驻极体电容传声器及其制造方法

专利名称：驻极体电容传声器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种音响检测机构的制造方法，特别涉及一种利用微型机电系统(MEMS: Micro Electro Mechanical Systems)技术所形成的驻 极体电容传声器及其制造方法。
背景技术：
驻极体电容传声器是具有平行平板电容器的超小型传声器，其工作原 理是，若电容器的一个电极响应音压的变动而振动，电容器的静电电容将 会变化，该变化最终被变换为电压信号。驻极体电容传声器有两种类型， 一种是将多个部件贴合在一起而制成 的贴合型驻极体电容传声器，另一种则是利用半导体技术即MEMS技术 将整个传声器制成一体的一体形成型驻极体电容传声器。因为贴合型驻极体电容传声器制造简单，所以这种驻极体电容传声器 一直是主流。但因为利用了贴合技术，所以在例如耐热性的提高、小型化、 成本的降低以及贴合部的加工可靠性的提高等方面都受到限制。正因为如此，利用半导体技术将整个传声器制成一体的 一体形成型驻极体电容传声 器才开始走向实用。下面，参考图8对专利文献1所公开的现有一体形成型驻极体电容传 声器之一例进行详细说明。图8是专利文献1中所公开的一体形成型驻极体电容传声器的剖视图。如图8所示，在半导体村底201上形成有氧化硅膜202，同时，将所 规定的区域(边缘区域)留出来除去半导体衬底201和氧化硅膜202而形 成薄膜区域213。这里，薄膜区域213是为了保证后述的振动膜212能够 从外部接收压力而振动将半导体村底201的一部分去除后而得到的区域。 氮化硅膜203形成在氧化硅膜202上来将薄膜区域213覆盖起来。在氮化 硅膜203上形成有一个导电膜，该导电膜成为下电极204和引出布线215。 在氮化硅膜203、下电极204以及引出布线215上依序分别形成有氧化硅 膜205和氮化硅膜206。这里，在下电极204和氧化硅膜205中形成有漏 音孑L 207。而且，氮化硅膜203及氮化硅膜206将形成有漏音孔207且位 于薄膜区域213的那一部分下电极204及氧化硅膜205包围起来。补充说明一下，由位于薄膜区域213的氮化硅膜203、下电极204、 氧化硅膜205以及氮化硅膜206构成振动膜212。氧化硅膜205是将电荷 累积起来的驻极体膜。在氮化硅膜206的上方形成有由被氮化硅膜214包 围起来的导电膜构成的固定膜(上电极)210。在振动膜212和固定膜210 之间形成有空隙209。位于薄膜区域213外侧的氮化硅膜206与固定膜 210之间以及位于薄膜区域213外侧的氧化硅膜202与固定膜210之间形 成有氧化硅膜208。空隙209形成为至少将薄膜区域213覆盖起来。位于 空隙209上方的固定膜210 (或者覆盖固定膜210的氮化硅膜214)中形 成有多个传音孔211。在氮化硅膜214、固定膜210以及氧化硅膜208中 形成开口 216来让引出布线215的一部分露出，同时在氮化硅膜214中形 成开口 217来让固定膜210的一部分露出。图9 (a)到图9 (f)是示意地显示现有的驻极体电容传声器的制造 方法的各个工序的图，该现有驻极体电容传声器的基本结构与专利文献1 中所示的一体形成型驻极体电容传声器的基本结构一样。补充说明一下， 在图9 (a)到图9 (f)中，用同一个符号来表示与图8所示的驻极体电 容传声器相同的构成要素，对重复的部分就不再做说明了。同时，为方便 说明，对一部分构成要素省略了图示。首先，如图9 (a)所示，在由硅形成的半导体衬底201的表面及背 面形成氧化硅膜202。接着，如图9 (b)所示，在半导体衬底201的表面 一侧的氧化硅膜202上依序形成氮化硅膜203、成为下电极204的导电膜、 氧化硅膜205以及氮化硅膜206，同时，通过組合使用光刻与蚀刻技术来 形成下电极204、漏音孔207以及振动膜212。之后，如图9 (c)所示，最终形成设有空隙209的牺牲层氧化膜218。接着，如图9 (d)所示，組合使用成膜、光刻以及蚀刻技术在牺牲层
氧化膜218上形成由被氮化硅膜214 (未示)包围的导电膜构成且具有凹 凸结构的固定膜210。之后，在固定膜210中开出传音孔211。之后，如 图9 (e)所示，組合使用光刻以及蚀刻技术来形成从半导体村底201的背 面一侧穿过该村底到达该村底表面一侧的氧化硅膜202的通孔219。接着，如图9 (f)所示，穿过传音孔211将一部分牺牲层氧化膜218 湿蚀刻来在固定膜210与振动膜212之间形成空隙209。此时，穿过漏音 孔207对半导体村底201表面一侧的氧化硅膜202也进行部分蚀刻。这样一来，便制成了一体形成型驻极体电容传声器，其结构是这样的， 起下电极与驻极体之作用的振动膜212、起上电极之作用的固定膜210夹 着空隙209对置。