KR20180127090A - 마이크로폰 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

마이크로폰 및 그 제조 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰은, 기판 상에 설치되는 고정막; 상기 고정막의 상부에 공기층을 두고 이격 설치되는 진동막; 상기 고정막 상에서 상기 진동막을 지지하는 지지층; 및 상기 공기층의 공기가 상기 지지층 상의 비감지 영역으로 유동하도록 연결하는 댐핑홀을 포함한다.

Description

마이크로폰 및 그 제조 방법{MICROPHONE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 마이크로폰 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 공정을 단순화하면서도 감도를 향상시킬 수 있는 고감도 MEMS 마이크로폰 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 마이크로폰은 음성 신호를 전기적 신호로 변환하는 장치로 반도체 일괄 공정을 이용하여 제조된다.
MEMS 마이크로폰은 대부분의 차량에 적용되는 ECM(Electret Condenser Microphone)과 비교하여 우수한 감도, 제품별 낮은 성능 편차를 가지며 초소형화가 가능하고 열, 습도 등의 환경 변화에 강한 장점이 있다. 이로 인해 최근에는 ECM을 MEMS 마이크로폰으로 대체하려는 방향으로 개발이 진행되고 있다.
MEMS 마이크로폰의 가장 중요한 성능 지표 중 하나인 감도를 높이기 위하여 강성을 줄이거나, 감지 면적을 극대화 시키는 등의 연구가 진행되고 있다.
한편, 도 1은 종래에 상용화된 MEMS 마이크로폰의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 종래의 MEMS 마이크로폰은 기판(1)상에서 진동막(2)과 고정막(3)이 일정 간격으로 형성되고, 그 사이를 희생층(4)이 지지하는 구조를 갖는다. 이때, 고정막(2)에는 공기 유입을 위한 다수의 고정막홀(3h)이 형성되고, 진동막(2)과 고정막(3)사이에는 공기층(5)이 형성된다. 그리고, 기판 홀(1h)을 통해 입력되는 음압으로 진동되는 진동막(2)의 진동 변위를 고정막(3)을 통해 감지한다.
고정막홀(3h)은 공정적인 측면에서 고정막(3)과 진동막(2) 사이의 희생층(4)을 제거하는 통로로써의 역할을 하는 동시에 성능적인 측면에서 진동막(2)이 음압에 의해 진동할 때 공기 댐핑(Air damping)을 감소시키는 역할을 한다.
여기서, 상기 공기 댐핑은 공기 및 그 압력에 의해 진동막(2)의 진동이 흡수되어 진동 변위가 억제되는 것을 의미한다. 또한 그 진동 변위의 억제로 인하여 감도 저하가 발생되는 것을 공기 댐핑 효과라 한다.
그러나, 종래에는 고정막(3)의 공기 댐핑을 감소시키기 위해 고정막홀(3h)의 비율을 증가시킬수록 감지면적이 줄어들기 때문에 감도가 감소하는 트레이드 오프 관계가 있어 감도 향상에 한계가 있는 문제점이 있다.
따라서, 종래 MEMS 마이크로폰의 상기 트레이드오프 관계의 문제를 해결할 수 있는 새로운 개념의 구조가 절실히 요구된다.
이 배경기술 부분에 기재된 사항은 발명의 배경에 대한 이해를 증진하기 위하여 작성된 것으로서, 이 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술이 아닌 사항을 포함할 수 있다.
특허문헌 1 : 한국공개특허 제2014-0028467호 (2014.03.10. 공개)
본 발명의 실시 예는 종래 고정막에 형성된 고정 홀을 생략하고, 공기 댐핑 감소를 위한 댐핑홀을 진동막의 외부에 형성하여 고정막과 진동막 사이의 진동 공간을 연결함으로써 공기 댐핑을 낮추고 동시에 고정막의 감지면적의 증가에 따른 감도를 향상시킬 수 있는 마이크로폰 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 마이크로폰은, 기판 상에 설치되는 고정막; 상기 고정막의 상부에 공기층을 두고 이격 설치되는 진동막; 상기 고정막 상에서 상기 진동막을 지지하는 지지층; 및 상기 공기층의 공기가 상기 지지층 상의 비감지 영역으로 유동하도록 연결하는 댐핑홀을 포함한다.
