JP2008167277A

JP2008167277A - Acoustic transducer

Info

Publication number: JP2008167277A
Application number: JP2006355999A
Authority: JP
Inventors: Toru Yamaoka; 徹山岡
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-12-28
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-07-17

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an acoustic transducer in which sensitivity adjustment can be easily performed. SOLUTION: A vibrating membrane 2 positioned on a boundary between a membrane region 7 and a semiconductor substrate 5 is equipped with at least one opening 14 to be spread over the membrane region 7 and the semiconductor substrate 5. COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、振動電極と固定電極とを有する音響トランスデューサに関し、特にＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて形成する音響トランスデューサに関する。 The present invention relates to an acoustic transducer having a vibrating electrode and a fixed electrode, and more particularly to an acoustic transducer formed using MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technology.

従来、携帯機器用のマイクロフォンとして、ＥＣＭ(Electret Condenser Microphone)が使用されてきたが、マイクロフォンのさらなる小型化を達成するために、ＭＥＭＳ技術を用いた音響トランスデューサが有望視されている。しかしながら、音響トランスデューサのさらなる小型化のために、音響トランスデューサの振動電極面積を縮小すると、感度特性が損なわれるという問題があった。そこで、近年、感度特性を損なうことなく音響トランスデューサの小型化を達成するために、特許文献１及び２に示すような、コルゲーション構造を有する振動電極構造が提案されている。これらの技術は、具体的には、溝構造を形成した下地上に振動電極（振動膜）を形成することによって、コルゲーション構造を実現するものである。
米国特許出願公開第２００５/０２４１９４４号明細書米国特許出願公開第２００２/０１１８８５０号明細書 Conventionally, an ECM (Electret Condenser Microphone) has been used as a microphone for a portable device, but in order to achieve further miniaturization of the microphone, an acoustic transducer using the MEMS technology is promising. However, if the vibration electrode area of the acoustic transducer is reduced for further miniaturization of the acoustic transducer, there is a problem that sensitivity characteristics are impaired. Therefore, in recent years, a vibration electrode structure having a corrugation structure as shown in Patent Documents 1 and 2 has been proposed in order to achieve miniaturization of an acoustic transducer without impairing sensitivity characteristics. Specifically, in these techniques, a corrugation structure is realized by forming a vibrating electrode (vibrating film) on a base on which a groove structure is formed.
US Patent Application Publication No. 2005/0241944 US Patent Application Publication No. 2002/0118850

しかしながら、振動膜にコルゲーション構造を設ける場合、以下の２点について考慮する必要がある（特許文献１参照）。 However, when the corrugation structure is provided on the vibration film, it is necessary to consider the following two points (see Patent Document 1).

（１）感度特性は、コルゲーション構造(溝)の深さ[ｈ]と振動膜の厚さ[ｔ]との比ｈ／ｔに依存する。 (1) The sensitivity characteristic depends on the ratio h / t between the depth [h] of the corrugation structure (groove) and the thickness [t] of the diaphragm.

（２）感度特性は、コルゲーション構造(溝)の本数Ｎｃに依存する。 (2) The sensitivity characteristic depends on the number Nc of corrugation structures (grooves).

すなわち、音響トランスデューサの感度を調整するためには、前記（１）を考慮して音響トランスデューサ自体の構造及びその製造工程を変更したり、又は前記（２）を考慮して複数マスクの変更を必要とする振動膜領域のレイアウト(占有面積を含む)を変更したりする必要がある。後者については、具体的には、コルゲーション構造(溝)の本数Ｎｃを例えば増やそうとする場合、メンブレン領域（基板除去領域）形成用マスクやリークホール形成用マスク等の変更を実施する必要がある。 That is, in order to adjust the sensitivity of the acoustic transducer, it is necessary to change the structure of the acoustic transducer itself and its manufacturing process in consideration of (1) above, or to change multiple masks in consideration of (2) above. It is necessary to change the layout (including the occupied area) of the diaphragm region. For the latter, specifically, when the number Nc of corrugation structures (grooves) is to be increased, for example, it is necessary to change the mask for forming a membrane region (substrate removal region), the mask for forming a leak hole, or the like.

前記に鑑み、本発明は、同一製造工程における１マスクの変更のみによって振動膜の張力を調整し、感度の異なる音響トランスデューサを容易に実現できるようにすることを目的とする。 In view of the above, it is an object of the present invention to easily realize acoustic transducers having different sensitivities by adjusting the tension of a vibrating membrane only by changing one mask in the same manufacturing process.

前記の目的を達成するために、本発明に係る第１の音響トランスデューサは、周辺部を残すように除去された領域を有する基板と、前記基板の前記除去された領域を覆うように前記基板上に形成された振動膜と、前記基板の前記除去された領域と重なるように前記振動膜上に設けられたエアギャップと、前記エアギャップ上に配置され且つ前記エアギャップに通じる貫通孔を有する上部電極とを備え、前記基板における前記除去された領域と前記周辺部との境界上に位置する前記振動膜に、当該除去された領域と当該周辺部とに跨るように少なくとも１つの開口が設けられている。 In order to achieve the above object, a first acoustic transducer according to the present invention includes a substrate having a region removed so as to leave a peripheral portion, and a substrate on the substrate so as to cover the removed region of the substrate. An upper portion having a vibration film formed on the substrate, an air gap provided on the vibration film so as to overlap the removed region of the substrate, and a through hole that is disposed on the air gap and communicates with the air gap. And at least one opening is provided in the vibrating membrane located on a boundary between the removed region and the peripheral portion of the substrate so as to straddle the removed region and the peripheral portion. ing.

本発明の第１の音響トランスデューサによると、基板除去領域と基板周辺部との境界上の振動膜に形成する開口のレイアウトを調整するだけで、言い換えると、同一製造工程における開口形成用マスクの変更のみによって、振動膜の張力を調整し、感度の異なる音響トランスデューサを実現することができる。従って、感度特性の異なる音響トランスデューサを容易に製造することが可能となり、それらを搭載した各種応用装置を広く社会に供給することが可能となる。 According to the first acoustic transducer of the present invention, it is only necessary to adjust the layout of the opening formed in the vibration film on the boundary between the substrate removal region and the peripheral portion of the substrate, in other words, the opening forming mask is changed in the same manufacturing process. Only by this, the tension of the vibrating membrane can be adjusted, and acoustic transducers with different sensitivities can be realized. Accordingly, it is possible to easily manufacture acoustic transducers having different sensitivity characteristics, and it is possible to widely supply various application devices equipped with them to society.

本発明の第１の音響トランスデューサにおいて、前記振動膜における前記基板の前記除去された領域に隣接する部分に、前記基板における前記除去された領域と前記周辺部との境界に沿って、コルゲーション構造が設けられていることが好ましい。 In the first acoustic transducer of the present invention, a corrugation structure is provided in a portion of the vibration film adjacent to the removed region of the substrate along a boundary between the removed region and the peripheral portion of the substrate. It is preferable to be provided.

