JP2003163996A - エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホン及びその製造方法 - Google Patents
エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホン及びその製造方法Info
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- JP2003163996A JP2003163996A JP2002248652A JP2002248652A JP2003163996A JP 2003163996 A JP2003163996 A JP 2003163996A JP 2002248652 A JP2002248652 A JP 2002248652A JP 2002248652 A JP2002248652 A JP 2002248652A JP 2003163996 A JP2003163996 A JP 2003163996A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホン及びその製造方法の提供。 【解決手段】 複合層振動板チップ、固定電極チップ、
ケースで組成され、複合層振動板チップは、振動板（音
声を機械振動に変換）、電極層（電圧伝播を提供）、エ
レクトレット層（電荷を提供）及びスペーサ（振動空間
を提供）を具え、該固定電極チップは、電極層（電圧伝
播を提供）、通気孔、気室（空気ダンピングを提供）及
びＭＯＳＦＥＴ（抵抗マッチングを提供）を具えてい
る。複合層振動板チップと固定電極チップが相互に対応
するよう組み合わせられ、並びにケースでパッケージさ
れてエレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンが
形成される。
ホン及びその製造方法の提供。 【解決手段】 複合層振動板チップ、固定電極チップ、
ケースで組成され、複合層振動板チップは、振動板（音
声を機械振動に変換）、電極層（電圧伝播を提供）、エ
レクトレット層（電荷を提供）及びスペーサ（振動空間
を提供）を具え、該固定電極チップは、電極層（電圧伝
播を提供）、通気孔、気室（空気ダンピングを提供）及
びＭＯＳＦＥＴ（抵抗マッチングを提供）を具えてい
る。複合層振動板チップと固定電極チップが相互に対応
するよう組み合わせられ、並びにケースでパッケージさ
れてエレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンが
形成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一種のエレクトレッ
トシリコンコンデンサマイクロホン及びその製造方法に
係り、それはエレクトレット技術、シリコン技術、マイ
クロエレクトロメカニックシステムとマイクロホン技術
を結合して形成するエレクトレットシリコンコンデンサ
マイクロホン及びその製造方法に関する。
トシリコンコンデンサマイクロホン及びその製造方法に
係り、それはエレクトレット技術、シリコン技術、マイ
クロエレクトロメカニックシステムとマイクロホン技術
を結合して形成するエレクトレットシリコンコンデンサ
マイクロホン及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】科学技術の進歩により、携帯通信システ
ムの製品はますます小型化し、相対的にその内部の全て
の電子部品のサイズも明らかに縮小される傾向にある。
伝統的なコンデンサマイクロホンは体積が大きく且つ価
格が高く比較的高い駆動バイアス電圧を必要とするた
め、体積が比較的小さく電圧が低い移動通信製品には適
合せず、特に、機能アップと体積縮小が求められる携帯
電話においては、マイクロホンのマイクロ化の早急な改
善が必要である。
ムの製品はますます小型化し、相対的にその内部の全て
の電子部品のサイズも明らかに縮小される傾向にある。
伝統的なコンデンサマイクロホンは体積が大きく且つ価
格が高く比較的高い駆動バイアス電圧を必要とするた
め、体積が比較的小さく電圧が低い移動通信製品には適
合せず、特に、機能アップと体積縮小が求められる携帯
電話においては、マイクロホンのマイクロ化の早急な改
善が必要である。
【０００３】マイクロホンは音声エネルギーを変換して
電気エネルギーとする機構であり、マイクロホンは、ダ
イナミックマイクロホンとコンデンサマイクロホン、圧
電式／圧抵抗式マイクロホン（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒ
ｉｃ／ｐｉｅｚｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｐｈ
ｏｎｅ）及びエレクトレットコンデンサマイクロホン
（Ｅｌｅｃｒｅｔ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ Ｍｉｃｒｏｐ
ｈｏｎｅ）に分けられる。周知のマイクロホン、例え
ば、米国特許第５４９０２２０号に記載の静電容量式マ
イクロホンは、高分極化の電圧入力を必要とし、且つ湿
度敏感性が高く、ゆえに除湿保存が必要である。また、
例えば米国特許第５７４０２６１号に記載のマイクロホ
ン構造は、良好な感度を達成するために十数ボルトの外
加バイアス電圧を必要とし、節電軽量化の目標を達成で
きない。また、米国特許第６０１２３３５号、第５５７
３６７９号、第５８８９８７２号及び第５８８８８４５
号に記載のマイクロホンは、シングルチップを利用して
形成されるため構造が簡単であるが、デュアルチップ構
造の製品企画を達成する必要がある場合は、比較的複雑
な構造体を必要とし、ゆえに製品の製造プロセスが長く
なり且つ工程技術も困難となる。
電気エネルギーとする機構であり、マイクロホンは、ダ
イナミックマイクロホンとコンデンサマイクロホン、圧
電式／圧抵抗式マイクロホン（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒ
ｉｃ／ｐｉｅｚｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｍｉｃｒｏｐｈ
ｏｎｅ）及びエレクトレットコンデンサマイクロホン
（Ｅｌｅｃｒｅｔ Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ Ｍｉｃｒｏｐ
ｈｏｎｅ）に分けられる。周知のマイクロホン、例え
ば、米国特許第５４９０２２０号に記載の静電容量式マ
イクロホンは、高分極化の電圧入力を必要とし、且つ湿
度敏感性が高く、ゆえに除湿保存が必要である。また、
例えば米国特許第５７４０２６１号に記載のマイクロホ
ン構造は、良好な感度を達成するために十数ボルトの外
加バイアス電圧を必要とし、節電軽量化の目標を達成で
きない。また、米国特許第６０１２３３５号、第５５７
３６７９号、第５８８９８７２号及び第５８８８８４５
号に記載のマイクロホンは、シングルチップを利用して
形成されるため構造が簡単であるが、デュアルチップ構
造の製品企画を達成する必要がある場合は、比較的複雑
な構造体を必要とし、ゆえに製品の製造プロセスが長く
なり且つ工程技術も困難となる。
【０００４】伝統的なコンデンサマイクロホンの構造
は、振動板と固定電極を具え、そのうち、振動板と固定
底板の両者間に適当な間隙があり、コンデンサを形成
し、並びにこれら電極間に約２００Ｖ程度の分極電圧が
加えられる。外界の音圧により振動板が振動することに
より、振動板と固定電極のコンデンサの静電容量に変化
が発生し、このような静電容量の変化の発生する電流信
号と、音圧レベルが比例する。このようなタイプのコン
