JP2007243757A - コンデンサマイクロホン - Google Patents

Abstract

【課題】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】固定電極と通孔とを有しているプレートと、前記プレートの外側に形成され前記プレートを支持している支持部と、可動電極を有する中央部と、前記中央部の外側に形成され前記中央部より剛性の高い中間部と、前記中間部から前記支持部まで伸び前記中央部よりも前記中間部よりも剛性の低い近端部とを有し、前記プレートとの間に空隙を形成しながら前記支持部に架け渡されて、音波によって振動するダイヤフラムと、を備える。
【選択図】図１

Description

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。

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、ダイヤフラムの変位による静電容量の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。

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すると、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。この結果、コンデンサマイクロホンの感度は低下する。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。

電気学会ＭＳＳ−０１−３４

本発明は、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。

（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、固定電極と通孔とを有しているプレートと、前記プレートの外側に形成され前記プレートを支持している支持部と、可動電極を有する中央部と、前記中央部の外側に形成され前記中央部より剛性の高い中間部と、前記中間部から前記支持部まで伸び前記中央部よりも前記中間部よりも剛性の低い近端部とを有し、前記プレートとの間に空隙を形成しながら前記支持部に架け渡されて、音波によって振動するダイヤフラムと、を備える。
ダイヤフラムの近端部の剛性が中間部よりも中央部よりも低いため、ダイヤフラムは音波によって近端部を変形させながら振動する。さらに、中間部の剛性は中央部よりも近端部よりもの高いため、ダイヤフラムの中央部が近端部の変形に伴って変形することはない。すなわち、ダイヤフラムは中央部を殆ど変形させることなく、近端部を変形させることで振動する。この結果、ダイヤフラムの中央部全体をダイヤフラムの最大変位で振動させることができる。このようにダイヤフラムの中央部全体をダイヤフラムの最大変位で振動させることにより、プレートとダイヤフラムと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。）の音波によって変動する容量成分（以下、可変容量という。）を増大させることができ、コンデンサマイクロホンの感度を高めることができる。

（２）前記中間部は前記中央部よりも前記近端部よりも厚くてもよい。
ダイヤフラムの中間部を中央部よりも近端部よりも厚くすることにより、ダイヤフラムの中間部の剛性を高めることができる。

（３）前記近端部は、前記中間部から前記支持部まで屈曲しながら伸びることで剛性が低くてもよい。
ダイヤフラムの近端部を屈曲させることにより、その剛性を平板状のものと比較して低くすることができる。この結果、ダイヤフラムの近端部は音波によって大きく変形するため、ダイヤフラムの中央部を音波によって大きな変位で振動させることができる。このようにダイヤフラムの中央部全体を音波によって大きな変位で振動させることにより、マイクコンデンサの可変容量を増大させることができ、コンデンサマイクロホンの感度を高めることができる。

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。
（第一実施例）
図１と図２は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図である。図２は第一実施例によるコンデンサマイクロホンの平面図であり、図１（Ａ）は図２のＡ１−Ａ１線による断面図であり、図１（Ｂ）は図２のＢ１−Ｂ１線による断面図であり、図１（Ｃ）は図１（Ａ）のＣ１−Ｃ１線による断面図である。

第一実施例によ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１（Ａ）、（Ｂ）に断面図として描かれた感音部と、図１（Ｂ）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。

（感音部の構成）
図１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３０、支持部４０等を有している。
ダイヤフラム１０は、導電膜１１４の絶縁膜１１０に固着していない部分と、絶縁膜１０８と導電膜１０４とで構成され、バックプレート３０との間に空隙５０を形成しながら支持部４０に架け渡されている。

