JP2007116650A - Diaphragm, method of manufacturing diaphragm, and capacitor microphone - Google Patents

Diaphragm, method of manufacturing diaphragm, and capacitor microphone Download PDF

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Seiji Hiraide
誠治 平出
Tamito Suzuki
民人 鈴木
Shingo Sakakibara
慎吾 榊原
Yukitoshi Suzuki
幸俊 鈴木
Takahiro Terada
隆洋 寺田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diaphragm, a manufacturing method thereof, and a capacitor microphone using the diaphragm whose internal stress is controlled with high accuracy. <P>SOLUTION: In the method of manufacturing the diaphragm, a first thin film is formed by deposition, a second thin film whose internal stress differs from the internal stress of the first thin film is formed, and the internal stress of diaphragm composed of multiple films having the first and the second thin films is adjusted. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、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し、特に半導体膜を用いたコンデンサマイクロホン、加速度センサなどのＭＥＭＳ（Micro Electronics Mechanical System）に用いられるダイヤフラム及びその製造方法並びにコンデンサマイクロホンに関する。   The present invention relates to a diaphragm, a diaphragm manufacturing method, and a condenser microphone, and more particularly to a diaphragm used in a MEMS (Micro Electronics Mechanical System) such as a capacitor microphone and an acceleration sensor using a semiconductor film, a manufacturing method thereof, and a capacitor microphone.

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や加速度センサが知られている。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、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。したがって、コンデンサマイクロホンでは、ダイヤフラムの内部応力を適正に制御することが、感度の向上に不可欠である。例えば、非特許文献１に開示されたコンデンサマイクロホンでは、ダイヤフラムに引張応力が残存している場合にはダイヤフラムの振幅減少による感度低下が起こり、圧縮応力が残存している場合にはダイヤフラムの撓による感度低下が起こる。   A capacitor microphone and an acceleration sensor that can be manufactured by applying a manufacturing process of a semiconductor device are known. The condenser microphone has an electrode on each of the plate and the diaphragm that is vibrated by sound waves, and the plate and the diaphragm are supported in a state of being separated from each other by an insulating spacer. The condenser microphone converts the capacitance change due to the displacement of the diaphragm into an electric signal and outputs it. Therefore, in the condenser microphone, appropriately controlling the internal stress of the diaphragm is indispensable for improving the sensitivity. For example, in the condenser microphone disclosed in Non-Patent Document 1, when tensile stress remains in the diaphragm, the sensitivity decreases due to a decrease in the amplitude of the diaphragm, and when compressive stress remains, the diaphragm is bent. Sensitivity decline occurs.

従来、ＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）等の堆積によりダイヤフラムを形成する場合、堆積後のアニールの条件設定によって内部応力を調整している。しかし、アニールの条件設定で内部応力を制御できる精度は高くないため、相当の余裕をもって引っ張り、圧縮いずれかの許容される方向で内部応力が残存するように、アニール条件が設定されている。   Conventionally, when a diaphragm is formed by deposition such as LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition), internal stress is adjusted by setting annealing conditions after deposition. However, since the accuracy with which the internal stress can be controlled by setting the annealing conditions is not high, the annealing conditions are set so that the internal stress remains in a permissible direction of either pulling or compressing with a considerable margin.

特許文献１に開示されている、ダイヤフラムの一端を自由端としたコンデンサマイクロホンでは、ダイヤフラムの内部応力が感度に与える影響が低減されている。しかし、ダイヤフラムを支持する構造が複雑であるため、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、従来のコンデンサマイクロホンにおいては、コンデンサの対抗電極をなすプレートとダイヤフラムとが圧力室という空間を介して直接に相対しているため、高湿度環境下においてプレートとダイヤフラムとの間に結露が生じると、対抗電極間にリーク電流が発生し、マイクロホンの感度が低下するという問題がある。更に、いわゆるプルインが生じる場合に、対抗電極がショートする虞があり、このショートに起因して回路の故障やスパークによる破壊現象が発生するという問題もある。 In the condenser microphone disclosed in Patent Document 1, in which one end of the diaphragm is a free end, the influence of the internal stress of the diaphragm on the sensitivity is reduced. However, since the structure for supporting the diaphragm is complicated, there is a problem that the manufacturing yield decreases and the manufacturing cost increases.
Further, in the conventional condenser microphone, the plate and the diaphragm that form the counter electrode of the condenser are directly opposed to each other through a space called a pressure chamber, so that condensation occurs between the plate and the diaphragm in a high humidity environment. There is a problem that leakage current is generated between the counter electrodes, and the sensitivity of the microphone is lowered. Furthermore, when so-called pull-in occurs, the counter electrode may be short-circuited, and there is a problem that a breakdown phenomenon due to a circuit failure or spark occurs due to this short-circuit.

電気学会ＭＳＳ−０１−３４The Institute of Electrical Engineers of Japan MSS-01-34 特表２００４−５０６３９４号公報JP-T-2004-506394

本発明は、上述の問題を解決するために創作されたものであって、内部応力が高精度に制御されたダイヤフラム及びその製造方法並びにそのダイヤフラムを用いたコンデンサマイクロホンを提供することを第一の目的とする。また、コンデンサの対抗電極間の電流リークやショートの発生を防止し、高感度で安定した性能のコンデンサマイクロホンを提供することを第二の目的とする。   The present invention was created in order to solve the above-mentioned problems, and provides a diaphragm whose internal stress is controlled with high accuracy, a method for manufacturing the diaphragm, and a condenser microphone using the diaphragm. Objective. It is a second object of the present invention to provide a capacitor microphone with high sensitivity and stable performance that prevents current leakage and short circuit between the counter electrodes of the capacitor.

（１）上記第一の目的を達成するためのダイヤフラムの製造方法は、第一の薄膜を堆積により形成し、前記第一の薄膜と内部応力が異なる第二の薄膜を形成することにより前記第一の薄膜と前記第二の薄膜とを有する複層膜からなるダイヤフラムの内部応力を調整する、ことを含む。
要求される機能を持つダイヤフラムを単層薄膜で構成する場合、単層薄膜はダイヤフラムに要求される機能を実現するための化学的、機械的又は電気的な全ての特性を備えていなければならない。これらの要求を満たしながら単層薄膜の内部応力が高精度に制御できるプロセス条件を見いだすことは極めて困難であるため、内部応力の要求仕様が厳格なダイヤフラムを単層薄膜で形成する場合には、製造歩留まりが低下することになる。ダイヤフラムを複層膜で構成する場合、ダイヤフラムに要求される機能を各薄膜が相互に補完することができる。したがって、複層膜のダイヤフラムを製造する場合、例えば、要求される電気的特性を実現する第一の薄膜を堆積し、その後に複層膜全体の内部応力を高精度に調整するための第二の薄膜を形成することで、要求される電気的特性を満足させつつ機械的特性である内部応力特性を向上させることができる。 (1) A diaphragm manufacturing method for achieving the first object includes forming a first thin film by deposition, and forming a second thin film having an internal stress different from that of the first thin film. Adjusting the internal stress of a diaphragm composed of a multilayer film having one thin film and the second thin film.
When a diaphragm having a required function is composed of a single-layer thin film, the single-layer thin film must have all chemical, mechanical, and electrical characteristics for realizing the function required for the diaphragm. It is extremely difficult to find process conditions that can control the internal stress of a single-layer thin film with high accuracy while satisfying these requirements, so when forming a diaphragm with a strict internal stress requirement specification with a single-layer thin film, Manufacturing yield will be reduced. When the diaphragm is formed of a multilayer film, the thin films can complement each other with the functions required for the diaphragm. Therefore, when manufacturing a multilayer film diaphragm, for example, a first thin film that achieves the required electrical characteristics is deposited, and then a second film for adjusting the internal stress of the entire multilayer film with high accuracy. By forming the thin film, it is possible to improve the internal stress characteristics which are mechanical characteristics while satisfying the required electrical characteristics.

