(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央部と、前記中央部の周囲に設けられた周辺部と、前記中央部に設けられた複数の通孔と、を有し、音波を受けて振動する導電性のダイヤフラムと、
前記ダイヤフラムに対向して設けられている導電性のプレートと、
前記ダイヤフラムに対して前記プレートの反対側に設けられ、前記ダイヤフラムに反プレート側から加わる圧力を緩和するためのキャビティを有する基板と、
前記ダイヤフラムの前記周辺部を支持する絶縁性の第１支持部と、前記ダイヤフラムの複数の前記通孔内に位置して、前記プレートを前記基板上に支持する絶縁性の第２支持部と、を有し、前記ダイヤフラムの前記中央部と前記プレートとの間に空隙を形成している支持手段と、
を備えるコンデンサマイクロホン。
【請求項２】
前記プレートは、前記ダイヤフラムの前記中央部と略対応関係にある、
請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項３】
前記ダイヤフラムと前記プレートとの間の空隙に、絶縁性のストッパ層が設けられている、
請求項１又は２に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項４】
前記ストッパ層は、前記第２支持部によって支持されている、
請求項３に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項５】
前記ダイヤフラムの前記周辺部のうち、前記基板と対応関係にある領域
に、複数の小通孔が設けられている、
請求項１乃至４のいずれかに記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項６】
前記キャビティ周囲の前記基板と前記ダイヤフラムとによって、所定の音響抵抗が形成されている、
請求項１乃至５のいずれかに記載の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に係り、特に半導体膜を用いたコンデンサマイクロホンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイスの製造プロセスを応用して製造可能なコンデンサマイクロホンが知られている。コンデンサマイクロホンは、音波によって振動するダイヤフラム及びプレートのそれぞれに可動電極及び固定電極を有し、これらダイヤフラム及びプレートを絶縁性のスペーサによって互いに離間した状態で支持している。即ち、ダイヤフラム及びプレートの対向電極により、コンデンサが形成されている。
【０００３】
このようなコンデンサマイクロホンでは、音波によってダイヤフラムが振動すると、その変位によってコンデンサの静電容量が変化し、その容量変化が電気信号に変換されて出力される。そこで、コンデンサマイクロホンの感度は、ダイヤフラムに所定の音圧を与えたときのマイクロホンの出力電圧で定義され、次式で表される。尚ここで、振動変位量とは、ダイヤフラムに所定の音圧を与えたときのダイヤフラムの中央部における変位量をいう。
【０００４】
マイクロホン感度
∝  振動変位量×電極間印加電圧×｛信号容量／（信号容量＋寄生容量）｝
【０００５】
この式から、マイクロホン感度を向上させるためには、対向電極間の距離に対するダイヤフラムの振動変位量を大きくすること、即ちダイヤフラムの振動特性を改善すること、コンデンサの対向電極間に印加する電圧を大きくすること、マイク寸法を大きくして信号容量を大きくすること、コンデンサの容量変化になんら寄与しない寄生容量を低減すること等が考えられる。
【０００６】
非特許文献１には、ダイヤフラム及びプレートのそれぞれを導電性薄膜で構成したコンデンサマイクロホンが開示されている。しかし、プレート及びダイヤフラムの各全面が略対抗関係にあることから、ダイヤフラム−プレート間への印加電圧を大きくしたり、マイク寸法を大きくしたりすると、対向電極間の静電引力によってプレートが変形して、マイクロホン動作の安定性を損なうという問題がある。
【０００７】
また、ダイヤフラムの全周囲がスペーサに固定されているため、ダイヤフラムに音波が伝搬すると、ダイヤフラムの振動による変位は中央部で大きいものの、中央部の周囲の周辺部では極めて小さい。その結果、ダイヤフラムの振動が効率よく信号容量として検知されるのは主要にダイヤフラムの中央部であって、ダイヤフラムの周辺部は殆ど寄生容量を生じるのみである。従って、この大きな寄生容量の存在により、マイクロホン感度が向上しないという問題がある。
【０００８】
更に、このような寄生容量を低減するために、プレートのうち、ダイヤフラムの周辺部に対応する領域に例えば多数の小通孔を設けて、ダイヤフラムの周辺部とプレートとが対応する面積を減少させようとすると、プレートの機械的強度が低下し、プレートの変形がより顕著になるという問題がある。
【０００９】
