JP2002223499A - コンデンサマイクロホンおよびその製造方法および音声入力装置 - Google Patents
コンデンサマイクロホンおよびその製造方法および音声入力装置Info
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- JP2002223499A JP2002223499A JP2001020706A JP2001020706A JP2002223499A JP 2002223499 A JP2002223499 A JP 2002223499A JP 2001020706 A JP2001020706 A JP 2001020706A JP 2001020706 A JP2001020706 A JP 2001020706A JP 2002223499 A JP2002223499 A JP 2002223499A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】適正な低応力ダイアフラム有し、特性の優れた
コンデンサマイクロホンを提供するとともに製造工程の
安全の向上を図る。 【解決手段】（１００）面方位の単結晶シリコン基板１
０１の表面にバックプレート兼貫通穴相当部が開口部と
なっているドープマスクを形成する工程と、該シリコン
基板の表面のシリコンが露出した部分に所定深さまでホ
ウ素を高濃度にドープする工程と、バックプレート及び
ダイアフラムに対して選択的にエッチング出来る犠牲層
膜を形成する工程と、スパッタによるのダイアフラム膜
を成膜し、ホウ素をドープする工程と、アルカリ異方性
エッチングにより、所定深さの凹部を形成する工程と、
バックプレート及びダイアフラム間の犠牲層膜を選択的
にエッチングし、任意に隔てた空間を形成するための工
程を有する。
コンデンサマイクロホンを提供するとともに製造工程の
安全の向上を図る。 【解決手段】（１００）面方位の単結晶シリコン基板１
０１の表面にバックプレート兼貫通穴相当部が開口部と
なっているドープマスクを形成する工程と、該シリコン
基板の表面のシリコンが露出した部分に所定深さまでホ
ウ素を高濃度にドープする工程と、バックプレート及び
ダイアフラムに対して選択的にエッチング出来る犠牲層
膜を形成する工程と、スパッタによるのダイアフラム膜
を成膜し、ホウ素をドープする工程と、アルカリ異方性
エッチングにより、所定深さの凹部を形成する工程と、
バックプレート及びダイアフラム間の犠牲層膜を選択的
にエッチングし、任意に隔てた空間を形成するための工
程を有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は補聴器等への音声入
力に用いられる小型コンデンサマイクロホンおよびその
製造方法および補聴器等の音声入力装置に関する。
力に用いられる小型コンデンサマイクロホンおよびその
製造方法および補聴器等の音声入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】音声入力素子としての小型マイクロホン
は現在主に補聴器に用いられている。今後の長寿社会で
はますますその需要が増大するものと考えられるが、そ
の需要に応えるためには、小型マイクロホンには今後さ
らなる小型化、低消費電力化が求められている。一方、
シリコンマイクロマシニング技術は、半導体加工技術を
用いてシリコン基板を加工し微細・高精度な３次元構造
・装置を作製する技術で、超小型のセンサやインクジェ
ットヘッドなどの製造に必要不可欠な技術である。マイ
クロホンを小型化するという観点でも、近年多くの研究
者がマイクロマシニング技術を駆使して小型マイクロホ
ンの研究開発を行っている。従来の小型コンデンサマイ
クロホンとしては、たとえば、「Ａ ＨＩＧＨ ＳＥＮＳ
ＩＴＩＶＩＴＹ ＰＯＬＹＳＩＬＩＣＯＮ ＤＩＡＰＨＲ
ＡＧＭ ＣＯＮＤＥＮＳＥＲ ＭＩＣＲＯＰＨＯＮＥ」Ｐ
ｒｏｃ．ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃ
ｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ、１９９８、５８０−
５８５ページに記載されているように、Ｈｓｕらはシリ
コン基板上に、ポリシリコン薄膜からなるダイアフラム
とホウ素の高濃度ドープおよび選択エッチングにより形
成されるバックプレートからなるコンデンサを検知部と
した小型の高性能コンデンサマイクロホンの製造技術を
開示している。
は現在主に補聴器に用いられている。今後の長寿社会で
はますますその需要が増大するものと考えられるが、そ
の需要に応えるためには、小型マイクロホンには今後さ
らなる小型化、低消費電力化が求められている。一方、
シリコンマイクロマシニング技術は、半導体加工技術を
用いてシリコン基板を加工し微細・高精度な３次元構造
・装置を作製する技術で、超小型のセンサやインクジェ
ットヘッドなどの製造に必要不可欠な技術である。マイ
クロホンを小型化するという観点でも、近年多くの研究
者がマイクロマシニング技術を駆使して小型マイクロホ
ンの研究開発を行っている。従来の小型コンデンサマイ
クロホンとしては、たとえば、「Ａ ＨＩＧＨ ＳＥＮＳ
ＩＴＩＶＩＴＹ ＰＯＬＹＳＩＬＩＣＯＮ ＤＩＡＰＨＲ
ＡＧＭ ＣＯＮＤＥＮＳＥＲ ＭＩＣＲＯＰＨＯＮＥ」Ｐ
ｒｏｃ．ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃ
ｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ、１９９８、５８０−
５８５ページに記載されているように、Ｈｓｕらはシリ
コン基板上に、ポリシリコン薄膜からなるダイアフラム
とホウ素の高濃度ドープおよび選択エッチングにより形
成されるバックプレートからなるコンデンサを検知部と
した小型の高性能コンデンサマイクロホンの製造技術を
開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
小型マイクロホンでは、以下に述べるような課題があっ
た。Ｈｓｕらによるマイクロホンでは、減圧ＣＶＤ方式
によって形成されたポリシリコン膜をダイアフラムとし
ている。一般にポリシリコン膜の内部応力は調整可能で
はあるが、成膜時の残留応力が約１００Ｐａにもなり、
この内部応力を緩和する処置としてドーピング、アニー
ル処理を行ったとしても内部応力を解消することは困難
である。また、モノシラン（ＳｉＨ４）などの危険なガ
スを用いて減圧ＣＶＤ等の方式によってポリシリコン膜
を形成する場合、モノシランガスの安全管理やＣＶＤ処
理後の排ガスの無害化等の付帯的実施項目が生じ、設備
管理が難しくなるという問題がある。
小型マイクロホンでは、以下に述べるような課題があっ
た。Ｈｓｕらによるマイクロホンでは、減圧ＣＶＤ方式
によって形成されたポリシリコン膜をダイアフラムとし
ている。一般にポリシリコン膜の内部応力は調整可能で
はあるが、成膜時の残留応力が約１００Ｐａにもなり、
この内部応力を緩和する処置としてドーピング、アニー
ル処理を行ったとしても内部応力を解消することは困難
である。また、モノシラン（ＳｉＨ４）などの危険なガ
スを用いて減圧ＣＶＤ等の方式によってポリシリコン膜
を形成する場合、モノシランガスの安全管理やＣＶＤ処
理後の排ガスの無害化等の付帯的実施項目が生じ、設備
管理が難しくなるという問題がある。
【０００４】そこで、本発明は、上記したような課題を
解決するもので、その目的とするところは、モノシラン
のような危険なガスを用いることなく内部応力を解消し
た優れたダイアフラムを備えた小型のコンデンサマイク
ロホンを提供することにある。
解決するもので、その目的とするところは、モノシラン
のような危険なガスを用いることなく内部応力を解消し
た優れたダイアフラムを備えた小型のコンデンサマイク
ロホンを提供することにある。
【０００５】また、本発明の別の目的は、このコンデン
サマイクロホンを備えた優れた性能の音声入力装置を提
供することにある。
サマイクロホンを備えた優れた性能の音声入力装置を提
供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１のコンデンサマ
イクロホンは、バックプレートを有する単結晶シリコン
基板と、前記バックプレートに対して所定の間隔を隔て
て形成された電極とを有してなるコンデンサマイクロホ
ンにおいて、前記電極であるダイアフラムにはホウ素が
ドーピングされてなり、前記バックプレートには複数個
の貫通穴が形成され、高濃度にホウ素がドーピングされ
ていることを特徴とする。
イクロホンは、バックプレートを有する単結晶シリコン
基板と、前記バックプレートに対して所定の間隔を隔て
て形成された電極とを有してなるコンデンサマイクロホ
ンにおいて、前記電極であるダイアフラムにはホウ素が
ドーピングされてなり、前記バックプレートには複数個
の貫通穴が形成され、高濃度にホウ素がドーピングされ
ていることを特徴とする。
【０００７】このため、請求項１のコンデンサマイクロ
ホンはスパッタ成膜により形成しホウ素をドープさせた
ダイアフラムを有するため、内部応力を解消することが
でき、優れた特性を有するという効果を有する。
ホンはスパッタ成膜により形成しホウ素をドープさせた
ダイアフラムを有するため、内部応力を解消することが
でき、優れた特性を有するという効果を有する。
【０００８】請求項２のコンデンサマイクロホンの前記
ダイアフラムは、前記バックプレートに比べて厚みが薄
いことを特徴とする。
ダイアフラムは、前記バックプレートに比べて厚みが薄
いことを特徴とする。
【０００９】このため、請求項２のコンデンサマイクロ
ホンは、音源からの音圧を受ける際にダイアフラムのみ
が音圧に従って振動し、この振動に従って生じるコンデ
ンサ容量の変化に応じた信号を出力できるという効果を
有する。
ホンは、音源からの音圧を受ける際にダイアフラムのみ
が音圧に従って振動し、この振動に従って生じるコンデ
ンサ容量の変化に応じた信号を出力できるという効果を
有する。
【００１０】請求項３のコンデンサマイクロホンは、前
記単結晶シリコン基板は（１００）面方位または（１１
０）面方位であることを特徴とする。
記単結晶シリコン基板は（１００）面方位または（１１
０）面方位であることを特徴とする。
【００１１】このため、請求項３のコンデンサマイクロ
ホンは、アルカリ異方性エッチングにより高精度に形成
された凹部底面がバックプレートとなり、寸法精度が高
いバックプレートを有することができ、従って設計どお
りのコンデンサマイクロホンが再現よく製造されるとい
う効果を有する。
ホンは、アルカリ異方性エッチングにより高精度に形成
された凹部底面がバックプレートとなり、寸法精度が高
いバックプレートを有することができ、従って設計どお
