KR101758017B1 - 피에조 멤스 마이크로폰 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피에조 멤스 마이크로폰 및 그 제조방법에 관한 것으로, 중심 하부에 음향챔버가 형성된 기판; 상부에 형성되는 것으로, 중심부에 적어도 하나의 벤트홀(venthole)이 형성된 진동판; 상기 진동판 가장자리 둘레에 형성되는 링 형상의 하부전극; 하부전극 상부에 형성되는 링 형상의 압전소자; 및 압전소자 상부에 형성되는 상부전극을 포함한다.
이와 같은 본 발명은, 종래의 기술과 달리 압전소자를 진동판의 외곽 둘레에 배치하여 신호대잡음비(SNR)를 향상시키고, 제조가 용이하고 단가를 낮출 수 있으며, 신호대잡음비(SNR) 및 성능이 향상된 피에조 멤스 마이크로폰 및 그 제조방법을 제공한다.
이와 같은 본 발명은, 종래의 기술과 달리 압전소자를 진동판의 외곽 둘레에 배치하여 신호대잡음비(SNR)를 향상시키고, 제조가 용이하고 단가를 낮출 수 있으며, 신호대잡음비(SNR) 및 성능이 향상된 피에조 멤스 마이크로폰 및 그 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 멤스 마이크로폰 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신호대잡음비(SNR)가 향상된 피에조 멤스 마이크로폰 및 그 제조방법에 관한 것이다.
마이크로폰은 음향 신호를 전기신호로 변환하는 장치로써, 음향기기, 통신기기 또는 의료기기 등에 내장되어 사용되고 있다. 마이크로폰이 내장되는 다양한 기기들이 소형화되어 감에 따라 마이크로폰의 초소형화가 요구되고 있다. 이러한 요구에 따라 멤스 마이크로폰의 개발이 활발히 이루어지고 있다.
멤스 마이크로폰은 초소형화가 가능하고 부품 간의 분리된 생산공정을 일괄화할 수 있어 성능과 생산효율에 있어서 크게 각광을 받고 있다. 멤스 마이크로폰은 표면실장기술(SMT: Surface Mount Technology)과 전자 기계 시스템(MEMS) 기술을 이용한 반도체 가공기술 등을 적용하여 제작된다. 표면실장기술(이하, 'SMT' 라 함)은 기판과 멤스 마이크로폰에 포함되는 전자부품의 리드 간을 접하는 기술을 말한다. 이러한 SMT 공정을 거쳐 트랜스듀서, 반도체칩 등의 전자부품을 기판상에 실장함으로써, 멤스 마이크로폰의 제조 간소화 및 소형화를 이룰 수 있다.
종래기술로는 대한민국 등록특허 제10-1496192호에서 피에조 진동판이 구비된 멤스 마이크로폰을 개시하고 있고, 도 1에서 종래의 피에조 진동판이 구비된 멤스 마이크로폰의 구조를 나타내고 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 특허는 기판과 결합되어 내부 공간을 형성하는 덮개; 기판의 상부에 결합되고 상기 내부 공간에 배치되며, 음향통과공을 통해 유입된 외부 음향을 전기신호로 변환하는 트랜스듀서; 및 기판의 상부에 결합되고 상기 트랜스듀서와 전기적으로 연결되어, 변환된 전기신호를 아날로그 또는 디지털 전기신호로 변환할 수 있도록 전기신호를 증폭하는 반도체칩을 포함하며, 상기 트랜스듀서 내부에 배치되는 진동판은 피에조(압전소자)로 이루어지며, 피에조 진동판에는 벤트홀이 형성된 것을 특징으로 한다.
그러나, 종래의 등록특허는 압전소자에 벤트홀을 형성하는 멤스 마이크로폰 소자에 관한 것으로, 진동판 자체를 압전소자로 형성함으로써, 음압에 의해 발생하는 진동을 전기신호로 변환하는 변환효율이 떨어지고, 압전소자에 벤트홀을 위치시켜 신호대잡음비(SNR)가 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명에 따른 피에조 멤스 마이크로폰 및 그 제조방법은 다음과 같은 해결과제를 가진다.
