KR101994589B1

KR101994589B1 - MEMS Capacitive Microphone

Info

Publication number: KR101994589B1
Application number: KR1020180085368A
Authority: KR
Inventors: 김경원; 이태준
Original assignee: 김경원
Priority date: 2018-07-23
Filing date: 2018-07-23
Publication date: 2019-06-28

Abstract

A MEMS capacitive microphone of the present invention can form a diaphragm having a uniform area and a small residual stress by a plurality of definers or buffer springs formed at the edge of the diaphragm. Therefore, a microphone with high and uniform sensitivity and uniform frequency characteristics can be realized.

Description

[0001] MEMS CAPACITIVE MICROPHONE [0002]

본 발명은 콤감지부에서 음파에 의한 정전용량 변화를 감지하는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰 및 그 제작방법에 관한 것이다.The present invention relates to a capacitive sensing MEMS capacitive microphone for sensing a capacitance change due to sound waves in a comb sensing unit and a method of manufacturing the same.

일반적으로 MEMS 캐패시티브 마이크로폰(MEMS Capacitive Microphone)은 음파(Sound Pressure)의 세기에 비례하여 변이(Displacement)되는 다이이프램(Diaphragm)과 이에 대향하여 배치된 백플레이트(Backplate)간의 정전용량(Capacitance)을 측정하는 원리로 동작한다.In general, MEMS capacitive microphones have capacitances between a diaphragm that is displaced in proportion to the intensity of a sound pressure and a backplate disposed opposite to the diaphragm, As shown in FIG.

미국 등록특허공보 제07146016호, 미국 등록특허공보 제08921956호, 미국 등록특허공보 제08422702호, 미국 공개특허공보 제2012-0294464호 및 미국 공개특허공보 제2013-0108084호에는 MEMS 캐패시티브 마이크로폰이 예시되어 있다.U.S. Patent Publication No. 07146016, U.S. Patent Application No. 08921956, U.S. Patent No. 08422702, U.S. Patent Application Publication No. 2002-0294464, and U.S. Patent Application Publication No. 2013-0108084 disclose MEMS capacitive microphones Are illustrated.

예시된 특허에서는, 다이아프램에 음파에너지를 원활히 전달하기 위해서 백플레이트에는 다수의 천공이 형성되어 있다(Perforated Backplate). 그러나, 천공이 크거나 그 수가 많으면 백플레이트의 유효 면적이 작아져 전전용량이 너무 작아지게 된다는 문제점이 있다. 또한, 다이아프램과 백플레이트간의 바이어스 전압(Bias Voltage)이 크게 되면, 정전기력에 의하여 다이아프램이 백플레이트에 붙어버린다는 문제점도 있다.In the illustrated patent, a number of perforations are formed in the back plate to smoothly transfer sound energy to the diaphragm (Perforated Backplate). However, if the perforation is large or the number of perforations is large, the effective area of the back plate becomes small and the electrostatic capacity becomes too small. Further, when the bias voltage between the diaphragm and the back plate is increased, there is a problem that the diaphragm is attached to the back plate by the electrostatic force.

한편, 다이아프램의 양방향으로 대향된 2개의 백플레이트를 배치하는 듀얼 백플레이트(Dual Backplate) MEMS 캐패시티브 마이크로폰이 PCT 공개특허공보 제2011/025939호, 미국 등록특허공보 제09503823호 및 미국 공개특허공보 제2014-0072152호에 예시되어 있다.On the other hand, dual backplate MEMS capacitive microphones, in which two back plates opposed to each other in the diaphragm are disposed, are disclosed in PCT Laid-Open Patent Publication No. 2011/025939, U.S. Patent No. 09503823, It is illustrated in Publication No. 2014-0072152.

듀얼 백플레이트를 사용하는 MEMS 캐패시티브 마이크로폰에서는 바이어스 전압에 의한 정전기력이 다이아프램의 양방향으로 작용하므로 다이아프램이 백플레이트에 붙는 문제가 없다. 또, 정전용량의 변화가 차동(Differential)으로 발생되므로 한 개의 백플레이트를 사용하는 MEMS 캐패시티브 마이크로폰에 비하여 선형성이 우수하고 잡음이 작다는 장점이 있다.In the MEMS capacitive microphone using the dual back plate, the electrostatic force due to the bias voltage acts in both directions of the diaphragm, so that there is no problem that the diaphragm sticks to the back plate. In addition, since the change in capacitance is generated in a differential manner, the MEMS capacitor microphone has an advantage of excellent linearity and small noise compared to a MEMS capacitive microphone using a single backplate.

그러나, 백플레이트를 사용하는 MEMS 캐패시티브 마이크로폰에서는 다이아프램과 백플레이트 사이의 공기유동에 의한 잡음이 항상 발생하고, 이를 억제하는 데에는 한계가 있다. 따라서, 듀얼 백플레이트 MEMS 캐패시티브 마이크로폰에서도 신호대 잡음비는 70dB이 한계인 것으로 알려져 있다.However, in the MEMS capacitive microphone using the back plate, noise due to the air flow between the diaphragm and the back plate always occurs, and there is a limitation in suppressing the noise. Therefore, it is known that the signal-to-noise ratio is limited to 70 dB in dual backplate MEMS capacitive microphones.

한편, 미국 공개특허공보 제2014-0197502호에서 예시한 바와 같이, 콤센싱(Comb Sensing) 방식의 MEMS 캐패시티브 마이크로폰은 백플레이트가 없으므로 기존의 듀얼 백플레이트 MEMS 캐패시티브 마이크로폰에 비해 더욱 향상된 신호대 잡음비를 구현할 수 있다.Meanwhile, as exemplified in U.S. Patent Application Publication No. 2014-0197502, a comb sensing MEMS capacitive microphone has no back plate, so that a signal signal having improved signal strength compared to a conventional dual back plate MEMS capacitive microphone Noise ratio can be realized.

콤센싱 방식의 MEMS 캐패시티브 마이크로폰은 다이아프램에 형성된 유동콤핑거에 평면적으로 일정한 간격을 갖고 인접해 있는 고정콤핑거가 유동콤핑거를 기준으로 수직방향으로 편이되어 있는 구조를 갖고 있다.The MEMS capacitive microphone of the comb sensing type has a structure in which adjacent fixed comb fingers are shifted in the vertical direction with respect to the floating comb fingers at regular intervals in a plan view with respect to the floating comb fingers formed on the diaphragm.

따라서, 유동콤핑거와 고정콤핑거간에는 정전용량이 형성된다. 음파가 인가되면 고정콤핑거는 변이되지 않는 반면 다이아프램에 부착되어 있는 유동콤핑거는 다이아프램과 함께 수직방향으로 변이된다.Therefore, a capacitance is formed between the floating comb finger and the fixed comb finger. When sound waves are applied, the fixed comb fingers do not shift, while the floating comb fingers attached to the diaphragm are shifted vertically with the diaphragm.

따라서, 음파가 인가되면 유동콤핑거와 고정콤핑거 간의 정전용량이 변동하게 되고, 정전용량의 변동을 감지하면 음파를 측정할 수 있게 되는 것이다.Accordingly, when a sound wave is applied, the electrostatic capacitance between the floating comb finger and the fixed comb finger fluctuates, and when the electrostatic capacitance fluctuation is sensed, the sound wave can be measured.

이와 같은 콤센싱 방식의 MEMS 캐패시티브 마이크로폰에 있어서, 다이아프램의 면적 및 잔류응력은 백플레이트를 사용하는 MEMS 캐패시티브 마이크로폰과 마찬가지로 감도 및 주파수특성에 큰 영향을 미치게 된다. In the MEMS capacitive microphone of the comb sensing type, the area and the residual stress of the diaphragm have a great influence on the sensitivity and the frequency characteristic as the MEMS capacitive microphone using the back plate.

특히, 수백 ㎛두께의 두꺼운 실리콘 기판 밑면을 식각하는 공정은 매 수행 공정(Run-to-Run) 뿐만 아니라 동일 기판내에서도 불균일하게 수행될 수 밖에 없고, 이는 각 마이크로폰의 다이아프램의 면적의 불균일을 초래한다.Particularly, the process of etching the bottom surface of a thick silicon substrate having a thickness of several hundreds of micrometers is inevitably carried out not only in a run-to-run process but also in the same substrate, resulting in irregularities in the area of the diaphragm of each microphone do.

따라서, 기판식각 공정에 영향을 받지 않도록 다이아프램 면적을 일정하게 하는 방법이 요구된다.Therefore, a method of keeping the area of the diaphragm constant so as not to be affected by the substrate etching process is required.

예를 들면, 다이아프램의 엣지를 다수개의 앵커로 기판에 고정함으로써 기판식각 면적과 관계없이 다이아프램의 면적이 일정하도록 하는 방법이 제시되어 있다.For example, there is proposed a method of fixing the area of the diaphragm regardless of the substrate etching area by fixing the edge of the diaphragm to the substrate with a plurality of anchors.

그러나, 이 방법에서는 다이아프램의 잔류응력이 앵커에 집중되어 다이아프램이 변형되고, 다이아프램의 잔류응력이 불균일하게 분포한다는 단점이 있다.However, in this method, the residual stress of the diaphragm is concentrated on the anchor, which deforms the diaphragm, and the residual stress of the diaphragm is unevenly distributed.

또, 지지스프링에 의하여 다이아프램이 지지되는 엣지 릴리스드 다이아프램(Edge Released Diaphragm)은 기판식각 공정에 관계없이 다이아프램의 면적이 동일하며, 다이아프램의 잔류응력도 완화되는 효과를 발생한다.In addition, the edge released diaphragm in which the diaphragm is supported by the supporting springs has the same area of the diaphragm regardless of the substrate etching process, and the residual stress of the diaphragm is also mitigated.

그러나, 지지스프링, 기판, 다이아프램 간의 간극에 결로 및 먼지 또는 기타 오염물질이 접촉되면, 다이아프램의 감도 및 주파수 특성에 큰 변화가 발생하여 신뢰성이 낮다는 단점이 있다.However, when condensation and dust or other contaminants are brought into contact with the gap between the support spring, the substrate, and the diaphragm, the sensitivity and frequency characteristics of the diaphragm are largely changed, resulting in low reliability.