또한, 상기 댐핑홀은 상기 진동막의 중심을 기준으로 상기 지지층의 비감지 영역에 일정 간격으로로 배치될 수 있다.
또한, 상기 댐핑홀은 상기 지지층의 비감지 영역을 수직으로 관통하는 관통홀; 및 상기 관통홀의 하부를 수평방향의 상기 공기층으로 연결하는 연결 통로를 포함할 수 있다.
또한, 상기 관통홀은 미세 슬릿 구조로써 상기 연결 통로에 대하여 복수로 구성될 수 있다.
또한, 상기 관통홀은 상기 진동막의 중심을 기준으로 복수 열로 배치될 수 있다.
또한, 상기 연결 통로는 상기 고정막과 기판에 걸친 일부 상면에 희생 패턴을 형성하고, 상기 희생 패턴 상에 상기 관통홀이 형성된 이후에 상기 관통홀을 통해 희생 패턴을 제거하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 희생 패턴은 상기 일부 상면에 포토 레지스트를 패터닝 하여 형성할 수 있다.
상기 상기 진동막은 전사공정을 이용하여 제2 기판의 박리층 상에 형성되고 상기 지지층의 상부로 이송되어 부착될 수 있다.
또한, 상기 진동막은 상부가 노출되어 외부의 음원에 의해 진동하는 진동 전극; 상기 진동 전극을 연결하는 도전선; 및 외부의 반도체칩과 전기적으로 연결되는 제2 패드를 포함하며, 하나의 도전성 물질을 패터닝하여 한번에 형성되는 마이크로폰.
또한, 상기 고정막은 상기 진동막의 진동변위를 감지하는 고정 전극을 포함하며, 상기 고정 전극은 상기 진동막의 감지면적에 대응되는 크기의 감지면적을 형성하는 마이크로폰.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른 미아크포폰 제조 방법은, a) 제1 기판상에 산화막과 고정막을 형성하고 상기 산화막과 고정막에 걸친 일부 상면에 희생 패턴을 형성하는 단계; b) 상기 고정막과 희생 패턴이 형성된 산화막의 상부에 희생층을 증착하고 상기 희생층의 중심부를 제거하여 공기층과 가장자리의 지지층을 형성하는 단계; c) 상기 지지층을 수직으로 관통하는 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀을 통해 상기 희생 패턴을 제거하여 상기 공기층의 공기가 상기 지지층 상의 비감지 영역으로 유동하도록 연결하는 댐핑홀을 형성하는 단계; 및 d) 제2 기판상에 박리층과 진동막을 형성하고 상기 진동막을 상기 지지층의 상면에 부착하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 희생층은 실리콘 산화물, 감광물질, 실리콘 질화물 중 어느 하나의 물질을 증착하여 형성할 수 있다.
또한, 상기 a) 단계에서 고정막은 상기 진동막의 진동변위를 감지하는 고정 전극; 상기 고정 전극을 연결하는 도전선; 및 감지 신호의 처리를 위한 반도체칩과 전기적으로 연결하는 제1 패드를 포함하며, 하나의 도전성 물질의 패터닝으로 한번에 형성할 수 있다.
또한, 상기 c) 단계는 건식 식각 또는 습식 식각으로 상기 희생 패턴이 노출될 때까지 상기 관통홀을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 d) 단계는 상기 박리층의 상면에 금을 패터닝하여 상기 진동막을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 d) 단계는, 상기 지지층이 형성된 상기 제1 기판의 상부에 상기 진동막이 하부를 향하도록 상기 제2 기판을 정렬하는 단계; 상기 제2 기판이 하강하여 상기 진동막의 하면을 상기 지지층의 상면에 부착하는 단계; 및
상기 제2 기판을 상승하여 상기 박리층으로부터 상기 진동막이 분리되는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 고정막에 홀을 형성하지 않고 감지면적 외부의 비감지 영역에 댐핑홀을 배치하여 감지면적이 줄어드는 영향 없이 공기 댐핑을 감소 시킬 수 있으며, 이를 통해 종래의 트레이드 오프 관계에 있었던 감도 향상의 한계 문제를 해결할 수 있다.
