JP4605470B2

JP4605470B2 - コンデンサマイクロホン

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Publication number: JP4605470B2
Application number: JP2006096703A
Authority: JP
Inventors: 利尚鈴木; 幸俊鈴木
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-03-31
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2026-03-31
Also published as: JP2007274293A

Description

本発明はコンデンサマイクロホンに関し、特にＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）としての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、音波によって振動するダイヤフラムと、空気などの誘電体を間に挟んでダイヤフラムに対向するプレートとを有する。ダイヤフラムとプレートによって形成される静電容量は、ダイヤフラムが振動することによって変化する。コンデンサマイクロホンはこの静電容量の変化を電気信号に変換して出力する。

特許文献１には、ダイヤフラムが片持ち梁のように固定されたコンデンサマイクロホンが開示されている。このコンデンサマイクロホンは、ダイヤフラムの形成時に生ずる引っ張り応力が残存しない構造であるため、音圧に対するダイヤフラムの振幅を大きくできるという利点があるものの、ダイヤフラムの強度が低くなるため、ダイヤフラムの振幅が過大にならないようにストッパを設ける必要があり、製造工程が複雑化するという問題がある。

特許文献２には、ダイヤフラムの全周が固定されたコンデンサマイクロホンが開示されている。このコンデンサマイクロホンは、導電性のダイヤフラム全体が導電性のプレートに対向しているため、コンデンサマイクロホンの全容量に対し、振幅が小さいダイヤフラムの周辺部が形成しているほとんど変化しない容量が占める割合が大きくなり、その結果、感度が低くなっているという問題がある。またこのコンデンサマイクロホンは、ダイヤフラムの全周が固定されているため、ダイヤフラムの形成時に残存する引っ張り応力が解放されず、音圧に対するダイヤフラムの振幅が小さくなるという問題がある。

特許文献３には、ダイヤフラムの４隅が固定されたコンデンサマイクロホンが開示されている。このコンデンサマイクロホンも、導電性のダイヤフラム全体が導電性のプレートに対向しているため、コンデンサマイクロホンの全容量に対し、振幅が小さいダイヤフラムの周辺部が形成しているほとんど変化しない容量が占める割合が大きくなり、その結果、感度が低くなっているという問題がある。またこのコンデンサマイクロホンも、ダイヤフラムの４隅が固定されているため、音圧に対するダイヤフラムの振幅が小さくなるという問題がある。

特表２００１−５１８２４６号公報特開２００２−９５０９３号公報特開２００１−２３１０９９号公報

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、感度が高く製造工程が簡素な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、キャビティを有する基板と、前記基板上に堆積した絶縁性の第三膜からなる第二スペーサと、前記第一スペーサ及び前記第二スペーサを貫き前記キャビティに通ずる開口と、前記第一スペーサ及び前記第二スペーサから離れて前記開口内に位置し、前記第一膜と前記第三膜との間に堆積した導電性の第二膜からなるダイヤフラムと、前記第三膜上に堆積した導電性の第四膜からなり、仮想の第一軸と実質的に平行な対向する２辺が前記第二スペーサに固定され前記第一軸と実質的に垂直な仮想の第二軸と平行な２辺が前記ダイヤフラムの前記第二軸と平行な２辺の内側に位置するプレートと、前記開口の両側に設けられ、前記第四膜からなり先端部が前記第二スペーサから前記第一軸と実質的に平行な方向に前記開口側に突出している梁部と、前記第一スペーサ及び前記第二スペーサから離れて前記開口内に位置し、前記第三膜からなり、上面が前記梁部の先端部にそれぞれ接合され、下面が前記ダイヤフラムの前記第二軸と実質的に平行な２辺の近傍にそれぞれに接合されている第三スペーサと、を備える。
このコンデンサマイクロホンによると、ダイヤフラムは、それが位置する開口を形成している第一スペーサ及び第二スペーサから離れており、ダイヤフラムが位置する開口内に突出している梁部の先端部に上面が接合されている第三スペーサの下面に、対向する２辺の近傍が接合されている。第三スペーサを構成している第三膜の膜厚を調整することにより、ダイヤフラム上面から梁部下面までの高さを調整することができる。第三膜の膜厚が厚いほど、ダイヤフラムを構成している第二膜を形成した後に残留する第二膜の内部応力が第三スペーサの下面に及ぼすトルクが大きくなる。第三スペーサの下面に作用するトルクに応じて第三スペーサが回転し梁部が変形する。すなわち、第二膜の内部応力に応じて第三スペーサが回転し梁部が変形することにより、第二膜からなるダイヤフラムの内部応力が緩和される。さらに、このコンデンサマイクロホンのダイヤフラムは２辺が固定された両持ち梁のような構造であるため、全周が固定されたダイヤフラムに比べ音圧に対する振幅が大きくなる。第三スペーサに接合されているダイヤフラムの２辺の近傍の振幅は中央部に比べて小さいため、その２辺の近傍に向かい合う位置にプレートが存在する場合には、プレートとダイヤフラムで形成されるコンデンサの全容量に対してほとんど変化しない容量の割合が高くなる。このコンデンサマイクロホンによると、プレートはその２辺だけが第二スペーサに固定されるから、第三スペーサに接合されているダイヤフラムの２辺の内側にプレートの２辺を位置させることができる。このため、このコンデンサマイクロホンによると、プレートとダイヤフラムで形成されるコンデンサの全容量に対してほとんど変化しない容量の割合を低減できる。したがってこのコンデンサマイクロホンは感度が高い。さらにこのコンデンサマイクロホンによると、梁部はプレートと同一の膜からなり、第三スペーサはプレートを構成する膜とダイヤフラムを構成する膜の間に当然に必要な膜からなる。すなわち、このコンデンサマイクロホンの構造は、基本的なコンデンサマイクロホンに必須の膜のパターニング次第で実現できる簡素な構造である。

（２）上記目的を達成するため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キャビティを覆い、前記第一膜は絶縁性であって、前記第四膜からなり前記第二スペーサに接合され前記プレートの前記第一軸と実質的に平行な対向する２辺に連なっているプレート接合部と、前記ダイヤフラムから離れて前記プレート接合部と前記基板との間に位置し、前記第二膜からなるガード電極と、前記ガード電極と前記バックプレートとを実質的に同じ電位にする第一回路要素と、前記基板と前記ダイヤフラムを実質的に同じ電位にする第二回路要素と、をさらに備えてもよい。
このコンデンサマイクロホンによると、ダイヤフラムが基板のキャビティを覆っているため、音波は第一スペーサと第二スペーサを貫く開口を通ってキャビティに伝搬するまでにダイヤフラムの外側からダイヤフラムと基板との間に回り込む。すなわち、このコンデンサマイクロホンによると、ダイヤフラムの外側を回り込む伝搬経路の音響抵抗が高い。したがって、このコンデンサマイクロホンによると、ダイヤフラムの外側を直進しても音波がキャビティに伝搬するコンデンサマイクロホンに比べ、ダイヤフラムが受ける音波のエネルギーが大きいため、感度が高い。ダイヤフラムがキャビティを覆う場合、ダイヤフラムと基板の一部が対向し、それらの間に容量が形成される。このコンデンサマイクロホンによると、ダイヤフラムと基板とが実質的に同じ電位になるため、そのような容量が形成されない。また、基板とダイヤフラムが同じ電位である場合、プレートを構成している膜のプレートの外側の部分と基板との間に容量が形成される。このコンデンサマイクロホンによると、それらの間にプレートと実質的に同一の電位になるガード電極を備えるため、ガード電極とプレートとの間に容量が形成されない。

（３）上記目的を達成するため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長短２つの対称軸を有する形状であって、前記第一軸は前記ダイヤフラムの長い方の前記対称軸と平行であってもよい。
このコンデンサマイクロホンによると、ダイヤフラムがその長手方向に湾曲するように振動するため、ダイヤフラムがその短手方向に湾曲する場合に比べて、ダイヤフラムの振幅が大きくなる。

尚、本明細書において、「・・・上に堆積する」とは、技術上の阻害要因がない限りにおいて、「・・・上に直に堆積する」と、「・・・上に中間物を介して堆積する」の両方を含む意味とする。また、本発明は物の発明として特定できるだけでなく、製造方法の発明としても特定することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。以下に説明するコンデンサマイクロホンは、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、プレート側からコンデンサマイクロホンに到達する音を電気信号に変換する。図１（Ａ）、図２（Ａ）、図２（Ｂ）はそれぞれ本発明の実施形態としてのコンデンサマイクロホン１の感音部を示す平面図、ｘ方向視断面図、ｙ方向視断面図である。図２（Ｂ）にはコンデンサマイクロホン１の検出部が回路図で描かれている。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示す構成から、プレート３、梁部１０等を構成している第四膜を除いたコンデンサマイクロホン１の一部を示す平面図である。図１（Ｃ）は、図１（Ｂ）に示す構成から第二スペーサ６及び第三スペーサ９を構成している第三膜を除いたコンデンサマイクロホン１の一部を示す平面図である。

（感音部の積層構造）
コンデンサマイクロホン１の感音部は、基板１７、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１７は例えば単結晶シリコンからなる。基板１７にはダイヤフラム１２が検出対象の音波の進行方向と反対側から受ける圧力を緩和するためのキャビティ１６が形成されている。

第一膜は、基板１７上に堆積した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スペーサ１９は、ダイヤフラム１２と基板１７との間に空隙が形成されるように第二膜を基板１７上に支持している。

第二膜は、第一膜上に堆積しており、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。第二膜で構成されるダイヤフラム１２は、音波によって振動する可動電極を構成している。第二膜で構成されるガード電極２１は、後述するようにプレート接合部４と実質的に同じ電位になる。

第三膜は、第二膜を間に挟んで第一膜上に堆積しており、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スペーサ６及び第三スペーサ９は、ダイヤフラム１２とプレート３の間に空隙が形成されるように第四膜を支持している。ダイヤフラム１２とプレート３の間隔は第三膜の膜厚によって例えば４μｍ程度に設計される。
第一スペーサ１９及び第二スペーサ６には開口１３が形成されている。開口１３は、第一スペーサ１９及び第二スペーサ６を貫いてキャビティ１６に通じている。

第四膜は、第三膜上に堆積しており、第二膜と同様に、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。第四膜で構成されるプレート３は、ダイヤフラム１２と対向する固定電極を構成している。第四膜で構成される梁部１０は、開口１３の両側にそれぞれ設けられ、それぞれの先端部が第二スペーサ６から開口１３側に突出している。

（感音部の機械的構造）
ダイヤフラム１２は、長方形の膜であり、梁部１０及び第三スペーサ９によって開口１３の内部に２辺が固定された両持ち梁のようにつり下げられ、キャビティ１６を覆っている。ダイヤフラム１２をつり下げている２つの第三スペーサ９は次のように梁部１０及びダイヤフラム１２に接合されている。第三スペーサ９は、ダイヤフラム１２の短辺近傍上に堆積した第三膜の一部である。したがって、第三スペーサ９の下面はダイヤフラム１２の対向する２つの短辺近傍に接合されている。梁部１０の先端部は、第三スペーサ９の上面上に堆積した第四膜の一部である。したがって、第三スペーサ９の上面は梁部１０の下面に接合されている。

