KR20220080413A - 멤스 마이크로폰 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20220080413A
KR20220080413A KR1020200169491A KR20200169491A KR20220080413A KR 20220080413 A KR20220080413 A KR 20220080413A KR 1020200169491 A KR1020200169491 A KR 1020200169491A KR 20200169491 A KR20200169491 A KR 20200169491A KR 20220080413 A KR20220080413 A KR 20220080413A
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정민현
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주식회사 디비하이텍
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Abstract

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 기판으로부터 이격되어 위치하며 음압을 감지하여 변위를 발생시키는 진동판과, 상기 진동 영역에서 상기 진동판의 상측에 위치하고, 상기 진동판과 이격되어 상기 진동판과의 사이에 에어갭이 형성되는 백 플레이트와, 상기 백 플레이트를 커버하고 상기 진동판으로부터 이격되어 상기 진동판과의 사이에 에어갭을 형성하며 상기 백 플레이트를 홀드하여 상기 진동판으로부터 이격시키는 상부 절연막과, 상기 백 플레이트와 상기 상부 절연막을 관통하는 제1 음향홀들 및 상기 백 플레이트를 제외한 상기 상부 절연막을 관통하는 제2 음향홀들을 포함하고, 단위 면적당 상기 제1 음향홀들의 비율보다 상기 제2 음향홀들의 비율이 클 수 있다.

Description

멤스 마이크로폰 및 이의 제조 방법{MEMS microphone and method of manufacturing the same}
본 발명의 실시예들은 멤스 마이크로폰 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 음압을 감지하여 변위를 발생시킴으로써 음성 신호를 생성할 수 있는 멤스 마이크로폰 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 콘덴서형 마이크로폰은 서로 마주하는 두 전극 사이에 형성된 정전용량을 이용하여 음성 신호를 출력한다. 상기 콘덴서형 마이크로폰은 반도체 멤스 공정을 통해 제조될 수 있다.
상기 멤스 공정을 통해 제조되는 멤스 마이크로폰은 캐비티가 형성된 기판과 벤딩 가능하게 구비되는 진동판 및 상기 진동판과 마주하게 구비되는 백 플레이트를 구비할 수 있다.
상기 멤스 마이크로폰을 휴대폰 등의 모바일 기기에 적용하기 위해서는 상기 멤스 마이크로폰의 신호대 잡음비(SNR)를 향상시켜야 한다. 상기 백 플레이트 및 상기 백 플레이트를 지지하는 상부 절연막에 형성되는 음향홀들의 크기와 간격을 조절하여 상기 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예들은 음향홀들의 크기와 간격을 조절하여 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있는 멤스 마이크로폰 및 이의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 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 기판으로부터 이격되어 위치하며 음압을 감지하여 변위를 발생시키는 진동판과, 상기 진동 영역에서 상기 진동판의 상측에 위치하고, 상기 진동판과 이격되어 상기 진동판과의 사이에 에어갭이 형성되는 백 플레이트와, 상기 백 플레이트를 커버하고 상기 진동판으로부터 이격되어 상기 진동판과의 사이에 에어갭을 형성하며 상기 백 플레이트를 홀드하여 상기 진동판으로부터 이격시키는 상부 절연막과, 상기 백 플레이트와 상기 상부 절연막을 관통하는 제1 음향홀들 및 상기 백 플레이트를 제외한 상기 상부 절연막을 관통하는 제2 음향홀들을 포함하고, 단위 면적당 상기 제1 음향홀들의 비율보다 상기 제2 음향홀들의 비율이 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제1 음향홀들의 크기보다 상기 제2 음향홀들의 크기가 크고, 상기 제1 음향홀들 사이의 간격보다 상기 제2 음향홀들의 사이의 간격이 좁을 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제1 음향홀들의 크기보다 상기 제2 음향홀들의 크기가 크고, 상기 제1 음향홀들 사이의 간격과 상기 제2 음향홀들의 사이의 간격이 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제2 음향홀들은 다양한 크기의 홀들로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제1 음향홀들과 상기 제2 음향홀들의 크기가 동일하고, 상기 제1 음향홀들 사이의 간격보다 상기 제2 음향홀들의 사이의 간격이 좁을 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰은, 상기 지지 영역에 상기 진동 영역의 둘레를 따라 서로 이격되도록 구비되고, 하부면이 상기 기판의 상부면과 접하며 상기 상부 절연막을 지지하는 챔버들을 더 포함하고, 상기 제2 음향홀들은 상기 챔버들의 내부에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰은, 상기 기판 상에서 상기 상부 절연막의 하부에 구비되며, 상기 챔버들의 외측에 배치되는 하부 절연막 및 상기 하부 절연막과 상기 상부 절연막의 사이에 구비되며, 상기 챔버들의 외측에 배치되는 중간 절연막을 더 포함하고, 상기 챔버들 사이에 상기 기판의 상부면을 노출하며 상기 에어갭과 연통하는 다수의 슬릿들이 구비될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰은, 상기 하부 절연막 상에 위치하고, 상기 진동판과 연결되는 진동판 패드 및 상기 중간 절연막 상에 위치하고 상기 백 플레이트와 연결된 백 플레이트 패드를 더 포함하고, 상기 진동판 패드 및 상기 백 플레이트 패드는 상기 슬릿들을 통해 상기 진동판 및 상기 백 플레이트와 각각 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 진동판은 상기 진동판을 관통하며, 상기 진동판의 가장자리 부위를 따라 서로 이격되도록 배치되는 복수의 벤트홀을 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 멤스 마이크로폰 제조 방법은, 진동 영역과 상기 진동 영역을 둘러싼 지지 영역 및 상기 지지 영역을 둘러싼 주변 영역으로 구획된 기판 상에 하부 절연막을 형성하는 단계와, 상기 진동 영역의 상기 하부 절연막 상에 진동판을 형성하는 단계와, 상기 진동판이 형성된 상기 하부 절연막 상에 중간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 진동 영역의 상기 중간 절연막 상에 상기 진동판과 마주하는 백 플레이트를 형성하는 단계와, 상기 백 플레이트가 형성된 상기 중간 절연막 상에 상기 백 플레이트를 홀드하여 상기 진동판으로부터 이격시키기 위한 상부 절연막을 