미국 등록특허공보 제07146016호(2006.12.05. 등록)US Patent Registration No. 07146016 (registered on December 5, 2006) 미국 등록특허공보 제08921956호(2014.12.30. 등록)U.S. Patent Publication No. 08921956 (registered on December 30, 2014) 미국 등록특허공보 제08422702호(2013.04.16. 등록)U.S. Patent Publication No. 08422702 (registered on April 16, 2013) 미국 공개특허공보 제2012-0294464호(2012.11.22.)U.S. Published Patent Application No. 2012-0294464 (November 22, 2012) 미국 공개특허공보 제2013-0108084호(2013.05.02.)U.S. Published Patent Application No. 2013-0108084 (Feb. PCT 공개특허공보 제2011/025939호(2011.03.03.)PCT Published Patent Publication No. 2011/025939 (March 23, 2011) 미국 등록특허공보 제09503823호(2016.11.22. 등록)United States Patent Publication No. 09503823 (registered on November 22, 2016) 미국 공개특허공보 제2014-0072152호(2014.03.13.)U.S. Published Patent Application No. 2014-0072152 (March 13, 2014). 미국 공개특허공보 제2014-0197502호(2014.07.17.)U.S. Published Patent Application No. 2014-0197502 (July 17, 2014)

본 발명의 목적은 기판이 식각된 면적에 관계없이 다이아프램의 면적을 일정하게 하거나 잔류응력을 제거함으로써 감도가 우수하고 주파수특성이 균일한 마이크로폰 제공에 있다.An object of the present invention is to provide a microphone having excellent sensitivity and uniform frequency characteristics by making the area of the diaphragm constant or removing residual stress regardless of the area of the substrate being etched.

콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰에서 있어서, 유동콤핑거 및 스티프너 또는 고정콤핑거 및 지지대 형성시 다이아프램 엣지에 다수개의 디파이너 또는 완충스프링을 함께 형성함으로써 기판식각 면적에 관계없이 다이아프램의 면적을 일정하게 하거나 잔류응력을 제거함으로써 감도가 우수하고 주파수특성이 균일한 마이크로폰을 구현한다.In a compact sensing MEMS-capacitive microphone, when forming a floating comb finger and a stiffener or a fixed comb finger and a support, a plurality of definer or buffer springs are formed together at the diaphragm edge, so that the area of the diaphragm is constant Or removing the residual stress, thereby realizing a microphone having excellent sensitivity and uniform frequency characteristics.

본 발명의 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰은 다이아프램의 면적이 일정하고 잔류응력이 작으므로 감도가 우수하고 주파수 특성이 균일한 마이크로폰을 제공하게 된다.The capacitive MEMS capacitive microphone of the present invention provides a microphone having excellent sensitivity and uniform frequency characteristics because the area of the diaphragm is constant and the residual stress is small.

도 1은 본 발명에서 제공하는, 다이아프램의 면적이 다이아프램의 엣지에 형성된 다수의 디파이너에 의해 결정되며 평면적으로 유동콤핑거 양측에 고정콤핑거가 일정간격을 갖고 배치된 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 평면구조를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 여러 가지 단면구조를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에서 제공하는, 다이아프램의 면적이 다이아프램의 엣지에 형성된 다수의 디파이너에 의해 결정되며 평면적으로 다이아프램이 제거된 영역에 형성된 유동콤핑거 사이에 고정콤핑거가 일정간격을 갖고 배치된 자동정렬 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 평면구조를 나타낸 것이다.
도 4는 도 3의 여러 가지 단면구조를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에서 제공하는, 다이아프램의 엣지에 다수의 완충스프링이 형성되며 유동콤핑거 양측에 고정콤핑거가 일정간격을 갖고 배치된 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 평면구조를 나타낸 것이다.
도 6은 도 5의 여러 가지 단면구조를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명에서 제공하는, 다이아프램의 엣지에 다수의 완충스프링이 형성되며 평면적으로 다이아프램이 제거된 영역에 형성된 유동콤핑거 사이에 고정콤핑거가 일정간격을 갖고 배치된 자동정렬 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 평면구조를 나타낸 것이다.
도 8은 도 7의 여러 가지 단면구조를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명에서 제공하는, 다이아프램의 엣지에 다이아프램으로부터 수직방향으로 이격된 다수의 완충스프링이 형성되며 유동콤핑거 양측에 고정콤핑거가 일정간격을 갖고 배치된 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 평면구조를 나타낸 것이다.
도 10은 도 9의 여러 가지 단면구조를 나타낸 것이다.
도 11a에서 도 15b는 도 9의 구조의 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰을 제작하기 위한 여러 가지 제조공정을 나타낸 것이다.
도 16은 본 발명에서 제공하는, 다이아프램의 엣지에 다이아프램으로부터 수직방향으로 이격된 다수의 완충스프링이 형성되며 평면적으로 다이아프램이 제거된 영역에 형성된 유동콤핑거 사이에 고정콤핑거가 일정간격을 갖고 배치된 자동정렬 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 평면구조를 나타낸 것이다.
도 17은 도 16의 여러 가지 단면구조를 나타낸 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic view of a combing MEMS capacitor, in accordance with the present invention, in which the area of the diaphragm is determined by a plurality of definer formed at the edge of the diaphragm and the fixed comb fingers are arranged at regular intervals, Of the microphone.
Fig. 2 shows various cross-sectional structures of Fig.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the number of deflectors formed on the edge of the diaphragm and the number of fixed comb fingers formed in the area where the diaphragm is removed in a planar manner, Lt; RTI ID = 0.0 > MEMS < / RTI >
Fig. 4 shows various cross-sectional structures of Fig.
FIG. 5 is a plan view of a comb-sensing MEMS capacitive microphone provided with a plurality of buffer springs on the edge of a diaphragm and fixed comb fingers disposed on both sides of the flexible comb fingers, which are provided in the present invention.
Fig. 6 shows various cross-sectional structures of Fig.
FIG. 7 is a schematic view of an automatic alignment comb-sensing device according to the present invention, in which a plurality of buffer springs are formed on an edge of a diaphragm and fixed comb fingers are arranged at regular intervals between floating comb fingers formed in a diaphragm- And shows a planar structure of a MEMS capacitive microphone.
Fig. 8 shows various cross-sectional structures of Fig.
Figure 9 is a schematic view of a combing MEMS capacitor having a plurality of buffer springs spaced vertically from the diaphragm at the edge of the diaphragm and provided with fixed comb fingers on both sides of the floating comb fingers, And shows the planar structure of the microphone.
Fig. 10 shows various cross-sectional structures of Fig.
Figs. 11A and 15B illustrate various fabrication processes for fabricating a combing MEMS capacitive microphone of the structure of Fig.
Fig. 16 is a schematic view showing a state in which a plurality of buffer springs spaced vertically from the diaphragm are formed at the edge of the diaphragm provided in the present invention, and a fixed comb finger is formed between the floating comb fingers formed in the area where the diaphragm is removed in a plan view, Lt; RTI ID = 0.0 > MEMS < / RTI >
FIG. 17 shows various cross-sectional structures of FIG. 16. FIG.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor can properly define the concept of the term to describe its invention in the best possible way And should be construed in accordance with the principles and meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 사항은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.

이하, 도면을 참조하여 설명하기에 앞서, 본 발명의 요지를 드러내기 위해서 필요하지 않은 사항 즉 통상의 지식을 가진 당업자가 자명하게 부가할 수 있는 공지 구성에 대해서는 도시하지 않거나, 구체적으로 기술하지 않았음을 밝혀둔다.Before describing the present invention with reference to the accompanying drawings, it should be noted that the present invention is not described or specifically described with respect to a known configuration that can be easily added by a person skilled in the art, Let the sound be revealed.

도 1은 본 발명에서 제공하는 다이아프램의 면적이 다이아프램의 엣지에 형성된 다수의 디파이너에 의해 결정되며, 평면적으로 유동콤핑거 양측에 고정콤핑거가 배치되는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 평면구조를 보여주고 있다.Figure 1 is a plan view of a combing MEMS capacitive microphone in which the area of the diaphragm provided in the present invention is determined by a plurality of definer formed on the edge of the diaphragm and in which a fixed comb finger is arranged on both sides of the floating comb finger. Structure.

아래의 기판이 제거된 다이아프램(Diaphragm)에는 일정두께와 폭을 갖는 다수의 콤핑거(Comb Finger, 이를 유동콤핑거(Moving Comb Finger)라고 지칭한다)가 부착되어 있다.A diaphragm from which the substrate is removed has a plurality of comb fingers (referred to as moving comb fingers) having a predetermined thickness and width.

한편, 단부가 기판에 앵커(Anker)에 의해 고정된 지지대는 평면적으로 유동콤핑거 양측에 배치된 일정두께와 폭을 갖는 콤핑거(이를 고정콤핑거(Stationary Comb Finger)라고 지칭한다)를 지지하고 있다.On the other hand, the supporting base on which the end portion is fixed by the anchor to the substrate supports the comb finger (referred to as a stationary comb finger) having a certain thickness and width arranged on both sides of the flowing comb finger in a plan view have.

이때, 지지대와 고정콤핑거는 유동콤핑거를 기준으로 수직방향으로 편이(Deviation)되어 있다.At this time, the support and the fixed comb finger are deviated in the vertical direction with respect to the floating comb finger.

다이아프램과 지지대와 유동콤핑거와 고정콤핑거는 전도체로 이루어지므로 유동콤핑거와 고정콤핑거 간에는 정전용량(Capacitance)이 존재하게 되고, 이는 다이아프램과 지지대 앵커 간에서 측정할 수 있게 된다.Because the diaphragm, the support, the floating comb finger, and the fixed comb finger are made of conductors, there is a capacitance between the floating comb finger and the fixed comb finger, which can be measured between the diaphragm and the support anchor.

