JP2008028513A - コンデンサマイクロホン及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プレートの強度が高いコンデンサマイクロホン及びその製造方法を提供する。
【解決手段】支持部と、前記支持部に支持され、複数の通孔からなる通孔群と固定電極とを有しているプレートと、前記固定電極に対向する可動電極を有し、音波によって振動するダイアフラムと、を備えている。そして、前記プレートは、膜厚方向の高さが異なる複数の平坦部と、隣り合う前記平坦部の間に段差を形成している段部とを有し、複数の前記通孔は前記平坦部を前記プレートの膜厚方向に貫通している。
【選択図】図１

Description

本発明はコンデンサマイクロホン及びその製造方法に関する。

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、音波によって振動するダイアフラムと、空気などの誘電体を間に挟んでダイアフラムに対向するプレートとを有する。
特許文献１には、ダイアフラムの周辺部に屈曲部を有するコンデンサマイクロホンが開示されている。ダイアフラムの屈曲部は膜厚方向の段差を形成している。また特許文献２には、ダイアフラムの周辺部に通孔を有するコンデンサマイクロホンが開示されている。

ここで、ダイアフラム上にプレートをＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等の堆積により形成する場合、上述したような屈曲部や通孔がダイアフラムに形成されていると、その屈曲部の段差や通孔の外縁の形状がプレートに転写される。このように多くの場合、プレートには段部が形成される。一方、プレートには音波を通過させる通孔が形成される。しかしながら、上述したプレートの段部に通孔を形成すると、製造過程においてプレートに加わる外力や通電時に生じるプレートとダイアフラムとの間の静電引力による応力が段部に形成された通孔近傍に集中することにより、プレートが破損する恐れがある。

米国特許出願公開第２００５／０２４１９４４号明細書 米国特許第４７７６０１９号明細書

本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、プレートの強度が高いコンデンサマイクロホン及びその製造方法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、支持部と、前記支持部に支持され、複数の通孔からなる通孔群と固定電極とを有しているプレートと、前記固定電極に対向する可動電極を有し、音波によって振動するダイアフラムと、を備えている。そして、前記プレートは、膜厚方向の高さが異なる複数の平坦部と、隣り合う前記平坦部の間に段差を形成している段部とを有し、複数の前記通孔は前記平坦部を前記プレートの膜厚方向に貫通している。
プレートの通孔は平坦部に形成されている。すなわちプレートの通孔は段部の段差に跨って形成されていない。このようにプレートの応力が集中する段部に通孔が形成されていないので、その強度は段差に跨って通孔が形成されているものと比較して高い。ここで強度とは、構造物の破壊に対する耐性を示し、強度が高いとは外力により破壊されにくいことを意味し、強度が低いとは外力により破壊されやすいことを意味する。

（２）複数の前記通孔は前記プレートに均一に形成されてもよい。
プレートの通孔群は音波を通過させる通路として機能する。したがって、複数の通孔をプレートに均一に配置することにより、コンデンサマイクロホンの出力特性を高めることができる。
また一般にコンデンサマイクロホンの製造工程では、ダイアフラムとプレートとの間に形成した犠牲層をウェットエッチングにより除去し、ダイアフラムとプレートとの間に空隙を形成する。このときプレートの通孔群はエッチング液を通過させる通路として機能する。したがって、複数の通孔をプレートに均一に配置することにより、コンデンサマイクロホンの製造工程を簡素化したり、歩留まりを改善することができる。
ここで均一とは、対象とする複数の物が互いに異なる複数方向にそれぞれ略等間隔であることを意味する。

（３）前記通孔群は、前記段部の前記段差に沿って配列された複数列の前記通孔で構成され、前記段部の前記段差は、前記通孔の隣り合う列の間に形成されてもよい。
通孔群を構成する複数の通孔を上述のように配置することで、プレートの段部を避けながら複数の通孔をプレートに均一に配置することができる。

（４）前記ダイアフラムは膜厚方向の段差を形成する屈曲部を有し、前記段部の前記段差は、前記屈曲部の前記段差の転写形状であって前記屈曲部の前記段差に沿って延びていてもよい。
屈曲部を有するダイアフラム上にプレートを堆積により形成すると、プレートには屈曲部の段差の転写形状である段差が形成される。しかしながら、プレートの通孔はその段差に跨って形成されていないため、プレートの強度は段差に跨って通孔が形成されているものと比較して高い。
（５）前記ダイアフラムは通孔を有し、前記段部の前記段差は、前記ダイアフラムの前記通孔の外縁の転写形状であって、前記ダイアフラムの前記通孔の前記外縁に沿って延びていてもよい。
通孔を有するダイアフラム上にプレートを堆積により形成すると、プレートには通孔の外縁の転写形状である段差が形成される。しかしながら、プレートの通孔はその段差に跨って形成されていないため、プレートの強度は段差に跨って通孔が形成されているものと比較して高い。

