シリコンマイクロホン
【課題】導電層部の歪みおよび導電層部の周辺部における変則的な振動を低減し、感度が高く、性能の均一化が図られるシリコンマイクロホンを提供する。
【解決手段】ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０は、ダイアフラム２１を形成する中心部とその外側の周辺部２２との間にコルゲーション２３が形成されている。コルゲーション２３は、周方向へ複数配置されているスペーサ４３を結ぶ仮想直線Ｌｉを跨いで配置されている。仮想直線Ｌｉを跨いでコルゲーション２３を配置することにより、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０の剛性は全体的に向上する。第一導電層部２０の剛性が向上することにより、第一導電層部２０は中心部および周辺部２２において応
力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。
【解決手段】ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０は、ダイアフラム２１を形成する中心部とその外側の周辺部２２との間にコルゲーション２３が形成されている。コルゲーション２３は、周方向へ複数配置されているスペーサ４３を結ぶ仮想直線Ｌｉを跨いで配置されている。仮想直線Ｌｉを跨いでコルゲーション２３を配置することにより、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０の剛性は全体的に向上する。第一導電層部２０の剛性が向上することにより、第一導電層部２０は中心部および周辺部２２において応
力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンマイクロホンに関する。
【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シリコンマイクロホンが知られている。シリコンマイクロホンは、音波によって振動するダイアフラムを備えている。このようなシリコンマイクロホンには、ダイアフラムを形成する導電層部を複数の支持部で支持するものがある。支持部は、ダイアフラムを形成する導電層部の周方向へ等間隔または不等間隔で複数の個所に設けられている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
しかしながら、ダイアフラムを形成する導電層部を周方向の複数の個所で支持する場合、音響入力の過程で導電層部の内部の応力が変化する。導電層部の応力に変化が生じると、導電層部および導電層部が形成するダイアフラムの変形や導電層部の内部における応力分布に偏りが生じ、導電層部に歪みが生じる。そのため、導電層部のうちダイアフラムを形成する中心部に比較して、中心部の外周側に位置する周辺部では、変則的な振動が生じやすくなる。その結果、振動の大きな部分では対向する電極との接触を招いたり、振動の小さな部分では静電容量の変化の減少にともなう感度の低下を招くという問題がある。また、周辺部では、中心部に比較して変則的な振動が生じるため、シリコンマイクロホンの性能の予測が困難になるという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５３５１５２公報
【特許文献２】米国特許第５，４５２，２６８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、導電層部の歪みおよび導電層部の周辺部における変則的な振動を低減し、感度が高く、性能の均一化が図られるシリコンマイクロホンを提供することにある。
【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に本発明のシリコンマイクロホンは、中心部にダイアフラムを形成する導電層部と、前記導電層部の周方向において複数の個所に設けられ、前記導電層部を支持する支持部と、前記導電層部に設けられ、複数の前記支持部を結ぶ仮想直線を跨いで配置されている剛性部と、を備える。
複数の支持部を結ぶ仮想直線を跨いで剛性部を配置、すなわち剛性部を仮想直線と交差させて配置することにより、ダイアフラムを形成する導電層部の剛性は向上する。導電層部の剛性が向上すると、導電層部は応力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。そのため、導電層部の局部的な過大な振動または過小な振動が低減される。したがって、ダイアフラムを形成する中心部に比較して外周に位置する周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができる。また、導電層部の変則的な振動が低減されるため、ダイアフラムの振動は安定する。したがって、性能および特性の均一化を図ることができる。
【０００７】
（２）また、上記目的を達成するために本発明のシリコンマイクロホンは、中心部にダイアフラムを形成する導電層部と、前記導電層部の周方向において複数の個所に設けられ、前記導電層部を支持する支持部と、前記導電層部に設けられ、複数の前記支持部の間を結んで配置されている剛性部と、を備える。
複数の支持部を結んで剛性部を配置、すなわち剛性部を複数の支持部を結ぶ仮想線上に配置することにより、ダイアフラムを形成する導電層部の剛性は向上する。導電層部の剛性が向上すると、導電層部は応力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。そのため、導電層部の局部的な過大な振動または過小な振動が低減される。したがって、ダイアフラムを形成する中心部に比較して外周に位置する周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができる。また、導電層部の変則的な振動が低減されるため、ダイアフラムの振動は安定する。したがって、性能および特性の均一化を図ることができる。
【０００８】
（３）さらに、上記目的を達成するために本発明のシリコンマイクロホンは、中心部にダイアフラムを形成する導電層部と、前記導電層部の周方向において複数の個所に設けられ、前記導電層部を支持する支持部と、前記導電層部に設けられ、前記導電層部において前記支持部の外周側に配置されている剛性部と、を備える。
複数の支持部の外周側に剛性部を配置することにより、ダイアフラムを形成する導電層部の剛性は向上する。特に、導電層部は支持部の外周側における剛性が向上する。支持部の外周側において導電層部の剛性が向上すると、ダイアフラムを形成する中心部に対しその外周側の周辺部における変則的な振動が低減される。また、導電層部は、剛性の向上によって、応力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。そのため、導電層部の局部的な過大な振動または過小な振動が低減される。したがって、ダイアフラムを形成する中心部に比較して外周に位置する周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができる。また、導電層部の変則的な振動が低減されるため、ダイアフラムの振動は安定する。したがって、性能および特性の均一化を図ることができる。
【０００９】
（４）本発明のシリコンマイクロホンでは、前記剛性部は、前記導電層部と同心円上の円周状に形成されている。
これにより、導電層部の周方向の全周において剛性が向上する。これにより、導電層部は全体の剛性が向上する。したがって、周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができるとともに、性能および特性の均一化を図ることができる。
【００１０】
（５）本発明のシリコンマイクロホンでは、前記剛性部は、前記導電層部と同心円上の円弧状に形成されている。
導電層部を複数の支持部で支持することにより、各支持部間における導電層部の剛性は支持部で支持されている部分に比較して小さくなる。そこで、例えば、支持部の間に円弧状に剛性部を配置することにより、比較的剛性の低い支持部間の剛性が向上する。これにより、導電層部は全体の剛性が向上する。したがって、周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができるとともに、性能および特性の均一化を図ることができる。
【００１１】
（６）本発明のシリコンマイクロホンでは、前記剛性部は、前記導電層部の径方向へ放射状に形成されている。
導電層部を複数の支持部で支持することにより、各支持部間における導電層部の剛性は支持部で支持されている部分に比較して小さくなる。そこで、例えば、支持部の間において放射状に剛性部を配置することにより、比較的剛性の低い支持部間の剛性が向上する。これにより、導電層部は全体の剛性が向上する。したがって、周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができるとともに、性能および特性の均一化を図ることができる。
【００１２】
（７）本発明のシリコンマイクロホンでは、前記剛性部は、前記導電層部の板厚方向に段差を形成するコルゲーションである。
