KR20080098672A

KR20080098672A - 컨덴서 마이크로폰

Info

Publication number: KR20080098672A
Application number: KR1020087023484A
Authority: KR
Inventors: 세이지 히라데; 다미또 스즈끼; 유끼또시 스즈끼; 마사요시 오무라; 유우사꾸 에비하라
Original assignee: 야마하 가부시키가이샤
Priority date: 2006-03-29
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2008-11-11
Also published as: TW200746869A; EP2001262A4; BRPI0708934A2; US20070286438A1; EP2001262A2; US8126167B2; WO2007119570A1; EP2001262A9

Abstract

본 발명은, 간단한 제조 공정으로 다이어프램의 진동 특성을 향상하고, 또한, 다이어프램과 백 플레이트 사이에 생기는 기생 용량을 저감하며, 이로써, 감도를 향상시킨 컨덴서 마이크로폰을 제공하는 것이다. 구체적으로는, 중앙부와 복수의 아암을 포함하는 기어 형상의 형상을 갖는 다이어프램과, 중앙부와 복수의 아암을 포함하는 기어 형상의 형상을 갖는 백 플레이트를 기판 상에서 대향 배치하고, 다이어프램의 아암과 백 플레이트의 아암은 서로 대향하지 않도록 배치한다. 이와는 다르게, 다이어프램과 백 플레이트를 각각 독립하여 기판 상에 지지하도록 하여도 된다. 또한, 다이어프램의 중앙부에 형성된 복수의 구멍에 삽입된 복수의 지지부에 의해 백 플레이트를 기판 상에서 지지하도록 하여도 된다.

다이어프램, 백 플레이트, 지지 부재, 컨덴서 마이크로폰, 개구부, 음파, 절결부, 스토퍼층, 소구멍

Description

컨덴서 마이크로폰 {CAPACITOR MICROPHONE}

본 발명은, 반도체 장치 제조 프로세스에 의해 제조되어 MEMS(micro-electromechanical system)에 적용되는 컨덴서 마이크로폰에 관한 것으로, 특히, 음파에 의해 진동하는 다이어프램과 플레이트를 대향 배치하여, 그들 간에 형성되는 정전 용량의 변화에 따라서 전기 신호를 발생하는 컨덴서 마이크로폰에 관한 것이다.

본 출원은, 5건의 일본 특허 출원, 즉, 일본 특허 출원 2006-92039호(출원일: 2006년 3월 29일), 일본 특허 출원 2006-92063호(출원일: 2006년 3월 29일), 일본 특허 출원 2006-92076호(출원일: 2006년 3월 29일), 일본 특허 출원 2006-278246호(출원일: 2006년 10월 12일), 및 일본 특허 출원 2006-281902호(출원일: 2006년 10월 16일)에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래부터, 반도체 장치 제조 프로세스를 이용하여 제조되는 여러 가지의 컨덴서 마이크로폰이 개발되어 있다. 공지의 컨덴서 마이크로폰은, 음파에 의해 진동하고 가동 전극을 갖는 다이어프램과 고정 전극을 갖는 플레이트를 대향 배치하여 구성되는 것으로, 다이어프램과 플레이트는 절연성의 스페이서를 통하여 서로 이격하여 지지되어 있다. 즉, 대향 배치된 다이어프램과 플레이트에 의해 컨덴서 (즉, 정전 용량)가 형성된다.

상기의 컨덴서 마이크로폰에서, 다이어프램이 음파에 의해 진동하면, 그 변위에 의해 정전 용량이 변화하고, 그 정전 용량의 변화를 전기 신호로 변환한다. 컨덴서 마이크로폰의 감도는, 대향 배치된 전극 간의 거리에 대한 다이어프램의 변위의 비율을 크게 하는 것, 즉, 다이어프램의 진동 특성을 개선함으로써 향상된다. 또한, 컨덴서 마이크로폰의 감도는, 정전 용량의 변화에 기여하지 않는 기생 용량을 저감함으로써 향상된다.

일본 전기 학회의 논문 「용량성 실리콘 마이크로폰의 기계 특성」에는, 다이어프램 및 플레이트를 각각 도전성의 박막으로 구성한 컨덴서 마이크로폰이 개시되어 있다. 여기에서는, 다이어프램의 전체 주위에 스페이서가 고정되어 있기 때문에, 다이어프램에 음파가 전달되면, 다이어프램의 중앙부에서는 비교적 큰 변위가 발생하는 한편, 다이어프램의 외주부에서는 매우 작은 변위가 발생한다. 이 결과, 다이어프램의 중앙부에서 진동은 효율적으로 용량 변화로서 검출되는 한편, 다이어프램의 외주부에서는 기생 용량만이 생긴다. 이 기생 용량이 컨덴서 마이크로폰의 감도를 저하시킨다.

일본 특허 공개 공보, 일본 특허 공표 평성09-508777호, 및 미국 특허 제4,776,019호에는, 스프링 구조에 의해 다이어프램을 지지함으로써, 다이어프램의 진동 특성을 개선하고, 이로써, 감도를 향상시킨 컨덴서 마이크로폰이 개시되어 있다. 상세하게는, 다이어프램에 슬릿을 형성하고, 그 슬릿에 의해 규정된 영역에 스프링 기능을 부여하고 있다. 그러나, 플레이트가 스프링 기능을 갖는 다이어프 램의 전체에 대응하도록 설치되어 있기 때문에, 다이어프램의 진동에 의한 변위가 작은 영역에서는 기생 용량이 발생하고, 이에 의해, 컨덴서 마이크로폰의 감도가 저하한다.

일본 특허 공개 공보, 일본 특허 공표 2004-506394호에는, 가동 전극을 갖는 다이어프램에 대향 배치된 플레이트를 절연성 재료에 의해 형성하고, 다이어프램의 중앙부에 대향하는 플레이트의 소정 부분에만 배면 전극을 설치함으로써, 다이어프램의 중앙부에 대응하는 정전 용량의 변화를 효율적으로 검출하고, 이로써, 다이어프램의 외주부의 기생 용량을 저감하여, 감도를 향상시킨 컨덴서 마이크로폰이 개시되어 있다. 그러나, 다이어프램의 중앙부에 대향하는 플레이트의 소정 부분에만 배면 전극을 배치하고 있기 때문에, 제조 공정이 복잡하게 되어, 제조 수율이 저하하고, 이로써, 제조 코스트가 증대한다. 또한, 다이어프램과 플레이트 사이에 개재하는 희생층을 에칭에 의해 제거하여 간극을 형성하는 경우, 플레이트와 배면 전극을 고정하고 있는 절연성 재료도 약간 에칭되게 된다. 이 문제에 대한 대책을 제조 공정에 적용할 필요가 있어, 제조 코스트를 더 증대시키게 된다.

비특허 문헌 1: 일본 전기 학회 발행의 논문 「용량성 실리콘 마이크로폰의 기계 특성」(자료 번호: MSS-01-34)

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 평성09-508777호

특허 문헌 2: 미국 특허 제4,776,019호

특허 문헌 3: 일본 특허 공표 2004-506394호

컨덴서 마이크로폰의 감도는, 다이어프램의 진동 특성, 다이어프램과 백 플레이트 사이의 기생 용량, 및 백 플레이트의 강성에 따르므로, 종래 기술에서는 컨덴서 마이크로폰의 감도를 향상시키기 위해, 구조의 복잡화 및 동작의 불안정화를 초래하고, 또한, 제조 공정의 복잡함 때문에 제조 수율이 낮다고 하는 문제점이 있었다.

예를 들면, 기생 용량을 저감하기 위해 백 플레이트 중 다이어프램의 주변부에 대향하는 영역에 복수의 소구멍을 형성하여 양자의 실질적인 대향 면적을 저감한다고 하는 대책도 가능하지만, 백 플레이트의 기계적 강도가 저하하고, 이로써, 백 플레이트의 불필요한 변형이 커지게 된다. 또한, 다이어프램의 과잉의 진동을 제어하기 위해 돌기부를 형성하여, 과도한 음압이 다이어프램에 가해지거나, 컨덴서 마이크로폰의 외부로부터의 기계적 충격을 받은 경우에도, 다이어프램이 백 플레이트의 소정부에 설치된 배면 전극에 접촉하지 않도록 하는 것도 가능하다. 그러나, 절연 재료로 이루어지는 백 플레이트상에 배면 전극을 형성한다고 하는 복잡한 공정이 필요하게 되어, 제조 수율이 저하하고, 제조 코스트가 증가한다.

본 발명의 목적은, 제조 공정을 복잡하게 하지 않고, 다이어프램의 진동 특성을 개선함과 함께, 다이어프램과 플레이트 사이의 기생 용량을 저감하며, 이로써, 감도를 향상시킨 컨덴서 마이크로폰을 제공하는 것이다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명의 제1 특징은, 중앙부와 그 외측에 방사 형상으로 연장되는 복수의 아암을 갖고, 음파에 의해 진동하는 도전성의 다이어프램과, 그 다이어프램에 대향 배치되는 도전성의 백 플레이트와, 그 백 플레이트와는 반대측에서 다이어프램에 대향 배치되고 다이어프램에 가해지는 압력을 완화하기 위한 캐비티를 갖는 기판과, 다이어프램의 아암의 선단부와 다이어프램의 외연부를 절연하여 다이어프램을 기판 상에 지지하고, 이로써, 다이어프램의 중앙부와 백 플레이트 사이에 간극을 형성하는 지지 부재를 구비한 컨덴서 마이크로폰에서, 캐비티의 주위의 기판과 다이어프램 사이에 복수의 아암 간에 형성되는 음향 저항보다도 높은 음향 저항을 형성하도록 하였다.

상기 구성에서, 기어 형상의 형상을 갖는 다이어프램은 진동 특성이 향상되고, 또한, 다이어프램의 아암 사이에 형성된 절결부(cutout)에서 백 플레이트의 외주부는 대향 배치되어 있지 않으므로, 기생 용량의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 다이어프램과 백 플레이트를 도전성 재료에 의해 간단하게 제조할 수 있다. 또한, 캐비티의 주위의 기판과 다이어프램 사이에 높은 음향 저항이 형성되어 있기 때문에, 다이어프램에 도달한 음파가 아암의 사이에 전달되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 간단한 제조 공정에 의해, 다이어프램의 진동 특성을 향상시키고, 또한, 다이어프램과 백 플레이트 사이의 불필요한 기생 용량을 저감시키며, 이로써, 컨덴서 마이크로폰의 감도를 향상할 수 있다.

백 플레이트는, 그 중심으로부터 외연까지의 거리가 다이어프램의 중앙부의 중심으로부터 아암의 선단까지의 거리보다도 짧은 것이 바람직하다. 이에 의해, 기생 용량을 더욱 저감할 수 있다. 또한, 백 플레이트의 크기를 다이어프램에 비하여 작게 하고 있기 때문에, 백 플레이트의 강성을 높이고, 이로써, 컨덴서 마이크로폰의 동작의 안정성을 열화시키는 일없이 다이어프램의 크기를 증대할 수 있다.

백 플레이트에서, 다이어프램의 아암에 대향 배치되는 위치에 절결부를 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 백 플레이트와 다이어프램의 아암 사이에 기생 용량은 생기지 않고, 백 플레이트와 다이어프램의 중앙부 사이에 정전 용량이 형성되기 때문에, 기생 용량의 비율을 저감할 수 있다.

지지 부재는, 다이어프램의 아암의 선단부를 지지하는 제1 지지부와, 다이어프램의 아암의 사이에 위치하여 백 플레이트를 지지하는 제2 지지부로 이루어지는 것이 바람직하다. 다이어프램의 아암의 선단부만이 제1 지지부에 의해 지지되어 있기 때문에, 다이어프램의 전체 주위를 고정하는 종래 기술에 비하여, 다이어프램의 진동 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 백 플레이트의 외주부를 지지하는 제2 지지부가, 다이어프램의 아암의 사이에 형성된 절결부에 대응하도록 위치되기 때문에, 백 플레이트의 크기를 다이어프램에 비하여 작게 할 수 있고, 이로써, 백 플레이트의 강성을 높일 수 있다. 또한, 다이어프램 및 백 플레이트를 기판 상에 직접 지지하고 있기 때문에, 간단한 제조 공정에 의해 컨덴서 마이크로폰을 제조할 수 있다.

캐비티는, 다이어프램의 중앙부의 내측을 따라 형성되어 있는 개구부를 갖는 것이 바람직하다. 즉, 캐비티의 개구부는 다이어프램의 중앙부에 거의 대응하여 형성되어, 캐비티는 충분히 큰 용적을 갖게 된다. 이 결과, 캐비티 내의 공기의 스프링 상수는 적당히 작아지기 때문에, 양호한 다이어프램의 진동 특성을 유지할 수 있다. 또한, 다이어프램의 아암 간의 음향 저항보다도 높은 음향 저항을 갖는 통로가 형성되기 때문에, 다이어프램에 도달한 음파가 아암의 사이에 전달되는 것을 방지할 수 있다.

캐비티는, 다이어프램의 외연의 내측을 따라 형성되는 개구부를 갖도록 하여도 된다. 이 경우, 캐비티의 개구부는 다이어프램의 전체에 대응하여 형성되기 때문에, 캐비티는 충분히 큰 용적을 갖고, 이로써, 양호한 다이어프램의 진동 특성을 유지할 수 있다.

다이어프램의 아암에 복수의 구멍을 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 다이어프램의 아암의 강성을 저하시킬 수 있고, 이로써, 다이어프램의 진동시에 있어서 아암의 변형이 용이하게 되어, 중앙부의 변위를 크게 할 수 있다. 이에 의해, 다이어프램의 진동 특성을 더욱 향상시킬 수 있다. 제조 공정에서, 다이어프램의 아암의 구멍을 통하여 에칭액을 침투시켜, 다이어프램의 아암과 기판 사이에 개재하는 희생층을 에칭에 의해 제거하여, 간극을 형성한다. 즉, 다이어프램의 아암에 구멍을 형성함으로써, 제조 공정을 간략화하고, 또한, 다이어프램의 진동 특성을 더욱 향상시키며, 이로써, 컨덴서 마이크로폰의 감도를 향상할 수 있다.

또한, 컨덴서 마이크로폰은, 중앙부와 그 외측에 방사 형상으로 연장되는 복수의 아암을 갖는 도전성의 백 플레이트와; 백 플레이트에 대향 배치되고, 음파에 의해 진동하는 도전성의 다이어프램과; 백 플레이트와는 반대측에서, 다이어프램에 대향 배치되고, 다이어프램에 가해지는 압력을 완화하기 위한 캐비티를 갖는 기판과; 다이어프램의 외주부와 백 플레이트의 아암의 선단부를 절연하여 다이어프램을 기판 상에 지지하고, 이로써, 다이어프램과 백 플레이트의 중앙부 사이에 간극을 형성하는 지지 부재를 구비하도록 하여도 된다. 이 경우, 다이어프램에서, 백 플레이트의 아암에 대향 배치되는 위치에 절결부를 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2 특징은, 상기의 컨덴서 마이크로폰에 적응된 지지 부재는, 다이어프램의 복수의 아암의 선단부에 그 하단면이 접합되어 있는 스페이서와, 스페이서의 상단면에 그 내측 단부가 접합되어 있는 브리지와, 브리지의 외측 단부를 기판 상에서 지지하는 절연성의 제1 지지부와, 백 플레이트의 외연부를 기판 상에서 지지하는 절연성의 제2 지지부에 의해 구성되고, 여기서 다이어프램의 중앙부와 백 플레이트 사이에 간극이 형성되어 있다.