このようにすると、振動膜の張力の調整範囲、つまり音響トランスデューサの感度の調整範囲を拡大することができる。 In this way, the tension adjustment range of the diaphragm, that is, the sensitivity adjustment range of the acoustic transducer can be expanded.

本発明の第１の音響トランスデューサにおいて、前記振動膜の前記開口の形状は、特に限定されるものではないが、例えば方形状、円形状又は楕円形状であってもよい。 In the first acoustic transducer of the present invention, the shape of the opening of the vibrating membrane is not particularly limited, but may be, for example, a square shape, a circular shape, or an elliptical shape.

また、前記の目的を達成するために、本発明に係る第２の音響トランスデューサは、周辺部を残すように除去された領域を有する基板と、前記基板の前記除去された領域を覆うように前記基板上に形成された振動膜と、前記基板の前記除去された領域と重なるように前記振動膜上に設けられたエアギャップと、前記エアギャップ上に配置され且つ前記エアギャップに通じる貫通孔を有する上部電極とを備え、前記振動膜における前記基板の前記除去された領域に隣接する部分に、前記基板における前記除去された領域と前記周辺部との境界に沿って、コルゲーション構造が断続的に設けられている。 In order to achieve the above object, the second acoustic transducer according to the present invention includes a substrate having a region removed so as to leave a peripheral portion, and the substrate so as to cover the removed region of the substrate. A vibration film formed on the substrate; an air gap provided on the vibration film so as to overlap the removed region of the substrate; and a through-hole disposed on the air gap and communicating with the air gap. A corrugation structure intermittently along a boundary between the removed region and the peripheral portion of the substrate at a portion adjacent to the removed region of the substrate in the vibration film. Is provided.

本発明の第２の音響トランスデューサによると、振動膜における基板除去領域に隣接する部分に形成するコルゲーション構造のレイアウトを調整するだけで、言い換えると、同一製造工程におけるコルゲーション構造形成用マスクの変更のみによって、振動膜の張力を調整し、感度の異なる音響トランスデューサを実現することができる。従って、感度特性の異なる音響トランスデューサを容易に製造することが可能となり、それらを搭載した各種応用装置を広く社会に供給することが可能となる。 According to the second acoustic transducer of the present invention, it is only necessary to adjust the layout of the corrugation structure formed in the portion adjacent to the substrate removal region in the vibration film, in other words, only by changing the mask for forming the corrugation structure in the same manufacturing process. By adjusting the tension of the vibrating membrane, it is possible to realize acoustic transducers having different sensitivities. Accordingly, it is possible to easily manufacture acoustic transducers having different sensitivity characteristics, and it is possible to widely supply various application devices equipped with them to society.

尚、本発明の第１又は第２の音響トランスデューサにおいて、前記振動膜に下部電極が設けられている。 In the first or second acoustic transducer of the present invention, a lower electrode is provided on the vibrating membrane.

以上のように、本発明によれば、同一製造工程における１マスクの変更のみによって、振動膜の張力を調整して感度特性の異なる音響トランスデューサを容易に製造することが可能となり、それらを搭載した各種応用装置を広く社会に供給することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to easily manufacture acoustic transducers having different sensitivity characteristics by adjusting the tension of the vibrating membrane only by changing one mask in the same manufacturing process. Various application devices can be widely supplied to society.

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る音響トランスデューサについて、図面を参照しながら説明する。 (First embodiment)
Hereinafter, an acoustic transducer according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る音響トランスデューサにおける本発明の開口が形成されていない領域（以下、非開口形成領域と称する）の断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）と対応させた、本実施形態の音響トランスデューサの平面図であり、図２（ａ）は、本実施形態の音響トランスデューサにおける本発明の開口が形成されている領域（以下、開口形成領域と称する）の断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）と対応させた、本実施形態の音響トランスデューサの平面図である。尚、図１（ａ）は図１（ｂ）におけるＡ−Ａ線の断面図であり、図２（ａ）は図２（ｂ）におけるＢ−Ｂ線の断面図である。 FIG. 1A is a cross-sectional view of a region where the opening of the present invention is not formed (hereinafter referred to as a non-opening formation region) in the acoustic transducer according to the first embodiment of the present invention. ) Is a plan view of the acoustic transducer of the present embodiment corresponding to FIG. 1A, and FIG. 2A is a region where the opening of the present invention is formed in the acoustic transducer of the present embodiment ( FIG. 2B is a plan view of the acoustic transducer of this embodiment corresponding to FIG. 2A. 1A is a sectional view taken along line AA in FIG. 1B, and FIG. 2A is a sectional view taken along line BB in FIG. 2B.

図１（ａ）、（ｂ）及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体基板５の上にシリコン酸化膜６が形成されている。半導体基板５及びシリコン酸化膜６の積層構造は、その周辺部を残すように除去されており、それによってメンブレン領域（基板除去領域）７が形成されている。すなわち、メンブレン領域７は、後述する振動膜２が外部から圧力を受けて振動することを可能とするために半導体基板５が選択的に（周辺部を残すように）除去されてなる領域である。シリコン酸化膜６上にはメンブレン領域７を覆うように振動膜２が形成されている。振動膜２には、メンブレン領域７の空洞に通じるリークホール９が形成されている。振動膜２は、下部電極（振動電極）を構成する１つの導電膜から構成される場合、又は絶縁膜を含む多層膜から構成される場合がある。本実施形態では、エレクトレットコンデンサーを構成するために、特に、振動膜２は、下部電極３と、その上に形成され且つ永久電荷を保持する例えばシリコン酸化膜等からなるエレクトレット膜２Ｂと、エレクトレット膜２Ｂの下面及び上面（側面を含む）をそれぞれ覆う絶縁膜２Ａ及び２Ｃとから構成されている。また、シリコン酸化膜６上には、下部電極３を構成する導電膜からなる引出し配線８が形成されている。 As shown in FIGS. 1A and 1B and FIGS. 2A and 2B, a silicon oxide film 6 is formed on a semiconductor substrate 5. The laminated structure of the semiconductor substrate 5 and the silicon oxide film 6 is removed so as to leave a peripheral portion thereof, whereby a membrane region (substrate removal region) 7 is formed. That is, the membrane region 7 is a region in which the semiconductor substrate 5 is selectively removed (so as to leave a peripheral portion) in order to allow the vibration film 2 described later to vibrate under pressure from the outside. . A vibration film 2 is formed on the silicon oxide film 6 so as to cover the membrane region 7. A leak hole 9 that leads to the cavity of the membrane region 7 is formed in the vibration film 2. The vibration film 2 may be composed of one conductive film constituting the lower electrode (vibration electrode) or a multilayer film including an insulating film. In the present embodiment, in order to constitute an electret capacitor, in particular, the vibration film 2 includes a lower electrode 3, an electret film 2 B made of, for example, a silicon oxide film that is formed on the lower electrode 3 and retains a permanent charge, and an electret film The insulating films 2A and 2C cover the lower surface and upper surface (including side surfaces) of 2B, respectively. On the silicon oxide film 6, a lead wiring 8 made of a conductive film that forms the lower electrode 3 is formed.

