KR20190016716A

KR20190016716A - 멤스 마이크로폰 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20190016716A
Application number: KR1020170100992A
Authority: KR
Inventors: 박동춘; 선종원
Original assignee: 주식회사 디비하이텍
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2019-02-19
Also published as: KR102370648B1; US10544038B2; US20190047849A1

Abstract

음을 전기 신호 변환하는 멤스 마이크로폰이 개시된다. 멤스 마이크로폰은, 캐비티를 구비하는 기판과, 기판의 상측에 구비되고, 복수의 음향홀을 구비하는 백 플레이트와, 기판과 백 플레이트 사이에서 기판과 백 플레이트로부터 이격되어 위치하고 백 플레이트와의 사이에 에어갭이 형성되며 캐비티를 덮도록 구비되고 음압을 감지하여 변위를 발생시키는 진동판과, 백 플레이트가 형성된 기판 상에 구비되어 백 플레이트를 커버하고 진동판으로부터 이격되어 진동판과의 사이에 에어갭을 형성하며 백 플레이트를 홀드하여 진동판으로부터 이격시키는 상부 절연막과, 진동판의 외측에 위치하고 하부면이 기판의 상부면과 접하며 상부 절연막과 일체로 구비될 수 있고 상부 절연막을 지지하여 상부 절연막을 진동판으로부터 이격시키는 챔버와, 챔버의 상부면에 구비되고 금속 재질로 이루어지며 백 플레이트의 휨 방지를 위한 휨 방지막을 구비한다. 이와 같이, 멤스 마이크로폰은 상부 절연막 보다 높은 인장 응력을 갖는 휨 방지막을 구비함으로써, 상부 절연막의 두께 증가 없이 백 플레이트의 처짐을 방지할 수 있다.

Description

멤스 마이크로폰 및 이의 제조 방법{MEMS microphone and method of manufacturing the same}

본 발명의 실시예들은 음을 전기 신호로 변환하는 멤스 마이크로폰 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 음압을 감지하여 변위를 발생시킴으로써 음성 신호를 멀리 보낼 수 있는 콘덴서형 멤스 마이크로폰 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 콘덴서형 마이크로폰은 서로 마주하는 두 전극 사이에 형성된 정전용량을 이용하여 음성 신호를 출력한다. 콘덴서형 마이크로폰은 반도체 멤스 공정을 통해 제조될 수 있으며, 반도체 멤스 공정을 통해 초소형으로 제작될 수 있다.

멤스 마이크로폰은 밴딩 가능하게 구비되는 진동판 및 진동판과 마주하게 구비되는 백 플레이트를 구비할 수 있다. 진동판은 멤브레인으로 이루어질 수 있으며, 음압을 감지하여 변위를 발생시킬 수 있다. 즉, 음압이 진동판에 도달하면, 진동판은 음압에 의해 백 플레이트 측으로 휘어진다. 이러한 진동판의 변위는 진동판과 백 플레이트 사이에 형성된 정전용량의 변화를 통해 인지될 수 있으며, 그 결과, 음이 전기 신호로 변환되어 출력될 수 있다.

특히, 멤스 마이크로폰은 C-V(Capacitance-Voltage) 특성 측정시 정전용량의 증가와 함께 풀인 전압(pull in voltage)이 나타나야하며, 이를 위해서는 전압에 의해 진동판만 휘어져야 한다. 그러나 전압이 인가되었을 때 진동판과 함께 백 플레이트도 함께 휘어질 경우 정전용량만 증가할 뿐 풀인 전압이 나타나지 않으며, 이로 인해 멤스 마이크로폰의 특성이 저하된다.

한국등록특허공보 제10-0901777호 (2009.06.11.)

본 발명의 실시예들은 백 플레이트의 휨을 방지하여 풀인 전압 특성을 향상시킬 수 있는 멤스 마이크로폰 및 이의 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 멤스 마이크로폰은, 캐비티를 구비하는 기판과, 상기 기판의 상측에 구비되고, 복수의 음향홀을 구비하는 백 플레이트와, 상기 기판과 상기 백 플레이트 사이에서 상기 기판과 상기 백 플레이트로부터 이격되어 위치하고 상기 백 플레이트와의 사이에 에어갭이 형성되며 상기 캐비티를 덮도록 구비되고 음압을 감지하여 변위를 발생시키는 진동판과, 상기 백 플레이트가 형성된 상기 기판 상에 구비되어 상기 백 플레이트를 커버하고 상기 진동판으로부터 이격되어 상기 진동판과의 사이에 에어갭을 형성하며 상기 백 플레이트를 홀드하여 상기 진동판으로부터 이격시키는 상부 절연막과, 상기 진동판의 외측에 위치하고 하부면이 상기 기판의 상부면과 접하며 상기 상부 절연막과 일체로 구비될 수 있고 상기 상부 절연막을 지지하여 상기 상부 절연막을 상기 진동판으로부터 이격시키는 챔버와, 상기 챔버의 상부면에 구비되고 금속 재질로 이루어지며 상기 백 플레이트의 휨 방지를 위한 휨 방지막을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 휨 방지막은 상기 상부 절연막보다 높은 인장 응력(tensile stress)을 가질 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 휨 방지막은 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 휨 방지막은 상기 챔버와 상기 상부 절연막이 연결된 부분과 상기 챔버의 상부면을 커버할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 휨 방지막은 상기 상부 절연막에서 상기 챔버와 상기 백 플레이트 사이에 위치하는 상부면을 커버할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 챔버는 상기 진동판으로부터 이격되어 위치하며, 링 형상으로 구비되어 상기 진동판을 둘러쌀 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 휨 방지막은 상기 챔버를 따라 링 형상으로 형성될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰은, 상기 진동판의 단부에 상기 진동판과 일체로 구비되고 하부면들이 상기 기판의 상부면과 접하게 구비되어 상기 진동판을 지지하는 앵커를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 앵커는 복수로 구비될 수 있으며,

상기 복수의 앵커는 상기 진동판의 둘레를 따라 서로 이격되어 위치하며 서로 인접한 두 개의 앵커들 사이에는 빈 공간이 형성되어 상기 음압이 이동하는 통로로 제공될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 챔버는 상기 앵커들의 외측에 배치되며,

