WO2023176271A1 - トランスデューサおよびその製造方法 - Google Patents

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WO2023176271A1
WO2023176271A1 PCT/JP2023/005322 JP2023005322W WO2023176271A1 WO 2023176271 A1 WO2023176271 A1 WO 2023176271A1 JP 2023005322 W JP2023005322 W JP 2023005322W WO 2023176271 A1 WO2023176271 A1 WO 2023176271A1
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vibrating membrane
film
cavity
wiring
transducer
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PCT/JP2023/005322
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達也 鈴木
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ローム株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
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    • H—ELECTRICITY
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    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853—Ceramic compositions

Definitions

  • the present disclosure relates to a transducer and a method of manufacturing the same.
  • a MEMS transducer includes a piezoelectric element and a membrane (vibration membrane) driven by the piezoelectric element, and is housed in, for example, a portable electronic device case as a speaker or microphone (see Patent Document 1).
  • An object of the present disclosure is to provide a transducer that can be miniaturized and a method for manufacturing the same.
  • An embodiment of the present disclosure includes a support body having a cavity, a vibrating membrane provided opposite to the cavity and capable of vibrating in the opposite direction, and at least a portion of the vibrating membrane on a side opposite to the cavity.
  • a piezoelectric element formed on a surface of the vibrating membrane, the vibrating membrane has a connection part connected to the support body on a part of the outer periphery of the vibrating membrane, and the vibrating membrane and the A cantilever having a fixed end and a free end is formed, including a portion of the piezoelectric element disposed on the vibrating membrane, and one end side is electrically connected to the piezoelectric element, and the cantilever is disposed on the vibrating membrane.
  • the method further includes an internal wiring having a pad portion for external wiring connection on the other end side of the support, and a protection substrate fixed to the support and having a wall portion formed to surround the cantilever.
  • the wall portion has a cutout portion where the wall portion does not exist at a location corresponding to a mid-length portion of the connection portion, and the pad portion is disposed on the cutout portion side with respect to the connection portion.
  • An embodiment of the present disclosure provides a vibrating membrane by forming a piezoelectric element on a vibrating membrane forming layer formed on a support substrate and forming a slit that penetrates the vibrating membrane forming layer in the thickness direction. forming a frame body surrounding the vibrating membrane and having a part connected to a part of the outer peripheral edge of the vibrating membrane in the vibrating membrane forming layer; a step of forming an internal wiring connected to the frame and having a pad portion for external wiring connection on the other end side on the frame body, and a region where a cavity is to be formed on the surface of the supporting substrate opposite to the vibrating membrane forming layer.
  • a cantilever including a portion disposed on the vibrating membrane and having a fixed end and a free end; fixing a protective substrate having a wall portion formed to surround the cantilever to the support body; Further, the wall portion has a cutout portion where the wall portion does not exist at a location corresponding to a mid-length portion of the connection portion, and the pad portion is located on a side of the cutout portion with respect to the connection portion.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a transducer according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of a transducer according to a comparative example.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line V-V in FIG. 4.
  • 6A is a schematic cross-sectional view showing a part of the manufacturing process of the transducer of FIG. 1.
  • FIG. 6B is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. 6A.
  • FIG. 6C is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. 6B.
  • FIG. 6D is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. 6C.
  • FIG. 6E is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. 6D.
  • FIG. 6F is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. 6E.
  • FIG. 6G is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. 6F.
  • FIG. 6H is a schematic cross-sectional view showing the next step of FIG. 6G.
  • 7A is a schematic plan view showing the manufacturing process of the transducer of FIG. 1.
  • FIG. 7B is a schematic plan view showing the next step of FIG. 7A.
  • FIG. 7C is a schematic plan view showing the next step of FIG. 7B.
  • FIG. 7D is a schematic plan view showing the next step of FIG. 7C.
  • FIG. 7E is a schematic plan view showing the next step of FIG. 7D.
  • FIG. 7F is a schematic plan view showing the next step of FIG. 7E.
  • FIG. 7G is a schematic plan view showing the next step of FIG. 7F.
  • FIG. 8 is an illustrative cross-sectional view showing a modification, and is a cross-sectional view corresponding to the cut plane of FIG. 2.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of a transducer according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view taken along line XX in FIG. 9.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. 9.
  • An embodiment of the present disclosure includes a support body having a cavity, a vibrating membrane provided opposite to the cavity and capable of vibrating in the opposite direction, and at least a portion of the vibrating membrane on a side opposite to the cavity.
  • a piezoelectric element formed on a surface of the vibrating membrane, the vibrating membrane has a connection part connected to the support body on a part of the outer periphery of the vibrating membrane, and the vibrating membrane and the A cantilever having a fixed end and a free end is formed, including a portion of the piezoelectric element disposed on the vibrating membrane, and one end side is electrically connected to the piezoelectric element, and the cantilever is disposed on the vibrating membrane.
  • the method further includes an internal wiring having a pad portion for external wiring connection on the other end side of the support, and a protection substrate fixed to the support and having a wall portion formed to surround the cantilever.
  • the wall portion has a cutout portion where the wall portion does not exist at a location corresponding to a mid-length portion of the connection portion, and the pad portion is disposed on the cutout portion side with respect to the connection portion.
  • the piezoelectric element includes a lower electrode at least partially disposed on the vibrating membrane, a piezoelectric film formed on the lower electrode, and a piezoelectric film formed on the piezoelectric film.
  • an upper electrode the internal wiring is arranged so as to straddle the middle part of the length of the connection part, one end side is electrically connected to the upper electrode on the vibrating membrane, and is arranged so as to straddle the upper wiring having a first pad portion for external wiring connection on the support body, and the middle part of the length of the connection portion, and one end side is electrically connected to the lower electrode on the vibrating membrane.
  • a lower wiring having a second pad portion for external wiring connection on the support body outside the vibrating membrane.
  • the support body includes a support substrate having the cavity, and a frame formed on the support substrate and surrounding the cavity, and the support body includes a frame body formed on the support substrate and surrounding the cavity, and The portion is connected to the frame, and a slit communicating with the cavity is formed between the frame and an outer peripheral edge of the vibrating membrane excluding the connection portion.
  • An embodiment of the present disclosure includes a hydrogen barrier film covering a surface of the frame, a surface of the vibrating membrane, and a surface of the piezoelectric element, and an insulating interlayer film selectively formed on the hydrogen barrier film.
  • the upper wiring is formed on the insulating interlayer film, and one end side of the upper wiring penetrates the laminated film of the hydrogen barrier film and the insulating interlayer film to electrically connect to the upper electrode.
  • the lower wiring is formed on the insulating interlayer film, and one end side of the lower wiring penetrates the laminated film of the hydrogen barrier film and the insulating interlayer film to connect to the lower electrode. electrically connected to.
  • An embodiment of the present disclosure includes a passivation film formed on the insulating interlayer film and covering the upper wiring and the lower wiring.
  • An embodiment of the present disclosure includes resin embedded in the cutout.
  • the protective substrate includes an eave-like portion arranged along the cutout portion on a side closer to the vibrating membrane than the cutout portion.
  • An embodiment of the present disclosure provides a vibrating membrane by forming a piezoelectric element on a vibrating membrane forming layer formed on a support substrate and forming a slit that penetrates the vibrating membrane forming layer in the thickness direction. forming a frame body surrounding the vibrating membrane and having a part connected to a part of the outer peripheral edge of the vibrating membrane in the vibrating membrane forming layer; a step of forming an internal wiring connected to the frame and having a pad portion for external wiring connection on the other end side on the frame body, and a region where a cavity is to be formed on the surface of the supporting substrate opposite to the vibrating membrane forming layer.
  • a cantilever including a portion disposed on the vibrating membrane and having a fixed end and a free end; fixing a protective substrate having a wall portion formed to surround the cantilever to the support body; Further, the wall portion has a cutout portion where the wall portion does not exist at a location corresponding to a mid-length portion of the connection portion, and the pad portion is located on a side of the cutout portion with respect to the connection portion.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a transducer according to a first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1.
  • the +X direction is a predetermined direction along the surface of the support substrate 4 in a plan view
  • the +Y direction is a direction along the surface of the support substrate 4 in a plan view and is orthogonal to the +X direction
  • the +Z direction is a direction along the thickness of the support substrate 4 and is perpendicular to the +X direction and the +Y direction.
  • the -X direction is the opposite direction to the +X direction.
  • the -Y direction is the opposite direction to the +Y direction.
  • the -Z direction is the opposite direction to the +Z direction.
  • the transducer 1 includes a substrate assembly 2 and a protection substrate 3.
  • Substrate assembly 2 includes a support substrate 4, a vibrating membrane forming layer 6, and a piezoelectric element 10.
  • the support substrate 4 has a rectangular shape in a plan view, and has two sides facing each other at intervals in the X direction and parallel to the Y direction, and two sides facing each other at intervals in the Y direction and parallel to the X direction. and has.
  • the support substrate 4 is made, for example, from a part of an SOI (Silicon on Insulator) substrate.
  • the SOI substrate includes a silicon substrate (Si substrate) 32 as a support layer, an oxide film layer 33 as a BOX layer formed on the surface thereof, and a silicon layer as an active layer formed on the surface. (Si layer) 34.
  • a silicon oxide film (SiO 2 film) 35 is formed on the surface of the silicon layer 34.
  • the support substrate 4 includes a silicon substrate 32 and an oxide film layer 33 formed on the surface thereof. The thickness of the support substrate 4 is approximately 380 ⁇ m.
  • the support substrate 4 has a cavity 5 formed by a through hole penetrating in the thickness direction (Z direction).
  • the cavity 5 has a rectangular shape in a plan view, and has two sides 5a and 5c facing each other at an interval in the X direction and parallel to the Y direction, and two sides 5a and 5c facing each other at an interval in the Y direction and parallel to the X direction. It has two sides 5b and 5d.
  • the side on the -X side is called a first side 5a
  • the side on the +X side is called a third side 5c.
  • the side on the ⁇ Y side will be referred to as a second side 5b
  • the side on the +Y side will be referred to as a fourth side 5d.
