WO2017122954A1 - Microphone and microphone manufacturing method - Google Patents

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WO2017122954A1
WO2017122954A1 PCT/KR2016/015440 KR2016015440W WO2017122954A1 WO 2017122954 A1 WO2017122954 A1 WO 2017122954A1 KR 2016015440 W KR2016015440 W KR 2016015440W WO 2017122954 A1 WO2017122954 A1 WO 2017122954A1
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membrane
back plate
support
electrode
substrate
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Inventor
공관호
유인근
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(주)글로벌센싱테크놀로지
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00Electrostatic transducers
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00Electrostatic transducers
    • H04R19/04Microphones
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor

Definitions

  • the present invention relates to a microphone and a method of manufacturing a microphone, and more particularly, an electrostatic charge having a membrane vibrating by an external sound pressure and a back plate disposed in parallel with the membrane and charged in electrodes formed on the membrane and the back plate, respectively.
  • a microphone for measuring sound pressure using a change in capacity, and a method for manufacturing the microphone are particularly preferred.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a method for producing a high quality microphone at a low cost and a relatively simple process, and a microphone manufactured by the method.
  • the microphone of the present invention the substrate; A membrane disposed on the substrate; A membrane support for supporting an outer circumference of the membrane with respect to the substrate; A back plate disposed above the membrane; A back plate support unit supporting an outer circumference of the back plate with respect to the substrate; A second electrode formed on the back plate; And a first electrode formed on the membrane, wherein the back plate support is formed of a structure in which an oxide film is disposed between at least two rows of a nitride film surrounding the outer circumference of the back plate and the nitride film.
  • 1 to 15 are cross-sectional views illustrating a microphone manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
  • the microphone manufacturing method according to the present invention is for producing a microphone having a structure as shown in FIG.
  • a membrane support 220 is formed on the substrate 100 to support the membrane 200.
  • the membrane support 220 is firmly fixed to the substrate by the membrane support fixture 503.
  • the first electrode 201 is formed on the membrane 200.
  • the membrane 200 is vibrated by the sound pressure transmitted from the outside.
  • the back plate 300 is disposed above the membrane 200.
  • the backplate 300 is supported relative to the substrate 100 by the backplate support 310.
  • a plurality of sound holes 320 are formed in the back plate 300. External sound pressure is transmitted to the membrane 200 through the sound hole 320 of the back plate 300.
  • the second electrode 301 is formed on the back plate 300.
  • the membrane 200 vibrates, the distance between the first electrode 201 and the second electrode 301 is changed, and as a result, the capacitance between the first electrode 201 and the second electrode 301 is changed.
  • a change in sound pressure may be converted into an electrical signal.
  • a portion of the substrate 100 is removed below the membrane 200 to form a cavity 101.
  • a first sacrificial layer is formed on the upper surface of the substrate (step (a)).
  • the first sacrificial layer 510 is prepared by depositing an insulating layer oxide film on the silicon wafer substrate 100.
  • a portion of the first sacrificial layer 510 is etched to surround the outer circumference of the region where the membrane 200 is to be formed to form a membrane outer circumference 501 exposing the surface of the substrate (( b) step).
  • the membrane outer periphery 501 is formed by removing the first sacrificial layer 510 at the position where the membrane support 220 supporting the membrane 200 is to be formed to expose the substrate 100.
  • the membrane support 220 is formed on the substrate 100 to form the membrane outer circumference 501 in order to support the membrane 200.
  • the membrane outer periphery 501 is formed in a circular or near circular shape along the circumferential direction.
  • the region of the first electrode 201 is doped to form the first electrode 201 on the first silicon layer 610 (step (d)).
  • the first silicon layer 610 is doped by ion implantation.
  • the first silicon layer 610 at the position where the first electrode 201 is to be formed becomes conductive.
  • the region of the electrode pad is also doped. The electrode pad is formed to be able to be connected to an external circuit by wire bonding in the future.
  • the second sacrificial layer 520 is stacked on the first silicon layer 610 (step (f)).
  • the second sacrificial layer 520 constitutes an air gap 420 between the membrane 200 and the back plate 300.
  • the second sacrificial layer 520 is formed by stacking oxide films.
  • the second silicon layer 620 formed in step (g) is doped to have conductivity, thereby preparing to form the second electrode 301 (step (h)).
  • the second silicon layer 620 is formed by stacking undoped polysilicon to form the second electrode 301 and doped by ion implantation to make it conductive. .
  • step (g) the second silicon layer 620 doped in step (g) is etched to form a second electrode 301 (step (i)).
  • the structure for supporting the second electrode 301 is provided to complete the back plate 300.
  • the second sacrificial material surrounds the outer circumference of the region where the back plate 300 is to be formed.
  • the layer 520 is etched to form two rows of back plate outer peripheries 311 exposing the surface of the substrate 100 (step (j)).
  • the second sacrificial layer 520 is etched so as to surround the membrane 200 and the back plate 300 at a position relatively farther than the membrane support 220 to expose the substrate 100 positioned below the second sacrificial layer 520.
  • the back plate support part 310 capable of supporting the back plate 300 with respect to the substrate 100 may be prepared. do.
  • a nitride is deposited to provide a backing layer support part 310 and a backing plate 300 to form a backing layer 701 (step (k)).
  • the dimple 330 is formed by depositing nitride in the region etched in step (o).
  • the back plate 300 may be stably supported by the back plate support 310 having a structure in which a second sacrificial layer is filled between outer portions of the back plate outer periphery 311 filled with nitride.
  • the back plate outer periphery 311 and the second sacrificial layer 520 disposed therebetween which has an insulating property and excellent selectivity with respect to the sacrificial layer, the space between the back plate 300 and the membrane 200 is later formed.
  • the configuration outside the back plate support 310 has an advantage that can be stably preserved without being affected.
  • a portion of the support layer 701 or the support layer 701 and the second sacrificial layer 520 is etched to form the first silicon layer 610 in the region where the electrode pads 401 and 402 are to be formed, respectively. And exposing the second silicon layer 620 (step (p)).
  • step (p) By etching a portion of the support layer 701 and the second sacrificial layer 520 to expose a portion of the first silicon layer 610 to provide a region in which the electrode pad 401 to be connected to the first electrode 201 is formed. do.
  • the electrode pad 402 connected to the second electrode 301 only a portion of the support layer 701 is etched.
  • the support layer 701 and the second electrode 301 are etched at a plurality of points within the area surrounded by the back plate support 310 to form the sound hole 320 ((l) ) step).
  • the external sound pressure is transmitted to the membrane 200 inside the back plate 300 through the sound hole 320.
  • the cavity 101 is removed by removing a portion of the substrate 100 in the area surrounded by the membrane support parts 220 below the membrane 200. (Step (m)).
  • the cavity 101 formed by etching the rear surface of the substrate 100 serves as a back chamber of the microphone.
  • the first sacrificial layer 510 and the second sacrificial layer 520 are removed through an etching process to make the membrane 200 vibrate ((n) step. ).
  • an air gap 420 is formed between the first electrode 201 and the second electrode 301, and the dimple 330 penetrating the second electrode 301 is the first electrode. Exposed to protrude toward 201.
  • the support layer 701 by forming the support layer 701 using the nitride having excellent selectivity with respect to the sacrificial layer, a chamber surrounded by the support layer 701 is formed, and the membrane 200 is disposed therein. .
  • step (b) the membrane support groove 502 is formed, and in step (c), the undoped-polysilicon is also laminated to the membrane support groove 502 so that the membrane outer peripheral portion 501 and the membrane support groove are formed.