導電膜１０４と導電膜１１４は、例えば多結晶シリコン（以下、ポリシリコンという。）等の半導体膜であり、導電膜１１４は導電膜１０４より薄い。具体的には例えば、導電膜１１４と導電膜１０４とは、それぞれ厚さ０．６μｍ〜２．０μｍ程度、厚さ０．５μｍ〜１．５μｍ程度の範囲で導電膜１１４が導電膜１０４より薄くなるように形成する。絶縁膜１０８は例えばＳｉＯ₂等の酸化膜である。絶縁膜１０８は、導電膜１０４の近端部上に例えば厚さ２．０μｍ〜６．０μｍ程度（望ましくは４．０μｍ）、幅１０μｍ〜２０μｍ程度に形成されている。ここで絶縁膜１０８の幅とは、ダイヤフラム１０が支持部４０に向かって伸びる延伸方向の幅のことである。そして絶縁膜１０８は導電膜１０４と反対側の端部で導電膜１１４に固着している。導電膜１１４は、絶縁膜１０８上から支持部４０の絶縁膜１１０上まで伸びている。

ダイヤフラム１０の中央部１２は、導電膜１０４の絶縁膜１０８に固着していない部分で構成され、ダイヤフラム１０の中間部１４は、導電膜１０４及び導電膜１１４の絶縁膜１０８に固着している部分と絶縁膜１０８とで構成され、ダイヤフラム１０の近端部１６は、導電膜１１４の絶縁膜１０８にも絶縁膜１１０にも固着していない部分で構成されている。

近端部１６は、中央部１２を構成する導電膜１０４より薄い導電膜１１４で構成されているため、その剛性は中央部１２より低い。また中間部１４は、中央部１２を構成する導電膜１０４と近端部１６を構成する導電膜１１４と絶縁膜１０８とで構成されているため、中央部１２よりも近端部１６よりも厚く、その剛性は中央部１２よりも近端部１６よりも高い。

尚、ダイヤフラム１０を構成する導電膜１０４及び導電膜１１４の材料及び形状は、近端部１６の剛性が中央部１２より低くなる範囲で適宜変更可能な設計事項である。例えば、導電膜１１４を導電膜１０４より硬度の低い材料で形成すれば、導電膜１１４は導電膜１０４と同一厚さでもよいし、導電膜１０４より厚くてもよい。

また、ダイヤフラム１０は、中央部１２と中間部１４と近端部１６とがそれらの剛性について上述の関係を満たす範囲で、中央部１２と中間部１４と近端部１６とを各部で厚さの異なる単層で形成してもよいし、中央部１２及び近端部１６を複層膜で形成してもよいし、中間部１４を２層又は４層以上の複層膜で形成してもよい。またダイヤフラム１０各部の剛性は不純物イオンの注入により調整してもよい。

また、３つの中間部１４が中央部１２を囲むように形成され、近端部１６がそれぞれの中間部１４から支持部４０まで放射状に伸びているダイヤフラム１０、すなわち支持部４０に３点で固定されているダイヤフラム１０（図２参照）を例示した。しかしダイヤフラム１０は、３点以上の複数箇所で固定してもよい。またダイヤフラム１０は、図２１に示すように、ダイヤフラム１０を構成する全ての薄膜をバックプレート３０と異なる層に形成することにより全周で固定してもよい。また、ダイヤフラム１０の中間部１４は中央部１２を囲む環状に形成してもよいし、Ｃ字状に形成してもよい。
また、導電性のダイヤフラム１０は可動電極として機能するが、ダイヤフラム１０は可動電極としての導電膜と導電膜１０４と同形状の絶縁膜とを有してもよい。

プレートとしてのバックプレート３０は、導電膜１１２の絶縁膜１１０に固着していない部分で構成されている。導電膜１１２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３０には複数の通孔３２が形成されている（図２参照）。この結果、音源からの音波は通孔３２を通過してダイヤフラム１０に伝搬される。尚、導電性のバックプレート３０は固定電極として機能するが、バックプレート３０は固定電極としての導電膜と導電膜１１２と同形状の絶縁膜とを有してもよい。また通孔３２は、図２に例示した円形と異なる形状でもよい。

支持部４０は、導電膜１１２及び導電膜１１４の絶縁膜１１０に固着している部分と、絶縁膜１１０と導電膜１０６と絶縁膜１０２と基板１００とで構成されている。絶縁膜１０２と絶縁膜１１０はＳｉＯ₂等の酸化膜であり、導電膜１０６は例えばポリシリコン等の半導体膜であり、基板１００は例えば単結晶シリコン基板である。

