KR101980785B1 - Back Plate Structure for a MEMS Acoustic Sensor and a Method for fabricating the same - Google Patents

Back Plate Structure for a MEMS Acoustic Sensor and a Method for fabricating the same Download PDF

Info

Publication number
KR101980785B1
KR101980785B1 KR1020170149494A KR20170149494A KR101980785B1 KR 101980785 B1 KR101980785 B1 KR 101980785B1 KR 1020170149494 A KR1020170149494 A KR 1020170149494A KR 20170149494 A KR20170149494 A KR 20170149494A KR 101980785 B1 KR101980785 B1 KR 101980785B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
back plate
membrane
silicon film
conductive film
acoustic
Prior art date
Application number
KR1020170149494A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20190053522A (en
Inventor
권용세
강영진
Original Assignee
(주)다빛센스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)다빛센스 filed Critical (주)다빛센스
Priority to KR1020170149494A priority Critical patent/KR101980785B1/en
Publication of KR20190053522A publication Critical patent/KR20190053522A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101980785B1 publication Critical patent/KR101980785B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
    • H04R31/006Interconnection of transducer parts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00134Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems comprising flexible or deformable structures
    • B81C1/00158Diaphragms, membranes
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00Electrostatic transducers
    • H04R19/005Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/003Mems transducers or their use

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

본 발명은 마이크로폰의 부품으로 사용되는 정전용량형 멤스 음향 센서의 백 플레이트 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 기판 위에 형성되는 멤브레인, 멤브레인과 일정간격을 두고 이격되어 다층막으로 형성되는 백 플레이트를 가지며 각층들의 잔류응력의 차이로 인하여 백 플레이트에 발생하는 처짐을 줄여서 멤브레인의 진동할 공간을 늘리고 멤브레인이 백 플레이트에 부착되는 것을 막는 딤플 부분에도 백 플레이트 전극으로 작용하는 도전막을 넣어 멤스 음향 센서 정전용량을 늘리고 백 플레이트의 음향저항을 낮추어 잡음을 줄이는 정전용량형 멤스 음향 센서이 백 플레이트 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a back plate structure of a capacitive MEMS acoustic sensor used as a component of a microphone, and a method of manufacturing the same. Due to the difference in the residual stresses of the membranes, the deflection of the back plate is reduced to increase the space to vibrate the membrane, and the dimple portion that prevents the membrane from adhering to the back plate also has a conductive film acting as the back plate electrode to increase the MEMS acoustic sensor capacitance. BACKGROUND OF THE INVENTION A capacitive MEMS acoustic sensor that reduces noise by lowering acoustic resistance of a back plate relates to a back plate structure and a method of manufacturing the same.

Description

멤스 음향 센서의 백 플레이트 구조물 및 그 제조 방법 {Back Plate Structure for a MEMS Acoustic Sensor and a Method for fabricating the same}Back Plate Structure for a MEMS Acoustic Sensor and a Method for fabricating the same

본 발명은 마이크로폰의 부품으로 사용되는 정전용량형 멤스(MEMS) 음향센서에 관한 것으로, 백 플레이트를 구성하는 각층들의 잔류응력의 차이로 인하여 백 플레이트가 멤브레인을 향하여 처지는 현상을 제거하여 진동할 공간을 늘리고 멤브레인이 백 플레이트에 부착되는 것을 방지하는 딤플 부분에도 전극을 삽입하여 정전용량을 증가시키고 백 플레이트의 음향저항을 낮추어 잡음을 감소시킨 멤스 음향 센서의 백 플레이트 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a capacitive MEMS acoustic sensor used as a component of a microphone, and removes the phenomenon that the back plate sags toward the membrane due to the difference in residual stress of each layer constituting the back plate. The present invention relates to a back plate structure of a MEMS acoustic sensor, and a method of manufacturing the same, in which an electrode is also inserted into a dimple portion which increases the thickness and prevents the membrane from being attached to the back plate, thereby increasing the capacitance and reducing the acoustic resistance of the back plate.

멤스(MEMS, 마이크로-전기기계적 시스템)는 마이크로 전자공학의 정밀 제조기술을 사용하여 제조하는 소형(수 미크론에서 수백 미크론 크기) 전기기계를 포함하는 시스템이다. 멤스의 주요한 예들은 압력 센서(pressure sensor)와 진동 가속도계(accelerometer), 음향 센서(acoustic sensor) 등이다.MEMS (Micro-electromechanical Systems) is a system that includes small (several microns to hundreds of microns) electric machines manufactured using the precision manufacturing techniques of microelectronics. The main examples of MEMS are pressure sensors, vibration accelerometers and acoustic sensors.

마이크로폰은 음성 신호를 전기적 신호로 바꿔주는 변환기 역할을 하는데 음파에 의하여 발생하는 음압의 변화를 감지하는 음향 센서와 감지된 변화를 전기 신호로 변환하는 판독회로(Readout circuit)로 구성되며, 전화기, 보청기, 무선 전화기, 개인 오디오 기기 등에 사용된다. 실리콘을 기반으로 한 마이크로폰이 최초로 출시된 후 20년 이상 되었으며, 실리콘 가공 기술의 발전에 따라 대량 생산에 적합한 높은 재현성과 정밀도를 갖는 저렴한 제품을 만들게 되었다.The microphone acts as a transducer that converts a voice signal into an electrical signal. It consists of an acoustic sensor that detects a change in sound pressure caused by sound waves, and a readout circuit that converts the detected change into an electrical signal. Used for cordless phones, personal audio equipment, and more. More than 20 years after the first silicon-based microphones were introduced, advances in silicon processing technology have resulted in inexpensive products with high reproducibility and precision for mass production.

종래에 가장 흔히 사용된 마이크로폰의 음향 센서는 정전용량 원리(capacitive principle)로 동작하는 제품이 출시되었고, 크게 두 가지로 나누어진다. 그 중 정전용량형 음향 센서로 먼저 상용화한 것이 ECM(Electret Condenser Microphone)이고, 그 후에 다시 멤스로 구현하였다.The most commonly used acoustic sensor of a microphone is a product that operates on a capacitive principle, and is classified into two types. Among them, ECM (Electret Condenser Microphone) was first commercialized as a capacitive acoustic sensor, and then implemented as MEMS.

ECM의 일렉트릿은 분극 유전체를 의미하며 전하축적층에 탑재된 성분이다. 전하를 축적하는 기능을 갖고 있어서 바이어스 전압을 인가할 필요가 없는데 최초의 ECM은 Hohm 과 Gerhard-Multhaupt에 의해 1984년에 발표되었다. 일렉트릿의 전하는 솔더링(soldering) 온도에 취약하고 롱텀 드리프트(long-term drift)로 인해 특성이 악화되어 마이크로폰 감도에 영향을 준다. 그래서, 일렉트릿으로 특성이 뛰어난 테플론(Teflon)을 실리콘 마이크로폰에 적용한 시도가 있었지만 표준 양산공정에 테플론을 적용하는 것은 많은 어려운 문제점들이 있었다.The electret of the ECM refers to a polarized dielectric and is a component mounted on the charge storage layer. The ability to accumulate charge eliminates the need for bias voltages. The first ECM was published in 1984 by Hohm and Gerhard-Multhaupt. The electret's charge is vulnerable to soldering temperatures and degrades due to long-term drift, affecting microphone sensitivity. Thus, there have been attempts to apply Teflon to silicon microphones, which have excellent characteristics as electrets, but there are many difficulties in applying Teflon to standard mass production processes.

반면, 멤스 음향 센서는 일렉트릿 물질을 사용하지 않아서, 전하를 축적하기 위해 바이어스 전압을 걸어 주어야 한다. 멤스 음향 센서는 고온 솔더링 과정으로 성능이 악화되지 않으며, 음향 센서의 크기와 제조비용을 줄일 수 있는 것이 장점이다. MEMS acoustic sensors, on the other hand, do not use electret materials, and must apply a bias voltage to accumulate charge. MEMS acoustic sensors do not deteriorate due to high temperature soldering, and they can reduce the size and manufacturing cost of acoustic sensors.

멤스 음향센서는 CMOS 공정을 활용하여 미세 기계 구조물로 제조된다. 두 개의 평판전극인 멤브레인과 백 플레이트 사이에 유전물질로 작용하는 미세 에어 갭(air gap)이 생성된다. 백 플레이트에는 다수의 음향 홀(acoustic holes)을 형성하여 에어 댐핑(air damping)을 완화시키는 역할을 할 수 있다. 음파가 멤브레인에 작용하면, 에어 갭의 간격을 변화시켜서 멤브레인과 백 플레이트 간의 정전용량의 변화를 일으킨다. 마이크로폰의 판독 회로(readout circuit)는 음파에 의하여 발생한 정전용량의 변화를 전기적 신호로 바꿔 준다.MEMS acoustic sensors are manufactured in fine mechanical structures using CMOS processes. A micro air gap is created between the two plate electrodes, the membrane and the back plate, which acts as a dielectric material. The back plate may serve to mitigate air damping by forming a plurality of acoustic holes. When sound waves act on the membrane, they change the gap of the air gap, causing a change in capacitance between the membrane and the back plate. The microphone's readout circuit converts the change in capacitance caused by sound waves into an electrical signal.

