JP4587126B2 - Condenser microphone and method of manufacturing condenser microphone - Google Patents
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Description
本発明はコンデンサマイクロホン及びその製造方法に関し、特に半導体膜を用いたコンデンサマイクロホン及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a condenser microphone and a manufacturing method thereof, and more particularly to a condenser microphone using a semiconductor film and a manufacturing method thereof.
従来、半導体デバイスの製造プロセスを応用して製造可能なコンデンサマイクロホンが知られている。コンデンサマイクロホンは、プレートと音波によって振動するダイヤフラムのそれぞれに電極を有し、プレートとダイヤフラムとは絶縁性のスペーサによって互いに離間した状態で支持されている。コンデンサマイクロホンは、ダイヤフラムの変位による容量変化を電気信号に変換して出力する。コンデンサマイクロホンの感度は、ダイヤフラムの変位を増大させ、スペーサのリーク電流を低減し、寄生容量を低減することによって向上する。 Conventionally, a condenser microphone that can be manufactured by applying a manufacturing process of a semiconductor device is known. The condenser microphone has an electrode on each of the plate and the diaphragm that is vibrated by sound waves, and the plate and the diaphragm are supported in a state of being separated from each other by an insulating spacer. The condenser microphone converts the capacitance change due to the displacement of the diaphragm into an electric signal and outputs it. The sensitivity of the condenser microphone is improved by increasing the displacement of the diaphragm, reducing the leakage current of the spacer, and reducing the parasitic capacitance.
非特許文献1には、プレートと音波によって振動するダイヤフラムのそれぞれを導電性の薄膜で構成したコンデンサマイクロホンが開示されている。しかし、ダイヤフラムに音波が伝搬してもスペーサに固定されている端部はほとんど変位しないため、導電性の薄膜で構成されているダイヤフラムとプレートの、スペーサに固定されているそれぞれの端部は、寄生容量を形成することによってコンデンサマイクロホンの感度を低下させている。
特許文献1には、絶縁性の膜の中央部に導電性材料からなる電極が固定された構造のダイヤフラムを備えたコンデンサマイクロホンが開示されている。この構造では、寄生容量は低減されるものの、製造工程が複雑であるため、製造歩留まりが低下し、製造コストが増大するという問題がある。また、ダイヤフラムとプレートの間に空隙を形成するための犠牲層をエッチングにより除去する工程において、電極が固定されている絶縁膜も少なからずエッチングされるため、この対策をプロセスに組み入れる必要があることも、製造コストを押し上げる。
Non-Patent Document 1 discloses a condenser microphone in which each of a plate and a diaphragm that is vibrated by sound waves is formed of a conductive thin film. However, even if the sound wave propagates to the diaphragm, the end fixed to the spacer hardly displaces, so each end of the diaphragm and the plate made of a conductive thin film fixed to the spacer is The sensitivity of the condenser microphone is reduced by forming a parasitic capacitance.
Patent Document 1 discloses a condenser microphone including a diaphragm having a structure in which an electrode made of a conductive material is fixed to a central portion of an insulating film. In this structure, although the parasitic capacitance is reduced, the manufacturing process is complicated, so that there is a problem in that the manufacturing yield decreases and the manufacturing cost increases. In addition, in the process of removing the sacrificial layer for forming a gap between the diaphragm and the plate by etching, the insulating film to which the electrode is fixed is also etched, so it is necessary to incorporate this measure into the process. Even boosts manufacturing costs.
本発明は、感度が高く製造コストが低いコンデンサマイクロホン及びその製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a condenser microphone with high sensitivity and low manufacturing cost, and a manufacturing method thereof.
(1)上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンは、固定電極と有するプレートと、可動電極を有し音波によって振動するダイヤフラムと、前記プレートと前記ダイヤフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスペーサとを備え、前記プレート、前記ダイヤフラムの少なくとも一方は、前記スペーサに近い近端部の比抵抗が前記スペーサから遠い中央部の比抵抗に比べて高い、半導体又は金属の単層膜である。
プレート、ダイヤフラムの少なくとも一方のスペーサに近い近端部の少なくとも一部の比抵抗を残部よりも高くすることによって、容量変化が小さい容量、すなわち寄生容量を低減できるため、コンデンサマイクロホンの感度が高くなる。比抵抗が領域によって異なる半導体又は金属の単層膜でプレート又はダイヤフラムを構成することにより、コンデンサマイクロホンの製造プロセスが簡素になり、感度が高いコンデンサマイクロホンを低コストで製造することができる。
(1) A condenser microphone for achieving the above object includes a plate having a fixed electrode, a diaphragm having a movable electrode and vibrating by sound waves, supporting the plate and the diaphragm while insulating them, and A spacer that forms a gap between the movable electrodes, and at least one of the plate and the diaphragm has a specific resistance at a near end close to the spacer compared to a specific resistance at a center far from the spacer. It is a high monolayer film of semiconductor or metal.
