JP4737721B2

JP4737721B2 - コンデンサマイクロホン

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Publication number: JP4737721B2
Application number: JP2006065402A
Authority: JP
Inventors: 幸俊鈴木
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2006-03-10
Filing date: 2006-03-10
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2026-03-10
Also published as: JP2007243768A

Description

本発明はコンデンサマイクロホンに関し、特に半導体膜を用いたコンデンサマイクロホンに関する。

従来、半導体デバイスの製造プロセスを応用して製造可能なコンデンサマイクロホンが知られている。コンデンサマイクロホンは、プレートと音波によって振動するダイヤフラムのそれぞれに電極を有し、プレートとダイヤフラムとは絶縁性のスペーサによって互いに離間した状態で支持されている。コンデンサマイクロホンは、ダイヤフラムの変位による静電容量の変化を電気信号に変換して出力する。コンデンサマイクロホンの感度は、電極間距離に対するダイヤフラムの変位の割合を増大させ、スペーサのリーク電流を低減し、寄生容量を低減することによって向上する。

特許文献１には、ダイヤフラムを単結晶エピタキシャル層で構成し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では、ダイヤフラムを単結晶エピタキシャル層で構成することにより、ダイヤフラムの残留応力を低減し、コンデンサマイクロホンの感度を高めようとしている。しかしながら、一般に半導体デバイスの製造プロセスを応用したコンデンサマイクロホンの製造工程では、シリコン酸化膜上にダイヤフラムとしてのシリコン膜を形成し、ダイヤフラム形成後にシリコン酸化膜の一部を除去することにより、バックキャビティを形成したり、電極間の空隙を形成する。ところが、シリコン酸化膜上にシリコンをエピタキシャル成長させることは困難であり、特許文献１に記載されているようなコンデンサマイクロホンの製造は容易でない。

特許第２５３０３０５号公報

本発明は上述の問題を解決するために創作されたものであって、ダイヤフラムの残留応力が低減されている、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。

（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、第一プレートと、可動電極を有し音波によって振動するダイヤフラムと、一端が前記第一プレートに固定され他端が前記ダイヤフラムの近端部に固定され前記第一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、前記第一プレートと前記ダイヤフラムの外側に形成されている支持部と、前記第一プレートの端部から前記支持部まで伸びて前記支持部に接続され、前記第一プレートと前記ダイヤフラムと前記スペーサとからなる構造体を前記支持部に掛け渡し、前記ダイヤフラムの残留応力を変形により吸収している懸架部と、を備える
第一プレートとダイヤフラムとスペーサとからなる構造体は、第一プレートの端部から前記支持部まで伸びる懸架部によって支持部に掛け渡されている。この状態で、懸架部はダイヤフラムの残留応力を変形により吸収している。このようにしてダイヤフラムの残留応力を低減することにより、ダイヤフラム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の感度を高めることができる。

（２）前記第一プレートと前記ダイヤフラムとは同一材料で形成されることが望ましい。
第一プレートとダイヤフラムとを同一材料で形成することにより、第一プレートの残留応力とダイヤフラムの残留応力とを容易に制御することができる。第一プレートの残留応力とダイヤフラムの残留応力とを制御することにより、第一プレートとダイヤフラムとスペーサの構造体をダイヤフラムの残留応力に応じて大きく変形させることができるため、ダイヤフラムの残留応力を効果的に低減することができる。

（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、固定電極を有し、前記第一プレートの前記ダイヤフラムを挟んだ反対側で前記ダイヤフラムに対向して前記支持部に支持されている第二プレートをさらに備える。

（４）上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンは、支持部と、前記支持部に支持され固定電極を有するプレートと、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近端部に固定されて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、前記ダイヤフラムの残留応力を剪断変形により吸収しているスペーサと、を備える。
スペーサがダイヤフラムの残留応力を剪断変形により吸収することにより、残留応力が低減されたダイヤフラムを音波により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の感度を高めることができる。