상기와 같이, 다이어프램은 제1 지지부에 의해 기판 상에 지지된 브리지에 의해 스페이서를 통하여 접합하는 구조로 되어 있기 때문에, 다이어프램의 응력을 완화할 수 있음과 함께, 그 진동 특성을 더욱 향상할 수 있다.

제2 지지부는, 다이어프램의 복수의 아암의 사이에 위치하고 있는 것이 바람직하다. 즉, 백 플레이트의 외연부를 지지하는 제2 지지부가 다이어프램의 복수의 아암의 사이에 형성된 절결부에 대응하도록 위치하기 때문에, 백 플레이트의 크기를 다이어프램에 비하여 작게 할 수 있다. 이에 의해 백 플레이트의 강성을 높일 수 있고, 이로써, 컨덴서 마이크로폰의 동작의 안정성을 손상하는 일없이 다이어프램을 크게 할 수 있다. 또한, 다이어프램 및 백 플레이트를 각각 독립하여 기판 상에서 지지하는 구조로 되어 있어, 간단한 제조 공정에 의해 컨덴서 마이크로폰을 제작할 수 있다.

브리지는 백 플레이트와 동일 재료로 이루어지고, 또한, 백 플레이트와 동시적으로 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 브리지를 형성하기 위한 특별한 공정을 필요로 하지 않고, 컨덴서 마이크로폰의 제조 공정을 간략화할 수 있다. 또한, 브리지에는 복수의 구멍이 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 브리지의 강성이 저감되고, 이로써, 다이어프램의 진동시에서의 브리지의 변형이 용이하게 되며, 또한, 다이어프램의 중앙부의 변위를 크게 할 수 있어, 다이어프램의 진동 특성을 더욱 향상한다. 또한, 브리지의 구멍을 통하여 에칭액을 침투시켜, 백 플레이트와 다이어프램 사이에 개재하는 희생층을 에칭에 의해 제거하여, 양자 간에 간극을 형성할 수 있다.

캐비티의 주위의 기판과 다이어프램 사이에, 다이어프램의 복수의 아암의 사이의 음향 저항보다도 높은 음향 저항을 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 다이어프램에 도달한 음파가 그 복수의 아암의 사이에 전달되는 것을 방지할 수 있고, 이로써, 컨덴서 마이크로폰의 감도를 더욱 향상하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 제3 특징은, 상기의 컨덴서 마이크로폰에 적응된 지지 부재는 다이어프램의 주변부를 지지하는 절연성의 제1 지지부와, 다이어프램의 중앙부에 형성된 복수의 구멍에 삽입되어 백 플레이트를 기판 상에서 지지하는 복수의 제2 지지부에 의해 구성된다. 이에 의해, 백 플레이트의 크기가 다이어프램의 중앙부에만 대응하는 크기로 제한됨으로써, 컨덴서 마이크로폰을 소형화할 수 있다. 또한, 백 플레이트의 기계적 강도가 강화되기 때문에, 컨덴서 마이크로폰의 감도 향상의 목적으로 다이어프램과 백 플레이트 사이의 인가 전압을 크게 하여도, 대향 전극 사이에 발생하는 정전 인력에 의한 백 플레이트의 변형을 방지함과 함께, 외부로부터의 충격에 기인하는 백 플레이트의 변형을 방지할 수 있으며, 이로써, 다이어프램의 진동 특성을 향상할 수 있다. 또한, 컨덴서 마이크로폰의 동작의 안정성을 확보할 수 있다. 백 플레이트는, 복수의 제2 지지부에 의해 기판 상에 직접 지지되어 있기 때문에, 백 플레이트는 안정적으로 유지된다. 다이어프램의 주변부는 백 플레이트와 대향 배치되어 있지 않으므로, 양자 간에 기생 용량은 발생하지 않는다.

상기에서, 다이어프램과 백 플레이트 사이에 형성되는 간극 내에, 절연성의 스토퍼층을 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 과도한 음압이 다이어프램에 가해지거나, 혹은, 컨덴서 마이크로폰이 외부로부터의 기계적인 충격을 받은 경우에도, 스토퍼층의 개재에 의해, 다이어프램의 과도한 변형을 저지할 수 있고, 이로써, 다이어프램이 백 플레이트에 접촉하는 것을 방지할 수 있다. 이 스토퍼층은, 제2 지지부에 고정되는 것이 바람직하다. 즉, 스토퍼층은 제2 지지부에 의해 기판 상에 직접 또한 안정적으로 지지되기 때문에, 다이어프램과 백 플레이트의 접촉을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 다이어프램의 주변부에서, 기판과 대향 배치되어 있는 복수의 영역의 각각에 복수의 소구멍을 형성하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 다이어프램의 강성이 저하하여, 진동시에 다이어프램이 용이하게 변형하며, 또한, 중앙부의 변위가 커지기 때문에, 다이어프램의 진동 특성을 향상할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 구멍은 기판과 대향 배치되어 있는 복수의 영역에만 형성되어 있고, 캐비티와 대향 관계에 있는 다른 영역에는 형성되어 있지 않으므로, 다이어프램에 도달한 음파가 그 진동에 기여하지 않고 복수의 구멍에 전달되는 일은 없다.

<발명의 효과>

본 발명은, 간단한 제조 공정에 의해, 다이어프램의 진동 특성을 향상시키고, 또한, 다이어프램과 백 플레이트 사이의 불필요한 기생 용량을 저감시키며, 이로써, 컨덴서 마이크로폰의 감도를 향상할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다. 구체적으로는, 기어 형상의 형상을 갖는 다이어프램은 진동 특성이 향상되고, 또한, 다이어프램의 아암의 사이에 형성된 절결부에서 백 플레이트의 외주부는 대향 배치되어 있지 않으므로, 기생 용량의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 캐비티의 주위의 기판과 다이어프램 사이에 높은 음향 저항이 형성되어 있기 때문에, 다이어프램에 도달한 음파가 아암의 사이에 전달되는 것을 방지할 수 있다. 백 플레이트의 크기를 다이어프램에 비하여 작게 하고 있기 때문에, 백 플레이트의 강성을 높이고, 이로써, 컨덴서 마이크로폰의 동작의 안정성을 열화시키는 일없이 다이어프램의 크기를 증대할 수 있다. 캐비티는 다이어프램의 외연의 내측을 따라 형성되는 개구부를 갖고 있기 때문에, 충분히 큰 용적을 갖고, 이로써, 양호한 다이어프램의 진동 특성을 유지할 수 있다. 다이어프램의 아암에 형성된 복수의 구멍에 의해, 다이어프램의 아암의 강성이 저하하고, 이로써, 다이어프램의 진동시에 있어서 아암의 변형이 용이하게 되어, 중앙부의 변위를 크게 할 수 있다. 또한, 다이어프램의 아암의 구멍을 통하여 에칭액을 침투시켜, 다이어프램의 아암과 기판 사이에 개재하는 희생층을 에칭에 의해 제거하여, 간극을 형성한다. 이에 의해, 다이어프램의 진동 특성을 더욱 향상할 수 있다.

본 발명에 따른 컨덴서 마이크로폰에 적응된 지지 부재를 스페이서, 브리지, 제1 지지부, 및 제2 지지부에 의해 구성한 경우, 다이어프램은 제1 지지부에 의해 기판 상에 지지된 브리지에 스페이서를 통하여 접합하는 구조로 되어 있기 때문에, 다이어프램의 응력을 완화할 수 있음과 함께, 그 진동 특성을 더욱 향상할 수 있다. 또한, 브리지에 복수의 구멍을 형성하여 그 강성을 저감함과 함께, 그 구멍을 통하여 에칭액을 침투시켜, 백 플레이트와 다이어프램 사이에 개재하는 희생층을 에칭에 의해 제거하여, 양자 간에 간극을 형성할 수 있다. 이에 의해, 다이어프램의 진동 특성을 더욱 향상할 수 있다.

본 발명에 따른 컨덴서 마이크로폰에 적응된 지지 부재를 다이어프램의 주변부를 지지하는 절연성의 제1 지지부와, 다이어프램의 중앙부에 형성된 복수의 구멍에 삽입되어 백 플레이트를 기판 상에서 지지하는 절연성의 복수의 제2 지지부에 의해 구성할 경우, 다이어프램의 진동 특성을 향상시킴과 함께, 백 플레이트의 기계적 강도를 높일 수 있다. 즉, 컨덴서 마이크로폰의 감도 향상의 목적으로 다이어프램과 백 플레이트 사이의 인가 전압을 크게 하여도, 대향 전극 사이에 발생하는 정전 인력에 의한 백 플레이트의 변형을 방지함과 함께, 외부로부터의 충격에 기인하는 백 플레이트의 변형을 방지할 수 있고, 이로써, 다이어프램의 진동 특성을 향상할 수 있으며, 또한, 컨덴서 마이크로폰의 동작의 안정성을 확보할 수 있다. 또한, 다이어프램과 백 플레이트 사이에 형성되는 간극 내에, 절연성의 스토퍼층을 형성함으로써, 과도한 음압이 다이어프램에 가해지거나, 혹은, 컨덴서 마이크로폰이 외부로부터의 기계적인 충격을 받은 경우에도, 스토퍼층의 개재에 의해, 다이어프램의 과도한 변형을 저지할 수 있고, 이로써, 다이어프램이 백 플레이트에 접촉하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 다이어프램의 주변부에서, 기판과 대향 배치되어 있는 복수의 영역의 각각에 복수의 소구멍을 형성함으로써, 다이어프램의 강성을 저하시키고, 이로써, 진동시에 다이어프램이 용이하게 변형하며, 또한, 중앙부의 변위가 커지기 때문에, 다이어프램의 진동 특성을 향상할 수 있다. 이와 관련하여, 복수의 구멍은 기판과 대향 배치되어 있는 복수의 영역에만 형성되어 있고, 다른 영역에는 형성되어 있지 않으므로, 다이어프램에 도달한 음파가 그 진동에 기여하지 않고 복수의 구멍에 전달되는 일은 없다.

도 1의 (A)는 본 발명의 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 구성을 도시하는 평면도, (B)는 (A)의 A-A에서 보았을 때의 단면도, (C)는 (B)의 일부 확대도.

도 2의 (A)는 종래 구조를 갖는 컨덴서 마이크로폰을 도시하는 평면도, (B)는 (A)의 단면도.

도 3의 (A)는 실험용으로 준비한 컨덴서 마이크로폰을 도시하는 평면도, (B)는 (A)의 단면도.

도 4는 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제1 스텝을 도시하는 단면도.

도 5는 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제2 스텝을 도시하는 단면도.

도 6은 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제3 스텝을 도시하는 단면도.

도 7은 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제4 스텝을 도시하는 단면도.

도 8은 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제5 스텝을 도시하는 단면도.

도 9는 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제6 스텝을 도시하는 단면도.

도 10은 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제7 스텝을 도시하는 단면도.

도 11은 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제8 스텝을 도시하는 단면도.

도 12는 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제9 스텝을 도시하는 단면도.

도 13은 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제10 스텝을 도시하는 단면도.

도 14는 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제11 스텝을 도시하는 단면도.

도 15는 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제12 스텝을 도시하는 단면도.

도 16은 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제13 스텝을 도시하는 단면도.

도 17은 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제14 스텝을 도시하는 단면도.

도 18은 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제15 스텝을 도시하는 단면도.

도 19는 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제16 스텝을 도시하는 단면도.

도 20은 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제17 스텝을 도시하는 단면도.

도 21은 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제18 스텝을 도시하는 단면도.

도 22는 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제19 스텝을 도시하는 단면도.

도 23은 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제20 스텝을 도시하는 단면도.

도 24는 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제21 스텝을 도시하는 단면도.

도 25는 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제22 스텝을 도시하는 단면도.

도 26은 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제23 스텝을 도시하는 단면도.

도 27은 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제24 스텝을 도시하는 단면도.

도 28은 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제25 스텝을 도시하는 단면도.

도 29의 (A)는 다이어프램과 백 플레이트 사이에 형성되는 정전 용량의 변화를 전기 신호로 변환하는 검출 회로의 구성을 도시하는 회로도, (B)는 도전막을 형성한 경우의 검출 회로의 구성을 도시하는 회로도.

도 30의 (A)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 구성을 도시하는 평면도, (B)는 (A)의 A-A에서 보았을 때의 단면도, (C)는 (A)의 B-B에서 보았을 때의 단면도.

도 31의 (A)는 다이어프램과 백 플레이트 사이에 형성되는 정전 용량의 변화를 전기 신호로 변환하는 검출 회로의 구성을 도시하는 회로도, (B)는 도전막을 형성한 경우의 검출 회로의 구성을 도시하는 회로도.

도 32의 (A)는 본 발명의 제3 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 구성을 도시하는 평면도, (B)는 (A)에 나타내는 구성으로부터 백 플레이트를 제거한 구성을 도시하는 평면도, (C)는 (A)의 A-A에서 보았을 때의 단면도, (D)는 (A)의 B-B에서 보았을 때의 단면도.

도 33의 (A)는 제3 실시예의 제1 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 구성을 도시하는 평면도, (B)는 (A)에 나타내는 구성으로부터 백 플레이트를 제거한 구성을 도시하는 평면도, (C)는 (A)의 A-A에서 보았을 때의 단면도, (D)는 (A)의 B-B에서 보았을 때의 단면도.

도 34의 (A)는 제3 실시예의 제2 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 구성을 도시하는 평면도, (B)는 (A)에 나타내는 구성으로부터 백 플레이트를 제거한 구성을 도시하는 평면도, (C)는 (A)의 A-A에서 보았을 때의 단면도, (D)는 (A)의 B-B에서 보았을 때의 단면도.

도 35의 (A)는 본 발명의 제1 실시예의 제4 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 구성을 도시하는 평면도, (B)는 (A)의 A-A에서 보았을 때의 단면도, (C)는 (B)의 일부 확대도.

<부호의 설명>

10: 다이어프램

12: 중앙부

14: 아암

16: 구멍

20: 백 플레이트

22: 중앙부

24: 아암

26: 구멍

30: 기판

32: 캐비티

34: 통로

40: 간극

50: 제1 지지부

54: 제2 지지부

60: 제1 돌기부

70: 제2 돌기부

541: 절연막

542: 도전막

543: 절연막

1010: 다이어프램

1012: 중앙부

1014: 아암

1020: 백 플레이트

1020b: 브리지

1022: 중앙부

1024: 아암

1026: 구멍

1026a: 구멍

1030: 기판

1032: 캐비티

1034: 통로

1040: 간극

1052: 스페이서

1054: 제2 지지부

1054b: 제1 지지부

1541: 절연막

1542: 도전막

1543: 절연막

2010: 다이어프램

2012: 중앙부

2014: 주변부

2016: 구멍

2018: 소구멍

2020: 백 플레이트

2022: 소구멍

2024: 인출 배선

2030: 기판

2032: 캐비티

2034: 통로

2040: 간극

2050: 제1 지지부

2052: 제2 지지부

2160: 스토퍼층

<발명을 실시하기 위한 최선의 형태>

본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 실시예에서, 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이는 것으로 한다.

