(57)【要約】      （修正有）【課題】ＭＥＭＳ素子の感度を向上させながら、膜の破損を防止するＭＥＭＳ素子の構造を提供する。【解決手段】可動電極３（ダイアフラム膜）に複数のスリット４a，４bが隣接して形成されており、対向するスリットとは反対側にスリット幅を拡げた開口形状を備える形状とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックチャンバーを備えた基板と、該基板上に、スペーサーを挟んで固定電極と可動電極とを配置することでエアーギャップが形成されたＭＥＭＳ素子において、
前記可動電極に複数のスリットが形成されており、
前記スリットは、前記スペーサーとの接続端に沿って配置された少なくとも１つ以上のスリットからなる第１のスリットと、該第１のスリットの内側に配置された少なくとも１つ以上のスリットからなる第２のスリットを備え、
前記第１のスリットのうち少なくとも１つは、開口端部に該スリットの延長線より前記スペーサー側にスリット幅を拡げた曲率を持った形状に区画された開口形状を有し、前記第２のスリットのうち少なくとも１つは、開口端部に該スリットの延長線より前記スペーサー側と反対側にスリット幅を拡げた曲率を持った形状に区画された開口形状を有していることを特徴とするＭＥＭＳ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ素子に関し、特にマイクロフォン、各種センサ、スイッチ等として用いられる容量型のＭＥＭＳ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体プロセスを用いたＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)素子は、半導体基板上に固定電極、犠牲層（絶縁膜）および可動電極を形成した後、犠牲層の一部を除去することで、スペーサーを介して固定された固定電極と可動電極との間にエアーギャップ（中空）構造が形成されている。
【０００３】
例えば、容量型のＭＥＭＳ素子であるコンデンサマイクロフォンでは、音圧を通過させる複数の貫通孔を備えた固定電極と、音圧を受けて振動する可動電極（ダイアフラム膜）とを対向して配置し、音圧を受けて振動する可動電極の変位を電極間の容量変化として検出する構成となっている。
【０００４】
一般的に、コンデンサマイクロフォンの感度を上げるためには、音圧による可動電極の変位を大きくする必要がある。そのため、可動電極の外周に、外周側から中心方向に延出するスリットを形成して可動電極を支える面積を狭くする方法や、図３に示すように可動電極の外周に沿ってスリットを形成する方法（特許文献１）を用いるのが一般的である。一方、このスリット幅が広すぎると低域感度が低下してしまう。また、スリット幅が狭すぎるとスリット端部に応力が集中するため、可動電極の破損の原因となってしまう。
【０００５】
そこで、スリット幅を狭くする場合には、スリット端にスリット幅よりも大きな直径を有する円形の開口形状を形成する方法により応力の集中を調整する方法が提案されている。図４は、この種のＭＥＭＳ素子のスリット構造の説明図を示す。図４に示すようにダイアフラム膜３に２列のスリット列が形成され、相互の端部が重ならないように千鳥状に配置している。また、スリットの端部に略円形の開口形状が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２１００８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ダイアフラム膜３にスリット端にスリット幅よりも大きな直径を有する円形の開口形状を有するスリット４を形成した場合、円形の開口形状がスリット列の間に配置してしまう。そのため、円形の開口形状と隣接するスリット列との間の寸法が狭くなる領域に応力集中が発生してしまい、スリット列の破損が生じてしまうという問題があった。本発明は、この様な問題を解決するため、ＭＥＭＳ素子の低域感度の向上と、スリット間の応力集中を低減することができるＭＥＭＳ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、バックチャンバーを備えた基板と、該基板上に、スペーサーを挟んで固定電極と可動電極とを配置することでエアーギャップが形成されたＭＥＭＳ素子において、前記可動電極に複数のスリットが形成されており、前記スリットは、前記スペーサーとの接続端に沿って配置された少なくとも１つ以上のスリットからなる第１のスリットと、該第１のスリットの内側に配置された少なくとも１つ以上のスリットからなる第２のスリットを備え、前記第１のスリットのうち少なくとも１つは、開口端部に該スリットの延長線より前記スペーサー側にスリット幅を拡げた曲率を持った形状に区画された開口形状を有し、前記第２のスリットのうち少なくとも１つは、開口端部に該スリットの延長線より前記スペーサー側と反対側にスリット幅を拡げた曲率を持った形状に区画された開口形状を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のＭＥＭＳ素子は、可動電極の外周に沿ってスリットが形成できるため、残留応力による感度の影響を低減でき、感度のばらつきの少ないＭＥＭＳ素子を供給することが可能となる。