図２（Ｃ）に示すように、支持部４０には、検出部としてのバイアス電源回路１０００（図１（Ｂ）参照）とダイヤフラム１０とを接続するための電極６０と、電極取出部１０５のリード部１０５ａとが形成されている。電極取出部１０５は導電膜１０４で構成され、電極６０とダイヤフラム１０とを接続している。具体的には例えば、電極取出部１０５は、電極６０からダイヤフラム１０側に伸びるリード部１０５ａと、支持部４０とダイヤフラム１０との間に渡されている橋梁部１０５ｂとで構成されている。支持部４０には、基板１００と絶縁膜１０２とを貫通する開口部４２が形成されている。開口部４２はコンデンサマイクロホン１のバックキャビティーを構成している。

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３０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３０の通孔３２は、ダイヤフラム１０とバックプレート３０の間に形成されている空隙５０と、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。

（検出部の構成）
図１（Ｂ）に示すように、ダイヤフラム１０はバイアス電源回路１０００に接続され、バックプレート３０は抵抗１００２を介してグランドに接続されている。バックプレート３０はプリアンプ１０１０にも接続されている。コンデンサマイクロホン１の検出部は、バックプレート３０とグランドとの間の電圧に相関する信号をプリアンプ１０１０から出力する。

具体的には例えば、バイアス電源回路１０００の出力端に接続されているリード線１００４がダイヤフラム１０を構成している導電膜１０４と基板１００とに接続されている。そして、抵抗１００２の一端に接続されているリード線１００６がバックプレート３０を構成している導電膜１１２に接続され、抵抗１００２の他端に接続されているリード線１００８がコンデンサマイクロホン１の実装基板のグランドに接続されている。抵抗１００２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１００２はＧルオーダーの電気抵抗を有するものが望ましい。バックプレート３０と抵抗１００２とを接続しているリード線１００６はプリアンプ１０１０の入力端にも接続されている。プリアンプ１０１０としては入力インピーダンスの高いものを使用することが望ましい。

（コンデンサマイクロホンの作動）
音波がバックプレート３０の通孔３２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は音波により振動する。ダイヤフラム１０が振動すると、その振動によりバックプレート３０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３０とにより形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。

バックプレート３０は上述したように抵抗値が大きい抵抗１００２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１００２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をバックプレート３０とグランドの間の電圧の変化として取り出すことができる。

このようにしてコンデンサマイクロホン１は、マイク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。

ところで、図３に示すような一様な剛性を有するダイヤフラム９１０を備えた従来のコンデンサマイクロホン９００では、ダイヤフラム９１０の中央のみが最大変位（図３に示す矢印９９０参照）で振動し、ダイヤフラム９１０の振動による変位は中央から支持部９４０に固定されている外周に向けて小さくなる（図３に示す矢印９９２参照）。この結果、コンデンサマイクロホン９００の感度は低下する。

一方、コンデンサマイクロホン９００の感度を高めるために、図示しないバックプレートとダイヤフラム９１０の間隔に対するダイヤフラム９１０の最大変位を大きくすると、ダイヤフラム９１０がバックプレート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９１０がバックプレートに吸着される、所謂プルインが発生するおそれがある。

図４は、本発明の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の近端部１６の剛性は、中央部１２よりも中間部１４よりも低いため、ダイヤフラム１０は音波により近端部１６を変形させながら振動する。さらに、中間部１４の剛性は、中央部１２よりも近端部１６よりも高いため、ダイヤフラム１０の中央部１２が近端部１６の変形に伴って変形することはない。

すなわち、ダイヤフラム１０は、中央部１２を殆ど変形させることなく近端部１６を変形させることにより振動する。この結果、ダイヤフラム１０の中央部１２全体をダイヤフラム１０の最大変位（図４に示す矢印９０参照）で振動させることができるため、従来の剛性が一様なダイヤフラム（図３参照）と比較して、ダイヤフラム１０とバックプレート３０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、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。

（製造方法）
図５から図７は、コンデンサマイクロホン１の製造方法を示す模式図である。（Ａ）は（Ｂ）の図５（Ｂ１）に示すＡ５−Ａ５線による断面図である。
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基板等の半導体基板である。具体的には、基板１００の表面に例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等で絶縁材料を堆積させることにより、基板１００上に絶縁膜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。
次に、絶縁膜１０２上に導電膜１０３をＣＶＤ等で形成する。例えば導電膜１０３は、ポリシリコン膜である。

次に、導電膜１０３をパターニングすることにより、ダイヤフラム１０を構成する導電膜１０４と支持部４０を構成する導電膜１０６とを形成する（図５（Ｂ２）参照）。具体的には例えば、導電膜１０３のパターニングは以下のように行う。まず、導電膜１０３の導電膜１０４及び導電膜１０６として残存させる部分を覆い、導電膜１０３の不要な部分を露出させるレジスト膜１０７を導電膜１０３上にリソグラフィを用いて形成する。より具体的には、導電膜１０３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、導電膜１０３上にレジスト膜１０７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、図５（Ｂ２）に示すようにレジスト膜１０７から露出する導電膜１０３をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等でエッチングすることにより、導電膜１０４及び導電膜１０６を形成する。そしてレジスト膜１０７を除去する。

次に、図５（Ａ３）に示すように、絶縁膜１０２上に導電膜１０４及び導電膜１０６より厚い絶縁膜１１１をＣＶＤ等で形成する。後述する工程において、導電膜１０４、導電膜１０６、導電膜１１２及び導電膜１１４（図１参照。以下、導電膜という。）に対して絶縁膜１０２及び絶縁膜１１１（以下、絶縁膜という。）を選択的に除去するため、絶縁膜は導電膜に対して選択比の高い材料で形成する。例えば導電膜をポリシリコンで形成する場合は、絶縁膜はＳｉＯ₂で形成すればよい。

また、絶縁膜を導電膜に対して選択的に除去する工程では、絶縁膜の一部を除去しコンデンサマイクロホン１を構成する絶縁膜を残存させるため、絶縁膜１０２と絶縁膜１１１は同一材料で形成することが望ましい。絶縁膜１０２と絶縁膜１１１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等しくできる。この結果、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。
次に、絶縁膜１１１上に導電膜１１５をＣＶＤ等で形成する。例えば導電膜１１５はポリシリコン膜である。

次に、導電膜１１５をパターニングすることにより、バックプレート３０を構成する導電膜１１２とダイヤフラム１０を構成する導電膜１１４とを形成する（図６（Ｂ４）参照）。具体的には例えば、導電膜１１５のパターニングは以下のように行う。まず、導電膜１１５の導電膜１１２及び導電膜１１４として残存させる部分を覆い、導電膜１１５の不要な部分を露出させるレジスト膜１１６を導電膜１１５上にリソグラフィで形成する。次に、図６（Ｂ４）に示すようにレジスト膜１１６から露出する導電膜１１５をＲＩＥ等でエッチングすることにより、導電膜１１２及び導電膜１１４を形成する。そしてレジスト膜１１６を除去する。このように導電膜１１２と導電膜１１４とを同一の導電膜１１５から形成することにより、コンデンサマイクロホン１の製造工程を簡素化することができる。

次に、支持部４０の外形を整形する（図６（Ａ５）参照）。具体的には支持部４０は、例えば以下のように整形する。まず、導電膜１１２と導電膜１１４との間に露出する絶縁膜１１１と、導電膜１１２に形成されている通孔３２に露出する絶縁膜１１１と、導電膜１１２と導電膜１１４とを覆うレジスト膜１１７を形成する。次に、図６（Ａ５）に示すようにレジスト膜１１７から露出する絶縁膜１１１をＲＩＥ等で除去する。そしてレジスト膜１１７を除去する。

次に、図６（Ａ６）に示すように、支持部４０の開口部４２を構成する開口部１２０を基板１００に形成する。具体的には開口部１２０は、例えば以下に示すように形成する。まず、基板１００の開口部１２０を形成する部位を露出させるレジスト膜１２１をリソグラフィを用いて形成する。次に、基板１００のレジスト膜１２１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１２０を形成する。そしてレジスト膜１２１を除去する。

次に、図７（Ａ７）に示すように、絶縁膜１０２の一部と絶縁膜１１１の一部とを除去することにより、ダイヤフラム１０とバックプレート３０との間の空隙５０を形成し、支持部４０の開口部４２を構成する開口部１２２を絶縁膜１０２に形成し、絶縁膜１１１からダイヤフラム１０を構成する絶縁膜１０８と支持部４０を構成する絶縁膜１１０とを形成する。具体的には例えば、絶縁膜１０２及び絶縁膜１１１はウェットエッチングで除去する。絶縁膜１０２及び絶縁膜１１１をＳｉＯ₂で形成した場合、エッチング液としてフッ酸等を用いればよい。エッチング液は基板１００の開口部１２０、導電膜１１２に形成されている通孔３２等から絶縁膜１０２及び絶縁膜１１１に到達し、絶縁膜１０２及び絶縁膜１１１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３０との間の空隙５０が形成され、ダイヤフラム１０と支持部４０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。

（第二実施例）
図８と図９は、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図である。図９（Ａ）は図８のＡ９−Ａ９線による断面図、図９（Ｂ）は図８のＢ９−Ｂ９線による断面図である。第二実施例によるコンデンサマイクロホンの検出部は、第一実施例による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。以下、感音部の構成、感音部の製造方法の順に説明する。以下の第二実施例に係る説明ではダイヤフラム１０に接続されている電極６０及び電極取出部１０５を省略する。

（感音部の構成）
第二実施例によるコンデンサマイクロホン２のダイヤフラムの構成は、第一実施例によるコンデンサマイクロホン１のダイヤフラム１０と実質的に同一である。
図９に示すように、プレートとしてのバックプレート２３０は、導電膜２００の絶縁膜１０２に固着していない部分と絶縁膜２０２と導電膜１１２とで構成されている。導電膜１１２は導電膜２００及び絶縁膜２０２により担持され、ダイヤフラム１０の中央部１２との間に空隙２５０を形成している。
支持部２４０は、導電膜１１４及び導電膜２００の絶縁膜１１０に固着している部分と、絶縁膜１１０と絶縁膜１０２と基板１００とで構成されている。

（製造方法）
図１０と図１１は、コンデンサマイクロホン２の製造方法を示す模式図である。（Ａ）と（Ｂ）は、それぞれ（Ｃ）の図１０（C１）に示すＡ１０−Ａ１０線とＢ１０−Ｂ１０線による断面図である。
はじめに、第一実施例に係る製造方法と同様にして、基板１００上に絶縁膜１０２を形成し、絶縁膜１０２上に導電膜１０３を形成する（図５（Ａ１）参照）。
次に、図１０（Ｂ１）に示すように、導電膜１０３をパターニングすることにより、ダイヤフラム１０を構成する導電膜１０４とバックプレート２３０及び支持部２４０を構成する導電膜２００とを形成する。このように導電膜１０４と導電膜２００とを同一の導電膜１０３から形成することにより、コンデンサマイクロホン１の製造工程を簡素化することができる。

次に、図１０（Ａ２）に示すように、第一実施例に係る製造方法と同様にして、絶縁膜１０２上に導電膜１０４及び導電膜２００より厚い絶縁膜１１１を形成し、絶縁膜１１１上に導電膜１１５を形成する。
次に、図１１（Ｂ３）に示すように、導電膜１１５をパターニングすることにより、バックプレート２３０を構成する導電膜１１２とダイヤフラム１０を構成する導電膜１１４とを形成する。このように導電膜１１２と導電膜１１４とを同一の導電膜１１５から形成することにより、コンデンサマイクロホン１の製造工程を簡素化することができる。

次に、図１１（Ｂ４）に示すように、第一実施例に係る製造方法と同様にして、基板１００に開口部１２０を形成し、絶縁膜１０２の一部と絶縁膜１１１の一部とを除去する等して、コンデンサマイクロホン２の感音部を得る。

（第三実施例から第五実施例）
以下に説明する第三実施例から第七実施例によるコンデンサマイクロホンの検出部は、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。また、それらの感音部は、第一実施例によるコンデンサマイクロホン１の製造方法における導電膜１０３のパターニングと導電膜１１５のパターニングとを変更することにより製造可能である。

（第三実施例）
図１２と図１３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図である。図１３（Ａ）は図１２のＡ１３−Ａ１３線による断面図、図１３（Ｂ）は図１２のＢ１３−Ｂ３１線による断面図である。以下の第三実施例に係る説明ではダイヤフラム３１０に接続されている電極及び電極取出部を省略する。
図１３に示すように、コンデンサマイクロホン３の感音部は、ダイヤフラム３１０、バックプレート３３０、支持部３４０、電極３６０等を有している。

ダイヤフラム３１０は、バックプレート３３０との間に空隙３５０を形成しながら支持部３４０に架け渡されている。ダイヤフラム３１０の中央部３１２は、第一実施例に係るダイヤフラム１０の中央部１２と実質的に同一であり、導電膜１０４の絶縁膜１０８に固着していない部分で構成されている。ダイヤフラム３１０の中間部３１４は、第一実施例に係るダイヤフラム１０の中間部１４と実質的に同一であり、導電膜１０４及び導電膜３０４の絶縁膜１０８に固着している部分と絶縁膜１０８で構成されている。導電膜３０４は、例えばポリシリコン等の半導体膜である。ダイヤフラム３１０の近端部３１６は、導電膜３０４の絶縁膜１０８に固着していない部分と、導電膜３００の絶縁膜１０２に固着していない部分と、絶縁膜３０２とで構成されている。導電膜３００は、例えばポリシリコン等の半導体膜である。

絶縁膜１０８は導電膜１０４の近端部上に形成され、絶縁膜１０８の導電膜１０４と反対側は導電膜３０４に固着している。導電膜３０４は、絶縁膜１０８上から支持部３４０側に伸びている。そして、導電膜３０４の支持部３４０側の近端部は、絶縁膜１０８と同一層の絶縁膜３０２に固着している。絶縁膜３０２は導電膜１０４と同一層の導電膜３００上に形成されている。導電膜３００は、絶縁膜３０２に固着している部分から支持部３４０を構成する絶縁膜１０２上まで伸びている。

このように近端部３１６は、中間部３１４から支持部３４０まで屈曲しながら伸びているため、その剛性は平板状の近端部と比較して低い。この結果、ダイヤフラム３１０の近端部３１６は音波によって大きく変形する。この結果、ダイヤフラム３１０の中央部３１２は、近端部３１６が大きく変形することで、音波によって大きな変位で振動することができる。このようにダイヤフラム３１０の中央部３１２全体が音波によって大きな変位で振動するため、ダイヤフラム３１０とバックプレート３３０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、コンデンサマイクロホン３の感度を高めることができる。

プレートとしてのバックプレート３３０は、第一実施例に係るバックプレート３０と実質的に同一である。支持部３４０は、第一実施例に係る支持部４０と実質的に同一であり、導電膜１１２及び導電膜３００の絶縁膜１１０に固着している部分と、絶縁膜１１０と絶縁膜１０２と基板１００とで構成されている。電極３６０は、可動電極としてのダイヤフラム３１０と検出部とを接続するための電極である。電極３６０は、導電膜１０４と導電膜３００とを接続している中継部３０６（図１２参照）と導電膜３００上に形成されている導電膜３０８とを介して、導電膜１０４に接続されている。

尚、図１４に示すように、ダイヤフラム３１０の近端部３１６は導電膜３００と屈曲する薄膜３２０との２層で構成してもよい。また、ダイヤフラム３１０を構成する導電膜３０４や導電膜３２０とバックプレート３３０を構成する導電膜１１２とは互いに異なる層に形成してもよい。