ダイヤフラム１２を構成する第三膜を形成した直後の状態では、引っ張り方向の強い内部応力がダイヤフラム１２に存在している。ダイヤフラム１２がその引っ張り応力によって縮もうとするとき、第三スペーサ９の下面に力が作用する。梁部１０の先端部が片持ち梁のように第二スペーサ６から突出しているため、開口１３を形成している第二スペーサ６の壁面と梁部１０とが接している部位を中心として梁部１０及び第三スペーサ９は湾曲又は回転しやすい。梁部１０、第三スペーサ９及びダイヤフラム１２を１つの構造体としてみると、その構造体はダイヤフラム１２の膜厚方向に延びている第三スペーサ９の上面及び下面でそれぞれ直角に曲がっているため、ダイヤフラム１２の内部応力によって第三スペーサ９の下面に作用する力は、第三スペーサ９の回転中心、すなわち開口１３を形成している第二スペーサ６の壁面と梁部１０とが接している部位から第三スペーサ９の下面に延びる直線と交わる方向に作用する。したがって、ダイヤフラム１２の内部応力によって第三スペーサ９の下面に作用する力は、開口１３を形成している第二スペーサ６の壁面と梁部１０とが接している部位を中心として第三スペーサ９を回転させ、梁部１０を湾曲させる力として作用する。ダイヤフラム１２の内部応力は、図２（Ａ）に示すように第三スペーサ９が回転し梁部１０が湾曲することによって少なくとも一部が解放される。図２（Ａ）にはダイヤフラム１２の内部応力が解放される前の状態を破線で示している。ダイヤフラム１２に引っ張り方向の大きな内部応力が残存している場合、すなわちダイヤフラム１２の張力が大きい場合、ダイヤフラム１２は外力によって撓みにくい。本実施形態のコンデンサマイクロホン１によると、ダイヤフラム１２の内部応力が解放される構造を有するため、ダイヤフラム１２は外力によって撓みやすい。すなわち、本実施形態のコンデンサマイクロホン１によると、音圧に対してダイヤフラム１２の振幅が大きくなるため、感度が高い。

また、ダイヤフラム１２は短辺のみが固定され、長辺が自由端になっていることから、その全周が固定されている場合に比べて大きな振幅が得られる樋状に撓む。さらに、梁部１０とダイヤフラム１２の基板１７からの高さが異なっているため、言い換えれば、梁部１０、第三スペーサ９及びダイヤフラム１２を１つの構造体としてみると、その構造体はダイヤフラム１２の膜厚方向に延びている第三スペーサ９の上面及び下面でそれぞれ直角に曲がっているばね構造を有するため、音圧に対してダイヤフラム１２の振幅が大きくなる。尚、ダイヤフラム１２は長辺のみが固定されていてもよいし、正方形であってもよい。

図１（Ａ）に示すように、ダイヤフラム１２及びプレート３は互いに直交する方向に第二スペーサ６に架け渡されれている。すなわち、ダイヤフラム１２はその長辺と平行な方向に開口１３を横断するように第二スペーサ６に架け渡され、プレート３はダイヤフラム１２の長辺と垂直な方向に開口１３を横断するように第二スペーサ６に架け渡されている。プレート３の長辺は、プレート３の長辺に連なっているプレート接合部４と第二スペーサ６との接合によって第二スペーサ６に固定されている。

このようにダイヤフラム１２及びプレート３を第二スペーサ６に架け渡す理由は次のとおりである。ダイヤフラム１２の音圧に対する振幅を大きくするには、ダイヤフラム１２がその長辺方向に湾曲するようにダイヤフラム１２が固定されることが望ましい。プレート３とダイヤフラム１２との間には静電引力が発生するが、その静電引力によってプレート３が撓むと、プレート３とダイヤフラム１２で形成される容量のダイヤフラム１２が撓むことにより起こる変化の幅が小さくなる。この観点では、プレート３は、それが撓みにくいようにその短辺方向に第二スペーサ６に架け渡されることが望ましい。ただし、ダイヤフラム１２はその中央部ほど振幅が大きく、固定されている部分に近付くほど振幅が小さくなる。すなわち、固定されている部分に近い領域は寄生容量として働く。ダイヤフラム１２が湾曲する方向（ダイヤフラムの長辺方向）のプレート３の長さ（この方向のプレートの長さを幅というものとする。）を短くすることにより、この寄生容量を低減できるのである。もちろん、プレート３とダイヤフラム１２とが対向する面積が小さくなるほどＳ／Ｎが悪くなるので、プレート３の幅には最適値が存在することになる。尚、前記最適値によって、プレート３はその短辺が固定されてもよいし、正方形であってもよい。
プレート３及び梁部１０のそれぞれには多数の通孔５、８が形成されている。

（感音部の作動）
コンデンサマイクロホン１に到達した音は、通孔５、８などを通って開口１３に進入する。通孔５、８から開口１３に進入した音のエネルギーはそのほとんどがダイヤフラム１２を振動させることによって消費される。ダイヤフラム１２の外側を通ってキャビティ１６に進入する音（図２（Ｂ）において矢印で示す進路で進む音）のエネルギーは、通孔５、８などを通って開口１３に進入したエネルギーのうちの極わずかである。なぜならば、音の進行方向に向かって見ると、キャビティ１６はダイヤフラム１２によって完全に覆われており、また、ダイヤフラム１２と基板１７とが重なっている部分においてそれらの間隔はわずかだからである。尚、ダイヤフラム１２と基板１７とが重なっている部分が、音に対して抵抗として働くからである。

キャビティ１６は、パッケージ工程で封止されるため、ダイヤフラム１２が振動するとキャビティ１６内部に気圧振動が生ずる。このように生ずる気圧振動は、ダイヤフラム１２の振動を抑える方向に作用する。キャビティ１６の容積が大きいほど、このようなキャビティ１６の気圧振動が抑制される。

（検出部の構成）
図２（Ａ）に示すように、ダイヤフラム１２はバイアス電源に接続されている。具体的には次のとおりである。図１（Ｃ）に示すように、導電性の第三膜で構成されたリード１８が同じく第三膜で構成されたパッド２とダイヤフラム１２とを接続している。パッド２にはバイアス電源の端子１０４に接続されているリード１０５が接続されている。バイアス電源の端子１０４には基板１７に接続されているリード１０６も接続されているため、ダイヤフラム１２と基板１７とは実質的に同じ電位になる。したがって、ダイヤフラム１２と基板１７によって形成される容量は無い。

図１（Ａ）に示すように、第四膜で構成され、ダイヤフラム１２に対向していない、プレート３の短辺近傍とプレート接合部４とパッド１４とリード７とは、第四膜と基板１７との間に設けられたガード電極２１に対向している。開口１３の両側にそれぞれ設けられた２つのガード電極２１はリード２３で接続されている。ガード電極２１とプレート３とは、実質的に同じ電位になるように図２（Ｂ）に示すように接続されている。具体的には次のとおりである。インピーダンス変換のために設けるオペアンプ１０１の入力端子は、リード１００、パッド１４、リード７、プレート接合部４とを介してプレート３に接続されている。オペアンプ１０１の出力端子は、リード１０２を介してガード電極２１のパッド１１に接続されている。オペアンプ１０１の増幅度は１に設定されている。したがって、ガード電極２１とプレート３とは、実質的に同じ電位になる。

ところで、ガード電極２１と基板１７との間には絶縁性の第一スペーサ１９が存在するため、ガード電極２１と基板１７は容量を形成する。しかし、この容量は、オペアンプ１０１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１の感度にほとんど影響を与えない。

（検出部の作動）
プレート３は内部抵抗が大きいオペアンプ１０１に接続されているため、ダイヤフラム１２とプレート３とにより形成される静電容量がダイヤフラム１２の振動により変化したとしても、プレート３に存在する電荷のオペアンプ１０１への移動量は極わずかである。したがって、プレート３及びダイヤフラム１２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。このため、ダイヤフラム１２とプレート３とにより形成される静電容量の変化をプレート３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、ダイヤフラム１２とプレート３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、ダイヤフラム１２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。

（製造方法）
図３、図４、図５及び図６は、コンデンサマイクロホン１の製造方法を示す図である。各分図（Ａ）は平面図、各分図（Ｂ）はｙ方向視断面図、（Ｃ）はｘ方向視断面図である。
はじめに、図３に示すように、基板１７となるウェハ５０の上に、第一スペーサ１９になる絶縁性の第一膜５１と、導電性の第二膜５２とを堆積し、第二膜５２をパターニングすることによりダイヤフラム１２、ガード電極２１などを形成する。具体的には、例えば次のとおりである。プラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）によって二酸化シリコンを単結晶シリコンウェハ５０の表面全体に堆積させることにより厚さ２μｍ程度の第一膜５１を形成する。次に減圧ＣＶＤ法を用いてＰが添加されたポリシリコンを第一膜５１の上に堆積させることにより、厚さ１μｍ程度の第二膜５２を形成する。次に第二膜５２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り第二膜５２を選択的に除去するとダイヤフラム１２、ガード電極２１などが形成される。

次に図４に示すように、第二膜５２の上に絶縁性の第三膜５３と、導電性の第四膜５４とを堆積し、第四膜５４をパターニングすることによりプレート３、梁部１０等を形成する。具体的には例えば次のとおりである。プラズマＣＶＤによって二酸化シリコンを第二膜５２の表面全体に堆積させることにより厚さ４μｍ程度の第三膜５３を形成する。次に減圧ＣＶＤ法を用いてＰが添加されたポリシリコンを第三膜５３の上に堆積させることにより、厚さ１μｍ程度の第四膜５４を形成する。次に第四膜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り第四膜５４を選択的に除去するとプレート３、梁部１０等が形成される。

次に図５に示すように、ウェハ５０にキャビティ１６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とキャビティ１６が形成される。

次に、第一膜５１及び第三膜５３を選択的に除去することにより第一スペーサ１９、第二スペーサ６及び開口１３を形成する。具体的には、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した後、図６に示すように、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５５を形成する。レジストパターン５５は開口１３に対応する通孔５８を有する。レジストパターン５５の通孔５８からは第四膜５４のプレート３になる部分と梁部１０の第二スペーサ６から開口１３側に突出する部分とを露出させる。次に例えばバッファードフッ酸（Buffered HF）を使用した等方的なウェットエッチング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、第四膜５４の通孔５、８と、梁部１０とプレート３の隙間に相当する第四膜５４の隙間６０とから第三膜５３と第一膜５１とが等方的に除去されるとともに、ウェハ５０に形成されているキャビティ１６からも第一膜５１と第三膜５３とが等方的に除去される。第四膜５４の通孔８、通孔５及び隙間６０のパターンを適切に設計しておくことにより、図１及び図２に示すように開口１３の内部に第三膜５３からなる第三スペーサ９が残存する。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。

従来知られているように、ダイヤフラム若しくはそれと一体に振動する周辺部分を含めた構造体に屈曲部を形成すると、屈曲部の変形によりダイヤフラムの内部応力が解放される。その構造体に屈曲部を形成する従来の方法は、その構造体を構成する膜を堆積させる面に凹凸を予め形成しておき、その凹凸にならって屈曲部を形成する方法である。しかし、このような従来の製造方法では、フォトリソグラフィの精度悪化やステップカバレッジの悪化により、パターンや膜厚の管理が困難になるため、鋭く急激に曲がる屈曲部を形成することは困難である。