상기 앵커는 상기 휨 방지막의 아래에 배치될 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰은, 상기 기판 상에서 상기 상부 절연막의 아래에 위치하고 상기 상부 절연막과 서로 다른 재질로 이루어지며 상기 챔버의 외측에 구비된 하부 절연막과, 상기 하부 절연막 상에 위치하고 상기 진동판과 연결된 진동 패드와. 상기 진공 패드가 형성된 상기 하부 절연막 상에 위치하고 상기 상부 절연막의 아래에 배치되며 상기 챔버의 외측에 위치하고 상기 상부 절연막과 서로 다른 재질로 이루어진 희생층과, 상기 희생층 상에 위치하고 상기 백 플레이트와 연결된 백 플레이트 패드와, 상기 휨 방지막과 동일층에 구비되며 상기 진동 패드의 상측에 위치하고 상기 진동 패드와 전기적으로 연결된 제1 패드 전극와, 상기 휨 방지막과 동일층에 구비되며 상기 백 플레이트 패드의 상측에 위치하고 상기 백 플레이트 패드와 전기적으로 연결된 제2 패드 전극을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 진동판은 상기 백 플레이트와 대응하는 부위에 불순물이 도핑될 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 멤스 마이크로폰은, 진동 영역과 상기 진동 영역을 둘러싼 지지 영역 및 상기 지지 영역을 둘러싼 주변 영역으로 구획되고 상기 진동 영역에 캐비티를 구비하는 기판과, 상기 기판 상에서 상기 캐비티를 덮도록 구비되고 상기 진동 영역에 위치하며 상기 기판으로부터 이격되어 위치하고 음압을 감지하여 변위를 발생시키는 진동판과, 상기 진동판의 상측에서 상기 진동 영역에 위치하고 상기 진동판과의 사이에 에어갭이 형성되며 복수의 음향홀을 구비하는 백 플레이트와, 상기 백 플레이트가 형성된 상기 기판 상에 구비되고 상기 진동판과의 사이에 에어갭이 형성되며 상기 백 플레이트를 홀드하여 상기 진동판으로부터 이격시키는 상부 절연막과, 상기 지지 영역에 구비되고 상기 진동판의 외측에 위치하며 상기 상부 절연막의 상부면으로부터 상기 기판 측으로 연장되어 상기 상부 절연막을 지지하는 챔버와, 상기 지지 영역에 위치하며 상기 챔버의 상부면을 커버하고 상기 상부 절연막보다 높은 인장 응력을 갖는 재질로 이루어지며 상기 백 플레이트의 휨 방지를 위한 휨 방지막을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰은, 상기 지지 영역에 배치되며 상기 진동판으로부터 상기 기판을 향해 연장되어 상기 진동판을 지지하는 앵커를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰은, 상기 주변 영역에 위치하고 상기 진동판과 연결되는 진동 패드와, 상기 주변 영역에 위치하고 상기 백 플레이트와 연결되는 백 플레이트 패드와, 상기 진동 패드의 상부에 구비되고 상기 진동 패드와 전기적으로 연결되는 제1 전극 패드와, 상기 백 플레이트 패드의 상부에 구비되고 상기 백 플레이트 패드와 전기적으로 연결되는 제2 전극 패드를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 휨 방지막은 상기 제1 및 제2 전극 패드들과 동일층에 구비되고, 상기 제1 및 제2 전극 패드들과 동일한 도전성 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 멤스 마이크로폰 제조 방법은, 진동 영역과 상기 진동 영역을 둘러싼 지지 영역 및 상기 지지 영역을 둘러싼 주변 영역으로 구획된 기판 상에 하부 절연막과 진동판을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 진동판이 형성된 상기 하부 절연막 상에 희생층을 증착하는 단계와, 상기 희생층 상에서 상기 진동 영역에 백 플레이트를 형성하는 단계와, 상기 희생층과 상기 하부 절연막을 패터닝하여 챔버를 형성하기 위한 챔버홀을 상기 지지 영역에 형성하는 단계와, 상기 챔버홀이 형성된 상기 희생층 상에 절연층을 증착한 후 패터닝하여 상기 백 플레이트를 홀드하는 상부 절연막과 상기 상부 절연막을 지지하는 상기 챔버를 형성하는 단계와, 상기 상부 절연막과 상기 챔버가 형성된 상기 기판 상에 상기 절연층 보다 높은 인장 응력을 갖는 박막을 증착하는 단계와, 상기 박막을 패터닝하여 상기 챔버의 상부면을 커버하는 휨 방지막을 상기 지지 영역에 형성하는 단계와, 상기 백 플레이트와 상기 상부 절연막을 패터닝하여 상기 백 플레이트와 상기 상부 절연막을 관통하는 복수의 음향홀을 형성하는 단계와, 상기 기판을 패터닝하여 상기 진동 영역에 캐비티를 형성하는 단계와, 음압에 상기 진동판이 유동될 수 있도록 상기 캐비티와 상기 음향홀들을 이용한 식각 공정을 통해 상기 진동 영역과 상기 지지 영역에서 상기 희생층과 상기 하부 절연막을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 휨 방지막은 상기 챔버와 상기 상부 절연막이 연결되는 부분과 상기 챔버 상부면을 커버할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 하부 절연막과 상기 진동판을 순차적으로 형성하는 단계는, 상기 하부 절연막 상에 제1 실리콘층을 증착하는 단계와, 상기 제1 실리콘층을 패터닝하여 상기 진동 영역에 상기 진동판을 형성하고 상기 주변 영역에 상기 진동판과 연결된 진동 패드를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 백 플레이트를 형성하는 단계는, 상기 희생층 상에 제2 실리콘층을 증착하는 단계와, 상기 제2 실리콘층을 패터닝하여 상기 진동 영역에 상기 백 플레이트를 형성하고 상기 주변 영역에 상기 백 플레이트와 연결된 백 플레이트 패드를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 더불어, 상기 휨 방지막을 형성하는 단계는 상기 박막을 패터닝하여 상기 지지 영역에 상기 휨 방지막을 형성하고 상기 진동 패드 상부에 상기 제1 전극 패드를 형성하며 상기 백 플레이트 패드 상부에 제2 전극 패드를 형성할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 하부 절연막과 상기 진동판을 순차적으로 형성하는 단계는 상기 제1 실리콘층을 증착하는 단계 이전에, 상기 하부 절연막을 패터닝하여 앵커를 형성하기 위한 앵커홀을 상기 지지 영역에 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 더불어, 상기 진동판과 상기 진동 패드를 형성하는 단계는 상기 제1 실리콘층을 패터닝하여 상기 지지 영역에 상기 진동판을 지지하는 상기 앵커를 형성할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 절연층은 상기 하부 절연층 및 상기 희생층과 서로 다른 재질로 이루어져 상기 하부 절연층 및 상기 희생층과 서로 다른 식각 유체에 반응할 수 있다. 또한, 상기 챔버홀을 형성하는 단계에서, 상기 챔버홀은 상기 진동판으로부터 이격되어 상기 진동 영역의 둘레를 따라 형성될 수 있다. 더불어, 상기 진동 영역과 상기 지지 영역에서 상기 하부 절연막과 상기 희생층을 제거하는 단계에서, 상기 챔버는 상기 하부 절연막과 상기 희생층을 패터닝하기 위한 식각 유체의 상기 주변 영역으로의 확산을 차단할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 멤스 마이크로폰은 상부 절연막 보다 높은 인장 응력을 갖는 휨 방지막을 챔버의 상부면에 구비함으로써, 상부 절연막의 두께 증가 없이 백 플레이트의 처짐을 방지할 수 있다. 특히, 휨 방지막은 챔버의 상부면뿐만 아니라 상부 절연막에서 휨에 취약한 부분인 챔버와 연결되는 부분을 커버한다. 이에 따라, 멤스 마이크로폰은 상부 절연막과 백 플레이트의 처짐을 효율적으로 방지할 수 있고, 풀인 전압(pull in voltage) 특성을 향상시킬 수 있다.

