KR20090043466A - 진동 변환기 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 진동 변환기(또는 압력 변환기)는 커버, 판, 다이어프램 그리고 후방 공동을 갖는 기판으로 구성된다. 다이어프램은 후방 공동의 개구를 덮도록 기판 위에 위치된다. 판은 다이어프램 바로 위에 위치되는 중심 부분 그리고 복수개의 조인트로 구성되는 방사 기어형 형상을 갖는다. 커버는 판으로부터 전기적으로 분리되고 다이어프램의 주연부 위에 위치되도록 슬릿이 그 사이에 있는 상태로 판을 수평으로 포위한다. 복수개의 기둥형 구조물이 간극 층이 그 사이에 있는 상태로 다이어프램 위에서 판을 지지하도록 판의 복수개의 조인트와 결합한다. 슬릿의 폭을 감소시킴으로써, 외래 물질이 판과 다이어프램 사이의 공기 층 내로 진입하는 것을 방지하는 것이 가능하다.

진동 변환기, 기판, 다이어프램, 판, 절연성 지지 층, 커버

Description

진동 변환기 및 그 제조 방법 {VIBRATION TRANSDUCER AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}

본 발명은 진동 변환기 그리고 마이크로 전기 기계 시스템(MEMS: Micro Electro Mechanical System) 센서로서 역할하는 소형 콘덴서 마이크로폰(miniature condenser microphone) 등의 진동 변환기에 관한 것이다.

본 발명은 또한 진동 변환기 및 압력 변환기에 적합한 제조 방법에 관한 것이다.

본 출원은 일본 특허 출원 제2007-280597호에 대한 우선권을 향유하며, 그 내용은 참조로 여기에 합체되어 있다.

종래로부터, 소형 콘덴서 마이크로폰은 반도체 소자 제조 방법을 통해 개발 및 제조되었다. 관련 기술이 특허 문서 1 내지 3 그리고 비-특허 문서 1 등의 다양한 문서에 개시되어 있다.

특허 문서 1: 일본 미심사 특허 출원 공개 제H09-508777호

특허 문서 2: 일본 특허 출원 공개 제2004-506394호

특허 문서 3: 미국 특허 제4,776,019호

비-특허 문서 1: 일본 전기 공학자 협회(Japanese Institute of Electrical Engineers)에 의해 발생된 MSS-01-34

콘덴서 마이크로폰은 MEMS 마이크로폰으로서 호칭되며, 그 전형적인 예는 각각이 박막을 사용하여 형성되는 한 쌍의 대향 전극 즉 서로로부터 상호 이격되고 기판 위에서 지지되는 다이어프램 및 판을 포함한다. 다이어프램이 음파로 인해 판에 대해 진동할 때, 그 사이의 (다이어프램 및 판으로 구성되는 콘덴서의) 정전 용량이 그 변위로 인해 변동되며, 정전 용량의 변동이 전기 신호로 변환된다.

MEMS 센서로서 역할하는 소형 콘덴서 마이크로폰 내에서의 작은 압력 변동을 검출하기 위해, 복수개의 절결부가 그 원주 주연부가 판과 평행으로 소정 위치에서 전체적으로 고정되지는 않는 다이어프램 내에 형성된다. 복수개의 절결부가 다이어프램 내에 형성되는 이러한 종류의 콘덴서 마이크로폰에서, 다이어프램은 관통-구멍을 갖는 패키지 내에 합체되는 센서 다이의 표면 상에서 노출되며, 그에 의해 외래 물질이 다이어프램과 판 사이의 간극 내로 진입하기 쉽다.

본 발명의 목적은 각각이 기판, 다이어프램 그리고 방사 형상을 갖는 판으로 구성되고 외래 물질이 다이어프램과 판 사이의 간극 내로 진입하는 것을 방지하는 진동 변환기 및 압력 변환기를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 진동 변환기 및 압력 변환기에 적합한 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 실시예에서, 진동 변환기는 개구를 갖는 후방 공동을 갖는 기판과; 평면도에서 후방 공동의 개구를 덮도록 기판 위에 형성되는, 전도 성질을 갖는 다이어프램과; 다이어프램 위에 형성되고, 다이어프램에 대향으로 위치되는 중심 부분 그리고 방사 방식으로 중심 부분으로부터 연장되는 복수개의 조인트로 구성되는, 전도 성질을 갖는 판과; 다이어프램으로부터 판을 절연하면서 간극 층이 그 사이에 있는 상태로 다이어프램 위에서 판을 지지하도록 판의 조인트와 결합하고 그 내에 공기 층을 포위하는 링-형상의 내부 표면을 갖는, 절연성 지지 층과; 판을 형성하는 데 사용되는 피막 재료의 적어도 일부를 사용하여 형성되고, 그 내에 판을 포위하도록 링-형상의 내부 표면으로부터 내향으로 돌출하면서 절연성 지지 층과 결합하고, 간극 층이 그 사이에 있는 상태로 다이어프램에 대향으로 위치되는, 커버를 포함하며, 커버는 슬릿을 통해 판으로부터 전기적으로 분리되고, 다이어프램은 다이어프램과 판 사이에 형성되는 정전 용량을 변동시키도록 판에 대해 진동한다.

위에서, 커버는 판을 형성하는 데 사용된 피막 재료의 적어도 일부를 사용하여 형성되고, 판에 대향으로 위치되지 않는 다이어프램의 주연부에 대향으로 위치된다. 즉, 판이 덮이지 않는 다이어프램의 주연부에는 다이어프램 위에 형성된 피막 재료를 사용하여 형성되는 커버가 덮인다. 다이어프램과 판 사이에 형성된 공기 층은 다이어프램과 커버 사이의 간극 내로 연장되므로, 커버가 다이어프램의 진동을 혼란시키지 않는 상태로 다이어프램의 주연부를 덮는 것이 가능하다. 커버는 슬릿을 통해 다이어프램으로부터 전기적으로 분리되므로, 커버와 다이어프램 사이에 기생 용량을 형성하지 않는 상태로 배선을 형성하는 것이 가능하다. 판으로부터 커버를 분리하는 데 사용된 슬릿의 폭을 감소시킴으로써, 외래 물질이 다이어프램과 판 사이의 공기 층 내로 진입하는 것을 방지하는 것이 가능하다.

제조에서, 복수개의 판 구멍이 판 내에 형성되고; 복수개의 커버 구멍이 커버 내에 형성되고; 그 다음에, 등방성 식각이 절연성 지지 층의 일부를 제거하도록 판 및 커버에 대응하는 마스크를 사용하여 수행되며, 그에 의해 판과 다이어프램 사이에 공기 층을 형성한다. 커버 및 판은 절연성 지지 층을 형성하도록 식각 마스크로서 사용되므로, (제조에서 요구되는) 마스크의 개수를 감소시키는 것이 가능하며, 그에 의해 제조 비용을 감소시킨다.

바꿔 말하면, 바람직하게는, 복수개의 구멍이 그를 통해 식각액을 전달하도록 판 및 커버 내에 형성되며, 그에 의해 등방성 식각을 통해 간극 층 및 절연성 지지 층을 동시에 형성하다. 바람직하게는, 구멍은 그를 통해 식각액을 전달하도 록 소정 치수 및 크기로 형성되므로, 그를 통해 "고체" 외래 물질을 전달하지 않도록 구멍의 크기를 감소시키는 것이 가능하다.

바람직하게는, 다이어프램은 판의 중심 부분에 대향으로 위치되는 중심 부분 그리고 방사 방식으로 중심 부분으로부터 연장되는 복수개의 암으로 구성된다. 바람직하게는, 판의 조인트는 평면도에서 다이어프램의 암들 사이에 위치되고 절연성 지지 층에 의해 지지된다. 중심 부분 및 암으로 구성되는 방사-기어형 형상을 갖는 다이어프램을 형성함으로써, 다이어프램의 강성을 감소시키는 것이 가능하며, 그에 의해 진동 변환기의 감도를 개선시킨다. 판의 조인트는 평면도에서 다이어프램의 암들 사이에 형성된 절결부에 수직으로 상응하는 소정 위치에서 절연성 지지 층에 의해 지지되므로, 절연성 지지 층을 횡단하여 연결된 판의 실질적인 길이를 감소시키는 것이 가능하며, 그에 의해 판의 강성을 증가시킨다. 판의 강성을 증가시키는 것은 다이어프램 및 판에 인가된 바이어스 전압을 증가시키며, 그에 의해 진동 변환기의 감도를 개선시킨다.

본 발명의 제2 실시예에서, 압력 변환기는 그 표면 상에 개구를 갖는 기판과; 기판 위에 형성되고, 평면도에서 기판의 개구와 중첩하는 중심 부분 그리고 중심 부분으로부터 반경 방향으로 연장되고 그 말단 단부가 절연층을 통해 기판의 표면에 고정되는 복수개의 조인트(또는 암)로 구성되는, 판과; 기판과 판 사이에 형성되고, 판의 중심 부분에 대향으로 위치되는 중심 부분 그리고 평면도에서 판의 조인트와 중첩하지 않도록 중심 부분으로부터 반경 방향으로 연장되고 가요성을 갖는 그 말단 단부가 절연층을 통해 기판의 표면에 고정되는 복수개의 암(또는 밴드) 으로 구성되는, 다이어프램으로서, 다이어프램은 기판과 판 사이의 범위 내에서 중심 부분에 인가되는 압력으로 인해 변형되는, 다이어프램과; 원주 방향으로 내향으로 돌출하는 복수개의 돌출부를 갖는 커버로서, 커버는 그 돌출부가 함께 인접한 판의 조인트들 사이에 형성된 절결부 내에 위치되는 방식으로 슬릿이 그 사이에 있는 상태로 판과 결합하도록 성형되지만 판으로부터 물리적으로 분리되는, 커버와; 다이어프램의 암의 말단 단부보다 중심 부분에 근접한 소정 영역 내에서 기판의 표면과 평행으로 커버를 지지하도록 커버와 다이어프램 사이에 삽입되며, 그에 의해 다이어프램으로부터 커버를 물리적으로 분리하는, 커버 지지부로 구성된다.

커버는 슬릿이 그 사이에 있는 상태로 판으로부터 절연되므로, 어떠한 기생 용량도 커버와 다이어프램 사이에 발생하지 않는다. 다이어프램의 암은 슬릿이 그 사이에 있는 상태로 판으로부터 물리적으로 분리되는 커버가 덮이며, 그에 의해 판이 덮이지 않는 다이어프램의 주연 영역에는 커버가 덮인다. 외래 물질이 다이어프램과 판 사이의 간극 내로 진입하는 것을 방지하는 것이 가능하다. 커버 지지부의 삽입으로 인해, 판의 중심 부분에 근접하게 위치되는 커버의 소정 영역이 변형되어 다이어프램과 접촉되는 것을 방지하는 것이 가능하다.

위에서, 바람직하게는, 다이어프램은 하부 전도성 피막으로 구성되고 한편 커버 및 판의 양쪽 모두는 상부 전도성 피막으로 구성된다. 이것은 압력 변환기의 적층 구조를 단순화하며, 그에 의해 제조 비용을 감소시킨다. 다이어프램의 암은 판에 대향으로 위치되지 않으므로, 다이어프램 및 커버의 각각이 단층 전도성 피막으로 구성될 때에도 기생 용량이 기판에 고정된 말단 단부를 기초로 하여 작은 진 폭으로써 진동하는 다이어프램의 암의 저-진폭 영역 내에서 발생하는 것을 방지하는 것이 가능하다.

바람직하게는, 복수개의 구멍이 그를 통해 자기-정렬 방식으로 판과 다이어프램 사이의 간극, 커버와 다이어프램 사이의 간극 그리고 커버 지지부를 형성하는 식각에서 사용되는 식각액을 전달하도록 판 및 커버의 양쪽 모두 내에 형성된다. 이들은 마스크로서 판 및 커버를 사용하는 등방성 식각을 통해 자기-정렬 방식으로 형성될 수 있다. 이것은 압력 변환기의 제조 비용을 추가로 감소시킨다. 이것과 관련하여, 판 및 커버 내에 형성된 구멍은 그를 통해 식각액을 전달하도록 소정 형상 및 크기로 형성된다. 바꿔 말하면, 구멍의 크기는 압력 변환기의 기능을 손상시킬 수 있는 먼지 및 외래 물질이 그를 통해 전달되는 것을 방지하도록 용이하게 감소될 수 있다.

위의 압력 변환기의 제조 방법은 기판 상에 하부 절연성 피막을 형성하는 단계와; 하부 절연성 피막 상에 다이어프램을 형성하는 데 사용되는 하부 전도성 피막을 형성하는 단계와; 하부 전도성 피막 상에 상부 절연성 피막을 형성하는 단계와; 상부 절연성 피막 상에 판 및 커버를 형성하는 데 사용되는 상부 전도성 피막을 형성하는 단계와; 하부 절연성 피막 및 상부 절연성 피막을 부분적으로 제거하도록 기판, 판 및 커버에 대응하는 마스크를 사용하여 등방성 식각을 수행하며, 그에 의해 하부 절연성 피막 및 상부 절연성 피막의 잔여 부분에 의해 커버 지지부를 형성하면서 기판과 다이어프램 사이의 간극 그리고 다이어프램과 판 사이의 간극을 형성하는, 단계를 포함한다.

