KR102035242B1 - 음향전달장치 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 음향전달장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 진동판에 형성되는 함몰부가 저면으로 갈수록 폭이 좁아지는 측벽을 구비하고, 함몰부의 측벽은 진동판이 진동할 때 베이스기판의 모서리에 접촉하지 않는 위치에 형성됨으로써, 진동판의 진동효율 및 내구성이 향상된다.

Description

음향전달장치 및 그 제조방법{SOUND TRANSMITTING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 음압에 의해 진동하는 진동판(멤브레인 또는, 다이어프램)이 동작전압에서 진동효율이 좋고, 내구성이 우수한 성능을 갖도록 제작된 음향전달장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 음향전달장치는 음향신호를 전기적 신호로 변환하는 장치로서 마이크로폰의 핵심부품이다. 마이크로폰은 재질이나 작동원리에 따라 매우 다양한 종류가 있다. 재질에 따라서는 카본 마이크로폰, 크리스탈 마이크로폰, 마그네틱 마이크로폰 등으로 구분되고, 음향센서의 작동원리에 따라서는 자기장에 의한 유도기전력을 이용하는 다이내믹 마이크로폰과, 멤브레인의 진동에 따른 커패시턴스 변화를 이용하는 콘덴서 마이크로폰으로 구분될 수 있다.

컴퓨터, 이동통신단말기, MP3녹음기, 카세트 녹음기, 캠코더, 헤드셋 등과 같은 휴대용 또는 소형 전자기기에는 ECM(Electret Condenser Microphone), MEMS(Micro Electro Mechanical System) 마이크로폰 등과 같은 초소형 콘덴서 마이크로폰이 주로 사용되고 있다. ECM 마이크로폰은 일렉트릿이라는 분극 유전체 물질을 이용한다. ECM 마이크로폰은 바이어스 전압이 인가되지 않는 동안 전하를 축적하는 기능을 갖고 있다. 일렉트릿 물질의 전하는 온도에 민감하고 Long-Term Drift로 인해 특성이 악화되어 마이크로폰 감도를 떨어뜨린다. 그래서, 일렉트릿 물질로 테프론(Teflon)을 마이크로폰에 적용했지만 표준 양산공정에 테프론(Teflon)을 적용하는 것은 많은 어려운 문제점들을 파생시켜 제품성능 열화의 원인이 되어왔다.

반면, 콘덴서 마이크로폰은 일렉트릿 물질이 필요하지 않고, 전하를 축적하기 위해 바이어스 전압을 인가해 준다. 콘덴서 마이크로폰은 온도변화에 대해 적절한 Sensing 감도와 낮은 감도를 갖는다. 작은 사이즈와 저비용 양산화를 위해 대개 MEMS(Micro-Electro-Mechanical System )공정으로 제조된다.

콘덴서 마이크로폰은 두 개의 평판으로 구성된 캐패시턴스, 즉 진동판(멤브레인 또는, 다이어프램)과 백플레이트를 포함하며 두 개의 평판은 절연물질로 작용하는 에어갭을 통해 분리된다. 진동판(멤브레인 또는, 다이어프램)과 백플레이트를를 지지하는 베이스기판에는 백 챔버(Back Chamber)가 형성된다. 백플레이트에는 다수의 음향홀이 형성되어 에어 댐핑(Air Damping)을 완화시키는 역할을 하게 된다. 백플레이트의 음향홀을 통해 인입된 음파(또는 음향신호)는 진동판(멤브레인 또는, 다이어프램)을 진동시키는 원인이 되고, 진동판(멤브레인 또는, 다이어프램)과 백플레이트 간의 캐패시턴스는 에어갭의 거리변화에 따라 변한다. 판독 회로(Readout Circuit)을 구성하여 캐퍼시턴스 변화를 전기적 신호로 변환한다. 지금까지 마이크로폰 상용화 제조 업체들은 감도 개선 및 노이즈 레벨(Noise Level)을 낮추기 위해 진동판(멤브레인 또는, 다이어프램)과 백플레이트의 구조와 물질을 계속 개선해 왔다.

콘덴서 마이크로폰(또는 멤스 마이크로폰)은 기생 캐패시턴스를 최소화하고 진동판(멤브레인 또는, 다이어프램)의 진동효율을 높이기 위해 진동판(멤브레인 또는, 다이어프램)의 효율적인 진동이 유지되어야 한다.

도 1a, 도 1b, 및 도 1c는 종래 콘덴서 마이크로폰(또는 멤스 마이크로폰)의 베이스기판과 진동판과 백플레이트의 일부 구조를 도시하였다. 도 1a, 도 1b, 도 1c에 도시한 바와 같이, 진동판(110)은 일부 영역(111A, 111B, 111C)을 베이스기판(100)에 접촉시키고, 꺽인 형태로 베이스기판(100)과 이격을 유지하였다.