（６）前記段部の前記段差は、前記ダイアフラムの端部の転写形状であって前記端部に沿って延びていてもよい。
ダイアフラムの端部上にプレートを堆積により形成すると、プレートにダイアフラムの端部の転写形状である段差が形成される。しかしながら、プレートの通孔群はその段差に跨って形成されていないため、プレートの強度は段差に跨って通孔が形成されているものと比較して高い。
（７）前記段部の近傍に形成されている前記通孔の開口面積は、前記段部から離間している前記通孔の開口面積よりも小さくてもよい。
段部近傍の通孔の開口面積を段部から離間した通孔の開口面積よりも小さくすることにより、段差近傍における通孔の配置の自由度が高まる。したがって、プレートに複数の通孔を段差に跨らないように容易に配置することができる。

（８）上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンの製造方法は、支持部と、前記支持部に支持され固定電極及び複数の通孔を有しているプレートと、前記固定電極に対向する可動電極を有し音波によって振動するダイアフラムとを備えるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、膜厚方向の段差を形成する屈曲部を有する前記ダイアフラムを堆積により形成し、前記ダイアフラム上に前記屈曲部を覆う犠牲層を堆積により形成し、
前記犠牲層上に堆積により、膜厚方向の高さが異なる複数の平坦部と、隣り合う前記平坦部の間に前記屈曲部の前記段差の転写形状である段差を形成する段部とを有する前記プレートを形成し、前記プレートをエッチングすることにより、前記平坦部を膜厚方向に貫通する前記通孔を形成し、前記犠牲層をエッチングすることにより、前記ダイアフラムと前記プレートとの間に空隙を形成することを含む。
屈曲部を有するダイアフラム上に屈曲部を覆う犠牲層を堆積により形成すると、犠牲層にダイアフラムの屈曲部の形状に応じた段部が形成される。したがって、この犠牲層上にプレートを堆積により形成すると、ダイアフラムの屈曲部の形状が犠牲層を介してプレートに転写され、プレートにダイアフラムの屈曲部の形状に応じた段部が形成される。そこで、プレートの平坦部に通孔を形成する。これにより通孔が段部の段差に跨って形成されることを防止することができる。すなわち、製造工程を複雑化することなく、プレートの強度が高いコンデンサマイクロホンを製造することができる。

（９）上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンの製造方法は、支持部と、前記支持部に支持され固定電極及び複数の通孔を有しているプレートと、前記固定電極に対向する可動電極を有し音波によって振動するダイアフラムとを備えるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、前記ダイアフラムを堆積により形成し、前記ダイアフラムをエッチングすることにより、前記ダイアフラムを膜厚方向に貫通する通孔を形成し、前記ダイアフラム上に前記通孔を覆う犠牲層を堆積により形成し、前記犠牲層上に堆積により、膜厚方向の高さが異なる複数の平坦部と、隣り合う前記平坦部の間に前記通孔の外縁の転写形状である段差を形成する段部とを有する前記プレートを形成し、前記プレートをエッチングすることにより、前記平坦部を膜厚方向に貫通する前記通孔を形成し、前記犠牲層をエッチングすることにより、前記ダイアフラムと前記プレートとの間に空隙を形成することを含む。
通孔を有するダイアフラム上に通孔を覆う犠牲層を堆積により形成すると、犠牲層にダイアフラムの通孔の形状に応じた段部が形成される。したがって、この犠牲層上にプレートを堆積により形成すると、ダイアフラムの通孔の形状が犠牲層を介してプレートに転写され、プレートの通孔上の部分には通孔の形状に応じた段部が形成される。そこで、プレートの平坦部に通孔を形成する。これにより通孔が段部の段差に跨って形成されることを防止することができる。すなわち、製造工程を複雑化することなく、プレートの強度が高いコンデンサマイクロホンを製造することができる。

