KR100506591B1 - 일렉트릿 마이크로폰의 제조방법 - Google Patents

일렉트릿 마이크로폰의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 일렉트릿 마이크로폰의 제조방법에 관한 것으로, 다층 기판에 마이크로폰의 하부전극과 일렉트릿 물질막을 형성하고; 전면을 감싸며 제 1 포토레지스트층을 형성하고 식각하여 복수개의 요홈을 형성하고; 상기 제 1 포토레지스트층과 복수개의 요홈들을 감싸며 금속으로 이루어진 종자층(Seed layer)을 형성하고, 상기 종자층 상부에 제 2 포토레지스트층을 형성하고; 상기 제 2 포토레지스트층의 일부를 제거하여 마이크로폰의 지지부를 형성하기 위한 상기 복수개의 요홈 영역을 형성하고, 상기 복수개의 요홈들과 이격된 상기 하부전극 상측에 마이크로폰의 공기유입구들을 형성하기 위한 복수개의 작은 요홈들을 형성하고; 상기 복수개의 요홈과 복수개의 작은 요홈들에 금속층을 증착하고; 상기 다층 기판의 하부를 제거하여 상기 하부전극의 하측에 멤브레인(Membrane)을 형성하고; 상기 제 1과 2 포토레지스트층을 제거하여 복수개의 공기유입구를 갖으며, 복수개의 지지부에 지지되어 부상되는 상부전극을 형성하고, 상기 일렉트릿 물질막에 전하를 주입시켜 소자를 제조함으로서, 일렉트릿 마이크로폰의 구성요소들을 하나의 기판에 제조하게 되어, 제조공정이 단순하고 제조경비도 줄일 수 있는 효과가 발생한다.

Description

일렉트릿 마이크로폰의 제조방법{Method of manufacturing electret microphone}
본 발명은 일렉트릿 마이크로폰의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 일렉트릿 마이크로폰의 구성요소들을 하나의 기판에 제조함으로써, 제조 공정이 단순하고 제조경비도 줄일 수 있는 일렉트릿 마이크로폰의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 휴대전화 등 정보통신기기는 마이크로폰으로 음성 인식을 하고 있다.
마이크로폰은 정전용량으로 검출하는 콘덴서형이 주로 이용되고 있으며, 콘덴서형의 일종인 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰은 두가지 방식이 있는데 전하를 함유하고 한쪽면에 금속막이 입혀져 있는 일렉트릭 막과 진동판이 떨어져 있어 그 거리가 일정하거나 또는 진동판과 일렉트릿막이 붙어 있고 그와 떨어진 전극과의 거리가 일정하여 균일한 정전용량을 가지고 있다.
이런 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰에 음파가 주입되면 진동판이 진동되고, 진동판의 진동은 정전용량을 변화시킨다.
그러므로, 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰은 정전용량의 변화량으로 주입된 음파에 따른 전기적 신호를 얻을 수 있다.
도 1a 내지 1d는 종래 기술에 따른 일렉트릿 마이크로폰의 제조 공정도로써, 우선 도 1a에서 하부기판(10) 상부에 진동판(11)을 형성하고, 상기 진동판(11)의 상부 중앙에 하부전극(13)과 일렉트릿 물질막(14)을 순차적으로 형성하고, 상기 하부전극(13)과 이격되도록 지지부(12)를 상기 하부기판(10) 상부에 형성한 다음, 상기 하부기판(10)의 일부를 식각하여 진동판(11)을 부상시킨다.(도 1a)
그 후, 상기 일렉트릿 물질막(14)에 전하(15)를 주입한다.(도 1b)
전술된 도 1a와 1b의 공정과 동일한 시점에, 상부기판(30)의 상부에 상부전극(31)을 형성하고, 상기 상부전극(31)에 복수개의 요홈들을 형성한 다음, 상기 상부기판(30)의 일부를 식각하여 상기 요홈들의 하부를 제거시켜 공기유입구(32)들을 형성한다.(도 1c)