デンサマイクロホンはバイアス電圧を加えてマイクロホ
ンの必要とする電容効果により音圧を電流に変換する必
要があるため、高分極の電圧入力がなければ良好な感度
を達成できず、且つ振動板張力が均一となりにくく、湿
度に対する敏感性も比較的高い。
は、振動板と固定電極を具え、そのうち、振動板と固定
底板の両者間に適当な間隙があり、コンデンサを形成
し、並びにこれら電極間に約２００Ｖ程度の分極電圧が
加えられる。外界の音圧により振動板が振動することに
より、振動板と固定電極のコンデンサの静電容量に変化
が発生し、このような静電容量の変化の発生する電流信
号と、音圧レベルが比例する。このようなタイプのコン
デンサマイクロホンはバイアス電圧を加えてマイクロホ
ンの必要とする電容効果により音圧を電流に変換する必
要があるため、高分極の電圧入力がなければ良好な感度
を達成できず、且つ振動板張力が均一となりにくく、湿
度に対する敏感性も比較的高い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主要な目的
は、上述の欠点を解決することにある。本発明は一種の
エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホン及びそ
の製造方法を提供し、それは低誘電率の高分子材料をエ
レクトレット層材料となし、振動板に塗布し且つマイク
ロホンに必要な電荷量を提供できるようにし、ダンピン
グ効果を具備させマイクロホンの調波ひずみを減らす。
は、上述の欠点を解決することにある。本発明は一種の
エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホン及びそ
の製造方法を提供し、それは低誘電率の高分子材料をエ
レクトレット層材料となし、振動板に塗布し且つマイク
ロホンに必要な電荷量を提供できるようにし、ダンピン
グ効果を具備させマイクロホンの調波ひずみを減らす。
【０００６】本発明の次の目的は、一種のエレクトレッ
トシリコンコンデンサマイクロホンを及びその製造方法
を提供することにあり、それはエレクトレット技術、シ
リコン技術、マイクロエレクトロメカニックシステムと
マイクロホンの技術を結合し、該エレクトレットシリコ
ンコンデンサマイクロホンの構造を簡単でマイクロ化さ
れたものとし、湿度に対する敏感性を低くし、且つ高い
バイアス電圧を加える必要のないものとする。
トシリコンコンデンサマイクロホンを及びその製造方法
を提供することにあり、それはエレクトレット技術、シ
リコン技術、マイクロエレクトロメカニックシステムと
マイクロホンの技術を結合し、該エレクトレットシリコ
ンコンデンサマイクロホンの構造を簡単でマイクロ化さ
れたものとし、湿度に対する敏感性を低くし、且つ高い
バイアス電圧を加える必要のないものとする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、エレ
クトレットシリコンコンデンサマイクロホンにおいて、
（１）複合層振動板チップとされ、第１基板と、該第１
基板の底面に形成された振動板と、該第１基板の上面に
形成された第１窒化けい素層と、該第１基板と該第１窒
化けい素層上に形成された凹溝と、該第１窒化けい素層
と該凹溝の上面に形成された第１電極層と、該振動板の
底面に形成されたエレクトレット層と、該エレクトレッ
ト層の底面の両端部分領域に形成された絶縁スペーサ
と、を具えた上記複合層振動板チップと、（２）固定電
極チップとされ、第２基板と、該第２基板の上面の一端
に形成されたＭＯＳＦＥＴと、該第２基板の上面と底面
に形成された二つの堆積層と、該第２基板の上面に形成
されると共に、該ＭＯＳＦＥＴの一側に位置するトレン
チと、該第２基板の上面の適当な領域に定置される複数
の通気孔と、該第２基板の通気孔の底部に形成されて、
その開口が下向きである凹溝とされた気室と、該固定電
極チップの上面の上に形成された第２電極層と、を具え
た上記固定電極チップと、（３）ケースとされ、該複合
層振動板チップと該固定電極チップをパッケージする上
記ケースと、を具えたことを特徴とする、エレクトレッ
トシリコンコンデンサマイクロホンとしている。請求項
２の発明は、請求項１に記載のエレクトレットシリコン
コンデンサマイクロホンにおいて、第１基板及び第２基
板の厚さが２５０μｍ〜５５０μｍとされ、電気抵抗値
が５ｏｈｍ−ｃｍ〜２５ｏｈｍ−ｃｍとされたことを特
徴とする、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホンとしている。請求項３の発明は、請求項１に記載の
エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンにおい
て、複合層振動板チップの振動板面積範囲が０．５ｍｍ
2 〜２ｍｍ2 で、厚さ範囲が０．５μｍ〜２μｍとされ
たことを特徴とする、エレクトレットシリコンコンデン
サマイクロホンとしている。請求項４の発明は、請求項
１に記載のエレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホンにおいて、複合層振動板チップのエレクトレット層
の厚さ範囲が０．８μｍ〜５μｍとされたことを特徴と
する、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホン
としている。請求項５の発明は、請求項１に記載のエレ
クトレットシリコンコンデンサマイクロホンにおいて、
複合層振動板チップの絶縁スペーサの厚さ範囲が３μｍ
〜１０μｍとされたことを特徴とする、エレクトレット
シリコンコンデンサマイクロホンとしている。請求項６
の発明は、請求項１に記載のエレクトレットシリコンコ
ンデンサマイクロホンにおいて、固定電極チップの固定
電極厚さ範囲が１０μｍ〜２２０μｍで、面積範囲が
０．５ｍｍ2 〜２ｍｍ2 とされたことを特徴とする、エ
レクトレットシリコンコンデンサマイクロホンとしてい
る。請求項７の発明は、請求項１に記載のエレクトレッ
トシリコンコンデンサマイクロホンにおいて、固定電極
チップの気室体積範囲が０．２ｍｍ3 〜１ｍｍ3 とされ
たことを特徴とする、エレクトレットシリコンコンデン
サマイクロホンとしている。請求項８の発明は、請求項
１に記載のエレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホンにおいて、固定電極チップの通気孔のサイズ範囲が
１０μｍ〜１００μｍで、厚さ範囲が１０μｍ〜２００
μｍで、数量範囲が１６／ｍｍ2 〜９００／ｍｍ2 とさ
れたことを特徴とする、エレクトレットシリコンコンデ
ンサマイクロホンとしている。請求項９の発明は、請求
項１に記載のエレクトレットシリコンコンデンサマイク
ロホンにおいて、第１電極層と第２電極層の厚さが５０
０Å〜２０００Åとされたことを特徴とする、エレクト
レットシリコンコンデンサマイクロホンとしている。請
求項１０の発明は、請求項１に記載のエレクトレットシ
リコンコンデンサマイクロホンにおいて、複合層振動板
チップの第１基板がｎ型或いはｐ型式片面つや出しのチ
ップとされ、固定電極チップの第２基板がｎ型或いはｐ
型の両面つや出しのチップとされたことを特徴とする、
エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンとして
いる。請求項１１の発明は、請求項１に記載のエレクト
レットシリコンコンデンサマイクロホンにおいて、複合
層振動板チップの振動板がＳｉx Ｎ4 或いはＳｉ3 Ｎ 4
及びＳｉＯ2 その他の低残留応力の材料を組み合わせた
複合膜層とされたことを特徴とする、エレクトレットシ
リコンコンデンサマイクロホンとしている。請求項１２
