(57)【要約】  剛性を有する穴領域と、周囲領域とを備える、導電性または半導電性材料からなるバックプレートと、導電性または半導電性材料からなる振動板であって、前記穴領域を覆って延在する可撓性部材と、前記バックプレートの前記周囲領域に少なくとも部分的に接続され且つ前記バックプレートの前記周囲領域から絶縁されている周囲領域とを備えており、前記バックプレートの前記穴領域および前記振動板の可撓性部材が、空洞部により互いに離間している、コンデンサの２枚の平行板を形成している、振動板と、前記振動板の前記周囲領域に形成されたボンドパッドと、前記バックプレートの前記周囲領域に形成されたボンドパッドと、前記バックプレートの前記周囲領域に形成された前記ボンドパッドを取り囲む、前記振動板に形成されたチャネルであって、少なくとも１つの空気チャネルが前記振動板の前記周囲領域に形成され且つ前記可撓性部材と前記バックプレートの前記穴領域の間の前記空洞部内に開口している、チャネルと、各空気チャネルに接続された、前記振動板の前記周囲領域を貫通する少なくとも１つの通気口と、を備えるシリコンマイクロフォン。【選択図】図９
2008546240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
剛性を有する穴領域と、周囲領域とを備える、導電性または半導電性材料からなるバックプレートと、
導電性または半導電性材料からなる振動板であって、前記穴領域を覆って延在する可撓性部材と、前記バックプレートの前記周囲領域に少なくとも部分的に接続され且つ前記バックプレートの前記周囲領域から絶縁されている周囲領域とを備えており、前記バックプレートの前記穴領域および前記振動板の可撓性部材が、空洞部により互いに離間している、コンデンサの２枚の平行板を形成している、振動板と、
前記振動板の前記周囲領域に形成されたボンドパッドと、
前記バックプレートの前記周囲領域に形成されたボンドパッドと、
前記バックプレートの前記周囲領域に形成された前記ボンドパッドを取り囲む、前記振動板に形成されたチャネルであって、少なくとも１つの空気チャネルが前記振動板の前記周囲領域に形成され且つ前記可撓性部材と前記バックプレートの前記穴領域の間の前記空洞部内に開口している、チャネルと、
各空気チャネルに接続された、前記振動板の前記周囲領域を貫通する少なくとも１つの通気口と、を備えるシリコンマイクロフォン。
【請求項２】
前記ボンドパッドを取り囲む前記チャネルが、４０〜５０ミクロンの幅を有している、請求項１に記載のシリコンマイクロフォン。
【請求項３】
２つの空気チャネルが提供される、請求項１または２に記載のシリコンマイクロフォン。
【請求項４】
各空気チャネルが約２０ミクロンの幅を有している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシリコンマイクロフォン。
【請求項５】
各空気チャネルが迂回路を有している、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシリコンマイクロフォン。
【請求項６】
前記シリコンマイクロフォンが空気チャネルごとに１つの空気通気口を備える、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシリコンマイクロフォン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンマイクロフォン、特にバックプレートチップを有するシリコンマイクロフォンに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量マイクロフォンは、一般的に可撓性部材に取り付けられた電極を含む振動板と、他の電極に取り付けられた、可撓性部材に平行なバックプレートとを備える。バックプレートは、比較的剛性があり、通常、バックプレートと可撓性部材の間で空気を移動可能とする複数の穴を含む。バックプレートと可撓性部材は、コンデンサの平行板を形成する。可撓性部材の音響圧力が、コンデンサの容量を変化させる部材のたわみを引き起こす。容量の変化は電子回路によって処理され、変化に応じた電気信号を与える。
【０００３】
小型マイクロフォンを含めて、微小電子機械システム（ＭＥＭＳ）は、集積回路の製造に一般的に用いられる技法で製造される。ＭＥＭＳマイクロフォンの潜在的用途は補聴器や携帯電話用マイクロフォンおよび車両用圧力センサを含む。
【０００４】
