KR101893486B1 - Rigid Backplate Structure Microphone and Method of Manufacturing the Same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a microphone with a rigid back plate structure and a manufacturing method thereof. The microphone comprises: a membrane including a driving electrode; and a back plate including a fixed electrode, wherein the two electrodes are mechanically connected to a substrate. The method has an effect of improving the quality of a process of manufacturing the microphone and improving the performance of the microphone by improving a structure of supporting the back plate and the membrane.

Description

강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 및 그 마이크로폰 제조 방법{Rigid Backplate Structure Microphone and Method of Manufacturing the Same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a microphone having a rigid backplate structure and a method of manufacturing the microphone,

본 발명은 강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 및 그 마이크로폰 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 마주하도록 평행하게 배치된 멤브레인과 백플레이트에 각각 전극을 형성하고 그 전극들에 충전되는 정전 용량을 통해서 음압을 측정하는 강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 및 그 마이크로폰을 제조하는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microphone having a rigid backplate structure and a method of manufacturing the microphone. More particularly, the present invention relates to a microphone having a rigid backplate structure and electrodes formed on a membrane and a backplate disposed in parallel to face each other, The present invention relates to a microphone having a rigid back plate structure and a method of manufacturing the microphone.

마이크로폰은 소리를 전기 신호로 변환하는 센서의 일종이다. 마이크로폰은 용도에 따라 다양한 구조와 형상으로 개발되어 생산되고 있다. Microphones are a type of sensor that converts sound into electrical signals. Microphones have been developed and manufactured in various structures and shapes depending on their use.

모바일 기기에 사용되는 마이크로폰의 경우 작게 제작될 필요가 있으므로 멤스(MEMS; micro electro mechanical system) 공정에 의해 생산되는 것이 일반적이다. 또한, 이와 같은 모바일 기기용 마이크로폰의 경우 주로 정전용량 방식의 구조가 널리 사용된다.Microphones used in mobile devices generally need to be made small, so they are usually produced by MEMS (micro electro mechanical system) process. In the case of such a microphone for a mobile device, a structure of a capacitive type is widely used.

정전용량 방식의 마이크로폰은 크게 멤브레인과 백플레이트를 구비한다. 멤브레인과 백플레이트에 각각 전극이 형성되고 멤브레인은 음압 변화에 따라 진동할 수 있는 구조로 형성된다. 백플레이트는 멤브레인과 평행하게 마주하는 평판 구조로 형성된다. The capacitive microphone has a membrane and a back plate. An electrode is formed on each of the membrane and the back plate, and the membrane is formed in a structure capable of vibrating according to a change in sound pressure. The back plate is formed into a flat plate structure facing parallel to the membrane.

멤스 공정으로 제작되는 마이크로폰의 경우 기판 위에 매우 얇은 두께를 가지는 멤브레인과 백플레이트를 형성하기 때문에 멤브레인과 백플레이트를 기판에 대해 지지하는 구조의 설계가 생산 수율과 품질에 큰 영향을 미친다. 특히, 증착 및 식각과 같은 멤스 공정의 결과에 의해 백플레이트에는 백플레이트가 휘어지게 하는 내부 응력이 발생한다. 이와 같은 백플레이트 내부 응력으로 인해 백플레이트를 기판에 대해 지지하는 지지부에도 응력이 작용하게 된다. 백플레이트 지지부가 백플레이트의 내부 응력을 충분히 극복하지 못하는 경우 백플레이트가 휘어지면서 마이크로폰의 품질에 영향을 미치게 된다. 또한, 마이크로폰을 생산하는 과정이나 마이크로폰을 사용하는 과정에서 백플레이트의 내부 응력으로 인해 백플레이트 지지부가 파손되면서 마이크로폰이 정상적으로 작동하지 못하는 문제점이 있다.In the case of a microphone manufactured by the MEMS process, the membrane and the back plate having a very thin thickness are formed on the substrate. Therefore, the design of the structure supporting the membrane and the back plate greatly affects the production yield and quality. Particularly, as a result of the MEMS process such as deposition and etching, an internal stress is generated in the back plate, which causes the back plate to warp. Such a stress in the back plate also acts on the supporting portion that supports the back plate with respect to the substrate. If the backplate support does not sufficiently overcome the internal stress of the backplate, the backplate will bend and affect the quality of the microphone. In addition, there is a problem that the microphone is not normally operated due to the back plate support portion being damaged due to the internal stress of the back plate during the process of producing the microphone or using the microphone.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 멤스 공정에 의해 제조되는 마이크로폰의 백플레이트에 발생할 수 있는 내부 응력을 충분히 극복할 수 있고 백플레이트가 휘어지지 않도록 백플레이트를 안정적으로 지지할 수 있는 강성 백플레이트 구조를 가진 마이크로폰을 제조할 수 있는 방법과 그 방법에 의해 제조되는 마이크로폰을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been devised to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a microphone that can sufficiently overcome internal stresses that may occur in a back plate of a microphone manufactured by a MEMS process, And to provide a microphone that can be manufactured by the method.