By making the specific resistance of at least a part of the near end near the spacer of at least one of the plate and the diaphragm higher than that of the remaining part, the capacitance with small capacitance change, that is, the parasitic capacitance can be reduced, and the sensitivity of the condenser microphone is increased. . By forming the plate or the diaphragm with a single layer film of semiconductor or metal whose specific resistance varies depending on the region, the manufacturing process of the condenser microphone is simplified, and a highly sensitive condenser microphone can be manufactured at low cost.
(2)前記近端部に不純物が拡散していてもよい。 (2) Impurities may be diffused in the near end portion.
(3)前記中央部はシリコンで形成され前記近端部は窒化シリコンで形成されていてもよい。 (3) The central portion may be formed of silicon, and the proximal end portion may be formed of silicon nitride.
(4)前記中央部はシリコンで形成され前記近端部は酸窒化シリコンで形成されていてもよい。 (4) The central portion may be formed of silicon, and the proximal end portion may be formed of silicon oxynitride.
(5)前記近端部の膜厚は前記中央部の膜厚よりも厚くてもよい。 (5) The film thickness of the near end part may be larger than the film thickness of the central part.
(6)上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンの製造方法は、固定電極を有するプレートと、可動電極を有し音波によって振動するダイヤフラムと、前記プレートと前記ダイヤフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスペーサとを備えるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、前記プレート、前記ダイヤフラムの少なくとも一方を構成する半導体単層膜又は金属単層膜を形成し、前記半導体単層膜又は前記金属単層膜の前記スペーサに近い近端部を改質し、前記近端部の比抵抗を前記スペーサから遠い中央部の比抵抗より高くする、ことを含む。
プレート、ダイヤフラムの少なくとも一方のスペーサに近い近端部の比抵抗を中央部よりも高くすることによって、容量変化が小さい容量、すなわち寄生容量を低減できるため、コンデンサマイクロホンの感度が高くなる。半導体又は金属の単層膜を改質して比抵抗の高い領域を限定的に形成することにより、コンデンサマイクロホンの製造プロセスが簡素になり、プレート又はダイヤフラムのスペーサに近い近端部の比抵抗を残部よりも高くできるため、感度が高いコンデンサマイクロホンの製造コストを低減できる。
(6) A method of manufacturing a condenser microphone for achieving the above object includes a plate having a fixed electrode, a diaphragm having a movable electrode and vibrating by sound waves, and supporting the plate and the diaphragm while insulating them, A method of manufacturing a condenser microphone comprising a fixed electrode and a spacer forming a gap between the movable electrode, wherein a semiconductor single layer film or a metal single layer film constituting at least one of the plate and the diaphragm is formed. And modifying the near end portion of the semiconductor single layer film or the metal single layer film near the spacer so that the specific resistance of the near end portion is higher than the specific resistance of the central portion far from the spacer. .
By setting the specific resistance of the near end near the spacer of at least one of the plate and the diaphragm to be higher than that of the central portion, it is possible to reduce a capacitance with a small capacitance change, that is, a parasitic capacitance. By modifying the single layer film of semiconductor or metal to form limited areas with high specific resistance, the manufacturing process of condenser microphones is simplified, and the specific resistance near the plate or diaphragm spacer is reduced. Since it can be higher than the rest, the manufacturing cost of a highly sensitive condenser microphone can be reduced.
(7)前記半導体単層膜又は前記金属単層膜の前記中央部をマスクした状態で前記近端部にイオン注入することにより前記近端部を改質してもよい。
イオン注入された領域は非晶質になるため比抵抗が増大する。従って、イオン注入で改質することによりイオンを活性化するアニール工程を実施しなくても、プレート又はダイヤフラムのスペーサに近い近端部の比抵抗を残部よりも高くできる。
(7) The near end portion may be modified by ion implantation into the near end portion while the central portion of the semiconductor single layer film or the metal single layer film is masked.
Since the ion-implanted region becomes amorphous, the specific resistance increases. Accordingly, the specific resistance near the plate or diaphragm spacer can be made higher than that of the remainder without performing an annealing step for activating ions by modification by ion implantation.
(8)前記半導体単層膜又は前記金属単層膜の前記中央部をマスクした状態で前記半導体単層膜又は前記金属単層膜にイオンを注入し、前記イオンをアニールにより活性化することにより前記近端部を改質してもよい。
例えば酸素イオン又は窒素イオンの注入後のアニールにより、半導体単層膜又は金属単層膜の近端部を絶縁化することができる。。
(8) By implanting ions into the semiconductor single layer film or the metal single layer film while masking the central portion of the semiconductor single layer film or the metal single layer film, and activating the ions by annealing The near end may be modified.
For example, the near end portion of the semiconductor single layer film or the metal single layer film can be insulated by annealing after implantation of oxygen ions or nitrogen ions. .
