(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に貫通したキャビティを有した基板と、
前記基板上に配され、前記キャビティの少なくとも中心部を覆う振動膜と、
前記振動膜上に配され、前記振動膜を振動させる圧電駆動部と、
前記キャビティ内に配され、前記振動膜に連結されたものであり、前記振動膜の振動によってピストン運動を行うピストン・ダイアフラムと、を具備し、
前記キャビティの中心部に配され、前記ピストン・ダイアフラムと前記振動膜とを連結するピストンバーをさらに具備し、前記圧電駆動部による振動膜の振動が、前記ピストンバーを介して、前記ピストン・ダイアフラムに伝達され、
前記ピストンバーは前記ピストン・ダイアフラムと一体的に形成される、マイクロスピーカ。
【請求項２】
前記キャビティの中心部に配され、前記ピストン・ダイアフラムと前記振動膜とを連結するピストンバーをさらに具備し、前記圧電駆動部による振動膜の振動が、前記ピストンバーを介して、前記ピストン・ダイアフラムに伝達されることを特徴とする請求項１に記載のマイクロスピーカ。
【請求項３】
前記キャビティの内周面と、前記ピストン・ダイアフラムの外周面との間には、ギャップが形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロスピーカ。
【請求項４】
前記キャビティは、実質的に円筒形状を有し、前記ピストン・ダイアフラムは、実質的に円板形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロスピーカ。
【請求項５】
前記ピストン・ダイアフラムの外径は、前記キャビティの内径より小さいことを特徴とする請求項４に記載のマイクロスピーカ。
【請求項６】
前記振動膜は、前記キャビティ全体を覆うように形成され、前記圧電駆動部は、前記キャビティより小さい面積で前記振動膜上に形成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロスピーカ。
【請求項７】
前記圧電駆動部は、前記キャビティの中心部を横切るブリッジ形状を有し、前記振動膜は、前記キャビティの内側で前記圧電駆動部と相応するブリッジ形状を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロスピーカ。
【請求項８】
前記圧電駆動部は、前記基板の上面から前記キャビティの中心部まで延びたカンチレバー形状を有し、前記振動膜は、前記圧電駆動部と相応するように、前記キャビティの中心部まで延びたバー形状を有することを特徴とする請求項１に記載のマイクロスピーカ。
【請求項９】
前記圧電駆動部は、前記キャビティ両側の基板上面から、それぞれ前記キャビティの内部に向かって延びた２つのカンチレバー状の圧電駆動部を含み、前記振動膜は、前記キャビティ内側に延長され、前記２つの圧電駆動部を連結する連結部を含むことを特徴とする請求項１に記載のマイクロスピーカ。
【請求項１０】
前記連結部は、前記２つの圧電駆動部間に配され、サーペンティン形状を有することを特徴とする請求項９に記載のマイクロスピーカ。
【請求項１１】
前記振動膜は、絶縁物質からなり、前記圧電駆動部は、前記振動膜上に順次積層された第１電極層、圧電層、及び第２電極層を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のマイクロスピーカ。
【請求項１２】
基板の一側表面をエッチングして所定深さのキャビティを形成し、前記キャビティの中心部に、前記基板から垂直に突出され、前記基板と一体的に形成されたピストンバーを形成する段階と、
前記基板の一側表面上に、前記キャビティを覆う振動膜を形成し、前記振動膜は前記ピストンバーと連結される段階と、
前記振動膜上に、前記振動膜を振動させる圧電駆動部を形成する段階と、
前記基板の他側表面をエッチングし、前記キャビティのエッジ部と連通されるトレンチを形成することによって前記基板から分離され、前記振動膜の振動によって、前記キャビティ内でピストン運動を行うピストン・ダイアフラムを形成する段階と、を含むマイクロスピーカの製造方法。
【請求項１３】
前記キャビティを形成する段階で、前記キャビティの中心部に、前記振動膜とピストン・ダイアフラムとを連結するピストンバーを形成することを特徴とする請求項１２に記載のマイクロスピーカの製造方法。