以下、複数の実施例に基づいて本発明の実施の形態を説明する。各実施例において同一の符号が付された構成要素は、その符号が付された他の実施例の構成要素と対応する。
（第一実施例）
図１は本発明の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である。図１（Ａ）はバックプレート近傍の平面図である。本発明の第一実施例によるコンデンサマイクロホン１は、半導体製造プロセスを用いて製造される所謂シリコンマイクロホンである。コンデンサマイクロホン１は、図１（Ｂ）に断面図として描かれた感音部と、図１（Ｂ）に回路図として描かれた検出部とを備えている。以下、感音部の構成、検出部の構成、コンデンサマイクロホン１の作動、コンデンサマイクロホン１の製造方法の順に説明する。

（感音部の構成）
図１（Ａ）に示すように、コンデンサマイクロホン１の感音部は、ダイヤフラム１０、スペーサ２０、バックプレート３０、懸架部４０、支持部５０等から構成されている。
ダイヤフラム１０は可動電極としても機能する導電膜１０４で構成されている。具体的には例えば、ダイヤフラム１０は、厚さ０．２μｍ〜２．０μｍの多結晶シリコン（以下、ポリシリコンという。）等の半導体膜である。尚、ダイヤフラム１０は絶縁膜と可動電極としての導電膜とを含む複層膜で構成してもよい。

スペーサ２０は絶縁膜１０６で構成されている。絶縁膜１０６は、例えばＳｉＯ₂等の酸化膜である。具体的には例えば、スペーサ２０は、厚さ２．０μｍ〜６．０μｍ（望ましく４．０μｍ程度）、径方向の幅５μｍ〜２０μｍの環状に形成されている。スペーサ２０は、ダイヤフラム１０とバックプレート３０とに固定され、ダイヤフラム１０とバックプレート３０との間に空隙６０を形成している。

具体的には、スペーサ２０の一端２２がバックプレート３０の近端部に固定され、他端２４がダイヤフラム１０の近端部に固定されている。ここで近端部とは端部を含む端部に近い部分のことである。尚、図１（Ａ）にダイヤフラム１０及びバックプレート３０の全周を固定している環状のスペーサ２０を例示したが、Ｃ字状のスペーサを設けてもよいし、図２に示すようにダイヤフラム１０の中央部とバックプレート３０の中央部とを囲むように複数のスペーサ２０を設けてもよい。

プレートとしてのバックプレート３０は、導電膜１１０の絶縁膜１０６に固着している部分とその内側の部分とで構成されている。具体的には例えば、導電膜１１０は厚さ０．５μｍ〜２．５μｍのポリシリコン膜である。導電膜１１０は固定電極としても機能する。バックプレート３０には複数の通孔３２が形成されている。通孔３２は音源からの音波を通過させるためのものである。尚、バックプレート３０は絶縁膜と固定電極としての導電膜とを含む複層膜で構成してもよい。

懸架部４０は、導電膜１１０の絶縁膜１０８に固着していない部分であって、導電膜１１０のバックプレート３０を構成している部分よりも外側の部分で構成されている。懸架部４０はバックプレート３０の外周から放射状に伸びる帯状である。

支持部５０は、導電膜１１０の絶縁膜１０８に固着している部分と、絶縁膜１０８と、絶縁膜１０２と、基板１００とで構成されている。絶縁膜１０２と絶縁膜１０８は、例えばＳｉＯ₂等の酸化膜である。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。支持部５０には、基板１００と絶縁膜１０２と絶縁膜１０８とを貫通する開口部５２が形成されている。開口部５２の内周面と導電膜１０４と絶縁膜１０６と導電膜１１０とにより形成されている凹部は、コンデンサマイクロホン１のバックキャビティとして機能する。

以上説明したように、ダイヤフラム１０とバックプレート３０とがスペーサ２０により結合されることにより、ダイヤフラム１０とスペーサ２０とバックプレート３０とは一つの構造体を形成している。したがって、ダイヤフラム１０に応力が残留していると、上述の構造体はダイヤフラム１０の残留応力に応じて変形しようとする。具体的には例えば、ダイヤフラム１０に大きな引張応力が残留している場合、ダイヤフラム１０とスペーサ２０とバックプレート３０とからなる構造体はダイヤフラム１０を収縮させるように変形しようとする。

