JP5513813B2 - MEMS microphone and manufacturing method thereof - Google Patents

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本発明は、ＭＥＭＳマイクロフォンおよびその製造方法に関し、特に、バックチャンバー上部に振動電極を有するダイヤフラム膜と固定電極を有するバックプレート膜とをエアギャップを介して対向して配置することによりコンデンサが形成されるＭＥＭＳマイクロフォンおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a MEMS microphone and a method of manufacturing the same, and in particular, a capacitor is formed by disposing a diaphragm film having a vibrating electrode on a back chamber and a back plate film having a fixed electrode facing each other through an air gap. The present invention relates to a MEMS microphone and a manufacturing method thereof.

半導体プロセスにおいて開発された技術が、小型機械を加工するマイクロマシニング技術の分野で広く応用されるようになっている。このようなマイクロマシニング技術を用いて小型マイクロフォン（ＭＥＭＳマイクロフォン）の研究開発が進められている。ＭＥＭＳマイクロフォンは、固定電極を有するバックプレート膜と、音波によって振動する振動電極を有するダイヤフラム膜と、バックプレート膜とダイヤフラム膜との間のエアギャップ（振動空間）を確保して支持するスペーサとを備える。ＭＥＭＳマイクロフォンでは、ダイヤフラム膜が音圧によって振動すると、バックプレート膜とダイヤフラム膜とで構成される平板コンデンサの静電容量が変化し、電圧変化として出力され、電圧変化を測定することにより、音が検出される。   The technology developed in the semiconductor process has been widely applied in the field of micromachining technology for processing small machines. Research and development of small microphones (MEMS microphones) are underway using such micromachining technology. The MEMS microphone includes a back plate film having a fixed electrode, a diaphragm film having a vibration electrode that vibrates by sound waves, and a spacer that secures and supports an air gap (vibration space) between the back plate film and the diaphragm film. Prepare. In the MEMS microphone, when the diaphragm film vibrates due to the sound pressure, the capacitance of the flat plate capacitor composed of the back plate film and the diaphragm film changes, and is output as a voltage change. Detected.

図６は、従来のＭＥＭＳマイクロフォンの断面構造の１例を示す。図６に示される従来のＭＥＭＳマイクロフォン６１は、シリコン基板８１と、シリコン基板８１の上に設けられる第１絶縁層８２と、第１絶縁層８２の上に設けられ、振動電極６３を有するダイヤフラム膜８３と、第１絶縁層８２の上に第２絶縁層８４によって形成され、内側にエアギャップ６４を有するスペーサ６６と、スペーサ６６によって支持され、エアギャップ６４を介して振動電極６３と対向する固定電極６５を有するバックプレート膜８５と、振動電極６３および固定電極６５にそれぞれ接続される電極部６８とを有する。   FIG. 6 shows an example of a cross-sectional structure of a conventional MEMS microphone. A conventional MEMS microphone 61 shown in FIG. 6 includes a silicon substrate 81, a first insulating layer 82 provided on the silicon substrate 81, and a diaphragm film provided on the first insulating layer 82 and having a vibrating electrode 63. 83, a spacer 66 formed on the first insulating layer 82 by the second insulating layer 84 and having an air gap 64 on the inside thereof, and a fixed portion that is supported by the spacer 66 and faces the vibration electrode 63 through the air gap 64. A back plate film 85 having an electrode 65 and electrode portions 68 connected to the vibrating electrode 63 and the fixed electrode 65 are provided.

従来のＭＥＭＳマイクロフォン６１において、シリコン基板８１には、振動電極６３と対応する位置に開口が設けられ、バックチャンバー７１とバックチャンバー側壁７２が形成される。ダイヤフラム膜８３は、例えば、導電性ポリシリコン膜によって形成される。また、固定電極となるバックプレート膜８５は、例えば、導電性ポリシリコン膜８５ａと、導電性ポリシリコン膜に引張応力を印加するシリコン窒化膜８５ｂを積層させて形成される。そして、このバックプレート膜８５には、ダイヤフラム膜８３の振動を妨げないように、バックプレート膜８５の表裏を連通する複数の貫通孔８５ｃが形成される。   In the conventional MEMS microphone 61, an opening is provided in the silicon substrate 81 at a position corresponding to the vibration electrode 63, and a back chamber 71 and a back chamber side wall 72 are formed. The diaphragm film 83 is formed of, for example, a conductive polysilicon film. Further, the back plate film 85 serving as a fixed electrode is formed by laminating, for example, a conductive polysilicon film 85a and a silicon nitride film 85b that applies a tensile stress to the conductive polysilicon film. The back plate film 85 is formed with a plurality of through holes 85c communicating with the front and back of the back plate film 85 so as not to disturb the vibration of the diaphragm film 83.

図７及び図８は、従来のＭＥＭＳマイクロフォンの製造方法を示す断面図である。図７及び図８に基づいて、従来のＭＥＭＳマイクロフォンの製造方法について以下に説明する。   7 and 8 are cross-sectional views showing a conventional method for manufacturing a MEMS microphone. A conventional MEMS microphone manufacturing method will be described below with reference to FIGS.

シリコン基板８１を用意する。シリコン基板８１は、例えば、結晶方位（１００）面のものが使用される。そして、シリコン基板８１の表面に、第１絶縁層８２として、例えば、熱酸化により膜厚０．２μｍの熱酸化膜が成膜される。（工程（６Ａ）、図７（ａ））   A silicon substrate 81 is prepared. For example, a silicon substrate 81 having a crystal orientation (100) plane is used. Then, a thermal oxide film having a thickness of 0.2 μm is formed as the first insulating layer 82 on the surface of the silicon substrate 81 by, for example, thermal oxidation. (Step (6A), FIG. 7 (a))

シリコン基板８１の表面に形成された第１絶縁層８２の上に、振動電極となるダイヤフラム膜８３を成膜する。ダイヤフラム膜８３として、例えば、０．１μｍの窒化シリコン膜と１．０μｍのポリシリコン膜をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置を用いて積層して堆積する。そして、堆積されたダイヤフラム膜８３を既知のリソグラフィおよびエッチング技術を用いて所定の形状に加工する。（工程（６Ｂ）、図７（ｂ））   On the first insulating layer 82 formed on the surface of the silicon substrate 81, a diaphragm film 83 serving as a vibration electrode is formed. As the diaphragm film 83, for example, a 0.1 μm silicon nitride film and a 1.0 μm polysilicon film are stacked and deposited using a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus. Then, the deposited diaphragm film 83 is processed into a predetermined shape using known lithography and etching techniques. (Step (6B), FIG. 7 (b))

