(57)【要約】【課題】  基板に対して簡単なプロセスで振動板ならびに背電極を作り出すことが可能な音響検出機構を構成する。【解決手段】  基板Ａの表面側に貫通穴Ｂａを形成するアコースティックホールを形成し、この表面側でアコースティックホールの部位に対して第２保護膜４０６と犠牲層Ｄ（４０７）と金属膜４０８とを積層し、基板Ａの裏面側からアコースティックホールに達する深さまでエッチングを行うことにより音響開口Ｅを形成し、この後、基板Ａの裏面側からアコースティックホールを介してエッチングを行うことにより犠牲層４０７を除去して金属膜４０８で成る振動板Ｃと基板Ａとの間に空隙領域Ｆを形成し、かつ、貫通穴Ｂａを形成し、エッチングの後に残存した犠牲層４０７を背電極Ｂと振動板Ｃとの距離を保つスペーサＤとした。【選択図】        図１
2005039652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板にコンデンサを形成する一対の電極を有し、この一対の電極のうち一方の電極はアコースティックホールに相当する貫通穴を形成した背電極であり、他方の電極は振動板である音響検出機構であって、
前記振動板が金属膜又は積層膜で成り、前記金属膜は低温プロセスにて作製されるスパッタリング、真空蒸着ならびにめっきの何れかの技術にて形成され、前記積層膜は有機膜と導電性膜とで形成され、
前記背電極が前記基板に形成され、
前記振動板と前記背電極との電極間距離を決めるスペーサが有機膜である犠牲層の一部から成ることを特徴とする音響検出機構。
【請求項２】
前記振動板が、材料としてＮｉ膜またはＣｕ膜を用いた前記めっきの技術によって形成され、このめっきを行う際の処理条件の設定により振動板の応力制御を行っていることを特徴とする請求項１記載の音響検出機構。
【請求項３】
Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｕ、Ｃｕのいずれかを材料として、または積層膜で成り、前記スパッタリングまたは前記真空蒸着の技術により前記振動板を形成したことを特徴とする請求項１記載の音響検出機構。
【請求項４】
前記振動板が、レジスト、ポリイミド樹脂、ポリパラキシレン樹脂の何れかの樹脂を用いた有機膜で成るベース層と、導電性材料で成る導電層とを積層して形成されていることを特徴とする請求項１記載の音響検出機構。
【請求項５】
犠牲層エッチングにより、前記背電極と前記振動板との間に空隙領域を形成するための前記犠牲層の材料としてレジスト、ポリイミド樹脂の何れかの樹脂を用いた有機膜を有したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか1項に記載の音響検出機構。
【請求項６】
前記基板が単結晶シリコン基板で成り、前記単結晶シリコン基板として、（１００）面方位のシリコン基板を用いていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の音響検出機構。
【請求項７】
前記犠牲層の下地に異方性エッチングに対して耐性のある材料を形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の音響検出機構。
【請求項８】
前記犠牲層の膜厚が１〜５μｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の音響検出機構。
【請求項９】
前記振動板が、前記めっきの技術によって形成されるめっき層で形成され、このめっき層と前記基板に形成される絶縁層との間に、夫々の密着性を高める密着層を介在させたことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の音響検出機構。
【請求項１０】
前記背電極にアコースティックホールを開口した後に音響入り口に相当する開口部を異方性エッチングにて形成することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の音響検出機構。
【請求項１１】
前記背電極の膜厚制御が音響検出機構パターンとシリコン基板上に並列して形成されている検査パターンによって行われることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の音響検出機構。
【請求項１２】
前記基板に対して複数の半導体素子を具備する信号取り出し回路を形成し、前記振動板と背電極とで音響検出部を形成し、この音響検出部からの信号を信号取り出し回路に伝える電気接続手段を備えていることを特徴とする請求項項１〜１１のいずれか１項記載の音響検出機構。
【請求項１３】
前記電気接続手段が、金属細線、または、半導体製造工程で前記支持基板上に形成される金属膜で構成されていることを特徴とする請求項１２記載の音響検出機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にコンデンサを形成する一対の電極を有し、この一対の電極のうち一方の電極はアコースティックホールに相当する貫通穴を形成した背電極であり、他方の電極は振動板である音響検出機構に関し、詳しくは、音圧信号を計測するセンサやマイクロホンとして使用される音響検出機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機には従来からコンデンサマイクロホンが多用され、そのコンデンサマイクロホンの代表的な構造として、図７に示すものを例に挙げることができる。つまり、このコンデンサマイクロホンは、アコースティックホールに相当する複数の貫通穴ｈを形成した金属製のカプセル１００の内部に、固定電極部３００と振動板５００とを、スペーサ４００を挟み込む形態で一定間隔を持って対向配置すると共に、カプセル１００の後部開口に基板６００を嵌め込む形態で固定し、この基板６００に対してＪ−ＦＥＴ等で成るインピーダンス変換素子７００を備えている。この種コンデンサマイクロホンでは固定電極部３００又は振動板５００上に形成した誘電体材料に高電圧を印加し、加熱して電気的な分極を発生させて、表面に電荷を残留させたエレクトレット膜を生成することにより（同図では、振動板５００を構成する金属や導電性のフィルムで成る振動体５２０にエレクトレット膜５１０を形成している）、バイアス電圧を不要とした構造である。そして、音による音圧信号によって振動板５００が振動した場合には、振動板５００と固定電極部３００との距離が変化することで静電容量が変化し、この静電容量の変化をインピーダンス変換素子７００を介して出力するよう機能する。
【０００３】
コンデンサマイクロホンを小型化する技術として、シリコンウェハー（１）に対し、酸化物層（２）、多結晶シリコン層（３）、（５）、窒化珪素層（４）、多結晶シリコンで成る犠牲層を形成し、蝕刻処理等によりシリコンウェハー上に対して振動板に相当するダイヤフラム（窒化珪素層（４））を形成している。また、同一のシリコンウェハー（１）に対し、アコースティックホールに相当する多数の孔（３０）を有し、背電極として機能する後プレートを、ダイヤフラムを形成する際と同様の技術によってシリコンウェハー上に形成している。そして、ダイヤフラムと後プレートとを重ね合わせて、共晶ソルダリング、静電結合、シリコン融着等の技術によって結合することでマイクロホンとして機能するユニットを構成している（例えば、特許文献１参照・番号は文献中のものを引用）。
【０００４】
また、コンデンサマイクロホンを小型化する技術として、単結晶シリコン基板（１０１）の裏面側にダイヤフラムを形成するための凹部の形成用及びホウ素のドープ用のマスクを形成する第１の工程と、単結晶シリコン基板の表面側にバックプレートを形成するためのホウ素のドープ用のマスクを形成する第２の工程と、単結晶シリコン基板の表面側および裏面側から所定量のホウ素ドーピングを行う第３の工程と、ドライエッチングにより音響ホールを形成し、アルカリエッチングによりバックプレート、ダイヤフラムの間に間隙を形成し、最後に電極を形成する第４の工程とでマイクロホンを形成するものが存在する。この従来の技術では振動板に相当するダイヤフラム（１０２）と、背電極に相当するバックプレート（１０３）とが基板（１０１）に対して一体的に形成される（例えば、特許文献２参照・番号は文献中のものを引用）。
【０００５】
また、類似する技術として、バルクシリコン層（１）、絶縁層（２）、ボディーシリコン層（３）を積層し、ボディーシリコン層（３）に形成したドープ領域（８）を背極にすると共に、このドープ領域（８）にアコースティックホールに相当する複数の開口（１０）を形成している。また、ドープ領域（８）に対してスペーサ層（４）（犠牲層）を介して対向する位置に形成したメンブレン層（５）で成るメンブレン（７）を振動板としたものが存在する。この従来の技術では、特許文献２と同様にマスクの形成、ドーピング、エッチング等の処理によりボディシリコン層（３）に対して空所（９）を形成し、前記開口（１０）を形成し、ドープ領域（８）とメンブレン（７）との間に空洞（６）を形成している（例えば、特許文献３参照・番号は文献中のものを引用）。
【０００６】
【特許文献１】特開平７‐５０８９９号公報  （段落番号〔００１３〕〜〔００２４〕、図１〜図７）
【特許文献２】特開２００２‐９５０９３号公報  （段落番号〔００２１〕〜〔００２８〕、図１〜図４）
【特許文献３】米国特許第６１４０６８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図７に示す従来からのマイクロホンの出力を大きくする（感度を高める）ためには、固定電極部３００と振動板５００との間の静電容量を大きくする必要がある。そして、静電容量を大きくするには、固定電極部３００と振動板５００との重畳面積を大きくする、又は、固定電極部３００と振動板５００と間隔を小さくすることが有効である。しかし、固定電極部３００と振動板５００と重畳面積を大きくすることはマイクロホン自体の大型化を招くものであり、前述したようにスペーサ４００を配置する構造では、固定電極部３００と振動板５００との距離を小さくするについても限界があった。
【０００８】
また、エレクトレットコンデンサマイクロホンでは、永久的電気分極を作り出すためにＦＥＰ（Fluoro Ethylene Propylene） 材等の有機系の高分子重合体が使用されることも多く、この有機系の高分子重合体を用いたものは耐熱性に劣るため、例えば、プリント基板に実装する場合にリフロー処理時の熱に耐え難く、実装する際にリフロー処理を行えないものであった。
【０００９】
そこで、特許文献１、２、３に示されるようにシリコン基板に対して固定電極と振動板とを形成することにより、固定電極と振動板との距離を小さくして出力を高めることが考えられる。これらの構造の音響検出機構では、エレクトレット膜を形成していないので、バイアス電源を必要とするものであるが、リフロー処理が可能となる。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載される技術では、シリコン基板に対してダイヤフラムを形成し、同じシリコン基板に対して後プレートを形成し、夫々を重ね合わせ、共晶ソルダリング、静電結合、シリコン融着等の技術によって結合する処理を必要とするので、歩留まりが低下する点は否めず、しかも、振動板と背電極との間隔の精度が低下しやすく信頼性の面で改善の余地がある。
【００１１】
また、特許文献２に記載される技術では、ホウ素ドーピングを行う際のイオン注入時の打ち込み量、すなわち、イオンを打ち込む際のエネルギーによって背電極の厚みを決めるものの、このエネルギーの調節範囲内でのみ背電極の厚みを設定するので、設計自由度が低くなる不都合があった。
【００１２】
また、特許文献３に記載された技術では、背電極にＳＯＩ層のシリコン基板を用いるので、特許文献２のように背電極の厚みが制限される不都合が解消し、背電極の応力制御の課題が解決し、しかも、Ｊ−ＦＥＴ等の信号処理回路との一体化する点においても有利となる。しかしながらこの特許文献３に記載された技術では、犠牲層に酸化膜を用いているために、犠牲層エッチングの材料としてＨＦ系エッチング液を用いるので、回路一体化する構造では電極パッド及び回路保護膜にＨＦ耐性のある材料を選定する必要がある。また、特許文献３に記載された技術では背電極にＳＯＩ層のシリコン基板を用いることで背電極の膜厚精度を維持しているが、基板としてＳＯＩを用いる必要があるのでコストが高くなる。
【００１３】
本発明の目的は、基板に対して簡単なプロセスで振動板ならびに背電極を作り出すことが可能で、背電極の応力制御が容易で、ＳＯＩのように高価なウエハーを用いることなく背電極を精度良く形成できる音響検出機構を合理的に構成する点にある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の特徴は、基板にコンデンサを形成する一対の電極を有し、この一対の電極のうち一方の電極はアコースティックホールに相当する貫通穴を形成した背電極であり、他方の電極は振動板である音響検出機構において、前記振動板が金属膜又は積層膜で成り、前記金属膜は低温プロセスにて作製されるスパッタリング、真空蒸着ならびにめっきの何れかの技術にて形成され、前記積層膜は有機膜と導電性膜とで形成され、前記背電極が前記基板に形成され、前記振動板と前記背電極との電極間距離を決めるスペーサが有機膜である犠牲層の一部から成る点にある。
【００１５】
この構成によると、犠牲層が有機膜にて構成されているので犠牲層エッチングする材料として有機膜除去剤およびプラズマ処理を用いるので振動板ならびに背電極にダメージを与えることなく処理でき、回路一体化に適する。また、犠牲層に有機膜を用いているので低温プロセスにて処理ができ、容易に膜厚を変えることもでき、膜厚制御性も良い。その結果、製造工程が単純化し、音圧信号を高感度で検出し得る音響検出機構が構成されたのである。特に、この構成の音響検出機構はエレクトレット層を形成しないので、リフロー処理時の高温にも耐えるものとなる。
【００１６】
本発明は、前記振動板が、材料としてＮｉ膜またはＣｕ膜を用いた前記めっきの技術によって形成され、このめっきを行う際の処理条件の設定により振動板の応力制御を行っても良い。
【００１７】
この構成によると、めっきの技術により振動板を形成するので、例えば、めっき液を用いる程度の簡単な処理によって、比較的厚い振動板も簡単な処理で短時間に形成でき、しかも、めっきを行う際の処理条件の設定によって振動板の応力制御を行うので、内部に応力が残存する現象を回避することを可能にして、音圧信号に対して忠実に振動する振動膜を形成できる。その結果、微小な音響振動であっても忠実に検出し得るものとなる。
【００１８】
本発明は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｕ、Ｃｕのいずれかを材料として、または積層膜で成り、前記スパッタリングまたは前記真空蒸着の技術により前記振動板を形成しても良い。
【００１９】
この構成によると、必要とする金属材料を用いて、スパッタリング又は真空蒸着により振動板を形成できる。つまり、スパッタリングや真空蒸着の技術はめっき液を介在させてめっきの技術により金属膜を形成するもののようにイオン化傾向等の化学的性質を考慮しなくとも金属膜を形成できるので、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｕ、Ｃｕのいずれかの材料を必要に応じて使用して振動板を形成できる。その結果、検出対象とする音響の振動数や音量に対応した金属材料を用いて振動板を形成できる。
【００２０】
本発明は、前記振動板が、レジスト、ポリイミド樹脂、ポリパラキシレン樹脂の何れかの樹脂を用いた有機膜で成るベース層と、導電性材料で成る導電層とを積層して形成されても良い。
【００２１】
この構成によると、振動板が、有機層で成るベース層と導電性材料で成る導電層とを積層して構成されるので、樹脂材料の柔軟性と導電材料の導電性を利用して振動膜を形成できる。つまり、振動板を形成する場合には、導電性材料を電極として機能させるだけで済むので、金属膜より強靱で柔軟性に富んだ樹脂材料を主体として振動板を形成できる。特に、これらの樹脂は膜厚を制御したコーティングを比較的容易に行えるので、全体として薄い振動板を形成できる。その結果、金属材料のみで形成されたものと比較して薄膜化が容易で音圧信号を忠実に検出し得るものとなった。
【００２２】
本発明は、犠牲層エッチングにより、前記背電極と前記振動板との間に空隙領域を形成するための前記犠牲層の材料としてレジスト、ポリイミド樹脂の何れかの樹脂を用いた有機膜を有しても良い。
【００２３】
この構成によると、犠牲層としてシリコン基板に対して比較的容易に任意の膜厚に形成できる有機膜を用い、この犠牲層を、背電極と振動板との間に積層する形態で形成し、犠牲層エッチングを行うことにより背電極と振動板との間に空隙領域を形成できる。その結果、犠牲層を用いることにより背電極と振動板との間に必要とする任意の高さの空間を容易に形成できるものになった。
【００２４】
本発明は、前記基板が単結晶シリコン基板で成り、前記単結晶シリコン基板として、（１００）面方位のシリコン基板を用いても良い。
【００２５】
この構成によると、（１００）面方位のシリコン基板特有の面方位の方向に選択的にエッチングを進行させ得るので、エッチングパターンに対して忠実となる精密なエッチングを可能にする。その結果、必要とする形状の加工を実現できるものとなった。
【００２６】
本発明は、前記犠牲層の下地に異方性エッチングに対して耐性のある材料を形成しても良い。
【００２７】
この構成によると、異方性エッチング時に耐性のある材料を設けることで犠牲層である有機膜およびシリコン基板で形成されている背電極にダメージを与えることなく処理ができる。その結果、背電極を保護しながら必要とする処理を行えるものとなった。
【００２８】
本発明は、前記犠牲層の膜厚が１〜５μｍであっても良い。
【００２９】
この構成によると、犠牲層の膜厚が前記振動板と背電極とで音響検出部に対応し、本空隙部が小さいほど音響検出機構として感度が向上する。しかしながら、前記振動板と背電極を狭隙化するにつれて犠牲層エッチング処理時の乾燥工程において背電極と振動板が付着するので本発明では前記振動板と背電極の空隙領域を１〜５μｍに設定することが有効となる。その結果、犠牲層の膜厚の設定により良好な性能を維持できるものとなった。
【００３０】
本発明は、前記振動板が、前記めっきの技術によって形成されるめっき層で形成され、このめっき層と前記基板に形成される絶縁層との間に、夫々の密着性を高める密着層を介在させても良い。
【００３１】
この構成によると、振動板としてのめっき層と絶縁層との間に介在させた密着層により、めっき層と絶縁層との密着性が向上する。
【００３２】
本発明は、前記背電極にアコースティックホールを開口した後に音響入り口に相当する開口部を異方性エッチングにて形成しても良い。
【００３３】
この構成によると、背電極にアコースティックホール開口した後に音響入り口に相当する開口部を異方性エッチングにて形成するほうが工程歩留まりが向上する。また、本発明の工程により背電極の膜厚制御性も向上する。その結果、必要とする膜厚の背電極を形成し、工程歩留まりも向上するものとなった。
【００３４】
本発明は、前記背電極の膜厚制御が音響検出機構パターンとシリコン基板上に並列して形成されている検査パターンによって行われても良い。
【００３５】
この構成によると、音響検出機構パターンとシリコン基板上に並列して形成している検査パターンを検査することで背電極の厚さを制御できることができる。その結果、背電極の厚さを精度良く制御できた。
【００３６】
本発明は、前記基板に対して複数の半導体素子を具備する信号取り出し回路を形成し、前記振動板と背電極とで音響検出部を形成し、この音響検出部からの信号を信号取り出し回路に伝える電気接続手段を備えても良い。
【００３７】
この構成によると、基板に形成して信号取り出し回路と、振動板と背電極とで成る音響検出手段との間に、電気接続手段を形成することにより、音響検出手段からの信号を信号取り出し回路で処理することが可能となる。その結果、該音響検出手段と別個に信号処理回路を形成する必要がなく、音響検出機構が組み込まれる機器における部品類の低減を実現するものとなった。
【００３８】
本発明は、前記電気接続手段が、金属細線、または、半導体製造工程で前記支持基板上に形成される金属膜で構成されても良い。
【００３９】
この構成によると、金属細線を用いたボンディングの技術等による接続、又は、半導体製造工程で基板上に形成される金属膜による接続によって、信号取り出し回路と音響検出部とを電気的に接続できる。その結果、ワイヤ類をハンダを用いて接続するものと比較して小型化が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の音響検出機構の一例としてのシリコンコンデンサマイクロホン（以下、マイクロホンと略称する）の断面を示している。このマイクロホンは単結晶シリコン基板Ａの一部の領域に背電極Ｂを形成し、この背電極Ｂと対向する位置に金属薄膜で成る振動板Ｃを配置し、この背電極Ｂと振動板Ｃとの間に対して犠牲層をスペーサＤとして配置した構造を有している。このマイクロホンは、振動板Ｃと背電極Ｂとをコンデンサとして機能させるものであり、音圧信号によって振動板Ｃが振動する際のコンデンサの静電容量の変化を電気的に取り出す形態で使用される。
【００４１】
このマイクロホンにおける基板Ａの大きさは一辺が５．５ｍｍの正方形で厚さが６００μｍ程度に形成されている。振動板Ｃの大きさは一辺が２ｍｍの正方形で厚さが２μｍに形成されている。背電極Ｂは厚さが１０μｍで、一辺が２０μｍ程度の正方形のアコースティックホールに相当する複数の貫通穴Ｂａが形成されている。
【００４２】
具体的には、（１００）面方位の単結晶シリコン４０１の表面側（図１において下側）の一部をエッチングを行うことにより背電極Ｂにアコースティックホール（最終的には貫通穴Ｂａとなる）を形成し、アコースティックホールの部位に対して音響入り口に相当する音響開口Ｅを単結晶シリコン４０１の裏面側（図１において上側）から形成する。また、単結晶シリコン４０１の表面側（図１において下側）に保護膜４０６（第２保護膜）と、有機膜で成る犠牲層４０７と、金属膜４０８とを積層して形成し、前記背電極Ｃに対応する部位のエッチングを行うことにより、背電極Ｂと振動板Ｃとの間に空隙領域Ｆを形成し、かつ、金属膜４０８で振動板Ｃを形成し、更に、振動板Ｃの外周部位に残留する犠牲層４０７でスペーサＤを形成した構造を具備したものであり、以下、マイクロホンの製造工程を図２及び図３に基づいて説明する。
【００４３】
工程（ａ）：単結晶シリコン基板４０１の裏面側（同図において上側）にマスク材料としてＳｉＮで成る第１保護膜４０２を成膜する。
【００４４】
工程（ｂ）：前記ＳｉＮで成る第１保護膜４０２に対してフォトリソグラフィ技術により開口４０３を形成する。図面には示していないが、この開口４０３を形成する際には、第１保護膜４０２の膜面に対してレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてＲＩＥ（Reactive Ion Etching）の技術によるエッチングを行うことにより第１保護膜４０２を取り除いて開口４０３が形成される。この処理後、不要となったレジストパターンはアッシングにより除去される。
【００４５】
工程（ｃ）：次に、表面側に電極材料としてＡｕ膜を低温プロセスにて成膜可能なスパッタリングによって形成し、更に、このＡｕ膜の膜面にフォトリソグラフィ技術によりレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてエッチングすることで背電極Ｂに導通する状態で前記Ａｕ膜の一部で電極パッド４０４が形成される。この処理後、不要となったレジストパターンはアッシングにより除去される。更に、この工程で表面側から音響開口Ｅに繋がる複数のアコースティックホール４０５（この工程では穴状では無く溝状である）をフォトリソグラフィ技術によって形成する。図面には示していないが、このアコースティックホール４０５を形成する際には、単結晶シリコン基板４０１の表面側にフォトリソグラフィ技術によりレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして必要とする深さを得るよう、単結晶シリコン基板４０１をエッチングする処理が行われ、この処理後、不要となったレジストパターンはアッシングにより除去される。尚、このようにアコースティックホール４０５を形成することにより、後述する工程（ｆ）における異方性エッチングにより音響開口Ｅを形成した後には、複数のアコースティックホール４０５は音響開口Ｅと連通する貫通穴Ｂａとなる。
【００４６】
工程（ｄ）：次に、音響開口Ｅを形成する際のエッチング液のＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）の水溶液を用いた異方性エッチングに対して耐性のある材料としての第２保護膜４０６を基板Ａの表面側に対し形成し、この第２保護膜４０６の表面に対して積層する形態（第２保護膜４０６を下地とする形態）でフォトレジスト（レジストの一例）、ポリイミド樹脂の何れかの樹脂を用いた犠牲層４０７を１〜５μｍの膜厚で形成する。
【００４７】
工程（ｅ）：次に、表面側に、振動板Ｃを形成するために金属膜４０８として、例えば、Ｎｉ膜を２μｍの厚みになるように犠牲層４０７の上面に対してスパッタリングにより形成し、この後、この金属膜４０８の膜面にフォトリソグラフィ技術によりレジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてエッチングを行うことにより不要な金属膜４０８を除去する。更に、この処理後、不要となったレジストパターンはアッシングにより除去される。次に、振動板Ｃのサイズに形成された金属膜４０８をマスクとして犠牲層４０７及び第２保護膜４０６をエッチングすることにより、この金属膜４０８とシリコン基板４０１との間に存在する犠牲層４０７と第２保護膜４０６とを残し（スペーサ部Ｄと空隙領域Ｆとが形成される領域）、この部位以外の犠牲層４０７と第２保護膜４０７とが除去される。
【００４８】
この工程（ｅ）では、Ｎｉ材料を用いスパッタリングによって金属膜４０８を形成していたが、金属膜４０８を形成する技術として、真空蒸着の技術やめっきの技術を用いることにより金属膜４０８を形成することが可能である。特に、スパッタリングや真空蒸着では金属材料としてＳｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｕ、Ｃｕのいずれか１つを用いることや、これらの金属材料のうちの複数を積層した積層膜とする形態で用いても良い。
【００４９】
更に、この工程（ｅ）で金属膜４０８を形成する際に犠牲層４０７の上面に対して密着層としてＣｒやＴｉを真空蒸着の技術によって形成し、この密着層の上面に対して前述した工程と同様にＮｉ材料等を用いスパッタリングによって金属膜４０８を形成することや、犠牲層４０７（絶縁層の一例）の上面に対してめっきに用いる材料と同じ金属材料でシード層を形成し、このシード層の上面に対してめっきの技術により金属膜４０８（めっき層）を形成するよう、これらの工程を設定することも可能である。
【００５０】
工程（ｆ）：次に、工程（ｂ）によって開口４０３を形成した第１保護膜４０２をマスクとしてエッチング液のＴＭＡＨの水溶液を用いて異方性エッチングを行うことにより音響入り口に相当する音響開口Ｅを形成する。尚、本工程においては表面側に異方性エッチングに耐性のある保護膜を用いる必要があり、表面側において基板Ａを含む材料がエッチング液によってエッチングされないように予め処理を行っておく必要がある（図示せず）。尚、異方性エッチング処理後、本保護膜は不要となり専用の剥離液にて除去される。
【００５１】
工程（ｇ）：次に、裏面側からＲＩＥ処理を行い、第１保護膜４０２ならびに第２保護膜４０６の一部を除去する。
【００５２】
工程（ｈ）：次に、裏面側から複数のアコースティックホール４０５に相当する貫通穴Ｂａを介して犠牲層除去剤およびプラズマ処理で犠牲層４０７にエッチング処理が行われ、背電極Ｂと振動板Ｃとの外周部分にスペーサＤとして犠牲層４０７を一部残存させた状態で、かつ、背電極Ｂと振動板Ｃとの間に空隙領域Ｆが形成されマイクロホンが完成するのである。
【００５３】
このように完成したマイクロホンは、図１に示す構造のままプリント基板等に固定して使用することが可能となり、プリント基板に固定した場合には、前記電極部４０４、及び、振動板Ｃに導通する金属膜部分と、基板に形成された端子との間にワイヤボンディング等により配線が行われる。
【００５４】
また、前述した工程で製造されるマイクロホンでは、マイクロホンの製造工程におけるＳｉＮ膜の成膜工程と、集積回路形成工程とを同時又は平行して行えるので、図６に示すように、基板Ａ上に対してマイクロホンとは別個に音響検出部としてのＪ−ＦＥＴ等の半導体素子を具備した信号取出し回路として集積回路Ｇを形成しておき、この集積回路Ｇの端子と電極部４０４、金属膜４０８との間に電気接続手段として金属膜で成る配線Ｈを形成し、音圧信号を電気信号として直接的に変換して出力し得る機能を具備したマイクロホンを得ることも可能である。この配線ＨはＡｕ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属材料を用いめっきの技術や真空蒸着の技術で金属膜を形成し、この金属膜をエッチングにより不要な部分を除去することにより形成されたものであるが、この金属膜で成る配線Ｈに代えてボンディングワイヤで電気接続手段を構成することも可能である。そして、このように同一の基板Ａに対して集積回路Ｇを形成する場合には、マイクロホンの小型化が可能となるばかりか、製造工程の前半においてのみマイクロホンならびに集積回路の形成過程で必要な高温での熱処理を行うよう工程を設定し、製造工程の後半において低温で処理できる集積回路ならびにマイクロホンを形成するよう形成工程を設定することにより、集積回路に対する熱処理の影響を排除して集積回路に対する熱の影響を解消できるものとなり、しかも、振動膜Ｃに対する熱履歴による応力変化も解消できるものとなる。
【００５５】
本発明によると、基板Ａをエッチングした任意の深さがアコースティックホールに相当し、裏面側から異方性エッチングによってアコースティックホール４０５を貫通穴Ｂａとして形成できるので比較的簡単な処理で背電極Ｂを形成できるものとなり、しかも、厚さのコントロールが必要な振動板Ｃをスパッタリング、真空蒸着、めっきの技術によって形成するので、比較的簡単な処理によって振動板Ｃの厚さを振動に最適な厚さに簡単に設定でき、音圧信号を感度良く検出できるものにしている。また、音響検出機構を製造する工程においては、犠牲層４０５のエッチングによって背電極Ｂと振動板Ｃとの間に空隙領域Ｆを形成するので、この犠牲層４０５の厚みをコントロールすることにより、背電極Ｂと振動板Ｃとの距離を必要な値に設定できるものとなり、しかも、エッチングの後に犠牲層４０５の一部を残して、背電極Ｂと振動板Ｃとの距離を維持するスペーサＤとして用いることを実現している。特に、基板Ａに対して音響検出部としての集積回路を形成することにより、この音響検出機構の外部に音響検出用の回路を特別に形成する必要がなく、装置に組み込んだ場合には装置全体の部品点数を低減できるものになっている。
【００５６】
このように、本発明の構成の音響検出機構は、微細加工技術を用いて基板に対して背電極Ｂと振動板Ｃとを形成した構造を採るので、音響検出機構全体を極めて小型に構成することが可能となり、携帯電話機のような小型の機器に対して容易に組込むことが可能となるばかりか、プリント基板に実装する場合にも、高温でのリフロー処理に耐え得るので、装置の組立を容易にするものとなる。
【００５７】
〔別実施の形態〕
本発明は上記実施の形態以外に、例えば、以下のように構成して実施することも可能である（この別実施の形態では前記実施の形態と同じ機能を有するものには、実施の形態と共通の番号、符号を付している）。
【００５８】
（イ） 金属膜４０８を形成する手段としてめっきの技術を用いてＮｉ膜やＣｕ膜を形成することも可能である。具体的な一例として、電極端子４０４の形成後に、めっき材料と同じ材料で成るシード層をスパッタリングによって形成し、この後、めっき液を用いて前面にＮｉ膜又はＣｕ膜を金属膜４０８として形成する。このように形成された金属膜４０８（めっき層）は異方性エッチング等の処理後に不要な領域を除去することで振動板Ｃとして機能する。更に、このようなめっきを行う際には、ＣｒやＴｉ等の金属膜を真空蒸着等の技術により密着層を形成することにより、振動板Ｃを形成する金属膜４０８と、犠牲層４０７（絶縁層の一例）である有機膜との密着性を向上させることも可能である。
【００５９】
特にめっきを行う際には、めっき液に不純物等の添加ならびにｐＨ値を制御することで振動板の応力制御を容易にできる。具体的には図４においてグラフ化して示したように、めっき液中のリンの量（リン含量／ｗｔ％）と、めっきにより形成される金属膜の内部応力との間には同図にグラフとして示す関係が存在し、同図から明らかなようにめっき液中のリンの量を１０〜１２ｗｔ％リン含量に設定した無電解Ｎｉめっき液を用い、液温９１℃で処理することにより内部応力が極めて小さい振動板Ｃが得られる。このように振動板Ｃの内部応力を極めて小さい値に設定したものでは、音圧信号に対して振動板Ｃが忠実に振動して良好な感度を得るものとなる。
【００６０】
（ロ）振動板Ｃとして、図５に示すように、ポリイミド樹脂、ポリパラキシレン樹脂（パリレン樹脂；商品名）、あるいは、エッチングに使用されるフォトレジスト膜の何れかの樹脂を用いた有機膜で成るベース層４２０と導電層として金属膜４０８で挟んだ積層構造の振動板Ｃを形成する。具体的な一例を挙げると、犠牲層４０７の外面にＮｉ等の金属膜４０８をスパッタリングによって形成し、ポリイミド樹脂を塗布し、ベーク後に、再びＮｉ等の金属膜４０８をスパッタリングによって形成する。異方性エッチング後に不要な領域の金属膜ならびにポリイミド樹脂で構成されている積層膜を除去し、有機剥離剤によって犠牲層４０７を除去することで、ベース層４２０と導電層（金属膜４０８）とを積層した構造の振動板Ｃが得られる。Ｎｉ膜は異方性エッチングに耐性があるので異方性エッチングの際の保護膜として機能するばかりでなく、ポリイミド樹脂とＮｉ膜にて形成された積層膜の膜厚が振動板Ｃの厚さとなるため精度良く振動板Ｃを形成できる。更に、振動板Ｃを形成するためのベース層４２０として、レジストやポリパラキシレン樹脂を用いることも可能である。
【００６１】
（ハ）背電極Ｂの膜厚制御が音響検出機構パターンとシリコン基板上に並列して形成している検査パターンによって行うことができる。具体的には、背電極の径より小さい開口径のパターンを検査領域に設けておくことでエッチングのマイクロローディグ効果によってアコースティックホール開口工程で所望の膜厚より浅い深さしかエッチングされない。このような深さの違うパターンを配列しておくことで異方性エッチングの際に深さの違うパターンが時間の経過とともに貫通する現象を利用することで背電極の膜厚制御が可能となるのである。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の音響検出機構は、コンデンサマイクロホンとして用いる他に、空気振動や空気の圧力変化に感応するセンサとして利用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】コンデンサマイクロホンの断面図
【図２】コンデンサマイクロホンの製造工程を連続的に示す図
【図３】コンデンサマイクロホンの製造工程を連続的に示す図
【図４】別実施の形態（イ）めっき液中のリン含量と振動板の応力との関係をグラフ化した図
【図５】別実施の形態（ロ）のコンデンサマイクロホンを示す図
【図６】信号取出し回路を形成したコンデンサマイクロホンを示す図
【図７】従来のコンデンサマイクロホンの断面図
【符号の説明】
【００６４】
４０７          犠牲層
４０８          金属膜
４２０          ベース層
Ａ              基板
Ｂ              背電極
Ｂａ            貫通穴
Ｃ              振動板
Ｄ              スペーサ
Ｆ              空隙領域
Ｈ              電気接続手段
Ｇ              信号取出し回路
【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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