JP2009038828A

JP2009038828A - Condenser microphone

Info

Publication number: JP2009038828A
Application number: JP2008258037A
Authority: JP
Inventors: Seiji Hiraide; 誠治平出; Tamito Suzuki; 民人鈴木
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2008-10-03
Publication date: 2009-02-19
Also published as: CN101406069A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a condenser microphone having a simplified manufacturing process, an improved diaphragm vibration characteristic, a reduced parasitic capacitance, and an improved sensitivity. <P>SOLUTION: The condenser microphone comprises an electrically-conductive diaphragm having a center portion and a plurality of arms radially-extending outwards and vibrating when receiving sound waves; an electrically-conductive plate disposed opposite to the diaphragm; a substrate disposed opposite to the plate and having a cavity; a first support insulating the diaphragm from the substrate with a clearance between them and supporting the front ends of the arms on the substrate; and a second support disposed between the adjoining arms, insulating the plate from the substrate with a clearance between them and supporting the outer edge of the plate on the substrate, wherein the distance between the center of the plate and the second support is shorter than the distance between the center of the center portion of the diaphragm and the first support. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、コンデンサマイクロホンに係り、特にＭＥＭＳセンサとしてのコンデンサマイクロホンに関する。 The present invention relates to a condenser microphone, and more particularly to a condenser microphone as a MEMS sensor.

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ヤフラムが可動電極を形成しプレートが固定電極を形成し、これらダイヤフラム及びプレート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。即ち、ダイヤフラム及びプレートがコンデンサの対向電極を形成している。 Conventionally, a condenser microphone that can be manufactured by applying a manufacturing process of a semiconductor device is known. In the condenser microphone, a diaphragm that vibrates by sound waves forms a movable electrode, and a plate forms a fixed electrode. The diaphragm and the plate are supported by an insulating spacer while being separated from each other. That is, the diaphragm and the plate form the counter electrode of the capacitor.

このようなコンデンサマイクロホンでは、音波によってダイヤフラムが振動すると、その変位によりコンデンサの静電容量が変化し、その容量変化が電気信号に変換されて出力される。コンデンサマイクロホンの感度は、対向電極間の距離に対するダイヤフラムの変位の割合を大きくすること、即ちダイヤフラムの振動特性を改善することにより、また、コンデンサの容量変化になんら寄与しない寄生容量を低減することにより向上する。 In such a condenser microphone, when the diaphragm vibrates due to sound waves, the capacitance of the capacitor changes due to the displacement, and the change in capacitance is converted into an electrical signal and output. The sensitivity of the condenser microphone is increased by increasing the ratio of the diaphragm displacement to the distance between the counter electrodes, that is, by improving the vibration characteristics of the diaphragm, and by reducing the parasitic capacitance that does not contribute to the capacitance change of the capacitor. improves.

非特許文献１には、プレート及び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、ダイヤフラムの全周囲がスペーサに固定されているため、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部で大きいものの、スペーサに固定されている外周では極めて小さい。この結果、ダイヤフラムの振動が効率よく容量変化として検知されるのは主にダイヤフラムの中央部であって、ダイヤフラムの外周部は殆ど寄生容量を生じるのみである。そして、この寄生容量はコンデンサマイクロホンの感度を低下させる要因となっている。 Non-Patent Document 1 discloses a condenser microphone in which each of a plate and a diaphragm is formed of a conductive thin film. However, since the entire periphery of the diaphragm is fixed to the spacer, when a sound wave propagates to the diaphragm, the displacement due to the vibration of the diaphragm is large at the center, but is extremely small at the outer periphery fixed to the spacer. As a result, the vibration of the diaphragm is efficiently detected as a change in capacitance mainly at the central portion of the diaphragm, and the outer peripheral portion of the diaphragm produces only parasitic capacitance. This parasitic capacitance is a factor that reduces the sensitivity of the condenser microphone.

特許文献１、２には、ダイヤフラムの支持部分にスプリングとして働く構造を設けることにより、ダイヤフラムの振動特性を改善し、感度を向上させたコンデンサマイクロホンが開示されている。具体的には、ダイヤフラムにスリットを設けて、そのスリットに挟まれた領域にスプリング機能を持たせている。しかし、このスプリング機能を持たせた領域を含めてダイヤフラムの全体に対応するプレートが配設されているため、ダイヤフラムの振動による変位が小さい領域ではやはり寄生容量を生じ、コンデンサマイクロホンの感度低下の要因となる。 Patent Documents 1 and 2 disclose condenser microphones in which vibration characteristics of the diaphragm are improved and sensitivity is improved by providing a structure that acts as a spring in the support portion of the diaphragm. Specifically, the diaphragm is provided with a slit, and a region sandwiched between the slits has a spring function. However, since the plate corresponding to the entire diaphragm including the region with the spring function is arranged, parasitic capacitance is generated in the region where the displacement due to the diaphragm vibration is small, and this causes a decrease in the sensitivity of the condenser microphone. It becomes.

特許文献３には、可動電極をなすダイヤフラムに対向するプレートを絶縁性材料によって形成し、このプレートのダイヤフラムに対する対向面（以下、「ダイヤフラム対向面」という）のうち、ダイヤフラムの中央部に対応する部分のみに背面電極を設けることにより、ダイヤフラムの中央部のみの容量変化を効率的に検知し、ダイヤフラムの外周部での寄生容量を低減して、感度を向上させたコンデンサマイクロホンが開示されている。しかし、絶縁性材料からなるプレートのダイヤフラム対向面の一定部分のみに背面電極を設ける必要があるため、製造工程が複雑となり、製造歩留まりが低下して、製造コストが増大するという問題がある。また、ダイヤフラムとプレートとの間に介在する犠牲層をエッチング除去して空隙を形成する工程においては、プレートの背面電極を固定している絶縁性材料も少なからずエッチングされることから、この対策を製造プロセスに組み入れる必要が生じるため、更に製造コストの増大を招くことになる。 In Patent Document 3, a plate facing a diaphragm forming a movable electrode is formed of an insulating material, and a surface of the plate facing the diaphragm (hereinafter referred to as “diaphragm facing surface”) corresponds to a central portion of the diaphragm. A condenser microphone is disclosed in which a back electrode is provided only at a portion so that a capacitance change only at the center portion of the diaphragm can be efficiently detected, and a parasitic capacitance at the outer peripheral portion of the diaphragm is reduced to improve sensitivity. . However, since it is necessary to provide the back electrode only on a certain portion of the diaphragm facing surface of the plate made of an insulating material, there is a problem that the manufacturing process becomes complicated, the manufacturing yield decreases, and the manufacturing cost increases. In addition, in the step of etching away the sacrificial layer interposed between the diaphragm and the plate to form a gap, the insulating material that fixes the back electrode of the plate is also etched to some extent. Since it becomes necessary to be incorporated into the manufacturing process, the manufacturing cost is further increased.

電気学会ＭＳＳ−０１−３４The Institute of Electrical Engineers of Japan MSS-01-34 特開平９−５０８７７７JP 9-508777 A 米国特許第４７７６０１９号US Patent No. 4776019 特表２００４−５０６３９４Special table 2004-506394

本発明は、製造工程を複雑にすることなく、ダイヤフラムの振動特性を改善し、コンデンサの寄生容量を低減して、マイクロホン感度を向上させたコンデンサマイクロホンを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a condenser microphone that improves the vibration characteristics of the diaphragm, reduces the parasitic capacitance of the condenser, and improves the microphone sensitivity without complicating the manufacturing process.

（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、中央部と前記中央部から外側に放射状に延びる複数の腕部とを有し、音波を受けて振動する導電性のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに対向して配置される導電性のプレートと、前記ダイヤフラムに対して前記プレートの反対側に設けられ、前記ダイヤフラムに前記プレートの反対側から加わる圧力を緩和するためのキャビティを形成している基板と、前記ダイヤフラムの前記腕部の先端部と前記プレートの外縁部とを絶縁しながら前記基板上に支持し、前記ダイヤフラムの前記中央部と前記プレートとの間に空隙を形成している支持手段と、を備え、前記基板の前記キャビティの周囲部分と前記ダイヤフラムとによって、複数の前記腕部間の音響抵抗よりも高い音響抵抗が形成されている。
このようなコンデンサマイクロホンにおいては、ダイヤフラムが中央部とその中央部から外側に放射状に延びる複数の腕部とを有する特異な平面形状をなしているため、音波に対するダイヤフラムの振動特性が良好になる。また、互いに対向するダイヤフラムとプレートとの間において、少なくともダイヤフラムの複数の腕部に挟まれた切り欠き部においては対応関係を生じないため、その部分での寄生容量は生じず、全体として寄生容量は減少する。また、ダイヤフラム及びプレートの双方が導電性材料から形成されるため、絶縁性材料からなるプレートのダイヤフラム対向面の一定部分のみに電極を設けるような複雑な製造工程は必要でなく、製造工程の簡略化が図れる。更に、ダイヤフラムが複数の腕部を有する平面形状をなしていても、基板のキャビティの周囲部分とダイヤフラムとによって、複数の腕部間の音響抵抗よりも高い音響抵抗が形成されているため、ダイヤフラムに達した音波がその複数の腕部間を通り抜けにくい。従って、製造工程を複雑にすることなく、ダイヤフラムの振動特性を改善し、コンデンサの寄生容量を低減して、マイクロホン感度を向上させることができる。
尚、本願明細書において、ダイヤフラムとプレートとが「対向」するとは、ダイヤフラムを含む平面とプレートを含む平面とが平行又は略平行な位置関係にあることを意味し、また、「対応」関係にあるとは、ダイヤフラムのある部分とプレートのある部分とが重なり合う位置関係にあることを意味する。 (1) A condenser microphone for achieving the above object has a central portion and a plurality of arm portions extending radially outward from the central portion, and a conductive diaphragm that vibrates in response to a sound wave; and the diaphragm A conductive plate disposed oppositely, and a substrate provided on an opposite side of the plate to the diaphragm and forming a cavity for relieving pressure applied to the diaphragm from the opposite side of the plate; Supporting means for supporting the top end of the arm of the diaphragm and the outer edge of the plate on the substrate while insulating, and forming a gap between the central portion of the diaphragm and the plate; The acoustic resistance higher than the acoustic resistance between the plurality of arms is formed by the peripheral portion of the cavity of the substrate and the diaphragm. It is.
In such a condenser microphone, since the diaphragm has a unique planar shape having a central portion and a plurality of arms extending radially outward from the central portion, the vibration characteristics of the diaphragm with respect to sound waves are improved. In addition, since there is no correspondence between the diaphragm and the plate facing each other, at least in the notch portion sandwiched between the plurality of diaphragm arm portions, there is no parasitic capacitance in that portion, and the parasitic capacitance as a whole. Decrease. In addition, since both the diaphragm and the plate are formed of a conductive material, a complicated manufacturing process is not required, in which an electrode is provided only on a certain portion of the diaphragm facing surface of the plate made of an insulating material, and the manufacturing process is simplified. Can be achieved. Furthermore, even if the diaphragm has a planar shape having a plurality of arm portions, an acoustic resistance higher than the acoustic resistance between the plurality of arm portions is formed by the peripheral portion of the cavity of the substrate and the diaphragm. It is difficult for the sound wave that reaches the point to pass between the arms. Therefore, without making the manufacturing process complicated, the vibration characteristics of the diaphragm can be improved, the parasitic capacitance of the capacitor can be reduced, and the microphone sensitivity can be improved.
In the specification of the present application, “diaphragm” and “plate” mean that the plane including the diaphragm and the plane including the plate are in a parallel or substantially parallel positional relationship, and the “corresponding” relationship. “Present” means that a certain part of the diaphragm and a certain part of the plate are in a positional relationship overlapping each other.