第１絶縁層８２と第１絶縁層８２の上に成膜されたダイヤフラム膜８３の上に、第２絶縁層８４を形成する。第２絶縁層８４として、例えば、膜厚３μｍのＮＳＧ（Non-doped Silicate Glass）膜を堆積する。（工程（６Ｃ）、図７（ｃ））   A second insulating layer 84 is formed on the first insulating layer 82 and the diaphragm film 83 formed on the first insulating layer 82. As the second insulating layer 84, for example, an NSG (Non-doped Silicate Glass) film having a film thickness of 3 μm is deposited. (Step (6C), FIG. 7 (c))

第２絶縁層８４の上に、固定電極となるバックプレート膜８５を形成する。バックプレート膜８５として、例えば、膜厚１μｍのポリシリコン膜８５ａと膜厚０．２μｍの窒化シリコン膜８５ｂを堆積し、既知のリソグラフィおよびエッチング技術を用いて、バックプレート膜８５を所定の形状に加工する。また、バックプレート膜８５には、バックプレート膜８５の表裏を連通する貫通孔８５ｃが形成される。貫通孔８５ｃの大きさは、例えば、直径５．０μｍの円形状とする。（工程（６Ｄ）、図７（ｄ））   On the second insulating layer 84, a back plate film 85 to be a fixed electrode is formed. As the back plate film 85, for example, a polysilicon film 85a having a thickness of 1 μm and a silicon nitride film 85b having a thickness of 0.2 μm are deposited, and the back plate film 85 is formed into a predetermined shape by using known lithography and etching techniques. Process. The back plate film 85 is formed with a through hole 85 c that communicates the front and back of the back plate film 85. The size of the through hole 85c is, for example, a circular shape having a diameter of 5.0 μm. (Process (6D), FIG. 7 (d))

次に、電極部６８を形成する。電極部６８として、例えば、スパッタリング法により膜厚１．０μｍのアルミニウム膜を成膜し、既知のリソグラフィおよびエッチング技術を用いてアルミニウム膜を所定の形状に加工し、電極部６８を形成する。（工程（６Ｅ）、図８（ａ））   Next, the electrode part 68 is formed. As the electrode portion 68, for example, an aluminum film having a thickness of 1.0 μm is formed by a sputtering method, and the aluminum film is processed into a predetermined shape using a known lithography and etching technique, thereby forming the electrode portion 68. (Step (6E), FIG. 8 (a))

シリコン基板８１に、感光性レジスト材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術を用いて、ウエットエッチングを行い、バックチャンバー７１とバックチャンバー側壁７２を形成する。ウエットエッチングを用いるので、バックチャンバー側壁７２の側面は、シリコン基板８１の結晶面に沿って、ダイヤフラム８３に対して傾斜を有する形状に加工される。（工程（６Ｆ）、図８（ｂ））   A photosensitive resist material is applied to the silicon substrate 81, and wet etching is performed using a photolithography technique to form the back chamber 71 and the back chamber side wall 72. Since wet etching is used, the side surface of the back chamber side wall 72 is processed into a shape having an inclination with respect to the diaphragm 83 along the crystal plane of the silicon substrate 81. (Step (6F), FIG. 8 (b))

バックプレート膜８５の貫通孔８５ｃを通して、第２絶縁層８４をウエットエッチングする。これにより、エアギャップ６４とスペーサ６６が形成される。（工程（６Ｇ）、図８（ｃ））   The second insulating layer 84 is wet-etched through the through hole 85c of the back plate film 85. Thereby, the air gap 64 and the spacer 66 are formed. (Step (6G), FIG. 8 (c))

従来のＭＥＭＳマイクロフォンの製造工程では、シリコン基板をエッチングして、バックチャンバーを形成する際に、ＴＭＡＨ（Tetramethyl ammonium hydroxide）等のアルカリ液を用いたウエットエッチングが行われる。（特許文献１）また、従来のＭＥＭＳマイクロフォンが形成されたウェハをチップ化するために、従来広く使用されているブレードダイシングと異なるステルスダイシングと呼ばれるレーザ光を使用する手法が用いられている（特許文献２）。   In a conventional MEMS microphone manufacturing process, wet etching using an alkaline solution such as TMAH (Tetramethyl ammonium hydroxide) is performed when a silicon substrate is etched to form a back chamber. (Patent Document 1) Further, in order to chip a wafer on which a conventional MEMS microphone is formed, a technique using laser light called stealth dicing, which is different from blade dicing which has been widely used conventionally, is used (patent 1). Reference 2).

特表２００４−５０６３９４号公報JP-T-2004-506394 特開２００４−２３５６２６号公報JP 2004-235626 A

しかしながら、異方性ウエットエッチング技術では、結晶面方位によりエッチング速度が異なるために、エッチングされた箇所は結晶面に沿った角度を持つ平面となる。例えば、結晶方位（１００）面のシリコン基板を用いた場合、約５５度の角度を有する（１１１）面のエッチング速度は非常に遅いので、シリコン基板の厚さを例えば４００μｍとしてダイヤフラム膜直下の開口寸法を１０００μｍとすると、バックチャンバー下端における最大開口寸法は約１５７０μｍとなり、ダイヤフラム膜直下の開口寸法よりも大きくなる。そのため、ウエットエッチング技術を用いて、ＭＥＭＳマイクロフォンのチップサイズを小型化することは、困難である。   However, in the anisotropic wet etching technique, since the etching rate varies depending on the crystal plane orientation, the etched portion becomes a plane having an angle along the crystal plane. For example, when a silicon substrate having a crystal orientation (100) plane is used, the etching rate of the (111) plane having an angle of about 55 degrees is very slow. Therefore, the thickness of the silicon substrate is set to 400 μm, for example, and the opening just below the diaphragm film is used. When the dimension is 1000 μm, the maximum opening dimension at the lower end of the back chamber is about 1570 μm, which is larger than the opening dimension directly below the diaphragm film. Therefore, it is difficult to reduce the size of the MEMS microphone chip using the wet etching technique.

ウエットエッチング技術の結晶面方位依存性の問題を解決するためには、深堀可能な反応性イオンエッチング技術を用いて開口の側面をシリコン基板に対して垂直に加工することが考えられる。図９は、反応性イオンエッチング技術を用いて開口の側面をシリコン基板に対して垂直に加工することより形成したＭＥＭＳマイクロフォンの１例を示す。しかしながら、反応性イオンエッチング技術を利用すると、設備費用が高くなることの他に、枝葉方式のため、スループットが低下する可能性が生じ、全体としてコストが増加するという問題が生じていた。   In order to solve the problem of the crystal plane orientation dependency of the wet etching technique, it is conceivable to process the side surface of the opening perpendicular to the silicon substrate by using a reactive ion etching technique capable of deep drilling. FIG. 9 shows an example of a MEMS microphone formed by processing the side surface of the opening perpendicular to the silicon substrate using the reactive ion etching technique. However, when the reactive ion etching technique is used, in addition to an increase in equipment cost, there is a possibility that the throughput may be reduced due to the branch and leaf method, resulting in an increase in cost as a whole.

