(57)【要約】【課題】ＭＥＭＳトランスデューサの機械的な機能を阻害することなくＭＥＭＳトランスデューサの電極を保護することを目的とする。【解決手段】導電性を有するダイヤフラムと、導電性を有するプレートと、前記ダイヤフラムと前記プレートとの間に空隙層を挟んで前記ダイヤフラムと前記プレートとを支持し、前記空隙層を囲む内壁を備える支持部と、前記支持部に形成されているコンタクトホールを覆う導電性の電極膜と、前記内壁より外側において前記支持部の上に形成され前記電極膜の側面を覆う保護膜と、を備え、前記ダイヤフラムと前記プレートとで形成される静電容量に対応する電気信号が前記電極膜を通じて出力される、ＭＥＭＳトランスデューサ。【選択図】図２
2009164851.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有するダイヤフラムと、
導電性を有するプレートと、
前記ダイヤフラムと前記プレートとの間に空隙層を挟んで前記ダイヤフラムと前記プレートとを支持し、前記空隙層を囲む内壁を備える支持部と、
前記支持部に形成されているコンタクトホールを覆う導電性の電極膜と、
前記内壁より外側において前記支持部の上に形成され前記電極膜の側面を覆う保護膜と、
を備え、
前記ダイヤフラムと前記プレートとで形成される静電容量に対応する電気信号が前記電極膜を通じて出力される、
ＭＥＭＳトランスデューサ。
【請求項２】
前記保護膜は窒化ケイ素または窒素酸化ケイ素からなる、
請求項１に記載のＭＥＭＳトランスデューサ。
【請求項３】
前記支持部は、ケイ素基板と、前記ケイ素基板の外縁部を除く領域に接合された酸化ケイ素膜とを含む複層構造を有し、
前記保護膜は、前記ケイ素基板の外縁部と前記酸化ケイ素膜の外縁部とにまたがる領域を覆う、
請求項２に記載のＭＥＭＳトランスデューサ。
【請求項４】
ダイヤフラムとプレートとの間に空隙層を挟んで前記ダイヤフラムと前記プレートとを支持するとともに前記空隙層を囲む内壁を備える支持部にコンタクトホールを形成し、
前記コンタクトホールを覆う導電性の電極膜を形成し、
前記電極膜の側面を覆う保護膜を前記支持部の前記内壁より外側に形成する、
ことを含むＭＥＭＳトランスデューサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）トランスデューサに関し、特にＭＥＭＳセンサとしての微小なコンデンサマイクロホンなどの振動トランスデューサ、圧力センサ、加速度センサなどに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイスの製造プロセスを応用して製造される微小なコンデンサマイクロホンが知られている（非特許文献１、特許文献１、２、３など参照）。このようなコンデンサマイクロホンは、ＭＥＭＳマイクロホンといわれ、対向電極を構成するダイヤフラムとプレートは薄膜からなるとともに互いに離間した状態で基板上に支持されている。音波によってダイヤフラムがプレートに対して振動すると、その変位によりコンデンサの静電容量が変化し、その容量変化が電気信号に変換される。コンデンサマイクロホンなどのＭＥＭＳトランスデューサは保護膜で表面が覆われており、保護膜に形成されている通孔からは電極が露出している。保護膜は絶縁性を有し、水や酸素やナトリウムによる化学的な腐食や物理的な損傷からＭＥＭＳトランスデューサを保護するものである。
【０００３】
【非特許文献１】電気学会ＭＳＳ−０１−３４
【特許文献１】特開平９−５０８７７７
【特許文献２】米国特許第４７７６０１９号
【特許文献３】特表２００４−５０６３９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ケイ素基板や酸化ケイ素膜の上に堆積する窒化物、窒素酸化物などからなる堆積膜には熱膨張係数の差から大きな応力が発生する。したがって窒化物、窒素酸化物などを保護膜に用いると、機械構造体であるＭＥＭＳトランスデューサに歪みが生じ、ＭＥＭＳトランスデューサの機械的な機能を阻害するという問題がある。
【０００５】
本発明はこの問題を解決するために創作されたものであって、ＭＥＭＳトランスデューサの機械的な機能を阻害することなくＭＥＭＳトランスデューサの電極を保護することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記目的を達成するためのＭＥＭＳトランスデューサは、導電性を有するダイヤフラムと、導電性を有するプレートと、ダイヤフラムとプレートとの間に空隙層を挟んでダイヤフラムとプレートとを支持し、空隙層を囲む内壁を備える支持部と、支持部に形成されているコンタクトホールを覆う導電性の電極膜と、内壁より外側において支持部の上に形成され電極膜の側面を覆う保護膜と、を備え、ダイヤフラムとプレートとで形成される静電容量に対応する電気信号が電極膜を通じて出力される。