（２）前記ダイヤフラムの製造方法は、前記第一の薄膜をアニールすることにより前記第一の薄膜の内部応力を低減し、前記第一の薄膜の表面に堆積させる前記第二の薄膜の厚さにより前記複層膜の内部応力を調整する、ことを含んでもよい。
堆積した第一の薄膜をアニールすることにより第一の薄膜の内部応力を低減し、およそ除去することができるが、その制御精度は高くない。第一の薄膜の表面に堆積させる第二の薄膜には、応力調整の機能だけを求めることができるため、その膜厚で複層膜の内部応力を微妙に調整することができる。こうして第一及び第二の薄膜を有する複層膜からなるダイヤフラムの内部応力をほぼ完全に除去することが可能になる。 (2) The method for manufacturing the diaphragm reduces the internal stress of the first thin film by annealing the first thin film, and deposits the second thin film on the surface of the first thin film. The internal stress of the multilayer film may be adjusted.
By annealing the deposited first thin film, the internal stress of the first thin film can be reduced and removed approximately, but the control accuracy is not high. Since only the stress adjusting function can be obtained for the second thin film deposited on the surface of the first thin film, the internal stress of the multilayer film can be finely adjusted with the film thickness. In this way, the internal stress of the diaphragm composed of the multilayer film having the first and second thin films can be almost completely removed.

（３）前記ダイヤフラムの製造方法は、前記第一の薄膜をアニールすることにより前記第一の薄膜の内部応力を低減し、前記第二の薄膜を前記第一の薄膜の表面に堆積させ、前記第二の薄膜の一部をエッチングすることにより前記複層膜の内部応力を調整する、ことを含んでもよい。
堆積した第一の薄膜をアニールすることにより第一の薄膜の内部応力を低減し、およそ除去することができるが、その制御精度は高くない。第一の薄膜の表面に堆積させる第二の薄膜には、応力調整の機能だけを求めることができるため、第二の薄膜をエッチングすることにより、複層膜の内部応力を微妙に調整することができる。こうして第一及び第二の薄膜を有する複層膜からなるダイヤフラムの内部応力をほぼ完全に除去することが可能になる。 (3) The method for manufacturing the diaphragm reduces the internal stress of the first thin film by annealing the first thin film, deposits the second thin film on the surface of the first thin film, The method may include adjusting internal stress of the multilayer film by etching a part of the second thin film.
By annealing the deposited first thin film, the internal stress of the first thin film can be reduced and removed approximately, but the control accuracy is not high. Since the second thin film deposited on the surface of the first thin film can only have a stress adjustment function, the internal stress of the multilayer film can be finely adjusted by etching the second thin film. Can do. In this way, the internal stress of the diaphragm composed of the multilayer film having the first and second thin films can be almost completely removed.

（４）前記ダイヤフラムの製造方法は、前記第二の薄膜を前記第一の薄膜の表面に堆積させ、前記第一の薄膜及び前記第二の薄膜を同時にアニールすることにより前記第一の薄膜と前記第二の薄膜とを有する複層膜の内部応力を調整する、ことを含んでもよい。   (4) The method for manufacturing the diaphragm includes depositing the second thin film on a surface of the first thin film, and simultaneously annealing the first thin film and the second thin film, Adjusting the internal stress of the multilayer film having the second thin film may be included.

（５）上記第一の目的を達成するためのダイヤフラムは、第一の薄膜と、前記第一の薄膜の表面に固着している前記第一の薄膜と異なる内部応力のある第二の薄膜とを有する、全周が固定されている複層膜、を備える。
要求される機能を持つダイヤフラムを単層薄膜で構成する場合、単層薄膜はダイヤフラムに要求される機能を実現するための化学的、機械的又は電気的な全ての特性を備えていなければならない。これらの要求を満たしながら単層薄膜の内部応力が高精度に制御できるプロセス条件を見いだすことは極めて困難であるため、内部応力の要求仕様が厳格なダイヤフラムを単層薄膜で形成する場合には、製造歩留まりが低下することになる。ダイヤフラムを複層膜で構成する場合、ダイヤフラムに要求される機能を各薄膜が相互に補完することができる。したがって、複層膜のダイヤフラムは、例えば、要求される電気的特性を実現する第一の薄膜を堆積し、その後に複層膜全体の内部応力を高精度に調整するための第二の薄膜を形成する方法で製造できるため、内部応力特性を向上させることができる。 (5) A diaphragm for achieving the first object includes a first thin film, and a second thin film having an internal stress different from that of the first thin film fixed to the surface of the first thin film. A multilayer film having a fixed circumference.
When a diaphragm having a required function is composed of a single-layer thin film, the single-layer thin film must have all chemical, mechanical, and electrical characteristics for realizing the function required for the diaphragm. It is extremely difficult to find process conditions that can control the internal stress of a single-layer thin film with high accuracy while satisfying these requirements, so when forming a diaphragm with a strict internal stress requirement specification with a single-layer thin film, Manufacturing yield will be reduced. When the diaphragm is composed of a multilayer film, the thin films can complement each other with the functions required for the diaphragm. Therefore, the diaphragm of the multilayer film, for example, deposits a first thin film that realizes the required electrical characteristics, and then a second thin film for adjusting the internal stress of the entire multilayer film with high accuracy. Since it can manufacture by the method to form, an internal stress characteristic can be improved.

（６）前記第二の薄膜は、前記第一の薄膜より狭く、放射状に複数配列された一定の形態要素を有する形状であってもよい。
応力を調整する機能を持つ薄膜を放射状に複数配列された一定の形態要素を有する形状にすることにより、複層膜の変位が周方向で一定になる内部応力分布を実現することができる。 (6) The second thin film may be narrower than the first thin film, and may have a shape having a certain form element arranged in a radial pattern.
By forming a thin film having a function of adjusting stress into a shape having a certain form element arranged radially, an internal stress distribution in which the displacement of the multilayer film is constant in the circumferential direction can be realized.

（７）前記第一の薄膜は、多結晶シリコンからなってもよい。前記第二の薄膜は、絶縁物からなってもよい。絶縁物からなる薄膜としては、シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）、シリコン窒化膜（Ｓｉ3Ｎ4）、シリコン酸化窒化膜（ＳｉＯＮ）、アルミナ膜（Ａｌ2Ｏ3）などがある。 (7) The first thin film may be made of polycrystalline silicon. The second thin film may be made of an insulator. Examples of the thin film made of an insulator include a silicon oxide film (SiO 2 ), a silicon nitride film (Si 3 N 4 ), a silicon oxynitride film (SiON), and an alumina film (Al 2 O 3 ).

（８）前記第一の薄膜は、不純物、例えば燐（Ｐ）がドープされた多結晶シリコンからなってもよい。前記第二の薄膜は、実質的に不純物が拡散していない多結晶シリコン又は非晶質シリコン（アモルファスシリコン）からなってもよい。   (8) The first thin film may be made of polycrystalline silicon doped with an impurity, for example, phosphorus (P). The second thin film may be made of polycrystalline silicon or amorphous silicon (amorphous silicon) in which impurities are not substantially diffused.

（９）上記第一の目的を達成するためのコンデンサマイクロホンは、固定電極と通孔を有するプレートと、可動電極を有し音波によって振動する、請求項５〜８のいずれか一項に記載のダイヤフラムと、前記プレートと前記ダイヤフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスペーサと、を備える。   (9) The condenser microphone for achieving the first object according to any one of claims 5 to 8, wherein the condenser microphone has a plate having a fixed electrode and a through hole, a movable electrode, and vibrates by sound waves. A diaphragm, and a spacer that supports the plate and the diaphragm while insulating and forms a gap between the fixed electrode and the movable electrode.

（１０）上記第二の目的を達成するためのコンデンサマイクロホンは、固定電極と通孔を有するプレートと、可動電極を有し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とを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスペーサと、を備え、前記ダイヤフラムが、導電性の第一の薄膜と絶縁物又は実質的に不純物がドープされていない多結晶シリコン若しくは非晶質シリコンからなる第二の薄膜とを有する複合膜からなり、前記第二の薄膜が、前記第一の薄膜の前記プレート側に設けられている。
ダイヤフラムの絶縁性又は高抵抗の第二の薄膜が、導電性の第一の薄膜のプレート側に設けられているため、高湿度環境下においてプレートとダイヤフラムとの間に結露が生じた場合でも、コンデンサの対抗電極間にリーク電流が発生してマイクロホンの感度が低下することが防止される。また、プルインが生じた場合でも、対抗電極間のショートが防止され、このようなショートに起因する回路の故障やスパークによる破壊現象の発生が回避される。
尚、請求項に記載された方法の各動作の順序は、技術上の阻害要因がない限り、記載順に限定されるものではなく、どのような順番で実行されてもよく、また同時に実行されてもよい。 (10) A condenser microphone for achieving the second object is a plate having a fixed electrode and a through hole, a diaphragm having a movable electrode and vibrating by sound waves, and supporting the plate and the diaphragm while insulating them. And a spacer which forms a gap between the fixed electrode and the movable electrode, and the diaphragm is a polycrystal which is not doped with an electrically conductive first thin film and an insulator or an impurity substantially It consists of a composite film having a second thin film made of silicon or amorphous silicon, and the second thin film is provided on the plate side of the first thin film.
Since the insulating or high resistance second thin film of the diaphragm is provided on the plate side of the conductive first thin film, even when condensation occurs between the plate and the diaphragm in a high humidity environment, A leak current is prevented from occurring between the counter electrodes of the capacitor, thereby preventing the microphone sensitivity from being lowered. Further, even when pull-in occurs, a short circuit between the counter electrodes is prevented, and the occurrence of a breakdown phenomenon due to a circuit failure or a spark due to such a short circuit is avoided.
It should be noted that the order of each operation of the method described in the claims is not limited to the order of description as long as there is no technical obstruction factor, and may be executed in any order, or may be executed simultaneously. Also good.

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１（Ａ）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。コンデンサマイクロホン１は、図１（Ａ）に断面図として描かれた感音部と図１（Ａ）に回路図として描かれた検出部とを備えている。 Embodiments of the present invention will be described below based on a plurality of examples.
(First Example)
FIG. 1A is a schematic diagram showing the configuration of a condenser microphone 1 according to the first embodiment. The condenser microphone 1 includes a sound sensing part drawn as a cross-sectional view in FIG. 1A and a detection part drawn as a circuit diagram in FIG.

（感音部の構成）
バックプレート１０とダイヤフラム３０とは、それぞれの端部がスペーサ４４に接続されており、スペーサ４４によって両者の間に圧力室４６を形成した状態で互いに平行に支持されている。ダイヤフラム３０の音源側にバックプレート１０が設けられている。バックプレート１０には、ダイヤフラム３０に音波を伝搬させるための通孔である複数の音響ホール１８が形成されている。ダイヤフラム３０の反バックプレート１０側には、圧力緩衝室３３の側壁面５２を形成しているベース４０が設けられている。 (Configuration of sound sensor)
End portions of the back plate 10 and the diaphragm 30 are connected to a spacer 44, and are supported by the spacer 44 in parallel with a pressure chamber 46 formed therebetween. A back plate 10 is provided on the sound source side of the diaphragm 30. The back plate 10 has a plurality of acoustic holes 18 that are through-holes for propagating sound waves to the diaphragm 30. A base 40 forming a side wall surface 52 of the pressure buffer chamber 33 is provided on the side opposite to the back plate 10 of the diaphragm 30.

バックプレート１０は、導電膜２２の絶縁膜４５に固着していない円盤形の部分で構成されている。ダイヤフラム３０は、第一の薄膜３２の絶縁膜４３と固着していない円盤形の部分と第二の薄膜１４の絶縁膜４５に固着していない円盤形の部分とで構成されている。導電性を有する第一の薄膜３２及び導電膜２２は、例えば不純物がドープされた多結晶Ｓｉ（シリコン）からなり、平行平板コンデンサの対向電極を構成している。ダイヤフラム３０の内部応力を調整している第二の薄膜１４は、絶縁物、例えばＳｉ3Ｎ4からなる。そしてこの第二の薄膜１４は第一の薄膜３２のバックプレート１０側に設けられている。
スペーサ４４は、圧力室４６の側壁面１６を構成している絶縁膜４５と、第一の薄膜３２、第二の薄膜１４及び導電膜２２の圧力室４６の側壁面１６より外側の部分で構成されている。ベース４０は、絶縁膜４３及び基膜５１によって構成されている。絶縁膜４３及び絶縁膜４５は、例えばＳｉＯ2からなる。基膜５１は例えば単結晶シリコンからなる。 The back plate 10 is composed of a disk-shaped portion that is not fixed to the insulating film 45 of the conductive film 22. The diaphragm 30 includes a disk-shaped portion that is not fixed to the insulating film 43 of the first thin film 32 and a disk-shaped portion that is not fixed to the insulating film 45 of the second thin film 14. The first thin film 32 and the conductive film 22 having conductivity are made of, for example, polycrystalline Si (silicon) doped with impurities, and constitute counter electrodes of a parallel plate capacitor. The second thin film 14 that adjusts the internal stress of the diaphragm 30 is made of an insulator, such as Si 3 N 4 . The second thin film 14 is provided on the back plate 10 side of the first thin film 32.
The spacer 44 is constituted by an insulating film 45 constituting the side wall surface 16 of the pressure chamber 46 and a portion of the first thin film 32, the second thin film 14, and the conductive film 22 outside the side wall surface 16 of the pressure chamber 46. Has been. The base 40 is composed of an insulating film 43 and a base film 51. The insulating film 43 and the insulating film 45 are made of, for example, SiO 2 . The base film 51 is made of, for example, single crystal silicon.