（１０）上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンの製造方法は、支持部と、前記支持部に支持され固定電極及び複数の通孔を有しているプレートと、前記固定電極に対向する可動電極を有し音波によって振動するダイアフラムとを備えるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、前記ダイアフラムを堆積により形成し、前記ダイアフラムの端部を覆う犠牲層を堆積により形成し、前記犠牲層上に堆積により、膜厚方向の高さが異なる複数の平坦部と、隣り合う前記平坦部の間に前記ダイアフラムの前記端部の転写形状である段差を形成する段部とを有する前記プレートを形成し、前記プレートをエッチングすることにより、前記平坦部を膜厚方向に貫通する前記通孔を形成し、前記犠牲層をエッチングすることにより、前記ダイアフラムと前記プレートとの間に空隙を形成する、ことを含む。
ダイアフラムの端部上に端部を覆う犠牲層を堆積により形成すると、犠牲層にダイアフラムの端部の形状に応じた段部が形成される。したがって、この犠牲層上にプレートを堆積により形成すると、ダイアフラムの端部の形状が犠牲層を介してプレートに転写され、プレートの端部上の部分にはその端部の形状に応じた段部が形成される。そこで、プレートの平坦部に通孔を形成する。これにより通孔が段部の段差に跨って形成されることを防止することができる。すなわち、製造工程を複雑化することなく、プレートの強度が高いコンデンサマイクロホンを製造することができる。

尚、本明細書において、「・・・上に形成する」とは、技術上の阻害要因がない限りにおいて、「・・・上に直に形成する」と、「・・・上に中間物を介して形成する」の両方を含む意味とする。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態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形態の構成要素と対応する。
（第一実施形態）
図１に示す第一実施形態の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って、プレート３０側から到達する音を電気信号に変換する。

１．感音部の構成
コンデンサマイクロホン１の感音部は、基板１０、第一膜、第二膜、第三膜及び第四膜からなる積層構造を有している。
基板１０は例えば単結晶シリコン基板である。基板１０には検出対象の音波の進行方向の反対側からダイアフラム２０が受ける圧力を緩和するためのキャビティ１１が形成されている。

第一膜は、二酸化シリコンなどからなる絶縁性の薄膜である。第一膜で構成される第一支持部１２は、ダイアフラム２０と基板１０との間に空隙が形成されるように第二膜を基板１０上に支持している。第一膜には円形の開口１３が形成されている。
第二膜は、例えばＰ（リン）が不純物として添加されたポリシリコンからなる導電性の薄膜である。第二膜の第一膜から固着していない部分は、ダイアフラム２０を構成している。ダイアフラム２０は第一膜とも第三膜とも固着しておらず、音波によって振動する可動電極として機能する。ダイアフラム２０はキャビティ１１を覆う円形である。そして、ダイアフラム２０の周辺部には、膜厚方向に屈曲する屈曲部２２が形成されている。ダイアフラム２０の屈曲部２２は中央部の全周に形成されている。
第三膜は、第一膜と同様に例えば二酸化シリコンからなる絶縁性の薄膜である。第三膜で構成される第二支持部１４は、導電性の第二膜と第四膜とを絶縁し、第四膜を第二膜上に支持している。第三膜には円形の開口１５が形成されている。

第四膜は、第二膜と同様に例えばＰが不純物として添加されたポリシリコンからなる導電性の薄膜である。第四膜の第三膜に固着していない部分はプレート３０を構成している。プレート３０は段部３２及び平坦部３３を有している。段部３２の段差は屈曲部２２の段差の転写形状であり屈曲部２２の段差に沿って延びる円形である。平坦部３３は段部３２の両側に形成されている。
またプレート３０は通孔群３４を有している。通孔群３４は同心円上に配列された多数の通孔３６で構成されている。同一円上に配列された通孔３６は周方向に等間隔に形成されている（図１に示すＰ１参照）。通孔３６の隣り合う列の間隔（図１に示すＰ２参照）は等しく、通孔３６が段部３２に配置されない値に設定されている。すなわち、多数の通孔３６は段部３２を避けて、プレート３０の平坦部３３に均一に形成されている。ここで、段部３２を避けてプレート３０に通孔３６を形成するとは、各通孔３６が段部３２の段差に跨ってその両側の平坦部３３に開口しないようにプレート３０に複数の通孔３６を形成することを意味する。

２．検出部の構成
コンデンサマイクロホン１の検出部の一例を図１（Ｂ）に示す回路図に基づいて説明する。ダイアフラム２０はバイアス電源に接続されている。具体的には、バイアス電源の端子１０２に接続されているリード１０４及びリード１０６がそれぞれ第二薄膜及び基板１０に接続されている。この結果、ダイアフラム２０と基板１０とは実質的に同じ電位となる。また、プレート３０はオペアンプ１００の入力端子に接続されている。具体的には、オペアンプ１００の入力端子に接続されているリード１０８が第四膜に接続されている。オペアンプ１００の入力インピーダンスは高い。

３．コンデンサマイクロホンの作動
音波がプレート３０の通孔３６を通過してダイアフラム２０に伝搬すると、ダイアフラム２０は音波により振動する。ダイアフラム２０が振動すると、その振動によりプレート３０とダイアフラム２０との間の距離が変化し、ダイアフラム２０とプレート３０とにより形成される静電容量が変化する。

