JP6414605B2 - 改善された感度を有するｍｅｍｓマイクロフォンおよびその製造するための方法 - Google Patents
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Description
本発明は、改善されたＭＥＭＳマイクロフォンおよびこのようなマイクロフォンを製造するための方法に関する。これより自在に可動なメンブレンを有する改善されたマイクロフォンならびにしっかりアンカー固定されたメンブレンを有する改善されたマイクロフォンを得ることができる。
ＭＥＭＳマイクロフォンは、一般的に、平面状に形成されている、比較的大きな剛性を有する少なくとも１つの固定電極、いわゆるバックプレート（英語でｂａｃｋｐｌａｔｅ）と、平面状に形成され、かつ平行に配設されているもう１つの電極、すなわち弾力性がありかつ振動可能なメンブレン（英語でｍｅｍｂｒａｎｅまたはｄｉａｐｈｒａｇｍ）とから構成される、１つのコンデンサを有している。追加的に、このコンデンサは、さらなる固定電極または振動可能な電極を備えてよい。
上記のコンデンサに音が当たると、上記の１つ以上のメンブレンは、この音に対応した振動を、上記の１つ以上のバックプレートに対して励起する。これらのコンデンサ電極の距離が時間的に変化することにより、このコンデンサの静電容量は変化する。１つの評価回路は、この音によってもたらされる静電容量の変化を、１つの電気信号に変換する。この信号は、１つの周辺回路によってさらに処理することができる。
まず少なくとも１つの自由に可動なメンブレンを有するＭＥＭＳマイクロフォンがある。これらのメンブレンは、自由に振動することができるようにホールダ部によって包囲されている。しかしながら位置変化は、限られた範囲でのみ可能である。図１１は、１つのこのようなＭＥＭＳマイクロフォンの概略図を示す。
これとは別に、少なくとも１つのメンブレンを有するＭＥＭＳマイクロフォンがあり、このメンブレンは振動するが、その位置が殆ど変化し得ないように、アンカー固定されている。図１は、１つのこのようなＭＥＭＳマイクロフォンの概略図を示す。
これら２種のマイクロフォンでは、上記のコンデンサの音響的に活性な領域を、音響的に不活性な領域に対して出来る限り大面積とすることによって、その感度および信号品質を改善することができる。これはこのコンデンサの音響的に不活性な領域が、信号品質を悪化させる１つの寄生容量の一因となっているからである。
こうしてたとえば特許文献１には、１つのメンブレンおよび１つのバックプレートによって形成されている寄生容量が低減されたＭＥＭＳマイクロフォンが開示されている。
出来る限り大きなバックキャビティであることが有利である。ここでこのバックキャビティは、周囲環境から分離されたキャビティであり、音の方向においてこのコンデンサの背後に設置されている。
とにかくＭＥＭＳマイクロフォンを出来る限り小さく構築するようになっており、これは信号品質においては有害である。
ＬＬＦ（低域限界周波数）は、１つのマイクロフォンが動作する音響周波数の下端での３ｄＢ低下レベルで定義される周波数である。したがってこのＬＬＦはこの動作領域の下限を決定し、そして可聴領域において平坦な周波数応答を有するＭＥＭＳマイクロフォンでは、約２０Ｈｚとなっている。したがって出来る限り小さなＬＬＦが望ましい。バックキャビティの拡大によって、低減されたＬＬＦを達成することができるが、このバックキャビティの拡大は、常に小型化するための努力が行われていることから実現が難しいものである。通気経路を長くすることによって、バックキャビティと周囲環境とのゆっくりとした圧力平衡を可能とすることができ、これによっても、低減されたＬＬＦを達成することができるが、これは製造ステップでの制約によって阻害される。
したがって本発明の課題は、改善された信号品質を有する最も小さなマイクロフォン、およびこのようなマイクロフォンの製造方法を提供することである。