지금까지 멤스 마이크로폰 제조업체들은 감도 개선 및 잡음 레벨(noise level)을 낮추기 위해 멤브레인과 백 플레이트의 구조와 물질 등을 지속적으로 개선해 왔다. 감도와 SNR(Signal-to-Noise Ratio, 신호 대 잡음비)을 높이려면 음압의 변화에 따른 음향 센서의 정전용량의 변화가 크고 발생하는 잡음이 적어야 한다. 정전용량의 변화량을 늘리려면 서로 마주보고 있는 전극인 멤브레인과 백 플레이트에 의하여 형성되는 센서 정전용량 값이 커야 하며 멤브레인이 진동할 수 있는 공간이 충분해야 한다.To date, MEMS microphone manufacturers have continually improved the structure and material of membranes and back plates to improve sensitivity and lower noise levels. In order to increase the sensitivity and signal-to-noise ratio (SNR), the capacitance of the acoustic sensor with the change in sound pressure should be large and the noise generated should be small. To increase the change in capacitance, the sensor capacitance value formed by the membrane and the back plate, which are facing each other, must be large, and there must be enough space for the membrane to vibrate.

도 1은 종래의 통상적인 정전용량형 멤스 음향 센서의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a conventional conventional capacitive MEMS acoustic sensor.

백 플레이트(30)는 일반적으로 전극을 형성하는 백 플레이트 도전막(30b)과 기판에 연결되어 지지구조를 형성하는 백 플레이트 비도전막(30a)이 접합되어 생성된다. 이때 백 플레이트 도전막(30b)과 비도전막(30a) 사이에 잔류응력의 차이로 인하여 백 플레이트(30)의 중심부가 멤브레인(20)을 향해서 아래로 볼록한 포물면을 형성하도록 휘어지는 처짐(deformation)현상이 일어난다. The back plate 30 is generally formed by bonding a back plate conductive film 30b forming an electrode and a back plate non-conductive film 30a connected to a substrate to form a support structure. At this time, due to the difference in residual stress between the back plate conductive film 30b and the non-conductive film 30a, the deformation of the central portion of the back plate 30 to form a convex surface convex downward toward the membrane 20 is caused. Happens.

이러한 상태에서 멤브레인 도전막(20b)에 바이어스 전압을 걸면 멤브레인 도전막(20b)과 백 플레이트 도전막(30b)에 전하가 축적되면서 두 전극 사이에 전기력이 발생하여 멤브레인(20)이 백 플레이트(30) 방향으로 끌려 올라가서 멤브레인(20)의 중점을 꼭지점으로 하는 위로 볼록한 포물면이 형성된다.When the bias voltage is applied to the membrane conductive film 20b in such a state, electric charges are generated between the two electrodes while charges are accumulated in the membrane conductive film 20b and the back plate conductive film 30b, so that the membrane 20 is formed on the back plate 30. The upwardly convex parabolic surface of the membrane 20 is formed as a vertex by being pulled up in the) direction.

결국 백 플레이트(30)와 멤브레인(20)이 서로 중심부가 접근하게 되어 멤브레인(20)이 진동할 공간(10)이 줄어들고, 주변부는 중심부에 비하여 멤브레인(20)과 백 플레이트(30) 사이의 거리가 멀어서 단위면적당 정전용량이 줄어들고 정전용량의 변화에 거의 기여를 못하게 된다.As a result, the center of the back plate 30 and the membrane 20 approaches each other so that the space 10 for the membrane 20 to vibrate is reduced, and the distance between the membrane 20 and the back plate 30 is smaller than that of the center. Because of the long distance, the capacitance per unit area is reduced and hardly contributes to the change of capacitance.

이 상태에서 음파에 의하여 음압이 가해지면 멤브레인 포물면 꼭지점은 위 아래로 움직이지만 전체 멤브레인(20)은 여전히 위로 볼록한 포물면 형태를 유지하게 된다.In this state, when the sound pressure is applied by the sound waves, the membrane parabolic vertices move up and down, but the entire membrane 20 still maintains the convex parabolic shape.

결국 감도와 SNR을 높이려면 백 플레이트(30)의 처짐을 줄여서 멤브레인(20)이 진동할 공간을 늘리고 주변부와 중앙부에서 멤브레인(20)과 백 플레이트(30) 간의 간격 차이를 줄여야 한다.As a result, in order to increase the sensitivity and SNR, the deflection of the back plate 30 should be reduced to increase the space for the membrane 20 to vibrate and to reduce the gap difference between the membrane 20 and the back plate 30 at the periphery and the center part.

그런데, 멤브레인(20)과 백 플레이트(30)의 간격이 좁아지면 멤브레인(20)이 백 플레이트(30)에 부착되는 경우가 발생하므로, 멤브레인(20)이 백 플레이트에 부착되는 것을 방지하기 위하여 백 플레이트(30)에 딤플(33)을 형성하기도 하는데, 딤플(33) 부분에 도전막이 존재하면 멤브레인(20)이 딤플(33)에 접촉할 때 멤브레인(20)의 전하가 딤플을 통해 방전되기 때문에 딤플(33)에는 도전막을 형성할 수 없게 되므로 음향 센서 정전용량이 그만큼 줄어들게 되는 단점이 있다.However, when the gap between the membrane 20 and the back plate 30 is narrowed, the membrane 20 may be attached to the back plate 30, and thus, the bag 20 may be attached to the back plate to prevent the membrane 20 from being attached to the back plate. The dimple 33 may be formed on the plate 30. When the conductive film is present in the dimple 33, the charge of the membrane 20 is discharged through the dimple when the membrane 20 contacts the dimple 33. Since the dimple 33 cannot form a conductive film, there is a disadvantage in that the acoustic sensor capacitance is reduced by that amount.

한편, 백 플레이트(30)를 두껍게 하여 백 플레이트(30)의 강성을 높여서 휘는 정도를 감소시키는 방법을 생각할 수 있지만, 이 경우에는 음향 홀의 음향저항이 증가하는 단점이 있다.On the other hand, the thickening of the back plate 30 can be considered a method of increasing the rigidity of the back plate 30 to reduce the degree of bending, in this case there is a disadvantage that the acoustic resistance of the acoustic hole increases.

백 플레이트(30)를 통하여 음향을 멤브레인(20)에 전달하기 위해서 백 플레이트(30)에는 다수의 음향 홀(32)이 존재하는데 음향 홀의 음향저항(R a )은 다음의 수식으로 표현된다.Acoustic resistance (R a) In order to pass the sound through the back plate 30 to the membrane 20, to exist in a number of acoustic holes 32, the back plate 30, the acoustic holes is expressed by the following equation.

Figure 112017111736236-pat00001
Figure 112017111736236-pat00001

단, μ: 공기의 점성계수,Where μ is the viscosity of air,

l: 음향 홀의 길이(백 플레이트의 두께), l : length of acoustic hole (thickness of back plate),

n: 음향 홀의 수, n : number of acoustic holes,

r: 음향 홀의 반지름 r : radius of the acoustic hole

음향저항(R a )은 열잡음의 원인이 되어 SNR을 감소시키므로 음향저항을 최대한 줄여야 한다. μ 는 공기의 특성과 관련된 상수이므로 개선할 여지가 없다. l 을 줄이려면 백 플레이트(30)의 두께를 줄여야 하지만 그렇게 하면 백 플레이트의 강성이 줄어들게 된다. n 을 늘리거나 r을 늘리면 음향저항은 줄어들지만 전극면적이 작아져서 센서의 정전용량이 줄어든다.The acoustic resistance ( R a ) causes thermal noise and reduces SNR, so the acoustic resistance should be reduced as much as possible. μ is a constant with respect to the properties of the air, so there is no room for improvement. To reduce l , the thickness of the back plate 30 must be reduced, but doing so reduces the rigidity of the back plate. Increasing n or increasing r reduces the acoustic resistance, but the smaller the electrode area, the smaller the capacitance of the sensor.

따라서, 백 플레이트의 두께를 증가시키면 음향저항이 증가하므로 이러한 방법에는 한계가 있으며, 오히려 백 플레이트의 두께를 감소시켜서 음향저항을 감소시키면서 음향 센서의 정전용량을 줄이지 않고 백 플레이트의 처짐을 줄일 수 있는 방법이 필요하다.Therefore, increasing the thickness of the back plate increases the acoustic resistance, so this method is limited. Rather, it is possible to reduce the sag of the back plate without reducing the capacitance of the acoustic sensor while reducing the acoustic resistance by reducing the thickness of the back plate. I need a way.

국내특허공개 제10-2013-0039504호 (2013.04.22. 공개)는 잔류응력의 차이로 백 플레이트의 중심부가 멤브레인을 향하여 휘는 현상을 개선하기 위한 하나의 방법을 제시하는 바, 도 2를 참조하여 이를 설명하기로 한다.Korean Patent Publication No. 10-2013-0039504 (published Apr. 22, 2013) discloses a method for improving a phenomenon in which a central portion of a back plate bends toward a membrane due to a difference in residual stress. Referring to FIG. This will be described.

도 2에서는 음향 챔버(110)를 고정전극(120, 121, 122)이 덮고 있는데 이것이 백 플레이트(123)가 되고 그 위에 진동판인 상부 전극으로 멤브레인(136)이 위치한다. 하부 백 플레이트(123)의 하단에 고정핀(112)이 있어서 백 플레이트(123)의 처짐을 방지한다.In FIG. 2, the fixed electrodes 120, 121, and 122 cover the acoustic chamber 110, which becomes the back plate 123, and the membrane 136 is positioned as an upper electrode which is a diaphragm. A fixing pin 112 is provided at the lower end of the lower back plate 123 to prevent sagging of the back plate 123.

그러나, 이 방식의 경우 고정핀(112)을 제조하기 위해서 고정홈을 깊이 파야 하는 공정상의 어려움이 있고 음향에 의하여 진동하는 진동판인 멤브레인(136)이 외부로 직접 노출되어 공정 중에 손상될 수 있고 또한 음향 센서의 동작 중에도 외부 입자나 수분에 의하여 손상될 수 있다.However, in this method, there is a process difficulty of digging a fixing groove deeply to manufacture the fixing pin 112, and the membrane 136, which is a vibration plate vibrating by sound, may be directly exposed to the outside and be damaged during the process. Even during operation of the acoustic sensor, it may be damaged by foreign particles or moisture.

또한, 국내특허공개 제10-2014-0028467호 (2014.03.10. 공개)는 잔류응력의 차이로 백 플레이트의 중심부가 멤브레인을 향하여 휘는 현상을 개선하기 위한 다른 방법을 개시하는 바, 도 3을 참조하여 이를 설명한다.In addition, Korean Patent Publication No. 10-2014-0028467 (published on March 10, 2014) discloses another method for improving a phenomenon in which the center of the back plate bends toward the membrane due to the difference in residual stress. This will be explained.

도 3에서는, 처짐을 개선하기 위하여 기판(210)의 상부를 깊게 식각하고 식각방지용 물질을 매립하여 식각 방지벽(216)을 형성한다. 그리고 제 1희생층(미도시)을 증착하고 나서 제1 희생층 상부에 진동판인 멤브레인(220)을 형성한다. 그 다음에 제2희생층(미도시)을 증착하고 제2희생층 상부에 고정전극(230a, 230b)인 백 플레이트(230)를 형성한다. 마지막으로 제1희생층과 제2희생층을 제거하고 하부 전극 아래의 기판(210)을 식각하여 후방 음향 챔버(212)를 만든다. 이때 처음에 삽입해 놓은 식각 방지벽(216)에 의하여 식각이 방지되기 때문에 중앙에 백 플레이트 지지대(214)가 형성되어 멤브레인의 배기구멍(224)을 통해 백 플레이트(230)를 지지하게 된다.In FIG. 3, the etch stop wall 216 is formed by deeply etching the upper portion of the substrate 210 and embedding the etch stop material to improve the deflection. After depositing a first sacrificial layer (not shown), a membrane 220 which is a diaphragm is formed on the first sacrificial layer. Next, a second sacrificial layer (not shown) is deposited and a back plate 230, which is the fixed electrodes 230a and 230b, is formed on the second sacrificial layer. Finally, the first sacrificial layer and the second sacrificial layer are removed and the substrate 210 under the lower electrode is etched to form the rear acoustic chamber 212. At this time, since the etch is prevented by the etch stop wall 216 inserted at first, the back plate support 214 is formed in the center to support the back plate 230 through the exhaust hole 224 of the membrane.

그러나, 이 방식도 식각 방지벽(216)을 설치하기 위해서는 음향 챔버(212)의 깊이만큼 깊게 식각해야 하는데 그 정도로 좁으면서 깊게 식각하는 것과 좁고 깊은 홈을 매립하는 것은 제품 양산에 적용하기 어려운 단점이 있다.However, this method also needs to etch as deep as the depth of the acoustic chamber 212 in order to install the etch stop wall 216, but the narrow and deep etching and the filling of narrow and deep grooves are difficult to apply to mass production. have.

따라서, 음향 센서의 감도와 SNR 향상을 위하여 음향 센서의 정전용량을 늘리고 음향 센서의 주변부와 중앙부에서 멤브레인(20)과 백 플레이트(30) 간의 간격 차이를 줄일 수 있도록 백 플레이트(30)의 처짐을 줄이거나 방지할 수 있는 기술 개발이 필요하다. Therefore, the deflection of the back plate 30 is increased to increase the capacitance of the acoustic sensor to improve the sensitivity and SNR of the acoustic sensor and to reduce the gap between the membrane 20 and the back plate 30 at the periphery and the center of the acoustic sensor. There is a need for technology that can be reduced or prevented.

또한, 음향 센서의 감도와 SNR 향상을 위하여 음향 센서 정전용량을 늘리고 멤브레인(20)이 진동할 공간을 늘리는 동시에 열잡음을 줄이기 위하여 음향저항을 줄일 수 있는 기술 개발이 필요하다.In addition, in order to increase the acoustic sensor capacitance and increase the space for the membrane 20 to vibrate, and to reduce thermal noise, it is necessary to develop a technology for reducing the acoustic resistance to improve the sensitivity and SNR of the acoustic sensor.

또한, 멤브레인(20)이 백 플레이트(30)에 부착되는 것을 방지하기 위하여 백 플레이트(30)에 형성한 딤플(33)에 의하여 백 플레이트 도전막(30b)의 면적이 줄어드는 것을 억제할 수 있는 기술 개발이 필요하다.Further, in order to prevent the membrane 20 from adhering to the back plate 30, a technique capable of suppressing the reduction of the area of the back plate conductive film 30b by the dimples 33 formed in the back plate 30 is prevented. Need development

1. 국내특허공개 제10-2013-0039504호 (2013.04.22. 공개)1. Domestic Patent Publication No. 10-2013-0039504 (published Apr. 22, 2013) 2. 국내특허공개 제10-2014-0028467호 (2014.03.10. 공개)2. Korean Patent Publication No. 10-2014-0028467 (Published March 10, 2014)

상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 음향 센서의 감도와 SNR 향상을 위하여 음향 센서의 정전용량을 늘리고 음향 센서의 주변부와 중앙부에서 멤브레인(20)과 백 플레이트(30) 간의 간격 차이를 줄이는 동시에 백 플레이트(30)의 처짐을 줄이거나 방지할 수 있는 멤스 음향 센서의 백 플레이트 구조물 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art, the present invention increases the capacitance of the acoustic sensor in order to improve the sensitivity and SNR of the acoustic sensor and the gap between the membrane 20 and the back plate 30 at the periphery and the center of the acoustic sensor. An object of the present invention is to provide a back plate structure of MEMS acoustic sensor and a method of manufacturing the same, which can simultaneously reduce or prevent sagging of the back plate 30.

또한, 본 발명은 음향 센서의 감도와 SNR 향상을 위하여 음향 센서 정전용량을 늘리고 멤브레인(20)이 진동할 공간을 늘리는 동시에 열잡음을 줄이기 위하여 음향저항을 줄일 수 있는 멤스 음향 센서의 백 플레이트 구조물 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a back plate structure of a MEMS acoustic sensor that can reduce acoustic resistance to increase acoustic sensor capacitance, increase the space for the membrane 20 to vibrate, and reduce thermal noise to improve the sensitivity and SNR of the acoustic sensor. It is an object to provide a manufacturing method.

또한, 본 발명은 멤브레인(20)이 백 플레이트(30)에 부착되는 것을 방지하기 위하여 백 플레이트(30)에 형성한 딤플(33)에 의하여 백 플레이트 도전막(30b)의 면적이 줄어드는 것을 억제할 수 있는 멤스 음향 센서의 백 플레이트 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, the present invention can suppress that the area of the back plate conductive film 30b is reduced by the dimples 33 formed in the back plate 30 to prevent the membrane 20 from being attached to the back plate 30. An object of the present invention is to provide a MEMS acoustic sensor back plate and a method of manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 음향 센서의 백 플레이트 제조방법은, 멤브레인 상부에 희생층을 증착하는 단계; 상기 희생층 상부에 제 1 실리콘막을 증착하는 단계; 상기 제 1 실리콘막에서 전극이 될 부분을 도핑하여 도체화하는 단계; 제 1 실리콘막에서 딤플이 될 부분을 소정의 직경으로 식각하면서 딤플의 높이만큼의 깊이로 상기 희생층의 일부까지 제거하는 단계; 상기 제 1 실리콘막 상부에 비도전막을 증착하는 단계; 상기 비도전막과 제 1 실리콘막을 하나의 포토마스크로 식각하면서 소정의 크기로 천공하여 음향 홀 하단부를 형성하는 단계; 상기 비도전막 상부에 제 2 실리콘막을 증착하는 단계; 제 2 실리콘막을 식각하여 상기 제 1 실리콘막 및 상기 비도전막과 같거나 큰 크기로 천공하여 음향 홀 상단부를 형성하는 단계; 및 상기 희생층을 제거하는 단계;를 포함한다.Method for manufacturing a back plate of the MEMS acoustic sensor according to an embodiment of the present invention to achieve the above object, the step of depositing a sacrificial layer on the membrane; Depositing a first silicon film on the sacrificial layer; Doping the conductive portion of the first silicon film to be an electrode; Removing a portion of the sacrificial layer to a depth equal to the height of the dimple while etching a portion of the first silicon film to be the dimple to a predetermined diameter; Depositing a non-conductive film on the first silicon film; Forming a lower end of an acoustic hole by etching the non-conductive film and the first silicon film with a single photomask while drilling the film to a predetermined size; Depositing a second silicon film on the non-conductive film; Etching the second silicon film to perforate the same or larger size than the first silicon film and the non-conductive film to form an upper end of the acoustic hole; And removing the sacrificial layer.