ここでプレート３０は、上述したように入力インピーダンスの高いオペアンプ１００に接続されている。そのため、ダイアフラム２０とプレート３０とにより形成される静電容量が変化したとしても、プレート３０に存在する電荷のオペアンプ１００への移動量は極わずかである。したがって、プレート３０及びダイアフラム２０に存在する電荷は変化しないものとみなすことができる。これにより、ダイアフラム２０とプレート３０とにより形成される静電容量の変化をプレート３０の電位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、ダイアフラム２０とプレート３０とにより形成される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、ダイアフラム２０に加わる音圧の変化を静電容量の変化に変換し、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。

４．コンデンサマイクロホンの製造方法
はじめに、図２（Ａ１）に示すように、基板１０（図１参照）となるウェハ５０上に第一膜５１を堆積する。そして第一膜５１をエッチングすることにより、第一膜５１に円環状の凹部５１ａを形成する。具体的には、例えば次のとおりである。プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって単結晶シリコンウェハ５０上に二酸化シリコンを堆積させることにより第一膜５１を形成する。次に、第一膜５１の表面全体にフォトレジスト膜を塗布した後、所定のレジストマスクを用いた露光及び現像を行うフォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等の異方性エッチングによって第一膜５１を選択的に除去することにより、第一膜５１に円環状の凹部５１ａを形成する。

次に、図２（Ａ２）に示すように、第一膜５１上に第二膜５２を堆積する。具体的には、減圧ＣＶＤ法を用いてＰが添加されたポリシリコンを第一膜５１上に堆積させることにより、第二膜５２を形成する。第二膜５２には、第一膜５１の凹部５１ａに応じた屈曲部２２が形成される。
次に、図２（Ａ３）に示すように、第二膜５２上に第三膜５３を堆積する。具体的には、プラズマＣＶＤによって第二膜５２上に二酸化シリコンを堆積させることにより第三膜５３を形成する。第三膜５３には、第二膜５２の屈曲部２２に応じた凹部５３ａが形成される。

次に、図３（Ａ４）に示すように、第三膜５３上に第四膜５４を堆積する。通孔群３４を有する第四膜５４を形成する。具体的には、減圧ＣＶＤ法を用いてＰが添加されたポリシリコンを第三膜５３上に堆積させることにより第四膜５４を形成する。この結果、第四膜５４の屈曲部２２上の部位には第三膜５３の凹部５３ａに応じた段部３２が形成される。そして、第四膜５４の段部３２の両側には板状の平坦部が形成される。

次に、第四膜５４をエッチングすることにより、第四膜５４の平坦部に多数の通孔３６を形成する。具体的には、第四膜５４の表面全体にフォトレジスト膜を塗布した後、所定のレジストマスクを用いた露光及び現像を行うフォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、ＲＩＥ等の異方性エッチングによって第四膜５４を選択的に除去する。

次に、図３（Ａ５）に示すように、ウェハ５０にキャビティ１１を形成する。具体的には、例えば次のとおりである。ウェハ５０の裏面全体にフォトレジスト膜を塗布した後、所定のレジストマスクを用いた露光及び現像を行うフォトリソグラフィによりレジストパターンを形成し、Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ等の異方性エッチングによりウェハ５０を選択的に除去することにより、ウェハ５０にキャビティ１１を形成する。

次に、図３（Ａ６）に示すように、第一膜５１及び第三膜５３を選択的に除去することにより、開口１３及び開口１５を形成し、第三膜５３から第二膜５２を露出させる。具体的には、例えば次のとおりである。第三膜５３及び第四膜５４の表面全体にフォトレジスト膜を塗布する。そしてレジストマスクを用いた露光及び現像を行うフォトリソグラフィにより、通孔群３４を露出させる開口を有するレジストパターンを形成する。次に、例えばバッファードフッ酸（Buffered HF）等のエッチング液を使用した等方的なウェットエッチング、若しくは等方的なエッチングと異方的なエッチングの組み合わせにより、シリコン酸化膜である第一膜５１及び第三膜５３を選択的に除去する。このときエッチング液は、第四膜５４の通孔３６及び基板１０のキャビティ１１から浸入し、第一膜５１及び第三膜５３を溶解させる。通孔群３４及びキャビティ１１を適切に設計することにより、開口１３及び開口１５がそれぞれ第一膜５１及び第三膜５３に形成される。この結果、感音部のダイアフラム２０、プレート３０、第一支持部１２、第二支持部１４が形成される（図１参照）。
その後のダイシング、パッケージングなどの工程を経て、コンデンサマイクロホン１が完成する。