첫째, 본 발명은 종래의 기술과 달리 압전소자를 진동판의 외곽 둘레에 배치하여 신호대잡음비(SNR)를 향상시킬 수 있는 피에조 멤스 마이크로폰 및 그 제조방법을 제공하고 함이다.
둘째, 본 발명은 제조방법이 용이하고 단가를 낮출 수 있으며, 신호대잡음비(SNR) 및 성능이 향상된 피에조 멤스 마이크로폰의 제조방법을 제공하고자 함이다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하고자 하는 본 발명의 제1 특징은, 피에조 멤스 마이크로폰으로, 중심 하부에 음향챔버가 형성된 기판; 상부에 형성되는 것으로, 중심부에 적어도 하나의 벤트홀(venthole)이 형성된 진동판; 상기 진동판 가장자리 둘레에 형성되는 링 형상의 하부전극; 하부전극 상부에 형성되는 링 형상의 압전소자; 및 압전소자 상부에 형성되는 상부전극을 포함한다.
여기서, 상기 기판 및 진동판 사이에 형성되는 절연막을 더 포함하는 것이 바람직하고, 상기 벤트홀은 상부 방향으로 개방되고, 중심에서 대칭으로 배치되어 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 진동판은, 실리콘(Si)을 포함하는 질화막, 산화막 및 폴리 실리콘(Poly Si)막 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하고, 상기 압전소자 및 하부전극은 중심이 동일한 링 형상으로, 상기 압전소자의 링 형상 직경이 상기 하부전극의 링 형상 직경보다 크거나 같은 것이 바람직하며, 상기 음향챔버는 하방으로 갈수록 직경이 넓어지는 구조인 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 제2 특징은, 피에조 멤스 마이크로폰 제조방법을, (a) 기판 상부에 절연막, 진동판, 하부전극막, 압전소자막 및 상부전극막을 차례대로 적층하는 단계; (b) 상기 상부전극막, 압전소자막 및 하부전극막의 동일 중심으로 소정의 직경을 갖는 원형막을 차례대로 각각 제거하는 단계; (c) 상기 원형막이 제거된 위치에 해당하는 진동판의 중심부에 적어도 하나의 벤트홀을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 벤트홀이 포함되도록 기판 중심 하부면에서 상기 절연막까지 일부를 식각하여 음향챔버를 형성하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 (b) 단계는, 상기 상부전극막의 중심에서 일정 제1 직경을 갖는 원형막을 제거하여 개방하는 단계; 상기 압전소자막에서 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 동일 중심의 원형막을 제거하여 개방하는 단계; 및 상기 하부전극막에서 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경을 갖는 동일 중심의 원형막을 제거하여 개방하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 진동판은, 실리콘(Si)을 포함하는 질화막, 산화막 및 폴리 실리콘(Poly Si)막 중 적어도 어느 하나로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 (d) 단계는, 상기 원형막이 제거되어 개방된 진동판의 중심에서 대칭인 적어도 하나의 위치에 관통홀인 벤트홀을 형성하는 단계인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 피에조 멤스 마이크로폰 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명은 압전소자 또는 피에조 소자를 진동판의 둘레에 링 형상으로 형성하고, 진동판의 중심부에 다수개의 벤트홀(venthole)을 형성시킴으로써, 잡음신호를 줄여 신호대잡음비(SNR)가 향상된 피에조 멤스 마이크로폰 및 그 제조방법을 제공한다.
둘째, 본 발명은 진동판의 외곽 테두리에 압전소자를 배치시켜 진동판이 탄력적으로 진동되게 하고, 테두리 외곽에 가장 인장력 또는 스트레스를 많이 받게 되어 진동 또는 압력을 전기적 신호로 변환하는 압전소자의 감도를 높일 수 있는 피에조 멤스 마이크로폰 및 그 제조방법을 제공한다.
셋째, 본 발명은 진동판의 중심 부위에 다수개의 벤트홀을 형성시킴으로써, 하부 공간의 음향챔버와 외부와의 공기를 통공시키고 보다 진동의 유연성을 높여 진동에 의한 전기적 신호의 변환 감도를 높일 수 있는 피에조 멤스 마이크로폰 및 그 제조방을 제공한다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1에서 종래의 피에조 진동판이 구비된 멤스 마이크로폰의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 피에조 멤스 마이크로폰의 구조를 나타내는 평면도 및 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 피에조 멤스 마이크로폰에 적용되는 압전소자의 음압구조의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 피에조 멤스 마이크로폰 제조방법의 공정을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 피에조 멤스 마이크로폰의 구조를 나타내는 평면도 및 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 피에조 멤스 마이크로폰에 적용되는 압전소자의 음압구조의 모식도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 피에조 멤스 마이크로폰 제조방법의 공정을 나타낸 모식도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.