本発明によると保護膜は支持部の内壁よりも外側に形成されるものであるため、保護膜の膜応力が直接的に作用することによってプレートまたはダイヤフラムが歪むことがない。したがって膜応力が大きくなる材料で保護膜を形成することができる。一方、電極膜の輪郭を構成する側面は、エッチングなどの加工によって活性化したり、塩素、フッ素などの化学種の残留が生じることにより化学的な安定性が低くなる。本発明によると、電極膜の化学的な安定性が低い側面を膜応力の大きさに関わらず保護膜としての性能が高い材料で覆うことができる。したがって本発明によると、ＭＥＭＳトランスデューサの機械的な機能を阻害することなく電極膜を保護することができる。
【０００７】
（２）上記目的を達成するためのＭＥＭＳトランスデューサにおいて、保護膜の材料として窒化ケイ素または窒素酸化ケイ素を用いることができる。
【０００８】
（３）上記目的を達成するためのＭＥＭＳトランスデューサにおいて、支持部は、ケイ素基板と、ケイ素基板の外縁部を除く領域に接合された酸化ケイ素膜とを含む複層構造を有し、保護膜は、ケイ素基板の外縁部と酸化ケイ素膜の外縁部とにまたがる領域を覆ってもよい。
ケイ素基板の外縁部と酸化ケイ素膜の外縁部とにまたがる領域を窒化ケイ素または窒素酸化ケイ素からなる保護膜で覆うことにより、ケイ素基板と酸化ケイ素膜との接合面の端から可動イオンが進入することを防止できる。
【０００９】
（４）上記目的を達成するためのＭＥＭＳトランスデューサの製造方法は、ダイヤフラムとプレートとの間に空隙層を挟んでダイヤフラムとプレートとを支持するとともに空隙層を囲む内壁を備える支持部にコンタクトホールを形成し、コンタクトホールを覆う導電性の電極膜を形成し、電極膜の側面を覆う保護膜を支持部の内壁より外側に形成する、ことを含む。
本発明によると保護膜は支持部の内壁よりも外側に形成されるものであるため、保護膜の膜応力が直接的に作用することによってプレートまたはダイヤフラムが歪むことがない。したがって膜応力の大きな材料で保護膜を形成することができる。一方、電極膜の輪郭を構成する側面は、エッチングなどの加工によって活性化したり、塩素、フッ素などの化学種の残留が生じることにより化学的な安定性が低くなる。本発明によると、電極膜の化学的な安定性が低い側面を膜応力の大きさに関わらず保護膜としての性能が高い材料で覆うことができる。したがって本発明によると、ＭＥＭＳトランスデューサの機械的な機能を阻害することなく電極膜を保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
（１）第一実施形態
１．構成
図１は本発明のＭＥＭＳトランスデューサの第一実施形態であるコンデンサマイクロホンのセンサダイ１を示している。図２はセンサダイ１の模式的な断面を示し、図１に示すＡＡ'線に対応している。図３はセンサダイ１の積層構造を示している。尚、図１および図３において図２に示す上層導電膜１６０より上の層は示されていない。コンデンサマイクロホンはセンサダイ１と、電源回路および増幅回路を備えた図示しない回路ダイと、これらを収容する図示しないパッケージとから構成される。
【００１１】
センサダイ１は、基板１００と下層絶縁膜１１０と下層導電膜１２０と上層絶縁膜１３０と上層導電膜１６０とパッド導電膜１８０とバンプ膜２１０とバンプ保護膜２２０とパッド保護膜１９０とメッキ保護膜２００とを含む積層構造を有する可動素子である。
【００１２】
基板１００はＰ型単結晶ケイ素からなる。基板１００の材質はこれに限らず、薄膜を堆積するための下地基板および薄膜からなる構造体を支持する支持基板としての剛性、厚さ、靱性を備えていればよい。
【００１３】
下層絶縁膜１１０は基板１００の上に形成され、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）からなる。下層絶縁膜１１０は、環状部１０１と、環状部１０１の内側に位置する複数のガード絶縁部１０３と、環状部１０１の内側に位置する複数のダイヤフラムスペーサ１０２と、を構成している。
【００１４】