  • the membrane support part 220 in which the membrane support fixing part 503 is formed between the 502, there is an advantage that the membrane 200 can be more stably supported with respect to the substrate 100.
  • the structure of the membrane 200 and the back plate 300 may be variously modified.
  • the support layer 701 has been described as being formed by depositing nitride, it is also possible to configure the support layer using another insulating material.
  • the microphone of the present invention has the same structure as the microphone manufactured by the microphone manufacturing method described above.
  • the back plate support part 310 having a two-row structure has a structure in which an insulating layer oxide film is disposed between nitride films. That is, the back plate support 310 is formed such that the back plate support 310 surrounds the outer circumference of the back plate 300 in a state where two rows of nitride films cover the insulating layer oxide film deposited on the substrate 100. . Even if the second sacrificial layer 520 is removed and the air gap 420 is formed by the structure, the back plate 300 may be effectively prevented from being etched or damaged in other components around the back plate support 310. ) Can secure a structure that can support () stably.
  • the membrane support fixing part 503 formed of an oxide film is formed on the outer side of the membrane supporting groove 502 and the outer periphery of the membrane 200 is covered with the nitride support covering the membrane supporting fixing part 503.
  • the membrane support unit 220 may have a structure capable of stably supporting the membrane 200.
  • such a structure of the membrane support 220 has an advantage of improving the durability of the microphone by dispersing or offsetting internal stress that may be caused by the membrane 200 or the peripheral structure of the membrane support 220. .

Abstract

The present invention relates to a microphone and a microphone manufacturing method, the microphone comprising: a membrane including a driving electrode; and a backplate including a fixed electrode, wherein the two electrodes are mechanically connected to a substrate. The microphone manufacturing method of the present invention has effects of enhancing the quality of a microphone manufacturing process and improving the performance of the microphone by improving a structure supporting the backplate and a structure supporting the membrane.

Description

마이크로폰 및 마이크로폰 제조 방법Microphone and microphone manufacturing method
본 발명은 마이크로폰 및 마이크로폰 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부 음압에 의해 진동하는 멤브레인과 그 멤브레인과 평행하게 배치된 백 플레이트를 구비하고 그 멤브레인과 백플레이트에 각각 형성된 전극들에 충전되는 정전 용량의 변화를 이용하여 음압을 측정하는 마이크로폰 및 그 마이크로폰을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microphone and a method of manufacturing a microphone, and more particularly, an electrostatic charge having a membrane vibrating by an external sound pressure and a back plate disposed in parallel with the membrane and charged in electrodes formed on the membrane and the back plate, respectively. A microphone for measuring sound pressure using a change in capacity, and a method for manufacturing the microphone.
마이크로폰은 모바일, 데스크탑, 이어셋을 위시한 여러 전자기기에 폭 넓게 적용되고 있으며, 향후 사물 인터넷(Internet of Thing) 시대를 맞이하여 더욱 그 수요가 폭발적으로 증가할 것으로 예상된다. 또한, 전자기기들의 소형화 추세에 맞추어 마이크로폰도 더 작고, 더 싼 제품이 요구되고 있다. 이와 같은 시장의 흐름에 부합되는 마이크로폰으로는 멤스(MEMS; micro electro mechanical system) 방식에 의해 제조되는 마이크로폰이 제일 유리하다. 현재 양산중인 멤스 마이크로폰은 정전용량형이 거의 대부분을 차지하고 있다.Microphones are widely applied to various electronic devices including mobiles, desktops and earsets, and the demand is expected to explode in the future of the Internet of Thing era. In addition, in accordance with the trend toward miniaturization of electronic devices, smaller and cheaper microphones are required. A microphone manufactured by the MEMS (micro electro mechanical system) method is most advantageous as a microphone that meets the market trend. Currently in production, MEMS microphones are mostly capacitive.
이와 같은 정전 용량형 마이크로폰 구조를 갖는 음향 장치에 대한 일례는 대한민국 공개특허 2011-125584호에 개시되어 있다.An example of an acoustic device having such a capacitive microphone structure is disclosed in Korean Patent Application Laid-Open No. 2011-125584.
대한민국 공개 특허공보 제10-2014-0067238호에는 이와 같은 마이크로폰을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 이와 같은 종래의 마이크로폰 제조 방법들 중 일례에는 마이크로폰의 멤브레인과 백플레이트에 전극을 각각 형성하기 위해서 언도프드-폴리실리콘 위에 도프드-폴리실리콘을 적층하여 전극을 형성하는 방법을 사용하였다. 이와 같은 방법은 언도프드-폴리실리콘과 도프드-폴리실리콘과 같이 서로 다른 특성의 2개의 층을 각각 적층하고 불필요한 부분을 식각하는 방법을 사용하는데, 실제 적용에 있어서 공정이 복잡하고 비효율적인 문제가 있었다. 이와 같은 공정상의 문제로 인하여 마이크로폰의 제조 원가가 상승하는 문제점도 있었다.Korean Unexamined Patent Publication No. 10-2014-0067238 discloses a method of manufacturing such a microphone. In one of the conventional methods of manufacturing a microphone, a method of forming an electrode by stacking doped polysilicon on an undoped polysilicon to form electrodes on the membrane and the back plate of the microphone, respectively. This method uses a method of stacking two layers of different properties such as undoped-polysilicon and doped-polysilicon, respectively, and etching unnecessary portions. In practice, the process is complicated and inefficient. there was. Due to such a process problem, there was a problem that the manufacturing cost of the microphone is increased.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 공정이 비교적 단순하면서도 낮은 원가에 고품질의 마이크로폰을 제조할 수 있는 방법과 그 방법에 의해 제조되는 마이크로폰을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a method for producing a high quality microphone at a low cost and a relatively simple process, and a microphone manufactured by the method.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 멤브레인과 백플레이트 사이에 에어 갭이 배치되고 멤브레인에 형성된 제1전극과 백플레이트에 형성된 제2전극 사이의 정전용량의 변화를 이용하여 음향을 감지하는 마이크로폰의 제조 방법에 있어서, (a) 기판의 상면에 제1희생층을 형성하는 단계; (b) 상기 멤브레인이 형성될 영역의 외주를 둘러싸도록 상기 제1희생층을 식각하여 상기 기판의 표면을 노출시키는 멤브레인 외주부를 형성하는 단계; (c) 상기 멤브레인 외주부를 통해 노출되는 기판의 상면과 상기 제1희생층의 상면에 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 제1실리콘층을 형성하는 단계; (d) 상기 제1실리콘층에 상기 제1전극을 형성하기 위하여 상기 제1전극의 영역을 도핑하여 도전성을 갖도록 하는 단계; (e) 상기 제1실리콘층을 식각하여 상기 멤브레인 외주부의 내주를 따라 상기 멤브레인을 지지하는 멤브레인 지지부를 형성하는 단계; (f) 상기 (e) 단계를 실시한 후에 상기 제1실리콘층 위에 제2희생층을 적층하는 단계; (g) 상기 제2희생층 위에 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 제2실리콘층을 형성하는 단계; (h) 상기 제2실리콘층에 도전성을 갖는 제2전극을 형성할 수 있도록 상기 제2실리콘층을 도핑하는 단계; (i) 상기 (h) 단계에서 도핑된 상기 제2실리콘층을 식각하여 상기 제2전극을 형성하는 단계; (j) 상기 백플레이트를 상기 기판에 대해 지지하는 백플레이트 지지부를 형성하기 위하여 상기 백플레이트가 형성될 영역의 외주를 둘러싸도록 상기 제2희생층을 식각하여 상기 기판의 표면을 노출시키는 백플레이트 외주부를 적어도 2열 형성하는 단계; (k) 상기 제2희생층과 백플레이트 외주부와 제2전극에 나이트라이드를 증착하여 지지층을 형성하고 상기 나이트라이드가 채워진 백플레이트 외주부들 사이에 상기 제2희생층이 배치된 구조의 상기 백플레이트 지지부를 형성하는 단계; (l) 상기 백플레이트 외주부에 의해 둘러싸이는 영역의 내부에 복수의 음향홀을 형성하도록 상기 복수의 음향홀 영역의 상기 지지층 및 제2전극을 식각하는 단계; (m) 상기 멤브레인의 하부의 상기 멤브레인 지지부에 의해 둘러싸이는 영역의 상기 기판의 일부분을 제거하여 