JP4047805B2 - マイクロマシン技術を用いた音響信号感知装置および感知方法 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロマシン技術を用いた音響信号感知装置および感知方法に関するものである。

マイクロフォンは空気圧パターン（即ち、音響信号）を電気信号に変換するコンバータである。標準的なダイナミック・マイクロフォンにおいては、マイクロフォン・ダイヤフラムが磁界に対して相対的にコイルを動かすことによってコイル内に電流を流す。標準的なコンデンサ・マイクロフォンにおいては、マイクロフォン・ダイヤフラム（例えば、帯電した金属板、エレクトレット等）が固定背面電極に対して相対的に移動することによって、前記ダイヤフラムと固定背面電極間の電位差を一定に保持しようとする電源から電流を流す。

風切音はマイクロフォンの音響信号感知能力を低下させることがある。例えば、人がマイクロフォンに向かって話をしているとき、風切音がその人の声をマスクして、マイクロフォンに取り付けられている装置（例えば、増幅器、レコーダ、送信機、スピーカ等）に届かなくなることがある。また、風切音は重要な音響信号をマスクして、自動目的物/標的認識装置、方向探知装置等の自動装置の性能を低下させることがある。

一部のマイクロフォン・アセンブリは、マイクロフォンをカバーして、風切音を低減する防風スクリーンを備えている。従来型防風スクリーンの１つである、一般にテレビ・レポーターが使用するマイクロフォンの最上部に見られる防風スクリーンは、球形の発泡体（例えば、マイクロフォンを覆っている直径約１０ｃｍの発泡体ボール）から成っている。前記のような防風スクリーンは長年使用されており、関心のある特定の音（例えば、テレビ・レポーターの声）を遮る風切音（例えば、耳障りなごうごうという音）を抑圧する効果がある。

音響中の風切音、および目標位置（例えば、走り去るトラック固有の音響サインを得る）における風切音を電子的に除去する科学的実験が幾つか試みられている。一般に、このような実験では、音圧および風圧を感知するマイクロフォン、マイクロフォンの周囲（例えば、マイクロフォンから数ミリメートル離間した位置）に配置される風速を感知する一組の熱線風速計、マイクロフォンが感知した音圧および風圧、並びに一組の熱線風速計が感知した風速データを記憶および処理するコンピュータ化された装置が使用される。標準的な熱線風速計は、短いワイヤ（例えば、１．５ｍｍ長のタングステン、あるいはプラチナ）を加熱し、ワイヤを吹き抜ける風による熱損失を測定することによって風速を感知する脆弱なデバイスである（熱損失、あるいはエネルギー損失が風速と直接関連する）。

前記実験の１つが、以下のように行われた。第１アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータが、マイクロフォンからの信号をデジタル化した音圧および風圧信号に変換し、コンピュータのメモリに記憶した。同時に、第２Ａ／Ｄコンバータが一組の熱線風速計からの信号をデジタル化した熱損失信号に変換し、前記メモリに記憶した。次に、デジタル信号処理装置が、前記音圧および風圧信号、並びに熱損失信号を処理した。特に、熱損失信号に１つのアルゴリズムを適用して風圧データを生成し、それを風信号含む音響信号から減じた。前記実験では、雑多な結果しか得られなかったが、理論的には、最終的に風切音が除去された音響信号が目標位置から得られるはずであった。

前記と似た方法で行われた実験が非特許文献１に記載されている。前記引用により、前記文献の教示内容がそのまま本明細書に組み込まれたものとする。同様の方法で行われた別の実験内容が非特許文献２に記載されている。前記引用により、前記文献の教示内容がそのまま本明細書に組み込まれたものとする。これらの実験により、有望な一定の試験結果が得られたが、それは風の流れがマイクロフォン・ダイヤフラムに対し、実質的に正規の角度で入射した場合に限定されるものであった。関連する実験内容および風信号アルゴリズム（例えば、流体力学方程式）が非特許文献３に記載されている。
"Electronic Removal of Outdoor Microphone Wind Noise," by Shust et al., Acoustical Society of America 136th Meeting Lay Language Papers, October 1998. "Low Flow-Noise Microphone for Active Noise Control Applications," by McGuinn et al., AIAA Journal, Vol. 35, No.1, January, 1997. "Active Removal of Wind Noise from Outdoor Microphones using Local Velocity Measurements," by Shust, Ph.D. Dissertation in Electrical Engineering, Michigan Technological University, March 6, 1998.

残念ながら、マイクロフォンが感知した風切音を低減する従来の方法には欠点がある。例えば、前記従来型防風スクリーンはかさばる傾向にあり、従って一定のマイクロフォンの用途（例えば、補聴器、ハンズフリー電話機、隠密調査用装置等）には不向きである。また、従来型防風スクリーンがかさばることにより、最新のマイクロフォン、および音響装置の小型化の傾向（例えば、手のひらサイズのカムコーダ、ポケット・サイズの携帯電話等）の妨げになっている。更に、風切音の除去効果を維持しようとすれば、防風スクリーンを小型化することはできない。

また、一組の熱線風速計を周囲に配置したマイクロフォンが感知した、風圧信号を含む音圧信号から風切音を電子的に除去する前記従来型手法では、雑多な結果しか得られず、防風スクリーンと同様の風切音除去効果が得られるとの結果が得られていない。雑多な結果しか得られなかったことには、幾つかの要因が考えられる。例えば、一組の熱線風速計がマイクロフォンと同じ位置で風切音を感知しておらず、むしろマイクロフォンの近接位置（即ち、マイクロフォンから数ミリメートル離間した位置）で感知しており、かかる風切音はマイクロフォンの位置における風切音と顕著に異なっていた可能性がある。また、風が前記一組の風速計に向けてマイクロフォンを通過する際、マイクロフォン周囲の空気の流れによって、風速計の位置における風速が歪められ、誤った情報が装置に入力された可能性がある。更に、前記手法は、風の流れがマイクロフォン・ダイヤフラムに対し、実質的に正規の角度で入射した場合にのみ有効であった。

更に、電子的に風切音を除去する前記従来型手法には、実現上の欠点がある。例えば、一部の方法は大規模なコンピュータ装置を必要とする（例えば、複数のＡ／Ｄコンバータ、信号情報を記憶するメモリ、風圧信号を含む音圧信号および風速信号の両方に対するデジタル信号処理技術の適用等）。更に、前記方法では、信号情報をデジタル化してメモリに記憶した後、風信号を含む音響信号から風圧信号データを減じており、コンピュータのメモリおよび準備のための待ち時間を必要としていた。かかる後処理方法は、例えば、生中継、携帯電話、軍事/防衛用地上センサ、補聴器等、能動的に（即ち、リアルタイムで）風切音を除去する必要がある音響装置などには適していない。

前記従来型風切音除去方法に反し、本発明の実施の形態は、マイクロマシン（ＭＥＭＳ）技術を用いて音響信号を取得する方法に関するものである。例えば、基本的にマイクロフォンおよび熱線風速計のような感知素子をＭＥＭＳデバイス中に配置することができる（例えば、極僅かに離間した位置、あるいは互いに接触した位置に配置することができる）。従って、基本的に同一場所において、風速、および風圧を含む音圧を測定することができる。その結果、風速に基づいて正確な風圧信号を生成し、風圧信号を含む音圧信号から減ずることができるので、風切音を除去した正確な音を提供することができる。

本発明の１つの態様は、音響センサおよび処理回路を備える音響装置に関するものである。前記音響センサは、ベース、マイクロフォン・ダイヤフラムを有し、前記ベースに支持されるマイクロフォン、および前記ベースに支持される一組の熱線伸長部材を備える。前記一組の熱線伸長部材が、前記マイクロフォン・ダイヤフラムと実質的に平行な平面を画成する。前記処理回路は、マイクロフォンからの風圧信号を含む音圧信号、および前記熱線風速計からの風速信号を受信し、受信したマイクロフォンからの風圧信号を含む音圧信号、および前記熱線風速計からの風速信号を基に、出力信号（例えば、風切音を除去した正確な音）を生成する。前記熱線伸長部材が前記マイクロフォン・ダイヤフラムと実質的に平行な平面を画成するので、前記熱線伸長部材とマイクロフォン・ダイヤフラムとを互いに極接近させて（例えば、極僅かに離間した位置）、あるいは互いに接触する位置に配置することができるので、同一場所において風速、および風圧を含む音圧を正確に感知することができる。

１つの態様において、導体材料（例えば、多結晶シリコン、シリコン化合物）から成る第１層がマイクロフォン・ダイヤフラムを画成し、導体材料（例えば、タングステン）から成る第２層が前記一組の熱線伸長部材を画成する。本態様おいては、前記ベースが前記第１および第２層を支持する基板（例えば、シリコン）を備えている。従って、音響センサを１つのＭＥＭＳデバイスとして構成することができる。このようなＭＥＭＳ音響センサは風切音を除去した音を提供することができるので、ＭＥＭＳ音響センサを便宜的にＭＥＭＳ電子防風スクリーン・マイクロフォン（ＭＥＷＭ）と呼ぶことができる。

１つの態様において、音響センサのマイクロフォンが、マイクロフォン・ダイヤフラムと実質的に平行に配置され、コンデンサ・マイクロフォン・キャビティを形成する固定部材（例えば、背面電極）を更に備える。本態様においては、導体部材から成る第３層がマイクロフォンの固定部材を画成する。前記基板が前記第３層を支持する。マイクロフォン・ダイヤフラムが連続してベースまで伸び、前記一組の熱線伸長部材とコンデンサ・マイクロフォン・キャビティとの間を封止することが好ましい。これにより、マイクロフォン・ダイヤフラムによって、汚染物質（例えば、塵埃、湿気、土埃、屑等）が、前記一組の熱線伸長部材から、前記コンデンサ・マイクロフォン・キャビティに向けて移動し、キャビティ内部に侵入するのを防止することができる。そうしないと、前記キャビティ内に汚染物質が入り、マイクロフォンが正しく動作しなくなる可能性がある。

