(57)【要約】【課題】引張応力を解消して振動特性を改善し感度を向上させることができ、かつ小さなバイアス電圧を印加して好適な感度を得ることにより省電力化及び低コスト化を可能にする振動板及び振動板の製造方法並びにコンデンサマイクロホンを提供する。【解決手段】環状の支持部１の内孔を覆うように設けられた固定電極２と所定の間隔をもって対向配置されるコンデンサマイクロホンＡの振動板３及びコンデンサマイクロホンＡであって、振動板３に、固定電極２との間に印加されたバイアス電圧による静電引力で、固定電極２に近づくように撓むことによって内部応力が解消されるように、予め圧縮応力が与えられている。【選択図】図２
2007267050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状の支持部の内孔を覆うように設けられた固定電極と所定の間隔をもって対向配置されるコンデンサマイクロホンの振動板であって、
前記固定電極との間に印加されたバイアス電圧による静電引力で、前記固定電極に近づくように撓むことによって内部応力が解消されるように、予め圧縮応力が与えられていることを特徴とする振動板。
【請求項２】
請求項１記載の振動板において、
引張応力が与えられた引張応力膜と、圧縮応力が与えられた圧縮応力膜とが積層されて形成されていることを特徴とする振動板。
【請求項３】
請求項２記載の振動板において、
前記引張応力膜が、不純物をドープした多結晶シリコン膜であり、前記圧縮応力膜が、前記不純物をドープしていない多結晶シリコン膜もしくは非結晶シリコン膜であることを特徴とする振動板。
【請求項４】
環状の支持部の内孔を覆うように設けられた固定電極と所定の間隔をもって対向配置されるコンデンサマイクロホンの振動板を製造する方法であって、
振動板となる導電膜を成膜した後にアニールを行い、前記固定電極との間に印加したバイアス電圧による静電引力で、前記振動板が前記固定電極に近づくように撓むことによって内部応力が解消されるように、圧縮応力を与えることを特徴とする振動板の製造方法。
【請求項５】
請求項４記載の振動板の製造方法において、
不純物をドープした多結晶シリコン膜及び前記不純物をドープしていない多結晶シリコン膜もしくは非結晶シリコン膜の複数の前記導電膜を積層して振動板が形成され、前記不純物をドープした多結晶シリコン膜及び前記不純物をドープしていない多結晶シリコン膜もしくは非結晶シリコン膜をそれぞれ成膜する毎にアニールを行なうことを特徴とする振動膜の製造方法。
【請求項６】
請求項４記載の振動板の製造方法において、
不純物をドープした多結晶シリコン膜及び前記不純物をドープしていない多結晶シリコン膜もしくは非結晶シリコン膜の複数の前記導電膜を積層して振動板が形成され、前記不純物をドープした多結晶シリコン膜及び前記不純物をドープしていない多結晶シリコン膜もしくは非結晶シリコン膜をそれぞれ成膜して積層させた後にアニールを行なうことを特徴とする振動膜の製造方法。
【請求項７】
環状の支持部の内孔を覆うように設けられた固定電極と、該固定電極と所定の間隔をもって対向配置された振動板とを備えるコンデンサマイクロホンであって、
請求項１から請求項３のいずれかに記載の振動板が具備されることを特徴と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、振動板及び振動板の製造方法並びにコンデンサマイクロホンに関し、特に半導体デバイスの製造プロセスを応用して製造される振動板及び振動板の製造方法並びに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されるコンデンサマイクロホンには、例えば特許文献１や特許文献２に開示されるような、導電性のダイヤフラム（振動板）と、複数の通孔（穿孔）を有し、ダイヤフラムと平行しつつ隙間をあけた状態で基板に支持されて設けられたバックプレート（固定電極）とを備えて構成されたものがある。この種のコンデンサマイクロホンでは、ダイヤフラムとバックプレートの間にバイアス電圧を印加するとともに、ダイヤフラムをバックプレート側に電気的に吸引し、ダイヤフラムとバックプレートの間の隙間（エア間隔）を一定に保持してコンデンサマイクロホンの感度を向上させている。
【０００３】