また、ＭＥＭＳマイクロフォンが非常に壊れやすい構造を有する。そのため、従来シリコン半導体をチップ化する際に用いられているブレードダイシングを使用してＭＥＭＳマイクロフォンをチップ化する場合には、ＭＥＭＳマイクロフォンが破壊することを防止するために、ブレードダイシングにより生じた切削屑を排出するために用いられる水量を抑制する必要が生じる。しかしながら、水量を抑制した場合には、チップ化されたＭＥＭＳマイクロフォンに切削屑が残存し、スループットが低下していた。これを解決するために、ブレードダイシングの代わりに、レーザ光を用いたステルスダイシングが開発されている。しかしながら、ステルスダイシングでは設備費用が非常に高価となり、コストが増加するという問題が生じていた。   In addition, the MEMS microphone has a structure that is very fragile. Therefore, when the MEMS microphone is made into a chip by using blade dicing which is conventionally used when making a silicon semiconductor into chips, in order to prevent the MEMS microphone from being broken, cutting waste generated by blade dicing is generated. It is necessary to control the amount of water used to discharge the water. However, when the amount of water is suppressed, cutting waste remains in the chip-shaped MEMS microphone, and the throughput is reduced. In order to solve this problem, stealth dicing using laser light has been developed instead of blade dicing. However, in stealth dicing, the equipment cost becomes very expensive, and there is a problem that the cost increases.

本発明は、上記課題を解決し、高価なエッチング加工装置を使用することなく、低コストで、小型化可能なＭＥＭＳマイクロフォンおよびその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記課題を解決し、高価なダイシング加工装置を使用することなく、低コストで、歩留りの高いＭＥＭＳマイクロフォンおよびその製造方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a MEMS microphone that can be miniaturized at a low cost without using an expensive etching processing apparatus and a method for manufacturing the same.
Another object of the present invention is to solve the above-described problems and provide a MEMS microphone with a high yield and a manufacturing method thereof at a low cost without using an expensive dicing apparatus.

上記課題を解決するため、本発明のＭＥＭＳマイクロフォンは、音波が通過するための複数の貫通孔を備える固定電極と、絶縁層により形成されるスペーサを部分的に介して前記固定電極と対向してエアギャップを形成し、前記エアギャップにより前記固定電極との間でコンデンサを形成し、前記音波を受けて振動することにより前記コンデンサの容量を変化させるための振動電極と、前記固定電極及び前記振動電極を外部と接続するための電極部と、前記電極部と前記振動電極を支持すると共に、前記エアギャップと対向する位置にバックチェンバーとなる開口を有し、前記開口の側面が前記振動電極に対して垂直であり、且つ絶縁層により形成される支持基板を備えることを特徴とする。
In order to solve the above problems, a MEMS microphone according to the present invention has a fixed electrode provided with a plurality of through-holes through which sound waves pass, and is opposed to the fixed electrode partially through a spacer formed by an insulating layer. An air gap is formed, a capacitor is formed between the air gap and the fixed electrode, and a vibration electrode for changing the capacitance of the capacitor by receiving the sound wave and vibrating, the fixed electrode, and the vibration An electrode part for connecting an electrode to the outside, an electrode part supporting the electrode part and the vibration electrode, and an opening serving as a back chamber at a position facing the air gap, and a side surface of the opening on the vibration electrode And a support substrate which is perpendicular to the substrate and formed of an insulating layer.

本発明のＭＥＭＳマイクロフォンの製造方法は、ＭＥＭＳマイクロフォンを製造する方法であって、シリコン基板の表面に第１絶縁層を形成する工程（Ａ）と、前記第１絶縁層の上に、振動電極を有するダイヤフラム膜を形成する工程（Ｂ）と、前記第１絶縁層と前記ダイヤフラム膜の上に第２絶縁層を形成する工程（Ｃ）と、前記第２絶縁層の上に、貫通孔を備え固定電極を有するバックプレート膜を形成する工程（Ｄ）と、金属膜を堆積し、前記振動電極および前記固定電極と接続する電極部を形成するとともに、ＭＥＭＳマイクロフォンをチップ化するためにチップの間に設けられるストリート部に堆積している前記金属膜、前記バックプレート膜、及び前記第２絶縁層を除去し、前記シリコン基板の表面の第１絶縁層を露出する工程（Ｅ）と、前記バックプレート膜と前記電極部の上に、接着材料により仮支持基材を貼り付ける工程（Ｆ）と、前記シリコン基板を全てエッチングにより除去し、シリコン基板の表面に形成された前記第１絶縁層を露出させる工程（Ｇ）と、露出した前記第１絶縁層の表面に、第３絶縁層を形成し、前記第１絶縁層を挟んで前記振動電極と対応する位置にある前記第３絶縁層を除去して、バックチャンバーとバックチャンバー側壁となる層を形成する工程（Ｈ）と、前記仮支持基材を除去する工程（Ｉ）と、前記バックプレート膜の貫通孔からエッチングにより前記第２絶縁層の一部を除去し、エアギャップとスペーサを形成する工程（Ｊ）と、を含むことを特徴とする。   The method for manufacturing a MEMS microphone according to the present invention is a method for manufacturing a MEMS microphone, in which a first insulating layer is formed on the surface of a silicon substrate (A), and a vibrating electrode is formed on the first insulating layer. A step (B) of forming a diaphragm film having, a step (C) of forming a second insulating layer on the first insulating layer and the diaphragm film, and a through hole on the second insulating layer. A step (D) of forming a back plate film having a fixed electrode, a metal film is deposited, an electrode portion connected to the vibration electrode and the fixed electrode is formed, and a chip is formed between the chips to form a MEMS microphone. Removing the metal film, the back plate film, and the second insulating layer deposited on the street portion provided in the substrate, and exposing the first insulating layer on the surface of the silicon substrate E), a step (F) of attaching a temporary support base material with an adhesive material on the back plate film and the electrode part, and the silicon substrate was entirely removed by etching to form a surface of the silicon substrate. A step (G) of exposing the first insulating layer; and a third insulating layer is formed on the exposed surface of the first insulating layer, and is located at a position corresponding to the vibration electrode with the first insulating layer interposed therebetween. Removing the third insulating layer to form a back chamber and a layer serving as a back chamber side wall (H), removing the temporary support substrate (I), and through the through hole of the back plate film And a step (J) of removing a part of the second insulating layer by etching to form an air gap and a spacer.

本発明のＭＥＭＳマイクロフォンの製造方法は、工程（Ｈ）が、露出した前記第１絶縁層の裏面に、第３絶縁層を形成し、前記第１絶縁層を挟んで前記振動電極と対応する位置にある前記第３絶縁層を除去するとともに、前記ストリート部にある前記第３絶縁層を除去して、バックチャンバーとバックチャンバー側壁を形成する工程（Ｈ１）と、前記バックチャンバー側壁に、第２の仮支持基材を貼り付ける工程（Ｈ２）と、を含むことを特徴としても良い。   In the MEMS microphone manufacturing method of the present invention, in the step (H), a third insulating layer is formed on the exposed back surface of the first insulating layer, and the position corresponding to the vibrating electrode with the first insulating layer interposed therebetween. Removing the third insulating layer at the same time and removing the third insulating layer at the street portion to form a back chamber and a back chamber side wall (H1); And a step (H2) of attaching the temporary support base material.

