[发明专利]声音传感器及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及声音传感器及其制造方法，特别涉及能够作为高灵敏度的传声器（Microphone）使用的声音传感器及其制造方法。

背景技术

图1中的（A）、图1中的（B）以及图1中的（C）是表示将现有例的声音传感器容纳在箱体内的传声器模块的剖视图。声音传感器11在基板12的表面上设置有薄膜状的膜片（diaphragm）13（可动电极）和固定电极14，在膜片13的背面侧并在基板12内形成有空洞15。该声音传感器11是利用膜片13和固定电极14之间的静电容量的变化来检测声音振动的静电容量式传感器。箱体16包括底座17和覆盖该底座17的上方的罩体18。

就声音传感器11而言，最初如图1中的（A）那样，基板12的背面安装在底座17的上表面上，在罩体18上开设有声音导入孔19。在这样的实施方式中，箱体16内的空间20成为声音的前室，声音传感器11的空洞15成为声音的后室（back chamber）。

前室（front chamber）是相对于声音振动（空心箭头所示。）的进入方向而位于膜片的前方的空间。后室是相对于声音振动的进入方向而位于膜片的后方的空间，并是使膜片振动的声音振动进行传播的空间。该后室在传声器模块中发挥“空气弹簧”的作用，后室的容积越大，“空气弹簧”越柔软，而能够提高声音传感器11的灵敏度。

因此，在一部分传声器模块中，如图1中的（B）所示，在底座17上开设有声音导入孔19，在底座17的上表面上安装有声音传感器11，并使空洞15和声音导入孔19相连通。或者，如图1中的（C）所示，在罩体18上开设有声音导入孔19，在罩体18的下表面上安装有声音传感器11，并使空洞15和声音导入孔19相连通。

在图1中的（B）和图1中的（C）那样的传声器模块中，从声音导入孔19进入的声音振动从空洞15侧进入膜片13，所以箱体16内的空间20成为后室。若采用这样的结构，则与如图1中的（A）那样将空洞15作为后室的情况相比，能够增大后室（空间20）的容积，从而能够提高声音传感器11的灵敏度。因此，近年来，如图1中的（B）和图1中的（C）那样的结构的传声器模块备受关注。

另一方面，在制作声音传感器的情况下，作为基板12，通常使用价格便宜的（100）面Si基板。在通过对基板12从背面侧进行湿蚀刻来形成空洞15的情况下，如图2所示的声音传感器21那样，形成在基板12的背面上的开口（以下称为背面开口。）比在基板12的表面上的开口（以下称为表面开口。）更宽的锥状的空洞15。其原因在于，湿蚀刻从基板12的背面侧进行，并且，在与作为最稠密面的（111）面垂直的方向上蚀刻速率小，利用（111）面形成空洞15的壁面。

现在如图2所示，在（100）面Si基板中，在将（111）面与基板12的背面所形成的角度设为α=54°、将基板12的厚度设为d、将空洞15的表面开口宽度设为U、将空洞15的背面开口宽度设为D时，背面开口宽度D如下。

D=U+2×d/tanα≈U+1.5×d

因此，在以表面开口宽度U与膜片13的宽度大致相等的方式形成空洞15的情况下，空洞15的背面开口宽度D变得相当大。

另外，图3是在专利文献1中记载的声音传感器22的剖视图。该声音传感器22的空洞15为桶（barrel）状。即，在该空洞15中，从基板12的表面到厚度方向中央部为止，与基板12的表面平行的截面的宽度随着朝向基板12的背面而逐渐增加，从基板12的厚度方向中央部到背面为止，与基板12的表面平行的截面的宽度随着朝向基板12的背面而逐渐减少。在专利文献1公开的声音传感器22中，若与图2那样的锥状的空洞进行比较，则能够减小空洞15的背面开口宽度。但是，在专利文献1的声音传感器22中，与基板表面平行的截面的宽度从增加转为减少的部位（节部）相比基板12的厚度方向中央更接近背面侧，空洞15的背面开口宽度比表面开口宽度更宽。

图4中的（A）是在专利文献2中记载的MEMS器件23的剖视图。在MEMS器件23中，在从基板12的表面到厚度方向中央部为止，与基板12的表面平行的截面的宽度随着朝向基板12的背面而逐渐增加，从基板12的厚度方向中央部到背面为止，与基板12的表面平行的截面的宽度随着朝向基板12的背面而逐渐减少，由此形成空洞15。