KR20240027404A - Mems microphone and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
멤스 마이크로폰 및 그 제조 방법이 개시된다. 상기 멤스 마이크로폰은, 기판의 상부에 배치된 진동판과, 상기 기판 상에 배치되며 상기 진동판을 상기 기판 상에 고정시키기 위한 제1 앵커와, 상기 진동판의 상부에 배치되는 백 플레이트를 포함하며, 상기 제1 앵커는 상기 진동판과 상기 백 플레이트 사이의 에어 갭과 연결되는 복수의 통풍구들을 구비한다.A MEMS microphone and its manufacturing method are disclosed. The MEMS microphone includes a diaphragm disposed on an upper portion of a substrate, a first anchor disposed on the substrate for fixing the diaphragm to the substrate, and a back plate disposed on an upper portion of the diaphragm. 1 The anchor has a plurality of vents connected to the air gap between the diaphragm and the back plate.
Description
본 발명의 실시예들은 멤스(Micro Electro Mechanical Systems; MEMS) 마이크로폰 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 반도체 공정 기술을 이용하여 형성된 진동판과 백 플레이트를 포함하는 멤스 마이크로폰 및 그 제조 방법에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to a Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) microphone and a method of manufacturing the same. More specifically, it relates to a MEMS microphone including a diaphragm and a back plate formed using semiconductor processing technology and a method of manufacturing the same.
일반적으로 멤스 마이크로폰은 반도체 공정 기술을 이용하여 제조될 수 있으며, 진동판과 백 플레이트 사이의 간격 변화에 의해 발생되는 커패시턴스 변화를 전기적인 신호로서 출력할 수 있다.In general, MEMS microphones can be manufactured using semiconductor processing technology, and can output capacitance changes caused by changes in the gap between the diaphragm and the back plate as an electrical signal.
예를 들면, 상기 멤스 마이크로폰은 캐비티를 갖는 기판과, 상기 캐비티의 상부에 배치된 진동판과, 상기 진동판의 상부에 배치된 백 플레이트를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 진동판은 제1 전극층을 포함하고, 상기 백 플레이트는 상기 제1 전극층에 대응하는 제2 전극층을 포함할 수 있으며, 이에 따라 상기 진동판의 진동에 의해 상기 제1 전극층과 상기 제2 전극층 사이의 커패시턴스가 변화될 수 있다.For example, the MEMS microphone may include a substrate having a cavity, a diaphragm disposed on an upper portion of the cavity, and a back plate disposed on an upper portion of the diaphragm. In this case, the diaphragm may include a first electrode layer, and the back plate may include a second electrode layer corresponding to the first electrode layer. Accordingly, the first electrode layer and the second electrode layer may be separated by vibration of the diaphragm. The capacitance between can change.
또한, 상기 멤스 마이크로폰은 상기 진동판을 관통하는 복수의 통풍구들 및 상기 백 플레이트를 관통하는 복수의 에어 홀들을 구비할 수 있다. 따라서, 상기 진동판의 통풍구들과 상기 백 플레이트의 에어 홀들을 통해 공기의 흐름이 발생될 수 있다. 그러나, 상기 공기의 흐름에 의해 상기 진동판이 오염될 수 있으며, 이에 의해 상기 멤스 마이크로폰의 감도가 저하되는 문제점이 발생될 수 있다.Additionally, the MEMS microphone may include a plurality of vents penetrating the diaphragm and a plurality of air holes penetrating the back plate. Accordingly, a flow of air may be generated through the vents of the diaphragm and the air holes of the back plate. However, the diaphragm may be contaminated by the air flow, which may cause a problem in which the sensitivity of the MEMS microphone is reduced.
본 발명의 실시예들은 진동판의 오염을 방지할 수 있는 멤스 마이크로폰 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The purpose of embodiments of the present invention is to provide a MEMS microphone that can prevent contamination of the diaphragm and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 멤스 마이크로폰은, 기판의 상부에 배치된 진동판과, 상기 기판 상에 배치되며 상기 진동판을 상기 기판 상에 고정시키기 위한 제1 앵커와, 상기 진동판의 상부에 배치되는 백 플레이트를 포함할 수 있으며, 특히 상기 제1 앵커는 상기 진동판과 상기 백 플레이트 사이의 에어 갭과 연결되는 복수의 통풍구들을 구비할 수 있다.A MEMS microphone according to an aspect of the present invention for achieving the above object includes a diaphragm disposed on an upper portion of a substrate, a first anchor disposed on the substrate and for fixing the diaphragm to the substrate, and the diaphragm of the diaphragm. It may include a back plate disposed on the top, and in particular, the first anchor may have a plurality of ventilation holes connected to the air gap between the diaphragm and the back plate.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 앵커는 상기 진동판의 가장자리 부위들과 연결되는 복수의 지지 패턴들을 포함할 수 있으며, 상기 복수의 통풍구들은 상기 복수의 지지 패턴들에 의해 한정될 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the first anchor may include a plurality of support patterns connected to edge portions of the diaphragm, and the plurality of vents may be defined by the plurality of support patterns. there is.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 앵커는 상기 복수의 지지 패턴들을 감싸도록 상기 기판 상에 배치되는 링 형태의 바닥부를 더 포함할 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the first anchor may further include a ring-shaped bottom portion disposed on the substrate to surround the plurality of support patterns.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 기판은 상기 진동판과 대응하도록 상기 기판을 관통하는 캐비티를 구비할 수 있으며, 상기 제1 앵커는 상기 진동판과 상기 캐비티를 감싸는 링 형태를 가질 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the substrate may have a cavity penetrating the substrate to correspond to the diaphragm, and the first anchor may have a ring shape surrounding the diaphragm and the cavity.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 앵커는, 상기 진동판과 상기 캐비티를 감싸도록 구성되는 내측 벽부와, 상기 내측 벽부를 감싸도록 구성되는 외측 벽부와, 상기 내측 벽부와 상기 외측 벽부 사이에서 상기 기판 상에 배치되는 바닥부를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 진동판은 상기 내측 벽부의 상부에 연결되고, 상기 복수의 통풍구들은 상기 내측 벽부를 관통하여 형성될 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the first anchor includes an inner wall portion configured to surround the diaphragm and the cavity, an outer wall portion configured to surround the inner wall portion, and a space between the inner wall portion and the outer wall portion. may include a bottom portion disposed on the substrate. In this case, the diaphragm may be connected to the upper part of the inner wall, and the plurality of vents may be formed penetrating the inner wall.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 백 플레이트는, 상기 진동판과 대응하도록 배치되는 제2 전극층과, 상기 제2 전극층 상에 배치되며 상기 제2 전극층을 지지하기 위한 지지층을 포함할 수 있으며, 상기 제2 전극층은 상기 지지층의 하부면에 부착될 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the back plate may include a second electrode layer disposed to correspond to the diaphragm, and a support layer disposed on the second electrode layer and supporting the second electrode layer, The second electrode layer may be attached to the lower surface of the support layer.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 진동판은 상기 제2 전극층과 대응하는 제1 전극층을 포함하며, 상기 제2 전극층과 제1 전극층은 서로 동일한 크기를 가질 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the diaphragm includes a first electrode layer corresponding to the second electrode layer, and the second electrode layer and the first electrode layer may have the same size.