(57)【要約】      （修正有）【課題】既知の容量マイクロホン構造体に関連した清掃の複雑さ、及び信頼性の懸念が存在する。従って、これらの欠点に対処するマイクロホン構造体及び電子装置を提供する。【解決手段】電子装置は、第１の方向からオーディオ信号を受信するように動作する第１のマイクロホンと、第２の方向からオーディオ信号を受信するように動作する第２のマイクロホンとを含む。装置は、周囲オーディオ雑音を受信するか、又はオーディオ入力を受信するために、第２のマイクロホンを選択的に連動させるように動作するコントローラをさらに含む。【選択図】図１Ａ
2008118639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向からオーディオ信号を受信するように動作する第１のマイクロホンと、
第２の方向からオーディオ信号を受信するように動作する第２のマイクロホンと、
周囲オーディオ雑音を受信するか、又はオーディオ入力を受信するために、第２のマイクロホンを選択的に連動させるように動作するコントローラと、
を備える電子装置。
【請求項２】
前記第２のマイクロホンから出力信号を受信するように構成され、前記第１のマイクロホンの出力信号に雑音除去を行うように動作するマイクロプロセッサをさらに備える、請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記コントローラが前記第２のマイクロホンから出力信号を受信するように構成され、前記第１のマイクロホンの出力信号に雑音除去を行うように動作する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項４】
携帯電話機と、携帯情報端末（ＰＤＡ）と、携帯ビデオレコーダと、携帯音楽レコーダと、携帯音声レコーダと、携帯カメラと、コンピュータと、リモートコントローラと、タブレットコンピュータと、サウンド録音装置と、ラップトップコンピュータとのうちの１つ以上を備える、請求項１に記載の電子装置。
【請求項５】
前記オーディオ入力がオーディオ・ビデオ信号のオーディオ部分である、請求項１に記載の電子装置。
【請求項６】
前記第１のマイクロホンが音声入力を受信するように構成されている、請求項１に記載の電子装置。
【請求項７】
周囲オーディオ雑音を受信するか、又はオーディオ入力を受信するか、又は両方を受信するように構成されている、少なくとも１台の付加的なマイクロホンをさらに備える、請求項１に記載の電子装置。
【請求項８】
前記マイクロホンのうちの少なくとも１台が圧電マイクロホンである、請求項１に記載の電子装置。
【請求項９】
前記第１のマイクロホンが第１のフィルムバルク音響（ＦＢＡ）構造体を備え、前記第２のマイクロホンが第２のＦＢＡ構造体を備える、請求項１に記載の電子装置。
【請求項１０】
基板上に配置され、第１の方向からオーディオ信号を受信するように構成されている第１のマイクロホンと、
前記基板上に配置され、第２の方向からオーディオ信号を受信するように構成されている第２のマイクロホンと、
を備える、マイクロホン装置。
【請求項１１】
前記第１のマイクロホンが第１のフィルムバルク音響（ＦＢＡ）構造体を備え、前記第２のマイクロホンが第２のＦＢＡ構造体を備える、請求項１０に記載のマイクロホン装置。
【請求項１２】
少なくとも第３のマイクロホンをさらに備える、請求項１０に記載のマイクロホン装置。
【請求項１３】
前記第２のマイクロホンが前記第１の方向からオーディオ信号を受信するように構成されている、請求項１０に記載のマイクロホン装置。
【請求項１４】
前記第１の方向からの前記オーディオ信号が音声信号であり、前記第２の方向からの前記オーディオ信号が周囲雑音信号である、請求項１０に記載のマイクロホン装置。
【請求項１５】
前記周囲雑音信号が、前記第１のマイクロホンの出力信号に雑音除去を行うために使用される、請求項１４に記載のマイクロホン装置。
【請求項１６】
前記第１の方向及び前記第２の方向からの前記オーディオ信号が音声信号である、請求項１０に記載のマイクロホン装置。
【請求項１７】
前記基板がパッケージ内に配置されている、請求項１０に記載のマイクロホン装置。
【請求項１８】
前記パッケージが、前記第１のマイクロホンと前記第２のマイクロホンとの間に配置された音響バリアをさらに備える、請求項１７に記載のマイクロホン装置。
【請求項１９】
前記パッケージが、前記第１の方向から前記オーディオ信号を受信するように構成された第１のサウンド入力と、前記第２の方向から前記オーディオ信号を受信するように構成された第２のサウンド入力とをさらに含む、請求項１７に記載のマイクロホン装置。
【請求項２０】
前記第２のマイクロホンの上にキャップ構造体をさらに備え、前記キャップ構造体が前記第１の方向からのオーディオ信号から前記第２のマイクロホンを実質的に絶縁する、請求項１０に記載のマイクロホン装置。
【請求項２１】
第１のフィルムバルク音響（ＦＢＡ）装置を備え、第１の方向からオーディオ信号を受信するように構成されている第１のマイクロホンと、
