CN101253805A - 电容式麦克风及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种电容式麦克风及其制造方法，该电容式麦克风具有极板、振动膜及隔片。其中，所述极板具有固定电极，所述振动膜具有可动电极且由声波而振动，所述隔片在将所述极板和所述振动膜绝缘的同时对其进行支承，并且在所述固定电极与所述可动电极之间形成空隙，所述极板和所述振动膜中的至少一方是靠近所述隔片的近端部的电阻率比远离所述隔片的中央部的电阻率高的半导体或金属的单层膜。

Description

电容式麦克风及其制造方法

技术领域

本发明涉及电容式麦克风及其制造方法，特别是涉及使用半导体膜的电容式麦克风及其制造方法。

背景技术

以往，公知有可应用半导体器件的制造工艺进行制造的电容式麦克风。电容式麦克风中，极板和由声波而振动的振动膜分别具有电极，并且极板和振动膜在由具有绝缘性的隔片而相互分离开的状态下被支承。电容式麦克风将由振动膜的位移而产生的电容变化转换成电信号后输出。电容式麦克风的灵敏度通过加大振动膜的位移、减少隔片的漏电流以及减少寄生电容而提高。

非专利文献1中公开有如下的电容式麦克风，即，极板和由声波而振动的振动膜分别由导电性薄膜构成。但是，即使声波向振动膜传播，固定于隔片上的端部也几乎不发生位移，因此，由导电性薄膜构成的振动膜和极板的固定于隔片的各端部由于形成寄生电容而使电容式麦克风的灵敏度下降。

专利文献1中公开有如下的电容式麦克风，其具有振动膜，该振动膜在绝缘性的膜的中央部固定由导电材料构成的电极。该结构虽可以减少寄生电容，但由于制造工序复杂，存在制造成品率低、制造成本高的问题。另外，在通过蚀刻将用于在振动膜与极板之间形成空隙的保护性层除去的工序中，由于固定有电极的绝缘膜也被蚀刻不少，所以有必要把该对策也纳入到工艺中，也使得制造成本提高。

非专利文献1：(日本)电气学会MSS-01-34(NHK)

专利文献1：(日本)特表2004-506394号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种灵敏度高且制造成本低的电容式麦克风及其制造方法。

(1)为了实现上述目的，本发明的电容式麦克风，具有：极板，其具有固定电极；振动膜，其具有可动电极且由声波而振动；隔片，其在将所述极板和所述振动膜绝缘的同时对其进行支承，并且在所述固定电极与所述可动电极之间形成空隙，所述极板和所述振动膜中的至少一方是靠近所述隔片的近端部的电阻率比远离所述隔片的中央部的电阻率高的半导体或金属的单层膜。

通过使极板和振动膜中至少一方的靠近隔片的近端部的至少一部分的电阻率高于其他部分的电阻率，可以减少容量变化小的电容即寄生电容，因此，电容式麦克风的灵敏度提高。通过由电阻率根据区域而不同的半导体或金属的单层膜构成极板或振动膜，可以精简电容式麦克风的制造工艺，能够以低成本制造灵敏度高的电容式麦克风。

(2)可以在所述近端部扩散杂质。

(3)所述中央部可以由硅形成，所述近端部可以由氮化硅形成。

(4)所述中央部可以由硅形成，所述近端部可以由氮氧化硅形成。

(5)所述近端部的膜厚度可以比所述中央部的膜厚度厚。

(6)为了实现上述目的，本发明的电容式麦克风的制造方法中，该电容式麦克风具有极板、振动膜及隔片，所述极板具有固定电极，所述振动膜具有可动电极且由声波而振动，所述隔片在将所述极板和所述振动膜绝缘的同时对其进行支承，并且在所述固定电极与所述可动电极之间形成空隙，其中，包括如下的工序：形成半导体单层膜或金属单层膜，该半导体单层膜或金属单层膜至少构成所述极板和所述振动膜中的至少一方；对所述半导体单层膜或所述金属单层膜的、靠近所述隔片的近端部进行改性，使所述近端部的电阻率高于远离所述隔片的中央部的电阻率。

通过使极板和振动膜中至少一方的靠近隔片的近端部的电阻率高于中央部，可以减少容量变化小的电容即寄生电容，因此，电容式麦克风的灵敏度提高。通过对半导体或金属的单层膜进行改性而有限制地形成电阻率高的区域，由此，可以精简电容式麦克风的制造工艺，使极板或振动膜的靠近隔片的近端部的电阻率高于其他部分，故而可降低灵敏度高的电容式麦克风的制造成本。

(7)可以在将所述半导体单层膜或所述金属单层膜的所述中央部掩蔽的状态下，通过在所述近端部注入离子而对所述近端部进行改性。

由于注入了离子的区域成为非晶体，因此电阻率增大。因而，即使不实施通过利用离子注入改性而将离子活化的退火工序，也可以使极板或振动膜的靠近隔片的近端部的电阻率高于其他部分。

(8)可以在将所述半导体单层膜或所述金属单层膜的所述中央部掩蔽的状态下，通过在所述半导体单层膜或所述金属单层膜注入离子并由退火处理使所述离子活化，由此对所述近端部进行改性。

例如，通过注入氧离子或氮离子后的退火，可以将半导体单层膜或金属单层膜的近端部绝缘化。

(9)可以在将所述半导体单层膜即硅膜的所述中央部掩蔽的状态下，通过对所述近端部进行热氧化，对所述近端部进行改性。

通过热氧化，可以将半导体单层膜或金属单层膜的近端部绝缘化，可增大半导体单层膜或金属单层膜的近端部的膜厚度。

(10)可以在将所述半导体单层膜或所述金属单层膜的所述中央部掩蔽的状态下，通过对所述近端部进行等离子处理，对所述近端部进行改性。

(11)为了解决上述课题，本发明的电容式麦克风具有：极板，其具有固定电极和通孔；振动膜，其具有可动电极且由声波而振动；隔片，其在将所述极板和所述振动膜绝缘的同时对其进行支承，并且在所述固定电极与所述可动电极之间形成空隙，所述极板和所述振动膜中的至少一方是靠近所述隔片的近端部的至少一部分的电阻率比剩余部分的电阻率高的单层半导体膜。