然而，因为驻极体电容传声器具有驻极体膜穿过传音孔露在筒外空气 中的结构，所以在高温多湿的环境、低温低湿的环境之间使用该驻极体电 容传声器的情况下，换句话说，在凝结水滴的不良环境下使用该驻极体电 容传声器的情况下，与简外空气相通的开口 (传音孔及漏音孔)的面积小 的空隙内部便成为尤其容易凝结出水滴的不良环境。结果是，振动膜与固 定膜由于凝结水滴而紧贴在一起，累积在驻极体中的电荷便很容易漏到筒 外空气中，这是一个潜在的问题。为解决该问题，在专利文献2中提出了以下解决方法，将贴合型驻极 体电容传声器放到六曱基二硅氨烷(HMDS: hexamethyldisilazane)气 体环境中来对空隙内部进行拒水化处理，由此来防止振动膜与固定膜由于 凝结水滴而紧贴在一起，从而防止累积在驻极体中的电荷漏到筒外空气中。下面，参考附图，对专利文献2中所示的贴合型驻极体电容传声器的 制造方法进行说明。

图10 (a)到图10 (f)是显示专利文献2中所示的 现有驻极体电容传声器的制造方法的各个工序的图。如图10(a)所示，在半导体村底301的表面及背面形成氧化硅膜302。 接着，如图10 (b)所示，組合使用光刻与蚀刻技术来选择性地去除半导 体衬底301的上部与村底表面一侧的氧化硅膜302，形成成为空隙309(参 考图10 (f))的凹坑。之后，如图10 (c)所示，在从该凹坑露出的半导体衬底301的表面 再次形成氧化硅膜302。之后，如图10 (d)所示，組合使用光刻以及蚀
刻技术来形成从半导体村底301的背面一侧穿过半导体衬底301到达所述 凹坑内的氧化硅膜302的通孔319。接着，如图10 (e)所示，将处于制造过程中的驻极体电容传声器放 到HMDS气体环境中来对氧化硅膜302进行拒水化处理(图中用符号322 (黑点)表示具有拒水性的部位)。最后，如图10 (f)所示，将振动膜312贴到半导体衬底301的表面 一侧来将所述凹坑盖起来。振动膜312具有例如在象氧化硅膜那样的绝缘 膜上形成有导电膜的膜结构。这样一来，半导体衬底301便起下电极的作 用，由振动膜312覆盖的所述凹坑成为空隙309，便能够制造出布置在空 隙309内的氧化硅膜302成为驻极体的贴合型驻极体电容传声器。《专利文献1》日本公开特许公报特开2006 — 074102号公报 《专利文献2》 美国专利4910840号说明书发明内容一发明要解决的技术问题一然而，即使象专利文献2中所记载的那样利用HMDS材料对驻极体 电容传声器进行拒水化处理，也不能够充分地防止累积在驻极体的电荷漏 到筒外空气中，这是一个问题。本发明正是为解决上述问题而做出的，其目的在于在驻极体电容传 声器中可靠地防止累积在驻极体的电荷漏到筒外空气中。—用以解决技术问题的技术方案一为达成所述目的，作为在会凝结出水滴的环境下也能够防止累积在驻 极体的电荷漏到筒外空气中的方法，本案发明人首先想到了以下发明。换句话说，本发明所涉及的第一驻极体电容传声器的制造方法，是在 包括设有驻极体的第一电极、在它与所述第一电极之间夹有空隙且与所述 第一电极对置的第二电极的驻极体电容传声器的制造方法中，包括以下工 序，工序a,对所述空隙的内部进行脱气处理，以及工序b，在所述工序a 之后至少对所述空隙的内部进行拒水化处理。根据本发明的第一驻极体电容传声器的制造方法，因为在对空隙内部 进行拒水化处理之前进行脱气处理，所以能够通过脱气处理将残留在空隙 内壁等的水分、乙醇分子等气化后除去，然后再进行拒水化处理。于是， 因为能够可靠地进行空隙内部的拒水化处理，所以空隙内壁等具有很强的 拒水性。结果是，即使在容易凝结出水滴的不良环境下也能够防止累积在 驻极体的电荷漏到筒外气体中，从而能够使驻极体电容传声器的可靠性提 高。最好是，在本发明的第一驻极体电容传声器的制造方法中，在所述工 序b中，在六曱基二硅氨烷气体环境下进行加热处理。这样一来，因为在通过脱气处理而成为水分、乙醇等被除去仅残留有氢氧基的状态的空隙内部，氢氧基(正确地讲，是氢氧基中的氢)被Si (CH3) 3基取代，所以空隙内壁等便具有很强的拒水性。最好是，在本发明的第一驻极体电容传声器的制造方法中，在所述工 序a中，或仅进行真空处理，或仅进行烘烤处理，或进行真空处理与烘烤 处理这两种处理。这样一来，便能够将残留在空隙内的水分、乙醇等可靠地气化而除去。补充说明一下，在本发明的第一驻极体电容传声器的制造方法中，既 可以在同一个空腔内进行脱气处理与拒水化处理，又可以在不同的空腔内 进行脱气处理与拒水化处理。对贴合型驻极体电容传声器而言，如在专利文献2中所记载的那样， 若将驻极体电容传声器放到HMDS气体环境中，则能够使振动膜与固定 膜的拒水性提高，防止振动膜与固定膜由于凝结出水滴而贴紧在一起，从 而在某种程度上防止累积在驻极体中的电荷漏到筒外空气中。但是，在近 年来引起人们重视的一体形成型驻极体电容传声器的制造过程中，即使原 封不动地应用专利文献2中所公开的拒水化处理，也不能够使振动膜与固 定膜中的任一个膜具有充分的拒水性，结果是，不能够防止振动膜与固定 膜由于凝结出水滴而贴紧在一起这样的现象发生。