(57)【要約】【課題】短期的な圧力変動、特に音波を高い精度で検出し、実装を簡単かつ確実に実現することができるマイクロマシニング型の構成素子を提供する。【解決手段】基板１と、基板上または内に配置された第１の固定的な電極配置構造３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４と、基板に懸架された第２の電極配置構造５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′と、第１の電極配置構造と第２の電極配置構造との間に設けられた中間室１５とが設けられており、第１の電極配置構造と第２の電極配置構造と中間室とにより形成されるコンデンサの容量が可変であるように、第２の電極配置構造が第１の電極配置構造に対して弾性的に変位可能に基板に取り付けられているようにした。【選択図】図１
2007208986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロマシニング型の構成素子において、
基板（１）と、
基板（１）上または内に配置された第１の固定的な電極配置構造（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）と、
基板（１）に懸架された第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）と、
第１の電極配置構造（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）と第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）との間に設けられた中間室（１５）と
が設けられており、
第１の電極配置構造（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）と第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）と中間室（１５）とにより形成されるコンデンサの容量が可変であるように、第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）が第１の電極配置構造（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）に対して弾性的に変位可能に基板（１）に取り付けられている
ことを特徴とする、マイクロマシニング型の構成素子。
【請求項２】
基板（１）上に支柱（１０）が設けられており、支柱（１０）を介して第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）が基板（１）に懸架されている、請求項１記載のマイクロマシニング型の構成素子。
【請求項３】
基板（１）上にフレーム装置（３ａ１，３ａ２，３ａ３，３ａ４，３ａ５；４ａ；５ａ′）が設けられており、フレーム装置（３ａ１，３ａ２，３ａ３，３ａ４，３ａ５；４ａ；５ａ′）を介して第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）が基板（１）に懸架されている、請求項１記載のマイクロマシニング型の構成素子。
【請求項４】
第１の電極配置構造（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）が、電気的にデカップリングされた複数の電極（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）を有しており、電極（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）が対称的に支柱（１０）の周りに配置されている、請求項２記載のマイクロマシニング型の構成素子。
【請求項５】
第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）が、電気的にカップリングされた複数の電極（５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４）を有しており、電極（５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４）が対称的にかつ実質的に第１の電極配置構造の相応の電極（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）に対して合同に支柱（１０）の周りに懸架されている、請求項４記載のマイクロマシニング型の構成素子。
【請求項６】
第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）が複数の撓みばね（５ａ１，５ａ２，５ａ３，５ａ４；５ａ１′，５ａ２′，５ａ３′，５ａ４′）を介して支柱（１０）もしくはフレーム装置（３ａ１，３ａ２，３ａ３，３ａ４，３ａ５；４ａ；５ａ′）に懸架されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成素子。
【請求項７】