（第二実施形態〜第七実施形態）
第二実施形態〜第七実施形態のコンデンサマイクロホンの感音部は、第一実施形態のコンデンサマイクロホン１と同様の積層構造を有している。したがって、以下の第二実施形態〜第七実施形態の説明では、第一実施形態と共通する構成要素の説明を省略する。
（第二実施形態）
１．感音部の構成
図４に示すように、第二実施形態のコンデンサマイクロホン２は、ダイアフラム２２０及びプレート２３０が第一実施形態のコンデンサマイクロホン１と異なる。コンデンサマイクロホン２のダイアフラム２２０の周辺部には、中央部を取り囲むスリット２２２が形成されている。

プレート２３０は段部２３２及び平坦部２３３を有している。段部２３２の段差はスリット２２２の縁部の転写形状でありスリット２２２の縁部に沿って延びている。平坦部２３３は段部２３２の両側に形成されている。またプレート２３０は通孔群２３４を有している。通孔群２３４は、第一実施形態の通孔群３４と同様に、同心円上に配列された多数の通孔３６で構成されている。但し、同一円上に配列された通孔３６の間隔（図４に示すＰ１参照）は、通孔３６が段部２３２の径方向に延びる部分２３２ａに位置しないように設定されている。すなわち、多数の通孔３６は段部２３２を避けて、プレート２３０の平坦部２３３に均一に形成されている。
第二実施形態のコンデンサマイクロホン２の検出部の構成は、第一実施形態のコンデンサマイクロホン１と実質的に同一であるため、説明を省略する。

２．コンデンサマイクロホンの製造方法
はじめに、図５（Ａ１）に示すように、ウェハ５０上に第一膜５１及び第二膜５２を堆積する。そして第二膜５２をエッチングすることにより、第二膜５２にスリット２２２を形成する。
次に、図５（Ａ２）に示すように、第一膜５１及び第二膜５２上に第三膜５３を堆積する。第三膜５３には、第二膜５２のスリット２２２に応じた凹部２５３ａが形成される。

次に、図５（Ａ３）に示すように、第三膜５３上に第四膜５４を堆積する。この結果、第四膜５４のスリット２２２上の部位には、第三膜５３の凹部２５３ａに応じた段部２３２が形成される。そして、第四膜５４の段部２３２の両側には板状の平坦部が形成される。
次に、第四膜５４をエッチングすることにより、前記第四膜５４の平坦部に多数の通孔３６を形成する。その後の工程は第一実施形態の製造方法と実質的に同一である。

（第三実施形態）
１．感音部の構成
図６に示すように、第三実施形態のコンデンサマイクロホン３は、ダイアフラム３２０、プレート３３０、キャビティ３１１等が第一実施形態のコンデンサマイクロホン１と異なる。ダイアフラム３２０及びプレート３３０は、キャビティ３１１上で立体交差している。具体的には、ダイアフラム３２０は例えば方形の第二膜で構成されている。そしてプレート３３０は、その長手方向が第二膜の長手方向と直交する方形の第四膜で構成されている。プレート３３０は段部３３２及び平坦部３３３を有している。段部３３２の段差は、ダイアフラム３２０の端部３２０ａの転写形状であり、端部３２０ａに沿ってプレート３３０の短手方向の一端から他端まで延びている。平坦部３３３は段部３３２の両側に形成されている。
ガード電極３００は、ダイアフラム３２０の短手方向の両側に配置されている第二膜で構成されている。ガード電極３００は、コンデンサマイクロホン３の寄生容量低減のために、基板１０と第四膜との間に形成される。

通孔群３３４は、段部３３２の段差に沿って直線上に等間隔（図６に示すＰ３１参照）に配列された複数列の通孔３６により構成されている。通孔３６の隣り合う列の間隔（図６に示すＰ３２）は、通孔３６が段部３３２部分に配置されない値に設定されている。すなわち、多数の通孔３６は段部３３２を避けて、プレート３３０の平坦部３３３に均一に形成されている。
パッド３０１は第二膜で構成されダイアフラム３２０と繋がっている。パッド３０２は第二膜で構成されガード電極３００と繋がっている。パッド３０３は第四膜で構成されプレート３３０と繋がっている。

