KR102350898B1 - 멤스 전극 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 멤스 콘덴서 마이크로폰은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 위에 위치하는 멤브레인, 상기 멤브레인 위에 위치하는 백플레이트부, 상기 백플레이트부 위에 위치하는 변형 방지부, 상기 멤브레인과 상기 백플레이트부 사이에 위치하는 공기층 및 상기 백플레이트부에서 상기 멤브레인 쪽으로 공기층에 돌출되어 있는 복수 개의 돌기를 포함한다.

Description

멤스 전극 형성 방법{METHOD FOR FORMING MEMS ELECTRODE}

본 발명은 멤스 콘덴서 마이크로폰(condenser microphone) 및 멤스 콘덴서 마이크로폰의 멤스 전극 형성 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 음압에 의해 진동하는 멤브레인의 진동 효율이 좋고 출력전압의 감도가 우수한 멤스 콘덴서 마이크로폰 및 멤스 콘덴서 마이크로폰의 멤스 전극 형성 방법에 관한 것이다.

일반적으로 음향 센서(acoustic sensor)는 음향신호를 전기적 신호로 변환하는 장치로서 마이크로폰을 포함한다.

마이크로폰은 재질이나 작동원리에 따라 매우 다양한 종류가 있다.

예를 들어, 재질에 따라서는 카본 마이크로폰(carbon microphone), 크리스탈 마이크로폰(crystal microphone) 및 마그네틱 마이크로폰(magnetic microphone)등으로 구분된다.

또한, 작동원리에 따라서는 자기장에 의한 유도기전력을 이용하는 다이내믹 마이크로폰(dynamic microphone)과 멤브레인(membrane)이나 다이어프램(diaphragm)과 같은 진동판의 진동에 따른 캐패시턴스(capacitance) 변화를 이용하는 콘덴서 마이크로폰으로 구분될 수 있다.

컴퓨터, 이동통신단말기, MP3녹음기, 카세트 녹음기, 캠코더, 헤드셋 등과 같은 휴대용 전자기기 또는 소형 전자기기에는 ECM(Electret Condensor Microphone) 마이크로폰이나 멤스(MEMS, Micro Electro Mechanical System) 마이크로폰 등과 같은 초소형 콘덴서 마이크로폰이 주로 사용되고 있다.

ECM 마이크로폰은 일렉트릿(electret)이라는 분극 유전체 물질을 이용한다. ECM 마이크로폰은 바이어스 전압이 인가되지 않는 동안 전하를 축적하는 기능을 갖고 있다. 일렉트릿 물질의 전하는 온도에 민감하고 장기 드리프트(Long-Term Drift)로 인해 특성이 악화되어 마이크로폰의 감도를 떨어뜨린다. 그래서, 일렉트릿 물질로 테프론(Teflon)을 마이크로폰에 적용했지만, 표준 양산공정에 테프론을 적용하는 것은 많은 어려운 문제점들을 만들어냈다.

반면, 콘덴서 마이크로폰은 일렉트릿 물질이 필요하지 않고, 전하를 축적하기 위해 바이어스 전압을 인가해 주면 된다.

콘덴서 마이크로폰은 온도에 따라 적절한 센싱(Sensing) 감도와 낮은 센싱 감도를 갖기도 한다. 이러한 콘덴서 마이크로폰은 작은 크기(size)와 저비용 양산화를 위해 대개 멤스(MEMS)공정으로 제조되므로, 콘덴서 마이크로폰은 멤스 마이크로폰(MEMS microphone)으로 통칭되기도 한다.

콘덴서 마이크로폰은 두 개의 평판 캐패시턴스, 즉 진동판과 백플레이트(back plate)를 포함하며, 두 개의 평판 캐패시턴스는 절연 물질로 작용하는 공기층(air gap)을 통해 분리된다.

진동판과 백플레이트를 지지하는 베이스 기판에는 백 챔버(Back Chamber)가 형성된다. 백플레이트에는 복수의 음향홀이 형성되어 에어 댐핑(Air Damping)을 완화시키는 역할을 하게 된다.

백플레이트의 음향홀을 통해 인입된 음파는 진동판을 휘게 하는 원인이 되고, 진동판과 백플레이트 간의 캐패시턴스는 공기층의 두께의 변화에 따라 변한다.

이러한 공기층의 두께 변화에 따라 변하게 되는 캐패시턴스는 콘덴서 마이크로폰에 구성된 판독 회로(Readout Circuit)에 의해 적절한 전기적 신호로 변환된다.

마이크로폰 상용화 제조 업체들은 마이크로폰의 감도 개선 및 노이즈 레벨(Noise Level)을 낮추기 위해 진동판과 백플레이트의 구조와 물질을 계속 개선해 왔다.

콘덴서 마이크로폰은 기생 캐패시턴스를 최소화하고 진동판의 진동효율을 높이기 위해 진동판의 효율적인 진동이 유지되어야 한다.

도 1은 종래의 콘덴서 마이크로폰의 일부 구조를 도시한다.

도 1에 도시한 것처럼, 종래의 콘덴서 마이크로폰은 베이스 기판(10), 진동판(11), 백플레이트(12), 베이스 기판(10)과 백플레이트(12) 사이에 위치하고 진동판(11)을 지지하는 절연 연결부(13a, 13a) 및 진동판(11)과 백플레이트(14) 사이에 위치하는 공기층(14)을 구비한다.

이때, 절연 연결부(13a, 13b)는, 도 1에 도시한 것처럼, 진동판(11)을 중심으로 하여 하부에 위치하는 부분(13a)과 상부에 위치한 부분(13b)으로 나눠진다.

베이스 기판(10)에 형성된 진동판(11)은 공기층(14)에서 쉽게 진동할 수 있도록 탄성을 가지고 있으며 수직 방향으로 진동하여 백플레이트(12)와의 사이에 해당 크기의 캐패시턴스(Ce, Cc)를 형성한다.

이때 움직일 수 있는 진동판(11)의 진동 범위는 백플레이트(12)에 닿기 전(즉, 붙기 전)까지이며, 일단 진동판(11)이 백플레이트(12)에 붙게 되면 더 이상 전하가 이동하지 않는 풀인 전압(Pull-In Voltage) 상태에 도달하여 콘덴서 마이크로폰을 구비한 음향 센서는 정상적인 센서의 기능을 못하고 손상된다.

콘덴서 마이크로폰의 동작 효율을 높이기 위해, 콘덴서 마이크로폰은 음성신호에 대한 백플레이트(12)와 진동판(11) 간의 정전용량을 극대화하고, 누설 정전용량을 최소화해야 한다.

동작 중에 대표적으로 발생되는 누설 정전용량은 백플레이트(12)와 진동판(11) 간의 절연 연결부(13b)에서 발생하는 기생 캐패시턴스(Parasitic capacitance, Cp1)와 진동판(11)과 베이스 기판(10) 간의 절연 연결부(13a)에서 발생하는 기생 캐패시턴스(Cp2) 등이 있다. 이러한 기생 캐패시시턴스 외에도 마이크로폰 본체(도시하지 않음)와 신호의 입출력을 위해 형성된 패드(pad)를 연결하는 와이어(wire)에서 발생하는 캐패시턴스도 존재한다.

