CN101189908A - 电容麦克风驻极体化方法、驻极体化设备及用其的电容麦克风制造方法 - Google Patents

电容麦克风驻极体化方法、驻极体化设备及用其的电容麦克风制造方法 Download PDF

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Abstract

一种新颖的用于硅麦克风的驻极体化技术，能够容易地驻极体化通过微加工硅基板形成的电容麦克风的介电膜，并吸收由制造及部件特性变化引起的麦克风灵敏度的变化。硅麦克风芯片完成并随后安装在安装基板上，且在硅麦克风芯片被安装的状态下，该硅麦克风芯片的每个介电膜通过一个针状电极(51)的电晕放电而被单独驻极体化。基于麦克风灵敏度的实际测量结果，恰当地确定多次驻极体操作即第二次及之后的驻极体化数量，由此精确高效地驻极体化介电膜。

Description

电容麦克风驻极体化方法、驻极体化设备及用其的电容麦克风制造方法
技术领域
本发明涉及电容麦克风的驻极体化方法、驻极体化设备、以及使用其的电容麦克风的制造方法，具体涉及使用硅半导体基板的精细图案化技术等形成的电容麦克风中介电膜的驻极体化方法，以及驻极体化设备。
背景技术
驻极体电容麦克风(ECM)是一种小尺寸的声电转换器，其用于探测由声波引起的电容器的电容变化得到电信号并使用具有半永久极化的驻极体膜，由此消除了对电容器的DC偏压的需要。
ECM中的驻极体膜(至少部分极化的介电膜)是由例如FEP(氟化乙烯丙烯)等有机介电膜制成，且通过将电荷注入该介电膜并固定而形成。注入至介电膜的电荷形成的电场导致在电容器两端产生电势差。将电荷注入介电膜并固定，这称为驻极体化。
介电膜(驻极体膜)是由FEP等薄膜形成，且镍等金属通过蒸镀等沉积在该膜的外表面。
对于将电荷注入介电膜而形成驻极体的方法，可以采用如图7和8所示的方法(例如，参考非专利文献1和专利文献1)。
图7为一种通过使用针状电极引发电晕放电来驻极体化介电膜的设备的主要部分的剖面图。
在图7的设备中，FEP(氟化乙烯丙烯)薄膜4置于接地电极(金属座)5上，DC电晕放电通过针状电极6来引发，且离子被注入FEP薄膜4并被固定，由此进行驻极体化。参考数字7表示高压电源。
图8为一种通过使用线电极(wire electrode)引发电晕放电来驻极体化介电膜的设备的主要部分的剖面图。在图8中使用相同数字表示与图7的设备相同的部件。
在图8的设备中，FEP(氟化乙烯丙烯)薄膜4置于接地电极(金属座)5上，DC电晕放电通过线电极21来引发，且离子被注入FEP薄膜4并被固定，由此进行驻极体化。图8的设备可以在宽范围内应用离子，因为线电极21具有二维展宽。
因此，通常为了制造ECM，从量产性考虑，多个FEP薄膜(介电膜)布置于金属座上且电晕放电在图8的设备中进行，由此一次驻极体化大量FEP。然而，在该方法中，离子不会均匀地被应用，因此座上不同位置之间的驻极体数量会不同。因此出现每个麦克风的灵敏度变化。此外，寄生电容、FET电容等变化会导致灵敏度变化。
在上述相关技术中，待驻极体化的介电膜被取出且驻极体化工艺执行。可以说，这种技术是通过组装机械部件来形成ECM的技术。
相反，近年来已经提出一种微加工硅基板而不是组装机械部件来形成超小型电容麦克风的技术(例如，参考专利文献2、3和4)。
使用所谓的MEMS(微机电系统)制造技术制造的硅电容麦克风称为“硅麦克风(或硅麦克)”且注意力集中于安装在朝微型化和薄型化发展的移动电话终端等内的ECM的制造技术(例如，参考专利文献2)。
硅麦克风是使用半导体工艺技术通过加工硅基板来制造，因此与半导体加工无关的驻极体化工艺无法进入该制造工艺(即，无法仅取出介电膜而单独驻极体化)。
因此，专利文献3中描述的硅麦克风为不包括驻极体膜的电容麦克风。