通过使具有通孔的极板和由声波而振动的振动膜中至少一方的靠近隔片的近端部的至少一部分的电阻率高于其他部分，电容式麦克风的灵敏度提高。通过由电阻率根据区域而不同的单层半导体膜构成极板或振动膜，可以精简电容式麦克风的结构，能够由低成本制造灵敏度高的电容式麦克风。

(12)在所述单层半导体膜中，在中央部扩散有成为施主或受主的杂质，其浓度比所述近端部的至少一部分高。

(13)在所述单层半导体膜的所述中央部的周围扩散有作为所述杂质的第一杂质和用于形成逆导电型半导体的第二杂质，所述第二杂质的浓度比所述第一杂质的浓度低。

通过在扩散有第一杂质的中央部的周围，扩散形成电极的杂质和用于形成逆导电型半导体的第二杂质，可以增大扩散有第一杂质的区域周围的电气势垒，因此，电容式麦克风的灵敏度进一步提高。

(14)用于解决上述课题，本发明的电容式麦克风的制造方法中，该电容式麦克风具有极板、振动膜及隔片，所述极板具有固定电极和通孔，所述振动膜具有可动电极且由声波而振动，所述隔片在将所述极板和所述振动膜绝缘的同时对其进行支承，并且在所述固定电极与所述可动电极之间形成空隙，其中，包括如下的工序：形成半导体膜，该半导体膜构成所述极板和所述振动膜中的至少一方；在所述半导体膜的中央部掺杂成为施主或受主的杂质，其浓度比所述半导体膜的靠近所述隔片的近端部的至少一部分高。

通过使具有通孔的极板和由声波而振动的振动膜中至少一方的靠近隔片的近端部的电阻率高于中央部，电容式麦克风的灵敏度提高。通过在半导体膜中掺杂杂质而有限制地形成电阻率低的区域，可以精简电容式麦克风的结构，可以使极板或振动膜的靠近隔片的边缘部的电阻率高于其他部分，因此，可以降低灵敏度高的电容式麦克风的制造成本。

(15)所述电容式麦克风的制造方法还可以包括如下的工序：在所述半导体膜离子注入所述杂质，并且将离子注入有所述杂质的所述半导体膜进行退火处理。

通过利用离子注入而在半导体膜掺杂杂质，可以准确地控制杂质的分布，降低工艺温度。

(16)所述电容式麦克风的制造方法还可以包括如下的工序：在所述半导体膜的所述中央部的周围掺杂作为所述杂质的第一杂质和用于形成逆导电型半导体的第二杂质。

通过在半导体膜的掺杂第一杂质的中央部周围，掺杂第一杂质和用于形成逆导电型半导体的第二杂质，可以增大掺杂第一杂质的区域周围的电气势垒，因此，电容式麦克风的灵敏度进一步变高。

另外，上述方法的各动作的顺序，只要在技术上没有阻碍因素，则不限于所述记述顺序，可以以任何顺序实施，也可以同时实施。

附图说明

图1A是表示本发明第一实施例的电容式麦克风的振动膜的平面图；

图1B是表示本发明第一实施例的电容式麦克风的示意图；

图2A是表示本发明第一实施例的电容式麦克风的等效电路的电路图；

图2B是表示本发明第一实施例的具有内阻的电容式麦克风的等效电路的电路图；

图3A是表示本发明第一实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图3B是表示本发明第一实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图3C是表示本发明第一实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图3D是表示本发明第一实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图4A是表示本发明第一实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图4B是表示本发明第一实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图4C是表示本发明第一实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图5A是表示本发明第一实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图5B是表示本发明第一实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图5C是表示本发明第一实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图6A是表示本发明第二实施例的电容式麦克风及其制造方法的剖面图；

图6B是表示本发明第二实施例的电容式麦克风及其制造方法的剖面图；

图6C是表示本发明第二实施例的电容式麦克风及其制造方法的剖面图；

图6D是表示本发明第二实施例的电容式麦克风及其制造方法的剖面图；

图7A是表示本发明第三实施例的电容式麦克风及其制造方法的剖面图；

图7B是表示本发明第三实施例的电容式麦克风及其制造方法的剖面图；

图7C是表示本发明第三实施例的电容式麦克风及其制造方法的剖面图；

图7D是表示本发明第三实施例的电容式麦克风及其制造方法的剖面图；

图8A是表示本发明第一实施例的电容式麦克风的振动膜的平面图；

图8B是表示本发明第一实施例的电容式麦克风的示意图；

图9A是表示本发明第四实施例的电容式麦克风的等效电路的电路图；

图9B是表示本发明第四实施例的电容式麦克风的等效电路的电路图；

图9C是表示本发明第四实施例的电容式麦克风的等效电路的电路图；

图10A是表示本发明第四实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图10B是表示本发明第四实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图10C是表示本发明第四实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图10D是表示本发明第四实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图11A是表示本发明第四实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图11B是表示本发明第四实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图11C是表示本发明第四实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图12A是表示本发明第四实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图12B是表示本发明第四实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图；

图12C是表示本发明第四实施例的电容式麦克风的制造方法的剖面图。

附图标记说明

1～3：电容式麦克风；10、70：背极板；13：衬垫部；14：中央部；16：连接部；18：音孔；20：近端部；22：半导体或金属的膜；24：Si膜；30：振动膜；32：半导体或金属的膜；44，72：隔片；46：压力室；74：半导体或金属的膜；21：电容式麦克风；210：背极板；213：衬垫部；214：中央部；216：连接部；218：音孔；220：近端部；222：半导体膜；230：振动膜；232：半导体膜；244：隔片；246：压力室。