위의 제조 방법은 자기-정렬 방식으로 판과 다이어프램 사이의 간극, 커버와 다이어프램 사이의 간극 그리고 커버 지지부를 형성하는 것을 가능케 하므로, 압력 변환기의 제조 비용을 감소시키는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 각각이 기판, 다이어프램 그리고 방사 형상을 갖는 판으로 구성되고 외래 물질이 다이어프램과 판 사이의 간극 내로 진입하는 것을 방지하는 진동 변환기 및 압력 변환기가 제공된다.

또한, 본 발명에 따르면, 진동 변환기 및 압력 변환기에 적합한 제조 방법이 제공된다.

본 발명의 이들 및 다른 목적, 태양 및 실시예가 첨부 도면을 참조하여 더 상세하게 설명될 것이다.

본 발명이 첨부 도면을 참조하여 예를 통해 더 상세하게 설명될 것이다.

1. 제1 실시예

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 콘덴서 마이크로폰(1)의 MEMS 구조에 대응하는 센서 칩을 도시하고 있다. 도2는 콘덴서 마이크로폰(1)의 센서 칩의 종단면도이다. 도3은 콘덴서 마이크로폰(1)의 센서 칩의 적층 구조를 도시하고 있다. 도18 및 도19는 콘덴서 마이크로폰(1)의 센서 칩의 세부 구성을 도시하고 있다. 도1에서, 해칭 영역은 하부 전도성 층(120)의 형성 영역을 나타낸다. 콘덴서 마이크로폰(1)은 센서 칩, (도시되지 않은, 전원 회로 및 증폭기를 포함하는) 회로 칩 그리고 센서 칩 및 회로 칩을 저장하는 (도시되지 않은) 패키지에 의해 구성된다.

콘덴서 마이크로폰(1)의 센서 칩은 기판(100) 상에 적층되는 피착된 피막 즉 하부 절연성 피막(110), 하부 전도성 피막(120), 상부 절연성 피막(130), 상부 전도성 피막(160) 및 표면 절연성 피막(170)을 사용하여 형성된다. 편의상, 상부 전도성 층(160) 위에 형성되는 상부 층이 도1에 도시되어 있지 않다. 콘덴서 마이크로폰(1)의 MEMS 구조물 내에 포함된 위의 피막의 적층 구조가 아래에서 설명될 것이다.

기판(100)은 p-형 단결정 실리콘으로 구성되지만, 이것은 제한적이지 않다. 기판(100)은 피막을 피착하도록 그리고 적층 피막을 지지하도록 충분한 강성, 두께 및 강도를 갖는 재료로 구성될 것이 요구된다. 그 개구(100a)가 후방 공동(C1)을 형성하는 관통-구멍이 기판(100) 내에 형성된다.

기판(100), 하부 전도성 피막(120) 및 상부 절연성 피막(130)과 결합하는 하부 절연성 피막(110)은 실리콘 산화물(SiOx)로 구성되는 피착된 피막이다. 하부 절연성 피막(110)은 균등한 간격이 그 사이에 있는 상태로 원주 방식으로 정렬되는 복수개의 다이어프램 지지부(102), 균등한 간격이 그 사이에 있는 상태로 원주 방식으로 정렬되고 평면도에서 다이어프램 지지부(102)의 내향으로 배열되는 복수개의 가드 절연체(103) 그리고 기판(100)으로부터 가드 링(125c) 및 가드 리드(125d)를 절연하는 (직사각형 형상 및 원형 구멍을 실제로 갖는) 링-형상의 부재(101)를 형성하는 데 사용된다.

하부 절연성 피막(110) 및 상부 절연성 피막(130)과 결합하는 하부 전도성 층(120)은 인(P) 등의 불순물이 전체적으로 도핑되는 다결정 실리콘으로 구성되는 피착된 피막이고, 도1에 도시된 해칭 영역 내에 형성된다. 하부 전도성 피막(120)은 가드 전극(125a) 및 가드 커넥터(125b) 그리고 또한 가드 링(125c) 및 가드 리드(125d)로 구성되는 가드 부재(127), 그리고 다이어프램(123)을 형성하는 데 사용된다.

(절연성 지지 층을 형성하는) 상부 절연성 피막(130)은 절연 성질을 갖는 실리콘 산화물로 구성되는 피착된 피막이다. 상부 절연성 피막(130)은 하부 전도성 피막(120), 상부 전도성 피막(160) 및 하부 절연성 피막(110)과 결합한다. 상부 절연성 피막(130)은 원주 방식으로 그리고 평면도에서 다이어프램 지지부(102)의 내향으로 정렬되는 복수개의 판 지지부(131) 그리고 커버(161)를 지지하고 가드 리드(125d)로부터 판 리드(162d)를 절연하는 (직사각형 형상 및 원형 구멍을 실제로 갖는) 링-형상의 커버 지지부(132)를 형성하는 데 사용된다. 커버 지지부(132)는 판 지지부(131) 및 다이어프램 지지부(102)의 외부에 위치된다. 링-형상의 내부 표면(132a)이 커버 지지부(132) 내에 형성된다. 판 지지부(131)는 커버 지지부(132)의 링-형상의 내부 표면(132a) 내부측에 형성되는 섬부(island)이다. 상부 절연성 피막(130)의 두께는 판(162)과 다이어프램(123) 사이에 한정되고 커버 지지부(132)의 링-형상의 내부 표면(132a)에 의해 포위되는 간극 층(C3)의 두께와 실질적으로 동일하다. 즉, 상부 절연성 피막(130)을 사용하여 형성된 절연성 지지 층은 판 지지부(131) 및 커버 지지부(132)로 구성되며, 그에 의해 소정 두께를 갖는 간극 층(C3)이 [다이어프램(123) 및 가드 부재(127)를 형성하는] 하부 전도성 피 막(120)과 [판(162) 및 커버(161)를 형성하는] 상부 전도성 피막(160) 사이에 형성된다.

상부 전도성 피막(160)은 (P 등의) 불순물이 전체적으로 도핑되는 다결정 실리콘으로 구성되는 피착된 피막이고, 평면도에서 다이어프램(123)과 중첩하도록 위치되고 상부 절연성 피막(130)과 결합한다. 상부 전도성 피막(160)은 판(162) 및 [판(162)으로부터 연장되는] 판 리드(162d) 그리고 또한 판(162)을 포위하도록 위치되지만 슬릿을 통해 판(162)으로부터 물리적으로 격리되는 커버(161)를 형성하는 데 사용된다. 커버(161)는 판(162)을 형성하는 피착된 피막을 사용하여 형성되지만 판(162)으로부터 전기적으로 절연된다.

상부 전도성 피막(160) 및 상부 절연성 피막(130)과 결합하는 표면 절연성 피막(170)은 절연 성질을 갖는 실리콘 산화물로 구성되는 피착된 피막이다.

콘덴서 마이크로폰(1)의 MEMS 구조는 4개의 단자(125e, 162e, 123e, 100b)를 가지며, 이들의 모두는 (전도 성질을 갖는 AlSi로 구성되는 피착된 피막인) 패드 전도성 피막(180), (전도 성질을 갖는 Ni로 구성되는 피착된 피막인) 범프 피막(210) 그리고 (전도 성질 및 고내식성을 갖는 Au로 구성되는 피착된 피막인) 범프 보호 피막(220)을 사용하여 형성된다. 단자(125e, 162e, 123e, 100b)의 측벽은 (절연 성질을 갖는 SiN으로 구성되는 피착된 피막인) 패드 보호 피막(190) 그리고 (절연 성질을 갖는 실리콘 산화물로 구성되는 피착된 피막인) 표면 보호 피막(200)에 의해 보호된다.

다음에, 콘덴서 마이크로폰(1)의 MEMS 구조의 기계적 구성이 상세하게 설명 될 것이다.

다이어프램(123)은 전체적으로 전도 성질을 갖는 단층 피착된 피막이고 중심 부분(123a) 그리고 [방사 방식으로 중심 부분(123a)으로부터 외부로 연장되는] 복수개의 암(123c)으로 구성된다. 소정 위치에서 다이어프램(123)의 외부 부분과 결합하는 기둥 형상을 갖는 다이어프램 지지부(102)에 의해, 다이어프램(123)은 소정 간극이 판(162)과 기판(100) 사이에 형성되도록 기판(100)과 평행으로 지지되며, 다이어프램(123)은 판(162)으로부터 절연된다. 다이어프램 지지부(102)는 다이어프램(123)의 암(123c)의 말단 단부에 결합된다. 다이어프램(123)의 암(123c)들 사이에 형성되는 절결부로 인해, 다이어프램(123)은 암을 갖지 않는 종래의 다이어프램에 비해 강성 면에서 감소된다. 복수개의 다이어프램 구멍(123b)이 각각의 암(123c) 내에 형성되며, 그에 의해 강성 면에서 감소된다. 각각의 암(123c)은 다이어프램(123)의 중심 부분(123a)으로 접근함에 따라 폭 면에서 점차로 증가된다. 이것은 다이어프램(123)의 암(123c)과 중심 부분(123a) 사이의 경계부에서의 응력 집중을 감소시킨다. 어떠한 굽힘 부분도 다이어프램(123)의 암(123c)과 중심 부분(123a) 사이의 각각의 경계부에 근접한 각각의 암(123c)의 윤곽부 내에 형성되지 않으므로, 응력이 굽힘 부분에서 집중되는 것을 방지하는 것이 가능하다.

다이어프램 지지부(102)는 공동(C1)의 개구(100a)의 포위 영역 내에 균등한 간격이 그 사이에 있는 상태로 원주 방향으로 정렬된다. 각각의 다이어프램 지지부(102)는 기둥 형상 및 절연 성질을 갖는 피착된 피막에 의해 형성된다. 다이어프램(123)은 그 중심 부분(123a)이 평면도에서 후방 공동(C1)의 개구(100a)를 덮도 록 다이어프램 지지부(102)에 의해 기판(100) 위에서 지지된다. 그 두께가 다이어프램 지지부(102)의 두께에 실질적으로 대응하는 간극 층(C2)이 기판(100)과 다이어프램(123) 사이에 형성된다. 간극 층(C2)은 후방 공동(C1)의 내부 압력과 대기 압력 사이의 균형을 수립하는 데 필요하다. 간극 층(C2)은 후방 공동(C1)의 개구(100a)를 향해 [다이어프램(123)의 진동을 유발시키는] 음파를 전달하는 경로 내에서 최대 음향 저항을 형성하도록 다이어프램(123)의 반경 방향으로 높이 면에서 감소되고 길이 면에서 증가된다.

복수개의 다이어프램 범프(123f)가 기판(100)에 대향으로 위치된 다이어프램(123)의 후방측 상에 형성된다. 다이어프램 범프(123f)는 다이어프램(123)이 기판(100)에 고정되는 것을 방지하는 돌출부이다. 이들은 다이어프램(123)을 형성하는 하부 전도성 피막(120)의 파상도(waviness)를 사용하여 형성된다. 즉, 딤플(dimple)[또는 작은 리세스(recess)]이 다이어프램 범프(123f)에 대응하여 다이어프램(123)의 표면 상에 형성된다.

다이어프램(123)은 소정 암(123c)의 말단 단부로부터 연장되는 다이어프램 리드(123d)를 통해 다이어프램 단자(123e)에 연결된다. 다이어프램 리드(123d)의 폭은 암(123c)의 폭보다 작으며, 다이어프램 리드(123d)는 다이어프램(123)과 유사한 방식으로 하부 전도성 피막(120)을 형성하여 형성된다. 다이어프램 리드(123d)는 링-형상의 가드 링(125c)의 슬릿을 통해 다이어프램 단자(123e)를 향해 연장된다. 다이어프램 단자(123e)는 도4a 및 도4b에 도시된 것과 같이 (도시되지 않은) 회로 칩을 통해 기판 단자(100b)에 단락되므로, 실질적으로 동일한 전위가 다이어 프램(123) 및 기판(100)의 양쪽 모두에 인가된다.

다이어프램(123)의 전위가 기판(100)의 전위와 상이할 때, 기생 용량이 다이어프램(123)과 기판(100) 사이에 형성될 수 있다. 다이어프램(123)은 그 사이에 공기 층을 갖는 다이어프램 지지부(102)에 의해 지지되므로, 다이어프램이 링-형상의 벽 구조를 갖는 스페이서에 의해 지지되는 종래의 구조에 비해 기생 용량을 감소시키는 것이 가능하다.

판(162)은 전체적으로 전도 성질을 갖는 단층 피착된 피막이고, 중심 부분(162b) 그리고 반경 방향으로 중심 부분(162b)으로부터 외부로 연장되는 복수개의 조인트(또는 암)(162a)로 구성된다. 판(162)은 간극 층(C3)이 판(162)과 다이어프램(123) 사이에 형성되는 방식으로 조인트(162a)와 결합되는 기둥 형상을 갖는 판 지지부(131)에 의해 지지된다. 각각의 판 지지부(131)는 평면도에서 다이어프램(123)의 인접한 암(123c)들 사이에 위치된다. 즉, 판(162)의 조인트(162a)는 다이어프램(123)의 암(123c)들 사이의 위치에서 (절연성 지지 층을 형성하는) 판 지지부(131)에 의해 지지된다. 추가로, 판(162)은 판(162)의 중심부가 평면도에서 다이어프램(123)의 중심부에 실질적으로 상응하는 방식으로 다이어프램(123)과 평행으로 판 지지부(131)를 횡단하여 연결된다. 판(162)의 중심부[즉, 중심 부분(162b)의 중심부]와 중심 부분(162b)의 주연부 사이의 거리 즉 판(162)의 중심부와 주연부 사이의 최단 거리는 다이어프램(123)의 중심부[즉, 중심 부분(123a)의 중심부]와 중심 부분(123a)의 주연부 사이의 거리 즉 다이어프램(123)의 중심부와 주연부 사이의 최단 거리보다 짧다. 그러므로, 판(162)은 작은 진폭으로써 진동할 수 있는 다이어프램(123)의 주연부 내에서 다이어프램(123)과 대면하지 않는다. 판(162)의 조인트(162a)들 사이에서의 절결부의 형성으로 인해, 판(162)은 평면도에서 다이어프램(123)의 주연부에 실질적으로 상응하는 절결부 내에서 다이어프램(123)과 대면하지 않는다. 암(123c)은 평면도에서 판(162)의 절결부 내에서 다이어프램(123)의 중심 부분(123a)으로부터 반경 방향으로 연장된다. 이것은 기생 용량을 증가시키지 않는 상태로 다이어프램(123) 내에서 발생하는 진동의 말단 위치들 사이의 거리 즉 다이어프램(123)의 실질적인 거리를 증가시킨다.

많은 판 구멍(162c)이 판(162) 내에 형성되고, 집합적으로 다이어프램(123)을 향해 음파를 전파하는 통로로서 그리고 상부 절연성 피막(130) 상에서 수행되는 등방성 식각에서 사용하는 식각액을 전달하는 관통-구멍으로서 기능한다. 식각 후의 상부 절연성 피막(130)의 잔여 부분은 판 지지부(131) 및 커버 지지부(132)를 형성하고, 한편 상부 절연성 피막(130)의 식각 부분(또는 제거 부분)은 다이어프램(123)과 판(162) 사이의 간극 층(C3)을 형성한다. 즉, 판 구멍(162)은 간극 층(C3) 및 판 지지부(131)를 동시에 형성하기 위해 상부 절연성 피막(130)을 향해 식각액을 전달하는 관통-구멍이다. 이 이유 때문에, 판 구멍(162c)은 간극 층(C3)의 높이(또는 두께) 그리고 판 지지부(131)의 형상 그리고 또한 식각 속도를 고려하여 정렬된다. 구체적으로, 판 구멍(162c)은 판 지지부(131)와 결합된 조인트(162a)의 조인트 영역을 제외한 중심 부분(162b) 및 조인트(162a)의 전체 영역 내에서 균등한 간격이 그 사이에 있는 상태로 형성 및 정렬된다. 인접한 판 구멍(162c)들 사이의 거리가 작아짐에 따라, [상부 절연성 피막(130)을 사용하여 형 성된] 커버 지지부(132)의 폭이 작아지며, 그에 의해 전체의 칩 영역을 감소시킨다. 판(162)의 강성은 인접한 판 구멍(162c)들 사이의 거리가 작아짐에 따라 감소한다.

판 지지부(131)는 다이어프램(123)과 동일한 층 내에 위치되고 다이어프램(123)과 유사한 방식으로 하부 전도성 층(120)을 사용하여 형성되는 가드 전극(125a)과 결합한다. 판 지지부(131)는 각각이 판(162)과 결합하는 절연 성질을 갖는 피착된 피막인 상부 절연성 피막(130)을 사용하여 형성된다. 판 지지부(131)는 후방 공동(C1)의 개구(100a)의 포위 영역 내에서 균등한 간격이 그 사이에 있는 상태로 정렬된다. 판 지지부(131)는 평면도에서 다이어프램(123)의 암(123c)들 사이의 절결부 내에 위치되므로, 다이어프램(123)의 최대 직경보다 작도록 판(162)의 최대 직경을 감소시키는 것이 가능하다. 이것은 판(162)과 기판(100) 사이의 기생 용량을 감소시키면서 판(162)의 강성을 증가시킨다.

판(162)은 가드 절연체(103), 가드 전극(125a) 및 판 지지부(131)로 구성되는 복수개의 기둥형 구조물(129)에 의해 기판(100) 위에서 지지된다. 기둥형 구조물(129)에 의해, 간극 층(C2, C3)이 판(162)과 기판(100) 사이에 형성된다. 가드 절연체(103) 및 판 지지부(131)의 절연 성질로 인해, 판(162)은 기판(100)으로부터 절연된다.

판(162)의 전위가 가드 전극(125a)의 부재로 인해 기판(100)의 전위와 상이할 때, 기생 용량이 판(162)이 기판(100)에 대향으로 위치되는 소정 영역 내에 형성되며, 기생 용량은 다른 절연체가 그 사이에 배열되면 증가한다(도4a). 본 실시 예의 특징에 따르면, 기둥형 구조물(129a)은 가드 절연체(103), 가드 전극(125a) 및 판 지지부(131)를 사용하여 형성되고 기판(100) 위에서 판(162)을 지지하도록 서로로부터 물리적으로 분리되며, 가드 전극(125a)이 본 실시예로부터 배제되더라도, 판이 링-형상의 벽 구조를 갖는 절연성 부재에 의해 기판 위에서 지지되는 종래의 구조물에 비해 기생 용량을 감소시키는 것이 가능하다.

복수개의 판 범프(즉, 돌출부)(162f)가 다이어프램(123)에 대향으로 위치된 판(162)의 후방측 상에 형성된다. 판 범프(162f)는 [판(162)을 형성하는] 상부 전도성 층(160)과 결합하는 실리콘 질화물(SiN) 그리고 실리콘 질화물 피막과 결합하는 다결정 실리콘을 사용하여 형성된다. 판 범프(162f)는 판(162)이 다이어프램(123)에 고정되는 것을 방지한다. [판(162)이 다이어프램(123)에 고정되는] "정지 마찰(stiction)"을 회피하기 위해, 커버(161) 상에 돌출부를 형성하는 것이 가능하다.

[그 폭이 조인트(162a)의 폭보다 작은] 판 리드(162d)는 판(162)의 소정 조인트(162a)의 말단 단부로부터 판 단자(162e)를 향해 연장된다. 판 리드(162d)는 판(162)과 유사한 방식으로 상부 전도성 피막(160)을 사용하여 형성된다. 판 리드(162d)의 배선 경로는 평면도에서 가드 리드(125d)의 배선 경로와 중첩하므로, 판 리드(162d)와 기판(100) 사이의 기생 용량을 감소시키는 것이 가능하다.

[판(162)의 기어형 형상에 상응하는] 내부 기어형 형상을 갖는 커버(161)는 판(162)을 포위하도록 형성된다. 슬릿을 통해 판(162)으로부터 물리적으로 분리되는 커버(161)의 내부 윤곽부는 판(161)의 외부 윤곽부에 따라 형성된다. 커 버(151)와 판(162) 사이의 슬릿이 폭 면에서 작아질 때, 외래 물질이 판(162)과 다이어프램(123) 사이의 간극 층(C3) 내로 진입하기 어려워진다. 바람직하게는, 커버(161)와 판(162) 사이의 슬릿의 폭은 판(162)과 다이어프램(123) 사이의 간극 층(C3)의 두께보다 작다. 판(162)으로부터 커버(161)를 물리적으로 분리하는 슬릿으로 인해, 커버(161)는 판 리드(162d)로부터 물리적으로 분리된다. 즉, 커버(161)의 주연부는 완전히 링-형상으로 성형되지 않고 판 리드(162d)가 판 단자(162e)를 향해 연장되는 슬릿을 형성하도록 원주 방향으로 1개의 위치에서 분할된다.

커버(161)는 커버 지지부(132)와 결합하는 실질적으로 링-형상의 외부 부분을 갖는다. 돌출부(161a)가 커버 지지부(132)의 링-형상의 내부 표면(132a)에 의해 한정된 내부측 영역 내에서 커버(161)로부터 내향으로 돌출하고, 슬릿을 통해 판(162)의 중심 부분(162b)의 주연부에 대향으로 위치된다. 즉, 커버 지지부(132)의 링-형상의 내부 표면(132a)의 내부측 영역 내에서 내향으로 돌출하는 커버(161)의 각각의 돌출부(161a)는 그 말단 단부가 판(162)의 중심 부분(162b)의 주연부에 근접하게 연장되게 하는 최대 길이를 갖는다. 리세스(161b)가 커버 지지부(132)의 링-형상의 내부 표면(132a)의 내부측 영역 내에서 커버(161)의 돌출부(161a)들 사이에 형성되고, 그 저부가 슬릿을 통해 판(162)의 조인트(162a)의 말단 단부에 대향으로 위치되는 깊이를 갖는다. 즉, 커버 지지부(132)의 링-형상의 내부 표면(132a)의 내부측 영역 내에서 리세스로서 형성되는 각각의 리세스(161b)는 그 저부가 판(162)의 조인트(162a)의 각각의 말단 단부에 근접하게 리세스로서 형성되게 하는 최대 길이를 갖는다.

커버(161)는 판 지지부(131)와 유사한 방식으로 상부 절연성 층(130)을 사용하여 형성되는 커버 지지부(132)에 의해 지지된다. 이와 같이, 소정 두께에서의 간극 층(C3)이 판(162)과 다이어프램(123) 사이에 그리고 또한 커버(161)와 다이어프램(123) 사이에 형성된다.

커버(161)는 평면도에서 다이어프램(123)의 암(123c)에 대향으로 위치되며, 커버(161)가 전기적으로 부동 상태에서 유지되도록 판(162)으로부터 전기적으로 절연되기 때문에 어떠한 기생 용량도 그 사이에 형성되지 않는다.

복수개의 커버 구멍(161c)이 커버(161)와 다이어프램(123) 사이에 간극 층(C3)을 형성하기 위해 커버(161) 내에 형성된다. 커버 구멍(161c)은 상부 절연층(130)의 식각을 위해 사용되는 식각액을 전달하는 관통 구멍이며, 즉, 이들은 간극 층(C3) 및 커버 지지부(132)를 동시에 형성하기 위해 상부 절연성 층(130)을 향해 식각액을 전달하는 관통-구멍이다. 커버 구멍(161c)의 개수는 커버(161)와 다이어프램(123) 사이에서의 간극 층(C3)의 형성을 성취하도록 결정되어야 하며, 각각의 커버 구멍(161c)은 그를 통해 식각액을 신뢰성 있게 전달하도록 소정 형상으로 형성된다. 커버 구멍(161c)은 다이어프램(123) 바로 위에 위치되는 커버(161)의 어떤 영역 내에 정렬 밀도(alignment density)의 편차를 유발시키지 않도록 형성된다. 커버 구멍(161c)은 간극 층(C3)의 높이(또는 두께) 그리고 커버 지지부(132)의 형상 그리고 또한 식각 속도를 고려하여 정렬된다. 구체적으로, 커버 구멍(161c)은 커버 지지부(132)와 결합하는 커버(161)의 조인트 영역 그리고 그 포 위 영역을 제외하고 균등한 간격이 그 사이에 있는 상태로 커버(161)의 실질적으로 전체의 영역 내에 형성된다. 인접한 커버 구멍(161c)들 사이의 거리가 작아짐에 따라, 커버 지지부(132)의 폭을 감소시키는 것이 가능하며, 그에 의해 전체의 칩 영역을 감소시킨다.

다음에, 콘덴서 마이크로폰(1)의 동작이 도4a 및 도4b를 참조하여 설명될 것이며, 이들의 각각은 함께 연결된 센서 칩 및 회로 칩에 대한 등가 회로를 도시하고 있다.

회로 칩 내에 설치되는 전하 펌프(CP: charge pump)가 다이어프램(123)에 안정된 바이어스 전압을 인가한다. 콘덴서 마이크로폰(1)의 감도는 바이어스 전압이 높아짐에 따라 높아지며, 다이어프램(123)은 판(162)에 용이하게 고정될 수 있으므로, 판(162)의 강성은 콘덴서 마이크로폰(1)을 설계하는 데 있어서 중요한 인자이다.

(도시되지 않은) 패키지의 관통-구멍 내로 진입하는 음파가 판 구멍(162c) 그리고 판(162)의 조인트(또는 암)(162a)들 사이의 절결부를 통해 다이어프램(123)으로 전달된다. 동일한 위상의 음파가 판(162)의 표면 및 후방측의 양쪽 모두 상에서 전파되므로, 판(162)은 실질적으로 진동하지 않는다. 다이어프램(123)으로 전달된 음파는 다이어프램(123)이 판(162)에 대해 진동하게 한다. 다이어프램(123)의 진동은 [판(162) 및 다이어프램(123)에 대응하는 대향 전극을 포함하는] 평행-판 콘덴서의 정전 용량을 변동시킨다. 정전 용량의 변동이 전압 신호로 변환되고, 그 다음에 회로 칩 내에 설치되는 증폭기(A)에 의해 증폭된다.

다이어프램(123)은 기판(100)에 단락되므로, 기생 용량이 가드 부재(127) 및 가드 전극(125)을 포함하지 않는 도4a의 회로에서 기판(100)과 (상대적으로 진동하지 않는) 판(162) 사이에 형성된다. 도4b의 회로에서, 전압-추종자 회로(voltage-follower circuit)가 그 출력 단자가 가드 부재(127)에 연결되는 증폭기(A)에 의해 형성되며, 그에 의해 판(162)과 기판(100) 사이에서의 기생 용량의 발생을 회피한다. 즉, 가드 전극(125a)은 (이들이 서로에 대향으로 위치되는) 소정 영역 내에서 기판(100)과 판(162)의 조인트(162a) 사이에 삽입되며, 그에 의해 기판(100)과 판(162)의 조인트(162a) 사이의 기생 용량을 감소시킨다. 추가로, [가드 단자(125e)에 가드 전극(125a)을 연결하는 가드 링(125c)으로부터 연장되는] 가드 리드(125d)는 평면도에서 [판(162)의 조인트(162a)로부터 연장되는] 판 리드(162d)와 동일한 영역 내에서 배선되며, 그에 의해 기판(100)과 판 리드(162d) 사이에서의 기생 용량의 발생을 회피한다. 가드 링(125c)은 다이어프램(123)의 포위 영역 내에서 최단 경로가 그 사이에 있는 상태로 가드 전극(125a)을 연결한다. 가드 전극(125a)의 폭은 판(162)의 원주 방향으로의 조인트(162a)의 폭보다 크므로, 기생 용량을 추가로 감소시키는 것이 가능하다.

이것과 관련하여, (회로 칩 내에 설치된) 전하 펌프(CP) 및 증폭기(A) 등의 위의 소자가 센서 칩 내에 설치될 수 있으며, 그에 의해 단일의 칩 구조를 갖는 콘덴서 마이크로폰(1)을 형성한다.

다음에, 콘덴서 마이크로폰(1)의 제조 방법이 도5 내지 도17을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.

도5에 도시된 제조 방법의 제1 단계에서, 실리콘 산화물로 구성된 하부 절연성 피막(110)이 기판(100)의 전체 표면 상에 형성된다. [다이어프램 범프(123f)의 형성을 위해 사용되는] 딤플(110a)이 포토리지스트 마스크를 사용하는 식각을 통해 하부 절연성 피막(110) 내에 형성된다. 다결정 실리콘으로 구성된 하부 전도성 피막(120)이 화학 기상 증착(CVD: chemical vapor deposition)을 통해 하부 절연성 피막(110)의 표면 상에 형성되며, 그에 의해 딤플(110a) 아래에 다이어프램 범프(123f)를 형성한다. 그 다음에, 하부 전도성 피막(120)이 포토리지스트 마스크를 사용하여 식각되며, 그에 의해 [이들의 양쪽 모두가 하부 전도성 피막(120)으로 구성되는] 다이어프램(123) 및 가드 부재(127)를 형성한다.

도6에 도시된 제조 방법의 제2 단계에서, 실리콘 산화물로 구성된 상부 절연성 피막(130)이 하부 절연성 피막(110) 및 하부 전도성 피막(120)의 표면 상에 전체적으로 형성된다. 그 다음에, [판 범프(162f)의 형성을 위해 사용되는] 딤플(130a)이 포토리지스트 마스크를 사용하는 식각을 통해 상부 절연성 피막(130) 내에 형성된다.

도7에 도시된 제조 방법의 제3 단계에서, 다결정 실리콘 피막(135) 및 실리콘 질화물 피막(136)으로 구성되는 판 범프(162f)가 상부 절연성 피막(130)의 표면 상에 형성된다. 실리콘 질화물 피막(136)은 공지된 방법을 통한 다결정 실리콘 피막(135)의 패터닝 후에 형성되므로, 딤플(130a)로부터 돌출하는 다결정 실리콘 피막(135)의 노출 부분에는 실리콘 질화물 피막(136)이 전체적으로 덮인다. 실리콘 질화물 피막(136)은 다이어프램(123)이 판(162)에 예기치 않게 고정될 때에도 다이 어프램(123)이 판(162)에 단락되는 것을 방지하는 절연성 피막이다.

도8에 도시된 제조 방법의 제4 단계에서, 다결정 실리콘으로 구성된 상부 전도성 피막(160)이 CVD를 통해 상부 절연성 피막(130)의 표면 그리고 실리콘 질화물 피막(136)의 노출 표면 상에 형성된다. 그 다음에, 상부 전도성 피막(160)이 판(162), 판 리드(162d) 및 커버(161)를 형성하도록 포토리지스트 마스크를 사용하여 식각된다. 이 단계에서, 판 구멍(162c) 및 커버 구멍(161c)이 형성되지 않는다.

도9에 도시된 제조 방법의 제5 단계에서, 콘택 홀(CH1, CH3, CH4)이 상부 절연성 피막(130) 내에 형성되고, 그 다음에 실리콘 산화물로 구성된 표면 보호 피막(170)이 전체 표면 상에 형성된다. 추가로, 포토리지스트 마스크를 사용하는 식각이 표면 절연성 피막(170) 내에 콘택 홀(CH2)을 형성하도록 그리고 동시에 콘택 홀(CH1, CH3, CH4)의 저부 내에 남아 있는 표면 절연성 피막(170)의 잔여 부분을 제거하도록 수행된다. AlSi로 구성된 패드 전도성 피막(180)이 콘택 홀(CH1, CH2, CH3, CH4) 내에 형성 및 매립되고, 그 다음에, 이것은 콘택 홀(CH1, CH2, CH3, CH4) 내에 남아 있는 그 소정 부분을 남기면서 공지된 방법을 통해 제거된다. 후속적으로, 실리콘 질화물로 구성된 패드 보호 피막(190)이 CVD를 통해 표면 절연성 피막(170) 및 패드 전도성 피막(180) 상에 형성되고, 그 다음에, 이것에는 공지된 방법을 통해 패터닝이 적용되며, 그에 의해 패드 전도성 피막(180)의 포위 영역 내에 그 소정 부분을 남긴다.

도10에 도시된 제조 방법의 제6 단계에서, 이방성 식각이 표면 절연성 피 막(170) 내에 [커버 구멍(161c)이 도10 내지 도17에 도시되어 있지 않지만, 판 구멍(162c) 및 커버 구멍(161c)에 대응하는] 관통-구멍(170a)을 형성하도록 포토리지스트 마스크를 사용하여 수행되며, 그에 의해 판 구멍(162c)이 상부 전도성 피막(160) 내에 형성되고 한편 커버 구멍(161c)이 커버(161) 내에 형성된다. 이 단계가 연속적으로 수행되며, 관통-구멍(170a)을 갖는 표면 절연성 피막(170)이 상부 전도성 피막(160)을 위한 리지스트 마스크로서 사용된다.

도11에 도시된 제조 방법의 제7 단계에서, 표면 보호 피막(200)이 표면 절연성 피막(170) 및 패드 보호 피막(190)의 표면 상에 형성된다. 이 때, 표면 절연성 피막(170)의 관통 구멍(170a) 그리고 또한 판 구멍(162c) 및 커버 구멍(161a)의 모두가 표면 보호 피막(200) 아래에 매립된다.

도12에 도시된 제조 방법의 제8 단계에서, Ni로 구성된 범프 피막(210)이 콘택 홀(CH1, CH2, CH3, CH4) 내에 여전히 남아 있는 패드 전도성 피막(180)의 표면 상에 형성되고, 그 다음에 Au로 구성된 범프 보호 피막(220)이 범프 피막(210)의 표면 상에 형성된다. 이 단계에서, 기판(100)의 후방측이 기판(100)이 (제품 치수에 실질적으로 상응하는) 소정 두께를 갖게 하도록 연마된다.

도13에 도시된 제조 방법의 제9 단계에서, 식각이 관통-구멍(H5)을 형성하도록 포토리지스트 마스크를 사용하여 수행되며, 그에 의해 커버(161)가 표면 보호 피막(200) 및 표면 절연성 피막(170)으로부터 부분적으로 노출된다.

위의 단계들이 기판(100)의 표면에 대한 피막 형성 공정을 완료시킨다.

[기판(100)의 표면 상에서의 피막 형성 공정의 완료 후에 실행되는] 도14에 도시된 제조 방법의 제10 단계에서, [기판(100) 내의 후방 공동(C1)에 대응하는 관통-구멍의 형성을 위해 사용되는] 관통-구멍(H6)을 갖는 포토리지스트 마스크(R1)가 기판(100)의 후방측 상에 형성된다.

도15에 도시된 제조 방법의 제11 단계에서, 딥 반응성 이온 식각(Deep-RIE: deep-Reactive Ion Etching)이 관통-구멍을 형성하도록 기판(100) 상에서 수행된다. 이 때, 하부 절연성 피막(110)이 식각 스토퍼(etching stopper)로서 역할한다.

도16에 도시된 제조 방법의 제12 단계에서, 포토리지스트 마스크(R1)가 기판(100)으로부터 제거되고, 그 다음에 (Deep-RIE로 인해 거칠게 형성되는) 관통-구멍의 내부 벽(100c)이 매끄럽게 처리된다.

도17에 도시된 제조 방법의 제13 단계에서, 등방성 식각이 판(162) 및 판 리드(162d)로부터 표면 보호 피막(200) 및 표면 절연성 피막(170)을 제거하도록 포토리지스트 마스크(R2) 및 완충 불산(BHF)을 사용하여 수행된다. 추가로, 상부 절연성 피막(130)이 커버 지지부(132), 판 지지부(131) 및 간극 층(C3)을 형성하도록 부분적으로 제거된다. 나아가, 하부 절연성 피막(110)이 가드 절연체(103), 다이어프램 지지부(102), 링-형상의 부재(101) 및 간극 층(C2)을 형성하도록 부분적으로 제거된다. 이 때, BHF의 식각액이 포토리지스트 마스크(R2)의 관통 구멍(H6) 그리고 기판(100)의 개구(100a) 내로 진입한다. [포토리지스트 마스크(R2)의 관통 구멍(H6) 그리고 기판(100)의 개구(100a) 내로 진입하는] 식각액은 상부 절연성 피막(160)을 식각하도록 판(162)과 커버(161) 사이의 슬릿, 판 구멍(162c) 그리고 커 버 구멍(161c)을 통해 전달된다. 상부 절연성 피막(130)의 윤곽부는 판(162) 및 판 리드(162d)에 의해 한정된다. 즉, 커버 지지부(132) 및 판 지지부(131)는 판(162) 및 판 리드(162d)의 자기-정렬을 통해 형성된다. 도18에 도시된 것과 같이, 언더컷부(undercut)가 등방성 식각에 의해 커버 지지부(132) 및 판 지지부(131)의 말단 표면 상에 형성된다. 하부 절연성 피막(110)의 윤곽부는 기판(100)의 개구(100a), 다이어프램(123), 다이어프램 리드(123d), 가드 전극(125a), 가드 커넥터(125b) 및 가드 링(125c)에 의해 한정된다. 즉, 가드 절연체(103) 및 다이어프램 지지부(102)는 다이어프램(123)의 자기-정렬을 통해 형성된다. 도18 및 도19에 도시된 것과 같이, 언더컷부가 등방성 식각에 의해 가드 절연체(103) 및 판 지지부(131)의 말단 표면 상에 형성된다. 가드 절연체(103) 및 판 지지부(131)의 양쪽 모두가 이 단계에서 형성되며, 그에 의해 가드 전극(125a)을 제외한 [기판(100) 위에서 판(162)을 지지하는] 기둥형 구조물(129)을 형성한다.

마지막으로, 포토리지스트 마스크(R2)가 기판(100)으로부터 제거되며, 이것에는 그 다음에 다이싱(dicing)이 적용된다. 이것은 도1에 도시된 콘덴서 마이크로폰(1)의 센서 칩의 제조를 완료시킨다. 센서 칩 및 회로 칩은 (도시되지 않은) 패키지 기판에 부착되며, 그 단자는 와이어 본딩(wire bonding)을 통해 함께 연결되고, 그 다음에, (도시되지 않은) 패키지 커버가 패키지 기판 위에 위치되며, 그에 의해 콘덴서 마이크로폰(1)의 제조를 완료시킨다. 센서 칩은 패키지 기판 상으로 본딩되므로, 후방 공동(C1)은 기판(100)의 후방측 내에서 기밀 방식으로 폐쇄된다.

제1 실시예는 설명적이고 제한적이지 않으므로, 이것은 다양한 방식으로 변형될 수 있다. 예컨대, 판(162)과 커버(161) 사이의 슬릿이 폭 면에서 고정 치수를 가질 필요가 없으며, 즉, 슬릿은 폭 면에서 부분적으로 넓혀질 수 있다. 추가로, 슬릿이 판(162)과 커버(161) 사이에 일체로 연결될 필요가 없다. 도20에 도시된 것과 같이, 커버(161)가 그 내에 기어형 형상을 갖는 판(162)을 전체적으로 설치하는 (다각형 내부 표면 또는 원형 내부 표면에 의해 한정되는) 내부 공간을 갖도록 변형하는 것이 가능하며, 커버(161)는 평면도에서 커버 지지부(132)의 링-형상의 내부 표면(132a)으로부터 내향으로 돌출한다. 이 변형예에서, 판(162)의 중심 부분(162b)은 어떠한 슬릿도 그 사이에 없는 상태로 커버(161)의 내부 표면으로부터 이격되고, 한편 판(162)의 조인트(또는 암)(162a)의 말단 단부는 슬릿이 그 사이에 있는 상태로 커버(161)의 내부 표면에 근접하게 위치된다.

2. 제2 실시예

도21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 콘덴서 마이크로폰 즉 압력 변환기의 고체 소자인 센서 다이(1001)의 구성을 도시하고 있다. 도22a 내지 도22d는 센서 다이(1001)의 단면을 도시하고 있으며, 도22a는 도21에서의 선 A-A를 따라 취해지는 단면도이고, 도22b는 도21에서의 선 B-B를 따라 취해지는 단면도이고, 도22c는 도21에서의 선 C-C를 따라 취해지는 단면도이고, 도22d는 도21에서의 선 D-D를 따라 취해지는 단면도이다. 도23은 센서 다이(1001)의 적층 구조를 도시하는 분해 사시도이다. 콘덴서 마이크로폰은 센서 다이(1001), 전원 회로 및 증폭기를 포함하는 (도시되지 않은) 회로 다이 그리고 센서 다이(1001) 및 회로 다이를 저장하는 공간 그리고 센서 다이(1001)로 음압을 전파하는 관통-구멍을 갖는 (도시되지 않은) 패키지에 의해 구성된다.

우선, 콘덴서 마이크로폰의 센서 다이(1001)를 구성하는 피막 및 층이 아래에서 설명될 것이다.

센서 다이(1001)는 기판(1100), [기판(1100) 상에 적층되는] 하부 절연성 피막(1110), 하부 전도성 피막(1120), 상부 절연성 피막(1130) 및 상부 전도성 피막(1160)으로 구성되는 고체 소자이다. 도21, 도22a 내지 도22c 그리고 도23은 상부 전도성 피막(1160) 위에 형성되는 다른 층에 대한 도시를 포함하지 않는다.

기판(1100)은 p-형 단결정 실리콘(Si)으로 구성되지만, 이것은 제한적이지 않다. 즉, 기판(1100)은 박막을 피착하도록 그리고 박막을 포함하는 구조물을 지지하도록 기부로서 역할하는 기계적 성질을 충족시키는 다른 재료로 구성될 수 있다. 기판(1100)의 두께는 예컨대 625 ㎛로 설정된다. 하부 절연성 피막(1110)은 실리콘 산화물(SiOx)로 구성되는 피착된 피막이며, 그 두께는 예컨대 1.5 내지 2.0 ㎛의 범위 내에 있다. 하부 전도성 피막(1120)은 인(P) 등의 불순물이 전체적으로 도핑되는 다결정 실리콘으로 구성되는 피착된 피막이며, 하부 전도성 피막(1120)은 도21에서의 해칭 영역 내에 형성되고 그 두께는 예컨대 0.5 내지 0.7 ㎛의 범위 내에 있다. 상부 절연성 피막(1130)은 실리콘 산화물로 구성되는 "절연성"의 피착된 피막이며, 그 두께는 예컨대 4.0 내지 5.0 ㎛의 범위 내에 있다. 상부 전도성 피막(1160)은 인 등의 불순물이 전체적으로 도핑되는 다결정 실리콘으로 구성되는 피착된 피막이며, 그 두께는 예컨대 1.0 내지 2.0 ㎛의 범위 내에 있다.

다음에, 콘덴서 마이크로폰의 센서 다이(1001)의 기계적 구성이 아래에서 설명될 것이다.

개구(1100a)를 갖는 관통-구멍이 기판(1100) 내에 형성되며, 개구(1100a)는 후방 공동(C)의 개구로서 또한 역할한다. 개구(1100a)에 대향하는 후방 공동(C1)의 대향측은 (도시되지 않은) 패키지에 의해 폐쇄된다. 즉, 후방 공동(C1)의 대향측은 실질적으로 그를 통해 음파를 전파하지 않는다. 기판(1100)은 실질적으로 "가요성" 다이어프램(1123)에 비해 강성 재료로서 역할한다.

다이어프램(1123)은 기판(1100)에 비해 작은 두께 및 가요성을 갖는 하부 전도성 피막(1120)을 사용하여 형성되고, (압력을 수용하는) 중심 부분(1123a) 그리고 복수개의 암(또는 밴드)(1123c)으로 구성된다. 다이어프램(1123)은 그 중심 부분(1123a)이 기판(1100)의 개구(1100a)를 덮는 위치에서 기판(1100)의 표면과 평행으로 고정된다. 다이어프램(1123)의 중심 부분(1123a)은 기판(1100)의 개구(1100a) 그리고 그 포위 영역을 덮도록 평면도에서 원형 형상 또는 다각형 형상을 갖는다. 다이어프램(1123)의 암(1123c)은 기판(1100)의 표면에 평행한 평면 내에서 반경 방향으로 연장된다. 암(1123c)의 말단 단부는 각각이 해머 머리형 형상으로 확대되고, 하부 절연성 피막(1110)과 상부 절연성 피막(1130) 사이에 개재되므로, 하부 절연성 피막(1110) 및 상부 절연성 피막(1130)에 연결된다. 하부 절연성 피막(1110)은 기판에 연결되므로, 암(1123c)의 말단 단부는 하부 절연성 피막(1110)을 통해 기판(1100)에 간접적으로 고정된다. 이후, 하부 절연성 피막(1110) 및 상부 절연성 피막(1130)과 접촉되지 않는 암(1123c)의 다른 부분은 가 요성 부분으로서 호칭될 것이다. 암(1123c)은 절결부가 그 사이에 있는 상태로 함께 인접하고 한편 암(1123c)의 말단 단부는 소정 위치에서 고정되며, 그에 의해, 그 원주 주연부가 소정 위치에서 전체적으로 고정되는 (원형 형상 또는 다각형 형상을 갖는) 종래의 다이어프램에 비해, 다이어프램(1123)이 용이하게 변형될 수 있다. 많은 다이어프램 구멍(1123b)이 암(1123c) 내에 형성되며, 그에 의해 강성 면에서 감소된다.

그 높이가 하부 절연성 피막(1110)의 두께와 동일한 간극 층(C2)이 기판(1100)의 개구(1100a)의 모서리와 다이어프램(1123)의 중심 부분(1123a) 사이에 형성된다. 간극 층(C2)은 후방 공동(C1)의 내부 압력과 대기 압력 사이의 균형을 수립하는 통로로서 역할한다. 추가로, 간극 층(C2)은 후방 공동(C1)의 개구(1100a)를 향해 그 관통-구멍을 통해 패키지 내로 진입하는 음파를 전파하는 경로 내에서 최대 음향 저항을 형성한다. 복수개의 다이어프램 범프(1123f)가 기판(1100)과 대면하는 다이어프램(1123)의 후방측 상에 형성된다. 다이어프램 범프(1123f)는 다이어프램(1123)이 기판(1100)에 고정되는 것을 방지하는 돌출부이다.

다이어프램(1123)은 소정 암(1123c)으로부터 연장되는 다이어프램 리드(1123d)를 통해 (도시되지 않은) 다이어프램 단자에 연결된다. 다이어프램 리드(1123d)는 가드 링(1125c)의 절결부를 통해 다이어프램 단자를 향해 연장된다. 다이어프램(1123)은 도24b에 도시된 것과 같이 (도시되지 않은) 회로 다이를 통해 기판(1100)에 단락되므로, 동일한 전위가 다이어프램(1123) 및 기판(1100)의 양쪽 모두에 설정된다.

판(1162)은 하부 전도성 피막(1120)보다 두꺼운 상부 전도성 피막(1160)을 사용하여 형성되며, 판(1162)은 중심 부분(1162b) 그리고 복수개의 조인트(또는 암)(1162a)로 구성된다. 많은 판 구멍(1162c)이 판(1162) 내에 형성된다. 판 구멍(1162c)은 다이어프램(1123)을 향해 음파를 전파하는 관통-구멍으로서 역할한다. 판(1162)의 중심 부분(1162b)은 원형 형상 또는 다각형 형상을 갖고, 평면도에서 이것을 전체적으로 덮도록 다이어프램(1123)의 중심 부분(1123a)에 대향으로 위치된다. 조인트(1162a)는 기판(1100)의 표면과 평행으로 중심 부분(1162b)으로부터 반경 방향으로 연장된다. 도1 및 도3에 도시된 것과 같은 기판(1100)의 표면에 직각인 관찰 방향에서, 판(1162)의 조인트(1162a)는 조인트(1162a)가 암(1123c)과 중첩하지 않고 평면도에서 암(1123c)과 교대로 위치되는 방식으로 다이어프램(1123)의 암(1123c)과 관련하여 위치되므로, 암(1123c)은 판(1162)의 중심 부분(1162b)의 원주 방향으로 함께 인접한 조인트(1162a)들 사이에 형성된 절결부 바로 아래에 위치된다. 조인트(1162a)의 말단 단부는 섬부로 상부 절연성 피막(1130)을 사용하여 형성되는 판 지지부(1131), 하부 전도성 층(1120)을 사용하여 형성되는 가드 전극(1125a) 그리고 하부 절연성 피막(1110)을 통해 기판(1100)에 고정된다. 기판(1100)의 표면에 직각인 관찰 방향에서, 판(1162)은 중심 부분(1162b)이 평면도에서 기판(1100)의 개구(1100a)와 중첩하는 위치에서 기판(1100)의 표면과 평행으로 고정된다. 그 두께가 판 지지부(1131)의 높이와 동일한 간극 층(C3)이 판(1162)과 다이어프램(1123) 사이에 형성된다. 기판(1100)의 표면에 직각인 관찰 방향에서, 판 지지부(1131)는 평면도에서 기판(1100)에 고정되는 암(1123c)의 말단 단부보다 중심 부분(1123a)에 근접하게 함께 인접한 암(1123c)들 사이에 형성된 절결부 내에 위치된다. 이것은 판(1162)의 강성을 증가시킨다. 복수개의 판 범프(1162f)가 다이어프램(1123)과 대면하는 판(1162)의 후방측 상에 형성된다. 판 범프(1162f)는 다이어프램(1123)이 판(1162)에 고정되는 것을 방지하는 돌출부이다. 조인트(1162a)보다 얇은 판 리드(1162d)가 판(1162)의 조인트(1162a)의 소정 말단 단부로부터 (도시되지 않은) 판 단자를 향해 연장된다. 판 리드(1162d)는 판(1162)과 유사한 방식으로 상부 전도성 피막(1160)을 사용하여 형성된다. 기판(1100)의 표면에 직각인 관찰 방향에서, 판 리드(1162d)의 배선 경로는 평면도에서 가드 리드(1125d)의 배선 경로와 중첩한다.

도22b에 도시된 것과 같이, 상부 전도성 층(1160)으로 구성되는 커버(1161)가 커버 지지부(1132) 및 하부 절연성 피막(1110)을 통해 다이어프램(1123)의 관점에서 기판(1100) 위에서 지지된다. 도21 그리고 도22a 내지 도22c에 도시된 것과 같이, 커버(1161)는 슬릿(S)을 통해 판(1162)으로부터 물리적으로 분리된다. 즉, 양쪽 모두가 상부 전도성 피막(1160)으로 구성된 판(1162) 및 커버(1161)는 슬릿(S)을 통해 서로로부터 격리된다. 커버(1161)의 내부 윤곽부는 판(1162)의 윤곽부를 따라 형성된다. 복수개의 돌출부(1161a)가 평면도에서 조인트(1162a)들 사이에 형성된 절결부 내에서 판(1162)의 중심 부분(1162b)을 향해 내향으로 돌출하도록 커버(1161)와 일체로 형성된다. 슬릿(S)의 폭은 외래 물질이 판(1162)과 다이어프램(1123) 사이의 간극 층(C3) 내로 진입하는 것을 방지하는 소정 수치로 설정 된다. 커버(1161)는 그 원주 방향으로 1개의 영역 내에서 분리되므로, 판 리드(1162d)는 커버(1161)의 분리 영역을 통해 연장된다.

도21 및 도22b에 도시된 것과 같이, 커버(1161)의 돌출부(1161a)는 평면도에서 다이어프램(1123)의 암(1123c)의 가요성 부분을 덮도록 중심 부분(1162b)을 향해 돌출한다. 도21 및 도22d에 도시된 것과 같이, 기판(1100)의 표면에 평행한 관찰 방향에서, 커버(1161)의 돌출부(1161a)는 암(1123c)의 말단 단부보다 다이어프램(1123)의 중심 부분(1123a)에 근접한 소정 영역 내에서 그 양쪽 측면 상에서 커버 지지부(1132)(도23)로부터 내향으로 돌출하는 돌출부(1132b)에 의해 지지된다. 즉, 커버의 돌출부(1161a)는 이들이 외부 힘 또는 응력으로 인해 변형됨으로써 다이어프램(1123)의 암(1123c)의 가요성 부분과 접촉하지 않는 방식으로 커버 지지부(1132)의 돌출부(1132b)에 의해 지지된다. 커버(1161)의 돌출부(1161a)는 기판(1100)의 표면을 기초로 하여 다이어프램(1123)의 암(1123c)보다 높은 위치에서 고정된다. 커버(1161)와 다이어프램(1123)의 암(1123c) 사이에 형성되는 간극의 높이(h)[즉, 기판(1100)의 표면에 직각 방향으로 측정되는 수직 길이]가 다이어프램(1123)의 암(1123c)의 가요성 부분에 대해 한정되는 소정 배율보다 상당히 크다.

커버 지지부(1132)는 상부 절연성 피막(1130)을 사용하여 형성된다. 도22b 및 도22d에 도시된 것과 같이, 커버 지지부(1132)의 돌출부(1132b)는 커버(1161)의 돌출부(1161a)의 후방측과 결합하고, 복수개의 돌출부(1110a)가 커버 지지부(1132)의 돌출부(1132b)에 대응하여 하부 절연성 피막(1110)(도23)에 대해 일체로 그리고 내향으로 형성된다. 커버 지지부(1132)의 돌출부(1132b)는 하부 절연성 피 막(1110)의 돌출부(1110a)를 통해 기판(1100)에 고정된다. 즉, 커버(1161)의 돌출부(1161a)는 커버 지지부(1132)의 돌출부(1132b) 그리고 하부 절연성 피막(1110)의 돌출부(1110a)로 구성되는 이중층 벽 구조물을 통해 기판(1100) 위에서 지지된다. 하부 절연성 피막(1110)에 의해 지지된 암(1123c)을 덮는 커버(1161)는 하부 절연성 피막(1110) 및 상부 절연성 피막(1130)에 의해 지지된다.

기판(1100), 커버(1161)의 돌출부(1161a) 그리고 [커버 지지부(1132)의 돌출부(1132b) 그리고 하부 절연성 층(1110)의 돌출부(1110a)로 구성된] 이중층 벽 구조물에 의해 포위되는 공간이 직육면체 형상을 갖는 횡단 구멍 그리고 다이어프램(1123)의 중심 부분(1123a)에 근접하게 위치되는 개구를 형성하며, 다이어프램(1123)의 암(1123c)의 말단 단부는 개구(1110a)의 관점에서 횡단 구멍의 최내곽 리세스에 고정된다. 위에서 설명된 것과 같이, 다이어프램(1123)의 암(1123c)의 말단 단부는 [커버 지지부(1132)를 형성하는] 상부 절연성 피막(1130)과 하부 절연성 피막(1110) 사이에 견고하게 보유됨으로써 소정 위치에서 고정된다. 도22d에 도시된 것과 같이, 암(1123c)의 가요성 부분은 횡단 구멍 내에 저장되고, 기판(1100), 커버(1161)의 돌출부(1161a) 그리고 [커버 지지부(1132)의 돌출부(1132b) 그리고 하부 절연성 피막(1110)의 돌출부(1110a)에 의해 구성되는] 이중층 벽 구조물에 포위된다. 도22d에 도시된 것과 같이, 암(1123c)의 가요성 부분은 기판(1100), 커버(1161)의 돌출부(1161a) 그리고 [돌출부(1132b, 1110a)]로 구성되는 이중층 벽 구조물로부터 물리적으로 분리된다.

커버 지지부(1132)의 인접한 돌출부(1132b)들 사이의 간극은 커버(1161)의 커버 구멍(1161c)을 통해 공급되는 식각액에 의해 상부 절연성 피막(1130) 상에서 수행되는 식각을 통해 자기-정렬 방식으로 형성되고, 커버 구멍(1161c)의 형상 및 정렬에 의해 한정된다. 하부 절연성 피막(1110)의 돌출부(1110a)들 사이의 간극은 다이어프램(1123)의 암(1123c)의 다이어프램 구멍(1123b)을 통해 공급되는 식각액에 의해 하부 절연성 피막(1110) 상에서 수행되는 식각을 통해 자기-정렬 방식으로 형성되고, 다이어프램 구멍(1123c)의 형상 및 정렬에 의해 한정된다.

도42는 커버 구멍(1161c)의 형상 및 정렬의 예를 도시하고 있다. 도42는 판(1162)을 도시하지 않은 상태로 다이어프램(1123)에 직각 방향으로 관찰되는 센서 다이(1001)의 평면도이다. 커버 구멍(1161c)은 다이어프램(1123)의 중심 부분(1123a) 그리고 암(1123c)의 가요성 부분에 대향으로 위치된 커버(1161)의 소정 영역 내에서 정렬된다. 실질적으로 동일한 거리가 함께 인접한 커버 구멍(1161c)의 중심들 사이에서 설정된다. 즉, 커버 구멍(1161c)은 다이어프램(1123)의 중심 부분(1123a)에 대향으로 위치된 돌출부(1161a)의 말단 단부에 근접한 커버(1161) 내에서 균일하게 정렬된다. 커버 구멍(1161c)을 정렬하는 소정 영역은 돌출부(1161a)의 말단 부분으로부터 기부 부분으로의 방향으로의 (원주 방향으로의) 돌출부(1161a)의 폭보다 작도록 폭 면에서 감소된다. 커버 지지부(1132)의 돌출부(1132b)는 커버(1161)의 돌출부(1161a) 내에 커버 구멍(1161c)을 형성하지 않는 소정 영역의 측면 영역 아래에 형성된다. 커버(1161)의 돌출부(1161a) 내에서 커버 구멍(1161c)을 정렬하는 소정 영역의 폭은 다이어프램(1123)의 암(1123c)의 가요성 부분의 폭보다 크다. 이것은 커버 지지부(1132)와 다이어프램(1123)의 암(1123c)의 가요성 부분 사이에 충분히 큰 간극을 형성한다.

도43은 다이어프램(1123)의 암(1123c) 내에 형성된 다이어프램 구멍(1123b)의 형상 및 정렬의 예를 도시하고 있다. 도43은 판(1162) 및 커버(1161)를 도시하지 않은 상태로 다이어프램(1123)에 직각 방향으로 관찰되는 센서 다이(1001)의 평면도이다. 다이어프램 구멍(1123b)은 다이어프램(1123)의 암(1123c)의 가요성 부분 내에서 전체적으로 정렬된다. 실질적으로 동일한 거리가 함께 인접한 다이어프램 구멍(1123b)의 중심들 사이에서 설정된다.

다음에, 센서 다이(1001)를 사용하는 콘덴서 마이크로폰의 동작이 도24a 및 도24b를 참조하여 설명될 것이다.

도24b는 회로 다이에 센서 다이(1001)를 연결함으로써 구성되는 등가 회로를 도시하고 있다. 회로 다이 내에 설치되는 전하 펌프(CP)가 다이어프램(1123)에 안정된 바이어스 전압을 인가한다. 바이어스 전압이 높아짐에 따라, 콘덴서 마이크로폰의 감도가 높아지며, 이것은 나중에 판(1162)에 다이어프램(1123)을 고정하는 "정지 마찰"을 쉽게 유발시키므로, 판(1162)의 강성은 센서 다이(1001)를 설계하는 데 있어서 중요한 인자이다.

(도시되지 않은) 패키지의 관통-구멍 내로 진입하는 음파가 판 구멍(1162c), 슬릿(S) 및 커버 구멍(1161c)을 통해 다이어프램(1123)을 향해 전파된다. 동일한 위상의 음파가 판(1162)의 양쪽 표면 상에서 전파되므로, 판(1162)은 실질적으로 진동하지 않는다. 다이어프램(1123)에 도달한 음파는 판(1162) 및 기판(1100)에 대해 다이어프램(1123)을 진동시킨다. 다이어프램(1123)이 진동할 때, [그 대향 전극이 판(1162) 및 다이어프램(1123)에 대응하는] 평행-판 콘덴서의 정전 용량이 변동되며, 정전 용량의 변동이 전기 신호로 변환되고, 그 다음에 회로 다이의 증폭기(A)에 의해 증폭된다.

커버(1161)는 슬릿(S)을 통해 판(1162)으로부터 전기적으로 분리되며 그에 의해 전기적으로 부동 상태로 위치되므로, 어떠한 기생 용량도 커버(1161)와 다이어프램(1123)의 암(1123c) 사이에 형성되지 않는다.

기판(1100)은 다이어프램(1123)과 단락되므로, 기생 용량이 도24a에 도시된 것과 같이 가드 전극(1125a)의 개재가 없는 상태로 (실질적으로 진동하지 않는) 판(1162)과 기판(1100) 사이에서 발생한다. 그 출력 단자가 도24b에 도시된 것과 같이 가드 전극(1125a)에 연결되는 증폭기(A)를 사용하여 전압-추종자 회로를 형성함으로써, 기생 용량이 판(1162)과 기판(1100) 사이에 형성되는 것을 방지하는 것이 가능하다. 즉, 다이어프램(1123)으로부터 격리되는 가드 전극(1125a)은 판(1162)이 도22a에 도시된 것과 같이 기판(1100)의 표면에 직각 방향으로 기판(1100)과 중첩하는 영역 내에서 [상부 절연성 피막(1130)으로 구성되는] 판 지지부(1131)와 하부 절연성 피막(1110) 사이에 배열되며, 가드 전극(1125a)은 각각이 가드 커넥터(1125b) 그리고 또한 가드 링(1125c) 및 가드 리드(1125d)를 통해 증폭기(A)의 출력 단자에 연결되며, 그에 의해 판(1162)과 기판(1100) 사이의 영역 내에서의 기생 용량을 감소시킨다. 가드 리드(1125d)가 도21 및 도23에 도시된 것과 같이 판(1162)의 조인트(1162a)로부터 연장된 판 리드(1162d)에 대향하는 영역 내에서 배선될 때, 기생 용량이 판 리드(1162d)와 기판(1100) 사이에서 발생하는 것 을 방지하는 것이 가능하다.

제2 실시예의 콘덴서 마이크로폰은 비디오 카메라 및 개인용 컴퓨터 등의 다양한 전자 장치 내에 설치될 수 있으며, 각각의 전자 장치의 하우징은 콘덴서 마이크로폰을 향해 음파를 전파하는 관통-구멍을 가져야 한다. 이것은 먼지가 전자 장치의 하우징의 관통-구멍 그리고 패키지의 관통-구멍을 통해 콘덴서 마이크로폰의 패키지 내로 진입할 수 있는 가능성을 유발시킨다. 제2 실시예에서, 먼지가 다이어프램(1123)과 판(1162) 사이의 간극 층(C3) 내로 진입하기 전에 슬릿(S), 판 구멍(1162c) 및 커버 구멍(1161c) 중 적어도 임의의 1개를 통해 전달될 것이 필요하다. 그를 통해 식각액을 전달하는 크기 내에서 가능하면 작게 슬릿(S)의 폭, 판 구멍(1162c)의 직경 그리고 커버 구멍(1161c)의 직경을 감소시키는 것이 가능하다. 제2 실시예의 센서 다이(1001)는 외래 물질이 다이어프램(1123)과 판(1162) 사이의 간극 층(C3) 그리고 다이어프램(1123)과 기판(1100) 사이의 간극 층(C2) 내로 진입하는 것을 신뢰성 있게 방지할 수 있다. 다이어프램(1123)의 암(1123c)을 덮도록 판(1162)의 중심 부분(1162b)을 향해 돌출하는 커버(1161)의 돌출부(1161a)는 판(1162)의 중심 부분(1162b)에 근접한 소정 영역 내에서 커버 지지부(1132)의 돌출부(1132b)에 의해 지지되며, 그에 의해 이들이 변형되기 어렵다. 이것은 커버(1161)의 돌출부(1161a)가 다이어프램(1123)의 암(1123c)과 접촉되는 것을 방지한다.

다음에, 제2 실시예의 센서 다이(1001)를 사용하는 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법이 도25 내지 도41을 참조하여 설명될 것이며, 이들의 각각은 도21에서의 선 E-E를 따라 취해지는 단면도이다.

도25에 도시된 제조 방법의 제1 단계에서, 실리콘 산화물로 구성되는 하부 절연성 피막(1110)이 기판(1100)의 표면 상에 전체적으로 형성된다. [다이어프램 범프(1123f)의 형성을 위해 사용되는] 몰드(mold)(1110b)가 포토리지스트 마스크를 사용하는 식각을 통해 하부 절연성 피막(1110) 내에 형성된다. 그 다음에, 다결정 실리콘으로 구성되는 피착된 피막인 하부 전도성 피막(1120)이 CVD를 통해 하부 절연성 피막의 표면 상에 형성되며, 그에 의해 다이어프램 범프(1123f)가 몰드(1110b)에 의해 한정된 위치에서 형성된다. 추가로, 하부 전도성 피막(1120)이 소정 형상을 갖도록 포토리지스트 마스크를 사용하여 식각되며, [하부 전도성 피막(1120)으로 구성된] 다이어프램(1123)을 형성한다.

도26에 도시된 제조 방법의 제2 단계에서, 실리콘 산화물로 구성된 상부 절연성 피막(1130)이 하부 절연성 피막(1110) 및 하부 전도성 피막(1120)의 표면 상에 형성된다. [판 범프(1162f)의 형성을 위해 사용되는] 몰드(1110b)가 포토리지스트 마스크를 사용하는 식각에 의해 상부 절연성 피막(1130) 내에 형성된다.

도27에 도시된 제조 방법의 제3 단계에서, 판 범프(1162f)가 상부 절연성 피막(1130) 상에 다결정 실리콘 피막(1135) 및 실리콘 질화물 피막(1136)을 사용하여 형성된다.

도28에 도시된 제조 방법의 제4 단계에서, 다결정 실리콘으로 구성된 상부 전도성 피막(1160)이 CVD를 통해 상부 절연성 피막(1130)의 표면 그리고 실리콘 질화물 피막(1136)의 표면 상에 형성된다. 그 다음에, 상부 전도성 피막(1160)이 슬 릿(S)을 통해 서로로부터 물리적으로 분리되는 판(1162) 및 커버(1161)를 형성하도록 포토리지스트 마스크를 사용하여 식각된다. 이 단계에서, 판 구멍(1162c)이 판(1162) 내에 형성되지 않는다.

도29에 도시된 제조 방법의 제5 단계에서, 다이어프램 리드(1123d), 가드 리드(1125d) 및 기판(1100)을 노출시키는 관통-구멍(H1, H3, H4)이 포토리지스트 마스크를 사용하는 이방성 식각을 통해 하부 절연성 피막(1110) 및 상부 절연성 피막(1130) 내에 형성된다.

도30에 도시된 제조 방법의 제6 단계에서, 실리콘 산화물로 구성된 표면 절연성 피막(1170)이 플라즈마 CVD를 통해 상부 절연성 피막(1130)의 표면 그리고 상부 전도성 피막(1160)의 표면 그리고 또한 관통-구멍(H1, H3, H4)의 내부측 상에 전체적으로 형성된다. 추가로, 관통-구멍(H1, H3, H4)의 저부 내에 남아 있는 표면 절연성 피막(1170)의 잔여 부분이 포토리지스트 마스크를 사용하는 식각을 통해 제거되며, 그에 의해 표면 절연성 피막(1170) 내에 콘택 홀(CH1, CH2, CH3, CH4)을 형성한다. 이것은 다이어프램 리드(1123d), 판 리드(1162d), 가드 리드(1125d) 및 기판(1100)을 노출시키는 것을 가능케 한다.

도31에 도시된 제조 방법의 제7 단계에서, AlSi로 구성되는 전도성 피막이 스퍼터링에 의해 콘택 홀(CH1, CH2, CH3, CH4)을 덮도록 그리고 다이어프램 리드(1123d), 판 리드(1162d), 가드 리드(1125d) 및 기판(1100)과 결합하도록 표면 절연성 피막(1170)의 전체 표면 상에 형성된다. 추가로, 식각이 콘택 홀(CH1, CH2, CH3, CH4)을 덮는 소정 부분을 남기면서 AlSi의 전도성 피막을 부분적으로 제 거하도록 포토리지스트 마스크를 사용하여 수행되며, 그에 의해 (AlSi로 피착된 피막으로 구성되는) 패드(1180)를 형성한다.

도32에 도시된 제조 방법의 제8 단계에서, 실리콘 질화물로 구성되는 패드 보호 피막(1190)이 저-응력 플라즈마 CVD를 통해 표면 절연성 피막(1170)의 표면 그리고 패드(1180)의 표면 상에 형성되며, 그에 의해 패드(1180)의 측면 표면을 보호한다.

도33에 도시된 제조 방법의 제9 단계에서, 패드 보호 피막(1190)에는 패드(1180)의 근접 영역 및 포위 영역 내에 남아 있는 소정 부분을 남기면서 패드 보호 피막(1190)을 부분적으로 제거하도록 포토리지스트 마스크를 사용하는 건식각이 적용된다.

도34에 도시된 제조 방법의 제10 단계에서, 관통-구멍이 판 구멍(1162c) 및 커버 구멍(1161c)에 따라 포토리지스트 마스크를 사용하는 이방성 식각을 통해 표면 절연성 피막(1170) 내에 형성된다. 식각 마스크로서 표면 절연성 피막(1170)을 사용함으로써, 판 구멍(1162c) 및 커버 구멍(1161c)이 상부 전도성 피막(1160) 내에 형성된다.

도35에 도시된 제조 방법의 제11 단계에서, 실리콘 산화물로 구성되는 도금 보호 피막(1200)이 표면 절연성 피막(1170)의 표면, 패드(1180)의 표면 그리고 패드 보호 피막(1190)의 표면 상에 전체적으로 형성된다. 다음에, 도금 보호 피막(1200)에는 포토마스크를 사용하는 식각을 통해 표면 절연성 피막(1170) 및 패드 보호 피막(1190)을 덮는 도금 보호 피막(1200)의 소정 부분을 남기면서 패터닝이 적용되며, 그에 의해 콘택 홀(CH1, CH2, CH3, CH4) 내에 매립된 패드(1180)의 표면의 중심 부분을 노출시킨다.

도36에 도시된 제조 방법의 제12 단계에서, 니켈(Ni)로 구성되는 범프 피막(1210)이 무전해 도금을 통해 도금 보호 피막(1200)의 관통-구멍 내에서 패드(1180)의 노출 표면 상에 형성된다. 추가로, 금(Au)으로 구성되는 범프 보호 피막(1220)이 범프 피막(1210) 상에 형성된다. 나아가, 기판(1100)의 후방측이 제품에서 사용되는 원하는 두께를 성취하도록 연마된다.

도37에 도시된 제조 방법의 제13 단계에서, 커버(1161)를 노출시키는 링-형상의 홀(H5)이 포토리지스트 마스크를 사용하는 식각을 통해 도금 보호 피막(1200) 및 표면 절연성 피막(1170)상에 형성된다.

도38에 도시된 제조 방법의 제14 단계에서, 관통-구멍(H6)을 갖는 포토리지스트 마스크(R1)가 후방 공동(C1)에 대응하는 관통-구멍을 형성하기 위해 기판(1100)의 후방측 상에 형성된다.

도39에 도시된 제조 방법의 제15 단계에서, Deep-RIE(딥-반응성 이온 식각 즉 보쉬 공정)가 기판(1100) 내의 후방 공동(C1)에 대응하는 관통-구멍을 형성하도록 수행된다. 이 단계에서, 하부 절연성 피막(1110)이 식각 스토퍼로서 역할한다.

도40 및 도41에 도시된 제조 방법의 제16 및 제17 단계에서, 등방성 식각이 포토리지스트 마스크(R2)의 관통-구멍(H6) 내에 노출된 도금 보호 피막(1200) 및 표면 절연성 피막(1170)을 제거하도록 그리고 상부 절연성 피막(1130)의 일부를 추가로 제거하도록 포토리지스트 마스크(R2) 및 완충 불산(BHF)을 사용하여 수행되 며, 그에 의해 커버 지지부(1132), 판 지지부(1131) 및 간극 층(C3)을 형성한다. 동시에, 하부 절연성 피막(1110)의 일부가 다이어프램(1123)과 기판(1100) 사이에 간극 층(C2)을 형성하도록 후방 공동(C1)으로부터 제거된다. 이와 같이, 상부 절연성 피막(1130)의 윤곽부는 판(1162) 및 커버(1161)에 의해 자기-정렬 방식으로 한정되고, 한편 하부 절연성 피막(1110)의 윤곽부는 기판(1100)의 개구(1100a), 다이어프램(1123), 가드 전극(1125a), 가드 커넥터(1125b) 및 가드 링(1125c)에 의해 자기-정렬 방식으로 한정된다. 식각 후의 상부 절연성 피막(1130)의 잔여 부분이 판 지지부(1131) 및 커버 지지부(1132)를 형성하는 데 사용된다. 즉, (도28에 도시된 제4 단계에서 형성되는) 슬릿(S) 그리고 (도34에 도시된 제10 단계에서 형성되는) 판 구멍(1162c) 및 커버 구멍(1161c)은 간극 층(C3) 및 판 지지부(1131)를 동시에 형성하도록 상부 절연성 피막(1130)으로 식각액을 전달하는 관통-구멍으로서 기능한다. 이 이유 때문에, 판 구멍(1162c)은 판 지지부(1131)의 형상 그리고 식각 속도를 고려하여 정렬된다. 즉, 판 구멍(1162c)은 판 지지부(1131)와 결합된 조인트 영역 그리고 포위 영역을 제외한 판(1162)의 중심 부분(1162b) 및 조인트(1162a) 상에 균등한 간격이 그 사이에 있는 상태로 형성된다. 커버 구멍(1161c)은 판(1162)의 중심 부분(1162b)을 향해 돌출하는 돌출부(1161a)의 중심 영역 내에서 균등한 간격이 그 사이에 있는 상태로 정렬된다.

다음에, 다이어프램(1123)의 암(1123c)에 근접한 상부 절연성 피막(1130) 및 하부 절연성 피막(1110)을 식각하는 식각 공정이 도48a 내지 도48e를 참조하여 설명될 것이다. 도48a에 도시된 것과 같이, 식각액(예컨대, BHF)이 커버 구 멍(1161c) 및 슬릿(S) 내에 매립된 도금 보호 피막(1200)을 식각함으로써 상부 절연성 피막(1130)에 도달한다. 이 때, 도금 보호 피막(1200)과 유사한 방식으로 실리콘 산화물로 구성되는 절연성 피막(1170)이 또한 제거된다. 후속적으로, 상부 절연성 피막(1130)의 표면에 도달한 식각액이 도48b에 도시된 것과 같이 등방성 방식으로 커버 구멍(1161c)의 모서리 그리고 슬릿(S)의 모서리로부터 상부 절연성 피막(1130)을 식각하는 데 사용된다. 상부 절연성 피막(1130)의 식각이 상부 전도성 피막(1160)과 상부 절연성 피막(1130) 사이의 계면에 평행한 방향으로 진행하므로, 상부 절연성 피막(1130)은 도48c에 도시된 것과 같이 커버(1161)의 돌출부(1161a)와 다이어프램(1123)의 암(1123c)의 가요성 부분 사이의 소정 영역으로부터 제거된다. 이것은 나중에 그 양쪽 측면을 제외한 커버(1161)의 돌출부(1161a)에 적합한 지지부를 생성시킨다. 후속적으로, 상부 절연성 피막(1130)과 하부 절연성 피막(1110) 사이의 계면에 도달한 식각액이 도48d에 도시된 것과 같이 등방성 방식으로 상부 절연성 피막(1130) 및 하부 절연성 피막(1110) 상에서의 식각을 계속하는 데 사용된다. 이 때, 식각은 상부 절연성 피막(1130)과 하부 절연성 피막(1110) 사이의 계면에 평행한 방향으로 다이어프램 구멍(1123b)의 모서리 그리고 암(1123c)의 양쪽 측면 상에서 진행한다. 결과적으로, 하부 절연성 피막(1110)은 도48e에 도시된 것과 같이 기판(1100)과 다이어프램(1123)의 암(1123c)의 가요성 부분 사이의 소정 영역으로부터 제거된다. 이 경우에, 슬릿(S) 및 커버 구멍(1161c)의 위치 및 치수는 상부 절연성 피막(1130) 및 하부 절연성 피막(1110)이 암(1123c)의 가요성 부분의 상부 및 하부 부분으로부터 완전히 제거될 때에도 상부 절연성 피막(1130) 및 하부 절연성 피막(1110)이 커버(1161)의 돌출부(1161a)의 양쪽 측면 바로 아래에 커버 지지부(1132)로서 여전히 남아 있고 한편 하부 절연성 피막(1110)이 암(1123c)의 말단 단부 바로 아래에 다이어프램 지지부로서 여전히 남아 있도록 결정된다. 상부 절연성 피막(1130) 및 하부 절연성 피막(1110) 상에서의 등방성 식각으로 인해, 다이어프램(1123)의 암(1123c)의 해머 머리 형상의 말단 단부가 상부 절연성 피막(1130) 및 하부 절연성 피막(1110) 아래에 보유되고 이처럼 지지된다.

마지막으로, 포토리지스트 마스크(R2)가 도41의 반도체 구조물로부터 제거되며, 이것에는 그 다음에 다이싱이 적용되며, 그에 의해 콘덴서 마이크로폰에서 사용하는 센서 다이(1001)의 제조를 완료시킨다. 센서 다이(1001) 및 회로 다이는 (도시되지 않은) 패키지 기판 상으로 본딩되고, 그 다음에, 센서 다이(1001)의 단자, 회로 다이의 단자 그리고 패키지 기판이 함께 전기적으로 연결되고, 그 후, (도시되지 않은) 패키지 커버가 패키지 기판에 부착되며, 그에 의해 콘덴서 마이크로폰의 제조를 완료시킨다. 센서 다이(1001)는 패키지 기판 상으로 본딩되므로, 공동(C1)은 기판(1100)의 후방측 내에서 폐쇄된다.

제2 실시예의 센서 다이(1001)는 다양한 방식으로 추가로 변형될 수 있으므로, 변형예가 도44 내지 도47을 참조하여 설명될 것이다.

(1) 제1 변형예

도44는 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 커버 구멍(1161c)의 형상 및 정렬을 도시하고 있고, 도44는 판(1162)을 도시하지 않은 상태에서의 다이어프램(1123)에 직각 방향으로의 센서 다이(1001)의 평면도이다. 커버 구멍(1161c)은 (그 해머 머리-형상의 말단 단부를 포함하는) 암(1123c) 그리고 다이어프램(1123)의 중심 부분(1123a)에 대향으로 위치되는 커버(1161)의 소정 영역 내에서 정렬될 수 있다. 어떠한 다이어프램 구멍(1123b)도 [다이어프램(1123)을 지지하는] 하부 절연성 피막(1110)에만 연결되는 암(1123c)의 해머 머리-형상의 말단 단부 내에 형성되지 않으며, 그에 의해 암(1123c)의 말단 단부와 커버(1161) 사이에 간극을 형성한다. 도45에 도시된 것과 같이, 커버 지지부(1132)의 내부 윤곽부는 암(1123c)을 포위하도록 성형된다. 도45는 판(1162) 및 커버(1161)를 도시하지 않은 상태에서의 다이어프램(1123)에 직각 방향으로의 센서 다이(1001)의 평면도이다.

(2) 제2 변형예

도46은 판(1162)을 도시하지 않은 상태에서의 다이어프램(1123)에 직각 방향으로의 센서 다이(1001)의 평면도이다. 도47은 판(1162) 및 커버(1161)를 도시하지 않은 상태에서의 다이어프램(1123)에 직각 방향으로의 센서 다이(1001)의 평면도이다.

도46 및 도47에 도시된 것과 같이, 커버 지지부(1132)의 주연 부분(1132d)으로부터 물리적으로 분리되는 복수개의 기둥-형상 부분(1132c)을 추가로 형성하는 것이 가능하다. 즉, 커버 지지부(1132)는 서로로부터 물리적으로 분리되는 주연 부분(1132d) 그리고 기둥-형상 부분(1132c)으로 구성되며, 커버(1161)의 돌출부(1161a)는 기둥-형상 부분(1132c)에 의해 지지된다. 도46에 도시된 것과 같이, 커버 구멍(1161c)은 분리 영역에 대향으로 위치되는 커버(1161)의 소정 영역 내에 추가로 형성되며, 그에 의해 커버 지지부(1132)의 주연 부분(1132d)이 기둥-형상 부분(1132c)으로부터 분리된다.

제2 실시예 및 변형예는 설명적이고 제한적이지 않으므로, 이들은 다양한 방식으로 추가로 변형될 수 있다. 예컨대, 판(1162)과 커버(1161) 사이에 형성된 슬릿(S)의 폭은 반드시 고정 수치로 제한되지는 않으므로, 슬릿(S)은 폭 면에서 부분적으로 넓혀질 수 있다. 추가로, 센서 다이(1001) 내로 회로 다이 내에 설치된 전하 펌프(P) 및 증폭기(A) 등의 위의 소자를 합체하는 것이 가능하며, 그에 의해 원-칩 구조(one-chip structure)의 콘덴서 마이크로폰을 형성한다.

더욱이, 제1 및 제2 실시예에서 한정된 재료 및 치수는 설명적이고 제한적이지 않으며, 제1 및 제2 실시예는 당업자에게 명백할 수 있는 단계의 추가 및 삭제 그리고 단계의 순서의 변화에 대한 설명 없이 설명되었다. 제조 방법에서, 피막 조성, 피막 형성 방법, 피막의 윤곽부를 형성하는 방법 그리고 단계의 순서는 (그 성질이 콘덴서 마이크로폰의 요건에 상응하는) 피막 재료, 피막 두께 그리고 부품 및 구성 요소의 윤곽부를 형성하는 요구 정확도의 조합에 따라 적절하게 결정될 수 있으므로, 이들은 제1 실시예의 위의 설명에 의해 제한되지 않는다.

마지막으로, 본 발명은 반드시 위의 실시예 및 변형예에 제한되지는 않으며, 첨부된 특허청구범위에 의해 한정된 본 발명의 범주 내에서 다양한 방식으로 추가로 변형될 수 있다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 콘덴서 마이크로폰의 MEMS 구조에 대응하는 센서 칩을 도시하는 평면도.

도2는 콘덴서 마이크로폰의 센서 칩의 종단면도.

도3은 콘덴서 마이크로폰의 센서 칩의 분해 사시도.

도4a는 가드를 포함하지 않는 등가 회로를 도시하는 회로도.

도4b는 가드를 포함하는 등가 회로를 도시하는 회로도.

도5는 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제1 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도6은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제2 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도7은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제3 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도8은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제4 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도9는 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제5 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도10은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제6 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도11은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제7 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도12는 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제8 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도13은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제9 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도14는 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제10 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도15는 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제11 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도16은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제12 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도17은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제13 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도18은 콘덴서 마이크로폰의 센서 칩의 세부 구성의 하나의 부분을 도시하는 종단면도.

도19는 콘덴서 마이크로폰의 센서 칩의 세부 구성의 또 다른 부분을 도시하는 종단면도.

도20은 기어형 형상을 갖는 판을 설치하는 내부 공간을 갖는 커버의 변형예를 도시하는 평면도.

도21은 본 발명의 제2 실시예에 따른 콘덴서 마이크로폰 즉 압력 변환기 내 에 포함되는 센서 다이의 구성을 도시하는 평면도.

도22a는 도21에서의 선 A-A를 따라 취해지는 단면도.

도22b는 도21에서의 선 B-B를 따라 취해지는 단면도.

도22c는 도21에서의 선 C-C를 따라 취해지는 단면도.

도22d는 도21에서의 선 D-D를 따라 취해지는 단면도.

도23은 콘덴서 마이크로폰의 센서 다이의 분해 사시도.

도24a는 가드를 포함하지 않는 등가 회로를 도시하는 회로도.

도24b는 가드를 포함하는 등가 회로를 도시하는 회로도.

도25는 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제1 단계를 설명하는 데 사용되는 도21에서의 선 E-E를 따라 취해지는 단면도.

도26은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제2 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도27은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제3 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도28은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제4 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도29는 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제5 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도30은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제6 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도31은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제7 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도32는 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제8 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도33은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제9 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도34는 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제10 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도35는 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제11 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도36은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제12 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도37은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제13 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도38은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제14 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도39는 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제15 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도40은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제16 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도41은 콘덴서 마이크로폰의 제조 방법의 제17 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도42는 센서 다이 내의 다이어프램과 관련하여 커버 내에 형성되는 커버 구멍의 형상 및 정렬을 도시하는 평면도.

도43은 센서 다이 내의 다이어프램의 암 내에 형성되는 다이어프램 구멍의 형상 및 정렬을 도시하는 평면도.

도44는 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 센서 다이 내의 다이어프램과 관련하여 커버 내에 형성되는 커버 구멍의 형상 및 정렬을 도시하는 평면도.

도45는 제2 실시예의 제1 변형예에 따른 센서 다이 내의 다이어프램의 암 내에 형성되는 다이어프램 구멍의 형상 및 정렬을 도시하는 평면도.

도46은 제2 실시예의 제2 변형예에 따른 센서 다이 내의 다이어프램과 관련하여 커버 내에 형성되는 커버 구멍의 형상 및 정렬을 도시하는 평면도.

도47은 제2 실시예의 제2 변형예에 따른 센서 다이 내의 다이어프램의 암 내에 형성되는 다이어프램 구멍의 형상 및 정렬을 도시하는 평면도.

도48a는 다이어프램의 암에 근접한 상부 및 하부 절연성 피막 상에서의 식각 공정의 제1 단계를 설명하는 데 사용되는 도1에서의 선 D-D를 따라 취해지는 단면도.

도48b는 식각 공정의 제2 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도48c는 식각 공정의 제3 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도48d는 식각 공정의 제4 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

도48e는 식각 공정의 제5 단계를 설명하는 데 사용되는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 기판

101: 링-형상의 부재

102: 다이어프램 지지부

103: 가드 절연체

123: 다이어프램

127: 가드 부재

131: 판 지지부

132: 커버 지지부

161: 커버

162: 판

Claims (11)

1. 개구를 갖는 후방 공동을 갖는 기판과;

   평면도에서 후방 공동의 개구를 덮도록 기판 위에 형성되는, 전도 성질을 갖는 다이어프램과;

   다이어프램 위에 형성되고, 다이어프램에 대향으로 위치되는 중심 부분 그리고 방사 방식으로 중심 부분으로부터 연장되는 복수개의 조인트로 구성되는, 전도 성질을 갖는 판과;

   다이어프램으로부터 판을 절연하면서 간극 층이 그 사이에 있는 상태로 다이어프램 위에서 판을 지지하도록 판의 조인트와 결합하는 절연성 지지 층으로서, 절연성 지지 층은 그 내에 공기 층을 포위하는 링-형상의 내부 표면을 갖는, 절연성 지지 층과;

   판을 형성하는 데 사용되는 피막 재료의 적어도 일부를 사용하여 형성되고, 그 내에 판을 포위하도록 링-형상의 내부 표면으로부터 내향으로 돌출하면서 절연성 지지 층과 결합하고, 간극 층이 그 사이에 있는 상태로 다이어프램에 대향으로 위치되는, 커버를 포함하며,

   커버는 슬릿을 통해 판으로부터 전기적으로 분리되고,

   다이어프램은 다이어프램과 판 사이에 형성되는 정전 용량을 변동시키도록 판에 대해 진동하는 진동 변환기.
2. 제1항에 있어서, 복수개의 구멍이 그를 통해 식각액을 전달하도록 판 및 커버 내에 형성되며, 그에 의해 등방성 식각을 통해 간극 층 및 절연성 지지 층을 동시에 형성하는 진동 변환기.
3. 제1항에 있어서, 다이어프램은 판의 중심 부분에 대향으로 위치되는 중심 부분 그리고 방사 방식으로 중심 부분으로부터 연장되는 복수개의 암으로 구성되고, 판의 복수개의 조인트는 평면도에서 다이어프램의 복수개의 암들 사이에 위치되고 절연성 지지 층에 의해 지지되는 진동 변환기.
4. 제1항에 있어서, 절연성 지지 층은 복수개의 기둥형 구조물에 의해 형성되는 진동 변환기.
5. 개구를 갖는 후방 공동을 갖는 기판과; 평면도에서 후방 공동의 개구를 덮도록 기판 위에 형성되는 다이어프램과; 다이어프램 위에 형성되고, 다이어프램에 대향으로 위치되는 중심 부분 그리고 방사 방식으로 중심 부분으로부터 연장되는 복수개의 조인트로 구성되는, 판과; 다이어프램으로부터 판을 절연하면서 간극 층이 그 사이에 있는 상태로 다이어프램 위에서 판을 지지하도록 판의 조인트와 결합하는 절연성 지지 층으로서, 절연성 지지 층은 그 내에 공기 층을 포위하는 링-형상의 내부 표면을 갖는, 절연성 지지 층과; 판을 형성하는 데 사용되는 피막 재료의 적어도 일부를 사용하여 형성되고, 그 내에 판을 포위하도록 링-형상의 내부 표면 으로부터 내향으로 돌출하면서 절연성 지지 층과 결합하고, 간극 층이 그 사이에 있는 상태로 다이어프램에 대향으로 위치되는, 커버를 포함하며, 커버는 슬릿을 통해 판으로부터 전기적으로 분리되는, 진동 변환기를 제조하는 제조 방법이며,

   판 내에 복수개의 판 구멍을 형성하는 단계와;

   커버 내에 복수개의 커버 구멍을 형성하는 단계와;

   절연성 지지 층의 일부를 제거하도록 판 및 커버에 대응하는 마스크를 사용하여 등방성 식각을 수행하며, 그에 의해 판과 다이어프램 사이에 공기 층을 형성하는, 단계를 포함하며,

   복수개의 판 구멍 그리고 복수개의 커버 구멍은 절연성 지지 층으로 식각액을 전달하는 진동 변환기의 제조 방법.
6. 그 표면 상에 개구를 갖는 기판과;

   기판 위에 형성되는 판으로서, 판은 평면도에서 기판의 개구와 중첩하는 중심 부분 그리고 중심 부분으로부터 반경 방향으로 연장되고 기판의 표면에 고정되는 복수개의 조인트로 구성되는, 판과;

   기판과 판 사이에 형성되는 다이어프램으로서, 다이어프램은 판의 중심 부분에 대향으로 위치되는 중심 부분 그리고 평면도에서 판의 조인트와 중첩하지 않도록 중심 부분으로부터 반경 방향으로 연장되고 가요성을 갖는 그 말단 단부가 기판의 표면에 고정되는 복수개의 암으로 구성되며, 그에 의해 다이어프램이 기판과 판 사이의 범위 내에서 중심 부분에 인가되는 압력으로 인해 변형되는, 다이어프램과;

   원주 방향으로 내향으로 돌출하는 복수개의 돌출부를 갖는 커버로서, 커버는 그 돌출부가 함께 인접한 판의 조인트들 사이에 형성되는 절결부 내에 위치되는 방식으로 슬릿이 그 사이에 있는 상태로 판과 결합하도록 성형되지만 판으로부터 물리적으로 분리되는, 커버와;

   다이어프램의 암의 말단 단부보다 중심 부분에 근접한 소정 영역 내에서 기판의 표면과 평행으로 커버를 지지하도록 커버와 다이어프램 사이에 삽입되며, 그에 의해 다이어프램으로부터 커버를 물리적으로 분리하는, 커버 지지부

   를 포함하는 압력 변환기.
7. 제6항에 있어서, 다이어프램은 하부 전도성 피막으로 구성되고, 한편 커버 및 판의 양쪽 모두는 상부 전도성 피막으로 구성되는 압력 변환기.
8. 제6항에 있어서, 복수개의 구멍이 그를 통해 자기-정렬 방식으로 판과 다이어프램 사이의 간극, 커버와 다이어프램 사이의 간극 그리고 커버 지지부를 형성하는 식각에서 사용되는 식각액을 전달하도록 판 및 커버의 양쪽 모두 내에 형성되는 압력 변환기.
9. 개구를 갖는 기판과, 중심 부분 그리고 복수개의 조인트로 구성되고 복수개의 판 구멍을 갖는 판과, 중심 부분 그리고 복수개의 암으로 구성되는 다이어프램과, 복수개의 돌출부 그리고 복수개의 커버 구멍을 갖는 커버와, 기판의 표면과 평 행으로 커버를 지지하도록 커버와 다이어프램 사이에 삽입되는 커버 지지부를 포함하는 압력 변화기의 제조 방법이며,

   기판 상에 하부 절연성 피막을 형성하는 단계와;

   하부 절연성 피막 상에 다이어프램을 형성하는 데 사용되는 하부 전도성 피막을 형성하는 단계와;

   하부 전도성 피막 상에 상부 절연성 피막을 형성하는 단계와;

   상부 절연성 피막 상에 판 및 커버를 형성하는 데 사용되는 상부 전도성 피막을 형성하는 단계와;

   하부 절연성 피막 및 상부 절연성 피막을 부분적으로 제거하도록 기판, 판 및 커버에 대응하는 마스크를 사용하여 등방성 식각을 수행하며, 그에 의해 하부 절연성 피막 및 상부 절연성 피막의 잔여 부분에 의해 커버 지지부를 형성하면서 기판과 다이어프램 사이의 간극 그리고 다이어프램과 판 사이의 간극을 형성하는, 단계

   를 포함하는 압력 변환기의 제조 방법.
10. 제9항에 있어서, 판은 판의 조인트가 커버의 돌출부와 교대로 결합하는 방식으로 슬릿이 그 사이에 있는 상태로 커버 내부측에 위치되는 압력 변환기의 제조 방법.
11. 제9항에 있어서, 복수개의 판 구멍 그리고 복수개의 커버 구멍은 자기-정렬 방식으로 하부 절연성 피막 및 상부 절연성 피막을 사용하여 커버 지지부를 형성하도록 등방성 식각에서 사용하는 식각액을 전달하는 압력 변환기의 제조 방법.

Images