りのコンデンサマイクロホンが再現よく製造されるとい
う効果を有する。
【００１２】本発明のコンデンサマイクロホンの製造方
法は、バックプレートを有する単結晶シリコン基板と、
前記バックプレートに対して所定の間隔を隔てて形成さ
れた電極とを有してなるコンデンサマイクロホンの製造
方法であって、（ａ）前記単結晶シリコン基板の表面に
少なくとも前記バックプレート兼貫通穴相当部が開口部
となっているドープマスクを形成する工程、（ｂ）前記
単結晶シリコン基板の表面が露出した部分に所定深さま
でホウ素を高濃度にドープする工程、（ｃ）前記単結晶
シリコン基板に前記バックプレート及び前記ダイアフラ
ムに対して選択的にエッチングする犠牲層膜を形成する
工程、（ｄ）前記犠牲層膜に、スパッタによるダイアフ
ラムを成膜し、ホウ素をドープする工程、（ｅ）前記単
結晶シリコン基板の裏面にエッチングにより、所定深さ
の凹部を形成する工程、（ｆ）前記単結晶シリコン基板
の前記バックプレート及び前記ダイアフラム間の犠牲層
膜を選択的にエッチングし、任意に隔てた空間を形成す
る工程、とからなることを特徴とする。
法は、バックプレートを有する単結晶シリコン基板と、
前記バックプレートに対して所定の間隔を隔てて形成さ
れた電極とを有してなるコンデンサマイクロホンの製造
方法であって、（ａ）前記単結晶シリコン基板の表面に
少なくとも前記バックプレート兼貫通穴相当部が開口部
となっているドープマスクを形成する工程、（ｂ）前記
単結晶シリコン基板の表面が露出した部分に所定深さま
でホウ素を高濃度にドープする工程、（ｃ）前記単結晶
シリコン基板に前記バックプレート及び前記ダイアフラ
ムに対して選択的にエッチングする犠牲層膜を形成する
工程、（ｄ）前記犠牲層膜に、スパッタによるダイアフ
ラムを成膜し、ホウ素をドープする工程、（ｅ）前記単
結晶シリコン基板の裏面にエッチングにより、所定深さ
の凹部を形成する工程、（ｆ）前記単結晶シリコン基板
の前記バックプレート及び前記ダイアフラム間の犠牲層
膜を選択的にエッチングし、任意に隔てた空間を形成す
る工程、とからなることを特徴とする。
【００１３】このため、請求項４の方法は、任意な犠牲
層膜膜厚により均一性の高い空隙を形成するというする
とともに、ホウ素の高濃度ドープとアルカリエッチング
による高精度なエッチストップにより形成される高精度
なバックプレートを有するコンデンサマイクロホンを形
成することができるという効果を有する。
層膜膜厚により均一性の高い空隙を形成するというする
とともに、ホウ素の高濃度ドープとアルカリエッチング
による高精度なエッチストップにより形成される高精度
なバックプレートを有するコンデンサマイクロホンを形
成することができるという効果を有する。
【００１４】請求項５の方法は、請求項４記載のコンデ
ンサマイクロホンの製造方法において、前記ホウ素のド
ープ方法が熱拡散法またはイオン打ち込み法によること
を特徴とする。
ンサマイクロホンの製造方法において、前記ホウ素のド
ープ方法が熱拡散法またはイオン打ち込み法によること
を特徴とする。
【００１５】このため、請求項５の方法はアルカリエッ
チングにバックプレート以外の不要部をエッチング除去
する際に、バックプレートとなる部分でのエッチストッ
プ現象を確実に生じせしめ、従って高精度なバックプレ
ートを有するコンデンサマイクロホンを形成することが
できるという効果を有する。
チングにバックプレート以外の不要部をエッチング除去
する際に、バックプレートとなる部分でのエッチストッ
プ現象を確実に生じせしめ、従って高精度なバックプレ
ートを有するコンデンサマイクロホンを形成することが
できるという効果を有する。
【００１６】請求項６の音声入力装置は、請求項１ない
し３のいずれかに記載のコンデンサマイクロホンを有す
ることを特徴とする。
し３のいずれかに記載のコンデンサマイクロホンを有す
ることを特徴とする。
【００１７】このため、請求項６の音声入力装置は、請
求項１ないし３のいずれかに記載のコンデンサマイクロ
ホンが有する効果を備えるという効果を有する。
求項１ないし３のいずれかに記載のコンデンサマイクロ
ホンが有する効果を備えるという効果を有する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に基づき詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１９】（実施例１）図１は実施例１におけるマイ
クロホン１００の断面斜視図である。実施例１における
マイクロホン１００はダイアフラム１０２やバックプレ
ート１０３等のマイクロホンを構成するに必要な構造体
を単結晶シリコン基板上に積層膜が形成されている構造
を有している。
クロホン１００の断面斜視図である。実施例１における
マイクロホン１００はダイアフラム１０２やバックプレ
ート１０３等のマイクロホンを構成するに必要な構造体
を単結晶シリコン基板上に積層膜が形成されている構造
を有している。
【００２０】マイクロホン１００となる単結晶シリコン
基板１０１はたとえば４インチ径のシリコンウェハ上に
多数形成されたものを最終的にダイシング等の手段で分
離されて完成するが、その大きさは一辺２ｍｍ四方で厚
みは５００μｍである。単結晶シリコン基板の裏面側に
は所定のアルカリ異方性エッチングにより形成された凹
部の底部に相当するところに直径５０μｍの円形の音響
ホール１０６が多数形成された厚み１３μｍ、一辺１ｍ