帯状の懸架部４０の剛性は、ダイヤフラム１０とスペーサ２０とバックプレート３０とからなる構造体の剛性より低い。そのため、懸架部４０はダイヤフラム１０とスペーサ２０とバックプレート３０とからなる構造体の上述した変形を妨げることなく、構造体の変形による変位を吸収する。すなわち、懸架部４０はダイヤフラム１０の残留応力をその変形により吸収する。

具体的には例えば、図３（Ａ）に示すように、ダイヤフラム１０とスペーサ２０とバックプレート３０とからなる構造体がダイヤフラム１０の引張応力により収縮する場合、懸架部４０は伸びることでダイヤフラム１０の引張応力を吸収する。また図３（Ｂ）に示すように、ダイヤフラム１０とスペーサ２０とバックプレート３０とからなる構造体がダイヤフラム１０の圧縮応力により伸張する場合、懸架部４０は縮むことでダイヤフラム１０の圧縮応力を吸収する。このようにして懸架部４０がダイヤフラム１０の残留応力を緩和することにより、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。

また、懸架部４０は上述の変形で残留応力が増大することにより、所定の剛性を有している。ここで所定の剛性とは、懸架部４０が音波によって変形することによりコンデンサマイクロホン１の感度を低下させない程度の剛性を意味する。懸架部４０が音波によって変形することで構造体が振動すると、ダイヤフラム１０の音波による振幅が小さくなるからである。

尚、ダイヤフラム１０とスペーサ２０とバックプレート３０とからなる構造体がダイヤフラム１０の残留応力に応じて変形可能な限り、構造体を構成する膜の材料や形状は例示した材料や形状に限定されるものではない。
また、懸架部４０は、ダイヤフラム１０とスペーサ２０とバックプレート３０とからなる構造体の変形による変位を変形することによって吸収可能な限り、どのような材料で形成されてもよく、どのような形状でもよい。例えば、図４に示すように導電膜１１０の中央部の外側に多数の通孔４２を形成することにより、ダイヤフラム１０より剛性の低い懸架部４０を形成してもよい。また、懸架部４０はダイヤフラム１０の端部から伸びてもよい。
また、コンデンサマイクロホン１は、ダイヤフラム１０がバックプレート３０よりも音源側に位置し、ダイヤフラム１０に直接音波が伝搬するように構成してもよい。

（検出部の構成）
ダイヤフラム１０はバイアス電源回路１００６に接続され、バックプレート３０は抵抗器１０００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の入力端にも接続されている。

具体的には例えば、ダイヤフラム１０を構成している導電膜１０４と基板１００とには、バイアス電源回路１００６の出力端に接続されるリード線１００４が接続されている。バックプレート３０を構成している導電膜１１０には、抵抗器１０００の一端に接続されるリード線１００２が接続され、抵抗器１０００の他端にはコンデンサマイクロホン１が実装されているプリント基板のグランドに接続されるリード線１００８が接続されている。抵抗器１０００としては抵抗値が大きなものを使用する。具体的には抵抗器１０００は、Ｇルオーダーの電気抵抗を有するものが望ましい。また、バックプレート３０と抵抗器１０００とを接続しているリード線１００２はプリアンプ１０１０の入力端にも接続されている。

（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。

ダイヤフラム１０は上述したように抵抗値が大きい抵抗器１０００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器１０００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ダイヤフラム１０とバックプレート３０との間の電圧の変化として取り出すことができる。

コンデンサマイクロホン１は、ダイヤフラム１０のグランドに対する電圧の変化をプリアンプ１０１０で増幅することにより、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。

上述したようにダイヤフラム１０の残留応力は懸架部４０の変形により低減されている。この結果、ダイヤフラム１０は音波により大きな振幅で振動するため、マイクコンデンサの静電容量の変化量は増大し、コンデンサマイクロホン１は音圧の変化を大きな振幅の電気信号として出力することができる。すなわち、ダイヤフラム１０の残留応力を懸架部４０の変形で吸収することにより、コンデンサマイクロホン１の感度を高めることができる。

