JP2001518246A - 小型シリコンコンデンサマイクロフォン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ソリッドステートコンデンサトランスデューサの幾つかの実施形態と、その製造の方法とが開示される。このトランスデューサ（１０）は、フレーム（１１）を形成しかつ開口を有する半導体基板と、前記開口の一部分の上に延びているダイヤフラムを形成しかつ基部部分と末端部分とを有する薄膜カンチレバー構造（１２）とを含む。上記基部部分が上記フレームに取り付けられており、かつ、上記末端部分が前記フレームの一部分の上に延びている。可動電極と固定電極とを有する可変ギャップコンデンサ（１４）が備えられており、上記可動電極が前記構造の前記末端部分の上に配置されており、かつ、上記固定電極が、上記可動電極に近接して上記フレームの上に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】 小型シリコンコンデンサマイクロフォン 技術分野 本発明は、ＣＭＯＳ回路系に集積化することができる小型シリコンコンデンサ マイクロホンに関する。 背景の従来技術 ＣＭＯＳ回路系に集積化することができる小型シリコンコンデンサマイクロホ ンは、最小体積において高感度と低ノイズとを得るために幾つかのトレードオフ を必要とする。典型的には、コンデンサマイクロホンは、４つの要素、すなわち 、固定有孔バックプレート、高コンプライアンス可動ダイヤフラム（このバック プレートとダイヤフラムは共に可変エアギャップコンデンサの２つの電極を形成 する）、電圧バイアス源、及び、緩衝増幅器から構成されている。 上記ダイヤフラムは、高コンプライアンスでありかつ上記バックプレートに対 して正確に位置決めされなければならず、一方、上記バックプレートは、定置状 態のままでありかつそのバックプレートを通過する空気流に対して最小限の抵抗 しか与えないものでなければならない。集積回路材料を使用してサイズ１ｍｍ未 満のマイクロホンの形でこれらの特徴を全て実現することは、これまで３つの側 面において困難な課題であった。第１に、現在までのシリコンベースの小型コン デンサマイクロホンは、その最大たわみがダイヤフラムの中央で生じる、周囲フ レームによって保持されたダイヤフラムを使用してきた。この構成では、ダイヤ フラム材料内の除去されることのない応力が、（その応力が、ダイヤフラムを剛 化させる引張 り応力である場合には）ダイヤフラムのコンプライアンスの低下を生じさせるか 、または、（その応力がダイヤフラムを座屈させる圧縮応力である場合には）位 置決め精度の低下を生じさせる。集積回路薄膜における典型的な応力レベルは、 完成ダイヤフラム内から除去されない場合には、過剰な剛化または座屈のために ダイヤフラムが使用不可能になるレベルよりも何倍も高いレベルである。 １ｍｍ未満の大きさのダイヤフラムの第２の問題点は、ダイヤグラムの材料と 厚さとが決まっている場合には、ダイヤフラムのサイズが小さければ小さいほど コンプライアンスが極めて急激に低下する傾向があるということである。ダイヤ フラムコンプライアンスの単位を単位圧力当たりの直線たわみとする場合に、こ のコンプライアンスは、ダイヤフラムサイズの４乗とみなされる。具体例として は、ダイヤフラムの材料と厚さと形状が同一に保たれる場合には、ダイヤフラム 直径を半分に削減することは、ダイヤグラムコンプライアンスをその以前の値の １６分の１に低下させると推定される。 サイズ１ｍｍ未満のマイクロホンの小型化における第３の問題点は、ダイヤフ ラム変位に対する機械的減衰を小さい度合いに維持することである。緩衝増幅器 の入力を効果的に駆動することが可能な範囲内にコンデンサ容量を保つためには 、その構造がより小さくされるのに応じて、エアギャップがより小さくされなけ ればならない（装置サイズの２乗の逆数として概算される）。残念なことに、エ アギャップが小さくされればされるほど、ダイヤフラムとバックプレートとの間 に閉じ込められている空気の粘性流に起因する減衰効果が、エアギャップのサイ ズの３乗の逆数として変化し、急激に増大する。その最終的な結果として、機械 的減衰が、装置サイズの６乗の逆数の形で極めて急激に増大する傾向がある。こ の減衰は周波数応答に悪影響を与え、すでに確立されている理論にしたがえば、 マイクロホン出力の雑音の原因となるマイクロホン構造内での圧力変動を生じさ せる。 小型コンデンサマイクロホンのダイヤフラムにおける過剰応力の問題を回避す るために、これまでに様々な解決策が提案されてきた。こうした解決策は、その 解決策がダイヤグラム材料に焦点を当てているか、または、ダイヤフラム構造に 焦点を当てているかによって、分類されることが可能である。材料の側面では、 BergquistとRudolfのTransducers 91，Proceedings of the International Conf erence on Solid-State Sensors and Actuators（IEEE，New York，1991）pp．2 66-269が、単結晶シリコンで同様に形成されているダイヤフラム支持体に対する 応力格差の発生を最小限に抑えるための、ダイヤフラム材料としての単結晶シリ コンを開示している。 Ｂｅｒｎｓｔｅｉｎの米国特許第５，１４６，４５３号は、パターン成形シリ コンばねによってその周囲において支持されている単結晶シリコンダイヤフラム から成る全シリコン構造を開示している。 ダイヤフラム構造の側面では、Ｌｏｅｐｐｅｒｔの米国特許第５，４９０，２ ２０号に、自由プレートダイヤフラム構成が開示されており、そのダイヤフラム はそのフレームから分離させられており、かつ、一組の横方向拘束手段だけによ って保持されている。Ｌｏｅｐｐｅｒｔによれば、ダイヤフラムとそのフレーム との間の材料の不一致にも係わらず、材料応力が完成ダイヤフラム内で完全に除 去される。 ＰＣＴ国際公開ＷＯ ９５／３４９１７は、ピエゾ電気カンチレバー圧力変換 器を開示している。あるいは、この変換器が、磁気ひずみ変換器、ピエゾ抵抗変 換器、または、熱変換器であることも可能である。 しかし、上記解決策のいずれにおいても、製造プロセスにおいて良好な性能を 維持しながら、この特有の薄膜の応力問題を解決することは不可能である。 本発明は、こうした問題とその他の問題との解決を可能にする。 発明の要約 本発明の目的は、ダイヤフラムの形状がカンチレバーを基本としており、かつ 、１ｍｍ未満のサイズのマイクロホンに適している別のバックプレート通気構造 が使用される、従来とは別のダイヤフラム／バックプレート構造を提供すること である。こうしたマイクロホンは、超音波用途、オーディオ用途、および、音声 変換用途に使用することができる。 カンチレバー形態においては、ダイヤフラム材料の応力が、自由プレートに関 連した保持拘束手段の必要なしに、自由プレート構造の場合と概ね同じ程度まで 最終ダイヤフラム構造内で除去される。これに加えて、カンチレバー構造のコン プライアンスは、材料とスパンと厚さが同一である端縁締付けダイヤフラムのコ ンプライアンスに比べて百倍以上大きく、このことが、サイズ１ｍｍ未満のダイ ヤフラムにおけるコンプライアンスに起因する上記問題点にも係わらず、より小 型の装置の設計を容易にする。 