（２）上記のコンデンサマイクロホンにおいて、前記プレートは、中心から外縁までの距離が前記ダイヤフラムの前記中央部の中心から前記腕部の先端までの距離よりも短いことが好適である。
この場合、プレートの外縁より外側に位置するダイヤフラムの少なくとも腕部の一部を含む部分でも、ダイヤフラムとプレートとの対応関係を生じないため、その部分での寄生容量は生じず、全体としての寄生容量は更に減少する。また、プレートの平面形状をダイヤフラムと比較して相対的に小さくすることが可能になるため、プレートの剛性が相対的に高まり、その結果、マイクロホン動作の安定性を劣化させることなく、ダイヤフラムを大きくすることができる。従って、コンデンサの寄生容量の更なる低減とダイヤフラムの振動特性の更なる改善を実現して、マイクロホン感度を向上させることができる。 (2) In the condenser microphone described above, it is preferable that the distance from the center to the outer edge of the plate is shorter than the distance from the center of the central portion of the diaphragm to the tip of the arm portion.
In this case, since the correspondence between the diaphragm and the plate does not occur even in the portion including at least a part of the arm portion of the diaphragm located outside the outer edge of the plate, the parasitic capacitance does not occur in the portion, and the entire parasitic capacitance is generated. The capacity is further reduced. Also, since the planar shape of the plate can be made relatively small compared to the diaphragm, the rigidity of the plate is relatively increased. As a result, the diaphragm can be enlarged without degrading the stability of the microphone operation. can do. Accordingly, the microphone sensitivity can be improved by further reducing the parasitic capacitance of the capacitor and further improving the vibration characteristics of the diaphragm.

（３）上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンは、中央部と前記中央部から外側に放射状に延びる複数の腕部とを有し、音波を受けて振動する導電性のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに対向して配置されている導電性のプレートと、前記ダイヤフラムに対して前記プレートの反対側に設けられ、前記ダイヤフラムに前記プレートの反対側から加わる圧力を緩和するためのキャビティを形成している基板と、前記ダイヤフラムの前記腕部の先端部と前記プレートの外縁部とを絶縁しながら前記基板上に支持し、前記ダイヤフラムの前記中央部と前記プレートとの間に空隙を形成している支持手段と、を備え、前記プレートは、中心から外縁までの距離が前記ダイヤフラムの前記中央部の中心から前記腕部の先端までの距離よりも短い。
このようなコンデンサマイクロホンにおいては、ダイヤフラムが中央部とその中央部から外側に放射状に延びる複数の腕部とを有する特異な平面形状をなしているため、音波に対するダイヤフラムの振動特性が良好になる。また、互いに対向するダイヤフラムとプレートとの間において、少なくともダイヤフラムの複数の腕部に挟まれた切り欠き部においては対応関係を生じないため、その部分での寄生容量は生じず、全体として寄生容量は減少する。更に、プレートの外縁より外側に位置するダイヤフラムの少なくとも腕部の一部を含む部分でも、ダイヤフラムとプレートとの対応関係を生じないため、その部分での寄生容量は生じず、全体としての寄生容量は更に減少する。また、プレートの平面形状をダイヤフラムと比較して相対的に小さくすることが可能になるため、プレートの剛性が相対的に高まり、その結果、マイクロホン動作の安定性を劣化させることなく、ダイヤフラムを大きくすることができる。従って、コンデンサの寄生容量の更なる低減とダイヤフラムの振動特性の更なる改善を実現して、マイクロホン感度を向上させることができる。また、ダイヤフラム及びプレートの双方が導電性材料から形成されるため、絶縁性材料からなるプレートのダイヤフラム対向面の一定部分のみに電極を設けるような複雑な製造工程は必要でなく、製造工程の簡略化が図れる。従って、製造工程を複雑にすることなく、ダイヤフラムの振動特性を改善し、コンデンサの寄生容量を低減して、マイクロホン感度を向上させることができる。 (3) A condenser microphone for achieving the above object has a central portion and a plurality of arm portions extending radially outward from the central portion, and a conductive diaphragm that vibrates in response to sound waves; A conductive plate disposed oppositely, and a substrate provided on the opposite side of the plate to the diaphragm and forming a cavity for relieving pressure applied to the diaphragm from the opposite side of the plate And a support means for supporting the top end of the arm of the diaphragm and the outer edge of the plate on the substrate while insulating the plate, and forming a gap between the central portion of the diaphragm and the plate The plate has a distance from the center to the outer edge that is greater than the distance from the center of the central portion of the diaphragm to the tip of the arm portion. There.
In such a condenser microphone, since the diaphragm has a unique planar shape having a central portion and a plurality of arms extending radially outward from the central portion, the vibration characteristics of the diaphragm with respect to sound waves are improved. In addition, since there is no correspondence between the diaphragm and the plate facing each other, at least in the notch portion sandwiched between the plurality of diaphragm arm portions, there is no parasitic capacitance in that portion, and the parasitic capacitance as a whole. Decrease. Furthermore, since the correspondence between the diaphragm and the plate does not occur even in a portion including at least a part of the arm portion of the diaphragm located outside the outer edge of the plate, the parasitic capacitance does not occur in the portion, and the parasitic capacitance as a whole. Decreases further. Also, since the planar shape of the plate can be made relatively small compared to the diaphragm, the rigidity of the plate is relatively increased. As a result, the diaphragm can be enlarged without degrading the stability of the microphone operation. can do. Accordingly, the microphone sensitivity can be improved by further reducing the parasitic capacitance of the capacitor and further improving the vibration characteristics of the diaphragm. In addition, since both the diaphragm and the plate are formed of a conductive material, a complicated manufacturing process is not required, in which an electrode is provided only on a certain portion of the diaphragm facing surface of the plate made of an insulating material, and the manufacturing process is simplified. Can be achieved. Therefore, without making the manufacturing process complicated, the vibration characteristics of the diaphragm can be improved, the parasitic capacitance of the capacitor can be reduced, and the microphone sensitivity can be improved.

（４）上記のコンデンサマイクロホンにおいて、前記プレートは、前記ダイヤフラムの前記腕部に対応する部分が切り欠かれていることが好適である。
この場合、プレートとダイヤフラムの腕部との間では寄生容量が生じず、プレートとダイヤフラムの中央部との間において主要に静電容量が生じるため、全体としての寄生容量が減少する。従って、コンデンサの寄生容量の更なる低減を実現して、マイクロホン感度を向上させることができる。 (4) In the above condenser microphone, it is preferable that a portion of the plate corresponding to the arm portion of the diaphragm is notched.
In this case, no parasitic capacitance is generated between the plate and the arm portion of the diaphragm, and electrostatic capacitance is mainly generated between the plate and the central portion of the diaphragm, so that the overall parasitic capacitance is reduced. Therefore, the microphone sensitivity can be improved by further reducing the parasitic capacitance of the capacitor.

（５）上記のコンデンサマイクロホンにおいて、前記支持手段は、前記ダイヤフラムの複数の前記腕部の先端部を支える第１支持部と、前記ダイヤフラムの複数の前記腕部の間に位置し、前記プレートの外縁部を支える第２支持部と、を有することが好適である。
この場合、ダイヤフラムの複数の腕部の先端部が第１支持部によって支えられるため、ダイヤフラムの全周囲が固定されている場合と比較すると、ダイヤフラムの振動特性が改善される。また、プレートの外縁部を支える第２支持部が、ダイヤフラムの複数の腕部の間、即ち複数の腕部に挟まれた切り欠き部に位置することから、プレートの平面形状がダイヤフラムと比較して相対的に小さくなるため、プレートの剛性が相対的に高まり、その結果、マイクロホン動作の安定性を劣化させることなく、ダイヤフラムを大きくすることができる。更に、ダイヤフラム及びプレートをそれぞれ基板上に直接に支持する構造となっているため、特に複雑な製造工程を必要とすることもない。従って、製造工程を複雑にすることなく、ダイヤフラムの振動特性の更なる改善を実現して、マイクロホン感度を向上させることができる。 (5) In the above condenser microphone, the support means is located between a first support portion that supports tip portions of the plurality of arm portions of the diaphragm and the plurality of arm portions of the diaphragm, It is suitable to have the 2nd support part which supports an outer edge part.
In this case, since the tip portions of the plurality of arm portions of the diaphragm are supported by the first support portion, the vibration characteristics of the diaphragm are improved as compared with the case where the entire periphery of the diaphragm is fixed. In addition, since the second support portion that supports the outer edge portion of the plate is located between the plurality of arm portions of the diaphragm, that is, in the cutout portion sandwiched between the plurality of arm portions, the planar shape of the plate is compared with that of the diaphragm. Accordingly, the rigidity of the plate is relatively increased. As a result, the diaphragm can be enlarged without deteriorating the stability of the microphone operation. Further, since the diaphragm and the plate are each directly supported on the substrate, a particularly complicated manufacturing process is not required. Therefore, the diaphragm sensitivity can be further improved without complicating the manufacturing process, and the microphone sensitivity can be improved.