本発明によれば、高価なエッチング加工装置を使用することなく、バックチャンバーの側面をダイヤフラム膜に対して垂直に加工することができるので、低コストで、小型化可能なＭＥＭＳマイクロフォンおよびその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, since the side surface of the back chamber can be processed perpendicularly to the diaphragm film without using an expensive etching processing apparatus, a MEMS microphone that can be reduced in cost and a method for manufacturing the same can be manufactured. Can be provided.

また、本発明によれば、ＭＥＭＳマイクロフォンを小型化することができるので、１枚のウェハから製造できるＭＥＭＳマイクロフォンの数を増やすことができ、コスト低減可能なＭＥＭＳマイクロフォンおよびその製造方法を提供することができる。   In addition, according to the present invention, since the MEMS microphone can be reduced in size, the number of MEMS microphones that can be manufactured from one wafer can be increased, and a MEMS microphone that can reduce costs and a manufacturing method thereof are provided. Can do.

また、本発明によれば、完成したＭＥＭＳマイクロフォンが、シリコン基板を備えていないので、容量低減可能なＭＥＭＳマイクロフォンおよびその製造方法を提供することができる。   Further, according to the present invention, since the completed MEMS microphone does not include a silicon substrate, it is possible to provide a MEMS microphone capable of reducing the capacity and a method for manufacturing the same.

さらに、本発明によれば、高価なダイシング加工装置を使用することなく、ＭＥＭＳマイクロフォンをチップ化することができるので、低コストで、歩留りの高いＭＥＭＳマイクロフォンおよびその製造方法を提供することができる。   Furthermore, according to the present invention, since the MEMS microphone can be formed into a chip without using an expensive dicing apparatus, it is possible to provide a low-cost MEMS microphone with a high yield and a method for manufacturing the same.

本発明に係る半導体装置の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows embodiment of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の第１の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1st Embodiment of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の第１の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1st Embodiment of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の第１の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 1st Embodiment of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 本発明に係る半導体装置の製造方法の第２の実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows 2nd Embodiment of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on this invention. 従来技術に係る半導体装置の１例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one example of the semiconductor device which concerns on a prior art. 従来技術に係る半導体装置の製造方法の１例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on a prior art. 従来技術に係る半導体装置の製造方法の１例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one example of the manufacturing method of the semiconductor device which concerns on a prior art. 従来技術に係る半導体装置の他の１例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows another example of the semiconductor device which concerns on a prior art.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。図１は、本発明に係るＭＥＭＳマイクロフォンの実施形態を示す図である。図１に基づいて、本発明に係るＭＥＭＳマイクロフォンの実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same referential mark is attached | subjected to the same component and description is abbreviate | omitted. FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a MEMS microphone according to the present invention. An embodiment of a MEMS microphone according to the present invention will be described with reference to FIG.

本発明の実施形態に係るＭＥＭＳマイクロフォン１は、第１絶縁層２２ａと、第１絶縁層２２ａの一方の面に設けられ、音圧によって振動する振動電極３を有するダイヤフラム膜２３と、音波が通過する複数の貫通孔２５ｃを備え、振動電極３とエアギャップ４を介して対向しコンデンサを形成する固定電極５を有するバックプレート膜２５と、振動電極３と固定電極５を対向させるエアギャップ６を内側に有し、前記ダイヤフラム膜２３と前記バックプレート膜２５との間隔を保持し、エッチングにより形成される外側の側面を有するスペーサ６と、振動電極３及び固定電極５とそれぞれ接続される電極部８と、第１絶縁層２２ａの前記ダイヤフラム膜２３が配置される面と反対側の面に形成され、振動電極３と対応する位置にバックチェンバー１１を形成する開口を有し、開口の側面が前記ダイヤフラム膜２３に対してほぼ直角であるバックチェンバー側壁１２と、を有する。本発明に係る半導体装置の実施形態については、以下の本発明に係る半導体装置の製造方法の第１及び第２の実施形態においてさらに詳しく説明する。   The MEMS microphone 1 according to the embodiment of the present invention includes a first insulating layer 22a, a diaphragm film 23 provided on one surface of the first insulating layer 22a and having a vibrating electrode 3 that vibrates by sound pressure, and a sound wave passes therethrough. A back plate film 25 having a fixed electrode 5 that includes a plurality of through-holes 25c that are opposed to the vibration electrode 3 through the air gap 4 to form a capacitor, and an air gap 6 that makes the vibration electrode 3 and the fixed electrode 5 face each other. An inner portion, a spacer 6 having an outer side surface formed by etching, maintaining an interval between the diaphragm film 23 and the back plate film 25, and electrode portions connected to the vibrating electrode 3 and the fixed electrode 5 respectively. 8 and the surface of the first insulating layer 22a opposite to the surface on which the diaphragm film 23 is disposed. Has an opening for forming the bar 11, having a back chamber side wall 12 is substantially perpendicular to the side surface of the opening is the diaphragm membrane 23. Embodiments of the semiconductor device according to the present invention will be described in more detail in the following first and second embodiments of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

図２〜４は、本発明に係るＭＥＭＳマイクロフォンの製造方法の第１の実施形態を示す断面図である。図２〜４に基づいて、本発明に係るＭＥＭＳマイクロフォンの製造方法の第１の実施形態について以下に説明する。   2-4 is sectional drawing which shows 1st Embodiment of the manufacturing method of the MEMS microphone based on this invention. A first embodiment of the MEMS microphone manufacturing method according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

シリコン基板２１を用意する。シリコン基板２１は、例えば、結晶方位（１００）面で、厚さ４００μｍのものが使用される。そして、シリコン基板２１の表面に第１絶縁層２２ａを形成する。この際、熱酸化法によると、裏面にも第１絶縁層２２ｂが形成される。第１絶縁層として、例えば、熱酸化により膜厚０．２μｍの熱酸化膜が成膜される。（工程（１Ａ）、図２（ａ））   A silicon substrate 21 is prepared. For example, a silicon substrate 21 having a crystal orientation (100) plane and a thickness of 400 μm is used. Then, the first insulating layer 22 a is formed on the surface of the silicon substrate 21. At this time, according to the thermal oxidation method, the first insulating layer 22b is also formed on the back surface. As the first insulating layer, for example, a thermal oxide film having a thickness of 0.2 μm is formed by thermal oxidation. (Step (1A), FIG. 2 (a))