下層導電膜１２０は下層絶縁膜１１０の上に形成され、Ｐなどの不純物が全体にドーピングされた多結晶ケイ素からなる。下層導電膜１２０はガード部１２７とダイヤフラム１２３とを構成している。
【００１５】
上層絶縁膜１３０は、下層導電膜１２０と下層絶縁膜１１０との上に形成され、酸化ケイ素からなる。上層絶縁膜１３０は環状の環状部１３２と環状部１３２の内側に位置する複数のプレートスペーサ１３１とを構成している。
【００１６】
上層導電膜１６０は、上層絶縁膜１３０の上に形成され、Ｐ等の不純物が全体にドーピングされた多結晶ケイ素からなる。上層導電膜１６０はプレート１６２とエッチストッパリング１６１とを構成している。
【００１７】
表層絶縁膜１７０は、上層導電膜１６０および上層絶縁膜１３０の上に形成され、酸化ケイ素からなる。
センサダイ１の表面に露出しているメッキ保護膜２００は酸化ケイ素からなる。
センサダイ１は、ダイヤフラム１２３と、プレート１６２と、複層構造を有する支持部と、４つの端子１２５ｅ、１６２ｅ、１２３ｅ、１００ｂとを備えている。以下、センサダイ１を構成しているこれらの要素について説明する。
【００１８】
ダイヤフラム１２３は複数のダイヤフラムスペーサ１０２によってその中央部１２３ａがバックキャビティＣ１の開口１００ａを覆うように基板１００と平行に支持されているダイヤフラム１２３は下層導電膜１２０からなり、中央部１２３ａと、中央部１２３ａから外側に放射状に伸びる複数の腕部１２３ｃと、ダイヤフラムリード１２３ｄとを備える。ダイヤフラム１２３は腕部１２３ｃと腕部１２３ｃとの間が切り欠かれているため、切り欠きのない形態に比べて剛性が低くなっている。さらにそれぞれの腕部１２３ｃには通孔であるダイヤフラム孔１２３ｂが複数形成されているため、腕部１２３ｃ自体の剛性も低くなっている。基板１００とダイヤフラム１２３との間にはダイヤフラムスペーサ１０２の厚さに相当する空隙Ｃ２が形成されている。空隙Ｃ２はバックキャビティＣ１の気圧を大気圧と平衡させる。複数の腕部１２３ｃのうちの１つの先端からは、ダイヤフラムリード１２３ｄがガードリング１２５ｃが分断されている領域を通ってダイヤフラム端子１２３ｅまで伸びている。ダイヤフラム端子１２３ｅと基板端子１００ｂとは図示しない回路ダイにおいて短絡しているため、ダイヤフラム１２３と基板１００とは同電位である。ダイヤフラム１２３の基板１００と対抗する面には複数のダイヤフラムバンプ１２３ｆが形成されている。ダイヤフラムバンプ１２３ｆはダイヤフラム１２３が基板１００に付着（スティッキング）することを防止する。
【００１９】
プレート１６２は複数のプレートスペーサ１３１によってその中心がダイヤフラム１２３の中心と重なるようにダイヤフラム１２３と平行に支持されている。プレート１６２は上層導電膜１６０からなり、中央部１６２ｂと、中央部１６２ｂから外側に放射状に伸びる腕部１６２ａと、プレートリード１６２ｄとを備える。プレート１６２には通孔であるプレート孔１６２ｃが複数形成されている。プレート孔１６２ｃは、上層絶縁膜１３０を等方的にエッチングするためのエッチャントを通す孔として機能する。上層絶縁膜１３０がエッチングされた後に残る部分がプレートスペーサ１３１および環状部１３２となりエッチングによって除去される部分がダイヤフラム１２３とプレート１６２との間の空隙層Ｃ３となる。プレート孔１６２ｃは空隙層Ｃ３の高さやプレートスペーサ１３１の形状やエッチング速度に応じて配置されている。プレート１６２の腕部１６２ａの先端からは腕部１６２ａより細いプレートリード１６２ｄがプレート端子１６２ｅまで伸びている。プレートリード１６２ｄの配線経路はガードリード１２５ｄの配線経路と重なっている。このためプレートリード１６２ｄと基板１００との寄生容量が低減される。プレート１６２のダイヤフラム１２３と対向する面には複数の突起（プレートバンプ）１６２ｆが設けられている。プレートバンプ１６２ｆはプレート１６２を構成する上層導電膜１６０に接合された窒化ケイ素（ＳｉＮ）膜と、窒化ケイ素膜に接合された多結晶ケイ素膜とからなる。プレートバンプ１６２ｆはダイヤフラム１２３がプレート１６２に付着（スティッキング）することを防止する。
【００２０】
次にダイヤフラム１２３とプレート１６２とを支持する支持部について説明する。支持部は基板１００と下層絶縁膜１１０と上層絶縁膜１３０と表層絶縁膜１７０とメッキ保護膜２００とからなる。
【００２１】
基板１００には通孔が形成されており、その通孔の開口１００ａは一端が図示しないパッケージ基板に閉塞されたバックキャビティＣ１の開口を形成している。