コルゲーションは、板厚方向に段差を形成する。そのため、導電層部には、コルゲーションによる複数の角部が形成される。板厚方向の段差によって角部を形成することにより、導電層部の剛性は向上する。したがって、周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができるとともに、性能および特性の均一化を図ることができる。
【００１３】
（８）本発明のシリコンマイクロホンでは、前記剛性部は、前記導電層部の肉厚が大きな肉厚部である。
肉厚部は、導電層部の肉厚を大きくすることにより、導電層部の剛性は向上する。したがって、周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができるとともに、性能および特性の均一化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態において実質的に同一の構成要素には同一の符号を付している。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるシリコンマイクロホンを図１に示す。図１に示すシリコンマイクロホン１０は、半導体製造プロセスを適用して製造される。
【００１５】
シリコンマイクロホン１０は、シリコン基板１１、第一導電層部２０、第二導電層部３０および絶縁層部４０を備えている。シリコン基板１１は、例えば単結晶シリコンによって形成されている。シリコン基板１１は、開口部としてのキャビティ１２を有している。キャビティ１２は、シリコン基板１１を板厚方向に貫いている。
【００１６】
絶縁層部４０は、シリコン基板１１の端面１３側に積層されている。絶縁層部４０は、例えば二酸化ケイ素などで形成される酸化物の層である。絶縁層部４０は、内周側に開口部４１を有している。絶縁層部４０のうち開口部４１の外周側は、第二導電層部３０を支持する支持部４２を形成している。
第二導電層部３０は、絶縁層部４０のシリコン基板１１とは反対側に積層されている。第二導電層部３０は、例えばリンが不純物としてドーピングされたポリシリコンなどで形成される導電性の層である。第二導電層部３０の外周側は、絶縁層部４０が形成する支持部４２に支持されている。第二導電層部３０は、支持部４２から内周側へ突出している部分に梁３１を形成している。梁３１は、第二導電層部３０の周方向へ複数設置されている。梁３１には、スペーサ４３が接続している。スペーサ４３は、梁３１とは反対側の端部に第一導電層部２０を支持している。この梁３１から伸びるスペーサ４３は、第一導電層部２０を支持する支持部を構成している。すなわち、スペーサ４３は、特許請求の範囲の支持部である。したがって、スペーサ４３は、第一導電層部２０の周方向の複数の位置において第一導電層部２０を支持している。
【００１７】
第一導電層部２０は、周方向の複数の個所において梁３１から伸びるスペーサ４３に支持されている。これにより、第一導電層部２０は、スペーサ４３によって第二導電層部３０が形成する梁３１に吊り下げられている。第一導電層部２０は、第二導電層部３０と同様に例えばリンなどの不純物がドーピングされたポリシリコンで形成される導電性の層である。第一導電層部２０は、スペーサ４３によって支持されている部分の内周側にダイアフラム２１を形成する中心部を有している。ダイアフラム２１は、音波によって振動する。また、第一導電層部２０のダイアフラム２１の外周側は、周辺部２２を形成する。
【００１８】
第二導電層部３０のうち、梁３１の内周側は、ダイアフラム２１に対向する背面板としてのプレート３３を形成する。プレート３３は、複数の通孔３４を有している。通孔３４は、プレート３３を形成する第二導電層部３０を板厚方向に貫いている。第二導電層部３０とシリコン基板１１との間は、絶縁体である絶縁層部４０によって電気的に絶縁されている。また、第一導電層部２０を第二導電層部３０に支持するスペーサ４３は、絶縁層部４０と同様に絶縁体で形成されている。これにより、第一導電層部２０と第二導電層部３０との間は、スペーサ４３によって絶縁されている。なお、図１（Ａ）では、第二導電層部３０が形成するプレート３３の記載は省略している。
【００１９】
ダイアフラム２１およびシリコン基板１１は、図１（Ｂ）に示すようにバイアス電源５０に接続している。シリコン基板１１および第一導電層部２０はいずれも導電性である。そのため、ダイアフラム２１とシリコン基板１１とは、実質的に同一の電位となる。一方、プレート３３は、オペアンプ５１の入力端子に接続している。オペアンプ５１は、入力インピーダンスが高く設定されている。
【００２０】
音波がプレート３３の通孔３４を経由してダイアフラム２１に伝搬すると、音波によってダイアフラム２１が振動する。ダイアフラム２１の振動によって、ダイアフラム２１とプレート３３との間の距離は変化する。ダイアフラム２１とプレート３３との間に挟まれる空間は、絶縁体である空気で満たされている。そのため、ダイアフラム２１とプレート３３との間の距離が変化することによって、ダイアフラム２１とプレート３３との間の静電容量は変化する。
【００２１】
プレート３３は、入力インピーダンスの高いオペアンプ５１に接続している。そのため、ダイアフラム２１およびプレート３３の静電容量が変化しても、プレート３３に存在する電荷のオペアンプ５１への移動量はわずかである。その結果、ダイアフラム２１およびプレート３３に存在する電荷の変化は、ほとんど無いとみなすことができる。これにより、ダイアフラム２１とプレート３３との間の静電容量の変化は、プレート３３の電位の変化として検出される。したがって、シリコンマイクロホン１０は、静電容量の変化にともなうプレート３３の電位のわずかな変化を電気信号として出力する。すなわち、シリコンマイクロホン１０は、ダイアフラム２１に加わる音圧の変化を静電容量の変化に変換するとともに、変換した静電容量の変化を電圧の変化へ変換することにより、音圧に相関する電気信号を出力する。
【００２２】
シリコンマイクロホン１０は、第一導電層部２０に剛性部としてのコルゲーション２３を備えている。コルゲーション２３は、第一導電層部２０のダイアフラム２１を形成する中心部とその外周側の周辺部２２との間に設けられている。コルゲーション２３は、第一導電層部２０のダイアフラム２１を形成する中心部と周辺部２２との間に溝状に形成されている。コルゲーション２３は、第一導電層部２０から第二導電層部３０とは反対側へ窪んで形成されている。第１実施形態の場合、コルゲーション２３は、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０と同心円上に周方向へ連続して形成されている。また、第１実施形態では、コルゲーション２３は、複数のスペーサ４３を結ぶ仮想直線Ｌｉを跨いでいる。仮想直線Ｌｉは、シリコンマイクロホン１０の周方向へ複数設けられているスペーサ４３を直線的に結んだ仮想的な直線である。
【００２３】
コルゲーション２３を形成することにより、第一導電層部２０には板厚方向へ段差が形成される。この段差により、第一導電層部２０には角部２４が形成される。すなわち、第一導電層部２０には中心側から周縁側へかけて複数の角部２４が形成される。第一導電層部２０のコルゲーション２３によって複数の角部２４を形成することにより、第一導電層部２０はコルゲーション２３が設けられた部分において周方向および径方向への剛性が向上する。仮想直線Ｌｉを跨いでコルゲーション２３を配置することにより、ダイアフラム２１を形成する中心部と、周辺部２２とからなる第一導電層部２０の剛性は全体的に向上する。すなわち、第一導電層部２０は、コルゲーション２３を形成することにより、全体の剛性が向上する。第一導電層部２０の剛性が向上すると、第一導電層部２０は応力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。そのため、第一導電層部２０は、局部的な過大な振動または過小な振動の発生が低減される。その結果、第一導電層部２０は、ダイアフラム２１を形成する中心部の外周側に位置する周辺部２２で発生する変則的な振動が低減される。したがって、第一導電層部２０の振動が安定し、周辺部２２の変則的かつ過大な振動による第一導電層部２０と第二導電層部３０との接触や、ダイアフラム２１を形成する中心部の過小な振動による感度の低下を低減することができる。
【００２４】
また、周辺部２２の変則的かつ過大な振動を低減することにより、振動にともなう第一導電層部２０と第二導電層部３０との接触が低減される。そのため、第一導電層部２０と第二導電層部３０との間に設定する距離を低減することができる。その結果、ダイアフラム２１とプレート３３との間の距離を低減することができ、シリコンマイクロホン１０の感度を高めることができる。さらに、第一導電層部２０の振動が安定するため、シリコンマイクロホン１０の性能および特性の均一化を図ることができる。
【００２５】
次に、上記第１実施形態によるシリコンマイクロホン１０の製造方法について図２および図３に基づいて説明する。
図２（Ａ１）に示すように、シリコン基板６０の一方の端面６１に酸化物層６２が形成される。酸化物層６２は、シリコン基板６０の一方の端面６１に二酸化ケイ素を成長させることにより形成される。形成された酸化物層６２は図１に示す絶縁層部４０となる。形成された酸化物層６２には、図２（Ａ２）に示すように一部に凹部６３が形成される。凹部６３は、例えばレジストでマスクを形成した後、フッ化水素で酸化物層６２をエッチングすることにより形成される。酸化物層６２の厚さは、図１に示す第一導電層部２０のコルゲーション２３の深さに対応する。酸化物層６２は、凹部６３からシリコン基板６０の端面６１が露出するまでエッチングされる。
【００２６】
酸化物層６２をエッチングし凹部６３が形成されると、図２（Ａ３）に示すように酸化物層６２および酸化物層６２から露出するシリコン基板６０の端面６１に第一導電層部６４が積層される。第一導電層部６４は、ポリシリコンを堆積することにより形成される。形成された第一導電層部６４の外周側は、図２（Ａ４）に示すようにパターニングにより除去される。
【００２７】
第一導電層部６４のパターニングが完了すると、図２（Ａ５）に示すようにさらに酸化物層６２が形成される。そして、酸化物層６２のシリコン基板６０とは反対側の端面６５には、第二導電層部６６がさらに積層される。酸化物層６２は、第一導電層部６４のシリコン基板６０とは反対側に形成される。これにより、第一導電層部６４は、酸化物層６２の内部に埋没する。酸化物層６２を十分に成長させた後、シリコン基板６０の反対側の端面に第二導電層部６６が積層される。第二導電層部６６は、第一導電層部６４と同様にポリシリコンを堆積することにより形成される。
【００２８】
酸化物層６２および第二導電層部６６の形成が完了すると、図３（Ａ６）に示すように第二導電層部６６はパターニングされる。第二導電層部６６をパターニングすることにより、第二導電層部３０の通孔３４に対応する凹部６７が形成される。
第二導電層部６６のパターニングが完了すると、図３（Ａ７）に示すようにシリコン基板６０がパターニングされる。シリコン基板６０のパターニングは、シリコン基板６０の端面６８にレジストによってマスク６９を形成した後、異方性または等方性のエッチング液によって行う。これにより、シリコン基板６０には、キャビティ１２となる開口７１が形成される。
【００２９】
また、第二導電層部６６側には、図３（Ａ７）に示すように第二導電層部６６から露出する酸化物層６２を覆うマスク７２が形成される。そして、凹部６７および開口７１を通して、フッ化水素により酸化物層６２のエッチングが行われる。酸化物層６２は、第二導電層部６６の外周側がマスク７２に覆われている。そのため、第一導電層部６４の外周側においては、酸化物層６２は支持部４２に対応する部分がエッチングされずに残存する。また、図４に示すように、凹部６７が形成する通孔３４間に残存する第二導電層部６６の残存部７３の幅を適切に設定することにより、残存部７３のシリコン基板６０側には酸化物層６２によって形成されるスペーサ７４がエッチングされずに残存する。これにより、第一導電層部６４は、第二導電層部６６との間に残存する酸化物層６２からなるスペーサ７４に支持される。
【００３０】
酸化物層６２をエッチングすることにより、図３（Ａ８）および図４に示すように支持部４２およびスペーサ４３となる部分を残して酸化物層６２が除去される。また、第一導電層部６４には、コルゲーション２３となる凹部７５が形成される。酸化物層６２のエッチングが行われた後、図３（Ａ９）に示すようにマスク７２が除去される。
上記の工程の後、ダイシングおよびパッケージングなどの工程を経てシリコンマイクロホン１０が完成する。
【００３１】
第１実施形態によるシリコンマイクロホン１０では、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０は、ダイアフラム２１を形成する中心部とその外側の周辺部２２との間にコルゲーション２３を備えている。コルゲーション２３は、周方向へ複数配置されているスペーサ４３を結ぶ仮想直線Ｌｉを跨いで配置されている。仮想直線Ｌｉを跨いでコルゲーション２３を配置することにより、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０の剛性は全体的に向上する。第一導電層部２０の剛性が向上することにより、第一導電層部２０は応力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。そのため、第一導電層部２０は、局部的な過大な振動または過小な振動が低減され、ダイアフラム２１を形成する中心部の外周側に位置する周辺部２２で発生する変則的な振動が低減される。したがって、第一導電層部２０の振動が安定し、感度を高めることができるとともに、シリコンマイクロホン１０の性能および特性の均一化を図ることができる。
【００３２】
（第２、第３実施形態）
本発明の第２、第３実施形態によるシリコンマイクロホンを図５または図６に示す。
第２実施形態では、図５に示すように第一導電層部２０のコルゲーション２３は第二導電層部３０側へ突出している。第一導電層部２０の剛性は、突出方向に関わらずコルゲーション２３を設けることによって向上する。したがって、コルゲーション２３は、第２実施形態のように第二導電層部３０側へ突出して形成してもよい。
【００３３】
第３実施形態では、図６に示すように第一導電層部２０は剛性部として肉厚部２５を有している。肉厚部２５は、第一導電層部２０の一部の肉厚を大きくすることにより形成される。肉厚部２５は、第１実施形態のコルゲーション２３と同様に第一導電層部２０の剛性を向上させる。すなわち、第一導電層部２０の剛性が高めるためには、コルゲーション２３に限らず肉厚部２５を形成してもよい。
【００３４】
（コルゲーションの配置の変形例）
上述の第１実施形態では、図１に示すようにスペーサ４３を結ぶ仮想直線Ｌｉを跨いでコルゲーション２３を配置する例について説明した。また、コルゲーション２３は、第一導電層部２０の周方向へ連続して形成する例について説明した。しかし、コルゲーション２３は、次のいずれかの条件を満たす位置に配置すればよい。
【００３５】
（１）複数のスペーサ４３を結ぶ仮想直線Ｌｉを跨いで形成する（第１実施形態）
（２）複数のスペーサ４３の間に配置する
（３）複数のスペーサ４３の外周側に配置する
以上の条件を満たす例について具体的に下記に説明する。
【００３６】
（第４、第５実施形態）
本発明の第４実施形態を図７に示す。
図７に示す第４実施形態によるシリコンマイクロホン１０は、上記の条件（２）を満たしている。すなわち、第４実施形態では、コルゲーション２３は、第一導電層部２０の周方向へ複数設置されている各スペーサ４３の間に配置されている。第４実施形態の場合、コルゲーション２３は、複数のスペーサ４３を直線状に結んでいる。
【００３７】
本発明の第５実施形態を図８に示す。
図８に示す第５実施形態によるシリコンマイクロホン１０は、上記の条件（２）を満たしている。すなわち、第５実施形態では、コルゲーション２３は、第一導電層部２０の周方向へ複数設置されている各スペーサ４３の間に配置されている。第５実施形態の場合、コルゲーション２３は、複数のスペーサ４３を第一導電層部２０と同心円上に円弧状に結んでいる。
【００３８】
第４実施形態または第５実施形態のように、第一導電層部２０に複数のスペーサ４３を結ぶコルゲーション２３を形成することにより、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０の剛性は全体的に向上する。第一導電層部２０の剛性が向上することにより、第一導電層部２０は応力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。そのため、第一導電層部２０は、局部的な過大な振動または過小な振動の発生が低減され、ダイアフラム２１を形成する中心部の外周側に位置する周辺部２２で発生する変則的な振動が低減される。したがって、第一導電層部２０の振動が安定し、感度を高めることができるとともに、シリコンマイクロホン１０の性能および特性の均一化を図ることができる。
【００３９】
なお、第４実施形態および第五実施形態におけるコルゲーション２３をさらに詳細に説明すれば、複数のスペーサ４３の間を結ぶコルゲーション２３は、スペーサ４３を結ぶ仮想線上に配置されていればよいことになる。たとえば、図９および図１０に示すように、スペーサ４３を結ぶ仮想線Ｌii上にコルゲーション２３が配置されていればよい。図９に示す例では隣り合うスペーサ４３を結ぶ直線が仮想線Ｌiiであり、図１０に示す例では隣り合うスペーサ４３を結ぶ円弧状の曲線が仮想線Ｌiiである。この仮想線Ｌiiに沿ってコルゲーション２３が配置されることで、応力の変化に伴う歪みが第一導電層部２０に生じにくくなる。
【００４０】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態によるシリコンマイクロホンを図１１に示す。
図１１に示すシリコンマイクロホン１０は、上記の条件（１）を満たしている。すなわち、第６実施形態では、コルゲーション２３は、第一導電層部２０の周方向へ複数設置されている各スペーサ４３を結ぶ仮想直線Ｌｉを跨いで配置されている。第６実施形態の場合、コルゲーション２３は、複数のスペーサ４３の間に仮想直線Ｌｉを跨いで放射状に形成されている。
【００４１】
第６実施形態のように、第一導電層部２０に仮想直線Ｌｉを跨ぐコルゲーション２３を形成することにより、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０の剛性は全体的に向上する。したがって、第１実施形態と同様に第一導電層部２０の振動が安定し、感度を高めることができるとともに、シリコンマイクロホン１０の性能および特性の均一化を図ることができる。
なお、第６実施形態によるシリコンマイクロホン１０では、コルゲーション２３を放射状に各スペーサ４３の間に三本ずつ配置する例を示している。しかし、コルゲーション２３の本数または角度などは、シリコンマイクロホン１０の特性に応じて任意に決定することができる。
【００４２】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態によるシリコンマイクロホンを図１２に示す。
図１２に示すシリコンマイクロホンは、上記の条件（３）を満たしている。すなわち、第７実施形態では、コルゲーション２３は、第一導電層部２０の周方向へ複数設置されている各スペーサ４３の外周側に配置されている。第７実施形態の場合、コルゲーション２３は、複数のスペーサ４３の外周側において第一導電層部２０と同心円上に設けられている。これにより、コルゲーション２３は、スペーサ４３の外周側において、円周上に連続して形成されている。
【００４３】
第７実施形態のように、第一導電層部２０のスペーサ４３の外周側にコルゲーション２３を形成することにより、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０の剛性は全体的に向上する。第一導電層部２０の剛性が向上することにより、第一導電層部２０は応力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。そのため、第一導電層部２０は、局部的な過大な振動または過小な振動の発生が低減され、ダイアフラム２１を形成する中心部の外周側に位置する周辺部２２で発生する変則的な振動が低減される。したがって、第一導電層部２０の振動が安定し、感度を高めることができるとともに、シリコンマイクロホン１０の性能および特性の均一化を図ることができる。
【００４４】
（その他の実施形態）
以上説明した複数の実施形態では、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０を第二導電層部３０から伸びるスペーサ４３によって支持する例について説明した。しかし、本発明は、第一導電層部２０をスペーサ４３によって支持する例に限らず適用することができる。
【００４５】
図１３に示すように、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０は、シリコン基板１１が支持する構成としてもよい。この場合、キャビティ１２を形成するシリコン基板１１は、第一導電層部２０を支持する支持部を形成する。
また、図１４に示すように、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０は、シリコン基板１１から伸びる支持部１４によって支持する構成としてもよい。
【００４６】
さらに、図１５に示すように、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０が第二導電層部３０側へ移動する構成としてもよい。図１５に示すシリコンマイクロホン１０の場合、第一導電層部２０および第二導電層部３０に通電すると、第一導電層部２０と第二導電層部３０との間の静電引力により、第一導電層部２０は第二導電層部３０側へ吸引される。そして、第一導電層部２０は、第二導電層部３０から伸びるスペーサ４４と接することにより移動が制限される。このように、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０は、通電されると第二導電層部３０側へ移動する。このとき、スペーサ４４は第一導電層部２０を支持する支持部を構成する。
【００４７】
以上説明した複数の実施形態では、支持部となるスペーサ４３を第一導電層部２０および第二導電層部３０の周方向の四個所に配置する例について説明した。しかし、支持部となるスペーサ４３は、二個所以上であれば四個所に限らず配置することができる。スペーサ４３が二個所の場合は、スペーサ間を結ぶ円弧状の仮想線上に剛性部を配置すればよい。
また、複数の実施形態では、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０およびプレート３３を形成する第二導電層部３０などを円形状に形成する例について説明した。しかし、第一導電層部２０および第二導電層部３０は、円形に限らず、楕円形状、矩形状あるいは多角形状に形成してもよい。
さらに、上記の複数の実施形態では、各実施形態を個別に適用したコンデンサマイクロホン１０について説明したが、複数の実施形態を組み合わせてコンデンサマイクロホン１０に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す図であって、（Ａ）は第一導電層部を第二導電層部側から見た平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線における断面図。
【図２】本発明の第１実施形態によるシリコンマイクロホンの製造工程を示す断面図。
【図３】本発明の第１実施形態によるシリコンマイクロホンの製造工程を示す断面図。
【図４】本発明の第１実施形態によるシリコンマイクロホンの製造工程を示す断面図であって、スペーサの近傍を拡大した図。
【図５】本発明の第２実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す断面図。
【図６】本発明の第３実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す断面図。
【図７】本発明の第４実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す図であって、第一導電層部を第二導電層部側から見た平面図。
【図８】本発明の第５実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す図であって、第一導電層部を第二導電層部側から見た平面図。
【図９】本発明の第４実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す図であって、第一導電層部を第二導電層部側から見た平面図。
【図１０】本発明の第５実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す図であって、第一導電層部を第二導電層部側から見た平面図。
【図１１】本発明の第６実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す図であって、第一導電層部を第二導電層部側から見た平面図。
【図１２】本発明の第７実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す図であって、第一導電層部を第二導電層部側から見た平面図。
【図１３】本発明の他の実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す断面図。
【図１４】本発明の他の実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す断面図。
【図１５】本発明の他の実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す断面図。
【符号の説明】
【００４９】
１０：シリコンマイクロホン、１１：シリコン基板、２０：第一導電層部、２１：ダイアフラム、２３：コルゲーション（剛性部）、２５：肉厚部、３０：第二導電層部、３３：プレート、４０：絶縁層部、４３：スペーサ（支持部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンマイクロホンに関する。
【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シリコンマイクロホンが知られている。シリコンマイクロホンは、音波によって振動するダイアフラムを備えている。このようなシリコンマイクロホンには、ダイアフラムを形成する導電層部を複数の支持部で支持するものがある。支持部は、ダイアフラムを形成する導電層部の周方向へ等間隔または不等間隔で複数の個所に設けられている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
しかしながら、ダイアフラムを形成する導電層部を周方向の複数の個所で支持する場合、音響入力の過程で導電層部の内部の応力が変化する。導電層部の応力に変化が生じると、導電層部および導電層部が形成するダイアフラムの変形や導電層部の内部における応力分布に偏りが生じ、導電層部に歪みが生じる。そのため、導電層部のうちダイアフラムを形成する中心部に比較して、中心部の外周側に位置する周辺部では、変則的な振動が生じやすくなる。その結果、振動の大きな部分では対向する電極との接触を招いたり、振動の小さな部分では静電容量の変化の減少にともなう感度の低下を招くという問題がある。また、周辺部では、中心部に比較して変則的な振動が生じるため、シリコンマイクロホンの性能の予測が困難になるという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特表２００５−５３５１５２公報
【特許文献２】米国特許第５，４５２，２６８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、導電層部の歪みおよび導電層部の周辺部における変則的な振動を低減し、感度が高く、性能の均一化が図られるシリコンマイクロホンを提供することにある。
【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に本発明のシリコンマイクロホンは、中心部にダイアフラムを形成する導電層部と、前記導電層部の周方向において複数の個所に設けられ、前記導電層部を支持する支持部と、前記導電層部に設けられ、複数の前記支持部を結ぶ仮想直線を跨いで配置されている剛性部と、を備える。
複数の支持部を結ぶ仮想直線を跨いで剛性部を配置、すなわち剛性部を仮想直線と交差させて配置することにより、ダイアフラムを形成する導電層部の剛性は向上する。導電層部の剛性が向上すると、導電層部は応力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。そのため、導電層部の局部的な過大な振動または過小な振動が低減される。したがって、ダイアフラムを形成する中心部に比較して外周に位置する周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができる。また、導電層部の変則的な振動が低減されるため、ダイアフラムの振動は安定する。したがって、性能および特性の均一化を図ることができる。
【０００７】
（２）また、上記目的を達成するために本発明のシリコンマイクロホンは、中心部にダイアフラムを形成する導電層部と、前記導電層部の周方向において複数の個所に設けられ、前記導電層部を支持する支持部と、前記導電層部に設けられ、複数の前記支持部の間を結んで配置されている剛性部と、を備える。
複数の支持部を結んで剛性部を配置、すなわち剛性部を複数の支持部を結ぶ仮想線上に配置することにより、ダイアフラムを形成する導電層部の剛性は向上する。導電層部の剛性が向上すると、導電層部は応力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。そのため、導電層部の局部的な過大な振動または過小な振動が低減される。したがって、ダイアフラムを形成する中心部に比較して外周に位置する周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができる。また、導電層部の変則的な振動が低減されるため、ダイアフラムの振動は安定する。したがって、性能および特性の均一化を図ることができる。
【０００８】
（３）さらに、上記目的を達成するために本発明のシリコンマイクロホンは、中心部にダイアフラムを形成する導電層部と、前記導電層部の周方向において複数の個所に設けられ、前記導電層部を支持する支持部と、前記導電層部に設けられ、前記導電層部において前記支持部の外周側に配置されている剛性部と、を備える。
複数の支持部の外周側に剛性部を配置することにより、ダイアフラムを形成する導電層部の剛性は向上する。特に、導電層部は支持部の外周側における剛性が向上する。支持部の外周側において導電層部の剛性が向上すると、ダイアフラムを形成する中心部に対しその外周側の周辺部における変則的な振動が低減される。また、導電層部は、剛性の向上によって、応力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。そのため、導電層部の局部的な過大な振動または過小な振動が低減される。したがって、ダイアフラムを形成する中心部に比較して外周に位置する周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができる。また、導電層部の変則的な振動が低減されるため、ダイアフラムの振動は安定する。したがって、性能および特性の均一化を図ることができる。
【０００９】
（４）本発明のシリコンマイクロホンでは、前記剛性部は、前記導電層部と同心円上の円周状に形成されている。
これにより、導電層部の周方向の全周において剛性が向上する。これにより、導電層部は全体の剛性が向上する。したがって、周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができるとともに、性能および特性の均一化を図ることができる。
【００１０】
（５）本発明のシリコンマイクロホンでは、前記剛性部は、前記導電層部と同心円上の円弧状に形成されている。
導電層部を複数の支持部で支持することにより、各支持部間における導電層部の剛性は支持部で支持されている部分に比較して小さくなる。そこで、例えば、支持部の間に円弧状に剛性部を配置することにより、比較的剛性の低い支持部間の剛性が向上する。これにより、導電層部は全体の剛性が向上する。したがって、周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができるとともに、性能および特性の均一化を図ることができる。
【００１１】
（６）本発明のシリコンマイクロホンでは、前記剛性部は、前記導電層部の径方向へ放射状に形成されている。
導電層部を複数の支持部で支持することにより、各支持部間における導電層部の剛性は支持部で支持されている部分に比較して小さくなる。そこで、例えば、支持部の間において放射状に剛性部を配置することにより、比較的剛性の低い支持部間の剛性が向上する。これにより、導電層部は全体の剛性が向上する。したがって、周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができるとともに、性能および特性の均一化を図ることができる。
【００１２】
（７）本発明のシリコンマイクロホンでは、前記剛性部は、前記導電層部の板厚方向に段差を形成するコルゲーションである。
コルゲーションは、板厚方向に段差を形成する。そのため、導電層部には、コルゲーションによる複数の角部が形成される。板厚方向の段差によって角部を形成することにより、導電層部の剛性は向上する。したがって、周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができるとともに、性能および特性の均一化を図ることができる。
【００１３】
（８）本発明のシリコンマイクロホンでは、前記剛性部は、前記導電層部の肉厚が大きな肉厚部である。
肉厚部は、導電層部の肉厚を大きくすることにより、導電層部の剛性は向上する。したがって、周辺部における変則的な振動を低減することができ、感度を高めることができるとともに、性能および特性の均一化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。各実施形態において実質的に同一の構成要素には同一の符号を付している。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態によるシリコンマイクロホンを図１に示す。図１に示すシリコンマイクロホン１０は、半導体製造プロセスを適用して製造される。
【００１５】
シリコンマイクロホン１０は、シリコン基板１１、第一導電層部２０、第二導電層部３０および絶縁層部４０を備えている。シリコン基板１１は、例えば単結晶シリコンによって形成されている。シリコン基板１１は、開口部としてのキャビティ１２を有している。キャビティ１２は、シリコン基板１１を板厚方向に貫いている。
【００１６】
絶縁層部４０は、シリコン基板１１の端面１３側に積層されている。絶縁層部４０は、例えば二酸化ケイ素などで形成される酸化物の層である。絶縁層部４０は、内周側に開口部４１を有している。絶縁層部４０のうち開口部４１の外周側は、第二導電層部３０を支持する支持部４２を形成している。
第二導電層部３０は、絶縁層部４０のシリコン基板１１とは反対側に積層されている。第二導電層部３０は、例えばリンが不純物としてドーピングされたポリシリコンなどで形成される導電性の層である。第二導電層部３０の外周側は、絶縁層部４０が形成する支持部４２に支持されている。第二導電層部３０は、支持部４２から内周側へ突出している部分に梁３１を形成している。梁３１は、第二導電層部３０の周方向へ複数設置されている。梁３１には、スペーサ４３が接続している。スペーサ４３は、梁３１とは反対側の端部に第一導電層部２０を支持している。この梁３１から伸びるスペーサ４３は、第一導電層部２０を支持する支持部を構成している。すなわち、スペーサ４３は、特許請求の範囲の支持部である。したがって、スペーサ４３は、第一導電層部２０の周方向の複数の位置において第一導電層部２０を支持している。
【００１７】
第一導電層部２０は、周方向の複数の個所において梁３１から伸びるスペーサ４３に支持されている。これにより、第一導電層部２０は、スペーサ４３によって第二導電層部３０が形成する梁３１に吊り下げられている。第一導電層部２０は、第二導電層部３０と同様に例えばリンなどの不純物がドーピングされたポリシリコンで形成される導電性の層である。第一導電層部２０は、スペーサ４３によって支持されている部分の内周側にダイアフラム２１を形成する中心部を有している。ダイアフラム２１は、音波によって振動する。また、第一導電層部２０のダイアフラム２１の外周側は、周辺部２２を形成する。
【００１８】
第二導電層部３０のうち、梁３１の内周側は、ダイアフラム２１に対向する背面板としてのプレート３３を形成する。プレート３３は、複数の通孔３４を有している。通孔３４は、プレート３３を形成する第二導電層部３０を板厚方向に貫いている。第二導電層部３０とシリコン基板１１との間は、絶縁体である絶縁層部４０によって電気的に絶縁されている。また、第一導電層部２０を第二導電層部３０に支持するスペーサ４３は、絶縁層部４０と同様に絶縁体で形成されている。これにより、第一導電層部２０と第二導電層部３０との間は、スペーサ４３によって絶縁されている。なお、図１（Ａ）では、第二導電層部３０が形成するプレート３３の記載は省略している。
【００１９】
ダイアフラム２１およびシリコン基板１１は、図１（Ｂ）に示すようにバイアス電源５０に接続している。シリコン基板１１および第一導電層部２０はいずれも導電性である。そのため、ダイアフラム２１とシリコン基板１１とは、実質的に同一の電位となる。一方、プレート３３は、オペアンプ５１の入力端子に接続している。オペアンプ５１は、入力インピーダンスが高く設定されている。
【００２０】
音波がプレート３３の通孔３４を経由してダイアフラム２１に伝搬すると、音波によってダイアフラム２１が振動する。ダイアフラム２１の振動によって、ダイアフラム２１とプレート３３との間の距離は変化する。ダイアフラム２１とプレート３３との間に挟まれる空間は、絶縁体である空気で満たされている。そのため、ダイアフラム２１とプレート３３との間の距離が変化することによって、ダイアフラム２１とプレート３３との間の静電容量は変化する。
【００２１】
プレート３３は、入力インピーダンスの高いオペアンプ５１に接続している。そのため、ダイアフラム２１およびプレート３３の静電容量が変化しても、プレート３３に存在する電荷のオペアンプ５１への移動量はわずかである。その結果、ダイアフラム２１およびプレート３３に存在する電荷の変化は、ほとんど無いとみなすことができる。これにより、ダイアフラム２１とプレート３３との間の静電容量の変化は、プレート３３の電位の変化として検出される。したがって、シリコンマイクロホン１０は、静電容量の変化にともなうプレート３３の電位のわずかな変化を電気信号として出力する。すなわち、シリコンマイクロホン１０は、ダイアフラム２１に加わる音圧の変化を静電容量の変化に変換するとともに、変換した静電容量の変化を電圧の変化へ変換することにより、音圧に相関する電気信号を出力する。
【００２２】
シリコンマイクロホン１０は、第一導電層部２０に剛性部としてのコルゲーション２３を備えている。コルゲーション２３は、第一導電層部２０のダイアフラム２１を形成する中心部とその外周側の周辺部２２との間に設けられている。コルゲーション２３は、第一導電層部２０のダイアフラム２１を形成する中心部と周辺部２２との間に溝状に形成されている。コルゲーション２３は、第一導電層部２０から第二導電層部３０とは反対側へ窪んで形成されている。第１実施形態の場合、コルゲーション２３は、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０と同心円上に周方向へ連続して形成されている。また、第１実施形態では、コルゲーション２３は、複数のスペーサ４３を結ぶ仮想直線Ｌｉを跨いでいる。仮想直線Ｌｉは、シリコンマイクロホン１０の周方向へ複数設けられているスペーサ４３を直線的に結んだ仮想的な直線である。
【００２３】
コルゲーション２３を形成することにより、第一導電層部２０には板厚方向へ段差が形成される。この段差により、第一導電層部２０には角部２４が形成される。すなわち、第一導電層部２０には中心側から周縁側へかけて複数の角部２４が形成される。第一導電層部２０のコルゲーション２３によって複数の角部２４を形成することにより、第一導電層部２０はコルゲーション２３が設けられた部分において周方向および径方向への剛性が向上する。仮想直線Ｌｉを跨いでコルゲーション２３を配置することにより、ダイアフラム２１を形成する中心部と、周辺部２２とからなる第一導電層部２０の剛性は全体的に向上する。すなわち、第一導電層部２０は、コルゲーション２３を形成することにより、全体の剛性が向上する。第一導電層部２０の剛性が向上すると、第一導電層部２０は応力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。そのため、第一導電層部２０は、局部的な過大な振動または過小な振動の発生が低減される。その結果、第一導電層部２０は、ダイアフラム２１を形成する中心部の外周側に位置する周辺部２２で発生する変則的な振動が低減される。したがって、第一導電層部２０の振動が安定し、周辺部２２の変則的かつ過大な振動による第一導電層部２０と第二導電層部３０との接触や、ダイアフラム２１を形成する中心部の過小な振動による感度の低下を低減することができる。
【００２４】
また、周辺部２２の変則的かつ過大な振動を低減することにより、振動にともなう第一導電層部２０と第二導電層部３０との接触が低減される。そのため、第一導電層部２０と第二導電層部３０との間に設定する距離を低減することができる。その結果、ダイアフラム２１とプレート３３との間の距離を低減することができ、シリコンマイクロホン１０の感度を高めることができる。さらに、第一導電層部２０の振動が安定するため、シリコンマイクロホン１０の性能および特性の均一化を図ることができる。
【００２５】
次に、上記第１実施形態によるシリコンマイクロホン１０の製造方法について図２および図３に基づいて説明する。
図２（Ａ１）に示すように、シリコン基板６０の一方の端面６１に酸化物層６２が形成される。酸化物層６２は、シリコン基板６０の一方の端面６１に二酸化ケイ素を成長させることにより形成される。形成された酸化物層６２は図１に示す絶縁層部４０となる。形成された酸化物層６２には、図２（Ａ２）に示すように一部に凹部６３が形成される。凹部６３は、例えばレジストでマスクを形成した後、フッ化水素で酸化物層６２をエッチングすることにより形成される。酸化物層６２の厚さは、図１に示す第一導電層部２０のコルゲーション２３の深さに対応する。酸化物層６２は、凹部６３からシリコン基板６０の端面６１が露出するまでエッチングされる。
【００２６】
酸化物層６２をエッチングし凹部６３が形成されると、図２（Ａ３）に示すように酸化物層６２および酸化物層６２から露出するシリコン基板６０の端面６１に第一導電層部６４が積層される。第一導電層部６４は、ポリシリコンを堆積することにより形成される。形成された第一導電層部６４の外周側は、図２（Ａ４）に示すようにパターニングにより除去される。
【００２７】
第一導電層部６４のパターニングが完了すると、図２（Ａ５）に示すようにさらに酸化物層６２が形成される。そして、酸化物層６２のシリコン基板６０とは反対側の端面６５には、第二導電層部６６がさらに積層される。酸化物層６２は、第一導電層部６４のシリコン基板６０とは反対側に形成される。これにより、第一導電層部６４は、酸化物層６２の内部に埋没する。酸化物層６２を十分に成長させた後、シリコン基板６０の反対側の端面に第二導電層部６６が積層される。第二導電層部６６は、第一導電層部６４と同様にポリシリコンを堆積することにより形成される。
【００２８】
酸化物層６２および第二導電層部６６の形成が完了すると、図３（Ａ６）に示すように第二導電層部６６はパターニングされる。第二導電層部６６をパターニングすることにより、第二導電層部３０の通孔３４に対応する凹部６７が形成される。
第二導電層部６６のパターニングが完了すると、図３（Ａ７）に示すようにシリコン基板６０がパターニングされる。シリコン基板６０のパターニングは、シリコン基板６０の端面６８にレジストによってマスク６９を形成した後、異方性または等方性のエッチング液によって行う。これにより、シリコン基板６０には、キャビティ１２となる開口７１が形成される。
【００２９】
また、第二導電層部６６側には、図３（Ａ７）に示すように第二導電層部６６から露出する酸化物層６２を覆うマスク７２が形成される。そして、凹部６７および開口７１を通して、フッ化水素により酸化物層６２のエッチングが行われる。酸化物層６２は、第二導電層部６６の外周側がマスク７２に覆われている。そのため、第一導電層部６４の外周側においては、酸化物層６２は支持部４２に対応する部分がエッチングされずに残存する。また、図４に示すように、凹部６７が形成する通孔３４間に残存する第二導電層部６６の残存部７３の幅を適切に設定することにより、残存部７３のシリコン基板６０側には酸化物層６２によって形成されるスペーサ７４がエッチングされずに残存する。これにより、第一導電層部６４は、第二導電層部６６との間に残存する酸化物層６２からなるスペーサ７４に支持される。
