付きプレート(6,6',6")であって、上記膜(7)より堅牢であり、上記膜からある距離に配置されそしてマイクロホンの第２電極を形成する孔付きプレートとを備えたマイクロホンにおいて、
このマイクロホンは基体(4,4')も備え、この基体を貫通して空洞(10)が延び、この空洞の壁は、上記基体(4,4')で形成され、
上記膜(7)は、空洞(10)の壁にぴったり接合され、これにより、上記膜は、上記空洞(10)の壁を形成し、そして
上記孔付きプレート(6,6')は、絶縁層(5)と共に基体(4,4')に取り付けられ、
孔が形成された第２の柔軟な膜(17)が、第２の絶縁層(16)と共に基体(4)に対して反対側で上記孔付きプレート(6")に取り付けられ、そして
上記孔付きプレートの他部分から溝で分離されたアーマチャー領域(15)が上記孔付きプレート(6")の中央部分に形成され、この領域は、上記柔軟な膜(7)及び第２の柔軟な膜(17)に接続されて、その柔軟な膜(7)の動きがアーマチャー領域(15)を通して第２の柔軟な膜(17)へ伝達され、これが上記膜(7)と共に移動するようにすることを特徴とするマイクロホン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、マイクロメカニカル製造方法で容量性膜型センサを製造することに係る。膜型センサとは、本明細書では、電気回路で処理される信号であって膜の位置及び／又は動きに応答する信号を形成できるセンサを一般に指す。膜型センサは、例えば、差圧力センサや、音響ゾーンで機能する差圧力センサの特殊なケースであるマイクロホンを含む。以下、本発明は、主として差圧力センサを参照して一例として説明する。しかしながら、本発明は、他のものにも使用できることに注意されたい。
【０００２】
【背景技術】
公知技術で知られている図１に示す差圧力センサは、その差圧力センサの孔付きバックプレート１としてシリコン基体を使用しており、このバックプレートは、差圧力センサの第２電極を形成する。図１は、差圧力センサの断面図である。孔付きバックプレート１は、単結晶基体シリコンの比較的厚い層で形成され、これは、製造に関連した拡散又はエッチングにより孔が形成される。製造に関連して、絶縁層３及び柔軟層２が孔付きバックプレート１に成長されている。
【０００３】
この既知の差圧力センサの欠点は、その製造に複数の段階及びマスキング層が必要とされることである。とりわけ、絶縁層の成長は、個別の時間のかかる処理段階を必要とする。更に、バックプレート１に最適な密度で孔を形成することは困難である。というのは、（図１において下面から）厚いシリコン基体を貫通する高密度の孔に必要とされる正確なパターンを得ることが困難だからである。充分高密度の孔は、シリコン基体に（図１において上面に）ピットを第１段階としてエッチングし、そして絶縁層３の成長段階にそれらを埋めることにより、バックプレート１に対して得ることができるが、この方法は、バックプレート１の孔のエッチングプロフィール及び絶縁層３の成長プロセスのマスキング段階に特殊な要求を課する。更に、この方法では、小さなピットしか埋められない。
【０００４】
バックプレートの孔は、差圧力センサの特性にとって非常に重要である。というのは、図１の膜２より下のスペースへいかに容易に空気を流せるか実際に決定するのが孔だからである。空気の流れが不充分であると、差圧力センサの特性が影響を受ける。
【０００５】
２つ以上のシリコンウェハを接合即ち接続することにより形成されたマイクロホンが公知技術で知られている。しかしながら、このような既知のマイクロホンの製造は、非常に困難である。
【０００６】
【発明の開示】
本発明の目的は、上記問題を解決すると共に、既知の解決策の場合より製造が容易となるようにして改良された特性をもつ膜型センサを製造できるようにする方法を提供することである。この目的は、膜型センサ、例えば、差圧力センサやマイクロホンを製造する請求項１に記載の方法により達成される。本発明による方法は、その方法の段階を請求項１に示された順序で実行する必要はなく、添付図面を参照した説明から明らかなように、方法の段階を異なる順序でも実行できることに注意されたい。
