JP2009089095A - Vibration transducer - Google Patents
Vibration transducer Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009089095A JP2009089095A JP2007256903A JP2007256903A JP2009089095A JP 2009089095 A JP2009089095 A JP 2009089095A JP 2007256903 A JP2007256903 A JP 2007256903A JP 2007256903 A JP2007256903 A JP 2007256903A JP 2009089095 A JP2009089095 A JP 2009089095A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- plate
- film
- substrate
- insulating film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Micromachines (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Abstract
Description
本発明は振動トランスデューサに関し、特にMEMSセンサとしての微小なコンデンサマイクロホンなどの波動トランスデューサに関する。 The present invention relates to a vibration transducer, and more particularly to a wave transducer such as a minute condenser microphone as a MEMS sensor.
従来、半導体デバイスの製造プロセスを応用して製造される微小なコンデンサマイクロホンが知られている。このようなコンデンサマイクロホンは、MEMSマイクロホンといわれ、対向電極を構成するダイヤフラムとプレートは基板上に堆積した薄膜からなるとともに互いに離間した状態で基板上に支持されている。音波によってダイヤフラムがプレートに対して振動すると、その変位によりコンデンサの静電容量が変化し、その容量変化が電気信号に変換される。 Conventionally, a minute condenser microphone manufactured by applying a semiconductor device manufacturing process is known. Such a condenser microphone is called a MEMS microphone, and the diaphragm and the plate constituting the counter electrode are formed of a thin film deposited on the substrate and are supported on the substrate in a state of being separated from each other. When the diaphragm vibrates with respect to the plate by the sound wave, the capacitance of the capacitor changes due to the displacement, and the capacitance change is converted into an electric signal.
基板、ダイヤフラム、プレートのそれぞれの間にある間隙は数μmと狭いため、ダイヤフラムに大きな音圧や衝撃が加わったとき、あるいは製造工程において、ダイヤフラムが基板やプレートに付着するスティクションが起こる。一度スティクションが発生し、ダイヤフラムが基板やプレートに接合されると、コンデンサマイクロホンが機能しなくなる。 Since the gap between each of the substrate, the diaphragm, and the plate is as narrow as several μm, stiction occurs when the diaphragm is attached to the substrate or the plate when a large sound pressure or impact is applied to the diaphragm or in the manufacturing process. Once stiction occurs and the diaphragm is bonded to the substrate or plate, the condenser microphone will not function.
本発明はこの問題を解決するために創作されたものであって、振動トランスデューサのスティクションを防止することを目的とする。 The present invention was created to solve this problem, and an object thereof is to prevent stiction of a vibration transducer.
(1)上記目的を達成するための振動トランスデューサは、堆積膜からなり、導電性を有し、中央部と中央部から外側に放射状に延びる複数の腕部とを備えるダイヤフラムと、堆積膜からなり導電性を有するプレートと、絶縁膜からなり、ダイヤフラムの複数の腕部のそれぞれに接合され、プレートとの間に空隙を挟んでダイヤフラムを支持するダイヤフラム支持部と、を備え、ダイヤフラムの腕部は、ダイヤフラムの中央部の近傍において、ダイヤフラムの中央部に接近するほどダイヤフラムの周方向に長くなり、ダイヤフラムがプレートに対して振動することによりダイヤフラムとプレートとで形成される静電容量が変化する。
本発明による振動トランスデューサのダイヤフラムは、外縁部が環状に固定されるのではなく中央部から放射状に延びる複数の腕部のそれぞれがダイヤフラム支持部に接合される構成である。このようなダイヤフラムは外縁部が環状に固定されるダイヤフラムに比べて剛性が低くなるため本発明の振動トランスデューサは感度が高くなる。一方、ダイヤフラムの剛性が低い場合には、ダイヤフラムと基板またはプレートとのスティクションが起こりやすくなる。ダイヤフラムに力が加わるときに腕部と中央部との境界において応力集中が生ずる構成では、ダイヤフラムが腕部と中央部との境界で折れ曲がり、スティクションが生じやすくなる。そこで本発明では、中央部に近づくほどに腕部がダイヤフラムの周方向に長くなる構成を採用する。本発明によると腕部の剛性が中央部に接近するほど高くなるため腕部と中央部との境界で応力集中が緩和されダイヤフラムが腕部と中央部との境界で折れ曲がりにくい。したがって本発明によると振動トランスデューサのスティクションを防止することができる。またダイヤフラムのスティクションが発生しにくい構造ではダイヤフラムとプレートに印加するバイアス電圧を高めることができるため、感度が向上する。
(1) A vibration transducer for achieving the above object is made of a deposited film, and has a conductivity, a diaphragm having a central portion and a plurality of arms extending radially outward from the central portion, and a deposited film. A diaphragm having a conductive plate and an insulating film, bonded to each of the plurality of arm portions of the diaphragm, and supporting the diaphragm with a gap between the plate and the arm portion of the diaphragm; In the vicinity of the central portion of the diaphragm, the closer to the central portion of the diaphragm, the longer in the circumferential direction of the diaphragm. When the diaphragm vibrates with respect to the plate, the capacitance formed by the diaphragm and the plate changes.