２．検出部の構成とコンデンサマイクロホンの作動
図６（Ｂ）の回路図に示すように、ガード電極３００はオペアンプ１００の出力端子に接続されている。具体的には、オペアンプ１００の出力端子に接続されているリード１１０がガード電極３００に接続されている。オペアンプ１００の増幅度は１に設定されている。この点を除き、コンデンサマイクロホン３の検出部の構成は、第一実施形態のコンデンサマイクロホン１と実質的に同一である。
上述したようにオペアンプ１００の増幅度が１に設定されているため、ガード電極３００とプレート３３０とは実質的に同電位となる。したがって、ガード電極３００とプレート３３０とは実質的に寄生容量を形成しない。一方、ガード電極３００と基板１０とが形成する容量はオペアンプ１００とバイアス電源との間に入るため、コンデンサマイクロホン３の感度に殆ど影響を与えることはない。この結果、コンデンサマイクロホン３の寄生容量は小さくなる。

３．コンデンサマイクロホンの製造方法
はじめに、図７に示すように、ウェハ５０上に第一膜５１及び第二膜５２を堆積する。第一膜５１及び第二膜５２は、第一実施形態のコンデンサマイクロホン１と同様にプラズマＣＶＤや減圧ＣＶＤによって形成する。そして第二膜５２をエッチングすることにより、ダイアフラム３２０を構成する方形の第二膜５２、ガード電極３００、パッド３０１及びパッド３０２を形成する（図６参照）。

次に、図８に示すように、第一膜５１及び第二膜５２上に第三膜５３を堆積する。例えば第三膜５３は、第一実施形態のコンデンサマイクロホン１と同様にプラズマＣＶＤ等で形成する。第三膜５３には、第二膜５２の端部３５２ａに応じた段部３５３が形成される。
次に、第三膜５３上に第四膜５４を堆積する。この結果、第四膜５４の第三膜５３の端部３５２ａ上の部位には、第三膜５３の段部３５３に応じた段部３３２が形成される。そして、第四膜５４の段部３３２の両側には板状の平坦部が形成される。
次に、第四膜５４をエッチングすることにより、第四膜５４の平坦部に多数の通孔３６を形成する。

次に、図９に示すように、ダイアフラム３２０及びプレート３３０の交差部分に対応する方形のキャビティ３１１をウェハ５０に形成する。そして、ダイアフラム３２０及びプレート３３０の交差部分の近傍を露出させるレジストパターン５５を用いて、第一実施形態の製造方法と同様に第一膜５１及び第三膜５３を選択的に除去する。その後の工程は第一実施形態の製造方法と実質的に同一である。

（第四実施形態）
１．感音部の構成
図１０に示すように、第四実施形態のコンデンサマイクロホン４は、ダイアフラム４２０、プレート４３０等が第一実施形態のコンデンサマイクロホン１と異なる。第二膜で構成されるダイアフラム４２０は、スペーサ４００を介してプレート４３０に吊り下げられている。ダイアフラム４２０は他の膜から分断され、キャビティ１１上に位置している。第三膜で構成されるスペーサ４００は円環状である。スペーサ４００の下端はダイアフラム４２０の周辺部に固着し、スペーサ４００の上端はプレート４３０の中間部に固着している。

第四膜で構成されるプレート４３０は段部４３２及び平坦部４３３を有している。段部４３２の段差はダイアフラム４２０の端部４２０ａの転写形状であり、ダイアフラム４２０の端部４２０ａに沿って延びる円形である。平坦部４３３は段部４３２の両側に形成されている。通孔群４３４は同心円上に配列された多数の通孔３６で構成されている。通孔３６は、プレート４３０のスペーサ４００に固着している部分及び段部４３２を避けて、プレート４３０の平坦部４３３に形成されている。
第四実施形態のコンデンサマイクロホン４の検出部の構成は、第一実施形態のコンデンサマイクロホン１と実質的に同一であるため、説明を省略する。

２．コンデンサマイクロホンの製造方法
はじめに、図１１（Ａ１）に示すように、ウェハ５０上に第一膜５１及び第二膜５２を堆積する。そして第二膜５２をエッチングすることにより、ダイアフラム４２０を構成する第二膜５２を形成する。

次に、図１１（Ａ２）に示すように、第一膜５１及び第二膜５２上に第三膜５３を堆積する。第三膜５３には、第二膜５２の端部４５２ａに応じた段部４５３ａが形成される。
次に、図１１（Ａ３）に示すように、第三膜５３上に第四膜５４を堆積する。この結果、第四膜５４の第二膜５２の端部４５２ａ上の部位には、第三膜５３の段部４５３ａに応じた段部４３２が形成される。そして、第四膜５４の段部４３２の両側には板状の平坦部が形成される。