一方、半導体デバイスの製造プロセスを応用して製造されるコンデンサマイクロホンでは、ダイヤフラムとなる導電膜を高温で成膜することに起因して、この導電膜が冷えるに従い引張側の内部応力が発生する。このため、上記のコンデンサマイクロホンでは、ダイヤフラムを多くのバネを介して基板に取り付けることでダイヤフラムを基板から機械的に切り離し、このバネによってダイヤフラムの引張応力を軽減するようにしている。
【０００４】
また、例えば特許文献３に開示されるような、熱可塑性樹脂のフィルムからなるダイヤフラム（振動板）の全体に微細な波を形成するとともに、支持リングの内周に沿った周縁部にバックプレート（背極板）の反対側に向けて突出する凸部を形成して、ダイヤフラムにあらかじめ弛みを持たせたものがある。このダイヤフラムは、バイアス電圧を印加してバックプレート側に吸引されるとともに、引張応力で波が消えるように伸ばされて平坦に形成される。このため、バックプレート側に吸引されたダイヤフラムは、その伸びにより引張応力が緩和されてスチフネスの低い状態で設置され、振動特性に優れ、コンデンサマイクロホンの感度を向上させる。
【特許文献１】特表２００４−５０６３９４号公報
【特許文献２】米国特許第５４５２２６８号明細書
【特許文献３】特開２００２−３２５２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のダイヤフラムを多くのバネを介して基板に取り付けたコンデンサマイクロホンにおいては、バネの弾性力でダイヤフラムの引張応力を緩和させることができても、引張応力を解消することはできない。このため、バイアス電圧を印加してダイヤフラムをバックプレート側に吸引した際には、ダイヤフラムの撓みによって引張応力が増大しダイヤフラムのスチフネスが高くなって、その振動特性が悪くなり感度低下を招くという問題があった。
【０００６】
一方、熱可塑性樹脂のフィルムからなり、波を形成したダイヤフラムは、バイアス電圧を印加してダイヤフラムが撓む際に、波が消えるように伸びることで引張応力を解消できる反面、樹脂で形成されるため、熱膨張係数が大きく、温度変化に対して振動特性などの性能が大きく変化するおそれがある。すなわち、このダイヤフラムを備えたコンデンサマイクロホンを例えばリフロー実装する場合には約２５０℃の熱が作用することになり、この熱によって樹脂製のダイヤフラムが変形し、振動特性が悪化して感度低下を招くという問題が生じる。また、波を備えたダイヤフラムは、その精度を維持して形成することが難しく、ダイヤフラムやこれを備えるコンデンサマイクロホンの小型化を図ることが困難になるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑み、引張応力を解消して振動特性を改善し感度を向上させることができ、かつ小さなバイアス電圧を印加して好適な感度を得ることにより省電力化及び低コスト化を可能にする振動板及び振動板の製造方法並びに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】
【０００８】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００９】
本発明の振動板は、環状の支持部の内孔を覆うように設けられた固定電極と所定の間隔をもって対向配置されるコンデンサマイクロホンの振動板であって、前記固定電極との間に印加されたバイアス電圧による静電引力で、前記固定電極に近づくように撓むことによって内部応力が解消されるように、予め圧縮応力が与えられていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の振動板においては、引張応力が与えられた引張応力膜と、圧縮応力が与えられた圧縮応力膜とが積層されて形成されていることが望ましい。
【００１１】
さらに、本発明の振動板においては、前記引張応力膜が、不純物をドープした多結晶シリコン膜であり、前記圧縮応力膜が、前記不純物をドープしていない多結晶シリコン膜もしくは非結晶シリコン膜であることがより望ましい。
【００１２】