ｍの正方形状のバックプレート１０３とこれに連なる下
部電極配線１０４および下部電極パッド１０５が形成さ
れている。また、単結晶シリコン基板の表面側には厚み
１．０μｍ、一辺１ｍｍの正方形のダイアフラム１０２
とこれに連なる上部電極配線１０７および上部電極パッ
ド１０８が形成されている。
基板１０１はたとえば４インチ径のシリコンウェハ上に
多数形成されたものを最終的にダイシング等の手段で分
離されて完成するが、その大きさは一辺２ｍｍ四方で厚
みは５００μｍである。単結晶シリコン基板の裏面側に
は所定のアルカリ異方性エッチングにより形成された凹
部の底部に相当するところに直径５０μｍの円形の音響
ホール１０６が多数形成された厚み１３μｍ、一辺１ｍ
ｍの正方形状のバックプレート１０３とこれに連なる下
部電極配線１０４および下部電極パッド１０５が形成さ
れている。また、単結晶シリコン基板の表面側には厚み
１．０μｍ、一辺１ｍｍの正方形のダイアフラム１０２
とこれに連なる上部電極配線１０７および上部電極パッ
ド１０８が形成されている。
【００２１】ダイアフラム１０２とバックプレート１０
３とは距離３μｍの空隙１０９を隔てて互いに平行に形
成されている。また、単結晶シリコン基板の表面側に
は、接地電極１１０が形成されている。
３とは距離３μｍの空隙１０９を隔てて互いに平行に形
成されている。また、単結晶シリコン基板の表面側に
は、接地電極１１０が形成されている。
【００２２】図２は、実施例１のマイクロホン１００の
製造工程図である。
製造工程図である。
【００２３】まず、直径４インチの単結晶シリコン基板
１０１（（１００）結晶面方位、厚み５００μｍ）を熱
酸化してその両面にエッチングおよびドープ用マスクと
なる厚み１μｍのＳｉＯ２膜２０１を形成し、選択的に
直径５０μｍの円形の音響ホール１０６を形成させるた
めパターニングを施す（図２（ａ））。
１０１（（１００）結晶面方位、厚み５００μｍ）を熱
酸化してその両面にエッチングおよびドープ用マスクと
なる厚み１μｍのＳｉＯ２膜２０１を形成し、選択的に
直径５０μｍの円形の音響ホール１０６を形成させるた
めパターニングを施す（図２（ａ））。
【００２４】次に、単結晶シリコン基板の表面側からの
ドーピングを行う。図示しない固体のホウ素拡散源を単
結晶シリコンに対向配置し、１１７５℃で１５時間の熱
処理を行う。この処理によりＳｉＯ２膜２０１の開口部
から深さ１３μｍの領域まで高濃度（濃度５×１０１９
個／ｃｍ３以上）のホウ素がドーピングされる（図２
（ｂ））。ドーピングは、イオン打ち込み法や液体拡散
源を用いる方法（３臭化ホウ素等を用いる）によっても
同様の処理が可能である。ドープ用マスクとして使用し
たＳｉＯ２膜２０１はドーピング終了後フッ酸溶液にて
除去する。
ドーピングを行う。図示しない固体のホウ素拡散源を単
結晶シリコンに対向配置し、１１７５℃で１５時間の熱
処理を行う。この処理によりＳｉＯ２膜２０１の開口部
から深さ１３μｍの領域まで高濃度（濃度５×１０１９
個／ｃｍ３以上）のホウ素がドーピングされる（図２
（ｂ））。ドーピングは、イオン打ち込み法や液体拡散
源を用いる方法（３臭化ホウ素等を用いる）によっても
同様の処理が可能である。ドープ用マスクとして使用し
たＳｉＯ２膜２０１はドーピング終了後フッ酸溶液にて
除去する。
【００２５】次に、単結晶シリコン基板の表面に犠牲層
となる厚み３μｍ、裏面にエッチングマスクとなる厚み
１μｍをそれぞれＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を
用いたプラズマＣＶＤによるＳｉＯ２膜２０２を形成す
る（図２（ｃ））。
となる厚み３μｍ、裏面にエッチングマスクとなる厚み
１μｍをそれぞれＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を
用いたプラズマＣＶＤによるＳｉＯ２膜２０２を形成す
る（図２（ｃ））。
【００２６】次いでダイアフラムとなる厚み１μｍのＰ
ｏｌｙ−Ｓｉ膜１０２をスパッタにて形成する。Ｐｏｌ
ｙ−Ｓｉはホウ素をドープし電極化させる。ドーピング
はイオン打ち込み法や液体拡散源を用いる方法（３臭化
ホウ素等を用いる）によっても同様の処理が可能であ
る。積層膜の最後として保護膜２０３を再度ＴＥＯＳ−
ＣＶＤにて1μｍ形成する（図２（ｄ））。
ｏｌｙ−Ｓｉ膜１０２をスパッタにて形成する。Ｐｏｌ
ｙ−Ｓｉはホウ素をドープし電極化させる。ドーピング
はイオン打ち込み法や液体拡散源を用いる方法（３臭化
ホウ素等を用いる）によっても同様の処理が可能であ
る。積層膜の最後として保護膜２０３を再度ＴＥＯＳ−
ＣＶＤにて1μｍ形成する（図２（ｄ））。
【００２７】次に、単結晶シリコン基板１０１の裏面側
のＴＥＯＳ−ＳｉＯ２膜２０２を凹部２０４に相当する
パターンに加工し、アルカリ性のエッチング、たとえ
ば、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキ
サイド）の水溶液（２５％、８０℃）にて露出している
シリコン部分をエッチングする。エッチングは２段階の
エッチングとし１段階目に高濃度、２段階目に低濃度の
水溶液を使用し、高濃度にドーピングして成形させたバ
ックプレート１０３にてエッチストップをかける。この
際、第１の工程（ｂ）にて選択的にドーピングされた部
分はバックプレート１０３として残り、されなかった部
分はエッチングが進行し、音響ホール１０６が形成され
る（図２（ｅ））。
のＴＥＯＳ−ＳｉＯ２膜２０２を凹部２０４に相当する
パターンに加工し、アルカリ性のエッチング、たとえ
ば、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキ
サイド）の水溶液（２５％、８０℃）にて露出している
シリコン部分をエッチングする。エッチングは２段階の
エッチングとし１段階目に高濃度、２段階目に低濃度の
水溶液を使用し、高濃度にドーピングして成形させたバ
ックプレート１０３にてエッチストップをかける。この
際、第１の工程（ｂ）にて選択的にドーピングされた部
分はバックプレート１０３として残り、されなかった部
分はエッチングが進行し、音響ホール１０６が形成され
る（図２（ｅ））。
【００２８】次に単結晶シリコン基板表面のドーピング
領域からの電極を引き出すために積層膜であるＴＥＯＳ
−ＳｉＯ２保護膜２０３、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜ダイアフラ
ム１０２、およびＴＥＯＳ−ＳｉＯ２犠牲層２０２を順
にエッチングし、電極取り出し口を形成する（図２
（ｆ））。
領域からの電極を引き出すために積層膜であるＴＥＯＳ
−ＳｉＯ２保護膜２０３、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜ダイアフラ
ム１０２、およびＴＥＯＳ−ＳｉＯ２犠牲層２０２を順
にエッチングし、電極取り出し口を形成する（図２
（ｆ））。
【００２９】次に、単結晶シリコン基板１０１の表面側
にＰｏｌｙ−Ｓｉ膜ダイアフラム１０２とバックプレー
ト１０３を両電極としコンデンサ構造を形成するため、
これらの間にあるＴＥＯＳ−ＳｉＯ２膜２０２を除去
し、空隙１０９を形成する。これはフッ酸溶液を準備し
基板を浸漬させ、単結晶シリコン１０１裏面側の露出し
ているバックプレートに選択的に形成された音響ホール
を通じＴＥＯＳ−ＳｉＯ ２膜２０２をエッチングし空隙
１０９を形成する。この際にＴＥＯＳ−ＳｉＯ２保護膜
２０３も同時にエッチングし、ダイアフラム１０２及び
バックプレート１０３のみの構造にする（図２
（ｇ））。
にＰｏｌｙ−Ｓｉ膜ダイアフラム１０２とバックプレー
ト１０３を両電極としコンデンサ構造を形成するため、
これらの間にあるＴＥＯＳ−ＳｉＯ２膜２０２を除去
し、空隙１０９を形成する。これはフッ酸溶液を準備し
基板を浸漬させ、単結晶シリコン１０１裏面側の露出し
ているバックプレートに選択的に形成された音響ホール
を通じＴＥＯＳ−ＳｉＯ ２膜２０２をエッチングし空隙
１０９を形成する。この際にＴＥＯＳ−ＳｉＯ２保護膜
２０３も同時にエッチングし、ダイアフラム１０２及び
バックプレート１０３のみの構造にする（図２
（ｇ））。
【００３０】最後に取り出し電極となるパッドをダイア
フラム側の上部電極パッド１０７、バックプレート側の
下部電極パッド１０５、及び接地電極１１０を形成す
る。パッド材質はアルミニウムまたは金等の金属で形成
する（図２（ｈ））。
フラム側の上部電極パッド１０７、バックプレート側の
下部電極パッド１０５、及び接地電極１１０を形成す
る。パッド材質はアルミニウムまたは金等の金属で形成
する（図２（ｈ））。
【００３１】本実施例のマイクロホンはマイクロマシニ
ングにより作製されているため、ダイアフラムおよびバ
ックプレートの各部寸法（幅、長さ、厚み、音響ホール
の形状、寸法および配置）も設計どおりに形成されてい
る。コンデンサマイクロホンにとって空隙距離や各部寸
法が一定であることは重要であり、このことにより、出
力が安定したマイクロホンが実現できた。また、上述し
たようにダイアフラム１０２の厚みはバックプレート１
０３の厚みに対して非常に薄く、また、バックプレート
には適当な形状、寸法の音響ホールが適当に配置されて
いるため、ダイアフラムが音源より音圧を受けた場合、
ダイアフラムのみがこれに応じて振動、変形し、ダイア
フラムとバックプレート間の静電容量変化が信号として
出力される。本実施例の場合では、音響ホール形状につ
いては、円柱形状の場合について述べたが、音響ホール
としての音響特性が最適に設計されていれば、四角柱形
状であっても同様にマイクロホンの形成が出来る。
ングにより作製されているため、ダイアフラムおよびバ
ックプレートの各部寸法（幅、長さ、厚み、音響ホール
の形状、寸法および配置）も設計どおりに形成されてい
る。コンデンサマイクロホンにとって空隙距離や各部寸
法が一定であることは重要であり、このことにより、出
力が安定したマイクロホンが実現できた。また、上述し
たようにダイアフラム１０２の厚みはバックプレート１
０３の厚みに対して非常に薄く、また、バックプレート
には適当な形状、寸法の音響ホールが適当に配置されて
いるため、ダイアフラムが音源より音圧を受けた場合、
ダイアフラムのみがこれに応じて振動、変形し、ダイア
フラムとバックプレート間の静電容量変化が信号として
出力される。本実施例の場合では、音響ホール形状につ
いては、円柱形状の場合について述べたが、音響ホール
としての音響特性が最適に設計されていれば、四角柱形
状であっても同様にマイクロホンの形成が出来る。
【００３２】（実施例２）本実施例は、単結晶シリコン
基板１０１として、（１００）面方位の単結晶シリコン
基板に代えて（１１０）面方位のｎ型単結晶シリコン基
板を用いるものである。図３に本発明の第１の実施例に