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰은, 상기 기판 상에 배치되며 상기 지지층을 상기 기판 상에 고정시키기 위한 제2 앵커를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 앵커는 상기 진동판을 감싸는 링 형태를 갖고, 상기 제2 앵커는 상기 제1 앵커를 감싸는 링 형태를 가질 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the MEMS microphone is disposed on the substrate and may further include a second anchor for fixing the support layer to the substrate. In this case, the first anchor may have a ring shape surrounding the diaphragm, and the second anchor may have a ring shape surrounding the first anchor.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰은, 상기 제2 앵커를 감싸도록 상기 기판 상에 배치된 제1 절연층과, 상기 제2 앵커를 감싸도록 상기 제1 절연층 상에 배치된 제2 절연층과, 상기 제1 절연층 상에 배치되며 상기 제1 전극층과 전기적으로 연결된 제1 전극 패드와, 상기 제2 절연층 상에 배치되며 상기 제2 전극층과 전기적으로 연결된 제2 전극 패드를 더 포함할 수 있으며, 상기 지지층의 가장자리 부위가 상기 제2 절연층 상에 배치될 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the MEMS microphone includes a first insulating layer disposed on the substrate to surround the second anchor, and a first insulating layer disposed on the first insulating layer to surround the second anchor. A second insulating layer, a first electrode pad disposed on the first insulating layer and electrically connected to the first electrode layer, and a second electrode pad disposed on the second insulating layer and electrically connected to the second electrode layer. It may further include, and an edge portion of the support layer may be disposed on the second insulating layer.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰은, 상기 지지층의 가장자리 부위와 상기 제2 절연층을 통해 상기 제1 전극 패드와 연결되는 제1 본딩 패드와, 상기 지지층의 가장자리 부위를 통해 상기 제2 전극 패드와 연결되는 제2 본딩 패드를 더 포함할 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the MEMS microphone includes a first bonding pad connected to the first electrode pad through an edge of the support layer and the second insulating layer, and a first bonding pad connected to the first electrode pad through an edge of the support layer. It may further include a second bonding pad connected to the second electrode pad.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 백 플레이트는, 상기 제2 전극층과 상기 제1 전극층이 서로 접촉되는 것을 방지하기 위하여 상기 제2 전극층을 관통하여 상기 지지층으로부터 상기 진동판을 향해 돌출되는 복수의 돌기부들을 더 포함할 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the back plate includes a plurality of protrusions that penetrate the second electrode layer and protrude from the support layer toward the diaphragm to prevent the second electrode layer and the first electrode layer from contacting each other. It may further include protrusions.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 백 플레이트는 상기 에어 갭과 연결되는 복수의 에어 홀들을 구비할 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the back plate may have a plurality of air holes connected to the air gap.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 멤스 마이크로폰은, 캐비티를 갖는 기판과, 상기 캐비티와 대응하도록 상기 기판의 상부에 배치되며 제1 전극층을 포함하는 진동판과, 상기 캐비티와 상기 진동판을 감싸는 링 형태를 갖고 상기 기판 상에 배치되며 상기 진동판을 상기 기판 상에 고정시키기 위한 제1 앵커와, 상기 진동판의 상부에 배치되며 상기 제1 전극층과 대응하는 제2 전극층을 포함하는 백 플레이트와, 상기 제1 앵커를 감싸는 링 형태를 갖고 상기 기판 상에 배치되며 상기 백 플레이트를 상기 기판 상에 고정시키기 위한 제2 앵커를 포함할 수 있다. 특히, 상기 백 플레이트는 상기 진동판과 상기 백 플레이트 사이의 에어 갭과 연결되는 복수의 에어 홀들을 구비하고, 상기 제1 앵커는 상기 캐비티와 상기 에어 갭 사이를 연결하기 위한 복수의 통풍구들을 구비할 수 있다.A MEMS microphone according to another aspect of the present invention for achieving the above object includes a substrate having a cavity, a diaphragm disposed on top of the substrate to correspond to the cavity and including a first electrode layer, and the cavity and the diaphragm. a back plate that has a surrounding ring shape and is disposed on the substrate and includes a first anchor for fixing the diaphragm to the substrate; a back plate disposed on an upper portion of the diaphragm and including a second electrode layer corresponding to the first electrode layer; It may have a ring shape surrounding the first anchor, be disposed on the substrate, and include a second anchor for fixing the back plate to the substrate. In particular, the back plate may have a plurality of air holes connected to the air gap between the diaphragm and the back plate, and the first anchor may have a plurality of vents for connecting the cavity and the air gap. there is.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 앵커는, 상기 진동판의 가장자리 부위들과 연결되는 복수의 지지 패턴들을 포함하는 내측 벽부와, 상기 내측 벽부를 감싸도록 상기 기판 상에 배치되는 링 형태의 바닥부와, 상기 바닥부를 감싸도록 상기 기판 상에 배치되는 링 형태의 외측 벽부를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 통풍구들은 상기 복수의 지지 패턴들에 의해 한정될 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the first anchor has an inner wall portion including a plurality of support patterns connected to edge portions of the diaphragm, and a ring shape disposed on the substrate to surround the inner wall portion. It may include a bottom portion and a ring-shaped outer wall portion disposed on the substrate to surround the bottom portion. In this case, the plurality of vents may be defined by the plurality of support patterns.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 측면에 따른 멤스 마이크로폰 제조 방법은, 기판 상에 제1 절연층을 형성하는 단계와, 상기 제1 절연층을 패터닝하여 상기 기판을 부분적으로 노출시키는 링 형태의 제1 앵커 채널을 형성하는 단계와, 상기 제1 절연층 상에 진동판 및 상기 제1 앵커 채널 내에 상기 진동판을 상기 기판 상에 고정시키기 위한 제1 앵커를 형성하는 단계와, 상기 제1 앵커를 부분적으로 제거하여 복수의 통풍구들을 형성하는 단계와, 상기 제1 절연층과 상기 진동판 및 상기 제1 앵커 상에 제2 절연층을 형성하는 단계와, 상기 제2 절연층 상에 백 플레이트를 형성하는 단계와, 상기 진동판과 대응하도록 상기 기판을 관통하는 캐비티를 형성하는 단계와, 상기 제1 앵커 내에 형성된 상기 제1 절연층의 일부 및 상기 진동판과 상기 백 플레이트 사이에 형성된 상기 제2 절연층의 일부를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 특히, 상기 캐비티는 상기 복수의 통풍구들에 의해 상기 진동판과 상기 백 플레이트 사이의 에어 갭과 연결될 수 있다.A MEMS microphone manufacturing method according to another aspect of the present invention for achieving the above object includes forming a first insulating layer on a substrate, and patterning the first insulating layer to form a ring shape to partially expose the substrate. forming a first anchor channel, forming a diaphragm on the first insulating layer and a first anchor in the first anchor channel for fixing the diaphragm to the substrate, and forming the first anchor forming a plurality of vents by partially removing the vents, forming a second insulating layer on the first insulating layer, the diaphragm, and the first anchor, and forming a back plate on the second insulating layer. forming a cavity penetrating the substrate to correspond to the diaphragm, a portion of the first insulating layer formed within the first anchor, and a portion of the second insulating layer formed between the diaphragm and the back plate. It may include a step of removing . In particular, the cavity may be connected to an air gap between the diaphragm and the back plate through the plurality of vents.