또한, 휨 방지막은 제1 및 제2 패드 전극들을 형성하는 과정에서 제1 및 제2 패드 전극들과 함께 형성될 수 있으므로, 휨 방지막을 형성하기 위한 별도 추가 공정 없이 형성될 수 있다. 더욱이, 멤스 마이크로폰은 백 플레이트나 상부 절연막의 두께 증가 없이 휨 방지막을 이용하여 백 플레이트의 휨을 방지할 수 있으므로, 종래 대비 낮은 두께의 상부 절연막의 적용이 가능하다. 그 결과, 상부 절연막의 패터닝이 용이하고 공정 시간이 감소되며 제조 원가가 절감될 슈 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 멤스 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 절단선 I - I'에 따른 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 기판을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 4는 도 2에 도시된 앵커들을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 6 내지 도 17은 도 5의 멤스 마이크로폰 제조 과정을 설명하기 위한 개략적인 공정도들이다.
도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 멤스 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.

본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.

본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.

본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 멤스 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1의 절단선 I - I'에 따른 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 기판을 설명하기 위한 개략적인 평면도이며, 도 4는 도 1의 절단선 Ⅱ - Ⅱ'에 따른 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 멤스 마이크로폰(101)은 음압에 따라 변위를 발생시켜 음을 전기 신호로 변환하여 출력한다. 상기 멤스 마이크로폰(101)은 기판(110), 진동판(120), 백 플레이트(130), 상부 절연막(140), 챔버(142), 및 휨 방지막(150)을 포함할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 기판(110)은 진동 영역(VA)과 상기 진동 영역(VA)을 둘러싼 지지 영역(SA) 및 상기 지지 영역(SA)을 둘러싼 주변 영역(OA)으로 분리 구획될 수 있다. 상기 기판(110)은 상기 진동 영역(VA)에 캐비티(112)를 구비할 수 있으며, 상기 캐비티(112)는 대체로 원 형상으로 구비될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 있어서, 상기 캐비티(112)는 상기 진동 영역(VA)에 대응하는 크기로 형성될 수 있다.

상기 기판(112) 상에는 상기 진동판(120)이 배치될 수 있다. 상기 진동판(120)은 멤브레인으로 구성될 수 있으며, 상기 캐비티(112)를 덮도록 구비되어 상기 캐비티(112)를 통해 노출될 수 있다. 상기 진동판(120)은 음압에 의해 밴딩 가능하도록 상기 기판(110)으로부터 이격되어 위치한다.

본 발명의 제1 실시예에 있어서, 상기 진동판(120)은 도 1에 도시된 바와 같이 대체로 원 형상으로 구비될 수 있다.

상기 멤스 마이크로폰(101)은 상기 진동판(120)을 지지하는 앵커(122)를 더 포함할 수 있다. 상기 앵커(122)는 상기 지지 영역(SA)에 배치되며, 상기 진동판(120)의 단부에 구비된다. 상기 앵커(122)는 상기 진동판(120)의 상부면으로부터 상기 기판(110) 측으로 연장되며, 상기 진동판(120)을 상기 기판(112)으로부터 이격시켜다.

본 발명의 제1 실시예에 있어서, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 앵커(122)는 상기 진동판(120)과 일체로 구비될 수 있으며 그 하부면이 상기 기판(110)의 상부면과 접하게 구비될 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 실시예에 있어서, 상기 앵커(122)는 도 1에 도시된 것처럼 복수로 구비될 수 있으며, 복수의 앵커(122)는 상기 진동판(120)의 둘레를 따라 서로 이격되어 위치할 수 있다.

도 1 및 도 4를 참조하면, 상기 앵커들(122)은 도 1에 도시된 것처럼 도트 형태로 구비될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 앵커(122)는 기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 종단면이 'U'자 형상을 가질 수 있다. 특히, 상기 앵커들(122) 중 서로 인접한 두 개의 앵커들 사이에는 빈 공간이 형성되어 상기 음압이 이동하는 통로(SP)로 제공될 수 있다.

다시, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 상기 진동판(120)의 상측에는 상기 백 플레이트(130)가 배치될 수 있다. 상기 백 플레이트(130)는 상기 진동 영역(VA)에 위치하며, 상기 진동판(120)과 마주하게 배치될 수 있다. 본 발명의 일례로, 상기 백 플레이트(130)는 도 1에 도시된 바와 같이 대체로 원 형상을 가질 수 있다. 상기 백 플레이트(130)는 그 제조 과정에서 이온 주입을 통해 불순물 도핑이 이루어질 수 있으며, 상기 진동판(120) 또한 도 2에 도시된 것처럼 상기 백 플레이트(130)와 대응하는 부위에 불순물 도핑이 이루어질 수 있다.

