KR101807069B1 - 마이크로폰 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

마이크로폰이 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰은 음향홀을 포함하며, 상면 가장자리를 따라 일정구간 산화층이 형성되는 기판; 상기 음향홀에 대응하는 상부에서, 상기 산화층과 중심 내측으로 일정간격 이격된 상태로, 상면 가장자리를 따라 형성된 지지층에 의해 지지되는 진동전극; 상기 산화층의 상부에 형성되고, 하면 일측에 상기 지지층의 일측이 접합되는 고정전극; 및 상기 고정전극의 상부에 형성되고, 하면 일측에 상기 지지층의 타측이 접합되는 백 플레이트를 포함한다.

Description

마이크로폰 및 그 제조방법{MICROPHONE AND MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 마이크로폰 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 마이크로폰은 음성을 전기적인 신호로 변환하는 장치로, 최근 들어 점점 소형화되고 있으며, 이에 따라, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용한 마이크로폰이 개발되고 있다.

이러한 MEMS 마이크로폰은 종래의 ECM(Electret Condenser Microphone)에 비해 습기와 열에 대한 내성이 강하고, 소형화 및 신호처리회로와의 집적화가 가능한 장점이 있다.

한편, 상기 MEMS 마이크로폰은 통신 환경에 있어서, 주변잡음이 큰 제약요소가 되며, 이러한 주변환경의 잡음을 제거하기 위한 기술이 필요하다.

현재 일반적으로 행해지는 주변잡음 제거 방식은 하나의 음향소자를 사용하여 비음성 구간에서 잡음 스펙트럼을 분석하고, 이를 이용하여 음성 구간에서 잡음 스펙트럼을 예측하여 음성과 잡음이 섞인 신호로부터 잡음을 빼줌으로써, 잡음을 제거하는 방식이 주류를 이루고 있다.

또한, MEMS 마이크로폰은 상기한 음성, 즉, 소리에 대한 잡음뿐만 아니라, 진동에 대한 잡음에 대해서도 강건한 구조가 필요하다.

특히, 차량에 적용되는 MEMS 마이크로폰은 음원의 거리가 멀고, 진동에 의한 노이즈가 가변적으로 발생되는 차량의 환경 때문에, 모바일에 적용되는 소자 보다 더욱 강건한 구조가 요구된다.

즉, 차량에 적용되는 MEMS 마이크로폰은 주기적이고, 항상 발생되는 진동에 의한 노이즈에도 감도를 향상시킬 수 있는 구조에 대한 연구개발이 필요하다.

이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 외부로부터 입력되는 진동에 의해 진동전극과 고정전극에서 발생되는 진동변위를 일치시켜 잡음 신호를 최소화할 수 있는 마이크로폰 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 하나 또는 다수의 실시 예에서는 음향홀을 포함하며, 상면 가장자리를 따라 일정구간 산화층이 형성되는 기판; 상기 음향홀에 대응하는 상부에서, 상기 산화층과 중심 내측으로 이격된 상태로, 상면 가장자리를 따라 형성된 지지층에 의해 지지되는 진동전극; 상기 산화층의 상부에 형성되고, 하면 일측에 상기 지지층의 일측이 접합되는 고정전극; 및 상기 고정전극의 상부에 형성되고, 하면 일측에 상기 지지층의 타측이 접합되는 백 플레이트를 포함하는 마이크로폰을 제공할 수 있다.

또한, 상기 지지층은 상기 백 플레이트와 연결되는 타측에 연결전극을 더 포함 할 수 있다.

또한, 상기 고정전극에는 복수개의 공기통로가 관통 형성될 수 있다.

또한, 상기 백 플레이트에는 상기 공기통로에 대응하도록 복수개의 관통홀이 형성될 수 있다.

또한, 상기 백 플레이트에는 상기 복수개의 관통홀의 외측으로 전극통로가 형성되고, 상기 전극통로에는 전극패드가 형성되어 상기 진동전극 및 고정전극과 전기적으로 연결될 수 있다.