シリコンマイクロフォンは製造された後、デバイス上に実装されなければならない。この実装工程の間に、シリコンマイクロフォンのバックプレートがずれたり、または変形する可能性がある。実装の間のバックプレートのいかなる移動もマイクロフォンの感度を低下させたり、またはマイクロフォンの動作を妨げる可能性がある。
【０００５】
シリコンマイクロフォンの性能を制限する要因には、コンデンサの２枚の平行板の間のリーク電流、マイクロフォン内の寄生容量、振動板とバックプレートの間のスティクション（付着障害）を含む。
【０００６】
マイクロフォンコンデンサの２枚のプレートが互いに完全には絶縁されない場合にリーク電流が生じる。ウェーハのダイシングの間にマイクロフォンに対してボンドパッドを設ける際に絶縁不良（ｃｏｍｐｒｏｍｉｓｅｄ  ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）が生じる可能性がある。リーク電流は、シリコンマイクロフォンのインピーダンスを減少させる。理想的には、インピーダンスは無限大であるが、マイクロフォン加工および設計により常にいくらかリークがあることになる。システムの中には、リーク電流の問題を前置増幅器にチャージポンプを用いることによって解決しているものもある。前置増幅器およびチャージポンプを用いることで所望の動作電圧より高い電圧でマイクロフォンを動作させることが可能になり、リーク電流に対する感度がより小さくなる。
【０００７】
寄生容量は、ダイシング後ウェーハの端部上にある破片が原因となることがある。寄生容量は、誘電体層などの好ましくない影響により生じる漂遊容量である。これらの容量もまた、シリコンマイクロフォンの性能に影響する。
【０００８】
スティクションは小さな静電容量デバイスに共通の問題である。スティクションが起こる可能性のある領域は、マイクロフォンのダイシング中である。通常、マイクロフォンウェーハは、薄い振動板を保護するために上部側に粘着テープを配置することによって保護される。同時に、ウェーハは、やはりダイシングの間に水がウェーハの後部側に入ることにならないように別の一片の粘着テープ上に置かれる。これら２つの保護テープは、上部振動板と底部ウェーハの間に密閉された空気柱を形成する。振動板は薄い膜なので、任意の温度変化が、密閉された空気柱を膨張させ、それによって振動板を押し付けたり、加圧することがある。この圧力が、振動板を数ミクロンしか離れていないバックプレートに接触させることがある。バックプレートと振動板の間の僅かな接触時間の後に接合が形成され、そのためスティクションが生じている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、スティクション、リーク電流および寄生容量を減少させたシリコンマイクロフォンを提供し、また、少なくとも一般の人々に有用な選択の幅を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
広い意味で、一態様において本発明は、剛性を有する穴領域と、周囲領域とを備える、導電性または半導電性材料からなるバックプレートと、導電性または半導電性材料からなる振動板であって、前記穴領域を覆って延在する可撓性部材と、前記バックプレートの前記周囲領域に少なくとも部分的に接続され且つ前記バックプレートの前記周囲領域から絶縁されている周囲領域とを備えており、前記バックプレートの前記穴領域および前記振動板の可撓性部材が、空洞部により互いに離間している、コンデンサの２枚の平行板を形成している、振動板と、前記振動板の前記周囲領域に形成されたボンドパッドと、前記バックプレートの前記周囲領域に形成されたボンドパッドと、前記バックプレートの前記周囲領域に形成された前記ボンドパッドを取り囲む、前記振動板に形成されたチャネルであって、少なくとも１つの空気チャネルが前記振動板の前記周囲領域に形成され且つ前記可撓性部材と前記バックプレートの前記穴領域の間の前記空洞部内に開口している、チャネルと、各空気チャネルに接続された、前記振動板の前記周囲領域を貫通する少なくとも１つの通気口と、を備えるシリコンマイクロフォンを備えている。
【００１１】
好ましくは、ボンドパッドを取り囲むチャネルは幅が４０〜５０ミクロンの間である。
好ましくは、２つの空気チャネルが提供される。
好ましくは、各空気チャネルは、幅が約２０ミクロンである。
【００１２】
好ましくは、各空気チャネルは迂回路を有する。
好ましくは、シリコンマイクロフォンは空気チャネル当たり１つの空気通気口を備える。
