(57)【要約】【課題】  プルインの発生を防止できる、感度が高いコンデンサマイクロホンを提供する。【解決手段】  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中央部の剛性が前記中央部より固定端に近い近端部の剛性より高く、音波によって振動するダイヤフラムと、前記プレートと前記ダイヤフラムの前記固定端とが固定され、前記プレートと前記ダイヤフラムとの間に空隙を形成しているスペーサと、を備えるコンデンサマイクロホン。【選択図】    図１
2007104641.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、
前記静止電極に対する振動電極を形成している中央部の剛性が前記中央部より固定端に近い近端部の剛性より高く、音波によって振動するダイヤフラムと、
前記プレートと前記ダイヤフラムの前記固定端とが固定され、前記プレートと前記ダイヤフラムとの間に空隙を形成しているスペーサと、
を備えるコンデンサマイクロホン。
【請求項２】
前記ダイヤフラムの前記中央部の少なくとも外周部は、前記ダイヤフラムの前記近端部より厚い、
請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項３】
前記ダイヤフラムの前記近端部は、第一の膜からなり、
前記ダイヤフラムの前記中央部は、前記第一の膜と前記第一の膜より高硬度の第二の膜とを含む複層膜からなる、
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前記近端部は、第一の膜からなり、
前記ダイヤフラムの前記中央部は、前記第一の膜と前記第一の膜より低密度の第二の膜とを含む複層膜からなる、
請求項２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部分剛性は、前記ダイヤフラムの外周から前記ダイヤフラムの中央に向けて徐々に高くなっている、
請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項６】
前記ダイヤフラムは、薄肉部と、前記ダイヤフラムの外周から前記ダイヤフラムの中央に向けて形成密度が徐々に高くなる厚肉部とを有する、
請求項５に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項７】
前記薄肉部は第一の膜からなり、
前記厚肉部は、前記第一の膜と前記第一の膜より高硬度の第二の膜とを含む複層膜からなる、
請求項６に記載のコンデンサマイクロホン。
【請求項８】
前記薄肉部は第一の膜からなり、
前記厚肉部は、前記第一の膜と前記第一の膜より低密度の第二の膜とを含む複層膜からなる、
請求項６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関し、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、プレートと音波によって振動するダイヤフラムのそれぞれに電極を有し、プレートとダイヤフラムとは絶縁性のスペーサによって互いに離間した状態で支持されている。コンデンサマイクロホンは、プレートとダイヤフラムにより形成されるコンデンサのダイヤフラムの変位による容量変化を電気信号に変換して出力する。コンデンサマイクロホンの感度は、電極間の距離に対するダイヤフラムの変位の割合を増大させ、スペーサのリーク電流を低減し、寄生容量を低減することによって向上する。
【０００３】
非特許文献１には、プレートと音波によって振動するダイヤフラムのそれぞれを導電性の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、ダイヤフラムの剛性が一様なため、ダイヤフラムに音波が伝搬しても、ダイヤフラムの中央のみが最大変位で振動し、ダイヤフラムの振動による変位は中央からスペーサに固定されている外周に向けて小さくなる。すなわち、一様な剛性を有するダイヤフラムの中央以外の部分は、コンデンサマイクロホンの感度を低下させている。一方、コンデンサマイクロホンの感度を高めるために、プレートとダイヤフラムの間隔に対するダイヤフラムの最大変位の割合を増大させると、ダイヤフラムがプレートに接近した際にバイアスによる静電吸引力でダイヤフラムがプレートに吸着される、所謂プルインが発生するという問題がある。