然而无法达成硅麦克风中的驻极体化，而在专利文献4所述的硅麦克风中介电膜的驻极体化是可能的。
也就是说，专利文献4中描述的硅麦克风是由形成于半导体基板上包含介电膜的第一硅基板(麦克风膜)以及置于该第一硅基板上的第二硅基板(麦克风背板)组成，介电膜的驻极体化是在第一基板制造工艺最后执行，且随后第二硅基板被贴合。
非专利文献1：Housougijyutusha notameno maikurohon kouza(NAKAMURA Jin’ichiro Housougijyutu Kenrokukanshuppan NovemberShouwa 57 issue)
专利文献1：JP-A-56-58220
专利文献2：JP-A-11-88992
专利文献3：JP-A-2005-20411(图1)
专利文献4：JP-T-2000-508860(图1A、图1B)
发明内容
发明解决的问题
如前所述，使用半导体制造工艺通过微加工硅基板提供的硅麦克风基本上无法在仅取出介电膜的情况下被驻极体化，因此难以制造ECM(驻极体电容麦克风)。
如专利文献4所述的技术，在将硅麦克风分离成两个基板、分别制造这两个基板、并最终将这两个基板相互贴合的方法中，介电膜的驻极体化是可能的，但是硅麦克风的制造工艺变得复杂。
当硅基板被微加工时，不同器件之间的尺寸容易变化或者安装在印刷电路板上的FET(场效应晶体管)等电子部件的性能变化不可忽略，因此每个硅麦克风的灵敏度发生变化。专利文献4并没有描述防止硅麦克风这种灵敏度变化的任何措施。
因此本发明的目的是提供一种新的硅麦克风驻极体化方法，该方法能够恰当地驻极体化通过微加工硅基板而形成的电容麦克风的介电膜，且也能够采取措施防止部件中由于制造变化和特性变化引起的麦克风灵敏度变化。
解决问题的手段
本发明的驻极体化方法是在将通过微加工例如硅基板的半导体基板而形成的电容麦克风安装在印刷电路板上之后驻极体化介电膜的驻极体化方法，其中将电容麦克风的一个电极通过一端子连接到预定电势，且对该电容麦克风单独(separately)执行使用该电极和一针状电极的至少一次电晕放电，由此驻极体化该介电膜。
使用例如硅基板的半导体基板形成的硅麦克风无法将驻极体膜单独取出而被驻极体化。为了将硅麦克风分离成两件来制造，制造工艺变得复杂。于是，在本发明中，硅基板被加工且电容麦克风(的半导体芯片)完成并安装于印刷电路板上，且在这种状态下，介电膜被驻极体化。通过执行来自针状电极的电晕放电而对硅麦克风的介电膜进行驻极体化，且同时，单独对一个麦克风的介电膜执行来自一个针状电极的电晕放电。根据该针状电极的电晕放电，与使用线电极的电晕放电相比，更多的离子可以集中地施加于该麦克风的介电膜。因此，例如，如果离子通过由于该麦克风结构的固定电极的开口而施加于该介电膜，则恰当数量的离子可以被供应且因此该介电膜可以被驻极体化。由于一个麦克风的介电膜是使用一个针状电极来驻极体化，调节(conditioning)可以容易地实施，且因此存在改善驻极体化精度的优点。
本发明的驻极体化方法包含一种方法，其中该电容麦克风包含具有多个音孔的固定电极、置为与该固定电极相距预定间隔的振动膜(diaphragm)，该介电膜设于该振动膜上、以及邻接该介电膜的导电振动膜，且该电容麦克风安装在印刷电路板上，且其中该电容麦克风内的该介电膜设于该印刷电路板上并电连接到一连接到该导电振动膜的电极端子并变为接地电势，且在这种状态下，电晕放电通过该固定电极上方的该针状电极来进行，由该电晕放电产生的离子通过该多个音孔而集中地到达该介电膜，由此驻极体化该介电膜。
在驻极体化时，由电晕放电产生的离子通过在该固定电极内形成的多个音孔(用于将声波导入该振动膜的开口)而到达该介电膜。由于离子是在该介电膜固定于接地电势时自一个针状电极在预定条件下被应用，因此大量离子可以集中地施加于该介电膜。因此，如果由于该麦克风的内部结构而使得该情形不适于将离子应用到该介电膜，则该介电膜可以被恰当地驻极体化。
