KR101030633B1 - 진동 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
Si기판(12)의 표면에 SiO2 박막으로 이루어지는 보호막(20)을 형성하고, 그 일부를 제거하여 개구한 에칭창(22)에 다결정 Si로 이루어지는 희생층(23)을 성막한다. 희생층(23)의 위로부터 Si기판(12) 표면에 SiO2로 이루어지는 보호막(24)을 성막하고, 그 위로부터 다결정 Si로 이루어지는 소자박막(13)을 성막한다. 이면의 보호막(21)에 이면 에칭창(26)을 개구한다. TMAH에 Si기판(12)을 침지하여 이면 에칭창(26)으로부터 Si기판(12)을 결정이방성 에칭하여, Si기판(12)에 관통구멍(14)을 마련한다. 희생층(23)이 관통구멍(14) 내에 노출하면, 희생층(23)을 에칭 제거하고, 보호막(24)과 Si기판(12) 사이에 간극(19)을 생성하고, Si기판(12)을 표면측과 이면측으로부터 결정이방성 에칭한다.
Description
본 발명은, 진동 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 다이어프램과 같은 소자박막을 구비한 진동 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 집적 회로 제조 기술을 응용하여, 실리콘 기판상에 단결정 실리콘이나 다결정 실리콘을 적층시켜서 박막을 형성하고, 이 박막을 다이어프램으로서 이용하는 진동 센서가 개발되어 오고 있다. 실리콘으로 이루어지는 다이어프램은 알루미늄이나 티탄 등의 금속에 비하여 내부 응력이 적게, 또한 밀도가 낮기 때문에, 고감도의 진동 센서를 얻을 수 있음과 함께, 반도체 집적 회로 제조 공정과의 정합성도 좋다. 이와 같은 다이어프램을 갖는 진동 센서로서는, 예를 들면 특허 문헌 1에 개시된 콘덴서 마이크로폰이 있다. 이 콘덴서 마이크로폰에서는, 단결정 실리콘 (100)면으로 이루어지는 반도체 기판의 표면에 다이어프램(가동 전극)과 고정 전극을 형성한 후, 해당 반도체 기판의 이면 외주부에 에칭용 마스크를 형성하고, 이면측으로부터 표면에 달할 때까지 반도체 기판을 에칭하고, 반도체 기판의 중앙부에 관통구멍을 뚫고 있다. 그 결과, 다이어프램은, 그 주위가 반도체 기판의 표면에 고정되고, 중앙부가 관통구멍의 위에서 중공(中空) 지지되고, 음성 진동 등에 의해 진동 가능해진다.
그러나, 이와 같은 구조의 콘덴서 마이크로폰에서는, (100)면 반도체 기판을 이면측으로부터 결정이방성 에칭하기 때문에, 관통구멍의 내주면에는 (111)면에 의한 경사면이 출현하고, 관통구멍은 이면측에서 크게 개구한 각추대형상(角錐臺狀)의 공간이 된다. 그 때문에 다이어프램의 면적에 비하여 관통구멍의 이면측에서의 개구면적이 커져서, 콘덴서 마이크로폰의 소형화가 곤란하였다. 또한, 반도체 기판의 두께를 얇게 하면, 관통구멍의 표면의 개구면적에 대한 이면의 개구면적의 비율을 작게 할 수 있지만, 반도체 기판의 강도가 저하되기 때문에 제조시의 취급이 어려워져서, 반도체 기판의 두께를 얇게 하는데도 한도가 있다.
또한, 특허 문헌 2에 기재된 막형 센서에서는, 이른바 DRIE(Deep Reactive Ion Etching)나 ICP(유도 결합 플라즈마) 등의 수직 에칭에 의해, 반도체 기판에 이면측으로부터 관통구멍을 개구하고 있다. 따라서, 관통구멍이 각추대형상으로 넓어지지 않는 분만큼 막형 센서의 소형화를 도모할 수 있다. 그러나, DRIE나 ICP 등의 장치로는, 장치 가격이 고가인 동시에 웨이퍼의 가공이 낱장식(枚樣式)이고, 생산성이 나빴다.
또한, 표면측(다이어프램측)으로부터 반도체 기판을 결정이방성 에칭하는 방법도 있지만, 이와 같은 방법에서는 다이어프램에 에칭 홀을 개구하여야 하고, 때로는 에칭 홀이 다이어프램의 진동 특성이나 강도 등에 악영향을 미칠 우려가 있다.
또한 (100)면 반도체 기판을 이면측으로부터 결정이방성(結晶異方性) 에칭하 여 기판에 관통구멍을 형성하고, 또한 표면의 개구면적에 대한 이면의 개구면적의 비율을 작게 할 수 있는 에칭 방법으로서는, 특허 문헌 3에 기재된 방법이 있다. 이 방법에서는, 반도체 기판인 실리콘 웨이퍼 표면상이 개구시키고 싶은 사각형 영역에 우선 희생층을 형성하고, 그 위에 질화 실리콘으로 이루어지는 박막을 증착시키고 있기 때문에, 실리콘 웨이퍼 이면의 개구면적은, 이방성 에칭에 의해 관통구멍이 이 희생층에 도달할 수 있을 만큼의 크기가 있으면 된다.
그러나, 이 에칭 방법에서는, 표면의 희생층을 에칭한 후의 기판을 에칭할 때에, 박막이 기판의 에천트에 노출되기 때문에, 박막의 재료로서 단결정 실리콘이나 다결정 실리콘을 사용할 수 없다. 또한, 박막이 기판상에 직접 형성되기 때문에, 박막의 응력 제어나 벤트 홀, 진동 센서의 특성을 향상시키기 위한 공정이나 구조를 조립하기가 곤란하다. 따라서 특허 문헌 3에 개시된 에칭 방법은, 마이크로폰 등의 높은 감도를 필요로 하는 진동 센서의 제조 방법으로서는 적합하지 않았다.
특허 문헌 1 : 일본 특표2004-506394호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특표2003-530717호 공보
특허 문헌 3 : 일본 특개평1-309384호 공보
본 발명은 상기한 바와 같은 기술적 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 소형이면서 생산성이 높고, 게다가 진동 특성에 우수한 진동 센서 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명에 관한 제 1의 진동 센서의 제조 방법은, 단결정 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판 표면의 일부에, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 에천트에 의해 등방적으로 에칭되는 재료로 희생층을 형성하는 공정과, 상기 희생층 및 상기 희생층의 주위의 상기 반도체 기판의 표면 위에, 상기 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 소자박막 보호막을 형성하는 공정과, 상기 희생층의 상방에, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 어모퍼스 실리콘으로 이루어지는 소자박막을 형성하는 공정과, 상기 반도체 기판의 이면에 형성된, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 에천트에 대해 내성을 갖는 이면 보호막에 이면 에칭창을 개구하는 공정과, 상기 이면 에칭창으로부터 에천트를 적용하여 상기 반도체 기판을 이면측으로부터 결정이방성 에칭함에 의해, 해당 에칭이 상기 반도체 기판의 표면에 달하였을 때에 상기 에천트에 의해 상기 희생층을 등방성 에칭시켜서, 상기 희생층이 에칭 제거된 흔적의 공간에 퍼진 상기 에천트에 의해 상기 반도체 기판을 표면측으로부터 결정이방성 에칭시켜서, 상기 반도체 기판에 관통구멍을 형성하는 공정과, 상기 소자박막 보호막을 일부 남기고 제거하고, 남은 상기 소자박막 보호막에 의해 상기 반도체 기판의 윗면에서 상기 소자박막을 지지하기 위한 지지부를 마련하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 제 1의 진동 센서의 제조 방법에 의하면, 단결정 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판을 표리 양면으로부터 결정이방성 에칭하여 관통구멍을 형성하고 있기 때문에, 관통구멍의 개구면적이 소자박막의 면적에 비하여 지나치게 커지는 일이 없고, 진동 센서의 소형화를 도모할 수 있다. 따라서, 1매의 웨이퍼로부터 제작할 수 있는 소자 수가 증가하고, 진동 센서를 저비용화할 수 있다. 또한, 제 1의 진동 센서의 제조 방법에 의하면, 1회의 에칭 공정에 의해 양면으로부터 관통구멍을 형성할 수 있기 때문에, 제조 공정이 간략화된다. 또한, 희생층과 소자박막 사이에 보호층을 형성하고 있기 때문에, 상기 소자박막이 반도체 기판의 에천트에 대해 내성을 갖지 않는 재료로 형성되어 있는 경우라도, 관통구멍을 형성할 때에 소자박막이 에천트로 침해되는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 소자박막은, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 어모퍼스 실리콘으로 형성되어 있기 때문에, 생산성이 높고, 게다가 고감도의 진동 센서를 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 제 2의 진동 센서의 제조 방법은, 단결정 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판 표면의 일부에, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 제 1의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 희생층을 형성하는 공정과, 상기 희생층 및 상기 희생층의 주위의 상기 반도체 기판의 표면 위에, 상기 제 1의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 소자박막 보호막을 형성하는 공정과, 상기 희생층의 상방에, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 어모퍼스 실리콘으로 이루어지는 소자박막을 형성하는 공정과, 상기 반도체 기판의 이면에 형성된, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 에천트에 대해 내성을 갖는 이면 보호막에 이면 에칭창을 개구하는 공정과, 상기 이면 에칭창으로부터 제 1의 에천트를 적용하여 상기 반도체 기판을 이면측으로부터 결정이방성 에칭하는 공정과, 상기 제 1의 에천트에 의한 에칭이 상기 반도체 기판의 표면에 달한 후, 상기 반도체 기판의 이면측으로부터 제 2의 에천트를 적용함에 의해 상기 희생층을 등방성 에칭하는 공정과, 상기 희생층이 에칭 제거된 후, 상기 희생층이 에칭 제거된 흔적의 공간에 상기 반도체 기판의 이면측으로부터 재차 상기 제 1의 에천트를 적용함에 의해 상기 반도체 기판을 표면측으로부터 결정이방성 에칭하여, 상기 반도체 기판에 관통구멍을 형성하는 공정과, 상기 소자박막 보호막을 일부 남기고 제거하고, 남은 상기 소자박막 보호막에 의해 상기 반도체 기판의 윗면에서 상기 소자박막을 지지하기 위한 지지부를 마련하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 제 2의 진동 센서의 제조 방법에 의하면, 반도체 기판을 표리 양면으로부터 결정이방성 에칭하여 관통구멍을 형성하고 있기 때문에, 관통구멍의 개구면적이 소자박막의 면적에 비하여 지나치게 커지는 일이 없고, 진동 센서의 소형화를 도모할 수 있다. 따라서, 1매의 웨이퍼로부터 제작할 수 있는 소자 수가 증가하고, 진동 센서를 저비용화할 수 있다. 게다가, 제 2의 진동 센서의 제조 방법에 의하면, 관통구멍의 결정이방성 에칭의 공정과 희생층을 에칭하는 공정으로 에천트를 전환하고 있기 때문에, 제 1의 에천트와 제 2의 에천트를 선택할 때의 제약이 적어진다. 또한 상기 소자박막은, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 어모퍼스 실리콘으로 형성되어 있기 때문에, 생산성이 높고, 게다가 고감도의 진동 센서를 얻을 수 있다.