の発明は、請求項１に記載のエレクトレットシリコンコ
ンデンサマイクロホンにおいて、複合層振動板チップの
第１電極層及び第２電極層が金或いはアルミニウムとさ
れたことを特徴とする、エレクトレットシリコンコンデ
ンサマイクロホンとしている。請求項１３の発明は、請
求項１に記載のエレクトレットシリコンコンデンサマイ
クロホンにおいて、複合層振動板チップのエレクトレッ
ト層が誘電率の低い材料より選択されたことを特徴とす
る、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンと
している。請求項１４の発明は、請求項１に記載のエレ
クトレットシリコンコンデンサマイクロホンにおいて、
複合層振動板チップのエレクトレット層がＰＴＦＥ、ポ
リテトラフルオロエチレン−ＦＥＰ、ポリテトラフルオ
ロエチレン−ＰＡＦ及びＢＣＢより選択されたことを特
徴とする、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホンとしている。請求項１５の発明は、請求項１に記載
のエレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンにお
いて、複合層振動板チップの絶縁スペーサが高絶縁材料
であるポリイミドで形成されたことを特徴とする、エレ
クトレットシリコンコンデンサマイクロホンとしてい
る。請求項１６の発明は、エレクトレットシリコンコン
デンサマイクロホンの製造方法において、第１基板を提
供する工程と、第１基板の上面に第１窒化けい素層を形
成する工程と、該第１基板と該第１窒化けい素層上に凹
溝を形成する工程と、該第１窒化けい素層と該凹溝の上
面に第１電極層を形成する工程と、該振動板の底部にエ
レクトレット層を形成すると共に、該エレクトレット層
に対して充電を行う工程と、該エレクトレット層の底面
両端に絶縁層を形成し、これにより複合層振動板チップ
を形成する工程と、第２基板を提供し、その上面の一端
にＭＯＳＦＥＴを形成する工程と、該第２基板の上面と
底面にそれぞれ堆積層を形成する工程と、該第２基板の
上面にあって該ＭＯＳＦＥＴの一側にトレンチを形成す
る工程と、該第２基板の上面の適当な領域に複数の通気
孔を形成する工程と、該第２基板の通気孔の底面に気室
を形成する工程と、該固定電極チップの上面の上に第２
電極層を形成し、これにより固定電極チップを形成する
工程と、該複合層振動板チップと固定電極チップを相互
に対応するよう組み合わせ、並びに導線で接合し及びパ
ッケージしてエレクトレットシリコンコンデンサマイク
ロホンを形成する工程と、を具えたことを特徴とする、
エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンの製造
方法としている。請求項１７の発明は、請求項１６に記
載のエレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンの
製造方法において、窒化けい素層と堆積層を堆積法で形
成することを特徴とする、エレクトレットシリコンコン
デンサマイクロホンの製造方法としている。請求項１８
の発明は、請求項１６に記載のエレクトレットシリコン
コンデンサマイクロホンの製造方法において、凹溝とト
レンチ及び通気孔及び気室をエッチング法により形成す
ることを特徴とする、エレクトレットシリコンコンデン
サマイクロホンの製造方法としている。請求項１９の発
明は、請求項１６に記載のエレクトレットシリコンコン
デンサマイクロホンの製造方法において、第１電極層と
第２電極層をスパッタ方式で形成することを特徴とす
る、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンの
製造方法としている。請求項２０の発明は、請求項１６
に記載のエレクトレットシリコンコンデンサマイクロホ
ンの製造方法において、エレクトレット層を塗布法で形
成することを特徴とする、エレクトレットシリコンコン
デンサマイクロホンの製造方法としている。請求項２１
の発明は、請求項１６に記載のエレクトレットシリコン
コンデンサマイクロホンの製造方法において、絶縁スペ
ーサをマスクとリソグラフィー方法で形成することを特
徴とする、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホンの製造方法としている。
クトレットシリコンコンデンサマイクロホンにおいて、
（１）複合層振動板チップとされ、第１基板と、該第１
基板の底面に形成された振動板と、該第１基板の上面に
形成された第１窒化けい素層と、該第１基板と該第１窒
化けい素層上に形成された凹溝と、該第１窒化けい素層
と該凹溝の上面に形成された第１電極層と、該振動板の
底面に形成されたエレクトレット層と、該エレクトレッ
ト層の底面の両端部分領域に形成された絶縁スペーサ
と、を具えた上記複合層振動板チップと、（２）固定電
極チップとされ、第２基板と、該第２基板の上面の一端
に形成されたＭＯＳＦＥＴと、該第２基板の上面と底面
に形成された二つの堆積層と、該第２基板の上面に形成
されると共に、該ＭＯＳＦＥＴの一側に位置するトレン
チと、該第２基板の上面の適当な領域に定置される複数
の通気孔と、該第２基板の通気孔の底部に形成されて、
その開口が下向きである凹溝とされた気室と、該固定電
極チップの上面の上に形成された第２電極層と、を具え
た上記固定電極チップと、（３）ケースとされ、該複合
層振動板チップと該固定電極チップをパッケージする上
記ケースと、を具えたことを特徴とする、エレクトレッ
トシリコンコンデンサマイクロホンとしている。請求項
２の発明は、請求項１に記載のエレクトレットシリコン
コンデンサマイクロホンにおいて、第１基板及び第２基
板の厚さが２５０μｍ〜５５０μｍとされ、電気抵抗値
が５ｏｈｍ−ｃｍ〜２５ｏｈｍ−ｃｍとされたことを特
徴とする、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホンとしている。請求項３の発明は、請求項１に記載の
エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンにおい
て、複合層振動板チップの振動板面積範囲が０．５ｍｍ
2 〜２ｍｍ2 で、厚さ範囲が０．５μｍ〜２μｍとされ
たことを特徴とする、エレクトレットシリコンコンデン
サマイクロホンとしている。請求項４の発明は、請求項
１に記載のエレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホンにおいて、複合層振動板チップのエレクトレット層
の厚さ範囲が０．８μｍ〜５μｍとされたことを特徴と
する、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホン
としている。請求項５の発明は、請求項１に記載のエレ
クトレットシリコンコンデンサマイクロホンにおいて、
複合層振動板チップの絶縁スペーサの厚さ範囲が３μｍ
〜１０μｍとされたことを特徴とする、エレクトレット
シリコンコンデンサマイクロホンとしている。請求項６
の発明は、請求項１に記載のエレクトレットシリコンコ
ンデンサマイクロホンにおいて、固定電極チップの固定
電極厚さ範囲が１０μｍ〜２２０μｍで、面積範囲が
０．５ｍｍ2 〜２ｍｍ2 とされたことを特徴とする、エ
レクトレットシリコンコンデンサマイクロホンとしてい
る。請求項７の発明は、請求項１に記載のエレクトレッ
トシリコンコンデンサマイクロホンにおいて、固定電極
チップの気室体積範囲が０．２ｍｍ3 〜１ｍｍ3 とされ
たことを特徴とする、エレクトレットシリコンコンデン
サマイクロホンとしている。請求項８の発明は、請求項
