WO2019221116A1 - Ｍｅｍｓマイクロフォン - Google Patents

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泰子 後藤
博之 近森
直裕 野村
直樹 稲垣
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Definitions

  • the present invention relates to a MEMS microphone that detects sound.
  • the MEMS microphone In a general MEMS microphone, an element is formed on a semiconductor substrate (for example, a silicon substrate). By utilizing the semiconductor manufacturing technology, the MEMS microphone can be miniaturized.
  • the MEMS microphone includes a back plate electrode having a plurality of through holes and a membrane electrode (diaphragm electrode) that vibrates in accordance with sound pressure generated by sound waves. When the membrane electrode vibrates due to the sound pressure, the capacitance between the back plate electrode and the membrane electrode changes.
  • the MEMS microphone detects a sound by detecting a voltage change corresponding to the capacitance change.
  • the present invention provides a MEMS microphone capable of improving sensitivity.
  • a MEMS microphone includes a glass substrate having an opening, a membrane provided on the glass substrate so as to cover the opening, a first conductive layer, and a cavity above the membrane. And a back plate including a plurality of through holes through which sound waves pass and including a second conductive layer.
  • the first conductive layer is made of a metal or a conductive oxide
  • the second conductive layer is made of a metal or a conductive oxide.
  • a MEMS microphone capable of improving sensitivity can be provided.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the MEMS microphone along the line AA ′ shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the MEMS microphone along the line BB ′ shown in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the MEMS microphone along the line CC ′ shown in FIG. 1.
  • a protective layer 12 is provided on the glass substrate 11.
  • the protective layer 12 is formed so as to surround the periphery of the opening 11 ⁇ / b> A of the glass substrate 11. 1 and 2, the illustration of the protective layer 12 is omitted.
