KR20230060926A - 진동판 및 이를 갖는 멤스 마이크로폰 - Google Patents

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KR20230060926A
KR20230060926A KR1020210145653A KR20210145653A KR20230060926A KR 20230060926 A KR20230060926 A KR 20230060926A KR 1020210145653 A KR1020210145653 A KR 1020210145653A KR 20210145653 A KR20210145653 A KR 20210145653A KR 20230060926 A KR20230060926 A KR 20230060926A
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Abstract

진동판은 멤스 마이크로폰에서 음압을 감지하여 변위를 발생시키며 복수의 벤트홀들을 갖는다. 에어 블로잉 테스트시 상기 진동판의 파손을 방지하기 위해 상기 각 벤트홀들은 중심에서 외측을 향해 연장하여 고압의 에어에 의해 개방되는 복수의 슬릿들을 포함할 수 있다.

Description

진동판 및 이를 갖는 멤스 마이크로폰{Diaphragm and MEMS microphone having the same}
본 발명의 실시예들은 진동판 및 이를 갖는 멤스 마이크로폰에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 음압을 감지하여 변위를 발생키는 진동판 및 이를 갖는 멤스 마이크로폰에 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 기판, 벤딩 가능하며 복수의 벤트홀들을 갖는 진동판 및 상기 진동판과 마주하게 구비되는 백 플레이트를 포함할 수 있다.
상기 멤스 마이크로폰에 대해 에어 블로잉 검사를 수행할 수 있다. 상기 에어 블로잉 검사는 상기 멤스 마이크로폰으로 에어를 분사하여 상기 멤스 마이크로폰의 물리적 특성을 검사하는 것이다.
상기 에어 블로잉 검사를 통과하기 위해 상기 에어가 쉽게 통과할 수 있도록 상기 벤트홀들의 크기와 개수를 증가시킬 필요가 있다. 그러나, 상기 벤트홀들의 크기와 개수가 증가하면 상기 멤스 마이크로폰의 노이즈가 증가할 수 있다. 또한, 상기 벤트홀들의 크기와 개수가 감소하면 상기 멤스 마이크로폰의 노이즈가 감소하나 상기 에어 블로잉 검사시 상기 진동판의 상기 벤트홀 부위가 파손될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 에어 블로잉 검사시 크기가 증가되는 구조의 벤트홀들을 갖는 진동판 및 이를 갖는 멤스 마이크로폰을 제공한다.
본 발명에 따른 멤스 마이크로폰에서 음압을 감지하여 변위를 발생시키며 복수의 벤트홀들을 갖는 진동판은, 에어 블로잉 테스트시 상기 진동판의 파손을 방지하기 위해 상기 각 벤트홀들은 중심에서 외측을 향해 연장하여 고압의 에어에 의해 개방되는 복수의 슬릿들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 슬릿들은 음파의 이동을 위해 개방된 형태를 가지며, 상기 고압의 에어에 의해 추가로 개방될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 각 벤트홀들은 상기 중심에 원형의 중앙 홀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 각 벤트홀들은 상기 중심에 음파의 이동을 위한 원형의 중앙 홀을 더 포함하고, 상기 슬릿들은 닫힌 형태를 가지며, 상기 고압의 에어에 의해 개방될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 각 벤트홀들은, 상기 슬릿들의 연장 단부에 각각 구비되며, 상기 슬릿들의 연장 단부에 집중되는 응력을 분산시키기 위한 단부 홀들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰의 진동판.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 각 벤트홀들은, 상기 슬릿들의 연장 단부에 각각 구비되며, 상기 슬릿들의 연장 단부에 집중되는 응력을 분산시키기 위한 절개선들을 더 포함할 수 있다.
