JP2023138447A - 音生成セル、音響変換器及び音生成セルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】歩留まり率が高く、高性能な音生成セルを提供すること。【解決手段】音生成セル１００は、膜１１０及び作動層１３０を含む。作動層は、膜の上に配置される。膜は、音を生成するために作動層によって作動される。膜は、膜の質量を減らすために、複数の孔を有する。膜の質量が少なくなるため、音生成セルによって生成される音波の周波数範囲を高める膜の共振周波数が高められ、音波のＳＰＬを高めるために作動膜の変形が大きくされる。【選択図】図１

Description

本願は、音生成セル（sound producing cell）、音響変換器及び音生成セルの製造方法に関し、より具体的には、歩留まり率が高く及び／又は高性能な音生成セル及び音響変換器並びに音生成セルの製造方法に関する。

ＭＥＭＳ（微細電気機械システム）マイクロスピーカ等のマイクロ音生成装置は、それらの小さいサイズから様々な電子装置で用いることができるため、マイクロ音生成装置は近年急速に開発されている。例えば、ＭＥＭＳマイクロスピーカは、少なくとも１つの半導体プロセスにより形成されるアクチュエータとして薄膜圧電材料及び膜としてシリコン含有層を用いり得る。マイクロスピーカがより広範に用いられるようにするために、業界は歩留まり率が高く、高性能なマイクロスピーカを設計することに取り組んでいる。

米国特許出願公開第２０２０／０１０００３３号明細書 米国特許第１１３５０２１７号明細書

したがって、本発明の主たる目的は、歩留まり及び性能を高めるための特定のスリット設計及び／又は特定の凹部設計を有する音生成セル及び音響変換器を提供し、音生成セルの製造方法を提供することである。

本発明の一実施形態は、膜及び作動層を含む音生成セルを提供する。作動層は膜上に配置される。膜は、音を生成するために作動層によって作動される。膜には複数の孔が形成されている。

本発明の別の実施形態は、音生成セルの製造方法を提供する。製造方法は、第１の層及び第２の層を含むウエハを用意することと、少なくとも１つのトレンチ線及び複数の孔を形成するために、ウエハの第１の層をパターニングすることと、ウエハを基板上に配置することと、を含み、第１の層は孔付きの膜を含み、少なくとも１つのトレンチ線により、少なくとも１つのスリットが前記膜内に形成されるとともに、前記膜を貫通する。

本発明の別の実施形態は、膜を含む音響トランスデューサを提供する。膜は、音波を生成するか又は音波を知覚するように構成されている。複数の孔が膜に形成されている。

本発明のこれらの及び他の目的は、様々な図及び図面に示されている好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読んだ後に、当業者にとって間違いなく明らかになる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図である。 図２は、図１における領域Ｒ１の構造を示す拡大概略図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る音生成セルの製造方法の異なるステップにおける構造を示す概略図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る音生成セルの製造方法の異なるステップにおける構造を示す概略図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る音生成セルの製造方法の異なるステップにおける構造を示す概略図である。 図６は、本発明の一実施形態に係る音生成セルの製造方法の異なるステップにおける構造を示す概略図である。 図７は、本発明の一実施形態に係る音生成セルの製造方法の異なるステップにおける構造を示す概略図である。 図８は、本発明の一実施形態に係る音生成セルの製造方法の異なるステップにおける構造を示す概略図である。 図９は、本発明の第２の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図である。 図１０は、図９における領域Ｒ２の構造を示す拡大概略図である。 図１１は、本発明の第３の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図である。 図１２は、本発明の第４の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図である。 図１３は、本発明の第５の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図である。 図１４は、本発明の第６の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図である。 図１５は、図１４における領域Ｒ３の構造を示す拡大概略図である。 図１６は、本発明の第７の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図である。 図１７は、本発明の第８の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図である。 図１８は、本発明の第９の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図である。 図１９は、本発明の第９の実施形態に係る音生成セルを示す概略断面図である。 図２０は、本発明の第１０の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図である。 図２１は、本発明の一実施形態に係る孔付き膜を有する音生成セルを示す概略上面図である。 図２２は、本発明の一実施形態に係る孔付き膜を有する音生成セルを示す概略断面図である。 図２３は、図２１に示す音生成セルの製造方法の異なるステップにおける構造を示す概略図である。 図２４は、図２２に示す音生成セルの製造方法の異なるステップにおける構造を示す概略図である。 図２５は、本発明の別の実施形態に係る孔付き膜を有する音生成セルを示す概略断面図である。 図２６は、本発明の別の実施形態に係る孔付き膜を有する音生成セルを示す概略断面図である。

本発明のより良い理解を当業者に提供するために、好ましい実施形態と、主要コンポーネントの一般的な材料又は範囲パラメータを以下の説明で詳述する。本発明のこれらの好ましい実施形態は、その内容及び実現すべき効果を詳述するために、番号付きの要素と共に添付の図面に示す。なお、図面は簡略化された概略図であり、主要コンポーネントの材料及びパラメータ範囲は、本発明の基本構造、実施又は操作方法についてのより明確な説明を提供するための今日の技術に基づく例示であり、本発明に関連するコンポーネント及び組み合わせのみを示す。コンポーネントは実際にはより複雑なことがあり、用いられるパラメータ又は材料の範囲は、将来の技術の進歩に応じて進化し得る。加えて、説明を容易にするために、図面に示すコンポーネントは、それらの実際の数、形状及び寸法を表さないことがあり、詳細は、設計要件にしたがって調整され得る。

以下の説明及び特許請求の範囲において、「含む」、「包含する」及び「有する」という用語はオープンエンドな形で用いられているため、「・・・限定されないが、含む」を意味すると解釈すべきである。そのため、本発明の説明で「含む」、「包含する」及び／又は「有する」という用語が用いられている場合、対応する特徴、領域、ステップ、動作及び／又はコンポーネントの存在を挙げ得るが、対応する１つ又は複数の特徴、領域、ステップ、動作及び／又はコンポーネントの存在に限定されない。

以下の説明及び特許請求の範囲において、「Ｂ１コンポーネントがＣ１により／から形成されている」場合、Ｂ１コンポーネントの形成にＣ１が存在するか又はＢ１コンポーネントの形成にＣ１が用いられ、Ｂ１コンポーネントの形成に、１つ又は複数の他の特徴、領域、ステップ、動作及び／又はコンポーネントの存在及び使用は排除されない。

以下において、「水平方向」という用語は、水平面に平行な方向を概して意味し、「水平面」という用語は、図面における方向Ｘ及び方向Ｙと平行な面を概して意味し、「垂直方向」という用語は、図面においる方向Ｚと平行な方向を概して意味し、方向Ｘ、方向Ｙ及び方向Zは互いに垂直である。以下において、「上面図」という用語は、垂直方向に沿った視覚結果を概して意味し、「側面図」という用語は、水平方向に沿った視覚結果を概して意味する。

以下の説明及び特許請求の範囲において、「実質的に」という用語は、小さな偏差が存在し得るか、存在しないことを概して意味する。例えば、「実質的に平行」及び「実質的に沿って」という用語は、２つのコンポーネント間の角度が、特定の角度の閾値、例えば、１０度、５度、３度又は１度以下であることを意味する。例えば、「実質的に整列した」という用語は、２つのコンポーネント間の偏差が特定の差異の閾値、例えば、２μｍ又は１μｍ以下であり得る。例えば、「実質的に同じ」という用語は、偏差が所与の値又は範囲の１０％以内であることを意味するか又は所与の値又は範囲の５％、３％、２％、１％又は０．５％以内であることを意味する。

第１、第２の、第３の等の用語は、多様なコンポーネントを説明するために用いられ得るが、そのようなコンポーネントは係る用語によって限定されない。係る用語は、明細書においてあるコンポーネントを別のコンポーネントから区別するためのみに用いられ、明細書に説明がなければ場合、係る用語は製造の順番に関係しない。特許請求の範囲でも同じ用語が用いられ得るが、要素が記載される順序に関して、第１、第２の、第３の等の用語を用いり得る。したがって、以下の説明では、第１の構成要素は、特許請求の範囲における第２の構成要素であり得る。

なお、以下に説明する異なる実施形態における技術的特徴は、本発明の精神を逸脱することなく、他の実施形態を構成するために、互いに置き換え、再結合又は混合することができる。

本発明では、音生成セルは、信号（例えば、電気信号又は他の適切な種類の信号）を音波に変換する音響変換を行い得る。一部の実施形態では、音生成セルは、限定されないが、電気信号を音波に変換するために、音生成装置、スピーカ、マイクロスピーカ又は他の適切な装置内のコンポーネントであり得る。なお、音生成セルの動作とは、音生成セルによって音響変換が行われることを意味する（例えば、音波は電気駆動信号で音生成セルを作動させることによって生成される）。

音生成セルの使用において、音生成セルはベース上に配置され得る。ベースは硬いものでも、柔軟なものでもよく、ベースは、シリコン、ゲルマニウム、ガラス、プラスチック、石英、サファイア、金属、ポリマー（例えば、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））、任意の他の適切な材料又はそれらの組み合わせを含み得る。一例として、ベースは、限定されないが、ラミネート（例えば、銅張積層板、ＣＣＬ）を含む回路基板、ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ）基板又は導電性材料を含む任意の他の適切な基板であり得る。なお、ベースの法線方向は、図面の方向Zと平行であり得る。

図１及び図２を参照して、図１は、本発明の第１の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図であり、図２は、図１における領域Ｒ１の構造を示す拡大概略図である。図１に示すように、音生成セル１００は膜１１０と、膜１１０の外側にある少なくとも１つのアンカー構造１２０とを含み、膜１１０は、アンカー構造１２０によって固定されるようにアンカー構造１２０に接続されている。例えば、膜１１０は、限定されないが、アンカー構造１２０によって取り囲まれ得る。

音生成セル１００の動作では、膜１１０が動くように作動させることができる。この実施形態では、膜１１０が作動されて、限定されないが上方向及び下方向に動かされ得る。なお、本発明では、「上方向に動く」及び「下方向に動く」という用語は、膜１１０が実質的に方向Zに沿って動くことを表す。音生成セル１００の動作の間に、アンカー構造１２０は固定され得る。すなわち、アンカー構造１２０は、音生成セル１００の動作の間に膜１１０に対する固定端（又は固定縁）であり得る。

