JP2006287165A - Pressure sensor and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pressure sensor in which damping is reduced by keeping sensitivity almost constant, and to provide a method for manufacturing it. <P>SOLUTION: The pressure sensor 10 comprises a vibration plate 11a vibrates corresponding to variation of sound pressure by sound wave, a back plate 12 arranged while facing the vibration plate 11a through a gap 16, an electrode 17 provided on a semiconductor substrate 11, and an electrode 18 provided on the back plate 12. The back plate 12 comprises a plurality of through-holes 15. The through-hole 15 is constituted by a rectangular opening 15a formed on the lower surface of the back plate 12, a rectangular opening 15b formed on the upper surface of the back plate 12, and four tapered inner wall surfaces 15c spreading from the lower surface toward the upper surface. The opening 15a is set based on forms of a plurality of temporary openings 20 temporarily arranged like mesh so as to have a specified opening rate. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、静電容量の変化量を検知して動作する圧力センサ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a pressure sensor that operates by detecting a change in capacitance, and a method for manufacturing the same.

従来の圧力センサとしては、図5に示すようなものが知られている。図5(a)は、従来の圧力センサの断面図、図5(b)は、従来の圧力センサに係る背面板の上面図、図5(c)〜(f)は、貫通穴の説明図である。   As a conventional pressure sensor, one shown in FIG. 5 is known. 5A is a cross-sectional view of a conventional pressure sensor, FIG. 5B is a top view of a back plate according to the conventional pressure sensor, and FIGS. 5C to 5F are explanatory views of through holes. It is.

図5(a)に示された従来の圧力センサ1は、音波による音圧変化に応じて振動する振動板2aを含む半導体基板2と、空隙部6を介して振動板2aと対向配置された背面板3と、半導体基板2と背面板3との間に設けられた絶縁膜4と、半導体基板2上に設けられた電極7と、背面板3上に設けられた電極8とを備え、背面板3には複数の貫通穴5が設けられている(例えば、特許文献1参照。)。   The conventional pressure sensor 1 shown in FIG. 5 (a) is disposed opposite to the diaphragm 2a through a gap 6 and a semiconductor substrate 2 including a diaphragm 2a that vibrates in response to a change in sound pressure due to sound waves. A back plate 3, an insulating film 4 provided between the semiconductor substrate 2 and the back plate 3, an electrode 7 provided on the semiconductor substrate 2, and an electrode 8 provided on the back plate 3, The back plate 3 is provided with a plurality of through holes 5 (see, for example, Patent Document 1).

複数の貫通穴5は、図5(b)に示すように、背面板3に網目状に形成され、空隙部6の空気を出入りさせてダンピングを低減するようになっている。また、複数の貫通穴5は、それぞれ、アルカリ系溶液の異方性エッチングで作製され、背面板3の振動板2a側の面(以下「下面」という。)に形成された正方形状の開口部5aと、振動板2a側の面と反対側の面(以下「上面」という。)に形成された正方形状の開口部5bと、下面から上面に向かって広がる4つのテーパ状の内壁面5cとで構成されている。以下、貫通穴5を構成する1つの組を正方形状ユニットという。   As shown in FIG. 5B, the plurality of through holes 5 are formed in a mesh shape on the back plate 3, and allow the air in the gap 6 to enter and exit to reduce damping. Each of the plurality of through holes 5 is formed by anisotropic etching of an alkaline solution, and is formed in a square opening formed on the surface of the back plate 3 on the diaphragm 2a side (hereinafter referred to as “lower surface”). 5a, a square-shaped opening 5b formed on the surface opposite to the surface on the diaphragm 2a side (hereinafter referred to as “upper surface”), and four tapered inner wall surfaces 5c that spread from the lower surface toward the upper surface. It consists of Hereinafter, one set constituting the through hole 5 is referred to as a square unit.

従来の圧力センサは、正方形状ユニットが等間隔に並べられた均等配置となっており、空隙部6の空気を等方的に出入りさせることによって、振動板2aの変位の偏りを防ぎ、指向性を持たない構成であり、音波に応じて振動板2aが振動することにより生じる、振動板2aと背面板3との間の静電容量の変化量に基づいて音を電気信号に変換するようになっている。   The conventional pressure sensor has a uniform arrangement in which square units are arranged at equal intervals, and by allowing the air in the gap 6 to enter and exit isotropically, the displacement of the diaphragm 2a is prevented from being biased and directivity is prevented. The sound is converted into an electrical signal based on the amount of change in capacitance between the diaphragm 2a and the back plate 3 that is generated when the diaphragm 2a vibrates in response to sound waves. It has become.

ところで、従来の圧力センサの感度は、振動板2aと背面板3との間の距離(以下「空隙長」という。)に反比例することが知られており(例えば、非特許文献1参照。)、感度を十分に高くするためには、空隙長を小さくする必要があるが、空隙長を小さくするに従って高域におけるダンピングの影響が顕著になり高域の感度が低下するという問題が生じる。非特許文献1によれば、ダンピングの原因となる空隙部の空気による粘性抵抗をRとすると、粘性抵抗Rは、背面板3の面積(開口部5aの面積を含まない。以下同じ。)に比例し、また背面板3に形成された開口部5aの開口率Aをパラメータとする次式の関数B(A)に比例することが知られている。なお、関数B(A)は、開口率Aの単調減少関数となっている。

Figure 2006287165
Incidentally, it is known that the sensitivity of a conventional pressure sensor is inversely proportional to the distance between the diaphragm 2a and the back plate 3 (hereinafter referred to as “gap length”) (for example, see Non-Patent Document 1). In order to sufficiently increase the sensitivity, it is necessary to reduce the gap length. However, as the gap length is reduced, the effect of damping in the high band becomes conspicuous and the sensitivity in the high band decreases. According to Non-Patent Document 1, if the viscous resistance due to air in the gap that causes dumping is RG , the viscous resistance RG does not include the area of the back plate 3 (the area of the opening 5a is included. The same applies hereinafter). It is known that it is proportional to the function B (A) of the following equation using the aperture ratio A of the opening 5a formed in the back plate 3 as a parameter. The function B (A) is a monotone decreasing function of the aperture ratio A.
Figure 2006287165

したがって、従来の圧力センサでは、背面板3の面積を小さくするか、背面板3に形成された貫通穴5の開口率を大きくすることによって、ダンピングの低減を図っていた。   Therefore, in the conventional pressure sensor, the damping is reduced by reducing the area of the back plate 3 or increasing the opening ratio of the through holes 5 formed in the back plate 3.

特開2002−27595号公報(第3−4頁、第1図)JP 2002-27595 A (page 3-4, FIG. 1) A review of silicon microphones, P.R.Scheeper, et al., Sensors and Actuators A44(1994), pp.1−11A review of silicon microphones, P.A. R. Scheper, et al. , Sensors and Actuators A44 (1994), pp. 1-11

しかしながら、従来の圧力センサでは、ダンピングを低減すると感度が低下するという問題があった。以下、具体的に説明する。   However, the conventional pressure sensor has a problem that the sensitivity decreases when the damping is reduced. This will be specifically described below.

