WO2007026782A1

WO2007026782A1 - コンデンサマイクロホン及びコンデンサマイクロホンの製造方法

Info

Publication number: WO2007026782A1
Application number: PCT/JP2006/317134
Authority: WO
Inventors: Seiji Hirade; Shingo Sakakibara
Original assignee: Yamaha Corporation
Priority date: 2005-08-30
Filing date: 2006-08-30
Publication date: 2007-03-08
Also published as: EP1921892A1; KR20080031467A; EP1921892A4; US20090074211A1

Abstract

固定電極と有するプレートと、可動電極を有し音波によって振動するダイヤフラムと、前記プレートと前記ダイヤフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスペーサとを備え、前記プレート、前記ダイヤフラムの少なくとも一方は、前記スペーサに近い近端部の比抵抗が前記スペーサから遠い中央部の比抵抗に比べて高い、半導体又は金属の単層膜である、コンデンサマイクロホン。

Description

明細書

コンデンサマイクロホン及びコンデンサマイクロホンの製造方法

技術分野

[0001] 本発明はコンデンサマイクロホン及びその製造方法に関し、特に半導体膜を用いたコンデンサマイクロホン及びその製造方法に関する。本願は、 2005年 8月 30日に日本国特許庁に出願された特願 2005— 249458号及び 2006年 1月 27日に日本国特許庁に出願された特願 2006— 018834号に基づく優先権を主張し、その内容をここに援用する。

背景技術

[0002] 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ぺーサによつ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容量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、ダイヤフラムの変位を増大させ、スぺ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。

[0003] 非特許文献 1には、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を導電性の薄膜で構成したコンデンサマイクロホンが開示されている。しかし、ダイヤフラムに音波が伝搬してもスぺーサに固定されている端部はほとんど変位しないため、導電性の薄膜で構成されているダイヤフラムとプレートの、スぺーサに固定されているそれぞれの端部は、寄生容量を形成することによってコンデンサマイクロホンの感度を低下させている。

特許文献 1には、絶縁性の膜の中央部に導電性材料カゝらなる電極が固定された構造のダイヤフラムを備えたコンデンサマイクロホンが開示されている。この構造では、寄生容量は低減されるものの、製造工程が複雑であるため、製造歩留まりが低下し、製造コストが増大するという問題がある。また、ダイヤフラムとプレートの間に空隙を形成するための犠牲層をエッチングにより除去する工程において、電極が固定されて、る絶縁膜も少な力ずエッチングされるため、この対策をプロセスに組み入れる必要があることも、製造コストを押し上げる。

[0004] 非特許文献 1：電気学会 MSS— 01— 34 (NHK)

特許文献 1：特表 2004— 506394号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] 本発明は、感度が高く製造コストが低いコンデンサマイクロホン及びその製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006] (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、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、前記プレートと前記ダィャフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスぺーサとを備え、前記プレート、前記ダイヤフラムの少なくとも一方は、前記スぺーサに近い近端部の比抵抗が前記スぺーサ力遠い中央部の比抵抗に比ベて高い、半導体又は金属の単層膜である。

プレート、ダイヤフラムの少なくとも一方のスぺーサに近い近端部の少なくとも一部の比抵抗を残部よりも高くすることによって、容量変化が小さい容量、すなわち寄生容量を低減できるため、コンデンサマイクロホンの感度が高くなる。比抵抗が領域によつて異なる半導体又は金属の単層膜でプレート又はダイヤフラムを構成することにより、コンデンサマイクロホンの製造プロセスが簡素になり、感度が高いコンデンサマイクロホンを低コストで製造することができる。

[0007] (2)前記近端部に不純物が拡散して!/、てもよ！/、。

[0008] (3)前記中央部はシリコンで形成され前記近端部は窒化シリコンで形成されて！、てちょい。

[0009] (4)前記中央部はシリコンで形成され前記近端部は酸窒化シリコンで形成されて！、てもよい。

[0010] (5)前記近端部の膜厚は前記中央部の膜厚よりも厚くてもよい。

[0011] (6)上記目的を達成するためのコンデンサマイクロホンの製造方法は、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、前記プレートと前記ダイヤフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスぺーサとを備えるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、前記プレート、前記ダイヤフラムの少なくとも一方を構成する半導体単層膜又は金属単層膜を形成し、前記半導体単層膜又は前記金属単層膜の前記スぺーサに近い近端部を改質し、前記近端部の比抵抗を前記スぺーサ力遠い中央部の比抵抗より高くする、ことを含む。

プレート、ダイヤフラムの少なくとも一方のスぺーサに近い近端部の比抵抗を中央部よりも高くすることによって、容量変化が小さい容量、すなわち寄生容量を低減できるため、コンデンサマイクロホンの感度が高くなる。半導体又は金属の単層膜を改質して比抵抗の高い領域を限定的に形成することにより、コンデンサマイクロホンの製造プロセスが簡素になり、プレート又はダイヤフラムのスぺーサに近い近端部の比抵抗を残部よりも高くできるため、感度が高いコンデンサマイクロホンの製造コストを低減できる。

[0012] (7)前記半導体単層膜又は前記金属単層膜の前記中央部をマスクした状態で前記近端部にイオン注入することにより前記近端部を改質してもよい。

イオン注入された領域は非晶質になるため比抵抗が増大する。従って、イオン注入で改質することによりイオンを活性ィ匕するァニール工程を実施しなくても、プレート又はダイヤフラムのスぺーサに近い近端部の比抵抗を残部よりも高くできる。

[0013] (8)前記半導体単層膜又は前記金属単層膜の前記中央部をマスクした状態で前記半導体単層膜又は前記金属単層膜にイオンを注入し、前記イオンをァニールにより活性ィ匕することにより前記近端部を改質してもよい。

例えば酸素イオン又は窒素イオンの注入後のァニールにより、半導体単層膜又は金属単層膜の近端部を絶縁ィ匕することができる。

[0014] (9)前記半導体単層膜であるシリコン膜の前記中央部をマスクした状態で前記近端部を熱酸ィ匕することにより前記近端部を改質してもよい。

熱酸化により、半導体単層膜又は金属単層膜の近端部を絶縁ィ匕し、半導体単層膜又は金属単層膜の近端部の膜厚を増大させることができる。 [0015] (10)前記半導体単層膜又は前記金属単層膜の前記中央部をマスクした状態で前記近端部をプラズマ処理することにより前記近端部を改質してもよい。

[0016] (11)前記課題を解決するためのコンデンサマイクロホンは、固定電極と通孔と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、前記プレートと前記ダイヤフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスぺーサを備え、前記プレート、前記ダイヤフラムの少なくとも一方は、前記スぺーサに近い近端部の少なくとも一部の比抵抗が残部よりも高い単層半導体膜である。