（第四実施例）
図１５と図１６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図である。図１６（Ａ）は図１５のＡ１６−Ａ１６線による断面図、図１６（Ｂ）は図１５のＢ１６−Ｂ１６線による断面図である。第四実施例によるコンデンサマイクロホン４の感音部の各構成要素は、支持部４４０を除いて、第一実施例によるコンデンサマイクロホン１の対応する構成要素と実質的に同一である。

支持部４４０は、第一実施例に係る支持部４０を構成する導電膜及び絶縁膜に加えて、絶縁膜４０２と導電膜４０６と絶縁膜４０８とを有している。絶縁膜４０２及び絶縁膜４０８は例えばＳｉＯ₂等の酸化膜であり、導電膜４０６は例えばポリシリコン等の半導体膜である。支持部４４０は以下に説明する２つの支持構造を有している。すなわち、第一の支持構造は、導電膜１１２の絶縁膜１１０に固着している部分と絶縁膜１１０と導電膜１０６と絶縁膜１０２とで構成され、バックプレート３０が掛け渡されている。第二の支持構造は、導電膜１１４の絶縁膜４０８に固着している部分と絶縁膜４０８と導電膜４０６と絶縁膜４０２とで構成され、ダイヤフラム１０が掛け渡されている。

ここで導電膜１０６は、同一層に形成されている他の導電膜と電気的に絶縁されて、バックプレート３０と基板１００との間に形成されている（図１５参照）。すなわち、コンデンサマイクロホン４の導電膜１０６はガード電極として用いることができる。ガード電極とは、バックプレート３０と基板１００との間に生じる寄生容量を低減するための電極のことである。具体的には例えば、導電膜１０６をガード電極として用いる場合、図１（Ｂ）に示すプリアンプ１０１０でボルテージフォロア回路を構成し、プリアンプ１０１０の出力端を導電膜１０６に接続すればよい。バックプレート３０と導電膜１０６とを同電位にすることにより、バックプレート３０と導電膜１０６との間に生じる寄生容量を除去することができ、バックプレート３０と基板１００との間に生じる寄生容量を低減することができる。

（第五実施例）
図１７と図１８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図である。図１８（Ａ）は図１７のＡ１８−Ａ１８線による断面図、図１８（Ｂ）は図１７のＢ１８−Ｂ１８線による断面図である。

第五実施例によるコンデンサマイクロホン５の感音部は、ダイヤフラム５１０、バックプレート５３０、支持部５４０等を有している。
コンデンサマイクロホン５のダイヤフラム５１０は略矩形である。ダイヤフラム５１０は、その長手方向の両端部を支持部５４０に固定されて支持部５４０に掛け渡されている。

ダイヤフラム５１０を構成する各膜は、それらの形状を除き、第三実施例に係るダイヤフラム３１０の対応する導電膜又は絶縁膜と実質的に同一である。具体的には、導電膜１０４は略矩形である。導電膜１０４の２つの向かい合う近端部上にはそれぞれ絶縁膜１０８が形成されている。２つの絶縁膜１０８は、導電膜１０４の対応する端部に略平行な線状である。導電膜３０４は、絶縁膜１０８上から支持部５４０側に伸びている。導電膜３０４の支持部５４０側の近端部は、絶縁膜１０８と同一層に形成されている絶縁膜３０２に固着している。絶縁膜３０２は、導電膜３００上に絶縁膜１０８と略平行な線状に形成されている。導電膜３００は、絶縁膜３０２に固着している部分から支持部５４０を構成する絶縁膜１０２上まで伸びている。

プレートとしてのバックプレート５３０は略矩形である。バックプレート５３０は、ダイヤフラム５１０と交差するように支持部に掛け渡されている。バックプレート５３０は、ダイヤフラム５１０の中間部５１４及び近端部５１６と対向することなく、中央部５１２に対向している。このようにバックプレート５３０をダイヤフラム５１０の最大変位で振動する中央部５１２のみに対向させることで、ダイヤフラム５１０とバックプレート５３０とにより形成されるマイクコンデンサの音波によって変動しない容量成分を低減し、コンデンサマイクロホンの感度を高めることができる。

