JP4737719B2 - Condenser microphone - Google Patents

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Description

本発明はコンデンサマイクロホンに関し、特に半導体膜を用いたコンデンサマイクロホンに関する。   The present invention relates to a condenser microphone, and more particularly to a condenser microphone using a semiconductor film.

半導体デバイスの製造プロセスを応用して製造可能なコンデンサマイクロホンが知られている。コンデンサマイクロホンは、プレートと音波によって振動するダイヤフラムのそれぞれに電極を有し、プレートとダイヤフラムとは互いに離間した状態で支持部に支持されている。コンデンサマイクロホンは、ダイヤフラムの変位による容量変化を電気信号に変換して出力する。したがって、コンデンサマイクロホンでは、ダイヤフラムの残留応力を適正に制御することが感度向上に不可欠である。ダイヤフラムの残留応力緩和によりダイヤフラムの振幅が増大し、コンデンサマイクロホンの感度を高めることができるからである。   A condenser microphone that can be manufactured by applying a manufacturing process of a semiconductor device is known. The condenser microphone has electrodes on each of the plate and the diaphragm that is vibrated by sound waves, and the plate and the diaphragm are supported by the support portion in a state of being separated from each other. The condenser microphone converts the capacitance change due to the displacement of the diaphragm into an electric signal and outputs it. Therefore, in the condenser microphone, it is essential to improve the sensitivity to appropriately control the residual stress of the diaphragm. This is because the diaphragm amplitude is increased by relaxing the residual stress of the diaphragm, and the sensitivity of the condenser microphone can be increased.

従来、例えばＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）等の堆積によりダイヤフラムを形成する場合、堆積後のアニールの条件設定により残留応力を調整している。しかしながら、このようなダイヤフラムの成膜条件の設定によりダイヤフラムの残留応力を制御できる精度は高くないため、ダイヤフラムには大きな残留応力が残存するという問題がある。例えば、非特許文献１に開示されたコンデンサマイクロホンにおいてダイヤフラムに引っ張り応力が残存していると、ダイヤフラムの振幅減少によりコンデンサマイクロホンの感度が低下する。   Conventionally, when a diaphragm is formed by deposition such as LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition), residual stress is adjusted by setting annealing conditions after deposition. However, since the accuracy with which the residual stress of the diaphragm can be controlled by setting the film forming conditions of the diaphragm is not high, there is a problem that a large residual stress remains in the diaphragm. For example, in the condenser microphone disclosed in Non-Patent Document 1, if a tensile stress remains in the diaphragm, the sensitivity of the condenser microphone is lowered due to a decrease in the amplitude of the diaphragm.

電気学会ＭＳＳ−０１−３４The Institute of Electrical Engineers of Japan MSS-01-34

本発明は、ダイヤフラムの引張応力が緩和されている、感度の高いコンデンサマイクロホンを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a highly sensitive condenser microphone in which the tensile stress of a diaphragm is relaxed.

（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、固定電極を有し前記支持部に張り渡されているプレートと、少なくとも中央部に可動電極を有し音波によって振動するダイヤフラムと、一端が前記プレートに固定され他端が前記ダイヤフラムの前記中央部を囲むように前記ダイヤフラムの近端部に固定され、前記プレートと前記ダイヤフラムとの間に空隙を形成しているスペーサと、を備えている。
ダイヤフラムはスペーサによりプレートに吊られているため、ダイヤフラムに引張応力があるとき、スペーサの他端はダイヤフラムの引張応力によりスペーサの一端よりもダイヤフラムの中央側に寄る。この結果、ダイヤフラムの引張応力が緩和されるため、ダイヤフラムの音波による振動の振幅は増大する。このようにしてダイヤフラムの振幅を増大させることで、コンデンサマイクロホンの感度を高めることができる。ここで、「中央部を囲むように」は、「単一のスペーサが中央部の外縁に沿って環状に若しくはＣ字状伸びるように」又は「複数のスペーサが中央部の外縁に沿ってダイヤフラムの周方向に略等間隔に」を意味する。また、近端部は端も含み端に近い部分を意味する。 (1) A condenser microphone for achieving the above object includes a support part, a plate having a fixed electrode and stretched over the support part, a diaphragm having a movable electrode at least in the central part and vibrating by sound waves, A spacer having one end fixed to the plate and the other end fixed to the near end of the diaphragm so as to surround the central portion of the diaphragm, and forming a gap between the plate and the diaphragm; I have.
Since the diaphragm is suspended from the plate by the spacer, when the diaphragm has a tensile stress, the other end of the spacer is closer to the center side of the diaphragm than the one end of the spacer due to the tensile stress of the diaphragm. As a result, since the tensile stress of the diaphragm is relaxed, the vibration amplitude of the diaphragm due to the sound wave increases. The sensitivity of the condenser microphone can be increased by increasing the amplitude of the diaphragm in this way. Here, “so as to surround the central portion” means “a single spacer extends in an annular or C-shape along the outer edge of the central portion” or “a plurality of spacers are diaphragms along the outer edge of the central portion” Means at substantially equal intervals in the circumferential direction. The near end portion means a portion close to the end including the end.

また、前記スペーサの前記他端は、前記ダイヤフラムの引張応力により前記一端よりも前記ダイヤフラムの中央側に寄っていることで、前記ダイヤフラムの引張応力が緩和されている。
（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、前記プレートは、前記ダイヤフラムの引張応力により変位する前記スペーサに押し上げられて変形していてもよい。 Further, the other end of the spacer, that are closer to the center of the diaphragm than the one end by a tensile stress of the diaphragm, the tensile stress of the diaphragm that has been relaxed.
(2) In the condenser microphone for achieving the above object, the plate may be deformed by being pushed up by the spacer displaced by the tensile stress of the diaphragm.

（４）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、前記中継部の前記他端は、前記ダイヤフラムの引張応力により前記一端よりも前記ダイヤフラムの中央側に寄っていることで、前記ダイヤフラムの引張応力が緩和されていてもよい。 (4) In the condenser microphone for achieving the above object, the other end of the relay portion is closer to the center side of the diaphragm than the one end due to the tensile stress of the diaphragm, whereby the tensile stress of the diaphragm May be relaxed.

以下、複数の実施例に基づいて本発明の実施の形態を説明する。各実施例において同一の符号が付された構成要素は、その符号が付された他の実施例の構成要素と対応する。
（第一実施例）
図２は、第一実施例によるコンデンサマイクロホンの製造直後の形態を示す模式図である。コンデンサマイクロホン１は、半導体製造プロセスを用いて製造される所謂シリコンマイクロホンである。コンデンサマイクロホン１は、図２（Ｂ）に断面図として描かれた感音部と、図２（Ｂ）に回路図として描かれた検出部とを備えている。以下、感音部の構成、検出部の構成、コンデンサマイクロホン１の作動、コンデンサマイクロホン１の製造方法の順に説明する。 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)
FIG. 2 is a schematic view showing a form immediately after the manufacture of the condenser microphone according to the first embodiment. The condenser microphone 1 is a so-called silicon microphone manufactured using a semiconductor manufacturing process. The condenser microphone 1 includes a sound sensing part drawn as a cross-sectional view in FIG. 2B and a detection part drawn as a circuit diagram in FIG. Hereinafter, the configuration of the sound sensing unit, the configuration of the detection unit, the operation of the condenser microphone 1, and the method for manufacturing the condenser microphone 1 will be described in this order.

（感音部の構成）
コンデンサマイクロホン１の感音部は、ダイヤフラム１０、スペーサ２０、バックプレート３０、支持部４０等から構成されている。
ダイヤフラム１０は導電膜１０４で構成されている。例えば導電膜１０４は、多結晶シリコン（以下、ポリシリコンという。）等の半導体膜である。尚、導電性のダイヤフラム１０は可動電極として機能するが、ダイヤフラム１０は絶縁膜と、少なくともその中央部に形成された可動電極としての導電膜とを含む複数膜で構成してもよい。また、円盤状のダイヤフラム１０を例示したが、ダイヤフラム１０はどのような形状でもよい。 (Configuration of sound sensor)
The sound sensing part of the condenser microphone 1 includes a diaphragm 10, a spacer 20, a back plate 30, a support part 40, and the like.
The diaphragm 10 is composed of a conductive film 104. For example, the conductive film 104 is a semiconductor film such as polycrystalline silicon (hereinafter referred to as polysilicon). Although the conductive diaphragm 10 functions as a movable electrode, the diaphragm 10 may be composed of a plurality of films including an insulating film and a conductive film as a movable electrode formed at least in the central portion thereof. Moreover, although the disk-shaped diaphragm 10 was illustrated, the diaphragm 10 may have any shape.

プレートとしてのバックプレート３０は、導電膜１１２の絶縁膜１１０に固着していない部分で構成されている。導電膜１１２は例えばポリシリコン等の半導体膜であり、支持部４０に張り渡されている。バックプレート３０には、音源からの音波を通過させる複数の通孔３２が形成されている（図２（Ａ）参照）。この結果、音源からの音波は通孔３２を通過してダイヤフラム１０に伝搬される。尚、導電性のバックプレート３０は固定電極として機能するが、バックプレート３０は絶縁膜と、少なくともその中央部に形成された固定電極としての導電膜とを含む複数膜で構成してもよい。また通孔３２は、図２（Ａ）に例示した円形と異なる形状でもよい。   The back plate 30 as a plate is configured by a portion of the conductive film 112 that is not fixed to the insulating film 110. The conductive film 112 is a semiconductor film such as polysilicon, for example, and is stretched over the support portion 40. The back plate 30 is formed with a plurality of through holes 32 through which sound waves from the sound source pass (see FIG. 2A). As a result, the sound wave from the sound source passes through the through hole 32 and propagates to the diaphragm 10. Although the conductive back plate 30 functions as a fixed electrode, the back plate 30 may be formed of a plurality of films including an insulating film and a conductive film as a fixed electrode formed at least in the center thereof. Further, the through hole 32 may have a shape different from the circular shape illustrated in FIG.

スペーサ２０は環状の絶縁膜１０８で構成されている。絶縁膜１０８は例えばＳｉＯ2等の酸化膜である。スペーサ２０の一端２０ａはバックプレート３０に固定され、スペーサ２０の他端２０ｂはダイヤフラム１０の中央部１０ａを囲むように近端部１０ｂに固定されている。そしてスペーサ２０は、バックプレート３０とダイヤフラム１０との間に空隙５０を形成している。尚、スペーサ２０は、ダイヤフラム１０の中央部１０ａを囲むＣ字状に形成してもよいし、ダイヤフラム１０の周方向に略等間隔に複数形成してもよい。 The spacer 20 is composed of an annular insulating film 108. The insulating film 108 is an oxide film such as SiO 2 . One end 20 a of the spacer 20 is fixed to the back plate 30, and the other end 20 b of the spacer 20 is fixed to the near end portion 10 b so as to surround the central portion 10 a of the diaphragm 10. The spacer 20 forms a gap 50 between the back plate 30 and the diaphragm 10. The spacers 20 may be formed in a C shape surrounding the central portion 10 a of the diaphragm 10, or a plurality of spacers 20 may be formed at substantially equal intervals in the circumferential direction of the diaphragm 10.

支持部４０は、導電膜１１２の絶縁膜１１０に固着している部分と、絶縁膜１１０と導電膜１０６と絶縁膜１０２と基板１００とで構成されている。例えば、絶縁膜１１０と絶縁膜１０２はＳｉＯ2等の酸化膜であり、導電膜１０６はポリシリコン等の半導体膜であり、基板１００は単結晶シリコン基板である。 The support portion 40 includes a portion of the conductive film 112 that is fixed to the insulating film 110, the insulating film 110, the conductive film 106, the insulating film 102, and the substrate 100. For example, the insulating film 110 and the insulating film 102 are oxide films such as SiO 2 , the conductive film 106 is a semiconductor film such as polysilicon, and the substrate 100 is a single crystal silicon substrate.

支持部４０には、検出部としてのバイアス電源回路１０００とダイヤフラム１０とを接続するための電極と、図２（Ｃ）に示す電極取出部１０５のリード部１０５ａとが形成されている。電極取出部１０５は導電膜１０４で構成され、電極とダイヤフラム１０とを接続している。具体的には例えば、電極取出部１０５は、電極からダイヤフラム１０側に伸びるリード部１０５ａと、支持部４０とダイヤフラム１０との間に渡されている橋梁部１０５ｂとで構成されている。支持部４０には、基板１００と絶縁膜１０２を貫通する開口部４２が形成されている。開口部４２はコンデンサマイクロホン１のバックキャビティーを構成している。   The support portion 40 is formed with electrodes for connecting the bias power supply circuit 1000 as the detection portion and the diaphragm 10 and lead portions 105a of the electrode extraction portion 105 shown in FIG. The electrode extraction part 105 is composed of a conductive film 104 and connects the electrode and the diaphragm 10. Specifically, for example, the electrode extraction part 105 includes a lead part 105 a extending from the electrode to the diaphragm 10 side, and a bridge part 105 b extending between the support part 40 and the diaphragm 10. An opening 42 that penetrates the substrate 100 and the insulating film 102 is formed in the support portion 40. The opening 42 constitutes a back cavity of the condenser microphone 1.

尚、支持部４０の導電膜１０６は、支持部４０においてバックプレート３０を構成する導電膜１１２と基板１００との間に生じる容量がダイヤフラム１０とバックプレート３０とにより形成されているコンデンサ（以下、マイクコンデンサという。）の容量に並列に付加されることを防止する、所謂ガード電極として機能し得る。しかし、後述するような検出部（図２（Ｂ）参照）のように導電膜１０６をガード電極として機能させない場合、支持部４０は導電膜１０６を有していなくてもよい。   It should be noted that the conductive film 106 of the support unit 40 is a capacitor (hereinafter referred to as “capacitor”) formed by the diaphragm 10 and the back plate 30 with a capacitance generated between the conductive film 112 constituting the back plate 30 and the substrate 100 in the support unit 40. It can function as a so-called guard electrode that prevents the capacitor from being added in parallel with the capacitor. However, in the case where the conductive film 106 does not function as a guard electrode as in a detection unit (see FIG. 2B) described later, the support unit 40 may not have the conductive film 106.

（検出部の構成）
ダイヤフラム１０はバイアス電源回路１０００に接続され、バックプレート３０は抵抗１００２を介してグランドに接続されている。バックプレート３０はプリアンプ１０１０にも接続されている。コンデンサマイクロホン１の検出部はバックプレート３０とグランドとの間の電圧をプリアンプ１０１０を介して出力する。 (Configuration of detector)
Diaphragm 10 is connected to bias power supply circuit 1000, and back plate 30 is connected to ground via resistor 1002. The back plate 30 is also connected to the preamplifier 1010. The detection unit of the condenser microphone 1 outputs a voltage between the back plate 30 and the ground via the preamplifier 1010.

具体的には例えば、バイアス電源回路１０００の出力端に接続されているリード線１００４がダイヤフラム１０を構成している導電膜１０４と基板１００とに接続されている。そして抵抗１００２の一端に接続されているリード線１００６がバックプレート３０を構成している導電膜１１２に接続され、抵抗１００２の他端に接続されているリード線１００８がコンデンサマイクロホン１の実装基板のグランドに接続されている。抵抗１００２としては抵抗値が大きなものを使用する。具体的には抵抗１００２はＧΩオーダーの電気抵抗を有するものが望ましい。バックプレート３０と抵抗１００２とを接続しているリード線１００６はプリアンプ１０１０の入力端にも接続されている。プリアンプ１０１０としては入力インピーダンスの高いものを使用する。   Specifically, for example, the lead wire 1004 connected to the output terminal of the bias power supply circuit 1000 is connected to the conductive film 104 constituting the diaphragm 10 and the substrate 100. A lead wire 1006 connected to one end of the resistor 1002 is connected to the conductive film 112 constituting the back plate 30, and a lead wire 1008 connected to the other end of the resistor 1002 is provided on the mounting substrate of the condenser microphone 1. Connected to ground. A resistor having a large resistance value is used as the resistor 1002. Specifically, the resistor 1002 preferably has an electrical resistance on the order of GΩ. A lead wire 1006 connecting the back plate 30 and the resistor 1002 is also connected to the input terminal of the preamplifier 1010. A preamplifier 1010 having a high input impedance is used.

尚、プリアンプ１０１０でボルテージフォロア回路を構成し、プリアンプ１０１０の出力端をガード電極としての導電膜１０６に接続してもよい。このようにバックプレート３０と導電膜１０６とを同電位にすることにより、バックプレート３０と基板１００との間に生じる容量がマイクコンデンサの容量に並列に付加されることを防止することができる。もちろん、このような結線をしない場合、上述のようにコンデンサマイクロホン１は導電膜１０６を有していなくてもよい。   The preamplifier 1010 may constitute a voltage follower circuit, and the output terminal of the preamplifier 1010 may be connected to the conductive film 106 serving as a guard electrode. Thus, by setting the back plate 30 and the conductive film 106 to the same potential, it is possible to prevent the capacitance generated between the back plate 30 and the substrate 100 from being added in parallel to the capacitance of the microphone capacitor. Of course, when such a connection is not made, the condenser microphone 1 does not have to have the conductive film 106 as described above.

（コンデンサマイクロホンの作動）
音波がバックプレート３０の通孔３２を通過してダイヤフラム１０に伝搬すると、ダイヤフラム１０は音波により振動する。ダイヤフラム１０が振動すると、その振動によりバックプレート３０とダイヤフラム１０との間の距離が変化し、ダイヤフラム１０とバックプレート３０とにより形成されているコンデンサ（以下、マイクコンデンサという。）の静電容量が変化する。 (Condenser microphone operation)
When the sound wave passes through the through hole 32 of the back plate 30 and propagates to the diaphragm 10, the diaphragm 10 vibrates due to the sound wave. When diaphragm 10 vibrates, the distance between back plate 30 and diaphragm 10 changes due to the vibration, and the capacitance of a capacitor (hereinafter referred to as a microphone capacitor) formed by diaphragm 10 and back plate 30 varies. Change.

バックプレート３０は上述したように抵抗値が大きい抵抗１００２に接続されているため、マイクコンデンサの静電容量がダイヤフラム１０の振動により変化したとしても、マイクコンデンサに蓄積されている電荷が抵抗１００２を流れることは殆どない。すなわち、マイクコンデンサに蓄積されている電荷は変化しないものとみなすことができる。したがって、マイクコンデンサの静電容量の変化をバックプレート３０とグランドの間の電圧の変化として取り出すことができる。   Since the back plate 30 is connected to the resistor 1002 having a large resistance value as described above, even if the capacitance of the microphone capacitor changes due to the vibration of the diaphragm 10, the charge accumulated in the microphone capacitor causes the resistor 1002 to There is almost no flow. That is, it can be considered that the electric charge accumulated in the microphone capacitor does not change. Therefore, a change in the capacitance of the microphone capacitor can be taken out as a change in the voltage between the back plate 30 and the ground.

このようにしてコンデンサマイクロホン１は、マイクコンデンサの静電容量の極めてわずかな変化を電気信号として出力する。すなわちコンデンサマイクロホン１は、ダイヤフラム１０に加わる音圧の変化をマイクコンデンサの静電容量の変化に変換し、マイクコンデンサの静電容量の変化を電圧の変化に変換することにより、音圧の変化に相関する電気信号を出力する。   In this way, the condenser microphone 1 outputs an extremely slight change in the capacitance of the microphone condenser as an electrical signal. That is, the condenser microphone 1 converts a change in sound pressure applied to the diaphragm 10 into a change in capacitance of the microphone capacitor, and converts a change in capacitance of the microphone capacitor into a change in voltage, thereby changing the sound pressure. Output correlated electrical signals.

ここで、図２に示す製造直後のダイヤフラム１０には残留応力が生じている。例えばダイヤフラム１０を構成する導電膜１０４をポリシリコンで形成した場合、ダイヤフラム１０には大きな引張応力が生じやすい。ダイヤフラム１０に大きな引張応力が残存していると、ダイヤフラム１０は音波により大きな振幅で振動できず、コンデンサマイクロホン１の感度は低下する。   Here, residual stress is generated in the diaphragm 10 immediately after manufacture shown in FIG. For example, when the conductive film 104 constituting the diaphragm 10 is formed of polysilicon, a large tensile stress is likely to be generated in the diaphragm 10. If a large tensile stress remains in the diaphragm 10, the diaphragm 10 cannot vibrate with a large amplitude due to the sound wave, and the sensitivity of the condenser microphone 1 decreases.

図１は、製造後から所定時間経過したコンデンサマイクロホン１の感音部の形態を示す模式図である。図３は、感音部の製造直後から所定時間経過までの形態の変化を説明するための模式図である。図３（Ａ）は製造直後のスペーサ２０近傍の拡大図であり、図３（Ｂ）は製造後から所定時間経過したスペーサ２０近傍の拡大図である。   FIG. 1 is a schematic diagram showing a form of a sound sensing part of a condenser microphone 1 after a predetermined time has elapsed since manufacture. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining a change in form from the time immediately after the manufacture of the sound sensing unit to the elapse of a predetermined time. FIG. 3A is an enlarged view of the vicinity of the spacer 20 immediately after manufacture, and FIG. 3B is an enlarged view of the vicinity of the spacer 20 after a predetermined time has elapsed since manufacture.

上述したように、スペーサ２０の一端２０ａは、支持部４０に張り渡されているバックプレート３０に固定されている。一方、スペーサ２０の他端２０ｂは、支持部４０に固定されていないダイヤフラム１０に固定されている。したがって、スペーサ２０の他端２０ｂがダイヤフラム１０の引張応力によりダイヤフラム１０の中央側に引っ張られると、スペーサ２０は他端２０ｂが縮径するように歪む。換言すれば、図３に示すようにスペーサ２０は、その断面形状の他端２０ｂ側が一端２０ａ側を中心として回転し他端２０ｂ側がダイヤフラム１０の中央側に向けて傾斜するように歪み、スペーサ２０の他端２０ｂが一端２０ａよりもダイヤフラム１０の中央側に寄る。ここでスペーサ２０の断面形状とは、スペーサ２０の径方向の垂直断面による断面形状のことを意味する。   As described above, the one end 20 a of the spacer 20 is fixed to the back plate 30 that is stretched over the support portion 40. On the other hand, the other end 20 b of the spacer 20 is fixed to the diaphragm 10 that is not fixed to the support portion 40. Therefore, when the other end 20b of the spacer 20 is pulled toward the center side of the diaphragm 10 by the tensile stress of the diaphragm 10, the spacer 20 is distorted so that the other end 20b is reduced in diameter. In other words, as shown in FIG. 3, the spacer 20 is distorted such that the other end 20 b side of the cross-sectional shape rotates around the one end 20 a side and the other end 20 b side tilts toward the center side of the diaphragm 10 The other end 20b is closer to the center side of the diaphragm 10 than the one end 20a. Here, the cross-sectional shape of the spacer 20 means a cross-sectional shape of a vertical cross section in the radial direction of the spacer 20.

このときバックプレート３０は、ダイヤフラム１０の引張応力により変位するスペーサ２０に押し上げられて変形する。具体的には、バックプレート３０のスペーサ２０が固着している部分とその内側の部分とがダイヤフラム１０と反対側に椀状に突出する。
このように、ダイヤフラム１０の引張応力によりスペーサ２０の他端２０ｂが一端２０ａよりもダイヤフラム１０の中央側に寄ることで、ダイヤフラム１０の引張応力は緩和され、ダイヤフラム１０には小さな引張応力が残留する。 At this time, the back plate 30 is pushed up and deformed by the spacer 20 that is displaced by the tensile stress of the diaphragm 10. Specifically, the portion of the back plate 30 to which the spacer 20 is fixed and the inner portion of the back plate 30 protrude in a bowl shape on the opposite side of the diaphragm 10.
As described above, the tensile stress of the diaphragm 10 causes the other end 20 b of the spacer 20 to move closer to the center side of the diaphragm 10 than the one end 20 a, so that the tensile stress of the diaphragm 10 is relieved and a small tensile stress remains in the diaphragm 10. .

シミュレーション結果によると、例えば直径７６０μｍ、厚さ０．６６μｍの円盤状のダイヤフラム１０と、内径７００μｍ、外径７２０μｍ、厚さ４μｍの円環状であってダイヤフラム１０と同心のスペーサ２０と、直径８４０μｍ、厚さ０．５μｍの円盤状であってダイヤフラム１０と同心のバックプレート３０とを備えるコンデンサマイクロホン１において、ダイヤフラム１０の引張応力は製造直後の７０ＭＰａから１０ＭＰａに緩和された。この結果、ダイヤフラム１０を音波によって大きな振幅で振動させることができるため、コンデンサマイクロホン１の感度を高めることができる。   According to the simulation results, for example, a disk-shaped diaphragm 10 having a diameter of 760 μm and a thickness of 0.66 μm, an annular having an inner diameter of 700 μm, an outer diameter of 720 μm, and a thickness of 4 μm, and a spacer 20 concentric with the diaphragm 10, a diameter of 840 μm, In the condenser microphone 1 having a disk shape having a thickness of 0.5 μm and including the diaphragm 10 and the concentric back plate 30, the tensile stress of the diaphragm 10 was relaxed from 70 MPa immediately after manufacture to 10 MPa. As a result, since the diaphragm 10 can be vibrated with a large amplitude by sound waves, the sensitivity of the condenser microphone 1 can be increased.

（製造方法）
図４から図５は、コンデンサマイクロホン１の製造方法を示す模式図である。（Ａ）は（Ｂ）の図４（Ｂ１）に示すＡ４−Ａ４線による断面図である。 (Production method)
4 to 5 are schematic views showing a method for manufacturing the condenser microphone 1. (A) is sectional drawing by the A4-A4 line | wire shown to FIG. 4 (B1) of (B).

はじめに、図４（Ａ１）に示すように、基板１００上に絶縁膜１０２を形成する。基板１００は、例えば単結晶シリコン基板等の半導体基板である。具体的には、基板１００の表面に例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等で絶縁材料を堆積させることにより、基板１００上に絶縁膜１０２を形成する。
次に、絶縁膜１０２上に導電膜１０３をＣＶＤ等で形成する。例えば導電膜１０３は、ポリシリコン膜である。尚、ＳＯＩ基板を用いることにより、本工程は省略可能である。 First, the insulating film 102 is formed over the substrate 100 as illustrated in FIG. The substrate 100 is a semiconductor substrate such as a single crystal silicon substrate. Specifically, the insulating film 102 is formed on the substrate 100 by depositing an insulating material on the surface of the substrate 100 by, for example, CVD (Chemical Vapor Deposition).
Next, a conductive film 103 is formed over the insulating film 102 by CVD or the like. For example, the conductive film 103 is a polysilicon film. Note that this step can be omitted by using an SOI substrate.

次に、導電膜１０３をパターニングすることにより、ダイヤフラム１０を構成する導電膜１０４と支持部４０を構成する導電膜１０６とを形成する（図４（Ｂ２）参照）。具体的には例えば、導電膜１０３のパターニングは以下のように行う。まず、導電膜１０３の導電膜１０４及び導電膜１０６として残存させる部分を覆い、導電膜１０３の不要な部分を露出させるレジスト膜５００を導電膜１０３上にリソグラフィを用いて形成する。より具体的には、導電膜１０３にレジストを塗布してレジスト膜を形成する。そして所定形状のマスクを配置してレジスト膜に対して露光現像処理を施し、不要なレジスト膜を除去する。これにより、導電膜１０３上にレジスト膜５００を形成する。次に、図４（Ｂ２）に示すように、レジスト膜５００から露出する導電膜１０３をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等でエッチングすることにより、導電膜１０４及び導電膜１０６を形成する。そしてレジスト膜５００を除去する。レジスト膜の除去には、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）等のレジスト剥離液を用いる。   Next, the conductive film 103 is patterned to form the conductive film 104 included in the diaphragm 10 and the conductive film 106 included in the support portion 40 (see FIG. 4B2). Specifically, for example, the patterning of the conductive film 103 is performed as follows. First, a resist film 500 that covers portions of the conductive film 103 that remain as the conductive films 104 and 106 and exposes unnecessary portions of the conductive film 103 is formed over the conductive film 103 by lithography. More specifically, a resist is applied to the conductive film 103 to form a resist film. Then, a mask having a predetermined shape is arranged, and the resist film is exposed and developed to remove unnecessary resist films. Thereby, a resist film 500 is formed on the conductive film 103. Next, as illustrated in FIG. 4B2, the conductive film 103 exposed from the resist film 500 is etched by RIE (Reactive Ion Etching) or the like, so that the conductive film 104 and the conductive film 106 are formed. Then, the resist film 500 is removed. For removing the resist film, a resist stripping solution such as NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) is used.

次に、図４（Ａ３）に示すように、絶縁膜１０２上に導電膜１０４及び導電膜１０６より厚い絶縁膜１０７をＣＶＤ等で形成する。後述する工程において、導電膜１０４、導電膜１０６及びバックプレート３０を構成する導電膜１１２（以下、導電膜という。）に対して絶縁膜１０２及び絶縁膜１０７（以下、絶縁膜という。）を選択的に除去するため、絶縁膜は導電膜に対して選択比の高い材料で形成することが望ましい。例えば導電膜をポリシリコンで形成する場合は、絶縁膜はＳｉＯ2で形成すればよい。 Next, as illustrated in FIG. 4A3, an insulating film 107 thicker than the conductive film 104 and the conductive film 106 is formed over the insulating film 102 by CVD or the like. In steps to be described later, the insulating film 102 and the insulating film 107 (hereinafter referred to as an insulating film) are selected with respect to the conductive film 104, the conductive film 106, and the conductive film 112 (hereinafter referred to as a conductive film) included in the back plate 30. Therefore, the insulating film is preferably formed using a material having a high selectivity with respect to the conductive film. For example, when the conductive film is formed of polysilicon, the insulating film may be formed of SiO 2 .

また、絶縁膜を導電膜に対して選択的に除去する工程では、絶縁膜の一部を除去しコンデンサマイクロホン１を構成する絶縁膜を残存させるため、絶縁膜１０２と絶縁膜１０７は同一材料で形成することが望ましい。絶縁膜１０２と絶縁膜１０７を同一材料で形成することにより、両者のエッチングレートを等しくできる。この結果、絶縁膜のエッチング量を容易に制御することが可能となる。
次に、絶縁膜１０７上に導電膜１１１をＣＶＤ等で形成する。例えば導電膜１１１はポリシリコン膜である。 In the step of selectively removing the insulating film with respect to the conductive film, the insulating film 102 and the insulating film 107 are made of the same material in order to remove a part of the insulating film and leave the insulating film constituting the capacitor microphone 1. It is desirable to form. By forming the insulating film 102 and the insulating film 107 with the same material, the etching rates of both can be made equal. As a result, the etching amount of the insulating film can be easily controlled.
Next, a conductive film 111 is formed over the insulating film 107 by CVD or the like. For example, the conductive film 111 is a polysilicon film.

次に、導電膜１１１をパターニングすることにより、バックプレート３０及び支持部４０を構成する導電膜１１２を形成する（図５（Ｂ４）参照）。具体的には例えば、導電膜１１１のパターニングは以下のように行う。まず、導電膜１１１の導電膜１１２として残存させる部分を覆い、導電膜１１１の不要な部分を露出させるレジスト膜５０２を導電膜１１１上にリソグラフィで形成する。次に、図５（Ｂ４）に示すように、レジスト膜５０２から露出する導電膜１１１をＲＩＥ等でエッチングすることにより、導電膜１１２を形成する。そしてレジスト膜５０２を除去する。   Next, the conductive film 111 that forms the back plate 30 and the support portion 40 is formed by patterning the conductive film 111 (see FIG. 5B4). Specifically, for example, the patterning of the conductive film 111 is performed as follows. First, a resist film 502 that covers a portion of the conductive film 111 that remains as the conductive film 112 and exposes an unnecessary portion of the conductive film 111 is formed on the conductive film 111 by lithography. Next, as shown in FIG. 5B4, the conductive film 112 is formed by etching the conductive film 111 exposed from the resist film 502 by RIE or the like. Then, the resist film 502 is removed.

次に、絶縁膜１０２及び絶縁膜１０７を整形する（図５（Ａ５）参照）。具体的には例えば、絶縁膜の整形は以下のように行う。まず、絶縁膜１０２及び絶縁膜１０７の不要な部分を露出させるレジスト膜５０４を形成する（図５（Ａ４）参照）。次に、絶縁膜１０２及び絶縁膜１０７のレジスト膜５０４から露出する部分をＲＩＥ等でエッチングすることにより、絶縁膜を整形する。   Next, the insulating film 102 and the insulating film 107 are shaped (see FIG. 5A5). Specifically, for example, the insulating film is shaped as follows. First, a resist film 504 that exposes unnecessary portions of the insulating film 102 and the insulating film 107 is formed (see FIG. 5A4). Next, portions of the insulating film 102 and the insulating film 107 exposed from the resist film 504 are etched by RIE or the like, thereby shaping the insulating film.

次に、図５（Ａ５）に示すように、支持部４０の開口部４２を構成する開口部１２０を基板１００に形成する（図５（Ａ５）参照）。具体的には開口部１２０は、例えば以下に示すように形成する。まず、基板１００の開口部１２０を形成する部位を露出させるレジスト膜をリソグラフィを用いて形成する。次に、基板１００のレジスト膜から露出する部位を絶縁膜１０２に達するまでＤｅｅｐＲＩＥ等で除去することにより、基板１００に開口部１２０を形成する。そしてレジスト膜を除去する。   Next, as shown in FIG. 5A5, an opening 120 that forms the opening 42 of the support portion 40 is formed in the substrate 100 (see FIG. 5A5). Specifically, the opening 120 is formed as shown below, for example. First, a resist film that exposes a portion of the substrate 100 where the opening 120 is to be formed is formed using lithography. Next, an opening 120 is formed in the substrate 100 by removing a portion exposed from the resist film of the substrate 100 by DeepRIE or the like until reaching the insulating film 102. Then, the resist film is removed.

次に、図５（Ａ６）に示すように、絶縁膜１０２の一部と絶縁膜１０７の一部とを除去することにより、支持部４０の開口部４２を構成する開口部１２２を絶縁膜１０２に形成し、絶縁膜１０７からスペーサ２０を構成する絶縁膜１０８と支持部４０を構成する絶縁膜１１０とを形成する。具体的には例えば、通孔３２及び開口部４２を露出させるレジスト膜５０４（図５（Ａ５）参照）を形成し、絶縁膜１０２及び絶縁膜１０７をウェットエッチングで除去する。絶縁膜１０２及び絶縁膜１０７をＳｉＯ2で形成した場合、エッチング液としてフッ酸等を用いればよい。エッチング液は基板１００の開口部１２０、導電膜１１２に形成されている通孔３２等から絶縁膜１０２及び絶縁膜１０７に到達し、絶縁膜１０２及び絶縁膜１０７を溶解させる。これにより、ダイヤフラム１０とバックプレート３０との間の空隙５０が形成され、スペーサ２０と支持部４０が形成され、コンデンサマイクロホン１の感音部が得られる。 Next, as illustrated in FIG. 5A6, a part of the insulating film 102 and a part of the insulating film 107 are removed, so that the opening 122 that forms the opening 42 of the support 40 is formed in the insulating film 102. The insulating film 108 constituting the spacer 20 and the insulating film 110 constituting the support portion 40 are formed from the insulating film 107. Specifically, for example, a resist film 504 (see FIG. 5A5) that exposes the through hole 32 and the opening 42 is formed, and the insulating film 102 and the insulating film 107 are removed by wet etching. In the case where the insulating film 102 and the insulating film 107 are formed using SiO 2 , hydrofluoric acid or the like may be used as an etchant. The etching solution reaches the insulating film 102 and the insulating film 107 through the opening 120 of the substrate 100, the through holes 32 formed in the conductive film 112, and the like, and dissolves the insulating film 102 and the insulating film 107. As a result, a gap 50 between the diaphragm 10 and the back plate 30 is formed, the spacer 20 and the support portion 40 are formed, and the sound sensing portion of the condenser microphone 1 is obtained.

（第一参考例）
図６と図７は第一参考例によるコンデンサマイクロホン２の製造直後の形態を示す模式図である。図７（Ａ）は図６のＡ７−Ａ７線による断面図であり、図７（Ｂ）は図６のＢ７−Ｂ７線による断面図である。コンデンサマイクロホン２の検出部は、第一実施例によるコンデンサマイクロホン１の検出部と実質的に同一である。以下、感音部の構成、コンデンサマイクロホン２の製造方法の順に説明する。 ( First reference example )
FIGS. 6 and 7 are schematic views showing a form immediately after the manufacture of the condenser microphone 2 according to the first reference example . 7A is a cross-sectional view taken along line A7-A7 in FIG. 6, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line B7-B7 in FIG. The detection unit of the condenser microphone 2 is substantially the same as the detection unit of the condenser microphone 1 according to the first embodiment. Hereinafter, the configuration of the sound sensing unit and the manufacturing method of the condenser microphone 2 will be described in this order.

（感音部の構成）
図７に示すように、コンデンサマイクロホン２の感音部は、ダイヤフラム２１０、懸架部２２０、バックプレート２３０、支持部２４０等から構成されている。
ダイヤフラム２１０は、第一実施例に係るダイヤフラム１０と実質的に同一である。バックプレート２３０は、第一実施例に係るバックプレート３０と実質的に同一である。 (Configuration of sound sensor)
As shown in FIG. 7, the sound sensing part of the condenser microphone 2 includes a diaphragm 210, a suspension part 220, a back plate 230, a support part 240, and the like.
The diaphragm 210 is substantially the same as the diaphragm 10 according to the first embodiment. The back plate 230 is substantially the same as the back plate 30 according to the first embodiment.

懸架部２２０は、梁部２２２と中継部２２４とを有し、ダイヤフラム２１０とバックプレート２３０との間に空隙２５０を形成しながらダイヤフラム２１０を支持部２４０に張り渡している。梁部２２２は導電膜１１４の絶縁膜１１０に固着していない部分から構成されている。導電膜１１４は、例えばポリシリコン等の半導体で支持部２４０から伸びる片持ち梁状に形成されている。中継部２２４は絶縁膜１０８で構成されている。絶縁膜１０８は例えばＳｉＯ2等の酸化膜である。中継部２２４の一端２２４ａは梁部２２２の自由端側に固定され、その他端２２４ｂはダイヤフラム２１０の近端部２１０ｂに固定されている。具体的には例えば、３つの懸架部２２０がダイヤフラム２１０の周方向に互いに１２０度回転してダイヤフラム２１０の中央部２１０ａを囲んでいる（図６参照）。そしてダイヤフラム２１０は、懸架部２２０により支持部２４０に３点で懸架されている。 The suspension part 220 has a beam part 222 and a relay part 224, and stretches the diaphragm 210 to the support part 240 while forming a gap 250 between the diaphragm 210 and the back plate 230. The beam portion 222 is composed of a portion of the conductive film 114 that is not fixed to the insulating film 110. The conductive film 114 is formed in a cantilever shape extending from the support portion 240 by a semiconductor such as polysilicon, for example. The relay unit 224 is configured by the insulating film 108. The insulating film 108 is an oxide film such as SiO 2 . One end 224 a of the relay portion 224 is fixed to the free end side of the beam portion 222, and the other end 224 b is fixed to the near end portion 210 b of the diaphragm 210. Specifically, for example, three suspension portions 220 rotate 120 degrees in the circumferential direction of the diaphragm 210 and surround the central portion 210a of the diaphragm 210 (see FIG. 6). The diaphragm 210 is suspended at three points by the suspension unit 220 on the support unit 240.

支持部２４０は、第一実施例に係る支持部４０と実質的に同一である。支持部２４０は、導電膜１１２及び導電膜１１４の絶縁膜１１０に固着している部分と、絶縁膜１１０と導電膜１０６と絶縁膜１０２と基板１００とで構成されている。支持部２４０は、第一実施例にかかる感音部と同様に、ダイヤフラム２１０とバイアス電源回路１０００とを接続するための図示しない電極及び電極取出部を有し、支持部２４０の開口部２４２は、第一実施例に係る開口部４２と同様にバックキャビティーを構成している。尚、第一参考例に係る感音部では、中継部２２４を導電材料で形成することにより懸架部２２０を電極取出部とすることもできる。 The support part 240 is substantially the same as the support part 40 according to the first embodiment. The support portion 240 includes the conductive film 112 and a portion of the conductive film 114 that is fixed to the insulating film 110, the insulating film 110, the conductive film 106, the insulating film 102, and the substrate 100. The support part 240 has an electrode and an electrode extraction part (not shown) for connecting the diaphragm 210 and the bias power supply circuit 1000 in the same manner as the sound sensing part according to the first embodiment, and the opening 242 of the support part 240 is The back cavity is configured in the same manner as the opening 42 according to the first embodiment. In the sound sensing part according to the first reference example , the suspension part 224 can be made of an electrically conductive material to form the suspension part 220 as an electrode extraction part.

図８は、製造後から所定時間経過したコンデンサマイクロホン２の感音部の形態を示す模式図である。
上述したように、懸架部２２０の中継部２２４の一端２２４ａは、支持部２４０から伸びている梁部２２２に固定されている。一方、中継部２２４の他端２２４ｂは、支持部２４０に固定されていないダイヤフラム２１０に固定されている。したがって、支持部２４０の他端２２４ｂがダイヤフラム２１０の引張応力によりダイヤフラム２１０の中央側に引っ張られると、中継部２２４は他端２２４ｂ側が一端２２４ａ側を中心として回転するようにダイヤフラム２１０の中央側に他端２２４ｂを向けて傾斜する。このとき梁部２２２は、ダイヤフラム２１０の引張応力により変位する中継部２２４に押し上げられて変形する。 FIG. 8 is a schematic diagram showing the form of the sound sensing part of the condenser microphone 2 after a predetermined time has elapsed since manufacture.
As described above, one end 224 a of the relay unit 224 of the suspension unit 220 is fixed to the beam unit 222 extending from the support unit 240. On the other hand, the other end 224 b of the relay unit 224 is fixed to the diaphragm 210 that is not fixed to the support unit 240. Therefore, when the other end 224b of the support portion 240 is pulled toward the center side of the diaphragm 210 due to the tensile stress of the diaphragm 210, the relay portion 224 moves toward the center side of the diaphragm 210 so that the other end 224b side rotates around the one end 224a side. It inclines toward the other end 224b. At this time, the beam portion 222 is pushed up and deformed by the relay portion 224 that is displaced by the tensile stress of the diaphragm 210.

このように、ダイヤフラム２１０の引張応力により中継部２２４の他端２２４ｂが一端２２４ａよりもダイヤフラム２１０の中央側に寄ることで、ダイヤフラム２１０の引張応力は緩和されて、製造直後よりも小さな引張応力が残留する。この結果、ダイヤフラム２１０が音波により大きな振幅で振動することで、コンデンサマイクロホン２の感度は高まる。さらにコンデンサマイクロホン２では、ダイヤフラム２１０がバックプレート２３０に近づくことにより感度が高まる。   As described above, the other end 224b of the relay portion 224 is closer to the center side of the diaphragm 210 than the one end 224a due to the tensile stress of the diaphragm 210, so that the tensile stress of the diaphragm 210 is relaxed and a tensile stress smaller than that immediately after manufacturing is reduced. Remains. As a result, the diaphragm 210 vibrates with a large amplitude due to the sound wave, thereby increasing the sensitivity of the condenser microphone 2. Further, the sensitivity of the condenser microphone 2 increases as the diaphragm 210 approaches the back plate 230.

したがってコンデンサマイクロホン２では、以下に説明するようにダイヤフラム２１０に残留する製造直後の引張応力に寄らずその感度を高めることができる。すなわち、ダイヤフラム２１０に残留する製造直後の引張応力が小さい場合、ダイヤフラム２１０に僅かな引張応力が残留するまでその引張応力が緩和されるとともに、ダイヤフラム２１０がバックプレート２３０に近づくことにより、コンデンサマイクロホン２の感度は高まる。一方、ダイヤフラム２１０に残留する製造直後の引張応力が大きい場合、ダイヤフラム２１０には製造直後の引張応力が小さい場合より大きな引張応力が応力緩和後においても残留することがある。しかし、このときダイヤフラム２１０は製造直後の引張応力が小さい場合よりもバックプレート２３０に近づくため、ダイヤフラム２１０の製造直後の引張応力が小さい場合と同程度まで感度を高めることが可能である。この結果コンデンサマイクロホン２によると、ダイヤフラム２１０の製造直後の引張応力がばらつきに伴う感度のばらつきを抑制することができる。   Therefore, the condenser microphone 2 can increase its sensitivity without depending on the tensile stress immediately after manufacture remaining in the diaphragm 210 as described below. That is, when the tensile stress immediately after manufacturing remaining in the diaphragm 210 is small, the tensile stress is relieved until a slight tensile stress remains in the diaphragm 210, and the diaphragm 210 approaches the back plate 230, whereby the condenser microphone 2 The sensitivity of increases. On the other hand, when the tensile stress immediately after manufacturing remaining in the diaphragm 210 is large, a larger tensile stress may remain in the diaphragm 210 even after stress relaxation than when the tensile stress immediately after manufacturing is small. However, at this time, since the diaphragm 210 is closer to the back plate 230 than when the tensile stress immediately after manufacture is small, the sensitivity can be increased to the same extent as when the tensile stress immediately after manufacture of the diaphragm 210 is small. As a result, according to the condenser microphone 2, it is possible to suppress variations in sensitivity due to variations in tensile stress immediately after the manufacture of the diaphragm 210.

尚、ダイヤフラム２１０が３つの懸架部２２０により支持部２４０に張り渡されているコンデンサマイクロホン２を例示したが、ダイヤフラム２１０は２つ又は４つ以上の懸架部２２０により支持部２４０に張り渡してもよい。   In addition, although the condenser microphone 2 in which the diaphragm 210 is stretched to the support portion 240 by the three suspension portions 220 is illustrated, the diaphragm 210 may be stretched to the support portion 240 by two or four suspension portions 220. Good.

また、コンデンサマイクロホン２の構成及び製造工程の簡素化のため、バックプレート２３０を構成する導電膜１１２と懸架部２２０の梁部２２２を構成する導電膜１１４とは同一層で形成することが望ましい。しかし導電膜１１２と導電膜１１４とは互いに異なる層に形成してもよい。この場合、懸架部２２０の梁部２２２は、図９に示すように支持部２４０の全周から伸びる環状でもよい。また中継部２２４は、図１０に示すようにダイヤフラム２１０の中央部２１０ａを囲む環状に形成してもよいし、Ｃ字状に形成してもよい。
また、コンデンサマイクロホン２は、ダイヤフラム２１０がバックプレート２３０よりも音源側に位置し、ダイヤフラム２１０に直接音波が伝搬するように構成してもよい。 In order to simplify the configuration and the manufacturing process of the condenser microphone 2, it is desirable that the conductive film 112 constituting the back plate 230 and the conductive film 114 constituting the beam portion 222 of the suspension portion 220 are formed in the same layer. However, the conductive film 112 and the conductive film 114 may be formed in different layers. In this case, the beam part 222 of the suspension part 220 may have an annular shape extending from the entire circumference of the support part 240 as shown in FIG. Further, the relay portion 224 may be formed in an annular shape surrounding the central portion 210a of the diaphragm 210 as shown in FIG. 10, or may be formed in a C shape.
In addition, the condenser microphone 2 may be configured such that the diaphragm 210 is positioned closer to the sound source than the back plate 230, and the sound wave propagates directly to the diaphragm 210.

（製造方法）
図１１から図１３は、コンデンサマイクロホン２の製造方法を示す模式図である。（Ａ）は（Ｂ）の図１１（Ｂ１）に示すＡ１１−Ａ１１線による断面図である。
はじめに、図１１（Ａ１）に示すように、第一実施例に係る製造方法と同様にして、基板１００上に絶縁膜１０２を形成し、絶縁膜１０２上に導電膜１０３を形成する。 (Production method)
FIG. 11 to FIG. 13 are schematic views showing a method for manufacturing the condenser microphone 2. (A) is sectional drawing by the A11-A11 line | wire shown to FIG. 11 (B1) of (B).
First, as shown in FIG. 11A1, the insulating film 102 is formed over the substrate 100 and the conductive film 103 is formed over the insulating film 102 in the same manner as in the manufacturing method according to the first embodiment.