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 제1 앵커는, 상기 진동판에 인접하는 상기 제1 앵커 채널의 제1 내측면 상에 형성되는 내측 벽부와, 상기 제1 내측면과 마주하는 상기 제1 앵커 채널의 제2 내측면 상에 형성되는 외측 벽부와, 상기 내측 벽부와 상기 외측 벽부 사이에서 상기 기판 상에 형성되는 바닥부를 포함하며, 상기 복수의 통풍구들은 상기 내측 벽부를 부분적으로 제거함으로써 형성될 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the first anchor includes an inner wall portion formed on a first inner surface of the first anchor channel adjacent to the diaphragm, and the first anchor facing the first inner surface. an outer wall formed on a second inner surface of the anchor channel, and a bottom formed on the substrate between the inner wall and the outer wall, wherein the plurality of vents are formed by partially removing the inner wall. You can.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 진동판 및 상기 제1 앵커를 형성하는 단계는, 상기 제1 절연층 및 상기 제1 앵커 채널의 내측 표면들 상에 제1 실리콘층을 형성하는 단계와, 이온 주입 공정을 수행하여 상기 제1 실리콘층의 일부를 제1 전극층으로 형성하는 단계와, 상기 제1 실리콘층을 패터닝하여 상기 진동판 및 상기 제1 앵커를 획득하는 단계를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 진동판은 상기 제1 전극층을 포함하고, 상기 제1 앵커 채널 내에 형성된 상기 제1 실리콘층의 일부가 상기 제1 앵커로 사용될 수 있다.According to some embodiments of the invention, forming the diaphragm and the first anchor includes forming a first silicon layer on inner surfaces of the first insulating layer and the first anchor channel; It may include performing an ion implantation process to form a portion of the first silicon layer as a first electrode layer, and patterning the first silicon layer to obtain the diaphragm and the first anchor. In this case, the diaphragm includes the first electrode layer, and a portion of the first silicon layer formed in the first anchor channel may be used as the first anchor.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 백 플레이트를 형성하는 단계는, 상기 제2 절연층 상에 상기 제1 전극층과 대응하는 제2 전극층을 형성하는 단계와, 상기 제2 절연층 및 상기 제2 전극층 상에 상기 제2 전극층을 지지하기 위한 지지층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.According to some embodiments of the present invention, forming the back plate includes forming a second electrode layer corresponding to the first electrode layer on the second insulating layer, the second insulating layer and the first electrode layer. It may include forming a support layer on the two electrode layers to support the second electrode layer.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰 제조 방법은, 상기 제2 절연층과 상기 제1 절연층을 패터닝하여 상기 기판을 부분적으로 노출시키며 상기 제1 앵커를 감싸는 링 형태의 제2 앵커 채널을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 앵커 채널의 내측 표면들 상에 형성된 상기 지지층의 일부가 상기 백 플레이트를 상기 기판 상에 고정시키기 위한 제2 앵커로 사용될 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the method of manufacturing the MEMS microphone includes patterning the second insulating layer and the first insulating layer to partially expose the substrate and forming a second anchor in the form of a ring surrounding the first anchor. The step of forming a channel may be further included. In this case, a portion of the support layer formed on the inner surfaces of the second anchor channel may be used as a second anchor for fixing the back plate on the substrate.
본 발명의 일부 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰 제조 방법은, 상기 백 플레이트를 관통하는 복수의 에어 홀들을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제2 절연층의 일부는 상기 복수의 통풍구들과 상기 복수의 에어 홀들을 통해 공급되는 식각액에 의해 제거될 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the method of manufacturing the MEMS microphone may further include forming a plurality of air holes penetrating the back plate. In this case, a portion of the second insulating layer may be removed by an etchant supplied through the plurality of ventilation holes and the plurality of air holes.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰을 통과하는 공기의 흐름은 상기 복수의 통풍구들과 상기 에어 홀들을 통해 이루어질 수 있다. 특히, 상기 공기의 흐름이 상기 제1 앵커를 통해 형성된 상기 복수의 통풍구들을 통과할 수 있으며, 이에 따라 종래 기술과 비교하여 상기 공기의 흐름에 의한 상기 진동판의 오염이 크게 감소될 수 있다. 결과적으로, 종래 기술과 비교하여 상기 멤스 마이크로폰의 감도가 크게 개선될 수 있다.According to the embodiments of the present invention as described above, the flow of air passing through the MEMS microphone may be achieved through the plurality of vents and the air holes. In particular, the air flow can pass through the plurality of vents formed through the first anchor, and thus contamination of the diaphragm by the air flow can be greatly reduced compared to the prior art. As a result, the sensitivity of the MEMS microphone can be greatly improved compared to the prior art.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 멤스 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 통풍구를 설명하기 위한 개략적인 확대 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 통풍구를 통한 공기의 흐름을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.
도 5 내지 도 17은 도 1 및 도 2에 도시된 멤스 마이크로폰의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.Figure 1 is a schematic plan view for explaining a MEMS microphone according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the MEMS microphone shown in FIG. 1.
Figure 3 is a schematic enlarged perspective view for explaining the ventilation hole shown in Figure 2.
FIG. 4 is a schematic enlarged cross-sectional view illustrating the flow of air through the vent shown in FIG. 2.
Figures 5 to 17 are schematic cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the MEMS microphone shown in Figures 1 and 2.
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.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention does not have to be configured as limited to the embodiments described below and may be embodied in various other forms. The following examples are not provided to fully complete the present invention, but rather are provided to fully convey the scope of the present invention to those skilled in the art.
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.In embodiments of the present invention, when one element is described as being disposed or connected to another element, the element may be directly disposed or connected to the other element, and other elements may be interposed between them. It could be. Alternatively, if one element is described as being placed directly on or connected to another element, there cannot be another element between them. The terms first, second, third, etc. may be used to describe various items such as various elements, compositions, regions, layers and/or parts, but the items are not limited by these terms. won't
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.Technical terms used in the embodiments of the present invention are merely used for the purpose of describing specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Additionally, unless otherwise limited, all terms, including technical and scientific terms, have the same meaning that can be understood by a person skilled in the art. The above terms, as defined in common dictionaries, will be construed to have meanings consistent with their meanings in the context of the relevant art and description of the invention, and unless explicitly defined, ideally or excessively by superficial intuition. It will not be interpreted.
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.Embodiments of the invention are described with reference to schematic illustrations of ideal embodiments of the invention. Accordingly, changes from the shapes of the illustrations, for example changes in manufacturing methods and/or tolerances, are fully to be expected. Accordingly, the embodiments of the present invention are not intended to be described as limited to the specific shapes of the regions illustrated but are intended to include deviations in the shapes, and the elements depicted in the drawings are entirely schematic and represent their shapes. is not intended to describe the exact shape of the elements nor is it intended to limit the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 멤스 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 통풍구를 설명하기 위한 개략적인 확대 사시도이다. 도 4는 도 2에 도시된 통풍구를 통한 공기의 흐름을 설명하기 위한 개략적인 확대 단면도이다.Figure 1 is a schematic plan view for explaining a MEMS microphone according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the MEMS microphone shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a schematic enlarged perspective view for explaining the vent shown in FIG. 2. FIG. 4 is a schematic enlarged cross-sectional view illustrating the flow of air through the vent shown in FIG. 2.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 마이크로폰(100)은, 기판(102)과, 상기 기판(102)의 상부에 배치된 진동판(130)과, 상기 기판(102) 상에 배치되며 상기 진동판(130)을 상기 기판(102) 상에 고정시키기 위한 제1 앵커(140)와, 상기 진동판(130)의 상부에 배치되는 백 플레이트(170)를 포함할 수 있다. 특히, 상기 제1 앵커(140)는 상기 진동판(130)과 상기 백 플레이트(170) 사이의 에어 갭(AG)과 연결되는 복수의 통풍구들(143)을 구비할 수 있다. 구체적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 앵커(140)는 상기 진동판(130)의 가장자리 부위들과 연결되는 복수의 지지 패턴들(144)을 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 복수의 통풍구들(143)은 상기 복수의 지지 패턴들(144)에 의해 한정될 수 있다.1 to 4, the
상기 기판(102)으로는 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있으며, 상기 멤스 마이크로폰(100)은 상기 기판(102)을 관통하는 캐비티(104)를 구비할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 앵커(140)는 상기 캐비티(104)와 상기 진동판(130)을 감싸는 링 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 지지 패턴들(144)은 상기 캐비티(104)의 주위를 감싸도록 상기 기판(102) 상에 배치될 수 있으며, 상기 진동판(130)은 상기 지지 패턴들(144)의 상부에 연결될 수 있다. 즉, 상기 진동판(130)은 상기 캐비티(104)와 대응하도록 상기 캐비티(104)의 상부에 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 지지 패턴들(144)은 상기 진동판(130)을 탄성적으로 지지하는 탄성 부재들로서 기능할 수 있으며, 이에 따라 상기 진동판(130)의 구조적인 안정성이 종래 기술과 비교하여 크게 개선될 수 있다.A silicon wafer may be used as the
예를 들면, 상기 진동판(130)은 디스크 형태를 가질 수 있으며, 상기 제1 앵커(140)는 상기 캐비티(104)와 상기 진동판(130)을 감싸는 원형의 링 형태를 가질 수 있다. 상기 제1 앵커(140)는 상기 캐비티(104)와 상기 진동판(130)을 감싸도록 상기 기판(102) 상에 배치되는 내측 벽부(142)와, 상기 내측 벽부(142)를 감싸도록 상기 기판(102) 상에 배치되는 바닥부(148)와, 상기 바닥부(148)를 감싸도록 상기 기판(102) 상에 배치되는 외측 벽부(146)를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 내측 벽부(142)는 상기 지지 패턴들(144)을 포함할 수 있으며, 상기 외측 벽부(146)는 상기 내측 벽부(142)를 감싸는 원형 링 형태를 가질 수 있다. 아울러, 상기 바닥부(148)는 상기 내측 벽부(142)와 상기 외측 벽부(146) 사이에서 상기 기판(102) 상에 배치될 수 있으며, 원형 링 형태를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 복수의 통풍구들(143)은 상기 내측 벽부(142)를 관통하여 형성될 수 있으며, 상기 지지 패턴들(144)에 의해 한정될 수 있다.For example, the
상기 진동판(130)은 디스크 형태의 제1 전극층(132)과 상기 제1 전극층(132)을 감싸는 가장자리 부위(134)를 포함할 수 있으며, 상기 제1 앵커(140)는 상기 진동판(130)의 가장자리 부위(134)에 연결될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전극층(132)은 불순물 도핑된 폴리실리콘으로 이루어질 수 있으며, 상기 진동판(130)의 가장자리 부위(134)는 도핑되지 않은 폴리실리콘으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 제1 앵커(140)는 상기 진동판(130)의 가장자리 부위(134)와 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 다른 예로서, 상기 진동판(130)은 디스크 형태의 제1 전극층(132)을 포함할 수 있으며, 상기 제1 앵커(140)는 상기 제1 전극층(132)의 가장자리 부위에 연결될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 전극층(132)은 불순물 도핑된 폴리실리콘으로 이루어질 수 있으며, 상기 제1 앵커(140)는 도핑되지 않은 폴리실리콘으로 이루어질 수 있다.The
상기 백 플레이트(170)는 상기 진동판(130)과 대응하도록 상기 진동판(130)의 상부에 배치되는 제2 전극층(172)과, 상기 제2 전극층(172) 상에 배치되며 상기 제2 전극층(172)을 지지하기 위한 지지층(182)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 전극층(172)은 디스크 형태를 가질 수 있으며, 상기 제1 전극층(132)과 마주하도록 배치될 수 있다. 특히, 상기 제2 전극층(172)은 상기 제1 전극층(132)과 동일한 크기를 가질 수 있으며, 상기 지지층(182)의 하부면에 부착될 수 있다. 또한, 예를 들면, 상기 제2 전극층(172)은 불순물 도핑된 폴리실리콘으로 이루어질 수 있으며, 상기 지지층(182)은 실리콘 질화물로 이루어질 수 있다.The
상기 멤스 마이크로폰(100)은 상기 백 플레이트(170)를 상기 기판(102) 상에 고정시키기 위한 제2 앵커(188)를 포함할 수 있다. 상기 제2 앵커(188)는 상기 기판(102) 상에 배치될 수 있으며, 상기 지지층(182)을 상기 기판(102) 상에 고정시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 앵커(188)는 상기 제1 앵커(140)를 감싸는 링 형태를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 제2 앵커(188)는 상기 제1 앵커(140)를 감싸는 원형 링 형태와 채널 형태의 단면을 가질 수 있다. 또한, 예를 들면, 상기 제2 앵커(188)는 상기 지지층(182)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다.The
