JP2006121465A - Acoustic sensor and method for manufacturing acoustic sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、音響センサ及び音響センサの製造方法に関する。 The present invention relates to an acoustic sensor and a method for manufacturing the acoustic sensor.
従来、音響振動を検出する半導体センサとして、コンデンサ型シリコンマイクロフォン
が提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。このマイクロフォンは、
振動電極と、振動電極に対向し、所定の間隔を隔てて配置された固定電極とを備え、振動
電極と固定電極とにより、キャパシタが形成される。
Conventionally, a capacitor-type silicon microphone has been proposed as a semiconductor sensor for detecting acoustic vibration (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). This microphone
A vibration electrode and a fixed electrode facing the vibration electrode and arranged at a predetermined interval are provided, and a capacitor is formed by the vibration electrode and the fixed electrode.
そして、マイクロフォンに音圧がかかると、振動電極が振動し、この振動による振動電
極と固定電極との間隔の変化に起因して、静電容量が変化する。更に、静電容量の変化に
伴う2電極間の電圧の変化を電気的に読み取ることで、音響信号を得る。
上述したマイクロフォンでは、振動による静電容量の変化を測定するため、ノイズ対策
が重要となる。特に、振動などにより固定電極が変位すると、正確な容量変化を測定する
ことができず、得られた音響信号にノイズが加わるという課題があった。
In the microphone described above, noise countermeasures are important in order to measure changes in capacitance due to vibration. In particular, when the fixed electrode is displaced due to vibration or the like, there is a problem that an accurate capacitance change cannot be measured, and noise is added to the obtained acoustic signal.
そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、音響信号に対するノイズ耐性を向上する音響セ
ンサ及び音響センサの製造方法を提供することを目的とする。
Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the acoustic sensor which improves the noise tolerance with respect to an acoustic signal, and an acoustic sensor in view of said subject.
上記目的を達成するため、本発明の第1の特徴は、半導体基板上に形成された振動電極
と、振動電極に対向し、所定の間隔を隔てて配置された固定電極とを備え、振動電極と固
定電極によりキャパシタを構成する音響センサであって、固定電極を半導体基板に固定す
る膜の音響センサにおける中心方向幅が、固定電極及び固定電極の両面を覆う膜の膜厚よ
りも大きい音響センサであることを要旨とする。
In order to achieve the above object, a first feature of the present invention includes a vibration electrode formed on a semiconductor substrate, and a fixed electrode opposed to the vibration electrode and disposed at a predetermined interval. And a fixed electrode, a sensor comprising a capacitor, wherein the width in the center direction of the film sensor that fixes the fixed electrode to the semiconductor substrate is larger than the film thickness of the film that covers both surfaces of the fixed electrode and the fixed electrode It is a summary.
固定電極及び固定電極の両面を覆う膜(以下において、「膜A」という。)の内部応力
による力は、固定電極を半導体基板に固定する膜(以下において、「膜B」という。)に
かかっており、この力は膜Aの膜厚が減少するほど小さくなる。一方、膜Bの幅が増加す
ると、膜Bが半導体基板と接する面積が増加し、この結果、単位面積あたりの膜Aの内部
応力による力が減少する。
The force due to internal stress of the fixed electrode and a film covering both surfaces of the fixed electrode (hereinafter referred to as “film A”) is applied to a film (hereinafter referred to as “film B”) that fixes the fixed electrode to the semiconductor substrate. This force decreases as the film thickness of the film A decreases. On the other hand, when the width of the film B increases, the area where the film B is in contact with the semiconductor substrate increases, and as a result, the force due to the internal stress of the film A per unit area decreases.
よって、第1の特徴に係る音響センサによると、膜Bの幅が、膜Aの膜厚よりも大きい
ため、膜Bの半導体基板に接する、単位面積あたりの膜Aの内部応力による力が減少し、
強度の高い構造となる。このため、固定電極が変位せず、音響信号に対するノイズ耐性を
向上することができる。
Therefore, according to the acoustic sensor according to the first feature, since the width of the film B is larger than the film thickness of the film A, the force due to the internal stress of the film A per unit area in contact with the semiconductor substrate of the film B is reduced. And
It has a high strength structure. For this reason, a fixed electrode does not displace and it can improve the noise tolerance with respect to an acoustic signal.