具体实施方式

下面，根据多个实施例说明本发明的实施方式。

(第一实施例)

图1B是表示第一实施例的电容式麦克风1的结构的示意图。电容式麦克风1具有在图1B中以剖面图描绘的感声部和在图1B中作为电路图描绘的检测部。

(感声部的构成)

背极板(バックプレ一ト)10的端部和振动膜(ダィャフラム)30的端部固定在隔片(スペ一サ)44上。即，在由隔片44在背极板10和振动膜30之间形成压力室46的状态下，将背极板10和振动膜30相互平行地支承。图1A只表示背极板10及其周边部和背极板10的衬垫部13。背极板10俯视的形状没有特别的限定，既可以是圆形，也可以是其他形状。另外，背极板10具有多个贯通背极板10的音孔18。通过背极板10的音孔18的声波使振动膜30振动。音孔18俯视的形状没有特别的限定，既可以是图1A所示的圆形，也可以是其他形状。

背极板10及其衬垫部13由多晶硅等半导体或钛(Ti)等金属的膜22构成。背极板10由半导体或金属的膜22的未固定于绝缘膜45的圆形部分构成。半导体或金属的膜22是电阻率随着区域的不同而不同的单层膜，背极板10近端部的电阻率高于背极板10中央部的电阻率。背极板10的靠近固定在隔片44上的端部的近端部20由半导体或金属的膜22的高电阻区域形成。背极板10的圆盘形中央部14、从中央部14延伸至衬垫部13的线形连接部16及衬垫部13由半导体或金属的膜22的低电阻区域形成。背极板10的近端部20与中央部14的电阻率之差越大越好。背极板10的中央部14的面积设为如下的值，即，例如某声波传播时振动膜30振动的轨迹的体积除以振动膜30的中心振幅而得到的值。具体而言，例如，将中央部14的面积设为振动膜30的面积的1/3～1/2。电阻率降低的振动膜30的中央部14的形状例如形成为与振动膜30整体相似的圆形。

为了将半导体或金属的膜22区分为高电阻区域和低电阻区域，由非晶体半导体或金属构成高电阻区域，由晶体半导体或金属构成低电阻区域。或者，由半导体或金属的氧化物或氮化物构成半导体或金属的膜22的高电阻区域，由半导体或金属构成低电阻区域。另外，当将构成背极板10及其衬垫部13的半导体或金属的膜22作为半导体膜时，优选使用成为施主或受主的杂质以高浓度扩散的半导体膜。通过由成为施主或受主的杂质以高浓度扩散的晶体半导体膜构成背极板10的中央部14，与由非晶体半导体、非晶体金属、半导体氧化物或半导体氮化物构成的近端部20相比，可以进一步降低背极板10的中央部14的电阻率。

背极板30及其衬垫部31由多晶硅等半导体或钛(Ti)等金属的膜32构成。背极板30由半导体或金属的膜32的未固定于绝缘膜43、45的圆形部分构成。在将构成背极板30及其衬垫部31的半导体或金属的膜32作为半导体膜时，优选通过使用成为施主或受主的杂质以高浓度扩散的半导体膜来进一步降低振动膜30的电阻率。另外，与背极板10同样地，通过将构成振动膜30的半导体或金属的膜32形成为电阻率随区域而不同的膜，可以使振动膜30近端部的电阻率高于中央部。但是，若振动膜30和背极板10中任一方的近端部的电阻率高于中央部，即使另一方的电阻率均等，电容式麦克风1的灵敏度也能够提高。即，即使将构成振动膜30的半导体或金属的膜32形成为电阻率随着区域而不同的膜，使背极板10整体的电阻率均等，也可以得到同样的效果。另外，通过将近端部的电阻率比中央部高的半导体或金属的膜仅作为振动膜30或背极板10中的一方，不需要限定高电阻区域所必需的光刻工序、离子注入工序、退火工序等，因此可以精简电容式麦克风1的制造工艺。

隔片44由构成压力室46的侧壁面47的绝缘膜45和比半导体或金属的膜22、32的压力室46的侧壁面47靠外侧的部分构成。

基底40具有与振动膜30对应的压力缓冲室33，并由固定构成振动膜30的半导体或金属的膜32的绝缘膜43和基膜52构成。通过增大压力缓冲室33的容积，在密封压力缓冲室33的状态下向振动膜30传播声波时，因压力缓冲室33的内压，难以控制振动膜30的振动。

另外，振动膜30可以比背极板10靠近声源侧，直接向振动膜30传播声波。此时，音孔18作为将在背极板10与振动膜30之间形成的压力室46和该压力室外部空间连通的空气通路而起作用。

(检测部的构成)

在振动膜30的衬垫部31连接有与电阻器100一端连接的引线104。在背极板10的衬垫部13连接有与安装有电容式麦克风1的基板的地线连接的引线106。电阻器100的另一端连接有与偏压电源电路102的输出端连接的引线108。作为电阻器100，使用阻值大的电阻器。具体而言，电阻器100优选具有GΩ级电阻的电阻器。前置放大器110的输入端连接有与电容器112连接的引线114。而且，连接振动膜30和电阻器100的引线104也连接在电容器112的另一端。

(电容式麦克风的动作)

若声波通过背极板10的音孔18向振动膜30传播，振动膜30会因声波而振动。若振动膜30振动，由其振动而使背极板10与振动膜30之间的距离变化，并且由振动膜30和背极板10构成的电容器的静电容量变化。

由于振动膜30通过其衬垫部31与阻值大的电阻器100连接，因此，即使电容器的静电容量如上所述因振动膜30的振动而变化，储存在电容器中的电荷也几乎不流过电阻器100。即，可以视为储存在由振动膜30和背极板10构成的电容器中的电荷不发生变化。因此，电容器的静电容量的变化可以作为振动膜30与背极板10之间的电压变化而取出。