  • the vibrating membrane forming layer 6 is formed on the support substrate 4.
  • the vibrating membrane forming layer 6 is composed of a laminated film in which a silicon layer 34 and a silicon oxide film 35 are laminated in order from the supporting substrate 4 side.
  • the thickness of the silicon layer 34 is about 20 ⁇ m, and the thickness of the silicon oxide film 35 is about 0.5 ⁇ m.
  • the vibrating membrane forming layer 6 includes a vibrating membrane 7 facing the cavity 5 and a frame 8 formed to surround the cavity 5 in plan view.
  • the vibrating membrane 7 has a connecting portion (a first side to be described later) 7 a connected to the frame 8 at a part of the outer peripheral edge of the vibrating membrane 7 .
  • a slit 9 communicating with the cavity 5 is formed between the frame 8 and the outer edge of the vibrating membrane 7 excluding the connecting portion 7a.
  • the vibrating membrane 7 has a rectangular shape that is substantially similar to the cavity 5 in plan view.
  • the vibrating membrane 7 has a first side (connection part) 7a along the first side 5a of the cavity 5, a second side 7b along the second side 5b of the cavity 5, and a third side 7b along the third side 5c of the cavity 5. It has a side 7c and a fourth side 7d along the fourth side 5d of the cavity 5.
  • the frame body 8 has a rectangular ring shape in plan view.
  • the frame 8 includes a first frame portion 8a on the ⁇ X side, a second frame portion 8b on the ⁇ Y side, a third frame portion 8c on the +X side, and a fourth frame portion 8d on the +Y side.
  • the vibrating membrane 7 is connected to a first frame portion 8a of the frame body 8. Therefore, in this embodiment, the vibrating membrane 7 has a connecting portion 7a connected to the first frame portion 8a of the frame body 8.
  • the connecting portion 7a matches (aligns with) the intermediate portion of the first side 5a of the cavity 5 in plan view.
  • the slit 9 is formed before the cavity 5 is formed in the support substrate 4.
  • the slit 9 is formed from the surface of the passivation film 20, which will be described later, formed on the vibration membrane forming layer 6 and the exposed surface of the interlayer insulating film 15, from the second hydrogen barrier film 14B, the first It is formed so as to continuously penetrate the hydrogen barrier film 14A and the vibration film forming layer 6 and reach the oxide film layer 33.
  • the slit 9 includes a first portion 9a along the second side 5b of the cavity 5, a second portion 9b along the third side 5c of the cavity 5, and a third portion along the fourth side 5d of the cavity 5. 9c.
  • the second portion 9b connects the +X direction side end of the first portion 9a and the +X direction side end of the third portion 9c.
  • the outer edge of the first portion 9a substantially coincides with the second side 5b of the cavity 5 in plan view.
  • the outer edge of the second portion 9b substantially coincides with the third side 5c of the cavity 5 in plan view.
  • the outer edge of the third portion 9c substantially coincides with the fourth side 5d of the cavity 5 in plan view.
  • the connecting portion 7a of the vibrating membrane 7 can be defined as follows. That is, a portion of the outer circumferential edge of the vibrating membrane 7 that corresponds to a portion between both ends of the slit 9 on the outer circumferential edge of the cavity 5 is the connecting portion 7a.
  • the vibrating membrane 7 is deformable mainly in the thickness direction (Z direction) of the support substrate 4.
  • the support substrate 4 and the frame 8 constitute a support body 60, and the vibrating membrane 7 is supported in a cantilever manner by this support body 60.
  • the support 60 is an example of a "support" in the present disclosure.
  • a first hydrogen barrier film 14A is formed on the vibrating membrane forming layer 6.
  • the first hydrogen barrier film 14A is made of, for example, Al 2 O 3 (alumina).
  • the thickness of the first hydrogen barrier film 14A is approximately 20 nm to 100 nm.
  • the piezoelectric element 10 is formed on the first hydrogen barrier film 14A so that at least a portion thereof is disposed above the vibrating membrane 7.
  • the piezoelectric element 10 includes a lower electrode 11 formed on the vibrating membrane forming layer 6, a piezoelectric film 12 formed on the lower electrode 11, and an upper electrode 13 formed on the piezoelectric film 12. In this embodiment, almost the entire piezoelectric element 10 is placed on the vibrating membrane 7.
  • the piezoelectric element 10 may be comprised of an element main part disposed on the vibrating membrane 7, and an element extension part extending from the element main part across the connection part 7a and onto the frame 8.
  • the lower electrode 11 and the upper electrode 13 are made of conductive metal thin films such as platinum, molybdenum, iridium, and titanium.
  • the thickness of the lower electrode 11 is approximately 200 nm, and the thickness of the upper electrode 13 is approximately 80 nm.
  • the lower electrode 11 has a main electrode part 11A that is square in plan view and an extension part 11B.
  • the main electrode portion 11A has a rectangular shape in plan view, having two sides parallel to the X direction and two sides parallel to the Y direction (see also FIG. 7B).
  • the extension portion 11B protrudes in the ⁇ X direction from the +Y side of the ⁇ X side of the two sides parallel to the Y direction of the main electrode portion 11A.
  • the extension portion 11B has a rectangular shape having two sides parallel to the X direction and two sides parallel to the Y direction in plan view.
  • the main electrode portion 11A is arranged on the vibrating membrane 7.
  • the extension portion 11B is arranged on the frame 8 (more specifically, the first frame portion 8a).
  • the piezoelectric film 12 is made of, for example, lead zirconate titanate (PZT). Trace amounts of Ba, Sr, La, Nd, Nb, Ta, Sb, Bi, W, Mo, Ca, etc. may be added to PZT.
  • the piezoelectric film 12 may be made of aluminum nitride (AlN), zinc oxide (ZnO), lead titanate (PbTiO 3 ), or the like.
  • the thickness of the piezoelectric film 12 is approximately 2 ⁇ m.
  • the piezoelectric film 12 has a rectangular shape that is substantially similar to the main electrode portion 11A of the lower electrode 11 and smaller than the main electrode portion 11A in plan view.
  • the upper electrode 13 has a rectangular shape that is substantially similar to the piezoelectric film 12 and smaller than the piezoelectric film 12 in plan view.
  • a second hydrogen barrier film 14B is formed on the vibrating film forming layer 6 so as to cover the piezoelectric element 10.
  • the second hydrogen barrier film 14B is made of, for example, Al 2 O 3 (alumina).
  • the thickness of the second hydrogen barrier film 14B is approximately 20 nm to 100 nm.
  • the first hydrogen barrier film 14A and the second hydrogen barrier film 14B are provided to prevent characteristic deterioration of the piezoelectric film 12 due to hydrogen reduction.
  • the second hydrogen barrier film 14B is an example of the "hydrogen barrier film" of the present disclosure.
  • the interlayer insulating film 15 is laminated on the second hydrogen barrier film 14B.
  • the interlayer insulating film 15 is made of, for example, a film containing tetraethoxysilane (TEOS) (TEOS film).
  • TEOS film tetraethoxysilane
  • the thickness of the interlayer insulating film 15 is approximately 0.2 ⁇ m to 1.5 ⁇ m.
  • An upper wiring 18 and a lower wiring 19 are formed on the interlayer insulating film 15.
  • the upper wiring 18 is formed at a connecting part 18a disposed above the -X side end of the upper electrode 13, an intermediate part 18b extending in the -X direction from the connecting part 18a, and a -X side end of the intermediate part 18b. and an upper pad portion 18c.
  • the connecting portion 18a has a rectangular shape elongated in the Y direction when viewed from above.
  • a plurality of contact holes 16 are formed at intervals in the Y direction, continuously penetrating the interlayer insulating film 15 and the second hydrogen barrier film 14B. A portion of the connecting portion 18 a enters each contact hole 16 and is connected to the upper electrode 13 within the contact hole 16 .
  • the intermediate portion 18b is arranged to straddle the length intermediate portion of the connecting portion 7a of the vibrating membrane 7 in plan view.
  • the +X side end of the intermediate portion 18b is connected to the connecting portion 18a, and the ⁇ X side end of the intermediate portion 18b is connected to the upper pad portion 18c.
  • the upper pad portion 18c has a square shape that is wider than the connecting portion 18a in plan view.
  • the upper pad portion 18c is arranged on the frame 8 (more specifically, the first frame portion 8a) outside the cavity 5 (on the ⁇ X direction side with respect to the cavity 5).
  • the lower wiring 19 includes a connecting part 19a arranged on the extension part 11B of the lower electrode 11, an intermediate part 19b extending from the connecting part 19a in the -Y direction, and a lower part formed at the -Y side end of the intermediate part 19b. It consists of a pad part 19c.
  • the lower pad portion 19c of the lower wiring 19 is arranged on the +Y side with respect to the upper pad portion 18c of the upper wiring 18.
  • the connecting portion 19a has a rectangular shape that is long in the Y direction when viewed from above. Between the connection portion 19a and the extension portion 11B, a plurality of contact holes 17 that continuously penetrate the interlayer insulating film 15 and the second hydrogen barrier film 14B are formed at intervals in the X direction and the Y direction. A portion of the connecting portion 19 a enters each contact hole 17 and is connected to the lower electrode 11 within the contact hole 17 .
  • the +Y side end of the intermediate portion 19b is connected to the connecting portion 19a, and the ⁇ Y side end of the intermediate portion 19b is connected to the lower pad portion 19c.
  • the lower pad portion 19c has a square shape that is wider than the connecting portion 19a in plan view.
  • the lower pad portion 19c is arranged on the frame 8 (more specifically, the first frame portion 8a) outside the cavity 5 (on the ⁇ X direction side with respect to the cavity 5).
  • the upper wiring 18 and the lower wiring 19 may be made of a metal material containing Al (aluminum). The thickness of these wirings 18 and 19 is about 1 ⁇ m.
  • a passivation film 20 is formed on the interlayer insulating film 15 so as to cover the upper wiring 18 and the lower wiring 19.
  • the passivation film 20 is made of, for example, a film containing tetraethoxysilane (TEOS) (TEOS film).
