KR101118627B1 - Mems microphone and manufacturing method the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 마이크로폰 및 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 MEMS 마이크로폰 및 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a microphone and a manufacturing method, and more particularly to a MEMS microphone and a manufacturing method.
마이크로폰은 음향분야를 비롯하여 다양한 영역에서 사용되고 있으며, 구동방식에 따라 동전기방식, 압전방식, 압저항방식, 정전용량방식, 접촉방식 등으로 구분된다. Microphones are used in various areas, including acoustics, and are classified into electrokinetic, piezoelectric, piezoresistive, capacitive, and contact methods depending on the driving method.
특히, 음압에 의해 진동하는 대전판과 반대쪽 고정전극으로 구성되어 전기용량변화에 따라 음을 전기신호로 바꾸어 주는 정전용량방식의 경우, 비교적 단순한 구조와 높은 신호대 잡음비 및 우수한 주파수 특성 등으로 음향기기, 정밀계측용 기기 등에 널리 이용되고 있다. In particular, in the case of the capacitive type which consists of a charging plate vibrating by sound pressure and an opposite fixed electrode, and converts sound into an electrical signal according to the change in capacitance, the acoustic device has a relatively simple structure, high signal-to-noise ratio, and excellent frequency characteristics. It is widely used in precision measurement equipment.
한편, 최근 전자기기의 소형화 및 개인용 휴대 멀티미디어 기기의 발달로 초소형 마이크로폰에 대한 수요가 확대되고 있는 바, 저비용 및 고효율의 마이크로폰 제조를 위한 공정 단순화와 수율 향상을 위한 기술들이 요구되고 있다.On the other hand, as the demand for ultra-small microphones is expanding due to the recent miniaturization of electronic devices and the development of personal portable multimedia devices, technologies for simplifying processes and improving yield for low-cost and high-efficiency microphones are required.
본 발명의 실시예들은 안정적인 접합을 위한 솔더부의 두께를 확보함과 동시에 에어갭을 줄여 음향성능을 향상시킨 MEMS 마이크로폰 및 제조방법을 제공하고자 한다. Embodiments of the present invention are to provide a MEMS microphone and a manufacturing method for improving the acoustic performance by reducing the air gap at the same time to secure the thickness of the solder portion for stable bonding.
본 발명의 일 측면에 따르면, 양면에 산화막 및 제 1 질화막이 순차적으로 증착된 제 1 실리콘 기판 일면에 형성된 상기 제 1 질화막 상부에 제 1 전극 및 제 1젖음층을 형성하는 단계; 상기 제 1 젖음층 상부에 제 1 솔더부를 형성하는 단계; 및 상기 제 1 실리콘 기판 타면을 식각하는 단계를 포함하여 멤브레인부를 제조하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계와 병행하여, 양면에 제 2 질화막이 증착된 제 2 실리콘 기판 일면을 식각하여 백플레이트를 형성하는 단계; 상기 제 2 실리콘 기판 타면을 식각하여 솔더 안착부를 형성하는 단계; 상기 제 2 실리콘 기판 양면의 상기 식각된 영역에 열산화막을 형성하고, 상기 솔더 안착부 상부에 제 2 전극 및 제 2 젖음층을 형성하는 단계; 및 상기 제 2 젖음층 상부에 제 2 솔더부를 형성하고, 상기 백플레이트에 음향홀을 형성하는 단계를 포함하여 백플레이트부를 제조하는 제 2 단계; 및 상기 제 1 솔더부 및 상기 제 2 솔더부를 접합하여 상기 멤브레인부 및 상기 백플레이트부를 연결하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰 제조방법이 제공될 수 있다. According to an aspect of the invention, the step of forming a first electrode and a first wet layer on the first nitride film formed on one surface of the first silicon substrate on which both the oxide film and the first nitride film sequentially deposited; Forming a first solder portion on the first wet layer; And etching the other surface of the first silicon substrate to manufacture a membrane portion. In parallel with the first step, forming a back plate by etching one surface of a second silicon substrate having a second nitride film deposited on both surfaces thereof; Etching the other surface of the second silicon substrate to form a solder seat; Forming a thermal oxide film on the etched regions of both surfaces of the second silicon substrate, and forming a second electrode and a second wet layer on the solder seat; And forming a second solder part on the second wetted layer, and forming a sound hole in the back plate. And a third step of joining the first solder part and the second solder part to connect the membrane part and the back plate part.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 양면에 산화막 및 제 1 질화막이 순차적으로 증착된 제 1 실리콘 기판 일면을 식각하여 솔더 안착부를 형성하는 단계; 상기 솔더 안착부 상부에 제 1 열산화막을 형성하고, 상기 제 1 열산화막 상부에 제 1 전극 및 제 1 젖음층을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 젖음층 상부에 제 1 솔더부를 형성하고, 상기 제 1 실리콘 기판 타면을 식각하는 단계를 포함하여 멤브레인부를 제조하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계와 병행하여, 양면에 제 2 질화막이 증착된 제 2 실리콘 기판 일면을 식각하여 백플레이트를 형성하는 단계; 상기 식각된 영역에 제 2 열산화막을 형성하고, 상기 제 2 실리콘 기판 양측 상부에 제 2 전극 및 제 2 젖음층을 형성하는 단계; 및 상기 제 2 젖음층 상부에 제 2 솔더부를 형성하고, 상기 백플레이트에 음향홀을 형성하는 단계를 포함하여 백플레이트부를 제조하는 제 2 단계; 및 상기 제 1 솔더부 및 상기 제 2 솔더부를 접합하여 상기 멤브레인부 및 상기 백플레이트부를 연결하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰 제조방법이 제공될 수 있다. According to another aspect of the invention, the step of etching the one surface of the first silicon substrate in which the oxide film and the first nitride film is sequentially deposited on both sides to form a solder seat; Forming a first thermal oxide film on the solder seat and forming a first electrode and a first wet layer on the first thermal oxide film; And forming a first solder part on the first wetted layer, and etching the other surface of the first silicon substrate. In parallel with the first step, forming a back plate by etching one surface of a second silicon substrate having a second nitride film deposited on both surfaces thereof; Forming a second thermal oxide film on the etched region and forming a second electrode and a second wet layer on both sides of the second silicon substrate; And forming a second solder part on the second wetted layer, and forming a sound hole in the back plate. And a third step of joining the first solder part and the second solder part to connect the membrane part and the back plate part.