また、本発明の振動板の製造方法は、環状の支持部の内孔を覆うように設けられた固定電極と所定の間隔をもって対向配置されるコンデンサマイクロホンの振動板を製造する方法であって、振動板となる導電膜を成膜した後にアニールを行い、前記固定電極との間に印加したバイアス電圧による静電引力で、前記振動板が前記固定電極に近づくように撓むことによって内部応力が解消されるように、圧縮応力を与えることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明の振動板の製造方法においては、不純物をドープした多結晶シリコン膜及び前記不純物をドープしていない多結晶シリコン膜もしくは非結晶シリコン膜の複数の前記導電膜を積層して振動板が形成され、前記不純物をドープした多結晶シリコン膜及び前記不純物をドープしていない多結晶シリコン膜もしくは非結晶シリコン膜をそれぞれ成膜する毎にアニールを行なうことが望ましい。
【００１４】
また、本発明の振動板の製造方法においては、不純物をドープした多結晶シリコン膜及び前記不純物をドープしていない多結晶シリコン膜もしくは非結晶シリコン膜の複数の前記導電膜を積層して振動板が形成され、前記不純物をドープした多結晶シリコン膜及び前記不純物をドープしていない多結晶シリコン膜もしくは非結晶シリコン膜をそれぞれ成膜して積層させた後にアニールを行なってもよい。
【００１５】
さらに、本発明のコンデンサマイクロホンは、環状の支持部の内孔を覆うように設けられた固定電極と、該固定電極と所定の間隔をもって対向配置された振動板とを備えるコンデンサマイクロホンであって、上記の振動板が具備されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の振動板及び振動板の製造方法並びにコンデンサマイクロホンによれば、静電引力で固定電極に近づくように撓むことにより内部応力が解消されるような圧縮応力を予め振動板に与えておくことによって、固定電極に近づくように撓むことにより生じる引張応力を圧縮応力で相殺することができ、振動板のスチフネスを低く抑えることができる。これにより、振動板の振動特性が向上し、コンデンサマイクロホンの感度を向上させることができる。また、このように予め圧縮応力を与えた場合には、バイアス電圧を小さくしても感度を向上させることができ、省電力化と低コスト化を図ることが可能になる。
【００１７】
また、アニールによって圧縮応力を与える際に、アニール温度を調整することで振動板の圧縮応力の大きさを制御でき、固定電極に近づくように撓むことによって生じる引張応力に応じた圧縮応力を付与して、確実に振動板のスチフネスを低く抑えることができる。
【００１８】
さらに、振動板が、引張応力が与えられた引張応力膜と、圧縮応力が与えられた圧縮応力膜とを積層して形成されることによって、引張応力膜及び圧縮応力膜のそれぞれの内部応力（引張応力及び圧縮応力）の大きさを調整したり、引張応力膜と圧縮応力膜の膜厚比を調整することで、所望の圧縮応力を振動板に与えることができる。これにより、バイアス電圧を印加して吸引した振動板の内部応力を確実に解消することが可能になる。
【００１９】
また、引張応力膜が、不純物をドープした多結晶シリコン膜であり、圧縮応力膜が、不純物をドープしていない多結晶シリコン膜もしくは非結晶シリコン膜であることによって、すなわち、振動板が、耐熱性に優れ、温度による変形が小さいシリコン系の導電膜で形成されることによって、例えばこの振動板を具備したコンデンサマイクロホンをリフロー実装する場合においても、約２５０℃の熱で振動板が変形するようなことがない。これにより、確実に高感度のコンデンサマイクロホンを提供することができる。さらに、このような振動板は半導体プロセスを用いて製造できるため、コンデンサマイクロホンの小型化を実現することが可能になる。また、上記各シリコン膜をそれぞれ成膜する毎にアニールを行なったり、各シリコン膜を積層させた後にアニールを行なうことで、振動板に圧縮応力を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図１から図１０を参照し、本発明の一実施形態に係るダイヤフラム（振動板）及びダイヤフラムの製造方法並びにコンデンサマイクロホンについて説明する。本実施形態は、半導体デバイスの製造プロセスを応用して製造されるダイヤフラム及びダイヤフラムの製造方法並びにコンデンサマイクロホンに関するものである。
【００２１】