通孔を有するプレート、音波によって振動するダイヤフラムの少なくとも一方のスぺーサに近い近端部の少なくとも一部の比抵抗を残部よりも高くすることによって、コンデンサマイクロホンの感度が高くなる。比抵抗が領域によって異なる単層半導体膜でプレート又はダイヤフラムを構成することにより、コンデンサマイクロホンの構造が簡素になり、感度が高いコンデンサマイクロホンを低コストで製造することができる。

[0017] (12)前記単層半導体膜は、中央部に、ドナー又はァクセプタとなる不純物力前記近端部の少なくとも一部よりも高濃度に拡散していてもよい。

[0018] (13)前記単層半導体膜は、前記中央部の周囲に前記不純物である第一不純物と逆電導型の半導体を形成するための第二不純物が、前記第一不純物よりも低濃度に拡散していてもよい。

第一不純物が拡散して!/、る中央部の周囲に、電極を形成して!/、る不純物と逆導電型の半導体を形成するための第二不純物を拡散させることにより、第一不純物が拡散している領域の周囲の電気的障壁を大きくできるため、コンデンサマイクロホンの感度がさらに高くなる。

[0019] (14)前記課題を解決するためのコンデンサマイクロホンの製造方法は、固定電極と通孔と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、前記プレートと前記ダイヤフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスぺーサとを備えるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、前記プレート、前記ダイヤフラムの少なくとも一方を構成する半導体膜を形成し、前記半導体膜の前記スぺーサに近、近端部の少なくとも一部を除!、た領域に、ドナー又はァクセプタとなる不純物を、前記半導体膜の前記スぺーサに近い近端部の少なくとも一部よりも高濃度にドープする、ことを含む。

通孔を有するプレート、音波によって振動するダイヤフラムの少なくとも一方のスぺーサに近い近端部の比抵抗を中央部よりも高くすることによって、コンデンサマイクロホンの感度が高くなる。半導体膜に不純物をドープすることにより比抵抗の低い領域を限定的に形成することにより、コンデンサマイクロホンの構造が簡素になり、プレート又はダイヤフラムのスぺーサに近い縁部の比抵抗を残部よりも高くできるため、感度が高、コンデンサマイクロホンの製造コストを低減できる。

[0020] (15)前記コンデンサマイクロホンの製造方法は、前記不純物を前記半導体膜にィオン注入し、前記不純物力イオン注入された前記半導体膜をァニールする、ことを含んでもよい。

不純物をイオン注入により半導体膜にドープすることにより、正確に不純物の分布を制御でき、プロセス温度を低減できる。

[0021] (16)前記コンデンサマイクロホンの製造方法は、前記不純物である第一の不純物と逆導電型の半導体を形成するための第二不純物を前記半導体膜の前記中央部の周囲にドープする、ことを含んでもよい。

半導体膜の第一不純物がドープされる中央部の周囲に、第一不純物と逆導電型の半導体を形成するための第二不純物をドープすることにより、第一不純物がドープされる領域の周囲の電気的障壁障壁を大きくできるため、コンデンサマイクロホンの感度がさらに高くなる。

[0022] 尚、以上に記載された方法の各動作の順序は、技術上の阻害要因がない限り、記載順に限定されるものではなぐどのような順番で実行されてもよぐまた同時に実行されてちょい。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1A]本発明の第一実施例によるコンデンサマイクロホンのダイヤフラムを示す平面図。

[図 1B]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。

[図 2A]本発明の第一実施例によるコンデンサマイクロホンの等価回路を示す回路図 [図 2B]本発明の第一実施例による内部抵抗を有するコンデンサマイクロホンの等価回路を示す回路図。

[図 3A]本発明の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断面図

[図 3B]本発明の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断面図

[図 3C]本発明の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断面図

[図 3D]本発明の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断面図

[図 4A]本発明の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断面図

[図 4B]本発明の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断面図

[図 4C]本発明の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断面図

[図 5A]本発明の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断面図

[図 5B]本発明の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断面図

[図 5C]本発明の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断面図

[図 6A]本発明の第二実施例によるコンデンサマイクロホン及びその製造方法を示す断面図。

[図 6B]本発明の第二実施例によるコンデンサマイクロホン及びその製造方法を示す断面図。

[図 6C]本発明の第二実施例によるコンデンサマイクロホン及びその製造方法を示す断面図。

[図 6D]本発明の第二実施例によるコンデンサマイクロホン及びその製造方法を示す断面図。

[図 7A]本発明の第三実施例によるコンデンサマイクロホン及びその製造方法を示す断面図。

[図 7B]本発明の第三実施例によるコンデンサマイクロホン及びその製造方法を示す断面図。

[図 7C]本発明の第三実施例によるコンデンサマイクロホン及びその製造方法を示す断面図。

[図 7D]本発明の第三実施例によるコンデンサマイクロホン及びその製造方法を示す断面図。

[図 8A]本発明の第一実施例によるコンデンサマイクロホンのダイヤフラムを示す平面図。

[図 8B]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。

[図 9A]本発明の第四実施例によるコンデンサマイクロホンの等価回路を示す回路図

[図 9B]本発明の第四実施例によるコンデンサマイクロホンの等価回路を示す回路図

[図 9C]本発明の第四実施例によるコンデンサマイクロホンの等価回路を示す回路図

[図 10A]本発明の第四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断面図。

[図 10B]本発明の第四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断面図。

[図 10C]本発明の第四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断面図。

[図 10D]本発明の第四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断面図。 [図 11 A]本発明の第四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断面図。

[図 11B]本発明の第四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断面図。

[図 11C]本発明の第四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断面図。

[図 12A]本発明の第四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断面図。

[図 12B]本発明の第四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断面図。

[図 12C]本発明の第四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断面図。

符号の説明

[0024] 1〜3 コンデンサマイクロホン、 10、 70 バックプレート、 13 パッド部、 14 中央部、 16 接続部、 18 音響ホール、 20 近端部、 22 半導体又は金属の膜、 24 Si膜、 30 ダイヤフラム、 32 半導体又は金属の膜、 44、 72 スぺーサ、 46 圧力室、 74 半導体又は金属の膜

21 コンデンサマイクロホン、 210 バックプレート、 213 パッド部、 214 中央部、 216 接続部、 218 音響ホール、 220 近端部、 222 半導体膜、 230 ダイヤフラム、 232 半導体膜、 244 スぺーサ、 246 圧力室

発明を実施するための最良の形態

[0025] 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。

(第一実施例）

図 1Bは、第一実施例によるコンデンサマイクロホン 1の構成を示す模式図である。コンデンサマイクロホン 1は、図 1Bに断面図として描かれた感音部と図 1Bに回路図として描かれた検出部とを備えている。