또한, 고정막에 홀이 생략된 구조의 마이크로폰을 구성하여 감지면적을 극대화함으로써 고감도의 마이크로폰을 구성할 수 있다.
또한, 공정적인 측면에서 금속박막의 전사공정을 이용하여 진동막을 형성하기 전에 희생층을 제거함으로써 기존의 고정막홀을 통한 희생층 제거 공정을 생략할 수 있다.
도 1은 종래에 상용화된 MEMS 마이크로폰의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 평면 구조를 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 A-A'단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰 구조와 종래 구조의 감도해석 결과를 비교하여 나타낸다.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 진동막을 제외한 마이크로폰의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 제조 방법을 도시한 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰의 구성을 나타낸 단면도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서, 마이크로폰에 입력되는 음원은 진동막을 진동시키는 음향, 음압과 동일한 의미를 가진다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰 및 그 제조 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 평면 구조를 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 A-A'단면도이다.
첨부된 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰(100)은 기판(110), 진동막(120), 고정막(130), 지지층(140), 및 댐핑홀(150)을 포함한다.
기판(110)은 실리콘(silicon)으로 구성된다.
기판(110) 상에는 진동막(120)과 고정막(130)이 공기층(145)을 두고 이격 설치되며, 그 사이에 지지층(140)이 형성되어 고정막(130) 상에 이격 설치된 진동막(120)을 지지한다.
이때, 기판(110)과 고정막(130) 사이에는 산화막(115)이 형성될 수 있다.
산화막(115)은 기판(110)위에 실리콘 산화물(Oxide)을 증착하여 형성될 수 있다.
진동막(120)은 상면이 개방되어 외부로부터 전달되는 음원에 의해 진동한다.
진동막(120)은 폴리 실리콘(Poly silicon) 또는 실리콘 질화막(SiNx, silicon nitride)으로 이루어질 수 있으며, 이에 한정되지 않고 전도성을 가진 물질이면 적용 가능하다.
진동막(120)은 감지면적 테두리 내측의 감지 영역으로 음원에 의해 진동하는 진동 전극(121), 이를 전기적으로 연결하는 도전선(122) 및 감지된 신호를 처리하는 반도체칩과 전기적으로 연결되는 제2 패드(123)를 포함한다(도2 참조).
이러한 진동 전극(121), 도전선(122) 및 제2 패드(123)는 금(Au)을 패터닝하여 형성할 수 이다. 또한 이에 한정되지 않으며 전극으로 사용할 수 있는 전도성 물질을 패터닝하여 한번에 형성할 수 있다.
진동막(120)은 후술되는 전사공정을 이용하여 별도로 마련된 기판(이하, 제2 기판이라 명명함)의 박리층 상에 형성되고 상기 지지층(140)의 상면으로 이송되어 그 위에 부착될 수 있다(도 14 참조).
고정막(130)은 진동막(120)의 하부에 진동 공간을 이루는 공기층(145)을 두고 이격 설치되며, 진동막(120)과 마찬가지의 전도성을 가진 물질로 구성될 수 있다.
고정막(130)은 진동막(120)의 진동변위를 감지하는 고정 전극(131), 도전선(132) 및 제1 패드(133)를 포함할 수 있다. 여기서, 고정 전극(131)은 마주보는 진동 전극(121)의 상기 감지면적 테두리에 대응되는 크기로 형성되어 고정막(130)의 실질적인 감지면적을 형성한다.
진동막(120)은 가장자리 부분이 산화물(Oxide)으로 구성된 지지층(140)에 의해 지지되어 고정된다.
지지층(140)은 고정막(130)과 산화막(115) 상에서 진동막(120)을 지지하며, 그 중심부에 진동막(120)의 진동 공간을 이루는 공기층(145)을 형성한다.
이러한 지지층(140)은 후술되는 마이크로폰 제조 공정에서 상기 중심부를 식각하여 제거하기 전까지 희생층(140')으로 명명될 수 있다.
