技术领域本申请公开一种音响传感器及音响传感器的制造方法。
背景技术：
目前，作为小型的麦克风使用利用称为ECM(ElectretCondenserMicrophone)的音响传感器的麦克风。但是，ECM在热方面差，另外，在数字化的对应及小型化这一点上利用使用MEMS(MicroElectroMechanicalSystems)技术制造的音响传感器的麦克风(MEMS麦克风)优异，因此，近年来，正在采用MEMS麦克风(例如，参照专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：(日本)特开2011－250170号公报发明所要解决的课题作为音响传感器的一种，有利用MEMS技术实现在固定有电极膜的背板上经由间隙对向配置接收声波而振动的振动电极膜的方式的结构。这种音响传感器例如通过在基板之上形成振动电极膜、及覆盖振动电极膜的牺牲层后，在牺牲层之上形成背板，之后去除牺牲层而可以实现。由于MEMS应用半导体制造技术，因此，可以得到极小的音响传感器。但是，一般使用MHMS技术制作的音响传感器中，由于由薄膜化的振动电极膜及背板构成，所以难以确保它们耐冲击性。与之相对，例如，还要考虑使容易施加应力部分在结构上为厚壁，但使特定的部位厚壁化在半导体制造技术的成膜工艺的制约上是困难的。另外，在使振动电极板、背板整体厚壁的情况下，灵敏度降低及音孔部的热杂音增加，噪音会恶化。
技术实现要素：
于是，本发明的解决课题在于，不受半导体制造技术的制约，另外，不会降低灵敏度、噪音性能，从而改善耐冲击性能。为了解决上述问题，本发明的音响传感器在背板和半导体基板之间具备振动电极膜，其中，使在设置于背板的固定板的周围形成的框壁的内侧残留牺牲层，且使牺牲层的内侧表面的凹凸比通过从多个音孔供给的蚀刻液去除牺牲层的情况下形成的、固定板的音孔的外形的相似形连续的音孔形状反映构造的凹凸小。详细而言，该音响传感器具备：半导体基板，其在表面具有开口；背板，其由以与所述半导体基板的开口对向的方式配设且具有多个音孔的固定板和设置于该固定板的固定电极膜构成；振动电极膜，其在所述背板与所述半导体基板之间，经由间隙以与该背板对向的方式配设，将音响振动转换为所述振动电极膜与所述固定电极膜之间的静电电容的变化并进行检测，其特征在于，所述固定板通过半导体制造工艺而配设，并且其周围的至少一部分以弯曲的形状构成的框壁与所述半导体基板直接或间接结合，在所述框壁的内侧的至少一部分残留在所述半导体制造工艺中从所述固定板的内侧去除的牺牲层，并且该残留的牺牲层的内侧表面的凹凸比在所述半导体制造工艺中通过从所述多个音孔供给的蚀刻液去除所述牺牲层的情况下形成的、音孔的外形的相似形连续的音孔形状反映构造的凹凸小。在此，音孔形状反映构造是指通过从形成于固定板的多个音孔分别流入，且从音孔的中心放射状扩散的蚀刻液蚀刻框壁的内侧的牺牲层，形成于该牺牲层的凹凸状的构造，例如，在所述音孔为圆形的情况下，可以例示连接多条从各音孔的中心处于等距离的圆弧状的线的形状的情况。所述音响传感器使在设置于背板的固定板的周围形成的框壁的内侧残留牺牲层。因此，所述音响传感器如果与未残留牺牲层的传感器比较，框壁通过牺牲层被加强，另外，牺牲层的内侧表面的凹凸比音孔形状反映构造的凹凸小，因此，也难以产生因凹凸引起的应力集中。因此，根据所述音响传感器，与没有残留牺牲层的传感器相比，可以改善耐冲击性能。此外，从所述固定板的法线方向观察，所述多个音孔也可以配置于所述半导体基板的开口的内则。