【０００７】
本発明による方法において、膜型センサは、２つの層を有する層構造のプレフォームで作られ、それらの間に絶縁材料層がある。第１及び第２の層は、電気を導通するものである。１つの適当なプレフォームは、商業的に入手できるＳＯＩ（シリコン・オン・絶縁体）ウェハである。このようなプレフォームで膜型センサを形成することは、プレフォームから材料を単に除去するだけで実施することができ、従って、柔軟な膜の形成だけが新たな材料層の成長を必要とする。従って、本発明による膜型センサの製造は、既知の解決策よりも容易である。
【０００８】
本発明の目的は、更に、請求項８に記載の差圧力センサと、請求項１３に記載のマイクロホンである。本発明による差圧力センサ及びマイクロホンの構造は、孔付きプレートが従来よりも密接に穴を形成することができ、これは、穴を通る空気の流れを改善し、その結果、改良された特性を有する差圧力センサ及び対応的にマイクロホンが提供される。更に、本発明による差圧力センサ及びマイクロホンの構造は、新規な製造方法を利用できるようにし、従って、差圧力センサ及び対応的にマイクロホンの製造コストが低減される。
【０００９】
本発明による差圧力センサ及び対応的にマイクロホンの好ましい実施形態では、ブリッジ型構造が使用される。従って、第２電極として機能する孔付きプレートの面積は、基体を貫通して延びる空洞の断面よりも実質的に小さい。孔付きプレートの孔付き領域は、アームにより空洞の中央部分の上に配置され、孔付き領域は、実際には、柔軟な膜の移動領域の中央部分の上に配置される。このブリッジ型構造は、孔付きプレートの電極領域が膜の最も柔軟な中央部分にセンタリングされるという効果を発揮する。従って、寄生的な縁キャパシタンスを最小にすることができ、これにより、改良された分離容量及び感度がこの構造で達成される。
【００１０】
本発明による差圧力センサ及びマイクロホンの好ましい実施形態では、第２の絶縁層及び第２の膜が孔付きプレートの上に形成される。従って、孔付きプレートの中央部分には、絶縁層を経て膜を互いに接続する移動領域が設けられ、第２の膜も、空洞内で上記膜と共に移動する。第２の膜は、構造体において付加的な電極を形成し、この電極により、改良されたキャパシタンス変調と、改良された性能及び感度とがこの構造で得られる。
【００１１】
本発明による方法、差圧力センサ及びマイクロホンの好ましい実施形態は、従属請求項２ないし７、９ないし１２及び１４ないし１８から明らかとなろう。
【００１２】
【発明を実施するための最良の形態】
以下、添付図面を参照して本発明を一例として詳細に説明する。
図２ａないし２ｃは、本発明による差圧力センサの第１の好ましい実施形態を示す。マイクロホンは、差圧力センサの一実施形態であり、従って、図面を参照した説明は、マイクロホンにも関連するが、本発明は、主として差圧力センサを参照することにより以下に説明する。
【００１３】
本発明による容量性差圧力センサが、図２ａには側部断面図として示され、図２ｂには上面図として示され、そして図２ｃには下面図として示されている。図２ａないし２ｃの差圧力センサは、ＳＯＩウェハで作られ、このウェハは、シリコン基体４上に絶縁層５（１ないし２μｍ）を有しそしてこの絶縁層上に比較的厚いシリコン層を有し、このシリコン層は、孔付きプレート６（５ないし５０μｍ）を形成する。１枚のＳＯＩウェハ又はＳＯＩプレフォームで数百までの差圧力センサを形成することができ、センサのサイズは、必要なときに集積回路の包囲体で包囲できるものである。従って、本発明は、差圧力センサ又はマイクロホンを含む集積回路を製造することができる。
【００１４】
差圧力センサは、多結晶シリコンで作られた柔軟な膜７を含む。差圧力センサを電気回路に接続するために、金属化コンタクトパッド８が、孔付きプレート６及びシリコン基体４に対して形成されている。シリコン基体を貫通して、圧力バランスをとる毛細管９が形成され、マイクロホンの使用中に圧力バランスをとることができる。