（６）上記のコンデンサマイクロホンにおいて、前記キャビティは、前記ダイヤフラムの前記中央部の内側に沿って形成されている開口部を有することが好適である。
この場合、キャビティは、その開口部がダイヤフラムの中央部に略対応していることにより十分な容積を持ち、その結果、キャビティの空気ばね定数は十分に小さくなるため、ダイヤフラムの振動特性を良好に維持することが可能となる。また、キャビティの開口部はダイヤフラムの中央部の内側に沿って形成されていることから、キャビティ周囲の基板とダイヤフラムとの間に通路が形成され、この通路によってダイヤフラムの複数の腕部間の音響抵抗よりも高い音響抵抗が形成されるため、ダイヤフラムに達した音波がその複数の腕部間を通り抜けにくい。 (6) In the above condenser microphone, it is preferable that the cavity has an opening formed along the inside of the central portion of the diaphragm.
In this case, the cavity has a sufficient volume because the opening substantially corresponds to the center of the diaphragm, and as a result, the air spring constant of the cavity becomes sufficiently small, so that the vibration characteristics of the diaphragm are improved. Can be maintained. Moreover, since the opening of the cavity is formed along the inside of the central portion of the diaphragm, a passage is formed between the substrate around the cavity and the diaphragm, and the acoustic wave between the plurality of arms of the diaphragm is formed by this passage. Since an acoustic resistance higher than the resistance is formed, the sound wave that reaches the diaphragm is unlikely to pass between the plurality of arms.

（７）上記のコンデンサマイクロホンにおいて、前記キャビティは、前記ダイヤフラムの外縁の内側に沿って形成されている開口部を有することが好適である。
この場合、キャビティの開口部はダイヤフラムのほぼ全体に対応しているため、キャビティは更に十分な容積を持ち、ダイヤフラムの振動特性を更に良好に維持することが可能である。従って、マイクロホン感度を向上させることができる。 (7) In the above condenser microphone, it is preferable that the cavity has an opening formed along the inner side of the outer edge of the diaphragm.
In this case, since the opening of the cavity corresponds to almost the entire diaphragm, the cavity has a further sufficient volume, and the vibration characteristics of the diaphragm can be maintained better. Therefore, the microphone sensitivity can be improved.

（８）上記のコンデンサマイクロホンにおいて、前記ダイヤフラムの前記腕部に、複数の通孔が設けられていることが好適である。
この場合、複数の通孔が設けられている分だけ腕部の剛性が低くなり、ダイヤフラムの振動の際の腕部における変形が容易になって中央部における変位が大きくなるため、ダイヤフラムの振動特性が更に良好になる。また、これらダイヤフラムの腕部に設けられた複数の通孔は、コンデンサマイクロホンの製造工程において、ダイヤフラムの腕部と基板との間に介在する犠牲層をエッチング除去し、その間に空隙を形成する際に、エッチング液の進入孔としても機能する。従って、製造工程を簡略化しつつ、ダイヤフラムの振動特性の更なる改善を実現して、マイクロホン感度を向上させることができる。 (8) In the condenser microphone, it is preferable that a plurality of through holes are provided in the arm portion of the diaphragm.
In this case, the rigidity of the arm portion is lowered by the amount of the plurality of through holes provided, the arm portion is easily deformed when the diaphragm vibrates, and the displacement at the central portion is increased. Becomes even better. Further, the plurality of through holes provided in the arm portions of the diaphragm are used when the sacrificial layer interposed between the arm portion of the diaphragm and the substrate is removed by etching and a gap is formed between them in the manufacturing process of the condenser microphone. In addition, it functions as an entrance hole for the etching solution. Therefore, the microphone sensitivity can be improved by further improving the vibration characteristics of the diaphragm while simplifying the manufacturing process.

（９）上記の目的を達成するためのコンデンサマイクロホンは、中央部と前記中央部から外側に放射状に延びる複数の腕部とを有する導電性のプレートと、前記プレートに対向して配置され、音波を受けて振動する導電性のダイヤフラムと、前記ダイヤフラムに対して前記プレートの反対側に設けられ、前記ダイヤフラムに前記プレートの反対側から加わる圧力を緩和するためのキャビティを有する基板と、前記ダイヤフラムの外縁部と前記プレートの前記腕部の先端部とを絶縁しながら前記基板上に支持し、前記ダイヤフラムと前記プレートの前記中央部との間に空隙を形成している支持手段と、を備える。
このようなコンデンサマイクロホンにおいては、中央部とその中央部から外側に放射状に延びる複数の腕部とを有する特異な平面形状をなすプレートとダイヤフラムとの間において、少なくともプレートの複数の腕部に挟まれた切り欠き部においては対応関係を生じないため、その部分での寄生容量は生じず、全体として寄生容量は減少する。また、ダイヤフラム及びプレートの双方が導電性材料から形成されるため、絶縁性材料からなるプレートのダイヤフラム対向面の一定部分のみに電極を設ける場合よりは製造工程の簡略化が図れる。従って、製造工程を複雑にすることなく、コンデンサの寄生容量を低減して、マイクロホン感度を向上させることができる。 (9) A condenser microphone for achieving the above object is provided with a conductive plate having a central portion and a plurality of arms extending radially outward from the central portion, and disposed opposite to the plate. A conductive diaphragm that vibrates in response to the diaphragm, a substrate that is provided on the opposite side of the plate with respect to the diaphragm, and that has a cavity for relieving pressure applied to the diaphragm from the opposite side of the plate; and And supporting means for supporting the outer edge portion and the distal end portion of the arm portion of the plate on the substrate while insulating each other and forming a gap between the diaphragm and the central portion of the plate.
In such a condenser microphone, at least a plurality of arms of the plate are sandwiched between a plate having a unique plane shape and a diaphragm having a central portion and a plurality of arms extending radially outward from the central portion. Since the cutout portion does not have a corresponding relationship, no parasitic capacitance is generated in that portion, and the parasitic capacitance is reduced as a whole. In addition, since both the diaphragm and the plate are formed of a conductive material, the manufacturing process can be simplified as compared with the case where the electrode is provided only on a certain portion of the diaphragm facing surface of the plate made of an insulating material. Therefore, the microphone sensitivity can be improved by reducing the parasitic capacitance of the capacitor without complicating the manufacturing process.

（１０）上記のコンデンサマイクロホンにおいて、前記ダイヤフラムは、前記プレートの前記腕部に対応する部分が切り欠かれていることが好適である。
この場合、ダイヤフラムとプレートの腕部との間では寄生容量が生じず、ダイヤフラムとプレートの中央部との間において主要に静電容量が生じるため、全体としての寄生容量が大幅に減少する。従って、コンデンサの寄生容量の更なる低減を実現して、マイクロホン感度を向上させることができる。 (10) In the above condenser microphone, it is preferable that a portion of the diaphragm corresponding to the arm portion is cut out.
In this case, no parasitic capacitance is generated between the diaphragm and the arm portion of the plate, and electrostatic capacitance is mainly generated between the diaphragm and the central portion of the plate, so that the overall parasitic capacitance is greatly reduced. Therefore, the microphone sensitivity can be improved by further reducing the parasitic capacitance of the capacitor.

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）
１．構成
図１Ａは第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの構成を模式的に示す平面図、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ'線断面図、図１Ｃは図１ＢのＢ部の拡大図である。
図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに示すように、コンデンサマイクロホンは、コンデンサの対向電極を構成するダイヤフラム１０及びプレートとしてのバックプレート２０、これらダイヤフラム１０及びバックプレート２０を絶縁しながら支持する支持手段が設けられた支持基板３０等を有している。 Embodiments of the present invention will be described below based on a plurality of examples. In each of the embodiments, the component having the same reference sign corresponds to the component of the other embodiment having the reference sign.
(First Example)
1. Configuration FIG. 1A is a plan view schematically showing the configuration of the condenser microphone according to the first embodiment, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA ′ in FIG. 1A, and FIG. 1C is an enlarged view of a portion B in FIG.
As shown in FIG. 1A, FIG. 1B, and FIG. 1C, the condenser microphone has a diaphragm 10 that constitutes a counter electrode of the condenser, a back plate 20 as a plate, and a supporting means that supports the diaphragm 10 and the back plate 20 while insulating them. The support substrate 30 provided is provided.

ダイヤフラム１０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を材料とする導電性の薄膜からなり、円盤状の中央部１２とその中央部１２から外側に放射状に延びる例えば６本の腕部１４とを有する略歯車形状をなしている。また、その６本の腕部１４には、多数の通孔１６が連続的に設けられている。ここで、ダイヤフラム１０の厚さは０．５μｍ程度であり、その中央部１２の半径は０．３５ｍｍ程度であり、腕部１４の長さは０．１５ｍｍ程度である。 The diaphragm 10 is made of a conductive thin film made of polysilicon doped with, for example, P (phosphorus) as an impurity, and has a disk-shaped central portion 12 and, for example, six arms extending radially outward from the central portion 12. A substantially gear shape having a portion 14 is formed. The six arm portions 14 are provided with a large number of through holes 16 continuously. Here, the thickness of the diaphragm 10 is about 0.5 μm, the radius of the central portion 12 is about 0.35 mm, and the length of the arm portion 14 is about 0.15 mm.

バックプレート２０は、ダイヤフラム１０との間に所定の間隔、例えば４μｍ程度の間隔の空隙４０をおいて平行に配置されている。このバックプレート２０も、例えばＰが添加されたポリシリコンを材料とする導電性の薄膜からなり、円盤状の中央部２２とその中央部２２から外側に放射状に延びる例えば６本の腕部２４とを有する略歯車形状をなしている。その中央部２２及び６本の腕部２４には、多数の通孔２６が連続的に設けられている。これらの通孔２６は、外部からの音波を通過させてダイヤフラム１０に到達させるための音響ホールとして機能するものである。ここで、バックプレート２０の厚さは１．５μｍ程度、その中央部２２の半径は０．３ｍｍ程度、腕部２４の長さは０．１ｍｍ程度である。 The back plate 20 is disposed in parallel with the diaphragm 10 with a gap 40 having a predetermined interval, for example, an interval of about 4 μm. The back plate 20 is also made of a conductive thin film made of polysilicon doped with P, for example, and has a disk-like central portion 22 and, for example, six arm portions 24 extending radially outward from the central portion 22. Has a substantially gear shape. A large number of through holes 26 are continuously provided in the central portion 22 and the six arm portions 24. These through holes 26 function as acoustic holes for allowing sound waves from the outside to pass through to reach the diaphragm 10. Here, the thickness of the back plate 20 is about 1.5 μm, the radius of the central portion 22 is about 0.3 mm, and the length of the arm portion 24 is about 0.1 mm.

