KR102316131B1 - 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서 및 그 제조방법 - Google Patents

정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102316131B1
KR102316131B1 KR1020190130084A KR20190130084A KR102316131B1 KR 102316131 B1 KR102316131 B1 KR 102316131B1 KR 1020190130084 A KR1020190130084 A KR 1020190130084A KR 20190130084 A KR20190130084 A KR 20190130084A KR 102316131 B1 KR102316131 B1 KR 102316131B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
forming
etch
ultrasonic transducer
membrane
Prior art date
Application number
KR1020190130084A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210046415A (ko
Inventor
최리노
김남훈
Original Assignee
인하대학교 산학협력단
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 인하대학교 산학협력단 filed Critical 인하대학교 산학협력단
Priority to KR1020190130084A priority Critical patent/KR102316131B1/ko
Publication of KR20210046415A publication Critical patent/KR20210046415A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102316131B1 publication Critical patent/KR102316131B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/08—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies
    • H10N30/082—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by etching, e.g. lithography
    • H01L41/332—
    • H01L41/047—
    • H01L41/083—
    • H01L41/09—
    • H01L41/27—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01—Manufacture or treatment
    • H10N30/05—Manufacture of multilayered piezoelectric or electrostrictive devices, or parts thereof, e.g. by stacking piezoelectric bodies and electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

본 발명의 일 관점에 의한 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)의 제조방법은 반도체 기판 상에 식각 방지층을 형성하는 단계; 상기 식각 방지층 상에 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층 상에 멤브레인층을 형성하는 단계; 상기 멤브레인층에 상기 희생층을 노출하는 식각홀을 형성하는 단계; 상기 식각홀을 통해서 상기 희생층의 적어도 어느 일부를 제거하여 나노포스트를 형성하는 단계; 상기 식각홀을 실링하는 실링층을 형성하여, 상기 멤브레인층과 상기 반도체 기판 사이에 진공 갭을 형성하는 단계; 및 상기 멤브레인층 상에 상부 전극층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서 및 그 제조방법{Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer and method of fabricating the same}
본 발명은 초음파 장치에 관한 것으로서, 특히, 나노 포스트가 결합된 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer, CMUT) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
초음파 트랜스듀서(또는 초음파 탐촉자)는 전기적 신호를 초음파 신호로 변환시키거나 또는 초음파 신호를 전기적 신호로 변환시키는 장치를 말한다. 종래에는 압전 소재를 이용하여 초음파 신호를 처리하는 압전형 미세가공 초음파 트랜스듀서(Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer, PMUT)가 많이 사용되었으나, 최근에는 동작 주파수 범위를 넓히고 트랜스듀서의 대역폭을 넓힐 수 있으며 반도체 공정을 통해서 집적화가 가능한 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer, CMUT)에 대한 연구가 진행되고 있다.
하지만, 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)의 경우, 전극간 한정된 갭 높이와 한정된 전압으로 인해서 발생할 수 있는 평균 변위가 작아서 높은 송신 및 수신 감도를 갖기 어려운 문제가 있다. 즉, 종래 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)의 구조에서는 이동셀의 밀도도 낮지만 이동셀의 가장자리가 모두 고정되어 있어서 중심부에서만 큰 변위를 가지고 주변부는 변위가 작아서 평균 범위가 낮게 된다. 이러한 평균 변위를 높이기 위해서 갭을 높이면 높은 전압을 인가해야 해서 이 역시 어려움이 있다.
1. 공개특허공보 10-2017-0029497 (2017. 03. 15) 2. 공개특허공보 10-2018-0030777 (2018. 03. 26)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 평균 변위를 높여 송수신 감도를 높일 수 있는 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT) 및 그 경제적인 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 의한 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)의 제조방법을 제공한다.
