KR20200027234A - Micorphone, fabricating method for microphone, and control method for microphone - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a microphone, a fabricating method of a microphone, and a control method of a microphone. The purpose of the present invention is to quickly and easily eliminate contamination even if the inside of a MEMS microphone is contaminated by moisture or a foreign matter. To this end, according to the present invention, the microphone comprises: a substrate on which an acoustic inlet is formed; a vibration membrane formed at a position corresponding to the acoustic inlet of the substrate; a fixed membrane spaced apart from the vibrating membrane; and a heating unit heating the vibrating membrane.

Description

마이크로폰, 마이크로폰의 제조 방법, 및 마이크로폰의 제어 방법{MICORPHONE, FABRICATING METHOD FOR MICROPHONE, AND CONTROL METHOD FOR MICROPHONE}A microphone, a method of manufacturing the microphone, and a control method of the microphone {MICORPHONE, FABRICATING METHOD FOR MICROPHONE, AND CONTROL METHOD FOR MICROPHONE}

본 발명은 마이크로폰에 관한 것으로, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 마이크로폰 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microphone, and relates to a MEMS (Micro Electro Mechanical System) microphone and its manufacturing method.

일반적으로 마이크로폰은 음성을 전기적인 신호로 변환하는 장치로, 이동 통신기기와 카메라, 이어폰 등 다양한 기기에 적용될 수 있다. 마이크로폰은 최근 들어 점점 소형화를 이루며, 이에 따라, MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 이용한 MEMS 마이크로폰이 개발되고 있다. MEMS 마이크로폰은 반도체 공정을 이용하여 제조되며, 종래의 일렉트릿 콘덴서 마이크로폰(ECM, Electret Condenser Microphone)에 비해 습기와 열에 대한 내성이 강하고, 소형화 및 신호처리 회로와의 집적화가 가능한다.In general, a microphone is a device that converts voice into electrical signals, and can be applied to various devices such as mobile communication devices, cameras, and earphones. Microphones have been increasingly miniaturized in recent years, and accordingly, MEMS microphones using Micro Electro Mechanical System (MEMS) technology have been developed. MEMS microphones are manufactured using a semiconductor process, and are more resistant to moisture and heat than conventional electret condenser microphones (ECMs), and are capable of miniaturization and integration with signal processing circuits.

일 측면에 따르면, MEMS 마이크로폰의 내부가 수분이나 이물질 등에 의해 오염되더라도 빠르게 간단하게 오염을 해소할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.According to one aspect, even if the inside of the MEMS microphone is contaminated by moisture or foreign matter, the purpose is to quickly and easily eliminate the contamination.

상술한 목적의 본 발명에 따른 마이크로폰은, 음향 유입구가 형성되는 기판과; 상기 기판의 상기 음향 유입구에 대응하는 위치에 형성되는 진동막과; 상기 진동막으로부터 이격되어 배치되는 고정막과; 상기 진동막을 가열하도록 마련되는 가열부를 포함한다.The microphone according to the present invention for the above-described object, a substrate on which an acoustic inlet is formed; A vibration film formed at a position corresponding to the acoustic inlet of the substrate; A fixed membrane spaced apart from the vibrating membrane; And a heating unit provided to heat the vibrating membrane.

상술한 마이크로폰에서, 상기 가열부는 히터 전극층이다.In the above-described microphone, the heating part is a heater electrode layer.

상술한 마이크로폰에서, 상기 가열부는 상기 진동막의 적어도 한쪽 표면에 형성된다.In the above-described microphone, the heating portion is formed on at least one surface of the vibration membrane.

상술한 마이크로폰에서, 상기 가열부는 상기 기판과 상기 진동막 사이에서 상기 진동막에 밀착되도록 형성된다.In the above-described microphone, the heating part is formed to be in close contact with the vibration film between the substrate and the vibration film.

상술한 마이크로폰에서, 상기 가열부는, 상기 가열부의 일단이 연장되어 형성되는 전극 패드를 더 포함한다.In the aforementioned microphone, the heating unit further includes an electrode pad formed by extending one end of the heating unit.

상술한 마이크로폰에서, 상기 가열부는 금속 도금 방식으로 제조된다.In the above-described microphone, the heating part is manufactured by a metal plating method.

상술한 목적의 본 발명에 따른 마이크로폰의 제조 방법은, 기판의 상부에 가열부를 형성하는 단계와; 상기 가열부의 상부에 진동막을 형성하는 단계와; 상기 진동막을 덥도록 희생층을 형성하는 단계와; 상기 희생층의 상부에 고정막을 형성하는 단계와; 상기 기판의 일부를 제거하여 음향 유입구를 형성하는 단계와; 상기 희생층의 일부를 제거하여 공기층을 형성하는 단계를 포함한다.A method of manufacturing a microphone according to the present invention for the above-described object comprises the steps of forming a heating part on the upper portion of the substrate; Forming a vibration film on the heating part; Forming a sacrificial layer to heat the vibration membrane; Forming a fixed film on the sacrificial layer; Removing a portion of the substrate to form an acoustic inlet; And removing a portion of the sacrificial layer to form an air layer.

상술한 마이크로폰의 제조 방법은, 상기 고정막에 복수의 관통 홀을 형성하는 단계를 더 포함한다.The above-described method for manufacturing a microphone further includes forming a plurality of through holes in the fixing film.

상술한 마이크로폰의 제조 방법은, 상기 희생층의 일부를 제거하여 상기 진동막의 전극 패드를 노출시키는 단계를 더 포함한다.The above-described method for manufacturing a microphone further includes exposing a portion of the sacrificial layer to expose the electrode pad of the vibrating membrane.