まず、背面板3の面積を小さくしてダンピングを低減することの適否について説明する。背面板3の面積は、以下に述べるように圧力センサの感度と密接な関係がある。   First, the suitability of reducing the damping by reducing the area of the back plate 3 will be described. The area of the back plate 3 is closely related to the sensitivity of the pressure sensor as described below.

圧力センサの感度は、振動板2aが変位して生じる静電容量の変化量で決定される。また、振動板2aの変位は、振動板2aの中心部が大きく周辺部は小さいため、中心部の静電容量は感度に寄与するが、周辺部の静電容量は寄生容量となり感度を低下させる。このため、振動板2aに対向する背面板3の面積が、小さすぎると感度に寄与する容量が減少し、大きすぎると寄生容量が増加することから、最大の感度が得られる最適値に基づいて背面板3の面積が決定される。よって、ダンピングを低減するために背面板3の面積を小さくすることは、背面板3の面積に比例して感度が低下してしまうので好ましくない。   The sensitivity of the pressure sensor is determined by the amount of change in capacitance that occurs when the diaphragm 2a is displaced. Further, the displacement of the diaphragm 2a is large in the central part of the diaphragm 2a and small in the peripheral part, so that the electrostatic capacity in the central part contributes to the sensitivity, but the electrostatic capacity in the peripheral part becomes a parasitic capacitance and decreases the sensitivity. . For this reason, if the area of the back plate 3 facing the diaphragm 2a is too small, the capacitance contributing to the sensitivity decreases, and if it is too large, the parasitic capacitance increases. Therefore, based on the optimum value for obtaining the maximum sensitivity. The area of the back plate 3 is determined. Therefore, it is not preferable to reduce the area of the back plate 3 in order to reduce the damping because the sensitivity decreases in proportion to the area of the back plate 3.

次に、背面板3に形成された貫通穴5の開口率を大きくしてダンピングを低減することの適否について、図5(a)〜(f)を参照して説明する。なお、図5(c)及び(d)に示すように、寸法aは開口部4aの一辺の長さ、寸法bはテーパ部分を背面板の上面に投影した長さ、寸法cは枠部分の一辺の長さ、wは正方形状ユニットの幅であり、w=a+2b+2cである。   Next, the suitability of reducing the damping by increasing the aperture ratio of the through hole 5 formed in the back plate 3 will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 5C and 5D, the dimension a is the length of one side of the opening 4a, the dimension b is the length obtained by projecting the tapered portion on the upper surface of the back plate, and the dimension c is the frame portion. The length of one side, w is the width of the square unit, and w = a + 2b + 2c.

まず、正方形状ユニットの幅wを変えずに開口率を上げようとすると、寸法b又はcを小さくして寸法aを大きくする必要がある。ここで、寸法bは、前述のようにアルカリ系溶液の異方性エッチングで製作されたテーパ部分で決まる長さであり、図5(c)に示すように、このエッチングはシリコン(100)面から約55度の角度で進行するため、背面板の厚さをtとすると、寸法b=t/tan55°となり、寸法bは背面板3の厚さで決まる。   First, in order to increase the aperture ratio without changing the width w of the square unit, it is necessary to reduce the dimension b or c and increase the dimension a. Here, the dimension b is a length determined by the taper portion manufactured by the anisotropic etching of the alkaline solution as described above. As shown in FIG. 5C, this etching is performed on the silicon (100) surface. Therefore, when the thickness of the back plate is t, the dimension b = t / tan 55 °, and the dimension b is determined by the thickness of the back plate 3.

よって寸法bを小さくするには背面板3を薄くすればよいが、背面板3を薄くすることは背面板3の強度を低下させるため好ましくない。同様に、寸法cを小さくして枠部分を細くすることは、背面板3の強度を低下させるため好ましくない。   Therefore, to reduce the dimension b, the back plate 3 may be thinned, but it is not preferable to make the back plate 3 thin because the strength of the back plate 3 is reduced. Similarly, reducing the dimension c to make the frame portion thinner is not preferable because the strength of the back plate 3 is reduced.

前述のように寸法b及びcを変更することは好ましくないため、図5(e)及び(f)に示すように、寸法b及びcを変更しないで、寸法aのみを大きくすることで開口率を上げる方法があるが、この場合、寸法aをn倍すると、正方形状ユニットの幅wは、w=na+2b+2cとなり、正方形状ユニットの面積が大きくなる。そのため、背面板3の全体の面積が大きくなる。背面板3の面積を最適値よりも大きくすることは、前述のように寄生容量を増やすこととなり、感度を低下させてしまうため、寸法aを大きくすることは好ましくない。   As described above, since it is not preferable to change the dimensions b and c, as shown in FIGS. 5E and 5F, the aperture ratio can be increased by increasing only the dimension a without changing the dimensions b and c. In this case, when the dimension a is multiplied by n, the width w of the square unit becomes w = na + 2b + 2c, and the area of the square unit increases. Therefore, the entire area of the back plate 3 is increased. Increasing the area of the back plate 3 beyond the optimum value increases the parasitic capacitance as described above, and decreases the sensitivity. Therefore, it is not preferable to increase the dimension a.

以上のように、従来の圧力センサでは、ダンピングを低減するために、背面板3の面積を小さくしたり、背面板3に形成された貫通穴5の開口率を大きくしたりすると感度が低下してしまうという問題があった。   As described above, in the conventional pressure sensor, if the area of the back plate 3 is reduced or the aperture ratio of the through hole 5 formed in the back plate 3 is increased in order to reduce damping, the sensitivity is lowered. There was a problem that.

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、感度をほぼ一定に維持してダンピングを低減することができる圧力センサ及びその製造方法を提供するものである。   The present invention has been made to solve such a problem, and provides a pressure sensor capable of reducing damping while maintaining sensitivity almost constant, and a method of manufacturing the same.

本発明の圧力センサは、印加された圧力に応じて振動する振動電極板と、この振動電極板から所定の間隔をおいて対向配置された固定電極板とを備え、前記固定電極板は、前記振動電極板に対向する第1の面と、この第1の面と平行な第2の面と、前記第1の面から前記第2の面まで貫通する貫通穴とを有し、前記第1及び前記第2の面は、それぞれ、前記貫通穴の第1及び第2の開口部を有し、前記貫通穴は、前記第1の開口部から前記第2の開口部に向かって広がる複数のテーパ状の内壁面を有し、前記第1の開口部の形状は、所定の開口率を有するよう前記固定電極板に網目状に仮配置された複数の仮開口部の形状に基づいて設定される構成を有している。   The pressure sensor of the present invention includes a vibrating electrode plate that vibrates according to an applied pressure, and a fixed electrode plate that is disposed to face the vibrating electrode plate at a predetermined interval, and the fixed electrode plate includes: A first surface facing the vibration electrode plate; a second surface parallel to the first surface; and a through hole penetrating from the first surface to the second surface; And the second surface has first and second openings of the through hole, respectively, and the through hole extends from the first opening toward the second opening. The first opening has a tapered inner wall surface, and the shape of the first opening is set based on the shapes of a plurality of temporary openings temporarily arranged in a mesh pattern on the fixed electrode plate so as to have a predetermined opening ratio. It has the composition which is.