（製造方法）
図５と図６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Ａ５−Ａ５線（図５（Ｂ１）参照）による断面図である。
はじめに、図５（Ａ１）に示すように、基板１００上に絶縁膜１０２を形成する。具体的には、基板１００の表面に例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等で絶縁材料を堆積させることにより、基板１００上に絶縁膜１０２を形成する。尚、ＳＯＩ基板を用いることにより、本工程は省略可能である。
次に、絶縁膜１０２上に導電膜１０４をＣＶＤ等で形成する。

次に、図５（Ｂ２）に示すように、導電膜１０４をパターニングすることにより、ダイヤフラム１０を形成する。具体的には例えば、導電膜１０４のパターニングは以下のように行う。まず、導電膜１０４のダイヤフラム１０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１０５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１０４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１０４上にレジスト膜１０５を形成する。レジスト膜の除去には、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）等のレジスト剥離液を用いる。次にレジスト膜１０５から露出する導電膜１０４をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等でエッチングすることにより、ダイヤフラム１０を形成する。そしてレジスト膜１０５を除去する。

次に、図５（Ａ３）に示すように、絶縁膜１０２上に導電膜１０４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、絶縁膜１０２及び絶縁膜１０７（以下、絶縁膜という。）を導電膜１０４及び導電膜１１０（以下、導電膜という）に対して選択的に除去するため、絶縁膜は導電膜に対して選択比の高い材料で形成する。例えば導電膜をポリシリコンで形成する場合は、絶縁膜はＳｉＯ₂で形成すればよい。

また、絶縁膜を導電膜に対して選択的に除去する工程では、絶縁膜の一部を除去し絶縁膜のコンデンサマイクロホン１を構成する部分を残存させるため、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１１０をＣＶＤ等で形成する。例えば導電膜１１０はポリシリコン膜である。
次に、図６（Ｂ４）に示すように、導電膜１１０をパターニングすることにより、バックプレート３０と懸架部４０とを形成する。具体的には例えば、導電膜１１０のパターニングは、導電膜１０４のパターニングと同様にしてレジスト膜１１１から露出する導電膜１１０をＲＩＥ等でエッチングすることにより行う。

次に、図６（Ａ５）に示すように、支持部５０の開口部５２を構成する開口部１１２を基板１００に形成する。具体的には開口部１１２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１１２を形成する部位を露出させるレジスト膜１１３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１１３から露出する部分をエッチングストッパ層としての絶縁膜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１１２を形成する。そしてレジスト膜１１３を除去する。

次に、図６（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５０の開口部５２を構成する開口部１１４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１０６と支持部５０を構成する絶縁膜１０８とを形成する。具体的には例えば、絶縁膜１０２及び絶縁膜１０７は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１１２、導電膜１１０に形成されている通孔３２、導電膜１１０の隣り合う懸架部４０の間に形成されている開口部等から絶縁膜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。これによりスペーサ２０、支持部５０及びダイヤフラム１０とバックプレート３０との間の空隙６０が形成され、コンデンサマイクロホン１の感音部が得られる。

（第二実施例）
第二実施例によるコンデンサマイクロホンの各構成要素は、感音部の懸架部を除き、第一実施例のコンデンサマイクロホン１の対応する構成要素と実質的に同一である。
図７は、第二実施例によるコンデンサマイクロホンの懸架部の近傍を示す模式図である。第二実施例によるコンデンサマイクロホン２の懸架部２４０は、バックプレート３０の端部から屈曲しながら支持部５０まで伸びている（図７（Ａ）参照）。この懸架部２４０の屈曲部分が変形することにより、ダイヤフラム１０の残留応力が吸収される（図７（Ｂ）、（Ｃ）参照）。

（第三実施例）
第三実施例によるコンデンサマイクロホンの各構成要素は、感音部のスペーサを除き、第一実施例のコンデンサマイクロホン１の対応する構成要素と実質的に同一である。

図８は、第三実施例によるコンデンサマイクロホン３のスペーサ３２０を説明するための模式図である。スペーサ３２０はダイヤフラム１０の残留応力による変形に応じて剪断変形する。このスペーサ３２０の剪断変形により、ダイヤフラム１０の残留応力が吸収されるため、ダイヤフラム１０の残留応力は低減される。この場合、懸架部４０の剛性は問題とならずダイヤフラム１０よりもバックプレート２０よりも高くてもよい。バックプレート３０と懸架部４０とが請求項に記載の「プレート」に相当する。