상기 백 플레이트(130)가 형성된 상기 기판(110)의 상측에는 상부 절연막(140)이 구비될 수 있다. 상기 상부 절연막(140)은 상기 백 플레이트(140)를 커버하며, 상기 백 플레이트(130)를 홀드하여 상기 진동판(120)으로부터 상기 백 플레이트(130)를 이격시킨다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 백 플레이트(130)와 상기 상부 절연막(140)은 상기 진동판(120)이 음압에 의해 자유롭게 밴딩될 수 있도록, 상기 진동판(120)으로부터 이격되어 위치하며 상기 진동판(120)과의 사이에 에어갭(AG)이 형성된다.

상기 백 플레이트(130)는 음파가 통과되는 복수의 음향홀(132)을 구비할 수 있다. 상기 음향홀들(132)은 상기 상부 절연막(140)과 상기 백 플레이트(130)를 관통하여 형성될 수 있으며, 상기 에어갭(AG)과 연통될 수 있다.

또한, 상기 백 플레이트(130)는 복수의 딤플홀(134)을 구비할 수 있으며, 상기 상부 절연막(140)은 상기 딤플홀들(134)에 대응하여 복수의 딤플(144)을 구비할 수 있다. 상기 딤플홀들(134)은 상기 백 플레이트(130)를 관통하여 형성되며, 상기 딤플들(144)은 상기 딤플홀들(134)이 형성된 부분에 구비된다.

상기 딤플들(144)은 상기 진동판(120)이 상기 백 플레이트(130)의 하면에 접착되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 진동판(120)은 음이 도달할 경우, 하측 방향 또는 상기 백 플레이트(130)가 위치하는 상측 방향으로 반원 형태로 휘어진 후 다시 원위치 된다. 이때, 상기 진동판(120)의 휨 정도는 음압에 따라 달라지며, 상기 진동판(120)의 상면이 상기 백 플레이트(130)의 하면에 접촉될 정도로 많이 휘어질 수도 있다. 이렇게 상기 진동판(120)이 상기 백 플레이트(130)에 접촉될 정도로 많이 휘어질 경우, 상기 진동판(120)이 상기 백 플레이트(130)에 부착되어 원위치로 돌아오지 못할 수도 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 딤플들(144)이 상기 백 플레이트(130)의 하부면 보다 상기 진동판(120) 측으로 돌출되어 구비될 수 있다. 상기 진동판(120)이 상기 백 플레이트(130)에 접촉될 정도로 많이 휘어질 경우, 상기 딤플들(144)은 상기 진동판(120)을 하측 방향으로 밀어내어 상기 진동판(120)이 다시 원위치로 돌아가도록 한다.

상기 상부 절연막(140)은 상기 챔버(142)와 연결될 수 있다. 상기 챔버(142)는 상기 지지 영역(SA)에 위치하며, 상기 상부 절연막(140)을 지지하여 상기 상부 절연막(140)과 상기 백 플레이트(130)를 상기 진동판(120)으로부터 이격시킨다. 상기 챔버(142)는 상기 상부 절연막(140)의 상부면으로부터 상기 기판(110) 측으로 연장되며, 도 2에 도시된 것처럼 하부면이 상기 기판(110)의 상부면과 접하게 배치될 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 있어서, 상기 챔버(142)는 상기 상부 절연막(140)과 일체로 구비될 수 있으며, 도 2에 도시된 것처럼 종단면이 'U'자 형상으로 형성될 수 있다.

상기 챔버(142)는 도 2에 도시된 것처럼 상기 진동판(120)으로부터 이격되어 상기 앵커들(122)의 외측에 위치한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 챔버(142)는 대체로 링 형상으로 구비되어 상기 진동판(120)을 둘러싸게 배치될 수 있다. 여기서, 상기 챔버(142)와 상기 진동판(120)이 이격된 공간은 상기 음압의 이동 통로로 제공될 수 있으며, 상기 멤스 마이크로폰(101)의 제조 공정에서 식각 유체의 이동 통로로도 제공될 수 있다.

상기 챔버(142)의 상부면에는 상기 휨 방지막(150)이 구비될 수 있으며, 상기 휨 방지막(150)은 상기 챔버(142)의 상부면을 커버한다.

본 발명의 제1 실시예에 있어서, 상기 휨 방지막(150)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 챔버(142)를 따라 연장되어 링 형상으로 구비될 수 있다.

특히, 상기 휨 방지막(150)은 상기 상부 절연막(140) 보다 높은 인장 응력(tensile stress)을 가지며, 이에 따라, 상기 백 플레이트(130)의 휨을 방지할 수 있다.

즉, 상기 백 플레이트(130)가 휘어질 경우 상기 멤스 마이크로폰(101)은 전압이 인가되어도 정전용량만 증가할 뿐 풀인 전압이 나타나지 않을 수 있기 때문에, 전압의 인가 여부와 상관없이 상기 백 플레이트(130)는 플랫한 상태를 유지해야 한다. 특히, 상기 백 플레이트(130)의 휨은 상기 진동판(120)과 상기 백 플레이트(130)가 각각 갖고 있는 고유 스트레스로 인해 발생될 수 있으며, 상기 백 플레이트(130)의 휨을 방지하기 위해서는 상기 진동판(120)과 상기 백 플레이트(130) 각각의 스트레스를 최적화해야 한다. 더욱이, 박막이 갖는 스트레스는 그 두께와 매우 밀접한 관계가 있기 때문에, 상기 백 플레이트(130)와 상기 상부 절연막(140)의 두께 조절을 통해 백 플레이트와 진동 영역에서의 상부 절연막이 갖는 스트레스를 조절할 수 있다. 그러나 상기 백 플레이트(130)와 상기 상부 절연막(140)은 상기 진동 영역(VA)에서 공중에 떠 있는 구조이며 그 제조 공정 또한 증가하기 때문에, 상기 백 플레이트(130) 또는 상기 상부 절연막(140)의 두께를 증가시키기 어렵다.

상기 휨 방지막(150)은 상기 상부 절연막(140) 보다 높은 인장 응력을 갖기 때문에 상기 상부 절연막(140)과 상기 백 플레이트(130)를 지지하는 상기 챔버(142)의 지지력을 향상시킬 수 있으며, 그 결과, 상기 백 플레이트(130)와 상기 상부 절연막(140)의 휨을 방지할 수 있다.

더욱이, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 휨 방지막(150)은 상기 챔버(142)의 상부면뿐만 아니라 상기 상부 절연막(140)에서 휨에 취약한 부분인 상기 챔버(142)와 연결되는 부분을 커버할 수 있다. 이에 따라, 상기 휨 방지막(150)이 상기 상부 절연막(140)에서 상기 챔버(142)와 연결되는 부분을 처지지 않도록 한 번 더 잡아 줌으로 상기 상부 절연막(140)의 처짐을 보다 효율적으로 방지할 수 있다.