１つの態様において、前記一組の熱線伸長部材が、前記熱線伸長部材によって画成される平面上に、実質的に互いに平行なタングステン・ブリッジを備えている。それ故、前記タングステン・ブリッジを加熱し、前記ブリッジを吹き抜ける風による熱損失を測定（例えば、アナログ回路によって）し、その熱損失値を得て風速信号に変換することができる。

１つの態様において、前記音響センサが、前記基板に支持される保護材料（例えば、窒化シリコン）から成る層を更に備える。前記保護材料層が、音波を外部位置から前記一組の熱線伸長部材、およびマイクロフォン・ダイヤフラムに向けて通過させることができるメッシュを画成することが好ましい。前記メッシュにより、音および風が外部から前記風速計およびマイクロフォンに達することができるばかりでなく、汚染物質が前記風速計およびマイクロフォンに到達する可能性を低くする。

１つの態様において、前記導体材料から成る第１層が、前記マイクロフォン・ダイヤフラムを含む、複数のマイクロフォン・ダイヤフラムを画成する。前記複数のマイクロフォン・ダイヤフラムは、二次元的にＮｘＭ列に配置されることが好ましい（ＮおよびＭは正の整数）。また、前記導体材料から成る第２層が、前記一組の熱線伸長部材を含む、多数組の熱線伸長部材を画成する。前記多数組の熱線伸長部材は、前記二次元的にＮｘＭ列に配置される複数のマイクロフォン・ダイヤフラムに対応するよう、二次元的にＮｘＭ列に配置されることが好ましい。前記により、音響センサが複数の感知素子（マイクロフォンと風速計のペア）を備えることができ、例えば、耐故障性等の堅牢性、および信号対雑音比（即ち、特定の感知素子におけるランダム・ノイズの軽減）等を向上することができる。

１つの態様において、前記二次元的にＮｘＭ列に配置されるマイクロフォン・ダイヤフラムが、第１周波数範囲（例えば、０〜１０ＫＨｚ）の音波に反応する第１列のマイクロフォン・ダイヤフラム、および前記第１周波数範囲とは異なる、第２周波数範囲（例えば、１０〜２０ＫＨｚ）の音波に反応する第２列のマイクロフォン・ダイヤフラムを備える。前記以外の列のマイクロフォン・ダイヤフラムを、別の周波数範囲の音波に反応させることもできる。前記により、音響センサを特定の種類の音（例えば、音声、自動車固有のサイン等）を感知するよう具体的に調整することができる。

１つの態様において、前記処理回路が、前記熱線風速計からの風速信号を、風圧成分を有するアナログの風圧信号に変換する変換ステージ、およびマイクロフォンからの風圧信号を含む音圧信号から前記アナログ風圧信号の風圧成分を減じて、出力信号を生成する出力ステージを備える。本態様は、リアルタイムで動作することができ、出力信号として、風切音を除去したリアルタイムの音響信号を提供することができる。従って、本態様は、生中継、携帯電話、軍事/防衛用地上センサ、補聴器等、能動的に風切音を消去する必要がある用途に適している。

１つの態様において、前記変換ステージおよび出力ステージは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）に組み込まれるアナログ回路である。前記のようなパッケージにより、装置全体を狭いスペースに収めることができる（例えば、音響センサ用ＭＥＭＳデバイス、および処理回路用ＡＳＩＣデバイス）。

１つの態様において、前記処理回路は、風速信号をデジタル化し、デジタル化した風速信号をルックアップ表の一連の風圧値に関連付け、相関信号として一連の風圧値を提供する相関ステージを備える。更に、前記処理回路は、前記相関ステージからの前記相関信号の受信、マイクロフォンからの風信号を含む音響信号の受信、および前記風圧信号を含む音圧信号から前記一連の風圧信号値を減じて出力信号を生成する出力ステージを備える。本態様では、風速信号に適したアルゴリズムを適用することができる。本態様においては、装置は変換ステージを必要としない、あるいは変換ステージをバイパスすることができる。

これまで説明してきた本発明の特徴的機能を音響装置、音響デバイス、方式、およびその他の電子装置、例えばマサチューセッツ州、ウィルミントンに所在するテキストロン・装置ズ・コーポレーション（Ｔｅｘｔｒｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）の電子装置に採用することができる。

本発明の前記およびその他の目的、特徴的機能、および効果は、添付図面によって図解されており、以下に詳細に説明する本発明の実施の形態によって、はっきりと理解することができる。図において同一の参照符合は同一の部品を示す。また、図は必ずしも一定の比率で描かれているとは限らず、むしろ本発明の原理を説明する部分が強調して描かれている。

本発明の実施の形態は、マイクロマシン（ＭＥＭＳ）技術を用いて音響信号を得る方法に関するものである。例えば、基本的にマイクロフォンおよび熱線風速計のような感知素子をＭＥＭＳデバイス中に配置することができる（例えば、極僅かに離間した位置に配置することができる）。従って、基本的に同一場所において、風速、および風圧を含む音圧を測定することができる。その結果、同一場所における風速に基づいて、風圧信号を生成し、同一場所において取得した風圧を含む音圧から、前記風圧信号を減ずることができるので、風切音を除去した正確な音を提供することができる。

図１は本発明に用いるのに適する音響装置４０を示す図である。音響装置４０は、音響センサ４２、および処理回路４４を備えている。更に、音響装置４０は、付加回路４６（例えば、レコーダ、増幅器、送信機等）を備えることができる。音響センサ４２は、風速を測定するための熱線風速計４８、音圧および風圧を感知するためのマイクロフォン５０を備えている。処理回路４４は、風速情報を風圧情報に変換するための変換ステージ５２、および風切音を除去した音響情報を生成するための出力ステージ５４を備えている。音響装置４０は、従来型の物理的な発泡体防風スクリーンを必要とせずに、マイクロフォン５０に入った、動的かつ非線形の風切音を能動的に除去する。一例として、付加回路４６は、アナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ５６、および出力ステージ５４からの音響情報を更に処理するためのデジタル信号処理装置５８を備えている。

音響センサ４２は、ＭＥＭＳデバイス（即ち、マイクロマシン・デバイス）として構成することが好ましい。従って、音響センサ４２は、大型機器（例えば、手持ちマイクロフォン）のみならず、手のひらサイズのカムコーダ、ポケット・サイズの携帯電話、隠密調査用デバイス等、小型機器に適している。音響センサ４２は、風切音を除去した音響情報を提供することができるので、ＭＥＭＳ構成の音響センサ４２は、便宜的にＭＥＭＳ電子防風スクリーン・マイクロフォン（ＭＥＷＭ）と呼ぶことができる。

また、処理回路４４は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）のような１つの集積回路（ＩＣ）にパッケージすることができる。１つの態様において、処理回路４４は、ＡＳＩＣ内において、完全にアナログ回路から成るので、複数のＡ／Ｄコンバータを必要としない。即ち、付加回路４６が、先に説明した従来の科学的実験のように、風速信号および風圧信号を含む音圧信号を別々に変換するための複数のＡ／Ｄコンバータを必要とせず、音響装置４０の情報をデジタル化するための１つのＡ／Ｄコンバータで済む。ＭＥＭＳデバイスとして構成することができる音響センサ４２と前記アナログ回路とを組み合わせることにより、風切音のない音を出力ステージ５４から得ることができる。別の態様において、処理回路４４はハイブリッド回路として、即ち微小回路基板上に搭載される複数のＩＣパッケージ内に組み込まれる。

動作時、音響装置４０は、生の物理風速信号（即ち、風/乱流/風速信号）を音響的に同等な電気信号に変換し、音圧および風圧成分を含むマイクロフォン全体の信号から減じることにより、風切音を除去したクリーンな音響信号を得る。具体的には、熱線風速計４８が風速信号６０（即ち、熱損失信号）を変換ステージ５２に供給する。変換ステージ５２は、風速信号６０を風圧信号６２に変換して、出力ステージ５４に出力する。出力ステージ５４は、変換ステージ５２からの風圧信号６２、およびマイクロフォン５０からの風圧信号を含む音圧信号を同時に受信し、出力信号６６を付加処理回路４６に出力する。出力信号６６は、変換ステージ５２からの風圧信号６２、およびマイクロフォン５０からの風圧信号を含む音圧信号６４を基にしている。具体的には、出力信号６６は、風切音を除去したマイクロフォン５０が感知した音を含んでいる。１つの態様において、出力信号６６はアナログ信号であって、Ａ／Ｄコンバータ５６によってデジタル信号６８に変換され、デジタル信号処理装置によって更に処理される。

風速信号６０の変換に伴う、風圧信号を含む音圧信号６４と風圧信号６２との間の遅延は、風圧信号を含む音圧信号６４を僅かに遅延させることによって補償することができる。前記のような遅延は、長い導体（例えば、長い導体材料路、長いエッチング等）、遅延バッファ等によって得ることができる。

図２は、図１の音響センサ４２の部分７０の斜視図である。部分７０はマイクロフォン５０を構成する、マイクロフォン・ダイヤフラム７２と固定部材７４（即ち、固定背面電極）とを備えている。固定部材７４は穴７６を画成する。部分７０は、更に熱線風力計４８の一組の熱線伸張部材７８−Ａおよび７８−Ｂ（総称して、伸張部材７８と呼ぶ）を備えている。一組の熱線伸張部材７８は、マイクロフォン・ダイヤフラム７２に対し、実質的に平行に伸びている。部分７０は、更にメッシュ８０（例えば、縦および横方向に広がるグリッド）を画成する保護材料層８０を備えている。熱線伸張部材７８と保護材料８０のメッシュ穴８４との間のギャップ８２を通して、風と音８６がマイクロフォン５０を駆動することができる。以下図２および３を参照しながら、本発明を更に詳細に説明する。