下層絶縁膜１１０からなる複数のダイヤフラムスペーサ１０２はバックキャビティＣ１の開口１００ａの周囲において開口１００ａの周方向に等間隔に配列されている。ダイヤフラムスペーサ１０２は、基板１００との間とに空隙Ｃ２を挟んでダイヤフラム１２３を支持するとともにプレート１６２からダイヤフラム１２３を絶縁している。
【００２２】
上層絶縁膜１３０からなる複数のプレートスペーサ１３１はそれぞれ下層導電膜１２０からなるガード電極１２５ａに接合されている。プレートスペーサ１３１はダイヤフラム１２３との間に空隙層Ｃ３を挟んでプレート１６２を支持している。それぞれのプレートスペーサ１３１はダイヤフラム１２３の腕部１２３ｃと腕部１２３ｃとの間の切り欠きの領域に位置する。複数のガード電極１２５ａはそれぞれ下層絶縁膜１１０からなるガード絶縁部１０３によって基板１００上に支持されている。すなわちプレート１６２はガード絶縁部１０３とガード電極１２５ａとプレートスペーサ１３１とによって基板１００上に支持されている。
ダイヤフラム１２３とプレート１６２との間の空隙層Ｃ３は上層絶縁膜１３０の環状部１３２の内壁１３２ａによって囲まれている。
【００２３】
次にコンデンサマイクロホンのセンサダイ１の端子構造について説明する。センサダイ１には、４つの端子１２５ｅ、１６２ｅ、１２３ｅ、１００ｂが設けられている。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄに示すように、端子１２５ｅ、１６２ｅ、１２３ｅ、１００ｂは、それぞれがパッド導電膜１８０と、バンプ膜２１０と、バンプ保護膜２２０とからなる。
【００２４】
パッド導電膜１８０は主としてアルミニウムからなる。パッド導電膜１８０には、上層導電膜１６０などからパッド導電膜１８０へのケイ素の拡散を阻止するために１％程度のケイ素が含まれている。図４Ａに示すように、コンタクトホールＣＨ３を覆うパッド導電膜１８０はガードリード１２５ｄに接合されている。図４Ｂに示すようにコンタクトホールＣＨ２を覆うパッド導電膜１８０はプレートリード１６２ｄに接合されている。図４Ｃに示すように、コンタクトホールＣＨ４を覆うパッド導電膜１８０は基板１００に接合されている。図４Ｄに示すように、コンタクトホールＣＨ１を覆うパッド導電膜１８０はダイヤフラムリード１２３ｄに接合されている。
【００２５】
パッド保護膜１９０は、表層絶縁膜１７０およびパッド導電膜１８０の上に形成されパッド導電膜１８０の側面（エッチングによって形成される端面）を覆っている。パッド保護膜１９０は窒化ケイ素または窒素酸化ケイ素からなる。パッド保護膜１９０は支持部を構成している表層絶縁膜１７０の表面において、図１３Ｂに示すようにパッド導電膜１８０の周囲にのみ形成されている。すなわちパッド保護膜１９０は支持部を構成する環状部１３２の内壁１３２ａより外側においてパッド導電膜１８０の表面の一部を除く領域と絶縁部１７１の表面のパッド導電膜１８０の周囲とに限定的に形成され、パッド導電膜１８０の側面を覆っている。パッド保護膜１９０はそれぞれの端子１２５ｅ、１６２ｅ、１２３ｅ、１００ｂについて互いに離れて形成されており、パッド保護膜１９０がセンサダイ１を覆う範囲は限定的であり、パッド保護膜１９０がプレート１６２を覆っていない。したがってパッド保護膜１９０を膜応力が大きな窒化ケイ素から形成しても、センサダイ１の機能を損なうことはない。これに対し、パッド保護膜１９０が支持部を構成する環状部１３２の内壁１３２ａより内側にまで形成されている場合、パッド保護膜１９０とプレート１６２とが接合されるため、プレート１６２に歪みが生ずる。この場合、プレート１６２とダイヤフラム１２３との間の空隙Ｃ２の高さが変化するため、センサダイ１の機能が損なわれたり、センサダイ１の特性にばらつきが生ずることとなる。
【００２６】
パッド導電膜１８０の表面のパッド保護膜１９０に覆われていない部分にはバンプ膜２１０が形成されている。すなわちパッド導電膜１８０の表面の少なくともバンプ形成領域を除いた領域にパッド保護膜１９０が形成されている。バンプ膜２１０はニッケルからなる。
【００２７】
バンプ膜２１０の表面はバンプ保護膜２２０によって覆われている。バンプ保護膜２２０はセンサダイ１の表面に露出している。バンプ保護膜２２０はＡｕなどの耐腐食性に優れた金属からなる。
【００２８】