尚、バックプレート２０の中央部２２は、ダイヤフラム１０と同心円状に配置され、且つ、バックプレート２０の中央部２２の半径は、ダイヤフラム１０の中央部１２の半径よりも小さい。また、バックプレート２０の６本の腕部２４は、ダイヤフラム１０の６本の腕部１４に挟まれた６箇所の切り欠き部に対応する位置にある。逆に、ダイヤフラム１０の６本の腕部１４は、バックプレート２０の６本の腕部２４に挟まれた６箇所の切り欠き部に対応する位置にある。そして、バックプレート２０の中央部２２の中心から腕部２４の先端までの距離は、ダイヤフラム１０の中央部１２の半径よりも長く、且つ、ダイヤフラム１０の中央部１２の中心から腕部１４の先端までの距離よりも短い。 The central portion 22 of the back plate 20 is disposed concentrically with the diaphragm 10, and the radius of the central portion 22 of the back plate 20 is smaller than the radius of the central portion 12 of the diaphragm 10. Further, the six arm portions 24 of the back plate 20 are located at positions corresponding to the six notch portions sandwiched between the six arm portions 14 of the diaphragm 10. Conversely, the six arm portions 14 of the diaphragm 10 are at positions corresponding to the six cutout portions sandwiched between the six arm portions 24 of the back plate 20. The distance from the center of the center portion 22 of the back plate 20 to the tip of the arm portion 24 is longer than the radius of the center portion 12 of the diaphragm 10 and the center of the center portion 12 of the diaphragm 10 to the tip of the arm portion 14. Shorter than the distance to.

ダイヤフラム１０の６本の腕部１４の先端部は、絶縁性の第１支持部５０によって支持基板３０上に支えられている。また、バックプレート２０の６本の腕部２４の先端部は、ダイヤフラム１０の６本の腕部１４に挟まれた６箇所の切り欠き部に位置する絶縁性の第２支持部５４によって支持基板３０上に支えられている。 The distal ends of the six arm portions 14 of the diaphragm 10 are supported on the support substrate 30 by an insulating first support portion 50. Further, the front end portions of the six arm portions 24 of the back plate 20 are supported by the insulating second support portions 54 located at the six cutout portions sandwiched between the six arm portions 14 of the diaphragm 10. 30 is supported.

第１支持部５０は、例えばシリコン酸化膜からなる。
第２支持部５４は、絶縁膜５４１、５４３と導電膜５４２とからなる。絶縁膜５４１、５４３は例えばシリコン酸化膜からなる。導電膜５４２は、導電膜であるダイヤフラム１０と同時に形成されることが望ましく、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。導電膜５４２は、後述するように、バックプレート２０または基板３０と同一電位に設定され、コンデンサマイクロホンの寄生容量を低減するためのガード電極として機能する。尚、導電膜５４２を省略しても良い。 The first support part 50 is made of, for example, a silicon oxide film.
The second support part 54 includes insulating films 541 and 543 and a conductive film 542. The insulating films 541 and 543 are made of, for example, a silicon oxide film. The conductive film 542 is preferably formed simultaneously with the diaphragm 10 which is a conductive film, and is made of, for example, polysilicon to which P (phosphorus) is added as an impurity. As will be described later, the conductive film 542 is set to the same potential as the back plate 20 or the substrate 30 and functions as a guard electrode for reducing the parasitic capacitance of the condenser microphone. Note that the conductive film 542 may be omitted.

支持基板３０は、例えば厚さ５００〜６００μｍのシリコン基板からなり、ダイヤフラム１０の中央部１２に対応する位置に、支持基板３０を貫通してダイヤフラム１０に達する開口部からなるキャビティ３２が設けられている。このキャビティ３２は、ダイヤフラム１０の中央部１２の内側に沿って形成され、ダイヤフラム１０に反プレート側から加わる圧力を緩和するための圧力緩衝室として機能するものである。また、キャビティ３２周囲の支持基板３０とダイヤフラム１０とによって、ダイヤフラム１０の腕部１４間の音響抵抗よりも高い音響抵抗を形成する通路３４が設けられている。そして、この通路３４の高さＨ（即ち、ダイヤフラム１０と支持基板３０との間隔）及び長さＬ（即ち、ダイヤフラム１０の腕部１４の複数の通孔１６のうち、最も中央部よりに位置する通孔１６からキャビティ３２の端部までの距離、ないし、ダイヤフラム１０の中央部１２の端部からキャビティ３２の端部までの距離）によって音響抵抗を制御し、ダイヤフラム１０の腕部１４間の音響抵抗よりも高い音響抵抗を形成して、ダイヤフラム１０に達した音波がその複数の腕部１４間を通り抜けて漏れてしまわないようにしている。ここで、通路３４の高さＨは例えば２μｍであり、その長さＬは例えば１５μｍである。 The support substrate 30 is made of, for example, a silicon substrate having a thickness of 500 to 600 μm, and a cavity 32 including an opening that penetrates the support substrate 30 and reaches the diaphragm 10 is provided at a position corresponding to the central portion 12 of the diaphragm 10. Yes. The cavity 32 is formed along the inside of the central portion 12 of the diaphragm 10 and functions as a pressure buffering chamber for relieving the pressure applied to the diaphragm 10 from the side opposite to the plate. Further, the support substrate 30 around the cavity 32 and the diaphragm 10 are provided with a passage 34 that forms an acoustic resistance higher than the acoustic resistance between the arm portions 14 of the diaphragm 10. The height 34 of the passage 34 (that is, the distance between the diaphragm 10 and the support substrate 30) and the length L (that is, the position of the plurality of through holes 16 of the arm portion 14 of the diaphragm 10 that is located closest to the center portion). The acoustic resistance is controlled by the distance from the through hole 16 to the end of the cavity 32, or the distance from the end of the central portion 12 of the diaphragm 10 to the end of the cavity 32), and between the arm portions 14 of the diaphragm 10 An acoustic resistance higher than the acoustic resistance is formed so that the sound wave that reaches the diaphragm 10 does not leak through the plurality of arm portions 14. Here, the height H of the passage 34 is 2 μm, for example, and the length L thereof is 15 μm, for example.

図２９Ａは、ダイヤフラム１０とバックプレート２０との間の静電容量の変化を電気信号として検出する検出回路を説明するための回路図である。
ダイヤフラム１０にはチャージポンプＣＰ等によって安定したバイアス電圧が印加される。バックプレート２０とダイヤフラム１０の容量変化は電圧信号としてアンプＡに入力される。基板３０とダイヤフラム１０とが短絡されているため、導電膜５４２が存在しなければ、バックプレート２０と基板３０との間に寄生容量が形成される。 FIG. 29A is a circuit diagram for explaining a detection circuit that detects a change in capacitance between the diaphragm 10 and the back plate 20 as an electric signal.
A stable bias voltage is applied to the diaphragm 10 by a charge pump CP or the like. Capacitance changes of the back plate 20 and the diaphragm 10 are input to the amplifier A as voltage signals. Since the substrate 30 and the diaphragm 10 are short-circuited, a parasitic capacitance is formed between the back plate 20 and the substrate 30 if the conductive film 542 is not present.

導電膜５４２を設ける場合、図２９Ｂに示すようにプリアンプＡの出力端を導電膜５４２に接続し、プリアンプＡによってボルテージフォロア回路を構成することにより導電膜５４２をガード電極として機能させることができる。すなわち、バックプレート２０と導電膜５４２とをボルテージフォロア回路によって同電位に制御することにより、バックプレート２０と導電膜５４２との間に生ずる寄生容量を除去することができる。また基板３０とダイヤフラム１０とを短絡しておくことにより、導電膜５４２と基板３０との間の容量がプリアンプＡの出力と無関係になる。このように導電膜５４２を設けてガード電極を構成することにより、コンデンサマイクロホンの寄生容量をさらに低減することができる。 When the conductive film 542 is provided, by connecting the output terminal of the preamplifier A to the conductive film 542 and forming a voltage follower circuit with the preamplifier A as shown in FIG. 29B, the conductive film 542 can function as a guard electrode. That is, the parasitic capacitance generated between the back plate 20 and the conductive film 542 can be removed by controlling the back plate 20 and the conductive film 542 to the same potential by the voltage follower circuit. Further, by short-circuiting the substrate 30 and the diaphragm 10, the capacitance between the conductive film 542 and the substrate 30 becomes irrelevant to the output of the preamplifier A. Thus, by providing the conductive film 542 to form the guard electrode, the parasitic capacitance of the condenser microphone can be further reduced.

以上のように、第一実施例に係るコンデンサマイクロホンによれば、ダイヤフラム１０及びバックプレート２０が共に略歯車形状をなし、ダイヤフラム１０の中央部１２とバックプレート２０の中央部２２とが対応する位置にある。その一方で、バックプレート２０の６本の腕部２４はダイヤフラム１０の６本の腕部１４に挟まれた６箇所の切り欠き部に位置し、ダイヤフラム１０の６本の腕部１４はバックプレート２０の６本の腕部２４に挟まれた６箇所の切り欠き部に位置するため、ダイヤフラム１０及びバックプレート２０の各腕部１４，２４では対応関係が生じず、その結果、寄生容量が生じない。従って、全体としては、ダイヤフラム１０及びバックプレート２０の各中央部１２、２２間において主要に静電容量が生じ、この静電容量がコンデンサの容量変化に寄与する信号容量となる一方、他の部分における寄生容量が大幅に減少するため、マイクロホン感度を大幅に改善することができる。 As described above, according to the condenser microphone according to the first embodiment, the diaphragm 10 and the back plate 20 both have a substantially gear shape, and the central portion 12 of the diaphragm 10 and the central portion 22 of the back plate 20 correspond to each other. It is in. On the other hand, the six arm portions 24 of the back plate 20 are positioned at six cutout portions sandwiched between the six arm portions 14 of the diaphragm 10, and the six arm portions 14 of the diaphragm 10 are the back plate. 20, the arm portions 14 and 24 of the back plate 20 do not have a corresponding relationship, and as a result, parasitic capacitance occurs. Absent. Therefore, as a whole, a capacitance is mainly generated between the central portions 12 and 22 of the diaphragm 10 and the back plate 20, and this capacitance becomes a signal capacitance contributing to the capacitance change of the capacitor, while other portions. Since the parasitic capacitance at is greatly reduced, the microphone sensitivity can be greatly improved.

また、ダイヤフラム１０は、その６本の腕部１４の先端部が第１支持部５０によって支えられている構造であり、ダイヤフラム１０の中央部１２の中心から第１支持部５０までの距離がバックプレート２０の中央部２２の中心から６本の腕部２４の先端部を支える第２支持部５４までの距離よりも長いため、ダイヤフラムの全周囲が固定されている構造と比較しても、ダイヤフラム及びバックプレートの平面形状がほぼ同じ場合と比較しても、ダイヤフラム１０の振動特性を改善することができる。 The diaphragm 10 has a structure in which the tips of the six arm portions 14 are supported by the first support portion 50, and the distance from the center of the center portion 12 of the diaphragm 10 to the first support portion 50 is the back. Since it is longer than the distance from the center of the central portion 22 of the plate 20 to the second support portion 54 that supports the tip portions of the six arm portions 24, the diaphragm can be compared with a structure in which the entire periphery of the diaphragm is fixed. In addition, the vibration characteristics of the diaphragm 10 can be improved compared to the case where the planar shape of the back plate is substantially the same.