본 명세서에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지는 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 피에조 멤스 마이크로폰의 구조를 나타내는 평면도 및 정면도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 피에조 멤스 마이크로폰은, 중심 하부에 음향챔버가 형성된 기판(100); 상부에 형성되는 것으로, 중심부에 적어도 하나의 벤트홀(125)(venthole)이 형성된 진동판(120); 상기 진동판(120)의 가장자리 둘레에 형성되는 링 형상의 하부전극(130); 하부전극(130) 상부에 형성되는 링 형상의 압전소자(140); 및 압전소자(140) 상부에 형성되는 상부전극(150)을 포함하여 구성된다.
이와 같이, 본 발명의 실시예는 종래의 피에조(piezo) 또는 압전형 멤스 마이크로폰과 달리, 압전소자(140) 또는 피에조 소자를 진동판(120)의 둘레에 링 형상으로 형성하고, 진동판(120)의 중심부에 다수개의 벤트홀(125)(venthole)을 형성시킴으로써, 압전소자(140)의 중심부에 받는 힘에 의해 발생시키는 잡음신호를 줄이고, 압전소자(140)에 형성된 벤트홀(125)에 의해 성능이 감소하는 것을 방지하여 멤스 마이크로폰의 신호대잡음비(SNR) 성능을 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예는 중심 하부에 음향챔버가 형성된 기판(100)에 절연막(110)을 형성하고, 절연막(110) 상부에 중심 일부에 벤트홀(125)이 형성된 진동판(120)을 적층한 구조를 예시한다. 진동판(120) 상부에 둘레를 감싸는 링 형상의 하부전극(130)을 형성하고, 하부전극(130) 상부에 다시 링 형상의 압전소자(140)를 적층한 후, 압전소자(140) 상부에 링 형상의 상부전극(150)이 형성된 구조를 예시한다.
여기서, 기판(100)은 실리콘 기판(100)을 사용한 것이 바람직하고, 하부전극(130) 및 상부전극(150)은 Mo, Al, Ti, Au, Cu, Pt 및 TiN 등의 전기전도도가 우수하거나 높은 재질을 사용하는 것이 바람직하고, 두께는 수십 nm에서 수 ㎛ 정도를 갖는 것이 바람직하다.
기판(100) 하부에 형성되는 음향챔버는 소리 진동을 위한 공기가 소통하는 공간으로, 원기둥 형상일 수도 있고, 그 밖에 타원 기둥 또는 다각 기둥 등의 다양한 중공 형상의 공간일 수 있으며, 하방으로 갈수록 직경이 넓어지는 것이 바람직하다. 이는 기판(100) 하부방향으로 들어오는 음향을 보다 폭넓게 수용하기 위한 구조적 장점이 있기 때문이다.
그리고, 하부전극(130), 상부전극(150), 압전소자(140)는 링 형상인 것이 바람직한데, 이는 음파의 전파 방향이 음원에서 대칭이어서 센싱감도를 높일 수 있고 기판(100)의 외부 회로와 전기적으로 용이하게 연결할 수 있다는 장점이 있기 때문이다. 또한, 하부전극(130) 상부에 적층 되는 압전소자(140)를 링 형상으로 형성함으로써, 압전소자(140)를 진동판(120)의 외곽 테두리에 배치하게 하여, 진동판(120)을 보다 탄력적으로 진동시킬 수 있게 하고 압전소자의 외곽 테두리에 인장력 또는 스트레스를 가장 많이 받기 때문에, 진동 또는 압력을 전기적 신호로 변환하는 압전소자(140)의 감도를 높일 수 있게 된다.
