KR20160140489A - 미세 기계 구조체 및 그것을 제조하는 방법 - Google Patents

미세 기계 구조체 및 그것을 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

미세 기계 구조체는 기판 및 기판에 배열된 기능 구조체를 포함한다. 기능 구조체는 기능 영역에 대해 작용하는 힘에 응답하여 기판에 대해 편향가능한 기능 영역을 포함한다. 기능 구조체는 탄소 층 배열을 포함하고, 탄소 층 배열의 기초 물질은 탄소 물질이다.

Description

미세 기계 구조체 및 그것을 제조하는 방법{MICROMECHANICAL STRUCTURE AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
본 발명은 미세 기계 구조체에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 탄소-함유 박막을 포함하는 미세 기계 구조체 멤브레인에 관한 것이다.
MEMS(microelectromechanical system) 또는 MMS(micromechanical system/structure) 라는 용어는 때때로 전기적 및 기계적 구성요소들을 결합하는 소형 집적 디바이스 또는 시스템을 지칭하는데 이용된다. 미세 기계 부분에 초점을 맞출 때, "미세 기계 시스템"이라는 용어는 하나 이상의 미세 기계 요소, 및 가능하게는, 반드시 그러한 것은 아니지만, 전기 구성요소 및/또는 전자 구성요소를 포함하는 소형 집적 디바이스 또는 시스템을 기술하는데 이용될 수 있다.
미세 기계 시스템은, 예를 들면, 액츄에이터(acturtor), 변환기(transducer) 또는 센서, 예를 들면, 압력 센서로서 이용될 수 있다. 압력 센서는 요즘에는 자동차 전자 장치 및 소비재 전자 장치에서의 대량 생산 제품이다. 수많은 이들 응용 기기들에 있어서, 센서가 ASIC(application-specific integrated circuit)에 통합되어 있는 시스템이 사용된다. 예를 들어, Infineon Technologies AG는 사이드 에어백 센서로서 그러한 시스템을 제공한다.
특히, 미세 기계 시스템의 기계적으로 활성인 요소는, 통상적으로 리세스, 빔, 캔틸레버, 언더컷, 캐비티 등과 같은 비교적 복잡한 구조체를 요구할 수 있다. 어쩌면 비교적 많은 수의 제조 단계가 요구될 수도 있다. 더욱이, 미세 기계 시스템을 제조하는데 이용된 프로세스는 예를 들면, 전기 및/또는 전자 구성요소를 생성하는데 이용되는 가능한 후속 제조 단계와 호환될 필요가 있을 수 있다.
MMS는 멤브레인과 같은 편향가능 구조체(deflectable structure)를 포함할 수 있다. MEMS는 그 편향가능 구조체가 전기적으로 편향될 수 있는 하나 이상의 미세 기계 구조체를 포함할 수 있다(액츄에이터). 대안적으로 또는 추가적으로, MEMS는 MMS의 편향가능 구조체의 편향에 응답하여 전기 신호를 제공할 수 있다(센서). 편향된 구조체의 이동은 기계적 스트레스를 초래할 수 있다. 따라서, 개선된 내구성 및/또는 편향 성능을 갖는 미세 기계 구조체를 제공할 필요가 있다.
본 발명자들은 탄소 물질이 기능 구조체(functional structure) 또는 편향가능한 기능 영역(functional region)의 기초 물질(basis material)인 경우, 또는 탄소 물질이 그 층의 기초 물질인 경우에 미세 기계 구조체의 내구성 및/또는 편향 성능이 개선될 수 있음을 발견하였다.
실시예는 기판 및 기판에 배열된 기능 구조체를 포함하는 미세 기계 구조체를 제공한다. 기능 구조체는 기능 영역에 대해 작용하는 힘에 응답하여 기판에 대해 편향가능한 기능 영역을 포함한다. 기능 구조체는 탄소 층 배열(carbon layer arrangement)을 포함하고, 탄소 층 배열의 기초 물질은 탄소 물질이다.
다른 실시예는 기판 및 기판에 배열된 기능 구조체를 포함하는 미세 기계 구조체를 제공한다. 기능 구조체는 기능 영역에 대해 작용하는 힘에 응답하여 기판에 대해 편향가능한 기능 영역을 포함한다. 기능 구조체는 베이스 층 배열(base layer arrangement) 및 기능 층을 포함한다. 기능 층의 기초 물질은 탄소 물질이다.
다른 실시예는 미세 기계 구조체를 제조하는 방법을 제공한다. 방법은 기판을 제공하고, 기판에 기능 구조체를 배열하여, 기능 구조체의 기능 영역이 기능 영역에 대해 작용하는 힘에 응답하여 기판에 대해 편향가능하게 하는 것을 포함한다. 기능 구조체는 탄소 층 배열을 포함하고, 탄소 층 배열의 기초 물질은 탄소 물질이다.
다른 실시예는 미세 기계 구조체를 제조하는 방법을 제공한다. 방법은 기판을 제공하고, 기판에 기능 구조체를 배열하는 것을 포함하고, 기능 구조체는 베이스 층 배열 및 기능 층을 포함하고, 기능 층의 기초 물질은 탄소 물질이다. 기능 구조체는 기능 구조체의 기능 영역이 기능 영역에 대해 작용하는 힘에 응답하여 기판에 대해 편향가능하도록 배열된다.
다른 실시예는 미세 기계 음향 변환기(micromechanical sound transducer)를 제공한다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 기술된다.
도 1은 실시예에 따른 미세 기계 구조체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 2는 실시예에 따른, 탄소 층 배열의 개략적인 측면도 및 탄소 물질의 상이한 유형의 혼성(hybridization)을 갖는 부분들 사이의 상이한 관계를 도시하는 플롯을 도시한다.
도 3a-d는 실시예에 따른, 탄소 층 배열의 가능한 구현의 개략적인 평면도 또는 저면도를 각각 도시한다.
도 4a는 실시예에 따른, 육각형 형상을 포함하는 리세스를 포함하는 기능 영역의 개략적인 투시도를 도시한다.
도 4b는 실시예에 따른, 리세스가 둥근 형상을 포함하는 기능 영역의 개략적인 투시도를 도시한다.
도 5는 도 1에 도시된 미세 기계 구조체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 6a는 일시예에 따른 다른 미세 기계 구조체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 6b는 실시예에 따른, 구조화된 탄소 층 배열을 포함하는 다른 미세 기계 구조체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 7a는 실시예에 따른, 도 6a에 도시된 미세 기계 구조체를 처리할 때에 얻어질 수 있는 미세 기계 구조체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 7b는 실시예에 따른, 도 7a에 도시된 탄소 층 배열의 일부를 제거할 때에 얻어질 수 있는 미세 기계 구조체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 8a는 실시예에 따른, 기판 및 기판에 배열된 기능 구조체를 포함하는 미세 기계 구조체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 8b는 실시에에 따른, 예를 들면, 도 8a에 도시된 기능 구조체의 일부를 제거할 때에 얻어질 수 있는 미세 기계 구조체의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 9a는 실시예에 따른 층들의 스택의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 9b는 실시예에 따른, 구조화된 층을 포함하는 층들의 스택의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 10a는 실시예에 따른, 도 9a에 도시된 스택에 비교할 때 상이한 수의 층을 포함하는 층들의 스택의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 10b는 실시예에 따른, 도 10a에 도시된 층들의 스택에 비교할 때 구조화된 층을 포함하는 다른 층들의 스택의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 11a-p는 실시예에 따른 기능 구조체의 개략적인 평면도 또는 저면도를 각각 도시한다.
도 12a-i는 실시예에 따른 기능 영역의 가능한 구현의 개략적인 평면도 또는 저면도를 각각 도시한다.
도 13a는 실시예에 따른 미세 기계 음향 변환기의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 13b는 실시예에 따른 다른 미세 기계 음향 변환기의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 14는 탄소-수소의 3상 상태도를 도시한다.
도 15는 실시예에 따른, 미세 기계 구조체를 제조하는 방법의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도 16은 실시예에 따른, 도 15에 도시된 방법의 단계 동안에 이용될 수 있는 방법의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도 17은 실시예에 따른, 미세 기계 구조체를 제조하는 다른 방법의 흐름도를 개략적으로 도시한다.
도 18은 실시예에 따른, 도 17에 도시된 방법의 단계 동안에 이용될 수 있는 방법의 개략적인 흐름도를 도시한다.
첨부 도면을 이용하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기 전에, 도면에 있어서 동일하거나 또는 기능적으로 동일한 요소들에는 동일한 참조 번호가 주어지며, 동일하거나 또는 유사한 참조 번호가 제공된 요소들에 대한 반복된 설명은 일반적으로 생략됨을 주지해야 한다. 그러므로, 동일한 참조 번호를 갖는 요소들에 대해 제공된 설명은 서로간에 교환가능 및 적용가능하다.
통상적으로, MEMS로서 실현된 마이크로폰 및/또는 마이크로 스피커는 실리콘 기술로 제조된다. 실리콘 미세 기계 가공된 마이크로폰은 음장(sound field)에서 이동하는 플렉시블 멤브레인 및 백플레이트라고 지칭되는 정적 천공 전극(static perforated electrode)을 포함하는 용량성 변환기(capacitive transducer)이다. 과도한 압력의 개념에서, 멤브레인은 10 바아(bar)까지의 압력 차이를 겪을 수 있다. 그러한 경우, 전형적인 멤브레인은, 각각 멤브레인이 허용할 수 있는(브레이크 저항) 최대 기계적 부하인 그들의 파괴 강도(fracture strength)가 초과되기 때문에, 부러진다.
상보적 변환기(complementary transducer)는 큰 공기 변위 및 그에 따른 수용가능한 음압을 구동하기 위해, 예를 들면, 용량성 액츄에이션에 의해 큰 스트로크 변위가 달성되도록 액츄에이팅될 필요가 있는 마이크로 스피커이다.
음향 변환기의 멤브레인과 같은 미세 기계 구조체의 편향가능 구성요소는 클램핑, 즉, 고정된(클램핑된) 부분에 고정 및 캔틸레버되고(cantilevered), 또는 편향가능 부분에서 진동가능하거나 편향가능할 수 있다. 따라서, 멤브레인은 캔틸레버형 구조체로서 표기될 수 있다.
편향가능 구성요소는 편향 동안에 기계적으로 스트레스가 가해진다(stressed). 기계적 스트레스는, 예를 들면, 물리적 압박(material strains)으로 인해 발생될 수 있다. 예를 들어, 캔틸레버 빔의 물질 스트레스는 그 클램핑된 부분에 인접한 캔틸레버 빔의 끝에서 최대일 수 있다. 더욱이, 기계적 스트레스는, 예를 들면, 다른 구성요소 또는 기판에 인접한 편향가능 구성요소의 부분들에서 발생될 수 있다. 그러한 인접하는 부분들은 다른 구성요소에 대한 거리가 짧은 영역들 및/또는 클램핑 부분이 끝나는 영역들, 캔틸레버된 빔의 편향가능 단부와 같은 높은 변형 진폭을 나타내는 편향가능 구성요소의 영역들 또는 부분들에 위치될 수 있다.
또한, 편향가능 구성요소의 다른 파라미터가 적응되도록 요구될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인은 전기 전류에 대한 전도율(conductivity)을 포함하도록 요구될 수 있다. 전도율은 국지적으로 또는 전체적으로, 즉, 완성된 구조체에서, 증가(전기 저항보다 낮음) 또는 감소(전기 저항보다 높음)되도록 요구될 수 있다.
