KR101703379B1 - Mems device having a membrane and method of manufacturing - Google Patents

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데니스 모르텐센
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티디케이가부시기가이샤
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Abstract

본 발명은 마이크로 머시닝 벌크 바디(BB) 및 그에 고정되는 막(MM)을 포함하는 MEMS 장치에 관한 것이다. 바람직하게, 상기 막은 편평한 금속 시트로부터 레이저에 의해 절단되고 벌크 바디에 결합된다.The present invention relates to a MEMS device including a micromachining bulk body (BB) and a membrane (MM) fixed thereto. Preferably, the film is cut by a laser from a flat metal sheet and bonded to the bulk body.

Description

막을 갖는 멤스 장치 및 그 제조 방법{MEMS DEVICE HAVING A MEMBRANE AND METHOD OF MANUFACTURING}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a MEMS device having a membrane,

막을 갖는 MEMS 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.To a MEMS device having a membrane and a method of manufacturing the same.

막(membrane)을 포함하는 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 장치는 여러 가지 다른 응용에 사용된다. 예를 들어, 마이크로폰, 센서, 커패시터, 스위치 및 다른 종류의 장치에서 유연한 막이 수동적 방식이나 능동적 방식으로 사용된다.MEMS (Micro Electro Mechanical System) devices including membranes are used in various other applications. For example, flexible membranes in microphones, sensors, capacitors, switches, and other types of devices are used in a passive or active manner.

보통 MEMS 장치는 평면 처리 및 벌크 마이크로머시닝(bulk micromachining) 기술을 사용하여 실리콘 또는 세라믹 기판 상에 제조된다. 이러한 기술은 물리적 및 화학적 에칭 단계, 박막층의 증착 단계, 도체 라인을 형성하는 단계, 쓰루 컨덕트(through-conducts)를 형성하는 단계를 포함하고, 광택이나 연마와 같은 기계적인 방법도 또한 포함한다. 또한, 마이크로 구조 형성은 두 장의 웨이퍼가 각각의 방법에 의해 결합하는 결합 단계를 포함할 수 있다.Usually MEMS devices are fabricated on silicon or ceramic substrates using planar processing and bulk micromachining techniques. Such techniques include physical and chemical etching steps, deposition of thin film layers, formation of conductor lines, formation of through-conducts, and also mechanical methods such as polishing or polishing. The microstructure formation may also include a bonding step in which two wafers are bonded by respective methods.

막을 갖는 MEMS 장치는 자유 공간이 막의 양측에 형성되는 구조 방법이 필요하다. 기판측의 자유 공간은 예를 들어 막의 아래에 증착된 희생층을 에칭하여 형성될 수 있다. 이러한 기술은 수평면과 수직면의 가로 세로 비(aspect ratio)가 너무 커질 때 대부분의 막 구조에 문제를 일으킨다. 그리고 나서, 희생층의 제거는 점점 더 어려워진다. 더욱, 희생층과 영구층 사이의 높은 선택성은 얻기 어려울 수 있고, 잠재적으로 설계에 추가적인 제약을 부과할 것이다. 결국, 이전 층들이 돌출부이나 함몰부 같은 부분을 갖는 형태일 경우 막을 도포하기 위한 평면 영역을 생산하기 어려울 것이다.MEMS devices with membranes require a construction method in which a free space is formed on both sides of the membrane. The free space on the substrate side may be formed, for example, by etching a sacrificial layer deposited under the film. This technique causes problems in most film structures when the aspect ratio of the horizontal plane and the vertical plane becomes too large. Then, removal of the sacrificial layer becomes increasingly difficult. Moreover, the high selectivity between the sacrificial layer and the permanent layer can be difficult to obtain and potentially imposes additional constraints on the design. As a result, it will be difficult to produce a planar region for applying the film if the previous layers have a shape such as a protrusion or depression.

본 발명의 목적은 상기 언급된 문제들을 건너뛸 수 있는 막을 갖는 MEMS 장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a MEMS device having a membrane that can skip the above-mentioned problems.

이 문제는 제1항에 따른 MEMS 장치에 의해 해결된다. 마이크로 미케니컬(micro-mechanical) 장치를 제조하는 방법뿐만 아니라 본 발명의 다른 실시예들이 다른 청구항들에 의해 주어진다.This problem is solved by the MEMS device according to claim 1. Other embodiments of the invention as well as a method of manufacturing a micro-mechanical device are given by other claims.

도 1은 벌크 바디의 상부에 장착된 막의 횡단면도를 도시한다.
도 2는 막의 평면도를 도시한다.
도 3은 막을 갖는 장치의 횡단면을 도시한다.
도 4는 처리 프레임을 도시한다.
도 5는 막을 갖는 다른 장치의 개략적인 횡단면을 도시한다.
도 6은 평면도에서 다른 형상을 갖는 서스펜션 아암을 갖는 막을 도시한다.
Figure 1 shows a cross-sectional view of a membrane mounted on top of a bulk body.
Figure 2 shows a top view of the membrane.
Figure 3 shows a cross-section of an apparatus with a membrane.
Figure 4 shows a processing frame.
Figure 5 shows a schematic cross-section of another apparatus with a membrane.
Figure 6 shows a membrane with suspension arms having different shapes in plan view.

마이크로 머시닝 벌크 바디(micro-machined bulk body) 및 이에 고정된 막을 포함하는 MEMS 장치가 제공된다. 막은 증착 또는 스퍼터링되는 것이 아니라, 편평한 금속 포일(foil)로부터 잘라 구성된다. 막으로 사용할 수 있는 금속 포일은 논의되는 MEMS 장치의 표면을 직접적으로 자르기보다는 다른 곳을 잘라 구조화될 것이다. 이것은 막을 구성하는 처리가 벌크 바디를 구성하는 처리로부터 완전히 독립되어 있음을 의미한다. 이런 이유로, 마이크로 구조의 벌크 바디를 처리하는 동안 발생하는 문제는 막을 형성하는 처리에 어떠한 영향도 주지 않는다. 또한, 막은 어떠한 문제도 없고 막이 다음 단계에서 장착될 마이크로 머시닝 벌크 바디의 표면의 지형을 고려할 필요 없이 임의의 2차원 형상 내의 한 단계에서 형성될 것이다. A MEMS device is provided that includes a micro-machined bulk body and a membrane fixed thereon. The film is not deposited or sputtered, but is constructed from a flat metal foil. The metal foil that can be used as the membrane will be structured rather than cut directly to the surface of the MEMS device being discussed. This means that the process constituting the membrane is completely independent from the process constituting the bulk body. For this reason, problems arising during the processing of bulk bodies of microstructures have no effect on the process of forming the film. In addition, the membrane will be formed in one step in any two-dimensional shape without any problems and without having to consider the topography of the surface of the micromachined bulk body to which the membrane will be mounted in the next step.

막의 재료는 모든 적절한 금속 포일 중에서 선택할 수 있다. 따라서, 금속의 선택은 공지된 방법에서와 같이 에칭 선택성을 형성하는 요구에 의해 제한되지 않는다. 금속 포일의 두께에 제한이 없으므로 막의 두께에도 제한이 없다. 어떠한 문제도 없이, 금속 포일은 이러한 막을 사용하는 대부분의 장치의 요구를 충족시키는 1μm 내지 50μm 사이의 두께를 갖는 것이 사용될 수 있다. 어떤 경우에, 더 작은 두께 또는 주어진 범위를 넘는 두께를 갖는 금속 포일이 또한 사용될 수 있다.The material of the membrane may be selected from any suitable metal foil. Thus, the choice of metal is not limited by the need to form etch selectivity as in known processes. Since there is no limitation on the thickness of the metal foil, the thickness of the film is not limited. Without any problems, the metal foil can be used having a thickness between 1 and 50 micrometers to meet the needs of most devices using such a film. In some cases, metal foils having smaller thicknesses or thicknesses in excess of a given range may also be used.