본 발명의 제 1 또는 제 2의 진동 센서의 제조 방법의 어느 실시 양태는, 상기 소자박막의 표면측과 이면측을 연통시키기 위한 벤트 홀을 상기 지지부 사이에 형성하는 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 길이가 긴 벤트 홀을 형성할 수 있기 때문에, 마이크로폰 등에 이용한 경우에는, 그 음향 저항을 크게 할 수 있고, 양호한 음향 특성을 얻을 수 있다. 또한, 벤트 홀로 소자박막의 표면측과 이면측을 연통시킬 수 있기 때문에, 소자박막의 표리에 있어서의 정적 압력을 균형시킬 수 있다.
본 발명의 제 1 또는 제 2의 진동 센서의 제조 방법의 다른 실시 양태는, 상기 소자박막이 사각형인 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 단결정 실리콘 기판의 결정이방성 에칭에 의해 형성된 개구부를 유효하게 이용할 수 있다.
본 발명의 제 1 또는 제 2의 진동 센서의 제조 방법의 또다른 실시 양태는, 상기 지지부를 상기 소자박막의 4모퉁이에 마련하고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 소자박막이 유연하게 변형될 수 있게 되기 때문에, 진동 센서의 감도가 향상한다.
본 발명의 제 1 또는 제 2의 진동 센서의 제조 방법의 또다른 실시 양태는, 상기 희생층을 상기 소자박막의 형성 영역의 일부에 마련하여 둠에 의해, 상기 소자박막을 굴곡시키고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 소자박막의 변위를 크게 하거나, 응력에 의한 휘어짐을 적게 할 수 있다.
본 발명의 제 1 또는 제 2의 진동 센서의 제조 방법의 또다른 실시 양태는, 상기 희생층을 상기 소자박막의 형성 영역의 일부에 마련하여 둠에 의해, 상기 소자박막의 표면에 돌기를 형성하고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 소자박막의 상방에 전극 등이 배치되어 있는 경우에, 변형한 소자박막이 전극 등에 면접촉하고 부착하여 버리는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 제 1 또는 제 2의 진동 센서의 제조 방법의 또다른 실시 양태는, 상기 관통구멍의 표면의 개구면적보다도, 상기 관통구멍의 내부의, 상기 개구와 평행한 단면(斷面)의 면적의 쪽이 큰 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 관통구멍의 체적을 크게할 수 있기 때문에, 진동 센서를 음향 센서로 이용한 때에 음향 컴플라이언스를 크게 할 수 있다.
본 발명의 제 1의 진동 센서의 제조 방법의 다른 실시 양태는, 상기 희생층이 다결정 실리콘 또는 어모퍼스 실리콘인 것을 특징으로 하고 있다. 이러한 실시 양태에 의하면, 단결정 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판을 에칭하는 동시에 희생층을 에칭할 수 있고, 공정을 간략화할 수 있다. 또한, 다결정 실리콘이나 어모퍼스 실리콘은 온도 내성이 높기 때문에, 후공정에 고온 프로세스를 이용할 수 있음과 함께, 반도체 집적 회로 제조 공정과의 정합성도 좋다.
본 발명의 제 1의 마이크로폰의 제조 방법은, 단결정 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판 표면의 일부에, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 에천트에 의해 등방적으로 에칭되는 재료로 희생층을 형성하는 공정과, 상기 희생층 및 상기 희생층의 주위의 상기 반도체 기판의 표면 위에, 상기 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 소자박막 보호막을 형성하는 공정과, 상기 희생층의 상방에, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 어모퍼스 실리콘으로 이루어지는 소자박막을 형성하는 공정과, 상기 소자박막의 상방에 고정 전극을 형성하는 공정과, 상기 반도체 기판의 이면에 형성된, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 에천트에 대해 내성을 갖는 이면 보호막에 이면 에칭창을 개구하는 공정과, 상기 이면 에칭창으로부터 에천트를 적용하여 상기 반도체 기판을 이면측으로부터 결정이방성 에칭함에 의해, 해당 에칭이 상기 반도체 기판의 표면에 달하였을 때에 상기 에천트에 의해 상기 희생층을 등방성 에칭시켜서, 상기 희생층이 에칭 제거된 흔적의 공간에 퍼진 상기 에천트에 의해 상기 반도체 기판을 표면측으로부터 결정이방성 에칭시켜서, 상기 반도체 기판에 관통구멍을 형성하는 공정과, 상기 소자박막 보호막을 일부 남기고 제거하고, 남은 상기 소자박막 보호막에 의해 상기 반도체 기판의 윗면에서 상기 소자박막을 지지하기 위한 지지부를 마련하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 제 1의 마이크로폰에 의하면, 반도체 기판을 표리 양면으로부터 결정이방성 에칭하여 관통구멍을 형성하고 있기 때문에, 관통구멍의 개구면적이 소자박막의 면적에 비하여 지나치게 커지는 일이 없고, 진동 센서의 소형화를 도모할 수 있다. 따라서, 1매의 웨이퍼로부터 제작할 수 있는 소자 수가 증가하고, 진동 센서를 저비용화할 수 있다. 또한, 제 1의 진동 센서의 제조 방법에 의하면, 반도체 기판의 이면측으로부터 결정이방성 에칭을 시작하여 반도체 기판을 표리 양면으로부터 결정이방성 에칭할 수 있기 때문에, 소자박막에 에칭 홀을 마련할 필요가 없고, 소자박막의 강도를 저하시키거나, 소자박막의 특성을 변화시키거나 할 우려가 없다. 게다가, 제 1의 진동 센서의 제조 방법에 의하면, 1회의 에칭 공정에 의해 양면으로부터 관통구멍을 형성할 수 있기 때문에, 제조 공정이 간략화된다.
본 발명의 제 2의 마이크로폰의 제조 방법은, 단결정 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판 표면의 일부에, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 제 1의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 희생층을 형성하는 공정과, 상기 희생층 및 상기 희생층의 주위의 상기 반도체 기판의 표면 위에, 상기 제 1의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 소자박막 보호막을 형성하는 공정과, 상기 희생층의 상방에, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 어모퍼스 실리콘으로 이루어지는 소자박막을 형성하는 공정과, 상기 소자박막의 상방에 고정 전극을 형성하는 공정과, 상기 반도체 기판의 이면에 형성된, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 에천트에 대해 내성을 갖는 이면 보호막에 이면 에칭창을 개구하는 공정과, 상기 이면 에칭창으로부터 제 1의 에천트를 적용하여 상기 반도체 기판을 이면측으로부터 결정이방성 에칭하는 공정과, 상기 제 1의 에천트에 의한 에칭이 상기 반도체 기판의 표면에 달한 후, 상기 반도체 기판의 이면측으로부터 제 2의 에천트를 적용함에 의해 상기 희생층을 등방성 에칭하는 공정과, 상기 희생층이 에칭 제거된 후, 상기 희생층이 에칭 제거된 흔적의 공간에 상기 반도체 기판의 이면측으로부터 재차 상기 제 1의 에천트를 적용함에 의해 상기 반도체 기판을 표면측으로부터 결정이방성 에칭하여, 상기 반도체 기판에 관통구멍을 형성하는 공정과, 상기 소자박막 보호막을 일부 남기고 제거하고, 남은 상기 소자박막 보호막에 의해 상기 반도체 기판의 윗면에서 상기 소자박막을 지지하기 위한 지지부를 마련하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 제 2의 마이크로폰에 의하면, 반도체 기판을 표리 양면으로부터 결정이방성 에칭하여 관통구멍을 형성하고 있기 때문에, 관통구멍의 개구면적이 소자박막의 면적에 비하여 지나치게 커지는 일이 없고, 진동 센서의 소형화를 도모할 수 있다. 따라서, 1매의 웨이퍼로부터 제작할 수 있는 소자 수가 증가하고, 진동 센서를 저비용화할 수 있다. 또한, 제 1의 진동 센서의 제조 방법에 의하면, 반도체 기판의 이면측으로부터 결정이방성 에칭을 시작하여 반도체 기판을 표리 양면으로부터 결정이방성 에칭할 수 있기 때문에, 소자박막에 에칭 홀을 마련할 필요가 없고, 소자박막의 강도를 저하시키거나, 소자박막의 특성을 변화시키거나 할 우려가 없다. 게다가, 제 1의 진동 센서의 제조 방법에 의하면, 관통구멍의 결정이방성 에칭의 공정과 희생층을 에칭하는 공정에서 에천트를 전환하고 있기 때문에, 제 1의 에천트와 제 2의 에천트를 선택할 때의 제약이 적어진다.