【００１３】
シリコンマイクロフォンおよびシリコンマイクロフォンの製造方法が、単に例示として、また添付の図面を参照して限定を意図せずにさらに説明されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
シリコンマイクロフォンおよびシリコンマイクロフォンの形成方法が、シリコンマイクロフォンの特定の一実施形態を参照して説明される。これは、本発明を限定するものではない。リーク電流、寄生容量、スティクション（付着障害）を減少させる製造工程はいかなるシリコンマイクロフォンにも適用可能である。
【００１５】
図１Ａは、シリコンマイクロフォン用の振動板製造に使用できる第１ウェーハの側面図である。このウェーハは、高濃度ドープシリコンからなる第１層１、酸化膜からなる中間層２およびシリコン基板からなる第３層３から形成されている。一実施形態では、第１層はｐ＋＋ドープシリコン、第３層はｎ型基板である。代替的実施形態では、第１層がｎ＋＋ドープシリコン、第３層がｐ型基板でよい。通常、第１層１は、厚さ４ミクロン程度であり、第２層は、厚さ２ミクロン程度である。シリコンマイクロフォンに使用されるこれらの層の厚さは、マイクロフォンの必要とされる特性によって決まる。基板層は他の２層より厚く、例えば厚さ約４００〜６００ミクロン程度であってよい。
【００１６】
図示された側面図は、原寸にしたがって描かれておらず、ただ図示を目的として提供されていることに留意されたい。
別の実施形態では、任意の適切なウェーハが使用されてよい。
【００１７】
図１Ｂは、シリコンマイクロフォン用のバックプレート製造に使用できる第２ウェーハの側面図である。このウェーハはシリコンウェーハ４を備える。ウェーハは高濃度ドープシリコンであり、ｐ型シリコンでもｎ型シリコンでもよい。好ましい実施形態ではウェーハは＜１００＞シリコンである。他の実施形態では、異なるシリコン表面または構造が使用可能である。
【００１８】
別の実施形態では、任意の適切なウェーハが使用されてよい。
図１Ｃは、シリコンマイクロフォンにバックプレート支持体を提供するのに使用される第３ウェーハの側面図である。このウェーハは、好ましくはパイレックス（Ｐｙｒｅｘ）（登録商標）またはホウケイ酸ガラスであるが、代替的に任意の適切な材料から作れられることができ、その材料は絶縁体でも非絶縁体でもよい。
【００１９】
図１Ａ、１Ｂおよび１Ｃは、これら３枚のウェーハの側面図であるが、ウェーハは２つの主面を有する三次元体である。第１ウェーハの２つの主面は上面と底面である（図１Ａには図示されていない）。第１主面、即ち上面は高濃度ドープシリコンを含む。第２主面、即ち底面はシリコン基板を含む。
【００２０】
図１Ｂにおいて、主面はウェーハの上部および底部にあるが、共に高濃度シリコンウェーハを含む。
図１Ｃにおいて、主面はウェーハの上部および底部にある。
【００２１】
シリコンマイクロフォン製造では、これら３枚のウェーハが、まず別個に処理され、その後一緒に接合させられ、さらに加工される。
図２Ａおよび２Ｂは、ウェーハの主面上に酸化膜５が形成された後の第１および第２ウェーハを示す。酸化膜は通常、熱成長または堆積工程により両ウェーハの両主面上に形成される。各ウェーハの両主面上に酸化膜を形成することは、各ウェーハの片側だけに酸化膜が形成された場合に生じることになるウェーハの歪みのおそれを減少させる。代替的実施形態では、各ウェーハの一主面上だけに酸化膜が形成される。図２Ａおよび２Ｂで分かるように酸化膜層５の厚さはシリコンウェーハの厚さより薄い。
【００２２】
例えば、窒化ケイ素など任意の他の適切な誘電体または絶縁体材料が酸化膜層の代わりに使用されてよいことを理解されたい。
第３ウェーハは、製造が完了したときにマイクロフォンが正常に動作するように、中心開口を含まなければならない。第３ウェーハが中心開口を備えていない場合、中心開口をウェーハ内に形成することができる。図２Ｃは、中心開口を形成するようにパターン形成後、エッチング前の第３ウェーハを示す。ウェーハ上のマスク層はクロム層であってよい。次いで開口が、ホウケイ酸ガラスをエッチングするように濃フッ酸を用いて形成されてよい。中心開口はウェットまたはドライエッチングによって形成できる。ドライエッチングが使用される場合、それはプラズマエッチングでよい。代替的実施形態では、中心開口は超音波ドリルなどの機械的手段によって形成できる。
【００２３】
図２Ｄは、ウェーハ中に開口を形成した後の第３ウェーハの側面図である。開口は、ウェーハを完全に貫いて延在する必要はなく、完成したシリコンマイクロフォン用に適切なバックボリューム（ｂａｃｋ  ｖｏｌｕｍｅ）を提供しなければならない。バックボリュームの典型的な厚さは、１ｍｍ直径の穴に対して約３００ミクロンでよい。第３ウェーハは作成された後、洗浄される。
【００２４】
図３は、第１ウェーハの第１主面内に空洞部６がパターン化され、エッチングされている一実施形態を示す。この工程では、高濃度ドープシリコン層の一部分がエッチングで除かれ高濃度ドープ部分１の薄肉部を生成する。シリコンのウェットまたはドライエッチングが使用できる。この薄肉部は最終的にマイクロフォンの振動板を形成することになるので、薄肉部の厚さがシリコンマイクロフォンの特性を決める。一実施形態では、空洞部を形成するのに反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）が使用される。このエッチングは、高濃度ドープ部分の薄肉部の最終的厚さがエッチング時間によって決まるような時間エッチングである。
【００２５】
空洞部の所望の形状が、シリコンマイクロフォンの必要とされる特性から決定される。
空洞部がエッチングされるときに同時に、第１ウェーハの高濃度ドープ部分１内に少なくとも１つの空気チャネルがエッチングされてよい。この空気チャネルまたは複数の空気チャネルは、迂回路を形成し、完成するとシリコンマイクロフォンのバックプレートまたは空洞部領域の開口に接続される。一実施形態では、空気チャネルの迂回路はジグザグ経路である。他の実施形態では、任意の迂回路が使用されてよい。空気チャネルに迂回路を使用する利点は、これがマイクロフォンの前部と後部の間の圧力をバランスさせる方法を与え、マイクロフォンの音響感度を低下させずにスティクションを防ぎあるいは減少させることである。
【００２６】
好ましい実施形態では、２つの空気チャネルが形成される。空気チャネルは第１ウェーハのドープ部分、第１と第２ウェーハの間の絶縁層または第２ウェーハのいずれにも形成できる。空気チャネルは、完成したシリコンマイクロフォンの振動板面内の通気口（ｖｅｎｔ）に接続される。空気チャネルは、シリコンマイクロフォンのバックプレート領域と振動板面の間に通路を形成することになる。この通路が、バックプレート領域と振動板の間の圧力を均一化させることを可能にし、完成したシリコンマイクロフォンの振動板とバックプレートの間にスティクションが生じるのを防ぎ、あるいは少なくとも減少させることになる。好ましい実施形態において、空気チャネルは第１ウェーハ上に絶縁層を形成する前にエッチングされてよい。
【００２７】
空気チャネルが第１ウェーハ内に形成される場合、空気チャネルをウェーハの他方の側に接続する通気口が、第１ウェーハ内にやはり形成されてよい。空気チャネルが第１ウェーハ内に設けられない場合でも、この時の第１ウェーハ内に通気口が形成されてよい。代替的実施形態では、通気口はボンドパッド領域がエッチングされるときに同時に第１ウェーハ内に形成される。好ましい実施形態では、各空気チャネルは、１つの通気口を備える。
【００２８】
一実施形態では、ウェーハの一部分が、後の加工段階でドープ部分１に電極を形成可能とするよう基板３からドープ部分１ａの方にエッチングされてよい。
ウェーハの空洞部がパターン化され、エッチングされるとき同時に、分離トレンチ（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ  ｔｒｅｎｃｈ）１４が図３Ａに図示したように第１ウェーハの第１主面に対しパターン化され、エッチングされる。追加される後続のボンドパッドのためにエッチングされる領域１５の周りに、分離トレンチがやはり提供されてよい。ダイシング後マイクロフォンの端部上にある任意の破片がマイクロフォンの性能に電気的な影響を与えることがないように、分離トレンチが、振動板層をシリコンマイクロフォンの端部から分離することによって寄生容量を減少させる。分離トレンチは通常幅が４０〜５０ミクロンである。
【００２９】
図４に示したように第１および第２ウェーハが一緒に接合される。一緒に接合された主面は第１ウェーハの第１主面１と第２ウェーハ４の主面の１つである。好ましい実施形態では、２つのウェーハは溶融接合を用いて一緒に接合される。図４に示したように、一緒に接合されるのは第２ウェーハ４の酸化膜層５と第１ウェーハのパターン化された酸化膜層５である。
【００３０】