ガード部１２７は、ガード電極１２５ａとガードコネクタ１２５ｂとガードリング１２５ｃとガードリード１２５ｄとからなる。ガード部１２７はダイヤフラム１２３とプレート１６２とによって形成される寄生容量を低減する。
【００２９】
２．作用
ダイヤフラム１２３には回路ダイに備わるチャージポンプによって安定したバイアス電圧が印加される。図示しないパッケージの通孔から伝わる音波はプレート孔１６２ｃとプレート１６２の腕部間の切り欠き領域とを通ってダイヤフラム１２３に伝わる。プレート１６２には両面から同位相の音波が伝わるためプレート１６２は実質的に振動しない。ダイヤフラム１２３に伝わった音波はプレート１６２に対してダイヤフラム１２３を振動させる。ダイヤフラム１２３が振動するとプレート１６２とダイヤフラム１２３とを対向電極とする平行平板コンデンサの静電容量が変動する。プレート１６２とダイヤフラム１２３とで形成されるこの静電容量に対応する電気信号はダイヤフラム端子１２３ｅとプレート端子１６２ｅとの電位差としてセンサダイ１から出力される。この電気信号は電圧信号として回路ダイのアンプに入力されて増幅される。すなわちプレート１６２とダイヤフラム１２３とで形成される静電容量に対応する電気信号はダイヤフラム端子１２３ｅとプレート端子１６２ｅとを構成するパッド導電膜１８０を通じて出力される。なお、チャージポンプ、アンプなどをセンサダイ１に設けることも可能である。
【００３０】
３．製造方法
次に図５から図２１に基づいてコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する。
図５に示す工程では、まず基板１００の表面全体に酸化ケイ素の堆積膜である下層絶縁膜１１０を形成する。次に、ダイヤフラムバンプ１２３ｆを形成するためのディンプル１１０ａをフォトレジストマスクを用いたエッチングにより下層絶縁膜１１０に形成する。次に、下層絶縁膜１１０の表面上にＣＶＤ法などを用いて多結晶ケイ素の堆積膜である下層導電膜１２０を形成する。すると、ディンプル１１０ａの上にダイヤフラムバンプ１２３ｆが形成される。さらに、フォトレジストマスクを用いて下層導電膜１２０をエッチングすることにより、下層導電膜１２０からなるダイヤフラム１２３およびガード部１２７を形成する。
【００３１】
続いて図６に示す工程では、下層絶縁膜１１０と下層導電膜１２０の表面全体に酸化ケイ素の堆積膜である上層絶縁膜１３０を形成する。さらに、プレートバンプ１６２ｆを形成するためのディンプル１３０ａを、フォトレジストマスクを用いたエッチングにより上層絶縁膜１３０に形成する。
【００３２】
続く図７に示す工程では、上層絶縁膜１３０の表面上に多結晶ケイ素膜１３５と窒化ケイ素膜１３６とからなるプレートバンプ１６２ｆを形成する。窒化ケイ素膜１３６はダイヤフラム１２３とプレート１６２とが接触により短絡することを防止する。
【００３３】
続いて図８に示す工程では、上層絶縁膜１３０の表面と窒化ケイ素膜１３６の表面にＣＶＤ法などを用いて多結晶ケイ素の堆積膜である上層導電膜１６０を形成する。次にフォトレジストマスクを用いて上層導電膜１６０をエッチングすることによりプレート１６２とエッチストッパリング１６１とを形成する。なおこの工程ではプレート孔１６２ｃは形成されない。
【００３４】
続いて図９に示す工程では、コンタクトホールＣＨ１、ＣＨ３、ＣＨ４に対応しダイヤフラム１２３、ガード部１２７、基板１００をそれぞれ露出させる通孔Ｈ１、Ｈ３、Ｈ４がフォトレジストマスクを用いた異方性エッチングにより下層絶縁膜１１０と上層絶縁膜１３０とに形成される。
【００３５】
続いて図１０に示す工程では、酸化ケイ素からなる表層絶縁膜１７０がプラズマＣＶＤ法によって表面全体に形成される。さらにフォトレジストマスクを用いたエッチングにより、コンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４が表層絶縁膜１７０に形成される。その結果、ダイヤフラム１２３、プレート１６２、ガード部１２７および基板１００が露出する。
【００３６】