シリコン基板２１の表面に形成された第１絶縁層２２ａの上に、ダイヤフラム膜２３を成膜し、所定の形状に加工する。ダイヤフラム膜２３として、例えば、０．１μｍの窒化シリコン膜と、振動電極を構成する１．０μｍのポリシリコン膜をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置を用いて積層して堆積する。そして、積層されたダイヤフラム膜２３を既知のリソグラフィおよびエッチング技術を用いて所定の形状に加工する。ここで、ダイヤフラム膜２３の所定の形状は、例えば、直径１０４０μｍの円形状とする。（工程（１Ｂ）、図２（ｂ））   A diaphragm film 23 is formed on the first insulating layer 22a formed on the surface of the silicon substrate 21 and processed into a predetermined shape. As the diaphragm film 23, for example, a 0.1 μm silicon nitride film and a 1.0 μm polysilicon film constituting the vibrating electrode are stacked and deposited using a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus. Then, the laminated diaphragm film 23 is processed into a predetermined shape using known lithography and etching techniques. Here, the predetermined shape of the diaphragm film 23 is, for example, a circular shape having a diameter of 1040 μm. (Step (1B), FIG. 2 (b))

第１絶縁層２２ａと第１絶縁層２２ａの上に成膜されたダイヤフラム膜２３の上に、第２絶縁層２４を形成する。第２絶縁層２４として、例えば、膜厚３μｍのＮＳＧ（Non-doped Silicate Glass）膜を堆積する。（工程（１Ｃ）、図２（ｃ））   A second insulating layer 24 is formed on the first insulating layer 22a and the diaphragm film 23 formed on the first insulating layer 22a. As the second insulating layer 24, for example, an NSG (Non-doped Silicate Glass) film having a film thickness of 3 μm is deposited. (Step (1C), FIG. 2 (c))

第２絶縁層２４の上に、バックプレート膜２５となる膜を形成する。バックプレート膜２５となる膜として、例えば、固定電極を構成する膜厚１μｍのポリシリコン膜２５ａと膜厚０．２μｍの窒化シリコン膜２５ｂを堆積し、ダイヤフラム膜２３の上面で既知のリソグラフィおよびエッチング技術を用いて、ポリシリコン膜２５ａと窒化シリコン膜２５ｂとを所定の大きさに加工してバックプレート膜２５を形成する。バックプレート膜２５の大きさは、例えば、ダイヤフラム膜２３よりも小さい直径１ｍｍの円形状とする。また、バックプレート膜２５には、ダイヤフラム膜２３の振動を妨げないように、バックプレート膜２５の表裏を連通する複数の貫通孔２５ｃが形成される。貫通孔２５ｃの大きさは、例えば、直径５．０μｍの円形状とする。（工程（１Ｄ）、図２（ｄ））   A film to be the back plate film 25 is formed on the second insulating layer 24. As a film to be the back plate film 25, for example, a 1 μm thick polysilicon film 25a and a 0.2 μm thick silicon nitride film 25b constituting a fixed electrode are deposited, and known lithography and etching are performed on the upper surface of the diaphragm film 23. The back plate film 25 is formed by processing the polysilicon film 25a and the silicon nitride film 25b into a predetermined size using a technique. The size of the back plate film 25 is, for example, a circular shape having a diameter of 1 mm smaller than the diaphragm film 23. The back plate film 25 is formed with a plurality of through-holes 25 c that communicate the front and back of the back plate film 25 so as not to disturb the vibration of the diaphragm film 23. The size of the through hole 25c is, for example, a circular shape having a diameter of 5.0 μm. (Step (1D), FIG. 2 (d))

次に、金属膜を成膜し、成膜された金属膜を加工して振動電極３と固定電極５とそれぞれ接続される電極部８を形成する。例えば、スパッタリング法により膜厚１．０μｍのアルミニウム膜を成膜し、既知のリソグラフィおよびエッチング技術を用いてアルミニウム膜を所定の形状に加工し、電極部８を形成する。なお、この際、ＭＥＭＳマイクロフォンの各チップの間に設けられるストリート部２８において、第２絶縁層２４を除去し、第１絶縁層２２ａを露出させておくと、後述する個片化の際、好適である。（工程（１Ｅ）、図３（ａ））   Next, a metal film is formed, and the formed metal film is processed to form electrode portions 8 connected to the vibrating electrode 3 and the fixed electrode 5 respectively. For example, an aluminum film having a thickness of 1.0 μm is formed by a sputtering method, and the aluminum film is processed into a predetermined shape using a known lithography and etching technique, thereby forming the electrode portion 8. At this time, if the second insulating layer 24 is removed and the first insulating layer 22a is exposed in the street portion 28 provided between the chips of the MEMS microphone, it is preferable for the individualization described later. It is. (Step (1E), FIG. 3 (a))

ＭＥＭＳデバイスが形成されたシリコン基板２１の表側に、アルカリ溶液に耐性のある接着材料３１を塗布し、仮支持基材３２を貼り付ける。ここで、例えば、接着材料３１には、アクリル系の接着材料を用い、仮支持基材３２には、無アルカリガラスにより形成されるガラス板を用いる。（工程（１Ｆ）、図３（ｂ））   An adhesive material 31 resistant to an alkaline solution is applied to the front side of the silicon substrate 21 on which the MEMS device is formed, and a temporary support base material 32 is attached. Here, for example, an acrylic adhesive material is used for the adhesive material 31, and a glass plate formed of non-alkali glass is used for the temporary support base material 32. (Step (1F), FIG. 3 (b))

シリコン基板２１の裏側にある第１絶縁層２２ｂを除去する。そして、例えば、ＴＭＡＨ（Tetramethyl ammonium hydroxide）等のアルカリ液を用いるウエットエッチングによりシリコン基板２１を全て除去し、シリコン基板２１の表側に形成された第１絶縁層２２ａを露出させる。（工程（１Ｇ）、図３（ｃ））   The first insulating layer 22b on the back side of the silicon substrate 21 is removed. Then, for example, all of the silicon substrate 21 is removed by wet etching using an alkaline solution such as TMAH (Tetramethyl ammonium hydroxide), and the first insulating layer 22a formed on the front side of the silicon substrate 21 is exposed. (Step (1G), FIG. 3 (c))