The diaphragm of the vibration transducer according to the present invention is configured such that each of a plurality of arms extending radially from the central portion is joined to the diaphragm support portion, rather than the outer edge portion being fixed in an annular shape. Such a diaphragm has lower rigidity than a diaphragm whose outer edge is fixed in an annular shape, and therefore the vibration transducer of the present invention has higher sensitivity. On the other hand, when the rigidity of the diaphragm is low, stiction between the diaphragm and the substrate or the plate tends to occur. In a configuration in which stress concentration occurs at the boundary between the arm portion and the central portion when a force is applied to the diaphragm, the diaphragm is bent at the boundary between the arm portion and the central portion, and stiction is likely to occur. Therefore, the present invention employs a configuration in which the arm portion becomes longer in the circumferential direction of the diaphragm as it approaches the center portion. According to the present invention, the rigidity of the arm portion increases as it approaches the center portion, so stress concentration is relaxed at the boundary between the arm portion and the center portion, and the diaphragm is not easily bent at the boundary between the arm portion and the center portion. Therefore, according to the present invention, stiction of the vibration transducer can be prevented. Further, in a structure in which the stiction of the diaphragm is difficult to occur, the bias voltage applied to the diaphragm and the plate can be increased, so that the sensitivity is improved.
(2)ダイヤフラムの隣り合う腕部の輪郭が中央部の輪郭に接し中央部の内側に凸である曲線として連続している場合には、ダイヤフラムが腕部と中央部との境界でさらに折れ曲がりにくくなる。
連続にくによく、構造的には、閉じた壁ではなく複数の柱として要素
(2) When the contours of adjacent arm portions of the diaphragm are continuous as a curved line that touches the contour of the central portion and protrudes inside the central portion, the diaphragm is more difficult to bend at the boundary between the arm portion and the central portion. Become.
Consistently, structurally, the elements are multiple columns rather than closed walls
(3)ダイヤフラムの腕部の輪郭がダイヤフラム支持部との接合領域と中央部との間において屈曲部がない曲線である場合には、ダイヤフラムの腕部自体が折れ曲がりにくくなる。 (3) When the outline of the arm portion of the diaphragm is a curve having no bent portion between the joint region with the diaphragm support portion and the central portion, the arm portion of the diaphragm itself is not easily bent.
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the corresponding component in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
1.構成
図1は本発明の一実施形態であるコンデンサマイクロホン1のMEMS構造部であるセンサチップを示し、図2はその模式的な断面を示し、図3はその膜の積層構造を示している。図20および図21はその一部の詳細な断面を示している。コンデンサマイクロホン1はセンサチップと、電源回路および増幅回路を備えた図示しない回路チップと、これらを収容する図示しないパッケージとから構成される。
1. Configuration FIG. 1 shows a sensor chip which is a MEMS structure part of a
コンデンサマイクロホン1のセンサチップは、基板100と、その上に積層された下層絶縁膜110、下層導電膜120、上層絶縁膜130、上層導電膜160、表層絶縁膜170などの堆積膜とからなるチップである。はじめにコンデンサマイクロホン1のMEMS構造部の膜の積層構造について説明する。
The sensor chip of the
基板100はP型単結晶シリコンからなる。基板の材質はこれに限らず、薄膜を堆積するための下地基板および薄膜からなる構造体を支持する支持基板としての剛性、厚さ、靱性を備えていればよい。基板100には通孔が形成されており、その通孔の開口100aはバックキャビティC1の開口を形成している。
The
基板100、下層導電膜120および上層絶縁膜130に接合されている下層絶縁膜110は酸化シリコン(SiOx)からなる堆積膜である。下層絶縁膜110は円周上に等間隔に配列された複数のダイヤフラム支持部102と、ダイヤフラム支持部102よりも内側において円周上に等間隔に配列された複数のガードスペーサ103と、ガードリング125cおよびガードリード125dを基板100から絶縁している環状の環状部101とを構成している。
The lower
下層絶縁膜110および上層絶縁膜130に接合されている下層導電膜120はPなどの不純物が全体にドーピングされた多結晶シリコンからなる堆積膜である。下層導電膜120はガード電極125aとガードコネクタ125bとガードリング125cとガードリード125dとからなるガード部127と、ダイヤフラム123とを構成している。
The lower
下層導電膜120と上層導電膜160と下層絶縁膜110とに接合されている上層絶縁膜130は酸化シリコンからなる堆積膜である。上層絶縁膜130は円周上に配列された複数のプレートスペーサ131とプレートスペーサ131の外側に位置しエッチストッパリング161を支持しプレートリード162dとガードリード125dとを絶縁する環状の環状部132とを構成している。
The upper
上層絶縁膜130に接合されている上層導電膜160はP等の不純物が全体にドーピングされた多結晶シリコンからなる堆積膜である。上層導電膜160はプレート162と、プレートリード162dと、エッチストッパリング161とを構成している。
The upper
上層導電膜160および上層絶縁膜130に接合されている表層絶縁膜170は酸化シリコン膜からなる絶縁性の堆積膜である。
A
コンデンサマイクロホン1のMEMS構造部には4つの端子125e、162e、123e、100bが設けられている。これらの端子125e、162e、123e、100bはAlSiなどの導電性の堆積膜であるパッド導電膜180、Niなどの導電性の堆積膜であるバンプ膜210、Auなどの耐腐食性に優れた導電性の堆積膜であるバンプ保護膜220とからなる。端子125e、162e、123e、100bはそれぞれSiNなどの絶縁性の堆積膜であるパッド保護膜190と酸化シリコンなどの絶縁性の堆積膜である表層保護膜200とによって側壁が保護されている。
The MEMS structure portion of the
以上、コンデンサマイクロホン1のMEMS構造部の膜の積層構造について説明した。次にコンデンサマイクロホン1のMEMS構造部の機械構造について説明する。
In the above, the laminated structure of the film | membrane of the MEMS structure part of the capacitor |
ダイヤフラム123は全体が導電性を有する単層の薄い堆積膜からなり、中央部123aと、中央部123aから外側に放射状に伸びる複数の腕部123cとを備える。ダイヤフラム123はその外縁近傍の複数箇所に接合されている複数の柱形のダイヤフラム支持部102によってプレート162との間と基板100との間とにそれぞれ空隙を挟んでプレート162から絶縁して支持され、基板100と平行に張り渡されている。ダイヤフラム支持部102は、ダイヤフラム123のそれぞれの腕部123cの先端部近傍に接合されている。ダイヤフラム123は腕部123cと腕部123cとの間が切り欠かれているため、切り欠きのない形態に比べて剛性が低くなっている。さらにそれぞれの腕部123cには通孔であるダイヤフラム孔123bが複数形成されているため、腕部123c自体の剛性も低くなっている。中央部123aの近傍において、ダイヤフラム123の腕部123cは中央部123aに接近するほどダイヤフラム123の周方向に長くなっている。これにより腕部123cと中央部123aとの境界における応力集中を緩和できる。また腕部123cと中央部123aとの境界近傍において腕部123cの輪郭に屈曲部を形成しないことにより屈曲部において応力集中が起こることを防止できる。
The
複数のダイヤフラム支持部102はバックキャビティC1の開口100aの周囲において開口100aの周方向に等間隔に配列されている。それぞれのダイヤフラム支持部102は絶縁性の堆積膜からなり柱形である。ダイヤフラム123は、その中央部123aがバックキャビティC1の開口100aを覆うように、これらのダイヤフラム支持部102によって基板100の上に支持されている。基板100とダイヤフラム123との間にはダイヤフラム支持部102の厚さに相当する空隙C2が形成されている。空隙C2はバックキャビティC1の気圧を大気圧と平衡させるために必要である。空隙C2はダイヤフラム123を振動させる音波がバックキャビティの開口100aに至るまでの経路における最大の音響抵抗を形成するように、低く、ダイヤフラム123の径方向の長さが長く形成されている。
The plurality of diaphragm support
ダイヤフラム123の基板100と対抗する面には複数のダイヤフラムバンプ123fが形成されている。このダイヤフラムバンプ123fはダイヤフラム123が基板100に付着(スティッキング)することを防止するための突起物であり、ダイヤフラム123を構成する下層導電膜120のうねりによって形成されている。すなわちダイヤフラムバンプ123fの裏側にはディンプル(凹み)が形成されている。
A plurality of diaphragm bumps 123 f are formed on the surface of the
ダイヤフラム123は複数の腕部123cのうちの1つの先端から伸びるダイヤフラムリード123dによってダイヤフラム端子123eに接続されている。ダイヤフラムリード123dは腕部123cより幅が狭くダイヤフラム123と同じ下層導電膜120によって構成されている。ダイヤフラムリード123dは環状のガードリング125cが分断されている領域を通ってダイヤフラム端子123eまで伸びている。ダイヤフラム端子123eと基板端子100bとは図示しない回路チップにおいて短絡しているため(図4参照)、ダイヤフラム123と基板100とは同電位である。
The
なお、ダイヤフラム123と基板100の電位が異なる場合にはダイヤフラム123と基板100とが寄生容量を形成するが、この場合であっても、ダイヤフラム123が複数のダイヤフラム支持部102によって支持されており、隣り合うダイヤフラム支持部102の間には空気層が存在するため、ダイヤフラム123が環状の壁構造のスペーサで支持される構造に比べると寄生容量が小さくなる。
When the potentials of the
プレート162は全体が導電性を有する単層の薄い堆積膜からなり、中央部162bと、中央部162bから外側に放射状に伸びる腕部162aとを備える。プレート162はその外縁近傍の複数箇所に接合されている複数の柱形のプレートスペーサ131に支持されている。またプレート162はその中心がダイヤフラム123の中心と重なるようにダイヤフラム123と平行に張り渡されている。プレート162の中心(中央部162bの中心)から中央部162bの外縁までの距離すなわちプレート162の中心から外縁までの最短距離は、ダイヤフラム123の中心(中央部123aの中心)から中央部123aの外縁までの距離すなわちダイヤフラム123の中心から外縁までの最短距離よりも短い。したがって振幅が小さいダイヤフラム123の外縁近傍領域において、プレート162はダイヤフラム123に対向しない。またプレート162の腕部162aと腕部162aとの間には切り欠きが形成されているため、ダイヤフラム123の外縁近傍に相当するプレート162の切り欠きの領域においてもプレート162とダイヤフラム123とが対向しない。そしてプレート162の切り欠きの領域にダイヤフラム123の腕部123cが伸びている。このため寄生容量を増大させることなくダイヤフラム123の振動の両端の間の距離、すなわちダイヤフラム123が張り渡される距離を長くとることができる。
The
プレート162には通孔であるプレート孔162cが複数形成されている。プレート孔162cはダイヤフラム123に音波を伝搬させる通路として機能するとともに、上層絶縁膜130を等方的にエッチングするためのエッチャントを通す孔としても機能する。上層絶縁膜130がエッチングされた後に残る部分がプレートスペーサ131および環状部132となりエッチングによって除去される部分がダイヤフラム123とプレート162との間の空隙C3となる。すなわちプレート孔162cは空隙C3とプレートスペーサ131とを同時に形成できるようにエッチャントを上層絶縁膜130に到達させるための通孔である。したがってプレート孔162cは空隙C3の高さやプレートスペーサ131の形状やエッチング速度に応じて配置されている。具体的にはプレート孔162cはプレートスペーサ131との接合領域とその周辺をのぞく中央部162bおよび腕部162aのほぼ全域にわたってほぼ等間隔に配列されている。隣り合うプレート孔162cの間隔を狭めるほど上層絶縁膜130の環状部132の幅を狭くしてチップの面積を狭くできる。一方、隣り合うプレート孔162cの間隔を狭めるほどプレート162の剛性が低くなる。
A plurality of plate holes 162 c that are through holes are formed in the
プレートスペーサ131はダイヤフラム123と同じ層に位置するガード電極125aに接合されている(ガード電極125aはダイヤフラム123と同じ下層導電膜120からなる。)。プレートスペーサ131はプレート162に接合されている絶縁性の堆積膜である上層絶縁膜130からなる。複数のプレートスペーサ131はバックキャビティC1の開口100aの周囲に等間隔に配列されている。それぞれのプレートスペーサ131はダイヤフラム123の腕部123cと腕部123cとの間の切り欠きの領域に位置するため、ダイヤフラム123の最大径よりも、プレート162の最大径を小さくすることができる。これによりプレート162の剛性が上がるとともにプレート162と基板100との寄生容量が小さくなる。
The
プレート162はそれぞれがガードスペーサ103とガード電極125aとプレートスペーサ131とによって構成される柱形の複数のプレート支持部129によって基板100上に支持されている。すなわち本実施形態においてプレート支持部129は複層の堆積膜からなる構造である。プレート支持部129によって、プレート162とダイヤフラム123との間には空隙C3が形成され、プレート162と基板100との間には空隙C3と空隙C2とが形成されている。ガードスペーサ103とプレートスペーサ131とが絶縁性を有するためプレート162は基板100から絶縁されている。
The
ガード電極125aがなく、プレート162の電位と基板100の電位とが異なる場合、プレート162と基板100とが対向している領域には寄生容量が生じ、特にこれらの間に絶縁物がある場合には寄生容量が大きくなる(図4A参照)。本実施形態ではプレート162を基板100上に支持するガードスペーサ103とガード電極125aとプレートスペーサ131とを1つの構造体129として見たときに、互いに離間した柱形の複数の構造体129でプレート162を基板100上に支持する構造であるため、ガード電極125aがないとしても、環状の壁構造の絶縁物でプレート162が基板100上に支持される構造に比べると寄生容量が小さくなっている。
When the
プレート162のダイヤフラム123と対向する面には複数の突起(プレートバンプ)162fが設けられている。プレートバンプ162fはプレート162を構成する上層導電膜160に接合された窒化シリコン(SiN)膜と、窒化シリコン膜に接合された多結晶シリコン膜とからなる。プレートバンプ162fはダイヤフラム123がプレート162に付着(スティッキング)することを防止する。
A plurality of protrusions (plate bumps) 162 f are provided on the surface of the
プレート162の腕部162aの先端からは腕部162aより細いプレートリード162dがプレート端子162eまで伸びている。プレートリード162dはプレート162と同じ上層導電膜160からなる。プレートリード162dの配線経路はガードリード125dの配線経路と重なっている。このためプレートリード162dと基板100との寄生容量が低減される。
以上、コンデンサマイクロホン1のMEMS構造部の機械構造について説明した。
A
The mechanical structure of the MEMS structure part of the
2.作用
図4は回路チップとセンサチップとが接続されることにより構成される回路を示している。ダイヤフラム123には回路チップに備わるチャージポンプCPによって安定したバイアス電圧が印加される。このバイアス電圧が高いほど感度が高くなるがダイヤフラム123とプレート162とのスティクションが起きやすくなるためプレート162の剛性は重要である。
2. FIG. 4 shows a circuit configured by connecting a circuit chip and a sensor chip. A stable bias voltage is applied to the
図示しないパッケージの通孔から伝わる音波はプレート孔162cとプレート162の腕部間の切り欠き領域とを通ってダイヤフラム123に伝わる。プレート162には両面から同位相の音波が伝わるためプレート162は実質的に振動しない。ダイヤフラム123に伝わった音波はプレート162に対してダイヤフラム123を振動させる。ダイヤフラム123が振動するとプレート162とダイヤフラム123とを対向電極とする平行平板コンデンサの静電容量が変動する。この静電容量の変動は電圧信号として回路チップのアンプAに入力されて増幅される。センサチップの出力はハイインピーダンスであるためアンプAがパッケージ内に必要である。
A sound wave transmitted from a through hole of the package (not shown) is transmitted to the
基板100とダイヤフラム123とが短絡されているため、図3Aに示すようにガード部127のガード電極125aが存在しなければ相対的に振動しないプレート162と基板100とによって寄生容量が形成される。図3Bに示すようにアンプAの出力端をガード部127に接続し、アンプAによってボルテージフォロア回路を構成することによりプレート162と基板100とによって寄生容量が形成されないようになる。すなわちプレート162の腕部162aと基板100とが対向する領域において腕部162aと基板100との間にガード電極125aを設けることにより、プレート162の腕部162aと基板100とが対向する領域における寄生容量を低減できる。さらに、またプレート162から伸びるプレートリード162dと対向する領域には、ガード電極同士を接続するガードリング125cからガード端子125eに伸びるガードリード125dが配線されているため、プレートリード162dと基板100とによっても寄生容量が形成されない。環状のガードリング125cはダイヤフラム123の周囲においてほぼ最短経路で複数のガード電極125aを接続している。またプレート162の周方向においてガード電極125aをプレート162の腕部162aより長く形成することによりさらに寄生容量が低減される。
Since the
なお、チャージポンプCP、アンプAなどの回路チップに備わる要素をセンサチップ内に設け、1チップ構造のコンデンサマイクロホン1を構成することも可能である。
Note that it is also possible to configure the one-
3.製造方法
次に図5から図17に基づいてコンデンサマイクロホン1の製造方法を説明する。
3. Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the
図5に示す工程では、まず基板100の表面全体に酸化シリコンからなる下層絶縁膜110を形成する。次に、ダイヤフラムバンプ123fを形成するためのディンプル110aをフォトレジストマスクを用いたエッチングにより下層絶縁膜110に形成する。次に、下層絶縁膜110の表面上にCVD法などを用いて多結晶シリコンからなる下層導電膜120を形成する。すると、ディンプル110aの上にダイヤフラムバンプ123fが形成される。最後に、フォトレジストマスクを用いて下層導電膜120をエッチングすることにより、下層導電膜120からなるダイヤフラム123およびガード部127を形成する。
In the process shown in FIG. 5, first, a lower insulating
続いて図6に示す工程では、下層絶縁膜110と下層導電膜120の表面全体に酸化シリコンからなる上層絶縁膜130を形成する。次に、プレートバンプ162fを形成するためのディンプル130aを、フォトレジストマスクを用いたエッチングにより上層絶縁膜130に形成する。
Subsequently, in the process shown in FIG. 6, an upper
続く図7に示す工程では、上層絶縁膜130の表面上に多結晶シリコン膜135と窒化シリコン膜136とからなるプレートバンプ162fを形成する。多結晶シリコン膜135を周知の方法でパターニングした後に窒化シリコン膜136が形成されるため、ディンプル130aから突出している多結晶シリコン膜135の露出面全体が窒化シリコン膜136で覆われる。窒化シリコン膜136はスティッキング時にダイヤフラム123とプレート162とが短絡することを防止する絶縁膜である。
In the subsequent step shown in FIG. 7, a
続いて図8に示す工程では、上層絶縁膜130の露出面と窒化シリコン膜136の表面にECVD法などを用いて多結晶シリコンからなる上層導電膜160を形成する。次にフォトレジストマスクを用いて上層導電膜160をエッチングすることによりプレート162とプレートリード162dとエッチストッパリング161とを形成する。なおこの工程ではプレート孔162cは形成されない。
8, an upper
続いて図9に示す工程では、上層絶縁膜130にコンタクトホールCH1、CH3、CH4が形成され、続いて酸化シリコンからなる表層絶縁膜170が表面全体に形成される。さらにフォトレジストマスクを用いたエッチングにより、表層絶縁膜170にコンタクトホールCH2を形成すると同時に表層絶縁膜170のコンタクトホールCH1、CH3、CH4の底部に形成されている部分を除去する。次にコンタクトホールCH1、CH2、CH3、CH4のそれぞれを埋めるAlSiからなるパッド導電膜180が形成され、コンタクトホールCH1、CH2、CH3、CH4を覆う部分を残して周知の方法でパターニングされる。さらに窒化シリコンからなるパッド保護膜190が表層絶縁膜170およびパッド導電膜180の上にCVD法により形成されパット導電膜180の周囲にのみを残るようにパッド導電膜190が周知の方法によりパターニングされる。
Subsequently, in the step shown in FIG. 9, contact holes CH1, CH3, and CH4 are formed in the upper insulating
続いて図10に示す工程では、フォトレジストマスクを用いた異方性エッチングにより、プレート孔162cに対応する通孔170aが表層絶縁膜170に形成され、上層導電膜160にはプレート孔162cが形成される。この工程は連続的に実施され、通孔170aが形成された表層絶縁膜170は上層導電膜160のレジストマスクとして機能する。
Subsequently, in the step shown in FIG. 10, through
続いて図11に示す工程では、酸化シリコンからなる表層保護膜200が表層絶縁膜170とパッド保護膜190の表面に形成される。このとき表層絶縁膜170の通孔170aとプレート孔162cとは表層保護膜200によって埋められる。
Subsequently, in the step shown in FIG. 11, a surface
続いて図12に示す工程では、コンタクトホールCH1、CH2、CH3、CH4にそれぞれ形成されているパッド導電膜180の表面にNiからなるバンプ膜210を形成し、バンプ膜210の表面にAuからなるバンプ保護膜220を形成する。さらにこの段階で基板100の裏面を研削し、基板100の厚さを完成寸法にする。
Subsequently, in the step shown in FIG. 12, a
続いて図13に示す工程では、フォトレジストマスクを用いたエッチングにより、表層保護膜200と表層絶縁膜170とにエッチストッパリング161が露出する通孔H5を形成する。
Subsequently, in a step shown in FIG. 13, through holes H5 in which the
以上の工程で基板100の表面側の成膜プロセスはすべて終了している。基板100の表面側の成膜プロセスがすべて終了した状態において、図14に示す工程ではバックキャビティC1に対応する通孔を基板100に形成するための通孔H6を有するフォトレジストマスクR1を基板100の裏面に形成する。
The film formation process on the surface side of the
続いて図15に示す工程では、基板深掘りエッチング(Deep−RIE)により基板100に通孔を形成する。このとき下層絶縁膜110がエッチングストッパとなる。
Subsequently, in a step shown in FIG. 15, through holes are formed in the
続いて図16に示す工程では、フォトレジストマスクR1を除去し、基板深掘りエッチングにより基板100に荒く形成された通孔の壁面100cを平滑化する。
Subsequently, in the step shown in FIG. 16, the photoresist mask R1 is removed, and the
続いて図17に示す工程では、フォトレジストマスクR2とBHF(希フッ酸)を用いた等方性エッチングにより、プレート162およびプレートリード162dの上にある余分な表層保護膜200および表層絶縁膜170を除去し、さらに上層絶縁膜130の一部を除去して環状部132、プレートスペーサ131および空隙C3を形成し、下層絶縁膜110の一部を除去してガードスペーサ103、ダイヤフラム支持部102、環状部101および空隙C2を形成する。このときエッチャントであるBHFはフォトレジストマスクR2の通孔H6と基板100の開口100aのそれぞれから進入する。上層絶縁膜130の輪郭はプレート162およびプレートリード162dによって規定される。すなわちプレート162およびプレートリード162dに対するセルフアラインによって環状部132およびプレートスペーサ131が形成される。また下層絶縁膜110の輪郭は基板100の開口100aとダイヤフラム123とダイヤフラムリード123dとガード電極125aとガードコネクタ125bとガードリング125cとによって規定される。すなわちダイヤフラム123に対するセルフアラインによりガードスペーサ103およびダイヤフラム支持部102が形成される。図20に示すように環状部132およびプレートスペーサ131の端面には等方性エッチングによりアンダーカットが形成される。また下層絶縁膜110の輪郭は基板100の開口100aとダイヤフラム123とダイヤフラムリード123dとガード電極125aとガードコネクタ125bとガードリング125cとによって規定される。すなわちダイヤフラム123に対するセルフアラインによりガードスペーサ103およびダイヤフラム支持部102が形成される。ガードスペーサ103とププレートスペーサ131の端面には等方性エッチングによりアンダーカットが形成される(図20、図21参照)。なおこの工程においてガードスペーサ103とプレートスペーサ131とが形成されるため、プレート162を基板100の上に支持するプレート支持部129のガード電極125aを除く部分がこの工程で形成されている。
Subsequently, in the step shown in FIG. 17, an unnecessary surface
最後にフォトレジストマスクR2を除去し、基板100をダイシングすると図1に示すコンデンサマイクロホン1のセンサチップが完成する。センサチップと回路チップとを図示しないパッケージ基板に接着し、ワイヤボンディングによって各端子間を接続し、図示しないパッケージカバーをパッケージ基板にかぶせると、コンデンサマイクロホン1が完成する。センサチップがパッケージ基板に接着されることにより、基板100の裏面側においてバックキャビティC1が気密に閉塞される。
Finally, the photoresist mask R2 is removed and the
4.他の実施形態
図18および図19はそれぞれダイヤフラム123の変形例を示している。図18および図19に示すようにダイヤフラム123の隣り合う腕部123cの輪郭は中央部123aの輪郭に接し中央部123aの内側に凸である曲線として連続していてもよい。ダイヤフラム123の隣り合う腕部123cの輪郭は図18に示すように滑らかな曲線でもよいし、図19に示すように直線と直線とが連なった屈曲点のある曲線でもよい。図18に示すようにダイヤフラム123の腕部123cの輪郭がダイヤフラム支持部102との接合領域と中央部123aとの間において屈曲部がない曲線である場合には、ダイヤフラム123の腕部123cにおける応力集中が緩和されるため腕部123c自体が折れ曲がりにくくなる。また図18および図19に示すようにダイヤフラム孔123bがダイヤフラム123の周方向に整列しないように配列してもダイヤフラム123の腕部123cにおける応力集中が緩和されるため腕部123c自体が折れ曲がりにくくなる。
4). Other Embodiments FIGS. 18 and 19 show modifications of the
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態で示した材質や寸法はあくまで例示であるし、当業者であれば自明である工程の追加や削除や工程順序の入れ替えについては説明が省略されている。例えば、上述した製造工程において、膜の組成、成膜方法、膜の輪郭形成方法、工程順序などは、コンデンサマイクロホンを構成しうる物性を持つ膜材料の組み合わせや、膜厚や、要求される輪郭形状精度などに応じて適宜選択されるものであって、特に限定されない。 It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the materials and dimensions shown in the above embodiment are merely examples, and descriptions of addition and deletion of processes and replacement of the process order that are obvious to those skilled in the art are omitted. For example, in the above-described manufacturing process, the film composition, film forming method, film contour forming method, process sequence, etc. are combinations of film materials having physical properties that can constitute a condenser microphone, film thickness, and required contour. It is appropriately selected according to the shape accuracy and the like and is not particularly limited.
1:コンデンサマイクロホン、100:基板、100a:開口、100b:基板端子、101:環状部、102:ダイヤフラム支持部、103:ガードスペーサ、110:下層絶縁膜、110a:ディンプル、120:下層導電膜、123:ダイヤフラム、123a:中央部、123b:ダイヤフラム孔、123c:腕部、123d:ダイヤフラムリード、123e:ダイヤフラム端子、123f:ダイヤフラムバンプ、125a:ガード電極、125b:ガードコネクタ、125c:ガードリング、125d:ガードリード、125e:ガード端子、127:ガード部、129:プレート支持部、130:上層絶縁膜、130a:ディンプル、131:プレートスペーサ、132:環状部、160:上層導電膜、161:エッチストッパリング、162:プレート、162a:腕部、162b:中央部、162c:プレート孔、162d:プレートリード、162e:プレート端子、162f:プレートバンプ、170:表層絶縁膜、180:パッド導電膜、190:パッド保護膜、200:表層保護膜、210:バンプ膜、220:バンプ保護膜、A:アンプ、C1:バックキャビティ、C2:空隙、C3:空隙、CP:チャージポンプ 1: condenser microphone, 100: substrate, 100a: opening, 100b: substrate terminal, 101: annular portion, 102: diaphragm support, 103: guard spacer, 110: lower insulating film, 110a: dimple, 120: lower conductive film, 123: Diaphragm, 123a: Center part, 123b: Diaphragm hole, 123c: Arm part, 123d: Diaphragm lead, 123e: Diaphragm terminal, 123f: Diaphragm bump, 125a: Guard electrode, 125b: Guard connector, 125c: Guard ring, 125d : Guard lead, 125e: guard terminal, 127: guard part, 129: plate support part, 130: upper layer insulating film, 130a: dimple, 131: plate spacer, 132: annular part, 160: upper layer conductive film, 161: etch stopper Re 162: plate, 162a: arm portion, 162b: center portion, 162c: plate hole, 162d: plate lead, 162e: plate terminal, 162f: plate bump, 170: surface insulating film, 180: pad conductive film, 190: Pad protective film, 200: surface protective film, 210: bump film, 220: bump protective film, A: amplifier, C1: back cavity, C2: air gap, C3: air gap, CP: charge pump
Claims (3)
堆積膜からなり導電性を有するプレートと、
絶縁膜からなり、前記ダイヤフラムの複数の前記腕部のそれぞれに接合され、前記プレートとの間に空隙を挟んで前記ダイヤフラムを支持するダイヤフラム支持部と、
を備え、
前記ダイヤフラムの前記腕部は、前記ダイヤフラムの前記中央部の近傍において、前記ダイヤフラムの前記中央部に接近するほど前記ダイヤフラムの周方向に長くなり、
前記ダイヤフラムが前記プレートに対して振動することにより前記ダイヤフラムと前記プレートとで形成される静電容量が変化する、
振動トランスデューサ。 A diaphragm comprising a deposited film, having conductivity, and comprising a central portion and a plurality of arms extending radially outward from the central portion;
A conductive plate composed of a deposited film;
A diaphragm support portion that is made of an insulating film, joined to each of the plurality of arm portions of the diaphragm, and supports the diaphragm with a gap between the plate and the plate,
With
The arm portion of the diaphragm becomes longer in the circumferential direction of the diaphragm as it approaches the central portion of the diaphragm in the vicinity of the central portion of the diaphragm,
The capacitance formed by the diaphragm and the plate changes as the diaphragm vibrates with respect to the plate.
Vibration transducer.
請求項1に記載の振動トランスデューサ。 The contours of the adjacent arm portions of the diaphragm are continuous as a curve that touches the contour of the central portion and is convex to the inside of the central portion.
The vibration transducer according to claim 1.
請求項1または2に記載の振動トランスデューサ。 The outline of the arm portion of the diaphragm is a curve having no bent portion between a joint area with the diaphragm support portion and the central portion.
The vibration transducer according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007256903A JP2009089095A (en) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | Vibration transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007256903A JP2009089095A (en) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | Vibration transducer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009089095A true JP2009089095A (en) | 2009-04-23 |
Family
ID=40661888
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007256903A Withdrawn JP2009089095A (en) | 2007-09-28 | 2007-09-28 | Vibration transducer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009089095A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110650420A (en) * | 2019-08-16 | 2020-01-03 | 瑞声声学科技(深圳)有限公司 | Piezoelectric MEMS microphone |
-
2007
- 2007-09-28 JP JP2007256903A patent/JP2009089095A/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110650420A (en) * | 2019-08-16 | 2020-01-03 | 瑞声声学科技(深圳)有限公司 | Piezoelectric MEMS microphone |
CN110650420B (en) * | 2019-08-16 | 2021-01-08 | 瑞声声学科技(深圳)有限公司 | Piezoelectric MEMS microphone |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4946796B2 (en) | Vibration transducer and method of manufacturing vibration transducer | |
US20200221234A1 (en) | Piezoelectric acoustic mems transducer and fabrication method thereof | |
US10779101B2 (en) | MEMS device | |
US9938133B2 (en) | System and method for a comb-drive MEMS device | |
JP2009060600A (en) | Condenser microphone | |
US20150041930A1 (en) | Acoustic transducer | |
US20090190782A1 (en) | Vibration transducer | |
JP2012080165A (en) | Capacitor microphone array chip | |
JP2009089097A (en) | Vibrating transducer | |
KR20100071607A (en) | Piezoelectric acoustic transducer and method for fabricating the same | |
EP2043385A2 (en) | Vibration transducer and manufacturing method therefor | |
JP2009089100A (en) | Vibrating transducer | |
JP2009164849A (en) | Mems transducer and its manufacturing method | |
JP4244232B2 (en) | Condenser microphone and manufacturing method thereof | |
JP4737535B2 (en) | Condenser microphone | |
JP4811035B2 (en) | Acoustic sensor | |
JP2010109416A (en) | Pressure transducer and method of manufacturing the same | |
JP2009164851A (en) | Mems transducer and manufacturing method therefor | |
JP2009089096A (en) | Vibration transducer | |
KR100765149B1 (en) | Micro acoustic sensing apparatus and manufacturing thereof | |
JP2009065606A (en) | Vibration transducer | |
JP2009089095A (en) | Vibration transducer | |
TWI644575B (en) | Electro-acoustic transducer | |
JP2009089099A (en) | Vibrating transducer | |
JP2009111642A (en) | Fine concave forming method and method for manufacturing condenser microphone |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20101207 |