【請求項１４】
前記キャビティは、実質的に円筒状に形成され、前記ピストン・ダイアフラムは、前記キャビティの内径より小さい外径を有した実質的に円板状に形成されることを特徴とする請求項１２または１３に記載のマイクロスピーカの製造方法。
【請求項１５】
前記振動膜を形成する段階は、
前記基板に、第１シリコン層、酸化膜層、及び第２シリコン層が積層された構造を有したＳＯＩ基板をボンディングし、前記キャビティを覆う段階と、前記ＳＯＩ基板の第２シリコン層と酸化膜層とを除去し、前記第１シリコン層だけ残存させる段階と、前記第１シリコン層上に、前記振動膜を形成する段階とを含むことを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載のマイクロスピーカの製造方法。
【請求項１６】
前記振動膜は、前記キャビティ全体を覆うように形成され、前記圧電駆動部は、前記キャビティより小さい面積で前記振動膜上に形成されることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１項に記載のマイクロスピーカの製造方法。
【請求項１７】
前記圧電駆動部を形成する段階で、前記圧電駆動部は、前記キャビティの中心部を横切るブリッジ状に形成され、
前記ピストン・ダイアフラムを形成する段階後に、前記振動膜は、前記圧電駆動部と対応するブリッジ状にパターニングされることを特徴とする請求項１２に記載のマイクロスピーカの製造方法。
【請求項１８】
前記圧電駆動部を形成する段階で、前記圧電駆動部は、前記基板の上面から前記キャビティの中心部まで延びたカンチレバー状に形成され、
前記ピストン・ダイアフラムを形成する段階後に、前記振動膜は、前記圧電駆動部と対応するように、前記キャビティの中心部まで延びたバー状にパターニングされることを特徴とする請求項１２に記載のマイクロスピーカの製造方法。
【請求項１９】
前記圧電駆動部を形成する段階で、前記キャビティ両側の基板上面から、それぞれ前記キャビティの内部に向かって延びた２つのカンチレバー状の圧電駆動部が形成され、
前記ピストン・ダイアフラムを形成する段階後に、前記振動膜をパターニングし、前記２つの圧電駆動部を連結する連結部を形成することを特徴とする請求項１２に記載のマイクロスピーカの製造方法。
【請求項２０】
前記連結部は、前記２つの圧電駆動部間でサーペンティン状に形成されることを特徴とする請求項１９に記載のマイクロスピーカの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電型マイクロスピーカに係り、さらに詳細には、ピストン運動を行うピストン・ダイアフラムを有した圧電型マイクロスピーカ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
個人的な音声通信及びデータ通信のための端末機の急速な発展によって、送受信できるデータの量が持続的に増加している一方で、端末機は、小型化、及び多機能化が基本的な趨勢になっている。
【０００３】
このような趨勢に対応し、最近になって、ＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏ  ｅｌｅｃｔｒｏ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）技術を利用した音響機器（ａｃｏｕｓｔｉｃ  ｄｅｖｉｃｅ）関連の研究が進められてきた。特に、ＭＥＭＳ技術及び半導体技術を利用したマイクロスピーカの製作は、一括工程によって、小型化、低価格化などを可能にして、周辺回路との集積が容易であるという長所を有している。
【０００４】