支持部５４０を構成する各膜は、それらの形状を除き、第三実施例に係る支持部３４０の対応する導電膜又は絶縁膜と実質的に同一である。支持部５４０は支持部３４０を構成する導電膜及び絶縁膜の他に導電膜５００を有している。導電膜５００は他の導電膜と電気的に絶縁されている。

電極５６０は、第三実施例に係る電極３６０と実質的に同一であり、ダイヤフラム５１０と検出部とを接続するための電極である。電極５６２はバックプレート５３０と検出部とを接続するための電極である。電極５６４は、絶縁膜１１０を介してバックプレート５３０と対向している導電膜５００と接続されている。第四実施例に係る導電膜１０６をガード電極として用いる場合と同様にして、プリアンプ１０１０の出力端を電極５６４に接続することにより、導電膜５００をガード電極として用いることができる。

（第六実施例）
図１９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図である。第六実施例によるコンデンサマイクロホン６の構成要素は、ダイヤフラム１０の近端部の形状が第一実施例に係る近端部１６と異なることを除き、第一実施例によるコンデンサマイクロホン１の対応する構成要素と実質的に同一である。

第六実施例に係るダイヤフラム１０の近端部６１６は、その中間部１４から支持部４０まで屈曲しながら伸びることにより剛性が低い。具体的には例えば、導電膜１０４はダイヤフラム１０の中間部１４を構成する部分から支持部４０を構成する部分まで蛇行しながら伸びている。尚、第二実施例から第五実施例に係るダイヤフラムの近端部が上述したように屈曲してもよい。

（第七実施例）
図２０は、第七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図である。第七実施例によるコンデンサマイクロホン７の感音部の構成要素は、ダイヤフラム１０の近端部の形状が第一実施例に係る近端部１６と異なることを除き、第一実施例によるコンデンサマイクロホン１の感音部の対応する構成要素と実質的に同一である。

第七実施例に係るダイヤフラム１０の近端部７１６は、開口部７１６ａを有することで剛性が低い。尚、近端部７１６は複数の開口部を有してもよい。また第二実施例から第五実施例に係るダイヤフラムの近端部が上述したように開口部を有してもよい。

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図。 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図。 従来のコンデンサマイクロホンの作動を示す模式図。 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図。 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模式図。 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模式図。 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模式図。 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図。 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図。 第二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模式図。 第二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模式図。 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図。 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図。 第三実施例によるコンデンサマイクロホンの変形例を示す模式図。 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図。 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図。 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図。 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図。 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図。 第七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図。 第一実施例によるコンデンサマイクロホンの変形例を示す模式図。

符号の説明

１〜７：コンデンサマイクロホン、１０、３１０、４１０、５１０：ダイヤフラム、１２、３１２、５１２：中央部（ダイヤフラムの中央部）、１４、３１４、５１４：中間部（ダイヤフラムの中間部）、１６、３１６、５１６、６１６、７１６：近端部（ダイヤフラムの近端部）、３０、２３０、３３０、５３０：バックプレート（プレート）、３２：通孔、４０、２４０、３４０、４４０、５４０：支持部、５０、２５０、３５０、４５０：空隙

Claims (3)

1. 固定電極と通孔とを有しているプレートと、
   前記プレートの外側に形成され前記プレートを支持している支持部と、
   可動電極を有する中央部と、前記中央部の外側に形成され前記中央部より剛性の高い中間部と、前記中間部から前記支持部まで伸び前記中央部よりも前記中間部よりも剛性の低い近端部とを有し、前記プレートとの間に空隙を形成しながら前記支持部に架け渡されて、音波によって振動するダイヤフラムと、
   を備えるコンデンサマイクロホン。
2. 前記中間部は前記中央部よりも前記近端部よりも厚い、
   請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
3. 前記近端部は、前記中間部から前記支持部まで屈曲しながら伸びることで剛性が低い、
   請求項１又は２に記載のコンデンサマイクロホン。
   
   
   
   

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