振動膜２の上方には固定膜１０が配置されている。固定膜１０は、上部電極（固定電極）を構成する１つの導電膜から構成される場合、又は絶縁膜を含む多層膜から構成される場合がある。固定膜１０が、特に、永久電荷を保持するシリコン酸化膜等からなるエレクトレット膜を含む場合には、エレクトレットコンデンサーを構成できる。本実施形態では、固定膜１０は、上部電極４と、上部電極４の下面及び上面（側面を含む）をそれぞれ覆う絶縁膜１０Ａ及び１０Ｂとから構成されている。 A fixed film 10 is disposed above the vibration film 2. The fixed film 10 may be composed of one conductive film constituting the upper electrode (fixed electrode), or may be composed of a multilayer film including an insulating film. In particular, when the fixed film 10 includes an electret film made of a silicon oxide film or the like that retains a permanent charge, an electret capacitor can be configured. In the present embodiment, the fixed film 10 includes the upper electrode 4 and insulating films 10A and 10B that cover the lower surface and the upper surface (including side surfaces) of the upper electrode 4, respectively.

振動膜２と固定膜１０との間にはエアギャップ層１１が形成されており、エアギャップ層１１が設けられていない領域のシリコン酸化膜６と固定膜１０との間にはシリコン酸化膜１２が形成されている。尚、エアギャップ層１１は、少なくともメンブレン領域７の上側全体に亘って形成されている。また、エアギャップ層１１上の固定膜１０には、エアギャップ層１１に通じる複数のアコースティックホール１が形成されている。また、シリコン酸化膜１２には、シリコン酸化膜６上の引出し配線８が露出するように開口部１３が設けられている。図示は省略しているが、下部電極３は引出し配線８を介して外部回路に接続される。 An air gap layer 11 is formed between the vibration film 2 and the fixed film 10, and a silicon oxide film 12 is provided between the silicon oxide film 6 and the fixed film 10 in a region where the air gap layer 11 is not provided. Is formed. The air gap layer 11 is formed at least over the entire upper side of the membrane region 7. A plurality of acoustic holes 1 communicating with the air gap layer 11 are formed in the fixed film 10 on the air gap layer 11. The silicon oxide film 12 is provided with an opening 13 so that the lead wiring 8 on the silicon oxide film 6 is exposed. Although not shown in the drawing, the lower electrode 3 is connected to an external circuit through the lead wiring 8.

ここで、本実施形態の音響トランスデューサの動作について説明する。図１（ａ）、（ｂ）及び図２（ａ）、（ｂ）に示す本実施形態の音響トランスデューサにおいて、アコースティックホール１を通して、振動膜２が上方（外部）から音圧を受けると、その音圧に応じて振動膜２が機械的に上下に振動する。ところで、本実施形態の音響トランスデューサにおいては、下部電極３及び上部電極４をそれぞれ電極とする平行平板型のコンデンサー構造が形成されている。従って、振動膜２が振動すると、下部電極３と上部電極４との電極間距離が変化するため、前述のコンデンサーの容量（Ｃ）が変化する。一方、当該コンデンサーに蓄えられる電荷（Ｑ）は一定であるため、容量（Ｃ）が変化すると、下部電極３と上部電極４との間の電圧（Ｖ）に変化が生じる。その理由は、物理的に、下記（式１）の条件を満足する必要があるためである。 Here, the operation of the acoustic transducer of this embodiment will be described. In the acoustic transducer of this embodiment shown in FIGS. 1A, 1B, 2A, and 2B, when the vibrating membrane 2 receives sound pressure from above (external) through the acoustic hole 1, The vibrating membrane 2 mechanically vibrates up and down according to the sound pressure. By the way, in the acoustic transducer of the present embodiment, a parallel plate type capacitor structure having the lower electrode 3 and the upper electrode 4 as electrodes is formed. Accordingly, when the vibrating membrane 2 vibrates, the interelectrode distance between the lower electrode 3 and the upper electrode 4 changes, so that the capacitance (C) of the capacitor changes. On the other hand, since the charge (Q) stored in the capacitor is constant, when the capacitance (C) changes, the voltage (V) between the lower electrode 3 and the upper electrode 4 changes. The reason is that it is physically necessary to satisfy the following condition (Formula 1).

Ｑ＝Ｃ×Ｖ・・・（式１）
以上に説明した動作により、本実施形態の音響トランスデューサは機械的振動を電気信号に変換する。 Q = C × V (Formula 1)
Through the operation described above, the acoustic transducer of this embodiment converts mechanical vibration into an electrical signal.

次に、音響トランスデューサの感度について説明する。可聴音域における音響トランスデューサの感度Ｓの一般式は、下記（式２）で表される。 Next, the sensitivity of the acoustic transducer will be described. A general expression of the sensitivity S of the acoustic transducer in the audible sound range is expressed by the following (Expression 2).

Ｓ＝α×Ｃａ×Ｖａ×Ｐ×（１／Ｓ₀）・・・（式２）
（式２）において、αは比例係数、Ｃａはエアギャップ容量（エアギャップ面積／エアギャップ長（つまりエアギャップ厚さ）に比例する）、Ｖａはエアギャップ間電圧、Ｐは音圧、Ｓ₀は振動膜に加わる単位長さ当たりの張力である。 S = α × Ca × Va × P × (1 / S ₀ ) (Formula 2)
In (Expression 2), α is a proportional coefficient, Ca is an air gap capacity (proportional to air gap area / air gap length (ie, air gap thickness)), Va is an air gap voltage, P is a sound pressure, and S _0. Is the tension per unit length applied to the diaphragm.

（式２）からわかるように、感度Ｓは張力Ｓ₀の逆数に比例する。すなわち、同一構造の音響トランスデューサにおいて、張力Ｓ₀の制御により感度Ｓの調整が可能である。 As can be seen from (Equation 2), the sensitivity S is proportional to the reciprocal of the tension S ₀ . That is, in the acoustic transducer having the same structure, the sensitivity S can be adjusted by controlling the tension S ₀ .

以下、本実施形態の特徴である振動膜２の構成について説明する。 Hereinafter, the configuration of the vibrating membrane 2 which is a feature of the present embodiment will be described.

図１（ａ）、（ｂ）及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の音響トランスデューサでは、メンブレン領域７と半導体基板５（残存する周辺部分：以下同じ）との境界上に位置する振動膜２に、メンブレン領域７と半導体基板５とに跨るように複数の開口１４を設けている。 As shown in FIGS. 1A and 1B and FIGS. 2A and 2B, in the acoustic transducer of this embodiment, the membrane region 7 and the semiconductor substrate 5 (remaining peripheral portion: the same applies hereinafter) A plurality of openings 14 are provided in the vibrating membrane 2 located on the boundary so as to straddle the membrane region 7 and the semiconductor substrate 5.

ここで、本実施形態の音響トランスデューサにおいては、振動膜２の構成材料として、引っ張り残留応力を持つ材料、例えば半導体基板５と比較して熱膨張係数が大きい材料を使用する。具体的には、半導体基板５としてシリコン基板を使用する場合には、振動膜２の構成材料として、シリコン窒化膜等を使用する。 Here, in the acoustic transducer of this embodiment, a material having a tensile residual stress, for example, a material having a larger thermal expansion coefficient than that of the semiconductor substrate 5 is used as a constituent material of the vibration film 2. Specifically, when a silicon substrate is used as the semiconductor substrate 5, a silicon nitride film or the like is used as a constituent material of the vibration film 2.

振動膜２の構成材料が決まると、その単位長さ当たりの張力Ｓ₀は、下記（式３）で表される。 When the constituent material of the vibrating membrane 2 is determined, the tension S ₀ per unit length is expressed by the following (formula 3).

Ｓ₀＝（σ×Ａ）／Ｌ１＝（σ×Ｌ２×Ｔ）／Ｌ１＝σ×Ｔ×（Ｌ２／Ｌ１）
・・・（式３）
式（３）において、σは振動膜２への応力（振動膜２の単位面積当たりに作用する力）、Ａはメンブレン領域７と半導体基板５との境界上に位置する振動膜２（非開口形成領域）の断面積、Ｌ２はメンブレン領域７と半導体基板５との境界上に位置する振動膜２（非開口形成領域）の長さ、Ｔは振動膜２の膜厚、Ｌ１はメンブレン領域７の周縁長である。尚、図１（ｂ）及び図２（ｂ）において、メンブレン領域７の周縁を黒破線で示している。 S ₀ = (σ × A) / L1 = (σ × L2 × T) / L1 = σ × T × (L2 / L1)
... (Formula 3)
In Expression (3), σ is a stress on the vibrating membrane 2 (force acting per unit area of the vibrating membrane 2), and A is the vibrating membrane 2 (non-opening) located on the boundary between the membrane region 7 and the semiconductor substrate 5 Forming area), L2 is the length of the vibrating membrane 2 (non-opening forming region) located on the boundary between the membrane region 7 and the semiconductor substrate 5, T is the film thickness of the vibrating membrane 2, and L1 is the membrane region 7 Is the peripheral length of. In FIGS. 1B and 2B, the periphery of the membrane region 7 is indicated by a black broken line.

本実施形態の音響トランスデューサにおける開口形成領域の断面図である図２（ａ）に示すように、開口形成領域では、振動膜２は半導体基板５から開放された構成（つまり半導体基板５とは接しない構成）となるため、半導体基板５との熱膨張係数の差によって生じる残留応力が振動膜２に作用することはない。従って、開口１４により、メンブレン領域７と半導体基板５との境界上に位置する振動膜２（非開口形成領域）の長さＬ２をメンブレン領域７の周縁長Ｌ１の例えば５０％に設定した場合、（式３）より、振動膜２の単位長さ当たりの張力Ｓ₀を、開口１４を形成しない場合と比べて５０％の大きさに低減することができる。その場合、（式２）より、音響トランスデューサの感度Ｓを、開口１４を形成しない場合と比べて２倍の大きさに向上させることが可能になる。 As shown in FIG. 2A, which is a cross-sectional view of the opening formation region in the acoustic transducer of the present embodiment, in the opening formation region, the vibration film 2 is open from the semiconductor substrate 5 (that is, in contact with the semiconductor substrate 5). Therefore, the residual stress generated by the difference in thermal expansion coefficient with the semiconductor substrate 5 does not act on the vibration film 2. Therefore, when the length L2 of the vibrating membrane 2 (non-opening formation region) located on the boundary between the membrane region 7 and the semiconductor substrate 5 is set to, for example, 50% of the peripheral length L1 of the membrane region 7 by the opening 14, From (Equation 3), the tension S ₀ per unit length of the vibrating membrane 2 can be reduced to 50% as compared with the case where the opening 14 is not formed. In that case, from (Equation 2), it is possible to improve the sensitivity S of the acoustic transducer to twice as large as when the opening 14 is not formed.

以上に説明したように、本実施形態によると、メンブレン領域７と半導体基板５との境界上の振動膜２に形成する開口１４のレイアウトを調整するだけで、言い換えると、同一製造工程における開口形成用マスクの変更のみによって、振動膜２の張力を調整し、感度の異なる音響トランスデューサを実現することができる。従って、感度特性の異なる音響トランスデューサを容易に製造することが可能となり、それらを搭載した各種応用装置を広く社会に供給することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, only the layout of the opening 14 formed in the vibration film 2 on the boundary between the membrane region 7 and the semiconductor substrate 5 is adjusted, in other words, the opening formation in the same manufacturing process. The tension of the vibrating membrane 2 can be adjusted only by changing the mask for use, and acoustic transducers with different sensitivities can be realized. Accordingly, it is possible to easily manufacture acoustic transducers having different sensitivity characteristics, and it is possible to widely supply various application devices equipped with them to society.

尚、本実施形態においては、開口１４のレイアウトによって上記長さＬ２をメンブレン領域７の周縁長Ｌ１の例えば５０％から１００％までの範囲で調整することにより、音響トランスデューサの感度を、開口１４を形成しない場合と比べて１〜２倍の範囲で調整することが可能になる。但し、振動膜２の強度上、上記長さＬ２をメンブレン領域７の周縁長Ｌ１の５０％以上にすることが好ましい。 In the present embodiment, by adjusting the length L2 in the range of, for example, 50% to 100% of the peripheral length L1 of the membrane region 7 according to the layout of the opening 14, the sensitivity of the acoustic transducer can be adjusted. It becomes possible to adjust in the range of 1 to 2 times compared with the case where it is not formed. However, in view of the strength of the vibrating membrane 2, the length L2 is preferably 50% or more of the peripheral length L1 of the membrane region 7.

また、本実施形態において、各開口１４の形状は特に限定されるものではないが、例えば方形状、円形状又は楕円形状等であってもよい。 In the present embodiment, the shape of each opening 14 is not particularly limited, but may be, for example, a square shape, a circular shape, an elliptical shape, or the like.

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る音響トランスデューサについて、図面を参照しながら説明する。 (Second Embodiment)
Hereinafter, an acoustic transducer according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図３（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る音響トランスデューサにおける非開口形成領域の断面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）と対応させた、本実施形態の音響トランスデューサの平面図であり、図４（ａ）は、本実施形態の音響トランスデューサにおける開口形成領域の断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）と対応させた、本実施形態の音響トランスデューサの平面図である。尚、図３（ａ）は図３（ｂ）におけるＣ−Ｃ線の断面図であり、図４（ａ）は図４（ｂ）におけるＤ−Ｄ線の断面図である。 FIG. 3A is a cross-sectional view of a non-aperture forming region in an acoustic transducer according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a diagram corresponding to FIG. 4A is a cross-sectional view of an opening forming region in the acoustic transducer of the present embodiment, and FIG. 4B is a book corresponding to FIG. 4A. It is a top view of the acoustic transducer of an embodiment. 3A is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 3B, and FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 4B.

図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体基板５の上にシリコン酸化膜６が形成されている。半導体基板５及びシリコン酸化膜６の積層構造は、その周辺部を残すように除去されており、それによってメンブレン領域（基板除去領域）７が形成されている。すなわち、メンブレン領域７は、後述する振動膜２が外部から圧力を受けて振動することを可能とするために半導体基板５が選択的に（周辺部を残すように）除去されてなる領域である。シリコン酸化膜６上にはメンブレン領域７を覆うように振動膜２が形成されている。振動膜２には、メンブレン領域７の空洞に通じるリークホール９が形成されている。振動膜２は、下部電極（振動電極）を構成する１つの導電膜から構成される場合、又は絶縁膜を含む多層膜から構成される場合がある。本実施形態では、エレクトレットコンデンサーを構成するために、特に、振動膜２は、下部電極３と、その上に形成され且つ永久電荷を保持する例えばシリコン酸化膜等からなるエレクトレット膜２Ｂと、エレクトレット膜２Ｂの下面及び上面（側面を含む）をそれぞれ覆う絶縁膜２Ａ及び２Ｃとから構成されている。また、シリコン酸化膜６上には、下部電極３を構成する導電膜からなる引出し配線８が形成されている。 As shown in FIGS. 3A and 3B and FIGS. 4A and 4B, a silicon oxide film 6 is formed on the semiconductor substrate 5. The laminated structure of the semiconductor substrate 5 and the silicon oxide film 6 is removed so as to leave a peripheral portion thereof, whereby a membrane region (substrate removal region) 7 is formed. That is, the membrane region 7 is a region in which the semiconductor substrate 5 is selectively removed (so as to leave a peripheral portion) in order to allow the vibration film 2 described later to vibrate under pressure from the outside. . A vibration film 2 is formed on the silicon oxide film 6 so as to cover the membrane region 7. A leak hole 9 that leads to the cavity of the membrane region 7 is formed in the vibration film 2. The vibration film 2 may be composed of one conductive film constituting the lower electrode (vibration electrode) or a multilayer film including an insulating film. In the present embodiment, in order to constitute an electret capacitor, in particular, the vibration film 2 includes a lower electrode 3, an electret film 2 B made of, for example, a silicon oxide film that is formed on the lower electrode 3 and retains a permanent charge, and an electret film The insulating films 2A and 2C cover the lower surface and upper surface (including side surfaces) of 2B, respectively. On the silicon oxide film 6, a lead wiring 8 made of a conductive film that forms the lower electrode 3 is formed.

振動膜２の上方には固定膜１０が配置されている。固定膜１０は、上部電極（固定電極）を構成する１つの導電膜から構成される場合、又は絶縁膜を含む多層膜から構成される場合がある。特に、固定膜１０が、永久電荷を保持するシリコン酸化膜等からなるエレクトレット膜を含む場合には、エレクトレットコンデンサーを構成できる。本実施形態では、固定膜１０は、上部電極４と、上部電極４の下面及び上面（側面を含む）をそれぞれ覆う絶縁膜１０Ａ及び１０Ｂとから構成されている。 A fixed film 10 is disposed above the vibration film 2. The fixed film 10 may be composed of one conductive film constituting the upper electrode (fixed electrode), or may be composed of a multilayer film including an insulating film. In particular, when the fixed film 10 includes an electret film made of a silicon oxide film or the like that retains a permanent charge, an electret capacitor can be configured. In the present embodiment, the fixed film 10 includes the upper electrode 4 and insulating films 10A and 10B that cover the lower surface and the upper surface (including side surfaces) of the upper electrode 4, respectively.

本実施形態の音響トランスデューサの動作については基本的に第１の実施形態と同じである。 The operation of the acoustic transducer of this embodiment is basically the same as that of the first embodiment.

図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の音響トランスデューサでは、振動膜２におけるメンブレン領域７に隣接する部分（非開口形成領域）に、メンブレン領域７と半導体基板５（残存する周辺部分：以下同じ）との境界に沿って、コルゲーション構造１５を設けている。これにより、コルゲーション構造１５が設けられていない場合と比べて、振動膜２に加わる単位長さ当たりの張力Ｓ₀を１／１０〜１／２程度に低減することが可能である（特許文献１参照）。 As shown in FIGS. 3A and 3B and FIGS. 4A and 4B, in the acoustic transducer of this embodiment, a portion (non-opening formation region) adjacent to the membrane region 7 in the vibration membrane 2 is used. A corrugation structure 15 is provided along the boundary between the membrane region 7 and the semiconductor substrate 5 (remaining peripheral portion: the same applies hereinafter). Thereby, compared with the case where the corrugation structure 15 is not provided, the tension S ₀ per unit length applied to the vibrating membrane 2 can be reduced to about 1/10 to 1/2 (Patent Document 1). reference).

また、図３（ａ）、（ｂ）及び図４（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の音響トランスデューサでは、メンブレン領域７と半導体基板５（残存する周辺部分：以下同じ）との境界上に位置する振動膜２に、メンブレン領域７と半導体基板５とに跨るように複数の開口１４を設けている。 Further, as shown in FIGS. 3A and 3B and FIGS. 4A and 4B, in the acoustic transducer of this embodiment, the membrane region 7 and the semiconductor substrate 5 (remaining peripheral portion: the same applies hereinafter). A plurality of openings 14 are provided in the vibrating membrane 2 located on the boundary between the membrane region 7 and the semiconductor substrate 5.

ここで、本実施形態の音響トランスデューサでは、コルゲーション構造１５はメンブレン領域７と半導体基板５との境界に沿って、隣り合う開口１４同士をつなぐように設けられる。 Here, in the acoustic transducer of this embodiment, the corrugation structure 15 is provided so as to connect adjacent openings 14 along the boundary between the membrane region 7 and the semiconductor substrate 5.

また、本実施形態の音響トランスデューサにおいては、振動膜２の構成材料として、引っ張り残留応力を持つ材料、例えば半導体基板５と比較して熱膨張係数が大きい材料を使用する。具体的には、半導体基板５としてシリコン基板を使用する場合には、振動膜２の構成材料として、シリコン窒化膜等を使用する。 In the acoustic transducer of this embodiment, a material having a tensile residual stress, for example, a material having a larger thermal expansion coefficient than that of the semiconductor substrate 5 is used as a constituent material of the vibration film 2. Specifically, when a silicon substrate is used as the semiconductor substrate 5, a silicon nitride film or the like is used as a constituent material of the vibration film 2.

振動膜２の構成材料が決まり、さらに、コルゲーション構造１５により低減された振動膜２への応力（振動膜２の単位面積当たりに作用する力）をσ_Cとすると、振動膜２の単位長さ当たりの張力Ｓ₀は、下記（式４）で表される。 When the constituent material of the diaphragm 2 is determined and the stress applied to the diaphragm 2 (force acting per unit area of the diaphragm 2) reduced by the corrugation structure 15 is σ _C , the unit length of the diaphragm 2 is determined. The hit tension S ₀ is expressed by the following (formula 4).

Ｓ₀＝（σ_C×Ａ）／Ｌ１＝（σ_C×Ｌ２×Ｔ）／Ｌ１＝σ_C×Ｔ×（Ｌ２／Ｌ１）
・・・（式４）
式（４）においても、式（３）と同様に、Ａはメンブレン領域７と半導体基板５との境界上に位置する振動膜２（非開口形成領域）の断面積、Ｌ２はメンブレン領域７と半導体基板５との境界上に位置する振動膜２（非開口形成領域）の長さ、Ｔは振動膜２の膜厚、Ｌ１はメンブレン領域７の周縁長である。 S ₀ = (σ _C × A) / L1 = (σ _C × L2 × T) / L1 = σ _C × T × (L2 / L1)
... (Formula 4)
Also in the equation (4), similarly to the equation (3), A is a cross-sectional area of the vibrating membrane 2 (non-opening formation region) located on the boundary between the membrane region 7 and the semiconductor substrate 5, and L2 is the membrane region 7 and The length of the vibration film 2 (non-opening formation region) located on the boundary with the semiconductor substrate 5, T is the film thickness of the vibration film 2, and L 1 is the peripheral length of the membrane region 7.

本実施形態の音響トランスデューサにおける開口形成領域の断面図である図４（ａ）に示すように、開口形成領域では、振動膜２は半導体基板５から開放された構成（つまり半導体基板５とは接しない構成）となるため、半導体基板５との熱膨張係数の差によって生じる残留応力が振動膜２に作用することはない。従って、コルゲーション構造１５を設けることにより、振動膜２への応力σを例えば５０％に低減し（σ_C＝０．５×σ）、さらに、開口１４により、メンブレン領域７と半導体基板５との境界上に位置する振動膜２（非開口形成領域）の長さＬ２をメンブレン領域７の周縁長Ｌ１の例えば５０％に設定した場合、（式４）より、振動膜２の単位長さ当たりの張力Ｓ₀を、開口１４及びコルゲーション構造１５を形成しない場合と比べて２５％の大きさに低減することができる。その場合、（式２）より、音響トランスデューサの感度Ｓを、開口１４及びコルゲーション構造１５を形成しない場合と比べて４倍の大きさに向上させることが可能になる。 As shown in FIG. 4A, which is a cross-sectional view of the opening formation region in the acoustic transducer of this embodiment, in the opening formation region, the vibration film 2 is open from the semiconductor substrate 5 (that is, in contact with the semiconductor substrate 5). Therefore, the residual stress generated by the difference in thermal expansion coefficient with the semiconductor substrate 5 does not act on the vibration film 2. Therefore, by providing the corrugation structure 15, the stress σ to the vibration film 2 is reduced to, for example, 50% (σ _C = 0.5 × σ), and the membrane region 7 and the semiconductor substrate 5 are separated by the opening 14. When the length L2 of the vibrating membrane 2 (non-opening formation region) located on the boundary is set to, for example, 50% of the peripheral length L1 of the membrane region 7, from (Equation 4), per unit length of the vibrating membrane 2 The tension S ₀ can be reduced to 25% as compared with the case where the opening 14 and the corrugation structure 15 are not formed. In that case, from (Equation 2), it is possible to improve the sensitivity S of the acoustic transducer to four times as large as when the opening 14 and the corrugation structure 15 are not formed.

以上に説明したように、本実施形態によると、振動膜２に形成する開口１４又はコルゲーション構造１５の少なくとも一方のレイアウトを調整するだけで、言い換えると、同一製造工程における開口形成用マスク又はコルゲーション構造形成用マスクの少なくとも一方の変更のみによって、振動膜２の張力を調整し、感度の異なる音響トランスデューサを実現することができる。従って、感度特性の異なる音響トランスデューサを容易に製造することが可能となり、それらを搭載した各種応用装置を広く社会に供給することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, only the layout of at least one of the opening 14 or the corrugation structure 15 formed in the vibration film 2 is adjusted, in other words, the opening forming mask or the corrugation structure in the same manufacturing process. Only by changing at least one of the forming masks, the tension of the vibrating membrane 2 can be adjusted, and acoustic transducers having different sensitivities can be realized. Accordingly, it is possible to easily manufacture acoustic transducers having different sensitivity characteristics, and it is possible to widely supply various application devices equipped with them to society.

また、本実施形態によると、振動膜２に開口１４のみを形成した場合と比べて、コルゲーション構造１５によって振動膜２の張力の調整範囲、つまり音響トランスデューサの感度の調整範囲を拡大することができる。 In addition, according to the present embodiment, compared with the case where only the opening 14 is formed in the diaphragm 2, the corrugation structure 15 can expand the tension adjustment range of the diaphragm 2, that is, the sensitivity adjustment range of the acoustic transducer. .

尚、本実施形態においては、開口１４のレイアウトによって上記長さＬ２をメンブレン領域７の周縁長Ｌ１の例えば５０％から１００％までの範囲で調整することにより、音響トランスデューサの感度を、開口１４及びコルゲーション構造１５を形成しない場合と比べて１〜４倍の範囲で調整することが可能になる（σ_C＝０．５×σの場合）。但し、振動膜２の強度上、上記長さＬ２をメンブレン領域７の周縁長Ｌ１の５０％以上にすることが好ましい。 In the present embodiment, by adjusting the length L2 in the range of, for example, 50% to 100% of the peripheral length L1 of the membrane region 7 according to the layout of the opening 14, the sensitivity of the acoustic transducer can be adjusted. It is possible to adjust in the range of 1 to 4 times that in the case where the corrugation structure 15 is not formed (when σ _C = 0.5 × σ). However, in view of the strength of the vibrating membrane 2, the length L2 is preferably 50% or more of the peripheral length L1 of the membrane region 7.

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る音響トランスデューサについて、図面を参照しながら説明する。 (Third embodiment)
Hereinafter, an acoustic transducer according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図５（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る音響トランスデューサにおける本発明のコルゲーション構造が形成されていない領域（以下、非コルゲーション構造形成領域と称する）の断面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）と対応させた、本実施形態の音響トランスデューサの平面図であり、図６（ａ）は、本実施形態の音響トランスデューサにおける本発明のコルゲーション構造が形成されている領域（以下、コルゲーション構造形成領域と称する）の断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）と対応させた、本実施形態の音響トランスデューサの平面図である。尚、図５（ａ）は図５（ｂ）におけるＥ−Ｅ線の断面図であり、図６（ａ）は図６（ｂ）におけるＦ−Ｆ線の断面図である。 FIG. 5A is a cross-sectional view of a region where the corrugation structure of the present invention is not formed in an acoustic transducer according to the third embodiment of the present invention (hereinafter referred to as a non-corrugation structure formation region). FIG. 6B is a plan view of the acoustic transducer of this embodiment corresponding to FIG. 5A, and FIG. 6A is a diagram in which the corrugation structure of the present invention in the acoustic transducer of this embodiment is formed. FIG. 6B is a plan view of the acoustic transducer of the present embodiment corresponding to FIG. 6A. FIG. 6B is a cross-sectional view of a region (hereinafter referred to as a corrugation structure forming region). 5A is a cross-sectional view taken along line EE in FIG. 5B, and FIG. 6A is a cross-sectional view taken along line FF in FIG. 6B.

図５（ａ）、（ｂ）及び図６（ａ）、（ｂ）に示すように、半導体基板５の上にシリコン酸化膜６が形成されている。半導体基板５及びシリコン酸化膜６の積層構造は、その周辺部を残すように除去されており、それによってメンブレン領域（基板除去領域）７が形成されている。すなわち、メンブレン領域７は、後述する振動膜２が外部から圧力を受けて振動することを可能とするために半導体基板５が選択的に（周辺部を残すように）除去されてなる領域である。シリコン酸化膜６上にはメンブレン領域７を覆うように振動膜２が形成されている。振動膜２には、メンブレン領域７の空洞に通じるリークホール９が形成されている。振動膜２は、下部電極（振動電極）を構成する１つの導電膜から構成される場合、又は絶縁膜を含む多層膜から構成される場合がある。本実施形態では、エレクトレットコンデンサーを構成するために、特に、振動膜２は、下部電極３と、その上に形成され且つ永久電荷を保持する例えばシリコン酸化膜等からなるエレクトレット膜２Ｂと、エレクトレット膜２Ｂの下面及び上面（側面を含む）をそれぞれ覆う絶縁膜２Ａ及び２Ｃとから構成されている。また、シリコン酸化膜６上には、下部電極３を構成する導電膜からなる引出し配線８が形成されている。 As shown in FIGS. 5A and 5B and FIGS. 6A and 6B, a silicon oxide film 6 is formed on the semiconductor substrate 5. The laminated structure of the semiconductor substrate 5 and the silicon oxide film 6 is removed so as to leave a peripheral portion thereof, whereby a membrane region (substrate removal region) 7 is formed. That is, the membrane region 7 is a region in which the semiconductor substrate 5 is selectively removed (so as to leave a peripheral portion) in order to allow the vibration film 2 described later to vibrate under pressure from the outside. . A vibration film 2 is formed on the silicon oxide film 6 so as to cover the membrane region 7. A leak hole 9 that leads to the cavity of the membrane region 7 is formed in the vibration film 2. The vibration film 2 may be composed of one conductive film constituting the lower electrode (vibration electrode) or a multilayer film including an insulating film. In the present embodiment, in order to constitute an electret capacitor, in particular, the vibration film 2 includes a lower electrode 3, an electret film 2 B made of, for example, a silicon oxide film that is formed on the lower electrode 3 and retains a permanent charge, and an electret film The insulating films 2A and 2C cover the lower surface and upper surface (including side surfaces) of 2B, respectively. On the silicon oxide film 6, a lead wiring 8 made of a conductive film that forms the lower electrode 3 is formed.

図５（ａ）、（ｂ）及び図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の音響トランスデューサでは、振動膜２におけるメンブレン領域７に隣接する部分に、メンブレン領域７と半導体基板５（残存する周辺部分：以下同じ）との境界に沿って、コルゲーション構造１５を断続的に設けている。これにより、コルゲーション構造１５が設けられていない場合と比べて、振動膜２に加わる単位長さ当たりの張力Ｓ₀を１／１０〜１／２程度に低減することが可能である（特許文献１参照）。 As shown in FIGS. 5A and 5B and FIGS. 6A and 6B, in the acoustic transducer according to the present embodiment, the membrane region 7 and the semiconductor are disposed in a portion adjacent to the membrane region 7 in the vibrating membrane 2. Corrugation structures 15 are provided intermittently along the boundary with the substrate 5 (remaining peripheral portion: the same applies hereinafter). Thereby, compared with the case where the corrugation structure 15 is not provided, the tension S ₀ per unit length applied to the vibrating membrane 2 can be reduced to about 1/10 to 1/2 (Patent Document 1). reference).

振動膜２の構成材料が決まると、本実施形態の音響トランスデューサではコルゲーション構造１５を断続的に設けているため、振動膜２への応力（振動膜２の単位面積当たりに作用する力）をσとし、コルゲーション構造１５により低減された振動膜２への応力をσ_Cとすると、振動膜２の単位長さ当たりの張力Ｓ₀は、下記（式５）で表される。 When the constituent material of the diaphragm 2 is determined, the acoustic transducer of the present embodiment has the corrugation structure 15 provided intermittently, so that the stress (force acting per unit area of the diaphragm 2) on the diaphragm 2 is σ. Assuming that the stress applied to the vibrating membrane 2 reduced by the corrugation structure 15 is σ _C , the tension S ₀ per unit length of the vibrating membrane 2 is expressed by the following (formula 5).

Ｓ₀＝（（σ×（Ｌ１−Ｌ３）×Ｔ）＋（σ_C×Ｌ３×Ｔ））／Ｌ１
＝（（σ×（Ｌ１−Ｌ３））＋（σ_C×Ｌ３））×Ｔ／Ｌ１・・・（式５）
式（５）において、Ｌ３はコルゲーション構造１５の長さ、Ｔは振動膜２の膜厚、Ｌ１はメンブレン領域７の周縁長である。 S ₀ = ((σ × (L1−L3) × T) + (σ _C × L3 × T)) / L1
= ((Σ × (L1−L3)) + (σ _C × L3)) × T / L1 (Formula 5)
In Expression (5), L3 is the length of the corrugation structure 15, T is the film thickness of the vibrating membrane 2, and L1 is the peripheral length of the membrane region 7.

従って、コルゲーション構造１５を設けることにより、振動膜２への応力σを例えば５０％に低減し（σ_C＝０．５×σ）、さらに、コルゲーション構造１５を断続的に設けることにより、コルゲーション構造１５の長さＬ３をメンブレン領域７の周縁長Ｌ１の例えば５０％に設定した場合、（式５）より、振動膜２の単位長さ当たりの張力Ｓ₀を、コルゲーション構造１５を形成しない場合と比べて７５％の大きさに低減することができる。その場合、（式２）より、音響トランスデューサの感度Ｓを、コルゲーション構造１５を形成しない場合と比べて約１．３倍の大きさに向上させることが可能になる。 Accordingly, by providing the corrugation structure 15, the stress σ on the vibrating membrane 2 is reduced to, for example, 50% (σ _C = 0.5 × σ), and further, the corrugation structure 15 is provided intermittently, thereby providing the corrugation structure. If you set the length L3 of 15, for example, 50% of the periphery length L1 of the membrane region 7, from (equation 5), the tension S ₀ per unit length of the vibrating film 2, and the case of not forming the corrugation structure 15 Compared to 75%, the size can be reduced. In that case, from (Equation 2), it is possible to improve the sensitivity S of the acoustic transducer to about 1.3 times as large as when the corrugation structure 15 is not formed.

以上に説明したように、本実施形態によると、振動膜２におけるメンブレン領域７に隣接する部分に形成するコルゲーション構造１５のレイアウトを調整するだけで、言い換えると、同一製造工程におけるコルゲーション構造形成用マスクの変更のみによって、振動膜２の張力を調整し、感度の異なる音響トランスデューサを実現することができる。従って、感度特性の異なる音響トランスデューサを容易に製造することが可能となり、それらを搭載した各種応用装置を広く社会に供給することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, only the layout of the corrugation structure 15 formed in the portion adjacent to the membrane region 7 in the vibrating membrane 2 is adjusted, in other words, the corrugation structure forming mask in the same manufacturing process. Only by changing the above, it is possible to adjust the tension of the vibrating membrane 2 and realize an acoustic transducer having different sensitivities. Accordingly, it is possible to easily manufacture acoustic transducers having different sensitivity characteristics, and it is possible to widely supply various application devices equipped with them to society.

尚、本実施形態においては、コルゲーション構造１５のレイアウトによって上記長さＬ３をメンブレン領域７の周縁長Ｌ１の例えば０％から１００％までの範囲で調整することにより、音響トランスデューサの感度を、コルゲーション構造１５を形成しない場合と比べて１〜２倍の範囲で調整することが可能になる（σ_C＝０．５×σの場合）。 In the present embodiment, the sensitivity of the acoustic transducer is adjusted by adjusting the length L3 in the range of 0% to 100% of the peripheral length L1 of the membrane region 7 according to the layout of the corrugation structure 15. As compared with the case where 15 is not formed, it is possible to adjust in a range of 1 to 2 times (when σ _C = 0.5 × σ).

以上に説明したように、本発明は音響トランスデューサに関し、同一製造工程における１マスクの変更のみによって、振動膜の張力を調整して感度特性の異なる音響トランスデューサを容易に製造することが可能となるので、それらを搭載した各種応用装置を広く社会に供給することが可能となる。 As described above, the present invention relates to an acoustic transducer, because it is possible to easily manufacture acoustic transducers having different sensitivity characteristics by adjusting the tension of the vibrating membrane only by changing one mask in the same manufacturing process. It becomes possible to widely supply various application devices equipped with them to society.

図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る音響トランスデューサにおける非開口形成領域の断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）と対応する平面図である。FIG. 1A is a cross-sectional view of a non-opening formation region in the acoustic transducer according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a plan view corresponding to FIG. 図２（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る音響トランスデューサにおける開口形成領域の断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）と対応する平面図である。FIG. 2A is a cross-sectional view of an opening forming region in the acoustic transducer according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2B is a plan view corresponding to FIG. 図３（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る音響トランスデューサにおける非開口形成領域の断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）と対応する平面図である。FIG. 3A is a cross-sectional view of a non-opening formation region in an acoustic transducer according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a plan view corresponding to FIG. 図４（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る音響トランスデューサにおける開口形成領域の断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）と対応する平面図である。FIG. 4A is a cross-sectional view of an opening forming region in an acoustic transducer according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a plan view corresponding to FIG. 図５（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る音響トランスデューサにおける非コルゲーション構造形成領域の断面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）と対応する平面図である。FIG. 5A is a cross-sectional view of a non-corrugation structure forming region in an acoustic transducer according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a plan view corresponding to FIG. 図６（ａ）は本発明の第３の実施形態に係る音響トランスデューサにおけるコルゲーション構造形成領域の断面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）と対応する平面図である。FIG. 6A is a cross-sectional view of a corrugation structure forming region in an acoustic transducer according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a plan view corresponding to FIG.

Explanation of symbols

１アコースティックホール
２振動膜
２Ａ絶縁膜
２Ｂエレクトレット膜
２Ｃ絶縁膜
３下部電極
４上部電極
５半導体基板
６シリコン酸化膜
７メンブレン領域
８引出し配線
９リークホール
１０固定膜
１０Ａ絶縁膜
１０Ｂ絶縁膜
１１エアギャップ層
１２シリコン酸化膜
１３開口部
１４開口
１５コルゲーション構造 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Acoustic hole 2 Vibration film 2A Insulating film 2B Electret film 2C Insulating film 3 Lower electrode 4 Upper electrode 5 Semiconductor substrate 6 Silicon oxide film 7 Membrane region 8 Lead-out wiring 9 Leakage hole 10 Fixed film 10A Insulating film 10B Insulating film 11 Air gap layer 12 Silicon oxide film 13 Opening 14 Opening 15 Corrugation structure

Claims

A substrate having a region removed to leave a peripheral portion;
A vibration film formed on the substrate so as to cover the removed region of the substrate;
An air gap provided on the vibrating membrane so as to overlap the removed region of the substrate;
An upper electrode disposed on the air gap and having a through hole leading to the air gap;
The vibration film located on the boundary between the removed region and the peripheral portion of the substrate is provided with at least one opening so as to straddle the removed region and the peripheral portion. An acoustic transducer.

The acoustic transducer of claim 1, wherein
A corrugation structure is provided in a portion of the vibration film adjacent to the removed region of the substrate along a boundary between the removed region and the peripheral portion of the substrate. Transducer.

The acoustic transducer according to claim 1 or 2,
The acoustic transducer according to claim 1, wherein the opening of the vibrating membrane has a square shape, a circular shape, or an elliptical shape.

A substrate having a region removed to leave a peripheral portion;
A vibration film formed on the substrate so as to cover the removed region of the substrate;
An air gap provided on the vibrating membrane so as to overlap the removed region of the substrate;
An upper electrode disposed on the air gap and having a through hole leading to the air gap;
A corrugation structure is intermittently provided along a boundary between the removed region and the peripheral portion of the substrate at a portion of the vibration film adjacent to the removed region of the substrate. An acoustic transducer.

The acoustic transducer according to any one of claims 1 to 4,
An acoustic transducer characterized in that a lower electrode is provided on the vibrating membrane.