かようなＭＥＭＳ技術を利用したマイクロスピーカは、静電型（ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  ｔｙｐｅ）と、電磁気型（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  ｔｙｐｅ）と、圧電型（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｔｙｐｅ）とが主流をなしている。特に、圧電型マイクロスピーカは、静電型に比べて、低い電圧で駆動が可能であり、電磁気型に比べて構造が単純であり、薄型化に有利な長所をもっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５７−１０７６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ピストン運動によって音響出力を向上することができる、ピストン・ダイアフラムを有した圧電型マイクロスピーカとその製造方法とを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面によるマイクロスピーカは、厚さ方向に貫通したキャビティを有した基板と、前記基板上に配され、前記キャビティの少なくとも中心部を覆う振動膜と、前記振動膜上に配され、前記振動膜を振動させる圧電駆動部と、前記キャビティ内に配され、前記振動膜に連結されるものであり、前記振動膜の振動によってピストン運動を行うピストン・ダイアフラムと、を具備し前記キャビティの中心部に配され、前記ピストン・ダイアフラムと前記振動膜とを連結するピストンバーをさらに具備し、前記圧電駆動部による振動膜の振動が、前記ピストンバーを介して、前記ピストン・ダイアフラムに伝達され、前記ピストンバーは前記ピストン・ダイアフラムと一体的に形成される。
【０００８】
前記マイクロスピーカは、前記キャビティの中心部に配され、前記ピストン・ダイアフラムと前記振動膜とを連結するピストンバーをさらに具備でき、前記圧電駆動部による振動膜の振動が、前記ピストンバーを介して前記ピストン・ダイアフラムに伝達されうる。
【０００９】
前記キャビティの内周面と前記ピストン・ダイアフラムの外周面との間には、ギャップが形成されうる。
【００１０】
前記キャビティは、実質的に円筒形状を有することができ、前記ピストン・ダイアフラムは、実質的に円板形状を有することができる。この場合、前記ピストン・ダイアフラムの外径は、前記キャビティの内径より小さいことが望ましい。
【００１１】
一実施形態において、前記振動膜は、前記キャビティ全体を覆うように形成され、前記圧電駆動部は、前記キャビティより小さい面積で前記振動膜上に形成されうる。
【００１２】
他の実施形態において、前記圧電駆動部は、前記キャビティの中心部を横切るブリッジ形状を有することができ、前記振動膜も、前記キャビティの内側で前記圧電駆動部と相応するブリッジ形状を有することができる。
【００１３】
さらに他の実施形態において、前記圧電駆動部は、前記基板の上面から前記キャビティの中心部まで延びたカンチレバー形状を有することができ、前記振動膜は、前記圧電駆動部と相応するように、前記キャビティの中心部まで延びたバー形状を有することができる。
【００１４】
さらに他の実施形態において、前記圧電駆動部は、前記キャビティ両側の基板上面から、それぞれ前記キャビティの内部に向かって延びた２つのカンチレバー状の圧電駆動部を含むことができ、前記振動膜は、前記キャビティ内側に延長され、前記２つの圧電駆動部を連結する連結部を含むことができる。この場合、前記連結部は、前記２つの圧電駆動部間に配されて、サーペンティン形状を有することができる。
【００１５】
前記振動膜は、絶縁物質からなり、前記圧電駆動部は、前記振動膜上に順次積層された第１電極層、圧電層、及び第２電極層を含むことができる。
【００１６】
そして、本発明の他の側面によるマイクロスピーカの製造方法は、基板の一側表面をエッチングして所定深さのキャビティを形成し、前記キャビティの中心部に、前記基板から垂直に突出され、前記基板と一体的に形成されたピストンバーを形成する段階と、前記基板の一側表面上に、前記キャビティを覆う振動膜を形成し、前記振動膜は前記ピストンバーと連結される段階と、前記振動膜上に、前記振動膜を振動させる圧電駆動部を形成する段階と、前記基板の他側表面をエッチングし、前記キャビティのエッジ部と連通されるトレンチを形成することによって前記基板から分離され、前記振動膜の振動によって、前記キャビティ内でピストン運動を行うピストン・ダイアフラムを形成する段階と、を含む。
【００１７】
前記キャビティを形成する段階で、前記キャビティの中心部に、前記振動膜とピストン・ダイアフラムとを連結するピストンバーを形成できる。
【００１８】
前記キャビティは、実質的に円筒状に形成され、前記ピストン・ダイアフラムは、前記キャビティの内径より小さい外径を有した実質的に円板状に形成されうる。
