WO2004107809A1 - 音響検出機構 - Google Patents

Abstract

　厚みの制御により振動板を必要な厚さに形成しながら、振動板の歪みが抑制される音響検出機構を構成する。　基板Ａにコンデンサを形成する一対の電極を有し、この一対の電極のうち一方の電極はアコースティックホールに相当する貫通穴Ｃａを形成した背電極Ｃであり、他方の電極は振動板Ｂである音響検出機構であって、基板Ａに対して振動板Ｂが設けられ、この振動板Ｂと空隙Ｆを挟んで対向する位置に基板Ａに支持される状態で背電極Ｃが設けられ、この背電極Ｃが５μｍ～２０μｍの厚みの多結晶シリコンで形成されている。

Description

技術分野

[0001] 本発明は、基板にコンデンサを形成する一対の電極を有し、この一対の電極のうち 一方の電極はアコースティックホールに相当する貫通穴を形成した背電極であり、他 方の電極は振動板である音響検出機構に関する。

背景技術 明

[0002] 例えば、携帯電話機には従来からコン田デンサマイクロホンが多用されていた。そのコ ンデンサマイクロホンの代表的な構造として、図 6に示すものを例に挙げることができ る。つまり、このコンデンサマイクロホンは、アコースティックホールに相当する複数の 貫通穴 hを形成した金属製のカプセル 100の内部に、固定電極部 300と振動板 500 とを、スぺーサ 400を挟み込む形態で一定間隔を持って対向配置すると共に、カブ セル 100の後部開口に基板 600を嵌め込む形態で固定し、この基板 600に対して J- FET等で成るインピーダンス変換素子 700を備えてレ、る。この種のコンデンサマイク 口ホンでは、固定電極部 300又は振動板 500上に形成した誘電体材料に高電圧を 印加し、加熱して電気的な分極を発生させて、表面に電荷を残留させたエレクトレット 膜を生成することにより（同図では、振動板 500を構成する金属や導電性のフィルム で成る振動体 520にエレクトレット膜 510を形成している）、バイアス電圧が不要な構 造となっている。そして、音による音圧信号によって振動板 500が振動した場合には 、振動板 500と固定電極部 300との距離が変化することで静電容量が変化し、この 静電容量の変化を、インピーダンス変換素子 700を介して出力するよう機能する。

[0003] また、別の音響検出機構の従来技術として、以下のような構成のものを挙げることが できる。すなわち、この音響検出機構は、振動板となる基板（110)と背面板（103) ( 本発明の背電極）となる基板（108)とを接着層（109)を介して重ね合わせ、熱処理 により接着した後に、背面板となる基板（108)を研磨して所望の厚さとする。次に、そ れぞれの基板（108) · (109)にエッチングマスク（112)を形成した後に、アルカリエ ツチング液で処理して、振動板（101)と背面板（103)とを得る。次に、背面板（103) を網目構造にし (本発明の貫通穴）、背面板（103)をエッチングマスクにして絶縁層（ 111)をフッ化水素酸でエッチングすることにより空隙層（104)を形成して構成されて いる（例えば、特許文献 1参照 ·番号は文献中のものを引用）。

特許文献 1 :特開 2002— 27595号公報 （段落番号〔0030〕一〔0035〕、図 1、図 3) 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] 図 6に示す従来からのマイクロホンの出力を大きくする（感度を高める）ためには、固 定電極部 300と振動板 500との間の静電容量を大きくする必要がある。そして、静電 容量を大きくするには、固定電極部 300と振動板 500との重畳面積を大きくする、又 は、固定電極部 300と振動板 500との間隔を小さくすることが有効となる。しかし、固 定電極部 300と振動板 500との重畳面積を大きくすることはマイクロホン自体の大型 化を招くものである。一方、前述したようにスぺーサ 400を配置する構造では、固定 電極部 300と振動板 500との距離を小さくすることについても限界があった。

[0005] また、エレクトレットコンデンサマイクロホンでは、永久的電気分極を作り出すために FEP (Fluoro Ethylene Propylene)材等の有機系の高分子重合体が使用されることも 多ぐこの有機系の高分子重合体を用いたものは耐熱性に劣るため、例えば、プリン 板に実装する場合にリフロー処理時の熱に耐え難ぐ実装する際にリフロー処理を行 えないものであった。