상기 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)의 제조방법은 반도체 기판 상에 식각 방지층을 형성하는 단계; 상기 식각 방지층 상에 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층 상에 멤브레인층을 형성하는 단계; 상기 멤브레인층에 상기 희생층을 노출하는 식각홀을 형성하는 단계; 상기 식각홀을 통해서 상기 희생층의 적어도 어느 일부를 제거하여 나노포스트를 형성하는 단계; 상기 식각홀을 실링하는 실링층을 형성하여, 상기 멤브레인층과 상기 반도체 기판 사이에 진공 갭을 형성하는 단계; 및 상기 멤브레인층 상에 상부 전극층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)의 제조방법에 있어서, 상기 진공 갭은 상기 실링층, 상기 멤브레인층 및 상기 식각 방지층에 의해서 둘러싸일 수 있다.
상기 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)의 제조방법에 있어서, 상기 희생층을 형성하는 단계는, 상기 식각 방지층 상에 식각 채널을 구비하는 채널층을 형성하는 단계; 및 상기 채널층 상에 상기 희생층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)의 제조방법에 있어서, 상기 식각 채널에 의해서 상기 희생층의 적어도 어느 일부분에 오목부가 형성되어, 상기 멤브레인층의 일부가 상기 오목부 내로 하방 돌출되도록 형성될 수 있다.
상기 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)의 제조방법에 있어서, 상기 실링층은 상기 식각홀을 통해서 상기 식각 채널 내로 하방 돌출된 상기 멤브레인층 부분까지 형성될 수 있다.
상기 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)의 제조방법에 있어서, 상기 상부 전극층은 상기 식각 채널 방향으로 일부 하방 돌출되도록 상기 멤브레인층 상에 형성될 수 있다.
상기 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)의 제조방법에 있어서, 상기 식각 방지층, 상기 실링층 및 상기 멤브레인층은 동일 물질로 형성할 수 있다.
상기 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)의 제조방법에 있어서, 상기 식각 방지층, 상기 실링층 및 상기 멤브레인층은 실리콘 질화물을 포함할 수 있다.
상기 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)의 제조방법에 있어서, 상기 나노포스트를 형성하는 단계는, 상기 희생층의 측면 방향의 식각 속도를 제어하여, 상기 나노포스트의 직경 및 크기를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 의한 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)를 제공한다.
상기 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)는 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 형성된 식각 방지층; 상기 식각 방지층 상에 형성된 멤브레인층; 및 상기 멤브레인층 상의 상부 전극층;을 포함하고, 상기 멤브레인층은 상기 식각 방지층의 적어도 어느 일부 상에 형성된 나노포스트 및 상기 나노포스트의 측벽을 둘러싸는 캐비티를 포함하는 진공 갭에 의해서 상기 반도체 기판 상으로 이격되며, 상기 진공 갭은 상기 멤브레인층 및 상기 멤브레인층 상에 형성된 실링층에 의해 밀폐된다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 실시예들에 따른 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)는 나노포스트를 이용하여 전극간 평균 변위를 크게 하여 송수신 감도를 높일 수 있다. 나아가, 본 발명의 실시예들에 따른 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)의 제조방법에 따르면 반도체 기판을 이용하여 나노포스트 및 진공 갭을 경제적으로 제조할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT) 및 그 제조방법 보여주는 개략적인 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 식각홀 밀봉공정을 수행하여 실링층을 형성한 것을 보여주는 이미지이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
도 1 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT) 및 그 제조방법 보여주는 개략적인 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 반도체 기판(100) 상에 식각 방지층(110)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판(100)은 반도체 물질, 예컨대 실리콘, 게르마늄, 실리콘-게르마늄 등을 포함할 수 있다. 이러한 반도체 물질은 도전성을 갖도록 n형 또는 p형으로 도핑될 수 있다. 나아가, 반도체 기판(100)은 반도체 웨이퍼를 소정 두께로 가공하여 제공할 수도 있다.
예를 들어, 반도체 기판(100) 상에 식각 방지층(110)을 전체적으로 형성할 수 있다. 식각 방지층(110)은 실리콘 질화물(silicon nitride), 예컨대 Si3N4을 포함할 수 있으며, 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD)법으로 균일하게 형성될 수 있다. 보다 구체적으로 CVD법으로는 저진공 CVD(LP CVD) 또는 플라즈마 강화 CVD(PE CVD)법을 이용할 수 있다.