【００１９】
前記振動膜を形成する段階は、前記基板に、第１シリコン層、酸化膜層、及び第２シリコン層が積層された構造を有したＳＯＩ基板をボンディングし、前記キャビティを覆う段階と、前記ＳＯＩ基板の第２シリコン層と酸化膜層とを除去し、前記第１シリコン層だけ残存させる段階と、前記第１シリコン層上に、前記振動膜を形成する段階とを含むことができる。
【００２０】
一実施形態において、前記振動膜は、前記キャビティ全体を覆うように形成され、前記圧電駆動部は、前記キャビティより小さい面積で前記振動膜上に形成されうる。
【００２１】
他の実施形態において、前記圧電駆動部を形成する段階で、前記圧電駆動部は、前記キャビティの中心部を横切るブリッジ状に形成され、前記ピストン・ダイアフラムを形成する段階後に、前記振動膜は、前記圧電駆動部と対応するブリッジ状にパターニングされうる。
【００２２】
さらに他の実施形態において、前記圧電駆動部を形成する段階で、前記圧電駆動部は、前記基板の上面から前記キャビティの中心部まで延びたカンチレバー状に形成でき、前記ピストン・ダイアフラムを形成する段階後に、前記振動膜は、前記圧電駆動部と対応するように、前記キャビティの中心部まで延びたバー状にパターニングされうる。
【００２３】
さらに他の実施形態において、前記圧電駆動部を形成する段階で、前記キャビティ両側の基板上面から、それぞれ前記キャビティの内部に向かって延びた２つのカンチレバー状の圧電駆動部が形成され、前記ピストン・ダイアフラムを形成する段階後に、前記振動膜をパターニングし、前記２つの圧電駆動部を連結する連結部を形成できる。この場合、前記連結部は、前記２つの圧電駆動部間でサーペンティン状に形成されうる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の圧電型マイクロスピーカによれば、キャビティに位置したピストン・ダイアフラムのピストン運動によって、音響出力を向上することができる。
【００２５】
また、本発明の圧電型マイクロスピーカの製造方法によれば、ピストン運動によって音響出力を向上することができる、ピストン・ダイアフラムを有した圧電型マイクロスピーカを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態による圧電型マイクロスピーカを図示した断面図である。
【図２】図１に図示された圧電型マイクロスピーカの斜視図である。
【図３】本発明の他の実施形態による圧電型マイクロスピーカを図示した斜視図である。
【図４】図３に図示されたマイクロスピーカの断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態による圧電型マイクロスピーカを図示した斜視図である。
【図６】図５に図示されたマイクロスピーカの断面図である。
【図７】本発明のさらに他の実施形態による圧電型マイクロスピーカを図示した斜視図である。
【図８Ａ】図１と図２とに図示されたマイクロスピーカを製造する方法を段階別に説明するための図である。
【図８Ｂ】図８Ａに後続する段階を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｂに後続する段階を示す図である。
【図８Ｄ】図８Ｃに後続する段階を示す図である。
【図８Ｅ】図８Ｄに後続する段階を示す図である。
【図８Ｆ】図８Ｅに後続する段階を示す図である。
【図８Ｇ】図８Ｆに後続する段階を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明の技術的思想による実施形態について詳細に説明する。しかし、以下に例示された実施形態は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明を当該技術分野の当業者に十分に説明するために提供されるものである。以下の図面で、同じ参照符号は、同じ構成要素を指し、図面上で各構成要素の大きさは、説明の明瞭性と便宜性とのために、誇張されていることがある。
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態による圧電型マイクロスピーカを図示した断面図であり、図２は、図１に図示された圧電型マイクロスピーカの斜視図である。