[0026] (感音部の構成）

ノックプレート 10の端部とダイヤフラム 30の端部とはスぺーサ 44に固定されている。すなわち、バックプレート 10とダイヤフラム 30は、スぺーサ 44によって両者の間に圧力室 46を形成した状態で互いに平行に支持されている。図 1Aはバックプレート 1 0及びその周辺部と、バックプレート 10のパッド部 13のみを示している。バックプレート 10の平面視における形状は、特に限定されず、円形であってもよいし、他の形状であってもよい。またバックプレート 10は、バックプレート 10を貫通する複数の音響ホール 18を有する。バックプレート 10の音響ホール 18を通過した音波はダイヤフラム 30 を振動させる。音響ホール 18の平面視における形状は特に限定されず、図 1Aに示すように円形であってもよ、し、他の形状であってもよ、。

[0027] ノックプレート 10とそのパッド部 13は、多結晶 Si等の半導体、又は Ti等の金属の膜 22で構成される。バックプレート 10は、半導体又は金属の膜 22の絶縁膜 45に固着していない円形の部分で構成されている。半導体又は金属の膜 22は、領域によつて比抵抗の異なる単層の膜であり、ノックプレート 10の近端部の比抵抗がバックプレート 10の中央部の比抵抗に比べて高い。バックプレート 10のスぺーサ 44に固定される端部に近い近端部 20は、半導体又は金属の膜 22の高抵抗領域で形成されている。ノックプレート 10の円盤形の中央部 14と、中央部 14からパッド部 13まで伸びる線形の接続部 16と、パッド部 13とは、半導体又は金属の膜 22の低抵抗領域で形成されている。ノックプレート 10の近端部 20と中央部 14との比抵抗の差は、大きければ大きいほど望ましい。ノックプレート 10の中央部 14の面積は、例えば、ある音波が伝搬しているときにダイヤフラム 30が振動する軌跡の体積をダイヤフラム 30の中心の振幅で割った値とする。具体的には例えば、中央部 14の面積をダイヤフラム 30の面積の 3分の 1から 2分の 1とする。比抵抗を低くするダイヤフラム 30の中央部 14の形状は、例えばダイヤフラム 30の全体と相似の円形とする。

[0028] 半導体又は金属の膜 22を高抵抗領域と低抵抗領域に区分するためには、高抵抗領域を非晶質の半導体又は金属で構成し、低抵抗領域を結晶質の半導体又は金属で構成する。あるいは、半導体又は金属の膜 22の高抵抗領域を半導体又は金属の酸化物又は窒化物で構成し、低抵抗領域を半導体又は金属で構成する。尚、バックプレート 10及びそのパッド部 13を構成する半導体又は金属の膜 22を半導体膜とする場合、ドナー又はァクセプタとなる不純物が高濃度に拡散した半導体膜を用いることが望ましい。ドナー又はァクセプタとなる不純物が高濃度に拡散した結晶質半導体膜でバックプレート 10の中央部 14を構成することにより、非晶質半導体、非晶質金属、半導体酸ィ匕物又は半導体窒化物力なる近端部 20に比べてバックプレート 10 の中央部 14の比抵抗をさらに低下させることができる。

[0029] ダイヤフラム 30とそのノッド部 31は、多結晶 Si等の半導体、又は Ti等の金属の膜 3 2で構成される。ダイヤフラム 30は、半導体又は金属の膜 32の絶縁膜 43、 45に固着して！/、な、円形の部分で構成されて、る。ダイヤフラム 30とそのパッド部 31を構成する半導体又は金属の膜 32を半導体膜とする場合、ドナー又はァクセプタとなる不純物が高濃度に拡散した半導体膜を用いることで、ダイヤフラム 30の比抵抗をさらに低下させることが望ましい。尚、ノックプレート 10と同様に、ダイヤフラム 30を構成する半導体又は金属の膜 32を領域によって比抵抗の異なる膜とすることにより、ダイヤフラム 30の近端部の比抵抗を中央部より高くしてもよい。ただし、ダイヤフラム 30、バックプレート 10のいずれか一方の近端部の比抵抗が中央部より高ければ、たとえ他方の比抵抗が均一でも、コンデンサマイクロホン 1の感度は向上する。つまり、ダイヤフラム 30を構成する半導体又は金属の膜 32を領域によって比抵抗の異なる膜とし、バックプレート 10の全体の比抵抗を均一にしても同様の効果が得られる。また、近端部の比抵抗が中央部に比べて高い半導体又は金属の膜をダイヤフラム 30又はバックプレート 10の一方のみにすることで、高抵抗領域を限定するために必要になるリソグラフイエ程、イオン注入工程、ァニール工程等が不要になるため、コンデンサマイクロホン 1の製造プロセスを簡素化することができる。

[0030] スぺーサ 44は、圧力室 46の側壁面 47を構成している絶縁膜 45と、半導体又は金属の膜 22、 32の圧力室 46の側壁面 47より外側の部分とで構成されている。

ベース 40は、ダイヤフラム 30に対応する圧力緩衝室 33を有し、ダイヤフラム 30を構成している半導体又は金属の膜 32が固定される絶縁膜 43と基膜 51とで構成されている。圧力緩衝室 33の容積を大きくすることにより、圧力緩衝室 33を封止した状態でダイヤフラム 30に音波が伝搬したときに圧力緩衝室 33の内圧によってダイヤフラム 30の振動が抑制されにくくなる。

[0031] 尚、ダイヤフラム 30がバックプレート 10よりも音源側に位置し、ダイヤフラム 30に直接音波が伝搬するように構成してもよい。この場合、音響ホール 18はバックプレート 1 0とダイヤフラム 30の間に形成されている圧力室 46とその外部空間とを連通する空気通路として機能する。

[0032] (検出部の構成）

ダイヤフラム 30のノッド部 31には、抵抗器 100の一端に接続されるリード線 104が接続されている。バックプレート 10のパッド部 13には、コンデンサマイクロホン 1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 106が接続されている。抵抗器 10 0の他端には、バイアス電源回路 102の出力端に接続されるリード線 108が接続されている。抵抗器 100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 1 00は G Ωオーダーの電気抵抗を有するものが望ま U、。プリアンプ 110の入力端には、コンデンサ 112の一端に接続されるリード線 114が接続されている。そしてダイヤフラム 30と抵抗器 100を接続しているリード線 104は、コンデンサ 112の他端にも接続されている。

[0033] (コンデンサマイクロホンの作動）

音波がバックプレート 10の音響ホール 18を通過してダイヤフラム 30に伝搬すると、ダイヤフラム 30は音波により振動する。ダイヤフラム 30が振動すると、その振動によりバックプレート 10とダイヤフラム 30との間の距離が変化し、ダイヤフラム 30とバックプレート 10とにより構成されているコンデンサの静電容量が変化する。

[0034] ダイヤフラム 30はそのパッド部 31を介して抵抗値が大きい抵抗器 100に接続されているため、コンデンサの静電容量が上述したようにダイヤフラム 30の振動により変化したとしても、コンデンサに蓄積されている電荷が抵抗器 100を流れることは殆どない。すなわち、ダイヤフラム 30とバックプレート 10とにより形成される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、コンデンサの静電容量の変化は、ダイヤフラム 30とバックプレート 10との間の電圧の変化として取り出すことが可能である。