도 2를 참조하면, 식각 방지층(110) 상에 식각 채널(127)을 구비하는 채널층(120)을 형성하고, 채널층(120)을 소정 크기로 패터닝하여 식각 채널(127)을 형성할 수 있다. 식각 채널(127)은 식각 방지층(110)의 가장자리부분에서 소정 거리만큼 안쪽에 위치하여, 이후 형성되는 층이 하방으로 돌출되어 형성되도록 해줄 수 있다. 예를 들어, 채널층(120)은 비정질 실리콘을 포함할 수 있다.
이러한 식각 채널(127)은 포토리소그래피 및 식각 공정을 이용하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 식각은 이방성 식각 특성을 갖는 플라즈마 건식 식각, 예컨대 반응성 이온 에칭(RIE)법을 이용할 수 있다.
도 3을 참조하면, 채널층(120) 상에 희생층(125)을 형성할 수 있다. 희생층(125)은 식각 채널(127)을 덮도록 형성되며, 예를 들어, 희생층(125)은 비정질 실리콘을 포함할 수 있다. 희생층(125)은 식각 채널(127)을 덮도록 형성하되, 식각 채널(127)의 모양을 따라서 식각 채널(127) 내로 하방 돌출되도록 형성될 수 있다.
구체적으로 보면, 화학기상증착(CVD)법으로 비정질 실리콘층을 채널층(120) 및 식각 채널(127)을 덮도록 두껍게 증착한 후, 식각 방지층(110)의 가장자리부분에서 소정 거리만큼 안쪽까지 패터닝할 수 있다. 비정질 실리콘층의 두께는 추후 도 7에 도시된 나노포스트(129)의 높이만큼 형성될 수 있다. 여기서, 비정질 실리콘층의 두께는 채널층(120)의 두께 및 희생층(125)의 두께를 합한 것을 의미한다.
도 4를 참조하면, 희생층(125) 상에 멤브레인층(130)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 화학기상증착(CVD)법으로 희생층(125) 및 식각 방지층(110) 상에 전면적으로 멤브레인층(130)을 증착할 수 있다. 멤브레인층(130)은 실리콘 질화물(silicon nitride), 예컨대 Si3N4을 포함할 수 있다.
멤브레인층(130)은 희생층(125) 상에 컨포멀(conformal)하게 형성되며, 따라서 희생층(125)의 식각 채널(127)의 모양을 따라서 이 부분이 식각 채널(127) 내로 하방 돌출되도록 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 멤브레인층(130)에 희생층(125)을 노출하는 식각홀(135)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 식각홀(135)은 포토리소그래피 및 식각 기술을 이용하여 형성될 수 있다. 식각홀(135)은 이후 실링 단계를 고려하여 희생층(125)의 가장자리 부분을 노출하도록 형성될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 식각홀(135)을 통해서 희생층(125)을 제거할 수 있다. 예를 들어, 희생층(125)의 제거는 등방성 식각을 이용할 수 있고, 예컨대 습식 식각법을 이용하여 식각액이 식각홀(135)로부터 희생층(125)의 측면부터 서서히 제거하도록 수행할 수 있다. 예를 들어, 희생층(125)이 비정질 실리콘인 경우 식각액은 KOH 용액을 포함할 수 있다.
이어서, 희생층(125)의 측면 방향의 식각 속도를 제어함으로써, 희생층(125)의 측면을 미세하게 제거할 수 있다. 이에 따라, 반도체 기판(100) 상에 적절한 크기의 나노포스트(129)가 형성될 수 있다. 즉, 나노포스트(129)의 직경 및 크기 제어는 희생층(125) 식각 공정시 희생층(125)의 식각 속도를 제어하여 조절할 수 있으며, 약 5㎛ 이하(0 초과)의 직경을 갖는 나노포스트(129)를 형성할 수 있다.