  • TEOS film tetraethoxysilane
  • the thickness of the passivation film 20 is approximately 0.1 ⁇ m to 1.0 ⁇ m.
  • the passivation film 20 is formed over almost the entire area directly above the frame 8. However, in this region, the passivation film 20 is formed with an upper pad opening 21 that exposes a portion of the upper pad portion 18c and a lower pad opening 22 that exposes a portion of the lower pad portion 19c.
  • the passivation film 20 is located directly above the -X side end of the vibrating membrane 7 (hereinafter referred to as the "wiring area") where the upper wiring 18 and the lower wiring 19 are present. It is formed only in In other words, in the area directly above the vibrating membrane 7, the opening 23 (see also FIG. 7F) is formed in the passivation film 20 in the area excluding the wiring area. In the wiring region, contact holes 16 and 17 are formed in the laminated film of the interlayer insulating film 15 and the second hydrogen barrier film 14B. Note that the opening 23 may not be formed in the passivation film 20.
  • the interlayer insulating film 15 may also be formed only in the wiring region in the region directly above the vibrating membrane 7.
  • the first hydrogen barrier film 14A, the second hydrogen barrier film 14B, the interlayer insulating film 15, and the passivation film 20 may be collectively referred to as the insulating film 30.
  • Insulating film 30 is included in substrate assembly 2 .
  • the vibrating membrane 7 and the members formed on the vibrating membrane 7 constitute a cantilever 40 having a rectangular shape in plan view.
  • the cantilever 40 includes the vibrating membrane 7, a portion of the piezoelectric element 10 disposed on the vibrating membrane 7 (in this embodiment, the entire piezoelectric element 10 excluding the extension portion 11B of the lower electrode 11), and the vibrating membrane 7. and the upper insulating film 30.
  • cantilever 40 also includes wiring arranged on vibrating membrane 7 .
  • the cantilever 40 has a fixed end 40 a at the edge of the first side 5 a of the cavity 5 (connecting portion 7 a ), and this fixed end 40 a is supported by the support substrate 4 .
  • the cantilever 40 has a free end 40b in the vicinity of the third side 5c of the cavity 5 at a position spaced a predetermined distance inward from the third side 5c in the cavity 5 in plan view.
  • the side of the cantilever 40 on the second side 5b side of the cavity 5 is spaced inward from the second side 5b.
  • the side of the cantilever 40 on the fourth side 5d side of the cavity 5 is spaced inward from the fourth side 5d.
  • the protective substrate 3 is made of a silicon substrate.
  • a protection substrate 3 is arranged on the substrate assembly 2.
  • the protective substrate 3 has a rectangular ring shape in plan view, and is arranged above the first wall portion 3a disposed above the first frame portion 8a of the frame body 8 and above the second frame portion 8b of the frame body 8. a second wall portion 3b; a third wall portion 3c disposed above the third frame portion 8c of the frame body 8; and a fourth wall portion 3d disposed above the fourth frame portion 8d of the frame body 8. Contains. However, a cutout portion 3e where the first wall portion 3a does not exist is formed at the intermediate portion of the length of the first wall portion 3a.
  • the first wall portion 3a has a cutout portion 3e where the first wall portion 3a does not exist, at a location corresponding to the mid-length portion of the connecting portion 7a.
  • the protective substrate 3 is bonded to the frame 8 via an insulating film 30 and an adhesive 51.
  • the cutout portion 3e is formed at the center of the length of the first wall portion 3a.
  • the passivation film 20, a portion of the upper pad portion 18c, and a portion of the lower pad portion 19c are exposed.
  • the upper pad part 18c and the lower pad part 19c are arranged at a position relatively close to the connecting part 7a. can do. The reason for this will be detailed later.
  • the transducer 1 When the transducer 1 is used, for example, as a speaker, when a voltage is applied between the lower electrode 11 and the upper electrode 13, the piezoelectric film 12 is deformed due to the inverse piezoelectric effect. Thereby, the cantilever 40 deforms using the fixed end 40a as a fulcrum. When a voltage corresponding to the audio signal is continuously applied between the lower electrode 11 and the upper electrode 13, the cantilever 40 vibrates so that the free end 40b of the cantilever 40 reciprocates in the Z direction. Such vibrations of the cantilever 40 vibrate the air around the cantilever 40 and generate sound waves. This sound wave propagates to the external space through the space surrounded by the protection substrate 3.
  • the amount of displacement of each part of the cantilever 40 increases as it approaches the free end 40b, and decreases as it approaches the fixed end 40a. Therefore, the air leakage becomes larger at a position closer to the free end 40b of the cantilever 40, and becomes smaller at a position closer to the fixed end 40a.
  • the center portion of the fixed end 40a of the cantilever 40 is least affected by air leakage. Therefore, even if the cutout portion 3e is formed at the mid-length portion of the first wall portion 3a near the fixed end 40a of the cantilever 40 as in this embodiment, the characteristics of the transducer 1 are hardly affected.
  • FIG. 4 is a schematic plan view of a transducer according to a comparative example.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along line V-V in FIG. 4.
  • the same reference numerals as in FIG. 1 are given to the parts corresponding to the respective parts in FIG. 1 described above.
  • the same reference numerals as in FIG. 2 are given to the parts corresponding to the respective parts in FIG. 2 described above.
  • the transducer 101 according to the comparative example has a smaller thickness (length in the X direction) of the first wall portion 3a of the protective substrate 3 than the transducer 1 of the present embodiment, and the first wall portion The difference is that a cutout part is not formed in the middle part of the length of 3a and that the distance from the connecting part 7a to the upper pad part 18c and the lower pad part 19c is large. Due to these differences, the length of the transducer 101 in the X direction is longer than the transducer 1 of this embodiment.
  • an upper pad section 18c and a lower pad section 19c are arranged on the -X direction side of the first wall section 3a. ing.
  • the transducer is housed in an electronics case along with a signal processing chip.
  • One end of a wire for connecting the signal processing chip and the transducer 101 is connected to the pad portions 18c and 19c by wire bonding.
  • an area larger than the pad portions 18c and 19c (for example, the radius around the center of each pad portion 18c and 19c is within a predetermined length (for example, 250 ⁇ m) It is necessary to ensure that the protective substrate 3 does not exist in the area (area). Therefore, in the transducer 101 according to the comparative example, it is necessary to set the distance in the X direction from the first wall portion 3a of the protection substrate 3 to the pad portions 18c, 19c to be a predetermined distance or more. Therefore, the distance L0 in the X direction from the connecting portion 7a to the pad portions 18c, 19c becomes relatively large.
  • the first wall portion 3a has a cutout portion 3e where the wall portion does not exist, at a location corresponding to the mid-length portion of the connecting portion 7a. Therefore, the distance L1 in the X direction from the connecting portion 7a to the pad portions 18c and 19c (see FIG. 2) can be made shorter than L0 of the comparative example (see FIG. 5). Thereby, in this embodiment, the length of the transducer 1 in the X direction can be made shorter than the length of the transducer 101 of the comparative example in the X direction, so that the transducer 1 can be made smaller than the transducer 101 of the comparative example.
  • FIG. 6A to 6H are schematic cross-sectional views sequentially showing the manufacturing process of the transducer 1 of FIG. 1.
  • 7A to 7G are schematic plan views sequentially showing the manufacturing process of the transducer 1.
  • FIG. 6A to 6H are schematic cross-sectional views sequentially showing the manufacturing process of the transducer 1 of FIG. 1.
  • 7A to 7G are schematic plan views sequentially showing the manufacturing process of the transducer 1.
  • the SIO substrate includes a silicon substrate 32, an oxide film layer 33 formed on its surface, and a silicon layer 34 formed on its surface.
  • a silicon oxide film 35 is formed on the surface of the silicon layer 34 opposite to the oxide film layer 33 (+Z side surface), and a silicon oxide film 35 is formed on the surface of the silicon substrate 32 opposite to the oxide film layer 33 ( ⁇ Z side surface).
  • a silicon oxide film 31 is formed on the side surface.
  • the silicon substrate 32 and the oxide film layer 33 constitute the support substrate 4, and the silicon layer 34 and the silicon oxide film 35 constitute the vibrating membrane forming layer 6.
  • the first hydrogen barrier film 14A is formed on the silicon oxide film 35.
  • the first hydrogen barrier film 14A is made of, for example, an alumina (Al 2 O 3 ) film. After that, a lower electrode film that is a material film of the lower electrode 11, a piezoelectric material film that is a material film of the piezoelectric film 12, and an upper electrode film that is a material film of the upper electrode 13 are applied to the first hydrogen barrier film 14A. They are formed in that order.
  • the upper electrode film, the piezoelectric material film, and the lower electrode film are patterned in that order, for example, by photolithography and etching, thereby forming the upper electrode 13, the piezoelectric film 12, and the lower electrode 11.
  • the piezoelectric element 10 is formed on the first hydrogen barrier film 14A.
  • a second hydrogen barrier film 14B is formed on the first hydrogen barrier film 14A to cover the exposed surface of the first hydrogen barrier film 14A and the exposed surface of the piezoelectric element 10. Ru.
  • the second hydrogen barrier film 14B is made of, for example, an alumina (Al 2 O 3 ) film.
  • An interlayer insulating film 15 is formed over the entire surface of the second hydrogen barrier film 14B.
  • Contact holes 16 and 17 are then formed by successively etching interlayer insulating film 15 and second hydrogen barrier film 14B.
  • a wiring film which is a material film for the upper wiring 18 and the lower wiring 19, is formed on the interlayer insulating film 15 including the insides of the contact holes 16 and 17. Thereafter, the wiring film is patterned by photolithography and etching to form upper wiring 18 (18a, 18b, 18c) and lower wiring 19 (19a, 19b, 19c). Then, a passivation film 20 is formed on the interlayer insulating film 15 so as to cover the upper wiring 18 and the lower wiring 19.
  • the interlayer insulating film 15 and the passivation film 20 are made of, for example, a film containing tetraethoxysilane (TEOS) (TEOS film).
  • an upper pad opening 21 is formed in the passivation film 20 by photolithography and etching to expose a portion of the upper pad portion 18c, and a portion of the lower pad portion 19c is formed in the passivation film 20 by photolithography and etching.
  • a lower pad opening 22 is formed that partially exposes the lower pad.
  • an opening 23 is formed in the passivation film 20 by photolithography and etching. Note that this step may be omitted.
  • the passivation film 20 and the interlayer insulating film 15 or the interlayer insulating film 15, the second hydrogen barrier film 14B, and the first hydrogen barrier film 14A are formed by photolithography and etching.
  • a slit 9 is formed which continuously penetrates the vibrating membrane forming layer 6 (silicon oxide film 35 and silicon layer 34) and the oxide film layer 33 and reaches the oxide film layer 33.
  • the frame body 8 (8a, 8b, 8c, 8d) consisting of the periphery of the diaphragm forming layer 6, and the frame 8 (8a, 8b, 8c, 8d) consisting of the central part of the diaphragm forming layer 6 and a part of the outer periphery are formed.
  • a vibrating membrane 7 connected to a frame 8 is obtained. Further, a substrate assembly work-in-progress 2A in which the cavity 5 is not formed is obtained.
  • adhesive 51 is applied to the surface of the protective substrate 3 facing the board assembly work-in-progress 2A, and the protective board 3 is fixed to the board assembly work-in-progress 2A.
  • backside grinding is performed to thin the silicon substrate 32. That is, the silicon oxide film 31 and the silicon substrate 32 are polished from the surface of the silicon oxide film 31 opposite to the silicon substrate 32, thereby making the silicon substrate 32 thin.
  • a resist mask (not shown) having an opening corresponding to the area where the cavity 5 is to be formed is formed on the back surface (-Z side surface) side of the silicon substrate 32.
  • this resist mask as a mask, the silicon substrate 32 is etched from the back side. As a result, the transducer 1 shown in FIGS. 1 to 3 is obtained.
  • the resin 92 may be embedded in the cutout portion 3e. In this way, when the cantilever 40 vibrates, air leakage due to the cutout portion 3e can be suppressed.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of a transducer according to a second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view taken along line XX in FIG. 9.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. 9.
  • FIG. 9 parts corresponding to those in FIG. 1 described above are designated by the same reference numerals as in FIG.
  • FIG. 10 parts corresponding to the respective parts in FIG. 2 described above are designated by the same reference numerals as in FIG. 2.
  • FIG. 11 parts corresponding to the respective parts in FIG. 3 described above are designated by the same reference numerals as in FIG. 3.
  • the +X direction, -X direction, +Y direction, -Y direction, +Z direction, and -Z direction shown in FIGS. 9 to 11 may be used below.
  • the first wall portion 3a of the protection substrate 3 has a first wall portion at the intermediate length portion (in this embodiment, the central portion of the length) as in the first embodiment.
  • a cutout portion 3e is formed in which portion 3a does not exist.
  • the transducer 1A according to the second embodiment differs from the transducer 1 according to the first embodiment in that the protection substrate 3 is formed with an eave-like part 80 that protrudes from the upper part of the first wall part 3a in the +X direction. ing.
  • the first wall 3a on the -Y side with respect to the cutout 3e is referred to as the -Y side first wall 3a
  • the first wall 3a on the +Y side with respect to the cutout 3e is referred to as the +Y side. This is referred to as the first wall portion 3a.
  • the eave-shaped portion 80 includes a first portion 81, a second portion 82, and a third portion 83 that connects the first portion 81 and the second portion 82.
  • the first portion 81 is a portion that protrudes in the +X direction from the X side edge of the first wall portion 3a on the ⁇ Y side.
  • the ⁇ Y side end surface of the first portion 81 is integrally joined to the inner surface of the second wall portion 3b.
  • the second portion 82 is a portion that protrudes in the +X direction from the X side edge of the first wall portion 3a on the +Y side.
  • the +Y side end surface of the second portion 82 is integrally joined to the inner surface of the fourth wall portion 3d.
  • the third portion 83 connects a portion of the +Y side end surface of the first portion 81 excluding the ⁇ X side end portion and a portion of the ⁇ Y side end surface of the second portion 82 excluding the ⁇ X side end portion. There is. In plan view, the ⁇ X side edge of the third portion 83 is located on the +X side rather than the +X side edge of the cutout portion 3e.
  • the same effects as the first embodiment can be obtained in the second embodiment as well. Furthermore, in the second embodiment, since the protective substrate 3 has the eaves-shaped portion 80, air leakage due to the cutout portion 3e can be suppressed when the cantilever 40 vibrates.
  • resin may be embedded in the cutout portion 3e after one end of the wire is connected to the pad portions 18c and 19c.
  • the transducer 1 is used as a speaker has been described, but the transducer 1 can also be used as a microphone that detects sound waves.

Abstract

振動膜は、振動膜の外周縁の一部に、支持体に接続された接続部を有しており、振動膜と、圧電素子における振動膜上に配置された部分とを含み、固定端と自由端とを有するカンチレバーが形成されており、圧電素子に一端部側が電気的に接続され、振動膜外の支持体上において外部配線接続用のパッド部を他端部側に有する内部配線と、カンチレバーを取り囲むように形成された壁部を有し、支持体に固定された保護基板とをさらに含み、壁部は、接続部の長さ中間部に対応する箇所に当該壁部が存在しない切除部を有しており、パッド部は、接続部に対して切除部側に配置されている。

Description

トランスデューサおよびその製造方法
　本開示は、トランスデューサおよびその製造方法に関する。
　半導体製造プロセスを用いて製造される種々のＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)のうちの１つとして、トランスデューサが知られている。ＭＥＭＳのトランスデューサは、圧電素子と圧電素子によって駆動される膜体（振動膜）とを備え、スピーカまたはマイクロフォンとして例えば携帯型電子機器ケース等に収容されている（特許文献１参照）。
特開２０１１－３１３８５号公報
　本開示の目的は、小型化が図れるトランスデューサおよびその製造方法を提供することである。
　本開示の一実施形態は、キャビティを有する支持体と、前記キャビティに対向して設けられ、その対向方向に振動可能な振動膜と、少なくとも一部が、前記振動膜における前記キャビティとは反対側の表面上に形成された圧電素子とを含み、前記振動膜は、前記振動膜の外周縁の一部に、前記支持体に接続された接続部を有しており、前記振動膜と、前記圧電素子における前記振動膜上に配置された部分とを含み、固定端と自由端とを有するカンチレバーが形成されており、前記圧電素子に一端部側が電気的に接続され、前記振動膜外の前記支持体上において外部配線接続用のパッド部を他端部側に有する内部配線と、前記カンチレバーを取り囲むように形成された壁部を有し、前記支持体に固定された保護基板とをさらに含み、前記壁部は、前記接続部の長さ中間部に対応する箇所に当該壁部が存在しない切除部を有しており、前記パッド部は、前記接続部に対して前記切除部側に配置されている、トランスデューサを提供する。
　この構成では、小型化が図れるトランスデューサが得られる。
　本開示の一実施形態は、支持基板上に形成された振動膜形成層上に圧電素子を形成する工程と、前記振動膜形成層を厚さ方向に貫通するスリットを形成することにより、振動膜と、前記振動膜を取り囲みかつ一部が前記振動膜の外周縁の一部と接続された枠体とを、前記振動膜形成層に形成する工程と、前記圧電素子に一端部側が電気的に接続され、前記枠体上において外部配線接続用のパッド部を他端部側に有する内部配線を形成する工程と、前記支持基板における前記振動膜形成層とは反対側の表面におけるキャビティ形成予定領域から前記支持基板をエッチングすることにより、前記振動膜に対向する領域に、前記スリットに連通するキャビティを形成する工程とを含み、前記キャビティを形成する工程により、前記振動膜と、前記圧電素子における前記振動膜上に配置された部分とを含み、固定端と自由端とを有するカンチレバーが形成され、前記カンチレバーを取り囲むように形成された壁部を有する保護基板を前記支持体に固定する工程をさらに含み、前記壁部は、前記接続部の長さ中間部に対応する箇所に当該壁部が存在しない切除部を有しており、前記パッド部は、前記接続部に対して前記切除部側に配置されている、トランスデューサの製造方法を提供する。
　この製造方法では、小型化が図れるトランスデューサを製造できる。
　本開示における上述の、またはさらに他の目的、特徴および効果は、添付図面を参照して次に述べる実施形態の説明により明らかにされる。
図１は、本開示の第１実施形態に係るトランスデューサの図解的な平面図である。 図２は、図１のII-II線に沿う図解的な断面図である。 図３は、図１のIII-III線に沿う図解的な断面図である。 図４は、比較例に係るトランスデューサの図解的な平面図である。 図５は、図４のV-V線に沿う図解的な断面図である。 図６Ａは、図１のトランスデューサの製造工程の一部を示す図解的な断面図である。 図６Ｂは、図６Ａの次の工程を示す図解的な断面図である。 図６Ｃは、図６Ｂの次の工程を示す図解的な断面図である。 図６Ｄは、図６Ｃの次の工程を示す図解的な断面図である。 図６Ｅは、図６Ｄの次の工程を示す図解的な断面図である。 図６Ｆは、図６Ｅの次の工程を示す図解的な断面図である。 図６Ｇは、図６Ｆの次の工程を示す図解的な断面図である。 図６Ｈは、図６Ｇの次の工程を示す図解的な断面図である。 図７Ａは、図１のトランスデューサの製造工程を示す図解的な平面図である。 図７Ｂは、図７Ａの次の工程を示す図解的な平面図である。 図７Ｃは、図７Ｂの次の工程を示す図解的な平面図である。 図７Ｄは、図７Ｃの次の工程を示す図解的な平面図である。 図７Ｅは、図７Ｄの次の工程を示す図解的な平面図である。 図７Ｆは、図７Ｅの次の工程を示す図解的な平面図である。 図７Ｇは、図７Ｆの次の工程を示す図解的な平面図である。 図８は、変形例を示す図解的な断面図であり、図２の切断面に対応する断面図である。 図９は、本開示の第２実施形態に係るトランスデューサの図解的な平面図である。 図１０は、図９のX-X線に沿う図解的な断面図である。 図１１は、図９のXI-XI線に沿う図解的な断面図である。
　［本開示の実施形態の説明］
　本開示の一実施形態は、キャビティを有する支持体と、前記キャビティに対向して設けられ、その対向方向に振動可能な振動膜と、少なくとも一部が、前記振動膜における前記キャビティとは反対側の表面上に形成された圧電素子とを含み、前記振動膜は、前記振動膜の外周縁の一部に、前記支持体に接続された接続部を有しており、前記振動膜と、前記圧電素子における前記振動膜上に配置された部分とを含み、固定端と自由端とを有するカンチレバーが形成されており、前記圧電素子に一端部側が電気的に接続され、前記振動膜外の前記支持体上において外部配線接続用のパッド部を他端部側に有する内部配線と、前記カンチレバーを取り囲むように形成された壁部を有し、前記支持体に固定された保護基板とをさらに含み、前記壁部は、前記接続部の長さ中間部に対応する箇所に当該壁部が存在しない切除部を有しており、前記パッド部は、前記接続部に対して前記切除部側に配置されている、トランスデューサを提供する。
　この構成では、小型化が図れるトランスデューサが得られる。
　本開示の一実施形態では、前記圧電素子が、少なくとも一部が前記振動膜上に配置された下部電極と、前記下部電極上に形成された圧電体膜と、前記圧電体膜上に形成された上部電極とを含み、前記内部配線が、前記接続部の長さ中間部を跨くように配置され、前記振動膜上において前記上部電極に一端部側が電気的に接続され、前記振動膜外の前記支持体上において外部配線接続用の第１パッド部を有する上部配線と、前記接続部の長さ中間部を跨くように配置され、前記振動膜上において前記下部電極に一端部側が電気的に接続され、前記振動膜外の前記支持体上において外部配線接続用の第２パッド部を有する下部配線とを含む。
　本開示の一実施形態では、前記支持体は、前記キャビティを有する支持基板と、前記支持基板上に形成されかつ前記キャビティを取り囲むように形成された枠体とを含み、前記振動膜の前記接続部は、前記枠体に接続されており、前記枠体と、前記振動膜における前記接続部を除いた外周縁との間には、前記キャビティに連通するスリットが形成されている。
　本開示の一実施形態では、前記枠体の表面、前記振動膜の表面および前記圧電素子の表面を覆う水素バリア膜と、前記水素バリア膜上に選択的に形成された絶縁層間膜とを含み、前記上部配線が、前記絶縁層間膜上に形成されており、前記上部配線の一端部側が、前記水素バリア膜と前記絶縁層間膜との積層膜を貫通して、前記上部電極に電気的に接続されており、前記下部配線が、前記絶縁層間膜上に形成されており、前記下部配線の一端部側が、前記水素バリア膜と前記絶縁層間膜との積層膜を貫通して、前記下部電極に電気的に接続されている。
　本開示の一実施形態では、前記絶縁層間膜上に形成され、前記上部配線および前記下部配線を覆うパッシベーション膜を含む。
　本開示の一実施形態では、前記切除部に埋め込まれた樹脂を含む。
　本開示の一実施形態では、前記保護基板は、前記切除部よりも前記振動膜側において、前記切除部に沿って配置された庇状部を有する。
　本開示の一実施形態は、支持基板上に形成された振動膜形成層上に圧電素子を形成する工程と、前記振動膜形成層を厚さ方向に貫通するスリットを形成することにより、振動膜と、前記振動膜を取り囲みかつ一部が前記振動膜の外周縁の一部と接続された枠体とを、前記振動膜形成層に形成する工程と、前記圧電素子に一端部側が電気的に接続され、前記枠体上において外部配線接続用のパッド部を他端部側に有する内部配線を形成する工程と、前記支持基板における前記振動膜形成層とは反対側の表面におけるキャビティ形成予定領域から前記支持基板をエッチングすることにより、前記振動膜に対向する領域に、前記スリットに連通するキャビティを形成する工程とを含み、前記キャビティを形成する工程により、前記振動膜と、前記圧電素子における前記振動膜上に配置された部分とを含み、固定端と自由端とを有するカンチレバーが形成され、前記カンチレバーを取り囲むように形成された壁部を有する保護基板を前記支持体に固定する工程をさらに含み、前記壁部は、前記接続部の長さ中間部に対応する箇所に当該壁部が存在しない切除部を有しており、前記パッド部は、前記接続部に対して前記切除部側に配置されている、トランスデューサの製造方法を提供する。
　この製造方法では、小型化が図れるトランスデューサを製造できる。
　［本開示の実施形態の詳細な説明］
　以下では、本開示の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、本開示の第１実施形態に係るトランスデューサの図解的な平面図である。図２は、図１のII-II線に沿う図解的な断面図である。図３は、図１のIII-III線に沿う図解的な断面図である。
　説明の便宜上、以下では、図１～図３に示した＋Ｘ方向、－Ｘ方向、＋Ｙ方向、－Ｙ方向、＋Ｚ方向および－Ｚ方向を用いることがある。＋Ｘ方向は、平面視において、支持基板４の表面に沿う所定の方向であり、＋Ｙ方向は、平面視において、支持基板４の表面に沿う方向あって、＋Ｘ方向に直交する方向である。＋Ｚ方向は、支持基板４の厚さに沿う方向あって、＋Ｘ方向および＋Ｙ方向に直交する方向である。
　－Ｘ方向は、＋Ｘ方向と反対の方向である。－Ｙ方向は、＋Ｙ方向と反対の方向である。－Ｚ方向は、＋Ｚ方向と反対の方向である。＋Ｘ方向および－Ｘ方向を総称するときには単に「Ｘ方向」という。＋Ｙ方向および－Ｙ方向を総称するときには単に「Ｙ方向」という。＋Ｚ方向および－Ｚ方向を総称するときには単に「Ｚ方向」という。
　トランスデューサ１は、基板アセンブリ２と、保護基板３とを含む。基板アセンブリ２は、支持基板４と、振動膜形成層６と、圧電素子１０とを含む。
　支持基板４は、平面視において、四角形状であり、Ｘ方向に間隔をおいて対向しかつＹ方向に平行な２辺と、Ｙ方向に間隔をおいて対向しかつＸ方向に平行な２辺とを有する。支持基板４は、例えば、ＳＯＩ(Silicon on Insulator)基板の一部から作製されている。具体的には、ＳＯＩ基板は、支持層としてのシリコン基板（Ｓｉ基板）３２と、その表面に形成されたＢＯＸ層としての酸化膜層３３と、その表面に形成された活性層としてのシリコン層（Ｓｉ層）３４とを含む。この実施形態では、シリコン層３４の表面にシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）３５が形成されている。そして、支持基板４は、それらのうち、シリコン基板３２と、その表面に形成された酸化膜層３３とを含む。支持基板４の厚さは、３８０μｍ程度である。
　支持基板４は、厚さ方向（Ｚ方向）に貫通する貫通孔によって形成されたキャビティ（空洞）５を有する。キャビティ５は、平面視において、四角形状であり、Ｘ方向に間隔をおいて対向しかつＹ方向に平行な２つの辺５ａ，５ｃと、Ｙ方向に間隔をおいて対向しかつＸ方向に平行な２つの辺５ｂ，５ｄとを有している。辺５ａ，５ｃのうち、－Ｘ側の辺を第１辺５ａといい、＋Ｘ側の辺を第３辺５ｃということにする。また、辺５ｂ，５ｄのうち、－Ｙ側の辺を第２辺５ｂといい、＋Ｙ側の辺を第４辺５ｄということにする。
　振動膜形成層６は、支持基板４上に形成されている。振動膜形成層６は、支持基板４側から順にシリコン層３４およびシリコン酸化膜３５を積層した積層膜からなる。シリコン層３４の膜厚は、２０μｍ程度であり、シリコン酸化膜３５の膜厚は、０．５μｍ程度である。
　振動膜形成層６は、平面視において、キャビティ５に対向する振動膜７と、キャビティ５を取り囲むように形成された枠体８とを含む。振動膜７は、振動膜７の外周縁の一部に、枠体８に接続された接続部（後述する第１辺）７ａを有している。枠体８と、振動膜７における接続部７ａを除いた外縁との間には、キャビティ５に連通するスリット９が形成されている。
　この実施形態では、振動膜７は、平面視において、キャビティ５とほぼ相似の長方形状である。振動膜７は、キャビティ５の第１辺５ａに沿う第１辺（接続部）７ａと、キャビティ５の第２辺５ｂに沿う第２辺７ｂと、キャビティ５の第３辺５ｃに沿う第３辺７ｃと、キャビティ５の第４辺５ｄに沿う第４辺７ｄとを有している。枠体８は、平面視において矩形環状を有している。枠体８は、－Ｘ側の第１枠部分８ａと、－Ｙ側の第２枠部分８ｂと、＋Ｘ側の第３枠部分８ｃと、＋Ｙ側の第４枠部分８ｄとからなる。この実施形態では、振動膜７は、枠体８における第１枠部分８ａに接続されている。したがって、この実施形態では、振動膜７は、枠体８における第１枠部分８ａに接続された接続部７ａを有している。接続部７ａは、平面視において、キャビティ５の第１辺５ａの中間部と一致（整合）している。
　製造過程においては、スリット９は、支持基板４にキャビティ５が形成される前に形成される。スリット９が形成される工程においては、スリット９は、振動膜形成層６上に形成される後述するパッシベーション膜２０の表面および層間絶縁膜１５の露出面から、第２水素バリア膜１４Ｂ、第１水素バリア膜１４Ａおよび振動膜形成層６を連続して貫通し、酸化膜層３３に達するように形成される。
　スリット９は、平面視において、キャビティ５の第２辺５ｂに沿う第１部分９ａと、キャビティ５の第３辺５ｃに沿う第２部分９ｂと、キャビティ５の第４辺５ｄに沿う第３部分９ｃとから構成されている。第２部分９ｂは、第１部分９ａの＋Ｘ方向側端と、第３部分９ｃの＋Ｘ方向側端とを連結している。
　第１部分９ａの外縁は、平面視において、キャビティ５の第２辺５ｂとほぼ一致している。第２部分９ｂの外縁は、平面視において、キャビティ５の第３辺５ｃとほぼ一致している。第３部分９ｃの外縁は、平面視において、キャビティ５の第４辺５ｄとほぼ一致している。
　振動膜７の接続部７ａは、次のように定義することができる。すなわち、振動膜７の外周縁のうち、キャビティ５の外周縁におけるスリット９の両端の間部分、に対応する部分が接続部７ａである。振動膜７は、主として支持基板４の厚さ方向（Ｚ方向）に変形可能である。この実施形態では、支持基板４と枠体８によって支持体６０が構成され、この支持体６０に振動膜７が片持ち支持されている。支持体６０は、本開示の「支持体」の一例である。
　振動膜形成層６上には、第１水素バリア膜１４Ａが形成されている。第１水素バリア膜１４Ａ例えば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）からなる。、第１水素バリア膜１４Ａの厚さは、２０ｎｍ～１００ｎｍ程度である。
　圧電素子１０は、第１水素バリア膜１４Ａ上に、少なくともその一部が振動膜７の上方に配置されるように形成されている。圧電素子１０は、振動膜形成層６上に形成された下部電極１１と、下部電極１１上に形成された圧電体膜１２と、圧電体膜１２上に形成された上部電極１３とを含む。この実施形態では、圧電素子１０のほぼ全体が振動膜７上に配置されている。圧電素子１０は、振動膜７上に配置された素子主要部と、素子主要部から接続部７ａを横切って枠体８上に延びた素子延長部とから構成されてもよい。
　下部電極１１および上部電極１３は、例えば、プラチナ、モリブデン、イリジウム、チタンなどの導電性を有する金属薄膜からなる。下部電極１１の膜厚は、２００ｎｍ程度あり、上部電極１３の膜厚は、８０ｎｍ程度ある。
　下部電極１１は、平面視で四角形状の主電極部１１Ａと、延長部１１Ｂとを有している。主電極部１１Ａは、平面視で、Ｘ向に平行な２辺とＹ方向に平行な２辺とを有する四角形状である（図７Ｂも参照）。延長部１１Ｂは、主電極部１１ＡにおけるＹ方向に平行な２辺のうちの－Ｘ側の辺の＋Ｙ側寄りから、－Ｘ方向に突出している。延長部１１Ｂは、平面視でＸ向に平行な２辺とＹ方向に平行な２辺とを有する四角形状である。主電極部１１Ａは、振動膜７上に配置されている。延長部１１Ｂは、枠体８（より詳しくは、第１枠部分８ａ）上に配置されている。
　圧電体膜１２は、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）によって構成される。ＰＺＴには微量のＢａ，Ｓｒ，Ｌａ，Ｎｄ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｓｂ，Ｂｉ，Ｗ，Ｍｏ、Ｃａ等が添加されてもよい。圧電体膜１２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）等によって構成されてもよい。圧電体膜１２の膜厚は、２μｍ程度である。圧電体膜１２は、平面視において、下部電極１１の主電極部１１Ａとほぼ相似で、主電極部１１Ａよりも小さい四角形状を有している。上部電極１３は、平面視において、圧電体膜１２とほぼ相似で、圧電体膜１２よりも小さい四角形状を有している。
　振動膜形成層６上には、圧電素子１０を覆うように、第２水素バリア膜１４Ｂが形成されている。第２水素バリア膜１４Ｂは、例えば、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）からなる。第２水素バリア膜１４Ｂの厚さは、２０ｎｍ～１００ｎｍ程度である。第１水素バリア膜１４Ａおよび第２水素バリア膜１４Ｂは、圧電体膜１２の水素還元による特性劣化を防止するために設けられている。第２水素バリア膜１４Ｂは、本開示の「水素バリア膜」の一例である。
　第２水素バリア膜１４Ｂ上に層間絶縁膜１５が積層されている。層間絶縁膜１５は、例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を含む膜（ＴＥＯＳ膜）からなる。層間絶縁膜１５の厚さは、０．２μｍ～１．５μｍ程度である。層間絶縁膜１５上には、上部配線１８および下部配線１９が形成されている。
　上部配線１８は、上部電極１３の－Ｘ側端部の上方に配置された接続部１８ａと、接続部１８ａから－Ｘ方向に延びた中間部１８ｂと、中間部１８ｂのーＸ側端に形成された上部パッド部１８ｃとからなる。接続部１８ａは、平面視でＹ方向に細長い矩形状である。接続部１８ａと上部電極１３との間において、層間絶縁膜１５および第２水素バリア膜１４Ｂを連続して貫通する複数のコンタクト孔１６がＹ方向に間隔を空けて形成されている。接続部１８ａの一部は、各コンタクト孔１６に入り込み、コンタクト孔１６内で上部電極１３に接続されている。
　中間部１８ｂは、平面視において、振動膜７の接続部７ａの長さ中間部を跨ぐように配置されている。中間部１８ｂの＋Ｘ側端は、接続部１８ａに連結されており、中間部１８ｂの－Ｘ側端は、上部パッド部１８ｃに連結されている。上部パッド部１８ｃは、平面視で接続部１８ａよりも幅広の正方形状である。上部パッド部１８ｃは、キャビティ５の外方（キャビティ５に対して－Ｘ方向側）において、枠体８（より詳しくは、第１枠部分８ａ）上に配置されている。
　下部配線１９は、下部電極１１の延長部１１Ｂ上に配置された接続部１９ａと、接続部１９ａから－Ｙ方向に延びた中間部１９ｂと、中間部１９ｂのーＹ側端に形成された下部パッド部１９ｃとからなる。下部配線１９の下部パッド部１９ｃは、上部配線１８の上部パッド部１８ｃに対して、＋Ｙ側に配置されている。
　接続部１９ａは、平面視でＹ方向に長い矩形状である。接続部１９ａと延長部１１Ｂとの間において、層間絶縁膜１５および第２水素バリア膜１４Ｂを連続して貫通する複数のコンタクト孔１７がＸ方向およびＹ方向に間隔を空けて形成されている。接続部１９ａの一部は、各コンタクト孔１７に入り込み、コンタクト孔１７内で下部電極１１に接続されている。
　中間部１９ｂの＋Ｙ側端は、接続部１９ａに連結されており、中間部１９ｂの－Ｙ側端は、下部パッド部１９ｃに連結されている。下部パッド部１９ｃは、平面視で接続部１９ａよりも幅広の正方形状である。下部パッド部１９ｃは、キャビティ５の外方（キャビティ５に対して－Ｘ方向側）において、枠体８（より詳しくは、第１枠部分８ａ）上に配置されている。上部配線１８および下部配線１９は、Ａｌ（アルミニウム）を含む金属材料から構成されてもよい。これらの配線１８，１９の厚さは、１μｍ程度である。