本发明的驻极体化方法包含一种方法，其中该介电膜是通过进行不止一次电晕放电而被驻极体化。
驻极体化工艺执行多次。驻极体化可以恰当地进行，且还存在提高该驻极体化工艺的精度的优点。
本发明的驻极体化方法包括一种方法，其中通过进行电晕放电的该介电膜的初始驻极体化工艺是在预定条件下进行，随后条件再次被设定且通过进行电晕放电的追加驻极体化工艺再次进行。
例如，进行初始驻极体化以达成最低限度的驻极体化，且随后改变该条件并进行另外驻极体化以达成任意期望的驻极体化。驻极体化可以恰当地进行，且还存在提高该驻极体化工艺的精度的优点。
本发明的驻极体化方法包括一种方法，其中在该初始驻极体化进行之后，测量该电容麦克风的灵敏度，基于该测量结果确定该追加驻极体化工艺的条件，且在确定的该条件下进行追加驻极体化工艺。
为了消除由硅麦克风制造变化(膜厚度变化等)引起的灵敏度变化，一次驻极体化给定数量的介电膜以提供一驻极体电容麦克风，随后测量该驻极体电容麦克风的灵敏度，且基于该测量结果来确定附加电晕放电的驻极体化条件。具体而言，通过调整该追加驻极体化工艺的驻极体数量，可以吸收由制造变化(膜厚度变化等)引起的麦克风灵敏度变化，此外通过调整该追加驻极体化工艺的驻极体数量，也可以吸收由FET(场效应晶体管)电容、寄生电容等引起的灵敏度变化。因此，也可以采取措施防止由部件的制造变化和特性变化引起的麦克风灵敏度变化。
本发明的驻极体化方法包括一种方法，其中该介电膜的电荷数量根据该电晕放电的应用电压来调整。
根据该配置，该驻极体化数量可以根据该电晕放电的应用电压来调整。
本发明的驻极体化方法包括一种方法，其中该介电膜的电荷数量根据用于进行电晕放电的针状电极与该介电膜之间的距离来调整。
根据该配置，该驻极体化数量可以通过调整该针状电极与该介电膜之间的距离来调整。
本发明的驻极体化方法包括一种方法，其中该介电膜的电荷数量根据该电晕放电时间来调整。
根据该配置，该驻极体化数量可以通过调整该电晕放电的持续时间来调整。
本发明的驻极体化方法包括一种方法，其中该介电膜的电荷数量根据由电晕放电产生的负离子和正离子之间的比例来调整。
根据该配置，该驻极体化数量可以根据由电晕放电产生的负离子和正离子之间的比例来调整。
本发明的电容麦克风具有通过本发明的驻极体化方法而驻极体化的介电膜作为电容元件。
根据该配置，使用通过微加工硅基板且具有通过上述驻极体化方法制造的介电膜的电容麦克风，由此可以提供具有耐受实际使用的灵敏度的超小型驻极体硅电容麦克风(ESCM)。
本发明的驻极体化设备是一种用于执行本发明的驻极体化方法的驻极体化设备，该驻极体化设备具有对一个电容麦克风单独进行至少一次电晕放电的一个针状电极、将高电压施加于该针状电极的高压电源、用于将该电容麦克风中待驻极体化的膜置为接地电势的接地销、以及用于放置印刷电路板的工作台，该电容麦克风安装于该印刷电路板上。
根据该配置，该驻极体化设备是由通过电晕放电将离子施加于一个电容麦克风的元件(包含用于将待驻极体化的膜接地的该接地销)以及用于设定印刷电路板的工作台(载置台)组成，使得可以在安装状态下对硅麦克风执行驻极体化工艺。
本发明的驻极体化设备包含一种驻极体化设备，其进一步包含用于测量该电容麦克风的灵敏度的灵敏度测量部。
根据该配置，该驻极体化的硅电容麦克风的该灵敏度测量部与该驻极体化设备并行布置，使得可以在驻极体化工艺之后测量该麦克风的灵敏度以及基于该测量结果来设置下一次驻极体化工艺的条件。
在本发明的驻极体化设备中，电晕放电的应用电压、用于执行电晕放电的电极与该介电部之间的距离、电晕放电时间、以及由电晕放电产生的负离子和正离子之间的比例中的至少一个可以调整。