第一の薄膜３２の内部応力はほぼ０に調整されている。第一の薄膜３２のダイヤフラム３０を構成している部分の全体に、第二の薄膜１４のダイヤフラム３０の内部応力を調整している部分、すなわち第二の薄膜１４のダイヤフラム３０を構成している部分の全体が固着している。第二の薄膜１４には小さな引張応力が残存している。第二の薄膜１４の内部応力は第二の薄膜１４の膜厚によって調整されている。   The internal stress of the first thin film 32 is adjusted to almost zero. A portion of the second thin film 14 in which the internal stress of the diaphragm 30 is adjusted, that is, the diaphragm 30 of the second thin film 14 is formed on the entire portion of the first thin film 32 constituting the diaphragm 30. The whole part is fixed. A small tensile stress remains in the second thin film 14. The internal stress of the second thin film 14 is adjusted by the film thickness of the second thin film 14.

また、ダイヤフラム３０の絶縁性の第二の薄膜１４が、導電性の第一の薄膜３２のプレート１０側に設けられているため、高湿度環境下においてプレート１０とダイヤフラム３０との間に結露が生じた場合でも、第二の薄膜１４が絶縁機能を発揮して、コンデンサの対抗電極間にリーク電流が発生してマイクロホン１の感度が低下することを防止する。更に、対抗電極間にいわゆるプルインが生じた場合でも、第二の薄膜１４の介在により、対抗電極間のショートが防止され、このようなショートに起因する回路の故障やスパークによる破壊現象の発生を回避する。   In addition, since the insulating second thin film 14 of the diaphragm 30 is provided on the plate 10 side of the conductive first thin film 32, dew condensation occurs between the plate 10 and the diaphragm 30 in a high humidity environment. Even if it occurs, the second thin film 14 exhibits an insulating function, and a leak current is generated between the counter electrodes of the capacitor, thereby preventing the sensitivity of the microphone 1 from being lowered. Furthermore, even when a so-called pull-in occurs between the counter electrodes, the interposition of the second thin film 14 prevents a short circuit between the counter electrodes, and causes a circuit failure or a breakdown phenomenon due to a spark due to such a short circuit. To avoid.

（検出部の構成）
ダイヤフラム３０の対向電極を構成している導電性の第一の薄膜３２には、抵抗器１００の一端に接続されるリード線１０４が接続されている。バックプレート１０の対向電極を構成している導電膜２２には、グランドに接続されるリード線１０６が接続されている。抵抗器１００の他端には、バイアス電源回路１０２の出力端に接続されるリード線１０８が接続されている。抵抗器１００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１００はＧル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１１０の入力端には、コンデンサ１１２の一端に接続されるリード線１１４が接続されている。ダイヤフラム３０と抵抗器１００を接続しているリード線１０４は、コンデンサ１１２の他端にも接続されている。 (Configuration of detector)
A lead wire 104 connected to one end of the resistor 100 is connected to the conductive first thin film 32 constituting the counter electrode of the diaphragm 30. A lead wire 106 connected to the ground is connected to the conductive film 22 constituting the counter electrode of the back plate 10. The other end of the resistor 100 is connected to a lead wire 108 connected to the output end of the bias power supply circuit 102. A resistor 100 having a large resistance value is used. Specifically, it is desirable that the resistor 100 has a G-order electrical resistance. A lead wire 114 connected to one end of the capacitor 112 is connected to the input end of the preamplifier 110. The lead wire 104 that connects the diaphragm 30 and the resistor 100 is also connected to the other end of the capacitor 112.

（コンデンサマイクロホンの作動）
音波がバックプレート１０の音響ホール１８を通過してダイヤフラム３０に伝搬すると、ダイヤフラム３０は音波により振動する。ダイヤフラム３０が振動すると、バックプレート１０とダイヤフラム３０との間の距離が変化するため、ダイヤフラム３０とバックプレート１０とにより構成されているコンデンサの静電容量が変化する。
ダイヤフラム３０は抵抗値が大きい抵抗器１００に接続されているため、コンデンサの静電容量がダイヤフラム３０の振動により変化したとしても、コンデンサに蓄積されている電荷が抵抗器１００を流れることは殆どない。すなわち、ダイヤフラム３０とバックプレート１０とにより形成される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、コンデンサの静電容量の変化を、ダイヤフラム３０とバックプレート１０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３０のグランドに対する電圧の変化をプリアンプ１１０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３０に加わる音圧の変化をコンデンサの静電容量の変化に変換し、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。 (Condenser microphone operation)
When the sound wave passes through the acoustic hole 18 of the back plate 10 and propagates to the diaphragm 30, the diaphragm 30 is vibrated by the sound wave. When the diaphragm 30 vibrates, the distance between the back plate 10 and the diaphragm 30 changes, so that the capacitance of the capacitor formed by the diaphragm 30 and the back plate 10 changes.
Since the diaphragm 30 is connected to the resistor 100 having a large resistance value, even if the capacitance of the capacitor changes due to the vibration of the diaphragm 30, the charge accumulated in the capacitor hardly flows through the resistor 100. . That is, the charge accumulated in the capacitor formed by the diaphragm 30 and the back plate 10 can be regarded as not changing. Therefore, it is possible to take out a change in the capacitance of the capacitor as a change in the voltage between the diaphragm 30 and the back plate 10.
The condenser microphone 1 amplifies a change in voltage with respect to the ground of the diaphragm 30 by the preamplifier 110, and outputs a very slight change in the capacitance of the capacitor as an electric signal. That is, the condenser microphone 1 correlates with a change in sound pressure by converting a change in sound pressure applied to the diaphragm 30 into a change in capacitance of the capacitor and converting a change in capacitance of the capacitor into a change in voltage. Output electrical signals.