(9)前記半導体単層膜であるシリコン膜の前記中央部をマスクした状態で前記近端部を熱酸化することにより前記近端部を改質してもよい。
熱酸化により、半導体単層膜又は金属単層膜の近端部を絶縁化し、半導体単層膜又は金属単層膜の近端部の膜厚を増大させることができる。
(9) The near end portion may be modified by thermally oxidizing the near end portion in a state where the central portion of the silicon film as the semiconductor single layer film is masked.
By thermal oxidation, the near end portion of the semiconductor single layer film or the metal single layer film can be insulated, and the film thickness of the near end portion of the semiconductor single layer film or the metal single layer film can be increased.
(10)前記半導体単層膜又は前記金属単層膜の前記中央部をマスクした状態で前記近端部をプラズマ処理することにより前記近端部を改質してもよい。 (10) The near end portion may be modified by performing plasma treatment on the near end portion in a state where the central portion of the semiconductor single layer film or the metal single layer film is masked.
以下、複数の実施例に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
(第一実施例)
図1(B)は、第一実施例によるコンデンサマイクロホン1の構成を示す模式図である。コンデンサマイクロホン1は、図1(B)に断面図として描かれた感音部と図1(B)に回路図として描かれた検出部とを備えている。
Embodiments of the present invention will be described below based on a plurality of examples.
(First Example)
FIG. 1B is a schematic diagram showing the configuration of the condenser microphone 1 according to the first embodiment. The condenser microphone 1 includes a sound sensing part drawn as a cross-sectional view in FIG. 1B and a detection part drawn as a circuit diagram in FIG.
(感音部の構成)
バックプレート10の端部とダイヤフラム30の端部とはスペーサ44に固定されている。すなわち、バックプレート10とダイヤフラム30は、スペーサ44によって両者の間に圧力室46を形成した状態で互いに平行に支持されている。図1(A)はバックプレート10及びその周辺部と、バックプレート10のパッド部13のみを示している。バックプレート10の平面視における形状は、特に限定されず、円形であってもよいし、他の形状であってもよい。またバックプレート10は、バックプレート10を貫通する複数の音響ホール18を有する。バックプレート10の音響ホール18を通過した音波はダイヤフラム30を振動させる。音響ホール18の平面視における形状は特に限定されず、図1(A)に示すように円形であってもよいし、他の形状であってもよい。
(Configuration of sound sensor)
The end of the
バックプレート10とそのパッド部13は、多結晶Si等の半導体、又はTi等の金属の膜22で構成される。バックプレート10は、半導体又は金属の膜22の絶縁膜45に固着していない円形の部分で構成されている。半導体又は金属の膜22は、領域によって比抵抗の異なる単層の膜であり、バックプレート10の近端部の比抵抗がバックプレート10の中央部の比抵抗に比べて高い。バックプレート10のスペーサ44に固定される端部に近い近端部20は、半導体又は金属の膜22の高抵抗領域で形成されている。バックプレート10の円盤形の中央部14と、中央部14からパッド部13まで伸びる線形の接続部16と、パッド部13とは、半導体又は金属の膜22の低抵抗領域で形成されている。バックプレート10の近端部20と中央部14との比抵抗の差は、大きければ大きいほど望ましい。バックプレート10の中央部14の面積は、例えば、ある音波が伝搬しているときにダイヤフラム30が振動する軌跡の体積をダイヤフラム30の中心の振幅で割った値とする。具体的には例えば、中央部14の面積をダイヤフラム30の面積の3分の1から2分の1とする。比抵抗を低くするダイヤフラム30の中央部14の形状は、例えばダイヤフラム30の全体と相似の円形とする。
The