おける（１００）面方位の単結晶シリコンを用いた場合
（図３(ａ)）と（１１０）面方位の単結晶シリコン基板
を用いた場合（図３(ｂ)）の凹部の形状を比較して示
す。前記第２の工程で、アルカリ性のエッチング液を用
いたエッチングにより凹部２０４を形成するが上記のい
ずれの場合でもエッチング速度の低い（１１１）シリコ
ン結晶面が側壁となっている。（１００）シリコン基板
の場合は、凹部２０４の表面は単結晶シリコン基板表面
に対して５４．７度をなす４つの（１１１）面３０２と
（１００）面である底面３０３からなり、他方、（１１
０）シリコン基板の場合は、凹部２０４の表面はシリコ
ン基板表面に対して９０度をなす４つの（１１１）面３
０４、同じく３５度をなす２つの（１１１）面３０５お
よび（１１０）面である底面３０６からなる。いずれの
場合においても、アルカリ液を用いたエッチングにより
エッチングマスク形状を基準にした精度の高い凹部２０
４の形状が実現されている。実施例２では、単結晶シリ
コン基板１０１として（１１０）シリコン基板を用い
て、第１の実施例に記した工程と同一の工程を行うこと
により第１の実施例の場合と同様の性能のコンデンサマ
イクロホンが作製できる。
基板１０１として、（１００）面方位の単結晶シリコン
基板に代えて（１１０）面方位のｎ型単結晶シリコン基
板を用いるものである。図３に本発明の第１の実施例に
おける（１００）面方位の単結晶シリコンを用いた場合
（図３(ａ)）と（１１０）面方位の単結晶シリコン基板
を用いた場合（図３(ｂ)）の凹部の形状を比較して示
す。前記第２の工程で、アルカリ性のエッチング液を用
いたエッチングにより凹部２０４を形成するが上記のい
ずれの場合でもエッチング速度の低い（１１１）シリコ
ン結晶面が側壁となっている。（１００）シリコン基板
の場合は、凹部２０４の表面は単結晶シリコン基板表面
に対して５４．７度をなす４つの（１１１）面３０２と
（１００）面である底面３０３からなり、他方、（１１
０）シリコン基板の場合は、凹部２０４の表面はシリコ
ン基板表面に対して９０度をなす４つの（１１１）面３
０４、同じく３５度をなす２つの（１１１）面３０５お
よび（１１０）面である底面３０６からなる。いずれの
場合においても、アルカリ液を用いたエッチングにより
エッチングマスク形状を基準にした精度の高い凹部２０
４の形状が実現されている。実施例２では、単結晶シリ
コン基板１０１として（１１０）シリコン基板を用い
て、第１の実施例に記した工程と同一の工程を行うこと
により第１の実施例の場合と同様の性能のコンデンサマ
イクロホンが作製できる。
【００３３】上述したコンデンサマイクロホン１００を
備える音声入力機器として、図４に補聴器３００の斜視
図を示す。本発明のマイクロホン１００は補聴器３００
の外装部材３０１中の点線で示す部分に、ダイアフラム
が形成されているシリコン基板表面側が音源方向に向く
ようにパッケージングされる。ダイアフラムは音源から
の音圧を受け、音圧に従って変形するが、その際のダイ
アフラムとバックプレートとの電気容量変化を音圧に対
応した信号として取出すものである。また、前記コンデ
ンサマイクロホンを備える音声入力機器としては、これ
に限らず、たとえば、携帯電話のマイク部分にも好まし
く用いることができる。
備える音声入力機器として、図４に補聴器３００の斜視
図を示す。本発明のマイクロホン１００は補聴器３００
の外装部材３０１中の点線で示す部分に、ダイアフラム
が形成されているシリコン基板表面側が音源方向に向く
ようにパッケージングされる。ダイアフラムは音源から
の音圧を受け、音圧に従って変形するが、その際のダイ
アフラムとバックプレートとの電気容量変化を音圧に対
応した信号として取出すものである。また、前記コンデ
ンサマイクロホンを備える音声入力機器としては、これ
に限らず、たとえば、携帯電話のマイク部分にも好まし
く用いることができる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明におけるコ
ンデンサマイクロホンおよびその製造方法によれば、内
部応力が適正に調整された高精度なダイアフラムを備
え、小型で高性能なコンデンサマイクロホンが得られ
る。
ンデンサマイクロホンおよびその製造方法によれば、内
部応力が適正に調整された高精度なダイアフラムを備
え、小型で高性能なコンデンサマイクロホンが得られ
る。
【図１】 本発明におけるコンデンサマイクロホンの断
面斜視図。
面斜視図。
【図２】 本発明におけるコンデンサマイクロホンの製
造工程断面図。
造工程断面図。
【図３】 凹部の形状の説明図。
【図４】 本発明における補聴器の説明図。
１００ コンデンサマイクロホン １０１ 単結晶シリコン基板 １０２ ダイアフラム １０３ バックプレート １０４ 下部電極配線 １０５ 下部電極パッド １０６ 音響ホール １０７ 上部電極配線 １０８ 上部電極パッド １０９ 空隙 １１０ 接地電極 ２０１ ＳｉＯ２膜 ２０２、２０３ ＴＥＯＳ−ＳｉＯ２膜 ２０４ 凹部 ３００ 補聴器 ３０１ 外装部材
Claims (6)
- 【請求項１】バックプレートを有する単結晶シリコン基
板と、前記バックプレートに対して所定の間隔を隔てて
形成された電極とを有してなるコンデンサマイクロホン
において、 前記電極であるダイアフラムにはホウ素がドーピングさ
れてなり、前記バックプレートには複数個の貫通穴が形
