KR101906665B1 - 멤스 마이크로폰의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

음을 전기 신호로 변환하는 멤스 마이크로폰이 개시된다. 멤스 마이크로폰은 캐비티를 구비하는 기판, 기판의 상측에 구비되는 백 플레이트, 기판과 백 플레이트 사이에 구비되는 진동판, 및 진동판의 단부에 구비된 앵커를 구비한다. 진동판은 기판과 백 플레이트로부터 이격되어 위치하며, 캐비티를 덮도록 구비되고, 음압을 감지하여 변위를 발생시킨다. 앵커는 진동판의 둘레를 따라 연장되며, 기판에 연결되어 진동판을 지지한다. 이와 같이, 멤스 마이크로폰은 진동판의 둘레를 따라 연장된 앵커를 구비함으로써, 앵커 주변에 절연막이 잔류하는 것을 방지하고, 진동판의 버클링 현상을 방지할 수 있다.

Description

멤스 마이크로폰의 제조 방법{MEMS microphone and method of manufacturing the same}

본 발명의 실시예들은 음을 전기 신호로 변환하는 멤스 마이크로폰의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 음압을 감지하여 변위를 발생시킴으로써 음성 신호를 멀리 보낼 수 있는 콘덴서형 멤스 마이크로폰의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 콘덴서형 마이크로폰은 서로 마주하는 두 전극 사이에 형성된 정전용량을 이용하여 음성 신호를 출력하는 것으로서, 밴딩 가능하게 구비되는 진동판 및 진동판과 마주하게 구비되는 백 플레이트를 구비할 수 있다. 진동판은 멤브레인으로 이루어질 수 있으며, 음압을 인지하여 변위를 발생시킬 수 있다. 즉, 음압이 진동판에 도달하면, 진동판은 음압에 의해 백 플레이트 측으로 휘어진다. 이러한 진동판의 변위는 진동판과 백 플레이트 사이의 정전용량 변화를 통해 인지될 수 있으며, 이에 따라 음이 전기 신호로 변화되어 출력될 수 있다.

이러한 콘덴서형 마이크로폰은 반도체 멤스 공정을 통해 제조될 수 있으며, 반도체 멤스 공정을 통해 초소형으로 제작 가능하다. 멤스 마이크로폰은 진동판이 음에 의해 자유롭게 밴딩될 수 있도록 진동판을 기판으로부터 이격시켜 구비해야 한다. 이를 위해 멤스 마이크로폰은 진동판의 단부에 복수의 앵커를 구비한다. 앵커들은 진동판의 단부를 따라 서로 이격되어 위치하고, 기판에 연결되며, 기판으로부터 이격된 진동판을 안정적으로 지지한다. 앵커들은 진동판과 일체로 구비되며, 진동판을 제조하는 과정에서 함께 형성된다.

이러한 앵커들은 각각 원 기둥 형상으로 구비되는 데, 멤스 마이크로폰 제조 과정에서 앵커들 사이에 위치하는 절연막이 완전히 제거되지 못하고 기판에 잔존할 수 있다. 즉, 멤스 마이크로폰 제조 방법은 진동판이 음에 의해 자유롭게 유동되도록 하기 위해 진동판과 기판 사이에 위치하는 절연막 및 진동판과 백 플레이트 사이에 위치하는 희생층을 제거하는 과정을 구비한다. 진동판 아래의 절연막은 기판에 형성된 캐비티를 통해 식각 유체를 절연막에 제공함으로써 제거될 수 있다.

