JP2004147152A - 音響センサー及び音響センサーの製造方法 - Google Patents
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- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Abstract
【課題】コンデンサを形成する振動板と背面電極板とが合わせずれ、接着度の問題が生じないようにする。
【解決手段】本発明の音響センサーは信号を取出す半導体素子が形成された半導体ウェファよりなる振動板１と、振動板１の表面に蒸着法により形成された絶縁膜１４の周囲を残し中央部をエチングして形成したスペーサ８と、振動板１の絶縁膜を除去した中央部及びスペーサ上に設けたレジスト１６に蒸着により設けたメタル１７をエッチングして形成した背面電極板９とよりなる。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明の音響センサーは信号を取出す半導体素子が形成された半導体ウェファよりなる振動板１と、振動板１の表面に蒸着法により形成された絶縁膜１４の周囲を残し中央部をエチングして形成したスペーサ８と、振動板１の絶縁膜を除去した中央部及びスペーサ上に設けたレジスト１６に蒸着により設けたメタル１７をエッチングして形成した背面電極板９とよりなる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロホン等に用いられる圧力変動を電気的信号に変換する音響センサー及び音響センサーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等には、小型化が容易なエレクトレット コンデンサーマイクロホンが多く用いられている。エレクトレット コンデンサマイクロホンに用いられる音響センサーは小型化で且つ、軽量であると共に量産に適していることが求められる。
【０００３】
このエレクトレット コンデンサマイクロホンに用いられる音響センサーはシリコン半導体ウェファよりなる振動板と支持部を挟んで設けられた対向電極となす背面板とでコンデンサーを形成する。そしてＦＥＴのゲート電極に接続された振動板が振動するとコンデンサーの容量値が変化することになるので、ＦＥＴのドレインからコンデンサーの容量値の変化に応じた電気信号が取出される。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図１は前述した音響センサーの平面図、図２は同じく音響センサーの断面図である。
【０００５】
振動板１はシリコン半導体ウェファで形成されている。振動板１にはインピーダンス変換用のＦＥＴ２とアンプ回路やノイズキャンセル回路等が通常のプロセスによって集積化されている。ＦＥＴ２のゲートは振動板１に接続されゲート電極としている。又ＦＥＴ２のソース電極は振動板１に設けたソースパッド３にリード線４で接続されている。
【０００６】
さらにＦＥＴ２のドレイン電極はドレインパッド５にリード線６で接続されている。ソースパッド３はアースされ、ドレインパッド５からは電気信号が取出される。
【０００７】
振動板１にはスペーサ８を挟んで空気口１０、１０を有する背面電極板９が設けられている。振動板１と背面電極板９でもってコンデンサーを構成しており、外からの音が入ると振動板１が振動する。振動板１が振動すると、振動板１と背面電極板９とで形成するコンデンサーの容量値が変化する。
【０００８】
振動板１はＦＥＴ２のゲート電極に接続され、背面電極板９はソースパッド３に接続されている。従って振動板１が振動するとＦＥＴ２のゲート電極とソース電極間に接続されたコンデンサーの容量値が変化することになるので、ＦＥＴ２のドレインからコンデンサーの容量値の変化に応じた電気信号が取出される。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２７５９５号公報（第４−５頁、第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示すように、従来のマイクロホン等に用いられる音響センサーは振動板１と背面電極板９をスペーサ８を挟んで張り合わせに作成していたため、振動板１と背面電極板９との合わせずれあるいは接着度に問題が生じた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明はコンデンサーを形成する振動板と背面電極板とが合わせずれ、接着度の問題が生じないようにすることで、
信号を取出す半導体素子が形成された半導体ウェファでよりなる振動板と、前記振動板の表面に蒸着法により形成された絶縁膜の周囲を残し中央部をエチングして形成したスペーサと、前記振動板の絶縁膜を除去した中央部及びスペーサ上に設けたレジストに蒸着により設けたメタルをエッチングして形成した背面電極板とよりなる音響センサーを提供する。
【００１２】
本発明は前記振動板に蒸着とエッチングで形成したスペーサ及び背面電極板はエレクレット コンデンサーマイクロホンに利用する音響センサーを提供する。
【００１３】
本発明は信号を取出す半導体素子が形成された半導体ウェファよりなる振動板に絶縁膜を蒸着し、前記絶縁膜の中央部をエッチングし、周囲にスペーサを形成し、前記振動板の絶縁膜がエッチングされた中央部及び絶縁膜をエッチングし形成されたスペーサにレジストを塗布し、前記レジスト及びスペーサにメタルを蒸着し、且つ該メタルをエッチングし空気口を設け背面電極板を形成し、前記レジストを除去し、振動板と背面電極板間に空間部を設けコンデンサーを形成した音響センサーの製造方法を提供する。
【００１４】
本発明は前記スペーサを形成する絶縁膜及びレジストの厚さを調整し、振動板と背面電極間の間隔を決める音響センサー及び音響スペーサの製造方法を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置を図１〜４図に従って説明する。
【００１６】
図１は本発明の音響センサーの平面図、図２は同じく本発明の音響センサーの断面図である。
【００１７】
振動板１はシリコン半導体ウェファで形成されおり、肉厚の周辺部１Ａと肉薄の中央部１Ｂよりなる。振動板１の表面にはインピーダンス変換用のＦＥＴ２とアンプ回路やノイズキャンセル回路等が通常のプロセスによって集積化されている。ＦＥＴ２のゲートは振動板１に接続されてゲート電極となしている。又ＦＥＴ２のソース電極は振動板１に設けたソースパッド３にリード線４で接続されている。
【００１８】
さらにＦＥＴ２のドレイン電極はドレインパッド５にリード線６で接続されている。ソースパッド３はアースされ、ドレインパッド５からは電気信号が取出される
振動板１にはスペーサ８を挟んで空気口１０、１０を有する背面電極板９が設けられている。背面電極板９はソースパッド３に接続されており、振動板１と背面電極板９間にはスペーサ８により空間部１１を形成し、振動板１と背面電極板９を対向させコンデンサーを構成している。
【００１９】
今外から音が入ると振動板１が振動する。振動板１が振動すると、振動板１と背面電極板９とで形成するコンデンサーの容量値が変化する。振動板１はＦＥＴ２のゲート電極に接続されている。従って振動板１が振動すると、ＦＥＴ２のゲートに接続されたコンデンサーの容量値が変化することになるので、ＦＥＴ２のドレインからコンデンサーの容量値の変化に応じた電気信号が取出される。
【００２０】
本発明の音響センサーの特徴とするところ振動板１上に蒸着、エッチングでスペーサ８及び背面電極板９を形成していることである。
【００２１】
図３および図４は振動板１上にスペーサ８及び背面電極板９を形成する過程を示す断面図である。
【００２２】
図３（Ａ）に示すように、振動板１の表面に蒸着法により酸化膜あるいは窒化膜を蒸着し、絶縁膜１４を形成している。絶縁膜１４の厚さは振動板１と背面電極板９間の間隔を決めることに関係してくる。
【００２３】
次に図３（Ｂ）に示すように、絶縁膜１４の周囲を残して中央部１５をエッチングして除去する。エッチングされず残った絶縁膜１４の周囲がスペーサ８となる。
【００２４】
さらに図３（Ｃ）に示すように、振動板１の絶縁膜１４が施されていない中央部１５及びスペーサ８の一部にレジスト１６を塗布する。このレジスト１６の厚さと絶縁膜１４で形成されたスペーサ８の厚さとで振動板１と背面電極板９との間隔が決められる。
【００２５】
振動板１と背面電極板９との間隔は狭いほど振動板１と背面電極板９間に形成されるコンデンサーの容量が大きくなるが、あまり狭いと振動板１が振動したときに、振動板１が背面電極板９に接触してしまう。従って振動板１が振動しても背面電極板９に接触することがない範囲で、振動板１と背面電極板９の間隔が狭くなるように、スペーサ８を形成する絶縁膜１４とレジスト１６の厚さを選択している。
【００２６】
然る後図４（Ａ）に示すように、レジスト１６とスペーサ８上にメタル１７を蒸着法で形成する。
【００２７】
さらに図４（Ｂ）に示すように、メタル１７の中央部をエッチングして空気口１０、１０を設け、背面電極板９を形成する。
【００２８】
最後に図４（Ｃ）に示すように、レジスト１６を除去して空間部１１を形成する。空間部１１を形成し、ＦＥＴ２のゲート電極となる振動板１と背面電極板９間にコンデンサーを形成する。
【００２９】
前述したように形成された音響センサーは外からの音が入ると、振動板１が振動する。振動板１が振動すると、振動板１と背面電極板９との間で形成されたコンデンサーは容量値が変化する。ＦＥＴのゲート電極に接続されたコンデンサーの容量値が変化することにより、ＦＥＴ２のドレイン電極から電気信号が取出される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の音響センサーは振動板に蒸着及びエッチングによりスペーサ及び背面電極板を設けたので、コンデンサーを形成する振動板と背面電極板とが合わせずれ、接着度の問題が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明及び従来の音響センサーの平面図である。
【図２】発明及び従来の音響センサーの断面図で、図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、図２（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明の音響センサーの製造過程を示す断面図で、図３（Ａ）は絶縁膜を形成する過程を示す音響センサーの断面図、図３（Ｂ）は絶縁膜をエッチングする過程を示す音響センサーの断面図、図３（Ｃ）はレジストを塗布する過程を示す音響センサーの断面図である。
【図４】図３と同様に、本発明の音響センサーの製造過程を示す断面図で、図４（Ａ）はメタル膜を蒸着する過程を示す音響センサーの断面図、図４（Ｂ）はメタル膜をエッチングする過程を示す音響センサーの断面図、第４図（Ｃ）はレジストを除去する過程を示す音響センサーの断面図である。
【図５】従来の音響センサーの断面図である。
【符号の説明】
１ 振動板
２ ＦＥＴ
８ スペーサー
９ 背面電極板
１４ 絶縁膜
１６ レジスト
１７ メタル膜
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロホン等に用いられる圧力変動を電気的信号に変換する音響センサー及び音響センサーの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話等には、小型化が容易なエレクトレット コンデンサーマイクロホンが多く用いられている。エレクトレット コンデンサマイクロホンに用いられる音響センサーは小型化で且つ、軽量であると共に量産に適していることが求められる。
【０００３】
このエレクトレット コンデンサマイクロホンに用いられる音響センサーはシリコン半導体ウェファよりなる振動板と支持部を挟んで設けられた対向電極となす背面板とでコンデンサーを形成する。そしてＦＥＴのゲート電極に接続された振動板が振動するとコンデンサーの容量値が変化することになるので、ＦＥＴのドレインからコンデンサーの容量値の変化に応じた電気信号が取出される。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
図１は前述した音響センサーの平面図、図２は同じく音響センサーの断面図である。
【０００５】
振動板１はシリコン半導体ウェファで形成されている。振動板１にはインピーダンス変換用のＦＥＴ２とアンプ回路やノイズキャンセル回路等が通常のプロセスによって集積化されている。ＦＥＴ２のゲートは振動板１に接続されゲート電極としている。又ＦＥＴ２のソース電極は振動板１に設けたソースパッド３にリード線４で接続されている。
【０００６】
さらにＦＥＴ２のドレイン電極はドレインパッド５にリード線６で接続されている。ソースパッド３はアースされ、ドレインパッド５からは電気信号が取出される。
【０００７】
振動板１にはスペーサ８を挟んで空気口１０、１０を有する背面電極板９が設けられている。振動板１と背面電極板９でもってコンデンサーを構成しており、外からの音が入ると振動板１が振動する。振動板１が振動すると、振動板１と背面電極板９とで形成するコンデンサーの容量値が変化する。
【０００８】
振動板１はＦＥＴ２のゲート電極に接続され、背面電極板９はソースパッド３に接続されている。従って振動板１が振動するとＦＥＴ２のゲート電極とソース電極間に接続されたコンデンサーの容量値が変化することになるので、ＦＥＴ２のドレインからコンデンサーの容量値の変化に応じた電気信号が取出される。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−２７５９５号公報（第４−５頁、第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図５に示すように、従来のマイクロホン等に用いられる音響センサーは振動板１と背面電極板９をスペーサ８を挟んで張り合わせに作成していたため、振動板１と背面電極板９との合わせずれあるいは接着度に問題が生じた。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明はコンデンサーを形成する振動板と背面電極板とが合わせずれ、接着度の問題が生じないようにすることで、
信号を取出す半導体素子が形成された半導体ウェファでよりなる振動板と、前記振動板の表面に蒸着法により形成された絶縁膜の周囲を残し中央部をエチングして形成したスペーサと、前記振動板の絶縁膜を除去した中央部及びスペーサ上に設けたレジストに蒸着により設けたメタルをエッチングして形成した背面電極板とよりなる音響センサーを提供する。
【００１２】
本発明は前記振動板に蒸着とエッチングで形成したスペーサ及び背面電極板はエレクレット コンデンサーマイクロホンに利用する音響センサーを提供する。
【００１３】
本発明は信号を取出す半導体素子が形成された半導体ウェファよりなる振動板に絶縁膜を蒸着し、前記絶縁膜の中央部をエッチングし、周囲にスペーサを形成し、前記振動板の絶縁膜がエッチングされた中央部及び絶縁膜をエッチングし形成されたスペーサにレジストを塗布し、前記レジスト及びスペーサにメタルを蒸着し、且つ該メタルをエッチングし空気口を設け背面電極板を形成し、前記レジストを除去し、振動板と背面電極板間に空間部を設けコンデンサーを形成した音響センサーの製造方法を提供する。
【００１４】
本発明は前記スペーサを形成する絶縁膜及びレジストの厚さを調整し、振動板と背面電極間の間隔を決める音響センサー及び音響スペーサの製造方法を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置を図１〜４図に従って説明する。
【００１６】
図１は本発明の音響センサーの平面図、図２は同じく本発明の音響センサーの断面図である。
【００１７】
振動板１はシリコン半導体ウェファで形成されおり、肉厚の周辺部１Ａと肉薄の中央部１Ｂよりなる。振動板１の表面にはインピーダンス変換用のＦＥＴ２とアンプ回路やノイズキャンセル回路等が通常のプロセスによって集積化されている。ＦＥＴ２のゲートは振動板１に接続されてゲート電極となしている。又ＦＥＴ２のソース電極は振動板１に設けたソースパッド３にリード線４で接続されている。
【００１８】
さらにＦＥＴ２のドレイン電極はドレインパッド５にリード線６で接続されている。ソースパッド３はアースされ、ドレインパッド５からは電気信号が取出される
振動板１にはスペーサ８を挟んで空気口１０、１０を有する背面電極板９が設けられている。背面電極板９はソースパッド３に接続されており、振動板１と背面電極板９間にはスペーサ８により空間部１１を形成し、振動板１と背面電極板９を対向させコンデンサーを構成している。
【００１９】
今外から音が入ると振動板１が振動する。振動板１が振動すると、振動板１と背面電極板９とで形成するコンデンサーの容量値が変化する。振動板１はＦＥＴ２のゲート電極に接続されている。従って振動板１が振動すると、ＦＥＴ２のゲートに接続されたコンデンサーの容量値が変化することになるので、ＦＥＴ２のドレインからコンデンサーの容量値の変化に応じた電気信号が取出される。
【００２０】
本発明の音響センサーの特徴とするところ振動板１上に蒸着、エッチングでスペーサ８及び背面電極板９を形成していることである。
【００２１】
図３および図４は振動板１上にスペーサ８及び背面電極板９を形成する過程を示す断面図である。
【００２２】
図３（Ａ）に示すように、振動板１の表面に蒸着法により酸化膜あるいは窒化膜を蒸着し、絶縁膜１４を形成している。絶縁膜１４の厚さは振動板１と背面電極板９間の間隔を決めることに関係してくる。
【００２３】
次に図３（Ｂ）に示すように、絶縁膜１４の周囲を残して中央部１５をエッチングして除去する。エッチングされず残った絶縁膜１４の周囲がスペーサ８となる。
【００２４】
さらに図３（Ｃ）に示すように、振動板１の絶縁膜１４が施されていない中央部１５及びスペーサ８の一部にレジスト１６を塗布する。このレジスト１６の厚さと絶縁膜１４で形成されたスペーサ８の厚さとで振動板１と背面電極板９との間隔が決められる。
【００２５】
振動板１と背面電極板９との間隔は狭いほど振動板１と背面電極板９間に形成されるコンデンサーの容量が大きくなるが、あまり狭いと振動板１が振動したときに、振動板１が背面電極板９に接触してしまう。従って振動板１が振動しても背面電極板９に接触することがない範囲で、振動板１と背面電極板９の間隔が狭くなるように、スペーサ８を形成する絶縁膜１４とレジスト１６の厚さを選択している。
【００２６】
然る後図４（Ａ）に示すように、レジスト１６とスペーサ８上にメタル１７を蒸着法で形成する。
【００２７】
さらに図４（Ｂ）に示すように、メタル１７の中央部をエッチングして空気口１０、１０を設け、背面電極板９を形成する。
【００２８】
最後に図４（Ｃ）に示すように、レジスト１６を除去して空間部１１を形成する。空間部１１を形成し、ＦＥＴ２のゲート電極となる振動板１と背面電極板９間にコンデンサーを形成する。
【００２９】
前述したように形成された音響センサーは外からの音が入ると、振動板１が振動する。振動板１が振動すると、振動板１と背面電極板９との間で形成されたコンデンサーは容量値が変化する。ＦＥＴのゲート電極に接続されたコンデンサーの容量値が変化することにより、ＦＥＴ２のドレイン電極から電気信号が取出される。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の音響センサーは振動板に蒸着及びエッチングによりスペーサ及び背面電極板を設けたので、コンデンサーを形成する振動板と背面電極板とが合わせずれ、接着度の問題が生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明及び従来の音響センサーの平面図である。
【図２】発明及び従来の音響センサーの断面図で、図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、図２（Ｂ）は図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明の音響センサーの製造過程を示す断面図で、図３（Ａ）は絶縁膜を形成する過程を示す音響センサーの断面図、図３（Ｂ）は絶縁膜をエッチングする過程を示す音響センサーの断面図、図３（Ｃ）はレジストを塗布する過程を示す音響センサーの断面図である。
【図４】図３と同様に、本発明の音響センサーの製造過程を示す断面図で、図４（Ａ）はメタル膜を蒸着する過程を示す音響センサーの断面図、図４（Ｂ）はメタル膜をエッチングする過程を示す音響センサーの断面図、第４図（Ｃ）はレジストを除去する過程を示す音響センサーの断面図である。
【図５】従来の音響センサーの断面図である。
【符号の説明】
１ 振動板
２ ＦＥＴ
８ スペーサー
９ 背面電極板
１４ 絶縁膜
１６ レジスト
１７ メタル膜
Claims (4)
- 信号を取出す半導体素子が形成された半導体ウェファよりなる振動板と、
前記振動板の表面に蒸着法により形成された絶縁膜の周囲を残し中央部をエチングして形成したスペーサと、
前記振動板の絶縁膜を除去した中央部及びスペーサ上に設けたレジストに蒸着し設けたメタルをエッチングして形成した背面電極板とよりなることを特徴とする音響センサー。 - 前記振動板に蒸着とエッチングで形成したスペーサ及び背面電極板はエレクレットコンデンサーマイクロホンに利用することを特徴とする音響センサー。
- 信号を取出す半導体素子が形成された半導体ウェファよりなる振動板に絶縁膜を蒸着し、
前記蒸着した絶縁膜の中央部をエッチングし、前記振動板の周囲にスペーサを形成し、
前記振動板の絶縁膜がエッチングされた中央部及び絶縁膜をエッチングし形成されたスペーサにレジストを塗布し、
前記レジスト及びスペーサにメタルを蒸着し、且つ該メタルをエッチングし空気口を設け背面電極板を形成し、
前記レジストを除去し、振動板と背面電極板間に空間部を設けコンデンサーを形成したことを特徴とする音響センサーの製造方法。 - 前記スペーサを形成する絶縁膜及びレジストの厚さを調整し、振動板と背面電極間の間隔を決めることを特徴とする請求項１又は請求項３記載の音響センサー及び音響センサーの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002310598A JP2004147152A (ja) | 2002-10-25 | 2002-10-25 | 音響センサー及び音響センサーの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002310598A JP2004147152A (ja) | 2002-10-25 | 2002-10-25 | 音響センサー及び音響センサーの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004147152A true JP2004147152A (ja) | 2004-05-20 |
Family
ID=32456047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002310598A Pending JP2004147152A (ja) | 2002-10-25 | 2002-10-25 | 音響センサー及び音響センサーの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004147152A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104422549A (zh) * | 2013-08-28 | 2015-03-18 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 电容式压力传感器及其形成方法 |
| CN104422550B (zh) * | 2013-08-28 | 2017-03-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 电容式压力传感器及其形成方法 |
| JPWO2017170457A1 (ja) * | 2016-03-28 | 2019-05-30 | 国立大学法人東北大学 | 圧力センサ |
-
2002
- 2002-10-25 JP JP2002310598A patent/JP2004147152A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104422549A (zh) * | 2013-08-28 | 2015-03-18 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 电容式压力传感器及其形成方法 |
| CN104422549B (zh) * | 2013-08-28 | 2016-12-28 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 电容式压力传感器及其形成方法 |
| CN104422550B (zh) * | 2013-08-28 | 2017-03-01 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 电容式压力传感器及其形成方法 |
| JPWO2017170457A1 (ja) * | 2016-03-28 | 2019-05-30 | 国立大学法人東北大学 | 圧力センサ |
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