또한, 상기 마이크로폰 제조 공정에서 희생층(140')의 중심부는 진동막(120)을 형성하기 전에 제거하고, 전사 공정을 이용하여 진동막(120)을 지지층(140) 상에 부착할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 고정막(130)은 종래의 상용화된 MEMS 마이크로폰과는 다르게 고정막홀을 생략하여 감지면적 극대화함으로써 감도를 향상시킬 수 있는 구조를 갖는다.
이러한 마이크로폰(100)은 공기 댐핑의 감소를 위하여 공기층(145)의 공기가 지지층(140) 상의 진동막 감지면적 외부의 비감지 영역으로 유동할 수 있도록 연결되는 댐핑홀(150)을 포함한다.
도 2의 평면에서 나타낸 것과 같이, 마이크로폰(100)은 평면의 전체 면적으로 볼 때 진동막의 감지면적 테두리를 기준으로 내부의 감지 영역과 외부의 비감지 영역으로 구분할 수 있다. 여기서, 상기 감지면적 테두리는 실질적으로 진동 전극(121)과 고정 전극(131)이 형성된 원형을 의미한다.
댐핑홀(150)은 진동막(120)의 중심을 기준으로 지지층(140)의 비감지 영역에 일정 간격의 원형으로 배치될 수 있다. 다만, 본 발명의 실시 예는 상기 원형 배치에 한정되지 않고 진동막(120)의 감지면적 테두리 형상에 따라 형성되는 비감지 영역에 댐핑홀(150)이 다양하게 배치될 수 있다.
댐핑홀(150)은 비감지 영역의 지지층(140)을 수직으로 관통하는 관통홀(151)과 상기 관통홀(151)의 하부를 수평 방향의 공기층(145)으로 연결하는 연결 통로(152)를 포함한다.
관통홀(151)은 산화막(115)이 노출될 때까지 지지층(140)을 식각하여 형성될 수 있다.
연결 통로(152)는 관통홀(151)과 공기층(145)을 연결하는 통로이다.
연결 통로(152)는 제조 공정에서 산화막(115)과 고정막(130)에 걸친 일부 상면에 포토 레지스트(Phto Resist, PR)를 형성하고, 상기 관통홀(151)이 형성된 이후에 상기 PR을 제거하여 형성될 수 있다.
댐핑홀(150)은 진동막(120)의 중심을 기준으로 지지층(140)의 비감지 영역에 일정 간격으로 배치될 수 있다.
이러한, 댐핑홀(150)는 종래의 고정막홀이 생략된 구조에서도 외부의 음원에 따른 진동막(120)의 진동 시 공기 댐핑(Air damping)에 의한 영향을 감소시켜 마이크로폰(100)의 감도를 향상시키는 역할을 한다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰 구조와 종래 구조의 감도해석 결과를 비교하여 나타낸다.
첨부된 도 4를 참조하면, 동일한 소재와 사이즈의 고정막과 진동막을 가지고, 종래의 고정막홀이 있는 구조, 고정막홀과 댐핑홀이 모두 없는 구조 및 본 발명의 고정막홀이 없이 댐핑홀(150)이 형성된 구조의 감도와 주파수 응답특성을 실험한 결과를 보여준다.
상기 실험을 통해 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰(100)의 구조는 종래의 고정막홀을 생략하여 감지 면적을 늘리고, 댐핑홀을 통해 진동막의 진동 시 공기 댐핑을 감소시켜 감도와 주파수응답범위가 증가됨을 해석 결과로 확인할 수 있다.
이러한 해석 결과를 통해 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰(100)은 고정막홀이 없이 비감지 영역에 복수의 댐핑홀이 배치된 구조를 통하여 종래의 상기 트레이드 오프 관계가 있어 감도 향상에 한계가 있던 문제를 해결할 수 있다.
한편, 종래의 고정막홀은 공정적인 측면에서 고정막과 진동막 사이의 희생층을 제거하는 통로로 사용된 반면, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰(100)은 상기 고정막홀이 없는 구조이므로 제조 방법에서도 차이가 있다.