根据该配置，通过提供能够调整电晕放电的应用电压、与该介电膜之间的距离、放电时间、以及放电离子极性中的至少一个的调整装置来调整一次驻极体化工艺的驻极体数量，使得可以精细调整该驻极体数量。具体而言，调整第二驻极体数量，由此可以获得规定的麦克风灵敏度，且因此甚至可以将具有电子部件制造变化或特性变化的麦克风调整至该规定的灵敏度。
本发明提供了一种使用上述驻极体化方法的电容麦克风制造方法，该制造方法包括步骤：微加工半导体基板，由此加工电容麦克风的形状；将该电容麦克风安装在印刷电路板上；以及在该安装步骤之前或之后，将该电容麦克风的一个电极通过一端子连接到预定电势，并对该电容麦克风单独执行使用该电极和针状电极的至少一次电晕放电，由此驻极体化该电容麦克风的元件的介电膜。
根据该配置，可以提供制造变化和特性变化小的具有一致灵敏度的麦克风。
发明的效果
根据本发明，对于通过微加工硅基板而提供的硅麦克风，可以单独将该介电膜驻极体化至规定数量。也可以在安装状态下执行驻极体化，由此可以精确地形成具有任意期望特性的硅麦克风。
亦即，目前为止难以将该驻极体系统采用到硅麦克风(硅麦克)，因为无法仅取出介电膜进行驻极体化，但是本发明使得可以使用现实技术来制造驻极体硅麦克风。
通过调整驻极体化数量，也可以补偿由于膜厚度变化等(器件制造变化)引起的麦克风灵敏度变化。
此外，本发明还使得可以补偿由于驻极体数量、寄生电容、FET电容等变化引起的麦克风灵敏度变化。
根据本发明，在硅电容麦克风完成的状态下(在其安装于印刷电路板上的状态下)执行驻极体化，且驻极体化数量可以单独调整以调整麦克风灵敏度，使得灵敏度偏离标准(规定值)的缺陷品的数目减少，且麦克风制造良率显著提高。因此，驻极体硅麦克风的量产变得可能。
附图说明
图1为描述本发明第一实施例的通过微加工硅基板制造的硅麦克风的结构及其安装模式的器件剖面图。
图2为示出使用硅基板的驻极体麦克风的安装结构(驻极体麦克风封装在壳体之后的结构)的剖面图。
图3为示出本发明的驻极体化设备的主要配置的图示。
图4为示出本发明的驻极体化方法的主要步骤的工艺流程图。
图5为示出与图3驻极体化设备并行布置的用于测量硅麦克风灵敏度的配置的图示。
图6为示出本发明第二实施例的驻极体化方法的示意性图示。
图7为通过使用针状电极引发电晕放电来驻极体化介电膜的设备的主要部分的剖面图。
图8为通过使用线电极引发电晕放电来驻极体化介电膜的设备的主要部分的剖面图。
符号说明
31  固定电极
32  介电膜(无机介电膜)
33  振动膜电极(振动膜)
34  硅基板(硅振动膜)
35  固定电极内形成的音孔(开口)
36  蚀刻牺牲层形成的空气间隙
41  屏蔽壳
42  塑料或陶瓷印刷电路板
43  使用硅基板的半导体芯片(硅麦克风芯片)
44  (44a、44b)  引线
45  (45a、45b)  电子部件(FET、电阻器、放大器等)
46  接地图案
47  麦克风信号输出图案
49  麦克风封装的音孔(开口)
51  针状电极
52  接地销(引电装置销)
53  高压电源
71  扬声器
72  扬声器放大器
73  灵敏度测量设备
74  灵敏度测量设备销(接地图案用)
75  灵敏度测量设备销(麦克风信号图案用)
76  灵敏度测量用屏蔽壳(接地图案用)
L1，L2  印刷电路板内的布线
具体实施方式
参考附图详细描述本发明实施例。
第一实施例
图1为描述通过微加工硅基板制造的硅麦克风的结构及其安装模式的器件剖面图。
图1的硅麦克风43具有硅基板(硅振动膜)34、作为电容器的一个电极的振动膜33、作为待驻极体化膜的无机介电膜32、阻挡部37、以及作为电容器的对立电极的固定电极31。固定电极31设有多个音孔(用于将声波导入振动膜33的开口)35。参考数字36表示空气间隙。
使用硅微加工技术和CMOS(互补场效应晶体管)制造工艺技术来制造形成麦克风的振动膜33、固定电极31以及无机介电膜32。