특히, 누설 캐패시턴스를 최소화하지 못하고, 진동판(예, 멤브레인)(11)과 백플레이트(12) 사이의 평판 캐패시턴스가 최적화되지 못하며, 이로 인해, 콘덴서 마이크로폰의 성능이 저하되는 문제점이 발생되었다. 이러한 문제점은 멤브레인(11)과 백플레이트(12) 사이의 대향 전극이 최적화되지 못한 구조적이 요인에 의해 발생된다.

따라서, 멤브레인(11)과 백플레이트(12) 사이의 대향 전극의 정전 효율을 최대한 높일 수 있도록, 대향 전극을 평판 형태에 근접한 구조로 만들어 주는 것이 중요하다.

한국공개특허 제10-2016-0127212호(공개일 2016.11.03)

본 발명이 해결하려는 과제는 동작 전압에서 진동판의 진동 효율을 높여 멤스 콘덴서 마이크로폰의 성능을 향상시키기 위한 것이다.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 멤스 콘덴서 마이크로폰의 출력전압의 감도를 향상시키기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 멤스 콘덴서 마이크로폰은 베이스 기판, 상기 베이스 기판 위에 위치하는 멤브레인, 상기 멤브레인 위에 위치하는 백플레이트부, 상기 백플레이트부 위에 위치하는 변형 방지부, 상기 멤브레인과 상기 백플레이트부 사이에 위치하는 공기층 그리고 상기 백플레이트부에서 상기 멤브레인 쪽으로 공기층에 돌출되어 있는 복수 개의 돌기를 포함한다.

상기 백플레이트부는 상기 공기층과 접해 있고, 상기 돌기가 위치하는 제1 백플레이트 및 상기 제1 백플레이트 위에 위치하고 상기 돌기와 연결되어 있는 제2 백플레이트를 포함할 수 있다.

상기 변형 방지부는 상기 제2 백플레이트를 사이에 두고 상기 제1 백플레이트와 중첩되게 위치할 수 있다.

상기 제1 백플레이트는 제2 백플레이트의 하부면 전체와 접하게 위치할 수 있다.

상기 제1 백플레이트는 제2 백플레이트의 하부면 일부와 접하게 위치할 수 있다.

상기 변형 방지부는 상기 제1 백플레이트가 위치하지 않는 상기 제2 백플레이트 위에 추가로 위치할 수 있다.

상기 제2 백플레이트는 상기 돌기와 동일한 재료로 이루어질 수 있다.

상기 변형 방지부는 상기 제1 백플레이트와 동일한 재료로 이루어질 수 있다.

상기 변형 방지부는 상기 제1 백플레이트의 열팽창 계수와 동일한 열팽창 계수를 가질 수 있다.

상기 변형 방지부는 상기 제1 백플레이트와 제2 백플레이트 중에서 제1 백플레이트와의 열팽창 계수의 차이의 절대값이 작을 수 있다.

상기 복수 개의 돌기는 복수 개의 튜브형 돌기를 포함할 수 있다.

상기 복수 개의 돌기는 복수 개의 바형 돌기를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰의 멤스 전극 형성 방법은 베이스 기판 위에 멤브레인을 형성하는 단계, 상기 멤브레인 위에 희생층을 형성하는 단계, 상기 희생층 위에 제1 백플레이트층을 형성하는 단계, 상기 제1 백플레이트층 위에 레지스트막을 적층한 후 마스크를 이용하여 상기 레지스트막을 선택적으로 식각하여 식각된 부분에 위치하는 제1 백플레이트층의 부분을 노출시키는 단계, 남아있는 상기 레지스트막을 마스크로 하여 노출된 상기 제1 백플레이트층의 부분을 제거하여, 튜브 형태의 빈 부분을 구비하는 제1 백플레이트를 형성하는 단계, 남아있는 상기 레지스트막을 제거하는 단계, 상기 빈 부분을 통해 노출된 희생층을 정해진 깊이만큼 식각하여 상기 제1 백플레이트와 상기 희생층에 튜브형 돌기용 홀을 형성하는 단계, 상기 튜브형 돌기용 홀 내에 정해진 물질을 증착하여 튜브형 돌기를 형성하는 단계, 상기 제1 백플레이트 위와 상기 돌기 위에 제2 백플레이트를 형성하는 단계; 및 상기 제2 백플레이트 위에 변형 방지부를 형성하는 단계를 포함한다.

상기 제2 백플레이트 형성 단계는 상기 돌기와 동일한 재료를 이용하여 상기 제2 백플레이트를 형성할 수 있다.

상기 변형 방지부 형성 단계는 상기 제1 백플레이트와 동일한 재료를 이용하여 상기 변형 방지부를 형성할 수 있다.

상기 변형 방지부 형성 단계는 상기 제1 백플레이트와 동일한 열팽창 계수를 갖는 재료를 이용하여 상기 변형 방지부를 형성할 수 있다.

이러한 본 발명의 특징에 따르면, 가운데에 빈 공간을 구비함에 따라 상대적으로 큰 외경을 갖고 좁은 선폭을 갖는 튜브형 돌기로 인해, 진동하는 멤브레인이 백플레이트부와 접촉하여 접착되는 현상이 방지될 수 있다. 또한, 상대적으로 큰 외경으로 인해, 튜브형 돌기와의 접촉 시 멤브레인의 손상이 방지되거나 최소화될 수 있다. 따라서, 멤브레인의 수명이 증가할 수 있다.

또한, 높은 음압이 멤스 콘덴서 마이크로폰에 인가되었을 때, 튜브형 돌기가 멤브레인의 넓은 부분과 접촉하므로 튜브형 돌기의 완충 효과에 의해 멤스 콘덴서 마이크로폰의 내구성을 향상시킬 수 있다.

추가로 복수 개의 튜브형 돌기의 밀도가 중심부에서 가장자리부로 갈수록 감소하므로, 멤브레인의 진동 패턴에 따른 등고선형 돌기부의 완충 효과 및 접착 방지 효과가 향상될 수 있다.

튜브형 돌기 외에 바형 돌기가 부가적으로 구비될 때, 음향홀이 형성되지 않는 부분에 튜브형 돌기와 바형 돌기가 위치할 수 있어, 백플레이트의 공간 활용이 향상되고 멤브레인의 제어 효과는 더욱 향상될 수 있다.

이에 더하여, 백플레이트부를 2층으로 형성하여 튜브형 돌기의 지지력이 향상될 수 있고, 이로 인해, 휨 현상이 크게 줄어들 수 있다.