여기서 진동판(120)은 음원(음압)을 감지하여 구동하는 구동장치로서, 진동판(120)은 음원에 의해 구동하게 된다. 진동판(120)은 수백 Å 내지 수 ㎛의 두께로 형성되는 것이 바람직하고, 재질은 실리콘(Si)을 포함하는 질화막, 산화막 및 폴리 실리콘(Poly Si)막 중 적어도 어느 하나인 것이 바람직하다. 이는 제작이 용이하고, 일반적으로 사용하는 금속재질의 진동판(120)에 비해 유연성 및 탄력성이 높아 마이크로폰의 감도를 높일 수 있을 뿐만 아니라, 내구성이 뛰어나다는 장점이 있기 때문이다.
또한 진동판(120)의 중심부에는 통공으로서, 적어도 하나의 벤트홀(125)을 형성하는 것이 바람직하다. 일반적으로 피에조 또는 압전방식의 멤스 마이크로폰은 희생층이 존재하지 않기 때문에 벤트홀(125)을 필요로 하지 않으나, 벤트홀(125)이 없는 경우, 백볼륨(back volume)이 형성되지 않기 때문에 감도가 떨어지는 문제가 있었다.
이에 본 발명의 실시예에서는 종래의 기술 또는 특허와 달리, 압전소자(140) 또는 피에조 소자에 벤트홀(125)을 형성시키는 것이 아니라, 진동판(120)의 중심 부위에 다수개의 벤트홀(125)을 형성시켜, 하부 공간의 음향챔버와 외부와의 공기를 통공시키고 보다 진동의 유연성을 높여 진동에 의한 전기적 신호의 변환 감도를 높일 수 있게 된다.
그리고, 벤트홀(125)이 없는 경우 소리의 흐름이 발생되기 어렵기 때문에 저역(20 ~ 50Hz)에서 감도의 저하를 가져오게 된다는 점에서, 저역 특성의 개선을 위해 상부방향으로 개방되어 있는 진동판(120)의 중심 부위에 적어도 하나의 벤트홀(125)을 형성하는 것이 바람직하다.
또한 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 적용되는 진동판(120)에 형성된 벤트홀(125)은 중심에서 대칭인 위치에 배치하는 것이 바람직하다. 음압에 대하여 균일하게 진동시켜 감도를 높이고 불균일한 공기 흐름으로 발생하는 노이즈를 줄이기 위함이다.
또한, 벤트홀(125)의 구조는 상부는 넓게 하부는 좁게 형성되는 상광하협의 구조도 가능하고, 상부는 좁게 하부는 넓게 형성되는 상협하광 구조를 가질 수 있음은 물론이고, 입구 및 출구부분을 몸통보다 넓게 하여 공기 흐름을 원할하게 하는 구조로 형성되는 것도 가능하다.(도시하지 않음)
그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 진동판(120)과 기판(100) 사이에는 절연막(110)으로서, 산화막 또는 질화막을 형성하는 것이 바람직하다. 이는 실리콘 기판(100)의 절연 및 진동판(120)의 누설전류를 차단하기 위함이다. 여기서 산화막은 SiOx를 재질로 할 수 있고, 질화막은 SiNx를 재질로 할 수 있으며, 또한 기판(100) 상부에 산화막을 형성하고, 다시 질화막을 형성하는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 피에조 멤스 마이크로폰에 적용되는 압전소자(140)의 음압구조의 모식도이다. 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 피에조 멤스 마이크로폰은 진동판의 테두리 둘레 부분에 링 형상으로 진동판(120)과 면 접촉하는 구조를 예시한다.
도 3의 (a)와 같이, 종래의 음향챔버 상부에 위치하는 디스크 형상의 압전소자(140)의 경우에는, 음압에 의하여 상하로 진동할 때 진동판(120)이 가장 많이 스트레스 또는 인장력을 받는 부분이 가장자리 부분이고, 가장 적게 스트레스 또는 인장력을 받는 부분이 중심 부분이다. 그러므로, 디스크 형태의 압전소자(140)에서 진동으로 인한 전압이 중심에서 가장 작게 발생하고 이 부분은 노이즈 성분으로 작용하게 되므로, 전체적인 신호대잡음비(SNR) 성능이 떨어지는 문제점이 있었다.