[0006] そこで、音響検出機構として、特許文献 1に示されるようにシリコン基板に対して微 細加工技術によって背電極と振動板とを形成した構造を採用することが考えられる。 この構造の音響検出機構は J、型でありながら背電極と振動板との距離を小さくして 感度を高めることができる。また、ノくィァス電源を必要とするものではあるが、リフロー 処理が可能となる。し力しながら、特許文献 1に記載される技術では、アルカリエッチ ング液で単結晶シリコン基板をエッチングすることによって振動板を形成するので、 振動板の厚さの制御が困難で、必要とする厚さの振動板を得ることが困難であった。

[0007] ここで、振動板の厚さの制御について考えると、アルカリエッチング液でシリコン基 板をエッチングすることによって振動板を形成するプロセスでは、振動板の厚さ制御 性を向上させるために SOIウェハーを利用する手法が有効である。つまり、この手法 では、 SOIウェハーの坦め込み酸化膜をアルカリエッチング液によるエッチングの停 止層として利用できるため、 SOIウェハーの活性層の厚みを設定することにより振動 板の厚みを制御することができる。

[0008] また、これとは異なる手法として、 S〇Iウェハーを用いずに単結晶シリコン基板上に シリコン酸化膜やシリコン窒化膜を、アルカリエッチング液によるエッチング時に停止 層として機能するエッチング停止層として形成し、当該エッチング停止層の上に多結 晶シリコンを形成した S〇I構造ウェハーを利用することが考えられる。この SOI構造ゥ ェハーでは、アルカリエッチング液でシリコン基板をエッチングした場合に、エツチン グ停止層でエッチングを停止させることが可能となり、振動板の厚みの制御性を向上 させること力できる。

[0009] し力 ながら、 S〇Iウェハーを利用する手法、あるいは、 S〇I構造ウェハーを利用す る手法では、単結晶シリコンをベースにして複数の材料 (膜や層）を積層した構造の 音響検出機構となるので、エッチング停止層でエッチングを停止させて振動板を形 成することにより、比較的薄い振動板を精度高く形成できる反面、単結晶シリコンに 積層した複数の材料の熱膨張率の差異に起因する内部応力が振動板を歪ませるた め、振動板が背電極に接触する、あるいは、振動板が背電極に接触しない場合でも 、振動特性を悪化させて音圧信号に対する忠実な振動を阻害する不都合に繋がる 可能 '性があった。

[0010] 本発明の目的は、厚みの制御により振動板を必要な厚さに形成しながら、振動板 の歪みを抑制し、高感度となる音響検出機構を合理的に構成する点にある。

課題を解決するための手段

[0011] 本発明の第 1の特徴構成は、基板にコンデンサを形成する一対の電極を有し、この 一対の電極のうち一方の電極はアコースティックホールに相当する貫通穴を形成し た背電極であり、他方の電極は振動板である音響検出機構であって、前記基板に対 して前記振動板が設けられ、この振動板と空隙を挟んで対向する位置に前記基板に 支持される状態で前記背電極が設けられ、この背電極が 5 μ m— 20 μ mの厚みの多 結晶シリコンで形成されている点にある。 [0012] 〔作用'効果〕

上記特徴構成によると、例えば、エッチング停止層を形成した基板に対するエッチ ングによって比較的薄レ、厚みの振動板を形成した構造のように、エッチング停止層 や振動板等を形成する複数の材料の熱膨張率の差異に起因する応力が振動板に 作用する場合でも、この振動板に対向する位置に形成される背電極の厚みを 5 μ m 一 20 μ mとなる比較的厚い

値に設定することにより、振動板の機械的強度を高め、内部応力に起因する振動板 の歪みを抑制することができる。したがって、振動板が背電極に接触する等の不都合 を招くことがない。具体的な構造として図 1に示す構造のマイクロホン (膜厚等の詳細 は実施の形態を参照）では、図 4に示すように、背電極 Cの厚さ（背電極膜厚)を 5 μ m 10 x mの範囲に設定することにより、振動板 Βの橈み量が 3 x m以下に抑制さ れ、背電極の厚さを 15 z m— 20 z mの範囲に設定することにより、振動板 Bの橈み 量が 1 μ ΐη以下に抑制されるのである。また、上記特徴によると、エレクトレット層を形 成しない構造となるので、プリント基板に実装する場合にリフロー時の熱にも耐えるも のとなる。そして、背電極の厚みの設定と云う簡単な構成を採用することにより振動板 を薄く形成しても、内部応力によって振動板を歪ませる現象を回避するものとなり、高 感度で、リフロー処理が可能な音響検出機構が構成された。特に、本発明のように背 電極の厚みを比較的厚い値に設定したものでは、この厚みの値を適切に設定するこ とにより、共振周波数等の周波数特性を制御できると云う効果も奏する。

