(57)【要約】【課題】コンデンサマイクロホンの低周波数領域での感度を高めてフラットな感度特性を実現するとともに外力による音響信号の歪みを抑制する。【解決手段】静止電極を形成しているプレートと、島状に形成され前記プレートに対して相対的に固定されている島状定着部と、前記プレートと垂直な方向から見て前記島状定着部の周りに環状又は離散的に形成され前記プレートに対して相対的に固定されている周辺定着部と、前記静止電極に対する振動電極を形成しているダイヤフラムと、を備え、前記プレートと前記ダイヤフラムとが前記島状定着部と前記周辺定着部とに定着した状態で前記ダイヤフラムが前記プレートに対して振動する、コンデンサマイクロホン。【選択図】図１
2008022501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止電極を形成しているプレートと、
島状に形成され前記プレートに対して相対的に固定されている島状定着部と、
前記プレートと垂直な方向から見て前記島状定着部の周りに環状又は離散的に形成され前記プレートに対して相対的に固定されている周辺定着部と、
前記静止電極に対する振動電極を形成しているダイヤフラムと、
を備え、
前記プレートと前記ダイヤフラムとが前記島状定着部と前記周辺定着部とに定着した状態で前記ダイヤフラムが前記プレートに対して振動する、
コンデンサマイクロホン。
【請求項２】
前記島状定着部と前記周辺定着部とは、前記ダイヤフラムと前記プレートとの間に形成されている、
請求項1に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項３】
前記島状定着部と前記周辺定着部とは、前記プレートに結合している、
請求項２に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項４】
前記ダイヤフラムの外周の一部と結合している支持部をさらに備え、
前記ダイヤフラムは、前記スペーサと前記ダイヤフラムとの間の静電引力により前記島状定着部と前記周辺定着部とに定着する、
請求項２又は３に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項５】
前記島状定着部と前記周辺定着部の前記ダイヤフラムが定着する端部は先細りしている、
請求項４に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項６】
前記ダイヤフラムを形成し、
前記ダイヤフラムの上に第一の絶縁膜を形成し、
前記第一の絶縁膜の上に前記プレートを形成し、
前記第一の絶縁膜に孔を形成し、
前記第一の絶縁膜と異なる組成の第二の絶縁膜を前記孔の内部に堆積させることにより、前記孔内に前記第二の絶縁膜からなる前記島状定着部を形成し、
ウェットエッチングにより前記第一の犠牲膜を選択的に前記ダイヤフラムと前記プレートとの間から除去する、
ことを含む請求項１〜５のいずれか一項に記載のコンデンサマイクロホンの製造方法。
【請求項７】
前記孔の深さは前記ダイヤフラムに到達しない深さである、
請求項６に記載のコンデンサマイクロホンの製造方法。
【請求項８】
静止電極を形成しているプレートと、
前記静止電極に対する振動電極を形成しているダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに互いに独立した複数の振動境界を形成する壁部と、
を備え、
前記ダイヤフラムは前記壁部に定着した状態で前記プレートに対して振動する、
コンデンサマイクロホン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサマイクロホン及びその製造方法に関し、特にＭＥＭＳ製造プロセスによって製造されるコンデンサマイクロホンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＥＭＳ製造プロセスによって製造されるコンデンサマイクロホンが知られている（例えば特許文献１参照）。従来のコンデンサマイクロホンでは、ダイヤフラムの振幅を大きくすることが重視されていた。
【０００３】
しかし、ダイヤフラムの振幅を大きくするためにはダイヤフラムとプレートとの間隔を広げる必要がある。プレートの音孔から進入する音波をダイヤフラムで受けるコンデンサマイクロホンでは、ダイヤフラムのプレートと反対側にキャビティを設け、キャビティの圧力を大気圧と平衡させるための通路を確保する必要がある。ダイヤフラムのプレート側からこの通路を通ってダイヤフラムのキャビティ側へ音波が回り込むと、コンデンサマイクロホンの感度が低くなる。しかし、この通路の音響抵抗を低い周波数の音波に対しても高くすることは困難であったため、従来のコンデンサマイクロホンは周波数が低くなるほど感度が低くなる周波数特性を持っていた。
