KR102367922B1 - 압전 멤스 벡터 하이드로폰 및 이의 제조 방법 - Google Patents
압전 멤스 벡터 하이드로폰 및 이의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102367922B1 KR102367922B1 KR1020190156411A KR20190156411A KR102367922B1 KR 102367922 B1 KR102367922 B1 KR 102367922B1 KR 1020190156411 A KR1020190156411 A KR 1020190156411A KR 20190156411 A KR20190156411 A KR 20190156411A KR 102367922 B1 KR102367922 B1 KR 102367922B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- piezoelectric
- substrate
- vector hydrophone
- piezoelectric mems
- mems
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 36
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 44
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 14
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 230000005236 sound signal Effects 0.000 abstract description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 30
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 20
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 17
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 13
- 239000010408 film Substances 0.000 description 12
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 7
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000001674 Agaricus brunnescens Nutrition 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
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
- H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
-
- H01L41/09—
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/52—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
- G01S7/52001—Auxiliary means for detecting or identifying sonar signals or the like, e.g. sonar jamming signals
-
- H01L41/047—
-
- H01L41/081—
-
- H01L41/187—
-
- H01L41/314—
-
- 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
- H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
- H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
-
- 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
- H10N30/704—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings
- H10N30/706—Piezoelectric or electrostrictive devices based on piezoelectric or electrostrictive films or coatings characterised by the underlying bases, e.g. substrates
-
- 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
- H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
- H10N30/853—Ceramic compositions
-
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S2201/00—Indexing scheme relating to beacons or beacon systems transmitting signals capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters
- G01S2201/01—Indexing scheme relating to beacons or beacon systems transmitting signals capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters adapted for specific applications or environments
- G01S2201/07—Under water
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
압전 물질의 압전 효과를 이용하여 수중 음향신호의 크기와 음원의 방향 정보를 동시에 산출할 수 있는 압전 멤스 벡터 하이드로폰이 개시된다. 상기 압전 멤스 벡터 하이드로폰은, 압전 멤스가 형성되는 기판, 및 상기 기판의 표면과 일정 간격을 두고 배치되는 질량체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 하이드로폰에 대한 것으로서, 더 상세하게는 하나의 디바이스에 십자가 모양의 4개의 고정된 직사각형 빔을 갖는 압전 멤스 벡터 하이드로폰 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
수중에서 접근하는 음원의 탐지 및/또는 위치 추정을 위한 하이드로폰으로는 통상 압전 세라믹을 이용한 트랜스듀서를 많이 사용한다. 하지만, 수중 표적을 탐지하고 추적하기 위한 소나체계에 적용된 기존의 하이드로폰의 경우 표적으로부터 방사되는 음파의 음압 크기만 측정함으로써 단일 센서만으로는 표적의 방위정보를 파악하기 어렵다.
수중 음원의 위치를 추정하기 위한 기법으로는 두 개 이상의 하이드로폰을 어레이(배열)로 사용하여 음원 신호의 시간지연차를 추정하는 기법과 입사각을 추정하는 빔 형성 기법 또는 MUSIC(Multiple Signal Classification)과 같은 고 분해능을 갖는 방위 탐지 기법들이 적용될 수 있다. 그러나 이는 많은 수의 하이드로폰이 필요하므로 시스템이 복잡해지고 계산량이 급격히 증가하여 수중 음향 네트워크 등에 사용되는 센서 노드용으로는 적합하지 않다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 선진국에서는 음파의 크기뿐만 아니라 방향성 정보를 동시에 측정이 가능하며, 동일 규격의 기존 하이드로폰 배열과 비교하여 지향성 및 신호 대 잡음비가 우수한 다양한 종류의 벡터 하이드로폰을 연구하고 있다.
그 중에서도 멤스(MEMS, Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용한 초소형 벡터 하이드로폰의 경우 제작 기술의 발달과 더불어 센서의 소형화를 통해 얻을 수 있는 많은 장점 덕분에 가장 연구가 활발한 분야 중 하나이다.
이러한 멤스 기술을 이용한 벡터 하이드로폰으로는 압저항(Piezoresistive) 물질을 사용하여 제작된 멤스 벡터 하이드로폰을 들 수 있다. 이를 보여주는 도면이 도 1 및 도 2에 도시된다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 4개의 빔 위에 압저항 물질이 증착되어 제작된다. 저항의 배치는 휘트스톤 브릿지(Wheatstone Bridge) 회로 구조를 이루며, 외부에서 인가된 음향 신호에 의해 빔이 변형되고 이 변형은 압저항 물질의 변형으로 이어져 저항의 크기가 변화한다.
이러한 회로 구조를 이용하여 외부에서 들어온 음향 신호의 정보를 계산할 수 있다. 또한, 중앙에 부착되어 있는 실린더는 Z축으로의 감도를 향상시키는 역할을 하며, 감도를 향상시키기 위해 다양한 모양의 질량체가 사용될 수 있다.
그런데, 이러한 디바이스의 경우, 압저항 물질을 이용하여 제작된 압저항형 벡터 하이드로폰이다. 이 디바이스는 압저항 물질을 휘트스톤 브릿지 회로 형태로 배치하여 저항의 변화를 통해 출력 신호를 계산하게 된다. 이는 추가적인 복잡한 회로를 필요로 하는 단점이 있다. 압저항형 센서의 경우 기계-전기 변환 효율이 낮기 때문에 디바이스의 감도가 상대적으로 낮다.