일 실시예에서, 막은 평면 부재를 포함한다. MEMS 장치의 대부분의 응용에서, 평면 부재는 장치의 평면 전극으로 제공한다. 따라서, 평면 부재의 영역은 MEMS 장치의 특성 및 전기적 파라미터를 정의하는데 중요하다.In one embodiment, the membrane comprises a planar member. In most applications of MEMS devices, the planar member provides a planar electrode of the device. Thus, the area of the planar member is important for defining the characteristics and electrical parameters of the MEMS device.

MEMS 장치의 제2 전극은 일반적으로 고정 전극이고 벌크 바디에 집적되거나 고정된다.The second electrode of the MEMS device is generally a fixed electrode and is integrated or fixed in the bulk body.

다른 실시예에서, 평면 부재로부터 측면으로 연장된 서스펜션 아암(suspension arm)이 제공된다. 최외측단에서, 서스펜션 아암은 벌크 바디 상에서 서스펜션 아암을 각 접촉 패드에 고정하는데 사용되는 서스펜션 아암 패드로 넓어진다.In another embodiment, a suspension arm extending laterally from the planar member is provided. At the outermost end, the suspension arm widens to a suspension arm pad, which is used to secure the suspension arm to each contact pad on the bulk body.

서스펜션 아암은 임의의 수로 존재한다. 3개의 서스펜션 아암은 비교적 안정적은 위치에서 벌크 바디의 표면에 평행하도록 막을 고정시키는데 충분하다. 마이크로 미케니컬 장치의 작동 모드에 따라, 서스펜션 아암의 수는 3개를 넘어 4개 이상이 될 것이다.Suspension arms may exist in any number. The three suspension arms are sufficient to secure the membrane parallel to the surface of the bulk body at a relatively stable location. Depending on the mode of operation of the micro-mechanical device, the number of suspension arms may be more than three and more than four.

보통 서스펜션 아암은 충분한 유연성을 제공하기에 충분한 작은 폭을 가진다. 폭은 시작 위치에서 막을 고정하기에 충분한 기계적인 강도를 제공하기에 충분한 서스펜션 아암의 단면적을 제공하기 위해 선택된다.Usually, the suspension arm has a small width sufficient to provide sufficient flexibility. The width is selected to provide a cross-sectional area of the suspension arm that is sufficient to provide sufficient mechanical strength to secure the membrane at the starting position.

다른 실시예에서, 서스펜션 아암은 평면 부재의 면의 위/아래로 연장될 수 있게 구부러진다. 또한, 서스펜션 아암은 평면 부재의 면에서 구부러지거나 기울어질 것이다. 이에 따라, 면 내에서 막의 병진 움직임을 보상하거나 수평 방향에서 작용하는 압력을 보상하는데 사용될 수 있는 추가적인 길이를 제공한다. 서스펜션 아암은 곡선부 뿐만 아니라 직선부를 포함한다.In another embodiment, the suspension arm is bent so as to extend above / below the face of the planar member. Also, the suspension arm will bend or tilt in the plane of the planar member. Thus providing an additional length that can be used to compensate for translational movement of the film in the plane or to compensate for the pressure acting in the horizontal direction. The suspension arm includes a straight portion as well as a curved portion.

절단 처리는 큰 면적의 금속 포일로부터 하나의 막을 구조화하고 분리하는데 사용된다. 평면 부재, 서스펜션 아암 및 서스펜션 아암 패드를 포함하는 막의 완성 구조는 금속 포일로부터 하나의 조각으로 절단된다. The cutting process is used to structure and separate a single film from a large area metal foil. The finished structure of the membrane, including the planar member, the suspension arm, and the suspension arm pad, is cut into a piece from the metal foil.

실시예에서, 막은 벌크 바디의 상부에 형성된 앵커(anchor) 수단들 사이에 위치한다. 평면 부재 자체 또는 서스펜션 아암이 대신 벌크 바디 상의 앵커 수단에 고정될 것이다. 이 실시예에서, 막은 평면 부재의 면 위에 연장됨이 없이 편평할 수 있다.In an embodiment, the membrane is located between the anchor means formed on the top of the bulk body. The plane member itself or the suspension arm would instead be secured to the anchor means on the bulk body. In this embodiment, the membrane may be flat without extending over the face of the planar member.

앵커 수단에서 막의 서스펜션은 기계적인 고정과 전기적 접촉 또한 포함한다. 앵커 수단은 구조화된 말미층(Back-end layer)으로부터 형성될 수 있고 이 경우 벌크 바디의 일부분이다.The suspension of the membrane in the anchor means also includes mechanical fixation and electrical contact. The anchor means can be formed from a structured back-end layer and in this case is a part of the bulk body.

모든 실시예에서, 막을 고려하지 않으면, MEMS 장치는 공지의 MEMS 또는 CMOS 장치와 같이 형성될 것이다. 벌크 바디는 반도체 바디 내에 집적된 집적 회로를 갖거나 갖지 않는 반도체를 포함할 것이다. 실시예에서, 벌크 바디는 세라믹 바디일 것이다.In all embodiments, if the film is not considered, the MEMS device will be formed as a known MEMS or CMOS device. The bulk body will include semiconductors with or without integrated circuits integrated within the semiconductor body. In an embodiment, the bulk body may be a ceramic body.

말미층은 반도체 또는 세라믹 바디의 상부에 증착되어, 막의 반대편에 배열된 도전층이 되거나 막에 의해 형성된 제1 전극과 함께 작동하는 후방 전극으로 기능한다.The trailing layer is deposited on top of the semiconductor or ceramic body to serve as a conductive layer arranged on the opposite side of the membrane or as a back electrode that cooperates with the first electrode formed by the membrane.

집적 회로는 후방 전극과 전기적으로 접촉하고 말미층을 통한 각각의 쓰루-컨택(through-contacts)에 의해 막과 전기적으로 접촉한다. 또한 쓰루-컨택 외에 전기적 접속 라인은 각 전기적 접속의 일부분일 것이다.The integrated circuit is in electrical contact with the back electrode and in electrical contact with the membrane by respective through-contacts through the membrane. In addition to the through-contacts, the electrical connection lines will be part of each electrical connection.

벌크 바디는 반도체나 세라믹 바디 및 그 위에 증착된 말미층을 포함한다. 말미층은 동일하거나 다른 재료의 층의 스택(stack)을 포함한다. 이 재료들은 기계적으로 안정층, 전기적으로 도전층 및 전기적으로 고립층(isolating layers)으로부터 선택될 것이다. 말미층을 위한 바람직한 층은 CMOS 장치로 알려져 있는 것으로, 예를 들어, 전기적으로 고립시키고 주어진 3차원 형상을 형성하기 위한 규소 산화물 또는 질화 규소, 및 마이크로 구조화 처리를 위해 가장 바람직한 금속으로 알루미늄과 텅스텐을 포함하는 금속층이다. 다른 절연체, 폴리실리콘 및 금속들 또한 사용될 것이다.Bulk bodies include semiconductors or ceramic bodies and end layers deposited thereon. The tailing layer comprises a stack of layers of the same or different materials. These materials will be selected mechanically from a stable layer, an electrically conductive layer and electrically isolating layers. A preferred layer for the trailing layer is known as a CMOS device, for example, silicon oxide or silicon nitride to electrically isolate and form a given three-dimensional shape, and aluminum and tungsten as the most preferred metals for micro- . Other insulators, polysilicon, and metals will also be used.

말미층을 통한 쓰루-컨택은 고립 말미층에서 쓰루-컨택을 위해 생산된 홀(hole)을 채우는데 사용되는 다른 재료들을 또한 포함할 것이다. 텅스텐은 큰 가로 세로 비를 갖는 홀의 바닥 및 측벽에 증착될 수 있어 쓰루-컨택을 형성하기 위한 바람직한 재료이다.The through-contact through the tailing layer will also include other materials used to fill the hole produced for the through-contact in the isolated tailing layer. Tungsten can be deposited on the bottom and sidewalls of a hole with a large aspect ratio and is a preferred material for forming a through-contact.