【００１５】
図２ａないし２ｃの差圧力センサの第１電極は、シリコン基体４を貫通して延びる空洞１０に配置された柔軟な膜７で形成され、この膜は、空洞の壁に接合される。従って、この膜は、空洞１０内に、圧力の変化に基づいて動く（曲がる）仕切り壁を形成する。図２ａないし２ｃの実施形態では、膜７とシリコン基体４との間も電気的接触されている。従って、差圧力センサは、互いに分離される２つの部分しかもたず、それほど多くの接触段階は必要とされない。
【００１６】
図２ａないし２ｃの差圧力センサの第２電極は、孔付きプレート６により形成される。このプレートは、膜７よりも著しく堅牢である。従って、このプレート６は、その圧力変化に関連して動かず、静止したままであり、そして空気（又は他の物質）をその孔に通流させることができる。従って、空気圧が変化すると、膜７と孔付きプレート６との間の距離が変化し、これにより、コンタクトパッド８を経て差圧力センサを電気回路に接続したときにはこの距離の変化から良く知られたやり方でその変化に比例する電気信号を発生することができる。
【００１７】
図３は、本発明による差圧力センサの第２の実施形態を示す。図３の差圧力センサは、ブリッジ型の差圧力センサである。この差圧力センサは、孔付きプレート６’の穴が図３のケースでは膜７の中央部分の上に位置する領域に収集される以外、他の全ての観点で図２ａないし２ｃの実施形態に対応する。プレート６’のアーム１１のみが、図３から明らかなように、孔付き領域から空洞１０の壁の仮想延長部の外側へと延びる。
【００１８】
図３のブリッジ型構造は、プレート６’の電極領域が膜７の最も柔軟な中央部にセンタリングされるという効果を与える。従って、膜の縁ゾーンにより生じる寄生的縁キャパシタンスを最小にすることができ、これにより、改良された分離容量及び感度が達成される。
【００１９】
図４ａないし４ｆは、本発明による方法の第１の好ましい実施形態を示す。
【００２０】
図４ａは、層構造のＳＯＩウェハの側面図であり、そして図４ｂは、空洞１０が形成された後のＳＯＩを示す側部断面図（左側の図）及び下面図（右側の図）である。
【００２１】
空洞１０は、エッチングにより形成される。最初に、ＳＯＩウェハの後面が、例えば、リトグラフでパターン化され、その後、空洞１０がＳＯＩウェハの絶縁層５へと延びるまでシリコン基体がエッチングされる。シリコン基体のエッチングにおいては、例えば、ＫＯＨ（水酸化カリウム）又はＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）のような非等方性湿式エッチングを使用することができる。或いは又、プラズマ（誘導性結合プラズマＩＣＰ）で実行される深いエッチングを使用することもできる。このＩＣＰエッチングは、マイクロホンの用途で必要とされる圧力バランシングを、シリコン基体を通して延びる空洞１０と同じ段階にエッチングされる狭い溝９で実施できるという効果を与える。
【００２２】
又、ＩＣＰエッチングを使用して、基体を貫通して延びる空洞を形成すると、柔軟な膜の形状を最適化できるという効果も与えられる。シリコンに対する従来の非等方性湿式エッチングでは、長方形の膜に限定される必要がある。しかしながら、例えば、円形の膜は、同じ面積を有する方形の膜よりも２０％も大きく曲がる。又、円形の膜では、領域に対する境界線が最小にされ、寄生的な縁容量が減少される。
【００２３】
図４ｃは、柔軟な膜７の成長を示す。この柔軟な膜は、例えば、ＣＶＤ（化学蒸着）方法で成長することによりポリシリコン（多結晶シリコン）から作ることができる。柔軟な膜７は、全ての空いた面に均一に成長する。適当なポリシリコンの厚みは、約１μｍである。又、ポリシリコンは、基体４の下面及びプレート６の上面にも成長するが、本発明では、それを除去する必要はない。
【００２４】
図４ｃは、柔軟な膜の成長に関連して、ポリシリコンが空洞内及び基体の下面にしか成長しないことを示している。実際には、ポリシリコンは、膜７の成長に関連して、孔付きプレート６の上面にも成長し得る（使用する方法に基づき）。孔付きプレートの表面に成長したポリシリコンは、除去せずに、そのまま放置してもよく、従って、孔付きプレートの一部分を形成する。
【００２５】
図４ａないし４ｆの実施形態とは異なり、空洞を通して絶縁層をエッチングすることにより、膜を成長する前に、絶縁層を粗面化することができる。これにより、成長後に膜の表面が粗面となる。これは、圧力センサの使用中に膜が孔付きプレートに滑らかな膜ほど容易に付着しないという効果をもたらす。膜７の張力は、熱処理で制御することができ、そして成長段階中又はその後にイオンインプランテーション又は拡散により合金を導電性とすることができる。膜７は、基体４との電気的接触を形成する。
【００２６】
ＳＯＩウェハの絶縁層５より厚いエアギャップを差圧力センサにおいて膜７と孔付きプレート６との間に得るべき場合には、絶縁層の厚みをこのような場合に膜７の成長前に空洞１０を通して増加することができる。絶縁層の厚みは、例えば、ＣＶＤ酸化物で成長させることができる。
【００２７】
図４ｄは、孔付きプレート６における穴の形成を示す。図４ｄでは、プレフォームが側面断面図（左の図）及び上面図（右の図）として示されている。
【００２８】
孔付きプレート６においてエッチングにより穴が形成される。最初に、プレートの表面に、両面収束を使用して、リトグラフで所望のパターンが形成される。その後、孔が絶縁層５までプレート６にエッチングされる。エッチングには、非等方性湿式エッチング又はＩＣＰエッチングを使用することができる。ＩＣＰエッチングは、孔を最適な密度で形成できるという効果を与え、更に、このエッチングは、ＩＣＰエッチングのノッチング現象と称されるものを使用して、マイクロホンのエアギャップの音響共振を減少することができる（図６を参照）。更に、接触面積が小さいことにより、柔軟な膜が接着するおそれが減少される。
【００２９】
図４ｄの右側の図とは異なり、孔付きのバックプレート６は、図３に示すように、ブリッジ状に作ることもできる。
【００３０】
図４ｅは、絶縁層の除去を示す。絶縁層は、膜と孔付きプレートとの間の領域から絶縁層をエッチング除去するが孔付きプレートの基体からは材料を本質的に除去しない溶液中でエッチングすることにより、除去される。ＳＯＩウェハにおける絶縁層の材料は、例えば、二酸化シリコンであり、この場合は、それを除去するのに、例えば、ＨＦ溶液（フッ化水素酸）又はＰＧＳ溶液（フッ化アンモニウム、酢酸、水）が適当である。
【００３１】
絶縁層の除去に関連したエッチングは、柔軟な膜の領域でも同程度に横方向に孔付きプレートの外縁の下にも進行するが、孔付きプレートの穴間の距離が数μｍしかないので、この現象が不利益にはならない。絶縁層が除去された後に、膜７は解離され、空洞内で動く（伸張する）ことができる。
【００３２】
図４ｆは、本発明による方法で製造された差圧力センサの金属化を示す。ＳＯＩウェハの比較的厚い層が穴付きプレート６として使用されるので、金属化は、マスクを伴わずに最後のステップとして実行することができる。金属化は、不利益となる金属のストレス又は熱膨張を伴わずに金属（例えば、アルミニウム）の薄い層をスパッタリングすることにより行うことができる。金属に適した厚みは絶縁層の厚みの半分であり、従って、金属化が、孔付きプレート６及び基体４を短絡し得ることはない。孔付きプレートの穴のポイントにおいて、膜７には金属のスポットも形成されるが、連続的な膜は形成せず、金属スポットが著しいストレスを生じることはない。
【００３３】
上記とは異なり、マスクを用いて金属化を行うこともでき、これにより、金属スポットが膜に形成されることはなく、そしてプレート６及び基体４を短絡するおそれなく金属層の厚みを増加することができる。少なくともブリッジ型孔付きプレートに関しては、機械的なマスクを使用する理由があり、この場合は、接点の金属がコンタクトパッド８の領域のみに集められる。
【００３４】