続いて図１１に示すようにコンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４のそれぞれを覆うとともにダイヤフラム１２３、プレート１６２、ガード部１２７および基板１００に接合されるＡｌＳｉからなる堆積膜を表面全体にスパッタ法により形成する。さらにコンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４を覆う部分を残してＡｌＳｉの堆積膜を部分的に除去するためにフォトレジストマスクを用いたエッチングを施すと、ＡｌＳｉの堆積膜からなるパッド導電膜１８０が形成される。このとき、ＡｌＳｉの堆積膜がコンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４に対応する領域に分断されるとともにパッド導電膜１８０の輪郭を構成するパッド導電膜１８０の側面が形成される。ＡｌＳｉの堆積膜をウェットエッチングによりパターニングする場合には、例えば混酸（例えばリン酸と硝酸と水の混酸）をエッチャントとして用い、６０〜７５℃（好ましくは６５℃）、３０〜１２０秒（好ましくは６０秒）、６００〜１０００回転（好ましくは８００回転）の条件を設定したスピンプロセッサで実施する。ウェットエッチングにより形成されるパッド導電膜１８０の側面はエッチングによって活性化された側壁が露出するため化学的安定性が低く腐食しやすい。ドライエッチングにより形成されるパッド導電膜１８０の側面はエッチングに用いる塩素ガスなどにさらされるため化学的安定性が低く腐食しやすい。
【００３７】
そこで続いて図１２に示すように、パッド導電膜１８０の側面を保護するための窒化ケイ素の堆積膜であるパッド保護膜１９０が低応力プラズマＣＶＤ法により表層絶縁膜１７０の表面とパッド導電膜１８０の表面とに形成される。たとえば、温度：４００℃、圧力：２．５Ｔｏｒｒ、ＳｉＨ４流量：０．３ＳＬＭ、ＮＨ３流量：１．７５ＳＬＭ、バイアス電力（ＲＦ  Ｈ／Ｆ）：０．４４ｋＷ／０．３５１ｋＷの条件で低応力プラズマＣＶＤ法により厚さ１．６μｍの窒化ケイ素からなるパッド保護膜１９０を形成する。
【００３８】
続いて図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、それぞれのパッド導電膜１８０の縁部上の領域とそれぞれのパッド導電膜１８０の周囲の領域とだけを残してパッド保護膜１９０をフォトレジストマスクを用いたドライエッチングにより部分的に除去する。その結果、保護膜として優れた窒化ケイ素の堆積膜からなるパッド保護膜１９０がコンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４毎に離れた形で形成される。パッド保護膜１９０のパターニング方法は、例えばＣＦ４＋Ｏ２の混合ガス流量：１５０ＳＣＣＭ、圧力：０．８〜１．２Ｔｏｒｒ（好ましくは１．０Ｔｏｒｒ）、バイアス電力２５０Ｗ、加熱：８０℃・１３０秒の条件で平行平板型プラズマエッチャーを用いたドライエッチングとする。窒化ケイ素からなるパッド保護膜１９０のアニール処理後の応力は一般に１００ＭＰａ〜１ＧＰａ程度になる。しかし本実施形態では、窒化ケイ素膜からなるパッド保護膜１９０が局所的にのみ残存するようにパターニングされるため、パッド保護膜１９０の応力によるセンサダイ１の歪みが抑制される。
【００３９】
続いて図１４に示す工程では、フォトレジストマスクを用いた異方性エッチングにより、プレート孔１６２ｃに対応する通孔が表層絶縁膜１７０に形成され、上層導電膜１６０にはプレート孔１６２ｃが形成される。この工程は連続的に実施され、通孔が形成された表層絶縁膜１７０は上層導電膜１６０のエッチング用マスクとして機能する。
【００４０】
続いて図１５に示す工程では、表層絶縁膜１７０の表面とパッド導電膜１８０の表面とパッド保護膜１９０の表面とに酸化ケイ素からなるメッキ保護膜２００を形成する。さらにフォトレジストマスクを用いたエッチングによりメッキ保護膜２００をパターニングし、各コンタクトホールＣＨ１、ＣＨ２、ＣＨ３、ＣＨ４を覆うパッド導電膜１８０の表面中央部を露出させる。
【００４１】
続いて図１６に示す工程では、メッキ保護膜２００の通孔から露出しているパッド導電膜１８０の表面にニッケルからなるバンプ膜２１０を無電解メッキ法にて形成する。さらにバンプ膜２１０の表面に金からなるバンプ保護膜２２０を形成する。さらに基板１００の裏面を研削し、基板１００の厚さを完成寸法にする。
【００４２】
続いて図１７に示す工程では、フォトレジストマスクを用いたエッチングにより、メッキ保護膜２００と表層絶縁膜１７０とにエッチストッパリング１６１が露出する環状の通孔Ｈ５を形成する。
【００４３】
続いて図１８に示す工程ではバックキャビティＣ１に対応する通孔を基板１００に形成するための通孔Ｈ６を有するフォトレジストマスクＲ１を基板１００の裏面に形成する。
【００４４】