电容式麦克风1通过前置放大器110放大振动膜30相对于地线的电压变化，作为电信号将电容器的静电容量的极微小的变化输出。即，电容式麦克风1通过将施加于振动膜30的声压变化转换为电容器的静电容量的变化，并将电容器的静电容量的变化转换为电压变化，由此，输出与声压变化相关的电信号。

振动膜30将其端部作为固定端而发生振动。因此，最远离振动膜端部的中心以最大的振幅振动。与此相对，靠近振动膜30的固定在隔片44的端部的近端部20的振幅小。

但是，如图2A所示，包括具有同样的导电性的薄膜电极的电容式麦克风的等效电路是并联连接电容Cs和电容Cb的电路，其中，电容Cs由假设完全不振动的振动膜的近端部和背极板形成，而电容Cb由假设以某振幅维持平坦形状而振动的振动膜中央部和背极板形成。当认为振动膜30由以某振幅维持平坦形状而振动的中央部和完全不振动的近端部构成时，若伴随振动膜30的振动，在近端部与中央部之间发生电荷的移动，那么振动膜30的近端部相对于背极板10近端部的电位就变动，振动膜中央部相对于背极板10中央部的电位变动幅度变小。振动膜30近端部相对于背极板10近端部的电位变动是电容式麦克风1的输出信号的噪声成分，相对于背极板10中央部的振动膜中央部的电位变动是电容式麦克风1的输出信号的真实信号成分。

在本实施例的电容式麦克风1中，靠近背极板10的固定在隔片44的端部的近端部20的电阻率高于中央部14。因而，本实施例的电容式麦克风1的等效电路，如图2B所示，在电容Cs和电容Cb之间连接有大阻值的内阻R，其中，电容Cs由假设完全不振动的振动膜30的近端部和背极板10形成，电容Cb则由假设以某振幅维持平坦形状而振动的振动膜30的中央部和背极板形成。内阻R阻碍伴随振动膜30的振动而在电容Cs和电容Cb之间引起的电荷的移动，故而，抑制振动膜30的近端部相对于背极板10的近端部20的电位变动。因此，本实施例的电容式麦克风1与具有同样的导电性薄膜电极的电容式麦克风相比，其灵敏度高。

(制造方法)

图3A～图5C是表示第一实施例的电容式麦克风1的制造方法的剖面图。

首先，如图3A所示，形成基膜51和绝缘膜43。具体而言，例如在作为基膜51的单晶硅基板的表面利用CVD法沉积SiO₂。也可以通过单晶硅基板的热氧化形成绝缘膜43，但是，为了使后述的由SiO₂形成的绝缘膜45和由SiO₂形成的绝缘膜43的蚀刻率相同，优选利用CVD法沉积SiO₂。

其次，如图3B所示，在绝缘膜43上形成构成振动膜30及其衬垫部31的半导体或金属的膜32。在形成半导体的膜32时，例如通过LPCVD法在绝缘膜43上沉积Si。另外，可以在沉积的Si膜上利用高浓度的离子注入掺杂成为施主或受主的杂质之后，通过退火使Si膜活化。另外，也可以在利用LPCVD法在绝缘膜43上沉积Si时，在原位(ィンサィチュ)将成为施主或受主的杂质掺杂在Si中。在形成金属膜32时，例如利用溅射将Ti沉积在绝缘膜43上。

接着，如图3C所示将半导体或金属的膜32构图成所希望的形状。具体而言，首先利用光刻在膜32上形成掩模之后，使用HNO₃和HF的混合液或HF对膜32进行蚀刻并除去掩模。

然后，如图3D所示，在半导体或金属的膜32上形成构成隔片44的绝缘膜45。具体而言，例如利用CVD法在膜32上沉积SiO₂。

接着，如图4A所示，在绝缘膜45上形成构成背极板10及其衬垫部13的半导体或金属的膜22。在形成半导体的膜22时，例如利用LPCVD法在绝缘膜45上沉积Si。另外，可以在利用高浓度的离子注入将成为施主或受主的杂质掺杂到沉积的Si膜之后，通过退火使Si膜活化。另外，在利用LPCVD法在绝缘膜45上沉积Si时，也可以在原位(ィンサィチュ)将成为施主或受主的杂质掺杂在Si中。在形成金属的膜22时，例如利用溅射将Ti沉积在绝缘膜45上。

接着，如图4B所示，在膜22上利用光刻形成由抗蚀剂等构成的规定图案的掩模60。掩模60是离子注入用掩模，具有与背极板10的近端部20及衬垫部13的近端部15对应的开口部62。通过利用离子注入掺杂杂质，可以准确地控制杂质在半导体或金属的膜22内部中的量、深度及分布，可以在低温下进行工艺过程。另外，可以通过将Si₃N₄膜等作为掩模60使用的扩散，在膜22掺杂杂质。也可以通过使用氧等离子或氮等离子的等离子处理，在半导体或金属的膜22中掺杂O或N。

接着，如图4C所示，在半导体或金属的膜22离子注入杂质并除去掩模60。作为杂质，可以举出Ar、O、N、P等。通过在半导体或金属的膜22的一部分离子注入杂质，能够将膜22的掺杂杂质的区域非晶体化而提高其电阻率。另外，当在半导体或金属的膜22的一部分离子注入O或N时，可以将离子注入的膜22进行退火。通过对在一部分离子注入有O或N的膜22进行退火，由于掺杂的O或N和构成膜22的半导体或金属，化学性地被活化并起反应，可以在膜22形成高电阻或绝缘性的氧化区域或氮化区域。

接着，如图5A所示，将半导体或金属的膜22构图成所希望的形状，在膜22上形成音孔18。具体而言，首先利用光刻在膜22上形成掩模之后，利用HNO₃和HF的混合液或HF对膜22进行蚀刻并除去掩模。