또한, 상기 제 1 솔더부는 Au 솔더, 상기 제 2 솔더부는 Sn 솔더이고, 상기 제 1 솔더부 및 상기 제 2 솔더부의 연결은 Au-Sn의 공융점 온도 이상에서 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다. The first solder part may be Au solder, the second solder part may be Sn solder, and the connection of the first solder part and the second solder part may be performed at a eutectic melting point temperature of Au—Sn.
또한, 상기 솔더 안착부의 형성은, 상기 제 1 솔더부가 배치되는 평면과, 상기 평면에서 상기 제 1 실리콘 기판 상부로 경사지는 제 1 경사면이 형성되도록 식각하고, 상기 제 2 실리콘 기판 타면을 상기 제 2 솔더부가 배치되는 평면과, 상기 제 1 경사면과 대응되도록 경사지는 제 2 경사면이 형성되도록 식각하는 것을 특징으로 할 수 있다. The solder seating portion may be etched such that a plane on which the first solder portion is disposed and a first inclined surface inclined from the plane to an upper portion of the first silicon substrate are formed, and the other surface of the second silicon substrate is formed on the second surface. The solder may be etched to form a plane on which the solder part is disposed and a second inclined surface that is inclined to correspond to the first inclined surface.
이 때, 상기 제 3 단계는, 상기 멤브레인부의 상기 제 1 경사면과 상기 백플레이트부의 상기 제 2 경사면)이 서로 맞닿도록 정렬 및 접합하는 것을 특징으로 할 수 있다. In this case, the third step may be characterized in that the first inclined surface of the membrane portion and the second inclined surface of the back plate portion) to be aligned and bonded to each other.
또한, 상기 제 1 경사면과 상기 제 2 경사면이 맞닿는 영역을 실링하는 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the first inclined surface and the second inclined surface may be characterized in that the sealing area.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 외부 음압에 따라 진동하는 멤브레인부와, 상기 멤브레인부와 결합되는 백플레이트부 및 상기 멤브레인부 및 상기 백플레이트부를 접합시키는 솔더부를 포함하는 MEMS 마이크로폰에 있어서, 상기 백플레이트부의 상부에는 상기 솔더부가 리세스되어 안착되는 솔더 안착부가 형성된 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰이 제공될 수 있다. According to another aspect of the present invention, in the MEMS microphone comprising a membrane portion vibrating according to the external sound pressure, a back plate portion coupled to the membrane portion and a solder portion for bonding the membrane portion and the back plate portion, the bag The upper part of the plate portion may be provided with a MEMS microphone, characterized in that the solder seat portion is formed is recessed seated.
한편, 외부 음압에 따라 진동하는 멤브레인부와, 상기 멤브레인부와 결합되는 백플레이트부및 상기 멤브레인부및 상기 백플레이트부를 접합시키는 솔더부를 포함하는 MEMS 마이크로폰에 있어서, 상기 멤브레인부의 하부에는 상기 솔더부가 리세스되어 안착되는 솔더 안착부가 형성된 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰이 제공될 수 있다. On the other hand, in the MEMS microphone including a membrane portion vibrating according to an external sound pressure, a back plate portion coupled to the membrane portion and a solder portion for joining the membrane portion and the back plate portion, wherein the solder portion in the lower portion of the membrane portion MEMS microphones can be provided, characterized in that the solder seat is formed to be set and seated.
이 때, 상기 솔더 안착부는, 상기 솔더부가 배치되는 평면; 및 상기 평면에서 상기 멤브레인부 상부로 경사지는 제 1 경사면을 포함하고, 상기 백플레이트부는 상부에 상기 제 1 경사면과 대응되도록 경사지는 제 2 경사면을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.At this time, the solder seating portion, the plane in which the solder portion is disposed; And a first inclined surface inclined to the upper portion of the membrane in the plane, and the back plate portion may include a second inclined surface inclined to correspond to the first inclined surface.