次に、第四膜５４をエッチングすることにより、第四膜５４の平坦部に多数の通孔３６を形成する。このようにして第四膜５４に通孔３６を形成することにより、第四膜５４の段部４３２に通孔３６は形成されない。
次に、第一実施形態の製造方法と同様にしてウェハ５０にキャビティ１１（図１０参照）を形成し、第一膜５１及び第三膜５３を選択的に除去する。第四膜５４の中間部に通孔群３４が形成されていないため、第四膜５４の中間部の直下の第三膜５３（図１１（Ａ３）に示す斜線部参照）が残存することにより、スペーサ４００（図１０参照）が形成される。

（第五実施形態〜第六実施形態）
第一実施形態〜第三実施形態では、互いに異なる複数方向にそれぞれ等間隔に、すなわちプレートに多数の通孔を均一に形成した。しかし、技術上の阻害要因がない限り、プレートに多数の通孔を不均一に形成してもよい。例えば図１２に示す第五実施形態のコンデンサマイクロホン５のように、格子状の配置から段部５３２に位置する通孔３６を除いた配置、すなわち基本配置からプレートの段差に位置する通孔を除いた配置で、プレート５３０に通孔３６を形成してもよい。また、例えば図１３に示す第六実施形態のコンデンサマイクロホン６のように、格子状の配置から段部６３２に位置する通孔３６を段部６３２から離間させた配置、すなわち基本配置からプレートの段差に位置する通孔を段差から離間させるように移動した配置で、プレート６３０に通孔３６を形成してもよい。また、上述した通孔の配置方法を組み合わせて用いてもよい。また、通孔の音波及びエッチング液の通路としての機能を高めるために、上述した配置に他の通孔を加えた配置でプレートに通孔を形成してもよい。

（第七実施形態）
上記複数の実施形態では、プレートに開口面積の等しい多数の通孔を形成した。しかし、プレートに開口面積の異なる多数の通孔を形成してもよい。例えば図１４に示す第七実施形態のコンデンサマイクロホン７のように、プレート７３０の段部７３２の近傍の通孔３６ａの開口面積を段部７３２から離れた通孔３６ｂの開口面積より小さくしてもよい。これにより、通孔３６の配置の自由度が高まるため、プレート７３０の段部７３２を避けながらプレート７３０に多数の通孔３６を容易に形成することができる。

以上説明した複数の実施形態では、通孔群がプレートの平坦部に形成されているので、プレートの強度は段部に通孔が形成されているものと比較して高い。したがって、製造過程において外力がプレートに加わったり、通電時にプレートとダイアフラムとの間の静電引力が生じたとしてもプレートが破損することはない。
また、第一実施形態から第三実施形態では、プレートに均一に形成した通孔を音波及エッチング液の通路とすることができるため、コンデンサマイクロホンの出力特性を高めたり、製造工程を簡素化したり、歩留まりを改善することができる。
尚、本発明は、上記複数の実施形態のコンデンサマイクロホンに限らず、プレートに段差を有するコンデンサマイクロホンである限りどのような形態のコンデンサマイクロホンにも適用可能である。

（Ａ）は第一実施形態のコンデンサマイクロホンの平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ１−Ｂ１線による断面図。 第一実施形態のコンデンサマイクロホンの製造方法を示す断面図。 第一実施形態のコンデンサマイクロホンの製造方法を示す断面図。 （Ａ）は第二実施形態のコンデンサマイクロホンの平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ４−Ｂ４線による断面図。 第二実施形態のコンデンサマイクロホンの製造方法を示す断面図。 （Ａ）は第三実施形態のコンデンサマイクロホンの平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ６−Ｂ６線による断面図。 第三実施形態のコンデンサマイクロホンの製造方法を示す断面図。 第三実施形態のコンデンサマイクロホンの製造方法を示す断面図。 第三実施形態のコンデンサマイクロホンの製造方法を示す断面図。 （Ａ）は第四実施形態のコンデンサマイクロホンの平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ１０−Ｂ１０線による断面図。 第四実施形態のコンデンサマイクロホンの製造方法を示す断面図。 第五実施形態のコンデンサマイクロホンの平面図。 第六実施形態のコンデンサマイクロホンの平面図。 第七実施形態のコンデンサマイクロホンの平面図。

符号の説明

１、２、３、４、５、６、７：コンデンサマイクロホン、１２：第一支持部（支持部）、１４：第二支持部（支持部）、２０、２２０、３２０、４２０：ダイアフラム、２２：屈曲部、３０、２３０、３３０、４３０、５３０、６３０、７３０：プレート、３２、２３２、３３２、４３２、５３２、６３２、７３２：段部、３３、２３３、３３３、４３３：平坦部、３４、２３４、３３４、４３４：通孔群、３６：通孔、２２２：スリット、３２０ａ、４２０ａ：端部（ダイアフラムの端部）