其次，如图5B所示，在基膜51的表面上利用光刻形成规定图案的掩模64。掩模64是用于形成基底40的压力缓冲室33的一部分的蚀刻用掩模，在与压力缓冲室33对应的部位具有开口部66。

接着，如图5C所示，通过利用DeepRIE将在基膜51的开口部66内露出的部位除去，在基膜51形成压力缓冲室33的侧壁面52，然后，将掩模64去除。

然后，若将基膜51和半导体或金属的膜22作为掩模而使用BHF等对绝缘膜43及绝缘膜45进行蚀刻，则可以得到图1所示的电容式麦克风1的感声部。蚀刻液从形成于基膜51的压力缓冲室33和形成于膜22的音孔18到达绝缘膜43和绝缘膜45并蚀刻绝缘膜43和绝缘膜45，由此形成压力缓冲室33的剩余部分和压力室46。

由以上说明可知，通过在半导体或金属的膜22的一部分离子注入杂质、或者在半导体或金属的膜22的一部分离子注入杂质之后对膜22进行退火这样的半导体器件的通用制造工艺，可以由电阻率随着区域而不同的半导体或金属的膜22形成背极板10。因而，可以用低成本制造结构简单且灵敏度高的电容式麦克风。特别是，根据通过在半导体或金属的膜22的一部分离子注入杂质，根据由一部分被非晶体化的半导体或金属的膜22形成背极板10的方法，由于可以减少热处理工序，可以抑制构成电容式麦克风1的薄膜的热损伤或不必要的杂质的扩散。因此，可以进一步降低电容式麦克风1的制造成本。

(第二实施例)

图6是表示第二实施例的电容式麦克风2及其制造方法的剖面图。

如图6D所示，在第二实施例的电容式麦克风2中，在构成背极板70的膜74和构成振动膜30的膜32之间不存在绝缘膜。通过半导体或金属的膜74的高电阻区域，在绝缘状态或者与接近绝缘的状态下，可以支承振动膜30和背极板70。另外，若将半导体或金属的膜74的高电阻区域绝缘化，则可以进一步提高电容式麦克风2的灵敏度。另外，由于在构成背极板70的膜74与构成振动膜30的膜32之间不存在绝缘膜，因此在背极板70的中央部14进行布线的导电膜，对于膜74的表面来说成为必要。

在电容式麦克风2的制造方法中，首先进行图3A～图3C所示的工序。接着，如图6A所示，在半导体或金属的膜32上形成保护性膜80。然后，如图6B所示，将保护性膜80构图成所希望的形状。具体而言，在保护性膜80上利用光刻形成掩模之后，对保护性膜80进行蚀刻并除去掩模。

接着，如图6C所示，以覆盖保护性膜80的方式在半导体或金属的膜32上形成半导体或金属的膜74。膜74的具体形成方法依照膜22的形成方法(参照图4A)。

接着，依照半导体或金属的膜22的改性工序(参照图4B和图4C)，在半导体或金属的膜74形成高电阻区域。

然后，依照半导体或金属的膜22的构图工序(参照图5A)，对半导体或金属的膜74进行构图。

接着，通过对基膜51进行蚀刻，在基膜51形成压力缓冲室33的一部分(参照图5B和图5C)。

其次，若将半导体或金属的膜74作为掩模对保护性膜80进行蚀刻，将基膜51作为掩模并利用BHF等对绝缘膜43进行蚀刻，则可以得到图6D所示的电容式麦克风2。

由以上说明可知，通过由电阻率随着区域而不同的半导体或金属的膜74一体地形成背极板70和隔片72的一部分，与在绝缘性的膜的中央部固定有电极的以往的电容式麦克风相比，可以精简电容式麦克风2的结构及制造方法。因此，可以降低电容式麦克风2的制造成本。

(第三实施例)

图7是表示第三实施例的电容式麦克风3及其制造方法的剖面图。

如图7D所示，在第三实施例的电容式麦克风3中，构成背极板10的膜24的高电阻区域比低电阻区域厚。半导体或金属的膜24的构成背极板10近端部20的厚的高电阻区域，由半导体或金属的氧化物或氮氧化物构成。

在电容式麦克风3的制造方法中，首先，利用图3A～图4A所示的工序形成半导体或金属的膜24。

其次，如图7A所示，在半导体或金属的膜24上形成与背极板10的近端部20及衬垫部13对应的具有开口部84的掩模82。具体而言，例如，首先在整个半导体或金属的膜24上利用CVD法沉积Si₃N₄。然后，若利用光刻在沉积的Si₃N₄膜上形成规定图案的抗蚀剂膜，利用H₃PO₄等对Si₃N₄膜进行蚀刻并除去抗蚀剂膜，则可以得到掩模82。

接着，如图7B所示，将从半导体或金属的膜24的开口部84露出的部位选择性地进行氧化或氮氧化。具体而言，例如通过热氧化对膜24进行氧化。另外，在热氧化时，通过使用含有NH₃的气体，可以对膜24进行氮氧化。当膜24由Si构成时，为了抑制在由SiO₂构成的绝缘膜45、43的后述的蚀刻工序中对膜24的蚀刻，优选对由Si构成的膜24进行氮氧化。半导体或金属的膜24的被氧化或被氮氧化的区域，其体积膨胀，变为比半导体或金属的区域厚。

接着，如图7C所示将掩模82除去。例如利用H₃PO₄等对掩模82进行蚀刻。

其次，将半导体或金属的膜24构图成所希望的形状，在半导体或金属的膜24形成音孔18。音孔18例如在膜24上形成具有所希望图案的抗蚀剂掩模并通过蚀刻而形成。蚀刻如下进行，即，例如将在膜24上形成的抗蚀剂作为掩模而利用氟类蚀刻气体对膜24的被氧化或被氮氧化的区域进行蚀刻，形成被氧化或被氮氧化区域中的音孔18，然后利用氯类蚀刻气体对半导体或金属的区域进行蚀刻，形成半导体或金属的区域的音孔18。