[0035] コンデンサマイクロホン 1は、ダイヤフラム 30のグランドに対する電圧の変化をプリアンプ 110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 30に加わる音圧の変化をコンデンサの静電容量の変化に変換し、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ダイヤフラム 30は、その端部を固定端として振動する。したがって、ダイヤフラムの端部から最も離れている中心は、最も大きな振幅で振動する。これに対して、ダイヤフラム 30のスぺーサ 44に固定されて、る端部に近ヽ近端部 20の振幅は小さ、。

[0036] ところで、一様な導電性を有する薄膜電極を備えたコンデンサマイクロホンの図 2A に示す等価回路は、全く振動しな、と仮定したダイヤフラムの近端部とバックプレートによって形成される容量 Csと、ある振幅で平坦形状を維持して振動すると仮定したダィャフラムの中央部とバックプレートによって形成される容量 Cbとが並列接続されたものである。ダイヤフラム 30がある振幅で平坦形状を維持して振動する中央部と全く振動しない近端部とで構成されていると考えるとき、ダイヤフラム 30の振動にともなつて近端部と中央部との間で電荷の移動が起こると、ノックプレート 10の近端部に対するダイヤフラム 30の近端部の電位が変動し、ノックプレート 10の中央部に対するダイヤフラムの中央部の電位変動幅が小さくなる。ノックプレート 10の近端部に対するダイヤフラム 30の近端部の電位変動はコンデンサマイクロホン 1の出力信号のノィズ成分であり、ノックプレート 10の中央部に対するダイヤフラムの中央部の電位変動はコンデンサマイクロホン 1の出力信号の真の信号成分である。

[0037] 本実施例によるコンデンサマイクロホン 1は、バックプレート 10のスぺーサ 44に固定される端部に近い近端部 20の比抵抗が中央部 14に比べて高い。従って本実施例によるコンデンサマイクロホン 1の等価回路は、図 2Bに示すように、全く振動しないと仮定したダイヤフラム 30の近端部とバックプレート 10によって形成される容量 Csと、ある振幅で平坦形状を維持して振動すると仮定したダイヤフラム 30の中央部とバックプレートによって形成される容量 Cbとの間に大きい内部抵抗 Rが接続されたものである。内部抵抗 Rはダイヤフラム 30の振動にともなって容量 Csと容量 Cbとの間に起こる電荷の移動を妨げるため、バックプレート 10の近端部 20に対するダイヤフラム 30の近端部の電位変動を抑制する。したがって、本実施例によるコンデンサマイクロホン 1 は、一様な導電性を有する薄膜電極を備えたコンデンサマイクロホンに比べて感度が高い。

[0038] (製造方法）

図 3Aから図 5Cは、第一実施例によるコンデンサマイクロホン 1の製造方法を示す断面図である。

はじめに図 3Aに示すように、基膜 51及び絶縁膜 43を形成する。具体的には例えば基膜 51である単結晶シリコン基板の表面に CVD法により SiOを堆積させる。単結

2

晶シリコン基板の熱酸ィ匕により絶縁膜 43を形成しても良いが、後述する SiO力なる

2 絶縁膜 45と SiO力もなる絶縁膜 43とのエッチングレートを同一にするため、 CVD法

2

により SiOを堆積させることが好ましい。

2

[0039] 次に図 3Bに示すように、ダイヤフラム 30及びそのパッド部 31を構成する半導体又は金属の膜 32を絶縁膜 43上に形成する。半導体の膜 32を形成する場合、例えば L PCVD法により Siを絶縁膜 43上に堆積させる。尚、堆積した Si膜に、ドナー又はァクセプタとなる不純物を高濃度のイオン注入によりドープした後、 Si膜をァニールで活性ィ匕させてもよい。また、 LPCVD法で Siを絶縁膜 43上に堆積する際、ドナー又はァクセプタとなる不純物をインサイチュで Siにドープしてもょ、。金属の膜 32を形成する場合、例えばスパッタにより Tiを絶縁膜 43上に堆積させる。

[0040] 次に図 3Cに示すように、半導体又は金属の膜 32を所望の形状にパターユングする。具体的には、まずマスクを膜 32上にリソグラフィで形成した後、 HNOと HFの混

3 合液や HFを用いて膜 32をエッチングし、マスクを除去する。

次に図 3Dに示すように、スぺーサ 44を構成する絶縁膜 45を半導体又は金属の膜 32上に形成する。具体的には例えば CVD法により SiOを膜 32上に堆積させる。

2

[0041] 次に図 4Aに示すように、ノックプレート 10及びそのパッド部 13を構成する半導体又は金属の膜 22を絶縁膜 45上に形成する。半導体の膜 22を形成する場合、例えば LPCVD法により Siを絶縁膜 45上に堆積させる。尚、堆積した Si膜に、ドナー又はァクセプタとなる不純物を高濃度のイオン注入によりドープした後、 Si膜をァニールで活性化させてもよい。また、 LPCVD法で Siを絶縁膜 45上に堆積する際、ドナー又はァクセプタとなる不純物をインサイチュで Siにドープしてもょ、。金属の膜 22を形成する場合、例えばスパッタにより Tiを絶縁膜 45上に堆積させる。 [0042] 次に図 4Bに示すように、レジスト等からなる所定のパターンのマスク 60を膜 22上にリソグラフィで形成する。マスク 60は、イオン注入用のマスクであり、バックプレート 10 の近端部 20、及びパッド部 13の近端部 15に対応する開口部 62を有する。不純物をイオン注入でドープすることにより、半導体又は金属の膜 22の内部での不純物の量、深さ、分布を正確に制御でき、低温でプロセスを進行できる。尚、 Si N膜等をマス

3 4 ク 60として用いた拡散によって不純物を膜 22にドープしてもよい。酸素プラズマゃ窒素プラズマを用いたプラズマ処理によって、半導体又は金属の膜 22に Oや Nをドープしてちよい。

[0043] 次に図 4Cに示すように、半導体又は金属の膜 22に不純物をイオン注入し、マスク 60を除去する。不純物としては、 Ar、 0、 N、 P等が挙げられる。半導体又は金属の膜 22の一部に不純物をイオン注入することで、膜 22の不純物がドープされた領域を非晶質ィ匕してその比抵抗を高めることができる。尚、半導体又は金属の膜 22の一部に Oや Nをイオン注入した場合、イオン注入された膜 22をァニールしてもよい。一部に Oや Nがイオン注入された膜 22をァニールすることで、ドープされた Oや Nと、膜 2 2を構成する半導体又は金属とが化学的に活性化されて反応するため、高抵抗又は絶縁性の酸ィ匕領域又は窒化領域を膜 22に形成することができる。

[0044] 次に図 5Aに示すように、半導体又は金属の膜 22を所望の形状にパターユングして、膜 22に音響ホール 18を形成する。具体的には、まずマスクを膜 22上にリソダラフィで形成した後、 HNOと HFの混合液や HFを用いて膜 22をエッチングし、マスク

3

を除去する。

次に図 5Bに示すように、基膜 51の表面上に所定のパターンのマスク 64をリソダラフィで形成する。マスク 64は、ベース 40の圧力緩衝室 33の一部を形成するためのェツチング用のマスクであり、圧力緩衝室 33に対応する部位に開口部 66を有する。

[0045] 次に図 5Cに示すように、基膜 51の開口部 66内に露出する部位を DeepRIEで除去することで基膜 51に圧力緩衝室 33の側壁面 52を形成した後、マスク 64を除去する。

次に、絶縁膜 43及び絶縁膜 45を基膜 51と半導体又は金属の膜 22とをマスクとして BHF等を用いてエッチングすると、図 1に示すコンデンサマイクロホン 1の感音部が得られる。エッチング液が、基膜 51に形成された圧力緩衝室 33と膜 22に形成された音響ホール 18から絶縁膜 43及び絶縁膜 45に到達し絶縁膜 43及び絶縁膜 45をェツチングすることにより、圧力緩衝室 33の残部と圧力室 46が形成される。

[0046] 以上説明したように、半導体又は金属の膜 22の一部に不純物をイオン注入する、あるいは半導体又は金属の膜 22の一部に不純物をイオン注入して力も膜 22をァ- ールするという半導体デバイスの汎用的な製造プロセスを用いることにより、比抵抗が領域によって異なる半導体又は金属の膜 22でバックプレート 10を形成することができる。従って、構造が簡素で感度の高いコンデンサマイクロホンを低コストで製造することができる。特に、半導体又は金属の膜 22の一部に不純物をイオン注入することで、一部が非晶質ィ匕された半導体又は金属の膜 22でバックプレート 10を形成する方法によると、熱処理工程が低減されるため、コンデンサマイクロホン 1を構成する薄膜の熱的損傷や不要な不純物の拡散を抑制することができる。従って、コンデンサマイク口ホン 1の製造コストを更に低減することができる。

[0047] (第二実施例）

図 6は、第二実施例によるコンデンサマイクロホン 2及びその製造方法を示す断面図である。

図 6Dに示すように、第二実施例によるコンデンサマイクロホン 2では、ノックプレ一ト 70を構成して、る膜 74とダイヤフラム 30を構成して、る膜 32の間に絶縁膜が存在しない。半導体又は金属の膜 74の高抵抗領域によって、ダイヤフラム 30と、ノックプレート 70とを絶縁状態またはそれに近い状態で支持することができる。また、半導体又は金属の膜 74の高抵抗領域を絶縁ィ匕すれば、コンデンサマイクロホン 2の感度をより向上させることができる。尚、ノックプレート 70を構成している膜 74とダイヤフラム 30を構成して、る膜 32の間に絶縁膜が存在しな、ため、ノックプレート 70の中央部 14に配線する導電膜が膜 74の表面に必要になる。

[0048] コンデンサマイクロホン 2の製造方法では、まず図 3Aから図 3Cに示す工程を行う。

次に図 6Aに示すように、犠牲膜 80を半導体又は金属の膜 32上に形成する。次に図 6Bに示すように、犠牲膜 80を所望の形状にパターニングする。具体的には、まずマスクを犠牲膜 80上にリソグラフィで形成した後、犠牲膜 80をエッチングし、マスクを除去する。

[0049] 次に図 6Cに示すように、半導体又は金属の膜 74を犠牲膜 80を覆うように半導体又は金属の膜 32上に形成する。膜 74の具体的な形成方法は、膜 22の形成方法に準じる（図 4A参照)。

次に半導体又は金属の膜 22の改質工程（図 4B、 C参照）に準じて、半導体又は金属の膜 74に高抵抗領域を形成する。

次に半導体又は金属の膜 22のノターニング工程（図 5A参照）に準じて半導体又は金属の膜 74をパターニングする。

[0050] 次に、基膜 51をエッチングすることで、圧力緩衝室 33の一部を基膜 51に形成する

(図 5B、 C参照）。

次に、半導体又は金属の膜 74をマスクとして犠牲膜 80をエッチングし、基膜 51をマスクとして絶縁膜 43を BHF等でエッチングすると、図 6Dに示すコンデンサマイクロホン 2が得られる。

[0051] 以上説明したように、比抵抗が領域によって異なる半導体又は金属の膜 74で、バックプレート 70とスぺーサ 72の一部とを一体的に形成することにより、絶縁性の膜の中央部に電極が固定された従来のコンデンサマイクロホンに比べて、コンデンサマイクロホン 2の構造及び製造工程を簡素化できる。従って、コンデンサマイクロホン 2の製造コストを低減できる。

[0052] (第三実施例）

図 7は、第三実施例によるコンデンサマイクロホン 3及びその製造方法を示す断面図である。

図 7Dに示すように、第三実施例によるコンデンサマイクロホン 3では、ノックプレ一ト 10を構成する膜 24の高抵抗領域は低抵抗領域に比べて厚い。半導体又は金属の膜 24の、ノックプレート 10の近端部 20を構成する厚い高抵抗領域は、半導体又は金属の酸化物又は酸窒化物で構成されて、る。

[0053] コンデンサマイクロホン 3の製造方法ではまず、図 3Aから図 4Aに示す工程により半導体又は金属の膜 24を形成する。

次に図 7Aに示すように、ノックプレート 10の近端部 20、及びパッド部 13に対応する開口部 84を有するマスク 82を半導体又は金属の膜 24上に形成する。具体的には例えば、まず半導体又は金属の膜 24の上全体に CVD法で Si Nを堆積させる。次

3 4

に、堆積した Si N膜上に所定のパターンのレジスト膜をリソグラフィで形成し、 Si N

3 4 3 4 膜を H PO等を用いてエッチングし、レジスト膜を除去すると、マスク 82が得られる。

3 4

[0054] 次に図 7Bに示すように、半導体又は金属の膜 24の開口部 84から露出している部位を選択的に酸化又は酸窒化する。具体的には例えば熱酸ィ匕によって膜 24を酸ィ匕する。また熱酸化の際、 NHを含むガスを使用することで、膜 24を酸窒化することが

3

できる。膜 24が S もなる場合、 SiO力もなる絶縁膜 45、 43の後述するエッチング

2

工程での膜 24のエッチングを抑制するため、 Siからなる膜 24を酸窒化させることが好ましい。半導体又は金属の膜 24の酸化又は酸窒化された領域は、体積が膨張し、半導体又は金属の領域よりも厚くなる。