형성하는 단계 및 상기 백 플레이트와 상기 상부 절연막을 패터닝하여 상기 백 플레이트와 상기 상부 절연막을 관통하는 제1 음향홀들 및 상기 백 플레이트를 제외한 상기 상부 절연막을 관통하는 제2 음향홀들을 형성하는 단계를 포함하고, 단위 면적당 상기 제1 음향홀들의 비율보다 상기 제2 음향홀들의 비율이 클 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제1 음향홀들의 크기보다 상기 제2 음향홀들의 크기가 크고, 상기 제1 음향홀들 사이의 간격보다 상기 제2 음향홀들의 사이의 간격이 좁을 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제1 음향홀들의 크기보다 상기 제2 음향홀들의 크기가 크고, 상기 제1 음향홀들 사이의 간격과 상기 제2 음향홀들의 사이의 간격이 동일할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제2 음향홀들은 다양한 크기의 홀들로 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 제1 음향홀들과 상기 제2 음향홀들의 크기가 동일하고, 상기 제1 음향홀들 사이의 간격보다 상기 제2 음향홀들의 사이의 간격이 좁을 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 상부 절연막을 형성하는 단계에서, 상기 상부 절연막을 지지하며 상기 진동 영역의 둘레를 따라 서로 이격되는 챔버들을 상기 절연막과 같이 형성하고, 상기 제2 음향홀들은 상기 챔버들의 내부에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰 제조 방법은, 상기 제1 음향홀들 및 상기 제2 음향홀들을 형성하는 단계 이후에, 상기 기판을 패터닝하여 상기 진동 영역에 상기 하부 절연막을 노출시키는 캐비티를 형성하는 단계 및 상기 캐비티, 상기 제1 음향홀들 및 상기 제2 음향홀들을 이용한 식각 공정을 통해 상기 하부 절연막 및 상기 중간 절연막을 상기 진동 영역과 상기 지지 영역에서 전부 제거하여 상기 진동판과 상기 백 플레이트 사이에 에어 갭 및 상기 챔버들 사이에 상기 에어갭과 연통하는 슬릿들을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 진동판을 형성하는 단계에서, 상기 주변 영역에 상기 진동판과 연결된 진동 패드를 함께 형성하고, 상기 진동판 패드는 상기 챔버들 사이를 통해 상기 진동판과 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 백 플레이트를 형성하는 단계에서 상기 주변 영역에 상기 백 플레이트와 연결된 백 플레이트 패드를 함께 형성하고, 상기 백 플레이트 패드는 상기 챔버들 사이를 통해 상기 백 플레이트와 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 진동판을 형성하는 단계에서 상기 진동판을 관통하는 복수의 벤트홀을 상기 진동판과 함께 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 벤트홀들은 상기 하부 절연막과 상기 중간 절연막을 제거하기 위한 식각 유체의 이동 통로로 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 단위 면적당 상기 제1 음향홀들의 비율보다 상기 제2 음향홀들의 비율이 클 수 있다. 상기 제1 음향홀들의 비율을 상대적으로 낮게 함으로써 상기 백 플레이트에서 상기 제1 음향홀들을 제외한 면적을 상대적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 백 플레이트의 캐패시턴스를 증가시켜 상기 멤스 마이크로폰의 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 음향홀들의 비율이 상대적으로 낮아 상기 백 플레이트에서 음향 저항이 증가하더라도 상기 백 플레이트를 제외한 상기 상부 절연막에서 상기 제2 음향홀들의 비율이 상대적으로 높아 상기 상부 절연막에서 상기 음향 저항이 감소할 수 있다. 따라서, 상기 음향 저항을 일정하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 절단선 I - I'에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 절단선 Ⅱ - Ⅱ'에 따른 단면도이다.
도 4는 도 1의 절단선 Ⅲ - Ⅲ'에 따른 단면도이다.
도 5는 도 1의 절단선 Ⅳ - Ⅳ'에 따른 단면도이다.
도 6은 도 1에 도시된 제1 음향홀들 및 제2 음향홀들의 다른 예를 설명하기 위한 부분 평면도이다.
도 7은 도 1에 도시된 제1 음향홀들 및 제2 음향홀들의 또 다른 예를 설명하기 위한 부분 평면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이다.
도 9 내지 도 21은 도 8의 멤스 마이크로폰 제조 과정을 설명하기 위한 개략적인 공정도들이다.
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 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 평면도이고, 도 2는 도 1의 절단선 I - I'에 따른 단면도이고, 도 3은 도 1의 절단선 Ⅱ - Ⅱ'에 따른 단면도이고, 도 4는 도 1의 절단선 Ⅲ - Ⅲ'에 따른 단면도이고, 도 5는 도 1의 절단선 Ⅳ - Ⅳ'에 따른 단면도이고, 도 6은 도 1에 도시된 제1 음향홀들 및 제2 음향홀들의 다른 예를 설명하기 위한 부분 평면도이고, 도 7은 도 1에 도시된 제1 음향홀들 및 제2 음향홀들의 또 다른 예를 설명하기 위한 부분 평면도이다.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 상기 멤스 마이크로폰(100)은 음압에 따라 변위를 발생시켜 음을 전기 신호로 변환하여 출력한다. 상기 멤스 마이크로폰(100)은 기판(110), 진동판(120) 및 백 플레이트(130)를 포함할 수 있다.
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(PA)으로 분리 구획될 수 있다. 상기 기판(110)은 상기 진동 영역(VA)에 캐비티(112)를 구비할 수 있다.
예를 들면, 상기 캐비티(112)는 대체로 원 형상으로 형성될 수 있으며, 상기 진동 영역(VA)에 대응하는 크기를 가질 수 있다.
상기 진동판(120)은 상기 기판(110) 상에 배치될 수 있다. 상기 진동판(120)은 멤브레인으로 구성될 수 있으며, 음압을 감지하여 변위를 발생시킨다. 상기 진동판(120)은 상기 캐비티(112)를 덮도록 구비될 수 있으며, 상기 캐비티(112)를 통해 노출될 수 있다. 상기 진동판(120)은 음압에 의해 진동 가능하도록 상기 기판(110)으로부터 이격되어 위치한다.
상기 진동판(120)은 이온 주입 공정을 통해 불순물 도핑이 이루어질 수 있다. 상기 진동판(120)에서 불순물이 도핑된 부분은 상기 백 플레이트(130)와 대응하는 부분이다. 예를 들면, 상기 진동판(120)은 대체로 원 형상을 가질 수 있다.
상기 진동판(120)의 단부에는 앵커(124)가 구비될 수 있다. 상기 앵커(124)는 상기 진동판(120)의 둘레를 따라 연장될 수 있다. 따라서, 상기 앵커(124)는 링 형상을 가질 수 있으며, 상기 캐비티(112)를 둘러쌀 수 있다.