接着，通过对基膜51进行蚀刻，在基膜51形成压力缓冲室33的一部分(参照图5B和图5C)。

然后，若将基膜51和半导体或金属的膜24作为掩模，利用BHF等对绝缘膜43和绝缘膜45进行蚀刻，则可得到图7D所示的电容式麦克风3。

另外，基于多个实施例来说明本发明的实施方式。

(第四实施例)

图8A和图8B是表示第一实施例的电容式麦克风21的结构的示意图。电容式麦克风21具有在图8B中以剖面图描绘的感声部和在图8B中作为电路图描绘的检测部。

(感声部的构成)

背极板210的端部和振动膜230的端部分别固定在隔片244上。即，在通过隔片244在背极板210与振动膜230之间形成压力室246的状态下，背极板210和振动膜230相互平行地被支承。图8A只表示背极板210及其周边部和背极板210的衬垫部213。背极板210及其周边部俯视的形状没有特别的限制，既可以是如图8A所示的圆形，也可以是其他形状。另外，背极板210具有作为贯通背极板210的通孔的多个音孔218。对于音孔218的俯视形状没有特别的限制，既可以是图8A所示的圆形，也可以是其他形状。

背极板210及其衬垫部213由多晶硅等半导体膜222构成。背极板210由半导体膜222的未固定于绝缘膜245的圆盘形部分构成。在半导体膜222的与背极板210的圆盘形中央部214、从中央部214延伸至衬垫部213的背极板210的线形连接部216以及衬垫部2 13对应的区域，比其他区域高浓度地扩散有成为施主或受主的杂质。中央部214的面积设为如下的值，即，例如传播某声波时振动膜230振动的轨迹的体积除以振动膜230的中心振幅而得到的值。具体而言，例如将中央部21 4的面积设为振动膜230面积的1/3～1/2。中央部214的外形形成为例如与振动膜230的外形相似的圆盘形。成为施主的杂质例如是P、As、Sb。成为受主的杂质例如是B。靠近固定在隔片244的端部的背极板210的近端部220，不扩散成为施主或受主的杂质，因此，其电阻率高于中央部214。另外，成为施主或受主的杂质可以在背极板210的近端部220比中央部214低浓度地扩散。例如，将中央部214的杂质浓度的数量级设为10²⁰cm^-3，近端部220的杂质浓度设为10¹⁶～10¹⁷cm^-3。

振动膜230及其衬垫部213由多晶硅等半导体膜232构成。振动膜230由半导体膜232的未固定于绝缘膜243、245的圆盘形部分构成。在构成振动膜230及其衬垫部231的半导体膜232的整体高浓度地扩散有成为施主或受主的杂质。另外，杂质既可以与在构成背极板210的半导体膜222中扩散的杂质相同，也可以不一样。另外，半导体膜222的高浓度地扩散有成为施主或受主的杂质的区域的导电型，既可以与半导体膜232的导电型相同，也可以相反。另外，可以与背极板210同样地，通过限定构成振动膜230的半导体膜232的杂质扩散区域，使振动膜230近端部的电阻率高于中央部。但是，若振动膜230和背极板210中任一方的近端部的电阻率高于中央部，即使另一方的电阻率均等，电容式麦克风21的灵敏度也提高。即，限定构成振动膜230的半导体膜232的杂质扩散区域，即使在构成背极板210的半导体膜222的整体扩散杂质，也可以得到同样的效果。另外，通过仅将近端部的电阻率高于中央部的半导体膜作为振动膜230和背极板210中任一方，限定杂质扩散区域所必需的掩模的光刻工序及掩模的除去工序变得不需要，因此，可以精简电容式麦克风21的制造工艺。

隔片244由构成压力室246的侧壁面247的绝缘膜245和比半导体膜222、232的压力室246的侧壁面247靠外侧的部分构成。

振动膜230的端部固定在基底240。通过背极板210的音孔218的声波使振动膜230振动。基底240具有与振动膜230对应的压力缓冲室233，并由绝缘膜243和基膜251构成，在该绝缘膜243固定有构成振动膜230的半导体膜232，基膜251设置在绝缘膜243的半导体膜232的相反侧，形成有压力缓冲室233的侧壁面252。通过增大压力缓冲室233的容积，在密封压力缓冲室233的状态下向振动膜230传播声波时，由于压力缓冲室233的内压而难以控制振动膜230的振动。

另外，也可以构成为：振动膜230比背极板210靠声源侧，使声波直接向振动膜230传播。此时，音孔218作为连通在背极板210和振动膜230之间形成的压力室246和其外部空间的空气通路而起作用。

(检测部的构成)

在振动膜230的衬垫部231连接有与电阻器2100一端连接的引线2104。在背极板210的衬垫部213连接有与安装有电容式麦克风21的基板的地线连接的引线2106。在电阻器2100的另一端连接有与偏压电源电路2102的输出端连接的引线2108。电阻器2100使用阻值大的电阻器。具体而言，电阻器2100优选具有GΩ级阻值的电阻器。在前置放大器2110的输入端连接有与电容器2112的一端连接的引线2114。而且，连接振动膜230和电阻器2100的引线2104也连接在电容器2112的另一端。

(电容式麦克风的动作)

若声波通过背极板210的音孔218向振动膜230传播，则振动膜230由声波而振动。振动膜230发生振动，则通过其振动使背极板210与振动膜230之间的距离发生变化，由振动膜230和背极板210构成的电容器的静电容量变化。