【０００４】
また、従来のコンデンサマイクロホンの構造では、歩行や車両走行などにより音波以外の外力が作用すると、プレートとダイヤフラムの共振周波数が異なるため、その外力によってプレートがダイヤフラムから独立して振動し、その結果、振動雑音が発生する。
【特許文献１】特表２００４−５０６３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の問題に鑑みて創作されたものであって、コンデンサマイクロホンの低周波数領域での感度を高めてフラットな感度特性を実現するとともに振動雑音を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンは、静止電極を形成しているプレートと、島状に形成され前記プレートに対して相対的に固定されている島状定着部と、前記プレートと垂直な方向から見て前記島状定着部の周りに環状又は離散的に形成され前記プレートに対して相対的に固定されている周辺定着部と、前記静止電極に対する振動電極を形成しているダイヤフラムと、を備え、前記プレートと前記ダイヤフラムとが前記島状定着部と前記周辺定着部とに定着した状態で前記ダイヤフラムが前記プレートに対して振動する。
【０００７】
このコンデンサマイクロホンによると、ダイヤフラムが周辺定着部だけでなく、周辺定着部に囲まれて島状に形成されている島状定着部にも定着した状態で静止電極に対して振動する。したがってこのコンデンサマイクロホンでは、同一の機械的特性を有する同一面積のダイヤフラムが周辺だけプレートに対して相対的に固定された状態で振動するコンデンサマイクロホンに比べ、ダイヤフラムの最大振幅が小さくなる。このため、このコンデンサマイクロホンでは、そのような従来のコンデンサマイクロホンに比べてダイヤフラムとプレートとの間隔を狭く設定することができる。したがってこのコンデンサマイクロホンによると、容量を増大させることができる。尚、容量が増大すれば、ダイヤフラムの最大振幅が小さくなっても感度は低くならない。さらに、ダイヤフラムとプレートとの間に形成される空間の高さを従来より低くできるため、その空間の音響抵抗を低い周波数まで高くすることができる。したがって、ダイヤフラムのプレートと反対側にキャビティが形成される構造であっても、ダイヤフラムとプレートの間からダイヤフラムのプレートと反対側のキャビティに回り込む音波によって低い周波数領域での感度が低下しにくくなるため、フラットな感度特性のコンデンサマイクロホンを実現することができる。
【０００８】
また、このコンデンサマイクロホンでは、同一の機械的特性を有する同一面積のダイヤフラムが周辺だけプレートに対して相対的に固定された状態で振動する従来のコンデンサマイクロホンに比べ、ダイヤフラムの振動境界間の距離が短くなるため、音圧に対するダイヤフラムの変位が小さい。したがってこのコンデンサマイクロホンでは、音圧と出力の関係が線形に近くなる。
【０００９】
（２）上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンにおいて、前記島状定着部と前記周辺定着部とは、前記ダイヤフラムと前記プレートとの間に形成されていてもよい。
【００１０】
このようにコンデンサマイクロホンが構成される場合、音波でない外力がコンデンサマイクロホンに加わったとき、ダイヤフラムとプレートと少なくとも島状定着部とは一体的に振動する。したがって、このコンデンサマイクロホンでは音波以外の外力による振動雑音が低減される。
【００１１】
（３）音波でない外力がコンデンサマイクロホンに加わったとき、ダイヤフラムとプレートと島状定着部とを一体的に振動させるためには、前記島状定着部と前記周辺定着部とは、前記プレートに結合していることが望ましい。
【００１２】
（４）上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンにおいて、前記ダイヤフラムの外周の一部と結合している支持部をさらに備えてもよいし、前記ダイヤフラムは、前記スペーサと前記ダイヤフラムとの間の静電引力により前記島状定着部と前記周辺定着部とに定着してもよい。
【００１３】