本実施形態のコンデンサマイクロホンＡは、図１及び図２に示すように、円形の内孔を有し単結晶シリコン基板１ａと酸化膜１ｂが積層されて形成された環状の支持部１と、略円板状に形成されて支持部１の上端１ｃに支持されたバックプレート（固定電極）２と、支持部１の内孔側にバックプレート２と略平行に配されてその外周端３ａ側が酸化膜１ｂに埋設されて支持されたダイヤフラム３とから構成されている。また、このコンデンサマイクロホンＡには、一端がバックプレート２に接続され、他端がダイヤフラム３に接続されたバイアス電圧印加手段４が設けられており、このバイアス電圧印加手段４は、バイアス電源４ａと抵抗４ｂが直列に設けられて構成されている。
【００２２】
支持部１は、単結晶シリコン基板（基板）１ａと二酸化珪素（ＳｉＯ２）等の酸化膜１ｂが、互いの軸線Ｏ１（支持部１の内孔及びコンデンサマイクロホンＡの軸線）を同軸上に配した状態で積層されて形成されている。また、この支持部１は、基板１ａと酸化膜１ｂの外周面同士及び内周面同士が径方向の同位置に配されて面一とされて形成されている。なお、本実施形態において、酸化膜１ｂは、二酸化珪素であるものとしたが、電気的に絶縁性であればよく、例えばシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４）、シリコン酸化窒化膜（ＳｉＯＮ）、アルミナ膜（Ａｌ２Ｏ３）などであってもよい。また、環状の支持部１は、上面から下面に貫通する内孔を有して形成されていればよく、本実施形態のように上面側からの平面視で円形の内孔を有するとともに外周が方形状を呈して形成されるものに限らず、前記平面視で内孔が矩形状に形成されたり、外周が円形状を呈するものであってもよい。
【００２３】
バックプレート２は、例えば多結晶シリコンが略円板状に形成された導電性の半導体膜であり、中心線（軸線）を支持部１の軸線Ｏ１と同軸線上に配した状態で、その外周端２ａ側を支持部１の上端１ｃ、すなわち酸化膜１ｂの上面に固着して設けられている。これにより、バックプレート２は、その中央側（径方向内側）が支持部１の内孔を覆うように設けられている。また、支持部１の内孔を覆うバックプレート２の中央側には、上面から下面に貫通する複数の通孔２ｂが平面視で略均等に分散して設けられている。
【００２４】
ダイヤフラム３は、例えば、燐（Ｐ）などの不純物がドープされた多結晶シリコン膜（引張応力膜、導電膜）３ｂと、実質的に不純物が拡散していない多結晶シリコン膜（圧縮応力膜、導電膜）３ｃが積層された導電膜１０からなり、略円板状に形成されている。また、ダイヤフラム３は、中心線（軸線）を支持部１の軸線Ｏ１と同軸上に配した状態で、かつバックプレート２と隙間Ｈ１をあけて対向した状態で設けられている。さらに、このとき、バイアス電圧印加手段４によってバックプレート２とダイヤフラム３の間にバイアス電圧が印加されることにより、ダイヤフラム３は、静電引力でバックプレート２側に吸引されており、その軸線Ｏ１中心部分が最もバックプレート２側に配された断面略円弧状に湾曲している。また、このように吸引された状態で、本実施形態のダイヤフラム３は、内部応力が解消されている。なお、ダイヤフラム３を構成する導電膜１０の不純物がドープされていない多結晶シリコン膜３ｃは、非結晶シリコン（アモルファスシリコン）膜であってもよい。
【００２５】
ついで、上記構成からなる本実施形態のコンデンサマイクロホンＡ（ダイヤフラム３）の製造方法について説明する。
【００２６】
はじめに、図３に示すように、単結晶シリコン基板１ａの表面（上面）に例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等で絶縁性のＳｉＯ２を積層させて、基板１ａ上に酸化膜１ｂを形成する。ついで、図４に示すように、この酸化膜１ｂ上に、ＣＶＤ等でダイヤフラム３を形成するための燐（Ｐ）などの不純物がドープされていない多結晶シリコン膜（圧縮応力膜、導電膜）３ｃを積層する。そして、図５に示すように、この圧縮応力膜３ｃ上に、ＣＶＤ等で燐などの不純物がドープされた多結晶シリコン膜（引張応力膜、導電膜）３ｂを積層して導電膜１０を形成する。このとき、本実施形態では、例えば導電膜１０の膜厚に対して、引張応力膜３ｂの膜厚比率が６８％となるように引張応力膜３ｂが成膜される。なお、引張応力膜３ｂは、多結晶シリコンを圧縮応力膜３ｃ上に積層させた段階でドナー又はアクセプタとなる不純物をイオン注入によりドープして形成してもよいし、多結晶シリコンを積層させる際にインサンチュで不純物をドープして形成してもよい。
【００２７】
上記のように引張応力膜３ｂと圧縮応力膜３ｃを成膜した段階で、例えばＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置を用いて例えば８００℃〜９００℃でアニールする。これにより、圧縮応力膜３ｃには、圧縮側の所定の内部応力が与えられ、引張応力膜３ｂには、圧縮応力膜３ｃの圧縮応力よりも僅かに小さな引張側の所定の内部応力が与えられる。ついで、導電膜１０上にレジストを塗布してレジスト膜２０を積層形成した段階で、露光現像処理を施して、導電膜１０の形状とレジスト膜２０の平面形状が等しくなるように不要なレジスト膜２０を除去する。
【００２８】
このように不要なレジスト膜２０を除去した段階で、露出する導電膜１０をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等でエッチングし、図６に示すように、導電膜１０を所定形状に形成する。そして、例えばＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）などのレジスト剥離液を用いてレジスト膜２０を除去した後に、酸化膜１ｂ及び導電膜１０上に、ＣＶＤ等で新たに酸化膜１ｂを積層形成して導電膜１０を酸化膜１ｂ内に埋設させる。
【００２９】
ついで、図７に示すように、酸化膜１ｂ上にＣＶＤ等でバックプレート２となる導電膜１１を積層形成する。この導電膜１１上にレジスト膜２１を積層形成するとともに、バックプレート２の平面形状に相応するレジスト膜２１を残して不要なレジスト膜２１を除去する。そして、ＲＩＥ等で露出する導電膜１１をエッチングすることにより、図８に示すように、導電膜１１を所定形状に形成する。このとき、バックプレート２となる導電膜２１には、通孔２ｂが形成される。
【００３０】
ついで、図９に示すように、基板１ａの下面にレジスト膜２２を形成するとともに、基板１ａの内孔（支持部１の内孔）上に位置されるレジスト膜２２を除去し、レジスト膜２２から露出する部分の基板１ａを、基板１ａ上に積層された酸化膜１ｂの下面に到達するまでＤｅｅｐＲＩＥ等でエッチングする。これにより、基板１ａに円形の内孔が形成される。ついで、導電膜１１及び酸化膜１ｂ上にレジスト膜２３を形成するとともに、支持部１の内孔上に位置されるレジスト膜２３を除去する。すなわち、バックプレート２の通孔２ｂを露出させるようにレジスト膜２３を形成する。
【００３１】
そして、通孔２ｂ及び基板１ａの内孔から例えばフッ酸などのエッチング液を供給して酸化膜１ｂを溶解させる。このとき、複数の通孔２ｂから供給したエッチング液によって、これら通孔２ｂが形成されているバックプレート２の中央領域の直下に位置する酸化膜１ｂが下方の導電膜１０（ダイヤフラム３）の上面に到達するまで溶解する。一方、基板１ａの内孔側から供給したエッチング液によって、導電膜１０の下方に位置する酸化膜１ｂが導電膜１０の下面に到達するまで溶解する。これにより、図１０に示すように、導電膜１０の外周端３ａ側が酸化膜１ｂ内に埋設状態で支持され、中央側が内孔内で露出したダイヤフラム３が形成される。
【００３２】
ここで、本実施形態のダイヤフラム３は、内部応力として、引張応力が与えられた引張応力膜３ｂと、圧縮応力が与えられた圧縮応力膜３ｃとが積層して形成されているため、上記のように酸化膜１ｂを溶解させてダイヤフラム３の中央側が露出するとともに、引張応力膜３ｂと圧縮応力膜３ｃの引張応力と圧縮応力とが打ち消し合うことになる。また、このとき、引張応力膜３ｂの引張応力が、圧縮応力膜３ｃの圧縮応力よりも僅かに小さな応力となるように調整されているため、この状態のダイヤフラム３には、引張応力と圧縮応力の差分である例えば０．４ＭＰａ程度の小さな圧縮応力が与えられる。
【００３３】
そして、最後にレジスト膜２２、２３を除去した段階で、バイアス電圧印加手段４をバックプレート２とダイヤフラム３に接続して、本実施形態のコンデンサマイクロホンＡの製造が完了する。
【００３４】