半導体又は金属の膜22を高抵抗領域と低抵抗領域に区分するためには、高抵抗領域を非晶質の半導体又は金属で構成し、低抵抗領域を結晶質の半導体又は金属で構成する。あるいは、半導体又は金属の膜22の高抵抗領域を半導体又は金属の酸化物又は窒化物で構成し、低抵抗領域を半導体又は金属で構成する。尚、バックプレート10及びそのパッド部13を構成する半導体又は金属の膜22を半導体膜とする場合、ドナー又はアクセプタとなる不純物が高濃度に拡散した半導体膜を用いることが望ましい。ドナー又はアクセプタとなる不純物が高濃度に拡散した結晶質半導体膜でバックプレート10の中央部14を構成することにより、非晶質半導体、非晶質金属、半導体酸化物又は半導体窒化物からなる近端部20に比べてバックプレート10の中央部14の比抵抗をさらに低下させることができる。
In order to divide the semiconductor or
ダイヤフラム30とそのパッド部31は、多結晶Si等の半導体、又はTi等の金属の膜32で構成される。ダイヤフラム30は、半導体又は金属の膜32の絶縁膜43、45に固着していない円形の部分で構成されている。ダイヤフラム30とそのパッド部31を構成する半導体又は金属の膜32を半導体膜とする場合、ドナー又はアクセプタとなる不純物が高濃度に拡散した半導体膜を用いることで、ダイヤフラム30の比抵抗をさらに低下させることが望ましい。尚、バックプレート10と同様に、ダイヤフラム30を構成する半導体又は金属の膜32を領域によって比抵抗の異なる膜とすることにより、ダイヤフラム30の近端部の比抵抗を中央部より高くしてもよい。ただし、ダイヤフラム30、バックプレート10のいずれか一方の近端部の比抵抗が中央部より高ければ、たとえ他方の比抵抗が均一でも、コンデンサマイクロホン1の感度は向上する。つまり、ダイヤフラム30を構成する半導体又は金属の膜32を領域によって比抵抗の異なる膜とし、バックプレート10の全体の比抵抗を均一にしても同様の効果が得られる。また、近端部の比抵抗が中央部に比べて高い半導体又は金属の膜をダイヤフラム30又はバックプレート10の一方のみにすることで、高抵抗領域を限定するために必要になるリソグラフィ工程、イオン注入工程、アニール工程等が不要になるため、コンデンサマイクロホン1の製造プロセスを簡素化することができる。
The
スペーサ44は、圧力室46の側壁面47を構成している絶縁膜45と、半導体又は金属の膜22、32の圧力室46の側壁面47より外側の部分とで構成されている。
ベース40は、ダイヤフラム30に対応する圧力緩衝室33を有し、ダイヤフラム30を構成している半導体又は金属の膜32が固定される絶縁膜43と基膜51とで構成されている。圧力緩衝室33の容積を大きくすることにより、圧力緩衝室33を封止した状態でダイヤフラム30に音波が伝搬したときに圧力緩衝室33の内圧によってダイヤフラム30の振動が抑制されにくくなる。
The
The
尚、ダイヤフラム30がバックプレート10よりも音源側に位置し、ダイヤフラム30に直接音波が伝搬するように構成してもよい。この場合、音響ホール18はバックプレート10とダイヤフラム30の間に形成されている圧力室46とその外部空間とを連通する空気通路として機能する。
Note that the
(検出部の構成)
ダイヤフラム30のパッド部31には、抵抗器100の一端に接続されるリード線104が接続されている。バックプレート10のパッド部13には、コンデンサマイクロホン1が実装されている基板のグランドに接続されるリード線106が接続されている。抵抗器100の他端には、バイアス電源回路102の出力端に接続されるリード線108が接続されている。抵抗器100としては抵抗値が大きなものを使用する。具体的には、抵抗器100はGΩオーダーの電気抵抗を有するものが望ましい。プリアンプ110の入力端には、コンデンサ112の一端に接続されるリード線114が接続されている。そしてダイヤフラム30と抵抗器100を接続しているリード線104は、コンデンサ112の他端にも接続されている。
(Configuration of detector)
A
(コンデンサマイクロホンの作動)
音波がバックプレート10の音響ホール18を通過してダイヤフラム30に伝搬すると、ダイヤフラム30は音波により振動する。ダイヤフラム30が振動すると、その振動によりバックプレート10とダイヤフラム30との間の距離が変化し、ダイヤフラム30とバックプレート10とにより構成されているコンデンサの静電容量が変化する。
(Condenser microphone operation)
When the sound wave passes through the
ダイヤフラム30はそのパッド部31を介して抵抗値が大きい抵抗器100に接続されているため、コンデンサの静電容量が上述したようにダイヤフラム30の振動により変化したとしても、コンデンサに蓄積されている電荷が抵抗器100を流れることは殆どない。すなわち、ダイヤフラム30とバックプレート10とにより形成されるコンデンサに蓄積されている電荷は、変化しないものとみなすことができる。したがって、コンデンサの静電容量の変化は、ダイヤフラム30とバックプレート10との間の電圧の変化として取り出すことが可能である。
Since the
コンデンサマイクロホン1は、ダイヤフラム30のグランドに対する電圧の変化をプリアンプ110で増幅することにより、コンデンサの静電容量の極めてわずかな変化を電気信号として出力する。すなわち、コンデンサマイクロホン1は、ダイヤフラム30に加わる音圧の変化をコンデンサの静電容量の変化に変換し、コンデンサの静電容量の変化を電圧の変化に変換することにより、音圧の変化に相関する電気信号を出力する。
ダイヤフラム30は、その端部を固定端として振動する。したがって、ダイヤフラムの端部から最も離れている中心は、最も大きな振幅で振動する。これに対して、ダイヤフラム30のスペーサ44に固定されている端部に近い近端部20の振幅は小さい。