硅麦克风43安装在印刷电路板42上。形成电容器的一个电极的振动膜33和形成电容器的对立电极的固定电极31通过引线44a和44b电连接到印刷电路板上的布线图案60a和60b。布线图案60a和60b通过印刷电路板的内部布线L1和L2电连接到设于印刷电路板42背部上的接地图案46和麦克风信号输出图案47。
使用用于制造MEMS元件的微加工技术以及LSI的CMOS制造工艺技术来制造硅麦克风43。
也就是说，硅基板34被提供，高浓度掺杂硼和磷的氧化硅膜33以及(为介电膜，且也可以使用四氟乙烯树脂等的)氧化硅膜32沉积在硅基板34上，且硅层通过选择性外延生长技术等形成于该氧化硅膜上。磷、硼等杂质高浓度注入该硅层的变为牺牲层的区域36(通过蚀刻而除去的部分)并扩散，成为固定电极的氧化硅膜31形成于该硅层上并被图案化以提供开口(音孔)35。允许蚀刻液体穿过开口35，且利用高浓度掺入掺杂的硅层与未掺杂层之间的蚀刻速率差异来除去该牺牲层部分36。因此该牺牲层部分变为空气间隙36，同时形成阻挡部37。在KOH等的碱性蚀刻液体中蚀刻硅基板34的背部以形成深沟槽38。由此形成加工的硅基板(硅振动膜)34。因此提供了硅麦克风34。
如上所述，不同于先前的ECM，无法仅取出介电膜而驻极体化该硅麦克风。于是在本发明中，在麦克风安置于印刷电路板上的状态下，使用电晕放电来驻极体化该氧化硅膜32。
然而，在图1的硅麦克风43中，无机介电膜32置于硅基板34上固定电极31和振动膜电极33之间，且由电晕放电产生的离子通过固定电极31内形成的开口(音孔)35到达无机介电膜32。这意味着，该结构使得由电晕放电产生的离子难以到达无机介电膜32，且无机介电膜32的驻极体化需要花功夫。
为了制造硅麦克风43，沉积氧化硅膜，由此形成振动膜电极33、无机介电膜32、固定电极31、以及用于提供空气间隙36的牺牲层；在扩散步骤结束后，蚀刻该牺牲层，且该部分变为空气间隙36。在制造工艺中，量产时硅层膜厚的变化(该膜厚决定空气间隙36的值)约为10％。因此，振动膜电极33和固定电极31之间的电极到电极距离的变化也约为10％。在中，麦克风灵敏度反比于电极到电极距离。因此，电极到电极距离的变化将导致麦克风灵敏度变化。
在本发明中，也考虑到这一点并恰当地驻极体化该介电膜32，且通过调整驻极体数量而吸收由器件制造变化以及电子部件特性变化等引起的麦克风灵敏度变化。
图2为示出使用硅基板的驻极体麦克风的安装结构(驻极体麦克风封装在壳体中之后的结构)的剖面图。在图2中使用相同数字表示与图1相同的部件。在图2中示意性绘制了硅麦克风(半导体器件)43(实际结构同图1所示)。
如图2所示，硅麦克风(半导体器件)43和其他元件(FET、电阻元件等)安装在塑料或陶瓷印刷电路板42上。
接地图案46和麦克风信号输出图案47安置于印刷电路板42背部上。如图1所示，硅麦克风(半导体器件)43的固定电极31和振动膜电极33通过引线44a和44b连接到印刷电路板42上的布线图案60a和60b。图2仅示出引线44a和布线图案60a。
在驻极体化工艺完成之后，屏蔽壳41贴附在印刷电路板42上。屏蔽壳41设有用于引入声波的宽开口49。
通过图3至5具体讨论本发明的驻极体化方法(及本发明的驻极体化设备)。
图3为示出本发明的驻极体化设备的主要配置的图示。
图3的驻极体化设备是以逐片方式将一个针状电极电晕放电产生的离子施加于一个硅麦克风来驻极体化的工艺设备(每次分别处理一件的器件处理系统，而不是一次处理多个器件的批处理系统)。
如图所示，该驻极体化工艺通过针状电极51利用电晕放电。也就是说，针状电极51置于硅麦克风(半导体器件)43上方。用于引发电晕放电的电压源53连接到针状电极51。
接地销(引电装置销)52连接到印刷电路板42背部上的接地图案46。如上所述，硅麦克风的振动膜电极33(见图1)通过引线44a电连接到设于印刷电路板42背部上的接地图案46、印刷电路板42上的布线图案60a、以及内部布线L1。因此，接地销(引电装置销)52连接到接地图案46，由此振动膜电极33变为接地电势。