この構成により、本発明の圧力センサは、第1の開口部の形状が、所定の開口率を有するよう固定電極板に網目状に仮配置された複数の仮開口部の形状に基づいて設定されるので、感度をほぼ一定に維持してダンピングを低減することができる。   With this configuration, the pressure sensor of the present invention is set based on the shapes of the plurality of temporary openings temporarily arranged in a mesh pattern on the fixed electrode plate so that the shape of the first opening has a predetermined opening ratio. Therefore, damping can be reduced while maintaining the sensitivity almost constant.

また、本発明の圧力センサは、前記第1の開口部の形状は、少なくとも2つの前記仮開口部を含む形状であり、前記仮開口部の形状は、略正方形状である構成を有している。   In the pressure sensor of the present invention, the first opening has a shape including at least two temporary openings, and the temporary opening has a substantially square shape. Yes.

この構成により、本発明の圧力センサは、開口部を形成する従来の製造工程を適用することができ、新たな設備投資を必要としないので、製造コストを増大させることなく開口率を上げてダンピングを低減することができる。   With this configuration, the pressure sensor of the present invention can be applied with the conventional manufacturing process for forming the opening, and does not require new equipment investment. Therefore, the opening ratio is increased without increasing the manufacturing cost and the damping is performed. Can be reduced.

さらに、本発明の圧力センサは、前記第1の開口部は、ほぼ同一の略長方形状が繰り返されてなる構成を有している。   In the pressure sensor of the present invention, the first opening has a configuration in which substantially the same substantially rectangular shape is repeated.

この構成により、本発明の圧力センサは、ほぼ同一の略長方形状の開口部を任意に組み合わせることができ、所望の開口率を設定することができる。   With this configuration, the pressure sensor of the present invention can arbitrarily combine substantially the same substantially rectangular openings, and can set a desired opening ratio.

さらに、本発明の圧力センサは、前記第1の開口部は、互いに異なる略長方形状が繰り返されてなる構成を有している。   Further, in the pressure sensor of the present invention, the first opening has a configuration in which different substantially rectangular shapes are repeated.

この構成により、本発明の圧力センサは、互いに異なる略長方形状の開口部を任意に組み合わせることができ、所望の開口率を設定することができる。   With this configuration, the pressure sensor of the present invention can arbitrarily combine mutually different substantially rectangular openings, and can set a desired opening ratio.

さらに、本発明の圧力センサは、前記振動電極板及び前記固定電極板の少なくとも一方は、単結晶シリコンからなり、アルカリ系溶液の異方性エッチングによって形成される構成を有している。   Furthermore, the pressure sensor of the present invention has a configuration in which at least one of the vibration electrode plate and the fixed electrode plate is made of single crystal silicon and is formed by anisotropic etching of an alkaline solution.

この構成により、本発明の圧力センサは、開口部を形成する従来の製造工程を適用することができ、新たな設備投資を必要としないので、製造コストを増大させることなく開口率を上げてダンピングを低減することができる。   With this configuration, the pressure sensor of the present invention can be applied with the conventional manufacturing process for forming the opening, and does not require new equipment investment. Therefore, the opening ratio is increased without increasing the manufacturing cost and the damping is performed. Can be reduced.

本発明の圧力センサの製造方法は、振動電極板を形成する工程と、前記振動電極板に対向する第1の面及び前記第1の面と平行な第2の面を有する固定電極板を前記振動電極板から所定の間隔をおいて形成する工程と、前記第1及び前記第2の面にそれぞれ形成される第1及び第2の開口部と前記第1の開口部から前記第2の開口部に向かって広がる複数のテーパ状の内壁面とを有する貫通穴をウェットエッチングによって形成する工程と、所定の開口率を有するよう前記固定電極板に網目状に仮配置された複数の仮開口部の形状に基づいて前記第1の開口部の形状を設定する工程とを含む構成を有している。   The method for manufacturing a pressure sensor according to the present invention includes a step of forming a vibrating electrode plate, and a fixed electrode plate having a first surface facing the vibrating electrode plate and a second surface parallel to the first surface. Forming a predetermined distance from the vibrating electrode plate; first and second openings formed in the first and second surfaces; and the second opening from the first opening. Forming a through hole having a plurality of tapered inner wall surfaces extending toward the portion by wet etching, and a plurality of temporary openings temporarily arranged in a mesh form on the fixed electrode plate so as to have a predetermined opening ratio And a step of setting the shape of the first opening based on the shape of the first opening.

この構成により、本発明の圧力センサの製造方法は、第1の開口部の形状が、所定の開口率を有するよう固定電極板に網目状に仮配置された複数の仮開口部の形状に基づいて設定されるので、感度をほぼ一定に維持してダンピングを低減することができる。   With this configuration, the pressure sensor manufacturing method of the present invention is based on the shapes of the plurality of temporary openings temporarily arranged in a mesh pattern on the fixed electrode plate so that the shape of the first opening has a predetermined opening ratio. Therefore, the damping can be reduced while maintaining the sensitivity almost constant.

また、本発明の圧力センサの製造方法は、前記固定電極板は、同一ウェハ上に一括して複数形成され、前記第1の開口部は、前記固定電極板毎に互いに異なる形状で形成される
構成を有している。
In the pressure sensor manufacturing method of the present invention, a plurality of the fixed electrode plates are collectively formed on the same wafer, and the first opening is formed in a different shape for each fixed electrode plate. It has a configuration.

この構成により、本発明の圧力センサの製造方法は、互いに異なる開口率を有する複数の固定電極板を同一ウェハ上に一括して作製することができるので、種々の周波数特性を有する圧力センサを同時に作製することができる。   With this configuration, the pressure sensor manufacturing method of the present invention can simultaneously produce a plurality of fixed electrode plates having different aperture ratios on the same wafer, so that pressure sensors having various frequency characteristics can be simultaneously produced. Can be produced.

本発明は、感度をほぼ一定に維持してダンピングを低減することができるという効果を有する圧力センサ及びその製造方法を提供することができるものである。   The present invention can provide a pressure sensor having an effect of reducing damping while maintaining sensitivity almost constant, and a method for manufacturing the same.

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、本実施の形態の圧力センサの構成について図1を用いて説明する。図1(a)は、本実施の形態の圧力センサの断面図、図1(b)は、本実施の形態の圧力センサに係る背面板を概念的に表した上面図、図1(c)は、本実施の形態の圧力センサに係る背面板に仮配置された仮開口部を示す図である。なお、図1(a)は、図1(b)における線分AAの断面図である。   First, the structure of the pressure sensor of this Embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 1A is a cross-sectional view of the pressure sensor of the present embodiment, FIG. 1B is a top view conceptually showing a back plate according to the pressure sensor of the present embodiment, and FIG. These are figures which show the temporary opening part temporarily arrange | positioned at the backplate which concerns on the pressure sensor of this Embodiment. 1A is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.

図1(a)に示すように、本実施の形態の圧力センサ10は、印加された圧力に応じて振動する振動板11aを含む半導体基板11と、空隙部16を介して振動板11aと対向配置された背面板12と、半導体基板11と背面板12との間に設けられた絶縁膜13と、半導体基板11上に設けられた電極17と、背面板12上に設けられた電極18とを備え、背面板12には複数の貫通穴15が設けられている。   As shown in FIG. 1A, the pressure sensor 10 of the present embodiment is opposed to the diaphragm 11a through the semiconductor substrate 11 including the diaphragm 11a that vibrates according to the applied pressure, and the gap portion 16. The arranged back plate 12, the insulating film 13 provided between the semiconductor substrate 11 and the back plate 12, the electrode 17 provided on the semiconductor substrate 11, the electrode 18 provided on the back plate 12, The back plate 12 is provided with a plurality of through holes 15.