탄소 물질의 파라미터는 탄소 물질을 갖는 화합물(compound)을 형성하는 다른 물질을 적용함으로써 적응될 수 있다. 예를 들어, 탄소 물질은 홀(hole) 및/또는 전자의 생성을 적응시키도록 도핑될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 탄소 물질의 혼성의 유형이 탄소 물질의 기계적 및/또는 전기적 특성에 영향을 미칠 수 있다. 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 구조체 또는 층의 기초 물질로서 탄소 물질을 유지하면서, 탄소 물질의 하나 이상의 특성이 적응될 수 있다. 이것은 구조체의 높은 유연성(flexibility)을 허용할 수 있다.
탄소의 경도(hardness), 강도(stiffness) 및/또는 전도율은 다른 물질을 추가함으로써 바뀔 수 있다. 다른 물질은 도핑 물질로서 지칭될 수 있다. 도핑 물질은, 예를 들면, 금속 물질 또는 다른 물질일 수 있다. 금속 물질은, 예를 들면, 금속, 전이 금속(transition metal) 및/또는 준금속(metalloid)일 수 있다. 예를 들어, 붕소(B) 또는 실리콘(Si)과 같은 제1 유형의 도핑 물질이, 공유 결합으로 형성된 탄화물(covalently formed carbide)을 얻기 위해 추가될 수 있다. 이것은 증가된 강도 또는 경도를 허용할 수 있다. 제2 유형의 도핑 물질은 금속 탄화물(metallic carbide)을 얻는 것을 허용할 수 있다. 제2 유형의 물질은, 예를 들면, 티탄(titan)(Ti), 지르코늄(zirconium)(Zr), 하프늄(hafnium)(Hf), 바나듐(vanadium)(V), 니오븀(niobium)(Nv), 탄탈(tantalum)(Ta), 크롬(chromium)(Cr), 몰리브덴(molybdenum)(Mo), 텅스텐(tungsten)(W), 망간(manganese)(MN) 등과 같은 금속 물질일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 질소(nitrogen)(N), 불소(fluorine)(F), 알루미늄(Al), 은(Ag), 철(Fe), 코발트(cobalt)(Co), 인(phosphorus)(P) 또는 리튬(lithium)(Li)과 같은 다른 물질이 추가될 수 있다. 이용된 하나 이상의 유형의 물질과는 독립적으로, 탄소 물질은 기초 물질, 즉, 주로 배열되거나 또는 존재하는 물질을 유지할 수 있다.
이하에서, 상이한 유형의 혼성을 포함하는 탄소 물질에 대한 참조가 행해질 것이다. 탄소 물질의 혼성 유형은, 예를 들면, sp, sp2 또는 sp3일 수 있다. sp2 혼성을 갖는 탄소 물질은, 예를 들면, sp3 혼성을 갖는 탄소 물질에 비교하여 보다 낮은 강도 또는 경도를 포함할 수 있다. sp2 혼성을 갖는 탄소를 포함하는 물질은 sp3 혼성을 갖는 탄소 물질을 포함하는 물질에 비교하여 보다 높은 전도율을 포함할 수 있다.
압박(strain) 또는 히트(hit)/어뷰팅(abutting)으로 인한 편향가능 구성요소의 피로(fatigue)의 사인(예를 들면, 피로 브레이크 또는 정적 변형)과 같은 기계적 스트레스의 영향은 탄소 물질인 기초 물질을 갖는 탄소 층 배열을 포함하는 기능 구조체를 배열함으로써 감소될 수 있다. 따라서, MMS(micro mechanical structure)의 멤브레인 또는 빔과 같은 제조된 구성요소는, 신뢰도 및 로드어빌리티(loadability)를 고려할 때, 실리콘 기반 제조 기술에 대해 개선될 수 있다.
도 1은 기판(12) 및 기판(12)에 배열된 기능 구조체(14)를 포함하는 미세 기계 구조체(10)의 개략적인 측면도를 도시한다. 기능 구조체(14)는 기능 영역(16)을 포함할 수 있다. 기능 영역(16)은 기계적으로 활성인 영역을 제공하고, 기능 영역(16)에 대해 작용하는 힘(18)에 응답하여 기판(12)에 대해 편향하도록 구성될 수 있다. 기능 구조체(14)는 탄소 층 배열(22)을 포함한다. 탄소 층 배열(22)의 기초 물질은 탄소 물질이다. 탄소 물질은 비정질(amorphic) 탄소 물질일 수 있고/있거나 하나 이상의 유형의 혼성을 포함할 수 있다. 기초 물질이라는 용어는 탄소 층 배열(22)을 주로 또는 기본적으로 형성하는 물질을 지칭할 수 있다.
탄소 층 배열(22)에서의 탄소 물질의 평균 양은 두께 방향(24)을 따라 및/또는 두께 방향(24)에 수직인 방향을 따라 변할 수 있다. 두께 방향(24)은 기능 구조체(14)가 대부분 따라서 연장되는 측면 방향(lateral direction)에 수직으로 배열되는 (가장 짧은) 방향일 수 있다.
두께 방향(24)은 기능 구조체(14)의 표면 법선(surface normal)에 평행하게 및/또는 힘(18)이 작용하는 표면에 대해 배열될 수 있다. 표면 법선은 기능 구조체(14)가 레스트 포지션(rest position)을 포함할 때 두께 방향(24)에 평행할 수 있다. 레스트 포지션에서, 기능 구조체(14)는 비편향(undeflected)될 수 있다.
탄소 층 배열은 전술한 유형의 도핑 물질과 같은 다른 물질을 갖는 탄소 물질의 혼합 또는 도핑을 포함할 수 있다. 두께 방향(24) 및/또는 두께 방향(24)에 수직인 방향을 따라 하나 이상의 다른 물질을 갖는 탄소 물질의 도핑의 다양한 수준(varying degree)에 기초하여, 탄소 물질의 평균 양은 탄소 층 배열(22)에서 변할 수 있다. 탄소 층 배열의 영역은 적어도 90%인 탄소 물질의 평균 양을 포함할 수 있다. 대안적으로, 평균 양은 적어도 93% 또는 96%일 수 있다. 평균 양이 지칭하는 영역은 탄소 층 배열(22)의 정의된 부분일 수 있지만, 탄소 층 배열(22) 자체일 수도 있다.
탄소 층 배열의 탄소 물질은 도핑 물질을 포함할 수 있다. 탄소 층 배열(22)의 영역에서의 도핑 물질의 평균 농도는, 예를 들면, 적어도 0.001%, 적어도 0.002%, 적어도 0.005% 또는 적어도 cm3당 1018일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 도핑 물질의 평균 농도는, 예를 들면, 최대 15%, 최대 12% 또는 최대 10%일 수 있다.
탄소 물질은 기능 구조체(16)의 높은 강도를 허용할 수 있다. 따라서, 두께 방향(24)에 수직인 방향(25)을 따른 기능 구조체(16)의 연장부는 두께 방향(24)을 따른 연장부에 비교하여 클 수 있다. 예를 들어, 방향(25)을 따른 연장부는 두께 방향(24)을 따른 연장부와 최소한 같고 최대 1000 배일 수 있다. 대안적으로, 방향(25)을 따른 연장부는 방향(24)을 따른 연장부에 비교할 때 최소한 같고 최대 500배, 또는 최소한 같고 최대 50배일 수 있다. 다른 실시예는 두께 방향(24)을 따른 기능 구조체(16)의 두께의 5000배보다 더 큰, 방향(25)을 따른 연장부를 포함하는 기능 구조체를 제공한다.
즉, 기능 구조체는 탄소-멤브레인 또는 탄소-합성물-멤브레인(carbon-composite-membrane)을 포함할 수 있다.
도 2는 탄소 층 배열(22)의 개략적인 측면도를 도시한다. 탄소 층 배열(22)은 탄소 물질을 포함한다. 탄소 물질은 제1 부분 및 제2 부분을 포함할 수 있다. 제1 부분은 탄소 물질의 sp2 혼성을 가질 수 있다. 제2 부분은 sp3 혼성을 가질 수 있다.
도 2는 두께 방향(24)을 따른 제1 부분과 제2 부분 사이의 상이한 관계들을 나타내는 플롯(26a-c)을 더 도시한다. 플롯은 도식적으로 이해될 수 있다. sp2/sp3 비율을 나타내는 가로 좌표에서의 0의 값은 "배열된 sp2 혼성 없음(no sp2 hybridization arranged)"과 관련될 수 있으며, 1의 값은 "배열된 sp3 혼성 없음", 즉, sp2 혼성만 배열됨을 나타낼 수 있다.
제1 플롯(26a)은 두께 방향(24)을 따른 sp2와 sp3 혼성 사이의 정수 비율(constant ratio) 또는 비(proportion)를 보여준다.
플롯(26b)은 탄소 층 배열의 중심 영역(28)의 방향에서의 최소 또는 최대 두께로부터의 sp2 혼성의 증가하는 점유를 도식적으로 도시한다. 즉, 낮은 및/또는 높은 두께 값들에 배열된 외측 영역들(32a 및/또는 32b)이 탄소 층 배열(22)의 중심 영역(28)을 커버하고, 샌드위치하거나 둘러쌀 수 있다. sp3 혼성을 갖는 탄소 물질에 비교할 때 및/또는 외측 영역들(32a 및/또는 32b)에 비교할 때 높은 양의 sp2 혼성이 중심 영역(28)에 배열될 수 있다. 비율의 변화는 플롯(26b)에 의해 도시된 바와 같이 지속적으로 두께 방향(24)을 따를 수 있다. 플롯(26c)에 도시된 바와 같이, 변화는 또한 계단형으로 변할 수 있다.
탄소 층 배열(22)은 중심 영역(28)에 높은 비율의 sp2 혼성을 갖는 탄소 물질을 포함하는 것으로서 기술될 수 있다. 이것은 sp3 혼성에서 높은 비율의 탄소 물질을 갖는 외측 영역들(32a 및 32b)에 비교할 때 높은 전도율, 낮은 강도 및/또는 경도를 갖는 중심 영역(28)을 허용할 수 있다.
반대로, 외측 영역들(32a 및 32b)은 중심 영역(28)에 비교할 때 낮은 전도율 및/또는 높은 강도를 포함할 수 있다. 따라서, 탄소 층 배열(22)이 탄소인 기초 물질에 의해 완전히 형성될 수 있지만, 강도 프로파일 및/또는 전도율 프로파일이 얻어질 수 있다.
예를 들어, 중심 영역(28)은 전위(electric potential)에 접속될 수 있으며, 예를 들면, 확성기의 관점에서 전위와 인접 전극에서의 다른 전위 사이의 전계에 기초하여 이동될 수 있다. 외측 영역들(32a 및/또는 32b)은 중심 영역(28)의 패시베이션을 허용할 수 있다. 즉, sp2 혼성과 sp3 혼성 사이의 할당비(ration)의 변화는 중심 영역(28)의 전기적 절연을 허용할 수 있다.
대안적으로, 예를 들면, 마이크로폰의 관점에서, 예를 들면, 힘(18)이 탄소 층 배열(22)을 편향시킬 때, 용량성 효과가 이용될 수 있다.
대안적으로, 단지 두께 방향(24)을 따라 증가하는 것, 단지 두께 방향(24)을 따라 감소하는 것, 비율의 값에서 부분적으로 또는 전적으로 일정한 것 및/또는 그들의 결합과 같이, sp2와 sp3 혼성 사이의 비율의 임의의 다른 경로가 얻어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 탄소 층 배열(22)은 도핑 물질을 추가적으로 포함할 수 있다.
도 3a-d는 탄소 층 배열(22)의 가능한 구현의 개략적인 평면도 또는 저면도를 각각 도시한다.
도 3a는 둥근 형상을 갖는 베이스 영역을 갖는 탄소 층 배열(22)을 도시한다. 둥근 형상은 탄소 층 배열(22); 기능 영역(16)이 각각 편향가능 멤브레인의 적어도 일부일 때에 바람직할 수 있다.
도 3b는 둥근 형상 및 벌집 구조를 갖는 베이스 영역을 포함하는 탄소 층 배열(22)을 도시한다. 벌집 구조는 복수의 벌집(34)을 포함할 수 있으며, 벌집(34)은 리세스(recess)로서 형성될 수 있다. 벌집은, 예를 들면, 육각형 형상 또는 다른 다각형 형상을 포함할 수 있다.
브레이스(brace)(36)는 고체 구조에 비교할 때 낮은 공간적 크기(spatial extent)를 포함할 수 있다.
도 3c는 베이스 영역의 둥근 형상을 포함하는 탄소 층 배열(22)의 개략적인 평면도를 도시하며, 여기서 벌집 구조는 원으로서 형성된 리세스(34)를 포함한다. 이것은 두께 방향(24)에 수직으로 배열된 제1 및/또는 제2 측면 방향(X1 및/또는 X2)을 따른 브레이스(36)의 물질의 가변하는 크기(varying extent)를 초래할 수 있다. 둘 이상의 리세스들(34) 사이의 접속 포인트(38)에서, 제1 측면 방향 X1 및/또는 제2 측면 방향 X2을 따른 크기는 도 3b에 도시된 벌집 구조의 접속 포인트의 연장부에 비교할 때 더 클 수 있다. 이것은 수정된 벌집 구조의 보다 높은 안정성으로 이어질 수 있다.
도 3d는 별 형상을 갖는 베이스 영역을 포함하는 탄소 층 배열(22)의 평면도 또는 저면도를 도식적으로 도시한다. 대안적으로, 탄소 층 배열은 원형 형상, 링 형상, 별 형상, 다각형 형상, 타원형 형상, 벌집 구조 형상 또는 그들의 조합에 따른 형상을 갖는 베이스 영역을 포함할 수 있다.
기능 구조체 및/또는 탄소 층 배열은 멤브레인 구조체의 적어도 일부일 수 있다. 기능 구조체 및 탄소 층 배열을 포함하는 미세 기계 구조체는 음향 변환기(sound transducer) 구조체의 일부일 수 있다.
도 4a는 기능 영역(16)의 개략적인 투시도를 도시하며, 여기서 리세스(34)는 도 3b에 대하여 기술된 바와 같은 육각형 형상을 포함한다. 기능 구조체(16)는 제1 단부(42a) 및/또는 제2 단부(42b)에서 클램핑 또는 고정될 수 있다. 대안적으로, 기능 영역(16)은 그 주변 영역에서 고정 또는 클램핑되어, 예를 들면, 편향가능 멤브레인의 기능을 제공할 수 있다.
도 4b는 기능 영역(16)의 개략적인 투시도를 도시하며, 여기서 리세스(34)는 도 3c에 대하여 기술된 바와 같은 둥근 형상을 포함한다.
도 5는 미세 기계 구조체(10)의 개략적인 측면도를 도시한다. 미세 기계 구조체(10)는 캔틸레버형 부분(cantilevered portion) 및 편향가능 기능 영역(16)을 포함한다. 캔틸레버형 부분은 기판(12)에 고정 또는 클램핑되는 탄소 층 배열(22)의 일부분일 수 있는데, 즉, 탄소 층 배열(22)은 기능 영역(16)에 대해 힘(18)이 작용할 때, 그 위치에서 유지될 수 있다.
도 6a는 미세 기계 구조체(10)의 개략적인 측면도를 도시하며, 여기서 탄소 층 배열(22)은 탄소 층 배열(22)과 기판(12) 사이에 배열되는 층(46)에 배열된다. 예를 들어, 기판(12)은 실리콘 기판과 같은 반도체 기판일 수 있다. 층(46)은 유전체 물질을 포함할 수 있으며, 탄소 층 배열(22)과 기판(12) 사이의 절연을 허용할 수 있다. 층(46)은 탄소 층 배열이 기판(12)에 대하여 완전히 코팅되도록 배열될 수 있다.
sp3 혼성을 갖는 탄소 물질의 제1 부분은 탄소 물질의 적어도 30%, 적어도 50%, 또는 적어도 70%일 수 있다. 그 부분은 최대 90%, 최대 85% 또는 최대 80%일 수 있다.
탄소 물질의 제2 부분은 sp2 혼성을 포함할 수 있다. 그 부분은, 존재하는 경우, 적어도 30% 및 최대 99%, 적어도 40% 및 최대 95%, 또는 적어도 50% 및 최대 85%일 수 있다. sp2 혼성을 포함하는 부분 및 sp3 혼성을 포함하는 부분은 함께 탄소 물질의 최대 100%를 포함할 수 있다. 추가적으로, 탄소 물질의 부분들은 sp 혼성과 같은 다른 유형의 혼성을 포함할 수 있다.
도 6b는 예를 들면, 벌집 구조 및/또는 도 3a-d에 대하여 기술된 바와 같은 구조를 갖는 구조화된 탄소 층 배열(22)을 포함하는 미세 기계 구조체(30)의 개략적인 측면도를 도시한다.
미세 기계 구조체(22 및/또는 30)는, 도 7a 및 7b에 대하여 기술될 추가의 처리를 위해 이용될 수 있다.
도 7a는 예를 들면, 도 6a에 도시된 미세 기계 구조체를 처리할 때에 얻어질 수 있는 미세 기계 구조체(20')의 개략적인 측면도를 도시한다. 기판(12) 및/또는 층(46)은 기능 영역(16)을 얻기 위해 부분적으로 제거될 수 있다. 간략화된, 기능 영역(16)은 층(46) 및/또는 기판(12)으로부터 탄소 층 배열(22)을 노출 또는 언커버링함으로써 얻어질 수 있다. 기능 구조체는, 예를 들면, 영역들(44a 및 44b)에 고정 또는 클램핑되는 멤브레인으로서 이용될 수 있다.
도 7b는 기능 영역(16)이 한 측면(영역(44a))에 고정 또는 클램핑되는 벤딩 빔 구조체(bending beam structure)로서 이용될 수 있도록 탄소 층 배열(22)의 일부분을 제거할 때에 얻어질 수 있는 미세 기계 구조체(20")의 개략적인 측면도를 도시한다. 영역(48)에서, 탄소 층 배열(22)은 제거될 수 있다.
미세 기계 구조체(30)는 그에 따라 처리될 수 있다.
도 6a에 도시된 탄소 층 배열(22)은, 예를 들면, CVD(chemical vapor deposition) 프로세스, PVD(physical vapor deposition) 프로세스 및/또는 에피택셜 성장 프로세스를 이용한, 예를 들면, 증착 프로세스(depositing process)에 의해 생성될 수 있다. 주입(implantation) 프로세스, 예를 들면, 진성(intrinsic) 주입 프로세스가 도핑 물질을 탄소 층 배열(22) 내에 주입하기 위해 수행될 수 있다. 탄소 층 배열은, 예를 들면, 탄소 층 배열(22)의 경화(cured) 또는 어닐링된(annealed) 구조를 얻기 위해 주입 프로세스를 수행한 이후에 어닐링될 수 있다.
도 8a는 기판(12) 및 기판에 배열된 기능 구조체(52)를 포함하는 미세 기계 구조체(40)의 개략적인 측면도를 도시한다. 기능 구조체(52)는 기능 영역(58)에 대해 작용하는 힘(18)에 응답하여 기판(12)에 대해 편향가능한 기능 영역(58)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기능 영역(58)은 멤브레인 구조체로서 작용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 베이스 층 배열(54)은 기능 층들(56a 및/또는 56b)에 의해 캡슐화될 수 있는 멤브레인일 수 있다.
기판과 기능 구조체(52) 사이에, 유전체 층(46)이, 예를 들면, 실리콘-산화물 물질 및/또는 실리콘-질화물 물질과 같은 절연체 물질을 포함하는 절연층으로 배열될 수 있다. 대안적으로, 상이한 층이 기판(12)과 기능 구조체(52) 사이에 배열될 수 있다. 대안적으로, 기능 구조체(52)는 기판(12)에 직접 배열될 수 있다.
기능 구조체(52)는 베이스 층 배열(54) 및 하나 이상의 기능 층(56a 및/또는 56b)을 포함할 수 있다. 베이스 층 배열(54)은 도핑된 반도체 물질, 예를 들면, 도핑된 폴리실리콘 물질과 같은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 대안적으로, 베이스 층 배열(54)은 sp2 혼성을 가질 수 있는 탄소 물질 및/또는 sp3 혼성을 갖는 탄소 물질을 포함할 수 있다.
기능 층(56a)의 및/또는 기능 층(56b)의 기초 물질은 탄소 물질일 수 있다. 예를 들어, 기능 층(56a) 및/또는 기능 층(56b)은 탄소 층 배열(22)에 대해 기술된 바와 같이 형성될 수 있다. 기능 층(56a 및/또는 56b)에서의 탄소 물질의 평균 양은 기능 층의 영역에서 적어도 90%, 적어도 93% 또는 적어도 96%일 수 있다.
예를 들어, 기능 층(56a) 및/또는 기능 층(56b)은 sp3 혼성을 갖는 높은 양의 탄소 물질을 포함할 수 있다. 이것은 기판(12)에 대해 베이스 층 배열(54)에 인가된 전기 전류 또는 전위의 절연 및/또는 패시베이션을 허용할 수 있다. 이것은 예를 들면, 층(46)이 도전성 재료를 포함하고/하거나 존재하지 않을 때에 바람직할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 기능 층(56a 및/또는 56b)은 sp2 혼성을 갖는 탄소 물질을 포함할 수 있는데, 즉, 기능 층들(56a 및/또는 56b)은 적어도 부분적으로 도전성일 수 있다.
기능 층(56a 및/또는 56b)은 도핑 물질을 포함할 수 있다. 도핑 물질의 평균 농도는 기능 층(56a, 56b)의 영역 각각에서 적어도 0.001%, 적어도 0.002%, 적어도 0.005% 또는 cm3당 적어도 1018 일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 도핑 물질의 평균 농도는, 예를 들면, 최대 15%, 최대 12% 또는 최대 10%일 수 있다. 영역은 기능 영역(58)의 일부 또는 완전한 층을 지칭할 수 있다. 탄소 물질 및/또는 도핑 물질의 평균 양 또는 점유는 기능 구조체(52)의 두께 방향(24)을 따라 변할 수 있다.
도 8b는 예를 들면, 기능 영역(58)이 벤딩 빔 구조체로서 이용될 수 있도록 기능 구조체(52)의 일부분(48)을 제거할 때에 얻어질 수 있는 미세 기계 구조체(50)의 개략적인 측면도를 도시한다. 캔틸레버형 부분(62)은 기판(12)에 및/또는 층(46)에 고정될 수 있다.
sp2 혼성을 갖는 및/또는 sp3 혼성을 갖는 탄소 물질의 평균 양은 기능 층들(56a 및/또는 56b)의 두께 방향(24)을 따라 변할 수 있다.
대안적으로, 베이스 층 배열(54)은 탄소 물질을 포함할 수 있다. 베이스 층 배열의 탄소 물질은 sp2 혼성을 포함할 수 있다. 간략화된, 베이스 층 배열(54)은 본질적으로 또는 전적으로 탄소일 수 있다.
도 2에 도시된 플롯(26c)에 비교할 때, sp2 혼성과 sp3 혼성 사이의 점유는 기능 층들(56a, 56b) 각각과 탄소 물질을 포함하는 베이스 층 배열(54) 사이의 경계들을 따라 계단형으로 변할 수 있다.
층들(56a, 54 및/또는 56b)은 물질들 또는 층들의 후속하는 증착에 의해 배열 또는 생성될 수 있다. 증착은 또한 각각의 층의 구조화를 포함할 수 있다. 구조화는, 예를 들면, 선택적 에칭 프로세스를 포함할 수 있다.
탄소 물질은 기능 구조체(52)의 높은 강도를 허용할 수 있다. 따라서, 두께 방향(24)에 수직인 방향(25)을 따른 기능 구조체(52)의 연장부는 두께 방향(24)을 따른 연장부에 비교하여 클 수 있다. 예를 들어, 방향(25)을 따른 연장부는 두께 방향(24)을 따른 연장부와 최소한 같고 최대 1000 배일 수 있다. 대안적으로, 방향(25)을 따른 연장부는 방향(24)을 따른 연장부에 비교할 때 최소한 같고 최대 500 배, 또는 최소한 같고 최대 50 배일 수 있다. 다른 실시예는 두께 방향(24)을 따른 기능 구조체(16)의 두께의 5000 배보다 큰, 방향(25)을 따른 연장부를 포함하는 기능 구조체를 제공한다.
즉, 도 8a 및 8b는 도전성일 수 있는 멤브레인과 결합한 탄소 박막의 적용을 도시한다.
도 9a는 기판(12), 층(46), 및 기능 층들(56a 및 56b) 사이에 샌드위치된 베이스 층 배열(54)을 포함하는 층 배열(층들의 스택)(90)의 개략적인 측면도를 도시한다. 층들의 스택은 미세 기계 구조체(40 또는 50)를 얻도록 처리될 수 있다.
도 9b는 스택(90)과는 상이한 층들의 스택(90')의 개략적인 측면도를 도시한다. 기능 층들(56a 및 56b)은 구조화될 수 있는데, 즉, 이후에 보다 상세히 기술되는 바와 같이, 기능 층들은 리세스를 포함할 수 있다. 기능 층들(56a 및/또는 56b)은, 예를 들면, 기능 층(56a, 56b) 각각의 탄소 물질 내로 리세스를 선택적으로 에칭하기 위한 에칭 프로세스에 의한 제조 동안에 구조화될 수 있다.
도 10a는 도 9a에 도시된 층들의 스택(90)에 비교하여 수정된 층들의 스택(100)의 개략적인 측면도를 도시한다. 베이스 층 배열(54)은 (선택적인) 층(46)에 배열되는데, 즉, 단지 하나의 기능 층(56b 또는 56a)이 존재하는 반면, 기능 층(56a 또는 56b)은 어센트(ascent)될 수 있으며, 그 반대로도 된다.
도 10b는 도 10a에 도시된 스택(100)에 비교하여 수정되는 층들의 다른 스택(100')을 도시한다. 기능 층(56b)은 도 9b에서의 기능 층들(56a 및 56b)에 대해 기술되었던 바와 같이 구조화된다.
미세 기계 구조체(40 또는 50)에 따르거나 그것과 관련되는 미세 기계 구조체를 얻기 위해, 기판(12)의 및/또는 층(46)의 일부분은 도 9a, 9b, 10a 및 10b에 도시된 층들의 스택으로부터 제거될 수 있다. 따라서, 미세 기계 구조체들(40 및/또는 50)은 기능 층들(56a 및 56b) 중 단지 하나만을 포함하는 기능 구조체를 포함할 수 있다.
도 9a, 9b, 10a 및 10b를 다시 참조하면, 기능 층(56a)은 존재할 수 있는 반면, 기능 층(56b)은 배열되지 않을 수 있다.
기능 층들(56a 및/또는 56b)은 CVD 프로세스, PVD 프로세스 및/또는 에피택셜 성장 프로세스와 같은 증착 프로세스에 의해 생성될 수 있다. 기능 층들(56a 및/또는 56b)은 베이스 층 배열(54)을 부분적으로, 완전히 및/또는 기능 층들(56a 및/또는 56b)의 구조의 리세스를 제외하고 완전히 덮을 수 있다.
도 11a-p는 클램핑 영역(58a-d)에서 클램핑되는 사각(quadratic) 베이스 층 배열(54)을 포함하는 기능 구조체(52)의 개략적인 평면도 또는 저면도를 도시한다. 기능 영역(52)은, 예를 들면, 음향 변환 디바이스, 예를 들면, 마이크로폰 또는 확성기의 멤브레인일 수 있다. 도 11a-p는 사각형으로 형성되는 베이스 층 배열(54)을 도시하지만, 베이스 층 배열(54)은 둥근 형상, 타원형 형상, 다각형 형상 또는 그들의 조합과 같은 다른 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 베이스 층 배열(54)은 기능 층(56)이 예를 들면, 그 클램핑된 영역에서, 동작 동안에 큰 압박(strain)을 주도록 구성된 영역들에서 및/또는 동작 동안에 멤브레인이 고정자(stator) 또는 전극에 인접하는 영역들에서의 강요 구조(enforcing structure)로서 이용될 수 있는 멤브레인 구조체로서 이용될 수 있다.
도 11a에 대하여, 기능 층(56)은 클램핑 영역들(58a 및 58d) 사이에서, 클램핑 영역들(58b 및 58c) 사이에서 각각 대각선으로 배열되는 2개의 타원 구조의 오버레이에 의해 얻어질 수 있는 형상을 포함한다. 2개의 타원 구조가 중첩되는 중심 부분에서, 원형 구조(62)가 배열될 수 있다. 따라서, 기능 층(56)의 형상은 둘 이상의 기하학적 구조 또는 형상을 중첩시킴으로써 얻어질 수 있다.
도 11b에 대하여, 기능 층(56)의 형상은 2개의 대각선으로 배열된 클램핑 영역(48a-d) 사이, 즉, 클램핑 영역들(48a 및 48d) 사이 및 클램핑 영역들(48b 및 48c) 사이의 베이스 층 배열(54)에서 대각선으로 배열되는 2개의 타원 구조를 중첩시킴으로써 얻어질 수 있다.
도 11c에 대하여, 기능 층(56)은 베이스 층 배열(54)의 형상과 유사한 기하 구조의 형상을 포함하여, 기능 층(56)이 베이스 층 배열(54)의 대응하는 에지 길이보다 작은 에지 길이를 갖는 사각형으로 형성되게 하며, 여기서 베이스 층 배열(54)의 에지 및 기능 층(56)의 에지는 본질적으로 서로 평행하다. 기능 층(56)은 베이스 층 배열(54)의 중심에 배열된다.
도 11d에 대하여, 기능 층(56)은 둥근 형상을 포함하며, 여기서 기능 층(56)의 중심은 베이스 층 배열(54)의 중심과 중첩된다.
도 11e에 대하여, 기능 층(56)은 원 또는 하나 이상의 타원 또는 그 일부에 의해 형성될 수 있는 베이스 층 배열(54)의 스파링(sparring) 형상 영역에 의해 얻어질 수 있는 형상을 포함하며, 여기서, 예를 들어, 원의 중심 또는 타원의 특정 포인트는 베이스 층 배열(54)의 표면 밖에 배열된다.
도 11f에 대하여, 기능 층(56)은 2개의 대각선으로 배열된 타원을 중첩시킴으로써 얻어질 수 있는 형상을 포함하며, 타원은 도 11b에 도시된 타원에 비교할 때 증가된 공액 지름(cunjugate diameter)을 포함한다. 타원은 기능 층(56)이 타원의 일부분만을 포함하도록, 베이스 층 배열(54)의 표면으로 단지 부분적으로만 투영된다.
도 11g에 대하여, 기능 층(56)은 베이스 층 배열(54)의 형상과 기하학적으로 유사한 형상을 포함하며, 여기서 기능 층(56)의 형상은 도 11c에 비교할 때 회전되는데, 즉, 45° 각도만큼 회전된다. 대안적으로, 기능 층(56)은 0°와 360° 사이, 0°와 180° 사이 또는 0°와 90° 사이와 같은 임의의 다른 각도만큼 회전될 수 있다.
도 11h에 대하여, 기능 층(56)은 별 형상 표면을 포함한다. 별 형상 표면은, 예를 들면, 서로에 대해 45°와 같은 각도만큼 회전되는 4개의 타원 형상 및 원형 형상에 의해 얻어질 수 있으며, 하나의 타원형 형상은 베이스 층 배열(54) 상에서 대각선으로 배열될 수 있다.
도 11i에 대하여, 기능 층(56)은 도 11a에 도시된 기능 층에 비교할 때 반대의 형상(inversed shape)을 도시한다. 반대라는 것은 제1 형상에서 기능 층에 의해 덮이는 베이스 층 배열(54)의 영역이 반대의 기능 층에 의해 스페어되고, 그 역으로도 됨을 의미한다.
도 11j에 대하여, 기능 층(56)은 도 11b에 도시된 기능 층의 형상과 반대의 형상을 포함한다.
도 11k에 대하여, 기능 층(56)은 도 11c에 도시된 기능 층의 형상에 비교할 때 반대의 형상을 포함한다.
도 11l에 대하여, 기능 층(56)은 도 11d에 도시된 기능 층의 형상과 반대의 형상을 포함한다.
도 11m에 대하여, 기능 층(56)은 도 11e에 도시된 기능 층(56)의 형상과 반대의 형상을 포함한다.
도 11n에 대하여, 기능 층(56)은 도 11f에 도시된 기능 층(56)의 형상과 반대의 형상을 포함한다.
도 11o에 대하여, 기능 층(56)은 도 11g에 도시된 기능 층(56)의 형상과 반대의 형상을 포함한다.
도 11p에 대하여, 기능 층(56)은 도 11a에 도시된 기능 층(56)의 형상과 반대의 형상을 포함한다.
기능 층(56)의 베이스 영역은 원형 형상, 별 형상, 다각형 형상, 타원형 형상, 벌집 구조, 임의의 다른 형상 및/또는 그들의 조합의 적어도 일부를 포함할 수 있다.
추가적으로, 베이스 층 배열(54)은 도시된 사각 형상과는 다른 형상을 포함할 수 있다.
도 12a-i는 기능 영역(52)의 가능한 구현의 개략적인 평면도 또는 저면도를 각각 도시한다. 기능 영역(52)은 예시적으로 둥근 형상을 갖는 베이스 영역을 포함할 수 있다. 기능 영역(52)에서, 적어도 하나의 기능 층이 베이스 층 배열(54)에 배열된다. 기능 영역(52), 베이스 층 배열(54) 각각은 둥근 원형 형상을 갖는 것으로서 도시된다. 둥근 형상은 기능 영역(52)이 편향가능 멤브레인의 적어도 일부분일 때에 바람직할 수 있다. 대안적으로, 기능 영역(52) 및/또는 베이스 층 배열(54)은 상이한 형상, 예를 들면, 타원형 형상 또는 다각형 형상을 포함할 수 있다. 대안적으로, 기능 영역(52) 및/또는 베이스 층 배열(54)은 볼록 또는 오목 형성된 곡선으로서 형성될 수 있다.
도 12a에 대하여, 기능 층(56)은 베이스 층 배열(54)의 에지 부분(62)을 제외하고는 베이스 층 배열(54)을 덮는다. 예를 들어, 기능 층(56)에 의해 덮이는 베이스 층 배열(54)의 표면은 90% 초과, 95% 초과 또는 99% 초과 또는 99% 초과일 수 있다.
도 12b에 대하여, 기능 층(56)은 둥근 형상을 포함할 수 있으며, 기능 층(56)이 베이스 층 배열(54)에 대해 중심이 같게(concentric) 배열되도록 베이스 층 배열(54)의 중심에 배열될 수 있다. 기능 층(56)의 직경은, 예를 들면, 베이스 층 배열(54)의 직경의 적어도 1%, 적어도 20% 또는 적어도 50%일 수 있으며, 여기서 직경은 동일한 것이 비원형 형상을 포함할 때 베이스 층 배열(54)의 베이스 영역의 가장 긴 및/또는 가장 짧은 연장부를 지칭할 수도 있다.
도 12c에 대하여, 기능 층(56)은 베이스 층 배열(54)의 베이스 영역에 대해 중심이 같게 배열되는 링 형상을 포함한다. 대안적으로 기능 층(56)의 중심은 베이스 층 배열(54)의 상이한 위치에 배열되어, 기능 층(56)이 베이스 층 배열(54)의 중심에 대해 중심이 같지 않게 할 수 있다.
도 12d에 대하여, 기능 층(56)은 복수의 벌집을 포함하는 벌집 구조를 포함할 수 있다. 벌집 구조는 베이스 층 배열(54)을 전체적으로 덮을 수 있으며, 여기서, 대안적인 실시예에 따르면, 그것은 베이스 층 배열(54)을 단지 부분적으로만 덮을 수 있다. 벌집들 중 하나, 둘 이상, 또는 전부의 내측 영역은 리세스(64)로서 형성되어, 베이스 층 배열(54)이 리세스(34)에서 기능 층(56)에 의해 덮이지 않게 할 수 있다. 리세스(34)는 육각형 형상과 같은 다각형 형상을 가질 수 있다.
벌집 형성 기능 층(56)은, 벌집 구조가 여기된 힘에 대하여 높은 강건성을 제공할 수 있으므로, 기능 영역(52)의 높은 강도로 이어질 수 있다.
도 12e에 대하여, 기능 층(56)은 베이스 층 배열(54)의 중심으로부터 외측 둘레로 연장되는 별 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기능 영역(52)은 별 형상의 단부(빔 또는 레이)에서 또는 별 형상의 단부들 사이에 있는 베이스 층 배열(54)의 영역들에서 기판에 클램핑 또는 장착될 수 있다.
도 12f에 대하여, 베이스 층 배열(54)은 복수의 기능 층(56a-e)에 의해 부분적으로 덮여질 수 있다. 기능 층(56a-e) 각각은 직경, 각각의 링의 넓이 및 서로 상이한 반경을 포함하는 링 구조로서 형성될 수 있으며, 서로에 대해 및 베이스 층 배열(54)의 중심에 대해 중심이 같게 배열될 수 있다. 따라서, 기능 층(56a-e)은 다중 링 구조를 형성한다. 대안적으로, 하나 이상의 링이 동일한 넓이를 포함할 수 있다. 기능 층(56a-e)이 상이한 층들인 것으로서 기술되지만, 그들은 예를 들면, 선택적 에칭 프로세스에 의해 베이스 층 배열(54)에서 생성 또는 배열되는 하나의 층을 구조화함으로써 얻어질 수 있다.
도 12g에 대하여, 기능 층(56)은, 리세스(34)가 원으로서 형성될 수 있다는 것을 제외하고는, 도 12d에 도시된 기능 층과 유사하게 형성될 수 있다. 이것은 두께 방향(24)에 수직으로 배열된 제1 및/또는 제2 측면 방향 X1 및/또는 X2를 따른 기능 층(56)의 물질의 가변하는 크기를 초래할 수 있다. 둘 이상의 리세스(64) 사이의 접속 포인트(66)에서, 제1 측면 방향 X1 및/또는 제2 측면 방향 X2를 따른 크기는 더 클 수 있으며, 그것은 이들 포인트에서의 기능 층(56)의 물질의 보다 높은 양을 초래한다. 이것은 기능 층(56)의 보다 높은 안정성을 초래할 수 있다.
도 12h에 대하여, 기능 층(56)은 도 12e에 도시된 별 형상에 비교할 때 반대의 별 형상을 포함할 수 있다. 기능 층(56)은 베이스 층 배열(54)을 부분적으로 덮거나 또는 캡슐화하고, 내측 별 형상 영역을 스페어링할 수 있다.
도 12e 및 12h에 도시된 별 형상들은 베이스 층(54)의 중심으로부터 외측 영역으로 연장되는 것으로서 도시되지만, 대안적으로 별 형상은 반경의 50% 미만, 75% 미만 또는 95% 미만의 값까지만 연장되거나 또는 베이스 층 배열(54)의 제1 및/또는 제2 측면 방향 X1 및/또는 X2를 따라 연장될 수 있다.
도 12i에 대하여, 기능 층(56a-e)은 도 12f에 도시된 기능 층(56a-e)에 비교할 때, 베이스 층 배열(54)에서 반대의 다중 링 형상으로 배열된다. 도 12f에 도시된 기능 층(56a-e)에 비교할 때, 도 12i에 도시된 기능 층(56a-e)은 베이스 층 배열(54)의 외측 영역(62) 및 중심이 기능 층(56a-e)에 의해 덮이도록 배열될 수 있으며, 도 12f에서 비교할만한 외측 영역(62) 및 중심은 기능 층(56a-e)에 의해 스페어링된다.
기능 구조체(52)는 멤브레인 구조체일 수 있다. 미세 기계 구조체(40 및/또는 50)는 음향 변환기 구조체의 일부일 수 있다.
즉, 도 11a-p 및 12a-i는 층들 또는 스택들의 가능한 실현의 콤팩트한 개요를 제공하며, 그러한 도시는 어떠한 제한도 없이 결합될 수 있다. 탄소 층을 증착하기 위한 프로세스의 유형에 기초하여, 및 스택의 구조에 기초하여, 상이한 종속성이 물리적 특성에 대하여 얻어질 수 있다. 멤브레인이 예를 들면, 백플레이트에 배열된 카운터-전극 위에서, 그 중심에서 또는 아래에서 동작되는지의 여부에 따라, 압력 및 안정성에 관한 상이한 특성들이 달성될 수 있다. 증착 이후에 시스템의 특성을 수정 가능하다는 것은 오늘날까지 주입 및 온도 예산에 의해서만 제어될 수 있는 현존하는 물질 층에 비교할 때, 추가적인 자유도를 허용할 수 있다.
가능한 강도 및 추가적인 자유도의 이들 바람직한 특성은 4mm와 8mm 사이의 직경을 갖는 멤브레인을 이용할 수 있는 아날로그 확성기와 같은 1mm보다 큰 직경을 갖는 큰 멤브레인을 배열할 때에 특히 이용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 디지털 MEMS 확성기(점핑 잭 원리(jumping jack principle))의 특성의 개선이 달성될 수 있다.
도 13a는 미세 기계 음향 변환기(130a)의 개략적인 블록도를 도시한다. 미세 기계 음향 변환기(130a)는 미세 기계 구조체(10)를 포함한다. 미세 기계 음향 변환기(140a)는 음압 레벨과 같은 주위 압력의 변화를 감지하도록 구성될 수 있다. 음압 레벨의 변화는 미세 기계 구조체(10)의 기능 영역이 편향하도록 할 수 있다. 따라서, 기능 영역은 음압 레벨에 응답하여 편향될 수 있다. 예를 들어, 정전계(electrostatic field)가 기능 영역과 기판 또는 미세 기계 구조체(10)에 배열된 백플레이트 전극 사이에 배열될 수 있다. 기능 영역의 편향은 기능 영역 및 기판, 백플레이트 전극 각각 사이에서 감지가능하거나 편향가능한 가변하는 전하 및/또는 전압을 초래할 수 있다.
대안적으로, 미세 기계 음향 변환기(130a)는 예를 들면, 정전 또는 전기 역학적 필드를 인가함으로써 기능 영역에 힘을 인가하도록 구성되어, 기능 영역이 정전 또는 전기 역학적 필드에 기초해서 편향하여, 음향이 미세 기계 음향 변환기(130a)에 의해 방사되도록 할 수 있다. 따라서, 미세 기계 음향 변환기(130a)는 마이크로폰 또는 확성기로서 동작하도록 구성될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 미세 기계 음향 변환기는 미세 기계 구조체(20' 또는 20")를 포함할 수 있다.
도 13b는 미세 기계 음향 변환기(130b)의 개략적인 블록도를 도시하며, 여기서 미세 기계 음향 변환기(130b)는 미세 기계 구조체(40)를 포함한다. 미세 기계 구조체(40)는 도 13a에서의 미세 기계 구조체(10)에 대해 기술된 바와 같이 구성되어, 미세 기계 음향 변환기(130b)가 마이크로폰 또는 확성기로서 동작하도록 구성되게 할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 미세 기계 음향 변환기(130b)는 미세 기계 구조체(50)를 포함할 수 있다.
이하에서, 탄소 층 배열 및/또는 기능 층 생성의 세부사항에 대한 참조가 행해질 것이다. 탄소 층 배열 및/또는 기능 층은 sp2 및/또는 sp3 혼성을 갖는 탄소 물질을 포함할 수 있다. 탄소 기반 층들은 구현되는 매우 다양한 가능한 기계적 및 전기적 특성에 의해 그 자신을 구별한다. 하나의 이유는 탄소 층의 생성 프로세스 동안에, 즉, 탄소 층 배열 및/또는 기능 층의 탄소 물질을 증착하는 동안에 제공된 수소의 일부분 및 탄소 원자의 가능한 혼성이다.
즉, 본 명세서에서 기술된 실시예는 미세 기계 시스템 또는 미세 전자 기계 시스템에서 이용된 탄소 박막의 이점들을 이용한다. 벤딩 빔 또는 멤브레인과 같은 MMS 또는 MEMS 구조 요소들의 전체적인 또는 적어도 부분적인 커버리지가 멤브레인 또는 벤딩 빔과 같은 분리 또는 노출된 구조의 저항율 및 안정성의 증가를 허용한다. 또한, 스티킹 방지(anti-sticking) 특성의 강화가 달성될 수 있다. 스티킹 방지 특성의 강화는 예를 들면, 불소 도핑된 또는 마감된 탄소 층과 같은 도핑 물질을 이용하여 탄소 물질을 도핑함으로써, 기술된 탄소 층의 보다 낮은 습윤성에 기초하여 얻어질 수 있다. 이것은 실리콘 아질산염(silicon nitrite)(SNit) 또는 중간 산화물 층과 같은 보호 코팅을 보다 소량으로 갖고서 또는 심지어 갖지 않고서 얻어질 수 있다.
기능 층에 대해 기술된 바와 같은 탄소 층을 이용한, 일 측 또는 양 측 상의 구조의 코팅은 구조를 패시베이션하는 것을 허용한다. 또한, 질소(N)와 같은 도핑 물질의 특정한 추가 또는 삽입에 기초하여, 최적화된 전도율이 얻어질 수 있으며, 장력(tension)과 같은 층의 전기 및 기계적 특성이 조절될 수 있다.
실시예는 탄소 기반 멤브레인 또는 벤딩 빔 뿐만 아니라, 멤브레인 또는 벤딩 빔의 특성을 조절 또는 최적화하기 위해 도핑된 실리콘 또는 도핑된 폴리실리콘을 포함하는 멤브레인을 부분적으로 또는 완전히 코팅할 가능성을 제공한다.
MEMS 요소, 특히 D-음향 디바이스에서 이용되는 바와 같은 알려진 poly-Si 멤브레인에서, 드롭(drop) 및 압력 테스트와 같은 결정적인 안정성 시험은 통상적인 것이다. 알려진 Si 마이크로폰은 대략 2 바아의 압력 차이에서 제한을 가질 수 있다. 증가된 강건성은, 한편으로는, 스트레스어빌리티(stressability) 증가 - 일정한 멤브레인 두께를 가짐 - 를 허용할 수 있고, 다른 한편으로는, 멤브레인 두께, 따라서 디바이스에서의 진동 매스(vibrating mass)를 감소시키며, 그것은 응답에서의 개선 및 추가적으로 SNR의 증가를 초래할 수 있다.
알려진 폴리실리콘 층은 예를 들면, 330nm 내지 2㎛ 사이의 두께를 포함할 수 있으며, 멤브레인 구조체의 스트레스어빌리티 영향을 개선하고자 시도하는 특별한 디자인을 포함할 수 있다. 그러한 알려진 멤브레인에 비교할 때, 전기적 특성이 동일한 것을 생성하기 위한 프로세스 동안의 주입 선량(implantation dose) 및/또는 온도에 의해 제어될 수 있다. 추가적으로, 실시예는 전기 특성을 제어하기 위한 추가적인 탄소 층의 템퍼링(tempering)의 특성을 이용할 가능성을 제공한다.
비정질 탄소(amorphic carbon)를 포함하는 박막은 매우 강건할 수 있고, 높은 압박을 견딜 수 있고, 각각의 애플리케이션에 대해 매우 다양하게 적응 또는 최적화될 수 있다. 탄소 층을 생성하기 위한 각각의 프로세스에 기초하여, 구성요소(예를 들면, 콘덴서 마이크로폰)의 요망되는 전도율은 (예를 들면, N2 또는 NH3과 같은 질소를 포함하는 처리된 가스의 혼합에 기초하여) 증착 동안에 또는 증착 이후에 본질적으로 조절될 수 있다. 증착 이후에, 예를 들어, 질소를 주입하기 위한 주입 프로세스 및/또는 후속 어닐링 프로세스가 이용될 수 있다. 이것은 기계적으로 매우 강건한 멤브레인을 허용할 수 있다. CVD에 기초하여, 처리된 가스의 혼합물에 대한 질소의 특정 혼합이 가능하다.
처리된 가스의 혼합물은 탄소를 포함하는 하나 이상의 가스를 포함할 수 있다. 프로세스는 sp2/sp3 비율이 탄소 층에서 조절 또는 최적화될 수 있도록 수소의 점유를 조절하도록 허용한다. 특히, CH4, C2, H2,...와 같은 탄소를 포함하는 하나 이상의 가스의 선택은 생성된 층의 미세 구조를 조정하도록 허용할 수 있다. PE-CVD(plasma enhanced CVD) 프로세스는 플라즈마를 중지 또는 중단하지 않고서 프로세스 가스의 혼합의 빠른 변경을 허용할 수 있다. 예를 들어, 이것은 poly-Si/a-Si:C:H/a-C:NH//a-C:H//a-C:H:F 샌드위치 멤브레인 생성을 허용할 수 있다. 이것은 전도율//강도//전도율//스트레스 및 영률의 조절(튜닝 층)//스티킹 방지인 기능의 관점에서 이해될 수 있으며, (단지 비제한적인 예로서) Si는 실리콘 물질을 심볼화하고, C는 탄소 물질을 심볼화하고, a-C는 비정질 탄소 물질을 심볼화하고, N은 질소 물질을 심볼화하고, H는 수소 물질을 심볼화하고, F는 불소 물질을 심볼화할 수 있다.
MEMS 구성요소에 대한 다른 이점은 후속 템퍼링 동안의 탄소 층의 동작에서 볼 수 있다. 비정질 탄소(a-C:M:H) 층은 템퍼링에 기초하여 높은 도전성(낮은 옴(low-ohmic))을 위해 조절될 수 있다.
일부 실시예는 도핑된 폴리실리콘을 포함하는 멤브레인과 같은 알려진 멤브레인을 덮거나 또는 캡슐화하기 위한 가능성을 제공한다. 기계적인 로드어빌리티(loadability)의 상당한 증가가 달성될 수 있고, 및/또는 멤브레인의 두께가 감소될 수 있다는 이점이 있다.
다른 이점은, 탄소 물질에 기초하여, 순수 실리콘에 비교할 때 습윤성이 감소될 수 있다는 것이다. 이것은 릴리스-에칭(release-etching) 동안에 및 동작 동안에 구성요소의 스티킹을 감소시키도록 허용할 수 있다.
얻어진 높은 강건성은 멤브레인의 두께를 유지하면서 로드어빌리티의 증가를 허용하고/하거나 구성요소에서의 멤브레인 두께 및 그에 따라 발진 매스(oscillating mass)를 감소시키도록 허용할 수 있으며, 그것은 구성요소의 응답 특성을 개선하고/하거나 SNR의 증가를 허용할 수 있다.
본 명세서에 기술된 실시예의 일 양상은 미세 기술로 생성된 구조에서의 탄소 층에 기초한 탄소 층 또는 층 시스템의 적용이다. 그러한 적용은 층을 부분적으로 또는 완전히 덮는 것을 지칭할 수 있다. 그러한 적용은 전기적 및/또는 기계적 특성의 조절 및/또는 개선을 허용할 수 있다. sp3 및 sp2 혼성의 점유의 조절은 멤브레인 또는 벤딩 빔의 특성을 조절하는 동안의 추가적인 자유도를 이용하는 것을 허용할 수 있다.
도 14는 탄소-수소의 알려진 3상 상태도를 도시한다. 제1 파라미터(72)는 탄소 물질의 sp2와 sp3 혼성 사이의 비율을 기술할 수 있다. sp3 혼성의 증가는 물질의 보다 높은 강도 및/또는 감소된 전도율을 허용할 수 있다. 파라미터(72)는 탄소 물질에 배열되는 수소의 양을 기술하는 제2 파라미터(74)와 조합될 수 있다. 파라미터들(72 및 74)의 조합은 상이한 물질 및 상이한 물질 특성을 얻도록 허용한다.
즉, 도 14는 상이한 혼성들에 기초한 물리적, 화학적 및/또는 전기적 특성의 대역폭을 도시하는, 탄소-수소의 3상 상태도를 도시한다.
도 15는 미세 기계 구조체(10, 20' 또는 20")와 같은 미세 기계 구조체를 제조하는 방법(1500)의 개략적인 흐름도를 도시한다. 단계(1510)는 기판을 제공하는 것을 포함한다. 단계(1520)는 기능 구조체의 기능 영역이 기능 영역에 대해 작용하는 힘에 응답하여 기판에 대해 편향하도록 기판에 기능 구조체를 배열하는 것을 포함하며, 기능 구조체는 탄소 층 배열을 포함하고, 탄소 층 배열의 기초 물질은 탄소 물질이다.
도 16은 예를 들면, 단계(1520)에서 기능 구조체를 배열하는 동안에 이용될 수 있는 방법(1600)의 개략적인 흐름도를 도시한다.
단계(1610)에서, 증착 프로세스의 파라미터들의 세트는 탄소 물질의 sp2 혼성과 sp3 혼성 사이의 제1 비율을 갖는 탄소 물질을 얻는데 이용된다. 증착 프로세스는 예를 들면, CVD 프로세스, PE-CVD 프로세스, PVD 프로세스, 반응성 스퍼터링과 같은 스퍼터링 프로세스일 수 있다.
단계(1620)는 파라미터들의 수정된 세트를 얻기 위해 파라미터들의 세트의 파라미터를 변경하는 것을 포함하며, 파라미터들의 수정된 세트는 sp2 혼성 또는 sp3 혼성의 평균 양이 기능 구조체의 두께 방향을 따라 변하도록 탄소 물질의 sp2 혼성과 sp3 혼성 사이의 제2 비율을 갖는 탄소 물질을 얻기 위한 증착 프로세스에 대해 이용된다.
기능 구조체를 증착하는데 이용된 증착 프로세스는 파라미터들의 세트에 의해 영향을 받을 수 있다. 파라미터들의 세트는 프로세스 온도, 프로세스 압력, 프로세스 가스의 구성, 플라즈마의 전자 및/또는 이온을 가속하기 위한 전계를 생성하기 위한 전극들 사이의 거리 및 플라즈마의 전자 및/또는 이온을 가속하는데 이용된 전력 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
탄소 증착은 운동적 제어된 증착(kinetically controlled deposition) 및 화학적 제어된 증착(chemical controlled deposition)으로 나누어질 수 있다. 특히, 운동적 증착은 스퍼터 영역에서의 낮은 압력에서 PE-CVD 프로세스를 위해서 및 PVD 프로세스(낮은 압력 및 낮은 온도)를 위해 적용될 수 있다. 낮은 압력은, 예를 들면, 적어도 1 mTorr 내지 최대 100 mTorr의 범위에 있을 수 있다. 또한, 이러한 개념은 이온 빔 방법, 필터링된 음극성 진공 호(filtered cathodic vacuum arc) 및 관련된 증착 기술에 대해 적용될 수 있다. 심지어, 프로세스 가스 혼합물 및 탄소 코팅 가스는 이들 기술을 위한 역할을 하며, 탄소 코팅 가스와 후속 막 혼성 사이의 관계는 상승된 증착 온도 및 높은 압력에서 PE-CVD에 대해 더욱 현저할 수 있다.
예를 들어, 운동적 제어된 증착 기술에 대해, 대략 150 ℃보다 높은 증착 온도는 상승된 sp2 혼성 콘텐츠를 갖는 막을 초래할 수 있다. 최고 가능한 sp3 콘텐츠에 대해 이상적인 것으로서 간주될 수 있는 에너지의 양을 보면, 100 eV/C+의 에너지가 150 ℃ 아래의 온도에서 운동적 제어된 증착을 위해 이용될 수 있다.
상승된 온도에서의 PE-CVD의 경우, 그러한 높은 증착 온도는 (적절한 탄소 가스 선택에 추가하여) sp3 혼성의 높은 밀도 및 높은 콘텐츠를 갖는 막(탄소 층)을 증착할 수 있다. 8 Torr의 압력 및 250 ℃ 초과와 같은 150 ℃ 초과의 온도 또는 400 ℃와 같은 350 ℃ 초과의 온도에서 하나 이상의 비변경된 프로세스 파라미터의 적용은, 예를 들면, 프로세스 가스로서 CH4를 이용할 때 sp3 혼성의 높은 부분을 갖는 높은 압축적 스트레스의 a-C:H 막을 초래할 수 있다. 반대로, 예를 들면, C2H2를 이용할 때, 그것은 sp2 혼성을 갖는 탄소 물질에 의해 지배되는 구조를 갖는 낮은 스트레스의 막을 초래할 수 있다. 따라서, 처리 가스의 변경 또는 수정은 sp3 혼성과 sp3 혼성 사이의 비율을 변경, 적응 또는 수정하도록 허용할 수 있다.
예를 들어, 탄소의 양에 비교할 때 증가된 양의 수소를 포함하는 프로세스 가스(CH4는 4/1의 비율을 포함할 수 있고, C2H2는 1/1의 비율을 포함할 수 있음)는 sp3 혼성을 포함하는 높은 비율의 탄소 물질을 얻도록 허용할 수 있다. 간략화된, 4/1의 높은 수소/탄소 비율은 높은 sp3 조정된 막을 초래할 수 있다. 아세틸렌(H/C는 1/1)을 이용하는 것은 sp2 조정되는 소프트 막을 초래할 수 있다. 따라서, 화학 작용(chemistry)은 용량성 커플링된 플라즈마 리액터에서의 (PE-)CVD 동안, 예를 들면, 약 8 Torr와 같은, 1 Torr와 10 Torr 사이의 범위에 있는 압력 및 온도에서 중요한 역할 또는 가장 중요한 역할을 할 수 있다.
그러한 효과는 이용된 프리커서(precusor)(프로세스 가스)의 화학 작용에 의해서 또는 보다 높은 증착 온도에서 활성일 수 있는 반응성 수소에 의한 sp2 조정된 탄소의 선택적 에칭에 의해 달성될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 수소가 현저한 프로세스 가스(예를 들면, 순수 수소)가 이용될 수 있다. 전술한 바와 같은 상승된 증착 온도에서 및/또는 PE-CVD 동안의 높은 압력에서, 수소가 현저한 프로세스는 CH4에 대해 기술된 바와 같은 sp3 혼성을 갖는 탄소 물질의 양을 증가시키도록 허용할 수 있다. 이것은 sp2 및 sp3 혼성을 생성하는 동안 소프트 sp2 혼성의 수소 기반 에칭을 이용함으로써 얻어질 수 있다. 탄소에 대한 많은 양의 수소 결합을 포함하는 프로세스 가스를 이용하는 대신에, 간략화된, 수소 물질이 추가적인 가스로서 또한 삽입될 수 있다. 예를 들면, 수소를 추가하는 것은 sp2 혼성을 갖는 탄소 물질을 선택적으로 에칭하는 것 및 그에 따라 결과적인 막에서 sp3 혼성을 갖는 탄소 물질의 높은 농도(up-concentration)를 허용할 수 있다.
프로세스 온도의 변화는 증가된 온도로 sp2 혼성을 갖는 탄소 물질의 상대적인 농도 증가를 허용할 수 있다. 프로세스 가스의 압력을 증가시킴으로써, 보다 높은 양의 탄소 물질 및/또는 수소 물질이 제공되며, 그것은 sp3 혼성을 갖는 탄소 물질의 보다 높은 점유를 초래하면서, 그와 동시에, 캐소드와 애노드 사이의 거리에 의해 및/또는 캐소드 및 애노드를 이용한 플라즈마의 전자 및/또는 이온을 가속하는데 이용된 전력에 의해 영향을 받는 플라즈마 생성기의 성능에 영향을 미친다. 따라서, 또한 플라즈마 생성기의 전극들(캐소드 및 애노드) 사이의 거리 및/또는 플라즈마의 전자 및/또는 이온을 가속하는데 이용된 전력이 다른 파라미터에 종속적으로 또는 독립적으로 변할 수 있다. 예를 들어, 다른 파라미터는 변경하지 않으면서, 전극들 사이의 감소된 거리 및/또는 전자 및/또는 이온을 가속하는데 이용된 증가된 전력은, 예를 들면, 압력이 1과 10 Torr 사이의 범위에 있을 때, sp3 혼성을 갖는 높은 양의 탄소 물질을 초래할 수 있다. 펄스의 펄스 에너지는, 예를 들면, 펄스의 주파수에 의해 및/또는 펄스의 크기에 의해 영향을 받을 수 있다. 펄스는 예를 들면, 펄스형 스퍼터링 프로세스에서 이용될 수 있다. 펄스 폭(지속 기간)은, 예를 들면, 적어도 10 ㎲ 및 최대 200 ㎲의 범위에 있을 수 있다. 펄스의 크기(펄스의 크기)는, 예를 들면, 메가와트(megawatt) 범위에 있을 수 있다.
가속 또는 증착될 탄소 원자(또는 이온) 당 대략 100 eV의 에너지가 sp3 혼성을 갖는 탄소 물질의 최대 점유를 초래할 수 있다. 에너지의 증가 또는 감소는 sp2 혼성을 갖는 탄소 물질의 양의 증가를 초래하면서, sp3 혼성을 갖는 물질의 양을 감소시킨다.
증착 프로세스는, 예를 들면, CVD 프로세스, PE-CVD 프로세스, PVD 프로세스, 반응성 스퍼터링과 같은 스퍼터링 프로세스를 포함할 수 있다. 프리커서는, 예를 들면, 탄소 물질 및/또는 수소 물질을 포함하는 가스일 수 있다. 대안적으로, 프로세스 가스는 또한 금속 물질을 포함할 수 있으며, 탄소 물질을 포함하는 다른 프로세스 가스가 프로세스 가스 또는 프리커서로서 추가적으로 이용될 수 있다.
증착된 탄소 물질의 고유한 스트레스는 sp3 혼성을 갖는 탄소 물질의 증가하는 점유와 함께 증가할 수 있다. 다른 프로세스 가스가 이용될 수 있으며, 다른 프로세스 가스는 탄소 물질 및 수소 물질을 포함한다. 예를 들어, 1/2의 탄소/수소 비율을 포함하는 에텐(Ethene)(C2H4)이 이용될 수 있다.
도 17은 미세 기계 구조체(40 또는 50)와 같은 미세 기계 구조체를 제조하기 위한 방법(1700)의 흐름도를 개략적으로 도시한다. 단계(1710)는 기판을 제공하는 것을 포함한다. 단계(1720)는 기판에 기능 구조체를 배열하는 것을 포함한다. 기능 구조체는 베이스 층 배열 및 기능 층을 포함하고, 기능 층의 기초 물질은 탄소이므로, 기능 구조체의 기능 영역은 기능 영역에 대해 작용하는 힘에 응답하여 기판에 대해 편향가능하다.
도 18은 단계(1720)에서의 기능 구조체를 배열하는데 이용될 수 있는 방법(1800)의 흐름도를 개략적으로 도시한다.
단계(1810)는 탄소 물질의 sp2 혼성과 sp3 혼성 사이의 제1 비율을 갖는 기능 층의 탄소 물질을 얻기 위해 증착 프로세스의 파라미터들의 세트를 이용하는 것을 포함한다.
증착 프로세스는 CVD 프로세스, PE-CVD 프로세스, PVD 프로세스, 반응성 스퍼터링과 같은 스퍼터링 프로세스를 포함할 수 있다. 프리커서는, 예를 들면, 탄소 물질 및/또는 수소 물질을 포함하는 가스일 수 있다. 대안적으로, 프로세스 가스는 또한 금속 물질을 포함할 수 있으며, 탄소 물질을 포함하는 다른 프로세스 가스가 프로세스 가스 또는 프리커서로서 추가적으로 이용될 수 있다.
단계(1820)는 파라미터들의 수정된 세트를 얻기 위해 파라미터들의 세트의 파라미터를 변경하는 것을 포함하며, 파라미터들의 수정된 세트는 탄소 물질의 sp2 혼성과 sp3 혼성 사이의 제2 비율을 갖는 기능 층의 탄소 물질을 얻기 위해 증착 프로세스에 대해 이용되어, sp2 혼성 또는 sp3 혼성을 포함하는 탄소 물질의 평균 양은 기능 구조체의 두께 방향을 따라 변하게 된다.
방법(1800)의 파라미터들의 세트는 도 16에 대해 기술된 파라미터들의 세트일 수 있다.
일부 양상들은 장치의 문맥으로 기술되었지만, 이들 양상은 대응하는 방법의 설명을 또한 나타내는 것이 명확하며, 블록 또는 디바이스는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 대응한다. 유사하게, 방법 단계의 문맥으로 기술된 양상들은 또한 대응하는 블록 또는 항목 또는 대응하는 장치의 특징의 설명을 나타낸다.
전술한 실시예들은 본 발명의 원리에 대한 예시일 뿐이다. 본 명세서에서 기술된 배열 및 세부사항의 수정 및 변형은 본 기술 분야의 당업자에게 명백한 것임을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허 청구항의 영역에 의해서만 제한되며, 본 명세서에서의 실시예의 기술 및 설명에 의해 제공된 특정 세부사항에 의해 제한되지 않는 것으로 의도된다.

Claims (36)

  1. 미세 기계 구조체(micromechanical structure)로서,
    기판과,
    상기 기판에 배열된 기능 구조체(functional structure)를 포함하고,
    상기 기능 구조체는 기능 영역에 대해 작용하는 힘에 응답하여 상기 기판에 대해 편향가능한 상기 기능 영역을 포함하고,
    상기 기능 구조체는 탄소 층 배열을 포함하고, 상기 탄소 층 배열의 기초 물질(basis material)은 탄소 물질인
    미세 기계 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 층 배열에서의 상기 탄소 물질의 평균 양은 상기 탄소 층 배열의 영역에서 적어도 90%인
    미세 기계 구조체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 층 물질 내의 상기 탄소 물질의 평균 양은 상기 기능 구조체의 두께 방향을 따라 변하는
    미세 기계 구조체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 층 배열의 상기 탄소 물질은 제1 부분 및 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 부분은 sp2 혼성(hybridization)을 갖고, 상기 제2 부분은 sp3 혼성을 가지며, 상기 제1 부분 또는 상기 제2 부분의 평균 양은 상기 기능 구조체의 두께 방향을 따라 변하는
    미세 기계 구조체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 층 배열은 상기 탄소 물질의 도핑 물질을 포함하고, 상기 도핑 물질의 평균 농도는 상기 탄소 층 배열의 영역에서 적어도 0.001%인
    미세 기계 구조체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 도핑 물질은 붕소 물질, 실리콘 물질, 금속 물질, 질소 물질, 불소 물질, 수소 물질 및 인 물질 중 하나인
    미세 기계 구조체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄소 층 배열의 베이스 영역은 원형 형상, 링 형상, 별 형상, 다각형 형상, 타원형 형상, 벌집 구조 형상 또는 이들의 조합 중 적어도 일부를 포함하는
    미세 기계 구조체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 기능 구조체는 멤브레인 구조체이고, 상기 미세 기계 구조체는 음향 변환기 구조체의 일부인
    미세 기계 구조체.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 기능 구조체는 캔틸레버형 부분(cantilevered portion) 및 편향가능 기능 영역(deflectable functional region)을 포함하는 벤딩 빔 구조체인
    미세 기계 구조체.