[0055] 次に図 7Cに示すように、マスク 82を除去する。例えば H PO等を用いてマスク 82

3 4

をエッチングする。

次に、半導体又は金属の膜 24を所望の形状にパターニングし、半導体又は金属の膜 24に音響ホール 18を形成する。音響ホール 18は、例えば、膜 24上に所望のノ《ターンを有するレジストマスクを形成し、エッチングにより形成する。エッチングは、例えば、膜 24上に形成したレジストをマスクとして、フッ素系のエッチングガスを用いて膜 24の酸ィ匕または酸窒化された領域をエッチングして酸ィ匕または酸窒化された領域中の音響ホール 18を形成し、次に塩素系のエッチングガスを用 Vヽて膜 24の半導体または金属の領域をエッチングして半導体または金属の領域中の音響ホール 18 を形成する。

次に、基膜 51をエッチングすることで、圧力緩衝室 33の一部を基膜 51に形成する (図 5B、図 5C参照）。

次に、絶縁膜 43及び絶縁膜 45を基膜 51と半導体又は金属の膜 24とをマスクとして BHF等でエッチングすると、図 7Dに示

すコンデンサマイクロホン 3が得られる。

[0056] 更に、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。

(第四実施例）図 8A及び 8Bは、第一実施例によるコンデンサマイクロホン 21の構成を示す模式図である。コンデンサマイクロホン 21は、図 8Bに断面図として描かれた感音部と図 8 Bに回路図として描かれた検出部とを備えている。

[0057] (感音部の構成）

ノックプレート 210の端部とダイヤフラム 230の端部とはスぺーサ 244にそれぞれ固定されている。すなわち、バックプレート 210とダイヤフラム 230は、スぺーサ 244 によって両者の間に圧力室 246を形成した状態で互いに平行に支持されている。図 8Aはバックプレート 210及びその周辺部と、バックプレート 210のパッド部 213のみを示している。ノックプレート 210とその周辺部の平面視における形状は、特に限定されず、図 8Aに示すように円形であってもよいし、他の形状であってもよい。またバックプレート 210は、バックプレート 210を貫通する通孔としての複数の音響ホール 218 を有する。音響ホール 218の平面視における形状は特に限定されず、図 8Aに示すように円形であってもよ、し、他の形状であってもよ、。

[0058] ノックプレート 210とそのノッド部 213は、多結晶 Si等の半導体膜 222で構成される。ノックプレート 210は、半導体膜 222の絶縁膜 245に固着していない円盤形の部分で構成されている。半導体膜 222の、バックプレート 210の円盤形の中央部 214と、中央部 214からパッド部 213まで伸びるバックプレート 210の線形の接続部 216と、ノ^ド部 213とに対応する領域には、ドナー又はァクセプタとなる不純物が残部領域よりも高濃度に拡散している。中央部 214の面積は、例えば、ある音波が伝搬しているときにダイヤフラム 230が振動する軌跡の体積をダイヤフラム 230の中心の振幅で割った値とする。具体的には例えば、中央部 214の面積をダイヤフラム 230の面積の 3分の 1から 2分の 1とする。中央部 214の外形は、例えばダイヤフラム 230の外形と相似の円盤形とする。ドナーとなる不純物は、例えば P、 As、 Sbである。ァクセプタとなる不純物は例えば Bである。スぺーサ 244に固定される端部に近いバックプレート 210の近端部 220は、ドナー又はァクセプタとなる不純物が拡散していないため、比抵抗が中央部 214に比べて高い。尚、ドナー又はァクセプタとなる不純物がバックプレート 210の近端部 220に中央部 214より低濃度に拡散していてもよい。例えば、中央部 214の不純物濃度のオーダを 10^2QZcm³、近端部 220の不純物濃度を 10¹⁶〜1 0¹⁷Zcm³とする。

[0059] ダイヤフラム 230とそのパッド部 231は、多結晶 Si等の半導体膜 232で構成される。ダイヤフラム 230は、半導体膜 232の絶縁膜 243、 245に固着していない円盤形の部分で構成されている。ダイヤフラム 230とそのパッド部 231を構成する半導体膜 23 2の全体にはドナー又はァクセプタとなる不純物が高濃度に拡散している。尚、不純物は、バックプレート 210を構成する半導体膜 222に拡散している不純物と同一でもよいし、異なっていてもよい。また、半導体膜 222のドナー又はァクセプタとなる不純物が高濃度に拡散している領域の電導型は、半導体膜 232の電導型と同一でも良いし、逆でも良い。また、ノックプレート 210と同様に、ダイヤフラム 230を構成する半導体膜 232の不純物拡散領域を限定することにより、ダイヤフラム 230の近端部の比抵抗を中央部より高くしてもよい。ただし、ダイヤフラム 230、ノックプレート 210のいずれか一方の近端部の比抵抗が中央部より高ければ、たとえ他方の比抵抗が均一でも、コンデンサマイクロホン 21の感度は向上する。つまり、ダイヤフラム 230を構成する半導体膜 232の不純物拡散領域を限定し、バックプレート 210を構成する半導体膜 222の全体に不純物を拡散させても同様の効果が得られる。また、近端部の比抵抗が中央部に比べて高い半導体膜をダイヤフラム 230、ノックプレート 210の一方のみにすることで、不純物拡散領域を限定するために必要になるマスクのリソグラフィ工程及びマスクの除去工程が不要になるため、コンデンサマイクロホン 21の製造プロセスを簡素化することができる。

[0060] スぺーサ 244は、圧力室 246の側壁面 247を構成している絶縁膜 245と、半導体膜 222、 232の圧力室 246の側壁面 247より外側の部分とで構成されている。

ダイヤフラム 230の端部はベース 240に固定されている。バックプレート 210の音響ホール 218を通過した音波はダイヤフラム 230を振動させる。ベース 240は、ダイヤフラム 230に対応する圧力緩衝室 233を有し、ダイヤフラム 230を構成している半導体膜 232が固定される絶縁膜 243と、絶縁膜 243の反半導体膜 232側に設けられ圧力緩衝室 233の側壁面 252を形成している基膜 251とで構成されている。圧力緩衝室 233の容積を大きくすることにより、圧力緩衝室 233を封止した状態でダイヤフラム 230に音波が伝搬したときに圧力緩衝室 233の内圧によってダイヤフラム 230の振動が抑制されにくくなる。

尚、ダイヤフラム 230がバックプレート 210よりも音源側に位置し、ダイヤフラム 230 に直接音波が伝搬するように構成してもよい。この場合、音響ホール 218はバックプレート 210とダイヤフラム 230の間に形成されている圧力室 246とその外部空間とを連通する空気通路として機能する。