상기 일렉트릿 물질막(14)에 전하가 주입된 후, 상기 하부기판(10)의 지지부(12)의 상부에 상부전극(31)을 본딩하고, 메탈캔(50)에 삽입한 다음, 입구를 가압하여 고정시킨다.(도 1d)
이러한 종래의 일렉트릿 마이크로폰은 일렉트릿 물질막에 전하를 주입시키는 공정이 필요하기 때문에, 일렉트릿 물질막 및 하부전극이 포함된 하부기판과, 상부전극이 포함된 상부기판을 별개로 제조한 후, 양자를 조립시키는 방법을 사용하여 제조 공정이 복잡하고, 제조 경비가 많이 소요되는 단점이 있었다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 일렉트릿 마이크로폰의 구성요소들을 하나의 기판에 제조함으로써, 제조 공정이 단순하고 제조경비도 줄일 수 있는 일렉트릿 마이크로폰의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 양태(樣態)는, 실리콘 기판의 상, 하부 각각에 식각방지막과 저응력막을 순차적으로 형성하는 제 1 단계와;
상기 실리콘 기판 상부에 있는 저응력막 상부의 일부 영역에 마이크로폰의 하부전극과 일렉트릿 물질막을 순차적으로 형성하는 제 2 단계와;
상기 저응력막, 하부전극 및 일렉트릿 물질막을 감싸며 희생층을 형성하고, 상기 희생층을 식각하여 상기 하부전극과 이격된 부분에 복수개의 요홈들을 형성하는 제 3 단계와;
상기 희생층과 복수개의 요홈들을 감싸며 금속으로 이루어진 종자층(Seed layer)을 형성하는 제 4 단계와;
상기 종자층 상부에 도금틀층을 형성하고 상기 도금틀층의 일부를 제거하여 상부전극의 지지부를 형성하기 위한 상기 복수개의 요홈 영역을 형성하고, 상기 복수개의 요홈들과 이격된 상기 하부전극 상측에 마이크로폰의 공기유입구들을 형성하기 위한 복수개의 작은 요홈들을 형성하는 제 5 단계와;
상기 복수개의 요홈과 복수개의 작은 요홈들에 금속층을 도금하는 제 6 단계와;
상기 희생층과 종자층, 도금틀층을 제거하여 복수개의 공기유입구를 갖으며, 복수개의 지지부에 지지되어 부상되는 상부전극을 형성하는 제 7 단계와;
상기 일렉트릿 물질막에 전하를 주입시키는 제 8 단계로 구성된 일렉트릿 마이크로폰의 제조방법이 제공된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 2a 내지 2l은 본 발명에 따른 일렉트릿 마이크로폰의 제조 공정도로써, 먼저, 실리콘 기판(100)의 표면에 식각방지막인 실리콘 산화막(110,111)과 저층력막인 실리콘 질화막(120,121)을 순차적으로 형성한다.(도 2a)
여기서, 상기 식각방지막은 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성할 수 있고, 상기 저응력막은 실리콘 질화막과 산화막이 조합된 다층막, 실리콘 질화막, 폴리이미드(Polyimide)막과 테플론(Teflon)막 중 선택된 어느 하나로 형성할 수 있다.
그 후에, 상기 실리콘 기판(100) 상부에 있는 실리콘 질화막(120)의 상부에 금속층(130)을 형성하고(도 2b), 상기 금속층(130)을 식각하여 마이크로폰의 하부전극(131)을 형성하고, 상기 하부전극(131) 상부에 일렉트릿 물질막(135)을 형성하고 통상적인 사진식각공정을 수행하여 모양을 형성한다.(도 2c)
상기 일렉트릿막은 실리콘 질화막과 실리콘 산화막이 조합된 다층막, 실리콘 질화막, 테플론 계열(FEP, PTFE, AF)막들 중 선택된 어느 하나로 형성하는 것이 바람직하다.
연이어, 상기 금속층(130)이 식각되어 노출된 실리콘 질화막(120)과 상기 금속층으로 이루어진 하부전극(131) 및 일렉트릿 물질막(135)을 감싸며 희생층인 제 1 포토레지스트층(140)을 형성하고(도 2d), 상기 제 1 포토레지스트층(140)을 식각하여 상기 하부전극(131)과 이격된 부분에 복수개의 요홈(150)들을 형성한다.(도 2e)
이 때, 상기 희생층은 포토레지스트층 또는 실리콘 산화막으로 형성하는 것이 바람직하다.