도 1a는 백플레이트(120) 하단에 위치한 진동판(110)에 음파가 전달될 경우, 진동판(110)이 수직으로 진동하고 베이스기판(100)내 백 챔버의 내부 모서리(A1)에 반복적으로 접촉하여 진동판(110)이 파손되는 원인이 된다. 도 1b는 진동판(110)이 백플레이트(120)에 접근할 때, 진동판(110)의 멤브레인 전극(112)과 백플레이트(120)의 대향 전극(122)이 비정상적으로 가까워져 접촉(A2)이 발생할 수 있다.

도 1c는 진동판(110)의 접촉부(111C)의 면적이 협소한 경우, 진동판(110)의 진동시 접촉부(111C)가 Lift-Off되고 접촉부(111C)의 측벽(A3)에 변형이 발생할 수 있는 소지가 있다. 이러한 부분접촉식 진동판의 구조는 1) 강성(Stiffness)에 문제가 있을 경우, 진동판(110)의 진동폭이 좁아지고 2) 진동판 접촉부의 접촉면적이 좁을 경우, 진동시 Lift-Off 발생, 진동판 변형 또는 파손의 문제를 일으킬 수 있고, 3) 진동판과 백플레이 간의 좁은 에어갭으로 인해 진동판의 일부가 백 챔버 모서리(A1)에 반복적으로 접촉하여 파손되거나 멤브레인 전극(112)과 백플레이트(120)의 대향 전극(122)이 비정상적으로 가까워져 편향적으로 충격을 줄 수 있다.

도 2를 참조하면, 콘덴서 마이크로폰(또는 멤스 마이크로폰)은 음향신호에 대해서 백플레이트(120)와 진동판(110) 간의 정전용량을 극대화하고, 누설 정전용량을 최소화해야 한다. 동작중에 대표적으로 발생되는 누설 정전용량은 백플레이트(120)와 진동판(110) 간의 절연 연결부(130B)에서 발생하는 기생 캐패시턴스(Parasitic capacitance, CP1), 진동판(110)과 베이스기판(100) 간의 절연연결부(130A)에서 발생하는 기생 캐패시턴스(Parasitic capacitance, CP2) 등이 있다. 그 외에 마이크로폰 본체와 패드를 연결하는 와이어에서 발생하는 불필요한 캐패시턴스도 있다. 가능한 한 설계 및 공정개선을 통해 백플레이트(120)와 진동판(110)간의 평판 정전용량(Cmic)를 극대화하는 것이 중요한 과제이다.

한국공개특허 제10-2016-0127212호(공개일 2016.11.03)

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해서, 동작전압에서 진동판의 진동효율이 좋고, 내구성이 우수한 콘덴서 마이크로폰을 포함하는 음향전달장치 및 그 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 저주파 대역의 감도가 우수한 마이크로폰을 포함하는 음향전달장치 및 그 제조방법을 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 음향전달장치는 상, 하로 관통된 하나의 백 챔버(Back chamber)가 형성되는 베이스기판과; 상기 베이스기판의 백 챔버(Back chamber) 위에 멤브레인 전극을 구비하는 진동판과; 상기 진동판의 멤브레인 전극과 에어갭(Air Gap)을 사이로 마주하는 대향 전극과 다수의 음향홀이 형성된 백플레이트를 포함하며,

상기 진동판은 백 챔버(Back chamber)를 제외한 베이스기판의 나머지 영역과 마주하는 부분에 상기 멤브레인 전극의 길이방향과 수직인 방향으로 길이가 연장될수록 점점 폭이 좁아지는 저면과 맞닿는 측벽을 구비한 제1 함몰부가 형성되며, 상기 제1 함몰부의 측벽은 상기 진동판이 진동할 때 상기 베이스기판의 모서리에 접촉하지 않는 위치에 형성되고,

상기 백플레이트는 진동판의 제1 함몰부와 마주하는 부분에 대향 전극의 길이방향과 수직인 방향으로 길이가 연장될수록 폭이 좁아지는 측벽을 구비한 제2 함몰부가 형성되고, 상기 제2 함몰부의 저면에 또는 상기 제2 함몰부의 주변에 상기 대향 전극의 길이방향과 수직인 방향으로 에어갭(Air Gap)의 폭보다 짧은 길이로 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 진동판의 제1 함몰부는 위에서 바라볼 때 하나의 띠 형태로 구현되며, 상기 제1 함몰부의 측벽에는 복수의 슬릿이 이격되게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 진동판의 제1 함몰부에 형성되는 복수의 슬릿은, 직선형 슬릿과 굴절형 슬릿이 서로 이웃하게 형성된다. 굴절형 슬릿은 제1 직선부, 상기 제1 직선부와 연결되는 제1 절곡부, 상기 제1 절곡부와 연결되는 제2 절곡부, 및 상기 제2 절곡부와 연결되는 제2 직선부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 진동판은 제1 함몰부의 저면으로부터 아래로 연장되는 지지부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 진동판은 베이스기판의 백 챔버(Back chamber)와 상, 하로 관통하는 복수의 관통홀이 상기 제1 함몰부 주변부에 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 진동판은 함몰부의 측벽에 복수의 슬릿이 형성되는 경우 함몰부의 측벽 경사도가 상기 진동판의 수직방향을 기준으로 15°이상, 60°이하로, 측벽에 복수의 슬릿이 형성되지 않는 경우 함몰부의 측벽 경사도가 상기 진동판의 수직방향을 기준으로 50°이상, 80°이하로 형성된다.