第２のＦＢＡ装置を備え、第２の方向からオーディオ信号を受信するように構成されている第２のマイクロホンと、
を備える、マイクロホン装置。
【請求項２２】
第３のＦＢＡ装置を備える少なくとも第３のマイクロホンをさらに備える、請求項２１に記載のマイクロホン装置。
【請求項２３】
前記第２のマイクロホンが前記第１の方向からオーディオ信号を受信するように構成されている、請求項２１に記載のマイクロホン装置。
【請求項２４】
前記第１の方向からの前記オーディオ信号が音声信号であり、前記第２の方向からの前記オーディオ信号が周囲オーディオ雑音信号である、請求項２１に記載のマイクロホン装置。
【請求項２５】
前記第１の方向及び前記第２の方向からの前記オーディオ信号が音声信号である、請求項２１に記載のマイクロホン装置。
【請求項２６】
前記第１のマイクが第１の基板の上に配置され、前記第２のマイクが第２の基板の上に配置されている、請求項２１に記載のマイクロホン装置。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
多くの電子アプリケーションにおいて、１台以上のマイクロホンが必要とされることがある。たとえば、通信装置では、マイクロホンは、オーディオ信号（たとえば、音声）を受信機へ伝送するための電気信号に変換するため必要とされている。１台以上の付加的なマイクロホンが周囲雑音の雑音除去を行うために通信装置に組み込まれることがある。
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）に基づくマイクロホンは、様々なアプリケーションのための候補として注目されている。１つのタイプのＭＥＭＳマイクロホンは容量ベースのマイクロホンである。容量マイクロホンは、標準的に、固定プレート及び浮動プレートを含む。プレート間の接触を避けるためにステップが利用されなければならない。これは、プレート間に最小限の間隔を維持するスタンドオフを使用して実現されることがある。容量マイクロホンを使用して雑音除去を行うために、かなり複雑なプレート構造体が加工されなければならない。既知の容量マイクロホン構造体に関連した製造の複雑さ、及び信頼性の懸念が存在することが分かる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、必要とされるものは、少なくとも上述された欠点に対処するマイクロホン構造体及び電子装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
説明のための実施形態によれば、電子装置は、第１の方向からオーディオ信号を受信するように動作する第１のマイクロホンと、第２の方向からオーディオ信号を受信するように動作する第２のマイクロホンとを含む。装置は、周囲オーディオ雑音を受信するか、又はオーディオ入力を受信するために、第２のマイクロホンを選択的に連動させるように動作するコントローラをさらに含む。
【０００５】
別の説明のための実施形態によれば、マイクロホン装置は、基板上に配置され、第１の方向からオーディオ信号を受信するように構成されている第１のマイクロホンを含む。マイクロホン装置は、基板上に配置され、第２の方向からオーディオ信号を受信するように構成されている第２のマイクロホンをさらに含む。
【０００６】
さらに別の説明のための実施形態によれば、マイクロホン装置は、第１のフィルムバルク音響（ＦＢＡ）装置を備える第１のマイクロホンを含む。第１のマイクロホンは第１の方向からオーディオ信号を受信するように構成されている。マイクロホン装置は、第２のＦＢＡ装置を備える第２のマイクロホンをさらに含む。第２のマイクロホンは第２の方向からオーディオ信号を受信するように構成されている。
【０００７】
例示的な実施形態は、添付図面と併せて読まれたときに以下の詳細な説明から最もよく理解される。様々な特徴は必ずしも正しい縮尺で描かれていないことを強調しておく。実際には、寸法は説明の明解さのため任意に増減され得る。適用可能かつ実用的である限り、類似した参照符号は類似した要素を指し示す。
【０００８】
［用語定義］
本明細書中で使用されるような「冠詞（ａ，ａｎ）」という語は、１以上として定義されている。
【０００９】
本明細書中で使用されるような「複数の」という語は、２以上として定義されている。
【００１０】
本明細書中で使用されるような「方向」という語は、特定の方向から（たとえば、軸に沿って）、マイクロホンの側から（たとえば、一般的な方向から）、又は両方として定義されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の詳細な説明では、限定の目的のためでなく、説明の目的のために、具体的な詳細が本教示による例示的な実施形態の完全な理解を与えるために記載されている。しかし、本明細書に開示されている具体的な詳細から逸脱する本教示による他の実施形態が、請求項に記載された事項の範囲内にとどまることは、本開示の利益を有する当業者に明らかである。さらに、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、材料及び方法についての記載は、説明のための実施形態の記載を曖昧にすることを避けるために省かれることがある。それにもかかわらず、通常の技術分野の範囲内にあるこのようなハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、材料及び方法は、説明のための実施形態に従って使用されることがある。このようなハードウェア、ソートウェア、ファームウェア、材料及び方法は明らかに本教示の範囲内である。
【００１２】
図１Ａは、典型的な実施形態による電子装置１００のアーキテクチャの簡略化されたブロック図である。ブロック図は、本明細書に記載されている実施形態の説明と密接な関係があるコンポーネントだけを含む。特に、実施形態の説明のために必要でない電子装置に実施されることになる多数のコンポーネントは、実施形態の説明を曖昧にすることを避けるために図示若しくは記載されていない。
【００１３】
電子装置１００は、携帯電話機、カメラ、ビデオカメラ、携帯情報端末（ＰＤＡ）、録音装置、ラップトップコンピュータ、タブレットコンピュータ、ハンドヘルドコンピュータ、ハンドヘルドリモコン、又はこれらの装置のうちの１台以上の装置の機能を備える装置のような、ハンドヘルド装置である。上記の装置は単に例示であり、その他の装置も考えられることを強調しておく。一般に、電子装置１００は、２つ以上のモードで任意に機能するように構成されている少なくとも１台のマイクロホンを含む、複数台のマイクロホンを有するマイクロホン構造体から恩恵を受ける装置である。多くの典型的な実施形態では、電子装置は携帯型である。しかし、このことは必須要件ではない。たとえば、比較的サイズが小型であるが、それにもかかわらず、運搬中に機能しているとは限らない多くの電子装置は、説明のための実施形態のマイクロホン構造体から恩恵を受けることがある。
【００１４】
装置１００は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１０１と、メモリ１０２と、コントローラ（たとえば、入力／出力（Ｉ／Ｏ））１０３と、第１のマイクロホン（マイク）１０４と、第２のマイク１０５とを含む。ＣＰＵ１０１は、既知のマイクロプロセッサでもよく、メモリ１０２との間でデータを授受するように構成されている。本明細書中にさらに詳細に記載されているように、コントローラ１０３は、マイク１０４、１０５に命令を供給し、マイクからフィードバックを受信し、ＣＰＵ１０１から命令を受信し、ＣＰＵ１０１に出力を供給する。点線矢印で示されているように、マイク１０４と１０５との間の接続、及びマイク１０４、１０５とＣＰＵ１０１との間の接続が考慮されている。これらの接続は、図示されているある特定の接続に付加的又は代替的であってよく、様々な理由のため使用されてもよい。たとえば、マイク１０４と１０５との間の接続は、既知の回路（図示せず）による差動信号除去のようなアナログ雑音除去を行うために役立つことがある。
【００１５】
図１Ａの典型的な実施形態では、２台のマイク１０４、１０５だけが示されている。これは単に説明の容易さのためだけであり、３台以上のマイク（たとえば、マイクの配列）が装置１００に設けられてもよいことを強調しておく。本開示の利益を有する当業者に明らかであるように、２台のマイク１０４、１０５によって提供される多様な機能は、３台以上のマイクに容易に拡張される。
【００１６】
一実施形態では、マイク１０４、１０５の一方が、音声入力のようなアクティブサウンド入力のため使用され、もう一方のマイクは背景（周囲雑音）除去のため使用されることがある。別の実施形態では、１台のマイクが一方の方向から音を受信し、１台のマイクが別の方向から音を受信する、両方のマイク１０４、１０５がアクティブサウンド入力のため使用されることができる。このようにして、装置１００のマイク１０４、１０５は、アクティブサウンド入力と雑音除去の二重の機能を提供するために、それぞれが適合させられることがある。したがって、マイク１０４、１０５は多彩な機能を装置１００に提供する。
【００１７】
本実施形態では、コントローラ１０３は、装置１００のためのコントローラ（Ｉ／Ｏ）であり、よって、同様に装置のその他の機能に対する制御を行う。コントローラ１０３の詳細として、これの要件及び機能は十分に通常の技術分野の範囲内にあり、このような細部は本教示を曖昧にすることを避けるために省かれることがある。
【００１８】
第１の典型的な実施形態では、マイク１０４はアクティブサウンド入力に適合し、マイク１０５は周囲雑音除去に適している。たとえば、装置１００が携帯電話機であるならば、マイク１０４は音声マイクロホンであってもよい。マイク１０５は、優先的にユーザの音声上の周囲雑音を拾い上げるためにマイク１０４の反対側に位置している。コントローラ１０３がマイク１０４、１０５に命令を供給する、このモードの選択はデフォルトである。代替的に、ユーザ入力（図示せず）がＣＰＵ１０１及びメモリ１０２を介してこのモードを選択的に連動させるために使用されることがある。選択時に、コントローラ１０３は、このモードを連動させるためにコマンドをマイク１０４、１０５に供給する。
【００１９】
作動時に、第１のマイク１０４はアクティブオーディオ信号を受信し、一方、第２のマイク１０５は背景雑音を受信する。第１のマイク１０４及び第２のマイク１０５への入力は、コントローラ１０３及びＣＰＵ１０１へ供給される電気信号に変換される。典型的な実施形態では、ＣＰＵ１０１は雑音除去をアルゴリズム的に行うように構成されている。第１のマイク１０４からの信号に雑音除去を行った後、ＣＰＵ１０１は装置１００による伝送用の信号を供給する。
【００２０】
別の典型的な実施形態では、マイクの役割は入れ替えられる。たとえば、多数の携帯電話機は、ストリーミングビデオのようなビデオを録画するように構成されている。カメラのレンズは、ユーザが録画中にディスプレイを見ることができるように、電話機の裏面に位置していることがある。このようにして、電話機の裏に位置しているマイクロホンは、カメラがビデオを録画している間に、オーディオを録音するために使用されることができる。したがって、第２のマイク１０５はアクティブオーディオ信号を受信するために使用されることがある。その上、録画されたビデオのオーディオ信号を改善するためには、周囲雑音の雑音除去を行うことが有利である。この場合、レンズの反対側（よって、録音されている方向）に位置している第１のマイク１０４は、さらなる雑音除去のため周囲雑音を受信するために使用されることがある。
【００２１】
上記の実施形態では、ユーザによるビデオ録画モードの選択時に、コントローラ１０３は録画を開始するためにマイク１０４、１０５に命令を供給する。コントローラ１０３は、マイク１０４、１０５から変換された信号を受信し、これらの信号を上述されているような処理のためＣＰＵ１０１へ供給する。
【００２２】
さらに別の代表的な実施形態では、両方のマイク１０４、１０５がアクティブオーディオ信号を受信するため使用される。装置１００が携帯電話機である実施形態についての説明を続けると、第１のマイク１０４は電話伝送のための音声アクティブオーディオ信号を受信してもよく、第２のマイク１０５は、電話機のビデオ機能が連動されているときにオーディオ信号を録音するため使用されてもよい。このような実施形態では、第２のマイク１０５は、電話機から離れている、又は広範囲受信角を用いる、又はこの両方による対象のオーディオ信号受信を容易にするために、第１のマイク１０４と異なるオーディオ受信特性を有することができる。
【００２３】
上記の実施形態では、ユーザがビデオ録画モードを選択するとき、第１のマイク１０４は解放されてもよく、第２のマイク１０５が連動されてもよい。上述の通り、コントローラ１０３は、選択的な連動及び／又は解放のため命令をマイク１０４、１０５へ供給する。
【００２４】
図１Ｂは、別の典型的な実施形態による電子装置１０６のアーキテクチャの簡略化されたブロック図である。図１Ｂの装置１０６は、図１Ａの実施形態に関連して説明された多数のコンポーネントを含む。共通したコンポーネント及びこれらの機能についての説明は、本実施形態の説明を曖昧にすることを避けるために繰り返されていない。さらに、図１Ａと同様に、図１Ｂのブロック図は、本明細書に記載されている実施形態の説明と密接な関係があるコンポーネントだけを含む。特に、実施形態の説明のため必要とされないが、電子装置に実施されることになる多数のコンポーネントは、実施形態の説明を曖昧にすることを避けるために図示若しくは記載されていない。
【００２５】
装置１０６は第１のマイク１０４及び第２のマイク１０５を含む。第１のマイク１０４及び第２のマイク１０５は、マイクコントローラ１０７に接続されている。マイクコントローラ１０７はマイク１０４、１０５のための専用コントローラである。本明細書に記載されているように、マイクコントローラ１０７はマイク１０４、１０５に命令を供給し、マイク１０４、１０５からの信号を処理するように構成されている。説明のための実施形態では、マイクコントローラは、ハーバードアーキテクチャマイクロプロセッサのようなマイクロコントローラであり、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）でもよい。上記のマイクロプロセッサは単に実例であり、その他のマイクロコントローラが考えられることを強調しておく。
【００２６】
図１Ａに関連して記載された実施形態と同様に、マイク１０４、１０５は多様な機能を装置１０６に提供するように構成されている。たとえば、一方のマイクはアクティブオーディオ信号を受信するように構成され、もう一方は周囲雑音信号を受信するように構成されていることがある。代替的に、両方のマイク１０４、１０５が、アクティブオーディオ信号を受信するように構成されていることがある。さらに、３台以上のマイクが装置に設けられ、アクティブオーディオ信号と周囲雑音信号の受信を行うことがある。
【００２７】
装置１０６の雑音除去機能は、マイクコントローラ１０７の雑音除去アルゴリズムを用いて達成される。代替的に、差動信号除去のようなアナログ雑音除去が実施されることがある。
【００２８】
図２Ａは、典型的な実施形態によるマイクロホン装置２００の平面図である。マイクロホン装置２００は装置１００又は装置１０６に配置されてもよく、第１のマイク１０４及び第２のマイク１０５を設ける。
【００２９】
マイクロホン装置２００は、第１のマイク２０１及び第２のマイク２０２を含む。上述されている通り、３台以上のマイクが装置２００に設けられることがある。第１のマイク２０１の第１の下側電極（図２Ａに示されていない）が基板（図２Ａに示されていない）上に設けられ、第２のマイク２０２の第２の下側電極（同様に図２Ａに示されていない）が基板上に設けられている。圧電材料の層２０３が、第１の電極と第２の基板の上に設けられている。第１のマイク２０１の第１の上側電極２０４は圧電層２０３の上に設けられている。第２のマイク２０２の第２の上側電極２０５は層２０３の上にある。最後に、接点２０６、２０７は第１のマイク２０１への電気接続を行い、接点２０８、２０９は第２のマイク２０２への電気接続を行う。
【００３０】
マイク２０１、２０２は、本明細書に記載されているその他のマイクと同様に、フィルムバルク音響（ＦＢＡ）装置でもよく、当業者に周知のフィルムバルク音響共振（ＦＢＡＲ）装置を加工する際に役立つ方法及び材料を使用して加工されることがあることに留意されたい。典型的な実施形態のＦＢＡマイクは、ＦＢＡＲ装置と類似しているが、機能が異なる。特に、本実施形態のマイクは電気的に駆動されないので、通常は共鳴しない。
【００３１】
代替的に、本明細書に記載されている典型的な実施形態のアーキテクチャは、他の技術に基づくマイクを含むことがある。たとえば、エレクトレットに基づくマイクが、マイクロホン装置２００を実現するために組み込まれることがある。
【００３２】
図２Ｂは、別の典型的な実施形態による第１のマイク２１０及び第２のマイク２１１の平面図である。マイク２１０、２１１は、それぞれが実質的にマイク２０１、２０２と同じである。しかし、マイク２１０、２１１は、それぞれが個別の基板（図示しない）上に形成されている別個の装置である。その上、本説明が続くのに伴ってより明瞭になるように、マイク２１０、２１１は個別にパッケージ化されていてもよい。
【００３３】
マイク２１０は、第１の圧電層２１３の上に配置された第１の上側電極２１２を有する。上述の通り、圧電層２１３は、基板と、第１のマイク２１０の第１の下側電極（図示せず）の上に配置されている。接点２１４、２１５は、それぞれ、第１の上側電極及び下側電極につながっている。マイク２１１は、第２の上側電極２１６及び第２の下側電極（図２Ｂに示されていない）を有する。第２の圧電層２１７が、基板と第２の下側電極の上に配置されている。接点２１８、２１９は、それぞれ、第２の上側電極及び下側電極につながっている。
【００３４】
個別のマイク２１１、２１２は、前述されている複数台のマイク１０４、１０５として機能するように構成されている。その上、たとえば、装置１００、１０６に実施されている本教示によれば、種々の機能を実現するために、３台以上の個別のマイクが存在することがある。さらに、個別のマイク２１１、２１２は、ある構造を有し、図３及び４に関連して記載された方法に従って加工されることがある。
【００３５】
図３は、線３−３に沿った図２Ａのマイクロホン装置２００の断面図である。この典型的な実施形態では、複数台のマイクが単一の基板の上に設けられている。他の実施形態では、複数台のマイクのそれぞれは、図２Ｂに示されているように、１つずつの基板上に配置されることがある。図２Ｂの実施形態は本明細書では断面図で示されていないが、図３の実施形態に関連して記載されている構造及び加工手順は、単一のマイク及び／又は単一の基板の実施形態に適用可能である。さらに、そして当業者によって認められるように、単一の基板（ウェハー）上の大量加工後に、複数台のマイクは、それぞれが１つずつの基板上に配置され、ウェハーをダイシングすること、又はそうでなければ、ウェハーをシンギュレーションすることによって加工されてもよい。
【００３６】
装置２００は、様々な材料のうちの１つであってもよい基板３０１を含む。第１の下側電極３０２は、基板３０１の上と、排出口３０４を含む空洞部３０５の一部分の上に配置されている。排出口３０４は、空洞部３０５を形成するために使用された犠牲材料３０３を取り除くため使用される放出路として設けられてもよい。本明細書により十分に記載されている通り、排出口３０４は空洞部３０５の圧力等化を行う。
【００３７】
圧電材料層２０３は第１の下側電極３０２の上に配置され、第１の上側電極２０４は第１の下側電極３０２の上に配置されている。したがって、第１のマイク２０１は、第１の下側電極３０２、第１の上側電極２０４、及びこれらの間の圧電層２０３の部分を含む、ＦＢＡ構造体を備える。
【００３８】
第２の下側電極３０６は基板３０１内の空洞部３０７の上に配置されている。圧電層２０３は第２の下側電極３０６の上に配置され、第２の上側電極２０５は圧電層の上に配置されている。よって、第２のマイク２０２は、第２の下側電極３０６、第２の上側電極２０５、及びこれらの間の圧電材料の部分２０３を含む、ＦＢＡ構造体を備える。
【００３９】
典型的な実施形態のマイクロホンを実現するために様々な加工手順が考えられることを強調しておく。たとえば、下側電極は独立に又は同時に加工されてもよく、圧電層は下側電極に独立に又は同時に配置されてもよく、上側電極は独立に又は同時に加工されてもよい。その上、パッシベーション層（図示せず）が含まれている場合と含まれていない場合とがある。
【００４０】
音響絶縁を用いることなく、第１のマイク２０１及び第２のマイク２０２は、両方の方向３０８、３０９からのオーディオ信号に応答して振動するように構成されている。特に、空洞部３０５、３０７を設けるために基板３０１の一部分を取り除くことは、方向３０８、３０９からのオーディオ信号からマイク２０１、２０２の膜の振動をもたらす。
【００４１】
必要に応じて、マイク２０１、２０２は単一指向性でもよい。典型的な実施形態では、第１のマイク２０１、又は第２のマイク２０２、又は両方の上に絶縁構造体を設置することにより、特定の方向からのオーディオ信号は、マイク２０１、２０２の少なくとも一方の膜を振動させることを妨げられる。一実施形態では、第１の絶縁構造体３１０は音響絶縁を行い、第１のマイク２０１の上に配置され、第２の絶縁構造体３１１は音響絶縁を行い、第２のマイク２０２の上に配置されている。絶縁構造体３１０は、第１のマイク２０１を方向３０９からのオーディオ信号から実質的に絶縁し、絶縁構造体３１１は、第２のマイク２０２を方向３０８からのオーディオ信号から実質的に絶縁する。よって、図３に示されている典型的な実施形態では、マイクロホン装置２００は、第１のマイク２０１を用いて方向３０８からのオーディオ信号を受信し、第２のマイク２０２を用いて方向３０９からのオーディオ信号を受信するように構成されている。
【００４２】
絶縁構造体３１０、３１１は、当業者に既知のマイクロキャップ構造体でもよい。マイクロキャップ構造体は既知の構造体であり、たとえば、Ｒｕｂｙ，ｅｔ  ａｌ．による米国特許第６，２６５，２４６号、第６，３７６，２８０号、第６，７７７，２６７号と、Ｇａｎ，ｅｔ  ａｌ．による米国特許第６，７７７，２６３号とに記載されている。これらの特許の開示内容は参照によって本明細書に明確に組み込まれている。指向性音響絶縁を行うためにマイクロキャップ構造体を使用することは単に実例であり、その他の構造体が考えられることを強調しておく。たとえば、絶縁構造体３１０、３１１は、Ｆｒａｎｋ  Ｓ．Ｇｅｅｆａｙ，ｅｔ  ａｌ．による発明の名称が「ＰＲＯＴＥＣＴＩＶＥ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＯＦ  ＦＡＢＲＩＣＡＴＩＮＧ  ＰＲＯＴＥＣＴＩＶＥ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＯＶＥＲ  ＷＡＦＥＲＳ」である米国特許出願第１１／５４０，４１２号に従って加工されてもよい。２００６年９月２８日に出願されたこの出願は、本願と同一出願人に譲渡され、参照によって本明細書に明確に組み込まれている。
【００４３】
さらに、圧力等化を行うため、排出口３１２は第２の絶縁構造体３１１に設けられることがある。代替的に、排出口３０４と類似した排出口（図示せず）が設けられることがある。
【００４４】
ある実施形態では、基板３０１が半導体基板であることは有利である。このことは、既知の加工方法が使用されることを可能にさせ、基板３０１からの、又は基板３０１上での、又は両方の回路及び電子コンポーネントの加工を可能にさせる。したがって、基板は、シリコン、ＳｉＧｅ、又はＧａＡｓのようなＩＩＩ−Ｖ半導体でもよいが、たとえば、ガラス、アルミナ、並びに、その他の半導体材料、導電性基板材料及び非導電性基板材料を含む、他の材料が考えられる。
【００４５】
装置２００の加工は、既知の処理手順が様々な形態を形成するために使用されることを可能にすることが分かる。装置２００を加工するのに役立つ方法及び材料は、超大規模集積（ＶＬＳＩ）回路処理技術における当業者に広く既知であり、それ以外はＭＥＭＳ技術における当業者に既知である。形態を形成するための上記の処理手順の多くは既知であるため、本教示を曖昧にすることを避けるために詳細が省かれている。通常の技術の範囲内にあるその他の方法、若しくは、材料、又は両方が検討されていることを強調しておく。さらに、記載されている方法は大規模（ウェハー）スケール加工に適用可能であることを強調しておく。したがって、マイクロホン装置は３台以上のマイクロホンを有することがあり、単一ウェハー上の複数台のマイクロホンが検討されている。これらのウェハーは、マルチマイクロホン装置を提供するために必要に応じてシンギュレーションされることがある。
【００４６】
排出口３０４の加工は、基板３０１からエッチングされた空洞部に犠牲層３０３を提供することによって実行されてもよい。層３０３は燐珪酸ガラス（ＰＳＧ）でもよい。化学機械研磨（ＣＭＰ）のような研磨ステップが、図示されているように基板３０１を伴う犠牲層３０３の平坦な表面を提供するために使用されてもよい。第１のマイク２０１のコンポーネントがその後に層３０３の上に形成されてもよく、犠牲層３０３の放出及び／又は除去を助け、上述されているような排出口として機能する排出口３０４が設けられている。
【００４７】
犠牲層３０３は、空洞部３０５を形成するために使用されるドライエッチング手順又はウェットエッチング手順における、エッチストップとして使用される。たとえば、空洞部は、比較的高アスペクト比のエッチを提供することが知られている既知のボッシュ法のような、ディープ反応性イオンエッチング（ＤＲＩＥ）法を使用して形成されてもよい。空洞部のエッチングが完了した後、層３０３は、既知の方法によって排出口３０４及び空洞部３０５を介して除去される。上記の処理手順の多数の詳細は、「Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｐａｎｎｉｎｇ  Ｂｏｔｔｏｍ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  ｏｆ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｂｕｌｋ  Ｗａｖｅ  Ａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｔｏｒ」という名称であり、本願譲受人に譲渡された、Ｒｕｂｙ，ｅｔ  ａｌ．による米国特許第６，３８４，６９７号に見出され得る。この特許の開示内容は参照によって本明細書に明確に組み込まれている。
【００４８】
空洞部３０７は既知のエッチングプロセスを使用して形成されてもよい。特に、ドライエッチ（たとえば、ＤＲＩＥ）が使用されてもよい。或いは、十分なエッチ選択性をもつウェットエッチが使用されてもよい。別の実施形態では、犠牲層（たとえば、図示されていないＰＳＧ）が第２の下側電極３０６の下に設けられていてもよい。空洞部３０７のエッチングが後に続き、犠牲層が層３０３と同時に放出される。この場合も、これらの方法は当業者に既知であり、本明細書中に詳述されていない。
【００４９】
上述されているように、排出口３０４、３１２は圧力等化を行う際に役立つ。当業者に既知のように、空洞部３０５、３０７は、マイク２０１、２０２の膜が機械的振動（音響波）に応答して振動できるように設けられている。周囲の圧力が変化し、空洞部内の圧力が変化しないならば、マイク２０１、２０２の周波数応答は悪影響を受けることがある。さらに、圧力が非常に急速に周囲と等しくさせられるならば、マイク２０１、２０２の下端周波数応答は悪影響を受ける可能性がある。よって、周囲圧力への比較的緩やかな圧力等化が望ましく、それは希望の周波数応答を作り出す。特に、排出口３０４、３１２は、圧力等化を比較的緩やかに生じさせることができるブリーダーホール（bleeder hole）としての機能を果たす。当業者が認めるように、排出口３０４、３１２の開口のサイズは、マイクの特有のアプリケーションのための、適切な機械的周波数ロールオフを提供するように選択されている。
【００５０】
基板３０１のために半導体を使用することは、サポート回路、若しくは、関連性のない回路、又は両方を伴う装置２００の集積化を一層助長する。その中でも特に、基板３０１上の同じ場所に設置することが検討されている回路及びコンポーネントは、雑音除去といった信号処理を必要とするコンポーネントである。よって、図１Ａ及び１Ｂに関連して記載され、信号処理を必要とする多数のコンポーネントは、基板３０１から加工されてもよい。たとえば、一実施形態では、マイクコントローラ１０７はＡＳＩＣである。本教示によれば、ＡＳＩＣは基板３０１から加工されてもよいので、図１Ａ及び１Ｂに関連して記載されているような複数台のマイク、マイク２０１、２０２の制御、及び信号処理能力を含む、単一の「チップ」マイクロホン装置を提供する。このような装置は、単一パッケージ内に信号処理能力を備えたマイクロホン装置を提供するために、既知の方法を用いてさらにパッケージ化されることがある。
【００５１】
代替的に、マイクロホン装置２００は基板３０１内に作成されてもよく、信号処理（場合によってはその他の）回路が（図示されていない）第２の基板内に作成されてもよい。これらの２個のチップはその後に既知の方法を用いてパッケージ化されてもよい。よって、図１Ａ及び１Ｂの実施形態に関連して記載されたコンポーネントの機能は、単一パッケージ内に設けられてもよい。
【００５２】
図４は、典型的な実施形態によるマイクロホン装置４００の断面図である。マイクロホン装置４００は、前述の説明のための実施形態と関連して記載されたマイクロホン装置２００と共通した形状を有する。さらに、マイクロホン装置４００は電子装置１００、１０６内に実施されることがある。多数の共通した細部は、本実施形態の説明を曖昧にすることを避けるために省かれている。
【００５３】
マイクロホン装置４００は、第１のマイク４０２と第２のマイク４０３の周りに配置されているパッケージ４０１を含む。説明のための実施形態において、パッケージ４０１は半導体ダイをパッケージ化する際に使用するように構成されたポリマー（たとえば、プラスチック）材料でもよい。別の説明のための実施形態では、パッケージ４０１は上記の参照された特許によるマイクロキャップパッケージでもよい。
【００５４】