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 발생시키며 복수의 벤트홀들을 구비하는 진동판 및 상기 진동 영역에서 상기 진동판의 상측에 위치하고, 상기 진동판과 이격되어 상기 진동판과의 사이에 에어갭이 형성되며 복수의 음향홀들을 구비하는 백 플레이트를 포함하고, 에어 블로잉 테스트시 상기 진동판의 파손을 방지하기 위해 상기 각 벤트홀들은 중심에서 외측을 향해 연장하여 고압의 에어에 의해 개방되는 복수의 슬릿들을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 슬릿들은 음파의 이동을 위해 개방된 형태를 가지며, 상기 고압의 에어에 의해 추가로 개방될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 각 벤트홀들은 상기 중심에 원형의 중앙 홀을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 각 벤트홀들은 상기 중심에 음파의 이동을 위한 원형의 중앙 홀을 더 포함하고, 상기 슬릿들은 닫힌 형태를 가지며, 상기 고압의 에어에 의해 개방될 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 각 벤트홀들은, 상기 슬릿들의 연장 단부에 각각 구비되며, 상기 슬릿들의 연장 단부에 집중되는 응력을 분산시키기 위한 단부 홀들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 각 벤트홀들은, 상기 슬릿들의 연장 단부에 각각 구비되며, 상기 슬릿들의 연장 단부에 집중되는 응력을 분산시키기 위한 절개선들을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰은, 상기 진동판의 단부에 상기 진동판의 둘레를 따라 구비되며, 상기 기판의 상부면과 고정되어 상기 진동판을 지지하는 앵커를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰은, 상기 백 플레이트를 커버하고 상기 진동판으로부터 이격되어 상기 진동판과의 사이에 에어갭을 형성하며 상기 백 플레이트를 홀드하여 상기 진동판으로부터 이격시키는 상부 절연막과, 상기 지지 영역에 상기 진동 영역의 둘레를 따라 서로 이격되도록 구비되고, 하부면이 상기 기판의 상부면과 접하며 상기 상부 절연막을 지지하는 챔버들과, 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 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰의 음향 평가시 상기 벤트홀들이 일정한 크기를 유지하므로, 상기 벤트홀들의 음향 저항을 유지할 수 있다. 따라서, 상기 멤스 마이크로폰의 노이즈를 최소화할 수 있다.
또한, 상기 벤트홀들에서 개방된 상기 슬릿들이 상기 고압의 에어에 의해 추가 개방되거나, 닫힌 상기 슬릿들이 상기 고압의 에어에 의해 개방된다. 상기 에어 블로잉 테스트시에만 상기 벤트홀들(122)이 추가로 개방되므로, 상기 벤트홀들의 상기 에어 블로잉 테스트 특성을 향상시킬 수 있고, 상기 에어 블로잉 테스트시 상기 고압의 에어에 의해 상기 진동판에서 상기 벤트홀 부위가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 멤스 마이크로폰의 물리적 특성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 상기 슬릿들의 연장 단부에 각각 상기 단부 홀들 또는 상기 절개선들을 구비하므로 상기 슬릿들의 연장 단부에 집중되는 응력을 분산시킬 수 있다. 따라서, 상기 에어 블로잉 테스트시 상기 슬릿들의 연장 단부가 파손되는 것을 방지할 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 1에 도시된 벤트홀을 확대한 확대도이다.
도 4 내지 도 9는 도 3에 도시된 벤트홀의 다른 예를 설명하기 위한 확대도들이다.
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 1에 도시된 벤트홀을 확대한 확대도이고, 도 4 내지 도 9는 도 3에 도시된 벤트홀의 다른 예를 설명하기 위한 확대도들이다.
도 1 내지 도 9를 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 가장자리를 따라 상기 진동판(120)을 완전히 둘러쌀 수 있다. 상기 앵커(124)는 종래와 달리 슬릿 없이 완전한 링 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기
상기 앵커(124)는 종래와 달리 슬릿 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.
상기 앵커(124)는 상기 진동판(120)의 상기 가장자리로부터 상기 기판(110) 측으로 연장되며, 상기 진동판(120)을 상기 기판(112)으로부터 이격시킨다.
예를 들면, 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.
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.
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. 일 예로, 상기 벤트홀들(122)은 상기 진동판(120)에서 상기 앵커(124)의 수평 방향 내측에 위치할 수 있다.
상기 각 벤트홀들(122)은 중심(C)에서 외측을 향해 연장하여 에어 블로잉 테스트시 고압의 에어에 의해 개방되는 복수의 슬릿들(122a)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 도 3을 참조하면, 상기 슬릿들(122a)은 상기 음파의 이동을 위해 개방된 형태를 갖는다. 상기 개방된 슬릿들(122a)을 통해 상기 음파가 안정적으로 이동할 수 있다.
상기 고압의 에어에 의해 상기 진동판(120)에서 상기 슬릿들(122a) 사이의 부위가 휘어지면서 상기 슬릿들(122a)은 추가로 개방될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 슬릿들(122a)은 상기 음파의 이동을 위해 개방된 형태를 갖는다. 상기 개방된 슬릿들(122a)을 통해 상기 음파가 안정적으로 이동할 수 있다.
상기 진동판(120)에서 상기 슬릿들(122a) 사이의 부위가 상기 고압의 에어에 의해 휘어지면서 상기 슬릿들(122a)은 추가로 개방될 수 있다.
또한, 상기 각 벤트홀들(122)은 상기 중심(C)에 상기 슬릿들(122a)과 연결되는 원형의 중앙 홀(122b)을 더 포함할 수 있다. 상기 중앙 홀(122b)을 통해 상기 음파가 보다 안정적으로 이동할 수 있다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 슬릿들(122a)은 상기 음파의 이동을 위해 개방된 형태를 갖는다. 상기 개방된 슬릿들(122a)을 통해 상기 음파가 안정적으로 이동할 수 있다.