このようにコンデンサマイクロホンが構成される場合、ダイヤフラムの全周が環状の支持部に結合しているコンデンサマイクロホンに比べ、ダイヤフラムの内部応力が低減されるため、コンデンサマイクロホンの感度が高くなる。
【００１４】
（５）上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンは、前記島状定着部と前記周辺定着部の前記ダイヤフラムが定着する端部は先細りしていてもよい。
【００１５】
このようにコンデンサマイクロホンが構成される場合、島状定着部と周辺定着部の撓み剛性や破壊強度を保ちつつ、ダイヤフラムの定着部位の面積を低減できる。したがってコンデンサマイクロホンの感度が増大する。
【００１６】
（６）上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンの製造方法は、前記ダイヤフラムを形成し、前記ダイヤフラムの上に第一の絶縁膜を形成し、前記第一の絶縁膜の上に前記プレートを形成し、前記第一の絶縁膜に孔を形成し、前記第一の絶縁膜と異なる組成の第二の絶縁膜を前記孔の内部に堆積させることにより、前記孔内に前記第二の絶縁膜からなる前記島状定着部を形成し、ウェットエッチングにより前記第一の犠牲膜を選択的に前記ダイヤフラムと前記プレートとの間から除去する、ことを含んでもよい。
【００１７】
この製造方法によると、孤立した絶縁性の島状定着部の形状を第一の犠牲膜の残存形状とは無関係に形成することができる。
【００１８】
（７）上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンの製造方法において、前記孔の深さは前記ダイヤフラムに到達しない深さであってもよい。
【００１９】
この製造方法によると、ダイヤフラムに結合していない島状定着部を形成することができる。
【００２０】
（８）上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンは、静止電極を形成しているプレートと、前記静止電極に対する振動電極を形成しているダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに互いに独立した複数の振動境界を形成する壁部と、を備え、前記ダイヤフラムは前記壁部に定着した状態で振動してもよい。
【００２１】
このコンデンサマイクロホンによると、壁部によってダイヤフラムに独立した複数の振動境界が形成される。したがってこのコンデンサマイクロホンでは、同一の機械的特性を有する同一面積のダイヤフラムが周辺だけプレートに対して相対的に固定された状態で振動するコンデンサマイクロホンに比べ、ダイヤフラムの最大振幅が小さくなる。このため、このコンデンサマイクロホンでは、そのような従来のコンデンサマイクロホンに比べてダイヤフラムとプレートとの間隔を狭く設定することができる。したがってこのコンデンサマイクロホンによると、容量を増大させることができる。尚、容量が増大すれば、ダイヤフラムの最大振幅が小さくなっても感度は低くならない。またダイヤフラムとプレートの間に進入した音波を壁部によって遮断できる。したがって、ダイヤフラムのプレートと反対側にキャビティが形成される構造であっても、ダイヤフラムとプレートの間からダイヤフラムのプレートと反対側のキャビティに回り込む音波によって低い周波数領域での感度が低下しにくくなるため、フラットな感度特性のコンデンサマイクロホンを実現することができる。
【００２２】
また、このコンデンサマイクロホンでは、同一の機械的特性を有する同一面積のダイヤフラムが周辺だけプレートに対して相対的に固定された状態で振動する従来のコンデンサマイクロホンに比べ、ダイヤフラムの振動境界間の距離が短くなるため、外力に対するダイヤフラムの変位が小さい。したがってこのコンデンサマイクロホンでは、音圧と出力の関係が線形に近くなる。
【００２３】
尚、請求項において「〜上に」というときは、技術的な阻害要因がない限りにおいて「上に中間物を介在させずに」と「〜上に中間物を介在させて」の両方を意味する。また、請求項に記載された動作の順序は、技術的な阻害要因がない限りにおいて記載順に限定されず、同時に実行されても良いし、記載順の逆順に実行されても良いし、連続した順序で実行されなくても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。各実施形態において対応している構成要素には共通の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２５】
１．第一実施形態：
・構成
図１Ａ、図１Ｂはそれぞれ本発明のコンデンサマイクロホンの第一実施形態を示す模式的な断面図である。図１Ａの切断面はプレート１２の表面と垂直である。図１Ｂの切断面はプレート１２の表面と平行であって、ダイヤフラム１６をプレート１２の側から見た状態を示している。コンデンサマイクロホン１は、静止電極を形成しているプレート１２と振動電極を形成しているダイヤフラム１６とを備えている。プレート１２とダイヤフラム１６とは基板１４の上に支持部１３によって固定されている。プレート１２とダイヤフラム１６とにバイアス電圧が印加されると、ダイヤフラム１６とプレート１２との間に静電引力が作用し、ダイヤフラム１６はプレート１２に結合している定着部１０に定着する。図１Ａにはダイヤフラム１６のプレート１２に定着した状態を破線で示している。
【００２６】
基板１４は実装基板１７に接着などにより固定されている。基板１４には通孔が形成され、その通孔がキャビティ１５を形成している。キャビティ１５はダイヤフラム１６のプレート１２と反対側の空間の容積を増大させる空間であって、ダイヤフラム１６のプレート１２と反対側の空間においてダイヤフラム１６の振動によって生ずる圧力振動の振幅を小さくする。
【００２７】
支持部１３は基板１４の上に形成された一以上の膜から構成され、ダイヤフラム１６とプレート１２と基板１４と結合している。支持部１３にはダイヤフラム１６が収容されている通孔１８が形成されている。すなわち、支持部１３は定着部１０を囲む環状に形成されており、請求項に記載の周辺定着部に相当し得る。
【００２８】
ダイヤフラム１６は、キャビティ１５の上に支持部１３によって張り渡されている。ダイヤフラム１６は振動電極を形成する導電膜を含む一層以上の膜で構成され、キャビティ１５の開口を覆う円形の中央部２０から腕部１９が延びた形状をしている。複数の腕部１９の先端が支持部１３と結合している。ダイヤフラム１６の厚さは例えば０．５〜１．５μｍに設定される。
【００２９】
ダイヤフラム１６の腕部１９は円形の中央部２０を囲む位置に複数形成され、それぞればねとして機能するように屈曲した形状をしている。ダイヤフラム１６は中央部２０に比べて変形しやすい腕部１９の先端でのみ支持部１３に結合されているため、ダイヤフラム１６の内部応力は腕部１９の変形によって緩和される。ただし、本実施形態では、ダイヤフラム１６とプレート１２との間隔を狭くするため、ダイヤフラム１６の張力が小さく、定着部１０同士の間隔が広い場合には、静電引力によってダイヤフラム１６がプレート１２に付着する所謂プルインが発生しやすくなる。そこで、ダイヤフラム１６の張力を適切な値にするために、腕部１９の形状やダイヤフラム１６の内部応力が調節される。
【００３０】
プレート１２は静止電極を形成する導電膜を含む一層以上の膜で構成されている。プレート１２は、ダイヤフラム１６の基板１４と反対側において支持部１３に張り渡され、支持部１３によって形成されている通孔１８を覆っている。プレート１２には複数の通孔が形成されており、各通孔が音孔１１を形成している。音波は音孔１１からコンデンサマイクロホン１の内部に進行し、ダイヤフラム１６を振動させる。
【００３１】
プレート１２とダイヤフラム１６との間には支持部１３から離れた島状に形成されている定着部１０が設けられている。定着部１０の基部はプレート１２と結合している。定着部１０の高さはプレート１２とダイヤフラム１６との間隔よりも低いため、ダイヤフラム１６に外力が作用していない状態では、定着部１０の先端部はダイヤフラム１６から離れている。定着部１０の先端面は球面状である。すなわち、定着部１０の先端部は先細りした形状であるため、プレート１２とダイヤフラム１６との間に静電引力が作用すると、定着部１０のダイヤフラム１６と平行な断面の最大面積よりも小さな面積で定着部１０とダイヤフラム１６とは接触する。
【００３２】
定着部１０の数や配列は、ダイヤフラム１６の形状、膜厚、内部応力、支持構造、コンデンサマイクロホン１の特性などに応じて設計される。例えば図１Ｂに示すように格子点上に複数の定着部１０を配列しても良いし、図２Ａ、図２Ｂに示すようにダイヤフラム１６の中心にのみ接触するように定着部１０を１つだけ設けても良い。複数の定着部１０のうち内側に配列されている定着部１０は請求項に記載の島状定着部に相当する。複数の定着部１０のうち最も外側に配列されている定着部１０は請求項に記載の周辺定着部に相当する。定着部１０が１つだけである場合、支持部１３が請求項に記載の周辺定着部に相当する。
【００３３】
・作動
コンデンサマイクロホン１は、図示しないチャージポンプなどによって昇圧されたバイアス電圧がプレート１２とダイヤフラム１６とに印加され、静電引力によって図３Ａに示すようにダイヤフラム１６が定着部１０に定着した状態で使用される。その状態で音孔１１から進入した音波がダイヤフラム１６に到達すると、プレート１２はダイヤフラム１６に対して十分厚くたわみ合成が高いため、ダイヤフラム１６はプレート１２に対して振動する。このとき、ダイヤフラム１６は図３Ａの破線で示すように定着部１０と支持部１３とに定着した状態で振動する。
【００３４】
したがって、ダイヤフラム１６の振動境界は、ダイヤフラム１６の周辺だけではなく、ダイヤフラム１６の内部にある定着部１０との接触部位にも存在することになる。振動境界から振動境界までの距離（Ｗ）が広いほど膜の振幅は大きくなるため、ダイヤフラム１６の振幅（Ａ）は、図３Ｂに示すように周辺にのみ振動境界が存在する比較例のコンデンサマイクロホン９００のダイヤフラム９０１の振幅（ａ）に比べて小さくなる。したがって、定格音圧を一定とすれば、ダイヤフラム１６の振幅が小さいために、ダイヤフラム１６とプレート１２との間隔（Ｄ）を比較例のコンデンサマイクロホン９００に比べて狭く設定することができる。ダイヤフラム１６とプレート１２の容量は間隔（Ｄ）に反比例するため、ダイヤフラム１６とプレート１２との間隔を狭くすればダイヤフラム１６とプレート１２の容量が大きくなる。具体的には例えばダイヤフラム１６の直径を１ｍｍとし、１００μｍ間隔の格子点に定着部１０を配列する場合、ダイヤフラム１６とプレート１２の間隔は０．５μｍ程度に設定できる。
【００３５】
また、ダイヤフラム１６とプレート１２との間隔を狭くできるため、音孔１１から進入した音波がダイヤフラム１６の周囲からキャビティ１５に回り込みにくい。具体的には、ダイヤフラム１６とプレート１２の間隔を狭めることにより、ダイヤフラム１６とプレート１２との間にある空間の音響抵抗を、低い周波数の音波に対しても、高くできる。したがって、コンデンサマイクロホン１の感度特性がフラットになる。
【００３６】
さらに、ダイヤフラム１６の振幅Ａが小さいため、ダイヤフラム１６と基板１４との間隔Ｈも狭くすることができる。キャビティ１５の開口の周囲においてダイヤフラム１６と基板１４との間隔Ｈを小さく設定することにより、ダイヤフラム１６と基板１４との隙間の音響抵抗についても低い周波数まで高くすることができる。
【００３７】
また、ダイヤフラム１６は、歩行振動や走行振動に伴う音波以外の外力に対しては、プレート１２と一体的に振動する。したがって、歩行や車両走行に伴う振動がコンデンサマイクロホン１に生じたとしても、その振動によってダイヤフラム１６がプレート１２に対して振動しにくいため、コンデンサマイクロホン１は振動雑音を発生させにくい。
【００３８】
図４は電圧一定の条件下におけるコンデンサマイクロホンの容量（Ｃ）と対向電極間距離（Ｄ）との関係を示すグラフである。容量変化ΔＱを得るために必要な振幅に対応する対向電極間距離の変動幅（Δｄ、ΔＤ）は、対向電極間距離が小さくなるほど小さくなる。対向電極間距離（Ｄ）と容量（Ｃ）との関係は、対向電極間距離の変動幅が小さくなるほど線形に近くなる。したがって、本実施形態のコンデンサマイクロホン１と比較例のコンデンサマイクロホン９００とを同一の容量変化が得られる条件で比較すると、比較例に比べて本実施形態のコンデンサマイクロホン１の方が、対向電極間距離（Ｄ）と容量（Ｃ）との関係が線形に近い。すなわち、本実施形態のコンデンサマイクロホン１は比較例のコンデンサマイクロホン９００に比べて音圧と出力との関係を線形に近づけることができる。
【００３９】
・比較
図１４の表は本発明の実施形態としてのコンデンサマイクロホン１と比較例としてのコンデンサマイクロホン９００の性能を示している。コンデンサマイクロホン１とコンデンサマイクロホン９００とはともに半径０．５ｍｍのダイヤフラムを備えるものとして比較している。図１４の表に示すように、本実施形態の構造を採用すると、コンデンサマイクロホン１のマイク容量は比較例より格段に大きくなる。
【００４０】
２．第二実施形態：
図５Ａ、図５Ｂは本発明のコンデンサマイクロホンの第二実施形態を示す模式的な断面図である。図５Ａの切断面はプレート１２の表面と垂直である。図５Ｂの切断面はプレート１２の表面と平行であって、ダイヤフラム１６をプレート１２の側から見た状態を示している。ダイヤフラム１６の振動境界は定着部１０によって定めることができるため、図５Ａ、図５Ｂに示すように、ダイヤフラム１６の外形は点対称図形でなくても良い。コンデンサマイクロホン２の外形は基板１４のダイシングにより定まるため矩形である。従って例えば、コンデンサマイクロホン２の表面積に対するダイヤフラム１６の面積の割合を増大させるため、信号処理回路とコンデンサマイクロホン２とを接続するためのパッド２２およびパッド２３をのぞいたほとんどの領域をダイヤフラム１６が占めるようにダイヤフラム１６の外形を設定しても良い。
【００４１】
またダイヤフラム１６は支持部１３に張り渡されていなくても良い。ダイヤフラム１６を支持部１３に張り渡さない場合、ダイヤフラム１６の張力は実質的に０になる。バイアス電圧が印加されたときにダイヤフラム１６がプレート１２に付着しないように、定着部１０の配列やダイヤフラム１６の撓み剛性が調節される。
【００４２】
ダイヤフラム１６が支持部１３に張り渡されていない場合、ダイヤフラム１６のもっとも外側の振動境界も定着部１０によって定められる。したがって、この場合、図５Ｂに白丸で示されている定着部１０が請求項に記載された島状定着部に相当し、黒丸で示されている定着部１０と支持部１３とが請求項に記載された周辺定着部に相当する。
【００４３】
３．第三実施形態：
図６は本発明のコンデンサマイクロホンの第三実施形態を示す模式的な断面図である。図６の切断面はプレート１２の表面と垂直である。定着部１０はプレート１２とダイヤフラム１６の両方と結合していても良い。定着部１０をプレート１２とダイヤフラム１６の両方に結合することにより、音波以外の外力によってはダイヤフラム１６がプレート１２に対してさらに振動しにくなる。
【００４４】
４．第四実施形態：
図７Ａ、図７Ｂはそれぞれ本発明のコンデンサマイクロホンの第四実施形態を示す模式的な断面図である。図７Ａの切断面はプレート１２の表面と垂直である。図７Ｂの切断面はプレート１２の表面と平行であって、ダイヤフラム１６をプレート１２の側から見た状態を示している。図７Ｂに示すように、定着部１０はダイヤフラム１６に互いに独立した複数の振動境界を形成する壁状に形成しても良い。定着部１０をこのように形成する場合、ダイヤフラム１６は定着部１０によって区画された領域ごとに独立して振動する。この場合、ダイヤフラム１６の直径は音波の波長に対して十分小さいため、定着部１０によって区画された各領域は実質的に同相で振動する。
【００４５】
５．第五実施形態：
図８Ａ、図８Ｂはそれぞれ本発明のコンデンサマイクロホンの第五実施形態を示す断面図である。図８Ａの切断面はプレート１２の表面と垂直である。図８Ｂの切断面はプレート１２の表面と平行であって、プレート１２の側からダイヤフラム１６を透かして定着部１０を見た状態を示している。図８Ａに示すように、定着部１０は基板１４とダイヤフラム１６との間に設けられていても良い。この場合、定着部１０は基板１４とダイヤフラム１６とに結合している。また、島状の定着部１０を支持するために、基板１４には互いに独立した複数のキャビティ１５が形成される。
【００４６】
６．製造方法：
本発明のコンデンサマイクロホンの製造方法の実施形態を説明する前に、上述したコンデンサマイクロホン１、２、３、４を実現するための膜の積層構造の一例を説明する。図９はコンデンサマイクロホン１、２、３、４に共通する膜の積層構造の一例を示す断面図である。
【００４７】
基板１４は単結晶Ｓｉなどからなるウェハ１０７から形成される。
支持部１３はエッチストッパ膜１０２、ダイヤフラム１６とプレート１２との間に空隙を形成するためのスペーサ膜１０３、プレート１２に静止電極を形成している導電膜１０４、定着部１０を形成している絶縁膜１０５、絶縁膜１０６等から構成されている。
【００４８】
プレート１２は導電膜１０４と絶縁膜１０５とから構成され、導電膜１０４が静止電極を形成する。支持部１３の表面層とプレート１２の表面層が絶縁膜１０５で構成されているため、プレート１２は支持部１３と結合している。
【００４９】
定着部１０は絶縁膜１０５から構成されている。プレート１２の表面層を構成し、プレート１２を貫通している絶縁膜１０５の基板１４側に突出している部分が定着部１０を構成しているため、定着部１０はプレート１２に結合している。
【００５０】
ダイヤフラム１６は振動電極を形成する導電膜１０８から構成される。導電膜１０８は支持部１３を構成しているエッチストッパ膜１０２とスペーサ膜１０３との間に挟まれているため、ダイヤフラム１６は支持部１３に結合されている。
【００５１】
振動電極と信号処理回路とを接続するためのパッド２２はダイヤフラム１６の振動電極を構成している導電膜１０８に密着している導電膜１０９から構成されている。
【００５２】
静止電極と信号処理回路とを接続するためのパッド２３はプレート１２の静止電極を構成している導電膜１０４に密着している導電膜１０９から構成されている。
【００５３】
以上、コンデンサマイクロホン１、２、３、４を構成している膜の積層構造について説明した。尚、コンデンサマイクロホン５の構造は、定着部１０がエッチストッパ膜１０２で構成される点を除けば、コンデンサマイクロホン１、２、３、４と同様の膜の積層構造によって実現可能である。
【００５４】
図１０、図１１、図１２、図１３はそれぞれコンデンサマイクロホンの製造工程を示す断面図である。図１０、図１１、図１２、図１３の各図においては１チップ領域内が断面図として示されている。
【００５５】
はじめに図１０Ａに示すように、単結晶Ｓｉウェハなどのウェハ１０７の上にエッチストッパ膜１０２を成膜する。エッチストッパ膜１０２は後述するＤｅｅｐ−ＲＩＥの終点制御のための例えばＳｉＯ２からなる絶縁性の犠牲膜である。次にレジストマスク２０１のパターンをエッチストッパ膜１０２にウェットエッチングにより転写し、エッチストッパ膜１０２にディンプル３０１を形成する。
【００５６】
次に図１０Ｂに示すように、エッチストッパ膜１０２の上に導電膜１０８を成膜し、レジストマスク２０２のパターンを転写することにより導電膜１０８からなるダイヤフラム１６の輪郭を形成する。導電膜１０８は例えば減圧ＣＶＤによって堆積し、Ｐ等の不純物がドープされ、アニール処理された多結晶Ｓｉ膜や金属膜からなる。
【００５７】
次に図１０Ｃに示すように、エッチストッパ膜１０２の上と導電膜１０８の上とにスペーサ膜１０３を成膜し、レジストマスク２０３のパターンを転写することによりスペーサ膜１０３にディンプル３０２を形成する。スペーサ膜１０３は例えばＣＶＤでＳｉＯを薄く堆積させてアニールする処理を繰り返すことにより所望の厚さに形成される。
【００５８】
次に図１０Ｄに示すように、スペーサ膜１０３の上に導電膜１０４を成膜し、レジストマスク２０４のパターンを転写することにより、導電膜１０４で構成されるプレート１２の外周輪郭を形成する。導電膜１０４は、例えば減圧ＣＶＤによって堆積し、Ｐ等の不純物がドープされ、アニール処理された多結晶Ｓｉ膜や金属膜からなる。
【００５９】
次に図１１Ａに示すように、レジストマスク２０５のパターンをエッチングで転写することにより定着部１０を形成するための孔３０４を導電膜１０４とスペーサ膜１０３とに形成する。具体的には、等方性エッチングを用いて導電膜１０４をエッチングした後に異方性ドライエッチングによりスペーサ膜１０３をエッチングする。膜１０８に到達する前に異方性ドライエッチングを停止することにより、先端部が先細りした定着部１０を形成するための孔３０４を形成することができる。一方、この孔３０４の深さを導電膜１０８が露出する深さに設定する場合でも、次に形成される絶縁膜１０６が除去されることによって定着部１０とダイヤフラム１６とが分離される。
【００６０】
次に図１１Ｂに示すように、絶縁膜１０６を成膜し、レジストマスク２０６のパターンを転写して絶縁膜１０６の不要部を除去する。絶縁膜１０６は例えばＣＶＤで堆積したＳｉＯで構成される。絶縁膜１０６はダイヤフラム１６を構成する導電膜１０８とプレート１２を構成する導電膜１０４とを絶縁するための膜である。
尚、孔３０４の深さを導電膜１０８が露出する深さに設定し、絶縁膜１０６を導電膜１０８上に形成しないことにより定着部１０とダイヤフラム１６とを結合することができる。
【００６１】
次に図１１Ｃに示すように、レジストマスク２０８のパターンを転写することによりスペーサ膜１０３とエッチストッパ膜１０２の不要部を除去するとともに、パッド２２と導電膜１０８とを接合するための孔３０７と、支持部１３の通孔１８の壁面を構成するためのエッチストッパとして絶縁膜１０５が機能する部位を形成するための孔３０６を形成する。具体的には、ウェットエッチングによりスペーサ膜１０３を等方的にエッチングした後に、ドライエッチングによりスペーサ膜１０３とエッチストッパ膜１０２とを異方的にエッチングすることにより導電膜１０８を露出させる孔３０７とウェハ１０７を露出させる孔３０６とを形成する。
【００６２】