본 발명의 마이크로폰은, 단결정 실리콘으로 이루어지고, 표리에 관통하는 관통구멍이 형성된 단일한 반도체 기판과, 상기 반도체 기판을 에칭하여 관통구멍을 형성하기 위한 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 이루어지고, 상기 반도체 기판의 표면상에 배설된 지지부와, 상기 지지부에 의해 모퉁이부 하면이 지지되고, 상기 관통구멍의 기판 표면측의 개구를 덮는 소자박막과, 상기 반도체 기판의 표면상에 상기 소자박막과 간극을 벌려서 상기 소자박막을 덮도록 마련된 백 플레이트로 이루어지고, 상기 소자 박막의 표면측과 이면측을 연통시키기 위한 벤트 홀이 상기 지지부 사이에 형성되고, 상기 관통구멍의 기판 표면과 평행한 단면의 면적이, 상기 반도체 기판의 표면으로부터 이면을 향함에 따라 점차로 증가함과 함께, 상기 반도체 기판의 표면과 이면의 중간에서 증가로부터 감소로 변하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명의 마이크로폰에 의하면, 단일한 반도체 기판에 형성된 상기 관통구멍의 기판 표면과 평행한 단면의 면적이, 상기 반도체 기판의 표면으로부터 이면을 향함에 따라 점차로 증가함과 함께, 상기 반도체 기판의 표면과 이면의 중간에서 증가로부터 감소로 변하고 있기 때문에, 반도체 기판의 표면에서의 관통구멍의 개구면적과 이면에서의 관통구멍의 개구면적과의 비율을 1에 근접시킬 수 있기 때문에, 마이크로폰의 소형화를 도모할 수 있다. 또한, 관통구멍의 체적을 크게할 수 있기 때문에, 마이크로폰을 음향 센서에 이용한 때에 음향 컴플라이언스를 크게 할 수 있다. 또한, 소자 박막의 표면측과 이면측을 연통시키기 위한 벤트 홀이 지지부 사이에 형성되기 때문에, 길이가 긴 벤트 홀을 형성할 수 있고, 마이크로폰 등에 사용한 경우에, 그 음향 저항을 크게 할 수 있고, 양호한 음향 특성을 얻을 수 있다. 또한, 벤트 홀에서 소자 박막의 표면측과 이면측을 연통시킬 수가 있기 때문에, 소자 박막의 표리에 있어서의 정적 압력을 균등하게 할 수 있다.
또한, 본 발명의 이상 설명한 구성 요소는, 가능한 한 임의로 조합시킬 수 있다.
도 1의 (a)는 본 발명의 실시 형태 1에 의한 진동 센서의 구조를 도시하는 평면도, 도 1의 (b)는 그 단면도.
도 2의 (a) 내지 (d)는 실시 형태 1의 진동 센서의 제조 공정을 설명하는 단면도.
도 3의 (a) 내지 (d)는 실시 형태 1의 진동 센서의 제조 공정을 설명하는 단면도로서 도 2의 (d)의 계속도.
도 4의 (a) 내지 (c)는 실시 형태 1의 진동 센서의 제조 공정을 설명하는 단면도로서 도 3의 (d)의 계속도.
도 5의 (a)는 본 발명의 실시 형태 2에 의한 진동 센서를 도시하는 평면도, 도 5의 (b)는 그 단면도.
도 6의 (a) 내지 (d)는 실시 형태 2의 진동 센서의 제조 공정을 설명하는 단면도.
도 7의 (a) 내지 (d)는 실시 형태 2의 진동 센서의 제조 공정을 설명하는 단면도로서 도 6의 (d)의 계속도.
도 8의 (a)는 본 발명의 실시 형태 3에 의한 진동 센서의 구조를 도시하는 평면도, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)의 X-X선 단면도.
도 9의 (a), (b)는 실시 형태 3의 진동 센서의 제조 공정을 설명하는 평면도 및 단면도.
도 10의 (a) 내지 (d)는 실시 형태 3의 진동 센서의 제조 공정을 설명하는 단면도로서 도 9의 계속도.
도 11의 (a), (b)는 실시 형태 3의 진동 센서의 제조 공정을 설명하는 평면도 및 단면도로서 도 10의 (d)의 계속도.
도 12의 (a), (b)는 실시 형태 3의 진동 센서의 제조 공정을 설명하는 평면도 및 단면도로서 도 11의 계속도.
도 13의 (a), (b)는 실시 형태 3의 진동 센서의 제조 공정을 설명하는 평면도 및 단면도로서 도 12의 계속도.
도 14의 (a)는 본 발명의 실시 형태 4에 의한 진동 센서의 구조를 도시하는 평면도, 도 14의 (b)는 그 단면도.
도 15의 (a)는 본 발명의 실시 형태 4의 다른 진동 센서의 구조를 도시하는 평면도, 도 15의 (b)는 그 단면도.
도 16은 벤트 홀의 작용을 설명하는 도면.
도 17의 (a), (b), (c)는 관통구멍의 내주면이 움푹 패어 들어갈 때까지 에 칭을 계속하는 공정을 도시하는 단면도.
도 18의 (a)는 본 발명에 관한 마이크로폰의 평면도, 도 18의 (b)는 백 플레이트(72)를 제거한 상태에서의 마이크로폰의 평면도.
도 19는, 동 상의 마이크로폰의 단면도.
도 20의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 관한 마이크로폰의 제조 공정을 도시하는 단면도.
도 21의 (a) 내지 (d)는 본 발명에 관한 마이크로폰의 제조 공정을 도시하는 단면도로서, 도 20의 (d)의 계속도.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
11 : 진동 센서 12 : Si기판
13 : 소자박막 14 : 관통구멍
18 : 지지부 20, 21 : 보호막
22 : 에칭창 23 : 희생층
24, 25 : 보호막 26 : 이면 에칭창
31 : 진동 센서 32 : 희생층
33 : 보호막 41 : 진동 센서
42 : 굴곡부 43 : 스토퍼
44a 내지 44e : 희생층 45, 46 : 보호막
49 : 보호막 50 : 이면 에칭창
71 : 마이크로폰 72 : 백 플레이트
73 : 금속 전극 74 : 어코스틱 홀
75 : 어코스틱 홀
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 따라 상세히 설명한다. 단, 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되는 것이 아니다.
(실시 형태 1)
도 1의 (a)는 본 발명의 실시 형태 1에 의한 진동 센서(11)의 구조를 도시하는 평면도, 도 1의 (b)는 그 단면도이다. 이 진동 센서(11)는, 예를 들면 반도체 마이크로폰이나 초음파 센서 등의 음향 센서, 박막 필터 등에 사용되는 것이다. 진동 센서(11)는, Si 기판(12)과, 소자박막(13)(다이어프램)을 갖고 있다. 이 Si기판(12)은 (100)면 기판이다. Si기판(12)은, 이면측으로부터 에칭함에 의해 표리에 관통하고, 또한 종횡의 각 방향의 변이 (110)방향에 따른 사각형의 관통구멍(14)이 마련되어 있다. 관통구멍(14)은, 표면측과 이면측에 (111)면 또는 그것과 등가의 결정면에 의한 경사면(15, 17)이 형성되고, 양 경사면(15, 17) 사이에는 수직면(16)이 형성되어 있다. 여기서, 수직면(16)은 실제로는 (110)면, (311)면, (411)면 등의 복수의 결정면으로 구성되어 있지만, 간이적으로 수직면으로 나타내고 있다. 따라서, 관통구멍(14)의 언저리(緣)에서의 기판 단면(斷面)은, 표리에서 테이퍼가 붙은 형상으로 되어 있다.
소자박막(13)은, 상기 관통구멍(14)의 표면측 개구를 덮도록 하여 Si기판(12)의 윗면에 배치되어 있고, 하면의 전둘레가 지지부(18)에 의해 Si기판(12) 윗면에 고정되어 있다. 지지부(18)에 의해 관통구멍(14)의 표면측 개구(또는, Si기판(12)의 표면이었던 면)와 소자박막(13)의 이면 사이에 좁은 간극(19)이 형성되어 있다.
이와 같은 구조의 진동 센서(11)라면, 이면측으로부터 Si기판(12)을 에칭하여 관통구멍(14)을 형성하고 있음에도 불구하고, 관통구멍(14)의 표면측 개구에 비교하여 이면측 개구의 면적이 그다지 커지지 않는다. 따라서, 최초의 종래예와 같이 관통구멍(14) 때문에 Si기판(12)의 면적이 커지지 않는다. Si기판(12)은 소자박막(13) 및 필요하면 회로부품을 실장할 수 있을 만큼의 크기가 있으면 족하고, 진동 센서(11)를 소형화할 수 있다.
다음에, 도 2의 (a) 내지 (d), 도 3의 (a) 내지 (d) 및 도 4의 (a) 내지 (c)에 의해, 상기 진동 센서(11)의 제조 공정을 설명한다. 단, 진동 센서(11)는 웨이퍼상에서 다수개 한번에 제조되지만, 이하의 설명에서는, 1개의 진동 센서(11)만을 도시하여 설명한다.