또한, 멤스 콘덴서 마이크로폰의 제조 공정 중에 작용하는 응력(예, 열응력, 압축 응력 및 신장 응력 중 적어도 하나)이 변형 방지부에 의해 상쇄되어, 이러한 응력으로 인한 백플레이트부의 휨 현상이 크게 감소할 수 있다.

이와 같이, 유전체층으로 작용하는 공기층 하부에 위치하는 백플레이트부의 휨 현상이 방지되거나 감소할 수 있으므로, 공기층을 사이에 두고 대향 전극으로 작용하는 멤브레인 전극과 백플레이트 전극 사이의 간격 역시 일정하게 유지될 수 있다.

따라서, 백플레이트부의 휨 현상으로 인한 대향 전극인 멤브레인 전극과 백플레이트 전극 사이의 간격 변화에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰의 특성 변화가 해소되거나 최소화되어 멤스 콘덴서 마이크로폰의 특성이 향상될 수 있다.

또한, 백플레이트부의 휨 현상이 최소화되므로, 멤브레인의 진동에 따른 전하 생성 효율이 극대화되어 고성능의 멤스 콘덴서 마이크로폰 제작이 기능해질 수 있다.

도 1는 종래의 멤스 콘덴서 마이크로폰의 구조를 일부 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰의 구조를 설명하기 위한 멤스 콘덴서 마이크로폰의 예시적인 평면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 멤스 콘덴서 마이크로폰을 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 멤스 콘덴서 마이크로폰에서 음향홀과 돌기의 배치 상태를 개략적으로 도시한 멤스 콘덴서 마이크로폰의 일부 평면도이다.
도 6a 내지 도 6k는 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라 도시한 단면도로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰의 형성 순서에 따라 순차적으로 도시한 단면도이다.
도 7은 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰의 구조를 설명하기 위한 멤스 콘덴서 마이크로폰의 예시적인 평면도이다.
도 8은 도 7에 도시한 멤스 콘덴서 마이크로폰을 도 2에 도시한 Ⅲ-Ⅲ 선을 따라 잘라 도시한 단면도이다.
도 9은 본 예의 멤스 콘덴서 마이크로폰에서 음향홀, 튜브형 돌기 및 바형 돌기의 배치 상태를 개략적으로 도시한 멤스 콘덴서 마이크로폰의 일부 평면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한

구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

아울러, 이하에서 어떤 구성 요소의 두께나 폭 또는 길이가 동일하다는 의미는 공정 상의 오차를 고려하여, 어떤 제1 구성 요소의 두께나 폭 또는 길이가 다른 제2 구성 요소의 두께나 폭 또는 길이와 비교하여, 10%의 오차 범위에 있는 경우를 의미한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰 및 그 제조방법에 대해서 설명하도록 한다. 본 실시예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰은 멤스(MEMS) 기술을 이용하여 제작되는 콘덴서 마이크로폰일 수 있다.

먼저, 도 2 내지 도 5b를 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰의 구조에 대하여 설명한다.

도 2 및 도 3에 도시한 것처럼, 본 실시예의 멤스 콘덴서 마이크로폰은 베이스 기판(100), 베이스 기판(100) 위에 위치하는 멤브레인(110), 멤브레인(110) 위에 위치하는 백플레이트부(120), 백플레이트부(120) 위에 위치하는 변형 방지부(125), 베이스 기판(100)과 백플레이트부(120) 사이에 위치하는 공기층(130), 그리고 백플레이트부(120)에서 공기층(130)으로 돌출되어 있는 복수 개의 돌기(140)를 구비한다.

베이스 기판(100)은 실리콘 웨이퍼(silicon wafer) 등으로 이루어져 있다.

이러한 베이스 기판(100)에는 실리콘 웨이퍼가 존재하지 않는 백 챔버(즉, 공동)(101)를 구비한다. 따라서, 백 챔버(101) 내에 일렉트릿 소자가 위치한다.

멤브레인(110)은 멤스 콘덴서 마이크로폰 내부로 유입되는 음파의 크기에 따라 진동하는 진동판으로, 이러한 음파에 따른 멤브레인(110)의 진동에 따라 해당하는 전기 신호가 생성된다.

한 예로서, 멤브레인(110)은 0.5~2.0㎛의 두께를 갖고, 폴리 실리콘(Poly Si)으로 이루어질 수 있다.

멤브레인(110)의 두께가 0.5㎛ 미만인 경우, 멤브레인(110)의 두께가 너무 얇아 파손의 위험이 크고, 2.0㎛를 초과하는 두께를 가질 경우 음파에 따른 진동 동작에 방해를 받게 된다.

백플레이트부(120)는 공기층(130)을 사이에 두고 멤브레인(110)과 대향하고 있다.

이때, 진동판(예, 멤브레인)(110)과 백플레이트부(120)은 각각 반대편에서 대향되게 위치하는 하나의 전극으로 작용할 수 있어, 진동판(110)은 멤브레인 전극으로 기능할 수 있고, 백플레이트부(120)는 백플레인 전극으로 기능할 수 있다. 이때, 멤브레인(110)과 백플레이트부(120) 사이의 존재하는 공기층(130)이 유전체층으로 기능할 수 있다.

본 예에서, 멤스 콘덴서 마이크로폰에 구비되는 전극, 예를 들어, 멤브레인 전극과 백플레이트 전극은 멤스 전극으로 통칭될 수 있다.

서로 대향하고 있는 이러한 멤스 전극(110, 120)과 유전체층인 공기층(130)에 의해, 멤브레인(110)의 진동에 따른 멤브레인(110)과 백플레이트부(120) 간의 거리 변화에 따라 멤브레인(110)과 백플레이트부(120) 사이에 해당 크기의 캐패시턴스가 발생된다.

이러한 백플레이트부(120)는 공기층(130) 바로 위에 위치하여 공기층(130)과 접해 있는 복수 개의 돌기(140)가 위치하는 제1 백플레이트(120a)와 제1 백플레이트(120a) 위에 위치하고 복수 개의 돌기(140)와 연결되어 있는 제2 백플레이트(120b)를 구비한다.

제1 백플레이트(120a)는 대향하고 있는 멤브레인(110)과의 커패시턴스 발생에 기여하며, 제2 백플레이트(120b)는 돌기(140)를 지지하는 역할을 한다.

도 3에 도시한 것처럼, 제1 백플레이트(120a)와 제2 백플레이트(120b)의 표면은 모두 도 3에 도시한 것처럼 모두 평탄한 판 형태를 가질 수 있고, 이런 경우, 제1 백플레이트(120a)와 제2 백플레이트(120b)는 평판 전극의 형태를 가질 수 있다.

제1 백플레이트(120a)와 제2 백플레이트(120b)는 동일한 물질로 이루어져 있거나 서로 다른 물질로 이루어질 수 있다. 또한, 제2 백플레이트(120b)는 돌기(140)와 동일한 물질로 이루어져 있다.