换句话说，与贴合型驻 极体电容传声器相比，在一体形成型驻极体电容传声器中防止累积在驻极 体中的电荷漏到筒外空气中就变得更加困难了 。于是，本案发明人为达到以下目的而进行了以下的研究探讨。目的就 是，在一体形成型驻极体电容传声器中，也使振动膜与固定膜双方的拒水 性提高，防止振动膜与固定膜由于凝结出水滴而贴紧在一起，由此来防止 累积在驻极体中的电荷漏到筒外空气中。具体说来，本案发明人，为了找 出在 一体形成型驻极体电容传声器与贴合型驻极体电容传声器中进行拒水 化处理后，振动膜和固定膜的拒水性却存在很大差异的原因，对将专利文献2中所公开的拒水化处理应用到专利文献1中所公开的一体形成型驻极 体电容传声器的制造方法的情形与专利文献2中所公开的驻极体电容传声 器的制造方法进行了详细的比较。结果得到了如下的见解。图11 (a)和图11 (b)是用以说明在将专利文献2中公开的拒水化 处理应用到专利文献1中所公开的一体形成型驻极体电容传声器的制造方 法中的情况下在空隙内壁进行的拒水化处理的情况的图。如图9 (f)所示，在一体形成型驻极体电容传声器的制造过程中，有 一个工序是通过部分地湿蚀刻牺牲层氧化膜218来在固定膜210与振动膜 212之间形成空隙209。此时，如图11 (a)所示，在氮化硅膜206 (形 成在振动膜212的上面)及氮化硅膜214 (形成在固定膜210的下面，设 有开口 (传音孔211))每一个膜的附近存在阻止由Si (CHa) 3基进行取 代的乙醇分子(例如CH3OH)、水分子(H20)等。而且，在氮化硅膜206 及氮化硅膜214每一个膜的表面会成为Si (CH3) 3基的取代对象的氢氧 基原来就很少。因此，如图11 (b)所示，即使放到HMDS气体环境中， 存在于氮化硅膜206及氮化硅膜214每一个膜的表面的Si (CH3) 3基的 密度也很小。由此可以做出这样的推测，即在固定膜210中在振动膜212 中都不能得到充分的拒水性。补充说明一下，在HMDS气体环境下氢氧 基被Si (CH3) 3基取代而产生拒水性这一事实是公知的以提高光阻的贴 紧性为目的技术(专利文献2)。图12 (a)与图12 (b)是用以说明专利文献2中所公开的驻极体电 容传声器的制造方法中在空隙内壁进行的拒水化处理的情况的图。如图10 (a)到图10 (f)所示，在贴合型驻极体电容传声器的制造 过程中，因为先形成会成为空隙309的凹坑后再贴合上振动膜312,所以， 如图12 (a)所示，在固定在村底表面的氧化硅膜302附近几乎不存在阻 止由Si (CHs) 3基进行取代的乙醇分子(例如CHsOH)、水分子(H20) 等。而且，在氧化硅膜302的表面存在丰富的成为Si (CH3) 3基的取代 对象的氢氧基。因此，如图12 (b)所示，若放到HMDS气体环境中， 则存在于氧化硅膜302表面的Si (CH3) 3基的密度就变得非常高。由此 可以做出这样的推测，即在氧化硅膜302的表面能够得到充分的拒水性。 补充说明一下，能够使用拒水性良好的材料来形成在拒水化处理之后再被 贴合到村底一侧的振动膜312,由此能够防止问题的发生。本案发明人根据上述见解想到了以下发明，就是一种在处于会凝结出 水滴的环境下的 一体形成型驻极体电容传声器中也能够防止累积在驻极体 的电荷漏到筒外空气中的方法。换句话说，本发明所涉及的第二驻极体电容传声器的制造方法，是以 包括设有驻极体且能够振动的第一电极、在它与所述第一电极之间夹有 空隙且与所述第一电极对置的第二电极，而且，所述第一电极与所述第二 电极各自的表面中至少面向所述空隙的部位被氮化硅膜覆盖的一体形成型 驻极体电容传声器的制造方法为前提，该制造方法包括工序a，对所述 空隙的内部进行脱气处理；工序b，在所述工序a之后至少将所述氮化硅 膜的表面氧化来形成氮氧化硅膜；以及工序c，在所述工序b之后至少对 所述氮氧化硅膜的表面进行硅烷基(silyl group)取代处理。根据本发明的第二驻极体电容传声器的制造方法，因为在对空隙的内 部进行拒水化处理亦即硅烷基取代(硅烷化)处理之前进行脱气处理，所 以能够在利用脱气处理将残留在空隙内的水分、乙醇等气化后除去，之后 再进行拒水化处理。而且，因为在进行硅烷基取代以前，将分别覆盖第一 电极与第二电极的氮化硅膜的表面氧化来形成氮氧化硅膜，所以能够使会成为硅烷基的取代对象的氢氧基很丰富。于是，因为能够可靠地对空隙的 内壁进行硅烷基取代，所以第一电极与第二电极各自的表面中面向空隙的 部位等便具有很强的拒水性。因此，即使在容易凝结出水滴的不良环境下 也能够防止设有驻极体的第一电极(振动膜)与第二电极(固定膜)由于 凝结出水滴而紧贴在一起，从而能够防止累积在驻极体的电荷由于凝结出 水滴而漏到筒外气体中。结果是，能够使驻极体电容传声器的可靠性提高。