【０００４】
【非特許文献１】田島、西口、近藤、斉藤、千葉、森田、江刺、「コンデンサ型シリコンマイクロホンの機械特性」、社団法人電気学会、２００１年１１月２１、２２日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、プルインの発生を防止できる、感度が高い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】
【０００６】
（１）前記課題を解決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中央部の剛性が前記中央部より固定端に近い近端部の剛性より高く、音波によって振動するダイヤフラムと、前記プレートと前記ダイヤフラムの前記固定端とが固定され、前記プレートと前記ダイヤフラムとの間に空隙を形成しているスペーサと、を備える。
この発明を定義するために用いた用語の定義は次の通りである。ダイヤフラムの中央部と近端部とは、いずれもダイヤフラムの部分名である。ダイヤフラムの一部は中央部又は近端部のいずれかに属するものとし、近端部は中央部よりも固定端に近い部分をいうものとする。また中央部は１つしかない領域であり、近端部は１つ以上ある領域である。中央部の剛性とは中央部の外周に引張力が加わったときに生ずるひずみをいうものとする。ただし、ここでいうダイヤフラムのひずみは引張力に対する変形量を引張力が加わる２点間の元の距離で割った値とする。近端部の剛性とは近端部の両端に引張力が加わったときに生ずるひずみをいうものとする。ただし、近端部と中央部との境界を近端部の一端とし、ダイヤフラムの固定端を近端部の他端とする。またここでいう近端部のひずみは引張力に対する変形量を引張力が加わる２点間の元の距離で割った値とする。
このコンデンサマイクロホンでは、ダイヤフラムの中央部の剛性がダイヤフラムの近端部の剛性より高いため、ダイヤフラムの部分剛性が一様である場合に比べ、音圧に対するダイヤフラムの中央部の変形量が小さくなる。すなわち、このコンデンサマイクロホンでは、ダイヤフラムの部分剛性が一様である場合に比べ、ダイヤフラムの中央部の各点における変位の偏差が小さいため、ダイヤフラムの最大変位を増大させることなく、プレートとダイヤフラムにより形成されるコンデンサ（以下、マイクコンデンサという。）の音波により変動する容量成分（以下、可変容量という。）を増大させることができる。これにより、プルインの発生を防止しつつ、コンデンサマイクロホンの感度を高めることができる。
【０００７】
（２）前記ダイヤフラムの前記中央部の少なくとも外周部は、前記ダイヤフラムの前記近端部より厚くてもよい。
ダイヤフラムの中央部の少なくとも外周部を近端部より厚くすることにより、ダイヤフラムの中央部の剛性を近端部より高くすることができる。
【０００８】
（３）前記ダイヤフラムの前記近端部は、第一の膜からなり、前記ダイヤフラムの前記中央部は、前記第一の膜と前記第一の膜より高硬度の第二の膜とを含む複層膜からなっていてもよい。
ダイヤフラムの近端部の剛性を低くするために第一の膜を低硬度の材料で形成しても、ダイヤフラムの中央部を第一の膜と第一の膜より高硬度の第二の膜とを含む複層膜で構成することにより、ダイヤフラムの中央部の剛性を高くすることができる。
【０００９】
（４）前記ダイヤフラムの前記近端部は、第一の膜からなり、前記ダイヤフラムの前記中央部は、前記第一の膜と前記第一の膜より低密度の第二の膜とを含む複層膜からなっていてもよい。
ダイヤフラムの中央部を第一の膜と第一の膜より低密度の第二の膜とを含む複層膜で構成することにより、ダイヤフラムの中央部の剛性を高めつつ、ダイヤフラムの中央部を軽量化することができる。ダイヤフラムの中央部を軽量化することにより、コンデンサマイクロホンの周波数の高い音に対する感度をのばすことができる。
【００１０】
（５）前記ダイヤフラムの部分剛性は、前記ダイヤフラムの外周から前記ダイヤフラムの中央に向けて徐々に高くなっていてもよい。
ここで、ダイヤフラムの部分剛性とは、ダイヤフラムの一部分の外周に引張力が加わったときにその部分に生ずるひずみをいうものとする。ただし、ここでいうひずみは引張力に対する変形量を引張力が加わる２点間の元の距離で割った値とする。