제1 백플레이트(120a)와 제2 백플레이트(120b)가 동일한 물질로 이루어질 경우, 제1 백플레이트(120a)와 제2 백플레이트(120b)는 돌기(140)와 같은 물질(예, 질화물)로 이루어질 수 있다.

하지만, 제1 백플레이트(120a)와 제2 백플레이트(120b)가 다른 물질로 이루어질 경우, 제2 백플레이트(120a)만이 돌기(140)와 동일한 물질로 이루어질 수 있고, 제1 백플레이트(120a)는 전극으로의 기능을 위해 도전성 물질을 함유할 수 있다.

또한, 제1 백플레이트(120a)와 제2 백플레이트(120b)가 다른 물질로 이루어질 경우, 제1 백플레이트(120a)는 전극 기능을 위해 도전성 물질을 함유할 수 있고, 제2 백플레이트(120b)는 절연 물질로 이루어질 수 있다.

이처럼 백플레이트부(120)가 2층으로 이루어져 있으므로, 공기층(130)과 대면하고 있는 백플레이트부(120)의 지지력이 향상되어 휨 현상이 방지된다.

또한, 돌기(140)와 동일한 물질로 이루어진 제2 백플레이트(120b)로 인해, 돌기(140)의 지지력이 증가하여 백플레이트부(120)에서 돌기(140)가 떨어져 나가는 현상이 방지된다.

본 예에서, 제2 백플레이트(120b)는 제1 백플레이트(120a)의 상부면 위에 제1 백플레이트(120a)와 접하게 위치할 수 있다.

이때, 도 3에 도시한 것처럼, 제1 백플레이트(120a)는 제2 백플레이트(120b)의 하부면 전체와 접하게 위치할 수 있다.

하지만, 도 5a와 도 5b에 도시한 것처럼, 제2 백플레이트(120b)의 하부면 일부[예, 제2 백플레이트(120b)의 가운데 부분]와 접하게 위치할 수 있다. 이런 경우, 제2 백플레이트(120b)는 제1 백플레이트(120a)가 위치한 부분 즉, 제1 백플레이트(120a)의 전체 상부면 위뿐만 아니라 제1 백플레이트(120a)가 위치하지 않는 제1 백플레이트(120a)의 주변 위에도 추가로 위치할 수 있다.

따라서, 도 3의 경우, 제1 백플레이트(120a)와 제2 백플레이트(120b)의 형성 면적을 동일하지만, 도 5a와 도 5b의 경우에는 제1 백플레이트(120a)의 형성 면적은 제2 백플레이트(120b)의 형성 면적보다 적을 수 있다.

본 예에서, 제1 백플레이트(120a)는 적어도 하나의 돌기(140)를 중심으로 하여 위치할 수 있다.

다른 예에서, 제2 백플레이트(120b)는 생략될 수 있다.

제2 백플레이트(120b) 위에 위치하는 변형 방지부(125) 역시 평탄한 판 형태를 가질 수 있다.

변형 방지부(125)는 제2 백플레이트(120b)를 사이에 두고 제1 백플레이트(120a)와 중첩되게 위치할 수 있다. 이로 인해, 변형 방지부(125)는 제2 백플레이트(120b))를 사이에 두고 제1 백플레이트(120a)와 대응되게 위치할 수 있다.

따라서, 본 예의 변형 방지부(125)는 도 3과 도 5a에 도시한 것처럼, 제2 백플레이트(120b))를 사이에 하부에 위치한 제1 백플레이트(120a)의 상부면 전체에 위치하여, 제1 백플레이트(120a)와 동일한 형성 면적을 가질 수 있다.

이런 경우, 변형 방지부(125)는 제2 백플레이트(120b)를 중심으로 하여 상하 반전 형태를 가질 수 있다.

하지만, 도 5b에 도시한 것처럼, 제1 백플레이트(120a)가 제2 백플레이트(120b)의 하부면 일부만 위치하는 경우, 변형 방지부(125)는 제2 백플레이트(120b))를 사이에 두고 제1 백플레이트(120a)의 상부면 위뿐만 아니라 제1 백플레이트(120a)가 위치하지 않는 제2 백플레이트(12b) 위에도 추가로 위치할 수 있다.

따라서, 변형 방지부(125)는 제1 백플레이트(120a) 위에 위치한 제2 백플레이트(120b)의 상부면 전체에 위치할 수 있다.

이런 경우, 변형 방지부(125)의 형성 면적은 제1 백플레이트(120a)의 형성 면적보다 클 수 있다.

따라서, 본 예의 변형 방지부(125)는 제1 백 플레이트(120a)보다 동일하거나 넓은 형성 면적을 가질 수 있다.

이러한 변형 방지부(125)는 제1 백플레이트(120a)의 휨 현상을 방지할 수 있다.

본 예의 멤스 콘덴서 마이크로폰은 제1 백플레이트(120a)와 멤브레인(110) 사이에 빈 공간인 공기층(130)을 구비할 수 있으므로, 이 빈 공간인 공기층(130)으로 인해, 공기층(130) 위에 위치하고 있는 제1 백플레이트(120a)의 지지력은 약화될 수밖에 없다.

하지만, 본 예의 경우, 빈 공간인 공기층(130) 쪽으로 하강하는 제1 백플레이트(120a)의 상부에 위치한 변형 방지부(125)에 장력에 의해 제1 백플레이트(120a)의 하강 현상이 방지되거나 크게 감소될 수 있다.

멤스 콘덴서 마이크로폰을 제조할 때, 제조 공정 중에 발생하는 열 응력(heat stress), 압축 응력(compressive stress) 및 인장 응력(tensile stress) 중 적어도 하나에 의해, 제1 백플레이트(120a)는 정해진 방향으로 변형이 발생하여 볼록한 또는 오목한 형태로 휠 수 있다.

따라서, 변형 방지부(125)를 형성할 때, 이러한 응력의 발생 방향을 고려하여 제1 백플레이트(120a)의 변형 방향과 동일한 방향으로 장력이 작용하도록 변형 방지부(125)를 형성하여, 제1 백플레이트(120a)의 변형을 방지하거나 최소화할 수 있다.

또한, 변형 방지부(125)는 제1 백플레이트(120b)의 변형을 방지하기 위해 제1 백플레이트(120b)와 동일한 또는 유사한, 즉 설정 오차 범위 내에서 동일한 열팽창 계수를 가질 수 있다.

제1 백플레이트(120a)의 열 팽창계수 및 제2 백플레이트(120b)의 열 팽창계수와 비교할 때, 변형 방지부(125)는 제2 백플레이트(120b)보다 제1 백플레이트120b)와 동일하거나 유사한 열팽창 계수를 가질 수 있다. 따라서, 변형 방지부(125)는 제1 백플레이트(120a)와의 열팽창계수의 차이의 절대값이 제2 백플레이트(120b)의 열팽창 계수의 차이의 절대값보다 작을 수 있다.