　層間絶縁膜１５上には、上部配線１８および下部配線１９を覆うように、パッシベーション膜２０が形成されている。パッシベーション膜２０は、例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を含む膜（ＴＥＯＳ膜）からなる。パッシベーション膜２０の厚さは、０．１μｍ～１．０μｍ程度である。
　パッシベーション膜２０は、枠体８の真上領域のほぼ全域に形成されている。ただし、この領域において、パッシベーション膜２０には、上部パッド部１８ｃの一部を露出させる上部パッド開口２１と、下部パッド部１９ｃの一部を露出させる下部パッド開口２２とが形成されている。
　振動膜７の真上領域においては、パッシベーション膜２０は、上部配線１８および下部配線１９が存在する、振動膜７の－Ｘ側の端部（以下、「配線領域」という。）の真上領域にのみ形成されている。言い換えれば、振動膜７の真上領域においては、パッシベーション膜２０には、配線領域を除いた領域に開口２３（図７Ｆも参照）が形成されている。配線領域において、層間絶縁膜１５と第２水素バリア膜１４Ｂとの積層膜には、コンタクト孔１６，１７が形成されている。なお、パッシベーション膜２０に、開口２３が形成されていなくてもよい。
　なお、層間絶縁膜１５もパッシベーション膜２０と同様に、振動膜７の真上領域においては、配線領域のみに形成されてもよい。
　以下において、第１水素バリア膜１４Ａ、第２水素バリア膜１４Ｂ、層間絶縁膜１５およびパッシベーション膜２０を総称して絶縁膜３０という場合がある。絶縁膜３０は、基板アセンブリ２に含まれる。
　振動膜７と、振動膜７上に形成された部材とによって、平面視四角形状のカンチレバー４０が構成されている。カンチレバー４０は、振動膜７と、圧電素子１０における振動膜７上に配置された部分（この実施形態では圧電素子１０全体のうち下部電極１１の延長部１１Ｂを除いた部分）と、振動膜７上の絶縁膜３０とを含む。この実施形態では、カンチレバー４０は、振動膜７上に配置された配線も含む。カンチレバー４０は、キャビティ５の第１辺５ａの縁部（接続部７ａ）に固定端４０ａを有し、この固定端４０ａが支持基板４に支持されている。
　カンチレバー４０は、平面視において、キャビティ５の第３辺５ｃの近傍において、第３辺５ｃからキャビティ５の内方に所定距離だけ離隔した位置に自由端４０ｂを有している。平面視において、カンチレバー４０におけるキャビティ５の第２辺５ｂ側の辺は、第２辺５ｂからキャビティ５の内方に離隔している。平面視において、カンチレバー４０におけるキャビティ５の第４辺５ｄ側の辺は、第４辺５ｄからキャビティ５の内方に離隔している。
　保護基板３は、シリコン基板からなる。保護基板３は、基板アセンブリ２上に配置されている。保護基板３は、平面視で四角環状であり、枠体８の第１枠部分８ａの上方に配置される第１壁部３ａと、枠体８の第２枠部分８ｂの上方に配置される第２壁部３ｂと、枠体８の第３枠部分８ｃの上方に配置される第３壁部３ｃと、枠体８の第４枠部分８ｄの上方に配置される第４壁部３ｄとを含んでいる。ただし、第１壁部３ａの長さ中間部には、当該第１壁部３ａが存在しない切除部３ｅが形成されている。言い換えれば、第１壁部３ａは、接続部７ａの長さ中間部に対応する箇所に、当該第１壁部３ａが存在しない切除部３ｅを有している。保護基板３は、枠体８に絶縁膜３０および接着剤５１を介して接合されている。
　この実施形態では、切除部３ｅは、第１壁部３ａの長さ中央部に形成されている。切除部３ｅにおいて、パッシベーション膜２０、上部パッド部１８ｃの一部および下部パッド部１９ｃの一部が露出している。この実施形態では、上部パッド部１８ｃおよび下部パッド部１９ｃの＋Ｘ方向側に第１壁部３ａが存在しないため、上部パッド部１８ｃおよび下部パッド部１９ｃを、接続部７ａに比較的近い位置に配置することができる。この理由の詳細については、後述する。
　トランスデューサ１が例えばスピーカとして用いられる場合、下部電極１１と上部電極１３との間に電圧が印加されると、逆圧電効果によって、圧電体膜１２が変形する。これにより、カンチレバー４０が固定端４０ａを支点として変形する。下部電極１１と上部電極１３との間に音声信号に応じた電圧が連続的に印加されると、カンチレバー４０の自由端４０ｂがＺ方向に往復移動するように、カンチレバー４０が振動する。このようなカンチレバー４０の振動により、カンチレバー４０の周囲の空気が振動され、音波が発生する。この音波は、保護基板３に囲まれた空間を介して外部空間に伝播する。
　カンチレバー４０の各部の変位量は、自由端４０ｂに近い部分ほど大きくなり、固定端４０ａに近い部分ほど小さくなる。このため、空気漏れは、カンチレバー４０の自由端４０ｂに近い位置ほど大きくなり、固定端４０ａに近い部分ほど小さくなる。空気漏れの影響が最も少ないのは、カンチレバー４０の固定端４０ａの中央部分である。したがって、本実施形態のように、カンチレバー４０の固定端４０ａに近い第１壁部３ａの長さ中間部に切除部３ｅを形成したとしても、トランスデューサ１の特性にほとんど影響を与えない。
　図４は、比較例に係るトランスデューサの図解的な平面図である。図５は、図４のV-V線に沿う図解的な断面図である。図４において、前述の図１の各部に対応する箇所には、図１と同じ符号を付して示す。図５において、前述の図２の各部に対応する箇所には、図２と同じ符号を付して示す。
　比較例に係るトランスデューサ１０１は、本実施形態のトランスデューサ１と比較して、保護基板３の第１壁部３ａの厚さ（Ｘ方向の長さ）が薄く形成されている点、第１壁部３ａの長さ中間部に切除部が形成されていない点ならびに接続部７ａから上部パッド部１８ｃおよび下部パッド部１９ｃまでの距離が大きい点が異なっている。これらの相違により、トランスデューサ１０１のＸ方向の長さが、本実施形態のトランスデューサ１よりも長くなっている。
　比較例に係るトランスデューサ１０１では、第１壁部３ａの－Ｘ方向側に、上部パッド部１８ｃおよび下部パッド部１９ｃ（以下、これらを総称して「パッド部１８ｃ，１９ｃ」という。）が配置されている。トランスデューサは、信号処理チップとともに電子機器ケース内に収納される。パッド部１８ｃ，１９ｃには、信号処理チップとトランスデューサ１０１とを接続するためのワイヤの一端がワイヤボンディングによって接続される。
　パッド部１８ｃ，１９ｃに対してワイヤボンディングを行うためには、パッド部１８ｃ，１９ｃよりも大きな領域（例えば、各パッド部１８ｃ，１９ｃの中心を中心とした半径が所定長さ（例えば２５０μｍ）以内の領域）には、保護基板３が存在しないようにする必要がある。そのため、比較例に係るトランスデューサ１０１では、保護基板３の第１壁部３ａからパッド部１８ｃ，１９ｃまでのＸ方向距離が所定距離以上となるように設定する必要がある。このため、接続部７ａからパッド部１８ｃ，１９ｃまでのＸ方向距離Ｌ０が比較的大きくなる。
　これに対して、本実施形態に係るトランスデューサ１では、第１壁部３ａは、接続部７ａの長さ中間部に対応する箇所に、当該壁部が存在しない切除部３ｅを有している。このため、接続部７ａからパッド部１８ｃ，１９ｃまでのＸ方向距離Ｌ１（図２参照）を、比較例のＬ０（図５参照）に比べて短くできる。これにより、本実施形態では、トランスデューサ１のＸ方向の長さを比較例のトランスデューサ１０１のＸ方向の長さより短くできるので、比較例のトランスデューサ１０１に比べて小型化が図れる。
　図６Ａ～図６Ｈは、図１のトランスデューサ１の製造工程を順に示す図解的な断面図である。図７Ａ～図７Ｇは、トランスデューサ１の製造工程を順に示す図解的な平面図である。
　図６Ａおよび図７Ａに示すように、ＳＩＯ基板に対して熱酸化処理が行われる。ＳＩＯ基板は、シリコン基板３２と、その表面に形成された酸化膜層３３とその表面に形成されたシリコン層３４とを含む。熱酸化処理により、シリコン層３４における酸化膜層３３とは反対側の表面（＋Ｚ側表面）にシリコン酸化膜３５が形成され、シリコン基板３２における酸化膜層３３とは反対側の表面（－Ｚ側表面）にシリコン酸化膜３１が形成される。シリコン基板３２と酸化膜層３３とによって支持基板４が構成され、シリコン層３４とシリコン酸化膜３５によって振動膜形成層６が構成される。
　次に、図６Ｂおよび図７Ｂに示されるように、シリコン酸化膜３５上に、第１水素バリア膜１４Ａが形成される。第１水素バリア膜１４Ａは、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）膜からなる。この後、第１水素バリア膜１４Ａに、下部電極１１の材料膜である下部電極膜、圧電体膜１２の材料膜である圧電体材料膜および上部電極１３の材料膜である上部電極膜が、その順に形成される。そして、上部電極膜、圧電体材料膜および下部電極膜が、フォトリソグラフィおよびエッチングによって、例えばその順にパターニングされることにより、上部電極１３、圧電体膜１２および下部電極１１が形成される。これにより、第１水素バリア膜１４Ａ上に圧電素子１０が形成される。
　次に、図６Ｃおよび図７Ｃに示されるように、第１水素バリア膜１４Ａ上に、第１水素バリア膜１４Ａの露出面および圧電素子１０の露出面を覆う第２水素バリア膜１４Ｂが形成される。第２水素バリア膜１４Ｂは、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）膜からなる。第２水素バリア膜１４Ｂ上の全面に、層間絶縁膜１５が形成される。そして、層間絶縁膜１５および第２水素バリア膜１４Ｂが連続してエッチングされることにより、コンタクト孔１６，１７が形成される。
　次に、コンタクト孔１６，１７内を含む層間絶縁膜１５上に、上部配線１８および下部配線１９の材料膜である配線膜が形成される。この後、フォトリソグラフィおよびエッチングによって、配線膜がパターニングされることにより、上部配線１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）および下部配線１９（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）が形成される。そして、層間絶縁膜１５上に、上部配線１８および下部配線１９を覆うようにパッシベーション膜２０が形成される。層間絶縁膜１５およびパッシベーション膜２０は、例えばテトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）を含む膜（ＴＥＯＳ膜）からなる。
　次に、図６Ｄおよび図７Ｄに示されるように、フォトリソグラフィおよびエッチングによって、パッシベーション膜２０に、上部パッド部１８ｃの一部を露出させる上部パッド開口２１が形成されるとともに、下部パッド部１９ｃの一部を露出させる下部パッド開口２２が形成される。
　次に、図６Ｅおよび図７Ｅに示されるように、フォトリソグラフィおよびエッチングによって、パッシベーション膜２０に開口２３が形成される。なお、この工程は、省略されてもよい。
　次に、図６Ｆおよび図７Ｆに示されるように、フォトリソグラフィおよびエッチングによって、パッシベーション膜２０および層間絶縁膜１５または層間絶縁膜１５と、第２水素バリア膜１４Ｂと、第１水素バリア膜１４Ａと、振動膜形成層６（シリコン酸化膜３５およびシリコン層３４）と、酸化膜層３３とを連続して貫通し、酸化膜層３３に達するスリット９が形成される。
　スリット９が形成されることにより、振動膜形成層６の周縁部からなる枠体８（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）と、振動膜形成層６の中央部からなりかつ外周縁の一部が枠体８に接続された振動膜７とが得られる。また、キャビティ５が形成されていない基板アセンブリ仕掛品２Ａが得られる。
　次に、図６Ｇおよび図７Ｇに示されるように、保護基板３における基板アセンブリ仕掛品２Ａの対向面に接着剤５１が塗布され、基板アセンブリ仕掛品２Ａに保護基板３が固定される。
　次に、図６Ｈに示されるように、シリコン基板３２を薄くするための裏面研削が行われる。つまり、シリコン酸化膜３１におけるシリコン基板３２とは反対側の表面から、シリコン酸化膜３１およびシリコン基板３２が研磨されることにより、シリコン基板３２が薄膜化される。
　最後に、シリコン基板３２の裏面（－Ｚ側表面）側に、キャビティ５の形成予定領域に対応する開口を有するレジストマスク（図示略）が形成される。このレジストマスクをマスクとして、シリコン基板３２が裏面からエッチングされる。これにより、図１～図３に示されるトランスデューサ１が得られる。
　図８に示すように、パッド部１８ｃ，１９ｃにワイヤ９１の一端が接続された後に、切除部３ｅに樹脂９２を埋め込むようにしてもよい。このようにすると、カンチレバー４０が振動する際に、切除部３ｅによる空気漏れを抑制することができる。
　図９は、本開示の第２実施形態に係るトランスデューサの図解的な平面図である。図１０は、図９のX-X線に沿う図解的な断面図である。図１１は、図９のXI-XI線に沿う図解的な断面図である。
　図９において、前述の図１の各部に対応する部分には、図１と同じ符号を付して示す。また、図１０において、前述の図２の各部に対応する部分には、図２と同じ符号を付して示す。また、図１１において、前述の図３の各部に対応する部分には、図３と同じ符号を付して示す。
　説明の便宜上、以下では、図９～図１１に示した＋Ｘ方向、－Ｘ方向、＋Ｙ方向、－Ｙ方向、＋Ｚ方向および－Ｚ方向を用いることがある。
　第２実施形態に係るトランスデューサ１Ａにおいても、保護基板３の第１壁部３ａには、第１実施形態と同様に長さ中間部（この実施形態では長さ中央部）に当該第１壁部３ａが存在しない切除部３ｅが形成されている。
　第２実施形態に係るトランスデューサ１Ａは、保護基板３に、第１壁部３ａの上部から＋Ｘ方向に突出する庇状部８０が形成されている点が、第１実施形態に係るトランスデューサ１と異なっている。
　以下において、切除部３ｅに対して－Ｙ側にある第１壁部３ａを－Ｙ側の第１壁部３ａといい、切除部３ｅに対して＋Ｙ側にある第１壁部３ａを＋Ｙ側の第１壁部３ａということにする。
　庇状部８０は、第１部分８１と、第２部分８２と、第１部分８１と第２部分８２とを連結する第３部分８３とを備えている。第１部分８１は、－Ｙ側の第１壁部３ａのＸ側縁から＋Ｘ方向側に突出している部分である。第１部分８１の－Ｙ側の端面は、第２壁部３ｂの内側面に一体的に接合されている。
　第２部分８２は、＋Ｙ側の第１壁部３ａのＸ側縁から＋Ｘ方向側に突出している部分である。第２部分８２の＋Ｙ側の端面は、第４壁部３ｄの内側面に一体的に接合されている。
　第３部分８３は、第１部分８１の＋Ｙ側端面における－Ｘ側端部を除いた部分と、第２部分８２の－Ｙ側端面における－Ｘ側端部を除いた部分とを連結している。平面視において、第３部分８３の－Ｘ側縁は、切除部３ｅの＋Ｘ側縁よりも、＋Ｘ側にある。
　第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、第２実施形態では、保護基板３が庇状部８０を有しているので、カンチレバー４０が振動する際に、切除部３ｅによる空気漏れを抑制することができる。
　なお、第２実施形態に係るトランスデューサ１Ａにおいても、パッド部１８ｃ，１９ｃにワイヤの一端が接続された後に、切除部３ｅに樹脂を埋め込むようにしてもよい。
　前述の実施形態では、トランスデューサ１をスピーカとして用いる場合について説明したが、トランスデューサ１は音波を検出するマイクロフォンとして用いることもできる。
　本開示の実施形態について詳細に説明してきたが、これらは本開示の技術的内容を明らかにするために用いられた具体例に過ぎず、本開示はこれらの具体例に限定して解釈されるべきではなく、本開示の範囲は添付の請求の範囲によってのみ限定される。
　この出願は、２０２２年３月１４日に日本国特許庁に提出された特願２０２２－３９２９９号に対応しており、それらの出願の全開示はここに引用により組み込まれるものとする。
　　１，１Ａ　トランスデューサ
　　２　基板アセンブリ
　　２Ａ　基板アセンブリ仕掛品
　　３　保護基板
　　３ａ　第１壁部
　　３ｂ　第２壁部
　　３ｃ　第３壁部
　　３ｄ　第４壁部
　　３ｅ　切除部
　　４　支持基板
　　５　キャビティ
　　５ａ　第１辺
　　５ｂ　第２辺
　　５ｃ　第３辺
　　５ｄ　第４辺
　　６　振動膜形成層
　　７　振動膜
　　７ａ　接続部（第１辺）
　　７ｂ　第２辺
　　７ｃ　第３辺
　　７ｄ　第４辺
　　８　枠体
　　８ａ　第１枠部分
　　８ｂ　第２枠部分
　　８ｂ　第３枠部分
　　８ｂ　第４枠部分
　　９　スリット
　　９ａ　第１部分
　　９ｂ　第２部分
　　９ｃ　第３部分
　１０　圧電素子
　１１　下部電極
　１１Ａ　主電極部
　１１Ｂ　延長部
　１２　圧電体膜
　１３　上部電極
　１４Ａ，１４Ｂ　水素バリア膜
　１５　層間絶縁膜
　１６　コンタクト孔
　１７　コンタクト孔
　１８　上部配線
　１８ａ　接続部
　１８ｂ　中間部
　１８ｃ　上部パッド部
　１９　下部配線
　１９ａ　接続部
　１９ｂ　中間部
　１９ｃ　下部パッド部
　２０　パッシベーション膜
　２１　上部パッド開口
　２２　下部パッド開口
　２３　開口
　３０　絶縁膜
　３１　シリコン酸化膜
　３２　シリコン基板
　３３　酸化膜層
　３４　シリコン層
　３５　シリコン酸化膜
　４０　カンチレバー
　４０ａ　固定端
　４０ｂ　自由端
　５１　接着剤
　６０　支持体
　８０　庇状部
　８１　第１部分
　８２　第２部分
　８３　第３部分
　１０１　比較例に係るトランスデューサ

Claims (8)

  1. 　キャビティを有する支持体と、
    　前記キャビティに対向して設けられ、その対向方向に振動可能な振動膜と、
    　少なくとも一部が、前記振動膜における前記キャビティとは反対側の表面上に形成された圧電素子とを含み、
    　前記振動膜は、前記振動膜の外周縁の一部に、前記支持体に接続された接続部を有しており、
    　前記振動膜と、前記圧電素子における前記振動膜上に配置された部分とを含み、固定端と自由端とを有するカンチレバーが形成されており、
    　前記圧電素子に一端部側が電気的に接続され、前記振動膜外の前記支持体上において外部配線接続用のパッド部を他端部側に有する内部配線と、
    　前記カンチレバーを取り囲むように形成された壁部を有し、前記支持体に固定された保護基板とをさらに含み、
    　前記壁部は、前記接続部の長さ中間部に対応する箇所に当該壁部が存在しない切除部を有しており、
    　前記パッド部は、前記接続部に対して前記切除部側に配置されている、トランスデューサ。
  2. 　前記圧電素子が、少なくとも一部が前記振動膜上に配置された下部電極と、前記下部電極上に形成された圧電体膜と、前記圧電体膜上に形成された上部電極とを含み、
    　前記内部配線が、
    　前記接続部の長さ中間部を跨くように配置され、前記振動膜上において前記上部電極に一端部側が電気的に接続され、前記振動膜外の前記支持体上において外部配線接続用の第１パッド部を有する上部配線と、
    　前記下部電極に一端部側が電気的に接続され、前記振動膜外の前記支持体上において外部配線接続用の第２パッド部を有する下部配線とを含む、請求項１に記載のトランスデューサ。
  3. 　前記支持体は、
    　前記キャビティを有する支持基板と、
    　前記支持基板上に形成されかつ前記キャビティを取り囲むように形成された枠体とを含み、
    　前記振動膜の前記接続部は、前記枠体に接続されており、
    　前記枠体と、前記振動膜における前記接続部を除いた外周縁との間には、前記キャビティに連通するスリットが形成されている、請求項２に記載のトランスデューサ。
  4. 　前記枠体の表面、前記振動膜の表面および前記圧電素子の表面を覆う水素バリア膜と、
    　前記水素バリア膜上に選択的に形成された絶縁層間膜とを含み、
    　前記上部配線が、前記絶縁層間膜上に形成されており、前記上部配線の一端部側が、前記水素バリア膜と前記絶縁層間膜との積層膜を貫通して、前記上部電極に電気的に接続されており、
    　前記下部配線が、前記絶縁層間膜上に形成されており、前記下部配線の一端部側が、前記水素バリア膜と前記絶縁層間膜との積層膜を貫通して、前記下部電極に電気的に接続されている、請求項３に記載のトランスデューサ。
  5. 　前記絶縁層間膜上に形成され、前記上部配線および前記下部配線を覆うパッシベーション膜を含む、請求項４に記載のトランスデューサ。
  6. 　前記切除部に埋め込まれた樹脂を含む、請求項２～５に記載のトランスデューサ。
  7. 　前記保護基板は、前記切除部よりも前記振動膜側において、前記切除部に沿って配置された庇状部を有する、請求項２～５に記載のトランスデューサ。
  8. 　支持基板上に形成された振動膜形成層上に圧電素子を形成する工程と、
    　前記振動膜形成層を厚さ方向に貫通するスリットを形成することにより、振動膜と、前記振動膜を取り囲みかつ一部が前記振動膜の外周縁の一部と接続された枠体とを、前記振動膜形成層に形成する工程と、
    　前記圧電素子に一端部側が電気的に接続され、前記枠体上において外部配線接続用のパッド部を他端部側に有する内部配線を形成する工程と、
    　前記支持基板における前記振動膜形成層とは反対側の表面におけるキャビティ形成予定領域から前記支持基板をエッチングすることにより、前記振動膜に対向する領域に、前記スリットに連通するキャビティを形成する工程とを含み、
    　前記キャビティを形成する工程により、前記振動膜と、前記圧電素子における前記振動膜上に配置された部分とを含み、固定端と自由端とを有するカンチレバーが形成され、
    　前記カンチレバーを取り囲むように形成された壁部を有する保護基板を前記支持体に固定する工程をさらに含み、
    　前記壁部は、前記接続部の長さ中間部に対応する箇所に当該壁部が存在しない切除部を有しており、前記パッド部は、前記接続部に対して前記切除部側に配置されている、トランスデューサの製造方法。
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JP2016054270A (ja) * 2014-09-04 2016-04-14 ローム株式会社 圧電素子利用装置およびその製造方法
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