这种状态下，使用针状电极51的电晕放电的离子被施加于硅麦克风43内的介电膜32(见图1)。因此，硅麦克风43内的介电膜32(见图1)可以被恰当地驻极体化。
也就是说，根据针状电极51的电晕放电，与图8所示使用线电极的电晕放电相比，更多的离子可以被集中施加于硅麦克风43内的介电膜32。
因此，如图1所示，如果由于该麦克风的结构，离子通过固定电极31的开口35施加于介电膜32，则恰当数量的离子可以被供应且因此该介电膜32可以被驻极体化。由于一个硅麦克风(半导体器件)43内的介电膜32使用一个针状电极51被驻极体化，调整可以容易地实施且因此存在改上驻极体化精度的优点。
由于离子是在介电膜32固定于接地电势时自一个针状电极51在预定条件下被应用，因此大量离子可以集中地施加于介电膜32。因此，如果由于该麦克风的内部结构而使得该情形不适于将离子应用到介电膜32，则介电膜32可以被恰当地驻极体化。
接下来，讨论本发明驻极体化方法的具体示例。
图4为示出本发明驻极体化方法的主要步骤的工艺流程图。
如图所示，图4中的驻极体化方法是通过多于一次电晕放电来驻极体化介电膜。
也就是说，首先执行芯片安装步骤(步骤S100)。即，硅麦克风(半导体芯片)43、其他电子部件(FET、电阻元件等)45等安装于印刷电路板42上。
接下来，图3的驻极体化设备用于通过针状电极51的电晕放电以给定数量来驻极体化该硅麦克风(半导体芯片)43内的介电膜32(步骤S101)。因此可以形成驻极体导电容麦克风。
接下来，实际测量硅麦克风43的灵敏度(步骤S102)。
图5为示出于图3的驻极体化设备并行布置的，用于测量硅麦克风灵敏度的配置的图示。在图5中使用相同数字表示与上述附图相同的部件。在图5中，参考数字71表示扬声器，参考数字72表示扬声器放大器，参考数字73表示灵敏度测量设备。参考数字76表示灵敏度测量用屏蔽壳。该屏蔽壳76仅在灵敏度测量时使用(即，替代图2屏蔽壳41使用)。屏蔽壳76设有允许声波通过的开口77。在图5的设备中，给定压力的声音从扬声器71发射到硅麦克风43。此时，测量销74和75连接到设于印刷电路板42背部上的接地图案46和麦克风信号输出图案47。测量销连接到设备73用于测量麦克风的输出信号。从扬声器71发出的声音到达硅麦克风43的振动膜33，引起振动膜33振动。响应于此，电容器的电容改变，电容变化被读取为电信号，且该电信号通过测量销74和75发送到灵敏度测量设备73。因此，经历给定数量的驻极体化工艺的硅麦克风43的灵敏度被测量。
再次参考图4，随后基于硅麦克风43的灵敏度测量结果，确定下一次驻极体化工艺(追加驻极体化工艺)所需的驻极体化数量(步骤S103)。
也就是说，通过执行一次驻极体化通常无法提供任意期望的麦克风灵敏度。因此，根据当前测量的灵敏度以及指示驻极体化数量和麦克风灵敏度之间关系的特性信息，由此发现获得期望灵敏度所需的驻极体化数量。
当第二驻极体化工艺中的驻极体化数量被确定时，图3的驻极体化设备(引电装置)中的条件被设置以严格依据所确定的数量来执行驻极体化(步骤S104，下文详细描述)。
执行追加驻极体化工艺(步骤S105)，且随后如图2所示安置屏蔽壳41(步骤S106)，由此完成图2所示的硅麦克风(步骤S107)。
接下来讨论图4中的步骤S104(驻极体化设备中的条件设置)。
四种要素可能作为驻极体化设备(图3)中条件设置的要素。即，这些要素为电压、离子极性、距离和时间。根据这些要素之一或其组合，可以对介电膜32进行目标驻极体数量的精确驻极体化。
如上所述，可以通过调整电晕放电电压调整驻极体化数量。电晕放电电压的调整是通过改变图3驻极体化设备中的高压电源53的电压值来达成。