図５は、酸化膜層が、これらのウェーハの露出された主面から剥離された後の第１および第２ウェーハを示す。酸化膜剥離は周知であり、任意の適切な技法が露出された表面から酸化膜を剥離するのに用いられてよい。
【００３１】
図６は、ボンドパッドを取り付けることができる領域を提供するように第１ウェーハを選択的にエッチングした後の、第１および第２ウェーハを示す。
図６に示したように、音響穴が第２ウェーハ中にパターン化され、エッチングされる。音響穴は任意の適切な方法を用いて第２ウェーハ中にエッチングされてよい。音響穴をパターン化し、エッチングする一実施形態では、第１工程は第２ウェーハ４の外側の主面上に酸化膜層７を形成することである。次いで酸化膜はレジスト層で覆われ、次にレジストがパターン化される。エッチングが行われ、酸化膜７およびシリコン４を貫通する音響穴がエッチングされる。このエッチングは、音響穴の底部の酸化膜層５もエッチングし、音響穴と第１ウェーハの高濃度ドープシリコン層１内に形成された空洞部の間のアクセスを提供できる。
【００３２】
金属は、クロムおよび金または任意の他の適切な金属または金属の組み合わせ、例えばチタン、アルミニウムの組合せでよい。一実施形態において、金属７は、マイクロフォンを下にあるキャリアに取り付けるためのコーナーアンカーパッドを含むようにパターン化され、エッチングされる。
【００３３】
図６で分かるように、領域１４は、ボンドパッドがシリコンマイクロフォンの振動板およびバックプレート表面上に形成可能であるようにエッチングされている。第１ウェーハ内に空気チャネルに対する通気口がまだエッチングされていない場合、これらは、この工程の間にエッチングできる。
【００３４】
シリコンウェーハ内の音響穴または開口は円形であり、シリコンウェーハの矩形内部に配置される。ウェーハは、その中心がシリコンウェーハスタックの中心にあり、長さ及び幅はウェーハスタックのものより短い。開口の形状と配置はマイクロフォンから適切な音響性能を得るように選択される。
【００３５】
音響穴のエッチングの間に、シリコンマイクロフォンの周囲に沿って小さな領域またはギャップがやはりエッチングされてよい（図示せず）。好ましい実施形態では、このエッチングは、反応性イオンエッチング遅れ（ＲＩＥ−ｌａｇ）によって実施できる。反応性イオンエッチング遅れは、この場合、レジストマスク中の、寸法の小さい周囲のギャップが、寸法の大きな音響穴より小さい深さにエッチングされる現象である。反応性イオンエッチング遅れのために、シリコンマイクロフォンの周囲近くのギャップは、完全には、シリコン層４を貫通してエッチングしない。この不十分にエッチングされた周囲は、接合ウェーハが応力を加えられたとき、即ちローラによる圧力を受けたときに破断する、弱化線を提供する。この不完全なエッチ部の形成は、研磨剤やウェット工程を使用しないことで脆い振動板の破損の可能性を少なくし、ウェーハを個々のマイクロフォンチップにダイシングすることを可能にする。部分的なエッチ部は、ダイシング時にウェーハの破断を容易にするために十分深くなければならないが、ダイシング前に破断せずにウェーハの取り扱いを容易にするに足りるだけ浅くなければならない。
【００３６】
図６Ａは、第２ウェーハの第２主面に第３ウェーハを接合し、第１ウェーハの一部から絶縁層をエッチングで取り去った後の図６のシリコンマイクロフォンを示す。好ましい実施形態では、第３ウェーハは第２ウェーハに陽極接合される。第３ウェーハは、振動板がエッチングされる前または後に第２ウェーハに接合できる。第３ウェーハが非絶縁体材料である場合、絶縁層が第２ウェーハに接合され、第３ウェーハがその絶縁層に接合される。
【００３７】
図６Ｂは、図６のシリコンマイクロフォンの上面図である。ウェーハ３はマイクロフォンの上面図の主要部分を形成する。振動板１は、ウェーハ３内の開口を通して見ることができる。側部で分かるように、開口が形成されており、その開口内でマイクロフォンのバックプレートに対するボンドパッドが形成される。リーク電流を減らすために、ボンドパッドが形成される領域の周囲にバリアおよびチャネルが形成される。バリアは絶縁層と第１ウェーハの層のうちのいくつかに形成される。チャネルは中間のパッドをウェーハ３から分離する。チャネルは振動板と一緒にエッチングされる。チャネルの典型的な寸法は約３０〜５０ミクロンの間である。ボンドパッド形成の間にバリア上にスパッタリングされた任意の金属はチャネルによって振動板から絶縁され、したがって中心部のボンドパッドとウェーハ３の間にリークは起こらない。