캐비티를 형성하는 단계; 및 (n) 상기 캐비티를 통해 노출되는 상기 제1희생층을 제거하고 상기 음향홀을 통해 노출되는 상기 제2희생층을 제거하는 단계;를 포함하는 점에 특징이 있다.In order to solve the problems described above, the present invention, the air gap is disposed between the membrane and the back plate, the sound is detected by using the change in capacitance between the first electrode formed on the membrane and the second electrode formed on the back plate A method of manufacturing a microphone, comprising: (a) forming a first sacrificial layer on an upper surface of a substrate; (b) etching the first sacrificial layer to surround the outer circumference of the region where the membrane is to be formed to form a membrane outer circumference that exposes the surface of the substrate; (c) forming a first silicon layer by laminating undoped polysilicon on an upper surface of the substrate exposed through the membrane outer circumference and an upper surface of the first sacrificial layer; (d) doping a region of the first electrode to be conductive to form the first electrode in the first silicon layer; (e) etching the first silicon layer to form a membrane support for supporting the membrane along an inner circumference of the membrane outer circumference; (f) depositing a second sacrificial layer on the first silicon layer after performing step (e); (g) depositing undoped-polysilicon on the second sacrificial layer to form a second silicon layer; (h) doping the second silicon layer to form a conductive second electrode in the second silicon layer; (i) etching the second silicon layer doped in step (h) to form the second electrode; (j) an outer circumferential portion of the back plate which exposes the surface of the substrate by etching the second sacrificial layer to surround the outer circumference of a region where the back plate is to be formed to form a back plate support portion for supporting the back plate with respect to the substrate; Forming at least two rows; (k) the back plate having a structure in which the second sacrificial layer is disposed between the second sacrificial layer, the back plate outer periphery, and the second electrode to form a support layer, and the second sacrificial layer is disposed between the nitride filled back plate outer periphery; Forming a support; (l) etching the support layer and the second electrode of the plurality of sound hole regions to form a plurality of sound holes in an area surrounded by the outer portion of the back plate; (m) removing a portion of the substrate in the area surrounded by the membrane support at the bottom of the membrane to form a cavity; And (n) removing the first sacrificial layer exposed through the cavity and removing the second sacrificial layer exposed through the sound hole.
또한, 본 발명의 마이크로폰은, 기판; 상기 기판의 상측에 배치되는 멤브레인; 상기 기판에 대해 상기 멤브레인의 외주를 지지하는 멤브레인 지지부; 상기 멤브레인의 상측에 배치되는 백플레이트; 상기 기판에 대해 상기 백플레이트의 외주를 지지하는 백플레이트 지지부; 상기 백플레이트에 형성되는 제2전극; 및 상기 멤브레인에 형성되는 제1전극;을 포함하고, 상기 백플레이트 지지부는, 상기 백플레이트의 외주를 감싸는 적어도 2열의 나이트라이드 막과 그 나이트라이드 막 사이에 산화막이 배치되는 구조로 형성되는 점에 특징이 있다.In addition, the microphone of the present invention, the substrate; A membrane disposed on the substrate; A membrane support for supporting an outer circumference of the membrane with respect to the substrate; A back plate disposed above the membrane; A back plate support unit supporting an outer circumference of the back plate with respect to the substrate; A second electrode formed on the back plate; And a first electrode formed on the membrane, wherein the back plate support is formed of a structure in which an oxide film is disposed between at least two rows of a nitride film surrounding the outer circumference of the back plate and the nitride film. There is a characteristic.
본 발명의 마이크로폰 및 마이크로폰 제조 방법은 백플레이트를 지지하는 구조와 멤브레인을 지지하는 구조를 개선하여 마이크로 폰을 제조하는 공정의 품질을 향상시키고 마이크로 폰의 성능을 개선하는 효과가 있다.The microphone and the method of manufacturing a microphone of the present invention have an effect of improving the structure of the back plate supporting structure and the membrane supporting structure to improve the quality of the microphone manufacturing process and the performance of the microphone.
도 1 내지 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로폰 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 to 15 are cross-sectional views illustrating a microphone manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
도 16은 도 1 내지 도 15에 의해 도시된 마이크로폰 제조 방법에 의해 제조된 마이크로폰의 절개 사시도이다.16 is a cutaway perspective view of a microphone manufactured by the microphone manufacturing method illustrated by FIGS. 1 to 15.
이하, 본 발명에 따른 마이크로폰 제조 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the microphone manufacturing method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1 내지 도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로폰 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 to 15 are cross-sectional views illustrating a microphone manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
본 발명에 따른 마이크로폰 제조 방법은 도 15에 도시된 것과 같은 구조의 마이크로폰을 제조하기 위한 것이다. 기판(100) 위에 멤브레인 지지부(220)가 형성되어 멤브레인(200)을 지지한다. 멤브레인 지지부(220)는 멤브레인 지지 고정부(503)에 의해 기판에 대해 단단히 고정된다. 멤브레인(200)에는 제1전극(201)이 형성된다. 멤브레인(200)은 외부로부터 전달되는 음압에 의해 진동하게 된다. 멤브레인(200)의 상측에는 백플레이트(300)가 배치된다. 백플레이트(300)는 백플레이트 지지부(310)에 의해 기판(100)에 대해 지지된다. 백플레이트(300)에는 복수의 음향홀(320)이 형성되어 있다. 백플레이트(300)의 음향홀(320)을 통해서 외부의 음압이 멤브레인(200)으로 전달된다. 백플레이트(300)에는 제2전극(301)이 형성된다. 멤브레인(200)이 진동하면 제1전극(201)과 제2전극(301) 사이의 간격이 변하게 되고, 결과적으로 제1전극(201)과 제2전극(301) 사이의 정전 용량이 변하게 된다. 이와 같은 정전 용량의 변화를 이용하여 음압의 변화를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 한편, 멤브레인(200)의 하측에는 기판(100)의 일부가 제거되어 캐비티(101)가 형성된다. The microphone manufacturing method according to the present invention is for producing a microphone having a structure as shown in FIG. A membrane support 220 is formed on the substrate 100 to support the membrane 200. The membrane support 220 is firmly fixed to the substrate by the membrane support fixture 503. The first electrode 201 is formed on the membrane 200. The membrane 200 is vibrated by the sound pressure transmitted from the outside. The back plate 300 is disposed above the membrane 200. The backplate 300 is supported relative to the substrate 100 by the backplate support 310. A plurality of sound holes 320 are formed in the back plate 300. External sound pressure is transmitted to the membrane 200 through the sound hole 320 of the back plate 300. The second electrode 301 is formed on the back plate 300. When the membrane 200 vibrates, the distance between the first electrode 201 and the second electrode 301 is changed, and as a result, the capacitance between the first electrode 201 and the second electrode 301 is changed. By using such a change in capacitance, a change in sound pressure may be converted into an electrical signal. Meanwhile, a portion of the substrate 100 is removed below the membrane 200 to form a cavity 101.