음파가 인가되면 다이아프램은 수직방향으로 변이를 하게되고, 이에 따라 유동콤핑거도 수직방향으로 변이를 하게 된다.When the sound wave is applied, the diaphragm is shifted in the vertical direction, and the liquid comb finger is also shifted in the vertical direction.

반면, 고정콤핑거는 강성이 높은 지지대에 부착되어 있으므로 음파에 의한 변이가 거의 없다.On the other hand, since the fixed comb finger is attached to a rigid support, there is little variation due to sound waves.

따라서, 유동콤핑거와 고정콤핑거 간의 정전용량이 변화하게 되며, 이 정전용량의 변화를 측정하면 음파의 세기가 구해진다. Therefore, the capacitance between the floating comb finger and the fixed comb finger changes, and the intensity of the sound wave is obtained by measuring the change of the capacitance.

한편, 다이아프램에는 다이아프램의 강성을 보강하기 위하여 유동콤핑거와 동일공정으로 형성되는 스티프너를 부착할 수 있다.On the other hand, a stiffener formed by the same process as the flow comb finger can be attached to the diaphragm to reinforce the rigidity of the diaphragm.

이때, 스티프너는 도 1에 예시된 바와 같이 다이아프램의 엣지를 한 단부가 기판상에 위치하며 일정 길이를 갖는 다수의 스티프너가 방사형으로 배치되어 둘러싸고 있는 것을 포함하는데, 이러한 스티프너를 본 발명에서는 이를 디파이너(Definer)라고 칭한다. 즉, 본 명세서에 명시된 것을 기반으로, 스티프너와 디파이너의 구분이 가능할 것이다.Here, the stiffener includes a plurality of stiffeners having a certain length and arranged radially and surrounding one edge of the diaphragm, as shown in FIG. 1, It is called definer. That is, based on what is specified in this specification, it will be possible to distinguish between a stiffener and a definer.

디파이너는 두께가 다이아프램에 비해서 훨씬 두꺼우므로 수직방향의 강성이 다이아프램에 비해서 매우 크다.Since the thickness of the Definer is much thicker than that of the diaphragm, the rigidity in the vertical direction is much larger than that of the diaphragm.

따라서, 음파가 인가되더라도 디파이너가 형성되어 있는 영역은 수직방향으로 거의 변이되지 않는다. 결국, 다이아프램의 유효 면적은 디파이너가 둘러싸고 있는 면적에 의해 결정된다.Therefore, even if a sound wave is applied, the region where the definer is formed does not substantially change in the vertical direction. Consequently, the effective area of the diaphragm is determined by the area surrounded by the definer.

그러므로, 기판이 제거된 영역의 경계면이 디파이너가 형성된 영역을 벗어나지만 않으면 기판이 제거된 영역의 면적이 불균일하더라도 다이아프램의 유효면적은 일정하게 된다.Therefore, the effective area of the diaphragm becomes constant even if the area of the area from which the substrate is removed is uneven unless the interface of the area from which the substrate is removed deviates from the area where the definer is formed.

결국, 기판이 제거된 영역의 면적이 동일 기판내에서 불균일하거나 매 수행 공정(Run-to-Run)마다 불균일하더라도 제작된 마이크로폰의 다이아프램의 유효면적은 일정하여 변이량 및 주파수 특성은 일정하게 된다.As a result, even if the area of the area where the substrate is removed is uneven in the same substrate or uneven for every run-to-run, the effective area of the diaphragm of the manufactured microphone is constant and the mutual amount and frequency characteristics are constant.

설계에 따라 유동콤핑거와 스티프너는 다이아프램 상부에 부착시킬 수도 있고, 다이아프램 하부에 부착시킬 수도 있다. 또, 유동콤핑거와 스티프너를 다이아프램 상하에 동시에 형성할 수도 있다.Depending on the design, fluid comb fingers and stiffeners can be attached to the top of the diaphragm or to the bottom of the diaphragm. It is also possible to form a floating comb finger and a stiffener both above and below the diaphragm.

따라서, 유동콤핑거 및 스티프너와 동일공정으로 형성되는 디파이너는 다이아프램 상부에 부착시키거나 다이아프램 하부에 부착시킬 수 있으며, 다이아프램 상하에 동시에 형성할 수도 있다.Accordingly, the definer formed by the same process as the flow comb finger and the stiffener can be attached to the upper portion of the diaphragm or attached to the lower portion of the diaphragm, or simultaneously formed above and below the diaphragm.

도 2에는 위와 같은 다양한 형태의 도 1에 대한 단면 구조가 예시되어 있으며, 스티프너는 부가적으로 예시하였다.FIG. 2 illustrates the cross-sectional structure of FIG. 1 in various forms as described above, and the stiffener is additionally illustrated.

도 2의 (가)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측으로 편이된 형태이다.FIG. 2 (A) is a view in which a floating comb finger and a stiffener are formed on the diaphragm, and a fixed comb finger and a support are shifted upward relative to the floating comb finger.

디파이너는 유동콤핑거 및 스티프너와 동일공정으로 제작되므로 다이아프램 상부에 형성되어 있다. 기판이 제거된 영역의 경계가 디파이너가 위치한 영역에 존재하므로 다이아프램의 유효면적은 디파이너 사이의 다이아프램 면적으로 결정된다. The definer is formed on the diaphragm because it is manufactured by the same process as the flow comb finger and the stiffener. The effective area of the diaphragm is determined by the diaphragm area between the definer since the boundary of the area where the substrate is removed exists in the area where the definer is located.

도 2의 (나)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 하측으로 편이된 형태이다.FIG. 2 (B) shows a configuration in which a floating comb finger and a stiffener are formed at a lower portion of the diaphragm, and a fixed comb finger and a support are shifted downward relative to a floating comb finger.

디파이너는 유동콤핑거 및 스티프너와 동일공정으로 제작되므로 다이아프램 하부에 형성되어 있다. 기판이 제거된 영역의 경계가 디파이너가 위치한 영역에 존재하므로 다이아프램의 유효면적은 디파이너 사이의 다이아프램 면적으로 결정된다.The definer is formed under the diaphragm because it is fabricated in the same process as the flow comb finger and the stiffener. The effective area of the diaphragm is determined by the diaphragm area between the definer since the boundary of the area where the substrate is removed exists in the area where the definer is located.

도 2의 (다)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부와 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측 및 하측으로 편이된 형태이다.FIG. 2 (C) shows a configuration in which a floating comb finger and a stiffener are formed on the upper and lower portions of the diaphragm, and the fixed comb finger and the support are shifted upward and downward compared to the floating comb finger.

디파이너는 유동콤핑거 및 스티프너와 동일공정으로 제작되므로 다이아프램 상부와 하부에 형성되어 있다. 기판이 제거된 영역의 경계가 디파이너가 위치한 영역에 존재하므로 다이아프램의 유효면적은 상부 및 하부 디파이너 사이의 다이아프램 면적으로 결정된다.The definer is formed in the upper part and the lower part of the diaphragm because it is manufactured by the same process as the fluid comb finger and the stiffener. The effective area of the diaphragm is determined by the diaphragm area between the upper and lower definer since the boundary of the area where the substrate is removed exists in the area where the definer is located.

한편, 도 3은 본 발명에서 제공하는 다이아프램이 제거된 영역에 유동콤핑거가 형성되어 단부가 다이아프램에 부착되어 있고, 평면적으로 유동콤핑거의 사이에 고정콤핑거가 일정간격으로 배치되는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 평면구조를 보여주고 있다. FIG. 3 is a cross-sectional view of the diaphragm according to the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the diaphragm of FIG. Sensing MEMS capacitive microphones.

이 구조의 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰에서도 다이아프램의 엣지를 다수의 디파이너가 방사형으로 둘러싸고 있으므로 다이아프램의 유효면적이 일정하게 된다.In this structure, the effective area of the diaphragm is also constant since a plurality of definer radially surrounds the edge of the diaphragm in the MEMS capacitive microphone.

도 4에는 도 3에 대한 여러 가지 단면 구조가 예시되어 있으며, 스티프너는 부가적으로 예시하였다.Fig. 4 illustrates various cross-sectional structures for Fig. 3, with the stiffener additionally illustrated.

도 4의 (가)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측으로 편이된 형태이다. 디파이너는 유동콤핑거 및 스티프너와 동일공정으로 제작되므로 다이아프램 상부에 형성되어 있다. 기판이 제거된 영역의 경계가 디파이너가 위치한 영역에 존재하므로 다이아프램의 유효면적은 디파이너 사이의 다이아프램 면적으로 결정된다. 4 (A) is a view in which a floating comb finger and a stiffener are formed on the diaphragm, and the fixed comb finger and the support are shifted upward relative to the floating comb finger. The definer is formed on the diaphragm because it is manufactured by the same process as the flow comb finger and the stiffener. The effective area of the diaphragm is determined by the diaphragm area between the definer since the boundary of the area where the substrate is removed exists in the area where the definer is located.

도 4의 (나)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 하측으로 편이된 형태이다. 디파이너는 유동콤핑거 및 스티프너와 동일공정으로 제작되므로 다이아프램 하부에 형성되어 있다. 기판이 제거된 영역의 경계가 디파이너가 위치한 영역에 존재하므로 다이아프램의 유효면적은 디파이너 사이의 다이아프램 면적으로 결정된다. FIG. 4 (B) shows a mode in which a floating comb finger and a stiffener are formed on the lower portion of the diaphragm, and a fixed comb finger and a support are shifted downward compared to the floating comb finger. The definer is formed under the diaphragm because it is fabricated in the same process as the flow comb finger and the stiffener. The effective area of the diaphragm is determined by the diaphragm area between the definer since the boundary of the area where the substrate is removed exists in the area where the definer is located.