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 멤브레인과 백플레이트 사이에 에어 갭이 배치되고 멤브레인에 형성된 제1전극과 백플레이트에 형성된 제2전극 사이의 정전용량의 변화를 이용하여 음향을 감지하는 마이크로폰의 제조 방법에 있어서, (a) 기판의 상면에 제1희생층을 형성하는 단계; (b) 상기 멤브레인이 형성될 영역의 외주를 둘러싸도록 상기 제1희생층을 식각하여 상기 기판의 표면을 노출시키는 멤브레인 외주부를 형성하는 단계; (c) 상기 멤브레인 외주부를 통해 노출되는 기판의 상면과 상기 제1희생층의 상면에 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 제1실리콘층을 형성하고 상기 멤브레인 외주부에는 상기 언도프드-폴리 실리콘에 의해 멤브레인 제1지지부를 형성하는 단계; (d) 상기 제1실리콘층에 상기 제1전극을 형성하기 위하여 상기 제1전극의 영역을 도핑하여 도전성을 갖도록 하는 단계; (e) 상기 멤브레인이 형성될 영역과 상기 멤브레인 제1지지부에 대응하는 영역과 상기 멤브레인 제1지지부 외측으로 연장되는 멤브레인 제2지지부를 포함하는 잔류 영역을 남기고 상기 제1실리콘층을 식각하는 단계; (f) 상기 (e) 단계를 실시한 후에 상기 제1실리콘층 위에 제2희생층을 적층하는 단계; (g) 상기 제2전극이 형성될 영역의 외주를 둘러싸도록 상기 제2희생층을 식각하여 상기 멤브레인 제2지지부의 표면을 노출시키는 백플레이트 지지홈을 형성하는 단계; (h) 상기 백플레이트 지지홈을 통해 노출되는 상기 멤브레인 제2지지부의 상면과 상기 제2희생층의 상면에 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 제2실리콘층을 형성하고 상기 백플레이트 지지홈에는 상기 언도포드-폴리 실리콘에 의해 백플레이트 지지부를 형성하는 단계; (i) 상기 제2실리콘층에 도전성을 갖는 제2전극을 형성할 수 있도록 상기 제2실리콘층을 도핑하는 단계; (j) 상기 제2전극이 형성될 영역과 상기 백플레이트 지지부에 대응하는 영역을 남기고 상기 제2실리콘층을 식각하는 단계; (k) 상기 제2희생층과 백플레이트 지지부와 제2전극에 나이트라이드를 증착하여 백플레이트 레이어(back plate layer)를 형성하는 단계; (l) 상기 백플레이트의 외주부에 의해 둘러싸이는 영역의 내부에 복수의 음향홀을 형성하도록 상기 복수의 음향홀 영역의 상기 백플레이트 레이어 및 제2전극을 식각하는 단계; (m) 상기 멤브레인의 하부의 상기 멤브레인 제1지지부에 의해 둘러싸이는 영역의 상기 기판의 일부분을 제거하여 캐비티를 형성하는 단계; 및 (n) 상기 캐비티를 통해 노출되는 상기 제1희생층을 제거하고 상기 음향홀을 통해 노출되는 상기 제2희생층을 제거하는 단계;를 포함하는 점에 특징이 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for detecting an acoustic wave using a change in capacitance between a first electrode formed on a membrane and a second electrode formed on a membrane, the air gap being disposed between the membrane and the back plate, The method comprising the steps of: (a) forming a first sacrificial layer on an upper surface of a substrate; (b) etching the first sacrificial layer so as to surround the periphery of the region where the membrane is to be formed, thereby forming a membrane outer periphery that exposes a surface of the substrate; (c) depositing undoped-polysilicon on the upper surface of the substrate exposed through the membrane outer periphery and the upper surface of the first sacrificial layer to form a first silicon layer, and forming a first silicon layer on the membrane by the undoped- Forming a first support portion; (d) doping a region of the first electrode to form the first electrode in the first silicon layer to have conductivity; (e) etching the first silicon layer leaving a residual region including a region where the membrane is to be formed, a region corresponding to the membrane first support, and a membrane second support portion extending outside the membrane first support portion; (f) depositing a second sacrificial layer on the first silicon layer after performing the step (e); (g) etching the second sacrificial layer to surround the periphery of the region where the second electrode is to be formed, thereby forming a backplate support groove exposing a surface of the membrane second support portion; (h) a second silicon layer is formed by stacking undoped-polysilicon on the upper surface of the membrane second support portion exposed on the backplate support groove and on the upper surface of the second sacrificial layer, Forming a backplate support by undoped-polysilicon; (i) doping the second silicon layer to form a second electrode having conductivity in the second silicon layer; (j) etching the second silicon layer leaving a region corresponding to the second electrode and a region corresponding to the backplate support; (k) depositing a nitride on the second sacrificial layer, the backplate support, and the second electrode to form a back plate layer; (l) etching the backplate layer and the second electrode of the plurality of acoustic hole areas so as to form a plurality of acoustic holes in the area surrounded by the outer periphery of the backplate; (m) forming a cavity by removing a portion of the substrate in an area surrounded by the membrane first support at a lower portion of the membrane; And (n) removing the first sacrificial layer exposed through the cavity and removing the second sacrificial layer exposed through the acoustic hole.

또한, 본 발명의 마이크로폰은, 기판; 상기 기판의 상측에 배치되는 멤브레인; 상기 기판에 대해 상기 멤브레인의 외주를 지지하는 멤브레인 제1지지부; 상기 멤브레인 제1지지부의 외측으로 상기 멤브레인에 대해 연장되도록 형성되는 멤브레인 제2지지부; 상기 멤브레인의 상측에 배치되는 백플레이트; 상기 멤브레인 제2지지부에 대해 상기 백플레이트의 외주를 지지하도록 상기 백플레이트 지지홈에 형성되는 백플레이트 지지부; 상기 백플레이트에 형성되는 제2전극; 및 상기 멤브레인에 형성되는 제1전극;을 포함하는 점에 특징이 있다.Further, a microphone of the present invention includes: a substrate; A membrane disposed above the substrate; A first membrane support for supporting an outer periphery of the membrane with respect to the substrate; A membrane second supporting part formed to extend to the membrane outside the membrane first supporting part; A back plate disposed above the membrane; A back plate support portion formed in the back plate support groove to support an outer periphery of the back plate with respect to the membrane second support portion; A second electrode formed on the back plate; And a first electrode formed on the membrane.

본 발명의 강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 및 그 마이크로폰 제조 방법은 강성 백플레이트로 형성된 수평 인장 구조의 마이크로폰 제조 방법과 그 방법에 의한 마이크로폰을 제공함으로써, 마이크로폰의 공정 수율을 향상시키고 마이크로폰의 품질을 향상시키는 효과가 있다.A microphone of a rigid backplate structure and a method of manufacturing the microphone of the present invention can improve the process yield of a microphone and improve the quality of a microphone by providing a microphone having a horizontal tensile structure formed by a rigid back plate and a microphone by the method. It is effective.

도 1 내지 도 16는 본 발명의 일실시예에 따른 강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 17은 도 1 내지 도 16에 의해 도시된 강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 제조 방법에 의해 제조된 마이크로폰의 절개 사시도이다.1 to 16 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a microphone of a rigid back plate structure according to an embodiment of the present invention.
17 is an exploded perspective view of a microphone manufactured by a method of manufacturing a microphone of a rigid back plate structure shown in Figs. 1 to 16. Fig.