また、バックプレート２０は、その中央部２２の半径がダイヤフラム１０の中央部１２の半径よりも小さく、且つ、その中央部２２の中心から第２支持部５４までの距離がダイヤフラム１０の中央部１２の中心から第１支持部５０までの距離よりも短いため、ダイヤフラム及びバックプレートの平面形状がほぼ同じ場合と比較すると、バックプレート２０の剛性は高くなり、マイクロホン動作の安定性を劣化させることなく、ダイヤフラムを大きくすることができ、ダイヤフラム１０の振動特性を改善することができる。
また、ダイヤフラム１０の６本の腕部１４に複数の通孔１６が設けられていることにより、ダイヤフラム１０の腕部１４の剛性が低下し、振動の際の腕部１４における変形が容易になるため、ダイヤフラム１０の振動特性を更に良好にすることができる。 Further, the back plate 20 has a radius of the central portion 22 smaller than that of the central portion 12 of the diaphragm 10, and a distance from the center of the central portion 22 to the second support portion 54 is the central portion 12 of the diaphragm 10. Since the distance between the center of the diaphragm and the first support portion 50 is shorter than the case where the planar shape of the diaphragm and the back plate is substantially the same, the rigidity of the back plate 20 is increased, and the stability of the microphone operation is not deteriorated. The diaphragm can be enlarged, and the vibration characteristics of the diaphragm 10 can be improved.
Further, since the plurality of through holes 16 are provided in the six arm portions 14 of the diaphragm 10, the rigidity of the arm portion 14 of the diaphragm 10 is lowered, and the arm portion 14 is easily deformed during vibration. Therefore, the vibration characteristics of the diaphragm 10 can be further improved.

本願発明者らは、上記のような第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの効果を確認するため、次の実験を行った。
ここで、図２Ａ、図２Ｂはそれぞれ従来のコンデンサマイクロホンの構成を模式的に示す平面図及び断面図、図３Ａ、図３Ｂはそれぞれ実験のために用意したコンデンサマイクロホンの構成を模式的に示す平面図及び断面図である。
図２Ａ、図２Ｂに示すように、従来構造のコンデンサマイクロホンは、第一実施例のダイヤフラム１０の中央部１２の中心から腕部１４の先端までの距離と同等の半径をもつ円盤状のダイヤフラム１００が、その全周囲を第１支持部５００によって支持基板３００上に支えられている。また、円盤状のバックプレート２００が、ダイヤフラム１００の全面を覆って配置され、その全周囲を第２支持部５４０によって支持基板３００上に支えられている。 The inventors of the present application conducted the following experiment in order to confirm the effect of the condenser microphone according to the first embodiment as described above.
Here, FIGS. 2A and 2B are a plan view and a cross-sectional view schematically showing the configuration of a conventional condenser microphone, respectively, and FIGS. 3A and 3B are planes schematically showing the configuration of a capacitor microphone prepared for an experiment, respectively. It is a figure and sectional drawing.
As shown in FIGS. 2A and 2B, the condenser microphone having the conventional structure is a disk-shaped diaphragm 100 having a radius equivalent to the distance from the center of the central portion 12 to the tip of the arm portion 14 of the diaphragm 10 of the first embodiment. However, the entire periphery thereof is supported on the support substrate 300 by the first support portion 500. A disc-shaped back plate 200 is disposed so as to cover the entire surface of the diaphragm 100, and the entire periphery thereof is supported on the support substrate 300 by the second support portion 540.

また、図３Ａ、図３Ｂに示すように、実験用構造のコンデンサマイクロホンは、上記従来の構造のコンデンサマイクロホンのバックプレート２００の周辺部分で、ダイヤフラム１００の第１支持部５００によって支えられている外周近傍に対応する位置に、寄生容量を低減するための６箇所の切り欠き部７００を設けたものである。
そして、これら図２Ａ、図２Ｂに示す従来構造及び図３Ａ、図３Ｂに示す実験用構造並びに図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに示す第一実施例との各コンデンサマイクロホンについて、電極耐圧、振動変位量、及びマイクロホン感度を測定したところ、次の表に示す結果を得た。 Further, as shown in FIGS. 3A and 3B, the condenser microphone of the experimental structure has an outer periphery supported by the first support portion 500 of the diaphragm 100 at the peripheral portion of the back plate 200 of the condenser microphone having the conventional structure. Six cutout portions 700 for reducing parasitic capacitance are provided at positions corresponding to the vicinity.
2A and 2B, the experimental structure shown in FIGS. 3A and 3B, and the condenser microphones of the first embodiment shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C, the electrode withstand voltage, the vibration displacement When the amount and the microphone sensitivity were measured, the results shown in the following table were obtained.

ここで、電極耐圧とは、ダイヤフラムと支持基板との間に犠牲酸化膜が介在した状態、即ちダイヤフラム全体を支持基板に固定した状態で、ダイヤフラムとバックプレートとの間に電圧を印加し、静電引力によって変形したバックプレートがダイヤフラムに接触して通電する際の電圧値をいい、バックプレートの強度の目安となるものである。
また、振動変位量とは、ダイヤフラムに所定の音圧を与えたときのダイヤフラムの中央部における変位量をいう。
また、マイクロホン感度は、ダイヤフラムに所定の音圧を与えたときのマイクロホンの出力電圧をいい、次式で表される。
マイクロホン感度
∝振動変位量×電極間印加電圧×｛信号容量／（信号容量＋寄生容量）｝
また、表中の数字は、従来構造のコンデンサマイクロホンの場合の電極耐圧、振動変位量、マイクロホン感度をそれぞれ１．０と規定し、この基準に対する相対値として表示している。 Here, the electrode withstand voltage is a state in which a sacrificial oxide film is interposed between the diaphragm and the support substrate, that is, a state in which the entire diaphragm is fixed to the support substrate, and a voltage is applied between the diaphragm and the back plate. This is the voltage value when the back plate deformed by the attraction force is in contact with the diaphragm and energized, and serves as a measure of the strength of the back plate.
The vibration displacement amount is a displacement amount at the center of the diaphragm when a predetermined sound pressure is applied to the diaphragm.
The microphone sensitivity refers to the output voltage of the microphone when a predetermined sound pressure is applied to the diaphragm, and is expressed by the following equation.
Microphone sensitivity ∝Vibration displacement x Applied voltage between electrodes x {Signal capacitance / (Signal capacitance + Parasitic capacitance)}
The numbers in the table specify the electrode withstand voltage, the vibration displacement amount, and the microphone sensitivity in the case of a conventional condenser microphone as 1.0, and are displayed as relative values with respect to this reference.

上記の表において、実験用構造の電極耐圧が、従来構造の場合の０．８倍に低下している。これは、寄生容量を低減するための切り欠き部１２１の設置によってバックプレート１２０の強度が低下したことに起因するものと考えられる。このような電極耐圧の低下はマイクロホン動作の不安定性を招く要因となる。
また、第一実施例のバックプレート２０が略歯車形状をなし、外周に切り欠き部を設けたものと同等の構造であるにも拘らず、電極耐圧が従来構造の場合の１．２倍に高くなっている。これは、第一実施例のバックプレート２０の腕部２４の先端部を支える第２支持部５４がダイヤフラム１０の腕部１４に挟まれた切り欠き部に位置し、バックプレート２０の中央部２２の中心から第２支持部５４までの距離が従来構造のダイヤフラム１００の中心から第１支持部５００までの距離より短くなっており、従ってバックプレート２０の剛性が相対的に高くなっていることに起因するものと考えられる。このような電極耐圧の増大は、マイクロホン動作の安定性を高めることに寄与する。 In the above table, the electrode breakdown voltage of the experimental structure is reduced to 0.8 times that of the conventional structure. This is considered to be due to the fact that the strength of the back plate 120 is reduced due to the installation of the notch 121 for reducing the parasitic capacitance. Such a decrease in electrode breakdown voltage causes instability in microphone operation.
Moreover, although the back plate 20 of the first embodiment has a substantially gear shape and has a structure equivalent to that provided with a notch on the outer periphery, the electrode breakdown voltage is 1.2 times that of the conventional structure. It is high. This is because the second support portion 54 that supports the distal end portion of the arm portion 24 of the back plate 20 of the first embodiment is located in a notch portion sandwiched between the arm portions 14 of the diaphragm 10, and the central portion 22 of the back plate 20. The distance from the center to the second support part 54 is shorter than the distance from the center of the diaphragm 100 having the conventional structure to the first support part 500, and therefore the rigidity of the back plate 20 is relatively high. It is thought to be caused. Such an increase in the electrode breakdown voltage contributes to an increase in the stability of the microphone operation.

また、第一実施例のダイヤフラム１０の振動変位量が従来構造の場合の２．０倍に高くなっている。これは、第一実施例のダイヤフラム１０が略歯車形状をなし、その腕部１４の先端部が第１支持部５０によって支えられている構造であるため、ダイヤフラム１１０の全周囲が固定されている従来構造と比較して、ダイヤフラム１０の振動特性が改善されていることに起因するものと考えられる。また、ダイヤフラム１０の腕部１４に複数の通孔１６が設けられていることも、振動変位量の増大に寄与していると考えられる。 Moreover, the vibration displacement amount of the diaphragm 10 of the first embodiment is 2.0 times higher than that in the conventional structure. This is because the diaphragm 10 of the first embodiment has a substantially gear shape and the tip of the arm portion 14 is supported by the first support portion 50, so the entire periphery of the diaphragm 110 is fixed. This can be attributed to the improved vibration characteristics of the diaphragm 10 compared to the conventional structure. It is also considered that the plurality of through holes 16 provided in the arm portion 14 of the diaphragm 10 contributes to an increase in the amount of vibration displacement.