  • the protective layer 12 is made of a metal such as chromium (Cr).
  • the opening 11A of the glass substrate 11 is formed by wet etching using a solution containing hydrofluoric acid (hydrofluoric acid).
  • the protective layer 12 has a function of preventing the later-described membrane from being attacked by the solution in the wet etching process.
  • FIGS. 1 and 2 A plan view and a bottom view of the MEMS microphone 10 according to the second embodiment are the same as those in FIGS. 1 and 2 described in the first embodiment.
  • 7 to 9 are cross-sectional views of the MEMS microphone 10 according to the second embodiment.
  • 7 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ shown in FIG. 1
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ shown in FIG.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view taken along the line BB ′ shown in FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line ⁇ C ′.

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Abstract

ＭＥＭＳマイクロフォンは、開口部（１１Ａ）を有するガラス基板（１１）と、開口部（１１Ａ）を覆うようにしてガラス基板（１１）上に設けられ、第１導電層（１３Ｂ）を含むメンブレン（１３）と、メンブレン（１３）の上方に空洞（１５）を介して設けられ、音波を通す複数の貫通孔（１８）を有し、第２導電層（１６Ａ）を含むバックプレート（１６）とを含む。第１導電層（１３Ｂ）は、金属、又は導電性酸化物で構成される。第２導電層（１６Ａ）は、金属、又は導電性酸化物で構成される。

Description

ＭＥＭＳマイクロフォン
　本発明は、音を検出するＭＥＭＳマイクロフォンに関する。
　一般的なＭＥＭＳマイクロフォンは、半導体基板（例えばシリコン基板）上に素子が形成される。半導体製造技術を利用することで、ＭＥＭＳマイクロフォンを小型化することができる。ＭＥＭＳマイクロフォンは、複数の貫通孔を有するバックプレート電極と、音波による音圧に応じて振動するメンブレン電極（ダイヤフラム電極）とを有する。音圧によってメンブレン電極が振動すると、バックプレート電極とメンブレン電極との間の容量が変化する。ＭＥＭＳマイクロフォンは、容量変化に応じた電圧変化を検出することにより、音を検出する。
日本国特許第５５１３８１３号公報 米国特許第５，４９０，２２０号明細書
　本発明は、感度を向上させることが可能なＭＥＭＳマイクロフォンを提供する。
　本発明の一態様に係るＭＥＭＳマイクロフォンは、開口部を有するガラス基板と、前記開口部を覆うようにして前記ガラス基板上に設けられ、第１導電層を含むメンブレンと、前記メンブレンの上方に空洞を介して設けられ、音波を通す複数の貫通孔を有し、第２導電層を含むバックプレートとを具備する。前記第１導電層は、金属、又は導電性酸化物で構成され、前記第２導電層は、金属、又は導電性酸化物で構成される。
　本発明によれば、感度を向上させることが可能なＭＥＭＳマイクロフォンを提供することができる。
第１実施形態に係るＭＥＭＳマイクロフォンの平面図。 図１に示したＭＥＭＳマイクロフォンの下面図。 図１に示したＡ－Ａ´線に沿ったＭＥＭＳマイクロフォンの断面図。 図１に示したＢ－Ｂ´線に沿ったＭＥＭＳマイクロフォンの断面図。 図１に示したＣ－Ｃ´線に沿ったＭＥＭＳマイクロフォンの断面図。 複数の物質の抵抗率を説明する図。 第２実施形態に係るＭＥＭＳマイクロフォンの断面図。 第２実施形態に係るＭＥＭＳマイクロフォンの断面図。 第２実施形態に係るＭＥＭＳマイクロフォンの断面図。 第３実施形態に係るバックプレート電極、メンブレン電極、及びガラス基板の開口部の平面図。 第４実施形態に係るＭＥＭＳマイクロフォンの断面図。 第４実施形態に係るバックプレート電極、メンブレン電極、及びガラス基板の開口部の平面図。