이하, 본 발명에 따른 강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 제조 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a method of manufacturing a microphone of a rigid back plate structure according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 내지 도 16는 본 발명의 일실시예에 따른 강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 to 16 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a microphone of a rigid back plate structure according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 제조 방법은 도 16에 도시된 것과 같은 구조의 마이크로폰을 제조하기 위한 것이다. 기판(100) 위에 멤브레인 제1지지부(220)와 멤브레인 제2지지부(230)가 형성되어 멤브레인(200)을 지지한다. 멤브레인 제1지지부(220)는 멤브레인 지지 고정부(503)에 의해 기판에 대해 단단히 고정된다. 멤브레인(200)에는 멤브레인 제1지지부(220)의 외측으로 멤브레인(200)에 대해 연장되도록 형성되는 멤브레인 제2지지부(230)가 형성된다. 멤브레인 제2지지부(230)는 제1희생층(510) 및 제2희생층(520)의 구조에 의해 기판(100)에 대해 고정되고, 그와 같은 상태에서 멤브레인 제2지지부(230)는 멤브레인(200)을 지지한다. 멤브레인(200)에는 제1전극(201)이 형성된다. 멤브레인(200)은 외부로부터 전달되는 음압에 의해 진동하게 된다. 멤브레인(200)의 상측에는 백플레이트(300)가 배치된다. 백플레이트(300)는 백플레이트 지지부(311)에 의해 멤브레인 제2지지부(230)에 대해 지지된다. 백플레이트(300)에는 복수의 음향홀(320)이 형성되어 있다. 백플레이트(300)의 음향홀(320)을 통해서 외부의 음압이 멤브레인(200)으로 전달된다. 백플레이트(300) 하부에는 제2전극(301)이 형성된다. 멤브레인(200)이 진동하면 제1전극(201)과 제2전극(301) 사이의 간격이 변하게 되고, 결과적으로 제1전극(201)과 제2전극(301) 사이의 정전 용량이 변하게 된다. 이와 같은 정전 용량의 변화를 이용하여 음압의 변화를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 한편, 멤브레인(200)의 하측에는 기판(100)의 일부가 제거되어 캐비티(101)가 형성된다. A method of manufacturing a microphone of a rigid back plate structure according to the present invention is for manufacturing a microphone having a structure as shown in FIG. A membrane first supporting part 220 and a membrane second supporting part 230 are formed on the substrate 100 to support the membrane 200. The membrane first support portion 220 is firmly fixed to the substrate by the membrane support fixture portion 503. The membrane 200 has a membrane second support portion 230 formed to extend from the membrane first support portion 220 to the membrane 200. The membrane second support portion 230 is fixed to the substrate 100 by the structure of the first sacrificial layer 510 and the second sacrificial layer 520. In such a state, (Not shown). A first electrode 201 is formed on the membrane 200. The membrane 200 is vibrated by the negative pressure transmitted from the outside. A back plate 300 is disposed above the membrane 200. The backplate 300 is supported by the backplate support 311 against the membrane second support 230. A plurality of acoustic holes 320 are formed in the back plate 300. External sound pressure is transmitted to the membrane 200 through the acoustic hole 320 of the back plate 300. A second electrode (301) is formed under the back plate (300). The distance between the first electrode 201 and the second electrode 301 changes as the membrane 200 vibrates and consequently the capacitance between the first electrode 201 and the second electrode 301 changes. The change in the sound pressure can be converted into an electrical signal using such a change in capacitance. On the other hand, a part of the substrate 100 is removed on the lower side of the membrane 200 to form the cavity 101.

이하, 상술한 바와 같은 구조를 가진 마이크로폰을 제조하는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a microphone having the above-described structure will be described.

먼저, 도 1에 도시한 것과 같이 기판의 상면에 제1희생층을 형성한다((a) 단계). 실리콘 웨이퍼 기판(100)에 절연층 산화막을 증착하는 방법으로 제1희생층(510)을 마련한다.First, a first sacrificial layer is formed on the upper surface of the substrate as shown in FIG. 1 (step (a)). A first sacrificial layer 510 is formed by depositing an insulating layer oxide film on a silicon wafer substrate 100.

다음으로 도 2에 도시한 것과 같이 멤브레인(200)이 형성될 영역의 외주를 둘러싸도록 제1희생층(510)의 일부분을 식각하여 기판의 표면을 노출시키는 멤브레인 외주부(501)를 형성한다((b) 단계). 멤브레인(200)을 지지하는 멤브레인 제1지지부(220)가 형성될 위치에 제1희생층(510)을 제거하여 기판(100)이 노출되도록 함으로써 멤브레인 외주부(501)를 형성한다. 기판(100) 위에 멤브레인 제1지지부(220)가 형성되어 멤브레인(200)을 지지하도록 구성하기 위하여 이와 같이 멤브레인 외주부(501)을 형성한다. 멤브레인(200)이 효과적으로 진동하는 구조가 되도록 지지하는 멤브레인 제1지지부(220)를 형성하기 위하여 멤브레인 외주부(501)를 원주 방향을 따라 원형 또는 원형에 가까운 형상으로 형성한다.Next, as shown in FIG. 2, a portion of the first sacrificial layer 510 is etched to surround the outer circumference of the region where the membrane 200 is to be formed, thereby forming a membrane outer circumferential portion 501 that exposes the surface of the substrate ( b) step). The first sacrificial layer 510 is removed to expose the substrate 100 at the position where the membrane first supporting part 220 supporting the membrane 200 is to be formed to form the membrane outer circumferential part 501. The membrane outer circumferential portion 501 is formed to support the membrane 200 by forming the membrane first support portion 220 on the substrate 100. The membrane outer circumferential portion 501 is formed in a circular or circular shape along the circumferential direction so as to form the membrane first support portion 220 that supports the membrane 200 so that the membrane 200 is effectively oscillated.

이와 같이 멤브레인 외주부(501)를 형성할 때 멤브레인 지지홈(502)도 함께 형성한다. 멤브레인 지지홈(502)은 멤브레인 외주부(501)에 대해 내측으로 이격된 위치에 배치되어 멤브레인 외주부(501)의 내경을 따라 기판의 표면이 노출되도록 제1희생층(510)을 식각하여 형성된다. 즉, 멤브레인 지지홈(502)은 멤브레인 외주부(501)의 내주를 따라 멤브레인 외주부(501)와 나란하게 형성된다.A membrane support groove 502 is also formed when the membrane outer circumferential portion 501 is formed. The membrane support grooves 502 are formed by etching the first sacrificial layer 510 so as to expose the surface of the substrate along the inner diameter of the membrane outer circumferential portion 501 at a position spaced inward with respect to the membrane outer circumferential portion 501. That is, the membrane support groove 502 is formed along the inner periphery of the membrane periphery 501 in parallel with the membrane periphery 501.

이와 같은 상태에서 도 3에 도시한 것과 같이 멤브레인 외주부(501)을 통해 노출되는 기판(100)의 상면과 제1희생층(510)의 상면에 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 제1실리콘층(610)을 형성하고 멤브레인 외주부(501)에는 멤브레인 제1지지부(220)를 형성한다((c) 단계). 이때 멤브레인 지지홈(502)에도 언도프드-폴리 실리콘이 적층된다. 이와 같이 언도프드-폴리 실리콘이 적층됨으로써 멤브레인 외주부(501)와 멤브레인 지지홈(502)의 사이에 제1희생층(510)으로된 멤브레인 지지 고정부(503)가 형성된다. 이와 같은 제1실리콘층(610)은 멤브레인(200)과 멤브레인 제1지지부(220)와 멤브레인 지지 고정부(503)를 구성하게 된다.3, undoped-polysilicon is deposited on the upper surface of the substrate 100 exposed through the membrane outer circumferential portion 501 and the upper surface of the first sacrificial layer 510 to form a first silicon layer 610 are formed on the outer periphery of the membrane and the membrane first support 220 is formed on the outer periphery of the membrane 501 (step (c)). At this time, undoped-polysilicon is also laminated on the membrane support grooves 502. The undoped polysilicon layer is stacked to form a membrane supporting portion 503 of the first sacrificial layer 510 between the membrane outer circumferential portion 501 and the membrane supporting groove 502. The first silicon layer 610 constitutes the membrane 200, the membrane first supporting portion 220, and the membrane supporting and securing portion 503.

다음으로 도 4에 도시한 것과 같이 제1실리콘층(610)에 제1전극(201)을 형성하기 위하여 제1전극(201)의 영역을 도핑한다((d) 단계). 본 실시예에서는 이온 임플렌테이션(implantation)에 의해 제1실리콘층(610)을 도핑한다. 이와 같은 도핑에 의해 제1전극(201)이 형성될 위치의 제1실리콘층(610)은 도전성을 갖게 된다. 이와 같이 제1전극(201)의 영역을 도핑할 때 도 4에 도시한 것과 같이 전극 패드의 영역도 도핑한다. 전극 패드는 향후 와이어 본딩에 의해 외부 회로와 연결될 수 있도록 형성된다. Next, as shown in FIG. 4, a region of the first electrode 201 is doped to form the first electrode 201 in the first silicon layer 610 (step (d)). In this embodiment, the first silicon layer 610 is doped by ion implantation. The first silicon layer 610 at the position where the first electrode 201 is to be formed by such doping is made conductive. When the region of the first electrode 201 is doped, the region of the electrode pad is also doped as shown in FIG. The electrode pads are formed so that they can be connected to external circuits by wire bonding in the future.

다음으로 도 5에 도시한 것과 같이 제1실리콘층(610)의 잔류 영역을 남기고 나머지 제1실리콘층(610)을 식각하여 멤브레인(200), 멤브레인 제1지지부(220) 및 멤브레인 제2지지부(230)를 형성한다((e) 단계). 즉, 제1실리콘층(610) 중에서 멤브레인(200)과 멤브레인 제1지지부(220), 멤브레인 제2지지부(230) 및 전극 패드(401)가 될 영역(잔류 영역)을 제외한 나머지 영역을 식각에 의해 제거하게 된다. 이와 같은 과정에 의해 멤브레인(200)을 구성하는 구조가 완성된다. 멤브레인(200)은 기판에 대해 이격된 높이에 배치되고 그 가장자리를 따라 멤브레인 제1지지부(220)가 연결되어 기판(100)에 대해 멤브레인(200)을 지지하게 된다. 멤브레인 제1지지부(220)는 멤브레인 외주부(501)의 위치에서 멤브레인(200)을 기판(100)에 대해 지지한다. 또한, 멤브레인 제1지지부(220)의 외곽에는 멤브레인(200)으로부터 수평 방향으로 연장되는 구조물인 멤브레인 제2지지부(230)가 형성된다. 멤브레인 제2지지부(230)는 제1희생층(510)에 의해 기판(100)에 고정된 상태에서 멤브레인(200)을 기판(100)에 대해 지지한다. 5, the remaining first silicon layer 610 is etched by leaving the remaining region of the first silicon layer 610 to form the membrane 200, the membrane first support portion 220, and the membrane second support portion 230 (step (e)). That is, in the first silicon layer 610, the remaining region except for the region to be the membrane 200, the membrane first supporting portion 220, the membrane second supporting portion 230, and the electrode pad 401 (residual region) . This completes the structure of the membrane 200. The membrane 200 is disposed at a spaced-apart height relative to the substrate and the membrane first support 220 is connected along its edges to support the membrane 200 relative to the substrate 100. The membrane first support portion 220 supports the membrane 200 with respect to the substrate 100 at the position of the membrane outer circumferential portion 501. A membrane second supporting part 230, which is a structure extending horizontally from the membrane 200, is formed on the outer periphery of the membrane first supporting part 220. The membrane second support portion 230 supports the membrane 200 with respect to the substrate 100 while being fixed to the substrate 100 by the first sacrificial layer 510.

이에 따라 멤브레인(200)과 멤브레인 제2지지부(230)는 동일 평면상에 수평하게 배치되고 멤브레인 제1지지부(220) 및 멤브레인 제2지지부(230)가 멤브레인(200)을 기판(100)에 대해 지지하게 된다.The membrane 200 and the membrane second support 230 are horizontally disposed on the same plane and the membrane first support 220 and the membrane second support 230 support the membrane 200 relative to the substrate 100 .

다음으로 도 6에 도시한 것과 같이 제1실리콘층(610) 위에 제2희생층(520)을 적층하는 단계를 실시한다((f) 단계). 제2희생층(520)은 멤브레인(200)과 백플레이트(300) 사이의 에어 갭(air gap; 420)을 구성하게 된다. 산화막을 적층하여 제2희생층(520)을 형성하게 된다.Next, a step of laminating the second sacrificial layer 520 on the first silicon layer 610 is performed as shown in FIG. 6 (step (f)). The second sacrificial layer 520 constitutes an air gap 420 between the membrane 200 and the backplate 300. And the second sacrificial layer 520 is formed by laminating oxide films.

다음으로 도 7에 도시한 것과 같이 제2전극(301)이 형성될 영역의 외주를 둘러싸도록 제2희생층(520)을 식각하여 멤브레인 제2지지부(230)의 표면을 노출시키는 백플레이트 지지홈(310)을 형성한다((g) 단계). 이 때, 제1전극(201)과 연결되는 전극 패드(401)가 형성되는 부분의 상면이 노출되도록 함께 식각한다. 백플레이트 지지홈(310)은 2열이 되도록 제2희생층(520)을 식각한다.7, the second sacrificial layer 520 is etched so as to surround the outer circumference of the region where the second electrode 301 is to be formed, thereby exposing the surface of the membrane second support portion 230, (Step (g)). At this time, the upper surface of the portion where the electrode pad 401 connected to the first electrode 201 is formed is etched so as to be exposed. The backplate support grooves 310 etch the second sacrificial layer 520 to be two rows.

다음으로 도 8에 도시한 것과 같이 백플레이트 지지홈(310)을 통해 노출되는 멤브레인 제2지지부(230)의 상면과 제2희생층(520)의 상면에 언도프트-폴리 실리콘을 적층한다. 그 결과 2열의 백플레이트 지지홈(310)에는 언도프트-폴리 실리콘이 적층되어 백플레이트 지지부(311)를 형성한다((h) 단계). 앞서 식각한 제1전극(201)과 연결되는 전극 패드(401)의 상면에도 언도프트-폴리 실리콘이 적층된다. Next, as shown in FIG. 8, undoped-polysilicon is deposited on the upper surface of the second membrane support portion 230 exposed through the backplate support groove 310 and the upper surface of the second sacrificial layer 520. As a result, undoped-polysilicon is stacked on the backplate support grooves 310 of the two rows to form the backplate support 311 (step (h)). Polysilicon is stacked on the upper surface of the electrode pad 401 connected to the first electrode 201 etched previously.

이와 같은 상태에서 도 9에 도시한 것과 같이 제2실리콘층(620)에 도전성을 갖는 제2전극(301)이 형성되도록 제2전극(301)이 형성될 부분에 이온 임플렌테이션 도핑을 실시한다((i) 단계). 이온도핑에 의해 제2전극(301)은 도전성을 갖게 된다. 이 때, 제2전극(301)과 연결되는 전극 패드(402)가 형성되는 제2실리콘층(620)에도 이온 임플렌테이션 도핑을 실시한다. 이온 도핑에 의해 제2전극(301)과 연결되는 전극 패드(402)가 형성되는 제2실리콘층(620)은 도전성을 갖는다. 제1전극(201)과 연결되는 전극 패드(401)이 형성되는 위치와 대응되는 제2실리콘층(620)에도 이온 임플렌테이션 도핑을 실시한다. 전극 패드(401)이 형성되는 위치의 제2실리콘층(620)에 도핑을 실시하여 결과적으로 전극 패드(401)이 형성되는 위치의 제2실리콘층은 제1전극(201)과 전기적으로 연결된다.In this state, the ion implantation doping is performed on the portion where the second electrode 301 is to be formed so that the second electrode 301 having conductivity is formed in the second silicon layer 620 as shown in FIG. 9 (i) step). The second electrode 301 becomes conductive by ion doping. At this time, ion implantation doping is also performed on the second silicon layer 620 in which the electrode pad 402 connected to the second electrode 301 is formed. The second silicon layer 620 having the electrode pad 402 connected to the second electrode 301 by ion doping is conductive. The second silicon layer 620 corresponding to the position where the electrode pad 401 connected to the first electrode 201 is formed is also doped with ions. The second silicon layer 620 at the position where the electrode pad 401 is formed is doped so that the second silicon layer at the position where the electrode pad 401 is formed is electrically connected to the first electrode 201 .

도 10 내지 도 12에 도시한 것과 같이 제1전극(201)과 제2전극(301)의 점착을 방지하기 하도록 딤플(330)을 형성한다. 딤플(330)은 제1전극(201)을 향해 돌출되도록 백플레이트(300)에 형성된 절연성 구조물이다. The dimples 330 are formed to prevent adhesion between the first electrode 201 and the second electrode 301 as shown in FIGS. 10 to 12. The dimple 330 is an insulating structure formed on the back plate 300 so as to protrude toward the first electrode 201.

먼저, 도 10에 도시한 것과 같이 딤플(330)을 형성하기 위해 제2전극(301)과 제2희생층(520) 일부를 일정간격으로 식각한다((o) 단계). 제1전극(201)을 향해 돌출된 딤플(330)은 마이크로폰의 사용중에 멤브레인(200)이 크게 진동하여 제1전극(201)이 제2전극(301)에 접근하여 점착하는 것을 방지한다.10, a portion of the second electrode 301 and the second sacrificial layer 520 are etched at regular intervals (step (o)) to form the dimples 330. Referring to FIG. The dimple 330 protruding toward the first electrode 201 prevents the first electrode 201 from approaching and adhering to the second electrode 301 due to a large vibration of the membrane 200 during use of the microphone.

다음으로 도 11에 도시한 것과 같이 (h) 단계에서 적층된 제2실리콘층(620)에서 제2전극(301)과 백플레이트 지지부(311)에 대응하는 영역을 제외한 나머지 부분을 식각한다((j) 단계). 이 때, 제2전극(301)과 연결되는 전극 패드(402)가 형성될 부분의 제2실리콘층(620) 부분과 제1전극(201)과 연결되는 전극 패드(401)가 형성되는 위치의 제2실리콘층(620) 부분과 전극 패드(401)가 형성되는 위치의 왼쪽 부분의 제2실리콘층(620)일부도 남아있도록 식각을 실시한다.11, the remaining portions except the regions corresponding to the second electrode 301 and the backplate supporting portion 311 are etched in the second silicon layer 620 stacked in Step (h) j) step). The portion of the second silicon layer 620 where the electrode pad 402 connected to the second electrode 301 is to be formed and the electrode pad 401 connected to the first electrode 201 are formed. Etching is performed so that a portion of the second silicon layer 620 and a portion of the second silicon layer 620 in the left portion of the position where the electrode pad 401 is formed are left.

이와 같은 상태에서, 도 12에 도시한 것과 같이 제2희생층(520)과 백플레이트 지지부(311)와 제2전극(301)에 나이트라이드(nitride)를 증착하여 백플레이트 레이어(back plate layer)(701)를 형성한다((k) 단계). 이때 (o) 단계에서 식각된 영역에도 나이트라이드가 증착됨으로써 딤플(330)이 형성된다. 백플레이트(300)의 외주 부분은 앞서 설명한 백플레이트 지지부(311) 상부에 형성된다. 백플레이트 지지부(311)는 제2실리콘층(620)을 형성하는 (h) 단계에서 형성된다. 본 실시예의 경우,비교적 단단하게 형성된 백플레이트 지지부(311) 위에 백플레이트(300)의 외주부를 놓아 백플레이트 지지부(311)가 백플레이트(300)를 전체적으로 지지한다. 백플레이트 지지부(311)는 제2희생층(520)을 식각하여 형성한 백플레이트 지지홈(310)에 제2실리콘층(620)이 적층되어 형성된다. 제2희생층(520)에 단단히 고정된 백플레이트 지지부(311)는 구조적으로 매우 안정하다. 높은 응력에도 견딜수 있는 백플레이트(300)을 형성시킴으로써, 백플레이트(300)의 두께를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.12, nitride is deposited on the second sacrificial layer 520, the backplate support 311, and the second electrode 301 to form a back plate layer, (Step (k)). At this time, the dimple 330 is formed by depositing nitride on the etched region in the step (o). The outer peripheral portion of the back plate 300 is formed on the back plate support portion 311 described above. Backplate support 311 is formed in step (h) to form a second silicon layer 620. In this embodiment, the outer circumferential portion of the back plate 300 is placed on the relatively firmly formed back plate support portion 311 so that the back plate support portion 311 supports the back plate 300 as a whole. The backplate support 311 is formed by stacking a second silicon layer 620 on a backplate support groove 310 formed by etching the second sacrificial layer 520. [ The backplate support 311, which is firmly fixed to the second sacrificial layer 520, is structurally very stable. By forming the back plate 300 which can withstand high stress, the thickness of the back plate 300 can be reduced.

또한, 백플레이트 지지부(311)는 단차가 형성되지 않기 때문에 그 위에 놓이는 백플레이트(300)에도 단차가 발생하지 않는다. 백플레이트 지지부(311) 위에 형성되는 백플레이트(300)는 단차가 없기 때문에 백플레이트(300)에서 발생될 수 있는 높은 응력에도 백플레이트(300)가 파손되지 않는 효과가 있다.In addition, since no step is formed in the back plate supporting portion 311, no step is generated in the back plate 300 placed thereon. Since the back plate 300 formed on the back plate support 311 has no step difference, the back plate 300 is not damaged even under high stresses that may be generated in the back plate 300.

또한, 백플레이트 지지부(311)가 2열로 형성되고 2열의 백플레이트 지지부(311) 사이에 배치된 제2희생층(520) 구조로 인해 추후 백플레이트(300)와 멤브레인(200) 사이의 제2희생층(520)을 제거하여 에어 갭(420)을 형성하는 공정을 수행할 때, 백플레이트 지지부(311) 외측의 구성들은 영향을 받지 않고 안정적으로 보존될 수 있는 장점이 있다. 즉, 상술한 바와 같은 백플레이트 지지부(311)의 구조로 인해 제2희생층(520)을 식각하는 공정의 재현성이 향상되고 마이크로폰 제조 공정의 전체적인 품질이 향상되는 효과가 있다. Further, due to the second sacrificial layer 520 structure in which the backplate support portions 311 are formed in two rows and disposed between the two backplate support portions 311, the second sacrificial layer 520 structure between the backplate 300 and the membrane 200 When the sacrificial layer 520 is removed to form the air gap 420, the structures outside the backplate support 311 are advantageously stably preserved without being affected. That is, since the backplate support 311 has the structure described above, the reproducibility of the process of etching the second sacrificial layer 520 is improved and the overall quality of the microphone manufacturing process is improved.

다음으로, 제1전극(201) 및 제2전극(301)을 외부 회로와 연결하기 위한 전극 패드(401, 402)를 형성하는 과정을 설명한다.Next, a process of forming the electrode pads 401 and 402 for connecting the first electrode 201 and the second electrode 301 to an external circuit will be described.

먼저, 도 13에 도시한 것과 같이 백플레이트 레이어(701) 일부를 식각하여 전극 패드(401, 402)가 형성될 영역의 제2실리콘층(620)을 노출시키는 단계를 실시한다((p) 단계). 백플레이트 레이어(701)의 일부를 식각하여 제2실리콘층(620)의 일부가 노출되도록 함으로써 제1전극(201)과 연결되는 전극 패드(401)가 형성될 영역을 마련하고, 제2전극(301)과 연결되는 전극 패드(402)가 형성될 영역을 각각 마련한다.First, as shown in FIG. 13, a part of the backplate layer 701 is etched to expose the second silicon layer 620 in the region where the electrode pads 401 and 402 are to be formed (step (p) ). A part of the back plate layer 701 is etched to expose a part of the second silicon layer 620 to provide an area where the electrode pad 401 connected to the first electrode 201 is to be formed, And the electrode pad 402 connected to the electrode pad 301 is formed.

다음으로 도 14에 도시한 것과 같이 전극 패드(401, 402)를 형성하기 위한 금속층을 적층한 후 식각하여 제1전극(201) 및 제2전극(301)과 전기적으로 연결되는 전극 패드(401, 402)를 각각 형성한다((q) 단계).Next, as shown in FIG. 14, metal layers for forming the electrode pads 401 and 402 are laminated and then etched to form electrode pads 401 and 402 electrically connected to the first electrode 201 and the second electrode 301, 402 are formed (step (q)).

다음으로 도 14을 참조하여 음향홀(320)을 형성하는 과정을 설명한다. 도 14에 도시한 것과 같이 백플레이트(300)의 외주부에 의해 둘러싸이는 영역 내부의 복수의 지점에 대해 백플레이트(300) 및 제2전극(301)을 식각하여 음향홀(320)을 형성한다((l) 단계). 상술한 바와 같이 음향홀(320)을 통해서 외부의 음압이 백플레이트(300) 내부의 멤브레인(200)으로 전달된다. 앞서 설명한 것처럼, 백플레이트(300)가 백플레이트 지지부(311)에 의해 안정적으로 지지되고 비교적 높은 강성을 가지기 때문에 백플레이트(300)를 얇게 형성하는 것도 가능하다. 백플레이트(300)가 얇아지면 음향홀(320)의 길이도 짧아진다. 음향홀(320)을 통과하는 외부의 음파는 음향홀(320)을 통과하는 과정에서 음향홀(320)에 충돌하거나 회절하는 등의 저항을 받는다. 음향홀(320)의 길이를 짧게 하면, 이와 같은 저항을 줄여 마이크로폰의 품질을 향상시킬 수 있다. 특히 저주파 영역의 음향의 경우 그 효과는 더욱 두드러진다.Next, the process of forming the acoustic holes 320 will be described with reference to FIG. An acoustic hole 320 is formed by etching the back plate 300 and the second electrode 301 to a plurality of points inside the region surrounded by the outer peripheral portion of the back plate 300 as shown in FIG. (l) step). The external sound pressure is transmitted to the membrane 200 inside the back plate 300 through the acoustic hole 320 as described above. As described above, since the back plate 300 is stably supported by the back plate supporting portion 311 and has relatively high rigidity, it is also possible to form the back plate 300 to be thin. When the back plate 300 is thinned, the length of the acoustic holes 320 is also shortened. External sound waves passing through the acoustic hole 320 are subjected to resistance such as collision or diffraction to the acoustic hole 320 in the process of passing through the acoustic hole 320. [ If the length of the acoustic hole 320 is shortened, such resistance can be reduced to improve the quality of the microphone. Especially in the case of sound in the low frequency range, the effect is more prominent.

이와 같이 음향홀(320)이 형성된 후에는 도 15에 도시한 것과 같이 멤브레인(200)의 하부의 멤브레인 제1지지부(220)들에 의해 둘러싸이는 영역의 기판(100)의 일부분을 제거하여 캐비티(101)를 형성한다((m) 단계). 기판(100)의 후면을 식각하여 형성된 캐비티(101)는 마이크로폰의 백 챔버의 역할을 수행한다.After the acoustic holes 320 are formed, a portion of the substrate 100 in the region surrounded by the membrane first supporting portions 220 under the membrane 200 is removed as shown in FIG. 15, 101) (step (m)). The cavity 101 formed by etching the rear surface of the substrate 100 serves as a back chamber of the microphone.

다음으로 도 16에 도시한 것과 같이, 제1희생층(510) 및 제2희생층(520)을 식각공정을 통해 제거하여 멤브레인(200)이 진동할 수 있는 상태가 되도록 한다((n) 단계). 제2희생층(520)이 제거됨으로써 제1전극(201)과 제2전극(301) 사이에 에어 갭(420)이 형성되고 제2전극(301)을 관통하는 딤플(330)이 제1전극(201)을 향하여 돌출되는 상태로 노출된다. 백플레이트 지지부(311)에 의해 챔버 내부 공간을 둘러싸게 되므로, 제1희생층(510)과 제2희생층(520)을 제거하는 과정에서 주변의 다른 구성이 식각되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 멤브레인 제2지지부(230) 위에 형성된 백플레이트 지지부(311)의 구성으로 인해 백플레이트(300)을 쳐짐 없이 견고하게 지지할 수 있는 장점이 있다. 특히, 2열로 형성된 백플레이트 지지부(311) 사이에 제2희생층이 채워진 구조로 백플레이트 지지부(311)가 구성되어 있으므로 에어 갭(420) 부분의 제2희생층(520)만 제거되고 백플레이트 지지부(311) 외측의 제2희생층(520)은 제거되지 않고 남아서 백플레이트 지지부(311)을 외측에서 고정하고 지지하는 역할을 하게 된다. 이와 같은 본 실시예의 구성으로 인해 백플레이트(300)는 형상 변형이나 쳐짐이 방지되고 내구성도 향상된다. 이로 인해 본 발명에 의한 강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 제조 방법은 수율이 향상되고 제품의 품질이 향상되는 장점이 있다.Next, as shown in FIG. 16, the first sacrificial layer 510 and the second sacrificial layer 520 are removed through an etching process so that the membrane 200 can vibrate (Step (n) ). The air gap 420 is formed between the first electrode 201 and the second electrode 301 by removing the second sacrificial layer 520 and the dimple 330 passing through the second electrode 301 is formed between the first electrode 201 and the second electrode 301, As shown in Fig. Since the inner space of the chamber is surrounded by the back plate supporting portion 311, it is possible to prevent the peripheral structures from being etched during the process of removing the first sacrificial layer 510 and the second sacrificial layer 520 have. Also, the back plate 300 can be firmly supported without being stuck due to the structure of the back plate support portion 311 formed on the membrane second support portion 230. Particularly, since the back plate supporting portion 311 is formed by filling the second sacrificial layer between the back plate supporting portions 311 formed in two rows, only the second sacrificial layer 520 of the air gap portion 420 is removed, The second sacrificial layer 520 on the outer side of the supporting part 311 remains unremoved and serves to fix and support the backplate supporting part 311 from the outside. Due to the configuration of the present embodiment, the back plate 300 is prevented from deforming or sagging, and durability is improved. Accordingly, the method of manufacturing a microphone having a rigid backplate structure according to the present invention has an advantage that the yield is improved and the quality of the product is improved.

