KR20100073051A - 멤스 마이크로폰 및 그 제조 방법 - Google Patents

멤스 마이크로폰 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100073051A
KR20100073051A KR1020080131632A KR20080131632A KR20100073051A KR 20100073051 A KR20100073051 A KR 20100073051A KR 1020080131632 A KR1020080131632 A KR 1020080131632A KR 20080131632 A KR20080131632 A KR 20080131632A KR 20100073051 A KR20100073051 A KR 20100073051A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
acoustic chamber
rear acoustic
substrate
lower electrode
forming
Prior art date
Application number
KR1020080131632A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101065292B1 (ko
Inventor
이재우
박강호
김종대
Original Assignee
한국전자통신연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전자통신연구원 filed Critical 한국전자통신연구원
Priority to KR1020080131632A priority Critical patent/KR101065292B1/ko
Priority to US12/509,411 priority patent/US8175300B2/en
Publication of KR20100073051A publication Critical patent/KR20100073051A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101065292B1 publication Critical patent/KR101065292B1/ko
Priority to US13/434,622 priority patent/US8715514B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/04—Microphones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00134—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems comprising flexible or deformable structures
    • B81C1/00182—Arrangements of deformable or non-deformable structures, e.g. membrane and cavity for use in a transducer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/005—Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R3/00—Circuits for transducers, loudspeakers or microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0228—Inertial sensors
    • B81B2201/0235—Accelerometers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0257—Microphones or microspeakers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0285—Vibration sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/003—Mems transducers or their use

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

본 발명은 멤스(MEMS : Micro Electro Mechanical System) 마이크로폰 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 기판의 상부 공정만을 통해 멤스 마이크로폰을 제작함으로써, 기판의 상하부 공정을 모두 이용하던 종래에 비하여 제조 공정을 단순화할 수 있는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따르면 간단하고 용이한 제조 공정에 의해 제조 공정에서 발생되는 불량을 최소화하여 제조수율을 증대시킬 수 있으며, 멤스 마이크로폰의 내구성을 높여 외부환경에 대한 시스템의 안정성을 높일 수 있다.
멤스 마이크로폰, 후방음향챔버, 후방음향챔버 벤트홀, 하부전극

Description

멤스 마이크로폰 및 그 제조 방법{THE MEMS MICROPHONE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 멤스(MEMS : Micro Electro Mechanical System) 마이크로폰 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 기판의 상부 공정만을 통해 간단하게 제작이 가능한 멤스 마이크로폰 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호 : 2006-S-006-03, 과제명 : 유비쿼터스 단말용 부품 모듈].
마이크로폰(일명 마이크)은 음성을 전기적인 신호로 변환하는 장치로서, 이러한 마이크로폰의 종류에는 다이나믹형, 콘덴서형, 리본형 및 세라믹형 등이 있다. 마이크로폰은 전기, 전자 기술의 급속한 발전과 더불어 그 기술이 크게 향상되었으며, 특히, 소형 유무선 장비들의 개발이 가속화됨에 따라 마이크로폰의 크기가 점점 소형화되어 가고 있는 추세이다. 이에 따라 최근에는 멤스(MEMS : Mico Elector-Mechanical System, 미세가공기술)를 이용한 멤스 마이크로폰이 개발되었다.
멤스 마이크로폰은 크게 압전형(Piezo-type) 및 콘덴서형(Condenser-type)으로 나뉘는데, 음성대역의 우수한 주파수 응답특성 때문에 멤스 마이크로폰은 대부분 콘덴서형이 사용되어 왔다.
도 1은 종래의 콘덴서형 멤스 마이크로폰을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 콘덴서형 멤스 마이크로폰(100)은, 기판(110) 상부에 하부전극(130) 및 진동판(170)을 형성하는 기판 상부 공정과, 기판(110) 하부에 후방음향챔버(190)를 형성하는 기판 하부 공정에 의해 제작된다.
먼저, 기판 상부 공정에 대하여 설명하면, 기판(110) 상부에 하부전극(130)을 형성한 다음, 하부전극(130)에 희생층 제거용 하부전극 홀(130a)을 형성한다. 그리고 하부전극(130) 상부에 소정 두께의 희생층(150)을 형성한 후 그 위에 진동판(170)을 형성한다. 여기에서, 상기 진동판(170)은 절연막(171)과 상부전극(173)으로 구성되며, 진동판 지지대(170a)에 의해 기판(110)에 고정된다.
다음으로, 기판 하부 공정에 대하여 설명하면, 기판(110) 상부에 진동판(170)까지 형성된 후에, 기판(110) 상부를 절연체로 보호하고 벌크형(bulk-type) 미세기계가공(micromachining)을 통해 기판(110) 하부를 식각하여 후방음향챔버(190)를 형성한다. 그 다음, 하부전극 홀(130a)을 통해 희생층(150)을 제거하여 진동 공간(cavity, 150a)을 형성한다.
상술한 바와 같이 종래에는 후방음향챔버(190)를 형성하기 위해 기판 하부 공정이 필수적으로 요구되기 때문에, 공정의 복잡성을 초래하며 많은 공정 절차 때문에 공정의 수율성을 높이는데 제약이 있어 생산성을 향상시키는 것이 어렵다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 기판의 상부 공정만을 통해 간단하게 제작이 가능한 멤스 마이크로폰 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 멤스 마이크로폰은, 기판; 상기 기판 내부에 형성된 후방음향챔버; 상기 기판 상부에 형성되며 상기 후방음향챔버를 형성하기 위한 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀을 포함하는 하부전극; 및 상기 하부전극과 소정의 진동 공간을 사이에 두고 형성되며 상기 진동 공간을 형성하기 위한 희생층 제거용 측면홀을 포함하는 진동판을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 후방음향챔버는 우물 형상의 단면을 가지며, 상기 하부전극과 상기 기판 사이에는 하부 절연막이 더 형성된다.
상기 제1 후방음향챔버 벤트홀은 상기 하부전극의 안쪽에서 상기 하부전극 및 상기 하부 절연막의 일부분을 관통하는 형태로 형성되고, 상기 제2 후방음향챔버 벤트홀은 상기 하부전극의 안쪽에서 바깥쪽까지 확장되어 상기 하부전극 및 상기 하부 절연막의 일부분을 관통하는 형태로 형성되며, 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀에 의해 상기 기판 상부의 소정 영역이 노출된다.
상기 진동판은 진동판 지지대에 의해 상기 기판에 고정되며, 상기 진동판 지 지대는 상기 진동판의 소정 영역이 상기 기판까지 연장된 형태를 갖는다.
상기 희생층 제거용 측면홀은 상기 진동판 지지대 사이의 빈 공간으로, 상기 제 2 후방음향챔버 벤트홀이 형성된 부분에 형성된다.
상기 기판 내부에 상기 하부전극을 지지하기 위한 하부전극 지지대가 더 형성되며, 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀의 크기 및 개수에 따라 상기 진동판의 감쇄상수 크기가 조절된다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 멤스 마이크로폰 제조 방법은, (a) 기판 상부에 하부 절연막 및 하부전극을 순차적으로 형성하는 단계; (b) 상기 하부 절연막 및 상기 하부전극의 일부분을 식각하여 후방음향챔버를 형성하기 위한 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀을 형성하는 단계; (c) 상기 하부전극 상부에 희생층을 형성하는 단계; (d) 상기 희생층 상부에 진동판 지지대 및 희생층 제거용 측면홀을 포함하는 진동판을 형성하는 단계; (e) 상기 희생층 제거용 측면홀을 통해 상기 희생층을 식각하여 소정의 진동 공간을 형성하는 단계; 및 (f) 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀을 통해 상기 기판의 내부를 소정 깊이로 식각하여 후방음향챔버를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 (b) 단계에서 상기 기판 상부의 소정 영역이 노출되도록 상기 하부 절연막 및 상기 하부전극의 일부분을 관통하는 형태로 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀을 형성하되, 상기 하부전극의 안쪽에서 상기 하부 절연막 및 상기 하부전극의 일부분을 관통하는 형태로 상기 제1 후방음향챔버 벤트홀을 형성하고, 상기 하부전극의 안쪽에서 바깥쪽까지 확장하여 상기 하부 절연막 및 상기 하부전극의 일부분 을 관통하는 형태로 상기 제2 후방음향챔버 벤트홀을 형성한다.
상기 (d) 단계에서 상기 진동판의 형성시 상기 진동판의 소정 영역이 상기 기판까지 연장된 형태의 진동판 지지대가 형성됨에 따라 상기 진동판 지지대 사이의 빈 공간에 의해 상기 희생층 제거용 측면홀이 형성되며, 상기 희생층 제거용 측면홀은 상기 제 2 후방음향챔버 벤트홀이 형성된 부분에 형성된다.
상기 (e) 단계에서 상기 희생층 제거용 측면홀을 통해 표면미세기계가공 기술을 이용하여 상기 희생층을 식각하여 소정의 진동 공간을 형성하며, 상기 (f) 단계에서 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀을 중심으로 표면미세기계가공 기술 또는 건식 식각을 이용하여 상기 기판의 내부를 소정 깊이로 식각하여 우물 형태의 단면을 갖는 후방음향챔버를 형성한다. 이 때, 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀을 통해 상기 기판의 내부가 식각됨에 따라 상기 기판 내부에 상기 하부전극을 지지하기 위한 하부전극 지지대가 형성된다.
그리고, 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀의 크기 및 개수를 조절하여 상기 진동판의 감쇄상수 크기를 조절할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판의 상부 공정만을 통해 멤스 마이크로폰을 제작할 수 있으므로, 이에 따라 기판의 상하부 공정을 모두 이용하던 종래에 비하여 제조 공정을 단순화할 수 있다.
따라서, 간단하고 용이한 제조 공정에 의해 제조 공정에서 발생되는 불량을 최소화하여 제조수율을 증대시킬 수 있으며, 멤스 마이크로폰의 내구성을 높여 외부환경에 대한 시스템의 안정성을 높일 수 있다.
게다가, 하부전극에 형성된 후방음향챔버 벤트홀에 의해 진동판의 감쇄계수를 향상시켜 줄 수 있으므로 주파수 응답 특성을 개선할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 멤스 마이크로폰(200)의 구조를 설명하기 위한 도면으로, 본 발명에 따른 멤스 마이크로폰(200)을 서로 다른 각도에서 수직으로 절단한 단면을 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명에 따른 멤스 마이크로폰(200)은, 후방음향챔버(210a)와 하부전극 지지대(210b)가 내부에 형성된 기판(210), 상기 기판(210) 상부에 형성된 하부 절연막(220), 상기 하부 절연막(220)의 중심 상부에 형성된 하부전극(230), 상기 하부전극(230)과 진동 공간(250a)을 사이에 두고 형성된 진동판(270)을 포함한다.
특히, 상기 기판(210) 내에는 우물형의 단면을 가지는 후방음향챔버(210a)와 하부전극(230)을 지지하기 위한 하부전극 지지대(210b)가 형성되어 있으며, 후방음 향챔버(210a)의 상부에는 후방음향챔버(210a)를 형성하기 위한 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀(240a, 240b)이 형성되어 있다.
여기에서, 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀(240a, 240b)은 후방음향챔버(210a)를 형성하는 역할 외에 진동판(270)의 감쇄계수를 향상시켜 주파수 응답 특성을 개선시키는 역할도 한다.
즉, 종래의 콘덴서형 멤스 마이크로폰(100)에서는 후방음향챔버(190)가 기판(110) 하부에 형성되어 있지만, 본 발명의 멤스 마이크로폰(200)에서는 후방음향챔버(210a)가 기판(210) 내부에 형성되어 있다.
이와 같이 후방음향챔버(210a)가 기판(210) 내부에 형성될 수 있는 것은, 상기 진동판(270)의 소정 측면에 형성된 희생층 제거용 측면홀(270b)을 통해 희생층(250)을 식각할 수 있기 때문이며, 이에 대하여는 이하의 설명에서 더 자세히 설명하기로 한다.
이하, 본 발명에 따른 멤스 마이크로폰(200)의 제조 방법에 대하여 더 자세히 설명한다.
도 3a 내지 도 3k는 본 발명에 따른 멤스 마이크로폰(200)을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 3a와 같이 기판(210) 상부에 하부 절연막(220)을 형성하고, 상기 하부 절연막(220)의 중심 상부에 하부전극(230)을 형성한다.
그 다음, 도 3b 및 도 3c와 같이 하부전극(230)과 하부 절연막(220)의 일부분을 관통하는 형태의 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀(240a, 240b)을 형성한다.
여기에서, 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀(240a, 240b)은 후방음향챔버(210a)를 형성할 때 기판(210)의 내부를 식각하는 데 사용되는 홀이며, 이에 대하여 도 4를 참조하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 멤스 마이크로폰(200)에 있어서 후방음향챔버(210a)를 형성하기 위한 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀(240a, 240b)을 설명하기 위한 도면으로, A1-A2선에 따른 단면은 도 3b에 해당하며, B1-B2선에 따른 단면은 도 3c에 해당한다.
도 4를 참조하면, 하부전극(230)과 하부 절연막(220)을 관통하여 소정 개수의 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀(240a, 240b)이 소정 간격으로 형성되어 있다.
상기 제1 후방음향챔버 벤트홀(240a)은 하부전극(230)의 안쪽에서 기판(210) 상부의 소정 영역이 노출되는 형태로 형성되며, 상기 제2 후방음향챔버 벤트홀(240b)은 하부전극(230)의 안쪽에서 바깥쪽까지 확장되어 기판(210) 상부의 소정 영역이 노출되는 형태로 형성된다.
여기에서, 상기 제2 후방음향챔버 벤트홀(240b)을 하부전극(230)의 바깥쪽까지 확장하여 형성하는 이유는, 후방음향챔버(210a)의 형성시 기판(210) 내부를 보다 용이하게 식각 및 가공하기 위해서이다.
한편, 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀(240a, 240b)의 크기 및 개수에 따라 이후에 형성되는 진동판(270)의 감쇄상수가 달라질 수 있으므로, 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀(240a, 240b)의 크기 및 개수를 조절하여 상기 진동판(270)의 감쇄상수 크기를 조절하여 주파수 응답특성을 개선시킬 수도 있다.
다음으로, 도 3d와 같이 하부 절연막(220) 및 하부전극(230)이 순차적으로 적층된 기판(210) 위에 희생층(250)을 형성한다.
다음으로, 도 3e 내지 도 3g와 같이 희생층(250)의 상부에 절연막(271) 및 상부전극(273)을 순차적으로 적층하여 진동판(270)을 형성한다.
이 때, 진동판(270)을 기판(210)에 고정하기 위한 진동판 지지대(270a)와 희생층(250)의 식각을 위한 희생층 제거용 측면홀(270b)을 함께 형성한다.
여기에서, 상기 진동판 지지대(270a)는 희생층(250)의 측면을 따라 진동판(270)이 기판(210)까지 연장된 형태로 형성되며, 상기 진동판(270)이 기판(210)까지 연장되지 않은 영역은 희생층 제거용 측면홀(270b)이 된다.
상기 진동판 지지대(270a)와 희생층 제거용 측면홀(270b)에 대하여 도 5를 참조하여 더 자세히 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 멤스 마이크로폰(200)에 있어서 진동판 지지대(270a)와 희생층 제거용 측면홀(270b)을 포함하는 진동판(270)을 설명하기 위한 도면으로, C1-C2선에 따른 단면은 도 3e에 해당하고, D1-D2선에 따른 단면은 도 3f에 해당하며, E1-E2선에 따른 단면은 도 3g에 해당한다.
도 5를 참조하면, 진동판 지지대(270a)는 기판(210)까지 연장되어 진동판(270)을 기판(210)에 고정시키며, 진동판 지지대(270a) 사이의 빈 공간, 다시 말해서 진동판 지지대(270a)가 형성되지 않은 영역은 희생층 제거용 측면홀(270b)이 된다.
이 때, 상기 희생층 제거용 측면홀(270b)은 상기 제2 후방음향챔버 벤트 홀(240b)이 형성된 부분에 형성되는 것이 바람직한데, 그 이유는 후방음향챔버(210a)의 형성시 기판(210) 내부를 보다 용이하게 식각 및 가공하기 위해서다.
다음으로, 희생층 제거용 측면홀(270b)을 통해 표면미세기계가공 공정으로 희생층(250)을 제거하여(도 3f 및 도 3g 참조), 도 3h 및 도 3i와 같이 진동판(270)이 자유롭게 진동할 수 있는 진동 공간(250a)을 형성한다.
이와 같은 단계를 거치면, 도 3h 및 도 3i와 같이 후방음향챔버(210a)를 형성하기 위한 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀(240a, 240b)이 드러난다.
마지막으로, 도 3j 및 도 3k와 같이 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀(240a, 240b)을 통해 표면미세기계가공법으로 기판(210)의 내부를 식각하여 기판(210) 내부에 우물형의 단면을 갖는 후방음향챔버(210a)를 형성한다.
이 때, 도 3j 및 도 3k와 같이 희생층 제거용 측면홀(270b)에 의해 측면이 개방된 형태가 되므로, 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀(240a, 240b)을 통해 기판(210)의 내부를 쉽게 식각할 수 있으며, 특히 제2 후방음향챔버 벤트홀(240b)의 폭이 제1 후방음향챔버 벤트홀(240a)의 폭 보다 넓으므로, 제2 후방음향챔버 벤트홀(240b)을 통해 기판(210)의 내부를 보다 쉽게 식각할 수 있다.
한편, 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀(240a, 240b)을 통해 기판(210)의 내부가 식각됨에 따라 기판(210) 내부에는 하부전극(230)을 지지하기 위한 하부전극 지지대(210b)가 형성된다.
상기와 같은 과정에 의해 형성되는 후방음향챔버(210a)의 크기는 정전용량의 변화량을 감지하는 하부전극(230)의 전체 넓이에 따라 결정되며, 깊이는 일정 간격 으로 하부전극(230)을 고정하고 있는 하부전극 지지대(210b)를 형성할 수 있는 최대 깊이에 따라 결정된다.
본 실시예에서는 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀(240a, 240b)을 통해 표면미세기계가공 공정을 이용하여 후방음향챔버(210a)를 형성하였지만, 별도의 마스크공정 없이 단순한 건식에칭(dry-eching)에 의해 후방음향챔버(210a)를 형성할 수도 있다.
상술한 바와 같이 종래에는 후방음향챔버(190)를 형성할 때 기판 하부 공정이 필수적으로 요구되는 반면, 본 발명에서는 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀(240a, 240b)을 통한 기판 상부 공정만으로 후방음향챔버(210a)를 간단하게 제작할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 기판의 상부 공정만을 통해 멤스 마이크로폰을 제작할 수 있으므로, 기판의 상하부 공정을 모두 이용하는 종래에 비하여 제조 공정을 단순화할 수 있으며, 이에 따라 제조 과정에서 발생되는 불량을 최소화하여 제조수율을 증대시킬 수 있다.
또한, 하부전극 지지대(210b)에 의해 멤스 마이크로폰의 내구성을 높여 외부환경에 대한 시스템의 안정성을 높일 수 있으며, 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀(240a, 240b)에 의해 진동판(270)의 감쇄계수를 향상시켜 줄 수 있으므로 주파수 응답 특성을 개선할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보 다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것으로, 본 발명의 범위가 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 다른 형태로 변형이 가능함은 물론이다.
도 1은 종래의 콘덴서형 멤스 마이크로폰을 나타낸 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 멤스 마이크로폰의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 내지 도 3k는 본 발명에 따른 멤스 마이크로폰을 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 멤스 마이크로폰에 있어서 후방음향챔버를 형성하기 위한 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 멤스 마이크로폰에 있어서 진동판 지지대와 희생층 제거용 측면홀을 포함하는 진동판을 설명하기 위한 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100, 200 : 종래의 멤스 마이크로폰, 본 발명의 멤스 마이크로폰
110, 210 : 기판
190 : 종래의 후방음향챔버
210a : 본 발명의 후방음향챔버
210b : 하부전극 지지대
220 : 하부 절연막
130, 230 : 하부전극
240a, 240b : 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀
150, 250 : 희생층
150a, 250a : 진동 공간
170, 270 : 진동판
270a, 270b : 진동판 지지대, 희생층 제거용 측면홀
171, 271 : 절연막
173, 273 : 상부전극

Claims (20)

  1. 기판;
    상기 기판 내부에 형성된 후방음향챔버;
    상기 기판 상부에 형성되며, 상기 후방음향챔버를 형성하기 위한 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀을 포함하는 하부전극; 및
    상기 하부전극과 소정의 진동 공간을 사이에 두고 형성되며, 상기 진동 공간을 형성하기 위한 희생층 제거용 측면홀을 포함하는 진동판을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 후방음향챔버는 우물 형상의 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 하부전극과 상기 기판 사이에 하부 절연막이 더 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 후방음향챔버 벤트홀은 상기 하부전극의 안쪽에서 상기 하부전극 및 상기 하부 절연막의 일부분을 관통하는 형태로 형성되고,
    상기 제2 후방음향챔버 벤트홀은 상기 하부전극의 안쪽에서 바깥쪽까지 확장되어 상기 하부전극 및 상기 하부 절연막의 일부분을 관통하는 형태로 형성되며,
    상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀에 의해 상기 기판 상부의 소정 영역이 노출되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 진동판은 진동판 지지대에 의해 상기 기판에 고정되며, 상기 진동판 지지대는 상기 진동판의 소정 영역이 상기 기판까지 연장된 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 희생층 제거용 측면홀은 상기 진동판 지지대 사이의 빈 공간인 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 희생층 제거용 측면홀은 상기 제 2 후방음향챔버 벤트홀이 형성된 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 내부에 상기 하부전극을 지지하기 위한 하부전극 지지대가 더 형성된 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀의 크기 및 개수에 따라 상기 진동판의 감쇄상수 크기가 조절되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  10. (a) 기판 상부에 하부 절연막 및 하부전극을 순차적으로 형성하는 단계;
    (b) 상기 하부 절연막 및 상기 하부전극의 일부분을 식각하여 후방음향챔버를 형성하기 위한 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀을 형성하는 단계;
    (c) 상기 하부전극 상부에 희생층을 형성하는 단계;
    (d) 상기 희생층 상부에 진동판 지지대 및 희생층 제거용 측면홀을 포함하는 진동판을 형성하는 단계;
    (e) 상기 희생층 제거용 측면홀을 통해 상기 희생층을 식각하여 소정의 진동 공간을 형성하는 단계; 및
    (f) 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀을 통해 상기 기판의 내부를 소정 깊이로 식각하여 후방음향챔버를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,
    상기 기판 상부에 하부 절연막을 형성한 후 상기 하부 절연막의 중심 상부에 상기 하부전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,
    상기 기판 상부의 소정 영역이 노출되도록 상기 하부 절연막 및 상기 하부전극의 일부분을 관통하는 형태로 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀을 형성하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,
    상기 하부전극의 안쪽에서 상기 하부 절연막 및 상기 하부전극의 일부분을 관통하는 형태로 상기 제1 후방음향챔버 벤트홀을 형성하는 제1 단계;
    상기 하부전극의 안쪽에서 바깥쪽까지 확장하여 상기 하부 절연막 및 상기 하부전극의 일부분을 관통하는 형태로 상기 제2 후방음향챔버 벤트홀을 형성하는 제2 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  14. 제 10항에 있어서, 상기 (d) 단계에서,
    상기 진동판의 형성시, 상기 진동판의 소정 영역이 상기 기판까지 연장된 형태의 진동판 지지대가 형성됨에 따라 상기 진동판 지지대 사이의 빈 공간에 의해 상기 희생층 제거용 측면홀이 형성되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 (d) 단계에서,
    상기 희생층 제거용 측면홀을 상기 제 2 후방음향챔버 벤트홀이 형성된 부분에 형성하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  16. 제 10항에 있어서, 상기 (e) 단계에서,
    상기 희생층 제거용 측면홀을 통해 표면미세기계가공 기술을 이용하여 상기 희생층을 식각하여 소정의 진동 공간을 형성하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  17. 제 10항에 있어서, 상기 (f) 단계에서,
    상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀을 중심으로 표면미세기계가공 기술 또는 건식 식각을 이용하여 상기 기판의 내부를 소정 깊이로 식각하여 후방음향챔버를 형성하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 후방음향챔버의 단면이 우물형태가 되도록 상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀을 통해 상기 기판의 내부를 소정 깊이로 식각하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀을 통해 상기 기판의 내부가 식각됨에 따라 상기 기판 내부에 상기 하부전극을 지지하기 위한 하부전극 지지대가 형성되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  20. 제 10항에 있어서,
    상기 제1, 2 후방음향챔버 벤트홀의 크기 및 개수를 조절하여 상기 진동판의 감쇄상수 크기를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
KR1020080131632A 2008-12-22 2008-12-22 멤스 마이크로폰 및 그 제조 방법 KR101065292B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080131632A KR101065292B1 (ko) 2008-12-22 2008-12-22 멤스 마이크로폰 및 그 제조 방법
US12/509,411 US8175300B2 (en) 2008-12-22 2009-07-24 Micro-electromechanical systems (MEMS) microphone and method of manufacturing the same
US13/434,622 US8715514B2 (en) 2008-12-22 2012-03-29 Micro-electromechanical systems (MEMS) microphone and method of manufacturing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080131632A KR101065292B1 (ko) 2008-12-22 2008-12-22 멤스 마이크로폰 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100073051A true KR20100073051A (ko) 2010-07-01
KR101065292B1 KR101065292B1 (ko) 2011-09-19

Family

ID=42266154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080131632A KR101065292B1 (ko) 2008-12-22 2008-12-22 멤스 마이크로폰 및 그 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
US (2) US8175300B2 (ko)
KR (1) KR101065292B1 (ko)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8526193B2 (en) 2011-03-08 2013-09-03 Samsung Display Co., Ltd. Display apparatus and method of fabricating the same
US8705777B2 (en) 2011-10-12 2014-04-22 Electronics And Telecommunications Research Institute MEMS microphone and method of manufacturing the same
KR20170121956A (ko) * 2016-04-26 2017-11-03 주식회사 동부하이텍 멤스 마이크로폰 및 이의 제조 방법
US10158949B2 (en) 2016-04-26 2018-12-18 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10412504B2 (en) 2016-04-26 2019-09-10 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10544038B2 (en) 2017-08-09 2020-01-28 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10681472B2 (en) 2017-09-11 2020-06-09 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10735867B2 (en) 2017-09-11 2020-08-04 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10735866B2 (en) 2017-09-11 2020-08-04 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10785557B2 (en) 2016-06-13 2020-09-22 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10993041B2 (en) 2017-08-09 2021-04-27 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009231951A (ja) * 2008-03-19 2009-10-08 Panasonic Corp マイクロホン装置
KR20120061422A (ko) * 2010-12-03 2012-06-13 한국전자통신연구원 멤스 음향 센서
JP5338825B2 (ja) * 2011-02-23 2013-11-13 オムロン株式会社 音響センサ及びマイクロフォン
CN102158789B (zh) * 2011-03-15 2014-03-12 迈尔森电子（天津）有限公司 Mems麦克风结构及其形成方法
US9002037B2 (en) 2012-02-29 2015-04-07 Infineon Technologies Ag MEMS structure with adjustable ventilation openings
US8983097B2 (en) 2012-02-29 2015-03-17 Infineon Technologies Ag Adjustable ventilation openings in MEMS structures
DE102012212112A1 (de) * 2012-07-11 2014-01-30 Robert Bosch Gmbh Bauelement mit einer mikromechanischen Mikrofonstruktur
US9181086B1 (en) 2012-10-01 2015-11-10 The Research Foundation For The State University Of New York Hinged MEMS diaphragm and method of manufacture therof
US9618653B2 (en) 2013-03-29 2017-04-11 Stmicroelectronics Pte Ltd. Microelectronic environmental sensing module
US9082681B2 (en) 2013-03-29 2015-07-14 Stmicroelectronics Pte Ltd. Adhesive bonding technique for use with capacitive micro-sensors
US9176089B2 (en) 2013-03-29 2015-11-03 Stmicroelectronics Pte Ltd. Integrated multi-sensor module
US9000542B2 (en) 2013-05-31 2015-04-07 Stmicroelectronics Pte Ltd. Suspended membrane device
US9024396B2 (en) 2013-07-12 2015-05-05 Infineon Technologies Ag Device with MEMS structure and ventilation path in support structure
CN103402162A (zh) * 2013-07-23 2013-11-20 上海集成电路研发中心有限公司 具有凹凸结构振动膜的电容式硅麦克风及其制备方法
CN103686569A (zh) * 2013-12-31 2014-03-26 上海集成电路研发中心有限公司 下电极设有支撑柱的电容式硅麦克风及其制备方法
US9344808B2 (en) * 2014-03-18 2016-05-17 Invensense, Inc. Differential sensing acoustic sensor
DE112016003649T5 (de) * 2015-08-10 2018-05-09 Knowles Electronics, Llc Vorrichtung mit mehreren MEMS-Motoren mit gemeinsamer Entlüftung
US10429330B2 (en) 2016-07-18 2019-10-01 Stmicroelectronics Pte Ltd Gas analyzer that detects gases, humidity, and temperature
US10254261B2 (en) 2016-07-18 2019-04-09 Stmicroelectronics Pte Ltd Integrated air quality sensor that detects multiple gas species
US10557812B2 (en) 2016-12-01 2020-02-11 Stmicroelectronics Pte Ltd Gas sensors
GB2565375A (en) * 2017-08-11 2019-02-13 Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd MEMS devices and processes
CN111669690A (zh) * 2020-07-10 2020-09-15 瑞声科技（南京）有限公司 一种压电式麦克风及其制备工艺
CN112118522B (zh) * 2020-09-29 2022-04-29 瑞声声学科技(深圳)有限公司 Mems麦克风
CN112995885B (zh) * 2021-04-20 2021-08-13 中芯集成电路制造(绍兴)有限公司 麦克风及其制造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5573679A (en) * 1995-06-19 1996-11-12 Alberta Microelectronic Centre Fabrication of a surface micromachined capacitive microphone using a dry-etch process
WO2003047307A2 (en) * 2001-11-27 2003-06-05 Corporation For National Research Initiatives A miniature condenser microphone and fabrication method therefor
US7253016B2 (en) * 2002-05-15 2007-08-07 Infineon Technologies Ag Micromechanical capacitive transducer and method for producing the same
US7358151B2 (en) * 2004-12-21 2008-04-15 Sony Corporation Microelectromechanical system microphone fabrication including signal processing circuitry on common substrate
KR100685092B1 (ko) * 2005-03-14 2007-02-22 주식회사 케이이씨 Ｍｅｍｓ 공정을 이용한 마이크로폰 및 그 제조 방법
JP4715260B2 (ja) 2005-03-23 2011-07-06 ヤマハ株式会社 コンデンサマイクロホンおよびその製造方法
US7825484B2 (en) * 2005-04-25 2010-11-02 Analog Devices, Inc. Micromachined microphone and multisensor and method for producing same
US7885423B2 (en) * 2005-04-25 2011-02-08 Analog Devices, Inc. Support apparatus for microphone diaphragm
TW200746868A (en) * 2006-02-24 2007-12-16 Yamaha Corp Condenser microphone
GB0605576D0 (en) * 2006-03-20 2006-04-26 Oligon Ltd MEMS device
ATE471635T1 (de) * 2006-03-30 2010-07-15 Sonion Mems As Akustischer einchip-mems-wandler und herstellungsverfahren
KR100901777B1 (ko) 2006-12-06 2009-06-11 한국전자통신연구원 유연 스프링형 진동판을 갖는 콘덴서 마이크로폰 및 그제조방법
CN101346014B (zh) 2007-07-13 2012-06-20 清华大学 微机电系统麦克风及其制备方法
KR100924674B1 (ko) 2007-09-18 2009-11-03 (주) 알에프세미 커패시터형 실리콘 멤스 마이크로폰
KR100977826B1 (ko) 2007-11-27 2010-08-27 한국전자통신연구원 멤스 마이크로폰 및 그 제조 방법

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8526193B2 (en) 2011-03-08 2013-09-03 Samsung Display Co., Ltd. Display apparatus and method of fabricating the same
US9310605B2 (en) 2011-03-08 2016-04-12 Samsung Display Co., Ltd. Method of fabricating a display apparatus
US8705777B2 (en) 2011-10-12 2014-04-22 Electronics And Telecommunications Research Institute MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10412504B2 (en) 2016-04-26 2019-09-10 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10158952B2 (en) 2016-04-26 2018-12-18 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10158949B2 (en) 2016-04-26 2018-12-18 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
KR20170121956A (ko) * 2016-04-26 2017-11-03 주식회사 동부하이텍 멤스 마이크로폰 및 이의 제조 방법
US10785557B2 (en) 2016-06-13 2020-09-22 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10544038B2 (en) 2017-08-09 2020-01-28 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10993041B2 (en) 2017-08-09 2021-04-27 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10681472B2 (en) 2017-09-11 2020-06-09 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10735867B2 (en) 2017-09-11 2020-08-04 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same
US10735866B2 (en) 2017-09-11 2020-08-04 Db Hitek Co., Ltd. MEMS microphone and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101065292B1 (ko) 2011-09-19
US8715514B2 (en) 2014-05-06
US8175300B2 (en) 2012-05-08
US20120187077A1 (en) 2012-07-26
US20100158281A1 (en) 2010-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101065292B1 (ko) 멤스 마이크로폰 및 그 제조 방법
US9888324B2 (en) Capacitive micro-electro-mechanical system microphone and method for manufacturing the same
US9078068B2 (en) Microphone with aligned apertures
US20170311082A1 (en) System and Method for a Microphone
KR102370645B1 (ko) 멤스 마이크로폰 및 이의 제조 방법
US8705777B2 (en) MEMS microphone and method of manufacturing the same
US20120139066A1 (en) Mems microphone
KR101379680B1 (ko) 듀얼 백플레이트를 갖는 ｍｅｍｓ 마이크로폰 및 제조방법
KR100977826B1 (ko) 멤스 마이크로폰 및 그 제조 방법
US9712924B2 (en) Microphone and method of manufacturing the same
JP2008099212A (ja) コンデンサマイクロホン及びその製造方法
JP2014090514A (ja) マイクロメカニカルマイクロフォン構造体を有する素子、および、マイクロメカニカルマイクロフォン構造体を有する素子の製造方法
KR20190028874A (ko) 멤스 마이크로폰 및 이의 제조 방법
KR20060099627A (ko) Ｍｅｍｓ 공정을 이용한 마이크로폰 및 그 제조 방법
CN105530578A (zh) 传声器及制造传声器的方法
CN110958513A (zh) 麦克风及其制造方法
US20160112802A1 (en) Microphone and method of manufacturing the same
KR102322258B1 (ko) 마이크로폰 및 그 제조 방법
CN106608614B (zh) Mems结构的制造方法
EP3177038B1 (en) Mems microphone
KR102175410B1 (ko) 마이크로폰 및 그 제조방법
KR20140028467A (ko) 멤스 음향 센서 및 그 제조 방법
KR101300749B1 (ko) 음향 센서 및 이의 제조 방법
CN112689229B (zh) 硅基麦克风及其制造方法
CN212572962U (zh) 一种压电式mems麦克风

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140827

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150827

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160826

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170828

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190826

Year of fee payment: 9