（製造方法）
図２及び図３は、第一実施例による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。
はじめに図２（Ａ）に示すように、基膜５１及び絶縁膜４３を形成する。具体的には例えば基膜５１である単結晶シリコン基板の表面にＣＶＤ法によりＳｉＯ2を堆積させることにより絶縁膜４３を形成する。単結晶シリコン基板の熱酸化により絶縁膜４３を形成しても良いが、後述するＳｉＯ2からなる絶縁膜４５とＳｉＯ2からなる絶縁膜４３とのエッチングレートを同一にするため、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2を堆積させることが好ましい。 (Production method)
2 and 3 are cross-sectional views showing a method of manufacturing the condenser microphone 1 according to the first embodiment.
First, as shown in FIG. 2A, a base film 51 and an insulating film 43 are formed. Specifically, for example, the insulating film 43 is formed by depositing SiO 2 on the surface of the single crystal silicon substrate which is the base film 51 by the CVD method. The insulating film 43 may be formed by thermal oxidation of a single crystal silicon substrate. However, in order to make the etching rate of an insulating film 45 made of SiO 2 and an insulating film 43 made of SiO 2 to be described later identical, Preferably 2 is deposited.

次に図２（Ｂ）に示すように、第一の薄膜３２を絶縁膜４３の表面に堆積させる。具体的には例えばＬＰＣＶＤ法により多結晶Ｓｉを絶縁膜４３の表面に堆積させる。堆積した多結晶Ｓｉ膜に、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もよいし、多結晶Ｓｉ膜を堆積させるときにインサイチュで不純物をドープしてもよい。   Next, as shown in FIG. 2B, the first thin film 32 is deposited on the surface of the insulating film 43. Specifically, for example, polycrystalline Si is deposited on the surface of the insulating film 43 by LPCVD. The deposited polycrystalline Si film may be doped with an impurity serving as a donor or an acceptor by ion implantation, or may be doped in situ when the polycrystalline Si film is deposited.

次に第一の薄膜３２をアニールすることにより第一の薄膜３２の内部応力を低減し、ほぼ除去する。具体的には例えば、不純物として例えばＰが拡散している多結晶Ｓｉ膜を約１０００℃に加熱することにより内部応力をほぼ除去する。但し、内部応力の除去についての制御精度はそれ程高くはないため、第一の薄膜３２には調整誤差として例えば圧縮応力が生じ得る。   Next, by annealing the first thin film 32, the internal stress of the first thin film 32 is reduced and substantially eliminated. Specifically, for example, a polycrystalline Si film in which, for example, P is diffused as an impurity is heated to about 1000 ° C., thereby substantially removing internal stress. However, since the control accuracy for the removal of the internal stress is not so high, for example, a compressive stress may be generated as an adjustment error in the first thin film 32.

次に図２（Ｃ）に示すように、第二の薄膜１４を第一の薄膜３２の表面に堆積させる。具体的には例えばＬＰＣＶＤ法によりＳｉ3Ｎ4を第一の薄膜３２の表面に堆積させる。第二の薄膜１４の膜厚は、第一の薄膜３２の内部応力の最大調整誤差として生じ得る圧縮応力をほぼ完全に打ち消すことができる最小の引張応力が生ずる範囲で最小の膜厚に設定される。さらにＳｉ3Ｎ4を成膜する際にＨ2Ｃｌ2とＮＨ3の流量比及び成膜温度を調整してあらかじめ内部応力を変化させておく手法を用いてもよい。こうして第一の薄膜３２と第二の薄膜１４とからなる複層膜の内部応力をほぼ完全に除去することが可能になる。 Next, as shown in FIG. 2C, the second thin film 14 is deposited on the surface of the first thin film 32. Specifically, Si 3 N 4 is deposited on the surface of the first thin film 32 by LPCVD, for example. The film thickness of the second thin film 14 is set to the minimum film thickness within a range in which the minimum tensile stress that can almost completely cancel the compressive stress that can occur as the maximum adjustment error of the internal stress of the first thin film 32 is generated. The Furthermore, when depositing Si 3 N 4 , a method may be used in which the internal stress is changed in advance by adjusting the flow rate ratio of H 2 Cl 2 and NH 3 and the deposition temperature. Thus, the internal stress of the multilayer film composed of the first thin film 32 and the second thin film 14 can be almost completely removed.

次に図２（Ｄ）に示すように、第一の薄膜３２及び第二の薄膜１４をエッチングすることにより所望のパターンを得る。具体的には、第二の薄膜１４の表面にマスクをリソグラフィにより形成し、第二の薄膜１４及び第一の薄膜３２をそれぞれＣＨ4とＣＨＦ3の混合ガス、Ｃｌ2とＯ2の混合ガスなどを用いてエッチングする。 Next, as shown in FIG. 2D, a desired pattern is obtained by etching the first thin film 32 and the second thin film 14. Specifically, a mask is formed on the surface of the second thin film 14 by lithography, and the second thin film 14 and the first thin film 32 are respectively mixed gas of CH 4 and CHF 3 and mixed gas of Cl 2 and O 2 . Etching using etc.

次に図２（Ｅ）に示すように、第二の薄膜１４の表面に絶縁膜４５を堆積させる。具体的には例えば、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2を堆積させる。 Next, as shown in FIG. 2E, an insulating film 45 is deposited on the surface of the second thin film 14. Specifically, for example, SiO 2 is deposited by the CVD method.

次に図３（Ｆ）に示すように、絶縁膜４５の表面に導電膜２２を形成する。具体的には例えば、ＬＰＣＶＤ法により多結晶Ｓｉを絶縁膜４５の表面に堆積させる。堆積した多結晶Ｓｉ膜に、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もよいし、多結晶Ｓｉ膜を堆積させるときにインサイチュで不純物をドープしてもよい。   Next, as illustrated in FIG. 3F, the conductive film 22 is formed on the surface of the insulating film 45. Specifically, for example, polycrystalline Si is deposited on the surface of the insulating film 45 by LPCVD. The deposited polycrystalline Si film may be doped with an impurity serving as a donor or an acceptor by ion implantation, or may be doped in situ when the polycrystalline Si film is deposited.

次に図３（Ｇ）に示すように、導電膜２２に音響ホール１８を形成する。具体的には、導電膜２２の表面にマスクをリソグラフィにより形成し、導電膜２２をＣｌ2とＯ2の混合ガスによりエッチングする。 Next, as shown in FIG. 3G, an acoustic hole 18 is formed in the conductive film 22. Specifically, a mask is formed on the surface of the conductive film 22 by lithography, and the conductive film 22 is etched with a mixed gas of Cl 2 and O 2 .

次に図３（Ｈ）に示すように、基膜５１をエッチングして圧力緩衝室３３の一部を形成する。具体的には、基膜５１の表面に圧力緩衝室３３の側壁面５２に対応する円形の開口部を有するマスクをリソグラフィにより形成し、基膜５１をＳＦ6ガスを用いてエッチングする。 Next, as shown in FIG. 3H, the base film 51 is etched to form a part of the pressure buffer chamber 33. Specifically, a mask having a circular opening corresponding to the side wall surface 52 of the pressure buffer chamber 33 is formed on the surface of the base film 51 by lithography, and the base film 51 is etched using SF 6 gas.