次に図１２Ａに示すように、スペーサ膜１０３の上と導電膜１０４の上とに絶縁膜１０５を成膜し、レジストマスク２０９のパターンを転写することにより、絶縁膜１０５に導電膜１０８を露出させる孔３０９と導電膜１０４を露出させる孔３０８とを形成する。絶縁膜１０５はスペーサ膜１０３とエッチング選択性がある材料で構成され、例えば減圧ＣＶＤによる堆積とアニールを繰り返すことにより所望の厚さに形成されるＳｉＮ膜からなる。
【００６３】
次に図１２Ｂに示すように、導電膜１０９を成膜し、レジストマスク２１０のパターンをエッチングにより転写することによりパッド２２とパッド２３の輪郭を形成する。導電膜１０９は例えばスパッタにより堆積したＡｌからなる。
【００６４】
次に図１２Ｃに示すように、レジストマスク２１１のパターンをエッチングにより転写することにより絶縁膜１０５と導電膜１０４とに音孔１１を形成する。具体的には例えば、エッチングガスの異なる２回の異方性ドライエッチングの実施により音孔１１が形成される。
【００６５】
次に、ウェハ１０７の裏面に堆積している導電膜１０８と、導電膜１０４と、絶縁膜１０５とをバックグラインド処理により除去した後に、図１３Ａに示すようにウェハ１０７の裏面上にレジストマスク２１２を形成し、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥによりウェハ１０７にキャビティ１５を形成する。
【００６６】
次に図１３Ｂに示すようにレジストマスク２１４を用いて導電膜１０９の表面と絶縁膜１０５の表面とに形成されているＳｉＯ２膜を除去する。
【００６７】
次に図１３Ｃに示すように、導電膜１０９からなるパッド２２とパッド２３とをレジストマスク２１５で保護した状態で絶縁膜１０５をエッチストッパとして用いて、音孔１１とキャビティ１５とからエッチャントを供給し、エッチストッパ膜１０２とスペーサ膜１０３の不要部をウェットエッチングすることにより、支持部１３の通孔１８を形成する。
【００６８】
最後にダイシングによりウェハ１０７を分断すると図９に示すコンデンサマイクロホン１、２、３、４が完成する。
【００６９】
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上述した製造工程において、膜の組成、成膜方法、膜の輪郭形成方法、工程順序などは、コンデンサマイクロホンを構成しうる物性を持つ膜材料の組み合わせや、膜厚や、要求される輪郭形状精度などに応じて適宜選択されるものであって、特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】分図１Ａ及び分図１Ｂは第一実施形態にかかる断面図。
【図２】分図２Ａ及び分図２Ｂは第一実施形態にかかる断面図。
【図３】分図３Ａは第一実施形態にかかる断面図。分図３Ｂは比較例にかかる断面図。
【図４】ダイヤフラムとプレートの間隔と容量の関係を示すグラフ。
【図５】分図５Ａ及び分図５Ｂは第二実施形態にかかる断面図。
【図６】第三実施形態にかかる断面図。
【図７】分図７Ａ及び分図７Ｂは第四実施形態にかかる断面図。
【図８】分図８Ａ及び分図８Ｂは第五実施形態にかかる断面図。
【図９】第一実施形態から第四実施形態にかかる断面図。
【図１０】コンデンサマイクロホンの製造方法を示す断面図。
【図１１】コンデンサマイクロホンの製造方法を示す断面図。
【図１２】コンデンサマイクロホンの製造方法を示す断面図。
【図１３】コンデンサマイクロホンの製造方法を示す断面図。
【図１４】本発明の第一実施形態の性能と比較例の性能を示す表。
【符号の説明】
【００７１】
1、２、３、４、５：コンデンサマイクロホン、１０：定着部、１１：音孔、１２：プレート、１３：支持部、１４：基板、１５：キャビティ、１６：ダイヤフラム、１７：実装基板、１８：通孔、１９：腕部、２０：中央部、２２：パッド、２３：パッド、１０２：エッチストッパ膜、１０３：スペーサ膜、１０４：導電膜、１０５：絶縁膜、１０６：絶縁膜、１０７：ウェハ、１０８：導電膜、１０９：導電膜
【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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【図１３】
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【図１４】
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