このダイヤフラムは、バックプレートと、バックプレート電圧バイアスのため 集積ＣＭＯＳ回路系と、緩衝増幅器と共に、単一のシリコンウェーハ上に形成さ れることが可能である。幾つかの実施形態が下記に示されている。機械的減衰を 最小限に抑えるためのコンデンサエアギャップの通気方法は、個々の実施形態の 状況に応じて決定され、したがって、個々の場合に状況に応じて与えられる。最 終的な結果は、マイクロホンのサイズと感度における利点を提供す る解決策であり、このことは当業者には容易に明らかである。 本発明の他の特徴と利点とが、次の添付図面を参照して説明される以下の詳述 から明らかになるだろう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明にしたがって作られるシリコンコンデンサマイクロホンの第１ の実施形態の斜視図である。 図１ａは、本発明にしたがって作られるシリコンコンデンサマイクロホンの第 ２の実施形態の斜視図である。 図２から図９は、図１のマイクロホンの製造の連続段階を示す断面図である。 図６ａ、図６ｂ、図７ａ、図８ａ、図９ａ、図９ｂは、図１ａのマイクロホン の製造の連続段階を示す断面図である。 図１０は、本発明にしたがって作られるシリコンコンデンサマイクロホンの第 ３の実施形態の斜視図である。 図１１と図１２は、図１０のマイクロホンの製造の連続段階を示す断面図であ る。 図１３は、本発明にしたがって作られるシリコンコンデンサマイクロホンの第 ４の実施形態の斜視図である。 図１３ａは、ダイヤフラムを省略した、図１３のマイクロホンの平面図である 。 図１３ｂと図１３ｃは、図１３ａのマイクロホンの断面図である。 図１３ｄは、ダイヤフラムを含む、図１３ａのマイクロホンの平面図である。 図１４と図１５は、図１３のマイクロホンの製造の連続段階を示す断面図であ る。 図１６は、本発明の第４の実施形態の変形例のウェブ構造の平面図である。 図１６ａは、本発明の第４の実施形態の変形例の平面図である。 図１６ｂと図１６ｃは、図１６ａのマイクロホンの断面図である。 図１７ａは、第４の実施形態のマイクロホンと共に使用するための過圧止め構 造の平面図である。 図１７ｂは、図１７ａの過圧止め構造の断面図である。 詳細な説明 本発明は様々な形態の実施形態として具体化されることが可能であり、本発明 の好ましい実施形態が添付図面に示され下記説明において詳述されているが、本 明細書における本発明の開示内容が本発明の原理の例示であるとみなされるべき であることと、本明細書に示されている実施形態に本発明の広範な側面を限定す ることは意図されていないということとを理解されたい。 シリコンコンデンサマイクロホン１０のためのカンチレバー設計が図１に示さ れている。マイクロホン１０は、基部端縁すなわち固定端縁１２ａにおいて支持 構造すなわちフレーム１２に固定されておりかつ末端端縁１２ｂを含む他の３つ の端縁上では自由であるダイヤフラム１２を含む。したがって、ダイヤフラム１ ２の堅さは、ダイヤフラム１２の厚さと材料特性とによって決定されるのであっ て、処理加工時にダイヤフラム１２内に発生させられる応力によっては決定され ない。コンデンサ１４が、固定端縁１２ａから距離をおいたダイヤフラムの末端 端縁１２ｂの付近に配置されており、この場所では、音声圧力に起因するダイヤ フラム１２の最大たわみが生じる。 図２を参照すると、この図に示されているように、本発明では、基板１６上に おける他の構成要素（図示されていない）のＣＭＯＳ処理加工中に、両面研摩シ リコンウェーハであることが好ましい基板１６上にマイクロホン１０が形成され る。ＣＭＯＳ処理加工中に、フィールド酸化物１８によって周囲を囲まれた活性 区域１８ａが標準ＬＯＣＯＳプロセスによって形成され、最終的にダイヤフラム １２がそこに配置されることになる。公知であるように、ＬＯＣＯＳプロセスは 、基板１６の背面上に窒化物層１８ｂも生じさせる。この窒化物層１８ｂは、Ｌ ＯＣＯＳプロセスの完了時に基板１６の背面上に残される。 図３を参照すると、この図に示されているように、低温酸化物層２０がウェー ハ１６の表面全体に堆積される。ＣＭＯＳプロセスでは、酸化物層２０が、ポリ シリコンゲートとアルミニウムインタコネクト（図示されていない）との間の誘 電体として、ウェーハ表面の概ね全体上に残されることが一般的である。アルミ ニウムインタコネクトは、ウェーハ１６上の他の位置に形成される回路を接続す るために使用される。その後で、裸シリコン基板１６を露出させるために、酸化 物層２０の一部分が除去される。 同様に、ＣＭＯＳプロセスでは、低温酸化物２０とアルミニウムインタコネク ト層とを保護するために、ウェーハ表面の概ね全体に窒化ケイ素パッシベーショ ン層２２が残されることが一般的である。図４に示されているように、ウェーハ １６上の他の位置のＣＭＯＳ回路区域内において通常の保護を与えるために窒化 ケイ素パッシベーション層２２がパターン形成されるが、上記と同様に、ダイヤ フラム１２が形成されることになっている区域内ではシリコン基板１６を露出さ せるために、窒化ケイ素パッシベーション層２２が部分的に除去される。したが って、窒化ケイ素パッシベーション層２ ２が、下記の微細加工段階において、水酸化カリウム（ＫＯＨ）であることが好 ましい異方性エッチング剤からＣＭＯＳ区域を保護するための障壁を形成する。 窒化物背面層１８ｂも、下記の最終微細加工段階のためのエッチングマスクを形 成するようにパターン形成される。 コンデンサ１４は、固定電極１４ａすなわちバックプレートと、可動電極１４ ｂとを含む。図５を参照すると、この図に示されているように、固定電極１４ａ を形成するために、厚さが０．１ミクロンから０．２ミクロンの範囲内の、クロ ムであることが好ましい金属層が堆積されて、パターン形成されている。 図６を参照すると、この図に示されているように、厚さが約４ミクロンの、ア ルミニウムであることが好ましい犠牲層２４が、堆積されて、パターン形成され る。コンデンサ１４の固定電極１４ａと可動電極１４ｂとの間にギャップを形成 するために、この犠牲層２４は最終的には除去されることになる。 図７を参照すると、この図に示されているように、典型的には厚さ１ミクロン である窒化ケイ素ダイヤフラム層２６が堆積され、パターン形成される。 図８を参照すると、この図に示されているように、可動電極１４ｂを形成する ために、厚さ約０．０２ミクロンの、好ましくはクロムである金属層が、窒化ケ イ素ダイヤフラム層２６上に堆積されてパターン形成される。 ０．０２ミクロンの厚さが、応力に関する考慮事項とコンダクタンスに関する 考慮事項との間の適切なバランスを与えるものとして使用される。より薄い層の 場合には、より低いコンダクタンスが得られるが、応力に関してはより劣った結 果をもたらすだろう。 明確には示されていないが、ウェーハ１６上のアルミニウムボン ディングパッドを保護するために、チタン／タングステン合金層と、その次に、 金層とが堆積されて、パターン形成される。 最終微細加工段階が図９に示されている。この段階では、ウェーハ全体が異方 性エッチング剤（好ましくは、水酸化カリウム（ＫＯＨ））でエッチングされる 。この段階は、マイクロホン１０の可動要素と固定要素との間にコンデンサギャ ップ２８を形成し、かつ、ダイヤフラム１２の下に穴３０を形成する。 図１に示されているカンチレバー形マイクロホン１０は、２つの点で最適条件 から逸脱する傾向がある。