放电电压越高，产生的离子越多，因此引电数量(驻极体化数量)越高。此时，如果放电电压为给定电压以下，则电晕放电不发生。当电压达到给定值以上时，放电引起对驻极体材料的损伤。因此，需要在上限值和下限值之间设置恰当的放电电压。在所述实施例中，一个电极连接到接地电势，但该电势不限于接地电势。该电势可以是任意电势，只要其允许在该电极和该针状电极之间形成预定电势差。如上所述为了调整电晕放电电压，连接到电极端子的电势可以偏移到正或负电势侧而非接地电势。
还可以如上所述通过依据时间改变电源电压53的极性来调整放电离子的正离子和负离子之间的比例，由此调整驻极体化数量。
还可以如上所述通过改变介电膜32和针状电极51之间的距离(见图3)，由此调整驻极体化数量。距离越短，引电数量越大。
还可以如上所述通过改变电晕放电时间来调整驻极体化数量。放电时间越长，引电数量越大。
因此，驻极体化工艺执行多次(例如，执行初始驻极体化，由此达成最低限度的驻极体化，且随后改变条件，执行另外驻极体化来达成任何期望驻极体化)，由此可以恰当地执行驻极体化且该驻极体化工艺的精度可以提高。
在第一驻极体化之后，实际测量该麦克风的灵敏度，并基于该实际测量结果来确定下一次驻极体化数量，由此可以将该麦克风调整至规定(标准)灵敏度。
具体而言，通过调整该追加驻极体化工艺的驻极体数量可以吸收由制造变化(膜厚度等)引起的麦克风灵敏度变化，且通过调整该追加驻极体化工艺也可以吸收由FET(场效应晶体管)电容、寄生电容等引起的另外灵敏度变化。
因此，根据本发明，还可以采取措施防止由于部件的制造变化和特性变化引起的麦克风灵敏度变化。
通过包括上述驻极体化工艺的工艺来制造的本发明电容麦克风是一种通过微加工硅基板且使用通过本发明驻极体化方法制造的介电膜作为电容元件的超小型电容麦克风。因此，本发明可以提供一种超小型驻极体硅电容麦克风(ESCM)，其具有耐受实际使用的灵敏度且具有非常出色的特性。
根据本发明，对于通过微加工硅基板而提供的硅麦克风，可以在安装状态下将介电膜驻极体化至规定数量。
亦即，目前为止难以将驻极体系统采用到硅麦克风(硅麦克)，因为无法仅取出介电膜进行驻极体化，但是本发明使得可以使用现实技术来制造驻极体硅麦克风。
通过调整驻极体化数量，也可以补偿由于膜厚度变化等(器件制造变化)引起的麦克风灵敏度变化。
此外，本发明还使得可以补偿由于驻极体数量、寄生电容、FET电容等变化引起的麦克风灵敏度变化。
根据本发明，在硅电容麦克风完成的状态下(在其安装于印刷电路板上的状态下)执行驻极体化，且驻极体化数量可以单独调整以调整麦克风灵敏度，使得灵敏度偏离标准(规定值)的缺陷品的数目减少，且麦克风制造良率显著提高。
因此，驻极体硅麦克风的量产变得可能。
通常，硅基板用作半导体基板，但是无需说，也可以使用除了硅以外的半导体基板，例如化合物半导体基板。
在上述第一实施例中，该驻极体化方法是在电容麦克风芯片安装之后执行，但是也可以在电容麦克风安装之前执行。
第二实施例
接下来，讨论在电容麦克风芯片安装在印刷电路板上之前执行驻极体化方法的方法。
图6为示出本发明第二实施例的驻极体化方法的图示。
图6的驻极体化设备是以逐片方式将一个针状电极电晕放电产生的离子施加于一个硅麦克风来驻极体化的工艺设备(每次分别处理一件的器件处理系统，而不是一次处理多个器件的批处理系统)，类似于图3的驻极体化设备。
如图所示，该驻极体化工艺通过针状电极51利用电晕放电。也就是说，针状电极51置于硅麦克风(半导体器件)43上方。用于引发电晕放电的电压源53连接到针状电极51。
接地销(引电装置销)52电连接到从硅麦克风的振动膜电极33(见图1)引出的端子44a(见图1)。因此，接地销(引电装置销)52连接到接地图案46，由此振动膜电极33变为接地电势。
这种状态下，使用针状电极51的电晕放电的离子被施加于硅麦克风43(见图1)内的介电膜32(见图1)。因此，硅麦克风43内的介电膜32(见图1)可以被恰当地驻极体化。