又、第1の特徴に係る音響センサにおいて、固定電極を半導体基板に固定する膜は、2
種類以上の材質の異なる膜から形成されることが好ましい。又、材質の異なる膜として、
半導体基板に対する内部応力状態が異なる膜を用いることが好ましい。
In the acoustic sensor according to the first feature, the film for fixing the fixed electrode to the semiconductor substrate is 2
It is preferable that the film is formed of different kinds of materials. Also, as a film made of different materials,
It is preferable to use films having different internal stress states with respect to the semiconductor substrate.
本発明の第2の特徴は、半導体基板上に形成された振動電極と、振動電極に対向し、所
定の間隔を隔てて配置された固定電極とを備え、振動電極と固定電極によりキャパシタを
構成する音響センサであって、固定電極を半導体基板に固定する膜は、2種類以上の材質
の異なる膜から形成される音響センサであることを要旨とする。
A second feature of the present invention includes a vibrating electrode formed on a semiconductor substrate and a fixed electrode facing the vibrating electrode and arranged at a predetermined interval, and a capacitor is configured by the vibrating electrode and the fixed electrode. The gist of the present invention is that the film for fixing the fixed electrode to the semiconductor substrate is an acoustic sensor formed of two or more types of different films.
第2の特徴に係る音響センサによると、固定電極の周囲を取り巻く膜が材質の異なる膜
で形成されるため、一方の材質を伝搬する振動に対し、他方の材質が吸収しやすい周波数
の振動を吸収するため、振動が伝搬し難い構造となる。このため、固定電極が変位せず、
音響信号に対するノイズ耐性を向上することができる。
According to the acoustic sensor according to the second feature, since the film surrounding the fixed electrode is formed of a film made of a different material, vibration of a frequency that is easily absorbed by the other material with respect to vibration propagating through one material. Since it absorbs, it becomes a structure which a vibration does not propagate easily. For this reason, the fixed electrode is not displaced,
Noise resistance against acoustic signals can be improved.
又、第2の特徴に係る音響センサは、材質の異なる膜として、半導体基板に対する内部
応力状態が異なる膜を用いることが好ましい。この音響センサによると、半導体基板に対
して収縮する引張応力と、半導体基板に対して膨張する降伏応力とを有する材質を組み合
わせることにより、効果的に内部応力を相殺することができる。
The acoustic sensor according to the second feature preferably uses films having different internal stress states with respect to the semiconductor substrate as films made of different materials. According to this acoustic sensor, the internal stress can be effectively canceled by combining materials having tensile stress that contracts with respect to the semiconductor substrate and yield stress that expands with respect to the semiconductor substrate.
本発明の第3の特徴は、振動電極と固定電極によりキャパシタを構成する音響センサの
製造方法であって、(a)半導体基板上に、エッチストッパを成膜する工程と、(b)エ
ッチストッパ上に振動電極を形成する工程と、(c)振動電極上に犠牲膜及び犠牲膜の外
側に所定の距離を有して配置される強化膜を形成する工程と、(d)犠牲膜及び強化膜上
に、振動電極と固定電極を絶縁し、犠牲膜と強化膜の間を埋め込む絶縁膜を形成する工程
と、(e)絶縁膜上に、固定電極を形成する導電膜を成膜し、導電膜をパターニングして
音響ホールを形成する工程と、(f)固定電極上に保護膜を成膜し、該保護膜をパターニ
ングして、音響ホールの保護膜を除去する工程と、(g)半導体基板の裏面側から選択的
にエッチングし、振動電極を露出させる工程と、(h)音響ホールを介して、犠牲膜を選
択的にエッチングする工程とを含む音響センサの製造方法であることを要旨とする。
A third feature of the present invention is a method of manufacturing an acoustic sensor in which a capacitor is constituted by a vibrating electrode and a fixed electrode, wherein (a) a step of forming an etch stopper on a semiconductor substrate, and (b) an etch stopper Forming a vibrating electrode thereon; (c) forming a sacrificial film on the vibrating electrode and a reinforcing film disposed at a predetermined distance outside the sacrificial film; and (d) a sacrificial film and the reinforcing film. Forming an insulating film that insulates the vibration electrode and the fixed electrode on the film and burying between the sacrificial film and the reinforcing film; and (e) forming a conductive film that forms the fixed electrode on the insulating film; Patterning the conductive film to form an acoustic hole; (f) forming a protective film on the fixed electrode; patterning the protective film to remove the protective film from the acoustic hole; and (g) Selectively etch from the back side of the semiconductor substrate to expose the vibrating electrode. A step of, and summarized in that through (h) sound hole, a manufacturing method of the acoustic sensor and a step of selectively etching the sacrificial layer.