これらの課題は独立請求項に記載の発明により解決される。従属請求項は有利な実施例を提示する。
本マイクロフォンおよび本製造方法は、横方向の寸法が、その同じ層の内部での異なるエッチング速度によって、非常に精度良く設定されるというアイデアに基づいている。具体的には、このために、犠牲材料を含む、同じ層の内部の複数の領域の複数のエッチング速度が利用される。この犠牲材料を有する層の少なくとも一部は、このエッチングに耐えて、このマイクロフォンにおけるパターンを生じる部材として残る。こうして具体的には、このマイクロフォンの様々な機能部材を結合するアンカー部材の横方向の寸法を精度よく設定することができる。
１つの実施形態においては、アンカー固定されたメンブレンを有する１つのＭＥＭＳマイクロフォンは、１つの担体基板，２つの電極を有する１つのコンデンサ，１つの基板側アンカー，および１つの電極アンカーを有する。この基板側アンカーは、上記の基板を上記のコンデンサと機械的に結合している。上記の電極アンカーは、上記のコンデンサの２つの電極を機械的に結合している。これらの電極の内の１つの電極は１つのバックプレートであり、もう１つの電極は１つの振動可能なメンブレンである。上記の基板側アンカーは、上記のＭＥＭＳマイクロフォンの機械的安定性のために必要な最小面積が１つの最小値以上とはならない、上記の基板上の１つの支持面を有する。
ここでこの機械的な安定性のために必要な基板側アンカーの最小限の支持面積は、それぞれのマイクロフォン素子の寸法およびその想定される音圧に依存し、シミュレーションによって得られるものである。さらに上記の支持面は、上記のメンブレンが上記の基板としっかりと結合され、そしてこのためこのメンブレンの「自由な」領域のように振動することができない面領域となっている。こうしてこの支持面の部位でのこのメンブレンの領域は、音響的に不活性であるが電気的には活性な領域として作用し、上記の静電容量の寄生成分の一因となり、これはこのマイクロフォンの信号品質を劣化させる。したがって大きすぎる支持面は望ましくない。小さすぎる支持面は、機械的に安定性のないマイクロフォンをもたらす。上述した最小値は、この安定性に必要な安全範囲を規定し、ここでは公知のＭＥＭＳマイクロフォンより小さくなっている。これは機械的に安定性の無いマイクロフォンは、許容できるものでなく、一般的な製造プロセスでは、機械的に安定性の無いマイクロフォンが排除されるようには制御することができないからである。
上記の支持面の大きさおよびこれに伴うその最小限の大きさは、このマイクロフォンがどのようなやり方で製造されるかということに依存している。
本発明が基づいているアイデアは、さらに小さな最小値を可能とするものである。これは上記の基板側アンカーの内側に向いた側面は、空洞の形状に依存せずにこの基板の内側に形成され得るからである。
この空洞は、この基板からバルク材料を除去することによって形成される。この基板の通常の厚さを貫通するには、通常ＤＲＩＥ（深掘り反応性イオンエッチング、Deep Reactive-Ion etching）が利用される。プロセスの際の異方性のために、この除去は、斜めに延伸する１つのチャネルを生じる（図８Ａおよび８Ｂ参照）。したがって、この空洞がメンブレンあるいはバックプレートに接するエッジの延伸方向は、実際は自由に選択することができないこのチャネルの方向に依存する。メンブレンあるいはバックプレートの層の加工ステップ用の通常のエッチングでは、しかしながらこのエッジの位置は、上記の基板側アンカーの内面の位置を規定する。
本発明で用いているアイデアによれば、この内面の位置の依存性は、上記のエッジの位置に依存して開始され、これより、上記の基板におけるチャネルの角度には依存せず、この内面の位置は自由に設定することができる。この内面の位置は、もはやこのチャネルの角度に関係しない。