【００３０】
酸化物層６２をエッチングすることにより、図３（Ａ８）および図４に示すように支持部４２およびスペーサ４３となる部分を残して酸化物層６２が除去される。また、第一導電層部６４には、コルゲーション２３となる凹部７５が形成される。酸化物層６２のエッチングが行われた後、図３（Ａ９）に示すようにマスク７２が除去される。
上記の工程の後、ダイシングおよびパッケージングなどの工程を経てシリコンマイクロホン１０が完成する。
【００３１】
第１実施形態によるシリコンマイクロホン１０では、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０は、ダイアフラム２１を形成する中心部とその外側の周辺部２２との間にコルゲーション２３を備えている。コルゲーション２３は、周方向へ複数配置されているスペーサ４３を結ぶ仮想直線Ｌｉを跨いで配置されている。仮想直線Ｌｉを跨いでコルゲーション２３を配置することにより、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０の剛性は全体的に向上する。第一導電層部２０の剛性が向上することにより、第一導電層部２０は応力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。そのため、第一導電層部２０は、局部的な過大な振動または過小な振動が低減され、ダイアフラム２１を形成する中心部の外周側に位置する周辺部２２で発生する変則的な振動が低減される。したがって、第一導電層部２０の振動が安定し、感度を高めることができるとともに、シリコンマイクロホン１０の性能および特性の均一化を図ることができる。
【００３２】
（第２、第３実施形態）
本発明の第２、第３実施形態によるシリコンマイクロホンを図５または図６に示す。
第２実施形態では、図５に示すように第一導電層部２０のコルゲーション２３は第二導電層部３０側へ突出している。第一導電層部２０の剛性は、突出方向に関わらずコルゲーション２３を設けることによって向上する。したがって、コルゲーション２３は、第２実施形態のように第二導電層部３０側へ突出して形成してもよい。
【００３３】
第３実施形態では、図６に示すように第一導電層部２０は剛性部として肉厚部２５を有している。肉厚部２５は、第一導電層部２０の一部の肉厚を大きくすることにより形成される。肉厚部２５は、第１実施形態のコルゲーション２３と同様に第一導電層部２０の剛性を向上させる。すなわち、第一導電層部２０の剛性が高めるためには、コルゲーション２３に限らず肉厚部２５を形成してもよい。
【００３４】
（コルゲーションの配置の変形例）
上述の第１実施形態では、図１に示すようにスペーサ４３を結ぶ仮想直線Ｌｉを跨いでコルゲーション２３を配置する例について説明した。また、コルゲーション２３は、第一導電層部２０の周方向へ連続して形成する例について説明した。しかし、コルゲーション２３は、次のいずれかの条件を満たす位置に配置すればよい。
【００３５】
（１）複数のスペーサ４３を結ぶ仮想直線Ｌｉを跨いで形成する（第１実施形態）
（２）複数のスペーサ４３の間に配置する
（３）複数のスペーサ４３の外周側に配置する
以上の条件を満たす例について具体的に下記に説明する。
【００３６】
（第４、第５実施形態）
本発明の第４実施形態を図７に示す。
図７に示す第４実施形態によるシリコンマイクロホン１０は、上記の条件（２）を満たしている。すなわち、第４実施形態では、コルゲーション２３は、第一導電層部２０の周方向へ複数設置されている各スペーサ４３の間に配置されている。第４実施形態の場合、コルゲーション２３は、複数のスペーサ４３を直線状に結んでいる。
【００３７】
本発明の第５実施形態を図８に示す。
図８に示す第５実施形態によるシリコンマイクロホン１０は、上記の条件（２）を満たしている。すなわち、第５実施形態では、コルゲーション２３は、第一導電層部２０の周方向へ複数設置されている各スペーサ４３の間に配置されている。第５実施形態の場合、コルゲーション２３は、複数のスペーサ４３を第一導電層部２０と同心円上に円弧状に結んでいる。
【００３８】
第４実施形態または第５実施形態のように、第一導電層部２０に複数のスペーサ４３を結ぶコルゲーション２３を形成することにより、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０の剛性は全体的に向上する。第一導電層部２０の剛性が向上することにより、第一導電層部２０は応力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。そのため、第一導電層部２０は、局部的な過大な振動または過小な振動の発生が低減され、ダイアフラム２１を形成する中心部の外周側に位置する周辺部２２で発生する変則的な振動が低減される。したがって、第一導電層部２０の振動が安定し、感度を高めることができるとともに、シリコンマイクロホン１０の性能および特性の均一化を図ることができる。
【００３９】
なお、第４実施形態および第五実施形態におけるコルゲーション２３をさらに詳細に説明すれば、複数のスペーサ４３の間を結ぶコルゲーション２３は、スペーサ４３を結ぶ仮想線上に配置されていればよいことになる。たとえば、図９および図１０に示すように、スペーサ４３を結ぶ仮想線Ｌii上にコルゲーション２３が配置されていればよい。図９に示す例では隣り合うスペーサ４３を結ぶ直線が仮想線Ｌiiであり、図１０に示す例では隣り合うスペーサ４３を結ぶ円弧状の曲線が仮想線Ｌiiである。この仮想線Ｌiiに沿ってコルゲーション２３が配置されることで、応力の変化に伴う歪みが第一導電層部２０に生じにくくなる。
【００４０】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態によるシリコンマイクロホンを図１１に示す。
図１１に示すシリコンマイクロホン１０は、上記の条件（１）を満たしている。すなわち、第６実施形態では、コルゲーション２３は、第一導電層部２０の周方向へ複数設置されている各スペーサ４３を結ぶ仮想直線Ｌｉを跨いで配置されている。第６実施形態の場合、コルゲーション２３は、複数のスペーサ４３の間に仮想直線Ｌｉを跨いで放射状に形成されている。
【００４１】
第６実施形態のように、第一導電層部２０に仮想直線Ｌｉを跨ぐコルゲーション２３を形成することにより、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０の剛性は全体的に向上する。したがって、第１実施形態と同様に第一導電層部２０の振動が安定し、感度を高めることができるとともに、シリコンマイクロホン１０の性能および特性の均一化を図ることができる。
なお、第６実施形態によるシリコンマイクロホン１０では、コルゲーション２３を放射状に各スペーサ４３の間に三本ずつ配置する例を示している。しかし、コルゲーション２３の本数または角度などは、シリコンマイクロホン１０の特性に応じて任意に決定することができる。
【００４２】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態によるシリコンマイクロホンを図１２に示す。
図１２に示すシリコンマイクロホンは、上記の条件（３）を満たしている。すなわち、第７実施形態では、コルゲーション２３は、第一導電層部２０の周方向へ複数設置されている各スペーサ４３の外周側に配置されている。第７実施形態の場合、コルゲーション２３は、複数のスペーサ４３の外周側において第一導電層部２０と同心円上に設けられている。これにより、コルゲーション２３は、スペーサ４３の外周側において、円周上に連続して形成されている。
【００４３】
第７実施形態のように、第一導電層部２０のスペーサ４３の外周側にコルゲーション２３を形成することにより、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０の剛性は全体的に向上する。第一導電層部２０の剛性が向上することにより、第一導電層部２０は応力の変化にともなう歪みが生じにくくなる。そのため、第一導電層部２０は、局部的な過大な振動または過小な振動の発生が低減され、ダイアフラム２１を形成する中心部の外周側に位置する周辺部２２で発生する変則的な振動が低減される。したがって、第一導電層部２０の振動が安定し、感度を高めることができるとともに、シリコンマイクロホン１０の性能および特性の均一化を図ることができる。
【００４４】
（その他の実施形態）
以上説明した複数の実施形態では、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０を第二導電層部３０から伸びるスペーサ４３によって支持する例について説明した。しかし、本発明は、第一導電層部２０をスペーサ４３によって支持する例に限らず適用することができる。
【００４５】
図１３に示すように、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０は、シリコン基板１１が支持する構成としてもよい。この場合、キャビティ１２を形成するシリコン基板１１は、第一導電層部２０を支持する支持部を形成する。