【００２９】
図１と図２とを共に参照すれば、圧電型マイクロスピーカは、キャビティ１１２を有した基板１１０と、前記基板１１０上に形成され、前記キャビティ１１２を覆う振動膜１２２と、前記振動膜１２２上に形成された圧電駆動部（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ａｃｔｕａｔｏｒ）１２０と、前記キャビティ１１２内に配されたピストン・ダイアフラム１３０とを具備する。
【００３０】
具体的には、前記基板１１０としては、微細加工性が良好なシリコンウェーハが使われうる。前記キャビティ１１２は、前記基板１１０の所定領域を厚さ方向に貫通形成され、さまざまな形状、例えば、円筒状に形成されうる。
【００３１】
前記振動膜１２２は、前記基板１１０の一側表面に所定厚に形成され、シリコン窒化物のような絶縁物質、例えば、Ｓｉ３Ｎ４からなりうる。前記振動膜１２２は、前記キャビティ１１２の少なくとも中心部を覆うように形成され、図１と図２とに図示されているように、キャビティ１１２の中心部を含み、その全体を覆うように形成できる。
【００３２】
前記圧電駆動部１２０は、前記振動膜１２２を振動させる役割を担い、前記振動膜１２２上に順次積層された第１電極層１２４、圧電層１２６、及び第２電極層１２８を含むことができる。前記第１電極層１２４と第２電極層１２８は、導電性金属物質からなり、前記圧電層１２６は、圧電物質、例えば、ＡｌＮ、ＺｎＯまたはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）からなりうる。前記圧電駆動部１２０は、前記キャビティ１１２に対応する位置に形成され、前記キャビティ１１２の面積より小さい面積を有することができる。そして、前記圧電駆動部１２０は、前記キャビティ１１２の形状と相応する形状、例えば、円板形状を有することができる。前記圧電駆動部１２０の第１電極層１２４と第２電極層１２８は、それぞれ基板１１０上に延びたバー状の延長部１２４ａ，１２８ａを含むことができる。
【００３３】
前記ピストン・ダイアフラム１３０は、前記キャビティ１１２内に配され、前記振動膜１２２の振動によって、ピストン運動を行う。前記ピストン・ダイアフラム１３０は、前記キャビティ１１２の形状と相応する形状、例えば、円板形状を有することができ、前記キャビティ１１２内で、自由にピストン運動をできるように、前記キャビティ１１２の内径より小さい外径を有する。従って、前記キャビティ１１２の内周面と、前記ピストン・ダイアフラム１３０の外周面との間には、所定のギャップＧが形成される。前記ピストン・ダイアフラム１３０は、前記キャビティ１１２の中心部に位置したピストンバー１３２を介して、振動膜１２２と連結され、前記圧電駆動部１２０による振動膜１２２の振動が、前記ピストンバー１３２を介してピストン・ダイアフラム１３０に伝達されうる。
【００３４】
前記の構成を有した圧電型マイクロスピーカにおいて、前記第１電極層１２４と第２電極層１２８とを介して圧電層１２６に、所定の電圧を印加すれば、圧電層１２６が変形されつつ、振動膜１２２が振動する。かような圧電駆動部１２０による振動膜１２２の振動は、ピストンバー１３２を介してピストン・ダイアフラム１３０に伝達され、ピストン・ダイアフラム１３０は、図１に表示された矢印Ａ方向に往復動、すなわち、ピストン運動を行う。かようなピストン・ダイアフラム１３０のピストン運動によって音響が発生し、発生した音響は、前記キャビティ１１２の前方、すなわちＡ方向のうち圧電駆動部１２０と反対方向に放射される。
【００３５】
前記圧電駆動部１２０によって振動膜１２２は、図１に図示された二点鎖線Ｂのように凸状に変形される。前記振動膜１２２は、キャビティ１１２のエッジ部位で基板１１０に固定されているために、振動膜１２２の変位は、キャビティ１１２の中心部で最も大きく、エッジ部位へ行くほど小さくなる。従って、振動膜１２２の振動のみによって音響を発生させる場合には、振動膜１２２の変形量が小さく、十分な大きさの音響出力を得難い。
【００３６】
