KR20070104522A - 마이크로폰 감지 소자 및 그 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (53)
- 전용의 백플레이트 소자(backplate component)를 포함하지 않고 마이크로폰 감지 소자를 형성하는 방법으로서,(a) 상부 멤브레인 필름(upper membrane film)이 위에 형성되어 있는 전면(front side)과, 하드마스크가 위에 배치되어 있는 후면(back side)을 구비하는 기판을 제공하는 단계로서, 스택은 낮은 유전성 스페이서층을 포함하는, 기판을 제공하는 단계와,(b) 상기 낮은 유전성 스페이서층을 통해 연장하여 상기 기판의 상기 전면에 접촉하는 복수의 비아(vias)를 상기 상부 멤브레인 필름 내에 형성하는 단계와,(c) 상기 상부 멤브레인 필름 위의 특정의 위치에 복수의 제 1 전극을 형성하고, 하나 이상의 상기 비아 내에 제 2 전극을 형성하는 단계와,(d) 상기 상부 멤브레인 필름을 에칭하여 조리개 및 상기 조리개의 각각의 면 또는 코너와 접하는 관통형 플레이트(perforated plate)를 한정하는 개구(openings)와, 하나의 단은 상기 조리개에 접속되고 다른 단은 패드에 접속되어 있는 2개의 단을 갖는 역학 스프링과, 상기 낮은 유전성 스페이서층에 각각의 상기 역학 스프링을 고정하는 패드를 형성하는 단계와,(e) 상기 하드마스크 내에 개구를 에칭하고, 상기 조리개 아래에 정렬된 상기 기판 내에 백 홀(back hole)을 에칭하는 단계와,(f) 릴리스 단계(a release step)에서 상기 낮은 유전성 스페이서층의 일부 분을 제거하여 상기 조리개와 상기 백 홀 사이에 공극(air gap)을 형성하는 단계를 포함하는 마이크로폰 감지 소자의 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판은 낮은 비저항을 갖는 실리콘으로 이루어지고,상기 멤브레인 필름은 낮은 비저항을 갖는 도핑형 실리콘 또는 도핑형 폴리실리콘으로 이루어지는마이크로폰 감지 소자의 형성 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 낮은 유전성 스페이서층은 PSG(phosphosilicate glass), 열 산화물, TEOS(tetraethyl orthosilicate)층, 또는 저온 산화물로 이루어지는마이크로폰 감지 소자의 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 하드마스크는 열 산화물층 또는 저압 CVD(LPCVD) 실리콘 질화물층으로 이루어지거나, 열 산화물층과 저압 CVD(LPCVD) 실리콘 질화물층으로 이루어지는 복 합층인마이크로폰 감지 소자의 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 전극은 Au/Cr 복합층으로 이루어지거나, Al, Ti, Ta, Ni, Cu, 또는 다른 금속 재료로 이루어지는 단일층 또는 복합층인마이크로폰 감지 소자의 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 조리개는 본질적으로 정사각형으로서 각각의 면이 제 1 길이를 갖고,관통형 플레이트는 상기 제 1 길이 이하의 길이 치수를 갖고, 상기 길이 치수 미만의 폭 치수를 갖는마이크로폰 감지 소자의 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 관통형 플레이트 내의 상기 홀은 정사각형, 직사각형, 또는 원형 형상을 갖고, 상기 상부 멤브레인 필름을 에칭하는 상기 단계 동안에 형성되는마이크로폰 감지 소자의 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 역학 스프링은 평면도에서 볼 때 직사각형 형상, "U" 형상, 또는 "L" 형상을 갖는마이크로폰 감지 소자의 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 역학 스프링은 제 1 폭을 갖고,상기 패드는 본질적으로 정사각형 형상으로서 상기 제 1 폭 이하의 폭 치수를 갖는마이크로폰 감지 소자의 형성 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 기판 내에 상기 백 홀을 에칭하는 상기 단계는 KOH 에칭으로 실행되고,상기 백 홀은 상기 후면 상의 개구가 상기 전면 상의 개구보다 더 큰 폭을 갖고, 상기 전면 내의 상기 개구가 상기 조리개의 면의 길이보다 더 작은 폭을 갖 는 경사형 측벽을 구비하는마이크로폰 감지 소자의 형성 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 백 홀을 에칭하는 상기 단계는 DRIE(deep RIE) 에칭으로 실행되고,상기 백 홀은 수직 측벽과, 상기 조리개 면의 상기 길이보다 더 작은 폭을 갖는마이크로폰 감지 소자의 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 전극의 특정의 위치는 상기 패드 상에 존재하는마이크로폰 감지 소자의 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 단계(b)에서는 제 1 포토마스크를 이용하고,상기 단계(c)에서는 제 2 포토마스크를 이용하고,상기 단계(d)에서는 제 3 포토마스크를 이용하고,상기 단계(e)에서는 상기 하드마스크 내에 개구를 에칭하기 위해 제 4 포토마스크를 이용하는마이크로폰 감지 소자의 형성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 멤브레인 필름은 평면형이고,상기 조리개, 역학 스프링 및 패드는 동일 평면형(coplanar)으로서 대등한 두께를 갖는마이크로폰 감지 소자의 형성 방법.
- 전용 백플레이트 소자를 포함하지 않는 마이크로폰 감지 소자로서,(a) 내부에 형성된 백 홀을 갖는 전면 및 후면을 구비하는 기판과,(b) 상기 기판의 상기 전면 위에 형성된 유전성 스페이서층과,(c) 제 1 두께, 중심부, 소정의 길이를 갖는 4개의 면 및 상기 백 홀 위에 정렬된 4개의 코너를 갖는 조리개와,(d) 제 1 두께를 갖고, 상기 조리개의 각각의 면 또는 코너에 접하는 복수의 홀을 내부에 포함하며, 길이 치수 및 폭 치수를 갖고, 상기 기판 위에 존재하는 공극 위에 유지되는 직사각형 관통형 플레이트와,(e) 상기 조리개의 각각의 코너에 부착되어, 각각 제 1 두께, 길이, 폭, 및 2개의 단-하나의 단은 상기 조리개의 코너에 부착되고, 제 2 단은 패드에 접속됨-을 갖는 역학 스프링과,(f) 각각의 역학 스프링에 접속되어, 제 1 두께, 4개의 면, 소정의 길이 및 폭을 갖고, 상기 유전성 스페이서층 위에 형성된 패드-상기 패드는 상기 백 홀 및 공극을 통과하는 소리 신호에 응답하여 위 아래로(상기 기판에 대해 수직한 방향으로) 진동하는 상기 역학 스프링 및 조리개를 고정하는 역할을 함-를 포함하는 마이크로폰 감지 소자.
- 제 15 항에 있어서,하나 이상의 패드 위에 형성된 제 1 전극과, 상기 기판 위에 형성된 하나 이상의 제 2 전극을 더 포함하고,상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 가변 캐패시터 회로를 형성하도록 접속되는마이크로폰 감지 소자.
- 제 16 항에 있어서,상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 Au/Cr 복합층으로 이루어지거나, Al, Ti, Ta, Ni, Cu, 또는 다른 금속 재료로 이루어지는 단일층 또는 복합층인마이크로폰 감지 소자.
- 제 15 항에 있어서,상기 조리개, 역학 스프링, 패드 및 관통형 플레이트는 동일 평면형이고, 실리콘, 폴리실리콘, Au, Cu, Ni 또는 다른 금속 재료로 이루어지는마이크로폰 감지 소자.
- 제 15 항에 있어서,상기 백 홀은 상기 조리개 면의 상기 길이 미만인 제 1 폭을 갖는 상기 기판의 상기 전면 내의 개구를 갖고,상기 백 홀은 상기 제 1 폭 이상의 제 2 폭을 갖는 상기 기판의 상기 후면 내의 개구를 갖는마이크로폰 감지 소자.
- 제 15 항에 있어서,상기 역학 스프링은 직사각형, "U" 또는 "L" 형상을 갖고, 그 길이 방향이 상기 조리개의 상기 중심 및 코너를 통과하는 면을 따라서 존재하는마이크로폰 감지 소자.
- 제 15 항에 있어서,상기 역학 스프링은 상기 패드의 면에 부착되는마이크로폰 감지 소자.
- 제 15 항에 있어서,상기 조리개는 정사각형 또는 직사각형 형상을 갖는마이크로폰 감지 소자.
- 제 15 항에 있어서,상기 유전성 스페이서층은 열 산화물, 저온 산화물, TEOS층 또는 PSG층으로 이루어지는마이크로폰 감지 소자.
- 제 15 항에 있어서,상기 기판은 낮은 비저항을 갖는 도핑형 실리콘 또는 그 위에 도전층이 형성되어 있는 유리로 이루어지는마이크로폰 감지 소자.
- 전용 백플레이트를 포함하지 않는 마이크로폰 감지 소자로서,(a) 내부에 형성된 백 홀을 갖는 전면 및 후면을 구비하는 기판과,(b) 상기 기판의 상기 전면 위에 형성된 유전성 스페이서 스택과,(c) 제 1 두께, 중심부, 4개의 코너, 소정의 길이를 갖는 4개의 면 및 상기 백 홀 위에 정렬된 바닥 표면을 갖는 조리개와,(d) 제 1 두께를 갖고, 상기 조리개의 각각의 면 또는 코너에 접하는 복수의 홀을 내부에 포함하며, 길이 치수 및 폭 치수를 갖고, 상기 유전성 스페이서 스택 내에 형성된 공극 위에 유지되는 직사각형 관통형 플레이트와,(e) 상기 조리개의 각각의 코너 또는 면에 부착되어, 각각 제 1 두께, 길이, 폭, 및 2개의 단-하나의 단은 상기 기판 위에 제 1 거리에서 상기 조리개에 부착되고, 제 2 단은 상기 기판 위에 상기 제 1 거리보다 큰 제 2 거리에서 패드에 접속됨-을 갖는 역학 스프링과,(f) 소정의 깊이 및 제 2 폭을 갖는 반도체층의 강성(rigid) 수직 구역에 의 해 지지되는 각각의 역학 스프링에 접속된 상기 반도체층의 수평 구역으로 이루어지고, 제 1 두께, 4개의 면, 소정의 길이 및 제 1 폭을 갖는 패드를 포함하는 마이크로폰 감지 소자.
- 제 25 항에 있어서,상기 조리개, 관통형 플레이트, 역학 스프링 및 상기 반도체층은 도핑형 폴리실리콘층으로 이루어지는마이크로폰 감지 소자.
- 제 25 항에 있어서,상기 후면 위의 열 산화물층 및 상기 열 산화물층 위에 형성된 LPCVD 실리콘 질화물층으로 이루어지는 유전성 스택을 더 포함하고,상기 전면 위에 형성된 상기 유전성 스페이서 스택은 하부의 열 산화물층, 중간의 LPCVD 실리콘 질화물층 및 상부의 산화물층으로 이루어지는마이크로폰 감지 소자.
- 제 25 항에 있어서,상기 기판은 낮은 비저항을 갖는 도핑형 실리콘으로 이루어지거나, 도전층이 그 위에 형성된 유리로 이루어지는마이크로폰 감지 소자.
- 제 25 항에 있어서,상기 기판으로부터 상기 제 2 거리에서 하나 이상의 패드 위에 형성된 제 1 전극과, 상기 기판으로부터 상기 제 1 거리에서 형성된 상기 폴리실리콘층의 하나 이상의 수평 구역 위에 배치된 제 2 전극을 더 포함하는마이크로폰 감지 소자.
- 제 29 항에 있어서,상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 본질적으로 정사각형 형상을 갖고, Au/Cr 복합층으로 이루어지거나, Al, Ti, Ta, Ni, Cu, 또는 다른 금속 재료로 이루어지는 단일층 또는 복합층인마이크로폰 감지 소자.
- 제 27 항에 있어서,상기 백 홀은 상기 유전체 스페이서 스택을 통해 연장하는 제 1 폭을 갖는 전면 개구와, 상기 유전성 스택을 통해 연장하는 제 2 폭-상기 제 2 폭은 상기 제 1 폭 이상의 크기임-을 갖는 후면 개구를 포함하는마이크로폰 감지 소자.
- 제 25 항에 있어서,상기 역학 스프링은 직사각형, "U" 또는 "L" 형상을 갖고, 그 길이 방향이 상기 조리개의 상기 중심을 통과하는 면을 따라서 존재하는마이크로폰 감지 소자.
- 제 29 항에 있어서,상기 반도체층의 상기 수직 구역은 충진된 링 형상 트렌치로 이루어지고,제 1 트렌치는 상기 제 1 전극 아래의 상기 유전성 스페이서 스택을 둘러싸고 제 1 영역 내의 상부 폴리실리콘층 및 하부 열 산화물층으로 이루어진 스택으로 형성되며,제 2 트렌치는 상기 제 2 전극 아래의 상기 유전성 스페이서 스택을 둘러싸고 상기 기판과 접촉하는마이크로폰 감지 소자.
- 제 33 항에 있어서,상기 제 1 영역 내의 상기 폴리실리콘/열 산화물 스택은 상기 폴리실리콘/열 산화물 스택과 함께 상기 패드와 상기 기판 사이의 기생 용량을 감소시키는 역할을 하는 산화물 충진형 트렌치를 구비한 상기 기판의 일부분 위에 형성되는마이크로폰 감지 소자.
- 제 25 항에 있어서,상기 조리개의 상기 바닥 표면에 고정되어 상기 조리개 내에서와 동일한 재료로 이루어지는 보강재를 더 포함하는마이크로폰 감지 소자.
- 전용 백플레이트를 포함하지 않는 마이크로폰 감지 소자로서,(a) 내부에 형성된 백 홀을 갖는 전면 및 후면을 구비하는 기판과,(b) 상기 기판의 상기 전면 위에 형성된 유전성 스페이서 스택과,(c) 제 1 두께, 중심부, 4개의 코너, 소정의 길이를 갖는 4개의 면 및 상기 백 홀 위에 정렬된 바닥 표면을 갖는 조리개와,(d) 제 1 두께를 갖고, 상기 조리개의 각각의 면 또는 코너에 접하는 복수의 홀을 내부에 포함하며, 길이 치수 및 폭 치수를 갖고, 상기 유전성 스페이서 스택 내에 형성된 공극 위에 유지되는 직사각형 관통형 플레이트와,(e) 상기 조리개의 각각의 코너에 부착되어, 각각 제 1 두께, 길이, 제 1 폭 및 2개의 단-하나의 단은 상기 조리개에 부착되고, 제 2 단은 패드에 접속되어 전기적 접속 포인트의 역할을 함-을 갖는 역학 스프링과,(f) 제 1 두께, 4개의 면, 소정의 길이 및 제 1 폭을 갖고, 각각의 역학 스프링에 접속되며, 강성 기저 소자(base element)에 의해 지지되는 패드와,(g) 4개의 충진형 트렌치로 이루어지는 연속적인 벽의 형태를 갖는 기저 소자를 포함하고,각각의 상기 충진형 트렌치는 길이 치수 및 폭 치수, 두께 및 상단(top)과 바닥을 갖고, 상기 바닥은 상기 기판과 접촉하고, 상기 상단은 패드에 접속되며, 상기 기저 소자는 각각의 패드 아래의 상기 유전성 스페이서 스택을 둘러싸는마이크로폰 감지 소자.
- 제 36 항에 있어서,상기 조리개, 관통형 플레이트, 역학 스프링 및 패드는 동일 평면형이고 폴리실리콘으로 이루어지는마이크로폰 감지 소자.
- 제 37 항에 있어서,상기 조리개의 상기 바닥 표면 상에 형성된 폴리실리콘 보강재를 더 포함하는마이크로폰 감지 소자.
- 제 36 항에 있어서,상기 기판은 낮은 비저항을 갖는 도핑형 실리콘으로 이루어지는마이크로폰 감지 소자.
- 제 36 항에 있어서,상기 후면 위의 열 산화물층 및 상기 열 산화물층 위의 LPCVD 실리콘 질화물층으로 이루어지는 유전성 스택을 더 포함하고,상기 유전성 스페이서 스택은 하부의 열 산화물층, 상기 열 산화물층 위의 LPCVD 실리콘 질화물층 및 상기 LPCVD 실리콘 질화물층 위의 PSG층으로 이루어지는마이크로폰 감지 소자.
- 제 36 항에 있어서,하나 이상의 기저 소자 위에 형성된 제 1 전극 및 상기 기판 위에 배치된 하나 이상의 제 2 전극을 더 포함하고,상기 제 1 전극은 상기 패드의 인접한 영역 위에 부분적으로 중첩되는마이크로폰 감지 소자.
- 제 41 항에 있어서,상기 제 1 전극 및 상기 제 2 전극은 Au/Cr 복합층으로 이루어지거나, Al, Ti, Ta, Ni, Cu, 또는 다른 금속 재료로 이루어지는 단일층 또는 복합층인마이크로폰 감지 소자.
- 제 36 항에 있어서,상기 기저 소자는 SRN(silicon rich silicon nitride)층으로 이루어지는마이크로폰 감지 소자.
- 제 40 항에 있어서,상기 백 홀은 상기 전면 위의 상기 열 산화물층 및 LPCVD 실리콘 질화물층을 통해 연장하는 제 1 폭을 갖는 전면 개구와, 상기 유전성 스택을 통해 연장하는 제 2 폭을 갖는 후면 개구를 포함하고,상기 제 2 폭은 상기 제 1 폭 이상의 크기를 갖고, 상기 제 1 폭은 상기 조리개 면의 상기 길이 미만의 크기를 갖는마이크로폰 감지 소자.