このように製造された本実施形態のコンデンサマイクロホンＡは、例えばリフロー実装した場合においても、支持部１やバックプレート２、特にダイヤフラム３が、耐熱性に優れ、温度による変形が小さいシリコンで形成されているため、例えば２５０℃程度の熱によって変形するようなことがない。また、ダイヤフラム３の内部応力が約０．４ＭＰａの圧縮側とされているため、バイアス電圧印加手段４によってバックプレート２とダイヤフラム３の間にバイアス電圧を印加し、図２に示すように、ダイヤフラム３が静電引力により断面円弧状に湾曲するとともに、この湾曲に伴う引張応力と予め付与した圧縮応力が打ち消し合って、ダイヤフラム３の内部応力が解消される。これにより、バックプレート２側に電気的に吸引されたダイヤフラム３は、スチフネスが低い状態とされる。また、このとき、ダイヤフラム３の内部応力が、例えば０．４ＭＰａの小さな圧縮応力であることにより、ダイヤフラム３を吸引させるためのバイアス電圧として例えば５Ｖ以下の小さな電圧を印加すればよく、従来のコンデンサマイクロホンのように例えば２０Ｖ程度のバイアス電圧を必要としない。
【００３５】
そして、このように内部応力が解消されてスチフネスが低い状態のダイヤフラム３は、バックプレート２の通孔２ｂを通じ、外部で発生した音圧が伝播して到達するとともに好適に応答して振動し、すなわち小さな音圧に対しても大きな振幅で振動する。このため、ダイヤフラム３の振動に応じてコンデンサの静電容量が精度よく変化することになり、本実施形態のコンデンサマイクロホンＡは、感度に優れることになる。
【００３６】
したがって、本実施形態のダイヤフラムＡ及びダイヤフラムＡの製造方法並びにコンデンサマイクロホンＡによれば、ダイヤフラム３に、静電引力でバックプレート２に近づくように撓むことにより内部応力が解消されるよう予め圧縮応力が与えられていることによって、ダイヤフラム３のスチフネスを低く抑えることができ、ダイヤフラム３の振動特性を向上させてコンデンサマイクロホンＡの感度の向上を図ることができる。また、このとき、従来のコンデンサマイクロホンよりも小さなバイアス電圧を印加して感度を向上させることができるため、省電力化と低コスト化を図ることが可能になる。
【００３７】
また、アニールによって圧縮応力を与えるようにしているため、アニール温度を調整することで圧縮応力の大きさを制御することができ、確実にダイヤフラム３の内部応力を解消してスチフネスを低く抑えることができる。さらに、ダイヤフラム３が、引張応力が与えられた引張応力膜３ｂと、圧縮応力が与えられた圧縮応力膜３ｃとが積層されて形成されることにより、引張応力膜３ｂと圧縮応力膜３ｃの膜厚比を調整したり、アニール温度を適宜変更して引張応力膜３ｂと圧縮応力膜３ｃの引張応力や圧縮応力を調整することで、所望の圧縮応力をダイヤフラム３に与えることができる。これにより、バイアス電圧を印加して吸引したダイヤフラム３の内部応力を確実に解消することができる。
【００３８】
また、引張応力膜３ｂが、不純物をドープした多結晶シリコン膜とされ、圧縮応力膜３ｃが、不純物をドープしていない多結晶シリコン膜であることによって、コンデンサマイクロホンＡをリフロー実装する場合においても、熱による変形などが生じることがなく、確実に高感度のコンデンサマイクロホンＡを提供することができる。また、半導体プロセスを用いて製造できるため、ダイヤフラム３、ひいてはコンデンサマイクロホンＡの小型化を図ることも可能になる。
【００３９】
なお、本発明は、上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、ダイヤフラム３（導電膜１０）が、それぞれ１層ずつの引張応力膜（導電膜）３ｂと圧縮応力膜（導電膜）３ｃを、引張応力膜３ｂが膜厚比で６８％となるように積層して形成されているものとしたが、例えば、引張応力膜３ｂと圧縮応力膜３ｃをそれぞれ複数積層させて形成されたり、引張応力膜３ｂと圧縮応力膜３ｃのどちらか一方を複数積層させて形成してもよい。この場合においても、それぞれの引張応力膜３ｂや圧縮応力膜３ｃの内部応力を適宜調整したり、膜厚比を調整することで、ダイヤフラム３に所望の圧縮応力を付与することが可能である。また、引張応力膜３ｂの膜厚比は６８％に限定する必要はない。さらに、本実施形態では、引張応力膜（導電膜）３ｂと圧縮応力膜（導電膜）３ｃがそれぞれ不純物をドープした多結晶シリコン膜３ｂと不純物をドープしていない多結晶シリコン膜３ｃであるものとしたが、これらに限定する必要もない。
【００４０】
また、圧縮応力膜３ｃのみでダイヤフラム３が形成されていてもよく、この場合には、アニール温度を調整することによって、圧縮応力膜３ｃに与える圧縮応力の大きさを調整すればよい。
【００４１】
さらに、本実施形態では、不純物をドープした多結晶シリコン膜３ｂ及び不純物をドープしていない多結晶シリコン膜３ｃをそれぞれ成膜して積層させた後にアニールを行なうものとしたが、不純物をドープした多結晶シリコン膜３ｂ及び不純物をドープしていない多結晶シリコン膜３ｃをそれぞれ成膜する毎にアニールを行なって、ダイヤフラム３に圧縮応力を与えてもよい。
【実施例】
【００４２】
ついで、以下に、図１１から図１３を参照し、本発明の実施例を具体的に説明する。
本実施例は、ダイヤフラム３を、燐をドープした多結晶シリコン膜（引張応力膜３ｂ）とドープ無しの多結晶シリコン膜（圧縮応力膜３ｃ）を積層させて形成することによって、ダイヤフラム３に圧縮応力を与えることが可能であることを明らかにするとともに、予め圧縮応力を与えたダイヤフラム３を具備したコンデンサマイクロホンＡの感度が向上することを明らかにするものである。なお、本実施例において、ダイヤフラム３は、直径７００μｍ、膜厚０．６６μｍとされ、バックプレート２との隙間を４μｍとしている。
【００４３】
本実施例において、図１１は、引張応力膜３ｂのみで形成したダイヤフラム３及び圧縮応力膜３ｃのみで形成したダイヤフラム３のアニール温度と内部応力の関係を示したものである。この図において、横軸はアニール温度を示し、縦軸がアニールを行なって常温に低温化した状態における内部応力を示し、縦軸のプラス側が引張応力を、マイナス側が圧縮応力を示している。
【００４４】
この結果、引張応力膜３ｂからなるダイヤフラム３は、６００℃〜１０００℃でアニールを行った場合、１０００℃において僅かに圧縮応力が発生するが、ほぼ引張応力が与えられ、高温でアニールを行うに従い徐々に引張応力が小さくなることが確認された。一方、圧縮応力膜３ｃからなるダイヤフラム３は、６００℃〜１０００℃でアニールを行った場合、圧縮応力が与えられ、高温でアニールを行うに従い徐々に圧縮応力が小さくなることが確認された。これにより、引張応力膜３ｂ及び圧縮応力膜３ｃの内部応力（引張応力及び圧縮応力）は、アニール温度に応じて制御可能であることが実証された。
【００４５】
ついで、図１２は、引張応力膜３ｂと圧縮応力膜３ｃを積層したダイヤフラム３のアニール温度と内部応力の関係を示している。この図では、ダイヤフラム３の膜厚に対する引張応力膜３ｂの膜厚比を１５％、３０％、４５％、６１％、６８％、７６％、９１％、１００％に段階的に変化させた各ダイヤフラム３の内部応力の違いを示している。
この結果から、引張応力膜３ｂの膜厚比を１５〜４５％とした場合には、１００ＭＰａを超える大きな圧縮応力が与えられてしまうことが確認された。このように大きな圧縮応力をダイヤフラム３に与えた場合には、バイアス電圧を印加してダイヤフラム３を吸引し内部応力を解消するために非常に大きなバイアス電圧を印加する必要が生じる。また、膜厚比を９１％及び１００％にした場合には、アニール温度を１０００℃の高温としなければ引張応力が与えられてしまうことが確認された。
【００４６】
一方、膜厚比を６１％〜７６％とした場合には、アニール温度によって、小さな圧縮応力を与えることが可能であることが確認された。しかしながら、例えば実施形態に示した０．４ＭＰａ程度の小さな圧縮応力をダイヤフラム３に与えるには、アニール温度に対するダイヤフラム３の内部応力の変化が小さい、すなわち図１２における傾きが小さい方が内部応力を正確に調整する観点から有利である。この点から、例えば膜厚比を６８％としてアニール温度を８５０℃前後にすることにより所望の圧縮応力が与えやすいと言える。
【００４７】
ついで、図１３は、引張応力膜３ｂと圧縮応力膜３ｃを積層させて０．４ＭＰａの圧縮応力を与えたダイヤフラム３と、応力がない状態のダイヤフラム（バイアス電圧を印加する前の状態で応力がないダイヤフラム）と、１０ＭＰａの引張応力を与えたダイヤフラムを備えた各コンデンサマイクロホンのバイアス電圧と感度の関係を示している。この図から、引張応力を与えたダイヤフラムは、バイアス電圧を大きくするに従い感度を高くすることができるものの、他のダイヤフラムに比べ相対的に感度が低いことが確認された。また、応力がないダイヤフラムは、引張応力を与えたダイヤフラムよりも感度が高くなることが確認されたが、低バイアス電圧では、やはり引張応力を与えたダイヤフラムと同様に感度が低いことが確認された。
【００４８】
これに対して、０．４ＭＰａの圧縮応力を与えた本発明に係るダイヤフラムＡでは、５Ｖ以下、特に２〜３Ｖの低バイアス電圧において感度が最も優れることが確認された。これにより、本発明の圧縮応力を予め与えたダイヤフラムは、その感度が高く、かつ低バイアス電圧を印加することでさらに感度が高くなることが確認され、コンデンサマイクロホンＡの省電力化を図ることができ、低コスト化を図ることが可能であることが実証された。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態に係るコンデンサマイクロホンの平面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るコンデンサマイクロホンの断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るコンデンサマイクロホンの製造工程において、基板上に酸化膜を形成した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るコンデンサマイクロホンの製造工程において、酸化膜上に圧縮応力膜を形成した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るコンデンサマイクロホンの製造工程において、圧縮応力膜上に引張応力膜を積層させた状態を示す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るコンデンサマイクロホンの製造工程において、圧縮応力膜及び引張応力膜の導電膜を酸化膜で埋設させた状態を示す断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係るコンデンサマイクロホンの製造工程において、酸化膜上に固定電極となる導電膜を積層させた状態を示す断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るコンデンサマイクロホンの製造工程において、固定電極を形成した状態を示す断面図である。
【図９】本発明の一実施形態に係るコンデンサマイクロホンの製造工程において、基板に内孔を形成した状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係るコンデンサマイクロホンの製造工程において、酸化膜を除去した状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施例の説明に用いた引張応力膜と圧縮応力膜のアニール温度と内部応力の関係を示す図である。
【図１２】本発明の実施例の説明に用いた引張応力膜の膜厚比を変化させた振動板のアニール温度と内部応力の関係を示す図である。
【図１３】本発明の実施例の説明に用いたバイアス電圧とコンデンサマイクロホンの感度の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１・・・支持部、１ａ・・・基板、１ｂ・・・酸化膜、２・・・バックプレート（固定電極）、２ａ・・・外周端、２ｂ・・・通孔、３・・・ダイヤフラム（振動板）、３ａ・・・外周端、３ｂ・・・引張応力膜（導電膜、不純物をドープした多結晶シリコン膜）、３ｃ・・・圧縮応力膜（導電膜、不純物をドープしていない多結晶シリコン膜）、４・・・バイアス電圧印加手段、４ａ・・・バイアス電源、４ｂ・・・抵抗、１０，１１・・・導電膜、２０，２１，２２，２３・・・レジスト膜、Ａ・・・コンデンサマイクロホン
【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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