또한, 온도에 따라 감도의 변화가 크게 변화하는 단점을 가지기 때문에 여러 환경에서 사용하기에 적합하지 않다. 또한, 더 좋은 감도의 센서를 제작하기 위해 긴 원기둥 모양의 실린더를 센서 중앙에 결합시키고, 구형 질량체와 같은 구조체를 부착하였다. 하지만, 센서의 감도를 향상시키기 위해서는 긴 실린더를 필요로 하게 되고 길이를 늘이는 데는 한계가 있다는 단점이 있다.
이러한 압저항형 벡터 하이드로폰의 한계를 극복하기 위해 압전 물질을 이용한 하이드로폰의 연구가 수행되었다. 즉, 압전 AIN(aluminum nitride) 기반 멤스 하이드로폰(Piezoelectric AIN-based MEMS hydrophone)을 들 수 있으며, 이를 나타내는 도면이 도 3 및 도 4이다. 도 3 및 도 4를 참조하면, Piezoelectric Aluminum Nitride(AlN)를 이용하여 제작되었다. 외부로부터 전달된 음향 신호를 AIN가 적층된 멤브레인 구조를 통해 기계적 입력신호로 인식하고, 신호의 세기에 따라 다른 전기적 출력 값을 얻을 수 있다. 또한, 단위 소자를 배열하여 높은 수신감도 및 신호 대 잡음비를 얻을 수 있다.
그런데, 이러한 디바이스의 경우, 압전효과를 이용해 외부의 음향 신호를 받아들여 전기적 신호로 변환하는 압전 하이드로폰이다. 이 하이드로폰의 경우 멤스를 이용한 초소형 구조나 단일 멤브레인을 이용한 감응 구조 상 전기적 출력신호가 1개이며, 따라서 단위 소자로는 음원의 방향을 계산할 수 있는 정보를 얻을 수 없다는 단점이 있다.
또한, 압전 벡터 하이드로폰의 시뮬레이션을 위해 제시된 디자인을 들 수 있다. 이를 보여주는 도면이 도 5이다. 도 5를 참조하면, 4개의 원형 압전 멤브레인 위에 긴 빔을 붙인 구조를 갖는다. 원형 멤브레인은 전극 사이에 압전물질 PZT(Lead Zirconate Titanate)가 샌드위치 구조를 이루고 있다. 따라서 외부 음향 신호에 의해 빔이 움직이고 빔의 움직임에 따라 원형 압전 멤브레인이 변형되어 전기적 신호를 출력하게 된다. 이 신호를 통해 음향 신호의 크기와 음원의 방향 정보를 계산한다.
그런데, 이러한 방식의 경우, 멤스 기반의 압전 벡터 하이드로폰을 실제로 제작하지 않았고, 시뮬레이션을 통해 그 기술의 성능을 평가하였다. 시뮬레이션을 통해서는 이전 기술에 비해 높은 감도를 얻고 사용 주파수 영역을 넓히는 등 우수한 성능을 입증하였으나, 제작 측면에서, 변형을 유발하는 압전층(전극/압전물질/전극) 위에 바로 질량체를 부착하는 구조는 압전층의 손상을 야기할 수 있다. 따라서 공정으로 실제 구현하기는 어렵다는 문제점이 있다.
1. B. Zhang, H. Qiao, S. Chen, J. Liu, W. Zhang, J. Xiong, C. Xue, and G. Zhang, "Modeling and characterization of a micromachined artificial hair cell vector hydrophone," Microsyst. Technol. 14, 821-828, 2008.
2. J. Xu, X. Zhang, S. N. Fernando, K. T. Chai, and Y. Gu, "AIN-on-SOI platform-based micro-machined hydrophone," Applied Physics Letters 109, 032902, 2016.
3. B. A. Ganji, M. S. Nateri, and M. Dardel, "Design and modeling of a novel high sensitive MEMS piezoelectric vector hydrophone," Microsystem Technologies, 24(4), 2085-2095, 2018.
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 압전 물질의 압전 효과를 이용하여 수중 음향신호의 크기와 음원의 방향 정보를 동시에 산출할 수 있는 압전 멤스 벡터 하이드로폰 및 이의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 긴 실린더 모양의 질량체의 길이를 줄여 안정성을 확보하고 그 위에 감도 향상을 실현할 수 있는 압전 멤스 벡터 하이드로폰 및 이의 제조 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 십자가 모양의 고정된 빔 위에 전극과 압전물질이 증착될 수 있는 압전 멤스 벡터 하이드로폰 및 이의 제조 방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해, 압전 물질의 압전 효과를 이용하여 수중 음향신호의 크기와 음원의 방향 정보를 동시에 산출할 수 있는 압전 멤스 벡터 하이드로폰을 제공한다.