半導体基板11及び背面板12は、例えば単結晶シリコン半導体で構成される。また、絶縁膜13は、例えば酸化シリコン膜で構成され、電極17及び18は、例えばアルミニウム膜で構成される。なお、振動板11aは、本発明の振動電極板を構成している。また、背面板12は、本発明の固定電極板を構成している。   The semiconductor substrate 11 and the back plate 12 are made of, for example, a single crystal silicon semiconductor. The insulating film 13 is made of, for example, a silicon oxide film, and the electrodes 17 and 18 are made of, for example, an aluminum film. The diaphragm 11a constitutes a vibrating electrode plate of the present invention. The back plate 12 constitutes the fixed electrode plate of the present invention.

背面板12に設けられた貫通穴15は、図1(b)に示すように構成されている。図1(b)において、貫通穴15は、背面板12の振動板11a側の面(以下「下面」という。)に形成された長方形状の開口部15aと、振動板11a側の面と反対側の面(以下「上面」という。)に形成された長方形状の開口部15bと、下面から上面に向かって広がる4つのテーパ状の内壁面15cとで構成されている。以下、貫通穴15を構成する1つの組を長方形状ユニットという。   The through hole 15 provided in the back plate 12 is configured as shown in FIG. In FIG. 1B, the through hole 15 is opposite to the rectangular opening 15a formed on the diaphragm 11a side surface (hereinafter referred to as "lower surface") of the back plate 12 and the diaphragm 11a side surface. It is composed of a rectangular opening 15b formed on the side surface (hereinafter referred to as “upper surface”) and four tapered inner wall surfaces 15c extending from the lower surface toward the upper surface. Hereinafter, one set constituting the through hole 15 is referred to as a rectangular unit.

開口部15aは、図1(c)に示すように、所定の開口率を有するよう網目状に仮配置された複数の仮開口部20の形状に基づいて設定されている。ここでは一例として、前述の従来例で示した、アルカリ系溶液の異方性エッチングによる正方形状ユニット(図5(b)参照。)と同様な構成に基づいて開口部15aが設定されたものを示している。   As shown in FIG. 1C, the openings 15a are set based on the shapes of a plurality of temporary openings 20 temporarily arranged in a mesh shape so as to have a predetermined opening ratio. Here, as an example, the one in which the opening 15a is set based on the same configuration as the square unit (see FIG. 5B) by anisotropic etching of an alkaline solution shown in the above-described conventional example. Show.

図1(c)に示された仮開口部20は、背面板12の下面に仮想的に形成される正方形状の開口部20aと、背面板12の上面に仮想的に形成される正方形状の開口部20bと、下面から上面に向かって仮想的に広がる4つのテーパ状の内壁面20cとで構成されて縦方向及び横方向に配列され、例えば5%の開口率となるよう開口部20aの面積が決定されるようになっている。そして、ユニット幅(図面横方向)を変えずに、縦方向に隣接する2つの仮開口部20の開口部20aを2つずつ結合することにより、図1(b)に示すような長方形状の開口部15aが構成される。   The temporary opening 20 shown in FIG. 1C includes a square opening 20 a virtually formed on the lower surface of the back plate 12 and a square shape virtually formed on the upper surface of the back plate 12. The opening 20b and four tapered inner wall surfaces 20c that virtually expand from the lower surface to the upper surface are arranged in the vertical direction and the horizontal direction. For example, the opening 20a has an opening ratio of 5%. The area is determined. Then, by combining two openings 20a of two temporary openings 20 adjacent in the vertical direction without changing the unit width (horizontal direction in the drawing), a rectangular shape as shown in FIG. An opening 15a is configured.

なお、図1(c)における開口率とは、背面板12の面積に対する複数の開口部20aの総面積の比率をいう。同様に、図1(b)における開口率とは、背面板12の面積に対する複数の長方形状の開口部15aの総面積の比率をいう。ここで、背面板12の面積とは、背面板12の下面の面積から、4つの絶縁膜13が背面板12と接触する面積を除いた面積をいう。   In addition, the aperture ratio in FIG.1 (c) means the ratio of the total area of the some opening part 20a with respect to the area of the backplate 12. FIG. Similarly, the aperture ratio in FIG. 1B refers to the ratio of the total area of the plurality of rectangular openings 15 a to the area of the back plate 12. Here, the area of the back plate 12 refers to the area obtained by removing the area where the four insulating films 13 are in contact with the back plate 12 from the area of the bottom surface of the back plate 12.

次に、図1(b)に示された長方形状ユニットについて図2を用いて詳細に説明する。図2(a)は、長方形状ユニットの詳細上面図、図2(b)は、長方形状ユニットの断面図、図2(c)〜(e)は、長方形状ユニットの配置例を示す図である。   Next, the rectangular unit shown in FIG. 1B will be described in detail with reference to FIG. 2A is a detailed top view of the rectangular unit, FIG. 2B is a cross-sectional view of the rectangular unit, and FIGS. 2C to 2E are diagrams illustrating arrangement examples of the rectangular unit. is there.

図2(a)に示すように、長方形状ユニットは、開口部15a及び15bと、テーパ状の内壁面15cとを有している。図2(a)において、寸法aは開口部15aの一辺の長さ、寸法bはテーパ部分を背面板12の上面に投影した長さ、寸法cは枠部分の一辺の長さ、wは長方形状ユニットの幅であり、w=a+2b+2cである。ゆえに、開口部15aの縦寸法は(w+a)、横寸法はaである。なお、寸法の具体例を挙げれば、背面板12の厚さを50μm程度とした場合、a=5〜30μm程度、b=35μm程度、c=5〜10μm程度、w=85〜120μm程度が好ましい。   As shown in FIG. 2A, the rectangular unit has openings 15a and 15b and a tapered inner wall surface 15c. In FIG. 2A, the dimension a is the length of one side of the opening 15a, the dimension b is the length of the taper portion projected onto the upper surface of the back plate 12, the dimension c is the length of one side of the frame portion, and w is a rectangle. Width of the unit, w = a + 2b + 2c. Therefore, the vertical dimension of the opening 15a is (w + a), and the horizontal dimension is a. As specific examples of dimensions, when the thickness of the back plate 12 is about 50 μm, a = about 5-30 μm, b = about 35 μm, c = about 5-10 μm, and w = about 85-120 μm are preferable. .

したがって、所望の開口率が得られるように、正方形状ユニットを縦方向N個×横方向M個として、縦寸法((N−1)w+a)、横寸法((M−1)w+a)の貫通穴を配置することができる(N、Mは1以上の整数)。ただし、N及びMの少なくとも一方は1であることが、背面板12の強度を保つために望ましい。   Accordingly, in order to obtain a desired aperture ratio, the number of square units is N in the vertical direction × M in the horizontal direction, and the vertical dimension ((N−1) w + a) and the horizontal dimension ((M−1) w + a) are penetrated. A hole can be arranged (N and M are integers of 1 or more). However, at least one of N and M is preferably 1 in order to maintain the strength of the back plate 12.