膜１１０の形状は要件に基づいて設計され得る。一部の実施形態では、膜１１０の形状は、限定されないが、多角形（すなわち、長方形又は面取りされた長方形）、湾曲端を有する形状又は他の適切な形状であり得る。例えば、図１に示す膜１１０の形状は面取りされた長方形であり得るが、このような構成に限定されない。

膜１１０及びアンカー構造１２０は、任意の適切な材料を含み得る。一部の実施形態では、膜１１０及びアンカー構造１２０は、限定されないが、シリコン（例えば、単結晶シリコン又は多結晶シリコン）、シリコン化合物（例えば、炭化ケイ素又は酸化ケイ素）、ゲルマニウム、ゲルマニウム化合物（例えば、窒化ガリウム又はヒ化ガリウムなど）、ガリウム、ガリウム化合物又はそれらの組み合わせを個別に含み得る。膜１１０及びアンカー構造１２０の材料は同じであっても、異なっていてもよい。

本発明では、膜１１０は複数のサブパートを含み得る。図１に示すように、膜１１０は、第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４を含み、第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４は、上から見た場合互いに反対にあり、第１の膜サブパート１１２の一方の端部のみがアンカー構造１２０に接続されることにより固定され、第２の膜サブパート１１４の一方の端部のみがアンカー構造１２０に接続されることにより固定され、第１の膜サブパート１１２の他端及び第２の膜サブパート１１４の他端は固定されておらず、アンカー構造１２０に接続されていない（以下では、これらの端部を「非固定端」という）。すなわち、図１では、第１の膜サブパート１１２の第１の固定端１１２ａは、第１の膜サブパート１１２の固定されている唯一の端部であり、第２の膜サブパート１１４の第２の固定端１１４ａは、第２の膜サブパート１１４の固定されている唯一の端部であり、第１の膜サブパート１１２は第１の固定端１１２ａのみを介してアンカー構造１２０に直接接続され、第２の膜サブパート１１４は第２の固定端１１４ａのみを介してアンカー構造１２０に直接接続されている。本発明では、第１の固定端１１２ａ及び第２の固定端１１４ａは完全に又は部分的に固定され得る。例えば、図１に示す実施形態では、第１の固定端１１２ａ及び第２の固定端１１４ａは完全に固定されている。

図１に示すように、膜１１０は複数のスリットＳＬを有し、膜１１０はスリットＳＬによりサブパートに分割され得る。本発明では、スリットＳＬは少なくとも１つの直線パターン、少なくとも１つの曲線パターン又はそれらの組み合わせを有してもよく、スリットＳＬの幅は十分に小さくなければならない。例えば、スリットＳＬの幅は、限定されないが、１μｍ～５μｍの範囲であり得る。

図１及び図２では、膜１１０は第１のスリットＳＬ１、少なくとも１つの第２のスリットＳＬ２及び少なくとも１つの第３のスリットＳＬ３を有してもよく、第１のスリットＳＬ１は、第１の膜サブパート１１２と第２の膜サブパート１１４との間に形成され、第２のスリットＳＬ２は、第１の膜サブパート１１２とアンカー構造１２０との間に形成され、第３のスリットＳＬ３は、第２の膜サブパート１１４とアンカー構造１２０との間に形成され、第２のスリットＳＬ２の端部は、（図２に示す）膜１１０の隅領域ＣＲに位置してもよく、第３のスリットＳＬ３の端部は、膜１１０の別の隅領域ＣＲに位置し得る。例えば、図１において、膜１１０は、直線状の１つの第１のスリットＳＬ１、２つの第２のスリットＳＬ２及び２つの第３のスリットＳＬ３を有してもよく、第１の膜サブパート１１２は、上から見た場合２つの第２のスリットＳＬ２の間にあってもよく、第２の膜サブパート１１４は、上から見た場合２つの第３のスリットＳＬ３の間にあり得るが、このような構成に限定されない。

図１において、各サブパートの非固定端は、スリットＳＬによって得られ得る。第１の膜サブパート１１２に関して、上から見た場合第１の固定端１１２ａの反対側にある第１の非固定端１１２ｎ１は第１のスリットＳＬ１によって定義され、第１の固定端１１２ａに隣接する第２の非固定端１１２ｎ２は、第２のスリットＳＬ２によって定義される。第２の膜サブパート１１４に関して、上から見た場合第２の固定端１１４ａの反対側の第３の非固定端１１４ｎ３は、第１のスリットＳＬ１によって定義され、第２の固定端１１４ａに隣接する第４の非固定端１１４ｎ４は、第３のスリットＳＬ３によって定義され得る。

本発明では、膜１１０のサブパートの形状は要件に基づいて設計されてもよく、膜１１０のサブパートの形状は多角形（すなわち、長方形）、湾曲した端を有する形状又は他の適切な形状であり得る。例えば、図１では、第１の膜サブパート１１２の形状及び第２の膜サブパート１１４の形状は実質的に長方形であり、第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４は実質的に一致し得るが、これ限定されない。そのため、図１では、第２の非固定端１１２ｎ２は、第１の非固定端１１２ｎ１及び第１の固定端１１２ａに隣接し且つそれらの間にあり、第４の非固定端１１４ｎ４は、第３の非固定端１１４ｎ３及び第２の固定端１１４ａに隣接し且つそれらの間にあり得るが、このような構成に限定されない。図１では、第２のスリットＳＬ２及び第３のスリットＳＬ３は第１のスリットＳＬ１に接続されている。例えば、第１のスリットＳＬ１は、限定されないが、２つの第２のスリットＳＬ２の間に接続され、２つの第３のスリットＳＬ３の間に接続され得る。

第１の膜サブパート１１２の形状及び第２の膜サブパート１１４の形状は実質的に長方形であり得るため、第１の固定端１１２ａ、第１の非固定端１１２ｎ１、第２の固定端１１４ａ及び第３の非固定端１１４ｎ３は互いに実質的に平行であり、実質的に同じ長さを有し、第２の非固定端１１２ｎ２及び第４の非固定端１１４ｎ４は互いに実質的に平行であり（すなわち、方向Ｘに平行）、実質的に同じ長さを有し得る。すなわち、第１の非固定端１１２ｎ１及び第３の非固定端１１４ｎ３を定義する第１のスリットＳＬ１は、第１の固定端１１２ａ及び第２の固定端１１４ａと平行である。

一部の実施形態では、図１において、第２のスリットＳＬ２と第３のスリットＳＬ３とが組み合わされて長い直線のスリットを形成するように第２のスリットＳＬ２及び第３のスリットＳＬ３は接続され得るが、このような構成に限定されない。

図１に示すように、第１の膜サブパート１１２の第１の固定端１１２ａは、膜１１０の端部のうちの１つであり、第２の膜サブパート１１４の第２の固定端１１４ａは、膜１１０の端部のうちの別の端部である。第１の膜サブパート１１２の第２の非固定端１１２ｎ２は、膜１１０の端部のうちの１つであってもいいしなくてもよく、第２の膜サブパート１１４の第４の非固定端１１４ｎ４は、膜１１０の端部のうちの１つであってもいいし、なくてもよい。例えば、図１において、上から見た場合、第２のスリットＳＬ２が第１の膜サブパート１１２と膜１１０の端部のうちの１つとの間にあり、上から見た場合、第３のスリットＳＬ３が第２の膜サブパート１１４と膜１１０の端部のうちの１つとの間にあるように、第１の膜サブパート１１２の第２の非固定端１１２ｎ２は膜１１０の端部でなくてもよく、第２の膜サブパート１１４の第４の非固定端１１４ｎ４は膜１１０の端でなくてもよいが、このような構成に限定されない。

なお、スリットＳＬは膜１１０の残留応力をリリースしてもよく、残留応力は膜１１０の製造プロセスの間に生じるか又は膜１１０に元来存在する。

音生成セル１００は、膜１１０上に配置され、音声を発生するために膜１１０を作動させるように構成された作動層１３０を含み得る。一部の実施形態では、図１に示すように、作動層１３０は上から見た場合膜１１０と完全に重なっていなくてもよい。例えば、図１において、作動層１３０は第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４上に配置され、作動層１３０は上から見た場合第１の膜サブパート１１２の一部及び第２の膜サブパート１１４の一部と重なり得る。任意で、図１において、作動層１３０はアンカー構造１２０上に配置されて重なり、作動層１３０は膜１１０のサブパートの固定端と重なり得るが、このような構成に限定されない。

図１に示すように、スリットＳＬ及び作動層１３０の信頼性を高めるために、上から見た場合、作動層１３０とスリットＳＬとの間に距離が存在し得るが、このような構成に限定されない。

作動層１３０は、方向Zに沿って膜１１０の動きに関して単調な電気機械変換機能を有するアクチュエータを含み得る。一部の実施形態では、作動層１３０は、限定されないが、圧電アクチュエータ、静電アクチュエータ、ナノスケール静電駆動（ＮＥＤ）アクチュエータ、電磁アクチュエータ又は任意の他の適切なアクチュエータを含み得る。例えば、一実施形態では、作動層１３０は圧電アクチュエータを含んでもよく、圧電アクチュエータは、２つの電極、電極間に配置された圧電材料層（例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、ＰＺＴ）等を含んでもよく、圧電材料層は、電極によって受信された駆動信号（例えば、駆動電圧）に基づいて膜１１０を作動させ得るが、このような構成に限定されない。例えば、別の実施形態では、作動層１３０は電磁アクチュエータ（例えば、平面コイル）を含んでもよく、電磁アクチュエータは、受信された駆動信号（例えば、駆動電流）及び磁場に基づいて膜１１０を作動し得るが（すなわち、膜１１０は電磁力によって作動され得る）、そのような構成に限定されない。例えば、さらに別の実施形態では、作動層１３０は静電アクチュエータ（例えば、導電プレート）又はＮＥＤアクチュエータを含んでもよく、静電アクチュエータ又はＮＥＤアクチュエータは、受信された駆動信号及び静電場に基づいて膜１１０を作動し得るが（すなわち、膜１１０は静電気力によって作動され得る）、そのような構成に限定されない。