따라서, 변형 방지부(125)는 제1 백플레이트(120a)와 동일한 물질로 이루어지거나, 이미 기술한 것처럼, 제1 백플레이트(120a)와 동일한 또는 유사한 열팽창 계수를 갖는 물질로 이루어질 수 있다.

또한, 변형 방지부(125)는 제1 백플레이트(120a)와 동일하거나 두꺼운 두께를 가질 수 있어, 제1 백플레이트(120a)이 휨 현상을 좀 더 효율적으로 억제할 수 있도록 한다.

이러한 제1 백플레이트(120a)의 휨 현상은 제1 백플레이트(120a) 중에서 돌기(140) 및 돌기 주변에서 더욱더 잘 발생할 수 있다. 따라서, 변형 방지부(125)는 백플레이트부(120)의 상부면 전체가 아니라 상부면 일부 위에 위치하는 경우, 복수 개의 돌기(150)가 위치한 변형 방지부(125)의 가운데 부분 위에 위치하여, 복수 개의 돌기(150)와 모두 중첩될 수 있다.

이와 같이, 본 예의 변형 방지부(125)에 의해, 멤스 콘덴서 마이크로폰을 제조할 때 발생하는 응력(예, 열적 응력, 압축 응력 및 인장 인력 중 적어도 하나)에 따른 제1 백플레이트(120a)의 휨 형상이 방지되거나 크게 감소함에 따라, 제1 백플레이트(120a)와 멤브레인(110) 사이의 간격 변화 역시 발생하지 않거나 크게 줄어든다.

이러한 제1 백플레이트(120a)와 멤브레인(110) 사이의 간격 변화가 방지됨에 따라, 멤스 전극인 멤브레인 전극과 백플레이트 전극 사이의 간격 변화 역시 방지될 수 있다. 이로 인해, 변형 방지부(125)에 의해, 본 예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰의 구조적인 변형이 최소화되므로 멤스 콘덴서 마이크로폰의 성능이 저하되는 것이 방지될 수 있다.

이미 기술한 것처럼, 절연층인 공기층(130)을 사이에 두고 있는 멤브레인(110)과 백플레이트부(120)는 각각 반대 방향에서 마주보고 있는 대향 전극으로서 기능할 수 있다.

이 경우, 멤브레인(110)과 백플레이트부(120) 자체가 각각 멤브레인 전극과 백플레이트 전극으로 기능하거나, 진동판(예, 멤브레인)(110)과 백플레이트부(120) 중 적어도 하나에 별도의 멤브레인 전극과 백플레이트 전극 중 적어도 하나가 추가로 구비될 수 있다. 멤브레인 전극에는 바이어스 전압(bias voltage)이 인가될 수 있고, 백플레이트 전극을 통해 출력 전압이 외부로 출력될 수 있다.

공기층(130)은 이미 기술한 것처럼 멤브레인(110)과 백플레이트부(120) 사이에 위치하여, 공기층(130)의 두께만큼 멤브레인(110)과 백플레이트부(120) 사이를 이격시킨다.

이러한 공기층(130)은 유전체로서 기능하여, 이미 기술한 것처럼, 공기층(130)을 사이에 두고 멤브레인 전극과 백플레이트 전극이 존재하므로, 음파에 따른 멤브레인(110)의 진동에 따라 멤브레인(110)과 백플레이트부(120) 사이에 해당 크기의 캐패시턴스가 발생한다.

복수 개의 돌기(140)는 멤브레인(110)의 진동 시 멤브레인(110)이 백플레이트부(120)와 맞붙게 되어 발생되는 풀인 전압 상태를 방지하며, 계면 완충 역할을 위한 것이다.

각 돌기(140)는 모두 동일한 형상을 가질 수 있고, 가운데 부분에 원형과 같은 형태로 공기가 채워지는 빈 공간(H14)을 갖는 원형의 튜브 형태의 평면 형상을 가질 수 있다.

이러한 돌기(140)는 한 예로서 이미 기술한 것처럼 질화물로 이루어질 수 있고 있다.

각 돌기(140)는, 도 3에 도시한 것처럼, 백플레이트부(120)에서 멤브레인(110) 쪽으로 정해진 길이만큼 돌출되어 있고, 이러한 복수 개의 돌기(140)에 의해, 진동하는 멤브레인(110)은 백플레이트부(120)가 아닌 인접하게 마주하고 있는 돌기(140)와 접하게 될 수 있다.

따라서, 진동 시에도 멤브레인(110)은 백플레이트부(120)와 접하지 않게 되어 풀인 전압 상태가 발생하지 않아, 멤브레인(110)의 수명이 연장될 수 있고, 이로 인해, 멤스 콘덴서 마이크로폰의 수명 역시 연장될 수 있다.

도 3의 경우, 백플레이트(120), 좀 더 구체적으로 제1 백플레이트(120a)의 하면에서부터 멤브레인(110) 쪽으로 공기층(130) 쪽으로 돌출되는 돌기(140)의 돌출 길이는 위치에 무관하게 동일하다.

하지만, 이에 한정되지 않고 대안적인 예에서, 적어도 두 개의 돌기(140)의 돌출 길이는 위치에 따라 상이할 수 있고, 이에 따라, 멤스 콘덴서 마이크로폰의 중심부에 위치한 돌기(140)가 가장자리부에 위치한 돌기(140)보다 돌출 길이가 짧을 수 있다.

위치에 따라 돌출 길이가 상이할 경우, 멤스 콘덴서 마이크로폰의 중심부에서 가장자리부 쪽으로 갈수록 돌기(140)의 돌출 길이는 증가할 수 있다. 이때, 돌출 길이의 증가 비율은 정해진 비율에 따라 비례적으로 증가할 수 있다.

일반적으로 동일한 크기의 음파가 유입될 때, 멤브레인(110)의 진동폭은 중심부에서 가장자리부로 갈수록 줄어든다.

따라서, 멤스 콘덴서 마이크로폰의 중심부에서 가장자리부로 갈수록 돌기(140)의 돌출 길이가 증가할 경우, 멤브레인(110)은 대향되는 돌기(140)에 방해받지 않고 해당 폭의 진동 동작이 정상적으로 이루어질 있어, 멤브레인(110)의 진동은 중심부를 중심으로 대칭적으로 유지될 수 있다.

이로 인해, 유입되는 음파에 대응하는 정확한 캐패시턴스의 발생이 이루어져 멤스 콘덴서 마이크로폰의 동작의 신뢰도가 향상되며, 돌기(140)와의 접촉 빈도나 접촉 시 충격이 완화되어 멤브레인(110)의 손상이나 파손이 줄어들 수 있다.

특히, 각 돌기(140)의 가운데 부분에 위치하는 빈 공간(H14)이 공기로 채워져 있으므로, 멤브레인(110)이 대응하는 돌기(140)에 부딪힐 때 완충 효과가 발생하여 멤브레인(110)의 손상이나 파손은 더욱 감소한다.

각 돌기(140)의 외부 직경(D11)은 0.6㎛ 내지 2.0㎛를 유지하고 내부 직경(D12)은 0.3㎛ 내지 1.5㎛를 유지할 수 있으며, 각 돌기(140)의 선폭(W11), 즉, 두께는 최소 0.2㎛를 유지하여 얇다.

이와 같이, 각 돌기(140)가 큰 외경을 갖고 있고, 가운데 부분에 빈 공간을 구비하고 있으므로, 본 예의 돌기(140)는 큰 내구성을 가질 수 있다. 이로 인해, 멤브레인(110)과의 잦은 충돌로 인한 튜브형 돌기(140)의 파손이나 파손이 줄어들 수 있다.

또한, 좁은 선폭(W11)으로 인해, 멤브레인(110)과 접촉되는 튜브형 돌기(140)의 접촉 면적이 감소하므로, 멤브레인(110)이 돌기(140)에 접촉되더라도 돌기(140)에 접착되는 현상이 방지될 수 있다.

돌기(140)의 외부 직경이 0.6㎛ 이상이면, 돌기(140)가 접촉하는 멤브레인(110)의 범위를 증가시켜 멤브레인의 충격 흡수 효과를 향상시킬 수 있고, 돌기(140)의 내구성을 증가시킬 수 있다. 돌기(140)의 외부 직경이 2.0㎛ 이하이면 돌기(140)의 형성 면적의 증가로 인한 문제가 방지될 수 있다.

또한, 돌기(140)의 내부 직경이 0.3㎛ 이상이면, 돌기 형성에 어려움이 감소될 수 있고 멤브레인(110)과의 접착 현상이 방지될 수 있으며, 돌기(140)의 내부 직경이 1.5㎛ 이하이면 돌기(140)의 선폭 감소 문제가 방지될 수 있다.

각 돌기(140)의 선폭(W11)이 0.2㎛ 이상이면, 돌기(140)의 형성이 용이할 수 있고, 돌기(140)가 멤브레인(110)와 충돌 할때, 돌기(140)의 파손 위험이 감소할 수 있다.

이와 같이, 외부 구경(즉, 외부 직경)(D11)이 넓게 형성되므로 단위 돌기당 접촉할 수 있는 멤브레인(110)의 범위가 확대될 수 있다.

이러한 복수 개의 돌기(140)는 도 4에 도시한 것처럼 음향홀(H10)이 위치하지 않는 백플레이트부(120)의 부분에 위치할 수 있다.

음향홀(H10)은 음파가 유입되는 구멍으로서 백플레이트부(120)와 그 위에 위치한 변형 방지부(125)를 완전히 관통하는 관통홀이다.

즉, 돌기(140)는 백플레이트부(120)에서 음향홀(H10)을 피해서 음향홀(H10) 주변에 배치된다. 이때, 인접한 두 돌기(140) 간의 간격은 일정할 수 있다.

본 예의 경우, 도 2에 도시한 것처럼 멤스 콘덴서 마이크로폰의 해당 부분[즉, 백플레이트부(120)]의 중심부(즉, 가운데부)에 밀집되어 있고, 멤스 콘덴서 마이크로폰의 가장자리부에는 위치하지 않을 수 있다.

하지만, 돌기(140)는 멤스 콘덴서 마이크로폰의 해당 부분의 중심부뿐만 아니라 가장자리부와 같이 다른 부분에도 위치할 수 있다.

멤브레인(110)의 진동은 중심부에서 강하고 가장자리부로 갈수록 약해지므로, 돌기(140)의 밀도는 대향하고 있는 멤브레인(110)의 위치에 따라 상이할 수 있다. 예를 들어, 돌기(140)의 밀도는 멤브레인(110)의 중심부에서 가장자리부로 갈수록 감소할 수 있다.

따라서, 멤브레인(110)의 중심부에 대향되게 위치하는 인접한 두 돌기(140)의 간격은 멤브레인(110)의 가장자리부에 대향되게 위치하는 인접한 두 돌기(140)의 간격보다 좁을 수 있다. 이때, 인접한 두 돌기(140)의 간격은 멤브레인(110)의 중심부에서 가장자리부로 갈수록 비례적으로 변할 수 있다.

이러한 구조를 갖는 본 예의 멤스 콘덴서 마이크로폰은 도 2 및 도 3에 도시한 구성요소 이외에도, 베이스 기판(100) 위에 위치하여 백플레이트부(120)를 지지하는 절연 연결부, 백플레이트 전극과 전기적으로 연결되어 전기 신호를 출력하는 출력 패드, 멤브레인 전극과 전기적으로 연결되어 바이어스 전압의 입력을 위한 바이어스 패드, 백플레이트 전극과 출력 패드와의 연결 및 멤브레인 전극과 바이어스 패드와의 연결을 위한 각각의 커넥터 등과 적어도 하나의 구성요소를 추가로 구비할 수 있다.

다음, 도 6a 내지 도 6k를 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰의 형성 방법, 좀 더 구체적으로는 멤스 콘덴서 마이크로폰의 멤스 전극 형성 방법을 개략적으로 설명한다.

먼저, 도 6a에 도시한 것처럼, 실리콘 웨이퍼로 이루어진 베이스 기판(100) 위에 폴리 실리콘막을 CVD 증착 성장법으로 증착하여 멤브레인(110)을 형성한다. 이때, 형성되는 멤브레인(110)은 0.5㎛~2.0㎛의 두께를 가질 수 있다.

다음, 도 6b에 도시한 것처럼 멤브레인(110) 위에 열산화법으로 1.5~4.0㎛ 두께의 막을 성장시켜 희생층(131)을 형성한다. 이때, 희생층(131)의 두께는 멤브레인(110)의 진동 범위와 튜브형 돌기(140)의 돌출 길이 등에 따라 정해질 수 있다.

그런 다음, 도 6c에 도시한 것처럼, 희생층(131) 위에 증착법을 이용하여 질화물로 이루어진 제1 백플레이트층(121a)을 형성한다. 제1 백플레이트층(121a)의 두께는 2.0㎛~3.5㎛일 수 있다.

다음, 도 6d에 도시한 것처럼, 레지스트막(151)을 적층한 후 마스크(mask)를 이용하여 레지스트막(151)을 선택적으로 마스킹하여 노출된 레지스트막(151)의 부분을 식각해 하부에 위치한 제1 백플레이트층(121a)을 노출시킨다.

이때, 식각된 레지스트막(151)의 부분은 튜브형 돌기(140)의 형성 위치가 된다.

이처럼, 레지스트막(151)을 이용하여 제1 백플레이트층(121a)의 원하는 부분을 노출시킨 후, 남아있는 레지스트막(151)을 마스크로 하여 노출된 제1 백플레이트층(121a)의 부분을 식각하여 제1 백플레이트(120a)를 형성한다(도 6e).

이때, 제1 백플레이트(120a)는 식각 동작에 의해 튜브형의 빈 부분을 구비하고 이 빈 부분을 통해 희생층(131)의 해당 부분이 노출된다.

식각액은 노출된 제1 백플레이트층(121a)의 부분만을 선택적으로 제거하는 것으로서, 노출된 희생층(131)의 부분은 식각되지 않는다.

그런 다음, 제1 백플레이트(120a) 위에 존재하는 레지스트막(121)은 제거된다(도 6f).

도 6g에 도시한 것처럼, 노출된 희생층(131)의 표면에서부터 정해진 깊이만큼 희생층(131)을 식각하여 제1 백플레이트(120a)의 해당 위치와 희생층(131)의 해당 위치에 각각 돌기용 홀(H140)을 형성한다.

이때, 노출된 희생층(131)의 표면에서부터 식각되는 깊이는 희생층(131)의 총 두께의 1/2 이하인 것이 좋고, 한 예로, 0.5㎛~1.5㎛일 수 있다.

희생층(131)의 식각 깊이가 총 두께의 1/2를 초과할 경우, 멤브레인(110)의 진동폭에 비해 돌기(140)와 멤브레인(110) 간의 거리가 짧아 멤브레인(110)의 진동 동작에 악영향을 끼친다.

이와 같이, 제1 백플레이트(120a)와 희생층(131)에 복수 개의 돌기용 홀(H140)이 형성되면, 질화물의 증착 방식을 통해 복수 개의 돌기용 홀(H140) 속에 질화물을 채워 넣어 복수 개의 돌기(140)를 완성한다(도 6h).

복수 개의 돌기용 홀(H140) 속에만 질화물의 증착 동작을 위해, 돌기용 홀(H140)이 위치하지 않는 제1 백플레이트(120a) 부분에는 마스크로 마스킹될 수 있다.

형성된 각 돌기(140)의 외부 직경(D11)은 0.6~2.0㎛일 수 있고, 희생층(131)으로 채워져 있는 내부 직경(D12)은 0.3~1.5㎛일 수 있다. 또한, 각 튜브형 돌기(130)의 폭(W11)은 최소 0.2㎛일 수 있다.

다음, 도 6i에 도시한 것처럼, 제1 백플레이트(120a) 위와 튜브형 돌기(140) 위에 질화물을 증착하여 제2 백플레이트(120b)를 형성한다. 이때, 제2 백플레이트(120b)가 생략될 경우, 이 단계는 생략된다.

다음, 도 6j에 도시한 것처럼, 제2 백플레이트(120b) 위에 질화물을 증착하여 변형 방지부(125)를 형성한다. 이때, 마스크 등을 이용하여 제2 백플레이트(120b)의 상부면 위의 원하는 위치에 변형 방지부(125)를 형성할 수 있다.

제2 백플레이트(120b)가 생략되는 경우, 제1 백플레이트(120a) 위에 잘화물을 증착하여, 변형 방지부(125)를 형성할 수 있다. 그런 다음, 희생층(131)을 선택적으로 식각하여, 멤브레인(110)과 제1 백플레이트(120a) 사이에 공기층(130)을 형성한다(도 6k).

마지막으로, 베이스 기판(100)을 선택적으로 제거하여 빈 공간인 백 챔버(101)을 형성한다(도 3 참조).

다음, 도 7 내지 도 9을 참고로 하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 멤스 콘덴서 마이크로폰을 설명한다.

도 2 내지 도 5b에 도시한 멤스 콘덴서 마이크로폰과 비교하여, 동일한 구조를 갖고 같은 기능을 수행하는 본 예의 구성요소에 대해서는 도 2 내지 도 5b의 도면 부호와 같은 도면 부호를 부여하고 그에 대한 자세한 설명을 생략한다.

본 예의 멤스 콘덴서 마이크로폰은 도 2 내지 도 5b에 도시한 것과 유사한 구조를 갖는다.

즉, 도 7 내지 도 9에 도시한 것처럼, 멤스 콘덴서 마이크로폰은 베이스 기판(100), 베이스 기판(100) 위에 위치하는 멤브레인(110), 멤브레인(110) 위에 위치하고 제1 및 제2 백플레이트(120a, 120b)를 구비하는 백플레이트부(120), 백플레이트부(120) 위에 위치한 변형 방지부(125), 베이스 기판(100)과 백플레이트부(120) 사이에 위치하는 공기층(130), 그리고 백플레이트부(120)에서 공기층(130) 쪽으로 돌출되어 있는 복수 개의 튜브형 돌기(140)를 구비한다.

하지만, 본 예의 멤스 콘덴서 마이크로폰은, 도 8 및 도 9에 도시한 것처럼, 추가적으로 복수 개의 바(bar)형 돌기(142)를 구비한다.

이로 인해, 본 예의 멤스 콘덴서 마이크로폰에는 복 수개의 튜브형 돌기(140)와 복수 개의 바형 돌기(142)가 공기층(130) 내에 혼재되어 있다.

바형 돌기(142)는, 도 8에 도시한 것처럼, 튜브형 돌기(130)와 마찬가지로 제1 백플레이트(120a)의 표면에서부터 공기층(130) 쪽으로 정해진 길이만큼 돌출되어 있다.

하지만, 튜브형 돌기(140)와는 달리 바형 돌기(142)에는 가운데 부분에 공기층(130)이 존재하는 빈 공간이 존재하지 않는 바(bar) 즉, 막대 형태이다.

이러한 복수의 바형 돌기(142)는 튜브형 돌기(140)의 외경보다 작은 외경을 갖고, 튜브형 돌기(140)와 음향홀(H10)이 위치하지 않는 곳에 위치한다.

예를 들어, 바형 돌기(142)는 인접한 두 튜브형 돌기(140) 사이, 인접한 두 음향홀(H10) 사이 및 도 7과 같이 튜브형 돌기(140)에 의해 에워싸여진 부분 중 적어도 하나에 위치할 수 있다. 이때, 인접한 두 바형 돌기(142) 간의 간격은 일정하거나 불규칙적이거나 또는 비례적으로 증가할 수도 있다.

복수 개의 바형 돌기(142)와 복 수 개의 튜브형 돌기(140)의 배치 상태는 다양한 형태를 가질 수 있고, 한 예로 튜브형 돌기(140)에 인접하게 바형 돌기(142)가 배치될 수 있다.

이러한 바형 돌기(142)가 추가적으로 위치함에 따라 멤브레인(110)의 진동은 균일하게 조절되어, 멤스 콘덴서 마이크로폰의 품질이 향상된다.

바형 돌기(142)의 간격 및 위치 등은 음향홀(H10)의 직경 및 배치 간격, 그리고 멤브레인(110)의 연성 및 스트레스(stress) 등에 따라 정해질 수 있고, 또한, 바형 돌기(142)의 추가 여부도 정해질 수 있다.

이러한 바형 돌기(142)의 돌출 길이는, 튜브형 돌기(140)와 마찬가지로, 위치에 무관하게 모두 동일하거나, 상이한 돌출 길이를 갖는 적어도 두 개의 바형 돌기(142)가 존재한다.

