JP2007142663A

JP2007142663A - コンデンサマイクロホン用振動ユニット及びコンデンサマイクロホンの製造方法

Info

Publication number: JP2007142663A
Application number: JP2005331938A
Authority: JP
Inventors: Tzuen-Yi Tsai; ▲ちぇんい▼ 蔡; Chung-Chi Lai; 崇▲ちん▼ 頼; Ji-Liang Chen; 季良陳; Shochi Cho; 昭智張; Ruei-Hua Hung; 瑞華洪
Original assignee: KARAKU DENSHI KOFUN YUGENKOSHI
Current assignee: KARAKU DENSHI KOFUN YUGENKOSHI
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】ダイシングという方法の利用がなく、歩留まりが従来より遥かに良いコンデンサマイクロホンの振動ユニットの製造方法及びコンデンサマイクロホンの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のコンデンサマイクロホン用振動ユニットの製造方法は、基板上に分離層を形成する分離層形成工程と、前記分離層の上に絶縁振動膜を形成する絶縁振動膜形成工程と、前記絶縁振動膜及び前記基板から前記分離層を除去する分離層除去工程とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、コンデンサマイクロホンの製造方法に関し、特に、分離層技術を使用するコンデンサマイクロホンの振動ユニットの製造方法に関する。

コンデンサマイクロホンの製造には今まで様々な方法が使用されてきた。例えば、半導体技術を使用してコンデンサマイクロホンを製造するには、通常はシリコンウエハを使用し、その上にエッチングや析出でパターンを形成して、コンデンサマイクロホンに使用される積層体、例えば振動膜やバックプレートなどを形成する。このような技術について、米国特許第５５７３６７９号公報には、シングルウエハ法とツーウエハ法との２種類が開示されている。
そのうち、ツーウエハ法では、振動膜をその主体とする振動ユニットとバックプレートを別々のシリコンウエハに形成してから結合させ、その後ダイシングで独立のコンデンサマイクロホン用のキャパシタに分離する。また、シングルウエハ法では、シリコンウエハの積層体を形成した後、同じくダイシングで独立のコンデンサマイクロホン用のキャパシタに分離する。
米国特許第５５７３６７９号公報

しかしながら、この２種類の方法に必要であるダイシングは、破壊性が大きいので、目的のキャパシタないしコンデンサマイクロホンの製造時の歩留まりを低下させる欠点がある。

前記に鑑みて、本発明はダイシングという方法の利用がなく、歩留まりが従来より遥かに良いコンデンサマイクロホンの振動ユニットの製造方法及びコンデンサマイクロホンの製造方法を提供することを目的とする。

前記問題を解決するために、本発明は、基板上に分離層を形成する分離層形成工程と、前記分離層の上に絶縁振動膜を形成する絶縁振動膜形成工程と、前記絶縁振動膜及び前記基板から前記分離層を除去する分離層除去工程とを備えることを特徴とするコンデンサマイクロホン用振動ユニットの製造方法を提供する。

前記本発明の製造方法によれば、ダイシングを使用しないので、製造過程において従来の方法より簡単且つ正確なコントロールができ、歩留まりを上げることができる。また製造に使用した基板は再び使用できるので、大量生産にかなり有利である。

図１は本発明の具体的実施形態の製造方法により製造されたコンデンサマイクロホンを示す図である。

図示のように、このコンデンサマイクロホン４は、コンデンサケーシング５と、電界効果トランジスタ(ＦＥＴ)１００と、導電性バックプレート６１と、振動ユニット７とから構成されている。

コンデンサケーシング５は、環状壁体５２と蓋体部５１とからなっている。環状壁体５２は、２つの対向する下開口５２３と上開口５２４とを有する。蓋体部５１は、下開口５２３を下方からカバーしているとともに、環状壁体５２内に上開口５２４に向かって開口した凹部４１を形成するように延伸しており、該凹部４１の底面内部に電気回路５１３が配置されている。また、上開口５２４は、音声入力口となっている。さらに、蓋体部５１の凹部４１の開口上にバックプレート６１が支持されている。このバックプレート６１は、複数の上下方向に沿う貫通孔６３を有し、且つその上にエレクトレット６２が形成されている。

また、振動ユニット７は、図２に示すように、主にバックプレート６１の上に支持された環状スペーサ層７１と、環状スペーサ層７１の上に形成された振動膜７２と、振動膜７２の上に形成された金属層生成膜７３１と、金属層生成膜７３１の上に形成された環状電極層７３２とからなっている。