図３および４は、それぞれ図１の音響センサ４２の側断面９０、および音響センサ４２を図３の平面１０６を通して上から見た（即ち、平面１０６を通してマイクロフォン・ダイヤフラム７２の平面を見た）鳥瞰１１０である。図３および４に示すように、音響センサ４２は、マイクロフォン・ダイヤフラム７２、および固定部材７４を支持するベース９４を備えている（図２参照）。１つの態様において、音響センサ４２はＭＥＭＳデバイスであって、ベース９４は多層材料膜（例えば、シリコン、エピタキシャル・シリコン、低温二酸化ケイ素、プラズマ窒化物等）で形成されている。ベース９４は、更に熱線伸張部材７８（図４の破線部）、および保護材料８０のメッシュ（簡素化のため図示せず）を支持する。

ベース９４は、マイクロフォン・ダイヤフラム７２と固定部材７４との間に、コンデンサ・マイクロフォン・キャビティ９６、および外部位置１００に対する音響センサ開口部９８を画成する。熱線伸張部材７８と保護材料８０のメッシュによって画成される穴８４との間のギャップ８２によって、音１０２および風１０４が外部位置１００からマイクロフォン・ダイヤフラム７２に到達することができる。固定部材７４によって画成される穴７６によって、コンデンサ・マイクロフォン・キャビティ９６から空気が出入りすることができるので、音１０２および風１０４に即応して、マイクロフォン・ダイヤフラム７２が固定部材７４に対して相対的に移動することができる。

コンデンサ・マイクロフォン・キャビティ９６が、マイクロフォン・ダイヤフラム７２によって封止されることが好ましく、これにより汚染物質（例えば、土埃、湿気、塵埃等）が外部位置１００からコンデンサ・マイクロフォン・キャビティ９６に侵入するのを防止することができる。更に、音響センサ４２のデバイス・パッケージによって、汚染物質が穴７６（即ち、通気孔）を通して、コンデンサ・マイクロフォン・キャビティ９６に侵入するのを防止することができる。

マイクロフォン５０はコンデンサ・マイクロフォンとして動作する。即ち、マイクロフォン・ダイヤフラム７２が動作するにつれ、マイクロフォン・ダイヤフラム７２と固定部材７４との間の距離が変化する。電源によって、マイクロフォン・ダイヤフラム７２と固定部材７４との間に定電位差が与えられているとき、マイクロフォン・ダイヤフラム７２の動きは、マイクロフォン・ダイヤフラム７２および固定部材７４に接続されている電源線を流れる電流の変化として検出することができる。一例として、マイクロフォン・ダイヤフラム７２に接続されているエッチング１１２およびパッド１１４（即ち、電源線）が図４に示されている。前記と同様の方法によって固定部材７４を接続することができる。

一組の熱線伸張部材７８によって、マイクロフォン・ダイヤフラム７２に対して実質的に平行な平面１０６が画成されることが分かる。また、一組の熱線伸張部材７８がマイクロフォン・ダイヤフラムと基本的に同一場所に配置、即ち、一組の熱線伸張部材７８がマイクロフォン・ダイヤフラム７２からごく僅かに離間して（例えば、数マイクロメータ離間して）配置、あるいは互いに接触して配置されるよう、音響センサ４２がマイクロマシン・デバイスとして形成されることが好ましいことが理解できる。前記により、熱線風速計４８、およびマイクロフォン５０がそれぞれ同じ位置で風速、および風圧を含む音圧を感知することができる。更に、前記構成により、音響センサ４２は、先に説明した科学的実験のように、単にマイクロフォンに対して正規の角度で入射する音および風の流れのみならず、あらゆる方向からの音および風の流れに対して有効である。以下、図５を参照しながら、本発明を更に詳細に説明する。

図５は熱線風速計４８の熱線構成素子１２０の平面図である。熱線構成素子１２０は一組の熱線伸張部材７８（図２および４参照）、一組の接続部材１２２、および一組のパッド１２４を備えている。接続部材１２２−Ａは熱線伸張部材７８の一方の２つの端部をパッド１２４−Ａに接続し、別の接続部材１２２−Ｂが別の２つの端部をパッド１２４−Ｂに接続している。前に説明したように、一組の熱線伸張部材７８は、マイクロフォン・ダイヤフラム７２と実質的に平行な平面１０６（図３を参照）を画成するようにしてベース９４に支持されている。

動作時、一組の熱線伸張部材７８（例えば、タングステン）は、部材内を流れる電流によって熱せられる。熱線伸張部材７８を吹き抜ける風によって熱が奪われ、その結果、熱線伸張部材７８を流れる電流、あるいは電圧が変化し、その変化が処理回路４４によって感知される。従って、熱線伸張部材７８は、風圧信号に変換することができる風速を正しく表示することができる。以下、図６を参照しながら、本発明を更に詳細に説明する。

図６は、図１の音響装置の使用手順を示す図である。ステップ１３２において、特定の位置における、風圧を含む音圧、および風速を検出するために音響センサ４２（図３および４参照）が提供される。前に説明したように、音響センサ４２は、マイクロフォン・ダイヤフラム７２と実質的に平行な平面１０６を画成する一組の熱線伸張部材７８を備えているので、熱線風速計４８およびマイクロフォン５０を同一場所（例えば、ＭＥＭＳデバイス内）に配置することができる。

ステップ１３４において、音響センサ４２のマイクロフォン５０が、マイクロフォン・ダイヤフラムの風圧を含む音圧に応じて風圧信号を含む音圧信号６４を生成する（図１参照）。１つの態様において、マイクロフォン５０は、風圧信号を含む音圧信号６４として、電流信号を発生する。別の態様においては、マイクロフォン５０は、風圧信号を含む音圧信号６４として、電圧信号を発生する。

ステップ１３６において、音響センサ４２の熱線風速計４８が、一組の熱線伸張部材７８の風速に応じて風速信号６０を発生する。１つの態様において、一組の熱線伸張部材７８は、風速信号６０として、電流信号を供給する一組のタングステン・ブリッジを備える。別の態様において、風速計４８は、風速信号６０として、電圧信号を供給する。風圧信号を含む音圧信号６４、および風速信号６２のいずれか一方、あるいは両方を遅延させる必要がないようにするため、あるいは必要な遅延（例えば１つ以上の遅延バッファを使用した遅延）を最小にするため、ステップ１３４と１３６とが同時に実行されることが好ましい。

ステップ１３８において、処理回路４４が風圧信号を含む音圧信号６４、および風速信号６０を基にして、出力信号６６を供給する。具体的には、処理回路４４の変換ステージ５２が風速信号６０を、風圧成分を含むアナログの風圧信号６２（即ち、風圧電流信号）に変換する。次に、出力ステージ５４が、マイクロフォン５０からの風圧信号を含む音圧信号６４、および変換ステージ５２からのアナログの風圧信号６２を基にして、出力信号６６を生成する。例えば、出力ステージ５４は、風圧信号を含む音圧信号６４からアナログの風圧信号６２の風圧成分を減じる。従って、出力信号６６は、風切音を除去したマイクロフォンが感知した音となる。次いで、出力信号６６を付加回路４６によって更に処理することができる（例えば、フィルタに通す、増幅する、デジタル化する、記憶する、複写する、送信する等）。以下、図７を参照しながら、本発明を更に詳細に説明する。

これまで、１つの熱線風速計４８、および１つのマイクロフォン５０を備える音響センサ４２を１例として説明してきた。別の態様において、音響センサ４２は、複数の風速計とマイクロフォンのペアを備える。図７は複数の音響感知素子１４２を有する音響センサ１４０の平面図である。各々の音響感知素子１４２は、図３および４に示すように、同一場所に配置された熱線風速計４８、およびマイクロフォン５０（即ち、風速計とマイクロフォンのペア）を備えている。即ち、熱線風速計４８とマイクロフォン５０は、基本的に同一場所に配置される感知素子の統合体である。１つの態様において、熱線伸張部材７８はマイクロフォン・ダイヤフラム７２の直上に配置される（例えば、数マイクロメータ単位の極僅かに離間した位置）。別の態様において、熱線伸張部材７８は、マイクロフォン・ダイヤフラムの上面に（即ち、接触して）配置される。何れの形態においても、風速を正確に測定することができ、マイクロフォンからミリメートル単位で（あるいはそれ以上）離間した１つ以上の熱線風速計を使用した従来の実験装置より優れている。

音響センサ１４０内において、音響感知素子１４２がＮｘＭ列に配置される（一例として、図７のＮおよびＭは３である）。従って、音響センサ１４０は、基本的に微小音響センサ・アレーである。

音響センサ１４０がマイクロマシン・デバイスとして構成される場合、音響感知素子１４２の熱線風速計４８、およびマイクロフォン５０を処理回路４４（図１参照）に系統的に接続する導体路１４４−１および１４４−２（総称して、導体１４４）が備えられることが好ましい。図４ではマイクロフォン・ダイヤフラム７２からパッド１１４に伸びる短い導体路１１２が示されていた。図４の導体路と同様かつ更に長い導体路１４４が、各々の音響感知素子１４２から音響アレー１４０の外部に位置するパッドに伸び、外部リード線（簡略のため図示せず）によって、音響アレーを処理回路４４に電気的に接続できるようにすることが好ましい。一例として、音響感知素子１４２から縦列に伸びる導体１４４が図７に示されている。