第１のマイク４０２及び第２のマイク４０３のそれぞれは、図示されているように基板４０４の上に設けられているＦＢＡ構造体を備える。代替的に、各マイク４０２、４０３はそれぞれの基板の上に設けられてもよい。したがって、（図示されていない）個別のパッケージが、個別のマイク４０２、４０３の各基板の上に設けられてもよい。各マイク４０２、４０３のための個別のパッケージは、パッケージ４０１と関連して説明されているように、ポリマーパッケージでもよく、又はマイクロキャップパッケージでもよい。代替的に、両方のマイク４０２、４０３のための単一パッケージ（たとえば、適切に変更されたパッケージ４０１）が設けられていることがある。
【００５５】
空洞部４０５及び４０６は、基板４０３に、かつ、マイク４０２、４０３のそれぞれのＦＢＡ構造体の下に設けられている。付加的に、（図示されていない）排出口が、適切な圧力等化を助けるために設けられてもよい。本実施形態では、排出口はおそらく排出口３０４と類似し、同様の方法を用いて加工されている。
【００５６】
説明のための本実施形態では、第１のマイク４０２及び第２のマイク４０３は実質的に同一であり、加工を容易化している。しかし、マイク４０２、４０３は、構造の点で、上述されている第１のマイク２０１及び第２のマイク２０２の一方又は両方と実質的に同一でもよい。したがって、指向性音響絶縁を用いることなく、マイク４０２、４０３は共に、２つ以上の方向からオーディオ信号を受信するように構成されている。ある種のアプリケーションでは、マイク４０２、４０３の一方又は両方に指向性絶縁を提供することが有用であるということが分かる。
【００５７】
本実施形態では、パッケージ４０１は、第１のマイク４０２及び第２のマイク４０３の適切な分離によって、指向性受信を選択的に提供する。第１のマイク４０２は、第１の側すなわち方向４０７からオーディオ信号を受信するように構成され、第２の側すなわち方向４０８から放出されたオーディオ信号から実質的に分離されている。対照的に、第２のマイク４０３は、第２の方向４０８からのオーディオ信号を受信するように構成され、第１の方向４０７から放出されたオーディオ信号から実質的に分離されている。
【００５８】
第２の方向４０８のオーディオ信号からの第１のマイク４０２の分離は、パッケージ４０１の第１の壁４０９によって提供され、第１のマイク４０２による第１の方向４０７からのオーディオ信号の受信は、パッケージ４０１内の開口４１０によって促進されている。同様に、第１の方向４０７のオーディオ信号からの第２のマイク４０３の分離は、パッケージ４０１の第２の壁４１１によって提供され、第２のマイク４０３による第２の方向４０８からのオーディオ信号の受信は、パッケージ４０１内の開口４１２によって促進されている。
【００５９】
図２及び３の実施形態に関連して説明されているように、マイクロホン装置のため使用される基板は、信号処理回路のような他の回路を提供するために使用されることがある。したがって、集積化された信号処理回路を伴うパッケージ化されたマイクロホン装置が、図４に示されている典型的な実施形態において検討されている。さらに、マイクロホン装置４００は基板４０４を備え、（図示されていない）別の基板が信号処理回路を備えることがある。これらの基板はその後にパッケージ４０１内に設けられてよく、このようにして、パッケージ化されたマイクロホン装置及び信号処理回路が設けられてもよい。
【００６０】
第１のマイク４０２及び第２のマイク４０３は、バリア４１３によって互いに分離されることもある。バリア４１３は、パッケージ４０１のため使用される材料で形成されてもよいが、その他の材料が使用されることもある。バリア４１３は、音響エネルギーがマイク４０２とマイク４０３との間で伝達されることを有効に防止する。付加的な分離が圧電層４１４に裂け目又は割れ目（図示せず）を設けることによって実現されることがある。
【００６１】
説明のための実施形態に関連して、圧電マイクロホン及びマイクロホンを製造する方法が説明されている。当業者には、本教示に従う多数の変形が可能であり、請求項に記載された事項の範囲を超えないことが分かる。これらの変形及びその他の変形は、本書中の明細書、図面及び請求項を検討すれば当業者に明らかになる。したがって、本発明は、請求項に記載された事項の精神及び範囲を逸脱しない点を除いては、限定されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１Ａ】典型的な実施形態による電子装置のアーキテクチャの簡略化したブロック図である。
【図１Ｂ】別の典型的な実施形態による電子装置のアーキテクチャの簡略化したブロック図である。
【図２Ａ】典型的な実施形態によるマイクロホン装置の平面図である。
【図２Ｂ】典型的な実施形態によるマイクロホン装置の平面図である。
【図３】図２Ａのマイクロホン装置の断面図である。
【図４】典型的な実施形態によるマイクロホン装置の断面図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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