膜１１０は作動層１３０によって方向Zに沿って動くように作動され、それにより音響変換を行う。すなわち、膜１１０のサブパートが作動されて、音響変換が行われるように上下運動を行う。なお、音波は、作動層１３０によって作動される膜１１０の動きによって生成され、膜１１０の動きは音波の音圧レベル（ＳＰＬ）に関係する。

サブパートが上下運動を行うと、方向Zの開口が形成され、全ての非固定端に隣接し得る。例えば、音生成セル１００の動作において、第１の膜サブパート１１２の第１の非固定端１１２ｎ１と第２の膜サブパート１１４の第３の非固定端１１４ｎ３との間に中央開口が形成され、第１の膜サブパート１１２の第２の非固定端１１２ｎ２とアンカー構造１２０との間及び第２の膜サブパート１１４の第４の非固定端１１４ｎ４とアンカー構造１２０との間にそれぞれ側部開口が形成され得る。

膜１１０のサブパートは、要件に基づいて同じ方向又は反対方向に沿って移動する。一部の実施形態では、第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４は、第１の膜サブパート１１２と第２の膜サブパート１１４との間に大きな中央開口が形成されるのを回避するために、方向Zに同期して上下に動き得る（すなわち、第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４は同じ方向に動くように作動され得る）が、このような構成に限定されない。

作動層１３０は、受信した駆動信号に基づいて音波を生成するように膜１１０を作動させ得る。音波は入力音声信号に対応し、作動層１３０に印加される駆動信号は入力音声信号に対応する（関連する）。

なお、音生成セル１００（又は膜１１０）の短辺は、より高い共振周波数を得るのに有利であり、音生成セル１００（又は膜１１０）の長辺はＳＰＬを大きくするのに有利であり得る。つまり、短辺の長さに対する長辺の長さの比であるアスペクト比が大きい音生成セル１００（又は膜１１０）は、アスペクト比が小さいセルに比べて、より高い共振周波数及びより大きなＳＰＬの両方を実現でき得る。音生成セル１００（又は膜１１０）のアスペクト比は、実用的な要件に依存し得る。例えば、音生成セル１００の性能を高めるために、音生成セル１００（又は膜１１０）のアスペクト比は２より大きくてもよいが、このような構成に限定されない。

以下では、音生成セル１００の製造方法の詳細をさらに例示して説明する。なお、以下の製造方法では、音生成セル１００の作動層１３０は、例えば圧電アクチュエータを含み得るが、このような構成に限定されない。音生成セル１００の作動層１３０には、任意の適切な種類のアクチュエータを含むことができる。

以下の製造方法では、形成プロセスは原子層堆積（ＡＬＤ）、化学気相堆積（ＣＶＤ）及び他の適切なプロセス又はそれらの組み合わせを含み得る。パターニングプロセスは、フォトリソグラフィ、エッチングプロセス、任意の他の適切なプロセス又はそれらの組み合わせ等を含み得る。

図３～図８を参照して、図３～図８は、本発明の一実施形態に係る音生成セルの製造方法の異なるステップにおける構造を示す概略図である。この実施形態では、音生成セル１００は、限定されないが、ＭＥＭＳチップになるように少なくとも１つの半導体プロセスによって製造され得る。図３に示すように、ウエハＷＦが準備され、ウエハは第１の層ＷＬ１及び第２の層ＷＬ２を含み、任意で第１の層ＷＬ１と第２の層ＷＬ２との間に絶縁層ＷＬ３を含み得る。

第１の層ＷＬ１、絶縁層ＷＬ３及び第２の層ＷＬ２は、ウエハＷＦが任意の適切な種類となるように、個々に任意の適切な材料を含み得る。例えば、第１の層ＷＬ１及び第２の層ＷＬ２は、個々にシリコン（例えば、単結晶シリコン又は多結晶シリコン）、炭化ケイ素、ゲルマニウム、窒化ガリウム、ヒ化ガリウム、他の適切な材料又はそれらの組み合わせを含み得る。一部の実施形態では、ウエハＷＦがシリコンオンインシュレータ（ＳＯＩ）ウエハになるように第１の層ＷＬ１が単結晶シリコンを含み得るが、そのような構成に限定されない。例えば、絶縁層ＷＬ３は、限定されないが、酸化シリコン（例えば、二酸化ケイ素）等の酸化物を含み得る。第１の層ＷＬ１、絶縁層ＷＬ３及び第２の層ＷＬ２の厚さは、要件に基づいて個別に調整され得る。

図３では、ウエハＷＦの上側に補償酸化物層ＣＰＳが任意で形成されてもよく、該上側は、第２の層ＷＬ２と反対の第１の層ＷＬ１の上面ＷＬ１ａよりも上であり、第１の層ＷＬ１が補償酸化物層ＣＰＳと第２の層ＷＬ２の間にある。補償酸化物層ＣＰＳに含まれる酸化物の材料及び補償酸化物層ＣＰＳの厚さは、要件に基づいて設計され得る。

図３では、第１の導電層ＣＴ１及び作動材料ＡＭが、ウエハＷＦの上側に（第１の層ＷＬ１上）に順番に形成され、第１の導電層ＣＴ１は、作動材料ＡＭと第１の層ＷＬ１との間にあり得る。一部の実施形態では、第１の導電層ＣＴ１が作動材料ＡＭと接触し得る。

第１の導電層ＣＴ１は任意の適切な導電材料を含み、作動材料ＡＭは任意の適切な材料を含み得る。一部の実施形態では、第１の導電層ＣＴ１は金属（白金等）を含み、作動材料ＡＭは圧電材料を含み得るが、このような構成に限定されない。例えば、圧電材料は、限定されないが、ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）材料等を含み得る。さらに、第１の導電層ＣＴ１及び作動材料ＡＭの厚さは、要件に基づいて個別に調整され得る。

次に、図３において、作動材料ＡＭ、第１の導電層ＣＴ１及び補償酸化物層ＣＰＳが順次パターニングされ得る。

図４に示すように、作動材料ＡＭ上に分離絶縁層ＳＩＬが形成され、パターニングされ得る。分離絶縁層ＳＩＬの厚さ及び分離絶縁層ＳＩＬの材料は、要件に基づいて設計され得る。例えば、分離絶縁層ＳＩＬの材料は、限定されないが酸化物であり得る。例えば、分離絶縁層ＳＩＬは、限定されないが、多層構造であり得る。

図４に示すように、作動材料ＡＭ及び分離絶縁層ＳＩＬの上に第２の導電層ＣＴ２が形成され、その後、第２の導電層ＣＴ２がパターニングされ得る。第２の導電層ＣＴ２の厚さ及び第２の導電層ＣＴ２の材料は、要件に基づいて設計され得る。例えば、第２の導電層ＣＴ２は、限定されないが、金属（白金等）を含み得る。例えば、第２の導電層ＣＴ２は作動材料ＡＭと接触し得る。

作動材料ＡＭ、第１の導電層ＣＴ１及び第２の導電層ＣＴ２は、作動層１３０が２つの電極を含む圧電アクチュエータと、２つの電極間に作動材料ＡＭを有するように、音生成セル１００の作動層１３０内の副層であり得る。

図４において、分離絶縁層ＳＩＬは、第１の導電層ＣＴ１の少なくとも一部を第２の導電層ＣＴ２の少なくとも一部から分離するように構成され得る。

図５に示すように、ウエハＷＦの第１の層ＷＬ１は、トレンチ線ＴＬを形成するためにパターニングされ得る。図５では、トレンチ線ＴＬは、第１の層ＷＬ１が除去された部分である。すなわち、トレンチ線ＴＬは、第１の層ＷＬ１の２つの部分の間にある。

図６に示すように、基板ＳＢ及び接着層ＡＬ上にウエハＷＦが配置され、接着層ＡＬは基板ＳＢとウエハＷＦの第１の層ＷＬ１との間に接着される。図６では、作動層１３０は、ウエハＷＦと基板ＳＢとの間にある。このステップにより、ウエハＷＦの第１の層ＷＬ１及びウエハＷＦの上側の構造（すなわち、ウエハＷＦの上面ＷＬ１ａよりも上の構造）は後続のステップで保護され得る。

図７に示すように、第２の層ＷＬ２がアンカー構造１２０を形成し、第１の層ＷＬ１がアンカー構造１２０に固定される膜１１０を形成するように、ウエハＷＦの第２の層ＷＬ２がパターニングされ得る。具体的には、ウエハＷＦの第２の層ＷＬ２は第１の部分及び第２の部分を有し、第２の層ＷＬ２の第１の部分は除去され、第２の層ＷＬ２の第２の部分はアンカー構造１２０を形成し得る。第２の層ＷＬ２の第１の部分が除去されるため、第１の層ＷＬ１は膜１１０を形成し、膜１１０は上から見た場合第２の層ＷＬ２の除去された第１の部分に対応する。例えば、第２の層ＷＬ２の第１の部分は、限定されないが、反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）プロセスによって除去され得る。なお、膜１１０のサブパート（例えば、第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４）は、トレンチ線ＴＬを形成するためにウエハＷＦの第１の層ＷＬ１をパターニングする場合に決定される。

任意で、図７では、ウエハＷＦの絶縁層ＷＬ３が存在するため、ウエハＷＦの第２の層ＷＬ２をパターニングした後に、第１の層ＷＬ１が膜１１０を形成するように、第２の層ＷＬ２の第１の部分に対応する絶縁層ＷＬ３の一部が除去され得るが、このような構成に限定されない。

さらに、図７では、第２の層ＷＬ２の第２の部分、第２の層ＷＬ２の第２の部分に重なる絶縁層ＷＬ３の部分及び第２の層ＷＬ２の第２の部分に重なる第１の層ＷＬ１の部分は、アンカー構造１２０として機能するために組合され得る。

図８に示すように、適切なプロセスにより基板ＳＢ及び接着層ＡＬを除去することで、音生成セル１００の製造が完了する。例えば、基板ＳＢ及び接着層ＡＬは、限定されないが剥離プロセスにより除去され得る。

図８では、第２の層ＷＬ２の第１の部分は、第１の層ＷＬ１に含まれる膜１１０を形成するために除去されるため、トレンチ線ＴＬにより、膜１１０内にスリットＳＬが形成され、膜を貫通する。スリットＳＬはトレンチ線ＴＬによって形成されるため、トレンチ線ＴＬの幅は、スリットＳＬの要件に基づいて設計され得る。例えば、トレンチ線ＴＬの幅は、スリットＳＬが所望の幅を有するように、限定されないが、５μｍ以下、３μｍ以下又は２μｍ以下であり得る。