１に記載のエレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホンにおいて、固定電極チップの通気孔のサイズ範囲が
１０μｍ〜１００μｍで、厚さ範囲が１０μｍ〜２００
μｍで、数量範囲が１６／ｍｍ2 〜９００／ｍｍ2 とさ
れたことを特徴とする、エレクトレットシリコンコンデ
ンサマイクロホンとしている。請求項９の発明は、請求
項１に記載のエレクトレットシリコンコンデンサマイク
ロホンにおいて、第１電極層と第２電極層の厚さが５０
０Å〜２０００Åとされたことを特徴とする、エレクト
レットシリコンコンデンサマイクロホンとしている。請
求項１０の発明は、請求項１に記載のエレクトレットシ
リコンコンデンサマイクロホンにおいて、複合層振動板
チップの第１基板がｎ型或いはｐ型式片面つや出しのチ
ップとされ、固定電極チップの第２基板がｎ型或いはｐ
型の両面つや出しのチップとされたことを特徴とする、
エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンとして
いる。請求項１１の発明は、請求項１に記載のエレクト
レットシリコンコンデンサマイクロホンにおいて、複合
層振動板チップの振動板がＳｉx Ｎ4 或いはＳｉ3 Ｎ 4
及びＳｉＯ2 その他の低残留応力の材料を組み合わせた
複合膜層とされたことを特徴とする、エレクトレットシ
リコンコンデンサマイクロホンとしている。請求項１２
の発明は、請求項１に記載のエレクトレットシリコンコ
ンデンサマイクロホンにおいて、複合層振動板チップの
第１電極層及び第２電極層が金或いはアルミニウムとさ
れたことを特徴とする、エレクトレットシリコンコンデ
ンサマイクロホンとしている。請求項１３の発明は、請
求項１に記載のエレクトレットシリコンコンデンサマイ
クロホンにおいて、複合層振動板チップのエレクトレッ
ト層が誘電率の低い材料より選択されたことを特徴とす
る、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンと
している。請求項１４の発明は、請求項１に記載のエレ
クトレットシリコンコンデンサマイクロホンにおいて、
複合層振動板チップのエレクトレット層がＰＴＦＥ、ポ
リテトラフルオロエチレン−ＦＥＰ、ポリテトラフルオ
ロエチレン−ＰＡＦ及びＢＣＢより選択されたことを特
徴とする、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホンとしている。請求項１５の発明は、請求項１に記載
のエレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンにお
いて、複合層振動板チップの絶縁スペーサが高絶縁材料
であるポリイミドで形成されたことを特徴とする、エレ
クトレットシリコンコンデンサマイクロホンとしてい
る。請求項１６の発明は、エレクトレットシリコンコン
デンサマイクロホンの製造方法において、第１基板を提
供する工程と、第１基板の上面に第１窒化けい素層を形
成する工程と、該第１基板と該第１窒化けい素層上に凹
溝を形成する工程と、該第１窒化けい素層と該凹溝の上
面に第１電極層を形成する工程と、該振動板の底部にエ
レクトレット層を形成すると共に、該エレクトレット層
に対して充電を行う工程と、該エレクトレット層の底面
両端に絶縁層を形成し、これにより複合層振動板チップ
を形成する工程と、第２基板を提供し、その上面の一端
にＭＯＳＦＥＴを形成する工程と、該第２基板の上面と
底面にそれぞれ堆積層を形成する工程と、該第２基板の
上面にあって該ＭＯＳＦＥＴの一側にトレンチを形成す
る工程と、該第２基板の上面の適当な領域に複数の通気
孔を形成する工程と、該第２基板の通気孔の底面に気室
を形成する工程と、該固定電極チップの上面の上に第２
電極層を形成し、これにより固定電極チップを形成する
工程と、該複合層振動板チップと固定電極チップを相互
に対応するよう組み合わせ、並びに導線で接合し及びパ
ッケージしてエレクトレットシリコンコンデンサマイク
ロホンを形成する工程と、を具えたことを特徴とする、
エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンの製造
方法としている。請求項１７の発明は、請求項１６に記
載のエレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンの
製造方法において、窒化けい素層と堆積層を堆積法で形
成することを特徴とする、エレクトレットシリコンコン
デンサマイクロホンの製造方法としている。請求項１８
の発明は、請求項１６に記載のエレクトレットシリコン
コンデンサマイクロホンの製造方法において、凹溝とト
レンチ及び通気孔及び気室をエッチング法により形成す
ることを特徴とする、エレクトレットシリコンコンデン
サマイクロホンの製造方法としている。請求項１９の発
明は、請求項１６に記載のエレクトレットシリコンコン
デンサマイクロホンの製造方法において、第１電極層と
第２電極層をスパッタ方式で形成することを特徴とす
る、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンの
製造方法としている。請求項２０の発明は、請求項１６
に記載のエレクトレットシリコンコンデンサマイクロホ
ンの製造方法において、エレクトレット層を塗布法で形
成することを特徴とする、エレクトレットシリコンコン
デンサマイクロホンの製造方法としている。請求項２１
の発明は、請求項１６に記載のエレクトレットシリコン
コンデンサマイクロホンの製造方法において、絶縁スペ
ーサをマスクとリソグラフィー方法で形成することを特
徴とする、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホンの製造方法としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明は一種のエレクトレットシ
リコンコンデンサマイクロホン及びその製造方法を提供
する。その構造は、複合層振動板チップ、固定電極チッ
プ及びケースを具えている。そのうち、複合層振動板チ
ップは、振動板（音声を機械振動に変換）、電極層（電
圧伝播を提供）、エレクトレット層（電荷を提供）及び
絶縁スペーサ（振動空間を提供）を具え、該固定電極チ
ップは、電極層（電圧伝播を提供）、通気孔、気室（空
気ダンピングを提供）及びＭＯＳＦＥＴ（抵抗マッチン
グを提供）を具えている。複合層振動板チップと固定電
極チップが相互に対応するよう組み合わせられ、並びに
ケースでパッケージされてエレクトレットシリコンコン
デンサマイクロホンが形成される。そのうち、低誘電率
の高分子材料がエレクトレット層の材料とされ、振動板
底面に塗布され、並びにエレクトレット層に対して充電
作用が行われ、電荷がエレクトレット層中に常駐するも
のとされて電荷の離脱が防止され、ゆえにバイアス電圧
を外から加える必要なく、且つ湿度に対する敏感性が低
い。適当な張力を具備するデュアルシリコンチップ振動
板を使用することによりマイクロホンの調波ひずみを減
らし、気室により空気ダンピングを提供することができ
る。
リコンコンデンサマイクロホン及びその製造方法を提供
する。その構造は、複合層振動板チップ、固定電極チッ
プ及びケースを具えている。そのうち、複合層振動板チ
ップは、振動板（音声を機械振動に変換）、電極層（電
圧伝播を提供）、エレクトレット層（電荷を提供）及び
絶縁スペーサ（振動空間を提供）を具え、該固定電極チ
ップは、電極層（電圧伝播を提供）、通気孔、気室（空
気ダンピングを提供）及びＭＯＳＦＥＴ（抵抗マッチン
グを提供）を具えている。複合層振動板チップと固定電