본 발명의 실시예들은 멤브레인부 또는 백플레이트부에 솔더 안착부를 형성함으로써, 안정적인 접합을 위한 솔더부의 두께를 확보하면서도 동시에 에어갭을 줄여 마이크로폰의 음향성능을 향상시킬 수 있다. Embodiments of the present invention can improve the acoustic performance of the microphone by reducing the air gap while ensuring the thickness of the solder portion for stable bonding by forming a solder seating portion in the membrane portion or the back plate.
또한, 멤브레인부 및 백플레이트부에 서로 대응하는 경사면을 형성하여 정렬 및 접합함으로써, 별도의 정렬기를 사용하지 않고서도 멤브레인부 및 백플레이트부를 정확하고 간편하게 정렬하여 접합할 수 있다.In addition, by forming the inclined surfaces corresponding to each other and aligned and bonded to the membrane portion and the back plate portion, it is possible to accurately and simply align and bond the membrane portion and the back plate portion without using a separate aligner.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 마이크로폰 제조방법의 순서도이다.
도 2a는 도 1의 MEMS 마이크로폰 제조방법에 따른 멤브레인부의 제조순서를 공정별로 나타낸 단면도이다.
도 2b는 도 1의 MEMS 마이크로폰 제조방법에 따른 백플레이트부의 제조순서를 공정별로 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1의 MEMS 마이크로폰 제조방법에 따라 제조된 MEMS 마이크로폰의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS 마이크로폰 제조방법의 순서도이다.
도 5a는 도 4의 MEMS 마이크로폰 제조방법에 따른 멤브레인부의 제조순서를 공정별로 나타낸 단면도이다.
도 5b는 도 4의 MEMS 마이크로폰 제조방법에 따른 백플레이트부의 제조순서를 공정별로 나타낸 단면도이다.
도 6은 도 4의 MEMS 마이크로폰 제조방법에 따라 제조된 MEMS 마이크로폰의 단면도이다.
도 7은 도 4의 MEMS 마이크로폰 제조방법에 따라 제조된 MEMS 마이크로폰의 변형예를 나타낸 단면도이다.1 is a flow chart of a method for manufacturing a MEMS microphone according to an embodiment of the present invention.
2A is a cross-sectional view illustrating a manufacturing procedure of a membrane unit according to the MEMS microphone manufacturing method of FIG. 1 according to processes.
FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating a manufacturing procedure of the back plate unit according to the MEMS microphone manufacturing method of FIG. 1 according to processes. FIG.
3 is a cross-sectional view of a MEMS microphone manufactured according to the MEMS microphone manufacturing method of FIG. 1.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a MEMS microphone according to another embodiment of the present invention.
5A is a cross-sectional view illustrating a manufacturing procedure of a membrane unit according to the MEMS microphone manufacturing method of FIG. 4 according to processes.
5B is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the back plate unit according to the MEMS microphone manufacturing method of FIG. 4 according to processes.
6 is a cross-sectional view of a MEMS microphone manufactured according to the MEMS microphone manufacturing method of FIG. 4.
7 is a cross-sectional view showing a modification of the MEMS microphone manufactured according to the MEMS microphone manufacturing method of FIG. 4.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 마이크로폰(100) 제조방법의 순서도이다. 1 is a flowchart of a method of manufacturing a
도 1을 참조하면, MEMS 마이크로폰 제조방법(S)은 멤브레인부(110)를 제조하는 제 1 단계(S10)와, 상기 제 1 단계(S10)와 병행하여 수행되고 백플레이트부(120)를 제조하는 제 2 단계(S20) 및 멤브레인부(110)와 백플레이트부(120)를 연결하는 제 3 단계(S30)를 포함한다. 이하에서는, 각 단계에 대하여 상세히 설명하도록 한다. Referring to Figure 1, MEMS microphone manufacturing method (S) is performed in parallel with the first step (S10) and the first step (S10) to manufacture the
1. 제 1 단계1. The first step