音孔只要这样配置，则从半导体基板的开口流入的蚀刻液比从音孔流入的蚀刻液早达到处于框壁的内侧且从固定板的法线方向观察处于振动电极膜的外侧的牺牲层，因蚀刻液从音孔的流入而形成的凹凸被缓和，残留于框壁的内侧的牺牲层的内侧表面所形成的凹凸比音孔形状反映构造的凹凸小。另外，也可以是，所述半导体制造工艺包含：在所述开口形成前的所述半导体基板的表面上堆积第一牺牲层和覆盖该第一牺牲层的第二牺牲层的工序；在所述第二牺牲层上成膜振动电极膜的工序；以覆盖所述振动电极膜的方式堆积第三牺牲层的工序；去除所述第一牺牲层的工序；去除所述第二牺牲层及所述第三牺牲层各自一部分的工序，从所述固定板的法线方向观察，所述音孔配置于所述第一牺牲层的外形的内侧。只要音孔这样配置，则从半导体基板的开口流入的蚀刻液比从音孔流入的蚀刻液早达到处于框壁的内侧且从固定板的法线方向观察处于振动电极膜的外侧的牺牲层，因此，因蚀刻液从音孔的流入而形成的凹凸被缓和，残留于框壁的内侧的牺牲层的内侧表面所形成的凹凸比音孔形状反映构造的凹凸小。另外，也可以是，所述牺牲层其特征在于，至少由上下二层构成，所述牺牲层的材质以所述半导体制造工艺中的下侧的牺牲层的蚀刻速率比所述半导体制造工艺中的上侧的牺牲层的蚀刻速率高的方式选择。下侧的牺牲层如果蚀刻速率比上侧的牺牲层高，则从半导体基板的开口流入的蚀刻液比从音孔流入的蚀刻液早达到处于框壁的内侧且从固定板的法线方向观察处于振动电极膜的外侧的牺牲层，因此，因蚀刻液从音孔的流入而形成的凹凸被缓和，框壁的内侧表面的凹凸比音孔形状反映构造的凹凸小。另外，也可以是，其特征在于，在所述固定板的从所述固定板的法线方向观察至少残留所述牺牲层的部分的上方还堆积有不透明的薄膜。如果在至少牺牲层残留的部分的上方堆积不透明的薄膜，则不能透过固定板及框壁看见牺牲层，因此，可以降低看见蚀刻的残留物即牺牲层位置的偏差而误认为不良品的可能性，另外，可以实现构造的加强。另外，也可以是，其特征在于，从所述固定板的法线方向观察，所述振动电极膜具有大致四边形的振动部，在所述残留的牺牲层，残留于所述框壁的与所述振动部的各边对向的区域的部分的平均厚度比残留于所述框壁的其它区域的部分的平均厚度厚。据此，可以在容易破损的部位重点残留牺牲层，因此，可以有效地改善耐冲击性，另外，可以减小用于使牺牲层残留的面积，因此，有利于音响传感器的小型化。另外，本发明也可以从方法的侧面掌握。例如，本发明的音响传感器的制造方法，其特征在于，包含：形成与半导体基板的表面对向的振动电极膜及内部包含该振动电极膜的牺牲层的工序；在所述牺牲层之上形成与所述半导体基板的表面对向，并且具有多个音孔的固定板及该固定板的周围的至少一部弯曲并与所述半导体基板直接或间接结合的框壁的工序；在所述半导体基板形成开口的工序；通过蚀刻去除所述牺牲层的工序，在通过蚀刻去除所述牺牲层的工序中，从所述固定板的多个音孔及所述半导体基板的开口供给蚀刻液，使从所述半导体基板的开口供给的蚀刻液比从所述音孔供给的蚀刻液早达到处于所述框壁的内侧且从所述固定板的法线方向观察处于所述振动电极膜的外侧的牺牲层。根据上述音响传感器及音响传感器的制造方法，可以不受半导体制造技术的制约，另外，不会降低灵敏度、噪声性能，而改善耐冲击性能。附图说明图1是表示实施方式的音响传感器的一例的立体图；图2是表示音响传感器的内部构造的一例的分解立体图；图3(A)～(E)是表示音响传感器的制造工序的概要的说明图；图4是(A)、(B)比较实施方式的音响传感器和比较例的音响传感器的内部构造的图；图5(A)、(B)是比较进行下落试验的情况的状态的图；图6(A)、(B)是比较因力矩作用而变形的状态的图；图7是表示声孔和后室的开口的位置关系的图的一例；图8(A)、(B)是从上侧观察残留于框壁的内侧的牺牲层的内侧表面的形状的图的第一例；图9是表示从固定板的法线方向观察声孔配置于后室的内侧的情况的蚀刻液的流动的一例的图；图10是表示声孔和第一牺牲层的位置关系的图的一例；图11(A)～(E)是表示第一变形例的制造工序的概要的说明图；图12(A)、(B)是从上侧观察残留于框壁的内侧的牺牲层的内侧表面的形状的图的第二例；图13(A)、(B)是在音响传感器上进一步设置不透明的薄膜的第三变形例的图。符号说明1、101：音响传感器、2：后室、3：硅基板、4：绝缘膜、5，105：振动电极膜、6，106：背板、7：固定板、8，108：固定电极膜、9：振动膜电极垫、10：固定电极垫、11：振动部、12：固定部、13：下部牺牲层、14：第一牺牲层、15B：第二牺牲层、15U：第三牺牲层、15：牺牲层、16，116：框壁、17：止动件、18：声孔、19：贯通孔、20：凹凸、21：薄膜、22：开口具体实施方式以下，对本发明申请的实施方式进行说明。以下所示的实施方式是本发明申请的一方式，不限定本发明申请的技术范围。图1是表示实施方式的音响传感器1的一例的立体图。另外，图2是表示音响传感器1的内部构造的一例的分解立体图。音响传感器1是在设置有后室2的硅基板(半导体基板)3的上面层叠绝缘膜4、振动电极膜(隔膜)5、及背板6而成的层叠体。背板6具有在固定板7上成膜有固定电极膜8的构造，在固定板7的硅基板3侧配置有固定电极膜8。在背板6的固定板7全面设置有多个声孔(音孔)(图1及图2所示的固定板7的阴影的各点相当于各个声孔)。另外，在固定电极膜8的四角中的一个角设置有固定电极垫10。硅基板3例如可以由厚度500μm左右的单晶硅形成。振动电极膜5例如可以由厚度0.7μm左右的导电性的多晶硅形成。振动电极膜5为大致矩形状的薄膜，在振动的大致四边形的振动部11的四角部分设置有固定部12。而且，振动电极膜5以覆盖后室2的方式配置于硅基板3的上面，在四个固定部12中，固定于硅基板3。振动电极膜5的振动部11感应声压而上下振动。在处于四角的固定部12中的一个上设置有振动膜电极垫9。设置于背板6的固定电极膜8以与振动电极膜5中除去了四角的固定部12的振动的部分对应的方式设置。这是因为，由于振动电极膜5中四角的固定部12不会感应声压而振动，所以振动电极膜5和固定电极膜8之间的静电电容不变化。如果声音达到音响传感器1，则声音通过声孔，对振动电极膜5施加声压。通过该声孔，声压施加在振动电极膜5上。另外，通过设置声孔，背板6和振动电极膜5之间的气隙中的空气易向外部溢出，可以减轻热杂音，减少噪声。音响传感器1通过上述的构造，接收声音，振动电极膜5振动，振动电极膜5和固定电极膜8之间的距离变化。如果振动电极膜5和固定电极膜8之间的距离变化，则振动电极膜5和固定电极膜8之间的静电电容变化。因此，在与振动电极膜5电连接的振动膜电极垫9、和与固定电极膜8电连接的固定电极垫10之间施加直流电压，通过将上述静电电容的变化作为电信号取出，可以将声压作为电信号进行检测。音响传感器1经过下面的制造工序制造。图3(A)～(E)是表示音响传感器1的制造工序的概要的说明图。首先，在硅基板3的表面形成下部牺牲层(氧化硅)13。下部牺牲层13以矩形状去除与振动电极膜5的中央部分对应的位置，规定蚀刻硅基板3时的后室2的开口形状。而且，在下部牺牲层13的上侧的与振动电极膜5对应的部分形成比振动电极膜5大一圈的第一牺牲层(多晶硅)14。而且，在下部牺牲层13及第一牺牲层14之上形成第二牺牲层(氧化硅)15B、振动电极膜(多晶硅)5、第三牺牲层(气体硅)15U、背板(金属薄膜及氮化硅的绝缘层)6、支承固定板7的框壁16、从背板6朝向振动电极膜5方突出的突起状的止动件17。下部牺牲层13、第二牺牲层15B及第三牺牲层15U也作为绝缘膜发挥功能，因此，通过残留一部分，形成上述的绝缘膜4。止动件17因防止与固定电极膜8接近的振动电极膜5和固定电极膜8固定的目的而设置。止动件17例如可以通过将第三牺牲层15U形成两层构造，在上侧的层设置与止动件17对应的凹部而形成。而且，在背板6上形成声孔18(图3(A))。接着，利用各向异性蚀刻对基板3进行蚀刻，在与振动电极膜5的中央部分对应的位置形成贯通孔19(图3(B))。而且，通过形成于硅基板3的贯通孔19，利用各向同性蚀刻对第一牺牲层14进行蚀刻(图3(C))。而且，进一步对硅基板3进行蚀刻，扩张贯通孔19，完成后室2(图3(D))。之后，通过形成于硅基板3的后室2的开口22及形成于固定板7的声孔18，第二牺牲层15B及第三牺牲层15U以残留于框壁16的内侧的程度进行蚀刻(图3(E))。由此，完成音响传感器1。此外，以下，在将第二牺牲层15B及第三牺牲层15U一并说明的情况下，简称为“牺牲层15”。图4(A)、(B)是比较实施方式的音响传感器1和比较例的音响传感器的内部构造的图。实施方式的音响传感器1在框壁16的内侧残留牺牲层15，与之相对，比较例的音响传感器101在框壁116的内侧没有任何残留物，通过蚀刻而完全去除牺牲层。牺牲层15残留于框壁16的内侧的实施方式的音响传感器1与牺牲层未残留于框壁116的内侧的比较例的音响传感器101相比，具有如下的效果。图5(A)、(B)是比较进行下落试验的情况下的状态的图。实施方式的音响传感器1的框壁16通过残留于框壁16的内侧的牺牲层15被加强，因此，强度比比较例的音响传感器101的框壁116高。因此，与比较例的音响传感器101相比，实施方式的音响传感器1在进行下落试验的情况下，其振动电极膜5及背板6难以破损。图6(A)、(B)是比较力矩作用下的变形的状态的图。实施方式的音响传感器1的框壁16通过残留于框壁16的内侧的牺牲层15被加强，因此，强度比比较例的音响传感器101的框壁116高。因此，与比较例的音响传感器101的背板106相比，实施方式的音响传感器1即使将因固定电极膜8及固定板7具有的内部应力及热膨胀系数差产生的力引起的力矩施加在背面6，也难以挠曲。如果背板6、106挠曲，则固定电极膜8、108和振动电极膜5、105之间的静电电容会发生变化，因此，可能会产生灵敏度的偏差。在这一点上，只要是实施方式的音响传感器1，背板6就难以挠曲，因此，固定电极膜8和振动电极膜5之间的静电电容难以变化，不易产生灵敏度偏差。但是，在上述的音响传感器1的制造工序的说明中，对于声孔18的位置没有特别提及，但各声孔18优选例如从固定板7的法线方向观察(从上侧观察)，配置在设置于硅基板3的后室2的开口22的内侧。图7是表示声孔18和后室2的开口22位置关系的图的一例。如果各声孔18从上侧观察配置于后室2的开口22的内侧，则从后室2的开口22流入的蚀刻液比从声孔18流入的蚀刻液早达到处于框壁16的内侧且从固定板7的法线方向观察处于振动电极膜8的外侧的牺牲层15，因此，因蚀刻液从声孔18的流入而形成的凹凸被缓和，残留于框壁16的内侧的牺牲层15的内侧表面的凹凸比音孔形状反映构造的凹凸小。图8(A)、(B)是从上侧观察第三牺牲层的内侧表面的形状的图的一例。图8(A)是表示从后室2的开口22流入的蚀刻液比从声孔18流入的蚀刻液早达到处于框壁16的内侧且从固定板7的法线方向观察处于振动电极膜8的外侧的牺牲层15的情况下形成的、牺牲层15的内侧表面的形状的一例。另一方面，图8(B)是表示从声孔18流入的蚀刻液比从后室2的开口22流入的蚀刻液早达到处于框壁16的内侧且从固定板7的法线方向观察处于振动电极膜8的外侧的牺牲层15的情况下形成的、牺牲层15的内侧表面的形状的一例。在上述制造工序中，在完成后室2后的蚀刻时，通过形成于硅基板3的后室2的开口22及形成于固定板7的声孔18，对牺牲层15进行蚀刻。因此，假如在从声孔18流入的蚀刻液比从后室2的开口22流入的蚀刻液早达到处于框壁16的内侧且从固定板7的法线方向观察处于振动电极膜8的外侧的牺牲层15的情况下，从声孔18流入的蚀刻液从各声孔18放射状慢慢扩散，在残留于框壁16的内侧的牺牲层5的内侧表面形成凹凸20(参照图8(B)的放大图)。凹凸20是声孔18的外形的相似形连续的音孔形状反映构造，对于大小可以如下表示。例如，在将牺牲层15的内侧表面的凹凸20的突起长度设为L，将声孔18的半径设为a，将从声孔18的边缘到蚀刻扩散的距离设为b，将各声孔18的间隔设为c的情况下，以下的关系式成立。此外，凹凸20的突起的长度L表示凹凸20的大小，因此，可以作为音孔形状反映构造的大小而掌握。(式1)L=a+b-(a+b)2-(c2+a)2]]>如从上述的关系式判断为，凹凸20的大小根据声孔18的半径及蚀刻的扩散，各声孔18的间隔而发生变动。因此，本实施方式的制造方法中，从后室2的开口22流入的蚀刻液比从声孔18流入的蚀刻液早达到处于框壁16的内侧且从固定板7的法线方向观察处于振动电极膜8的外侧的牺牲层15，由此，使因蚀刻液从声孔18的流入而形成的凹凸至少比音孔形状反映构造的凹凸小，从而抑制因凹凸引起的应力集中发生的情况。图9是表示将声孔18从固定板7的法线方向观察配置于后室2的开口22的内侧的情况下的蚀刻液的流动的一例的图。如本实施方式的音响传感器1，如果声孔18从固定板7的法线方向观察配置在设置于硅基板3的后室2的开口22的内侧，则从后室2的开口22供给的蚀刻液比从声孔18流入蚀刻液早达到图9所示的虚线部分(处于框壁16的内则且从固定板7的法线方向观察处于振动电极膜8的外侧的牺牲层15)，因此，与音孔形状反映构造即凹凸20相同的大小的凹凸可以不形成于框壁16的内侧。但是，在上述的音响传感器1的制造工序的说明中，对声孔18的位置和第一牺牲层14的位置关系没有特别提及，但各声孔18例如从固定板7的法线方向观察，优选配置于第一牺牲层14的外形的内侧。图10是表示声孔18和第一牺牲层14的位置关系的图的一例。如果各声孔18从上侧观察配置于第一牺牲层14的外形的内侧，则通过蚀刻去除第一牺牲层14后，从后室2的开口22流入的蚀刻液比从声孔18流入的蚀刻液可以早达到处于框壁16的内侧且从固定板7的法线方向观察处于振动电极膜8的外侧的牺牲层15，因此，因蚀刻液从声孔18的流入而形成的凹凸被缓和，容易使残留于框壁16的内侧的牺牲层15的内侧表面的凹凸比音孔形状反映构造的凹凸小。