상기 압전 멤스 벡터 하이드로폰은,
압전 멤스가 형성되는 기판; 및
상기 기판의 표면과 일정 간격을 두고 배치되는 질량체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판에는 십자가 형상의 4개의 빔이 형성되며, 상기 빔의 상단면에 상기 압전 멤스가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 질량체는 상기 4개의 빔의 교차부분에 형성되는 지지부의 표면상에 접촉 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 4개의 빔은 일단들만 상기 기판과 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전 멤스는, 상기 기판의 표면상에 형성되는 하부 전극; 상기 하부 전극의 표면상에 형성되는 압전 물질층; 및 상기 압전 물질의 표면상에 형성되는 상부 전극;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하부 전극, 압전 물질층, 및 상부 전극은 증착을 통해 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 4개의 빔의 두께는 외부에서 발생하는 음향신호에 의해 변형되도록 상기 기판의 두께보다 작은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압전 멤스는 2개의 전기적 신호를 180°의 위상차로 획득하기 위해 2개로 분리되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 질량체는 반구형상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 질량체의 하단면 중심에는 상기 지지부의 표면상에 부착되기 위한 기둥부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판은 사각형상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기판은 웨이퍼 및 상기 웨이퍼의 표면에 형성된 산화막으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 웨이퍼는 중간에 절연층이 형성되는 SOI(Silicon on insulator) 웨이퍼인 것을 특징으로 한다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 압전 멤스가 형성되는 기판; 및 상기 기판의 표면과 일정 간격을 두고 배치되는 4개의 질량체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 멤스 벡터 하이드로폰을 제공한다.
또 다른 한편으로, 본 발명의 또 다른 일실시예는, (a) 기판을 준비하는 단계; (b) 상기 기판에 압전 멤스를 형성하는 단계; 및 (c) 상기 기판의 표면과 일정 간격을 두고 질량체가 배치되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 압전 멤스 벡터 하이드로폰의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 압전 물질을 이용하여 복잡한 회로없이 전압의 변화를 감지할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 효과로서는 압전형 센서의 경우, 압저항성 센서에 비하여 감도가 우수하며 온도에 따른 감도의 영향이 적으며, 또한 전력소모가 적고, 넓은 대역폭을 가진다는 장점이 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 4개의 빔을 갖는 구조이며 각 빔 위에 압전 물질이 증착되어 있으므로, 외부에서 인가된 음파에 의해 각각 다르게 변형되는 4개의 빔에 대한 정보를 통해 신호를 얻어 낼 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 이 신호들의 조합을 통해 음향신호의 크기뿐만 아니라 방향 정보도 계산할 수 있다는 점을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 효과로서는 십자가 모양 실리콘의 4개의 끝단만 구속되기 때문에 변형에 있어 상대적으로 자유도가 높아 디바이스 크기가 커지지 않고 공진 주파수 대역이 낮아질 수 있다는 점을 들 수 있다.
도 1은 일반적인 압저항(Piezoresistive) 물질을 사용하여 제작된 멤스 벡터 하이드로폰의 일예시이다.
도 2는 일반적인 압저항(Piezoresistive) 물질을 사용하여 제작된 멤스 벡터 하이드로폰의 다른 예시이다.
도 3은 일반적인 압전 AIN(aluminum nitride) 기반 멤스 하이드로폰(Piezoelectric AIN-based MEMS hydrophone)의 일예시이다.
도 4는 도 3에 도시된 압전 AIN(aluminum nitride) 기반 멤스 하이드로폰의 단면도이다.
도 5는 일반적인 압전 벡터 하이드로폰의 시뮬레이션을 위해 제시된 디자인의 예시이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 압전 멤스 벡터 하이드로폰의 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 압전 멤스 벡터 하이드로폰의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 압전 멤스 벡터 하이드로폰의 제작 과정을 보여주는 공정도이다.
도 9는 도 8에 도시된 공정도에 따른 웨이퍼 준비 단계의 단면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 공정도에 따른 산화막 형성 단계의 단면도이다.
도 11은 도 8에 도시된 공정도에 따른 하부전극 증착 단계의 단면도이다.
도 12는 도 8에 도시된 공정도에 따른 압전층 증착 단계의 단면도이다.
도 13은 도 8에 도시된 공정도에 따른 상부 전극 증착 단계의 단면도이다.
도 14는 도 8에 도시된 공정도에 따른 전면 식각 단계의 단면도이다.
도 15는 도 8에 도시된 공정도에 따른 1차 후면 식각 단계의 단면도이다.
도 16은 도 8에 도시된 공정도에 따른 2차 후면 식각 단계의 단면도이다.
도 17은 도 8에 도시된 공정도에 따른 질량체 조립 단계의 단면도이다.
도 18은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 압전 멤스 벡터 하이드로폰의 사시도이다.
도 2는 일반적인 압저항(Piezoresistive) 물질을 사용하여 제작된 멤스 벡터 하이드로폰의 다른 예시이다.
도 3은 일반적인 압전 AIN(aluminum nitride) 기반 멤스 하이드로폰(Piezoelectric AIN-based MEMS hydrophone)의 일예시이다.
도 4는 도 3에 도시된 압전 AIN(aluminum nitride) 기반 멤스 하이드로폰의 단면도이다.
도 5는 일반적인 압전 벡터 하이드로폰의 시뮬레이션을 위해 제시된 디자인의 예시이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 압전 멤스 벡터 하이드로폰의 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시된 압전 멤스 벡터 하이드로폰의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 압전 멤스 벡터 하이드로폰의 제작 과정을 보여주는 공정도이다.
도 9는 도 8에 도시된 공정도에 따른 웨이퍼 준비 단계의 단면도이다.
도 10은 도 8에 도시된 공정도에 따른 산화막 형성 단계의 단면도이다.
도 11은 도 8에 도시된 공정도에 따른 하부전극 증착 단계의 단면도이다.
도 12는 도 8에 도시된 공정도에 따른 압전층 증착 단계의 단면도이다.
도 13은 도 8에 도시된 공정도에 따른 상부 전극 증착 단계의 단면도이다.
도 14는 도 8에 도시된 공정도에 따른 전면 식각 단계의 단면도이다.
도 15는 도 8에 도시된 공정도에 따른 1차 후면 식각 단계의 단면도이다.
도 16은 도 8에 도시된 공정도에 따른 2차 후면 식각 단계의 단면도이다.
도 17은 도 8에 도시된 공정도에 따른 질량체 조립 단계의 단면도이다.
도 18은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 압전 멤스 벡터 하이드로폰의 사시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 어떤 부분이 다른 부분 위에 "전체적"으로 형성되어 있다고 할 때에는 다른 부분의 전체 면(또는 전면)에 형성되어 있는 것뿐만 아니라 가장 자리 일부에는 형성되지 않은 것을 뜻한다.
일반적으로, 하이드로폰(즉, 수중 청음기)이란, 수중의 음파를 수신하여 표적을 찾아내는 장치이다. 즉, 수중에서 음향 신호를 전기적 신호로 변환하여 출력할 수 있는 트랜스듀서이다. 그 중 벡터 하이드로폰이란, 음향 신호의 크기(즉 음압)만을 측정할 수 있는 통상적인 하이드로폰과는 달리 음압뿐만 아니라 음원의 방향까지 측정할 수 있는 트랜스듀서를 말한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 압전 멤스 벡터 하이드로폰(600)의 사시도이다. 도 6을 참조하면, 압전 멤스 벡터 하이드로폰(600)은, 기판(610), 기판(610)의 표면상에 배치되는 질량체(620) 등을 포함하여 구성될 수 있다.
기판(610)에는 4개의 빔(630)이 십자가 형상으로 형성된다. 물론, 이 빔(630)의 말단은 서로 교차되지 않는다, 부연하면, 교차부분은 빈공간으로 되어있다.
4개의 빔(630)의 상단면에는 압전 멤스(612)가 형성된다. 압전 멤스(612)는 기판(610)의 표면상에 형성되는 하부 전극(611-1), 상기 하부 전극(611-1)의 상단면에 형성되는 압전 물질, 상기 압전 물질의 상단면에 형성되는 상부 전극(611-2)으로 구성된다. 부연하면, 압전 물질이 하부 전극(611-1)과 상부 전극(611-2)사이에 샌드위치되는 샌드위치 구조를 띠게 된다.
하부 전극(611-1), 압전 물질, 및 상부 전극(611-2)은 증착을 통해 형성된다. 부연하면, 하부 전극(611-1)은 증착을 통해 기판(610)의 상단면에 형성되고, 압전 물질도 증착을 통해 하부 전극(611-1)의 상단면에 형성된다. 또한, 상부 전극(611-2)도 증착을 통해 압전 물질의 상단면에 형성된다.
기판(610)은 실리콘이 주로 사용되나, 이에 한정되는 것은 아니며, 갈륨비소, 사파이어(Al₂O₃), SiC 등도 사용될 수 있다. 전극(611,611-2)은 은(Ag), 니켈(Ni), 구리(Cu), 주석(Sn), 금(Au), 이들의 합금 등이 될 수 있다. 질량체(620)는 밀도가 큰 텅스텐 등과 같은 전도성 금속 재질이 될 수 있다.
질량체(620)는 반구형으로서 하단 중심에 봉형상의 부재가 형성된다. 또한, 기판(610)은 사각형상으로 각 세로, 가로 부분의 표면상에 하부 전극(611-1) 및 상부 전극(611-2)가 형성된다.
도 7은 도 6에 도시된 압전 멤스 벡터 하이드로폰(600)의 평면도이다. 도 7을 참조하면, 도 6에 도시된 압전 멤스 벡터 하이드로폰(600)을 위에서 본 도면이다. 반구형의 질량체(620)가 십자가 형상의 빔(630)에 얹혀진 상태이다. 또한 질량체(620)는 사각형상의 기판(610)의 중심에 놓인다. 특히, 빔(630)의 두께는 기판(610)의 두께보다 작다. 즉, 빔(630)은 얇은 판형상이다.
이러한 압전 멤스 벡터 하이드로폰(600)의 구조에 따라, 외부에서 음향신호가 들어오게 되면, 질량체(620)의 움직임을 통해 빔(630)에는 변형이 일어난다. 이때 빔(630)위에 증착된 압전 멤스(612)의 압전 물질에도 함께 기계적 변형이 유발된다. 따라서, 압전 물질의 압전효과로 인해 기계적 움직임이 전기적 신호로 출력된다.