極チップが相互に対応するよう組み合わせられ、並びに
ケースでパッケージされてエレクトレットシリコンコン
デンサマイクロホンが形成される。そのうち、低誘電率
の高分子材料がエレクトレット層の材料とされ、振動板
底面に塗布され、並びにエレクトレット層に対して充電
作用が行われ、電荷がエレクトレット層中に常駐するも
のとされて電荷の離脱が防止され、ゆえにバイアス電圧
を外から加える必要なく、且つ湿度に対する敏感性が低
い。適当な張力を具備するデュアルシリコンチップ振動
板を使用することによりマイクロホンの調波ひずみを減
らし、気室により空気ダンピングを提供することができ
る。
【０００９】
【実施例】本発明のエレクトレットシリコンコンデンサ
マイクロホンは振動板電極と固定電極間にコンデンサ効
果が形成され、振動板に分極された固体誘電材即ちエレ
クトレット層が置かれ、これにより外界からバイアス電
圧を供給する必要がなく低入力電圧の要求を達成する。
且つ振動板が音圧の入射により相対移動を発生すること
により、振動板電極と固定電極間の静電容量値が改変
し、電圧変化を発生する。その長所は構造が簡単で大き
な電圧変化を発生でき、湿度敏感性が低く、且つ外界バ
イアス電圧を加える必要がないことである。該エレクト
レットシリコンコンデンサマイクロホンは、複合層振動
板チップ１、固定電極チップ２及びケース３を具え、そ
のうち、複合層振動板チップ１は、振動板５（音声を機
械振動に変換）、第１金属電極層８（電圧伝播を提
供）、エレクトレット層９（電荷を提供）及び絶縁スペ
ーサ１０（振動空間を提供）を具えている。該固定電極
チップ２は、第２金属電極層１７（電圧伝播を提供）、
通気孔１５、気室１６（空気ダンピングを提供）及びＭ
ＯＳＦＥＴ（抵抗マッチングを提供）を具えている。複
合層振動板チップ１と固定電極チップ２が相互に対応す
るよう組み合わせられ、並びに一つのケース３でパッケ
ージされてエレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホンが形成される。上述の三種類の機構（複合層振動板
チップ１、固定電極チップ２及びケース３）の組み合わ
せにより、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホンの基本機能を達成できるが、マイクロホンの検出す
る信号の周波数範囲を、圧力センサの周波数範囲よりは
るかに低くして人の耳の感じ取れる周波数範囲（２０−
２０ｋＨｚ）とし、且つマイクロホンの信号ひずみを防
止するために、その感度曲線を適当な周波数範囲とし、
また、マイクロホン構造の空気ダンピング特性を提供す
るため、その固定電極チップ２構造中には気室（ｂａｃ
ｋ−ｃｈａｍｂｅｒ）１６の存在が必要である。しか
し、このような規格は圧力センサ技術中では却って注意
されない。マイクロホンは経常的に通信場面に運用され
且つ使用時には人の耳に当てられ、ゆえにその性能要求
（効率、周波数帯域）と設計について特別に考慮しなけ
れば、人の耳が感じ取れる周波数範囲（２０−２０ｋＨ
ｚ）及び感度を達成することはできず、ゆえに構造設計
を考える時、マイクロホンの感応曲線を考慮しなければ
ならない。図５は本発明のエレクトレットシリコンコン
デンサマイクロホンの周波数と感度関係図とされる。そ
のうち、Ｓはマイクロホン感度値で、Ｆd はマイクロホ
ンの周波数下限値、Ｆu はマイクロホンの周波数上限値
である。Ｆd が小さくなほど、或いはＦu が大きくなる
ほど、マイクロホンが真実の信号伝送が行えることを示
し、信号ひずみの程度が減る。そのうち、Ｆd は以下の
式により決定される。
マイクロホンは振動板電極と固定電極間にコンデンサ効
果が形成され、振動板に分極された固体誘電材即ちエレ
クトレット層が置かれ、これにより外界からバイアス電
圧を供給する必要がなく低入力電圧の要求を達成する。
且つ振動板が音圧の入射により相対移動を発生すること
により、振動板電極と固定電極間の静電容量値が改変
し、電圧変化を発生する。その長所は構造が簡単で大き
な電圧変化を発生でき、湿度敏感性が低く、且つ外界バ
イアス電圧を加える必要がないことである。該エレクト
レットシリコンコンデンサマイクロホンは、複合層振動
板チップ１、固定電極チップ２及びケース３を具え、そ
のうち、複合層振動板チップ１は、振動板５（音声を機
械振動に変換）、第１金属電極層８（電圧伝播を提
供）、エレクトレット層９（電荷を提供）及び絶縁スペ
ーサ１０（振動空間を提供）を具えている。該固定電極
チップ２は、第２金属電極層１７（電圧伝播を提供）、
通気孔１５、気室１６（空気ダンピングを提供）及びＭ
ＯＳＦＥＴ（抵抗マッチングを提供）を具えている。複
合層振動板チップ１と固定電極チップ２が相互に対応す
るよう組み合わせられ、並びに一つのケース３でパッケ
ージされてエレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホンが形成される。上述の三種類の機構（複合層振動板
チップ１、固定電極チップ２及びケース３）の組み合わ
せにより、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホンの基本機能を達成できるが、マイクロホンの検出す
る信号の周波数範囲を、圧力センサの周波数範囲よりは
るかに低くして人の耳の感じ取れる周波数範囲（２０−
２０ｋＨｚ）とし、且つマイクロホンの信号ひずみを防
止するために、その感度曲線を適当な周波数範囲とし、
また、マイクロホン構造の空気ダンピング特性を提供す
るため、その固定電極チップ２構造中には気室（ｂａｃ
ｋ−ｃｈａｍｂｅｒ）１６の存在が必要である。しか
し、このような規格は圧力センサ技術中では却って注意
されない。マイクロホンは経常的に通信場面に運用され
且つ使用時には人の耳に当てられ、ゆえにその性能要求
（効率、周波数帯域）と設計について特別に考慮しなけ
れば、人の耳が感じ取れる周波数範囲（２０−２０ｋＨ
ｚ）及び感度を達成することはできず、ゆえに構造設計
を考える時、マイクロホンの感応曲線を考慮しなければ
ならない。図５は本発明のエレクトレットシリコンコン
デンサマイクロホンの周波数と感度関係図とされる。そ
のうち、Ｓはマイクロホン感度値で、Ｆd はマイクロホ
ンの周波数下限値、Ｆu はマイクロホンの周波数上限値
である。Ｆd が小さくなほど、或いはＦu が大きくなる
ほど、マイクロホンが真実の信号伝送が行えることを示
し、信号ひずみの程度が減る。そのうち、Ｆd は以下の
式により決定される。
【数１】
そのうち、Ｒb はマイクロホンの外接直列抵抗
Ｃm はエレクトレットシリコンコンデンサマイクロホン
電容値 Ｃi はマイクロホンの外接直列電容値 Ｃp はマイクロホンパッケージの形成する電容値。 Ｆu は、複合層振動板チップにより決定される場合、
電容値 Ｃi はマイクロホンの外接直列電容値 Ｃp はマイクロホンパッケージの形成する電容値。 Ｆu は、複合層振動板チップにより決定される場合、
【数２】
で、そのうち、Ａd は振動板辺長、σd は振動板張力、
ｋo は定数、ρd は振動板密度である。Ｆu が、固定電
極チップにより決定される場合、
ｋo は定数、ρd は振動板密度である。Ｆu が、固定電
極チップにより決定される場合、
【数３】
で、そのうち、ｓd は振動板と固定電極間の空気厚さ、
ｈd は振動板厚さ、ηaは空気粘滞係数とされる。マイ
クロホンの感度とチップ構造の関係は、
ｈd は振動板厚さ、ηaは空気粘滞係数とされる。マイ
クロホンの感度とチップ構造の関係は、
【数４】
のようであり、そのうちＲは比例定数（固定電極チップ
の開孔率と関係する）、Ｓe は振動板面積、σe はエレ
クトレット層充電の電荷密度、εe は両電極板中の材料