１つの態様において、各々の音響感知素子１４２が、異なる特定の周波数範囲に同調するように調整される。例えば、音響センサ１４０の第１音響感知素子１４２が０〜１０ＫＨｚの第１周波数範囲に同調し、第２音響感知素子１４２が１０〜２０ＫＨｚの第２周波数範囲に同調する等々である。前記により、特定の目的を達成するために、音響センサ１４０を特定の周波数範囲に同調させることができる（例えば、特定の音響サインを感知する、全体として広い周波数範囲をカバーする等）。

別の態様において、音響感知素子１４２が、複数のセットにグループ分けされる。例えば、縦列素子１４２および横列素子１４２、ＩｘＪブロックの素子１４２（ＩおよびＪは正の整数）に分けられる等。各々のセットが、それぞれ異なる周波数範囲（例えば、０〜１０ＫＨｚの第１周波数範囲、１０〜２０ＫＨｚの第２周波数範囲等）の風圧を含む音圧を受信するように調整される。前記のような調整は、音響感知素子の１つ以上の物理的性質（例えば、質量、形状、サイズ、厚み等）をセット毎に変えることによって行うことができる。即ち、音響感知素子１４２の第１セットのマイクロフォン・ダイヤフラムの物理的性質を調整して第１周波数範囲に反応させ、音響感知素子１４２の第２セットのマイクロフォン・ダイヤフラムの物理的性質を調整して第２周波数範囲に反応させるという具合にすることができる。一例として、図７の音響センサ１４０の音響感知素子１４２の第１縦列を０〜１０ＫＨｚの第１周波数範囲に、第２縦列を１０〜２０ＫＨｚの第２周波数範囲に、第３縦列を２０〜３０ＫＨｚの第３周波数範囲にそれぞれ同調させることができる。

音響センサ１４０は高度な堅牢性を発揮する。例えば、音響感知素子１４２が微小であり、かつ複数存在していることにより、雑音除去能力（即ち、信号対雑音比の向上）、信号増大能力、耐故障性等に優れている。以下、図８を参照しながら、本発明を更に詳細に説明する。

図８は本発明に用いるのに適する音響装置１５０を示す図である。音響装置１５０は、音響装置４０の音響センサ４２と同様の動作をする風速を感知するための熱線風速計４２、および風圧を含む音圧を感知するためのマイクロフォン５０を有する音響センサを備えているという点で、図１の音響装置４０に類似している（図２〜６参照）。しかし、音響装置１５０は、音響センサ４２の代わりに図７の音響センサ１４０を備えている。

図８の音響装置１５０は、更に変換ステージ５２、出力ステージ１５４、相関ステージ１５６、および１つ以上のルックアップ表１５８を有する処理回路１５２を備えている。処理回路１５２は、図１の処理回路４４と同様の機能、即ち、変換ステージ５２が風速情報を風圧情報に変換し、出力ステージ１５４が風切音を除去した音情報を生成することができる。具体的には、変換ステージ５２が、風速信号６０を風圧信号６２に変換して出力ステージ１５４に出力することができる。出力ステージ１５４は、変換ステージ５２からの風圧信号６２、およびマイクロフォン５０からの風圧信号を含む音圧信号６４を同時に受信して、受信した信号に基づいて出力信号１６４を出力することができる。出力信号１６４は、マイクロフォンが感知した風切音を除去した音である。

処理回路１５２は、更に変換ステージ５２をバイパスすることができる。その場合、相関ステージ１５６が、風速信号６０を忠実に風圧信号１６２に関連付ける。具体的には、相関ステージ１５６が、風速信号６０を基にデジタル化した風速情報を生成し、生成した風速情報にアルゴリズム（例えば、１つ以上の流体力学アルゴリズム、リアルタイムＤＳＰアルゴリズム等）を適用して風圧信号１６２を生成する。１つの態様において、ルックアップ表が風圧値を収容しているエントリ・リストを有しており、相関ステージ１５６のプロセッサが（例えば、内臓ソフトウェアを実行して）、デジタル化した風速情報（例えば、風速信号６０の電流値）を基に、一連のキー（例えば、ポインタ）を生成する。前記キーがルックアップ表１５８のエントリを識別する。前記プロセッサが前記一連のキーに基づいて、ルックアップ表から風圧値を検索（即ち、風速信号６０に関連付けられた一連の風圧値を検索）し、風圧信号１６２の値（例えば、Ｄ/Ａコンバータを用いてアナログ信号）として出力ステージ１５４に供給する。次に、出力ステージ１５４が減算をして、風切音を除去した音情報を出力信号１６４として出力する。従って、ユーザは複数のオペレーション・モードから選択することができる。即ち、特定の状況に対し、どちらのモードがより一層風切音を除去するかによって、変換ステージ５２を用いるか、または変換ステージ５２をバイパスして、相関ステージ１５６を用いることができる。

相関ステージ１５６にＤ/Ａコンバータを備えて、出力ステージ１５４が処理する風圧信号１６２をアナログ信号として供給することができる。別の方法として、風圧信号１６２をデジタル信号とし、出力ステージにＡ/Ｄコンバータを備えて風圧信号を含む音圧信号６４をデジタル化した後、デジタル風速信号１６２、および（デジタル化した）風圧信号を含む音圧信号６４に基づいて、出力信号１６４を生成することができる。

また、風速信号６０に適用する１つ以上のアルゴリズムは、従来のアルゴリズム（例えば、音響装置１５０の特定の用途に応じて動的に入力される成熟したマクロ流体力学方程式、および最近開発されたミクロ流体力学方程式、あるいはその組合せ）でよい。例えば、ユーザは初めにマクロ流体力学方程式を用いて音響装置１５０を動作させ、次にミクロ流体力学方程式（即ち、マイクロマシン・デバイスに相応しい流体力学方程式）を導入し、あるいは特定のマクロ流体力学方程式と置き換えて、音響装置１５０を動作させ、前記の導入あるいは置き換えによって出力信号１６４が改善されるか否か判断することができる。その後、ユーザは（おそらく、新たな実験データに基づいて）流体力学方程式を動的に入力することにより音響装置１５０を調整し、更に出力信号１６４が改善されるか否かを確認することができ、以後、この操作を繰り返すことができる。

前記音響センサ４２および１４０は、ＭＥＭＳデバイスとすることができる。ＭＥＭＳデバイスとして構成された音響センサ４２および１４０は、（大型の機器は勿論）手のひらサイズのカムコーダ、ポケット・サイズの携帯電話、隠密調査用デバイス等、小型機器に適している。従って、音響センサ４２および１４０は、かさばる発泡体防風スクリーンが邪魔な場合、あるいは全く不適当な場合等、多くの場合に大変都合がよい。

本発明の実施の形態は、音響センサ４２および１４０に関連して説明した、同一場所に配置される熱線風速計４８とマイクロフォン５０とを備えるＭＥＭＳデバイスの製造技術に関するものでもある。以下、図９〜３９を参照しながら、前記ＭＥＭＳデバイスの製造方法について説明する。

図９は、マイクロマシン加工プロセスによって、図７の音響センサ１４０（即ち、複数の音響感知素子１４２を有する音響センサ）を形成するのに適したＭＥＭＳ構造体の断面２００を示す図である。前記と同様のＭＥＭＳ構造体を用いて、図３および４の音響センサ４２（即ち、１つの音響感知素子を有する音響センサ）を形成することができる。音響センサ４２および１４０を製造するマイクロマシン加工プロセスは、７００℃以上の温度において一般に行われる従来の半導体製造プロセスとは異なり、ＭＥＭＳ構造体の温度を７００℃未満に維持するステップから成っている。従って、マイクロマシン加工された構造体であるＭＥＭＳデバイスの製造においては、高温製造プロセスによる歪みが極僅かであるか、あるいは全く発生しない。

図９に示すように、ＭＥＭＳ構造体は、当初、基板２０２、エピタキシャル層２０４、導体材料層２０６、およびフォトレジスト領域２０８Ａ、２０８Ｂ、・・・（総称して、フォトレジスト領域２０８と呼ぶ）を備えている。基板２０２は単結晶シリコンであることが好ましく、エピタキシャル層２０４は、エッチング停止層として機能させるため、ドーパント注入エピタキシャル・シリコンであることが好ましい。即ち、エピタキシャル層２０４は、厚みが１〜１０マイクロメータであり、異方性ウェットエッチングのエッチング停止層として機能する（後で説明する）。層２０６は多結晶シリコン、適切なシリコン化合物等から成る導体材料である。フォトレジスト領域２０８は、下部材料のエッチング時、エッチング・マスクとして機能するポリマーである。フォトレジスト領域２０８は、ポジティブレジストまたはネガティブレジスト技術（即ち、紫外光の照射、現像、洗浄等）を用いて、フォトレジスト層から形成することができる。

図１０は、導体材料層２０６の一部およびフォトレジスト領域２０８を除去した後（即ち、金属をパッターン化し、エッチングを施した後）の、図９のＭＥＭＳ構造体の断面２１０を示す図である。エピタキシャル層２０４は、後で柔軟性を持たせることができる。エピタキシャル層２０４上に残存する導体材料層２０６の一部が、最終的に音響センサ１４０のマイクロフォン・ダイヤフラム７２となる（図２〜４のマイクロフォン・ダイヤフラム７２参照）。即ち、導体材料層２０６は、風圧および音圧、即ち、音響の伝搬（音）および風/空気の乱流に応じて動くことができる。

図１１は、低温酸化膜（ＬＴＯ）層２２２、および新たなフォトレジスト領域２２４を付加した後の、図１０のＭＥＭＳ構造体の断面２２０を示す図である。１つの態様において、ＬＴＯ層２２２は、化学蒸着（ＣＶＤ）プロセス（例えば、ＣＶＤ炉）によって形成される二酸化ケイ素である。