이하, 상술한 바와 같은 구조를 가진 마이크로폰을 제조하는 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a microphone having the structure as described above will be described.
먼저, 도 1에 도시한 것과 같이 기판의 상면에 제1희생층을 형성한다((a) 단계). 실리콘 웨이퍼 기판(100)에 절연층 산화막을 증착하는 방법으로 제1희생층(510)을 마련한다.First, as shown in FIG. 1, a first sacrificial layer is formed on the upper surface of the substrate (step (a)). The first sacrificial layer 510 is prepared by depositing an insulating layer oxide film on the silicon wafer substrate 100.
다음으로 도 2에 도시한 것과 같이 멤브레인(200)이 형성될 영역의 외주를 둘러싸도록 제1희생층(510)의 일부분을 식각하여 기판의 표면을 노출시키는 멤브레인 외주부(501)를 형성한다((b) 단계). 멤브레인(200)을 지지하는 멤브레인 지지부(220)가 형성될 위치에 제1희생층(510)을 제거하여 기판(100)이 노출되도록 함으로써 멤브레인 외주부(501)를 형성한다. 기판(100) 위에 멤브레인 지지부(220)가 형성되어 멤브레인(200)을 지지하도록 구성하기 위하여 이와 같이 멤브레인 외주부(501)을 형성한다. 멤브레인(200)이 효과적으로 진동하는 구조가 되도록 지지하는 멤브레인 지지부(220)를 형성하기 위하여 멤브레인 외주부(501)를 원주 방향을 따라 원형 또는 원형에 가까운 형상으로 형성한다.Next, as shown in FIG. 2, a portion of the first sacrificial layer 510 is etched to surround the outer circumference of the region where the membrane 200 is to be formed to form a membrane outer circumference 501 exposing the surface of the substrate (( b) step). The membrane outer periphery 501 is formed by removing the first sacrificial layer 510 at the position where the membrane support 220 supporting the membrane 200 is to be formed to expose the substrate 100. The membrane support 220 is formed on the substrate 100 to form the membrane outer circumference 501 in order to support the membrane 200. In order to form the membrane support part 220 for supporting the membrane 200 to effectively vibrate, the membrane outer periphery 501 is formed in a circular or near circular shape along the circumferential direction.
이와 같이 멤브레인 외주부(501)를 형성할 때 멤브레인 지지홈(502)도 함께 형성한다. 멤브레인 지지홈(502)은 멤브레인 외주부(501)에 대해 내측으로 이격된 위치에 배치되어 멤브레인 외주부(501)의 내경을 따라 기판의 표면이 노출되도록 제1희생층(510)을 식각하여 형성된다. 즉, 멤브레인 지지홈(502)은 멤브레인 외주부(501)의 내주를 따라 멤브레인 외주부(501)와 나란하게 형성된다.When the membrane outer peripheral portion 501 is formed as described above, the membrane support groove 502 is also formed. The membrane support groove 502 is formed by etching the first sacrificial layer 510 so that the surface of the substrate is exposed along the inner diameter of the membrane outer circumference 501 to be disposed at a position spaced inwardly with respect to the membrane outer circumference 501. That is, the membrane support groove 502 is formed parallel to the membrane outer peripheral portion 501 along the inner circumference of the membrane outer peripheral portion 501.
이와 같은 상태에서 도 3에 도시한 것과 같이 멤브레인 외주부(501)을 통해 노출되는 기판(100)의 상면과 제1희생층(510)의 상면에 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 제1실리콘층(610)을 형성한다((c) 단계). 이때 멤브레인 지지홈(502)에도 언도프드-폴리 실리콘이 적층된다. 이와 같이 언도프드-폴리 실리콘이 적층됨으로써 멤브레인 외주부(501)와 멤브레인 지지홈(502)의 사이에 제1희생층(510)으로된 멤브레인 지지 고정부(503)가 형성된다. 이와 같은 제1실리콘층(610)은 멤브레인(200)과 멤브레인 지지부(220)와 멤브레인 지지 고정부(503)를 구성하게 된다.In this state, as shown in FIG. 3, the undoped polysilicon is laminated on the upper surface of the substrate 100 and the upper surface of the first sacrificial layer 510 exposed through the membrane outer periphery 501 to form the first silicon layer ( 610 is formed (step (c)). At this time, the undoped polysilicon is also laminated to the membrane support groove 502. As such, the undoped polysilicon is laminated to form a membrane support fixing part 503 made of the first sacrificial layer 510 between the membrane outer peripheral part 501 and the membrane support groove 502. The first silicon layer 610 constitutes the membrane 200, the membrane support 220, and the membrane support fixing part 503.
다음으로 도 4에 도시한 것과 같이 제1실리콘층(610)에 제1전극(201)을 형성하기 위하여 제1전극(201)의 영역을 도핑한다((d) 단계). 본 실시예에서는 이온 임플렌테이션(implantation)에 의해 제1실리콘층(610)을 도핑한다. 이와 같은 도핑에 의해 제1전극(201)이 형성될 위치의 제1실리콘층(610)은 도전성을 갖게 된다. 이와 같이 제1전극(201)의 영역을 도핑할 때 도 4에 도시한 것과 같이 전극 패드의 영역도 도핑한다. 전극 패드는 향후 와이어 본딩에 의해 외부 회로와 연결될 수 있도록 형성된다. Next, as shown in FIG. 4, the region of the first electrode 201 is doped to form the first electrode 201 on the first silicon layer 610 (step (d)). In the present embodiment, the first silicon layer 610 is doped by ion implantation. As a result of the doping, the first silicon layer 610 at the position where the first electrode 201 is to be formed becomes conductive. As described above, when the region of the first electrode 201 is doped, the region of the electrode pad is also doped. The electrode pad is formed to be able to be connected to an external circuit by wire bonding in the future.
다음으로 도 5에 도시한 것과 같이 제1실리콘층(610)을 식각하여 멤브레인(200) 및 멤브레인 외주부(501)의 위치에서 멤브레인(200)을 지지하는 멤브레인 지지부(220)를 형성한다((e) 단계). 즉, 제1실리콘층(610) 중에서 멤브레인(200)과 멤브레인 지지부(220) 및 전극 패드(401)가 될 영역을 제외한 나머지 영역을 식각에 의해 제거하게 된다. 이와 같은 과정에 의해 멤브레인(200)을 구성하는 구조가 완성된다. 멤브레인(200)은 기판에 대해 이격된 높이에 배치되고 그 가장자리를 따라 멤브레인 지지부(220)가 연결되어 기판에 대해 멤브레인(200)을 지지하게 된다. Next, as shown in FIG. 5, the first silicon layer 610 is etched to form a membrane support part 220 supporting the membrane 200 at positions of the membrane 200 and the membrane outer peripheral part 501 ((e) ) step). That is, the remaining regions of the first silicon layer 610 except for the region to be the membrane 200, the membrane support 220, and the electrode pad 401 are removed by etching. By this process, the structure constituting the membrane 200 is completed. The membrane 200 is disposed at a height apart from the substrate and a membrane support 220 is connected along an edge thereof to support the membrane 200 with respect to the substrate.