Claims (10)

1. 支持部と、
   前記支持部に支持され、複数の通孔からなる通孔群と固定電極とを有しているプレートと、
   前記固定電極に対向する可動電極を有し、音波によって振動するダイアフラムと、
   を備え、
   前記プレートは、膜厚方向の高さが異なる複数の平坦部と、隣り合う前記平坦部の間に段差を形成している段部とを有し、
   複数の前記通孔は前記平坦部を前記プレートの膜厚方向に貫通している、
   ことを特徴とするコンデンサマイクロホン。
2. 複数の前記通孔は前記プレートに均一に形成されている、請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
3. 前記通孔群は、前記段部の前記段差に沿って配列された複数列の前記通孔で構成され、
   前記段部の前記段差は、前記通孔の隣り合う列の間に形成されている、請求項２に記載のコンデンサマイクロホン。
4. 前記ダイアフラムは膜厚方向の段差を形成する屈曲部を有し、
   前記段部の前記段差は、前記屈曲部の前記段差の転写形状であって前記屈曲部の前記段差に沿って延びている、請求項１から３のいずれか一項に記載のコンデンサマイクロホン。
5. 前記ダイアフラムは通孔を有し、
   前記段部の前記段差は、前記ダイアフラムの前記通孔の外縁の転写形状であって、前記ダイアフラムの前記通孔の前記外縁に沿って延びている、請求項１から３のいずれか一項に記載のコンデンサマイクロホン。
6. 前記段部の前記段差は、前記ダイアフラムの端部の転写形状であって前記端部に沿って延びている、請求項１から３のいずれか一項に記載のコンデンサマイクロホン。
7. 前記段部の近傍に形成されている前記通孔の開口面積は、前記段部から離間している前記通孔の開口面積よりも小さい、請求項１から６のいずれか一項に記載のコンデンサマイクロホン。
8. 支持部と、前記支持部に支持され固定電極及び複数の通孔を有しているプレートと、前記固定電極に対向する可動電極を有し音波によって振動するダイアフラムとを備えるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、
   膜厚方向の段差を形成する屈曲部を有する前記ダイアフラムを堆積により形成し、
   前記ダイアフラム上に前記屈曲部を覆う犠牲層を堆積により形成し、
   前記犠牲層上に堆積により、膜厚方向の高さが異なる複数の平坦部と、隣り合う前記平坦部の間に前記屈曲部の前記段差の転写形状である段差を形成する段部とを有する前記プレートを形成し、
   前記プレートをエッチングすることにより、前記平坦部を膜厚方向に貫通する前記通孔を形成し、
   前記犠牲層をエッチングすることにより、前記ダイアフラムと前記プレートとの間に空隙を形成する、
   ことを含むコンデンサマイクロホンの製造方法。
9. 支持部と、前記支持部に支持され固定電極及び複数の通孔を有しているプレートと、前記固定電極に対向する可動電極を有し音波によって振動するダイアフラムとを備えるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、
   前記ダイアフラムを堆積により形成し、
   前記ダイアフラムをエッチングすることにより、前記ダイアフラムを膜厚方向に貫通する通孔を形成し、
   前記ダイアフラム上に前記通孔を覆う犠牲層を堆積により形成し、
   前記犠牲層上に堆積により、膜厚方向の高さが異なる複数の平坦部と、隣り合う前記平坦部の間に前記通孔の外縁の転写形状である段差を形成する段部とを有する前記プレートを形成し、
   前記プレートをエッチングすることにより、前記平坦部を膜厚方向に貫通する前記通孔を形成し、
   前記犠牲層をエッチングすることにより、前記ダイアフラムと前記プレートとの間に空隙を形成する、
   ことを含むコンデンサマイクロホンの製造方法。
10. 支持部と、前記支持部に支持され固定電極及び複数の通孔を有しているプレートと、前記固定電極に対向する可動電極を有し音波によって振動するダイアフラムとを備えるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、
    前記ダイアフラムを堆積により形成し、
    前記ダイアフラムの端部を覆う犠牲層を堆積により形成し、
    前記犠牲層上に堆積により、膜厚方向の高さが異なる複数の平坦部と、隣り合う前記平坦部の間に前記ダイアフラムの前記端部の転写形状である段差を形成する段部とを有する前記プレートを形成し、
    前記プレートをエッチングすることにより、前記平坦部を膜厚方向に貫通する前記通孔を形成し、
    前記犠牲層をエッチングすることにより、前記ダイアフラムと前記プレートとの間に空隙を形成する、
    ことを含むコンデンサマイクロホンの製造方法。
    
    
    
    

Images