상기 진동판(120)에서 상기 슬릿들(122a) 사이의 부위가 상기 고압의 에어에 의해 휘어지면서 상기 슬릿들(122a)은 추가로 개방될 수 있다.
상기 각 벤트홀들(122)은 상기 슬릿들(122a)의 연장 단부에 각각 구비되며, 상기 슬릿들(122a)의 연장 단부에 집중되는 응력을 분산시키기 위한 단부 홀들(122c) 또는 절개선들(122d)을 더 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 각 벤트홀들(122)은 상기 중심(C)에 상기 슬릿들(122a)과 연결되는 원형의 중앙 홀(122b)을 더 포함할 수 있다. 상기 중앙 홀(122b)을 통해 상기 음파가 안정적으로 이동할 수 있다.
상기 슬릿들(122a)은 닫힌 형태를 갖는다. 상기 닫힌 슬릿들(122a)은 상기 고압의 에어에 의해 개방될 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 각 벤트홀들(122)은 상기 중심(C)에 상기 슬릿들(122a)과 연결되는 원형의 중앙 홀(122b)을 더 포함할 수 있다. 상기 중앙 홀(122b)을 통해 상기 음파가 안정적으로 이동할 수 있다.
상기 슬릿들(122a)은 닫힌 형태를 갖는다. 상기 닫힌 슬릿들(122a)은 상기 고압의 에어에 의해 개방될 수 있다.
상기 각 벤트홀들(122)은 상기 슬릿들(122a)의 연장 단부에 각각 구비되며, 상기 슬릿들(122a)의 연장 단부에 집중되는 응력을 분산시키기 위한 단부 홀들(122c) 또는 절개선들(122d)을 더 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 슬릿들(122a)이 개방된 상태를 유지하거나, 상기 중앙 홀(122b)이 구비되므로, 상기 벤트홀들(122)은 일정한 크기를 유지할 수 있고, 상기 음파가 안정적으로 이동할 수 있다. 상기 벤트홀들(122)이 일정한 크기를 유지하므로, 상기 멤스 마이크로폰(100)의 음향 평가시 상기 벤트홀들(122)의 음향 저항을 유지할 수 있다. 따라서, 상기 멤스 마이크로폰(100)의 노이즈를 최소화할 수 있다.
또한, 개방된 상기 슬릿들(122a)이 상기 고압의 에어에 의해 추가 개방되거나, 닫힌 상기 슬릿들(122a)이 고압의 에어에 의해 개방된다. 상기 에어 블로잉 테스트시에만 상기 벤트홀들(122)이 추가로 개방되므로 상기 벤트홀들(122)의 상기 에어 블로잉 테스트 특성을 향상시킬 수 있고, 상기 에어 블로잉 테스트시 상기 고압의 에어에 의해 상기 진동판(120)에서 상기 벤트홀(122) 부위가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 멤스 마이크로폰(100)의 물리적 특성을 향상시킬 수 있다.
그리고 상기 슬릿들(122a)의 연장 단부에 각각 상기 단부 홀들(122c) 또는 상기 절개선들(122d)을 구비하므로 상기 슬릿들(122a)의 연장 단부에 집중되는 응력을 분산시킬 수 있다. 따라서, 상기 에어 블로잉 테스트시 상기 슬릿들(122a)의 연장 단부가 파손되는 것을 방지할 수 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 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. 상기 음향홀(132)은 상기 백 플레이트(130)가 구비된 상기 진동 영역(VA)이 아닌 상기 지지 영역(SA)에도 상기 상부 절연막(140)을 관통하여 형성될 수 있다.
상기 음향홀(132)들은 상기 벤트홀들(122)과 서로 엇갈리도록 배치될 수 있다. 즉, 상기 음향홀(132)들과 상기 벤트홀들(122)은 수직 방향을 따라 상하로 배치되지 않을 수 있다. 따라서, 상기 음파가 상기 벤트홀들(122)과 상기 음향홀들(132) 사이에서 바로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 벤트홀들(122)을 통과한 음파가 상기 음향홀들(132)로 바로 전달되는 것을 방지하거나, 상기 음향홀들(132)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 에어갭과 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. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 진동판(120)에서 불순물이 도핑된 부분과 상기 진동판 패드(126)가 연결되는 부분에도 불순물이 도핑될 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 층간 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)와 상기 백 플레이트(130)가 연결되는 부분에도 불순물이 도핑될 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)의 음향 평가시 상기 벤트홀들(122)이 일정한 크기를 유지하므로, 상기 벤트홀들(122)의 음향 저항을 유지할 수 있다. 따라서, 상기 멤스 마이크로폰(100)의 노이즈를 최소화할 수 있다.
또한, 상기 각 벤트홀들(122)은 상기 에어 블로잉 테스트시 상기 고압의 에어의 의해 추가로 개방될 수 있다. 상기 에어 블로잉 테스트시에만 상기 벤트홀들(122)이 개방되므로 상기 벤트홀들(122)의 상기 에어 블로잉 테스트 특성을 향상시킬 수 있고, 상기 고압의 에어에 의해 상기 진동판에서 상기 벤트홀들(122) 부위가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 멤스 마이크로폰(100)의 물리적 특성을 향상시킬 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 122a : 슬릿
122b : 중앙 홀 122c : 단부 홀
122d : 절개선 124 : 앵커
126 : 진동판 패드 128 : 제1 연결부
130 : 백 플레이트 132 : 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
C : 중심 AG : 에어갭

Claims (14)

  1. 멤스 마이크로폰에서 음압을 감지하여 변위를 발생시키며 복수의 벤트홀들을 갖는 진동판에 있어서,
    에어 블로잉 테스트시 상기 진동판의 파손을 방지하기 위해 상기 각 벤트홀들은 중심에서 외측을 향해 연장하여 고압의 에어에 의해 개방되는 복수의 슬릿들을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰의 진동판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 슬릿들은 음파의 이동을 위해 개방된 형태를 가지며, 상기 고압의 에어에 의해 추가로 개방되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰의 진동판.
  3. 제2항에 있어서, 상기 각 벤트홀들은 상기 중심에 원형의 중앙 홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰의 진동판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 각 벤트홀들은 상기 중심에 음파의 이동을 위한 원형의 중앙 홀을 더 포함하고,
    상기 슬릿들은 닫힌 형태를 가지며, 상기 고압의 에어에 의해 개방되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰의 진동판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 각 벤트홀들은, 상기 슬릿들의 연장 단부에 각각 구비되며, 상기 슬릿들의 연장 단부에 집중되는 응력을 분산시키기 위한 단부 홀들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰의 진동판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 각 벤트홀들은, 상기 슬릿들의 연장 단부에 각각 구비되며, 상기 슬릿들의 연장 단부에 집중되는 응력을 분산시키기 위한 절개선들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰의 진동판.
  7. 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 발생시키며 복수의 벤트홀들을 구비하는 진동판; 및
    상기 진동 영역에서 상기 진동판의 상측에 위치하고, 상기 진동판과 이격되어 상기 진동판과의 사이에 에어갭이 형성되며 복수의 음향홀들을 구비하는 백 플레이트를 포함하고,
    에어 블로잉 테스트시 상기 진동판의 파손을 방지하기 위해 상기 각 벤트홀들은 중심에서 외측을 향해 연장하여 고압의 에어에 의해 개방되는 복수의 슬릿들을 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  8. 제7항에 있어서, 상기 슬릿들은 음파의 이동을 위해 개방된 형태를 가지며, 상기 고압의 에어에 의해 추가로 개방되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  9. 제8항에 있어서, 상기 각 벤트홀들은 상기 중심에 원형의 중앙 홀을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  10. 제7항에 있어서, 상기 각 벤트홀들은 상기 중심에 음파의 이동을 위한 원형의 중앙 홀을 더 포함하고,
    상기 슬릿들은 닫힌 형태를 가지며, 상기 고압의 에어에 의해 개방되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  11. 제7항에 있어서, 상기 각 벤트홀들은, 상기 슬릿들의 연장 단부에 각각 구비되며, 상기 슬릿들의 연장 단부에 집중되는 응력을 분산시키기 위한 단부 홀들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  12. 제7항에 있어서, 상기 각 벤트홀들은, 상기 슬릿들의 연장 단부에 각각 구비되며, 상기 슬릿들의 연장 단부에 집중되는 응력을 분산시키기 위한 절개선들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  13. 제7항에 있어서, 상기 진동판의 단부에 상기 진동판의 둘레를 따라 구비되며, 상기 기판의 상부면과 고정되어 상기 진동판을 지지하는 앵커를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
  14. 제7항에 있어서, 상기 백 플레이트를 커버하고 상기 진동판으로부터 이격되어 상기 진동판과의 사이에 에어갭을 형성하며 상기 백 플레이트를 홀드하여 상기 진동판으로부터 이격시키는 상부 절연막;
    상기 지지 영역에 상기 진동 영역의 둘레를 따라 서로 이격되도록 구비되고, 하부면이 상기 기판의 상부면과 접하며 상기 상부 절연막을 지지하는 챔버들;
    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 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.
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