그러므로, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰(100)은 금속박막의 전사 공정 기술을 이용하여 기존의 고정막홀을 통한 희생층 제거 공정 없이도 고정막(130)과 진동막(120) 사이에 공기층(145)을 형성하는 방식으로 제조된다.
예컨대, 아래의 도면들을 통해 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰(100)의 제조 방법을 설명한다.
도 5 내지 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 제조 방법을 도시한 도면이다.
먼저, 도 5 내지 도 9를 통하여 본 발명의 실시 예에 따른 진동막을 제외한 마이크로폰의 제조 방법을 설명한다.
첨부된 도 5를 참조하면, 제1 기판(110)을 준비한 후, 제1 기판(110) 상면에 산화막(115)을 형성한다. 여기서, 제1 기판(110)은 실리콘으로 이루어지고, 산화막(115)은 실리콘 산화물(Oxide)을 증착하여 이루어 질 수 있다.
첨부된 도 6을 참조하면, 산화막(115)의 상부에 고정막(130)을 패터닝 하고, 산화막(115)과 고정막(130)에 걸친 일부 상면에 희생 패턴(162')을 형성한다.
고정막(130)은 고정 전극(131), 도전선(132) 및 제1 패드(133)를 포함하며, 하나의 전도성 물질의 패터닝으로 한번에 형성할 수 있다.
또한, 희생 패턴(162')은 상기 일부 상면에 포토 레지스트층(Phto Resist, PR)을 패터닝 하여 형성할 수 있다.
첨부된 도 7을 참조하면, 고정막(130)과 희생 패턴(162')이 형성된 산화막(115)의 상부에 희생층(140')을 형성한다.
희생층(140')은 실리콘 산화물(Oxide), 감광물질, 실리콘 질화물 중, 어느 하나의 물질을 증착하여 형성될 수 있다.
첨부된 도 8을 참조하면, 희생층(140')의 일부를 패터닝하여 공기층(145), 관통홀(151) 및 컨택홀(H)을 형성한다.
공기층(145), 관통홀(151) 및 컨택홀(H)은 식각액을 사용하는 습식 방법이나 산소 플라즈마(O2 plazma)에 따른 애싱(ashing) 처리하는 건식 방법으로 희생층(140')을 제거하여 적어도 하나를 동시에 형성할 수 있다.
이때, 희생층(140')의 중앙부분이 제거되어 공기층(145)이 형성된 후에는 남아있는 희생층(140')이 추후 진동막(120)의 가장자리 부분을 지지하는 지지층(140)을 이룬다.
또한, 희생층(140')은 진동막(120)을 형성하기 전에 제거되므로 기존의 고정막홀을 통한 공정을 생략할 수 있으며, 상기 고정막홀이 없이도 제거가 가능하여 공기층(145)을 형성할 수 있다.
관통홀(151)은 건식 식각 또는 습식 식각을 실시하여 희생 패턴(162')이 노출될 때까지 실시할 수 있다.
마찬가지로, 컨택홀(H)은 고정막(130)의 제1 패드(133)가 노출될 때까지 실시할 수 있다.
첨부된 도 9를 참조하면, 관통홀(151)을 통해 희생 패턴(162')을 제거하여 공기층(145)으로 연결되는 연결 통로(152)를 형성한다.
이 때, 연결 통로(152)의 형성으로 공기층(145)의 공기가 관통홀(151)을 통해 진동막(120)의 감지면적 테두리 외부로 유동할 수 있는 댐핑홀(150)이 구성된다.
이러한 댐핑홀(160)은 외부의 음원에 따른 진동막(120)의 진동 시 공기 댐핑(Air damping)에 의한 영향을 감소시켜 마이크로폰(100)의 감도를 향상시키는 역할을 한다.
한편, 도 10 내지 도 12를 통하여 본 발명의 실시 예에 따른 진동막 제조 방법을 설명한다.
첨부된 도 10 내지 도 12를 참조하면, 비감지 영역이 하측으로 단차진 제2 기판(210)을 준비한 후, 제2 기판(110)의 상면에 박리층(Release Layer, 220)을 증착한다.
박리층(220)의 상면에 진동막을 형성한다.