  10. 제1항에 있어서,
    두께 방향에 수직인 측면 방향을 따른 상기 기능 구조체의 측면 연장부는 상기 두께 방향을 따른 기능 구조체의 두께보다 적어도 50배 큰
    미세 기계 구조체.
  11. 제1항에 따른 미세 기계 구조체를 포함하는
    미세 기계 음향 변환기.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 미세 기계 음향 변환기는 마이크로폰인
    미세 기계 음향 변환기.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 미세 기계 음향 변환기는 확성기인
    미세 기계 음향 변환기.
  14. 미세 기계 구조체로서,
    기판과,
    상기 기판에 배열된 기능 구조체를 포함하고,
    상기 기능 구조체는 기능 영역에 대해 작용하는 힘에 응답하여 상기 기판에 대해 편향가능한 상기 기능 영역을 포함하고,
    상기 기능 구조체는 베이스 층 배열 및 기능 층을 포함하고,
    상기 기능 층의 기초 물질은 탄소 물질인
    미세 기계 구조체.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 베이스 층 배열은 도전성 베이스 층 배열인
    미세 기계 구조체.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 기능 층에서의 상기 탄소 물질의 평균 양은 상기 기능 층의 영역에서 적어도 90%인
    미세 기계 구조체.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 기능 층 내의 상기 탄소 물질의 평균 양은 상기 기능 구조체의 두께 방향을 따라 변하는
    미세 기계 구조체.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 기능 층은 상기 탄소 물질의 도핑 물질을 포함하고, 상기 도핑 물질의 평균 농도는 상기 기능 층의 영역에서 적어도 0.001%인
    미세 기계 구조체.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 도핑 물질은 붕소 물질, 실리콘 물질, 금속 물질, 질소 물질, 불소 물질, 수소 물질 및 인 물질 중 하나인
    미세 기계 구조체.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기능 층의 베이스 영역은 원형 형상, 링 형상, 별 형상, 다각형 형상, 타원형 형상, 벌집 구조 형상 또는 이들의 조합 중 적어도 일부를 포함하는
    미세 기계 구조체.
  21. 제14항에 있어서,
    상기 기능 구조체는 멤브레인 구조체이고, 상기 미세 기계 구조체는 음향 변환기 구조체의 일부인
    미세 기계 구조체.
  22. 제14항에 있어서,
    상기 기능 구조체는 캔틸레버형 부분 및 상기 편향가능 기능 영역을 포함하는 벤딩 빔 구조체인
    미세 기계 구조체.
  23. 제14항에 있어서,
    상기 탄소 물질의 제1 부분은 sp3 혼성을 포함하는
    미세 기계 구조체.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 부분은 적어도 30%인
    미세 기계 구조체.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 sp3 혼성을 포함하는 상기 탄소 물질의 평균 양은 상기 기능 구조체의 두께 방향을 따라 변하는
    미세 기계 구조체.
  26. 제14항에 있어서,
    상기 탄소 물질의 제2 부분은 sp2 혼성을 포함하는
    미세 기계 구조체.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 제2 부분은 적어도 30%인
    미세 기계 구조체.
  28. 제23항에 있어서,
    sp2 혼성을 포함하는 상기 탄소 물질의 평균 양은 상기 기능 구조체의 두께 방향을 따라 변하는
    미세 기계 구조체.
  29. 제23항에 있어서,
    상기 탄소 물질은 본질적으로 sp3 혼성을 포함하고, 상기 베이스 층 배열은 본질적으로 sp2 혼성을 포함하는 탄소인 기초 물질을 포함하는
    미세 기계 구조체.
  30. 제14항에 따른 미세 기계 구조체를 포함하는
    미세 기계 음향 변환기.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 미세 기계 음향 변환기는 마이크로폰인
    미세 기계 음향 변환기.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 미세 기계 음향 변환기는 확성기인
    미세 기계 음향 변환기.
  33. 미세 기계 구조체를 제조하는 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계와,
    상기 기판에 기능 구조체를 배열하는 단계를 포함하고,
    상기 기능 구조체의 기능 영역은 상기 기능 영역에 대해 작용하는 힘에 응답하여 상기 기판에 대해 편향가능하고,
    상기 기능 구조체는 탄소 층 배열을 포함하고,
    상기 탄소 층 배열의 기초 물질은 탄소 물질인
    미세 기계 구조체 제조 방법.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 기능 구조체를 배열하는 단계는, 증착 프로세스를 이용함으로써 상기 탄소 층 배열을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 증착 프로세스는 파라미터들의 세트에 의해 영향을 받고, 상기 파라미터들의 세트는 프로세스 온도, 프로세스 압력, 프로세스 가스의 구성, 플라즈마의 전자 및/또는 이온을 가속하기 위한 전계를 생성하기 위한 전극들 사이의 거리 및 상기 플라즈마의 전자 및/또는 이온을 가속하는데 이용된 전력 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 탄소 층 배열을 생성하는 단계는,
    상기 증착의 상기 파라미터들의 세트를 이용하여, 상기 탄소 물질의 sp2 혼성과 sp3 혼성 사이의 제1 비율을 갖는 탄소 물질을 얻는 단계와,
    상기 파라미터들의 세트의 파라미터를 변경하여 파라미터들의 수정된 세트를 얻는 단계를 포함하고,
    상기 파라미터들의 수정된 세트는 상기 탄소 물질의 sp2 혼성과 sp3 혼성 사이의 제2 비율을 갖는 상기 탄소 물질을 얻기 위해 상기 증착 프로세스를 위해 이용되고,
    상기 sp2 혼성 또는 상기 sp3 혼성의 평균 양은 상기 기능 구조체의 두께 방향을 따라 변하는
    미세 기계 구조체 제조 방법.
  35. 미세 기계 구조체를 제조하는 방법으로서,
    기판을 제공하는 단계와,
    상기 기판에 기능 구조체를 배열하는 단계 - 상기 기능 구조체는 베이스 층 배열 및 기능 층을 포함하고, 상기 기능 층의 기초 물질은 탄소 물질임 - 를 포함하고,
    상기 기능 구조체의 기능 영역은 상기 기능 영역에 대해 작용하는 힘에 응답하여 상기 기판에 대해 편향가능한
    미세 기계 구조체 제조 방법.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 기능 구조체를 배열하는 단계는, 증착 프로세스를 이용함으로써 상기 기능 층을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 증착 프로세스는 파라미터들의 세트에 의해 영향을 받고, 상기 파라미터들의 세트는 프로세스 온도, 프로세스 압력, 프로세스 가스의 구성, 플라즈마의 전자 및/또는 이온을 가속하기 위한 전계를 생성하기 위한 전극들 사이의 거리, 상기 플라즈마의 전자 및/또는 이온을 가속하기 위한 펄스 에너지 및 상기 플라즈마의 전자 및/또는 이온을 가속하는데 이용된 전력 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 기능 층을 생성하는 단계는,
    상기 증착 프로세스의 상기 파라미터들의 세트를 이용하여, 상기 탄소 물질의 sp2 혼성과 sp3 혼성 사이의 제1 비율을 갖는 상기 기능 층의 상기 탄소 물질을 얻는 단계와,
    상기 파라미터들의 세트의 파라미터를 변경하여 파라미터들의 수정된 세트를 얻는 단계를 포함하고,
    상기 파라미터들의 수정된 세트는 상기 탄소 물질의 sp2 혼성과 sp3 혼성 사이의 제2 비율을 갖는 상기 기능 층의 상기 탄소 물질을 얻기 위해 상기 증착 프로세스를 위해 이용되고,
    상기 sp2 혼성 또는 상기 sp3 혼성을 포함하는 상기 탄소 물질의 평균 양은 상기 기능 구조체의 두께 방향을 따라 변하는
    미세 기계 구조체 제조 방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9718671B2 (en) * 2015-03-09 2017-08-01 Invensense, Inc. MEMS acoustic sensor comprising a non-perimeter flexible member
DE102016118268A1 (de) 2016-09-27 2018-03-29 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Bearbeiten eines einkristallinen Substrats und mikromechanische Struktur
CN106829852B (zh) * 2017-01-18 2018-05-04 中国科学院深圳先进技术研究院 L型静电驱动微型机器人、制造方法与控制方法
DE102018200190B4 (de) * 2018-01-08 2019-08-14 Infineon Technologies Ag Mikroelektromechanisches System mit Filterstruktur

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5729074A (en) 1994-03-24 1998-03-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Micro mechanical component and production process thereof
DE10029012C2 (de) 2000-06-13 2002-06-06 Amtec Gmbh Mikrostruktur und Verfahren zu deren Herstellung
US7843022B2 (en) 2007-10-18 2010-11-30 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University High-temperature electrostatic transducers and fabrication method
CN101494814B (zh) 2008-01-21 2012-11-21 财团法人工业技术研究院 压变电容装置
FR2939003B1 (fr) 2008-11-21 2011-02-25 Commissariat Energie Atomique Cellule cmut formee d'une membrane de nano-tubes ou de nano-fils ou de nano-poutres et dispositif d'imagerie acoustique ultra haute frequence comprenant une pluralite de telles cellules
US8389317B2 (en) 2009-05-28 2013-03-05 Shanghai Lexvu Opto Microelectronics Technology Co., Ltd. MEMS device and method of fabricating the same
WO2011159351A2 (en) 2010-06-18 2011-12-22 Northwestern University Electrodes to improve reliability of nanoelectromechanical systems
DE102010062555B4 (de) 2010-12-08 2019-05-23 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Membranvorrichtung und entsprechendes Herstellungsverfahren sowie Membrananordnung
US8421170B2 (en) 2011-04-11 2013-04-16 Baris Bayram Method for microfabrication of a capacitive micromachined ultrasonic transducer comprising a diamond membrane and a transducer thereof
CN103813981B (zh) 2011-09-22 2016-03-30 日本碍子株式会社 碳膜的制造方法
DE102011086722A1 (de) * 2011-11-21 2013-05-23 Robert Bosch Gmbh Mikromechanische Funktionsvorrichtung, insbesondere Lautsprechervorrichtung, und entsprechendes Herstellungsverfahren
US8723277B2 (en) * 2012-02-29 2014-05-13 Infineon Technologies Ag Tunable MEMS device and method of making a tunable MEMS device
US20140127446A1 (en) * 2012-06-05 2014-05-08 Moxtek, Inc. Amorphous carbon and aluminum membrane
US9134526B2 (en) 2012-12-19 2015-09-15 Pixtronix, Inc. Display device incorporating multiple dielectric layers
KR101388927B1 (ko) 2013-03-14 2014-04-25 한국과학기술원 접착개선된 비정질탄소막을 이용한 ｍｅｍｓ 디바이스 제조방법
US9516428B2 (en) * 2013-03-14 2016-12-06 Infineon Technologies Ag MEMS acoustic transducer, MEMS microphone, MEMS microspeaker, array of speakers and method for manufacturing an acoustic transducer
GB2514615A (en) * 2013-05-31 2014-12-03 Ibm Thermal oscillator
CN105452832B (zh) * 2013-06-06 2018-11-30 丹麦技术大学 全光压力传感器
US9731957B2 (en) * 2014-01-21 2017-08-15 Indian Institute Of Technology, Bombay Polymer anchored microelectromechanical system (MEMS) cantilever and method of fabricating the same

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