또한, 상기 멤스 마이크로폰(100)은 상기 제2 앵커(188)를 감싸도록 상기 기판 상에 형성되는 제1 절연층(110)과, 상기 제2 앵커(188)를 감싸도록 상기 제1 절연층(110) 상에 형성되는 제2 절연층(150)을 포함할 수 있다. 상기 제1 절연층(110) 상에는 상기 제1 전극층(132)과 연결되는 제1 전극 패드(136)가 형성될 수 있으며, 상기 제2 절연층(150) 상에는 상기 제2 전극층(172)과 연결되는 제2 전극 패드(174)가 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 지지층(182)의 가장자리 부위는 상기 제2 절연층(150) 상에 형성될 수 있다.In addition, the
예를 들면, 상기 제1 전극 패드(136)는 제1 연결 패턴(138; 도 1 참조)을 통해 상기 제1 전극층(132)과 연결될 수 있으며, 상기 제2 전극 패드(174)는 제2 연결 패턴(176; 도 1 참조)을 통해 상기 제2 전극층(172)과 연결될 수 있다. 또한, 상기 제1 전극 패드(136)와 상기 제1 연결 패턴(138)은 상기 제1 전극층(132)과 동일한 물질로 이루어질 수 있으며, 상기 제2 전극 패드(174)와 상기 제2 연결 패턴(176)은 상기 제2 전극층(172)과 동일한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전극 패드(136)와 제1 연결 패턴(138) 그리고 상기 제2 전극 패드(174)와 제2 연결 패턴(176)은 불순물 도핑된 폴리실리콘으로 이루어질 수 있다.For example, the
상기 멤스 마이크로폰(100)은, 상기 제1 전극 패드(136)와 전기적으로 연결되는 제1 본딩 패드(194)와, 상기 제2 전극 패드(174)와 전기적으로 연결되는 제2 본딩 패드(196)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 본딩 패드(194)는 상기 지지층(182)의 가장자리 부위 상에 형성될 수 있으며 상기 지지층(182)의 가장자리 부위 및 상기 제2 절연층(150)을 관통하여 상기 제1 전극 패드(136)와 연결될 수 있다. 상기 제2 본딩 패드(196)는 상기 지지층(182)의 가장자리 부위 상에 형성될 수 있으며 상기 지지층(182)의 가장자리 부위를 통해 상기 제2 전극 패드(174)와 연결될 수 있다.The
상기 백 플레이트(170)는, 상기 제2 전극층(172)과 상기 제1 전극층(132)이 서로 접촉되는 것을 방지하기 위하여 상기 제2 전극층(172)을 관통하여 상기 지지층(182)으로부터 상기 진동판(130)을 향해 돌출되는 복수의 돌기부들(186)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 백 플레이트(170)는 상기 에어 갭(AG)과 연결되는 복수의 에어 홀들(198)을 구비할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 멤스 마이크로폰(100)을 통과하는 공기의 흐름은 상기 복수의 통풍구들(143)과 상기 에어 홀들(198)을 통해 이루어질 수 있다. 특히, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 공기의 흐름이 상기 제1 앵커(140)를 통해 형성된 상기 복수의 통풍구들(143)을 통과할 수 있으며, 이에 따라 종래 기술과 비교하여 상기 공기의 흐름에 의한 상기 진동판(130)의 오염이 크게 감소될 수 있다. 또한, 상기 통풍구들(143)의 크기와 개수를 조절함으로써 상기 진동판(130)의 탄성 계수를 조절할 수 있다. 결과적으로, 종래 기술과 비교하여 상기 멤스 마이크로폰(100)의 감도가 크게 개선될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the flow of air passing through the
도 5 내지 도 17은 도 1 및 도 2에 도시된 멤스 마이크로폰의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도들이다.Figures 5 to 17 are schematic cross-sectional views for explaining the manufacturing method of the MEMS microphone shown in Figures 1 and 2.
도 5를 참조하면, 기판(102) 상에 제1 절연층(110)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판(102)으로는 실리콘 웨이퍼가 사용될 수 있다. 상기 제1 절연층(110)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있으며 화학기상증착 공정을 통해 컨포멀(conformal)하게 즉 대략 균일한 두께로 형성될 수 있다. 이어서, 상기 제1 절연층(110)을 패터닝하여 원형 링 형태의 제1 앵커 채널(112)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 앵커 채널(112)이 형성될 부위를 노출시키는 포토레지스트 패턴을 상기 제1 절연층(110) 상에 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하는 식각 공정을 수행함으로써 상기 기판(102)의 상부면 일부를 노출시키는 제1 앵커 채널(112)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 5 , the first insulating
도 6을 참조하면, 상기 제1 절연층(110) 상에 제1 실리콘층(120)을 대략 균일한 두께로 컨포멀하게 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 실리콘층(120)은 화학기상증착 공정을 통해 형성된 폴리실리콘층일 수 있다. 특히, 상기 제1 앵커 채널(112) 내에 형성된 상기 제1 실리콘층(120)의 일부는 후속하여 형성될 진동판(130; 도 8 참조)을 상기 기판(102) 상에 고정시키기 위한 제1 앵커(140; 도 8 참조)로서 사용될 수 있다.Referring to FIG. 6, the
도 7을 참조하면, 이온 주입 공정을 수행하여 상기 제1 실리콘층(120)의 일부를 전도성을 갖는 제1 전극층(132)으로 형성할 수 있다. 또한, 제1 전극 패드(136) 및 상기 제1 전극층(132)과 상기 제1 전극 패드(136)의 연결을 위한 제1 연결 패턴(138; 도 1 참조)이 상기 이온 주입 공정에 의해 상기 제1 실리콘층(120)에 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 전극층(132)은 디스크 형태를 갖도록 형성될 수 있으며, 상기 제1 전극 패드(136)는 상기 제1 전극층(132)으로부터 이격되도록 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7 , a portion of the
도 8을 참조하면, 상기 제1 실리콘층(120)을 패터닝함으로써 상기 제1 전극층(132)을 포함하는 진동판(130)과 상기 제1 전극 패드(136) 및 상기 제1 연결 패턴(138)이 획득될 수 있다. 또한, 상기 진동판(130)을 상기 기판(102) 상에 고정시키기 위한 제1 앵커(140)가 상기 제1 앵커 채널(112)에 의해 노출된 상기 기판(102)의 일부 상에 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 진동판(130)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 제1 전극층(132) 및 상기 제1 전극층(132)을 감싸는 가장자리 부위(134)를 포함할 수 있다. 상기 제1 앵커(140)는, 상기 진동판(130)에 인접하는 상기 제1 앵커 채널(112)의 제1 내측면 상에 형성되는 내측 벽부(142)와, 상기 제1 내측면과 마주하는 상기 제1 앵커 채널(112)의 제2 내측면 상에 형성되는 외측 벽부(146)와, 상기 내측 벽부(142)와 상기 외측 벽부(146) 사이에서 상기 기판(102) 상에 형성되는 바닥부(148)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 8, by patterning the
특히, 상기 제1 실리콘층(120)을 패터닝함으로써 상기 내측 벽부(142)를 관통하는 복수의 통풍구들(143)이 형성될 수 있으며, 아울러 상기 진동판(130)의 지지를 위한 복수의 지지 패턴들(144)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 실리콘층(120) 상에 상기 진동판(130), 상기 제1 앵커(140)의 지지 패턴들(144)과 외측 벽부(146) 및 바닥부(148), 상기 제1 전극 패드(136), 및 상기 제1 연결 패턴(148)이 형성될 부위들을 커버하는 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로서 이용하는 식각 공정이 상기 제1 절연층(110)이 노출될 때까지 수행될 수 있다.In particular, by patterning the
도 9를 참조하면, 상기 제1 절연층(110)과 상기 진동판(130) 그리고 상기 제1 전극 패드(136)와 상기 제1 연결 패턴(138) 및 상기 제1 앵커(140) 상에 제2 절연층(150)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 절연층(150)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있으며 화학기상증착 공정을 통해 컨포멀(conformal)하게 즉 대략 균일한 두께로 형성될 수 있다. 이어서, 상기 제2 절연층(150) 상에 제2 실리콘층(160)을 대략 균일한 두께로 컨포멀하게 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 실리콘층(160)은 화학기상증착 공정을 통해 형성된 폴리실리콘층일 수 있다.Referring to FIG. 9, a second layer is formed on the first insulating
도 10을 참조하면, 이온 주입 공정을 수행하여 상기 제2 실리콘층(160)을 도전층(미도시) 즉 불순물 도핑된 폴리실리콘층으로 형성할 수 있다. 이어서, 상기 도전층을 패터닝하여 상기 제1 전극층(132)과 대응하는 제2 전극층(172), 제2 전극 패드(174), 및 상기 제2 전극층(172)과 상기 제2 전극 패드(174)를 연결하기 위한 제2 연결 패턴(176; 도 1 참조)을 형성할 수 있다. 즉, 도시된 바와 같이, 상기 제2 전극층(172)과 제2 전극 패드(174) 및 제2 연결 패턴(176)을 제외한 상기 도전층의 나머지 부위들이 제거될 수 있다. 예를 들면, 상기 도전층 상에 상기 제2 전극층(172)과 제2 전극 패드(174) 및 제2 연결 패턴(176)이 형성될 부위를 제외한 나머지 상기 도전층 부위들을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성한 후 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하는 식각 공정이 상기 제2 절연층(150)이 노출될 때까지 수행될 수 있다.Referring to FIG. 10, an ion implantation process may be performed to form the
도 11을 참조하면, 상기 제2 전극층(172)과 상기 제2 절연층(150)의 일부를 제거하여 상기 제1 전극층(132)을 향해 연장하는 돌기부들(186; 도 12 참조)을 형성하기 위한 복수의 홀들(178)을 형성할 수 있다. 상기 홀들(178)은 상기 제2 전극층(172)을 관통하여 상기 제2 절연층(150)의 일부까지 연장하는 소정의 깊이를 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 전극층(172) 상에 상기 홀들(178)이 형성될 상기 제2 전극층(172) 부위들을 노출시키는 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한 후 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하는 이방성 식각 공정이 기 설정된 시간 동안 수행될 수 있다.Referring to FIG. 11, the
아울러, 상기 제2 절연층(150)과 상기 제1 절연층(110)을 패터닝하여 상기 제1 앵커(140)를 감싸는 원형 링 형태의 제2 앵커 채널(180)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 절연층(150) 상에 상기 제2 앵커 채널(180)이 형성될 상기 제2 절연층(150) 부위들을 노출시키는 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한 후 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하는 이방성 식각 공정이 상기 기판(102)의 상부면이 노출될 때까지 수행될 수 있다.In addition, the second insulating
도 12를 참조하면, 상기 홀들(178)과 상기 제2 앵커 채널(180)을 형성한 후 상기 제2 전극층(172)과 상기 제2 절연층(150) 상에 지지층(182)이 대략 균일한 두께로 컨포멀하게 형성될 수 있다. 결과적으로, 상기 제2 전극층(172)과 상기 지지층(182)을 포함하는 백 플레이트(170)가 상기 기판(102)의 상부에 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 지지층(182)은 화학기상증착 공정에 의해 형성된 실리콘 질화물층일 수 있다. 특히, 상기 지지층(182)은 상기 홀들(178)을 매립하도록 형성될 수 있으며, 이에 의해 상기 지지층(182)으로부터 상기 제2 전극층(172)을 관통하여 하방으로 연장하는 돌기부들(186)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 앵커 채널(180) 내에 형성된 상기 지지층(182)의 일부는 상기 지지층(182)을 상기 기판(102) 상에 고정시키기 위한 제2 앵커(188)로서 사용될 수 있다.Referring to FIG. 12, after forming the
도 13을 참조하면, 상기 지지층(182)과 상기 제2 절연층(150)을 패터닝하여 상기 제1 전극 패드(136)와 상기 제2 전극 패드(174)를 각각 노출시키는 제1 개구(190)와 제2 개구(192)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 지지층(182) 상에 상기 제1 전극 패드(136)와 상기 제2 전극 패드(174)에 대응하는 상기 지지층(182) 부위들을 노출시키는 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하는 이방성 식각 공정을 통해 상기 제1 개구(190)와 상기 제2 개구(192)를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 13, a
도 14를 참조하면, 상기 제1 전극 패드(136)와 상기 제2 전극 패드(174) 상에 제1 본딩 패드(194)와 제2 본딩 패드(196)를 각각 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 본딩 패드(194)와 상기 제2 본딩 패드(196)는 알루미늄과 같은 금속으로 이루어질 수 있으며, 상기 지지층(182) 상에 알루미늄층을 형성한 후 상기 알루미늄층을 패터닝함으로써 형성될 수 있다.Referring to FIG. 14, a
도 15를 참조하면, 상기 지지층(182)과 상기 제2 전극층(172)을 패터닝하여 복수의 에어 홀들(198)을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 지지층(182) 상에 상기 에어 홀들(198)이 형성될 부위들을 노출시키는 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한 후 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하는 이방성 식각 공정을 통해 상기 에어 홀들(198)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 15, the
도 16을 참조하면, 상기 기판(102)의 두께를 감소시키기 위한 백 그라인딩 공정이 수행될 수 있으며, 상기 기판(102)을 관통하는 캐비티(104)가 형성될 수 있다. 상기 캐비티(104)는 이방성 식각 공정에 의해 상기 진동판(130)과 대응하도록 형성될 수 있다.Referring to FIG. 16, a back grinding process may be performed to reduce the thickness of the
도 17을 참조하면, 상기 캐비티(104)를 형성한 후, 상기 제2 앵커(188) 내측에 형성된 상기 제1 절연층(110)의 일부와 상기 진동판(130)과 상기 백 플레이트(170) 사이에 형성된 상기 제2 절연층(150)의 일부를 습식 식각 공정을 통해 제거할 수 있다. 이때, 상기 에어 홀들(198)과 상기 통풍구들(143)을 통해 식각액이 상기 진동판(130)과 상기 백 플레이트(170) 사이로 공급될 수 있다. 결과적으로, 상기 에어 홀들(198)이 상기 에어 갭(AG)과 연결될 수 있으며, 상기 캐비티(104)가 상기 통풍구들(143)을 통해 상기 에어 갭(AG)과 연결될 수 있다.Referring to FIG. 17, after forming the
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.Although the present invention has been described above with reference to preferred embodiments, those skilled in the art may make various modifications and changes to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You will be able to understand that it exists.
100 : 멤스 마이크로폰
102 : 기판
104 : 캐비티
110 : 제1 절연층
112 : 제1 앵커 채널
120 : 제1 실리콘층
130 : 진동판
132 : 제1 전극층
136 : 제1 전극 패드
138 : 제1 연결 패턴
140 : 제1 앵커
142 : 내측 벽부
143 : 통풍구
144 : 지지 패턴
146 : 외측 벽부
148 : 바닥부
150 : 제2 절연층
160 : 제2 실리콘층
170 : 백 플레이트
172 : 제2 전극층
174 : 제2 전극 패드
176 : 제2 연결 패턴
180 : 제2 앵커 채널
182 : 지지층
186 : 돌기부
188 : 제2 앵커 채널
194 : 제1 본딩 패드
196 : 제2 본딩 패드
198 : 에어 홀100: MEMS microphone 102: substrate
104: cavity 110: first insulating layer
112: first anchor channel 120: first silicon layer
130: Vibration plate 132: First electrode layer
136: first electrode pad 138: first connection pattern
140: first anchor 142: inner wall
143: vent 144: support pattern
146: outer wall 148: bottom
150: second insulating layer 160: second silicon layer
170: back plate 172: second electrode layer
174: second electrode pad 176: second connection pattern
180: second anchor channel 182: support layer
186: Protrusion 188: Second anchor channel
194: first bonding pad 196: second bonding pad
198: air hole
Claims (20)
상기 기판 상에 배치되며 상기 진동판을 상기 기판 상에 고정시키기 위한 제1 앵커; 및
상기 진동판의 상부에 배치되는 백 플레이트를 포함하되,
상기 제1 앵커는 상기 진동판과 상기 백 플레이트 사이의 에어 갭과 연결되는 복수의 통풍구들을 구비하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.A vibration plate disposed on top of the substrate;
a first anchor disposed on the substrate and configured to secure the diaphragm to the substrate; and
Including a back plate disposed on an upper portion of the diaphragm,
The first anchor is a MEMS microphone characterized in that it has a plurality of ventilation holes connected to the air gap between the diaphragm and the back plate.
상기 복수의 통풍구들은 상기 복수의 지지 패턴들에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.The method of claim 1, wherein the first anchor includes a plurality of support patterns connected to edge portions of the diaphragm,
A MEMS microphone, wherein the plurality of vents are defined by the plurality of support patterns.
상기 제1 앵커는 상기 진동판과 상기 캐비티를 감싸는 링 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.The method of claim 1, wherein the substrate has a cavity penetrating the substrate to correspond to the diaphragm,
The first anchor is a MEMS microphone characterized in that it has a ring shape surrounding the diaphragm and the cavity.
상기 진동판과 상기 캐비티를 감싸도록 구성되는 내측 벽부와,
상기 내측 벽부를 감싸도록 구성되는 외측 벽부와,
상기 내측 벽부와 상기 외측 벽부 사이에서 상기 기판 상에 배치되는 바닥부를 포함하며,
상기 진동판은 상기 내측 벽부의 상부에 연결되고,
상기 복수의 통풍구들은 상기 내측 벽부를 관통하여 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.The method of claim 4, wherein the first anchor is:
an inner wall configured to surround the diaphragm and the cavity;
an outer wall portion configured to surround the inner wall portion,
A bottom portion disposed on the substrate between the inner wall portion and the outer wall portion,
The diaphragm is connected to the upper part of the inner wall,
A MEMS microphone, wherein the plurality of vents are formed through the inner wall.
상기 진동판과 대응하도록 배치되는 제2 전극층과,
상기 제2 전극층 상에 배치되며 상기 제2 전극층을 지지하기 위한 지지층을 포함하며,
상기 제2 전극층은 상기 지지층의 하부면에 부착되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.The method of claim 1, wherein the back plate is:
a second electrode layer disposed to correspond to the diaphragm,
It is disposed on the second electrode layer and includes a support layer for supporting the second electrode layer,
The MEMS microphone is characterized in that the second electrode layer is attached to the lower surface of the support layer.
상기 제2 전극층과 제1 전극층은 서로 동일한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.The method of claim 6, wherein the diaphragm includes a first electrode layer corresponding to the second electrode layer,
A MEMS microphone, wherein the second electrode layer and the first electrode layer have the same size.
상기 제1 앵커는 상기 진동판을 감싸는 링 형태를 갖고,
상기 제2 앵커는 상기 제1 앵커를 감싸는 링 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.The method of claim 7, further comprising a second anchor disposed on the substrate and configured to secure the support layer to the substrate,
The first anchor has a ring shape surrounding the vibration plate,
The MEMS microphone is characterized in that the second anchor has a ring shape surrounding the first anchor.
상기 제2 앵커를 감싸도록 상기 제1 절연층 상에 배치된 제2 절연층과,
상기 제1 절연층 상에 배치되며 상기 제1 전극층과 전기적으로 연결된 제1 전극 패드와,
상기 제2 절연층 상에 배치되며 상기 제2 전극층과 전기적으로 연결된 제2 전극 패드를 더 포함하고,
상기 지지층의 가장자리 부위가 상기 제2 절연층 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.9. The method of claim 8, comprising: a first insulating layer disposed on the substrate to surround the second anchor;
a second insulating layer disposed on the first insulating layer to surround the second anchor;
a first electrode pad disposed on the first insulating layer and electrically connected to the first electrode layer;
Further comprising a second electrode pad disposed on the second insulating layer and electrically connected to the second electrode layer,
A MEMS microphone, characterized in that an edge portion of the support layer is disposed on the second insulating layer.
상기 지지층의 가장자리 부위를 통해 상기 제2 전극 패드와 연결되는 제2 본딩 패드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.10. The method of claim 9, comprising: a first bonding pad connected to the first electrode pad through an edge of the support layer and the second insulating layer;
The MEMS microphone further includes a second bonding pad connected to the second electrode pad through an edge portion of the support layer.
상기 제2 전극층과 상기 제1 전극층이 서로 접촉되는 것을 방지하기 위하여 상기 제2 전극층을 관통하여 상기 지지층으로부터 상기 진동판을 향해 돌출되는 복수의 돌기부들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.The method of claim 7, wherein the back plate is:
The MEMS microphone further includes a plurality of protrusions that penetrate the second electrode layer and protrude from the support layer toward the diaphragm to prevent the second electrode layer and the first electrode layer from contacting each other.
상기 캐비티와 대응하도록 상기 기판의 상부에 배치되며 제1 전극층을 포함하는 진동판;
상기 캐비티와 상기 진동판을 감싸는 링 형태를 갖고 상기 기판 상에 배치되며 상기 진동판을 상기 기판 상에 고정시키기 위한 제1 앵커;
상기 진동판의 상부에 배치되며 상기 제1 전극층과 대응하는 제2 전극층을 포함하는 백 플레이트; 및
상기 제1 앵커를 감싸는 링 형태를 갖고 상기 기판 상에 배치되며 상기 백 플레이트를 상기 기판 상에 고정시키기 위한 제2 앵커를 포함하되,
상기 백 플레이트는 상기 진동판과 상기 백 플레이트 사이의 에어 갭과 연결되는 복수의 에어 홀들을 구비하고,
상기 제1 앵커는 상기 캐비티와 상기 에어 갭 사이를 연결하기 위한 복수의 통풍구들을 구비하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.A substrate having a cavity;
a diaphragm disposed on an upper portion of the substrate to correspond to the cavity and including a first electrode layer;
a first anchor that has a ring shape surrounding the cavity and the diaphragm and is disposed on the substrate to secure the diaphragm to the substrate;
a back plate disposed on an upper portion of the diaphragm and including a second electrode layer corresponding to the first electrode layer; and
A second anchor has a ring shape surrounding the first anchor, is disposed on the substrate, and includes a second anchor for fixing the back plate to the substrate,
The back plate has a plurality of air holes connected to an air gap between the diaphragm and the back plate,
The first anchor is a MEMS microphone characterized in that it has a plurality of vents for connecting between the cavity and the air gap.
상기 진동판의 가장자리 부위들과 연결되는 복수의 지지 패턴들을 포함하는 내측 벽부와,
상기 내측 벽부를 감싸도록 상기 기판 상에 배치되는 링 형태의 바닥부와,
상기 바닥부를 감싸도록 상기 기판 상에 배치되는 링 형태의 외측 벽부를 포함하며,
상기 복수의 통풍구들은 상기 지지 패턴들에 의해 한정되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰.The method of claim 13, wherein the first anchor is:
an inner wall portion including a plurality of support patterns connected to edge portions of the diaphragm;
a ring-shaped bottom portion disposed on the substrate to surround the inner wall portion;
It includes a ring-shaped outer wall portion disposed on the substrate to surround the bottom portion,
A MEMS microphone, wherein the plurality of vents are defined by the support patterns.
상기 제1 절연층을 패터닝하여 상기 기판을 부분적으로 노출시키는 링 형태의 제1 앵커 채널을 형성하는 단계;
상기 제1 절연층 상에 진동판 및 상기 제1 앵커 채널 내에 상기 진동판을 상기 기판 상에 고정시키기 위한 제1 앵커를 형성하는 단계;
상기 제1 앵커를 부분적으로 제거하여 복수의 통풍구들을 형성하는 단계;
상기 제1 절연층과 상기 진동판 및 상기 제1 앵커 상에 제2 절연층을 형성하는 단계;
상기 제2 절연층 상에 백 플레이트를 형성하는 단계;
상기 진동판과 대응하도록 상기 기판을 관통하는 캐비티를 형성하는 단계; 및
상기 제1 앵커 내에 형성된 상기 제1 절연층의 일부 및 상기 진동판과 상기 백 플레이트 사이에 형성된 상기 제2 절연층의 일부를 제거하는 단계를 포함하며,
상기 캐비티는 상기 복수의 통풍구들에 의해 상기 진동판과 상기 백 플레이트 사이의 에어 갭과 연결되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.forming a first insulating layer on a substrate;
patterning the first insulating layer to form a ring-shaped first anchor channel that partially exposes the substrate;
forming a diaphragm on the first insulating layer and a first anchor in the first anchor channel for fixing the diaphragm to the substrate;
forming a plurality of vents by partially removing the first anchor;
forming a second insulating layer on the first insulating layer, the diaphragm, and the first anchor;
forming a back plate on the second insulating layer;
forming a cavity penetrating the substrate to correspond to the diaphragm; and
Removing a portion of the first insulating layer formed within the first anchor and a portion of the second insulating layer formed between the diaphragm and the back plate,
The method of manufacturing a MEMS microphone, characterized in that the cavity is connected to an air gap between the diaphragm and the back plate by the plurality of vents.
상기 진동판에 인접하는 상기 제1 앵커 채널의 제1 내측면 상에 형성되는 내측 벽부와,
상기 제1 내측면과 마주하는 상기 제1 앵커 채널의 제2 내측면 상에 형성되는 외측 벽부와,
상기 내측 벽부와 상기 외측 벽부 사이에서 상기 기판 상에 형성되는 바닥부를 포함하며,
상기 복수의 통풍구들은 상기 내측 벽부를 부분적으로 제거함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.The method of claim 15, wherein the first anchor is:
an inner wall formed on a first inner surface of the first anchor channel adjacent to the diaphragm;
an outer wall formed on a second inner surface of the first anchor channel facing the first inner surface;
It includes a bottom formed on the substrate between the inner wall and the outer wall,
A MEMS microphone manufacturing method, wherein the plurality of vents are formed by partially removing the inner wall portion.
상기 제1 절연층 및 상기 제1 앵커 채널의 내측 표면들 상에 제1 실리콘층을 형성하는 단계와,
이온 주입 공정을 수행하여 상기 제1 실리콘층의 일부를 제1 전극층으로 형성하는 단계와,
상기 제1 실리콘층을 패터닝하여 상기 진동판 및 상기 제1 앵커를 획득하는 단계를 포함하되,
상기 진동판은 상기 제1 전극층을 포함하고,
상기 제1 앵커 채널 내에 형성된 상기 제1 실리콘층의 일부가 상기 제1 앵커로 사용되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.The method of claim 15, wherein forming the diaphragm and the first anchor comprises:
forming a first silicon layer on inner surfaces of the first insulating layer and the first anchor channel;
Forming a portion of the first silicon layer into a first electrode layer by performing an ion implantation process;
Comprising the step of patterning the first silicon layer to obtain the diaphragm and the first anchor,
The diaphragm includes the first electrode layer,
A MEMS microphone manufacturing method, characterized in that a portion of the first silicon layer formed in the first anchor channel is used as the first anchor.
상기 제2 절연층 상에 상기 제1 전극층과 대응하는 제2 전극층을 형성하는 단계와,
상기 제2 절연층 및 상기 제2 전극층 상에 상기 제2 전극층을 지지하기 위한 지지층을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.The method of claim 17, wherein forming the back plate comprises:
forming a second electrode layer corresponding to the first electrode layer on the second insulating layer;
A MEMS microphone manufacturing method comprising forming a support layer for supporting the second electrode layer on the second insulating layer and the second electrode layer.
상기 제2 앵커 채널의 내측 표면들 상에 형성된 상기 지지층의 일부가 상기 백 플레이트를 상기 기판 상에 고정시키기 위한 제2 앵커로 사용되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.19. The method of claim 18, further comprising patterning the second insulating layer and the first insulating layer to form a second anchor channel in a ring shape surrounding the first anchor and partially exposing the substrate,
A MEMS microphone manufacturing method, wherein a portion of the support layer formed on inner surfaces of the second anchor channel is used as a second anchor for fixing the back plate on the substrate.
상기 제2 절연층의 일부는 상기 복수의 통풍구들과 상기 복수의 에어 홀들을 통해 공급되는 식각액에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 멤스 마이크로폰 제조 방법.16. The method of claim 15, further comprising forming a plurality of air holes penetrating the back plate,
A MEMS microphone manufacturing method, wherein a portion of the second insulating layer is removed by an etchant supplied through the plurality of vents and the plurality of air holes.
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