우선, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, (100)면 Si기판(12)의 표면 및 이면에 열산화법 등에 의해 SiO2로 이루어지는 보호막(20, 21)을 성막한다. 계속해서, Si기판(12)의 표면에서, 상기 간극(19)을 형성하려고 하는 영역의 보호막(20)을 포토리소그래피 기술을 이용하여 부분적으로 제거하고, 사각형형상의 에칭창(22)을 개구한다.
보호막(20)의 위로부터 Si기판(12)의 표면에 다결정 실리콘 박막을 성막하 고, 포토리소그래피 기술을 이용하여 보호막(20)의 위에 올라타고 있는 다결정 실리콘 박막을 제거한다. 이로써, 에칭창(22) 내에서 Si기판(12)의 표면에 다결정 실리콘 박막으로 이루어지는 사각형형상의 희생층(23)을 성막한다. 이 때의 상태를 도 2의 (b)에 도시한다.
다음에, 희생층(23)의 위로부터 Si기판(12)의 표면에, SiO2로 이루어지는 보호막(24)을 성막하고, 도 22의 (c)에 도시하는 바와 같이, 희생층(23)을 보호막(24)으로 덮어 가린다.
계속해서, 보호막(24)의 위에 다결정 실리콘 박막을 형성하고, 포토리소그래피 기술을 이용하여 다결정 실리콘 박막의 불필요 부분을 제거하고, 도 2의 (d)에 도시하는 바와 같이, 보호막(24)의 위에 다결정 실리콘 박막으로 이루어지는 소자박막(13)을 형성한다. 또한, 도 3의 (a)에 도시하는 바와 같이, 소자박막(13)의 위에 SiO2로 이루어지는 사각형형상의 보호막(25)을 성막하고, 소자박막(13)을 보호막(25)으로 덮어 가린다.
이 후, 도 3의 (b)에 도시하는 바와 같이, Si기판(12)의 이면에서 보호막(21)의 일부를 포토리소그래피 기술을 이용하여 부분적으로 제거하고, 보호막(21)에 이면 에칭창(26)을 사각형형상으로 개구한다. 이면 에칭창(26)은, 이면 에칭창(26)으로부터 시작한 결정이방성 에칭이 Si기판(12)의 표면에 달하는 만큼의 크기가 있으면 좋고, 예를 들면 두께가 400㎛인 Si기판(12)이면, 1변이 570㎛ 정도의 비교적 작은 이면 에칭창(26)으로 충분하다. 또한, 희생층(23)의 종횡 사이즈의 크기는 필요한 소자박막(13)의 종횡 사이즈의 크기로 결정되고, 예를 들면 1변이 650㎛ 정도이다.
이면 에칭창(26)을 개구하면, TMAH나 K0H, EDP 등의 에천트(이하, TMAH 등의 에천트라고 한다)에 침지하여 이면 에칭창(26)으로부터 에칭을 행한다. TMAH 등의 에천트는, Si에 대해서는 결정이방성 에칭을 행하기 때문에, Si기판(12)의 이면에서는, (111)면 및 그것에 등가의 결정면(경사면(17))에 따라 에칭이 진행되고, Si기판(12)의 이면에 각추대형상을 한 관통구멍(14)이 형성된다.
이렇게 하여 관통구멍(14)이 Si기판(12)의 표면에 달하면, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 관통구멍(14)에서 희생층(23)이 노출한다. SiO2로 이루어지는 보호막(20, 21, 24, 25)은, TMAH 등의 에천트로는 에칭되지 않지만, 다결정 실리콘으로 이루어지는 희생층(23)은 TMAH 등의 에천트에 의해 등방성 에칭된다. 따라서, 관통구멍(14) 내에 희생층(23)이 노출하면, 도 3의 (d)에 도시하는 바와 같이, 희생층(23)은 관통구멍(14) 내에 노출한 부분으로부터 주위로 에칭되어 가고, 보호막(24)과 Si기판(12)의 표면 사이에 간극(19)이 생긴다.
이 상태에서는, 소자박막(13) 및 보호막(24, 25)은, 간극(19)에 의해 Si기판(12)의 표면으로부터 들떠 있기 때문에, 박막으로서 기능시킬 수 있다. 그러나, 이 간극(19)은 두께가 얇은 공간이기 때문에, 소자박막(13) 및 보호막(24, 25)이 진동하면 덤핑 효과가 생기고, 주파수가 높은 대역의 진동 특성을 열화시키거나, 기계적 노이즈의 원인이 되거나 하고, 또한 소자박막(13) 및 보호막(24, 25)이 Si 기판(12)에 스틱(부착)하기 쉬워진다. 이들을 방지하기 위해, 소자박막(13)의 하방에서 Si기판(12)의 에칭을 더욱 계속한다.
또한, 간극(19)(희생층(23))의 두께는, 두꺼운 편이 그 에칭 속도는 빨라지지만, 너무 두꺼우면 희생층(23)의 성막 시간이 많이 걸리거나, 보호막(24)의 피막성이 나빠지거나 하기 때문에, 그것들을 가미하여 설계하고, 예를 들면 1㎛ 정도로 한다. 한편, 소자박막(13)의 두께는 진동 센서(11)의 감도(感度)와 강도(强度)의 트레이드 오프를 고려하여 설계하고, 예를 들면 1㎛ 정도로 한다.
보호막(24)과 Si기판(12)의 표면 사이에 간극(19)이 생기면, 에천트는 간극(19)에 침입하고, Si기판(12)을 표면측으로부터 결정이방성 에칭한다. 이 이방성 에칭에서는, 도 4의 (a)에서 화살표로 도시한 방향으로 에칭이 진행되고, 관통구멍(14) 내에 경사면(15)이 형성된다. 또한, 관통구멍(14)의 언저리의 첨단 부분에서는 에칭 속도가 크기 때문에, 관통구멍(14)의 내주면은 각(角)이 떨어져서 수직면(16)이 형성되고, 관통구멍(14)은 도넛의 구멍과 같은 형상으로 에칭된다. 이리하여, 도 4의 (b)와 같이 희생층(23)이 완전히 에칭 제거된 시점에서 Si기판(12)을 에천트로부터 끌어올린다.
Si기판(12)을 세정한 후, HF 수용액 등으로 SiO2로 이루어지는 보호막(20, 21, 24, 25)을 에칭하여, 도 4의 (c)와 같이 보호막(20, 24)의 일부에 의한 지지부(18)만이 남은 시점에서 에칭을 종료하고, 세정 및 건조를 행하여 진동 센서(11)를 완성한다.
이와 같이 하여 진동 센서(11)를 제작하면, Si기판(12)의 이면측으로부터의 에칭만으로, 이면측에서의 퍼짐이 작은 관통구멍(14)을 개구할 수 있고, 진동 센서(11)를 소형화할 수 있다. 또한, 이면측으로부터 만의 에칭으로 관통구멍(14)을 개구할 수 있기 때문에, 소자박막(13)에 에칭 홀을 개구할 필요가 없고, 진동 센서(11)에 있어서의 소자박막(13)의 물리적 특성을 변화시키거나, 소자박막(13)의 강도를 저하시키거나 할 우려가 작아진다.
또한, 관통구멍(14)의 이면측의 개구면적은 보호막(21)에 뚫린 이면 에칭창(26)의 크기에 의해 정해지고, 관통구멍(14)의 표면측의 개구면적은 희생층(23)의 크기에 의해 정해지기 때문에, 상기한 바와 같은 제조 방법에 의하면, 관통구멍(14)의 개구면적을 정밀도 좋게 컨트롤할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 희생층(23)을 다결정 실리콘에 의해 성막하였지만, 어모퍼스 실리콘을 이용하여도 좋다.
(실시 형태 2)
도 5의 (a)는 본 발명의 실시 형태 2에 의한 진동 센서(31)를 도시하는 평면도, 도 5의 (b)는 그 단면도이다. 이 진동 센서(31)에서는, 관통구멍(14)의 윗면을 덮도록 하여 Si기판(12)의 위에 다결정 실리콘으로 이루어지는 소자박막(13)이 형성되어 있다. 소자박막(13)은, Si기판(12)의 윗면에서 지지부(18)에 의해 외주부 하면이 지지되어 있고 Si기판(12)의 윗면으로부터 들떠 있고, 지지부(18)로 둘러싸인 영역이 변형 가능하게 되어 있다.
도 6의 (a) 내지 (d) 및 도 7의 (a) 내지 (d)는, 이 진동 센서(31)의 제조 공정을 설명하는 단면도이다. 이하, 도 6의 (a) 내지 (d) 및 도 7의 (a) 내지 (d)에 따라, 진동 센서(31)의 제조 공정을 설명한다.
우선, Si기판(12)의 윗면에 SiO2 박막을 형성한 후, 포토리소그래피 기술을 이용하여 SiO2 박막의 불필요 부분을 제거하고, 도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, Si기판(12)의 윗면으로부터 소자박막(13)을 들떠 오르게 하려고 하는 영역에만 SiO2 박막으로 이루어지는 희생층(32)을 형성한다.
다음에, 희생층(32)의 위로부터 Si기판(12)의 표면에, SiN으로 이루어지는 보호막(34)을 성막하고, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 희생층(32)을 보호막(34)으로 덮어 가린다. 계속해서, 도 6의 (c)에 도시하는 바와 같이, 보호막(34)의 표면에 다결정 실리콘으로 이루어지는 소자박막(13)을 성막한다.
또한, 도 6의 (d)에 도시하는 바와 같이, 소자박막(13)의 위에서 보호막(34)의 표면에 SiN으로 이루어지는 보호막(35)을 성막하고, 소자박막(13)을 보호막(35)으로 덮어 가린다. 또한, Si기판(12)의 이면에 SiO2 이외의 재료로 이루어지는 보호막(33)을 성막한다. 이 때, 보호막(33)을 SiN 박막에 의해 형성하면, 보호막(34) 또는 보호막(35)과 보호막(33)을 동일 공정에 의해 한번에 형성할 수 있다. Si기판(12)의 이면에 보호막(33)이 성막되면, 도 6의 (d)에 도시하는 바와 같이 보호막(33)의 일부를 포토리소그래피 기술을 이용하여 사각형형상으로 개구하고, 이면 에칭창(26)을 형성한다. 이면 에칭창(26)은, 이면 에칭창(26)으로부터의 결정이방성 에칭이 Si기판(12)의 표면에 달하는 만큼의 크기가 있으면 좋다.
이면 에칭창(26)이 개구되면, TMAH 등의 에천트에 Si기판(12)을 침지하여 이면 에칭창(26)으로부터 Si기판(12)을 에칭하고, Si기판(12)에 관통구멍(14)을 마련한다. TMAH 등의 에천트는, Si에 대해서는 결정이방성 에칭으로 되기 때문에, Si기판(12)의 이면에서는, (111)면 및 그것에 등가의 결정면에 따라 에칭이 진행되고, 결국은 도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 관통구멍(14)이 Si기판(12)의 표면에 달하여 희생층(32)이 관통구멍(14) 내에 노출한다.
SiO2로 이루어지는 희생층(32)은 TMAH 등의 에천트로는 에칭되지 않기 때문에, 희생층(32)이 노출하면 해당 에칭 처리를 종료하고, Si기판(12)을 세정한다.
계속해서, Si기판(12)을 HF 수용액에 침지한다. HF 수용액은 Si기판(12)을 침해하지 않지만, SiO2를 등방적으로 에칭하기 때문에, Si기판(12)의 이면측으로부터 관통구멍(14) 내로 들어간 HF 수용액에 의해, 희생층(32)이 노출 부분으로부터 주위로 에칭되어 가고, 도 7의 (b)에 도시하는 바와 같이, 소자박막(13)과 Si기판(12)의 표면 사이에 간극(19)이 생긴다.
희생층(32)이 에칭에 의해 완전히 제거되면, Si기판(12)을 세정한 후, 재차 TMAH 등의 에천트에 침지한다. 이 에천트는, 간극(19)에 침입하여 Si기판(12)을 표면측으로부터 결정이방성 에칭한다. 그 결과, 실시 형태 1의 경우와 마찬가지로, 관통구멍(14)의 내주면에서 Si기판(12)의 각(角)이 떨어져서 경사면(15)과 수직면(16)이 형성되고, 관통구멍(14)이 도넛의 구멍과 같은 형상으로 에칭된다. 이리하여, 도 7의 (c)와 같이 소망하는 관통구멍(14)이 형성되면 Si기판(12)을 에천트 로부터 끌어올리고, 세정 및 건조를 행한다. 최후로 도 7의 (d)에 도시하는 바와 같이, SiN으로 이루어지는 보호막(33, 34, 35)을, 가열시킨 인산 수용액 등에 의해 제거하고, 진동 센서(31)를 완성한다.
이와 같이 하여 진동 센서(31)를 제작하면, Si기판(12)의 이면측으로부터의 에칭만으로, 이면측에 있어서의 퍼짐이 작은 관통구멍(14)을 개구할 수 있고, 진동 센서(31)를 소형화할 수 있다. 또한, 이면측으로부터 만의 에칭으로 관통구멍(14)을 개구할 수 있기 때문에, 소자박막(13)에 에칭 홀을 개구할 필요가 없고, 진동 센서(31)에 있어서의 소자박막(13)의 물리적 특성을 변화시키거나, 소자박막(13)의 강도를 저하시키거나 할 우려가 작아진다.
또한, 관통구멍(14)의 이면측의 개구면적은 보호막(33)에 뚫은 이면 에칭창(26)의 크기에 의해 정해지고, 관통구멍(14)의 표면측의 개구면적은 희생층(32)의 크기에 의해 정해지기 때문에, 상기한 바와 같은 제조 방법에 의하면, 관통구멍(14)의 개구면적을 정밀도 좋게 컨트롤할 수 있다.
또한, 관통구멍의 결정이방성 에칭의 공정과 희생층을 에칭하는 공정으로 에천트를 전환하고 있기 때문에, 각각의 공정에서 에천트를 선택할 때의 제약이 적어진다. 또한, 결정이방성 에칭으로부터 등방성 에칭으로 연속하여 이행하지 않기 때문에, 각 에칭 공정에서 수율 검사 등의 공정 관리를 할 수 있다는 이점도 있다.
또한, 실시 형태 1의 경우에는, 결정이방성 에칭과 등방성 에칭을 동일한 에천트에 의해 행하였기 때문에, 결정이방성 에칭과 등방성 에칭을 동일 장치 내에서 연속하여 행하여, 작업 효율이 높았다. 이에 대해, 실시 형태 2의 경우에는, 결정 이방성 에칭과 등방성 에칭을 별도 공정으로 하고 있기 때문에, 결정이방성 에칭의 수단과 등방성 에칭의 수단의 제약이 적어지고, 예를 들면 등방성 에칭은 수용액 이외의 부식성의 가스 등을 이용하는 화학적 에칭으로 할 수도 있다.
(실시 형태 3)
도 8의 (a)는 본 발명의 실시 형태 3에 의한 진동 센서(41)의 구조를 도시하는 평면도, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)의 X-X선 단면도이다. 이 진동 센서(41)는, 소자박막(13)에 주름(皺) 구조나 스토퍼(43) 등의 기능 부분을 마련한 것이다.
소자박막(13)의 주름 구조는, 4각 고리형상(環狀)을 이룬 2개의 굴곡부(42)에 의해 구성되어 있다. 각 굴곡부(42)는, 그 단면(斷面)이 소자박막(13)의 윗면측으로 돌출하도록 굴곡하고 있다. 이와 같이 소자박막(13)에 주름 구조를 형성하면, 소자박막(13)의 변위가 커지거나, 응력에 의한 휨이 보다 적어지는 것은, "The fabrication and use of micromachined corrugated silicon diaphragms"(J. H. Jerman, Sensors and Actuators A21-A23 pp.998-992, 1992)에 보고되어 있다.
스토퍼(43)는, 소자박막(13)의 표면이 둥근 돌기형상으로 돌출한 것이다. 정전용량형의 진동 센서(예를 들면, 후술하는 마이크로폰 등)인 경우에는, 소자박막(13)이 가동(可動) 전극이 되고, 소자박막(13)의 윗면에 대향 전극(고정 전극)이 배치된다. 정전용량형의 진동 센서의 경우에는, 소자박막(13)의 윗면에 스토퍼(43)를 마련하여 두면, 소자박막(13)이 크게 변형한 경우에도, 스토퍼(43)가 고정 전극에 맞닿음에 의해, 진동 센서(41)의 전하 대전에 기인한 정전력이나, 수분 고정에 기인하는 모세관력 등에 의해 소자박막(13)이 대향 전극에 흡착되는 것을 막을 수 있다.
도 9의 (a), (b), 도 10의 (a) 내지 (d), 도 11의 (a), (b), 도 12의 (a), (b), 도 13의 (a), (b)는, 상기 진동 센서(41)의 제조 공정을 설명하는 도면이다. 이하, 도 9 내지 도 13에 따라 진동 센서(41)의 제조 공정을 설명한다. 우선, 도 9의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, Si기판(12)의 표면에 다결정 실리콘 박막으로 이루어지는 희생층을 소정 패턴으로 형성한다. 이 희생층은, 중앙부에 위치하는 사각형의 희생층(44a), 굴곡부(42)의 형성 영역에 형성된 4각 고리형상의 희생층(44b, 44c), 희생층(44a 내지 44c)을 잇는 선형상의 희생층(44d), 스토퍼(43)의 형성 영역에 형성된 희생층(44e)으로 이루어진다.
계속해서, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 희생층(44a 내지 44e)의 위로부터 Si기판(12)의 표면을 SiO2로 이루어지는 보호막(45)으로 덮고, Si기판(12)의 이면에도 SiO2로 이루어지는 보호막(46)을 형성한다. 이 때 보호막(45)은, 각 희생층(44a 내지 44e)의 위에 성막되기 때문에, 각 희생층(44a 내지 44e)의 부분에서는 보호막(45)은 위로 돌출하고 있다.
도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 보호막(45)의 위에 다결정 실리콘 박막으로 이루어지는 소자박막(13)을 형성한다. 소자박막(13)은, 각 희생층(44a 내지 44e)의 영역에서는, 보호막(45)을 끼우고 각 희생층(44a 내지 44e)에 의해 들어 올려지기 때문에, 희생층(44b, 44c)의 위에서 굴곡부(42)가 형성되고, 희생층(44e) 위에 스토퍼(43)가 형성된다. 또한, 희생층(44a 및 44d)의 위에서도 소자박막(13) 이 위로 불룩해져서 돌기부(47, 48)가 형성된다.
또한, 도 10의 (c)에 도시하는 바와 같이, 소자박막(13)의 위로부터 보호막(45)의 표면에 SiO2로 이루어지는 보호막(49)을 성막하여 보호막(49)으로 소자박막(13)을 덮어 가리고, Si기판(12)의 이면의 보호막(46)에 이면 에칭창(50)을 개구한다.
이 후, Si기판(12)을 TMAH 등의 에천트에 침지하여 이면 에칭창(50)으로부터 결정이방성 에칭을 행하고, Si기판(12)의 이면에 각추대형상을 한 관통구멍(14)을 형성한다. 관통구멍(14)은, Si기판(12) 하면에서의 에칭이 이면 에칭창(50)의 언저리(緣)에 달하면 정지한다.
관통구멍(14)이 Si기판(12)의 표면에 달하면, 도 10의 (d)에 도시하는 바와 같이, 희생층(44a)이 관통구멍(14)에 노출한다. 희생층(44a)이 노출하면, 희생층(44a)은 TMAH 등의 에천트로 등방적 에칭된다. 이렇게 하여 희생층(44a)으로부터 시작된 등방적 에칭은, 도 11의 (a)에 세선 화살표로 도시하는 바와 같이, 희생층(44a)→ 희생층(44d)→ 희생층(44b)→ 희생층(44c)이라는 바와 같이 진행되어 간다. 그리고, 희생층(44a 내지 44d)이 에칭된 후의 간극에 에천트가 침입하면, 도 11의 (a), (b) 및 도 12의 (a)(도 12의 (a)는 Si기판(12)의 표면을 나타낸다)에 태선 화살표로 도시하는 바와 같이, 희생층(44a 내지 44d)의 제거된 흔적의 간극(51a 내지 51d)의 에지부로부터 Si기판(12)의 결정이방성 에칭이 진행되고, Si기판(12)의 표면측으로부터도 관통구멍(14)의 에칭이 행하여진다.
이 결과, 희생층(44c)의 외주보다도 내측의 영역에서 Si기판(12)의 윗면이 에칭되고, Si기판(12)에는 표면측과 이면측으로부터 에칭된 관통구멍(14)이 생긴다. 또한, 이 때에 희생층(44e)이 에칭에 의해 제거된다. 이리하여, 관통구멍(14)이 완전히 형성된 시점에서 Si기판(12)을 에천트로부터 끌어올린다.
Si기판(12)을 세정한 후, HF 수용액 등으로 SiO2로 이루어지는 보호막(45, 49)을 에칭 제거하고, 도 13의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 소자박막(13)의 네모퉁이에 보호막(45)에 의한 지지부(18)만이 남은 시점에서 에칭을 종료하고, 세정 및 건조를 행하여 진동 센서(41)를 완성한다.
이 실시 형태에서도, Si기판(12)의 이면측으로부터의 에칭만으로, 이면측에 있어서의 퍼짐이 작은 관통구멍(14)을 개구할 수 있고, 진동 센서(41)를 소형화할 수 있다. 또한, 이면측으로부터 만의 에칭으로 관통구멍(14)을 개구할 수 있기 때문에, 소자박막(13)에 에칭 홀을 개구할 필요가 없고, 진동 센서(41)에 있어서의 소자박막(13)의 물리적 특성을 변화시키거나, 소자박막(13)의 강도를 저하시키거나 할 우려가 작아진다. 또한, 같은 공정에 의해 소자박막(13)의 주름 구조나 스토퍼 등을 용이하게 형성할 수 있다.
(실시 형태 4)
도 14의 (a)는 본 발명의 실시 형태 4에 의한 진동 센서(61)의 구조를 도시하는 평면도, 도 14의 (b)는 그 단면도이다. 실시 형태 1의 진동 센서(11)에서는, 소자박막(13)의 하면 전둘레에 지지부(18)를 형성하고 있지만, 실시 형태 4의 진동 센서(61)에서는 소자박막(13)의 코너부(네모퉁이)에만 지지부(18)를 형성하고 있다. 실시 형태 4의 진동 센서(61)에서는, 소자박막(13)의 코너부에만 지지부(18)를 마련하고 있기 때문에, 4변에 있어서 소자박막(13)의 지지부(18) 사이의 벤트 홀(3)을 통하여 소자박막(13)의 윗면측과 하면측이 연통하고 있다.
도 15의 (a)는 본 발명의 실시 형태 4의 다른 진동 센서(62)의 구조를 도시하는 평면도, 도 15의 (b)는 그 단면도이다. 이 진동 센서(62)에서는, 소자박막(13)의 1변에만 지지부(18)를 형성하고 있다. 이 진동 센서(62)에서는, 소자박막(13)이 지지부(18)에 의해 편측 지지 상태로 지지되어 있기 때문에, 소자박막(13)의 윗면측과 하면측이 3변의 벤트 홀(3)을 통하여 연통하고 있다.
진동 센서(61, 62)와 같이 부분적으로 지지부(18)를 형성하기 위해서는, 지지부(18)를 형성하려고 하는 부분에서 보호막의 폭을 넓게 하여 두거나, 에천트 투입 위치로부터의 거리(에칭시작 위치로부터 종료 위치까지의 거리)를 크게 하여 두거나 하고, 에칭시간을 관리함으로써 일부 보호막을 제거하고 일부 보호막을 남기게 하면, 남은 보호막에 의해 지지부(18)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 진동 센서(61)에서는, 중심으로부터 먼 위치에 지지부(18)가 형성되어 있다. 또한, 진동 센서(62)에서는, 1변의 보호막의 폭을 다른 3변의 보호막의 폭보다도 크게 하여 두어 에칭 후에 남도록 하고 있다.
진동 센서(61, 62)와 같은 구조는, 마이크로폰(음향 센서)으로서의 용도에 바람직한 것이다. 즉, 진동 센서(61, 62)에서는, 소자박막(13)은 일부분이 고정되어 있을 뿐이기 때문에, 소자박막(13)이 유연하게 되어 탄성 변형하기 쉽게 된다. 따라서, 동적인 압력차를 검지하는 마이크로폰 등으로서 이용하는데 적합하다.
특히 소자박막(13)이 사각형인 경우에, 진동 센서(61)와 같이 소자박막(13)의 4개의 코너부만을 고정하면, 소자박막(13)이 유연한 스프링이 된다. 또한 이 네모퉁이만의 고정 방법에 의하면, 소자박막(13)의 대부분이 평행 평판과 같이 변형하기 때문에, 정전용량식 마이크로폰의 감도가 비약적으로 향상한다.
또한, 소자박막(13)의 네모퉁이의 고정 부분은, 변형에 의한 외부로부터의 응력이 집중하지 않도록, 대각선 방향으로 연신한 형상으로 하는 것이 좋다. 또한 이 연신한 부위에 전극 패드(73)를 접속하도록 하면, 소자박막(13)의 진동을 저해하지 않고 소자박막(13)으로부터 전극을 취출할 수 있다.
또한, 지지부(18)의 내부 응력은 소자박막(13)의 진동 특성에 영향을 주기 때문에, 지지부(18)의 내부 응력을 제어함으로써 소자박막(13)의 진동 특성을 변화시킨다. 예를 들면, 소자박막(13)이 강한 인장응력인 경우에는, 지지부(18)를 압축응력을 갖는 산화막으로 함으로써 소자박막(13)의 인장 응력을 약하게 하여, 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 진동 센서(61, 62)와 같은 구조에 의하면, Si기판(12)의 표면과 소자박막(13) 사이에서 통풍성을 갖기 때문에, 소자박막(13)의 양면에서 정적(靜的)인 압력차를 없앨 수 있어 벤트 홀 기능을 갖게 할 수 있다.
미국 특허 제5,452,268호 등에서는, 음향 저항을 높이기 위해 평면 방향의 벤트 홀 폭을 짧게 하고 있다. 그러나, 벤트 홀의 폭을 좁게 하는데는 프로세스 룰적으로 한계가 있어, 별로 효과를 기대할 수 없다.
벤트 홀 저항 성분(Rv)은,
Rv=(8·μ·t·a2)/(Sv2) … (수식 1)
로 표시된다. 단, μ는 벤트 홀의 마찰손실계수, t는 벤트 홀의 통풍 방향의 길이, a는 다이어프램의 면적, Sv는 벤트 홀의 단면적이다. 또한, 마이크로폰의 롤오프 주파수(fL)(감도가 저하되는 한계 주파수)는,
1/fL=2π·Rv(Cbc+Csp) … (수식 2)
로 표시된다. 단, Rv는 윗식의 저항 성분, Cbc는 관통구멍(14)의 음향 컴플라이언스, Csp는 소자박막(13)의 스티프니스 정수이다.
진동 센서(61, 62)에서는, 도 16에 도시하는 바와 같이, Si기판(12)의 윗면과 소자박막(13) 사이의 벤트 홀(3)의 길이(t)를 길게 취할 수 있다. 따라서 진동 센서(61, 62)에서는, 상기 (수식 1)로부터 알 수 있는 바와 같이, 벤트 홀(3)의 길이(t)를 길게 취함에 의해 음향 저항을 매우 높게 할 수 있고, 또한 상기 (수식 2)로부터 알 수 있는 바와 같이, 진동 센서(61, 62)의 저주파 특성을 개선할 수 있기 때문에, 마이크로폰으로서 바람직한 특성을 얻을 수 있다.
또한, 관통구멍(14)의 음향 컴플라이언스(백 챔버의 음향 컴플라이언스)(Ccav)는,
Ccav=Vbc/(ρc2·Sbc) … (수식 3)
로 표시된다. 단, Vbc은 관통구멍(14)의 체적(백 챔버의 체적), ρc2는 공기의 체적 탄성률, Sbc는 관통구멍(14)의 개구부의 면적이다.
진동 센서(61, 62)에서는, Si기판(12)의 표리 양면으로부터 에칭함에 의해, 체적에 비하여 개구면적의 작은 관통구멍(14)을 형성할 수 있기 때문에, 상기 (수식 3)으로부터 알 수 있는 바와 같이, 관통구멍(14)의 음향 컴플라이언스를 크게 할 수 있고, 벤트 홀(3)을 개구하고 있어도 감도가 내려가기 어렵게 할 수 있다.
또한, 도 17의 (a)와 같이, 관통구멍(14)이 그 중앙부가 내측으로 돌출하도록 결정이방성 에칭된 후, 다시 에칭을 계속하면, 도 17의 (b)와 같은 상태를 경유하여 최종적으로 도 17의 (c)와 같은 상태까지 에칭이 진행되고, (111)면 또는 그것에 등가의 결정면이 나타나는 곳에서 관통구멍(14)의 에칭이 정지한다. 따라서, 도 17의 (c)와 같은 상태까지 에칭하면, 관통구멍(14)의 체적이 보다 커지고, 음향 컴플라이언스(Ccav)를 보다 크게 할 수 있다. 또는, 도 17의 (a)의 상태로부터 도 17의 (c)의 상태로 에칭할 때에, 에칭시간을 제어함에 의해 적절한 관통구멍(14)의 체적과 진동 센서 사이즈를 얻을 수 있다.
또한, 도 17의 (c)의 상태는, 결정이방성 에칭의 최종 형태이고, 표면과 이면의 개구부의 크기와 상대 위치에 의해 백 챔버의 형상이 정해진다. 최종 형태가 된 경우에는, 그 이상 에칭시간을 길게 하여도 백 챔버(관통구멍(14))의 형상은 거의 일정하게 유지되기 때문에, 프로세스 안정성이 좋고. 수율이 높아지는 이점이 있다.
다음에, 상기한 바와 같은 구조의 진동 센서(61)를 이용하여 구성한 정전용량형의 마이크로폰(71)의 구조와 그 제조 방법을 설명한다. 도 18의 (a)는 마이크로폰(71)의 평면도, 도 18의 (b)는 백 플레이트(72)를 제거한 상태에서의 마이크로 폰(71)(즉, 진동 센서(61))의 평면도, 도 19는 마이크로폰(71)의 단면도이다. 이 마이크로폰(71)은, 소자박막(13)을 덮도록 하여 진동 센서(61)의 위에 백 플레이트(72)를 고정하고 있다. 백 플레이트(72)는 하면에 오목부를 갖는 캡형상을 하고 있고, 오목부 내에 소자박막(13)을 담도록 하여 Si기판(12)의 표면에 고정되어 있다. 또한, 백 플레이트(72)의 하면과 소자박막(13) 사이에는, 소자박막(13)의 진동을 방해하지 않을 정도의 간극이 형성되어 있다.
백 플레이트(72)의 윗면에는 금속 전극(73)이 마련되어 있다. 금속 전극(73)은, 도 18에 도시하는 바와 같이 백 플레이트의 전면(全面)에 마련되어 있는 것은 아니고, 백 플레이트(72)의 일부분, 특히 소자박막(13)의 비교적 진폭이 큰 부분에 대향하는 부분에 마련되어 있다. 이것은, 기생 용량을 적게 하고, 정전용량형의 마이크로폰(71)의 특성을 향상시키기 위함이다. 본 실시 형태와 같이 소자박막(13)이 네모퉁이에 고정되어 있는 경우에는, 금속 전극(73)의 형상을 도 18의 (a)에 도시하는 바와 같이 거의 8각형으로 하면, 기생 용량을 적게 하고, 또한 한정된 영역을 유효하게 활용할 수 있다. 금속 전극(73) 및 백 플레이트(72)에는 복수의 어코스틱 홀(74, 75)을 개구하고 있다. 따라서, 상방으로부터의 음향 진동은, 금속 전극(73) 및 백 플레이트(72)의 어코스틱 홀(74, 75)을 통과하여 소자박막(13)에 달하고, 소자박막(13)을 진동시킨다. 다결정 실리콘으로 이루어지는 소자박막(13)(가동 전극)은 도전성을 갖고 있고, 소자박막(13)이 진동하면 소자박막(13)과 금속 전극(73)(고정 전극) 사이의 정전용량이 변화하기 때문에, 이들을 소자박막(13)측의 전극 패드(76), 백 플레이트(72)측의 전극 패드(77)를 통하여 외부에 전기 신호로서 취출하고, 이 정전용량의 변화를 검출함에 의해 음향 진동을 검지할 수 있다.
다음에, 마이크로폰(71)의 제조 공정을 도 20의 (a) 내지 (d) 및 도 21의 (a) 내지 (d)에 의해 설명한다. 우선, 도 20의 (a)에 도시하는 바와 같이, Si기판(12)의 표면에 보호막(20), 희생층(23), 보호막(24), 소자박막(13), 보호막(25)을 순차적으로 적층하고, 또한 Si기판(12)의 이면에 보호막(21)을 성막한다. 이는 실시 형태 1의 도 3의 (a)와 같은 구조이고, 실시 형태 1의 도 2의 (a) 내지 도 2의 (d)와 같은 공정을 경유하여 제작된다.
계속해서, 도 20의 (b)에 도시하는 바와 같이, 보호막(25)의 표면으로부터 보호막(24 및 25)의 외주면에 걸쳐서 SiN막을 성막하고, SiN막에 의해 백 플레이트(72)를 형성한다. 그 후, 도 20의 (c)에 도시하는 바와 같이, 에칭에 의해 백 플레이트(72)에 어코스틱 홀(75)을 개구한다. 이 때에, 도 20에는 기재하고 있지 않지만, 전극 취출 부분의 SiN막도 에칭하여 둔다. 계속해서, 도 20의 (d)에 도시하는 바와 같이, 백 플레이트(72)의 표면에 Cr막을 성막하고, 그 위에 Au를 성막하여 Au/Cr막을 얻은 후, Au/Cr막을 소정 형상으로 에칭하여 금속 전극(73) 및 전극 패드(76, 77)를 제작한다.
다음에, 포토리소그래피 기술을 이용하여 이면의 보호막(21)에 이면 에칭창(26)을 개구한다. 이면 에칭창(26)의 크기는, 두께 400㎛의 (100)면 Si기판(12)이면, 1변 570㎛ 정도로 충분하다. 이면 에칭창(26)이 개구되면, Si기판(12)을 TMAH 등의 에천트에 침지하여 이면측으로부터 Si기판(12)을 결정이방성 에칭하여, Si기판(12)에 관통구멍(14)을 개구한다. 이 상태를 도 21의 (a)에 도시한다.
도 21의 (a)에 도시하는 바와 같이, 관통구멍(14) 내에 희생층(23)이 노출하면, 다결정 실리콘의 희생층(23)이 TMAH 등의 에천트에 의해 등방성 에칭되고, 도 21의 (b)에 도시하는 바와 같이, Si기판(12)의 표면에 간극(19)이 생긴다. 간극(19)이 생기면, 이 간극(19)에 TMAH 등의 에천트가 침입하여 Si기판(12)을 표면측으로부터도 에칭하고, 또한 수평 방향으로도 에칭이 진행되기 때문에, 관통구멍(14)의 언저리는 도 21의 (c)에 도시하는 바와 같이 표리에 테이퍼가 붙은 단면(斷面) 형상이 된다.
소망하는 관통구멍(14)의 형상이 얻어졌으면 Si기판(12)을 에천트로부터 끌어올린다. 그리고, 소자박막(13)을 보호하고 있는 보호막(21, 24, 25)을 HF 수용액 등으로 에칭하여, 백 플레이트(72)의 하면의 보호막(20)과 지지부(18)를 남겨 두고 제거한다. 이 때, 보호막(25)은, 주로 어코스틱 홀(74, 75)로부터 들어간 HF 수용액으로 에칭된다. 따라서, 어코스틱 홀(74, 75)의 배치 간격은, 도 18의 (a)에 도시되는 바와 같이, 에칭이 균등하게 이루어지도록 거의 등간격으로 하는 것이 바람직하다. 여기서 배치 간격을 작게 하면 에칭시간을 단축할 수 있지만, 그 만큼 어코스틱 홀(74, 75)의 수가 늘어나, 전극면적이 작아지고 감도가 감소하여 버린다. 또한, 어코스틱 홀의 배치 간격은 지지부(18)의 크기에도 관계되어 있다. 즉 배치 간격이 너무 크면, 에칭시간이 길어져서 지지부(18)가 전부 에칭되어 버린다. 이들의 것을 가미하여, 어코스틱 홀(74, 75)의 간격은 50㎛으로 하였다. 지지부(18)는 소자박막(13)의 코너부에만 형성되고, 지지부(18) 사이에는 벤트 홀(3)이 개구된다. 이리하여, 도 20의 (d)와 같은 구조의 마이크로폰(71)을 완성한다.
이와 같이 하여 마이크로폰(71)을 제작함에 의해, Si기판(12)의 표면측과 이면측으로부터 관통구멍(14)을 에칭할 수 있고, 관통구멍(14)의 경사면에 의한 면적 로스를 적게 할 수 있고, 마이크로폰(71)의 소형화를 도모할 수 있다. 게다가, 결정이방성 에칭과 등방성 에칭을 조합시킴으로써, 이면측으로부터 에칭을 시작하여 표면측과 이면측으로부터 Si기판(12)을 결정이방성 에칭하여 관통구멍(14)을 개구시킬 수 있다. 따라서, 간략한 공정에 의해 관통구멍(14)을 개구할 수 있고, 저비용화와 고량산성을 양립할 수 있다. 또한, 소자박막(13)에 에칭 홀을 개구할 필요가 없기 때문에, 소자박막(13)의 강도를 저하시키거나, 진동 특성을 열화시키거나 할 우려도 적어진다.
또한, 소자박막(13)을 지지부(18)에서 부분적으로 지지하고 있기 때문에, 소자박막(13)이 진동하기 쉬워져서 마이크로폰(71)의 감도가 향상하고, 또한 지지부(18) 사이에서 소자박막(13)과 Si기판(12)의 간극에 긴 벤트 홀(63)을 형성할 수 있기 때문에, 마이크로폰(71)의 음향 저항을 높게 하여 저주파 특성을 개선할 수 있다. 또한, 관통구멍(14)의 체적을 크게 할 수 있기 때문에, 음향 컴플라이언스를 크게 하여 마이크로폰(71)의 특성을 개선할 수 있다.
또한, 상기 각 실시 형태에서는, 기판으로서 (100)면 Si기판을 이용하는 경우에 관하여 설명하였지만, (110)면 Si기판 등을 이용하여도 좋다.
Claims (12)
- 단결정 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판 표면의 일부에, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 에천트에 의해 등방적으로 에칭되는 재료로 희생층을 형성하는 공정과,상기 희생층 및 상기 희생층의 주위의 상기 반도체 기판의 표면 위에, 상기 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 소자박막 보호막을 형성하는 공정과,상기 희생층의 상방에, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 어모퍼스 실리콘으로 이루어지는 소자박막을 형성하는 공정과,상기 반도체 기판의 이면에 형성된, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 에천트에 대해 내성을 갖는 이면 보호막에 이면 에칭창을 개구하는 공정과,상기 이면 에칭창으로부터 에천트를 적용하여 상기 반도체 기판을 이면측으로부터 결정이방성 에칭함에 의해, 해당 에칭이 상기 반도체 기판의 표면에 달하였을 때에 상기 에천트에 의해 상기 희생층을 등방성 에칭시켜서, 상기 희생층이 에칭 제거된 흔적의 공간에 퍼진 상기 에천트에 의해 상기 반도체 기판을 표면측으로부터 결정이방성 에칭시켜서, 상기 반도체 기판에 관통구멍을 형성하는 공정과,상기 소자박막 보호막을 일부 남기고 제거하고, 남은 상기 소자박막 보호막에 의해 상기 반도체 기판의 윗면에서 상기 소자박막을 지지하기 위한 지지부를 마련하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 진동 센서의 제조 방법.
- 단결정 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판 표면의 일부에, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 제 1의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 희생층을 형성하는 공정과,상기 희생층 및 상기 희생층의 주위의 상기 반도체 기판의 표면 위에, 상기 제 1의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 소자박막 보호막을 형성하는 공정과,상기 희생층의 상방에, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 어모퍼스 실리콘으로 이루어지는 소자박막을 형성하는 공정과,상기 반도체 기판의 이면에 형성된, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 에천트에 대해 내성을 갖는 이면 보호막에 이면 에칭창을 개구하는 공정과,상기 이면 에칭창으로부터 제 1의 에천트를 적용하여 상기 반도체 기판을 이면측으로부터 결정이방성 에칭하는 공정과,상기 제 1의 에천트에 의한 에칭이 상기 반도체 기판의 표면에 달한 후, 상기 반도체 기판의 이면측으로부터 제 2의 에천트를 적용함에 의해 상기 희생층을 등방성 에칭하는 공정과,상기 희생층이 에칭 제거된 후, 상기 희생층이 에칭 제거된 흔적의 공간에 상기 반도체 기판의 이면측으로부터 재차 상기 제 1의 에천트를 적용함에 의해 상기 반도체 기판을 표면측으로부터 결정이방성 에칭하여, 상기 반도체 기판에 관통구멍을 형성하는 공정과,상기 소자박막 보호막을 일부 남기고 제거하고, 남은 상기 소자박막 보호막에 의해 상기 반도체 기판의 윗면에서 상기 소자박막을 지지하기 위한 지지부를 마 련하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 진동 센서의 제조 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 소자박막의 표면측과 이면측을 연통시키기 위한 벤트 홀을 상기 지지부 사이에 형성하는 것을 특징으로 하는 진동 센서의 제조 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 소자박막은 사각형인 것을 특징으로 하는 진동 센서의 제조 방법.
- 제 4항에 있어서,상기 지지부를 상기 소자박막의 네모퉁이에 마련한 것을 특징으로 하는 진동 센서의 제조 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 희생층을 상기 소자박막의 형성 영역의 일부에 마련하여 둠에 의해, 상기 소자박막을 굴곡시키는 것을 특징으로 하는 진동 센서의 제조 방법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 희생층을 상기 소자박막의 형성 영역의 일부에 마련하여 둠에 의해, 상기 소자박막의 표면에 돌기를 형성하는 것을 특징으로 하는 진동 센서의 제조 방 법.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 관통구멍의 표면의 개구면적보다도, 상기 관통구멍의 내부의, 상기 개구와 평행한 단면의 면적의 쪽이 큰 것을 특징으로 하는 진동 센서의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 희생층은, 다결정 실리콘 또는 어모퍼스 실리콘인 것을 특징으로 하는 진동 센서의 제조 방법.
- 단결정 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판 표면의 일부에, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 에천트에 의해 등방적으로 에칭되는 재료로 희생층을 형성하는 공정과,상기 희생층 및 상기 희생층의 주위의 상기 반도체 기판의 표면 위에, 상기 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 소자박막 보호막을 형성하는 공정과,상기 희생층의 상방에, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 어모퍼스 실리콘으로 이루어지는 소자박막을 형성하는 공정과,상기 소자박막의 상방에 고정 전극을 형성하는 공정과,상기 반도체 기판의 이면에 형성된, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 에천트에 대해 내성을 갖는 이면 보호막에 이면 에칭창을 개구하는 공정과,상기 이면 에칭창으로부터 에천트를 적용하여 상기 반도체 기판을 이면측으로부터 결정이방성 에칭함에 의해, 해당 에칭이 상기 반도체 기판의 표면에 달하였을 때에 상기 에천트에 의해 상기 희생층을 등방성 에칭시키고, 상기 희생층이 에칭 제거된 흔적의 공간에 퍼진 상기 에천트에 의해 상기 반도체 기판을 표면측으로부터 결정이방성 에칭시켜서, 상기 반도체 기판에 관통구멍을 형성하는 공정과,상기 소자박막 보호막을 일부 남기고 제거하고, 남은 상기 소자박막 보호막에 의해 상기 반도체 기판의 윗면에서 상기 소자박막을 지지하기 위한 지지부를 마련하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로폰의 제조 방법.
- 단결정 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판 표면의 일부에, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 제 1의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 희생층을 형성하는 공정과,상기 희생층 및 상기 희생층의 주위의 상기 반도체 기판의 표면 위에, 상기 제 1의 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 소자박막 보호막을 형성하는 공정과,상기 희생층의 상방에, 단결정 실리콘, 다결정 실리콘 또는 어모퍼스 실리콘으로 이루어지는 소자박막을 형성하는 공정과,상기 소자박막의 상방에 고정 전극을 형성하는 공정과,상기 반도체 기판의 이면에 형성된, 상기 반도체 기판을 에칭하기 위한 에천트에 대해 내성을 갖는 이면 보호막에 이면 에칭창을 개구하는 공정과,상기 이면 에칭창으로부터 제 1의 에천트를 적용하여 상기 반도체 기판을 이 면측으로부터 결정이방성 에칭하는 공정과,상기 제 1의 에천트에 의한 에칭이 상기 반도체 기판의 표면에 달한 후, 상기 반도체 기판의 이면측으로부터 제 2의 에천트를 적용함에 의해 상기 희생층을 등방성 에칭하는 공정과,상기 희생층이 에칭 제거된 후, 상기 희생층이 에칭 제거된 흔적의 공간에 상기 반도체 기판의 이면측으로부터 재차 상기 제 1의 에천트를 적용함에 의해 상기 반도체 기판을 표면측으로부터 결정이방성 에칭하여, 상기 반도체 기판에 관통구멍을 형성하는 공정과,상기 소자박막 보호막을 일부 남기고 제거하고, 남은 상기 소자박막 보호막에 의해 상기 반도체 기판의 윗면에서 상기 소자박막을 지지하기 위한 지지부를 마련하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 마이크로폰의 제조 방법
- 단결정 실리콘으로 이루어지고, 표리에 관통하는 관통구멍이 형성된 단일한 반도체 기판과,상기 반도체 기판을 에칭하여 관통구멍을 형성하기 위한 에천트에 대해 내성을 갖는 재료로 이루어지고, 상기 반도체 기판의 표면상에 마련된 지지부와,상기 지지부에 의해 모퉁이부 하면이 지지되고, 상기 관통구멍의 기판 표면측의 개구를 덮는 소자박막과,상기 반도체 기판의 표면상에 상기 소자박막과 간극을 벌려서 상기 소자박막을 덮도록 마련된 백 플레이트로 이루어지고,상기 소자 박막의 표면측과 이면측을 연통시키기 위한 벤트 홀이 상기 지지부 사이에 형성되고,상기 관통구멍의 기판 표면과 평행한 단면의 면적이, 상기 반도체 기판의 표면으로부터 이면을 향함에 따라 점차로 증가함과 함께, 상기 반도체 기판의 표면과 이면의 중간에서 증가로부터 감소로 변하는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
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