상기 앵커(124)는 상기 지지 영역(SA)에 배치될 수 있으며, 상기 진동판(120)을 지지한다. 상기 앵커(124)는 상기 진동판(120)의 가장자리로부터 상기 기판(110) 측으로 연장되며, 상기 진동판(120)을 상기 기판(112)으로부터 이격시킨다.
상기 앵커(124)는 상기 진동판(120)과 일체로 구비될 수 있다. 이때, 상기 앵커(124)의 하부면은 상기 기판(10)의 상부면과 접하면서 고정될 수 있다.
일 예로, 상기 앵커(124)는 공간 없이 완전한 링 형상을 가질 수 있다. 따라서, 상기 앵커(124)가 개방된 구조가 아닌 밀폐된 구조를 갖는다. 에어 블로잉 검사를 위해 상기 멤스 마이크로폰(100)으로 공기를 분사하더라도 상기 공기의 압력이 상기 앵커(124) 전체에 균일하게 작용한다. 상기 공기 압력으로 인한 상기 멤스 마이크로폰(100)의 변형이나 파손을 방지하므로, 상기 멤스 마이크로폰(100)의 물리적 특성을 향상시킬 수 있다.
다른 예로, 도시되지는 않았지만, 상기 앵커(124)는 상기 진동판(120)의 둘레를 따라 복수로 구비될 수 있다. 구체적으로, 상기 앵커들(130)은 서로 이격된 기둥 형상을 가질 수 있다. 상기 앵커(124)는 종단면이 'U'자 형상을 가질 수 있다. 특히, 상기 앵커들(124) 중 서로 인접한 두 개의 앵커들 사이에는 공간이 형성되어 상기 공간은 음파가 이동하는 통로로 작용할 수 있다.
상기 진동판(120)은 복수의 벤트홀들(122)을 구비할 수 있다. 상기 벤트홀들(122)은 상기 진동판(120)의 가장자리를 따라 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 벤트홀들(122)들은 링 형상으로 배치될 수 있다.
상기 벤트홀들(122)은 상기 진동판(120)을 관통하여 형성되며, 상기 캐비티(112)와 연통할 수 있다. 특히, 상기 벤트홀들(122)은 상기 음파의 이동 통로로 이용될 수 있으며, 상기 멤스 마이크로폰(100)의 제조 공정에서 식각 유체의 이동 통로로도 제공될 수 있다.
상기 벤트홀들(122)은 상기 진동 영역(VA)에 위치할 수 있다. 이와 달리, 상기 벤트홀들(122)은 상기 진동 영역(VA)과 상기 지지 영역(SA)의 경계 영역 부위 또는 상기 진동 영역(VA)과 인접한 상기 지지 영역(SA)에 위치할 수도 있다.
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. 상기 백 플레이트(130)는 이온 주입을 통해 불순물 도핑이 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 백 플레이트(130)는 대체로 원 형상을 가질 수 있다.
상기 멤스 마이크로폰(100)은 상기 백 플레이트(130)를 지지하기 위한 상부 절연막(140)과 복수의 챔버들(142)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 상부 절연막(140)은 상기 백 플레이트(130)가 형성된 상기 기판(110)의 상측에 구비될 수 있다. 상기 상부 절연막(140)은 상기 백 플레이트(130)를 커버하며, 상기 백 플레이트(130)를 홀드하여 상기 진동판(120)으로부터 상기 백 플레이트(130)를 이격시킨다. 또한, 상기 백 플레이트(130)와 상기 진동판(120)이 이격되므로, 상기 진동판(120)이 음압에 의해 자유롭게 진동할 수 있다. 따라서, 상기 백 플레이트(130)와 상기 진동판(120) 사이에 에어갭(AG)이 형성된다.
상기 백 플레이트(130)는 상기 음파가 통과하는 복수의 제1 음향홀들(132)을 구비할 수 있다. 상기 제1 음향홀들(132)은 상기 진동 영역(VA)에 상기 상부 절연막(140)과 상기 백 플레이트(130)를 동시에 관통하여 형성될 수 있으며, 상기 에어갭(AG)과 연통될 수 있다.
상기 백 플레이트(130)가 구비된 상기 진동 영역(VA)이 아닌 상기 지지 영역(SA)에 상기 상부 절연막(140)을 관통하는 제2 음향홀들(133)이 형성될 수 있다. 즉, 상기 제2 음향홀들(133)은 상기 상부 절연막(140)만을 관통할 수 있다. 상기 제2 음향홀들(133)도 상기 에어갭(AG)과 연통될 수 있다. 상기 제1 음향홀들(132) 및 상기 제2 음향홀들(133)은 원형, 다각형 등 다양한 모양을 가질 수 있다.
이때, 단위 면적당 상기 제1 음향홀들(132)의 비율보다 상기 제2 음향홀들(133)의 비율이 클 수 있다.
예를 들면, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제1 음향홀들(132)의 크기보다 상기 제2 음향홀들(133)의 크기가 클 수 있다. 이때, 상기 제1 음향홀들(132) 사이의 간격보다 상기 제2 음향홀들(133)의 사이의 간격이 좁거나, 상기 제1 음향홀들(132) 사이의 간격과 상기 제2 음향홀들(133)의 사이의 간격이 동일할 수 있다. 상기 제2 음향홀들(133)들은 일정한 크기의 홀들로 이루어질 수도 있고, 다양한 크기의 홀들로 이루어질 수도 있다.
이와 달리 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제1 음향홀들(132)의 크기와 상기 제2 음향홀들(133)의 크기가 동일하고, 상기 제1 음향홀들(132) 사이의 간격보다 상기 제2 음향홀들(133)의 사이의 간격이 좁을 수 있다.
상기 제1 음향홀들(132)의 비율을 상대적으로 낮게 함으로써 상기 백 플레이트(130)에서 상기 제1 음향홀들(132)을 제외한 면적을 상대적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 백 플레이트(130)의 캐패시턴스를 증가시켜 상기 멤스 마이크로폰(100)의 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 음향홀들(132)의 비율이 상대적으로 낮아 상기 백 플레이트(130), 즉 상기 진동 영역(VA)에서 음향 저항이 증가할 수 있다. 그러나, 상기 백 플레이트(130)를 제외한 상기 상부 절연막(140)에서 상기 제2 음향홀들(133)의 비율이 상대적으로 높아 상기 상부 절연막(140), 즉 상기 지지 영역(SA)에서 상기 음향 저항이 감소할 수 있다. 상기 진동 영역(VA)에서 증가한 상기 음향 저항을 상기 지지 영역(SA)에서 감소한 상기 음향 저항으로 보상할 수 있다. 따라서, 상기 음향 저항을 일정하게 유지할 수 있다.
상기 제1 음향홀들(132) 및 상기 제2 음향홀들(133)은 상기 벤트홀들(122)과 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 음향홀들(132) 및 상기 제2 음향홀들(133)과 상기 벤트홀들(122)은 수직 방향을 따라 상하로 배치되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 음파가 상기 제1 음향홀들(132) 및 상기 제2 음향홀들(133)과 상기 음향홀들(132) 사이에서 바로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 벤트홀들(122)을 통과한 상기 음파가 상기 제1 음향홀들(132) 및 상기 제2 음향홀들(133)로 바로 전달되는 것을 방지하거나, 상기 제1 음향홀들(132) 및 상기 제2 음향홀들(133)을 통과한 음파가 상기 벤트홀들(122)로 바로 전달되는 것을 방지할 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 백 플레이트(130)의 하부면보다 상기 진동판(120) 측으로 돌출될 수 있다. 따라서, 상기 딤플들(144)은 상기 진동판(120)이 상기 백 플레이트(130)의 하면에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 상기 진동판(120)은 음압에 따라 상하로 휘어질 수 있다. 이때, 상기 진동판(120)의 휨 정도는 상기 음압의 크기에 따라 달라진다. 상기 진동판(120)이 상기 백 플레이트(130)에 접촉될 정도로 많이 휘어지더라도, 상기 딤플들(144)이 상기 진동판(120)과 상기 백 플레이트(130)의 접촉을 최소화한다. 따라서, 상기 진동판(120)이 상기 백 플레이트(130)의 하면에 부착되지 못하고 다시 원위치로 복귀할 수 있다.
한편, 상기 챔버들(142)은 상기 지지 영역(SA)에서 상기 주변 영역(PA)과의 경계부에 위치할 수 있으며, 상기 상부 절연막(140)을 지지하여 상기 상부 절연막(140)과 상기 백 플레이트(130)를 상기 진동판(120)으로부터 이격시킨다. 상기 챔버들(142)은 상기 상부 절연막(140)이 상기 기판(110) 측으로 절곡되어 형성된다. 도 2에 도시된 바와 같이 상기 챔버들(142)의 하부면이 상기 기판(110)의 상부면에 접하게 배치될 수 있다.
상기 챔버들(142)은 상기 진동판(120)으로부터 이격되며, 상기 앵커(124)의 외측에 위치할 수 있다. 상기 챔버들(142)이 상기 진동판(120)을 둘러싸게 배치되며, 대체로 링 형상을 형성할 수 있다.
예를 들면, 상기 챔버들(142)은 상기 상부 절연막(140)과 일체로 구비될 수 있으며, 종단면이 'U'자 형상으로 형성될 수 있다.
상기 챔버들(142)은 서로 이격될 수 있다. 상기 챔버들(142) 사이에는 슬릿들(143)이 구비될 수 있다. 상기 슬릿들(143)은 상기 기판(110)의 상기 상부면을 노출하며 상기 에어갭(AG)과 연통할 수 있다.
또한, 상기 멤스 마이크로폰(100)은 하부 절연막(150), 진동판 패드(126), 중간 절연막(160), 백 플레이트 패드(136), 제1 패드 전극(172) 및 제2 패드 전극(174)을 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 하부 절연막(150)은 상기 기판(110)의 상부면에 구비되며, 상기 상부 절연막(140)의 아래에 위치할 수 있다. 상기 하부 절연막(150)은 상기 주변 영역(PA)에 위치하며, 상기 챔버들(142)의 외측에 구비될 수 있다.
상기 진동판 패드(126)는 상기 하부 절연막(150)의 상부면에 구비될 수 있으며, 상기 주변 영역(PA)에 위치한다. 상기 진동판 패드(126)는 상기 앵커(124)를 통해 상기 진동판(120)과 연결되며, 이온 주입을 통해 불순물이 도핑될 수 있다.
구체적으로, 제1 연결부(128)가 상기 앵커(124)와 상기 진동판 패드(126)를 연결한다. 따라서, 상기 진동판 패드(126)는 상기 앵커(124)와 상기 제1 연결부(128)를 통해 상기 진동판(120)과 연결될 수 있다.
상기 제1 연결부(128)에도 불순물이 도핑될 수 있다. 이때, 상기 제1 연결부(128)는 상기 슬릿들(143) 중 어느 하나를 통해 상기 진동판(120)과 상기 진동판 패드(126)를 연결할 수 있다. 따라서, 상기 제1 연결부(128)는 상기 챔버들(142)과 간섭하지 않을 수 있다.
한편, 상기 앵커들(124) 사이에 상기 공간이 형성되는 경우, 상기 제1 연결부(128)가 상기 진동판(120)과 상기 진동판 패드(126)를 연결할 수 있다.
상기 진동판 패드(126)가 형성된 상기 하부 절연막(150) 상에는 상기 중간 절연막(160)이 구비될 수 있다. 상기 중간 절연막(160)은 상기 하부 절연막(150)과 상부 절연막(140) 사이에 위치한다. 상기 중간 절연막(160)은 상기 주변 영역(PA)에 위치하며, 상기 챔버들(142)의 외측에 구비될 수 있다.
또한, 상기 하부 절연막(150)과 상기 중간 절연막(160)은 상기 상부 절연막(140)과 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 절연막(140)은 실리콘 질화물질과 같은 질화물로 이루어질 수 있고, 상기 하부 절연막(150)과 상기 중간 절연막(160)은 상기 산화물로 이루어질 수 있다.
상기 백 플레이트 패드(136)는 상기 주변 영역(PA)에 위치하며, 상기 중간 절연막(160)의 상부면에 구비될 수 있다. 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 패드(136) 및 상기 백 플레이트 패드(136)와 상기 백 플레이트(130)를 연결하는 제2 연결부(138)에도 불순물이 도핑될 수 있다. 이때, 상기 제2 연결부(138)는 상기 슬릿들(143) 중 나머지 하나를 통해 상기 백 플레이트(130)와 상기 백 플레이트 패드(136)를 연결할 수 있다. 따라서, 상기 제2 연결부(138)는 상기 챔버들(142)과 간섭하지 않을 수 있다.
제1 콘택홀(CH1)은 상기 주변 영역(PA)에 위치하고, 상기 상부 절연막(140)과 중간 절연막(160)을 관통하며, 상기 진동판 패드(126)를 노출시킨다.
또한, 제2 콘택홀(CH2)은 상기 주변 영역(PA)에 위치하고, 상기 상부 절연막(140)을 관통하며, 상기 백 플레이트 패드(136)를 노출시킨다.
상기 제1 패드 전극(172)은 상기 주변 영역(PA)에서 상기 진동판 패드(138) 상에 구비될 수 있다. 따라서, 상기 제1 패드 전극(172)은 상기 진동판 패드(126)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 제2 패드 전극(174)은 상기 주변 영역(PA)에서 상기 백 플레이트 패드(136)의 상측에 위치하며, 상기 백 플레이트 패드(136)와 전기적으로 연결될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 멤스 마이크로폰(100)은 상기 제1 음향홀들(132)의 비율을 상대적으로 낮게 함으로써 상기 백 플레이트(130)에서 상기 제1 음향홀들(132)을 제외한 면적을 상대적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 백 플레이트(130)의 캐패시턴스를 증가시켜 상기 멤스 마이크로폰(100)의 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 음향홀들(132)의 비율이 상대적으로 낮아 상기 백 플레이트(130), 즉 상기 진동 영역(VA)에서 음향 저항이 증가하더라도 상기 백 플레이트(130)를 제외한 상기 상부 절연막(140)에서 상기 제2 음향홀들(133)의 비율이 상대적으로 높아 상기 상부 절연막(140), 즉 상기 지지 영역(SA)에서 상기 음향 저항이 감소할 수 있다. 따라서, 상기 음향 저항을 일정하게 유지할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 상기 멤스 마이크로폰(100)의 제조 과정에 대해 구체적으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 흐름도이고, 도 9 내지 도 21은 도 8의 멤스 마이크로폰 제조 과정을 설명하기 위한 개략적인 공정도들이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 멤스 마이크로폰 제조 방법은, 먼저, 기판(110) 상에 하부 절연막(150)을 형성한다(단계 S110).
상기 하부 절연막(150)은 증착 공정에 의해 형성되며, 상기 하부 절연막(150)은 실리콘산화물, TEOS 등의 산화물로 이루어질 수 있다.
도 8, 도 10 및 도 11을 참조하면, 상기 하부 절연막(150) 상에 진동판(120), 앵커(124) 및 진동판 패드(126)를 형성한다(단계 S120).
상기 진동판(120), 상기 앵커(124) 및 상기 진동판 패드(126)를 형성하는 단계(S120)를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 식각 공정을 통해 상기 하부 절연막(150)을 패터닝하여 상기 앵커(124)를 형성하기 위한 앵커 채널(152)을 형성한다. 이때, 상기 기판(110)은 상기 앵커 채널(152)을 통해 일부분이 노출될 수 있다. 상기 앵커 채널(152)은 상기 기판(110) 상에서 지지 영역(SA)에 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 앵커 채널(152)은 진동 영역(VA)을 둘러싸도록 링 형상으로 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 앵커 채널(152)이 형성된 상기 하부 절연막(150) 상에 제1 실리콘막(10)을 증착한다. 예를 들면, 상기 제1 실리콘막(10)은 폴리실리콘으로 이루어질 수 있다.
이어서, 이온 주입 공정을 통해 상기 제1 실리콘막(10)에서 상기 진동 영역(VA)에 위치하는 부분과 진동판 패드(126)가 형성될 영역에 불순물을 도핑한다.
식각 공정을 통해 상기 제1 실리콘막(10)을 패터닝하여, 상기 진동판(120)과 앵커(124)를 형성하고 상기 주변 영역(PA)에 상기 진동판 패드(126)를 형성한다. 이때, 제1 연결부(128: 도 1 참조)가 상기 앵커(124)와 상기 진동판 패드(126)를 연결할 수 있다. 상기 제1 연결부(128) 및 상기 앵커(124)에서 상기 제1 연결부(128)와 연결되는 부위도 상기 불순물로 도핑될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 앵커(124)는 하나가 상기 진동판(120)의 둘레를 따라 완전한 링 형상으로 구비될 수 있다. 따라서, 상기 진동판 패드(126)는 상기 앵커(124)와 상기 제1 연결부(128)를 통해 상기 진동판(120)과 연결될 수 있다.
상기 앵커(124)가 종래와 달리 슬릿 없이 완전한 링 형상을 가지므로, 상기 앵커(124)가 개방된 구조가 아닌 밀폐된 구조를 갖는다. 상기 멤스 마이크로폰(100)으로 상기 공기를 분사하더라도 상기 공기의 압력이 상기 앵커(124) 전체에 균일하게 작용한다. 상기 공기 압력으로 인한 상기 멤스 마이크로폰(100)의 변형이나 파손을 방지하므로, 상기 멤스 마이크로폰(100)의 물리적 특성을 향상시킬 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 앵커(124)는 복수로 구비되어 복수의 앵커(124)는 상기 진동판(120)의 둘레를 따라 서로 이격될 수 있다. 특히, 상기 앵커들(130) 중 서로 인접한 두 개의 앵커들 사이에는 공간들이 각각 형성되고, 상기 공간들은 상기 음압이 이동하는 통로로 제공될 수 있다. 또한, 상기 공간들은 상기 멤스 마이크로폰(100) 제조 과정에서 상기 진동판(120)과 백 플레이트(130) 사이의 중간 절연막(160) 제거시 상기 중간 절연막(160)을 제거하기 위한 식각 유체의 이동 통로로 제공될 수 있다. 그리고, 상기 제1 연결부(128)가 상기 공간을 통해 상기 진동판 패드(126)와 상기 진동판(120)을 연결할 수 있다.
상기 진동판(120), 상기 앵커(124) 및 상기 진동판 패드(126)를 형성할 때, 상기 진동판(120)에 복수의 벤트홀들(122)도 함께 형성될 수 있다. 상기 벤트홀들(122)은 상기 진동 영역(VA)에 위치한다. 상기 벤트홀들(122)은 상기 진동판(120)의 가장자리를 따라 서로 이격되도록 배치될 수 있다. 일 예로, 상기 벤트홀들(122)들은 링 형상으로 배치될 수 있다.
도 8 및 도 12를 참조하면, 상기 진동판(120), 상기 앵커(124) 및 상기 진동판 패드(126)가 형성된 상기 하부 절연막(150) 상에 중간 절연막(160)을 형성한다(단계 S130).
상기 중간 절연막(160)은 증착 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 중간 절연막(160)은 상기 하부 절연막(150) 및 상기 매립 절연막 패턴(123)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 상기 중간 절연막(160)은 실리콘산화물, TEOS 등의 산화물로 이루어질 수 있다.
상기 중간 절연막(160)은 상기 벤트홀들(122)을 매립할 수 있다. 따라서, 상기 벤트홀들(122)은 상기 산화물에 의해 매립될 수 있다.
도 8, 도 13 및 도 14를 참조하면, 상기 중간 절연막(160) 상에 상기 백 플레이트(130) 및 백 플레이트 패드(136)를 형성한다(단계 S140).
구체적으로, 먼저, 상기 중간 절연막(160)의 상부면에 제2 실리콘막(20)을 증착한 후에, 이온 주입 공정을 통해 상기 제2 실리콘막(20)에 불순물을 도핑한다. 예를 들면, 상기 제2 실리콘막(20)은 폴리실리콘으로 이루어질 수 있다.
상기 제2 실리콘막(20)을 패터닝하여 딤플들(144; 도 2 참조)을 형성하기 위한 딤플홀들(134)을 형성한다. 상기 딤플홀들(134)은 상기 진동 영역(VA)에 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 딤플홀들(114)은 상기 백 플레이트(130)가 형성될 영역에 구비될 수 있다. 상기 딤플들(144)이 상기 백 플레이트(130)의 하면보다 아래로 돌출되도록 상기 중간 절연막(160)은 상기 딤플홀(134)에 대응하는 부분이 일부분 식각될 수 있다.
이어, 상기 제2 실리콘막(20)을 패터닝하여 상기 백 플레이트(130), 상기 백 플레이트 패드(136)를 형성한다. 상기 백 플레이트(130)는 상기 진동 영역(VA)에 형성되고, 상기 백 플레이트 패드(136)는 주변 영역(PA)에 형성될 수 있다. 이때, 제2 연결부(138: 도 1 참조)가 상기 백 플레이트(130)와 상기 백 플레이트 패드(136)를 연결할 수 있다.
도 8, 도 15 및 도 16을 참조하면, 상기 백 플레이트(130) 및 백 플레이트 패드(136)가 형성된 상기 중간 절연막(160) 상에 상부 절연막(140)과 챔버들(142)을 형성한다(단계 S150).
구체적으로, 식각 공정을 통해 상기 중간 절연막(160)과 상기 하부 절연막(150)을 패터닝하여 상기 지지 영역(SA)에 챔버들(142; 도 2 참조)을 형성하기 위한 챔버 채널들(30)을 형성한다. 이때, 상기 기판(110)은 상기 챔버 채널들(30)을 통해 일부분 노출될 수 있다. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 챔버 채널(30)은 대략 링 형상을 이루도록 서로 이격되며, 상기 진동판(120)을 둘러쌀 수 있다. 또한, 상기 챔버 채널들(30) 사이에 상기 제1 연결부(128) 및 상기 제2 연결부(136)가 위치할 수 있다.
상기 챔버 채널들(30)이 형성된 상기 중간 절연막(160) 상에 절연막(40)을 증착한 다음에, 상기 절연막(40)을 패터닝하여 상기 상부 절연막(140)과 상기 챔버들(142)을 형성한다. 상기 챔버들(142)은 대략 링 형상을 이루도록 서로 이격될 수 있다.
상기 절연막(40)을 증착함으로써 상기 딤플홀들(134)에는 상기 딤플들(144)이 형성된다.
상기 절연막(40)을 패터닝함으로써 제2 콘택홀(CH2)이 상기 주변 영역(PA)에 형성되어 상기 백 플레이트 패드(136)를 노출한다. 그리고, 상기 진동판 패드(126) 상측의 상기 절연막(40)과 상기 중간 절연막(160)이 제거되어 상기 제1 콘택홀(CH1)이 형성된다. 상기 제1 콘택홀(CH1)에 의해 상기 진동판 패드(126)가 노출된다.
상기 상부 절연막(140)은 상기 하부 절연막(150) 및 상기 중간 절연막(160)과 서로 다른 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 상부 절연막(140)은 실리콘 질화물질과 같은 질화물로 이루어질 수 있고, 상기 하부 절연막(150)과 상기 중간 절연막(160)은 상기 산화물로 이루어질 수 있다.
도 8, 도 17 및 도 18을 참조하면, 상기 제1 콘택홀(CH1) 및 상기 제2 콘택홀들(CH2)에 제1 패드 전극(172) 및 제2 패드 전극(174)을 상기 주변 영역(PA)에 형성한다(단계 S160).
구체적으로, 상기 제1 콘택홀(CH1) 및 상기 제2 콘택홀들(CH2)이 형성된 상기 상부 절연막(140) 상에 박막(50)을 증착한다. 여기서, 상기 박막(50)은 도전성 금속 재질로 이루어질 수 있다.
상기 박막(50)을 패터닝하여 상기 제1 패드 전극(172) 및 상기 제2 패드 전극(174)을 형성한다. 이때, 상기 제1 패드 전극(172)은 상기 진동판 패드(126) 상에 형성되며, 상기 제2 패드 전극(174)은 상기 백 플레이트 패드(136) 상에 형성될 수 있다.
도 8 및 도 19를 참조하면, 상기 상부 절연막(140)과 상기 백 플레이트(130)를 패터닝하여 제1 음향홀들(132) 및 제2 음향홀들(133)을 형성한다(단계 S170).
상기 제1 음향홀들(132)은 상기 진동 영역(VA)에 상기 상부 절연막(140)과 상기 백 플레이트(130)를 동시에 관통하여 형성될 수 있다. 상기 제2 음향홀들(133)은 상기 백 플레이트(130)가 구비된 상기 진동 영역(VA)이 아닌 상기 지지 영역(SA)에 상기 상부 절연막(140)을 관통하여 형성될 수 있다. 상기 제1 음향홀들(132) 및 상기 제2 음향홀들(133)은 원형, 다각형 등 다양한 모양을 가질 수 있다.
이때, 단위 면적당 상기 제1 음향홀들(132)의 비율보다 상기 제2 음향홀들(133)의 비율이 클 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 음향홀들(132)의 크기보다 상기 제2 음향홀들(133)의 크기가 클 수 있다. 이때, 상기 제1 음향홀들(132) 사이의 간격보다 상기 제2 음향홀들(133)의 사이의 간격이 좁거나, 상기 제1 음향홀들(132) 사이의 간격과 상기 제2 음향홀들(133)의 사이의 간격이 동일할 수 있다. 상기 제2 음향홀들(133)들은 일정한 크기을 홀들로 이루어질 수도 있고, 다양한 크기의 홀들로 이루어질 수도 있다.
이와 달리 상기 제1 음향홀들(132)의 크기와 상기 제2 음향홀들(133)의 크기가 동일하고, 상기 제1 음향홀들(132) 사이의 간격보다 상기 제2 음향홀들(133)의 사이의 간격이 좁을 수 있다.
상기 제1 음향홀들(132)의 비율을 상대적으로 낮게 함으로써 상기 백 플레이트(130)에서 상기 제1 음향홀들(132)을 제외한 면적을 상대적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 백 플레이트(130)의 캐패시턴스를 증가시켜 상기 멤스 마이크로폰(100)의 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 음향홀들(132)의 비율이 상대적으로 낮아 상기 백 플레이트(130), 즉 상기 진동 영역(VA)에서 음향 저항이 증가할 수 있다. 그러나, 상기 백 플레이트(130)를 제외한 상기 상부 절연막(140)에서 상기 제2 음향홀들(133)의 비율이 상대적으로 높아 상기 상부 절연막(140), 즉 상기 지지 영역(SA)에서 상기 음향 저항이 감소할 수 있다. 상기 진동 영역(VA)에서 증가한 상기 음향 저항을 상기 지지 영역(SA)에서 감소한 상기 음향 저항으로 보상할 수 있다. 따라서, 상기 음향 저항을 일정하게 유지할 수 있다.
또한, 상기 제1 음향홀들(132) 및 상기 제2 음향홀들(133)은 상기 벤트홀들(122)과 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 제1 음향홀들(132) 및 상기 제2 음향홀들(133)과 상기 벤트홀들(122)은 수직 방향을 따라 상하로 배치되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 음파가 상기 제1 음향홀들(132) 및 상기 제2 음향홀들(133)과 상기 음향홀들(132) 사이에서 바로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 벤트홀들(122)을 통과한 상기 음파가 상기 제1 음향홀들(132) 및 상기 제2 음향홀들(133)로 바로 전달되는 것을 방지하거나, 상기 제1 음향홀들(132) 및 상기 제2 음향홀들(133)을 통과한 음파가 상기 벤트홀들(122)로 바로 전달되는 것을 방지할 수 있다.
도 8 및 도 20을 참조하면, 상기 제1 음향홀들(132) 및 상기 제2 음향홀들(133)을 형성한 다음에, 상기 기판(110)을 패터닝하여 상기 진동 영역(VA)에 캐비티(112)를 형성한다(단계 S180).
이때, 상기 캐비티(112)를 통해 상기 하부 절연막(150)이 일부분 노출된다.
도 8 및 도 20을 참조하면, 상기 캐비티(112), 상기 음향홀들(132) 및 상기 벤트홀들(122)을 이용한 식각 공정을 통해 상기 하부 절연막(150) 및 상기 중간 절연막(160)을 상기 진동 영역(VA)과 상기 지지 영역(SA)에서 전부 제거하여 상기 진동판(120)과 상기 백 플레이트(130) 사이에 에어 갭(AG) 및 상기 챔버들(142) 사이에 상기 에어 갭(AG)과 연통하는 다수의 슬릿들(143)을 형성한다(단계 S190).
구체적으로, 상기 캐비티(112), 상기 제1 음향홀들(132), 상기 제2 음향홀들(133) 및 상기 벤트홀들(122)은 상기 하부 절연막(150)과 상기 중간 절연막(160)을 제거하기 위한 식각 유체의 이동 통로로 제공될 수 있다.
한편, 상기 앵커(124)와 상기 챔버들(142)은 상기 식각 유체의 이동 영역을 제한하는 역할을 한다.
예를 들면, 상기 중간 절연막(160)과 상기 하부 절연막(150)을 제거하기 위한 식각 유체로는 불화수소 증기(HF vapor)가 이용될 수 있다.
상기 하부 절연막(150) 및 상기 중간 절연막(160)을 상기 진동 영역(VA)과 상기 지지 영역(SA)에서 전부 제거함으로써 상기 캐비티(112)를 통해 상기 진동판(120)이 노출되며, 상기 진동판(120)과 상기 백 플레이트(130) 사이에 상기 에어 갭(AG)이 형성되고 상기 챔버들(142) 사이에 상기 슬릿들(143)이 형성된다.
상기 제1 연결부(128) 및 상기 제2 연결부(138)는 상기 슬릿들(143)을 통과하므로, 상기 제1 연결부(128) 및 상기 제2 연결부(138)는 상기 챔버들(142)과 간섭하지 않을 수 있다.(도 4 및 도 5 참조)
상술한 바와 같이, 상기 멤스 마이크로폰 제조 방법에 따르면, 상기 제1 음향홀들(132)의 비율을 상대적으로 낮게 함으로써 상기 백 플레이트(130)에서 상기 제1 음향홀들(132)을 제외한 면적을 상대적으로 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 백 플레이트(130)의 캐패시턴스를 증가시켜 상기 멤스 마이크로폰(100)의 신호대 잡음비를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 음향홀들(132)의 비율이 상대적으로 낮아 상기 백 플레이트(130), 즉 상기 진동 영역(VA)에서 음향 저항이 증가하더라도 상기 백 플레이트(130)를 제외한 상기 상부 절연막(140)에서 상기 제2 음향홀들(133)의 비율이 상대적으로 높아 상기 상부 절연막(140), 즉 상기 지지 영역(SA)에서 상기 음향 저항이 감소할 수 있다. 따라서, 상기 음향 저항을 일정하게 유지할 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.
100 : 멤스 마이크로폰 110 : 기판
112 : 캐비티 120 : 진동판
122 : 벤트홀 124 : 앵커
126 : 진동판 패드 128 : 제1 연결부
130 : 백 플레이트 132 : 제1 음향홀
133 : 제2 음향홀 134 : 딤플홀
136 : 백 플레이트 패드 138 : 제2 연결부
140 : 상부 절연막 142 : 챔버
143 : 슬릿 144 : 딤플
150 : 하부 절연막 160 : 중간 절연막
172, 174 : 패드 전극 AG : 에어갭

Claims (20)

  1. 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 기판으로부터 이격되어 위치하며 음압을 감지하여 변위를 발생시키는 진동판;
    상기 진동 영역에서 상기 진동판의 상측에 위치하고, 상기 진동판과 이격되어 상기 진동판과의 사이에 에어갭이 형성되는 백 플레이트;
    상기 백 플레이트를 커버하고 상기 진동판으로부터 이격되어 상기 진동판과의 사이에 에어갭을 형성하며 상기 백 플레이트를 홀드하여 상기 진동판으로부터 이격시키는 상부 절연막;
    상기 백 플레이트와 상기 상부 절연막을 관통하는 제1 음향홀들; 및
    상기 백 플레이트를 제외한 상기 상부 절연막을 관통하는 제2 음향홀들을 포함하고,
    단위 면적당 상기 제1 음향홀들의 비율보다 상기 제2 음향홀들의 비율이 큰 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 음향홀들의 크기보다 상기 제2 음향홀들의 크기가 크고, 상기 제1 음향홀들 사이의 간격보다 상기 제2 음향홀들의 사이의 간격이 좁은 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 음향홀들의 크기보다 상기 제2 음향홀들의 크기가 크고, 상기 제1 음향홀들 사이의 간격과 상기 제2 음향홀들의 사이의 간격이 동일한 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 제2음향홀들은 다양한 크기의 홀들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 음향홀들과 상기 제2 음향홀들의 크기가 동일하고, 상기 제1 음향홀들 사이의 간격보다 상기 제2 음향홀들의 사이의 간격이 좁은 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  6. 제1항에 있어서, 상기 지지 영역에 상기 진동 영역의 둘레를 따라 서로 이격되도록 구비되고, 하부면이 상기 기판의 상부면과 접하며 상기 상부 절연막을 지지하는 챔버들을 더 포함하고,
    상기 제2 음향홀들은 상기 챔버들의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기판 상에서 상기 상부 절연막의 하부에 구비되며, 상기 챔버들의 외측에 배치되는 하부 절연막; 및
    상기 하부 절연막과 상기 상부 절연막의 사이에 구비되며, 상기 챔버들의 외측에 배치되는 중간 절연막을 더 포함하고,
    상기 챔버들 사이에 상기 기판의 상부면을 노출하며 상기 에어갭과 연통하는 다수의 슬릿들이 구비되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  8. 제7항에 있어서, 상기 하부 절연막 상에 위치하고, 상기 진동판과 연결되는 진동판 패드; 및
    상기 중간 절연막 상에 위치하고 상기 백 플레이트와 연결된 백 플레이트 패드를 더 포함하고,
    상기 진동판 패드 및 상기 백 플레이트 패드는 상기 슬릿들을 통해 상기 진동판 및 상기 백 플레이트와 각각 연결되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  9. 제1항에 있어서, 상기 진동판은 상기 진동판을 관통하며, 상기 진동판의 가장자리 부위를 따라 서로 이격되도록 배치되는 복수의 벤트홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  10. 진동 영역과 상기 진동 영역을 둘러싼 지지 영역 및 상기 지지 영역을 둘러싼 주변 영역으로 구획된 기판 상에 하부 절연막을 형성하는 단계;
    상기 진동 영역의 상기 하부 절연막 상에 진동판을 형성하는 단계;
    상기 진동판이 형성된 상기 하부 절연막 상에 중간 절연막을 형성하는 단계;
    상기 진동 영역의 상기 중간 절연막 상에 상기 진동판과 마주하는 백 플레이트를 형성하는 단계;
    상기 백 플레이트가 형성된 상기 중간 절연막 상에 상기 백 플레이트를 홀드하여 상기 진동판으로부터 이격시키기 위한 상부 절연막을 형성하는 단계; 및
    상기 백 플레이트와 상기 상부 절연막을 패터닝하여 상기 백 플레이트와 상기 상부 절연막을 관통하는 제1 음향홀들 및 상기 백 플레이트를 제외한 상기 상부 절연막을 관통하는 제2 음향홀들을 형성하는 단계를 포함하고,
    단위 면적당 상기 제1 음향홀들의 비율보다 상기 제2 음향홀들의 비율이 큰 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제1 음향홀들의 크기보다 상기 제2 음향홀들의 크기가 크고, 상기 제1 음향홀들 사이의 간격보다 상기 제2 음향홀들의 사이의 간격이 좁은 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 제1 음향홀들의 크기보다 상기 제2 음향홀들의 크기가 크고, 상기 제1 음향홀들 사이의 간격과 상기 제2 음향홀들의 사이의 간격이 동일한 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 제2음향홀들은 다양한 크기의 홀들로 이루어지는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 제1 음향홀들과 상기 제2 음향홀들의 크기가 동일하고, 상기 제1 음향홀들 사이의 간격보다 상기 제2 음향홀들의 사이의 간격이 좁은 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 상부 절연막을 형성하는 단계에서, 상기 상부 절연막을 지지하며 상기 진동 영역의 둘레를 따라 서로 이격되는 챔버들을 상기 절연막과 같이 형성하고,
    상기 제2 음향홀들은 상기 챔버들의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 제1 음향홀들 및 상기 제2 음향홀들을 형성하는 단계 이후에,
    상기 기판을 패터닝하여 상기 진동 영역에 상기 하부 절연막을 노출시키는 캐비티를 형성하는 단계; 및
    상기 캐비티, 상기 제1 음향홀들 및 상기 제2 음향홀들을 이용한 식각 공정을 통해 상기 하부 절연막 및 상기 중간 절연막을 상기 진동 영역과 상기 지지 영역에서 전부 제거하여 상기 진동판과 상기 백 플레이트 사이에 에어 갭 및 상기 챔버들 사이에 상기 에어갭과 연통하는 슬릿들을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 진동판을 형성하는 단계에서, 상기 주변 영역에 상기 진동판과 연결된 진동 패드를 함께 형성하고,
    상기 진동판 패드는 상기 챔버들 사이를 통해 상기 진동판과 연결되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 백 플레이트를 형성하는 단계에서 상기 주변 영역에 상기 백 플레이트와 연결된 백 플레이트 패드를 함께 형성하고,
    상기 백 플레이트 패드는 상기 챔버들 사이를 통해 상기 백 플레이트와 연결되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  19. 제10항에 있어서, 상기 진동판을 형성하는 단계에서 상기 진동판을 관통하는 복수의 벤트홀을 상기 진동판과 함께 형성하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 벤트홀들은 상기 하부 절연막과 상기 중간 절연막을 제거하기 위한 식각 유체의 이동 통로로 제공되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.
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