한편, 상술한 바와 같이 (b) 단계에서 멤브레인 지지홈(502)을 형성하고, (c) 단계에서 멤브레인 지지홈(502)에도 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 멤브레인 외주부(501)와 멤브레인 지지홈(502)의 사이에 멤브레인 지지 고정부(503)가 형성된 멤브레인 제1지지부(220)를 구성함으로써, 멤브레인(200)을 기판(100)에 대해 더욱 안정적으로 지지할 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 구조로 멤브레인 제1지지부(220)를 구성함으로써 제1희생층(510)을 제거하는 공정의 재현성을 향상시키고 전체적인 마이크로폰 제조 공정의 품질을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, the membrane supporting groove 502 is formed in step (b), and the membrane supporting groove 502 is also laminated with the undoped polysilicon to form the membrane outer peripheral part 501 and the membrane supporting groove 502, The membrane 200 can be more stably supported on the substrate 100 by constructing the membrane first supporting part 220 having the membrane supporting and securing part 503 formed therebetween. By constructing the membrane first supporting portion 220 with such a structure, the reproducibility of the process of removing the first sacrificial layer 510 can be improved and the quality of the entire microphone manufacturing process can be improved.

이상, 본 발명에 따른 강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 제조 방법에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위가 앞에서 설명한 경우로 한정되는 것은 아니다.As described above, the method of manufacturing the microphone of the rigid back plate structure according to the present invention has been described as a preferred example, but the scope of the present invention is not limited to the above-described case.

예를 들어, 앞에서 제1전극(201)과 제2전극(301)의 점착 방지를 위해 딤플(330)을 형성하는 단계를 포함하는 경우를 예로 들어 설명하였으나 경우에 따라서는 딤플을 구성하지 않는 것도 가능하다.For example, the case where the dimple 330 is formed to prevent adhesion between the first electrode 201 and the second electrode 301 has been described as an example. However, in some cases, the dimple may not be formed It is possible.

또한, 멤브레인(200)과 백플레이트(300)의 구조는 다양하게 변형될 수 있다.In addition, the structure of the membrane 200 and the back plate 300 may be variously modified.

또한, 앞에서 백플레이트 레이어(701)는 나이트라이드를 증착하여 구성하는 것으로 설명하였으나, 다른 절연성 재질을 사용하여 백플레이트 레이어를 구성하는 것도 가능하다.Although the backplate layer 701 has been described as being formed by depositing nitride, it is also possible to construct a backplate layer using another insulating material.

또한, 앞에서 전극 패드(401, 402)를 형성하기 위해 금속층을 적층한 후 식각하여 전극 패드(401, 402)를 각각 형성하는 것으로 설명하였으나, 전극 패드가 형성될 부분에만 금속층을 적층하여 전극 패드를 형성하는 것도 가능하다.The metal pads 401 and 402 may be formed by laminating metal layers and then etching the metal pads 401 and 402 to form the electrode pads 401 and 402. However, .

또한, 앞에서 백플레이트 지지부(311)는 백플레이트 지지홈(310)을 2열로 형성하여 백플레이트 지지홈(310)에 제2실리콘층(620)이 적층되어 형성되는 것으로 설명하였으나, 백플레이트 지지부는 1열로 형성될 수 있고 경우에 따라서는 3열 이상으로 형성되는 것도 가능하다.Although the backplate support 311 has been described as forming the backplate support grooves 310 in two rows so that the second silicon layer 620 is laminated on the backplate support grooves 310, It may be formed in one column, and in some cases, it may be formed in three or more columns.

한편 본 발명의 마이크로폰은, 앞에서 설명한 강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 제조 방법에 의해 제조되는 마이크로폰과 동일한 구조를 가진다. Meanwhile, the microphone of the present invention has the same structure as the microphone manufactured by the above-described method of manufacturing the microphone of the rigid back plate structure.

상술한 바와 같이 2열 구조로 형성되는 백플레이트 지지부(311)는 제2실리콘층(620) 사이에 절연층 산화막이 배치된 구조로 형성된다. 이와 같은 구조에 의해 제2희생층(520)을 제거하고 에어 갭(420)을 형성하는 공정을 수행하더라도 백플레이트 지지부(311) 주변의 다른 구성이 식각되거나 손상되는 것을 효과적으로 방지하면서 백플레이트(300)를 안정적으로 지지할 수 있는 구조를 확보할 수 있다.As described above, the back plate supporting portion 311 formed in a two-column structure is formed in a structure in which an insulating layer oxide film is disposed between the second silicon layers 620. Even when the second sacrificial layer 520 is removed and the air gap 420 is formed by the above structure, the back plate 300 (300) is effectively prevented from being etched or damaged, ) Can be stably supported.

100: 기판 200: 멤브레인
502: 멤브레인 지지홈 503: 멤브레인 지지 고정부
220: 멤브레인 제1지지부 230: 멤브레인 제2지지부
201: 제1전극 300: 백플레이트
310: 백플레이트 지지홈 311: 백플레이트 지지부
101: 캐비티 301: 제2전극
320: 음향홀 330: 딤플
401, 402: 전극 패드 510: 제1희생층
520: 제2희생층 610: 제1실리콘층
620: 제2실리콘층 501: 멤브레인 외주부
701: 백플레이트 레이어 420: 에어 갭100: substrate 200: membrane
502: Membrane support groove 503: Membrane support fixture
220: membrane first support part 230: membrane second support part
201: first electrode 300: back plate
310: back plate support groove 311: back plate support portion
101: cavity 301: second electrode
320: acoustic hole 330: dimple
401, 402: electrode pad 510: first sacrificial layer
520: second sacrificial layer 610: first silicon layer
620: second silicon layer 501: membrane outer periphery
701: back plate layer 420: air gap

Claims (5)