나노포스트(129)는 나노 크기의 기둥 구조이되 그 바닥은 식각 방지층(110)에 접합되어 고정된 형태일 수 있다. 도면에서는 하나의 나노포스트(129) 구조를 도시하고 있지만, 이는 일부 구조를 도시한 것이고, 나노포스트(129)의 개수는 복수개일 수 있고 그 개수는 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
도 8을 참조하면, 식각홀(135)을 밀봉하는 실링층(140)을 형성하여, 멤브레인층(130)과 반도체 기판(100) 사이에 진공 갭(145)을 형성할 수 있다. 실링층(140)을 형성하는 단계는 실질적으로 진공 공정을 이용하므로, 진공 갭(145) 내부는 소정 압력의 진공 상태가 될 수 있다.
예를 들어, 실링층(140)은 실리콘 질화물(silicon nitride), 예컨대 Si3N4을 포함할 수 있으며, 모서리 도포성(step coverage)이 우수한 화학기상증착(chemical vapor deposition, CVD)법으로 균일하게 형성될 수 있다. 실링층(140)은 식각홀(135)의 바닥으로부터 성정하여 실링층(140)을 막을 때까지 형성될 수 있다.
이 경우, 멤브레인층(130)의 하방 돌출 부분이 실링층(140)이 진공 갭(145) 내에서 성장을 정지하는 가이드 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 실링층(140)은 식각홀(135)을 통해서 식각 채널(127) 내로 하방 돌출된 멤브레인층(130) 부분까지 형성될 수 있다.
나아가, 진공 갭(145)은 나노포스트(129)의 측벽을 둘러싸는 캐비티를 포함하며, 진공 갭(145)은 실링층(140), 멤브레인층(130) 및 식각 방지층(110)에 의해서 둘러싸여져 밀폐될 수 있다.
이러한 진공 갭(145), 보다 구체적으로는 멤브레인층(130)의 일부분이 식각 방지층(110)의 적어도 어느 일부 상에 형성된 나노포스트(129) 및 나노포스트(129)의 측벽을 둘러싸는 캐비티를 포함하는 진공 갭(145)에 의해서 반도체 기판(100) 상으로 이격 배치될 수 있다.
다른 예로서, 식각홀(135)을 밀봉하는 방법으로 PECVD(Plasma Enhanced CVD) 기법을 이용할 경우, 식각 채널(127)을 형성하지 않고, 식각 방지층(110) 상에 희생층(125)을 직접 형성함으로써, 진공 갭(145)을 구현할 수 있다. 상기 PECVD 기법을 이용하여 식각홀(135)을 밀봉할 경우, 측면 방향으로의 컨포멀(conformal)한 증착이 용이(식각 채널(127) 없이 실링층(140)을 형성하여 식각홀(135)을 밀봉한 이미지인 도 10 참조)하기 때문에, 식각 방지층(110) 상에 식각 채널(127)을 형성하는 단계(도 2 참조)를 생략할 수 있다. 이에 따라, 공정 스텝(step) 수의 감소에 따른 공정 최적화에 용이할 수 있다.
도 9를 참조하면, 멤브레인층(130) 상에 상부 전극층(150)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상부 전극층(150)은 도전성 금속 물질로 형성할 수 있다. 상부 전극층(150)은 멤브레인층(130)의 구조를 따라서 형성되므로, 식각 채널(127) 방향으로 일부 하방 돌출되도록 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 식각 방지층(110), 실링층(140) 및 멤브레인층(130)의 일부 또는 전부는 동일 물질, 예컨대 실리콘 질화물로 형성될 수 있다.
전술한 실시예에 따르면, 반도체 기판(100) 상에 희생층(125)을 형성하여 나노포스트(129) 구조를 용이하게 제조할 수 있고, 나아가 고가의 실리콘-온-절연체(silicon on insulator, SOI) 기판을 이용하지 않고서도 진공 갭(145)을 갖는 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT, 1000)를 제조할 수 있다.