또한, 각 빔(630) 위의 상하부 전극이 포함된 압전 멤스(612)는 두 개로 분리되어 있다. 부연하면, 외부 힘에 의해 빔(630)에 변형이 발생하게 되면 고정된 빔(630)의 양 끝단은 서로 반대되는 힘을 받게 된다. 이로 인해 압전 멤스(612)를 통해 발생되는 전압은 서로 부호가 반대가 된다. 만약 하나의 상하부 전극으로 이루어진 압전체가 빔 전체를 덮게 되면 빔 변형에 의한 전기적 신호가 빔(630) 양 끝단의 반대되는 힘의 종류로 인해 두 개 전압의 부호가 서로 반대가 되어 상쇄된다.
따라서 이러한 현상을 이용하여 2개의 압전 멤스(612)에서 출력되는 두 개의 전기적 신호를 180°의 위상차로 획득함으로써 하이드로폰의 감도를 향상시킬 수 있다.
이렇게 출력되는 신호들을 이용하여 음향신호의 크기와 음원의 방향을 계산할 수 있다. 즉, 4개의 빔(630)이 배치되는 구조로서, 각 빔위에 압전 물질이 증착되어 있다. 따라서, 외부에서 인가된 음파에 대한 정보를 압전 효과를 통해 4개의 출력 신호가 획득되며, 이 출력 신호의 조합을 통해 음원의 방향까지도 계산할 수 있다.
일반적으로 음원까지의 거리는 출력되는 신호의 크기에 비례한다. 따라서, 음원에서온 음파에 의해 변형된 빔에 의해 전기적 출력이 생성되고 이 출력의 절대값의 총 합을 통해 산출할 수 있다.
또한, 음원의 방향은 신호들 간의 위상차를 이용하여 산출 할 수 있다. 질량체(620)의 z축에서 음압이 가해지면 4개의 빔에 출력되는 신호 들은 같은 크기와 위상을 갖는 출력 값을 갖는다. 반면 x축이나 y축에서 음압이 가해지면, 힘이 가해지는 방향의 반대쪽에서는 빔 길이의 인장에 대한 보상력으로 반대되는 힘이 형성되어 반대 위상의 신호를 출력하게 된다. 따라서 x, y, z 3개의 축에 대해 서로 다른 출력 특성을 가지기 때문에 이 원리를 이용하여 음원이 위치한 방향을 알기 위한 고각과 방위각에 대한 정보를 산출할 수 있다.
그리고 본 발명은 십자가 모양의 실리콘 멤브레인인 빔(630)의 상부 가운데 부분(즉 교차지점)에 반구 모양의 질량체가 결합되어 있다. 360°수평 방위에 대해 대칭적인 구조를 가지는 반구 모양의 질량체(620)는 음향 에너지의 효과적인 흡수 및/또는 전달을 통해 벡터 하이드로폰의 감도를 향상시킨다.
또한, 질량체(620)는 이전의 긴 실린더 모양의 질량체의 길이를 줄여 안정성을 확보하고, 그 위에 감도 형상을 위해 반구형상이 될 수 있다.
또한, 4개의 빔(630)은 십자가 모양 실리콘의 4개의 끝단만 구속되기 때문에 변형에 있어 상대적으로 자유도가 높아 디바이스 크기가 커지지 않고 공진 주파수 대역이 낮아질 수 있다. 즉, 한쪽 끝만 기판(610)과 일체로 형성되고 다른 끝은 빔끼리 서로 연결되거나 기판(610)에 연결되지 않는다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 압전 멤스 벡터 하이드로폰의 제작 과정을 보여주는 공정도이다. 도 8을 참조하면, 먼저 웨이퍼(910)를 준비한다(단계 S810). 이를 보여주는 도면이 도 9에 도시된다. 도 9는 도 8에 도시된 공정도에 따른 웨이퍼 준비 단계(S810)의 단면도이다. 웨이퍼는 SOI(Silicon on insulator) 웨이퍼가 될 수 있다.
도 9를 참조하면, 웨이퍼(910)가 준비된다. 부연하면, 웨이퍼는 통 전체 두께가 650um에서 450um 정도의 실리콘(Si) 웨이퍼 내부에 절연층(911)이 존재한다. 절연층의 두께는 200nm ~ 10um로 다양하다. 그리고 이 절연층(911)에서 웨이퍼 표면까지 거리를 디바이스 층(device layer)이라고 하며 이 두께 역시 1~20um로 다양하게 존재한다.
다시 도 8을 참조하면, 웨이퍼(910)에 산화막(1010)을 형성하여 기판(610)을 완성한다(단계 S820). 이를 보여주는 도면이 도 10이다. 도 10은 도 8에 도시된 공정도에 따른 산화막 형성 단계(S820)의 단면도이다. 도 10을 참조하면, 웨이퍼(910)의 모든 표면에 산화막(1010)을 형성한다. 부연하면, 웨이퍼(910)를 로(furnace)를 통해 높은 온도로 산소 분위기에서 열처리를 하면 표면에 실리콘(Si)이 산화되어 SiO2층이 형성된다. 즉, 이 산화막(1010)은 절연막 및 기판의 균질성을 위해 형성된다.