第１に、端縁締付けダイヤフラムに対するカンチレバ ー形ダイヤフラムの上記コンプライアンス特性のために、図１に示されている通 りのカンチレバー構造は、実際には非常にコンプライアンスが高く、したがって 、特定のマイクロホン用途において遭遇する最大音圧では過負荷となる。第２に 、上記の通りに集積回路薄膜材料から製造される図１のカンチレバー形ダイヤフ ラムは、除去されない応力の３つの原因、すなわち、（１）付着後に残留する薄 膜の厚さを通しての応力勾配、（２）ダイヤフラムの表面に対するクロム薄層ま たは他の金属被覆の付加によって引き起こされる応力格差、および、（３）ダイ ヤフラム１２が固定される固定端縁１２ａにおける非除去薄膜応力のために、カ ールする傾向がある。 所期の圧力範囲にダイヤフラムのコンプライアンスを適合させるために、およ び、ダイヤフラム１２がカールする傾向を抑制するために、下記の２つのタイプ の構造が現在までに開発されている。 構造というものは、その形状をその堅さに関係付ける「曲げモーメント」を有 する。フィルムはその厚さの増大に伴って曲げモーメントを増大させるが、同時 に、不要にダイヤフラム質量を増大させ、さらには、カールする傾向を増進する 力とモーメントとを単に増 大させる。下記の両タイプの構造は、フィルムの厚さを変化させずにダイヤフラ ムの曲げモーメントを増大させることによって、その機能を果たす。 曲げモーメントを増大させるための第１の構造は、単一の薄膜層で形成された ダイヤフラムに波形しわを付けることである。最初のアプローチは、カンチレバ ーの根元から先端まで波形しわを付けることから成るだろう。しかし、その薄膜 層ではカンチレバーに沿ってカールする傾向の度合いとカンチレバーの横断方向 にカールする傾向とが等しく、したがって、縦方向の直線的な波形しわだけを有 する構造は、依然として、横断方向にカールする可能性がある。このために、ダ イヤフラムのあらゆる横断面における曲げモーメントを増大させる、より高性能 の波形しわパターンが使用されなければならない。こうした波形しわパターンの １つが図１ａに示されている。他の様々なパターンが使用可能である。図１ａに 示されているように、どんな断面をとろうとも、あらゆる断面が複数の波形しわ を横断することになる。 図ｌａのダイヤフラムの製造は、図６ａ、図６ｂ、図７ａ、図８ａ、図９ａお よび図９ｂに示されている段階を除いて、図１のダイヤフラムの製造と同様であ る。 図６ａを参照すると、この図に示されているように、さらに犠牲層２４が波形 しわ３２を形成するようにパターン形成される。 図６ｂに示されているように、厚さが１ミクロンから２ミクロンの範囲内の第 ２の犠牲層３４が、第１の犠牲層２４の上に堆積されてパターン形成される。こ の第２の犠牲層３４は、コンデンサギャップ２８の寸法と波形しわ３２の高さと を別々に調整することができる。 図７ａを参照すると、典型的には厚さ１ミクロンである窒化ケイ 素ダイヤフラム層２６が堆積されてパターン形成される。この段階は、波形しわ ３２の存在を除いて、図７に示されている段階と同様である。 図８ａを参照すると、好ましくは厚さ約０．０１ミクロンのクロムであること が好ましい金属層が、窒化ケイ素ダイヤフラム層２６上に堆積されてパターン形 成され、可動電極１４ｂを形成する。この段階は、波形しわ３２の存在を除いて 、図８に示されている段階と同様である。 詳細には示されていないが、第１の実施形態と同様に、ウェーハ１６上の他の 場所のアルミニウムボンディングパッドを保護するために、チタン／タングステ ン合金層と、それに続く金層とが、堆積されてパターン形成されることができる 。 最終微細加工段階が図９ａに示されている。この段階では、ウェーハ全体１６ が、水酸化カリウム（ＫＯＨ）であることが好ましい異方性エッチング剤でエッ チングされる。この段階は、マイクロホン１０の可動要素と固定要素との間のコ ンデンサギャップ２８を形成すると共に、ダイヤフラム１２の下に穴３０を形成 する。この段階は、波形しわ３２の存在を除いて、図９に示されている段階と同 様である。 より深い波形しわが必要とされる場合には、波形しわの全体的な振幅を増大さ せるために、犠牲層の堆積およびパターン形成の前にシリコンが溝堀りエッチン グされる。 マイクロホンの低周波数ロールオフポイントは、背部体積コンプライアンス（ 音響ファラド単位）と圧力等化経路の音響抵抗（音響オーム単位）との積の逆数 によって決定される。この装置の音響等化経路は、カンチレバー形ダイヤフラム の端縁の周囲に存在し、シリコン基板内の穴の中に続いている。本発明において 求められてい る、背部体積が２立方ミリメートルから３立方ミリメートルである非常に小型の マイクロホンの場合には、１００Ｈｚ未満の平坦な応答を維持するために、この 経路の音響抵抗は非常に高くなければならず、約百万音響オームでなければなら ない。 図９ｂは、図１ａの線９ｂ−９ｂに沿ってとられた、図１ａの断面図である。 図９ｂに示されているように、穴３０の端縁を通過して延びるダイヤフラム１２ の重なり部分１２ｃを形成することによって、高い音響抵抗が得られる。この重 なり部分１２ｃは、約５ミクロンから約１０ミクロンの長さ「ｌ」を有する等化 経路３６を画定し、ダイヤフラム１２とウェーハ１６との間に１ミクロンから２ ミクロンのギャップ高さ「ｈ」を有する。 コンデンサギャップ２８、波形しわ３２および圧力等化経路３６のために必要 とされる様々な垂直方向寸法が、２つの互いに無関係にパターン成形された犠牲 層を使用することによって全て実現されることが可能である。たとえば、図６ｂ を参照すると、この図に示されているように、厚さ３ミクロンの第１の犠牲層２ ４が、ダイヤフラム波形しわのために必要とされる高低差を生じさせるようにパ ターン成形されることが可能であり、一方、厚さ１ミクロンの第２の犠牲層３４ が、等化経路３６の高さ「ｈ」を設定するために使用される。第２の（１ミクロ ンの）犠牲層３４も、波形しわレリーフパターン全体を被覆する形で残され、し たがって、波形しわ３２の高さが変化せずに、犠牲層２４と共に、４ミクロンの コンデンサギャップ２８を形成する。これらの３つの寸法（波形しわ高さ、コン デンサギャップ、等化経路高さ）を別々に完全に制御することが求められる場合 には、第３の犠牲層（図示されていない）が必要とされる。 すべてのコンデンサマイクロホンに関して、そのバックプレート 上でのダイヤフラムの不可逆的な崩壊を結果的に生じさせる、音響レベルとバイ アス電圧の組合せが存在する。ゼロバイアス電圧／ゼロ音圧条件でのダイヤフラ ムの位置が、そのダイヤフラムの無負荷位置と呼ばれる。典型的な用途において は、バイアス電圧が調整可能であるが、最大音圧を制御することは困難である場 合が多い。無負荷位置からのダイヤフラムの移動が制限されており、かつ、適正 なバイアス電圧が維持されている場合には、この不可逆的な崩壊が防止されるこ とが可能である。 本発明のマイクロホンでは、圧力等化経路３６の高さ「ｈ」（図９ｂを参照さ れたい）が小さいことが、高音圧下でのダイヤフラムの撓みを約１ミクロンに制 限する働きをし、したがって、コンデンサ１４での静電力が優勢になってダイヤ フラム１２の不可逆的な崩壊を引き起こすことはあり得ない。 上記構造では、ダイヤフラム１２下の面積の大部分が、基板１６内の穴３０の 真上に位置している。これは、ダイヤフラム１２の運動によって動かされる空気 が大きな抵抗なしに自由に動くことが可能であることを意味する。