第3の特徴に係る音響センサの製造方法によると、犠牲膜の外側に所定の距離を有して
配置される強化膜が成膜されるため、固定電極の周囲を強固に保持することができる。こ
のため、固定電極が変位せず、音響信号に対するノイズ耐性を向上することができる。又
、第3の特徴に係る音響センサの製造方法は、犠牲膜を成膜すると同時に強化膜を成膜す
るので、従来と同じ工程数で、音響センサを製造することができる。
According to the method for manufacturing an acoustic sensor according to the third feature, since the reinforcing film disposed with a predetermined distance is formed outside the sacrificial film, the periphery of the fixed electrode can be firmly held. . For this reason, a fixed electrode does not displace and it can improve the noise tolerance with respect to an acoustic signal. Further, in the acoustic sensor manufacturing method according to the third feature, the sacrificial film is formed at the same time as the reinforced film is formed. Therefore, the acoustic sensor can be manufactured with the same number of steps as in the prior art.
本発明によると、音響信号に対するノイズ耐性を向上する音響センサ及び音響センサの
製造方法を提供することができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the acoustic sensor which improves the noise tolerance with respect to an acoustic signal, and an acoustic sensor can be provided.
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、
同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なも
のであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具
体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても
互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings below,
The same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic and ratios of dimensions and the like are different from actual ones. Accordingly, specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.
(音響センサ)
本実施形態に係る音響センサ100は、図1及び図2に示すように、シリコン基板52
上に形成された振動電極16と、振動電極16に対向し、所定の間隔を隔てて配置された
固定電極14とを備え、振動電極16と固定電極14によりキャパシタを構成する。又、
図1は、本実施形態に係る音響センサ100の構成を示す上面図であり、図2は、図1の
音響センサ100のA−A’断面図である。
(Acoustic sensor)
As shown in FIGS. 1 and 2, the
A
FIG. 1 is a top view illustrating the configuration of the
音響センサ100は、エアギャップ層10、保護膜12、絶縁膜55、強化膜60、固
定電極14、振動電極16、基板開口部20、音響ホール22、振動電極用パッド電極2
4、固定電極用パッド電極26、エッチストッパ50、シリコン基板52等を含む。尚、
図2から明らかなように、図1において、エアギャップ層10等は上面から直接見ること
ができない。しかしながら、ここでは構造の理解を容易にするために、直接見えない部分
も適宜見えるように示してある。
The
4, a fixed
As is apparent from FIG. 2, the
シリコン基板52は、音響センサ100の基板となる。シリコン基板52には、図2に
示すように、シリコン基板52の上側から下側に音孔が穿設されている。又、図1及び図
2に示されているように、シリコン基板52の上側の表面における音孔の基板開口部20
は、四角形の形状を有している。又、シリコン基板52の上側の表面は、エッチストッパ
50を備える。
The