The condenser microphone 1 amplifies a change in voltage with respect to the ground of the
The
ところで、一様な導電性を有する薄膜電極を備えたコンデンサマイクロホンの図2(A)に示す等価回路は、全く振動しないと仮定したダイヤフラムの近端部とバックプレートによって形成される容量Csと、ある振幅で平坦形状を維持して振動すると仮定したダイヤフラムの中央部とバックプレートによって形成される容量Cbとが並列接続されたものである。ダイヤフラム30がある振幅で平坦形状を維持して振動する中央部と全く振動しない近端部とで構成されていると考えるとき、ダイヤフラム30の振動にともなって近端部と中央部との間で電荷の移動が起こると、バックプレート10の近端部に対するダイヤフラム30の近端部の電位が変動し、バックプレート10の中央部に対するダイヤフラムの中央部の電位変動幅が小さくなる。バックプレート10の近端部に対するダイヤフラム30の近端部の電位変動はコンデンサマイクロホン1の出力信号のノイズ成分であり、バックプレート10の中央部に対するダイヤフラムの中央部の電位変動はコンデンサマイクロホン1の出力信号の真の信号成分である。
By the way, the equivalent circuit shown in FIG. 2A of a condenser microphone provided with a thin film electrode having uniform conductivity has a capacitance Cs formed by the near end portion of the diaphragm and the back plate, which is assumed to not vibrate at all. The center part of the diaphragm assumed to vibrate while maintaining a flat shape with a certain amplitude and the capacitor Cb formed by the back plate are connected in parallel. When it is considered that the
本実施例によるコンデンサマイクロホン1は、バックプレート10のスペーサ44に固定される端部に近い近端部20の比抵抗が中央部14に比べて高い。従って本実施例によるコンデンサマイクロホン1の等価回路は、図2(B)に示すように、全く振動しないと仮定したダイヤフラム30の近端部とバックプレート10によって形成される容量Csと、ある振幅で平坦形状を維持して振動すると仮定したダイヤフラム30の中央部とバックプレートによって形成される容量Cbとの間に大きい内部抵抗Rが接続されたものである。内部抵抗Rはダイヤフラム30の振動にともなって容量Csと容量Cbとの間に起こる電荷の移動を妨げるため、バックプレート10の近端部20に対するダイヤフラム30の近端部の電位変動を抑制する。したがって、本実施例によるコンデンサマイクロホン1は、一様な導電性を有する薄膜電極を備えたコンデンサマイクロホンに比べて感度が高い。
In the condenser microphone 1 according to this embodiment, the specific resistance of the
(製造方法)
図3から図5は、第一実施例によるコンデンサマイクロホン1の製造方法を示す断面図である。
はじめに図3(A)に示すように、基膜51及び絶縁膜43を形成する。具体的には例えば基膜51である単結晶シリコン基板の表面にCVD法によりSiO2を堆積させる。単結晶シリコン基板の熱酸化により絶縁膜43を形成しても良いが、後述するSiO2からなる絶縁膜45とSiO2からなる絶縁膜43とのエッチングレートを同一にするため、CVD法によりSiO2を堆積させることが好ましい。
(Production method)
3 to 5 are cross-sectional views showing a method of manufacturing the condenser microphone 1 according to the first embodiment.
First, as shown in FIG. 3A, a
次に図3(B)に示すように、ダイヤフラム30及びそのパッド部31を構成する半導体又は金属の膜32を絶縁膜43上に形成する。半導体の膜32を形成する場合、例えばLPCVD法によりSiを絶縁膜43上に堆積させる。尚、堆積したSi膜に、ドナー又はアクセプタとなる不純物を高濃度のイオン注入によりドープした後、Si膜をアニールで活性化させてもよい。また、LPCVD法でSiを絶縁膜43上に堆積する際、ドナー又はアクセプタとなる不純物をインサイチュでSiにドープしてもよい。金属の膜32を形成する場合、例えばスパッタによりTiを絶縁膜43上に堆積させる。
Next, as shown in FIG. 3B, a semiconductor or
次に図3(C)に示すように、半導体又は金属の膜32を所望の形状にパターニングする。具体的には、まずマスクを膜32上にリソグラフィで形成した後、HNO3とHFの混合液やHFを用いて膜32をエッチングし、マスクを除去する。
次に図3(D)に示すように、スペーサ44を構成する絶縁膜45を半導体又は金属の膜32上に形成する。具体的には例えばCVD法によりSiO2を膜32上に堆積させる。
Next, as shown in FIG. 3C, the semiconductor or