本発明の音生成セル及びその製造方法は、上記の実施形態に限定されない。本発明の他の実施形態を以下で説明する。比較を容易にするため、以下では同じ構成要素には同じ参照符号を付す。以下の説明は各実施形態の相違点に関連し、重複する部分については繰り返し説明しない。

図９及び図１０を参照して、図９は本発明の第２の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図であり、図１０は、図９における領域Ｒ２の構造を示す拡大概略図である。図９及び図１０に示すように、本実施形態と第１の実施形態との相違点は、本実施形態の音生成セル２００は、音生成セル２００の隅且つ膜１１０の外側に配置される凹部構造ＲＳを含み、凹部構造ＲＳは膜１１０の隅領域ＣＲ内のスリット区画ＳＬｓに直接接続されている点である。図９に示す実施形態では、音生成セル２００は、限定されないが、音生成セル２００の四隅且つ膜１１０の外側に配置された４つの凹部構造ＲＳを含み得る。

隅領域ＣＲ内のスリット区画ＳＬｓは、第２のスリットＳＬ２又は第３のスリットＳＬ３に接続されたスリットＳＬであり得るか又は隅領域ＣＲ内のスリット区画ＳＬｓは、第２のスリットＳＬ２の一部又は第３のスリットＳＬ３の一部であり得る。スリット区画ＳＬｓは曲線パターン、直線パターン又はそれらの組み合わせを有し得る。例えば、図１０では、隅領域ＣＲに位置する第２のスリットＳＬ２の端部と、凹部構造ＲＳとの間にスリット区画ＳＬｓが接続され、スリット区画ＳＬｓは、限定されないが、曲線パターンを有し得る。

図９及び図１０に示すように、凹部構造ＲＳは、アンカー構造１２０上且つ音生成セル２００の隅に形成され得る。例えば、音生成セル２００は、第１の層ＷＬ１と、第１の層ＷＬ１の下に配置される第２の層ＷＬ２とを有し（例えば、図８）、第１の層ＷＬ１の一部は膜１１０として機能するように構成され（すなわち、第１の層ＷＬ１は膜１１０を含み得る）、第１の層ＷＬ１の別の部分は膜１１０を取り囲み、第２の層ＷＬ２と組み合わされてアンカー構造１２０となり、膜１１０の隅領域ＣＲのスリット区画ＳＬｓは第１の層ＷＬ１を通過し、凹部構造ＲＳは第１の層ＷＬ１を通過し、アンカー構造１２０（例えば、第２の層ＷＬ２）に属する底部を有し得るが、このような構成に限定されない。この場合、音生成セル２００の製造方法については、膜１１０のスリットＳＬ及び凹部構造ＲＳは同じプロセス（同じエッチングプロセス）でパターニング（エッチング）され得る。

図９及び図１０に示すように、凹部構造ＲＳは曲線パターンを有していてもよく、凹部構造ＲＳの曲線パターンは要件に基づいて設計され得る。例えば、図１０では、隅領域ＣＲのスリット区画ＳＬｓ及び凹部構造ＲＳが組み合わされて半円弧のパターンを形成し得るが、このような構成に限定されない。

隅領域ＣＲに位置するスリット区画ＳＬｓに接続された湾曲凹部構造ＲＳの存在によって、音生成セル２００の製造プロセスの成功率が高まり得るため、音生成セル２００の歩留まり率が高まる。具体的には、基板ＳＢ及び接着層ＡＬを除去するプロセス（例えば、剥離プロセス）で、隅領域ＣＲに位置するスリット区画ＳＬｓに接続された湾曲凹部構造ＲＳが存在することにより、応力集中位置が膜１１０の隅領域ＣＲ（例えば、スリットＳＬの端部）から凹部構造ＲＳに変更され、凹部構造ＲＳにかかる応力が分散され得るため、このプロセスにおける膜１１０の損傷が低減され得る。さらに、凹部構造ＲＳは曲線パターンを有するため、このプロセスで凹部構造ＲＳにかかる応力が効果的に分散され得るため、凹部構造ＲＳの損傷が低減され、音生成セル２００の製造プロセスの成功率が高まる。

図１１を参照すると、図１１は、本発明の第３の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図である。図１１に示すように、本実施形態と第１の実施形態との相違点は、本実施形態の音生成セル３００の膜１１０がラッチ構造３１０を含むことである。第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４が方向Z（すなわち、膜１１０が配置されるベースの法線方向）に沿って動く条件下で、ラッチ構造３１０は、方向Zに沿った第１の膜サブパート１１２の移動距離及び方向Zに沿った第２の膜サブパート１１４の移動距離が閾値より大きい場合に、第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４をロックし得る。すなわち、ラッチ構造３１０は、第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４の移動距離を制限するように構成されている。

膜１１０のサブパートには１つの固定端しかないため、膜１１０のサブパートは壊れやすく、製造プロセスで損傷し得る。本実施形態では、ラッチ構造３１０の存在によって、膜１１０の製造の成功率が高まり、音生成セル３００の歩留まり率が高まる。具体的には、基板ＳＢ及び接着層ＡＬを除去するプロセス（例えば、剥離プロセス）において、方向Zへの第１の膜サブパート１１２の変位及び第２の膜サブパート１１４の変位が接着層ＡＬの接着力によってもたらされる。この場合、第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４が閾値を超える変位で方向Zに沿って動いたときに、ラッチ構造３１０は、第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４をロックして、第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４の移動を制限し、第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４の復元力を提供して、膜１１０の損傷を低減する。

ラッチ構造３１０は、要件に基づいて任意の適切な設計を有し得る。この実施形態では、図１１に示すラッチ構造３１０は、スリットＳＬにより形成され得る。例えば、図１１では、２つの第１のスリットＳＬ１と、３つの第４のスリットＳＬ４及びＳＬ４’によりラッチ構造３１０が形成され、第１のスリットＳＬ１と、第４のスリットＳＬ４及びＳＬ４’は第１の膜サブパート１１２と第２の膜サブパート１１４との間にあり、３つの第４のスリットＳＬ４及びＳＬ４’は２つの第１のスリットＳＬ１の間に接続され得る。図１１では、第１のスリットＳＬ１は互いに平行であり得るが、このような構成に限定されない。図１１では、方向Ｘに沿って延びる第４のスリットＳＬ４’は、方向Ｙに沿って延びる２つの第４のスリットＳＬ４の間に接続され、方向Ｙに沿って延びる第４のスリットＳＬ４は、方向Ｘに沿って延びる第４のスリットＳＬ４’と方向Ｘに沿って延びる第１のスリットＳＬ１との間に接続され得るが、このような構成に限定されない。

図１１に示すように、ラッチ構造３１０は、第１のラッチコンポーネント３１２及び第２のラッチコンポーネント３１４を含み、第１のラッチコンポーネント３１２は、第１の膜サブパート１１２の一部であり（同等に、第１のラッチコンポーネント３１２は、第１の膜サブパート１１２に属し得る）、第２のラッチコンポーネント３１４は、第２の膜サブパート１１４の一部であり得る（同等に、第２のラッチコンポーネント３１４は、第２の膜サブパート１１４に属し得る）。図１１では、第１のラッチコンポーネント３１２は、第２の膜サブパート１１４の第２のラッチコンポーネント３１４と第２の膜サブパート１１４の別の部分との間に配置され、第２のラッチコンポーネント３１４は、第１の膜サブパート１１２の第１のラッチコンポーネント３１２と第１の膜サブパート１１２の別の部分との間に配置され得る。例えば、図１１において、第１のラッチコンポーネント３１２の長さ方向と第２のラッチコンポーネント３１４の長さ方向とは、方向Ｘと実質的に平行であり得るが、これのような構成に限定されない。

第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４が、閾値よりも大きい変位で方向Ｚに沿って動くと、第１のラッチコンポーネント３１２は第２のラッチコンポーネント３１４に座屈し、第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４をロックする。なお、スリットＳＬの幅及びラッチコンポーネントのサイズは、ラッチ構造３１０の座屈効果に関係する。

図１２を参照して、図１２は、本発明の第４の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図である。図１２に示すように、本実施形態と第１の実施形態との相違点は、本実施形態の音生成セル４００の膜１１０が、膜１１０のサブパートの間に接続された少なくとも１つのバネを含むことであり、バネの数は、要件に基づいて設計され得る。図１２では、膜１１０は、第１の膜サブパート１１２と第２の膜サブパート１１４との間に直接接続された第１のバネＳＰＲ１を含み得る。

第１のバネＳＰＲ１の存在により、膜１１０の製造の成功率が高まり、音生成セル４００の歩留まり率が高まり得る。具体的には、基板ＳＢ及び接着層ＡＬを除去するプロセスにおいて、方向Ｚに沿った第１の膜サブパート１１２の変位及び第２の膜サブパート１１４の変位が、接着層ＡＬの接着力によってもたらされる。第１の膜サブパート１１２第２の膜サブパート１１４が大きな変位で方向Ｚに沿って動くと、第１のバネＳＰＲ１は第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４の移動を制限し、第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４に復元力を与えることで、膜１１０の損傷が低減され得る。

バネは、要件に基づいて適切な設計を有し得る。図１２に示すように、第１のバネＳＰＲ１はスリットＳＬによって形成され得る。本実施形態では、図１２に示す第１のバネＳＰＲ１は、２つの第１のスリットＳＬ１及び２つの第５のスリットＳＬ５によって形成され、第５のスリットＳＬ５は第１のスリットＳＬ１に接続され、第５のスリットＳＬ５は曲線パターンを有し得る。例えば、第５のスリットＳＬ５は、フック状の曲線パターンを含んでもよく、第５のスリットＳＬ５の一端は別のスリットＳＬに接続されていないが、このような構成に限定されない。例えば、第１のスリットＳＬ１は互いに平行であり得るが、このような構成に限定されない。

膜１１０が動くと、膜１１０の変形によってもたらされる応力がバネにかかり得る。図１２では、第５のスリットＳＬ５は曲線パターン（すなわち、フック状曲線パターン）を含むため、応力集中の効果が低減され、膜１１０及び第１のバネＳＰＲ１の損傷が低減されるため、音生成セル４００の歩留まり率が高くなり得る。

加えて、図１２に示すように、第１のバネＳＰＲ１から第１の膜サブパート１１２への接続方向は、第１のバネＳＰＲ１から第２の膜サブパート１１４への接続方向と異なり得る。例えば、図１２では、第１のバネＳＰＲ１から第１の膜サブパート１１２への接続方向は、第１のバネＳＰＲ１から第２の膜サブパート１１４への接続方向と反対であり得るが、このような構成に限定されない。例えば、図１２では、第１のバネＳＰＲ１は実質的にＩ字状であり得るが、このような構成に限定されない。

図１３を参照して、図１３は、本発明の第５の実施形態に係る音生成セルを示す平概略上面図である。図１３に示すように、本実施形態と第４の実施形態との相違点は、第１のバネＳＰＲ１の設計の点にある。図１３では、音生成セル５００の膜１１０の第１のバネＳＰＲ１は、２つの第２のスリットＳＬ１、２つの第５のスリットＳＬ５及び第６のスリットＳＬ６により形成され、２つの第５のスリットＳＬ５は同じ第１のスリットＳＬ１に接続され、第６のスリットＳＬ６は別の第１のスリットＳＬ１に接続され、第５のスリットＳＬ５は２つの曲線パターン及び１つの直線パターンを有し、第６のスリットＳＬ６は２つの第５のスリットＳＬ５の間にあり、曲線パターンを有し得る。例えば、第５のスリットＳＬ５はフック状曲線パターンを含んでもよく、第５のスリットＳＬ５の一端は他のスリットＳＬに接続されていないが、このような構成に限定されない。

加えて、図１３に示す第１のバネＳＰＲ１では、第１のバネＳＰＲ１から第１の膜サブパート１１２への接続方向は、第１のバネＳＰＲ１から第２の膜サブパート１１４への接続方向と同じであり得るが、このような構成に限定されない。例えば、図１３では、第１のバネＳＰＲ１は実質的にＵ字状であり得るが、このような構成に限定されない。この設計により、第１の膜サブパート１１２と第２の膜サブパート１１４との間の中央開口のサイズが減少し、音生成セル５００の動作における空気の漏れが低減され得る。

膜１１０が動くと、膜１１０の変形によってもたらされる応力がバネにかかり得る。図１３では、湾曲したスリットＳＬを有するＵ字状の第１のバネＳＰＲ１の設計により、応力集中の効果が小さくなり、膜１１０及び第１のバネＳＰＲ１の損傷が低減されるため、音生成セル５００の歩留まり率が高くなり得る。

図１４及び図１５を参照して、図１４は本発明の第６の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図であり、図１５は、図１４における領域Ｒ３の構造を示す拡大概略図である。図１４及び図１５に示すように、本実施形態と第１の実施形態との相違点は、本実施形態の音生成セル６００の膜１１０が第３の膜サブパート１１６及び第４の膜サブパート１１８をさらに含むことである。第３の膜サブパート１１６及び第４の膜サブパート１１８は、上から見た場合第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４の間に配置され、第３の膜サブパート１１６及び第４の膜サブパート１１８は上から見た場合互いに反対側にあり得る。つまり、第３の膜サブパート１１６は、上から見た場合第１の膜サブパート１１２と第２の膜サブパート１１４の間で音生成セル６００の第１の側（例えば、左側）によって配置され、第４の膜サブパート１１８は、上から見た場合第１の膜サブパート１１２と第２の膜サブパート１１４との間で音生成セル６００の第２の側（例えば、右側）に配置され、音生成セル６００の第１の側と第２の側とは、上から見た場合反対にあり得る。

図１４では、第３の膜サブパート１１６の一端のみがアンカー構造１２０に接続されることによって固定され、第４の膜サブパート１１８の一端のみがアンカー構造１２０に接続されることにより固定され、第３の膜サブパート１１６の他端及び第４の膜サブパート１１８の他端は固定されておらず、アンカー構造１２０に接続されていなくてもよい。つまり、第３の膜サブパート１１６の第３の固定端１１６ａは、第３の膜サブパート１１６の固定された唯一の端部であり、第４の膜サブパート１１８の第４の固定端１１８ａは、第４の膜サブパート１１８の固定された唯一の端部であり、第３の膜サブパート１１６は、第３の固定端１１６ａのみを介してアンカー構造１２０に直接接続され、第４の膜サブパート１１８は、第４の固定端１１８ａのみを介してアンカー構造１２０に直接接続され得る。

図１４では、１つの第２のスリットＳＬ２が第１の膜サブパート１１２と第３の膜サブパート１１６との間に配置されて、第１の膜サブパート１１２の第２の非固定端１１２ｎ２及び第３の膜サブパート１１６の第５の非固定端１１６ｎ５を定義し、別の第２のスリットＳＬ２が第１の膜サブパート１１２と第４の膜サブパート１１８との間に配置されて、第１の膜サブパート１１２の別の第２の非固定端１１２ｎ２及び第４の膜サブパート１１８の第６の非固定端１１８ｎ６を定義し、１つの第３のスリットＳＬ３が第２の膜サブパート１１４と第３の膜サブパート１１６との間に配置されて、第２の膜サブパート１１４の第４の非固定端１１４ｎ４及び第３の膜サブパート１１６の別の第５の非固定端１１６ｎ５を定義し、別の第３のスリットＳＬ３が第２の膜サブパート１１４と第４の膜サブパート１１８との間にあり、第２の膜サブパート１１４の別の第４の非固定端１１４ｎ４及び第４の膜サブパート１１８の別の第６の非固定端１１８ｎ６を定義し得る。一部の実施形態では、第３の膜サブパート１１６の第５の非固定端１１６ｎ５は、第３の膜サブパート１１６の第３の固定端１１６ａに隣接し、第４の膜サブパート１１８の第６の非固定端１１８ｎ６は、第４の膜サブパート１１８の第４の固定端１１８ａに隣接し得るが、このような構成に限定されない。

図１４に示すように、第１の膜サブパート１１２の形状及び第２の膜サブパート１１４の形状は実質的に台形であり、第３の膜サブパート１１６の形状及び第４の膜サブパート１１８の形状は実質的に三角形であり、第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４は実質的に一致していてもいいし、第３の膜サブパート１１６及び第４の膜サブパート１１８は実質的に一致していてもよいが、このような構成に限定されない。

音生成セル６００の動作の間、第１の膜サブパート１１２と第３の膜サブパート１１６との間、第２の膜サブパート１１４と第３の膜サブパート１１６との間、第１の膜サブパート１１２と第４の膜サブパート１１８との間、第２の膜サブパート１１４と第４の膜サブパート１１８との間にそれぞれ側部開口がある。側部開口のサイズは、音生成セル６００の周波数応答における低周波ロールオフ（ＬＦＲＯ）効果に相対し、低周波において、強いＬＦＲＯ効果が音波の明白なＳＰＬ降下を引き起こし得る。

具体的には、音生成セル６００の側部開口について、低周波の音響抵抗は、

にしたがったものであってもよく、Ｒは低周波の音響抵抗であり、Ｌは膜１１０の厚さであり、ｂは第１の膜サブパート１１２の第２の非固定端１１２ｎ２の長さ又は第２の膜サブパート１１４の第４の非固定端１１４ｎ４の長さであり、ｄは、方向Ｚにおける側部開口の最大サイズである。低周波の音響抵抗を増加させると、音生成セル６００の動作における空気の漏れ（例えば、音漏れ）が減少するため、音生成セル６００の周波数応答におけるＬＦＲＯ効果が減少する。

上記式によれば、ｄ（つまり、方向Ｚにおける側部開口の最大サイズ）が小さくされると、低周波の音響抵抗が大きくなる。図１に示す第１の実施形態では、第１の膜サブパート１１２に関して、方向Ｚにおける側部開口の最大サイズは、方向Ｚにおける第２の非固定端１１２ｎ２とアンカー構造１２０との間の最大距離である。図１４に示す第６の実施形態では、第１の膜サブパート１１２に関して、方向Ｚにおける側部開口の最大サイズは、方向Ｚにおける第１の膜サブパート１１２の第２の非固定端１１２ｎ２と第３の膜サブパート１１６の第５の非固定端１１６ｎ５（又は第４の膜サブパート１１８の第６の非固定端１１８ｎ６）との間の最大距離である。図１４に示す第６の実施形態では、第３の膜サブパート及び第４の膜サブパートが存在するため、音生成セル１１２の動作の間に第３の膜サブパート１１６及び第４の膜サブパート１１８を方向Ｚにおいて第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４に近づけるように制御することで、上記式に示すｄが減少され得る。すなわち、図１４において、第３の膜サブパート１１６は、音生成セル６００の第１の側（左側）での音漏れを低減するように構成され、第４の膜サブパート１１８は、音生成セルの第２の側（右側）での音漏れを低減するように構成されている。

音生成セル６００は、d（つまり、方向Ｚにおける側部開口の最大サイズ）が小さくすることにより、低周波の音響抵抗を高めるために、少なくとも１つの適切な構造を含み得る。本実施形態では、この適切な構造により、音生成セル６００の動作の間に、第３の膜サブパート１１６の第５の非固定端１１６ｎ５が、方向Ｚにおいて第１の膜サブパート１１２の第２の非固定端１１２ｎ２及び第２の膜サブパート１１４の第４の非固定端１１４ｎ４にそれぞれ近接し、第４の膜サブパート１１８の第６の非固定端１１８ｎ６は方向Ｚにおいて第１の膜サブパート１１２の第２の非固定端１１２ｎ２及び第２の膜サブパート１１４の第４の非固定端１１４ｎ４にそれぞれ近接し得る。したがって、音生成セル６００の動作の間に、側部開口のサイズが小さくなり得るため、低周波の音響抵抗が高められ、音生成セル６００の周波数応答におけるＬＦＲＯ効果が低減される。