- 제 36 항에 있어서,상기 역학 스프링은 직사각형, "U" 또는 "L" 형상을 갖고, 그 길이 방향이 상기 조리개의 상기 중심 및 코너를 통과하는 면을 따라서 존재하는마이크로폰 감지 소자.
- 전용 백플레이트를 포함하지 않는 마이크로폰 감지 소자로서,(a) 내부에 형성된 백 홀-상기 백 홀은 4개의 구역을 갖는데, 하나의 구역은 서로에 대해 수직하고, 상기 기판에 대해 수직한 제 1 평면 및 제 2 평면에 의해 분할된 각각의 사분면 내에 형성됨-을 갖는 전면 및 후면을 구비하는 기판과,(b) 제 1 두께, 중심부, 에지, 4개의 코너, 소정의 길이를 갖는 4개의 면 및 상기 백 홀 위에서 각각의 사분면 내에 형성된 바닥 표면을 갖고, 상기 바닥 표면 과 상기 기판 사이에 형성된 공극 위에 존재하는 조리개와,(c) 상기 기판의 상기 전면 위 및 상기 조리개의 상기 중심부 아래에 형성되어 소정의 두께 및 폭을 갖는 유전성 스페이서층과,(d) 제 1 두께를 갖고, 상기 조리개의 각각의 면에 접하는 복수의 홀을 내부에 포함하며, 상기 기판 위에 존재하는 공극 위에 유지되는 직사각형 관통형 플레이트와,(e) 상기 제 1 평면을 따라 형성된 길이 치수를 갖는 2개의 면 및 2개의 단-하나의 단은 상기 유전성 스페이서층 위에 형성되고, 제 2 단은 상기 조리개의 상기 에지에 부착됨-을 구비하고, 상기 조리개와 동일 평면 상에 존재하며 각각의 면을 따라 슬롯에 의해 상기 조리개로부터 분리되어 있는 제 1 쌍의 역학 스프링과,(f) 상기 제 2 평면을 따라 형성된 길이 치수를 갖는 2개의 면 및 2개의 단-하나의 단은 상기 유전성 스페이서층 위에 형성되고, 제 2 단은 상기 조리개의 상기 에지에 부착되며, 상기 유전성 스페이서층 위의 상기 단은 상기 유전성 스페이서층 위의 상기 제 1 쌍의 역학 스프링의 상기 단과 중첩 영역을 형성함-을 구비하고, 상기 조리개와 동일 평면 상에 존재하며 각각의 면을 따라 슬롯에 의해 상기 조리개로부터 분리되어 있는 제 2 쌍의 역학 스프링을 포함하는 마이크로폰 감지 소자.
- 제 46 항에 있어서,상기 기판은 낮은 비저항을 갖는 도핑형 실리콘으로 이루어지거나, 도전층이 그 위에 형성된 유리로 이루어지고,상기 조리개, 역학 스프링 및 관통형 플레이트는 도핑형 실리콘, 도핑형 폴리실리콘 또는 다른 반도체 재료로 이루어지는마이크로폰 감지 소자.
- 제 46 항에 있어서,상기 유전성 스페이서층 위의 상기 역학 스프링의 상기 중첩 영역 위에 형성된 제 1 전극과, 상기 기판 위에서 상기 관통형 플레이트 또는 조리개 외부에 형성된 제 2 전극을 더 포함하는마이크로폰 감지 소자.
- 제 46 항에 있어서,상기 역학 스프링은 상기 백 홀 단면 위에 형성되지 않는마이크로폰 감지 소자.
- 제 46 항에 있어서,상기 공극은 상기 유전성 스페이서층의 두께에 의해 정의되는 두께를 갖는마이크로폰 감지 소자.
- 제 46 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 전극은 Au/Cr 복합층으로 이루어지거나, Al, Ti, Ta, Ni, Cu 또는 다른 금속 재료로 이루어지는 단일층 또는 복합층인마이크로폰 감지 소자.
- 제 46 항에 있어서,상기 유전성 스페이서층은 산화물, 실리콘 질화물 또는 다른 유전성 재료로 이루어지는 단일층 또는 복합층인마이크로폰 감지 소자.
- 제 46 항에 있어서,상기 조리개는 본질적으로 정사각형 또는 직사각형이고,관통형 플레이트는 상기 조리개의 길이 이하의 길이 치수와 상기 길이 치수 미만의 폭을 갖는마이크로폰 감지 소자.
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