다음으로 도 6에 도시한 것과 같이 제1실리콘층(610) 위에 제2희생층(520)을 적층하는 단계를 실시한다((f) 단계). 제2희생층(520)은 멤브레인(200)과 백플레이트(300) 사이의 에어 갭(air gap; 420)을 구성하게 된다. 산화막을 적층하여 제2희생층(520)을 형성하게 된다.Next, as illustrated in FIG. 6, the second sacrificial layer 520 is stacked on the first silicon layer 610 (step (f)). The second sacrificial layer 520 constitutes an air gap 420 between the membrane 200 and the back plate 300. The second sacrificial layer 520 is formed by stacking oxide films.
다음으로 도 7에 도시한 것과 같이 제2희생층(520) 위에 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 제2실리콘층(620)을 형성한다((g) 단계).Next, as shown in FIG. 7, the undoped polysilicon is laminated on the second sacrificial layer 520 to form the second silicon layer 620 (step (g)).
(g) 단계에서 형성된 제2실리콘층(620)을 도핑하여 도전성을 갖도록 함으로써 제2전극(301)을 형성할 준비를 하게 된다((h) 단계). 앞에서 설명한 제1실리콘층(610)과 마찬가지로 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 제2전극(301)을 형성하기 위한 제2실리콘층(620)을 마련하고 이온 임플렌테이션에 의해 도핑함으로써 도전성을 갖게 한다.The second silicon layer 620 formed in step (g) is doped to have conductivity, thereby preparing to form the second electrode 301 (step (h)). Like the first silicon layer 610 described above, the second silicon layer 620 is formed by stacking undoped polysilicon to form the second electrode 301 and doped by ion implantation to make it conductive. .
이와 같은 상태에서 도 8에 도시한 것과 같이 백플레이트(300)와 멤브레인(200)의 접촉을 방지하는 딤플(330)을 형성할 수 있도록 딤플(330)이 형성될 위치(331)의 제2실리콘층(620) 및 제2희생층(520) 일부를 식각한다((o) 단계). 딤플(330)은 제1전극(201)을 향해 돌출되도록 백플레이트(300)에 형성된 절연성 구조물이다. 마이크로폰의 사용중에 멤브레인(200)이 크게 진동하여 제1전극(201)이 제2전극(301)에 접촉하는 것을 방지하기 위해 마련된 구성이다.In this state, as shown in FIG. 8, the second silicon at the position 331 where the dimple 330 is to be formed to form the dimple 330 that prevents the back plate 300 from contacting the membrane 200. A portion of the layer 620 and the second sacrificial layer 520 are etched (step (o)). The dimple 330 is an insulating structure formed on the back plate 300 to protrude toward the first electrode 201. The membrane 200 vibrates greatly during the use of the microphone so that the first electrode 201 is prevented from contacting the second electrode 301.
다음으로 도 9에 도시한 것과 같이 (g) 단계에서 도핑된 제2실리콘층(620)을 식각하여 제2전극(301)을 형성한다((i) 단계).Next, as shown in FIG. 9, the second silicon layer 620 doped in step (g) is etched to form a second electrode 301 (step (i)).
상술한 바와 같이 제2전극(301)의 구조가 완성되면 이와 같은 제2전극(301)을 지지하는 구성을 마련하여 백플레이트(300)를 완성하게 된다.As described above, when the structure of the second electrode 301 is completed, the structure for supporting the second electrode 301 is provided to complete the back plate 300.
먼저, 도 10에 도시한 것과 같이 백플레이트(300)를 기판(100)에 대해 지지하는 백플레이트 지지부(310)를 형성하기 위하여 백플레이트(300)가 형성될 영역의 외주를 둘러싸도록 제2희생층(520)을 식각하여 기판(100)의 표면을 노출시키는 백플레이트 외주부(311)를 2열 형성한다((j) 단계). 멤브레인 지지부(220)보다 상대적으로 더 바깥쪽 위치에서 멤브레인(200)과 백플레이트(300)를 둘러싸도록 제2희생층(520)을 식각하여 그 하측에 위치하는 기판(100)이 노출되도록 한다. 이와 같이 기판(100)이 노출되는 깊이까지 제2희생층(520)을 식각함으로써 기판(100)에 대해 백플레이트(300)를 지지할 수 있는 백플레이트 지지부(310)가 형성될 토대를 마련하게 된다.First, as shown in FIG. 10, in order to form the back plate support part 310 that supports the back plate 300 with respect to the substrate 100, the second sacrificial material surrounds the outer circumference of the region where the back plate 300 is to be formed. The layer 520 is etched to form two rows of back plate outer peripheries 311 exposing the surface of the substrate 100 (step (j)). The second sacrificial layer 520 is etched so as to surround the membrane 200 and the back plate 300 at a position relatively farther than the membrane support 220 to expose the substrate 100 positioned below the second sacrificial layer 520. As such, by etching the second sacrificial layer 520 to the depth at which the substrate 100 is exposed, the back plate support part 310 capable of supporting the back plate 300 with respect to the substrate 100 may be prepared. do.
이와 같은 상태에서 도 11에 도시한 것과 같이 나이트라이드(nitride)를 증착하여 백플레이트 지지부(310) 및 백플레이트(300)를 형성하는 지지층(701)을 마련한다((k) 단계). 이때 (o) 단계에서 식각된 영역에도 나이트라이드가 증착됨으로써 딤플(330)이 형성된다. 이와 같은 방법으로 나이트라이드 구조물에 의한 지지층(701)으로 백플레이트(300) 및 백플레이트 지지부(310)를 구성함으로써 제2전극(301)을 기판(100)에 대해 절연시키면서 효과적으로 고정 및 지지할 수 있는 장점이 있다. 특히, 나이트라이드가 채워진 백플레이트 외주부(311)들 사이에 제2희생층이 채워진 구조의 백플레이트 지지부(310)에 의해 백플레이트(300)를 안정적으로 지지할 수 있는 장점이 있다. 또한, 절연성을 가지며 희생층에 대한 선택비가 우수한 나이트라이드로 구성된 백플레이트 외주부(311)와 그 사이에 배치된 제2희생층(520) 구조로 인해 추후 백플레이트(300)와 멤브레인(200) 사이의 제2희생층(520)을 제거하는 공정을 수행할 때, 백플레이트 지지부(310) 외측의 구성들은 영향을 받지 않고 안정적으로 보존할 수 있는 장점이 있다.In this state, as shown in FIG. 11, a nitride is deposited to provide a backing layer support part 310 and a backing plate 300 to form a backing layer 701 (step (k)). In this case, the dimple 330 is formed by depositing nitride in the region etched in step (o). In this way, by forming the back plate 300 and the back plate support part 310 by the support layer 701 formed by the nitride structure, the second electrode 301 can be effectively fixed and supported while being insulated from the substrate 100. There is an advantage. In particular, the back plate 300 may be stably supported by the back plate support 310 having a structure in which a second sacrificial layer is filled between outer portions of the back plate outer periphery 311 filled with nitride. In addition, due to the structure of the back plate outer periphery 311 and the second sacrificial layer 520 disposed therebetween, which has an insulating property and excellent selectivity with respect to the sacrificial layer, the space between the back plate 300 and the membrane 200 is later formed. When performing the process of removing the second sacrificial layer 520, the configuration outside the back plate support 310 has an advantage that can be stably preserved without being affected.
다음으로, 제1전극(201) 및 제2전극(301)을 외부 회로와 연결하기 위한 전극 패드(401, 402)를 형성하는 과정을 설명한다.Next, a process of forming electrode pads 401 and 402 for connecting the first electrode 201 and the second electrode 301 with an external circuit will be described.
