(57)【要約】【課題】  これまでの技術におけるダイシングによる素子の損傷に伴う困難を克服することができるコンデンサマイクロホンを作製する方法の提供。【解決手段】  コンデンサマイクロホンの作製方法であって、  複数の電極ユニットの固定電極層構造を形成する工程；  固定電極層構造のある一方の側の上の複数の犠牲ユニットの犠牲層を形成する工程；  犠牲層上の複数の振動板ユニットの振動板層構造を形成する工程；  犠牲層と反対の固定電極層構造の反対側の上にパターニングされたマスク層を形成する工程；  各々がパターニングされたマスク層及び固定電極層構造を貫通する複数のエッチングチャネルを形成する工程；  各犠牲ユニットの犠牲層の一部を除去し、固定電極ユニットの各1つと振動板ユニットの各1つとの間の空間を形成するための犠牲層除去工程；及び、  パターニングされたマスク層を除去する工程  を有するコンデンサマイクロホンの作製方法。【選択図】図6
2007300325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンデンサマイクロホンを作製する方法であって：
複数の固定電極ユニットの固定電極層構造を形成する工程；
前記固定電極層構造の一方の面上にある複数の犠牲ユニットの犠牲層を形成し、前記犠牲ユニットが前記電極ユニットとそれぞれ整合するようにする犠牲層形成工程；
前記犠牲層上に複数の前記振動板の振動板層構造を形成し、前記振動板構造が前記犠牲ユニットとそれぞれ整合するようにする振動板層形成工程；
前記犠牲層に向かい合う前記固定電極層構造の反対面上にパターニングされたマスク層を形成する工程；
前記パターニングされたマスク層及び前記固定電極層構造を貫通する複数のエッチングチャネルを形成する工程；
エッチング液が前記エッチングチャネルを通過する湿式エッチングによって各犠牲ユニットの犠牲層の一部を除去し、各1つの前記固定電極ユニットと各1つの振動板ユニットとの間のスペーサを形成するための犠牲層除去工程；及び、
前記固定電極層構造から前記パターニングされたマスク層を除去する工程；
を有する方法。
【請求項２】
請求項1に記載の方法であって、
前記固定電極層構造の作製が、前記パターニングされた第1の金属膜が前記ウエハ基板のエッチング領域で区分けされた前記ウエハ基板上の形成領域に複数の固定電極の形成及びパターニングから構成され、
前記固定電極ユニットを画成するため、各前記固定電極が前記ウエハ基板の各前記形成領域と協働する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項2に記載の方法であって、
前記パターニングされた第1の金属膜を形成する過程で、前記固定電極の各々には複数のエッチング貫通孔が形成される
ことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項2に記載の方法であって、
前記振動板層構造を作製するのに、前記パターニングされた誘電膜が、前記犠牲ユニットのそれぞれ1つの上に形成される複数の誘電ユニットを形成するように前記犠牲層上に誘電膜を形成及びパターニングし、
引き続いて、前記パターニングされた第2の金属膜は、前記誘電ユニットの各1つの上に形成され、前記振動板ユニットの各1つを画成するために前記誘電ユニットの各1つと協働する複数の振動板電極を形成するように、前記パターニングされた誘電膜上に第2の金属膜を形成及びパターニングする
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項4に記載の方法であって、
前記誘電ユニットの各々に複数の波圧均一化孔を形成する
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項4に記載の方法であって、
前記誘電膜は多結晶Si、Si3N4、SiO2及びそれらの組み合わせを有するグループから選ばれた無機材料からなる
ことを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項4に記載の方法であって、
前記誘電膜はポリミド、パリレン、ベンゾシクロブテン(BCB)及びポリメタクリル酸メチル(PMMA)を有するグループから選ばれた高分子材料からなる
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項3に記載の方法であって、
前記パターニングされたマスク層に、それぞれが前記固定電極内で前記エッチング貫通孔と整合する複数の第1のエッチング貫通孔及び、それぞれが前記ウエハ基板の前記エッチング領域と整合する第2のエッチング貫通孔を形成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項8に記載の方法であって、
前記エッチングチャネルを作製するのに、前記ウエハ基板内に貫通孔を形成するため、前記パターニングされたマスク層中の前記第1のエッチング貫通孔から露出されている前記ウエハ基板の露出した部分をドライエッチングし、
前記エッチングチャネルの各1つを画成するため前記ウエハ基板内の前記貫通孔の各々は前記パターニングされたマスク層中の前記第1のエッチング貫通孔及び、前記固定電極中の前記エッチング貫通孔の各1つと協働する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項9に記載の方法であって、
前記エッチングチャネル形成中にドライエッチングによって前記ウエハ基板の前記形成領域から前記ウエハ基板の前記エッチング領域を同時に除去する工程；及び、
前記工程により前記ウエハ基板の前記形成領域をお互い分離する工程；
を有する方法。
【請求項１１】
請求項2に記載の方法であって、
前記パターニングされたマスク層の形成前に研磨することで前記ウエハ基板を薄くする工程を有する方法。
【請求項１２】
請求項11に記載の方法であって、
前記のウエハ基板を薄くする工程の前に、ガラス板が前記振動板層構造に設けられることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項2に記載の方法であって、