成され、高濃度にホウ素がドーピングされていることを
特徴とするコンデンサマイクロホン。 - 【請求項２】前記ダイアフラムは前記バックプレートに
比べて厚みが薄いことを特徴とする請求項１記載のコン
デンサマイクロホン。 - 【請求項３】前記単結晶シリコン基板は（１００）面方
位または（１１０）面方位であることを特徴とする請求
項１または２記載のコンデンサマイクロホン。 - 【請求項４】 バックプレートを有する単結晶シリコン
基板と、前記バックプレートに対して所定の間隔を隔て
て形成された電極とを有してなるコンデンサマイクロホ
ンの製造方法であって、（ａ）前記単結晶シリコン基板
の表面に少なくとも前記バックプレート兼貫通穴相当部
が開口部となっているドープマスクを形成する工程、
（ｂ）前記単結晶シリコン基板の表面が露出した部分に
所定深さまでホウ素を高濃度にドープする工程、（ｃ）
前記単結晶シリコン基板に前記バックプレート及び前記
ダイアフラムに対して選択的にエッチングする犠牲層膜
を形成する工程、（ｄ）前記犠牲層膜に、スパッタによ
るダイアフラムを成膜し、ホウ素をドープする工程、
（ｅ）前記単結晶シリコン基板の裏面にエッチングによ
り、所定深さの凹部を形成する工程、（ｆ）前記単結晶
シリコン基板の前記バックプレート及び前記ダイアフラ
ム間の犠牲層膜を選択的にエッチングし、任意に隔てた
空間を形成する工程、とからなることを特徴とするコン
デンサマイクロホンの製造方法。 - 【請求項５】 請求項４記載のコンデンサマイクロホン
の製造方法において、熱拡散法またはイオン打ち込み法
によりホウ素をドープすることを特徴とするコンデンサ
マイクロホンの製造方法。 - 【請求項６】 請求項１に記載のコンデンサマイクロホ
ンを内蔵することを特徴とする音声入力装置。
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|---|---|---|---|
| JP2001020706A JP3873630B2 (ja) | 2001-01-29 | 2001-01-29 | コンデンサマイクロホンの製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP2002223499A true JP2002223499A (ja) | 2002-08-09 |
| JP3873630B2 JP3873630B2 (ja) | 2007-01-24 |
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Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004223710A (ja) * | 2003-01-23 | 2004-08-12 | Akustica Inc | 基板上に構造物を形成して音響接続するプロセス |
| WO2005009077A1 (ja) * | 2003-07-17 | 2005-01-27 | Hosiden Corporation | 音響検出機構 |
| WO2005086534A1 (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | エレクトレットコンデンサーマイクロフォンユニット |
| JP2008005440A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Yamaha Corp | コンデンサマイクロホン及びコンデンサマイクロホンの製造方法 |
| JP2009111642A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Yamaha Corp | 微細凹部形成方法およびコンデンサマイクロホンの製造方法 |
| JP2009520449A (ja) * | 2005-12-29 | 2009-05-21 | アナログ デバイシス， インコーポレイテッド | サポート部材を用いてマイクロフォンを形成するためのプロセス |
| US7620192B2 (en) | 2003-11-20 | 2009-11-17 | Panasonic Corporation | Electret covered with an insulated film and an electret condenser having the electret |
| US7930875B2 (en) | 2005-05-25 | 2011-04-26 | Isuzu Motors Limited | Jet-type steam engine |
| US8129803B2 (en) | 2005-04-25 | 2012-03-06 | Analog Devices, Inc. | Micromachined microphone and multisensor and method for producing same |
| US8146437B2 (en) | 2007-06-22 | 2012-04-03 | Panasonic Corporation | Diaphragm structure and MEMS device |
| KR101462375B1 (ko) * | 2014-06-30 | 2014-11-17 | 한국기계연구원 | Mems 마이크로폰 |