以上により上記の最小値が、通常のマイクロフォン（複数）と比較して小さくされる。上記の一般的なマイクロフォンは、この可能な最小値を維持することができない。
基板側アンカー用の材料に、一方で犠牲材料を含み、他方で、この犠牲材料の除去のあとにアンカーとして残り、かつ局所的に異なるエッチング速度を備える材料を用いることで、この製造プロセスの制御を大幅に改善することができ、こうして、横方向の寸法（上記の支持面）を高い精度で設定することができる。以上により、寄生容量への上記の追加的な寄与が低減され、そして信号品質が改善される。
以上により、上記の基板側アンカーが１つの犠牲層の１つの材料から成るようにすることが可能となる。
さらに、上記のコンデンサは、上記のメンブレンが上記のバックプレートと上記の基板との間に配設されるように、上記の担体基板野方向に向いているようにすることができる。しかしながら上記のバックプレートが上記のメンブレンと上記の基板との間に配設されていてもよい。
１つの実施形態においては、アンカー固定されておらず、１つのパッケージの内部で自由に可動なメンブレンを有する１つのＭＥＭＳマイクロフォンは、１つの担体基板，２つの電極を有する１つのコンデンサ，１つの基板側アンカー，および１つの電極アンカーを有する。このコンデンサの２つの電極の内の１つは、複数の穴を有する１つのバックプレートであり、そしてもう１つの電極は、振動可能な、自由に可動なメンブレンである。上記の基板側アンカーおよび上記の電極アンカーは、上記の基板を上記のバックプレートと結合している。上記の基板側アンカーは、上記の電極アンカーと上記の基板との間に配設されている。上記のメンブレンは、上記のバックプレートと、上記の基板との間に配設されている。上記のメンブレンには、上記の可動なメンブレンと上記の２つのアンカーとの間に、１つの通気開口部が存在している。この通気開口部の直上では、上記のバックプレートには、穴は無い。
以上により、従来のマイクロフォンと比較して長くされた通気経路を備える１つのＭＥＭＳマイクロフォンが得られる。長い通気経路は、小さなＬＬＦとするために有利である。さらに、長い通気経路は、小さなバックキャビティを補償することができ、こうして全体として、小さな寸法を有する１つのマイクロフォンを得ることができる。
既に上述したように、従来のマイクロフォンの製造でのプロセス条件は、エッチングプロセスでの所定の寸法を正確に保持するように制御することができず、機械的な安定性を損なわないために、時間的に短いエッチングプロセスが好ましいとされている。一般的には、バックプレートとメンブレンとの間には、１つの犠牲材料からなる１つの層が配設されており、この犠牲材料は、コンデンサが完成した後で、再度エッチングによって部分的に除去される。短いエッチング時間が好ましいため、このエッチング剤が充分到達できる材料のみをエッチング除去することができる。このため、犠牲材料を角の多い形状でエッチング除去することは、不可能である。この問題を解決するために、したがってこのバックプレートには追加の穴（複数）が設けられており、これらの穴を通ってエッチング剤が、犠牲層の除去される領域まで達することができる。しかしながらこれらの穴は、上記の通気経路も短くしてしまう。
しかしながら本発明では、ここで、短いエッチング時間にも拘わらず、角の多い形状から犠牲材料を除去する可能性が示され、これにより長い通気経路を得ることができる。この犠牲層の材料におけるエッチング速度を局所的に大きくすることにより、この材料は短い時間で除去することができるが、一方この短い時間は、小さなエッチング速度を有する材料を、残すべきあるいは機械的に安定化するべき残りの部分がこの後にも存在するように除去するには十分でない。したがって上記のアンカー（複数）、およびこの元の犠牲層は、適用されるエッチング剤に対する高い耐性を備える材料から成っていてよい。
上述した、上記の基板側アンカーの内側に向いた面の位置決めでの特徴および利点は同様に有効である。