最好是，在本发明的第二驻极体电容传声器的制造方法中，在所述工 序b中进行等离子氧化处理。这样一来，即使在与筒外空气相通的开口 (传音孔及漏音孔)的面积 小的空隙内部，也能够可靠地将分別覆盖第 一 电极与第二电极的氮化硅膜 的表面氧化来形成氮氧化硅膜。而且，若利用例如在含氧气体环境中长时 间的烘烤处理(热氧化)等来代替等离子氧化，也能够收到同样的效果。最好是，在本发明的第二驻极体电容传声器的制造方法中，在所述工 序C中，在六曱基二硅氨烷气体环境下进行加热处理。这样一来，因为在通过脱气处理而成为水分、乙醇等被除去仅残留有氬氧基的状态的空隙内部，能够由Si (CH3) s基来取代氢氧基(正确地讲，是氢氧基中的氢)，所以空隙内壁等便具有很强的拒水性。而且，因为HMDS是廉价、容易槁到的通用硅烷化试剂，所以能够低成本地进行硅烷 基取代。最好是，在本发明的第二驻极体电容传声器的制造方法中，在所述工 序a中，或仅进行真空处理，或仅进行烘烤处理，或进行真空处理与烘烤 处理这两种处理。这样一来，便能够将残留在空隙内的水分、乙醇等可靠地气化而除去。 本发明所涉及的驻极体电容传声器，以包括设有驻极体且能够振动 的第一电极、在它与所述第一电极之间夹有空隙且与所述第一电极对置的 第二电极的一体形成型驻极体电容传声器为前提，所述第一电极与所述第 二电极各自的表面中至少面向所述空隙的部位被以硅烷基(含有三取代硅 烷基)末端的氮氧化硅膜覆盖。换句话说，因为本发明所涉及的驻极体电容传声器是利用前述本发明 的第二驻极体电容传声器的制造方法得到的驻极体电容传声器，第一电极 及第二电极各自的表面中面向空隙的部位被以硅烷基为末端的氮氧化硅膜 覆盖，所以设有驻极体的第一电极(振动膜)与第二电极(固定膜)便分 别具有很强的拒水性。因此，即使在容易凝结出水滴的不良环境下，也能 够防止振动膜与固定膜由于凝结出水滴而贴紧在一起，由此能够防止累积 在驻极体中的电荷漏到筒外空气中。结果是，能够使驻极体电容传声器的 可靠性提高。最好是，在本发明的驻极体电容传声器中，所述硅烷基是Si (CH3)3基。这样一来，便能够使用廉价、容易搞到的通用硅烷化试剂即HMDS 制造本发明的驻极体电容传声器。因此能够抑制制造成本。而且，即使用 例如N-三甲基硅烷基乙酰胺(TMSA: (N-Trimethylsilylacetamide)、 N,O双三甲基硅烷基乙酰胺(BSA: (N,O-Bis (trimethylsilyl) -acetamide)等其它的硅烷化试剂等来能够收到同样的效果。 一发明的效果一根据本发明，因为利用脱气处理除去残留在空隙内的水分、乙醇等后 再进行拒水化处理，所以能够使空隙的内壁等具有很强的拒水性。因此， 即使在容易凝结水滴的不良环境下，也能够防止累积在驻极体中的电荷漏 到筒外空气中，从而能够使驻极体电容传声器的可靠性提高。根据本发明，在一体形成型驻极体电容传声器的制造过程中，在进行 拒水化处理亦即硅烷基取代之前，将分别覆盖第一电极与第二电极的氮化 硅膜的表面氧化来形成氮氧化硅膜，所以能够使成为硅烷基的取代对象的 氢氧基很丰富。于是，因为能够可靠地对空隙的内壁进行硅烷基取代，所 以第一电极与第二电极各自的表面中面向空隙的部位等便具有很强的拒水 性。因此，即使在处于容易结霜的不良环境中的一体形成型驻极体电容传 声器中，也能够防止累积在驻极体的电荷由于结霜而漏到筒外气体中。结 果是，能够使一体形成型驻极体电容传声器的可靠性提高。附图的筒单说明图1 (a)到图1 (h)是显示本发明第一个实施例所涉及的驻极体电 容传声器的制造方法的各个工序的剖视图。图2 (a)与图2 (b)是显示在本发明第一个实施例所涉及的驻极体 电容传声器的制造方法的脱气处理之前以及脱气处理之后的程序升温脱附 分析结果之一例的图。图3 (a)与图3 (b)是用以说明组合使用本发明第一个实施例所涉 及的驻极体电容传声器的制造方法中的脱气处理与拒水化处理的拒水化机 理的图。拒水化机理的的图。图5是本发明第二个实施例所涉及的一体形成型驻极体电容传声器的 剖视图。
图6 (a)到图6 (g)是显示本发明第二个实施例所涉及的一体形成 型驻极体电容传声器的制造方法中的各个工序的剖视图。图7 (a)到图7 (d)是用以说明本发明第二个实施例所涉及的一体 形成型驻极体电容传声器的制造方法中在空隙内壁进行的拒水化处理的 图，图7 (a)示出了拒水化处理开始之前的状态，图7 (b)示出了脱气 处理后的状态，图7 (c)示出了等离子氧化后的状态，图7 (d)示出了 Si (CH3) 3基取代后的状态。图8是专利文献1中所示的一体形成型驻极体电容传声器的剖视图。图9 (a)到图9 (f)是显示基本结构与专利文献1中所公开的一体 形成型驻极体电容传声器相同的驻极体电容传声器的制造方法中的各个工 序的剖视图。图10 (a)到图10 (f)是显示专利文献2中所公开的贴合型驻极体 电容传声器的制造方法中的各个工序的剖视图。图11 (a)与图11 (b)是用以说明在将专利文献2中所公开的拒水 化处理应用到专利文献1中所公开的一体形成型驻极体电容传声器的制造 方法中的情况下在空隙内壁进行的拒水化处理的情况的图，图11 (a)显 示的是初始状态，图11 (b)显示的是Si (CH3) 3基取代后的状态。图12 (a)与图12 (b)是用以说明专利文献2中所公开的驻极体电 容传声器的制造方法中在空隙内壁进行的拒水化处理的情况的图，图12 (a)显示的是初始状态，图12 (b)显示进行了 Si (CH3) 3基取代后的 状态。