次に、導電膜１０３をパターニングすることにより、ダイヤフラム２１０を構成する導電膜１０４と支持部２４０を構成する導電膜１０６とを形成する（図１１（Ｂ２）参照）。具体的には例えば、導電膜１０３のパターニングは以下のように行う。まず、導電膜１０３の導電膜１０４及び導電膜１０６として残存させる部分を覆い、導電膜１０３の不要な部分を露出させるレジスト膜５０８を導電膜１０３上にリソグラフィを用いて形成する。次に、図１１（Ｂ２）に示すように、レジスト膜５０８から露出する導電膜１０３をＲＩＥ等でエッチングすることにより、導電膜１０４及び導電膜１０６を形成する。そしてレジスト膜５０８を除去する。   Next, the conductive film 103 that forms the diaphragm 210 and the conductive film 106 that forms the support portion 240 are formed by patterning the conductive film 103 (see FIG. 11B2). Specifically, for example, the patterning of the conductive film 103 is performed as follows. First, a resist film 508 that covers portions of the conductive film 103 that remain as the conductive films 104 and 106 and exposes unnecessary portions of the conductive film 103 is formed over the conductive film 103 by lithography. Next, as illustrated in FIG. 11B2, the conductive film 104 and the conductive film 106 are formed by etching the conductive film 103 exposed from the resist film 508 by RIE or the like. Then, the resist film 508 is removed.

次に、図１１（Ａ３）に示すように、絶縁膜１０２上に導電膜１０４及び導電膜１０６より厚い絶縁膜１０７をＣＶＤ等で形成する。
次に、絶縁膜１０７上に導電膜１１１をＣＶＤ等で形成する。 Next, as illustrated in FIG. 11A3, an insulating film 107 thicker than the conductive film 104 and the conductive film 106 is formed over the insulating film 102 by CVD or the like.
Next, a conductive film 111 is formed over the insulating film 107 by CVD or the like.

次に、図１２（Ｂ４）に示すように、導電膜１１１をパターニングすることにより、バックプレート２３０を構成する導電膜１１２と懸架部２２０及び支持部２４０を構成する導電膜１１４とを形成する。具体的には例えば、導電膜１１１のパターニングは以下のように行う。まず、導電膜１１１の導電膜１１２及び導電膜１１４として残存させる部分を覆い、導電膜１１１の不要な部分を露出させるレジスト膜５１２を導電膜１１１上にリソグラフィで形成する。次にレジスト膜５１２から露出する導電膜１１１をＲＩＥ等でエッチングすることにより、導電膜１１２及び導電膜１１４を形成する。そしてレジスト膜５１２を除去する。このように導電膜１１２と導電膜１１４とを同一の導電膜１１１から形成することにより、コンデンサマイクロホン２の構成及び製造工程を簡素化することができる。   Next, as shown in FIG. 12B4, the conductive film 111 is patterned to form the conductive film 112 that forms the back plate 230, and the conductive film 114 that forms the suspension part 220 and the support part 240. Specifically, for example, the patterning of the conductive film 111 is performed as follows. First, a resist film 512 that covers portions of the conductive film 111 that remain as the conductive films 112 and 114 and exposes unnecessary portions of the conductive film 111 is formed on the conductive film 111 by lithography. Next, the conductive film 112 and the conductive film 114 are formed by etching the conductive film 111 exposed from the resist film 512 by RIE or the like. Then, the resist film 512 is removed. By forming the conductive film 112 and the conductive film 114 from the same conductive film 111 in this way, the configuration and manufacturing process of the capacitor microphone 2 can be simplified.

次に、図１２（Ａ５）に示すように、絶縁膜１０２及び絶縁膜１０７を整形する。具体的には例えば、絶縁膜１０２及び絶縁膜１０７は以下のように整形する。まず、絶縁膜１０２及び絶縁膜１０７の不要な部分を露出させるレジスト膜５１４を形成する。次に、レジスト膜５１４から露出する絶縁膜１０２及び絶縁膜１０７をＲＩＥ等で除去する。そしてレジスト膜５１４を除去する。   Next, as illustrated in FIG. 12A5, the insulating film 102 and the insulating film 107 are shaped. Specifically, for example, the insulating film 102 and the insulating film 107 are shaped as follows. First, a resist film 514 that exposes unnecessary portions of the insulating film 102 and the insulating film 107 is formed. Next, the insulating film 102 and the insulating film 107 exposed from the resist film 514 are removed by RIE or the like. Then, the resist film 514 is removed.

次に、図１２（Ａ６）に示すように、第一実施例に係る製造方法と同様にして、支持部２４０の開口部２４２を構成する開口部１２０を基板１００に形成する。
次に、第一実施例に係る製造方法と同様に通孔３２を露出させるレジスト膜５１６を用いて、図１３（Ａ７）に示すように、絶縁膜１０２の一部と絶縁膜１０７の一部とを除去する。これにより、支持部２４０の開口部２４２を構成する開口部１２２が絶縁膜１０２に形成され、絶縁膜１０７から中継部２２４を構成する絶縁膜１０８と支持部２４０を構成する絶縁膜１１０とが形成される。この結果、ダイヤフラム２１０とバックプレート２３０との間の空隙２５０が形成され、中継部２２４と支持部２４０が形成され、コンデンサマイクロホン２の感音部が得られる。 Next, as shown in FIG. 12 (A6), the opening 120 constituting the opening 242 of the support 240 is formed in the substrate 100 in the same manner as in the manufacturing method according to the first embodiment.
Next, as shown in FIG. 13A7, a part of the insulating film 102 and a part of the insulating film 107 are formed using the resist film 516 that exposes the through holes 32 in the same manner as in the manufacturing method according to the first example. And remove. As a result, the opening 122 that forms the opening 242 of the support portion 240 is formed in the insulating film 102, and the insulating film 108 that forms the relay portion 224 and the insulating film 110 that forms the support portion 240 are formed from the insulating film 107. Is done. As a result, the gap 250 between the diaphragm 210 and the back plate 230 is formed, the relay part 224 and the support part 240 are formed, and the sound sensing part of the condenser microphone 2 is obtained.

（第二参考例）
図１４と図１５は、第二参考例によるコンデンサマイクロホン３の構成を示す模式図である。図１５（Ａ）は図１４のＡ１５−Ａ１５線による断面図、図１５（Ｂ）は図１４のＢ１５−Ｂ１５線による断面図である。コンデンサマイクロホン３の検出部は、コンデンサマイクロホン１の検出部と実質的に同一である。以下、感音部の構成、コンデンサマイクロホン２の製造方法の順に説明する。 ( Second reference example )
14 and 15 are schematic views showing the configuration of the condenser microphone 3 according to the second reference example . 15A is a cross-sectional view taken along line A15-A15 in FIG. 14, and FIG. 15B is a cross-sectional view taken along line B15-B15 in FIG. The detection unit of the condenser microphone 3 is substantially the same as the detection unit of the condenser microphone 1. Hereinafter, the configuration of the sound sensing unit and the manufacturing method of the condenser microphone 2 will be described in this order.

（感音部の構成）
コンデンサマイクロホン３のダイヤフラムの構成は、コンデンサマイクロホン２のダイヤフラム２１０と実質的に同一である。
バックプレート３３０は、導電膜３００の絶縁膜１０２に固着していない部分と絶縁膜３０２と導電膜１１２とで構成されている。導電膜１１２は導電膜３００及び絶縁膜３０２により担持されている。尚、バックプレート３３０は、導電膜３００に換えて、導電膜３００と同形状の絶縁膜を有してもよい。 (Configuration of sound sensor)
The configuration of the diaphragm of the condenser microphone 3 is substantially the same as that of the diaphragm 210 of the condenser microphone 2.
The back plate 330 includes a portion of the conductive film 300 that is not fixed to the insulating film 102, the insulating film 302, and the conductive film 112. The conductive film 112 is supported by the conductive film 300 and the insulating film 302. Note that the back plate 330 may include an insulating film having the same shape as the conductive film 300 instead of the conductive film 300.