次に図３（Ｉ）に示すように、絶縁膜４３及び絶縁膜４５をエッチングして圧力緩衝室３３の残部と圧力室４６を形成する。具体的には、基膜５１及び導電膜２２をマスクとしてＨＦ液などを用いて絶縁膜４３及び絶縁膜４５をエッチングする。その結果、第一の薄膜３２及び第二の薄膜３２の円盤形の部分が空隙を挟んで開放された状態になり、コンデンサマイクロホン１の感音部が完成する。   Next, as shown in FIG. 3I, the insulating film 43 and the insulating film 45 are etched to form the remainder of the pressure buffer chamber 33 and the pressure chamber 46. Specifically, the insulating film 43 and the insulating film 45 are etched using HF liquid or the like using the base film 51 and the conductive film 22 as a mask. As a result, the disk-shaped portions of the first thin film 32 and the second thin film 32 are opened with a gap therebetween, and the sound sensing part of the condenser microphone 1 is completed.

（第二実施例）
図４は、第二実施例によるコンデンサマイクロホン２を示す模式図である。第一実施例で説明された構成要素に対応する構成要素には同一の符号が付されている。図４に示すように、導電性の第一の薄膜３２は、内部応力を調整するための第二の薄膜１４のバックプレート１０側に形成されていてもよい。すなわち、第一の薄膜３２、第二の薄膜１４のいずれを先に形成してもよい。但し、第一の薄膜３２が第二の薄膜１４のバックプレート１０側に形成されている場合には、第二の薄膜１４がコンデンサの対抗電極間における絶縁機能を発揮することはない。 (Second embodiment)
FIG. 4 is a schematic diagram showing the condenser microphone 2 according to the second embodiment. Constituent elements corresponding to the constituent elements described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. As shown in FIG. 4, the conductive first thin film 32 may be formed on the back plate 10 side of the second thin film 14 for adjusting internal stress. That is, either the first thin film 32 or the second thin film 14 may be formed first. However, when the first thin film 32 is formed on the back plate 10 side of the second thin film 14, the second thin film 14 does not exhibit an insulating function between the counter electrodes of the capacitor.

（第三実施例）
図５及び図６は、第三実施例によるコンデンサマイクロホン３を説明するための図である。第一実施例で説明された構成要素に対応する構成要素には同一の符号が付されている。
ダイヤフラム３０を構成している第二の薄膜１４の部分は、第一の薄膜３２のダイヤフラム３０を構成している部分の一部に固着している。
ダイヤフラム３０を構成している第二の薄膜１４の部分は、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）に示すようなダイヤフラム３０の周方向に等間隔で配列される断片的な形状であってもよいし、図６（Ａ）に示すような放射形状であってもよいし、図６（Ｂ）に示すようなダイヤフラム３０と同心円の形状であってもよい。 (Third embodiment)
5 and 6 are diagrams for explaining the condenser microphone 3 according to the third embodiment. Constituent elements corresponding to the constituent elements described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
The portion of the second thin film 14 constituting the diaphragm 30 is fixed to a part of the portion of the first thin film 32 constituting the diaphragm 30.
The portion of the second thin film 14 constituting the diaphragm 30 has a fragmentary shape arranged at equal intervals in the circumferential direction of the diaphragm 30 as shown in FIGS. 5 (B) and 5 (C). Alternatively, it may have a radial shape as shown in FIG. 6A, or a concentric shape with the diaphragm 30 as shown in FIG. 6B.

尚、ダイヤフラム３０の平面視形状は、図５（Ｂ）に示すように円形でもよいし、図５（Ｃ）に示すように矩形でもよい。すなわち、圧力室４６及び圧力緩衝室３３の平面視形状は円形でもよいし、矩形でもよい。   The planar view shape of the diaphragm 30 may be circular as shown in FIG. 5B or rectangular as shown in FIG. 5C. That is, the planar view shape of the pressure chamber 46 and the pressure buffer chamber 33 may be circular or rectangular.

第三実施例によるコンデンサマイクロホン３は、第一実施例によるコンデンサマイクロホン１の製造方法の一工程として説明した図２（Ｄ）に示す工程において、第一の薄膜３２をエッチングするためのマスクと、第二の薄膜１４をエッチングするためのマスクとを異形状にすることにより、製造することができる。   The capacitor microphone 3 according to the third embodiment includes a mask for etching the first thin film 32 in the step shown in FIG. 2D described as one step of the method of manufacturing the capacitor microphone 1 according to the first embodiment, It can manufacture by making the mask for etching the 2nd thin film 14 into a different shape.

第二の薄膜１４のダイヤフラム３０を構成している部分を第一の薄膜３２のダイヤフラム３０を構成している部分よりも小さく形成することにより、第二の薄膜１４の膜厚を成膜に有利な膜厚に設定することができる。すなわち、高い均一性を確保できる膜厚や、スループットが高くなる膜厚を設定した上で、目標応力が得られるダイヤフラム３０を構成する第二の薄膜１４の部分の形状を設定することができる。   The portion of the second thin film 14 constituting the diaphragm 30 is formed to be smaller than the portion of the first thin film 32 constituting the diaphragm 30, so that the film thickness of the second thin film 14 is advantageous for film formation. The film thickness can be set to a small value. That is, after setting the film thickness that can ensure high uniformity and the film thickness that increases the throughput, the shape of the portion of the second thin film 14 that constitutes the diaphragm 30 that can obtain the target stress can be set.

（第四実施例）
図７は、第四実施例によるコンデンサマイクロホン４を示す模式図である。第一実施例で説明された構成要素に対応する構成要素には同一の符号が付されている。
ダイヤフラム３０は、スペーサ４４から一部切り離されていてもよい。具体的には、ダイヤフラム３０を構成している第一の薄膜３２の部分は、スペーサ４４を構成している第一の薄膜３２の部分から大部分が切り離されていてもよい。このように構成することによりダイヤフラム３０の周辺部の剛性を下げることができるため、ダイヤフラム３０の振幅を大きくし、コンデンサマイクロホン４の感度を上げることができる。 (Fourth embodiment)
FIG. 7 is a schematic diagram showing a condenser microphone 4 according to the fourth embodiment. Constituent elements corresponding to the constituent elements described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
The diaphragm 30 may be partly separated from the spacer 44. Specifically, most of the portion of the first thin film 32 constituting the diaphragm 30 may be separated from the portion of the first thin film 32 constituting the spacer 44. With this configuration, the rigidity of the peripheral portion of the diaphragm 30 can be lowered, so that the amplitude of the diaphragm 30 can be increased and the sensitivity of the condenser microphone 4 can be increased.

（第五実施例）
ここまでに説明した実施例では、ダイヤフラム３０を構成する第一の薄膜３２の内部応力を調整した後に第二の薄膜１４によってダイヤフラム３０全体の内部応力を調整することについて説明した。しかし、第一の薄膜３２と第二の薄膜１４の内部応力を同時に調整することによってダイヤフラム３０全体の内部応力を調整することもできる。
具体的には例えば、ＬＰＣＶＤ法により多結晶Ｓｉを堆積させＰなどの不純物がドープされた第一の薄膜３２を形成し、その後、アニール工程を経ずにＬＰＣＶＤ法により不純物がドープされていない多結晶Ｓｉを堆積させて第二の薄膜１４を形成し、その後、アニール工程によって第一の薄膜３２及び第二の薄膜１４の内部応力を同時に調整する。図８に示すように、ＬＰＣＶＤ法により堆積しＰがドープされている多結晶Ｓｉは、アニール前には大きな引張応力を持ち、アニール温度の上昇に伴って引張応力が減少し、約１０００℃で応力が除去され、さらにアニール温度が高まるにつれて圧縮応力が増大する。逆に、ＬＰＣＶＤ法により堆積し不純物がドープされていない多結晶Ｓｉは、アニール前には大きな圧縮応力を持ち、アニール温度の上昇に従って圧縮応力が徐々に減少する。一方、不純物がドープされていない非晶質Ｓｉは、アニール前には大きな圧縮応力を持つが、アニール温度の上昇に伴って圧縮応力が急激に減少し、７５０℃で応力が除去され、さらにアニール温度が高まるにつれ、引張応力を持つようになる。
そこで、これらの特性を活かすことにより、Ｐがドープされている多結晶Ｓｉの内部応力と不純物がドープされていない多結晶Ｓｉ又は非晶質Ｓｉの内部応力とが互いに打消し合って、両者の内部応力の和、即ち第一の薄膜３２及び第二の薄膜１４からなる複合膜の内部応力がほぼ完全に除去されるか或いは極めて小さい引張応力になるようにアニール温度を調整する。
尚、図８〜図１０に示すグラフは、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置によってアニールして得た実験結果を示している。 (Fifth embodiment)
In the embodiment described so far, the adjustment of the internal stress of the entire diaphragm 30 by the second thin film 14 after adjusting the internal stress of the first thin film 32 constituting the diaphragm 30 has been described. However, the internal stress of the entire diaphragm 30 can be adjusted by simultaneously adjusting the internal stresses of the first thin film 32 and the second thin film 14.
Specifically, for example, polycrystalline Si is deposited by the LPCVD method to form the first thin film 32 doped with impurities such as P. After that, the polycrystalline silicon that is not doped with impurities by the LPCVD method without undergoing an annealing step. Crystal Si is deposited to form the second thin film 14, and then the internal stresses of the first thin film 32 and the second thin film 14 are simultaneously adjusted by an annealing process. As shown in FIG. 8, polycrystalline Si deposited by LPCVD and doped with P has a large tensile stress before annealing, and the tensile stress decreases as the annealing temperature rises. As the stress is removed and the annealing temperature increases, the compressive stress increases. Conversely, polycrystalline Si deposited by LPCVD and not doped with impurities has a large compressive stress before annealing, and the compressive stress gradually decreases as the annealing temperature increases. On the other hand, amorphous Si, which is not doped with impurities, has a large compressive stress before annealing, but the compressive stress rapidly decreases as the annealing temperature rises, and the stress is removed at 750 ° C. As the temperature increases, it will have tensile stress.
Therefore, by making use of these characteristics, the internal stress of polycrystalline Si doped with P and the internal stress of polycrystalline Si or amorphous Si undoped with impurities cancel each other, The annealing temperature is adjusted so that the sum of the internal stresses, that is, the internal stress of the composite film composed of the first thin film 32 and the second thin film 14 is almost completely removed or becomes a very small tensile stress.
The graphs shown in FIGS. 8 to 10 show the experimental results obtained by annealing with an RTA (Rapid Thermal Annealing) apparatus.

Ｐがドープされている多結晶Ｓｉと不純物がドープされていない多結晶Ｓｉとの積層膜の場合、そのアニール温度を低くすることができる。図９に示すように、例えばＰがドープされている多結晶Ｓｉ層の積層膜全体に対する膜厚比率を７６とすると８００〜９００℃、膜厚比率を６８とすると５９０℃から８３０℃のアニール温度によって、積層膜の内部応力をほぼ完全に除去するか或いは極めて小さい引張応力（例えば０から５ＭＰａ）にすることができる。これに対し、単層膜の場合、内部応力を極めて小さい引張応力（例えば０から５ＭＰａ）とするためには、９３０℃超の高いアニール温度が必要とされる。   In the case of a laminated film of polycrystalline Si doped with P and polycrystalline Si not doped with impurities, the annealing temperature can be lowered. As shown in FIG. 9, for example, an annealing temperature of 590 ° C. to 830 ° C. is assumed when the film thickness ratio of the polycrystalline Si layer doped with P is 76 to 800 ° C. when the film thickness ratio is 68 and the film thickness ratio is 68. Thus, the internal stress of the laminated film can be almost completely removed, or an extremely small tensile stress (for example, 0 to 5 MPa) can be obtained. On the other hand, in the case of a single layer film, a high annealing temperature exceeding 930 ° C. is required in order to set the internal stress to a very small tensile stress (for example, 0 to 5 MPa).

同様に、Ｐがドープされた多結晶Ｓｉと不純物がドープされていない非晶質Ｓｉとの組み合わせによる複合膜の場合でも、アニール温度の設定により、複合膜の内部応力がほぼ完全に除去されるか或いは極めて小さい引張応力になるように調整することができる。例えば、図１０に示すように、膜厚比率を問わずアニール温度が９３０℃を超えれば複合膜の内部応力がほぼ完全に除去されるか或いは極めて小さい引張応力（例えば０から５ＭＰａ）となる。一方、アニール温度を低く設定する場合、Ｐがドープされた多結晶Ｓｉと不純物がドープされていない非晶質Ｓｉとの組み合わせでは、膜厚比率とアニール温度との調整により任意の内部応力にすることができる。尚、８４０℃から９３０℃は、アモルファスが結晶化するため、アニール温度の設定としては好ましくない。   Similarly, even in the case of a composite film composed of polycrystalline Si doped with P and amorphous Si not doped with impurities, the internal stress of the composite film is almost completely removed by setting the annealing temperature. Or it can adjust so that it may become a very small tensile stress. For example, as shown in FIG. 10, if the annealing temperature exceeds 930 ° C. regardless of the film thickness ratio, the internal stress of the composite film is almost completely removed or extremely low tensile stress (for example, 0 to 5 MPa). On the other hand, when the annealing temperature is set to a low value, a combination of polycrystalline Si doped with P and amorphous Si not doped with impurities causes an arbitrary internal stress by adjusting the film thickness ratio and the annealing temperature. be able to. Note that 840 ° C. to 930 ° C. is not preferable for setting the annealing temperature because the amorphous crystallizes.