특정 실시예에서 MEMS 장치는 마이크로폰으로 설계되고 사용된다. 따라서, 막은 벌크 바디에 고정되고 어쿠스틱 사운드(acoustic sound)에 의해 진동되거나 방향을 바꿀 것이다. 최상의 동작을 위해, 공명 공간(back volume)이 장치에서 제공된다. In certain embodiments, the MEMS device is designed and used as a microphone. Thus, the membrane will be fixed to the bulk body and will be vibrated or reoriented by acoustic sound. For best operation, a back volume is provided in the device.

뒤판은 막과 뒤판 사이의 감쇠(damping)을 줄이기 위해 뒤판 홀로 구멍이 나 있다. 뒤판의 바로 아래에 백볼륨 또는 캐비티(cavity)가 벌크 바디에 형성될 수 있다. 뒤판 홀 및 캐비티는 마이크로 머시닝 수단에 의해 구조화되어 있다. 백볼륨은 덮개에 의해 바닥에 근접한 홀 또는 오목부(recess)를 통해 가도록 형성될 수 있다. 벌크 바디에서, 뒤판의 바로 아래를 제외한 임의의 위치에서 집적 회로(IC)는 반도체 벌크 바디가 사용된다면 집적될 수 있다. 막 및 뒤판은 전기적으로 IC에 연결될 수 있어, 모놀리식(monolithic) 마이크로폰 설계를 창조한다.The back plate is hollowed with a back plate to reduce the damping between the membrane and the back plate. A back volume or cavity can be formed in the bulk body directly below the back plate. The back plate holes and cavities are structured by micromachining means. The back volume can be formed to go through a hole or recess near the bottom by the cover. In a bulk body, the integrated circuit (IC) at any location, except just below the back plate, can be integrated if a semiconductor bulk body is used. Membranes and backplanes can be electrically connected to the IC, creating a monolithic microphone design.

막과 뒤판 사이의 공극 거리는 말미층의 상부 상의 스탠드 오프(stand-off) 구조에 의해 정의될 수 있다. 스탠드 오프 구조는 뒤판의 가장자리에서 스탠드 오프 림(rim)을 형성하는 폐환(circular closed) 또는 부분적으로 닫힌 림을 구성할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 개구가 스탠드 오프 림에 만들어진다면, 정압 차이를 동일하게 하는 환기 홀로 사용될 수 있다. 환기 홀은 또한 막에서 구조화될 수 있다.The air gap distance between the membrane and the backing plate can be defined by a stand-off structure on the top of the tailing layer. The standoff structure can form a circular closed or partially closed rim that forms a stand-off rim at the edge of the back plate. If one or more openings are made in the standoff rim, they can be used as ventilation holes to make the static pressure differential the same. Ventilation holes can also be structured in the membrane.

상술한 MEMS 장치를 제조하기 위한 방법은 이하의 단계를 포함할 것이다:The method for manufacturing the above-described MEMS device will include the following steps:

금속 포일을 제공하는 단계;Providing a metal foil;

레이저를 제공하는 단계;Providing a laser;

막을 얻기 위해 레이저로 포일을 절단하는 단계;Cutting the foil with a laser to obtain a film;

장치를 위해 마이크로 머시닝 벌크 바디를 제공하는 단계; 및Providing a micromachined bulk body for the device; And

설계된 막을 갖는 포일을 벌크 바디로 전송하여 고정하는 단계.And transferring and fixing the foil having the designed membrane in a bulk body.

대신에, 레이저 절단 및 막을 장치에 결합하는 동안 롤-투-롤(roll-to-roll) 기술이 포일을 처리하는데 사용될 수 있다. 레이저는 금속 포일로부터 절단되도록 막의 주위를 따라 안내된다. 제어 수단은 포일의 표면에 걸쳐 레이저의 스캔을 제어한다.Instead, a roll-to-roll technique can be used to treat the foil while bonding the laser cut and film to the apparatus. The laser is guided along the periphery of the film to be cut from the metal foil. The control means controls the scanning of the laser across the surface of the foil.

스캔 속도는 포일을 절단하는데 필요한 면적당 파워 양(W/cm2)에 따라 선택된다.The scan speed is selected according to the amount of power per area (W / cm 2 ) required to cut the foil.

레이저가 금속 포일에 초점을 맞출 때의 스팟 지름은 후막(later membrane)에서 절단 엣지의 바람직한 평활도에 따라 선택된다. 1μm 내지 30μm의 스팟 지름이 적절하다. 바람직한 지름은 5μm 내지 20μm 사이이다.The spot diameter when the laser focuses on the metal foil is chosen according to the desired smoothness of the cutting edge at the later membrane. A spot diameter of 1 m to 30 m is suitable. The preferred diameter is between 5 탆 and 20 탆.

금속 포일은 기계적 강도, 탄력성 및 전기적 전도도와 같은 바람직한 특성을 제공하는 적절한 금속으로부터 선택될 것이다. 대부분의 응용에서, 알루미늄이 금속 포일에 바람직한 재료이다. 금속 포일은 바람직하게는 1μm 내지 20μm 사이의 두께를 가지나, 더 두꺼운 시트 또한 사용될 수 있다.The metal foil will be selected from suitable metals that provide desirable properties such as mechanical strength, resilience and electrical conductivity. In most applications, aluminum is the preferred material for the metal foil. The metal foil preferably has a thickness between 1 [mu] m and 20 [mu] m, but thicker sheets can also be used.

마이크로 머시닝 벌크 바디는 바람직하게는 CMOS 장치와 같은 집적 회로를 포함할 수 있는 반도체나 세라믹 바디이다. 집적 회로는 MEMS 장치의 동작을 위해 필요한 전자적 기능을 제공할 수 있다. 이 기능들은 전압, 커패시티, 저항, 전류와 같은 전기적 파라미터 또는 각종 다른 전기적 파라미터를 검출하고 측정하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 집적 회로는 막과 뒤판에 가해지는 전압을 제공할 것이다.The micromachined bulk body is preferably a semiconductor or ceramic body that may include integrated circuits such as CMOS devices. The integrated circuit may provide the electronic functions necessary for operation of the MEMS device. These functions may include detecting and measuring electrical parameters such as voltage, capacitance, resistance, current, or various other electrical parameters. In addition, the integrated circuit will provide a voltage across the membrane and backplate.

다른 응용에서, 집적 회로는 장치의 전극에 적용되는 주파수, RF 주파수 또는 어쿠스틱 주파수로부터 선택되는 주파수를 제공할 수 있다. 논리 회로는 마이크로 미케니컬 장치의 동작 모드를 통제하도록 집적될 수 있다. 증폭기가 상술한 바와 같은 측정된 파라미터를 증폭하기 위해 포함될 것이다. MEMS 장치 또는 그 주변의 동작을 위해 필요한 다른 컴퓨터를 사용한 연산이 벌크 바디 내의 IC 내에 시행될 수 있다.In other applications, the integrated circuit may provide a frequency selected from a frequency, an RF frequency, or an acoustic frequency applied to the electrodes of the device. Logic circuits can be integrated to control the operating mode of the micromachined device. An amplifier will be included to amplify the measured parameters as described above. Operations using other computers required for operation of the MEMS device or its surroundings may be performed in an IC in a bulk body.

다른 실시예에서, 막을 벌크 바디에 고정하는 단계는 초음파 접착에 의해 이루어질 것이다. 이 단계에 의해, 막은 벌크 바디의 상면 상에 배열된 접촉 패드와 전기적으로 접촉된다. 막 상의 접착 위치는 평면 부재 또는 평면 부재로부터 연장된 서스펜션 아암 위가 될 수 있고, 바람직하게는 서스펜션 아암의 최외단에서 서스펜션 아암 패드에 위치하는 것이다.In another embodiment, securing the membrane to the bulk body may be accomplished by ultrasonic bonding. By this step, the film is in electrical contact with the contact pads arranged on the upper surface of the bulk body. The adhesion position on the film may be on a suspension member extending from a planar member or a planar member, and preferably located on the suspension arm pad at the outermost end of the suspension arm.

