(57)【要約】【課題】メンブレンを有する音響トランスデューサに関し、メンブレン裏面の音圧の制御と音響トランスデューサの感度の向上とを両立する。【解決手段】基板の裏面に形成され、音響容量として機能する裏面空洞（２０１）と、前記基板の表面側に開口され、前記裏面空洞の側方に位置し、音響抵抗として機能する通気孔（２０２1，２０２2）と、前記裏面空洞の側方に位置し、前記裏面空洞と前記通気孔とを連絡する連絡路（２０３1，２０３2）と、が設けられた基板（１１１）と、前記基板の表面に形成され、前記裏面空洞の上部に位置し、前記通気孔の側方に位置する音響素子（１１２）と、を備えることを特徴とする音響トランスデューサ。【選択図】図１
2010114776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の裏面に形成され、音響容量として機能する裏面空洞と、前記基板の表面側に開口され、前記裏面空洞の側方に位置し、音響抵抗として機能する通気孔と、前記裏面空洞の側方に位置し、前記裏面空洞と前記通気孔とを連絡する連絡路と、が設けられた基板と、
前記基板の表面に形成され、前記裏面空洞の上部に位置し、前記通気孔の側方に位置する音響素子と、
を備えることを特徴とする音響トランスデューサ。
【請求項２】
前記音響素子は、
前記基板の表面に形成され、前記裏面空洞の上部に位置し、前記通気孔の側方に位置する下部電極と、
前記下部電極上に形成された圧電膜と、
前記圧電膜上に形成された上部電極と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の音響トランスデューサ。
【請求項３】
前記音響素子は、
前記基板の表面に形成され、前記裏面空洞の上部に位置し、前記通気孔の側方に位置する下部電極と、
前記下部電極の上方に静電キャビティを介して形成された上部電極と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の音響トランスデューサ。
【請求項４】
前記音響素子には、前記上部電極又は前記下部電極を貫通する通気孔が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の音響トランスデューサ。
【請求項５】
前記連絡路は、音響容量として機能する連絡空洞と、音響抵抗として機能する連絡孔のいずれか一方又は両方を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の音響トランスデューサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響トランスデューサに関し、例えば、メンブレン構造を有する音響トランスデューサの通気構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年需要が拡大している音響トランスデューサの例として、携帯機器用の小型マイクロフォンが挙げられる。従来、携帯機器用の小型マイクロフォンとしては、エレクトレット膜と呼ばれる特殊な有機膜を用いたＥＣＭ（Electret Condenser Microphone）が主流であった。しかしながら、ＥＣＭには、リフロー耐性を持たない、小型化すると感度が低下する、等の問題があった。
【０００３】
一方で近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて製造されるＳｉ（シリコン）マイクロフォンが開発された。Ｓｉマイクロフォンは、小型かつ高感度であるのに加えて、リフローによる実装が可能であるため、急速に普及しつつある。
【０００４】
現在開発がなされているＭＥＭＳマイクロフォンでは、音圧を検知して振動するダイアフラムと、バックプレートと呼ばれる背面電極との間の静電容量の変化を検知する。このマイクロフォンでは、ダイアフラムとバックプレートとの間にＤＣバイアスが印加され、両者の間隔が音圧により変化すると、蓄積電荷の電荷量が変化する。当該マイクロフォンでは、当該電荷量の変化を検出することで、音圧を検出するのが一般的である。この方法では、小型化による感度の低下を、ダイアフラムとバックプレートとの間隔を狭めることで防ぐことができ、小型化に有利といえる。
【０００５】
また、音圧を検出する別の方法として、圧電体を用いる手法が提案されている。この手法では、圧電体を含む１枚のメンブレンを用意し、音圧によりメンブレンに生じたたわみを、圧電体を挟む電極間に生じる電位差により検出することになる。この手法では、１枚のメンブレンのみを用意すればよいため、音響トランスデューサの製造プロセスが、静電検出型の場合に比べて単純なものとなる。
【０００６】
圧電体の例としては、ＡｌＮ，ＺｎＯ，ＰＺＴ等の強誘電体が挙げられる。この中では特に、ＡｌＮが、ＬＳＩプロセスに対し高い整合性を有する。十分な圧電性を発揮するためには、ＡｌＮは、高度にｃ軸配向した結晶性を有する必要がある。そのためには、下部電極の選択や、圧電体加工前の処理が重要なポイントとなる。
【０００７】
圧電体を用いた音響トランスデューサでは、外部からの音圧により生じたメンブレンのたわみにより、メンブレン裏面にも音圧が発生する。音響トランスデューサの特性は、この音圧を上手に逃がす方法に大いに依存している。メンブレン裏面に発生した音圧が、メンブレンを振動させ、音響トランスデューサの特性低下を招くことのないよう、メンブレン裏面の音圧を制御する仕組みや構造が望まれている。
【０００８】
従来の音響トランスデューサでは、メンブレンを貫通する通気孔を設けることで、メンブレン裏面で発生した音圧を逃がしている。しかしながら、このような通気孔には、音波がキャビティ内に回り込み、音響トランスデューサの感度が低下するという問題がある。このように、上記の通気孔には、音圧を逃がすという利点がある反面、音波が回り込むという欠点があり、音圧の問題と音波の問題とがトレードオフの関係にある。メンブレンを貫通する通気孔の存在は、メンブレンの動きを少なくし、音響トランスデューサの感度の向上の足かせとなる。
【０００９】
なお、特許文献１には、シリコンマイクロホンチップと、キャビティ用の開口部を持つ回路基板と、受音用の開口部を持つケーシングとを備えるマイクロホンチップパッケージの例が記載されている。
【００１０】
また、特許文献２には、音響センサチップとハウジングとの間に背室が形成され、背室と外部との間の音響抵抗を設定する通気孔が音響センサチップの支持部に設けられている音響センサの例が記載されている。
【特許文献１】特開２００７−６０２８５号公報
【特許文献２】特開２００６−３２５０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、メンブレンを有する音響トランスデューサに関し、メンブレン裏面の音圧の制御と音響トランスデューサの感度の向上とを両立することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の一の態様は例えば、基板の裏面に形成され、音響容量として機能する裏面空洞と、前記基板の表面側に開口され、前記裏面空洞の側方に位置し、音響抵抗として機能する通気孔と、前記裏面空洞の側方に位置し、前記裏面空洞と前記通気孔とを連絡する連絡路と、が設けられた基板と、前記基板の表面に形成され、前記裏面空洞の上部に位置し、前記通気孔の側方に位置する音響素子と、を備えることを特徴とする音響トランスデューサである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、メンブレンを有する音響トランスデューサに関し、メンブレン裏面の音圧の制御と音響トランスデューサの感度の向上とを両立することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の音響トランスデューサ１０１の側方断面図である。図１の音響トランスデューサ１０１は、ＳＯＩ（Semiconductor On Insulator）基板１１１と、圧電素子１１２と、リッド１１３とを備える。ＳＯＩ基板１１１は、本発明の基板の例に相当し、圧電素子１１２は、本発明の音響素子の例に相当する。
【００１６】
ＳＯＩ基板１１１は、半導体基板１２１と、埋込絶縁膜１２２と、半導体層１２３とを備える。半導体基板１２１はここでは、シリコン基板である。埋込絶縁膜１２２はここでは、シリコン酸化膜である。半導体層１２３はここでは、シリコン層である。図１では、ＳＯＩ基板１１１の表面がＳ1で示され、ＳＯＩ基板１１１の裏面がＳ2で示されている。本実施形態の埋込絶縁膜１２２は、後述の空洞や孔を形成する際に、エッチングストッパ膜として利用される。埋込絶縁膜１２２は、エッチングストッパ膜として利用可能な膜であれば、絶縁膜以外の膜としても構わない。このような膜の例としては、メタル膜が挙げられる。
【００１７】
圧電素子１１２は、下部電極１３１と、圧電膜１３２と、上部電極１３３とを備える。下部電極１３１は、ＳＯＩ基板１１１の表面Ｓ1に形成されている。下部電極１３１はここでは、半導体層１２３内に形成された活性層である。下部電極１３１は、メタル電極としてもよいが、活性層とする方が製造工程が少なくて済む。図１では、下部電極１３１用のコンタクトプラグがＰで示されている。圧電膜１３２は、下部電極１３１上に形成されている。圧電膜１３２はここでは、ＡｌＮ（アルミニウムナイトライド）膜である。上部電極１３３は、圧電膜１３２上に形成されている。上部電極１３３はここでは、Ａｌ（アルミニウム）電極である。
【００１８】
なお、上記活性層（下部電極１３１）は、半導体層１２３の表面へのイオン注入により形成される。上記活性層は例えば、半導体層１２３の表面にイオン注入マスクパターンを形成し、半導体層１２３にＰ（リン）イオンを打ち込むことで形成される。Ｐイオンの打ち込み条件は例えば、180keV及び1×1015atoms/cm2とする。これにより、圧電素子１１２の下部電極１３１として機能する活性層が形成される。
【００１９】
リッド１１３は、ＳＯＩ基板１１１の裏面Ｓ2に形成されている。ＳＯＩ基板１１１とリッド１１３は、接着剤１４１により接着されている。
【００２０】
本実施形態の音響トランスデューサ１０１は、ＭＥＭＳマイクロフォンとなっている。図１では、圧電素子１１２を含むメンブレンがＭで示されている。メンブレンＭは、図１に示すように、音響容量ＣMとして機能する。
【００２１】
ＳＯＩ基板１１１には、図１に示すように、裏面空洞２０１と、第１及び第２の通気孔２０２1，２０２2と、第１及び第２の連絡路２０３1，２０３2とが設けられている。
【００２２】
裏面空洞２０１は、ＳＯＩ基板１１１の裏面Ｓ2に形成されており、圧電素子１１２の下部に位置している。本実施形態では、圧電素子１１２の下部に裏面空洞２０１を設けることで、圧電素子１１２を含むメンブレンＭが形成されている。裏面空洞２０１は、図１に示すように、音響容量Ｃ1として機能する。
【００２３】
第１及び第２の通気孔２０２1，２０２2は、ＳＯＩ基板１１１の表面Ｓ1に開口されており、裏面空洞２０１の側方に位置している。本実施形態では、これらの通気孔２０２1，２０２2は、圧電素子１１２を貫通する位置ではなく、圧電素子１１２の側方に形成されている。通気孔２０２1，２０２2はそれぞれ、図１に示すように、音響抵抗Ｒ1，Ｒ2として機能する。
【００２４】
第１及び第２の連絡路２０３1，２０３2は、ＳＯＩ基板１１１の裏面Ｓ2に形成されており、裏面空洞２０１の側方に位置している。第１の連絡路２０３1は、裏面空洞２０１と第１の通気孔２０２1とを連絡しており、第２の連絡路２０３2は、裏面空洞２０１と第２の通気孔２０２2とを連絡している。このように、本実施形態では、裏面空洞２０１と通気孔２０２1，２０２2は、直接的には繋がっておらず、連絡路２０３1，２０３2を介して間接的に繋がっている。
【００２５】
本実施形態では、第１の連絡路２０３1は、通気孔２０２1側に位置する第１の連絡空洞２１１1と、裏面空洞２０１側に位置する第１の連絡孔２１２1とを有する。また、第２の連絡路２０３2は、通気孔２０２2側に位置する第２の連絡空洞２１１2と、裏面空洞２０１側に位置する第２の連絡孔２１２2とを有する。連絡空洞２１１1，２１１2はそれぞれ、図１に示すように、音響容量Ｃ2，Ｃ3として機能する。また、連絡孔２１２1，２１２2はそれぞれ、図１に示すように、音響抵抗Ｒ3，Ｒ4として機能する。
【００２６】
図１の音響トランスデューサ１０１の音響容量及び音響抵抗に関する等価回路を、図２Ａに示す。図２Ａでは、構成Ｘと構成ＹとＣMとが並列接続され、これらとＣ1とが直列接続されている。構成Ｘでは、Ｒ1とＣ2とＲ3とが直列接続されており、構成Ｙでは、Ｒ2とＣ3とＲ4とが直列接続されている。
【００２７】
以上のように、本実施形態では、ＳＯＩ基板１１１の表面Ｓ1に通気孔２０２1，２０２2が開口されている。これにより、本実施形態では、メンブレン裏面で発生した音圧を逃がすことができる。加えて、本実施形態では、通気孔２０２1，２０２2が、圧電素子１１２を貫通する位置ではなく、圧電素子１１２の側方に形成されている。上述のように、メンブレンを貫通する通気孔の存在は、メンブレンの動きを少なくし、音響トランスデューサの感度の向上の足かせとなる。本実施形態によれば、通気孔２０２1，２０２2を圧電素子１１２の側方に設けることで、このような問題を解消することができる。
【００２８】
このように、本実施形態によれば、メンブレン裏面の音圧の制御と、音響トランスデューサ１０１の感度の向上とを両立することが可能になる。
【００２９】
また、本実施形態では、裏面空洞２０１と通気孔２０２1，２０２2とを連絡路２０３1，２０３2を介して接続する構造を採用している。これにより、通気孔２０２1，２０２2を、裏面空洞２０１とは離して、圧電素子１１２の側方に形成することが可能となっている。本実施形態の連絡路２０３1，２０３2は、圧電素子１１２の表面と裏面空洞２０１との間の圧力ダンパーとして作用する。これにより、メンブレンＭのたわみが良くなる。
【００３０】
また、上述のように、本実施形態では、通気孔２０２1，２０２2は、圧電素子１１２を貫通する位置ではなく、圧電素子１１２の側方に形成されている。これにより、本実施形態では、通気孔が圧電素子を貫通する場合と比べて、圧力ダンピング特性の有効幅が広くなり、音響トランスデューサ１０１の特性の大幅な向上が実現される。
【００３１】
従来の音響トランスデューサでは、通気孔が圧電素子内に形成されていたため、感度の点で問題があった。一方、本実施形態の音響トランスデューサ１０１では、図１に示すように、通気孔２０２1，２０２2を圧電素子１１２から離れた位置に形成することで、感度の向上を図っている。本実施形態では更に、連絡空洞２１１1，２１１2と連絡孔２１２1，２１２2をそれぞれ音響容量と音響抵抗とし、これらを圧電素子１１２の表面と裏面空洞２０１との間の圧力ダンパーとして作用させている。
【００３２】
メンブレンＭに音の振動が効率よく集中するためには、音響容量ＣMが、音響容量Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3に比べて小さいことが必要である。ここで、メンブレンＭ，裏面空洞２０１，第１の連絡空洞２１１1，第２の連絡空洞２１１2の音響インピーダンスをそれぞれ、ＺM、Ｚ1，Ｚ2，Ｚ3とすると、音響インピーダンスＺMは、音響インピーダンスＺ1，Ｚ2，Ｚ3に比べて大きいことが必要である。
【００３３】
音響抵抗Ｒ1，Ｒ2を高めるためには、通気孔２０２1，２０２2の断面積を狭くするか、長さを長くする必要がある。断面積の微細化は、歩留まりの低下との間にトレードオフの関係があり下限があるため、音響抵抗Ｒ1，Ｒ2は、通気孔２０２1，２０２2の長さにより調節するのが望ましい。
【００３４】
しかしながら、通気孔２０２1，２０２2の長さは、半導体層１２３及び埋込絶縁膜１２２の厚さに相当するため、その調節には限界がある。通気孔２０２1，２０２2の長さは通常、１０μｍ以下と短い。また、エッチャーの寸法制御性から、上記断面積の径あるいは幅は、２μｍ以上、望ましくは５μｍ以上が好ましい。このように、音響トランスデューサ１０１の音響抵抗を、通気孔２０２1，２０２2の断面積や長さの設定により制御するのは難しい。
【００３５】
これに対し、連絡孔２１２1，２１２2は、ＳＯＩ基板１１１の水平方向にその長さをとることが可能である。その長さは例えば、２００μｍとすることが可能である。更には、直線パターンと直角パターンを組み合わせて連絡孔２１２1，２１２2を迷路状にすることにより、上記長さを更に延長することも可能である。また、連絡孔２１２1，２１２2の幅は、ＳＯＩ基板１１１の裏面Ｓ2に浅いトレンチを形成することで狭くでき、エッチャーの寸法制御性からも微細化が容易である。
【００３６】
図３及び図４は、図１の音響トランスデューサ１０１の製造工程図である。
【００３７】
まず、ＳＯＩ基板１１１を用意する（図３Ａ）。ＳＯＩ基板１１１はここでは、６インチウエハとする。次に、ＳＯＩ基板１１１の表面Ｓ1に、位置合わせ用のマークパターンを形成する。マークパターンは、シリコン層である半導体層１２３の表面に、ドライエッチングにより形成される。
【００３８】
当該ドライエッチングは、シリコンを加工可能な任意の方法で行うことができる。当該ドライエッチングはここでは、ＣＦ4，ＣＨＦ3等のガスを使用したＲＩＥ（Reactive Ion Etching）エッチャーにより行う。当該エッチング用のエッチングマスクとしては、通常のフォトレジストを使用可能である。エッチングマスクとしてここでは、厚さ１．３μｍのノボラック系ｉ線ポジレジストを使用する。エッチング深さは、使用するステッパーの性能に適した１５０ｎｍとする。エッチング後、ポジレジストマスクをアッシャー及びＳＨ洗浄処理により剥離する。
【００３９】
次に、半導体層１２３の表面に、下部電極１３１を、イオン注入により形成する（図３Ａ）。下部電極１３１は、半導体層１２３の表面にイオン注入マスクパターンを形成し、半導体層１２３にＰ（リン）イオンを打ち込むことで形成される。イオン注入マスクパターンは、上記のポジレジストを使用して形成する。Ｐイオンの打ち込み条件は、180keV及び1×1015atoms/cm2とする。イオン注入後、ポジレジストマスクをアッシャー及びＳＨ洗浄処理により剥離する。
【００４０】
次に、下部電極１３１上に、圧電膜１３２を、スパッタにより堆積する（図３Ａ）。圧電膜１３２の材料はＡｌＮ、厚さは１０００ｎｍとする。スパッタ装置としては、膜応力のウエハ面内分布が±50MPa以下となるような装置を使用する。次に、圧電膜１３２を、メンブレン形状に加工する。この際、下部電極１３１用のコンタクトホールも形成する。圧電膜１３２の加工は、上記のポジレジストで加工パターンを形成した後、Ｃｌ2，ＢＣｌ3等のガスを使用したＲＩＥエッチャーにより行う。この際、エッチング速度や加工断面形状を制御するために、Ａｒ，Ｏ2，Ｎ2等のガスを更に加えてもよい。エッチング後、ポジレジストマスクをアッシャー及びフォトレジスト剥離液処理により剥離する。
【００４１】
次に、圧電膜１３２上に、上部電極１３３の電極材料を、スパッタにより堆積する（図３Ａ）。当該電極材料はＡｌ、当該電極材料の厚さは５００ｎｍとする。次に、当該電極材料を、上部電極１３３や、下部電極１３１用のコンタクトプラグＰに加工する。当該電極材料の加工は、上記のポジレジストで加工パターンを形成した後、Ｃｌ2，ＢＣｌ3等のガスを使用したＲＩＥエッチャーにより行う。エッチング後、ポジレジストマスクをアッシャー及びフォトレジスト剥離液処理により剥離する。