しかし、図１と図２とに図示されているように、振動膜１２２は、キャビティ１１２の中心部で最大変位を発生させるが、振動膜１２２の最大変位が発生する部位に、ピストンバー１３２を介してピストン・ダイアフラム１３０を連結すれば、ピストン・ダイアフラム１３０は、振動膜１２２の最大変位と同じ程度ピストン運動を行う。すなわち、ピストン・ダイアフラム１３０は、その中心部だけが凸状に変形されるのではなく、図１に図示された二点鎖線Ｃのように、その全体がピストン運動を行うものであるから、その変形量は、振動膜１２２に比べて、はるかに大きくなる。シミュレーションの結果、振動膜１２２の実線で図示された初期位置から二点鎖線Ｂで図示された最大変形位置までの体積に比べて、ピストン・ダイアフラム１３０の実線で図示された初期位置から二点鎖線Ｃで図示された最大変位位置までの体積が、約８１倍程度大きく示された。
【００３７】
前記の通り、図１と図２とに図示された圧電型マイクロスピーカにおいては、キャビティ１１２内に位置したピストン・ダイアフラム１３０のピストン運動によって、高い音響出力を得ることができる。また、ピストン・ダイアフラム１３０の質量を調節し、共振周波数を制御することもできる。
【００３８】
図３は、本発明の他の実施形態による圧電型マイクロスピーカを図示した斜視図であり、図４は、図３に図示されたマイクロスピーカの断面図である。
【００３９】
図３と図４とを共に参照すれば、圧電駆動部２２０は、キャビティ１１２の中心部を横切るブリッジ状、具体的には、所定の幅を有した長いバー形状を有することができる。前記圧電駆動部２２０は、振動膜２２２上に順次積層された第１電極層２２４、圧電層２２６、及び第２電極層２２８を含むことができる。前記第１電極層２２４と第２電極層２２８は、導電性金属物質からなり、前記圧電層２２６は、圧電物質、例えば、ＡｌＮ、ＺｎＯ、またはＰＺＴからなりうる。そして、基板１１０上に形成された前記振動膜２２２は、キャビティ１１２の内側で、前記圧電駆動部２２０と相応するブリッジ形状を有することができる。従って、前記振動膜２２２は、キャビティ１１２の少なくとも中心部を覆うように形成されるが、図３に図示されているように、必ずしもキャビティ１１２の全体を覆うわけではない。
【００４０】
前記の通り、ブリッジ形状を有した圧電駆動部２２０は、図１に図示された圧電駆動部１２０に比べて、構造的剛性が小さく、キャビティ１１２の中心部に対応する位置での最大変位が、図１に図示された圧電駆動部１２０に比べて、さらに大きくなりうる。従って、ピストンバー１３２を介して振動膜１２２の中心部に連結されたピストン・ダイアフラム１３０の変位も、さらに大きくなるので、音響出力もさらに増大しうる。
【００４１】
図５は、本発明のさらに他の実施形態による圧電型マイクロスピーカを図示した斜視図であり、図６は、図５に図示されたマイクロスピーカの断面図である。
【００４２】
図５と図６とを共に参照すれば、圧電駆動部３２０は、基板１１０の上面からキャビティ１１２の中心部まで延びたカンチレバー（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ）形状を有することができる。前記圧電駆動部３２０も、振動膜３２２上に順次積層された第１電極層３２４、圧電層３２６、及び第２電極層３２８を含むことができる。前記第１電極層３２４と第２電極層３２８は、導電性金属物質からなり、前記圧電層３２６は、圧電物質、例えば、ＡｌＮ、ＺｎＯ、またはＰＺＴからなりうる。そして、基板１１０上に形成された振動膜３２２も、前記圧電駆動部３２０と相応するように、キャビティ１１２の中心部まで延びたバー形状を有することができる。従って、前記振動膜３２２は、キャビティ１１２の少なくとも中心部を覆うように形成されるが、図５に図示されているように、必ずしもキャビティ１１２の全体を覆うわけではない。
【００４３】
前記の通り、カンチレバー形状を有した圧電駆動部３２０は、図３に図示された圧電駆動部２２０に比べて、キャビティ１１２の中心部に対応する位置での最大変位がさらに大きくなりうる。従って、ピストンバー１３２を介して振動膜３２２の中心部に連結されたピストン・ダイアフラム１３０の変位も、さらに大きくなるので、音響出力もさらに増大しうる。
【００４４】
図７は、本発明のさらに他の実施形態による圧電型マイクロスピーカを図示した斜視図である。
【００４５】
図７を参照すれば、圧電型マイクロスピーカは、キャビティ１１２の両側の基板１１０の上面から、それぞれキャビティ１１２の内部に向かって延びたカンチレバー状の２つの圧電駆動部４２０を有することができる。そして、基板１１０上に形成される振動膜４２２は、キャビティ１１２の内側に延長し、前記２つの圧電駆動部４２０を連結する連結部４２２ａを含むことができる。前記連結部４２２ａは、２つの圧電駆動部４２０間に配され、キャビティ１１２の中心部を覆うように形成される。前記振動膜４２２の連結部４２２ａに、ピストンバー１３２が連結される。そして、前記連結部４２２ａは、図７に図示された通り、サーペンティン（ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅ）形状を有することができ、これによって、その振動に対する抵抗が少なくなる。
【００４６】
前記の通り、圧電型マイクロスピーカに、２つのカンチレバー状の圧電駆動部４２０と、それらを連結する振動膜４２２の連結部４２２ａとが設けられた場合、２つのカンチレバー状の圧電駆動部４２０によって、振動膜４２２、具体的には連結部４２２ａは、大きい変位で振動し、これによって、ピストン・ダイアフラム１３０も、大きい変位でピストン運動を行える。また、２つのカンチレバー状の圧電駆動部４２０が、変形によって傾くようになる場合にも、前記連結部４２２ａは、水平状態を維持できるので、前記連結部４２２ａに連結されたピストン・ダイアフラム１３０も、ピストン運動時に傾かずに水平を維持できる。
【００４７】
以下では、図１と図２とに図示された圧電型マイクロスピーカの製造方法について、段階別に説明する。
【００４８】
図８Ａないし図８Ｇは、図１と図２とに図示されたマイクロスピーカを製造する方法について、工程別に説明するための図である。
【００４９】
まず、図８Ａを参照すれば、基板１１０を準備するが、前記基板１１０としては、微細加工性が良好なシリコンウェーハを使用できる。
【００５０】
次に、図８Ｂに図示されているように、前記基板１１０の一側表面をエッチングし、所定深さのキャビティ１１２と、前記キャビティ１１２の中心部に突出したピストンバー１３２とを形成する。このとき、前記キャビティ１１２は、円筒状に形成されうる。そして、前記エッチング工程で基板１１０上に生成された不純物を除去し、キャビティ１１２が形成された表面上に、酸化膜１１４を形成できる。
【００５１】
次に、図８Ｃないし図８Ｅに図示されているように、基板１１０の一側表面上に、前記キャビティ１１２を覆う振動膜１２２を形成する。
【００５２】
詳細に説明すれば、図８Ｃに図示されているように、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ−ｏｎ−ｉｎｓｕｌｔｏｒ）基板１１６を、前記キャビティ１１２を覆うように、基板１１０にボンディングする。このとき、ボンディング方法としては、フュージョン・ボンディング（ｆｕｓｉｏｎ  ｂｏｎｄｉｎｇ）が使われ、これ以外にも、アノディック・ボンディング（ａｎｏｄｉｃ  ｂｏｎｄｉｎｇ）、ディフュージョン・ボンディング（ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ  ｂｏｎｄｉｎｇ）または熱圧着（ｔｈｅｒｍａｌ−ｃｏｍｐｒｅｓｓ）ボンディングのようなボンディング方法が使われる場合もある。前記ＳＯＩ基板１１６は、第１シリコン層１１７、酸化膜層１１８、及び第２シリコン層１１９が順次積層された構造を有する。次に、図８Ｄに図示されているように、ＳＯＩ基板１１６の第２シリコン層１１９と酸化膜層１１８とをエッチングまたはＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程によって除去し、第１シリコン層１１７だけを残存させる。その次に、図８Ｅに示されているように、残存することになった第１シリコン層１１７上に、シリコン窒化物のような絶縁物質、例えば、Ｓｉ３Ｎ４を蒸着することによって、振動膜１２２を形成する。
【００５３】
次に、図８Ｆに図示されているように、前記振動膜１２２の表面に、第１電極層１２４、圧電層１２６、及び第２電極層１２８を順次積層して圧電駆動部１２０を形成する。このとき、前記圧電駆動部１２０は、前記キャビティ１１２に対応する位置に形成され、前記キャビティ１１２の面積より小さい面積を有することができる。そして、前記圧電駆動部１２０は、前記キャビティ１１２の形状と相応する形状、例えば、円板状に形成されうる。具体的には、前記第１電極層１２４は、導電性金属物質、例えば、Ａｕ、Ｍｏ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｐｔ、またはＴｉなどを、スパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）やエバポレーション（ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ）を利用して、振動膜１２２上に、０．１μｍ〜３μｍほどの厚みに蒸着した後、エッチングによって所定の形状にパターニングすることによって形成されうる。そして、前記圧電層１２６は、圧電物質、例えば、ＡｌＮ、ＺｎＯ、またはＰＺＴなどをスパッタリング法またはスピニング（ｓｐｉｎｎｉｎｇ）法を使用して、第１電極層１２４上に、０．１μｍ〜３μｍほどの厚みに形成できる。また、前記第２電極層１２８は、前記第１電極層１２４の形成方法と同じ方法で、前記圧電層１２６上に形成できる。
【００５４】
次に、図８Ｇに図示されているように、前記基板１１０の他側の表面をエッチングし、前記キャビティ１１２のエッジ部と連通されるトレンチ１３４を形成する。これにより、前記トレンチ１３４によって、基板１１０から分離されたピストン・ダイアフラム１３０が形成される。
【００５５】
これにより、基板１１０上に、振動膜１２２と圧電駆動部１２０とが形成され、基板１１０のキャビティ１１２内に、ピストン・ダイアフラム１３０が配された構造を有した圧電型マイクロスピーカが完成される。
【００５６】
一方、図３、図５、及び図７に図示されたマイクロスピーカも、図８Ａないし図８Ｇに図示された方法によって製造されうる。ただし、図３に図示されたマイクロスピーカの製造においては、図８Ｆに図示された段階で、圧電駆動部２２０は、キャビティ１１２の中心部を横切るブリッジ状に形成され、図８Ｇに図示された段階後に、振動膜２２２は、前記圧電駆動部２２０と対応するブリッジ状にパターニングされる。そして、図５に図示されたマイクロスピーカの製造においては、図８Ｆに図示された段階で、圧電駆動部３２０は、基板１１０の上面からキャビティ１１２の中心部まで延びたカンチレバー状に形成され、図８Ｇに図示された段階後に、振動膜３２２は、前記圧電駆動部３２０と対応するようにキャビティ１１２の中心部まで延びたバー状にパターニングされる。また、図７に図示されたマイクロスピーカの製造においては、図８Ｆに図示された段階で、圧電駆動部４２０は、キャビティ１１２両側の基板１１０の上面から、それぞれキャビティ１１２の内部に向かって延びた２つのカンチレバー状に形成され、図８Ｇに図示された段階後に、振動膜４２２をエッチングし、２つのカンチレバー状の圧電駆動部４２０を連結する連結部４２２ａを形成する段階が追加される。このとき、前記連結部４２２ａは、サーペンティン状に形成されうる。
【００５７】
以上、本発明の理解を助けるために、図面に図示された実施形態を基準として本発明について説明した。しかし、かような実施形態は、単に例示的なものに過ぎず、当分野で当業者であるならば、それらから多様な変形及び均等な他実施形態が可能であるという点を理解することが可能であろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって決まるものである。
【符号の説明】
【００５８】
１１０  基板、
１１２  キャビティ、
１１４  酸化膜、
１１６  ＳＯＩ基板、
１１７  第１シリコン層、
１１８  酸化膜層、
１１９  第２シリコン層、
１２０，２２０，３２０，４２０  圧電駆動部、
１２２，２２２，３２２，４２２  振動膜、
１２４，２２４，３２４  第１電極層
１２４ａ，１２８ａ，４２２ａ  延長部、
１２６，２２６，３２６  圧電層、
１２８，２２８，３２８  第２電極層、
１３０  ピストン・ダイアフラム、
１３２  ピストンバー、
１３４  トレンチ。
【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８Ａ】
0005513287.tif 000009
【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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