먼저, 도 12에 도시한 것과 같이 지지층(701) 또는 지지층(701) 및 제2희생층(520) 일부를 식각하여 각각 전극 패드(401, 402)가 형성될 영역의 제1실리콘층(610) 및 제2실리콘층(620)을 노출시키는 단계를 실시한다((p) 단계). 지지층(701) 및 제2희생층(520)의 일부를 식각하여 제1실리콘층(610)의 일부가 노출되도록 함으로써 제1전극(201)과 연결되는 전극 패드(401)가 형성될 영역을 마련한다. 제2전극(301)과 연결되는 전극 패드(402)의 경우에는 지지층(701)의 일부 영역만 식각함으로써 마련된다. First, as shown in FIG. 12, a portion of the support layer 701 or the support layer 701 and the second sacrificial layer 520 is etched to form the first silicon layer 610 in the region where the electrode pads 401 and 402 are to be formed, respectively. And exposing the second silicon layer 620 (step (p)). By etching a portion of the support layer 701 and the second sacrificial layer 520 to expose a portion of the first silicon layer 610 to provide a region in which the electrode pad 401 to be connected to the first electrode 201 is formed. do. In the case of the electrode pad 402 connected to the second electrode 301, only a portion of the support layer 701 is etched.
다음으로 도 12에 도시한 것과 같이 전극 패드(401, 402)를 형성하기 위한 금속층을 적층한 후 식각하여 제1전극(201) 및 제2전극(301)과 전기적으로 연결되는 전극 패드(401, 402)를 각각 형성한다((q) 단계).Next, as illustrated in FIG. 12, the metal layers for forming the electrode pads 401 and 402 are stacked and then etched to be electrically connected to the first electrode 201 and the second electrode 301. 402 is formed respectively (step (q)).
다음으로 도 13을 참조하여 음향홀(320)을 형성하는 과정을 설명한다. 도 13에 도시한 것과 같이 백플레이트 지지부(310)에 의해 둘러싸이는 영역 내부의 복수의 지점에 대해 지지층(701) 및 제2전극(301)을 식각하여 음향홀(320)을 형성한다((l) 단계). 상술한 바와 `같이 음향홀(320)을 통해서 외부의 음압이 백플레이트(300) 내부의 멤브레인(200)으로 전달된다.Next, a process of forming the sound hole 320 will be described with reference to FIG. 13. As illustrated in FIG. 13, the support layer 701 and the second electrode 301 are etched at a plurality of points within the area surrounded by the back plate support 310 to form the sound hole 320 ((l) ) step). As described above, the external sound pressure is transmitted to the membrane 200 inside the back plate 300 through the sound hole 320.
이와 같이 음향홀(320)이 형성된 후에는 도 14에 도시한 것과 같이 멤브레인(200)의 하부의 멤브레인 지지부(220)들에 의해 둘러싸이는 영역의 기판(100)의 일부분을 제거하여 캐비티(101)를 형성한다((m) 단계). 기판(100)의 후면을 식각하여 형성된 캐비티(101)는 마이크로폰의 백 챔버의 역할을 수행한다.After the acoustic hole 320 is formed as described above, as shown in FIG. 14, the cavity 101 is removed by removing a portion of the substrate 100 in the area surrounded by the membrane support parts 220 below the membrane 200. (Step (m)). The cavity 101 formed by etching the rear surface of the substrate 100 serves as a back chamber of the microphone.
다음으로 도 15에 도시한 것과 같이, 제1희생층(510) 및 제2희생층(520)을 식각공정을 통해 제거하여 멤브레인(200)이 진동할 수 있는 상태가 되도록 한다((n) 단계). 제2희생층(520)이 제거됨으로써 제1전극(201)과 제2전극(301) 사이에 에어 갭(420)이 형성되고 제2전극(301)을 관통하는 딤플(330)이 제1전극(201)을 향하여 돌출되는 상태로 노출된다. 한편, 앞서 설명한 바와 같이 희생층에 대해 선택비가 우수한 나이트라이드를 이용하여 지지층(701)을 구성함으로써 지지층(701)에 의해 둘러싸이는 챔버가 형성되고 그 내부에 멤브레인(200)이 배치되는 구조가 된다. 지지층(701)에 의해 챔버 내부 공간 둘러싸게 되므로, 제1희생층(510)과 제2희생층(520)을 제거하는 과정에서 주변의 다른 구성이 식각되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 나이트라이드 지지층(701)의 구성으로 인해 공정 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. Next, as shown in FIG. 15, the first sacrificial layer 510 and the second sacrificial layer 520 are removed through an etching process to make the membrane 200 vibrate ((n) step. ). As the second sacrificial layer 520 is removed, an air gap 420 is formed between the first electrode 201 and the second electrode 301, and the dimple 330 penetrating the second electrode 301 is the first electrode. Exposed to protrude toward 201. On the other hand, as described above, by forming the support layer 701 using the nitride having excellent selectivity with respect to the sacrificial layer, a chamber surrounded by the support layer 701 is formed, and the membrane 200 is disposed therein. . Since the support layer 701 surrounds the inner space of the chamber, there is an advantage in that other components of the surroundings are prevented from being etched in the process of removing the first sacrificial layer 510 and the second sacrificial layer 520. Due to the configuration of the nitride support layer 701 there is an advantage that can improve the process yield.
또한, 본 실시예의 경우 열처리 과정에서 제2전극(301)의 불순물이 지지층(701)으로 확산될 염려가 전혀 없는 장점이 있다. 이로 인해 본 발명에 의한 마이크로폰 제조 방법은 수율이 향상되고 제품의 품질이 향상되는 장점이 있다.In addition, in the present embodiment, there is no concern that impurities of the second electrode 301 may diffuse into the support layer 701 during the heat treatment process. For this reason, the method for manufacturing a microphone according to the present invention has an advantage of improving yield and improving product quality.
한편, 상술한 바와 같이 (b) 단계에서 멤브레인 지지홈(502)을 형성하고, (c) 단계에서 멤브레인 지지홈(502)에도 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 멤브레인 외주부(501)와 멤브레인 지지홈(502)의 사이에 멤브레인 지지 고정부(503)가 형성된 멤브레인 지지부(220)를 구성함으로써, 멤브레인(200)을 기판(100)에 대해 더욱 안정적으로 지지할 수 있는 장점이 있다. Meanwhile, as described above, in step (b), the membrane support groove 502 is formed, and in step (c), the undoped-polysilicon is also laminated to the membrane support groove 502 so that the membrane outer peripheral portion 501 and the membrane support groove are formed. By constructing the membrane support part 220 in which the membrane support fixing part 503 is formed between the 502, there is an advantage that the membrane 200 can be more stably supported with respect to the substrate 100.
이상, 본 발명에 따른 마이크로폰 제조 방법에 대해 바람직한 예를 들어 설명하였으나, 본 발명의 범위가 앞에서 설명한 경우로 한정되는 것은 아니다.As mentioned above, although the preferable example was demonstrated about the microphone manufacturing method which concerns on this invention, the scope of the present invention is not limited to the case mentioned above.
예를 들어, 앞에서 제1전극(201)과 제2전극(301)의 접촉 방지를 위해 딤플(330)을 형성하는 단계를 포함하는 경우를 예로 들어 설명하였으나 경우에 따라서는 딤플을 구성하지 않는 것도 가능하다.For example, the case in which the dimple 330 is formed to prevent contact between the first electrode 201 and the second electrode 301 has been described as an example. However, in some cases, the dimple may not be configured. It is possible.
또한, 멤브레인(200)과 백플레이트(300)의 구조는 다양하게 변형될 수 있다.In addition, the structure of the membrane 200 and the back plate 300 may be variously modified.
또한, 지지층(701)은 나이트라이드를 증착하여 구성하는 것으로 설명하였으나, 다른 절연성 재질을 사용하여 지지층을 구성하는 것도 가능하다.In addition, although the support layer 701 has been described as being formed by depositing nitride, it is also possible to configure the support layer using another insulating material.
한편 본 발명의 마이크로폰은, 앞에서 설명한 마이크로폰 제조 방법에 의해 제조되는 마이크로폰과 동일한 구조를 가진다. On the other hand, the microphone of the present invention has the same structure as the microphone manufactured by the microphone manufacturing method described above.
상술한 바와 같이 2열 구조로 형성되는 백플레이트 지지부(310)는 나이트라이드 막 사이에 절연층 산화막이 배치된 구조로 형성된다. 즉, 백플레이트 지지부(310)는, 기판(100)에 대해 증착된 절연층 산화막을 2열의 나이트라이드 막이 덮고 있는 상태에서 백플레이트 지지부(310)가 백플레이트(300)의 외주를 감싸도록 형성된다. 이와 같은 구조에 의해 제2희생층(520)을 제거하고 에어 갭(420)을 형성하는 공정을 수행하더라도 백플레이트 지지부(310) 주변의 다른 구성이 식각되거나 손상되는 것을 효과적으로 방지하면서 백플레이트(300)를 안정적으로 지지할 수 있는 구조를 확보할 수 있다.As described above, the back plate support part 310 having a two-row structure has a structure in which an insulating layer oxide film is disposed between nitride films. That is, the back plate support 310 is formed such that the back plate support 310 surrounds the outer circumference of the back plate 300 in a state where two rows of nitride films cover the insulating layer oxide film deposited on the substrate 100. . Even if the second sacrificial layer 520 is removed and the air gap 420 is formed by the structure, the back plate 300 may be effectively prevented from being etched or damaged in other components around the back plate support 310. ) Can secure a structure that can support () stably.
또한, 상술한 바와 같이 멤브레인 지지홈(502)의 외측에 산화막 재질의 멤브레인 지지 고정부(503)가 형성되고 그 멤브레인 지지 고정부(503)를 나이트라이드 막이 덮은 상태로 멤브레인(200)의 외주를 따라 지지하는 구조로 멤브레인 지지부(220)를 구성함으로써, 멤브레인 지지부(220)가 멤브레인(200)을 안정적으로 지지할 수 있는 구조가 된다. 특히, 이와 같은 멤브레인 지지부(220)의 구조는 멤브레인(200) 또는 멤브레인 지지부(220)의 주변 구조에 의해 발생할 수 있는 내부 응력을 분산시키거나 상쇄시켜서 마이크로 폰의 내구성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, as described above, the membrane support fixing part 503 formed of an oxide film is formed on the outer side of the membrane supporting groove 502 and the outer periphery of the membrane 200 is covered with the nitride support covering the membrane supporting fixing part 503. By constituting the membrane support unit 220 in a supporting structure, the membrane support unit 220 may have a structure capable of stably supporting the membrane 200. In particular, such a structure of the membrane support 220 has an advantage of improving the durability of the microphone by dispersing or offsetting internal stress that may be caused by the membrane 200 or the peripheral structure of the membrane support 220. .

Claims (5)

  1. 멤브레인과 백플레이트 사이에 에어 갭이 배치되고 멤브레인에 형성된 제1전극과 백플레이트에 형성된 제2전극 사이의 정전용량의 변화를 이용하여 음향을 감지하는 마이크로폰의 제조 방법에 있어서,An air gap is disposed between a membrane and a back plate, and a method of manufacturing a microphone for detecting sound by using a change in capacitance between a first electrode formed on the membrane and a second electrode formed on the back plate,
    (a) 기판의 상면에 제1희생층을 형성하는 단계;(a) forming a first sacrificial layer on an upper surface of the substrate;
    (b) 상기 멤브레인이 형성될 영역의 외주를 둘러싸도록 상기 제1희생층을 식각하여 상기 기판의 표면을 노출시키는 멤브레인 외주부를 형성하는 단계;(b) etching the first sacrificial layer to surround the outer circumference of the region where the membrane is to be formed to form a membrane outer circumference that exposes the surface of the substrate;
    (c) 상기 멤브레인 외주부를 통해 노출되는 기판의 상면과 상기 제1희생층의 상면에 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 제1실리콘층을 형성하는 단계;(c) forming a first silicon layer by laminating undoped polysilicon on an upper surface of the substrate exposed through the membrane outer circumference and an upper surface of the first sacrificial layer;
    (d) 상기 제1실리콘층에 상기 제1전극을 형성하기 위하여 상기 제1전극의 영역을 도핑하여 도전성을 갖도록 하는 단계;(d) doping a region of the first electrode to be conductive to form the first electrode in the first silicon layer;
    (e) 상기 제1실리콘층을 식각하여 상기 멤브레인 외주부의 내주를 따라 상기 멤브레인을 지지하는 멤브레인 지지부를 형성하는 단계;(e) etching the first silicon layer to form a membrane support for supporting the membrane along an inner circumference of the membrane outer circumference;
    (f) 상기 (e) 단계를 실시한 후에 상기 제1실리콘층 위에 제2희생층을 적층하는 단계;(f) depositing a second sacrificial layer on the first silicon layer after performing step (e);
    (g) 상기 제2희생층 위에 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 제2실리콘층을 형성하는 단계;(g) depositing undoped-polysilicon on the second sacrificial layer to form a second silicon layer;
    (h) 상기 제2실리콘층에 도전성을 갖는 제2전극을 형성할 수 있도록 상기 제2실리콘층을 도핑하는 단계;(h) doping the second silicon layer to form a conductive second electrode in the second silicon layer;
    (i) 상기 (h) 단계에서 도핑된 상기 제2실리콘층을 식각하여 상기 제2전극을 형성하는 단계;(i) etching the second silicon layer doped in step (h) to form the second electrode;
    (j) 상기 백플레이트를 상기 기판에 대해 지지하는 백플레이트 지지부를 형성하기 위하여 상기 백플레이트가 형성될 영역의 외주를 둘러싸도록 상기 제2희생층을 식각하여 상기 기판의 표면을 노출시키는 백플레이트 외주부를 적어도 2열 형성하는 단계;(j) an outer circumferential portion of the back plate which exposes the surface of the substrate by etching the second sacrificial layer to surround the outer circumference of a region where the back plate is to be formed to form a back plate support portion for supporting the back plate with respect to the substrate; Forming at least two rows;
    (k) 상기 제2희생층과 백플레이트 외주부와 제2전극에 나이트라이드를 증착하여 지지층을 형성하고 상기 나이트라이드가 채워진 백플레이트 외주부들 사이에 상기 제2희생층이 배치된 구조의 상기 백플레이트 지지부를 형성하는 단계;(k) the back plate having a structure in which the second sacrificial layer is disposed between the second sacrificial layer, the back plate outer periphery, and the second electrode to form a support layer, and the second sacrificial layer is disposed between the nitride filled back plate outer periphery; Forming a support;
    (l) 상기 백플레이트 외주부에 의해 둘러싸이는 영역의 내부에 복수의 음향홀을 형성하도록 상기 복수의 음향홀 영역의 상기 지지층 및 제2전극을 식각하는 단계;(l) etching the support layer and the second electrode of the plurality of sound hole regions to form a plurality of sound holes in an area surrounded by the outer portion of the back plate;
    (m) 상기 멤브레인의 하부의 상기 멤브레인 지지부에 의해 둘러싸이는 영역의 상기 기판의 일부분을 제거하여 캐비티를 형성하는 단계; 및(m) removing a portion of the substrate in the area surrounded by the membrane support at the bottom of the membrane to form a cavity; And
    (n) 상기 캐비티를 통해 노출되는 상기 제1희생층을 제거하고 상기 음향홀을 통해 노출되는 상기 제2희생층을 제거하는 단계;를 포함하는 마이크로폰 제조 방법.(n) removing the first sacrificial layer exposed through the cavity and removing the second sacrificial layer exposed through the sound hole.
  2. 제1항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 (b) 단계를 수행할 때 상기 멤브레인 외주부에 대해 내측으로 이격된 위치에 배치되어 상기 멤브레인 외주부의 내경을 따라 상기 기판의 표면이 노출되도록 상기 제1희생층을 식각하여 멤브레인 지지홈을 함께 형성하고,When the step (b) is performed, the first sacrificial layer is etched so that the surface of the substrate is exposed along the inner diameter of the membrane outer circumference to be disposed at a position spaced inwardly with respect to the membrane outer circumference to form a membrane support groove together. and,
    상기 (c) 단계를 수행할 때 상기 멤브레인 지지홈에도 언도프드-폴리 실리콘을 적층하여 상기 멤브레인 외주부와 상기 멤브레인 지지홈의 사이에 상기 제1희생층으로 형성된 멤브레인 지지 고정부가 형성되도록 하고,When the step (c) is performed, the undoped polysilicon is also laminated to the membrane support groove so that a membrane support fixing part formed of the first sacrificial layer is formed between the outer periphery of the membrane and the membrane support groove.
    상기 (e) 단계에서 상기 제1실리콘층을 식각할 때 상기 멤브레인 지지부의 내부에는 상기 멤브레인 지지 고정부가 남아서 상기 멤브레인 지지부를 상기 기판에 대해 고정하도록 형성되는 마이크로폰 제조 방법.And etching the first silicon layer in the step (e), wherein the membrane support fixing part remains inside the membrane support part to fix the membrane support part to the substrate.
  3. 제2항에 있어서,The method of claim 2,
    (p) 상기 (k) 단계에 의해 상기 나이트라이드를 증착하여 지지층을 형성한 후, 상기 지지층 또는 상기 지지층 및 상기 제2희생층 일부를 식각하여 각각 전극 패드가 형성될 영역의 상기 제1실리콘층 및 제2실리콘층을 노출시키는 단계; 및(p) forming the support layer by depositing the nitride by the step (k), and then etching the support layer or a portion of the support layer and the second sacrificial layer to respectively form the first silicon layer in the region where the electrode pad is to be formed. And exposing a second silicon layer; And
    (q) 상기 전극 패드를 형성하기 위한 금속층을 적층하여 상기 제1전극 및 제2전극과 전기적으로 연결되는 전극 패드를 형성하는 단계;를 더 포함하는 마이크로폰 제조 방법.(q) stacking a metal layer for forming the electrode pad to form an electrode pad electrically connected to the first electrode and the second electrode;
  4. 기판;Board;
    상기 기판의 상측에 배치되는 멤브레인;A membrane disposed on the substrate;
    상기 기판에 대해 상기 멤브레인의 외주를 지지하는 멤브레인 지지부;A membrane support for supporting an outer circumference of the membrane with respect to the substrate;
    상기 멤브레인의 상측에 배치되는 백플레이트;A back plate disposed above the membrane;
    상기 기판에 대해 상기 백플레이트의 외주를 지지하도록 상기 백플레이트의 외주에 적층된 산화막을 적어도 2열로 식각하고 나이트라이드를 증착하여 상기 백플레이트의 외주를 감싸는 적어도 2열의 나이트라이드 막 사이에 상기 산화막이 배치되는 구조로 형성되는 백플레이트 지지부;The oxide film is etched in at least two rows of oxide films stacked on the outer circumference of the back plate with respect to the substrate, and the oxide is deposited between at least two rows of nitride films covering the outer circumference of the back plate by depositing nitride. A back plate support formed in a structure disposed;
    상기 백플레이트에 형성되는 제2전극; 및A second electrode formed on the back plate; And
    상기 멤브레인에 형성되는 제1전극;을 포함하는 마이크로폰.And a first electrode formed on the membrane.
  5. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein
    상기 멤브레인 지지부는, 상기 멤브레인의 외주를 따라 상기 기판의 상면에 증착된 산화막 재질의 멤브레인 지지 고정부와 그 멤브레인 지지 고정부를 기판에 대해 덮은 상태로 상기 멤브레인의 외주를 따라 지지하는 나이트라이드 막으로 구성되는 마이크로폰.The membrane support part may be a nitride film supporting the membrane support fixing part of an oxide film deposited on the upper surface of the substrate along the outer circumference of the membrane and the membrane supporting fixing part along the outer circumference of the membrane while covering the membrane supporting fixing part with respect to the substrate. Microphone composed.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110357031A (en) * 2018-04-11 2019-10-22 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 MEMS device and preparation method thereof

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108810773A (en) 2017-04-26 2018-11-13 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 microphone and its manufacturing method
KR102424774B1 (en) * 2017-09-11 2022-07-25 주식회사 디비하이텍 MEMS microphone and method of manufacturing the same
KR102370645B1 (en) * 2017-09-11 2022-03-07 주식회사 디비하이텍 MEMS microphone and method of manufacturing the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060280319A1 (en) * 2005-06-08 2006-12-14 General Mems Corporation Micromachined Capacitive Microphone
KR100812690B1 (en) * 2006-04-27 2008-03-13 (주) 대일씨티 Condenser Microphone
KR101126604B1 (en) * 2010-04-13 2012-03-23 동양텔레콤 주식회사 Method for manufacturing capacitive type mems microphone
KR101146513B1 (en) * 2010-09-06 2012-05-25 주식회사 블루콤 Condenser microphone assembly and method of manufacturing the same
JP2015177336A (en) * 2014-03-14 2015-10-05 オムロン株式会社 Capacitive transducer

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6870939B2 (en) * 2001-11-28 2005-03-22 Industrial Technology Research Institute SMT-type structure of the silicon-based electret condenser microphone
CN1694575A (en) * 2004-05-09 2005-11-09 美律实业股份有限公司 Capacitor silcion-base microphone and its manufacturing method
WO2007014022A1 (en) * 2005-07-22 2007-02-01 Qualcomm Incorporated Mems devices having support structures and methods of fabricating the same
JP2009509786A (en) * 2005-09-30 2009-03-12 クォルコム・メムズ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド MEMS device and interconnection in MEMS device
WO2007069365A1 (en) * 2005-12-14 2007-06-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Mems diaphragm structure and its forming method
CN200983677Y (en) * 2006-08-22 2007-11-28 美律实业股份有限公司 Silicon crystal capacitance microphone

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060280319A1 (en) * 2005-06-08 2006-12-14 General Mems Corporation Micromachined Capacitive Microphone
KR100812690B1 (en) * 2006-04-27 2008-03-13 (주) 대일씨티 Condenser Microphone
KR101126604B1 (en) * 2010-04-13 2012-03-23 동양텔레콤 주식회사 Method for manufacturing capacitive type mems microphone
KR101146513B1 (en) * 2010-09-06 2012-05-25 주식회사 블루콤 Condenser microphone assembly and method of manufacturing the same
JP2015177336A (en) * 2014-03-14 2015-10-05 オムロン株式会社 Capacitive transducer

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110357031A (en) * 2018-04-11 2019-10-22 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 MEMS device and preparation method thereof
CN110357031B (en) * 2018-04-11 2022-01-28 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 MEMS device and preparation method thereof

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