Has a quadrangular shape. The upper surface of the
振動電極16は、図2に示すように、シリコン基板52の断面における音孔を覆うよう
に、形成されている。音孔の下側から音圧が入力され、音圧によって振動電極16は振動
できるように、即ち可動できるように、構成されている。
As shown in FIG. 2, the vibrating
固定電極14は、図2に示すように、振動電極16の上方に設けられて、振動電極16
と共にキャパシタを形成する。当該キャパシタは、音圧によって振動電極16が振動すれ
ば、静電容量の値が変化する特性を有する。又、固定電極14は、基板開口部20、即ち
音孔の少なくとも一部分を占めるような大きさで設計されている。
As shown in FIG. 2, the
Together with this, a capacitor is formed. The capacitor has a characteristic that the capacitance value changes when the vibrating
保護膜12は、図2に示すように、振動電極16及び固定電極14を覆うように、形成
されている。ここで、保護膜12及び固定電極14が、振動電極16との間に作ったスペ
ースをエアギャップ層10と呼ぶ。又、保護膜12及び固定電極14は、複数の音響ホー
ル22を形成している。
As illustrated in FIG. 2, the
振動電極用パッド電極24と、固定電極用パッド電極26は、振動電極16と固定電極
14にそれぞれ接続して、所定の電圧を印可する。又、振動電極16と固定電極14によ
るキャパシタの静電容量が変化すれば、振動電極用パッド電極24と固定電極用パッド電
極26との間の電位差も変化するので、当該変化した電位差を音声信号として出力する。
即ち、振動電極用パッド電極24と固定電極用パッド電極26は、キャパシタの静電容量
の変化を間接的に検出する。出力した音声信号は、例えば、スピーカによって出力された
り、デジタル信号に変換して記憶されたりする。
The vibration
That is, the vibration
又、本実施形態に係る音響センサ100では、図2に示すように、固定電極14をシリ
コン基板52に固定する膜(絶縁膜55、強化膜60、保護膜12)の音響センサ100
における中心方向(音響センサ100が円形状である場合は、半径方向)幅T2は、固定
電極14及び固定電極14の両面を覆う膜(保護膜12、絶縁膜55)の膜厚T1よりも
大きい。このため、絶縁膜55、固定電極14及び保護膜12によって生じる内部応力に
よる力の、固定電極14をシリコン基板52に固定する膜がシリコン基板52に接する部
分の単位面積あたりの量が小さくなる。
In the
The width T2 in the center direction (radial direction when the
図2では、固定電極14をシリコン基板52に固定する膜は、強化膜60、絶縁膜55
、保護膜12の積層膜で形成されている。強化膜60は、後にエアギャップ層10を形成
するための犠牲膜と同時に形成される膜であり、犠牲膜と同様の材質、例えば、シリコン
酸化膜で形成される。絶縁膜55は、振動電極16と固定電極14とを絶縁すると同時に
、犠牲膜と強化膜60との間を埋め込む役割を果たす。絶縁膜55及び保護膜12は、例
えば、シリコン窒化膜で形成される。
In FIG. 2, the film for fixing the fixed
The
固定電極14をシリコン基板52に固定する膜は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の
ように、2種類以上の材質の異なる膜から形成される。このとき、材質の異なる膜として
、シリコン基板52に対する内部応力状態が異なる膜を用いることが好ましい。
The film for fixing the fixed
ここで、内部応力状態について説明する。図3に示すように、シリコン基板52上に膜
65を形成した場合、収縮する引張応力が働く膜と、膨張する降伏応力が働く膜とがある
。即ち、「内部応力状態」とは、引張応力が働く状態であるか降伏応力が働くか状態であ
るかを示す。図4に、引張応力が働く材質と、降伏応力が働く材質を示す。プラスの値が
引張応力を示し、マイナスの値が降伏応力を示す。尚、図4における「LP−」とは、低
圧CVD法によって形成されたことを示し、「Pe−」とは、プラズマCVD法によって
形成されたことを示す。引張応力を有する材質としては、SiN、Cu、SiOC等が挙
げられ、降伏応力を有する材質としては、ポリシリコン、SiO2、Al、SiC等が挙
げられる。
Here, the internal stress state will be described. As shown in FIG. 3, when the
固定電極14をシリコン基板52に固定する膜は、図4に示すような、引張応力を有す
る材質からなる膜と、降伏応力を有する材質からなる膜とを組み合わせて、形成すること
が好ましい。特に、上述したように、絶縁膜55及び保護膜12として一般的に用いられ
るシリコン窒化膜と、犠牲膜として一般的に用いられるシリコン酸化膜とを組み合わせる
ことが、好ましい。
The film for fixing the fixed
(音響センサの製造方法)
次に、本実施形態に係る音響センサ100の製造方法について、図5〜図7を用いて説
明する。図5〜図7は、図2と同様に、図1の音響センサ100でのA−A’断面に対応
する。
(Manufacturing method of acoustic sensor)
Next, a method for manufacturing the
まず、図5(a)に示す工程1において、両面研磨シリコン基板52上に、エッチスト
ッパ50を200nm成膜する。エッチストッパ50は、後にシリコン基板52を裏面か
らエッチングする際のストッパとなる。エッチストッパ50には、シリコン窒化膜を用い
ることが一般的である。シリコン窒化膜を形成する際に用いるガスは、モノシランとアン
モニア、ジクロロシランとアンモニアなどであり、成膜温度は、300〜600℃である
。
First, in Step 1 shown in FIG. 5A, an
次に、図5(b)に示す工程2において、エッチストッパ50の上に振動電極16を1
μm成膜する。振動電極16には、ポリシリコンを用いることが一般的であるが、その他
の導電性のある材料を用いてもよい。そして、振動電極16に対して、通常のフォトリソ
グラフィ技術とエッチング技術を用いて不要な部分を除去する。
Next, in
A μm film is formed. Polysilicon is generally used for the vibrating
次に、図5(c)に示す工程3において、振動電極16の上に3μm程度の犠牲膜56
及び犠牲膜56の外側に所定の距離を有して配置される強化膜60を成膜する。犠牲膜5
6には、リン(P)を含むシリコン酸化膜を用いることが一般的であるが、フッ酸(HF
)に可溶であれば、どの膜を用いてもよい。この犠牲膜56は、後にHFによるエッチン
グで除去するため、最終的な構造体には残らない膜である。犠牲膜56に対して、通常の
フォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いて周辺部を除去する。犠牲膜56の膜厚
は、最終的な電極間のエアギャップ距離となることから、容量(C=e*S/t、e:誘
電率、S:電極面積、t:エアギャップ距離)、つまり感度に反映されるとともに、音響
センサ100の構造の強固性にも大きな影響を及ぼす。例えば、エアギャップ層が狭すぎ
ると振動電極16と固定電極14が接触してしまい、センシング出来なくなる。
Next, in step 3 shown in FIG. 5C, a
A reinforcing
6, it is common to use a silicon oxide film containing phosphorus (P), but hydrofluoric acid (HF
Any membrane may be used as long as it is soluble in (). The
又、強化膜60は、犠牲膜56と同様の材質からなる膜とする。強化膜60は、後に成
膜する固定電極14をシリコン基板52に固定する膜を強化する膜として形成され、犠牲
膜56との距離は、絶縁膜55の膜厚の2倍以下とすることが望ましい。
The reinforcing
図6(a)−(c)は、図5(a)−(c)に続く音響センサ100の製造方法を示す
。
FIGS. 6A to 6C show a method for manufacturing the
図6(a)に示す工程4において、犠牲膜56及び強化膜60の上に、振動電極16と
固定電極14を絶縁する絶縁膜55を200nm成膜する。又、絶縁膜55は、犠牲膜5
6と強化膜60の間を埋め込む。絶縁膜55は、シリコン窒化膜を用いることが一般的で
ある。そして、通常のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いて不要な部分を除
去する。
In Step 4 shown in FIG. 6A, an insulating
6 and the reinforcing
次に、図6(b)に示す工程5において、絶縁膜55の上に、固定電極14を形成する
導電膜を成膜する。機械強度の観点から、本導電膜は、ポリシリコンが望ましい。そして
、通常のフォトリソグラフィ技術とエッチング技術を用いて不要な部分を除去する。この
パターニングの際、エアギャップ内の空気が振動電極16の変位に応じて移動するための
音響ホール22を同時にパターニングしておく。
Next, in Step 5 shown in FIG. 6B, a conductive film for forming the fixed
次に、図6(c)に示す工程6において、固定電極14上に保護膜12であるシリコン
窒化膜を成膜する。そして、シリコン窒化膜に対して、通常のフォトリソグラフィ技術と
エッチング技術を用いて不要な部分を除去する。ここでの不要な部分とは、周辺部だけで
なく、パッド部分と音響ホール22を含む。又、このとき、固定電極14及び固定電極1
4の両面を覆う膜(保護膜12、絶縁膜55)の膜厚T1は2μm程度であるが、固定電
極14をシリコン基板52に固定する膜(絶縁膜55、強化膜60、保護膜12)の音響
センサ100における中心方向幅T2は、容易に2μmより大きくなる。即ち、T1<T
2となる膜厚を得ることができる。
Next, in step 6 shown in FIG. 6C, a silicon nitride film that is the
4 is a film (
A film thickness of 2 can be obtained.
又、この保護膜12のパターニングの際、先に加工した音響ホール22に位置を整合し
、導電膜により形成したものより径が小さい音響ホールを同時に形成する。こにより、固
定電極14の露出はなく、後に行うシリコン基板52エッチング時にエッチングされるこ
とがない。
Further, when the
図7(a)−(c)は、図6(a)−(c)に続く音響センサ100の製造方法を示す
。
FIGS. 7A to 7C show a method for manufacturing the
図7(a)に示す工程7において、パッド部分に、振動電極用パッド電極24や固定電
極用パッド電極26のパッド電極を形成する。パッド電極には、アルミニウム、銅、金な
どの低抵抗金属膜が特に適している。形成方法としては、通常のフォトリソグラフィ技術
とエッチング技術を用いる方法もあるが、いわゆるメッキレジスト法やレジストエッチオ
フ方などの技術を適用してもよい。
In step 7 shown in FIG. 7A, pad electrodes for the vibration
次に、図7(b)に示す工程8において、シリコン基板52の裏面にエッチングマスク
を形成し、このエッチングマスクを用いて、水酸化カリウム水溶液(KOH)や水酸化テ
トラメチルアンモニウム水溶液(TMAH)などのアルカリエッチング液で等方性エッチ
ングを行う。この等方性エッチングは、工程1において成膜したエッチストッパ50で自
動的にエッチングストップされる。その後に、裏面側からこの開口した部分のエッチスト
ッパ50をエッチング液(例えば、リン酸)やドライエッチにより除去する。
Next, in
次に、図7(c)に示す工程9において、音響ホール22および裏面側から、HFを用
いて犠牲膜56を選択的にエッチングすることにより、犠牲膜56を完全に除去する。こ
うして、エアギャップ層10を最終的に形成する。
Next, in
(変形例)
次に、本実施形態に係る音響センサ100の変形例について、図8〜11を用いて説明
する。
(Modification)
Next, modified examples of the
図2では、強化膜60は単数で形成されているが、図8に示すように、強化膜60a、
60bをシリコン基板52上に複数並べて形成しても構わない。
In FIG. 2, the reinforced
A plurality of 60b may be formed side by side on the
又、図2では、強化膜60の周囲を絶縁膜55及び保護膜12で覆っているが、図9に
示すように、強化膜60の上に絶縁膜55及び保護膜12を積層しても構わない。
In FIG. 2, the periphery of the reinforcing
又、図2では、強化膜60の周囲を絶縁膜55及び保護膜12で覆っているが、図10
及び図11に示すように、強化膜60、絶縁膜55、保護膜12を隣り合うように成膜し
ても構わない。
In FIG. 2, the periphery of the reinforcing
And as shown in FIG. 11, you may form the reinforcement | strengthening film |
又、強化膜60の配置については、図12に示すように、固定電極の周囲をすべて覆っ
てもよく、図13に示すように、固定電極の周囲の一部を覆うように分割して配置されて
もよい。尚、図12及び図13は、図1と同様、上面から直接見えない部分も適宜見える
ように示してある。
Further, the arrangement of the reinforcing
(作用及び効果)
本実施形態に係る音響センサ100は、固定電極14をシリコン基板52に固定する膜
の音響センサ100における中心方向幅T2が、固定電極14及び固定電極14の両面を
覆う膜(保護膜12、絶縁膜55)の合計膜厚T1よりも大きい。このため、固定電極1
4をシリコン基板52に固定する膜のシリコン基板52に接する、単位面積あたりの固定
電極14及び固定電極14の両面を覆う膜(保護膜12、絶縁膜55)の内部応力による
力が減少し、強度の高い構造となる。従って、本実施形態に係る音響センサ100による
と、固定電極が変位せず、音響信号に対するノイズ耐性を向上することができる。
(Function and effect)
In the
The force due to the internal stress of the fixed
又、本実施形態に係る音響センサ100は、固定電極14をシリコン基板52に固定す
る膜が、2種類以上の材質の異なる膜から形成される。このように、固定電極14の周囲
を取り巻く膜が材質の異なる膜で形成されるため、強度の高い構造となる。このため、固
定電極14が変位せず、音響信号に対するノイズ耐性を向上することができる。又、2種
類以上の材質の異なる膜を用いることで、膜固有の伝播しやすい振動数の振動を材質の異
なる膜へ吸収させることができ、固定電極14の変位を抑えることができる。
In the
又、材質の異なる膜は、シリコン基板52に対する内部応力状態が異なる膜を用いるこ
とが好ましい。このように、シリコン基板52に対して収縮する引張応力と、シリコン基
板52に対して膨張する降伏応力とを有する材質を組み合わせることにより、効果的に内
部応力を相殺することができる。
Moreover, it is preferable to use films having different internal stress states with respect to the
又、本実施形態に係る音響センサ100の製造方法は、犠牲膜56の外側に所定の距離
を有して配置される強化膜60が成膜されるため、固定電極14の周囲を強固に保持する
ことができる。このため、固定電極14が変位せず、音響信号に対するノイズ耐性を向上
することができる。又、この製造方法は、犠牲膜56を成膜すると同時に強化膜60を成
膜するので、従来と同じ工程数で、音響センサ100を製造することができる。
Further, in the method for manufacturing the
(その他の実施形態)
本発明は上記の実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこ
の発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替
実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
Although the present invention has been described according to the above-described embodiments, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
例えば、図2に示すように、固定電極14をシリコン基板52に固定する膜(絶縁膜5
5、強化膜60、保護膜12)の音響センサ100における中心方向幅T2は、固定電極
14及び固定電極14の両面を覆う膜(保護膜12、絶縁膜55)の膜厚T1よりも大き
く、かつ、固定電極14をシリコン基板52に固定する膜が、材質の異なる膜(強化膜6
0、絶縁膜55、保護膜12)から形成される音響センサ100について説明したが、本
実施形態に係る音響センサ100は、これらのうち、どちらか一方の条件を満たせばよい
。即ち、本実施形態に係る音響センサ100は、T1<T2の膜厚条件を満たすか、又は
、材質の異なる膜から形成されればよい。
For example, as shown in FIG. 2, a film (insulating film 5) that fixes the fixed
5, the central direction width T2 of the
Although the
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論であ
る。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定
事項によってのみ定められるものである。
As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
10…エアギャップ層
12…保護膜
14…固定電極
16…振動電極
20…基板開口部
22…音響ホール
24…振動電極用パッド電極
26…固定電極用パッド電極
50…エッチストッパ
52…シリコン基板
55…絶縁膜
56…犠牲膜
60、60a、60b…強化膜
100…音響センサ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
置された固定電極とを備え、前記振動電極と前記固定電極によりキャパシタを構成する音
響センサであって、
前記固定電極を前記半導体基板に固定する膜の前記音響センサにおける中心方向幅が、
前記固定電極及び前記固定電極の両面を覆う膜の膜厚よりも大きいことを特徴とする音響
センサ。 An acoustic sensor comprising: a vibration electrode formed on a semiconductor substrate; and a fixed electrode facing the vibration electrode and arranged at a predetermined interval, and constituting a capacitor by the vibration electrode and the fixed electrode. ,
The width in the center direction of the acoustic sensor of the film for fixing the fixed electrode to the semiconductor substrate is
The acoustic sensor characterized by being larger than the film thickness of the said fixed electrode and the film | membrane which covers both surfaces of the said fixed electrode.
されることを特徴とする請求項1に記載の音響センサ。 The acoustic sensor according to claim 1, wherein the film for fixing the fixed electrode to the semiconductor substrate is formed of two or more different types of films.
ことを特徴とする請求項2に記載の音響センサ。 The acoustic sensor according to claim 2, wherein films having different internal stress states with respect to the semiconductor substrate are used as the films having different materials.
置された固定電極とを備え、前記振動電極と前記固定電極によりキャパシタを構成する音
響センサであって、
前記固定電極を前記半導体基板に固定する膜は、2種類以上の材質の異なる膜から形成
されることを特徴とする音響センサ。 An acoustic sensor comprising: a vibration electrode formed on a semiconductor substrate; and a fixed electrode facing the vibration electrode and arranged at a predetermined interval, and constituting a capacitor by the vibration electrode and the fixed electrode. ,
The acoustic sensor according to claim 1, wherein the film for fixing the fixed electrode to the semiconductor substrate is formed of two or more kinds of different films.
ことを特徴とする請求項4に記載の音響センサ。 The acoustic sensor according to claim 4, wherein films having different internal stress states with respect to the semiconductor substrate are used as the films having different materials.
半導体基板上に、エッチストッパを成膜する工程と、
前記エッチストッパ上に前記振動電極を形成する工程と、
前記振動電極上に、犠牲膜及び該犠牲膜の外側に所定の距離を有して配置される強化膜
を形成する工程と、
前記犠牲膜及び前記強化膜上に、前記振動電極と前記固定電極を絶縁し、前記犠牲膜と
前記強化膜の間を埋め込む絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に、前記固定電極を形成する導電膜を成膜し、該導電膜をパターニングし
て音響ホールを形成する工程と、
前記固定電極上に保護膜を成膜し、該保護膜をパターニングして、前記音響ホールの保
護膜を除去する工程と、
前記半導体基板の裏面側から選択的にエッチングし、前記振動電極を露出させる工程と
、
前記音響ホールを介して、前記犠牲膜を選択的にエッチングする工程と
を含むことを特徴とする音響センサの製造方法。
A method of manufacturing an acoustic sensor that constitutes a capacitor with a vibrating electrode and a fixed electrode,
Forming an etch stopper on the semiconductor substrate;
Forming the vibrating electrode on the etch stopper;
Forming on the vibrating electrode a sacrificial film and a reinforcing film disposed at a predetermined distance outside the sacrificial film;
Forming an insulating film on the sacrificial film and the reinforcing film to insulate the vibration electrode and the fixed electrode and fill the gap between the sacrificial film and the reinforcing film;
Forming a conductive film for forming the fixed electrode on the insulating film, and patterning the conductive film to form an acoustic hole;
Forming a protective film on the fixed electrode, patterning the protective film, and removing the protective film of the acoustic hole;
Selectively etching from the back side of the semiconductor substrate to expose the vibrating electrode;
And a step of selectively etching the sacrificial film through the acoustic hole.
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- 2004-10-22 JP JP2004307727A patent/JP2006121465A/en active Pending
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