続いて図１９に示す工程では、基板深掘りエッチング（Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ）により基板１００にバックキャビティＣ１に対応する通孔を形成する。このとき下層絶縁膜１１０がエッチングストッパとなる。
【００４５】
続いて図２０および図２１に示すように、フォトレジストマスクＲ２とＢＨＦ（希フッ酸）を用いた等方性エッチングにより、フォトレジストマスクＲ２の通孔Ｈ６から露出しているメッキ保護膜２００および表層絶縁膜１７０を除去し、さらに上層絶縁膜１３０の一部を除去して環状部１３２、プレートスペーサ１３１および空隙層Ｃ３を形成し、さらにバックキャビティＣ１から下層絶縁膜１１０の一部を除去してガード絶縁部１０３、ダイヤフラムスペーサ１０２、環状部１０１および空隙Ｃ２を形成する。このときエッチャントであるＢＨＦはフォトレジストマスクＲ２の通孔Ｈ６と基板１００の開口１００ａのそれぞれから進入する。上層絶縁膜１３０の輪郭はプレート１６２によって規定される。すなわちプレート１６２に対するセルフアラインによって環状部１３２およびプレートスペーサ１３１が形成される。また下層絶縁膜１１０の輪郭は基板１００の開口１００ａとダイヤフラム１２３とガード電極１２５ａとガードコネクタ１２５ｂとガードリング１２５ｃとによって規定され、セルフアラインによりガード絶縁部１０３およびダイヤフラムスペーサ１０２が形成される。
【００４６】
最後にフォトレジストマスクＲ２を除去し、基板１００をダイシングすると図２に示すコンデンサマイクロホンのセンサダイ１が完成する。センサダイ１と図示しない回路ダイとを図示しないパッケージ基板に接着し、ワイヤボンディングによってセンサダイ１の端子１２５ｅ、１６２ｅ、１２３ｅ、１００ｂと回路ダイの図示しない端子とを電気的に接続し、図示しないパッケージカバーをパッケージ基板にかぶせると、コンデンサマイクロホンが完成する。センサダイ１がパッケージ基板に接着されることにより、基板１００の裏面側においてバックキャビティＣ１が閉塞される。
（２）第二実施形態
図２２は本発明のＭＥＭＳトランスデューサの第二実施形態であるコンデンサマイクロホンのセンサダイ２を示す模式的な断面図である。図２２に示すようにパッド保護膜１９０によって基板１００の外縁部と表層絶縁膜１７０の外縁部とにまたがる領域を覆ってもよい。基板１００の外縁部と表層絶縁膜１７０の外縁部とにまたがる領域をパッド保護膜１９０で覆うと、単結晶ケイ素からなる基板１００と酸化ケイ素からなる表層絶縁膜１７０との接合面の端が酸化ケイ素からなるメッキ保護膜２００よりも防御機能が高い窒化ケイ素または窒素酸化ケイ素からなるパッド保護膜１９０で覆われる。これにより、単結晶ケイ素からなる基板１００と酸化ケイ素からなる表層絶縁膜１７０との接合面の端から可動イオンが進入することをより確実に防止できる。
【００４７】
（３）他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えばパッド保護膜１９０は、電極膜としてのパッド導電膜１８０の側面を覆う限りにおいてなるべく狭い領域に形成することが望ましいが、図２２から図２５に示すように隣り合う端子１２３ｅ、１００ｂまたは隣り合う端子１２５ｅ、１６２ｅの組み合わせでパッド保護膜１９０を一体化してもよい。また、すべての端子１２５ｅ、１６２ｅ、１２３ｅ、１００ｂのパッド保護膜１９０を一体化してもよい。また図２３に示すようにパッド保護膜１９０をエッチストッパリング１６１の上またはその近傍にまで広げ、支持部を構成する環状部１３２の内壁１３２ａの外側のほぼ全体にパッド保護膜１９０を形成しても良い。またパッド保護膜１９０は、円形でもよいし多角形の環状に形成してもよい。
【００４８】
また例えば、上記実施形態で示した材質や寸法はあくまで例示であるし、当業者であれば自明である工程の追加や削除や工程順序の入れ替えについては説明が省略されている。例えば、上述した製造工程において、膜の組成、成膜方法、膜の輪郭形成方法、工程順序などは、コンデンサマイクロホンを構成しうる物性を持つ膜材料の組み合わせや、膜厚や、要求される輪郭形状精度などに応じて適宜選択されるものであって、特に限定されない。さらに本発明は、例えば超音波センサなどのコンデンサマイクロホン以外の振動トランスデューサや圧力センサや加速度センサに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態にかかる平面図。
【図２】本発明の実施形態にかかる模式的な断面図。