실시예에서, MEMS 장치를 제조하는 방법은 이하의 단계를 포함한다:In an embodiment, a method of manufacturing a MEMS device includes the following steps:

절단 전에 포일을 처리 프레임에 고정하고 누르는 단계;Fixing and pressing the foil to the processing frame before cutting;

포일이 처리 프레임에 고정되어 있는 동안 절단을 수행하는 단계;Performing the cutting while the foil is fixed to the processing frame;

처리 프레임의 도움으로 막이 벌크 바디로 이동하는 단계;Moving the membrane to a bulk body with the aid of a treatment frame;

막이 벌크 바디에 고정되는 단계;Fixing the membrane to the bulk body;

처리 프레임이 막으로부터 떨어지고 막이 막의 부분이 아닌 어떤 잔여 포일로부터 절단되고 분리되는 단계.The process frame falls off the membrane and the membrane is cut and separated from any remaining foil that is not part of the membrane.

이 실시예에서, 금속 포일을 절단 전에 처리 프레임에 고정하고 누른다. 바람직하게, 고정은 다음 단계에서 막이 쉽게 떨어질 수 있는 방식으로 이루어진다. 프레임은 금속 포일로부터 한 단계에서 구조화된 막의 어레이뿐만 아니라 하나의 막을 처리하는데 사용된다.In this embodiment, the metal foil is fixed to the processing frame and pressed before cutting. Preferably, the fixing takes place in such a way that the film can easily fall off in the next step. The frame is used to process a single film as well as an array of structured films in one step from the metal foil.

절단은 포일이 처리 프레임에 고정되어 있는 동안 행해진다. 이 단계에서, 막은 순차적으로 절단되고 막은 잔여 포일로부터 적어도 부분적으로 절단된다. 잔여 고정 구조는 절단 막을 잔여 포일에 고정하고 그리고 나서 처리 프레임으로 고정하는 것이 바람직하다. 이것은 처리 프레임의 도움으로 막의 벌크 바디로의 이동을 쉽게 해준다. 처리 프레임에 연결되어 있는 동안 막은 벌크 바디에 고정된다.The cutting is done while the foil is fixed to the processing frame. At this stage, the film is sequentially cut and the film is at least partially cut away from the remaining foil. The remaining anchoring structure is preferred to fix the cutting film to the remaining foil and then fix it with the treatment frame. This facilitates the transfer of the film to the bulk body with the aid of the processing frame. The membrane is secured to the bulk body while connected to the treatment frame.

마지막 단계에서, 막은 처리 프레임으로부터 떨어진다. 이 단계에서 여전히 존재하는 연결 구조는 절단되거나 부숴지고, 따라서 막은 막의 부분이 아닌 어떤 잔여 포일로부터 분리된다.In the final step, the film falls off the processing frame. At this stage, the connecting structure still present is cut or broken, so that the membrane is separated from any remaining foil that is not part of the membrane.

처리 프레임은 유리나 금속과 같은 경질 재료(hard material)의 판을 포함한다. 판은 바람직하게 개구들의 어레이이고, 각각의 개구는 단지 하나의 막을 수용하는 영역을 제공한다. 개구는 컷-아웃(cut-outs)이거나 한정된 깊이를 가질 것이다.The processing frame includes a plate of a hard material such as glass or metal. The plate is preferably an array of openings, each opening providing a region that accommodates only one membrane. The openings may be cut-outs or have a limited depth.

실시예에 따라, 마이크로 미케니컬 장치는 집적 IC를 갖는 아주 작은 마이크로폰으로 사용되고 설계된다. 이 응용에서, 막은 들어오는 소리에 의한 음향 진동으로 여기된다(excited). 진동은 막의 진동에 의해 변하는 전기적 파라미터를 측정하여 검출한다. 이 파라미터는 두 개의 전극 사이의 전압 또는 커패시턴스가 될 것이고, 제1 전극은 막에 존재하고 제2 전극은 뒤판에 집적된다.According to the embodiment, the micromachined device is designed and used as a very small microphone with an integrated IC. In this application, the membrane is excited by acoustic vibrations due to incoming sound. The vibration is detected by measuring an electric parameter which is changed by the vibration of the film. This parameter will be the voltage or capacitance between the two electrodes, the first electrode being in the film and the second electrode being integrated in the backplate.

다른 실시예에서, 마이크로 미케니컬 장치는 가변 커패시터(tunable capacitor)로 설계되고 사용된다. 이 응용에서, 막은 평면 부재의 표면에 수직한 방향을 따라 이동할 수 있고 뒤판에 집적된 제2 전극에서 멀어지는 방향으로 이동할 수 있는 이동 가능한 전극으로 기능하도록 구성된다. 막의 이동은 2개의 전극에 가해지는 전압에 의해 발생하는 정전기력에 의해 개시될 수 있다.In another embodiment, the micromachined device is designed and used as a tunable capacitor. In this application, the membrane is configured to function as a movable electrode capable of moving along a direction perpendicular to the surface of the planar member and in a direction away from the second electrode integrated on the back plate. The movement of the film can be initiated by the electrostatic force generated by the voltage applied to the two electrodes.

가변 커패시터는 적어도 2개의 다른 커패시턴스를 갖도록 조정될 수 있고, 그 중 하나는 막에 영향을 주는 힘이 없는 기본 커패시턴스이다. 제2 커패시턴스는 막이 움직이고 현재 뒤판에 집적된 상대 전극(counter electrode)에 가장 가까운 위치에 있는 상태일 것이다. 가변 커패시턴스가 연속적으로 조정되어 두 극단 위치 사이의 임의의 위치가 가변 커패시턴스의 바람직한 커패시턴스를 제공하기 위해 사용될 수도 있다. 스탠드 오프 구조의 하나 이상의 세트가 막과 뒤판 사이의 벌크 바디 내에 형성될 수 있다. 막과 뒤판 사이의 전압이 증가함에 따라, 막은 스탠드 오프의 다른 세트 위로 무너질 수 있고, 이에 따라 여러 개의 불연속형(discrete) 커패시턴스를 얻는다.The variable capacitor can be adjusted to have at least two different capacitances, one of which is a basic capacitance without the force affecting the film. The second capacitance will be in the position closest to the counter electrode on which the membrane is moving and is now integrated on the back plate. The variable capacitance is continuously adjusted so that any position between the two extreme positions may be used to provide the desired capacitance of the variable capacitance. One or more sets of standoff structures may be formed in the bulk body between the membrane and the backing plate. As the voltage between the membrane and the backplate increases, the membrane may collapse onto another set of standoffs, thereby obtaining several discrete capacitances.

다른 실시예에서, 장치는 스위치로 설계되고 사용된다. 여기서, 막의 이동이 또한 사용될 수 있다. 이동의 끝에서, 벌크 바디 상의 접촉점에서 막 사이의 접촉이 이루어진다.In another embodiment, the device is designed and used as a switch. Here, movement of the film may also be used. At the end of the movement, contact is made between the membranes at the contact points on the bulk body.

모든 응용에서, 뒤판에 집적된 제2 전극이 제2 전극 상의 적어도 하나의 분리층에 의해 막에 대해 전기적으로 분리되는 것이 바람직하다.In all applications, it is preferred that the second electrode integrated on the back plate be electrically separated from the film by at least one separation layer on the second electrode.

이하에서, 실시예의 설명 및 첨부된 도면에 의해 본 발명을 더욱 자세히 설명한다. 도면은 오직 도시를 위한 목적이므로 개략적으로 도시되었다. 어떤 치수는 왜곡될 수 있다. 따라서, 도면으로부터 바로 임의의 치수나 크기의 비를 얻는 것은 불가능하다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the description of the embodiments and the accompanying drawings. The drawings are schematically shown for purposes of illustration only. Some dimensions can be distorted. Therefore, it is impossible to obtain a ratio of any dimension or size directly from the drawing.