[0061] (検出部の構成）

ダイヤフラム 230のノッド部 231には、抵抗器 2100の一端に接続されるリード線 21 04が接続されている。そしてバックプレート 210のパッド部 213には、コンデンサマイクロホン 21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 2106が接続されている。抵抗器 2100の他端には、バイアス電源回路 2102の出力端に接続されるリード線 2108が接続されている。抵抗器 2100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 2100はオーダーの電気抵抗を有するものが望ましい。プリアンプ 2110の入力端には、コンデンサ 2112の一端に接続されるリード線 2114が接続されている。そしてダイヤフラム 230と抵抗器 2100を接続しているリード線 2104は、コンデンサ 2112の他端にも接続されている。

[0062] (コンデンサマイクロホンの作動）

音波がバックプレート 210の音響ホール 218を通過してダイヤフラム 230に伝搬すると、ダイヤフラム 230は音波により振動する。ダイヤフラム 230が振動すると、その振動によりバックプレート 210とダイヤフラム 230との間の距離が変化し、ダイヤフラム 2 30とバックプレート 210とにより構成されているコンデンサの静電容量が変化する。

[0063] ダイヤフラム 230はそのパッド部 231を介して抵抗値が大きい抵抗器 2100に接続されているため、コンデンサの静電容量が上述したようにダイヤフラム 230の振動により変化したとしても、コンデンサに蓄積されている電荷が抵抗器 2100を流れることは殆どない。すなわち、ダイヤフラム 230とバックプレート 210とにより形成される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、コンデンサの静電容量の変化は、ダイヤフラム 230とバックプレート 210との間の電圧の変化として取り出すことが可能である。

[0064] コンデンサマイクロホン 21は、ダイヤフラム 230のグランドに対する電圧の変化をプリアンプ 2110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 21は、ダイヤフラム 230 に加わる音圧の変化をコンデンサの静電容量の変化に変換し、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。

[0065] ダイヤフラム 230は、その端部を固定端として振動する。つまり、ダイヤフラムの端部から最も離れている中心は、最も大きな振幅で振動する。これに対して、ダイヤフラム 230のスぺーサ 244に固定されて!、る端部に近、近端部 220の振幅は小さ!/、。ところで、一様な導電性を有する薄膜電極を備えたコンデンサマイクロホンの図 9A に示す等価回路は、全く振動しな、と考えられるダイヤフラムの近端部とバックプレートによって形成される容量 Csとある振幅で平坦形状を維持して振動すると考えられるダイヤフラムの中央部で形成される容量 Cbとが並列接続されたものである。ダイヤフラム 230がある振幅で平坦形状を維持して振動する中央部と全く振動しな!ヽ近端部とで構成されていると考えるとき、ダイヤフラム 230の振動にともなって近端部と中央部との間で電荷の移動が起こると、ノックプレート 210の近端部に対するダイヤフラム 230の近端部の電位が変動し、ノックプレート 210の中央部に対するダイヤフラムの中央部の電位変動幅が小さくなる。ノックプレート 210の近端部に対するダイヤフラム 230の近端部の電位変動はコンデンサマイクロホン 21の出力信号のノイズ成分であり、ノックプレート 210の中央部に対するダイヤフラムの中央部の電位変動はコンデンサマイクロホン 21の出力信号の真の信号成分である。

[0066] 本実施例によるコンデンサマイクロホン 1は、バックプレート 210のスぺーサ 244に固定される端部に近い近端部 220にドナー又はァクセプタとなる不純物が拡散していないため、近端部 220の比抵抗が中央部 214に比べて高い。従って本実施例によるコンデンサマイクロホン 21の等価回路は、図 9Bに示すように、全く振動しないと考えられるダイヤフラム 230の近端部とバックプレート 210によって形成される容量 Csとある振幅で平坦形状を維持して振動すると考えられるダイヤフラム 230中央部で形成される容量 Cbとの間に大きい内部抵抗 Rが接続されたものである。内部抵抗 Rはダイヤフラム 230の振動にともなって容量 Csと容量 Cbとの間に起こる電荷の移動を妨げるため、バックプレート 210の近端部 220に対するダイヤフラム 230の近端部の電位変動を抑制する。したがって、本実施例によるコンデンサマイクロホン 21は、一様な導電性を有する薄膜電極を備えたコンデンサマイクロホンに比べて感度が高い

[0067] (製造方法）

図 10Aから図 12Cは、第四実施例によるコンデンサマイクロホン 21の製造方法を示す断面図である。

はじめに図 10Aに示すように、基膜 251及び絶縁膜 243を形成する。具体的には例えば基膜 251である単結晶シリコン基板の表面に CVD法により SiOを堆積させる

2

。単結晶シリコン基板の熱酸ィ匕により絶縁膜 243を形成しても良いが、後述する SiO

2 力もなる絶縁膜 245と SiO力もなる絶縁膜 243とのエッチングレートを同一にするた

2

め、 CVD法により SiOを堆積させることが好ましい。

2

[0068] 次に図 10Bに示すように、ダイヤフラム 230及びそのパッド部 231を構成する半導体膜 232を絶縁膜 243上に形成する。具体的には例えば LPCVD法により Siを絶縁膜 243上に堆積させた後、堆積した Si膜に、ドナー又はァクセプタとなる不純物を高濃度のイオン注入によりドープし、 Si膜をァニールで活性ィ匕させることによって半導体膜 232を形成する。尚、 LPCVD法で Siを絶縁膜 243上に堆積する際、ドナー又はァクセプタとなる不純物をインサイチュで Siにドープしてもよい。

[0069] 次に図 10Cに示すように、半導体膜 232を所望の形状にパターユングする。具体的には、まずマスクを半導体膜 232上にリソグラフィで形成した後、 C1と Oの混合ガ

2 2 スによって半導体膜 232をエッチングし、マスクを除去する。

次に図 10Dに示すように、スぺーサ 244を構成する絶縁膜 245を半導体膜 232上に形成する。具体的には例えば CVD法により SiOを半導体膜 232上に堆積させる。

2

[0070] 次に図 11Aに示すように、ノックプレート 210及びそのパッド部 213を構成する半導体膜 222を絶縁膜 245上に形成する。具体的には例えば、 CVD法により Siを絶縁膜 245上に堆積させる。

次に図 11Bに示すように、レジスト等からなる所定のパターンのマスク 260を半導体膜 222上にリソグラフィで形成する。マスク 260は、イオン注入用のマスクであり、バックプレート 210の中央部 214及び接続部 216並びにパッド部 213に対応する開口部 262を有する。不純物をイオン注入でドープすることにより、半導体膜 222内での不純物の量、深さ、分布を正確に制御でき、低温でプロセスを進行できる。尚、拡散で不純物を半導体膜 222にドープしてもよぐその場合、マスク 260には Si N等を用い

3 4 る。

[0071] 次に図 11Cに示すように、半導体膜 222にドナー又はァクセプタとなる不純物を高濃度のイオン注入によりドープし、マスク 260を除去し、ァニールにより半導体膜 222 を活性化する。