본 발명의 실시 예는 진동전극을 고정전극 및 백 플레이트의 하면에 연결시킴과 동시에, 기판과는 이격된 상태를 유지하는 구조로, 외부에서 진동이 유입될 경우, 기판에 의해 진동전극이 진동하는 것을 배제하고, 상기 진동전극과 고정전극의 진동변위를 일치시킴으로써, 진동 잡음을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

이 외에 본 발명의 실시 예로 인해 얻을 수 있거나 예측되는 효과에 대해서는 본 발명의 실시 예에 대한 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시하도록 한다. 즉 본 발명의 실시 예에 따라 예측되는 다양한 효과에 대해서는 후술될 상세한 설명 내에서 개시될 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 개략적인 단면도이다.
도 2 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 순차적 공정도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서 본 발명이 하기의 도면과 설명에만 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 개략적인 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰(1)은 기판(10), 진동전극(20), 고정전극(30) 및 백 플레이트(40)로 이루어지며, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용하여 형성된다.

상기 기판(10)은 중앙을 관통하는 음향홀(11)이 형성된다.

또한, 상기 기판(10)은 실리콘 재질로 이루어질 수 있다.

이러한 기판(10)의 상면에는 가장자리를 따라 상하방향으로 일정구간 산화층(13)이 형성된다.

그리고 상기 진동전극(20)은 상기 기판(10)의 음향홀(11)에 대응하는 상부에 위치한다.

상기 진동전극(20)은 상기 산화층(13)과 일정간격 내측으로 이격된 상태를 유지하며 형성된다.

이러한 진동전극(20)은 상면 가장자리를 따라 형성된 지지층(21)에 의해 고정된다.

이때, 상기 지지층(21)은 이하에서 설명할 백 플레이트(40)와 연결되는 타측에 연결전극(23)을 더 포함한다.

그리고 상기 고정전극(30)은 상기 산화층(13)의 상부에 형성된다.

또한, 상기 고정전극(30)은 복수개의 공기통로(31)가 관통 형성된다.

이러한 고정전극(30)의 하면 일측에는 상기 지지층(21)의 일측이 접합된다.

한편, 상기 백 플레이트(40)는 상기 고정전극(30)의 상부에 형성된다.

또한, 상기 백 플레이트(40)는 상기 복수개의 공기통로(31)에 대응한 위치에 복수개의 관통홀(41)이 관통 형성된다.

또한, 상기 백 플레이트(40)는 복수개의 관통홀(41)의 외측으로 전극통로(43)가 형성된다.

이때, 상기 전극통로(43)에는 전극패드(45)가 형성되며, 상기 전극패드(45)를 매개로 하여 진동전극(20) 및 고정전극(30)과 외부의 신호처리회로와 전기적으로 연결된다.

이러한 백 플레이트(40)는 하면 일측에 상기 지지층(21)의 타측이 접합된다.

이하, 상기와 같은 구조로 구성되는 마이크로폰(1)을 제작하는 방법을 설명하고자 한다.

도 2 내지 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 순차적 공정도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰(1)의 제작 방법은, 먼저, 기판(10)을 준비한다.

다음으로, 상기 기판(10)의 일면에 제1 산화막(13a)을 형성하고, 상기 제1 산화막(13a)의 상면에 진동전극(20)을 형성한다.

이때, 상기 진동전극(20)은 상기 제1 산화막(13a) 상부면 전체에 진동막을 도포한 다음에, 패터닝을 통해 형성될 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 진동전극(20) 및 제1 산화막(13a)의 상면에 제2 산화막(13b)을 형성한다.

이어서, 상기 제2 산화막(13b)에 복수개의 비아홀(H)을 관통 형성한다.

이때, 상기 복수개의 비아홀(H)은 진동전극(20)과 연결되는 위치에 형성된다.

도 4를 참조하면, 상기 복수개의 비아홀(H) 각각에 연결 전극(23) 및 희생전극(25)을 형성한다.

이때, 상기 연결전극(23)는 진동전극(20)의 상부면 일측과 접촉된다.

이러한 연결전극(23)은 상기 진동전극(20)과 외부의 신호처리회로를 연결하여 통전시키는 매개체 역학을 한다.