도 2a는 도 1의 MEMS 마이크로폰 제조방법(S)에 따른 멤브레인부(110)의 제조순서를 공정별로 나타낸 단면도이다. 2A is a cross-sectional view illustrating a manufacturing procedure of the
도 2a를 참조하면, 제 1 실리콘 기판(111) 양면에 산화막(112)을 증착하고, 산화막(112) 상부에 제 1 질화막(113)을 순차적으로 증착한다. Referring to FIG. 2A, an
산화막(112, SiO2)은 건식식각의 차폐 물질로 기능하며, 예를 들면 저압화학확기상증착법(LPCVD, low pressure chemical vapor deposition)을 이용하여 증착할 수 있다. 산화막(112)의 두께는 약 500 nm일 수 있다. The
제 1 질화막(113)은 진동막으로 기능하며, 약 1 ㎛의 두께로 증착시킬 수 있다. 한편, 제 1 질화막(113)으로 저응력 질화막(low stress SiNx)을 이용하는 것이 가능하다. 이 경우에는 상기 진동막의 유연성을 향상시키는 효과가 있다. 한편, 산화막(112) 및 제 1 질화막(113)이 증착된 실리콘 기판을 제 1 실리콘 기판(111)으로 사용하는 것도 가능하다. The
이후, 제 1 실리콘 기판(111) 양면에 증착된 제 1 질화막(113) 중 어느 하나의 상부에 제 1 전극(114) 및 후술할 공융점 접합을 위한 제 1 젖음층(114a)을 형성한다. 제 1 전극(114)은 예를 들어 Ti/Au(2000Å/1000Å) 박막을 증착함으로써 형성 가능하다(이상 S11). 한편, 제 1 젖음층(114a)은 Au, Ni, Cr 중 어느 하나를 증착함으로써 형성 가능하다. Subsequently, a
다음으로, 제 1 젖음층(114a) 상부에 제 1 솔더부(115)를 형성한다. 제 1 솔더부(115)는 멤브레인부(110) 및 백플레이트부(120)를 서로 연결하는 역할을 수행한다. 한편, 상기 연결은 공융점 접합(Eutectic Bonding)에 의하여 수행될 수 있다. 이 경우, 제 1 솔더부(115)는 Au 솔더를 사용하고, 후술할 제 2 솔더부(127)은 Sn 솔더를 사용하여 Au-Sn 합금의 공융점을 이용한 공융점 접합시키는 것이 가능하다(이상 S12).Next, the
다음으로, 제 1 실리콘 기판(111) 타면을 식각하여 멤브레인부(110)를 제조한다. 상기 식각은 DRIE(Deep Reactive Ion Etch)법을 이용한 비등방 식각일 수 있다(이상 S13). Next, the other surface of the
2. 제 2 단계2. Second Step
도 2b는 도 1의 MEMS 마이크로폰 제조방법(S)에 따른 백플레이트부(120)의 제조순서를 공정별로 나타낸 단면도이다. 도 2b를 참조하면, 제 2 단계(S20)은 제 1 단계(S10)와 병행하여 이루어진다. 즉, 제 1 단계(S10) 및 제 2 단계(S20)는 순서에 구애받지 않는다. FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating a manufacturing procedure of the
제 2 단계(S20)는 우선, 제 2 실리콘 기판(121) 양면에 제 2 질화막(SiNx3N4, 122)을 증착한다. 제 2 질화막(122)은 습식식각 차폐 물질로서 기능하고, 예를 들면 저압화학기상증착법(LPCVD)을 이용하여 약 1 ㎛의 두께로 증착시킬 수 있다. 한편, 제 2 질화막(122)이 증착된 실리콘 기판을 제 2 실리콘 기판(121)으로 사용하는 것도 가능하다. In the second step S20, first, second nitride layers SiN x 3 N 4 and 122 are deposited on both surfaces of the
이후, 제 2 실리콘 기판(121) 일면을 식각하여 백플레이트(123)을 형성한다. 예를 들어, 제 2 실리콘 기판(121) 일면을 습식식각하여 백플레이트(123) 두께를 300 ㎛ 이내가 되도록 형성하는 것이 가능하다(이상 S21).Thereafter, one surface of the
다음으로, 제 2 실리콘 기판(121) 타면을 식각하여 솔더 안착부(124)를 형성한다. 솔더 안착부(124)는 후술할 제 2 솔더부(127)를 안착시킴으로써, 솔더의 두께를 확보하면서도 에어갭을 줄이는 역할을 수행한다. Next, the other surface of the
솔더 안착부(124)는 제 2 실리콘 기판(121) 타면에서, 멤브레인부(110)와 접합시 멤브레인부(110)의 제 1 솔더부(115)와 대응되는 위치를 소정 깊이로 리세스되도록 식각함으로써 형성할 수 있다(이상 S22).The
다음으로, 제 2 실리콘 기판(121) 양면의 상기 식각된 영역에 절연을 위한 열산화막(125)을 형성하고, 솔더 안착부(124) 상부에는 제 2 전극(126) 및 제 2 젖음층(126a)을 형성한다. 제 2 전극(126)은 예를 들어 Ti/Au(2000Å/1000Å) 박막을 전자선 증발법(e-beam evaporation)으로 증착함으로써 형성 가능하다(이상 S23).Next, a
다음으로 제 2 젖음층(126a) 상부에 제 2 솔더부(127)를 형성한다. 제 2 솔더부(127)는 제 1 솔더부(115)와 접합함으로써, 멤브레인부(110) 및 백플레이트부(120)를 서로 연결하는 역할을 수행한다. Next, a
상술한 것과 같이, 제 1 솔더부(115)를 Au 솔더를 사용하는 경우에, 제 2 솔더부(127)는 Sn 솔더를 사용하는 것이 가능하다. 물론, 제 1 솔더부(115) 및 제 2 솔더부(127)의 재료는 Au/Sn에 한정되지 않고 공융점 접합이 가능한 합금이면 어느 것이나 사용 가능하다.As described above, in the case where Au solder is used as the
이후, 백플레이트(123)에 음향홀(128)을 형성한다. 음향홀(128)은 멤브레인부(110)의 공진으로 인한 공기층 감쇠값을 감소시키는 역할을 수행하며, 복수 개의 홀을 형성함으로써 구성 가능하다(이상 S24). 한편, 음향홀(128)은 DRIE을 사용하여 형성 가능하다. 또한, 백플레이트(123)에는 외부 전극 연결을 위한 슬롯(미도시)을 동시공정으로 형성하는 것이 가능하다. Thereafter, an
3. 제 3 단계3. The third step
도 3은 도 1의 MEMS 마이크로폰 제조방법에 따라 제조된 MEMS 마이크로폰의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a MEMS microphone manufactured according to the MEMS microphone manufacturing method of FIG. 1.