これに対し、本発明の実施形態として説明された製造方法によると、第三膜５３のレジストパターン５５の設計次第で任意の形に第三スペーサ９を形成することができる。例えば、ダイヤフラム１２からほぼ垂直に立ち上がる側面を有する第三スペーサ９を形成したり、ダイヤフラム１２の長辺方向の幅が狭い第三スペーサ９を形成することができる。すなわち、ダイヤフラム１２と一体に振動する構造体に、鋭く急激に曲がる屈曲部を形成することができる。このため、本発明の実施形態によると、従来に比べてダイヤフラム１２の内部応力を減少させることができる。また、本発明の実施形態によると、梁部１０、第三スペーサ９及びダイヤフラム１２からなる構造体を形成するために、基本的な構造のダイヤフラムを形成するために必須の工程にさらに工程を追加する必要がない。

［他の実施形態］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。例えば、ダイヤフラムの形状は長方形でなくともよく、固定される端部よりも中央部の幅が狭くなっていてもよいし、固定される端部よりも中央部の幅が広くなっていてもよい。

（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）ともに本発明の実施形態を示す平面図である。（Ａ）、（Ｂ）ともに本発明の実施形態を示す断面図である。（Ａ）は本発明の実施形態を示す平面図、（Ｂ）（Ｃ）はともに本発明の実施形態を示す断面図である。（Ａ）は本発明の実施形態を示す平面図、（Ｂ）（Ｃ）はともに本発明の実施形態を示す断面図である。（Ａ）は本発明の実施形態を示す平面図、（Ｂ）（Ｃ）はともに本発明の実施形態を示す断面図である。（Ａ）は本発明の実施形態を示す平面図、（Ｂ）（Ｃ）はともに本発明の実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１：コンデンサマイクロホン、３：プレート、４：プレート接合部、５：通孔、６：第二スペーサ、８：通孔、９：第三スペーサ、１０：梁部、１２：ダイヤフラム、１３：開口、１６：キャビティ、１７：基板、１９：第一スペーサ、２１：ガード電極、２３：リード、５１：第一膜、５２：第二膜、５３：第三膜、５４：第四膜

Claims

キャビティを有する基板と、
前記基板上に堆積した第一膜からなる第一スペーサと、
前記第一スペーサ上に堆積した絶縁性の第三膜からなる第二スペーサと、
前記第一スペーサ及び前記第二スペーサを貫き前記キャビティに通ずる開口と、
前記第一スペーサ及び前記第二スペーサから離れて前記開口内に位置し、前記第一膜と前記第三膜との間に堆積した導電性の第二膜からなるダイヤフラムと、
前記第三膜上に堆積した導電性の第四膜からなり、仮想の第一軸と実質的に平行な対向する２辺が前記第二スペーサに固定され前記第一軸と実質的に垂直な仮想の第二軸と平行な２辺が前記ダイヤフラムの前記第二軸と平行な２辺の内側に位置するプレートと、
前記開口の両側に設けられ、前記第四膜からなり先端部が前記第二スペーサから前記第一軸と実質的に平行な方向に前記開口側に突出している梁部と、
前記第一スペーサ及び前記第二スペーサから離れて前記開口内に位置し、前記第三膜からなり、上面が前記梁部の先端部にそれぞれ接合され、下面が前記ダイヤフラムの前記第二軸と実質的に平行な２辺の近傍にそれぞれ接合されている第三スペーサと、
を備えるコンデンサマイクロホン。
前記ダイヤフラムは前記キャビティを覆い、
前記第一膜は絶縁性であって、
前記第四膜からなり前記第二スペーサに接合され前記プレートの前記第一軸と実質的に平行な対向する２辺に連なっているプレート接合部と、
前記ダイヤフラムから離れて前記プレート接合部と前記基板との間に位置し、前記第二膜からなるガード電極と、
前記ガード電極と前記バックプレートとを実質的に同じ電位にする第一回路要素と、
前記基板と前記ダイヤフラムを同電位にする第二回路要素と、
をさらに備える請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
前記ダイヤフラムは長短２つの対称軸を有する形状であって、
前記第一軸は前記ダイヤフラムの長い方の前記対称軸と平行である、
請求項１又は２に記載のコンデンサマイクロホン。