[0013] 本発明の第 2の特徴構成は、前記基板が単結晶シリコン基板をベースとした支持 基板で成り、前記単結晶シリコン基板として、（100)面方位のシリコン基板を用いて レ、る点にある。

[0014] 〔作用'効果〕

上記特徴構成によると、 (100)面方位のシリコン基板特有の面方位の方向に選択 的にエッチングを進行させ得るので、エッチングパターンに対して忠実となる精密な エッチングを可能にする。その結果、必要とする形状の加工を実現できるものとなつ た。

[0015] 本発明の第 3の特徴構成は、前記振動板に対して不純物拡散処理が施されている 点、にある。

[0016] 〔作用'効果〕

上記特徴構成によると、振動板に対して不純物拡散処理を施すことにより、振動板 の応力を制御できるものとなり、この応力を制御することにより振動板の張力を制御す ること力 s可能となる。その結果、良好に振動板の歪みを解消できるものとなった。特に

、この構成の場合、振動板の膜厚と背電極の厚みとの組み合わせにより、更に、良好 に振動板の歪みを抑制できると云う効果を奏する。

[0017] 本発明の第 4の特徴構成は、前記基板が単結晶シリコン基板をベースとした支持 基板で成り、この支持基板が、 SOIウェハーで構成されている点にある。

[0018] 〔作用'効果〕

上記特徴構成によると、 SOIウェハーに対する処理により、この SOIウェハーに形成 された坦め込み酸化膜をアルカリエッチング液によるエッチングの停止層として利用 でき、また、 SOIウェハーに既に形成された膜を振動板として用いることや、新たに形 成した膜を振動板に使用することが可能となる。その結果、予め必要な膜が形成され た SOIウェハーを用いることにより容易に音響検出機構が構成された。

[0019] 本発明の第 5の特徴構成は、前記 SOIウェハーの活性層を前記振動板として用い る点、にめる。

[0020] 〔作用'効果〕

上記特徴構成によると、 SOIウェハーに対して既に形成されている活性層を振動板 として用いるので、振動板を形成するための処理が不要となる。その結果、振動板を 形成するための膜を新たに形成しなくとも容易に音響検出機構が構成された。

[0021] 本発明の第 6の特徴構成は、前記振動板が、 0. 5 μ m 5 μ mの厚みの単結晶シ リコンで形成されている点にある。

[0022] 〔作用'効果〕

上記特徴構成によると、集積回路を製造するために確立されている技術を基にして 単結晶シリコンを用いて 0. 5 μ m 5 μ mと云う比較的薄い厚さの振動板を形成する ことにより音圧信号に対して振動板を反応良く振動させることが可能となる。その結果 、高感度な音響検出機構が構成された。 [0023] 本発明の第 7の特徴構成は、前記支持基板が、単結晶シリコン基板上にシリコン酸 化膜又はシリコン窒化膜を形成し、更に、このシリコン酸化膜上又はシリコン窒化膜 上に多結晶シリコン膜を形成した SOI構造ウェハーで構成されている点にある。

[0024] 〔作用'効果〕

上記特徴構成によると、単結晶シリコン基板上に形成したシリコン酸化膜又はシリコ ン窒化膜の上面に対して多結晶シリコン膜を形成したものでは、単結晶シリコンに対 するエッチングによって多結晶シリコン膜、若しくは、この外面に形成される膜を振動 板として形成する場合にも、シリコン酸化膜又はシリコン窒化膜をエッチング停止層と して利用できるものとなる。その結果、膜厚の設定により振動板を薄く形成することも 容易となり高感度な音響検出機構を構成できる。特に、例えば、単結晶シリコン基板 をベースにして酸化シリコンより外層側に形成した多結晶シリコンで振動板を形成し、 この外方に酸化シリコンで成る犠牲層を介在させて形成した多結晶シリコンによって 背電極を形成するものでは、背電極 (多結晶シリコン)の熱膨張率を基準として、振動 板を形成する多結晶シリコン膜の以外の膜の熱膨張率に起因する応力が圧縮方向 に応力が作用するものとなるが、シリコン窒化膜は引っ張り方向に応力を作用させる 性質を有するので、このシリコン窒化膜を形成することにより、圧縮方向への応力と引 つ張り方向への応力とをバランスさせて振動板に作用する応力を軽減できると云う効 果も奏する。