また、第一実施例のマイクロホン感度が従来構造の場合の３．０倍に高くなっている。これは、第一実施例のダイヤフラム１０の振動変位量が従来構造の場合より高くなっていることに加えて、前述したようにダイヤフラム１０及びバックプレート２０の各中央部１２、２２間において主要に静電容量が生じる一方、各腕部１４，２４では対応関係が生じないため寄生容量が生じず、従って全体として寄生容量が大幅に減少していることに起因するものと考えられる。 Further, the microphone sensitivity of the first embodiment is 3.0 times higher than that of the conventional structure. In addition to the fact that the vibration displacement amount of the diaphragm 10 of the first embodiment is higher than that of the conventional structure, this is mainly between the central portions 12 and 22 of the diaphragm 10 and the back plate 20 as described above. While the electrostatic capacity is generated, there is no corresponding relationship between the arms 14 and 24, and thus no parasitic capacity is generated. Therefore, it is considered that the parasitic capacity is greatly reduced as a whole.

２．製造方法
第一実施例に係るコンデンサマイクロホンは、所謂シリコンマイクロホンであって、半導体製造プロセスを用いて製造される。以下に、この第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を、図４〜図２８の工程断面図を用いて説明する。 2. Manufacturing Method The condenser microphone according to the first embodiment is a so-called silicon microphone, and is manufactured using a semiconductor manufacturing process. Hereinafter, a method for manufacturing the condenser microphone according to the first embodiment will be described with reference to the process cross-sectional views of FIGS.

先ず、図４に示すように、例えば単結晶シリコン基板等の半導体基板からなる支持基板３０上に、例えばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いてシリコン酸化膜からなる厚さ２μｍ程度の第１絶縁膜５０ａを形成する。この第１絶縁膜５０ａは、後の工程で除去されてダイヤフラム下方の支持基板３０にキャビティを形成し、同時にこのキャビティ周囲の支持基板３０とダイヤフラムとの間に所望の音響抵抗を生じさせる通路を形成するための犠牲膜として機能すると共に、ダイヤフラムを支持基板３０上に支える第１支持部を形成するためのものである。 First, as shown in FIG. 4, a first substrate having a thickness of about 2 μm made of a silicon oxide film is formed on a support substrate 30 made of a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate by using, for example, a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method. An insulating film 50a is formed. The first insulating film 50a is removed in a later step to form a cavity in the support substrate 30 below the diaphragm, and at the same time, a path that creates a desired acoustic resistance between the support substrate 30 and the diaphragm around the cavity. The first support portion functions as a sacrificial film for forming and supports the diaphragm on the support substrate 30.

次いで、図５に示すように、第１絶縁膜５０ａ上に、例えば減圧ＣＶＤ法を用いてＰが添加されたポリシリコン層からなる厚さ０．５μｍ程度の第１導電層１０ａを形成する。このとき、支持基板３０裏面上にも第１導電層１０ａが形成される。続いて、図６に示すように、第１絶縁膜５０ａ上の第１導電層１０ａ全面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等のフォトリソグラフィ技術により、フォトレジストパターンＰ１を形成する。続いて、図７に示すように、フォトレジストパターンＰ１をマスクとして用い、例えばＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等の異方性エッチング技術により第１導電層１０ａを選択的にエッチング除去して所定の形状に加工して、厚さ０．５μｍ程度のダイヤフラム１０及びこれに連なる引出し配線部１８並びにダイヤフラム１０の腕部の複数の通孔１６を形成する。ガード電極を設ける場合は、第１導電層１０ａをエッチング除去する際に導電膜５４２に相当する部分を残存させる。 Next, as shown in FIG. 5, a first conductive layer 10a having a thickness of about 0.5 μm made of a polysilicon layer to which P is added is formed on the first insulating film 50a by using, for example, a low pressure CVD method. At this time, the first conductive layer 10 a is also formed on the back surface of the support substrate 30. Subsequently, as shown in FIG. 6, after a photoresist film is applied to the entire surface of the first conductive layer 10a on the first insulating film 50a, photolithographic techniques such as exposure and development using a predetermined resist mask are used. A resist pattern P1 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 7, the first conductive layer 10a is selectively removed by etching using an anisotropic etching technique such as RIE (Reactive Ion Etching) using the photoresist pattern P1 as a mask. The diaphragm 10 having a thickness of about 0.5 μm, the lead-out wiring portion 18 connected to the diaphragm 10, and the plurality of through holes 16 in the arm portion of the diaphragm 10 are formed. In the case where the guard electrode is provided, a portion corresponding to the conductive film 542 is left when the first conductive layer 10a is removed by etching.

次いで、図８に示すように、Ｏ₂プラズマによるアッシング（灰化）処理及び硫酸と過酸化水素水との混合溶液に浸漬する溶解処理を組み合わせ、フォトレジストパターンＰ１を除去する。このようにして第１導電層１０ａのパターニングにより形成されたダイヤフラム１０は、図１Ａに示すように、その平面形状が円盤状の中央部１２とその中央部１２から外側に放射状に延びる６本の腕部１４とを有する略歯車形状をなすと共に、これら６本の腕部１４には複数の通孔１６が形成されている。 Next, as shown in FIG. 8, the ashing (ashing) process using O ₂ plasma and the dissolution process of immersing in a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide are combined to remove the photoresist pattern P1. As shown in FIG. 1A, the diaphragm 10 formed by patterning the first conductive layer 10a in this way has a disk-shaped central portion 12 and six pieces extending radially outward from the central portion 12. The arm portion 14 has a substantially gear shape, and a plurality of through holes 16 are formed in the six arm portions 14.

次いで、図９に示すように、ダイヤフラム１０及び引出し配線部１８並びに第１絶縁膜５０ａ上に、例えばプラズマＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる厚さ４μｍ程度の第２絶縁膜５２ａを形成する。ここで、第１絶縁膜５０ａ上に第２絶縁膜５２ａが堆積されると、両者は合わさって積層絶縁膜５４ａが形成される。そして、この第２絶縁膜５２ａは、後の工程で除去されてダイヤフラムとバックプレートとの間に空隙を形成するための犠牲膜として機能し、積層絶縁膜５４ａは、後の工程でバックプレートを支持基板３０上に支える第２支持部を形成するためのものである。 Next, as shown in FIG. 9, a second insulating film 52a made of a silicon oxide film and having a thickness of about 4 μm is formed on the diaphragm 10, the lead-out wiring portion 18, and the first insulating film 50a by using, for example, a plasma CVD method. . Here, when the second insulating film 52a is deposited on the first insulating film 50a, they are combined to form a laminated insulating film 54a. The second insulating film 52a functions as a sacrificial film that is removed in a later step to form a gap between the diaphragm and the back plate, and the laminated insulating film 54a forms a back plate in a later step. This is for forming a second support portion to be supported on the support substrate 30.

次いで、図１０に示すように、第２絶縁膜５２ａ上に例えば減圧ＣＶＤ法を用いてＰが添加されたポリシリコン層からなる厚さ１．５μｍ程度の第２導電層２０ａを形成する。このとき、支持基板３０裏面の第１導電層１０ａ上にも第２導電層２０ａが形成される。続いて、図１１に示すように、第２絶縁膜５２ａ上の第２導電層２０ａ全面にフォトレジスト膜を塗布した後、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストパターンＰ２を形成する。続いて、図１２に示すように、フォトレジストパターンＰ２をマスクとして用い、ＲＩＥ等の異方性エッチング技術により第２導電層２０ａを選択的にエッチング除去して所定の形状に加工し、厚さ１．５μｍ程度のバックプレート２０及びこれに連なる引出し配線部２８並びにバックプレート２０中央の容量形成部の複数の通孔２６を形成する。 Next, as shown in FIG. 10, a second conductive layer 20a having a thickness of about 1.5 μm made of a polysilicon layer to which P is added is formed on the second insulating film 52a by using, for example, a low pressure CVD method. At this time, the second conductive layer 20a is also formed on the first conductive layer 10a on the back surface of the support substrate 30. Subsequently, as shown in FIG. 11, after a photoresist film is applied to the entire surface of the second conductive layer 20a on the second insulating film 52a, a photoresist pattern P2 is formed by a photolithography technique. Subsequently, as shown in FIG. 12, using the photoresist pattern P2 as a mask, the second conductive layer 20a is selectively removed by etching using an anisotropic etching technique such as RIE and processed into a predetermined shape. A plurality of through holes 26 are formed in the back plate 20 having a thickness of about 1.5 μm, a lead-out wiring portion 28 connected to the back plate 20, and a capacitance forming portion at the center of the back plate 20.

次いで、図１３に示すように、アッシング処理及び硫酸と過酸化水素水との混合溶液による溶解処理によってフォトレジストパターンＰ２を除去した後、焼しめのための熱処理を行う。このようにして第２導電層２０ａのパターニングにより形成されたバックプレート２０は、図１Ａに示すように、その平面形状が円盤状の中央部２２とその中央部２２から外側に放射状に延びる６本の腕部２４とを有する略歯車形状をなすと共に、これら中央部２２及び６本の腕部２４に複数の通孔２６が形成されている。 Next, as shown in FIG. 13, after removing the photoresist pattern P2 by ashing and dissolving with a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide, a heat treatment for baking is performed. As shown in FIG. 1A, the back plate 20 formed by patterning the second conductive layer 20a in this way has a disk-shaped central portion 22 and six pieces extending radially outward from the central portion 22 as shown in FIG. 1A. A plurality of through holes 26 are formed in the central portion 22 and the six arm portions 24.

また、図１Ａに示すように、バックプレート２０の中央部２２は、ダイヤフラム１０の中央部１２に同心円状に対応し、且つ、バックプレート２０の中央部２２の半径は、ダイヤフラム１０の中央部１２の半径よりも小さい。また、バックプレート２０の６本の腕部２４は、ダイヤフラム１０の６本の腕部１４に挟まれた６箇所の切り欠き部に対応する位置にある。逆に、ダイヤフラム１０の６本の腕部１４は、バックプレート２０の６本の腕部２４に挟まれた６箇所の切り欠き部に対応する位置にある。そして、バックプレート２０の中央部２２の中心から腕部２４の先端までの距離は、ダイヤフラム１０の中央部１２の半径よりも長く、且つ、ダイヤフラム１０の中央部１２の中心から腕部１４の先端までの距離よりも短い。 Further, as shown in FIG. 1A, the center portion 22 of the back plate 20 corresponds to the center portion 12 of the diaphragm 10 concentrically, and the radius of the center portion 22 of the back plate 20 is equal to the center portion 12 of the diaphragm 10. Is smaller than the radius. Further, the six arm portions 24 of the back plate 20 are located at positions corresponding to the six notch portions sandwiched between the six arm portions 14 of the diaphragm 10. Conversely, the six arm portions 14 of the diaphragm 10 are at positions corresponding to the six cutout portions sandwiched between the six arm portions 24 of the back plate 20. The distance from the center of the center portion 22 of the back plate 20 to the tip of the arm portion 24 is longer than the radius of the center portion 12 of the diaphragm 10, and the tip of the arm portion 14 from the center of the center portion 12 of the diaphragm 10. Shorter than the distance to.