例えば、ｄを小さくするために、膜１１０は、音生成セル６００の動作の間に、サブパートの非固定端が方向Ｚにおいて互いに近くなるように、膜１１０のこれらのサブパートの間に接続された少なくとも１つのバネを含み得る。図１４に示すように、膜１１０は、少なくとも１つの第２のバネＳＰＲ２及び少なくとも１つの第３のバネＳＰＲ３を含み、第２のバネＳＰＲ２は、第１の膜サブパート１１２と第３の膜サブパート１１６の間に直接接続され得るか又は第１の膜サブパート１１２と第４の膜サブパート１１８との間に直接接続され、第３のバネＳＰＲ３は、第２の膜サブパート１１４と第３の膜サブパート１１６との間に又は第２の膜サブパート１１４と第４の膜サブパート１１８との間に直接接続され得る。図１４では、膜１１０は、２つの第２のバネＳＰＲ２及び２つの第３のバネＳＰＲ３を含み、２つの第２のバネＳＰＲ２は、第１の膜サブパート１１２と第３の膜サブパート１１６との間及び第１の膜サブパート１１２と第４の膜サブパート１１８との間にそれぞれ接続され、２つの第３のバネＳＰＲ３は、第２の膜サブパート１１４と第３の膜サブパート１１６との間及び第２の膜サブパート１１４と第４の膜サブパート１１８との間にそれぞれ接続され得るが、このような構成に限定されない。なお、第２のバネＳＰＲ２及び第３のバネＳＰＲ３は、スリットＳＬ（例えば、第１のスリットＳＬ１、第２のスリットＳＬ２及び第３のスリットＳＬ３以外のスリットＳＬ）により形成されている。

くわえて、図１４に示す１つのバネでは、このバネから１つのサブパートへの接続方向は、このバネから別のサブパートへの接続方向と同じであり得るが、このような構成に限定されない。例えば、図１４では、バネは実質的にＵ字状であり得るが、このような限定されない。例えば、バネのＵ字状は大きな湾曲を有し得るが、このような構成に限定されない。この設計により、２つのサブパートの間の側部開口のサイズを小さくなるため（すなわち、dが減少する）、音生成セル６００の動作時の空気の漏れが低減されるため、音生成セル６００の周波数応答におけるＬＦＲＯ効果が低減される。

例えば、ｄを小さくするために、作動層１３０が第１の膜サブパート１１２、第２の膜サブパート１１４、第３の膜サブパート１１６及び第４の膜サブパート１１８に配置され得る。音生成セル６００の動作の間に、作動層１３０は、これらのサブパートの非固定端が方向Ｚにおいて互いに近くなるように、これらのサブパートが方向Ｚに沿って動くように作動させ得る。

さらに、図１５に示す領域Ｒ３では、音生成セル６００は膜１１０の外側に凹部構造ＲＳを含んでいてもよく、凹部構造ＲＳは膜１１０の隅領域ＣＲ内のスリット区画ＳＬｓに直接接続され、凹部構造ＲＳは曲線パターンを有し得る（例えば、凹部構造ＲＳは半円弧のパターンを有し得る）。例えば、図１５では、スリット区画ＳＬｓは、隅領域ＣＲ内に位置する第２のスリットＳＬ２の端部と、凹部構造ＲＳとの間に接続され、スリット区画ＳＬｓは直線パターンを有し得るが、このような構成に限定されない。隅領域ＣＲ内に位置するスリット区画ＳＬｓと接続された湾曲凹部構造ＲＳの存在により、音生成セル６００の製造プロセスの成功率が高められ、音生成セル６００の歩留まり率を高められ得る。

図１６を参照して、図１６は、本発明の第７の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図である。図１６に示すように、本実施形態と第６の実施形態との相違点は、バネの設計の点にある。図１６に示す音生成セル７００では、フック状曲線パターン及び直線パターンを含む第５のスリットＳＬ５が第１のスリットＳＬ１、第２のスリットＳＬ２又は第３のスリットＳＬ３に個別に接続され、第２のバネＳＰＲ２及び第３のバネＳＰＲ３は、第１のスリットＳＬ１、第２のスリットＳＬ２、第３のスリットＳＬ３及び第五スリットＳＬ５によりを形成され得るが、このような構成に限定されない。さらに、図１６において、バネは実質的にＶ字状であり得るが、このような構成に限定されない。

図１７を参照して、図１７は本発明の第８の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図である。図１７に示すように、本実施形態と第６の実施形態との相違点は、音生成セル８００の膜１１０のスリットＳＬが、第３の膜サブパート１１６及び／又は第４の膜サブパート１１８に形成された少なくとも１つのサイドスリットＳＬｉをさらに含む点である。

サイドスリットＳＬｉの存在により、第３の膜サブパート１１６及び第４の膜サブパート１１８の構造強度が弱まり得るため、第２のバネＳＰＲ２及び第３のバネＳＰＲ３は、音生成セル８００の動作の間に第３の膜サブパート１１６及び第４の膜サブパート１１８を引っ張って、それらの非固定端が方向Ｚにおいて第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４の非固定端に近くなるようにし得る。

他方で、サイドスリットＳＬｉが存在しない構造と比較して、本実施形態の膜１１０は、音生成セル８００の動作の間にサブパートの２つの非固定端の間にできる１つの元の大きな開口に代わって、複数の小さな開口を形成し、少なくとも１つの小さな開口は２つの非固定端の間に形成され、少なくとも１つの小さな開口はサイドスリットＳＬｉによって形成され得る。すなわち、元の大きな開口のｄは、小さな開口の複数のｄ’に変わり、ｄ’はｄよりも小さい。例えば、上記の式によれば、１つの元の大きな開口が３つの小さな開口に置き換えられ、元の大きな開口のｄは小さな開口のｄ’の３倍大きいと仮定すると、３つの小さな開口の音響抵抗は、元の大きな開口の音響抵抗の９倍大きくなる。そのため、この設計により、低周波の音響抵抗が増加し得る。

図１７に示すように、第２のバネＳＰＲ２は、第１のスリットＳＬ１、第２のスリットＳＬ２、第５のスリットＳＬ５及びサイドスリットＳＬｉによって形成され、第３のバネＳＰＲ３は、第１のスリットＳＬ１、第３のスリットＳＬ３、第５のスリットＳＬ５及びサイドスリットＳＬｉによって形成され得るが、このような構成に限定されない。

一部の実施形態では、図１７に示すように、作動層１３０が第１の膜サブパート１１２及び第２の膜サブパート１１４に配置され、作動層１３０は第３の膜サブパート１１６及び第４の膜サブパート１１８に配置されない（すなわち、第３の膜サブパート１１６及び第４の膜サブパート１１８に作動層が配置されない）が、このような構成に限定されない。

さらに、図１７では、膜１１０は、第１の膜サブパート１１２と第２の膜サブパート１１４との間に直接接続された第１のバネＳＰＲ１を任意で含み得る。例えば、図１７に示す第１のバネＳＰＲ１は、２つの第１のスリットＳＬ１及び２つの第５のスリットＳＬ５により形成され得るが、このような構成に限定されない。

図１８及び図１９を参照して、図１８は本発明の第９の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図であり、図１９は本発明の第９の実施形態に係る音生成セルを示す概略側面図であり、図１８及び図１９は第１の膜サブパート１１２のみを示し、第２の膜サブパート１１４の設計は、第１の膜サブパート１１２の設計と同様であり得る。図１８に示すように、本実施形態と第１の実施形態との相違点は、膜１１０のサブパートの固定端の設計の点にある。本実施形態の音生成セル９００では、膜１１０のサブパートの固定端は部分的に固定され、固定端は少なくとも１つの固定部と、少なくとも１つの非固定部とを含み、固定端の固定部は固定され、固定端の非固定部は固定されていない。例えば、図１８では、部分的に固定されている第１の膜サブパート１１２の第１の固定端１１２ａは、２つの固定部ＡＰのと、２つの固定部ＡＰの間にある１つの非固定部ＮＰを含み得るが、このような構成に限定されない。第１の固定端１１２ａの非固定部ＮＰは、音生成セル９００が動作された場合に（すなわち、第１の膜サブパート１１２が作動された場合に）、方向Ｚの方に動いて、膜１１０の変形を高めることにより、音生成セル９００によって生成される音波のＳＰＬを高める。

固定端が固定部ＡＰ及び非固定部ＮＰを有するようにするために、膜１１０のスリットＳＬは少なくとも１つの内側スリットを含み得る。本実施形態では、第１の膜サブパート１１２は少なくとも１つの第１の内側スリットＳＬｎ１と、少なくとも１つの第２の内側スリットＳＬｎ２とを有し、第１の固定端１１２ａの非固定部ＮＰは第１の内側スリットＳＬｎ１によって定義され、第２の内側スリットＳＬｎ２は第１の内側スリットＳＬｎ１に接続されるため、第１の固定端１１２ａは固定部ＡＰと、非固定部ＮＰとを有する。すなわち、第１の内側スリットＳＬｎ１は、第１の固定端１１２ａと平行であり、第１の膜サブパート１１２とアンカー構造１２０との間にあり、第２の内側スリットＳＬｎ２は第１の固定端１１２ａと平行ではない。例えば、図１８では、第１の膜サブパート１１２は、１つの第１のスリットＳＬ１及び２つの第２のスリットＳＬ２を有し、第２の内側スリットＳＬｎ２は、第１の固定端１１２ａに垂直な直線スリットであり得るが、このような構成に限定されない。例えば、第２の内側スリットＳＬｎ２は、第１の固定端１１２ａから第１のスリットＳＬ１の方に延び、第２の内側スリットＳＬｎ２は、第１のスリットＳＬ１に接続されない。

第１の固定端１１２ａの非固定部ＮＰを定義する第１の内側スリットＳＬｎ１は、二つのスリットＳＬの間に接続されていてもよい。例えば、図１８では、第１の固定端１１２ａの固定部ＡＰ及び非固定部ＮＰが、第２の内側スリットＳＬｎ２によって分割されるように、第１の内側スリットＳＬｎ１が２つの第２の内側スリットＳＬｎ２の間に接続され得るが、そのような構成に限定されない。

任意で、図１８では、第１の内側スリットＳＬｎ１及び第２の内側スリットＳＬｎ２は、第１のスリットＳＬ１、第２のスリットＳＬ２及び第３のスリットＳＬ３から分離され得るが、そのような構成に限定されない。