본 발의 제1 실시예에 있어서, 상기 휨 방지막(150)은 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 더불어, 상기 휨 방지막(150)은 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 일례로 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 멤스 마이크로폰(101)은 하부 절연막(160), 진동 패드(124), 희생층(170), 백 플레이트 패드(136), 및 제1 및 제2 패드 전극들(182, 184)을 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 하부 절연막(160)은 상기 기판(110)의 상부면에 배치되며, 상기 상부 절연막(140)의 아래에 위치한다.

상기 진동 패드(124)는 상기 하부 절연막(160)의 상부면에 구비될 수 있으며, 상기 주변 영역(OA)에 위치한다. 상기 진동 패드(124)는 상기 진동판(120)과 연결되며, 이온 주입을 통해 불순물이 도핑될 수 있다. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 진동판(120)에서 불순물이 도핑된 부분과 상기 진동 패드(124)가 연결되는 부분에도 불순물이 도핑될 수 있다.

상기 진동 패드(124)가 형성된 상기 하부 절연막(160) 상에는 상기 희생층(170)이 구비될 수 있으며, 상기 희생층(170)은 상기 상부 절연막(140)의 아래에 위치한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 하부 절연막(160)과 상기 희생층(170)은 상기 주변 영역(OA)에 위치하며, 상기 챔버(142)의 외측에 구비될 수 있다. 또한, 상기 하부 절연막(160)과 상기 희생층(170)은 상기 상부 절연막(140)과 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다.

상기 백 플레이트 패드(136)는 상기 희생층(170)의 상부면에 구비될 수 있으며, 상기 주변 영역(OA)에 위치한다. 상기 백 플레이트 패드(136)는 상기 백 플레이트(130)와 연결되며, 이온 주입을 통해 불순물이 도핑될 수 있다. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 백 플레이트(130)와 상기 백 플레이트 패드(136)가 연결되는 부분에도 불순물이 도핑될 수 있다.

상기 제1 및 제2 패드 전극들(182, 184)은 상기 휨 방지막(150)과 동일층에 구비될 수 있으며, 상기 휨 방지막(150)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 상기 제1 패드 전극(182)은 상기 진동 패드(124)의 상측에 위치하며, 상기 진동 패드(124)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 제2 패드 전극(184)은 상기 백 플레이트 패드(136)의 상측에 위치하며, 상기 백 플레이트 패드(136)와 전기적으로 연결될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 상부 절연막(140)과 상기 희생층(170)은 상기 진동 패드(124)를 노출시키기 위한 제1 콘택홀(CH1)이 형성되며, 상기 제1 패드 전극(182)은 상기 제1 콘택홀(CH1)을 통해 상기 진동 패드(124)와 접촉된다. 또한, 상기 상부 절연막(140)은 상기 백 플레이트 패드(136)를 노출시키기 위한 제2 콘택홀(CH2)이 형성되며, 상기 제2 패드 전극(184)은 상기 제2 콘택홀(CH2)을 통해 상기 백 플레이트 패드(136)에 접촉된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 멤스 마이크로폰(101)은 상기 상부 절연막(140) 보다 높은 인장 응력을 갖는 상기 휨 방지막(150)을 상기 챔버(142)의 상부면에 구비한다. 더욱이, 상기 휨 방지막(150)은 상기 챔버(142)의 상부면뿐만 아니라 상기 상부 절연막(140)에서 휨에 취약한 부분인 상기 챔버(142)와 연결되는 부분을 커버할 수 있다. 이에 따라, 상기 상부 절연막(140)의 두께 증가 없이 상기 챔버(142)의 지지력이 향상될 수 있으므로, 상기 백 플레이트(130)와 상기 상부 절연막(140)의 처짐을 보다 효율적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 상기 멤스 마이크로폰(101)은 풀인 전압 특성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 멤스 마이크로폰(101)은 종래 대비 낮은 두께의 상기 상부 절연막(140)의 적용이 가능하므로, 상기 상부 절연막(140)의 패터닝이 용이하고 공정 시간이 감소되며 원가 절감이 가능하다.

이하, 도면을 참조하여 상기 멤스 마이크로폰(101)의 제조 과정에 대해 구체적으로 설명한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이고, 도 6 내지 도 17은 도 5의 멤스 마이크로폰 제조 과정을 설명하기 위한 개략적인 공정도들이다. 여기서, 도 7은 도 6에 도시된 하부 절연막(160)을 설명하기 위한 평면도이다.

도 5 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 멤스 마이크로폰 제조 방법은, 먼저 상기 기판(110) 상에 하부 절연막(160)과 진동판(120)을 순차적으로 형성할 수 있다(단계 S110).

구체적으로, 상기 하부 절연막(160)을 상기 기판(110)의 상부면에 증착한 후에, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 하부 절연막(160)을 패터닝하여 상기 앵커들(122)을 형성하기 위한 복수의 앵커홀(162)을 형성한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 앵커홀들(162)은 상기 진동 영역(VA)의 둘레를 따라 서로 이격되어 형성될 수 있으며, 상기 지지 영역(SA)에 형성된다.

이어, 도 8에 도시된 바와 같이 제1 실리콘층(10)을 상기 하부 절연막(160) 상에 증착한다. 본 발명의 제2 실시예에 있어서, 상기 제1 실리콘층(10)은 폴리 실리콘으로 이루어질 수 있다.

이어, 이온 주입 공정을 통해 상기 제1 실리콘층(10)에서 상기 진동 영역(VA)에 위치하는 부분과 상기 진동 패드(124)가 형성될 부분에 불순물을 도핑한다.

그 다음, 상기 제1 실리콘층(10)을 패터닝하여 도 9에 도시된 것처럼 상기 진동판(120) 및 상기 앵커들(122)과 함께 상기 진동 패드(124)를 형성한다.

도 5, 도 10, 및 도 11을 참조하면, 상기 진동판(120)이 형성된 상기 하부 절연막(160) 상에 상기 희생층(170)을 증착한다(단계 S120).

이어, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 희생층(170) 상에 상기 백 플레이트(130)를 형성한다(단계 S130).

구체적으로, 먼저, 상기 희생층(170)의 상부면에 제2 실리콘층(20)을 증착한 후에, 이온 주입 공정을 통해 불순물을 상기 제2 실리콘층(20)에 도핑한다. 본 발명의 제2 실시예에 있어서, 상기 제2 실리콘층(20)은 폴리 실리콘으로 이루어질 수 있다.

이어, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 제2 실리콘층(20)을 패터닝하여 상기 백 플레이트(130)와 함께 상기 백 플레이트 패드(136)를 형성한다. 이때, 상기 백 플레이트(130)의 딤플홀들(134)이 형성될 수 있으며, 상기 음향홀들(132; 도 2 참조)은 형성되지 않는다. 또한, 상기 희생층(170)은 상기 딤플들(144; 도 2 참조)이 상기 백 플레이트(130)의 하면보다 아래로 돌출되도록 상기 딤플홀(134)에 대응하는 부분이 일부분 식각될 수 있다.

도 5, 도 12, 및 도 13을 참조하면, 상기 희생층(170)과 상기 하부 절연막(160)을 패터닝하여 도 12에 도시된 것처럼 상기 챔버(142; 도 2 참조)를 형성하기 위한 챔버홀(30)을 상기 지지 영역(SA)에 형성한다(단계 S140). 이때, 상기 기판(110)은 상기 챔버홀(30)을 통해 일부분 노출된다.

상기 챔버홀(30)이 형성된 상기 희생층(170) 상에 절연층(40)을 증착한 다음에, 도 13에 도시된 바와 같이 상기 절연층(40)을 패터닝하여 상기 상부 절연막(140)과 상기 챔버(142)를 형성한다(단계 S150). 이때, 상기 딤플홀들(134)에는 상기 딤플들(144)이 형성되며, 상기 백 플레이트 패드(136)를 노출하기 위한 상기 제2 콘택홀(CH2)이 형성된다. 더불어, 상기 진동 패드(124) 상측의 절연막(40)과 희생층(170)이 제거되어 상기 제1 콘택홀(CH1)이 형성된다.

본 발명의 제2 실시예에 있어서, 상기 절연층(40)은 상기 하부 절연막(160) 및 상기 희생층(170)과 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 절연층(40)은 실리콘 질화물질로 이루어질 수 있고, 상기 하부 절연막(160)과 상기 희생층(170)은 실리콘 산화물질로 이루어질 수 있다.

도 5, 도 14, 및 도 15를 참조하면, 상기 제1 및 제2 콘택홀들(CH1, CH2)을 형성한 다음에, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 기판(110) 상에 박막(50)을 증착한다(단계 S160). 본 발명의 제2 실시예에 있어서, 상기 박막(50)은 상기 상부 절연막(140) 보다 높은 인장 응력을 갖는 재질로 이루어지며, 도전성 금속 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 박막(50)은 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.

이어, 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 박막(50)을 패터닝하여 상기 휨 방지막(150)과 상기 제1 및 제2 패드 전극들(182, 184)을 형성한다(단계 S170).

도 5 및 도 16을 참조하면, 상기 상부 절연막(140)과 상기 백 플레이트(130)를 패터닝하여 상기 진동 영역(VA)에 상기 음향홀들(132)을 형성한다(단계 S180).

도 2, 도 5, 및 도 17을 참조하면, 상기 음향홀들(132)을 형성한 다음에, 도 17에 도시된 바와 같이 상기 기판(110)을 패터닝하여 상기 진동 영역(VA)에 상기 캐비티(112)를 형성한다(단계 S190). 이때, 상기 캐비티(112)를 통해 상기 하부 절연막(160)이 일부분 노출된다.

이어, 상기 캐비티(112)와 상기 음향홀들(132)을 이용한 식각 공정을 통해 상기 진동 영역(VA)과 상기 지지 영역(SA)에서 상기 희생층(170)과 상기 하부 절연막(160)을 제거한다(단계 S210). 그 결과, 상기 캐비티(112)를 통해 상기 진동판(122)이 노출되며, 상기 에어갭(AG)이 형성된다. 이때, 상기 하부 절연막(160)에서 상기 앵커들(122) 사이에 위치하는 부분들도 함께 제거되어 음압이 이동하는 통로(SP; 도 4 참조)가 형성된다. 이로써, 도 2에 도시된 바와 같은 멤스 마이크로폰(101)이 완성된다.

본 발명의 제2 실시예에 있어서, 상기 희생층(170)과 상기 하부 절연막(160)을 제거하기 위한 식각 유체로는 불화수소 증기(HF vapor)가 이용될 수 있으며, 상기 챔버(142)는 상기 식각 유체가 상기 주변 영역(OA)으로 확산되는 것을 차단하는 역할을 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 멤스 마이크로폰 제조 방법은 상기 제1 및 제2 패드 전극들(182, 184)과 함께 상기 휨 방지막(150)을 형성할 수 있으므로, 설비 변경이나 별도의 추가 공정 없이 상기 휨 방지막(150)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 휨 방지막(150)을 이용하여 상기 백 플레이트(130)의 처짐을 방지할 수 있으므로, 상기 상부 절연막(140)의 두께를 종래 대비 얇게 형성할 수 있다. 그 결과, 공정 마진을 향상시킬 수 있으며 공정 시간을 단축시키고 제조 원가를 절감할 수 있다.

도 18은 본 발명의 제3 실시예에 따른 멤스 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

도 18을 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 멤스 마이크로폰(102)은 휨 방지막(190)을 제외하고는 도 1에 도시된 멤스 마이크로폰(101)과 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 이하, 상기 멤스 마이크로폰(101)의 구성에 대한 구체적인 설명에 있어서 도 1에 도시된 멤스 마이크로폰(101)과 동일한 구성에 대해서는 참조 부호를 병기하고 중복된 설명은 생략한다.

상기 멤스 마이크로폰(102)은 백 플레이트(130)의 처짐을 방지하기 위해 상기 휨 방지막(190)을 구비할 수 있다. 상기 휨 방지막(190)은 지지 영역(SA)에 위치하며, 챔버(142)를 따라 배치될 수 있다. 상기 휨 방지막(190)은 상기 상부 절연막(140) 보다 높은 인장 응력을 갖는 재질로 이루어져 상기 백 플레이트(130)와 상기 상부 절연막(140)의 처짐을 방지할 수 있다.

상기 휨 방지막(190)은 상기 상부 절연막(140)의 상부면 일부분과 상기 챔버(142)의 상부면을 커버할 수 있다. 특히, 상기 휨 방지막(190)은 상기 상부 절연막(140)의 상부면에서 상기 챔버(142)와 상기 백 플레이트(130) 사이에 위치하는 부분을 커버할 수 있으며, 이에 따라, 앵커들(122)의 상측에 위치할 수 있다. 즉, 상기 앵커들(122)은 그 종단면이 'U' 형상으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 상부 절연막(140) 또한 상기 앵커들(122)의 상측에 위치한 부분이 도 18에 도시된 것처럼 'U' 형상으로 굴곡지게 형성될 수 있다. 특히, 상기 상부 절연막(140)의 휨은 상기 상부 절연막(140)이 꺾이는 부위들, 예컨대, 상기 상부 절연막(140)과 상기 챔버(142)가 연결되는 부위와 상기 앵커들(122)의 형상에 따라 굴곡지게 형성된 부위를 중심으로 발생될 수 있다. 상기 휨 방지막(190)은 상기 상부 절연막(140)의 상부면에서 상기 챔버(142)와 연결되는 부위와 상기 앵커들(122)의 형상에 따라 굴곡진 부위를 모두 커버할 수 있으므로, 상기 상부 절연막(140)과 상기 백 플레이트(130)의 휨을 도 2에 도시된 휨 방지막(150) 보다 더욱 효율적으로 방지할 수 있다.

본 발의 제3 실시예에 있어서, 상기 휨 방지막(190)은 도전성 재질로 이루어질 수 있다. 더불어, 상기 휨 방지막(190)은 금속 재질로 이루어질 수 있으며, 일례로 알루미늄 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 휨 방지막(190)은 제1 및 제2 패드 전극들(182, 184)과 동일층에 배치될 수 있으며, 상기 제1 및 제2 패드 전극들(182, 184)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다. 더불어, 상기 휨 방지막(190)은 상기 멤스 마이크로폰(102)의 제조 과정에서 상기 제1 및 제2 패드 전극들(182, 184)과 함께 형성될 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

101, 102 : 멤스 마이크로폰 110 : 기판
112 : 캐비티 120 : 진동판
122 : 앵커 124 : 진동 패드
130 : 백 플레이트 132 : 음향홀
134 : 딤플홀 136 : 백 플레이트 패드
140 : 상부 절연막 142 : 챔버
144 : 딤플 150, 190 : 휨 방지막
160 : 하부 절연막 162 : 앵커홀
170 : 희생층 182, 184 : 패드 전극들

Claims

캐비티를 구비하는 기판;
상기 기판의 상측에 구비되고, 복수의 음향홀을 구비하는 백 플레이트;
상기 기판과 상기 백 플레이트 사이에서 상기 기판과 상기 백 플레이트로부터 이격되어 위치하고 상기 백 플레이트와의 사이에 에어갭이 형성되며 상기 캐비티를 덮도록 구비되고 음압을 감지하여 변위를 발생시키는 진동판;
상기 백 플레이트가 형성된 상기 기판 상에 구비되어 상기 백 플레이트를 커버하고 상기 진동판으로부터 이격되어 상기 진동판과의 사이에 에어갭을 형성하며 상기 백 플레이트를 홀드하여 상기 진동판으로부터 이격시키는 상부 절연막;
상기 진동판의 외측에 위치하고 하부면이 상기 기판의 상부면과 접하며 상기 상부 절연막과 일체로 구비될 수 있고 상기 상부 절연막을 지지하여 상기 상부 절연막을 상기 진동판으로부터 이격시키는 챔버; 및
상기 챔버의 상부면에 구비되고 금속 재질로 이루어지며 상기 백 플레이트의 휨 방지를 위한 휨 방지막을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
제1항에 있어서,
상기 휨 방지막은 상기 상부 절연막보다 높은 인장 응력(tensile stress)을 갖는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
제1항에 있어서,
상기 휨 방지막은 알루미늄 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
제1항에 있어서,
상기 휨 방지막은 상기 챔버와 상기 상부 절연막이 연결된 부분과 상기 챔버의 상부면을 커버하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
제4항에 있어서,
상기 휨 방지막은 상기 상부 절연막에서 상기 챔버와 상기 백 플레이트 사이에 위치하는 상부면을 커버하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
제1항에 있어서,
상기 챔버는 상기 진동판으로부터 이격되어 위치하며, 링 형상으로 구비되어 상기 진동판을 둘러싸는 것을 특징으로 하는 멤스 마이트로폰.
제6항에 있어서,
상기 휨 방지막은 상기 챔버를 따라 링 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
제1항에 있어서,
상기 진동판의 단부에 상기 진동판과 일체로 구비되고 하부면들이 상기 기판의 상부면과 접하게 구비되어 상기 진동판을 지지하는 앵커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
제8항에 있어서,
상기 앵커는 복수로 구비될 수 있으며,
상기 복수의 앵커는 상기 진동판의 둘레를 따라 서로 이격되어 위치하며 서로 인접한 두 개의 앵커들 사이에는 빈 공간이 형성되어 상기 음압이 이동하는 통로로 제공되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
제8항에 있어서,
상기 챔버는 상기 앵커들의 외측에 배치되며,
상기 앵커는 상기 휨 방지막의 아래에 배치된 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
제1항에 있어서,
상기 기판 상에서 상기 상부 절연막의 아래에 위치하고 상기 상부 절연막과 서로 다른 재질로 이루어지며 상기 챔버의 외측에 구비된 하부 절연막;
상기 하부 절연막 상에 위치하고 상기 진동판과 연결된 진동 패드;
상기 진공 패드가 형성된 상기 하부 절연막 상에 위치하고 상기 상부 절연막의 아래에 배치되며 상기 챔버의 외측에 위치하고 상기 상부 절연막과 서로 다른 재질로 이루어진 희생층;
상기 희생층 상에 위치하고 상기 백 플레이트와 연결된 백 플레이트 패드;
상기 휨 방지막과 동일층에 구비되며 상기 진동 패드의 상측에 위치하고 상기 진동 패드와 전기적으로 연결된 제1 패드 전극; 및
상기 휨 방지막과 동일층에 구비되며 상기 백 플레이트 패드의 상측에 위치하고 상기 백 플레이트 패드와 전기적으로 연결된 제2 패드 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
제1항에 있어서,
상기 진동판은 상기 백 플레이트와 대응하는 부위에 불순물이 도핑된 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
진동 영역과 상기 진동 영역을 둘러싼 지지 영역 및 상기 지지 영역을 둘러싼 주변 영역으로 구획되고 상기 진동 영역에 캐비티를 구비하는 기판;
상기 기판 상에서 상기 캐비티를 덮도록 구비되고 상기 진동 영역에 위치하며 상기 기판으로부터 이격되어 위치하고 음압을 감지하여 변위를 발생시키는 진동판;
상기 진동판의 상측에서 상기 진동 영역에 위치하고 상기 진동판과의 사이에 에어갭이 형성되며 복수의 음향홀을 구비하는 백 플레이트;
상기 백 플레이트가 형성된 상기 기판 상에 구비되고 상기 진동판과의 사이에 에어갭이 형성되며 상기 백 플레이트를 홀드하여 상기 진동판으로부터 이격시키는 상부 절연막;
상기 지지 영역에 구비되고 상기 진동판의 외측에 위치하며 상기 상부 절연막의 상부면으로부터 상기 기판 측으로 연장되어 상기 상부 절연막을 지지하는 챔버; 및
상기 지지 영역에 위치하며 상기 챔버의 상부면을 커버하고 상기 상부 절연막보다 높은 인장 응력을 갖는 재질로 이루어지며 상기 백 플레이트의 휨 방지를 위한 휨 방지막을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
제13항에 있어서,
상기 휨 방지막은 상기 챔버와 상기 상부 절연막이 연결된 부분과 상기 챔버의 상부면을 커버하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
제13항에 있어서,
상기 지지 영역에 배치되며 상기 진동판으로부터 상기 기판을 향해 연장되어 상기 진동판을 지지하는 앵커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
제13항에 있어서,
상기 주변 영역에 위치하고 상기 진동판과 연결되는 진동 패드;
상기 주변 영역에 위치하고 상기 백 플레이트와 연결되는 백 플레이트 패드;
상기 진동 패드의 상부에 구비되고 상기 진동 패드와 전기적으로 연결되는 제1 전극 패드; 및
상기 백 플레이트 패드의 상부에 구비되고 상기 백 플레이트 패드와 전기적으로 연결되는 제2 전극 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
제16항에 있어서,
상기 휨 방지막은 상기 제1 및 제2 전극 패드들과 동일층에 구비되고, 상기 제1 및 제2 전극 패드들과 동일한 도전성 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
진동 영역과 상기 진동 영역을 둘러싼 지지 영역 및 상기 지지 영역을 둘러싼 주변 영역으로 구획된 기판 상에 하부 절연막과 진동판을 순차적으로 형성하는 단계;
상기 진동판이 형성된 상기 하부 절연막 상에 희생층을 증착하는 단계;
상기 희생층 상에서 상기 진동 영역에 백 플레이트를 형성하는 단계;
상기 희생층과 상기 하부 절연막을 패터닝하여 챔버를 형성하기 위한 챔버홀을 상기 지지 영역에 형성하는 단계;
상기 챔버홀이 형성된 상기 희생층 상에 절연층을 증착한 후 패터닝하여 상기 백 플레이트를 홀드하는 상부 절연막과 상기 상부 절연막을 지지하는 상기 챔버를 형성하는 단계;
상기 상부 절연막과 상기 챔버가 형성된 상기 기판 상에 상기 절연층 보다 높은 인장 응력을 갖는 박막을 증착하는 단계;
상기 박막을 패터닝하여 상기 챔버의 상부면을 커버하는 휨 방지막을 상기 지지 영역에 형성하는 단계;
상기 백 플레이트와 상기 상부 절연막을 패터닝하여 상기 백 플레이트와 상기 상부 절연막을 관통하는 복수의 음향홀을 형성하는 단계;
상기 기판을 패터닝하여 상기 진동 영역에 캐비티를 형성하는 단계; 및
음압에 상기 진동판이 유동될 수 있도록 상기 캐비티와 상기 음향홀들을 이용한 식각 공정을 통해 상기 진동 영역과 상기 지지 영역에서 상기 희생층과 상기 하부 절연막을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
제18항에 있어서,
상기 휨 방지막은 상기 챔버와 상기 상부 절연막이 연결되는 부분과 상기 챔버 상부면을 커버하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
제18항에 있어서,
상기 하부 절연막과 상기 진동판을 순차적으로 형성하는 단계는,
상기 하부 절연막 상에 제1 실리콘층을 증착하는 단계; 및
상기 제1 실리콘층을 패터닝하여 상기 진동 영역에 상기 진동판을 형성하고 상기 주변 영역에 상기 진동판과 연결된 진동 패드를 형성하는 단계를 포함하고,
상기 백 플레이트를 형성하는 단계는,
상기 희생층 상에 제2 실리콘층을 증착하는 단계; 및
상기 제2 실리콘층을 패터닝하여 상기 진동 영역에 상기 백 플레이트를 형성하고 상기 주변 영역에 상기 백 플레이트와 연결된 백 플레이트 패드를 형성하는 단계를 포함하며,
상기 휨 방지막을 형성하는 단계는, 상기 박막을 패터닝하여 상기 지지 영역에 상기 휨 방지막을 형성하고 상기 진동 패드 상부에 상기 제1 전극 패드를 형성하며 상기 백 플레이트 패드 상부에 제2 전극 패드를 형성하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
제20항에 있어서,
상기 하부 절연막과 상기 진동판을 순차적으로 형성하는 단계는 상기 제1 실리콘층을 증착하는 단계 이전에, 상기 하부 절연막을 패터닝하여 앵커를 형성하기 위한 앵커홀을 상기 지지 영역에 형성하는 단계를 더 포함하고,
상기 진동판과 상기 진동 패드를 형성하는 단계는 상기 제1 실리콘층을 패터닝하여 상기 지지 영역에 상기 진동판을 지지하는 상기 앵커를 형성하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
제18항에 있어서,
상기 절연층은 상기 하부 절연층 및 상기 희생층과 서로 다른 재질로 이루어져 상기 하부 절연층 및 상기 희생층과 서로 다른 식각 유체에 반응하고,
상기 챔버홀을 형성하는 단계에서, 상기 챔버홀은 상기 진동판으로부터 이격되어 상기 진동 영역의 둘레를 따라 형성되며,
상기 진동 영역과 상기 지지 영역에서 상기 하부 절연막과 상기 희생층을 제거하는 단계에서, 상기 챔버는 상기 하부 절연막과 상기 희생층을 패터닝하기 위한 식각 유체의 상기 주변 영역으로의 확산을 차단하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.