(57)【要約】【課題】従来よりも検出感度を向上する。【解決手段】下部電極部３、圧電膜部４、上部電極部５、酸化膜６においてダイヤフラム部１の撓みに対して残留応力の影響を与えるのはダイヤフラム部１表面に存在する部分であって枠部２表面に存在する部分が与える影響は少ないと考えられる。従って、ダイヤフラム部１の表面における上部電極部５並びに圧電膜部４をダイヤフラム部１よりも狭い範囲に設ければ、上部電極部５並びに圧電膜部４がダイヤフラム部１と同じ若しくは広い範囲に設けられている従来例に比較して、上部電極部５並びに圧電膜部４の残留応力がダイヤフラム部１に与える影響が小さくなってダイヤフラム部１が撓み易くなり、その結果、従来よりも検出感度を向上させることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を加工して薄膜状に形成されるダイヤフラム部と、半導体基板からなりダイヤフラム部の周囲を囲み且つ支持する枠部と、ダイヤフラム部の表面に密着して設けられる薄膜状の下部電極部と、ダイヤフラム部と反対側の下部電極部表面に密着して設けられる薄膜状の圧電膜部と、下部電極部と反対側の圧電膜部表面に密着して設けられる薄膜状の上部電極部とを備え、音波を受けてダイヤフラム部が撓んだときに圧電膜部に発生する電圧を下部電極部並びに上部電極部を通して取り出す圧電式音波センサであって、
ダイヤフラム部の表面においては少なくとも上部電極部並びに圧電膜部がダイヤフラム部よりも狭い範囲に設けられたことを特徴とする圧電式音波センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板を加工して形成される圧電式音波センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、音波（可聴域の音波や超音波を含む。以下同じ）を検出する音波センサとして、半導体基板を加工して形成される圧電式音波センサが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図３は特許文献１に記載されている従来の圧電式音波センサを示す側断面図である。この従来例は、半導体基板（シリコン基板若しくはＳＯＩ基板）を加工して薄膜状に形成されるダイヤフラム部１（図３において破線で囲まれた部分）と、半導体基板からなりダイヤフラム部１の周囲を囲み且つ支持する枠部２と、ダイヤフラム部１の表面に密着して設けられる薄膜状の下部電極部３と、ダイヤフラム部１と反対側の下部電極部３の表面に密着して設けられる薄膜状の圧電膜部４と、下部電極部３と反対側の圧電膜部４の表面に密着して設けられる薄膜状の上部電極部５とを備える。圧電膜部４は、圧電効果を生じる材料、例えば、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）をゾルゲル法により下部電極部３の表面に成膜することで形成される。なお、枠部２の表面及び裏面とダイヤフラム部１の裏面を含む枠部２内には酸化膜６が形成されている。
【０００４】
而して、空気などの媒体を伝搬する音波を受けてダイヤフラム部１並びにダイヤフラム部１上に設けられている圧電膜部４が撓み、その撓みに応じて圧電膜部４に発生する電圧（電荷）を下部電極部３並びに上部電極部５を通して取り出すことで音波（音圧）を検出することができる。
【特許文献１】特開２００５−５１６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の圧電式音波センサは主として半導体製造プロセス技術により下部電極部３、圧電膜部４、上部電極部５、酸化膜６の各薄膜が形成されるのであるが、各薄膜を形成する材料の熱膨張率がヤング率等が異なり、しかも、これらの薄膜が比較的に高温のプロセスで形成されるため、それぞれの薄膜に固有の残留応力が発生する。そして、このような残留応力によって個々の薄膜の剛性が高くなり、結果としてダイヤフラム部１が撓み難くなるために感度が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、従来よりも検出感度が向上した圧電式音波センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために、半導体基板を加工して薄膜状に形成されるダイヤフラム部と、半導体基板からなりダイヤフラム部の周囲を囲み且つ支持する枠部と、ダイヤフラム部の表面に密着して設けられる薄膜状の下部電極部と、ダイヤフラム部と反対側の下部電極部表面に密着して設けられる薄膜状の圧電膜部と、下部電極部と反対側の圧電膜部表面に密着して設けられる薄膜状の上部電極部とを備え、音波を受けてダイヤフラム部が撓んだときに圧電膜部に発生する電圧を下部電極部並びに上部電極部を通して取り出す圧電式音波センサであって、ダイヤフラム部の表面においては少なくとも上部電極部並びに圧電膜部がダイヤフラム部よりも狭い範囲に設けられたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
下部電極部、圧電膜部、上部電極部においてダイヤフラム部の撓みに対して残留応力の影響を与えるのはダイヤフラム部上に存在する部分であって枠部上に存在する部分が与える影響は少ないと考えられる。つまり、本発明によれば、ダイヤフラム部の表面においては少なくとも上部電極部並びに圧電膜部がダイヤフラム部よりも狭い範囲に設けられているので、上部電極部並びに圧電膜部がダイヤフラム部と同じ若しくは広い範囲に設けられている従来例に比較して、上部電極部並びに圧電膜部の残留応力がダイヤフラム部に与える影響が小さくなってダイヤフラム部が撓み易くなり、その結果、従来よりも検出感度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、従来例と共通の構成要素については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
【００１０】
本実施形態の圧電式音波センサは、図１に示すように半導体基板（シリコン基板若しくはＳＯＩ基板）を加工して薄膜状に形成されるダイヤフラム部１（図１において破線で囲まれた部分）と、半導体基板からなりダイヤフラム部１の周囲を囲み且つ支持する枠部２と、ダイヤフラム部１の表面に密着して設けられる薄膜状の下部電極部３と、ダイヤフラム部１と反対側の下部電極部３の表面に密着して設けられる薄膜状の圧電膜部４と、下部電極部３と反対側の圧電膜部４の表面に密着して設けられる薄膜状の上部電極部５と、枠部２の表面及び裏面とダイヤフラム部１の裏面を含む枠部２内に設けられる薄膜状の酸化膜６とを備える。なお、図中７は上部電極部５を外部配線に接続するためのランド、８は下部電極部３を外部配線に接続するために圧電膜部４に設けられた窓孔である。
【００１１】
ここで本実施形態は、ダイヤフラム部１の表面（図１（ｂ）における上面）においては上部電極部５並びに圧電膜部４がダイヤフラム部１（図１（ａ）において破線で囲まれた範囲）よりも狭い範囲に設けられている点が従来例と異なっている。すなわち、本実施形態においては、ダイヤフラム部１並びに枠部２の表面全体に圧電材料を成膜した後、ダイヤフラム部１の周縁部に対応する部分に形成されている圧電材料の薄膜をパターニングにより除去し、枠部２の表面を覆う圧電膜部４Ｂとダイヤフラム部１よりも狭い範囲の圧電膜部４Ａとに分割している。
【００１２】
而して、下部電極部３、圧電膜部４、上部電極部５、酸化膜６においてダイヤフラム部１の撓みに対して残留応力の影響を与えるのはダイヤフラム部１表面に存在する部分であって枠部２表面に存在する部分が与える影響は少ないと考えられる。従って、上述のようにダイヤフラム部１の表面における上部電極部５並びに圧電膜部４をダイヤフラム部１よりも狭い範囲に設ければ、上部電極部５並びに圧電膜部４がダイヤフラム部１と同じ若しくは広い範囲に設けられている従来例に比較して、上部電極部５並びに圧電膜部４の残留応力がダイヤフラム部１に与える影響が小さくなってダイヤフラム部１が撓み易くなり、その結果、従来よりも検出感度を向上させることができる。但し、上部電極部５並びに圧電膜部４だけでなく、図２に示すようにダイヤフラム部１の表面における下部電極部３（あるいはその下の酸化膜６）まで含めてダイヤフラム部１よりも狭い範囲に設ければ、残留応力の影響をさらに低減して一層の感度向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面矢視図である。
【図２】同上の他の構成を示す部分断面図である。
【図３】従来例の断面図である。
【符号の説明】
【００１４】
１  ダイヤフラム部
２  枠部
３  下部電極部
４  圧電膜部
５  上部電極部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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