背面板12に貫通穴を設ける構成としては、図1(b)に示されたものに限定されるものではない。例えば、図2(c)に示すように、縦方向2個×横方向1個の正方形状ユニットで構成された長方形ユニット21を、縦及び横方向に繰り返して展開する配置としてもよい。また、図2(d)に示すように、縦方向2個×横方向1個の正方形状ユニットで構成された長方形ユニット21と、縦方向1個×横方向2個の正方形状ユニットで構成された長方形ユニット22とを1組として、縦及び横方向に繰り返して展開する配置としてもよい。さらに、図2(e)に示すように、縦方向3個×横方向1個の正方形状ユニットで構成された長方形ユニット23と、縦方向1個×横方向2個の正方形状ユニットで構成された長方形ユニット22と、2つの正方形状ユニット24とを1組として、縦及び横方向に繰り返して展開する配置としてもよい。   As a structure which provides a through-hole in the backplate 12, it is not limited to what was shown by FIG.1 (b). For example, as shown in FIG. 2 (c), a rectangular unit 21 composed of 2 units in the vertical direction and one unit in the horizontal direction may be arranged to be repeatedly expanded in the vertical and horizontal directions. Further, as shown in FIG. 2 (d), it is composed of a rectangular unit 21 composed of 2 units in the vertical direction × 1 unit in the horizontal direction and a square unit composed of 1 unit in the vertical direction × 2 units in the horizontal direction. The rectangular units 22 may be arranged as a set and repeatedly deployed in the vertical and horizontal directions. Furthermore, as shown in FIG. 2 (e), it is composed of a rectangular unit 23 composed of 3 units in the vertical direction × 1 unit in the horizontal direction, and a square unit composed of 1 unit in the vertical direction × 2 units in the horizontal direction. The rectangular unit 22 and the two square units 24 may be arranged as a set and repeatedly expanded in the vertical and horizontal directions.

なお、本実施の形態に係る背面板12における貫通穴15の構成は、正方形状ユニットを接続していく配置のため、正方形状ユニットを選択して接続し、接続されたものを配置していく方法としては、図示したもの以外に様々なものが考えられる。また、様々な貫通穴を設けることが可能なので、本実施の形態の圧力センサ10は、開口率を自在に設定できることとなる。   In addition, since the structure of the through hole 15 in the back plate 12 according to the present embodiment is an arrangement for connecting the square units, the square units are selected and connected, and the connected ones are arranged. Various methods other than those illustrated are conceivable. Moreover, since various through holes can be provided, the pressure sensor 10 of the present embodiment can freely set the aperture ratio.

また、図1(b)及び図2(c)に示すように、同一の長方形ユニットを配置し、長方形状の開口部の方向が同一方向になるような場合は、空隙部16の空気の出入りのしやすさに方向依存性が生じる可能性があるので、図2(d)及び(e)に示すように、開口部の方向や長さが互いに異なる複数の組み合わせに基づいて、空隙部16の空気の出入りが等方的に行われるような配置とするのが好ましい。   Moreover, as shown in FIG. 1B and FIG. 2C, when the same rectangular unit is arranged and the directions of the rectangular openings are the same direction, the air enters and exits the gap 16. Since direction dependency may occur in the ease of handling, as shown in FIGS. 2D and 2E, the gap 16 is based on a plurality of combinations having different directions and lengths of the openings. It is preferable to arrange the air so that the air enters and exits isotropically.

ここで、空隙部16の空気の出入りが等方的に行われるような配置とは、例えば図3に示すような配置をいう。図3において、縦方向2個×横方向1個の正方形状ユニットで構成された長方形ユニット21と、縦方向1個×横方向2個の正方形状ユニットで構成された長方形ユニット22と、正方形状ユニット24との組み合わせによって、左右及び上下方向に対照的に開口部が構成されている。   Here, the arrangement in which air enters and exits the gap 16 isotropically refers to an arrangement as shown in FIG. 3, for example. In FIG. 3, a rectangular unit 21 composed of 2 square units × 1 lateral unit, a rectangular unit 22 composed of 1 vertical unit × 2 horizontal units, and a square shape. By the combination with the unit 24, the opening is formed in the left and right and up and down directions.

また、本発明では、感度が最大になるように設定した背面板の面積とほぼ同等の面積で開口率を変更することを前提としている。したがって、開口率を変更する範囲は、開口率の変更によって感度が影響を受けない範囲となるよう設定する。   In the present invention, it is assumed that the aperture ratio is changed with an area substantially equal to the area of the back plate set so that the sensitivity is maximized. Therefore, the range in which the aperture ratio is changed is set so that the sensitivity is not affected by the change in the aperture ratio.

例えば、図1(c)に示す仮配置の状態で背面板の面積が99%(開口率1%)で、図1(b)に示す貫通穴の結合後の状態で背面板の面積が95%(開口率5%)ならば、0.95/0.99=0.96であり、4%の感度低下となるが、本実施の形態の圧力センサ10を例えばシリコンマイクに適用する場合、5%程度の感度の低下では影響のない範囲である。したがって、シリコンマイクに適用する場合は、図1(c)に示された正方形状の仮開口部を仮配置したときに感度が最大になるよう貫通穴の数や配置を決めた後、開口率が5%程度以下になるよう正方形状の開口部を結合して図1(b)に示すような長方形の開口部にすればよい。   For example, the area of the back plate is 99% (opening ratio 1%) in the temporary arrangement state shown in FIG. 1C, and the area of the back plate is 95 after the through holes are joined as shown in FIG. % (Aperture ratio 5%), 0.95 / 0.99 = 0.96, resulting in a 4% reduction in sensitivity. However, when the pressure sensor 10 of the present embodiment is applied to a silicon microphone, A sensitivity drop of about 5% has no effect. Therefore, when applied to a silicon microphone, after determining the number and arrangement of the through holes so that the sensitivity is maximized when the square temporary openings shown in FIG. The square openings may be combined to form a rectangular opening as shown in FIG.

また、例えば、図1(c)に示す仮配置の状態で背面板の面積が90%(開口率10%)で、図1(b)に示す貫通穴の結合後の状態で背面板の面積が70%(開口率30%)ならば、0.7/0.9=0.78であり、22%の感度低下となる。このような場合は、図1(c)に示された正方形状の開口部を仮配置したときに開口率30%で最適な背面板の面積を設定した後、背面板の面積が例えば68%(開口率32%)程度になるよう正方形状の開口部を結合して図1(b)に示すような長方形の開口部にすれば、0.68/0.7=0.97であり、感度の低下を3%に抑えることができる。   Further, for example, the area of the back plate is 90% (opening ratio 10%) in the temporarily arranged state shown in FIG. 1C, and the area of the back plate in the state after the through holes shown in FIG. Is 70% (aperture ratio 30%), 0.7 / 0.9 = 0.78, resulting in a sensitivity reduction of 22%. In such a case, after setting the optimal back plate area with an aperture ratio of 30% when the square openings shown in FIG. 1C are temporarily arranged, the back plate area is 68%, for example. If the square openings are combined so that the opening ratio is about 32% to form a rectangular opening as shown in FIG. 1B, 0.68 / 0.7 = 0.97. The decrease in sensitivity can be suppressed to 3%.

以上のように、本実施の形態の圧力センサ10に係る開口部15aは、正方形状の複数の仮開口部20の形状に基づいて設定されるので、本実施の形態の圧力センサ10では、仮開口部20を仮配置した際の開口率の算出や、仮配置をやり直して開口率を再計算することが容易となる。   As described above, since the opening 15a according to the pressure sensor 10 of the present embodiment is set based on the shape of the plurality of square-shaped temporary openings 20, the temporary pressure sensor 10 of the present embodiment It becomes easy to calculate the aperture ratio when the opening 20 is temporarily arranged, and to recalculate the aperture ratio by performing temporary arrangement again.

なお、前述の構成説明において使用した「長方形状」、「正方形状」という文言は、完全な長方形や、完全な正方形を限定して意味するものでない。   Note that the terms “rectangular shape” and “square shape” used in the above description of the configuration do not mean a complete rectangle or a complete square.

次に、本実施の形態の圧力センサ10の製造方法について、図4を用いて説明する。図4は、本実施の形態の圧力センサ10の製造工程の説明図である。なお、以下に記載の材質、膜厚、製造手法等は一例であり、これらに限定されるものではない。   Next, the manufacturing method of the pressure sensor 10 of this Embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of the manufacturing process of the pressure sensor 10 of the present embodiment. In addition, the material, film thickness, manufacturing method, and the like described below are examples, and are not limited to these.

まず、図4(a)に示すように、圧力センサ10の振動板が形成される半導体基板11に、粉体酸化ケイ素を主成分としホウ素又はリンを高濃度に含む絶縁膜13を所望の厚さに堆積する。例えば、化学気相堆積法によって、膜厚3〜15μm程度の絶縁膜13を300μm以上の厚さの半導体基板11に堆積する。ここで、半導体基板11に代えて半導体基板で構成される背面板12に絶縁膜13を堆積する工程としてもよい。   First, as shown in FIG. 4A, an insulating film 13 containing powder silicon oxide as a main component and containing boron or phosphorus in a high concentration is formed on a semiconductor substrate 11 on which a diaphragm of the pressure sensor 10 is formed to a desired thickness. Sedimentation. For example, the insulating film 13 having a thickness of about 3 to 15 μm is deposited on the semiconductor substrate 11 having a thickness of 300 μm or more by chemical vapor deposition. Here, the insulating film 13 may be deposited on the back plate 12 formed of a semiconductor substrate instead of the semiconductor substrate 11.

次いで、図4(b)に示すように、半導体基板11と背面板12とを絶縁膜13を介して重ね合わせて熱処理を行い接着する。そして、背面板12を研削及び研磨して、背面板12の厚さを例えば50μm程度にする。なお、以下の記載において、半導体基板11と背面板12とが接着されたものをシリコンウェハという。また、シリコンウェハの背面板12側の面を表面といい、半導体基板11側の面を裏面という。   Next, as shown in FIG. 4B, the semiconductor substrate 11 and the back plate 12 are overlapped with each other through the insulating film 13 and heat-treated to be bonded. Then, the back plate 12 is ground and polished so that the thickness of the back plate 12 is about 50 μm, for example. In the following description, the semiconductor substrate 11 and the back plate 12 bonded together are referred to as a silicon wafer. Further, the surface on the back plate 12 side of the silicon wafer is referred to as the front surface, and the surface on the semiconductor substrate 11 side is referred to as the back surface.

続いて、図4(c)に示すように、シリコンウェハの表面及び裏面に例えば熱処理によって酸化膜14を成長させ、この酸化膜14をフォトリソグラフィ技術で加工し、エッチングマスクを形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 4C, an oxide film 14 is grown on the front and back surfaces of the silicon wafer, for example, by heat treatment, and the oxide film 14 is processed by a photolithography technique to form an etching mask.

ここで形成されるエッチングマスクのパターンは、例えば、図1(c)に示すように、所定の開口率を有するよう網目状に仮配置された複数の仮開口部20の形状に基づき、隣接する2つの仮開口部20の開口部20aを2つずつ結合し、図1(b)に示すような長方形状の開口部15aのパターンとされる。   The pattern of the etching mask formed here is adjacent based on the shape of a plurality of temporary openings 20 temporarily arranged in a mesh shape so as to have a predetermined opening ratio, for example, as shown in FIG. Two openings 20a of the two temporary openings 20 are joined to form a rectangular opening 15a pattern as shown in FIG.

引き続き、図4(d)に示すように、酸化膜14で形成されたエッチングマスクを用いてアルカリ系の溶液、例えばTMAH(テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド)によるエッチングによって、振動板11aと、背面板12と、貫通穴15とを形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 4D, the diaphragm 11a and the back plate 12 are etched by etching with an alkaline solution, for example, TMAH (tetramethylammonium hydroxide) using the etching mask formed of the oxide film 14. And a through hole 15 is formed.

なお、例えば80℃のTMAHを使用する場合は、エッチングレートは約20〜25μm/時間であり、半導体基板11の厚さが300μm以上であるので、エッチング時間は15〜18時間程度となる。また、エッチングに用いるアルカリ系の溶液は、TMAHに限定されるものではなく、例えば、水酸化カリウム溶液やEDP(エチレンジアミンピロカテコール)溶液等を用いてもよい。   For example, when TMAH at 80 ° C. is used, the etching rate is about 20 to 25 μm / hour, and the thickness of the semiconductor substrate 11 is 300 μm or more. Therefore, the etching time is about 15 to 18 hours. The alkaline solution used for etching is not limited to TMAH, and for example, a potassium hydroxide solution, an EDP (ethylenediamine pyrocatechol) solution, or the like may be used.

続いて、図4(e)に示すように、背面板12をエッチングマスクにして絶縁膜13をフッ化水素酸でエッチングすることにより、空隙部16が得られる。そして、背面板12側から金属膜を蒸着して電極17及び18を形成する。   Subsequently, as shown in FIG. 4E, the gap 16 is obtained by etching the insulating film 13 with hydrofluoric acid using the back plate 12 as an etching mask. Then, a metal film is deposited from the back plate 12 side to form electrodes 17 and 18.

なお、図4に示された本実施の形態の圧力センサ10の製造工程の説明図は、説明を簡略化するため1つの圧力センサ10を製造する工程を示したものであるが、同時に複数の圧力センサ10を製造する工程としてもよい。図4(c)に示された製造工程において、酸化膜14で形成されたエッチングマスクにより、互いに異なる開口率を有する複数の背面板を同時に作製することによって、種々の周波数特性を有する圧力センサを同時に作製することができる。   In addition, although the explanatory view of the manufacturing process of the pressure sensor 10 of the present embodiment shown in FIG. 4 shows the process of manufacturing one pressure sensor 10 in order to simplify the description, It is good also as a process of manufacturing the pressure sensor 10. In the manufacturing process shown in FIG. 4C, pressure sensors having various frequency characteristics are produced by simultaneously producing a plurality of back plates having different aperture ratios by using an etching mask formed of the oxide film 14. It can be produced at the same time.

また、貫通穴15を形成する製造方法としては、前述のアルカリ系溶液の異方性エッチングに限定されるものではなく、ドライエッチングを用いることもできるが、下記の理由によりアルカリ系溶液の異方性エッチングによって形成するのが好ましい。   Further, the manufacturing method for forming the through hole 15 is not limited to the anisotropic etching of the alkaline solution described above, and dry etching can be used. It is preferable to form by etching.

文献(A Silicon condenser microphone using bond and etch−back technology, J.Bergqvist, et al., Sensors and Actuators A45(1994),pp.115−124)によれば、背面板の貫通穴によって振動板が受ける粘性抵抗をRとすると、貫通穴の断面がテーパ形状ではなくストレート形状の場合の粘性抵抗Rは式(2)によって表され、前述のRと同様にダンピングの原因となることが知られている。

Figure 2006287165
According to the literature (A Silicon condenser microphone using bond and etch-back technology, J. Bergqvist, et al., Sensors and Actuators A45 (1994), pp. 115-124) when the viscous resistance and R H, the viscous resistance R H when the cross section of the through-hole of the straight shape rather than the tapered shape is represented by the formula (2), known to be responsible for dumping similarly to the above-mentioned R G It has been.
Figure 2006287165

ここで、μは空気の粘度、tは背面板の厚さ、Aは背面板の面積(貫通穴の面積を含まない。)、nは背面板の穴密度、rは背面板の貫通穴の半径を示している。   Here, μ is the viscosity of air, t is the thickness of the back plate, A is the area of the back plate (not including the area of the through holes), n is the hole density of the back plate, and r is the through hole of the back plate. The radius is shown.

一方、貫通穴の断面がテーパ形状の場合の粘性抵抗Rは式(3)で表される。

Figure 2006287165
On the other hand, the viscous resistance RH in the case where the cross-section of the through hole is a taper shape is expressed by Expression (3).
Figure 2006287165

次に、図5(c)に示されたテーパ形状の貫通穴のR(RH1)を計算し、また、これと同じ開口率を持ちドライエッチングで作製される貫通穴として、図5(c)に示された距離aを1辺とし、断面がストレート形状の貫通穴を仮定し、この貫通穴のR(RH2)を計算して、RH1とRH2との比をとると式(4)が得られる。ここで、図5(c)における距離aを10μm、図5(d)における背面板の厚さtを50μmとする。

Figure 2006287165
Next, R H (R H1 ) of the tapered through hole shown in FIG. 5C is calculated, and as a through hole having the same aperture ratio and produced by dry etching, FIG. c) Assuming that the distance a shown in FIG. 1 is one side and a through-hole having a straight cross-section, calculating R H (R H2 ) of this through-hole, and taking the ratio of R H1 and R H2 Equation (4) is obtained. Here, the distance a in FIG. 5C is 10 μm, and the thickness t of the back plate in FIG. 5D is 50 μm.
Figure 2006287165

したがって、アルカリ系溶液の異方性エッチングにより作製されるテーパ状の貫通穴では、ドライエッチングにより作製される断面が一様なストレート形状の貫通穴に比べ、粘性抵抗を約5%までに低減できるので、ドライエッチングよりもアルカリ系溶液の異方性エッチングによって貫通穴15を形成する方が好ましい。   Therefore, in a tapered through hole made by anisotropic etching of an alkaline solution, the viscous resistance can be reduced to about 5% compared to a straight through hole made by dry etching and having a uniform cross section. Therefore, it is preferable to form the through hole 15 by anisotropic etching of an alkaline solution rather than dry etching.

以上のように、本実施の形態の圧力センサ10によれば、開口部15aの形状は、所定の開口率を有するよう固定電極板に網目状に仮配置された複数の仮開口部20の形状に基づいて設定される構成としたので、感度をほぼ一定に維持してダンピングを低減することができる。   As described above, according to the pressure sensor 10 of the present embodiment, the shape of the opening 15a is the shape of the plurality of temporary openings 20 temporarily arranged in a mesh pattern on the fixed electrode plate so as to have a predetermined opening ratio. Therefore, the damping can be reduced while maintaining the sensitivity almost constant.

また、本実施の形態の圧力センサ10によれば、開口部15aを形成する製造工程は、従来の製造工程を適用することができ、新たな設備投資を必要としないので、製造コストを増大させることなく開口率を上げてダンピングを低減することができる。   Further, according to the pressure sensor 10 of the present embodiment, the manufacturing process for forming the opening 15a can apply a conventional manufacturing process, and does not require new equipment investment, thus increasing the manufacturing cost. Without increasing the aperture ratio, the damping can be reduced.

また、本実施の形態の圧力センサ10によれば、図1(b)及び図2(c)に示すように、ほぼ同一の略長方形状の開口部を任意に組み合わせることができるので、所望の開口率を容易に設定することができ、感度をほぼ一定に維持してダンピングを低減することができる。   Further, according to the pressure sensor 10 of the present embodiment, as shown in FIG. 1B and FIG. 2C, substantially the same substantially rectangular openings can be arbitrarily combined, The aperture ratio can be easily set, and damping can be reduced while maintaining the sensitivity almost constant.

また、本実施の形態の圧力センサ10によれば、図2(d)及び(e)に示すように、互いに異なる略長方形状の開口部を任意に組み合わせることができるので、所望の開口率を容易に設定することができ、感度をほぼ一定に維持してダンピングを低減することができる。   Further, according to the pressure sensor 10 of the present embodiment, as shown in FIGS. 2D and 2E, different substantially rectangular openings can be arbitrarily combined, so that a desired opening ratio can be obtained. It can be set easily, and damping can be reduced while maintaining the sensitivity almost constant.

また、本実施の形態の圧力センサ10によれば、感度をほぼ一定に維持してダンピングを低減しながら、図3に示すように、空隙部16の空気の出入りが等方的に行われるように開口部を配置することができる。   Further, according to the pressure sensor 10 of the present embodiment, the air enters and exits the gap portion 16 isotropically as shown in FIG. 3 while maintaining the sensitivity almost constant and reducing the damping. An opening can be arranged in

なお、前述の実施の形態において、開口部15aを長方形状に形成する例を挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、長方形以外の多角形で形成しても同様の効果が得られる。   In the above-described embodiment, the example in which the opening 15a is formed in a rectangular shape has been described. However, the present invention is not limited to this, and the same may be achieved by forming a polygon other than a rectangle. An effect is obtained.

また、前述の実施の形態において、開口部15aが、正方形状の複数の仮開口部20の形状に基づいて設定される構成を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、仮開口部を正方形状以外の形状で形成してもよい。ただし、正方形状の開口部は、従来用いられている形状であり、開口率の算出も容易なので、仮開口部を正方形状とするのが好ましい。   In the above-described embodiment, the opening 15a has been described by taking as an example the configuration in which the opening 15a is set based on the shape of the plurality of square-shaped temporary openings 20, but the present invention is not limited thereto. Instead, the temporary opening may be formed in a shape other than a square shape. However, since the square-shaped opening has a conventionally used shape, and the aperture ratio can be easily calculated, it is preferable that the temporary opening be square.

(a) 本実施の形態の圧力センサの断面図 (b) 本実施の形態の圧力センサに係る背面板を概念的に表した上面図 (c) 本実施の形態の圧力センサに係る背面板に仮配置された仮開口部を示す図(A) Cross-sectional view of the pressure sensor of the present embodiment (b) Top view conceptually showing the back plate according to the pressure sensor of the present embodiment (c) On the back plate of the pressure sensor according to the present embodiment The figure which shows the temporary opening part temporarily arranged (a) 本実施の形態の圧力センサに係る長方形状ユニットの詳細上面図 (b) 本実施の形態の圧力センサに係る長方形状ユニットの断面図 (c) 本実施の形態の圧力センサに係る長方形状ユニットの配置例を示す図 (d) 本実施の形態の圧力センサに係る長方形状ユニットの配置例を示す図 (e) 本実施の形態の圧力センサに係る長方形状ユニットの配置例を示す図(A) Detailed top view of the rectangular unit according to the pressure sensor of the present embodiment (b) Sectional view of the rectangular unit according to the pressure sensor of the present embodiment (c) Rectangle according to the pressure sensor of the present embodiment (D) The figure which shows the example of arrangement | positioning of the rectangular unit which concerns on the pressure sensor of this Embodiment (e) The figure which shows the example of arrangement | positioning of the rectangular unit which concerns on the pressure sensor of this Embodiment 本実施の形態の圧力センサにおいて、空隙部の空気の出入りが等方的に行われるような配置例を示す図The figure which shows the example of arrangement | positioning in which the entrance / exit of the air of a space | gap part isotropically performed in the pressure sensor of this Embodiment. 本実施の形態の圧力センサに係る製造工程の説明図Explanatory drawing of the manufacturing process which concerns on the pressure sensor of this Embodiment (a)従来の圧力センサの断面図 (b)従来の圧力センサに係る背面板の上面図 (c)従来の圧力センサに係る貫通穴の説明図 (d)従来の圧力センサに係る貫通穴の断面図 (e)従来の圧力センサに係る貫通穴の説明図 (f)従来の圧力センサに係る貫通穴の断面図(A) Cross-sectional view of a conventional pressure sensor (b) Top view of a back plate according to a conventional pressure sensor (c) Illustration of a through hole according to a conventional pressure sensor (d) Depth of a through hole according to a conventional pressure sensor Sectional drawing (e) Explanatory drawing of the through-hole which concerns on the conventional pressure sensor (f) Sectional drawing of the through-hole which concerns on the conventional pressure sensor

符号の説明Explanation of symbols

10 圧力センサ
11 半導体基板
11a 振動板(振動電極板)
12 背面板(固定電極板)
13 絶縁膜
14 酸化膜
15 貫通穴
15a 長方形状の開口部
15b 長方形状の開口部
15c テーパ状の内壁面
16 空隙部
17、18 電極
20 仮開口部
20a 正方形状の開口部
20b 正方形状の開口部
20c テーパ状の内壁面
21、22、23 長方形ユニット
24 正方形状ユニット
10 Pressure sensor 11 Semiconductor substrate 11a Vibration plate (vibration electrode plate)
12 Back plate (fixed electrode plate)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 Insulating film 14 Oxide film 15 Through-hole 15a Rectangular opening part 15b Rectangular opening part 15c Tapered inner wall 16 Gap part 17, 18 Electrode 20 Temporary opening part 20a Square-shaped opening part 20b Square-shaped opening part 20c Tapered inner wall 21, 22, 23 Rectangular unit 24 Square unit

Claims (7)

印加された圧力に応じて振動する振動電極板と、この振動電極板から所定の間隔をおいて対向配置された固定電極板とを備え、前記固定電極板は、前記振動電極板に対向する第1の面と、この第1の面と平行な第2の面と、前記第1の面から前記第2の面まで貫通する貫通穴とを有し、前記第1及び前記第2の面は、それぞれ、前記貫通穴の第1及び第2の開口部を有し、前記貫通穴は、前記第1の開口部から前記第2の開口部に向かって広がる複数のテーパ状の内壁面を有し、前記第1の開口部の形状は、所定の開口率を有するよう前記固定電極板に網目状に仮配置された複数の仮開口部の形状に基づいて設定されることを特徴とする圧力センサ。 A vibration electrode plate that vibrates in accordance with an applied pressure; and a fixed electrode plate that is disposed to face the vibration electrode plate at a predetermined interval, the fixed electrode plate facing the vibration electrode plate. 1 surface, a second surface parallel to the first surface, and a through hole penetrating from the first surface to the second surface, wherein the first and second surfaces are Each having a first opening and a second opening of the through hole, and the through hole has a plurality of tapered inner wall surfaces extending from the first opening toward the second opening. The shape of the first opening is set based on the shape of a plurality of temporary openings temporarily arranged in a mesh pattern on the fixed electrode plate so as to have a predetermined opening ratio. Sensor. 前記第1の開口部の形状は、少なくとも2つの前記仮開口部を含む形状であり、前記仮開口部の形状は、略正方形状であることを特徴とする請求項1に記載の圧力センサ。 2. The pressure sensor according to claim 1, wherein the first opening has a shape including at least two temporary openings, and the temporary opening has a substantially square shape. 前記第1の開口部は、ほぼ同一の略長方形状が繰り返されてなることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の圧力センサ。 The pressure sensor according to claim 1 or 2, wherein the first opening is formed by repeating substantially the same substantially rectangular shape. 前記第1の開口部は、互いに異なる略長方形状が繰り返されてなることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の圧力センサ。 3. The pressure sensor according to claim 1, wherein the first opening is formed by repeating substantially different rectangular shapes. 前記振動電極板及び前記固定電極板の少なくとも一方は、単結晶シリコンからなり、アルカリ系溶液の異方性エッチングによって形成されることを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の圧力センサ。 5. At least one of the vibrating electrode plate and the fixed electrode plate is made of single crystal silicon, and is formed by anisotropic etching of an alkaline solution. The pressure sensor described in 1. 振動電極板を形成する工程と、前記振動電極板に対向する第1の面及び前記第1の面と平行な第2の面を有する固定電極板を前記振動電極板から所定の間隔をおいて形成する工程と、前記第1及び前記第2の面にそれぞれ形成される第1及び第2の開口部と前記第1の開口部から前記第2の開口部に向かって広がる複数のテーパ状の内壁面とを有する貫通穴をウェットエッチングによって形成する工程と、所定の開口率を有するよう前記固定電極板に網目状に仮配置された複数の仮開口部の形状に基づいて前記第1の開口部の形状を設定する工程とを含むことを特徴とする圧力センサの製造方法。 Forming a vibrating electrode plate, and a fixed electrode plate having a first surface facing the vibrating electrode plate and a second surface parallel to the first surface at a predetermined interval from the vibrating electrode plate. Forming the first and second openings formed on the first and second surfaces, respectively, and a plurality of tapered shapes extending from the first opening toward the second opening. A step of forming a through hole having an inner wall surface by wet etching, and the first opening based on the shape of a plurality of temporary openings temporarily arranged in a mesh form on the fixed electrode plate so as to have a predetermined opening ratio. And a step of setting the shape of the part. 前記固定電極板は、同一ウェハ上に一括して複数形成され、前記第1の開口部は、前記固定電極板毎に互いに異なる形状で形成されることを特徴とする請求項6に記載の圧力センサの製造方法。 The pressure according to claim 6, wherein a plurality of the fixed electrode plates are collectively formed on the same wafer, and the first openings are formed in different shapes for each of the fixed electrode plates. Sensor manufacturing method.
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