도 3을 참조하면, MEMS 마이크로폰(100)은 멤브레인부(110)와 백플레이트부(120)를 연결하여 제조된다. 멤브레인부(110)와 백플레이트부(120)의 연결은 제 1 솔더부(115) 및 제 2 솔더부(127)를 공융접합 함으로써 가능하다. 예를 들어, 접합정렬기에 멤브레인부(110)와 백플레이트부(120)를 정렬한 후, 약 300℃에서 공융 밀봉접합 시킬 수 있다. 솔더부(115, 127)를 구성하는 Au/Sn 합금의 공융점은 약 280℃이므로 300℃에서 공융접합이 가능하다. Referring to FIG. 3, the
에어갭(g)은 제 1 전극(114) 및 제 2 전극(126) 사이의 공기층을 의미하며, 에어갭(g)의 두께는 마이크로폰의 음향성능에 큰 영향을 미친다. 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 마이크로폰 제조방법(S)은 솔더의 크기를 축소시키지 않고 안정적인 접합을 위한 솔더 두께를 확보하면서도, 에어갭(g)을 종래보다 줄일 수 있는 효과가 있다.
The air gap g refers to an air layer between the
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS 마이크로폰 제조방법에 대하여 설명하기로 한다. 한편, 전술한 실시예와 동일한 구성 또는 방법에 대해서는 반복 설명을 생략하기로 한다. Hereinafter, a method of manufacturing a MEMS microphone according to another embodiment of the present invention will be described. On the other hand, repeated description of the same configuration or method as the above embodiment will be omitted.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS 마이크로폰 제조방법(S1)의 순서도이다. Figure 4 is a flow chart of a MEMS microphone manufacturing method (S1) according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, MEMS 마이크로폰 제조방법(S1)은 멤브레인부(210)를 제조하는 제 1 단계(S100)와, 상기 제 1 단계(S100)와 병행하여 수행되고 백플레이트부(220)를 제조하는 제 2 단계(S200) 및 멤브레인부(210)와 백플레이트부(220)를 연결하는 제 3 단계(S300)을 포함한다. 이하에서는, 각 단계에 대하여 상세히 설명하도록 한다. Referring to FIG. 4, the MEMS microphone manufacturing method S1 is performed in parallel with the first step S100 of manufacturing the
1. 제 1 단계1. The first step
도 5a는 도 4의 MEMS 마이크로폰 제조방법(S1)에 따른 멤브레인부(210)의 제조순서를 공정별로 나타낸 단면도이다. FIG. 5A is a cross-sectional view illustrating a manufacturing procedure of the
도 5a를 참조하면, 제 1 실리콘 기판(211) 양면에 산화막(212) 및 제 1 질화막(213)을 증착하고, 제 1 실리콘 기판(211) 일면을 식각하여 솔더 안착부(216)를 형성한다. 즉, 전술한 실시예에서는 백플레이트부에 솔더 안착부를 형성하였는데, 본 실시예에서는 멤브레인부(210)에 솔더 안착부(216)를 형성한다는 점에서 차이가 있다.Referring to FIG. 5A, an
솔더 안착부(216)은 제 1 실리콘 기판(211) 일면에서, 후술할 백플레이트부(220)와 접합시 백플레이트부(220)의 제 2 솔더부(227)와 대응되는 위치를 소정 깊이로 리세스 되도록 식각함으로써 형성 가능하다(이상 S110). The
다음으로, 솔더 안착부(216) 상부에 절연을 위한 제 1 열산화막(217)을 형성하고, 제 1 열산화막(217) 상부에 제 1 전극(214) 및 제 1 젖음층(214a)을 형성한다(S120)(이상 S120).Next, a first
다음으로, 제 1 젖음층(214a) 상부에 제 1 솔더부(215)를 형성하고, 제 1 실리콘 기판(211) 타면을 식각하여 멤브레인부(210)를 제조한다. 산화막(212), 제 1 질화막(213), 솔더 안착부(216), 열산화막(217), 제 1 전극(214), 제 1 젖음층(214a) 및 제 1 솔더부(215)는 전술한 실시예와 동일 또는 유사한 바, 상세한 설명은 생략하기로 한다. Next, the
2. 제 2 단계2. Second Step
도 5b는 도 4의 MEMS 마이크로폰 제조방법(S1)에 따른 백플레이트부(220)의 제조순서를 공정별로 나타낸 단면도이다. FIG. 5B is a cross-sectional view illustrating a manufacturing procedure of the