<제1 실시예>

본 발명의 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 구성에 대하여 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1의 (A)는, 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 구성을 도시하는 평면도, (B)는 (A)의 평면도의 A-A에서 보았을 때의 단면도, (C)는 (B)의 단면도에서의 B로 나타낸 부분의 확대도이다. 도 1에 나타내는 컨덴서 마이크로폰은, 다이어프램(10), 백 플레이트(20), 및 절연성의 지지 부재를 갖는 기판(30)에 의해 구성된다. 다이어프램(10)과 백 플레이트(20)는 각각 전극을 갖고, 여기서, 이들은 대향 배치됨과 함께, 절연성의 지지 부재에 의해 지지되어 있다.

다이어프램(10)은, 인(P)을 불순물로서 첨가한 폴리실리콘으로 이루어지는 도전성의 박막으로서, 원반 형상의 중앙부(12)와, 그 외측에 방사 형상으로 전개된 6개의 아암(14)에 의해 구성되어 있고, 전체로서 기어 형상의 형상을 갖는다. 6개의 아암에는, 복수의 구멍(16)이 형성되어 있다. 다이어프램(10)의 두께는 0.5㎛ 정도이고, 중앙부(12)의 반경은 0.35mm 정도이며, 또한, 아암(14)의 길이는 0.15mm 정도이다.

백 플레이트(20)는, 예를 들면 4㎛ 정도의 간극(40)을 통하여 다이어프램(10)과 평행하게 배치되어 있다. 백 플레이트(20)는, 인을 첨가한 폴리실리콘으로 이루어지는 도전성의 박막으로서, 원반 형상의 중앙부(22)와, 그 외측에 방사 형상으로 전개된 6개의 아암(24)에 의해 구성되어 있고, 전체로서 기어 형상의 형상을 갖는다. 백 플레이트(20)의 중앙부(22) 및 아암(24)에는, 복수의 구멍(26)이 형성되어 있다. 백 플레이트(20)의 구멍(26)은, 외부로부터 방사되는 음파를 통과시켜, 다이어프램(10)에 전달시키는 음향 홀로서 기능한다. 백 플레이트(20)의 두께는 1.5㎛ 정도, 중앙부(22)의 반경은 0.3mm 정도, 아암(24)의 길이는 0.1mm 정도이다.

백 플레이트(20)의 중앙부(22)는, 다이어프램(10)의 중앙부(12)와 동심원 형상으로 배치되고, 여기서, 백 플레이트(20)의 중앙부(22)의 반경은 다이어프램(10)의 중앙부(12)의 반경보다도 작다. 또한, 백 플레이트(20)의 6개의 아암(24)은, 다이어프램(10)의 아암(14)과 교대로 배치되어 있고, 여기서 각 아암(24)은 인접하는 아암(14)의 사이에 위치한다. 바꾸어 말하면, 각 아암(14)은, 인접하는 아암(24)의 사이에 위치한다. 백 플레이트(20)의 중앙부(22)의 중심으로부터 아암(24)의 선단까지의 거리는, 다이어프램(10)의 중앙부(12)의 반경보다 길지만, 다 이어프램(10)의 중앙부(12)의 중심으로부터 아암(14)의 선단까지의 거리보다 짧다.

다이어프램(10)의 아암(14)의 선단부는, 절연성의 제1 지지부(50)에 의해 기판(30) 상에 지지되어 있다. 백 플레이트(20)의 아암(24)의 선단부는, 절연성의 제2 지지부(54)에 의해 지지되어 있고, 제2 지지부(54)는 다이어프램(10)의 아암(14)의 사이에 규정된 위치에 배치되어 있다. 이와 관련하여, 다이어프램(10)에의 복수의 절결을 형성하여, 그 절결부의 사이에 아암(14)을 형성할 수 있다.

제1 지지부(50)는 예를 들면 실리콘 산화막으로 이루어진다. 제2 지지부(54)는, 절연막(541 및 543)과 도전막(542)으로 이루어진다. 절연막(541 및 543)은 예를 들면 실리콘 산화막으로 이루어진다. 도전막(542)은 도전성의 다이어프램(10)과 동시에 형성되는 것이 바람직하며, 인을 불순물로서 첨가한 폴리실리콘으로 이루어진다. 도전막(542)은 백 플레이트(20) 및 기판(30)과 동일 전위로 되어, 컨덴서 마이크로폰의 기생 용량을 저감하기 위한 가드 전극으로서 기능한다. 이와 관련하여, 도전막(542)을 생략하여도 된다.

기판(30)은, 예를 들면, 두께 500㎛∼600㎛의 실리콘 기판으로 이루어지고, 다이어프램(10)의 중앙부(12)에 대응하여, 캐비티(32)가 기판(30)을 관통하고 있으며, 이로써, 다이어프램(10)이 노출되어 있다. 캐비티(32)는 다이어프램(10)의 중앙부(12)의 내측을 따라 형성되어 있고, 백 플레이트(20)와 반대측으로부터 다이어프램(10)에 가해지는 압력을 완화하는 압력 완화실로서 기능한다. 또한, 통로(34)는 캐비티(32)의 주위에 존재하는 기판(30)과 다이어프램(10) 사이에 형성된 공간이며, 다이어프램(10)의 아암(14) 간의 음향 저항보다도 높은 음향 저항을 갖는다. 도 1의 (C)에 도시한 바와 같이, 통로(34)의 높이 H(즉, 다이어프램(10)과 기판(30) 사이의 거리) 및 길이 L(즉, 다이어프램(10)의 아암(14)에 형성된 복수의 구멍(16) 중, 가장 내측의 구멍(16)으로부터 캐비티(32)의 단부까지의 거리, 혹은, 다이어프램(10)의 중앙부(12)의 단부로부터 캐비티(32)의 단부까지의 거리)에 기초하여 음향 저항을 제어하고, 이로써, 다이어프램(10)의 아암(14) 간의 음향 저항보다도 높은 음향 저항을 실현한다. 이에 의해, 다이어프램(10)에 전달된 음파가 아암(14)의 사이를 전파하여 누설되지 않도록 하고 있다. 예를 들면, 통로(34)의 높이 H는 2㎛이며, 길이 L은 15㎛이다.

도 29의 (A)는 다이어프램(10)과 백 플레이트(20) 사이에 형성되는 정전 용량의 변화를 전기 신호로 변환하는 검출 회로의 구성을 도시하는 회로도이다. 다이어프램(10)에는 차지 펌프 CP에 의해 안정된 바이어스 전압이 인가된다. 백 플레이트(20)와 다이어프램(10) 사이의 정전 용량의 변화는 전압 변화로서 전치증폭기 A에 입력된다. 기판(30)과 다이어프램(10)은 단락되어 있기 때문에, 도전막(542)이 개재하지 않으면 백 플레이트(20)와 기판(30) 사이에 기생 용량이 생긴다.

도전막(542)을 형성한 경우의 검출 회로의 구성을 도 29의 (B)에 도시한다. 여기에서, 전치증폭기 A는 전압 폴로워 회로를 구성하여, 도전막(542)을 가드 전극으로서 기능시키고 있다. 즉, 백 플레이트(20)와 도전막(542)을 전압 폴로워 회로에 의해 동일 전위로 제어함으로써, 백 플레이트(20)와 도전막(542) 사이에 생기는 기생 용량을 제거할 수 있다. 또한, 기판(30)과 다이어프램(10)을 단락시켜 둠으 로써, 도전막(542)과 기판(30) 사이의 용량은 전치증폭기 A의 출력과 무관하게 된다. 이와 같이, 도전막(542)을 제공하여 가드 전극을 형성함으로써, 컨덴서 마이크로폰의 기생 용량을 더욱 저감할 수 있다.

상기와 같이, 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서는, 다이어프램(10) 및 백 플레이트(20)는 모두 기어 형상의 형상을 갖고, 다이어프램(10)의 중앙부(12)와 백 플레이트(20)의 중앙부(22)는 서로 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 평면에서 보아, 다이어프램(10)의 아암(14)과 백 플레이트(20)의 아암(24)은 교대로 배치되어 있고, 대향 배치되어 있지 않다. 이에 의해, 불필요한 기생 용량의 발생을 방지할 수 있다. 즉, 다이어프램(10)의 중앙부(12)와 백 플레이트(20)의 중앙부(22) 사이에서 정전 용량이 형성되고, 그 정전 용량의 변화에 따라서 전기 신호가 발생되는 것이므로, 컨덴서 마이크로폰의 다른 부분에서의 기생 용량을 대폭 삭감할 수 있기 때문에, 감도를 대폭 개선할 수 있다.

다이어프램(10)의 아암(14)의 선단부가 제1 지지부(50)에 의해 지지되어 있다. 또한, 다이어프램(10)의 중앙부(12)의 중심으로부터 제1 지지부(50)까지의 거리가 백 플레이트(20)의 중앙부(22)의 중심으로부터 그 아암(24)의 선단부를 지지하는 제2 지지부(54)까지의 거리보다 길다. 즉, 다이어프램의 전체 주위가 고정되어 있는 종래의 컨덴서 마이크로폰 및 다이어프램 및 백 플레이트가 평면에서 보아 대략 동일한 형상을 갖는 종래의 컨덴서 마이크로폰과 비교하여, 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서, 다이어프램(10)의 진동 특성을 개선할 수 있다.

또한, 백 플레이트(20)의 중앙부(22)의 반경은 다이어프램(10)의 중앙부(12) 의 반경보다도 작고, 또한, 중앙부(22)의 중심으로부터 제2 지지부(54)까지의 거리가 중앙부(12)의 중심으로부터 제1 지지부(50)까지의 거리보다도 짧다. 즉, 다이어프램 및 백 플레이트가 평면에서 보아 대략 동일 형상을 갖는 종래의 컨덴서 마이크로폰과 비교하여, 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서, 백 플레이트(20)의 강성을 높일 수 있고, 이로써, 동작 안정성을 손상시키지 않고, 다이어프램(10)을 크게 할 수 있어, 다이어프램(10)의 진동 특성을 개선할 수 있다.

복수의 구멍(16)을 다이어프램(10)의 아암(14)에 형성함으로써, 그 아암(14)의 강성을 저하시키고, 이로써, 다이어프램(10)의 아암(14)이 용이하게 변형하게 된다. 이에 의해, 다이어프램(10)의 진동 특성을 더욱 향상할 수 있다.

본원 발명자는, 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 효과를 확인하기 위해, 종래 구조를 갖는 컨덴서 마이크로폰과 실험용의 컨덴서 마이크로폰을 제조하여 다음 실험을 행하였다. 구체적으로는, 도 2의 (A), (B)는 종래 구조를 갖는 컨덴서 마이크로폰을 도시하는 평면도 및 단면도이고, 도 3의 (A), (B)는 실험용으로 준비한 컨덴서 마이크로폰을 도시하는 평면도 및 단면도이다.

도 2의 (A), (B)에 나타내는 종래 구조를 갖는 컨덴서 마이크로폰에서는, 원반 형상의 다이어프램(100)의 전체 주위가 제1 지지부(500)에 의해 기판(300) 상에 지지되어 있다. 다이어프램(100)의 반경은, 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서의 다이어프램(10)의 중앙부(12)의 중심으로부터 아암(14)의 선단까지의 거리와 동일하게 설정되어 있다. 또한, 원반 형상의 백 플레이트(200)가 다이어프램(100)의 상면을 덮도록 배치되어 있고, 백 플레이트(200)의 전체 주위가 제2 지 지부(540)에 의해 기판(300) 상에 지지되어 있다.

도 3의 (A), (B)에 나타내는 실험용의 컨덴서 마이크로폰은 도 2의 (A), (B)에 나타내는 컨덴서 마이크로폰과 대략 동일 구조이며, 백 플레이트(200)의 주변부분에서 기생 용량을 저감하기 위해 6개의 절결부(700)를 형성하고 있으며, 그 절결부(700)는 다이어프램(100)의 제1 지지부(500)에 의해 지지되어 있는 외주 근방에 위치되어 있다.

도 2의 (A), (B)에 나타내는 종래 구조의 컨덴서 마이크로폰, 도 3의 (A), (B)에 나타내는 실험용의 컨덴서 마이크로폰, 및 도 1의 (A), (B), (C)에 나타내는 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에 대하여, 전극 내압, 진동 변위량, 및 감도에 대하여 측정한 바, 표 1에 나타내는 바와 같은 결과를 얻었다.

전극 내압은, 다이어프램과 기판 사이에 희생 산화막이 개재된 경우, 즉, 다이어프램 전체를 기판에 고정한 경우에, 다이어프램과 백 플레이트 사이에 인가되어, 정전 인력에 의해 변형한 백 플레이트가 다이어프램에 접촉하게 되는 전압값에 상당하는 것이며, 백 플레이트의 강도의 목표를 규정한다.

진동 변위량은, 다이어프램에 소정의 음압을 부여했을 때의 다이어프램의 중앙부에서의 변위량이다. 또한, 감도는 다이어프램에 소정의 음압을 부여했을 때의 컨덴서 마이크로폰의 출력 전압에 의해 나타내어지며, 이하의 수학식으로 표현된다.

감도 ∝ 진동 변위량×전극 간 인가 전압×[정전 용량/(정전 용량+기생 용량)]

표 1에서, 각 수치는 종래 구조의 컨덴서 마이크로폰에서의 전극 내압, 진동 변위량, 및 감도를 나타내는 값(즉,「1.0」)을 토대로 계산된 상대값으로 표시하고 있다.

실험용 구조의 컨덴서 마이크로폰에서는, 전극 내압이 종래 구조의 컨덴서 마이크로폰에 비하여 0.8배로 저하되어 있다. 이것은, 기생 용량을 저감시키는 백 플레이트(200)에 절결부(700)의 형성에 의해 강도가 저하한 것에 기인한다. 이러한 전극 내압의 저하는, 컨덴서 마이크로폰의 동작을 불안정하게 한다.

한편, 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서는, 백 플레이트(20)가 기어 형상의 형상을 갖고, 중앙부(22)의 외주측에 형성한 아암(24)의 사이에 절결부를 형성했음에도 불구하고, 전극 내압이 종래 구조의 컨덴서 마이크로폰에 비하여 1.2배로 높게 되어 있다. 이것은, 백 플레이트(20)의 아암(24)의 선단부를 지지하는 제2 지지부(54)가 다이어프램(10)의 아암(14) 간에 형성된 절결부의 위치에 형성되어 있고, 또한, 백 플레이트(20)의 중앙부(22)의 중심으로부터 제2 지지부(54)까지의 거리가 종래 구조의 컨덴서 마이크로폰에서의 다이어프램(100)의 중심으로부터 제1 지지부(500)까지의 거리보다도 짧게 되어 있는 것에 기인하는 것이다. 이에 의해, 백 플레이트(20)의 강성을 비교적 높일 수 있고, 이로써, 전극 내압을 높이고 있다. 전극 내압을 높임으로써, 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 동작을 안정화시킬 수 있다.

제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서는, 다이어프램(10)의 진동 변위량이 종래 구조의 컨덴서 마이크로폰에 비하여 2.0배로 높게 되어 있다. 이것은, 다이어프램(10)이 기어 형상의 형상을 갖고, 그 아암(14)의 선단부가 제1 지지부(50)에 의해 지지되어 있는 것에 기인하는 것이다. 즉, 다이어프램(100)의 전체 주위가 고정되어 있는 종래 구조의 컨덴서 마이크로폰에 비하여, 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서는, 다이어프램(10)의 진동 특성이 개선되어 있고, 또한, 아암(14)에 형성한 복수의 구멍(16)도 진동 변위량의 증대에 기여하고 있다.

또한, 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서는, 감도가 종래 구조의 컨덴서 마이크로폰에 비하여 3.0배로 높게 되어 있다. 이것은, 다이어프램(10)의 진동 변위량이 종래 구조의 컨덴서 마이크로폰에서의 다이어프램(100)보다도 높아져 있는 것에 기인하는 것이다. 이에 더하여, 정전 용량이 주로 다이어프램(10)의 중앙부(12)와 백 플레이트(20)의 중앙부(22) 사이에 형성되어 있고, 또한, 아암(14) 및 아암(24)의 위치가 서로 어긋나 있기 때문에 기생 용량이 발생하지 않는다. 즉, 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰은, 종래 구조의 컨덴서 마이크로폰에 비하여, 기생 용량을 대폭 저감하고 있다.

제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰은, 실리콘 마이크로폰(실리콘 캐패시터 마이크로폰)이며, 반도체 장치 제조 공정에 의해 제조되는 것이다. 이하에, 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법에 대하여 도 4 내지 도 28을 참조하여 설명한다.

우선, 도 4에 도시한 바와 같이, 예를 들면 단결정 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판에 의해 형성된 기판(30) 상에, 플라즈마 CVD(Plasma Chemical Vapor Deposition)에 의해 실리콘 산화막으로 이루어지는 두께 2㎛의 제1 절연막(50a)을 형성한다. 제1 절연막(50a)은 후속 공정에서 제거되며, 여기서, 다이어프램(10)의 하방의 기판(30)에 캐비티(32)를 형성함과 함께, 캐비티를 둘러싸는 기판(30)과 다이어프램(10) 사이에 원하는 음향 저항을 구현하는 통로(34)를 형성하기 위한 희생층으로 된다. 또한, 제1 절연막(50a)은 다이어프램(10)을 기판(30) 상에 지지하는 제1 지지부(50)를 형성하기 위해 사용된다.

다음으로, 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 절연막(50a) 상에 감압 CVD(Decompression Chemical Vapor Deposition)에 의해 인을 첨가한 폴리실리콘으로 이루어지는 두께 0.5 ㎛의 제1 도전층(10a)을 형성한다. 제1 도전층(10a)은 기판(30)의 이면에도 형성된다. 다음으로, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 절연막(50a) 상에 형성된 제1 도전층(10a)의 전체면에 포토레지스트막을 도포한 후, 소정 형상의 레지스트 마스크를 이용한 포토리소그래피 기술에 의해 노광 및 현상을 실행하여 포토레지스트 패턴 P1을 형성한다. 다음으로, 도 7에 도시한 바와 같이, 포토레지스트 패턴 P1을 마스크로서 이용하여, RIE(Reactive Ion Etching) 등의 이방성 에칭을 실행하여 제1 도전층(10a)을 선택적으로 제거하여 소정의 형상으로 가공하고, 이로써, 두께 0.5㎛의 다이어프램(10) 및 이것에 연결되는 배선(18) 및 다이어프램(10)의 아암(14)의 복수의 구멍(16)을 형성한다.

다음으로, 도 8에 도시한 바와 같이, 산소 플라즈마(O₂plasma)에 의한 소각 처리(ashing)와, 황산 및 과산화수소수의 혼합 용액에 침지하는 용해 처리를 실행하여 포토레지스트 패턴 P1을 제거한다. 이와 같이 하여, 다이어프램(10)이 제1 도전층(10a)의 패터닝에 의해 형성되고, 그 다이어프램(10)은 도 1의 (A)에 도시한 바와 같이 평면 형상이 원반 형상인 중앙부(12)와 그 외측에 방사 형상으로 연장되는 6개의 아암(14)으로 이루어진 기어 형상의 형상을 갖는다. 또한, 6개의 아암(14)에는 각각 복수의 구멍(16)이 형성된다.

다음으로, 도 9에 도시한 바와 같이, 다이어프램(10), 인출 배선(18), 및 제1 절연막(50a) 상에, 플라즈마 CVD에 의해 실리콘 산화막으로 이루어지는 두께 4㎛의 제2 절연막(52a)을 형성한다. 제1 절연막(50a) 상에 제2 절연막(52a)이 퇴적되어, 적층 절연막(54a)이 형성된다. 제2 절연막(52a)은, 다이어프램(10)과 백 플레이트(20) 사이의 간극(40)을 형성하기 위한 희생막으로서, 후처리에서 제거된다. 또한, 적층 절연막(54a)은 후처리에서 백 플레이트(20)를 기판(30) 상에 지지하는 제2 지지부(54)를 형성하기 위해 이용된다.

다음으로, 도 10에 도시한 바와 같이, 제2 절연막(52a) 상에 감압 CVD에 의해 인을 첨가한 폴리실리콘으로 이루어지는 두께 1.5㎛의 제2 도전층(20a)을 형성한다. 제2 도전층(20a)은 기판(30)의 이면의 제1 도전층(10a)에도 형성된다. 다음으로, 도 11에 도시한 바와 같이, 제2 절연막(52a) 상의 제2 도전층(20a)의 전체면에 포토레지스트막을 도포하고, 그 후, 포토리소그래피 기술에 의해 포토레지스트 패턴 P2를 형성한다. 다음으로, 도 12에 도시한 바와 같이, 포토레지스트 패턴 P2를 마스크로서 이용하여 RIE 등의 이방성 에칭을 실행하여 제2 도전층(20a)을 선택적으로 제거하여 소정 형상으로 가공하고, 이로써, 두께 1.5㎛의 백 플레이트(20) 및 이것에 연결되는 인출 배선(28)을 형성함과 함께, 백 플레이트(20)의 중앙부(22)에서 복수의 구멍(26)을 형성한다.

다음으로, 도 13에 도시한 바와 같이, 소각 처리와 황산 및 과산화수소수의 혼합 용액을 이용한 용해 처리를 실행하여 포토레지스트 패턴 P2를 제거하고, 그 후, 굽기(quenching)를 위한 열 처리를 행한다. 상기와 같이, 제2 도전층(20a)의 패터닝에 의해 형성한 백 플레이트(20)는, 도 1의 (A)에 도시한 바와 같이, 그 평면 형상이 원반 형상의 중앙부(22)와, 그 외측에 방사 형상으로 연장되는 6개의 아암(24)을 갖는 기어 형상의 형상을 갖고, 또한, 중앙부(22) 및 6개의 아암(24)에 복수의 구멍(26)이 형성된다.

도 1의 (A)에 도시한 바와 같이, 백 플레이트(20)의 중앙부(22)는, 다이어프램(10)의 중앙부(12)와 동심원 형상으로 배치되고, 또한, 백 플레이트(20)의 중앙부(22)의 반경은 다이어프램(10)의 중앙부(12)의 반경보다도 작다. 또한, 백 플레이트(20)의 6개의 아암(24)은, 다이어프램(10)의 6개의 아암(14)의 사이에 형성된 절결부에 위치한다. 바꾸어 말하면, 다이어프램(10)의 6개의 아암(14)은, 백 플레이트(20)의 6개의 아암(24)의 사이에 형성된 절결부에 위치하고 있다. 또한, 백 플레이트(20)의 중앙부(22)의 중심으로부터 아암(24)의 선단까지의 거리는, 다이어프램(10)의 중앙부(12)의 반경보다도 길지만, 다이어프램(10)의 중앙부(12)의 중앙으로부터 아암(14)의 선단까지의 거리보다도 짧다.

다음으로, 도 14에 도시한 바와 같이, 백 플레이트(20) 및 그 인출 배선(28) 및 제2 절연막(52a) 상에, 플라즈마 CVD에 의해 실리콘 산화막으로 이루어지는 두께 0.3㎛의 제3 절연막(56)을 형성한다. 다음으로, 도 15에 도시한 바와 같이, 제3 절연막(56)의 전체면에 포토레지스트를 도포한 후, 포토리소그래피 기술에 의해 포토레지스트 패턴 P3을 형성한다. 포토레지스트 패턴 P3은, 다이어프램(10)에 연결되는 인출 배선(18) 및 백 플레이트(20)에 연결되는 인출 배선(28)의 상방에 개구부를 갖는다.

다음으로, 도 16에 도시한 바와 같이, 포토레지스트 패턴 P3을 마스크로서 이용하여 웨트 에칭 및 드라이 에칭 중 한쪽 혹은 양자를 실행하여 제3 절연막(56) 및 제2 절연막(52a)을 선택적으로 제거하여, 인출 배선(18 및 28)을 노출시키는 전극 노출 구멍(58a 및 58b)을 형성한다. 다음으로, 도 17에 도시한 바와 같이, 소각 처리와 황산 및 과산화수소수의 혼합 용액에 의한 용해 처리를 실행하여 포토레지스트 패턴 P3을 제거한다.

다음으로, 도 18에 도시한 바와 같이, 전극 노출 구멍(58a 및 58b) 내에 노출되는 인출 배선(18 및 28)을 포함하여 제3 절연막(56)의 전체면에 Al-Si로 이루어지는 메탈층(60)을 퇴적한다. 다음으로, 도 19에 도시한 바와 같이, 메탈층(60)의 전체면에 포토레지스트막을 도포한 후, 포토리소그래피 기술에 의해 전극 노출 구멍(58a 및 58b)을 피복하는 포토레지스트 패턴 P4를 형성한다. 다음으로, 도 20에 도시한 바와 같이, 포토레지스트 패턴 P4를 마스크로서 이용하고, 혼합산을 이용한 웨트 에칭에 의해 메탈층(60)을 선택적으로 제거하여 소정의 형상으로 가공하고, 이로써, 전극 노출 구멍(58a 및 58b)을 통하여 인출 배선(18 및 28)에 각각 접속하는 제1 전극(60a) 및 제2 전극(60b)을 형성한다.

다음으로, 도 21에 도시한 바와 같이, O₂ 플라즈마에 의한 소각 처리와 유기 박리액에 침지하는 용해 처리를 실행하여 포토레지스트 패턴 P4를 제거한다. 이에 의해, 제1 전극(60a)은 인출 배선(18)을 통하여 다이어프램(10)에 접속하고, 또한, 제2 전극(60b)은 인출 배선(28)을 통하여 백 플레이트(20)에 접속한다.

다음으로, 도 22에 도시한 바와 같이, 그라인더를 이용하여 기판(30)의 이면의 제2 도전층(20a) 및 제1 도전층(10a)을 연삭 제거하고, 또한, 기판(30)의 이면을 연삭하여, 이로써, 기판(30)의 두께를 500㎛ 내지 600㎛의 범위로 조정한다. 다음으로, 도 23에 도시한 바와 같이, 기판(30)의 이면에 포토리소그래피 기술에 의해 포토레지스트 패턴 P5를 형성한다. 포토레지스트 패턴 P5는, 다이어프램(10)의 중앙부(12)에 대응하는 위치에 개구부를 갖고 있다.

다음으로, 도 24에 도시한 바와 같이, 포토레지스트 패턴 P5를 마스크로서 이용하고 디프 RIE 등의 이방성 에칭을 실행하여 기판(30)을 선택적으로 제거하여, 제1 절연막(50a)에 도달하는 개구부(32a)를 형성한다. 개구부(32a)는, 다이어프램(10)의 중앙부(12)의 내측을 따른 위치에 있다. 다음으로, 도 25에 도시한 바와 같이, 소각 처리와 유기 박리액을 이용한 용해 처리를 실행하여 포토레지스트 패턴 P5를 제거한다.

다음으로, 도 26에 도시한 바와 같이, 제1 전극(60a), 제2 전극(60b), 및 제3 절연막(56)의 전체면에 포토레지스트막을 도포한 후, 포토리소그래피 기술에 의해 포토레지스트 패턴 P6을 형성한다. 포토레지스트 패턴 P6은, 제1 전극(60a) 및 제2 전극(60b)을 피복함과 함께, 인출 배선(18 및 28)의 상방의 제3 절연막(56)을 피복하고 있다.

다음으로, 도 27에 도시한 바와 같이, 포토레지스트 패턴 P6을 마스크로서 이용하고, 버퍼드 불산(Buffered HF)을 이용한 웨트 에칭을 실행하여 제3 절연막(56), 제2 절연막(52a), 및 제1 절연막(50a)을 선택적으로 제거한다. 이 때, 백 플레이트(20)의 중앙부(22) 및 아암(24)에 형성된 복수의 구멍(26)은, 백 플레이트(20)와 다이어프램(10) 사이에 개재하는 제2 절연막(52a)을 제거할 때, 에칭액을 도입시키는 안내 구멍으로 된다. 또한, 버퍼드 불산은 기판(30)의 개구부(32a)내로 도입되어 제1 절연막(50a)을 선택적으로 에칭에 의해 제거한다.

상기와 같이, 백 플레이트(20)와 다이어프램(10) 사이에 개재하는 제2 절연막(52a)을 제거함으로써, 간극(40)을 형성한다. 또한, 제1 절연막(50a)을 제거하여 기판(30)의 개구부(32a)를 다이어프램(10)에 도달할 때까지 확대하여 캐비티(32)를 형성함과 함께, 캐비티(32)의 주위의 기판(30)과 다이어프램(10) 사이에 원하는 음향 저항을 갖는 통로(34)를 형성한다.

동시에, 다이어프램(10)의 6개의 아암(14)의 선단부와 기판(30) 사이에 제1 절연막(50a)을 의도적으로 잔존시켜, 제1 지지부(50)를 형성한다. 또한, 백 플레이트(20)의 6개의 아암(24)의 선단부와 기판(30) 사이에 적층 절연막(54a)을 의도적으로 잔존시켜, 제2 지지부(54)를 형성한다.

다음으로, 도 28에 도시한 바와 같이, 소각 처리와 유기 박리액을 이용한 용해 처리를 실행하여 포토레지스트 패턴 P6을 제거한다. 이와 같이 하여, 도 1의 (A), (B), (C)에 나타내는 구조를 갖는 제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰을 제작한다.

제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법에서는, 서로 다른 패턴의 레지스트 마스크를 사용하여 포토리소그래피를 복수회 실행하는 것으로, 종래의 반도체 제조 공정을 그대로 적용하는 것이 가능하다. 또한, 종래 기술에서 개시된 바와 같은 절연성 재료로 이루어지는 플레이트의 다이어프램의 대향면의 소정 부분에 배면 전극을 설치하도록 하여 제조 수율을 저하시키는 복잡한 공정을 필요로 하지 않으므로, 제조 코스트를 증대시키지 않도록 할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예는, 도 1의 (A), (B), (C)에 나타낸 컨덴서 마이크로폰의 구조에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지의 변경이 가능하다. 이하, 변형예에 대하여 설명한다.

(제1 변형예)

제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서, 백 플레이트(20)의 전체를 원반 형상으로 하고, 그 반경을 다이어프램(10)의 중앙부(12)의 반경보다도 길게 하지만, 다이어프램(10)의 중앙부(12)의 중심으로부터 아암(14)의 선단까지의 거리보다도 짧게 변경한다.

상기의 제1 변형예에서도, 다이어프램(10)은 중앙부(12)와 6개의 아암(14)을 갖는 기어 형상의 형상을 이루고 있기 때문에, 아암(14)의 사이에 형성된 절결부에 대응하는 위치에는 백 플레이트(20)는 존재하지 않아, 기생 용량은 생기지 않는다. 또한, 다이어프램(10)의 아암(14)은 백 플레이트(20)의 외연의 외측에 위치하고 있기 때문에, 기생 용량은 생기지 않는다. 따라서, 도 2의 (A), (B)에 나타내는 종래 구조의 컨덴서 마이크로폰에 비하여, 제1 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서는 기생 용량을 대폭 감소시킬 수 있다.

그러나, 다이어프램(10)의 아암(14)의 내측 부분은 원반 형상의 백 플레이트(20)의 외주 부분과 대응하는 위치에 있기 때문에, 이들 간에 기생 용량이 생길 수 있다. 즉, 제1 변형예는 제1 실시예에 비하여 구조가 간단하기는 하지만, 약간 기생 용량이 증대할 수 있다.

(제2 변형예)

제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서, 다이어프램(10)의 전체를 원반 형상이 되도록 변형한다. 이 경우, 백 플레이트(20)는 중앙부(22)와 6개의 아암(24)을 갖는 기어 형상의 형상을 이루고 있기 때문에, 아암(24)의 사이에 형성된 절결부에 대응하는 위치에는 다이어프램(10)이 존재하지 않으므로, 이들 사이에 기생 용량은 생기지 않는다. 따라서, 도 2의 (A), (B)에 나타낸 종래 구조를 갖는 컨덴서 마이크로폰에 비하여, 제2 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서는 기생 용량을 저감할 수 있다. 그러나, 백 플레이트(20)의 아암(24)의 내측 부분은 원반 형상의 다이어프램(10)의 외주 부분과 대응하는 위치에 있기 때문에, 기생 용량이 생길 수 있다. 즉, 제1 실시예에 비하여, 제2 변형예에서는 약간 기생 용량이 증대할 수 있다.

(제3 변형예)

제1 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서, 다이어프램(10)의 아암(14)에서의 구멍(16)을 형성하지 않고, 캐비티(32)를 다이어프램(10)의 중앙부(12) 및 아암(14)으로 이루어지는 기어 형상의 외연의 내측을 따라 형성하도록 변형한다. 이 경우, 캐비티(32)의 개구부는, 아암(14)의 선단부를 제외하고 기어 형상의 다이어프램(10)의 전체에 대응하여 형성되게 되며, 이로써, 제3 변형예에서의 캐비티(32)의 용적은 제1 실시예에서의 캐비티(32)의 용적보다도 커진다. 이에 의해, 다이어프램(10)의 진동 특성을 더욱 향상시킬 수 있다.

(제4 변형예)

도 35를 참조하여, 제1 실시예의 제4 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰에 대하여 설명한다. 도 35의 (A)는 제4 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 구성을 도시하는 평면도, (B)는 (A)의 A-A에서 보았을 때의 단면도, (C)는 (B)의 일부 확대도이다. 도 35의 (A), (B)에 도시한 바와 같이, 제4 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서, 다이어프램(10)에 제1 돌기부(60) 및 제2 돌기부(70)를 형성한다. 제1 돌기부(60)는, 다이어프램(10)의 아암(14)에 단차 형상으로 되도록 형성되고, 다이어프램(10)과 캐비티(32)의 주변의 기판(30) 사이에 형성되는 통로(34)에 대응하는 공간을 더 좁히도록 기판(30)을 향하여 배치되어 있다. 제2 돌기부(70)는, 백 플레이트(20)의 아암(24)에 대향하는 위치, 즉, 다이어프램(10)의 절결부에 단차 형상을 형성한다. 이 제2 돌기부(70)는, 다이어프램(10)의 절결부와 캐비티(32) 주변의 기판(30) 사이에 형성되는 통로(34)에 대응하는 공간을 더 좁히도록 기판(30)을 향하여 배치되어 있다. 이들 제1 돌기부(60) 및 제2 돌기부(70)에 의해, 통로(34)의 공간을 더 좁힐 수 있고, 그 공간은 음향 저항으로 되므로, 다이어프램(10)에 전달된 음파가 아암(14)의 사이를 전파하여 누설되지 않도록 할 수 있다. 다이어프램(10)에 제1 돌기부(60) 및 제2 돌기부(70)를 형성함으로써, 그 다이어프램(10)의 강성을 저하시키고, 이로써, 음압에 의해 다이어프램(10)이 용이하게 변형하게 된다. 이에 의해, 다이어프램(10)의 진동 특성을 더욱 향상할 수 있다. 이와 관련해서, 제4 변형예에서는 제1 돌기부(60) 및 제2 돌기부(70)를 단차 형상으로 하였지만, 이것에 한정되지 않고, 기판(30)을 향하여 돌출되는 딤플(dimple)이나 물결모양의 주름(corrugation)을 형성하여도 된다. 또한, 제2 돌기부(70)는 백 플레이트(20)의 아암(24)과 대향하는 위치에 형성하였지만, 이것에 한정되지 않고, 제2 돌기부(70)를 연속적으로 형성하여도 되는, 즉, 제2 돌기부(70)를 고리 형상으로 형성하여도 된다. 또한, 제1 돌기부(60) 및 제2 돌기부(70) 중 기판(30)과 대향하는 부분을 절연성 재료로 형성하여도 된다.

(제2 실시예)

다음으로, 도 30의 (A), (B), (C)를 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에 대하여 설명한다. 도 30의 (A)는 제2 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 구성을 도시하는 평면도, (B)는 (A)의 A-A에서 보았을 때의 단면도, (C)는 (A)의 B-B에서 보았을 때의 단면도이다.

제2 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰은, 다이어프램(1010), 백 플레이트(1020), 및 다이어프램(1010)과 백 플레이트(1020)를 지지하는 지지 부재를 갖는 기판(1030)으로 구성된다.

다이어프램(1010)은, 인을 불순물로서 첨가한 폴리실리콘으로 이루어지는 도전성의 박막이며, 원반 형상의 중앙부(1012)와 그 외측에 방사 형상으로 연장되는 6개의 아암(1014)을 갖는 기어 형상의 형상을 이루고 있다. 다이어프램(1010)의 두께는 0.5㎛ 정도이고, 중앙부(1012)의 반경은 0.35mm 정도이며, 아암(1014)의 길이는 0.15mm 정도이다.

백 플레이트(1020)는, 다이어프램(1010)과의 사이에 소정의 간격, 예를 들면, 4㎛의 간극(1040)을 통하여 평행하게 배치되어 있다. 다이어프램(1010)과 마찬가지로, 백 플레이트(1020)는 인을 첨가한 폴리실리콘으로 이루어지는 도전성의 박막이며, 원반 형상의 중앙부(1022)와 그 외측으로 연장되는 6개의 아암(1024)을 갖는 기어 형상의 형상을 이루고 있다. 백 플레이트(1020)의 중앙부(1022) 및 아암(1024)에는 복수의 구멍(1026)이 형성되어 있다. 백 플레이트(1020)의 구멍(1024)은, 외부로부터의 음파를 통과시켜 다이어프램(1010)에 도달시키는 음향 구멍으로서 기능한다. 백 플레이트(1020)의 두께는 1.5㎛ 정도, 중앙부(1022)의 반경은 0.3mm 정도, 아암(1024)의 길이는 0.1mm 정도이다.

백 플레이트(1020)의 중앙부(1022)는, 다이어프램(1010)과 동심원 형상으로 배치되고, 백 플레이트(1020)의 중앙부(1022)의 반경은 다이어프램(1010)의 중앙부(1012)의 반경보다도 작다. 또한, 백 플레이트(1020)의 6개의 아암(1024)은, 다이어프램(1010)의 6개의 아암(1014)의 사이에 형성된 6개의 절결부에 위치된다. 바꾸어 말하면, 다이어프램(1010)의 6개의 아암(1014)은, 백 플레이트(1020)의 6개의 아암(1024)의 사이에 형성된 6개의 절결부에 위치한다. 백 플레이트(1020)의 중앙부(1022)의 중심으로부터 아암(1024)의 선단까지의 거리는, 다이어프램(1010)의 중앙부(1012)의 반경보다 길지만, 다이어프램(1010)의 중앙부(1012)의 중심으로부터 아암(1014)의 선단까지의 거리보다는 짧다.

다이어프램(1010)의 아암(1014)의 선단부는, 절연성의 스페이서(1052)의 하측면과 접합되어 있다. 스페이서(1052)의 상측면은, 브리지(1020b)의 내측 단부와 접합되어 있다. 브리지(1020b)는 백 플레이트(1020)와 동일한 재료, 즉, 도전성의 폴리실리콘으로 이루어지는 박막으로, 백 플레이트(1020)와 동시에 형성된다. 브리지(1020b)의 외측 단부는, 기어 형상의 다이어프램(1010)의 외연을 둘러싸는 원주 형상의 형상을 이루고 있고, 절연성의 제1 지지부(1054b)에 의해 기판(1030) 상에 지지되어 있다. 브리지(1020b)에서, 스페이서(1052)와 제1 지지부(1054b) 사이에 규정된 영역에는 복수의 구멍(1026a)이 형성되어 있다. 백 플레이트(1020)의 아암(1024)의 선단부는, 다이어프램(1010)의 아암(1014)의 사이에 형성된 절결부에 위치하는 절연성의 제2 지지부(1054)에 의해 기판(1030) 상에 지지되어 있다. 스페이서(1052), 제1 지지부(1054b), 및 제2 지지부(1054)는 예를 들면 실리콘 산화막으로 이루어진다.

백 플레이트(1020)를 지지하는 제2 지지부(1054)는, 절연막(1541 및 1543)과 도전막(1542)으로 이루어진다. 절연막(1541 및 1543)은 예를 들면 실리콘 산화막으로 이루어진다. 도전막(1542)은 다이어프램(1010)과 동시에 형성되는 것이 바람직하며, 인을 불순물로서 첨가한 폴리실리콘으로 이루어진다. 도전막(1542)은, 백 플레이트(1020) 또는 기판(1030)과 동일 전위로 되고, 컨덴서 마이크로폰의 기생 용량을 저감하기 위한 가드 전극으로서 기능한다. 이와 관련하여, 도전막(1542)을 생략하여도 된다.

기판(1030)은, 두께 500㎛ 내지 600㎛의 실리콘 기판으로 이루어지고, 기어 형상의 형상을 갖는 다이어프램(1010)에 대응하고, 그 기판(1030)을 관통하여 다이어프램(1010)에 도달하는 개구부를 갖는 캐비티(1032)가 형성되어 있다. 캐비티(1032)는, 다이어프램(1010)의 외연의 내측을 따라 형성되고, 백 플레이트(1020)의 반대측으로부터 다이어프램(1010)에 가해지는 압력을 완화하는 압력 완화공간으로서 기능한다. 또한, 캐비티(1032)의 주위의 기판(1030)과 다이어프램(1010) 사이에, 다이어프램(1010)의 아암(1014) 사이의 음향 저항보다도 높은 음향 저항을 갖는 통로(1034)가 형성된다. 통로(1034)의 높이 H(즉, 다이어프램(1010)과 기판(1030)의 간격) 및 길이 L(즉, 기어 형상의 형상을 갖는 다이어프램(1010)의 외연으로부터 캐비티(1032)의 단부까지의 거리)에 따라서 음향 저항을 제어하고, 이로써, 다이어프램(1010)의 아암(1014) 간의 음향 저항보다도 높은 음향 저항을 실현한다. 높은 음향 저항을 갖는 통로(1034)에 의해, 다이어프램(1010)에 도달한 음파가 아암(1014)의 사이를 통과하여 누설되지 않도록 하고 있다. 이와 관련하여, 통로(1034)의 높이 H는 2㎛ 정도이며, 길이 L은 15mm 정도이다.

도 31의 (A)는 다이어프램(1010)과 백 플레이트(1020) 사이의 정전 용량의 변화를 전기 신호로 변환하는 검출 회로의 구성을 도시하는 회로도이다. 다이어프램(1010)에는 차지 펌프 CP에 의해 안정된 바이어스 전압이 인가된다. 백 플레이트(1020)와 다이어프램(1010) 사이의 정전 용량의 변화는 전압 변화로서 전치증폭기 A에 입력된다. 기판(1030)과 다이어프램(1010)이 단락되어 있기 때문에, 도 30의 (C)에 나타내는 도전막(1542)의 개재에 의해, 백 플레이트(1020)와 기판(1030) 사이에 기생 용량은 발생하지 않을 수 있다.

도전막(1542)을 형성한 검출 회로의 구성을 도 31의 (B)에 도시한다. 여기에서, 전치증폭기 A의 출력단을 도전막(1542)에 접속하여, 전치증폭기 A에 의해 전압 폴로워 회로를 구성함으로써, 도전막(1542)을 가드 전극으로서 기능시킬 수 있다. 백 플레이트(1020)와 도전막(1542)을 전압 폴로워 회로에 의해 동일 전위로 제어함으로써, 백 플레이트(1020)와 도전막(1542) 사이에 생기는 기생 용량을 제거할 수 있다. 또한, 다이어프램(1010)과 기판(1030)을 단락해 둠으로써, 도전막(1542)과 기판(1030) 사이의 용량이 전치증폭기 A의 출력과 무관하게 된다. 이와 같이, 도전막(1542)을 이용하여 가드 전극을 구성함으로써, 컨덴서 마이크로폰의 기생 용량을 더욱 저감할 수 있다.

제2 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서는, 다이어프램(1010) 및 백 플레이트(1020)가 모두 기어 형상의 형상을 갖고 있고, 다이어프램(1010)의 중앙부(1012)와 백 플레이트(1020)의 중앙부(1022)가 대향 배치되어 있다. 백 플레이트(1020)의 6개의 아암(1024)은, 다이어프램(1010)의 6개의 아암(1014)의 사이에 형성된 6개의 절결부에 위치하고, 바꾸어 말하면, 다이어프램(1010)의 6개의 아암(1014)은 백 플레이트(1020)의 6개의 아암(1024)의 사이에 형성된 절결부에 위치한다. 이 때문에, 다이어프램(1010)의 아암(1014)과 백 플레이트(1020)의 아암(1024)은 그 위치가 어긋나게 되어 있고, 대향 배치되어 있지 않으며, 따라서, 양자 간에 기생 용량은 생기지 않는다. 즉, 다이어프램(1010)의 중앙부(1012)와 백 플레이트(1020)의 중앙부(1022) 사이에서 정전 용량이 형성되고, 그 정전 용량의 변화에 따른 전기 신호가 발생한다. 또한, 다이어프램(1010)과 백 플레이트(1020) 사이의 기생 용량이 대폭 저감하기 때문에, 컨덴서 마이크로폰의 감도를 대폭 향상할 수 있다.

다이어프램(1010)의 아암(1014)의 선단부는, 스페이서(1052), 브리지(1020b), 및 제1 지지부(1054b)에 의해 지지되어 있고, 다이어프램(1010)의 중앙부(1012)의 중심으로부터 스페이서(1052)까지의 거리가 백 플레이트(1020)의 중앙부(1022)의 중심으로부터 아암(1024)의 선단부를 지지하는 제2 지지부(1054)까지의 거리보다도 길다. 이 때문에, 다이어프램(1010)의 외연을 직접 기판(1030) 상에 지지하도록 하는 구조 및 다이어프램(1010) 및 백 플레이트(1020)의 양자를 평면에서 보아 동일한 형상으로 하도록 하는 구조와 비교하여, 제2 실시예의 구조에서는 다이어프램(1010)의 진동 특성을 더욱 향상할 수 있다.

또한, 백 플레이트(1020)의 중앙부(1022)의 반경은 다이어프램(1010)의 중앙부(1012)의 반경보다도 작고, 또한, 중앙부(1022)의 중심으로부터 제2 지지부(1054)까지의 거리가 중앙부(1012)의 중심으로부터 스페이서(1054)까지의 거리보다도 짧다. 이 때문에, 다이어프램(1010) 및 백 플레이트(1020)의 양자를 평면에서 보아 동일 형상으로 하도록 하는 구조와 비교하여, 백 플레이트(1020)의 강성을 높일 수 있고, 이로써, 컨덴서 마이크로폰의 동작의 안정성을 손상시키지 않고, 다이어프램(1010)의 크기를 증가할 수 있음과 함께, 다이어프램(1010)의 진동 특성을 향상할 수 있다.

브리지(1020b)에 복수의 구멍(1026a)을 형성함으로써, 다이어프램(1010)의 아암(1014)과 접합하는 브리지(1020b)의 강성이 저하하고, 이로써, 다이어프램(1010)의 진동시에서의 브리지(1020b)의 변형이 용이하게 되어, 다이어프램(1010)의 진동 특성을 더욱 향상할 수 있다.

본원 발명자는, 제2 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 효과를 확인하기 위해, 도 2의 (A), (B)에 나타내는 종래 구조를 갖는 컨덴서 마이크로폰과 도 3의 (A), (B)에 나타내는 실험용의 컨덴서 마이크로폰을 제조하여 실험을 행하였다. 실험 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2에 나타낸 제2 실시예의 실험 결과를 표 1에 나타낸 제1 실시예와 비교해 보면 전극 내압이 종래 구조에 비하여 1.2배로 높다. 이것은, 백 플레이트(1020)의 아암(1022)의 선단부를 지지하는 제2 지지부(1054)가 다이어프램(1010)의 아암(1014)의 사이에 형성된 절결부에 위치하고, 백 플레이트(1020)의 중앙부(1022)의 중심으로부터 제2 지지부(1054)까지의 거리가 종래 구조에서의 다이어프램(100)의 중심으로부터 제1 지지부(500)까지의 거리보다도 짧게 되어 있으며, 백 플레이트(1020)의 강성이 비교적 높게 되어 있는 것에 기인한다. 이러한 전극 내압의 증대에 의해 제2 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 동작의 안정성을 높일 수 있다.

제2 실시예의 경우, 다이어프램(1010)의 진동 변위량이 종래 구조에 비하여 8.0배로 높게 되어 있다. 이것은, 기어 형상의 형상을 갖는 다이어프램(1010)의 아암(1014)의 선단부가 스페이서(1052) 및 브리지(1020b)에 의해 지지되어 있는 것에 기인한다. 즉, 다이어프램(100)의 전체 주위를 고정하고 있는 종래 구조에 비하여, 다이어프램(1010)의 진동 특성은 대폭 향상되어 있다.

제2 실시예의 경우, 컨덴서 마이크로폰의 감도가 종래 구조에 비하여 12.0배로 높게 되어 있다. 이것은, 다이어프램(1010)의 진동 변위량이 종래 구조의 다이어프램(100)보다도 대폭 높게 되어 있는 것에 기인하며, 여기서 다이어프램(1010)의 중앙부(1012)와 백 플레이트(1020)의 중앙부(1022) 사이에 정전 용량을 형성하고, 또한, 아암(1014)과 아암(1024)이 대향 배치되어 있지 않아, 양자 간에 기생 용량이 생기지 않는다. 즉, 제2 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서는, 기생 용량이 대폭 감소되어 있다.

다음으로, 제2 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법에 대하여 설명한다. 이 컨덴서 마이크로폰은, 실리콘 마이크로폰(또는 실리콘 캐패시터 마이크로폰)이며, 반도체 제조 공정을 이용하여 제조할 수 있다.

우선, 단결정 실리콘 기판 등의 반도체 기판인 기판(1030) 상에, 실리콘 산화막으로 이루어지는 제1 절연막(또는, 제1 희생막)을 통하여, 인을 첨가한 폴리실리콘으로 이루어지는 제1 도전층을 형성한다. 제1 도전층을 에칭하여 소정의 형상으로 가공하고, 이로써, 다이어프램(1010)을 형성한다. 도 30의 (A)에 도시한 바와 같이, 다이어프램(1010)은, 원반 형상의 중앙부(1012)와 그 외측에 방사 형상으로 연장되는 6개의 아암(1014)을 갖는 기어 형상의 형상을 갖는다.

다음으로, 다이어프램(1010) 및 제1 절연막 상에, 제2 절연막(또는, 제2 희생막)을 통하여, 인을 첨가한 폴리실리콘으로 이루어지는 제2 도전층을 형성한다. 제2 도전층을 에칭하여 소정의 형상으로 가공하고, 이로써, 백 플레이트(1020) 및 브리지(1020b)를 형성한다. 도 30의 (A)에 도시한 바와 같이, 백 플레이트(1020)는 원반 형상의 중앙부(1022)와 그 외측에 방사 형상으로 연장되는 6개의 아암(1024)을 갖는 기어 형상의 형상을 이루고 있고, 브리지(1020b)에 복수의 구멍(1026a)이 형성되어 있다.

도 30의 (A)에 도시한 바와 같이, 백 플레이트(1020)의 중앙부(1022)는 다이어프램(1010)의 중앙부(1012)와 동심원 형상으로 배치되어 있고, 여기서, 백 플레이트(1020)의 중앙부(1022)의 반경은 다이어프램(1010)의 중앙부(1012)의 반경보다도 작다. 또한, 백 플레이트(1020)의 6개의 아암(1024)은, 다이어프램(1010)의 6개의 아암(1014)의 사이에 형성된 6개의 절결부에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 다이어프램(1010)의 6개의 아암(1014)은, 백 플레이트(1020)의 6개의 아암(1024)의 사이에 형성된 6개의 절결부에 위치하고 있다. 또한, 백 플레이트(1020)의 중앙부(1022)의 중심으로부터 아암(1024)의 선단까지의 거리는 다이어프램(1010)의 중앙부(1012)의 중심으로부터 아암(1014)의 선단까지의 거리보다도 짧다.

도 30의 (A)에 도시한 바와 같이, 브리지(1020b)의 내측 단부가 다이어프램(1010)의 아암(1014)의 선단부와 평면에서 보아 중복하는 위치에 있고, 여기서 브리지(1020b)의 외측 단부가 기어 형상의 형상을 갖는 다이어프램(1010)의 외연을 둘러싸는 원주 형상의 형상으로 되어 있다.

다음으로, 백 플레이트(1020), 브리지(1020b), 및 제2 절연막(1052a) 상에, 실리콘 산화막으로 이루어지는 제3 절연막을 형성한 후, 기판(1030)의 이면을 연삭하여 그 두께를 조정한다. 다음으로, 디프 RIE 등의 이방성 에칭을 실행하여 기판(1030)을 선택적으로 제거하고, 이로써, 제1 절연막에 도달하는 개구부를 형성한다. 이 개구부는, 기어 형상의 형상을 갖는 다이어프램(1010)의 외연의 내측을 따른 위치에 있다.

다음으로, 소정의 포토레지스트 패턴을 마스크로서 이용하고, 버퍼드 불산(Buffered HF)을 사용한 웨트 에칭을 실행하여 제3 절연막, 제2 절연막, 및 제1 절연막을 선택적으로 제거한다. 이 때, 백 플레이트(1020)의 중앙부(1022) 및 아암(1024)에 형성된 구멍(1026) 및 브리지(1020b)에 형성된 구멍(1026a)을 통하여, 에칭액이 도입되어 백 플레이트(1020)와 다이어프램(1010) 사이에 개재하는 제2 절연막을 제거한다. 또한, 버퍼드 불산은, 기판(1030)의 개구부 내로 도입되어 제1 절연막을 에칭에 의해 선택적으로 제거한다.

이와 같이, 백 플레이트(1020)와 다이어프램(1010) 사이의 제2 절연막을 제거하고, 이로써, 간극(1040)을 형성한다. 또한, 제1 절연막을 제거하여 기판(1030)의 개구부를 다이어프램(1010)에 도달할 때까지 확대하여 캐비티(1032)를 형성한다. 또한, 캐비티(1032)의 주위의 기판(1030)과 다이어프램(1010) 사이에 원하는 음향 저항을 실현하는 통로(1034)를 형성한다.

동시에, 다이어프램(1010)의 아암(1014)의 선단부와 브리지(1020b) 사이에, 제2 절연막을 의도적으로 잔존시켜 스페이서(1052)를 형성한다. 또한, 브리지(1020b)와 기판(1030) 사이에, 제1 절연막과 제2 절연막으로 이루어지는 적층 절연막을 의도적으로 잔존시켜, 제1 지지부(1054b)를 형성한다. 또한, 백 플레이트(1020)의 아암(1024)의 선단부와 기판(1030) 사이에, 적층 절연막을 의도적으로 잔존시켜, 제2 지지부(1054)를 형성한다.

상기의 제조 방법에 의해, 도 30의 (A), (B), (C)에 나타내는 제2 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰을 제작할 수 있다. 이 제조 방법에서는, 포토리소그래피에서 서로 다른 패턴의 레지스트 마스크를 사용하고 있지만, 종래의 반도체 제조 공정을 그대로 사용하는 것이 가능하다.

이와 관련해서, 제2 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰은 도 30의 (A), (B), (C)에 나타내는 구조에 한정될 필요는 없으며, 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들면, 백 플레이트(1020)의 전체를 원반 형상으로 하고, 그 반경을 다이어프램(1010)의 중앙부(1012)의 반경보다 길게 하지만, 다이어프램(1010)의 중앙부(1012)의 중심으로부터 브리지(1020b)의 내측 단부까지의 거리보다 짧게 한다.

상기의 변형예에서도, 다이어프램(1010)은 중앙부(1012)와 6개의 아암(1014)을 갖는 기어 형상의 형상을 이루고 있기 때문에, 아암(1014)의 사이에 형성된 절결부에서, 다이어프램(1010)은 백 플레이트(1020)의 외연부와 대향 배치되어 있지 않아, 양자 간에 기생 용량은 생기지 않는다. 백 플레이트(1020)의 외연의 외측에 위치하는 다이어프램(1010)의 아암(1014)의 외측 부분에 대해서도 기생 용량은 생기지 않는다. 즉, 도 2의 (A), (B)에 나타내는 종래 구조와 비교하여, 변형예는 기생 용량을 감소시킬 수 있다.

그러나, 다이어프램(1010)의 아암(1014)의 내측 부분은 원반 형상의 백 플레이트(1020)의 외주부와 대향 배치되어 있기 때문에, 양자 간에 기생 용량이 생길 수 있다. 이 때문에, 변형예에서는 제2 실시예에 비하여 약간 기생 용량이 증대할 수 있다.

(제3 실시예)

다음으로, 도 32의 (A), (B), (C)를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 구성에 대하여 설명한다. 도 32의 (A)는 제3 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 구성을 도시하는 단면도, 도 32의 (B)는 도 32의 (A)에 나타내는 구성으로부터 백 플레이트를 제외한 구성을 도시하는 평면도, 도 32의 (C)는 도 32의 (A)의 A-A에서 보았을 때의 단면도, 도 32의 (D)는 도 32의 (A)의 B-B에서 보았을 때의 단면도이다.

도 32의 (A) 내지 (D)에 도시한 바와 같이, 제3 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰은, 대향 배치되는 다이어프램(2010) 및 백 플레이트(2020), 및 다이어프램(2010) 및 백 플레이트(2020)를 서로 절연하여 지지하는 지지 부재를 갖는 기판(2030)으로 구성된다.

다이어프램(2010)은, 인을 불순물로서 첨가한 폴리실리콘으로 이루어지는 도전성 박막이며, 원반 형상의 중앙부(2012)와 그 주위에 형성된 주변부(2014)로 이루어진다. 다이어프램(2010)의 중앙부(2012) 중, 주변부(2014)에 인접하는 영역(이하, 「중간 영역」이라고 함)에는, 4개의 원형의 구멍(2016)이 원주 방향으로 등간격으로 형성됨과 함께, 복수의 소구멍(2018)이 형성되어 있다. 또한, 다이어프램(2010)의 주변부(2014) 중, 4개의 구멍(2016)에 대응하여 원주 방향으로 등간격으로 형성된 4개의 영역에도, 복수의 소구멍(2018)이 형성되어 있다. 다이어프램(2010)에서, 4개의 구멍(2016)과 복수의 소구멍(2018)을 형성한 영역은, 기판(2030)과 대응하여 배치되어 있다. 다이어프램(2010)의 두께는 0.5㎛ 정도, 중앙부(2012)의 반경은 0.35mm 정도, 주변부(2014)를 포함시킨 다이어프램(2010)의 전체의 반경은 0.5mm 정도, 각 구멍(2016)의 반경은 25㎛ 정도이다.

백 플레이트(2020)는, 다이어프램(2010)과의 사이에 소정의 간격, 예를 들면, 4㎛ 정도의 공극(2040)을 통하여 평행하게 배치되어 있다. 백 플레이트(2020)도, 인을 첨가한 폴리실리콘으로 이루어지는 도전성 박막이며, 두께 2㎛ 정도의 원반 형상을 이루고 있다. 백 플레이트(2020)는, 다이어프램(2010)과 동심원 형상으로 배치되어 있고, 백 플레이트(2020)의 반경은 다이어프램(2010)의 반경과 거의 동일하다. 이 때문에, 백 플레이트(2020)는 다이어프램(2010)과 대향 배치되어 있고, 한편, 주변부(2014)는 평면에서 보아 백 플레이트(2020)의 외측으로 연장되어 있다. 백 플레이트(2020)에는, 외부로부터의 음파를 통과시켜 다이어프램(2010)에 도달시키는 음향 구멍으로서 기능하는 복수의 소구멍(2022)이 형성되어 있다. 여기서, 백 플레이트(2020)의 복수의 소구멍(2022)은 다이어프램(2010)의 복수의 소구멍(2018)과는 평면에서 보아 중복하지 않도록 배열되어 있다. 또한, 전극(도시하지 않음)과 접속하는 인출 배선(2024)이 백 플레이트(2020)의 외연부로부터 연장되어 있다.

다이어프램(2010)의 주변부(2014)의 외연부는, 절연성의 제1 지지부(2050)에 의해 기판(2030) 상에 원주 형상으로 지지되어 있다. 백 플레이트(2020)는, 다이어프램(2010)의 4개의 구멍(2016)에 삽입되는 4개의 기둥 형상의 절연성의 제2 지지부(2052)에 의해 기판(2030) 상에 지지되어 있다. 제1 지지부 및 제2 지지부는 예를 들면 실리콘 산화막으로 이루어진다.

기판(2030)은, 두께 500㎛ 내지 600㎛의 실리콘 기판이며, 다이어프램(2010)의 중앙부(2012)에서 중간 영역에 둘러싸여진 영역(이하,「중심 영역」이라고 함)에 대응하는 위치에, 기판(2030)을 관통하여 다이어프램(2010)에 도달하는 개구부를 갖고 있다. 또한, 다이어프램(2010)의 주변부(2014) 중, 소구멍(2018)이 형성되어 있지 않은 위치에도, 기판(2030)을 관통하여 다이어프램(2010)에 도달하는 개구부를 갖고 있다. 상기의 개구부에 의해 캐비티(2032)가 형성된다. 캐비티(2032)는, 백 플레이트(2020)의 반대측으로부터 다이어프램(2010)에 가해지는 압력을 완화하는 압력 완화실로서 기능한다.

캐비티(2032)의 주위의 기판(2030)과 다이어프램(2010) 사이에, 소정의 음향 저항을 실현하는 통로(2034)가 형성되어 있다. 그 통로(2034)의 높이 H(즉, 다이어프램(2010)과 기판(2030)의 간격) 및 길이 L(즉, 다이어프램(2010)의 4개의 구멍(2016) 및 복수의 소구멍(2018)으로부터 캐비티(2032)의 단부까지의 거리 중, 최단의 거리)에 의해 음향 저항을 제어하고, 이로써, 다이어프램(2010)에 도달한 음파가 중앙부(2012)를 효율적으로 진동시키고 있다. 이와 관련하여, 통로(2034)의 높이는 2㎛이며, 그 길이는 15㎛이다.

제3 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에는, 상기의 구성 부재 외에, 다이어프램(2010)의 외연부로부터 연장되는 인출 배선, 그 인출 배선과 접속하는 전극, 백 플레이트(2020)의 인출 배선(2024)과 접속하는 전극, 이들 전극을 통하여 다이어프램(2010)과 백 플레이트(2020) 사이에 소정의 전압을 인가하는 바이어스 전압 회로, 및 소정의 전압이 인가된 다이어프램(2010)과 백 플레이트(2020) 사이에 형성되는 정전 용량의 변화를 전기 신호로 변환하는 검출 회로가 포함된다. 편의상, 이들의 도시 및 설명을 생략한다.

제3 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서는, 백 플레이트(2020)는 다이어프램(2010)의 중앙부(2012)와 동일한 크기로 소형화되어 있기 때문에, 백 플레이트와 다이어프램이 거의 동일한 크기로 되어 있는 종래 구조와 비교하면, 백 플레이트(2020)의 기계적 강도가 증가한다. 따라서, 컨덴서 마이크로폰의 감도 향상을 목적으로서 다이어프램(2010)과 백 플레이트(2020)간에 인가되는 전압을 크게 하여도, 대향 전극 간의 정전 인력에 의한 백 플레이트(2020)의 변형을 억제할 수 있음과 함께, 외부로부터의 충격에 의한 백 플레이트(2020)의 변형을 방지할 수 있다. 즉, 다이어프램(2010)의 진동 특성을 향상할 수 있음과 함께, 컨덴서 마이크로폰의 동작의 안정성을 확보할 수 있다.

백 플레이트(2020)는 4개의 제2 지지부(2052)에 의해 기판(2030) 상에 직접 지지되어 있기 때문에, 백 플레이트(2020)의 안정성을 유지할 수 있다. 즉, 백 플레이트(2020)의 변형을 억제할 수 있고, 다이어프램(2010)의 진동 특성을 향상할 수 있으며, 이로써, 컨덴서 마이크로폰의 동작의 안정성을 확보할 수 있다.

백 플레이트(2020)는 다이어프램(2010)의 중앙부(2012)와 대향 배치되어 있기는 하지만, 평면에서 보아 백 플레이트(2020)의 외측에 존재하는 다이어프램(2010)의 주변부(2014)와는 대향 배치되어 있지 않다. 이 때문에, 다이어프램(2010)의 주변부(2014)와 백 플레이트(2020) 사이에는 기생 용량은 발생하지 않는다. 즉, 백 플레이트와 다이어프램 전체가 대향 배치되어 있는 종래 구조에 비하여, 제3 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서는 기생 용량을 대폭 저감하고, 이로써, 감도를 향상시키고 있다.

다이어프램(2010)의 중앙부(2012)의 중간 영역에 4개의 구멍(2016)이 형성됨과 함께, 주변부에 복수의 소구멍(2018)이 형성되어 있다. 이로 인해, 다이어프램(2010)의 강성이 저하하여 진동시의 변형이 용이하게 됨으로써, 중앙부(2012)의 변위를 크게 할 수 있다. 이에 의해, 다이어프램(2010)의 진동 특성을 향상하고, 이로써, 컨덴서 마이크로폰의 감도를 향상할 수 있다.

캐비티(2032)의 주위의 기판(2030)과 다이어프램(2010) 사이에 통로(2034)가 형성되어, 그 통로(2034)의 높이 H 및 길이 L을 적정하게 설정함으로써 음향 저항을 제어하고 있다. 이에 의해, 원하는 음향 저항을 통하여 다이어프램(2010)에 도달한 음파에 의해 중앙부(2012)를 효율적으로 진동시키고 있기 때문에, 다이어프램(2010)의 진동 특성이 대폭 향상되고, 이로써, 컨덴서 마이크로폰의 감도를 향상할 수 있다. 이와 관련하여, 4개의 구멍(2016) 및 복수의 소구멍(2018)은, 다이어프램(2010) 중 기판(2030)과 직접 대향하는 영역에 한정하여 형성되어 있고, 캐비티(2032)와 직접 대향하는 영역에는 형성되어 있지 않다. 이 때문에, 다이어프램(2010)에 도달하는 음파가 진동 에너지를 발생하지 않아, 구멍(2016) 혹은 소구멍(2018)을 빠져나가는 것을 방지할 수 있다.

다이어프램(2010) 및 백 플레이트(2020)의 양방이 도전성 재료로 형성되기 때문에, 상기의 종래 기술과 같은 절연성 재료로 이루어지는 백 플레이트의 소정 부분에 다이어프램과 대향하는 배면 전극을 형성하도록 하는 복잡한 제조 공정은 필요없으며, 이로써, 컨덴서 마이크로폰의 제조 공정의 간략화를 도모할 수 있다.

또한, 에칭액을 다이어프램(2010)에 형성되는 복수의 소구멍(2018)을 통하여 투과하여, 다이어프램(2010)과 기판(2030) 사이에 개재하는 희생층을 에칭에 의해 제거하여, 양자 간에 간극을 형성할 수 있다. 또한, 에칭액을 백 플레이트(2020)에 형성되는 복수의 소구멍(2022)을 통하여 투과하여, 백 플레이트(2020)와 다이어프램(2010) 사이에 개재하는 희생층을 에칭에 의해 제거하여, 양자 간에 간극을 형성할 수도 있다. 이에 의해, 제조 공정을 간략화할 수 있다.

제3 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서는, 백 플레이트(2020)는 4개의 제2 지지부(2052)에 의해 기판(2030) 상에 지지되어 있는 한편, 제2 지지부(2052)의 수는 4개에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 3개의 제2 지지부(2052)에 의해 백 플레이트(2020)를 안정적으로 지지하는 것이 가능하다. 이 경우, 다이어프램(2010)에 형성되는 원형의 구멍(2016)은 3개일 필요가 있다.

제3 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서는, 다이어프램(2010)의 주변부(2014)의 외연부를 제1 지지부(2050)에 의해 기판(2030) 상에 원주 형상으로 지지하는 구조를 채용하고 있지만, 다이어프램(2010)의 지지 구조는 이것에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지의 지지 구조를 채용할 수 있다. 예를 들면, 다이어프램(2010)의 주변부(2014)의 외연부를 연속적으로 원주 형상으로 지지하는 것이 아니라, 복수 개소에서 국소적으로 기판(2030) 상에 지지하여도 된다. 혹은, 기판(2030)에 의해 지지되는 브리지에 의해 스페이서를 통하여 다이어프램(2010)을 지지하거나, 또한, 백 플레이트(2020)의 외연부로부터 외측으로 연장되는 아암에 의해 스페이서를 통하여 다이어프램(2010)을 지지하는 것도 가능하다. 즉, 다이어프램(2010)에 형성되는 복수의 구멍(2016)에 삽입되는 제2 지지부(2052)에 의해 백 플레이트(2020)를 기판(2030) 상에 지지한다고 하는 구조를 저해하지 않는 범위 내에서, 다이어프램(2010)의 지지 구조에 대하여 응력의 완화나 진동 특성의 향상을 목적으로서 여러 가지의 변경이 가능하다.

다음으로, 제3 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법에 대하여 설명한다. 이와 관련하여, 제3 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰은 반도체 제조 공정에 의해 제조되는 실리콘 마이크로폰이다.

우선, 단결정 실리콘 기판으로 이루어지는 기판(2030) 상에 실리콘 산화막으로 이루어지는 제1 절연막(제1 희생막)을 통하여 인을 첨가한 폴리실리콘으로 이루어지는 제1 도전층을 형성한다. 이 제1 도전층을 에칭에 의해 소정의 형상으로 가공하고, 이로써, 다이어프램(2010) 및 그 인출 배선을 형성한다. 다이어프램(2010)은, 도 30의 (B)에 도시한 바와 같이, 원반 형상의 중앙부(2012)와 그 주위에 형성된 주변부(2014)를 갖는다. 다이어프램(2010)의 중앙부(2012)의 중간 영역에는, 4개의 원형의 구멍(2016)이 원주 형상으로 등간격을 두고 형성되며, 또한, 복수의 소구멍(2018)이 형성된다. 다이어프램(2010)의 주변부(2014) 중, 4개의 구멍(2016)에 대응한 4개의 영역에도, 복수의 소구멍(2018)이 형성된다. 또한, 전극(도시하지 않음)에 접속하는 인출 배선이 다이어프램(2010)의 외연으로부터 연장되어 있다.

다음으로, 다이어프램(2010) 및 제1 절연막 상에, 실리콘 산화막으로 이루어지는 제2 절연막(제2 희생막)을 통하여, 인을 첨가한 폴리실리콘으로 이루어지는 제2 도전층을 형성한다. 이 제2 도전층을 에칭에 의해 소정 형상으로 가공하고, 이로써, 백 플레이트(2020) 및 인출 배선(2024)을 형성한다. 백 플레이트(2020)는, 도 32의 (A)에 도시한 바와 같이, 원반 형상을 이루고, 다이어프램(2010)과 동심원 형상으로 배치되며, 또한, 그 반경은 다이어프램(2010)의 중앙부(2012)의 반경과 거의 동일하다. 백 플레이트(2020)에는, 외부로부터의 음파를 통과시켜 다이어프램(2010)에 도달시키는 음향 구멍으로서 기능하는 복수의 소구멍(2022)이 형성된다. 또한, 백 플레이트(2020)의 외연으로부터 전극(도시하지 않음)과 접속하는 인출 배선(2024)이 연장된다.

다음으로, 백 플레이트(2020) 및 제2 절연막 상에, 실리콘 산화막으로 이루어지는 제3 절연막을 형성한 후, 기판(2030)의 이면을 연삭하여 그 두께를 조정한다. 계속해서, 디프 RIE 등의 이방성 에칭을 실행하여, 기판(2030)을 선택적으로 제거하여, 제1 절연막에 도달하는 개구부를 형성한다. 이 개구부는, 다이어프램(2010)의 중앙부(2012)의 중심 영역 및 주변부(2014)에 소구멍(2018)이 형성되어 있지 않은 영역에 대응하여 형성되어 있다.

다음으로, 소정의 포토레지스트 패턴을 마스크로서 사용하고, 버퍼드 불산(Buffered HF)을 사용한 웨트 에칭을 실행하여, 제3 절연막, 제2 절연막, 및 제1 절연막을 선택적으로 제거한다. 또한, 백 플레이트(2020)에 형성된 복수의 소구멍(2022)을 통하여, 에칭액을 침투시켜, 백 플레이트(2020)와 다이어프램(2010) 사이에 개재하는 제2 절연막을 제거한다. 다이어프램(2010)에 형성된 4개의 구멍(2016)과 복수의 소구멍(2018)을 통하여, 에칭액을 침투시켜, 다이어프램(2010)과 기판(2030) 사이에 개재하는 제1 절연막을 제거한다. 또한, 기판 (2030)의 개구부를 통하여 버퍼드 불산을 침투시켜, 제1 절연막을 선택적으로 제거한다.

이와 같이 하여, 백 플레이트(2020)와 다이어프램(2010) 사이에 개재하는 제2 절연막을 제거하고, 이로써, 간극(2040)을 형성한다. 또한, 제1 절연막을 제거함으로써, 기판(2030)의 개구부를 다이어프램(2010)에 도달할 때까지 확대하여 캐비티(2032)를 형성함과 함께, 캐비티(2032)의 주위의 기판(2030)과 다이어프램(2010) 사이에 원하는 음향 저항을 실현하는 통로(2034)를 형성한다.

동시에, 다이어프램(2010)과 기판(2030) 사이에, 제1 절연막을 의도적으로 잔존시켜, 제1 지지부(2050)를 형성한다. 또한, 백 플레이트(2020)와 기판(2030) 사이에, 제1 절연막과 제2 절연막으로 이루어지는 적층 절연막을 잔존시키고, 이로써, 다이어프램(2010)의 4개의 구멍(2016)에 삽입되는 제2 지지부(2052)를 형성한다.

상기의 공정을 거쳐, 도 32의 (A) 내지 (D)에 나타내어지는 제3 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰이 제작된다.

상기와 같이, 제3 실시예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법은, 포토리소그래피에서 서로 다른 패턴의 레지스트 마스크를 사용하는 것 외에는, 종래의 반도체 제조 공정을 그대로 사용하는 것이 가능하다.

본 발명의 제3 실시예는, 도 32의 (A) 내지 (D)에 나타내어지는 구성에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지의 변형이 가능하다. 이하, 그 변형예에 대하여 설명한다.

(제1 변형예)

도 33을 참조하여, 제3 실시예의 제1 변형예에 대하여 설명한다. 도 33에서, (A)는 제1 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 구성을 도시하는 평면도, (B)는 (A)에 나타내는 구성으로부터 백 플레이트를 제거한 구성을 도시하는 평면도, (C)는 (A)의 A-A 단면도, (D)는 (A)의 B-B 단면도이다. 도 33의 (A) 내지 (D)에 나타내는 컨덴서 마이크로폰의 구조는, 도 32의 (A) 내지 (D)에 나타내는 컨덴서 마이크로폰의 구조와 대략 동일하기 때문에, 이하의 설명은 양자의 상위점에 대해서만 설명하기로 한다.

제1 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰에 설치되는 다이어프램(2110)은 원반 형상이 아니라 전체적으로 평면에서 보아 사각 형상을 이루고 있고, 사각 형상의 중앙부(2112)와 그 주위에 형성된 주변부(2114)로 구성된다. 다이어프램(2110)의 중앙부(2112)에서, 대향하는 긴 변측을 따라 놓이며 주변부에 인접하는 2개의 영역의 각각에 대하여, 3개의 원형의 구멍(2116)이 등간격을 두고 형성되고, 또한, 복수의 소구멍(2118)이 형성되어 있다. 또한, 다이어프램(2110)의 주변부(2114)에서, 대향하는 짧은 변측을 따르며 구멍(116)에 인접하는 4개의 영역에도 복수의 소구멍(2118)이 형성되어 있다. 합계 6개의 구멍(2116)과, 복수의 소구멍(2118)이 형성되어 있는 영역은, 기판(2130)과 대향 배치되어 있다.

백 플레이트(2120)는, 다이어프램(2110)과의 사이에 간극(2140)을 통하여 평행하게 배치되어 있다. 다이어프램(2110)과 마찬가지로, 백 플레이트(2120)도 평면에서 보아 사각 형상이며, 다이어프램(2110)의 중앙부(2112)와 대향 배치되어 있다. 평면에서 보아, 다이어프램(2110)의 주변부(2114)는, 백 플레이트(2120)로부터 외측으로 연장되어 있다. 백 플레이트(2120)에는, 음향 구멍으로서 기능하는 복수의 소구멍(2122)이 형성되어 있다. 백 플레이트(2120)의 외연으로부터, 전극(도시하지 않음)과 접속하는 인출 배선(2124)이 연장되어 있다.

다이어프램(2110)의 주변부(2114)에서, 대향하는 긴 변측을 따르는 외연부는, 절연성의 제1 지지부(2150)에 의해 기판(2130) 상에 지지되어 있다. 또한, 백 플레이트(2120)는, 다이어프램(2110)의 6개의 구멍(2116)에 삽입되는 6개의 기둥 형상의 절연성의 제2 지지부(2152)에 의해 기판(2130) 상에 지지되어 있다.

다이어프램(2110)의 중앙부(2112) 및 주변부(2114) 내의 6개의 구멍(2116)과 복수의 소구멍(2118)이 형성되어 있지 않은 영역에 대응하여, 기판(2130)을 관통하여 다이어프램(2110)에 도달하는 개구부가 형성되고, 이로써, 캐비티(2132)가 형성된다. 캐비티(2132)의 주위의 기판(2130)과 다이어프램(2110) 사이에, 원하는 음향 저항을 실현하는 통로(2134)가 형성된다.

제1 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법은, 포토리소그래피에서 서로 다른 패턴의 레지스트 마스크를 사용하는 것 외에는, 상기의 제조 방법과 대략 동일하기 때문에, 그 설명을 생략한다.

제1 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서, 백 플레이트(2120)는, 다이어프램(2110)의 구멍(2116)에 삽입되는 제2 지지부(2152)에 의해 기판(2130) 상에 지지되고, 또한, 다이어프램(2110)의 중앙부(2112)와 대향 배치되어 있기는 하지만, 주변부(2114)와는 대향 배치되어 있지 않다. 즉, 다이어프램(2110)과 백 플레이트(2120)가 각각 사각 형상을 이루고 있는 것 외에는, 도 31에 나타내는 제1 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰은 도 32에 나타내는 컨덴서 마이크로폰과 그 기본적 특징이 유사하기 때문에, 마찬가지의 효과를 발휘한다.

제1 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서는, 백 플레이트(2120)가 6개의 제2 지지부(2152)에 의해 기판(2130) 상에 지지되어 있기 때문에, 도 32에 나타내는 컨덴서 마이크로폰에 비하여, 백 플레이트(2120)가 더욱 안정적으로 유지되어 있고, 보다 변형하기 어렵게 되어 있다. 이에 의해, 컨덴서 마이크로폰의 동작의 안정성을 더욱 높일 수 있다. 즉, 제1 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰은, 그 치수를 크게 하여 감도를 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 다이어프램(2110)의 주변부(2114)의 긴 변을 따르는 외연부가 제1 지지부(2150)에 의해 기판(2130) 상에 지지되어 있다. 즉, 다이어프램(2010)의 주변부(2014)의 외연부가 제1 지지부(2150)에 의해 기판(2030) 상에 원주 형상으로 지지되어 있는 도 30에 나타내는 컨덴서 마이크로폰과 비교하여, 도 33에 나타내는 컨덴서 마이크로폰은 다이어프램(2110)의 진동 특성이 더욱 향상되어 있고, 이로써, 감도를 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰에서는, 백 플레이트(2120)는 복수의 제2 지지부(2152)에 의해 기판(2130) 상에 지지되며, 여기서 제2 지지부(2152)의 수가 6개로만 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 백 플레이트(2120)의 대향하는 짧은 변측을 따르는 2개의 제2 지지부(2152)를 더 추가하여, 합계 8개의 제2 지지부(2152)를 형성하는 것도 가능하다. 이 경우, 다이어프램(2110)에 형성되는 구멍(2116)의 수를 8개로 증가하고, 또한, 기판(2130)에 캐비티(2132)를 형성하는 개구부의 위치를 수정하는 것이 필요하게 된다. 제2 지지부(2152)의 수를 증가함으로써, 백 플레이트(2120)를 안정적으로 유지하고, 또한, 그 변형을 억제할 수 있다. 이에 의해, 컨덴서 마이크로폰의 치수를 크게 하여, 감도를 향상할 수 있다.

(제2 변형예)

도 34를 참조하여, 제3 실시예의 제2 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰에 대하여 설명한다. 도 34에서, (A)는 제2 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 구성을 도시하는 평면도, (B)는 (A)에 나타내는 구성으로부터 백 플레이트를 제거한 구성을 도시하는 평면도, (C)는 (A)의 A-A에서 보았을 때의 단면도, (D)는 (A)의 B-B에서 보았을 때의 단면도이다.

도 34의 (A) 내지 (D)에 도시한 바와 같이, 제2 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰은, 도 33의 (A) 내지 (D)에 나타내는 제1 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰과 사실상 마찬가지의 구성을 이루고 있기 때문에, 양자의 상위점에 대해서만 설명한다.

제2 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰은, 다이어프램(2110)과 백 플레이트(2120) 사이의 간극(2140)에서, 백 플레이트(2120)를 기판(2130) 상에 지지하는 6개의 제2 지지부(2152)의 중간부 각각에 고정된 절연성의 스토퍼층(2160)을 형성한 것을 특징으로 한다. 스토퍼층(2160)은, 불순물을 첨가하고 있지 않은 폴리실리콘으로 이루어지는 박막이며, 그 두께는 0.5㎛ 정도, 반경이 30㎛ 정도인 원반 형상을 이루고 있다. 이와 관련하여, 스토퍼층(2160)과 다이어프램(2110) 사이의 간격은 3㎛ 정도이다.

도 34에 나타내는 제2 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법에서는, 제1 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법에 대하여 이하의 공정을 추가 하고 있다.

제1 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰의 제조 방법과 마찬가지로, 다이어프램(2110)을 형성한 후, 다이어프램(2110) 및 제1 절연막 상에, 실리콘 산화막으로 이루어지는 두께 3㎛ 정도의 추가 절연막(추가 희생막)을 통하여, 불순물을 첨가하고 있지 않은 폴리실리콘층을 형성하고, 그 폴리실리콘층을 에칭에 의해 소정 형상으로 가공하며, 이로써, 스토퍼층(2160)을 형성한다.

그 후, 스토퍼층(2160) 및 추가 절연막 상에, 제2 절연막(제2 희생막)을 통하여 제2 도전층을 형성하고, 그 제2 도전층을 에칭에 의해 소정 형상으로 가공하며, 이로써, 백 플레이트(2120)를 형성한다. 또한, 백 플레이트(2120) 및 제2 절연막 상에, 제3 절연막을 형성하고, 기판(2130)의 이면을 연삭하고, 기판(2130)을 에칭에 의해 선택적으로 제거하여 개구부를 형성한다.

그 후, 제3 절연막, 제2 절연막, 추가 절연막, 및 제1 절연막을 에칭에 의해 선택적으로 제거하여, 백 플레이트(2120)와 다이어프램(2110) 사이에 간극(2140)을 형성한다. 기판(2130)에 캐비티(2132)를 형성하여, 원하는 음향 저항을 실현하는 통로(2134)를 형성하고, 다이어프램(2110)과 기판(2130) 사이에 제1 지지부(2152)를 형성한다. 그 때, 백 플레이트(2120)와 스토퍼층(2160) 사이의 제2 절연막 및 스토퍼층(2160)과 기판(2130) 사이에 개재하는 추가 절연막 및 제1 절연막으로 이루어지는 적층 절연막을 의도적으로 잔존시켜, 이로써, 스토퍼층(2160)이 그 중간부 각각에 고정되고, 또한, 백 플레이트(2120)를 기판(2130) 상에 지지하는 제2 지지부(2152)를 형성한다.

이와 같이 하여, 도 34의 (A) 내지 (D)에 나타내는 제2 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰을 제작한다.

도 34의 (A) 내지 (D)에 나타내는 제2 변형예에 따른 컨덴서 마이크로폰은, 도 32의 (A) 내지 (D)에 나타내는 컨덴서 마이크로폰에서 실현되는 효과 외에, 절연성의 스토퍼층(2160)을 다이어프램(2110)과 백 플레이트(2120) 사이의 간극(2140)에 형성함으로써, 다이어프램(2110)에 과도한 음압이 가해지거나, 외부로부터의 기계적인 충격을 받은 경우에도, 다이어프램(2110)과 백 플레이트(2120)의 접촉을 방지할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다. 이에 의해, 컨덴서 마이크로폰의 동작을 더욱 안정화할 수 있다.

본 발명은, 휴대 전화, 정보 단말기, 및 퍼스널 컴퓨터 등의 전자 기기 및 음향 장치에 내장되는 컨덴서 마이크로폰에 적용되는 것이다.

Claims

컨덴서 마이크로폰으로서,

중앙부와 그 외측에 방사 형상으로 연장되는 복수의 아암을 갖고, 음파에 의해 진동하는 도전성의 다이어프램과,

상기 다이어프램에 대향 배치되는 도전성의 백 플레이트와,

상기 백 플레이트와는 반대측에서, 상기 다이어프램에 대향 배치되는 캐비티를 갖는 기판과,

상기 다이어프램의 아암의 선단부와 상기 기판을 절연하여 상기 다이어프램을 상기 기판 상에서 지지함으로써, 상기 기판과 상기 다이어프램 사이에 통로를 형성하는 제1 지지부와,

상기 다이어프램의 아암의 사이에 위치하여 상기 백 플레이트의 외연부와 상기 기판을 절연시킨 채 상기 백 플레이트를 상기 기판 상에서 지지함으로써, 상기 다이어프램의 중앙부와 상기 백 플레이트 사이에 간극을 형성하는 제2 지지부

를 구비하고,

상기 백 플레이트의 중심으로부터 그 외연까지의 거리가 상기 다이어프램의 중앙부의 중심으로부터 상기 아암의 선단까지의 거리보다 짧게 되어 있는 컨덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서,

상기 통로는, 상기 캐비티의 주위의 상기 기판과 상기 다이어프램 사이에 음향 저항을 형성하도록 한 컨덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서,

상기 다이어프램의 아암의 사이에 위치하고 상기 기판과 상기 다이어프램 사이에 형성되는 음향 저항을 포함하도록 한 컨덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서,

상기 백 플레이트에서, 상기 다이어프램의 아암에 대향 배치되는 위치 각각에 대응하는 절결부가 형성되어 있는 컨덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서,

상기 다이어프램에서, 상기 다이어프램의 아암에 위치하여, 상기 기판을 향하는 돌기부가 형성되어 있는 컨덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서,

상기 다이어프램에서, 상기 다이어프램의 아암의 사이의 소정의 위치에 위치하여 상기 기판을 향하는 돌기부가 형성되어 있는 컨덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서,

상기 캐비티는, 상기 다이어프램의 중앙부의 내측을 따라 형성되어 있는 개구부를 갖는 컨덴서 마이크로폰.
제1항에 있어서,

상기 다이어프램의 아암에 복수의 구멍을 형성한 컨덴서 마이크로폰.
컨덴서 마이크로폰으로서,

중앙부와 그 외측에 방사 형상으로 연장되는 복수의 아암을 갖는 도전성의 백 플레이트와,

상기 백 플레이트에 대향 배치되어, 음파에 의해 진동하는 도전성의 다이어프램과,

상기 백 플레이트와는 반대측에서, 상기 다이어프램에 대향 배치되는 캐비티를 갖는 기판과,

상기 다이어프램의 외주부와 상기 백 플레이트의 아암의 선단부를 절연시킨 채 상기 다이어프램을 상기 기판 상에서 지지함으로써, 상기 다이어프램과 상기 백 플레이트의 중앙부 사이에 간극을 형성하는 지지 부재

를 구비하는 컨덴서 마이크로폰.
제9항에 있어서,

상기 다이어프램에서, 상기 백 플레이트의 아암에 대향하는 소정의 위치에 절결부가 형성되어 있는 컨덴서 마이크로폰.
컨덴서 마이크로폰으로서,

중앙부와 그 외측에 방사 형상으로 연장되는 복수의 아암을 가져, 음파에 의해 진동하는 도전성의 다이어프램과,

상기 다이어프램에 대향 배치되어 있는 도전성의 백 플레이트와,

상기 백 플레이트의 반대측에서, 상기 다이어프램과 대향 배치되는 캐비티를 갖는 기판과,

상기 다이어프램의 복수의 아암의 선단부 각각에 하단면이 접합되어 있는 스페이서와,

상기 스페이서의 상단면에 내측 단부가 접합되어 있는 브리지와,

상기 브리지의 외측 단부를 상기 기판 상에서 지지하는 절연성의 제1 지지부와,

상기 백 플레이트의 외연부를 상기 기판 상에서 지지하는 절연성의 제2 지지부

를 구비하고,

상기 다이어프램의 중앙부와 상기 백 플레이트 사이에 간극이 형성되어 있는 컨덴서 마이크로폰.
제11항에 있어서,

상기 백 플레이트의 중앙으로부터 외연부까지의 거리가 상기 다이어프램의 중앙부의 중심으로부터 상기 아암의 선단까지의 거리보다 짧게 되어 있는 컨덴서 마이크로폰.
제11항에 있어서,

상기 백 플레이트에는, 상기 다이어프램의 상기 복수의 아암에 대향하는 위치들에 복수의 절결부가 형성되어 있는 컨덴서 마이크로폰.
제11항에 있어서,

상기 제2 지지부는, 상기 다이어프램의 상기 복수의 아암의 사이에 위치하고 있는 컨덴서 마이크로폰.
제11항에 있어서,

상기 브리지는, 상기 백 플레이트와 동일 재료로 이루어지고, 또한, 상기 백 플레이트와 동시적으로 형성되는 컨덴서 마이크로폰.
제11항에 있어서,

상기 브리지에는, 복수의 구멍이 형성되어 있는 컨덴서 마이크로폰.
제11항에 있어서,

상기 캐비티는, 상기 다이어프램의 외연부의 내측을 따라 형성되는 개구부를 갖고 있는 컨덴서 마이크로폰.
컨덴서 마이크로폰으로서,

복수의 구멍을 갖는 중앙부와 그 주위에 형성된 주변부를 포함하여, 음파에 의해 진동하는 도전성의 다이어프램과,

상기 다이어프램에 대향 배치되는 도전성의 백 플레이트와,

상기 백 플레이트의 반대측에서, 상기 다이어프램에 대향 배치되는 캐비티를 갖는 기판과,

상기 다이어프램의 중앙부와 상기 백 플레이트를 이들 간에 간극을 두고 지지하는 지지 부재로서, 상기 다이어프램의 주변부를 지지하는 절연성의 제1 지지부와,

상기 다이어프램의 중앙부에 형성된 복수의 구멍에 삽입되어 상기 백 플레이트를 상기 기판 상에서 지지하는 절연성의 복수의 제2 지지부

를 구비하는 컨덴서 마이크로폰.
제18항에 있어서,

상기 백 플레이트는, 상기 다이어프램의 중앙부와 대향 배치되어 있는 컨덴서 마이크로폰.
제18항에 있어서,

상기 다이어프램과 상기 백 플레이트 사이에 형성되는 간극 내에, 절연성의 스토퍼층을 형성한 컨덴서 마이크로폰.
제20항에 있어서,

상기 스토퍼층은 상기 제2 지지 부재에 고정되어 있는 컨덴서 마이크로폰.
제18항에 있어서,

상기 다이어프램의 주변부에서, 상기 기판과 대향 배치되어 있는 복수의 영역에 복수의 소구멍을 형성한 컨덴서 마이크로폰.