멤브레인과 백플레이트 사이에 에어 갭이 배치되고 멤브레인에 형성된 제1전극과 백플레이트에 형성된 제2전극 사이의 정전용량의 변화를 이용하여 음향을 감지하는 마이크로폰의 제조 방법에 있어서,
(a) 기판의 상면에 제1희생층을 형성하는 단계;
(b) 상기 멤브레인이 형성될 영역의 외주를 둘러싸도록 상기 제1희생층을 식각하여 상기 기판의 표면을 노출시키는 멤브레인 외주부를 형성하는 단계;
(c) 상기 멤브레인 외주부를 통해 노출되는 기판의 상면과 상기 제1희생층의 상면에 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 제1실리콘층을 형성하고 상기 멤브레인 외주부에는 상기 언도프드-폴리 실리콘에 의해 멤브레인 제1지지부를 형성하는 단계;
(d) 상기 제1실리콘층에 상기 제1전극을 형성하기 위하여 상기 제1전극의 영역을 도핑하여 도전성을 갖도록 하는 단계;
(e) 상기 멤브레인이 형성될 영역과 상기 멤브레인 제1지지부에 대응하는 영역과 상기 멤브레인 제1지지부 외측으로 연장되는 멤브레인 제2지지부를 포함하는 잔류 영역을 남기고 상기 제1실리콘층을 식각하는 단계;
(f) 상기 (e) 단계를 실시한 후에 상기 제1실리콘층 위에 제2희생층을 적층하는 단계;
(g) 상기 제2전극이 형성될 영역의 외주를 둘러싸도록 상기 제2희생층을 식각하여 상기 멤브레인 제2지지부의 표면을 노출시키는 백플레이트 지지홈을 형성하는 단계;
(h) 상기 백플레이트 지지홈을 통해 노출되는 상기 멤브레인 제2지지부의 상면과 상기 제2희생층의 상면에 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 제2실리콘층을 형성하고 상기 백플레이트 지지홈에는 상기 언도프드-폴리 실리콘에 의해 백플레이트 지지부를 형성하는 단계;
(i) 상기 제2실리콘층에 도전성을 갖는 제2전극을 형성할 수 있도록 상기 제2실리콘층을 도핑하는 단계;
(j) 상기 제2전극이 형성될 영역과 상기 백플레이트 지지부에 대응하는 영역을 남기고 상기 제2실리콘층을 식각하는 단계;
(k) 상기 제2희생층과 백플레이트 지지부와 제2전극에 나이트라이드를 증착하여 백플레이트 레이어(back plate layer)를 형성하는 단계;
(l) 상기 백플레이트의 외주부에 의해 둘러싸이는 영역의 내부에 복수의 음향홀을 형성하도록 상기 복수의 음향홀 영역의 상기 백플레이트 레이어 및 제2전극을 식각하는 단계;
(m) 상기 멤브레인의 하부의 상기 멤브레인 제1지지부에 의해 둘러싸이는 영역의 상기 기판의 일부분을 제거하여 캐비티를 형성하는 단계; 및
(n) 상기 캐비티를 통해 노출되는 상기 제1희생층을 제거하고 상기 음향홀을 통해 노출되는 상기 제2희생층을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 제조 방법.A method of manufacturing a microphone having an air gap between a membrane and a back plate and sensing sound using a change in capacitance between a first electrode formed on the membrane and a second electrode formed on the back plate,
(a) forming a first sacrificial layer on an upper surface of a substrate;
(b) etching the first sacrificial layer so as to surround the periphery of the region where the membrane is to be formed, thereby forming a membrane outer periphery that exposes a surface of the substrate;
(c) depositing undoped-polysilicon on the upper surface of the substrate exposed through the membrane outer periphery and the upper surface of the first sacrificial layer to form a first silicon layer, and forming a first silicon layer on the membrane by the undoped- Forming a first support portion;
(d) doping a region of the first electrode to form the first electrode in the first silicon layer to have conductivity;
(e) etching the first silicon layer leaving a residual region including a region where the membrane is to be formed, a region corresponding to the membrane first support, and a membrane second support portion extending outside the membrane first support portion;
(f) depositing a second sacrificial layer on the first silicon layer after performing the step (e);
(g) etching the second sacrificial layer to surround the periphery of the region where the second electrode is to be formed, thereby forming a backplate support groove exposing a surface of the membrane second support portion;
(h) a second silicon layer is formed by stacking undoped-polysilicon on the upper surface of the membrane second support portion exposed on the backplate support groove and on the upper surface of the second sacrificial layer, Forming a backplate support by undoped-polysilicon;
(i) doping the second silicon layer to form a second electrode having conductivity in the second silicon layer;
(j) etching the second silicon layer leaving a region corresponding to the second electrode and a region corresponding to the backplate support;
(k) depositing a nitride on the second sacrificial layer, the backplate support, and the second electrode to form a back plate layer;
(l) etching the backplate layer and the second electrode of the plurality of acoustic hole areas so as to form a plurality of acoustic holes in the area surrounded by the outer periphery of the backplate;
(m) forming a cavity by removing a portion of the substrate in an area surrounded by the membrane first support at a lower portion of the membrane; And
(n) removing the first sacrificial layer exposed through the cavity and removing the second sacrificial layer exposed through the acoustical hole. < Desc / Clms Page number 19 > 제1항에 있어서,
상기 (g) 단계는, 상기 백플레이트 지지홈을 적어도 2열 형성하도록 상기 제2희생층을 식각하는 강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 제조 방법.The method according to claim 1,
Wherein the step (g) comprises etching the second sacrificial layer to form at least two rows of backplate support grooves. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 (b) 단계를 수행할 때 상기 멤브레인 외주부에 대해 내측으로 이격된 위치에 배치되어 상기 멤브레인 외주부의 내경을 따라 상기 기판의 표면이 노출되도록 상기 제1희생층을 식각하여 멤브레인 지지홈을 함께 형성하고,
상기 (c) 단계를 수행할 때 상기 멤브레인 지지홈에도 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 상기 멤브레인 외주부와 상기 멤브레인 지지홈의 사이에 상기 제1희생층으로 형성된 멤브레인 지지 고정부가 형성되도록 하고,
상기 (e) 단계에서 상기 제1실리콘층을 식각할 때 상기 멤브레인 제1지지부의 내부에는 상기 멤브레인 지지 고정부가 남아서 상기 멤브레인 제1지지부를 상기 기판에 대해 고정하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 제조 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
In the step (b), the first sacrificial layer is etched to expose the surface of the substrate along the inner diameter of the outer periphery of the membrane, and,
The method of claim 1, wherein the step (c) further comprises forming a membrane supporting and securing part formed of the first sacrificial layer between the membrane outer peripheral part and the membrane supporting groove by laminating undoped polysilicon in the membrane supporting groove,
Wherein when the first silicon layer is etched in step (e), the membrane supporting and fixing part remains inside the first membrane supporting part to fix the membrane first supporting part to the substrate. / RTI > 제1항 또는 제2항에 있어서,
(p) 상기 (k) 단계에 의해 상기 나이트라이드를 증착하여 백플레이트 레이어를 형성한 후, 상기 백플레이트 레이어를 식각하여 각각 전극 패드가 형성될 영역의 상기 제2실리콘층을 노출시키는 단계; 및
(q) 상기 전극 패드를 형성하기 위한 금속층을 적층하여 상기 제1전극 및 제2전극과 전기적으로 연결되는 전극 패드를 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강성 백플레이트 구조의 마이크로폰 제조 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
(p) depositing the nitride by the step (k) to form a backplate layer, and then etching the backplate layer to expose the second silicon layer in a region where electrode pads are to be formed, respectively; And
(q) stacking a metal layer for forming the electrode pad to form an electrode pad electrically connected to the first electrode and the second electrode; and . 삭제delete
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