전술한 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(1000)에 의하면, 나노포스트들(129)은 상부 전극(150) 및 반도체 기판(100) 사이에 전원이 인가되면 상부 전극(150) 및/또는 멤브레인층(130)이 진동될 때 길이 방향으로 압축 및 인장이 가능할 수 있다. 이에 따라, 나노포스트들(129)은 스프링의 역할을 하여 상부 전극(150) 및/또는 멤브레인층(130)이 보다 큰 변위로 진동할 수 있도록 해준다.
나노포스트들(129)은 반도체 물질로 형성될 수 있다. 반도체 단결정은 벌크 구조에서는 낮은 인장율 및 압축율을 보이나, 나노미터 레벨의 직경을 갖는 단결정 와이어는 이론적인 한계인 약 20% 부근까지 압축 및 신장될 수 있다고 알려져 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에서, 나노포스트들(129)은 상부 전극(150) 및/또는 멤브레인층(130)이 보다 큰 변위로 진동할 수 있도록 하는 스프링의 기능을 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들에 따른 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서(CMUT)는 전극간 평균 변위를 크게 하여 초음파 송수신 감도를 높일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 반도체 기판
110: 식각 방지층
120: 채널층
125: 희생층
127: 식각 채널
129: 나노포스트
130: 멤브레인층
135: 식각홀
140: 실링층
145: 진공 갭
150: 상부 전극
1000: 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서

Claims (10)

  1. 반도체 기판 상에 식각 방지층을 형성하는 단계;
    상기 식각 방지층 상에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 상에 멤브레인층을 형성하는 단계;
    상기 멤브레인층에 상기 희생층을 노출하는 식각홀을 형성하는 단계;
    상기 식각홀을 통해서 상기 희생층의 적어도 어느 일부를 제거하여 나노포스트를 형성하는 단계;
    상기 식각홀을 실링하는 실링층을 형성하여, 상기 멤브레인층과 상기 반도체 기판 사이에 진공 갭을 형성하는 단계; 및
    상기 멤브레인층 상에 상부 전극층을 형성하는 단계;를 포함하는,
    정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공 갭은 상기 실링층, 상기 멤브레인층, 및 상기 식각 방지층에 의해서 둘러싸인,
    정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 희생층을 형성하는 단계는,
    상기 식각 방지층 상에 식각 채널을 구비하는 채널층을 형성하는 단계; 및
    상기 채널층 상에 상기 희생층을 형성하는 단계;를 포함하는,
    정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 식각 채널에 의해서 상기 희생층의 적어도 어느 일부분에 오목부가 형성되어, 상기 멤브레인층의 일부가 상기 오목부 내로 하방 돌출되도록 형성되는,
    정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 실링층은 상기 식각홀을 통해서 상기 식각 채널 내로 하방 돌출된 상기 멤브레인층 부분까지 형성된,
    정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 상부 전극층은 상기 식각 채널 방향으로 일부 하방 돌출되도록 상기 멤브레인층 상에 형성된,
    정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 식각 방지층, 상기 실링층 및 상기 멤브레인층은 동일 물질로 형성하는,
    정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 식각 방지층, 상기 실링층 및 상기 멤브레인층은 실리콘 질화물을 포함하는,
    정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 나노포스트를 형성하는 단계는,
    상기 희생층의 측면 방향의 식각 속도를 제어하여, 상기 나노포스트의 직경 및 크기를 제어하는 단계를 포함하는,
    정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서의 제조방법.
  10. 반도체 기판;
    상기 반도체 기판 상에 형성된 식각 방지층;
    상기 식각 방지층 상에 형성된 멤브레인층; 및
    상기 멤브레인층 상의 상부 전극층;을 포함하고,
    상기 멤브레인층은 상기 식각 방지층의 적어도 어느 일부 상에 형성된 나노포스트 및 상기 나노포스트의 측벽을 둘러싸는 캐비티를 포함하는 진공 갭에 의해서 상기 반도체 기판 상으로 이격되며,
    상기 진공 갭은 상기 식각 방지층, 상기 멤브레인층 및 상기 멤브레인층 상에 형성된 실링층에 의해 밀폐되고,
    상기 나노포스트는,
    상기 식각 방지층 및 상기 멤브레인층 사이에 개재된 희생층을 노출하도록, 상기 멤브레인층의 적어도 어느 일부에 형성된 식각홀을 통해서 상기 희생층의 적어도 어느 일부를 제거함으로써 형성된,
    정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서.