図１２は、ＬＴＯ層２２２の一部およびフォトレジスト領域２２４を除去した後の、図１１のＭＥＭＳ構造体の断面２３０を示す図である。ＬＴＯ層２２２の残存部分が、音響センサ１４０のベースの一部（即ち、壁）を形成する（図３のベース９２参照）。

図１３は、ポリイミド２４２を付加し、構造体の表面を平らにした後（例えば、ＭＥＭＳ構造体にポリイミドを埋めて平らにし、リフローおよび全面アッシングを施した後）の、図１２のＭＥＭＳ構造体の断面２４０を示す図である。別の方法として、ＬＴＯ層２２２の一部の表面が露出するまで、ＭＥＭＳ構造体を研磨する。その結果、除去されたＬＴＯ層２２２の一部が前に存在していた場所に、ポリイミド２４２−Ａ、２４２−Ｂ、・・・が埋められることになる。

図１４は、導体材料層２５２を付加した後の、図１３のＭＥＭＳ構造体の断面２５０を示す図である。１つの態様において、導体材料層２５２は、前記ＬＴＯおよびポリイミド部分上にＣＶＤ法によって形成されるタングステンのような金属材料を含んでいる。多結晶シリコン、適切なシリコン化合物、カーボン、あるいはＭＥＭＳや半導体製造プロセスに適するその他の高抵抗材料も使用することができる。

図１５は、導体材料層２５２の上にフォトレジスト領域２６２を付加した後の、図１４のＭＥＭＳ構造体の断面２６０を示す図である。

図１６は、導体材料層２５２の一部およびフォトレジスト領域２６２を除去（例えば、エッチングにより除去）した後の、図１５のＭＥＭＳ構造体の断面２７０を示す図である。導体材料層２５２の残存部分の一部が、音響センサ１４０の熱線風速計４８の熱線伸長部材７８のセット（および接続パッド１２４−Ａおよび１２４−Ｂ）を構成する。前記マイクロマシン加工された素子は、従来の脆弱な熱線風速計構成素子と比較して、遙かに信頼性が高く、弾力性に富んでいる。導体材料層２５２の残存部分の別の一部がベースの一部を構成する（図３のベース９４参照）。

図１７は、導体材料層２５２の残存部分、および前に付加したポリイミド２４２の上に、追加のポリイミドを付加した後の、図１６のＭＥＭＳ構造体の断面２８０を示す図である。ポリイミド２４２および２８２は、導体材料層２５２の残存部分の保護および支持用であり、最終的に除去される。

図１８は、ポリイミド２８２上にフォトレジスト領域２９２−Ａ、２９２−Ｂ、・・・を付加した後の、図１７のＭＥＭＳ構造体の断面２９０を示す図である。

図１９は、ポリイミド２８２の一部およびフォトレジスト領域２９２を除去（例えばエッチングにより除去）した後の、図１８のＭＥＭＳ構造体の断面３００を示す図である。前記のようなエッチングは、異方性エッチングに方向性を与える通常の反応装置内で行うことができる。

図２０は、導体材料層２５２の残存部分および残存ポリイミド２８２上にベース材料層３１２を付加し、ベース材料層３１２の上にフォトレジスト領域３１４を付加した後の、図１９のＭＥＭＳ構造体の断面３１０を示す図である。１つの態様において、ベース材料層３１２は、プラズマ強化化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）プロセスを用いて形成した窒化ケイ素である。別の方法として、スピンオングラス技術を用いて、酸化ケイ素を塗布することができる。

図２１は、ベース材料層３１２の一部およびフォトレジスト部分を除去した後の、図２０のＭＥＭＳ構造体の断面３２０を示す図である。フッ素を用いて、プラズマエッチングを行うことができる。残存ベース材料層３１２の一部が、ベース９４の一部を形成する（図３の９４−Ａを参照）。残存ベース材料層３１２の別の部分３２２が、保護材料メッシュ８０、例えば、グリッド・パターンを形成する（図２および３参照）。

図２２は、材料保護層３３２を付加した後の、図２１のＭＥＭＳ構造体の断面３３０を示す図である。前記保護層には更にポリイミドを加えることができ、最終的には除去される。

図２３は、基板２０２（即ち、ＭＥＭＳ構造体の底部）にフォトレジスト領域３４２を付加したときの、図２２のＭＥＭＳ構造体の断面３４０を示す図である。保護層３３２を付加した後（図２２）、ＭＥＭＳ構造体を反転（上下逆に）して、フォトレジスト領域３４２を形成する。

図２４は、キャビティ部分３５２−Ａ、３５２−Ｂ、および３５２−Ｃを形成するために、基板の一部を除去した後の、図２３のＭＥＭＳ構造体の断面３５０を示す図である。１つの態様において、ＭＥＭＳ構造体は、水酸化カリウム/イソプロパノールを用いて、異方性ウェットエッチングが施される。前記に代えて、水酸化テトラメチルアンモニウムを用いることもできる。

図２５は、基板２０２からフォトレジスト部分３４２を除去した後の、図２４のＭＥＭＳ構造体の断面３６０を示す図である。これで、ＭＥＭＳ構造体は、別のＭＥＭＳ構造体と組み合わせて、音響センサ１４０を形成する準備が整ったことになる。以下、図２６〜３０を参照しながら、別のＭＥＭＳ構造体の形成方法について更に詳細に説明する。

図２６は、マイクロマシン加工により、図７の音響センサ１４０の一部を形成するのに適した別のＭＥＭＳ構造体の側断面４００を示す図である。音響センサ１４０の一部を構成する本部品を製造するマイクロマシン加工プロセスは、前記ＭＥＭＳ構造体の温度を７００℃未満に維持する半導体/マイクロマシン製造ステップから成っている。従って、製造物には歪みが殆ど、あるいは全くない。

図２６に示すように、ＭＥＭＳ構造体は、当初、基板４０２、基板４０２上のエピタキシャル層４０４、エピタキシャル層４０４上の導体材料層４０６、基板４０２の反対側表面上のホウケイ酸ガラス、および導体材料層４０６上のフォトレジスト領域４１０−Ａ、４１０−Ｂ、・・・（総称して、フォトレジスト領域４１０と呼ぶ）を備えている。

図９の基板２０２同様、図２６の基板４０２は単結晶シリコンであり、エピタキシャル層４０４は、エッチング停止層として機能させるため、ドーパント注入エピタキシャル・シリコンである。層４０６は多結晶シリコン、適切なシリコン化合物等から成る導体材料である。フォトレジスト領域４１０は、下部材料のエッチング時、エッチング・マスクとして機能するポリマーである。

図２７は、導体材料層４０６の一部およびフォトレジスト領域４１０を除去した後の、図２６のＭＥＭＳ構造体の側断面４２０を示す図である。エピタキシャル層４０４上に残存する導体材料層４０６の一部が、最終的に音響センサ１４０のマイクロフォン５０の固定部材７４を形成する（図２〜４参照）。

図２８は、フォトレジスト領域４３２を付加した後の、図２７のＭＥＭＳ構造体の側断面４３０を示す図である。

図２９は、エピタキシャル層４０４の一部およびフォトレジスト領域４３２を除去した後の、図２８のＭＥＭＳ構造体の側断面４４０を示す図である。結果的に、エピタキシャル層４０４と導体層４０６の残存部分とによって、穴４４２−Ａ、４４２−Ｂ、・・・が画成される。各々の穴４４２は、コンデンサ・マイクロフォン・キャビティ９６に通じる穴７６（図３参照）になる。

図３０は、幾つかの処理を経た後の、図２９のＭＥＭＳ構造体の側断面４５０を示す図である。具体的には、図３０は、ＭＥＭＳ構造体を上下逆にし、材料保護層４５２を残存エピタキシャル層４０４および残存導体層４０６上に付加し、ホウケイ酸ガラス層４０８の一部、および基板４０２の一部をフォトレジスト領域４５４で覆い、異方性エッチングを施してコンデンサ・マイクロフォン・キャビティ９６の一部４５６を形成した後のＭＥＭＳ構造体を示している。

図３１は、図２５のＭＥＭＳ構造体と、図３０の（フォトレジスト領域４５４を除去した）ＭＥＭＳ構造体とを接合して形成したＭＥＭＳデバイスの断面４６０を示す図である。１つの態様において、図２５および３０のＭＥＭＳ構造体は、陽極接合法により接合される。保護層、即ち、ポリイミド部分２４２、２８２、および３３２も除去される。その結果、最終的に複数の音響感知素子１４２を備える音響センサ１４０（即ち、音響感知ＭＥＭＳデバイス）が構成される（図７参照）。

図３２は、図３１のＭＥＭＳデバイスのような音響センサを形成する手順４７０を示すフローチャートである。手順４７０は、ＭＥＭＳデバイスの製造メーカ（例えば、半導体製造設備）によって実行される。

ステップ４７２において、ベース構造体の基板上にマイクロフォン・ダイヤフラムを形成する。図９および１０に関連して説明したように、基板２０２上に金属部２０６を形成することによって前記ダイヤフラムを形成することができる。

ステップ４７４において、ベース構造体上に第１材料層を配置する。図１１から１３に関連して説明したように、基板２０２上にＬＴＯ領域２２２およびポリイミド領域２４２を形成することによって第１材料層を配置することができる。

ステップ４７６において、第１材料層の上に第２材料層を配置する。図１４に関連して説明したように、ＣＶＤ法（またはＲＴＰ）により、ＬＴＯ領域２２２およびポリイミド領域２４２から成る第１層上にタングステン（あるいは、多結晶シリコン、適切なシリコン化合物等）の層を配置することができる。