도 4의 (다)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부와 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측 및 하측으로 편이된 형태이다. 디파이너는 유동콤핑거 및 스티프너와 동일공정으로 제작되므로 다이아프램 상부와 하부에 형성되어 있다. 기판이 제거된 영역의 경계가 디파이너가 위치한 영역에 존재하므로 다이아프램의 유효면적은 상부 및 하부 디파이너 사이의 다이아프램 면적으로 결정된다.FIG. 4 (C) shows a configuration in which a floating comb finger and a stiffener are formed on the upper and lower portions of the diaphragm, and the fixed comb finger and the support are shifted upward and downward compared to the floating comb finger. The definer is formed in the upper part and the lower part of the diaphragm because it is manufactured by the same process as the fluid comb finger and the stiffener. The effective area of the diaphragm is determined by the diaphragm area between the upper and lower definer since the boundary of the area where the substrate is removed exists in the area where the definer is located.

한편, 도 1에서 도 4에 걸쳐 예시된 디파이너가 적용된 다이아프램의 엣지는 기판에 지지되어 있는 엣지 클램프드 다이아프램(Edge Clamped Diaphragm)이다. 엣지 클램프드 다이아프램에서는 디파이너에 의해서 다이아프램의 유효면적이 일정하더라도, 다이아프램에 잔류 인장응력이 존재하면 다이아프램의 변이량은 크게 감소하여 마이크로폰의 감도가 저하되는 문제가 발생한다. 또, 잔류응력은 매 수행공정 마다 불균일할 수 있게 되어 제품 간 감도와 주파수 특성이 불균일해진다는 문제점이 발생한다.On the other hand, the edge of the diaphragm to which the definer exemplified in FIGS. 1 to 4 is applied is an edge clamped diaphragm supported on the substrate. In the edge-clamped diaphragm, even if the effective area of the diaphragm is constant by the definer, if the residual tensile stress is present in the diaphragm, the diaphragm displacement is greatly reduced and the sensitivity of the microphone is lowered. In addition, the residual stress can be nonuniform in every process, resulting in non-uniform sensitivity and frequency characteristics between products.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 다이아프램을 간극에 의하여 기판으로부터 완전히 분리하고, 다이아프램의 엣지와 윙(또는 기판)간을 다수의 완충스프링으로 연결하여 다이아프램의 잔류 인장응력을 제거할 수 있다. 도 5 내지 도 8에는 이와 같은 완충스프링을 적용한 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰이 예시되어 있다.In order to solve the above problem, the diaphragm can be completely separated from the substrate by the gap, and the residual tensile stress of the diaphragm can be removed by connecting the edge of the diaphragm and the wing (or the substrate) with a plurality of buffer springs. Figs. 5 to 8 illustrate a combing MEMS capacitive microphone to which such a cushioning spring is applied.

도 5는 상기한 완충스프링이 적용되며, 평면적으로 유동콤핑거 양측에 고정콤핑거 가 배치되는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 평면구조를 보여주고 있다(도 5에서는 스티프너를 별로도 도시하지 않았다).5 shows a planar structure of a comb sensing MEMS capacitive microphone to which a cushioning spring is applied and in which a fixed comb finger is arranged on both sides of a flat comb finger (in FIG. 5, a stiffener is not shown much) .

기판이 제거된 영역에는 간극이 형성되고, 간극에 의해서 기판에 지지된 윙과 다이아프램이 구분된다.A gap is formed in a region where the substrate is removed, and a diaphragm is separated from a wing supported on the substrate by the gap.

결국, 다이아프램의 면적은 기판이 제거된 영역이 불균일하더라도 간극에 의해 둘러싸인 면적으로 일정하게 결정된다.As a result, the area of the diaphragm is constantly determined as the area surrounded by the gap even if the area where the substrate is removed is uneven.

다이아프램의 엣지는 다수의 완충스프링의 앵커에 부착되고, 완충스프링의 또 다른 앵커는 윙에 부착되어 있는데, 윙은 기판으로부터 돌출되는 길이가 크지 않으므로 수직방향의 강성이 크다.The edge of the diaphragm is attached to the anchors of the plurality of buffer springs, and another anchor of the buffer springs is attached to the wing. Since the wings do not have a large length protruding from the substrate, the rigidity in the vertical direction is large.

또, 유동콤핑거 및 스티프너와 유사한 두께를 갖는 완충스프링은 두께가 다이아프램에 비해서 훨씬 두꺼우므로 수직방향의 강성이 다이아프램에 비해서 매우 크다.In addition, since the buffer spring having a thickness similar to that of the floating comb finger and the stiffener is much thicker than the diaphragm, the rigidity in the vertical direction is much larger than that of the diaphragm.

따라서, 음파가 인가되더라도 윙 및 완충스프링은 수직방향으로 거의 변이되지 않는 채로 다이아프램을 지지하게 된다.Therefore, even if a sound wave is applied, the wing and the buffer spring support the diaphragm with almost no change in the vertical direction.

반면, 다이아프램에 잔류 인장응력이 존재하면 완충스프링은 수평방향으로 쉽게 이완되면서 다이아프램의 잔류응력을 완화시키게 된다. On the other hand, if there is a residual tensile stress on the diaphragm, the buffer spring relaxes easily in the horizontal direction and relaxes the residual stress of the diaphragm.

결국, 기판이 제거된 영역의 면적이 불균일하거나, 불균일한 잔류응력이 존재하더라도 감도가 크고 일정하며 주파수 특성이 일정한 마이크로폰이 구현되는 것이다. As a result, a microphone having a large and constant sensitivity and a constant frequency characteristic can be realized even if the area of the region from which the substrate is removed is non-uniform or non-uniform residual stress exists.

도 6에는 도 5에 대한 여러 가지 단면 구조가 예시되어 있다.Fig. 6 illustrates various cross-sectional structures for Fig.

도 6의 (가)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측으로 편이된 형태이다.6 (A) is a view in which a floating comb finger and a stiffener are formed on the diaphragm, and the fixed comb finger and the support are shifted upward compared to the floating comb finger.

완충스프링은 유동콤핑거 및 스티프너와 동일공정으로 제작되므로 다이아프램 상부에 형성되어 있다. 기판이 제거된 영역의 면적과 관계없이 다이아프램의 면적은 간극에 의해 결정되며, 다이아프램의 잔류응력은 완충스프링에 의해 완화된다. The buffer spring is fabricated in the same process as the floating comb finger and the stiffener and is formed on the diaphragm. Regardless of the area of the area where the substrate is removed, the area of the diaphragm is determined by the gap, and the residual stress of the diaphragm is relaxed by the buffer spring.

도 6의 (나)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 하측으로 편이된 형태이다.FIG. 6 (B) shows a configuration in which a floating comb finger and a stiffener are formed at a lower portion of the diaphragm, and a fixed comb finger and a support are shifted downward relative to the floating comb finger.

완충스프링은 유동콤핑거 및 스티프너와 동일공정으로 제작되므로 다이아프램 하부에 형성되어 있다.The buffer spring is formed under the diaphragm because it is fabricated in the same process as the floating comb finger and the stiffener.

기판이 제거된 영역의 면적과 관계없이 다이아프램의 면적은 간극에 의해 결정되며, 다이아프램의 잔류응력은 완충스프링에 의해 완화된다. Regardless of the area of the area where the substrate is removed, the area of the diaphragm is determined by the gap, and the residual stress of the diaphragm is relaxed by the buffer spring.

도 6의 (다)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부와 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측 및 하측으로 편이된 형태이다.FIG. 6 (C) shows a case where a floating comb finger and a stiffener are formed on the upper and lower portions of the diaphragm, and the fixed comb finger and the supporting bar are shifted upward and downward, respectively, as compared with the floating comb finger.

완충스프링은 유동콤핑거 및 스티프너와 동일공정으로 제작되므로 다이아프램 상부와 하부에 형성되어 있다.The buffer springs are formed in the upper and lower parts of the diaphragm because they are manufactured in the same process as the floating comb finger and the stiffener.

기판이 제거된 영역의 면적과 관계없이 다이아프램의 면적은 간극에 의해 결정되며, 다이아프램의 잔류응력은 상부 및 하부 완충스프링에 의해 완화된다. Regardless of the area of the area where the substrate is removed, the area of the diaphragm is determined by the gap, and the residual stress of the diaphragm is relaxed by the upper and lower buffer springs.

도 7은 본 발명에서 제공하는 다이아프램이 제거된 영역에 유동콤핑거가 형성되어 단부가 다이아프램에 부착되어 있고 평면적으로 유동콤핑거의 사이에 고정콤핑거가 일정간격으로 배치되는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 평면구조를 보여주고 있다(도 7에서는 스티프너를 별로도 도시하지 않았다).7 is a cross-sectional view of a comb-sensing MEMS capacitor according to the present invention, in which a floating comb finger is formed in a region where the diaphragm is removed, an end portion is attached to the diaphragm, and fixed comb fingers are arranged at regular intervals between the floating comb fingers And shows a planar structure of a civic microphone (the stiffener is not shown in Fig. 7).

이 구조의 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰에서도 다이아프램의 면적은 간극에 의해 결정되며, 다이아프램의 엣지가 다수의 완충스프링에 부착되어 윙에 연결됨으로써 다이아프램의 잔류응력을 완화시키게 된다. Even in MEMS capacitive microphones with this structure, the area of the diaphragm is determined by the gap and the edge of the diaphragm is attached to a number of cushioning springs and connected to the wing, thereby relieving the residual stress of the diaphragm.

따라서, 기판이 제거된 영역이 불균일하거나 불균일한 잔류응력이 존재하더라도 감도가 크고 일정하며 주파수 특성이 일정한 마이크로폰이 구현되는 것이다. Therefore, even if the region where the substrate is removed is uneven or there is residual stress, the microphone having a large sensitivity and a constant frequency characteristic can be realized.

도 8에는 도 7에 대한 여러 가지 단면 구조가 예시되어 있다.Fig. 8 illustrates various cross-sectional structures for Fig.

도 8의 (가)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측으로 편이된 형태이다.8 (A) shows a case where a floating comb finger and a stiffener are formed on the diaphragm, and the fixed comb finger and the support are shifted upward compared to the floating comb finger.

완충스프링은 유동콤핑거 및 스티프너와 동일공정으로 제작되므로 다이아프램 상부에 형성되어 있다.The buffer spring is fabricated in the same process as the floating comb finger and the stiffener and is formed on the diaphragm.