振動膜７２は、スペーサ層７１の介在によりバックプレート６１と隔離されているので、その間の空間が振動空間４２となっているとともに、バックプレート６１と合わせてキャパシタをなし、環状電極層７３２とバックプレート６１とがそれぞれ前記キャパシタの第１電極及び第２電極となっている。

また、凹部４１内にＦＥＴ１００が電気回路５１３及び振動ユニット７とインピーダンス変換作用を有する電気的結合になるように取り付けられている。

図３は本実施形態におけるコンデンサマイクロホン４の製造方法を示すフローチャートである。

本実施形態のコンデンサマイクロホンの製造方法は、振動ユニット７を形成する工程(ステップ１)と、振動ユニット７のスペーサ層７１をバックプレート６１と結合して振動空間を形成し、キャパシタを完成する工程(ステップ２)と、下開口５２３を経由して前記キャパシタをコンデンサケーシング５に取り付ける工程(ステップ３)と、電界効果トランジスタ１００を蓋体部５１の凹部４１に電気回路５１３及びキャパシタと電気的に結合するように取り付ける工程(ステップ４)と、蓋体部５１をコンデンサケーシング５に取り付けて下開口５２３を閉じる工程(ステップ５)とからなる。

本発明の特徴は主に前記ステップ１の振動ユニット７の形成工程にあり、図４に示すのはそのフローチャートである。図５から図１４に示す図解と併せて説明すると、ステップ１の振動ユニット７の形成工程は、まず、半導体技術を使用して基板１０にスペーサ形成溝１１を形成する(ステップ１Ａ／図４及び図５参照)。

次に、ステップ１Ａで形成したスペーサ形成溝１１に囲まれるように突起部パターン２０を形成する(ステップ１Ｂ／図４及び図６参照)。

次に、分離層２１を基板１０の上の露出面及びステップ１Ｂで形成した突起部パターン２０の輪郭面に沿うように上から覆って形成する(ステップ１Ｃ／図４及び図７参照)。以下、突起部パターン２０をカバーする領域を襞領域２１１と呼び、襞領域２１１からスペーサ形成溝１１内に延伸した領域をスペーサ領域２１２と呼ぶ。

次に、ステップ１Ｃで形成した分離層２１におけるスペーサ領域２１２の上にスペーサ層７１をスペーサ形成溝１１に充満するように形成する(ステップ１Ｄ／図４及び図８参照)。

次に、振動膜７２をステップ１Ｃで形成した分離層２１の襞領域２１１及びステップ１Ｄで形成したスペーサ層７１の露出輪郭面に沿うように上から覆って形成する(ステップ１Ｅ／図４及び図９参照)。以下、分離層２１の襞領域２１１に重なったエリアを襞エリア７２１と呼び、スペーサ領域２１２に重なったエリアを電極形成エリア７２２と呼ぶ。また、襞エリア７２１の構成は振動膜７２の実際の設計によって違う場合がある。例えば、振動膜７２を平面にしようとする場合、突起部パターン２０を形成する必要がないので、襞エリア７２１及び襞領域２１１も当然なくなる。

次に、ステップ１Ｅで形成した振動膜７２の上に金属層を形成しやすいように金属層生成膜７３１を形成する(ステップ１Ｆ／図４及び図１０参照)。ちなみに、本発明では、金属層生成膜７３１の形成は選択的なものであり、必ずしも必須不可欠のものではない。

次に、ステップ１Ｆで形成した金属層生成膜７３１における振動膜７２の襞エリア７２１に当たるところに、フォトレジスト材料を使用して犠牲層２２を形成する(ステップ１Ｇ／図４及び図１１参照)。

次に、ステップ１Ｆで形成した金属層生成膜７３１における振動膜７２の電極形成エリア７２２に、メッキ法を使用して電極層７３２を前記犠牲層２２を囲むように形成する(ステップ１Ｈ／図４及び図１２参照)。ここで、金属層生成膜７３１をクロムと金との複合材で形成したとき、電極層７３２にはニッケルを使用するのが好ましい。

前記のように電極層７３２を形成した後、フォトレジスト剥離剤を使用して振動膜７２からステップ１Ｇで形成した犠牲層２２を除去する(ステップ１Ｉ／図４及び図１３参照)。

それから、ステップ１Ｃで形成した分離層２１を基板１０から除去する(ステップ１Ｊ／図４及び図１４参照)。そして、振動ユニット７を基板から分離することにより、本実施形態の振動ユニット７が完成する。

ちなみに、分離層２１の形成(ステップ１Ｃ)はアルミニウムを使用するのが好ましく、また、分離層２１の除去(ステップ１Ｊ)は塩化水素溶液を使用するウェットエッチング法が好ましい。また、分離層２１の形成は、バッファードオキサイドエッチング（BOE）液でエッチングできる二酸化珪素を使用することもできる。