【００３８】
バリアは、任意の金属がそれを越えてウェーハ３に達することを防ぐ犠牲壁として機能する。バリアのさらなる利点は、ダイシングの間に任意の金属がそれを越えて振動板およびウェーハ３にまで散らばるのを防ぐことである。ダイシングは物理的プロセスであるため、中心パッドからの金属の一部が、ダイシングブレードに付着して、それによってボンドパッド領域に近いウェーハ３の上に堆積することがある。この堆積した金属はウェーハ３の短絡を引き起こすことがある。
【００３９】
バリアおよびチャネルは、図６、６Ａ、７および７Ａに示したように層３がエッチングされるときに、シリコンマイクロフォン内に形成されてもよい。
図７Ｂは、シリコンマイクロフォン上にボンドパッドが形成された後のシリコンマイクロフォンの上面図を示す。
【００４０】
マイクロフォンの上面図における振動板の開口の形状ならびにボンドパッドの形状および位置が限定的なものでないことを留意されたい。これらは、単に例として示されている。
【００４１】
図７Ａは、第２ウェーハの第２主面に第３ウェーハを接合した後の図７のシリコンマイクロフォンを示す。好ましい実施形態では、第３ウェーハは第２ウェーハに陽極接合される。第３ウェーハは、電極が第１ウェーハ上に形成される前または後に第２ウェーハに接合されてよい。第３ウェーハが非絶縁体材料である場合、絶縁層が第２ウェーハに接合され、第３ウェーハがその絶縁層に接合される。
【００４２】
別の代替的実施形態では、図４に示したようにウェーハを一緒に接合する前に、基板３が、酸化物層２または高濃度ドープシリコン層１にまで薄くされる。
さらに別の代替的実施形態では、ウェーハを一緒に接合する前か後のいずれかで基板３が所定の厚さまで薄くされる。次いで、基板３は選択的にパターン化されエッチングされる。
【００４３】
さらに別の代替的実施形態では、ウェーハを処理する前にウェーハの一方または両方が、最終ウェーハ厚さであってよい。
これらの実施形態のいずれにおいても、音響穴がバックプレート内に形成された後の任意の段階で、第３ウェーハは第２ウェーハに接合できる。
【００４４】
図８は、本発明のシリコンマイクロフォンの代替的実施形態を示す。この実施形態では、シリコンマイクロフォンの振動板は、振動板内に一連の波形を形成するためにオーバエッチングされる。波形の利点は、それがシリコンマイクロフォンの強度を改善することである。図８のシリコンマイクロフォンは完成しておらず、いかなる電極も図示してないことを留意されたい。振動板内に波形を形成する工程は、本発明のシリコンマイクロフォンの任意の他の実施形態と組み合わされてよい。例えば、波形は図７または１０のマイクロフォンと組み合わされてよい。
【００４５】
図８Ａは、第２ウェーハの第２主面に第３ウェーハを接合した後の図８のシリコンマイクロフォンを示す。好ましい実施形態では、第３ウェーハは第２ウェーハに陽極接合される。第３ウェーハは、波形が振動板内に形成される前または後に、第２ウェーハに接合されてよい。第３ウェーハが非絶縁体材料である場合、絶縁層が第２ウェーハに接合され、第３ウェーハがその絶縁層に接合される。
【００４６】
図９は、スティクションの発生を減少させるように振動板の空洞部とマイクロフォンの後部の間で圧力を均一化させるための改良点を含む、シリコンマイクロフォンの上面図である。前述したように、ウェットプロセスが使用され、または振動板の空洞部とマイクロフォンのバックプレート周囲のエア空間の間に圧力差がある場合、スティクションが生じる。スティクションは、マイクロフォンをダイシングするとき、各側面が保護のために粘着テープによって覆われるため発生することがある。スティクションはマイクロフォンを実装するときに発生することもある。マイクロフォンは、硬化させなければならないダイ取付け材料を用いて基板に取り付けられる。硬化の間にダイ取付け材料は、振動板とバックプレートの間でスティクションを引き起こす可能性がある副産物としてのガスや水分を放出することになる。
【００４７】
スティクションの発生を減少させるために、バックプレート領域に開口するチャネルが層１に形成される。これらのチャネル１６はシリコンマイクロフォンの上面に開放している空気通気口に接続され、マイクロフォンのバックプレートと前部の間の圧力を均一化させる。好ましい実施形態では、チャネル１６はジグザグ状に形成される。通気口およびチャネルによって引き起こされる感度の損失を減少させるために、チャネルは高い空気抵抗を有していなければならない。チャネルの空気抵抗の結果が大きければ大きいほど感度損失は小さいものになる。好ましい実施形態では、チャネルは、厚さ２０ミクロン程度である。
【００４８】
図１０は、穿孔されたシリコン層とバックプレート支持体１３を示す。シリコンマイクロフォン上にバックプレート支持体を設ける利点は、シリコンマイクロフォンが実装されるとき、バックプレート支持体がバックプレートの動きを減少させまたは防いで、より頑丈なシリコンマイクロフォンを提供するということである。バックプレート支持体は、バックプレートに強度をもたらす。絶縁体材料のバッププレート支持体を用いる利点は、バックプレート４と振動板が分離される設計を可能とすることを含み、それが寄生容量を減少させる。バックプレート支持体１３は、第２ウェーハ内の穴によって形成されたシリコンマイクロフォンのバックボリュームをやはり増加させる。図１０は、音響穴を形成するシリコン４の外形を示す。図１０で分かるように、この実施形態では、チャネルが、音響穴を含むシリコンの部分が一角でシリコンマイクロフォンに固着されるように、シリコン４に形成される。シリコンマイクロフォン内でシリコン層４の不要な動きを防ぐために、音響穴を含むシリコン層４の安定化が必要である。この安定化は、バックプレート支持体１３によってもたらされる。
【００４９】
上記では、その好ましい形状を含む本発明を説明している。当業者には明らかであることになる変更および修正は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲に組み込まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１Ａ】図１Ａは製造前の第１ウェーハの側面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは製造前の第２ウェーハの側面図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは製造前の第３ウェーハの側面図である。
【図２Ａ】図２Ａは酸化膜堆積または成長後の第１ウェーハの側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは酸化膜堆積または成長後の第２ウェーハの側面図である。
【図２Ｃ】図２Ｃはマスク形成後の第３ウェーハの側面図である。
【図２Ｄ】図２Ｄは穴開けまたはエッチング後の第３ウェーハの側面図である。
【図３】図３は空洞部が、パターン化され、エッチングされた後の第１ウェーハの側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは分離トレンチがエッチングされた後の第１ウェーハの上面図である。
【図４】一緒に接合させた２枚のウェーハの側面図である。
【図５】酸化膜層が剥離された後の２枚のウェーハの側面図である。
【図６】図６は電極の無いシリコンマイクロフォンの第２実施形態の側面図である。
【図６Ａ】図６Ａは第３ウェーハを付加した後の図６のデバイスの側面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは図６のデバイスの上面図である。
【図７】図７は電極付きの図６のマイクロフォンの側面図である。
【図７Ａ】図７Ａは第３ウェーハを付加した図７のマイクロフォンの側面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは図７のマイクロフォンの上面図である。
【図８】図８は振動板内に波形を付けたシリコンマイクロフォンの側面図である。
【図８Ａ】図８Ａは第３ウェーハを付加した図８のシリコンマイクロフォンの側面図である。
【図９】マイクロフォン内の圧力の均一化と、リーク電流の低減を付加したマイクロフォンの上面図である。
【図１０】完成したシリコンマイクロフォンの底面図である。
【図１Ａ】
2008546240.tif 000003
【図１Ｂ】
2008546240.tif 000004
【図１Ｃ】
2008546240.tif 000005
【図２Ａ】
2008546240.tif 000006
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図８Ａ】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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