도 8의 (나)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 하측으로 편이된 형태이다.FIG. 8 (B) shows a mode in which a floating comb finger and a stiffener are formed at the lower portion of the diaphragm, and a fixed comb finger and a support are shifted downward compared to the floating comb finger.

도 8의 (다)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부와 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측 및 하측으로 편이된 형태이다.FIG. 8 (c) shows a mode in which a floating comb finger and a stiffener are formed on upper and lower portions of a diaphragm, and a fixed comb finger and a support are shifted upward and downward, respectively, as compared with a floating comb finger.

기판이 제거된 영역의 면적과 관계없이 다이아프램의 면적은 간극에 의해 결정되며, 다이아프램의 잔류응력은 상부 및 하부 완충스프링에 의해 완화된다.Regardless of the area of the area where the substrate is removed, the area of the diaphragm is determined by the gap, and the residual stress of the diaphragm is relaxed by the upper and lower buffer springs.

도 5에서 도 8에는 완충스프링의 앵커가 윙에 부착된 것으로 도시되어 있으나, 앵커를 기판까지 연장할 수 있음은 자명하다.In Figs. 5 to 8, the anchor of the buffer spring is shown attached to the wing, but it is apparent that the anchor can extend to the substrate.

한편, 도 5에서 도 8에 예시된 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰에서는 완충스프링의 개수가 많게 되면 완충스프링과 윙 또는 완충스프링과 다이아프램 간의 간극의 총면적이 넓어질 수 있으며, 넓은 간극면적을 통해 음파에너지가 다이아프램 아래로 빠져나가 저주파에서는 감도가 작아질 수 있다는 문제점이 있다.5, when the number of the cushioning springs is increased, the total area of the gap between the cushioning springs and the wings or the cushioning springs and the diaphragm can be widened, There is a problem that the sonic energy can escape below the diaphragm and the sensitivity can be reduced at low frequencies.

이러한 문제점을 보완하기 위하여 도 5 및 도 7에 도시된 것처럼 지지스프링을 둘러싸도록 윙과 다이아프램 엣지에 스티프너를 추가적으로 형성할 수 있다. 완충스프링과 이를 둘러싸는 스티프너는 두께가 크므로 이 사이로 빠져나가는 음파에너지는 감소하게 된다.To overcome this problem, a stiffener may be additionally formed on the wing and the diaphragm edge to surround the support spring as shown in FIGS. 5 and 7. Since the buffer spring and the stiffener surrounding the buffer spring have a large thickness, the energy of the sound wave passing through the buffer spring is reduced.

음파에너지가 다이아프램 아래로 빠져나가는 문제를 더욱 근본적으로 해결하기 위하여, 도 9 이하에서는 완충스프링을 다이아프램으로부터 수직방향으로 이격시켜 형성함으로써 간극을 최소화 하는 예시를 보여준다.In order to more fundamentally solve the problem of the sound wave energy escaping under the diaphragm, FIG. 9 and the following illustrate an example in which the gap is minimized by forming the buffer spring apart from the diaphragm in the vertical direction.

도 9는 본 발명에서 제공하는 평면적으로 유동콤핑거 양측에 고정콤핑거가 배치되는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 평면구조이며, 완충스프링은 다이아프램 엣지 및 윙에 부착되는 앵커를 제외하고는 다이아프램으로부터 수직방향으로 일정거리로 이격되어 있다(도 9에서는 스티프너를 별로도 도시하지 않았다).9 is a plan view of a combing MEMS capacitive microphone in which fixed comb fingers are disposed on both sides of a planar, flowing comb finger provided in the present invention, and the buffer spring has a diaphragm edge and an anchor attached to the wing, (Not shown in Fig. 9 as much as the stiffener).

완충스프링이 다이아프램으로부터 수직방향으로 이격되어 있으므로 다이아프램의 간극을 최소로 할 수 있고, 따라서 감도가 크고 일정하며 주파수특성이 일정할 뿐만 아니라 저주파에서도 감도가 큰 마이크로폰을 구현할 수 있게 된다.Since the buffer springs are spaced apart from the diaphragm in the vertical direction, the diaphragm gap can be minimized, so that a microphone having a high sensitivity and constant frequency characteristics and low sensitivity at low frequencies can be realized.

도 10에는 도 9에 대한 여러 가지 단면 구조가 예시되어 있다.Fig. 10 illustrates various cross-sectional structures for Fig.

도 10의 (가)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측으로 편이된 형태이다.10 (A) is a view in which a floating comb finger and a stiffener are formed on the diaphragm, and the fixed comb finger and the support are shifted upward relative to the floating comb finger.

완충스프링은 다이아프램 상측에 형성되어 있다. 기판이 제거된 영역의 면적과 관계없이 다이아프램의 면적은 간극에 의해 결정되며, 다이아프램의 잔류응력은 완충스프링에 의해 완화된다.The buffer spring is formed on the upper side of the diaphragm. Regardless of the area of the area where the substrate is removed, the area of the diaphragm is determined by the gap, and the residual stress of the diaphragm is relaxed by the buffer spring.

또한, 완충스프링이 다이아프램의 상측으로 이격되어 있으므로 완충스프링과 관계없이 간극을 최소로 할 수 있게 된다.In addition, since the buffer springs are spaced above the diaphragm, the gap can be minimized irrespective of the buffer springs.

도 10의 (나)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 하측으로 편이된 형태이다.FIG. 10 (B) shows a mode in which a floating comb finger and a stiffener are formed at the lower portion of the diaphragm, and a fixed comb finger and a support are shifted downward compared to the floating comb finger.

완충스프링은 다이아프램 하측에 형성되어 있다.The buffer spring is formed on the lower side of the diaphragm.

기판이 제거된 영역의 면적과 관계없이 다이아프램의 면적은 간극에 의해 결정되며, 다이아프램의 잔류응력은 완충스프링에 의해 완화된다. 또한, 완충스프링이 다이아프램의 하측으로 이격되어 있으므로 완충스프링과 관계없이 간극을 최소로 할 수 있게 된다.Regardless of the area of the area where the substrate is removed, the area of the diaphragm is determined by the gap, and the residual stress of the diaphragm is relaxed by the buffer spring. In addition, since the buffer springs are spaced apart from the lower side of the diaphragm, the gap can be minimized irrespective of the buffer springs.

도 10의 (다)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부와 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측 및 하측으로 편이된 형태이다. 완충스프링은 다이아프램 상측 및 하측에 형성되어 있다.10 (C) shows a case where a floating comb finger and a stiffener are formed on the upper and lower portions of the diaphragm, and the fixed comb finger and the support are shifted upward and downward compared to the floating comb finger. The buffer springs are formed on the upper and lower sides of the diaphragm.

기판이 제거된 영역의 면적과 관계없이 다이아프램의 면적은 간극에 의해 결정되며, 다이아프램의 잔류응력은 상부 및 하부 완충스프링에 의해 완화된다. 또한, 완충스프링이 다이아프램의 상측 및 하측으로 이격되어 있으므로 완충스프링과 관계없이 간극을 최소로 할 수 있게 된다.Regardless of the area of the area where the substrate is removed, the area of the diaphragm is determined by the gap, and the residual stress of the diaphragm is relaxed by the upper and lower buffer springs. In addition, since the buffer springs are spaced from the upper and lower sides of the diaphragm, the gap can be minimized irrespective of the buffer springs.

도 11a 내지 도 11b는 평면적으로 유동콤핑거 양측에 고정콤핑거가 배치되는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰에 있어서, 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측으로 편이되어 있으며, 완충스프링은 다이아프램 상부에 이격되어 형성되어 있는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 제작공정을 보여주고 있다.11A-11B are compassing MEMS capacitive microphones in which a fixed comb finger is disposed on both sides of a flat comb finger, wherein a floating comb finger and a stiffener are formed on top of the diaphragm, And the buffer springs are spaced apart from the upper portion of the diaphragm. The MEMS capacitive microphone shown in FIG.

먼저, 도 11a의 (가)와 같이 기판상에 보호막을 형성하고, 보호막 위에 최종적으로 다이아프램과 윙을 이루게 되는 탄성층 패턴을 형성한다.First, a protective film is formed on a substrate as shown in (a) of FIG. 11A, and an elastic layer pattern is formed on the protective film to finally form a diaphragm and a wing.

그리고, 제 1희생층을 증착한 후, 제 1 희생층에 트렌치를 형성한 다음 트렌치에 충진된 제 1전도체를 평탄하게 형성한다.After the first sacrificial layer is deposited, a trench is formed in the first sacrificial layer, and then the first conductor filled in the trench is formed flat.

이와 같이, 트렌치에 전도체를 평탄하게 충진하는 방법으로는 여러 가지가 있다. USG(Undoped Silicon oxide Glass), PSG(Phosphosilicate Glass), BPSG(Borophosphosilicate Glass), SOG(Spin On Glass), TEOS(Tetraethyl Orthosilicate)중에서 선택된 물질로 형성된 희생층을 RIE(Reactive Ion Etching)방법으로 식각하여 트렌치(Trench)를 형성하고, 폴리실리콘 또는 비정질실리콘(Armophous Silicon) 또는 알루미늄 또는 티타늄 또는 마그네슘 또는 니켈 또는 텅스텐 또는 구리 등의 전도층을 증착한 후, CMP(Chemical Mechanical Polishing)방법으로 연마하여 트렌치에 전도체를 평탄하게 충진할 수 있다(이를 "방법 1"이라고 칭한다).As described above, there are various methods of filling the trench with the conductor in a flat manner. A sacrificial layer formed of a material selected from USG (Undoped Silicon Oxide Glass), PSG (Phosphosilicate Glass), BPSG (Borophosphosilicate Glass), SOG (Spin On Glass) and TEOS (Tetraethyl Orthosilicate) is etched by a reactive ion etching A trench is formed and a conductive layer such as polysilicon or amorphous silicon or aluminum or titanium or magnesium or nickel or tungsten or copper is deposited and then polished by CMP (Chemical Mechanical Polishing) The conductor can be filled evenly (this is called "Method 1 ").