다시 도 8을 참조하면, 기판(610)이 완성되어 준비되면, 산화막(1010)의 표면상에 증착에 의해 하부 전극(611-1)을 형성한다(단계 S830). 이를 보여주는 도면이 도 11에 도시된다. 도 11은 도 8에 도시된 공정도에 따른 하부전극 증착 단계(S830)의 단면도이다. 도 11을 참조하면, 산화막(1010)의 표면상에 하부 전극(611-1)이 형성된다. 부연하면, Pt, Au 등과 같은 전기 전도성이 좋은 금속 박막층을 증착을 통해 형성하고, 특정 모양으로 패턴화(pattern)시킨다. 증착은 PVD(Physical Vapor Deposition), CVD(Chemical Vapor Deposition), ALD(Atomic Layor Deposition) 등을 통해 이루어진다.
다시 도 8을 참조하면, 하부전극(611-1)이 형성되면, 증착에 의해 압전 물질층(1110)을 형성한다(단계 S840). 이를 보여주는 도면이 도 12이다. 도 12는 도 8에 도시된 공정도에 따른 압전층 증착 단계의 단면도이다. 도 12를 참조하면, 하부전극(611-1)의 표면상에 증착을 통해 압전 물질층(1110)이 형성된다. 부연하면, PZT(Lead Zirconate Titanate), KNN(K-Nearest Neighbor), AlN(aluminum nitride) 등과 같은 압전 물질층(1110)을 하부 전극(611-1) 위에 증착에 의해 형성하고, 특정 모양으로 패턴화시킨다.
다시 도 8을 참조하면, 압전 물질층(1110)이 형성되면, 증착에 의해 상부 전극(611-2)을 형성한다(단계 S850). 이를 보여주는 도면이 도 13에 도시된다. 도 13은 도 8에 도시된 공정도에 따른 상부 전극 증착 단계의 단면도이다. 도 13을 참조하면, 압전 물질층(1110)의 표면상에 증착을 통해 상부 전극(611-2)이 형성된다. 부연하면, Pt, Au 등과 같은 전기 전도성이 좋은 금속 박막층을 증착을 통해 형성하고, 특정 모양으로 패턴화(pattern)시킨다.
이후 공정은 십자형상의 빔(도 6의 630) 구조물을 만들기 위한 것이다. 다시 도 8을 참조하면, 전면 실리콘 식각이 수행된다(단계 S860). 이를 보여주는 도면이 도 14이다. 도 14는 도 8에 도시된 공정도에 따른 전면 실리콘 식각 단계(S860)의 단면도이다. 도 14를 참조하면, 이러한 식각에 의해 지지부(1410)가 형성된다. 부연하면, 산화막(1010) 및 절연층(911)의 위쪽에 있는 실리콘(Si) 영역이 식각된다. 즉, 식각은 위에서부터 웨이퍼(910)의 절연층(911)까지 이루어진다. 이에 따라, 지지부(1410) 주변에 전면 식각 영역(1401)이 형성된다. 전면 식각 영역(1401)은 도 6에 도시된 빈공간 영역에 해당된다. 식각(즉 에칭)은 건식식각 또는 습식 식각이 사용될 수 있다.
다시 도 8을 참조하면, 전면에 대한 식각을 통해 지지부(1410)가 형성되면, 1차 후면 식각이 수행된다(단계 S870). 이를 보여주는 도면이 도 15이다. 도 15는 도 8에 도시된 공정도에 따른 1차 후면 실리콘 식각 단계(S870)의 단면도이다. 도 15를 참조하면, 웨이퍼(910)의 하단부에 대해 식각이 수행된다. 따라서, 후면쪽에 빈공간(1510)이 형성된다. 즉, 웨이퍼(910)내의 산화(SiO2)막(1010)에서 식각이 중지된다.
다시 도 8을 참조하면, 1차 후면 식각이 수행 완료되면, 2차 후면 식각이 수행된다(단계 S880). 이를 보여주는 도면이 도 16이다. 도 16은 도 8에 도시된 공정도에 따른 2차 후면 식각 단계의 단면도이다. 도 16을 참조하면, 웨이퍼(910)의 절연층(911)까지 일부만 남기고 식각이 수행된다. 즉, 절연층(911)이 제거되어, 도 14에 형성된 전면 식각 영역(1401)과 도 15에 형성된 빈공간(1510)이 연결되어 마지막 빈공간(1610)이 형성된다. 부연하면, 후면쪽에 남아 있는 실리콘(Si) 및 산화막(1010)을 식각해서 도 6에 도시된 바와 같이, 완전한 형태의 빔(630) 모양 구조가 형성된다. 도 16에서는 지지부(1410)가 연결된 부분없이 떠있는 섬처럼 표현되어 있으나, 이는 이해를 위한 것으로, 십자가 형상의 4개 빔중 2개의 빔은 연결된 형태이다. 즉, "-" 자 또는 "|"자 측의 빔은 서로 연결된다.
다시 도 8을 참조하면, 2차 후면 식각이 수행 완료되면, 질량체(620)를 지지부(1410)의 상단면에 부착시켜 조립한다(단계 S890). 이를 보여주는 도면이 도 17이다. 도 17은 도 8에 도시된 공정도에 따른 질량체 조립 단계의 단면도이다. 도 17을 참조하면, 질량체(620)는 반구형으로 하단에 기둥부(1710)가 형성된다. 기둥부(1710)는 질량체(620)의 하단면이 4개의 빔(630)으로부터 일정 거리만큼 떠있게 한다. 질량체(620)는 버섯 모양이 될 수 있으며, 3D 프린터를 통해 생성될 수 있다. 부착은 접착제를 이용하여 이루어질 수 있다. 접착제는 실리콘, 에폭시 등이 될 수 있다.
도 18은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 압전 멤스 벡터 하이드로폰(1800)의 사시도이다. 도 18을 참조하면, 압전 멤스 벡터 하이드로폰(1800)은, 기판(1810), 어레이 구조의 제 1 내지 제 4 질량체(1820-1 내지 1820-4)를 포함하여 구성될 수 있다. 물론, 기판(1810)의 빔(도 6의 630)에 형성되는, 압전 멤스(도 6의 612), 기판(1810)의 가로변 및 세로변의 표면에 하부 전극(611-1), 상부 전극(611-1)이 형성된다.
600: 압전 멤스 벡터 하이드로폰
610: 기판
612: 압전 멤스
611-1: 하부 전극 611-2: 상부 전극
620: 질량체
630: 빔
610: 기판
612: 압전 멤스
611-1: 하부 전극 611-2: 상부 전극
620: 질량체
630: 빔
Claims (15)
- 2개의 압전 멤스(612)가 형성되는 기판(610); 및
상기 기판(610)의 표면과 일정 간격을 두고 배치되는 질량체(620);를 포함하며,
상기 기판(610)에는 십자가 형상의 4개의 빔(630)이 형성되며, 상기 빔(630)의 상단면에 2개의 상기 압전 멤스(612)가 형성되며,
2개의 상기 압전 멤스(612)는, 상기 기판(610)의 표면상에 형성되는 하부 전극(611-1); 상기 하부 전극(611-1)의 표면상에 형성되는 압전 물질층(1110); 및 상기 압전 물질의 표면상에 형성되는 상부 전극(611-2);을 포함하며,
상기 압전 물질층(1110)은 상기 하부 전극(611-1)과 상기 상부 전극(611-2)사이에 샌드위치되는 것을 특징으로 하는 압전 멤스 벡터 하이드로폰.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 질량체(620)는 상기 4개의 빔(630)의 교차부분에 형성되는 지지부(1410)의 표면상에 접촉 배치되는 것을 특징으로 하는 압전 멤스 벡터 하이드로폰.
- 제 3 항에 있어서,
상기 4개의 빔(630)은 일단들만 상기 기판(610)과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 멤스 벡터 하이드로폰.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 하부 전극(611-1), 압전 물질층(1110), 및 상부 전극(611-2)은 증착을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 멤스 벡터 하이드로폰.
- 제 1 항에 있어서,
상기 4개의 빔(630)의 두께는 외부에서 발생하는 음향신호에 의해 변형되도록 상기 기판(610)의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는 압전 멤스 벡터 하이드로폰.
- 제 1 항에 있어서,
2개의 상기 압전 멤스(612)는 2개의 전기적 신호를 180°의 위상차로 획득하기 위해 2개로 분리되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 멤스 벡터 하이드로폰.
- 제 3 항에 있어서,
상기 질량체(620)는 반구형상인 것을 특징으로 하는 압전 멤스 벡터 하이드로폰.
- 제 9 항에 있어서,
상기 질량체(620)의 하단면 중심에는 상기 지지부(1410)의 표면상에 부착되기 위한 기둥부(1710)가 형성되는 것을 특징으로 하는 압전 멤스 벡터 하이드로폰.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 기판(610)은 웨이퍼(910) 및 상기 웨이퍼(910)의 표면에 형성된 산화막(1010)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 압전 멤스 벡터 하이드로폰.
- 제 12 항에 있어서,
상기 웨이퍼(910)는 중간에 절연층(911)이 형성되는 SOI(Silicon on insulator) 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 압전 멤스 벡터 하이드로폰.
- 2개의 압전 멤스(612)가 형성되는 기판(1810); 및
상기 기판(1810)의 표면과 일정 간격을 두고 배치되는 4개의 질량체(1820-1 내지 1820-4);를 포함하며,
상기 기판(1810)에는 십자가 형상의 4개의 빔(630)이 형성되며, 상기 빔(630)의 상단면에 2개의 상기 압전 멤스(612)가 형성되며,
2개의 상기 압전 멤스(612)는, 상기 기판(1810)의 표면상에 형성되는 하부 전극(611-1); 상기 하부 전극(611-1)의 표면상에 형성되는 압전 물질층(1110); 및 상기 압전 물질의 표면상에 형성되는 상부 전극(611-2);을 포함하며,
상기 압전 물질층(1110)은 상기 하부 전극(611-1)과 상기 상부 전극(611-2)사이에 샌드위치되는 것을 특징으로 하는 압전 멤스 벡터 하이드로폰.
- (a) 기판(610)을 준비하는 단계;
(b) 상기 기판(610)에 2개의 압전 멤스(612)를 형성하는 단계; 및
(c) 상기 기판(610)의 표면과 일정 간격을 두고 질량체(620)가 배치되는 단계;를 포함하며,
상기 기판(610)에는 십자가 형상의 4개의 빔(630)이 형성되며, 상기 빔(630)의 상단면에 2개의 상기 압전 멤스(612)가 형성되며,
2개의 상기 압전 멤스(612)는, 상기 기판(610)의 표면상에 형성되는 하부 전극(611-1); 상기 하부 전극(611-1)의 표면상에 형성되는 압전 물질층(1110); 및 상기 압전 물질의 표면상에 형성되는 상부 전극(611-2);을 포함하며,
상기 압전 물질층(1110)은 상기 하부 전극(611-1)과 상기 상부 전극(611-2)사이에 샌드위치되는 것을 특징으로 하는 압전 멤스 벡터 하이드로폰의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190156411A KR102367922B1 (ko) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 압전 멤스 벡터 하이드로폰 및 이의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190156411A KR102367922B1 (ko) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 압전 멤스 벡터 하이드로폰 및 이의 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20210067114A KR20210067114A (ko) | 2021-06-08 |
| KR102367922B1 true KR102367922B1 (ko) | 2022-02-25 |
Family
ID=76399642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020190156411A KR102367922B1 (ko) | 2019-11-29 | 2019-11-29 | 압전 멤스 벡터 하이드로폰 및 이의 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102367922B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113639852B (zh) * | 2021-07-20 | 2024-01-02 | 哈尔滨工程大学 | 一种扭转型非惯性式矢量水听器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012147418A (ja) * | 2011-01-10 | 2012-08-02 | Samsung Electronics Co Ltd | 音響変換器及びその駆動方法 |
| KR101516069B1 (ko) * | 2013-06-26 | 2015-05-04 | 삼성전기주식회사 | 관성센서 |
| KR101630353B1 (ko) * | 2012-05-14 | 2016-06-24 | 한국전자통신연구원 | 질량체를 가진 압전 스피커 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08327656A (ja) | 1995-05-31 | 1996-12-13 | Matsushita Electric Works Ltd | 半導体加速度センサ |
| DE102013114826A1 (de) | 2013-12-23 | 2015-06-25 | USound GmbH | Mikro-elektromechanischer Schallwandler mit schallenergiereflektierender Zwischenschicht |
| KR20160125770A (ko) * | 2015-04-22 | 2016-11-01 | 삼성전기주식회사 | 센서 소자 및 그 제조 방법 |
-
2019
- 2019-11-29 KR KR1020190156411A patent/KR102367922B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012147418A (ja) * | 2011-01-10 | 2012-08-02 | Samsung Electronics Co Ltd | 音響変換器及びその駆動方法 |
| KR101630353B1 (ko) * | 2012-05-14 | 2016-06-24 | 한국전자통신연구원 | 질량체를 가진 압전 스피커 및 그 제조 방법 |
| KR101516069B1 (ko) * | 2013-06-26 | 2015-05-04 | 삼성전기주식회사 | 관성센서 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20210067114A (ko) | 2021-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110392331B (zh) | 压电mems换能器及其制造方法 | |
| KR101910867B1 (ko) | 차동 콤 드라이브 mems를 위한 시스템 및 방법 | |
| US11292097B2 (en) | Support structure and method of forming a support structure | |
| CN212519426U (zh) | 压电微机电声学换能器和电子设备 | |
| EP3140869B1 (en) | Micromachined ultrasound transducer using multiple piezoelectric materials | |
| US9029963B2 (en) | MEMS microphone | |
| US9862594B2 (en) | Wearable device having a monolithically integrated multi-sensor device on a semiconductor substrate and method therefor | |
| CN109244232B (zh) | 微机电系统压电换能器及制作方法 | |
| US6182513B1 (en) | Resonant sensor and method of making a pressure sensor comprising a resonant beam structure | |
| US6958255B2 (en) | Micromachined ultrasonic transducers and method of fabrication | |
| CN108017036B (zh) | 具有改进灵敏度的压电mems传感器，诸如力、压力、变形传感器或麦克风 | |
| US7894618B2 (en) | Apparatus comprising a directionality-enhanced acoustic sensor | |
| US11865581B2 (en) | Ultrasonic MEMS acoustic transducer with reduced stress sensitivity and manufacturing process thereof | |
| CN109188407A (zh) | 基于磁致伸缩金属衬底的磁声纳传感器及其制备方法 | |
| CN111811638A (zh) | 一种压电式感应单元及其应用的水听器 | |
| KR102367922B1 (ko) | 압전 멤스 벡터 하이드로폰 및 이의 제조 방법 | |
| CN105606201B (zh) | 复合式mems仿生水听器 | |
| US20220369041A1 (en) | Mems device with enhanced membrane structure and method of forming the same | |
| US20110138902A1 (en) | Mems microphone array on a chip | |
| CN112611501B (zh) | 一种谐振式差压传感器和补偿方法 | |
| CN110631688B (zh) | 矢量水声传感器 | |
| Shi et al. | Design and Fabrication of Cross-beam Integrated Microsphere Piezoelectric MEMS Vector Hydrophone | |
| Bosetti et al. | Single-Layer Corrugated Aluminum Nitride Membranes as Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducers with Differential Readout and Actuation | |
| JPH0961453A (ja) | 変位センサおよび変位測定方法 | |
| CN115668978A (zh) | 用于声音检测、声音定位和波束成形的装置及其制造方法 |
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 |