도 1은 벌크 바디(BB) 및 그 상부에 장착된 막(MM)을 포함하는 MEMS 장치의 개략적인 횡단면을 도시한다. 도면에서, 벌크 바디(BB)는 편평한 표면을 갖지만 본 발명에 따른 장치에서 필수적인 것은 아니다. 막(MM)은 주어진 응용에 필요한 바람직한 형상으로 레이저 절단된 금속 포일이다. 막은 주로 큰 면적의 부재를 갖고 벌크 바디(BB)의 표면에 병렬로 배열된 평면 부재(PM)를 포함한다.Figure 1 shows a schematic cross-sectional view of a MEMS device including a bulk body (BB) and a membrane (MM) mounted thereon. In the figures, the bulk body BB has a flat surface but is not necessary in the apparatus according to the invention. The membrane (MM) is a metal foil laser-cut to the desired shape required for a given application. The membrane mainly comprises a planar member (PM) arranged in parallel on the surface of the bulk body (BB) with a large surface area.

막(MM)의 주변 영역에서 서스펜션 아암 패드 또는 막 자체의 평면 부재는 막 연결점(MCP)에서 벌크 바디에 고정된다. In the peripheral region of the membrane (MM), the plane arm of the suspension arm pad or membrane itself is fixed to the bulk body at the membrane connection point (MCP).

도 1에서, 막 연결점은 벌크 바디(BB)의 표면으로부터 돌출된 앵커 수단(AN)의 상부에 위치한다. 막 연결점은 벌크 바디(BB)의 표면과 같은 높이 레벨에 있다.In Fig. 1, the membrane connection point is located at the top of the anchor means AN projecting from the surface of the bulk body BB. The membrane connection point is at the same level as the surface of the bulk body (BB).

도 2는 막 구조를 보다 구체적으로 보여주는 막 상부에서의 개략적인 평면도를 도시한다. 막(MM)의 평면 부재(PM)는 여기서 원형 영역으로 도시되지만 이 형상으로 제한되는 것은 아니다.Figure 2 shows a schematic plan view at the top of the membrane showing the membrane structure in more detail. The planar member PM of the membrane MM is shown here as a circular region, but is not limited to this shape.

평면 부재(PM)의 둘레에 연결되는 서스펜션 아암(SA)이 제공된다. 서스펜션 아암은 구부러짐 및/또는 평면 부재(PM)의 면 내에 위치하는 스트립(strips)으로 형성될 수 있다. 도 2에서, 서스펜션 아암은 3 개의 선형 부분으로 형성되고, 각 두 부분 사이의 각도를 둘러싸 3 개 부분에 의해 문자 "Z"를 형성한다. 서스펜션 아암은 또한 모서리 없는 둥근 부분을 포함할 것이다. There is provided a suspension arm SA which is connected to the periphery of the planar member PM. The suspension arm may be formed of bends and / or strips located in the plane of the planar member PM. In Fig. 2, the suspension arm is formed of three linear portions and surrounds the angle between each two portions to form the letter "Z" by three portions. The suspension arm will also include rounded corners.

서스펜션 아암(SA)은 평면 부재(PM)와 서스펜션 아암을 벌크 바디(BB)에 고정하는데 사용되는 서스펜션 아암 패드(SP) 사이에 유연한 연결을 제공한다. 서스펜션 아암(SA)는 또한 평면 부재의 유연한 연결을 제공하는 스프링으로 기능할 것이다. 스프링은 벌크 바디의 표면에 관하여 기본 위치에서 평면 부재(PM)에 힘을 가하고 유지할 것이다.The suspension arm SA provides a flexible connection between the planar member PM and the suspension arm pad SP used to secure the suspension arm to the bulk body BB. The suspension arm SA will also function as a spring that provides a flexible connection of the planar member. The spring will apply and maintain the planar member PM at the base position relative to the surface of the bulk body.

서스펜션 아암(SA)은 가능한 짧으나 유연성을 제공하기에는 충분히 길고 평면 부재(PM)의 고정에 충분하게 만들어질 수 있다. 모든 서스펜션 아암의 끝에서 서스펜션 아암 패드(SP)는 각 서스펜션 아암 패드(SP)의 확실한 결합 처리를 각 막 연결점(MCP)에서 벌크 바디(BB)의 표면에 허용하는 충분한 영역을 제공하는 너비를 갖는 아암의 넓어진 부분일 수 있다. The suspension arm SA is as short as possible but long enough to provide flexibility and can be made sufficiently to secure the planar member PM. At the ends of all suspension arms, the suspension arm pads SP have a width that provides a sufficient area to allow a reliable bonding of each suspension arm pad SP to the surface of the bulk body BB at each membrane connection point (MCP) It may be a widened portion of the arm.

도 3은 마이크로폰으로 구현된 마이크로 미케니컬 장치를 도시한다. 이 실시예에서, 벌크 바디는 말미층(BL)의 스택이 강성 구조를 형성하기 위해 증착된 상부에 반도체 바디(SB)를 포함한다. 말미층(BL)은 반도체 바디(SB)에 집적된 CMOS 장치의 상부에 필수적으로 존재하는 층일 것이다. 그렇지 않으면, 말미층(BL)은 오직 전기적 도체 라인과 영역을 포함하는 적절한 기계적 강성(stiff) 구조를 형성하기 위해 제공된다.Figure 3 shows a micromachined device implemented with a microphone. In this embodiment, the bulk body comprises a semiconductor body SB on top of which a stack of trailing layers BL is deposited to form a rigid structure. The termination layer BL will be a layer that is essentially present on top of the CMOS device integrated in the semiconductor body SB. Otherwise, the trailing layer BL is provided to form an appropriate mechanical stiff structure including only electrically conductive lines and regions.

반도체 바디(SB) 내에서, 집적 회로(IC)가 형성된다. 말미층(BL)은 주로 산화물 또는 질화물 또는 임의의 다른 절연 무기물 재료와 같은 절연 재료의 층 및 공지의 방법으로 증착되고 구조화될 수 있는 금속을 포함한다. 적어도 하나의 쓰루-컨택(TC)은 IC의 단자로부터 말미층(BL) 상부의 표면 상의 접촉 패드로 전기적 도전 접속을 제공하는 말미층을 통해 형성된다. 다른 구조들은 말미층(BL)에 배열되고 패턴화된 전도성 또는 절연성 구조일 것이다.In the semiconductor body SB, an integrated circuit (IC) is formed. The termination layer (BL) mainly comprises a layer of insulating material such as an oxide or nitride or any other insulating inorganic material, and a metal that can be deposited and structured by known methods. At least one through contact TC is formed through a terminal layer that provides electrical conductive connection from the terminals of the IC to the contact pads on the surface above the end layer BL. Other structures may be a conductive or insulative structure arranged and patterned in the trailing layer (BL).

말미층 및 반도체나 세라믹 바디(SB)를 포함하는 전체 벌크 바디(BB)는 반도체 바디(SB)에 함몰부를 형성하도록 구조화된다. 함몰부의 바닥은 반도체 또는 세라믹 재료 또는 도면에 도시된 바와 같이 벌크 바디의 반대측으로부터 함몰부를 닫거나 덮는 덮개 부재(LM)에 의해 형성된다. The entire bulk body BB including the trailing layer and the semiconductor or ceramic body SB is structured to form a depression in the semiconductor body SB. The bottom of the depression is formed by a semiconductor or ceramic material or a cover member LM that closes or covers the depression from the opposite side of the bulk body as shown in the figure.