ダイヤフラムの部分剛性はその外周から中央に向けて徐々に高くなっているため、ダイヤフラム変形時の応力をダイヤフラム全体に分散させることができるため、ダイヤフラムを薄く形成することができる。ダイヤフラムを薄くすることにより、ダイヤフラム全体の剛性を低くすることができるため、ダイヤフラムを大きな振幅で振動させることができる。またダイヤフラムを薄く形成することにより、コンデンサマイクロホンの周波数の高い音に対する感度をのばすことができる。
【００１１】
（６）前記ダイヤフラムは、薄肉部と、前記ダイヤフラムの外周から前記ダイヤフラムの中央に向けて形成密度が徐々に高くなる厚肉部とを有していてもよい。
ダイヤフラムの外周からダイヤフラムの中央に向けて形成密度が徐々に高くなる厚肉部をダイヤフラムに形成することにより、ダイヤフラムの剛性をその外周から中央に向けて徐々に高くすることができる。
【００１２】
（７）前記薄肉部は第一の膜からなり、前記厚肉部は、前記第一の膜と前記第一の膜より高硬度の第二の膜とを含む複層膜からなっていてもよい。
ダイヤフラムの薄肉部を第一の膜で構成し、ダイヤフラムの厚肉部を第一の膜と第一の膜より高硬度の第二の膜とを含む複層膜で構成することにより、ダイヤフラムの厚肉部の剛性を高めることができる。
【００１３】
（８）前記薄肉部は第一の膜からなり、前記厚肉部は、前記第一の膜と前記第一の膜より低密度の第二の膜とを含む複層膜からなっていてもよい。
ダイヤフラムの薄肉部を第一の膜で構成し、ダイヤフラムの厚肉部を第一の膜と第一の膜より低密度の第二の膜とを含む複層膜で構成することにより、ダイヤフラムの厚肉部の剛性を高めつつ、ダイヤフラムの厚肉部を軽量化することができる。ダイヤフラムの厚肉部の軽量化により、ダイヤフラム全体が軽量化されるため、コンデンサマイクロホンの最低次の共振周波数が高くなる。この結果、コンデンサマイクロホンの周波数の高い音に対する感度をのばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
（第一実施例）
図２と図３は、第一実施例によるコンデンサマイクロホン１の構成を示す模式図である。図３（Ａ）はコンデンサマイクロホン１のバックプレート２０の上面図であり、図３（Ｂ）はコンデンサマイクロホン１のダイヤフラム１０の下面図である。
コンデンサマイクロホン１は、半導体製造プロセスを用いて製造される所謂シリコンマイクロホンである。コンデンサマイクロホン１は、図２に断面図として描かれた感音部と図２に回路図として描かれた検出部とを備えている。以下、感音部の構成、検出部の構成、コンデンサマイクロホン１の製造方法の順に説明する。
【００１５】
（感音部の構成）
図２に示すように、コンデンサマイクロホン１の感音部は、ダイヤフラム１０、バックプレート２０、スペーサ３０、ベース４０等から構成されている。
ダイヤフラム１０は、導電膜１１０の絶縁膜１０２にも絶縁膜１１２にも固着していない部分（以下、導電膜１１０の非固着部という。）と、導電膜１１０に固定されている導電膜１０８とで構成されている。すなわち、ダイヤフラム１０の外周は絶縁膜１０２と絶縁膜１１２とに固定されている。導電膜１０８と導電膜１１０とは、ともに例えば不純物がドープされた多結晶シリコン（以下、ポリシリコンという。）等の半導体膜である。導電膜１０８は、導電膜１１０の非固着部の中央部に配置されている。すなわち、ダイヤフラム１０の外周に近い近端部は、導電膜１１０のみで構成され、ダイヤフラム１０の中央部は、導電膜１１０と導電膜１０８とで構成されている。このようにダイヤフラム１０の中央部をダイヤフラム１０の近端部より厚くすることにより、ダイヤフラム１０の中央部の剛性をダイヤフラム１０の近端部の剛性より高くすることができる。導電膜１１０が請求項に記載の「第一の膜」に相当し、導電膜１０８が請求項に記載の「第二の膜」に相当する。
【００１６】
尚、導電膜１０８と導電膜１１０は、同一材料で形成してもよいし、異なる材料で形成してもよい。導電膜１０８と導電膜１１０を異なる材料で形成する場合、導電膜１０８は、導電膜１１０より硬度が高い材料で形成することが望ましい。導電膜１０８を高硬度の材料で形成することにより、ダイヤフラム１０の近端部の剛性を低くするために導電膜１１０を低硬度の材料で形成しても、導電膜１０８と導電膜１１０で構成される、ダイヤフラム１０の中央部の剛性を高めることができる。例えば導電膜１１０をポリシリコンで形成した場合、導電膜１０８としてはＳｉＣｘ、ＳｉＧｅ、ＳｉＧｅＣ、若しくはこれらに不純物をドーピングすることにより比抵抗を調整したものを用いることができる。
また、導電膜１０８は、導電膜１１０より密度が低い材料で形成することが望ましい。導電膜１０８を低密度の材料で形成することにより、導電膜１０８と導電膜１１０で構成されるダイヤフラム１０の中央部を軽量化することができる。ダイヤフラム１０の中央部を軽量化することにより、コンデンサマイクロホン１の周波数の高い音に対する感度をのばすことができる。
【００１７】
また、ダイヤフラム１０の中央部は、図２に示すようにベース４０側に突出していてもよいし、バックプレート２０側に突出していてもよいし、両側に突出していてもよい。また、全体が導電膜で構成されるダイヤフラム１０を例示したが、ダイヤフラムは、中央部が近端部より厚い絶縁膜と絶縁膜の中央部に配置される電極とで構成されてもよい。例えば、導電膜１０８の代わりに絶縁膜を用いても良いし、導電膜１１０の代わりに絶縁膜を用いても良い。導電膜１１０の代わりに絶縁膜を用いる場合には、検出部との接続用パッドにつながるように導電膜１０８の外形が設計される。またダイヤフラム１０は、図３（Ｂ）に示すように円盤状でもよいし、他の形状でもよい。
【００１８】
図２に示すように、プレートとしてのバックプレート２０は、導電膜１１４の絶縁膜１１２に固着していない部分で構成されている。導電膜１１４は、例えばポリシリコン等の半導体膜である。バックプレート２０には、複数の通孔２２が形成されている。バックプレート２０の通孔２２は音源からの音波を通過させる。この結果、音源からの音波はダイヤフラム１０に伝搬される。尚、バックプレート２０は、図３（Ａ）に示すように円盤状でもよいし、他の形状でもよい。また通孔２２は、図３（Ａ）に示すように円形でもよいし、他の形状でもよい。
【００１９】
図２に示すように、スペーサ３０は絶縁膜１１２で構成されている。絶縁膜１１２は、例えばＳｉＯ2等の酸化膜である。スペーサ３０は、ダイヤフラム１０とバックプレート２０とを絶縁しながら支持し、ダイヤフラム１０とバックプレート２０との間に空隙３２を形成している。
ベース４０は、絶縁膜１０２と基板１００とで構成されている。基板１００は、例えば単結晶シリコン基板である。絶縁膜１０２は、例えばＳｉＯ2等の酸化膜である。ベース４０には、バックキャビティーとして機能する通孔４２が形成されている。
尚、コンデンサマイクロホン１は、ダイヤフラム１０がバックプレート２０よりも音源側に位置し、ダイヤフラム１０に直接音波が伝搬するように構成してもよい。この場合、バックプレート２０の通孔２２は、ダイヤフラム１０とバックプレート２０の間に形成されている空隙３２と、ベース４０の凹部４２、すなわちバックキャビティーとを連通させる通路として機能する。
【００２０】
（検出部の構成）
ダイヤフラム１０は抵抗器３００に接続され、バックプレート２０はグランドに接続されている。具体的には例えば、抵抗器３００の一端に接続されるリード線３０２がダイヤフラム１０を構成する導電膜１１０に接続され、コンデンサマイクロホン１が実装されている基板のグランドに接続されるリード線３０４がバックプレート２０を構成する導電膜１１４に接続されている。抵抗器３００の他端には、バイアス電源回路３０６の出力端に接続されるリード線３０８が接続されている。抵抗器３００としては抵抗値が大きなものを使用する。具体的には抵抗器３００は、ＧΩオーダーの電気抵抗を有するものが望ましい。プリアンプ３１０の入力端には、コンデンサ３１２の一端に接続されるリード線３１４が接続されている。そしてダイヤフラム１０と抵抗器３００を接続しているリード線３０２は、コンデンサ３１２の他端にも接続されている。
【００２１】
（コンデンサマイクロホンの作動）
音波がバックプレート２０の通孔２２を通過してダイヤフラム１０に伝搬すると、ダイヤフラム１０はバックプレート２０に対して振動する。ダイヤフラム１０が振動すると、バックプレート２０とダイヤフラム１０との間の距離が変化し、ダイヤフラム１０とバックプレート２０とにより構成されているコンデンサ（以下、マイクコンデンサという。）の静電容量が変化する。
【００２２】
ダイヤフラム１０は上述したように抵抗値が大きい抵抗器３００に接続されているため、マイクコンデンサの静電容量がダイヤフラム１０の振動により変化したとしても、マイクコンデンサに蓄積されている電荷が抵抗器３００を流れることは殆どない。すなわち、マイクコンデンサに蓄積されている電荷は、変化しないものとみなすことができる。したがって、マイクコンデンサの静電容量の変化は、ダイヤフラム１０とバックプレート２０との間の電圧の変化として取り出すことが可能である。
コンデンサマイクロホン１は、ダイヤフラム１０のグランドに対する電圧の変化をプリアンプ３１０で増幅することにより、コンデンサの静電容量の極めてわずかな変化を電気信号として出力する。すなわち、コンデンサマイクロホン１は、ダイヤフラム１０に加わる音圧の変化をマイクコンデンサの静電容量の変化に変換し、マイクコンデンサの静電容量の変化を電圧の変化に変換することにより、音圧の変化に相関する電気信号を出力する。
【００２３】
ところで、図４に示すように、一様な部分剛性を有するダイヤフラム４１０を備えた従来のコンデンサマイクロホン４００では、ダイヤフラム４１０の中央のみが最大変位で振動し、ダイヤフラム４１０の振動による変位は中央からスペーサ３０に固定されている外周に向けて小さくなる。この結果、ダイヤフラム４１０の中央以外の部分は、ダイヤフラム４１０の総変位量（図４に斜線で示す領域４６０参照）を減少させることにより、コンデンサマイクロホン４００の感度を低下させている。ここで、ダイヤフラムの総変位量とは、ダイヤフラムの各部位における変位の総和のことである。一方、コンデンサマイクロホン４００の感度を高めるためにバックプレート２０とダイヤフラム４１０の間隔（図４に示す矢印４６２参照）に対するダイヤフラム４１０の最大変位（図４に示す矢印４６４参照）を大きくすると、ダイヤフラム４１０がバックプレート２０に接近した際にバイアスによる静電引力でダイヤフラム４１０がバックプレート２０に吸着される、プルインが発生するという問題がある。
【００２４】
図１は、第一実施例によるコンデンサマイクロホン１の作動を説明するための模式図である。
上述したように、ダイヤフラム１０の中央部の剛性は、ダイヤフラム１０の近端部の硬度より高い。この結果、振動時にダイヤフラム１０の中央部に生ずる変形量は従来に比べて小さくなり、ダイヤフラム１０の近端部に変形が集中する。すなわち、ダイヤフラム１０の中央部の変位の偏差が小さくなり、中央部全体が最大振幅（図１に示す矢印６４参照）に近い振幅で振動する。ダイヤフラム１０の中央部の振幅の偏差を小さくすることにより、一様な部分剛性を有し最大変位が同一のダイヤフラムの総変位量（図４に斜線で示す領域４６０の面積）と比較して、ダイヤフラム１０の総変位量（図１に斜線で示す領域６０の面積）を増大させることができる。すなわち、ダイヤフラム１０の最大変位を増大させることなく、ダイヤフラム１０とバックプレート２０とにより形成されるマイクコンデンサの可変容量を増大させることができる。これにより、プルインの発生を防止しつつ、コンデンサマイクロホン１の感度を高めることができる。勿論、プルインが発生しない範囲で、ダイヤフラム１０とバックプレート２０の間隔に対するダイヤフラム１０の最大変位を大きくしてもよい。
【００２５】
（製造方法）
図５および図６は、コンデンサマイクロホン１の製造方法を示す断面図である。分図（Ａｎ）は対応する分図（Ｂｎ）について（Ｂ１）に示すＡ１−Ａ１線断面を示す図である。分図（Ｂｎ）は平面図である。
はじめに、図５（Ａ１）に示すように、基板１００上に絶縁膜１０２を形成する。基板１００は、例えば単結晶シリコンウェハ等である。具体的には例えば、基板１００の表面にＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等でＳｉＯ2を堆積させることにより、基板１００上にＳｉＯ2の絶縁膜１０２を形成する。尚、ＳＯＩ基板を用いることにより、本工程は省略可能である。
【００２６】
次に、図５（Ａ２）、（Ｂ２）に示すように、絶縁膜１０２に凹部１０４を形成する。具体的には凹部１０４は、例えば以下のように形成する。まず、絶縁膜１０２の凹部１０４を形成する部位を露出させるレジスト膜１０６を絶縁膜１０２上にリソグラフィで形成する。より具体的には、絶縁膜１０２にレジストを塗布してレジスト膜を形成する。そして所定形状のマスクを配置してレジスト膜に対して露光現像処理を施し、不要なレジスト膜を除去する。これにより、絶縁膜１０２上にレジスト膜１０６を形成する。レジスト膜の除去には、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）等のレジスト剥離液を用いる。次にレジスト膜１０６から露出する絶縁膜１０２をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等でエッチングすることにより、絶縁膜１０２に凹部１０４を形成する。そしてレジスト膜１０６を除去する。凹部１０４内には、後述する工程において、ダイヤフラム１０を構成する導電膜１０８が形成される。したがって、凹部１０４は、導電膜１０８の形状に応じて形成すればよい。
【００２７】
次に、図５（Ａ３）、（Ｂ３）に示すように、絶縁膜１０２の凹部１０４内にダイヤフラム１０の中央部を構成する導電膜１０８を形成する。具体的には導電膜１０８は、例えば以下のように形成する。まず、凹部１０４を埋没させるＰ+ポリシリコン膜を絶縁膜１０２上にＣＶＤ等で形成する。ここでＰ+ポリシリコンとは、アクセプタとなる不純物を含むポリシリコンのことである。より具体的には、絶縁膜１０２上にポリシリコン膜をＣＶＤ等により形成し、ポリシリコン層に不純物としてのＢ（ボロン）等をイオン注入する。そしてイオン注入後のポリシリコン層をアニーリングすることにより、Ｐ+ポリシリコン膜を形成する。そして、Ｐ+ポリシリコン膜と絶縁膜１０２をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）等で研磨して平坦化することにより、絶縁膜１０２上の凹部１０４内のみにＰ+ポリシリコンを残存させる。これによりＰ+ポリシリコンの導電膜１０８が形成される。
【００２８】
次に、図５（Ａ４）、（Ｂ４）に示すように、絶縁膜１０２と導電膜１０８との表面上にダイヤフラム１０を構成する導電膜１１０をＣＶＤ等で形成する。例えば、導電膜１１０はＰ+ポリシリコン膜等である。
次に、スペーサ３０を構成する絶縁膜１１２を導電膜１１０上にＣＶＤ等で形成する。絶縁膜１１２は、絶縁膜１０２と同一材料で形成することが望ましい。絶縁膜１０２と絶縁膜１１２を同一材料で形成することにより、両者のエッチングレートを同一にすることができる。この結果、後述する絶縁膜の一部を除去する工程において、絶縁膜のエッチング量を容易に制御することが可能となる。
【００２９】
次に、バックプレート２０を構成する導電膜１１４を絶縁膜１１２上にＣＶＤ等で形成する。例えば、導電膜１１４はＰ+ポリシリコン膜等である。
次に、図６（Ａ５）、（Ｂ５）に示すように、導電膜１１４に通孔２２を形成する。具体的には通孔２２は、例えば以下のように形成する。まず、導電膜１１４の通孔２２を形成する部位を露出させるレジスト膜１１８を導電膜１１４上にリソグラフィで形成する。次に、レジスト膜１１８から露出する導電膜１１４を、絶縁膜１１２に達するまでＲＩＥ等でエッチングすることにより、導電膜１１４に通孔２２を形成する。そしてレジスト膜１１８を除去する。
【００３０】
次に、図６（Ａ６）、（Ｂ６）に示すように、導電膜１１０の一部を露出させる。具体的には例えば、まず、導電膜１１４の残存させる部位をマスクするレジスト膜１２０を導電膜１１４上にリソグラフィで形成する。次に、レジスト膜１２０から露出する導電膜１１４と絶縁膜１１２を、導電膜１１０に達するまでＲＩＥ等でエッチングすることにより、導電膜１１０を露出させる。そしてレジスト膜１２０を除去する。導電膜１１０の一部を露出させることにより、導電膜１１０と検出部とが接続可能となる。
【００３１】
次に、図６（Ａ７）に示すように、通孔４２を構成する開口部１２２を基板１００に形成する。具体的には開口部１２２は、以下に示すように形成する。まず、基板１００の開口部１２２を形成する部位のみを露出させるレジスト膜１２４をリソグラフィで形成する。次に、基板１００のレジスト膜１２４から露出する部位を絶縁膜１０２に達するまでＤｅｅｐＲＩＥ等で除去することにより、基板１００に開口部１２２を形成する。そしてレジスト膜１２４を除去する。
【００３２】
次に、図６（Ａ８）に示すように、絶縁膜１０２と絶縁膜１１２（以下、絶縁膜という。）を、ベース４０としての絶縁膜１０２の一部とスペーサ３０としての絶縁膜１１２の一部とを除いて除去する。具体的には絶縁膜は、例えばウェットエッチングで除去する。例えばＳｉＯ2の絶縁膜は、フッ酸等のエッチング液を用いて除去する。エッチング液は、基板１００の開口部１２２と導電膜１１４の通孔２２を通って絶縁膜１０２と絶縁膜１１２に到達し、絶縁膜を溶解させる。これにより、ダイヤフラム１０とバックプレート２０との間の空隙３２とが形成され、コンデンサマイクロホン１の感音部が得られる。
