KR102431075B1 - 일체형으로 제작된 유연 압전 음성센서 - Google Patents

Abstract

압전 물질층을 포함하는 음성센서로서, 상기 음성센서는 기판; 지지층; 금속층; 상기 금속층 상의 압전물질층 및 상기 압전물질층 상의 전극을 포함하며, 상기 기판은 상기 압전물질층, 전극 및 폴리머층을 포함하는 박막의 일부를 노출하는 방식으로 상기 음성센서의 소자층을 일체형으로 지지하는 것을 특징으로 하는 압전 물질층을 포함하는 음성센서가 제공된다.

Description

일체형으로 제작된 유연 압전 음성센서{Flexible piezoelectric acoustic sensor fabricated integrally with Si as the supporting substrate}

본 발명은 압전 물질층을 포함하는 유연 압전 음성인식 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유연 압전 음성센서 제작 시에 압전 박막을 모기판에서 유연 기판으로 전사할 필요 없이 압전 박막이 증착된 지지 기판의 후면을 DRIE(Deep Reactive-ion etching) 공정을 통해 제거하여 특정 두께 범위 내외의 박막만 남겨두는 방식으로 대면적 전사 및 소자 간의 특성 균일성 문제를 제거하게 한 초저전력 음성인식 센서에 관한 것이다.

음성인식 센서란 인간의 음성에 포함된 음향학적 정보로부터 언어적 정보를 추출하여 이를 인지하고 반응하게 만드는 센서를 의미한다. 쉽고 편리하게 사용할 수 있는 Natural UI(user interface)가 필요해진 오늘날에 음성으로 대화하는 것은 미래 IoT시대의 수많은 인간과 기계의 정보 교환 매체 중 가장 자연스럽고 간편한 방법으로 여겨지고 있다. 하지만 기계와 음성으로 소통하기 위해서는 인간의 음성을 기계가 처리할 수 있는 형식으로 변환을 해줘야 하는데 이 과정이 바로 음성 인식이다.

애플의 시리(Siri)로 대표되는 음성인식은 마이크로폰, ADC(Analog to Digital Converter), DSP (Digital Signal Processing)의 조합으로 구성되어 있으며, 모바일용 상시 대기로 활용하기에는 소모 전력이 높아 사용자가 시작과 종료 버튼을 누르며 조작하고 있다. 이는 진정한 의미의 음성인식 기반 IoT(internet of Things,사물 인터넷) 구현에 가장 큰 난관 중에 하나이며, 초저전력 상시구동 음성인식시스템을 개발하는 경우에는 무궁무진한 IoT 응용처를 열 수 있을 것으로 예상된다.

별도의 학습이나 훈련 없이도 쉽게 사용할 수 있는 음성인식 시스템은 혁신적인 차세대 IT 제품을 위한 UI 개발 및 구축에 대한 요구가 높아진 IoT 시대에 미래 산업을 선도할 유망 기술로서 손이 자유롭지 않은 상황이나 이동시에도 정보를 입력할 수 있으며 입력 속도가 타이핑보다 빠르기 때문에 고속 또는 실시간으로 정보처리가 가능하다는 장점이 있다.

근래 스마트폰 단말기 성능의 진화, 인공지능 및 지식 검색 기술의 발전, 클라우드 기반의 음성인식 시스템을 통한 대용량 데이터 처리는 지능형 에이전트로서 사용자가 원하는 답을 정확하고 신속하게 찾을 수 있게 해주지만, 이런 장점과 가능성에도 불구하고 아직 음성인식 기술은 다음과 같은 한계점을 가지고 있다.

먼저, 하드웨어적인 관점에서 볼 때 마이크로폰, ADC, DSP의 조합을 이용한 기존 음성인식 기술은 전력소비가 매우 높아 별도의 충전기 없이는 상시대기 상태에서 음성인식이 현실적으로 불가능하며, 더더구나 모바일용 음성인식 센서에 응용은 에너지 문제로 인하여 매우 제한적이다. 또한 음성 인식 시작 버튼을 누르는 등의 예비동작이 필요하고 그 정확성, 신뢰도, 속도 등이 떨어진다. 즉, IoT를 기반으로 하는 스마트폰, TV, 자동차, 기타 웨어러블 디바이스에 적용하기 위해서는 고감도는 필수이며, Sleep 상태에서도 큰 전력 소모 없이 상시 대기 상태를 유지하여 초전력으로 사용자의 음성을 인식할 수 있어야 한다.

다음으로, 음향학과 언어학적 관점에서 바라볼 때 현재의 마이크로폰, ADC, DSP 조합의 음성인식은 복잡한 알고리즘을 기반으로 하고 있기에 자연스런 대화체를 인식하는 데에 한계가 있다.

이에 반해 인간의 달팽이관은 복잡한 언어를 주파수 분리 후 단순한 알고리즘을 통하여 효율적으로 신호처리하고 있다. 이런 달팽이관의 원리를 이용한 여러 장치에도 불구하고, 이를 모사하여 인공와우에 응용한 선례는 있지만 아직까지 IoT용 초저전력용 음성인식 센서로 활용된 케이스는 전무한 상태이다.

유연한 압전박막 인공와우 응용사례는 H. Lee et. al의 Advanced Functional Materials 저널의 논문 Vol. 24, No. 44, pg 6914, 2014에서 참조할 수 있다. 사다리꼴 모양의 얇은 실리콘 멤브레인 위에 3개의 압전소자를 붙여 주파수에 따라서 가청주파수대의 음성 신호를 분리하였다. 상기 문헌에서는, 실리콘 멤브레인 위에 3개의 개별 압전소자를 붙여 주파수를 분리하여 인공와우에 적용하였지만, 이를 IoT용 초저전력 음성센서로서 알고리듬, 회로 설계가 고려되지 않았다.

또한, 복수의 공진 주파수를 이용하여 햅틱 피드백 효과를 출력하게 하는 압전 장치를 제시하는 종래의 문헌으로는 공개특허 제10-2012-0099036호(2012.09.06)를 참조할 수 있다. 상기 문헌에서는 촉각, 힘, 운동감 등에 기반한 햅틱 피드백 기술을 제공하지만, 인식된 음성을 복수의 주파수로 분리한 상태에서 인식하는 방안에 대해서는 별도로 개시하고 있지 않다는 한계가 있다.

한편, 본 출원인에 의한 선출원등록특허 10-1718214호에서는 유연한 압전 박막을 이용하여 사다리꼴 형태로 이루어진 동시에 길이가 상이한 상태의 복수의 주파수 분리 채널을 제조하는 과정에서 압전 박막을 대면적 전사해야 하는 공정 상의 문제 때문에 균일 특성의 소자를 대량 생산함에 있어 제약이 따른다는 한계가 있게 된다.

현재의 유연 압전 음성센서 제작 시에는 압전 박막을 모기판에서 유연 기판으로 전사해야 할 필요가 있다. 이는 압전 박막 제작을 위해서는 열처리가 필요하지만 유연 기판인 플라스틱 기판은 고온을 견디기 힘들기 때문에 모기판 상에서 형성한 후에 전사 과정을 통해 유연 기판으로 이동 배치한다.

(논문) H. Lee et. al, Advanced Functional Materials, 24(44), 6914, 2014

(특허문헌 1) KR10-2012-0099036 A

본 발명은 상기 종래 대면적 전사의 문제점을 해소하고자 하는 것으로서, 유연 압전 음성센서 제작 시에 압전 박막을 모기판에서 유연 기판으로 전사할 필요 없이 압전 박막이 증착된 지지 기판의 후면을 DRIE(Deep Reactive-ion etching) 공정을 통해 제거함으로써 특정 두께 범위 내외의 박막만 남겨두는 방식으로 일체형으로 제작된 유연 압전 음성 센서 및 이를 이용한 음성 센싱 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 관점에 따른 압전 물질층을 포함하는 음성센서는 기판; 압전물질층; 전극; 및 상기 압전물질층의 상부 또는 하부 상에 배치되는 폴리머층;을 포함하며, 상기 압전물질층과 상기 전극의 조합으로 정의되는 단위 채널은 복수개로 배치되어 분리되며, 상기 기판의 일부를 노출하는 방식으로 상기 음성센서를 지지하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 음성 센서는 bosch 공정을 통한 back etching 과정을 이용하여 상기 압전물질층, 전극, 폴리머층을 포함하는 박막 일부를 노출시키고 일부 기판이 박막을 지지하는 일체형으로 제작되는 것이 바람직할 수 있다.

상기 전극, 폴리머층, 노출된 센서 영역 부 압전층 중 적어도 하나는 원 또는 다각형인 것이 바람직할 수 있다. 상기 노출된 박막의 너비는 0.1cm 내지 2cm 인 것이 바람직할 수 있다.

상기 폴리머층의 모듈러스 범위는 0.1 ?? 50 GPa인 것이 바람직할 수 있다.

상기 폴리머층의 모듈러스는 동일 층 내에서 연속적 또는 불연속적으로 일 방향으로 상이한 것이 바람직할 수 있다.

상기 단위 채널은 폭 또는 길이 중 적어도 하나 이상이 상이한 것이 바람직할 수 있다.

상기 단위 채널의 길이는 모두 상이하며, 연속적 또는 불연속적으로 일 방향으로 길이가 감소하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 기판에는 산화물층을 포함하며, 상기 산화물층이 상기 노출된 박막의 손상을 방지하는 것이 바람직할 수 있다.

상기 산화물층은 에칭방식으로 상기 기판이 식각되어 두께가 제어되는 경우 에칭 멈춤층으로 동작하는 것이 바람직할 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따른 유연 압전 음성인식 센서의 제조 방법은 식각 방지층이 형성된 기판을 소정 두께 정도로 형성하는 단계; 압전물질층을 증착하는 단계; 상기 압전물질층의 상부 또는 하부에 전극을 적층하는 단계; 상기 압전물질층의 상부 또는 하부 상에 폴리머층을 형성하는 단계; 및 상기 기판의 후면을 DRIE(Deep Reactive-ion etching) 공정을 통해 제거하는 단계;를 포함하고, 이를 통해 압전 박막층의 전사 공정을 생략하게 한다.

본 발명은 유연 압전 음성센서 제작 시에 압전 박막을 모기판에서 유연 기판으로 전사할 필요 없이 압전 박막이 증착된 기판의 후면을 DRIE(Deep Reactive-ion etching) 공정을 통해 제거하여 특정 두께 범위 내외의 박막만 남겨두는 방식으로 대면적 전사의 문제점을 제거한다. 또한, Si을 지지 기판으로 하여 일체형의 소자를 대량으로 생산이 가능하며 제작된 소자들 간 특성이 균일한 음성센서의 구현이 가능하다.

도 1은 종래의 음성인식 시스템과 본 발명과의 차이점을 보이는 비교도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음성센서의 채널 평면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음성센서의 단면도 및 평면도이다.
도 5 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 음성인식 센서의 제조방법을 설명하는 단계별 공정도이다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 압전 음성인식 센서의 제조방법을 설명하는 단계별 공정도이다.
도 16은 본 발명에 따라 소형화된 음성센서를 이루는 폴리머 모듈러스의 범위 설정 데이터를 보인다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 압전 음성인식 센서의 모식도를 보인다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 압전 음성인식 센서의 실제 사진을 보인다.
도 19는 압전 음성인식 센서의 제작을 위한 마스크 도면을 보인다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 압전 음성인식 센서 소자의 특성을 보인다.
도 21은 폴리머 층 내에서 상이한 모듈러스로 인한 현상을 보인다.
도 22는 원형 음성 센서의 공진을 보인다.
도 23은 원형 음성 센서의 주파수 응답 특성을 보인다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면 상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.

도 1은 종래의 음성인식 시스템과 본 발명과의 차이점을 보이는 비교도이다. 도 1에서는, 기존의 음성인식 시스템은 마이크로 음성 신호를 아날로그 형태로 받아서 이를 ADC(Analog to digital converter)를 통해 디지털 신호로 변환한 후, DSP(digital signal processing)를 통해 디지털 신호를 처리하여 주파수를 분리해내는데 이 때 높은 전력이 소모된다는 단점이 있다.

반면, 본 발명에서의 초저전력 음성인식 센서는 압전 센서로서 바로 음성인식이 가능하여 초저전력 구동이 가능하다는 장점을 가진다. 종래의 마이크, ADC, DSP를 거쳐 주파수 분리를 하는 과정을 압전 음성인식 센서 하나로 통합하여 가능하게 한 것이다. 즉, 먼저 음성 신호를 주파수에 따라 복수의 전극채널에서 분리가 되는데, 이와 동시에 압전소자로 이루어진 박막에서 기계적 움직임이 전기적 신호로 변환되어 각각의 주파수 대역에서 전기적 신호가 검출되게 된다.

즉, 종래의 마이크로폰의 경우에는 주파수 밴드필터, ADC, DSP가 사용되므로 고전력이 소모되나, 본 발명은 주파수별로 분리되어 전류를 생성하는 복수개의 압전소자를 사용하므로, 밴드필터나 ADC, DSP에 소요되는 전력을 감소시킬 수 있다. 또한, 주파수 추출에 소요되는 전력을 저감시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음성센서의 채널 평면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 음성센서는 센싱하고자 하는 목표 주파수 영역별로 상이한 길이를 갖는 복수 개의 단위 채널을 포함하는 것을 알 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 복수의 단위 채널들의 길이는 1.2 mm 내지 5.2 mm 수준이었으나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 음성센서의 단면도 및 평면도이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 음성센서는 압전물질층 및 상기 압전물질층으로부터의 전기적 신호를 검출하기 위한 전극을 포함하며, 상기 압전물질층과 상기 전극의 조합으로 정의되는 단위 채널(a, b, c)이 복수개로 일렬로 배치되어 분리되어 있다.

본 발명은 별도의 전사 공정 없이 기판 상에서 제조된 음성센서와 그 제조방법을 제공한다. 이를 위하여 기판 상에 소자층들을 적층하고 기판의 두께 제어를 실시하기 위하여 기판 영역에 대하여 선택적으로 식각을 진행하여 소자층을 일부 노출시킨다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음성센서의 단면도이다. 상기 음성 센서는 식각을 이용하여 박막이 노출되고 일부 기판이 박막을 지지하는 일체형으로 제작된다. 도 5는 음성 센서의 최종 구조 중 하나의 예로써, 상기 음성 센서는 bosch 공정을 통한 back etching 과정을 이용하여 박막 일부를 노출시키고 일부 기판이 박막을 지지하는 일체형으로 제작된다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 기판은 백 애칭(back ethcing) 방식으로 일부 식각되어, 기판 상의 압전물질층을 포함하는 액티브 영역(acvive area)이 노출된 구조를 가지며, 이로서 상기 기판은 상기 기판 상의 소자층을 이격된 방식으로 지지한다. 즉, 도 5에서 상기 음성센서는 기판(100), 기판(100) 상에 적층되는 산화물층(200), 산화물층(200) 상에 적층되는 금속층(300), 금속층 상의 압전물질층(400), 압전물질층 상의 전극(500), 전극(500)을 덮는 형태의 폴리머층(600)을 포함한다.

상기 기판(100)은. 압전물질층(400)과 전극(500)과 폴리머층(600)으로 구성되는 박막(액티브 영역) 일부를, 기판 식각에 의하여 노출하는 방식으로 음성센서의 소자층을 지지한다. 본 발명에서 상기 소자층은 기판상에 적층되는 모든 물질층을 다 포함하며, 본 발명은 기판 상에 적층되는 소자층을 일부 노출하는 방식으로 지지하는 구조를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에서 상기 기판(100)은 압전물질층(400), 전극(500) 등이 적층된 후 두께가 제어되는 과정을 통해 상기 소자층의 일부가 노출되며 상기 전극, 폴리머층, 압전물질층으로 구성된 노출부는 원 또는 다각형의 형태를 갖지만, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에서 노출된 박막의 너비는 0.1mm 내지 20mm의 범위를 가지며, 도 5의 산화물층(200)은 기판(100)의 식각 과정에서 노출되어짐으로써 박막의 손상을 방지하고 식각의 멈춤층(stopping layer)로 기능한다.

도 6 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 압전 음성인식 센서의 제조방법을 설명하는 단계별 단면도이다.

도 6을 참조하면, 실리콘 기판(100)을 650㎛ 두께 정도로 형성한다.

상기 실리콘 기판(100) 상에 에칭 멈춤층(Etch stop layer)으로 사용하기 위해 산화물층(200)을 1㎛ 두께 정도로 증착한다. 산화물층(200)은 SiO2를 사용한다.

도 7을 참조하면, 사파이어 기반 공정과 비슷한 PZT 막질을 위해 산화물층(200) 위에 금속층(300)을 0.1㎛ 두께 정도로 증착하여 원하는 방향의 결정면으로 PZT 을 증착 가능하게 한다. 금속층(300)은 Pt/Ti 층으로 조성한다.

도 8을 참조하면, 금속층(300) 상에서 공지된 기술인 sol-gel 공정을 통해 압전 물질층(400)이 증착된다. sol-gel 용액 박막으로부터 유기성분을 제거하기 위해, 0.4M의 PZT sol-gel 용액(10 mol% 초과 PbO 의 52:48 몰비의 Zr:Ti)이 10분 동안 450 ℃의 공기 분위기에서의 열분해 과정과 함께 2500rpm에서 웨이퍼 상에 스핀 캐스트된다. 상기 증착 및 열분해 단계는 3㎛ 두께의 PZT 박막을 형성하기 위해 수회 반복된다. PZT 박막의 결정화는 공기 중에서 650℃, 45분 동안 수행된다. 열분해 및 결정화 공정을 위해 급속 열처리(RTA)가 이용된다.

도 9를 참조하면, 압전 물질층(400)의 상부면에 금속층인 전극(500)을 적층한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 전극(500) 적층은 스퍼터링이나 PVD 공정 등과 같은 통상의 반도체 공정을 통하여 수행될 수 있으며, 이 외에도 통상적인 금속 도포 방식에 따라서도 적층될 수 있다. 전극(500)은 Au/Cr 전극층으로 조성한다.

도 10을 참조하면, 추후 공정에서 박막 손상 방지 및 유연 소자 제작을 위해 negative PR을 이용하여 압전 물질층(400)의 상부 상에 보호층인 폴리머층(600)을 형성한다.

도 11을 참조하면, 후속적인 DRIE 공정을 위해 미리 기판(100)의 후면 연마(polishing)를 실시하여 두께를 650㎛ 에서 350㎛ 로 얇게 한다. 이는 에칭 가능 두께가 제한적이기 때문에 기판(100)을 사전에 얇게 하는 공정이다.

도 12를 참조하면, 압전 물질층(400)이 증착된 기판(100)의 후면을 bosch 공정을 통해 백 에칭(back etching)되며 센서 영역 부 압전층을 포함하는 액티브 영역을 노출시킨다. 이것은 DRIE (Deep Reactive-ion etching) 공정으로 상기 공정을 통하여 5㎛ 두께 내외의 박막(membrane)만 남겨두게 한다. 한편, 파내어진 기판(100)의 박막 공간의 형태는 원 또는 다각형을 포함하며 폭은 0.1cm 내지 2cm의 범위에 해당한다. 이를 통해, 박막의 노출이 가능할 수 있다. 즉, 압전물질층(400)과 전극(500)과 폴리머층(600)으로 구성되는 박막의 일부를 노출하는 방식으로 기판의 후면을 가공한다.

이로써, 하부에서부터 기판(100), 산화물층(200), 금속층(300), 압전 물질층(400), 전극(500) 및 폴리머층(600)이 적층된다. 여기에서, 압전물질층(400)과 전극(500)의 조합으로 정의되는 복수의 단위 채널이 일렬로 배치되어 분리되어 있다.

결과적으로, 기판(100) 상에 복수의 단위 채널을 갖는 음성센서가 완성된다.

상기 폴리머층(600)은 기판(100)을 깍아낸 상태에서 유연 압전 음성인식 센서를 이루는 박막의 손상 방지 및 유연 소자 기능을 수행한다. 즉, 폴리머층(600)은 기존에 전사 공정을 통해 압전 박막이 전사되는 플라스틱 기판의 기능을 대체하는 것일 수 있다.

도 13 내지 도 15를 참조하면, 폴리머층은 전극(500)을 덮는 방식으로 형성될 수 있는 한편, DRIE 공정을 통해 파내어진 막의 하면 상에서 압전 물질층(400)의 하부 상에 증착되는 방식으로도 가능할 수 있다. 도 6 내지 도 9의 공정은 동일하게 진행하여 압전 물질층(400)의 상부면에 금속층인 전극(500)을 적층한 상태에서, 기판(100)의 후면 연마(polishing)를 실시하고, 기판(100)의 후면을 DRIE (Deep Reactive-ion etching) 공정을 통해 파내는 작업을 실시한다. 상기 상태에서, 노출된 박막의 하면 상에 parylene 폴리머 코팅을 실시한다.

도 15는 음성 센서의 최종 구조 중 하나의 예로써, 상기 음성 센서는 bosch 공정을 통한 back etching 과정을 이용하여 박막 일부를 노출시키고 일부 기판이 박막을 지지하는 일체형으로 제작된다.

도 16은 본 발명에 따라 소형화된 음성센서를 이루는 폴리머 모듈러스의 범위 설정 데이터를 보인다.

모듈러스가 감소하는 경우에 폴리머의 감쇠가 일어나 주파수 대역폭이 넓지만, 민감도는 상대적으로 떨어진다는 것을 확인할 수 있다. 지정된 모듈러스 범위보다 작으면 딱딱한 기판 상에서의 PZT(모듈러스가 높음)의 결과가 나타나 sharp한 peak 형태의 공진이 발생하여 공진 주파수 대역폭이 좁고, 음성 영역 커버리지가 낮은 결과가 나타난다. 또한, 모듈러스가 0.1 GPa 이하로 작은 물질의 경우 박막으로 제작하기 힘들기 때문에 사용이 불가하게 된다.

한편, 모듈러스가 증가하는 경우에 박막의 감쇠비 및 손실 계수가 작기 때문에 변위가 크고 그에 따라서 민감도가 커지게 되지만, 주파수 대역폭이 좁아지게 된다.

이를 근거로, 폴리머의 모듈러스 범위는 0.1에서 100 GPa 인 것이 바람직하다. 또한, 폴리머층의 모듈러스는 동일 층 내에서 연속적 또는 불연속적으로 일 방향으로 상이한 것이 바람직하다.

본 발명은 압전 박막의 전사가 필요한 기존의 공정과 다르게 지지 기판을 깎아낸 상태에서 passivation layer를 이용하여 유연 박막을 형성하고자 하는 것으로서, 6인치 웨이퍼 기준으로 100 개 이상의 소자를 대량 생산 가능하게 한다.

본 발명은 플렉서블한 박막 상에 결합된 압전 음성인식 센서를 제공하는 것으로서, 의복 등에 부착한 상태에서도 사용할 수 있다. 즉, 의복 상에 부착된 상태에서 주위에서 쉽게 발생되는 음파, 초음파 영역의 물리적인 에너지를 수확하여 전기에너지로 변환하는 기술로의 응용이 가능하다.

일반적으로 '어디에나 존재하는' 유비쿼터스 네트워크의 실현을 위해서는 '어디에나 존재하며 작동하는' 유비쿼터스 전원의 존재가 필수 불가결하다. 한편, 도처에 존재하는 유비쿼터스 네트워크 구성요소의 전원은 충전을 필요로 하지 않는 자급자족 형태이어야 한다. 즉, 발전능력 및 축전능력이 공히 구비되어야 한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (10)

1. 압전 물질층을 포함하는 음성센서로서,
   기판;
   상기 기판이 지지하는 압전물질층;
   상기 압전물질층의 상부 또는 하부에 배치되는 전극; 및
   상기 압전물질층의 상부 또는 하부에 배치되는 폴리머층;을 포함하며,
   상기 압전물질층과 상기 전극의 조합으로 정의되는 단위 채널은 복수개로 배치되어 분리되며,
   상기 기판은 상기 압전물질층, 전극 및 폴리머층을 포함하는 박막의 일부를 식각을 이용하여 노출하는 방식으로 제작되어, 음성센서의 소자층을 일체형으로 지지하며,
   상기 압전물질층, 전극 및 폴리머층을 포함하는 박막의 노출부는 원 또는 다각형이고, 상기 폴리머층의 모듈러스 범위는 0.1 내지 100 GPa이며, 상기 폴리머층의 모듈러스가 동일 층 내에서 연속적 또는 불연속적으로 일 방향으로 상이하며, 상기 단위 채널은 폭 또는 길이 중 적어도 하나 이상이 상이한 것을 특징으로 하는 음성센서.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 기판은 실리콘 기판이며, 상기 실리콘 기판은 bosch 공정을 통해 백 에칭(back etching)되며 센서 영역 부 압전층을 포함하는 액티브 영역(active area)이 노출되는 것을 특징으로 하는 음성센서.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 2항에 있어서,
   상기 단위 채널은 폭 또는 길이 중 적어도 하나 이상이 상이한 것을 특징으로 하는 음성센서.
8. 제 7항에 있어서,
   상기 단위 채널의 길이는 모두 상이하며, 연속적 또는 불연속적으로 일 방향으로 길이가 감소하는 것을 특징으로 하는 음성센서.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 기판에는 산화물층을 포함하며, 상기 산화물층이 상기 노출된 박막의 손상을 방지하는 것을 특징으로 하는 압전 물질층을 포함하는 음성센서.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 산화물층은 에칭방식으로 상기 기판이 식각되어 두께가 제어되는 경우 에칭 멈춤층으로 동작하는 것을 특징으로 하는 압전 물질층을 포함하는 음성센서.

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