바형 돌기(142)의 돌출 길이가 상이할 경우, 멤브레인(110)의 중심부에 대응되게 위치한 바형 돌기(142)의 돌출 길이가 멤브레인(110)의 가장자리부에 대응되게 위치한 바형 돌기(142)의 돌출 길이보다 짧은 수 있다. 이와 유사하게, 다른 예에서, 멤브레인(110)의 중심부에서 가장자리부로 갈수록 대향하고 있는 튜브형 돌기(140)의 돌출 길이가 증가할 수 있다. 이때, 돌출 길이의 증가 비율은 정해진 비율에 따라 비례적으로 증가할 수 있다.

이처럼, 튜브형 돌기(140)와 바형 돌기(142)를 모두 구비한 본 예의 멤스 콘덴서 마이크로폰의 형성 방법, 좀더 구체적으로는 멤스 콘덴서 마이크로폰의 멤스 전극 형성 방법은 도 6a 내지 도 6k에 도시한 것과 동일하다.

다만, 도 6d에서 노출된 레지스트막(151)의 부분을 식각할 때, 튜브형 돌기(140)뿐만 아니라 바형 돌기(142)를 위한 부분을 식각하여 해당 위치에서 제1 백플레이트층(121a)을 추가로 노출시켜, 제1 백플레이트(120a)의 형성 시 제1 백플레이트(120a)는 튜브형 돌기(140)를 위한 튜브형의 빈 부분과 바형 돌기를 위한 바형 빈 부분을 구비한다.

따라서, 튜브형 빈 부분과 바형 빈 부분을 통해 노출된 희생층(131)을 정해진 깊이만큼 식각하여 튜브형 돌기용 홀과 바형 돌기용 홀이 형성된다. 그런 다음, 이후의 공정을 통해 튜브형 돌기(140)와 바형 돌기(142)의 형성이 이루어질 수 있도록 한다.

이상, 본 발명의 멤스 콘덴서 마이크로폰 및 멤스 콘덴서 마이크로폰의 멤스 전극 형성 방법의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

100: 베이스기판 101: 백 챔버
110: 진동판, 멤브레인 120: 백플레이트부
120a: 제1 백플레이트 120b: 제2 백플레이트
121a: 제1 백플레이트층 125: 변형 방지부
130: 공기층 131: 희생층
140: 튜브형 돌기 142: 바형 돌기
H10: 음향홀

Claims (16)

1. 베이스 기판;
   상기 베이스 기판 위에 위치하는 멤브레인;
   상기 멤브레인 위에 위치하는 백플레이트부;
   상기 백플레이트부 위에 위치하는 변형 방지부;
   상기 멤브레인과 상기 백플레이트부 사이에 위치하는 공기층; 그리고
   상기 백플레이트부에서 상기 멤브레인 쪽으로 공기층에 돌출되어 있는 복수 개의 돌기
   를 포함하고,
   상기 백플레이트부는 상기 공기층과 접해 있고, 상기 돌기가 위치하는 제1 백플레이트 및 상기 제1 백플레이트 위에 위치하고 상기 돌기와 연결되어 있는 제2 백플레이트를 포함하고
   상기 변형 방지부는 상기 제1 백플레이트와 동일한 재료로 이루어져 있거나 상기 제1 백플레이트의 열팽창 계수와 동일한 열팽창 계수를 갖는
   멤스 콘덴서 마이크로폰.
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3. 제1 항에 있어서,
   상기 변형 방지부는 상기 제2 백플레이트를 사이에 두고 상기 제1 백플레이트와 중첩되게 위치하는 멤스 콘덴서 마이크로폰.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 백플레이트는 제2 백플레이트의 하부면 전체와 접하게 위치하는 멤스 콘덴서 마이크로폰.
5. 제3 항에 있어서,
   상기 제1 백플레이트는 제2 백플레이트의 하부면 일부와 접하게 위치하는 멤스 콘덴서 마이크로폰.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 변형 방지부는 상기 제1 백플레이트가 위치하지 않는 상기 제2 백플레이트 위에 추가로 위치하는 멤스 콘덴서 마이크로폰.
7. 제1 항에 있어서,
   상기 제2 백플레이트는 상기 돌기와 동일한 재료로 이루어져 있는 멤스 콘덴서 마이크로폰.
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10. 제1 항에 있어서,
    상기 변형 방지부가 상기 제1 백플레이트의 열팽창 계수와 동일한 열팽창 계수를 가질 때, 상기 변형 방지부는 상기 제1 백플레이트와의 열팽창 계수의 차이의 절대값이 상기 제2 백플레이트와의 열팽창 계수의 차이의 절대값보다 작은 멤스 콘덴서 마이크로폰.
11. 제1 항에 있어서,
    상기 복수 개의 돌기는 복수 개의 튜브형 돌기를 포함하는 멤스 콘덴서 마이크로폰.
12. 제11 항에 있어서,
    상기 복수 개의 돌기는 복수 개의 바형 돌기를 더 포함하는 멤스 콘덴서 마이크로폰.
13. 베이스 기판 위에 멤브레인을 형성하는 단계;
    상기 멤브레인 위에 희생층을 형성하는 단계;
    상기 희생층 위에 제1 백플레이트층을 형성하는 단계;
    상기 제1 백플레이트층 위에 레지스트막을 적층한 후 마스크를 이용하여 상기 레지스트막을 선택적으로 식각하여 식각된 부분에 위치하는 제1 백플레이트층의 부분을 노출시키는 단계;
    남아있는 상기 레지스트막을 마스크로 하여 노출된 상기 제1 백플레이트층의 부분을 제거하여, 튜브 형태의 빈 부분을 구비하는 제1 백플레이트를 형성하는 단계;
    남아있는 상기 레지스트막을 제거하는 단계;
    상기 빈 부분을 통해 노출된 희생층을 정해진 깊이만큼 식각하여 상기 제1 백플레이트와 상기 희생층에 튜브형 돌기용 홀을 형성하는 단계;
    상기 튜브형 돌기용 홀 내에 정해진 물질을 증착하여 튜브형 돌기를 형성하는 단계;
    상기 제1 백플레이트 위와 상기 돌기 위에 제2 백플레이트를 형성하는 단계; 및
    상기 제2 백플레이트 위에 변형 방지부를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 변형 방지부 형성 단계는 상기 제1 백플레이트와 동일한 재료를 이용하여 상기 변형 방지부를 형성하거나 상기 제1 백플레이트와 동일한 열팽창 계수를 갖는 재료를 이용하여 상기 변형 방지부를 형성하는 멤스 콘덴서 마이크로폰의 멤스 전극 형성 방법.
14. 제13 항에 있어서,
    상기 제2 백플레이트 형성 단계는 상기 돌기와 동일한 재료를 이용하여 상기 제2 백플레이트를 형성하는 멤스 콘덴서 마이크로폰의 멤스 전극 형성 방법.
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