露出した第１絶縁層２２ａの表面に、第３絶縁層３３を形成する。例えば、永久レジスト材料である感光性樹脂材料を塗布することにより第３絶縁層３３を形成しても良い。その際、フォトリソグラフィー技術を用いて、この感光性樹脂材料を加工して、バックチャンバー１１とバックチャンバー側壁となる構造材３３を形成する。この構造材３３は、半恒久的に長期間にわたってＭＥＭＳマイクロフォンのバックチャンバー側壁として使用可能である。バックチャンバー１１の開口は、例えば、直径１ｍｍで、深さ２００μｍの円柱形状に形成される。また、半永久的に長期間使用できるレジスト材料として、例えば、東京応化工業製のＴＭＭＲ−２０００が、使用される。（工程（１Ｈ）、図４（ａ））   A third insulating layer 33 is formed on the exposed surface of the first insulating layer 22a. For example, the third insulating layer 33 may be formed by applying a photosensitive resin material that is a permanent resist material. At this time, the photosensitive resin material is processed using a photolithography technique to form the back chamber 11 and the structural material 33 serving as the back chamber side wall. This structural member 33 can be used as a back chamber side wall of the MEMS microphone for a semi-permanent period. The opening of the back chamber 11 is formed in a cylindrical shape having a diameter of 1 mm and a depth of 200 μm, for example. Further, as a resist material that can be used semipermanently for a long time, for example, TMMR-2000 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo is used. (Step (1H), FIG. 4 (a))

ここで、バックチャンバーとバックチャンバー側壁を、例えば、エポキシ系樹脂等の材料をディスペンス方式又はインクジェット方式に吐出して形成しても良い。また、樹脂、又はガラス等の基板を予めバックチャンバーの形状に加工し、接合技術を用いて貼り合わせてバックチャンバーを形成しても良く、さらに、絶縁材料に限らずシリコン等の基板を予めバックチャンバーの形状に加工し、接合技術を用いて貼り合わせてバックチャンバーを形成しても良い。また、感光性樹脂等を塗布してナノインプリント技術を用いてモールド金型を押圧してバックチャンバーを形成しても良い。（工程（１Ｈ）、図４（ａ））   Here, the back chamber and the back chamber side wall may be formed by, for example, discharging a material such as an epoxy resin into a dispensing method or an ink jet method. Further, a back chamber may be formed by processing a substrate such as resin or glass into a shape of a back chamber in advance and bonding them using a bonding technique. The back chamber may be formed by processing into a chamber shape and bonding using a bonding technique. Alternatively, a back chamber may be formed by applying a photosensitive resin or the like and pressing a mold using a nanoimprint technique. (Step (1H), FIG. 4 (a))

シリコン基板をウエットエッチングする代わりに、樹脂、又はガラス等の基板を加工してバックチャンバーを形成することにより、シリコンの結晶の性質に伴う加工角度依存性に制約されなくなるので、バックチャンバーをより微細に形成することが可能になる。（工程（１Ｈ）、図４（ａ））   By forming a back chamber by processing a substrate such as resin or glass instead of wet etching the silicon substrate, the back chamber is made finer because it is not restricted by the processing angle dependence associated with the crystal properties of silicon. Can be formed. (Step (1H), FIG. 4 (a))

ＭＥＭＳマイクロフォンの振動電極３、固定電極５等が形成された仮支持基材３２を接着用樹脂３１を溶解する溶液に侵漬して、仮支持基材３２を除去する。ここで、溶液にはＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）が用いられる。（工程（１Ｉ）、図４（ｂ））   The temporary support base material 32 on which the vibrating electrode 3 and the fixed electrode 5 of the MEMS microphone are formed is immersed in a solution in which the adhesive resin 31 is dissolved, and the temporary support base material 32 is removed. Here, PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate) is used for the solution. (Step (1I), FIG. 4 (b))

バックプレート膜の貫通孔２５ｃを通して、第２絶縁層２４をウエットエッチングし、エッチングにより除去された部分が、バックプレート膜とダイヤフラム膜との間に設けられるエアギャップ４に加工される。また、エッチングにより残された部分が、バックプレート膜を支持するスペーサ６に加工される。エッチングには、例えば、フッ化アンモニウムと酢酸の混酸水溶液が使用される。これらの加工により、ＭＥＭＳマイクロフォンが形成される。ここで、ストリート部２８に露出する第１絶縁層２２ａも除去される。（工程（１Ｊ）、図４（ｃ））   The second insulating layer 24 is wet etched through the through hole 25c in the back plate film, and the portion removed by the etching is processed into an air gap 4 provided between the back plate film and the diaphragm film. Further, the portion left by the etching is processed into the spacer 6 that supports the back plate film. For the etching, for example, a mixed acid aqueous solution of ammonium fluoride and acetic acid is used. By these processes, a MEMS microphone is formed. Here, the first insulating layer 22a exposed to the street portion 28 is also removed. (Step (1J), FIG. 4 (c))

その後、構造体３３のみをダイシングブレードを用いて個片化する。構造体３３は、感光性樹脂材料で構成されており、シリコン半導体の切削と比較して、歩留まりの高い個片化が可能となる。   Thereafter, only the structure 33 is separated into pieces using a dicing blade. The structure 33 is made of a photosensitive resin material, and can be separated into pieces with a higher yield than cutting of a silicon semiconductor.

次に、本発明に係るＭＥＭＳマイクロフォンの製造方法の第２の実施形態について説明する。本発明に係るＭＥＭＳマイクロフォンの製造方法の第２の実施形態について、工程（２Ａ）〜（２Ｇ）は、本発明に係るＭＥＭＳマイクロフォンの製造方法の第１の実施形態の工程（１Ａ）〜（１Ｇ）と同様なので説明を省略し、工程（２Ｈ）以降について説明する。図５は、本発明に係るＭＥＭＳマイクロフォンの製造方法の第２の実施形態の工程（２Ｈ）以降を示す図である。図５に基づいて、本発明に係るＭＥＭＳマイクロフォンの製造方法の第２の実施形態の工程（２Ｈ）以降について説明する。   Next, a second embodiment of the MEMS microphone manufacturing method according to the present invention will be described. Regarding the second embodiment of the MEMS microphone manufacturing method according to the present invention, the steps (2A) to (2G) are the steps (1A) to (1G) of the first embodiment of the MEMS microphone manufacturing method according to the present invention. ), The description thereof will be omitted, and the steps after step (2H) will be described. FIG. 5 is a diagram showing a step (2H) and subsequent steps of the second embodiment of the method for manufacturing the MEMS microphone according to the present invention. Based on FIG. 5, the process (2H) and subsequent steps of the second embodiment of the MEMS microphone manufacturing method according to the present invention will be described.

本発明に係るＭＥＭＳマイクロフォンの製造方法の第１の実施形態の工程（１Ｈ）と同様に、露出した第１絶縁層２２ａの裏面に、第３絶縁層３３を形成する。例えば、半永久的に長期間使用できるレジスト材料である感光性樹脂材料を塗布することにより第３絶縁層３３を形成しても良い。その際、フォトリソグラフィー技術を用いて、この感光性樹脂材料を加工して、バックチャンバー１１とバックチャンバー側壁１２を形成する。このバックチャンバー側壁１２は、半恒久的に長期間にわたってＭＥＭＳマイクロフォンのバックチャンバー側壁として使用可能である。バックチャンバー１１の開口は、例えば、直径１０００μｍで、深さ２００μｍの円柱形状に形成される。また、半永久的に長期間使用可能なレジスト材料として、例えば、東京応化工業製のＴＭＭＲ−２０００が、使用される。   Similar to the step (1H) of the first embodiment of the method for manufacturing the MEMS microphone according to the present invention, the third insulating layer 33 is formed on the exposed back surface of the first insulating layer 22a. For example, the third insulating layer 33 may be formed by applying a photosensitive resin material that is a resist material that can be used semipermanently for a long period of time. At this time, the photosensitive resin material is processed using a photolithography technique to form the back chamber 11 and the back chamber side wall 12. The back chamber side wall 12 can be used as a back chamber side wall of the MEMS microphone for a semi-permanent period. The opening of the back chamber 11 is formed in a cylindrical shape having a diameter of 1000 μm and a depth of 200 μm, for example. As a resist material that can be used semipermanently for a long period of time, for example, TMMR-2000 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo is used.