の相対真空の誘電率であり、ｈd は振動膜厚さである。
の開孔率と関係する）、Ｓe は振動板面積、σe はエレ
クトレット層充電の電荷密度、εe は両電極板中の材料
の相対真空の誘電率であり、ｈd は振動膜厚さである。
【００１０】以上を考慮し、本発明はエレクトレットシ
リコンコンデンサマイクロホンを提供し、それは、複合
層振動板チップ１、固定電極チップ２、及びケース３を
具えている。複合層振動板チップ１の構造については、
図１に示され第１基板４は、ｎ型或いはｐ型の片面つや
出しのシリコンチップより選択され、その厚さは２５０
μｍ〜５５０μｍとされ、抵抗値は５ ｏｈｍ−ｃｍ〜
２５ ｏｈｍ−ｃｍとされる。図２に示されるように、
振動板５を第１基板４の底面に形成する。この振動板５
はＳｉx Ｎ4 或いはＳｉ3 Ｎ4 及びＳｉＯ2 の複合等よ
り選択され、低残留応力の材料を組み合わせた材料とさ
れ、振動板５の面積範囲は、０．５ｍｍ 2 〜２ｍｍ2
で、厚さ範囲は０．５μｍ〜２μｍとされる。図３に示
されるように、第１基板４の上面に、ＬＰＣＶＤでチッ
プに対して窒化けい素を堆積させ、第１窒化けい素層６
を形成する。図４に示されるように、第１基板４と第１
窒化けい素層６の上に、凹溝７を形成する。図５に示さ
れるように、窒化けい素層６と該凹溝７の上面に、金或
いはアルミニウムの第１電極層８を形成する。そのう
ち、該第１電極層８の厚さは５００Å〜２０００Åとさ
れる。図６に示されるように、複合層振動板５の底部に
エレクトレット層９を形成し、該エレクトレット層９の
材料は低誘電率材料例えばフッ素系高分子材料（ＰＴＦ
Ｅ、ポリテトラフルオロエチレン−ＦＥＰ、ポリテトラ
フルオロエチレン−ＰＡＦ）及びＢＣＢ（ベンゾシクロ
ブテン：Ｂｅｎｚｏｓｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）とされ、
その厚さ範囲は８μｍ〜５μｍとされ、振動板底面に塗
布された後、エレクトレット層に対して充電（コロナイ
オンビーム充電方法）作用が実行され、これにより電荷
がエレクトレット層９材料中に常駐して電荷離脱が防止
される。図７に示されるように、エレクトレット層９の
底面の両端に絶縁スペーサ１０が形成され、該絶縁スペ
ーサ１０は複合層振動板と固定電極チップの間に介装さ
れ、その材質は、高絶縁材料であるポリイミドＰＩより
選択され、その厚さ範囲は３μｍ〜１０μｍとされる。
以上で複合層振動板チップが組成される。
リコンコンデンサマイクロホンを提供し、それは、複合
層振動板チップ１、固定電極チップ２、及びケース３を
具えている。複合層振動板チップ１の構造については、
図１に示され第１基板４は、ｎ型或いはｐ型の片面つや
出しのシリコンチップより選択され、その厚さは２５０
μｍ〜５５０μｍとされ、抵抗値は５ ｏｈｍ−ｃｍ〜
２５ ｏｈｍ−ｃｍとされる。図２に示されるように、
振動板５を第１基板４の底面に形成する。この振動板５
はＳｉx Ｎ4 或いはＳｉ3 Ｎ4 及びＳｉＯ2 の複合等よ
り選択され、低残留応力の材料を組み合わせた材料とさ
れ、振動板５の面積範囲は、０．５ｍｍ 2 〜２ｍｍ2
で、厚さ範囲は０．５μｍ〜２μｍとされる。図３に示
されるように、第１基板４の上面に、ＬＰＣＶＤでチッ
プに対して窒化けい素を堆積させ、第１窒化けい素層６
を形成する。図４に示されるように、第１基板４と第１
窒化けい素層６の上に、凹溝７を形成する。図５に示さ
れるように、窒化けい素層６と該凹溝７の上面に、金或
いはアルミニウムの第１電極層８を形成する。そのう
ち、該第１電極層８の厚さは５００Å〜２０００Åとさ
れる。図６に示されるように、複合層振動板５の底部に
エレクトレット層９を形成し、該エレクトレット層９の
材料は低誘電率材料例えばフッ素系高分子材料（ＰＴＦ
Ｅ、ポリテトラフルオロエチレン−ＦＥＰ、ポリテトラ
フルオロエチレン−ＰＡＦ）及びＢＣＢ（ベンゾシクロ
ブテン：Ｂｅｎｚｏｓｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）とされ、
その厚さ範囲は８μｍ〜５μｍとされ、振動板底面に塗
布された後、エレクトレット層に対して充電（コロナイ
オンビーム充電方法）作用が実行され、これにより電荷
がエレクトレット層９材料中に常駐して電荷離脱が防止
される。図７に示されるように、エレクトレット層９の
底面の両端に絶縁スペーサ１０が形成され、該絶縁スペ
ーサ１０は複合層振動板と固定電極チップの間に介装さ
れ、その材質は、高絶縁材料であるポリイミドＰＩより
選択され、その厚さ範囲は３μｍ〜１０μｍとされる。
以上で複合層振動板チップが組成される。
【００１１】固定電極チップ２の構造は、図８に示され
るように、ｎ型或いはｐ型の両面つや出しシリコンチッ
プの第２基板１１を具え、その厚さは２５０μｍ〜５５
０μｍとされ、抵抗値は５ ｏｈｍ−ｃｍ〜２５ ｏｈ
ｍ−ｃｍとされる。図９に示されるように、第２基板１
１の上面の一端にＭＯＳＦＥＴ１２が形成され、図１０
に示されるように、第２基板１１の上面と底面にそれぞ
れ第２窒化けい素層１３が形成され、図１１に示される
ように、第２基板１１の上面のＭＯＳＦＥＴ１２の一側
にトレンチ１４が形成され、並びに第２基板１１の上面
の適当な位置に複数の通気孔１５が形成され、通気孔１
５のサイズは１０μｍ〜１００μｍとされ、厚さ範囲は
１０μｍ〜２００μｍとされ、数量範囲は１６／ｍｍ2
〜９００／ｍｍ2 とされる。図１２に示されるように、
該第２基板の底面には気室（ｂａｃｋ−ｃｈａｍｂｅ
ｒ）１６が形成され、そのうち、該固定電極チップ２の
気室１６の体積範囲は０．２ｍｍ3 〜１ｍｍ3 とされ
る。図１３に示されるように、該固定電極チップ２の上
面に第２電極層１７が形成され、該第２電極層１７は金
或いはアルミニウムとされ、第２電極層の厚さは５００
Å〜２０００Åとされる。以上により固定電極チップ２
が形成され、この固定電極チップ２の固定電極の厚さ範
囲は１０μｍ〜２００μｍとされ、面積は０．５ｍｍ2
〜２ｍｍ2 とされる。複合層振動板チップ１と固定電極
チップ２が相互に対応するように一つのケース３中に組
み合わされ、並びにリードピン１８でピン１９に接合さ
れパッケージされてエレクトレットシリコンコンデンサ
マイクロホンの全体構造が形成される。このエレクトレ
ットシリコンコンデンサマイクロホンの全体構造は図１
４に示される。
るように、ｎ型或いはｐ型の両面つや出しシリコンチッ
プの第２基板１１を具え、その厚さは２５０μｍ〜５５
０μｍとされ、抵抗値は５ ｏｈｍ−ｃｍ〜２５ ｏｈ
ｍ−ｃｍとされる。図９に示されるように、第２基板１
１の上面の一端にＭＯＳＦＥＴ１２が形成され、図１０
に示されるように、第２基板１１の上面と底面にそれぞ
れ第２窒化けい素層１３が形成され、図１１に示される
ように、第２基板１１の上面のＭＯＳＦＥＴ１２の一側
にトレンチ１４が形成され、並びに第２基板１１の上面
の適当な位置に複数の通気孔１５が形成され、通気孔１
５のサイズは１０μｍ〜１００μｍとされ、厚さ範囲は
１０μｍ〜２００μｍとされ、数量範囲は１６／ｍｍ2
〜９００／ｍｍ2 とされる。図１２に示されるように、
該第２基板の底面には気室（ｂａｃｋ−ｃｈａｍｂｅ
ｒ）１６が形成され、そのうち、該固定電極チップ２の
気室１６の体積範囲は０．２ｍｍ3 〜１ｍｍ3 とされ
る。図１３に示されるように、該固定電極チップ２の上
面に第２電極層１７が形成され、該第２電極層１７は金
或いはアルミニウムとされ、第２電極層の厚さは５００
Å〜２０００Åとされる。以上により固定電極チップ２
が形成され、この固定電極チップ２の固定電極の厚さ範
囲は１０μｍ〜２００μｍとされ、面積は０．５ｍｍ2
〜２ｍｍ2 とされる。複合層振動板チップ１と固定電極