具体实施方式
(第一个实施例)下面，参考附图，对本发明第一个实施例所涉及的驻极体电容传声器 的制造方法进行说明。图1 (a)到图1 (h)是显示该实施例所涉及的驻极体电容传声器的 制造方法的各个工序的剖视图。首先，如图1 (a)所示，在由例如硅形成的半导体村底13的表面及 背面形成例如由氧化硅膜构成的绝缘膜14。接着，如图1 (b)所示，在 半导体衬底13的表面一侧的绝缘膜14上形成薄膜2之后，再在该该薄膜 2中形成漏音孔23。该薄膜2由在将成为下电极的导电膜上叠层将成为驻 极体的绝缘膜后而构成。接着，如图1 (c)所示，在薄膜2上形成由例如氧化硅膜构成的牺牲 膜20之后，再如图1 (d)所示，在牺牲膜20上形成上电极1。之后，如 图1 (e)所示，组合利用光刻与蚀刻技术来在上电极1中形成传音孔25 后，如图1 (f)所示，組合利用光刻与蚀刻技术来形成从半导体村底13 的背面一侧穿过半导体衬底13到达村底表面一侧的绝缘膜14的通孔8。接着，如图1 (g)所示，通过传音孔25将牺牲膜20部分地湿蚀刻 来在上电极1和薄膜2 (下电极)之间形成空隙3。此时，穿过漏音孔23 半导体村底13表面一側的绝缘膜14也被部分地蚀刻。最后，如图1 (h)所示，对含有空隙3的半导体衬底13进行利用了 例如HMDS的拒水化处理(拒水化处理的部位用符号5 (黑点)表示)。 这样一来，便制成了以布置在空隙3内的薄膜2的一部分即绝缘膜为驻极 体4的驻极体电容传声器。该实施例的特征在于，在进行所述拒水化处理之前对空隙3的内部进 行脱气处理。脱气处理，是在例如25Pa以下的压力下将半导体衬底13 暴露1个小时以上的真空处理和在例如300。C以上的温度下将半导体衬底 13暴露24小时以上的烘烤处理的組合。补充说明一下，脱气处理的条件 是，在程序升温脱附分析结果中不出现水分、乙醇等的峰值。图2 (a)示 出了该实施例的脱气处理之前的程序升温脱附分析结果之一例，图2 (b) 示出了该实施例的脱气处理之后的程序升温脱附分析结果之一例。由图2 (a)及图2 (b)可知，在脱气处理前所看到的峰值在脱气处理后消失了 。图3 (a)与图3 (b)是用以说明組合使用该实施例的驻极体电容传 声器的制造方法中的脱气处理与拒水化处理的拒水化机理的图。补充说明 一下，在图3 (a)与图3 (b)中用方框来表示空隙的内壁。若进行该实施例的脱气处理，则如图3 (a)所示，残留在空隙内壁等 的乙醇分子(例如CH30H)、水分子(H20)等气化后被除去。结果是， 成为空隙内仅残留下氢氧基的状态。接下来，若进行使用了 HMDS (换句话说，Si (CH3) 3-NH-Si (CH3) 则如图3 (b)所示，空隙内的氢氧基(正确地讲，是 氢氧基中的氢)被Si (CH3) 3基取代。结果是，空隙的内壁等具有很强 的拒水性。图4是用以说明作为比较例对空隙内仅进行拒水化处理的现有驻极体 电容传声器的制造方法中的拒水化机理的的图。补充说明一下，图4中用 方框来表示空隙的内壁。象现有的那样，在仅利用HMDS进行拒水化处理的情况下，因为是 在空隙内壁等残留有乙醇分子(例如CHsOH)、水分子(H20)等的状态 下进行拒水化处理，所以乙醇分子、水分子等中的氢氧基(正确地讲，是 氢氧基中的氢)被Si (CH3) 3基取代。因此，Si (CH3) 3基对空隙内的 氢氧基的取代不充分，就成为空隙的内壁等微区域拒水化不充分的状态， 结果，在结霜环境下电荷从驻极体漏到筒外空气中。如上所述，根据该实施例，因为在对空隙内部进行拒水化处理之前进 行脱气处理，所以能够通过脱气处理将残留在空隙内壁等的水分、乙醇分 子等气化后除去，然后再进行拒水化处理。这样一来，因为能够可靠地进 行空隙内部的拒水化处理，所以空隙内壁等具有很强的拒水性。结果是， 即使在容易凝结出水滴的不良环境下也能够防止累积在驻极体的电荷漏到 筒外气体中，因而能够使驻极体电容传声器的可靠性提高。补充说明一下，在该实施例中，只要成为驻极体的绝缘材料是具有电 沉积(electro-deposition)特性的材料即可，并没有特别的限定。可以使 用例如氧化硅膜、氮化硅膜等。在该实施例中，在拒水化处理中利用了 HMDS，还可以用例如N-三 曱基硅烷基乙酰胺(TMSA: (N-Trimethylsilylacetamide)、 N，O双三曱 基硅烷基乙酰胺(BSA: (N，OBis (trimethylsilyl) -acetamide)等其 它硅烷化试剂等。在该实施例中，作为脱气处理进行了真空处理与烘烤处理这两个处理， 但还可以仅进行真空处理或仅进行烘烤处理来代替。在该实施例中，既可以在同一个空腔内进行脱气处理与拒水化处理， 又可以在不同的空腔内进行脱气处理与拒水化处理。 (第二个实施例)
下面，参考附图对本发明第二个实施例所涉及的驻极体电容传声器及 其制造方法进行说明。图5是该实施例的驻极体电容传声器的剖视图，具体而言，是一体形 成型驻极体电容传声器的剖视图。如图5所示，在半导体村底101上形成有氧化硅膜102，同时，将所 规定的区域(边缘区域)留出来除去半导体村底101和氧化硅膜102来形 成薄膜区域113。这里，薄膜区域113是为了保证后述的振动膜112能够 从外部接收压力而振动将半导体衬底101的一部分去除后而得到的区域。 氮化硅膜103形成在氧化硅膜102上来将薄膜区域113覆盖起来。在氮化 硅膜103上形成有一个导电膜，该导电膜会成为下电极104和引出布线 115。在氮化硅膜103、下电极104以及引出布线115上依序分別形成有 氧化硅膜105和氮化硅膜106。这里，在下电极104和氧化硅膜105中形 成有漏音孔107。而且，氮化硅膜103及氮化硅膜106将形成有漏音孔 107且位于薄膜区域113的那一部分下电极104及氧化硅膜105包围起来。补充说明一下，由位于薄膜区域113的氮化硅膜103、下电极104、 氧化硅膜105以及氮化硅膜106构成振动膜112。氧化硅膜105是将电荷 累积起来的驻极体膜。在氮化硅膜106的上方形成有由被氮化硅膜114包 围起来的导电膜构成的固定膜(上电极)110。在振动膜112和固定膜110 之间形成有空隙109 。位于薄膜区域113外侧的氮化硅膜106与固定膜210 之间以及位于薄膜区域113外侧的氧化硅膜102与固定膜110之间形成有 氧化硅膜108。空隙109形成为至少将薄膜区域113覆盖起来。位于空隙 109上方的固定膜110 (或者覆盖固定膜110的氮化硅膜114)中形成有 多个传音孔lll。在氮化硅膜114、固定膜110以及氧化硅膜108中形成 开口 116来让引出布线115的一部分露出，同时在氮化硅膜114中形成开 口 117来让固定膜110的一部分露出。该实施例的特征在于，在氮化硅膜103、氮化硅膜106以及氮化硅膜 114每一个膜的表面部(具体而言空隙109及面向筒外空气的部位)形成 有氮氧化硅膜151，氮氧化硅膜151例如是以Si (CH3) 3基等硅烷基为 末端的表面(以下称其为硅烷基末端表面153)。换句话说，设有驻极体且 能够振动的下电极104、是固定膜110的上电极各自的表面中面向空隙109的部位被以硅烷基为末端的氮氧化硅膜151所覆盖。补充说明一下，在半导体村底101的露出表面、从开口 116处所露出 的引出布线115的表面以及从开口 117处露出的固定膜110的表面形成有 氧化硅膜152，氧化硅膜152也具有硅烷基末端表面153。补充说明一下， 因为氧化硅膜152的膜厚在lnm左右以下，所以在开口 116及117用探 针进行检查、进行焊线等一点问题也没有。下面，参考附图对该实施例所涉及的驻极体电容传声器的制造方法进 行说明。具体而言，图6 (a)到图6 (g)是显示该实施例的驻极体电容 传声器的制造方法，具体而言，是基本结构与图5所示的该实施例的一体 形成型驻极体电容传声器相同的驻极体电容传声器的制造方法中的各个工 序的剖视图。补充说明一下，在图6 (a)到图6 (g)中，用同一个符号 来表示与图5所示的驻极体电容传声器相同的构成要素，对重复的部分就 不再做说明了。同时，为方便说明，对一部分构成要素省略了图示。首先，如图6 (a)所示，在由例如硅形成的半导体村底101的表面 及背面形成绝缘膜例如氧化硅膜102。接着，如图6 (b)所示，在半导体 衬底101的表面一侧的氧化硅膜102上依序形成氮化硅膜103、成为下电 极104的导电膜、氧化硅膜105以及氮化硅膜106，同时，組合使用光刻 与蚀刻技术来形成下电极104、漏音孔107以及振动膜112。之后，如图6 (c)所示，最终形成设有空隙109的牺牲层氧化膜118。接着，如图6 (d)所示，組合使用成膜、光刻以及蚀刻技术在牺牲层 氧化膜118上形成由被氮化硅膜114 (未示)包围的导电膜构成且具有凹 凸结构的固定膜110。之后，在固定膜110中开出传音孔111。之后，如 图6 (e)所示，組合使用光刻以及蚀刻技术来形成从半导体村底101的背 面一侧穿过该衬底到达该衬底表面一侧的氧化硅膜102的通孔119。接着，如图6 (f)所示，穿过传音孔111将一部分牺牲层氧化膜118 湿蚀刻来在由导电膜构成的固定膜110与振动膜112之间形成空隙109。 