次に図 12Aに示すように、半導体膜 222を所望の形状にパターユングし、半導体膜 222に音響ホール 218を形成する。具体的には、まずマスクを半導体膜 222上にリソグラフィで形成した後、 C1と Oの混合ガスによって半導体膜 222をエッチングし、

2 2

マスクを除去する。

[0072] 次に図 12Bに示すように、基膜 251の表面上に所定のパターンのマスク 264をリソグラフィで形成する。マスク 264は、ベース 240の圧力緩衝室 233の一部を形成するためのエッチング用のマスクであり、圧力緩衝室 233に対応する部位に開口部 266 を有する。

次に図 12Cに示すように、基膜 251の開口部 266内に露出する部位を DeepRIE で除去することで基膜 251に圧力緩衝室 233の側壁面 252を形成した後、マスク 26 4を除去する。

[0073] 次に、絶縁膜 243及び絶縁膜 245を基膜 251及び半導体膜 222をマスクとして BH F等を用いてエッチングすると、図 8に示すコンデンサマイクロホン 21の感音部が得られる。エッチング液が、基膜 251に形成された圧力緩衝室 233の一部と半導体膜 22 2に形成された音響ホール 218とを通って絶縁膜 243及び絶縁膜 245に到達し絶縁膜 243及び絶縁膜 245をエッチングすることにより、圧力緩衝室 233の残部と圧力室 246が形成される。

以上説明したように、半導体膜 222の一部に不純物を高濃度にドープするという半導体デバイスの汎用的な製造プロセスを用いることにより、感度の高いコンデンサマイク口ホンを低コストで製造することができる。 [0074] (第五実施例）

バックプレート 210の近端部 220に、中央部 214と逆の電導型の半導体を形成する第二の不純物を低濃度に拡散させてもよい（図 8A及び 8B参照)。例えば上述の製造方法において、半導体膜 222のバックプレート 210の中央部 214に対応する領域に第一の不純物を高濃度にイオン注入するためのマスク 260を形成する（図 11B参照)前に、中央部 214と逆の電導型の半導体を形成する第二の不純物を半導体膜 2 22の全面に低濃度でイオン注入によりドープする。これにより、図 9Cに示す等価回路のように、ノックプレート 210に pn接合ダイオード Dを形成することになる。 pn接合ダイオード Dを逆ノィァス状態にすることにより、中央部 214と近端部 220との間の電気的障壁を大きくすることができるため、感度をさらに増大することができる。尚、半導体膜 222のバックプレート 210の中央部 214に対応する領域に第一の不純物をィォン注入した後に、半導体膜 222のバックプレート 210の近端部 220に対応する領域に第二の不純物をイオン注入してもよ、。

産業上の利用可能性

[0075] 本発明は、製造コストが低ぐかつ、感度の高いコンデンサマイクロホンを製造する方法に適用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 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、

前記プレートと前記ダイヤフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスぺーサとを備え、

前記プレート、前記ダイヤフラムの少なくとも一方は、前記スぺーサに近い近端部の比抵抗が前記スぺーサ力遠い中央部の比抵抗に比べて高い、半導体又は金属の単層膜である、

コンデンサマイクロホン。

[2] 前記近端部に不純物が拡散している、

請求項 1に記載のコンデンサマイクロホン。

[3] 前記中央部はシリコンで形成され前記近端部は窒化シリコンで形成されて、る、請求項 1に記載のコンデンサマイクロホン。

[4] 前記中央部はシリコンで形成され前記近端部は酸窒化シリコンで形成されて！ヽる、請求項 1に記載のコンデンサマイクロホン。

[5] 前記近端部の膜厚は前記中央部の膜厚よりも厚い、

請求項 4に記載のコンデンサマイクロホン。

[6] 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

、前記プレートと前記ダイヤフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスぺーサとを備えるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、

前記プレート、前記ダイヤフラムの少なくとも一方を構成する半導体単層膜又は金属単層膜を形成し、

前記半導体単層膜又は前記金属単層膜の前記スぺーサに近い近端部を改質し、前記近端部の比抵抗を前記スぺーサ力遠い中央部の比抵抗より高くする、ことを含むコンデンサマイクロホンの製造方法。

[7] 前記半導体単層膜又は前記金属単層膜の前記中央部をマスクした状態で前記近端部にイオン注入することにより前記近端部を改質する、請求項 6に記載のコンデンサマイクロホンの製造方法。

[8] 前記半導体単層膜又は前記金属単層膜の前記中央部をマスクした状態で前記半導体単層膜又は前記金属単層膜にイオンを注入し、前記イオンをァニールにより活性化することにより前記近端部を改質する、

請求項 6に記載のコンデンサマイクロホンの製造方法。

[9] 前記半導体単層膜であるシリコン膜の前記中央部をマスクした状態で前記近端部を熱酸化することにより前記近端部を改質する、

請求項 6に記載のコンデンサマイクロホンの製造方法。

[10] 前記半導体単層膜又は前記金属単層膜の前記中央部をマスクした状態で前記近端部をプラズマ処理することにより前記近端部を改質する、

請求項 6に記載のコンデンサマイクロホンの製造方法。

[11] 固定電極と通孔と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、

前記プレート、前記ダイヤフラムの少なくとも一方は、前記スぺーサに近い近端部の少なくとも一部の比抵抗が残部よりも高い単層半導体膜である、

コンデンサマイクロホン。

[12] 前記単層半導体膜は、中央部に、ドナー又はァクセプタとなる不純物が、前記近端部の少なくとも一部よりも高濃度に拡散している、

請求項 11に記載のコンデンサマイクロホン。

[13] 前記単層半導体膜は、前記中央部の周囲に前記不純物である第一不純物と逆電導型の半導体を形成するための第二不純物が、前記第一不純物よりも低濃度に拡散している、

請求項 12に記載のコンデンサマイクロホン。

[14] 固定電極と通孔と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ャフラムと、前記プレートと前記ダイヤフラムとを絶縁しながら支持し、前記固定電極と前記可動電極の間に空隙を形成しているスぺーサとを備えるコンデンサマイクロホンの製造方法であって、

前記プレート、前記ダイヤフラムの少なくとも一方を構成する半導体膜を形成し、前記半導体膜の中央部に、ドナー又はァクセプタとなる不純物を、前記半導体膜の前記スぺーサに近い近端部の少なくとも一部よりも高濃度にドープする、ことを含むコンデンサマイクロホンの製造方法。

[15] 前記不純物を前記半導体膜にイオン注入し、

前記不純物力 Sイオン注入された前記半導体膜をァニールする、

ことを含む請求項 14に記載のコンデンサマイクロホンの製造方法。

[16] 前記不純物である第一の不純物と逆電導型の半導体を形成するための第二不純物を前記半導体膜の前記中央部の周囲にドープする、

ことを含む請求項 14又は 15に記載のコンデンサマイクロホンの製造方法。