그러나 앵커들 사이로 식각 유체가 도달하기 쉽지 않고, 앵커들 사이의 공간 또한 협소하여 앵커들 사이에 위치하는 절연막의 제거가 용이하지 않다. 이로 인해, 앵커들 사이에 위치하는 절연막이 완전히 제거되지 못하고 잔존하여 진동판의 유동을 방해하고, 진동판이 음에 의해 상측 또는 하측으로 휘어졌다가 다시 원위치로 오지 못하고 휘어진 상태를 유지하는 버클링(buckling) 현상을 유발할 수 있으며, 음파가 이동을 방해할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 진동판 아래에 위치하는 절연막을 완전히 제거하여 버클링 현상을 방지할 수 있는 멤스 마이크로폰의 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 멤스 마이크로폰은, 캐비티를 구비하는 기판, 상기 기판의 상측에 구비되고 복수의 음향홀을 구비하는 백 플레이트, 상기 기판과 상기 백 플레이트 사이에서 상기 기판과 상기 백 플레이트로부터 이격되어 위치하며 상기 캐비티를 덮도록 구비되고 음압을 감지하여 변위를 발생시키는 진동판, 및 상기 진동판의 단부에 구비되고 상기 진동판의 둘레를 따라 연장되며 상기 기판에 연결되어 상기 진동판을 지지하는 앵커를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 앵커는 링 형상으로 구비되어 상기 진동판을 둘러쌀 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 진동판은 상기 진동판과 상기 백 플레이트를 서로 이격시키기 위해 상기 진동판과 상기 백 플레이트 사이에 형성되는 희생층을 제거하기 위한 복수의 벤트홀을 구비할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 벤트홀들은 상기 앵커를 따라 서로 이격되어 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 앵커는 복수로 구비될 수 있으며, 상기 복수의 앵커는 상기 진동판의 둘레를 따라 서로 이격되어 위치하고 각각 호 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 진동판은 상기 진동판과 상기 백 플레이트를 서로 이격시키기 위해 상기 진동판과 상기 백 플레이트 사이에 형성되는 희생층을 제거하기 위한 복수의 슬릿을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 슬릿은 서로 인접한 두 개의 앵커들 사이에 위치할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 앵커는 댐 형상으로 구비될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 멤스 마이크로폰은, 진동 영역과 상기 진동 영역을 둘러싼 주변 영역으로 구획되고 상기 진동 영역에 캐비티를 구비하는 기판, 상기 기판상에서 상기 캐비티를 덮도록 구비되고 상기 기판으로부터 이격되어 위치하며 음압을 감지하여 변위를 발생시키는 진동판, 상기 진동판의 상측에서 상기 진동판과 이격되어 마주하게 배치되고 상기 진동 영역에 위치하며 복수의 음향홀을 구비하는 백 플레이트, 및 상기 진동판에 연결되어 상기 주변 영역에 위치하고 상기 진동 영역의 둘레를 따라 연장되며 상기 진동판을 상기 기판에 연결하는 앵커를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 앵커는 상기 진동 영역을 둘러싸도록 링 형상으로 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 진동 영역은 상기 캐비티와 대응하며, 상기 진동판은 상기 진동판과 상기 백 플레이트를 서로 이격시키기 위해 상기 진동판과 상기 백 플레이트 사이에 형성된 희생층을 제거하기 위한 복수의 벤트홀을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 벤트홀들은 상기 앵커를 따라 서로 이격되어 상기 주변 영역에 위치하며, 상기 앵커보다 상기 진동 영역에 인접하게 구비될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 앵커는 복수로 구비될 수 있으며, 상기 복수의 앵커는 상기 진동 영역의 둘레를 따라 서로 이격되어 위치할 수 있다. 여기서, 상기 진동 영역은 상기 캐비티와 대응할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 진동판은 상기 진동판과 상기 백 플레이트를 서로 이격시키기 위해 상기 진동판 상기 백 플레이트 사이에 형성된 희생층을 제거하기 위한 복수의 슬릿을 구비할 수 있다. 여기서, 상기 복수의 슬릿은 상기 주변 영역에 위치할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 슬릿들은 상기 진동 영역의 둘레를 따라 서로 이격되어 위치하며 상기 진동 영역을 둘러쌀 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 멤스 마이크로폰 제조 방법은, 먼저 진동 영역과 상기 진동 영역을 둘러싼 주변 영역으로 구획된 기판상에 절연막을 증착할 수 있다. 이어, 상기 절연막을 패터닝하여 앵커를 형성하기 위한 앵커홀을 상기 주변 영역에 형성하되 상기 앵커홀이 상기 진동 영역의 둘레를 따라 연장되도록 형성할 수 있다. 상기 앵커홀이 형성된 상기 절연막 상에 진동판과 상기 진동판에 연결된 상기 앵커를 형성할 수 있다. 상기 진동판이 형성된 상기 절연막 상에 희생층을 증착할 수 있다. 상기 희생층 상에 백 플레이트를 상기 진동판과 마주하게 형성할 수 있다. 상기 백 플레이트를 패터닝하여 상기 백 플레이트를 관통하는 복수의 음향홀을 형성할 수 있다. 상기 기판을 패터닝하여 상기 절연막을 노출시키는 캐비티를 상기 진동 영역에 형성할 수 있다. 이어, 상기 캐비티를 이용한 식각 공정을 통해 상기 절연막에서 상기 진동판의 아래에 위치하는 부분을 제거할 수 있다. 또한, 상기 희생층에서 상기 진동판과 상기 앵커에 대응하는 부분을 제거한다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 앵커홀은 상기 진동 영역을 둘러싸도록 링 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 진동판을 형성하는 단계에서 상기 진동판을 패터닝하여 상기 주변 영역에 복수의 벤트홀을 형성할 수 있다. 여기서, 상기 벤트홀들은 상기 희생층을 제거하는 단계에서 상기 희생층을 제거하기 위한 식각 유체의 이동 통로로 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 앵커를 복수로 형성하기 위해 상기 앵커홀은 복수로 형성될 수 있으며, 상기 복수의 앵커홀은 상기 진동 영역의 둘레를 따라 서로 이격되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 진동판을 형성하는 단계는 상기 진동판을 패터닝하여 상기 주변 영역에 복수의 슬릿을 형성하되 상기 슬릿들을 상기 진동 영역의 둘레를 따라 서로 이격시켜 형성할 수 있다. 여기서, 상기 슬릿들은 상기 희생층을 제거하는 단계에서 상기 희생층을 제거하기 위한 식각 유체의 이동 통로로 제공될 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 멤스 마이크로폰은 진동판의 둘레를 따라 연장된 앵커를 구비함으로써, 멤스 마이크로폰 제조 과정에서 진동판 아래의 절연막을 모두 제거할 수 있다. 이에 따라, 멤스 마이크로폰은 앵커 주변에 절연막이 잔류하는 것을 방지할 수 있으므로, 잔류 절연막으로 인한 진동판의 버클링 현상을 방지하고, 음파의 원활한 이동을 도모할 수 있다.