ここで、バックチャンバー１１とバックチャンバー側壁１２を、例えば、エポキシ系樹脂等の材料をディスペンス方式又はインクジェット方式に吐出して形成しても良い。また、樹脂、又はガラス等の基板を予めバックチャンバーの形状に加工し、接合技術を用いて貼り合わせてバックチャンバーを形成しても良く、さらに、絶縁材料に限らずシリコン等の基板を予めバックチャンバーの形状に加工し、接合技術を用いて貼り合わせてバックチャンバーを形成しても良い。また、感光性樹脂等を塗布してナノインプリント技術を用いてモールド金型を押圧してバックチャンバーを形成しても良い。   Here, the back chamber 11 and the back chamber side wall 12 may be formed, for example, by discharging a material such as an epoxy resin in a dispense method or an inkjet method. Further, a back chamber may be formed by processing a substrate such as resin or glass into a shape of a back chamber in advance and bonding them using a bonding technique. The back chamber may be formed by processing into a chamber shape and bonding using a bonding technique. Alternatively, a back chamber may be formed by applying a photosensitive resin or the like and pressing a mold using a nanoimprint technique.

シリコン基板をウエットエッチングする代わりに、樹脂、又はガラス等の基板を加工してバックチャンバーを形成することにより、シリコンの結晶の性質に伴う加工角度依存性に制約されなくなるので、バックチャンバーをより微細に形成することが可能になる。   By forming a back chamber by processing a substrate such as resin or glass instead of wet etching the silicon substrate, the back chamber is made finer because it is not restricted by the processing angle dependence associated with the crystal properties of silicon. Can be formed.

本発明に係るＭＥＭＳマイクロフォンの製造方法の第２の実施形態の工程（２Ｈ）では、ＭＥＭＳマイクロフォンをチップ化するために、チップ間のストリート部２９にバックチャンバー側壁１２を構成する材料が存在しないように、チップ間のストリート部２９にも開口を形成する。（工程（２Ｈ）、図５（ａ））   In the step (2H) of the second embodiment of the MEMS microphone manufacturing method according to the present invention, there is no material constituting the back chamber side wall 12 in the street portion 29 between the chips in order to chip the MEMS microphone. In addition, an opening is formed in the street portion 29 between the chips. (Step (2H), FIG. 5 (a))

ＭＥＭＳマイクロフォンのバックチャンバー側壁１２に、第２の仮支持基材３４を貼り付ける。第２の仮支持基材３４は、例えば、紫外線（ＵＶ）照射等により剥離可能な粘着性テープとしても良い。（工程（２Ｉ）、図５（ｂ））   The second temporary support substrate 34 is attached to the back chamber side wall 12 of the MEMS microphone. The second temporary support substrate 34 may be an adhesive tape that can be peeled off by, for example, ultraviolet (UV) irradiation. (Step (2I), FIG. 5 (b))

ＭＥＭＳマイクロフォンが形成された仮支持基材３２を、接着用樹脂３１を溶解する溶液に侵漬して、第１（？）の仮支持基材３２を除去する。ここで、溶液にはＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）が用いられる。この仮支持基材を３２除去する工程では、ＭＥＭＳマイクロフォンのデバイス層、バックチャンバー側壁１２、第２の仮支持基材３４が剥離することがないようにする。（工程（２Ｊ）、図５（ｃ））   The temporary support substrate 32 on which the MEMS microphone is formed is immersed in a solution in which the adhesive resin 31 is dissolved, and the first (?) Temporary support substrate 32 is removed. Here, PGMEA (propylene glycol monomethyl ether acetate) is used for the solution. In the step of removing the temporary support base material 32, the device layer of the MEMS microphone, the back chamber side wall 12, and the second temporary support base material 34 are prevented from peeling off. (Process (2J), FIG. 5 (c))

バックプレート膜の貫通孔２５ｃを通して、第２絶縁層２４をエッチングし、エッチングにより除去された部分が、バックプレート膜とダイヤフラム膜との間に設けられるエアギャップ４に加工される。また、エッチングした後に残された部分が、バックプレート膜を支持するスペーサ６に加工される。この際、ＭＥＭＳマイクロフォンのストリート部２８にある第２絶縁層２４、第１絶縁層２２ａも除去される。これにより、ステルスダイシング技術を使用せずにＭＥＭＳマイクロフォンのチップ化が可能となる。これらの加工により、ＭＥＭＳマイクロフォンが形成される。エッチングには、例えば、フッ化アンモニウムと酢酸の混酸水溶液が使用される。これらの加工により、ＭＥＭＳマイクロフォンが形成される。（工程（２Ｋ）、図５（ｄ））   The second insulating layer 24 is etched through the through hole 25c of the back plate film, and a portion removed by the etching is processed into an air gap 4 provided between the back plate film and the diaphragm film. Further, the portion left after the etching is processed into the spacer 6 that supports the back plate film. At this time, the second insulating layer 24 and the first insulating layer 22a in the street portion 28 of the MEMS microphone are also removed. As a result, the MEMS microphone can be chipped without using the stealth dicing technique. By these processes, a MEMS microphone is formed. For the etching, for example, a mixed acid aqueous solution of ammonium fluoride and acetic acid is used. By these processes, a MEMS microphone is formed. (Process (2K), FIG. 5 (d))

１：ＭＥＭＳマイクロフォン、３：振動電極、４：エアギャップ、５：固定電極、６：スペーサ、８：電極部、１１：バックチャンバー、１２：バックチャンバー側壁、２１：シリコン基板、２２ａ：第１絶縁層（表）、２２ｂ：第１絶縁層（裏）、２３：ダイヤフラム膜、２４：第２絶縁層、２５：バックプレート膜、２５ａ：ポリシリコン膜、２５ｂ：シリコン窒化膜、２５ｃ：貫通孔、２８：ストリート部、２９：ストリート部、３１：接着材料、３２：第１の仮支持基材、３３：構造材、３４：第２の仮支持基材、６１：従来のＭＥＭＳマイクロフォン、６３：振動電極、６４：エアギャップ、６５：固定電極、６６：スペーサ、６８：電極部、７１：バックチャンバー、７２：バックチャンバー側壁、８１：シリコン基板、８２：第１絶縁層、８３：ダイヤフラム膜、８４：第２絶縁層、８５：バックプレート膜、８５ａ：ポリシリコン膜、８５ｂ：シリコン窒化膜、８５ｃ：貫通孔、９０：従来のＭＥＭＳマイクロフォン、９１：バックチャンバー、９２：バックチャンバー側壁 1: MEMS microphone, 3: vibrating electrode, 4: air gap, 5: fixed electrode, 6: spacer, 8: electrode part, 11: back chamber, 12: back chamber side wall, 21: silicon substrate, 22a: first insulation Layer (front), 22b: first insulating layer (back), 23: diaphragm film, 24: second insulating layer, 25: backplate film, 25a: polysilicon film, 25b: silicon nitride film, 25c: through-hole, 28: Street portion, 29: Street portion, 31: Adhesive material, 32: First temporary support substrate, 33: Structural material, 34: Second temporary support substrate, 61: Conventional MEMS microphone, 63: Vibration Electrode, 64: Air gap, 65: Fixed electrode, 66: Spacer, 68: Electrode part, 71: Back chamber, 72: Back chamber side wall, 81: Silicon substrate, 82: 1 insulating layer, 83: diaphragm film, 84: second insulating layer, 85: back plate film, 85a: polysilicon film, 85b: silicon nitride film, 85c: through-hole, 90: conventional MEMS microphone, 91: back chamber , 92: Back chamber side wall

Claims (3)

音波が通過するための複数の貫通孔を備える固定電極と、A fixed electrode having a plurality of through holes for sound waves to pass through;
絶縁層により形成されるスペーサを部分的に介して前記固定電極と対向してエアギャップを形成し、前記エアギャップにより前記固定電極との間でコンデンサを形成し、前記音波を受けて振動することにより前記コンデンサの容量を変化させるための振動電極と、An air gap is formed to face the fixed electrode partially through a spacer formed by an insulating layer, a capacitor is formed between the fixed electrode and the air gap, and the sound wave is received and vibrated. And a vibrating electrode for changing the capacitance of the capacitor,
前記固定電極及び前記振動電極を外部と接続するための電極部と、An electrode portion for connecting the fixed electrode and the vibrating electrode to the outside;
前記電極部と前記振動電極を支持すると共に、前記エアギャップと対向する位置にバックチェンバーとなる開口を有し、前記開口の側面が前記振動電極に対して垂直であり、且つ絶縁層により形成される支持基板を備えることを特徴とするＭＥＭＳマイクロフォン。The electrode unit and the vibration electrode are supported, and an opening serving as a back chamber is provided at a position facing the air gap. A side surface of the opening is perpendicular to the vibration electrode and is formed by an insulating layer. A MEMS microphone comprising a supporting substrate. ＭＥＭＳマイクロフォンを製造する方法であって、
シリコン基板の表面に第１絶縁層を形成する工程（Ａ）と、
前記第１絶縁層の上に、振動電極を有するダイヤフラム膜を形成する工程（Ｂ）と、
前記第１絶縁層と前記ダイヤフラム膜の上に第２絶縁層を形成する工程（Ｃ）と、
前記第２絶縁層の上に、貫通孔を備え固定電極を有するバックプレート膜を形成する工程（Ｄ）と、
金属膜を堆積し、前記振動電極および前記固定電極と接続する電極部を形成するとともに、ＭＥＭＳマイクロフォンをチップ化するためにチップの間に設けられるストリート部に堆積している前記金属膜、前記バックプレート膜、及び前記第２絶縁層を除去し、前記シリコン基板の表面の第１絶縁層を露出する工程（Ｅ）と、
前記バックプレート膜と前記電極部の上に、接着材料により仮支持基材を貼り付ける工程（Ｆ）と、
前記シリコン基板を全てエッチングにより除去し、シリコン基板の表面に形成された前記第１絶縁層を露出させる工程（Ｇ）と、
露出した前記第１絶縁層の表面に、第３絶縁層を形成し、前記第１絶縁層を挟んで前記振動電極と対応する位置にある前記第３絶縁層を除去して、バックチャンバーとバックチャンバー側壁となる層を形成する工程（Ｈ）と、
前記仮支持基材を除去する工程（Ｉ）と、
前記バックプレート膜の貫通孔からエッチングにより前記第２絶縁層の一部を除去し、エアギャップとスペーサを形成する工程（Ｊ）と、
を含むことを特徴とするＭＥＭＳマイクロフォンを製造する方法。 A method of manufacturing a MEMS microphone, comprising:
A step (A) of forming a first insulating layer on the surface of the silicon substrate;
Forming a diaphragm film having a vibrating electrode on the first insulating layer (B);
Forming a second insulating layer on the first insulating layer and the diaphragm film (C);
Forming a back plate film having a through hole and a fixed electrode on the second insulating layer (D);
A metal film is deposited to form an electrode portion connected to the vibration electrode and the fixed electrode, and the metal film deposited on a street portion provided between the chips to form a MEMS microphone as a chip, the back Removing the plate film and the second insulating layer and exposing the first insulating layer on the surface of the silicon substrate;
A step (F) of attaching a temporary support base material with an adhesive material on the back plate film and the electrode portion;
Removing all the silicon substrate by etching and exposing the first insulating layer formed on the surface of the silicon substrate;
A third insulating layer is formed on the exposed surface of the first insulating layer, and the third insulating layer at a position corresponding to the vibrating electrode is removed with the first insulating layer interposed therebetween, and a back chamber and a back surface are removed. Forming a layer to be a chamber sidewall (H);
Removing the temporary support substrate (I);
A step (J) of removing a part of the second insulating layer by etching from the through hole of the back plate film to form an air gap and a spacer;
A method of manufacturing a MEMS microphone, comprising: 工程（Ｈ）が、
露出した前記第１絶縁層の表面に、第３絶縁層を形成し、前記第１絶縁層を挟んで前記振動電極と対応する位置にある前記第３絶縁層を除去するとともに、前記ストリート部にある前記第３絶縁層を除去して、バックチャンバーとバックチャンバー側壁を形成する工程（Ｈ１）と、
前記バックチャンバー側壁に、第２の仮支持基材を貼り付ける工程（Ｈ２）と、
を含むことを特徴とする請求項２記載のＭＥＭＳマイクロフォンを製造する方法。 Step (H)
A third insulating layer is formed on the exposed surface of the first insulating layer, and the third insulating layer located at a position corresponding to the vibrating electrode is removed with the first insulating layer interposed therebetween, and the street portion is formed. Removing the third insulating layer to form a back chamber and a back chamber sidewall (H1);
A step (H2) of attaching a second temporary support substrate to the back chamber side wall;
A method for manufacturing a MEMS microphone according to claim 2, comprising:
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