또한, 상기 희생전극(25)은 진동전극(20)의 양 단부에 대응하는 위치에 상기 제2 산화막(13b)을 관통하도록 형성된다.

도 5를 참조하면, 상기 제2 산화막(13b)의 상부에 고정전극(30)을 형성한다.

상기 고정전극(30)은 복수개의 공기통로(31)를 가지며, 상기 공기통로(31)를 진동전극(20)의 상부에 대응하는 위치에 형성된다.

도 6을 참조하면, 상기 제2 산화막(13b) 및 고정전극(30)의 상부에 백 플레이트(40)를 형성한다.

상기 백 플레이트(40)는 실리콘 나이트라이드(Si-N) 재질로 이루어질 수 있다.

도 7을 참조하면, 상기 백 플레이트(40)에 복수개의 관통홀(41)을 형성한다.

이때, 상기 복수개의 관통홀(41)은 상기 고정전극(30)의 공기통로(31)에 대응하는 위치에 형성된다.

이어서, 상기 백 플레이트(40)에 전극통로(43)를 형성한다.

상기 전극통로(43)는 상기 복수개의 관통홀(41)의 외측에 형성되며, 상기 고정전극(30)의 상면 및 연결전극(23)과 대응되는 위치에 형성된다.

도 8을 참조하면, 상기 전극통로(43)에 고정전극(30) 및 연결전극(23)과 접촉되는 전극패드(45)를 형성한다.

상기 전극패드(45)는 외부의 신호처리회로와 연결된다.

도 9와 도 10을 참조하면, 상기 기판(10)을 관통하는 음향홀(11)을 형성한다.

상기 음향홀(11)은 기판(10)의 중앙부에 형성될 수 있다.

이어서, 상기 제1 산화막(13a)과 제2 산화막(13b)의 일부를 제거하여 산화층(13)과 지지층(21)을 각각 형성한다.

이때, 상기 제1 산화막(13a)은 연결전극(23)의 외측면에 대응하여 동일한 직경을 가지도록 중앙부를 제거한다.

또한, 상기 제2 산화막(13b)은 진동전극(20)의 상부에 대응하는 제2 산화막(13b) 중, 상기 진동전극(20)의 상면 가장자리를 따라 일정구간을 제외한 중앙부를 제거한다.

다음으로, 상기 진동전극(20)의 양 단부에 형성된 희생전극(25)을 제거한다.

이에 따라, 상기 진동전극(20)은 상면 가장자리 둘레를 따라 형성된 지지층(21)에 의해 화학적으로 접합이 이루어진다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰(1)은 외부로부터 진동 신호(W)가 유입될 경우, 기판(10)을 따라 고정전극(30)을 거쳐 진동전극(20)에 전해지게 된다.

즉, 상기 진동전극(20)은 기판(10)과 이격된 상태를 유지하면서, 고정전극(30)과 연결되어 있기 때문에, 상기 기판에 의한 진동은 배제하고, 상기 진동 신호(V)에 대한 진동전극(20)과 고정전극(30)의 진동 변위를 일치시킴으로써, 잡음 신호를 최소화 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

1 마이크로폰 10 기판
11 음향홀 13 산화층
13a 제1 산화막 13b 제2 산화막
20 진동전극 21 지지층
23 연결전극 25 희생전극
30 고정전극 31 공기통로
40 백 플레이트 41 관통홀
43 전극통로 45 전극패드
V 진동 신호

Claims (14)