次いで、図１４に示すように、バックプレート２０及び引出し配線部２８並びに第２絶縁膜５２ａ上に、例えばプラズマＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜からなる厚さ０．３μｍ程度の第３絶縁膜５６を形成する。続いて、図１５に示すように、第３絶縁膜５６全面にフォトレジスト膜を塗布した後、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストパターンＰ３を形成する。このフォトレジストパターンＰ３は、ダイヤフラム１０に連なる引出し配線部１８及びバックプレート２０に連なる引出し配線部２８の上方に開口部を有している。 Next, as shown in FIG. 14, on the back plate 20, the lead-out wiring portion 28, and the second insulating film 52a, a third insulating film 56 having a thickness of about 0.3 μm made of a silicon oxide film, for example, using plasma CVD. Form. Subsequently, as shown in FIG. 15, after a photoresist film is applied to the entire surface of the third insulating film 56, a photoresist pattern P3 is formed by a photolithography technique. The photoresist pattern P3 has an opening above the lead-out wiring portion 18 connected to the diaphragm 10 and the lead-out wiring portion 28 connected to the back plate 20.

次いで、図１６に示すように、フォトレジストパターンＰ３をマスクとして用い、ウェットエッチング若しくはドライエッチング又はこれらを組み合わせたエッチング技術により第３絶縁膜５６及び第２絶縁膜５２ａを選択的にエッチング除去して、引出し配線部１８、２８を露出させる電極取出し孔５８ａ、５８ｂを開口する。続いて、図１７に示すように、アッシング処理及び硫酸と過酸化水素水との混合溶液による溶解処理によってフォトレジストパターンＰ３を除去する。 Next, as shown in FIG. 16, using the photoresist pattern P3 as a mask, the third insulating film 56 and the second insulating film 52a are selectively etched away by wet etching, dry etching, or an etching technique combining these. Electrode extraction holes 58a and 58b exposing the lead wiring portions 18 and 28 are opened. Subsequently, as shown in FIG. 17, the photoresist pattern P3 is removed by an ashing process and a dissolution process using a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide.

次いで、図１８に示すように、第３絶縁膜５６及び電極取出し孔５８ａ、５８ｂ内に露出する引出し配線部１８、２８を含む全面に、例えばスパッタ法を用いてＡｌ−Ｓｉからなるメタル層６０を堆積する。続いて、図１９に示すように、メタル層６０全面にフォトレジスト膜を塗布した後、フォトリソグラフィ技術により、電極取出し孔５８ａ、５８ｂ上方を被覆するフォトレジストパターンＰ４を形成する。続いて、図２０に示すように、フォトレジストパターンＰ４をマスクとして用い、例えば混酸によるウエットエッチング技術によりメタル層６０を選択的にエッチング除去して所定の形状に加工し、電極取出し孔５８ａ、５８ｂを介して引出し配線部１８、２８にそれぞれ接続する第１電極６０ａ及び第２電極６０ｂを形成する。 Next, as shown in FIG. 18, a metal layer 60 made of Al—Si is formed on the entire surface including the third insulating film 56 and the lead wiring portions 18 and 28 exposed in the electrode extraction holes 58a and 58b by using, for example, sputtering. To deposit. Subsequently, as shown in FIG. 19, after a photoresist film is applied to the entire surface of the metal layer 60, a photoresist pattern P4 covering the upper portions of the electrode extraction holes 58a and 58b is formed by a photolithography technique. Subsequently, as shown in FIG. 20, using the photoresist pattern P4 as a mask, the metal layer 60 is selectively etched away by, for example, a wet etching technique using a mixed acid to be processed into a predetermined shape, and electrode extraction holes 58a and 58b are formed. A first electrode 60a and a second electrode 60b that are connected to the lead wiring portions 18 and 28, respectively, are formed.

次いで、図２１に示すように、Ｏ₂プラズマによるアッシング処理及び有機剥離液に浸漬する溶解処理を組み合わせ、フォトレジストパターンＰ４を除去する。このようにして形成された第１電極６０ａは、引出し配線部１８を介してダイヤフラム１０に接続し、第２電極６０ｂは、引出し配線部２８を介してバックプレート２０に接続している。 Next, as shown in FIG. 21, the photoresist pattern P4 is removed by combining the ashing process using O ₂ plasma and the dissolution process immersed in the organic stripping solution. The first electrode 60 a thus formed is connected to the diaphragm 10 via the lead wiring portion 18, and the second electrode 60 b is connected to the back plate 20 via the lead wiring portion 28.

次いで、図２２に示すように、例えばグラインダ技術を用いて、支持基板３０裏面上の第２導電層２０ａ及び第１導電層１０ａを研削除去し、更に支持基板３０裏面を研削し、支持基板３０の厚さを５００〜６００μｍに調整する。続いて、図２３に示すように、支持基板３０裏面上に、フォトレジスト膜を通常よりも厚く例えば厚さ１５〜２０μｍに塗布した後、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストパターンＰ５を形成する。このフォトレジストパターンＰ５は、ダイヤフラム１０の中央部１２に対応する位置に開口部を有している。 Next, as shown in FIG. 22, the second conductive layer 20 a and the first conductive layer 10 a on the back surface of the support substrate 30 are ground and removed by using, for example, a grinder technique, and the back surface of the support substrate 30 is further ground. The thickness is adjusted to 500 to 600 μm. Subsequently, as shown in FIG. 23, a photoresist film is applied on the back surface of the support substrate 30 to be thicker than usual, for example, to a thickness of 15 to 20 μm, and then a photoresist pattern P5 is formed by a photolithography technique. The photoresist pattern P <b> 5 has an opening at a position corresponding to the central portion 12 of the diaphragm 10.

次いで、図２４に示すように、フォトレジストパターンＰ５をマスクとして用い、例えばディープＲＩＥと通称される異方性エッチング技術により支持基板３０を選択的にエッチング除去して、第１絶縁膜５０ａに達する開口部３２ａを形成する。この開口部３２ａは、ダイヤフラム１０の中央部１２の内側に沿った位置にある。続いて、図２５に示すように、アッシング処理及び有機剥離液による溶解処理によって、フォトレジストパターンＰ５を除去する。 Next, as shown in FIG. 24, using the photoresist pattern P5 as a mask, the support substrate 30 is selectively etched away by an anisotropic etching technique commonly called deep RIE, for example, to reach the first insulating film 50a. Opening 32a is formed. The opening 32 a is located along the inside of the central portion 12 of the diaphragm 10. Subsequently, as shown in FIG. 25, the photoresist pattern P5 is removed by an ashing process and a dissolving process using an organic stripper.

次いで、図２６に示すように、第１電極６０ａ及び第２電極６０ｂ並びに第３絶縁膜５６上の全面にフォトレジスト膜を塗布した後、フォトリソグラフィ技術によりフォトレジストパターンＰ６を形成する。このフォトレジストパターンＰ６は、第１電極６０ａ及び第２電極６０ｂを被覆すると共に、引出し配線部１８、２８上方の第３絶縁膜５６を被覆している。 Next, as shown in FIG. 26, a photoresist film is applied to the entire surface of the first electrode 60a, the second electrode 60b, and the third insulating film 56, and then a photoresist pattern P6 is formed by a photolithography technique. The photoresist pattern P6 covers the first electrode 60a and the second electrode 60b, and also covers the third insulating film 56 above the lead wiring portions 18 and 28.

次いで、図２７に示すように、フォトレジストパターンＰ６をマスクとして用い、バッファードフッ酸（Buffered HF）を使用するウェットエッチング技術によって第３絶縁膜５６、第２絶縁膜５２ａ、及び第１絶縁膜５０ａを選択的にエッチング除去する。このとき、バックプレート２０の中央部２２及び腕部２４に形成された複数の通孔２６は、バックプレート２０とダイヤフラム１０との間に介在する第２絶縁膜５２ａをエッチング除去する際に、エッチング液の進入孔として機能する。また、ダイヤフラム１０の腕部１４に形成された複数の通孔１６も、ダイヤフラム１０と支持基板３０との間に介在する第１絶縁膜５０ａをエッチング除去する際に、エッチング液の進入孔として機能する。更に、バッファードフッ酸は、支持基板３０の開口部３２ａ側からも第１絶縁膜５０ａ等を選択的にエッチング除去する。 Next, as shown in FIG. 27, the third insulating film 56, the second insulating film 52a, and the first insulating film are formed by a wet etching technique using buffered hydrofluoric acid (Buffered HF) using the photoresist pattern P6 as a mask. 50a is selectively etched away. At this time, the plurality of through holes 26 formed in the central portion 22 and the arm portion 24 of the back plate 20 are etched when the second insulating film 52a interposed between the back plate 20 and the diaphragm 10 is removed by etching. Functions as a liquid entrance hole. Further, the plurality of through holes 16 formed in the arm portion 14 of the diaphragm 10 also function as an entrance hole for the etching solution when the first insulating film 50a interposed between the diaphragm 10 and the support substrate 30 is removed by etching. To do. Furthermore, the buffered hydrofluoric acid selectively removes the first insulating film 50a and the like from the opening 32a side of the support substrate 30 by etching.

このようにして、バックプレート２０とダイヤフラム１０との間の第２絶縁膜５２ａを除去し、その除去した跡に空隙４０を形成する。また、第１絶縁膜５０ａを除去し、支持基板３０の開口部３２ａをダイヤフラム１０に達するまで拡大してキャビティ３２を形成すると共に、このキャビティ３２周囲の支持基板３０とダイヤフラム１０との間に所望の音響抵抗を形成するための通路３４を形成する。 In this way, the second insulating film 52a between the back plate 20 and the diaphragm 10 is removed, and a gap 40 is formed in the removed trace. Further, the first insulating film 50a is removed, and the opening 32a of the support substrate 30 is enlarged until reaching the diaphragm 10, so that a cavity 32 is formed, and a desired space between the support substrate 30 and the diaphragm 10 around the cavity 32 is formed. The passage 34 for forming the acoustic resistance is formed.

同時に、ダイヤフラム１０の６本の腕部１４の先端部と支持基板３０との間には、意図的に第１絶縁膜５０ａを残存させて、第１支持部５０を形成する。また、バックプレート２０の６本の腕部２４の先端部と支持基板３０との間には、意図的に積層絶縁膜５４ａを残存させて、第２支持部５４を形成する。 At the same time, the first support portion 50 is formed by intentionally leaving the first insulating film 50 a between the tip portions of the six arm portions 14 of the diaphragm 10 and the support substrate 30. Further, the second support portion 54 is formed by intentionally leaving the laminated insulating film 54 a between the tip portions of the six arm portions 24 of the back plate 20 and the support substrate 30.