フレーム装置（３ａ１，３ａ２，３ａ３，３ａ４，３ａ５；４ａ）が第１の電極配置構造（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）および第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）の周りに配置されており、フレーム装置（３ａ１，３ａ２，３ａ３，３ａ４，３ａ５；４ａ）上に第３の電極配置構造（５ａ）が設けられている、請求項１から６までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成素子。
【請求項８】
第３の電極配置構造（５ａ）が第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）を包囲する、請求項７記載のマイクロマシニング型の構成素子。
【請求項９】
第３の電極配置構造（５ａ）と第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）とが少なくとも部分的に櫛状に噛み合う、請求項７または８記載のマイクロマシニング型の構成素子。
【請求項１０】
第１の電極配置構造（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）および第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）がそれぞれ第１および第２の導電性の層（３；５）から構造化されている、請求項１から９までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成素子。
【請求項１１】
カバープレート（３０；３０′）が第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）の上側に設けられており、カバープレート（３０，３０′）が中間室（１５）内への流動媒体入口（３５，４０）を確定する、請求項１から１０までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成素子。
【請求項１２】
カバープレート（３０；３０′）が別の電極配置構造を形成する、請求項１１記載のマイクロマシニング型の構成素子。
【請求項１３】
第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）および／または撓みばね（５ａ１，５ａ２，５ａ３，５ａ４；５ａ１′，５ａ２′，５ａ３′，５ａ４′）がコルゲーション構造（Ｗ）を有している、請求項１から１２までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成素子。
【請求項１４】
第１の電極配置構造（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）が第１の絶縁層（２）により基板から隔てられている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成素子。
【請求項１５】
マイクロマシニング型の構成素子のための製作法において、以下のステップ、すなわち：
基板（１）を準備し、
基板（１）上または内に配置される第１の固定的な電極配置構造（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）を第１の導電性の層（３）から形成し、
第２の絶縁層（４）を第１の固定的な電極配置構造（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）上に形成し、
基板（１）に懸架される第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）を第２の導電性の層（５）から形成し、
第１の電極配置構造（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）と第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）との間に設けられる中間室（１５）を第２の絶縁層（４）の部分的な犠牲層エッチングにより形成し、
それにより、第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）を、第１の電極配置構造（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）と第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）と中間室（１５）とにより形成されるコンデンサの容量が可変であるように、第１の電極配置構造（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）に対して弾性的に変位可能に支柱（１０）に構成する
というステップを有している
ことを特徴とする、マイクロマシニング型の構成素子のための製作方法。
【請求項１６】
基板（１）上に支柱（１０）を設け、支柱（１０）を介して第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）を基板（１）に懸架する、請求項１５記載の製作法。
【請求項１７】