1. 음향홀을 포함하며, 상면 가장자리를 따라 일정구간 산화층이 형성되는 기판;
   상기 음향홀에 대응하는 상부에서, 상기 산화층과 중심 내측으로 이격된 상태로, 상면 가장자리를 따라 형성된 지지층에 의해 지지되는 진동전극;
   상기 산화층의 상부에 형성되고, 하면 일측에 상기 지지층의 일측이 접합되는 고정전극; 및
   상기 고정전극의 상부에 형성되고, 하면 일측에 상기 지지층의 타측이 접합되는 백 플레이트;
   를 포함하는 마이크로폰.
2. 제1항에 있어서,
   상기 지지층은
   상기 백 플레이트와 연결되는 타측에 연결전극을 더 포함하는 마이크로폰.
3. 제1항에 있어서,
   상기 고정전극에는
   복수개의 공기통로가 관통 형성되는 마이크로폰.
4. 제3항에 있어서,
   상기 백 플레이트에는
   상기 공기통로에 대응하도록 복수개의 관통홀이 형성되는 마이크로폰.
5. 제4항에 있어서,
   상기 백 플레이트에는 상기 복수개의 관통홀의 외측으로 전극통로가 형성되고,
   상기 전극통로에는 전극패드가 형성되어 상기 진동전극 및 고정전극과 전기적으로 연결되는 마이크로폰.
6. 기판의 상면에 형성된 제1 산화막과, 상기 제1 산화막의 상면에 형성된 제2 산화막으로 이루어진 산화층의 중심 내측으로 일정간격 이격된 상태로, 상면 가장자리를 따라 형성된 지지층에 의해 지지되는 진동전극을 형성하는 단계;
   상기 기판의 상면 가장자리를 따라 형성된 산화층의 상부에서, 상기 지지층에 의해 상기 진동전극과 일정간격 이격된 고정전극을 형성하는 단계; 및
   상기 고정전극 및 산화층의 상부에 백 플레이트를 형성하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 고정전극을 형성하는 단계는
   상기 진동전극의 상면에 상기 제2 산화막을 형성하는 단계;
   상기 진동전극과 연결되도록 상기 제2 산화막을 관통하는 복수개의 비아홀을 형성하는 단계;
   상기 복수개의 비아홀 각각에 희생전극 및 연결전극을 형성하는 단계; 및
   상기 제2 산화막의 상부에 복수개의 공기통로를 가지는 고정전극을 형성하는 단계;
   로 이루어지는 마이크로폰의 제조방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 진동전극을 형성하는 단계는
   상기 기판의 일면에 상기 제1 산화막을 형성하는 단계; 및
   상기 제1 산화막의 상면에 진동전극을 형성하는 단계;
   로 이루어지는 마이크로폰의 제조방법.
8. 삭제
9. 제6항에 있어서,
   상기 희생전극 및 연결전극을 형성하는 단계는
   상기 진동전극의 양 단부에 대응하는 위치에 상기 제2 산화막을 관통하도록 희생전극을 형성하는 단계; 및
   상기 진동전극의 상부면 일측과 접촉되는 연결전극을 형성하는 단계;
   로 이루어지는 마이크로폰의 제조방법.
10. 제6항에 있어서,
    상기 백 플레이트를 형성하는 단계는
    상기 제2 산화막 및 고정전극의 상부에 복수개의 관통홀을 가지는 백 플레이트를 형성하는 단계;
    상기 백 플레이트에 형성된 복수개의 관통홀의 외측으로 상기 고정전극의 상면 및 연결전극과 대응되는 전극통로를 형성하는 단계; 및
    상기 전극통로에 상기 고정전극 및 연결전극과 접촉되는 전극패드를 형성하는 단계;
    를 포함하는 마이크로폰의 제조방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 복수개의 관통홀은
    상기 고정전극의 공기통로와 대응되는 위치에 형성되는 마이크로폰의 제조방법.
12. 제6항에 있어서,
    상기 백 플레이트를 형성하는 단계 이후에,
    상기 기판을 관통하는 음향홀을 형성하는 단계;
    상기 제1 산화막과 제2 산화막의 일부를 제거하는 단계; 및
    상기 진동전극의 양 단부에 형성되어 제2 산화막을 관통하는 연결전극을 제거하는 단계;
    를 더 포함하는 마이크로폰의 제조방법.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 산화막의 일부를 제거하는 단계는
    상기 연결전극의 외측면에 대응하는 중앙부를 제거하는 단계인 마이크로폰의 제조방법.
14. 제12항에 있어서,
    상기 제2 산화막의 일부를 제거하는 단계는
    상기 진동전극의 상부에 대응하는 제2 산화막 중, 상기 진동전극의 상면 가장자리를 따라 일정구간 제외한 중앙부를 제거하는 단계인 마이크로폰의 제조방법.
    

Images