이에 본 발명의 실시예에서는 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 음향챔버 상부에 탄력성 및 내구성이 좋은 실리콘 또는 폴리 실리콘 재질의 디스크형 진동판(120)을 형성하고, 가장 많은 스트레스 및 인장력을 받는 진동판(120)의 테두리 둘레에 링 형상의 압전소자(140)를 형성함으로써 높은 전압신호만을 취하도록 하여 전체 신호대잡음비(SNR) 향상시키는 효과를 얻을 수 있게 된다.
이처럼 진동 및 전기적 신호의 변환 부분을 효과적으로 수행할 수 있도록 진동판(120)과 링 형상의 압전소자(140)를 적층하는 구조를 취함으로써, 진동 탄력성 및 내구성은 높이는 동시에 노이즈를 줄여 신호의 감도도 높일 수 있는 우수한 성능의 피에조 멤스 마이크로폰 구조를 제공할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 피에조 멤스 마이크로폰 제조방법의 공정을 나타낸 모식도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 피에조 멤스 마이크로폰 제조방법은, (a) 기판(100) 상부에 절연막(110), 진동판(120), 하부전극(130)막, 압전소자(140)막 및 상부전극(150)막을 차례대로 적층하는 단계; (b) 상기 상부전극(150)막, 압전소자(140)막 및 하부전극(130)막의 동일 중심으로 소정의 직경을 갖는 원형막을 차례대로 각각 제거하는 단계; (c) 상기 원형막이 제거된 위치에 해당하는 진동판(120)의 중심부에 적어도 하나의 벤트홀(125)을 형성하는 단계; 및 (d) 상기 벤트홀(125)이 포함되도록 기판(100) 중심 하부면에서 상기 절연막(110)까지 일부를 식각하여 음향챔버를 형성하는 단계를 포함하여 구성된다.
보다 구체적으로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 실리콘 기판(100)에 차례대로 절연막(110), 진동판(120), 하부전극(130)막, 압전소자(140)막 및 상부전극(150)막을 적층하는 (a) 단계에서, 하부전극(130)막 및 상부전극(150)막의 형성은 sputtering 방식이나, LPCVD, PECVD 방식으로 적층 하는 것이 바람직하고, 수백 Å에서 수 ㎛의 두께로 증착하는 것이 바람직하다. 그리고, 실리콘(Si) 또는 폴리 실리콘(Poly Si)을 재질로 하는 진동판(120)의 적층은 LPCVD나 PECVD 방식을 통해 용이하게 적층하는 것이 가능하다.
그리고, (b) 단계로서, 상부전극(150)막, 압전소자(140)막 및 하부전극(130)막의 동일 중심으로 소정의 직경을 갖는 원형막을 차례대로 각각 제거하는 단계는, 각각의 형상이 중심이 개방된 링 형상의 막을 형성하기 위해, 각각 소정의 직경을 갖는 원형막을 패터닝 또는 식각(etching)의 방법으로 제거하는 단계를 의미한다.
즉, (b) 단계는, 상부전극(150)막의 중심에서 일정 제1 직경을 갖는 원형막을 에칭등을 통하여 제거하여 개방하고, 압전소자(140)막에서 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 동일 중심의 원형막을 제거하여 개방하고, 상기 하부전극(130)막에서 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경을 갖는 동일 중심의 원형막을 제거하여 개방하는 공정으로 벤트홀(125) 상부를 개방할 수 있다.
이처럼 각각의 제거되어야 할 원형막은 상부방향으로 갈수록 커지는 것이 바람직한데, 이는 외부의 공기의 흐름을 원활하게 하여 음압에 의한 진동을 형성하고, 진동에 의한 전기신호로 변환하는 마이크로폰의 성능을 향상시키기 위함이다.
그리고, (c) 단계에서, 진동판(120)에 형성되는 벤트홀(125)은 식각을 통해 다수개의 통공을 중심점에 대하여 대칭으로 형성하고, 벤트홀(125) 상부를 개방시키는 구조를 형성하고, (d) 단계에서, 기판(100)의 하부면 일부를 식각하여 음향챔버를 형성하게 된다.
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상술한 제조방법을 통해 형성된 압전소자 및 하부전극은 중심이 동일한 링 형상으로, 압전소자의 링 형상 직경이 하부전극의 링 형상 직경보다 크거나 같은 것이 바람직하다.