Next, as shown in FIG. 3D, an insulating
次に図4(A)に示すように、バックプレート10及びそのパッド部13を構成する半導体又は金属の膜22を絶縁膜45上に形成する。半導体の膜22を形成する場合、例えばLPCVD法によりSiを絶縁膜45上に堆積させる。尚、堆積したSi膜に、ドナー又はアクセプタとなる不純物を高濃度のイオン注入によりドープした後、Si膜をアニールで活性化させてもよい。また、LPCVD法でSiを絶縁膜45上に堆積する際、ドナー又はアクセプタとなる不純物をインサイチュでSiにドープしてもよい。金属の膜22を形成する場合、例えばスパッタによりTiを絶縁膜45上に堆積させる。
Next, as shown in FIG. 4A, a semiconductor or
次に図4(B)に示すように、レジスト等からなる所定のパターンのマスク60を膜22上にリソグラフィで形成する。マスク60は、イオン注入用のマスクであり、バックプレート10の近端部20、及びパッド部13の近端部15に対応する開口部62を有する。不純物をイオン注入でドープすることにより、半導体又は金属の膜22の内部での不純物の量、深さ、分布を正確に制御でき、低温でプロセスを進行できる。尚、Si3N4膜等をマスク60として用いた拡散によって不純物を膜22にドープしてもよい。酸素プラズマや窒素プラズマを用いたプラズマ処理によって、半導体又は金属の膜22にOやNをドープしてもよい。
Next, as shown in FIG. 4B, a
次に図4(C)に示すように、半導体又は金属の膜22に不純物をイオン注入し、マスク60を除去する。不純物としては、Ar、O、N、P等が挙げられる。半導体又は金属の膜22の一部に不純物をイオン注入することで、膜22の不純物がドープされた領域を非晶質化してその比抵抗を高めることができる。尚、半導体又は金属の膜22の一部にOやNをイオン注入した場合、イオン注入された膜22をアニールしてもよい。一部にOやNがイオン注入された膜22をアニールすることで、ドープされたOやNと、膜22を構成する半導体又は金属とが化学的に活性化されて反応するため、高抵抗又は絶縁性の酸化領域又は窒化領域を膜22に形成することができる。
Next, as shown in FIG. 4C, impurities are ion-implanted into the semiconductor or
次に図5(A)に示すように、半導体又は金属の膜22を所望の形状にパターニングして、膜22に音響ホール18を形成する。具体的には、まずマスクを膜22上にリソグラフィで形成した後、HNO3とHFの混合液やHFを用いて膜22をエッチングし、マスクを除去する。
次に図5(B)に示すように、基膜51の表面上に所定のパターンのマスク64をリソグラフィで形成する。マスク64は、ベース40の圧力緩衝室33の一部を形成するためのエッチング用のマスクであり、圧力緩衝室33に対応する部位に開口部66を有する。
Next, as shown in FIG. 5A, the semiconductor or
Next, as shown in FIG. 5B, a
次に図5(C)に示すように、基膜51の開口部66内に露出する部位をDeepRIEで除去することで基膜51に圧力緩衝室33の側壁面52を形成した後、マスク64を除去する。
次に、絶縁膜43及び絶縁膜45を基膜51と半導体又は金属の膜22とをマスクとしてBHF等を用いてエッチングすると、図1に示すコンデンサマイクロホン1の感音部が得られる。エッチング液が、基膜51に形成された圧力緩衝室33と膜22に形成された音響ホール18から絶縁膜43及び絶縁膜45に到達し絶縁膜43及び絶縁膜45をエッチングすることにより、圧力緩衝室33の残部と圧力室46が形成される。
Next, as shown in FIG. 5C, after the portion exposed in the
Next, when the insulating
以上説明したように、半導体又は金属の膜22の一部に不純物をイオン注入する、あるいは半導体又は金属の膜22の一部に不純物をイオン注入してから膜22をアニールするという半導体デバイスの汎用的な製造プロセスを用いることにより、比抵抗が領域によって異なる半導体又は金属の膜22でバックプレート10を形成することができる。従って、構造が簡素で感度の高いコンデンサマイクロホンを低コストで製造することができる。特に、半導体又は金属の膜22の一部に不純物をイオン注入することで、一部が非晶質化された半導体又は金属の膜22でバックプレート10を形成する方法によると、熱処理工程が低減されるため、コンデンサマイクロホン1を構成する薄膜の熱的損傷や不要な不純物の拡散を抑制することができる。従って、コンデンサマイクロホン1の製造コストを更に低減することができる。
As described above, general-purpose semiconductor devices in which impurities are ion-implanted into a part of the semiconductor or
(第二実施例)
図6は、第二実施例によるコンデンサマイクロホン2及びその製造方法を示す断面図である。
図6(D)に示すように、第二実施例によるコンデンサマイクロホン2では、バックプレート70を構成している膜74とダイヤフラム30を構成している膜32の間に絶縁膜が存在しない。半導体又は金属の膜74の高抵抗領域によって、ダイヤフラム30と、バックプレート70とを絶縁状態またはそれに近い状態で支持することができる。また、半導体又は金属の膜74の高抵抗領域を絶縁化すれば、コンデンサマイクロホン2の感度をより向上させることができる。尚、バックプレート70を構成している膜74とダイヤフラム30を構成している膜32の間に絶縁膜が存在しないため、バックプレート70の中央部14に配線する導電膜が膜74の表面に必要になる。
(Second embodiment)
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the
As shown in FIG. 6D, in the
コンデンサマイクロホン2の製造方法では、まず図3(A)から図3(C)に示す工程を行う。
次に図6(A)に示すように、犠牲膜80を半導体又は金属の膜32上に形成する。
次に図6(B)に示すように、犠牲膜80を所望の形状にパターニングする。具体的には、まずマスクを犠牲膜80上にリソグラフィで形成した後、犠牲膜80をエッチングし、マスクを除去する。
In the method of manufacturing the
Next, as shown in FIG. 6A, a
Next, as shown in FIG. 6B, the
次に図6(C)に示すように、半導体又は金属の膜74を犠牲膜80を覆うように半導体又は金属の膜32上に形成する。膜74の具体的な形成方法は、膜22の形成方法に準じる(図4(A)参照)。
次に半導体又は金属の膜22の改質工程(図4(B)、(C)参照)に準じて、半導体又は金属の膜74に高抵抗領域を形成する。
次に半導体又は金属の膜22のパターニング工程(図5(A)参照)に準じて半導体又は金属の膜74をパターニングする。
Next, as shown in FIG. 6C, a semiconductor or
Next, a high resistance region is formed in the semiconductor or
Next, the semiconductor or
次に、基膜51をエッチングすることで、圧力緩衝室33の一部を基膜51に形成する(図5(B)、(C)参照)。
次に、半導体又は金属の膜74をマスクとして犠牲膜80をエッチングし、基膜51をマスクとして絶縁膜43をBHF等でエッチングすると、図6(D)に示すコンデンサマイクロホン2が得られる。
Next, the
Next, when the
以上説明したように、比抵抗が領域によって異なる半導体又は金属の膜74で、バックプレート70とスペーサ72の一部とを一体的に形成することにより、絶縁性の膜の中央部に電極が固定された従来のコンデンサマイクロホンに比べて、コンデンサマイクロホン2の構造及び製造工程を簡素化できる。従って、コンデンサマイクロホン2の製造コストを低減できる。
As described above, the
(第三実施例)
図7は、第三実施例によるコンデンサマイクロホン3及びその製造方法を示す断面図である。
図7(D)に示すように、第三実施例によるコンデンサマイクロホン3では、バックプレート10を構成する膜24の高抵抗領域は低抵抗領域に比べて厚い。半導体又は金属の膜24の、バックプレート10の近端部20を構成する厚い高抵抗領域は、半導体又は金属の酸化物又は酸窒化物で構成されている。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a condenser microphone 3 and a method for manufacturing the same according to the third embodiment.
As shown in FIG. 7D, in the condenser microphone 3 according to the third embodiment, the high resistance region of the
コンデンサマイクロホン3の製造方法ではまず、図3(A)から図4(A)に示す工程により半導体又は金属の膜24を形成する。
次に図7(A)に示すように、バックプレート10の近端部20、及びパッド部13に対応する開口部84を有するマスク82を半導体又は金属の膜24上に形成する。具体的には例えば、まず半導体又は金属の膜24の上全体にCVD法でSi3N4を堆積させる。次に、堆積したSi3N4膜上に所定のパターンのレジスト膜をリソグラフィで形成し、Si3N4膜をH3PO4等を用いてエッチングし、レジスト膜を除去すると、マスク82が得られる。
In the method of manufacturing the condenser microphone 3, first, a semiconductor or
Next, as shown in FIG. 7A, a
次に図7(B)に示すように、半導体又は金属の膜24の開口部84から露出している部位を選択的に酸化又は酸窒化する。具体的には例えば熱酸化によって膜24を酸化する。また熱酸化の際、NH3を含むガスを使用することで、膜24を酸窒化することができる。膜24がSiからなる場合、SiO2からなる絶縁膜45、43の後述するエッチング工程での膜24のエッチングを抑制するため、Siからなる膜24を酸窒化させることが好ましい。半導体又は金属の膜24の酸化又は酸窒化された領域は、体積が膨張し、半導体又は金属の領域よりも厚くなる。
Next, as shown in FIG. 7B, the portion exposed from the
次に図7(C)に示すように、マスク82を除去する。例えばH3PO4等を用いてマスク82をエッチングする。
次に、半導体又は金属の膜24を所望の形状にパターニングし、半導体又は金属の膜24に音響ホール18を形成する。膜22が「半導体又は金属」と「半導体又は金属の酸化物又は酸窒化物」からなる。具体的なエッチング方法は?1回でエッチング可能?
次に、基膜51をエッチングすることで、圧力緩衝室33の一部を基膜51に形成する(図5(B)、(C)参照)。
次に、絶縁膜43及び絶縁膜45を基膜51と半導体又は金属の膜24とをマスクとしてBHF等でエッチングすると、図7(D)に示すコンデンサマイクロホン3が得られる。
Next, as shown in FIG. 7C, the
Next, the semiconductor or
Next, the
Next, when the insulating
1〜3 コンデンサマイクロホン、10、70 バックプレート、13 パッド部、14 中央部、16 接続部、18 音響ホール、20 近端部、22 半導体又は金属の膜、24 Si膜、30 ダイヤフラム、32 半導体又は金属の膜、44、72 スペーサ、46 圧力室、74 半導体又は金属の膜
1-3
Claims (4)
可動電極を有し音波によって振動するダイヤフラムと、
前記プレートと前記ダイヤフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスペーサとを備え、
前記プレート、前記ダイヤフラムの少なくとも一方は、前記スペーサに近い近端部の比抵抗が前記スペーサから遠い中央部の比抵抗に比べて高い、半導体又は金属の単層膜であり、
前記近端部は、不純物の拡散により非晶質化している、
コンデンサマイクロホン。 A plate having fixed electrodes;
A diaphragm having a movable electrode and vibrating by sound waves;
A spacer that supports the plate and the diaphragm while insulating them, and that forms a gap between the fixed electrode and the movable electrode,
Said plate, at least one of the diaphragm, the specific resistance of the proximal end closer to the spacer is higher than the specific resistance of the distant center portion from said spacer, Ri monolayer der semiconductor or metal,
The near end is amorphized by impurity diffusion,
Condenser microphone.
可動電極を有し音波によって振動するダイヤフラムと、
前記プレートと前記ダイヤフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスペーサとを備え、
前記プレート、前記ダイヤフラムの少なくとも一方は、前記スペーサに近い近端部の比抵抗が前記スペーサから遠い中央部の比抵抗に比べて高い、半導体又は金属の単層膜であり、
前記近端部は、不純物の拡散により酸化領域または窒化領域を有する、
コンデンサマイクロホン。 A plate having fixed electrodes;
A diaphragm having a movable electrode and vibrating by sound waves;
A spacer that supports the plate and the diaphragm while insulating them, and that forms a gap between the fixed electrode and the movable electrode,
At least one of the plate and the diaphragm is a single layer film of a semiconductor or a metal whose specific resistance near the spacer is higher than the specific resistance of the central portion far from the spacer,
The near end has an oxidized region or a nitrided region due to impurity diffusion,
Condenser microphone.
前記プレートと前記ダイヤフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスペーサとを備えるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、A method of manufacturing a condenser microphone that includes a spacer that supports the plate and the diaphragm while insulating them, and includes a spacer that forms a gap between the fixed electrode and the movable electrode,
前記プレート、前記ダイヤフラムの少なくとも一方を構成する半導体単層膜又は金属単層膜を形成し、Forming a single-layer semiconductor film or a metal single-layer film constituting at least one of the plate and the diaphragm;
前記半導体単層膜又は前記金属単層膜の前記中央部をマスクした状態で前記スペーサに近い近端部にイオン注入することにより前記近端部を非晶質化し、前記近端部の比抵抗を前記スペーサから遠い中央部の比抵抗より高くする、The near end portion is made amorphous by implanting ions into the near end portion close to the spacer in a state where the central portion of the semiconductor single layer film or the metal single layer film is masked, and the specific resistance of the near end portion Higher than the specific resistance in the center far from the spacer,
ことを含むコンデンサマイクロホンの製造方法。A method of manufacturing a condenser microphone.
前記プレートと前記ダイヤフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスペーサとを備えるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、A method of manufacturing a condenser microphone that includes a spacer that supports the plate and the diaphragm while insulating them, and includes a spacer that forms a gap between the fixed electrode and the movable electrode,
前記プレート、前記ダイヤフラムの少なくとも一方を構成する半導体単層膜又は金属単層膜を形成し、Forming a single-layer semiconductor film or a metal single-layer film constituting at least one of the plate and the diaphragm;
前記半導体単層膜又は前記金属単層膜の前記中央部をマスクした状態で前記スペーサに近い近端部に酸素または窒素をイオン注入し、その後アニールすることにより前記イオン注入された近端部に酸化領域または窒化領域を形成し、前記近端部の比抵抗を前記スペーサから遠い中央部の比抵抗より高くする、In the state where the central portion of the semiconductor single layer film or the metal single layer film is masked, oxygen or nitrogen is ion-implanted into a near end portion close to the spacer and then annealed to the ion-implanted near end portion. Forming an oxidized region or a nitrided region, and making the specific resistance of the near end portion higher than the specific resistance of the central portion far from the spacer;
ことを含むコンデンサマイクロホンの製造方法。A method of manufacturing a condenser microphone.
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JP2002027595A (en) * | 2000-07-04 | 2002-01-25 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | Pressure sensor and method for manufacturing the same |
JP2003134595A (en) * | 2001-10-23 | 2003-05-09 | Star Micronics Co Ltd | Condenser microphone |
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