【００４２】
このようにして、本実施形態では、ＳＯＩ基板１１１の表面Ｓ1に圧電素子１１２が形成される（図３Ａ）。
【００４３】
次に、ＳＯＩ基板１１１の表面Ｓ1に、通気孔２０２1，２０２2を開口する（図３Ｂ）。本実施形態では、通気孔２０２1，２０２2を、圧電素子１１２の側方に形成する。通気孔２０２1，２０２2の加工は、上記のポジレジストで加工パターンを形成した後、Ｃ4Ｆ8及びＳＦ6ガスを使用したボッシュ方式のＤ−ＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）にて行う。通気孔２０２1，２０２2の加工は、Ｃｌ2，ＢＣｌ3等のガスを使用したＲＩＥエッチャーにより行っても構わない。通気孔２０２1，２０２2を形成する際のエッチングでは、埋込絶縁膜１２２がエッチングストッパ膜として利用され、半導体層１２３がエッチングされる。エッチング後、ポジレジストマスクをアッシャー及びフォトレジスト剥離液処理により剥離する。
【００４４】
次に、ＳＯＩ基板１１１の裏面Ｓ2に、裏面空洞２０１及び連絡路２０３1，２０３2を形成する（図４Ａ）。本実施形態では、裏面空洞２０１を、圧電素子１１２の下部に形成し、連絡路２０３1，２０３2を、通気孔２０２1，２０２2の下部周辺に形成する。これらの加工は、上記のポジレジストで厚さ５μｍの加工パターンを形成した後、Ｃ4Ｆ8及びＳＦ6ガスを使用したボッシュ方式のＤ−ＲＩＥにて行う。これらを形成する際のエッチングでは、埋込絶縁膜１２２がエッチングストッパ膜として利用され、半導体基板１２１がエッチングされる。エッチング後、ポジレジストマスクをアッシャー及びフォトレジスト剥離液処理により剥離する。
【００４５】
なお、本実施形態では、裏面空洞２０１及び連絡空洞２１１1，２１１2の深さは、４００μｍなのに対し、連絡孔２１２1，２１２2の深さは、１μｍとする。そのため、本実施形態では、連絡孔２１２1，２１２2の加工は、裏面空洞２０１及び連絡空洞２１１1，２１１2の加工とは別に行う。本実施形態では、上記Ｄ−ＲＩＥに先立ち、厚さ５μｍのポジレジストマスクを形成し、連絡孔２１２1，２１２2の加工を、塩素系ＲＩＥによるドライエッチングにて行う。
【００４６】
次に、裏面空洞２０１及び通気孔２０２1，２０２2の底部に残る埋込絶縁膜１２２を除去する（図４Ｂ）。これにより、メンブレンＭの下部の埋込絶縁膜１２２が除去されると共に、通気孔２０２1，２０２2と連絡路２０３1，２０３2とが繋がる。これらの加工は、Ｃ4Ｆ8及びＯ2ガスを使用したＲＩＥエッチャーにより行う。
【００４７】
次に、ＳＯＩ基板１１１をダイシングにより音響トランスデューサ１０１ごとに個片化し、各個片の裏面にリッド１１３を接合する（図４Ｂ）。当該接合では、リッド１１３上にＡｕＳｉパターンを形成し、個片化されたＳＯＩ基板１１１の裏面Ｓ2にリッド１１３を加熱接合する。ＡｕＳｉパターンの代わりに、Ａｕパターンや、エポキシ等のレジンを用いてもよい。
【００４８】
ここで、第１実施形態と比較例との比較を行う。図５は、比較例の音響トランスデューサ１０１の側方断面図である。
【００４９】
図１に示す第１実施形態では、通気孔２０２1，２０２2が、圧電素子１１２を貫通する位置ではなく、圧電素子１１２の側方に形成されている。これに対し、図５に示す比較例では、通気孔２０２1，２０２2が、圧電素子１１２内に形成されており、圧電素子１１２を貫通している。また、第１実施形態では、連絡路２０３1，２０３2が設けられているのに対し、比較例では、連絡路２０３1，２０３2は設けられていない。
【００５０】
図６は、第１実施形態及び比較例の音響トランスデューサ１０１の感度−周波数特性を表す。図６の横軸は、音の周波数を表し、図６の縦軸は、音響トランスデューサ１０１の感度を表す。図６において、曲線Ｘは、第１実施形態についての実験結果を表し、曲線Ｙは、比較例についての実験結果を表す。
【００５１】
図６では、矢印Ａで示すように、第１実施形態の音響トランスデューサ１０１の感度が、比較例の音響トランスデューサ１０１の感度よりも高くなっていることが解る。これは、圧力ダンパーの効果や、ばね常数低下の効果等によるものである。
【００５２】
また、図６では、矢印Ｂで示すように、第１実施形態の音響トランスデューサ１０１が検出可能な最低周波数が、比較例の音響トランスデューサ１０１が検出可能な最低周波数よりも低くなっていることが解る。これは、第１実施形態における音響抵抗が、比較例における音響抵抗よりも高いこと等によるものである。
【００５３】
以上のように、本実施形態では、裏面空洞２０１が圧電素子１１２の下部に形成され、通気孔２０２1，２０２2が圧電素子１１２の側方に形成され、裏面空洞２０１と通気孔２０２1，２０２2とが連絡路２０３1，２０３2により連絡される。これにより、本実施形態では、メンブレン裏面の音圧の制御と、音響トランスデューサ１０１の感度の向上とを両立することが可能になる。
【００５４】
以下、第２から第９実施形態の音響トランスデューサ１０１について説明する。第２から第９実施形態は、第１実施形態の変形例であり、第２から第９実施形態については、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５５】
（第２実施形態）
図７は、第２実施形態の音響トランスデューサ１０１の側方断面図である。
【００５６】
本実施形態では、第１及び第２の連絡路２０３1，２０３2はそれぞれ、第１及び第２の連絡空洞２１１1，２１１2を有する。連絡空洞２１１1，２１１2はそれぞれ、図７に示すように、音響容量Ｃ2，Ｃ3として機能する。本実施形態では、図１に示す連絡孔２１２1，２１２2の部分の断面積が十分に広くなっており、図１に示す音響抵抗Ｒ3，Ｒ4はほぼ０になっている。
【００５７】
図７の音響トランスデューサ１０１の音響容量及び音響抵抗に関する等価回路を、図２Ｂに示す。図２Ｂでは、構成Ｘと構成ＹとＣMとが並列接続され、これらとＣ1とが直列接続されている。構成Ｘでは、Ｒ1とＣ2とが直列接続されており、構成Ｙでは、Ｒ2とＣ3とが直列接続されている。
【００５８】
図７の音響トランスデューサ１０１は、図３及び図４に示す製造工程により製造可能である。但し、図４Ａの工程において、第１実施形態では、連絡孔２１２1，２１２2の深さを１μｍとするのに対し、第２実施形態では、これらに相当する部分の深さを２００μｍとする。そして、第２実施形態では、上記部分のマスク開口寸法を、裏面空洞２０１及び連絡空洞２１１1，２１１2のマスク開口寸法２００μｍに比べて極端に短い１μｍとすることにより生じるローディング効果エッチングを利用し、上記部分を、裏面空洞２０１及び連絡空洞２１１1，２１１2と同時にＤ−ＲＩＥにより加工する。
【００５９】
ここで、第２実施形態と上述の比較例との比較を行う。
【００６０】
図８は、第２実施形態及び比較例の音響トランスデューサ１０１の感度−周波数特性を表す。図８において、曲線Ｘは、第２実施形態についての実験結果を表し、曲線Ｙは、比較例についての実験結果を表す。
【００６１】
図８では、矢印Ａで示すように、第２実施形態の音響トランスデューサ１０１の感度が、比較例の音響トランスデューサ１０１の感度よりも高くなっていることが解る。第１実施形態と同様である。
【００６２】
また、図８では、矢印Ｂで示すように、第２実施形態の音響トランスデューサ１０１が検出可能な最低周波数が、比較例の音響トランスデューサ１０１が検出可能な最低周波数よりも低くなっていることが解る。これも、第１実施形態と同様である。
【００６３】
以上のように、本実施形態では、第１実施形態と同様に、裏面空洞２０１が圧電素子１１２の下部に形成され、通気孔２０２1，２０２2が圧電素子１１２の側方に形成され、裏面空洞２０１と通気孔２０２1，２０２2とが連絡路２０３1，２０３2により連絡される。これにより、本実施形態では、第１実施形態と同様に、メンブレン裏面の音圧の制御と、音響トランスデューサ１０１の感度の向上とを両立することが可能になる。
【００６４】
また、本実施形態では、第１実施形態とは異なる連絡路２０３1，２０３2の構成を採用する。本実施形態には例えば、連絡孔２１２1，２１２2に相当する部分を、裏面空洞２０１及び連絡空洞２１１1，２１１2と同時に加工可能であるという利点がある。一方、第１実施形態には例えば、音響トランスデューサ１０１の音響抵抗を調節するのが比較的容易であるという利点がある。
【００６５】
（第３及び第４実施形態）
図９は、第３実施形態の音響トランスデューサ１０１の側方断面図である。
【００６６】
本実施形態では、第１及び第２の連絡路２０３1，２０３2はそれぞれ、第１及び第２の連絡孔２１２1，２１２2を有する。連絡孔２１２1，２１２2はそれぞれ、図９に示すように、音響抵抗Ｒ3，Ｒ4として機能する。本実施形態では、図１に示す連絡空洞２１１1，２１１2は形成されておらず、図１に示す音響容量Ｃ2，Ｃ3はほぼ０になっている。また、本実施形態では、第１及び第２の通気路２０２1，２０２2が、ＳＯＩ基板１１１を貫通している。
【００６７】
図１０は、第４実施形態の音響トランスデューサ１０１の側方断面図である。
【００６８】
第４実施形態の音響トランスデューサ１０１は、第３実施形態の音響トランスデューサ１０１と同様の構成を有する。但し、第４実施形態では、第１及び第２の連絡孔２１２1，２１２2がそれぞれ、第１及び第２の通気路２０２1，２０２2を貫通している。一方、第３実施形態では、第１及び第２の連絡孔２１２1，２１２2はそれぞれ、第１及び第２の通気路２０２1，２０２2を貫通していない。
【００６９】
図９，図１０の音響トランスデューサ１０１の音響容量及び音響抵抗に関する等価回路を、図２Ｃに示す。図２Ｃでは、構成Ｘと構成ＹとＣMとが並列接続され、これらとＣ1とが直列接続されている。構成Ｘでは、Ｒ1とＲ3とが直列接続されており、構成Ｙでは、Ｒ2とＲ4とが直列接続されている。
【００７０】
以上のように、第３及び第４実施形態では、第１実施形態と同様に、裏面空洞２０１が圧電素子１１２の下部に形成され、通気孔２０２1，２０２2が圧電素子１１２の側方に形成され、裏面空洞２０１と通気孔２０２1，２０２2とが連絡路２０３1，２０３2により連絡される。これにより、第３及び第４実施形態では、第１実施形態と同様に、メンブレン裏面の音圧の制御と、音響トランスデューサ１０１の感度の向上とを両立することが可能になる。
【００７１】
また、第３及び第４実施形態では、第１実施形態とは異なる連絡路２０３1，２０３2の構成を採用する。第３及び第４実施形態には例えば、連絡空洞２１１1，２１１2を形成する工程が不要になるという利点がある。一方、第１実施形態には例えば、音響トランスデューサ１０１の音響容量を調節するのが比較的容易になるという利点がある。音響容量の調節が容易になれば、音響容量ＣMを音響容量Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3に比べて小さくすることで、メンブレンＭに音の振動を効率よく集中させやすくなる。
【００７２】
（第５実施形態）
図１１は、第５実施形態の音響トランスデューサ１０１の側方断面図である。図１１の音響トランスデューサ１０１は、基板３１１と、音響素子３１２と、リッド１１３とを備える。基板３１１は、本発明の基板の例に相当し、音響素子３１２は、本発明の音響素子の例に相当する。
【００７３】
基板３１１は、半導体基板１２１と、シリコン酸化膜３２２と、ポリシリコン層３２３とを備える。半導体基板１２１はここでは、シリコン基板である。図１１では、基板３１１の表面がＳ1で示され、基板３１１の裏面がＳ2で示されている。本実施形態では、半導体基板１２１とポリシリコン層３２３との間に、シリコン酸化膜３２２を介在させているが、例えば、シリコン酸化膜３２２以外の絶縁膜を介在させても構わない。
【００７４】
音響素子３１２は、下部電極１３１と、静電キャビティ３３２と、上部電極１３３と、第１の絶縁膜３３４と、第２の絶縁膜３３５とを備える。下部電極１３１は、基板３１１の表面Ｓ1に形成されている。下部電極１３１はここでは、ポリシリコン層３２３内に形成された活性層である。下部電極１３１は、メタル電極としてもよいが、活性層とする方が製造工程が少なくて済む。上部電極１３３は、下部電極１３１の上方に静電キャビティ３３２を介して形成されている。上部電極１３３はここでは、Ａｌ（アルミニウム）電極又はＴｉ（チタン）電極である。
【００７５】
第１の絶縁膜３３４はここでは、シリコン窒化膜である。上部電極１３３は、第１の絶縁膜３３４の下面に形成され、第１の絶縁膜３３４により支持されている。第２の絶縁膜３３５はここでは、ＴＥＯＳ膜である。第２の絶縁膜３３５は、静電キャビティ３３２の側方において、下部電極１３１と上部電極１３３との間に介在している。
【００７６】
なお、上記活性層（下部電極１３１）は、ポリシリコン層３２３の表面へのイオン注入により形成される。上記活性層は例えば、ポリシリコン層３２３の表面にイオン注入マスクパターンを形成し、ポリシリコン層３２３にＰ（リン）イオンを打ち込むことで形成される。Ｐイオンの打ち込み条件は例えば、180keV及び1×1015atoms/cm2とする。これにより、音響素子３１２の下部電極１３１として機能する活性層が形成される。
【００７７】
リッド１１３は、基板３１１の裏面Ｓ2に形成されている。基板３１１とリッド１１３は、接着剤１４１により接着されている。
【００７８】
本実施形態の音響トランスデューサ１０１は、静電方式のＭＥＭＳマイクロフォンとなっている。図１１では、ポリシリコン層３２３と下部電極１３１とを含むメンブレンがＭで示されている。メンブレンＭは、図１１に示すように、音響容量ＣMとして機能する。
【００７９】
基板３１１には、図１１に示すように、裏面空洞２０１と、第１及び第２の通気孔２０２1，２０２2と、第１及び第２の連絡路２０３1，２０３2とが設けられている。
【００８０】
裏面空洞２０１は、基板３１１の裏面Ｓ2に形成されており、音響素子３１２の下部に位置している。本実施形態では、音響素子３１２の下部に裏面空洞２０１を設けることで、ポリシリコン層３２３と下部電極１３１とを含むメンブレンＭが形成されている。裏面空洞２０１は、図１１に示すように、音響容量Ｃ1として機能する。
【００８１】
第１及び第２の通気孔２０２1，２０２2は、基板３１１の表面Ｓ1側に開口されており、裏面空洞２０１の側方に位置している。本実施形態では、これらの通気孔２０２1，２０２2は、音響素子３１２を貫通する位置ではなく、音響素子３１２の側方に形成されている。通気孔２０２1，２０２2は、音響素子３１２の側方において、基板３１１、第１の絶縁膜３３４、第２の絶縁膜３３５等を貫通している。通気孔２０２1，２０２2はそれぞれ、図１１に示すように、音響抵抗Ｒ1，Ｒ2として機能する。
【００８２】
第１及び第２の連絡路２０３1，２０３2は、基板３１１の裏面Ｓ2に形成されており、裏面空洞２０１の側方に位置している。第１の連絡路２０３1は、裏面空洞２０１と第１の通気孔２０２1とを連絡しており、第２の連絡路２０３2は、裏面空洞２０１と第２の通気孔２０２2とを連絡している。このように、本実施形態では、裏面空洞２０１と通気孔２０２1，２０２2は、直接的には繋がっておらず、連絡路２０３1，２０３2を介して間接的に繋がっている。
【００８３】
本実施形態では、第１及び第２の連絡路２０３1，２０３2はそれぞれ、第１及び第２の連絡孔２１２1，２１２2を有する。連絡孔２１２1，２１２2はそれぞれ、図１１に示すように、音響抵抗Ｒ3，Ｒ4として機能する。
【００８４】
本実施形態では更に、上部電極１３３及び第１の絶縁膜３３４に、多数の通気孔４０１が形成されている。これらの通気孔４０１は、上部電極１３３と第１の絶縁膜３３４とを貫通しており、静電キャビティ３３２と外部とを連絡している。
【００８５】
図１１の音響トランスデューサ１０１の音響容量及び音響抵抗に関する等価回路を、図２Ｄに示す。図２Ｄでは、構成Ｘと構成ＹとＣMとが並列接続され、これらとＣ1とが直列接続されている。構成Ｘでは、Ｒ1とＲ3とが直列接続されており、構成Ｙでは、Ｒ2とＲ4とが直列接続されている。
【００８６】
図１２及び図１３は、図１１の音響トランスデューサ１０１の製造工程図である。
【００８７】
まず、シリコン基板である半導体基板１２１を用意する（図１２Ａ）。半導体基板１２１はここでは、６インチウエハとする。次に、半導体基板１２１上に、シリコン酸化膜３２２を形成する。次に、シリコン酸化膜３２２上に、ポリシリコン層３２３を形成する。こうして、基板３１１が形成される（図１２Ａ）。次に、基板３１１の表面Ｓ1に、位置合わせ用のマークパターンを形成する。マークパターンは、ポリシリコン層３２３の表面に、ドライエッチングにより形成される。
【００８８】
当該ドライエッチングは、ポリシリコンを加工可能な任意の方法で行うことができる。当該ドライエッチングはここでは、ＣＦ4，ＣＨＦ3等のガスを使用したＲＩＥエッチャーにより行う。当該エッチング用のエッチングマスクとしては、通常のフォトレジストを使用可能である。エッチングマスクとしてここでは、厚さ１．３μｍのノボラック系ｉ線ポジレジストを使用する。エッチング深さは、使用するステッパーの性能に適した１５０ｎｍとする。エッチング後、ポジレジストマスクをアッシャー及びＳＨ洗浄処理により剥離する。
【００８９】
次に、ポリシリコン層３２３の表面に、下部電極１３１を、イオン注入により形成する（図１２Ａ）。下部電極１３１は、ポリシリコン層３２３の表面にイオン注入マスクパターンを形成し、ポリシリコン層３２３にＰ（リン）イオンを打ち込むことで形成される。イオン注入マスクパターンは、上記のポジレジストを使用して形成する。Ｐイオンの打ち込み条件は、180keV及び1×1015atoms/cm2とする。イオン注入後、ポジレジストマスクをアッシャー及びＳＨ洗浄処理により剥離する。
【００９０】
次に、下部電極１３１上に、第２の絶縁膜３３５を、ＴＥＯＳ−ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により堆積する（図１２Ａ）。第２の絶縁膜３３５の材料はＴＥＯＳ、厚さは３００ｎｍとする。次に、第２の絶縁膜３３５を、メンブレン形状等を含む所定の形状に加工する。第２の絶縁膜３３５の加工は、上記のポジレジストで加工パターンを形成した後、ＣＦ4ガスを使用したドライエッチャーにより行う。この際、エッチング速度や加工断面形状を制御するために、Ａｒ，Ｏ2，Ｎ2等のガスを更に加えてもよい。エッチング後、ポジレジストマスクをアッシャー及びＳＨ洗浄処理により剥離する。
【００９１】
次に、下部電極１３１及び第２の絶縁膜３３５上に、静電キャビティ３３２（図１２Ａ）用の犠牲層を塗布する。当該犠牲層の材料は感光性ポリイミド樹脂、厚さは５μｍとする。次に、当該犠牲層をリソグラフィにより加工して、犠牲層パターンを形成する。
【００９２】
次に、当該犠牲層パターン上に、上部電極１３３の電極材料を、スパッタにより堆積する（図１２Ａ）。当該電極材料はＴｉ、当該電極材料の厚さは１００ｎｍとする。次に、当該電極材料を、上部電極１３３に加工する。当該電極材料の加工は、上記のポジレジストで加工パターンを形成した後、塩素系ドライエッチングにて行う。エッチング後、ポジレジストマスクをアッシャー及びフォトレジスト剥離液処理により剥離する。
【００９３】
次に、上部電極１３３上に、第１の絶縁膜３３４を堆積する（図１２Ａ）。第１の絶縁膜３３４の材料はシリコン窒化物、厚さは３００ｎｍとする。次に、第１の絶縁膜３３４を、上部電極１３３の取り出し口を含む所定の形状に加工する。第１の絶縁膜３３４の加工は、上記のポジレジストで加工パターンを形成した後、ＣＦ4ガスを使用したドライエッチャーにより行う。次に、第２の絶縁膜３３５を、下部電極１３１の取り出し口や通気孔２０２1，２０２2のパターンを含む所定の形状に加工する。第２の絶縁膜３３５の加工は、上記のポジレジストで加工パターンを形成した後、ＣＦ4ガスを使用したドライエッチャーにより行う。これにより、通気孔２０２1，２０２2が、ポリシリコン層３２３の上面まで開口される。エッチング後、ポジレジストマスクをアッシャー及びフォトレジスト剥離液処理により剥離する。
【００９４】
このようにして、本実施形態では、基板３１１の表面Ｓ1に音響素子３１２が形成される（図１２Ａ）。
【００９５】
次に、通気孔２０２1，２０２2の加工を更に行う（図１２Ｂ）。ここでの通気孔２０２1，２０２2の加工は、上記のポジレジストで加工パターンを形成した後、Ｄ−ＲＩＥにて行う。これにより、通気孔２０２1，２０２2が、シリコン酸化膜３２２の上面まで開口される。エッチング後、ポジレジストマスクをアッシャー及びフォトレジスト剥離液処理により剥離する。
【００９６】
次に、基板３１１の表面Ｓ1側に、上部電極１３３及び下部電極１３１の取り出し配線用の配線材料を、スパッタにより堆積する。当該配線材料はＡｌ、当該配線材料の厚さは５００ｎｍとする。次に、当該配線材料を、上部電極１３３及び下部電極１３１の取り出し配線に加工する。当該配線材料の加工は、上記のポジレジストで加工パターンを形成した後、Ｃｌ2，ＢＣｌ3等のガスを使用したＲＩＥエッチャーにより行う。エッチング後、ポジレジストマスクをアッシャー及びフォトレジスト剥離液処理により剥離する。
【００９７】
次に、基板３１１の裏面Ｓ2に、連絡路２０３1，２０３2を形成する（図１３Ａ）。連絡路２０３1，２０３2の加工は、上記のポジレジストで加工パターンを形成した後、ＣＦ4ガスを使用したドライエッチャーにより行う。エッチング後、ポジレジストマスクをアッシャー及びフォトレジスト剥離液処理により剥離する。
【００９８】
次に、基板３１１の裏面Ｓ2に、裏面空洞２０１を形成する（図１３Ａ）。この際、通気孔２０２1，２０２2の下方部分も同時に形成する。これらの加工は、上記のポジレジストで厚さ５μｍの加工パターンを形成した後、Ｄ−ＲＩＥにて行う。これらを形成する際のエッチングでは、シリコン酸化膜３２２がエッチングストッパ膜として利用され、半導体基板１２１がエッチングされる。エッチング後、ポジレジストマスクをアッシャー及びフォトレジスト剥離液処理により剥離する。
【００９９】
次に、裏面空洞２０１及び通気孔２０２1，２０２2の底部に残るシリコン酸化膜３２２を除去する（図１３Ｂ）。これにより、メンブレンＭの下部のシリコン絶縁膜３２２が除去されると共に、通気孔２０２1，２０２2が基板３１１の表面Ｓ1側から裏面Ｓ2側へと貫通して、通気孔２０２1，２０２2と連絡路２０３1，２０３2とが繋がる。これらの加工は、Ｃ4Ｆ8及びＯ2ガスを使用したＲＩＥエッチャーにより行う。
【０１００】
次に、基板３１１をダイシングにより音響トランスデューサ１０１ごとに個片化し、各個片の裏面にリッド１１３を接合する（図１３Ｂ）。当該接合では、リッド１１３上にＡｕＳｉパターンを形成し、個片化された基板３１１の裏面Ｓ2にリッド１１３を加熱接合する。ＡｕＳｉパターンの代わりに、Ａｕパターンや、エポキシ等のレジンを用いてもよい。
【０１０１】
ここで、第５実施形態と上述の比較例との比較を行う。
【０１０２】
図１４は、第５実施形態及び比較例の音響トランスデューサ１０１の感度−周波数特性を表す。図１４において、曲線Ｘは、第５実施形態についての実験結果を表し、曲線Ｙは、比較例についての実験結果を表す。
【０１０３】
図１４では、矢印Ａで示すように、第５実施形態の音響トランスデューサ１０１の感度が、比較例の音響トランスデューサ１０１の感度よりも高くなっていることが解る。第１実施形態と同様である。
【０１０４】
また、図１４では、矢印Ｂで示すように、第５実施形態の音響トランスデューサ１０１が検出可能な最低周波数が、比較例の音響トランスデューサ１０１が検出可能な最低周波数よりも低くなっていることが解る。これも、第１実施形態と同様である。
【０１０５】
以上のように、本実施形態では、第１実施形態と同様に、裏面空洞２０１が音響素子３１２の下部に形成され、通気孔２０２1，２０２2が音響素子３１２の側方に形成され、裏面空洞２０１と通気孔２０２1，２０２2とが連絡路２０３1，２０３2により連絡される。これにより、本実施形態では、第１実施形態と同様に、メンブレン裏面の音圧の制御と、音響トランスデューサ１０１の感度の向上とを両立することが可能になる。
【０１０６】
また、第１実施形態では、圧電素子１１２が使用されるのに対し、第５実施形態では、静電方式の音響素子３１２が使用される。第５実施形態には例えば、圧電素子１１２を使用する必要がないため、通常の半導体製造プロセスで音響トランスデューサ１０１を製造できるという利点がある。第５実施形態には更には、ＳＯＩ基板１１１を使用する必要がないため、製造コストを削減できるという利点がある。一方、第１実施形態には例えば、静電キャビティ３３２のような中抜きの空間を形成する必要がないという利点がある。
【０１０７】
（第６及び第７実施形態）
図１５は、第６実施形態の音響トランスデューサ１０１の側方断面図である。
【０１０８】
本実施形態では、第１の連絡路２０３1は、通気孔２０２1側に位置する第１の連絡空洞２１１1と、裏面空洞２０１側に位置する第１の連絡孔２１２1とを有する。また、第２の連絡路２０３2は、通気孔２０２2側に位置する第２の連絡空洞２１１2と、裏面空洞２０１側に位置する第２の連絡孔２１２2とを有する。連絡空洞２１１1，２１１2はそれぞれ、図１５に示すように、音響容量Ｃ2，Ｃ3として機能する。また、連絡孔２１２1，２１２2はそれぞれ、図１５に示すように、音響抵抗Ｒ3，Ｒ4として機能する。
【０１０９】
本実施形態では更に、通気孔４０１（図１１）の代わりに、通気孔４０２が設けられている。通気孔４０２は、ポリシリコン層３２３と下部電極１３１とを貫通しており、静電キャビティ３３２と裏面空洞２０１とを連絡している。通気孔４０２は、図１５に示すように、音響抵抗ＲXとして機能する。また、静電キャビティ３３２は、図１５に示すように、音響容量ＣXとして機能する。
【０１１０】
図１６は、第７実施形態の音響トランスデューサ１０１の側方断面図である。
【０１１１】
第７実施形態の音響トランスデューサ１０１は、第６実施形態の音響トランスデューサ１０１と同様の構成を有する。但し、第６実施形態と第７実施形態とでは、第１及び第２の連絡孔２１２1，２１２2の形成位置が異なっている。
【０１１２】
図１５及び図１６の音響トランスデューサ１０１の音響容量及び音響抵抗に関する等価回路を、図２Ｅに示す。図２Ｅでは、構成Ｘと構成ＹとＣMとが並列接続され、これらと構成Ｚとが直列接続されている。構成Ｘでは、Ｒ1とＣ2とＲ3とが直列接続されており、構成Ｙでは、Ｒ2とＣ3とＲ4とが直列接続されている。また、構成Ｚでは、Ｃ1とＲXとＣXとが直列接続されている。
【０１１３】
以上のように、第６及び第７実施形態では、第５実施形態と同様に、裏面空洞２０１が音響素子３１２の下部に形成され、通気孔２０２1，２０２2が音響素子３１２の側方に形成され、裏面空洞２０１と通気孔２０２1，２０２2とが連絡路２０３1，２０３2により連絡される。これにより、第６及び第７実施形態では、第５実施形態と同様に、メンブレン裏面の音圧の制御と、音響トランスデューサ１０１の感度の向上とを両立することが可能になる。
【０１１４】
また、第６及び第７実施形態では、静電キャビティ３３２と裏面空洞２０１とを連絡する通気孔４０２が設けられている。これにより、これらの実施形態では、音響抵抗ＲX及び音響容量ＣXを利用することで、音響トランスデューサ１０１の音響抵抗及び音響容量を調節することが比較的容易となっている。
【０１１５】
（第８及び第９実施形態）
図１７は、第８実施形態の音響トランスデューサ１０１の側方断面図である。
【０１１６】
本実施形態では、第１及び第２の連絡路２０３1，２０３2はそれぞれ、第１及び第２の連絡孔２１２1，２１２2を有する。連絡孔２１２1，２１２2はそれぞれ、図１７に示すように、音響抵抗Ｒ3，Ｒ4として機能する。また、本実施形態では、第１及び第２の通気路２０２1，２０２2が、基板３１１等を貫通している。
【０１１７】
本実施形態では更に、通気孔４０１（図１１）の代わりに、通気孔４０２が設けられている。通気孔４０２は、ポリシリコン層３２３と下部電極１３１とを貫通しており、静電キャビティ３３２と裏面空洞２０１とを連絡している。通気孔４０２は、図１７に示すように、音響抵抗ＲXとして機能する。また、静電キャビティ３３２は、図１７に示すように、音響容量ＣXとして機能する。
【０１１８】
図１８は、第９実施形態の音響トランスデューサ１０１の側方断面図である。
【０１１９】
第９実施形態の音響トランスデューサ１０１は、第８実施形態の音響トランスデューサ１０１と同様の構成を有する。但し、第９実施形態では、通気孔４０１及び通気孔４０２の両方が設けられている。
【０１２０】
図１７及び図１８の音響トランスデューサ１０１の音響容量及び音響抵抗に関する等価回路を、図２Ｆに示す。図２Ｆでは、構成Ｘと構成ＹとＣMとが並列接続され、これらと構成Ｚとが直列接続されている。構成Ｘでは、Ｒ1とＲ3とが直列接続されており、構成Ｙでは、Ｒ2とＲ4とが直列接続されている。また、構成Ｚでは、Ｃ1とＲXとＣXとが直列接続されている。
【０１２１】
以上のように、第８及び第９実施形態では、第５実施形態と同様に、裏面空洞２０１が音響素子３１２の下部に形成され、通気孔２０２1，２０２2が音響素子３１２の側方に形成され、裏面空洞２０１と通気孔２０２1，２０２2とが連絡路２０３1，２０３2により連絡される。これにより、第８及び第９実施形態では、第５実施形態と同様に、メンブレン裏面の音圧の制御と、音響トランスデューサ１０１の感度の向上とを両立することが可能になる。
【０１２２】
また、第８及び第９実施形態では、静電キャビティ３３２と裏面空洞２０１とを連絡する通気孔４０２が設けられている。これにより、これらの実施形態では、音響抵抗ＲX及び音響容量ＣXを利用することで、音響トランスデューサ１０１の音響抵抗及び音響容量を調節することが比較的容易となっている。
【０１２３】
以上、本発明の具体的な態様の例を、第１から第９実施形態により説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】第１実施形態の音響トランスデューサの側方断面図である。
【図２】音響トランスデューサの音響容量及び音響抵抗に関する等価回路を表す。
【図３】第１実施形態の音響トランスデューサの製造工程図（１／２）である。
【図４】第１実施形態の音響トランスデューサの製造工程図（２／２）である。
【図５】比較例の音響トランスデューサの側方断面図である。
【図６】第１実施形態の音響トランスデューサの感度−周波数特性を表す。
【図７】第２実施形態の音響トランスデューサの側方断面図である。
【図８】第２実施形態の音響トランスデューサの感度−周波数特性を表す。
【図９】第３実施形態の音響トランスデューサの側方断面図である。
【図１０】第４実施形態の音響トランスデューサの側方断面図である。
【図１１】第５実施形態の音響トランスデューサの側方断面図である。
【図１２】第５実施形態の音響トランスデューサの製造工程図（１／２）である。
【図１３】第５実施形態の音響トランスデューサの製造工程図（２／２）である。
【図１４】第５実施形態の音響トランスデューサの感度−周波数特性を表す。
【図１５】第６実施形態の音響トランスデューサの側方断面図である。
【図１６】第７実施形態の音響トランスデューサの側方断面図である。
【図１７】第８実施形態の音響トランスデューサの側方断面図である。
【図１８】第９実施形態の音響トランスデューサの側方断面図である。
【符号の説明】
【０１２５】
１０１  音響トランスデューサ
１１１  ＳＯＩ基板
１１２  圧電素子
１１３  リッド
１２１  半導体基板
１２２  埋込絶縁膜
１２３  半導体層
１３１  下部電極
１３２  圧電膜
１３３  上部電極
１４１  接着剤
２０１  裏面空洞
２０２  通気孔
２０３  連絡路
２１１  連絡空洞
２１２  連絡孔
３１１  基板
３１２  音響素子
３２２  シリコン酸化膜
３２３  ポリシリコン層
３３２  静電キャビティ
３３４  第１の絶縁膜
３３５  第２の絶縁膜
４０１  通気孔
４０２  通気孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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