【図３】本発明の実施形態にかかる分解斜視図。
【図４】図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄはいずれも本発明の実施形態にかかる断面図。
【図５】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図６】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図７】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図８】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図９】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図１０】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図１１】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図１２】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図１３】図１３Ａは本発明の実施形態にかかる断面図。図１３Ｂは本発明の実施形態にかかる平面図。
【図１４】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図１５】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図１６】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図１７】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図１８】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図１９】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図２０】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図２１】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図２２】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図２３】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図２４】本発明の実施形態にかかる断面図。
【図２５】本発明の実施形態にかかる断面図。
【符号の説明】
【００５０】
１：センサダイ、２：センサダイ、３：センサダイ、４：センサダイ、５：センサダイ、１００：基板、１００ａ：開口、１００ｂ：基板端子、１０１：環状部、１０２：ダイヤフラムスペーサ、１０３：ガード絶縁部、１１０：下層絶縁膜、１１０ａ：ディンプル、１２０：下層導電膜、１２３：ダイヤフラム、１２３ａ：中央部、１２３ｂ：ダイヤフラム孔、１２３ｃ：腕部、１２３ｄ：ダイヤフラムリード、１２３ｅ：ダイヤフラム端子、１２３ｆ：ダイヤフラムバンプ、１２５ａ：ガード電極、１２５ｂ：ガードコネクタ、１２５ｃ：ガードリング、１２５ｄ：ガードリード、１２５ｅ：端子、１２７：ガード部、１３０：上層絶縁膜、１３０ａ：ディンプル、１３１：プレートスペーサ、１３２：環状部、１３２ａ：内壁、１３５：多結晶ケイ素膜、１３６：窒化ケイ素膜、１６０：上層導電膜、１６１：エッチストッパリング、１６２：プレート、１６２ａ：腕部、１６２ｂ：中央部、１６２ｃ：プレート孔、１６２ｄ：プレートリード、１６２ｅ：プレート端子、１６２ｆ：プレートバンプ、１７０：表層絶縁膜、１７１：絶縁部、１８０：パッド導電膜、１９０：パッド保護膜、２００：メッキ保護膜、２１０：バンプ膜、２２０：バンプ保護膜、Ｃ２：空隙、Ｃ３：空隙層、ＣＨ１：コンタクトホール、ＣＨ２：コンタクトホール、ＣＨ３：コンタクトホール、ＣＨ４：コンタクトホール、Ｈ１：通孔、Ｈ５：通孔、Ｈ６：通孔、Ｒ１：フォトレジストマスク、Ｒ２：フォトレジストマスク
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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