（第四実施例）
図９は、本発明の第四実施例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図である。第四実施例によるコンデンサマイクロホン４の各構成要素は、感音部のスペーサ４２０を除き、第一実施例のコンデンサマイクロホン１の対応する構成要素と実質的に同一である。

スペーサ４２０は絶縁膜４００の突部４００ａで構成されている。絶縁膜４００は、第一実施例に係るバックプレート３０を構成する導電膜１１０と同様に支持部５０に掛け渡されている。絶縁膜４００の突部４００ａは、ダイヤフラム１０を構成している導電膜１０４側に突出し、その端面が導電膜１０４に固着している。尚、スペーサ４２０は、第三実施例に係るスペーサ３２０のようにダイヤフラム１０の残留応力に応じて剪断変形可能であってもよい。

（第五実施例）
図１０は、本発明の第五実施例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図である。第五実施例によるコンデンサマイクロホン５は、図１０に断面図として描かれた感音部と、図１０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５の作動の順に説明する。

（感音部の構成）
コンデンサマイクロホン５の感音部は、ダイヤフラム５１０、スペーサ５２０、懸架部５４０、支持部５５０、第一バックプレート５３０、第二バックプレート５３１等から構成されている。
ダイヤフラム５１０とスペーサ５２０と第一バックプレート５３０と懸架部５４０とは、それぞれ第一実施例によるコンデンサマイクロホン１のダイヤフラム１０とスペーサ２０とバックプレート３０と懸架部４０と実質的に同一である。

第二バックプレート５３１は、第一バックプレート５３０のダイヤフラム５１０を挟んだ反対側でダイヤフラム５１０と対向して支持部５５０に支持されている。具体的には例えば、第二バックプレート５３１は、支持部５５０に掛け渡されている導電膜５００の絶縁膜５０２に固着していない部分で構成されている。このとき導電膜５００は固定電極としても機能する。第二バックプレート５３１には通孔５３３が形成されている。通孔５３３は、ダイヤフラム５１０と第二バックプレート５３１の間に形成されている空隙５６０と、バックキャビティとを連通させる通路として機能する。尚、第二バックプレート５３１は絶縁膜と固定電極としての導電膜とを含む複層膜で構成してもよい。

（検出部の構成）
ダイヤフラム５１０にはバイアス電圧が印加されている。第一バックプレート５３０と第二バックプレート５３１とは、それぞれ抵抗器１５００と抵抗器１５０２とを介してグランドに接続されている。そして第一バックプレート５３０と第二バックプレート５３１とは、それぞれプリアンプ１５１６の２つの入力端にも接続されている。

具体的には例えば、ダイヤフラム５１０を構成している導電膜１０４には、バイアス電源回路１５１０の出力端に接続されるリード線１５０３が接続されている。また、第一バックプレート５３０を構成している導電膜１１０には抵抗器１５００の一端とプリアンプ１５１６の入力端の一方とに接続されているリード線１５０６が接続され、第二バックプレート５３１を構成している導電膜５００には抵抗器１５０２の一端とプリアンプ１５１６の入力端の他方とに接続されているリード線１５０８が接続されている。第二バックプレート５３１と抵抗器１５０２とを接続しているリード線１５０８は基板１００にも接続されている。

そして抵抗器１５００の他端と抵抗器１５０２の他端とには、コンデンサマイクロホン５が実装されている基板のグランドに接続されるリード線１５１２が接続されている。抵抗器１５００及び抵抗器１５０２としては、第一実施例によるコンデンサマイクロホン１の検出部の抵抗器１０００と同様に抵抗値が大きなものを使用する。

（コンデンサマイクロホンの作動）
ダイヤフラム５１０が第一バックプレート５３０と第二バックプレート５３１の間で音波により振動するため、ダイヤフラム５１０と第一バックプレート５３０とにより形成されているコンデンサ（以下、第一マイクコンデンサという。）の静電容量が増大すると、ダイヤフラム５１０と第二バックプレート５３１とにより形成されているコンデンサ（以下、第二マイクコンデンサという。）の静電容量が減少する。また、第一マイクコンデンサの静電容量が減少すると、第二マイクコンデンサの静電容量が増大する。この結果、ダイヤフラム５１０と第一バックプレート５３０との間の電圧とダイヤフラム５１０と第二バックプレート５３１の間との電圧とは音波により相補的に変化する。これら相補的に変化する電圧をプリアンプ１５１６で差動増幅することにより、第一マイクコンデンサの静電容量の変量と第二マイクコンデンサの静電容量の変量の合計を電気信号として取り出すことができるため、コンデンサマイクロホン５の感度を高めることができる。

（第六実施例）
図１１は、本発明の第六実施例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図である。図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＢ１１−Ｂ１１線による断面図である。第六実施例によるコンデンサマイクロホン６は、図１１（Ａ）に断面図として描かれた感音部と、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、検出部の構成の順に説明する。

（感音部の構成）
第六実施例によるコンデンサマイクロホン６の各構成要素は、支持部６５０を除き、第一実施例によるコンデンサマイクロホン１の対応する構成要素と実質的に同一である。
支持部６５０は、基板１００と絶縁膜１０２と導電膜６００と絶縁膜１０８と導電膜１１０の絶縁膜１０８に固着している部分とで構成されている。導電膜６００は、導電膜１１０の絶縁膜１０８に固着している部分と基板１００との間に形成されている。

具体的には例えば、図１１（Ｂ）に示すように、導電膜６００はダイヤフラム１０を構成する導電膜１０４を囲む略Ｃ字状であり、その切れ間を導電膜１０４が伸びている。導電膜１０４の導電膜６００の切れ間を伸びている部分は、ダイヤフラム１０にバイアス電圧を印加するための電極８０とダイヤフラム１０とを接続する導線８２を構成する。この導電膜６００は、導電膜１１０又は基板１００と同一電位にバイアスされて、コンデンサマイクロホン６の寄生容量を低減するためのガード電極６７０として機能する。詳細は後述する。

尚、ガード電極６７０を構成している導電膜６００とダイヤフラム１０を構成している導電膜１０４とは同一膜で形成することが望ましい。具体的には、第一実施例によるコンデンサマイクロホン１の製造方法と同様にして、基板１００上に絶縁膜１０２を形成し、絶縁膜１０２上に導電膜を形成する。そして、絶縁膜１０２上の導電膜をパターニングすることにより、導電膜６００と導電膜１０４を形成する。このようにしてガード電極６７０とダイヤフラム１０を同一膜から形成することにより、コンデンサマイクロホン６の製造工程を簡素化することができる。

（検出部の構成）
ダイヤフラム１０と基板１００と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。そしてバックプレート３０はプリアンプ１０１０の入力端にも接続されている。コンデンサマイクロホン６の検出部は、バックプレート３０とグランドとの間の電圧に相関する信号をプリアンプ１０１０から出力する。ガード電極６７０には検出部の出力電圧と同一電圧が印加されている。

具体的には例えば、ダイヤフラム１０を構成している導電膜１０４と基板１００とには、バイアス電源回路１０００の出力端に接続されるリード線１６００が接続されている。そして、バックプレート３０を構成している導電膜１１０には抵抗１００２の一端に接続されるリード線１６０２が接続され、抵抗１００２の他端にはコンデンサマイクロホン６の実装基板のグランドに接続されるリード線１６０４が接続されている。バックプレート３０と抵抗１００２とを接続するリード線１６０２はプリアンプ１０１０にも接続されている。プリアンプ１０１０はボルテージフォロア回路を形成しており、ガード電極６７０を構成している導電膜６００にはプリアンプ１０１０の出力端に接続されるリード線１６０６が接続されている。

バックプレート３０を構成する導電膜１１０とガード電極６７０とを同電位にすることにより、導電膜１１０とガード電極６７０との間に生じる寄生容量を除去することができ、導電膜１１０と基板１００との間に生じる寄生容量を低減することができる。この結果、コンデンサマイクロホン６の感度を高めることができる。