다른 방법으로는, 희생층으로서의 포토레지스트로 패턴을 형성하거나 희생층으로서의 폴리이미드를 식각하여 트렌치를 형성한 후, 알루미늄 또는 티타늄 또는 니켈 또는 텅스텐 또는 구리 등의 금속을 증착한 후 금속 표면층을 식각하여 트렌치에 전도체를 충진할 수 있다(이를 "방법 2"이라고 칭한다).Alternatively, a pattern is formed with a photoresist as a sacrificial layer, or a polyimide as a sacrificial layer is etched to form a trench. Then, a metal such as aluminum or titanium or nickel or tungsten or copper is deposited, and the metal surface layer is etched The trench can be filled with a conductor (this is referred to as "Method 2 ").

또 다른 방법으로는, 희생층으로서의 포토레지스트(Photoresist)로 패턴을 형성하거나 희생층으로서의 폴리이미드(Polyimide)를 식각하여 트렌치를 형성한 후, 니켈 또는 구리를 전해도금(Electroplating) 또는 무전해도금(Electroless Plating)하여 트렌치에 전도체를 형성할 수 있다(이를 "방법 3"이라고 칭한다).As another method, a pattern is formed with a photoresist as a sacrifice layer, or a polyimide as a sacrifice layer is etched to form a trench. Then, nickel or copper is electroplated or electroless Electroless Plating) to form a conductor in the trench (this is referred to as "Method 3 ").

본 발명에서는 "방법 1"을 사용하여 제 1전도체를 형성하였다.In the present invention, "Method 1" was used to form the first conductor.

본 발명에서는 제 1희생층으로서 4㎛ 두께의 USG를 사용하고 제 1전도체는 폴리실리콘을 사용하여 형성하였다. 또, 보호막으로서 1㎛두께의 질화실리콘, 탄성층으로서 1㎛두께의 폴리실리콘을 사용하였다.In the present invention, 4 탆 thick USG was used as the first sacrificial layer and the first conductor was formed using polysilicon. Further, silicon nitride having a thickness of 1 mu m was used as a protective film, and polysilicon having a thickness of 1 mu m was used as an elastic layer.

그 다음, 도 11a의 (나)와 같이 제 2희생층을 증착한 후 제 2트렌치를 형성한다. 이때, 제 2트렌치는 최종적으로 앵커로 형성될 제 1전도체 상에도 형성하게 되는데, 제 2희생층이 식각되고 나면 제 1전도체는 식각되지 않게 되어 제 1전도체 상에서는 제 2트렌치가 얕게 형성된다.Then, a second sacrificial layer is deposited and then a second trench is formed as shown in (B) of FIG. 11A. At this time, the second trench is also formed on the first conductor to be finally formed as an anchor. After the second sacrificial layer is etched, the first conductor is not etched, and the second trench is formed shallow on the first conductor.

반면, 그 외의 제 2트렌치는 제 1희생층의 2㎛ 깊이까지 식각된다.On the other hand, the other second trenches are etched to a depth of 2 탆 in the first sacrificial layer.

그 다음, 도 11a의 (다)와 같이 "방법 1"을 사용하여 제 2트렌치에 제 2전도체를 충진한다. 본 발명에서는 제 2희생층으로서 2㎛ 두께의 USG를 사용하고 제 2전도체로서 폴리실리콘을 사용하였다.Then, the second conductor is filled in the second trench using "Method 1" as shown in (c) of FIG. 11A. In the present invention, 2 탆 thick USG was used as the second sacrificial layer and polysilicon was used as the second conductor.

최종적으로, 도 11b의 (라)와 같이 기판과 보호막, 그리고 각 희생층을 제거하면 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측으로 편이되어 있으며, 앵커에 의해 다이아프램과 윙에 고정된 완충스프링이 다이아프램 상부에 이격되어 형성되어 있는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰이 형성된다.Finally, when the substrate, the protective film, and the sacrificial layer are removed as shown in FIG. 11B (d), a floating comb finger and a stiffener are formed on the diaphragm, and the fixed comb finger and the supporting bar are shifted upward relative to the floating comb finger , And a comb sensing MEMS capacitive microphone formed by spacing the buffer springs fixed to the diaphragm and the wing by the anchor at the upper portion of the diaphragm.

도 12a 내지 도 12b는 평면적으로 유동콤핑거 양측에 고정콤핑거가 배치되는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰에 있어서, 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부에 형성되고 자동정렬(Self-Alignment)방법으로 유동콤핑거와 평면적으로 일정거리로 이격되는 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측으로 편이되어 있으며, 완충스프링은 다이아프램 상부에 이격되어 형성되어 있는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 제작공정을 보여주고 있다.Figures 12A-12B are compassing MEMS capacitive microphones in which fixed comb fingers are placed on both sides of a flowing comb finger, wherein a floating comb finger and a stiffener are formed on top of the diaphragm and are self-aligned The fixed comb fingers spaced apart from the floating comb fingers by a predetermined distance and the supporter are shifted upward relative to the floating comb fingers and the buffer springs are spaced apart from the upper portion of the diaphragm to fabricate the comb sensing MEMS capacitive microphones Respectively.

먼저 도 12a의 (가)와 같이 기판상에 보호막을 형성하고, 보호막 위에 최종적으로 다이아프램과 윙을 이루게 되는 탄성층 패턴을 형성한다.First, a protective film is formed on a substrate as shown in (a) of FIG. 12A, and an elastic layer pattern is formed on the protective film so as to finally form a wing with the diaphragm.

그 다음, 도 12a의 (나)와 같이 제 2희생층을 증착한 후 제 2트렌치를 자동정렬 공정을 이용하여 형성한 후 분리막을 증착한다.Then, after the second sacrificial layer is deposited as shown in (B) of FIG. 12A, the second trench is formed using an automatic alignment process, and then a separation film is deposited.

그 다음, 도 12a의 (다)와 같이 "방법 1"을 사용하여 제 2트렌치에 제 2전도체를 충진한다.Then, the second conductor is filled in the second trench using "Method 1" as shown in (c) of FIG. 12A.

본 발명에서는 제 2희생층으로서 1㎛ 두께의 USG, 분리막으로서 1㎛ 두께의 USG, 제 2전도체로서 폴리실리콘을 사용하였다.In the present invention, USG having a thickness of 1 mu m is used as a second sacrificial layer, USG having a thickness of 1 mu m is used as a separator, and polysilicon is used as a second conductor.

그 다음, 도 12b의 (라)와 같이 최종적으로 앵커가 형성될 제 2전도체 상에 분리막 및 제 2희생층을 식각하여 트렌치를 형성하고 제 3전도체를 충진한다. 본 발명에서는 제 3전도체로서 폴리실리콘을 사용하였다.Next, as shown in (D) of FIG. 12B, the separator and the second sacrificial layer are etched on the second conductor to finally form an anchor to form a trench and fill the third conductor. In the present invention, polysilicon is used as the third conductor.

최종적으로, 도 12b의 (마)와 같이 기판과 보호막, 그리고 각 희생층을 제거하면 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측으로 편이되어 있으며, 앵커에 의해 다이아프램과 윙에 고정된 완충스프링은 다이아프램 상부에 이격되어 형성되어 있는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰이 형성된다.Finally, when the substrate, the protective film, and the sacrificial layer are removed as shown in (e) of FIG. 12B, the floating comb finger and the stiffener are formed on the diaphragm, and the fixed comb finger and the supporting bar are shifted upward as compared with the floating comb finger , And a buffer spring fixed to the diaphragm and the wing by an anchor forms a comb-sensing MEMS capacitive microphone spaced apart from the upper part of the diaphragm.

도 13a 내지 도 13b는 평면적으로 유동콤핑거 양측에 고정콤핑거가 배치되는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰에 있어서, 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 하측으로 편이되어 있으며, 완충스프링은 다이아프램 하부에 이격되어 형성되어 있는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 제작공정을 보여주고 있다.Figs. 13A-13B show a combing MEMS capacitive microphone in which fixed comb fingers are disposed on both sides of a flat comb fingers, wherein a floating comb finger and a stiffener are formed at the bottom of the diaphragm, And the buffer spring is spaced apart from the lower portion of the diaphragm. The MEMS capacitive microphone shown in FIG.

먼저 도 13a의 (가)와 같이 기판상에 보호막을 형성하고, 보호막 위에 제 1희생층을 증착한 후 "방법 1"을 사용하여 제 1전도체를 형성한다.First, a protective film is formed on a substrate as shown in (a) of FIG. 13A, a first sacrificial layer is deposited on a protective film, and then a first conductor is formed by using "Method 1".

본 발명에서는 제 1희생층으로서 4㎛ 두께의 USG를 사용하고 제 1전도체는 폴리실리콘을 사용하여 형성하였다. 또, 보호막으로서 1㎛두께의 질화실리콘을 사용하였다.In the present invention, 4 탆 thick USG was used as the first sacrificial layer and the first conductor was formed using polysilicon. Silicon nitride having a thickness of 1 mu m was used as a protective film.

그 다음, 도 13a의 (나)와 같이 제 2희생층을 증착한 후 제 2트렌치를 형성한다.Then, a second sacrificial layer is deposited and then a second trench is formed as shown in (B) of FIG. 13A.

이때, 제 2트렌치는 최종적으로 앵커가 형성될 제 1전도체 상에도 형성하게 되는데, 제 2희생층이 식각되고 나면 제 1전도체는 식각되지 않게 되어 제 1전도체 상에서는 제 2트렌치가 얕게 형성된다.At this time, the second trench is also formed on the first conductor to be finally formed with the anchor. After the second sacrificial layer is etched, the first conductor is not etched, and the second trench is formed shallow on the first conductor.

그 다음, 도 13a의 (다)와 같이 "방법 1"을 사용하여 제 2트렌치에 제 2전도체를 충진하고 그 위에 최종적으로 다이아프램과 윙을 이루게 되는 탄성층 패턴을 형성한다.Next, as shown in (c) of FIG. 13A, the second conductor is filled in the second trench using "Method 1", and an elastic layer pattern is formed thereon, which finally forms a wing with the diaphragm.

본 발명에서는 제 2희생층으로서 2㎛ 두께의 USG를 사용하고 제 2전도체로서 폴리실리콘을 사용하였다.In the present invention, 2 탆 thick USG was used as the second sacrificial layer and polysilicon was used as the second conductor.

또, 탄성층으로서 1㎛두께의 폴리실리콘을 사용하였다.Further, polysilicon with a thickness of 1 mu m was used as the elastic layer.

최종적으로, 도 13b의 (라)와 같이 기판과 보호막, 그리고 각 희생층을 제거하면 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 하측으로 편이되어 있으며, 앵커에 의해 다이아프램과 윙에 고정된 완충스프링은 다이아프램 하부에 이격되어 형성되어 있는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰이 형성된다.Finally, when the substrate, the protective film, and the sacrificial layer are removed as shown in (D) of FIG. 13B, the floating comb finger and the stiffener are formed at the lower portion of the diaphragm, and the fixed comb finger and the supporting frame are shifted downward as compared with the floating comb finger , The buffer spring fixed to the diaphragm and the wing by the anchor is formed as a comb-sensing MEMS capacitive microphone spaced apart from the bottom of the diaphragm.

도 14a 내지 도 14b는 평면적으로 유동콤핑거 양측에 고정콤핑거가 배치되는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰에 있어서, 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 하부에 형성되고 자동정렬(Self-Alignment)방법으로 유동콤핑거와 평면적으로 일정거리로 이격되는 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 하측으로 편이되어 있으며, 완충스프링은 다이아프램 하부에 이격되어 형성되어 있는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 제작공정을 보여주고 있다.Figs. 14A-14B show a combing MEMS capacitive microphone in which fixed comb fingers are placed on both sides of a flat comb fingers, wherein a floating comb finger and a stiffener are formed at the bottom of the diaphragm and are self-aligned A fixed comb finger spaced at a predetermined distance in a plane with the floating comb finger and a supporter are shifted downward relative to the floating comb finger and the buffer spring is spaced apart from the lower portion of the diaphragm to fabricate a comb sensing MEMS capacitive microphone Respectively.

먼저, 도 14a의 (가)와 같이 기판상에 보호막을 형성하고, 보호막 위에 제 1희생층을 증착한 후 "방법 1"을 사용하여 제 1전도체를 형성한다.First, a protective film is formed on a substrate as shown in Fig. 14A (a), and a first sacrificial layer is deposited on the protective film, and then a first conductor is formed by using "Method 1 ".

그 다음, 도 14a의 (나)와 같이 제 2희생층을 증착한 후 제 2트렌치를 자동정렬 공정을 이용하여 형성한 후 분리막을 증착한다.Next, as shown in FIG. 14A (B), after the second sacrificial layer is deposited, the second trench is formed using an automatic alignment process, and then a separation film is deposited.

그 다음, 도 14a의 (다)와 같이 "방법 1"을 사용하여 제 2트렌치에 제 2전도체를 충진한다.Then, the second conductor is filled in the second trench using "Method 1" as shown in (c) of FIG. 14A.

그 다음, 도 14b의 (라)와 같이 최종적으로 앵커가 형성될 제 2전도체 상에 분리막 및 제 2희생층을 식각하여 트렌치를 형성하고 제 3전도체를 충진하고 그 위에 최종적으로 다이아프램과 윙을 이루게 되는 탄성층 패턴을 형성한다.Next, as shown in (D) of FIG. 14B, the separator and the second sacrificial layer are etched on the second conductor to finally form an anchor to form a trench, the third conductor is filled, and finally the diaphragm and the wing Thereby forming an elastic layer pattern to be formed.

본 발명에서는 제 3전도체로서 폴리실리콘을 사용하였으며, 탄성층으로서 1㎛두께의 폴리실리콘을 사용하였다. In the present invention, polysilicon was used as the third conductor, and polysilicon having a thickness of 1 mu m was used as the elastic layer.

최종적으로, 도 14b의 (마)와 같이 기판과 보호막, 그리고 각 희생층을 제거하면 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 하측으로 편이되어 있으며, 앵커에 의해 다이아프램과 윙에 고정된 완충스프링은 다이아프램 하부에 이격되어 형성되어 있는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰이 형성된다.Finally, when the substrate, the protective film, and the sacrificial layer are removed as shown in (e) of FIG. 14B, the floating comb finger and the stiffener are formed at the lower portion of the diaphragm, and the fixed comb finger and the supporting bar are shifted downward relative to the floating comb finger , The buffer spring fixed to the diaphragm and the wing by the anchor is formed as a comb-sensing MEMS capacitive microphone spaced apart from the bottom of the diaphragm.

도 15a 내지 도 15b는 기판을 식각하는 공정을 이용하여 앵커에 의해 다이아프램과 윙에 고정된 완충스프링이 형성되어 있으며 평면적으로 유동콤핑거 양측에 고정콤핑거가 배치되는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 제조공정을 보여준다.FIGS. 15A to 15B are schematic diagrams of a compact sensing MEMS capacitive microphone in which a buffer spring fixed to an diaphragm and a wing is formed by an anchor using a process of etching a substrate, and a fixed comb finger is arranged on both sides of a floating comb finger in a plan view &Lt; / RTI >

먼저, 도 15a의 (가)와 같이 실리콘 기판을 식각하여 트렌치를 형성한 후에 제 1분리막을 형성하고 "방법 1"을 사용하여 제 1전도체를 형성한다.First, a silicon substrate is etched to form a trench as shown in (a) of FIG. 15A, and then a first separator is formed and a first conductor is formed using "Method 1 ".

본 발명에서는 제 1분리막으로서 1㎛ 두께의 열산화법으로 형성한 실리콘산화막을 사용하고 제 1전도체는 폴리실리콘을 사용하여 형성하였다. In the present invention, a silicon oxide film formed by a thermal oxidation method with a thickness of 1 占 퐉 is used as a first separation film, and a first conductor is formed using polysilicon.

그 다음, 도 15a의 (나)와 같이 제 1희생층을 증착한 후 제 2트렌치를 형성한다. 제 2트렌치는 도 15a의 (나)에 예시된 것처럼 제 1전도체로부터 이격되어 형성될 수도 있지만, 본 출원인에 의해 출원중인 출원번호 제10-2018-0067328호에 예시된 바와 같이 제 1전도체에 자동정렬되어 형성될 수도 있다.Next, as shown in (B) of FIG. 15A, a first sacrificial layer is deposited and then a second trench is formed. The second trench may be formed spaced apart from the first conductor as illustrated in (b) of FIG. 15a, but may be formed as a first conductor, as illustrated in the applicant's application No. 10-2018-0067328, Or may be formed in an aligned manner.

그 다음, 도 15a의 (다)와 같이 제 2분리막을 형성한 후 "방법 1"을 사용하여 제 2트렌치에 제 2전도체를 충진한다.Then, after the second separation film is formed as shown in (c) of FIG. 15A, the second conductor is filled in the second trench using "Method 1".

본 발명에서는 제 1희생층으로서 2㎛ 두께의 USG, 제 2분리막으로서 0.5㎛ 두께의 열산화법으로 형성한 실리콘산화막을 사용하고 제 2전도체는 폴리실리콘을 사용하여 형성하였다. In the present invention, USG having a thickness of 2 탆 was used as a first sacrificial layer, a silicon oxide film formed by a thermal oxidation method with a thickness of 0.5 탆 was used as a second separation film, and a second conductor was formed using polysilicon.

그 다음, 도 15b의 (라)와 같이 최종적으로 앵커가 형성될 제 2전도체 상에 각 분리막 및 제 1희생층을 식각하여 트렌치를 형성하고 제 3전도체를 충진한 다음, 그 위에 최종적으로 다이아프램과 윙을 이루게 되는 탄성층 패턴을 형성한다.Next, as shown in (D) of FIG. 15B, trenches are formed by etching each of the separation membranes and the first sacrificial layer on the second conductor to finally form an anchors, the third conductor is filled, and finally, And an elastic layer pattern to form a wing.

본 발명에서는 제 3전도체로서 폴리실리콘을 사용하였으며, 탄성층으로서 1㎛두께의 폴리실리콘을 사용하였다.In the present invention, polysilicon was used as the third conductor, and polysilicon having a thickness of 1 mu m was used as the elastic layer.

최종적으로, 도 15b의 (마)와 같이 기판과 보호막, 그리고 각 희생층을 제거하면 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 하측으로 편이되어 있으며, 앵커에 의해 다이아프램과 윙에 고정된 완충스프링은 다이아프램 하부에 이격되어 형성되어 있는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰이 형성된다.Finally, when the substrate, the protective film, and the sacrificial layer are removed as shown in (E) of FIG. 15B, the floating comb finger and the stiffener are formed at the lower portion of the diaphragm, and the fixed comb finger and the supporting bar are shifted downward compared to the floating comb finger , The buffer spring fixed to the diaphragm and the wing by the anchor is formed as a comb-sensing MEMS capacitive microphone spaced apart from the bottom of the diaphragm.

한편, 도 10의 (다)에 예시되어 있는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부와 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측 및 하측으로 편이되어 있으며, 앵커에 의해 다이아프램과 윙에 고정된 완충스프링은 다이아프램 상부 및 하부에 이격되어 형성되어 있는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 제조공정은 도 13a 내지 도 15b 중 어느 하나의 공정과 도 11a 내지 도 12b 중 어느 하나의 공정을 결합함으로써 구현할 수 있다.On the other hand, the fluid comb finger and the stiffener shown in FIG. 10 (c) are formed on the upper and lower portions of the diaphragm, and the fixed comb finger and the support bar are shifted upward and downward relative to the floating comb finger, And the buffer spring fixed to the wing are spaced apart from the upper and lower portions of the diaphragm. The manufacturing process of the comb-sensing MEMS capacitive microphone is the same as that of any one of Figs. 13A to 15B and Figs. 11A to 12B Process. &Lt; / RTI >

즉, 도 13a의 (다) 또는 도 14b의 (라) 또는 도 15b의 (라)의 공정까지 진행한 후, 도 11a 내지 도 11b 또는 도 12a 내지 도 12b의 공정을 진행함으로써 도 10의 (다)의 구조를 갖는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰을 제작할 수 있다(도 11a에서 도 15b에 걸쳐서 예시된 제조공정은 배선(Interconnection) 공정은 통상적이므로 편의상 생략하였다).That is, after proceeding to the step of FIG. 13A, the step of FIG. 14B or the step of FIG. 15B (d), the steps of FIGS. 11A to 11B or 12A to 12B are performed, (The fabrication process illustrated in FIGS. 11A to 15B is omitted for the sake of convenience since the interconnection process is conventional).