図５ａないし５ｄは、本発明による方法の第２の好ましい実施形態を示す。図５ａないし５ｄの実施形態の他の部分は、図４ａないし４ｆの実施形態に対応するが、図４ｂにおいて実施された一種の空洞形成に代わって、空洞は、図５ａないし５ｃの中間段階により形成される。
【００３５】
図５ａに示すように、複数のリング１２が基体において互いにエッチングされ、基体４を貫通して絶縁層５まで延びる。これらリングは、例えば、ＩＣＰエッチングを使用することによりエッチングすることができる。
【００３６】
図５ｂでは、絶縁層５の厚みがエッチングにより薄くされ、リング１２を通してある材料が除去される。その後に、図５ｃの段階へと続き、ここでは、リング１２間の壁が湿式エッチングで除去され、連続空洞１０が基体に形成される。
【００３７】
図５ｃでは、絶縁層５の表面に溝が形成されたことが明らかである。その後の製造段階において、絶縁層５の表面に膜７が成長されるときには（図４ｃを参照して述べたのに対応するやり方で）、波状の、即ち曲がりくねった膜７が形成される。その後、膜を、その上の絶縁層から、図４ｅを参照して述べたように絶縁層をエッチング除去することにより解離したときには、図５ａないし５ｄの実施形態では、図４ａないし４ｆに基づいて製造される差圧力センサの膜よりストレスの低い膜が形成される。
【００３８】
図６は、本発明によるマイクロホンの音響抵抗の減少を示す。図６は、孔付きプレート６の下部及び膜７を示す。図６において、矢印は、プレート６と膜７との間のスロットにおける空気の流れを示す。左側の図では、孔付きプレート６の穴間の壁の角度が鋭角であり、従って、空気の流れは、角度１４が鈍角である右側の図の場合より悪い。
【００３９】
角度１４が鈍角であることは、図４ｄを参照して上述したノッチング現象に基づく。ノッチング現象とは、過剰エッチングにより横向きの空洞が生じることを意味する。このような空洞は、孔付きプレートに穴を形成する図４ｄのＩＣＰエッチングが充分に長い時間にわたって実行され、換言すれば、孔が絶縁層に達した後も実行されるときに形成される。
【００４０】
図７ａないし７ｉは、本発明による方法及び差圧力センサの第３の好ましい実施形態を示す。図７ａないし７ｉの実施形態が、図４ａないし４ｆの実施形態と相違するのは、図７ａないし７ｉの場合に、図７ｂないし７ｃに示す付加的な段階が実行されて、それにより、差圧力センサに付加的な電極が設けられることである。
【００４１】
図７ａは、差圧力センサの製造に使用できる層構造のＳＯＩウェハである。従って、これは、図４ａないし４ｆの実施形態の場合に対応するプレフォームである。
【００４２】
図７ｂの段階では、図４ｂを参照して述べたものに対応するやり方で、差圧力センサの孔付きプレート６”にエッチングで穴を形成することにより、差圧力センサの製造が開始される。図７ｂの左側の図は、ＳＯＩウェハの側部断面図であり、そして右側の図は、上面図である。図７ｂの場合には、孔付きプレート６”の中央部にアーマチャ領域１５が配置されて層の他部分から分離されたパターンが孔付きプレート６”に形成される。
【００４３】
図７ｃの段階では、孔付きプレート６”の孔と、アーマチャ領域１５の周囲の溝とが、例えば、ＣＶＤ酸化物の成長により埋められる。この酸化物は、同時に、孔付きプレート６”に第２の絶縁層１６を形成する。
【００４４】
第２の絶縁層１６を成長した後に、差圧力センサの製造は、図４ｂないし４ｆを参照して述べたものに対応する段階で続けられる。最初に、図７ｄの段階において空洞１０がエッチングされる。図７ｄの左側の図では、差圧力センサが側部断面図で示されており、そして右側の図は、下面図である。
【００４５】
マイクロホン（差圧力センサの特定の実施形態）の製造に関しては、空洞１０へと開いた圧力バランス開口を構造体に設けねばならない。この圧力バランス開口９は、図７ｄに示すように、空洞１０のエッチングに関連して、空洞１０から基体４を貫通して基体の外面へとエッチングすることができる。或いは又、図示されたように、基体を貫通する圧力バランス開口を配置することが望ましくない場合には、本発明によれば、膜７の上部スペースと下部スペースとの間に空気を通流することのできる孔を膜７に設けるようにして実施することもできる。このような圧力バランス孔は、例えば、レーザで穴あけするか、或いは膜の上部又は下部からホトレジストマスクを使用してエッチングすることにより、膜に形成することができる。
