KR101201262B1 - Vibratile Membrane and Backchamber of A Capacitive Type MEMS Microphone and Method for Manufacturing the Same - Google Patents
Vibratile Membrane and Backchamber of A Capacitive Type MEMS Microphone and Method for Manufacturing the Same Download PDFInfo
- Publication number
- KR101201262B1 KR101201262B1 KR1020110049769A KR20110049769A KR101201262B1 KR 101201262 B1 KR101201262 B1 KR 101201262B1 KR 1020110049769 A KR1020110049769 A KR 1020110049769A KR 20110049769 A KR20110049769 A KR 20110049769A KR 101201262 B1 KR101201262 B1 KR 101201262B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- insulating layer
- metal layer
- back plate
- layer
- vibrating membrane
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
- H04R31/003—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor for diaphragms or their outer suspension
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R19/00—Electrostatic transducers
- H04R19/04—Microphones
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 정전용량형 마이크로폰 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음파(Sound Wave) 유입으로 인해 진동막의 진동 시 진동막과 백플레이트의 합착 방지, 진동막의 응력 조절이 가능한 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a capacitive microphone and a method of manufacturing the same, and more particularly, MEMS (Micro Electro) capable of preventing the adhesion of the vibrating membrane and the back plate during vibration of the vibrating membrane due to the inflow of sound waves, and controlling the stress of the vibrating membrane. Mechanical Systems) based on the vibration membrane and the back plate of the capacitive microphone and a method of manufacturing the same.
MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기반의 정전용량형 마이크로폰은 음압에 의한 진동막과 백플레이트(Backplate) 사이의 정전용량 변화를 전기적 신호로 변환하는 원리를 갖는다. 전기적 신호의 변환과 바이어스 인가를 위해 도 1에 도시된 바와 같이 진동막과 백플레이트가 도전성 전극의 단일물질로 이루어진다.MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) -based capacitive microphones have the principle of converting the capacitance change between the vibrating membrane and the backplate due to sound pressure into an electrical signal. As illustrated in FIG. 1, the vibration membrane and the back plate are made of a single material of a conductive electrode for converting an electrical signal and applying a bias.
도 1은 종래 기술에 따른 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기반의 정전용량형 마이크로폰의 단면도이다. 도시된 바와 같이 일반적인 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기반의 정전용량형 마이크로폰은 실리콘 기판(101), 단일 진동막(102), 종래의 백플레이트(103)을 포함한다.1 is a cross-sectional view of a capacitive microphone based on MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) according to the prior art. As shown, a typical Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) based capacitive microphone includes a
단일 진동막(102)는 지멘스(Siemens) 방식, FBR(Fluidized Bed Reactor) 방식, MG-SoG(Solar Grade Metallurgical Silicon) 방식, VLD(Vapor-to-Liquid Deposition) 방식으로 제조된 폴리 실리콘(Poly Silicon) 소재로 이루어진다. 아울러, 금속막으로 이루어진다.The single
단일 진동막(102)은 CVD(Chemical Vapor Deposition) 방식으로 제조되고, 음압에 의한 정전용량의 변화를 전기적 신호로 변환하기 위해 이온 임플란트(Ion implant) 방식으로 도전성 물질을 도핑(Doping)한다. 종래의 백플레이트(103) 또한 도전성 물질이 도핑(Doping)된 폴리 실리콘(Poly Silicon) 소재로 이루어진다. 아울러, 종래의 백플레이트(103)는 전기 도금(Electro Plating) 방식에 의해 형성된 금속후막을 이용하여 바이어스 인가를 가할 수 있도록 한다.The single
이러한 방식으로 제조된 단일 진동막(102)과 종래의 백플레이트(103)로 이루어진 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기반의 정전용량형 마이크로폰은 외부로부터 과도한 음압이 유입되면 진동막의 붕괴가 발생된다. 또한, 휴대폰 등 마이크로폰이 사용되는 기기에서 발생할 수 있는 정전기력(Electrostatic Force)의 영향으로 진동막와 백플레이트가 합착되는 현상이 발생된다. 이로 인해 마이크로폰의 감도를 떨어뜨리고, 내부 손상을 가져오게 된다.Capacitive microphone based on MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) consisting of a single
본 발명은 위에서 서술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 진동막이 단일 물질로 이루어진 경우 발생하는 진동막과 백플레이트의 합착현상을 방지하고, 외부 온도 또는 습도에 의한 진동막과 백플레이트의 산화현상을 방지하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 및 그 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention is to solve the above-described problems, to prevent the adhesion of the vibration membrane and the back plate generated when the vibration membrane is made of a single material, and to prevent oxidation of the vibration membrane and the back plate due to external temperature or humidity An object of the present invention is to provide a vibrating membrane and a back plate of a MEMS-based capacitive microphone.
나아가, 외부 음파(Sound Wave)에 의한 과도한 음압, 정전기 또는 물리적 충격으로 발생하는 깨짐과 진동막의 붕괴현상을 방지하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 및 그 제조방법을 제공함을 그 목적으로 한다.Furthermore, the present invention provides a vibrating membrane and a back plate of a MEMS-based capacitive microphone that prevent breakage and collapse of a vibrating membrane caused by excessive sound pressure, static electricity or physical shock caused by external sound waves. The purpose.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 제조방법은 기판을 준비하는 단계, 기판의 상부에 제 1 절연층을 형성하는 단계, 제 1 절연층의 상부에 제 1 금속층을 형성하고, 제 1 금속층의 외면을 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)하는 단계, 패터닝된 제 1 금속층에 하부 도전선을 형성하고, 제 1 금속층의 상부에 제 2 절연층을 형성하여 진동막를 취득하는 단계, 진동막의 상부에 에어 갭(Air Gap)을 위한 희생층을 형성하고, 희생층의 외면을 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 패터닝하고 에칭(Etching)하는 단계, 패터닝된 희생층의 상부에 제 3 절연층을 형성하고, 복수의 음파유입홀 형성을 위해 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)는 단계, 제 3 절연층의 상부에 제 2 금속층을 형성하고, 제 2 금속층의 외면과 복수의 상기 음파유입홀 형성을 위해 상부를 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)하는 단계, 패터닝된 제 2 금속층에 상부 도전선을 형성하고, 제 2 금속층의 상부에 제 4 절연층을 형성하며, 복수의 음파유입홀 형성을 위해 상부를 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)하여 백플레이트를 취득하는 단계, 희생층을 제거하여 에어 갭(Air Gap)과 복수의 음파유입홀을 형성하는 단계, 기판에 진동홀을 형성하는 단계를 포함한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a vibrating membrane and a back plate of a MEMS-based capacitive microphone according to an embodiment of the present invention includes preparing a substrate, forming a first insulating layer on the substrate, and Forming a first metal layer on the insulating layer, patterning and etching an outer surface of the first metal layer by a photolithography process, forming a lower conductive line on the patterned first metal layer, and Acquiring a vibrating membrane by forming a second insulating layer on the first metal layer, forming a sacrificial layer for an air gap on the vibrating membrane, and patterning the outer surface of the sacrificial layer by a photolithography process. Etching, forming a third insulating layer on top of the patterned sacrificial layer, patterning the photolithography process to form a plurality of sound wave inlet holes, Etching is a step, forming a second metal layer on top of the third insulating layer, patterning the upper part by a photolithography process to form the outer surface of the second metal layer and the plurality of sound wave inlet holes, and etching Etching, forming an upper conductive line on the patterned second metal layer, forming a fourth insulating layer on the second metal layer, and patterning the upper part by a photolithography process to form a plurality of sound wave inlet holes. And etching to obtain the back plate, removing the sacrificial layer to form an air gap and a plurality of sound wave inlet holes, and forming vibration holes in the substrate.