前記パターニングされたマスク層の形成前に、前記パターニングされた第1の金属膜に向き合う前記ウエハ基板の前記形成領域上に、各々が、前記固定電極の各1つと電気的に接続し、前記固定電極層構造から前記パターニングされたマスク層を除去することによって露出される、複数のオーム性接触パッドを形成する工程をさらに有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンデンサマイクロホンを作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型、軽量、正確に制御されるサイズ及びパターン、バッチ製造、低コスト及び関連する電子部品との容易な集積化という利点から、半導体コンデンサマイクロホンは注目されてきた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
コンデンサマイクロホンを作製する従来の方法は単一ウエハプロセス及び2枚ウエハプロセスを有する。2枚ウエハプロセスでは、振動板及び背面板は個々のSiウエハ上に形成され、一緒に接合される。接合後、1対のウエハはコンデンサマイクロホンを作製するため、個々のキャパシタ素子にダイシングされる。単一ウエハプロセスでは、層構造の形成後、Siウエハはまた、個々のキャパシタ素子にダイシングされることが必要である。
【０００４】
前記従来の方法は、ダイシング操作で、形成される個々のキャパシタ素子が損傷を受けやすいという不利益がある。この結果、製造収率の低下を招く。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従って、本発明の目的は、これまでの技術における前記の困難を克服することができるコンデンサマイクロホンを作製する方法の提供である。
【０００６】
本発明に従うと、コンデンサマイクロホンを作製する方法は：
複数の固定電極ユニットの固定電極層構造を形成する工程；
固定電極層構造のある一面の上にある複数の犠牲ユニットの犠牲層を形成し、犠牲層上の振動板ユニットは犠牲ユニットにそれぞれ整合するようにする犠牲層形成工程；
犠牲層上の複数の振動板ユニットの振動板層構造を形成し、振動板ユニットは犠牲ユニットにそれぞれ整合するようにする振動板形成工程；
犠牲層に向かい合う固定電極層構造の反対面上にパターニングされたマスクを形成する工程；
各々はパターニングされたマスク層及び固定電極層構造を貫通する複数のエッチングチャネルを形成する工程；
エッチング液がエッチングチャネルを通過する湿式エッチングによって各犠牲ユニットの犠牲層の一部を除去し、固定電極ユニットの1つと振動板ユニットの1つとの間にあるスペーサを形成するための犠牲層除去工程；及び、
固定電極層構造からマスク層を除去する工程；
を有する。
【実施例】
【０００７】
添付されている好適実施例を参照しながら本発明について詳細に説明する前に、ここで、同種の構成要素は本開示を通じて同じ参照数字を用いていることを明記しておかなければならない。
【０００８】
図1-8は本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第1の好適実施例における一連の工程を図示する。
【０００９】
コンデンサマイクロホンを作製する方法は：
複数の固定電極ユニット10による固定電極層構造100をプラズマ化学気相堆積(PECVD)法で形成する工程（図1参照）；
固定電極層構造100の一方の面上にある複数の犠牲ユニット13による犠牲層を形成し、犠牲ユニット13が固定電極ユニット10にそれぞれ整合するようにする犠牲層形成工程（図2参照）；
犠牲層上に複数の振動板ユニット14による振動板層構造を形成し、振動板ユニット14が犠牲ユニット13とそれぞれ整合するようにする振動板形成工程（図3及び4参照）；
犠牲層に向かい合う固定電極層構造100の反対側上にパターニングされたマスク層15を形成する工程（図5参照）；
各々がパターニングされたマスク層及び固定電極層構造100を貫通する複数のエッチングチャネルを形成する工程（図6参照）；
エッチング液（たとえば緩衝酸化エッチング溶液）がエッチングチャネル231を通過する湿式エッチングによって、各犠牲ユニット13の犠牲層の一部を除去し、固定電極ユニット10の1つと振動板ユニット14の1つとの間にあるスペーサ22を形成するための犠牲層除去工程（図7参照）；及び、
固定電極層構造100からパターニングされたマスク層15を除去する工程（図8参照）
を有する。
【００１０】
固定電極層構造100を形成する工程はウエハ基板11（たとえばSi基板）上にCr/Auの第1の金属膜の形成、続いてパターニングされた第1の金属膜が、ウエハ基板11のエッチング領域112によって仕切られ、ウエハ基板11の形成領域111上の複数の固定電極12内に形成されていて、固定電極12の各々は複数のエッチング通過孔121で形成されるように、第1の金属膜をフォトリソグラフィ技術でパターニングすることが好ましい。固定電極ユニット10のそれぞれの1つを画成するために、各々の固定電極12はウエハ基板11の形成領域111のそれぞれの1つと協働する。
【００１１】
犠牲層はシリカ(SiO2)のような無機材料から作られる。
【００１２】
振動板層構造を形成する工程は：
スピンコーティング法によって犠牲層上に誘電膜を堆積させ、それに引き続いて、パターニングされた誘電膜が犠牲ユニット13の各々の1つに上に形成され、複数の波圧均一化孔142（図3参照）を有する複数の誘電体ユニット140を形成するように、フォトリソグラフィ技術によって誘電膜をパターニングする工程；及び、
パターニングされた誘電膜上に第2の金属膜Cr/Auを形成し、パターニングされた第2の金属膜は、誘電体ユニット140の各々の上に形成され、振動板ユニット14のうちの各1つを画成するために誘電体ユニット140の各1つと協働する複数の振動板電極141を形成するようにフォトリソグラフィ技術によって第2の金属膜をパターニングする工程である。本発明では、誘電膜は多結晶Si、Si3N4、SiO2及びそれらの組み合わせを有するグループから選ばれた無機材料から構成される。又はその代わりに、誘電膜はポリミド、パリレン、ベンゾシクロブテン(BCB)及びポリメタクリル酸メチル(PMMA)を有するグループから選ばれた高分子材料からも構成可能である。