진동막(120)은 세부적으로 진동 전극(121), 도전선(122) 및 제2 패드(123)를 포함하며 금(Au)을 패터닝하여 형성할 수 이다. 또한 이에 한정되지 않으며 전극으로 사용할 수 있는 전도성 물질을 패터닝함으로써 한번에 형성할 수 있다.
한편, 도 13 내지 도 15를 통하여 본 발명의 실시 예에 따른 진동막 부착 방법을 설명한다.
첨부된 도 13을 참조하면, 앞선 설명으로 지지층(140)이 형성된 제1 기판(110)의 상부에 진동막(120)이 하부를 향하도록 제2 기판(110)을 위치시킨다.
이 때, 제2 기판(210)은 이송수단을 통해 진동막(120)의 감지영역이 제1 기판(110)에 형성된 고정막(130)의 감지영역에 대응하는 위치로 정렬된다.
첨부된 도 14를 참조하면, 제2 기판(210)이 하강하여 진동막(120)의 하면을 제1 기판(110)에 형성된 지지층(140)의 상면에 부착한다.
첨부된 도 15를 참조하면, 제2 기판(210)이 상승하여 진동막(120)이 지지층(140)의 상면에 픽업(Pick-up) 된다. 이 때, 진동막(120)은 제2 기판(210)의 박리층(220)으로부터 분리될 수 있다.
이로써 상기 도 3과 같은 마이크로폰(100)을 제조할 수 있다.
이후 도면에서는 생략되었으나 진동막(120)의 가장자리를 고정하는 구조물이 더 형성될 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 감지면적 외부의 비감지 영역에 댐핑홀을 배치하여 감지면적이 줄어드는 영향 없이 공기 댐핑을 감소 시킴으로써 종래의 트레이드 오프 관계에 있었던 감도 향상의 한계 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고정막에 홀이 생략된 구조의 마이크로폰을 구성하여 감지면적을 극대화함으로써 고감도의 마이크로폰을 구성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 공정적인 측면에서 금속박막의 전사공정을 이용하여 진동막을 형성하기 전에 희생층을 제거함으로써 기존의 고정막홀을 통한 희생층 제거 공정을 생략할 수 있는 효과가 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.
예컨대, 도 2 및 도 3에 도시한 본 발명의 실시 예에서는 댐핑홀(150)의 관통홀(151)을 하나의 열로 도시하였으나 이에 한정되지 않으며 다음과 같은 다른 실시예의 변경이 가능하다.
[다른 실시예의 마이크로폰 제조 방법]
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰의 구성을 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명의 다른 실시 예를 설명함에 있어서 앞서 설명된 마이크로폰(100)의 구성과 동일한 부분은 생략하고 다른 댐핑홀(150')을 위주로 설명한다.
첨부된 도 16을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 마이크로폰(100')의 댐핑홀(150')은 미세 슬릿 구조의 관통홀(151')이 연결 통로(152)에 대하여 복수로 구성된다.
이러한 관통홀(151')은 진동막(120)을 중심을 기준으로 복수 열로 배치될 수 있다.
댐핑홀(150)은 슬릿 구조로 가늘고 길게 형성된 복수의 관통홀(151')를 연결 통로(152)와 연결되어 공기층(145)의 감지면적의 외부로 유동시킬 수 있다.
이때, 슬릿 구조의 관통홀(151')은 공기의 유동이 가능하지만 음원의 유입은 불가능하게 함으로써 감도를 증가시킬 수가 있는 이점이 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 마이크로폰 110: 기판
115: 산화막 120: 진동막
130: 고정막 140: 지지층(140': 희생층)
145: 공기층 150: 댐핑홀
151: 관통홀 152: 연결 통로(152': 희생 패턴)

Claims (16)

  1. 기판 상에 설치되는 고정막;
    상기 고정막의 상부에 공기층을 두고 이격 설치되는 진동막;
    상기 고정막 상에서 상기 진동막을 지지하는 지지층; 및
    상기 공기층의 공기가 상기 지지층 상의 비감지 영역으로 유동하도록 연결하는 댐핑홀;
    을 포함하는 마이크로폰.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 댐핑홀은
    상기 진동막의 중심을 기준으로 상기 지지층의 비감지 영역에 일정 간격으로 배치되는 마이크로폰.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 댐핑홀은
    상기 지지층의 비감지 영역을 수직으로 관통하는 관통홀; 및
    상기 관통홀의 하부를 수평방향의 상기 공기층으로 연결하는 연결 통로;
    를 포함하는 마이크로폰.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 관통홀은
    미세 슬릿 구조로써 상기 연결 통로에 대하여 복수로 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 관통홀은
    상기 진동막의 중심을 기준으로 복수 열로 배치되는 것을 특징으로 하는 마이크로폰.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 연결 통로는
    상기 고정막과 기판에 걸친 일부 상면에 희생 패턴을 형성하고, 상기 희생 패턴 상에 상기 관통홀이 형성된 이후에 상기 관통홀을 통해 희생 패턴을 제거하여 형성되는 마이크로폰.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 희생 패턴은
    상기 일부 상면에 포토 레지스트를 패터닝 하여 형성하는 마이크로폰.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동막은
    전사공정을 이용하여 제2 기판의 박리층 상에 형성되고 상기 지지층의 상부로 이송되어 부착되는 마이크로폰.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 진동막은
    상부가 노출되어 외부의 음원에 의해 진동하는 진동 전극;
    상기 진동 전극을 연결하는 도전선; 및
    감지 신호의 처리를 위한 반도체칩과 전기적으로 연결되는 제2 패드;
    를 포함하며, 하나의 도전성 물질을 패터닝하여 한번에 형성되는 마이크로폰.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정막은
    상기 진동막의 진동변위를 감지하는 고정 전극을 포함하며, 상기 고정 전극은 상기 진동막의 감지면적에 대응되는 크기의 감지면적을 형성하는 마이크로폰.
  11. a) 제1 기판상에 산화막과 고정막을 형성하고 상기 산화막과 고정막에 걸친 일부 상면에 희생 패턴을 형성하는 단계;
    b) 상기 고정막과 희생 패턴이 형성된 산화막의 상부에 희생층을 증착하고 상기 희생층의 중심부를 제거하여 공기층과 가장자리의 지지층을 형성하는 단계;
    c) 상기 지지층을 수직으로 관통하는 관통홀을 형성하고, 상기 관통홀을 통해 상기 희생 패턴을 제거하여 상기 공기층의 공기가 상기 지지층 상의 비감지 영역으로 유동하도록 연결하는 댐핑홀을 형성하는 단계; 및
    d) 제2 기판상에 박리층과 진동막을 형성하고 상기 진동막을 상기 지지층의 상면에 부착하는 단계;
    를 포함하는 마이크로폰 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 희생층은
    실리콘 산화물, 감광물질, 실리콘 질화물 중 어느 하나의 물질을 증착하여 형성하는 마이크로폰 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서 고정막은,
    상기 진동막의 진동변위를 감지하는 고정 전극;
    상기 고정 전극을 연결하는 도전선; 및
    감지 신호의 처리를 위한 반도체칩과 전기적으로 연결하는 제1 패드;
    를 포함하며, 하나의 도전성 물질의 패터닝으로 한번에 형성하는 마이크로폰 제조 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 c) 단계는,
    건식 식각 또는 습식 식각으로 상기 희생 패턴이 노출될 때까지 상기 관통홀을 형성하는 단계를 포함하는 마이크로폰 제조 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 d) 단계는
    상기 박리층의 상면에 금을 패터닝하여 상기 진동막을 형성하는 단계를 포함하는 마이크로폰 제조 방법.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 d) 단계는
    상기 지지층이 형성된 상기 제1 기판의 상부에 상기 진동막이 하부를 향하도록 상기 제2 기판을 정렬하는 단계;
    상기 제2 기판이 하강하여 상기 진동막의 하면을 상기 지지층의 상면에 부착하는 단계; 및
    상기 제2 기판을 상승하여 상기 박리층으로부터 상기 진동막이 분리되는 단계를 포함하는 마이크로폰 제조 방법.
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