また、突起部２０の形成(ステップ１Ｂ)はアルミニウムを使用するのが好ましい。分離層２１が振動膜７２から除去された後、塩化水素溶液を使用するウェットエッチング法で突起部２０を基板１０から除去するので、基板１０は再び使用することができる。さらに、突起部２０を基板１０から除去せずに、再び同じ構成の振動ユニットの製造に使用することもできる。

図５から図１４は説明を単純化するため、１つの振動ユニット７を形成する工程だけを示したが、振動ユニット７を量産するときは、大量の振動ユニット７を同時に１つのウエハ、例えばシリコンウエハの上に形成する。

振動ユニット７を形成する工程において、分離層を基板の上に形成する工程(ステップ１Ｃ)と、絶縁性の振動膜を分離層の上に形成する工程(ステップ１Ｅ)と、分離層を除去する工程(ステップ１Ｊ)とが、本発明の特徴である。

本発明の振動ユニットの製造方法では、分離層２１を形成することにより、形成した振動ユニット７を分離層２１が除去されてから直ぐに基板(ウエハ)から分離するため、または、他の複数の振動ユニット７と分離できるようにするため、ダイシングをする必要がないので、ダイシングによる損害を受けることがなく、歩留まりが従来よりも遙かに良いコンデンサマイクロホンの振動ユニットの製造方法及びコンデンサマイクロホンの製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態の製造方法により製造されたコンデンサマイクロホンを示す断面図である。本発明の実施形態の製造方法により製造された振動ユニットを示す断面図である。本発明の実施形態におけるコンデンサマイクロホンの製造方法を示すフローチャートである。本発明の実施形態におけるコンデンサマイクロホンの振動ユニットの製造方法を示すフローチャートである。本発明の実施形態における振動ユニットの製造方法のステップ１Ａの説明図である。本発明の実施形態における振動ユニットの製造方法のステップ１Ｂの説明図である。本発明の実施形態における振動ユニットの製造方法のステップ１Ｃの説明図である。本発明の実施形態における振動ユニットの製造方法のステップ１Ｄの説明図である。本発明の実施形態における振動ユニットの製造方法のステップ１Ｅの説明図である。本発明の実施形態における振動ユニットの製造方法のステップ１Ｆの説明図である。本発明の実施形態における振動ユニットの製造方法のステップ１Ｇの説明図である。本発明の実施形態における振動ユニットの製造方法のステップ１Ｈの説明図である。本発明の実施形態における振動ユニットの製造方法のステップ１Ｉの説明図である。本発明の実施形態における振動ユニットの製造方法のステップ１Ｊの説明図である。

符号の説明

１０基板
１００電界効果トランジスタ
１１スペーサ形成溝
２０突起部
２１分離層
２１１襞領域
２１２スペーサ領域
２２犠牲層
４コンデンサマイクロホン
４１凹部
４２振動空間
５コンデンサケーシング
５１蓋体部
５１３電気回路
５２環状壁体
５２３下開口
５２４上開口
６１バックプレート
６２エレクトレット
６３貫通孔
７振動ユニット
７１スペーサ層
７２振動膜
７２１襞エリア
７２２電極形成エリア
７３１金属層生成膜
７３２電極層