[0025] 本発明の第 8の特徴構成は、前記 SOI構造ウェハーに形成された前記多結晶シリ コン膜を振動板として用いる点にある。

[0026] 〔作用'効果〕

上記特徴構成によると、多結晶シリコン膜を振動板として用いるので、特別に膜を 形成しなくとも、 SOI構造のウェハーに形成された膜を利用して振動板を形成できる ものとなる。その結果、製造時の処理工程を低減して容易に音響検出機構が構成さ れた。

[0027] 本発明の第 9の特徴構成は、前記振動板が、 0. 5 μ τη- 5 μ mの厚みの前記多結 晶シリコンで形成されている点にある。

[0028] 〔作用 '効果〕 上記特徴構成によると、集積回路を製造するために確立されている技 術を基にして多結晶シリコンを用いて比較的薄い厚さの振動板を形成することが可 能となる。その結果、高感度な音響検出機構が構成された。

発明を実施するための最良の形態

[0029] 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図 1には本発明の音響検出機構の一例としてのシリコンコンデンサマイクロホン（以 下、マイクロホンと略称する）の断面を示している。このマイクロホンは単結晶シリコン 基板をベースにした支持基板 Aに成膜した多結晶シリコン膜によって振動板 Bと背電 極 Cとを形成し、この振動板 Bと背電極 Cとの間に対してシリコン酸化膜（SiO )で成

2 牲層をスぺーサ Dとして配置した構造を有している。このマイクロホンは、振動板 Bと 背電極 Cとをコンデンサとして機能させるものであり、音圧信号によって振動板 Bが振 動する際のコンデンサの静電容量の変化を電気的に取り出すようにして使用される。

[0030] このマイクロホンにおける支持基板 Aの大きさは一辺が 5. 5mmの正方形で厚さが

600 /i m程度に形成されている。振動板 Bの大きさは一辺が 2. Ommの正方形で厚 さが 2 μ mに設定されている。背電極 Cには一辺が 10 μ m程度の正方形のァコース ティックホールに相当する複数の貫通穴 Caが形成されている。尚、同図では一部の 膜や層の厚さを誇張して描レ、てレ、る。

[0031] このマイクロホンは、単結晶シリコン基板 301の表面側にシリコン酸化膜 302、及び 、多結晶シリコン膜 303を形成して成る SOI構造ウェハーの表面側に対して、犠牲層 305と多結晶シリコン膜 306とを形成し、表面側の多結晶シリコン膜 306に対するェ ツチングにより背電極 C、及び、複数の貫通穴 Caを形成し、単結晶シリコン基板 301 の裏面側から多結晶シリコン膜 303の部位までエッチングを行うことにより音響開口 E を形成し、この音響開口 Eの部位に露出する多結晶シリコン膜 303で前記振動板 Bを 形成し、更に、犠牲層 305のエッチングを行うことにより振動板 Bと背電極 Cとの間に 空隙領域 Fを形成し、かつ、このエッチングの後に振動板 Bの外周部位に残留する 犠牲層 305でスぺーサ Dを形成した構造を具備したものであり、以下に、このマイクロ ホンの製造工程を図 2 (a)— (e)及び図 3 (f)一 (j)に基づレ、て説明する。

[0032] 工程（a)：厚さ 600 μ mの（100)面方位の単結晶シリコンで基板 301の両面に対し て熱酸化により厚さ 0· 8 μ ΐηのシリコン酸化膜 302 (SiO )と、 LP-CVD (Low

2

Pressure Chemical Vapor Deposition)法により厚さ 2 μ mの多結晶シリコン 303とを形 成して SOI構造ウェハーとなる支持基板 Aを形成する。

[0033] 本発明では、 SOI構造ウェハーとして前記工程（a)に示した構造のものに限らず、 単結晶シリコン 301に対してシリコン窒化膜（Si N )を形成し、このシリコン窒化膜の

3 4

上面に対して多結晶シリコン 303を形成した SOI構造ウェハーを用レ、るものであって も良い。又、多結晶シリコン 303の厚さは 2 _M mに限るものでは無ぐ 0. 5 μ ΤΆ- 5 μ mの範囲で形成されるものであれば良レ、。

[0034] 工程 (b)：工程 (a)で形成した支持基板 Aの表面（図面では上側）に対して P— CVD

(Plasma Chemical Vapor Deposition)法により厚さ 5 μ mのシリコン酸化膜（SiO ) を

2 犠牲層 305として形成する。

[0035] 工程（c)：工程（b)で形成した犠牲層 305の表面に対して LP_CVD (Low Pressure

Chemical Vapor Deposition)法により多結晶シリコン膜 306を 5 μ m— 20 μ mの範囲 の厚みで形成する。尚、この多結晶シリコン膜 306で背電極 Cが形成されるものであ り、この多結晶シリコン膜 306は基板の両面に形成される。

[0036] 工程（d)：工程 ）で形成した多結晶シリコン膜 306の表面にフォトレジストを塗布し

、フォトリソグラフィの技術によって不要な部位を除去してレジストパターン 307を形成 する。

[0037] 工程 ）：工程（d)で形成したレジストパターン 307をマスクにして RIE (Reactive Ion

Etching)の技術によるエッチングを行うことにより、上面側の多結晶シリコン膜 306か ら背電極 Cのパターンを形成する。このように背電極 Cのパターンを形成する際には 、複数の貫通穴 Caが同時に形成される。このようにエッチングを行うことにより裏面側 (図面では下側）の多結晶シリコン膜 306、及び、この下層の多結晶シリコン 膜 303は除去される。

[0038] 工程 (f ) . (g)：次に、裏面（図面では下側）にシリコン窒化膜 309を形成し、この表 面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィの技術によって不要な部位を除去して レジストパターンを形成する。この後、レジストパターンをマスクにして RIE (Reactive Ion Etching)の技術によるエッチングを行うことにより、シリコン窒ィ匕膜 309と、この下 層のシリコン酸化膜 302とを除去して、後述する工程 (i)において行われるアルカリエ ツチング液によるエッチングを実現するシリコンエッチング用の開口パターン 310を形 成する。

[0039] 工程 (h) · (i)：次に、表面側に保護膜としてシリコン窒化膜 311 (Si N )を形成し、

3 4

この後、裏面側に対して、エッチング液として TMAH (テトラメチルアンモニゥムハイド 口オキサイド）の水溶液を用いて異方性エッチングを行うことによりシリコン基板 301を 除去して前記音響開口 Eを形成する。このエッチングの際にはシリコン酸化膜 302 ( 坦め込み酸化膜）のエッチング速度がシリコン基板 301のエッチング速度より充分に 低速であるため、このシリコン酸化膜 302がシリコンエッチング停止層として機能する

[0040] 工程①：次に、保護膜として形成したシリコン窒化膜 311 (Si N ) と、犠牲層 305

3 4

と、音響開口の側に露出するシリコン酸化膜 302と、シリコン基板の裏面に残存する シリコン窒化膜 309及びシリコン酸化膜 302を HF (フッ化水素）によるエッチングによ つて除去することにより、多結晶シリコン膜 303によって振動板 Bを形成し、この振動 板 Bと背電極 Cとの間に空隙領域 Fを形成し、残存する犠牲層 305によってスぺーサ Dが形成される。この後、ステンシノレマスクを用いて Au (金）を所望の領域に蒸着して 取出し用電極 315を形成してマイクロホンが完成するのである。

[0041] 背電極 Cとして機能する多結晶シリコン膜 306の膜厚を変化させ、前述した工程に よって製造したマイクロホンにぉレ、て、振動板 Bの橈み量をレーザ変位計により測定 した結果を図 4に示している。同図に示されるように、背電極 Cを厚くするに伴い、振 動板 Bの橈み量 (振動板橈み量）が少なくなる傾向に制御されていることが分かる。 特に、背電極 Cの厚さ（背電極膜厚）を 5 μ m— 10 μ mの範囲に設定することにより、 振動板 Bの橈み量が 3 μ m以下に抑制され、背電極 Cの厚さを 15 μ m 20 μ mの範 囲に設定することにより、振動板 Bの橈み量が 1 z m以下に抑制されることが分かる。

[0042] このように、本発明の音響検出機構は、微細加工技術を用いて支持基板 Aに対し て振動板 Bと背電極 Cとを形成した構造を採用しているので、音響検出機構全体を 極めて小型に構成することが可能となり、携帯電話機のような小型の機器に対して容 易に組込めるばかりか、プリント基板に実装する場合にも、高温でのリフロー処理に 耐え得るので、装置の組立を容易にするものとなる。

[0043] 特に、本発明のよう支持基板 Aに対するエッチングによって振動板 Bを形成するも のでは、振動板 Bの厚みを薄くして高感度のマイクロホンを得るものである力 S、支持基 板 Aに形成される複数の膜や層を構成する材料の熱膨張率が異なるので、マイクロ ホンとして完成した際に、熱膨張率の差に起因する応力が振動板 Bに対して圧縮方 向に作用するものであるが、本発明のように振動板 Bと対応する位置に配置した背電 極 Cに多結晶シリコン膜 306を用レ、、この背電極 Cの厚みを厚く（具体的には 5 μ m 一 20 z m)形成することで振動板 Bの機械的強度を高めるものとなり、内部応力に起 因して振動板 Bを歪ませる方向への力が作用する状況でも振動板 Bの歪みを抑制し て、振動板 Bを薄く形成しても、内部応力によって振動板 Bを歪ませる現象を回避し て高感度のマイクロホン (音響検出機構の一例）を構成し得るのである。

[0044] 〔別実施の形態〕

本発明は上記実施の形態以外に、例えば、以下のように構成することも可能である (この別実施の形態では前記実施の形態と同じ機能を有するものには、実施の形態 と共通の番号、符号を付している)。

[0045] (1)上記実施の形態では、単結晶シリコン 301に対してシリコン酸化膜 302を成膜し た後に、このシリコン酸化膜 302上に多結晶シリコン 303を成膜した SOI構造ウェハ 一を支持基板 Aとして用いている力 この支持基板 Aとして、坦め込み酸化膜の外面 側に活性層を形成した SOIウェハーを用いても良い。更に、活性層を有する SOIゥェ ハーでは活性層で振動板 Bが形成されるものとなり、単結晶シリコン膜を形成した SO Iウェハーでは、単結晶シリコン膜で振動板 Bを形成することが可能となる。特に、単 結晶シリコン膜で振動板 Bを形成する場合には、膜厚を 0. 5 111ー5 ₁₁1の厚みに 設定することで良好な感度を得るものとなる。

[0046] (2) S〇Iウェハーを支持基板 Aとして利用し、背電極 Cの膜厚を変化させてシリコンコ ンデンサマイクロホンを製造したものにおいて、製造時の構造体破損率を算出した結 果を図 5のように示すことが可能である。同図に示されるように、この構造を利用した 場合には、 S〇Iウェハーを利用した場合には、振動板 B自体の内部応力が低減され るため、 SOI構造ウェハーを利用する場合より、振動板 Bの橈み量が低減されるもの となる。特に、機械強度確保の面から背電極 Cの厚みは 5 μ ΐη以上であることが望ま しい。

[0047] (3)本発明の音響検出機構は、振動板 Bの材料として、多結晶シリコンや活性層だけ に限るものではなぐ金属膜のように導電性のある膜、あるいは、導電性膜と樹脂膜 のように絶縁性膜とを積層した構造のものを用いて振動板 Bを形成して良レ、。特に金 属膜を用いる場合には、タングステンなどの高融点金属を用いても良い。

[0048] (4)本発明は前述したように背電極 Cの厚みの設定により、振動板 Bに作用する応力 の軽減 (制御）を実現するものであるが、このように背電極 Cを厚く形成する構成に加 えて、振動板 Bに不純物拡散を施すことで振動板 Bの応力制御を行うことも可能であ る。具体的な処理の一例を挙げると、イオン注入法により、ホウ素をエネルギー 30kV 、ドーズ量 2E16cm— ²で振動板 Bを形成する多結晶シリコン膜 302中に導入し、活性 化熱処理として窒素雰囲気にて 1150°C、 8時間の熱処理を施すことで、圧縮応力を 有する振動板 Bを形成することができる。これによりアルカリエッチング液によるシリコ ンエッチングの停止層であるシリコン酸化膜やシリコン窒化膜の膜厚比と不純物拡散 と背電極の厚さとを組み合わせることで総合的に振動板 Bの張力を制御して、振動板