支持部３４０は、導電膜１１４及び導電膜３００の絶縁膜１１０に固着している部分と、絶縁膜１１０と絶縁膜１０２と基板１００とで構成されている。支持部３４０は、可動電極としてのダイヤフラム２１０と固定電極としてのバックプレート３３０との間に空隙３５０が形成されるように、ダイヤフラム２１０とバックプレート３３０とを支持している。   The support portion 340 includes a portion of the conductive film 114 and the conductive film 300 that are fixed to the insulating film 110, the insulating film 110, the insulating film 102, and the substrate 100. The support portion 340 supports the diaphragm 210 and the back plate 330 so that a gap 350 is formed between the diaphragm 210 as a movable electrode and the back plate 330 as a fixed electrode.

（製造方法）
図１６と図１７は、コンデンサマイクロホン３の製造方法を示す模式図である。（Ａ）と（Ｂ）は、それぞれ（Ｃ）の図１６（Ｃ１）に示すＡ１６−Ａ１６線とＢ１６−Ｂ１６線による断面図である。 (Production method)
16 and 17 are schematic views showing a method for manufacturing the condenser microphone 3. FIGS. 16A and 16B are cross-sectional views taken along lines A16-A16 and B16-B16 shown in FIG. 16C1 of FIG.

はじめに、第一実施例に係る製造方法と同様にして、基板１００上に絶縁膜１０２を形成し、絶縁膜１０２上に導電膜１０３を形成する（図４（Ａ１）参照）。
次に、図１６（Ｃ１）に示すように、導電膜１０３をパターニングすることにより、ダイヤフラム２１０を構成する導電膜１０４とバックプレート３３０及び支持部３４０を構成する導電膜３００とを形成する。 First, in the same manner as in the manufacturing method according to the first example, the insulating film 102 is formed over the substrate 100, and the conductive film 103 is formed over the insulating film 102 (see FIG. 4A1).
Next, as illustrated in FIG. 16C1, the conductive film 103 that forms the diaphragm 210 and the conductive film 300 that forms the back plate 330 and the support portion 340 are formed by patterning the conductive film 103.

次に、図１６（Ａ２）に示すように、第一実施例に係る製造方法と同様にして、絶縁膜１０２上に導電膜１０４及び導電膜３００より厚い絶縁膜１０７を形成し、絶縁膜１０７上に導電膜１１１を形成する。
次に、図１７（Ｃ３）に示すように、導電膜１１１をパターニングすることにより、バックプレート３３０及び支持部３４０を構成する導電膜１１２と梁部２２２及び支持部３４０を構成する導電膜１１４とを形成する。 Next, as shown in FIG. 16A2, an insulating film 107 thicker than the conductive film 104 and the conductive film 300 is formed over the insulating film 102 in the same manner as in the manufacturing method according to the first example. A conductive film 111 is formed thereon.
Next, as shown in FIG. 17C3, the conductive film 111 is patterned to form the back plate 330 and the conductive film 112 constituting the support portion 340, the beam portion 222, and the conductive film 114 constituting the support portion 340. Form.

次に、図１７（Ｂ４）に示すように、第一実施例に係る製造方法と同様にして、基板１００に開口部１２０を形成し、絶縁膜１０２の一部と絶縁膜１０７の一部とを除去する等して、コンデンサマイクロホン３の感音部を得る。   Next, as shown in FIG. 17B4, the opening 120 is formed in the substrate 100 in the same manner as in the manufacturing method according to the first embodiment, and a part of the insulating film 102 and a part of the insulating film 107 are formed. The sound sensing part of the condenser microphone 3 is obtained, for example, by removing.

第一実施例によるコンデンサマイクロホンの感音部を示す模式図。The schematic diagram which shows the sound sensing part of the capacitor | condenser microphone by a 1st Example. 第一実施例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図。The schematic diagram which shows the condenser microphone by a 1st Example. 第一実施例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図。The schematic diagram which shows the condenser microphone by a 1st Example. 第一実施例によるコンデンサマイクロホンの製造方法を示す模式図。The schematic diagram which shows the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone by a 1st Example. 第一実施例によるコンデンサマイクロホンの製造方法を示す模式図。The schematic diagram which shows the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone by a 1st Example. 第一参考例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図。 The schematic diagram which shows the condenser microphone by a 1st reference example . 第一参考例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図。 The schematic diagram which shows the condenser microphone by a 1st reference example . 第一参考例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図。 The schematic diagram which shows the condenser microphone by a 1st reference example . 第一参考例によるコンデンサマイクロホンの変形例を示す模式図。（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ９−Ｂ９線による断面図である。 The schematic diagram which shows the modification of the capacitor | condenser microphone by a 1st reference example . (A) is a top view, (B) is sectional drawing by the B9-B9 line | wire of (A). 第一参考例によるコンデンサマイクロホンの変形例を示す模式図。（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ１０−Ｂ１０線による断面図である。 The schematic diagram which shows the modification of the capacitor | condenser microphone by a 1st reference example . (A) is a top view, (B) is sectional drawing by the B10-B10 line | wire of (A). 第一参考例によるコンデンサマイクロホンの製造方法を示す模式図。 The schematic diagram which shows the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone by a 1st reference example . 第一参考例によるコンデンサマイクロホンの製造方法を示す模式図。 The schematic diagram which shows the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone by a 1st reference example . 第一参考例によるコンデンサマイクロホンの製造方法を示す模式図。 The schematic diagram which shows the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone by a 1st reference example . 第二参考例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図。 The schematic diagram which shows the condenser microphone by the 2nd reference example . 第二参考例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図。 The schematic diagram which shows the condenser microphone by the 2nd reference example . 第二参考例によるコンデンサマイクロホンの製造方法を示す模式図。 The schematic diagram which shows the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone by the 2nd reference example . 第二参考例によるコンデンサマイクロホンの製造方法を示す模式図。 The schematic diagram which shows the manufacturing method of the capacitor | condenser microphone by the 2nd reference example .

符号の説明Explanation of symbols

１、２、３：コンデンサマイクロホン、１０、２１０：ダイヤフラム、１０ａ、２１０ａ：中央部（ダイヤフラムの中央部）、１０ｂ、２１０ｂ：近端部（ダイヤフラムの近端部）、２０：スペーサ、２０ａ：一端（スペーサの一端）、２０ｂ：他端（スペーサの他端）、３０、２３０、３３０：バックプレート、３２：通孔、４０、２４０、３４０：支持部、５０、２５０、３５０：空隙、２２０：懸架部、２２２：梁部、２２４：中継部、２２４ａ：一端（中継部の一端）、２２４ｂ：他端（中継部の他端） 1, 2, 3: Condenser microphone, 10, 210: Diaphragm, 10a, 210a: Central part (center part of diaphragm), 10b, 210b: Near end part (near end part of diaphragm), 20: Spacer, 20a: One end (One end of spacer), 20b: other end (other end of spacer), 30, 230, 330: back plate, 32: through hole, 40, 240, 340: support, 50, 250, 350: gap, 220: Suspension part, 222: Beam part, 224: Relay part, 224a: One end (one end of the relay part), 224b: The other end (the other end of the relay part)

Claims (2)

支持部と、
固定電極を有し前記支持部に張り渡されているプレートと、
少なくとも中央部に可動電極を有し音波によって振動するダイヤフラムと、
一端が前記プレートに固定され他端が前記ダイヤフラムの前記中央部を囲むように前記ダイヤフラムの近端部に固定され、前記プレートと前記ダイヤフラムとの間に空隙を形成しているスペーサと、を備え、
前記スペーサの前記他端は、前記ダイヤフラムの引張応力により前記一端よりも前記ダイヤフラムの中央側に寄っていることで、前記ダイヤフラムの引張応力が緩和されている、コンデンサマイクロホン。 A support part;
A plate having a fixed electrode and stretched across the support;
A diaphragm having a movable electrode at least in the center and vibrating by sound waves;
A spacer having one end fixed to the plate and the other end fixed to the near end of the diaphragm so as to surround the central portion of the diaphragm, and forming a gap between the plate and the diaphragm. ,
The condenser microphone , wherein the other end of the spacer is closer to the center side of the diaphragm than the one end due to the tensile stress of the diaphragm, thereby relaxing the tensile stress of the diaphragm . 前記プレートは、前記ダイヤフラムの引張応力により変位する前記スペーサに押し上げられて変形している、請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。 The condenser microphone according to claim 1, wherein the plate is pushed up and deformed by the spacer that is displaced by a tensile stress of the diaphragm .
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