図１８に示すように、第１の膜サブパート１１２は、内側スリットＳＬによって複数の部分に分割され得る。例えば、図１８において、第１の膜サブパート１１２は、３つの部分９１２ｐ１、９１２ｐ２、９１２ｐ３に分割され、９１２ｐ１及び９１２ｐは、第２のスリットＳＬ２と第２の内側スリットＳＬｎ２との間にあり、部分９１２ｐ２は、２つの第２の内側スリットＳＬｎ２の間にあり得る。例えば、図１８では、部分９１２ｐ１及び部分９１２ｐ３は、アンカー構造１２０によって固定されるように、第１の固定端１１２ａの固定部ＡＰを有し得る。例えば、図１８では、部分９１２ｐ２は、音生成セル９００の動作の間に、（部分９１２ｐ１及び９１２ｐ３に比べて）部分９１２ｐ２が大きな変位で方向Ｚに沿って移動するように、第１の固定端１１２ａの非固定部ＮＰを有し得るため、音生成セル９００によって生成される音波のＳＰＬが高められ得る。

図１８に示すように、作動層１３０は、第１の膜サブパート１１２を作動させるために、第１の膜サブパート１１２の３つの部分９１２ｐ１、９１２ｐ２及び９１２ｐ３にそれぞれ配置された３つの部分を含み得る。

動作の間の音生成セル９００の側面図を示す図１９では、音生成セル９００の動作の間に、部分９１２ｐ２は（部分９１２ｐ１、９１２ｐ３に比べて）大きな変位で方向Ｚに沿って移動し、第１の固定端１１２ａの非固定部ＮＰは、方向Ｚにおいて固定部ＡＰよりも高くにあり得る。

図２０を参照して、図２０は本発明の第１０の実施形態に係る音生成セルを示す概略上面図である。図２０に示すように、本実施形態と第９の実施形態との相違点は、膜１１０のサブパートの固定端の設計にある。図２０に示す音生成セル９００’では、第１の膜サブパート１１２の第１の固定端１１２ａは、２つの非固定部ＮＰと、２つの非固定部ＮＰの間にある１つの固定部ＡＰを含み得るが、このような構成に限定されない。図２０では、第１の膜サブパート１１２は、２つの第１の内側スリットＳＬｎ１と、２つの第２の内側スリットＳＬｎ２とを有し、第１の内側スリットＳＬｎ１は、第２の内側スリットＳＬｎ２と第２の内側スリットＳＬ２との間に接続され得るが、このような構成に限定されない。

図２０では、部分９１２ｐ２は、アンカー構造１２０によって固定されるように、第１の固定端１１２ａの固定部ＡＰを有し得る。図２０では、部分９１２ｐ１及び部分９１２ｐ３は、音生成セル９００’の動作の間に、部分９１２ｐ１及び部分９１２ｐ３が（パーツ９１２ｐ２に比べて）大きな変位で方向Ｚに沿って移動し得るように、第１の固定端１１２ａの非固定部ＮＰを有するため、音生成セル９００’によって生成される音波のＳＰＬが高められ得る。

図２１及び図２２を参照して、図２１は、本発明の一実施形態に係る孔付きの膜を有する音生成セルを示す概略上面図であり、図２２は、本発明の一実施形態に係る孔付きの膜を有する音生成セルを示す概略断面図である。図２１及び図２２に示すように、音生成セル１０Ｈの膜１１０は、膜１１０の質量を減らすために、複数の孔ＨＬを有し得る（すなわち、孔ＨＬが膜１１０に形成される）。図２１及び図２２では、第１の膜サブパート１１２はいくつかの孔ＨＬを有し、第２の膜サブパート１１４はいくつかの孔ＨＬを有する。膜１１０の質量が少なくなるため、音生成セル１０Ｈによって生成される音波の周波数範囲を高めるために膜１１０の共振周波数が高められ、音波のＳＰＬを高めるために作動膜１１０の変形が大きくされる。

なお、孔ＨＬを有する膜１１０は、要件に基づいて上述の任意の実施形態（例えば、図１～図２０に示す実施形態）で用いられ得る。

本発明では、孔は、上から見た場合、膜１１０の任意の適切な位置に配置され得る。図２１及び図２２に示すように、膜１１０では、孔ＨＬはスリットＳＬから分離され得る。

一部の実施形態では、孔ＨＬのうちの少なくとも１つは、ベースの法線方向（すなわち、方向Ｚ）で作動層１３０と重なり得る。例えば、図２１では、いくつかの孔ＨＬは、ベースの法線方向（すなわち、方向Ｚ）で作動層１３０と重なってもよく、他の孔は、ベースの法線方向（すなわち、方向Ｚ）で作動層１３０と重ならないが、そのような構成に限定されない。なお、図２２は、図２２を明確にするために、作動層１３０と重なっている孔ＨＬ１のみを示す。

本発明では、孔ＨＬは、膜１１０の設計、孔ＨＬの位置及び／又は他の要件に基づいて、貫通孔、凹み孔又は空隙であり得る。さらに、膜１１０の孔ＨＬは、要件に基づいて、同じ種類であっても異なる種類であってもよい。

図２２に示すように、膜１１０はベース層ＢＳＬ及びカバー層ＣＶＬと、ベース層ＢＳＬ及びカバー層ＣＶＬに関連する種類の孔ＨＬとを有し得る。図２２では、作動層１３０と重なるいくつかの孔ＨＬ１では、孔ＨＬ１はベース層ＢＳＬを貫通してカバー層ＣＶＬによって覆われ、これらの孔ＨＬ１は凹み孔であり得るが、そのような構成に限定されない。図２１に示すように、作動層１３０と重ならないいくつかの孔ＨＬ２では、孔ＨＬ２はベース層ＢＳＬを貫通し、孔ＨＬ２はカバー層ＣＶＬに覆われていても、なくてもよく、孔ＨＬ２は、孔ＨＬ２がカバー層ＣＶＬによって覆われている場合は凹み孔であり、孔ＨＬ２は、孔ＨＬ２がカバー層ＣＶＬによって覆われていない場合は貫通孔である（例えば、これらの孔ＨＬ２と重なるカバー層ＣＶＬの部分は、音生成セル１０Ｈの製造においてエッチングされる）。

本発明では、孔ＨＬの上面パターンは、要件に基づいて設計され得る。例えば、孔ＨＬの上面パターンは、多角形（すなわち、六角形）、湾曲端を有する形状（例えば、円又は楕円）、他の適切な形状であり得るが、このような構成に限定されない。

本発明では、孔ＨＬの幅（又は直径）及び孔ＨＬの数は、要件に基づいて設計され得る。一部の実施形態では、膜１１０が軽量で、適切な剛性を有するように、孔ＨＬの幅（又は直径）が小さく、孔ＨＬの数が大きくされ得る。例えば、孔ＨＬの数は１００以上（例えば、１００～１万）であり得るが、そのような構成に限定されない。

孔ＨＬの幅（又は直径）が大幅に小さい場合に、孔ＨＬが貫通孔（例えば、孔ＨＬ２）であると、孔ＨＬを通過する気流が大幅に少なくなる。一部の実施形態では、孔ＨＬは、孔ＨＬを大幅に小さくするために、孔ＨＬの境界層の境界層厚さの数倍以下の幅（又は直径）を有し得る。例えば、孔ＨＬは、この孔ＨＬの境界層の境界層厚さの５倍（通常は０．６～３倍）以下の幅（又は直径）を有し得る。

詳細には、孔ＨＬが、この孔ＨＬの境界層の境界層厚さの数倍以下の幅（又は直径）を有する場合、孔ＨＬ（すなわち、貫通孔、孔ＨＬ２）を通過する気流は、境界層効果によって影響を受け得る。境界層効果とは、滑りのない（no-slip）固体境界面の境界層内を気流が流れる場合に、気流の速度が、境界層の外の自由流速度から、滑りのない固体境界面の表面で０に低下し、滑りのない固体境界面の境界層の境界層厚さが決定されることと要約できる。上記の境界層効果を利用することで、孔ＨＬ（すなわち、貫通孔、孔ＨＬ２）を通過する気流の速度が大幅に低下する。

以下では、音生成セル１０Ｈの製造方法の詳細をさらに例示して説明する。なお、以下の製造方法では、音生成セル１０Ｈの作動層１３０は、例えば圧電アクチュエータを含み得るが、このような構成に限定されない。

図２１～図２４を参照して、図２３及び図２４は、図２１及び図２２に示す音生成セルの製造方法の各段階における構造を示す概略図であり、図２１及び図２２は、音生成セルの製造後の音生成セルの最終構造を示す。図２３に示すように、ウエハＷＦが準備され、ウエハＷＦは、第１の層ＷＬ１（すなわち、膜１１０のベース層ＢＳＬ）及び第２の層ＷＬ２を含み、第１の層ＷＬ１と第２の層ＷＬ２との間に絶縁層ＷＬ３を任意で含み得る。第１の層ＷＬ１、第２の層ＷＬ２及び絶縁層ＷＬ３の詳細については上記を参照し、これらの内容については繰り返し説明しない。

次に、図２３に示すように、少なくとも１つのトレンチ線ＴＬ及び複数の孔ＨＬを形成するために、ウエハＷＦの第１の層ＷＬ１がパターニングされ得る。図２３では、トレンチ線ＴＬ及び孔ＨＬは、第１の層ＷＬ１が除去された部分である。

図２４に示すように、ウエハＷＦ上にカバー層ＣＶＬが形成され、第１の層ＷＬ１は第２の層ＷＬ２とカバー層ＣＶＬとの間にあり、カバー層ＣＶＬはトレンチ線ＴＬ及び孔ＨＬを覆う。カバー層ＣＶＬの存在により、後続のプロセスで形成される他の層は、ウエハＷＦ及びカバー層ＣＶＬ上に配置される。

図２４に示すように、第１の導電層ＣＴ１、作動材料ＡＭ、第２の導電層ＣＴ２、分離絶縁層ＳＩＬ、第３の導電層ＣＴ３及び上部絶縁層ＴＩＬが、カバー層ＣＶＬ上に順次配置され得る。これらの層の形成プロセス及びパターニングプロセスの順序は、要件に基づいて設計され得る。なお、作動材料ＡＭ、第１の導電層ＣＴ１及び第２の導電層ＣＴ２は、作動層１３０が２つの電極と、２つの電極の間に作動材料ＡＭとを含む圧電アクチュエータを有するように、音生成セル１０Ｈの作動層１３０のサブ層であり得る。第１の導電層ＣＴ１、作動材料ＡＭ、第２の導電層ＣＴ２及び分離絶縁層ＳＩＬの詳細について上記を参照し、これらの内容については繰り返し説明しない。