【００１０】
また、本発明のＭＥＭＳ素子は、スリットの形状を対向するスリットとは反対側にスリット幅を拡げた開口形状を備える形状とすることで、スリット列間の寸法をほぼ一定としている。このため、スリット端部の応力の集中を緩和し、可動電極の破損を防止することが可能となる。特に低域感度を向上させるため、スリット幅を狭くした場合であっても、スリット端部に応力が集中することがなく効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のＭＥＭＳ素子の製造工程の説明図である。
【図２】（ａ）は本発明の実施例のＭＥＭＳ素子のスリット構造を説明する図である。（ｂ）は（ａ）に示すＡ部の拡大図である。
【図３】従来のＭＥＭＳ素子のスリット構造を説明する図である。
【図４】（ａ）は従来のＭＥＭＳ素子のスリット構造を説明する図である。（ｂ）は（ａ）に示すＡ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係るＭＥＭＳ素子は、可動電極に、少なくとも２つ以上のスリットが隣接して形成されており、対向するスリットの外側の端部に所望の開口形状を備えることで、可動電極の破損を防止することが可能となる。以下、ＭＥＭＳ素子としてコンデンサマイクロフォンを例にとり、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１３】
まず、結晶方位（１００）面の厚さ４２０μｍのシリコン基板１上に、厚さ１μｍ程度の熱酸化膜２を形成し、熱酸化膜２上に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により厚さ０．４μｍの導電性ポリシリコン膜を積層形成する。次に通常のフォトリソグラフ法によりパターニングし、可動電極となるダイアフラム膜３を形成する（図１ａ）。ここで本発明は、ダイアフラム膜３に後述するように、スリット間の応力集中を緩和するためのスリット４が形成される。
【００１４】
以下、通常の製造工程に従い、ダイアフラム膜３上に、厚さ２．０〜４．０μｍ程度のＵＳＧ(Undoped Silicate Glass)膜からなる犠牲層５を積層形成し、さらに犠牲層５上に、厚さ０．１〜１．０μｍ程度の導電性ポリシリコン膜を積層形成する。次に通常のフォトリソグラフ法によりパターニングし、固定電極膜６を積層形成する（図１ｂ）。
【００１５】
犠牲層５の一部をエッチング除去し、先に形成したダイアフラム膜３の一部を露出させる。このとき、スクライブラインも開口する。露出したダイアフラム膜３および固定電極６にそれぞれ接続するアルミニウム等の導体膜からなる配線膜７を形成する（図１ｃ）。
【００１６】
全面に窒化膜８を堆積させた後、通常のフォトリソグラフ法にて音圧をダイアフラム膜３に伝えるための貫通孔９を形成し、貫通孔９内に犠牲層５を露出させる。その後、シリコン基板１の裏面側から熱酸化膜２が露出するまでシリコン基板１を除去し、バックチャンバー１０を形成する（図１ｄ）。
【００１７】
その後、窒化膜８および固定電極膜６に形成された貫通孔９を通して犠牲層５の一部を除去して形成されたスペーサー１１に固定電極膜６とダイアフラム膜３が固定され、エアーギャップ構造が形成される。このエッチングにより、熱酸化膜２の一部も除去され、スリット４が形成されたダイアフラム膜３が露出する（図１ｅ）。
【００１８】
次にスリット４の形状について説明する。本発明のＭＥＭＳ素子のスリット４は、対向するスリットのそれぞれのスリットの開口端部に、その延長線より外側にスリット幅を拡げた曲率を持った形状に区画された開口形状を有していることを特徴としている。その具体例を図２に示す。図２は、スリット４が形成されているダイアフラム膜３を固定電極側６から模式的に表している。
【００１９】
ダイアフラム膜３には、２列のスリット列が形成されている。２列のスリット列の内、スペーサー１１側に形成されたスリット列の一つのスリット４ａは、スペーサー側の端部に略円形パターンを有し、その内側に形成されたスリット列の４ｂは、スペーサー側と反対側の端部に略円形パターンを有している。このように形成すると、スリット列間の寸法は、全周にわたりほぼ一定となる。このため、スリット端部に応力が集中することはなく、ダイアフラム膜３の破損を防止することができる。
【００２０】
スリットの列が３列以上形成されている場合は、スペーサーに最も近いスリットの列とスペーサーに最も遠い（ダイアフラム膜３の中心に最も近い）スリットの列がこのような形状であればよい。
【００２１】
なお、スリット端部の開口形状を略円形に形成する場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、曲率をもつ形状であればよい。例えば、ドロップ型、曲率をもつ四角の形状を形成してもよい。
【００２２】
１：シリコン基板、２：熱酸化膜、３：ダイアフラム膜、４：スリット、５：犠牲層、６：固定電極膜、７：配線膜、８：窒化膜、９：貫通孔、１０：バックチャンバー、１１：スペーサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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