또한, 진동판은 음파와 식각 유체의 이동 통로로 제공될 수 있는 벤트홀들 또는 슬릿들을 구비함으로써, 음파의 원활한 이동 및 공정 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 멤스 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 절단선 I - I'에 따른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 4는 도 3의 앵커홀을 형성하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 앵커홀을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 6 및 도 7은 도 3의 진동판과 앵커를 형성하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 멤스 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 9는 도 8의 절단선 Ⅱ - Ⅱ'에 따른 단면도이다.
도 10 내지 도 12는 도 8에 도시된 멤스 마이크로폰의 제조 과정을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.
도 13은 도 10에 도시된 앵커홀을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.

이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.

본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.

본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.

본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 멤스 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1의 절단선 I - I'에 따른 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 멤스 마이크로폰(101)은 음압에 따라 변위를 발생시켜 음을 전기 신호로 변환하여 출력하는 것으로서, 기판(110), 진동판(120), 앵커(130), 및 백 플레이트(140)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 기판(110)은 진동 영역(VA)과 상기 진동 영역(VA)을 둘러싼 주변 영역(SA)으로 구획될 수 있으며, 상기 진동 영역(VA)에는 캐비티(112)가 구비된다.

본 발명의 제1 실시예에 있어서, 상기 진동 영역(VA)은 상기 캐비티(112)에 대응하여 구획될 수 있다.

상기 진동판(120)은 멤브레인으로 구성될 수 있으며, 상기 기판(110) 상에서 상기 캐비티(112)를 덮도록 구비되어 상기 캐비티(112)를 통해 노출될 수 있다. 상기 진동판(120)은 음압에 의해 밴딩 가능하도록 상기 기판(110)으로부터 이격되어 위치하며, 상기 진동 영역(VA)에 불순물이 도핑되는 이온 주입이 이루어진다.

본 발명의 제1 실시예에 있어서, 상기 진동판(120)은 도 1에 도시된 바와 같이 원판 형상으로 구비될 수 있으며, 상기 캐비티(112) 또한 원 형상으로 형성될 수 있다.

상기 앵커(130)는 상기 진동판(120)의 단부에 구비되며, 상기 진동판(120)이 상기 기판(110)으로부터 이격되도록 상기 진동판(120)을 지지한다. 상기 앵커(130) 상기 주변 영역(SA)에 위치하며, 상기 앵커(130)의 하면은 상기 기판(110)의 상면과 접할 수 있다. 상기 앵커(130)는 상기 진동판(120)의 둘레를 따라 연장될 수 있으며, 상기 진동 영역(VA)을 둘러싼다.

본 발명의 제1 실시예에 있어서, 상기 앵커(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 링 형상으로 구비될 수 있으며, 댐 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 앵커(130)는 상기 진동판(120)과 마찬가지로 원 형상으로 구비될 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이 종단면이 'U'자 형상을 가질 수도 있다.

이렇게 본 발명의 제1 실시예에 따른 멤스 마이크로폰(101)은 댐 형상으로 형성된 하나의 앵커(130)가 상기 진동판(120)을 둘러싸도록 구비되기 때문에, 종래와 달리 상기 멤스 마이크로폰(101)의 제조 과정에서 앵커들 사이에 절연막이 존재하지 않는다. 이에 따라, 상기 멤스 마이크로폰(101)은 상기 진동판(120) 아래의 절연막이 제조 과정에서 완전히 제거될 수 있으므로, 상기 진동판(120) 아래에 잔류하는 절연막으로 인한 버클링 현상을 방지할 수 있다.

한편, 상기 진동판(120)의 상측에는 상기 백 플레이트(140)가 구비될 수 있다. 상기 백 플레이트(140)는 상기 진동 영역(VA)에 위치하며, 상기 진동판(120)과 마주하게 구비될 수 있다. 상기 백 플레이트(140)는 원 형상으로 구비될 수 있으며, 상기 진동판(120)과 마찬가지로 제조 과정에서 이온 주입을 통해 불순물 도핑이 이루어질 수 있다.

상기 백 플레이트(140)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 진동판(120)이 자유롭게 밴딩될 수 있도록 상기 진동판(120)으로부터 이격되어 위치하며, 이에 따라 상기 진동판(120)과 상기 백 플레이트(140) 사이에 에어 갭(AG)이 형성된다. 여기서, 상기 에어 갭(AG)은 상기 진동판(120)과 상기 백 플레이트(140)를 이격시키기 위해 상기 진동판(120)과 상기 백 플레이트(140) 사이에 위치하는 희생층이 제거되어 형성된다.

상기 진동판(120)은 상기 에어 갭(AG)을 형성하기 위해 상기 진동판(120)과 상기 백 플레이트(140) 사이의 희생층을 제거하기 위한 복수의 벤트홀(122)을 구비할 수 있다.

상기 벤트홀들(122)은 상기 주변 영역(SA)에 위치하며, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 앵커(130)를 따라 서로 이격되어 배치되어 상기 진동 영역(VA)을 둘러쌀 수 있다. 상기 벤트홀들(122)은 도 2에 도시된 바와 같이 상기 진동판(120)을 관통하여 형성되며, 상기 진동판(120)에서 상기 캐비티(112)에 대응하는 부분과 상기 앵커(130) 사이에 위치할 수 있다. 상기 벤트홀들(122)은 음파의 이동 통로로 제공될 수 있으며, 상기 멤스 마이크로폰(101) 제조 과정에서 상기 진동판(120)과 상기 백 플레이트(140) 사이의 희생층을 제거하기 위한 식각 유체가 이동할 수 있는 통로로 제공될 수 있다.

한편, 상기 멤스 마이크로폰(101)은 제1 절연막(150), 제2 절연막(160), 층간 절연막(170), 진동 패드(182), 백 플레이트 패드(184), 제1 패드 전극(192), 및 제2 패드 전극(194)을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제1 절연막(150)은 상기 기판(110)의 상면에 구비되며, 상기 주변 영역(SA)에 위치할 수 있다.

상기 제2 절연막(160)은 상기 백 플레이트(140)와 상기 제1 절연막(150)이 구비된 상기 기판(110)의 상측에 구비되며, 상기 백 플레이트(140)의 상면을 커버할 수 있다. 상기 제2 절연막(160)은 상기 백 플레이트(140)의 외측에서 절곡되어 형성된 챔버(162)를 구비할 수 있으며, 상기 챔버(162)는 상기 주변 영역(SA)에 위치한다.

상기 챔버(162)는 도 1에 도시된 바와 같이 상기 앵커(130)로부터 이격되며, 상기 앵커(130)를 둘러싸도록 링 형상으로 구비될 수 있다. 여기서, 제2 절연막(160)은 상기 진동판(120)과 상기 앵커(130)로부터 이격되어 위치하며, 상기 진동판(120) 및 상기 앵커(130)와의 사이에도 상기 에어 갭(AG)이 형성될 수 있다. 상기 챔버(162)는 도 2에 도시된 바와 같이 하면이 상기 기판(110)의 상면과 접하도록 구비되어 상기 제2 절연막(160)의 하면에 결합된 상기 백 플레이트(140)를 지지한다. 그 결과, 상기 백 플레이트(140)가 상기 진동판(120)으로부터 이격된 상태를 유지할 수 있다.

상기 백 플레이트(140)와 상기 제2 절연막(160)에는 음파가 통과하는 복수의 음향홀(142)이 구비될 수 있다. 상기 음향홀들(142)은 상기 백 플레이트(140)와 상기 제2 절연막(160)을 관통하여 형성되며, 상기 에어 갭(AG)과 연통될 수 있다.

또한, 상기 백 플레이트(140)는 복수의 딤플 홀(144)을 구비할 수 있으며, 상기 제2 절연막(160)은 상기 딤플홀들(144)에 대응하여 복수의 딤플(164)을 구비할 수 있다. 상기 딤플홀들(144)은 상기 백 플레이트(140)를 관통하여 형성되며, 상기 딤플들(164)은 상기 딤플홀들(144)이 형성된 부분에 구비된다.

상기 딤플들(164)은 상기 진동판(120)이 상기 백 플레이트(140)의 하면에 결합되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 진동판(120)은 음이 도달하면, 상기 백 플레이트(140) 측 또는 하측 방향으로 반원 형상으로 휘어진 후 다시 원위치 된다. 상기 진동판(120)의 휨 정도는 음압에 따라 달라지며, 상기 진동판(120)의 상면이 상기 백 플레이트(140)의 하면에 접촉될 정도로 많이 휘어질 수도 있다. 이렇게 상기 진동판(120)이 상기 백 플레이트(140)에 접촉될 정도 많이 휘어질 경우, 상기 진동판(120)이 상기 백 플레이트(140)에 부착되어 원위치로 오지 못할 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 딤플들(164)은 상기 백 플레이트(140)의 하면보다 상기 진동판(120) 측으로 돌출되며, 상기 진동판(120)이 상기 백 플레이트(140)에 접촉될 정도로 많이 휘어질 경우 상기 진동판(120)과 상기 백 플레이트(140)를 이격시켜 상기 진동판이 다시 원위치 되도록 한다.

한편, 상기 제1 절연막(150)의 상면에는 상기 진동 패드(182)가 구비될 수 있으며, 상기 진동 패드(182)는 상기 진동판(120)과 연결되며, 상기 주변 영역(SA)에 위치할 수 있다. 상기 진동 패드(182)가 구비된 상기 제1 절연막(150) 상에는 상기 층간 절연막(170)이 구비될 수 있다. 상기 층간 절연막(170)은 상기 제1 절연막(150)과 상기 제2 절연막(160) 사이에 배치되며, 상기 주변 영역(SA)에 위치한다. 여기서, 상기 제1 절연막(150)과 상기 층간 절연막(170)은 도 2에 도시된 것처럼 상기 챔버(162)의 외측에 위치할 수 있으며, 실리콘 산화막들로 이루어질 수 있다. 상기 층간 절연막(170)의 상면에는 상기 백 플레이트 패드(184)가 구비될 수 있다. 상기 백 플레이트 패드(184)는 상기 백 플레이트(140)와 연결되며, 상기 주변 영역(SA)에 위치할 수 있다.

상기 진동 패드(182)는 상기 제2 절연막(160)과 상기 층간 절연막(170)이 부분적으로 제거되어 형성된 제1 콘택홀(CH1)을 통해 노출되며, 상기 백 플레이트 패드(184)는 상기 제2 절연막(160)이 부분적으로 제거되어 형성된 제2 콘택홀(CH2)을 통해 노출된다.

상기 제2 절연막(160) 상에는 상기 제1 및 제2 패드 전극들(192, 194)이 구비될 수 있다. 상기 제1 패드 전극(192)은 상기 제1 콘택홀(CH1)에 위치하며, 상기 제1 콘택홀(CH1)을 통해 상기 진동 패드(182)와 접촉된다. 상기 제2 패드 전극(194)은 상기 제2 콘택홀(CH2)에 위치하며, 상기 제2 콘택홀(CH2)을 통해 상기 백 플레이트 패드(184)와 접촉된다. 여기서, 상기 제1 및 제2 패드 전극들(192, 194)은 투명 전극들로 이루어질 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 상기 멤스 마이크로폰(101)을 제조하는 과정에 대해 구체적으로 설명한다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이고, 도 4는 도 3의 앵커홀을 형성하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 단면도이며, 도 5는 도 4에 도시된 앵커홀을 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 6 및 도 7은 도 3의 진동판과 앵커를 형성하는 과정을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 상기 멤스 마이크로폰(101)을 제조하는 방법은, 먼저 상기 기판(110) 상에 제1 절연막(150)을 증착한다(단계 S110).

이어, 상기 제1 절연막(150)을 패터닝하여 상기 앵커(130; 도 2 참조)를 형성하기 위한 앵커홀(152)을 형성한다(단계 S120). 상기 앵커홀(152)은 상기 주변 영역(SA)에 형성되며, 상기 기판(110)은 상기 앵커홀(152)을 통해 부분적으로 노출될 수 있다. 상기 앵커홀(152)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 진동 영역(VA)의 둘레를 따라 연장되며, 링 형상으로 형성되어 상기 진동 영역(VA)을 둘러쌀 수 있다. 이렇게 상기 앵커홀(152)은 상기 진동 영역(VA)의 둘레를 따라 연장되어 형성되므로, 다음 단계에서 형성될 상기 앵커(130)가 댐 형상으로 형성될 수 있다.

도 3, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 앵커홀(152)이 형성된 상기 제1 절연막(150) 상에 도 6에 도시된 것처럼 제1 실리콘층(20)을 증착한 후에 상기 제1 실리콘층(20)을 패터닝하여 상기 진동판(120)과 상기 앵커(130)를 형성한다(단계 S130). 여기서, 상기 제1 실리콘층(20)을 패터닝하기 전에 상기 제1 실리콘층(20)의 상기 진동 영역(VA)에 이온 주입을 통해 불순물 도핑이 이루어질 수 있으며, 상기 앵커(130)는 앵커홀(152)에 형성되어 상기 기판(110)과 접촉된다. 또한, 상기 제1 실리콘층(20)을 패터닝하여 상기 진동판(120)을 형성하는 과정에 상기 진동판(120)에 상기 벤트홀들(122)이 형성될 수 있으며, 상기 주변 영역(SA)에 상기 진동판(120)과 연결되는 상기 진동 패드(182)가 형성될 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 진동판(120)과 상기 앵커(130)가 형성된 상기 제1 절연막(150) 상에 상기 희생층을 증착한다(단계 S140).

상기 희생층 상에 제2 실리콘층을 증착한 후 상기 제2 실리콘층을 패터닝하여 상기 딤플홀들(144)을 구비하는 상기 백 플레이트(140)를 상기 진동 영역(VA)에 형성한다(단계 S150). 이때, 상기 주변 영역(SA)에 상기 백 플레이트 패ㄷ(184)가 형성될 수 있으며, 상기 백 플레이트(140)에 이온 주입을 통한 불순물 도핑이 이루어질 수 있다.

이어, 상기 백 플레이트(140)가 구비된 상기 희생층 상에 상기 챔버(162)를 구비하는 상기 제2 절연막(160)을 증착한다(단계 S160). 여기서, 상기 제2 절연막(160)을 증착하기 전에 상기 희생층과 상기 제1 절연막(150)을 패터닝하여 상기 챔버(162)를 형성하기 위한 챔버홀(미도시)을 상기 주변 영역(SA)에 형성할 수 있다.

도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 본 발명의 제2 실시예에 따른 멤스 마이크로폰(101) 제조 방법은 상기 제2 절연막(160)을 증착하는 단계(S160) 이후에 상기 제2 절연막(160)과 상기 희생층을 패터닝하여 상기 제1 및 제2 콘택홀들(CH1, CH2)을 형성할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 콘택홀들(CH1, CH2)이 형성된 상기 제2 절연막(160) 상에 상기 제1 및 제2 패드 전극들(192, 194)을 형성할 수 있다.

이어서, 상기 제2 절연막(160)과 상기 백 플레이트(140)를 패터닝하여 상기 음향홀들(142)을 형성한다(단계 S170).

이어, 상기 기판(110)을 패터닝하여 상기 진동 영역(VA)에 상기 캐비티(112)를 형성한다(단계 S180).

상기 캐비티(112)를 통해 상기 제1 절연막(150)에 식각 유체를 제공하여 상기 제1 절연막(150)에서 상기 진동판(120)의 아래에 위치하는 부분을 제거하며, 상기 제1 절연막(150)은 상기 제2 절연막(160)의 챔버(162) 외측에 위치하는 부분만 남게된다(단계 S190). 이때, 하나의 앵커(130)가 상기 진동 영역(VA)을 둘러싸도록 구비되므로(도 1 참조), 앵커들 사이에 상기 제1 절연막(150)이 존재하지 않는다. 따라서, 상기 진동판(120) 아래의 제1 절연막(150) 제거가 용이하므로, 상기 진동판(120) 아래의 상기 제1 절연막(150)이 일부분 잔류되지 않고 모두 제거될 수 있다. 그 결과, 음압에 따른 상기 진동판(120)의 밴딩과 원위치로 복귀가 정상적으로 이루어질 수 있으며, 상기 진동판(120) 아래의 잔류 절연막으로 인한 상기 진동판(120)의 버클링 현상을 방지할 수 있고, 음파가 원활하게 이동할 수 있다.

계속해서, 상기 희생층에서 상기 진동판(120)과 상기 앵커(130) 상에 위치하는 부분을 제거하여 상기 에어 갭(AG)을 형성한다(단계 S210). 이때, 상기 진동판(120)의 상기 벤트홀들(122)은 상기 희생층을 제거하기 위한 식각 유체의 이동 통로로 제공될 수 있다. 이렇게 상기 에어 갭(AG)이 형성되면, 상기 희생층은 상기 챔버(162)의 외측에 존재하는 부분만 남게 되어 상기 층간 절연막(170)을 형성한다. 이로써, 도 2에 도시된 상기 멤스 마이크로폰(101)이 완성될 수 있다.

이와 같이, 상기 멤스 마이크로폰(101) 제조 방법은 상기 앵커(130)를 형성하기 위한 상기 앵커홀(152)을 상기 진동 영역(VA)을 따라 연장시켜 링 형상으로 형성하므로, 단계 S190에서 상기 진동판(120) 아래의 제1 절연막(150)을 모두 제거할 수 있어 상기 앵커(130) 주변에 상기 제1 절연막(150)이 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 단계 S210에서 상기 벤트홀들(122)을 통해 상기 희생층을 제거하기 위한 식각 유체가 이동할 수 있으므로, 공정 효율을 향상시킬 수 있다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 멤스 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 9는 도 8의 절단선 Ⅱ - Ⅱ'에 따른 단면도이다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 멤스 마이크로폰(102)은 진동판(210)과 앵커(220)를 제외하고는 도 1 및 도 2에 도시된 멤스 마이크로폰(101)과 동일한 구성을 가지므로, 도 1에 도시된 멤스 마이크로폰(101)과 동일한 구성요소에 대해서는 중복된 설명을 생략한다.

구체적으로, 상기 진동판(210)은 기판(110) 상에 구비될 수 있으며, 상기 진동판(210)의 단부에는 상기 앵커(220)가 구비될 수 있다.

상기 앵커(220)는 복수로 구비될 수 있으며, 상기 앵커들(220)은 주변 영역(SA)에 위치할 수 있다. 상기 앵커들(220)은 도 8에 도시된 바와 같이 상기 진동판(210)의 둘레를 따라 서로 이격되어 위치할 수 있으며, 각각 상기 진동판(210)의 둘레를 따라 연장되어 댐 형상으로 구비될 수 있다.

본 발명의 제3 실시예에 있어서, 상기 앵커(220)는 도 8에 도시된 것처럼 호 형상으로 구비될 수 있다.

한편, 상기 진동판(210)은 상기 앵커들(220) 사이에 형성된 복수의 슬릿(212)을 구비할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 슬릿(212)은 서로 인접한 두 개의 앵커들 사이에 위치하며, 상기 진동판(210)이 일부분 제거되어 형성된다. 상기 슬릿들(212)은 상기 멤스 마이크로폰(102) 제조 과정에서 상기 진동판(210)과 백 플레이트(140) 사이의 희생층 제거시 상기 희생층을 제거하기 위한 식각 유체의 이동 통로로 제공될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 멤스 마이크로폰(102)은 댐 형상의 앵커들(220)을 구비하므로, 상기 진동판(120)을 안정적으로 지지하고, 종래 대비 앵커들(220) 사이의 간격이 넓으며, 상기 멤스 마이크로폰(102) 제조 과정에서 상기 앵커들(220) 사이에 제1 절연막이 잔류할 가능성을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 멤스 마이크로폰(102)은 상기 앵커들(220) 사이에 잔류하는 제1 절연막으로 인해 상기 진동판(210)의 버클링 현상을 방지할 수 있고, 음파의 원활한 이동을 도모할 수 있다.

또한, 상기 멤스 마이크로폰(102)은 상기 앵커들(220) 사이에 형성된 상기 슬릿들(212)을 구비함으로써, 상기 슬릿들(212)을 음파의 이동 통로로 제공할 수 있고, 상기 멤스 마이크로폰(102) 제조 과정에서 상기 진동판 아래의 제1 절연막 제거가 더욱 용이하다. 더욱이, 상기 슬릿들(212)은 상기 멤스 마이크로폰(102) 제조 과정에서 상기 진동판(210)과 상기 백 플레이트(140) 사이의 희생층 제거를 위한 식각 유체의 이동 통로로 제공될 수 있으므로, 상기 희생층의 제거가 용이하다.

이하, 도면을 참조하여 상기 멤스 마이크로폰(102)의 제조 과정에 대해 구체적으로 설명한다.

도 10 내지 도 12는 도 8에 도시된 멤스 마이크로폰의 제조 과정을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이고, 도 13은 도 10에 도시된 앵커홀을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.

도 10 내지 도 13을 참조하면, 상기 멤스 마이크로폰(102)을 제조하는 방법은 상기 진동판(210)과 상기 앵커들(220)을 형성하는 과정들을 제외하고는 도 3에 도시된 상기 멤스 마이크로폰(101)을 제조하는 방법과 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다.

상기 멤스 마이크로폰(102) 제조 방법은 먼저, 상기 기판(110) 상에 제1 절연막(150)을 증착한 후에, 도 10에 도시된 것처럼 상기 제1 절연막(150)을 패터닝하여 상기 앵커들(220)을 형성하기 위한 복수의 앵커홀(154)을 형성한다. 상기 앵커홀들(154)은 상기 주변 영역(SA)에 형성되며, 상기 기판(110)은 도 10에 도시된 것처럼 상기 앵커홀들(154)을 통해 부분적으로 노출될 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이 상기 앵커홀들(154)은 진동 영역(VA)의 둘레를 따라 서로 이격되어 형성되어 상기 진동 영역(VA)을 둘러쌀 수 있다. 또한, 상기 앵커홀들(154) 각각은 상기 진동 영역(VA)의 둘레를 따라 연장되어 형성된다. 이에 따라, 다음 단계에서 형성될 상기 앵커들(220)이 각각 댐 형상으로 형성될 수 있다.

이어서, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 제1 절연막(150) 상에 제1 실리콘층(20)을 증착한 후에, 상기 제1 실리콘층(20)을 패터닝하여 상기 진동판(210; 도 8 참조)과 상기 앵커들(220)을 형성한다. 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 앵커들(220)은 상기 앵커홀들(154)에 형성되어 상기 기판(110)과 접촉되며, 상기 앵커들(220) 사이에는 상기 슬릿들(212)이 형성된다.

이와 같이, 상기 멤스 마이크로폰(102) 제조 방법은 상기 앵커들(220)을 댐 형상으로 형성하고 상기 앵커들(220) 사이에 상기 슬릿들(212)을 형성함으로써, 상기 진동판(210)의 아래에 위치하는 제1 절연막(150)을 제거하는 과정에서 상기 제1 절연막(150)이 상기 앵커들(220) 사이에 잔류하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 진동판(210)과 상기 백 플레이트(140) 사이의 희생층을 제거하기 위한 식각 유체가 상기 슬릿들(212)을 통해 이동할 수 있으므로, 공정 효율을 향상시킬 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

101, 102 : 멤스 마이크로폰 110 : 기판
112 : 캐비티 120, 210 : 진동판
112 : 벤트홀 130, 220 : 앵커
140 : 백 플레이트 142 : 음향홀
144 : 딤플홀 150 : 제1 절연막
152, 154 : 앵커홀 160 : 제2 절연막
162 : 챔버 164 : 딤플
170 : 층간 절연막 182 : 진동 패드
184 : 백 플레이트 패드 192 : 제2 패드 전극
194 : 제2 패드 전극 212 : 슬릿

Claims (16)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 진동 영역과 상기 진동 영역을 둘러싼 주변 영역으로 구획된 기판상에 절연막을 증착하는 단계;
    상기 절연막을 패터닝하여 앵커를 형성하기 위한 앵커홀을 상기 주변 영역에 형성하되 상기 앵커홀이 상기 진동 영역의 둘레를 따라 연장되도록 형성하는 단계;
    상기 앵커홀이 형성된 상기 절연막 상에 진동판과 상기 진동판에 연결된 상기 앵커를 형성하는 단계;
    상기 진동판이 형성된 상기 절연막 상에 희생층을 증착하는 단계;
    상기 희생층 상에 백 플레이트를 상기 진동판과 마주하게 형성하는 단계;
    상기 백 플레이트를 패터닝하여 상기 백 플레이트를 관통하는 복수의 음향홀을 형성하는 단계;
    상기 기판을 패터닝하여 상기 절연막을 노출시키는 캐비티를 상기 진동 영역에 형성하는 단계;
    상기 캐비티를 이용한 식각 공정을 통해 상기 절연막에서 상기 진동판의 아래에 위치하는 부분을 제거하는 단계; 및
    상기 희생층에서 상기 진동판과 상기 앵커에 대응하는 부분을 제거하는 단계를 포함하고,
    상기 희생층 상에 백 플레이트를 상기 진동판과 마주하게 형성하는 단계는, 상기 백플레이트의 외측에서 절곡되어 상기 앵커를 둘러싸도록 상기 기판의 상면과 접하며, 상기 백플레이트를 지지하도록 구비된 챔버를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
15. 제14항에 있어서,
    상기 앵커홀은 상기 진동 영역을 둘러싸도록 링 형상으로 형성되며,
    상기 진동판을 형성하는 단계에서 상기 진동판을 패터닝하여 상기 주변 영역에 복수의 벤트홀을 형성하고,
    상기 벤트홀들은 상기 희생층을 제거하는 단계에서 상기 희생층을 제거하기 위한 식각 유체의 이동 통로로 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
16. 제14항에 있어서,
    상기 앵커를 복수로 형성하기 위해 상기 앵커홀은 복수로 형성될 수 있으며,
    상기 복수의 앵커홀은 상기 진동 영역의 둘레를 따라 서로 이격되어 형성되고,
    상기 진동판을 형성하는 단계는 상기 진동판을 패터닝하여 상기 주변 영역에 복수의 슬릿을 형성하되 상기 슬릿들을 상기 진동 영역의 둘레를 따라 서로 이격시켜 형성하며,
    상기 슬릿들은 상기 희생층을 제거하는 단계에서 상기 희생층을 제거하기 위한 식각 유체의 이동 통로로 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
    

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