チップ２が相互に対応するように一つのケース３中に組
み合わされ、並びにリードピン１８でピン１９に接合さ
れパッケージされてエレクトレットシリコンコンデンサ
マイクロホンの全体構造が形成される。このエレクトレ
ットシリコンコンデンサマイクロホンの全体構造は図１
４に示される。
【００１２】本発明のエレクトレットシリコンコンデン
サマイクロホンの製造方法のステップは、複合層振動板
チップ１と固定電極チップ２それぞれの形成ステップを
含み、まず、複合層振動板チップ１の形成において、第
１基板４を提供し、第１基板４の底面に複合層振動板５
を形成し、第１基板４の上面に窒化けい素層６を形成
し、第１基板４と窒化けい素層６の上に凹溝７を形成
し、該凹溝７をエッチングにより形成でき、並びに窒化
けい素層６と凹溝７の上面にスパッタ方式で第１電極層
８を形成する。そのうち、複合層振動板５の底部に塗布
法でエレクトレット層９を形成し、並びにエレクトレッ
ト層９に対して充電を行う。該エレクトレット層９の底
面両端にマスクとリソグラフィー方法により絶縁スペー
サ１０を形成し、以上のステップにより複合層振動板チ
ップ１を形成する。
サマイクロホンの製造方法のステップは、複合層振動板
チップ１と固定電極チップ２それぞれの形成ステップを
含み、まず、複合層振動板チップ１の形成において、第
１基板４を提供し、第１基板４の底面に複合層振動板５
を形成し、第１基板４の上面に窒化けい素層６を形成
し、第１基板４と窒化けい素層６の上に凹溝７を形成
し、該凹溝７をエッチングにより形成でき、並びに窒化
けい素層６と凹溝７の上面にスパッタ方式で第１電極層
８を形成する。そのうち、複合層振動板５の底部に塗布
法でエレクトレット層９を形成し、並びにエレクトレッ
ト層９に対して充電を行う。該エレクトレット層９の底
面両端にマスクとリソグラフィー方法により絶縁スペー
サ１０を形成し、以上のステップにより複合層振動板チ
ップ１を形成する。
【００１３】固定電極チップ２の形成において、第２基
板１１を提供し、並びに第２基板１１の上面の一端に半
導体工程によりＭＯＳＦＥＴ１２を形成し、堆積法で第
２基板１１の両面それぞれに第２窒化けい素層１３を形
成する。該第２基板１１の上面とＭＯＳＦＥＴ１２の一
側にエッチングで適当は幅と深さのトレンチ１４を形成
し、並びにドライエッチング或いはウェットエッチング
方式により、第２基板１１の上面の適当な領域に複数の
通気孔１５を形成し並びに第２基板１１の底面に一つの
気室（ｂａｃｋ−ｃｈａｍｂｅｒ）１６を形成し、この
第２窒化けい素層１３の上に第２電極層１７を形成し、
以上のステップにより、固定電極チップ２を形成し、さ
らにケースでパッケージして本発明のエレクトレットシ
リコンコンデンサマイクロホンを形成する。図１５は本
発明のエレクトレットシリコンコンデンサマイクロホン
の製造フローチャートである。
板１１を提供し、並びに第２基板１１の上面の一端に半
導体工程によりＭＯＳＦＥＴ１２を形成し、堆積法で第
２基板１１の両面それぞれに第２窒化けい素層１３を形
成する。該第２基板１１の上面とＭＯＳＦＥＴ１２の一
側にエッチングで適当は幅と深さのトレンチ１４を形成
し、並びにドライエッチング或いはウェットエッチング
方式により、第２基板１１の上面の適当な領域に複数の
通気孔１５を形成し並びに第２基板１１の底面に一つの
気室（ｂａｃｋ−ｃｈａｍｂｅｒ）１６を形成し、この
第２窒化けい素層１３の上に第２電極層１７を形成し、
以上のステップにより、固定電極チップ２を形成し、さ
らにケースでパッケージして本発明のエレクトレットシ
リコンコンデンサマイクロホンを形成する。図１５は本
発明のエレクトレットシリコンコンデンサマイクロホン
の製造フローチャートである。
【００１４】
【発明の効果】本発明は、従来の技術の欠点を解決し、
本発明のエレクトレットシリコンコンデンサマイクロホ
ン及びその製造方法は、低誘電率の高分子材料をエレク
トレット層材料となし、振動板に塗布し且つマイクロホ
ンに必要な電荷量を提供できるようにし、ダンピング効
果を具備させマイクロホンの調波ひずみを減らす。
本発明のエレクトレットシリコンコンデンサマイクロホ
ン及びその製造方法は、低誘電率の高分子材料をエレク
トレット層材料となし、振動板に塗布し且つマイクロホ
ンに必要な電荷量を提供できるようにし、ダンピング効
果を具備させマイクロホンの調波ひずみを減らす。
【００１５】本発明のエレクトレットシリコンコンデン
サマイクロホン及びその製造方法はエレクトレット技
術、シリコン技術、マイクロエレクトロメカニックシス
テムとマイクロホンの技術を結合し、該エレクトレット
シリコンコンデンサマイクロホンの構造を簡単でマイク
ロ化し、湿度に対する敏感性を低くし、且つ高いバイア
ス電圧を加える必要を無くす。
サマイクロホン及びその製造方法はエレクトレット技
術、シリコン技術、マイクロエレクトロメカニックシス
テムとマイクロホンの技術を結合し、該エレクトレット
シリコンコンデンサマイクロホンの構造を簡単でマイク
ロ化し、湿度に対する敏感性を低くし、且つ高いバイア
ス電圧を加える必要を無くす。
【図１】本発明中の複合層振動板チップ１の構造組成図
である。
である。
【図２】本発明中の複合層振動板チップ１の構造組成図
である。
である。
【図３】本発明中の複合層振動板チップ１の構造組成図
である。
である。
【図４】本発明中の複合層振動板チップ１の構造組成図
である。
である。
【図５】本発明中の複合層振動板チップ１の構造組成図
である。
である。
【図６】本発明中の複合層振動板チップ１の構造組成図
である。
である。
【図７】本発明中の複合層振動板チップ１の構造組成図
である。
である。
【図８】本発明中の固定電極チップ２の構造組成図であ
る。
る。
【図９】本発明中の固定電極チップ２の構造組成図であ
る。
る。
【図１０】本発明中の固定電極チップ２の構造組成図で
ある。
ある。
【図１１】本発明中の固定電極チップ２の構造組成図で
ある。
ある。
【図１２】本発明中の固定電極チップ２の構造組成図で
ある。
ある。
【図１３】本発明中の固定電極チップ２の構造組成図で
ある。
ある。
【図１４】本発明のエレクトレットシリコンコンデンサ
マイクロホンの全体構造図である。
マイクロホンの全体構造図である。
【図１５】本発明のエレクトレットシリコンコンデンサ
マイクロホンの製造フローチャートである。
マイクロホンの製造フローチャートである。
【図１６】本発明のエレクトレットシリコンコンデンサ
マイクロホンの周波数と感度関係図である。
マイクロホンの周波数と感度関係図である。
【符号の説明】
１ 複合層振動板チップ
２ 固定電極チップ
４ 第１基板
５ 複合層振動板
６ 窒化けい素層
７ 凹溝
８ 第１電極層
９ エレクトレット層
１０ 絶縁スペーサ
１１ 第２基板
１２ ＭＯＳＦＥＴ
１３ 第２窒化けい素層
１４ トレンチ
１５ 通気孔
１６ 気室
１７ 第２電極層
Claims (21)
- 【請求項１】 エレクトレットシリコンコンデンサマイ
クロホンにおいて、 （１）複合層振動板チップとされ、 第１基板と、 該第１基板の底面に形成された振動板と、 該第１基板の上面に形成された第１窒化けい素層と、 該第１基板と該第１窒化けい素層上に形成された凹溝
と、 該第１窒化けい素層と該凹溝の上面に形成された第１電
極層と、 該振動板の底面に形成されたエレクトレット層と、 該エレクトレット層の底面の両端部分領域に形成された
絶縁スペーサと、 を具えた上記複合層振動板チップと、 （２）固定電極チップとされ、 第２基板と、 該第２基板の上面の一端に形成されたＭＯＳＦＥＴと、 該第２基板の上面と底面に形成された二つの堆積層と、 該第２基板の上面に形成されると共に、該ＭＯＳＦＥＴ
の一側に位置するトレンチと、 該第２基板の上面の適当な領域に定置される複数の通気
孔と、 該第２基板の通気孔の底部に形成されて、その開口が下
向きである凹溝とされた気室と、 該固定電極チップの上面の上に形成された第２電極層
と、 を具えた上記固定電極チップと、 （３）ケースとされ、該複合層振動板チップと該固定電
極チップをパッケージする上記ケースと、 を具えたことを特徴とする、エレクトレットシリコンコ
ンデンサマイクロホン。 - 【請求項２】 請求項１に記載のエレクトレットシリコ
ンコンデンサマイクロホンにおいて、第１基板及び第２
基板の厚さが２５０μｍ〜５５０μｍとされ、電気抵抗
値が５ｏｈｍ−ｃｍ〜２５ｏｈｍ−ｃｍとされたことを
特徴とする、エレクトレットシリコンコンデンサマイク
ロホン。 - 【請求項３】 請求項１に記載のエレクトレットシリコ
ンコンデンサマイクロホンにおいて、複合層振動板チッ
プの振動板面積範囲が０．５ｍｍ2 〜２ｍｍ 2 で、厚さ
範囲が０．５μｍ〜２μｍとされたことを特徴とする、
エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホン。 - 【請求項４】 請求項１に記載のエレクトレットシリコ
ンコンデンサマイクロホンにおいて、複合層振動板チッ
プのエレクトレット層の厚さ範囲が０．８μｍ〜５μｍ
とされたことを特徴とする、エレクトレットシリコンコ
ンデンサマイクロホン。 - 【請求項５】 請求項１に記載のエレクトレットシリコ
ンコンデンサマイクロホンにおいて、複合層振動板チッ
プの絶縁スペーサの厚さ範囲が３μｍ〜１０μｍとされ
たことを特徴とする、エレクトレットシリコンコンデン
サマイクロホン。 - 【請求項６】 請求項１に記載のエレクトレットシリコ
ンコンデンサマイクロホンにおいて、固定電極チップの
固定電極厚さ範囲が１０μｍ〜２２０μｍで、面積範囲
が０．５ｍｍ2 〜２ｍｍ2 とされたことを特徴とする、
エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホン。 - 【請求項７】 請求項１に記載のエレクトレットシリコ
ンコンデンサマイクロホンにおいて、固定電極チップの
気室体積範囲が０．２ｍｍ3 〜１ｍｍ3 とされたことを
特徴とする、エレクトレットシリコンコンデンサマイク
ロホン。 - 【請求項８】 請求項１に記載のエレクトレットシリコ
ンコンデンサマイクロホンにおいて、固定電極チップの
通気孔のサイズ範囲が１０μｍ〜１００μｍで、厚さ範
囲が１０μｍ〜２００μｍで、数量範囲が１６／ｍｍ2
〜９００／ｍｍ2 とされたことを特徴とする、エレクト
レットシリコンコンデンサマイクロホン。 - 【請求項９】 請求項１に記載のエレクトレットシリコ
ンコンデンサマイクロホンにおいて、第１電極層と第２
電極層の厚さが５００Å〜２０００Åとされたことを特
徴とする、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロ
ホン。 - 【請求項１０】 請求項１に記載のエレクトレットシリ
コンコンデンサマイクロホンにおいて、複合層振動板チ
ップの第１基板がｎ型或いはｐ型式片面つや出しのチッ
プとされ、固定電極チップの第２基板がｎ型或いはｐ型
の両面つや出しのチップとされたことを特徴とする、エ
レクトレットシリコンコンデンサマイクロホン。 - 【請求項１１】 請求項１に記載のエレクトレットシリ
コンコンデンサマイクロホンにおいて、複合層振動板チ
ップの振動板がＳｉx Ｎ4 或いはＳｉ3 Ｎ4及びＳｉＯ2
その他の低残留応力の材料を組み合わせた複合膜層と
されたことを特徴とする、エレクトレットシリコンコン
デンサマイクロホン。 - 【請求項１２】 請求項１に記載のエレクトレットシリ
コンコンデンサマイクロホンにおいて、複合層振動板チ
ップの第１電極層及び第２電極層が金或いはアルミニウ
ムとされたことを特徴とする、エレクトレットシリコン
コンデンサマイクロホン。 - 【請求項１３】 請求項１に記載のエレクトレットシリ
コンコンデンサマイクロホンにおいて、複合層振動板チ
ップのエレクトレット層が誘電率の低い材料より選択さ
れたことを特徴とする、エレクトレットシリコンコンデ
ンサマイクロホン。 - 【請求項１４】 請求項１に記載のエレクトレットシリ
コンコンデンサマイクロホンにおいて、複合層振動板チ
ップのエレクトレット層がＰＴＦＥ、ポリテトラフルオ
ロエチレン−ＦＥＰ、ポリテトラフルオロエチレン−Ｐ
ＡＦ及びＢＣＢより選択されたことを特徴とする、エレ
クトレットシリコンコンデンサマイクロホン。 - 【請求項１５】 請求項１に記載のエレクトレットシリ
コンコンデンサマイクロホンにおいて、複合層振動板チ
ップの絶縁スペーサが高絶縁材料であるポリイミドで形
成されたことを特徴とする、エレクトレットシリコンコ
ンデンサマイクロホン。 - 【請求項１６】 エレクトレットシリコンコンデンサマ
イクロホンの製造方法において、 第１基板を提供する工程と、 第１基板の上面に第１窒化けい素層を形成する工程と、 該第１基板と該第１窒化けい素層上に凹溝を形成する工
程と、 該第１窒化けい素層と該凹溝の上面に第１電極層を形成
する工程と、 該振動板の底部にエレクトレット層を形成すると共に、
該エレクトレット層に対して充電を行う工程と、 該エレクトレット層の底面両端に絶縁層を形成し、これ
により複合層振動板チップを形成する工程と、 第２基板を提供し、その上面の一端にＭＯＳＦＥＴを形
成する工程と、 該第２基板の上面と底面にそれぞれ堆積層を形成する工
程と、 該第２基板の上面にあって該ＭＯＳＦＥＴの一側にトレ
ンチを形成する工程と、 該第２基板の上面の適当な領域に複数の通気孔を形成す
る工程と、 該第２基板の通気孔の底面に気室を形成する工程と、 該固定電極チップの上面の上に第２電極層を形成し、こ
れにより固定電極チップを形成する工程と、 該複合層振動板チップと固定電極チップを相互に対応す
るよう組み合わせ、並びに導線で接合し及びパッケージ
してエレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンを
形成する工程と、 を具えたことを特徴とする、エレクトレットシリコンコ
ンデンサマイクロホンの製造方法。 - 【請求項１７】 請求項１６に記載のエレクトレットシ
リコンコンデンサマイクロホンの製造方法において、窒
化けい素層と堆積層を堆積法で形成することを特徴とす
る、エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンの
製造方法。 - 【請求項１８】 請求項１６に記載のエレクトレットシ
リコンコンデンサマイクロホンの製造方法において、凹
溝とトレンチ及び通気孔及び気室をエッチング法により
形成することを特徴とする、エレクトレットシリコンコ
ンデンサマイクロホンの製造方法。 - 【請求項１９】 請求項１６に記載のエレクトレットシ
リコンコンデンサマイクロホンの製造方法において、第
１電極層と第２電極層をスパッタ方式で形成することを
特徴とする、エレクトレットシリコンコンデンサマイク
ロホンの製造方法。 - 【請求項２０】 請求項１６に記載のエレクトレットシ
リコンコンデンサマイクロホンの製造方法において、エ
レクトレット層を塗布法で形成することを特徴とする、
エレクトレットシリコンコンデンサマイクロホンの製造
方法。 - 【請求項２１】 請求項１６に記載のエレクトレットシ
リコンコンデンサマイクロホンの製造方法において、絶
縁スペーサをマスクとリソグラフィー方法で形成するこ
とを特徴とする、エレクトレットシリコンコンデンサマ
イクロホンの製造方法。
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