特許文献１には、可動電極をなすダイヤフラムに対向するプレートを絶縁性材料によって形成し、このプレートのダイヤフラムに対する対向面（以下、「ダイヤフラム対向面」という）のうち、ダイヤフラムの中央部に対応する領域のみに背面電極を設けることにより、ダイヤフラムの周辺部とプレートとの対応関係をなくし、ダイヤフラムの中央部での信号容量を効率よく検知する一方で、ダイヤフラムの周辺部での寄生容量を低減して、マイクロホン感度を向上させたコンデンサマイクロホンが開示されている。
【００１０】
また、ダイヤフラムの振動ストッパとして機能する突起部を設置して、過度の音圧がダイヤフラムに加わったり、外部から機械的な衝撃を受けたりした場合であっても、ダイヤフラムが背面電極に接触することがないようにしたコンデンサマイクロホンが開示されている。
【００１１】
しかし、絶縁性材料からなるプレートのダイヤフラム対向面の一定領域のみに背面電極を設ける必要があるため、製造工程が複雑となって製造歩留まりが低下し、製造コストが増大するという問題がある。また、ダイヤフラムとプレートとの間に介在する犠牲層をエッチング除去して空隙を形成する工程においては、プレートの背面電極を固定している絶縁性材料も少なからずエッチングされることから、この対策を製造プロセスに組み入れる必要が生じるため、更に製造コストの増大を招くことになる。
【００１２】
【非特許文献１】電気学会ＭＳＳ−０１−３４
【特許文献１】特表２００４−５０６３９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、製造工程を複雑にすることなく、マイクロホン動作の安定性を確保すると共に、ダイヤフラムの振動特性を改善し、コンデンサの寄生容量を低減して、マイクロホン感度を向上させたコンデンサマイクロホンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（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、中央部と、前記中央部の周囲に設けられた周辺部と、前記中央部に設けられた複数の通孔と、を有し、音波を受けて振動する導電性のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに対向して設けられている導電性のプレートと、前記ダイヤフラムに対して前記プレートの反対側に設けられ、前記ダイヤフラムに反プレート側から加わる圧力を緩和するためのキャビティを有する基板と、前記ダイヤフラムの前記周辺部を支持する絶縁性の第１支持部と、前記ダイヤフラムの複数の前記通孔内に位置して、前記プレートを前記基板上に支持する絶縁性の第２支持部と、を有し、前記ダイヤフラムの前記中央部と前記プレートとの間に空隙を形成している支持手段と、を備える。
【００１５】
このようなコンデンサマイクロホンにおいては、プレートがダイヤフラムの中央部に設けられた複数の通孔を通る第２支持部によって支持されていることにより、プレートの大きさをダイヤフラムの中央部のみに対応する大きさに小型化することが可能になり、プレートの機械的強度が強化されるため、たとえマイクロホン感度を向上させようとダイヤフラム−プレート間への印加電圧を大きくしても、対向電極間の静電引力によるプレートの変形が抑制されると共に、外部からの衝撃に対してもプレートの変形が抑制されるため、ダイヤフラムの振動特性を改善することが可能になると共に、マイクロホン動作の安定性を確保することが可能になる。
【００１６】
また、プレートが第２支持部によって基板上に直接に支持されていることにより、プレートが安定して保持され、たとえマイクロホン感度を向上させようとマイク寸法を大きくしても、対向電極間の静電引力によるプレートの変形が抑制されると共に、外部からの衝撃に対してもプレートの変形が抑制されるため、ダイヤフラムの振動特性の改善とマイクロホン動作の安定性の確保が図られる。
【００１７】
また、プレートがダイヤフラムの中央部にのみ対応し、ダイヤフラムの周辺部とは対応関係がないようにすることが可能となるため、ダイヤフラムの周辺部とプレートとの間に寄生容量を生じないようにして、全体としての寄生容量を減少させることが可能となる。
【００１８】
また、ダイヤフラム及びプレートの双方が導電性材料から形成されることにより、絶縁性材料からなるプレートのダイヤフラム対向面の一定領域のみに電極を設けるような複雑な製造工程は必要でないため、製造工程の簡略化が図られる。
【００１９】
更に、ダイヤフラムの支持構造は、プレートの支持構造を阻害しない範囲において種々の形態をとることが可能である。例えばダイヤフラムを基板上に直接に下支えする構造、基板上に支持された懸架部からスペーサを介してダイヤフラムを吊り下げる構造、プレートから外側に延びる腕部からスペーサを介してダイヤフラムを吊り下げる構造等、ダイヤフラムに要求される応力の緩和や振動特性の改善等を考慮して、種々の構造を選択することが可能である。
【００２０】
従って、このコンデンサマイクロホンによれば、製造工程を複雑にすることなく、マイクロホン動作の安定性を確保すると共に、ダイヤフラムの振動特性を改善し、コンデンサの寄生容量を低減して、マイクロホン感度を向上させることができる。
【００２１】
尚、本願明細書において、ダイヤフラムとプレートとが「対向」するとは、ダイヤフラムを含む平面とプレートを含む平面とが平行又は略平行な位置関係にあることを意味し、また、「対応」関係にあるとは、対向するダイヤフラムのある部分とプレートのある部分とが重なり合う位置関係にあることを意味する。
【００２２】
（２）上記コンデンサマイクロホンにおいて、前記プレートは、前記ダイヤフラムの前記中央部と略対応関係にあることが好適である。
【００２３】
この場合、プレート及びダイヤフラムの各全面が略対抗関係にある従来の場合と比較すると、プレートがダイヤフラムの中央部と同じ大きさに小型化されるため、プレートの変形が抑制され、ダイヤフラムの振動特性の改善とマイクロホン動作の安定性の確保が図られる。同時に、ダイヤフラムの周辺部と対応関係がなくなるため、ダイヤフラムの周辺部とプレートとの間での寄生容量が生じず、コンデンサ全体としての寄生容量が減少する。
【００２４】
従って、このコンデンサマイクロホンによれば、マイクロホン動作の安定性を確保すると共に、ダイヤフラムの振動特性を改善し、コンデンサの寄生容量を低減して、マイクロホン感度を向上させることができる。
【００２５】
（３）上記コンデンサマイクロホンにおいて、前記ダイヤフラムと前記プレートとの間の空隙に、絶縁性のストッパ層が設けられていることが好適である。
【００２６】
この場合、過度の音圧がダイヤフラムに加わったり、外部から機械的な衝撃を受けたりした場合であっても、ストッパ層の存在によってダイヤフラムの過度の変位が制限され、ダイヤフラムがプレートに接触することが防止される。従って、このコンデンサマイクロホンによれば、マイクロホン動作の安定性を確保することができる。
【００２７】
（４）上記コンデンサマイクロホンにおいて、前記ストッパ層は、前記第２支持部によって支持されていることが好適である。
【００２８】
この場合、ストッパ層が第２支持部によって基板上に直接に支持されるため、ストッパ層が安定して保持され、ダイヤフラムとプレートとの接触を防止するという機能が安定して達成される。また、ストッパ層の支持手段として、プレートを支持する第２支持部が兼用されるため、構造の複雑化が抑制されると共に、コンデンサマイクロホンの製造プロセスにおいて、ストッパ層を形成する工程を追加するだけで足りるため、製造工程の複雑化が抑制される。従って、このコンデンサマイクロホンによれば、マイクロホン動作の安定性を確保することができる。
【００２９】
（５）上記コンデンサマイクロホンにおいて、前記ダイヤフラムの前記基板と対応関係にある領域に、複数の小通孔が設けられていることが好適である。
【００３０】
この場合、複数の通孔が設けられている分だけダイヤフラムの剛性が低下し、その振動の際の変形が容易になり、中央部における変位が大きくなるため、ダイヤフラムの振動特性が良好になる。また、複数の通孔は、コンデンサマイクロホンの製造工程において、ダイヤフラムと基板との間に介在する犠牲層をエッチング除去して空隙を形成する際に、エッチング液の進入孔としても機能するため、製造工程の簡略化に寄与する。従って、このコンデンサマイクロホンによれば、製造工程を簡略化しつつ、ダイヤフラムの振動特性の改善を実現して、マイクロホン感度を向上させることができる。
【００３１】
尚、これら複数の通孔は、基板と対応関係にある領域にのみ設けられており、キャビティと対応関係にある領域には設けられていないため、ダイヤフラムに達した音波がダイヤフラムの振動に寄与しないままその複数の通孔を通り抜けていくことはない。
【００３２】
（６）上記コンデンサマイクロホンにおいて、前記キャビティ周囲の前記基板と前記ダイヤフラムとによって、所定の音響抵抗が形成されていることが好適である。
【００３３】
この場合、キャビティ周囲の基板とダイヤフラムとによって形成されている所定の音響抵抗の存在により、ダイヤフラムに達した音波が他所に通り抜けることなくダイヤフラムの中央部を効率よく振動させることになる。従って、このコンデンサマイクロホンによれば、ダイヤフラムの振動特性の更なる改善を実現して、マイクロホン感度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、複数の実施例に基づいて本発明の実施の形態を説明する。各実施例において同一の符号が付された構成要素は、その符号が付された他の実施例の構成要素と対応する。
【００３５】
（第一実施例）
図１（ａ）は第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの構成を模式的に示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）からバックプレートを取り除いた場合の平面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図１（ｄ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００３６】
図１（ａ）〜（ｄ）に示されるように、第一実施例に係るコンデンサマイクロホンは、コンデンサの対向電極を構成するダイヤフラム１０及びプレートとしてのバックプレート２０、これらダイヤフラム１０及びバックプレート２０を絶縁しながら支持する支持手段が設けられた支持基板３０等を有している。
【００３７】
ダイヤフラム１０は、例えばＰ（リン）が不純物として添加されたポリシリコンを材料とする導電性薄膜からなり、円盤状の中央部１２とその中央部１２の周囲に設けられた周辺部１４とを有している。また、ダイヤフラム１０の中央部１２のうち、周辺部１４に隣接する領域（以下、この領域を「中間領域」という）には、４個の円形の通孔１６が等間隔をおいて設けられ、且つ、多数の小通孔１８が連続的に設けられている。また、ダイヤフラム１０の周辺部１４のうち、等間隔をおいた４つの領域にも、多数の小通孔１８が連続的に設けられている。そして、これら４個の通孔１６と多数の小通孔１８が設けられている領域は、支持基板３０と対応関係にある。ここで、ダイヤフラム１０の厚さは０．５μｍ程度、その中央部１２の半径は０．３５ｍｍ程度、周辺部１４を含めた全体の半径は０．５ｍｍ程度、４個の通孔１６の半径は２５μｍ程度である。
【００３８】
バックプレート２０は、ダイヤフラム１０との間に所定の間隔、例えば４μｍ程度の間隔の空隙４０をおいて平行に設置されている。このバックプレート２０も、例えばＰが添加されたポリシリコンを材料とする導電性薄膜からなり、厚さ２μｍ程度の円盤状をなしている。そして、このバックプレート２０は、ダイヤフラム１０と同心円状に配置され、且つ、バックプレート２０の半径は、ダイヤフラム１０の中央部１２の半径と略同じである。このため、バックプレート２０は、ダイヤフラム１０の中央部１２と略対応関係にあり、ダイヤフラム１０の周辺部１４は、バックプレート２０からはみ出した状態になっている。また、このバックプレート２０には、外部からの音波を通過させてダイヤフラム１０に到達させるための音響ホールとして機能する多数の小通孔２２が連続的に設けられている。但し、これら多数の小通孔２２は、ダイヤフラム１０の多数の小通孔１８とは対応関係にならないように配列されている。更に、このバックプレート２０の外縁からは、電極に接続する引出し配線部２４が外側に延びている。
【００３９】
ダイヤフラム１０は、その周辺部１４の外縁側が、絶縁性の第１支持部５０によって支持基板３０上に円周状に支えられている。また、バックプレート２０は、ダイヤフラム１０の４個の通孔１６内に位置する４本の柱状の絶縁性の第２支持部５２によって支持基板３０上に支えられている。これら第１支持部５０及び第２支持部５２は、例えばシリコン酸化膜からなる。
【００４０】
支持基板３０は、例えば厚さ５００〜６００μｍのシリコン基板からなり、ダイヤフラム１０の中央部１２のうち、中間領域に囲まれた領域（以下、この領域を「中心領域」という）に対応する位置に、支持基板３０を貫通してダイヤフラム１０に達する開口部を有している。また、ダイヤフラム１０の周辺部１４のうち、小通孔１８が設けられていない領域に対応する位置にも、支持基板３０を貫通してダイヤフラム１０に達する開口部を有している。そして、これらの開口部からキャビティ３２が構成されている。このようなキャビティ３２は、ダイヤフラム１０に反プレート側から加わる圧力を緩和するための圧力緩衝室として機能する。
【００４１】
また、キャビティ３２周囲の支持基板３０とダイヤフラム１０とによって、所定の音響抵抗を形成する通路３４が設けられている。そしてこの通路３４は、その高さ（即ち、ダイヤフラム１０と支持基板３０との間隔）及び長さ（即ち、ダイヤフラム１０の４個の通孔１６及び多数の小通孔１８からキャビティ３２の端部までの最も短い距離）によって音響抵抗を制御し、その所定の音響抵抗によってダイヤフラムに達した音波がダイヤフラムの中央部を効率よく振動させるようにしている。ここで、通路３４の高さは例えば２μｍであり、その長さは例えば１５μｍである。
【００４２】
尚、ダイヤフラム１０の外縁から外側に延びる引出し配線部、この引出し配線部に接続する電極、バックプレート２０に引出し配線部２４を介して接続する電極、これらの電極を介してダイヤフラム１０とバックプレート２０との間に所定の電圧を印加するバイアス電源回路、所定の電圧が印加されたダイヤフラム１０とバックプレート２０との間の静電容量の変化を電気信号として検出する検出回路等は、その図示及び説明を省略する。
【００４３】
以上のように、第一実施例に係るコンデンサマイクロホンによれば、バックプレート２０がダイヤフラム１０の中央部と同じ大きさに小型化されていることにより、プレートがダイヤフラムの大きさと略同等の従来の場合と比較すると、バックプレート２０の機械的強度が強化される。このため、たとえマイクロホン感度の向上を目的としてダイヤフラム１０及びバックプレート２０間への印加電圧を大きくしても、対向電極間の静電引力によるバックプレート２０の変形が抑制されると共に、外部からの衝撃に対しても、バックプレート２０の変形が抑制される。従って、ダイヤフラム１０の振動特性を改善することができると共に、マイクロホン動作の安定性を確保することができる。
【００４４】
また、バックプレート２０は４本の第２支持部５２によって支持基板３０上に直接に支えられることにより、バックプレート２０が安定して保持されるため、この点からも、バックプレート２０の変形を抑制することができ、従ってダイヤフラム１０の振動特性を改善することができると共に、マイクロホン動作の安定性を確保することができる。
【００４５】
また、バックプレート２０は、ダイヤフラム１０の中央部１２と略対応関係にあって、バックプレート２０からはみ出した状態のダイヤフラム１０の周辺部１４と対応関係がないことにより、ダイヤフラム１０の周辺部１４とバックプレート２０との間には殆ど寄生容量が生じない。このため、プレート及びダイヤフラムの各全面が略対抗関係にある従来の場合と比較すると、全体としての寄生容量が減少し、従ってマイクロホン感度を向上させることができる。
【００４６】
また、ダイヤフラム１０の中央部１２の中間領域及び周辺部１４に４個の通孔１６及び多数の小通孔１８が設けられていることにより、ダイヤフラム１０の剛性が低下して振動の際の変形が容易になり、その中央部１２における変位が大きくなるため、ダイヤフラム１０の振動特性が良好になり、従ってマイクロホン感度を向上させることができる。
【００４７】
また、キャビティ３２周囲の支持基板３０とダイヤフラム１０との間に通路３４が設けられ、その通路３４の高さＨ及び長さＬによって音響抵抗が制御されていることにより、所定の音響抵抗によってダイヤフラム１０に達した音波がその中央部１２を効率よく振動させるため、ダイヤフラムの振動特性が改善され、従ってマイクロホン感度を向上させることができる。尚、ダイヤフラム１０には４個の通孔１６及び多数の小通孔１８が設けられているが、これら通孔１６及び小通孔１８は、支持基板３０と対応関係にある領域に限られており、キャビティ３２と対応関係にある領域には設けられていないため、ダイヤフラム１０に達した音波がダイヤフラム１０の振動に寄与しないまま通孔１６又は小通孔１８を通り抜けていくことはない。
【００４８】
また、ダイヤフラム１０及びバックプレート２０の双方が導電性材料から形成されることにより、絶縁性材料からなるプレートのダイヤフラム対向面の一定部分のみに電極を設けるような複雑な製造工程は必要でないため、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００４９】
また、ダイヤフラム１０に設けられる多数の小通孔１８は、コンデンサマイクロホンの製造工程において、ダイヤフラム１０と支持基板３０との間に介在する犠牲層をエッチング除去し、その間に空隙を形成する際に、エッチング液の進入孔としても機能するため、製造工程の簡略化に寄与することができる。また、バックプレート２０に設けられる多数の小通孔２２も、バックプレート２０とダイヤフラム１０との間に介在する犠牲層をエッチング除去し、その間に空隙４０を形成する際に、エッチング液の進入孔としても機能するため、製造工程の簡略化に寄与することができる。
【００５０】
尚、第一実施例に係るコンデンサマイクロホンにおいて、バックプレート２０は４本の第２支持部５２によって支持基板３０上に支えられているが、この第２支持部５２の数は４本に限定されるものではない。例えば３本であっても、バックプレート２０を安定して保持することが可能である。この場合、ダイヤフラム１０に設けられる円形の通孔１６は３個でよい。
【００５１】
また、ダイヤフラム１０は、その周辺部１４の外縁側を第１支持部５０によって支持基板３０上に円周状に支えられているが、このような支持構造に限定されるものではなく、種々の構造を選択することが可能である。例えばダイヤフラム１０の周辺部１４の外縁側を支持する場合、第一実施例のような円周状にではなく、円周上の複数個所で局部的に支持基板３０上に下支えする構造、支持基板３０上に支持される懸架部を設け、この懸架部からスペーサを介して吊り下げる構造、バックプレート２０の外縁から外側に延びる腕部を設け、この腕部からスペーサを介して吊り下げる構造等が考えられる。ダイヤフラム１０の複数の通孔１６内に位置する第２支持部５２によって支持基板３０上に支えるというバックプレート２０の支持構造を阻害しない範囲であれば、ダイヤフラム１０に要求される応力の緩和や振動特性の改善等を考慮して、種々の変形が可能である。
【００５２】
次に、第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する。
第一実施例に係るコンデンサマイクロホンは、所謂シリコンマイクロホンであって、半導体製造プロセスを用いて製造されるが、基本的には、通常のシリコンマイクロホンの製造方法と同様である。
【００５３】
先ず、単結晶シリコン基板からなる支持基板３０上に、シリコン酸化膜からなる第１絶縁膜（第１犠牲膜）を介して、Ｐが添加されたポリシリコン層からなる第１導電層を形成し、この第１導電層を所定の形状にエッチングして、ダイヤフラム１０及び引出し配線部を形成する。このダイヤフラム１０は、図１（ｂ）に示されるように、円盤状の中央部１２とその中央部１２の周囲に設けられた周辺部１４とを有する。そして、ダイヤフラム１０の中央部１２の中間領域には、４個の円形の通孔１６が等間隔をおいて設けられ、且つ多数の小通孔１８が連続的に設けられる。また、ダイヤフラム１０の周辺部１４のうち、等間隔をおいた４つの領域にも、多数の小通孔１８が連続的に設けられる。更に、このダイヤフラム１０の外縁からは、電極に接続する引出し配線部が外側に延びる。
【００５４】
次いで、ダイヤフラム１０及び第１絶縁膜の上に、シリコン酸化膜からなる第２絶縁膜（第２犠牲膜）を介して、Ｐが添加されたポリシリコン層からなる第２導電層を形成し、この第２導電層を所定の形状にエッチングして、バックプレート２０及び引出し配線部２４を形成する。このバックプレート２０は、図１（ａ）に示されるように、円盤状をなすと共に、ダイヤフラム１０と同心円状に配置され、且つ、バックプレート２０の半径は、ダイヤフラム１０の中央部１２の半径と略同じである。また、このバックプレート２０には、外部からの音波を通過させてダイヤフラム１０に到達させるための音響ホールとして機能する多数の小通孔２２が連続的に設けられる。更に、このバックプレート２０の外縁からは、電極に接続する引出し配線部２４が外側に延びる。
【００５５】
次いで、バックプレート２０及び第２絶縁膜の上に、シリコン酸化膜からなる第３絶縁膜を形成した後、支持基板３０裏面を研削してその厚さを調整する。続いて、例えばディープＲＩＥと通称される異方性エッチング技術により支持基板３０を選択的にエッチング除去して、第１絶縁膜に達する開口部を形成する。この開口部は、ダイヤフラム１０の中央部１２の中心領域に対応する位置及び周辺部１４の小通孔１８が設けられていない領域に対応する位置にある。
【００５６】
次いで、所定のフォトレジストパターンをマスクとして用い、例えばバッファードフッ酸（Buffered HF）を使用したウェットエッチング技術により第３絶縁膜、第２絶縁膜、及び第１絶縁膜を選択的にエッチング除去する。このとき、バックプレート２０の多数の小通孔２２は、バックプレート２０とダイヤフラム１０との間に介在する第２絶縁膜をエッチング除去する際のエッチング液の進入孔として機能する。また、ダイヤフラム１０の４個の通孔１６と多数の小通孔１８も、ダイヤフラム１０と支持基板３０との間に介在する第１絶縁膜をエッチング除去する際のエッチング液の進入孔として機能する。また、バッファードフッ酸は、支持基板３０の開口部側からも第１絶縁膜等を選択的にエッチング除去する。
【００５７】
このようにしてバックプレート２０とダイヤフラム１０との間の第２絶縁膜を除去し、そこに空隙４０を形成する。また、第１絶縁膜を除去し、支持基板３０の開口部をダイヤフラム１０に達するまで拡大してキャビティ３２を形成すると共に、このキャビティ３２周囲の支持基板３０とダイヤフラム１０との間に所望の音響抵抗を形成するための通路３４を形成する。
【００５８】
同時に、ダイヤフラム１０と支持基板３０との間に、意図的に第１絶縁膜を残存させ、第１支持部５０を形成する。更に、バックプレート２０と支持基板３０との間にも、意図的に第１絶縁膜と第２絶縁膜とが積層された積層絶縁膜を残存させ、ダイヤフラム１０の４個の円形の通孔１６を通り抜ける第２支持部５２を形成する。
【００５９】
このような工程を経て、図１（ａ）〜（ｄ）に示される第一実施例に係るコンデンサマイクロホンが作製される。
【００６０】
以上のように、第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法によれば、各フォトリソグラフィ工程において使用するレジストマスクのパターンが異なるだけで、従来の製造プロセスを殆どそのまま踏襲することが可能であり、絶縁性材料からなるプレートのダイヤフラム対向面の一定部分のみに背面電極を設ける工程等、製造歩留まりの低下を招くような工程を特に必要としないため、製造コストを増大させないようにすることができる。
【００６１】
（第二実施例）
図２（ａ）は第二実施例に係るコンデンサマイクロホンの構成を模式的に示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）からバックプレートを取り除いた場合の平面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図２（ｄ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００６２】
図２（ａ）〜（ｄ）に示されるように、第二実施例に係るコンデンサマイクロホンは、図１（ａ）〜（ｄ）に示される第一実施例に係るコンデンサマイクロホンと略同様の構造をなしている。従って、第一実施例に係るコンデンサマイクロホンと相違する点について主に説明し、共通する点については説明を省略する。
【００６３】
ダイヤフラム１１０は、円盤状ではなく、矩形の平面形状をなす中央部１１２とその中央部１１２の周囲に設けられた周辺部１１４とを有し、全体としても矩形の平面形状をなしている。また、ダイヤフラム１１０の中央部１１２のうち、相対する長辺側において周辺部１１４に隣接する２つの領域に、それぞれに３個の円形の通孔１１６が等間隔をおいて設けられ、且つ、多数の小通孔１１８が連続的に設けられている。また、ダイヤフラム１１０の周辺部１１４のうち、相対する短辺側において通孔１１６に隣接する計４つの領域にも、多数の小通孔１１８が連続的に設けられている。そして、これら計６個の通孔１１６と多数の小通孔１１８が設けられている領域は、支持基板１３０と対応関係にある。
【００６４】
バックプレート１２０は、ダイヤフラム１１０との間に空隙１４０をおいて平行に設置されている。このバックプレート１２０も、矩形の平面形状をなし、ダイヤフラム１１０の中央部１１２と略対応関係にあり、ダイヤフラム１１０の周辺部１１４は、バックプレート１２０からはみ出した状態になっている。また、このバックプレート１２０には、音響ホールとして機能する多数の小通孔１２２が連続的に設けられている。更に、このバックプレート１２０の外縁から、電極に接続する引出し配線部１２４が外側に延びている。
【００６５】
ダイヤフラム１１０は、その周辺部１１４のうち、相対する長辺側における外縁側が、絶縁性の第１支持部１５０によって支持基板１３０上に支えられている。また、バックプレート１２０は、ダイヤフラム１１０の６個の通孔１１６内に位置する６本の柱状の絶縁性の第２支持部１５２によって支持基板１３０上に支えられている。
【００６６】
支持基板１３０は、ダイヤフラム１１０の中央部１１２及び周辺部１１４のうち、６個の通孔１１６と多数の小通孔１１８が設けられていない領域に対応する位置に、支持基板１３０を貫通してダイヤフラム１１０に達する開口部を有しており、これらの開口部からキャビティ１３２が構成されている。また、キャビティ１３２周囲の支持基板１３０とダイヤフラム１１０とによって、所定の音響抵抗を形成する通路１３４が設けられている。
【００６７】
尚、第二実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法は、各フォトリソグラフィ工程において使用するレジストマスクのパターンが異なるだけで、基本的に第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法と同様であるため、その説明は省略する。
【００６８】
以上のように、第二実施例に係るコンデンサマイクロホンによれば、バックプレート１２０が、ダイヤフラム１１０の通孔１１６内に位置する第２支持部１５２によって支持基板１３０上に支えられていること、ダイヤフラム１１０の中央部１１２と略対応関係にあってダイヤフラム１１０の周辺部１１４とは対応関係がないこと等、その基本的な特徴が第一実施例に係るコンデンサマイクロホンと共通するため、第一実施例の場合と同様の効果を奏することができる。
【００６９】
また、第二実施例に係るコンデンサマイクロホンによれば、バックプレート１２０が６本の第２支持部１５２によって支持基板１３０上に支えられていることにより、第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの場合よりも更にバックプレート２０が安定して保持され、その変形が抑制されるため、マイクロホン動作の安定性を更に高めることができる。従って、例えばマイク寸法を大きくしてマイクロホン感度を向上させる場合等に適している。
【００７０】
また、ダイヤフラム１１０の周辺部１４の相対する外縁側が一対の第１支持部１５０によって支持基板１３０上に支えられていることにより、ダイヤフラム１０の周辺部１４の外縁側が第１支持部５０によって支持基板３０上に円周状に支えられている第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの場合と比較すると、ダイヤフラム１１０の振動特性が更に改善されるため、マイクロホン感度を更に向上させることができる。
【００７１】
尚、第二実施例に係るコンデンサマイクロホンにおいて、バックプレート１２０は６本の第２支持部１５２によって支持基板１３０上に支えられているが、この第２支持部１５２の数は６本に限定されるものではない。例えばバックプレート１２０の相対する短辺側に１本ずつ追加して、第２支持部１５２の数を８本とすることも可能である。この場合には、ダイヤフラム１１０に設ける通孔１１６の数を８個に増加したり、支持基板１３０に設けるキャビティ１３２の開口部の位置を変更したりすることが必要となる。一般には、第２支持部１５２の数を増加することにより、バックプレート１２０の安定した保持と変形の抑制が実現されるため、マイク寸法を大きくしてマイクロホン感度を向上させることが可能になる。
【００７２】
（第三実施例）
図３（ａ）は第三実施例に係るコンデンサマイクロホンの構成を模式的に示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）からバックプレートを取り除いた場合の平面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図３（ｄ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００７３】
図３（ａ）〜（ｄ）に示されるように、第三実施例に係るコンデンサマイクロホンは、図２（ａ）〜（ｄ）に示される第二実施例に係るコンデンサマイクロホンと略同様の構造をなしている。従って、第二実施例に係るコンデンサマイクロホンと相違する点について主に説明し、共通する点については説明を省略する。
【００７４】
ダイヤフラム１１０とバックプレート１２０との間の空隙１４０に位置し、バックプレート１２０を支持基板１３０上に支える６本の第２支持部１５２の中間に固定された絶縁性のストッパ層１６０が設けられている。このストッパ層１６０は、例えば不純物が添加されていないポリシリコンを材料とする薄膜からなり、厚さが０．５μｍ程度、半径が３０μｍ程度の円盤状をなしている。また、ストッパ層１６０とダイヤフラム１１０との間隔は３μｍ程度である。
【００７５】
尚、第三実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法は、第二実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法に次のような工程が追加されたものとなる。
【００７６】
即ち、第２の実施例の場合と同様にしてダイヤフラム１１０を形成した後、ダイヤフラム１１０及び第１絶縁膜上に、例えばシリコン酸化膜からなる厚さ３μｍ程度の追加絶縁膜（追加犠牲膜）を介して、不純物が添加されていないポリシリコン層を形成し、このポリシリコン層を所定の形状にエッチングして、ストッパ層１６０を形成する。
【００７７】
その後、ストッパ層１６０及び追加絶縁膜上に、第２の実施例の場合と同様に、第２絶縁膜（第２犠牲膜）を介して第２導電層を形成し、この第２導電層を所定の形状にエッチングしてバックプレート１２０を形成し、バックプレート１２０及び第２絶縁膜の上に第３絶縁膜を形成し、支持基板１３０裏面を研削し、支持基板１３０を選択的にエッチング除去して開口部を形成する。
【００７８】
その後、第３絶縁膜、第２絶縁膜、追加絶縁膜、及び第１絶縁膜を選択的にエッチング除去して、バックプレート１２０とダイヤフラム１１０との間に空隙１４０を形成し、支持基板１３０にキャビティ１３２を形成し、所望の音響抵抗を形成するための通路１３４を形成し、ダイヤフラム１１０と支持基板１３０との間に第１支持部１５２を形成する。そしてその際に、バックプレート１２０とストッパ層１６０との間の第２絶縁膜及びストッパ層１６０と支持基板１３０との間の追加絶縁膜と第１絶縁膜とが積層された積層絶縁膜を意図的に残存させて、ストッパ層１６０を中間に固定しつつバックプレート２０を支持基板１３０上に支える第２支持部５２を形成する。
【００７９】
このようにして図３（ａ）〜（ｄ）に示される第一実施例に係るコンデンサマイクロホンを作製する。
【００８０】
以上のように、第三実施例に係るコンデンサマイクロホンによれば、第二実施例に係るコンデンサマイクロホンの場合の効果に加え、絶縁性のストッパ層１６０がダイヤフラム１１０とバックプレート１２０との間の空隙１４０に設けられていることにより、ダイヤフラム１１０に過度の音圧が加わったり、外部からの機械的な衝撃を受けたりした場合でも、ダイヤフラム１１０がバックプレート１２０に接触することが防止されるため、マイクロホン動作の安定性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１（ａ）は第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの構成を模式的に示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）からバックプレートを取り除いた場合の平面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図１（ｄ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図２】図２（ａ）は第二実施例に係るコンデンサマイクロホンの構成を模式的に示す平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）からバックプレートを取り除いた場合の平面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図２（ｄ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図３】図３（ａ）は第三実施例に係るコンデンサマイクロホンの構成を模式的に示す平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）からバックプレートを取り除いた場合の平面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＡ−Ａ’線断面図、図３（ｄ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１０、１１０：ダイヤフラム、１２、１１２：中央部、１４、１１４：周辺部、１６、１１６：通孔、１８、１１８：小通孔、２０、１２０：バックプレート、２２、１２２：小通孔、２４、１２４：引出し配線部、３０、１３０：支持基板、３２、１３２：キャビティ、３４、１３４：通路、４０、１４０：空隙、５０、１５０：第１支持部、５２、１５２：第２支持部、１６０：ストッパ破層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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