【００３３】
（第二実施例）
図７は、第二実施例によるコンデンサマイクロホン２の構成を示す模式図である。（Ａ）はコンデンサマイクロホン２の断面図であり、（Ｂ）はコンデンサマイクロホン２のダイヤフラム２１０の下面図である。コンデンサマイクロホン２の検出部は、コンデンサマイクロホン１の検出部と実質的に同一である。
【００３４】
ダイヤフラム２１０は、導電膜１１０と凸部２００とで構成されている。凸部２００は、例えば第二の膜としてのポリシリコン等の半導体膜で形成され、第一の膜としての導電膜１１０の非固着部の中央を中心とする放射状に配置されている。すなわち、凸部２００の形成密度は、ダイヤフラム２１０の外周からダイヤフラム２１０の中央に向けて徐々に高くなっている。このような凸部２００は第一実施例の導電膜１０８の輪郭形状を変更したものに相当する。ダイヤフラム２１０の導電膜１１０のみで構成されている部分が請求項に記載の「薄肉部」に相当し、ダイヤフラム２１０の導電膜１１０と凸部２００で構成されている部分が請求項に記載の「厚肉部」に相当する。
【００３５】
尚、第二の膜は、ダイヤフラム２１０の外周からダイヤフラム２１０の中央に向けて形成密度が徐々に高くなっていればよく、例示した凸部２００に限定されない。例えば、上述したような形成密度になっていれば、凸部２００の配置は放射状でなくてもよい。また例えば、凸部２００はどのような形状でもよく、図８に示すようにダイヤフラム２１０の中央を中心とする放射状に伸びる形状でもよい。また凸部２００は、図７に示すように導電膜１１０のバックプレート２０側に配置されてもよいし、導電膜１１０のベース４０側に配置されてもよいし、導電膜１１０の両面に配置されてもよい。またダイヤフラム２１０は、導電膜１１０と凸部２００に対応する絶縁膜と電極とで構成されてもよい。
【００３６】
本実施例によると、ダイヤフラム２１０を軽量化できるため、コンデンサマイクロホン２の周波数の高い音に対する感度をのばすことができる。
【００３７】
（第三実施例）
図９は本発明によるコンデンサマイクロホンの第三実施例を示す図である。図９に示すように、ダイヤフラム１１の中央部１４は導電膜２３と導電膜１１０とからなる２層構造である。導電膜１１０は中央部１４の剛性を高める補強膜として機能する。ダイヤフラム１１の近端部１５は、導電膜１１０からなり、スペーサ３０に中央部１４を掛け渡す構造体として機能する複数の部分である。近端部１５はバネとして機能するようにジグザグに曲がっている。したがって、中央部１４に対して近端部１５の剛性は顕著に低く、音波がダイヤフラム１１に伝搬するときに生ずる変形は近端部１５に集中する。音波がダイヤフラム１１に伝搬しても中央部１４はほとんど変形しないため、中央部１４は平行移動に近い運動状態で振動する。
近端部１５は中央部１４に比べて振幅が小さくなるため、対向電極間距離が同一であれば、近端部１５が形成する面積あたりの平均寄生容量は中央部１４に比べて大きくなる。本実施例によると、導電膜２３が導電膜１１０のバックプレート２０側に接合されているため、バックプレート２０とダイヤフラム１１の間隔は中央部１４において狭く近端部１５において広い。したがって、本実施例によるコンデンサマイクロホン３は、第一実施例に比べ、寄生容量を小さくすることができる。
【００３８】
（第四実施例）
図１０は本発明によるコンデンサマイクロホンの第三実施例を示す図である。図１０に示すように、ダイヤフラム１２の中央部１６の剛性を高める導電膜２４は中央部１６の周辺部にのみ環状または実質的に環状に形成されていても良い。
【００３９】
（第五実施例）
図１１は本発明によるコンデンサマイクロホンの第五実施例を示す図である。図１１に示すように、ダイヤフラム１３の中央部１８は、近端部１９につり下げられていても良い。近端部１９は、絶縁膜１１２の一部で構成される接続部２７と導電膜１１４の一部とからなり、中央部１８を複数箇所で支持している。切り欠き２８は、バックプレート２０とダイヤフラム１３の近端部１９とを機械的に切り離している。近端部１９は、製造時に生ずる応力によってダイヤフラム１３が縮経することを可能にし、縮経によってダイヤフラム１３の応力を低減する効果をもたらす。中央部１３の剛性を高める導電膜２５は中央部１８の周辺部にのみ環状または実質的に環状に形成されている。尚、導電膜２５は中央部１８の剛性を高める機能を担う膜であるため、ＳｉＮ、ＳｉＯＮなどからなる絶縁膜で形成しても良い。