【００４６】
図７ｅの段階では、柔軟な膜７が、図４ｃを参照して述べたのに対応するやり方でポリシリコンで成長される。図７ｅから明らかなように、柔軟な膜７の成長に関連して、第２の膜１７が、第２の絶縁層１６上にポリシリコンで同時に成長される。
【００４７】
図７ｆの段階では、第２の柔軟な膜１７が第２の絶縁層１６上に成長され、この柔軟な膜１７で付加的な孔付き電極が形成される。図７ｆの左側の図は、差圧力センサの側部断面図であり、そして右側の図は、その上面図である。
【００４８】
図７ｇの段階では、絶縁層５及び１６が、図４ｅを参照して述べたものに対応するやり方で、例えば、ＨＦ溶液においてエッチングすることにより除去される。従って、絶縁層５及び１６は、ある絶縁体５及び１６がアーマチャ領域１５の中央部に残るようにして、孔と空洞１０との間の領域から除去することができる。従って、第２の柔軟な膜１７、即ち付加的な電極は、アーマチャ領域１５を経て柔軟な膜７に接続されたままとなり、そしてアーマチャ領域１５は、次いで、孔付きプレート６”から分離された状態となる。
【００４９】
最後に、図７ｈの段階において、機械的なマスクを用いて接点の金属化が行われ、差圧力センサにコンタクトパッド８を形成することができる。図７ｆの左側の図は、差圧力センサの断面図であり、そして右側の図は、その上面図である。
【００５０】
第２の柔軟な膜１７により形成された付加的な電極構造体の変化するキャパシタンスＣmeasは、図７ｉに基づき孔付きプレート６”と第２の柔軟な膜１７との間のコンタクトパッド８から測定される。第２の柔軟な膜１７は、アーマチャ領域１５を経て柔軟な膜７の中央部に接続されるので、柔軟な膜７の最も柔軟な中央部と同程度に平面状パネルとして運動する。従って、大きなキャパシタンス変調と、改良された分離容量及び感度とが達成される。
【００５１】
電気接点を形成するために、第２の柔軟な膜１７で形成された付加的な電極は、例えば、図７ｈから明らかなように、細い導体１８がその孔付き領域からコンタクトパッドへ延びるように、パターン化される。導体１８は、第２の柔軟な膜１７の動きをできるだけ防止するために細くなければならない。又、ねじれを防止するために、導体を対称的に配置するのが望ましい。図７ｈに示す第２の柔軟な膜１７の形状及びその４本の導体の配列は、例示に過ぎず、他の形状をもつアームを使用することもできる。
【００５２】
図８は、本発明による差圧力センサの第４の好ましい実施形態を示す。図８の実施形態は、電気を導通しない基体４’を使用するという点で前記実施形態とは相違する。従って、柔軟な膜７は、電気導通ベース８’に接続され、これは、図８の膜型センサの第１のコンタクトパッドを形成する。これに対して、第２のコンタクトパッド８は、上記実施形態に関連して述べたように、孔付きプレートの表面に配置される。
【００５３】
本発明の上記実施形態に関して、差圧力センサに導電性基体が使用されることを説明したが、これは１つの選択肢に過ぎないことに注意されたい。導電性基体に代わって、図８に示すような導電性ベースを上記実施形態に使用することができ、このベースは、柔軟な膜に接続され、従って、電気を導通しない基体も使用することができる。
【００５４】
図９ａないし９ｆは、本発明による方法及び差圧力センサの第４の好ましい実施形態を示す。図９ａないし９ｆの実施形態は、図４ａないし４ｆの実施形態に非常に対応している。最も顕著な相違は、図９ａないし９ｆの場合に、この方法に関連したステップの一部分が異なる順序で実行され、それに加えて、付着防止カラーを形成するために若干の余計な段階が実行されることである。
【００５５】