상술한 마이크로폰의 제조 방법에서, 상기 가열부는 히터 전극층이다.In the above-described method of manufacturing a microphone, the heating part is a heater electrode layer.

상술한 마이크로폰의 제조 방법에서, 상기 가열부는 상기 진동막의 적어도 한쪽 표면에 형성된다.In the above-described method for manufacturing a microphone, the heating portion is formed on at least one surface of the vibration membrane.

상술한 마이크로폰의 제조 방법에서, 상기 가열부는 상기 기판과 상기 진동막 사이에서 상기 진동막에 밀착되도록 형성된다.In the above-described method for manufacturing a microphone, the heating unit is formed to be in close contact with the vibration film between the substrate and the vibration film.

상술한 마이크로폰의 제조 방법에서, 상기 가열부는, 상기 가열부의 일단이 연장되어 형성되는 전극 패드를 더 포함한다.In the above-described method for manufacturing a microphone, the heating unit further includes an electrode pad formed by extending one end of the heating unit.

상술한 마이크로폰의 제조 방법에서, 상기 가열부는 금속 도금 방식으로 제조된다.In the above-described method for manufacturing a microphone, the heating part is manufactured by a metal plating method.

상술한 목적의 본 발명에 따른 마이크로폰의 제어 방법은, 음향 유입구가 형성되는 기판과, 상기 기판의 상기 음향 유입구에 대응하는 위치에 형성되는 진동막과, 상기 진동막으로부터 이격되어 배치되는 고정막과, 상기 진동막을 가열하도록 마련되는 가열부를 포함하는 마이크로폰의 제어 방법에 있어서, 상기 음향 유입구를 통해 레퍼런스 신호를 입력하는 단계와; 상기 레퍼런스 신호와 상기 레퍼런스 신호에 대응하는 출력 신호의 차이가 미리 설정된 기준 값보다 크면 가열부를 가열하는 단계를 포함한다.The control method of the microphone according to the present invention for the above-described object includes a substrate on which an acoustic inlet is formed, a vibration membrane formed at a position corresponding to the acoustic inlet of the substrate, and a fixed membrane spaced apart from the vibration membrane. A control method of a microphone including a heating unit provided to heat the vibration membrane, the method comprising: inputting a reference signal through the acoustic inlet; And heating the heating unit when the difference between the reference signal and the output signal corresponding to the reference signal is greater than a preset reference value.

상술한 마이크로폰의 제어 방법에서, 상기 가열부의 가열은, 상기 가열부에 미리 설정된 레벨의 전압을 미리 설정된 시간 동안 인가하는 것이다.In the above-described method of controlling the microphone, heating of the heating unit is to apply a voltage of a predetermined level to the heating unit for a predetermined time.

상술한 목적의 본 발명에 따른 또 다른 마이크로폰은, 음향 유입구가 형성되는 기판과; 상기 기판의 상기 음향 유입구에 대응하는 위치에 형성되는 진동막과; 상기 진동막으로부터 이격되어 배치되는 고정막과; 상기 기판과 상기 진동막 사이에서 상기 진동막에 밀착되도록 형성되어 상기 진동막을 가열하도록 마련되는 히터 전극층을 포함한다.Another microphone according to the present invention for the above object, the substrate is formed with an acoustic inlet; A vibration film formed at a position corresponding to the acoustic inlet of the substrate; A fixed membrane spaced apart from the vibrating membrane; And a heater electrode layer formed between the substrate and the vibration film to be in close contact with the vibration film and provided to heat the vibration film.

상술한 마이크로폰에서, 상기 히터 전극층은, 상기 히터 전극층의 일단이 연장되어 형성되는 전극 패드를 더 포함한다.In the above-described microphone, the heater electrode layer further includes an electrode pad formed by extending one end of the heater electrode layer.

상술한 마이크로폰에서, 상기 가열부는 금속 도금 방식으로 제조된다.In the above-described microphone, the heating part is manufactured by a metal plating method.

일 측면에 따르면, MEMS 마이크로폰의 내부가 수분이나 이물질 등에 의해 오염되더라도 빠르게 간단하게 오염을 해소할 수 있다.According to one aspect, even if the inside of the MEMS microphone is contaminated with moisture or foreign matter, it is possible to quickly and easily eliminate the contamination.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 평면도이다.
도 2는 도 1의 마이크로폰을 A-A' 선을 따라 절단한 단면을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 히터 전극층의 구조를 나타낸 도면이다.
도 4a 내지 도 4k는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 제조 공정을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 히터 전극층을 이용한 오염 제거를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 제어 방법을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 레퍼런스 신호와 출력 신호를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 마이크로폰의 또 다른 오염 문제 해결을 나타낸 도면이다.1 is a plan view of a microphone according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the microphone of FIG. 1 taken along line AA '.
3 is a view showing the structure of a heater electrode layer of a microphone according to an embodiment of the present invention.
4A to 4K are views showing a manufacturing process of a microphone according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing contamination removal using a heater electrode layer of a microphone according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a method of controlling a microphone according to an embodiment of the present invention.
7 is a view showing a reference signal and an output signal of a microphone according to an embodiment of the present invention.
8 is a view showing another problem of contamination of the microphone according to the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예를 설명한다. 다만, 이하의 상세한 설명과 관련 도면은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 실시 예들 중에서 바람직한 하나의 실시 예에 관한 것이다. 따라서 본 발명이 이하의 상세한 설명과 관련 도면에만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the following detailed description and related drawings relate to one preferred embodiment among various embodiments for effectively describing the features of the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the following detailed description and related drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 평면도이다. 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰(100)은 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 기술을 기반으로 이루어진다.1 is a plan view of a microphone according to an embodiment of the present invention. The microphone 100 according to an embodiment of the present invention is made on the basis of MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰(100)은, 진동막(20)과 고정막(30)이 일정 간격 이격된 상태로 형성된다. 고정막(30)은 관통 홀(도 2의 242 참조)을 포함한다. 마이크로폰(100)은 입력되는 음향의 음압에 따라 진동막(20)이 진동하여 변위가 발생하고 이 변위에 의해 진동막(20)과 고정막(30) 사이의 정전 용량 값이 변화한다. 이 정전 용량 값의 변화를 통해 음향 신호를 전기 신호로 변환할 수 있다. 진동막(20)의 변위는 진동막(20)과 고정막(30) 사이 거리의 변화를 의미한다. 본 발명의 실시 예에 따른 진동막(20)은 원형으로 이루어지는 것을 예로 들어 설명하였지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 그 형상은 변경하여 적용 가능하다.As shown in FIG. 1, in the microphone 100 according to an exemplary embodiment of the present invention, the vibrating membrane 20 and the fixing membrane 30 are formed at a predetermined interval. The fixed membrane 30 includes a through hole (see 242 in FIG. 2). The microphone 100 vibrates according to the sound pressure of the input sound, thereby causing displacement, and the displacement changes the capacitance value between the vibrating membrane 20 and the fixed membrane 30. The acoustic signal can be converted into an electrical signal by changing the capacitance value. The displacement of the vibrating membrane 20 means a change in the distance between the vibrating membrane 20 and the fixed membrane 30. Although the vibration membrane 20 according to the embodiment of the present invention has been described as an example of a circular shape, the present invention is not limited thereto, and its shape can be changed and applied as necessary.

진동막(20)은 전도성을 가지는 물질로 이루어져서, 입력되는 음향의 음압에 따라 진동한다. 진동막 전극 패드(21)는 진동막(20)으로부터 연장 형성되어 외부의 신호 처리 회로(60)와 전기적으로 연결된다. 진동막(20)의 변위에 의해 발생하는 정전 용량 값의 변화가 진동막 전극 패드(21)를 통해 외부의 신호 처리 회로(60)로 전달되어 음향 신호가 전기 신호로 변환된다.The vibration membrane 20 is made of a conductive material, and vibrates according to the sound pressure of the input sound. The diaphragm electrode pad 21 is formed to extend from the diaphragm 20 and is electrically connected to an external signal processing circuit 60. The change in the capacitance value generated by the displacement of the diaphragm 20 is transmitted to the external signal processing circuit 60 through the diaphragm electrode pad 21 to convert the acoustic signal into an electrical signal.

도 2는 도 1의 마이크로폰을 A-A' 선을 따라 절단한 단면을 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of the microphone of FIG. 1 taken along line A-A '.

도 2에 나타낸 바와 같이, 고정막(30)은 진동막(20)의 상부에 배치된다. 고정막(30)은 진동막(20)의 상부면 가장자리를 따라 형성되는 희생층(50)에 의해 고정된다. 희생층(50)의 중심부는 비어 있으며, 이 빈 공간이 공기층(252)을 형성한다. 또한, 고정막(30)은 전도성을 가지는 물질로 이루어지며, 복수개의 관통 홀(242)이 형성된다. 고정막(30)은 폴리 실리콘으로 이루어진 고정막 전극층(240)을 포함하는 단일층으로 형성될 수 있다. 이와 같은 고정막(30)은 일측에서 진동막 전극 패드(21)를 통해 신호 처리 회로(60)와 전기적으로 연결된다.2, the fixed membrane 30 is disposed on the upper portion of the vibrating membrane 20. The fixed film 30 is fixed by the sacrificial layer 50 formed along the edge of the upper surface of the vibrating film 20. The center of the sacrificial layer 50 is empty, and this empty space forms the air layer 252. In addition, the fixed film 30 is made of a material having conductivity, and a plurality of through holes 242 are formed. The fixed layer 30 may be formed of a single layer including a fixed layer electrode layer 240 made of polysilicon. The fixed membrane 30 is electrically connected to the signal processing circuit 60 through the vibrating membrane electrode pad 21 on one side.

외부로부터 음향이 가해지면(입력되면) 입력된 음향의 음압에 따라 도 2의 진동막(20)이 진동하여 진동막(20)에 변위가 발생한다. 이와 같은 진동막(20) 변위에 의해 진동막(20)과 고정막(30) 사이의 거리가 변화하고, 그 거리의 변화에 따라 진동막(20)과 고정막(30) 사이의 정전 용량 값도 함께 변화한다. 이 정전 용량 값의 변화를 전기 신호로 변환함으로써 음향 신호가 생성된다.When sound is applied from the outside (input), the vibration membrane 20 of FIG. 2 vibrates according to the sound pressure of the input sound, thereby causing displacement in the vibration membrane 20. Due to the displacement of the vibrating membrane 20, the distance between the vibrating membrane 20 and the fixed membrane 30 changes, and the capacitance value between the vibrating membrane 20 and the fixed membrane 30 changes according to the change in the distance. Also changes together. An acoustic signal is generated by converting this change in capacitance value into an electrical signal.

기판(210)과 진동막(20)의 사이 즉, 진동막(20)의 하부에는 가열부인 히터 전극층(260)이 형성된다. 히터 전극층(260)은 진동막(20)의 표면에 형성되는 이물질(예를 들면 수분 등)을 가열을 통해 제거하도록 마련된다(도 5의 설명 참조). 또한 히터 전극층(260)은 진동막(20)이 고정막(30)이 협착으로 인해 정상적인 동작이 불가할 때 가열을 통해 진동막(20)의 협착 상태를 해소하도록 마련된다(도 8의 설명 참조). 도 2에서, 참조 부호 262는 히터 전극층(260)의 일단이 연장되어 형성되는 히터 전극 패드(262)이다. 히터 전극 패드(262)를 통해 히터 전극층(260)에 전압이 인가됨으로써 히터 전극층(260)이 가열되고 발열이 이루어진다.Between the substrate 210 and the vibrating film 20, that is, the heater electrode layer 260, which is a heating part, is formed under the vibrating film 20. The heater electrode layer 260 is provided to remove foreign substances (eg, moisture, etc.) formed on the surface of the vibrating membrane 20 through heating (see description of FIG. 5). In addition, the heater electrode layer 260 is provided so that the vibrating membrane 20 can resolve the constricting state of the vibrating membrane 20 through heating when the fixed membrane 30 cannot perform normal operation due to the constriction (see description of FIG. 8). ). In FIG. 2, reference numeral 262 is a heater electrode pad 262 formed by extending one end of the heater electrode layer 260. By applying a voltage to the heater electrode layer 260 through the heater electrode pad 262, the heater electrode layer 260 is heated and heat is generated.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 히터 전극층의 구조를 나타낸 도면이다.3 is a view showing the structure of a heater electrode layer of a microphone according to an embodiment of the present invention.

도 3A는 진동막 전극층(220)과 진동막(20), 히터 전극층(260)이 결합된 상태를 나타낸 도면이고, 도 3B는 진동막 전극층(220)과 진동막(20), 히터 전극층(260)의 적층 구조를 나타낸 도면이다. 도 3A에서, 히터 전극층(260)은 진동막(20)에 가려져 보이지 않지만, 히터 전극층(260)의 일단이 연장되어 형성되는 히터 전극 패드(262)가 진동막(20)의 외부로 돌출되어 있음을 알 수 있다.3A is a view showing a state in which the vibration membrane electrode layer 220, the vibration membrane 20, and the heater electrode layer 260 are combined, and FIG. 3B shows the vibration membrane electrode layer 220, the vibration membrane 20, and the heater electrode layer 260. ). In FIG. 3A, the heater electrode layer 260 is not hidden by the vibrating membrane 20, but the heater electrode pad 262 formed by extending one end of the heater electrode layer 260 protrudes out of the vibrating membrane 20. Can be seen.

도 3C는 진동막(20)에 결합된 히터 전극층(260)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 3C에 나타낸 바와 같이, 히터 전극층(260)은 진동막(10)의 하면에 소정의 패턴으로 형성된다. 히터 전극층(260)이 형성하는 패턴은, 직경이 다른 복수의 원형의 띠가 일정 간격으로 배치되는 원형 패턴과, 상기 복수의 원형의 띠를 상호 연결하면서 원형 패턴의 중점을 지나도록 교차되는 직선 패턴이 교대로 배치되어 이루어진다. 본 발명의 실시 예에 따른 히터 전극층(260)의 패턴은 원형 패턴과 이를 연결하는 직선 패턴으로 이루어지는 것을 예로 들어 설명하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라 패턴의 형상은 변경하여 적용 가능하다.3C is a view showing the structure of the heater electrode layer 260 coupled to the vibration membrane 20. 3C, the heater electrode layer 260 is formed in a predetermined pattern on the lower surface of the vibration membrane 10. The pattern formed by the heater electrode layer 260 includes a circular pattern in which a plurality of circular bands having different diameters are arranged at regular intervals, and a straight line pattern intersecting to cross the center of the circular pattern while interconnecting the plurality of circular bands. It is arranged alternately. The pattern of the heater electrode layer 260 according to an embodiment of the present invention has been described as an example consisting of a circular pattern and a straight line pattern connecting them, but it is not limited thereto, and the shape of the pattern may be changed and applied as necessary.

도 4a 내지 도 4k는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 제조 공정을 나타낸 도면이다.4A to 4K are views showing a manufacturing process of a microphone according to an embodiment of the present invention.

도 4a에 나타낸 바와 같이, 실리콘 재질의 기판(210)의 상부 표면에 절연층(402)을 형성한다. 절연층(402)에는 복수의 음향 홀이 형성될 수 있다.4A, an insulating layer 402 is formed on the upper surface of the silicon substrate 210. A plurality of acoustic holes may be formed in the insulating layer 402.

도 4b에 나타낸 바와 같이, 절연층(402)의 틈새에 금속 시드 층(408)을 형성한다. 이 금속 시드 층(408)은 히터 전극층(260)을 형성하기 위한 기초 공정이다.4B, a metal seed layer 408 is formed in the gap between the insulating layers 402. This metal seed layer 408 is a basic process for forming the heater electrode layer 260.

도 4c에 나타낸 바와 같이, 금속 시드 층(408)을 전기 도금을 통해 목적하는 두께의 금속 층으로 성장시켜서 히터 전극층(260)을 형성한다. 히터 전극층(260)의 양단에는 히터 전극층(260)에 전압을 인가하기 위한 히터 전극 패드(262)가 형성된다.As shown in FIG. 4C, the heater layer 260 is formed by growing the metal seed layer 408 to a metal layer having a desired thickness through electroplating. Heater electrode pads 262 are formed at both ends of the heater electrode layer 260 to apply a voltage to the heater electrode layer 260.

도 4d에 나타낸 바와 같이, 완성된 히터 전극층(260)의 상부 표면에 실리콘 나이트라이드(SiN)의 증착을 통해 진동막(20)을 형성한다.As shown in FIG. 4D, the vibration film 20 is formed through the deposition of silicon nitride (SiN) on the upper surface of the completed heater electrode layer 260.

도 4e에 나타낸 바와 같이, 진동막(20)의 상부 표면에는 전도성 재질의 멤브레인 전극 형태의 진동막 전극층(220)을 형성한다.As shown in FIG. 4E, a vibration membrane electrode layer 220 in the form of a membrane electrode of a conductive material is formed on the upper surface of the vibration membrane 20.

도 4f에 나타낸 바와 같이, 산화물(Oxide) 재질의 희생층(50)을 형성한다. 이 희생층(50)은 후속 공정인 고정막 전극층(240)과 고정막(30) 등을 형성하기 위한 기초가 된다. 향후 고정막 전극층(240)과 고정막(30)이 완성되면 희생층(50)의 일부를 제거하여 공기층(도 4k의 252)을 형성한다. 희생층(50)은 이산화규소(Silica, SiO2)로 이루어질 수 있다.4F, a sacrificial layer 50 made of an oxide material is formed. The sacrificial layer 50 is a base for forming a fixed film electrode layer 240 and a fixed film 30, which are subsequent processes. In the future, when the fixed layer electrode layer 240 and the fixed layer 30 are completed, a portion of the sacrificial layer 50 is removed to form an air layer (252 in FIG. 4K). The sacrificial layer 50 may be made of silicon dioxide (Silica, SiO2).

도 4g에 나타낸 바와 같이, 희생층(50)의 상부 표면에 고정막 전극층(240)을 형성한다. 앞서 도 도 4e에서 설명한 진동막 전극층(220)과 도 4g에 나타낸 고정막 전극층(240)이 외부의 신호 처리 회로(60)에 전기적으로 연결된다.4G, a fixed layer electrode layer 240 is formed on the top surface of the sacrificial layer 50. The vibration membrane electrode layer 220 previously described in FIG. 4E and the fixed membrane electrode layer 240 illustrated in FIG. 4G are electrically connected to an external signal processing circuit 60.

도 4h에 나타낸 바와 같이, 고정막 전극층(240)의 상부에 고정막(30)을 형성한다.As illustrated in FIG. 4H, a fixed film 30 is formed on the fixed film electrode layer 240.

도 4i에 나타낸 바와 같이, 형성된 고정막(30)에 복수의 관통 홀(412)을 형성한다.4I, a plurality of through holes 412 are formed in the fixed film 30 formed.

도 4j에 나타낸 바와 같이, 실리콘 재질의 기판(210)에 음향 유입구(414)를 형성하기 위한 식각(etching)을 실시한다. 이 음향 유입구(414)에 외부로부터 음향이 입력됨으로써 음향 유입구(414)의 상부에 위치한 진동막(20)이 진동하게 된다.As shown in FIG. 4J, etching is performed to form the acoustic inlet 414 on the substrate 210 made of silicon. The sound is input from the outside to the sound inlet 414, so that the vibration membrane 20 located above the sound inlet 414 vibrates.

도 4k에 나타낸 바와 같이, 음향 유입구(414)를 통해 희생층(50)의 일부를 제거함으로써 진동막(20)과 고정막(30) 사이에 공기층(252)이 형성되도록 한다.As illustrated in FIG. 4K, the air layer 252 is formed between the vibration membrane 20 and the fixed membrane 30 by removing a portion of the sacrificial layer 50 through the acoustic inlet 414.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 히터 전극층을 이용한 오염 제거를 나타낸 도면이다.5 is a view showing contamination removal using a heater electrode layer of a microphone according to an embodiment of the present invention.

도 5A는 진동막(20)과 진동막 전극층(220), 히터 전극층(260)의 표면이 수분 또는 이물질 등으로 오염된 상태를 나타낸 도면이다. 이와 같은 오염은 진동막(20)이 외부로부터 입력되는 음향의 음압에 따라 정상적으로 진동하는 것을 방해하는 원인이 된다.5A is a view showing a state in which the surfaces of the vibrating membrane 20, the vibrating membrane electrode layer 220, and the heater electrode layer 260 are contaminated with moisture or a foreign material. Such contamination causes the vibration membrane 20 to interfere normally with the sound pressure of the sound input from the outside.

본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰(100)에서는, 도 5A에 나타낸 것과 같은 진동막(20)과 진동막 전극층(220), 히터 전극층(260)의 표면이 오염되면, 전원(552)을 통해 히터 전극층(260)에 일정 레벨의 전압을 일정 시간 동안 인가함으로써 히터 전극층(260)을 가열한다. 이 가열로 인해 진동막(20)과 진동막 전극층(220), 히터 전극층(260)의 표면에 부착되어 있는 수분이나 이물질 등이 제거될 수 있다. 수분에 의한 오염은 가열을 통해 수분을 증발시켜서 제거할 수 있다. 이물질에 의한 오염은 가열로 인해 이물질을 건조시켜서 진동막(20)의 진동 등에 의해 진동막(20)과 진동막 전극층(220), 히터 전극층(260)의 표면으로부터 쉽게 떨어지도록 한다.In the microphone 100 according to the embodiment of the present invention, when the surfaces of the vibration membrane 20, the vibration membrane electrode layer 220, and the heater electrode layer 260 as shown in FIG. 5A are contaminated, the heater is supplied through the power supply 552. The heater electrode layer 260 is heated by applying a voltage of a certain level to the electrode layer 260 for a predetermined time. Due to this heating, moisture or foreign substances attached to the surfaces of the vibration membrane 20, the vibration membrane electrode layer 220, and the heater electrode layer 260 may be removed. Pollution by moisture can be removed by evaporating the moisture through heating. Contamination caused by foreign substances causes the foreign substances to dry due to heating, so that they are easily separated from the surfaces of the vibration membrane 20, the vibration membrane electrode layer 220, and the heater electrode layer 260 by vibration of the vibration membrane 20 or the like.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 제어 방법을 나타낸 도면이다. 도 6에 나타낸 마이크로폰(100)의 제어 방법은 마이크로폰(100)의 오염을 검출하여 히터 전극층(260)을 이용한 오염 제거를 실시하는 과정을 나타낸 것이다.6 is a view showing a method of controlling a microphone according to an embodiment of the present invention. The control method of the microphone 100 shown in FIG. 6 shows a process of detecting contamination of the microphone 100 and performing contamination removal using the heater electrode layer 260.

마이크로폰(100)의 오염 검출을 위해 먼저 마이크로폰(100)에 레퍼런스 신호(음향)를 입력한다(602). 레퍼런스 신호는 진동막(20)에 미리 정해진 음압을 가할 수 있도록 설정된 음향 신호이다. 따라서 마이크로폰(100)이 오염되지 않은 정상적인 상태라면 레퍼런스 신호의 입력에 대해 예측 가능한 출력 신호를 발생시키게 된다. 반대로 마이크로폰(100)이 오염된 상태라면 레퍼런스 신호의 입력에 대해 예측한 범위를 벗어나는 출력 신호를 발생시키게 된다.In order to detect contamination of the microphone 100, a reference signal (sound) is first input to the microphone 100 (602). The reference signal is an acoustic signal set to apply a predetermined sound pressure to the vibrating membrane 20. Therefore, if the microphone 100 is in a normal state that is not polluted, a predictable output signal is generated for the input of the reference signal. Conversely, if the microphone 100 is in a contaminated state, an output signal outside the predicted range for the input of the reference signal is generated.

마이크로폰(100)에 레퍼런스 신호를 입력한 후 발생하는 출력 신호를 외부의 신호 처리 회로(60)를 통해 수신한다(604).An output signal generated after inputting a reference signal to the microphone 100 is received through an external signal processing circuit 60 (604).

만약 레퍼런스 신호와 출력 신호의 차이가 미리 정해진 기준 값보다 작으면(606의 '예'), 마이크로폰(100)이 오염되지 않은 정상 상태인 것으로 판단하고 오염 제거를 종료한다. 즉, 레퍼런스 신호의 입력에 대한 출력 신호가 예측한 범위를 벗어나지 않거나 또는 허용 가능한 수준으로 벗어나는 경우에는 마이크로폰(100)이 정상 상태인 것으로 판단한다.If the difference between the reference signal and the output signal is smaller than a predetermined reference value (YES in 606), the microphone 100 is determined to be in a normal state without contamination, and the decontamination is terminated. That is, when the output signal for the input of the reference signal does not deviate from the predicted range or deviates to an acceptable level, it is determined that the microphone 100 is in a normal state.

반대로, 만약 레퍼런스 신호와 출력 신호의 차이가 미리 정해진 기준 값보다 크거나 같으면(606의 '아니오') 마이크로폰(100)이 오염된 상태인 것으로 판단한다. 즉, 레퍼런스 신호의 입력에 대한 출력 신호가 예측한 범위를 일정 수준 이상으로 벗어나는 경우에는 마이크로폰(100)이 오염된 것으로 판단한다. 이 경우 마이크로폰(100)의 오염을 제거하기 위해 앞서 도 5의 설명에서 언급한 것처럼, 전원(552)을 통해 히터 전극층(260)에 일정 레벨의 전압을 일정 시간 동안 인가함으로써 히터 전극층(260)을 가열하고, 이 가열을 통해 진동막(20)과 진동막 전극층(220), 히터 전극층(260)의 표면에 부착되어 있는 수분이나 이물질 등이 제거되도록 한다.Conversely, if the difference between the reference signal and the output signal is greater than or equal to a predetermined reference value (No at 606), it is determined that the microphone 100 is in a contaminated state. That is, when the output signal for the input of the reference signal deviates from a predetermined level or more, it is determined that the microphone 100 is contaminated. In this case, in order to remove the contamination of the microphone 100, the heater electrode layer 260 is applied by applying a voltage of a certain level to the heater electrode layer 260 through the power source 552 for a certain period of time as mentioned in the description of FIG. 5. Heating, the moisture and foreign matter attached to the surfaces of the vibration membrane 20, the vibration membrane electrode layer 220, and the heater electrode layer 260 are removed.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰의 레퍼런스 신호와 출력 신호를 나타낸 도면이다.7 is a view showing a reference signal and an output signal of a microphone according to an embodiment of the present invention.

도 7에 나타낸 것처럼, 정상 상태의 마이크로폰(100)에서는 레퍼런스 신호(좌측 파형)의 입력에 대해 정상적인 출력 신호(가운데 파형)가 발생한다. 반대로 오염 상태의 마이크로폰(100)에서는 진동막(20)과 진동막 전극층(220) 등의 오염으로 인해 진동막(20)이 정상적으로 진동하지 못하기 때문에 정상적인 출력 신호(가운데 파형)에 비해 훨씬 낮은 출력 신호(우측 파형)가 발생한다.As shown in FIG. 7, in the microphone 100 in a normal state, a normal output signal (center waveform) is generated for the input of the reference signal (left waveform). Conversely, in the microphone 100 in a contaminated state, the vibration membrane 20 does not normally vibrate due to contamination of the vibration membrane 20 and the vibration membrane electrode layer 220, so that the output is much lower than the normal output signal (center waveform). A signal (right waveform) is generated.

따라서 레퍼런스 신호(좌측 파형)의 입력에 대해 비정상적인 출력 신호(우측 파형)이 발생하면 마이크로폰(100)이 오염된 것으로 판단하고, 본 발명의 실시 예에 따른 히터 전극층(260)의 가열을 통해 오염을 제거한다.Therefore, when an abnormal output signal (right waveform) occurs for the input of the reference signal (left waveform), it is determined that the microphone 100 is contaminated, and contamination is caused by heating the heater electrode layer 260 according to an embodiment of the present invention. Remove it.

도 8은 본 발명에 따른 마이크로폰의 또 다른 오염 문제 해결을 나타낸 도면이다.8 is a view showing another problem of contamination of the microphone according to the present invention.

도 8A는 오염으로 인해 진동막(20)이 고정막(30)에 부착된 상태를 나타낸 도면이다. 진동막(20)은 정상적인 경우 고정막(30)에 대향하는 방향으로 진동해야 하는데, 도 8A에 나타낸 것처럼 진동막(20)이 고정막(30)의 표면에 부착되어 떨어지지 않으면 고정막(20)이 정상적으로 진동할 수 없게 된다.8A is a view showing a state in which the vibrating membrane 20 is attached to the fixed membrane 30 due to contamination. The vibrating membrane 20 should vibrate in a direction opposite to the fixing membrane 30 in the normal case. As shown in FIG. 8A, the vibration membrane 20 is attached to the surface of the fixing membrane 30 and does not fall off. This normally cannot be vibrated.

이 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰(100)에서는, 도 8B에 나타낸 것처럼 히터 전극층(260)에 일정 레벨의 전압을 미리 설정된 시간 동안 인가함으로써 히터 전극층(260)이 가열되도록 하여 진동막(20)의 변형(신장)을 유발한다. 이와 같은 진동막(20)의 변형(신장)으로 인해 진동막(20)이 고정막(30)으로부터 탈착되어 도 8C에 나타낸 것처럼 정상적인 상태로 복귀한다.In this case, in the microphone 100 according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8B, the heater electrode layer 260 is heated by applying a predetermined level of voltage to the heater electrode layer 260 for a predetermined time, thereby vibrating the membrane ( 20) causes deformation (height). Due to the deformation (extension) of the vibrating membrane 20, the vibrating membrane 20 is detached from the fixed membrane 30 and returns to a normal state as shown in FIG. 8C.

즉, 본 발명의 실시 예에 따른 마이크로폰(100)은 히터 전극층(260)의 작용을 통해 오염을 제거하고 또 진동막(20)의 이상 상태를 해소할 수 있다.That is, the microphone 100 according to an embodiment of the present invention can remove contamination through the action of the heater electrode layer 260 and eliminate the abnormal state of the vibration membrane 20.

위의 설명은 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 위에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely illustrative of the technical idea, and those skilled in the art of the present invention will be able to make various modifications, changes, and substitutions without departing from essential characteristics. Therefore, the embodiments disclosed above and the accompanying drawings are not intended to limit the technical idea, but to explain, and the scope of the technical idea is not limited by the embodiments and the accompanying drawings. The scope of protection should be interpreted by the claims below, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of rights.

20 : 진동막
21 : 전극 패드
30 : 고정막
50 : 희생층
100 : 마이크로폰
210 : 기판
220 : 진동막 전극층
240 : 고정막 전극층
260 : 히터 전극층
402 : 절연층
408 : 금속 시드 층
412 : 관통 홀
414 : 음향 유입구
502 : 수분
504 : 이물질20: vibrating membrane
21: electrode pad
30: fixed membrane
50: sacrificial layer
100: microphone
210: substrate
220: vibrating membrane electrode layer
240: fixed membrane electrode layer
260: heater electrode layer
402: insulating layer
408: metal seed layer
412: through hole
414: acoustic inlet
502: moisture
504: foreign matter

Claims (19)

음향 유입구가 형성되는 기판과;
상기 기판의 상기 음향 유입구에 대응하는 위치에 형성되는 진동막과;
상기 진동막으로부터 이격되어 배치되는 고정막과;
상기 진동막을 가열하도록 마련되는 가열부를 포함하는 마이크로폰.A substrate on which an acoustic inlet is formed;
A vibration film formed at a position corresponding to the acoustic inlet of the substrate;
A fixed membrane spaced apart from the vibrating membrane;
A microphone including a heating unit provided to heat the vibrating membrane. 제 1 항에 있어서,
상기 가열부는 히터 전극층인 마이크로폰.The method of claim 1,
The heating unit is a microphone that is a heater electrode layer. 제 1 항에 있어서,
상기 가열부는 상기 진동막의 적어도 한쪽 표면에 형성되는 마이크로폰.The method of claim 1,
The heating unit is a microphone formed on at least one surface of the vibration membrane. 제 3 항에 있어서,
상기 가열부는 상기 기판과 상기 진동막 사이에서 상기 진동막에 밀착되도록 형성되는 마이크로폰.The method of claim 3,
The heating unit is a microphone formed to be in close contact with the vibration film between the substrate and the vibration film. 제 1 항에 있어서, 상기 가열부는,
상기 가열부의 일단이 연장되어 형성되는 전극 패드를 더 포함하는 마이크로폰.According to claim 1, The heating unit,
A microphone further comprising an electrode pad formed by extending one end of the heating unit. 제 1 항에 있어서,
상기 가열부는 금속 도금 방식으로 제조되는 마이크로폰.The method of claim 1,
The heating unit is a microphone manufactured by a metal plating method. 기판의 상부에 가열부를 형성하는 단계와;
상기 가열부의 상부에 진동막을 형성하는 단계와;
상기 진동막을 덥도록 희생층을 형성하는 단계와;
상기 희생층의 상부에 고정막을 형성하는 단계와;
상기 기판의 일부를 제거하여 음향 유입구를 형성하는 단계와;
상기 희생층의 일부를 제거하여 공기층을 형성하는 단계를 포함하는 마이크로폰의 제조 방법.Forming a heating portion on the upper portion of the substrate;
Forming a vibration film on the heating part;
Forming a sacrificial layer to heat the vibration membrane;
Forming a fixed film on the sacrificial layer;
Removing a portion of the substrate to form an acoustic inlet;
A method of manufacturing a microphone comprising removing a portion of the sacrificial layer to form an air layer. 제 7 항에 있어서,
상기 고정막에 복수의 관통 홀을 형성하는 단계를 더 포함하는 마이크로폰의 제조 방법.The method of claim 7,
And forming a plurality of through holes in the fixed film. 제 7 항에 있어서,
상기 희생층의 일부를 제거하여 상기 진동막의 전극 패드를 노출시키는 단계를 더 포함하는 마이크로폰의 제조 방법.The method of claim 7,
And removing a portion of the sacrificial layer to expose the electrode pad of the vibrating membrane. 제 7 항에 있어서,
상기 가열부는 히터 전극층인 마이크로폰의 제조 방법.The method of claim 7,
The heating unit is a method of manufacturing a heater electrode layer microphone. 제 10 항에 있어서,
상기 가열부는 상기 진동막의 적어도 한쪽 표면에 형성되는 마이크로폰의 제조 방법.The method of claim 10,
The heating unit is a method of manufacturing a microphone formed on at least one surface of the vibration membrane. 제 11 항에 있어서,
상기 가열부는 상기 기판과 상기 진동막 사이에서 상기 진동막에 밀착되도록 형성되는 마이크로폰의 제조 방법.The method of claim 11,
The heating unit is a method of manufacturing a microphone formed to be in close contact with the vibration film between the substrate and the vibration film. 제 7 항에 있어서, 상기 가열부는,
상기 가열부의 일단이 연장되어 형성되는 전극 패드를 더 포함하는 마이크로폰의 제조 방법.The method of claim 7, wherein the heating unit,
A method of manufacturing a microphone further comprising an electrode pad formed by extending one end of the heating unit. 제 7 항에 있어서,
상기 가열부는 금속 도금 방식으로 제조되는 마이크로폰의 제조 방법.The method of claim 7,
The heating unit is a method of manufacturing a microphone manufactured by a metal plating method. 음향 유입구가 형성되는 기판과, 상기 기판의 상기 음향 유입구에 대응하는 위치에 형성되는 진동막과, 상기 진동막으로부터 이격되어 배치되는 고정막과, 상기 진동막을 가열하도록 마련되는 가열부를 포함하는 마이크로폰의 제어 방법에 있어서,
상기 음향 유입구를 통해 레퍼런스 신호를 입력하는 단계와;
상기 레퍼런스 신호와 상기 레퍼런스 신호에 대응하는 출력 신호의 차이가 미리 설정된 기준 값보다 크면 가열부를 가열하는 단계를 포함하는 마이크로폰의 제어 방법.A microphone having a substrate on which an acoustic inlet is formed, a vibration film formed at a position corresponding to the acoustic inlet of the substrate, a fixed film spaced apart from the vibration film, and a heating part provided to heat the vibration film In the control method,
Inputting a reference signal through the acoustic inlet;
And heating the heating unit when the difference between the reference signal and the output signal corresponding to the reference signal is greater than a preset reference value. 제 15 항에 있어서, 상기 가열부의 가열은,
상기 가열부에 미리 설정된 레벨의 전압을 미리 설정된 시간 동안 인가하는 것인 마이크로폰의 제어 방법.16. The method of claim 15, The heating of the heating unit,
A method of controlling a microphone, wherein a voltage of a predetermined level is applied to the heating unit for a predetermined time. 음향 유입구가 형성되는 기판과;
상기 기판의 상기 음향 유입구에 대응하는 위치에 형성되는 진동막과;
상기 진동막으로부터 이격되어 배치되는 고정막과;
상기 기판과 상기 진동막 사이에서 상기 진동막에 밀착되도록 형성되어 상기 진동막을 가열하도록 마련되는 히터 전극층을 포함하는 마이크로폰.A substrate on which an acoustic inlet is formed;
A vibration film formed at a position corresponding to the acoustic inlet of the substrate;
A fixed membrane spaced apart from the vibrating membrane;
A microphone including a heater electrode layer formed to be in close contact with the vibration film between the substrate and the vibration film to be provided to heat the vibration film. 제 17 항에 있어서, 상기 히터 전극층은,
상기 히터 전극층의 일단이 연장되어 형성되는 전극 패드를 더 포함하는 마이크로폰.The method of claim 17, wherein the heater electrode layer,
A microphone further comprising an electrode pad formed by extending one end of the heater electrode layer. 제 17 항에 있어서,
상기 히터 전극층은 금속 도금 방식으로 제조되는 마이크로폰.The method of claim 17,
The heater electrode layer is a microphone manufactured by a metal plating method.
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