본 발명의 다른 양상에 따른 음향전달장치 제조방법은, a) 베이스기판 표면에 절연 희생물질을 제1 온도에서 감압식 화학 기상 증착법으로 성장시켜 제1 희생층을 형성하고, 상기 제1 희생층 표면에 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도에서 감압식 화학 기상 증착법으로 성장시켜 제2 희생층을 형성하는 단계와;

b) 상기 제2 희생층에 습식 식각하여 상기 제2 희생층으로부터 상기 제1 희생층으로 갈수록 폭이 좁아지는 측벽을 포함하는 제1 함몰부를 형성하는 단계와; c) 상기 제1 함몰부가 형성된 제2 희생층 표면에 멤브레인층을 형성하는 단계와; d) 상기 멤브레인층과 제2 희생층 일부를 건식 식각하는 단계와; e) 상기 멤브레인층의 중심부에 멤브레인 전극을 형성하고, 상기 d) 단계에서 식각된 부분에 바이어스 전압용 패드를 형성하는 단계와;

f) 상기 e) 단계에서 형성된 멤브레인층 표면에 절연 희생물질을 화학 기상 증착법으로 성장시켜 제3 희생층을 형성하고, 상기 제3 희생층의 중심부에 대향전극을 형성하는 단계와; g) 상기 f) 단계에서 형성된 제3 희생층에 습식 식각하여 상기 제3 희생층으로부터 상기 멤브레인층으로 갈수록 폭이 좁아지는 측벽을 포함하는 제2 함몰부를 형성하는 단계와;

h) 상기 g) 단계에서 형성된 제3 희생층의 제2 함몰부 저면 또는 상기 제2 함몰부 주변의 제3 희생층을 습식 식각하고, 실리콘 질화막을 화학 기상 증착법으로 증착하여 백플레이트 막을 형성하는 단계와; i) 상기 h) 단계에서 형성된 백플레이트 막을 습식 식각하여 복수의 음향홀을 형성하는 단계와;

j) 상기 백플레이트 막과 제3 희생층 일부를 습식 식각하고, 상기 습식 식각된 부분에 출력 전압용 패드를 형성하는 단계와; k) 상기 제1, 제2, 제3 희생층과 상기 베이스기판의 이면을 습식 식각으로 제거하여, 상기 멤브레인층과 백플레이트 막 사이에 에어갭(Air Gap)을 형성하고, 베이스기판에 백 챔버(Back chamber)를 형성하는 단계를 포함한다.

상기와 같은 구성에 따르면, 본 발명에 따른 음향전달장치 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 진동판에 형성되는 함몰부가 저면으로 갈수록 폭이 좁아지는 측벽을 구비하고, 함몰부의 측벽은 진동판이 진동할 때 베이스기판의 모서리에 접촉하지 않는 위치에 형성됨으로써, 진동판의 진동효율 및 내구성이 향상된다.

둘째, 백플레이트에 형성되는 함몰부의 저면 또는 그 주변에 돌기부가 형성됨으로써, 진동판이 진동할 때 진동판의 멤브레인 전극과 백플레이트의 대향 전극이 비정상적으로 가까워지는 것을 방지할 수 있다. 특히 백플레이트의 돌기부가 진동판을 누름으로써 진동판이 베이스기판에서 이탈하는 것을 방지하고 수직 진동을 유지해 준다.

셋째, 진동판에 형성되는 함몰부의 측벽에 복수의 슬릿이 이격되게 형성됨으로써, 진동판이 진동할 때 수직 방향으로의 신축성(Flexibility)을 높여 수직 진동을 개선하고, 음압의 배출 통로 역할을 하여 패킹 후 감도 개선이 가능하다. 특히 저주파 개선이 가능한 벤틸레이션(Ventilation) 효과를 얻을 수 있다.

넷째, 진동판에 형성되는 함몰부의 저면에는 복수의 미세돌기가 형성됨으로써, 베이스기판과 접촉하는 면적이 작아 진동판의 동작 중 누설 정전용량(또는 기생 캐퍼시턴스)을 감소시키고 평판 정전용량을 증가시킨다.

다섯째, 진동판의 함몰부의 저면에, 베이스기판의 표면과 0.1㎛ 이상, 10㎛ 이하의 높이로 이격되도록 지지부가 형성됨으로써, 바이어스 전압에 의해 진동판이 동작할 때 누설 정전용량(또는 기생 캐퍼시턴스)을 감소시키고 진동판의 유동성 및 진동효율을 개선한다.

여섯째, 진동판의 함몰부의 측벽에 복수의 슬릿이 형성되는 경우 함몰부의 측벽 경사도가 상기 진동판의 수직방향을 기준으로 15°이상, 60°이하로, 측벽에 복수의 슬릿이 형성되지 않는 경우 함몰부의 측벽 경사도가 상기 진동판의 수직방향을 기준으로 50°이상, 80°이하로 형성됨으로써, 진동판의 동작 중 파손을 방지하고 수직방향으로의 움직임을 개선한다.

일곱째, 진동판의 함몰부 주변부에 베이스기판의 백 챔버(Back chamber)와 상, 하로 관통하는 복수의 관통홀이 형성됨으로써, 에어갭(Air Gap)에 축적된 공기 배출을 용이하게 조절 가능하다.

도 1a, 도 1b, 도 1c는 종래 콘덴서 마이크로폰(또는 멤스 마이크로폰)의 베이스기판과 진동판과 백플레이트의 일부 구조를 도시한다.
도 2는 종래 콘덴서 마이크로폰(또는 멤스 마이크로폰)의 기생 커패시턴스를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3 은 본 발명의 일실시예에 따른 음향전달장치에 포함된 콘덴서 마이크로폰의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4 내지 도 7, 도 8a, 및 도 8b는 도 3의 콘덴서 마이크로폰을 제조하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9a, 및 도 9b는 도 3과 다른 콘덴서 마이크로폰을 제조하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 도 3에 따른 콘덴서 마이크로폰의 진동판(110)을 위에서 바라본 모양을 설명하기 위한 예시도이다.
도 11a 및 도 11b는 도 10의 A-A 선에 따른 단면을 설명하기 위한 예시도이다.
도 12는 본 발명의 또다른 콘덴서 마이크로폰의 진동판(110)을 위에서 바라본 모양을 설명하기 위한 예시도이다.
도 13a, 및 도 13b는 도 12의 B-B 선에 따른 단면을 설명하기 위한 예시도이다.
도 14a, 및 도 14b는 본 발명의 또다른 콘덴서 마이크로폰의 진동판(110)을 위에서 바라본 모양을 설명하기 위한 예시도이다.
도 15a, 및 도 15b는 도 14a의 X'-X' 선과 도 14b의 X"-Y" 선에 따른 단면을 설명하기 위한 예시도이다.
도 16a, 및 도 16b는 본 발명의 또다른 콘덴서 마이크로폰의 진동판(110)을 위에서 바라본 모양을 설명하기 위한 예시도이다.
도 17a, 및 도 17b는 도 16a의 X'-X' 선과 도 16b의 X"-Y" 선에 따른 단면을 설명하기 위한 예시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 전술한, 그리고 추가적인 양상을 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 음향전달장치에 포함된 콘덴서 마이크로폰은 도 3에 도시한 바와 같이, 상, 하로 관통된 하나의 백 챔버(Back chamber)(101)가 형성되는 베이스기판(100)과, 베이스기판(100)의 백 챔버(Back chamber)(101) 위에, 멤브레인 전극(112)을 구비하는 진동판(110)과, 진동판(110)의 멤브레인 전극(112)과 에어갭(Air Gap)을 사이로 마주하는 대향 전극(122)과 다수의 음향홀이 형성된 백플레이트(120)를 포함한다.

베이스기판(100)은 콘덴서 마이크로폰의 특성, 물성 및 공정 용이성, 제조원가를 모두 종합해서 판단해볼 때 실리콘 웨이퍼기판으로 구현되는 것이 바람직하다. 백플레이트(120)는 폴리실리콘 또는 실리콘 질화막으로 구현될 수 있다. 진동판(110)은 폴리실리콘이나 실리콘을 주성분으로 한 물질(예컨대, SiO2)로 구현될 수 있다.

진동판(110)은 함몰부(110A')가 형성된다. 함몰부(110A')는 백 챔버(Back chamber)(101)를 제외한 베이스기판의 나머지 영역과 마주하는 진동판(110) 부분에 형성된다. 진동판(110)의 함몰부(110A')는 멤브레인 전극(112)의 길이방향과 수직인 방향으로 길이가 연장될수록 폭이 좁아지는 측벽(1110A')을 포함한다. 함몰부(110A')의 측벽 경사도는 진동판의 수직방향을 기준으로 15°이상, 60°이하로 구현된다.

진동판(110)은 도 3에 도시한 바와 같이, 함몰부(110A')의 측벽(1110A')은 진동판이 진동할 때 베이스기판(100)의 모서리(A1)에 접촉하지 않는 위치에 형성된다. 함몰부(110A')의 측벽(1110A')에는 복수의 슬릿(113)이 형성될 수 있다. 복수의 슬릿(113)은 진동판(110)이 진동할 때 수직 방향으로의 신축성(Flexibility)을 높여 줌으로써 수직 진동을 개선하고, 음압의 배출 통로 역할을 하여 패킹 후 감도 개선을 가능하게 해준다.

진동판(110)의 함몰부(110A')의 저면으로부터 아래로 연장되는 지지부가 형성될 수 있다. 함몰부(110A')의 저면에는 지지부로서, 도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 미세돌기(110B')가 형성될 수 있다. 지지부가 복수의 미세돌기(110B')로 구현됨으로써, 베이스기판(100)과 접촉하는 면적이 작아 진동판의 동작 중 누설 정전용량(또는 기생 캐퍼시턴스)을 감소시키고 평판 정전용량을 증가시킨다.

백플레이트(120)는 진동판(110)의 함몰부(110A')와 마주하는 부분에 대향 전극(122)의 길이방향과 수직인 방향으로 길이가 연장될수록 폭이 좁아지는 측벽을 구비한 함몰부(120A')가 형성된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 백플레이트(120)의 함몰부(120A')의 저면에는 에어갭(Air Gap)의 폭보다 짧은 길이로 돌출부(120B')가 형성될 수 있다.

백플레이트(120)에 형성되는 함몰부(120A')에 돌출부(120B')가 형성됨으로써, 진동판(110)이 진동할 때 진동판(110)의 멤브레인 전극(112)과 백플레이트(120)의 대향 전극(122)이 비정상적으로 가까워지는 것을 방지할 수 있다. 특히 백플레이트(120)의 돌출부(120B')가 진동판(110)을 누름으로써 진동판(110)이 베이스기판(100)에서 이탈하는 것을 방지하고 수직 진동을 유지해 준다.

도 4 내지 도 7, 도 8a, 및 도 8b는 도 3의 콘덴서 마이크로폰을 제조하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.

먼저 도 4에서, 베이스기판(100) 표면에 절연 희생물질을 제1 온도(예컨대, 400도)에서 감압식 화학 기상 증착법으로 성장시켜 제1 희생층(130)을 형성하고, 상기 제1 희생층(130) 표면에 상기 제1 온도(예컨대, 400도)보다 높은 제2 온도(예컨대, 800도)에서 감압식 화학 기상 증착법으로 성장시켜 제2 희생층(140)을 형성한다.

도 5에서, 제2 희생층(140)에 습식 식각하여 상기 제2 희생층(140)으로부터 상기 제1 희생층(130)으로 갈수록 폭이 좁아지는 측벽을 포함하는 제1 함몰부(110A)를 형성한다. 일례로, 제1 함몰부(110A)의 저면으로부터 베이스기판(100)의 표면까지 습식 식각하여 하나의 지지홈을 형성할 수 있다. 다른 예로 도 5에서, 제1 함몰부(110A)의 저면으로부터 베이스기판(100)의 표면까지 선택적으로 노광 패터링 및 건식식각하여 복수의 지지홈(110B)을 형성할 수 있다.

도 6에서, 제1 함몰부(110A)가 형성된 제2 희생층(140) 표면에 멤브레인층(110)을 형성한다. 멤브레인층(110)에는 제2 희생층(140)에 형성된 제1 함몰부(110A)에 대응하는 함몰부(110A')가 형성된다. 또한, 복수의 지지홈(110B)에 대응하는 복수의 미세돌기(110B')가 형성될 수 있다.

도 7를 참고하면, 멤브레인층(110)의 중심부에 멤브레인 전극(112)을 형성한다. 멤브레인층(110)과 제2 희생층(140) 일부를 건식 식각하고, 바이어스 전압용 패드(114)를 선택적 패터닝에 의해 형성한다.

이하, 도 8a 및 도 8b를 참조하여 백플레이트 막과 에어캡을 형성하는 과정을 설명한다.

먼저, 도 8a에서 도 7와 같이 형성된 멤브레인층(110) 표면에 절연 희생물질을 화학 기상 증착법으로 성장시켜 제3 희생층(150)을 형성하고, 상기 제3 희생층(150)의 중심부에 대향전극(122)을 형성한다.

이후, 제3 희생층(150)에 습식 식각하여 상기 제3 희생층(150)으로부터 멤브레인층(110)으로 갈수록 폭이 좁아지는 측벽을 포함하는 제2 함몰부를 형성하고, 형성된 제3 희생층(150)의 제2 함몰부 저면을 습식 식각하고, 실리콘 질화막을 화학 기상 증착법으로 증착하여 백플레이트 막(120)을 형성한다. 백플레이트 막(120)에는 제3 희생층(150)에 형성된 제2 함몰부에 대응하는 함몰부(120A')가 형성된다. 또한, 제2 함몰부 저면을 습식 식각한 부분에는 돌출부(120B')가 형성된다.

도 8a에 도시하지 않았지만, 대향전극(122)을 포함한 백플레이트 막(120)에는 선택적 패터닝에 의해 복수의 음향홀이 형성된다. 백플레이트 막(120)과 제3 희생층(150) 일부를 습식 식각하고, 상기 습식 식각된 부분에 출력 전압용 패드(115)를 형성한다.

도 8b에서, 제1, 제2, 제3 희생층(130, 140, 150)과 베이스기판(100)의 이면을 습식 식각으로 제거하여, 멤브레인층(110)과 백플레이트 막(120) 사이에 에어갭(Air Gap)을 형성하고, 베이스기판(100)에 백 챔버(Back chamber)(101)를 형성한다.

도 9a, 및 도 9b는 도 3과 다른 콘덴서 마이크로폰을 제조하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다. 여기서, 도 4 내지 도 7의 과정은 동일하다. 즉, 도 7에 도시한 바와 같이 멤브레인층(110)의 중심부에 멤브레인 전극(112)을 형성하고, 멤브레인층(110)과 제2 희생층(140) 일부를 건식 식각하고, 식각된 부분에 바이어스 전압용 패드(114)를 형성한 과정은 동일하다.

이하 콘덴서 마이크로폰을 제조하는 과정을 설명하면, 먼저 도 9a에서 멤브레인층(110) 표면에 절연 희생물질을 화학 기상 증착법으로 성장시켜 제3 희생층(150)을 형성하고, 상기 제3 희생층(150)의 중심부에 대향전극(122)을 형성한다.

이후, 제3 희생층(150)에 습식 식각하여 상기 제3 희생층(150)으로부터 멤브레인층(110)으로 갈수록 폭이 좁아지는 측벽을 포함하는 제2 함몰부를 형성하고, 형성된 제3 희생층(150)의 제2 함몰부 주변을 습식 식각하고, 실리콘 질화막을 화학 기상 증착법으로 증착하여 백플레이트 막(120)을 형성한다. 백플레이트 막(120)에는 제3 희생층(150)에 형성된 제2 함몰부에 대응하는 함몰부(120A')가 형성된다. 또한, 제2 함몰부 주변을 습식 식각한 부분에는 돌출부(120B')가 형성된다.

도 9a에 도시하지 않았지만, 대향전극(122)을 포함한 백플레이트 막(120)에는 선택적 패터닝에 의해 복수의 음향홀이 형성된다. 백플레이트 막(120)과 제3 희생층(150) 일부를 습식 식각하고, 상기 습식 식각된 부분에 출력 전압용 패드(115)를 형성한다.

도 9b에서, 제1, 제2, 제3 희생층(130, 140, 150)과 베이스기판(100)의 이면을 습식 식각으로 제거하여, 멤브레인층(110)과 백플레이트 막(120) 사이에 에어갭(Air Gap)을 형성하고, 베이스기판(100)에 백 챔버(Back chamber)(101)를 형성한다.

도 10은 도 3에 따른 콘덴서 마이크로폰의 진동판(110)을 위에서 바라본 모양을 설명하기 위한 예시도이고, 도 11a, 및 도 11b는 도 10의 A-A 선에 따른 단면을 설명하기 위한 예시도이다.

도시한 바와 같이, 진동판(110)의 함몰부의 측벽(1110A')은 위에서 바라볼 때 하나의 띠 형태로 구현된다. 진동판(110)의 함몰부의 측벽(1110A')에는 개구부 구조를 갖는 복수의 슬릿(113)이 이격되게 형성된다. 복수의 슬릿(113)은 직선형 슬릿(113A)과 굴절형 슬릿(113B)이 서로 이웃하게 형성된다. 굴절형 슬릿(113B)은 제1 직선부, 상기 제1 직선부와 연결되는 제1 절곡부, 상기 제1 절곡부와 연결되는 제2 절곡부, 및 상기 제2 절곡부와 연결되는 제2 직선부를 포함하도록 구현된다. 진동판(110)에 형성되는 함몰부의 측벽(1110A')에 복수의 슬릿(113)이 이격되게 형성됨으로써, 진동판(110)이 진동할 때 수직 방향으로의 신축성(Flexibility)을 높여 수직 진동을 개선하고, 음압의 배출 통로 역할을 하여 패킹 후 감도 개선이 가능하다.

도 11a에 도시한 바와 같이, 함몰부의 저면에 복수의 미세돌기(111B')가 형성될 수 있다. 도 11b에 도시한 바와 같이, 복수의 미세돌기(111B')는 베이스기판(100)의 표면과 0.1㎛ 이상, 10㎛ 이하의 높이(111B")로 이격되도록 형성될 수 있다.

도 10에 도시한 바와 같이, 진동판(110)에 형성되는 함몰부의 바닥면(1100D') 역시 위에서 바라볼 때 하나의 띠 형태로 구현될 수 있다. 함몰부의 바닥면(1100D')에는 복수의 미세돌기(111B')가 소정 거리만큼 이격되게 형성될 수 있다. 진동판(110)에 형성된 멤브레인 전극(112)은 바이어스 전압용 패드(1140)와 컨넥터(114A)로 연결된다.

도 12는 본 발명의 또다른 콘덴서 마이크로폰의 진동판(110)을 위에서 바라본 모양을 설명하기 위한 예시도이고, 도 13a, 및 도 13b는 도 12의 B-B 선에 따른 단면을 설명하기 위한 예시도이다.

도 12에 도시한 바와 같이, 진동판(110)의 함몰부의 측벽(1110A')과 함몰부의 바닥면(1100D')은 위에서 바라볼 때 하나의 띠 형태로 구현된다. 함몰부(110A')의 측벽 경사도는 진동판의 수직방향을 기준으로 15°이상, 60°이하로 구현된다.도 13a, 및 도 13b에 도시한 바와 같이 함몰부의 바닥면(1100D')에는 아래로 연장되는 지지부(111C')가 형성된다. 지지부(111C') 역시 위에서 바라볼 때 하나의 띠 형태로 구현된다. 진동판(110)에 형성된 멤브레인 전극(112)은 바이어스 전압용 패드(1140)와 컨넥터(114A)로 연결된다.

도 13a, 및 도 13b에 도시하 바와 같이, 진동판(110)의 함몰부의 측벽(1110A')에는 개구부 구조를 갖는 복수의 슬릿(113)이 이격되게 형성된다. 복수의 슬릿(113)은 직선형 슬릿(113A)과 굴절형 슬릿(113B)이 서로 이웃하게 형성된다. 굴절형 슬릿(113B)은 제1 직선부, 상기 제1 직선부와 연결되는 제1 절곡부, 상기 제1 절곡부와 연결되는 제2 절곡부, 및 상기 제2 절곡부와 연결되는 제2 직선부를 포함하도록 구현된다.

도 13a에 도시한 바와 같이, 함몰부의 저면에 지지부(111C')가 형성될 수 있다. 도 13b에 도시한 바와 같이, 지지부(111C')는 베이스기판(100)의 표면과 0.1㎛ 이상, 10㎛ 이하의 높이(111B")로 이격되도록 형성될 수 있다.

도 14a, 및 도 14b는 본 발명의 또다른 콘덴서 마이크로폰의 진동판(110)을 위에서 바라본 모양을 설명하기 위한 예시도이고, 도 15a, 및 도 15b는 도 14a의 X'-X' 선과 도 14b의 X"-Y" 선에 따른 단면을 설명하기 위한 예시도이다.

도 14a, 도 14b, 도 15a, 및 도 15b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 진동판(110)의 함몰부의 측벽(1110A')에는 슬릿이 없고, 함몰부의 저면에 복수의 미세돌기(110B')가 형성된다.

도 15b에 도시한 바와 같이, 지지부(111C')는 진동판(110)의 함몰부의 바닥면(1100D')에, 베이스기판(100)의 표면과 0.1㎛ 이상, 10㎛ 이하의 높이(111B")로 이격되도록 형성될 수 있다.

도 16a, 및 도 16b는 본 발명의 또다른 콘덴서 마이크로폰의 진동판(110)을 위에서 바라본 모양을 설명하기 위한 예시도이고, 도 17a, 및 도 17b는 도 16a의 X'-X' 선과 도 16b의 X"-Y" 선에 따른 단면을 설명하기 위한 예시도이다.

도 16a, 도 16b, 도 17a, 및 도 17b에 도시한 바와 같이, 본 발명의 진동판(110)의 함몰부의 측벽(1110A')에는 슬릿이 없고, 함몰부(110A')의 주변에 베이스기판(100)의 백 챔버(Back chamber)(101)와 상, 하로 관통하는 복수의 관통홀(1130)이 형성된다. 진동판(110)의 함몰부 주변부에 베이스기판(100)의 백 챔버(101)와 상, 하로 관통하는 복수의 관통홀(1130)이 형성됨으로써, 에어갭(Air Gap)에 축적된 공기 배출을 용이하게 조절 가능하다.

도 17b에 도시한 바와 같이, 진동판(110)의 함몰부(110A')의 바닥면(1100D')은, 베이스기판(100)의 표면과 0.1㎛ 이상, 10㎛ 이하의 높이(111B")로 이격되도록 형성될 수 있다.

지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 지닌 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 실시예들로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

100 : 베이스기판
101 : 백 챔버(back chamber)
110 : 진동판
112 : 멤브레인 전극
120 : 백플레이트(Back Plate)
122 : 대향 전극
130A, 130B, 130, 140: 희생층
Cp1, Cp2 : 기생 캐패시턴스 (Parasitic Capacitance)
Cmic : 대향전극간 정전용량
110A': 함몰부
110B', 111B' : 미세돌기
111B": 이격거리
111C': 지지부
120A': 백플레이트의 함몰부
120B': 돌출부
113: 슬릿(slit)
113A : 직선형 슬릿(slit)
113B : 굴절형 슬릿(slit)
1130 : 배출홀(또는 관통홀)
114, 1140: 바이어스 전압용 패드
114A: 커넥터
115: 출력전압용 패드
160: 에어갭

Claims (20)

1. 상, 하로 관통된 하나의 백 챔버(Back chamber)가 형성되는 베이스기판과; 상기 베이스기판의 백 챔버(Back chamber) 위에 멤브레인 전극을 구비하는 진동판과; 상기 진동판의 멤브레인 전극과 에어갭(Air Gap)을 사이로 마주하는 대향 전극과 다수의 음향홀이 형성된 백플레이트를 포함하는 음향전달장치로서,
   상기 진동판은,
   상기 백 챔버(Back chamber)를 제외한 베이스기판의 나머지 영역과 마주하는 부분에 상기 멤브레인 전극의 길이방향과 수직인 방향으로 길이가 연장될수록 폭이 좁아지는 측벽을 구비한 제1 함몰부가 형성되며,
   상기 제1 함몰부의 측벽은 상기 진동판이 진동할 때 상기 베이스기판의 모서리에 접촉하지 않는 위치에 형성되고, 상기 제1 함몰부의 저면으로부터 아래로 연장되는 지지부가 형성되며, 상기 지지부는 복수의 지지돌기가 소정 거리만큼 이격되게 설치되며,
   상기 백플레이트는,
   상기 진동판의 제1 함몰부와 마주하는 부분에 상기 대향 전극의 길이방향과 수직인 방향으로 길이가 연장될수록 폭이 좁아지는 측벽을 구비한 제2 함몰부가 형성되고,
   상기 제2 함몰부의 저면에 또는 상기 제2 함몰부의 주변에 상기 대향 전극의 길이방향과 수직인 방향으로 상기 에어갭(Air Gap)의 폭보다 짧은 길이로 돌출부가 형성되는 것,
   을 특징으로 하는 음향전달장치.
2. 청구항 1 에 있어서,
   상기 제1 함몰부의 측벽 경사도는 상기 진동판의 수직방향을 기준으로 50°이상, 80°이하인 것,
   을 특징으로 하는 음향전달장치.
3. 청구항 1 에 있어서,
   상기 진동판의 제1 함몰부는 위에서 바라볼 때 하나의 띠 형태로 구현되며,
   상기 제1 함몰부의 측벽에는 복수의 슬릿이 이격되게 형성되는 것,
   을 특징으로 하는 음향전달장치.
4. 청구항 3 에 있어서,
   상기 제1 함몰부의 측벽 경사도는 상기 진동판의 수직방향을 기준으로 15°이상, 60°이하인 것,
   을 특징으로 하는 음향전달장치.
5. 청구항 3 에 있어서,
   상기 복수의 슬릿은,
   직선형 슬릿과 굴절형 슬릿이 서로 이웃하게 형성되며,
   상기 굴절형 슬릿은,
   제1 직선부, 상기 제1 직선부와 연결되는 제1 절곡부, 상기 제1 절곡부와 연결되는 제2 절곡부, 및 상기 제2 절곡부와 연결되는 제2 직선부를 포함하는 것,
   을 특징으로 하는 음향전달장치.
6. 삭제
7. 삭제
8. 청구항 1 에 있어서,
   상기 지지부는,
   복수의 미세돌기군이 소정 거리만큼 이격되게 설치되는 것,
   을 특징으로 하는 음향전달장치.
9. 청구항 1 에 있어서,
   상기 지지부는,
   상기 베이스기판의 표면과 0.1㎛ 이상, 10㎛ 이하의 높이로 이격되게 설치되는 것,
   을 특징으로 하는 음향전달장치.
10. 청구항 1 에 있어서,
    상기 진동판은,
    복수의 제1 함몰부가 소정 거리만큼 이격되게 설치되는 것,
    을 특징으로 하는 음향전달장치.
11. 삭제
12. 삭제
13. 청구항 10 에 있어서,
    상기 지지부는,
    복수의 미세돌기군이 소정 거리만큼 이격되게 설치되는 것,
    을 특징으로 하는 음향전달장치.
14. 청구항 1 내지 5, 청구항 8 내지 10, 및 청구항 13 중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 진동판은,
    상기 베이스기판의 백 챔버(Back chamber)와 상, 하로 관통하는 복수의 관통홀이 상기 제1 함몰부 주변부에 형성되는 것을 특징으로 하는 음향전달장치.
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제

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