[发明专利]卡片型MEMS麦克风

说明书

技术领域

本发明涉及用于实际使用半导体技术的使用微加工技术的小型麦克风。

背景技术

使用有机膜的驻极体电容麦克风(electret condenser microphone，ECM)可以作为传统上用于诸如便携电话的信息通信终端的麦克风的一种。ECM是一种麦克风，用于将致使聚合物材料具有电荷的驻极体布置在电容器的一个电极上，以及将与声压对应地波动的静电电容变化转换成电压变化。

指向性可以作为该麦克风的一种特性。例如，无指向性(全向性)不具有指向性，单指向性容易捕捉沿特定方向的声音，超指向性使得指向性具有狭窄的角，以及双指向性很强地捕捉沿前后两个方向的声源。麦克风视用途而设计成具有特定指向性。

图12A的视图示出具有单指向性的ECM的断面结构。如图12A所示，在麦克风100中，诸如金属导体的振动膜11、驻极体膜13形成于其上的固定电极12、以及电路元件安置于其上的印刷电路板18布置于具有第一声孔15A的壳体17内。振动膜11和固定电极12之间的间隔由间隔物14保持，背气室(back air chamber)16形成于固定电极12和印刷电路板18之间。此外，壳体17具有形成于与第一声孔15A对立的一侧上的第二声孔15B。振动膜11例如是通过在膜上沉积铝而得到的。

驻极体膜13是通常与外部电场无关地永久带电(电荷保持)的物质，且为氟树脂的FEP(Fluorinated Ethylene Propylene：氟化乙烯丙烯树脂)被使用。

在麦克风100中，当振动膜11由于声压而振动时，由振动膜11和固定电极12构成的平板电容器的静电电容变化并被转换成电压变化，且该电压变化通过放大电路从麦克风100输出。

更具体而言，在第二声孔15B侧上产生的声音首先通过第二声孔15B进入并到达振动膜11的背侧(间接声音)。同一声音绕过且略微延迟地也到达振动膜11的表面侧(直接声音)。障碍物(声阻构件)从第二声孔15B布置到振动膜11的背侧，使得间接声音与直接声音同相位地到达。结果，声音作为在振动膜11表面和背面上同时产生的相同数量的能量而相消，且不电学输出。

另一方面，在第一声孔15A上产生的声音首先传输到振动膜11的表面侧。关于随后绕到背侧，由于该绕过所致的延迟以及障碍物所致的延迟，到达进一步被延迟。基于该时间差，能量不相消而是被电学输出。相应地，麦克风100具有单一的前向指向性。

因此，ECM用于将与该声压相对应而波动的静电电容变化转换成电压变化。通过在壳体上设置孔，可设计出指向性。然而，近年来，随着ECM尺寸和厚度的进一步减小，要求安装成本的减小。在传统ECM中，如上所述使用驻极体材料，该驻极体材料为耐热性弱的有机材料。因此，ECM无法应对通过焊料回流的表面安装，并通过设置于ECM内的连接器而附着到基板，这使得连接器部件需要高的成本。

因此，已经提出了一种实际使用半导体技术的使用微加工技术的小型麦克风(MEMS(微机电系统)麦克风)。图12B示出该MEMS麦克风的断面结构。

如图12B所示，MEMS麦克风200具有通过第一绝缘层22形成于硅衬底21上的振动膜电极23和驻极体膜24。设置有声孔27的固定电极26通过第二绝缘层25形成于其上。再者，背气室28通过蚀刻硅衬底21而形成于振动膜电极23的背面上。

振动膜电极23是由导电多晶硅形成，且驻极体膜24是由氮化硅膜或者氧化硅膜形成。再者，固定电极26是通过层叠该导电多晶硅和氧化硅膜或氮化硅膜形成。

在MEMS麦克风200中，当振动膜电极23由于声压而振动时，由振动膜电极23和固定电极26构成的平板电容器的静电电容变化且被取出为电压变化。

因此，在MEMS麦克风200中，使用为无机材料的驻极体材料。因此可以实施在传统ECM中无法实施的回流安装，从而减少部件数目并减小尺寸和厚度(见专利文献1)。

专利文献1：特开2001-245186号公报

发明内容

本发明解决的问题

然而，MEMS麦克风通常安装在基板上。因此，声音信号仅从声孔27侧传播到振动膜电极23。为此，传统MEMS麦克风难以具有指向性。

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种具有指向性的MEMS麦克风。

解决问题的手段