由于振动膜230经由其衬垫部231与阻值大的电阻器2100连接，因此，即使电容器的静电容量如上所述因振动膜230的振动而发生变化，蓄积在电容器的电荷也几乎不流过电阻器2100。即，可以视为蓄积在由振动膜230和背极板210形成的电容器中的电荷没有发生变化。因而，电容器的静电容量的变化可以作为振动膜230与背极板210之间的电压变化而取出。

电容式麦克风21通过利用前置放大器2110放大振动膜230相对于地线的电压变化，作为电信号将电容器的静电容量的极其微小的变化输出。即，电容式麦克风21通过将施加于振动膜230的声压变化转换为电容器的静电容量的变化，将电容器的静电容量的变化转换为电压变化，输出与声压的变化相关的电信号。

振动膜230将其端部作为固定端而振动。即，最远离振动膜端部的中心，以最大的振幅振动。与此相对，靠近振动膜230的固定在隔片244的近端部220的振幅则小。

但是，图9A所示的包括具有同样的导电性的薄膜电极的电容式麦克风的等效电路是电容Cs和电容Cb并联连接的电路，电容Cs由被认为完全不振动的振动膜的近端部和背极板形成，电容Cb由被认为以某振幅维持平坦形状而振动的振动膜的中央部形成。当认为振动膜230由以某振幅维持平坦形状而振动的中央部和完全不振动的近端部构成时，若伴随振动膜230的振动，在近端部与中央部之间发生电荷的移动，则振动膜230的近端部相对于背极板210的近端部的电位变动，振动膜的中央部相对于背极板210的中央部的电位变动幅度变小。振动膜230的近端部相对于背极板210的近端部的电位变动是电容式麦克风21的输出信号的噪声成分，振动膜的中央部相对于背极板230的中央部的电位变动是电容式麦克风21的输出信号的真实信号成分。

本实施例的电容式麦克风1由于在靠近背极板210的固定在隔片244的端部的近端部220不扩散成为施主或受主的杂质，故近端部220的电阻率高于中央部。因此，如图9B所示，本实施例的电容式麦克风21的等效电路是在电容Cs与电容Cb之间连接大阻值的内阻R而构成的，该电容Cs由被认为完全不振动的振动膜230的近端部和背极板210形成，该电容Cb由被认为以某振幅维持平坦形状而振动的振动膜230的中央部形成。内阻R由于阻碍伴随振动膜230的振动在电容Cs与电容Cb之间引起的电荷的移动，故而，可以抑制振动膜230近端部相对于背极板210的近端部220的电位变动。因此，本实施例的电容式麦克风21，与包括具有同样的导电性的薄膜电极的电容式麦克风相比灵敏度高。

(制造方法)

图10A～图12C是表示第四实施例的电容式麦克风21的制造方法的剖面图。

首先，如图10A所示，形成基膜251和绝缘膜243。具体而言，例如在作为基膜251的单晶硅基板的表面利用CVD法沉积SiO₂。虽然也可以通过单晶硅基板的热氧化形成绝缘膜243，但是为了使后述的由SiO₂构成的绝缘膜245和由SiO₂构成的绝缘膜243的蚀刻率相同，优选利用CVD法沉积SiO₂。

其次，如图10B所示，在绝缘膜243上形成构成振动膜230及其衬垫部231的半导体膜232。具体而言，例如在绝缘膜243上利用LPCVD法沉积Si之后，通过在沉积的Si膜上利用高浓度的离子注入掺杂成为施主或受主的杂质，经过退火使Si膜活化，形成半导体膜232。另外，当利用LPCVD法在绝缘膜243上沉积Si时，可以将成为施主或受主的杂质在原位掺杂到Si中。

接着，如图10C所示，将半导体膜232构图成所希望的形状。具体而言，首先在半导体膜232上利用光刻形成掩模，然后利用Cl₂和O₂的混合气体对半导体膜232进行蚀刻并除去掩模。

其次，如图10D所示，在半导体膜232上形成构成隔片244的绝缘膜245。具体而言，例如，在半导体膜232上利用CVD法沉积SiO₂。

其次，如图11A所示，在绝缘膜245上形成构成背极板210及其衬垫部213的半导体膜222。具体而言，例如，在绝缘膜245上利用CVD法沉积Si。

接着，如图11B所示，在绝缘膜222上利用光刻形成由抗蚀剂等构成的规定图案的掩模260。掩模260是离子注入用掩模，具有与背极板210的中央部214和连接部216以及与衬垫部21 3对应的开口部262。通过利用离子注入掺杂杂质，可以准确地控制杂质在半导体膜222内的量、深度及分布，可以在低温下进行工艺。另外，可以通过扩散将杂质掺杂在半导体膜222，此时，掩模260使用Si₃N₄。

其次，如图11C所示，在半导体膜222利用高浓度的离子注入掺杂成为施主或受主的杂质，并除去掩模260，通过退火将半导体膜222活性化。

接着，如图12A所示，将半导体膜222构图成所希望的形状，在半导体膜222形成音孔218。具体而言，首先在半导体膜222上利用光刻形成掩模后，利用Cl₂和O₂的混合气体，对半导体膜222进行蚀刻并除去掩模。

接着，如图12B所示，在基膜251的表面上利用光刻形成规定图案的掩模264。掩模264是用于形成基底240的压力缓冲室233一部分的蚀刻用掩模，在与压力缓冲室233对应的部位具有开口部266。

其次，如图12C所示，通过利用DeepRIE将在基膜251的开口部266内露出的部位除去，在基膜251形成压力缓冲室233的侧壁面252之后，将掩模264除去。

接着，若将基膜251和半导体膜222作为掩模并利用BHF等对绝缘膜243和绝缘膜245进行蚀刻，则可得到图8所示的电容式麦克风21的感声部。蚀刻液通过形成于基膜251的压力缓冲室233的一部分和形成于半导体膜222的音孔218到达绝缘膜243和绝缘膜245并蚀刻绝缘膜243和绝缘膜245，由此，形成压力缓冲室233的剩余部分和压力室246。