| CN108622843A (zh) * | 2017-03-22 | 2018-10-09 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Mems麦克风及其形成方法 |
| WO2023185445A1 (zh) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | 无锡华润上华科技有限公司 | 差分电容式mems麦克风及其制造方法 |
-
2001
- 2001-01-29 JP JP2001020706A patent/JP3873630B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4672984B2 (ja) * | 2003-01-23 | 2011-04-20 | アクスティカ，インコーポレイテッド | 基板上に構造物を形成して音響接続するプロセス |
| JP2004223710A (ja) * | 2003-01-23 | 2004-08-12 | Akustica Inc | 基板上に構造物を形成して音響接続するプロセス |
| US7570773B2 (en) | 2003-07-17 | 2009-08-04 | Hosiden Corporation | Sound detecting mechanism |
| WO2005009077A1 (ja) * | 2003-07-17 | 2005-01-27 | Hosiden Corporation | 音響検出機構 |
| US7620192B2 (en) | 2003-11-20 | 2009-11-17 | Panasonic Corporation | Electret covered with an insulated film and an electret condenser having the electret |
| US7706554B2 (en) | 2004-03-03 | 2010-04-27 | Panasonic Corporation | Electret condenser |
| WO2005086534A1 (ja) * | 2004-03-03 | 2005-09-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | エレクトレットコンデンサーマイクロフォンユニット |
| US8422703B2 (en) | 2005-04-25 | 2013-04-16 | Analog Devices, Inc. | Support apparatus for microphone diaphragm |
| US8129803B2 (en) | 2005-04-25 | 2012-03-06 | Analog Devices, Inc. | Micromachined microphone and multisensor and method for producing same |
| US8309386B2 (en) | 2005-04-25 | 2012-11-13 | Analog Devices, Inc. | Process of forming a microphone using support member |
| US7930875B2 (en) | 2005-05-25 | 2011-04-26 | Isuzu Motors Limited | Jet-type steam engine |
| JP2009520449A (ja) * | 2005-12-29 | 2009-05-21 | アナログ デバイシス， インコーポレイテッド | サポート部材を用いてマイクロフォンを形成するためのプロセス |
| JP2013031228A (ja) * | 2005-12-29 | 2013-02-07 | Analog Devices Inc | サポート部材を用いてマイクロフォンを形成するためのプロセス |
| JP2008005440A (ja) * | 2006-06-26 | 2008-01-10 | Yamaha Corp | コンデンサマイクロホン及びコンデンサマイクロホンの製造方法 |
| US8146437B2 (en) | 2007-06-22 | 2012-04-03 | Panasonic Corporation | Diaphragm structure and MEMS device |
| JP2009111642A (ja) * | 2007-10-29 | 2009-05-21 | Yamaha Corp | 微細凹部形成方法およびコンデンサマイクロホンの製造方法 |
| KR101462375B1 (ko) * | 2014-06-30 | 2014-11-17 | 한국기계연구원 | Mems 마이크로폰 |
| CN108622843A (zh) * | 2017-03-22 | 2018-10-09 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Mems麦克风及其形成方法 |
| WO2023185445A1 (zh) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | 无锡华润上华科技有限公司 | 差分电容式mems麦克风及其制造方法 |
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