Claims

基板上に分離層を形成する分離層形成工程と、
前記分離層の上に絶縁振動膜を形成する絶縁振動膜形成工程と、
前記絶縁振動膜及び前記基板から前記分離層を除去する分離層除去工程と
を備えることを特徴とするコンデンサマイクロホン用振動ユニットの製造方法。
前記分離層形成工程の前に、先に前記基板上にスペーサ形成溝を形成するスペーサ形成溝形成工程を更に備えることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサマイクロホン用振動ユニットの製造方法。
前記分離層形成工程の前に、先に前記基板上に、前記スペーサ形成溝に囲まれるように突起部パターンを形成する突起部パターン形成工程を更に備え、
前記分離層形成工程においては、前記分離層を前記基板上の露出面及び前記突起部パターンの輪郭面に沿うように上から覆って、前記突起部パターンをカバーした襞領域と該襞領域から前記スペーサ形成溝内に延伸したスペーサ領域とを有するように形成することを特徴とする請求項２に記載のコンデンサマイクロホン用振動ユニットの製造方法。
前記絶縁振動膜形成工程の前に、前記スペーサ領域上に絶縁スペーサ層を前記スペーサ形成溝に充満するように形成する絶縁スペーサ層形成工程を更に備え、
また、前記絶縁振動膜形成工程においては、前記絶縁振動膜を前記分離層の前記襞領域及び前記スペーサ層の露出輪郭面に沿うように上から覆って、前記分離層の襞領域に重なった襞エリアと前記スペーサ領域に重なった電極形成エリアとを有するように形成することを特徴とする請求項３に記載のコンデンサマイクロホン用振動ユニットの製造方法。
前記振動膜の襞エリアに犠牲層を形成する犠牲層形成工程を更に備えることを特徴とする請求項４に記載のコンデンサマイクロホン用振動ユニットの製造方法。
前記振動膜の電極形成エリアに前記犠牲層を囲むように電極層を形成する電極層形成工程を更に備えることを特徴とする請求項５に記載のコンデンサマイクロホン用振動ユニットの製造方法。
前記電極層形成工程と前記分離層除去工程との間に前記犠牲層を前記振動膜から除去する犠牲層除去工程を更に備えることを特徴とする請求項６に記載のコンデンサマイクロホン用振動ユニットの製造方法。
前記分離層形成工程においてアルミニウムを使用し、また前記分離層除去工程においてウェットエッチング法を使用することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサマイクロホン用振動ユニットの製造方法。
前記突起部パターン形成工程においてアルミニウムを使用し、また前記分離層除去工程の後に、ウェットエッチング法で前記突起部パターンを基板から除去することを特徴とする請求項３に記載のコンデンサマイクロホン用振動ユニットの製造方法。
基板に襞領域と該襞領域を囲んだスペーサ領域とを有する分離層を形成する分離層形成工程と、
前記分離層のスペーサ領域に絶縁スペーサ層を形成する絶縁スペーサ層形成工程と、
前記分離層の前記襞領域と前記スペーサ層との上に、前記分離層のスペーサ領域に重なった電極形成エリアを有する絶縁振動膜を形成する絶縁振動膜形成工程と、
前記振動膜の前記電極形成エリアの上に電極層を形成する電極層形成工程と、
前記分離層を前記振動膜と前記基板とから除去する分離層除去工程とで振動ユニットを製造し、そして、
前記振動ユニットのスペーサ層と導電性バックプレートとの結合により、前記振動膜と前記バックプレートとの間に振動空間を形成し、前記バックプレートを電極とするとともに、前記振動ユニットと合わせてキャパシタとするキャパシタ形成工程と、
前記キャパシタをコンデンサケーシング内に取り付けるキャパシタ取付け工程とでコンデンサマイクロホンを製造することを特徴とするコンデンサマイクロホンの製造方法。
前記キャパシタ形成工程において、前記バックプレートとしてそれに複数の貫通孔が形成してあるものを使用し、
前記キャパシタ取付け工程において、前記コンデンサケーシングとしてその中に前記バックプレートの前記複数の貫通孔を経由して前記振動空間と連通している凹部があるものを使用し、
また、前記凹部内に電界効果トランジスタを前記キャパシタとインピーダンス変換作用を有する電気的結合になるように取り付けることを特徴とする請求項１０に記載のコンデンサマイクロホンの製造方法。
前記振動ユニットの製造工程において、前記分離層形成工程の前に、前記基板上に突起部パターンを形成する突起部パターン形成工程を更に備え、
前記分離層形成工程においては、前記分離層を前記基板上の露出面及び前記突起部パターンの輪郭面に沿うように上から覆って、前記突起部パターンをカバーした襞領域と該襞領域から延伸してなるスペーサ領域とを有するように形成し、
前記絶縁振動膜形成工程においては、前記絶縁振動膜を前記分離層の前記襞領域及び前記スペーサ層の露出面の輪郭面に沿うように上から覆って、前記分離層の襞領域に重なった襞エリアと前記スペーサ領域に重なった電極形成エリアとを有するように形成することを特徴とする請求項１０に記載のコンデンサマイクロホンの製造方法。
前記電極層形成工程の前に、前記振動膜における前記襞エリアに犠牲層を形成する犠牲層形成工程を更に備えることを特徴とする請求項１２に記載のコンデンサマイクロホンの製造方法。
前記電極層形成工程と前記分離層除去工程との間に前記犠牲層を前記振動膜から除去する犠牲層除去工程を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載のコンデンサマイクロホンの製造方法。
前記突起部パターン形成工程においてアルミニウムを使用し、また前記分離層除去工程の後に、ウェットエッチング法で前記突起部パターンを除去ことを特徴とする請求項１４に記載のコンデンサマイクロホンの製造方法。