フレーム装置（３ａ１，３ａ２，３ａ３，３ａ４，３ａ５；４ａ；５ａ′）を第１の電極配置構造（３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４）および第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）の周りに形成し、フレーム装置（３ａ１，３ａ２，３ａ３，３ａ４，３ａ５；４ａ；５ａ′）を介して第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）を基板（１）に懸架する、請求項１５記載の製作法。
【請求項１８】
フレーム装置（３ａ１，３ａ２，３ａ３，３ａ４，３ａ５；４ａ；５ａ′）上に、第２の導電性の層（５）から成る第３の電極配置構造（５ａ）を設ける、請求項１５から１７までのいずれか１項記載の製作法。
【請求項１９】
導電性または絶縁性のカバープレート（３０；３０′）を第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）の上側に設け、カバープレート（３０；３０′）が中間室（１５）内への流動媒体入口（３５，４０）を確定するようにする、請求項１８記載の製作法。
【請求項２０】
第２の絶縁層（４）の犠牲層エッチングの前に第３の絶縁層（１４）を第２の電極配置構造（５ｂ０，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４；５ｂ０′，５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′）上に形成し、引き続いて、カバープレート（３０；３０′）を第３の絶縁層（１４）上に形成し、最終的に、中間室（１５）を第２の絶縁層（４）および第３の犠牲層（１４）の部分的な犠牲層エッチングにより形成する、請求項１７記載の製作法。
【請求項２１】
請求項１から１４までのいずれか１項記載のマイクロマシニング型の構成素子の使用法において、マイクロマシニング型の構成素子をマイクロホンとして使用することを特徴とする使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロマシニング型の素子ならびに相応の製作法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原理的に任意のマイクロマシニング型の構成素子もしくはその製作法に応用可能であるが、本発明およびその根底にある課題についてマイクロホン構成素子をもとに説明する。
【０００３】
今日、グラファイトベースのエレクトレットマイクロホン（ＥＣＭ：ｅｌｅｃｔｒｅｔ  ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ  ｍｉｃｒｏｆｏｎｅ）が広く普及している。エレクトレットマイクロホンは無数に製作され、例えば無線電話内に組み込まれる。この種のエレクトレットマイクロホンはただし著しく温度に敏感であり、例えばＳＭＤはんだ付け（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）のような最新の構造技術および接続技術と両立しない。エレクトレットマイクロホンは付加的な高価な実装ステップを必要とする。それゆえ、マイクロホンをマイクロマシニング技術でシリコンから製作する集中的な努力がなされている。半導体ベースのマイクロホンのこの種の実現は、付加的に、同じチップ上での統合された信号処理のオプションを提供する。
【０００４】
消費電力に関する利点に基づいて、大抵の端緒は容量性の変換器原理を有するマイクロマシニング型のシリコンマイクロホンに集中している。公知の端緒の事実上すべてが、基板開口上の、重なり合わせに位置する２つのダイヤフラムにある（例えばＷＯ０３／０９８９６９号パンフレット、ＷＯ０３／０６８６６８号パンフレット、ＷＯ０３／０５５２７１号パンフレット参照）。両ダイヤフラムはこの構造形式ではその周辺部で懸架されている。一方のダイヤフラムは剛性的であり、パーフォレーションが施されている。他方のダイヤフラムはフレキシブルであり、パーフォレーション孔を有していないか、またはできるだけ僅かなパーフォレーション孔を有している。
【０００５】
ＥＰ１０１２５４７Ｂ１号明細書は、基板開口上に配置されている平面的な撓みばりもしくは片持ちばりに基づく、小型化された半導体コンデンサマイクロホンを開示している。
【０００６】
ＥＰ１４４３０１７Ａ１号明細書は、ダイヤフラムの下に基板開口を備えていない差動容量性のマイクロホンおよび特別な撓みばり配置構造から成るマイクロホンの端緒を記載している。ダイヤフラムもしくは撓みばりは少なくともその都度１つの金属層から成っている。
【０００７】
より古いＤＥ１０２００４０５０７６４号明細書から、基板と、基板内に設けられた中空室と、基板の表面に設けられ、中空室の上側に存在するダイヤフラムとを備えたマイクロマシニング型の構成素子が公知である。ダイヤフラムは、取り巻く基板の上面に関する中空室上の高さ変調部を有している。
【特許文献１】ＷＯ０３／０９８９６９号パンフレット
【特許文献２】ＷＯ０３／０６８６６８号パンフレット
【特許文献３】ＷＯ０３／０５５２７１号パンフレット
【特許文献４】ＥＰ１０１２５４７Ｂ１号明細書
【特許文献５】ＥＰ１４４３０１７Ａ１号明細書
【特許文献６】ＤＥ１０２００４０５０７６４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、短期的な圧力変動、特に音波を高い精度で検出し、実装を簡単かつ確実に実現することができるマイクロマシニング型の構成素子ならびに相応の製作法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決した本発明の構成によれば、基板と、基板上または内に配置された第１の固定的な電極配置構造と、基板に懸架された第２の電極配置構造と、第１の電極配置構造と第２の電極配置構造との間に設けられた中間室とが設けられており、第１の電極配置構造と第２の電極配置構造と中間室とにより形成されるコンデンサの容量が可変であるように、第２の電極配置構造が第１の電極配置構造に対して弾性的に変位可能に基板に取り付けられているようにした。さらに上記課題を解決した本発明の方法によれば、基板を準備し、基板上または内に配置される第１の固定的な電極配置構造を第１の導電性の層から形成し、第２の絶縁層を第１の固定的な電極配置構造上に形成し、基板に懸架される第２の電極配置構造を第２の導電性の層から形成し、第１の電極配置構造と第２の電極配置構造との間に設けられる中間室を第２の絶縁層の部分的な犠牲層エッチングにより形成し、それにより、第２の電極配置構造を、第１の電極配置構造と第２の電極配置構造と中間室とにより形成されるコンデンサの容量が可変であるように、第１の電極配置構造に対して弾性的に変位可能に支柱に構成するというステップを有しているようにした。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるマイクロマシニング型の構成素子は、短期的な圧力変動、特に音波を高い精度で検出し、簡単かつ確実に実装されることができる。
【００１１】
中央の支柱またはフレームは、上位の電極配置構造の撓みばりもしくは撓みばりセグメントを有利には単数または複数の撓みばねエレメントを介して固定するために役立つ。撓みばりと支柱もしくはフレームとの間のばねエレメントは、撓みばりの鉛直運動時に、高いフレキシビリティを提供する。構造化孔は有利には同時にシステムの流体減減衰のために役立つ。撓みばりの上側と下側との間には、測定のために必要な動圧が形成される。
【００１２】
撓みばりもしくは撓みばりセグメントの外形、セグメント化、パーフォレーションおよび層厚さは、マイクロマシニング型の構成素子の主要な特性、例えば特に感度、周波数応答、方向感度等を決定する。撓みばりもしくは撓みばりセグメントはプレーナ形に構成されていることができる。非プレーナ形の構造、例えば蛇行構造は、原理的に、ばねこわさを減じる可能性を提供する。層応力もしくは層応力勾配による変形を阻止するために、特別な手段、例えばコルゲーションが設けられることができる。絶縁性の犠牲層の厚さ、ひいては上位の電極配置構造と下位の電極配置構造との間の間隔は、測定容量を決定する。この間隔はできるだけ小さく、かつ容量はできるだけ大きく選択されるべきである。固定的な下位の電極配置構造の下側に設けられる、オプションとしての別の絶縁層、特に酸化物層の厚さにより、システムの寄生容量が調節される。寄生容量はできるだけ大きく選択されるべきである。択一的には、下位の固定的な電極配置構造の対応電極は少なくとも部分的にサイドエッチングされることができる。
【００１３】
下位の電極配置構造の対応電極と上位の電極配置構造の撓みばりとの間には、電圧が印加されることができる。それにより、相互の間隔は減じられ、それに応じて、感度は高められる。
【００１４】
撓みばりセグメントの外側の縁部と、オプションとしての、固定的に取り付けられた周辺の第３の電極配置構造の内側の縁部とに、櫛構造が設けられることができる。櫛構造は、ただ２つの平面内での撓みばり変位の差動容量性の測定を可能にする。付加的に、この種の第３の電極配置構造を介して、電圧が印加されることができる。それにより、主要なマイクロホン特性は影響を及ぼされることができる（撓みばりのしわ伸ばし、感度の調節等）。
【００１５】
特別な利点はさらに、電極配置構造の可能な方位セグメント化による方向認識と、少ない点でのばねエレメントを介した懸架による撓みばりの高い感度と、基板を貫通する開口の省略とにある。開口の省略は安価な製作および簡単な実装にとって重要である。
【００１６】
従属請求項には、本発明のその都度の対象の有利な構成および改良が見出せる。
【００１７】
有利な構成では、第１の電極配置構造が、電気的にデカップリングされた円環セグメント状の複数の電極を有しており、電極が対称的に支柱の周りに配置されている。
【００１８】
別の有利な構成では、第２の電極配置構造が、電気的にカップリングされた円環セグメント状の複数の電極を有しており、電極が対称的にかつ実質的に第１の電極配置構造の相応の円環セグメント状の電極に対して合同に支柱の周りに懸架されている。
【００１９】
別の有利な構成では、第１の電極配置構造および第２の電極配置構造がそれぞれ第１および第２の導電性の層から構造化されている。
【００２０】