Bに作用する応力を張力でバランスさせて、振動板 Bに作用する張力を解除すること や、必要とする張力を作用させた振動板 Bを形成できるのである。

[0049] (5)音響検出機構を構成する支持基板 Aに対して、振動板 Bと背電極 Cとの間の静 電容量変化を電気信号に変換して出力するよう機能する集積回路を形成することも 可能である。このように集積回路を形成したものでは、取出し用電極 315と、集積回 路との間をボンディングワイヤ等で結線することにより、振動板 Bと背電極 Cと集積回 路とを電気的に接続できるものとなる。この構成では、振動板 Bと背電 Cとの間の静電 容量の変化を電気信号に変換して出力する電気回路をプリント基板上等に形成する 必要がなぐ本構造の音響検出機構を用いる機器の小型化、構造の簡素化を実現 すること力 Sできる。

産業上の利用可能性

[0050] 本発明によれば、厚みの制御により振動板を必要な厚さに形成しながら、振動板の 歪みを抑制し、高感度となる音響検出機構を構成することができ、この音響検出機構 は、マイ

クロホンの他に、空気振動や空気の圧力変化に感応するセンサとして利用することも 可能である。

図面の簡単な説明

[0051] [図 1]コンデンサマイクロホンの断面図

[図 2]コンデンサマイクロホンの製造工程を連続的に示す図

[図 3]コンデンサマイクロホンの製造工程を連続的に示す図

[図 4]背電極膜厚と振動板橈み量との関係をグラフ化した図

[図 5]背電極膜厚と構造体破損率との関係をグラフ化した図

[図 6]従来のコンデンサマイクロホンの断面図

符号の説明

[0052] 301 単結晶シリコン基板

302 シリコン酸化膜

303 多結晶シリコン

A 支持基板

B 振動板

C '冃

Ca 貫通穴

Claims

請求の範囲

[1] 基板にコンデンサを形成する一対の電極を有し、この一対の電極のうち一方の電 極はアコースティックホールに相当する貫通穴を形成した背電極であり、他方の電極 は振動板である音響検出機構であって、

前記基板に対して前記振動板が設けられ、この振動板と空隙を挟んで対向する位 置に前記基板に支持される状態で前記背電極が設けられ、この背電極が 5 μ m 2 0 μ mの厚みの多結晶シリコンで形成されていることを特徴とする音響検出機構。

[2] 前記基板が単結晶シリコン基板をベースとした支持基板で成り、前記単結晶シリコ ン基板として、（100)面方位のシリコン基板を用いていることを特徴とする請求項 1記 載の音響検出機構。

[3] 前記振動板に対して不純物拡散処理が施されていることを特徴とする請求項 1記 載の音響検出機構。

[4] 前記基板が単結晶シリコン基板をベースとした支持基板で成り、この支持基板が、

SOIウェハーで構成されていることを特徴とする請求項 1記載の音響検出機構。

[5] 前記 SOIウェハーの活性層を前記振動板として用いることを特徴とする請求項 4記 載の音響検出機構。

[6] 前記振動板が、 0. 5 z m— 5 z mの厚みの単結晶シリコンで形成されていることを 特徴とする請求項 4記載の音響検出機構。

[7] 前記基板が、単結晶シリコン基板上にシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜を形成し

、更に、このシリコン酸化膜上又はシリコン窒化膜上に多結晶シリコン膜を形成した S

OI構造ウェハーで構成されていることを特徴とする請求項 1記載の音響検出機構。

[8] 前記 S〇I構造ウェハーに形成された前記多結晶シリコン膜を振動板として用いるこ とを特徴とする請求項 7記載の音響検出機構。

[9] 前記振動板が、 0. 5 μ m 5 μ mの厚みの前記多結晶シリコンで形成されていること を特徴とする請求項 7記載の音響検出機構。