ステップ４７８において、少なくとも第１層および第２層の一部を除去して、第２層の残存部分が、実質的に互いに平行になるようにして、ベース構造体によって支持される複数の伸長部材を形成する。具体的には、第１層の一部を構成するポリイミド領域２４２、および第２層を構成するタングステン層の一部を除去する。タングステン層の一部は、図１５および１６に関連して説明した方法によって除去することができる。ポリイミドを最終処理ステップ、あるいはその近くで取り除くことも随意にでき、その場合には、それまでの処理ステップの間、ポリイミドによって伸長部材を支持および保護することができる。最終的に、複数の伸長部材が熱線風速計４８の一組の熱線伸長部材７８を形成する。

ステップ４８０において、（例えば、異方性エッチングにより）基板の一部を除去して、コンデンサ・マイクロフォン・キャビティの第１部分を形成する。図２３から２５に関連して説明した方法によって、前記第１部分を形成することができる。

ステップ４８２において、別の基板上に固定部材を形成し、その一部を（例えば、異方性エッチングにより）除去してコンデンサ・マイクロフォン・キャビティの第２部分を形成し、前記２つのキャビティを揃うようにして、かつマイクロフォン・ダイヤフラムが伸長部材とコンデンサ・マイクロフォン・キャビティとの間に配置されるようにして、前記２つの基板を（例えば、陽極接合により）接合する。前記により、音響感知素子（例えば、図３および４の音響センサ４２を参照）を備えるＭＥＭＳデバイスが完成する。前記音響感知素子は、熱線風速計４８とマイクロフォン５０とを備えている（図１参照）。

前記ＭＥＭＳデバイスの一部を形成する方法が別にある。例えば、ＭＥＭＳデバイスの下部を形成する別の方法がある。

図３３は、マイクロマシン加工により、図７の音響センサ１４０の下部を形成するのに適した、別のＭＥＭＳ構造体の側断面５００を示す図である。これまで説明してきたプロセス同様、音響センサ１４０の下部を形成する本マイクロマシニング・プロセスは、ＭＥＭＳ構造体の温度を７００℃未満に維持する半導体/マイクロマシン製造ステップから成っている。従って、マイクロマシン化された製造物には歪みが殆ど、あるいは全くない。

図３３に示すように、ＭＥＭＳ構造体は、当初、基板５０２、および基板５０２上のフォトレジスト５０４を備えている。

図３４は、基板５０２の一部およびフォトレジスト層５０４を除去して穴５１２を形成した後の、図３３のＭＥＭＳ構造体の側断面５１０を示す図である。距離の長い異方性エッチングを施すことによって、穴５１２を形成することができる。別の方法として、基板５０２（例えば、ホウケイ酸ガラス・ウェーハ）に予めドリルで穴５１２を開けておく方法もある。ホウケイ酸ガラス・ウェーハを使用すれば、（予めドリルで穴を開けたウェーハを使用しても）、マスキング・ステップが少なく、また基板５０２上にホウケイ酸ガラス層を蒸着する必要がないので、ＭＥＭＳ構造体のコストを大幅に削減することができる（図２６のホウケイ酸ガラス層４０８参照）。

図３５は、基板５０２の穴５１２を開放したまま、導体材料層５２２を基板５０２上に付加した後の（例えば、穴５１２が詰まらないようにするため、導体材料を電子ビーム蒸着した後の）、図３４のＭＥＭＳ構造体の側断面５２０を示す図である。

図３６は、フォトレジスト層５３２を導体材料層５２２の上に付加した後の、図３５のＭＥＭＳ構造体の側断面５３０を示す図である。

図３７は、導体材料層５２２の一部およびフォトレジスト層５３２を除去した後の、図３６のＭＥＭＳ構造体の側断面５４０を示す図である。

図３８は、図２５のＭＥＭＳ構造体と図３７のＭＥＭＳ構造体とを（例えば、陽極接合法により）接合し、保護層（例えば、ポリイミド）を除去して形成した複数の音響感知素子を有するＭＥＭＳデバイスの断面５５０を示す図である。

導体層５２２の残存部分がマイクロフォン５０の固定部材７４を形成する。図３１のＭＥＭＳデバイスと異なり、固定部材７４が、基板２０２と基板５０２とによって画成されるコンデンサ・マイクロフォン・キャビティ内に配置されている（前に説明したように、図３１のＭＥＭＳデバイスの固定部材は、コンデンサ・マイクロフォン・キャビティ３５２の外部に配置されている）。

また、これまで説明してきたコンデンサ・マイクロフォン・キャビティ３５２の側面は、異方性ウェットエッチングのために傾斜している。別の態様では、コンデンサ・マイクロフォン・キャビティの側面は実質的に直立している（例えば、金属部分２０６によって形成されるマイクロフォン・ダイヤフラムに対して実質的に垂直である）。図３９は、基板の一部を（例えば、異方性プラズマエッチングにより）除去した後の図２３のＭＥＭＳ構造体の断面５６０を示す図であり、コンデンサ・マイクロフォン・キャビティ５６２の側面が実質的に直立している。

これまで説明してきた製造ステップは、標準的なシリコン加工プロセスとして利用することができる。また、前記ステップは、製造物の寸法がかなり大きいので（例えば、サブマイクロメータ単位ではなく、マイクロメータ単位であるので）、高価なフォトリソグラフィー技術を必要としない。また、コンデンサ・マイクロフォン・キャビティを画成する基板のエッチング部分に関連し、異方性ウェットエッチングの代わりに、異方性プラズマエッチングを用いることにより、Ｖ溝を排除することができるので、全体のチップ・サイズを小さくすることができる。

更に、前に説明したように、本発明の音響装置に用いられるＭＥＭＳ構造体は、７００℃未満の温度環境下で製造される。従って、温度歪みは、有ったとしても極僅かであり、ＭＥＭＳ構造体の精度は高い。即ち、高マイクロマシン加工精度で製造することができる。

また、本発明をＭＥＭＳデバイスとして構成した場合、前に説明した、脆弱な１．５ｍｍ長のフィラメントを有する熱線風速計を用いた従来型の実験構成装備と比べ、耐久性および信頼性に優れている。従って、本発明の音響装置４０および１５０は、軍事/防衛（例えば、無人地上センサ・装置、音響感知アレー等）のみならず、商用（例えば、カムコーダ、屋外録音デバイス、放送、補聴器、携帯電話等）にも適している。

前記のように、本発明の一部の実施の形態は、ＭＥＭＳ技術を用いて音響信号を得る方法に関するものである。例えば、マイクロフォンおよび熱線風速計のような感知素子を基本的にＭＥＭＳデバイス内の同一場所に配置することができる。従って、風速および風圧を含む音圧を基本的に同一場所で測定することができる。その結果、前記同一測定位置における風速に基づいて風圧信号を生成し、前記同一測定位置において取得した風圧を含む音圧信号から減ずることができるので、風切音を除去した正確な音を提供することができる。

前記音響センサ４０および１５０は、カムコーダ、補聴器、電話機、携帯電話等の商用利用に適している。また、無人地上センサ・装置（例えば、タンク、乗用車、トラックの識別用）、戦場における音響監視装置、飛行機、ミサイル、指向性センサ、戦術上の/隠密調査用デバイス等の軍事/防衛利用にも適している。前記本発明の機能をマサチューセッツ州、ウィルミントンに所在するテキストロン・装置ズ・コーポレーション（Ｔｅｘｔｒｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）が提供する電子装置、デバイス、および方式に利用することができる。

好ましい実施の形態を通して、本発明を具体的に示し、且つ説明してきたが、添付の特許請求の範囲に画成する本発明の意図および範囲を逸脱することなく、本発明の形態および細部において、各種変更を加え得ることは、当業者にとって明白である。

例えば、一例として、音響センサ１４０（図７参照）が、ＮｘＭ列の音響感知素子１４２を備えると説明したが、別の構成も可能である。例えば、音響感知素子１４２を円形、同心円状、半円状、三角形、六角形等に配列することができる。更に、ＮｘＭ列の横列と縦列とが直交している必要はない。寧ろ、幾分不規則な形状（例えば、台形）、あるいは不規則なパターンを有していてもよい。

更に、音響感知素子１４２が幾つかの組にグループ分けされ、各組の音響感知素子１４２が異なる特性（例えば、異なる質量、形状、厚み、あるいはサイズ）を有することができると説明した。１つの態様において、各々の縦列（または横列）の素子１４２にそれぞれ異なる特性を持たせることにより、各グループの素子１４２を異なる周波数に同調するように調整する。別の態様（例えば、不規則パターン配列、ＮｘＭ配列等）において、第１マイクロフォン・ダイヤフラムが第１周波数範囲の音波に反応し、第２マイクロフォン・ダイヤフラムが第１周波数範囲とは異なる第２周波数範囲の音波に反応するよう設定される。別の態様において、すべての素子１４２に同じ幾何学的特性を持たせ、各々の組の素子１４２が供給する信号に電子的な重みをつける。例えば、音響センサ１４０の周囲に沿った音響感知素子１４２の風速信号、および風圧信号を含む音圧信号に重みをつけて、中心付近の素子１４２より影響度を低く押える。

また、一例として、音響センサ１４０が３ｘ３列の音響感知素子１４２から成り、３以外の縦横列の数も可能であると説明した。音響センサのサイズおよび縦横列の数は、用途によって大きく左右される。マイクロマシン加工技術の進歩により、誤差が非常に小さく、高信頼度の大型アレーを製造することができる。

更に、メッシュ状の保護層８０を設けるのは任意であると説明した。特に、音響センサ４２および１４０が、別の構成素子（例えば、ＭＥＭＳデバイスのパッケージ）で保護されている場合には必要ない。また、保護層８０のメッシュの形状は、グリッド・パターン以外に、円、六角形等可能である。