しかし、コン デンサ１４の区域内では、ダイヤフラムとバックプレートとの間の３ミクロンか ら４ミクロンのコンデンサギャップ２８内に空気が閉じこめられており、開口に 達するまでその空気が強制的に横方向に流動させられる。空気の粘度と、コンデ ンサギャップ内を通過する空気流動経路の寸法が小さいこととのために、ダイヤ フラム応答の大きな減衰が生じる可能性がある。この減衰は、高周波数応答に悪 影響を与えると同時に、マイクロホン出力に雑音を付加する可能性がある。これ を克服するための一般的な方法は、バックプレートに穿孔することであるが、こ の場合にはバックプレートが固体シリコン上に形成されているので、この減衰の 問題は、図１ａに示されている通りに、可動電極１４ ｂを含むダイヤフラム１２を貫通して延びている孔または穴３８を形成すること によって解決される。こうした穴の使用が、５０ｋＨｚまでの十分な応答性をす でに実現している。 曲げモーメントを増大させるための第２の構造は、厚さ２ミクロンから３ミク ロンの薄い犠牲スペーサによって隔てられている２つのキルト状(quilted)薄膜 のサンドイッチを使用してダイヤフラム１２を形成することである。これら２つ の薄膜が、図１０に示されているように、キルト状構造を形成するように互いに 断続的に付着されている。こうして、曲げモーメントが、付着点の横列を通過す る横断面における僅かな偏りを除いて、すべての断面にわたって概ね同一の度合 いに増大させられる。この偏りは、付着間隔に対する付着サイズの比率を小さく 保つことによって最小限に抑えられることが可能である。 このダイヤフラムの製造方法は、図１ａの実施形態に関して上記で開示した製 造方法に類似しているが、図１１と図１２とでさらに詳細に示されている。 この方法では、１ミクロンの厚さを有する第１の犠牲層２４の付着とパターン 成形との後で、厚さ０．５ミクロンの第１の窒化ケイ素ダイヤフラム層４０が付 着させられてパターン成形される。その上に第２の犠牲層３４（実施形態１ａの 層３４に相当し、３ミクロンの厚さを有する）が堆積されてパターン形成される 。その後で、０．５ミクロンの厚さを有する第２の窒化ケイ素層２６が堆積され てパターン形成される。層２６だけが、コンデンサ１４の可動電極１４ｂを支持 する働きをする。 別の好ましいダイヤフラム構造が図１３に示されている。この構造は、その中 央で固定されている円形ダイヤフラムを含む。この形状の利点は、この形状が、 横方向カールの抑制が最も困難である直 線カンチレバーの２つの自由側部端縁を不要にするということである。残された 唯一の自由端縁は円形の周縁である。ダイヤフラムサイズとダイヤフラム材料と ダイヤフラム厚さとが決まっている場合には、その構造が波形しわの振幅に等し い寸法内で一様に保たれているならば、その構造のコンプライアンスは、端縁支 持ダイヤフラムのコンプライアンスと直線カンチレバーのコンプライアンスとの 中間であり、前者の５倍でかつ後者の約２０分の１である。この構造のカーリン グの傾向も中間である。さらに、この構造のコンプライアンスは、適切な振幅の 波形しわを組み込むことによって所要の値に調節されることもできる。こうした 波形しわは、放射状、円形（好ましい形状である）、または、玩具の風車のよう に内側半径に対して接線状とすることができる。円形の波形しわの場合には、ダ イヤフラム固定区域によって中断されることなしに波形しわを形成することがで きるので、円形の波形しわが好ましい。 図１３の実施形態を製造するプロセスは、固定部（anchor）６０の形成段階を 除けば、図１ａの実施形態を製造するプロセスと同様である。図１４と図１５は 、この実施形態の横断面を示している。 中央で支持される円形ダイヤフラム１２の固定部６０は、基板の穴３０の中央 に達している。したがって、上記固定部を周囲の基板に接続するために、周囲基 板表面以外の幾つかのダイヤフラム支持体手段が備えられなければならない。 上記の好ましい方法は、引っ張られた穿孔薄膜構造すなわちウェブ６２を基板 穴３０をまたぐ形で形成するように、かつ、固定部６０においてウェブ６２にダ イヤフラム１２を付着させるように、（直線カンチレバー設計では除去済みであ る）ウェーハ１６の表側表面上のＬＯＣＯＳ窒化物薄膜１８ｃとパッシベーショ ン窒化物２２との組合せ堆積物をパターン形成することである。図１のカンチレ バー構造に関連して上記で言及したように、ＣＭＯＳプロセス中に、ダイヤフラ ムと基板穴とになる活性区域が形成される。しかし、この場合には、フィールド 酸化物の成長を阻止することによってＬＯＣＯＳプロセスにおける活性区域を画 定するために一般的に使用されるＬＰＣＶＤ窒化ケイ素層１８ｃが、ダイヤフラ ム１２と基板穴３０とになる区域の全体にわたって残されている。従来のＬＯＣ ＯＳプロセスでは、この窒化物層は、フィールド酸化段階でマスクとして使用さ れた後に、全体が剥ぎ取られる。このシリコン窒化物は一般的に高い伸張性を有 し、最終構造を引っ張るために使用される。上記活性区域内においては、窒化ケ イ素層１８ｃを露出させるために、ＣＭＯＳ低温酸化物２０が上記と同様に除去 される。窒化ケイ素パッシベーション層２２がウェーハ１６上に堆積され、エッ チングによってパターン形成される。しかし、このエッチング段階では、下にあ るＬＯＣＯＳ窒化物１６ｃも同様にエッチングされ、窒化ケイ素パッシベーショ ン層２２と同じパターンを得て、図１３ａに示されている通りのウェブ６２を形 成するように、エッチング時間が延長させられる。ウェーハ１６がこのプロセス の最後にＫＯＨ中でエッチングされる時には、ウェーハ１６の表側に対して作用 するバルクシリコンエッチングが、最終的に４つのポケット（pocket）６６を形 成する。これらのポケット６６は、ウェブ６２内の８つの開口６６ａで始まり、 その後で、長方形の制限境界６６ｂに達するまで横方向に延びる。異方性エッチ ング剤の場合に予想されるように、この境界は、当初のエッチング開口に外接し かつ基板１６の（１１１）結晶面と位置合せされている最大の長方形である。こ の場合には、この横方向エッチングがウェブ６２の下をくりぬき、その結果とし て、ウェブ６２の大きな区域が自立状態となる。しかし、各々のポケット６６ｂ の間に１つずつのシリコンリブが位置す る形で４つのシリコンリブ６８が配置されており、これらのリブ６８は、固定部 ６０と基板１６との間を延びている。この場合には、この構造の剛性が、リブ６ ８と、その構造を形成する薄膜１８ｃ、２２の張力との両方から得られる。堅固 な支持を与えるのに十分な大きさの、周囲基板上に付着させられたウェブ６２の 合計区域を含んでいるように、しかし、穴３０の中への移動空気流の抵抗を最小 限に抑えるのに十分な個数の開口を含むように、薄膜１８ｃ、２２のパターン形 成が行われる。窒化ケイ素パッシベーション層２２が、堆積時に引張り状態で得 られることが可能である場合には、この好ましい実施形態は、ＬＯＣＯＳ窒化物 １８ｃを省略して窒化ケイ素パッシベーション層２２だけを使用することになり 、したがって、そのプロセスの流れを従来のＣＭＯＳプロセスのプロセスの流れ により一層類似したものにする。穴３０が、ウェーハ１６の表側からのポケット のエッチングと、ＬＯＣＯＳ窒化物１８ｂ内の開口を通してウェーハ背面側のエ ッチングとを同時に行うことによって形成される。 この中央支持円形ダイヤフラム設計では、静電性領域内のコンプライアンスは 、ダイヤフラム１２のコンプライアンスとバックプレートのウェブ６２のコンプ ライアンスとの合計の結果である。 より大きなコンプライアンスを得るために、最終微細加工のエッチング時間を 延長することによって、リブ６８が除去されることが可能である。実際には、コ ンプライアンスの全てを、バックプレートウェブ６２から得ることができ、ダイ ヤフラム１２を非常に堅くすることができる。 円形ダイヤフラムのためのシリコン中央支持の利点は、この支持がダイヤフラ ムのための非常に平坦で安定した基礎であることである。中央シリコン支持は、 さらに、引張り薄膜支持構造に比べてパ ッケージ発生応力からより一層分離されてもいる。さらに、支持体がバルク状シ リコンで作られているので、ダイヤフラム付着部分における非除去薄膜応力は、 引張り薄膜支持構造に比較して無視できるほど小さい。 基板エッチングのこの好ましい方法（異方性エッチング）は、正方形の穴を作 れる。円形ダイヤフラムの周囲は、ダイヤフラムと基板穴とに関して選択される 相対的サイズに基づいて、周囲基板表面の大部分と重なり合うか、または、重な り合わない基板穴の隅を残しておかなければならない。前者の場合には、空気の 大部分がダイヤフラムと基板との間に捕らえられ、移動させられる空気の流れに 起因する粘性減衰を回避するために、上記のようにダイヤフラムの穿孔を必要と する。後者の場合には、大きな漏洩区域が基板穴の隅に生じさせられるが、上記 ダイヤフラム支持方法に関連して使用されるぴんと張られた(tensioned)薄膜（ 好ましくは窒化ケイ素パッシベーション層）が上記穴の隅の中を埋めるように伸 張させられる場合には、上記漏洩区域が排除されることが可能である。したがっ て、ダイヤフラムと基板との間のナローギャップ重なり部の領域が、気圧リリー フ経路を通る漏洩を抑制するために必要に応じて再形成される。上記穴の隅の中 に加えられたぴんと張られた薄膜の自由端部は、幾分かカールする傾向があり、 このことが気圧リリーフ経路内のナローギャップの制御の効果を低下させる。上 記の好ましい設計では、その装置の中央に向けて隅の薄膜区域の自由端縁を引っ 張ることによってその自由端縁を平らにする、幾つかのぴんと張られた追加の薄 膜ストリップ６２ａが含まれる。 コンデンサが上記装置内のダイヤフラムの端縁付近の位置に組み込まれるが、 これは、圧力に起因する振動の最大振幅がその場所で生じるからである。ダイヤ フラム電極が、そのダイヤフラムのコン デンサ区域を金属化することによって形成される。バックプレートの構造は、ダ イヤフラムに関して選択されるサイズに応じて決まる。基板穴の周囲を囲む固体 基板表面に重なる大きなダイヤフラムの場合には、バックプレート電極が、パッ シベーション被覆基板の表面を金属化することによって形成される。 図１３ｄに示されているような、上記の通りに基板穴の隅を引張り薄膜の区域 が既に埋めていなければならないより小さなダイヤフラムの場合には、ぴんと張 られた薄膜のこうした区域をさらに単純に伸張させて、そのダイヤフラムの金属 化周囲区域の下に位置する自立したバックプレート薄膜構造を形成することによ って、バックプレートが形成される。その後で、バックプレート電極１４ａを形 成するために、こうした追加のぴんと張られた薄膜区域も金属化される。バック プレート金属化の応力が、その薄膜構造の正味引張り力を強化するために選択さ れることができる。いずれの場合でも、金属化バックプレート薄膜の正味応力は 張力でなければならない。この場合も同様に、ダイヤフラムとバックプレートと の間に閉じこめられている空気は、粘性減衰を回避するために適切に通気されな ければならない。この場合には、好ましい解決策は、ダイヤフラムではなくバッ クプレートに穿孔することであるが、これは、穿孔した場合には、バックプレー ト構造の方がダイヤフラムの場合よりもカールする傾向が小さいからである。バ ックプレート穴７２は、穴またはスロットの形にされることが可能である。穴の 穿孔の典型的なパラメータは、穴直径５マイクロメートルで穴間隔が１０マイク ロメートルである。スロット穿孔の典型的なパラメータは、１４マイクロメート ルのスロットで、スロット間隔が２４マイクロメートルである。スロット通気の 場合には、残りのバックプレート材料はウェブ状の特徴を呈する。そのバックプ レート構造が最初にパター ン形成された時のように張力がその構造中でバランスが取られるように、かつ、 そのバックプレート構造が釈放される時に張力が再分布させられないように、バ ックプレート構造の直線要素の交差角度と長さとが選択される。 金属化ダイヤフラム１４ａに対する電気的接続が、そのダイヤフラムの端縁に 付着するように中央柱の中を通してまたは好ましくは薄い窒化物リーダ（leader ）７０によって実現される。図１３に示されているように、これによって、追加 の寄生的キャパシタンスが最小になる。 特定のダイヤフラム波形しわ形状とバックプレート穿孔パターンとが組み合わ される時に生じる問題は、その波形しわパターンの幾つかの低い区域がバックプ レート薄膜材料上に垂れ下がるということである。これは、他の場所ではエアギ ャップが４マイクロメートルであるのに、その区域内ではエアギャップが約１マ イクロメートルである区域を生じさせる。上記のように、粘性減衰効果がエアギ ャップの３乗の逆数として概算されるので、機械的減衰が、こうした場所では、 その構造の他の場所に比べて単位面積当たりで５０倍以上急速に累積する。 これを回避するための２つの方法が本明細書に含まれている。第１の方法は、 上記の通りに、そうした場所でダイヤフラムに穿孔することである。これらの場 所があまりに多くはない場合には、ダイヤフラムの波形しわはダイヤフラムのコ ンプライアンスまたはカール抑制を大きく変化させるのに十分にアップセットさ れていない。 この減衰効果を回避するための第２の方法は、波形しわ／バックプレートの交 差を全て取り除くことである。図１６、図１６ａ、図１６ｂ、図１６ｃはこうし た設計を示している。このアプローチは、波形しわの概ね半径方向の配置とそれ に対応するウェブ６２のス トリップ６２ａの半径方向配置とを使用する。等化経路３６の高さ「ｈ」が減少 させられる周囲の等化経路３６と、ダイヤフラムの撓みが非常に僅かであるダイ ヤフラム中央固定区域の付近とを除いた、ダイヤフラム波形しわパターンの凸部 区域の下に、ウェブストリップ６２ａの全てが置かれる。この設計は、上記半径 方向方法と上記円形方法との組合せを表す、上記の第３の波形しわスキームも示 している。図１６ａに示されているように、波形しわが内側半径に対して接線方 向に配置され、このことが、ダイヤフラムの端縁においては波形しわを特徴的に 概ね半径方向に位置させるが、中央付近では円形波形しわの形に収束させる。ダ イヤフラム波形しわのこの配置がぴんと張られた薄膜のストリップに一致させら れる場合には、ウェブが形成され、このウェブは、バックプレート構造を構成し 、かつ、シリコンリブと上記拡大中央ダイヤフラム支持区域とを形成するように シリコン穴エッチングをマスクする。このウェブの下のシリコンリブは、バック プレート構造に剛性を与える。収束ダイヤフラム波形しわはこの中央支持区域に 固定される。 長方形カンチレバーと円形カンチレバーの両方は、その構造が過圧力を受ける 場合に、１つの方向に自然の動き止めを有する（特に、ナローギャップ圧力リリ ーフ経路と、波形しわの溝とバックプレート薄膜との小さな意図的交差）。その 他の方向における動き止めを提供するために、パッシベーション窒化物２２の島 ７３が、犠牲層としてＣＭＯＳ金属７４を使用して形成される。一方の端部７３ ａがダイヤフラムの端縁に付着させられており、かつ、他方の端部７３ｂが、活 性区域の外側のダイヤフラム窒化物の張出しの下に閉じこめられている。図１７ は、この圧力止め構造を示している。 ギャップの反復性がシリコンマイクロホンにおいて重要である。動作モードの １つは、ダイヤフラムをバックプレートの外側端縁に 接触させるように十分に高いバイアス電圧を供給することである。これは非常に 反復性の高いギャップを形成し、かつ、優れた感度を与えるのに十分なコンプラ イアンスが依然として保たれている。 本発明が、本発明の思想またはその中心的特徴から逸脱することなしに、他の 特定の形態で具体化されることが可能であることが理解されるだろう。したがっ て、上記実施形態と具体例とが非限定的な例示のためのものであるとみなされる べきであり、本発明は上記の詳細な説明に限定されるものではない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年１月１８日（１９９９．１．１８） 【補正内容】 小型コンデンサマイクロホンのダイヤフラムにおける過剰応力の問題を回避す るために、これまでに様々な解決策が提案されてきた。こうした解決策は、その 解決策がダイヤグラム材料に焦点を当てているか、または、ダイヤフラム構造に 焦点を当てているかによって、分類されることが可能である。材料の側面では、 BergquistとRudolfのTransducers 91，Proceedings of the International Conf erence on Solid-StateSensors and Actuators（IEEE，New York，1991）pp．26 6-269が、単結晶シリコンで同様に形成されているダイヤフラム支持体に対する 応力格差の発生を最小限に抑えるための、ダイヤフラム材料としての単結晶シリ コンを開示している。 Ｈｏｓｈｉｎｏの米国特許第４，５７１，６６１号は、半導体基部と、その半 導体基部に固定されている一方の端部と振動可能な自由端部とを有する可動レバ ーとを含む、半導体振動検出装置を開示している。しかし、Ｈｏｓｈｉｎｏは、 流体伝導音圧に対して応答しかつ支持構造の開口の一部分の上に延びている薄膜 カンチレバー構造については、開示または示唆し損なっている。 Ｂｅｒｎｓｔｅｉｎの米国特許第５，１４６，４５３号は、パターン成形シリ コンばねによってその周囲において支持されている単結晶シリコンダイヤフラム から成る全シリコン構造を開示している。 ダイヤフラム構造の側面では、Ｌｏｅｐｐｅｒｔの米国特許第５，４９０，２ ２０号に、自由プレートダイヤフラム構成が開示されており、そのダイヤフラム はそのフレームから分離させられており、かつ、一組の横方向拘束手段だけによ って保持されている。Ｌｏｅｐｐｅｒｔによれば、ダイヤフラムとそのフレーム との間の材料の不一致にも係わらず、材料応力が完成ダイヤフラム内で完全に除 去される。 請求の範囲 １．ソリッドステートコンデンサマイクロホンであって、 支持構造（１１）を形成し且つ開口（３０）を有する半導体基板（１６）と、 前記開口の一部分の上に延びている流体伝導音圧に応答するダイヤフラム（１ ２）を形成しており、基部端部（１２ａ）と末端端部（１２ｂ）とを有し、前記 基部端部が前記支持構造に取り付けられ、かつ、前記末端端部が前記支持構造か ら分離されかつ前記支持構造の一部分の上に延びている薄膜カンチレバー構造と 、 可動電極（１４ａ）と固定電極（１４ｂ）とを有し、前記可動電極が前記構造 の前記末端端部の上に配置され、前記固定電極が前記可動電極に近接して前記支 持構造の上に配置され、かつ、前記コンデンサマイクロホンが前記固定電極に対 する前記可動電極の位置に比例した出力を生じさせる可変ギャップコンデンサ（ １４） とを含むソリッドステートコンデンサマイクロホン。 ２．前記半導体基板がシリコンである請求項１に記載のマイクロホン。 ３．前記カンチレバー構造の前記基部端部が前記開口の端縁に沿っている請求 項１に記載のマイクロホン。 ４．前記カンチレバー構造が概ね長方形の形状である請求項３に記載のマイク ロホン。 ５．前記ダイヤフラムが概ね円形の形状である請求項１に記載のマイクロホン 。 ６．前記カンチレバー構造が複数の薄膜層で形成されている請求項１に記載の マイクロホン。 ７．前記複数の薄膜層がキルト状にされている請求項６に記載の マイクロホン。 ８．前記ダイヤフラムが、前記ダイヤフラムの両側部の間の空気流を制限する ための、前記支持構造の一部分の上に延びている圧力等化経路を規定する手段を 含む請求項１に記載のマイクロホン。 ９．前記支持構造から遠ざかる方向の前記ダイヤフラムの移動を制限するため の手段を含む請求項１に記載のマイクロホン。 １０．前記移動制限手段が、前記ダイヤフラムの前記末端端部の上に延びてい る手段を含む請求項９に記載のマイクロホン。 １１．前記ダイヤフラム末端端部が通気口を含む請求項１に記載のマイクロホ ン。 １２．前記通気口が、前記末端端部を通って延びている複数の穴を含む請求項 １１に記載のマイクロホン。 １３．前記カンチレバー構造が波形しわにされている請求項１に記載のマイク ロホン。 １４．前記波形しわが同心円を形成する請求項１３に記載のマイクロホン。 １５．前記波形しわが概ね半径方向のラインを形成する請求項１３に記載のマ イクロホン。 １６．前記波形しわが概ね接線方向のラインを形成する請求項１３に記載のマ イクロホン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ，ＩＤ ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，Ｍ Ｇ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ， ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．ソリッドステートトランスデューサであって、 支持構造を形成し且つ開口を有する半導体基板と、 前記開口の一部分の上に延びているダイヤフラムを形成し、基部部分と末端部 分とを有し、前記基部部分が前記支持構造に取り付けられており、かつ、前記末 端部分が前記支持構造の一部分の上に延びている、薄膜カンチレバー構造と、 可動電極と固定電極とを有し、前記可動電極が前記構造の前記末端部分の上に 配置されており、かつ、前記固定電極が、前記可動電極に近接して前記支持構造 の上に配置されている可変ギャップコンデンサ とを含むソリッドステートトランスデューサ。 ２．前記半導体基板がシリコンである請求項１に記載のトランスデューサ。 ３．前記カンチレバー構造の前記基部部分が前記開口の端縁に沿っている請求 項１に記載のトランスデューサ。 ４．前記カンチレバー構造が概ね長方形の形状である請求項３に記載のトラン スデューサ。 ５．前記カンチレバー構造の前記基部部分が概ね前記カンチレバー構造の中央 に位置している請求項１に記載のトランスデューサ。 ６．前記ダイヤフラムが概ね円形の形状である請求項５に記載のトランスデュ ーサ。 ７．前記カンチレバー構造が複数の薄膜層で形成されている請求項１に記載の トランスデューサ。 ８．前記複数の薄膜層がキルト状にされている請求項７に記載のトランスデュ ーサ。 ９．前記ダイヤフラムが、前記ダイヤフラムの両側部の間の空気流を制限する ための、前記支持構造の一部分の上に延びている圧力等化経路を規定する手段を 含む請求項１に記載のトランスデューサ。 １０．前記支持構造から遠ざかる方向の前記ダイヤフラムの移動を制限するた めの手段を含む請求項１に記載のトランスデューサ。 １１．前記移動制限手段が、前記ダイヤフラムの前記末端部分の上に延びてい る手段を含む請求項１０に記載のトランスデューサ。 １２．前記ダイヤフラム末端部分が通気口を含む請求項１に記載のトランスデ ューサ。 １３．前記通気口が、前記末端部分を通って延びている複数の穴を含む請求項 １に記載のトランスデューサ。 １４．ソリッドステートトランスデューサであって、 支持構造を形成し且つ開口を有するシリコン基板と、 前記開口の一部分の上に延びているダイヤフラムを形成し、基部部分と末端部 分とを有し、前記基部部分が前記支持構造に取り付けられており、かつ、前記末 端部分が前記支持構造の一部分の上に延びている、多層薄膜カンチレバー構造と 、 可動電極と固定電極とを有し、前記可動電極が前記構造の前記末端部分の上に 配置されており、かつ、前記固定電極が、前記可動電極に近接して前記支持構造 の上に配置されている可変ギャップコンデンサ とを含むソリッドステートトランスデューサ。 １５．前記カンチレバー構造の前記基部部分が前記開口の端縁に沿っている請 求項１４に記載のトランスデューサ。 １６．前記カンチレバー構造が概ね長方形の形状である請求項１５に記載のト ランスデューサ。 １７．前記カンチレバー構造の前記基部部分が概ね前記カンチレバー構造の中 央に位置している請求項１４に記載のトランスデューサ。 １８．前記ダイヤフラムが概ね円形の形状である請求項１７に記載のトランス デューサ。 １９．前記カンチレバー構造が波形しわにされている請求項１４に記載のトラ ンスデューサ。 ２０．前記ダイヤフラムが、前記ダイヤフラムの両側部の間の空気流を制限す るための、前記支持構造の一部分の上に延びている圧力等化経路を画定する手段 を含む請求項１４に記載のトランスデューサ。 ２１．前記支持構造から遠ざかる方向の前記ダイヤフラムの移動を制限するた めの手段を含む請求項１４に記載のトランスデューサ。 ２２．前記移動制限手段が、前記ダイヤフラムの前記末端部分の上に延びてい る手段を含む請求項２１に記載のトランスデューサ。 ２３．前記ダイヤフラム末端部分が通気口を含む請求項１４に記載のトランス デューサ。 ２４．前記通気口が、前記末端部分を通って延びている複数の穴を含む請求項 １４に記載のトランスデューサ。 ２５．フレームと、前記フレームから延びているダイヤフラムと、固定電極と 可動電極とを有する可変ギャップコンデンサとを有するソリッドステートコンデ ンサトランスデューサを製造するための方法であって、 半導体基板を用意することと、 前記基板上にフィールド酸化物によって周囲を囲まれている活性区域を形成す ることと、 前記基板の表面上に低温酸化物層を堆積させることと、 裸基板を露出させるために前記酸化物層を除去することと、 窒化ケイ素パッシベーション層を前記基板表面上に用意することと、 前記ダイヤフラムになる区域内において前記基板を露出させるために前記窒化 ケイ素パッシベーション層を局所的に除去することと、 前記コンデンサの前記固定電極を形成するために、前記パッシベーション層の 一部分の上に第１の金属層をパターン成形することと、 前記パッシベーション層上に犠牲層をパターン成形することと、 前記パッシベーション層上に窒化ケイ素ダイヤフラム層をパターン成形するこ とと、 前記コンデンサの前記可動電極を形成するために前記ダイヤフラム層上に第２ の金属層をパターン成形することと、 前記可動コンデンサ電極と前記固定コンデンサ電極との間のコンデンサギャッ プと、前記ダイヤフラムの下の穴とを形成するために、異方性エッチング剤で前 記基板をエッチングすること とを含む方法。 ２６．前記エッチング剤が水酸化カリウム（ＫＯＨ）である請求項２５に記載 の方法。 ２７．前記半導体基板が両面研摩シリコンウェーハを含む請求項２５に記載の 方法。 ２８．前記活性区域がＬＯＣＯＳプロセスによって形成される請求項２５に記 載の方法。 ２９．前記ＬＯＣＯＳプロセスが前記基板の背面上の窒化物層も生じさせる請 求項２８に記載の方法。 ３０．エッチングマスクを形成するために前記背面窒化物層がパターン成形さ れる請求項２９に記載の方法。 ３１．前記第１の金属層がクロムである請求項２５に記載の方法。 ３２．前記第１の金属層が約０．１ミクロンの厚さである請求項３１に記載の 方法。 ３３．前記犠牲層がアルミニウムである請求項２５に記載の方法。 ３４．前記犠牲層が約４ミクロンの厚さである請求項３３に記載の方法。 ３５．前記ダイヤフラム層が１ミクロンの厚さである請求項２５に記載の方法 。 ３６．前記第２の金属層がクロムである請求項２５に記載の方法。 ３７．前記第２の金属層が約０．０２ミクロンの厚さである請求項３６に記載 の方法。 ３８．フレームと、前記フレームから延びている波形しわダイヤフラムと、固 定電極と可動電極とを有する可変ギャップコンデンサとを有するソリッドステー トコンデンサトランスデューサを製造するための方法であって、 半導体基板を用意することと、 前記基板上にフィールド酸化物によって周囲を囲まれている活性区域を形成す ることと、 前記基板の表面上に低温酸化物層を堆積させることと、 基板を露出させるために前記酸化物層を除去することと、 窒化ケイ素パッシベーション層を前記基板表面上にパターン形成することと、 前記ダイヤフラムになる区域内において前記基板を露出させるために前記窒化 ケイ素パッシベーション層を局所的に除去することと、 前記コンデンサの前記固定電極を形成するために、前記パッシベーション層の 一部分の上に第１の金属層をパターン形成することと、 前記パッシベーション層上に第１の犠牲層をパターン形成することと、 前記パッシベーション層上に窒化ケイ素ダイヤフラム層をパターン形成するこ とと、 前記コンデンサの前記可動電極を形成するために前記ダイヤフラム層上に第２ の金属層をパターン形成することと、 前記可動コンデンサ電極と前記固定コンデンサ電極との間のコンデンサギャッ プと、前記ダイヤフラムの下の穴とを形成するために、異方性エッチング剤で前 記基板をエッチングすること とを含む方法。 ３９．前記エッチング剤が水酸化カリウム（ＫＯＨ）である請求項３８に記載 の方法。 ４０．前記半導体基板が両面研摩シリコンウェーハを含む請求項３８に記載の 方法。 ４１．前記作用区域がＬＯＣＯＳプロセスによって形成される請求項３８に記 載の方法。 ４２．前記ＬＯＣＯＳプロセスが前記基板の背面上の窒化物層も生じさせる請 求項４１に記載の方法。 ４３．エッチングマスクを形成するために前記背面窒化物層がパターン形成さ れる請求項４２に記載の方法。 ４４．前記第１の金属層がクロムである請求項３８に記載の方法 。 ４５．前記第１の金属層が約０．１ミクロンの厚さである請求項４４に記載の 方法。 ４６．前記第１の犠牲層がアルミニウムである請求項３８に記載の方法。 ４７．前記第１の犠牲層が約４ミクロンの厚さである請求項４６に記載の方法 。 ４８．前記ダイヤフラム層が１ミクロンの厚さである請求項３８に記載の方法 。 ４９．