さらに少なくとも上記の基板側アンカーおよび／または上記の電極アンカーは、１つの犠牲層の１つの材料から成っていてよい。
具体的には、上記の基板側アンカーおよび／または上記の電極アンカーは１つの酸化物または１つの窒化物から成っていてよい。
さらに、具体的には、上記の基板側アンカーおよび／または上記の電極アンカーは１つの珪素酸化物，たとえばＳｉＯ２，または１つの珪素窒化物，たとえばＳｉ３Ｎ４、を含んでよい。 好ましいものは１つの酸化物を有するアンカー材料である。
上記の化学当量比からずれた酸化物または窒化物も同様に可能である。
珪素化合物が好まれ得るが、これは半導体産業では加工工程が良く知られているからである。具体的には、上記の担体基板は、Ｓｉ（珪素）を含んでよく、あるいはこれから成っていてよい。
上記のような改善されたマイクロフォンを製造するために適した１つの方法が以下に提示される。ここで本方法は、このようなマイクロフォンの製造に限定されない。具体的には、アンカー固定されたメンブレンを有するマイクロフォン、およびアンカー固定されていないが、改善された信号特性を有するマイクロフォンを、以上により容易に製造することができる。
本方法は以下のステップを備えている。
−担体基板を準備するステップ。
−１つの下部犠牲層をこの担体基板上に配設するステップ。
−この下部犠牲層上に１つのメンブレンを生成するステップ。
−このメンブレン上に１つの上部犠牲層を配設するステップ。
−この上部犠牲層上に１つのバックプレートを生成するステップ。
−担体基板を準備するステップ。
−１つの下部犠牲層をこの担体基板上に配設するステップ。
−この下部犠牲層上に１つのメンブレンを生成するステップ。
−このメンブレン上に１つの上部犠牲層を配設するステップ。
−この上部犠牲層上に１つのバックプレートを生成するステップ。
ここで、後に基板側アンカーに接することになる上記の下部犠牲層の１つの領域におけるエッチング速度、および／または、後にコンデンサのアンカーに接することになる上記の上部犠牲層の１つの領域におけるエッチング速度は、それぞれの犠牲層の配設の後に増大される。
以上により、この犠牲層において、上記の異なるエッチング速度の領域間に１つの相境界（Phasengrenze）が生成される。この相境界は、実質的に、エッチングの後に残っている層の残部（複数）と上記の犠牲層との横方向の境界を示しており、ここでこれらの残部は、この製造ステップの後でそれぞれ対応するアンカーを形成する。
したがって、上記のバックプレートの生成の後に、１つの犠牲層の、少なくとも１つの、エッチング速度が増大された領域がエッチング除去されることが可能である。
さらに、上記のエッチング速度は、フッ酸ＨＦの液体状または気体状（ＶＨＦ＝Vapor HF、ＨＦ蒸気）のエッチング剤を用いたエッチングに対するエッチング速度であってよい。
酸化珪素の犠牲層を有する層に対する、一般的なエッチング剤が可能である。
上記のエッチング速度はイオン注入によって増大することができる。
具体的にはＰ（リン）イオンのイオン注入によって、このエッチング速度を増大することができる。
以下では、概略的な図および概略的な実施形態例を参照して、本マイクロフォンの重要な態様およびその製造方法を詳細に説明する。
ここでこれらの図は、異なるパターニング段階の中間段階を明らかにしている。層および素子のパターニングのために、一般的な薄膜技術が利用されてよい。
図１は、しっかりアンカー固定されたメンブレンを有する１つの従来のＭＥＭＳマイクロフォンを示す。バックプレートの下側の、アンカーを介して担体基板と結合しているために自由に振動することができないメンブレンの領域は、音響信号の変換には寄与しないが、望ましくない寄生容量ＰＫの生成に対しては寄与する。従来のＭＥＭＳマイクロフォンの製造でのプロセスステップは、極めて良好に制御することができなかったために、メンブレンと基板との間のこのアンカーの支持領域は大きな安全余裕度を持って設定されなければならなかった。
図２は、低減された寄生容量を有する１つの改善されたマイクロフォンの製造での１つの中間段階を示す。１つの担体基板ＴＳ上には、１つの第１の犠牲層ＯＳ１が取り付けられる。ここに記載するマイクロフォンおよび方法に関しては、犠牲層とは、この犠牲層の材料全てが後のステップで除去されることを意味するものではない。この材料の一部が残って、完成したマイクロフォンにおいて様々な部材を機械的に結合することも可能である。
図３は１つの中間段階を示し、ここで第１の犠牲層ＯＳ１が、１つの領域においてエッチング速度値がＢＥＲに変化され、このエッチング速度値が、適合して選択されたエッチング剤に対して、通常のエッチング速度値ＢＮＲと比較して、大きくされていることを示す。これらの異なるエッチング速度の領域の間の相境界は、後に実質的に１つの残る残部、たとえば１つのアンカーの境界となっている。
図４は、１つの中間段階を示し、この段階では、第１の犠牲層ＯＳ１上で、後にメンブレンＭとなる、１つ以上の層からなる１つのレイヤーが取り付けられてパターニングされている。このレイヤーのパターニングの際には、後の通気経路ＶＰ用の１つの通気開口部が形成される。
図５は、１つの中間段階を示し、この段階では、後のメンブレンＭの材料上に、１つの第２の犠牲層ＯＳ２が堆積されている。
図６は、１つの中間段階を示し、この段階では、第２の犠牲層ＯＳ２の材料上に、１つのバックプレートＲＰが堆積されてパターニングされている。このバックプレートＲＰのパターニングは、このプレートにおける開口部（複数）Ｏの形成も含んでおり、これらの開口部を通って取り込まれる音圧が、メンブレンＭに到達することができる。
図７は、バックプレートＲＰ上および後にメンブレンＭとなるものの上に、それぞれ１つの接続面ＫＦが堆積されてパターニングされている、１つの中間段階を示す。このために第２の犠牲層ＯＳ２を貫通する陥凹部が、エッチングされるか、または他の方法で生成されている。図１９に示すような自由に可動なメンブレンと比較して、このメンブレンの接続部は単純である。これはこのメンブレンが常に同じ平衡位置を保持し、そして間隙をジャンパする必要がないからである。
図８Ａは、バックキャビティの１つの可能な形状を有する、１つの中間段階を示す。このバックキャビティは、担体基板の下面に対して直角な方向に沿ったパターニングによって、形成されている。
図８Ｂは、バックキャビティの１つの可能な形状を有する、１つの中間段階を示す。このバックキャビティは、９０度からずれた方向に沿ったパターニングによって形成されている。
ここで図８Ａは、この基板を貫通する垂直なチャネルの望ましい状態を概略的に示しており、この状態は実際には得られるものではない。図８Ｂは、一般的な状態を示しており、これは製造の際の異方性が斜めに延伸するチャネルの原因となっているからである。異なるエッチング速度が選択されていることは、これより図８Ｃに示すような、上記の基板側アンカーの内側の側面のエッジの位置のチャネル方向への依存性を破ることを可能とする。この基板側アンカーの内側の側面のエッジは、基板の右側の側面で、左側の側面よりもチャネルから離間し得る。バックキャビティの形状はチャネル方向には依存しない。
この基板ブロックのパターニングには、ＲＩＥ（Reactive-Ion Etching＝反応性イオンエッチング），ＤＲＩＥ，およびこれと同等のものが用いられる。
図９は、１つの中間段階を示し、この段階では第１の犠牲層ＯＳ１の材料が、エッチング速度が増大されている領域において、複雑かつ角の多い形状にも拘らず、短時間に実質的に残渣無く除去されており、他の材料を大きく侵食されていない。
図１０は、このマイクロフォンの１つの段階を示し、この段階では、犠牲層ＯＳ１，ＯＳ２の除去されるべき領域が除去されている。担体基板上の基板側アンカーＳＳＡの支持面の幅での安全余裕度が殆ど無いので、寄生容量ＰＫは極小となっている。
図１１は、移動可能なメンブレンを有する１つの従来のＭＥＭＳマイクロフォンの構造を示し、ここで１つのコンデンサが基板の上側に配設されている。このコンデンサは、複数の穴を有するバックプレートを備えている。このメンブレンは、横方向で、実質的に環状の間隙によって包囲されており、この間隙を介して、このメンブレンの下の分離されたバックキャビティがこのマイクロフォンの周囲環境と連通している。こうして低周波数の圧力平衡が行われる。上記のＬＬＦは、平衡する量の空気が当たる抵抗の増加に伴い低下する。上記の通気経路は、実質的に空気が通る経路となっている。この抵抗は、この通気経路の長さの増加と共に増大する。以上によりこのＬＬＦは、この経路の長さの増加に伴い低下する。
メンブレンは製造の際に、上記のエッチング剤が短時間に直接犠牲層に到達する場合にのみ、１つ以上の犠牲層から充分に生成することができるので、（通気の）間隙の直上のバックプレートには開口部（複数）が必要である。しかしながら、これによって通気経路は短くなり、そしてその抵抗は低下する。
図１２は、図２と同様な、１つの改善されたマイクロフォンの製造での１つの中間段階を示す。１つの担体基板ＴＳ上には、１つの第１の犠牲層ＯＳ１が取り付けられる。
図１３は、図３と同様な１つの中間段階を示し、ここで第１の犠牲層ＯＳ１が、１つの領域においてエッチング速度値がＢＥＲに変化され、このエッチング速度値が、適合して選択されたエッチング剤に対して、通常のエッチング速度値ＢＮＲと比較して、大きくされていることを示す。これらの異なるエッチング速度の領域の間の相境界は、後に実質的に１つの残る残部、たとえば１つのアンカーの境界となっている。
図１４は、１つの任意に追加されるステップであって、このステップでは、陥凹部ＡＵが第１の犠牲層ＯＳ１の材料にパターニングされる。ここでこの陥凹部ＡＵの形状は、後のメンブレンのスパイクの形状を決定し、このスパイクによってこのメンブレンの、たとえば担体基板での付着が低減される。
図１５は、１つの中間段階を示し、ここでは後にメンブレンＭとなる材料が堆積され、そしてこのメンブレンＭの横方向の寸法が確定される。こうして１つの環状のスリットを通る上記の通気経路ＶＰの部分が、後にメンブレンＭとなる層の材料においてパターニングされる。このメンブレン自体は、異なる層ＭＳ１，ＭＳ２を備えており、これらの厚さおよび材料は、その目的、導電率，機械的特性等に関連して選択されており、上下に重なって、あるいは互いに入り組んで配設されている。
図１６は１つの中間段階を示し、この段階では１つの第２の犠牲層ＯＳ２のもう１つの材料が上記のメンブレンの材料上に配設されている。上記の第１の犠牲層ＯＳ１と同様に、局所的な領域のエッチング速度ＢＥＲは、変更されない材料の領域の「通常」のエッチング速度ＢＮＲに対して増大されている。
ここに示す実施形態は、第１の犠牲層ＯＳ１および第２の犠牲層ＯＳ２において、増大されたエッチング速度ＢＥＲの領域を有している。この際、第１の犠牲層ＯＳ１または第２の犠牲層ＯＳ２のみがこのような領域を備える代替の実施形態も可能である。
図１７は、１つの中間段階を示し、ここでは上記の第２の犠牲層にさらなる陥凹部ＡＵが形成されている。ここでこの陥凹部ＡＵの形状は、後にバックプレートとなるものにおける隆起部（複数）の形状を実質的に決定し、これらの隆起部は、メンブレンの方向を向いており、同様にこのメンブレンのバックプレートへの付着を効果的に防止し、メンブレンとバックプレートとの間の平衡距離を決定する。
図１８は１つの中間段階を示し、この段階では上記のバックプレートＲＰが、実質的に上記の第２の犠牲層ＯＳ２上に配設されており、ほぼ全体がパターニングされている。この際このバックプレートのパターニングは、このバックプレートにおける開口部（複数）Ｏの形成も含み、これらの開口部を通って音圧が上記のメンブレンに作用することができる。
上記のメンブレンを貫通する、後に通気経路の部分となるものの直上に開口部（複数）を形成することによって、通気経路を長くすることは断念される。上記の犠牲層ＯＳ１，ＯＳ２の除去される材料は、角の多い形状にも拘わらず、その大きなエッチング速度のために、短時間で除去することができる。
図１９は１つの中間段階を示し、この段階では、上記の接続面ＫＦが、バックプレートＲＰ上およびメンブレンＭの層の材料上に形成されている。以上によりこのメンブレンおよびこれと回路接続される接続面は、電気的に接続されており、このメンブレンを包囲する間隙をジャンパするブリッジ（この断面図には図示されていない）が可能となる。
図２０は１つの中間段階を示し、この段階では、珪素材料における開口部ＲＶが担体基板ＴＳに形成される。この開口部は、後に、実装技術により、それぞれ１つのバックキャビティまたは１つのフロントキャビティを形成することができる。この形成のために、一般的なパターニング方法が用いられる。具体的にはＲＩＥ（Reactive-Ion Etching＝反応性エッチング），ＤＲＩＥ（Deep Reactive-Ion etching＝深掘り反応性エッチング），およびこれと同等のものが可能である。この際エッチング方向は、垂直、または上記の担体基板ＴＳの下面に垂直な方向に対し傾いていてよい。
この元々のバックキャビティＲＶは、後に１つの背面側のカバー、たとえば１つの蓋によって、音響的に密封することができる。上記のマイクロフォンを別の１つの担体上に取り付けることによっても、音響的な密封を行うことができる。このような密封は一般的に望ましいものであり、これによってこのマイクロフォンの機能が、いわゆる音響的な短絡によって悪影響を受けることが無い。
図２１は１つの中間段階を示し、この段階では、上記の犠牲層ＯＳ１，ＯＳ２の材料が、エッチング速度値がＢＥＲに増大された領域において、角の多い形状にも拘わらず、比較的短い時間のエッチングステップの後で、実質的に完全に除去され、そして相境界が露出されている。この中間段階は、この後のエッチングステップの１つの理想的な初期状態となっている。この後のエッチングステップでは、まだ残っている、除去されなければならない領域がエッチング除去される。特に通気経路ＶＰの領域においては、通常のエッチング速度の領域へのアクセスが悪いので、これらの領域は殆ど侵食されない。
以上より図２２は、この製造プロセスの１つの段階を示し、この段階では、メンブレンは、そのパッケージの内側で上記の基板および上記のバックプレートによって自由に動くことができる。ここで上記の残っている犠牲層ＯＳ１，ＯＳ２の通常のエッチング速度の領域は、上記のバックプレート，上記の自由に可動なメンブレン，および上記の基板を１つに保持するアンカー（複数）を形成する。上記の残っている第１の犠牲層ＯＳ１の領域は、基板側のアンカーＳＳＡを形成し、このアンカーは上記のコンデンサをこの基板と結合している。上記の残っている第２の犠牲層ＯＳ２の領域は、電極アンカーＥＡを形成し、このアンカーは上記のコンデンサの２つの電極を結合している。
本マイクロフォンも、また本製造方法も、上記の実施形態例または概略図に限定されない。本マイクロフォンは、さらなるレイヤー（複数），メンブレン（複数），バックプレート（複数），ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）のロジック回路（複数）等を備えてよい。本方法は、このような素子を形成するためのさらなるステップを備えてよい。
ＡＵ ： 陥凹部
ＢＥＲ ： エッチング速度が増大された領域
ＢＮＲ ： 通常のエッチング速度の領域
ＥＡ ： 電極アンカー
Ｋ ： コンデンサ
ＫＦ ： 接続面
Ｍ ： メンブレン
ＭＳ１ ： 第１のメンブレン層
ＭＳ２ ： 第２のメンブレン層
Ｏ ： 開口部
ＯＳ１ ： 第１の犠牲層
ＯＳ１ ： 第２の犠牲層
ＰＫ ： 寄生容量
ＲＰ ： バックプレート
ＲＶ ： バックキャビティ
ＳＳＡ ： 基板側アンカー
ＴＳ ： 担体基板
ＶＰ ： 通気経路
ＢＥＲ ： エッチング速度が増大された領域
ＢＮＲ ： 通常のエッチング速度の領域
ＥＡ ： 電極アンカー
Ｋ ： コンデンサ
ＫＦ ： 接続面
Ｍ ： メンブレン
ＭＳ１ ： 第１のメンブレン層
ＭＳ２ ： 第２のメンブレン層
Ｏ ： 開口部
ＯＳ１ ： 第１の犠牲層
ＯＳ１ ： 第２の犠牲層
ＰＫ ： 寄生容量
ＲＰ ： バックプレート
ＲＶ ： バックキャビティ
ＳＳＡ ： 基板側アンカー
ＴＳ ： 担体基板
ＶＰ ： 通気経路
Claims (9)
- 自由に可動なメンブレンを有するＭＥＭＳマイクロフォンであって、
１つの担体基板，２つの電極を有する１つのコンデンサ，１つの基板側アンカー，および１つの電極アンカーを備え、
前記２つの電極の内の１つの電極は、複数の穴を有する１つのバックプレートであり、そしてもう１つの電極は、振動可能な、自由に可動なメンブレンであり、
前記基板側アンカーおよび前記電極アンカーは、前記基板を前記バックプレートと結合し、
前記基板側アンカーは、前記電極アンカーと前記基板との間に配設されており、
前記メンブレンは、前記バックプレートと、前記基板との間に配設されており、
上記のメンブレンには、前記可動なメンブレンと前記基板側アンカーおよび前記電極アンカーとの間に、１つの通気開口部が存在しており、当該通気開口部の直上では、前記バックプレートには、穴が無い、
ことを特徴とするＭＥＭＳマイクロフォン。 - 前記基板側アンカーおよび／または前記電極アンカーは、１つの犠牲層の１つの材料から成っていることを特徴とする、請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
- 前記基板側アンカーおよび／または前記電極アンカーは１つの酸化物または１つの窒化物から成っていることを特徴とする、請求項１または２に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
- 前記基板側アンカーおよび／または前記電極アンカーは１つの珪素酸化物，または１つの珪素窒化物を含むことを特徴とする、請求項３に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
- 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＭＥＭＳマイクロフォンを製造するための方法であって、
担体基板を準備するステップと、
１つの下部犠牲層を前記担体基板上に配設するステップと、
前記下部犠牲層上に１つのメンブレンを生成するステップと、
前記メンブレン上に１つの上部犠牲層を配設するステップと、
前記上部犠牲層上に１つのバックプレートを生成するステップと、
を備え、
後に前記基板側アンカーに接することになる前記下部犠牲層の１つの領域におけるエッチング速度、および／または、後に前記コンデンサのアンカーに接することになる前記上部犠牲層の１つの領域におけるエッチング速度は、それぞれの犠牲層の配設の後に増大される、
ことを特徴とする方法。 - 前記バックプレートの生成の後に、１つの犠牲層の、少なくとも１つの、エッチング速度が増大された領域がエッチング除去されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
- 前記エッチング速度は、ＨＦまたはＶＨＦを用いたエッチングに対するエッチング速度であることを特徴とする、請求項５または６に記載の方法。
- 前記エッチング速度は、イオン注入によって増大されることを特徴とする、請求項５乃至７のいずれか１項に記載の方法。
- 前記エッチング速度は、Ｐイオンのイオン注入によって増大されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
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