由以上说明可知，通过利用将杂质高浓度地掺杂到半导体膜222的一部分这样的半导体器件的通用制造工艺，能够以低成本制造灵敏度高的电容式麦克风。

(第五实施例)

可以在背极板210的近端部220以低浓度扩散形成与中央部214相反的导电型半导体的第二杂质(参照图8A和图8B)。例如，在上述的制造方法中，在半导体膜222的与背极板210的中央部214对应的区域，形成用于以高浓度离子注入第一杂质的掩模260(参照图11B)之前，通过离子注入而以低浓度在半导体膜222的整个面上掺杂形成与中央部相反的导电型半导体的第二杂质。由此，如图9C所示的等效电路那样，在背极板210形成pn结二极管D。通过使pn结二极管D处于反偏置状态，可以增大中央部214与近端部220之间的电气势垒，因此可以进一步提高灵敏度。另外，在半导体膜222的与背极板210的中央部214对应的区域离子注入第一杂质之后，可以在半导体膜222的与背极板210的近端部220对应的区域离子注入第二杂质。

产业上的可利用性

本发明可适用于制造成本低且灵敏度高的电容式麦克风的制造方法。

本申请基于2005年8月30日向日本专利厅申请的特愿2005-249458号申请和2006年1月27日向日本专利厅申请的特愿2006-018834号申请主张优先权，并且其内容构成本申请的一部分。

Claims (16)

1.一种电容式麦克风，具有：

极板，其具有固定电极；

振动膜，其具有可动电极且由声波而振动；

隔片，其在将所述极板和所述振动膜绝缘的同时对其进行支承，并且在所述固定电极与所述可动电极之间形成空隙，

所述极板和所述振动膜中的至少一方是靠近所述隔片的近端部的电阻率比远离所述隔片的中央部的电阻率高的半导体或金属的单层膜。

2.如权利要求1所述的电容式麦克风，其中，在所述近端部扩散有杂质。

3.如权利要求1所述的电容式麦克风，其中，所述中央部由硅形成，所述近端部由氮化硅形成。

4.如权利要求1所述的电容式麦克风，其中，所述中央部由硅形成，所述近端部由氮氧化硅形成。

5.如权利要求4所述的电容式麦克风，其中，所述近端部的膜厚比所述中央部的膜厚厚。

6.一种电容式麦克风的制造方法，该电容式麦克风具有极板、振动膜及隔片，所述极板具有固定电极，所述振动膜具有可动电极且由声波而振动，所述隔片在将所述极板和所述振动膜绝缘的同时对其进行支承，并且在所述固定电极与所述可动电极之间形成空隙，其中，包括如下的工序：

形成半导体单层膜或金属单层膜，该半导体单层膜或金属单层膜至少构成所述极板和所述振动膜中的至少一方；

对所述半导体单层膜或所述金属单层膜的、靠近所述隔片的近端部进行改性，使所述近端部的电阻率高于远离所述隔片的中央部的电阻率。

7.如权利要求6所述的电容式麦克风的制造方法，其中，在将所述半导体单层膜或所述金属单层膜的所述中央部掩蔽的状态下，通过在所述近端部注入离子而对所述近端部进行改性。

8.如权利要求6所述的电容式麦克风的制造方法，其中，在将所述半导体单层膜或所述金属单层膜的所述中央部掩蔽的状态下，通过在所述半导体单层膜或所述金属单层膜注入离子并由退火处理使所述离子活化，由此对所述近端部进行改性。

9.如权利要求6所述的电容式麦克风的制造方法，其中，在将所述半导体单层膜即硅膜的所述中央部掩蔽的状态下，通过对所述近端部进行热氧化，对所述近端部进行改性。

10.如权利要求6所述的电容式麦克风的制造方法，其特征在于，在将所述半导体单层膜或所述金属单层膜的所述中央部掩蔽的状态下，通过对所述近端部进行等离子处理，对所述近端部进行改性。

11.一种电容式麦克风，具有：

极板，其具有固定电极和通孔；

振动膜，其具有可动电极且由声波而振动；

隔片，其在将所述极板和所述振动膜绝缘的同时对其进行支承，并且在所述固定电极与所述可动电极之间形成空隙，

所述极板和所述振动膜中的至少一方是靠近所述隔片的近端部的至少一部分的电阻率比剩余部分的电阻率高的单层半导体膜。

12.如权利要求11所述的电容式麦克风，其中，在所述单层半导体膜中，在中央部扩散有成为施主或受主的杂质，其浓度比所述近端部的至少一部分高。

13.如权利要求12所述的电容式麦克风，其中，在所述单层半导体膜的所述中央部的周围扩散有作为所述杂质的第一杂质和用于形成逆导电型半导体的第二杂质，所述第二杂质的浓度比所述第一杂质的浓度低。

14.一种电容式麦克风的制造方法，该电容式麦克风具有极板、振动膜及隔片，所述极板具有固定电极和通孔，所述振动膜具有可动电极且由声波而振动，所述隔片在将所述极板和所述振动膜绝缘的同时对其进行支承，并且在所述固定电极与所述可动电极之间形成空隙，其中，包括如下的工序：

形成半导体膜，该半导体膜构成所述极板和所述振动膜中的至少一方；

在所述半导体膜的中央部掺杂成为施主或受主的杂质，其浓度比所述半导体膜的靠近所述隔片的近端部的至少一部分高。

15.如权利要求14所述的电容式麦克风的制造方法，其中，包括如下的工序：

在所述半导体膜离子注入所述杂质，并且将离子注入有所述杂质的所述半导体膜进行退火处理。

16.如权利要求14或15所述的电容式麦克风的制造方法，其中，包括如下的工序：

在所述半导体膜的所述中央部的周围掺杂作为所述杂质的第一杂质和用于形成逆导电型半导体的第二杂质。

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