【００１３】
パターニングされたマスク層15に、固定電極12内でエッチング貫通孔121とそれぞれ整合する複数の第1のエッチング貫通孔151及び、ウエハ基板11のエッチング領域とそれぞれ整合する複数の第2のエッチング貫通孔152を、フォトリソグラフィ技術を用いて形成する。
【００１４】
パターニングされたマスク層15内に第1のエッチング貫通孔151及び第2のエッチング貫通孔152が形成された後、パターニングされたマスク層15内の第1のエッチング貫通孔から露出されるウエハ基板11の露出領域及び、パターニングされたマスク層15内の第2のエッチング貫通孔152から露出されるエッチング領域112は、ウエハ基板11に貫通孔113を形成し、ウエハ基板11の形成領域111をお互い分離するために誘導結合プラズマエッチング技術によってドライエッチングされる。エッチングチャネル213のそれぞれ1つを画成するため、ウエハ基板11内の貫通孔113の各々はパターニングされたマスク層15内の第1のエッチング貫通孔151のそれぞれ1つ及び固定電極12内のエッチング貫通孔121のそれぞれ1つと協働する。
【００１５】
犠牲ユニット13の一部を除去することで形成された空間131は各振動板ユニット14と固定電極ユニット10との間の可変ギャップチャンバの役割を果たす。ウエハ基板11内の貫通孔113の各々は、可変ギャップチャンバに入り込むため（つまり空間131）の音波の入り口としての役割を果たす。
【００１６】
図9から17は本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第2の好適実施例における一連の工程を図示する。第2の好適実施例は、パターニングされたマスク層15の形成前に研磨プロセスを用いてウエハ基板11を薄くする工程をさらに有するという点で、第1の好適実施例と違っている。特に、パターニングされたマスク層15の形成前、ガラス板は振動板層に設けられ、引き続いて50μm未満に薄く研磨する。その際、エッチングされるウエハ基板11の厚さは十分に薄くなることで、エッチング時間及び考えられるエッチング過程での損傷を減少させる。
【００１７】
図18から26は本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第3の好適実施例における一連の工程を図示する。第3の好適実施例は、極低抵抗の高濃度p型ドープ半導体材料をウエハ基板11として用いている点及び、スパッタリング又は、パターニングされたマスク層15（図22参照）の形成前にパターニングされた第1の金属膜の反対側のウエハ基板11の形成領域111上への蒸着によって複数のオーム性接触パッド81を形成する工程を有する点で異なる。オーム性接触パッド81の各々は各1つの固定電極12と電気的に接続しており、可変ギャップチャンバ（つまり空間131）の形成後、ウエハ基板11からパターニングされたマスク層15の除去によって露出される。
【００１８】
コンデンサユニットの分離はエッチングによるウエハ基板11内の貫通孔113の形成中に実現されるため、従来法におけるダイシング操作で生じると考えられていた前述の損傷は除去可能となる。
【００１９】
本発明が最も実用的でかつ好適な実施例と考えられていることとの関連で説明されたとしても、本発明は開示された実施例に限定されず、むしろ本発明の広範な解釈及び等価な処理の精神と範囲に含まれる様々な処理を含有することを意図していることが理解されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第1の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図２】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第1の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図３】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第1の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図４】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第1の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図５】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第1の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図６】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第1の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図７】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第1の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図８】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第1の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図９】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第2の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図１０】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第2の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図１１】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第2の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図１２】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第2の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図１３】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第2の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図１４】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第2の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図１５】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第2の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図１６】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第2の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図１７】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第2の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図１８】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第3の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図１９】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第3の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図２０】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第3の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図２１】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第3の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図２２】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第3の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図２３】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第3の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図２４】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第3の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図２５】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第3の好適実施例における一連の工程を図示する。
【図２６】本発明に従ったコンデンサマイクロホンを作製する方法の第3の好適実施例における一連の工程を図示する。
【符号の説明】
【００２１】
10  固定電極ユニット
11  ウエハ基板
12  固定電極
13  犠牲ユニット
14  振動板ユニット
15  パターニングされたマスク層
22  空間
81  オーム性接触パッド
100  固定電極層構造
111  形成領域
112  エッチング領域
113  貫通孔
121  エッチング貫通孔
131  空間
140  誘電ユニット
141  振動板電極
142  波圧均一化孔
151  エッチング貫通孔
152  エッチング貫通孔
213  エッチングチャネル
【図１】
2007300325.tif 000003
【図２】
2007300325.tif 000004
【図３】
2007300325.tif 000005
【図４】
2007300325.tif 000006
【図５】
2007300325.tif 000007
【図６】
2007300325.tif 000008
【図７】
2007300325.tif 000009
【図８】
2007300325.tif 000010
【図９】
2007300325.tif 000011
【図１０】
2007300325.tif 000012
【図１１】
2007300325.tif 000013
【図１２】
2007300325.tif 000014
【図１３】
2007300325.tif 000015
【図１４】
2007300325.tif 000016
【図１５】
2007300325.tif 000017
【図１６】
2007300325.tif 000018
【図１７】
2007300325.tif 000019
【図１８】
2007300325.tif 000020
【図１９】
2007300325.tif 000021
【図２０】
2007300325.tif 000022
【図２１】
2007300325.tif 000023
【図２２】
2007300325.tif 000024
【図２３】
2007300325.tif 000025
【図２４】
2007300325.tif 000026
【図２５】
2007300325.tif 000027
【図２６】
2007300325.tif 000028