（第七実施例）
図１２は、本発明の第七実施例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図である。図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＢ１２−Ｂ１２線による断面図である。

コンデンサマイクロホン７の感音部の構成要素は、第一バックプレート７３０が固定電極を有していないことを除き、第五実施例によるコンデンサマイクロホン５の対応する構成要素と実質的に同一である。具体的には例えば、第一バックプレート７３０は、支持部５５０に掛け渡されている絶縁膜７１０で構成されている。第一バックプレート７３０と第二バックプレート７３１とがそれぞれ請求項に記載の「第一プレート」と「第二プレート」とに相当する。尚、第一バックプレート７３０は複層膜でもよい。

図１２（Ａ）の回路図に示すように、ダイヤフラム５１０は抵抗器１０００を介してグランドに接続され、第二バックプレート７３１はバイアス電源回路１００６に接続されている。ダイヤフラム５１０はプリアンプ１０１０の入力端にも接続されている。

具体的には例えば、ダイヤフラム５１０を構成している導電膜１０４には抵抗器１０００の一端に接続されるリード線１００２が接続され、抵抗器１０００の他端にはコンデンサマイクロホン７が実装されている基板のグランドに接続されるリード線１００８が接続されている。また、ダイヤフラム５１０と抵抗器１０００とを接続しているリード線１００２はプリアンプ１０１０の入力端にも接続されている。そして第二バックプレート７３１を構成する導電膜５００と基板１００とには、バイアス電源回路１００６の出力端に接続されるリード線１００４が接続されている。

ダイヤフラム５１０が音波によって振動すると、ダイヤフラム５１０と第二プレートとしての第二バックプレート７３１とにより形成されているコンデンサの静電容量が変化する。コンデンサマイクロホン７では、プリアンプ１０１０がダイヤフラム５１０と第二バックプレート７３１との間の電圧変化を増幅して出力する。

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。第一実施例によるコンデンサマイクロホンの変形例を示す模式図。懸架部の変形を説明するための模式図。第一実施例によるコンデンサマイクロホンの変形例を示す模式図。第一実施例によるコンデンサマイクロホンの製造方法を示す模式図。第一実施例によるコンデンサマイクロホンの製造方法を示す模式図。第二実施例によるコンデンサマイクロホンを説明するための模式図。第三実施例によるコンデンサマイクロホンを説明するための模式図。第四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。第五実施例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図。第六実施例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図。第七実施例によるコンデンサマイクロホンを示す模式図。

符号の説明

１〜７：コンデンサマイクロホン、１０、５１０：ダイヤフラム、２０、３２０、４２０、５２０：スペーサ、３０：バックプレート（プレート）、４０、２４０、３４０、４４０、５４０：懸架部、５０、５５０、６５０：支持部、５３０：第一バックプレート（プレート）、７３０：第一バックプレート（第一プレート）、７３１：第二バックプレート（第二プレート）

Claims

第一プレートと、
可動電極を有し音波によって振動するダイヤフラムと、
一端が前記第一プレートに固定され他端が前記ダイヤフラムの近端部に固定され前記第一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、
前記第一プレートと前記ダイヤフラムの外側に形成されている支持部と、
前記第一プレートの端部から前記支持部まで伸びて前記支持部に接続され、前記第一プレートと前記ダイヤフラムと前記スペーサとからなる構造体を前記支持部に掛け渡し、前記ダイヤフラムの残留応力を変形により吸収している懸架部と、
を備えるコンデンサマイクロホン。
前記第一プレートと前記ダイヤフラムとは同一材料で形成されている、
請求項１に記載のコンデンサマイクロホン。
固定電極を有し、前記第一プレートの前記ダイヤフラムを挟んだ反対側で前記ダイヤフラムと対向して前記支持部に支持されている第二プレートをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサマイクロホン。
支持部と、
前記支持部に支持され固定電極を有するプレートと、
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近端部に固定されて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、前記ダイヤフラムの残留応力を剪断変形により吸収しているスペーサと、
を備えるコンデンサマイクロホン。