또한, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상술한 제조방법을 통해 형성된 압전소자 및 하부전극은 중심이 동일한 링 형상으로, 압전소자의 링 형상 직경이 하부전극의 링 형상 직경보다 크거나 같은 것이 바람직하다.
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 제조방법을 통해, 진동판(120)의 테두리 둘레에 링 형상의 압전소자(140)를 형성하고, 진동판(120)의 상부 및 진동판(120) 하부의 음향챔버 사이를 벤트홀(125)을 통해 통공시켜 공기의 흐름을 원할하게 함으로써, 진동판(120)의 탄력성을 높여 감도를 높이고 신호대잡음비(SNR)를 향상시켜 성능이 우수한 피에조 멤스 마이크로폰을 제조할 수 있는 용이한 방법을 제공한다.
본 명세서에서 설명되는 실시예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 기판 110: 절연막
120: 진동판 125: 벤트홀
130: 하부전극 140: 압전소자
150: 상부전극
120: 진동판 125: 벤트홀
130: 하부전극 140: 압전소자
150: 상부전극
Claims (10)
- 중심 하부에 음향챔버가 형성된 기판;
기판 상부에 형성되는 디스크 형상으로, 중심부에 적어도 하나의 벤트홀(venthole)이 형성되고, 실리콘(Si)을 포함하는 질화막, 산화막 및 폴리 실리콘(Poly Si)막 중 적어도 어느 하나를 재질로 하는 진동판;
상기 진동판 가장자리 둘레에 형성되는 링 형상의 하부전극;
하부전극 상부에 형성되는 링 형상의 압전소자; 및
압전소자 상부에 형성되는 상부전극을 포함하되,
상기 압전소자 및 하부전극은 중심이 동일한 링 형상으로, 상기 압전소자의 링 형상 직경이 상기 하부전극의 링 형상 직경보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 피에조 멤스 마이크로폰. - 청구항 1에 있어서,
상기 기판 및 진동판 사이에 형성되는 절연막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피에조 멤스 마이크로폰. - 청구항 1에 있어서,
상기 벤트홀은 상부 방향으로 개방되고, 중심에서 대칭으로 배치되어 형성되는 것을 특징으로 하는 피에조 멤스 마이크로폰. - 삭제
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 음향챔버는 하방으로 갈수록 직경이 넓어지는 구조인 것을 특징으로 하는 피에조 멤스 마이크로폰. - (a) 기판 상부에 절연막, 진동판, 하부전극막, 압전소자막 및 상부전극막을 차례대로 적층하는 단계;
(b) 상기 상부전극막, 압전소자막 및 하부전극막의 동일 중심으로 소정의 직경을 갖는 원형막을 차례대로 각각 제거하는 단계;
(c) 상기 원형막이 제거된 위치에 해당하는 진동판의 중심부에 적어도 하나의 벤트홀을 형성하는 단계; 및
(d) 상기 벤트홀이 포함되도록 기판 중심 하부면에서 상기 절연막까지 일부를 식각하여 음향챔버를 형성하는 단계를 포함하되,
상기 진동판은 실리콘(Si)을 포함하는 질화막, 산화막 및 폴리 실리콘(Poly Si)막 중 적어도 어느 하나를 재질로 하고,
형성되는 압전소자 및 하부전극은 중심이 동일한 링 형상으로, 압전소자의 링 형상 직경이 하부전극의 링 형상 직경보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 피에조 멤스 마이크로폰 제조방법. - 청구항 7에 있어서,
상기 (b) 단계는,
상기 상부전극막의 중심에서 일정 제1 직경을 갖는 원형막을 제거하여 개방하는 단계;
상기 압전소자막에서 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 갖는 동일 중심의 원형막을 제거하여 개방하는 단계; 및
상기 하부전극막에서 상기 제2 직경보다 작은 제3 직경을 갖는 동일 중심의 원형막을 제거하여 개방하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피에조 멤스 마이크로폰 제조방법. - 삭제
- 청구항 7에 있어서,
상기 (d) 단계는,
상기 원형막이 제거되어 개방된 진동판의 중심에서 대칭인 적어도 하나의 위치에 관통홀인 벤트홀을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 피에조 멤스 마이크로폰 제조방법.
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