　以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
　以下の実施形態は、ＭＥＭＳマイクロフォンの構成例である。ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）とは、電気回路と微細な機械構造とを１つの基板上に集積させたデバイスである。
　［１］　第１実施形態
　［１－１］　ＭＥＭＳマイクロフォン１０の構成
　図１は、第１実施形態に係るＭＥＭＳマイクロフォン１０の平面図である。図２は、図１に示したＭＥＭＳマイクロフォン１０の下面図である。図３は、図１に示したＡ－Ａ´線に沿ったＭＥＭＳマイクロフォン１０の断面図である。図４は、図１に示したＢ－Ｂ´線に沿ったＭＥＭＳマイクロフォン１０の断面図である。図５は、図１に示したＣ－Ｃ´線に沿ったＭＥＭＳマイクロフォン１０の断面図である。
　一般的なＭＥＭＳは、半導体材料と、半導体の製造技術とを用いて形成される。また、一般的なＭＥＭＳでは、微細加工が有利なように、シリコン基板（ポリシリコン）が用いられる。これに対し、本実施形態では、ＭＥＭＳマイクロフォン１０の基板として、ガラス基板１１が用いられる。ガラス基板１１は、絶縁性を有する。ガラス基板１１としては、例えば無アルカリのガラスが用いられる。ガラス基板１１の厚さは、概略０．５ｍｍである。ガラス基板１１の平面形状は、例えば四角形である。本実施形態は、ＭＥＭＳマイクロフォン１０にガラス基板１１を用いたことにより、シリコン基板を用いた一般的なＭＥＭＳとは積層構造が異なる。
　ガラス基板１１は、開口部１１Ａを有する。開口部１１Ａは、円形を有する。開口部１１Ａの径は、概略１ｍｍである。開口部１１Ａは、下面側から上面側に向かって連続的に径が小さくなるように、例えばテーパ形状を有する。図２に示した開口部１１Ａは、ガラス基板１１の上面側の径（すなわち、最小の径）を示している。
　ガラス基板１１上には、保護層１２が設けられる。保護層１２は、ガラス基板１１の開口部１１Ａの周囲を囲むように形成される。図１及び図２において、保護層１２の図示を省略している。保護層１２は、クロム（Ｃｒ）などの金属で構成される。ガラス基板１１の開口部１１Ａは、フッ酸（フッ化水素酸）を含む溶液を用いたウェットエッチングで形成される。保護層１２は、ウェットエッチング工程において、後述するメンブレンが溶液に侵されるのを防ぐ機能を有する。
　ガラス基板１１上及び保護層１２上には、開口部１１Ａを覆うように、メンブレン（ダイヤフラムともいう）１３が設けられる。メンブレン１３は、円形を有する。メンブレン１３のサイズは、ガラス基板１１の開口部１１Ａのサイズより大きい。開口部１１Ａのサイズは、ガラス基板１１の上面側のサイズである。メンブレン１３は、絶縁層１３Ａ、導電層１３Ｂ、及び絶縁層１３Ｃが順に積層された３層構造である。導電層１３Ｂは、メンブレン１３の電極（振動電極）として機能する。導電層１３Ｂは、金属で構成され、例えば、膜厚３５ｎｍ程度のモリブデン（Ｍｏ）で構成される。導電層１３Ｂとしては、クロム（Ｃｒ）、又はアルミニウム（Ａｌ）などを用いてもよい。また、導電層１３Ｂとしては、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの導電性酸化物を用いてもよい。絶縁層１３Ａ、及び絶縁層１３Ｃはそれぞれ、例えば、膜厚２５０ｎｍ程度のシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）で構成される。化学式に記載された“ｘ”は、組成比が任意であることを意味する。
　メンブレン１３は、少なくとも１つの貫通孔１４を有する。図２には、一例として、２個の貫通孔１４を示している。また、図３には、簡略化のために、１個の貫通孔１４を例示している。貫通孔１４は、メンブレン１３に急激な音圧が印加された場合に、当該音圧を逃がすことで、メンブレン１３が破損するのを抑制する機能を有する。
　メンブレン１３の上方には、空洞（cavity）１５を介して、バックプレート１６が設けられる。バックプレート１６は、導電層１６Ａ、及び絶縁層１６Ｂが順に積層されて構成される。導電層１６Ａは、バックプレート１６の電極（固定電極）として機能する。導電層１６Ａは、金属で構成され、例えば、膜厚３５ｎｍ程度のモリブデン（Ｍｏ）で構成される。導電層１６Ａとしては、クロム（Ｃｒ）、又はアルミニウム（Ａｌ）などを用いてもよい。また、導電層１６Ａとしては、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの導電性酸化物を用いてもよい。絶縁層１６Ｂは、例えば、膜厚２０００ｎｍ程度のシリコン窒化物（ＳｉＮｘ）で構成される。
　メンブレン１３とバックプレート１６との間には、前述した空洞１５が設けられる。空洞１５の厚さは、概略３μｍである。空洞１５は、絶縁層１７によって周囲が囲まれる。換言すると、絶縁層１７は、空洞１５を有する。絶縁層１７は、ガラス基板１１のうち空洞１５を除く領域の全体に設けられる。絶縁層１７と、バックプレート１６の絶縁層１６Ｂとは、連続層であり、一体で形成される。すなわち、絶縁層１７及び絶縁層１６Ｂは、ガラス基板１１の概略全面に設けられる。
　バックプレート１６は、複数の貫通孔１８を有する。複数の貫通孔１８は、バックプレート１６の全面に亘って設けられる。図３には、簡略化のために、３個の貫通孔１８を例示している。複数の貫通孔１８は、バックプレート１６のメンブレン１３と反対側から印加される音波を空洞１５に通す機能を有する。バックプレート１６が多くの貫通孔１８を有しているため、音圧に応じてバックプレート１６が振動するのを抑制できる。すなわち、バックプレート１６の導電層１６Ａは、固定電極として機能する。
　バックプレート１６のメンブレン１３側には、複数の突起１９が設けられる。図３には、一例として、２個の突起１９を示しているが、突起１９の数は、任意に設定可能である。突起１９は、バックプレート１６とメンブレン１３とが接触するのを防ぐ機能を有する。バックプレート１６とメンブレン１３との接触は、ＭＥＭＳマイクロフォン１０の動作中、及び製造工程中に発生する可能性がある。
　バックプレート１６及び絶縁層１７上には、保護層２０が設けられる。保護層２０は、例えば、膜厚１５０ｎｍ程度のアモルファスシリコンで構成される。保護層２０は、空洞１５を形成するための犠牲層（例えばシリコン酸化物（ＳｉＯｘ））をウェットエッチングで除去する際に、バックプレート１６の絶縁層１６Ｂを保護する機能を有する。保護層２０を含めてバックプレート１６と定義してもよい。この場合、バックプレート１６は、導電層１６Ａ、絶縁層１６Ｂ、及び絶縁層（保護層）２０が順に積層された３層構造を有する。
　（メンブレン端子の構成）
　次に、メンブレン１３に電気的に接続された端子（メンブレン端子）の構成について、図１、図２、及び図４を用いて説明する。
　メンブレン１３の導電層１３Ｂには、任意の方向（例えば図１における左斜め下方向）に延びる配線層２１が電気的に接続される。配線層２１と導電層１３Ｂとは、連続層であり、一体で形成される。導電層１３Ｂの下及び上にはそれぞれ絶縁層が設けられる。導電層１３Ｂの下及び上の２つの絶縁層はそれぞれ、メンブレン１３の絶縁層１３Ａ、１３Ｃと連続層である。配線層２１の一端には、メンブレン端子２２が電気的に接続される。メンブレン端子２２は、絶縁層１７に形成された開口部２３によって露出される。
　（バックプレート端子の構成）
　次に、バックプレート１６に電気的に接続された端子（バックプレート端子）の構成について、図１、図２、及び図５を用いて説明する。
　ガラス基板１１上には、任意の方向（例えば図１における左斜め上方向）に延びる絶縁層２４が設けられる。絶縁層２４は、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）で構成される。絶縁層２４は、メンブレン１３の端部に重なるように構成される。絶縁層２４と空洞１５とは、絶縁層２５によって区分される。絶縁層２５は、絶縁層１７と同じ材料（シリコン窒化物（ＳｉＮｘ））で構成され、絶縁層１７と連続層である。
　バックプレート１６の導電層１６Ａには、絶縁層２４と同じ方向に延びる配線層２６が電気的に接続される。配線層２６は、絶縁層２５の両側面及び底面に沿って設けられるとともに、絶縁層２４上に設けられる。
　配線層２６の一端には、バックプレート端子２７が電気的に接続される。バックプレート端子２７は、絶縁層１７に形成された開口部２８によって露出される。
　前述したように、絶縁層２４は、メンブレン１３の端部に重なるように構成される。絶縁層２４とメンブレン１３とが重なる領域は、図１及び図５の符号“ＯＡ”で示される。領域ＯＡの存在により、メンブレン１３の導電層１３Ｂの端部と配線層２６との距離を空けることができる。これにより、配線層２６とメンブレン１３の導電層１３Ｂとがショートするのを防ぐことができる。
　また、領域ＯＡにおいて、配線層２６と導電層１３Ｂとの厚さ方向の距離を長くすることができる。これにより、領域ＯＡにおける寄生容量を低減できる。また、図５において、絶縁層２５の幅を狭くする、すなわち領域ＯＡを長くすることで、配線層２６と導電層１３Ｂとが絶縁層１３Ｃを介して向き合う領域を狭くすることができる。これにより、領域ＯＡにおける寄生容量を低減できる。なお、寄生容量とは、メンブレン１３が振動しない領域で生じる容量である。
　［１－２］　ＭＥＭＳマイクロフォン１０の動作
　次に、上記のように構成されたＭＥＭＳマイクロフォン１０の動作について説明する。
　ＭＥＭＳマイクロフォン１０は、バックプレート１６のメンブレン１３とは反対側から、音波（及び音波に起因する音圧）を受ける。バックプレート１６は、多数の貫通孔１８を有し、貫通孔１８を介して音波を空洞１５に通す。また、バックプレート１６は、多数の貫通孔１８を有しているため、音圧による振動が抑制され、固定電極としての機能を担う。
　メンブレン１３は、音圧に応じて振動し、振動電極としての機能を担う。メンブレン１３が音圧によって振動すると、バックプレート１６とメンブレン１３とで構成される平行平板キャパシタ（平行平板コンデンサ）の容量（静電容量）が変化する。ＭＥＭＳマイクロフォン１０は、容量変化に応じた電圧変化を検出することにより、音を検出する。具体的には、ＭＥＭＳマイクロフォン１０は、バックプレート１６とメンブレン１３とで構成されるキャパシタにバイアス電圧を印加する電源（図示せず）と、キャパシタの電圧変化を検知する検知回路（図示せず）とを備える。
　ここで、本実施形態では、メンブレン１３の導電層１３Ｂとして金属（例えば、モリブデン（Ｍｏ））を用い、バックプレート１６の導電層１６Ａとして金属（例えば、モリブデン（Ｍｏ））を用いている。
　図６は、複数の物質（導電材料）の抵抗率（Ωｍ）を説明する図である。図６には、ポリシリコン（ｐ－Ｓｉ）、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、及びアルミニウム（Ａｌ）の抵抗率を載せている。
　モリブデン（Ｍｏ）は、ポリシリコン（ｐ－Ｓｉ）、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、及びクロム（Ｃｒ）などに比べて、抵抗率が低い。よって、メンブレン１３及びバックプレート１６としてモリブデン（Ｍｏ）を用いることで、メンブレン１３及びバックプレート１６の抵抗をより小さくすることができる。これにより、メンブレン１３及びバックプレート１６間の容量変化を精度よく検知することができ、ＭＥＭＳマイクロフォン１０の感度を向上させることができる。抵抗率の観点からは、メンブレン１３及びバックプレート１６としてアルミニウム（Ａｌ）を用いることも有効である。
　また、モリブデン（Ｍｏ）は、フッ酸（フッ化水素酸）などの酸性溶液に対して高い耐腐食性を有する。よって、ガラス基板１１に開口部１１Ａを形成する工程でフッ酸を用いた場合でも、メンブレン１３及びバックプレート１６が腐食するのを抑制できるとともに、メンブレン１３及びバックプレート１６の電気的特性が劣化するのを抑制できる。耐腐食性の観点からは、アルミニウム（Ａｌ）よりもモリブデン（Ｍｏ）の方が適している。
　また、モリブデン（Ｍｏ）、及びアルミニウム（Ａｌ）は、ドライエッチングにより加工することができる。よって、積層膜からなるメンブレン１３を加工、及びメンブレン１３に貫通孔を形成する場合に、製造工程が容易になるとともに、加工精度を向上させることができる。同様に、積層膜からなるバックプレート１６を加工、及びバックプレート１６に貫通孔を形成する場合に、製造工程が容易になるとともに、加工精度を向上させることができる。このように、メンブレン１３及びバックプレート１６にモリブデン（Ｍｏ）など用いることで、ＭＥＭＳマイクロフォン１０の製造工程において有利になる。
　［１－３］　第１実施形態の効果
　以上詳述したように第１実施形態では、ＭＥＭＳマイクロフォン１０は、開口部１１Ａを有するガラス基板１１と、開口部１１Ａを覆うようにしてガラス基板１１上に設けられ、導電層１３Ｂを含むメンブレン１３と、メンブレン１３の上方に空洞１５を介して設けられ、音波を通す複数の貫通孔を有し、導電層１６Ａを含むバックプレート１６とを具備する。導電層１３Ｂは、金属、又は導電性酸化物で構成され、導電層１６Ａは、金属、又は導電性酸化物で構成される。
　従って第１実施形態によれば、メンブレン電極（メンブレン１３の導電層１３Ｂ）と、バックプレート電極（バックプレート１６の導電層１６Ａ）との抵抗を小さくできる。これにより、ＭＥＭＳマイクロフォン１０の感度を向上させることができる。例えば、第１実施形態によれば、メンブレン電極とバックプレート電極とにポリシリコンを用いる場合に比べて、ＭＥＭＳマイクロフォン１０の感度を向上させることができる。
　また、ＭＥＭＳマイクロフォン１０の基板として、絶縁性を有するガラス基板１１を用いている。これにより、ガラス基板１１上に形成された複数の層がガラス基板１１を介してショートするのを防ぐことができる。また、ガラス基板１１は、半導体基板（例えばシリコン基板）に比べて安価である。これにより、ＭＥＭＳマイクロフォン１０のコストを低減できる。
　また、ＭＥＭＳマイクロフォン１０は、バックプレート１６の導電層１６Ａに電気的に接続された配線層２６を備える。配線層２６とメンブレン１３の端部との間には、例えばシリコン酸化物（ＳｉＯｘ）で構成される絶縁層２４が設けられる。これにより、配線層２６とメンブレン１３の導電層１３Ｂとがショートするのを防ぐことができる。また、絶縁層２４が配置される領域において、配線層２６と導電層１３Ｂとの厚さ方向の距離を長くすることができる。これにより、寄生容量を低減できる。
　［２］　第２実施形態
　第２実施形態は、メンブレン１３を、導電層１３Ｂ及び絶縁層１３Ｃの２層構造で構成するようにしている。
　第２実施形態に係るＭＥＭＳマイクロフォン１０の平面図及び下面図は、第１実施形態で説明した図１及び図２と同じである。図７乃至図９は、第２実施形態に係るＭＥＭＳマイクロフォン１０の断面図である。図７は、図１に示したＡ－Ａ´線に沿った断面図、図８は、図１に示したＢ－Ｂ´線に沿った断面図、図９は、図１に示したＣ－Ｃ´線に沿った断面図である。
　ガラス基板１１上には、開口部１１Ａを覆うように、メンブレン１３が設けられる。メンブレン１３は、円形を有する。メンブレン１３のサイズは、ガラス基板１１の開口部１１Ａのサイズより大きい。
　メンブレン１３は、導電層１３Ｂ、及び絶縁層１３Ｃが順に積層された２層構造である。導電層１３Ｂは、メンブレン１３の電極（振動電極）として機能する。導電層１３Ｂは、ガラス基板１１に接するように設けられる。ガラス基板１１は絶縁性を有するため、導電層１３Ｂがガラス基板１１に直接接していても問題ない。導電層１３Ｂ、及び絶縁層１３Ｃは、第１実施形態で説明した材料で構成される。
　図８に示したメンブレン端子２２においても、絶縁層１３Ａに対応する絶縁層が削除されている。その他の構成は、第１実施形態と同じである。
　第２実施形態によれば、メンブレン１３に含まれる導電層１３Ｂを、ガラス基板１１上に直接形成することができるとともに、メンブレン１３を２層構造にすることができる。これにより、ＭＥＭＳマイクロフォン１０のコストを低減できる。
　また、メンブレン１３の厚さを薄くできるため、音圧に応じてメンブレン１３が振動しやすくなる。これにより、ＭＥＭＳマイクロフォン１０の感度を向上できる。
　［３］　第３実施形態
　メンブレン（ダイヤフラム）が振動する部分の容量をＣｉ、メンブレンが振動しない部分の容量（寄生容量）をＣｐとすると、ＭＥＭＳマイクロフォン全体の容量は、“Ｃｉ＋Ｃｐ”となる。このため、振動するメンブレンとバックプレートとの間の容量変化を検知する場合、寄生容量Ｃｐは、ＭＥＭＳマイクロフォンの感度を劣化させる要因となる。よって、ＭＥＭＳマイクロフォンの感度を向上させるためには、寄生容量Ｃｐを低減することが望ましい。第３実施形態は、メンブレンが振動しない部分の容量（寄生容量）を低減するための構成例である。
　以下では、バックプレート１６の導電層１６Ａをバックプレート電極１６Ａと呼び、メンブレン１３の導電層１３Ｂをメンブレン電極１３Ｂと呼ぶ。図１０は、第３実施形態に係るバックプレート電極１６Ａ、メンブレン電極１３Ｂ、及びガラス基板１１の開口部１１Ａの平面図である。すなわち、図１０（ａ）がバックプレート電極１６Ａの平面図、図１０（ｂ）がメンブレン電極１３Ｂの平面図、図１０（ｃ）がガラス基板１１の開口部１１Ａの平面図である。なお、ＭＥＭＳマイクロフォン１０の断面構造は、第１実施形態又は第２実施形態と同じである。
　バックプレート電極１６Ａの径をＤｂ、メンブレン電極１３Ｂの径をＤｍ、ガラス基板１１の開口部１１Ａの径をＤｇとする。前述したように、開口部１１Ａの径Ｄｇは、ガラス基板１１の上面側の径（すなわち、最小の径）である。バックプレート電極１６Ａの径Ｄｂ、及びメンブレン電極１３Ｂの径Ｄｍは、“Ｄｂ＜Ｄｍ”の関係を満たす。例えば、Ｄｂ＝１．１ｍｍ、Ｄｍ＝１．２ｍｍである。
　また、例えば、バックプレート電極１６Ａの径Ｄｂ、及び開口部１１Ａの径Ｄｇは、“Ｄｂ＞Ｄｇ”の関係を満たす。例えば、Ｄｇ＝１．０ｍｍである。
　このように構成されたＭＥＭＳマイクロフォン１０では、メンブレン電極１３Ｂのうち振動しない領域の電極部分が容量を構成しない。これにより、寄生容量を低減できるため、ＭＥＭＳマイクロフォン１０の感度を向上させることができる。
　［４］　第４実施形態
　第４実施形態は、ＭＥＭＳマイクロフォンの寄生容量を低減する他の構成例である。
　図１１は、第４実施形態に係るＭＥＭＳマイクロフォン１０の断面図である。図１１は、図１のＡ－Ａ´線の位置に対応する断面図である。図１２は、第４実施形態に係るバックプレート電極１６Ａ、メンブレン電極１３Ｂ、及びガラス基板１１の開口部１１Ａの平面図である。すなわち、図１２（ａ）がバックプレート電極１６Ａの平面図、図１２（ｂ）がメンブレン電極１３Ｂの平面図、図１２（ｃ）がガラス基板１１の開口部１１Ａの平面図である。
　メンブレン１３は、絶縁層１３Ａ、導電層１３Ｂ、及び絶縁層１３Ｃが順に積層された３層構造である。導電層１３Ｂの径は、絶縁層１３Ａ、１３Ｃの径より小さい。
　バックプレート電極１６Ａの径をＤｂ、メンブレン電極１３Ｂの径をＤｍ、ガラス基板１１の開口部１１Ａの径をＤｇとする。メンブレン電極１３Ｂの径Ｄｍ、及び開口部１１Ａの径Ｄｇは、“Ｄｍ＜Ｄｇ”の関係を満たす。例えば、Ｄｍ＝１．０ｍｍ、Ｄｇ＝１．１ｍｍである。
　また、例えば、バックプレート電極１６Ａの径Ｄｂ、及び開口部１１Ａの径Ｄｇは、“Ｄｂ＞Ｄｇ”の関係を満たす。例えば、Ｄｂ＝１．２ｍｍである。
　このように構成されたＭＥＭＳマイクロフォン１０では、メンブレン電極１３Ｂ全体が音圧に応じて振動する。換言すると、メンブレン電極１３Ｂは、寄生容量となる、振動しない領域を含まない。これにより、寄生容量を低減できるため、ＭＥＭＳマイクロフォン１０の感度を向上させることができる。
