KR20170000796A - Mems 트랜듀서를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

일 실시예에 따르면, 미세전자기계 시스템(microelectromechanical system: MEMS) 트랜듀서는 기판을 포함하는데 이 기판은 기판의 후면으로부터 이 기판을 통과하는 제1 캐비티를 포함한다. MEMS 트랜듀서는 기판의 상단면 상에서 제1 캐비티 위에 놓이는 다공형 제1 전극판(perforated first electrode plate)과, 기판의 상단면 상에서 제1 캐비티 위에 놓이고 다공형 제1 전극판으로부터 이격 영역에 의해 이격된 제2 전극판과, 다공형 제1 전극판과 제2 전극판 사이의 이격 영역 내의 가스 감응 물질(gas sensitive material)을 또한 포함한다. 가스 감응 물질은 타겟 가스의 농도에 의존하는 전기적 특성을 갖는다.

Description

MEMS 트랜듀서를 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR A MEMS TRANSDUCER}
본 발명은 일반적으로 미세가공 구조물에 관한 것으로, 특히 미세전자기계 시스템(MEMS) 트랜듀서를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
트랜듀서는 신호를 하나의 도메인에서 다른 도메인으로 변환하고 종종 센서로서 이용된다. 센서로서 사용되고 일상생활에서 보게 되는 하나의 일반적인 트랜듀서는 음파를 전기적 신호로 변환하는 마이크로폰이다. 일반적인 센서의 또 다른 예는 온도계이다. 온도 신호를 전기적 신호로 변환함으로써 온도계로서 역할을 하는 다양한 트랜듀서가 존재한다.
미세전자기계 시스템(MEMS) 기반 센서는 미세기계가공 기법을 이용하여 생산된 트랜듀서 계열을 포함한다. MEMS 마이크로폰과 같은 MEMS는 트랜듀서에서 물리적 상태의 변화를 측정하고 변환된 신호를 MEMS 센서에 연결된 처리 전자기기에 전달함으로써 주변환경으로부터 정보를 수집한다. MEMS 장치는 집적 회로에 대해 사용되는 것과 유사한 미세기계가공 제작 기법을 이용하여 제조될 수 있다.
MEMS 장치는 예를 들어, 발진기, 공진기, 가속도계, 자이로스코프, 온도계, 압력 센서, 마이크로폰, 마이크로스피커 및 마이크로 미러로서 기능하도록 설계될 수 있다. 일 예로서, 다수의 MEMS 장치는 물리적 현상을 전기적 신호로 변환하기 위해 용량성 감지 기법을 이용한다. 이러한 응용예에서, 센서에서의 캐패시턴스 변화는 인터페이스 회로를 통해 전압 신호로 변환된다.
이러한 용량성 감지 장치는 MEMS 마이크로폰이다. MEMS 마이크로폰은 일반적으로 단단한 백플레이트(rigid backpate)로부터 짧은 거리를 두고 분리되어 있는 편향가능한 멤브레인(deflectable membrane)을 구비한다. 음압력파(sound pressure wave)가 멤브레인에 입사되면, 그 멤브레인은 백플레이트를 향하거나 그로부터 멀어지도록 편향되며, 그에 따라 멤브레인과 백플레이트 간의 이격 거리는 변경된다. 일반적으로, 멤브레인과 백플레이트는 도전성 물질로 구성되고 캐패시터의 "극판(plate)"을 형성한다. 따라서, 멤브레인과 백플레이트를 분리하는 거리가 입사하는 음파에 응답하여 변경됨에 따라, "극판"과 전기적 신호 간에 캐패시턴스 변화가 발생한다.
예컨대 용량성 MEMS와 같은 MEMS는 종종 태블릿 컴퓨터 또는 이동 전화기와 같은 이동 전자기기에서 사용된다. 일부 응용예에서, 예컨대 태블릿 컴퓨터 또는 이동 전화기와 같은 전자기기 시스템에 추가의 또는 개선된 기능을 제공하기 위해 새로운 또는 증가된 기능을 갖는 센서를 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 미세전자기계 시스템(MEMS) 트랜듀서는 기판을 포함하는데, 이 기판은 기판의 후면으로부터 기판를 관통하는 제1 캐비티를 갖는다. MEMS 트랜듀서는 또한 기판의 상단 상에서 제1 캐비티 위에 놓이는 다공형 제1 전극판(a perforated first electrode plate)과, 기판의 상단에서 제1 캐비티 위에 놓이고 다공형 제1 전극판으로부터 이격 영역을 두고 이격된 제2 전극판, 및 다공형 제1 전극판과 제2 전극판 사이의 이격 영역 내의 가스 감응 물질을 포함한다. 이 감스 감응 물질은 타겟 가스의 농도에 의존하는 전기적 속성을 갖는다.
본 발명 및 본 발명의 장점의 보다 완전한 이해를 돕기 위해, 첨부한 도면과 함께 후속하는 상세한 설명을 참조한다.
도 1은 예시적인 MEMS 트랜듀서 시스템의 시스템 블록도를 나타낸다.
도 2a 및 도 2b는 예시적인 MEMS 가스 센서의 개략적인 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 예시적인 집적 MEMS 트랜듀서의 상단 및 단면도를 나타낸다.
도 4a 및 도 4b는 또 다른 예시적인 집적 MEMS 트랜듀서의 상단 및 단면도를 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 또 다른 예시적인 집적 MEMS 트랜듀서의 상단 및 단면도를 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 또 다른 예시적인 집적 가스 센서의 상단 및 단면도를 나타낸다.
도 7은 MEMS 트랜듀서를 형성하는 예시적인 제조 공정의 블록도를 나타낸다.
도 8은 MEMS 트랜듀서를 형성하는 또 다른 예시적인 방법의 블록도를 나타낸다.
상이한 도면에서 대응하는 참조번호 및 기호는 일반적으로 달리 언급하지 않는다면 대응하는 부분을 지칭한다. 도면은 실시예의 관련 측면을 명료하게 예시하도록 도시되어 있고 반드시 축척대로 도시될 필요는 없다.
다양한 실시예의 구성 및 사용예가 이하에서 자세히 설명된다. 그러나, 본 명세서에서 기술된 다양한 실시예는 다양한 특정 문맥에서 적용가능함을 이해해야 한다. 설명되어 있는 특정 실시예는 단지 다양한 실시예를 구성 및 사용하기 위한 특정 방식의 예시일뿐이며, 본원 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
특정 상황에서의 다양한 실시예, 즉 가스 트랜듀서, 보다 구체적으로는 MEMS 습도 센서를 참조하여 설명이 이루어진다. 본 명세서에서 기술한 다양한 실시예들 중 일부는 MEMS 트랜듀서, MEMS 마이크로폰, MEMS 가스 센서, MEMS 습도 센서, 집적형 MEMS 마이크로폰 및 습도 감지 시스템, MEMS 트랜듀서 시스템을 위한 인터페이스 회로, 및 집적형 다수의 트랜듀서 시스템을 포함한다. 다른 실시예에서, 당업계에 알려져 있는 임의의 방식에 따라 임의의 유형의 센서 또는 트랜듀서를 포함하는 다른 애플리케이션에도 양상들이 적용될 수 있다.
기술의 급속도의 소형화, 모바일 접속의 진보 및 에너지 관리 및 효율의 개선을 통해 매일 접속되는 장치의 수가 증가함에 따라, 추가 기능에 대한 요구도 증가하였다. 추가 기능의 일 영역은 추가 센서들의 집적을 통해 제공된다. 이동 장치, 또는 일반적으로 장치는 예를 들어 마이크로폰, 이미지 센서, 가속도계 및 자이로스코프와 같은 다수의 센서를 포함할 수 있다. 추가의 센서 유형을 더하게 되면 일부 애플리케이션에서는 이점이 있을 수 있다. 그러나, 예컨대 이동 장치와 같은 다양한 애플리케이션에서, 추가의 센서를 위한 이용가능한 공간은 장치의 물리적 크기와 추가 센서의 추가 비용에 의해 제한될 수 있다. 따라서, 추가 센서의 집적은 혁신을 위한 기회를 제시한다.
본 명세서에서 기술된 다양한 실시예에 따르면, 집적화에 적절한 용량성 MEMS 가스 센서가 제공된다. 예를 들어 MEMS 마이크로폰을 형성하는 공정은 다공형 백플레이트와 이 다공형 백플레이트로부터 이격된 편향가능 멤브레인을 기판 내의 캐비티 위에 형성하는 과정을 포함한다. 다양한 실시예에 따르면, 유사한 구조를 갖는 MEMS 가스 센서를 형성하는 유사한 공정은 다공형 제1 전극과 이 다공형 제1 전극으로부터 이격된 제2 전극을 기판 내의 캐비티 위에 형성하는 과정을 포함한다. 이러한 실시예에서, 제1 전극과 제2 전극 사이의 간격은 가스 감응 유전 물질로 채워진다. 특정 실시예에서, 유전 물질은 습도에 민감하고 용량성 MEMS 습도 센서가 생성된다. 다양한 실시예에서, 용량성 MEMS 습도 센서는 MEMS 마이크로폰과 동일한 기판 내에 집적된다. 마이크로폰을 위한 백플레이트 및 멤브레인의 계층은 습도 센서를 위한 제1 전극 및 제2 전극과 동시에 형성될 수 있다. 따라서, 다양한 실시예는 다양한 장치의 기능을 증가시킬 수 있는, 예컨대 습도 센서와 같은 집적형 용량성 MEMS 가스 센서를 포함한다.
도 1은 MEMS 트랜듀서(102), 애플리케이션 특정 집적 회로(ASIC)(104) 및 프로세서(106)를 포함하는 예시적인 MEMS 트랜듀서 시스템(100)의 시스템 블록도를 나타낸다. 다양한 실시예에 따르면, MEMS 트랜듀서(102)는 MEMS 트랜듀서(102)와 접촉하는 가스로부터의 물리적 신호를, ASIC(104)에 의해 판독될 수 있고 프로세서(106)에 의해 처리될 수 있는 전기 신호로 변환하는 가스 센서를 포함한다. 특정 실시예에서, MEMS 트랜듀서(102)의 가스 센서는 MEMS 트랜듀서(102)의 주변 환경의 습도와 관련된 전기 신호를 생성하는 습도 센서를 포함한다.
다양한 실시예에 따르면, MEMS 트랜듀서(102)는 동일한 반도체 다이 상에 집적된 다수의 센서를 포함할 수 있다. 구체적으로, (도시되어 있는 바와 같이) MEMS 트랜듀서(102)는 일부 실시예에서는 음향 트랜듀서, 즉 마이크로폰 또는 마이크로스피커와 가스 센서를 포함할 수 있고, 또 다른 실시예에서는 온도 센서를 포함할 수 있다. 일부 실시에에서, MEMS 트랜듀서(102)는 용량성 MEMS 습도 센서 및 용량성 MEMS 마이크로폰을 포함하는데, 이들 모두는 반도체 구조에서 동일한 제각기의 제1 및 제2 계층으로 형성되는 제1 및 제2 감지 전극을 포함한다. 따라서, 특정 실시예에서, 이러한 통합을 통해 장치 크기가 줄어들고 제조가 간단해진다.
다양한 실시예에서, MEMS 트랜듀서(102)는 주변환경 결합부(108)를 통해 주변 환경에 결합된다. 예를 들어, 음향 포트와 같은 개구부 또는 포트가 MEMS 트랜듀서 시스템(100)을 포함하는 장치 패키지(미도시)에 제공될 수 있다. 이러한 실시예에서, 포트는 MEMS 트랜듀서 시스템(100)을 포함하는 장치 패키지의 주변 환경에 대한 주변환경 결합부(108)를 제공한다.
다양한 실시예에 따르면, ASIC(104)은 MEMS 튜랜듀서(102)와 인터페이싱하는 증폭기 및 바이어스 회로를 포함한다. ASIC(104)은 일부 실시예에서 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 또한 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, ASIC(104)은 예를 들어 전기 신호에 대한 인터페이싱, 바이어싱 또는 처리에 관련된 다양한 추가 기능을 수행하기 위한 추가 회로를 더 포함할 수 있다. 또한, MEMS 트랜듀서(102)는 일부 실시예에서 마이크로스피커와 같은 액추에이터를 포함하고, ASIC(104)은 액추에이터를 구동하기 위한 구동기 회로를 포함한다. 일부 실시예에서, ASIC(104)은 MEMS 트랜듀서(102)와 동일한 반도체 다이 상에 형성된다. 다른 실시예에서, ASIC(104)은 MEMS 트랜듀서(102)와는 별개의 반도체 다이 상에 형성되고 MEMS 트랜듀서(102)와 함께 패키징된다. 이와 달리, ASIC(104) 및 MEMS 트랜듀서(102)는 개별 반도체 다이 상에 형성되고 개별 패키지에 패키징될 수 있다.
다양한 실시예에서, 프로세서(106)는 MEMS 트랜듀서(102)로부터의 변환된 신호에 기초하여 ASIC(104)로부터 전기 신호를 수신한다. 다양한 실시예에서, 프로세서(106)에서 ASIC(104)로부터 수신된 전기 신호는 디지털 신호이다. 또 다른 실시예에서, 전기 신호는 아날로그 신호이다. 프로세서(106)는 특정 애플리케이션 프로세서, 일반 마이크로프로세서, 필드 프로그램가능 게이트 어레이(FPGA), 또는 중앙 처리 장치(CPU)일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 프로세서(106)는 이산적인 디지털 로직 컴포넌트들로 형성된다. 다양한 실시예에서, 프로세서(106)는 ASIC(104) 및 MEMS 트랜듀서(102)를 포함하는 패키지와 동일한 인쇄 회로 보드(PCB)에 부착된다.
도 2a 및 도 2b는 예시적인 MEMS 가스 센서(110,111)의 개략적인 단면도를 나타낸다. MEMS 가스 센서(110)는 기판(112), 제1 전극(116), 제2 전극(120), 및 캐비티(113) 위에 놓이는 가스 감응 물질(122)을 포함한다. 다양한 실시예에 따르면, 가스 감응 물질(122)은 습도에 민감한 유전체이다. 이러한 실시예에서, 습도가 증가 또는 감소함에 따라, 가스 감응 물질(122)의 유전 상수는 그에 따라 변동된다. 유전 상수의 변동에 기초하여, 제1 전극(116)과 제2 전극(120) 사이에 형성된 평행한 극판 캐패시턴스도 변동된다. 이러한 캐패시턴스의 변동은 금속화 층(미도시)을 통해 제1 전극(116)과 제2 전극(120)에 연결된 ASIC(104)과 같은 인터페이스 회로에 의해 측정될 수 있다.
다양한 실시예에서, 가스 감응 물질(122)은 MEMS 가스 센서(110)의 주변 환경과 접촉한다. 제1 전극(116) 및 제2 전극(120)은 가스 감응 물질(122)을 위와 아래에서 감싸고 있기 때문에, 제1 전극(116) 내의 다공(perforations)(134) 또는 제2 전극(120) 내의 다공(136)은 가스 감응 물질(122)을 주변 환경에 노출시키는 개구부를 제공한다. 이러한 실시예에서, 다공(134) 및 다공(136)은 주변환경 결합부(128) 또는 주변환경 결합부(130) 각각을 통해 주변환경 신호를 수신하는 개구부를 제공한다. 예를 들어, 주변환경 결합부(128) 및 주변환경 결합부(130)는 MEMS 가스 센서(110)를 포함하는 패키지 내에 형성된 포트일 수 있다.
다양한 실시예에서, 주변환경 결합부(128) 및 대응하는 다공(134) 또는 주변환경 결합부(130) 및 대응하는 다공(136) 중 하나만이 포함된다. 이러한 실시예에서, 주변환경 결합부(130) 및 대응하는 다공(136)은 상단 포트 MEMS 패키지에 대응할 수 있다. 이와 유사하게, 주변환경 결합부(128) 및 대응하는 다공(134)은 하단 포트 MEMS 패키지에 대응할 수 있다. 이러한 실시예에서, 기판(112) 내의 캐비티(113)는 MEMS 패키지 내의 하단 포트에 결합된다. 또 다른 실시예에서, 주변환경 결합부(128) 및 대응하는 다공(134)과, 주변환경 결합부(130) 및 대응하는 다공(136) 모두가 포함된다.
다양한 실시예에서, 구조층(structural layer)(114)이 기판(112)의 상단면에 형성되고 제1 전극(116)을 기판(112)으로부터 분리시킨다. 또한, 구조층(118)이 전극(116)의 상단에 형성되고 제1 전극(116)으로부터 제2 전극(120)을 분리시킨다. 다양한 실시예에서, 가스 감응 물질(122)은 제1 전극(116)과 제2 전극(120) 사이에서 캐비티(113) 위에 구성되는 반면, 구조층(118)은 제1 전극(116)과 제2 전극(120) 사이에서 기판(112) 위에 구성된다. 또 다른 실시예에서, 구조층(118)은 제거될 수 있고 가스 감응 물질(122)은 제1 전극(116)과 제2 전극(120) 사이에서 기판(112) 위에까지 연장될 수 있다.
가스 감응 물질(122)은 소정의 가스 농도에 대한 민감도에 기초하여 선택된다. 구체적으로, 가스 감응 물질(122)은 습도에 대한 민감도에 기초하여 선택될 수 있다. 다양한 실시예에서, 가스 감응 물질(122)은 저항 또는 캐패시턴스 기반 센서에 사용되도록 선택될 수 있고, 따라서 의도한 가스 농도에 기초하여 저항값 또는 유전값을 변경시키는 물질을 포함할 수 있다. 일부 저항 물질은 가스 농도에 민감하게 하기 위해 고온에서의 동작을 요구할 수 있는데, 즉 가열기를 요구할 수 있다. 일부 실시예에서, 일부 유전성의 가스 감응 물질은 보다 높은 온도로의 가열을 요구하지 않고 특정 가스의 농도에 민감하거나 그에 비례하는 유전 상수를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 가스 감응 물질(122)은 습도에 기초하여 캐패시턴스, 즉 유전 상수를 변경시키는 폴리머 기반 물질, 예를 들어, 폴리이미드, 폴리에스테르, 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 벤조사이클로부텐인(BCB), 폴리황산염, 및 셀룰로스 아세테이트 뷰티레이트일 수 있다. 다른 실시예에서, 가스 감응 물질(122)은 습도에 기초하여 캐패시턴스, 즉 유전 상수를 변경시키는 금속 또는 반도체 기반 물질, 예를 들어, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 실리콘 산화물, 실리콘 카바이드 또는 다공성 실리콘일 수 있다. 다른 실시예에서, 가스 감응 물질(122)은 습도에 기초하여 저항을 변경시키는 물질, 예를 들어, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물, 또는 다양한 스피넬(spinels), 예컨대, BaTiO3, ZnCr2O4, K2CrO4 및 MgAl2O4일 수 있다.
다양한 다른 실시예에서, 가스 감응 물질(122)은 다른 가스 농도에 민감하도록 선택될 수 있다. 특정 실시예에서, 가스 감응 물질(122)은 가스 농도에 기초하여 캐패시턴스, 즉 유전 상수를 변경시키는 물질일 수 있다. 이러한 실시예에서, 가스 감응 물질(122)은 수소를 감지하는 강유전성 물질일 수 있고, 가스 감응 물질(122)은 이산화탄소를 감지하기 위해 BaSnO3, SrTiO3, CaTiO3, ZnO 또는 BaTiO3와 혼합된 CuO, 불소 중합체일 수 있고, 가스 감응 물질(122)은 산소를 감지하기 위한 지르코늄 산화물 또는 이리듐 산화물일 수 있고, 가스 감응 물질(122)은 에틸렌을 감지하기 위한 주석 이산화물일 수 있거나, 또는 가스 감응 물질(122)은 암모니아를 감지하기 위한 다공성 실리콘 카바이드 또는 티타늄 산화물일 수 있다.
또 다른 특정 실시예에서, 가스 감응 물질(122)은 가스 농도에 기초하여 저항을 변경시키는 물질일 수 있다. 이러한 실시예에서, 가스 감응 물질(122)은 수소를 감지하기 위한 팔라듐 기반 물질일 수 있고, 가스 감응 물질(122)은 이산화탄소를 감지하기 위한 In2Te3일 수 있고, 가스 감응 물질(122)은 산소를 감지하기 위한 지르코늄 산화물 또는 이리듐 산화물일 수 있고, 가스 감응 물질(122)은 에틸렌을 감지하기 위한 산화 주석일 수 있고, 또는 가스 감응 물질(122)은 암모니아를 감지하기 위한 산화 주석, 텅스텐 산화물, 다양한 금속 산화물, 폴리피롤 또는 폴리아닐린일 수 있다.
특정 실시예에서, 가스 감응 물질(122)이 액체 또는 젤(gel)로 구성될 수 있는 물질로 형성되도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 실시예에서, 가스 감응 물질은 MEMS 가스 센서를 형성하기 위해 두 개의 전극을 갖는 감지 영역에 제작후 도포될 수 있다. 다양한 다른 실시예에서, 가스 감응 물질(122)은 예를 들어 나노와이어와 같은 나노구조로 형성될 수 있다.
또 다른 특정 실시예에 따르면, 가스 감응 물질(122)은 간단히 공기일 수 있다. 이러한 실시예에서, 공기의 유전 상수는 습도, 즉 공기 중의 수분의 양에 의존한다. 따라서, 캐패시턴스는 공기의 유전 상수의 변화를 결정하고 그에 따라 습도의 변화를 결정하기 위해 제1 전극(116)과 제2 전극(120) 사이에서 측정된다.
다양한 실시예에 따르면, 기판(112)은 예를 들어, 실리콘, 게르마늄, 탄소 또는 안티몬과 같은 단일 요소의 반도체 기판일 수 있다. 다른 실시예에서, 기판(112)은 실리콘 온 절연체(SOI) 기판, III-IV 반도체 기판 또는 II-VI 반도체 기판일 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(112)은 유리일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 기판(112)은 폴리머 기판일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 기판(112)은 금속 기판일 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 제1 전극(116) 및 제2 전극(120)은 도전성 물질로 형성된다. 특정 실시예에서, 제1 전극(116) 및 제2 전극(120)은 폴리실리콘이다. 일부 실시예에서, 제1 전극(116) 및 제2 전극(120)은 알루미늄, 금 또는 백금이다. 또 다른 실시예에서, 제1 전극(116) 및 제2 전극(120)은 구리이다. 또 다른 실시예에서, 제1 전극(116)은 실리콘 온 절연체(SOI)이다. 다른 실시예에서, 제1 전극(116) 및 제2 전극(120)은 도핑된 반도체 물질로 형성될 수 있다. 제1 전극(116) 및 제2 전극(120)은 또한 도전성 물질을 둘러싸고 감싸는 절연층을 포함하는 물질 스택으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 폴리실리콘 층은 질화 규소로 감싸져서 제1 전극(116) 또는 제2 전극(120)을 형성할 수 있다.
다양한 실시예에서, 구조층(114) 및 구조층(118)은 절연물질이다. 일부 실시예에서, 구조층(114) 및 구조층(118)은 산화물, 질화물, 또는 산화질화물이다. 특정 실시예에서, 구조층(114) 및 구조층(118)은 실리콘 산화물이다. 또 다른 특정 실시예에서, 구조층(114) 및 구조층(118)은 실리콘 질화물이다.
도 2b는 기판(112), 제1 전극(116), 제2 전극(120), 가스 감응 물질(122), 제3 전극(126), 및 캐비티(113) 위에 놓이는 가스 감응 물질(132)을 포함하는 MEMS가스 센서(111)를 보여준다. MEMS 가스 센서(111)는 MEMS 가스 센서(110)를 참조하여 설명된 구성요소들을 포함하되 제3 전극(126) 및 가스 감응 물질(132)이 추가된다. 다양한 실시예에 따르면, 제3 전극(126)은 구조층(124)에 의해 제2 전극(120)으로부터 이격되고 다공(138)을 포함한다. 이러한 실시예에서, 주변환경과 MEMS 가스 센서(111) 사이에 주변환경 결합을 제공하기 위해 상단, 하단(캐비티(113)를 통해) 또는 이들 모두로부터 주변환경 결합부(128) 및 주변환경 결합부(130) 중 하나 또는 모두가 포함된다. 가스 감응 물질(132)은 가스 감응 물질(122)을 참조하여 설명한 물질들 중 임의의 물질일 수 있고, 제3 전극(126)은 제1 전극(116) 또는 제2 전극(120)을 참조하여 설명한 임의의 물질 또는 구성일 수 있으며, 구조층(124)은 구조층(114) 또는 구조층(118)을 참조하여 설명한 임의의 물질 또는 구조일 수 있다.
다양한 실시예에서, MEMS 가스 센서(110) 및 MEMS 가스 센서(111)는 각각 단일 또는 이중 백플레이트 용량성 마이크로폰과 호환되는 층으로 형성될 수 있다. 특정 실시예에서, 본 명에서 다른 도면을 참조하여 이하에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, MEMS 가스 센서(110) 및 MEMS 가스 센서(111)의 층은 각각 단일 또는 이중 백플레이트 용량성 마이크로폰과 동일한 처리 단계 및 층 스택을 사용하여 형성되며, 가스 감응 물질(112) 또는 가스 감응 물질(132)이 추가된다.
다양한 실시예에 따르면, MEMS 가스 센서(110) 및 MEMS 가스 센서(111)는 가스 감응 물질(122) 또는 감응 물질(132)을 가열하는 집적형 가열 소자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 가스 감응 물질(122)이 습도에 민감하고 MEMS 가스 센서(110)가 습도 센서로서 동작하는 경우, 집적형 가열 소자는 가스 감응 물질(122)에 흡수된 수분을 제거하기 위해 가스 감응 물질(122)을 가열할 수 있고 MEMS 가스 센서(110)를 리셋할 수 있다. 특정 실시예에서, 제1 전극(116), 제2 전극(120) 및 제3 전극 중 임의의 전극은 집적형 가열 소자로서 구성된다. 또 다른 실시예에서, 추가의 가열 소자(미도시)가 기판(112) 상에 집적될 수 있고 가스 감응 물질(122) 또는 가스 감응 물질(132)에 열적으로 결합될 수 있다. 또 다른 특정 실시예에서, 가열 소자는 가스 감응 물질(122) 또는 가스 감응 물질(132)과 물리적으로 접촉할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 전극(116), 제2 전극(120) 또는 제3 전극(126)은 동일한 장치 층 내에서 제각기의 전극으로부터 전기적으로 절연된 패턴형 가열 구조 또는 요소(미도시)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 환기구(ventilation hole)(115)가 MEMS 가스 센서(110)의 경우 제2 전극(120), 구조층(118) 및 제1 전극(116)을 관통하고 또는 MEMS 가스 센서(111)의 경우 제3 전극(126), 구조층(124), 제2 전극(120), 구조층(118) 및 제1 전극(116)을 관통하며, 주변환경 결합부(128) 또는 주변환경 결합부(130)를 통해 어느 한 측면으로부터 도달하는 매체에 대해 양측 모두에 대한 액세스를 제공하는 역할을 할 수 있다. 이러한 실시예에서, 환기구(115)는 주변환경 결합부(128) 및 주변환경 결합부(130) 중 하나만을 포함하면서 양방향 모두로부터 가스 감응 물질(122) 또는 가스 감응 물질(132)과 접촉하기 위해 예컨대 가스와 같은 매체 대한 감지 구조 주변에 경로를 제공하는 감지 구조층 내의 단일 환기구 또는 다수의 환기구일 수 있다. 일부 실시예에서, 환기구(115)는 또한 가스 감응 물질(122) 또는 가스 감응 물질(132)을 관통할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 환기구(115)는 다양한 층 또는 기판(112)에서 가스 센서 또는 캐비티(113)로부터 소정의 거리를 두고 형성될 수 있지만, 여전히 우회 환기 경로를 제공할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 가스 센서(160) 및 마이크로폰(162)을 포함하는 예시적인 집적형 MEMS 트랜듀서(140)의 상면 및 단면도를 나타낸다. 다양한 실시예에 따르면, 집적형 MEMS 트랜듀서(140)는 하단 전극층(146)로부터 구조층(148)에 의해 이격된 상단 전극층(150)으로 형성된다. 하단 전극층(146), 구조층(148) 및 상단 전극층(150)은 구조층(144)에 의해 기판(142)으로부터 이격되고 캐비티(156) 및 캐비티(158) 위에 놓이도록 형성된다. 이러한 실시예에서, 가스 센서(160)는 도 2a에서 MEMS 가스 센서(110)를 참조하여 앞서 설명한 바와 같은 용량성 또는 저항성 가스 센서이다.
다양한 실시예에서, 가스 센서(160)는 캐비티(156) 위에 가스 감응 물질(152)을 포함하고, 마이크로폰(162)은 캐비티(158) 위에 편향가능 멤브레인(164) 및 다공형 백플레이트(166)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 편향가능 멤브레인(164) 및 다공형 백플레이트(166)는 구조층(148)에 의해 이격되고 캐비티(158) 위의 공기 갭에 의해 분리된다. 편향가능 멤브레인(164)은 상단 전극층(150)의 일부이거나 이에 의해 형성되고, 다공형 백플레이트(166)는 하단 전극층(146)의 일부이거나 이에 의해 형성된다. 유사하게, 상단 전극층(150)은 가스 센서(160)를 위한 상단 전극을 형성하고 하단 전극층(146)은 가스 센서(160)를 위한 하단 전극을 형성한다.
다른 실시예에서, 마이크로폰(162)은 그와 달리 마이크로스피커일 수 있다. 일부 실시예에서, 도 2b에서 MEMS 가스 센서(111)를 참조하여 설명한 바와 같이, 마이크로폰(162)은 제2 다공형 백플레이트를 이용하여 구현될 수 있고 가스 센서(160)는 또한 제3 전극층을 이용하여 구현될 수 있다. 하단 전극층(146)에서만 관통이 도시되어 있지만, 도 2a 및 도 2b에서 다공(134) 및 다공(136)을 참조하여 앞서 설명한 바와 같이, 주변환경 결합부 또는 포트(미도시)에 따라, 상단 전극층(150)에 다공이 포함될 수 있다. 다양한 실시예에서, 캐비티(156) 및 캐비티(158)는 기판(142)에서 동일한 캐비티 또는 개별 캐비티일 수 있다. 이러한 실시예에서, 캐비티(156) 및 캐비티(158)는 별개로 또는 동시에 형성될 수 있다.
일부 실시예에 따르면, 집적형 MEMS 트랜듀서(140)는 온도 감지 소자(161)를 더 포함한다. 이러한 실시예에서, 온도 감지 소자(161)는 기판(142), 또는 집적형 MEMS 트랜듀서(140)의 임의의 층 내에 또는 그 상에 포함될 수 있다. 온도 감지 소자(161)는 도 2a에서 제1 전극(116)을 참조하여 앞서 설명한 임의의 물질로 형성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 온도 감지 소자(161)는 2015년 2월 3일에 "System and Method for an Integraed Transducer and Temperature Sensor"라는 제목으로 출원된 동시 계류중인 미국 특허출원 번호 제14/613,106호에 설명되어 있는 바와 같이 구현될 수 있으며, 이 미국 특허출원은 그 전체가 본 명세서에서 참조로서 인용된다.
다양한 실시예에 따르면, 집적형 MEMS 트랜듀서(140)는 도 2a 및 도 2b에서 MEMS 가스 센서(110) 및 MEMS 가스 센서(111)를 참조하여 앞서 설명한 바와 유사하게 가스 감응 물질(152)을 가열하는 집적형 가열 소자를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 집적형 가열 소자는 상단 전극층(150) 또는 바닥 전극층(146)이 가스 감응 물질(152)과 접촉하는 영역에서 이 상단 전극층(150) 또는 바닥 전극층(146)을 사용하여 구현될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 도 2a 및 도 2b에서 MEMS 가스 센서(110) 및 MEMS 가스 센서(111)를 참조하여 앞서 설명한 바와 유사하게 가스 가열 물질(152)을 가열하기 위한 별도의 집적형 가열 구조(미도시)가 기판(142) 상에 포함될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 도 3a 및 도 3b에서의 구조를 위해 사용되는 물질은 도 2a 및 도 2b에서 대응하는 구조를 참조하여 설명한 것과 동일하다. 구체적으로, 기판(142)은 기판(112)을 참조하여 설명한 임의의 물질 또는 구조를 포함할 수 있고, 구조층(144)은 구조층(114)을 참조하여 설명한 임의의 물질 또는 구조를 포함할 수 있고, 바닥 전극층(146)은 제1 전극(116)을 참조하여 설명한 임의의 물질 또는 구조를 포함할 수 있고, 구조층(148)은 구조층(118)을 참조하여 설명한 임의의 물질 또는 구조를 포함할 수 있고, 상단 전극층(150)은 제2 전극(120)을 참조하여 설명한 임의의 물질 또는 구조를 포함할 수 있으며, 가스 감응 물질(152)은 가스 감응 물질(122)을 참조하여 설명한 임의의 물질 또는 구조를 포함할 수 있다. 또한, 다공(134) 및 다공(138)에 대한 설명은 다공(154)에도 적용된다.
다양한 실시예에 따르면, 집적형 MEMS 트랜듀서(140)는 기판(142) 내에 가스 센서(160) 및 마이크로폰(162) 모두를 포함한다. 따라서, 가스 센서(160)와 마이크로폰(162)은 동일한 미세제조 공정을 사용하되 가스 감응 물질(152)을 추가하여 동시에 형성될 수 있고, 동일한 반도체 다이 상에 집적될 수 있다. 일부 실시예에서, 온도 감지 소자(161)는 동일한 반도체 다이 상에 집적된다. 이러한 실시예는 기능은 증가하되 제조 비용 및 복잡성은 매우 적게 증가된 구성요소를 포함할 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 가스 센서(172) 및 마이크로폰(174)을 포함하는 또 다른 실시예의 집적형 MEMS 트랜듀서(170)의 상단 및 단면도를 나타낸다. 다양한 실시예에 따르면, 집적형 MEMS 트랜듀서(170)는 도 3a 및 도 3b에서 집적형 MEMS 트랜듀서(140)를 참조하여 설명한 바와 같이 구조층(148)에 의해 바닥 전극층(146)으로부터 이격된 상단 전극층(150)으로 형성된다. 가스 센서(172)는 도 2a, 도 3a 및 도 3b에서 MEMS 가스 센서(110) 및 가스 센서(160)를 참조하여 전술한 바와 유사하게 용량성 또는 저항성 가스 센서이되, 예외적으로, 가스 센서(172)는 마이크로폰(174)의 중앙 영역에 집적된다. 일부 실시예에서, 집적형 MEMS 트랜듀서(170)는 도 3a를 참조하여 전술한 바와 같이 온도 감지 소자(161)를 포함한다. 마이크로폰(174)은 일부 실시예에서 마이크로스피커일 수 있다. 집적형 MEMS 트랜듀서(170)는 또한 도 3a 및 도 3b에서 집적형 MEMS 트랜듀서(140)를 참조하여 전술한 바와 같은 집적형 가열 소자를 포함할 수 있다.
이러한 실시예에서, 가스 감응 물질(152)은 캐비티(156) 위에 놓이는 중앙 방출 영역에서 상단 전극층(150)과 바닥 전극층(146) 사이에 형성된다. 공기 갭은 가스 감응 물질(152)을 둘러싸는 영역에서 상단 전극층(150)과 바닥 전극층(146)을 분리시킨다. 공기 갭은 있으나 가스 감응 물질(152)은 없는 영역은 상단 전극층(150)으로부터 형성된 편향가능 멤브레인 부분과, 그와 함께 마이크로폰(174)으로서 동작하는 바닥 전극층(146)으로부터 형성된 다공형 백플레이트 부분을 포함한다. 따라서, 상단 전극층(150)과 하단 전극층(146)은 가스 센서(172) 및 마이크로폰(174) 모두를 위한 감지 전극을 형성한다. 이러한 실시예에서, 마이크로폰(174)을 위한 편향가능 멤브레인으로서의 상단 전극층(150)의 편향은 가스 감응 물질(152)을 둘러싸는 부분 내에서 발생하는 반면, 가스 감응 물질(152) 바로 위의 영역은 가스 감응 물질(152)에 고정되어 사실상 편향되지 않는다.
다양한 실시예에 따르면, 상단 전극층(150) 및 바닥 전극층(146) 모두는 동일한 층 내에 마이크로폰(174)과 가스 센서(172) 모두를 위한 전극을 제공하기 위해 두 개의 별개의 전극 영역으로 분할된다. 분할 영역(176)은 상단 전극층(150)과 바닥 전극층(146) 모두의 분할을 제공한다. 다양한 실시예에서, 분할 영역(176)은 절연 물질로 형성될 수 있다. 특정 실시예에서, 분할 영역(176)은 산화물, 질화물 또는 산화질화물로 형성된다. 다른 실시예에서, 분할 영역(176)은 상단 전극층(150)과 바닥 전극층(146)에서 분할 영역(176)에 해당되는 부분만을 제거함으로써 형성된다. 또 다른 실시예에서, 분할 영역(176)은 가스 감응 물질(152)을 완전히 통과하고 연속적인 층을 형성할 수 있다.
또한, 상단 전극층(150)과 바닥 전극층(146) 모두를 위한 두 개의 개별 전극 영역에 대한 전기적 연결은 예를 들어 금속화 또는 도핑된 반도체(미도시)에 의해 제공된다. 당업자라면 용이하게 이용되는 바와 같이, 이러한 전기적 연결은 일반적으로 상단 전극층(150) 및 바닥 전극층(146) 상에 또는 그 내에 형성된 추가의 분할 또는 절연부(미도시)를 포함한다.
도 5a 및 도 5b는 가스 센서(182) 및 마이크로폰(184)을 포함하는 또 다른 실시예의 집적형 MEMS 트랜듀서(180)의 평면도 및 단면도를 나타낸다. 다양한 실시예에 따르면, 집적형 MEMS 트랜듀서(180)는 도 4a 및 도 4b를 참조하여 앞서 설명한 집적형 MEMS 트랜듀서(170)와 유사하되, 예외적으로, 마이크로폰(184)을 둘러싸는 주변 영역에 가스 센서(182)가 집적된다.
이러한 실시예에서, 가스 감응 물질(152)이 상단 전극층(150)과 바닥 전극층(146) 사이의 구조층(148)에 인접하고 캐비티(156) 위에 있는 주변 영역에 형성된다. 상단 전극층(150)의 중앙 부분은 마이크로폰(184)을 위한 편향가능 멤브레인을 형성하고 바닥 전극층(146)의 중앙 부분은 마이크로폰(184)을 위한 다공형 백플레이트를 형성한다. 유사하게, 상단 전극층(150)의 주변 영역과 바닥 전극층(146)의 주변 영역은 함께 가스 센서(182)를 위한 상단 및 바닥 전극을 제각각 형성한다. 도 4b를 참조하여 설명한 바와 같이, 상단 전극층(150)과 바닥 전극층(146)에서의 분할 영역(176)은 가스 센서(182)를 위한 감지 전극을, 마이크로폰(184)을 위한 감지 전극, 멤브레인 및 백플레이트로부터 분리한다. 일부 실시예에서, 집적형 MEMS 트랜듀서(180)는 도 3a를 참조하여 앞서 설명한 바와 같이 온도 감지 소자(161)를 포함한다. 마이크로폰(184)은 몇몇 실시예에서 마이크로스피커일 수 있다. 집적형 MEMS 트랜듀서(180)는 도 3a 및 도 3b에서 집적형 MEMS 트랜듀서(140)를 참조하여 설명한 바와 같이 집적형 가열 소자를 또한 포함할 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 제1 깍지형(first interdigitated) 전극(192) 및 제2 깍지형 전극(194)을 포함하는 또 다른 실시예의 MEMS 가스 센서(190)의 평면도 및 단면도를 나타낸다. 다양한 실시예에 따르면, 제1 깍지형 전극(192), 제2 깍지형 전극(194) 및 멤브레인 층(196)은 함께 구조화된 멤브레인을 형성하는데, 이 구조화된 멤브레인은 제1 깍지형 전극(192)과 제2 깍지형 전극(194) 사이의 갭 내에서 가스 감응 물질(152)로 충진된 깍지형 전극을 갖는다. 앞서 설명한 바와 유사하게, 가스 감응 물질(152)은 특정 가스 농도에 의존하는 저항값 또는 유전 상수를 갖는 물질로서 구현될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제1 깍지형 전극(192) 및 제2 깍지형 전극(194)은 저항성 가스 센서 또는 용량성 가스 센서를 위한 전극으로서 기능할 수 있다. 깍지형 전극에 대한 추가적인 설명은 "Comb MEMS Device and Method of Making a Comb MEMS Device"라는 제목으로 2013년 1월 16일에 출원된 동시 계류중인 미국특허 출원 제13/743,306호에 포함되어 있으며, 이 미국특허는 본 명세서에서 그 전체가 참조로서 인용된다. 본 명세서에서 설명된 다양한 실시예는 MEMS 가스 센서(190)를 제조하기 위해 콤 드라이브(comb drive) 또는 깍지형 전극 MEMS를 위한 제조 기법을 사용하여 결합될 수 있다. MEMS 가스 센서(190)는 또한 예를 들어 도 3a 또는 3b에서의 집적형 MEMS 트랜듀서(140) 또는 도 2a에서의 MEMS 가스 센서(110)를 참조하여 설명한 바와 같이 집적형 가열 소자를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 멤브레인 층(196)은 구조층(144)에 의해 기판(142)으로부터 이격된다. 제1 깍지형 전극(192) 및 제2 깍지형 전극(194)는 도 2a에서 제1 전극(116) 및 제2 전극(120)을 참조하여 앞서 설명한 바와 같은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 또한, 제1 깍지형 전극(192) 및 제2 깍지형 전극(194)은 멤브레인 층(196) 및 가스 감응 물질(152)을 통과하여 연장되는 리지(ridges) 또는 핀(fins)으로서 형성된다. 멤브레인 층(196)은 산화물, 질화물, 산화질화물과 같은 절연 물질로 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 멤브레인 층(196)은 제1 깍지형 전극(192) 및 제2 깍지형 전극(194)과 동일한 물질로 형성되고, 제1 깍지형 전극(192)과 제2 깍지형 전극(194) 사이에 추가의 절연 분할부(미도시)가 포함된다.
도 7은 MEMS 트랜듀서를 형성하는 일 실시예의 제조 프로세스(200)의 블록도를 나타내며, 제조 프로세스(200)는 단계(202) 내지 단계(222)를 포함한다. 다양한 실시예에 따르면, 제조 프로스세스(200)는 단계(202)에서 기판으로 시작한다. 이 기판은 예를 들어 실리콘과 같은 반도체, 또는 폴리머와 같은 다른 물질로 형성될 수 있다. 단계(204)에서 기판 상에 에칭 정지층이 형성된다. 이 에칭 정지층은 예를 들어 테트라에틸 오소실리케이트(tetraethyl orthosilicate: TEOS)를 사용하여 형성된 실리콘 산화물일 수 있다. 다른 실시예에서, 에칭 정지층은 실리콘 질화물일 수 있다.
단계(206)에서, 제1 전극층은 이 제1 전극층을 위한 층들을 형성 및 패터닝함으로써 형성된다. 단계(206)는 제1 전극층을 위해 단일층을 증착하거나 제1 전극층을 위해 다수의 층을 증착하는 것을 포함할 수 있다. 다수의 층의 예로서, 단계(206)는 SiN과 같은 절연층을 증착하는 것, 폴리실리콘과 같은 도전층을 증착하는 것, 이 도전층을 패터닝하는 것, SiN과 같은 또 다른 절연층을 증착하는 것 및 결과적인 층들의 스택을 패터닝하는 것을 포함할 수 있다. 패터닝하는 과정은 다공을 갖는 제1 전극층 구조를 생성하기 위한 포토리소그래픽 과정을 포함할 수 있다. 단일층의 예로서, 단계(206)는 폴리실리콘과 같은 도전층을 증착하는 것과 이 도전층을 패터닝하는 것을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 제1 전극층은 도 2a의 제1 전극(116)을 참조하여 앞서 설명한 임의의 물질일 수 있다. 일부 실시예에서, 단계(206)는 기판 또는 제1 전극층 내에 또는 그 상에 온도 감지 소자, 예컨대 도 3a 및 도 3b를 참조하여 앞서 설명한 온도 감지 소자(161)를 형성하는 것을 또한 포함한다.
다른 실시예에서, 구조 변경 및 물질 대체를 생각해볼 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 제1 전극층은 도전성 또는 절연성의 임의의 개수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제1 전극층은 금속, 반도체 또는 유전체로 이루어진 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 전극층은 실리콘 온 절연체(SOI) 또는 금속 및 유전체 층으로 형성될 수 있다.
다양한 실시예에서, 단계(208)는 TEOS와 같은 구조적 물질, 및 가스 감응 물질을 형성하고 패터닝하는 것을 포함한다. 단계(208)에서 형성하고 패터닝하는 것은 MEMS 마이크로폰을 위한 영역에 제2 전극층을 위한 공간을 제공하기 위해 또한 MEMS 가스 센서를 위한 영역에 가스 감응 물질을 제공하기 위해 수행된다. 다양한 실시예에서, 다른 도면을 참조하여 앞서 설명한 바와 같이, 제1 전극층 및 제2 전극층은 MEMS 마이크로폰 또는 마이크로스피커를 위한 백플레이트 및 멤브레인의 일부일 수 있고 또한 MEMS 가스 센서를 위한 제1 전극 및 제2 전극의 일부일 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 단계(208)의 가스 감응 물질은 다른 도면을 참조하여 앞서 설명한 바와 같은 임의의 가스 센서를 형성하기 위해 패터닝될 수 있다. 또한, 단계(208)의 가스 감응 물질은 도 2a에서 가스 감응 물질(122)을 참조하여 설명한 임의의 물질을 포함할 수 있다. 단계(208)의 구조층은 제2 전극층을 위한 점착 방지 범프(anti-stiction bumps)를 형성하기 위해 패터닝될 수 있다. 또한, 단계(208)에서 형성된 구조층은 다수의 증착 및 평탄화 단계, 예컨대 화학적 기계 연마(CMP)를 포함할 수 있다.
단계(210)는 제2 전극층을 형성하고 이 제2 전극층을 패터닝하는 것을 포함한다. 제2 전극층은 예를 들어 폴리실리콘으로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 제2 전극층은 도핑된 반도체 또는 금속과 같은 다른 도전성 물질로 형성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 제2 전극층은 도 2a의 제2 전극(120)을 참조하여 설명한 임의의 물질일 수 있다. 단계(210)에서 제2 전극층을 패터닝하는 것은 예를 들어 MEMS 가스 센서 및 MEMS 마이크로폰 모두를 위한 제2 전극의 형상 또는 구조를 정의하는 포토리소그래픽 프로세스를 포함할 수 있다. 제2 전극층은 단계(208)에서 형성된 구조에 기초하여 마이크로폰의 멤브레인을 위한 영역 내에 점착 방지 범프를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 단계(210)에서 제2 전극층을 형성하는 단계는 또한 제2 전극층과 동일한 층 내에 또는 그 상에 온도 감지 소자를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 단일 백플레이트 마이크로폰만이 형성되고, 따라서 제1 전극층 및 제2 전극층만이 형성된다. 이러한 실시예에서, 단계(212) 및 단계(214)는 생략될 수 있다.
듀얼 백플레이트 마이크로폰을 형성하는 다양한 실시예에서, 단계(212)는 가스 감응 물질 및 TEOS와 같은 추가의 구조 물질을 형성하고 패터닝하는 것을 포함한다. 단계(208)와 유사하게, 이 구조 물질은 단계(212)에서 형성 및 패터닝되어, 제2 백플레이트를 형성할 수 있는 제3 전극층을 MEMS 마이크로폰 또는 마이크로스피커를 위한 영역 내에서 제2 전극층으로터 이격시킬 수 있고, 가스 감응 물질은 MEMS 가스 센서를 위한 영역 내에 형성 및 패터닝될 수 있다. 단계(212)는 단계(208)를 참조하여 설명한 임의의 물질을 증착하는 것을 포함할 수 있다. 단계(214)는 제3 전극층을 위한 층들을 형성 및 패터닝하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 단계(214)에서의 형성 및 패터닝은 예를 들어 층의 증착 및 포토리소그래픽 패터닝을 포함한다. 다양한 실시예에서, 단계(214)는 단계(206)에서 형성된 제1 전극층을 참조하여 앞서 설명한 것과 유사한 특징 및 물질을 포함할 수 있고 동일한 설명이 적용된다. 따라서, 다양한 실시예에서, 단계(214)는 온도 감지 소자를 형성하는 것을 또한 포함할 수 있다.
단계(214)에 후속하여, 단계(216)는 다양한 실시예에서 추가의 구조 물질을 형성하고 패터닝하는 것을 포함한다. 이 구조 물질은 TEOS 산화물일 수 있다. 일부 실시예에서, 이 구조 물질은 후속 에칭 또는 패터닝 단계를 위한 희생 물질 또는 마스킹 물질로서 증착된다. 단계(218)는 접촉 패드를 형성하고 패터닝하는 것을 포함한다. 단계(218)에서 접촉 패드를 형성하고 패터닝하는 것은 제3 전극층, 제2 전극층, 제1 전극층, 기판 및 온도 감지 소자에 개구부를 제공하기 위해 기존 층에 접촉 홀을 에칭하는 것을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 온도 감지 소자는 이 온도 감지 소자에 결합되는 두 개의 접촉 패드를 위한 두 개구부를 가질 수 있다.
각각의 구조 또는 층에 대한 개구부를 형성한 후, 접촉 패드는 개구부 내에 금속과 같은 도전성 물질을 증착하고 이 도전성 물질을 패터닝하여 개별 접촉 패드를 형성함으로써 형성될 수 있다. 단계(218)는 또한 금속화 층 내에 또는 접촉 패드 사이에 온도 감지 소자를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 온도에 따른 저항을 갖는 저항성 소자가 추가의 접촉 패드 사이에 형성될 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 단계(218)에서 접촉 패드 사이에 백금 배선이 형성된다. 또 다른 실시예에서, 단계(218)는 또한 기판의 확산 저항을 측정하기 위한 후방 접촉부를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
다양한 실시예에서, 단계(220)는 보쉬 에칭과 같은 후면 에칭을 수행하는 것을 포함한다. 후면 에칭은 제조된 마이크로폰 및 온도 센서에 대한 사운드 포트를 형성하기 위해 또는 기준 캐비티를 형성하기 위해 기판 내에 캐비티를 형성한다. 단계(222)는 제1 전극층, 제2 전극층 및 제3 전극층을 보호하고 고정하는 구조 물질을 제거하기 위해 릴리즈 에칭을 수행하는 것을 포함한다. 단계(222)에서의 릴리즈 에칭에 후속하여, 마이크로폰의 예컨대 제2 전극층의 일부로 형성된 멤브레인은 일부 실시예에서 이동이 자유로울 수 있다.
특정 실시예에서, 제조 프로세스(200)는 집적형 마이크로폰을 위한 단일 백플레이트 및 멤브레인만을 포함하도록 변형될 수 있다. 당업자라면, 본 발명의 다양한 실시예를 여전히 포함하면서도 당업자에게 알려져 있는 다양한 장점 및 변형을 제공하기 위해 본 명세서에 기술된 일반적인 제조 시퀀스에 대해 여러 수정이 행해질 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 제조 프로세스(200)는 예를 들어 단일 백플레이트 MEMS 마이크로폰과 유사한 구조를 갖는 마이크로스피커를 형성하도록 구현될 수 있다. 다른 실시예에서, 제조 프로세스(200)는 집적형 마이크로폰를 제외한 가스 센서만을 형성하도록 구현될 수 있다. 다양한 실시예에서, 제조 프로세스(200)는 또한 가스 감응 물질과 접촉하는 별개의 가열 소자를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
도 8은 MEMS 트랜듀서를 형성하는 또 다른 실시예의 방법(250)의 블록도를 나타내는데, 이 형성하는 방법(250)은 단계(252-260)를 포함한다. 다양한 실시예에 따르면, 단계(252)는 기판 상에 제1 전극판을 형성하는 것을 포함한다. 단계(254)는 제1 전극판으로부터 이격된 제2 전극판을 형성하는 것을 포함한다. 단계(256)는 기판의 후면에서 캐비티를 에칭함으로써 제1 전극판의 바닥 표면을 노출시키는 것을 포함한다. 캐비티는 MEMS 트랜듀서를 위한 패키지 내의 포트에 연결될 수 있고, 이 포트는 패키지 밖에서 이를 둘러싸는 주변 환경에 대한 개구부 또는 결합부를 제공한다.
다양한 실시예에서, 단계(258)는 제1 전극판 및 제2 전극판을 릴리즈하는 것을 포함한다. 릴리즈 후, 제1 전극판 및 제2 전극판은 아래로부터, 캐비티 내에 그리고 위로 릴리즈된다. 이러한 실시예에서, 제1 전극판 및 제2 전극판은 예를 들어 도 2a, 2b, 3a, 3b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6a 및 6b를 참조하여 앞서 설명한 바와 같이, (단계 260에서) 제1 전극판과 제2 전극판 사이에 형성된 가스 감응 물질에 의해 여전히 연결될 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 단계(260)는 제1 전극판 상에 가스 감응 물질을 형성하는 것을 포함한다. 일부 실시예에서, 가스 감응 물질은 특정 가스의 농도와 관련하여 변동되는 유전 상수를 갖는 가스 감응 유전 물질이다. 예를 들어, 가스 감응 유전 물질은 습도, 즉 공기 중의 수분 증발의 농도에 따라 달라지는 유전 상수를 갖는다. 가스 감응 유전 물질은 대신 다른 도면을 참조하여 앞서 설명한 바와 같은 저항성 물질일 수 있다.
또 다른 실시예에서, 형성하는 방법(250)은 추가의 단계를 다른 순서로 포함할 수 있다. 예를 들어, 형성하는 방법(250)은 제3 전극판을 형성하는 추가의 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, MEMS 트랜듀서를 위한 동일한 단계(252-260) 동안 마이크로폰이 형성된다. 따라서, 가스 센서 및 마이크로폰은 동일한 전극층을 이용하여 동시에 형성된다. 또 다른 실시예에서, 형성하는 방법(250) 동안 온도 감지 소자가 또한 형성된다.
다양한 실시예에 따르면, 단계(260)는 후처리 단계로서 형성하는 방법(250)의 끝에서 수행될 수 있다. 이러한 실시예에서, 유전 또는 저항 물질로서의 가스 감응 물질이 릴리즈된 MEMS 시스템에 제공, 인쇄 또는 도포된다. 일부 실시예에서, 가스 감응 물질은 도 2 및 도 3을 참조하여 앞서 설명한 바와 같이, 감지 영역에만 도포될 수 있는데, 예를 들어 마이크로폰 부분에는 도포되지 않을 수 있다. 다른 실시예에서, 가스 감응 물질은 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한 바와 같이 음향 트랜듀서 부분으로부터 이격된 특정 가스 센서 부분 내의 용량성 극판 센서에 도포될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 가스 감응 물질은 도 6을 참조하여 앞서 설명한 바와 같이 깍지형 전극에 도포될 수 있다. 이러한 실시예에서, 모세관힘이 가스 감응 물질을 이용하여 깍지형 전극 사이의 갭을 채우고 도포된 가스 감응 물질의 양이 갭 사이의 충진 부피를 제한하도록, 가스 감응 물질을 갖는 후처리 충진물이 도포될 수 있다. 다른 실시예에서, 단계(260)는 단계(252)와 단계(254) 사이에 수행되고 제2 전극판을 형성하기 전에 제1 전극판의 상단에 가스 감응 물질을 증착하는 것을 포함한다.
일 실시예에 따르면, MEMS 트랜듀서는 기판의 후면으로부터 이 기판을 통과하는 제1 캐비티를 구비한 기판을 포함한다. MEMS 트랜듀서는 또한 기판의 상단면 상에서 제1 캐비티 위에 놓이는 다공형 제1 전극판과, 기판의 상단면 상에서 제1 캐비티 위에 놓이며 다공형 제1 전극판으로부터 이격 영역만큼 이격된 제2 전극판과, 다공형 제1 전극판과 제2 전극판 사이의 이역 영역 내의 가스 감응 물질을 포함한다. 가스 감응 물질은 타겟 가스의 농도에 의존하는 전기적 특성을 갖는다. 다른 실시예는 대응하는 시스템 및 장치를 포함하되, 각각은 대응하는 실시예의 방법을 수행하도록 구성된다.
실시예들은 다음의 특징 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, MEMS 트랜듀서는 기판 상에 집적된 MEMS 음향 트랜듀서를 더 포함하되, MEMS 음향 트랜듀서는 기판에서 제2 캐비티 위에 놓이는 다공형 백플레이트와, 제2 캐비티 위에 놓이고 다공형 백플레이트로부터 이격된 편향가능 멤브레인을 포함한다. 일부 실시예에서, 다공형 백플레이트는 다공형 제1 전극판과 동일한 반도체 층으로 형성되고, 편향가능 멤브레인은 제2 전극판과 동일한 반도체 층으로 형성된다. 제1 캐비티 및 제2 캐비티는 기판의 후면으로부터 기판을 통과하는 동일한 캐비티일 수 있다.
다양한 실시예에서, 다공형 제1 전극판은 다공형 백플레이트의 중앙 부분을 포함하고, 제2 전극판은 편향가능 멤브레인의 중앙 부분을 포함한다. 다른 실시예에서, 다공형 제1 전극판은 다공형 백플레이트의 주변 부분을 포함하고, 제2 전극판은 편향가능 멤브레인의 주변 부분을 포함한다.
다양한 실시예에서, 타겟 가스는 수증기이고 가스 감응 물질은 습도에 민감한 물질이다. 특정 실시예에서, 습도에 민감한 물질은 폴리이미드이다. 다른 실시예에서, 타겟 가스는 산화탄소이다.
다양한 실시예에서, MEMS 트랜듀서는 기판의 상단에서 제1 캐비티 위에 놓이고 추가의 이격 영역에 의해 제2 전극판으로부터 이격된 다공형 제3 전극판을 더 포함하고, 또한 다공형 제3 전극판과 제2 전극판 사이의 추가의 이격 영역 내에 가스 감응 물질을 더 포함한다. 다공형 제1 전극판은 MEMS 트랜듀서를 포함하는 패키지 내의 포트 및 제1 캐비티를 통해 주변 환경에 연결될 수 있다. 일부 실시예에서, 다공형 제1 전극판은 제2 전극판 위에 놓이고 MEMS 트랜듀서를 포함하는 패키지 내의 상단 포트를 통해 주변 환경에 연결된다.
다양한 실시예에서, MEMS 트랜듀서는 기판 상에 집적된 온도 감지 소자를 더 포함한다. MEMS 트랜듀서는 가스 감응 물질과 물리적으로 접촉하는 가열 소자를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, MEMS 트랜듀서는 다공형 제1 전극판 및 제2 전극판을 우회하고 제1 캐비티와 기판의 상단면 사이에 환기 경로를 제공하는 환기구를 더 포함한다. 다양한 실시예에 따르면, 가스 감응 물질은 타겟 가스의 농도에 의존하는 유전 상수를 갖는 가스 감응 유전 물질을 포함한다.
일 실시예에 따르면, MEMS 센서를 제조하는 방법은 기판 상에 제1 전극판을 형성하는 단계와, 제1 전극판으로부터 이격된 제2 전극판을 형성하는 단계와, 기판의 후면에서 캐비티를 에칭함으로써 제1 전극판의 바닥면을 노출시키는 단계와, 제1 전극판 및 제2 전극판을 릴리즈하는 단계와, 제1 전극판과 제2 전극판 사이에 가스 감응 물질을 형성하는 단계를 포함한다. 다른 실시예는 각각이 대응하는 실시예의 방법을 수행하도록 구성된 대응하는 시스템 및 장치를 포함한다.
실시예는 아래와 같은 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 가스 감응 물질을 형성하는 단계는 제1 전극판 및 제2 전극판을 릴리즈한 후 제1 전극판과 제2 전극판 사이의 영역 내에 가스 감응 물질을 액체로 제공하는 단계를 포함한다. 가스 감응 물질을 액체로 제공하는 단계는 폴리이미드를 액체로 제공하는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서, 가스 감응 물질을 형성하는 단계는제2 전극판을 형성하기 전에 제1 전극판 상에 가스 감응 물질을 제공하는 단계를 포함한다.
다양한 실시예에서, 가스 감응 물질은 타겟 가스의 농도에 비례하는 유전 상수를 갖는 가스 감응 유전 물질을 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 전극판을 형성하는 단계는 또한 다공형 제1 전극판을 형성하는 단계를 포함한다. 기판 상에 다공형 제1 전극판을 형성하는 단계는 다공형 백플레이트를 형성하는 단계를 또한 포함할 수 있고, 가스 감응 물질을 형성하는 단계는 다공형 백플레이트 위의 제1 영역에 가스 감응 물질을 형성하는 단계와 다공형 백플레이트 위의 제2 영역에 공기 갭을 형성하는 단계를 포함할 수 있으며, 가스 감응 물질 상에 제2 전극판을 형성하는 단계는 제2 영역에서 공기 갭 위에 편향가능 멤브레인을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 영역은 주변 영역이고, 제2 영역은 중앙 영역이다. 다른 실시예에서, 제2 영역은 주변 영역이고, 제1 영역은 중앙 영역이다.
다양한 실시예에서, 방법은 다공형 제1 전극판을 형성하는 것과 동시에 다공형 백플레이트를 형성하는 단계를 더 포함하되, 다공형 백플레이트 및 다공형 제1 전극판은 동일한 반도체 층으로 형성된다. 이러한 실시예에서, 방법은 또한 제2 전극판을 형성하는 것과 동시에 편향가능 멤브레인을 형성하는 단계를 더 포함하되, 편향가능 멤브레인 및 제2 전극판은 동일한 반도체 층으로 형성되고 편향가능 멤브레인은 다공형 백플레이트로부터 이격된다. 일부 실시예에서, 방법은 가스 감응 물질에 열적으로 결합된 가열 소자를 형성하는 단계를 더 포함한다. 이 방법은 또한 기판 상에 온도 감지 소자를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, MEMS 트랜듀서는 기판 위에 놓이는 다공형 백플레이트 및 기판 위에 놓이고 다공형 백플레이트로부터 제1 이격만큼 이격된 멤브레인을 포함하는 MEMS 음향 트랜듀서를 포함한다. MEMS 트랜듀서는 기판 위에 놓이는 다공형 제1 전극과, 기판 위에 놓이고 다공형 제1 전극으로부터 제2 이격만큼 이격된 제2 전극과, 다공형 제1 전극과 제2 전극 사이에 있으면서 이들과 접촉하는 가스 감응 물질을 더 포함한다. 다른 실시예는 각각이 대응하는 실시예의 방법을 수행하도록 구성된 대응하는 시스템 및 장치를 포함한다.
실시예는 아래와 같은 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 다공형 백플레이트 및 다공형 제1 전극은 동일한 반도체 층으로 형성된다. 기판은 캐비티를 포함하고, 다공형 제1 전극, 제2 전극 및 가스 감응 유전체는 캐비티 위에 놓인다. 일부 실시예에서, MEMS 트랜듀서는 기판 상에 집적된 온도 감지 소자를 더 포함한다. 또 다른 실시예에서, MEMS 트랜듀서는 가스 감응 유전체와 물리적으로 접촉하는 가열 소자를 또한 포함한다.
다양한 실시예에서, 다공형 제1 전극은 다공형 백플레이트의 중앙 영역에 형성되고 제2 전극은 멤브레인의 중앙 영역에 형성된다. 다른 실시예에서, 다공형 제1 전극은 다공형 백플레이트의 주변 영역에 형성되고 제2 전극은 멤브레인의 주변 영역에 형성된다.
본 명세서에서 기술된 일부 실시예에 따르면, 집적된 제품에 기능을 추가할 수 있다는 것이 장점이라 할 수 있다. 일부 실시예는 동일한 반도체 다이 내에서 전극 층과 같은 공유된 기능 장치 층과 함께 집적된 음향 트랜듀서 및 가스 센서를 포함할 수 있다. 이러한 실시예는 유리하게는 등가의 마이크로폰 제조 공정과 비교할 때 제조 공정 동안 가외의 마스크들을 포함하지 않거나 단지 하나의 가외 마스크만을 포함할 수 있다. 일부 실시예의 또 다른 장점은 통합된 온도 감지 기능을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서 단일 반도체 내에 통합하게 되면, 바람직하게는 성능이 개선될 수 있고 비용이 절감될 수 있다. 일부 실시예의 다른 장점은 단일 패키지 내에서 단일 홀 또는 포트, 또는 공유된 홀 또는 포트를 통해 센서 그룹을 위한 주변환경 결합부를 제공하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 실시예는 바람직하게는 성능을 개선할 수 있고, 센서 시스템의 상호변경가능성을 증가시키며, 설계 제약을 간소화할 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 상세한 설명은 제한적인 의미로 해석되어서는 안된다. 당업자라면 본 상세한 설명을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예 및 다른 실시예의 다양한 변경 및 조합을 구현할 수 있을 것이다. 따라서, 첨부한 청구항이 임의의 이러한 변형예 또는 실시예를 포함하려 한다.

Claims (35)

  1. 미세전자기계 시스템(microelectromechanical system: MEMS) 트랜듀서로서,
    기판의 후면으로부터 상기 기판을 통과하는 제1 캐비티를 포함하는 상기 기판과,
    상기 기판의 상단면 상에서 상기 제1 캐비티 위에 놓이는 다공형 제1 전극판(a perforated first electrode plate)과,
    상기 기판의 상단면 상에서 상기 제1 캐비티 위에 놓이고 상기 다공형 제1 전극판으로부터 이격 영역에 의해 이격된 제2 전극판과,
    상기 다공형 제1 전극판과 상기 제2 전극판 사이의 상기 이격 영역 내의 가스 감응 물질(gas sensitive material)- 상기 가스 감응 물질은 타겟 가스의 농도에 의존하는 전기적 특성을 가짐 -
    을 포함하는 MEMS 트랜듀서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 집적된 MEMS 음향 트랜듀서를 더 포함하되,
    상기 MEMS 음향 트랜듀서는
    상기 기판 내의 제2 캐비티 위에 놓이는 다공형 백플레이트와,
    상기 제2 캐비티 위에 놓이고 상기 다공형 백플레이트로부터 이격된 편향가능 멤브레인(deflectable membrane)
    을 포함하는
    MEMS 트랜듀서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 다공형 백플레이트는 상기 다공형 제1 전극판과 동일한 반도체 층으로 형성되고,
    상기 편향가능 멤브레인은 상기 제2 전극판과 동일한 반도체 층으로 형성되는
    MEMS 트랜듀서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 캐비티 및 상기 제2 캐비티는 상기 기판의 후면으로부터 상기 기판을 통과하는 동일한 캐비티인
    MEMS 트랜듀서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다공형 제1 전극판은 상기 다공형 백플레이트의 중앙 부분을 포함하고, 상기 제2 전극판은 상기 편향가능 멤브레인의 중앙 부분을 포함하는
    MEMS 트랜듀서.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 다공형 제1 전극판은 상기 다공형 백플레이트의 주변 부분을 포함하고, 상기 제2 전극판은 상기 편향가능 멤브레인의 주변 부분을 포함하는
    MEMS 트랜듀서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 가스는 수증기이고, 상기 가스 감응 물질은 습도 감응 물질인
    MEMS 트랜듀서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 습도 감응 물질은 폴리이미드인
    MEMS 트랜듀서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 타겟 가스는 이산화탄소인
    MEMS 트랜듀서.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 기판의 상단면 상에서 상기 제1 캐비티 위에 놓이고 상기 제2 전극판으로부터 추가의 이격 영역에 의해 이격된 다공형 제3 전극판과,
    상기 다공형 제3 전극판과 상기 제2 전극판 사이의 상기 추가의 이격 영역 내의 상기 가스 감응 물질
    을 더 포함하는
    MEMS 트랜듀서.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 다공형 제1 전극판은 상기 MEMS 트랜듀서를 포함하는 패키지 내의 포트 및 상기 제1 캐비티를 통해 주변 환경에 결합되는
    MEMS 트랜듀서.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 다공형 제1 전극판은 상기 제2 전극판 위에 놓이고 상기 MEMS 트랜듀서를 포함하는 패키지 내의 상단 포트를 통해 주변 환경에 결합되는
    MEMS 트랜듀서.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 기판 상에 집적된 온도 감지 소자를 더 포함하는
    MEMS 트랜듀서.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 가스 감응 물질과 물리적으로 접촉하는 가열 소자를 더 포함하는
    MEMS 트랜듀서.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 다공형 제1 전극판과 상기 제2 전극판을 우회하고 상기 제1 캐비티와 상기 기판의 상단면 사이에 환기 경로를 제공하는 환기구를 더 포함하는
    MEMS 트랜듀서.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 가스 감응 물질은 상기 타겟 가스의 농도에 의존하는 유전 상수를 갖는 가스 감응 유전 물질을 포함하는
    MEMS 트랜듀서.
  17. MEMS 센서를 제조하는 방법으로서,
    기판 상에 제1 전극판을 형성하는 단계와,
    상기 제1 전극판으로부터 이격된 제2 전극판을 형성하는 단계와,
    상기 기판의 후면에서 캐비티를 에칭함으로써 상기 제1 전극판의 바닥면을 노출시키는 단계와,
    상기 제1 전극판과 상기 제2 전극판을 릴리즈(release)하는 단계와,
    상기 제1 전극판과 상기 제2 전극판 사이에 가스 감응 물질을 형성하는 단계
    를 포함하는
    MEMS 센서 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 가스 감응 물질을 형성하는 단계는 상기 제1 전극판과 상기 제2 전극판을 릴리즈한 후 상기 제1 전극판과 상기 제2 전극판 사이의 영역에 상기 가스 감응 물질을 액체로서 제공하는 단계를 포함하는
    MEMS 센서 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 가스 감응 물질을 액체로서 제공하는 단계는 폴리이미드를 액체로서 제공하는 단계를 포함하는
    MEMS 센서 제조 방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 가스 감응 물질을 형성하는 단계는 상기 제2 전극판을 형성하기 전에 상기 제1 전극판 상에 상기 가스 감응 물질을 증착하는 단계를 포함하는
    MEMS 센서 제조 방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 가스 감응 물질은 타겟 가스의 농도에 비례하는 유전 상수를 갖는 가스 감응 유전 물질을 포함하는
    MEMS 센서 제조 방법.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 제1 전극판을 형성하는 단계는 다공형 제1 전극판을 형성하는 단계를 포함하는
    MEMS 센서 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 다공형 제1 전극판을 형성하는 단계는 다공형 백플레이트를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 가스 감응 물질을 형성하는 단계는 상기 다공형 백플레이트 위의 제1 영역에 상기 가스 감응 물질을 형성하는 단계 및 상기 다공형 백플레이트 위의 제2 영역에 공기 갭을 형성하는 단계를 포함하는
    MEMS 센서 제조 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제1 영역은 주변 영역이고 상기 제2 영역은 중앙 영역인
    MEMS 센서 제조 방법.
  25. 제23항에 있어서,
    상기 제2 영역은 주변 영역이고 상기 제1 영역은 중앙 영역인
    MEMS 센서 제조 방법.
  26. 제22항에 있어서,
    상기 다공형 제1 전극판을 형성하는 것과 동시에 다공형 백플레이트를 형성하는 단계- 상기 다공형 백플레이트 및 상기 다공형 제1 전극판은 동일한 반도체 층으로 형성됨 -와,
    상기 제2 전극판을 형성하는 것과 동시에 편향가능 멤브레인을 형성하는 단계를 더 포함하되,
    상기 편향가능 멤브레인 및 상기 제2 전극판은 동일한 반도체 층으로 형성되고,
    상기 편향가능 멤브레인은 상기 다공형 백플레이트로부터 이격되는
    MEMS 센서 제조 방법.
  27. 제17항에 있어서,
    상기 가스 감응 물질에 열적으로(thermally)으로 결합된 가열 소자를 형성하는 단계를 더 포함하는
    MEMS 센서 제조 방법.
  28. 제17항에 있어서,
    상기 기판 상에 온도 감지 소자를 형성하는 단계를 더 포함하는
    MEMS 센서 제조 방법.
  29. MEMS 트랜듀서로서,
    MEMS 음향 트랜듀서와,
    MEMS 가스 센서를 포함하되,
    상기 MEMS 음향 트랜듀서는
    기판 위에 놓이는 다공형 백플레이트와,
    상기 기판 위에 놓이며 상기 다공형 백플레이트로부터 이격 영역에 의해 이격된 멤브레인을 포함하고,
    상기 MEMS 가스 센서는
    상기 기판 위에 놓이는 다공형 제1 전극과,
    상기 기판 위에 놓이며 상기 다공형 제1 전극으로부터 제2 영역에 의해 이격된 제2 전극과,
    상기 다공형 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에서 이들과 접촉하는 가스 감응 유전체를 포함하는
    MEMS 트랜듀서.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 다공형 백플레이트 및 상기 다공형 제1 전극은 동일한 반도체 층으로 형성되는
    MEMS 트랜듀서.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 기판은 캐비티를 포함하고, 상기 다공형 제1 전극, 상기 제2 전극 및 상기 가스 감응 유전체는 상기 캐비티 위에 놓이는
    MEMS 트랜듀서.
  32. 제29항에 있어서,
    상기 기판 상에 집적된 온도 감지 소자를 더 포함하는
    MEMS 트랜듀서.
  33. 제29항에 있어서,
    상기 가스 감응 유전체와 물리적으로 접촉하는 가열 소자를 더 포함하는
    MEMS 트랜듀서.
  34. 제29항에 있어서,
    상기 다공형 제1 전극은 상기 다공형 백플레이트의 중앙 영역에 형성되고, 상기 제2 전극은 상기 멤브레인의 중앙 영역에 형성되는
    MEMS 트랜듀서.
  35. 제29항에 있어서,
    상기 다공형 제1 전극은 상기 다공형 백플레이트의 주변 영역에 형성되고,
    상기 제2 전극은 상기 멤브레인의 주변 영역에 형성되는
    MEMS 트랜듀서.
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