뒤판 부분(SP)은 복수의 말미층(BL)에 의해 형성된다. 이 숫자는 뒤판 부분 이외의 부분에서 말미층의 숫자보다 작아, 뒤판 부분의 두께를 더 작게 할 것이다. 말미층의 상부 표면에서 제1 오목부의 깊이는 뒤판 부분에서 누락된 층의 숫자에 따를 수 있다.The back plate portion SP is formed by a plurality of end layers BL. This number will be smaller than the number of end layers in areas other than the back plate, which will make the thickness of the back plate smaller. The depth of the first recess in the upper surface of the tailing layer may depend on the number of layers missing in the backing portion.

뒤판 부분(BP)에서, 뒤판 홀(VH)은 반도체 바디의 제2 오목부를 뒤판 부분 위의 자유 영역과 연결하도록 배열된다. 뒤판 부분에서, 적어도 하나의 전기적 도전층(CL)이 배열되고, 바람직하게는 뒤판의 상부 표면 근처이나 절연층에 의해 뒤판 부분의 표면에 대해 분리되도록 배열된다. 도전층(CL)은 마이크로폰의 전극을 형성하고 바람직하게는 도전 라인 및 쓰루-컨택(TC)과 같은 각 전기 연결에 의해 반도체 바디(SB)에서 집적 회로(IC)에 연결된다.In the back plate portion BP, the back plate holes VH are arranged to connect the second recesses of the semiconductor body with the free regions on the back plate portion. At the back plate portion, at least one electrically conductive layer (CL) is arranged and arranged to be separated from the surface of the back plate portion, preferably near the top surface of the back plate or by the insulating layer. The conductive layer CL forms the electrodes of the microphone and is preferably connected to the integrated circuit (IC) in the semiconductor body SB by respective electrical connections such as a conductive line and a through-contact TC.

공명 공간(BV)이 말미층(BL), 뒤판(BP) 및 반도체 바디(SB)의 함몰부 사이에 형성되고, 덮개 부재(LM)에 의해 바닥이 덮여질 것이다.The resonance space BV will be formed between the depressions of the end plates BL, back plate BP and semiconductor body SB and the bottom will be covered by the cover member LM.

절단막(MM)은 말미층(BL)의 상부에 고정되어 막(MM)의 평면 부재(PM)가 뒤판 부분의 위에 거리를 두고 배열된다. 막은 서스펜션 아암 패드(SP)를 말미층의 표면 상의 각 금속성 패드를 결합하는 것에 의해 고정된다. 도시된 바와 같이 마이크로폰에서 작동하는 막(MM)은, 바람직하게는, 공명 공간(BV)과 평면 부재(PM) 위의 대기 사이의 정압 차이를 동일하게 하기 위한 환기 홀을 포함한다. 그러나, 이 개구는 생략되어 통기(venting)가 막이 스탠드-오프 구조에 의해 지지되는 영역에서 수행된다.The cutting film MM is fixed on the upper portion of the end layer BL so that the planar members PM of the film MM are arranged at a distance on the back plate portion. The membrane is secured by bonding each suspension pad (SP) to each metallic pad on the surface of the tailing layer. The membrane MM operating in the microphone as shown preferably includes a ventilation hole for equalizing the static pressure difference between the resonance space BV and the atmosphere above the plane member PM. However, this opening is omitted so that venting is performed in the region where the membrane is supported by the stand-off structure.

도 4는 절단 동안 금속 포일을 유지하고 절단 후에 절단 막을 복수의 MEMS 장치가 수행되는 웨이퍼로 전송하는 처리 프레임(HF)을 위에서 본 평면도를 도시한다. 처리 프레임(HF)은 복수의 개구(OP)를 포함하고, 각각의 개구는 막의 직경보다 약간 더 큰 직경을 갖는다. 개구의 직경은 1mm 내지 3mm 일 것이다.Figure 4 shows a top view of a processing frame (HF), viewed from above, holding a metal foil during cutting and transferring the cutting film to a wafer on which a plurality of MEMS devices are performed after cutting. The processing frame HF includes a plurality of openings OP, each opening having a diameter slightly larger than the diameter of the film. The diameter of the opening may be between 1 mm and 3 mm.

금속 포일(MF)은 예를 들어 접착제를 사용하여 결합에 의해 고정점(FP)에서 처리 프레임에(HF) 풀어질 수 있게 고정될 수 있다. 금속 포일의 레이저 절단은, 예를 들어 접착제를 사용하여, 금속 포일이 처리 프레임에 고정되어 있는 동안 행해질 것이다. 막에서 벌크 바디의 정렬은, 매칭 홀 또는 오목부(recesses)가 벌크 바디(bb)에 구조화되어 있다면, 정렬 돌출부(FP)에 의해 용이해질 수 있다.The metal foil MF can be fixed so that it can be loosened (HF) to the processing frame at the fixing point FP by bonding, for example using an adhesive. Laser cutting of the metal foil will be done while the metal foil is fixed to the processing frame, for example, using an adhesive. Alignment of the bulk body in the membrane may be facilitated by alignment protrusions FP if matching holes or recesses are structured in the bulk body bb.

도 5는 스위치로 사용되도록 설계된 마이크로 미케니컬 장치의 개략적인 횡단면을 도시한다. 여기서 다시, MEMS 장치는 벌크 바디(BB) 및 막, 도면에서 도시된 평면 부재(PM)를 포함한다. 평면 부재(PM)는 서스펜션 아암(예를 들어, 도 2 참조)에 의해 형성된 스프링 소자(SE)에 의해 벌크 바디(BB)의 표면에 배열된 앵커 수단(AN)에 고정된다. 벌크 바디(BB)에서, 하나 이상의 도전층이 전기적으로 뒤판(BP)의 상면 또는 바닥면에 배열된 단자(T2)에 연결된 뒤판(BP)을 형성하는데 사용된다. 평면 부재(PM)는 장치의 임의의 위치, 바람직하게는 앵커 수단(AN)의 상부나 벌크 바디(BB)의 상부에 배열된 다른 단자(T1)에 연결된다. 바람직하게는, 도전층(CL) 및 평면 부재(PM) 모두 각 접촉 라인 및 쓰루-컨택에 의해 전기적으로 각각 벌크 바디(BB)의 동일 표면의 접촉 영역에 연결된다. 평면 부재(PM) 및 도전층(CL)은 전압이 가해질 두 개의 전극을 형성한다.Figure 5 shows a schematic cross section of a micromachined device designed for use as a switch. Here again, the MEMS device includes a bulk body BB and a membrane, the planar member PM shown in the figure. The planar member PM is fixed to the anchor means AN arranged on the surface of the bulk body BB by a spring element SE formed by a suspension arm (for example, see Fig. 2). In the bulk body BB, at least one conductive layer is electrically used to form the backplane BP connected to the terminal T2 arranged on the top or bottom surface of the backplane BP. The plane member PM is connected to any position of the apparatus, preferably to the top of the anchor means AN or to another terminal T1 arranged on top of the bulk body BB. Preferably, both the conductive layer CL and the planar member PM are electrically connected to the contact areas of the same surface of the bulk body BB by respective contact lines and through-contacts. The planar member PM and the conductive layer CL form two electrodes to which a voltage is applied.

벌크 바디의 표면에 대해 유연하게 고정된 평면 부재(PM)의 움직임과 그에 따른 도전층(CL)에 대해 유연하게 고정된 평면 부재(PM)의 움직임은 정전기력을 유도한다. 평면 부재(PM)가 벌크 바디(BB)에 대해 움직일 경우, 각 평면 부재 상의 접촉점(CP1) 및 벌크 바디의 표면 상의 접촉점(CP2)이 접촉되고, 이에 따라 평면 부재(PM)와 벌크 바디(BB)의 표면 상의 다른 접촉점(CP2)과 접촉접(CP2)에 연결된 제3 단자(T3) 사이의 전기적 연결을 제공하여 스위치를 닫는다.The movement of the planar member PM, which is fixed to the surface of the bulk body flexibly, and the movement of the planar member PM thus fixed flexibly to the conductive layer CL, induce an electrostatic force. The contact point CP1 on each planar member and the contact point CP2 on the surface of the bulk body are brought into contact with each other when the planar member PM moves with respect to the bulk body BB so that the planar member PM and the bulk body BB And the third terminal T3 connected to the contact CP2, thereby closing the switch.

도 5에 도시되지 않은 다른 실시예에서, 평면 부재(PM)의 바닥면 상의 접촉점(CP1)은 평면 부재에 전기적으로 분리될 것이나 앵커 수단(AN)이나 벌크 바디의 표면 상의 각 접촉 패드(미도시)에 전기적으로 연결될 것이다.5, the contact point CP1 on the bottom surface of the planar member PM may be electrically separated from the planar member, but may be separate from the anchor means AN or each contact pad (not shown) on the surface of the bulk body As shown in FIG.

도 6은 직선부 및 곡선부를 포함하는 서스펜션 아암(SA)을 갖는 막(MM)의 다른 실시예를 도시한다. 서스펜션 아암의 수는 3개로 한정되지 않고 더 많거나 작을 수 있음은 물론이다.Figure 6 shows another embodiment of a membrane (MM) having suspension arms (SA) comprising straight and curved portions. The number of the suspension arms is not limited to three but may be more or less.

본 발명에 따른 MEMS 장치는 도면에 도시되거나 이에 대해 설명한 어떠한 실시예에 제한되지 않는다. 발명 장치는 실제 구조나 실제 차원에서 상술한 실시예와 달라질 수 있다. 절단 막의 예외와 함께, 마이크로 미케니컬 장치는 당업계에서 알려진 임의의 장치이며, 막을 제외하고 공지의 장치와 동일할 것이다. 본 발명은 마이크로 미케니컬 구조와 절단 막을 조합하여 상술한 바와 같은 이점을 얻을 수 있다.The MEMS device according to the present invention is not limited to any embodiment shown in the drawings or described therein. The inventive device may differ from the above-described embodiment in actual structure or actual dimension. With the exception of the cutting membrane, the micromachined device is any device known in the art and will be the same as known devices except for the membrane. The present invention can achieve the advantages described above by combining a micromanic structure and a cutting film.

AM: 앵커 수단
BB: 벌크 바디
BL: 말미층
BP: 뒤판
BV: 공명 공간
CL: 도전층
CP: 접촉점
FP:: 배열 돌출부
HF: 처리 프레임
IC: 집적 회로
MCP: 막 접촉점
MM: 막
OP: 개구
FM: 평면 부재
SA: 서스펜션 아암
SB: 반도체 바디
SP: 서스펜션 아암 패드
T1 ~ T3: 단자들
TC: 쓰루-컨택
TL: 단자 라인
VH: 뒤판 홀
AM: Anchor means
BB: Bulk body
BL: End layer
BP: back plate
BV: resonance space
CL: conductive layer
CP: contact point
FP :: array overhang
HF: Processing frame
IC: Integrated Circuit
MCP: Membrane contact point
MM: Just
OP: opening
FM: Planar member
SA: suspension arm
SB: Semiconductor body
SP: Suspension arm pad
T1 to T3: Terminals
TC: Through-contact
TL: Terminal line
VH: back plate hole

Claims (18)