(第一变形例)但是，在上述的音响传感器1的制造工序的说明中，对于牺牲层15的材质没有特别涉及，但例如，如果以下侧的第二牺牲层15B的蚀刻速率比上侧的第三牺牲层15U蚀刻速率高的方式选定牺牲层15的材质，则容易使残留于框壁16的内侧的牺牲层15的内侧表面的凹凸比音孔形状反映构造的凹凸小。图11(A)～(E)是表示第一变形例的制造工序的概要的说明图。在硅基板3的表面形成牺牲层15时，以第二牺牲层15B的蚀刻速率比第三牺牲层15U的蚀刻速率高的方式选定第三牺牲层15U的材料和第二牺牲层15B的材料(图11(A))。接着，与上述实施方式的制造工序同样，对硅基板3进行蚀刻，形成贯通孔19(图11(B))，通过贯通孔19，对第一牺牲层14进行蚀刻(图11(C))，对硅基板3再进行蚀刻，完成后室2(图11(D))。之后，通过后室2的开口22及声孔18，以牺牲层15残留于框壁16的内侧的程度进行蚀刻(图11(E))。在本变形例的制造工序的情况下，牺牲层15中上侧的第三牺牲层15U的蚀刻速率比下侧的第二牺牲层15B低。因此，从声孔18流入的蚀刻液难以从声孔18更深地浸入牺牲层15的里处。因此，只要是本变形例的制造工序，则如图11所示，即使从固定板7的法线方向观察不在硅基板3的后室2的开口22的内侧配置声孔18，由于与蚀刻液从声孔18的流入相比，蚀刻液从后室2的开口22的流入变为支配性的，所以也可以使残留于框壁16的内侧的牺牲层15的内侧表面的凹凸比音孔形状反映构造的凹凸小。(第二变形例)此外，图8(A)、(B)图示了作为实施方式的音响传感器1，残留于框壁16的内侧的牺牲层15的厚度在残留于与振动部11的各边对向的区域的部分和残留于除此以外的区域(其它区域)的部分相同的情况，但上述实施方式的音响传感器1不限于这样的方式。图12(A)、(B)是从上侧观察残留于框壁16的内侧的牺牲层15的内侧表面的形状的图的第二例。上述实施方式的音响传感器1例如，如图12(A)所示，残留于框壁16的与振动部11的各边对向的区域的部分的牺牲层15的平均厚度比残留于框壁16的除此以外的区域(其它区域)的部分的平均厚度厚，另外，也可以在除此以外的区域具有音孔形状反映构造产生的凹凸，或如图12(B)所示，牺牲层15仅残留在框壁16的与振动部11的各边对向的区域，对于框壁16的除此以外的区域也可以去除牺牲层15。背板6及框壁16之中较易破损的部位与四角相比是与振动部11的各边对向的四边，因此，只要至少牺牲层15以沿着振动部11的各边的方式重点残留，则就能够有效改善耐冲击性，另外，由于可以减少用于残留牺牲层15的面积，所以有利于音响传感器1的小型化。(第三变形例)图13(A)、(B)是在音响传感器1中还设置不透明的薄膜的第三变形例的图。例如，在可以利用各种检查装置，透过背板6及框壁16看得见牺牲层15的情况下，有可能将在框壁16的内侧残留牺牲层15的音响传感器1作为蚀刻不足的不良品来处理。牺牲层15通过蚀刻的时间控制而残留于框壁16的内侧，例如，如比较图13(A)和图13(B)时可判明，有可能在牺牲层15的位置产生偏差。如果在牺牲层15位置有偏差，则有可能被作为不良品而处理。于是，例如，如果至少在牺牲层15残留的部分的上方堆积不透明的薄膜21，则不能透过背板6及框壁16看得见牺牲层15，因此，可以降低作为不良品误处理的可能性。另外，可以在结构上加强容易施加应力的部分。