第３の導電層ＣＴ３は、作動層１３０が外部コンポーネントに電気的に接続されるようにするために、任意の適切な導電性材料を含み得る。一部の実施形態では、第３の導電層ＣＴ３は金属を含み得る。第３の導電層ＣＴ３の厚さは、要件に基づいて個別に調整され得る。

上部絶縁層ＴＩＬの厚さ及び上部絶縁層ＴＩＬの材料は、要件に基づいて設計され得る。例えば、上部絶縁層ＴＩＬの材料は窒化ケイ素であり得るが、このような構成に限定されない。例えば、上部絶縁層ＴＩＬは多層構造であり得るが、このような構成に限定されない。

図２１及び図２２に示すように、ウエハＷＦの第２の層ＷＬ２及びカバー層ＣＶＬは、第２の層ＷＬ２がアンカー構造１２０を形成し、第１の層ＷＬ１及びカバー層ＣＶＬがアンカー構造１２０によって固定される膜１１０を形成するように、パターニングされ得る。図２２では、ウエハＷＦの第２の層ＷＬ２の一部及びカバー層ＣＶＬの一部が除去される。

例えば、ウエハＷＦの第２の層ＷＬ２の一部及びカバー層ＣＶＬの一部を除去するプロセスでは、ウエハＷＦが基板及び接着層上に配置され（例えば、図６に示すように）、接着層が基板とウエハＷＦの第１の層ＷＬ１との間に接着され、作動層１３０はウエハＷＦと基板との間にある。次に、ウエハＷＦの第２の層ＷＬ２及びカバー層ＣＶＬに対してパターニングプロセスを行って、ウエハＷＦの第２の層ＷＬ２の一部及びカバー層ＣＶＬの一部を除去する。また、ウエハＷＦの絶縁層ＷＬ３もこのパターニングプロセスでパターニングされ得る。次に、基板及び接着層を適切なプロセスで除去して、音生成セル１０Ｈの製造が完了する。例えば、基板及び接着層が剥離プロセスで除去され得るが、このような構成に限定されない。

図２１及び図２２では、第２の層ＷＬ２の一部、絶縁層ＷＬ３の一部及びカバー層ＣＶＬの一部を除去して膜１１０が形成されるため、トレンチ線ＴＬにより膜１１０内にスリットＳＬが形成され、膜１１０を貫通し、膜１１０は複数の孔ＨＬを有する。

図２５を参照して、図２５は、本発明の別の実施形態に係る孔付き膜を有する音生成セルを示す概略断面図である。図２２の音生成セル１０Ｈと比較して、図２５に示す音生成セル２０Ｈは、カバー層ＣＶＬと作動層１３０との間に配置されるバリア層ＢＡＬをさらに含む。例えば、バリア層ＢＡＬは（図３～図８に示す）補償酸化物層であり得るが、このような構成に限定されない。

バリア層ＢＡＬは、任意の適切なときにパターニングされ得る。例えば、ウエハＷＦの第２の層ＷＬ２の一部及びカバー層ＣＶＬの一部を除去する前にバリア層ＢＡＬがパターニングされ得るが、このような構成に限定されない。

図２６を参照して、図２６は、本発明の別の実施形態に係る、孔付きの膜を有する音生成セルを示す概略断面図である。図２２に示す音生成セル１０Ｈの孔ＨＬの種類は、図２６に示す音生成セル３０Ｈの孔ＨＬの種類とは異なる。図２６では、孔ＨＬは膜１１０のベース層ＢＳＬを通過せず、孔ＨＬは膜１１０のカバー層ＣＶＬによって覆われているため、孔ＨＬは空隙であり得るが、このような構成に限定されない。

膜上に孔ＨＬを形成する概念は、音生成装置だけでなく、音声感知装置にも適用され得る。すなわち、孔ＨＬ付きの膜を含む（音生成セル（例えば、スピーカ）又はマイクのいずれかであり得る）音響トランスデューサも本発明の範囲内にある。

要約すると、本発明の音生成セルの設計によれば、音生成セルによって、より高い共振周波数、より大きなＳＰＬ、高い歩留まり率及び／又は低い空気漏れが得られ得る。

当業者は、本発明の教示を保持しながら、装置及び方法の多数の修正及び変更が行われ得ることを容易に気付くであろう。したがって、上記の開示は、添付の特許請求の範囲の内容及び範囲によってのみによって限定されるものと解釈すべきである。

Claims (20)

1. 膜と
   前記膜上に配置される作動層と、
   を含み、
   前記膜は、音を生成するために前記作動層によって作動され、
   前記膜には複数の孔が形成されている、
   音生成セル。
2. 前記孔のうちの少なくとも１つは、前記音生成セルが配置されるベースの法線方向で前記作動層と重なる、請求項１に記載の音生成セル。
3. 前記膜は少なくとも１つのスリットを含み、前記孔は、該少なくとも１つのスリットから分離されている、請求項１に記載の音生成セル。
4. 前記孔のうちの少なくとも１つは、前記孔のうちの該少なくとも１つの境界層の境界層厚さの５倍以下の幅を有する、請求項１に記載の音生成セル。
5. 前記膜はベース層及びカバー層を含み、前記孔は該ベース層に形成され、該カバー層は前記孔を覆う、請求項１に記載の音生成セル。
6. 前記孔のうちの前記少なくとも１つは貫通孔、凹孔又は空隙である、請求項１に記載の音生成セル。
7. 前記孔のうちの１つの上から見た場合のパターンは六角形又は円形である、請求項１に記載の音生成セル。
8. 前記膜は、第１の膜サブパート及び第２の膜サブパートを含み、該第１の膜サブパート及び該第２の膜サブパートは互いに反対にあり、
   前記第１の膜サブパートは完全に又は部分的に固定された第１の固定端を含み、該第１の固定端以外の前記第１の膜サブパートの端部は固定されておらず、
   前記第２の膜サブパートは完全に又は部分的に固定された第２の固定端を含み、該第２の固定端以外の前記第２の膜サブパートの端部は固定されていない、請求項１の音生成セル。
9. 前記膜の第１の比は２よりも大きく、前記膜の第１の比は、前記膜の第２の側の第２の長さに対する前記膜の第１の側の第１の長さの比である、請求項８に記載の音生成セル。
10. 前記膜は、
    前記第１の膜サブパートと、前記第２の膜サブパートとの間に形成される第１のスリットであって、前記第１の膜サブパートの第１の非固定端は該第１のスリットによって定義され、前記第１の非固定端は、上から見た場合に前記第１の固定端の反対にある、第１のスリットと、
    第２のスリットであり、前記第１の膜サブパートの第２の非固定端は該第２のスリットによって定義され、前記第２の非固定端は、前記第１の固定端に隣接する、第２のスリットと、
    を含む、請求項８に記載の音生成セル。
11. 前記第１の膜サブパートの第１の非固定端及び前記第２の膜サブパートの第３の非固定端は、前記第１のスリットによって定義され、前記第２の膜サブパートの第３の非固定端は、上から見た場合に前記第２の膜サブパートの第２の固定端の反対にある、請求項１０に記載の音生成セル。
12. 前記音生成セルの隅に配置される凹部構造を含み、該凹部構造は、剥離プロセスの間に該凹部構造に加えられる応力を分散するように構成されている、請求項１に記載の音生成セル。
13. 前記膜は、隅領域にスリット区画を含み、前記凹部構造は該スリット区画に直接接続されている、請求項１２に記載の音生成セル。
14. 前記膜は、前記第１の膜サブパート及び前記第２の膜サブパートの移動距離を制限するように構成されたラッチ構造を含み、
    前記移動距離は、前記音生成セルが配置されるベースの法線方向に沿った距離である、請求項８に記載の音生成セル。
15. 前記膜は、前記第１の膜サブパートと、前記第２の膜サブパートとの間に直接接続された第１のバネをさらに含む、請求項８に記載の音生成セル。
16. 前記膜は、
    上から見た場合に、前記音生成セルの第１の側によって前記第１の膜サブパートと、前記第２の膜サブパートとの間に配置される第３の膜サブパート、
    をさらに含み、
    前記第３の膜サブパートは、前記音生成セルの第１の側での音響漏れを低減するように構成され、
    前記第３の膜サブパートは、固定された第３の固定端を含み、該第３の固定端以外の前記第３の膜サブパートの端部は固定されていない、請求項８に記載の音生成セル。
17. 音生成セルの製造方法であって、
    第１の層及び第２の層を含むウエハを用意することと、
    少なくとも１つのトレンチ線及び複数の孔を形成するために、前記ウエハの第１の層をパターニングすることと、
    前記ウエハを基板上に配置することと、
    を含み、
    前記第１の層は孔付きの膜を含み、
    前記少なくとも１つのトレンチ線により、少なくとも１つのスリットが前記膜内に形成されるとともに、前記膜を貫通する、製造方法。
18. 前記ウエハ上にカバー層を形成することであって、前記第１の層は前記第２の層と該カバー層との間にあり、該カバー層は前記少なくとも１つのトレンチ線及び前記孔を覆う、ことと、
    前記カバー層上に作動層を形成することと、
    前記ウエハの第２の層の一部及び前記カバー層の一部を除去することと、
    を含む、請求項１７に記載の製造方法。
19. 前記膜は第１の膜サブパート及び第２の膜サブパートを含み、該第１の膜サブパートと、該第２の膜サブパートとは互いに反対にあり、
    前記第１の膜サブパートは、完全に又は部分的に固定された第１の固定端を含み、第該１の固定端以外の前記第１の膜サブパートの端部は固定されておらず、
    前記第２の膜サブパートは、完全に又は部分的に固定された第２の固定端を含み、該第２の固定端以外の前記第２の膜サブパートの端部は固定されていない、請求項１７に記載の製造方法。
20. 音波を生成するか又は音波を知覚するように構成された膜を含む音響トランスデューサであって、該膜には複数の孔が形成されている、音響トランスデューサ。