도 16은 본 발명에서 제공하는 다이아프램이 제거된 영역에 유동콤핑거가 형성되어 단부가 다이아프램에 부착되어 있고 평면적으로 유동콤핑거의 사이에 고정콤핑거가 일정간격으로 배치되는 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 평면구조이며, 완충스프링은 다이아프램 엣지 및 기판에 부착되는 앵커를 제외하고는 다이아프램으로부터 수직방향으로 일정거리로 이격되어 있다(도 16에서는 스티프너를 별로도 도시하지 않았다).16 is a schematic view of a comb-sensing MEMS capacitor according to the present invention, in which a floating comb finger is formed in a region where a diaphragm is removed and an end portion is attached to a diaphragm, and fixed comb fingers are arranged at regular intervals between the floating comb fingers And the buffer spring is spaced apart from the diaphragm by a certain distance in the vertical direction (except for the stiffener in Fig. 16), except for the diaphragm edge and the anchor attached to the substrate.

도 17에는 도 16에 대한 여러 가지 단면 구조가 예시되어 있다.Fig. 17 illustrates various cross-sectional structures for Fig.

도 17의 (가)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측으로 편이된 형태이다.17 (A) shows a mode in which a floating comb finger and a stiffener are formed on the diaphragm, and a fixed comb finger and a support are shifted upward relative to the floating comb finger.

완충스프링은 다이아프램 상측에 형성되어 있다.The buffer spring is formed on the upper side of the diaphragm.

기판이 제거된 영역의 면적과 관계없이 다이아프램의 면적은 간극에 의해 결정되며, 다이아프램의 잔류응력은 완충스프링에 의해 완화된다.Regardless of the area of the area where the substrate is removed, the area of the diaphragm is determined by the gap, and the residual stress of the diaphragm is relaxed by the buffer spring.

완충스프링이 다이아프램의 상측으로 이격되어 있으므로 완충스프링과 관계없이 간극을 최소로 할 수 있게 된다.Since the buffer spring is spaced above the diaphragm, the gap can be minimized irrespective of the buffer spring.

도 17의 (나)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 하측으로 편이된 형태이다.FIG. 17 (B) shows a mode in which a floating comb finger and a stiffener are formed at a lower portion of the diaphragm, and a fixed comb finger and a supporting member are shifted downward compared to a floating comb finger.

완충스프링이 다이아프램의 하측으로 이격되어 있으므로 완충스프링과 관계없이 간극을 최소로 할 수 있게 된다.Since the buffer spring is spaced to the lower side of the diaphragm, the gap can be minimized irrespective of the buffer spring.

도 17의 (다)는 유동콤핑거와 스티프너가 다이아프램 상부와 하부에 형성되고 고정콤핑거와 지지대가 유동콤핑거에 비하여 상측 및 하측으로 편이된 형태이다.17 (C) shows a case where a floating comb finger and a stiffener are formed on the upper and lower portions of the diaphragm, and the fixed comb finger and the support are shifted upward and downward compared to the floating comb finger.

완충스프링은 다이아프램 상측 및 하측에 형성되어 있다.The buffer springs are formed on the upper and lower sides of the diaphragm.

완충스프링이 다이아프램의 상측 및 하측으로 이격되어 있으므로 완충스프링과 관계없이 간극을 최소로 할 수 있게 된다.Since the buffer spring is spaced above and below the diaphragm, the gap can be minimized irrespective of the buffer spring.

도 16 및 도 17의 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰의 제작공정은 도 11a에서 도 15b에 관계하여 설명한 제조공정과 동일함은 자명하다.It is apparent that the manufacturing process of the combing MEMS capacitive microphone of Figs. 16 and 17 is the same as the manufacturing process described with reference to Figs. 11A to 15B.

또, 도 9에서 도 17에는 완충스프링의 앵커가 윙에 부착된 것으로 도시되어 있으나, 앵커를 기판까지 연장할 수 있음은 자명하다.In Figs. 9 to 17, an anchor of the buffer spring is shown attached to the wing, but it is obvious that the anchor can extend to the substrate.

본 발명에서는 디파이너 및 완충스프링의 폭은 1㎛~10㎛, 두께는 2㎛~20㎛, 길이는 10㎛~200㎛를 검토하였으며, 완충스프링은 1㎛~10㎛거리로 다이아프램으로부터 수직방향으로 이격될 수 있음을 검토하였다.In the present invention, the width of the definer and the buffer spring is 1 탆 to 10 탆, the thickness is 2 탆 to 20 탆, and the length is 10 탆 to 200 탆, and the buffer spring has a vertical In the direction of the arrow.

또한, 본 발명에서 예시한 디파이너 및 완충스프링은 콤센싱 MEMS 캐패시티브 마이크로폰 뿐만 아니라, 백플레이트를 사용하는 MEMS 캐패시티브 마이크로폰, 압전형 마이크로폰(Piezoelectric Microphone), 압저항 마이크로폰(Piezoresistive Microphone), 광 마이크로폰(Optical Microphone) 등 다이아프램을 사용하는 모든 마이크로폰에 적용가능함은 자명하다.In addition, the definer and buffer spring illustrated in the present invention can be used not only as a combing MEMS capacitive microphone, but also as a MEMS capacitive microphone using a back plate, a Piezoelectric Microphone, a Piezoresistive Microphone, It is obvious that it is applicable to all microphones using a diaphragm such as an optical microphone.

이와 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술분야에 있어 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the appended claims. It is self-evident to those who have.

그러므로 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하며, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수 있다.Therefore, the above-described embodiments are to be considered as illustrative rather than restrictive, and accordingly the present invention is not limited to the above description, but may be modified within the scope of the appended claims and equivalents thereof.

Claims

A plurality of floating comb fingers having a predetermined thickness and width are attached to the diaphragm and a stiffener is formed by the same process as that of the floating comb fingers to reinforce the rigidity of the diaphragm and fixed comb fingers are formed on both sides of the floating comb finger And an end of a support supporting the fixed comb finger is fixed to the substrate,
A plurality of definer is formed, one end of which is located on the substrate and the edge of the edge clamped diaphragm is radially surrounded,
The fluid comb finger
A plurality of diaphragms are attached in a region where one of a plurality of regions inside the diaphragm and a plurality of diaphragms are removed,
Wherein the fixed comb finger comprises:
Wherein a plurality of the MEMS capacitive microphones are arranged at regular intervals on either side of the floating comb finger and the floating comb finger in a plan view and are shifted in the vertical direction with respect to the floating comb finger. .

A plurality of floating comb fingers having a predetermined thickness and width are attached to the diaphragm and a stiffener is formed by the same process as that of the floating comb fingers to reinforce the rigidity of the diaphragm and fixed comb fingers are formed on both sides of the floating comb finger And an end of a support supporting the fixed comb finger is fixed to the substrate,
A plurality of buffer springs may be formed in which one end is attached to the wing or the substrate and the other end is attached to the edge of the diaphragm separated by the gap,
In addition to the buffer spring, a stiffener surrounding the buffer spring in the wing and the diaphragm is additionally formed in a plan view,
The fluid comb finger
A plurality of diaphragms are attached in a region where one of a plurality of regions inside the diaphragm and a plurality of diaphragms are removed,
Wherein the fixed comb finger comprises:
Wherein a plurality of the MEMS capacitive microphones are arranged at regular intervals on either side of the floating comb finger and the floating comb finger in a plan view and are shifted in the vertical direction with respect to the floating comb finger. .

A plurality of floating comb fingers having a predetermined thickness and width are attached to the diaphragm and a stiffener is formed by the same process as that of the floating comb fingers to reinforce the rigidity of the diaphragm and fixed comb fingers are formed on both sides of the floating comb finger And an end of a support supporting the fixed comb finger is fixed to the substrate,
A plurality of buffer springs attached to the edge of the diaphragm, one end of which is attached to the wing or substrate and the other end is defined by a gap,
The fluid comb finger
A plurality of diaphragms are attached in a region where one of a plurality of regions inside the diaphragm and a plurality of diaphragms are removed,
Wherein the fixed comb finger comprises:
Wherein a plurality of the MEMS capacitive microphones are arranged at regular intervals on either side of the floating comb finger and the floating comb finger in a plan view and are shifted in the vertical direction with respect to the floating comb finger. .

The method according to claim 1,
The above-
The upper, lower or upper and lower portions of the diaphragm are formed in the same manner as the floating comb finger and the stiffener.

The method according to claim 1,
Wherein the definer is any one of polysilicon, amorphous silicon, aluminum, titanium, magnesium, nickel, tungsten, and copper.

The method according to claim 1,
Wherein the width of the definer is 1 占 퐉 to 10 占 퐉, the thickness is 2 占 퐉 to 20 占 퐉, and the length is 10 占 퐉 to 200 占 퐉.

The method of claim 3,
Wherein a distance between the buffer springs in the vertical direction from the diaphragm is 1 占 퐉 to 10 占 퐉.

The method according to claim 2 or 3,
The buffer springs
The upper, lower or upper and lower portions of the diaphragm are formed in the same manner as the floating comb finger and the stiffener.

The method according to claim 2 or 3,
Wherein the buffer spring is any one of polysilicon, amorphous silicon, aluminum, titanium, magnesium, nickel, tungsten, and copper.

The method according to claim 2 or 3,
Wherein the buffer spring has a width of 1 占 퐉 to 10 占 퐉, a thickness of 2 占 퐉 to 20 占 퐉, and a length of 10 占 퐉 to 200 占 퐉.