나아가, 본 발명의 일 실시 예에 따른 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트는 진동홀이 형성된 기판, 기판의 상부에 형성되며, 제 1 절연층과 제 2 절연층 사이에 하부 전극인 제 1 금속층이 형성되어 외부 음파(Sound Wave)의 음압에 따라 진동하는 진동막, 진동막의 상부에 형성되고, 진동막의 릴리즈(Release)를 위해 수직방향으로 높이를 가지며 상부에 외부 음파(Sound Wave)의 유입을 위한 복수의 개구를 구비하는 에어 갭(Air Gap) 및 에어 갭(Air Gap)의 상부에 형성된 제 3 절연층과 제 4 절연층 사이에 상부 전극인 제 2 금속층이 형성되며, 에어 갭(Air Gap)의 개구가 연장되어 형성된 복수의 음파유입홀을 구비하는 백플레이트를 포함한다.Furthermore, the vibrating membrane and the back plate of the MEMS-based capacitive microphone according to an embodiment of the present invention are formed on the substrate on which the vibration holes are formed and on the substrate, and a lower electrode between the first insulating layer and the second insulating layer. The first metal layer is formed on the vibration membrane vibrating according to the sound pressure of the external sound wave (Sound Wave), is formed on the upper part of the vibration membrane, has a height in the vertical direction for the release (Release) of the vibration membrane and the external sound wave (Sound Wave on the top) The second metal layer, which is an upper electrode, is formed between the air gap having a plurality of openings for inflow of the air gap and the third insulating layer and the fourth insulating layer formed on the air gap. It includes a back plate having a plurality of sound wave inlet holes formed by extending the opening of the gap (Air Gap).
위에서 서술한 바와 같이, 본 발명은 하부 전극에 해당되는 진동막의 제 1 금속층 표면에 제 1 및 제 2절연층을 형성하고, 상부 전극에 해당되는 백플레이트의 제 2 금속층 표면에 제 3 및 제 4절연층을 형성함으로써, 음압에 의한 진동막 진동 시 에어 갭(Air Gap)에서 진동막과 백플레이트의 합착 현상을 방지할 수 있다.As described above, the present invention forms the first and second insulating layers on the surface of the first metal layer of the vibration membrane corresponding to the lower electrode, and the third and fourth on the surface of the second metal layer of the back plate corresponding to the upper electrode. By forming the insulating layer, it is possible to prevent the adhesion between the vibrating membrane and the back plate in the air gap during the vibration of the vibrating membrane due to negative pressure.
나아가, 진동막과 백플레이트에 절연층을 형성함으로써, 외부 습도에 의한 산화현상을 방지하고, 이 절연층을 형성하는 절연물질 및 두께를 상황에 따라 상이하게 형성할 수 있어 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 감도 및 신뢰성을 향상할 수 있다.Furthermore, by forming an insulating layer on the vibrating membrane and the back plate, it is possible to prevent oxidation caused by external humidity, and to form the insulating material and thickness forming the insulating layer differently according to circumstances. The sensitivity and reliability of the microphone can be improved.
도 1은 종래 기술에 따른 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 기반의 정전용량형 마이크로폰의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2j는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 제조방법을 도시한 도면이다.1 is a cross-sectional view of a capacitive microphone based on MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) according to the prior art.
2A to 2J illustrate a method of manufacturing a vibrating membrane and a back plate of a MEMS-based capacitive microphone according to an exemplary embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout.
도 2a 내지 도 2j는 본 발명의 일 실시 예에 따른 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 제조방법을 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트의 제조방법은 기판을 준비하는 단계(s101), 기판의 상부에 제 1 절연층을 형성하는 단계(s102), 제 1 절연층의 상부에 제 1 금속층을 형성하고, 제 1 금속층의 외면을 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)하는 단계(s103), 패터닝된 제 1 금속층에 하부 도전선을 형성하고, 제 1 금속층의 상부에 제 2 절연층을 형성하여 진동막를 취득하는 단계(s104), 진동막의 상부에 에어 갭(Air Gap)을 위한 희생층을 형성하고, 희생층의 외면을 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 패터닝하고 에칭(Etching)하는 단계(s105), 패터닝된 희생층의 상부에 제 3 절연층을 형성하고, 복수의 음파유입홀 형성을 위해 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)하는 단계(s106), 제 3 절연층의 상부에 제 2 금속층을 형성하고, 제 2 금속층의 외면과 복수의 음파유입홀 형성을 위해 상부를 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)하는 단계(s107), 패터닝된 제 2 금속층에 상부 도전선을 형성하고, 제 2 금속층의 상부에 제 4 절연층을 형성하며, 복수의 음파유입홀 형성을 위해 상부를 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)하여 백플레이트를 취득하는 단계(s108), 희생층을 제거하여 에어 갭(Air Gap)과 복수의 음파유입홀을 형성하는 단계(s109) 및 기판에 진동홀을 형성하는 단계(s110)를 포함한다.2A to 2J illustrate a method of manufacturing a vibrating membrane and a back plate of a MEMS-based capacitive microphone according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown, the method of manufacturing a vibrating membrane and a back plate of a MEMS-based capacitive microphone according to the present invention includes preparing a substrate (s101), forming a first insulating layer on the substrate (s102), Forming a first metal layer on the first insulating layer, patterning and etching an outer surface of the first metal layer by a photolithography process (s103), and forming a lower conductive line on the patterned first metal layer. Forming a second insulating layer on the first metal layer to obtain a vibrating membrane (s104), forming a sacrificial layer for an air gap on the vibrating membrane, and photolithography the outer surface of the sacrificial layer. Patterning and etching by a photolithography process (s105), forming a third insulating layer on the patterned sacrificial layer, patterning the photolithography process to form a plurality of sound wave inlet holes,Etching (S106), forming a second metal layer on the third insulating layer, patterning the upper part by a photolithography process to form an outer surface of the second metal layer and a plurality of sound wave inlet holes, In etching (S107), an upper conductive line is formed on the patterned second metal layer, a fourth insulating layer is formed on the second metal layer, and the upper part is formed by photolithography to form a plurality of sound wave inlet holes. patterning and etching the photolithography process to obtain a back plate (s108), removing the sacrificial layer to form an air gap and a plurality of sound wave inlet holes (s109), and vibrating the substrate. Forming a hole (s110).
도 2a에 도시된 바와 같이 일 실시 예에 있어서, 기판을 준비하는 단계(s101)는 반도체 소자 또는 직접 회로(IC)의 제작에 기본적으로 사용 가능한 기판(301)이며, 주로 Si로 형성된다. 이외에 사파이어(Sapphire) 기판, SiC 기판, GaN 기판 또는 GaAs 기판 중 어느 하나를 기판으로 사용 가능하다. 또한, 기판(301)은 단결정 규소를 슬라이드 커팅(Slide cutting)하고, 균일한 표면처리를 통해 고도의 평탄도를 가진다. 일반적으로 두께는 수 ㎜, 지름 수 ㎝의 원판 형상으로 이루지며, 검수 공정 후 커팅(Cutting)하여 개별적인 기판으로 사용된다.As illustrated in FIG. 2A, the preparing of the substrate (s101) is a
도 2b의 도시된 바와 같이 일 실시 예에 있어서, 기판의 상부에 제 1 절연층을 형성하는 단계(s102)는 s101 단계에서 준비된 기판(301)의 상부에 CVD(Chemical Vapor Depositon) 방식으로 제 1 절연층(302a)을 형성한다. 제 1 절연층(302a)의 두께는 수 ㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 본 발명에서는 1㎛ 미만의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 제 1 절연층(302a)은 다양한 절연물질로 이루어질 수 있으며, CVD 방식 외에 폴리이미드(POLYIMIDE), 테플론(TEFLON)등 액상(LIQUID TYPE)의 절연물질을 이용하여 스핀 코팅(Spin Coating) 방식 또는 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식으로 구현가능하다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 수 ㎛의 두께로 제 1 절연층 형성(302a)이 가능하다.As illustrated in FIG. 2B, in the forming of the first insulating layer on the substrate (S102), the chemical vapor deposition deposit (CVD) method may be performed on the
도 2c에 도시된 바와 같이 일 실시 예에 있어서, 제 1 절연층의 상부에 제 1 금속층을 형성하고, 제 1 금속층의 외면을 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)하는 단계(s103)는 s102 단계에서 형성된 제 1 절연층(302a)의 상면에 바이어스 인가를 위한 제 1 금속층(302b)을 형성한다. 제 1 금속층(302b)을 제 1 절연층(302a)의 전면에 형성하고, 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 외면의 일부 영역을 패터닝한다. As shown in FIG. 2C, forming a first metal layer on top of the first insulating layer, patterning and etching an outer surface of the first metal layer by a photolithography process ( S103 forms a
패터닝된 제 1 금속층(302b)을 가스를 이용한 건식 에칭 또는 금속식각액(METAL ETCHANT)등을 이용한 습식 에칭으로 에칭한다. 에칭된 제 1 금속층(302b)은 제 1 절연층(302a) 상부면의 내부 영역에 형성되며, 일부 영역에 도전선을 포함할 수 있다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제 1 금속층(302b)이 제 1 절연층(302a)의 상부 전면에 형성될 수 있다. 제 1 금속층은 수 ㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 본 발명에서는 0.1㎛ 미만의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.The patterned
제 1 금속층(302b)은 바이어스 인가를 위한 전극으로써, Ti, Cr, Al, Mo, Co, Ni, Ag, Pt, Au, La, In 또는 Se와 같은 도전성 물질 중 어느 하나 또는 하나 이상의 물질로 이루어진다. 또한, 인듐주석산화물(ITO), 주석안티모니산화물(TAO), 인듐아연산화물(IZO), 아연산화물(ZnO), 카드뮴주석산화물(CTO), 탄소나노튜브(CNT) 또는 나노메탈(NM) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The
도전성 물질로 이루어진 제 1 금속층(302b)은 열 증착(thermal evaporator), 전자선증착(E-beam evaporator) 또는 스퍼터(RF or DC sputter) 중 어느 하나의 방식으로 형성된다. 또한, 패터닝을 위해 제 1 금속층 형성 시 마스크(Mask)를 이용할 수 있다. The
도 2d에 도시된 바와 같이 일 실시 예에 있어서, 패터닝된 제 1 금속층에 하부 도전선을 형성하고, 제 1 금속층의 상부에 제 2 절연층을 형성하여 진동막를 취득하는 단계(s104)는 s103단계에서 형성된 하부 전극인 제 1 금속층(302b)의 상면에 제 2 절연층(302c)을 형성한다. 또한, 제 2 절연층(302c)의 일부 영역을 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 건식 에칭(Dry Etching) 또는 습식 에칭(Wet Etching) 중 어느 하나의 방식으로 에칭(Etching)한다. 제 2 절연층(302c)을 패터닝하고 에칭함으로써, 제 1 금속층(302b)의 일부 영역이 노출되며, 노출된 영역에 도전선을 형성한다. 제 2 절연층(302c)의 두께는 수 ㎛의 두께로 형성될 수 있으며, 본 발명에서는 1㎛ 미만의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. As illustrated in FIG. 2D, in operation S103, a lower conductive line is formed on the patterned first metal layer, and a second insulating layer is formed on the first metal layer to acquire a vibrating membrane. A second
제 2 절연층(302c)은 다양한 절연물질로 이루어질 수 있으며, 스핀 코팅(Spin Coating) 방식 또는 슬릿 코팅(Slit Coating) 방식으로 구현가능하다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 수 ㎛의 두께로 제 2 절연층 형성이 가능하다.The second
s101 단계에서 s104 단계까지 실시함으로써, MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막(302)을 취득할 수 있다. 이 진동막(302c)은 바이어스 인가를 위한 제 1 금속층(302b)이 제 1 절연층(302a), 제 2 절연층(302c) 사이에 형성되기 때문에 음압에 의한 진동막(302) 진동시 상부 전극을 포함하는 백플레이트(304)와 합착되지 않는다. 나아가, 제 1 절연층(302a), 제 1 금속층(302b) 및 제 2 절연층(302c)을 다양한 절연물질과 도전성물질로 형성 가능하기 때문에 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 감도, 음색, 전기적 특성을 변경할 수 있다. 아울러, 외부에서 유입되는 습기로 인한 내부 산화현상을 방지할 수 있음으로 마이크로폰의 수명을 연장할 수 있다.By performing steps s101 to s104, the
도 2e에 도시된 바와 같이 일 실시 예에 있어서, 진동막의 상부에 에어 갭(Air Gap)을 위한 희생층을 형성하고, 희생층의 외면을 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 패터닝하고 에칭(Etching)하는 단계(s105)는 s101 단계에서 s104 단계까지 실시함으로써, 취득한 진동막(302)의 상부에 금속성 물질로 이루어진 희생층(303a)을 형성한다. 또한, 희생층(303a)은 금속성 물질 이외에 제 1 절연층(302a)과 제 2 절연층(302c)을 이루는 절연물질과는 상이한 절연물질로 형성될 수 있다. 희생층의(303a) 두께는 수 ㎛로 형성될 수 있으며, 본 발명에서는 1㎛~5㎛ 범위에 속하는 두께로 형성되는 것이 바람직하다. As illustrated in FIG. 2E, a sacrificial layer for forming an air gap is formed on an upper portion of the vibrating membrane, and the outer surface of the sacrificial layer is patterned and etched by a photolithography process. Step s105 is performed from step s101 to step s104 to form a
희생층(303a)은 진동막(302)의 릴리즈(Release)를 위한 에어 갭(Air Gap)(303) 형성이 가능하도록 높이를 가지며, 외측 일면을 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 패터닝한 후 가스를 이용한 건식 에칭 또는 유기, 산 또는 알카리 계열의 케미칼 등을 이용한 습식 에칭으로 에칭한다. 본 발명에서 사용하는 희생층으로 사용되는 물질은 금속이며 금속 외에 PR, 폴리이미드, 테플론 등의 폴리머 계열, CVD에 의해 형성하는 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 등을 사용할 수 있다. 단 1/2/3/4차 절연층 및 1/2차 금속층으로 사용하는 물질과 공정상에서 서로 영향을 주지않는 물질들로 한정한다. 에칭(Etching)된 희생층(303a)의 영역은 s103 단계에서 형성된 제 1 금속층(302b)의 영역과 수직으로 대응되는 영역이다.The
희생층(303a)의 패터닝은 마스크(Mask)를 이용할 수 있으며, 열 증착(thermal evaporator), 전자선증착(E-beam evaporator) 또는 스퍼터(RF or DC sputter)증착 중 어느 한 방법으로 형성가능하다. 또한, 백플레이트(304)를 형성한 후 희생층(303a)이 제거됨으로써, 진동막(302)의 릴리즈를 위한 에어 갭(Air Gap)(303)이 형성된다.Patterning of the
도 2f에 도시된 바와 같이 일 실시 예에 있어서, 패터닝된 희생층의 상부에 제 3 절연층을 형성하고, 복수의 음파유입홀 형성을 위해 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)하는 단계(s106)는 s105 단계에서 형성된 희생층(303a)의 측면을 포함하는 상부에 제 3 절연층(304a)을 형성한다. 제 3 절연층(304a)의 상부는 음파(Sound Wave) 또는 음압의 유입을 위한 복수의 음파유입홀(305)을 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝한다. 패터닝 후 습식 에칭(Wet Etching) 또는 건식 에칭(Dry Etching) 중 어느 하나의 방식으로 에칭(Etching)한다.As shown in FIG. 2F, a third insulating layer is formed on the patterned sacrificial layer, and is patterned by a photolithography process to form a plurality of sound wave inlet holes, and etching. In operation s106, a third insulating
제 3 절연층(304a)의 두께는 수 ㎛로 형성될 수 있으며, 본 발명에서는 1㎛ 미만의 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 아울러, 희생층(303a)의 상부에 패터닝된 복수의 음파유입홀(305)의 넓이는 수 ㎛로 형성된다. 패터닝된 복수의 음파유입홀(305)의 간격은 가변적으로 정해지며, 가변적으로 정해진 간격은 제 2 금속층(304b)과 제 4 절연층(304c)에 패터닝되는 복수의 음파유입홀(305) 간격과 동일하다.The third
또한, 제 3 절연층(304a)은 희생층(303a) 상부 이외의 영역인 진동막의 제 2 절연체(302c)의 측면 상부에 형성된다. 따라서, 진동막(302)에 형성되는 도전선의 형성을 위해 제 2 절연체(302c)와 동일한 영역이 패터닝되고 에칭된다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제 3 절연층(304a)은 에칭 없이 희생층(303a)의 상부와 제 2 절연층(302c)의 상부에 형성 가능하다. 제 3 절연층(304a)을 이루는 물질과 형성방법은 진동막(302)의 제 1 절연층(302a), 제 2 절연층(302c)의 물질 및 형성방법과 동일하다. In addition, the third insulating
도 2g에 도시된 바와 같이 일 실시 예에 있어서, 제 3 절연층의 상부에 제 2 금속층을 형성하고, 제 2 금속층의 외면과 복수의 음파유입홀 형성을 위해 상부를 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)하는 단계(s107)는 제 3 절연층(304a)의 상부에 s103 단계에서 실시한 제 2 금속층(304b) 형성방법으로 제 2 금속층(304b)을 형성한다. 또한, 제 2 금속층(304b)은 제 1 금속층(302b)을 이루는 도전성 물질로 이루어진다.As shown in FIG. 2G, the second metal layer is formed on the third insulating layer, and the upper part is formed by a photolithography process to form an outer surface of the second metal layer and a plurality of sound wave inlet holes. Patterning and etching (s107) form a
제 2 금속층(304b)은 상부에 수㎛ ~ 수십㎛의 단면적과 높이를 가지는 음파유입홀(305) 형성을 위해 패터닝하고, 습식 에칭 방식 또는 건식 에칭 방식으로 에칭한다. 또한, 제 2 금속층(304b)의 두께는 수㎛로 이루어질 수 있으며, 본 발명은 0.1㎛ 미만으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 제 2 금속층(304b)은 진동부(302)의 도전선 형성을 위해 제 3 절연층(304a)과 제 2 절연층(302c)이 에칭된 영역과 대응되는 영역을 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)한다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제 2 금속층(304b)이 제 3 절연층(304a)의 상부 전면에 형성될 수 있고, 제 3 절연층(304a)와 제 4 절연층(304c)의 사이에 밀봉되도록 형성 가능하다.The
도 2h에 도시된 바와 같이 일 실시 예에 있어서, 패터닝된 제 2 금속층에 상부 도전선을 형성하고, 제 2 금속층의 상부에 제 4 절연층을 형성하며, 복수의 음파유입홀 형성을 위해 상부를 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)하여 백플레이트를 취득하는 단계(s108)는 s107 단계에서 형성된 제 2 금속층(302c)의 상부에 s106 단계에서 형성된 제 3 절연층(304a)의 절연물질과 동일하거나 상이한 절연물질로 제 4 절연층(304c)을 형성한다. 제 4 절연층(304c)의 형성은 제 3 절연층(304a)의 형성방법에 의해 가능하다.As shown in FIG. 2H, an upper conductive line is formed on the patterned second metal layer, a fourth insulating layer is formed on the second metal layer, and an upper portion is formed to form a plurality of sound wave inlet holes. The step S108 of patterning and etching the photolithography process to obtain the back plate is performed on the
제 4 절연층(304c)의 일부 면을 패터닝하고 에칭함으로써, 하부 전극에 해당되는 제 1 금속층(302b)의 도전선형성이 가능하고 상부 전극에 해당되는 제 2 금속층(302b)의 도전성 형성이 가능하다. 아울러, 복수의 음파유입홀(305) 형성을 위해 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)한다. 따라서, 에칭된 백플레이트(304)에 제 3 절연층(304a), 제 2 금속층(304b), 제 4 절연층(304c)을 관통하는 복수의 음파유입홀(305)이 형성된다. 백플레이트(304)에 형성된 음파유입홀(305)의 내부는 제 4 절연층(304c)이 형성되며, 이 제 4 절연층(304c)은 제 3 절연층(304a) 및 제 2 금속층(304b)에 형성된 음파유입홀(305)의 표면에 형성된다.By patterning and etching some surfaces of the fourth insulating layer 304c, it is possible to form conductive lines of the
또한, 제 2 절연층(302c) 및 제 3 절연층(304a)의 에칭된 영역을 에칭함으로써, 하부 전극인 제 1 금속층(302b)의 도전선 형성영역이 노출되도록 한다. 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 제 4 절연층(304c)을 제 2 금속층(304b)의 표면과 제 3 절연층(304a)의 일부면에 형성 가능하다. 제 4 절연층(304c)의 두께는 수 ㎛로 이루어질 수 있으며, 본 발명에서는 1㎛ 미만으로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, by etching the etched regions of the second insulating
s105 단계에서 s108 단계까지 실시함으로서, MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 백플레이트(304)를 취득할 수 있다. 진동막(302)과 백플레이트(304)에 형성되는 도전선은 외부 음파(Sound Wave)의 전기적 신호 변환과 바이어스 인가를 위한 것으로 본 발명에서는 열 증착(thermal evaporator), 전자선증착(E-beam evaporator) 또는 스퍼터(RF or DC sputter) 중 어느 한 방식에 의해 형성 가능하고, 다양한 도전성 물질로 이루어진다. 또한, 진동막(302)과 백플레이트(304) 형성과정에서 이루어지는 패터닝 및 에칭은 다양한 패터닝 방법과 다양한 에칭방법에 의해 가능하다.By performing steps S105 to S108, the
나아가, 위에서 설명한 바와 같이 진동막(302)과 백플레이트(304)의 표면에 제 1 절연층(302a), 제 2 절연층(302c), 제 3 절연층(304a), 제 4 절연층(304c)을 형성함으로써, 음압에 의한 진동막(302) 진동 시 백플레이트(304)와의 합착현상을 방지하고, 외부 온도 또는 습도에 의한 진동막(302)과 백플레이트(304)의 산화현상을 방지할 수 있다. 또한, 진동막(302)을 단일 물질이 아니 금속층과 절연층으로 형성함으로써, 외부 음파(Sound Wave)에 의한 과도한 음압, 정전기 또는 물리적 충격으로 발생하는 깨짐과 진동막(302)의 붕괴현상을 방지할 수 있다.Furthermore, as described above, the first insulating
도 2i에 도시된 바와 같이 일 실시 예에 있어서, 희생층을 제거하여 에어 갭(Air Gap)과 복수의 음파유입홀을 형성하는 단계(s109)는 s105 단계에서 형성된 희생층(303a)을 건식 에칭 또는 습식 에칭으로 에칭(Etching)한다. 따라서, 진동막(302)의 릴리즈를 위한 에어 갭(303)과 음압이 유입되는 복수의 음파유입홀(305)이 형성된다. 제 4 절연층(304c)은 음파유입홀(305)의 내부까지 형성되어 백플레이트(304)의 상부 전극을 외부 온도, 습도로부터 발생하는 산화현상 및 파손을 방지한다.As illustrated in FIG. 2I, in operation S109, the sacrificial layer is removed to form an air gap and a plurality of sound wave inlet holes. The etching of the
에어 갭(303)은 진동막(302)의 하부 전극인 제 1 금속층(302b)과 대응되는 영역에 형성되어 진동막(302)과 백플레이트(304)의 합착현상을 방지한다.The
도 2j에 도시된 바와 같이 일 실시 예에 있어서, 기판에 진동홀을 형성하는 단계(s110)은 진동막(302)의 제 1 금속층(302b) 영역과 대응하는 영역을 포토리소그래피(photolithography) 공정으로 패터닝하고, 건식 에칭 또는 습식 에칭으로 에칭(Etching)한다. 따라서, 진동막(302)의 자유 진동을 위한 진동홀(306)을 제공한다.As illustrated in FIG. 2J, in the forming of the vibration hole in the substrate (S110), a region corresponding to the region of the
도 2a 내지 도 2j를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트는 도 2j를 참조하여 설명할 수 있다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰(300)의 진동막과 백플레이트는 진동홀이 형성된 기판(301), 기판(301)의 상부에 형성되며, 제 1 절연층(302a)과 제 2 절연층(302c) 사이에 하부 전극인 제 1 금속층(302b)이 형성되어 외부 음파(Sound Wave)의 음압에 따라 진동하는 진동막(302), 진동막(302)의 상부에 형성되고, 진동막(302)의 릴리즈(Release)를 위해 공간을 가지며 상부에 외부 음파(Sound Wave)의 유입을 위한 복수의 개구를 구비하는 에어 갭(Air Gap)(303), 에어 갭(Air Gap)(303)의 상부에 형성된 제 3 절연층(304a)과 제 4 절연층(304c) 사이에 상부 전극인 제 2 금속층(304b)이 형성되며, 에어 갭(Air Gap)(303)의 상기 개구가 연장되어 형성된 복수의 음파유입홀(305)을 구비하는 백플레이트(304)를 포함한다.As described above with reference to FIGS. 2A through 2J, the vibrating membrane and the back plate of the MEMS-based capacitive microphone according to the exemplary embodiment of the present disclosure may be described with reference to FIG. 2J. As shown, the vibration membrane and the back plate of the MEMS-based
일 실시 예에 있어서, 진동막(302)은 진동홀(306)이 형성된 기판(301)의 상부와 에어 갭(303)이 형성된 백플레이트(304)의 하부에 형성된다. 진동막(302)은 하부 전극인 제 1 금속층(302b)이 제 1 절연층(302a)과 제 2 절연층(302c) 사이에 형성되어, 진동막(302) 진동 시 전기적 변환과 바이어스를 인가한다. 이를 위해 진동막(302)은 도전선(도시하지 않음)을 구비할 수 있다. 진동막(302)의 제 1 금속층(302b)은 기판(301)에 형성된 진동홀(306)의 영역과 수직 대응하도록 제 1 절연층(302a) 상부의 영역에 형성되며, 일부 영역이 기판(301)의 전면에 형성될 수 있다.In one embodiment, the vibrating
또한, 진동막(302)의 제 2 절연층(302c)은 제 1 금속층(302b)을 상부에 형성되어 제 1 금속층(302b)을 밀봉할 수 있고, 일부 영역은 제 1 금속층(302b)이 노출되도록 형성될 수 있다.In addition, the second insulating
일 실시 예에 있어서, 에어 갭(Air Gap)(303)은 기판(301)의 진동홀(306) 영역과 수직으로 대응되는 영역에 형성되고, 진동막(302)의 제 1 금속층(302b)영역과 수직 대응되는 영역에 형성된다. 또한, 에어 갭(Air Gap)(303)은 상부에 복수의 음파유입홀(305)과 연장되는 복수의 개구를 구비한다. 에어 갭(Air Gap)(303)의 상부 개구는 음파유입홀(305)과 일체형으로 연정됨으로, 음파유일홀(305)과 같은 의미로 판단할 수 있다.In an embodiment, the
에어 갭(Air Gap)(303)이 진동막(302)과 백플레이트(304) 사이에 형성됨으로써, 음압에 의한 진동막(302) 진동 시 백플레이트(304)와의 합착현상을 방지하고, 진동막(302)이 단일 물질이 아닌 제 1 절연층(302a), 제 1 금속층(302b), 제 2 절연층(302c)으로 이루어져 과도한 음압에 의한 진동막(302) 붕괴, 산화현상을 방지한다.An
일 실시 예에 있어서, 백플레이트(304)는 에어 갭(303)의 상부에 형성되며, 상부 전극인 제 2 금속층(304b)이 제 3 절연층(304a)과 제 4 절연층(304c) 상이에 형성된다. 또한, 백플레이트(304)의 상부에 복수의 음파유입홀(305)이 형성되어 외부의 음파로 인한 음압이 진동막(302)까지 유입 가능하도록 한다. 백플레이트(304)에 형성된 복수의 음파유입홀(305)은 제 3 절연층(304a), 제 2 금속층(304b), 제 4 절연층(304c)을 관통하고, 하부의 에어 갭(303)과 중통한다.In one embodiment, the
백플레이트(304)의 일부 면은 상부 전극인 제 2 금속층(304b)이 노출되도록 형성되고, 다른 일부 면은 하부 전극인 제 1 금속층(302b)이 노출되도록 형성된다. 또한, 백플레이트(304)의 일부에는 진동막(302) 진동 시 전기적 변환과 바이어스를 인가한다. 이를 위해 백플레이트(304)는 도전선(도시하지 않음)을 구비할 수 있다.Some surfaces of the
백플레이트(304)가 단일 물질이 아닌 제 3 절연층(304a), 제 2 금속층(304b), 제 4 절연층(304c)으로 이루어지고, 진동막(302) 사이에 진동막(302)의 릴리즈(Release)를 위한 에어 갭(303)을 형성함으로써, 진동막(302)과의 합착현상 및 내부 손상을 방지할 수 있다. 또한, 상황에 따라, 진동막(302)의 두께 및 백플레이트(304)의 두께, 높이를 상이하게 형성할 수 있어 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 감도 및 신뢰성을 향상할 수 있다.The
본 발명 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The terms used throughout the present specification are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, and may be sufficiently modified according to the intention, custom, etc. of the user or the operator, and thus, the definitions of the terms are used throughout the present specification. It should be made based on the contents.
본 발명은 첨부된 도면에 의해 참조 되는 바람직한 실시 예를 중심으로 기술되었지만, 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 범위 내에서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.While the invention has been described with reference to the preferred embodiments, which are referred to by the accompanying drawings, it will be apparent that various modifications are possible without departing from the scope of the invention within the scope covered by the claims set forth below from this description. .
101: 실리콘 기판
102: 단일 진동막
103: 종래의 백플레이트
300: MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰
301: 기판
302a: 제 1 절연층
302b: 제 1 금속층
302c: 제 2 절연층
302: 진동막
303a: 희생층
303: 에어 갭(Air Gap)
304a: 제 3 절연층
304b: 제 2 금속층
304c: 제 4 절연층
304: 백플레이트
305: 음파유입홀
306: 진동홀101: silicon substrate
102: single vibration membrane
103: conventional backplate
300: MEMS-based capacitive microphone
301: substrate
302a: first insulating layer
302b: first metal layer
302c: second insulating layer
302: vibrating membrane
303a: sacrificial layer
303: Air Gap
304a: third insulating layer
304b: second metal layer
304c: fourth insulating layer
304: backplate
305: sound wave inflow hole
306: vibration hole
Claims (18)
상기 기판의 상부에 제 1 절연층을 형성하는 단계;
상기 제 1 절연층의 상부에 제 1 금속층을 형성하고, 상기 제 1 금속층의 외면을 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)하는 단계;
패터닝된 상기 제 1 금속층에 하부 도전선을 형성하고, 상기 제 1 금속층의 상부에 제 2 절연층을 형성하여 진동막를 취득하는 단계;
상기 진동막의 상부에 에어 갭(Air Gap)을 위한 희생층을 형성하고, 상기 희생층의 외면을 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 패터닝하고 에칭(Etching)하는 단계;
패터닝된 상기 희생층의 상부에 제 3 절연층을 형성하고, 복수의 음파유입홀 형성을 위해 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)는 단계;
상기 제 3 절연층의 상부에 제 2 금속층을 형성하고, 상기 제 2 금속층의 외면과 복수의 상기 음파유입홀 형성을 위해 상부를 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)하는 단계;
패터닝된 상기 제 2 금속층에 상부 도전선을 형성하고, 상기 제 2 금속층의 상부에 제 4 절연층을 형성하며, 복수의 상기 음파유입홀 형성을 위해 상부를 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 패터닝하고, 에칭(Etching)하여 백플레이트를 취득하는 단계;
상기 희생층을 제거하여 에어 갭(Air Gap)과 복수의 상기 음파유입홀을 형성하는 단계 및
상기 기판에 진동홀을 형성하는 단계
를 포함하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 제조방법.Preparing a substrate;
Forming a first insulating layer on the substrate;
Forming a first metal layer on the first insulating layer, patterning and etching an outer surface of the first metal layer by a photolithography process;
Forming a lower conductive line on the patterned first metal layer, and forming a second insulating layer on the first metal layer to obtain a vibration membrane;
Forming a sacrificial layer for an air gap on the vibrating membrane, and patterning and etching an outer surface of the sacrificial layer by a photolithography process;
Forming a third insulating layer on the patterned sacrificial layer, patterning by photolithography to form a plurality of sound wave inlet holes, and etching the etching layer;
Forming a second metal layer on the third insulating layer, patterning and etching an upper portion of the second metal layer by a photolithography process to form an outer surface of the second metal layer and a plurality of sound wave inlet holes;
An upper conductive line is formed on the patterned second metal layer, a fourth insulating layer is formed on the second metal layer, and the upper part is patterned by a photolithography process to form a plurality of sound wave inlet holes, Etching to obtain a backplate;
Removing the sacrificial layer to form an air gap and a plurality of sound wave inlet holes; and
Forming a vibration hole in the substrate
MEMS-based capacitive microphone vibrating membrane and back plate manufacturing method comprising a.
상기 제 1 절연층의 상부 전 영역 또는 일부 영역 중 어느 하나의 영역에 형성되고, 건식 에칭(Dry Etching) 또는 습식 에칭(Wet Etching) 중 어느 하나의 방식으로 에칭(Etching)하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 제조방법.The method of claim 1, wherein the forming of the first metal layer on the first insulating layer, patterning the outer surface of the first metal layer by a photolithography process, and etching the same include:
MEMS formed in any one of the entire upper region or the partial region of the first insulating layer, characterized in that the etching by any one of dry etching (Wet Etching) or wet etching (Wet Etching) method Method for manufacturing vibration membrane and back plate of capacitive microphone based.
상기 제 2 절연층의 일부 영역을 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 패터닝하고, 건식 에칭(Dry Etching) 또는 습식 에칭(Wet Etching) 중 어느 하나의 방식으로 에칭(Etching)하여 상기 하부 도전선을 형성하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 제조방법.The method of claim 1, wherein forming a lower conductive line on the patterned first metal layer and forming a second insulating layer on the first metal layer to obtain a vibrating membrane include:
A portion of the second insulating layer is patterned by a photolithography process, and the bottom conductive line is formed by etching by dry etching or wet etching. Method for manufacturing a vibrating membrane and a back plate of a MEMS-based capacitive microphone, characterized in that.
상기 제 1 절연층과 상기 제 2 절연층을 이루는 물질과는 상이한 절연물질 또는 금속성 물질로 상기 희생층을 형성하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 제조방법.The method of claim 1, wherein forming a sacrificial layer for an air gap on the vibrating membrane, and patterning and etching the outer surface of the sacrificial layer by a photolithography process,
The method of claim 1, wherein the sacrificial layer is formed of an insulating material or a metallic material different from the material forming the first insulating layer and the second insulating layer.
상기 진동막의 릴리즈(Release)를 위한 상기 에어 갭(Air Gap) 형성이 가능하도록 1㎛~5㎛의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 제조방법.The method of claim 1, wherein the sacrificial layer,
Method for manufacturing a vibrating membrane and back plate of the MEMS-based capacitive microphone, characterized in that formed to a thickness of 1㎛ ~ 5㎛ to enable the formation of the air gap (Air gap) for the release of the vibration membrane (Release).
상기 제 4 절연층의 일부 영역을 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 패터닝하고, 건식 에칭(Dry Etching) 또는 습식 에칭(Wet Etching) 중 어느 하나의 방식으로 에칭(Etching)하여 상기 상부 도전선을 형성하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 제조방법.The method of claim 1, wherein an upper conductive line is formed on the patterned second metal layer, a fourth insulating layer is formed on the second metal layer, and an upper portion of the patterned second metal layer is formed by photolithography. Patterning and etching to obtain a back plate by a photolithography process,
Patterning a portion of the fourth insulating layer by a photolithography process and etching the dry conductive layer by wet etching or wet etching to form the upper conductive line. Method for manufacturing a vibrating membrane and a back plate of a MEMS-based capacitive microphone, characterized in that.
습식 에칭(Wet Etching), 건식 에칭(Dry Etching) 또는 애싱(Ashing) 중 어느 하나 이상의 방식으로 상기 희생층을 에칭(Etching)하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 제조방법.The method of claim 1, wherein removing the sacrificial layer to form an air gap and a plurality of sound wave inflow holes,
Vibrating membrane and backplate of a MEMS based capacitive microphone, characterized in that the sacrificial layer is etched by at least one of wet etching, dry etching or ashing. Manufacturing method.
상기 제 1 금속층의 영역과 수직 대응되는 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 제조방법.The method of claim 7, wherein the air gap (Air Gap),
Method for manufacturing a vibrating membrane and back plate of the MEMS-based capacitive microphone, characterized in that formed in a region perpendicular to the region of the first metal layer.
상기 제 1 금속층의 영역과 수직 대응되는 영역에 포토리소그래피(Photolithography) 공정으로 패터닝하고, 습식 에칭(Wet Etching), 건식 에칭(Dry Etching) 또는 회화(Ashing) 중 어느 하나 이상의 방식으로 에칭(Etching)하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 제조방법.The method of claim 1, wherein the forming of the vibration hole in the substrate,
Patterning is performed in a photolithography process in a region vertically corresponding to the region of the first metal layer, and etching is performed by at least one of wet etching, dry etching, and ashing. Method of manufacturing a vibrating membrane and back plate of a MEMS-based capacitive microphone, characterized in that.
외부 음파(Sound Wave)의 전기적 신호 변환과 바이어스 인가를 위해 상기 상부 도전선과 상기 하부 도전선을 열 증착(thermal evaporator), 전자선증착(E-beam evaporator) 또는 스퍼터(RF or DC sputter) 중 어느 하나의 방법으로 형성하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트 제조방법.The method of claim 1, wherein the vibrating membrane and the backplate manufacturing method of the MEMS-based capacitive microphone are
The upper conductive line and the lower conductive line may be thermally evaporated, an E-beam evaporator, or a sputter (RF or DC sputter) for electrical signal conversion and bias application of external sound waves. Method for manufacturing a vibrating membrane and back plate of the MEMS-based capacitive microphone, characterized in that formed by the method of.
상기 기판의 상부에 형성되며, 제 1 절연층과 제 2 절연층 사이에 하부 전극인 제 1 금속층이 형성되어 외부 음파(Sound Wave)의 음압에 따라 진동하는 진동막;
상기 진동막의 상부에 형성되고, 상기 진동막의 릴리즈(Release)를 위해 수직방향으로 공간을 가지며 상부에 상기 외부 음파(Sound Wave)의 유입을 위한 복수의 개구를 구비하는 에어 갭(Air Gap) 및
상기 에어 갭(Air Gap)의 상부에 형성된 제 3 절연층과 제 4 절연층 사이에 상부 전극인 제 2 금속층이 형성되며, 상기 에어 갭(Air Gap)의 상기 개구가 연장되어 형성된 복수의 음파유입홀을 구비하는 백플레이트
를 포함하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트.A substrate on which vibration holes are formed;
A vibrating membrane formed on the substrate and having a first metal layer, which is a lower electrode, formed between the first insulating layer and the second insulating layer to vibrate according to the sound pressure of an external sound wave;
An air gap formed on an upper portion of the vibrating membrane and having a space in a vertical direction for releasing the vibrating membrane, and having a plurality of openings therein for inflow of the external sound wave;
A second metal layer, which is an upper electrode, is formed between the third insulating layer and the fourth insulating layer formed on the air gap, and the plurality of sound wave inflows are formed by extending the opening of the air gap. Back Plate with Holes
Vibration membrane and back plate of the MEMS-based capacitive microphone comprising a.
상기 기판의 상부에 형성되며, 제 1 절연층과 제 2 절연층 사이에서 외측 일부 상면이 노출된 하부 전극인 제 1 금속층이 형성되어 외부 음파(Sound Wave)의 음압에 따라 진동하는 진동막;
상기 진동막의 상부에 형성되고, 상기 진동막의 릴리즈(Release)를 위해 수직방향으로 공간을 가지며 상부에 상기 외부 음파(Sound Wave)의 유입을 위한 복수의 개구를 구비하는 에어 갭(Air Gap) 및
상기 에어 갭(Air Gap)의 상부에 형성된 제 3 절연층과 제 4 절연층 사이에서 외측 일부 상면이 노출된 상부 전극인 제 2 금속층이 형성되며, 상기 에어 갭(Air Gap)의 상기 개구가 연장되어 형성된 복수의 음파유입홀을 구비하는 백플레이트
를 포함하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트.A substrate on which vibration holes are formed;
A vibrating film formed on the substrate and having a first metal layer formed as a lower electrode having an upper portion of an outer surface exposed between the first insulating layer and the second insulating layer to vibrate according to a sound pressure of an external sound wave;
An air gap formed on an upper portion of the vibrating membrane and having a space in a vertical direction for releasing the vibrating membrane, and having a plurality of openings therein for inflow of the external sound wave;
A second metal layer is formed between the third insulating layer and the fourth insulating layer formed on the air gap, the second electrode being an upper part of which the upper surface is exposed, and the opening of the air gap is extended. Back plate having a plurality of sound wave inlet holes formed
Vibration membrane and back plate of the MEMS-based capacitive microphone comprising a.
상기 기판의 상기 진동홀 영역과 수직으로 대응되는 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트.The method according to any one of claims 11 to 12, wherein the first metal layer,
The vibrating membrane and the back plate of the MEMS-based capacitive microphone, characterized in that formed in a region perpendicular to the vibration hole region of the substrate.
상기 기판의 상기 진동홀 영역과 수직으로 대응되는 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트.The air gap according to any one of claims 11 to 12,
The vibrating membrane and the back plate of the MEMS-based capacitive microphone, characterized in that formed in a region perpendicular to the vibration hole region of the substrate.
상기 백플레이트의 상기 제 3절연층, 제 2 금속층, 제 4절연층을 관통하고, 하부의 상기 에어 갭(Air Gap)과 중통하는 것을 특징으로 하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트.The sound wave inlet hole according to any one of claims 11 to 12,
A vibrating membrane and a back of the MEMS-based capacitive microphone, which pass through the third insulating layer, the second metal layer, and the fourth insulating layer of the back plate, and communicate with the lower air gap. plate.
상기 진동막과 상기 백플레이트에 바이어스 인가를 위한 도전선을 더 포함하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트.The vibration membrane according to any one of claims 11 to 12,
Vibration membrane and back plate of the MEMS-based capacitive microphone further comprises a conductive wire for applying a bias to the vibration membrane and the back plate.
상기 진동막과 상기 백플레이트에 바이어스 인가를 위한 도전선을 더 포함하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트.The method according to any one of claims 11 to 12, wherein the back plate,
Vibration membrane and back plate of the MEMS-based capacitive microphone further comprises a conductive wire for applying a bias to the vibration membrane and the back plate.
제 2 절연층의 외측 일면, 제 3 절연층의 외측 일면, 제 4 절연층의 외측 일면이 상기 제 1 금속층의 상면이 노출되도록 형성된 것을 특징으로 하는 MEMS 기반의 정전용량형 마이크로폰의 진동막과 백플레이트.
The method of claim 12, wherein the vibration membrane and the back plate of the MEMS-based capacitive microphone,
An outer surface of the second insulation layer, an outer surface of the third insulation layer, and an outer surface of the fourth insulation layer are formed to expose the top surface of the first metal layer. plate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110049769A KR101201262B1 (en) | 2011-05-25 | 2011-05-25 | Vibratile Membrane and Backchamber of A Capacitive Type MEMS Microphone and Method for Manufacturing the Same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110049769A KR101201262B1 (en) | 2011-05-25 | 2011-05-25 | Vibratile Membrane and Backchamber of A Capacitive Type MEMS Microphone and Method for Manufacturing the Same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101201262B1 true KR101201262B1 (en) | 2012-11-14 |
Family
ID=47564642
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020110049769A KR101201262B1 (en) | 2011-05-25 | 2011-05-25 | Vibratile Membrane and Backchamber of A Capacitive Type MEMS Microphone and Method for Manufacturing the Same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101201262B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111935623A (en) * | 2020-08-13 | 2020-11-13 | 杭州士兰集昕微电子有限公司 | Method for manufacturing sacrificial layer of micro-electro-mechanical system and test structure |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100737405B1 (en) | 2006-01-05 | 2007-07-09 | 한국표준과학연구원 | Manufacturing method of micromachined silicon condenser microphone |
-
2011
- 2011-05-25 KR KR1020110049769A patent/KR101201262B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100737405B1 (en) | 2006-01-05 | 2007-07-09 | 한국표준과학연구원 | Manufacturing method of micromachined silicon condenser microphone |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111935623A (en) * | 2020-08-13 | 2020-11-13 | 杭州士兰集昕微电子有限公司 | Method for manufacturing sacrificial layer of micro-electro-mechanical system and test structure |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI404671B (en) | Mems device | |
KR101787187B1 (en) | System and method for a microphone | |
KR101357312B1 (en) | Micromechanical sound transducer having a membrane support with tapered surface, and methods of manufacture | |
KR101578542B1 (en) | Method of Manufacturing Microphone | |
US8165324B2 (en) | Micromechanical component and method for its production | |
US20160340173A1 (en) | System and method for a mems transducer | |
KR101058475B1 (en) | Mems microphone based on graphene membrane and fabrication method therefor | |
US20110316100A1 (en) | Mems microphone and method for manufacturing same | |
JP2004356707A (en) | Sound detection mechanism | |
KR20150061341A (en) | Microphone | |
US20140220723A1 (en) | Methods and Structures for Using Diamond in the Production of MEMS | |
JP2008517523A (en) | Silicon microphone | |
KR102322258B1 (en) | Microphone and manufacturing method thereof | |
JP5016449B2 (en) | Semiconductor device | |
CN105530579A (en) | Microphone and method of manufacturing the same | |
US10448168B2 (en) | MEMS microphone having reduced leakage current and method of manufacturing the same | |
KR101201262B1 (en) | Vibratile Membrane and Backchamber of A Capacitive Type MEMS Microphone and Method for Manufacturing the Same | |
CN106608614B (en) | Method for manufacturing MEMS structure | |
US20220417632A1 (en) | Mems microphone and method of manufacturing the same | |
KR100765149B1 (en) | Micro acoustic sensing apparatus and manufacturing thereof | |
CN110881163A (en) | MEMS transducer and method for manufacturing a MEMS transducer | |
US12069455B2 (en) | Process of fabricating lateral mode capacitive microphone including a capacitor plate with sandwich structure | |
EP3783915A1 (en) | Membrane support for dual backplate transducers | |
KR101300749B1 (en) | Acoustic sensor and method for fabricating the same | |
KR100619478B1 (en) | Micro sound element having circular diaphragm and method for manufacturing the micro sound element |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150831 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161028 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20171107 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |