KR20170054258A - 차동 콤 드라이브 mems를 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따르면, MEMS 디바이스는 제1 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 편향가능 멤브레인, 제1 서브세트의 제1 복수의 정전 콤 핑거와 맞물리는 제2 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 제1 앵커 구조, 및 제2 서브세트의 제1 복수의 정전 콤 핑거와 맞물리는 제3 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 제2 앵커 구조를 포함한다. 제2 복수의 정전 콤 핑거는 제1 복수의 정전 콤 핑거로부터 제1 방향으로 오프셋되고 제3 복수의 정전 콤 핑거는 제1 복수의 정전 콤 핑거로부터 제2 방향으로 오프셋되고, 여기서 제1 방향은 제2 방향과 상이하다.

Description

차동 콤 드라이브 MEMS를 위한 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR A DIFFERENTIAL COMB DRIVE MEMS}
본 발명은 일반적으로 트랜스듀서들, 및 특정한 실시예에서, 차동 콤 드라이브(differential comb drive) MEMS를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
트랜스듀서들은 한 영역으로부터의 신호를 다른 것으로 컨버트하고 보통 센서들에서 사용된다. 일상 생활에서 나타나는 센서로서 동작하는 하나의 통상적인 트랜스듀서는 음향 파들을 전기 신호들로 컨버트, 즉, 변환하는 마이크로폰이다. 통상적인 센서의 또 하나의 예는 온도계이다. 온도 신호들을 전기 신호들로 변환함으로써 온도계들로서 기능하는 다양한 트랜스듀서들이 존재한다.
미세 전자 기계 시스템(MEMS) 기반 트랜스듀서들은 미세 가공 기술들을 사용하여 제조된 일군의 센서들 및 액추에이터들을 포함한다. MEMS 마이크로폰과 같은 MEMS 센서들은 트랜스듀서의 물리적 상태의 변화를 측정하고 변환된 신호를 MEMS 센서에 접속된 처리 전자 기기에 전달함으로써 환경으로부터의 정보를 수집한다. MEMS 디바이스들은 집적 회로들에 사용된 것들과 유사한 미세 가공 제조 기술들을 사용하여 제조될 수 있다.
MEMS 디바이스들은 예를 들어, 발진기들, 공진기들, 가속도계들, 자이로스코프들, 압력 센서들, 마이크로폰들, 및 마이크로-미러들로서 기능하도록 설계될 수 있다. 많은 MEMS 디바이스들은 물리적 현상을 전기 신호들로 변환하는 정전용량식 감지 기술들을 사용한다. 이러한 응용들에서, 센서 내의 용량 변화는 인터페이스 회로들을 사용하여 전압 신호로 컨버트된다.
한 이러한 정전용량식 감지 디바이스는 MEMS 마이크로폰이다. MEMS 마이크로폰은 일반적으로 강성의 백플레이트로부터 작은 거리만큼 분리된 편향가능 멤브레인을 갖는다. 멤브레인에 입사한 사운드 압력 파에 응답하여, 그것은 백플레이트를 향해 또는 그로부터 떨어져 편향시켜서, 멤브레인과 백플레이트 사이의 분리 거리를 변화시킨다. 일반적으로, 멤브레인 및 백플레이트는 도전 재료들로 만들어지고 캐패시터의 "플레이트들"을 형성한다. 그러므로, 멤브레인과 백플레이트를 분리시키는 거리가 입사 사운드 파에 응답하여 변화함에 따라, 용량은 "플레이트" 간에 변화하고 전기 신호가 발생된다.
편향가능 멤브레인 및 강성의 백플레이트로부터 형성된 이런 유형의 병렬 플레이트 용량성 구조를 갖는 MEMS 마이크로폰들은 병렬 플레이트 구조의 결과로서의 다양한 성능 특성들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 강성의 백플레이트는 보통 강성의 백플레이트가 음향적으로 투명하도록 공기를 백플레이트를 통해 통과시키기 위해 천공된다. 그러나, 실제로, 강성의 백플레이트는 보통 음향적으로 완전히 투명하지 않고 소정 양의 음향 잡음을 발생시킨다. 이것은 보통 강성의 백플레이트 내에 보다 적은 수의 보다 작은 천공들을 포함함으로써와 같은 기계적 강건성과 강성의 백플레이트 내의 보다 많은 수의 보다 큰 천공들을 포함함으로써와 같은 음향 잡음 감소 간의 절충에 이르게 한다.
이러한 병렬 플레이트 구조들의 또 하나의 특성은 "풀-인(pull-in)"이라고 알려진 현상이다. 음향 트랜스듀서로서 동작하기 위해, 바이어스 전압이 편향가능 멤브레인과 강성의 백플레이트 사이에 인가된다. 플레이트들 간에 인가된 전압으로 인해, 편향가능 멤브레인의 움직임으로부터 야기한, 플레이트들 간의 용량의 변화들은 입사 음향 신호에 대응하는 측정가능한 전압 신호를 발생한다. 그러나, 인가된 바이어스 전압으로 인해, 편향가능 멤브레인과 강성의 백플레이트 사이의 분리 거리가 감소함에 따라, 정전기적 인력이 또한 증가한다. 정전기적 인력은 일반적으로 편향가능 멤브레인 내의 기계적 스프링력을 복원함으로써 균형을 이루고, 거리가 작아짐에 따라 정전기적 인력은 비선형으로 증가하는 반면 복원 기계적 스프링력은 단지 선형으로 증가한다. 분리 거리에 대한 차이는 분리 거리가 소정의 한계에 도달할 때 복원 기계 스프링력을 극복하는 정전기적 인력을 발생시켜서, 편향가능 멤브레인이 강성의 백플레이트와 접촉하기 위해 완전히 이동함에 따라 풀-인 또는 붕괴를 일으키고 정지 마찰을 일으킬 수 있다. 풀-인의 현상은 편향가능 멤브레인의 증가된 강성 또는 낮은 바이어스 전압으로부터의 풀-인에 대한 저항과 편향가능 멤브레인의 감소된 강성 또는 증가된 바이스어스 전압으로부터의 보다 높은 감도 간의 또 하나의 절충을 제시한다.
다른 예로서, 이중 백플레이트 MEMS 마이크로폰들은 차동 신호들을 발생하기 위해 사용된다. 이중 백플레이트 MEMS 마이크로폰들은 표준 병렬 플레이트 마이크로폰과 유사한 편향가능 멤브레인을 포함하고, 각각, 편향가능 멤브레인 위와 아래에 있는 상부 백플레이트와 하부 백플레이트 둘 다를 또한 포함한다. 그러므로, 편향가능 멤브레인이 이동함에 따라, 편향가능 멤브레인과 2개의 백플레이트들 중 하나 사이의 용량은 증가하지만 편향가능 멤브레인과 2개의 백플레이트들 중 다른 하나 사이의 용량은 감소한다. 이러한 구조들은 강성의 백플레이트들 내의 천공으로부터 발생되고 위에 설명된 것과 같은 풀-인의 현상의 영향을 받기 쉬운 잡음 특성들을 또한 나타낸다.
실시예에 따르면, MEMS 디바이스는 제1 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 편향가능 멤브레인, 제1 서브세트의 제1 복수의 정전 콤 핑거와 맞물리는 제2 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 제1 앵커 구조, 및 제2 서브세트의 제1 복수의 정전 콤 핑거와 맞물리는 제3 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 제2 앵커 구조를 포함한다. 제2 복수의 정전 콤 핑거는 제1 복수의 정전 콤 핑거로부터 제1 방향으로 오프셋되고 제3 복수의 정전 콤 핑거는 제1 복수의 정전 콤 핑거로부터 제2 방향으로 오프셋되고, 여기서 제1 방향은 제2 방향과 상이하다.
본 발명, 및 그 장점들의 보다 완전한 이해를 위해, 첨부 도면과 함께 이루어진 다음의 설명이 이제 참조된다.
도 1은 실시예 트랜스듀서 시스템의 블록도를 도시하고;
도 2a, 2b, 및 2c는 실시예 트랜스듀서의 상면도, 제1 단면도, 및 제2 단면도를 도시하고;
도 3a 및 3b는 추가 실시예 트랜스듀서들의 상면도들을 도시하고;
도 4는 또 하나의 실시예 트랜스듀서의 상면도를 도시하고;
도 5는 실시예 트랜스듀서에 대한 실시예 제조 방법의 플로우 차트도를 도시하고;
도 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 및 6f는 실시예 트랜스듀서들의 부분들의 단면도들을 도시하고;
도 7은 또 다른 실시예 트랜스듀서의 단면도를 도시하고;
도 8은 실시예 트랜스듀서의 또 하나의 실시예 제조 방법의 플로우 차트도를 도시한다.
달리 표명하지 않는다면 상이한 도면들에서의 대응하는 번호들 및 기호들은 일반적으로 대응하는 부분들을 참조한다. 도면들은 실시예들의 관련 양태들을 분명히 도시하기 위해 그려지고 반드시 축척에 맞게 그려진 것은 아니다.
다양한 실시예들의 제조 및 사용이 아래에 상세히 논의된다. 그러나, 여기에 설명된 다양한 실시예들은 폭넓게 다양한 특정한 맥락들에 적용가능하다는 것을 알아야 한다. 논의된 특정한 실시예들은 단지 다양한 실시예들을 제조하고 사용하는 특정한 방식들을 예시한 것이고, 제한된 범위에서 해석되지 않아야 한다.
특정한 맥락에서 다양한 실시예들, 즉 마이크로폰 트랜스듀서들, 및 보다 특정적으로, MEMS 마이크로폰들에 대해 설명된다. 여기에 설명된 다양한 실시예들 중 일부는 MEMS 트랜스듀서 시스템들, MEMS 마이크로폰 시스템들, 차동 신호들을 발생하는 MEMS 마이크로폰들, 및 맞물린 콤 드라이브 MEMS 트랜스듀서들을 포함한다. 다른 실시예들에서, 양태들은 본 기술 분야에 공지된 어떤 방식에 따라 임의 유형의 트랜스듀서를 포함하는 다른 응용들에 또한 적용될 수 있다.
배경에서 위에 설명된 바와 같이, 병렬 플레이트 용량성 구조들을 갖는 다양한 MEMS 트랜스듀서들은 병렬 플레이트 구조로 인해 소정의 특성들 및 절충들을 나타낸다. 여기에 설명된 다양한 실시예들에 따르면, MEMS 트랜스듀서는 감지 또는 작동을 위한 콤 드라이브 구조를 갖는 편향가능 멤브레인을 포함한다. 이러한 실시예들에서, MEMS 트랜스듀서는 어떤 감지 백플레이트 없이 편향가능 멤브레인을 포함할 수 있다. MEMS 트랜스듀서는 편향가능 멤브레인의 하나 이상의 에지를 따라, 콤 드라이브, 또는 콤 드라이브들을 갖는다.
다양한 실시예들에서, 각각의 콤 드라이브 부분은 제1 고정자, 제2 고정자, 및 회전자를 포함하고, 각각은 복수의 콤 핑거를 갖는다. 이러한 실시예들에에서, 제1 고정자는 앵커에 접속되고 편향가능 멤브레인으로부터 제1 방향으로 면외(out-of-plane) 오프셋되고 제2 고정자는 앵커에 접속되고 편향가능 멤브레인으로부터 제1 방향과 반대편인 제2 방향으로 면외 오프셋된다. 회전자는 멤브레인의 에지에 접속된다.
이러한 다양한 실시예들에서, 예를 들어, 하향 및 상향과 같은, 제1 및 제2 방향으로의 오프셋들은 내부 또는 고유 층 응력으로 제1 고정자 및 제2 고정자의 연장 또는 지지 부분들을 형성함으로써 발생될 수 있다. 예를 들어, 콤 핑거들과 앵커 구조들 간의 지지 부분들의 연장은 상향 및 하향과 같은, 상이한 방향들에서 제1 및 제2 고정자들의 움직이지 않고 치우치지 않은 편향을 발생하기 위해 다양한 패턴들을 갖는 상이한 재료 층들을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 회전자에 정전기적으로 결합된 2개의 고정자의 상이한 방향들로의 오프셋들을 가짐으로써, 실시예 MEMS 트랜스듀서들은 편향가능 멤브레인의 부분인 회전자 내의 콤 핑거들의 움직임에 기초하여 차동 변환된 신호를 발생한다. 특정한 실시예들의 더 상세한 것들이 도면을 참조하여 이후 설명된다.
도 1은 차동 MEMS 음향 트랜스듀서(102), 주문형 집적 회로(ASIC)(104), 및 음향 프로세서(106)를 포함하는 실시예 트랜스듀서 시스템(100)의 블록도를 도시한다. 다양한 실시예들에 따르면, 차동 MEMS 음향 트랜스듀서(102)는 사운드 포트(108)를 통해 외부 환경에 결합된다. 음향 신호들은 사운드 포트(108)를 통해 차동 MEMS 음향 트랜스듀서(102)에 전달된다. 이러한 실시예들에서, 차동 MEMS 음향 트랜스듀서(102)는 사운드 포트(108)를 통해 외부 또는 주변 환경에 유체학적으로 결합된다. 음향 신호들은 그러므로 차동 MEMS 음향 트랜스듀서(102)에서 변환된다. 다양한 실시예들에서, 음향 변환은 MEMS 마이크로스피커 내의 작동을 통하는 것과 같은, 전기 신호들로부터의 음향 신호들의 발생, 또는 MEMS 마이크로폰 내의 감지를 통하는 것과 같은 음향 신호들로부터의 전기 신호의 발생을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 사운드 포트(108)를 통해 차동 MEMS 음향 트랜스듀서(102)에 입사한 사운드 파들은 차동 신호들로 변환된다. 특정한 실시예들에서, 차동 신호는 제1 아날로그 신호 SA+ 및 제2 아날로그 신호 SA-를 포함하는 아날로그 신호이고, 이들은 증폭 및 아날로그-디지털 변환을 위해 ASIC(104)에 제공된다. 이러한 실시예들에서, ASIC(104)은 증폭 단 및 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함한다. 제1 아날로그 신호 SA+ 및 제2 아날로그 신호 SA-에 기초하여, ASIC(104)은 디지털 신호 SD를 발생하고 디지털 신호 SD를 음향 프로세서(106)에 제공한다. 다양한 다른 실시예들에서, ASIC(104)은 음향 프로세서(106)에 제공되는 차동 신호를 발생하는 2개의 증폭 단들을 포함한다. 또 다른 실시예들에서, ASIC(104)은 음향 프로세서(106)에 제공되는 차동 디지털 신호를 발생하는 2개의 증폭 단들 및 2개의 아날로그-디지털 변환기들(ADC들)을 포함한다. 또 다른 실시예들에서, ASIC(104)은 음향 프로세서(106)에 제공되는 싱글-엔디드(single-ended) 신호를 함께 발생하는 2개의 증폭 단들 및 아날로그 180°조합기를 포함한다.
다양한 다른 실시예들에서, 트랜스듀서 시스템(100)은 마이크로스피커, 즉, 반대로 동작할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 음향 프로세서(106)는 디지털 신호 SD를 발생하고 디지털 신호 SD를 ASIC(104)에 제공하고, ASIC(104)이 결국 차동 MEMS 음향 트랜스듀서(102)를 위한 구동 신호들로서 제1 아날로그 신호 SA+ 및 제2 아날로그 신호 SA-를 발생한다. 구동 신호들로서의 제1 아날로그 신호 SA+ 및 제2 아날로그 신호 SA-에 기초하여, 차동 MEMS 음향 트랜스듀서(102)는 음향 신호들, 예를 들어 사운드 파들을 발생하고, 이들은 사운드 포트(108)를 통해 외부 또는 주변 환경에 전파한다.
다양한 실시예들에서, 차동 MEMS 음향 트랜스듀서(102)는 편향가능 멤브레인에 부착된 회전자에 정전기적으로 결합된 제1 고정자 및 제2 고정자를 갖는 MEMS 디바이스 구조를 포함한다. 제1 고정자 및 제2 고정자는 편향가능 멤브레인의 움직임들에 기초하여 차동 신호를 발생하기 위해 회전자에 대한 상이한 위치들을 갖는다.
트랜스듀서 시스템(100)은 상이한 실시예들에서 많은 수정들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 소정의 실시예들은 반도체 다이와 같은 단일 다이 상에 집적된 차동 MEMS 음향 트랜스듀서(102) 및 ASIC(104)을 포함하는 단일 집적 회로(IC)를 포함한다. 대안적 실시예들에서, 차동 MEMS 음향 트랜스듀서(102)는 아날로그 신호 대신에 디지털 신호를 발생하는 디지털 MEMS 마이크로폰이다. 일부 실시예들에서, 음향 프로세서(106)는 생략된다. 특정한 실시예들에서, 음향 프로세서(106)는 커스텀 오디오 프로세서이다. 예를 들어, 음향 프로세서(106)는 코더/디코더(코덱)일 수 있다. 다양한 실시예들에서, ASIC(104)은 완전한 커스텀 IC, 부분적인 커스텀 IC, 또는 오프-더-셸프(off-the-shelf) IC일 수 있다. 일부 실시예들에서, ASIC(104)은 차동 MEMS 음향 트랜스듀서(102)에 바이어스 전압 또는 바이어스 전압들을 제공할 수 있다. 일부 다른 실시예들에서, ASIC(104)은 예를 들어, 검정, 자기 검사, 진단, 또는 수리 기능들과 같은, 추가의 기능들(도시 안됨)을 수행할 수 있다.
트랜스듀서 시스템(100)은 일부 실시예들에서 플라스틱, 유리, 또는 금속 패키지 내에 패키지될 수 있다. 차동 MEMS 음향 트랜스듀서(102)는 사운드 포트(108)를 포함하는 플라스틱, 유리, 또는 금속 마이크로폰 패키지 내에 별도로 패키지될 수 있다. 이러한 실시예들에서, ASIC(104)은 마이크로폰 패키지 내에 포함될 수 있거나 별도로 패키지될 수 있다. 예를 들어, 차동 MEMS 음향 트랜스듀서(102), ASIC(104), 및 음향 프로세서(106)는 각각 트랜스듀서 시스템(100)의 소자들 간의 전기적 결합을 제공하는 인쇄 회로 기판(PCB) 내에 별도로 패키지될 수 있고 부착될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 트랜스듀서 시스템(100)은 태블릿, 스마트폰, 랩탑, 스마트워치, 또는 다른 웨어러블 디바이스와 같은 개인 이동 디바이스 내에 포함될 수 있다. 다른 실시예들에서, 트랜스듀서 시스템(100)은 예를 들어, 자동차 또는 다른 차량 시스템과 같은 더 큰 이동 시스템들 내에 포함될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 트랜스듀서 시스템(100)은 스마트 홈 또는 거주 환경과 같은 비이동 시스템 내에 또는 산업 현장 내에 포함될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 트랜스듀서 시스템(100)은 로보틱 시스템들 내에 포함될 수 있다. 다른 실시예들에서, 트랜스듀서 시스템(100)은 임의 유형의 시스템 내에 포함될 수 있다.
도 2a, 2b, 및 2c는 기판(112), 멤브레인(114), 음 고정자(116), 및 양 고정자(118)를 포함하는 실시예 트랜스듀서(110a)의 상면도, 제1 단면도, 및 제2 단면도를 도시한다. 도 2a는 트랜스듀서(110a)의 상면도를 도시하고, 도 2b는 단면(111a)에서의 단면도를 도시하고, 도 2c는 단면(111b)에서의 제2 단면도를 도시한다. 다양한 실시예들에 따르면, 멤브레인(114)은 하나의 에지를 따라 기판(112)에 앵커되고 정전 콤 드라이브로서 동작하는, 맞물린 콤 핑거들(120a) 및 맞물린 콤 핑거들(120b)을 통해 음 고정자(116) 및 양 고정자(118)에 반대편 에지를 따라 정전기적으로 결합된 편향가능 직사각형 플랩이다. 이러한 실시예들에서, 양 고정자(118)는 도 2b에 도시된 바와 같은 단면(111a)에 도시한 것과 같이 상향으로 (멤브레인(114)의 상부 표면을 포함하는 평면을 참조하는) 면외로 편향되고, 음 고정자(116)는 도 2c에 도시된 바와 같은 단면(111b)에 도시한 것과 같이 하향으로 (멤브레인(114)의 상부 표면을 포함하는 평면을 참조하는) 면외로 편향된다.
다양한 실시예들에서, 멤브레인(114)에 입사한 사운드 파들을 포함하는 유체학적 신호들과 같은, 압력 파들은 멤브레인(114)의 편향들을 발생시킨다. 멤브레인(114)이 예를 들어, 입사 사운드 파들로 인해 편향함에 따라, 편향들은 맞물린 콤 핑거들(120a)과 맞물린 콤 핑거들(120b) 사이의 병렬 플레이트 용량을 변화시킨다. 예를 들어, 입사 사운드 파가 멤브레인(114)을 아래로 이동시킬 때, 맞물린 콤 핑거들(120a)과 맞물린 콤 핑거들(120b) 사이의 병렬 플레이트 용량은 음 고정자(116)에 대해 증가하고 양 고정자(118)에 대해 감소한다. 이러한 실시예들에서, 양 고정자(118)에서의 맞물린 콤 핑거들(120a)과 맞물린 콤 핑거들(120b) 간의 (도 2b의 단면도를 통해 보여지는 것과 같은) 플레이트 중첩은 멤브레인(114)이 아래로 이동함에 따라 감소하여, 양 고정자(118)에 대한 병렬 플레이트 용량의 감소에 이르게 한다. 유사하게, 음 고정자(116)에서의 맞물린 콤 핑거들(120a)과 맞물린 콤 핑거들(120b) 간의 (도 2c의 단면도를 통해 보여지는 것과 같은) 플레이트 중첩은 멤브레인(114)이 아래로 이동함에 따라 증가하여, 음 고정자(116)에 대한 병렬 플레이트 용량의 증가에 이르게 한다.
또한, 멤브레인(114)이 위로 이동함에 따라, 양 고정자(118)에서의 맞물린 콤 핑거들(120a)과 맞물린 콤 핑거들(120b) 간의 (도 2b의 단면도를 통해 보여지는 것과 같은) 플레이트 중첩은 증가하여, 양 고정자(118)에 대한 병렬 플레이트 용량의 증가에 이르게 한다. 유사하게, 멤브레인(114)이 위로 이동함에 따라, 음 고정자(116)에서의 맞물린 콤 핑거들(120a)과 맞물린 콤 핑거들(120b) 간의 (도 2c의 단면도를 통해 보여지는 것과 같은) 플레이트 중첩은 감소하여, 음 고정자(116)에 대한 병렬 플레이트 용량의 감소에 이르게 한다.
다양한 실시예들에 따르면, 음 고정자(116) 및 양 고정자(118)에 대한 병렬 플레이트 용량이 반대 변화들을 나타내기 때문에, 멤브레인(114)이 편향함에 따라 차동 신호가 음 고정자(116) 및 양 고정자(118)에 의해 발생된다. 이러한 실시예들에서, 차동 신호는 예를 들어, 음향 신호들과 같은, 압력 신호에 대응한다. 차동 신호는 일부 실시예들에서 음 고정자(116) 및 양 고정자(118)로부터 차동 전압 신호로서 판독될 수 있다. 일부 실시예들에서, 멤브레인(114)은 (도 2b 및 2c의 단면도들을 통해 보여지는 것과 같은) 맞물린 콤 핑거들(120a)과 맞물린 콤 핑거들(120b) 간의 플레이트 중첩이 음 고정자(116) 및 양 고정자(118) 둘 다에 대해 감소하기 시작할 때까지 더 편향할 수 있다.
대안적 실시예들에 따르면, 멤브레인(114) 상에 정전기력을 발생하고 편향들을 야기하기 위해 맞물린 콤 핑거들(120a) 및 맞물린 콤 핑거들(120b)에 전압 신호가 인가된다. 이러한 대안적 실시예들에서, 멤브레인(114)은 사운드 파들과 같은, 압력 파들을 발생하기 위해 여기될 수 있다. 정전기력이 정전 콤 드라이브로서 동작하는 맞물린 콤 핑거들(120a)과 맞물린 콤 핑거들(120b)의 상호 작용에 의해 발생된다. 이러한 대안적 실시예들에서, 트랜스듀서(110a)는 마이크로스피커로서 동작할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 양 고정자(118)는 움직이지 않은 상태에서 위로 편향되고 음 고정자(116)는 움직이지 않은 상태에서 아래로 편향된다. 이러한 실시예들에서, 양 고정자(118)의 맞물린 콤 핑거들(120a)은 한 단부 상에서 기판(112) 내에 고정된 도전 층(132)에 의해 지지되고 그에 전기적으로 접속된다. 유사하게, 음 고정자(116)의 맞물린 콤 핑거들(120a)은 한 단부 상에서 기판(112) 내에 고정된 도전 층(132)에 의해 지지되고 그에 전기적으로 접속된다. 도전 층(132)은 하부 응력 층(130)과 상부 응력 층(134) 사이에 샌드위치된다. 다양한 실시예들에서, 하부 응력 층(130) 및 상부 응력 층(134)은 각각 응력 층들 중 하나를 향해 도전 층(132)을 당기거나 미는 인장 또는 압축 층 응력을 포함한다. 하부 응력 층(130) 및 상부 응력 층(134)이 상부 및 하부에 포함되는, 즉 도전 층(132)을 샌드위칭하는 영역들에서, 도전 층(132)을 당기거나 미는 인장 또는 압축 응력은 양방향에서 동일하게 당기거나 민다. 이러한 실시예들에서, 편향하는 힘은 균형을 이루고 도전 층(132)은 움직이지 않고 편향하지 않는다. 하부 응력 층(130) 또는 상부 응력 층(134)이 제거된 영역들에서, 다른 응력 층이 포함되지만, 힘은 균형을 이루지 않고 도전 층(132)은 응력이 압축 또는 인장인지에 따라, 포함된 각각의 응력 층을 향해 또는 그로부터 멀리 편향하거나 만곡한다. 이후의 논의는 압축 응력 층들로서의 하부 응력 층(130) 및 상부 응력 층(134)을 참조한다.
구체적으로, 일부 실시예들에서, 양 고정자(118)에 대한 하부 응력 층(130)은 패터닝된 개구(124)를 포함한다. 패터닝된 개구(124) 위의 영역에서, 도전 층(132)은 상부 응력 층(134)을 향해 위로 만곡한다. 유사하게, 상부 응력 층(134)은 패터닝된 개구(122)를 포함한다. 패터닝된 개구(122) 아래의 영역에서, 도전 층(132)은 하부 응력 층(130)을 향해 아래로 만곡한다. 이러한 실시예들에서, 양 고정자(118)는 움직이지 않고 그리고 하부 응력 층(130) 또는 상부 응력 층(134)의 패터닝으로 인한 전압 바이어스 없이 위로 편향된다.
다른 특정한 실시예들에서, 음 고정자(116)에 대한 하부 응력 층(130)은 패터닝된 개구(128)를 포함한다. 패터닝된 개구(128) 위의 영역에서, 도전 층(132)은 상부 응력 층(134)을 향해 위로 만곡한다. 유사하게, 상부 응력 층(134)은 패터닝된 개구(126)를 포함한다. 패터닝된 개구(126) 아래의 영역에서, 도전 층(132)은 하부 응력 층(130)을 향해 아래로 만곡한다. 이러한 실시예들에서, 음 고정자(116)는 움직이지 않고 그리고 하부 응력 층(130) 또는 상부 응력 층(134)의 패터닝으로 인한 전압 바이어스 없이 아래로 편향된다.
다른 실시예들에서, 하부 응력 층(130) 및 상부 응력 층(134)은 인장 응력을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 도전 층(132)은 패터닝된 개구들에서 반대 방향으로 만곡한다. 예를 들어, 하부 응력 층(130)이 인장 응력을 가질 때, 도전 층(132)은 패터닝된 개구(122)에서 위로 그리고 (도시한 것과 같이 반대로) 패터닝된 개구(124)에서 아래로 만곡한다. 다양한 실시예들에서, 층 응력의 유형은 인장 또는 압축일 수 있고, 본 기술 분야의 통상의 기술자가 쉽게 아는 바와 같이, 사용된 재료 및 재료를 퇴적하거나 형성하는 방법에 따른다.
다양한 실시예들에서, 절연 층(136) 및 절연 층(138)은 기판(112)과 접촉하여 형성된다. 일부 실시예들에서, 절연 층(136) 및 절연 층(138)은 산화물 층들, 질화물 층들, 또는 산화질화물 층들이다. 특정한 실시예에서, 절연 층(136)은 실리콘 산화물이고 절연 층(138)은 실리콘 질화물이다. 다른 실시예들에서, 절연 층(136) 및 절연 층(138)은 다른 유형들의 유전체 재료들일 수 있다. 다양한 실시예들에서, 기판(112)은 또 하나의 기판(도시 안됨; 예를 들어 도 7 참조) 상에 형성된 지지 층이다. 기판(112)은 멤브레인(114) 아래에 캐비티(113)를 포함한다. 기판(112)이 추가의 기판 상에 형성된 지지 층인 실시예들에서, 캐비티(113)는 기판(112)이 상부 위에 형성된 추가의 기판(도시 안됨; 예를 들어, 도 7 내의 기판(174) 참조) 내로 연장할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 기판(112)은 테트라에틸 오소실리케이트(TEOS) 산화물 층 또는 또 하나의 절연 구조 층일 수 있다. 일부 실시예들에서, 기판(112) 또는 기판(174)은 예를 들어, 실리콘, 실리콘 게르마늄, 또는 탄소와 같은 반도체 기판이다. 또 다른 실시예에서, 기판(112)은 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 도전 층(132)은 반도체 재료들 또는 금속들을 포함할 수 있다. 특정한 실시예에서, 도전 층(132)은 폴리실리콘이다. 또 하나의 실시예에서, 도전 층(132)은 단결정 실리콘이다. 대안적 실시예에서, 도전 층(132)은 알루미늄이다. 유사하게, 멤브레인(114)은 도전 층(132)과 동일한 재료로 그리고 동일한 시간에 형성될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(114)은 도전 층(132)을 형성하는 퇴적 단계 동안에 형성된다.
다양한 실시예들에서, 하부 응력 층(130) 및 상부 응력 층(134)은 각각 절연 재료를 포함한다. 일부 실시예들에서, 하부 응력 층(130) 및 상부 응력 층(134)은 도전 층(132)과 상이한 고유 층 응력을 갖는 절연 재료를 포함한다. 특정한 실시예에서, 하부 응력 층(130) 및 상부 응력 층(134)은 실리콘 질화물이다. 다른 실시예들에서, 하부 응력 층(130) 및 상부 응력 층(134)은 또 하나의 유형의 유전체 재료이다. 실시예 재료들 및 실시예 트랜스듀서들을 제조하는 방법들의 추가 논의가 예를 들어, 도 5를 참조하여 이후 제공된다.
다양한 실시예들에서, 양 고정자(118)는 음 고정자(116)와 전기적으로 분리된다. 금속화 및 비아들(도시 안됨)은 멤브레인(114), 양 고정자(118)의 도전 층(132), 및 음 고정자(116)의 도전 층(132)과의 별도의 접촉들(도시 안됨) 간의 전기적 접속들을 제공할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 트랜스듀서(110a)는 임의 유형의 유체 매질로 동작할 수 있다. 특정한 실시예에서, 트랜스듀서(110a), 및 구체적으로 멤브레인(114)은 공기 및 압력 파들, 예를 들어, 공기 중에 전파하는 사운드 파들과 상호 작용한다. 다른 실시예들에서, 압력 파들을 갖는 다른 매질이 트랜스듀서(110a)와 상호 작용할 수 있다.
도 2b 및 2c에 도시한 바와 같이, 단면들(111a 및 111b)은 예시 목적들을 위해 직선이 아닌 단면을 포함한다. 구체적으로, 단면들(111a 및 111b)은 각각 맞물린 콤 핑거들(120b) 중 하나를 도시한다. 맞물린 콤 핑거들의 상이한 위치로 인해, 직선 단면은 맞물린 콤 핑거들(120a) 및 맞물린 콤 핑거들(120b) 둘 다를 통해 통과하지 않을 것이다. 그러므로, 이 예시는 이해를 개선시키기 위해 제시된다. 또한, 기판(112)은 도 2a의 상부 층으로서 도시되지만, 기판(112)은 그것의 상부 위의 절연 층(136) 및 절연 층(138)을 포함할 수 있다. 기판(112)은 멤브레인(114), 양 고정자(118), 및 음 고정자(116)를 지지하는 구조 층을 나타내기 위해 도 2a에 도시된다. 다양한 실시예들에서, 기판(112)은 기판(112)의 상부 표면 상에 금속화, 접촉 패드들, 및 다른 절연 층들을 포함할 수 있다.
도 3a는 기판(112), 멤브레인(114), 음 고정자(116), 및 양 고정자(118)를 포함하는 또 하나의 실시예 트랜스듀서(110b)의 상면도를 도시한다. 다양한 실시예들에 따르면, 트랜스듀서(110b)는 상이한 유형의 멤브레인(114)을 갖는, 도 2a, 2b, 및 2c를 참조하여 위에 설명된 트랜스듀서(110a)와 유사하다. 이러한 실시예들에서, 멤브레인(114)은 지지 빔들(140)에 의해 4개의 모서리들 각각에서 앵커된 정사각형, 또는 직사각형 멤브레인이다. 멤브레인(114)은 4개의 측면들 각각 상에 맞물린 콤 핑거들(120b)을 포함한다. 트랜스듀서(110b)는 또한 4개의 측면들 상에 하나씩 있는, 음 고정자(116)의 4개의 예들, 및 4개의 측면들 상에 하나씩 있는 양 고정자(118)의 4개의 예들을 포함하고, 고정자 구조들 각각은 멤브레인(114)의 맞물린 콤 핑거들(120b)과 맞물려 있는 맞물린 콤 핑거들(120a)을 포함한다.
다양한 실시예들에서, 트랜스듀서(110a)의 요소들의 설명은 또한 트랜스듀서(110b)의 유사하게 번호가 붙여진 요소들에 적용되고 간결성을 위해 반복되지 않을 것이다. 지지 빔들(140)은 멤브레인(114)과 동일한 층으로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 지지 빔들(140)은 멤브레인(114)의 중심 부분보다 두꺼울 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 멤브레인(114)의 모든 4개의 측면들 상에 맞물린 콤 핑거들(120a) 및 맞물린 콤 핑거들(120b)을 사용하면 트랜스듀서(110b)의 감도가 증가될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 예를 들어, 트랜스듀서(110b)와 같은, 여기에 설명된 실시예 트랜스듀서들은 상이한 실시예들에서 임의 구성의 앵커들을 갖는 임의의 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 트랜스듀서(110b)는 정사각형 멤브레인을 포함한다. 다른 실시예들에 따르면, 트랜스듀서들은 임의의 형상을 가질 수 있다. 특정한 실시예들에서, 트랜스듀서들은 원형 형상, 타원형 형상, 또는 다각형 형상을 가질 수 있다. 도 3b는 특정한 형상을 갖는 도 2a, 2b, 2c, 및 3a 내의 트랜스듀서(110a) 및 트랜스듀서(110b)를 참조하여 위에 유사하게 설명된 것과 같은 또 하나의 실시예 트랜스듀서(110c)의 상면도를 도시한다. 이러한 실시예들에서, 멤브레인(114)은 지지 빔들(140)에 의해 8개의 정점들 각각에서 앵커된 8각형이다. 다른 실시예들에서, 트랜스듀서(110c) (및 대응하여 캐비티(113) 및 멤브레인(114))은 삼각형, 정사각형, 5각형, 6각형, 7각형, 8각형 등과 같은 임의 유형의 다각형일 수 있다는 형상을 갖는다. 다른 실시예들에서, 트랜스듀서(110c)는 원형 형상을 가질 수 있다. 본 기술 분야의 통상의 기술자는 다양한 상이한 형상들이 지지 빔들(140)의 다양한 구성들 및 음 고정자(116) 및 양 고정자(118)의 예들을 포함할 수 있다는 것을 쉽게 알 것이다.
도 4는 기판(112), 멤브레인(114), 음 고정자(116), 및 양 고정자(118)를 포함하는 다른 실시예 트랜스듀서(110d)의 상면도를 도시한다. 다양한 실시예들에 따르면, 트랜스듀서(110d)는 상이한 유형의 멤브레인(114)을 갖는, 도 2a, 2b, 및 2c를 참조하여 위에 설명된 트랜스듀서(110a)와 유사하다. 이러한 실시예들에서, 멤브레인(114)은 2개의 대향 측면들을 따라 앵커된 정사각형, 또는 직사각형 멤브레인이다. 멤브레인(114)은 다른 측면들 상에 맞물린 콤 핑거들(120b)을 포함한다. 트랜스듀서(110d)는 또한 2개의 대향 측면들 상에 3개씩 있는 음 고정자(116)의 6개의 예들, 및 2개의 대향 측면들 상에 3개씩 있는 양 고정자(118)의 6개의 예들을 포함하고, 고정자 구조들 각각은 멤브레인(114)의 맞물린 콤 핑거들(120b)과 맞물려 있는 맞물린 콤 핑거들(120a)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 양 고정자(118) 및 음 고정자(116)의 임의 수의 예들이 포함될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 양 고정자(118) 및 음 고정자(116)는 각각 2개의 대향 측면들 상에 반씩 있는 2,4,6,8,10,12,14,16,18, 또는 20개의 예들을 포함할 수 있다. 다른 특정한 실시예들에서, 양 고정자(118) 및 음 고정자(116)의 20개보다 많은 예들이 포함될 수 있다. 다른 특정한 실시예들에서, 양 고정자(118)의 하나의 예는 한 변을 덮고 음 고정자(116)의 하나의 예는 대향 측을 덮는다.
다양한 실시예들에서, 트랜스듀서(110a)의 요소들의 설명은 또한 트랜스듀서(110d)의 유사하게 번호가 붙여진 요소들에 적용되고 간결성을 위해 반복되지 않을 것이다. 다양한 실시예들에 따르면, 멤브레인(114)의 2개의 측면들 상에 맞물린 콤 핑거들(120a) 및 맞물린 콤 핑거들(120b)을 사용하면 트랜스듀서(110d)의 감도가 증가될 수 있다. 트랜스듀서(110d)는 맞물린 콤 핑거들(120a), 및 대응하여 멤브레인(114)이 앵커되는 에지에 가깝게 배열된, 양 고정자들(118) 및 음 고정자들(116)로 도시된다. 다른 실시예들에서, 맞물린 콤 핑거들(120a), 및 대응하여 양 고정자들(118) 및 음 고정자들(116)은 중심 영역에 더 가깝게 그리고 멤브레인(114)이 앵커되는 에지들에 가깝지 않게 배열될 수 있다.
도 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 및 4에 도시된 것과 같은 트랜스듀서(110a), 트랜스듀서(110b), 트랜스듀서(110c), 및 트랜스듀서(110d)는 각각 양 고정자(118), 음 고정자(116), 및 특정한 수의 맞물린 콤 핑거들(120a) 및 맞물린 콤 핑거들(120b)을 갖는 멤브레인(114)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 임의 수의 맞물린 콤 핑거들(120a) 및 맞물린 콤 핑거들(120b)이 포함될 수 있다. 특정한 실시예들에서, 맞물린 콤 핑거들(120a)의 수 및 맞물린 콤 핑거들(120b)의 수는 3 내지 100의 범위이다. 일반적으로, 맞물린 콤 핑거들(120a)의 수는 각각의 에지에 대해 맞물린 콤 핑거들(120b)의 수보다 2배 많고, 또는 그 반대도 가능하다.
또한, 다양한 실시예들에서, 맞물린 콤 핑거들(120a) 및 맞물린 콤 핑거들(120b)은 각각 1㎛ 내지 50㎛ 범위의 길이를 갖는다. 또한, 맞물린 콤 핑거들(120a) 및 맞물린 콤 핑거들(120b)의 층 두께는 1㎛ 내지 50㎛ 범위일 수 있다. 다양한 실시예들에서, 맞물린 콤 핑거들(120a) 및 맞물린 콤 핑거들(120b)의 폭은 1㎛ 내지 10㎛ 범위이다.
도 5는 실시예 트랜스듀서에 대한 실시예 제조 방법(200)의 플로우 차트도를 도시한다. 제조 방법(200)은 단계들 205, 210, 215, 220, 225, 230, 235, 240, 245, 및 250을 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 제조 방법(200)은 예를 들어, 트랜스듀서(110a), 트랜스듀서(110b), 트랜스듀서(110c), 및 트랜스듀서(110d) 중 어느 것을 형성하는 방법이다. 다양한 실시예들에서, 단계 205는 기판의 제1 주 표면 내에 트렌치들을 형성하는 것을 포함한다. 기판은 실리콘 또는 게르마늄와 같은 반도체 재료, 또는 SiGe, GaAs, InP, GaN 또는 SiC와 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 대안적 실시예들에서, 기판은 유리 또는 세라믹과 같은 유기 재료들을 포함할 수 있다. 기판은 웨이퍼일 수 있다.
트렌치들은 기판의 제1 주 표면 내에 에칭될 수 있다. 트렌치들은 웨트 에칭 화학 또는 드라이 에칭 화학을 적용함으로써 에칭될 수 있다. 예를 들어, 트렌치들은 반응성 이온 에칭(RIE) 공정을 적용함으로써 에칭될 수 있다. 트렌치들은 도 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 및 4를 참조하여 위에 설명된 것과 같이 맞물린 콤 핑거들(120a) 및 맞물린 콤 핑거들(120b)과 같은, 콤 드라이브 내에 양 세트의 맞물린 콤 핑거들을 형성하기 위해 엇갈리게 배열될 수 있다. 고정자는 멤브레인으로부터 오프셋된다. 기판 내에 에칭된 트렌치들 사이에, 에칭되지 않은 재료의 림들 또는 핀들은 트렌치들을 분리시킨다.
다양한 실시예들에서, 단계 205에서 형성된 트렌치들의 하부 표면 및 측벽들및 기판의 상부 표면은 단계 210에서 절연 층으로 덮인다. 구체적으로, 단계 210은 트렌치들 내에 절연 층을 퇴적하는 것을 포함한다. 절연 층은 산화물 층, 질화물 층 및/또는 산화질화물 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연 층은 실리콘 산화물 또는 TEOS 산화물 층일 수 있다. 대안적으로, 절연 층은 실리콘 질화물 층일 수 있다. 절연 층은 단계 210에서 컨포멀 층으로서 퇴적 또는 성장될 수 있다. 절연 층이 트렌치들의 하부 표면 및 측벽들만을 덮고 트렌치들의 중심 부분을 덮지 않도록 절연 층은 퇴적될 수 있다. 일부 실시예들에서, 트렌치들은 절연 층으로 부분적으로 채워진다. 일부 실시예들에서, 절연 층의 절연 재료는 화학 증착(CVD) 공정, 물리 증착(PVD) 공정, 원자 층 퇴적(ALD) 공정, 또는 기판의 웨트 또는 드라이 산화를 적용함으로써 퇴적될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 단계 215는 제1 응력 층을 퇴적하는 것을 포함한다. 제1 응력 층은 단계 210을 참조하여 설명된 처리 기술들 중 어느 것을 사용하여 퇴적될 수 있다. 제1 응력 층은 인장 응력 또는 압축 응력으로 퇴적된 재료들을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제1 응력 층은 높은 응력 재료이다. 특정한 실시예에서, 제1 응력 층은 약 1GPa의 인장 응력을 갖는 실리콘 질화물(SiN)이다. 또 하나의 특정한 실시예에서, 제1 응력 층은 약 400MPa 내지 약 800Mpa 범위의 인장 응력을 갖는 실리콘 산화질화물(SiON)이다. 다른 실시예들에서, 제1 응력 층은 낮은 응력 재료이다. 특정한 실시예들에서, 제1 응력 층은 약 100MPa의 압축 응력을 갖는 TEOS이다. 또 하나의 특정한 실시예에서, 제1 응력 층은 예를 들어, 인(P), 주입과 같은 도펀트에 의존할 수 있는, 약 100MPa 내지 약 50MPa 범위의 압축 응력을 갖는 실리콘(Si)이다. 다양한 실시예들에서, 제1 응력 층 및 절연 층은 동일한 층일 수 있다.
다양한 실시예들에서, 단계 220은 단계 215에서 형성된 제1 응력 층을 패터닝하는 것을 포함한다. 제1 응력 층을 패터닝하는 것은 포토레지스트를 도포하고, 마스크 패턴을 사용하여 포토레지스트를 현상하고, 노출된 영역들 내에 제1 응력 층을 에칭하는 것을 포함할 수 있다. 제1 응력 층을 에칭하는 것은 웨트 화학 에칭 또는 드라이 화학 에칭을 포함할 수 있다. 제1 응력 층은 트렌치들 내에서 그리고 고정자 핑거들과 기판 사이를 제외하고 기판의 표면 상의 어디에서 에칭될 수 있다. 예를 들어, 단계 220은 도 2b 및 2c를 참조하여 위에 설명된 바와 같이 패터닝된 개구(124) 및 패터닝된 개구(128)를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
단계 225는 트렌치들 내에 도전 재료를 퇴적하는 것을 포함한다. 도전 재료는 맞물린 콤 핑거들을 위한 핑거 재료일 수 있다. 일부 실시예들에서, 도전 재료는 트렌치를 채울 수 있다. 도전 재료는 금속성 재료일 수 있다. 금속성 재료는 순수 금속, 합금 및/또는 화합물을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 금속성 재료는 예를 들어, Al, Cu, Ni 및 Si로 이루어진 그룹으로부터 선택된 원소들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정한 실시예들은 순수 알루미늄, 알루미늄 합금, 알루미늄 화합물, 순수 구리, 구리 합금, 구리 화합물, 순수 니켈, 니켈 합금 및 니켈 화합물을 포함한다. 하나의 특정한 실시예에서, 도전 재료는 AlSiCu이다. 다른 실시예들에서, 도전 재료는 도전 중합체를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 도전 재료는 도핑된 실리콘과 같은 도핑된 반도체를 포함한다. 도핑된 실리콘은 도핑된 폴리실리콘 및/또는 도핑된 단결정 실리콘을 포함할 수 있다. 도핑된 실리콘은 인 시튜(in situ) 도핑될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 도전 재료는 스퍼터링, PVD, CVD 또는 ALD과 같은 상이한 방식들로 퇴적될 수 있다. 도전 재료는 단일 단계(예를 들어, 트렌치들은 (예를 들어 완전히) 채워질 수 있음) 또는 2개 이상의 단계들에서 퇴적될 수 있다. 도전 재료가 금속성 재료를 포함할 때, 도전 재료는 갈바닉 퇴적에 의해 퇴적되는 것이 가능하다. 도전 재료는 절연 층 및 제1 응력 층 상으로 직접 퇴적될 수 있다. 트렌치들 내에 퇴적되는 것 외에, 도전 층은 또한 도 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 및 4를 참조하여 위에 설명된 것과 같은 멤브레인(114)과 같은, 멤브레인을 형성하기 위해 퇴적될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 단계 230은 도전 재료를 패터닝하는 것을 포함한다. 단계 230에서 도전 재료를 패터닝하는 것은 맞물린 콤 핑거들, 멤브레인, 제1 고정자 및 제2 고정자(예를 들어, 도 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 및 4를 참조하여 위에 각각 설명된 것과 같은, 양 고정자(118) 및 음 고정자(116) 등), 및 예를 들어, 접촉 패드들과 같은, 접점들을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 단계 230은 마스크 패턴을 사용하여 포토레지스트를 현상함으로써와 같이, 도전 재료 위에 포토레지스트를 퇴적하고 포토레지스트를 구성하는 것을 포함한다. 도전 재료의 노출된 부분들은 다음에 제거된다. 도전 재료는 아래로 절연 층 또는 패터닝된 포토레지스트에 기초하여 소정의 영역들 내의 제1 응력 층까지 에칭될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 트렌치들 내에 형성된 도전 재료는 제거되지 않는다. 트렌치들 내의 도전 재료는 맞물린 콤 핑거들(120a) 및 맞물린 콤 핑거들(120b)과 같은 핑거들을 형성할 수 있다. 다양한 실시예들에서, 도전 재료는 웨트 에칭 또는 드라이 에칭 화학을 적용함으로써 제거될 수 있다. 예를 들어, 도전 재료가 반도체, 예를 들어, 도핑된 실리콘과 같은 도핑된 반도체를 포함할 때, 도전 재료는 KOH 또는 HNO3 및 HF의 산 용액들로 에칭될 수 있다. 또 하나의 실시예에서, SF6 또는 Cl2에 의해 전달된 염소 또는 불소를 갖는 플라즈마 공정이 도전 재료를 제거하기 위해 사용될 수 있다.
다양한 실시예들에서, 도전 재료의 에칭 공정은 절연 층 또는 제1 응력 층의 상부 표면이 도달될 때 중지될 수 있다. 일부 실시예들에서, 에칭 공정은 단부 점 검출에 의해 또는 타이밍에 의해 중지된다(절연 층의 층 두께는 트렌치들 내의 핑거들의 깊이보다 훨씬 작다). 다양한 실시예들에서, 트렌치들만이 도전 재료로 채워지고 제1 응력 층은 멤브레인 및 고정자 영역 또는 영역들을 형성하기 위해 제1 도전 재료 및 추가 도전 재료가 퇴적된 후에 퇴적된다.
단계 230은 또한 접촉 패드들 및 멤브레인을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 멤브레인 및 접촉 패드들은 기판 내에 또는 상에 형성될 수 있다. 접촉 패드들 및 멤브레인은 도전 재료를 포함한다. 대안적 실시예들에서, 접촉 패드들은 접촉 패드 위치들에서 실리사이드될 수 있다. 실리사이드된 패드들은 도전 재료 상에 금속성 재료를 형성함으로써 형성될 수 있다. 금속성 재료는 Ni, Co, 및 Ti로 이루어진 그룹으로부터 선택된 원소들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 도전 재료 및 금속성 재료는 실리사이드를 형성하기 위해 어닐될 수 있다. 일부 실시예들에서, 접촉 패드들은 표면 안정화된다.
단계 230에서 맞물린 콤 핑거들 및 멤브레인을 형성하는 것 이후에, 단계 235는 제2 응력 층을 퇴적하는 것을 포함한다. 단계 235에서 제2 응력 층을 퇴적하는 것은 단계 215에서 제1 응력 층을 퇴적하는 것을 참조하여 위에 설명된 모든 특징들을 포함할 수 있다. 단계 235에서 제2 응력 층을 퇴적하는 것 이후에, 단계 240은 제2 응력 층을 패터닝하는 것을 포함한다. 단계 240에서 제2 응력 층을 패터닝하는 것은 단계 220을 참조하여 위에 설명된 것과 같이 수행될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 제2 응력 층은 트렌치들 내에서 그리고 고정자 핑거들과 기판 사이를 제외하고 기판의 표면 상의 어디에서 제거되도록 패터닝될 수 있다. 예를 들어, 단계 240은 도 2b 및 2c를 참조하여 위에 설명된 바와 같이 패터닝된 개구(122) 및 패터닝된 개구(126)를 형성하는 것을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 단계 245는 후 표면 또는 후면으로부터 기판을 에칭하는 것을 포함한다. 이러한 실시예들에서, 기판은 방향성 에칭으로 에칭될 수 있다. 예를 들어, 기판은 보쉬 공정 에칭으로 에칭된다. 이 후면 에칭은 기판이 (도 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 및 4를 참조하여 위에 설명된 것과 같은 멤브레인(114) 등과 같은) 단계들 225 및 230에서 형성되고 패터닝된 멤브레인 아래에서 제거되고 기판이 고정자들 아래에 남도록 적용된다. 특정한 실시예들에서, 후면 에칭은 단계 210의 절연 층에 의해 중지된다. 이러한 실시예들에서, 맞물린 콤 핑거들은 절연 층 내에 인케이싱되고 변하지 않고 에칭되지 않은 채로 남는다. 다양한 실시예들에서, 단계 245는 도 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 및 4의 캐비티(113)를 참조하여 위에 설명된 것과 같이, 멤브레인 및 맞물린 콤 핑거들 아래에 캐비티를 형성하는 것을 포함한다.
대안적 실시예들에서, 기판 후면은 예를 들어, KOH를 포함하는 웨트 에칭으로 에칭된다. 또 하나의 실시예에서 기판 후면은 트렌치들의 레벨까지의 드라이 에칭과 예를 들어, 절연 층의 에칭 속도에 대한 보다 높은 실리콘 선택도와 같은, 기판의 보다 높은 선택도로의 후속 웨트 에칭의 조합으로 에칭된다.
다양한 실시예들에 따르면, 단계 250은 릴리스 에칭을 사용하여 단계 210에서 형성된 절연 층을 제거하는 것을 포함한다. 이러한 실시예들에서, 절연 층은 웨트 에칭 또는 드라이 에칭으로 제거된다. 예를 들어, 절연 층은 HF 기반 용액 또는 증기를 가함으로써 에칭된다. 단계 250 이후에, 트랜스듀서는 릴리스되고 멤브레인, 예를 들어, 맞물린 콤 핑거들, 예를 들어, 맞물린 콤 핑거들(120b)을 갖는 멤브레인(114)은 이동하기가 자유롭다. 또한, 릴리스 에칭 이후에, 도 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 및 4를 참조하여 위에 설명된 것과 같은 양 고정자(118) 및 음 고정자(116)와 같은 고정자들은 정지 위치로 편향할 수 있다. 특정한 실시예들에서, 릴리스 에칭 이후에, 맞물린 콤 핑거들(120a)은 위에 설명된 바와 같이, 맞물린 콤 핑거들(120b)에 대해 오프셋 위치로 편향할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 고정자들 중 하나 또는 일부, 예를 들어, 양 고정자(118)는 위로 편향할 수 있고 고정자들 중 하나 또는 일부, 예를 들어, 음 고정자(116)는 아래로 편향할 수 있다. 이러한 다양한 실시예들에서, 고정자 핑거들은 멤브레인 내의 멤브레인 핑거들과 인터로크되거나 맞물릴 수 있다. 단계 245에서 형성된 캐비티는 멤브레인이 고정자들에 대해 위와 아래로 이동할 수 있도록 멤브레인 아래에 배치된다.
공정 단계들의 추가 또는 치환을 포함하는, 제조 방법에 대한 추가 수정들은 본 기술 분야의 통상의 기술자에 의해 쉽게 알게 될 것이다. 맞물린 콤 핑거 트랜스듀서들을 참조하여 단계들을 처리하는 추가의 설명은 그 전체가 본원에 참조로 포함되는, 2013년 1월 15일자 출원되고, "Comb MEMS Device and Method of Making a Comb MEMS Device"라고 하는 계류 중인 미국 특허 출원 번호 13/743,306에 설명된다.
도 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 및 6f는 실시예 트랜스듀서들의 부분들의 단면도들을 도시한다. 다양한 실시예들에 따르면, 도 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 및 6f는 기판으로부터 고정자를 위한 맞물린 콤 핑거들로 연장하는 연장 부분들(150a, 150b, 150c, 150d, 150e, 및 150f)을 도시한다. 예를 들어, 연장 부분들(150a, 150b, 150c, 150d, 150e, 및 150f)은 도 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 및 4를 참조하여 위에 설명된 바와 같이, 기판(112)으로부터 양 고정자(118) 또는 음 고정자(116)의 맞물린 콤 핑거들(120a)로 연장하는 부분들의 실시예 구현들로 고려될 수 있다. 또한, 도 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 및 6f는 도 5를 참조하여 위에 설명된 제조 방법(200)을 참조하여 이해를 개선시키기 위해 도시된다.
다양한 실시예들에서, 연장 부분들(150a, 150b, 150c, 150d, 150e, 및 150f)은 하부 구조 층(152), 하부 응력 층(154), 도전 층(156), 상부 응력 층(158), 및 상부 구조 층(160)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 하부 구조 층(152) 및 상부 구조 층(160)은 실리콘 산화물 또는 TEOS 산화물이다. 다른 실시예들에서, 하부 구조 층(152) 및 상부 구조 층(160)은 단계 210의 절연 층 또는 도 5의 기판을 참조하여 위에 설명된 것과 같은, 다른 유형들의 유전체 재료 또는 구조 재료이다. 하부 응력 층(154) 및 상부 응력 층(158)은 도 5에서 단계 215의 제1 응력 층 및 단계 235의 제2 응력 층을 참조하여 위에 설명된 것과 같은 재료들 중 어느 것을 포함한다. 예를 들어, 특정한 실시예에서, 하부 응력 층(154) 및 상부 응력 층(158)은 실리콘 질화물로 형성된다. 다양한 실시예들에서, 도전 층(156)은 도 5의 단계 225의 도전 재료를 참조하여 위에 설명된 것과 같은 재료들 중 어느 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 특정한 실시예에서, 도전 층(156)은 폴리실리콘으로 형성된다.
다양한 실시예들에 따르면, 연장 부분(150a)은 균형을 이룬 하부 응력 층(154) 및 상부 응력 층(158)을 포함한다. 하부 응력 층(154)의 층 응력은 상부 응력 층(158)의 층 응력에 의해 균형을 이룬다. 이러한 실시예들에서, 하부 응력 층(154) 및 상부 응력 층(158)의 층 응력은 인장 또는 압축이다. 또한, 층 응력을 균형잡기 위해, 하부 응력 층(154)과 상부 응력 층(158)은 거의 동일하다.
다양한 실시예들에서, 연장 부분(150b)은 하부 응력 층(154) 내의 패터닝된 개구(164) 및 상부 응력 층(158) 내의 패터닝된 개구(162)를 포함한다. 예를 들어, 패터닝된 개구(162) 및 패터닝된 개구(164)는 패터닝된 개구(122), 패터닝된 개구(124), 패터닝된 개구(126), 및 패터닝된 개구(128) 중 어느 것에 대응할 수 있다. 또한, 패터닝된 개구(162) 및 패터닝된 개구(164)는 도 5의 단계 220을 참조하여 위에 설명된 것과 같이 형성될 수 있다. 도시한 바와 같이, 패터닝된 개구(164)로 인해, 도전 층(156)은 패터닝된 개구에 만곡부 또는 범프를 포함할 수 있다. 유사하게, 패터닝된 개구(162)로 인해, 상부 응력 층(158)은 패터닝된 개구(164) 위에 만곡부 또는 범프를 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 도전 층(156) 및 상부 응력 층(158) 내의 만곡부 또는 범프를 제거하기 위해, 연장 부분(150c)은 패터닝된 개구(164) 대신에 충진 재료(168)를 포함한다. 충진 재료(168)는 패터닝된 개구(164)와 동일한 형상을 가질 수 있고 동일한 방식으로 형성될 수 있지만, 충진 재료(168)로 패터닝된 개구를 채우는 추가 단계를 포함한다. 이러한 실시예들에서, 충진 재료(168)는 도 5의 단계 250을 참조하여 위에 설명된 것과 같이, 릴리스 에칭 중에 제거된다. 충진 재료(168)는 다양한 실시예들에서 산화물, 질화물, 또는 산화질화물을 포함할 수 있다. 특정한 실시예에서 충진 재료(168)는 TEOS 산화물이다. 충진 재료(168)를 포함하는 다양한 실시예들에서, 화학 기계적 연마(CMP) 공정이 중간 제조 단계들에서 표면을 평탄화하기 위해 적용될 수 있다. 예를 들어, CMP 공정은 패터닝된 개구로 하부 응력 층(154)을 형성하고 충진 재료(168)를 퇴적한 후에 적용될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 딥(166)은 상부 응력 층(158) 내의 패터닝된 개구 위의 상부 구조 층(160) 내의 함몰부, 만곡부, 또는 홀이다.
다양한 실시예들에 따르면, 연장 부분들(150d, 150e, 및 150f)은 연장 부분들(150a, 150b, 및 150c)에 대응하지만, 각각은 더 두꺼운 도전 층(156)을 포함한다. 이러한 실시예들에서, 연장 부분들(150a, 150b, 및 150c)을 참조하여 위에 제공된 설명은 연장 부분들(150a, 150b, 및 150c)의 유사하게 번호가 붙여진 요소들에 적용되고 간결성을 위해 반복되지 않을 것이다. 다양한 실시예들에서, 도전 층(156)의 두께는 100㎚ 내지 2㎛ 범위일 수 있다. 보다 특정한 실시예들에서, 도전 층(156)의 두께는 200㎚ 내지 800㎚ 범위이다. 연장 부분들(150a, 150b, 및 150c)에 의해 표시된 것과 같은 특정한 실시예에서, 도전 층(156)은 150㎚의 두께를 갖는다. 연장 부분들(150d, 150e, 및 150f)에 의해 표시된 것과 같은 또 하나의 특정한 실시예에서, 도전 층(156)은 660㎚의 두께를 갖는다.
다양한 실시예들에서, 상부 응력 층(158) 및 하부 응력 층(154)의 두께는 50㎚ 내지 1㎛ 범위일 수 있다. 보다 특정한 실시예들에서, 상부 응력 층(158) 및 하부 응력 층(154)의 두께는 100㎚ 내지 500㎚ 범위이다. 연장 부분들(150a, 150b, 150c, 150d, 150e, 및 150f)에 의해 표시된 것과 같은 특정한 실시예에서, 상부 응력 층(158) 및 하부 응력 층(154)은 140㎚의 두께를 갖는다.
도 7은 도 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 및 4를 참조하여 위에 설명된 것과 같은 트랜스듀서(110a), 트랜스듀서(110b), 트랜스듀서(110c), 및 트랜스듀서(110d)와 유사하고, 도전 또는 분리 층(172) 및 기판(174)이 부가된 또 다른 실시예 트랜스듀서(170)의 단면도를 도시한다. 트랜스듀서(170)가 완전한 멤브레인(114), 맞물린 콤 핑거들(120a), 및 맞물린 콤 핑거들(120b) 없이 도시되었지만, 이들 요소는 트랜스듀서(170) 내에 포함되나, 예시를 간단히 하기 위해 도면으로부터 생략된다. 구체적으로, 도 2a, 2b, 2c, 3a, 3b, 및 4의 트랜스듀서(110a), 트랜스듀서(110b), 트랜스듀서(110c), 및 트랜스듀서(110d)를 참조하여 위에 설명된 요소들 각각은 또한 도 7의 유사하게 번호가 붙여진 요소들에 적용된다.
기판(174)은 실리콘과 같은 반도체 기판일 수 있다. 다양한 실시예들에서, 도 5의 제조 방법(200)의 기판을 참조하여 위에 설명된 재료들 중 어느 것은 또한 기판(174)을 위해 사용될 수 있다. 이러한 실시예들에서, 기판(112)은 양 고정자(118), 음 고정자(116), 및 멤브레인(114)을 지지하기 위해 형성되고 패터닝된 TEOS 산화물과 같은 구조 재료이다. 또한, 캐비티(113)는 도 5의 단계 245를 참조하여 위에 설명된 것과 같이, 후면 에칭 공정에 의해 기판(174)과 기판(112) 둘 다 내에 형성된다.
다양한 실시예들에서, 후면 에칭 공정은 직경과 같은, 정밀하게 제어되는 치수들 없이 기판(174) 및 기판(112) 내에 거친 측벽을 형성할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 도전 층(172)은 기판(174) 및 기판(112) 내의 거친 측벽들의 효과들로부터 양 고정자(118), 음 고정자(116), 및 멤브레인(114)을 차폐함으로써 제조된 트랜스듀서의 전기적 특성들을 더 분명하게 제어하기 위해, 직경과 같은, 개구의 치수들을 분명히 정의하기 위해 보다 정밀하게 패터닝될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도전 층(172)은 폴리실리콘이다. 다른 실시예들에서, 도전 층(172)은 예를 들어, 구리, 알루미늄, 금, 또는 백금과 같은 금속이다. 도전 층(172)은 도 5의 단계 225의 도전 재료를 참조하여 위에 설명된 재료들 중 어느 것을 포함할 수 있다. 다양한 실시예들에 따르면, 도전 층(172) 및 기판(174)이 예를 들어, 트랜스듀서(110a), 트랜스듀서(110b), 트랜스듀서(110c), 및 트랜스듀서(110d)와 같은, 여기에 설명된 실시예 트랜스듀서들 중 어느 것 내에 포함될 수 있다.
도 8은 실시예 트랜스듀서에 대한 또 하나의 실시예 제조 방법(300)의 플로우 차트도를 도시한다. 제조 방법(300)은 단계들 305, 310, 315, 320, 325, 330, 및 335를 포함한다. 다양한 실시예들에 따르면, 제조 방법(300)은 예를 들어, 트랜스듀서(110a), 트랜스듀서(110b), 트랜스듀서(110c), 및 트랜스듀서(110d) 중 어느 것을 형성하는 방법이다. 다양한 실시예들에서, 단계 305는 기판 내에 복수의 트렌치를 형성하는 것을 포함한다. 단계 310은 복수의 트렌치 내에 콤 핑거들을 형성하는 것을 포함한다. 단계 310 후나 동시에, 단계 315는 제1 서브세트의 콤 핑거들에 접속된 멤브레인을 형성하는 것을 포함한다.
다양한 실시예들에서, 단계 320은 제2 서브세트의 콤 핑거들에 접속된 제1 연장 층을 형성하는 것을 포함하고, 여기서 제1 연장 층은 제1 고유 응력을 포함한다. 단계 325는 제3 서브세트의 콤 핑거들에 접속된 제2 연장 층을 형성하는 것을 포함하고, 여기서 제2 연장 층은 제2 고유 응력을 포함한다. 제1 고유 응력 및 제2 고유 응력은 압축 응력 또는 인장 응력일 수 있다. 또한, 제1 고유 응력 및 제2 고유 응력은 각각 제1 연장 층 및 제2 연장 층 내에 패터닝함으로써 영향이 미칠 수 있다. 예를 들어, 제1 연장 층 및 제2 연장 층은 각각 다중 층들을 포함할 수 있고 다중 층들은 제1 연장 층 및 제2 연장 층의 움직이지 않은 상태에서의 상이한 편향을 발생하는 층 응력들을 발생하기 위해 상이한 패턴들로 패터닝될 수 있다.
다양한 실시예들에 따르면, 단계 330은 콤 핑거들, 멤브레인, 제1 연장 층, 및 제2 연장 층 아래의 기판 내에 캐비티를 형성하는 것을 포함한다. 단계 335는 릴리스 에칭으로 멤브레인, 제1 연장 층, 및 제2 연장 층을 릴리스하는 것을 포함한다. 이러한 실시예들에서, 제1 고유 응력은 릴리스 에칭 동안 제1 연장 층을 제1 방향으로 편향시키고 제2 고유 응력은 릴리스 에칭 동안 제2 연장 층을 제2 방향으로 편향시킨다. 제2 방향은 제1 방향과 상이하다. 예를 들어, 제1 방향은 상향일 수 있고 제2 방향은 하향일 수 있다.
다양한 실시예들에서, 단계들 305, 310, 315, 320, 325, 330, 및 335 중 어느 것은 도 5의 제조 방법(200)을 참조하여 위에 설명된 것과 같은 상세들을 포함할 수 있다. 또한, 단계들 305, 310, 315, 320, 325, 330, 및 335는 본 기술 분야의 통상의 기술자가 쉽게 아는 바와 같이, 상이한 실시예들에 기초하여 수정, 치환, 및 재배열될 수 있다. 추가의 단계들이 또한 제조 방법(300)에 부가될 수 있다.
실시예에 따르면, MEMS 디바이스는 제1 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 편향가능 멤브레인, 제1 서브세트의 제1 복수의 정전 콤 핑거와 맞물리는 제2 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 제1 앵커 구조, 및 제2 서브세트의 제1 복수의 정전 콤 핑거와 맞물리는 제3 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 제2 앵커 구조를 포함한다. 제2 복수의 정전 콤 핑거는 제1 복수의 정전 콤 핑거로부터 제1 방향으로 오프셋되고 제3 복수의 정전 콤 핑거는 제1 복수의 정전 콤 핑거로부터 제2 방향으로 오프셋되고, 여기서 제1 방향은 제2 방향과 상이하다. 이 양태의 다른 실시예들은 실시예 방법들을 수행하도록 각각 구성된 대응하는 시스템들, 장치, 및 프로세서들을 포함한다.
다양한 실시예들에서, 편향가능 멤브레인은 제1 평면 위에 걸쳐 연장하고 제1 방향과 제2 방향 둘 다는 제1 평면에 대한 면외 성분을 포함한다. 일부 실시예들에서, 편향가능 멤브레인은 다각형 멤브레인, 원형 멤브레인, 및 타원형 멤브레인 중 하나를 포함한다. 구체적으로, 편향가능 멤브레인은 직사각형 멤브레인을 포함할 수 있다. 편향가능 멤브레인은 8각형 멤브레인을 포함할 수 있다.
다양한 실시예들에서, 편향가능 멤브레인은 편향가능 멤브레인의 제1 에지를 따라 지지 구조에 앵커된다. 이러한 실시예들에서, 제1 복수의 정전 콤 핑거는 편향가능 멤브레인의 제2 에지에 접속될 수 있고, 여기서 제1 에지와 제2 에지는 편향가능 멤브레인의 대향 측면들 상에 있다. 다른 실시예들에서, 편향가능 멤브레인은 편향가능 멤브레인의 제1 에지를 따라 제1 지지 구조에 앵커되고 편향가능 멤브레인의 제2 에지를 따라 제2 지지 구조에 앵커된다. 또 다른 실시예에서, 편향가능 멤브레인은 각각, 편향가능 멤브레인의 4개의 모서리들에서 제1 지지 구조, 제2 지지 구조, 제3 지지 구조, 및 제4 지지 구조에 앵커된다.
다양한 실시예들에서, 제1 앵커 구조는 제2 복수의 정전 콤 핑거에 접속되고, 제1 방향으로 제1 복수의 정전 콤 핑거로부터 제2 복수의 정전 콤 핑거를 오프셋하도록 구성되는 제1 내부 응력을 갖는 제1 연장 부분을 더 포함하고, 제2 앵커 구조는 제3 복수의 정전 콤 핑거에 접속되고, 제2 방향으로 제1 복수의 정전 콤 핑거로부터 제3 복수의 정전 콤 핑거를 오프셋하도록 구성되는 제2 내부 응력을 갖는 제2 연장 부분을 더 포함한다. 이러한 실시예들에서, 제1 연장 부분은 제1 내부 응력을 발생하도록 구성되는 2개의 재료 층들을 포함하고, 제2 연장 부분은 제2 내부 응력을 발생하도록 구성되는 2개의 재료 층들을 포함한다. 제1 연장 부분 및 제2 연장 부분은 동일한 2개의 재료들의 2개의 재료 층들을 포함할 수 있고, 여기서 동일한 2개의 재료 중의 제1 재료는 폴리실리콘을 포함하고 동일한 2개의 재료 중의 제2 재료는 실리콘 질화물을 포함한다. 다른 실시예들에서, 제1 연장 부분 및 제2 연장 부분은 동일한 2개의 재료들의 2개의 재료 층들을 포함할 수 있고, 여기서 동일한 2개의 재료 중의 제1 재료는 금속을 포함하고 동일한 2개의 재료 중의 제2 재료는 절연체를 포함한다.
다양한 실시예들에서, MEMS 디바이스는 캐비티를 포함하는 기판을 더 포함하고, 여기서 캐비티는 편향가능 멤브레인 아래에 있다. 이러한 실시예들에서, MEMS 디바이스는 캐비티 주위에 형성되고 편향가능 멤브레인, 제1 앵커 구조, 및 제2 앵커 구조를 지지하는 지지 층을 더 포함한다. MEMS 디바이스는 이러한 실시예들에서 캐비티 주위의 지지 층 내에 형성되고 캐비티 내로 연장하는 도전 층을 더 포함한다.
실시예에 따르면, MEMS 디바이스는 다이어프램 부분 및 제1 콤 핑거 부분을 포함하는 멤브레인, 제1 앵커 구조, 및 제2 앵커 구조를 포함한다. 제1 콤 핑거 부분은 제1 복수의 정전 콤 핑거를 포함한다. 제1 앵커 구조는 기판에 고정된 제1 앵커 부분, 제1 앵커 부분으로부터 멀리 연장한 제1 연장 부분, 및 제1 서브세트의 제1 복수의 정전 콤 핑거와 맞물리는 제2 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 제2 콤 핑거 부분을 포함한다. 제1 연장 부분은 제1 연장 부분을 제1 방향으로 편향시키는 제1 고유 응력을 갖는 제1 재료를 포함한다. 제2 앵커 구조는 기판에 고정된 제2 앵커 부분, 제2 앵커 부분으로부터 멀리 연장한 제2 연장 부분, 및 제2 서브세트의 제1 복수의 정전 콤 핑거와 맞물리는 제3 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 제3 콤 핑거 부분을 포함한다. 제2 연장 부분은 제2 연장 부분을 제2 방향으로 편향시키는 제2 고유 응력을 갖는 제2 재료를 포함하고, 여기서 제2 방향은 제1 방향과 반대이다. 이 양태의 다른 실시예들은 실시예 방법들을 수행하도록 각각 구성된 대응하는 시스템들, 장치, 및 프로세서들을 포함한다.
다양한 실시예들에서, 다이어프램 부분은 다각형 다이어프램, 원형 다이어프램, 및 타원형 다이어프램 중 하나를 포함한다. 구체적으로, 다이어프램 부분은 8각형 다이어프램을 포함한다. 또 하나의 특정한 실시예에서, 다이어프램 부분은 직사각형 다이어프램을 포함한다. 이러한 실시예들에서, 직사각형 다이어프램은 직사각형 다이어프램의 제1 에지를 따라 제3 앵커 구조에 앵커되고, 제1 콤 핑거 부분은 직사각형 다이어프램의 제2 에지를 따라 직사각형 다이어프램에 접속되고, 여기서 제1 에지는 제2 에지의 반대편에 있다.
다양한 실시예들에서, 제1 재료는 제1 고유 응력을 함께 갖는 제1 복수의 재료 층을 포함하고, 제1 복수의 재료 층 중 적어도 하나가 패터닝되고, 제2 재료는 제2 고유 응력을 함께 갖는 제2 복수의 재료 층을 포함하고, 제2 복수의 재료 층 중 적어도 하나가 패터닝된다. 이러한 실시예들에서, 제1 복수의 재료 층은 상부 절연 층, 중간 도전 층, 및 하부 절연 층을 포함하고, 여기서 제1 복수의 재료 층의 상부 절연 층 및 하부 절연 층은 상이한 마스크 패턴들에 따라 패터닝된다. 또한, 이러한 실시예들에서, 제2 복수의 재료 층은 상부 절연 층, 중간 도전 층, 및 하부 절연 층을 포함하고, 여기서 제2 복수의 재료 층의 상부 절연 층 및 하부 절연 층은 상이한 마스크 패턴들에 따라 패터닝된다.
실시예에 따르면, 차동 MEMS 음향 트랜스듀서는 제1 앵커, 편향가능 멤브레인, 및 편향가능 멤브레인 및 제1 앵커에 접속된 제1 차동 정전 콤 핑거 드라이브를 포함한다. 제1 차동 정전 콤 핑거 드라이브는 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제1 오프셋을 갖는 제1 부분, 및 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제2 오프셋을 갖는 제2 부분을 포함하는 복수의 맞물린 정전 콤 핑거를 포함한다. 제1 오프셋은 제2 오프셋과 상이한 방향에 있다. 이 양태의 다른 실시예들은 실시예 방법들을 수행하도록 각각 구성된 대응하는 시스템들, 장치, 및 프로세서들을 포함한다.
다양한 실시예들에서, 편향가능 멤브레인은 다각형 멤브레인, 원형 멤브레인, 및 타원형 멤브레인 중 하나를 포함한다. 구체적으로, 편향가능 멤브레인은 직사각형 멤브레인을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 직사각형 멤브레인은 직사각형 플랩 멤브레인의 제1 에지 상의 제2 앵커에 앵커되고 직사각형 플랩 멤브레인의 제2 에지 상의 제1 차동 정전 콤 핑거 드라이브에 접속된 직사각형 플랩 멤브레인을 포함한다.
다양한 실시예들에서, 차동 MEMS 음향 트랜스듀서는 편향가능 멤브레인 및 제2 앵커에 접속된 제2 차동 정전 콤 핑거 드라이브를 더 포함한다. 이러한 실시예들에서, 제2 차동 정전 콤 핑거 드라이브는 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제1 오프셋을 갖는 제1 부분, 및 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제2 오프셋을 갖는 제2 부분을 포함하는 복수의 맞물린 정전 콤 핑거를 포함하고, 여기서 제1 오프셋은 제2 오프셋과 상이한 방향에 있다. 직사각형 멤브레인은 직사각형 멤브레인의 제1 에지 상의 제3 앵커에 앵커되고, 직사각형 멤브레인의 제2 에지 상의 제4 앵커에 앵커되고, 직사각형 멤브레인의 제3 에지 상의 제1 차동 정전 콤 핑거 드라이브에 접속되고, 직사각형 멤브레인의 제4 에지 상의 제2 차동 정전 콤 핑거 드라이브에 접속된다. 이러한 실시예들에서 제2 에지는 제1 에지의 반대편에 있고 제4 에지는 제3 에지의 반대편에 있다.
다양한 실시예들에서, 차동 MEMS 음향 트랜스듀서는 편향가능 멤브레인 및 제2 앵커에 접속된 제2 차동 정전 콤 핑거 드라이브를 더 포함하고, 제2 차동 정전 콤 핑거 드라이브는 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제1 오프셋을 갖는 제1 부분, 및 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제2 오프셋을 갖는 제2 부분을 포함하는 복수의 맞물린 정전 콤 핑거를 포함하고, 여기서 제1 오프셋은 제2 오프셋과 상이한 방향에 있다. 이러한 실시예들에서, 차동 MEMS 음향 트랜스듀서는 편향가능 멤브레인 및 제3 앵커에 접속된 제3 차동 정전 콤 핑거 드라이브를 더 포함하고, 제3 차동 정전 콤 핑거 드라이브는 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제1 오프셋을 갖는 제1 부분, 및 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제2 오프셋을 갖는 제2 부분을 포함하는 복수의 맞물린 정전 콤 핑거를 포함하고, 여기서 제1 오프셋은 제2 오프셋과 상이한 방향에 있다. 이러한 실시예들에서, 차동 MEMS 음향 트랜스듀서는 편향가능 멤브레인 및 제4 앵커에 접속된 제4 차동 정전 콤 핑거 드라이브를 더 포함하고, 제4 차동 정전 콤 핑거 드라이브는 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제1 오프셋을 갖는 제1 부분, 및 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제2 오프셋을 갖는 제2 부분을 포함하는 복수의 맞물린 정전 콤 핑거를 포함하고, 여기서 제1 오프셋은 제2 오프셋과 상이한 방향에 있다. 이러한 실시예들에서, 직사각형 멤브레인은 직사각형 멤브레인의 제1 모서리에서 제5 앵커에 앵커되고, 직사각형 멤브레인의 제2 모서리에서 제6 앵커에 앵커되고, 직사각형 멤브레인의 제3 모서리에서 제7 앵커에 앵커되고, 직사각형 멤브레인의 제4 모서리에서 제8 앵커에 앵커되고, 직사각형 멤브레인의 제1 에지 상의 제1 차동 정전 콤 핑거 드라이브에 접속되고, 직사각형 멤브레인의 제2 에지 상의 제2 차동 정전 콤 핑거 드라이브에 접속되고, 직사각형 멤브레인의 제3 에지 상의 제3 차동 정전 콤 핑거 드라이브에 접속되고, 직사각형 멤브레인의 제4 에지 상의 제4 차동 정전 콤 핑거 드라이브에 접속된다.
실시예에 따르면, MEMS 디바이스를 제조하는 방법은 기판 내에 복수의 트렌치를 형성하고; 복수의 트렌치 내에 콤 핑거들을 형성하고; 제1 서브세트의 콤 핑거들에 접속된 멤브레인을 형성하고; 제2 서브세트의 콤 핑거들에 접속된 제1 연장 층을 형성하고, 여기서 제1 연장 층은 제1 고유 응력을 포함하고; 제3 서브세트의 콤 핑거들에 접속된 제2 연장 층을 형성하고, 여기서 제2 연장 층은 제2 고유 응력을 포함하고; 콤 핑거들, 멤브레인, 제1 연장 층, 및 제2 연장 층 아래의 기판 내에 캐비티를 형성하고; 릴리스 에칭으로 멤브레인, 제1 연장 층, 및 제2 연장 층을 릴리스하는 것을 포함한다. 제1 고유 응력은 제1 연장 층을 릴리스 에칭 동안 제1 방향으로 편향시키고 제2 고유 응력은 제2 연장 층을 릴리스 에칭 동안 제2 방향으로 편향시키고, 여기서 제2 방향은 제1 방향과 상이하다. 이 양태의 다른 실시예들은 실시예 방법들을 수행하도록 각각 구성된 대응하는 시스템들, 장치, 및 프로세서들을 포함한다.
다양한 실시예들에서, 복수의 트렌치 내에 콤 핑거들을 형성하는 것은 복수의 트렌치의 측벽들 및 하부들 상에 절연 층을 퇴적하고 트렌치들 내에 도전 재료를 퇴적하는 것을 포함한다. 이러한 실시예들에서, 제1 서브세트의 콤 핑거들에 접속된 멤브레인을 형성하는 것은 트렌치들 내에 도전 재료를 퇴적하는 것과 동일한 퇴적 단계 동안 기판의 평탄한 부분 상에 도전 재료를 퇴적하고 기판의 평탄한 부분 상에 도전 재료를 패터닝하여 멤브레인을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제1 연장 층을 형성하고 제2 연장 층을 형성하는 것은 제1 절연 층을 퇴적하고, 제1 패턴으로 제1 절연 층을 패터닝하고, 제1 도전 층을 퇴적하고, 제2 절연 층을 퇴적하고 제2 패턴으로 제2 절연 층을 패터닝하는 것을 포함하고, 여기서 제2 패턴은 제1 패턴과 상이하다.
여기에 설명된 일부 실시예들에 따르면, 실시예 트랜스듀서들의 장점들은 낮은 음향 잡음, 풀-인의 낮은 우려, 차동 변환된 출력 신호들, 고 감도 레벨들, 및 큰 동적 범위를 포함할 수 있다.
본 발명이 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 설명은 제한적인 의미로 해석되는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시예들 뿐만 아니라, 예시적인 실시예들의 다양한 수정들 및 조합들이 본 설명을 참조하면 본 기술 분야의 통상의 기술자에게 분명할 것이다. 그러므로 첨부된 청구범위는 임의의 이러한 수정들 또는 실시예들을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (32)

  1. 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 디바이스로서,
    제1 복수의 정전 콤 핑거(electrostatic comb finger)를 포함하는 편향가능 멤브레인;
    제1 서브세트의 상기 제1 복수의 정전 콤 핑거와 맞물리는 제2 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 제1 앵커 구조 - 상기 제2 복수의 정전 콤 핑거는 상기 제1 복수의 정전 콤 핑거로부터 제1 방향으로 오프셋됨 - ; 및
    제2 서브세트의 상기 제1 복수의 정전 콤 핑거와 맞물리는 제3 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 제2 앵커 구조 - 상기 제3 복수의 정전 콤 핑거는 상기 제1 복수의 정전 콤 핑거로부터 제2 방향으로 오프셋되고, 상기 제1 방향은 상기 제2 방향과 상이함 -
    를 포함하는 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 편향가능 멤브레인은 제1 평면 위에 걸쳐 연장하고 상기 제1 방향과 상기 제2 방향 둘 다는 상기 제1 평면에 대한 면외 성분(out-of-plane component)을 포함하는 MEMS 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 편향가능 멤브레인은 다각형 멤브레인, 원형 멤브레인, 및 타원형 멤브레인 중 하나를 포함하는 MEMS 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 편향가능 멤브레인은 직사각형 멤브레인을 포함하는 MEMS 디바이스.
  5. 제3항에 있어서, 상기 편향가능 멤브레인은 8각형 멤브레인을 포함하는 MEMS 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 편향가능 멤브레인은 상기 편향가능 멤브레인의 제1 에지를 따라 지지 구조에 앵커되는(anchored) MEMS 디바이스.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제1 복수의 정전 콤 핑거는 상기 편향가능 멤브레인의 제2 에지에 접속되고, 상기 제1 에지와 상기 제2 에지는 상기 편향가능 멤브레인의 대향 측면들 상에 있는 MEMS 디바이스.
  8. 제1항에 있어서, 상기 편향가능 멤브레인은 상기 편향가능 멤브레인의 제1 에지를 따라 제1 지지 구조에 앵커되고 상기 편향가능 멤브레인의 제2 에지를 따라 제2 지지 구조에 앵커되는 MEMS 디바이스.
  9. 제1항에 있어서, 상기 편향가능 멤브레인은 상기 편향가능 멤브레인의 4개의 모서리들에서, 각각, 제1 지지 구조, 제2 지지 구조, 제3 지지 구조, 및 제4 지지 구조에 앵커되는 MEMS 디바이스.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 앵커 구조는 상기 제2 복수의 정전 콤 핑거에 접속되는 제1 연장 부분을 더 포함하고, 상기 제1 연장 부분은 상기 제1 방향으로 상기 제1 복수의 정전 콤 핑거로부터 상기 제2 복수의 정전 콤 핑거를 오프셋하도록 구성되는 제1 내부 응력을 갖고,
    상기 제2 앵커 구조는 상기 제3 복수의 정전 콤 핑거에 접속되는 제2 연장 부분을 더 포함하고, 상기 제2 연장 부분은 상기 제2 방향으로 상기 제1 복수의 정전 콤 핑거로부터 상기 제3 복수의 정전 콤 핑거를 오프셋하도록 구성되는 제2 내부 응력을 갖는 MEMS 디바이스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 연장 부분은 상기 제1 내부 응력을 발생하도록 구성되는 2개의 재료 층들을 포함하고,
    상기 제2 연장 부분은 상기 제2 내부 응력을 발생하도록 구성되는 2개의 재료 층들을 포함하는 MEMS 디바이스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 연장 부분 및 상기 제2 연장 부분은 동일한 2개의 재료들의 2개의 재료 층들을 포함하고, 상기 동일한 2개의 재료 중의 제1 재료는 폴리실리콘을 포함하고 상기 동일한 2개의 재료 중의 제2 재료는 실리콘 질화물을 포함하는 MEMS 디바이스.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1 연장 부분 및 상기 제2 연장 부분은 동일한 2개의 재료들의 2개의 재료 층들을 포함하고, 상기 동일한 2개의 재료 중의 제1 재료는 금속을 포함하고 상기 동일한 2개의 재료 중의 제2 재료는 절연체를 포함하는 MEMS 디바이스.
  14. 제1항에 있어서, 캐비티(cavity)를 포함하는 기판을 더 포함하고, 상기 캐비티는 상기 편향가능 멤브레인 아래에 있는 MEMS 디바이스.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 캐비티 주위에 형성되고 상기 편향가능 멤브레인, 상기 제1 앵커 구조, 및 상기 제2 앵커 구조를 지지하는 지지 층; 및
    상기 캐비티 주위의 상기 지지 층 내에 형성되고 상기 캐비티 내로 연장하는 도전 층을 더 포함하는 MEMS 디바이스.
  16. 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 디바이스로서,
    다이어프램 부분, 및 제1 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 제1 콤 핑거 부분을 포함하는 멤브레인;
    기판에 고정된 제1 앵커 부분,
    상기 제1 앵커 부분으로부터 멀리 연장하는 제1 연장 부분 - 상기 제1 연장 부분은 상기 제1 연장 부분을 제1 방향으로 편향시키는 제1 고유 응력을 갖는 제1 재료를 포함함 - , 및
    제1 서브세트의 상기 제1 복수의 정전 콤 핑거와 맞물리는 제2 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 제2 콤 핑거 부분
    을 포함하는 제1 앵커 구조; 및
    상기 기판에 고정된 제2 앵커 부분,
    상기 제2 앵커 부분으로부터 멀리 연장하는 제2 연장 부분 - 상기 제2 연장 부분은 상기 제2 연장 부분을 상기 제1 방향과 반대편인 제2 방향으로 편향시키는 제2 고유 응력을 갖는 제2 재료를 포함함 - , 및
    제2 서브세트의 상기 제1 복수의 정전 콤 핑거와 맞물리는 제3 복수의 정전 콤 핑거를 포함하는 제3 콤 핑거 부분
    을 포함하는 제2 앵커 구조
    를 포함하는 MEMS 디바이스.
  17. 제16항에 있어서, 상기 다이어프램 부분은 다각형 다이어프램, 원형 다이어프램, 및 타원형 다이어프램 중 하나를 포함하는 MEMS 디바이스.
  18. 제17항에 있어서, 상기 다이어프램 부분은 8각형 다이어프램을 포함하는 MEMS 디바이스.
  19. 제17항에 있어서, 상기 다이어프램 부분은 직사각형 다이어프램을 포함하는 MEMS 디바이스.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 직사각형 다이어프램은 상기 직사각형 다이어프램의 제1 에지를 따라 제3 앵커 구조에 앵커되고,
    상기 제1 콤 핑거 부분은 상기 직사각형 다이어프램의 제2 에지를 따라 상기 직사각형 다이어프램에 접속되고, 상기 제1 에지는 상기 제2 에지의 반대편에 있는 MEMS 디바이스.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 제1 재료는 제1 고유 응력을 함께 갖는 제1 복수의 재료 층을 포함하고, 상기 제1 복수의 재료 층 중 적어도 하나가 패터닝되고,
    상기 제2 재료는 제2 고유 응력을 함께 갖는 제2 복수의 재료 층을 포함하고, 상기 제2 복수의 재료 층 중 적어도 하나가 패터닝되는 MEMS 디바이스.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제1 복수의 재료 층은 상부 절연 층, 중간 도전 층, 및 하부 절연 층을 포함하고, 상기 제1 복수의 재료 층의 상기 상부 절연 층 및 상기 하부 절연 층은 상이한 마스크 패턴들에 따라 패터닝되고,
    상기 제2 복수의 재료 층은 상부 절연 층, 중간 도전 층, 및 하부 절연 층을 포함하고, 상기 제2 복수의 재료 층의 상기 상부 절연 층 및 상기 하부 절연 층은 상이한 마스크 패턴들에 따라 패터닝되는 MEMS 디바이스.
  23. 차동 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 음향 트랜스듀서로서,
    제1 앵커;
    편향가능 멤브레인; 및
    상기 편향가능 멤브레인 및 상기 제1 앵커에 접속된 제1 차동 정전 콤 핑거 드라이브
    를 포함하고, 상기 제1 차동 정전 콤 핑거 드라이브는 복수의 맞물린 정전 콤 핑거를 포함하고, 상기 복수의 맞물린 정전 콤 핑거는 상기 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제1 오프셋을 갖는 제1 부분, 및 상기 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제2 오프셋을 갖는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 오프셋은 상기 제2 오프셋과 상이한 방향에 있는 차동 MEMS 음향 트랜스듀서.
  24. 제23항에 있어서, 상기 편향가능 멤브레인은 다각형 멤브레인, 원형 멤브레인, 및 타원형 멤브레인 중 하나를 포함하는 차동 MEMS 음향 트랜스듀서.
  25. 제23항에 있어서, 상기 편향가능 멤브레인은 직사각형 멤브레인을 포함하는 차동 MEMS 음향 트랜스듀서.
  26. 제25항에 있어서, 상기 직사각형 멤브레인은 직사각형 플랩 멤브레인을 포함하고, 상기 직사각형 플랩 멤브레인은 상기 직사각형 플랩 멤브레인의 제1 에지 상의 제2 앵커에 앵커되고 상기 직사각형 플랩 멤브레인의 제2 에지 상의 상기 제1 차동 정전 콤 핑거 드라이브에 접속되는 차동 MEMS 음향 트랜스듀서.
  27. 제25항에 있어서, 상기 편향가능 멤브레인 및 제2 앵커에 접속된 제2 차동 정전 콤 핑거 드라이브를 더 포함하고, 상기 제2 차동 정전 콤 핑거 드라이브는
    복수의 맞물린 정전 콤 핑거를 포함하고, 상기 복수의 맞물린 정전 콤 핑거는 상기 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제1 오프셋을 갖는 제1 부분, 및 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제2 오프셋을 갖는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 오프셋은 상기 제2 오프셋과 상이한 방향에 있고,
    상기 직사각형 멤브레인은
    상기 직사각형 멤브레인의 제1 에지 상의 제3 앵커에 앵커되고,
    상기 직사각형 멤브레인의 제2 에지 상의 제4 앵커에 앵커되고, 상기 제2 에지는 상기 제1 에지의 반대편에 있고,
    상기 직사각형 멤브레인의 제3 에지 상의 상기 제1 차동 정전 콤 핑거 드라이브에 접속되고,
    상기 직사각형 멤브레인의 제4 에지 상의 상기 제2 차동 정전 콤 핑거 드라이브에 접속되고, 상기 제4 에지는 상기 제3 에지의 반대편에 있는 차동 MEMS 음향 트랜스듀서.
  28. 제25항에 있어서,
    상기 편향가능 멤브레인 및 제2 앵커에 접속된 제2 차동 정전 콤 핑거 드라이브 - 상기 제2 차동 정전 콤 핑거 드라이브는 복수의 맞물린 정전 콤 핑거를 포함하고, 상기 복수의 맞물린 정전 콤 핑거는 상기 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제1 오프셋을 갖는 제1 부분, 및 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제2 오프셋을 갖는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 오프셋은 상기 제2 오프셋과 상이한 방향에 있음 -;
    상기 편향가능 멤브레인 및 제3 앵커에 접속된 제3 차동 정전 콤 핑거 드라이브 - 상기 제3 차동 정전 콤 핑거 드라이브는 복수의 맞물린 정전 콤 핑거를 포함하고, 상기 복수의 맞물린 정전 콤 핑거는 상기 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제1 오프셋을 갖는 제1 부분, 및 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제2 오프셋을 갖는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 오프셋은 상기 제2 오프셋과 상이한 방향에 있음 -; 및
    상기 편향가능 멤브레인 및 제4 앵커에 접속된 제4 차동 정전 콤 핑거 드라이브 - 상기 제4 차동 정전 콤 핑거 드라이브는 복수의 맞물린 정전 콤 핑거를 포함하고, 상기 복수의 맞물린 정전 콤 핑거는 상기 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제1 오프셋을 갖는 제1 부분, 및 복수의 맞물린 정전 콤 핑거 사이에 제2 오프셋을 갖는 제2 부분을 포함하고, 상기 제1 오프셋은 상기 제2 오프셋과 상이한 방향에 있음 - 를 더 포함하고,
    상기 직사각형 멤브레인은
    상기 직사각형 멤브레인의 제1 모서리에서 제5 앵커에 앵커되고,
    상기 직사각형 멤브레인의 제2 모서리에서 제6 앵커에 앵커되고,
    상기 직사각형 멤브레인의 제3 모서리에서 제7 앵커에 앵커되고,
    상기 직사각형 멤브레인의 제4 모서리에서 제8 앵커에 앵커되고,
    상기 직사각형 멤브레인의 제1 에지 상의 상기 제1 차동 정전 콤 핑거 드라이브에 접속되고,
    상기 직사각형 멤브레인의 제2 에지 상의 상기 제2 차동 정전 콤 핑거 드라이브에 접속되고,
    상기 직사각형 멤브레인의 제3 에지 상의 상기 제3 차동 정전 콤 핑거 드라이브에 접속되고,
    상기 직사각형 멤브레인의 제4 에지 상의 상기 제4 차동 정전 콤 핑거 드라이브에 접속되는 차동 MEMS 음향 트랜스듀서.
  29. 미세 전자 기계 시스템(MEMS) 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    기판 내에 복수의 트렌치를 형성하는 단계;
    상기 복수의 트렌치 내에 콤 핑거들을 형성하는 단계;
    제1 서브세트의 상기 콤 핑거들에 접속된 멤브레인을 형성하는 단계;
    제2 서브세트의 상기 콤 핑거들에 접속된 제1 연장 층을 형성하는 단계 - 상기 제1 연장 층은 제1 고유 응력을 포함함 -;
    제3 서브세트의 상기 콤 핑거들에 접속된 제2 연장 층을 형성하는 단계 - 상기 제2 연장 층은 제2 고유 응력을 포함함 -;
    상기 콤 핑거들, 상기 멤브레인, 상기 제1 연장 층, 및 상기 제2 연장 층 아래의 상기 기판 내에 캐비티를 형성하는 단계; 및
    릴리스 에칭(release etch)으로 상기 멤브레인, 상기 제1 연장 층, 및 상기 제2 연장 층을 릴리스하는(releasing) 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 고유 응력은 상기 제1 연장 층을 상기 릴리스 에칭 동안 제1 방향으로 편향시키고,
    상기 제2 고유 응력은 상기 제2 연장 층을 상기 릴리스 에칭 동안 제2 방향으로 편향시키고, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 상이한 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 복수의 트렌치 내에 콤 핑거들을 형성하는 단계는
    상기 복수의 트렌치의 측벽들 및 하부들 상에 절연 층을 퇴적하는 단계; 및
    상기 트렌치들 내에 도전 재료를 퇴적하는 단계를 포함하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 제1 서브세트의 상기 콤 핑거들에 접속된 상기 멤브레인을 형성하는 단계는
    상기 트렌치들 내에 상기 도전 재료를 퇴적하는 것과 동일한 퇴적 단계 동안 상기 기판의 평탄한 부분 상에 상기 도전 재료를 퇴적하는 단계; 및
    상기 기판의 상기 평탄한 부분 상에 상기 도전 재료를 패터닝하여 상기 멤브레인을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  32. 제29항에 있어서,
    상기 제1 연장 층을 형성하는 단계와 상기 제2 연장 층을 형성하는 단계는
    제1 절연 층을 퇴적하는 단계,
    제1 패턴으로 상기 제1 절연 층을 패터닝하는 단계,
    제1 도전 층을 퇴적하는 단계,
    제2 절연 층을 퇴적하는 단계, 및
    제2 패턴으로 상기 제2 절연 층을 패터닝하는 단계를 포함하고, 상기 제2 패턴은 상기 제1 패턴과 상이한 방법.
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