（Ａ）は本発明の第一実施例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図である。（Ｂ）は本発明の第一実施例によるダイヤフラムを示す平面図である。(A) is a schematic diagram showing a condenser microphone according to a first embodiment of the present invention. (B) is a top view which shows the diaphragm by 1st Example of this invention. 本発明の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断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing method of the condenser microphone by 1st Example of this invention. 本発明の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断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing method of the condenser microphone by 1st Example of this invention. 本発明の第二実施例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図。The schematic diagram which shows the condenser microphone by the 2nd Example of this invention. （Ａ）は本発明の第三実施例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図である。（Ｂ）及び（Ｃ）は本発明の第三実施例によるダイヤフラムを示す平面図である。(A) is a schematic diagram showing a condenser microphone according to a third embodiment of the present invention. (B) And (C) is a top view which shows the diaphragm by the 3rd Example of this invention. 本発明の第三実施例によるダイヤフラムを示す平面図。The top view which shows the diaphragm by 3rd Example of this invention. （Ａ）は本発明の第四実施例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図である。（Ｂ）は本発明の第四実施例によるダイヤフラムを示す平面図である。(A) is a schematic diagram showing a condenser microphone according to a fourth embodiment of the present invention. (B) is a top view which shows the diaphragm by 4th Example of this invention. シリコン系材料の内部応力とアニール温度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the internal stress of silicon-type material, and annealing temperature. シリコン複層膜の内部応力とアニール温度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the internal stress of a silicon multilayer film, and annealing temperature. シリコン複層膜の内部応力とアニール温度の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the internal stress of a silicon multilayer film, and annealing temperature.

符号の説明Explanation of symbols

１、２、３、４：コンデンサマイクロホン、１０：バックプレート、１４：第二の薄膜、１８：音響ホール（通孔）、３０：ダイヤフラム、３２：第一の薄膜、４４：スペーサ、４４：圧力室（空隙）。 1, 2, 3, 4: Condenser microphone, 10: Back plate, 14: Second thin film, 18: Acoustic hole (through hole), 30: Diaphragm, 32: First thin film, 44: Spacer, 44: Pressure Chamber (void).

Claims (10)

第一の薄膜を堆積により形成し、
前記第一の薄膜と内部応力が異なる第二の薄膜を形成することにより前記第一の薄膜と前記第二の薄膜とを有する複層膜からなるダイヤフラムの内部応力を調整する、
ことを含むダイヤフラムの製造方法。 Forming a first thin film by deposition;
Adjusting the internal stress of the diaphragm composed of a multilayer film having the first thin film and the second thin film by forming a second thin film having a different internal stress from the first thin film;
The manufacturing method of the diaphragm including this. 前記第一の薄膜をアニールすることにより前記第一の薄膜の内部応力を低減し、
前記第一の薄膜の表面に堆積させる前記第二の薄膜の厚さにより前記複層膜の内部応力を調整する、
ことを含む請求項１に記載のダイヤフラムの製造方法。 By reducing the internal stress of the first thin film by annealing the first thin film,
Adjusting the internal stress of the multilayer film by the thickness of the second thin film deposited on the surface of the first thin film;
The manufacturing method of the diaphragm of Claim 1 including this. 前記第一の薄膜をアニールすることにより前記第一の薄膜の内部応力を低減し、
前記第二の薄膜を前記第一の薄膜の表面に堆積させ、
前記第二の薄膜の一部をエッチングすることにより前記複層膜の内部応力を調整する、
ことを含む請求項１に記載のダイヤフラムの製造方法。 By reducing the internal stress of the first thin film by annealing the first thin film,
Depositing the second thin film on the surface of the first thin film;
Adjusting the internal stress of the multilayer film by etching a portion of the second thin film;
The manufacturing method of the diaphragm of Claim 1 including this. 前記第二の薄膜を前記第一の薄膜の表面に堆積させ、
前記第一の薄膜及び前記第二の薄膜を同時にアニールすることにより前記第一の薄膜と前記第二の薄膜とを有する複層膜の内部応力を調整する、
ことを含む請求項１に記載のダイヤフラムの製造方法。 Depositing the second thin film on the surface of the first thin film;
Adjusting the internal stress of the multilayer film having the first thin film and the second thin film by simultaneously annealing the first thin film and the second thin film;
The manufacturing method of the diaphragm of Claim 1 including this. 第一の薄膜と、前記第一の薄膜の表面に固着している前記第一の薄膜と異なる内部応力のある第二の薄膜とを有する、全周が固定されている複層膜、
を備えるダイヤフラム。 A multilayer film having a first thin film and a second thin film having an internal stress different from that of the first thin film fixed to the surface of the first thin film;
A diaphragm comprising 前記第二の薄膜は、前記第一の薄膜より狭く、放射状に複数配列された一定の形態要素を有する形状である、
請求項５に記載のダイヤフラム。 The second thin film is narrower than the first thin film and has a shape having a certain form element arranged in a plurality of radial directions.
The diaphragm according to claim 5. 前記第一の薄膜は、多結晶シリコンからなり、
前記第二の薄膜は、絶縁物からなる、
請求項５又は６に記載のダイヤフラム。 The first thin film is made of polycrystalline silicon,
The second thin film is made of an insulator.
The diaphragm according to claim 5 or 6. 前記第一の薄膜は、不純物がドープされた多結晶シリコンからなり、
前記第二の薄膜は、実質的に不純物がドープされていない多結晶シリコン又は非晶質シリコンからなる、
請求項５又は６に記載のダイヤフラム。 The first thin film is made of polycrystalline silicon doped with impurities,
The second thin film is made of polycrystalline silicon or amorphous silicon substantially not doped with impurities,
The diaphragm according to claim 5 or 6. 固定電極と通孔を有するプレートと、
可動電極を有し音波によって振動する、請求項５〜８のいずれか一項に記載のダイヤフラムと、
前記プレートと前記ダイヤフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極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。 A plate having a fixed electrode and a through hole;
The diaphragm according to any one of claims 5 to 8, which has a movable electrode and vibrates by sound waves;
A spacer that supports the plate and the diaphragm while insulating them, and forms a gap between the fixed electrode and the movable electrode;
Condenser microphone with 固定電極と通孔を有するプレートと、
可動電極を有し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とを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスペーサと、を備え、
前記ダイヤフラムが、導電性の第一の薄膜と絶縁物又は実質的に不純物がドープされていない多結晶シリコン若しくは非晶質シリコンからなる第二の薄膜とを有する複合膜からなり、
前記第二の薄膜が、前記第一の薄膜の前記プレート側に設けられている、
コンデンサマイクロホン。



A plate having a fixed electrode and a through hole;
A diaphragm having a movable electrode and vibrating by sound waves;
A spacer that supports the plate and the diaphragm while insulating them, and forms a gap between the fixed electrode and the movable electrode, and
The diaphragm is composed of a composite film having a conductive first thin film and a second thin film made of polycrystalline silicon or amorphous silicon which is not doped with an insulator or an impurity substantially,
The second thin film is provided on the plate side of the first thin film,
Condenser microphone.



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