また、図１４に示すように、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０は、シリコン基板１１から伸びる支持部１４によって支持する構成としてもよい。
【００４６】
さらに、図１５に示すように、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０が第二導電層部３０側へ移動する構成としてもよい。図１５に示すシリコンマイクロホン１０の場合、第一導電層部２０および第二導電層部３０に通電すると、第一導電層部２０と第二導電層部３０との間の静電引力により、第一導電層部２０は第二導電層部３０側へ吸引される。そして、第一導電層部２０は、第二導電層部３０から伸びるスペーサ４４と接することにより移動が制限される。このように、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０は、通電されると第二導電層部３０側へ移動する。このとき、スペーサ４４は第一導電層部２０を支持する支持部を構成する。
【００４７】
以上説明した複数の実施形態では、支持部となるスペーサ４３を第一導電層部２０および第二導電層部３０の周方向の四個所に配置する例について説明した。しかし、支持部となるスペーサ４３は、二個所以上であれば四個所に限らず配置することができる。スペーサ４３が二個所の場合は、スペーサ間を結ぶ円弧状の仮想線上に剛性部を配置すればよい。
また、複数の実施形態では、ダイアフラム２１を形成する第一導電層部２０およびプレート３３を形成する第二導電層部３０などを円形状に形成する例について説明した。しかし、第一導電層部２０および第二導電層部３０は、円形に限らず、楕円形状、矩形状あるいは多角形状に形成してもよい。
さらに、上記の複数の実施形態では、各実施形態を個別に適用したコンデンサマイクロホン１０について説明したが、複数の実施形態を組み合わせてコンデンサマイクロホン１０に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す図であって、（Ａ）は第一導電層部を第二導電層部側から見た平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線における断面図。
【図２】本発明の第１実施形態によるシリコンマイクロホンの製造工程を示す断面図。
【図３】本発明の第１実施形態によるシリコンマイクロホンの製造工程を示す断面図。
【図４】本発明の第１実施形態によるシリコンマイクロホンの製造工程を示す断面図であって、スペーサの近傍を拡大した図。
【図５】本発明の第２実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す断面図。
【図６】本発明の第３実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す断面図。
【図７】本発明の第４実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す図であって、第一導電層部を第二導電層部側から見た平面図。
【図８】本発明の第５実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す図であって、第一導電層部を第二導電層部側から見た平面図。
【図９】本発明の第４実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す図であって、第一導電層部を第二導電層部側から見た平面図。
【図１０】本発明の第５実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す図であって、第一導電層部を第二導電層部側から見た平面図。
【図１１】本発明の第６実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す図であって、第一導電層部を第二導電層部側から見た平面図。
【図１２】本発明の第７実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す図であって、第一導電層部を第二導電層部側から見た平面図。
【図１３】本発明の他の実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す断面図。
【図１４】本発明の他の実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す断面図。
【図１５】本発明の他の実施形態によるシリコンマイクロホンの概略を示す断面図。
【符号の説明】
【００４９】
１０：シリコンマイクロホン、１１：シリコン基板、２０：第一導電層部、２１：ダイアフラム、２３：コルゲーション（剛性部）、２５：肉厚部、３０：第二導電層部、３３：プレート、４０：絶縁層部、４３：スペーサ（支持部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部にダイアフラムを形成する導電層部と、
前記導電層部の周方向において複数の個所に設けられ、前記導電層部を支持する支持部と、
前記導電層部に設けられ、複数の前記支持部を結ぶ仮想直線を跨いで配置されている剛性部と、
を備えるシリコンマイクロホン。
【請求項２】
中心部にダイアフラムを形成する導電層部と、
前記導電層部の周方向において複数の個所に設けられ、前記導電層部を支持する支持部と、
前記導電層部に設けられ、複数の前記支持部の間に配置されている剛性部と、
を備えるシリコンマイクロホン。
【請求項３】
中心部にダイアフラムを形成する導電層部と、
前記導電層部の周方向において複数の個所に設けられ、前記導電層部を支持する支持部と、
前記導電層部に設けられ、前記導電層部において前記支持部の外周側に配置されている剛性部と、
を備えるシリコンマイクロホン。
【請求項４】
前記剛性部は、前記導電層部と同心円上の円周状に形成されている請求項１または３記載のシリコンマイクロホン。
【請求項５】
前記剛性部は、前記導電層部と同心円上の円弧状に形成されている請求項１または３記載のシリコンマイクロホン。
【請求項６】
前記剛性部は、前記導電層部の径方向へ放射状に形成されている請求項１記載のシリコンマイクロホン。
【請求項７】
前記剛性部は、前記導電層部の板厚方向に段差を形成するコルゲーションである請求項１から６のいずれか一項記載のシリコンマイクロホン。
【請求項８】
前記剛性部は、前記導電層部の肉厚が大きな肉厚部である請求項１から６のいずれか一項記載のシリコンマイクロホン。
【請求項１】
中心部にダイアフラムを形成する導電層部と、
前記導電層部の周方向において複数の個所に設けられ、前記導電層部を支持する支持部と、
前記導電層部に設けられ、複数の前記支持部を結ぶ仮想直線を跨いで配置されている剛性部と、
を備えるシリコンマイクロホン。
【請求項２】
中心部にダイアフラムを形成する導電層部と、
前記導電層部の周方向において複数の個所に設けられ、前記導電層部を支持する支持部と、
前記導電層部に設けられ、複数の前記支持部の間に配置されている剛性部と、
を備えるシリコンマイクロホン。
【請求項３】
中心部にダイアフラムを形成する導電層部と、
前記導電層部の周方向において複数の個所に設けられ、前記導電層部を支持する支持部と、
前記導電層部に設けられ、前記導電層部において前記支持部の外周側に配置されている剛性部と、
を備えるシリコンマイクロホン。
【請求項４】
前記剛性部は、前記導電層部と同心円上の円周状に形成されている請求項１または３記載のシリコンマイクロホン。
【請求項５】
前記剛性部は、前記導電層部と同心円上の円弧状に形成されている請求項１または３記載のシリコンマイクロホン。
【請求項６】
前記剛性部は、前記導電層部の径方向へ放射状に形成されている請求項１記載のシリコンマイクロホン。
【請求項７】
前記剛性部は、前記導電層部の板厚方向に段差を形成するコルゲーションである請求項１から６のいずれか一項記載のシリコンマイクロホン。
【請求項８】
前記剛性部は、前記導電層部の肉厚が大きな肉厚部である請求項１から６のいずれか一項記載のシリコンマイクロホン。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−５４３０７（Ｐ２００８−５４３０７Ａ）
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９５７８３（Ｐ２００７−１９５７８３）
【出願日】平成１９年７月２７日（２００７．７．２７）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月６日（２００８．３．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２７日（２００７．７．２７）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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