마이크로 머시닝 벌크 바디(BB); 및
상기 벌크 바디에 고정된 막(MM)을 포함하고,
상기 막은, 금속의 편평한 시트로부터 레이저 절단되고 상기 벌크 바디에 결합되며,
상기 막은,
평면 부재(PM); 및
상기 평면 부재로부터 옆으로 연장된 서스펜션 아암(SA)을 포함하고,
상기 서스펜션 아암은 상기 벌크 바디와 결합된 서스펜션 아암 패드(SP)에서 끝나는 것을 특징으로 하는 멤스 장치.
Micromachining bulk body (BB); And
A membrane (MM) secured to the bulk body,
The film is laser cut from a flat sheet of metal and bonded to the bulk body,
The film may be,
A planar member (PM); And
And a suspension arm (SA) extending laterally from the plane member,
Wherein the suspension arm ends at a suspension arm pad (SP) associated with the bulk body.
삭제delete 제1항에 있어서,
집적 회로(IC)가 집적된 반도체 바디 또는 세라믹 바디(SB);
상기 반도체 바디의 상부에 증착된 말미층(BL)의 스택; 및
상기 말미층들 중 하나로 상기 막의 반대편에 배열된 도전성 후방 전극(CL)을 더 포함하고,
상기 벌크 바디는 상기 말미층 및 상기 반도체 바디에 의해 형성되고, 상기 집적 회로는 각각 상기 말미층을 통한 쓰루-컨택(TC)을 통해 후방 전극 및 막에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 멤스 장치.
The method according to claim 1,
A semiconductor body or a ceramic body SB integrated with an integrated circuit (IC);
A stack of end layers (BL) deposited on top of the semiconductor body; And
Further comprising a conductive back electrode (CL) arranged on the opposite side of said membrane to one of said end layers,
Wherein the bulk body is formed by the tailing layer and the semiconductor body, and the integrated circuit is electrically connected to the rear electrode and the membrane through a through-contact TC through the tailing layer, respectively.
제3항에 있어서,
상기 말미층(BL)의 스택의 상부 표면에 위치하고, 상기 막(MM)에 의해 덮이는 제1 함몰부;
상기 제1 함몰부와 나란히 상기 반도체 바디 또는 상기 세라믹 바디(SB)에 위치하고, 공명 공간(BV)을 형성하는 제2 함몰부; 및
상기 말미층을 통해 안내되고 상기 공명 공간을 마이크로 머시닝 뒤판 위의 공간과 연결하는 마이크로 머시닝 뒤판 홀(VH)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 장치.
The method of claim 3,
A first depression located on the top surface of the stack of end plates (BL) and covered by the membrane (MM);
A second depression located in the semiconductor body or the ceramic body (SB) side by side with the first depression and forming a resonance space (BV); And
Further comprising a micromachining backplane hole (VH) guided through the tailing layer and connecting the resonant space to a space above the micromachining backplane.
막과 함께 작동하여 멤스 장치를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로,
금속 포일을 제공하는 단계;
편평한 막(MM)을 생산하기 위해 상기 포일을 레이저 절단하는 단계;
상기 장치를 위해 마이크로 머시닝 벌크 바디(BB)를 제공하는 단계; 및
상기 막을 상기 벌크 바디로 전송하고 상기 막을 상기 벌크 바디에 고정하는 단계를 포함하며,
상기 막은,
평면 부재(PM); 및
상기 평면 부재로부터 옆으로 연장된 서스펜션 아암(SA)을 포함하고,
상기 서스펜션 아암은 상기 벌크 바디와 결합된 서스펜션 아암 패드(SP)에서 끝나는 것을 특징으로 하는 멤스 장치의 제조 방법.
≪ RTI ID = 0.0 > 1 < / RTI > to a method for fabricating a MEMS device,
Providing a metal foil;
Laser cutting said foil to produce a flat film (MM);
Providing a micromachined bulk body (BB) for the apparatus; And
Transferring the membrane to the bulk body and securing the membrane to the bulk body,
The film may be,
A planar member (PM); And
And a suspension arm (SA) extending laterally from the plane member,
Wherein the suspension arm ends at a suspension arm pad SP coupled to the bulk body.
제5항에 있어서,
상기 막을 상기 벌크 바디에 고정하는 단계는, 상기 막을 상기 벌크 바디(BB)의 상부 표면에 배열된 접촉 패드와 초음파 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 장치의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the step of securing the membrane to the bulk body comprises ultrasonically bonding the membrane to a contact pad arranged on the upper surface of the bulk body (BB).
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 포일은 절단 전에 처리 프레임(HF)에 고정되고,
상기 절단은 상기 포일이 상기 처리 프레임에 고정되어 있는 동안 행해지고,
상기 막은 상기 처리 프레임의 도움으로 상기 벌크 바디로 전송되고,
상기 막은 상기 벌크 바디에 고정되며,
상기 처리 프레임은 상기 막으로부터 분리되어 상기 막은 상기 막의 부분이 되지 않는 임의의 잔여 포일로부터 절단되고 분리되는 것을 특징으로 하는 멤스 장치의 제조 방법.
The method according to claim 5 or 6,
The foil is fixed to the processing frame (HF) before cutting,
The cutting is performed while the foil is fixed to the processing frame,
The film is transferred to the bulk body with the aid of the processing frame,
The membrane is secured to the bulk body,
Wherein the processing frame is separated from the membrane such that the membrane is cut and separated from any remaining foil that is not part of the membrane.
제7항에 있어서,
상기 처리 프레임(HF)은 경질 재료의 판을 포함하고, 상기 판은 각각 하나의 막을 위한 영역을 제공하는 개구(OP)의 어레이를 갖는 것을 특징으로 하는 멤스 장치의 제조 방법.
8. The method of claim 7,
Wherein said processing frame (HF) comprises a plate of rigid material, said plate having an array of openings (OP) each providing an area for one film.
제5항에 있어서,
상기 레이저는 상기 금속 포일의 표면 상에 1μm 내지 50μm 의 스팟 직경으로 초점이 맞춰지는 것을 특징으로 하는 멤스 장치의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the laser is focused on a surface of the metal foil with a spot diameter of 1 占 퐉 to 50 占 퐉.
제5항에 있어서,
1μm 내지 50μm의 두께를 갖는 금속 포일이 사용되는 것을 특징으로 하는 멤스 장치의 제조 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein a metal foil having a thickness of 1 占 퐉 to 50 占 퐉 is used.
제1항에 있어서,
상기 멤스 장치는, 집적된 IC와 함께 초소형 마이크로폰으로 사용되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 멤스 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the MEMS device is designed to be used as a micro-microphone together with an integrated IC.
제1항에 있어서,
상기 멤스 장치는, 조정 가능한 커패시터로 사용되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 멤스 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the MEMS device is designed for use as an adjustable capacitor.
제1항에 있어서,
상기 멤스 장치는, 스위치로 사용되도록 설계되는 것을 특징으로 하는 멤스 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the MEMS device is designed to be used as a switch.
제1항에 있어서,
집적 회로(IC)를 갖지 않는 반도체 바디 또는 세라믹 바디(SB);
상기 반도체 바디의 상부에 증착된 말미층(BL)의 스택; 및
상기 말미층들 중 하나로 상기 막의 반대편에 배열된 도전성 후방 전극(CL)을 더 포함하고,
상기 벌크 바디는 상기 말미층 및 상기 반도체 바디에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스 장치.
The method according to claim 1,
A semiconductor body or a ceramic body SB having no integrated circuit (IC);
A stack of end layers (BL) deposited on top of the semiconductor body; And
Further comprising a conductive back electrode (CL) arranged on the opposite side of said membrane to one of said end layers,
Wherein the bulk body is formed by the terminal layer and the semiconductor body.
마이크로 머시닝 벌크 바디(BB); 및
상기 벌크 바디에 고정된 막(MM)을 포함하고,
상기 막은, 금속의 편평한 시트로부터 레이저 절단되고 상기 벌크 바디에 결합되며,
집적 회로(IC)가 집적된 반도체 바디 또는 세라믹 바디(SB);
상기 반도체 바디의 상부에 증착된 말미층(BL)의 스택; 및
상기 말미층들 중 하나로 상기 막의 반대편에 배열된 도전성 후방 전극(CL)을 더 포함하고,
상기 벌크 바디는 상기 말미층 및 상기 반도체 바디에 의해 형성되고, 상기 집적 회로는 각각 상기 말미층을 통한 쓰루-컨택(TC)을 통해 후방 전극 및 막에 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 멤스 장치.
Micromachining bulk body (BB); And
A membrane (MM) secured to the bulk body,
The film is laser cut from a flat sheet of metal and bonded to the bulk body,
A semiconductor body or a ceramic body SB integrated with an integrated circuit (IC);
A stack of end layers (BL) deposited on top of the semiconductor body; And
Further comprising a conductive back electrode (CL) arranged on the opposite side of said membrane to one of said end layers,
Wherein the bulk body is formed by the tailing layer and the semiconductor body, and the integrated circuit is electrically connected to the rear electrode and the membrane through a through-contact TC through the tailing layer, respectively.
막과 함께 작동하여 멤스 장치를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로,
금속 포일을 제공하는 단계;
편평한 막(MM)을 생산하기 위해 상기 포일을 레이저 절단하는 단계;
상기 장치를 위해 마이크로 머시닝 벌크 바디(BB)를 제공하는 단계; 및
상기 막을 상기 벌크 바디로 전송하고 상기 막을 상기 벌크 바디에 고정하는 단계를 포함하며,
상기 포일은 절단 전에 처리 프레임(HF)에 고정되고,
상기 절단은 상기 포일이 상기 처리 프레임에 고정되어 있는 동안 행해지고,
상기 막은 상기 처리 프레임의 도움으로 상기 벌크 바디로 전송되고,
상기 막은 상기 벌크 바디에 고정되며,
상기 처리 프레임은 상기 막으로부터 분리되어 상기 막은 상기 막의 부분이 되지 않는 임의의 잔여 포일로부터 절단되고 분리되는 것을 특징으로 하는 멤스 장치의 제조 방법.
≪ RTI ID = 0.0 > 1 < / RTI > to a method for fabricating a MEMS device,
Providing a metal foil;
Laser cutting said foil to produce a flat film (MM);
Providing a micromachined bulk body (BB) for the apparatus; And
Transferring the membrane to the bulk body and securing the membrane to the bulk body,
The foil is fixed to the processing frame (HF) before cutting,
The cutting is performed while the foil is fixed to the processing frame,
The film is transferred to the bulk body with the aid of the processing frame,
The membrane is secured to the bulk body,
Wherein the processing frame is separated from the membrane such that the membrane is cut and separated from any remaining foil that is not part of the membrane.
막과 함께 작동하여 멤스 장치를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로,
금속 포일을 제공하는 단계;
편평한 막(MM)을 생산하기 위해 상기 포일을 레이저 절단하는 단계;
상기 장치를 위해 마이크로 머시닝 벌크 바디(BB)를 제공하는 단계; 및
상기 막을 상기 벌크 바디로 전송하고 상기 막을 상기 벌크 바디에 고정하는 단계를 포함하며,
상기 레이저는 상기 금속 포일의 표면 상에 1μm 내지 50μm 의 스팟 직경으로 초점이 맞춰지는 것을 특징으로 하는 멤스 장치의 제조 방법.
≪ RTI ID = 0.0 > 1 < / RTI > to a method for fabricating a MEMS device,
Providing a metal foil;
Laser cutting said foil to produce a flat film (MM);
Providing a micromachined bulk body (BB) for the apparatus; And
Transferring the membrane to the bulk body and securing the membrane to the bulk body,
Wherein the laser is focused on a surface of the metal foil with a spot diameter of 1 占 퐉 to 50 占 퐉.
막과 함께 작동하여 멤스 장치를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로,
금속 포일을 제공하는 단계;
편평한 막(MM)을 생산하기 위해 상기 포일을 레이저 절단하는 단계;
상기 장치를 위해 마이크로 머시닝 벌크 바디(BB)를 제공하는 단계; 및
상기 막을 상기 벌크 바디로 전송하고 상기 막을 상기 벌크 바디에 고정하는 단계를 포함하며,
1μm 내지 50μm의 두께를 갖는 금속 포일이 사용되는 것을 특징으로 하는 멤스 장치의 제조 방법.



≪ RTI ID = 0.0 > 1 < / RTI > to a method for fabricating a MEMS device,
Providing a metal foil;
Laser cutting said foil to produce a flat film (MM);
Providing a micromachined bulk body (BB) for the apparatus; And
Transferring the membrane to the bulk body and securing the membrane to the bulk body,
Wherein a metal foil having a thickness of 1 占 퐉 to 50 占 퐉 is used.



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