JP2004229200A

JP2004229200A - 音響センサー

Info

Publication number: JP2004229200A
Application number: JP2003017458A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Sasaki; 勝司佐々木; Yohei Hashizume; 洋平橋爪; Hisaaki Tominaga; 久昭冨永; Hiromichi Inanaga; 浩道稲永
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-01-27
Filing date: 2003-01-27
Publication date: 2004-08-12

Abstract

【課題】振動板と背面電極板間で形成されたコンデンサーの容量値を変化させ取出される信号に含まれるノイズ信号を低減する。
【解決手段】ＦＥＴが設けられている半導体ウェファ１１の中央部を薄くして形成された振動板１３と、振動板１３とに間隔を置いて設けられコンデンサーＣを形成した背面電極板９とよりなり、前記半導体ウェファ１１の周囲に形成されたトレンチ２０とを形成し、トレンチ２０の内周に絶縁膜を介してメタル膜を設け、そのメタル膜をＦＥＴのソース電極に接続する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエレクトレットコンデンサーマイクロホン等に用いられる音響センサーに関する。
【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ーマイクロホンに用いられる音響センサーは小型化であり、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ー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背面板で形成された固定電極とでコンデンサーを形成する。振動板と固定電極が形成するコンデンサーは、音による空気振動が振動板を振動させることによりその容量値が変化し、その容量値の変化をＦＥＴ素子に入力して電気信号に変換するようになっている。
【０００４】
図６は前述した従来の音響センサーの平面図、図７は同じく従来の音響センサーの断面図である。
【０００５】
シリコン半導体ウェファ１は中央部を薄くして振動板２を形成されている。シリコン半導体ウェファ１にはインピーダンス変換用のＦＥＴ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。ＦＥＴのゲートは振動板２に接続されている。又ＦＥＴのソース電極は半導体ウェファに設けたソースパッド３に蒸着等された金属膜４で接続されている。さらにＦＥＴのドレイン電極はドレインパッド５に金属膜６で接続されている。
【０００６】
振動板２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２と背面電極板９でもってコンデンサーを構成している。
【０００７】
図５に示すように、振動板２と背面電極板９が形成するコンデンサーＣは、背面電極板９の空気口を通して加わる音による空気振動が振動板２を振動させることによりその容量値が変化し、その容量値の変化をＦＥＴにゲート電極に入力してドレイン電極から取出される。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２７５９５号公報（第４−５頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロホン等に用いられる音響センサーは半導体ウェファの中央部を薄くし形成された振動板とスペーサを挟んで設けられた背面電極板でコンデンサーＣを形成し、背面電極板の空気口から加わる音による空気振動が振動板を振動させることによりその容量値が変化し、その容量値の変化をＦＥＴに入力し電気信号に変換している。しかし側面から加わるノイズによる半導体ウェファの振動で振動板を振動させノイズを発生することがある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は振動板が振動することにより、振動板と背面電極板間で形成されたコンデンサーの容量値が変化し取出される信号のノイズ信号を低減するようにすることで、
ＦＥＴが設けられている半導体ウェファの中央部を薄くして形成された振動板と、振動板とに間隔を置いて設けられコンデンサーを形成した背面電極板とよりなり、前記半導体ウェファの周囲に形成されたトレンチとを形成した音響センサーを提供する。
【００１１】
又本発明は前記トレンチの内周に絶縁膜を設け、該絶縁膜を介してメタル膜を設け、前記メタル膜を半導体ウェファに設けたソース電極に接続した音響センサーを提供する。
【００１２】
さらに本発明は前記トレンチに絶縁膜を介して設けられ、前記半導体ウェファに形成されたソース電極に接続されたメタル膜とを備える音響センサーを提供する。
【００１３】
本発明はエレクトレットコンデンサーマイクロホンに使用する音響装置を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の半導体装置を図１〜図５に従って説明する。
【００１５】
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。
【００１６】
シリコン半導体ウェファ１１は中央部を薄くして振動板１３を形成している。またシリコン半導体ウェファ１１にはインピーダンス変換用のＦＥＴ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形成されている。
【００１７】
ＦＥＴはシリコン半導体ウェファ１１のＰ−層に拡散して形成したＮ層にソース領域とドレイン領域が形成され、ソース領域とドレイン領域間にはゲート電極が設けられている。
【００１８】
ＦＥＴのゲート電極はシリコン半導体ウェファの基板に接続されている。またＦＥＴのソース電極は半導体ウエーハーに設けたソースパッド１５に金属膜１６で接続されている。
【００１９】
さらにＦＥＴのドレイン電極はドレインパッド１７に金属膜１８で接続されている。ドレインパッド１７は信号出力端子として使用され、ソースパッド１５はアースされる。
【００２０】
本発明の音響センサーの特徴とするところはシリコン半導体ウェファ１１の周辺部１２の全周にトレンチ２０を設け、そのトレンチ２０の上面及び内周に絶縁膜２１を設けている。そして更に絶縁膜２１上にメタル膜２２を形成する。そのメタル膜２２をソースパッド１５にメタル２３を介して接続したことである。
【００２１】
シリコン半導体ウェファにはスペーサ２４を挟んで空気口２５を有する背面電極板２６が設けられている。背面電極板２６はソースパッド１５を介してＦＥＴのソース電極に接続され、シリコン半導体ウェファ１１と背面電極板２６でもってコンデンサーＣを構成している。
【００２２】
従って背面電極板２６の空気口２５から音声が入ると、シリコン半導体ウェファ１１の中央部を薄くし形成した振動板１３が振動する。振動板１３が振動すると、振動板１３と背面電極板２６とで形成するコンデンサーＣの容量値が変化する。コンデンサーＣの容量値が変化することによりゲート電極に信号が加わり、ドレイン電極から取出される。
【００２３】
図３及び図４は前述したシリコン半導体ウェファにメタル膜２２の形成方法を説明する一部省略した断面図である。
【００２４】
図３（Ａ）はシリコン半導体ウェファの周辺部１２に一周に亘ってトレンチ２０を形成する過程を示すシリコン半導体ウェファの断面図である。トレンチ２０を形成する部分を除いてレジストを被覆する。その後レジストが被覆されていないシリコン半導体ウェファの部分をエッチング液でエッチングしてトレンチ２０を形成する。
【００２５】
図３（Ｂ）は絶縁膜２１を形成する過程を示すシリコン半導体ウェファの断面図である。前述して形成したトレンチ２０の内周及びシリコン半導体ウェファ１１の周辺部１２等に絶縁膜２１を被覆する。
【００２６】
図３（Ｃ）は前述して形成された絶縁膜２１の不要な部分の絶縁膜を除去する過程を示すシリコン半導体ウェファの断面図である。絶縁膜２１を除去する部分を除いてレジストを塗布する。そしてレジストが塗布されていない部分のシリコン半導体ウェファ１１の中央部及び周辺部の一部をエッチングし絶縁膜２１を除去する。
【００２７】
図４（Ａ）は前述した絶縁膜２１にメタル膜２２を蒸着する過程を示すシリコン半導体ウェファの断面図である。メタル膜２２は絶縁膜２１上のみならずシリコン半導体ウェファに形成した振動板１３にまで付着する。
【００２８】
図４（Ｂ）は前述した不要部分のメタル膜２２を除去する過程を示すシリコン半導体ウェファの断面図である。前述と同様にメタル膜２２を除去する部分を除いてレジストを塗布してエッチングする。それによりトレンチ２０の内周及びシリコン半導体ウェファの周辺部１２の絶縁膜２１が被覆されている部分を除いてメタル膜２２を除去する。メタル膜２２の不要な部分を除去することにより図１及び図２に示す音響センサーのシリコン半導体ウェファが完成する。
【００２９】
図５に示すように、本発明の音響センサーは半導体ウェファ１１に形成されたＦＥＴのゲート電極Ｇには振動板１３と背面電極板２６が形成するコンデンサーＣが接続されている。またドレイン電極は外付けの抵抗Ｒを介して電源電圧ＶＤＤが加えられると共に、外付けのコンデンサーＣＯを介して信号が取出される。
【００３０】
今背面電極板２６の空気口２５を通して加わる音声による空気振動が振動板１３を振動させることによりその容量値が変化し、その容量値の変化をＦＥＴのゲート電極に入力してドレイン電極からコンデンサーＣＯを介して取出される。
【００３１】
このとき背面電極板２６の空気口２５を通して音声が加わる他、シリコン半導体ウェファ１１の側面にもノイズが加わり、半導体ウェファ１１が振動し振動板１３に伝わりノイズを発生する。しかし本発明ではトレンチ２０を形成したので、側面からのノイズによる半導体ウェファ１１の振動が振動板１３に加わるのを抑えられ、ノイズの発生を防止する。
【００３２】
それでも発生されたノイズはトレンチ２０の内周に絶縁膜２１を介してメタル膜２２が設けられ、そのメタル膜２２がＦＥＴのソース電極に接続されているので、ノイズはソース電極を通ってアースされる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の音響センサーは背面電極板と共にコンデンサーを形成する振動板を設けた半導体ウェファの周囲部にトレンチを設けので、側面から加わるノイズによる半導体ウェファの振動がトレンチにより抑制され、振動板に加わるのを素子するのでノイズの発生を減少させる。
【００３４】
また本発明の音響センサーは振動板にトレンチを形成し、トレンチの内周にメタル膜を形成し且つＦＥＴのソース電極に接続したので、ノイズ信号が発生してもソース電極を介してアースされ低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の音響センサーの平面図である。
【図２】本発明の音響センサーで、図２（Ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、図２（Ｂ）は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）はトレンチをエッチングする過程を示す振動板の断面図、図３（Ｂ）は絶縁膜を形成する過程を示す振動板の断面図、図３（Ｃ）は絶縁膜をエッチングする過程を示す振動板の断面図である。
【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振動板の断面図、図４（Ｂ）はメタル膜をエッチングする過程を示す振動板の断面図である。
【図５】本発明及び従来の音響センサーの等価回路図である。
【図６】従来の音響センサーの平面図である。
【図７】従来の音響センサーの断面図である。
【符号の説明】
１１半導体ウェファ
１３振動板
２０トレンチ
２１絶縁膜
２２メタル膜
２４スペーサ
２６背面電極板

Claims

ＦＥＴが設けられている半導体ウェファと、
前記半導体ウェファの中央部を薄くして形成された振動板と、
前記振動板とに間隔を置いて設けられコンデンサーを形成した背面電極板とよりなり、
前記半導体ウェファの周囲にトレンチを形成したことを特徴とする音響センサー。
前記トレンチの内周に絶縁膜を設け、該絶縁膜を介してメタル膜を設け、前記メタル膜を半導体ウェファに設けたＦＥＴのソース電極に接続したことを特徴とする音響センサー。
前記トレンチはエッチングにより形成し、表面に設けた絶縁膜表面に蒸着によりメタル膜を形成したことを特徴とする請求項２記載の音響センサー。
前記振動板及び背面電極板をエレクトレットコンデンサーマイクロホンに使用することを特徴とする音響センサー。