図９ａないし９ｆの実施形態では、差圧力センサは、図４ａないし４ｆを参照して述べたものに対応するＳＯＩウェハで作ることができる。図９ａの段階では、孔付きプレート６にエッチングにより孔が作られる。
【００５６】
図９ｂの段階では、例えば、二酸化シリコンで形成された絶縁層が短時間エッチングされ、即ち孔付きプレート６の穴を有するポイントに対応するポイントにピットが形成されるようにエッチングされる。
【００５７】
図９ｃの段階では、前記実施形態に関連して説明したように、基体４に空洞１０がエッチングされる。
【００５８】
図９ｄの段階では、柔軟な膜７が、絶縁層に対し空洞１０を通して例えばポリシリコンで成長される。同時に、ポリシリコンの層１９が、孔付きプレート６と、図９ｄに見られる絶縁層５の目に見える上面とに成長される。絶縁層の上面では、ポリシリコンの層１９は、孔付きプレート６の孔のポイントでのみ成長される。
【００５９】
図９ｅの段階では、ポリシリコン層１９が、図９ｅに見られる孔付きプレート６の上面からエッチング除去される。このエッチングは、プラズマエッチングとして実施することができる。プラズマエッチングは、通常、垂直面よりも水平面を非常に急速にエッチングする。従って、孔付きプレート６の側面にある程度のポリシリコンが残留する。
【００６０】
図９ｆの段階では、絶縁層５が、例えば、エッチングにより除去される。図９ｆから明らかなように、孔付きプレート６の孔の側面に残留するポリシリコン層１９が、孔付きプレート６から膜７に向かってある程度突出する。従って、ポリシリコン層１９のこれらの突出は、膜７の接着性を低減するカラーを形成し、換言すれば、膜が孔付きプレート６に接着するのを防止する。
【００６１】
上記説明及びそれに関連した図面は、本発明を単に例示するものに過ぎないことを理解されたい。当業者であれば、特許請求に範囲に規定された本発明の精神及び範囲から逸脱せずに変更や修正がなされ得ることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  公知技術による差圧力センサの構造を示す図である。
【図２ａ】  本発明による差圧力センサの第１の好ましい実施形態を示す図である。
【図２ｂ】  本発明による差圧力センサの第１の好ましい実施形態を示す図である。
【図２ｃ】  本発明による差圧力センサの第１の好ましい実施形態を示す図である。
【図３】  本発明による差圧力センサの第２の好ましい実施形態を示す図である。
【図４】  図４ａ、図４ｂ、図４ｃ、図４ｄ、図４ｅ、図４ｆは、本発明の第１の好ましい実施形態を示す図である。
【図５】  図５ａ、図５ｂ、図５ｃ、図５ｄは、本発明の第２の好ましい実施形態を示す図である。
【図６】  本発明によるマイクロホンの音響抵抗の減少を示す図である。
【図７−１】  図７ａ、図７ｂ、図７ｃ、図７ｄは、本発明の方法及び差圧力センサの第３の好ましい実施形態を示す図である。
【図７−２】  図７ｅ、図７ｆ、図７ｇ、図７ｈ、図７ｉは、本発明の方法及び差圧力センサの第３の好ましい実施形態を示す図である。
【図８】  本発明による差圧力センサの第４の好ましい実施形態を示す図である。
【図９】  図９ａ、図９ｂ、図９ｃ、図９ｄ、図９ｅ、図９ｆは、本発明の方法及び差圧力センサの第４の好ましい実施形態を示す図である。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【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７−１】
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【図７−２】
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【図８】
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【図９】
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