最后，如此驻极体化的硅麦克风43安装于任何期望的印刷电路板上。
产业适用性
本发明具有这样的优点，在使用通过微加工硅基板形成的半导体芯片的硅麦克风(硅麦克)中恰当地实现了高精度的介电膜驻极体化，且可用于安装在移动通信机器内的超小型硅麦克风、硅麦克风的驻极体化方法、以及用于制造硅麦克风的驻极体化设备。

Claims (14)

1.一种对通过微加工半导体基板而形成的电容麦克风的元件的介电膜进行驻极体化的驻极体化方法，其中
所述电容麦克风的一个电极通过一端子连接到预定电势，且对所述电容麦克风单独执行利用所述电极和一针状电极的至少一次电晕放电，由此驻极体化所述介电膜。
2.如权利要求1所述的驻极体化方法，其中
所述电容麦克风包括具有多个音孔的固定电极、与所述固定电极相距预定间隔的振动膜，设于所述振动膜上的所述介电膜、以及邻接所述介电膜的导电振动膜，且所述电容麦克风安装在印刷电路板上，并且其中
所述电容麦克风内的所述介电膜设于所述印刷电路板上并电连接到一连接到所述导电振动膜的电极端子并变为接地电势，且在这种状态下，利用所述固定电极上方的所述针状电极来进行电晕放电，由所述电晕放电产生的离子通过所述多个音孔而集中地到达所述介电膜，由此驻极体化所述介电膜。
3.如权利要求1或2所述的驻极体化方法，其中
所述介电膜是通过进行不止一次电晕放电而被驻极体化。
4.如权利要求3所述的驻极体化方法，其中
通过进行电晕放电的所述介电膜的初始驻极体化工艺是在预定条件下进行的，然而再次设定条件并通过进行电晕放电再次进行追加驻极体化工艺。
5.如权利要求4所述的驻极体化方法，其中
在所述初始驻极体化进行之后，测量所述电容麦克风的灵敏度，基于测量结果确定所述追加驻极体化工艺的条件，并且在所确定的条件下进行所述追加驻极体化工艺。
6.如权利要求1至5任意一项所述的驻极体化方法，其中
所述介电膜的电荷数量根据所述电晕放电的应用电压来调整。
7.如权利要求1至5任意一项所述的驻极体化方法，其中
所述介电膜的电荷数量根据用于进行电晕放电的针状电极与所述介电膜之间的距离来调整。
8.如权利要求1至5任意一项所述的驻极体化方法，其中
所述介电膜的电荷数量根据所述电晕放电时间来调整。
9.如权利要求1至5任意一项所述的驻极体化方法，其中
所述介电膜的电荷数量根据由电晕放电产生的负离子和正离子之间的比例来调整。
10.一种电容麦克风，其特征在于，具有通过如权利要求1至9任意一项所述的驻极体化方法而被驻极体化的介电膜作为电容元件。
11.一种用于执行如权利要求1至9任意一项所述的驻极体化方法的驻极体化设备，所述驻极体化设备具有：
对一个电容麦克风单独进行至少一次电晕放电的一个针状电极；将高电压施加到所述针状电极的高压电源；用于将所述电容麦克风中待驻极体化的膜置为接地电势的接地销；以及用于放置印刷电路板的工作台，所述电容麦克风安装于该印刷电路板上。
12.如权利要求11所述的驻极体化设备，
还具有用于测量所述电容麦克风的灵敏度的灵敏度测量部。
13.如权利要求11或12所述的驻极体化设备，其中
电晕放电的应用电压、用于执行电晕放电的电极与介电部之间的距离、电晕放电时间、以及由电晕放电产生的负离子和正离子之间的比例中的至少一个可以调整。
14.一种使用如权利要求1至9任意一项所述的驻极体化方法的电容麦克风制造方法，所述制造方法包括如下步骤：
微加工半导体基板，由此加工电容麦克风的形状；
将所述电容麦克风安装在印刷电路板上；以及
在所述安装步骤之前或之后，将所述电容麦克风的一个电极通过一端子连接到预定电势，并对所述电容麦克风单独执行利用所述电极和针状电极的至少一次电晕放电，由此驻极体化所述电容麦克风的元件的介电膜。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20080528