그 다음, 상기 제 1 포토레지스트층(140)과 복수개의 요홈(150)들을 감싸며 금속으로 이루어진 종자층(Seed layer)(160)을 형성하고(도 2f), 상기 종자층(160) 상부에 도금틀층인 제 2 포토레지스트층(170)을 형성한 후, 상기 제 2 포토레지스트층(170)의 일부를 제거하여 상부전극의 지지부를 형성하기 위한 상기 복수개의 요홈(176) 영역을 형성하고, 상기 복수개의 요홈(176)들과 이격된 상기 하부전극(131) 상측에 마이크로폰의 공기유입구들을 형성하기 위한 복수개의 작은 요홈들(175)을 형성한다.(도 2g)
이어서, 상기 복수개의 요홈(176)과 복수개의 작은 요홈들(175)에 금속층(180)을 도금한다.(도 2h)
계속하여, 상기 실리콘 기판(100)의 하부에 있는 실리콘 질화막(121), 실리콘 산화막(111)과 실리콘 기판(100)을 순차적으로 식각하여 그 일부를 제거한다.(도 2i)
이 때, 상기 하부전극(131)의 하측에 있는 상기 실리콘 산화막(110)과 실리콘 질화막(121)이 부상되어 멤브레인(Membrane)이 형성된다.
여기서, 상기 멤브레인을 형성하는 공정은 전술된 도 2h공정 이 후에 수행하여도 되지만, 도 2a 내지 2g 사이에 수행하여도 된다.
그 다음, 상기 제 1과 2 포토레지스트층(140,170)과 종자층 일부를 제거하면 복수개의 공기유입구(191)를 갖으며, 복수개의 지지부에 지지되어 부상되는 상부전극(190)이 형성된다.(도 2j)
여기서, 상기 공기유입구(191)는 부상된 상부전극(190) 영역에 형성되며, 상기 상부전극(190) 내측으로 이격된 상기 멤브레인 상부에는 하부전극(131)과 일렉트릿 물질막(135)이 형성된다.
이 때, 상기 도 2i 내지 2j 공정 사이에 또는 상기 도 2j 공정의 상기 제 1과 2 포토레지스트층(140)과 종자층을 제거하는 공정 사이에, 기판을 절단하여, 각 단위 소자로 분리시키는 공정이 더 구비될 수 있다.
전술된 공정으로 제조된 본 발명의 마이크로폰은 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(400)에 지지되어 부상된 상부전극(310)과, 상기 기판(400) 면에 형성되며 상기 상부전극(310)과 이격되어 상기 기판(400) 면에 형성된 하부전극(320)으로 구성된다.
상기 상부전극(310)의 부상된 영역에는 복수개의 공기유입구(311)들이 형성되어 있고, 상기 상부전극(310)은 전극패드(312)와 연결되어 있다.
그리고, 상기 하부전극(320)도 전극패드(322)와 연결되어 있다.
여기까지 진행된 기판을 각 단위 영역별로 잘라 분리한다.
연속하여, 전원(200)을 하부전극(131)과 복수의 핀(221)들을 갖는 플레이트(210)에 연결하고, 상기 복수의 핀(221)들을 상기 상부전극(190)에 형성된 복수의 공기유입구(191)들에 삽입시킨 후, 상기 전원(200)에서 전압을 인가하여 상기 일렉트릿 물질막(135)에 전하를 주입시킨다.(도 2k)
마지막으로, 전술된 도 2k의 공정을 수행한 구조물을 메탈캔, 전자기차폐처리된 세라믹과 플라스틱 패키지 중 선택된 어느 하나에 삽입, 고정시킨 후, 필요할 경우 회로 소자를 추가하여 전극을 연결하고 음향이 들어갈 수 있는 부분을 제외하고는 밀봉하여 패키징함으로써 일렉트릿 마이크로폰을 제작한다.(도 2i)
그리고, 이러한 공정이 시작되기 전에 부가적인 회로의 집적화를 위해 CMOS, bipolar, biCMOS 공정 등이 선행할 수 있다.
그러므로, 본 발명은 일렉트릿 마이크로폰의 구성요소들을 하나의 기판에 제조함으로써, 제조공정이 단순하고 제조경비도 줄일 수 있는 장점이 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 일렉트릿 마이크로폰의 구성요소들을 하나의 기판에 제조함으로써, 제조공정이 단순하고 제조경비도 줄일 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
도 1a 내지 1d는 종래 기술에 따른 일렉트릿 마이크로폰의 제조 공정도이다.
도 2a 내지 2l은 본 발명에 따른 일렉트릿 마이크로폰의 제조 공정도이다.
도 3은 도 2l의 평면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 하부기판 11 : 진동판
13,131,320 : 하부전극 14,135 : 일렉트릿 물질막
15 : 전하
30 : 상부기판 31,190,310 : 상부전극
32,191,311 : 공기유입구 50,300 : 메탈캔
100 : 실리콘 기판 110,111 : 실리콘 산화막
120,121 : 실리콘 질화막 130,180 : 금속층
140,170 : 포토레지스트층 150,175,176 : 요홈
160 : 종자층(Seed layer) 200 : 전원
210 : 플레이트 221 : 핀
400 : 기판

Claims (10)

  1. 실리콘 기판의 상, 하부 각각에 식각방지막과 저응력막을 순차적으로 형성하는 제 1 단계와;
    상기 실리콘 기판 상부에 있는 저응력막 상부의 일부 영역에 마이크로폰의 하부전극과 일렉트릿 물질막을 순차적으로 형성하는 제 2 단계와;
    상기 저응력막, 하부전극 및 일렉트릿 물질막을 감싸며 희생층을 형성하고, 상기 희생층을 식각하여 상기 하부전극과 이격된 부분에 복수개의 요홈들을 형성하는 제 3 단계와;
    상기 희생층과 복수개의 요홈들을 감싸며 금속으로 이루어진 종자층(Seed layer)을 형성하는 제 4 단계와;
    상기 종자층 상부에 도금틀층을 형성하고 상기 도금틀층의 일부를 제거하여 상부전극의 지지부를 형성하기 위한 상기 복수개의 요홈 영역을 형성하고, 상기 복수개의 요홈들과 이격된 상기 하부전극 상측에 마이크로폰의 공기유입구들을 형성하기 위한 복수개의 작은 요홈들을 형성하는 제 5 단계와;
    상기 복수개의 요홈과 복수개의 작은 요홈들에 금속층을 도금하는 제 6 단계와;
    상기 희생층과 종자층, 도금틀층을 제거하여 복수개의 공기유입구를 갖으며, 복수개의 지지부에 지지되어 부상되는 상부전극을 형성하는 제 7 단계와;
    상기 일렉트릿 물질막에 전하를 주입시키는 제 8 단계로 이루어진 일렉트릿 마이크로폰의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단계의 식각방지막을 실리콘 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 마이크로폰의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단계의 저응력막은 실리콘 질화막과 산화막이 조합된 다층막, 실리콘 질화막, 폴리이미드(Polyimide)막과 테플론(Teflon)막 중 선택된 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 마이크로폰의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계의 일렉트릿막은 실리콘 질화막과 실리콘 산화막이 조합된 다층막, 실리콘 질화막과 테플론 계열(FEP, PTFE, AF)막 중 선택된 어느 하나로 형성하는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 마이크로폰의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 3 단계의 희생층은 포토레지스트층 또는 실리콘 산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 마이크로폰의 제조방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 5 단계의 도금틀층은 포토레지스트층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 마이크로폰의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 8 단계의 일렉트릿 물질막에 전하를 주입시키는 것은,
    전원을 하부전극과 복수의 핀들을 갖는 플레이트에 연결하고, 상기 복수의 핀들을 상기 상부전극에 형성된 복수의 공기유입구들에 삽입시킨 후, 상기 전원에서 전압을 인가하여 상기 일렉트릿 물질막에 전하를 주입시키는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 마이크로폰의 제조방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 6 단계와 제 7 단계 사이에 또는 상기 제 7 단계의 희생층, 종자층과 도금틀층을 제거하는 공정 사이에,
    기판을 절단하여, 각 단위 소자를 분리시키는 공정이 더 구비된 것을 특징으로 하는 일렉트릿 마이크로폰의 제조 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 단계에서 제 8 단계까지의 공정을 수행하여 제조된 일렉트릭 마이크로폰을,
    각 단위 소자 별로 자른 뒤 메탈캔, 전자기 차폐처리된 세라믹과 플라스틱 패키지 중 선택된 어느 하나의 패키지에 삽입, 고정시킨 후, 부가적인 회로 소자를 추가하여 전극을 연결하고 음파(音波)가 들어갈 수 있는 패키지 개방부가 형성되도록 밀봉하여 패키징하는 것을 특징으로 하는 일렉트릿 마이크로폰의 제조 방법.
  10. 제 1 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 단계 내지 제 6 단계 사이에,
    상기 실리콘 기판의 하부에 있는 식각방지막과 실리콘 기판을 순차적으로 식각하여 그 일부를 제거하여 상기 하부전극의 하측에 있는 상기 식각방지막과 저응력막이 부상된 멤브레인(Membrane)을 형성하는 공정이 더 구비된 것을 특징으로 하는 일렉트릿 마이크로폰의 제조 방법.
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