別の有利な構成では、カバープレートが第２の電極配置構造の上側に設けられており、カバープレートが中間室内への流動媒体入口を確定する。それにより、密度波は効率的に中間室内に導かれる。
【００２１】
本発明の実施例を図面に示し、以下に詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図中、同一の符号は同一または機能的に同じコンポーネントを指している。
【００２３】
図１ａ，ｂは、本発明の第１の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子の概略的な水平断面図であり、より詳細に言えば、図１ａは、下位の電極領域を通る平らな断面図であり、図１ｂは、上位の電極領域を通る平らな断面図である。図２ａ，ｂ，ｃは、本発明の第１の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子の相応の概略的な垂直断面図であり、より詳細に言えば、図２ａは、図１ａ，ｂに示した線Ａ−Ａ′もしくは線Ｂ−Ｂ′に沿った断面図であり、図２ｂは、図１ａ，ｂに示した線Ｃ−Ｃ′もしくはＣ１−Ｃ１′に沿った断面図であり、図２ｃは、図１ａ，ｂに示した線Ａ１−Ａ１′もしくはＢ１−Ｂ１′に沿った断面図である。
【００２４】
図１ａの平らな断面図は、それぞれ供給線路区分３ｄ１，３ｄ２，３ｄ３，３ｄ４を備えた４つの円セグメント状の固定的な下位の電極３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４を備えた第１の下位の電極配置構造を示している。さらに図１ａには、相応の供給線路区分３ｃ１を備えた、サスペンションポスト（Ａｕｆｈａｅｎｇｅｐｆｏｓｔｅｎ）とも呼ばれる中央の支柱１０の最下位の区分が示されている。供給線路区分３ｃ１は、一端ではコンタクトプラグ２０の下位の円形の区分で、かつ他端では中央の支柱１０の下位の円形の区分で終わっている長方形の中間領域を有している。
【００２５】
さらに、符号３ａ１，３ａ２，３ａ３，３ａ４，３ａ５はフレームセグメントを指している。フレームセグメント３ａ１，３ａ２，３ａ３，３ａ４，３ａ５は下位の電極配置構造の電極３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４を包囲し、供給線路区分３ｄ１，３ｄ２，３ｄ３，３ｄ４の領域でのみ中断されている。図１ａに示したすべてのエレメントは一平面内に、唯一の導電性の層３（図３ａ参照）、例えばポリシリコンから製作されている。
【００２６】
図１ｂは、第２の上位の電極配置構造の平らな断面図を示す。上位の電極配置構造は、撓みばり（Ｂｉｅｇｅｂａｌｋｅｎ）の形の４つの円セグメント状の変位可能な電極５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４を有している。電極５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４は円環区分５ｂ０を介して互いに結合されている。円環区分５ｂ０は撓みばね（Ｂｉｅｇｅｆｅｄｅｒ）５ａ１，５ａ２，５ａ３，５ａ４を介して支柱１０にその上位の区分で結合されている。支柱１０は導電性のプラグ５ｃにより形成されている。プラグ５ｃは中央の支柱１０の供給線路区分３ｃ１の下位の円形の区分上に載置されている。４つの円セグメント状の変位可能な電極５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４は、非変位状態で、実質的に合同に下位の電極配置構造の電極３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４の上側に、中間室１５により隔てられて位置している（図２ａ，ｂ参照）。
【００２７】
図１ｂにやはり見て取れるように、コンタクトプラグ２０は導電性のプラグ５ｄにより形成されている。プラグ５ｄは中央の支柱１０の供給線路区分３ｃ１の下位の円形の区分上に載置されている。
【００２８】
円環５ａの形の第３の周辺の固定的な電極配置構造は、フレームセグメント３ａ１，３ａ２，３ａ３，３ａ４，３ａ５の上側に、そこから環状の絶縁層領域４ａ（図２ａ，ｂ参照）により隔てられて設けられている。
【００２９】
エレメント５ａ，５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４，５ｃ，５ｄはやはり唯一の導電性の層、例えばポリシリコンから構造化されている（図３ｄ参照）。
【００３０】
図２ａに示した垂直断面図から見て取れるように、４つの円セグメント状の変位可能な電極５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４と、４つの固定的な円セグメント状の電極３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４との間には、中間室１５が存在する。中間室１５は流体、例えば周囲空気により満たされている。第３の円環状の電極配置構造５ａとフレームセグメント３ａ１，３ａ２，３ａ３，３ａ４，３ａ５との間には、例えば酸化シリコンから成る環状の絶縁領域４ａが見て取れる。さらに図２ａから見て取れるように、一貫した絶縁層２が基板１の上側および下位の電極配置構造の下側に存在する。絶縁層２はここではやはり酸化シリコンから成る。
【００３１】
図２ｂに示した垂直断面図は、円環形の電極区分５ｂ０が中央の支柱１０に薄い撓みばね５ａ２，５ａ４を介して懸架されている様子を示している。この種の懸架は、上位の電極配置構造の電極５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４が音波ＳＷの衝突時に容易に変位可能であることを可能にする。
【００３２】
４つの円セグメント状の変位可能な電極５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４の電気的なコンタクト形成は、コンタクトプラグ２０により、供給線路区分３ｃ１と、中央の支柱１０と、撓みばね５ａ１，５ａ２，５ａ３，５ａ４と、円環形の電極区分５ｂ０とを介して実現されている。
【００３３】
下位の電極配置構造の電極３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４の、方位的（ａｚｉｍｕｔｈａｌ）な電気的な細分化により、衝突した音波ＳＷの、方向に敏感な検出が可能である。図２ａ，ｂに示した双方向矢印は上位の電極配置構造の変位方向を示している。
【００３４】
図３ａ〜ｅは、本発明の第１の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子を製作する製作法の連続するプロセスステップを、図１ａ，ｂに示した線Ａ−Ａ′もしくはＢ−Ｂ′および線Ｃ−Ｃ′もしくはＣ１−Ｃ１′に沿った概略的な垂直断面図で示す図である。
【００３５】
図３ａ〜ｅのそれぞれの左右の領域は、図２ａの図示（左側の領域）および図２ｂの図示（右側の領域）に相当する。図２ｃの図示に基づき明らかであるので、図３ａ〜ｅでは付加的に製作について図２ｃの断面をもとに説明することはしない。
【００３６】
図３ａに関して、シリコンから成る基板１上に、まず、酸化シリコンおよび／または窒化シリコンまたは両者の組み合わせから成る絶縁層２が被着される。その上に、ポリシリコンから成る第１の導電性の層３が析出される。
【００３７】
図３ｂに示すように、その後、ポリシリコンから成る第１の導電性の層３が、供給線路区分３ｄ１，３ｄ２，３ｄ３，３ｄ４を備えた電極３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４と、フレームエレメント３ａ１，３ａ２，３ａ３，３ａ４，３ａ５と、中央の支柱１０のための供給線路区分３ｃ１とに構造化される。この構造化は公知の光リソグラフィ法により実施され、それゆえここではこれ以上の説明はしない。図１は構造化後の状態である。
【００３８】
さらに図３ｃに関して、その後、酸化シリコンから成る第２の絶縁層４が、ポリシリコンから成る構造化された導電性の層３および第１の絶縁層２上に析出される。引き続いて、光リソグラフィ技術により、絶縁層４の、供給線路区分３ｃ１の円形の領域（図１参照）上に位置する領域が除去される。ここには後に中央の支柱１０もしくはコンタクトプラグ２０が設けられる。
【００３９】
図３ｄに示すように、その後、ポリシリコンから成る第２の導電性の層５が構造上に析出される。引き続いて、まず、第２の導電性の層５の再研磨（Ｒｕｅｃｋｐｏｌｉｅｒｅｎ）が実施される。その際、酸化シリコンから成る第２の絶縁層４の上面は研磨ストッパ（Ｐｏｌｉｅｒｓｔｏｐｐ）として役立つ。
【００４０】
この再研磨により、中央の支柱１０もしくはコンタクトプラグ２０のプラグ状の端子区分５ｃ，５ｄが絶縁層４内に完成される。引き続いて、構造の上面に、改めて第２の導電性の層５が析出される。このことは図３ｄに示した状態に至る。場合により、それどころか再研磨は省略されることができる。その場合、再度の層析出は省略される。
【００４１】
さらに図３ｄに関して、その後、図１ｂに示したような電極５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４と、円環形の電極区分５ｂ０と、撓みばね５ａ１，５ａ２，５ａ３，５ａ４と、中央の支柱１０もしくはコンタクトプラグ２０の最上位の区分と、円環形の第３の電極配置構造５ａとを形成するために、第２の導電性の層５の光リソグラフィ技術による構造化が実施される。
【００４２】
ここで付加的に追記すべきこととして、撓みばね５ａ１，５ａ２，５ａ３，５ａ４の厚さは、電極５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４および円環形の電極区分５ｂ０の厚さよりも小さい。このことは特に、犠牲層エッチングのための電位および幾何学的なパーフォレーションにより影響される。撓みばねを蛇行状に構成するのであれば、撓みばねの厚さは電極の厚さであってもよい。
【００４３】
引き続いて、絶縁層４は中間室１５の形成のためにエッチングプロセスにより部分的に除去される。どこで絶縁層４が除去されるべきかを正確に定めるために、上位の電極配置構造の（図示しない）パーフォレーションが役立つ。それにより、フレームセグメント３ａ１，３ａ２，３ａ３，３ａ４，３ａ５の上側に設けられた絶縁領域４ａの特に鉛直な縁部が達成される。