此时，穿过漏音孔107对半导体衬底101表面一侧的氧化硅膜102也进行 部分蚀刻。而且，下电极104、是固定膜110的上电极各自的表面中面向 空隙109的部位被氮化硅膜106及114覆盖。这样一来，便制成了一体形成型驻极体电容传声器，其结构是这样的， 起下电极与驻极体之作用的振动膜112、起上电极之作用的固定膜110夹 着空隙109对置。最后，如图6 (g)所示，对含有空隙109的该实施例的驻极体电容 传声器进行后述的拒水化处理(用符号162(黑点)表示被拒水化的部位)。 这样一来，便制成了该实施例的驻极体电容传声器。在该实施例中，拒水化处理由脱气处理、氧化(例如等离子氧化)处 理以及硅烷基取代(Si (CHs) 3基取代)处理这三个步骤构成。具体而言， 在对空隙109的内部进行完脱气处理之后，再通过进行等离子氧化处理来 在氮化硅膜103、氮化硅膜106以及氮化硅膜114每一个膜的表面部(具 体而言空隙109及面向筒外空气的部位)形成氮氧化硅膜151。之后，将 该实施例的驻极体电容传声器放到HMDS气体环境中，对氮氧化硅膜151 的表面所丰富含有的氢氧基进行Si (CH3) g基取代处理。这样便形成了 具有硅烷基末端表面153的氮氧化硅膜151。本案发明人利用FT — IR法 (傅立叶变换红外分析法)对这样形成的氮氧化硅膜151进行了分析研究， 结果表明不存在能够确认出来的氢氧基峰值。换句话说，可以推测出存在 于氮氧化硅膜151的表面的氬氧基的999^6以上被Si (CH3) 3基取代。图7 (a)到图7 (d)是用以说明该实施例的拒水化处理的三个步骤 的图。补充说明一下，该实施例的拒水化处理中的等离子氧化、Si (CH3) 3基取代，不仅发生在氮化硅膜106、氮化硅膜114等的表面，还会发生在 驻极体电容传声器的整个表面，但在图7 (a)到图7 (d)中，仅示出了 与为防止固定膜与振动膜贴紧在一起所进行的拒水化处理有关的部位，换 句话说，仅示出了空隙109及面向该空隙109的氮化硅膜106及氮化硅膜 114，其它构成要素的图示及说明都省略不提了。图7 (a)示出了拒水化 处理开始之前的状态，图7 (b)示出了脱气处理后的状态，图7 (c)示 出了等离子氧化后的状态，图7 (d)示出了 Si (CH3) 3基取代后的状态。如图7 (a)所示，在拒水化处理开始之前，在空隙109的内部存在 有乙醇分子(例如CH30H)、水分子(H20)等。存在于空隙109的内部 的乙醇分子，除了 CHsOH以外，能够想像还会有丙酮(acetone)、异丙 蜂(isopropylene)等有机溶剂。在面向空隙109的氮化硅膜106及氮化 硅膜114的表面几乎不存在氢氧基，NH基很丰富。
首先，作为拒水化处理的第一个步骤的脱气处理，是在例如25Pa以 下的压力下将驻极体电容传声器暴露1个小时以上的真空处理和在例如 300。C以上的温度下将驻极体电容传声器暴露24小时以上的烘烤处理的 組合。补充说明一下，脱气处理的条件是，在程序升温脱附分析结果中不 出现水分、乙醇等的峰值。若进行该实施例的脱气处理，则如图7 (b)所 示，残留在空隙109的内壁的乙醇分子(例如CHaOH)、水分子(H20) 等气化后被除去。
接下来，作为拒水化处理的第二个步骤的等离子氧化处理，是通过将 驻极体电容传声器在将500W的RF电压供给例如氧气和氮气的混合气体 所产生的等离子中放置例如6个小时来进行的。这样一来，如图7 (c)所 示，通过氮化硅膜114的开口 (传音孔lll)到达构成空隙109的内壁的 氮化硅膜106及氮化硅膜114的氧等离子，将该氮化硅膜106及氮化硅膜 114每一个膜的表面氧化，其结果是，在氮化硅膜106及氮化硅膜114的 表面形成氮氧化硅膜151。这里，在面向空隙109的氮氧化硅膜151的表 面存在有丰富的氢氧基。
最后，作为拒水化处理的第三个步骤的Si (CH3) 3基取代处理，是 将驻极体电容传声器放到如HMDS (换句话说Si (CH3) 3-NH-Si (CH3) 3 )气体环境中进行的。这样一来，如图7 (d)所示，氮氧化硅膜151表 面的氢氧基被Si (CH3) 3基取代。结果是，在空隙的内壁形成了由具有 很强的拒水性的Si (CH3) 3基(换句话说，硅烷基末端表面153)覆盖 的氮氧化硅膜151。
补充说明一下，在该实施例中，用HMDS作为用以进行Si (CH3) 3 基取代的硅烷化材料等，不仅如此，还能够利用例如TMSA、 BSA等其它 硅烷化试剂等。
有关该实施例的拒水化处理的效果能够通过进行例如接触角试验来确 认。具体而言，在将专利文献2中所公开的现有的拒水化处理应用到专利 文献l中所公开的驻极体电容传声器中的情况下，面向空隙的振动膜表面 的接触角在70度左右，但是在进行该实施例的拒水化处理的情况下，能 够使面向空隙的振动膜表面的接触角成为80度以上的值。
如上所述，根据该实施例，因为在对空隙109的内部进行拒水化处理
亦即硅烷基取代之间进行脱气处理，所以能够在利用脱气处理将残留在空
隙109内的水分、乙醇等气化后除去，之后再进行拒水化处理。而且，因 为在进行硅烷基取代以前，将分别覆盖下电极104及上电极(固定膜110) 的氮化硅膜106及114的表面氧化来形成氮氧化硅膜151，所以能够使会 成为硅烷基取代对象的氢氧基很丰富。于是，因为能够可靠地对空隙109 的内壁进行硅烷基取代，所以能够在下电极104及上电极(固定膜IIO) 各自的表面中面向空隙109的部位等形成被具有很强的拒水性的Si(CH3) 3基(换句话说，硅烷基末端表面153)覆盖的氮氧化硅膜151。因此，即 使在容易凝结出水滴的不良环境下也能够防止设有驻极体的下电极104亦 即振动膜112与固定膜110由于凝结水滴而紧贴在一起，从而能够防止累 积在驻极体的电荷由于凝结水滴而漏到筒外气体中，结果是，能够使驻极 体电容传声器的可靠性提高。
根据该实施例，在将分别覆盖下电极104及上电极(固定膜IIO)的 氮化硅膜106及114的表面氧化来形成氮氧化硅膜151之际利用的是等离 子氧化。因此，即使在与筒外空气相通的开口 (传音孔111及漏音孔107) 的面积小的空隙109内部，也能够可靠地将氮化硅膜106及114的表面氧 化来形成氮氧化硅膜151。
补充说明一下，在该实施例中，只要成为驻极体的绝缘材料是具有电 沉积特性的材料即可，并没有特别的限定。可以使用例如氧化硅膜、氮化 硅膜等。
在该实施例中，作为脱气处理进行了真空处理与烘烤处理这两个处理， 但还可以仅进行真空处理或仅进行烘烤处理来代替它。
在该实施例中，在将分别覆盖下电极104及上电极(固定膜IIO)的 氮化硅膜106及114的表面氧化来形成氮氧化硅膜151之际利用的是等离 子氧化。但可代替此做法，利用例如在含氧气体环境中长时间的烘烤处理 (热氧化)等。
—产业上的实用性—
综上所述，本发明涉及驻极体电容传声器及其制造方法，能够对空隙 内进行牢固的拒水化处理，做到了即使在容易凝结出水滴的不良环境下附 着到驻极体的电荷也不会漏到筒外气体中，所以本发明对实现驻极体电容
传声器的高可靠性来说是很有用的
权利要求
1、一种驻极体电容传声器的制造方法，该驻极体电容传声器包括设有驻极体的第一电极、在它与所述第一电极之间夹有空隙且与所述第一电极对置的第二电极，其特征在于该驻极体电容传声器的制造方法包括工序a，对所述空隙的内部进行脱气处理，以及工序b，在所述工序a之后至少对所述空隙的内部进行拒水化处理。
2、 根据权利要求1所述的驻极体电容传声器的制造方法，其特征在于在所述工序b中，在六甲基二硅氨烷气体环境下进行加热处理。
3、 根据权利要求1或者2所述的驻极体电容传声器的制造方法，其 特征在于在所述工序a中，或仅进行真空处理，或仅进行烘烤处理，或进行真 空处理与烘烤处理这两种处理。
4、 一种一体形成型驻极体电容传声器，其包括设有驻极体且能够 振动的第一电极、在它与所述第一电极之间夹有空隙且与所述第一电极对 置的第二电极，其特征在于所述第一电极与所述第二电极各自的表面中至少面向所述空隙的部位 被以硅烷基终结的氮氧化硅膜覆盖。
5、 根据权利要求4所述的一体形成型驻极体电容传声器，其特征在于所述硅烷基是Si (CH3) 3基。
6、 一种一体形成型驻极体电容传声器的制造方法，该驻极体电容传 声器包括设有驻极体且能够振动的第一电极、在它与所述第一电极之间 夹有空隙且与所述第一电极对置的第二电极，而且，所述第一电极与所述 第二电极各自的表面中至少面向所述空隙的部位被氮化硅膜覆，其特征在于该一体形成型驻极体电容传声器的制造方法包括工序a，对所述空隙的内部进行脱气处理；工序b，在所述工序a之后至少将所述氮化硅膜的表面氧化来形成氮 氧化硅膜；以及工序c，在所述工序b之后至少对所述氮氧化硅膜的表面进行硅烷基 取代处理。
7、 根据权利要求6所述的 一体形成型驻极体电容传声器的制造方法， 其特征在于在所述工序b中进行等离子氧化处理。
8、 根据权利要求6或者7所述的一体形成型驻极体电容传声器的制 造方法，其特征在于在所述工序c中，在六甲基二硅氨烷气体环境下进4亍加热处理。
9、 根据权利要求6或者7所述的一体形成型驻极体电容传声器的制 造方法，其特征在于在所述工序a中，或仅进行真空处理，或仅进行烘烤处理，或进行真 空处理与烘烤处理这两种处理。
全文摘要
本发明公开了一种驻极体电容传声器及其制造方法。在制造包括设有驻极体4的薄膜2(下电极)和在它与薄膜2之间夹着空隙3而设的上电极1之际，在对空隙3的内部进行拒水化处理之前进行脱气处理。因此能够防止该驻极体电容传声器中累积在驻极体的电荷漏到筒外空气中。
文档编号H04R19/01GK101212836SQ20071018609
公开日2008年7月2日 申请日期2007年11月15日 优先权日2006年12月28日
发明者今中博文 申请人:松下电器产业株式会社