도 5b를 참조하면, 제 2 실리콘 기판(221) 양면에 제 2 질화막(222)를 증착하고, 일면을 식각하여 백플레이트(223)을 형성한다(이상 S210).Referring to FIG. 5B, a
다음으로, 상기 식각된 영역에 절연을 위한 제 2 열산화막(225)를 형성하고, 제 2 실리콘 기판(221) 양측 상부에 제 2 전극(226) 및 제 2 젖음층(226a)를 형성한다. 제 2 전극(226)은 멤브레인부(210)의 제 1 전극(214)과 대응되는 위치에 형성한다(이상 S220). Next, a second
다음으로, 제 2 젖음층(226a) 상부에 제 2 솔더부(227)를 형성하고, 백플레이트(223)에 음향홀(228)을 형성하여 백플레이트부(220)를 제조한다(이상 S230). 제 2 질화막(222), 열산화막(225), 제 2 전극(226), 제 2 젖음층(226a), 제 2 솔더부(227) 및 음향홀(228)은 전술한 실시예와 동일 또는 유사한 바, 상세한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 백플레이트(2123)에는 외부 전극 연결을 위한 슬롯(미도시)을 동시공정으로 형성하는 것이 가능하다. Next, the
3. 제 3 단계3. The third step
도 6은 도 4의 MEMS 마이크로폰 제조방법(S1)에 따라 제조된 MEMS 마이크로폰(200)의 단면도이다. FIG. 6 is a cross-sectional view of the
도 6을 참조하면, MEMS 마이크로폰(200)은 멤브레인부(210)와 백플레이트부(220)를 연결하여 제조된다. 상기 연결방법은 전술한 실시예와 동일 또는 유사하다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS 마이크로폰 제조방법(S1)은 솔더의 크기를 축소시키지 않고 안정적인 접합을 위한 솔더 두께를 확보하면서도, 에어갭(g)을 종래보다 줄일 수 있는 효과가 있다.
Referring to FIG. 6, the
이하에서는, 도 4의 MEMS 마이크로폰 제조방법(S1)에 따라 제조된 MEMS 마이크로폰(a)의 변형예에 대하여 설명하기로 한다. 한편, 전술한 실시예와 동일한 구성 또는 방법에 대해서는 반복 설명을 생략하기로 한다. Hereinafter, a modification of the MEMS microphone a manufactured according to the MEMS microphone manufacturing method S1 of FIG. 4 will be described. On the other hand, repeated description of the same configuration or method as the above embodiment will be omitted.
도 7은 도 4의 MEMS 마이크로폰 제조방법(S1)에 따라 제조된 MEMS 마이크로폰(a)의 변형예를 나타낸 단면도이다.7 is a cross-sectional view showing a modification of the MEMS microphone (a) manufactured according to the MEMS microphone manufacturing method (S1) of FIG.
도 7을 참조하면, MEMS 마이크로폰(a)은 멤브레인부(210)와 백플레이트부(220)에 서로 대응하는 경사면을 형성하여 정렬 및 접합하는 것을 특징으로 한다. Referring to FIG. 7, the MEMS microphone (a) may form inclined surfaces corresponding to each other on the
상기 경사면은 솔더 안착부(217)를 형성할 때, 형성 가능하다. 예를 들어, 솔더 안착부(217)는 평면(217a)과 제 1 경사면(217b)을 포함하여 형성할 수 있다. 평면(217a)은 제 1 솔더부(215)가 배치되는 평평한 면에 해당하며, 제 1 경사면(217b)은 평면(217a)에서 제 1 실리콘 기판(211) 상부로 경사지는 면에 해당한다. The inclined surface may be formed when the
한편, 제 2 실리콘 기판(221) 타면을 식각할 때에 제 2 솔더부(227)가 배치되는 평면(221a)과 제 1 경사면(217b)과 대응되도록 경사지는 제 2 경사면(221b)을 형성할 수 있다. Meanwhile, when etching the other surface of the
즉, 멤브레인부(210)에 형성된 제 1 경사면(217b)과 백플레이트부(220)에 형성된 제 2 경사면(221b)은 서로 맞닿도록 정렬 및 접합 될 수 있다. 이 경우에는, 별도의 정렬기(bonding aligner)를 사용하지 않고서도 멤브레인부(210) 및 백플레이트(220)를 정확하고 간편하게 정렬하여 접합할 수 있는 효과가 있다. That is, the first
한편, 제 1 경사면(217b)과 제 2 경사면(221b)가 맞닿는 영역은 실링하여 공기가 새어나가는 것을 방지할 수 있다. On the other hand, the area where the first
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, many modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.