【００４０】
（第六実施例）
図１２は本発明によるコンデンサマイクロホンの第六実施例を示す図である。図１２に示すように、ダイヤフラム１３の中央部１８の剛性を接続部２７によって高めても良い。すなわち、接続部２７の周方向の長さを第五実施例より延長し、複数の接続部２７でほぼ環形状を形成し、接続部２７によって外周部が形成された中央部１８を形成しても良い。たとえ接続部２７がダイヤフラム１３の中央部１８の周方向に分断されていたとしても、中央部１８の外周の大部分を接続部２７が形成していれば、中央部１８全体の剛性は高くなる。この場合、ダイヤフラム１３の中央部１８のバックプレート２０の反対側の面の外周部に第五実施例で用いたような補強膜を設ける必要はなくなる。
一方、接続部２７の周方向の長さを延長すると、バックプレート２０の剛性が下がる。そこで、接続部２７の周方向の長さを延長する場合には、バックプレート２０を厚くすることが望ましい。具体的には例えばバックプレート２０の厚さをダイヤフラム１６の近端部１９よりも厚くすることが望ましい。
【００４１】
（その他の実施例）
尚、半導体膜からなるダイヤフラムの剛性は、不純物イオンの注入により制御してもよい。具体的には例えば、半導体膜の剛性を高める不純物イオンをダイヤフラムの中央部に注入してもよいし、半導体膜の剛性を低くする不純物イオンをダイヤフラムの近端部に注入してもよい。これより、中央部の振幅偏差が小さいダイヤフラムを得ることができる。より具体的には、Ｓｉのダイヤフラムの中央部にＣイオンを注入することにより、ダイヤフラムの中央部にＳｉＣを形成すれば、ダイヤフラムの中央部の剛性を高めることができる。また、半導体膜からなるダイヤフラムの近端部に高ドーズでＡｒイオンを注入することにより、ダイヤフラムの近端部を構成するＳｉ結晶間にＡｒイオンを進入させてＳｉ結晶間の結合力を低下させれば、ダイヤフラムの近端部の剛性を低くすることができる。また、ダイヤフラムの外周からダイヤフラムの中央に向けて徐々に非注入領域に対する注入領域の割合が高くなるように、半導体膜の剛性を高める不純物イオンをダイヤフラムに注入してもよいし、ダイヤフラムの中央からダイヤフラムの外周に向けて徐々に非注入領域に対する注入領域の割合が高くなるように、半導体膜の剛性を低くする不純物イオンをダイヤフラムに注入してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】第一実施例によるコンデンサマイクロホンの作動を示す模式断面図。
【図２】第一実施例によるコンデンサマイクロホンの構成を示す模式断面図。
【図３】（Ａ）は第一実施例に係るバックプレートを示す平面図。（Ｂ）は第一実施例に係るダイヤフラムを示す平面図。
【図４】従来のコンデンサマイクロホンの作動を示す模式断面図。
【図５】第一実施例によるコンデンサマイクロホンの製造方法を示す図。
【図６】第一実施例によるコンデンサマイクロホンの製造方法を示す図。
【図７】第二実施例によるコンデンサマイクロホンの構成を示す模式断面図。
【図８】（Ａ）は第二実施例に係る変形例のダイヤフラムを示す平面図。（Ｂ）は（Ａ）に示すＢ１−Ｂ１線の断面図。
【図９】（Ａ）は第三実施例によるコンデンサマイクロホンの構成を示す模式断面図。（Ｂ）は（Ａ）に示すＢ−Ｂ線の断面図。
【図１０】（Ａ）は第四実施例によるコンデンサマイクロホンの構成を示す模式断面図。（Ｂ）は（Ａ）に示すＢ−Ｂ線の断面図。
【図１１】（Ａ）は第五実施例によるコンデンサマイクロホンの構成を示す模式断面図。（Ｂ）は第五実施例によるコンデンサマイクロホンの部分上面図。（Ｃ）は（Ａ）に示すＣ−Ｃ線の断面図。
【図１２】（Ａ）は第六実施例によるコンデンサマイクロホンの構成を示す模式断面図。（Ｂ）は第六実施例によるコンデンサマイクロホンの部分上面図。（Ｃ）は（Ａ）に示すＣ−Ｃ線の断面図。
【符号の説明】
【００４３】
１、２、３、４、５：コンデンサマイクロホン、１０、１１、１２、１３、２１０：ダイヤフラム、２０、２２０：バックプレート（プレート）、２２：通孔、３０：スペーサ、３２：空隙、４０：ベース、１０８：導電膜（第二の膜）、２００、２０１：リブ（第二の膜）
【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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