　本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で、構成要素を変形して具体化することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、１つの実施形態に開示される複数の構成要素の適宜な組み合わせ、若しくは異なる実施形態に開示される構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を構成することができる。例えば、実施形態に開示される全構成要素から幾つかの構成要素が削除されても、発明が解決しようとする課題が解決でき、発明の効果が得られる場合には、これらの構成要素が削除された実施形態が発明として抽出されうる。

Claims (14)

  1. 　開口部を有するガラス基板と、
    　前記開口部を覆うようにして前記ガラス基板上に設けられ、第１導電層を含むメンブレンと、
    　前記メンブレンの上方に空洞を介して設けられ、音波を通す複数の貫通孔を有し、第２導電層を含むバックプレートと
    　を具備し、
    　前記第１導電層は、金属、又は導電性酸化物で構成され、
    　前記第２導電層は、金属、又は導電性酸化物で構成される
    　ＭＥＭＳマイクロフォン。
  2. 　前記第１導電層は、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、又はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）で構成され、
    　前記第２導電層は、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、又はＩＴＯ（インジウム錫酸化物）で構成される
    　請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
  3. 　前記メンブレンは、前記第１導電層の下に設けられた第１絶縁層と、前記第１導電層上に設けられた第２絶縁層とを含む
    　請求項１又は２に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
  4. 　前記第１及び第２絶縁層の各々は、シリコン窒化物で構成される
    　請求項３に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
  5. 　前記メンブレンは、前記第１導電層上に設けられた第１絶縁層を含み、
    　前記第１導電層は、前記ガラス基板に接する
    　請求項１又は２に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
  6. 　前記第１絶縁層は、シリコン窒化物で構成される
    　請求項５に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
  7. 　前記バックプレートは、前記第２導電層上に設けられた第３絶縁層を含み、
    　前記第２導電層は、前記空洞を介して前記メンブレンと向き合う
    　請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
  8. 　前記第３絶縁層は、シリコン窒化物で構成される
    　請求項７に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
  9. 　前記バックプレート上に設けられた保護層をさらに具備する
    　請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
  10. 　前記保護層は、アモルファスシリコンで構成される
    　請求項９に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
  11. 　前記第２導電層に電気的に接続された配線層と、
    　前記メンブレンと前記配線層との間に設けられた第４絶縁層と
    　をさらに具備する
    　請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
  12. 　前記第４絶縁層は、シリコン酸化物で構成される
    　請求項１１に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
  13. 　前記第２導電層の径は、前記第１導電層の径より小さい
    　請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
  14. 　前記第１導電層の径は、前記開口部の径より小さい
    　請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォン。
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