100,200,300: MEMS 마이크로폰
110,210: 멤브레인부 111,211: 제 1 실리콘 기판
112,212: 산화막 113,213: 제 1 질화막
114,214: 제 1 전극 114a,214a: 제 1 젖음층
115,215: 제 1 솔더부
216: 솔더 안착부 217: 열산화막
120,220: 백플레이트부 121,221: 제 2 실리콘 기판
122,222: 제 2 질화막 123,223: 백플레이트
124,224: 솔더 안착부 125,225: 열산화막
126,226: 제 2 전극 126a,226a: 제 2 젖음층
127,227: 제 2 솔더부
128,228: 음향홀 g:에어갭
216a,221a: 평면 216b: 제 1 경사면
221b: 제 2 경사면100,200,300: MEMS microphone
110,210: membrane portion 111,211: first silicon substrate
112,212: oxide film 113,213: first nitride film
114,214:
115,215: first solder portion
216: solder seat 217: thermal oxide film
120,220: back plate portion 121,221: second silicon substrate
122,222: second nitride film 123,223: back plate
124,224: solder seat 125,225: thermal oxide film
126,226:
127,227: second solder portion
128,228: Sound hole g: Air gap
216a and 221a: plane 216b: first inclined surface
221b: second slope
Claims (9)
상기 제 1 젖음층(114a) 상부에 제 1 솔더부(115)를 형성하는 단계(S12); 및
상기 제 1 실리콘 기판(111) 타면을 식각하는 단계(S13)를 포함하여 멤브레인부(110)를 제조하는 제 1 단계(S10);
상기 제 1 단계(S10)와 병행하여, 양면에 제 2 질화막(122)이 증착된 제 2 실리콘 기판(121) 일면을 식각하여 백플레이트(123)를 형성하는 단계(S21);
상기 제 2 실리콘 기판(121) 타면을 식각하여 솔더 안착부(124)를 형성하는 단계(S22);
상기 제 2 실리콘 기판(121) 양면의 상기 식각된 영역에 열산화막(125)을 형성하고, 상기 솔더 안착부(124) 상부에 제 2 전극(126) 및 제 2 젖음층(126a)를 형성하는 단계(S23); 및
상기 제 2 젖음층(126a) 상부에 제 2 솔더부(127)를 형성하고, 상기 백플레이트(123)에 음향홀(128)을 형성하는 단계(S24)를 포함하여 백플레이트부(120)를 제조하는 제 2 단계(S20); 및
상기 제 1 솔더부(115) 및 상기 제 2 솔더부(127)를 접합하여 상기 멤브레인부(110) 및 상기 백플레이트부(120)를 연결하는 제 3 단계(S30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰 제조방법.
The first electrode 114 and the first wetting layer 114a are formed on the first nitride film 113 formed on one surface of the first silicon substrate 111 on which the oxide film 112 and the first nitride film 113 are sequentially deposited on both surfaces. Forming a step (S11);
Forming a first soldering portion (115) on the first wetting layer (114a) (S12); And
A first step (S10) of manufacturing a membrane part (110), including etching the other surface of the first silicon substrate (111) (S13);
In parallel with the first step (S10), the step of forming a back plate (123) by etching one surface of the second silicon substrate 121, the second nitride film 122 is deposited on both surfaces (S21);
Etching the other surface of the second silicon substrate 121 to form a solder seating portion 124 (S22);
A thermal oxide film 125 is formed in the etched regions on both sides of the second silicon substrate 121, and a second electrode 126 and a second wetting layer 126a are formed on the solder seat 124. Step S23; And
Forming a second solder part 127 on the second wetting layer 126a and forming an acoustic hole 128 in the back plate 123 (S24). Manufacturing a second step (S20); And
And a third step S30 of joining the first solder part 115 and the second solder part 127 to connect the membrane part 110 and the back plate part 120. MEMS microphone manufacturing method.
상기 솔더 안착부(216) 상부에 제 1 열산화막(217)을 형성하고, 상기 제 1 열산화막(217) 상부에 제 1 전극(214) 및 제 1 젖음층(214a)을 형성하는 단계(S120); 및
상기 제 1 젖음층(214a) 상부에 제 1 솔더부(215)를 형성하고, 상기 제 1 실리콘 기판(211) 타면을 식각하는 단계(S130)를 포함하여 멤브레인부(210)를 제조하는 제 1 단계(S100);
상기 제 1 단계(S100)와 병행하여, 양면에 제 2 질화막(222)이 증착된 제 2 실리콘 기판(221) 일면을 식각하여 백플레이트(223)를 형성하는 단계(S210);
상기 식각된 영역에 제 2 열산화막(225)을 형성하고, 상기 제 2 실리콘 기판(221) 양측 상부에 제 2 전극(226) 및 제 2 젖음층(226a)을 형성하는 단계(S220); 및
상기 제 2 젖음층(226a) 상부에 제 2 솔더부(227)를 형성하고, 상기 백플레이트(223)에 음향홀(228)을 형성하는 단계(S230)를 포함하여 백플레이트부(220)를 제조하는 제 2 단계(S200); 및
상기 제 1 솔더부(215) 및 상기 제 2 솔더부(227)를 접합하여 상기 멤브레인부(210) 및 상기 백플레이트부(220)를 연결하는 제 3 단계(S300)를 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰 제조방법.
Etching one surface of the first silicon substrate 211 on which the oxide film 212 and the first nitride film 213 are sequentially deposited on both surfaces to form a solder seating portion 216 (S110);
Forming a first thermal oxide film 217 on the solder seat 216 and forming a first electrode 214 and a first wet layer 214a on the first thermal oxide film 217 (S120). ); And
Forming a first solder part 215 on the first wetting layer 214a and etching the other surface of the first silicon substrate 211 (S130) to manufacture the membrane part 210. Step S100;
In parallel with the first step (S100), a step of forming a back plate (223) by etching one surface of the second silicon substrate (221) on which the second nitride film (222) is deposited on both surfaces (S210);
Forming a second thermal oxide film 225 on the etched region and forming a second electrode 226 and a second wet layer 226a on both sides of the second silicon substrate 221 (S220); And
Forming a second solder part 227 on the second wetting layer 226a and forming an acoustic hole 228 in the back plate 223 (S230). Manufacturing a second step (S200); And
And a third step (S300) of joining the first solder part 215 and the second solder part 227 to connect the membrane part 210 and the back plate part 220. MEMS microphone manufacturing method.
상기 제 1 솔더부는 Au 솔더, 상기 제 2 솔더부는 Sn 솔더이고,
상기 제 1 솔더부 및 상기 제 2 솔더부의 연결은 Au-Sn의 공융점 온도 이상에서 수행되는 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰 제조방법.
The method according to claim 1 or 2,
The first solder portion is Au solder, the second solder portion is Sn solder,
The first solder portion and the second solder portion is connected to the MEMS microphone manufacturing method, characterized in that carried out above the eutectic point temperature of Au-Sn.
상기 솔더 안착부(216)의 형성은,
상기 제 1 솔더부(215)가 배치되는 평면(216a)과,
상기 평면(216a)에서 상기 제 1 실리콘 기판(211) 상부로 경사지는 제 1 경사면(216b)이 형성되도록 식각하고,
상기 제 2 실리콘 기판(221) 타면을 상기 제 2 솔더부(227)가 배치되는 평면(221a)과,
상기 제 1 경사면(216b)과 대응되도록 경사지는 제 2 경사면(221b)이 형성되도록 식각하는 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰 제조방법.
The method of claim 2,
Formation of the solder seat 216 is,
A plane 216a on which the first solder portion 215 is disposed;
Etching is performed such that a first inclined surface 216b inclined from the plane 216a to the upper portion of the first silicon substrate 211 is formed.
The other surface of the second silicon substrate 221 on the plane 221a on which the second solder portion 227 is disposed;
And etching the second inclined surface (221b) to be inclined to correspond to the first inclined surface (216b).
상기 제 3 단계(S300)는,
상기 멤브레인부(210)의 상기 제 1 경사면(216b)과 상기 백플레이트부(220)의 상기 제 2 경사면(221b)이 서로 맞닿도록 정렬 및 접합하는 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰 제조방법.
The method of claim 4, wherein
The third step (S300),
And aligning and bonding the first inclined surface (216b) of the membrane portion (210) and the second inclined surface (221b) of the back plate portion (220) to abut each other.
상기 제 1 경사면(216b)과 상기 제 2 경사면(221b)이 맞닿는 영역을 실링하는 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰 제조방법.
6. The method of claim 5,
And sealing the area where the first inclined surface (216b) and the second inclined surface (221b) contact each other.
상기 백플레이트부(120)의 상부에는 상기 제2 솔더부(127)가 리세스되어 안착되는 솔더 안착부(125)가 형성된 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰.
The membrane part 110 vibrating according to external sound pressure, the back plate part 120 coupled to the membrane part 110, and the first solder part bonding the membrane part 110 and the back plate part 120 to each other. In the MEMS microphone including the 115 and the second solder portion 127,
MEMS microphone, characterized in that the upper portion of the back plate portion 120 is formed with a solder mounting portion 125 is recessed and seated in the second solder portion (127).
상기 멤브레인부(210)의 하부에는 상기 제1 솔더부(215)가 리세스되어 안착되는 솔더 안착부(217)가 형성된 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰.
A membrane portion 210 vibrating according to an external sound pressure, a back plate portion 220 coupled to the membrane portion 210 and a first solder portion for bonding the membrane portion 210 and the back plate portion 220 to each other. In the MEMS microphone including the 215 and the second solder portion 227,
MEMS microphone, characterized in that the lower portion of the membrane portion 210 is formed with a solder seat portion 217, the first solder portion 215 is recessed and seated.
상기 솔더 안착부(217)는,
상기 제1 솔더부(215)가 배치되는 평면(217a); 및
상기 평면(217a)에서 상기 멤브레인부(210) 상부로 경사지는 제 1 경사면(217b)을 포함하고,
상기 백플레이트부(220)는 상부에 상기 제 1 경사면(216b)과 대응되도록 경사지는 제 2 경사면(221b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 MEMS 마이크로폰.The method of claim 8,
The solder seat 217 is,
A plane 217a on which the first solder portion 215 is disposed; And
A first inclined surface 217b inclined from the plane 217a to the upper portion of the membrane portion 210,
The back plate portion 220 is a MEMS microphone, characterized in that it comprises a second inclined surface (221b) inclined to correspond to the first inclined surface (216b).
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