また、一例として、熱線伸長部材７８は、相対的に棒状であり、互いに平行であると説明したが、指形、交互配置した指形、環状部材等、別の形状および配置方法も可能である。

また、一例として、風速計４８は熱線風速計であり、マイクロフォン５０はコンデンサ・マイクロフォンであると説明したが、別のタイプの風速計およびマイクロフォンも可能である。例えば、前記マイクロフォンを、ダイナミック・マイクロフォン（即ち、磁界中を移動するコイル内を流れる電流を感知）、ホイートストンブリッジ（即ち、マイクロフォン・ダイヤフラムの物理的な運動に伴う抵抗変化に応じた電圧変化を感知）等とすることができる。

更に、一例として、処理回路４４および１５２がＡＳＩＣ内に組み込まれていると説明したが、ハイブリッド回路（即ち、回路基板材料の小区域上の複数のＩＣ）、標準サイズの回路基板にマウントされるＩＣ、あるいは（送受信機によって通信を行う）リモート電子デバイスに組み込む等、別の組込方法も可能である。

本発明に用いるのに適した音響装置のブロック図 図１の音響装置の音響センサの一部の斜視図 マイクロマシン（ＭＥＭＳ）デバイスとして構成したときの、図１の音響センサの側断面図。 図３の音響センサの鳥瞰図 図３および４の音響センサの熱線風速計の熱線構成素子の平面図。 図１の音響装置の使用手順を示すフローチャート。 音響感知素子アレーを有する音響センサの平面図。 風速の測定結果に基づいて、風圧信号を発生するための複数のステージを有する別の音響装置のブロック図。 基板、エピタキシャル層、導体材料層、およびフォトレジスト領域を備えるＭＥＭＳ構造体（例えば、フォトレジスト、およびフォトマスキング技術を用いてパターン化したもの）の断面図。 導体材料層の一部およびフォトレジスト領域を除去した後の、図９のＭＥＭＳ構造体の断面図。 低温酸化膜層およびフォトレジスト領域を付加した後の、図１０のＭＥＭＳ構造体の断面図。 低温酸化膜の一部およびフォトレジスト領域を除去した後の、図１１のＭＥＭＳ構造体の断面図。 ポリイミドを付加し、構造体の表面を研磨した後の、図１２のＭＥＭＳ構造体の断面図。 導体材料層（例えば、タングステン）を付加した後の、図１３のＭＥＭＳ構造体の断面図。 フォトレジスト領域を付加した後の、図１４のＭＥＭＳ構造体の断面図。 導体材料層の一部およびフォトレジスト領域を除去した後の、図１５のＭＥＭＳ構造体の断面図。 別のポリイミドを付加した後の、図１６のＭＥＭＳ構造体の断面図。 フォトレジスト領域を付加した後の、図１７のＭＥＭＳ構造体の断面図。 ポリイミドの一部およびフォトレジスト領域を除去した後の、図１８のＭＥＭＳ構造体の断面図。 ベース材料層（例えば、プラズマ強化化学蒸着窒化物）およびフォトレジスト領域を付加したときの、図１９のＭＥＭＳ構造体の断面図。 ベース材料層の一部およびフォトレジスト部分を除去した後の、図２０のＭＥＭＳ構造体の断面図。 材料保護層を付加したときの、図２１のＭＥＭＳ構造体の断面図。 基板（即ち、ＭＥＭＳ構造体の底部）にフォトレジスト領域を付加したときの、図２２のＭＥＭＳ構造体の断面図。 （例えば、異方性ウェットエッチングによって）基板の一部を除去した後の、図２３のＭＥＭＳ構造体の断面図。 基板からフォトレジスト部分を除去した後の、図２４のＭＥＭＳ構造体の断面図。 基板、ホウケイ酸ガラス層、エピタキシャル層、導体材料層、およびフォトレジスト領域を備える、別のＭＥＭＳ構造体の側断面図。 導体材料層の一部およびフォトレジスト領域を除去した後の、図２６のＭＥＭＳ構造体の側断面図。 フォトレジスト領域を付加した後の、図２７のＭＥＭＳ構造体の側断面図。 エピタキシャル層の一部およびフォトレジスト領域を除去した後の、図２８のＭＥＭＳ構造体の側断面図。 エピタキシャル層の残存部分および導体材料層に保護材料層を付加し、ＭＥＭＳ構造体を上下逆にし、ホウケイ酸ガラス層および基板の一部をフォトレジスト領域で覆い、異方性エッチングによりコンデンサ・マイクロフォン・キャビティの一部を形成した後の、図２９のＭＥＭＳ構造体の側断面図。 図２５のＭＥＭＳ構造体と図３０のＭＥＭＳ構造体とを（例えば、陽極接合法により）接合し、保護層を除去して形成した複数の音響センサを有するＭＥＭＳデバイスの断面図。 図１の音響装置に適するＭＥＭＳデバイスの形成手順を示すフローチャート。 基板およびフォトレジスト領域を有する別のＭＥＭＳ構造体の側断面図。 基板の一部およびフォトレジスト部分を除去して穴を形成、あるいは別の方法としてドリルで固い基板に穴を開けた後の、図３３のＭＥＭＳ構造体の側断面図。 基板の穴を開放したまま、導体材料を基板上に付加した後の（例えば、導体材料を電子ビーム蒸着した後の）、図３４のＭＥＭＳ構造体の側断面図。 フォトレジスト領域を付加した後の、図３５のＭＥＭＳ構造体の側断面図。 導体材料の一部およびフォトレジスト領域を除去した後の、図３６のＭＥＭＳ構造体の側断面図。 図２５のＭＥＭＳ構造体と図３７のＭＥＭＳ構造体とを（例えば、陽極接合法により）接合し、保護層を除去して形成した複数の音響センサを有するＭＥＭＳデバイスの断面図。 基板の一部を（例えば、異方性プラズマエッチングにより）除去した後の、図２３のＭＥＭＳ構造体の断面図。

符号の説明

４０、１５０ 音響装置
４２ 音響センサ
４４ 処理回路
４６ 付加回路
４８ 熱線風速計
５０ マイクロフォン
５２ 変換ステージ
５４ 出力ステージ
５６ Ａ／Ｄコンバータ
５８ デジタル信号処理装置
６０ 風速信号
６２、１６２ 風圧信号
６４ 風圧信号を含む音圧信号
６６、１６４ 出力信号
６８ デジタル信号
７０ 音響センサの部分
７２ マイクロフォン・ダイヤフラム
７４ 固定部材
７６ 穴
７８ 伸長部材
８０ メッシュ
８２ ギャップ
８４ メッシュ穴
８６ 風と音
９０ 音響センサの側断面
９４ ベース
９６ コンデンサ・マイクロフォン・キャビティ
９８ 音響センサ開口部
１００ 外部位置
１０２ 音
１０４ 風
１０６ マイクロフォン・ダイヤフラムと実質的に平行な平面
１５４ 出力ステージ
１５６ 変換ステージ
１５６ 相関ステージ
１５８ ルックアップ表
１６６ 付加回路

Claims (20)