前記第２の金属層がクロムである請求項３８に記載の方法。 ５０．前記第２の金属層が約０．０２ミクロンの厚さである請求項４９に記載 の方法。 ５１．前記第１の犠牲層上に第２の犠牲層をパターン形成することを含む請求 項３８ に記載の方法。 ５２．フレームと、前記フレームから延びている波形しわダイヤフラムと、固 定電極と可動電極とを有する可変ギャップコンデンサとを有するソリッドステー トコンデンサトランスデューサを製造するための方法であって、 半導体基板を用意することと、 前記基板上にフィールド酸化物によって周囲を囲まれている活性区域を形成す ることと、 前記基板の表面上に低温酸化物層を堆積させることと、 基板を露出させるために前記酸化物層を除去することと、 窒化ケイ素パッシベーション層を前記基板表面上に用意することと、 前記ダイヤフラムになる区域内において前記基板を露出させるために前記窒化 ケイ素パッシベーション層を局所的に除去することと、 前記コンデンサの前記固定電極を形成するために、前記パッシベーション層の 一部分の上に第１の金属層をパターン形成することと、 前記不活性化層上に第１の犠牲層をパターン形成することと、 前記第１の犠牲層上に第１の窒化ケイ素ダイヤフラム層をパターン形成するこ とと、 前記第１の窒化ケイ素ダイヤフラム層上に第２の犠牲層をパターン形成するこ とと 前記第２の犠牲層上に第２の窒化ケイ素ダイヤフラム層をパターン形成するこ とと、 前記コンデンサの前記可動電極を形成するために前記第２のダイヤフラム層上 に第２の金属層をパターン形成することと、 穴と、前記可動コンデンサプレートと前記固定コンデンサプレートとの間のコ ンデンサギャップと、前記第１のダイヤフラムと前記第２のダイヤフラムとの間 の空隙とを別々に形成するために、異方性エッチング剤で前記基板と前記第１の 犠牲層と前記第２の犠牲層とをエッチングすること とを含む方法。 ５３．前記エッチング剤が水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含む請求項５２に記載 の方法。 ５４．前記半導体基板が両面研摩シリコンウェーハを含む請求項５２に記載の 方法。 ５５．前記活性区域がＬＯＣＯＳプロセスによって形成される請求項５２に記 載の方法。 ５６．前記ＬＯＣＯＳプロセスが前記基板の背面上の窒化物層も生じさせる請 求項５５に記載の方法。 ５７．エッチングマスクを形成するために前記背面窒化物層がパターン成形さ れる請求項５６に記載の方法。 ５８．前記第１の金属層がクロムである請求項５２に記載の方法。 ５９．前記第１の金属層が約０．１ミクロンの厚さである請求項５８に記載の 方法。 ６０．前記第１の犠牲層と前記第２の犠牲層とがアルミニウムである請求項５ ２に記載の方法。 ６１．前記第１の犠牲層と前記第２の犠牲層との組合せ厚さが約４ミクロンの 厚さである請求項６０に記載の方法。 ６２．前記第１のダイヤフラム層と前記第２のダイヤフラム層の各々が約０． ５ミクロンの厚さである請求項５２に記載の方法。 ６３．前記第２の金属層がクロムである請求項５２に記載の方法。 ６４．前記第２の金属層が約０．０２ミクロンの厚さである請求項６３に記載 の方法。 ６５．ソリッドステートトランスデューサであって、 開口を規定するフレームを含むシリコン基板支持構造と、 前記フレームに取り付けられておりかつ前記開口を横断して延びている薄膜ウ ェブと、 中央部分と周辺部分とを有するダイヤフラムを形成する薄膜カンチレバーであ って、前記中央部分が前記ウェブに取り付けられておりかつ前記周辺部分が前記 支持構造の一部分の上に延びている薄膜カンチレバーと、 可動電極と固定電極とを有する可変ギャップコンデンサであって 、前記可動電極が前記構造の前記周辺部分上に配置されており、かつ、前記固定 電極が前記可動電極に近接して前記支持構造上に配置されている可変ギャップコ ンデンサ とを含むトランスデューサ。 ６６．前記カンチレバー構造の前記中央部分が前記開口の中央に配置されてい る請求項６５に記載のトランスデューサ。 ６７．前記カンチレバー構造が概ね円形の形状である請求項６５に記載のトラ ンスデューサ。 ６８．前記カンチレバー構造が波形しわを含む請求項６５に記載のトランスデ ューサ。 ６９．前記波形しわが同心円を形成する請求項６８に記載のトランスデューサ 。 ７０．前記カンチレバー構造がキルト状にされている請求項６５に記載のトラ ンスデューサ。 ７１．前記波形しわが概ね半径方向のラインを形成する請求項６８に記載のト ランスデューサ。 ７２．前記波形しわが概ね接線方向のラインを形成する請求項６８に記載のト ランスデューサ。 ７３．開口を規定するフレームと、前記フレームに取り付けられておりかつ前 記開口を横断して延びている薄膜ウェブとを含む支持構造と、固定電極と可動電 極とを有する可変ギャップコンデンサとを有するソリッドステートコンデンサト ランスデューサを製造する方法であって、 半導体基板を用意することと、 前記基板上にフィールド酸化物によって周囲を囲まれている活性区域を形成す ることと、 前記基板の表面上に低温酸化物層を堆積させることと、 基板を露出させるために前記酸化物層を除去することと、 前記ウェブを生じさせるために前記基板表面上に窒化ケイ素パッシベーション 層をパターン形成することと、 前記コンデンサの前記固定電極を形成するために、前記バッシベーション層の 一部分の上に第１の金属層をパターン形成することと、 前記不活性化層の上に第１の犠牲層をパターン形成することと、 前記第１の犠牲層上に第２の犠牲層をパターン形成することと、 前記第２の犠牲層上に窒化ケイ素ダイヤフラム層をパターン形成することと、 前記コンデンサの前記可動電極を形成するために前記ダイヤフラム層上に第２ の金属層をパターン形成することと、 前記ダイヤフラムの下の穴と、前記可動コンデンサ電極と前記固定コンデンサ 電極との間のコンデンサギャップとを形成するために、異方性エッチング剤で前 記基板と前記第１の犠牲層と前記第２の犠牲層とをエッチングすること とを含む方法。 ７４．前記エッチング剤が水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含む請求項７３に記載 の方法。 ７５．前記半導体基板が両面研摩シリコンウェーハを含む請求項７３に記載の 方法。 ７６．前記活性区域がＬＯＣＯＳプロセスによって形成される請求項７３に記 載の方法。 ７７．前記ＬＯＣＯＳプロセスが前記基板の背面上の窒化物層も生じさせる請 求項７６に記載の方法。 ７８．エッチングマスクを形成するために前記背面窒化物層がパターン形成さ れる請求項７７に記載の方法。 ７９．前記ＬＯＣＯＳプロセスがさらに、前記基板の表側表面上に窒化物層を 生じさせ、前記窒化物層が前記パッシベーション層と共に前記ウェブを形成する 請求項７６に記載の方法。 ８０．前記第１の金属層がクロムである請求項７３に記載の方法。 ８１．前記第１の金属層が約０．１ミクロンの厚さである請求項８０に記載の 方法。 ８２．前記犠牲層の各々がアルミニウムである請求項７３に記載の方法。 ８３．前記犠牲層の組合せ厚さが約４ミクロンの厚さである請求項７３に記載 の方法。 ８４．前記ダイヤフラム層が約１ミクロンの厚さである請求項７３に記載の方 法。 ８５．前記第２の金属層がクロムである請求項７３に記載の方法。 ８６．前記第２の金属層が約０．０２ミクロンの厚さである請求項８５に記載 の方法。