또한, 상기 방법은 상기 제 2 실리콘막을 증착하는 단계 이후에 잔류응력 차이에 의하여 상하로 휘는 힘을 상쇄하는데 도움이 된다면 제 2 실리콘막을 제 1 실리콘막의 전극부분과 동일한 형태로 상기 제 2 실리콘막을 도핑하여 도체화하는 단계;를 더 포함할 수 있다.In addition, if the method helps to offset the bending force up and down by the residual stress difference after the step of depositing the second silicon film, the second silicon film is doped with the same shape as the electrode portion of the first silicon film. And conducting conductors.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 음향 센서의 백 플레이트 제조방법은, 멤브레인 상부에 희생층을 증착하는 단계; 상기 희생층 상부에 제 1 비도전막을 증착하는 단계; 상기 제 1 비도전막 상부에 실리콘막을 증착하는 단계; 상기 실리콘막의 전극 부분을 도핑화여 도체화하는 단계; 상기 실리콘막과 제 1 비도전막을 하나의 포토마스크로 식각하면서 소정의 크기로 천공하여 음향홀 하단부를 형성하는 단계; 상기 실리콘막 상부에 제 2 비도전막을 증착하는 단계; 상기 제 2 비도전막을 식각하여 상기 제 1 비도전막 및 상기 실리콘막과 같거나 큰 크기로 천공하여 음향 홀 상단부를 형성하는 단계; 및 상기 희생층을 제거하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a back plate of a MEMS acoustic sensor, including: depositing a sacrificial layer on an upper portion of a membrane; Depositing a first non-conductive film on the sacrificial layer; Depositing a silicon film on the first non-conductive film; Doping the electrode portion of the silicon film to conduct a conductor; Forming a lower end of the acoustic hole by etching the silicon film and the first non-conductive film with a single photomask while drilling the film to a predetermined size; Depositing a second non-conductive film on the silicon film; Etching the second non-conductive film to perforate the same or larger size than the first non-conductive film and the silicon film to form an upper end of an acoustic hole; And removing the sacrificial layer.

상기 방법은 상기 희생층 증착 단계 이후에, 딤플을 형성할 위치에 상기 희생층을 상기 딤플의 높이만큼 식각하여 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method may further include, after the sacrificial layer deposition, removing the sacrificial layer by etching the dimple at a position where a dimple is to be formed.

한편, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 음향 센서의 백 플레이트 구조물은, 상기한 방법들에 의해 제조되며 상기 제 1 비도전막과 상기 도전막의 접합부 및 상기 제 2 비도전막과 상기 도전막의 접합부에서 발생하는 잔류응력 차이로 인한 상하 방향으로의 휨 현상은 그 힘이 대칭적으로 동시에 발생되므로 서로 상쇄되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in order to achieve the above object, the back plate structure of the MEMS acoustic sensor according to an embodiment of the present invention is manufactured by the above-described methods, and the junction between the first non-conductive film and the conductive film and the second non-conductive film The bending phenomenon in the vertical direction due to the residual stress difference generated at the junction of the conductive film is canceled with each other because the forces are generated symmetrically at the same time.

또한, 상기 백 플레이트 구조물은 상기 음향 홀 상단부가 상기 음향 홀 하단부보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the back plate structure is characterized in that the upper end of the sound hole is formed larger than the lower end of the sound hole.

본 발명에 따르면, 음향 센서의 감도와 SNR 향상을 위하여 음향 센서의 정전용량을 늘리고 백 플레이트(30)의 처짐을 줄이거나 방지하여 멤브레인이 진동할 공간을 늘리고 음향 센서의 주변부와 중앙부에서 멤브레인(20)과 백 플레이트(30) 간의 간격 차이를 줄이는 멤스 음향 센서의 백 플레이트 구조물 및 그 제조 방법이 제공된다.According to the present invention, in order to improve the sensitivity and SNR of the acoustic sensor, the capacitance of the acoustic sensor is increased, and the deflection of the back plate 30 is reduced or prevented, thereby increasing the space for the membrane to vibrate and the membrane 20 at the periphery and the center of the acoustic sensor. And back plate structure of the MEMS acoustic sensor to reduce the gap between the back plate 30 and a method of manufacturing the same is provided.

또한, 본 발명에 따르면, 음향 센서의 감도와 SNR 향상을 위하여 음향 센서 정전용량을 늘리고 멤브레인(20)이 진동할 공간을 늘리는 동시에 열 잡음을 줄이기 위하여 음향 저항을 줄일 수 있는 멤스 음향 센서의 백 플레이트 구조물 및 그 제조 방법이 제공된다.In addition, according to the present invention, the back plate of the MEMS acoustic sensor can increase the acoustic sensor capacitance to increase the sensitivity and SNR of the acoustic sensor and reduce the acoustic resistance in order to reduce the thermal noise while increasing the space for the membrane 20 to vibrate. A structure and a method of manufacturing the same are provided.

또한, 본 발명에 따르면, 멤브레인(20)이 백 플레이트(30)에 부착되는 것을 방지하기 위하여 백 플레이트(30)에 형성한 딤플(33)에 의하여 백 플레이트 전극(30b)의 면적이 줄어드는 것을 억제할 수 있는 멤스 음향 센서의 백 플레이트 구조물 및 그 제조 방법이 제공된다.Further, according to the present invention, in order to prevent the membrane 20 from being attached to the back plate 30, the area of the back plate electrode 30b is reduced by the dimple 33 formed in the back plate 30. Provided are a back plate structure of a MEMS acoustic sensor and a method of manufacturing the same.

도 1은 종래의 통상적인 정전용량형 멤스 음향 센서의 단면도이다.
도 2는 고정핀을 첨가해서 백 플레이트의 처짐을 줄인 종래기술의 멤스 음향 센서의 단면도이다.
도 3은 음향 챔버의 중앙에 지지대를 삽입해서 백 플레이트의 처짐을 줄인 종래기술의 멤스 음향 센서의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 음향 센서의 단면도이다.
도 5a 내지 도 5l은 도 4의 실시예에 따른 멤스 음향 센서를 위한 백 플레이트 공정도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 음향 센서의 단면도이다.
도 7a 내지 도 7i는 도 6의 실시예에 따른 멤스 음향 센서를 위한 백 플레이트 제조 공정도이다.
1 is a cross-sectional view of a conventional conventional capacitive MEMS acoustic sensor.
Figure 2 is a cross-sectional view of the MEMS acoustic sensor of the prior art by adding a fixing pin to reduce the deflection of the back plate.
3 is a cross-sectional view of the MEMS acoustic sensor of the prior art in which the support is inserted in the center of the acoustic chamber to reduce the deflection of the back plate.
4 is a cross-sectional view of a MEMS acoustic sensor according to an embodiment of the present invention.
5A to 5L are back plate process diagrams for the MEMS acoustic sensor according to the embodiment of FIG. 4.
6 is a cross-sectional view of a MEMS acoustic sensor according to another embodiment of the present invention.
7A to 7I are diagrams illustrating a manufacturing process of a back plate for a MEMS acoustic sensor according to the embodiment of FIG. 6.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention through the preferred embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 음향 센서의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a MEMS acoustic sensor according to an embodiment of the present invention.

중앙에 백 챔버(360)가 형성된 기판(350) 상부에 멤브레인 지지부(340)에 의해 지지되는 진동판인 멤브레인(320)이 형성되고, 그 상부에 백 플레이트 지지부(342)에 의해 지지되는 백 플레이트(330)가 형성되어 있다.A membrane 320, which is a diaphragm supported by the membrane support part 340, is formed on an upper portion of the substrate 350 on which the back chamber 360 is formed, and a back plate supported by the back plate support part 342 is formed thereon. 330 is formed.

멤브레인(320)은 멤브레인 지지부(340)에 연결되어 지지되는 멤브레인 비도전막(321) 상에 전극 역할을 하는 멤브레인 도전막(322)이 적층되어 형성된다. 공정 간소화를 위해서 순수 실리콘막을 가지고 전극부분만 도핑하여 도체화시키는 방법을 사용할 수도 있다.The membrane 320 is formed by stacking a membrane conductive film 322 serving as an electrode on the membrane nonconductive film 321 connected to and supported by the membrane support 340. In order to simplify the process, a method may be used in which a pure silicon film is doped to conduct an electrode by doping only an electrode part.

백 플레이트(330)는 백 플레이트 지지부(342) 상부에 제 1 실리콘막(332a, 332b)를 형성시키고 도핑을 실시하여 전극부분(332a)을 도체화시킨다. 그 상부에 비도전막(331)을 증착하고 마지막으로 다시 제 2 실리콘막(333a, 333b)를 증착하고 제 1 실리콘막의 전극부분(332a)과 동일한 형태로 도핑하여 제 2 실리콘막의 대응부분(333a)을 도체화시킨다. 상단 실리콘막은 전극으로 사용할 필요가 없으므로 경계면에서 잔류응력을 대칭화해서 상쇄시키는데 기여가 없다면 도핑은 생략할 수 있다.The back plate 330 forms first silicon films 332a and 332b on the back plate support part 342 and conducts doping to form the electrode portion 332a. The non-conductive film 331 is deposited thereon, and finally, the second silicon films 333a and 333b are deposited again, and doped in the same form as the electrode portions 332a of the first silicon film to form the corresponding portions 333a of the second silicon film. Conductor Since the upper silicon film does not need to be used as an electrode, doping may be omitted if there is no contribution to symmetrical residual stress at the interface.

백 플레이트(330)에는 외부의 음향을 백 플레이트(330)를 통해서 멤브레인(320)에 전달하기 위해서 다수의 음향 홀(370)이 형성되고, 백 플레이트(330) 하부 곳곳에 돌기 형태의 딤플(380)이 형성되어 음향 센서의 동작 중에 멤브레인(320)이 백 플레이트(330)에 부착되는 것을 방지한다.In the back plate 330, a plurality of sound holes 370 are formed to transmit external sound to the membrane 320 through the back plate 330, and protrusion dimples 380 are formed at lower portions of the back plate 330. ) Is formed to prevent the membrane 320 from adhering to the back plate 330 during operation of the acoustic sensor.

이러한 상태에서 멤브레인 도전막(322)에 바이어스 전압을 걸면 멤브레인 도전막(322)과 백 플레이트 전극(332a)에 반대 극성의 전하가 축적되면서 두 전극 사이에 전기력이 발생하여 멤브레인(320)이 백 플레이트(330) 방향으로 끌려 올라가서 멤브레인(320)의 중심점을 꼭지점으로 하는 위로 볼록한 포물면이 형성된다.When the bias voltage is applied to the membrane conductive film 322 in this state, electric charges are generated between the two electrodes while charges of opposite polarities are accumulated in the membrane conductive film 322 and the back plate electrode 332a, so that the membrane 320 becomes the back plate. Pulled up in the direction of 330, an upwardly convex parabolic surface having a center point of the membrane 320 as a vertex is formed.

외부에서 인가된 음향은 백 플레이트(330)에 형성된 다수의 음향 홀(370)을 거쳐서 멤브레인(320)에 도착하여 멤브레인(320)을 진동시킨다. 그러면 멤브레인(320)과 백 플레이트(330) 사이에 거리가 변함에 따라 정전용량이 변하고 결국 멤브레인(320)에 걸린 바이어스 전압에 의하여 정전용량의 변화에 대응하는 출력신호가 발생한다.The externally applied sound arrives at the membrane 320 through the plurality of acoustic holes 370 formed in the back plate 330 and vibrates the membrane 320. Then, as the distance between the membrane 320 and the back plate 330 changes, the capacitance changes, resulting in an output signal corresponding to the change in capacitance due to the bias voltage applied to the membrane 320.

도 1의 경우처럼 도전막(30b) 위에 비도전막(30a)가 접합된 이중구조의 백 플레이트(30)이면 잔류응력의 차이로 휨이 발생하여 백 플레이트(30)가 멤브레인(20) 방향으로 처지는 현상이 발생하지만, 도 4의 백 플레이트(330)는 비도전막(331)의 상부와 하부에 실리콘막(332a, 332b, 333a, 333b)이 접합된 상태로 형성되어 있는 삼중구조이므로, 비도전막과 실리콘막의 잔류응력의 차이로 인하여 각 접합면에서 위 또는 아래로 휘는 힘이 발생하더라도, 그 힘이 대칭적으로 동시에 발생되므로 서로 상쇄되는 효과가 발생한다.As shown in FIG. 1, if the non-conductive film 30a is bonded to the back plate 30 having a double structure on the conductive film 30b, the back plate 30 sags toward the membrane 20 due to the difference in residual stress. Although the phenomenon occurs, the back plate 330 of FIG. 4 has a triple structure in which the silicon films 332a, 332b, 333a, and 333b are formed on the upper and lower portions of the nonconductive film 331. Even if a force bending up or down at each bonding surface occurs due to the difference in the residual stress of the silicon film, the force is generated symmetrically at the same time, thereby canceling each other out.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 백 플레이트(330) 구조에 의하면 잔류응력의 차이에 따라 발생하는 휨에 의해 백 플레이트(330)가 하방으로 처지는 현상이 방지될 수 있다.Therefore, according to the structure of the back plate 330 of FIG. 4 according to an embodiment of the present invention, the phenomenon that the back plate 330 sags downward due to the bending caused by the difference in residual stress may be prevented.

한편, 음향저항을 줄이기 위해서는 음향 홀의 길이 즉, 백 플레이트(330)의 전체 두께를 줄이거나 음향 홀(370)이 반지름을 늘려야 하는데, 강성을 일정 수준으로 유지하기 위해서는 백 플레이트(330)의 전체 두께를 줄이지 말아야 하므로, 결국 도 4의 음향 센서는 음향 홀(370)의 반지름을 실질적으로 증가시키기 위한 방안으로 백 플레이트 비도전막(331)과 제 1 실리콘막(332a)을 포함하는 음향 홀 하단부분(372)의 반지름은 그대로 유지하고 백 플레이트 제 2 실리콘막(333a)을 일부 제거하여 음향 홀 상단부분(371)의 반지름만 늘리는 방식을 채용하였다.On the other hand, in order to reduce the acoustic resistance, the length of the sound hole, that is, the overall thickness of the back plate 330 or the sound hole 370 should increase the radius, in order to maintain the stiffness at a constant level, the overall thickness of the back plate 330. In order to substantially increase the radius of the acoustic hole 370, the acoustic sensor of FIG. 4 is a bottom portion of the acoustic hole including the back plate non-conductive film 331 and the first silicon film 332a. The radius of 372 is maintained and the back plate second silicon film 333a is partially removed to increase only the radius of the acoustic hole upper portion 371.

이와 같이, 음향 홀 상단부(371)의 반지름이 증가하면 음향 홀 전체(370)의 음향저항은 실질적으로 감소하게 된다.As such, when the radius of the upper end of the acoustic hole 371 increases, the acoustic resistance of the entire acoustic hole 370 is substantially reduced.

도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 음향 센서는, 백 플레이트 실리콘막(332a, 332b, 333a, 333b)과 비도전막(331) 사이에서 발생하는 잔류응력의 의한 휘는 힘을 대칭으로 만들어 상쇄시킴에 의해 백 플레이트(330)의 처짐을 상쇄하므로 멤브레인(320)의 진동공간을 확보하면서 백 플레이트(330)의 두께를 줄일 수 있어서 음향저항을 감소시킬 수 있다. 또한 백 플레이트 제 2 실리콘막(333a, 333b)의 음향 홀 상단부(371)의 반지름을 늘려서 음향저항을 줄임으로써 음향 센서의 열잡음을 줄일 수 있다.In the MEMS acoustic sensor according to the exemplary embodiment of the present invention illustrated in FIG. 4, the bending force due to the residual stress generated between the back plate silicon films 332a, 332b, 333a, and 333b and the non-conductive film 331 is symmetrically. By offsetting the deflection of the back plate 330 by making and offsetting it can reduce the thickness of the back plate 330 while ensuring the vibration space of the membrane 320 Sound resistance can be reduced. In addition, the thermal noise of the acoustic sensor may be reduced by increasing the radius of the acoustic hole upper end 371 of the back plate second silicon films 333a and 333b to reduce the acoustic resistance.

도 5a 내지 도 5l는 도 4의 실시예에 따른 멤스 음향 센서를 위한 백 플레이트 제조 공정도이다.5A to 5L are diagrams illustrating a manufacturing process of a back plate for a MEMS acoustic sensor according to the embodiment of FIG. 4.

도 5a 내지 도 5l에 개시된 백 플레이트 제조 공정은 도 4의 삼층구조 백 플레이트를 제조하면서 딤플을 제작하고 음향 홀 상단부(371)의 반지름을 음향 홀 하단부(372)보다 크게 식각하는 방법을 제시한다.The back plate manufacturing process disclosed in FIGS. 5A to 5L provides a method of manufacturing a dimple while etching the three-layer back plate of FIG. 4 and etching the radius of the upper end of the acoustic hole 371 to be larger than the lower end of the acoustic hole 372.

음향 센서 제조 공정은 먼저, 도 5a와 같이 멤브레인 상부에 희생층(500)을 증착하고 그 상부에 도 5b처럼 백 플레이트 제 1 실리콘막(332b)을 증착한다. 다음에 도 5c처럼 제 1 실리콘막(332b)의 전극부분(332a)에 도핑을 해서 도체화시킨다. 그리고 나서, 도 5d처럼 딤플이 생성될 자리의 실리콘막을 식각하여 제거하면서 딤플의 높이만큼의 깊이로 희생층(500)까지 식각한다. 이어서, 도 5e와 같이 제 1 실리콘막(332a, 332b)의 상부에 비도전막(331)을 증착한다.In the acoustic sensor manufacturing process, first, the sacrificial layer 500 is deposited on the membrane as shown in FIG. 5A, and the back plate first silicon layer 332b is deposited on the membrane as shown in FIG. 5B. Next, as shown in FIG. 5C, the electrode portion 332a of the first silicon film 332b is doped to be conductive. Thereafter, as shown in FIG. 5D, the silicon film where the dimple is to be formed is etched and removed to etch the sacrificial layer 500 to a depth equal to the height of the dimple. Next, as shown in FIG. 5E, the non-conductive film 331 is deposited on the first silicon films 332a and 332b.

다음, 도 5f와 같이 음향 홀의 위치에 음향 홀 하단부분(372)의 크기에 맞추어 상부의 비도전막(331)과 제 1 실리콘막(332a, 332b)를 식각하여 동일한 형태를 만들면서 음향홀 하단부를 천공하고, 도 5g와 같이 구조물 상부에 제 2 실리콘막(333b)를 증착한다. 그리고 나서, 도 5h와 같이 포토 마스크를 사용하여 음향 홀 상단부분(371)의 크기에 맞추어 제 2 실리콘막(333b)을 식각한다. 마지막으로 도 5i와 같이 희생층(500)을 제거하면 하단부 직경보다 상단부 직경이 더 큰 형태로 상하부를 갖는 구조의 음향 홀이 완성된다.Next, as shown in FIG. 5F, the lower portion of the sound hole is formed by etching the upper non-conductive film 331 and the first silicon films 332a and 332b in accordance with the size of the sound hole lower portion 372 at the position of the sound hole. A hole is deposited and a second silicon film 333b is deposited on the structure as shown in FIG. 5G. Then, as illustrated in FIG. 5H, the second silicon film 333b is etched using the photo mask to match the size of the upper portion of the acoustic hole 371. Finally, as shown in FIG. 5I, when the sacrificial layer 500 is removed, an acoustic hole having a structure having an upper and a lower part in a form in which the upper end diameter is larger than the lower end diameter is completed.

한편, 상하의 경계면의 잔류응력의 차이를 대칭으로 만들기 위해서 필요하다면 도 5j과 같이 제 1 실리콘막의 전극부분(332a)에 대응하여 제 2 실리콘막의 대응부분(333a)도 도핑하여 도체화할 수 있다. 그리고 나서, 도 5k와 같이 포토 마스크를 사용하여 음향 홀 상단부분(371)의 크기에 맞추어 제 2 실리콘막(333a)을 식각한다. 마지막으로 도 5l와 같이 희생층(500)을 제거하면 하단부 직경보다 상단부 직경이 더 큰 형태로 상하부를 갖는 구조의 음향 홀이 완성된다.On the other hand, if necessary to make the difference in the residual stress of the upper and lower interfaces symmetrically, as shown in FIG. 5J, the corresponding portion 333a of the second silicon film may also be doped to correspond to the electrode portion 332a of the first silicon film. Then, as illustrated in FIG. 5K, the second silicon film 333a is etched using the photo mask to match the size of the upper portion of the acoustic hole 371. Finally, as shown in FIG. 5L, when the sacrificial layer 500 is removed, an acoustic hole having a structure having an upper portion and a lower portion having a larger upper diameter than the lower diameter is completed.

이상의 백플레이트 제조 공정에서, 제 2 실리콘막(333a, 333b)의 음향 홀 상단부(372)의 직경은 비도전막(331)의 하부에 존재하는 음향 홀 하단부(371)의 직경보다 크게 형성되어야 한다. 이때, 멤브레인(320)을 마주하는 제 1 실리콘막 전극의 면적은 음향 홀의 하단부 직경에 의하여 결정되므로 정전용량에는 변화가 없지만, 음향 홀 상단부(371)의 직경이 음향 홀 하단부(372)에 비해 크기 때문에 전체 음향저항은 줄어들게 된다.In the above back plate manufacturing process, the diameter of the upper end of the acoustic hole 372 of the second silicon films 333a and 333b should be larger than the diameter of the lower end of the acoustic hole 371 below the non-conductive film 331. At this time, since the area of the first silicon film electrode facing the membrane 320 is determined by the diameter of the lower end of the acoustic hole, there is no change in capacitance, but the diameter of the upper end of the acoustic hole 371 is larger than that of the lower end of the acoustic hole 372. This reduces the overall acoustic resistance.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 음향 센서의 단면도이다.6 is a cross-sectional view of a MEMS acoustic sensor according to another embodiment of the present invention.

중앙에 음향 챔버(360) 또는 백 챔버가 형성된 기판(350) 상부에 멤브레인 지지부(340)에 의해 지지되는 진동판인 멤브레인(320)이 형성되고, 그 상부에 백 플레이트 지지부(342)에 의해 지지되는 백 플레이트(330)가 형성되며, 멤브레인(320)은 멤브레인 지지부(340)에 연결되어 지지되는 멤브레인 비도전막(321) 상에 전극 역할을 하는 멤브레인 도전막(322)이 적층되어 형성되며, 백 플레이트(330)에는 외부의 음향을 백 플레이트(330)를 통해서 멤브레인(320)에 전달하기 위해서 다수의 음향 홀(370)이 형성되고, 백 플레이트(330) 하부 곳곳에 돌기 형태의 딤플(380)이 형성되어 음향 센서의 동작 중에 멤브레인(320)이 백 플레이트(330)에 부착되는 것을 방지하는 구조는 도 4에서의 실시예와 동일하다.A membrane 320, which is a diaphragm supported by the membrane support part 340, is formed on an upper portion of the substrate 350 on which the acoustic chamber 360 or the back chamber is formed, and is supported by the back plate support part 342 thereon. The back plate 330 is formed, and the membrane 320 is formed by stacking a membrane conductive film 322 serving as an electrode on the membrane nonconductive film 321 connected to and supported by the membrane support 340. A plurality of sound holes 370 are formed in the 330 to transmit external sound to the membrane 320 through the back plate 330, and protrusion dimples 380 are formed in lower portions of the back plate 330. Formed to prevent the membrane 320 from being attached to the back plate 330 during operation of the acoustic sensor is the same as the embodiment in FIG.

다만, 도 6의 실시예에 따르면 백 플레이트(330)가 백 플레이트 지지부(342)에 연결되어 지지구조를 형성하는 백 플레이트 비도전막(331, 334) 사이에 형성된 백 플레이트 실리콘막(332a, 332b)을 포함하는 점에서 구조적인 차이가 있다.6, the back plate silicon films 332a and 332b are formed between the back plate non-conductive films 331 and 334 that are connected to the back plate support 342 to form the support structure. There is a structural difference in that it includes.

이러한 상태에서 멤브레인 도전막(322)에 바이어스 전압을 걸면 멤브레인 도전막(322)과 백 플레이트 실리콘막의 전극부분(332a)에 반대 극성의 전하가 축적되면서 두 전극 사이에 전기력이 발생하여 멤브레인(320)이 백 플레이트(330) 방향으로 끌려 올라가서 멤브레인(320)의 중심점을 꼭지점으로 하는 위로 볼록한 포물면이 형성된다.When the bias voltage is applied to the membrane conductive film 322 in this state, electric charges are generated between the two electrodes while charges of opposite polarities are accumulated in the electrode conductive part 332a of the membrane conductive film 322 and the back plate silicon film, thereby generating the membrane 320. Pulled up in the direction of the back plate 330, an upwardly convex parabolic surface having a center point of the membrane 320 as a vertex is formed.

외부에서 인가된 음향은 백 플레이트(330)에 형성된 다수의 음향 홀(370)을 거쳐서 멤브레인(320)에 도착하여 멤브레인(320)을 진동시킨다. 그러면 멤브레인(320)과 백 플레이트(330) 사이에 거리가 변함에 따라 정전용량이 변하고 결국 멤브레인(320)에 걸린 바이어스 전압에 의하여 정전용량의 변화에 대응하는 출력신호가 발생한다.The externally applied sound arrives at the membrane 320 through the plurality of acoustic holes 370 formed in the back plate 330 and vibrates the membrane 320. Then, as the distance between the membrane 320 and the back plate 330 changes, the capacitance changes, resulting in an output signal corresponding to the change in capacitance due to the bias voltage applied to the membrane 320.

도 1의 경우처럼 도전막(30b) 위에 비도전막(30a)이 접합된 이중구조의 백 플레이트(30)이면 잔류응력의 차이로 휨이 발생하여 백 플레이트(30)가 멤브레인(20) 방향으로 처지는 현상이 발생하지만, 도 6의 백 플레이트(330)는 실리콘막(332a, 332b)의 상부와 하부에 비도전막(331, 334)이 접합된 상태로 형성되어 있는 삼중구조이므로, 비도전막과 실리콘막의 잔류응력의 차이로 인하여 각 접합면에서 위 또는 아래로 휘는 힘이 발생하더라도, 그 힘이 대칭적으로 동시에 발생되므로 서로 상쇄되는 효과가 발생한다.As shown in FIG. 1, if the non-conductive film 30a is joined to the conductive film 30b, the double plate back plate 30 is warped due to a difference in residual stress, so that the back plate 30 sags toward the membrane 20. Although the phenomenon occurs, the back plate 330 of FIG. 6 has a triple structure in which the non-conductive films 331 and 334 are formed on the upper and lower portions of the silicon films 332a and 332b. Even if a force bent up or down at each joint surface due to the difference of residual stresses, the force is generated symmetrically at the same time, thereby canceling each other out.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 도 6의 백 플레이트(330) 구조에 의하면 잔류응력의 차이에 따라 발생하는 휨에 의해 백 플레이트(330)가 아래로 처지는 현상이 방지될 수 있다.Therefore, according to the structure of the back plate 330 of FIG. 6 according to an embodiment of the present invention, the back plate 330 may be prevented from sagging due to the bending caused by the difference in the residual stress.

한편, 음향 저항을 줄이기 위해서는 음향 홀의 길이 즉, 백 플레이트(330)의 전체 두께를 줄이거나 음향 홀(370)이 반지름을 늘려야 하는데, 강성을 일정 수준으로 유지하기 위해서는 백 플레이트(330)의 전체 두께를 줄이지 않아야 하므로, 결국 도 6의 음향 센서는 음향 홀(370)의 반지름을 실질적으로 증가시키기 위한 방안으로 백 플레이트 실리콘막(332a, 332b)과 제 1 비도전막(334)을 포함하는 음향 홀 하단부분(372)의 반지름은 그대로 유지하고 백 플레이트 제 2 비도전막(331) 음향 홀 상단부분(371)의 반지름만 늘리는 방식을 채용하였다.On the other hand, in order to reduce the acoustic resistance, the length of the sound hole, that is, the overall thickness of the back plate 330 or the sound hole 370 should increase the radius. In order to maintain the rigidity at a constant level, the overall thickness of the back plate 330 is required. 6, the acoustic sensor of FIG. 6 eventually reduces the bottom of the acoustic hole including the back plate silicon layers 332a and 332b and the first non-conductive layer 334 in order to substantially increase the radius of the acoustic hole 370. The radius of the portion 372 was maintained as it is, and only the radius of the upper portion 371 of the acoustic hole of the back plate second non-conductive film 331 was adopted.

이와 같이, 음향 홀 상단부분(371)의 반지름이 증가하면 음향 홀 전체(370)의 음향 저항은 실질적으로 감소하게 되는 것은 도 4의 실시예에서와 동일하다.As such, when the radius of the upper end of the acoustic hole 371 is increased, the acoustic resistance of the entire acoustic hole 370 is substantially reduced as in the embodiment of FIG. 4.

도 6에 도시된 멤스 음향 센서는, 백 플레이트 실리콘막(332a, 332b)과 비도전막(331, 334) 사이에서 발생하는 잔류응력의 의한 휘는 힘을 대칭으로 만들어 상쇄시킴에 의해 백 플레이트(330)의 처짐을 상쇄하므로 멤브레인(320)의 진동공간을 확보하면서 백 플레이트(330)의 두께를 전체적으로 늘리지 않을 수 있어서 음향저항을 감소시키는 효과가 있다.In the MEMS acoustic sensor illustrated in FIG. 6, the back plate 330 is symmetrically offset by the bending force caused by the residual stress generated between the back plate silicon films 332a and 332b and the non-conductive films 331 and 334. Since the deflection of the deflection of the membrane 320 to secure the vibration space may not increase the thickness of the back plate 330 as a whole has the effect of reducing the acoustic resistance.

또한 딤플(380) 부분에 대응하는 위치에 백 플레이트 실리콘막의 전극(332a)을 남겨 둘 수 있어서 음향 센서의 정전용량을 늘릴 수 있고, 백 플레이트 상부 비도전막(331)을 일부 제거하여 음향 홀 상단부(371)의 반지름을 늘려서 음향저항을 줄임으로써 음향 센서의 열잡음을 줄일 수 있다.In addition, since the electrode 332a of the back plate silicon film may be left at a position corresponding to the dimple 380, the capacitance of the acoustic sensor may be increased, and a portion of the back plate upper non-conductive film 331 may be removed to remove the upper portion of the sound hole. The thermal noise of the acoustic sensor can be reduced by increasing the radius of 371 to reduce the acoustic resistance.

도 7a 내지 도 7i는 도 6의 실시예에 따른 멤스 음향 센서를 위한 백 플레이트 제조 공정도이다.7A to 7I are diagrams illustrating a manufacturing process of a back plate for a MEMS acoustic sensor according to the embodiment of FIG. 6.

도 7a 내지 도 7i에 개시된 백 플레이트 제조 공정은 도 6의 삼층구조 백 플레이트를 제조하면서 딤플 부분에 백 플레이트 전극(332a)을 유지하면서 음향 홀 상단부(371)의 지름을 음향 홀 하단부(372)보다 크게 식각하는 방법을 제시한다.In the back plate manufacturing process disclosed in FIGS. 7A to 7I, the diameter of the upper end of the acoustic hole 371 may be smaller than the lower end of the acoustic hole 372 while maintaining the back plate electrode 332a in the dimple while manufacturing the three-layer back plate of FIG. 6. Give a way to etch big.

음향 센서 제조 공정은 먼저, 도 7a와 같이 멤브레인 상부에 희생층(700)을 증착하고 도 7b와 같이 딤플을 제작할 부분에 희생층(700)을 딤플의 높이만큼 식각하여 파낸다. 그 상부에 도 7c와 같이 백 플레이트 제 1 비도전막(334)을 증착한다. 이어서, 도 7d와 같이 제 1 비도전막(334)의 상부에 실리콘막(332b)을 증착하고 도 7e와 같이 도핑하여 전극부분(332a)을 도체화한다.In the manufacturing process of the acoustic sensor, first, the sacrificial layer 700 is deposited on the membrane as shown in FIG. 7A, and the sacrificial layer 700 is etched by the height of the dimple in the portion to be manufactured as shown in FIG. 7B. The back plate first non-conductive film 334 is deposited on top of it, as shown in FIG. 7C. Subsequently, a silicon film 332b is deposited on the first non-conductive film 334 as shown in FIG. 7D and doped as shown in FIG. 7E to conduct the electrode portion 332a.

다음, 도 7f와 같이 하나의 포토마스크를 가지고 상단의 실리콘막(332a)과 제 1 비도전막(334)을 동일한 형태로 식각하면서 음향 홀 하단부분(372)를 천공하고, 도 7g와 같이 구조물 상부에 제 2 비도전막(331)을 증착한다.Next, as shown in FIG. 7F, the lower silicon film 332a and the first non-conductive film 334 are etched in the same shape with the single photomask, and then the lower portion 372 of the acoustic hole is drilled. The second nonconductive film 331 is deposited on the substrate.

그리고 나서, 도 7h와 같이 포토 마스크를 사용하여 제 2 비전도막(331)을 식각하면서 음향 홀 상단부분(371)을 음향 홀 하단부분(372)의 직경보다 크게 천공한다.Then, as illustrated in FIG. 7H, the upper portion of the acoustic hole 371 is drilled larger than the diameter of the lower portion of the acoustic hole 372 while etching the second non-conductive film 331 using the photo mask.

마지막으로 도 7i와 같이 희생층(700)을 제거하면 하단부 직경보다 상단부 직경이 더 큰 음향 홀이 완성된다.Finally, as shown in FIG. 7I, when the sacrificial layer 700 is removed, an acoustic hole having a larger upper diameter than the lower diameter is completed.

이때, 멤브레인(320)의 전극과 상호작용하는 중간 전극의 면적은 음향 홀의 하단부 직경에 의하여 결정되므로 정전 용량에는 변화가 없지만, 음향 홀 상단부(371)의 직경이 음향 홀 하단부(372)에 비해 크기 때문에 전체 음향 저항은 줄어들게 된다.At this time, since the area of the intermediate electrode interacting with the electrode of the membrane 320 is determined by the diameter of the lower end of the acoustic hole, there is no change in capacitance, but the diameter of the upper end of the acoustic hole 371 is larger than that of the lower end of the acoustic hole 372. This reduces the overall acoustic resistance.

도 6에 도시된 삼중구조 백 플레이트(330)의 경우 딤플(380)에 대응하는 부분에 중간 실리콘막 전극(332a)이 존재하므로 딤플(380)의 형성으로 인한 정전용량의 감소가 없으며, 백 플레이트(330) 하단의 딤플(380)은 비도전막(334)으로 형성되기 때문에, 딤플(380)에 멤브레인 도전막(322)이 접촉되더라도 멤브레인(320)의 전하가 딤플(380)을 통해 방전되지는 않는다. 결과적으로 딤플(380) 부분에 대응하는 전극을 형성할 수 없는 도 1에 도시된 종래기술의 백 플레이트(30)에 비해서는 음향 센서의 정전용량이 늘어나게 되고 이에 따라 음향 센서의 감도도 개선된다.In the case of the triple structure back plate 330 illustrated in FIG. 6, since the intermediate silicon film electrode 332a is present at a portion corresponding to the dimple 380, there is no decrease in capacitance due to the formation of the dimple 380. Since the dimple 380 at the lower end is formed of the non-conductive film 334, even if the membrane conductive film 322 contacts the dimple 380, the charge of the membrane 320 is not discharged through the dimple 380. Do not. As a result, the capacitance of the acoustic sensor is increased as compared to the back plate 30 of the prior art shown in FIG. 1, in which an electrode corresponding to the dimple 380 is not formed, thereby improving the sensitivity of the acoustic sensor.

한편, 도시하지는 않았지만, 도 1에 도시된 이중구조의 멤스 음향 센서의 백 플레이트 구조물을 일부 변경하여 하단부보다 상단부의 직경이 더 큰 음향 홀을 구비하도록 백 플레이트 구조물을 구성할 수도 있다.Although not shown, the back plate structure of the dual structure MEMS acoustic sensor shown in FIG. 1 may be partially changed to configure the back plate structure to include an acoustic hole having a larger diameter at the upper end than the lower end.

이러한 백 플레이트 구조물의 제조 방법은, 멤브레인 상부에 희생층을 증착하는 단계; 상기 희생층 상부에 실리콘막을 증착하는 단계; 상기 실리콘막의 전극부분을 도핑하여 도체화하는 단계; 실리콘막을 식각하면서 음향 홀 하단부를 천공하는 단계; 상기 실리콘막 상부에 비도전막을 증착하는 단계; 상기 비도전막을 식각하면서 상기 실리콘막의 음향 홀 하단부의 직경보다 큰 직경을 갖도록 상기 비도전막의 음향 홀의 상단부를 천공하는 단계; 및 상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하여 구성될 수 있으며, 이에 따라 상기 식각된 실리콘막과 비도전막은 하단부 직경보다 더 큰 상단부 직경을 갖는 음향 홀을 형성하게 된다.Method for producing such a back plate structure, the step of depositing a sacrificial layer on the membrane; Depositing a silicon film on the sacrificial layer; Doping the electrode portion of the silicon film to conduct a conductor; Drilling a lower end of the acoustic hole while etching the silicon film; Depositing a non-conductive film on the silicon film; Drilling the upper end of the acoustic hole of the non-conductive film while etching the non-conductive film to have a diameter larger than the diameter of the lower end of the acoustic hole of the silicon film; And removing the sacrificial layer, whereby the etched silicon film and the non-conductive film form an acoustic hole having a top diameter larger than the bottom diameter.

이와 같이 하단부 직경보다 더 큰 상단부 직경을 갖는 음향 홀에 의해 전체 음향저항이 낮아져서 음향 센서의 열잡음이 감소되고 SNR이 좋아질 수 있다.In this way, the overall acoustic resistance is lowered by the acoustic hole having the upper diameter larger than the lower diameter, so that the thermal noise of the acoustic sensor can be reduced and the SNR can be improved.

한편, 이상의 실시예에서는 백 플레이트 전극형성을 위해 순수 실리콘막을 증착해서 도핑을 하는 방법을 개시하였지만, 이와 달리 비도전체막에 도전물질막을 증착해서 전극부분을 만들 수도 있다.Meanwhile, in the above embodiment, a method of depositing a pure silicon film and doping to form a back plate electrode is disclosed. Alternatively, an electrode portion may be formed by depositing a conductive material film on a non-conductive film.

또한, 본 명세서에서는 본 발명의 일 실시예를 통해 본 발명을 설명하였지만 본 발명의 범위가 개시된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정이나 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이며, 따라서 본 발명의 범위는 개시된 실시에에 의해 한정되지 않고 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.In addition, in the present specification, the present invention has been described through one embodiment of the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the disclosed embodiments, and modifications or changes are possible within the scope of the appended claims. It will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains, and therefore, the scope of the present invention should not be limited by the disclosed embodiments but should be determined by the claims.

310 : 에어 갭
320 : 멤브레인
321: 멤브레인 비도전막
322: 멤브레인 도전막
330 : 백 플레이트
331: 백 플레이트 비도전막
332a, 333a: 백 플레이트 실리콘막의 전극부분
332b, 333b: 백 플레이트 실리콘막의 비전극부
334: 백 플레이트 비도전막
340 : 멤브레인 지지부
342 : 백 플레이트 지지부
350 : 기판, 실리콘 기판
360 : 음향 챔버, 백 챔버
370 : 음향 홀
372 : 음향 홀 하단부
371 : 음향 홀 상단부
380 : 딤플 (Dimple)
310: air gap
320: membrane
321: membrane non-conductive membrane
322: membrane conductive film
330: back plate
331: back plate non-conductive film
332a and 333a: electrode portions of the back plate silicon film
332b and 333b: non-electrode portion of back plate silicon film
334: back plate non-conductive film
340: membrane support
342 back plate support
350: substrate, silicon substrate
360: acoustic chamber, back chamber
370: sound hall
372: lower end of the acoustic hole
371: top of the sound hole
380: Dimple

Claims (8)

멤브레인 상부에 희생층을 증착하는 단계;
상기 희생층 상부에 제 1 실리콘막을 증착하는 단계;
상기 제 1 실리콘막에서 전극이 될 부분을 도핑하여 도체화하는 단계;
제 1 실리콘막에서 딤플이 될 부분을 소정의 직경으로 식각하면서 딤플의 높이만큼의 깊이로 상기 희생층의 일부까지 제거하는 단계;
상기 제 1 실리콘막 상부에 비도전막을 증착하는 단계;
상기 비도전막과 제 1 실리콘막을 하나의 포토마스크로 식각하여 소정의 크기로 천공하여 음향 홀 하단부를 형성하는 단계;
상기 비도전막 상부에 제 2 실리콘막을 증착하는 단계;
제 2 실리콘막을 식각하여 상기 제 1 실리콘막 및 상기 비도전막보다 큰 크기로 천공하여 음향 홀 상단부를 형성하는 단계; 및
상기 희생층을 제거하는 단계;
를 포함하는 멤스 음향 센서의 백 플레이트 구조물 제조 방법.
Depositing a sacrificial layer over the membrane;
Depositing a first silicon film on the sacrificial layer;
Doping the conductive portion of the first silicon film to be an electrode;
Removing a portion of the sacrificial layer to a depth equal to the height of the dimple while etching a portion of the first silicon film to be the dimple to a predetermined diameter;
Depositing a non-conductive film on the first silicon film;
Etching the non-conductive film and the first silicon film with a single photomask to perforate a predetermined size to form a lower end of the acoustic hole;
Depositing a second silicon film on the non-conductive film;
Etching the second silicon film to punch the second silicon film to a size larger than that of the first silicon film and the non-conductive film to form an upper end of the acoustic hole; And
Removing the sacrificial layer;
MEMS acoustic sensor back plate structure manufacturing method comprising a.
청구항 1에 있어서,
상기 제 2 실리콘막을 증착하는 단계 이후에 상기 제 2 실리콘막에서 전극이 될 부분을 도핑하여 도체화하는 단계;
를 더 포함하는 멤스 음향 센서의 백플레이트 구조물 제조 방법.
The method according to claim 1,
Doping and conducting a portion of the second silicon film to be an electrode after the depositing the second silicon film;
MEMS acoustic sensor back plate structure manufacturing method further comprising a.
삭제delete 삭제delete 멤브레인 상부에 희생층을 증착하는 단계;
상기 희생층 상부에 제 1 비도전막을 증착하는 단계;
상기 제 1 비도전막 상부에 실리콘막을 증착하는 단계;
상기 실리콘막의 전극 부분을 도핑화여 도체화하는 단계;
상기 실리콘막과 제 1 비도전막을 하나의 포토마스크로 식각하여 소정의 크기로 천공하여 음향홀 하단부를 형성하는 단계;
상기 실리콘막 상부에 제 2 비도전막을 증착하는 단계;
상기 제 2 비도전막을 식각하여 상기 제 1 비도전막 및 상기 실리콘막과 같거나 큰 크기로 천공하여 음향 홀 상단부를 형성하는 단계; 및
상기 희생층을 제거하는 단계;
를 포함하는 멤스 음향 센서의 백 플레이트 구조물 제조 방법.
Depositing a sacrificial layer over the membrane;
Depositing a first non-conductive film on the sacrificial layer;
Depositing a silicon film on the first non-conductive film;
Doping the electrode portion of the silicon film to conduct a conductor;
Etching the silicon film and the first non-conductive film with a single photomask to perforate a predetermined size to form a lower end of the acoustic hole;
Depositing a second non-conductive film on the silicon film;
Etching the second non-conductive film to perforate the same or larger size than the first non-conductive film and the silicon film to form an upper end of an acoustic hole; And
Removing the sacrificial layer;
MEMS acoustic sensor back plate structure manufacturing method comprising a.
청구항 5에 있어서,
상기 희생층 증착 단계 이후에, 딤플을 형성할 위치에 상기 희생층을 상기 딤플의 높이만큼 식각하여 제거하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 음향 센서의 백 플레이트 구조물 제조 방법.
The method according to claim 5,
After the sacrificial layer deposition step, removing the sacrificial layer by the height of the dimple at the position where the dimple is to be formed;
Method for producing a back plate structure of the MEMS acoustic sensor further comprises.
삭제delete 삭제delete
KR1020170149494A 2017-11-10 2017-11-10 Back Plate Structure for a MEMS Acoustic Sensor and a Method for fabricating the same KR101980785B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170149494A KR101980785B1 (en) 2017-11-10 2017-11-10 Back Plate Structure for a MEMS Acoustic Sensor and a Method for fabricating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170149494A KR101980785B1 (en) 2017-11-10 2017-11-10 Back Plate Structure for a MEMS Acoustic Sensor and a Method for fabricating the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190053522A KR20190053522A (en) 2019-05-20
KR101980785B1 true KR101980785B1 (en) 2019-08-28

Family

ID=66678724

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170149494A KR101980785B1 (en) 2017-11-10 2017-11-10 Back Plate Structure for a MEMS Acoustic Sensor and a Method for fabricating the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101980785B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11587565B2 (en) 2020-01-07 2023-02-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Voice recognition system and display device using the same

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112153544A (en) * 2020-09-28 2020-12-29 瑞声新能源发展(常州)有限公司科教城分公司 Capacitance microphone and manufacturing method thereof
CN114650486B (en) * 2022-03-28 2024-02-27 歌尔微电子股份有限公司 Sensor and electronic device
CN117119360B (en) * 2023-10-23 2024-02-23 瑞声光电科技(常州)有限公司 Sounding device

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101578542B1 (en) 2014-11-04 2015-12-18 주식회사 평화이엔지 Method of Manufacturing Microphone

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8327711B2 (en) * 2008-02-20 2012-12-11 Omron Corporation Electrostatic capacitive vibrating sensor
KR20130039504A (en) 2011-10-12 2013-04-22 한국전자통신연구원 Mems microphone and manufacturing method thereof
KR101764226B1 (en) 2012-08-29 2017-08-04 한국전자통신연구원 Mems acoustic sensor and fabrication method thereof
KR102098434B1 (en) * 2016-04-26 2020-04-07 주식회사 디비하이텍 MEMS microphone and method of manufacturing the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101578542B1 (en) 2014-11-04 2015-12-18 주식회사 평화이엔지 Method of Manufacturing Microphone

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11587565B2 (en) 2020-01-07 2023-02-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Voice recognition system and display device using the same
US11961520B2 (en) 2020-01-07 2024-04-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Voice recognition system and display device using the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190053522A (en) 2019-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101980785B1 (en) Back Plate Structure for a MEMS Acoustic Sensor and a Method for fabricating the same
US8705777B2 (en) MEMS microphone and method of manufacturing the same
CN112840676B (en) Acoustic transducer and microphone assembly for generating an electrical signal in response to an acoustic signal
US8860154B2 (en) CMOS compatible silicon differential condenser microphone and method for manufacturing the same
US9986344B2 (en) MEMS microphone with low pressure region between diaphragm and counter electrode
US8104354B2 (en) Capacitive sensor and manufacturing method thereof
KR101578542B1 (en) Method of Manufacturing Microphone
US8722446B2 (en) Acoustic sensor and method of manufacturing the same
CN107404697A (en) MEMS sonic transducers and corresponding manufacture method with comb-tooth-type electrode
CN206640794U (en) MEMS sonic transducers and electronic equipment
CN109485009A (en) Microphone and its manufacturing method
US11496820B2 (en) MEMS device with quadrilateral trench and insert
KR101764314B1 (en) Acoustic sensor and fabrication method thereof
JP5070026B2 (en) Condenser microphone and manufacturing method thereof
CN111263282B (en) Condenser microphone and manufacturing method thereof
CN210168228U (en) MEMS microphone and MEMS microphone package including the same
US10524060B2 (en) MEMS device having novel air flow restrictor
JP2008252854A (en) Electrostatic transducer and manufacturing method thereof
TWI747102B (en) Structure of micro-electro-mechanical-system microphone
US20110141854A1 (en) Acoustic sensor and method of fabricating the same
JP2011044890A (en) Electromechanical transducer, microphone and method of manufacturing electromechanical transducer
CN113545108A (en) Capacitive microphone sensor design and manufacturing method for achieving higher signal-to-noise ratio
JP2008259062A (en) Electrostatic transducer
US20200107136A1 (en) Mems device with continuous looped insert and trench
CN115243170A (en) Micro electro mechanical system sensor and electronic equipment

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