【００４４】
図３ｅに示したプロセス状態は最終的に、図２ａ，ｂに示した状態に相当する。
【００４５】
図４は、本発明の第２の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子を上から見た概略的な平面図であり、図５は、本発明の第２の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子の概略的な垂直断面図、より詳細に言えば、図４に示した線Ｄ−Ｄ′に沿った断面図である。
【００４６】
図４および図５に示した第２の実施形態では、フレームセグメントの上側に設けられた上位の電極配置構造もしくは第３の電極配置構造５ａの上側にさらに、密度波、特に音波のための貫通孔３５を備えたカバープレート３０が設けられている。カバープレート３０は非導電性の層（図６ｄ参照）から成っている。この層から貫通孔３５ならびに中央の貫通孔４０が構造化されている。フレームセグメントもしくは第３の電極配置構造５ａから、カバープレート３０は別の絶縁層１４ａにより隔てられている。カバープレート３０は導電性の絶縁されたまたは絶縁されない層から成り、別の電極として役立つこともできる（図９〜図１３参照）。
【００４７】
図６ａ〜ｄは、本発明の第２の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子を製作する製作法の連続するプロセスステップを、図４に示した線Ｄ−Ｄ′に沿った概略的な垂直断面図で示す図である。
【００４８】
図６ａに示したプロセス状態は、図３ｄに示したプロセス状態に相当し、断面は図２ａに相当する。図６ａに示した状態に続いて、図６ｂでは、電極５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４，５ｂ０と、撓みばね５ａ１，５ａ２，５ａ３，５ａ４と、支柱１０のプラグ区分５ｃと、コンタクトプラグ２０のプラグ区分５ｄとが、第２の導電性の層５から構造化される。
【００４９】
引き続いて、酸化シリコンから成る第３の絶縁層１４が、形成された構造上に析出される。第３の絶縁層１４の上側には、その後、カバープレート３０のための非導電性の層、例えば窒化シリコンが析出され、構造化される。引き続いて、犠牲層エッチングが実施され、その際、第２の絶縁層４および第３の絶縁層１４が、中間室１５を音検出のために下位の電極配置構造と上位の電極配置構造との間で設けたい領域で除去される。このことは最終的に、図６ｄに示したプロセス状態に至る。
【００５０】
図７は、本発明の第３の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子を上から見た概略的な抜粋平面図である。
【００５１】
図７に示した第３の実施形態では、上位の変位可能な電極５ｂ１，５ｂ２，５ｂ３，５ｂ４のコルゲーションが設けられており、本事例では波形の隆起Ｗの形で構成されている。やはり、応力勾配および面内応力の緩和のための撓みばね５ａ１，５ａ２，５ａ３，５ａ４のコルゲーションも可能である。その際、同心的な半径方向波（Ｒａｄｉａｌｗｅｌｌｅ）および方位波（Ａｚｉｍｕｔｈａｌｗｅｌｌｅ）の重畳から成るコルゲーションが特に適していることが判っている。撓みばりセグメントのコルゲーションもしくはパーフォレーションにおける相違により、種々異なる機械的かつ流体力学的な特性が調節されることができる。
【００５２】
図８は、本発明の第４の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子を上から見た概略的な抜粋平面図である。
【００５３】
図８に示した第４の実施形態では、環状に延びる第３の電気的な電極配置構造５ａ′に、付加的に、歯５２と切欠き５３とを備えた櫛構造が設けられている。この櫛構造は、電極５ｂ１′もしくは上位の電極配置構造に設けられた、歯５０と切欠き５１とを備えた相応の櫛構造と噛合もしくは係合する。
【００５４】
図９は、本発明の第５の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子を上から見た概略的な平面図であり、図１０および図１１は、本発明の第５の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子の概略的な垂直断面図、より詳細に言えば、図１２に示した線Ｂ２−Ｂ２′もしくはＢ３−Ｂ３′に沿った断面図であり、図１２は、本発明の第５の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子の、可動な電極領域を通る概略的な水平断面図である。
【００５５】
図９〜図１２に示した第５の実施形態では、フレームセグメントの上側に設けられた上位の電極配置構造の上側に、密度波、特に音波のための貫通孔３５を備えた導電性のカバープレート３０′が設けられている。カバープレート３０′はシリコンから成る導電性の層から成っている。この層から、貫通孔３５ならびに中央の貫通孔４０が構造化されている。フレームセグメントから、カバープレート３０′は別の絶縁層１４ａにより隔てられている。カバープレート３０′は本実施形態では別の電極を形成する。この電極は、可動な電極５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′および下位の固定的な電極３ｂ１，３ｂ２，３ｂ３，３ｂ４と共に、差動コンデンサ配置構造（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｚｉａｌｋｏｎｄｅｎｓａｔｏｒａｎｏｒｄｎｕｎｇ）を成す。
【００５６】
図１０〜図１２から見て取れるように、この第５の実施形態では、中央の支柱が設けられておらず、可動な電極５ｂ１′，５ｂ２′，５ｂ３′，５ｂ４′は円形の中央の電極領域５ｂ０′に懸架され、電極領域５ｂ０′はやはり撓みばね５ａ１′，５ａ２′，５ａ３′，５ａ４′を介して、同じ層から形成されているフレームエレメント５ａ′に懸架される。フレームエレメント５ａ′は、絶縁層４ａと、エレメント３ａ１〜３ａ５と、絶縁層２とを介して基板１上に固定されている。
【００５７】
本発明について上に有利な実施例を参照しながら説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、多様に改変可能である。
【００５８】
特に、電極幾何学形状および材料は任意であり、図示の例に限定されるものではない。両導電性の層の材料はポリシリコンに限定されるものではなく、特に金属であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子の概略的な水平断面図であり、より詳細に言えば、図１ａは、下位の電極領域を通る平らな断面図であり、図１ｂは、上位の電極領域を通る平らな断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子の概略的な垂直断面図であり、より詳細に言えば、図２ａは、図１ａ，ｂに示した線Ａ−Ａ′もしくは線Ｂ−Ｂ′に沿った断面図であり、図２ｂは、図１ａ，ｂに示した線Ｃ−Ｃ′もしくはＣ１−Ｃ１′に沿った断面図であり、図２ｃは、図１ａ，ｂに示した線Ａ１−Ａ１′もしくはＢ１−Ｂ１′に沿った断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子を製作する製作法の連続するプロセスステップ（ａ〜ｅ）を、図１ａ，ｂに示した線Ａ−Ａ′もしくはＢ−Ｂ′および線Ｃ−Ｃ′もしくはＣ１−Ｃ１′に沿った概略的な垂直断面図で示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子を上から見た概略的な平面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子の概略的な垂直断面図、より詳細に言えば、図４に示した線Ｄ−Ｄ′に沿った断面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子を製作する製作法の連続するプロセスステップ（ａ〜ｄ）を、図４に示した線Ｄ−Ｄ′に沿った概略的な垂直断面図で示す図である。
【図７】本発明の第３の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子を上から見た概略的な抜粋平面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子を上から見た概略的な抜粋平面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子を上から見た概略的な平面図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子の概略的な垂直断面図、より詳細に言えば、図１２に示した線Ｂ２−Ｂ２′に沿った断面図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子の概略的な垂直断面図、より詳細に言えば、図１２に示した線Ｂ３−Ｂ３′に沿った断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態によるマイクロマシニング型の構成素子の、可動な電極領域を通る概略的な水平断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
３ａ１〜３ａ５  フレームセグメント
３ｄ１〜３ｄ５  供給線路区分
３ｂ１〜３ｂ４  下位の電極領域
１０  支柱
２０  コンタクトプラグ
５ｂ１〜５ｂ４  上位の電極区分
５ｂ１′〜５ｂ４′  上位の電極区分
５ｂ０  円環形の電極区分
５ｂ０′  円環形の電極区分
５ａ１〜５ａ４  撓みばね
５ａ１′〜５ａ４′  撓みばね
５ｃ  １０のコンタクトプラグ
５ｄ  ２０のコンタクトプラグ
３ｃ１  供給線路区分
５ａ  環状の第３の電極配置構造
５ａ′  フレームエレメント
１５  中間室
１  基板
２  第１の絶縁層
４，４ａ  第２の絶縁層
１４，１４ａ  第３の絶縁層
３０，３０′  カバープレート
３５  貫通孔
４０  中央の貫通孔
Ｗ  波形のコルゲーション
５１〜５３  櫛構造
【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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