1. 音響センサであって、当該音響センサが、
   ベース、
   前記ベースに支持されるマイクロフォンであって、マイクロフォン・ダイヤフラムを有するもの、および、
   熱線風速計であって、前記ベースに支持され、前記マイクロフォン・ダイヤフラムと実質的に平行な平面を画成する一組の熱線伸長部材を有してなるもの、
   を有してなり、
   複数の前記マイクロフォン・ダイヤフラムが、二次元的にＮｘＭ列に配置されるように第１導体材料層により画成され、前記二次元的にＮｘＭ列に配置された複数の前記マイクロフォン・ダイヤフラムに対応するように二次元的に配置される複数の組の前記熱伸長部材が第２導体材料層により画成され、前記ベースが前記第１導体材料層および前記第２導体材料層を支持する基板を備えており、
   前記熱線伸長部材と前記マイクロフォン・ダイヤフラムとが、数マイクロメータ程度極僅か離間された位置に配置されていること、および、前記二次元的にＮｘＭ列に配置されるマイクロフォン・ダイヤフラムが、第１周波数範囲の音波に反応する第１マイクロフォン・ダイヤフラム、および前記第１周波数範囲とは異なる、第２周波数範囲の音波に反応する第２マイクロフォン・ダイヤフラムを有すること、
   を特徴とする音響センサ。
2. 音響センサであって、当該音響センサが、
   ベース、
   前記ベースに支持されるマイクロフォンであって、マイクロフォン・ダイヤフラムを有するもの、および、
   熱線風速計であって、前記ベースに支持されるものであり、前記マイクロフォン・ダイヤフラムと実質的に平行な平面を画成する一組の熱線伸長部材を有してなるもの、
   を有してなり、
   複数の前記マイクロフォン・ダイヤフラムが、二次元的にＮｘＭ列に配置されるように第１導体材料層により画成され、前記二次元的にＮｘＭ列に配置された複数の前記マイクロフォン・ダイヤフラムに対応するように二次元的に配置される複数の組の前記熱伸長部材が第２導体材料層により画成され、前記ベースが前記第１導体材料層および前記第２導体材料層を支持する基板を備えており、
   前記熱線伸長部材と前記マイクロフォン・ダイヤフラムとが、数マイクロメータ程度極僅か離間された位置に配置されていること、および、前記二次元的にＮｘＭ列に配置されるマイクロフォン・ダイヤフラムが、第１周波数範囲の音波に反応する第１列のマイクロフォン・ダイヤフラム、および前記第１周波数範囲とは異なる、第２周波数範囲の音波に反応する第２列のマイクロフォン・ダイヤフラムを有すること、
   を特徴とする、音響センサ。
3. 前記マイクロフォンが、前記基板によって支持される第３導体層によって画成され、前記ベースによって、前記マイクロフォン・ダイヤフラムと実質的に平行に支持され、コンデンサ・マイクロフォン・キャビティを画成する固定部材を更に有し、前記マイクロフォン・ダイヤフラムが連続して前記ベースまで伸び、前記一組の熱線伸長部材と前記コンデンサ・マイクロフォン・キャビティとの間を封止することを特徴とする、請求項１または２記載の音響センサ。
4. 前記一組の熱線伸長部材が、該部材によって画成される平面上に、実質的に互いに平行なタングステン・ブリッジを備えることを特徴とする、請求項１または２記載の音響センサ。
5. 音波を外部位置から前記一組の熱線伸長部材、およびマイクロフォン・ダイヤフラムに向けて通過させることができるメッシュを画成する、前記基板によって支持される保護材料層を更に備えることを特徴とする、請求項１または２記載の音響センサ。
6. 音響装置であって、当該音響装置が、
   ベースと、前記ベースに支持されるマイクロフォンであって、マイクロフォン・ダイヤフラムを有するものと、熱線風速計であって、前記ベースに支持されるもので、前記マイクロフォン・ダイヤフラムと実質的に平行な平面を画成する一組の熱線伸長部材を有してなるものとを備える音響センサ、および
   前記マイクロフォンからの風圧信号を含む音圧信号、および前記熱線風速計からの風速信号を受信し、該受信した信号を基に出力信号を生成する処理回路とを有してなり、
   複数の前記マイクロフォン・ダイヤフラムが、二次元的にＮｘＭ列に配置されるように第１導体材料層により画成され、前記二次元的にＮｘＭ列に配置された複数の前記マイクロフォン・ダイヤフラムに対応するように二次元的に配置される複数の組の前記熱伸長部材が第２導体材料層により画成され、前記ベースが前記第１導体材料層および前記第２導体材料層を支持する基板を備えており、
   前記熱線伸長部材と前記マイクロフォン・ダイヤフラムとが、数マイクロメータ程度極僅か離間された位置に配置されていること、および、前記二次元的にＮｘＭ列に配置されるマイクロフォン・ダイヤフラムが、第１周波数範囲の音波に反応する第１マイクロフォン・ダイヤフラム、および前記第１周波数範囲とは異なる、第２周波数範囲の音波に反応する第２マイクロフォン・ダイヤフラムを有することを特徴とする音響装置。
7. 音響装置であって、当該音響装置が、
   ベースと、前記ベースに支持されるマイクロフォンであって、マイクロフォン・ダイヤフラムを有するものと、熱線風速計であって、前記ベースに支持されるもので、前記マイクロフォン・ダイヤフラムと実質的に平行な平面を画成する一組の熱線伸長部材を有してなるものとを備える音響センサ、および
   前記マイクロフォンからの風圧信号を含む音圧信号、および前記熱線風速計からの風速信号を受信し、該受信した信号を基に出力信号を生成する処理回路とを有してなり、
   複数の前記マイクロフォン・ダイヤフラムが、二次元的にＮｘＭ列に配置されるように第１導体材料層により画成され、前記二次元的にＮｘＭ列に配置された複数の前記マイクロフォン・ダイヤフラムに対応するように二次元的に配置される複数の組の前記熱伸長部材が第２導体材料層により画成され、前記ベースが前記第１導体材料層および前記第２導体材料層を支持する基板を備えており、
   前記熱線伸長部材と前記マイクロフォン・ダイヤフラムとが、数マイクロメータ程度極僅か離間された位置に配置されていること、および前記二次元的にＮｘＭ列に配置されるマイクロフォン・ダイヤフラムが、第１周波数範囲の音波に反応する第１列のマイクロフォン・ダイヤフラム、および前記第１周波数範囲とは異なる、第２周波数範囲の音波に反応する第２列のマイクロフォン・ダイヤフラムを有することを特徴とする音響装置。
8. 前記音響センサのマイクロフォンが、前記基板によって支持される第３導体層によって画成され、コンデンサ・マイクロフォン・キャビティを画成する、前記マイクロフォン・ダイヤフラムと実質的に平行な固定部材を更に有し、前記マイクロフォン・ダイヤフラムが連続して前記ベースまで伸び、前記一組の熱線伸長部材と前記コンデンサ・マイクロフォン・キャビティとの間を封止することを特徴とする、請求項６または７記載の音響装置。
9. 前記音響センサの熱線風速計の一組の熱線伸長部材が、該部材によって画成される平面上において、実質的に互いに平行なタングステン・ブリッジを備えることを特徴とする、請求項６または７記載の音響装置。
10. 前記音響センサが、音波を外部位置から前記一組の熱線伸長部材、およびマイクロフォン・ダイヤフラムに向けて通過させることができるメッシュを画成する、前記基板によって支持される保護材料層を更に備えることを特徴とする、請求項６または７記載の音響装置。
11. 前記処理回路が、熱線風速計からの風速信号を、風圧成分を有するアナログの風圧信号に変換する変換ステージ、およびマイクロフォンからの風圧信号を含む音圧信号から前記アナログ風圧信号の風圧成分を減じて、出力信号を生成する出力ステージを備えることを特徴とする請求項６または７記載の音響装置。
12. 前記変換ステージおよび出力ステージが、特定用途向け集積回路に組み込まれるアナログ回路であることを特徴とする、請求項１１記載の音響装置。
13. 前記処理回路が、前記風速信号をデジタル化し、該デジタル化した風速信号をルックアップ表の一連の風圧値に関連付け、相関信号として一連の風圧値を供給する相関ステージ、および前記相関ステージからの前記相関信号の受信、前記マイクロフォンからの前記風信号を含む音響信号の受信、および前記風圧信号を含む音圧信号から、前記一連の風圧信号値を減じて出力信号を生成する出力ステージを備えることを特徴とする、請求項６または７記載の音響装置。
14. 音響信号を提供する方法であって、
    マイクロフォン・ダイヤフラムの風圧を含む音圧に応じて、風圧信号を含む音圧信号を生成するステップ、
    前記マイクロフォン・ダイヤフラムと実質的に平行な平面を画成しており、前記マイクロフォン・ダイヤフラムと数マイクロメータ程度極僅か離間された位置に配置されている一組の熱線伸長部材を有する熱線風速計の風速に応じて、風速信号を生成するステップ、
    前記生成した風圧信号を含む音圧信号および風速信号を基にして、音響信号としての出力信号を提供するステップ
    の各ステップを有して成ること、および
    前記マイクロフォン・ダイヤフラムとして、二次元的にＮｘＭ列に配置され、第１周波数範囲の音波に反応する第１のマイクロフォン・ダイヤフラム、および前記第１周波数範囲とは異なる、第２周波数範囲の音波に反応する第２のマイクロフォン・ダイヤフラムを使用することを特徴とする方法。
15. マイクロフォンと熱線風速計のマイクロマシン・デバイスを提供するステップを更に有して成ることを特徴とする、請求項１４記載の方法。
16. 前記出力信号を提供するステップが、
    風速信号を風圧成分を有するアナログの風圧信号に変換するステップ、および
    前記風圧信号を含む音圧信号から、前記アナログ風圧信号の風圧成分を減じて出力信号を生成するステップ
    を有して成ることを特徴とする、請求項１４記載の方法。
17. 前記出力信号を提供するステップが、
    前記風速信号をデジタル化するステップ、
    前記デジタル化した風速信号をルックアップ表の一連の風圧値に関連付けるステップ、および
    前記風圧信号を含む音圧信号から、前記一連の風圧値を減じて出力信号を生成するステップ
    を有して成ることを特徴とする、請求項１４記載の方法。
18. マイクロマシン・デバイスを製造する方法であって、
    基板を備えたベース構造体の上に第１材料層を配置するステップ、
    前記第１材料層の上に第２材料層を配置するステップ、および
    少なくとも前記第１材料層および第２材料層の一部を除去して、該第２材料層の残存部分が互いに平行になるようにして、前記ベース構造体によって支持される複数の伸長部材を形成するステップ
    の各ステップを有して成り、
    該各ステップが７００℃未満の温度範囲で実施され、前記第２材料層を配置するステップが、該第２材料層として、プラズマ強化化学蒸着プロセスを用いて、導体材料を蒸着するステップを含み、
    前記方法が、前記ベース構造体上に前記第１材料層を配置する前に、前記第１材料層および第２材料層の一部を除去した後、前記複数の伸長部材と前記基板との間に配置されるようにし、かつ、前記複数の伸長部材から数マイクロメートル程度極僅か離間して配置されるようにして、前記ベース構造体の基板上にマイクロフォン・ダイヤフラムを形成するステップを更に有してなること、および、
    前記マイクロフォン・ダイヤフラムを形成する際に、二次元的にＮｘＭ列に配置され、第１周波数範囲の音波に反応する第１のマイクロフォン・ダイヤフラム、および前記第１周波数範囲とは異なる、第２周波数範囲の音波に反応する第２のマイクロフォン・ダイヤフラムを有するようにすることを特徴とする方法。
19. 前記蒸着ステップが、前記マイクロマシン・デバイスが熱線風速計として機能するように、前記導体材料として、前記第１材料層の上にタングステンを配置するステップを有して成ることを特徴とする、請求項１８記載の方法。
20. 前記基板の一部を除去してコンデンサ・マイクロフォン・キャビティの第１部分を形成するステップ、
    別の基板上に固定部材を形成し、該基板の一部を除去して前記コンデンサ・マイクロフォン・キャビティの第２部分を形成するステップ、および
    前記コンデンサ・マイクロフォン・キャビティの第１部分および第２部分を揃うようにして、かつ前記マイクロフォン・ダイヤフラムが、前記複数の伸長部材と前記コンデンサ・マイクロフォン・キャビティとの間に配置されるようにして、前記２つの基板を接合することにより、熱線風速計およびコンデンサ・マイクロフォンを備える音響素子をマイクロマシン・デバイスとして形成するステップ
    を更に有して成ることを特徴とする、請求項１８記載の方法。

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