次いで、図２８に示すように、アッシング処理及び有機剥離液による溶解処理によってフォトレジストパターンＰ６を除去する。このようにして図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに示す第一実施例に係るコンデンサマイクロホンを作製する。 Next, as shown in FIG. 28, the photoresist pattern P6 is removed by an ashing process and a dissolving process using an organic stripper. In this way, the condenser microphone according to the first embodiment shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C is manufactured.

以上のように、第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法によれば、各フォトリソグラフィ工程において使用するレジストマスクのパターンが異なるだけで、従来の製造プロセスを殆どそのまま踏襲することが可能であり、絶縁性材料からなるプレートのダイヤフラム対向面の一定部分のみに背面電極を設ける工程等、製造歩留まりの低下を招くような工程を必要としないため、製造コストを増大させないようにすることができる。 As described above, according to the method of manufacturing the condenser microphone according to the first embodiment, it is possible to follow the conventional manufacturing process almost as it is, except that the resist mask pattern used in each photolithography process is different. In addition, it is possible to prevent an increase in manufacturing cost because a process that causes a decrease in manufacturing yield, such as a process of providing a back electrode only on a predetermined portion of the diaphragm facing surface of a plate made of an insulating material, is not required.

（第二実施例）
第二実施例に係るコンデンサマイクロホンは、図１Ａ〜図１Ｃに示す第一実施例に係るコンデンサマイクロホンにおいて、バックプレート２０の全体を円盤形状とし、その半径をダイヤフラム１０の中央部１２の半径よりも長く、且つ、ダイヤフラム１０の中央部１２の中心から腕部１４の先端までの距離よりも短くしたものである。 (Second embodiment)
The condenser microphone according to the second embodiment is the same as the condenser microphone according to the first embodiment shown in FIGS. 1A to 1C, and the entire back plate 20 has a disk shape, and its radius is larger than the radius of the central portion 12 of the diaphragm 10. It is long and shorter than the distance from the center of the central portion 12 of the diaphragm 10 to the tip of the arm portion 14.

この場合でも、ダイヤフラム１０は中央部１２と６本の腕部１４とを有する略歯車形状をなしているため、ダイヤフラム１０の腕部１４に挟まれた切り欠き部においては、バックプレート２０との間に対応関係が生じず、その結果、寄生容量が生じない。また、バックプレート２０の外縁の外側に位置するダイヤフラム１０の腕部１４においても、同様に寄生容量が生じない。従って、図２Ａ、図２Ｂに示す従来構造の場合と比較すると、全体として寄生容量を減少させることができる。
但し、ダイヤフラム１０の腕部１４のうち、円盤形状のバックプレート２０の外周より内側の部分は、バックプレート２０との間で寄生容量を生じるため、第一実施例の場合と比較すると、その分だけ寄生容量が増大する。 Even in this case, since the diaphragm 10 has a substantially gear shape having the central portion 12 and the six arm portions 14, the notch portion sandwiched between the arm portions 14 of the diaphragm 10 is connected to the back plate 20. There is no correspondence between them, and as a result, no parasitic capacitance occurs. Similarly, no parasitic capacitance is generated in the arm portion 14 of the diaphragm 10 located outside the outer edge of the back plate 20. Therefore, as compared with the case of the conventional structure shown in FIGS. 2A and 2B, the parasitic capacitance can be reduced as a whole.
However, a portion of the arm portion 14 of the diaphragm 10 that is inside the outer periphery of the disk-shaped back plate 20 generates a parasitic capacitance with the back plate 20. Only the parasitic capacitance increases.

（第三実施例）
第三実施例に係るコンデンサマイクロホンは、図１Ａ〜図１Ｃに示す第一実施例に係るコンデンサマイクロホンにおいて、ダイヤフラム１０の全体を円盤形状としたものである。
この場合でも、バックプレート２０は、中央部２２と６本の腕部２４とを有する略歯車形状をなしているため、バックプレート２０の腕部２４に挟まれた切り欠き部においては寄生容量が生じない。従って、図２Ａ、図２Ｂに示す従来構造の場合と比較すると、全体として寄生容量を減少させることができる。
但し、バックプレート２０の腕部２４のうち、円盤形状のダイヤフラム１０の外周より内側の部分は、ダイヤフラム１０との間で寄生容量を生じるため、第一実施例の場合と比較すると、その分だけ寄生容量が増大する。 (Third embodiment)
The condenser microphone according to the third embodiment is the same as the condenser microphone according to the first embodiment shown in FIGS. 1A to 1C, but the entire diaphragm 10 has a disk shape.
Even in this case, since the back plate 20 has a substantially gear shape having the central portion 22 and the six arm portions 24, the parasitic capacitance is present in the notch portion sandwiched between the arm portions 24 of the back plate 20. Does not occur. Therefore, as compared with the case of the conventional structure shown in FIGS. 2A and 2B, the parasitic capacitance can be reduced as a whole.
However, a portion of the arm portion 24 of the back plate 20 that is inside the outer periphery of the disk-shaped diaphragm 10 generates a parasitic capacitance with the diaphragm 10, so that compared with the case of the first embodiment, only that much. Parasitic capacitance increases.

（第四実施例）
第四実施例に係るコンデンサマイクロホンは、図１Ａ〜図１Ｃに示す第一実施例に係るコンデンサマイクロホンにおいて、通孔１６を無くし、キャビティ３２が、ダイヤフラム１０の中央部１２及び６本の腕部１４からなる略歯車形状の外縁の内側に沿って形成されているものである。
この場合、キャビティ３２の開口部は、腕部１４の先端部を除き略歯車形状のダイヤフラム１０のほぼ全体に対応したものとなり、その容積は第一実施例の場合よりも大きくなるため、ダイヤフラム１０の振動特性をより良好にすることができる。 (Fourth embodiment)
The condenser microphone according to the fourth embodiment is the same as the condenser microphone according to the first embodiment shown in FIGS. 1A to 1C, but the through hole 16 is eliminated, and the cavity 32 includes the central portion 12 of the diaphragm 10 and the six arm portions 14. It is formed along the inside of a substantially gear-shaped outer edge.
In this case, the opening of the cavity 32 corresponds to substantially the whole of the substantially gear-shaped diaphragm 10 except for the distal end portion of the arm portion 14, and the volume thereof is larger than that in the first embodiment. The vibration characteristics can be improved.

図１Ａは第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの構成を模式的に示す平面図、図１Ｂは図１ＡのＡ−Ａ'線断面図、図１Ｃは図１Ｂの一部拡大図である。1A is a plan view schematically showing the configuration of the condenser microphone according to the first embodiment, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1A, and FIG. 1C is a partially enlarged view of FIG. 1B. 図２Ａは従来構造のコンデンサマイクロホンの構成を模式的に示す平面図、図２Ｂはその断面図である。FIG. 2A is a plan view schematically showing the configuration of a conventional condenser microphone, and FIG. 2B is a sectional view thereof. 図３Ａは実験用構造のコンデンサマイクロホンの構成を模式的に示す平面図、図３Ｂはその断面図である。3A is a plan view schematically showing the configuration of a condenser microphone having an experimental structure, and FIG. 3B is a cross-sectional view thereof. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その１）である。It is process sectional drawing (the 1) explaining the manufacturing method of the condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その２）である。It is process sectional drawing (the 2) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その３）である。It is process sectional drawing (the 3) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その４）である。It is process sectional drawing (the 4) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その５）である。It is process sectional drawing (the 5) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その６）である。It is process sectional drawing (the 6) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その７）である。It is process sectional drawing (the 7) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その８）である。It is process sectional drawing (the 8) explaining the manufacturing method of the condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その９）である。It is process sectional drawing (the 9) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その１０）である。It is process sectional drawing (the 10) explaining the manufacturing method of the condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その１１）である。It is process sectional drawing (the 11) explaining the manufacturing method of the condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その１２）である。It is process sectional drawing (the 12) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その１３）である。It is process sectional drawing (the 13) explaining the manufacturing method of the condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その１４）である。It is process sectional drawing (the 14) explaining the manufacturing method of the condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その１５）である。It is process sectional drawing (the 15) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その１６）である。It is process sectional drawing (the 16) explaining the manufacturing method of the condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その１７）である。It is process sectional drawing (the 17) explaining the manufacturing method of the condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その１８）である。It is process sectional drawing (the 18) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その１９）である。It is process sectional drawing (the 19) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その２０）である。It is process sectional drawing (the 20) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その２１）である。It is process sectional drawing (the 21) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その２２）である。It is process sectional drawing (the 22) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その２３）である。It is process sectional drawing (the 23) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その２４）である。It is process sectional drawing (the 24) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 第一実施例に係るコンデンサマイクロホンの製造方法を説明する工程断面図（その２５）である。It is process sectional drawing (the 25) explaining the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone which concerns on a 1st Example. 図２９Ａ、図２９Ｂはともに第一実施例に係る回路図である。29A and 29B are circuit diagrams according to the first embodiment.

Explanation of symbols

１０：ダイヤフラム、１２：中央部（ダイヤフラムの中央部）、１４：腕部（ダイヤフラムの腕部）、１６：通孔、２０：バックプレート、２２：中央部（バックプレートの中央部）、２４：腕部（バックプレートの腕部）、２６：通孔、３０：支持基板、３２：キャビティ、３４：通路、４０：空隙、５０：第１支持部、５４：第２支持部。 10: Diaphragm, 12: Center part (center part of diaphragm), 14: Arm part (arm part of diaphragm), 16: Through hole, 20: Back plate, 22: Center part (center part of back plate), 24: Arm part (arm part of back plate), 26: through-hole, 30: support substrate, 32: cavity, 34: passage, 40: gap, 50: first support part, 54: second support part.

Claims

A conductive diaphragm that has a central portion and a plurality of arms extending radially outward from the central portion, and vibrates in response to sound waves;
A conductive plate disposed opposite the diaphragm;
A substrate provided on the opposite side of the plate to the diaphragm and forming a cavity;
A first support portion that supports a tip portion of the arm portion on the substrate while insulating the diaphragm and the substrate, and that forms a gap between the diaphragm and the substrate;
A second portion located between the adjacent arm portions, supporting an outer edge of the plate on the substrate while insulating the plate and the substrate, and forming a gap between the diaphragm and the plate. A support part;
With
The distance from the center of the plate to the second support part is shorter than the distance from the center of the central part of the diaphragm to the first support part,
Condenser microphone.