KR1020190130084A 2019-10-18 2019-10-18 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서 및 그 제조방법 KR102316131B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190130084A KR102316131B1 (ko) 2019-10-18 2019-10-18 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190130084A KR102316131B1 (ko) 2019-10-18 2019-10-18 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210046415A KR20210046415A (ko) 2021-04-28
KR102316131B1 true KR102316131B1 (ko) 2021-10-22

Family

ID=75721001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190130084A KR102316131B1 (ko) 2019-10-18 2019-10-18 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102316131B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015122736A (ja) * 2013-11-19 2015-07-02 キヤノン株式会社 静電容量型トランスデューサ及びその製造方法
CN109092649A (zh) * 2018-09-05 2018-12-28 西安交通大学 静电-压电混合驱动收发一体化cmut及其使用方法和制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6599968B2 (ja) 2014-07-08 2019-10-30 クアルコム，インコーポレイテッド 圧電超音波トランスデューサおよびプロセス
KR20180030777A (ko) 2015-07-15 2018-03-26 삼성전자주식회사 미세가공 정전용량형 초음파 트랜스듀서, 프로브 및 그 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015122736A (ja) * 2013-11-19 2015-07-02 キヤノン株式会社 静電容量型トランスデューサ及びその製造方法
CN109092649A (zh) * 2018-09-05 2018-12-28 西安交通大学 静电-压电混合驱动收发一体化cmut及其使用方法和制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210046415A (ko) 2021-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10576500B2 (en) Piezoelectric micro-machined ultrasonic transducer (PMUT) and method for manufacturing the PMUT
CN109429158B (zh) 双膜mems器件和用于双膜mems器件的制造方法
KR101357312B1 (ko) 테이퍼 형상 표면을 갖는 멤브레인 지지대를 구비한 마이크로기계 음향 변환기 및 제조 방법
US20220388105A1 (en) Support structure and method of forming a support structure
CN106829846B (zh) 半导体器件及其制造方法
JP5875243B2 (ja) 電気機械変換装置及びその作製方法
US11418888B2 (en) Microelectromechanical electroacoustic transducer with piezoelectric actuation and corresponding manufacturing process
KR101338856B1 (ko) 음향 센서 및 그 제조방법
US20110064250A1 (en) Piezoelectric micro speaker including annular ring-shaped vibrating membranes and method of manufacturing the piezoelectric micro speaker
US10800649B2 (en) Planar processing of suspended microelectromechanical systems (MEMS) devices
CN110798788B (zh) 一种mems结构及其形成方法
JP2012222516A (ja) 電気機械変換装置及びその作製方法
CN104280161A (zh) 压力传感器及其形成方法
CN110636421A (zh) 一种mems结构及其制造方法
US20140295606A1 (en) Method for producing a device comprising cavities formed between a suspended element resting on insulating pads semi-buried in a substrate and this substrate
KR102316131B1 (ko) 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서 및 그 제조방법
US11212624B2 (en) MEMS-transducer and method for producing a MEMS-transducer
KR102244601B1 (ko) 정전용량형 미세가공 초음파 트랜스듀서 및 그 제조방법
US20230011561A1 (en) Piezoelectric microphone with enhanced anchor
US10448168B2 (en) MEMS microphone having reduced leakage current and method of manufacturing the same
EP2755325B1 (en) Resonant transducer and manufacturing method of resonant transducer
CN112565947B (zh) 微机电系统麦克风及其制造方法
CN114827881A (zh) 背腔形成方法、具有背腔的器件、mems麦克风及制备方法
US20230294980A1 (en) Micro-electro-mechanical system (mems) devices and fabrication methods thereof
CN114007175B (zh) 超声换能器阵列及其形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant