KR100924674B1 - 커패시터형 실리콘 멤스 마이크로폰 - Google Patents

커패시터형 실리콘 멤스 마이크로폰 Download PDF

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Abstract

본 발명의 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰은 외부 음압(소리)에 따라 진동하는 진동판과; 상기 진동판과 마주하여 일정 간격으로 이격되어 외부 소리를 감지하여 전기 신호로 변환하는 커패시터를 형성하는 전극판인 실리콘기판과; 상기 진동판과 실리콘기판 사이에 삽입되어 전기적으로 절연시키는 고유전율의 절연박막과; 상기 커패시터 주변에 형성된 공간으로 상기 진동판을 진동시키는 음압을 분산시켜 커패시터가 음압에 효과적으로 반응하도록 하는 음압분산공간; 및 상기 절연박막 위에 위치하여 상기 진동판을 지지하는 간격지지절연막;을 포함하여 구성한 단위 마이크로폰을 복수 개로 배열 구성함으로써, 외부 충격에 강하고 감도 특성이 우수하며, 제조공정이 간단하여 여러 불량 요인을 제거할 수 있어서 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
진동판, 음압분산공간, 커패시터, MEMS, 마이크로폰.

Description

커패시터형 실리콘 멤스 마이크로폰{Silicon MEMS microphone of capacitor type}
본 발명은 커패시터형 마이크로폰에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 커패시터가 소리에 잘 반응하도록 커패시터 주변에 음압분산공간을 가진 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰에 관한 것이다.
일반적으로 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 공정을 이용한 초소형 마이크로폰은 크게 저항형, 압전형 및 커패시터형으로 나눌 수 있다.
상기 저항형은 진동을 받으면 저항이 변하는 원리를 이용한 것으로, 주변 온도 변화에 따라 저항치가 변화하는 단점을 갖고 있다. 또한, 상기 압전형은 압전 물질에 물리적 압력이 가해지는 경우에 압전 물질 양단에 전위차가 발생되는 피에조 효과를 이용한 것으로, 내구성이 떨어지는 단점을 갖고 있다.
한편, 상기 커패시터형은 주파수 특성이 우수한 마이크로폰 중의 하나로써 커패시터의 한 극은 고정되어 있고 다른 한 극은 다이아프레임 역할을 한다. 따라서, 음압에 의해 다이아프레임이 진동하게 되면 고정된 극과의 간격이 변하는 동시에 정전 용량이 변화하는 현상을 전압으로 변환하여 마이크로폰으로 이용할 수 있 다.
커패시터 마이크로폰의 감도를 커패시터 제원에 따라 계산하여 보면, 커패시터 간격을 T, 면적을 A, 인가된 전압을 V라 할 때 커패시터 용량 C=e*A/T 이다. 이때, e는 유전율이다. 충전된 전하량 Q=CV이므로 Q=V*e*A/T이며 진동판이 진동할 때 커패시터 용량이 변화하게 되나, 충전된 전하는 일정하므로 전압이 변화하게 된다. 즉 간격 T로 미분하면, dQ/dT = e*A/T*(dV/dT) - V*e*A/T2이고, 여기서, dQ/dT=0이므로, dV/dT=V/T이다. 따라서 감도 즉 음압에 따른 간격 변화와 간격 변화에 대한 전압 변화(dV/dT)는 충전 전압(V)이 높거나 간격(T)가 작을수록 감도는 크게 된다.
또한 대기압을 P라 할 때 커패시터의 체적변화는 A*dT이므로 커패시터에서의 압력변화는 P*dT/T 가 되며, 주변에 음압분산공간 부피가 커패시터 영역 부피의 N배 일 때 압력 변화는 P*dT/T/N 이다. 따라서 N값을 충분히 크게 할 경우에 폰 내부 압력 변화를 최소로 하여 충분한 감도를 얻을 수 있다.
마이크로폰의 소형화 및 자동화 경향에 따라서 SMD(surface-mounted devices)가 가능한 MEMS 마이크로폰에 대한 관심이 높아지고 있는 추세이다. 이에 따라, 많은 부품업체에서 MEMS 마이크로폰을 오래 전부터 개발하여 왔다.
도 1은 종래 기술에 따른 MEMS 마이크로폰의 단면도로서, 종래 MEMS 마이크로폰(1)은 하부 전극의 실리콘기판(10)과, 그 위에 상부 전극인 음압(소리)에 진동하는 진동판(Diaphragm, 20), 및 상기 두 전극 사이에 일정한 커피시터 간격(60)으로 분리시키는 간격절연막(30)으로 구성되어 커패시터를 형성한다.
여기서, 상기 커패시터의 역할은 진동판(20)의 진동에 따라서 커패시터 용량이 변화하게 되고, 커패시터 용량 변화는 커패시터에 충전된 전압의 변화로 나타나게 하여 음성신호가 전기신호로 변환하게 한다.
이때, 진동에 의한 커패시터 간격 변화는 커패시터 내부 공간에서 압력 변화를 일으키게 되어 커패시터 간격 변화를 상쇄시키는데, 이를 방지하기 위하여 실리콘기판(10) 뒷면을 식각하여 넓은 공간(70)을 확보함과 동시에 커패시터 영역과 도통하는 도통홀(50)을 형성하고, 상기 반도체 기판(10)의 상면에는 소정 두께의 절연박막(40)이 형성된다. 이때, 이러한 구조는 상부 진동판(20)이 하나로 구성되어 있어서, 두 전극 사이의 커피시터 간격(60)를 안전하게 떨어지게 하기 위해서는 간격이 수μm 이상 되어야 한다. 또한, 신호 증폭기와 대등한 임피던스로 감지할 수 있도록 하기 위하여 커패시터 용량이 2 내지 3 pF 정도가 되도록 상기 진동판(20)의 면적을 1mm2 정도로 형성한다.
그런데, 이러한 종래의 MEMS 마이크로폰(1)은 커패시터 영역의 체적보다 100배 이상의 음압을 분산시키기 위한 음압분산공간(70)을 만들어 주어야 진동판(20)이 음압에 따라 진동하므로, 실리콘기판(10) 뒷면을 식각하여 넓은 음압분산공간(70)을 형성한 구조로 제작하는데, 이러한 구조는 커패시터 전극의 진동판(20)이 매우 커서 깨지기 쉽다는 단점이 있다.
또한, 종래의 MEMS 마이크로폰(1)은 음압분산공간(70)을 크게 하기 위하여 실리콘기판(10) 뒷면을 수백 μm 이상 식각(etching)하여야 하는 공정 상의 단점이 있다.
또한, 커패시터 마이크로폰 감도는 커패시터 전극간의 커패시터 간격(60)의 크기에 반비례하는데, 종래의 MEMS 마이크로폰(1)의 구조에서는 커패시터 전극간 간격이 크기 때문에 감도를 증가시키기 위해서 수십 볼트(Volt) 이상의 전압을 인가하여야 하는 단점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 외부 충격에 강하고 감도 특성이 우수하며 제조공정이 간단한 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단위 커패시터형 실리콘 멤스 마이크로폰은, 마이크로폰에 있어서, 외부 음압(소리)에 따라 진동하는 진동판과; 상기 진동판과 마주하여 일정 간격으로 이격되어 외부 소리를 감지하여 전기 신호로 변환하는 커패시터를 형성하는 전극판인 실리콘기판과; 상기 진동판과 실리콘기판 사이에 삽입되어 전기적으로 절연시키는 고유전율의 절연박막과; 상기 커패시터 주변에 형성된 공간으로 상기 진동판을 진동시키는 음압을 분산시켜 커패시터가 음압에 효과적으로 반응하도록 하는 음압분산공간; 및 상기 절연박막 위에 위치하여 상기 진동판을 지지하는 간격지지절연막;을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단위 커패시터형 실리콘 멤스 마이크로폰은 마이크로폰에 있어서, 외부 음압(소리)에 따라 진동하는 진동판과; 상기 진동판과 마주하여 일정 간격으로 이격되어 외부 소리를 감지하여 전기 신호로 변환하는 커패시터를 형성하는 전극판인 실리콘기판과; 상기 진동판과 실리콘기판 사이에 삽입되어 전기적으로 절연시키는 고유전율의 절연박막과; 상기 커패시터 주변에 형 성된 공간으로 상기 진동판을 진동시키는 음압을 분산시켜 커패시터가 음압에 효과적으로 반응하도록 하는 음압분산공간과; 상기 절연박막 위에 위치하여 상기 진동판을 지지하는 간격지지절연막; 및 상기 진동판 상부에 위치하여 음압을 분산하는 공간을 확장하고 외부 음압을 진동판에 전달하기 위한 전극막 또는 절연막;을 포함하여 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 진동판은 중심부가 원통형의 중공부를 갖도록 굴곡되게 형성하여 상기 진동판의 원통형 중공부의 외측에 음압분산공간이 위치하도록 구성하되, 상기 음압분산공간과 상기 커패시터 공간이 같은 공간에 연결되도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 진동판은 전도성 박막 또는 전도성 박막과 절연막이 결합된 다층박막인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 진동판은 상기 커패시터 주변의 음압분산공간과 상기 전극막 또는 절연막에 의하여 확장된 공간을 도통되도록 하는 연결구멍을 형성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 전극막 또는 절연막은 2 내지 5 개 층으로 적층하여 다층 구조를 이루는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 커패시터의 진동판과 실리콘기판 사이의 간격은 20 내지 5,000 Å인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 진동판의 크기는 10 내지 500,000 μm2인 것을 특징 으로 한다.
본 발명에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰은 상기 단위 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰을 복수 개로 배열하되 전기적으로 병렬 연결되도록 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰은 2 내지 20,000 개의 단위 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰을 배열하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰은 진동판의 크기를 마이크로 메터(μm)단위로 구성하여 종래의 얇고 커서 깨지기 쉬운 문제를 해결할 뿐만 아니라, 커패시터 전극 간 간격을 나노 메타(nm) 정도로 구성함으로써 커패시터 마이크로폰 감도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다
또한, 본 발명은 음압분산공간을 실리콘기판의 식각 없이 효율적으로 확보할 수 있도록 구성함으로써, 외부 충격에 강하면서 우수한 감도 특성을 갖는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 커패시터 영역의 공간이 종래 구조에 비교하여 1/100 이하 이어서 음압분산공간도 종래에 비교하여 1/100 이하로 구성할 수 있으므로 실리콘 앞면의 커패시터 주변 영역에 간단히 구성할 수 있는 제조공정상의 장점이 있으며, 본 발명의 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰의 구조를 제공함에 따라 여러 불량 요인을 제거할 수 있어서 제품의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰에 대한 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단위 마이크로폰의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단위 마이크로폰(100)은, 진동판(120), 실리콘기판(110), 절연박막(140), 커패시터(150), 음압분산공간(160), 및 간격지지절연막(130)으로 구성된다.
상기 진동판(120)은 외부 음압 즉, 소리에 따라 진동하는 것으로, 중심부가 원통형의 중공부를 갖도록 굴곡되게 형성하여 다결정실리콘 또는 금속박막 등의 전도성 박막, 또는 전도성 박막과 절연막이 결합된 다층 구조 박막으로 이루어져 커패시터(150)의 상부 전극으로 사용된다.
상기 실리콘기판(110)은 상기 진동판(120)과 마주하여 일정 간격으로 이격되어 외부 소리를 감지하여 전기 신호로 변환하는 커패시터(150)를 형성하는 하부 전극이며, 상기 절연박막(140)은 상기 진동판(120)과 실리콘기판(110) 사이에 삽입되어 전기적으로 절연시키는 고유전율의 박막이다.
이때, 상기 진동판(120)의 크기는 500,000 μm2 이하가 되도록 작게 구성하여 감도에 대한 신뢰성을 향상시키도록 구성함이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 진동판(120)의 크기를 10 내지 500,000μm2 정도의 범위가 되도록 구성한다.
또한, 상기 커패시터(150)를 구성하는 진동판(120)과 실리콘기판(110) 사이의 간격은 수백 나노메타(nm) 이하로 구성하여 감도 특성을 극대화시킬 수 있도록 구성함이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 커패시터(150)의 간격을 20 내지 5000Å 정도의 범위가 되도록 구성한다.
상기 음압분산공간(160)은 산화막 또는 질화막인 희생층을 식각함으로써 커패시터(150) 주변에 형성한 공간으로, 상기 진동판(120)의 원통형 중공부의 외측에 위치하도록 구성하되 상기 음압분산공간(160)과 상기 커패시터(150)의 진동판(120)과 실리콘기판(110) 사이의 간격이 같은 공간에 연결되도록 구성함으로써, 상기 진동판(120)을 진동시키는 음압을 분산시켜 커패시터(150)가 음압에 효과적으로 반응하도록 하는 기능을 한다.
이때, 커패시터(150)의 주변이라 함은 옆면, 윗면, 아래면, 또는 다층구조로 된 다층의 공간 등을 말한다. 이에 대한 자세한 설명은 아래에서 각 실시 예를 들면서 구조적으로 설명하기로 한다.
상기 간격지지절연막(130)은 절연박막(140) 위에 위치하여 상기 진동판(120)을 지지하되, 그 두께를 조절하여 상기 음압분산공간(160)의 두께를 조절할 수 있다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰 의 평면도와 단위 마이크로폰을 확대한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰(1000)의 단위 마이크로폰(100)은 도 2와 같이 구성되는데, 이와 같은 단위 마이크로폰(100)은 커패시터(150) 한 개로 구성되며, 본 발명의 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰(1000)은 이러한 단위 마이크로폰(100)을 두 개 이상 배열하여 구 성된다.
즉, 본 발명에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰(1000)은 상기 단위 마이크로폰(100) 즉, 커패시터(150)를 2개 내지 20,000개 정도의 범위에서 배열하여 구성함이 바람직하다.
또한, 상기 커패시터(150)는 전기적으로 병렬 연결하도록 구성하는 것이 바람직하다.
도 4는 도 3에 도시한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰의 Χ - Χ' 단면도이다.
도시한 바와 같이, 복수 개의 단위 마이크로폰(100)이 배열된 본 발명의 제1 실시 예의 상기 간격지지절연막(130)은 진동판(120)을 지지할 수 있도록 기둥 형태의 지지층 역할을 하되, 커패시터(150)들로 구성된 단위 마이크로폰(100)이 배열되어 있는 영역에서는 각 단위 마이크로폰(100)의 음압분상공간(160)이 서로 도통하도록 구성되고, 본 발명의 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰(1000)의 가장자리에서는 상기 내부 음압분산공간(160)과 외부 공간을 분리하도록 분리막 형태로 구성된다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단위 마이크로폰의 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단위 마이크로폰(200)은 진동판(220), 커패시터(250), 실리콘기판(210), 절연박막(240), 음압분산공간(260), 제2 음압분산공간(261), 음압분산공간의 연결구멍(262), 간격지지절연막(230), 및 전극막 또는 절연막(270)으로 구성된다.
본 발명의 제2 실시 예는 상기 도 2의 제1 실시 예에 전극막 또는 절연막(270)을 더 부가하여 구성한 것이다. 따라서, 중복된 구성요소에 대한 설명은 이하에서 생략하기로 한다.
본 제2 실시 예는 상기 진동판(220) 상에 음압을 분산시키는 공간을 확장하기 위한 전극막 또는 절연막(270)을 더 구비함으로써 상기 진동판(220)과의 사이에 제2 음압분산공간(261)을 형성하도록 함이 바람직하다. 이때, 상기 전극막 또는 절연막(270)과 동일 재질인 지지대(271)는 상기 전극막 또는 절연막(270)을 지지하고, 제2 음압분산공간(261)의 부피에 대한 크기를 결정한다.
또한, 상기 진동판(220)에는 음압분산공간의 연결구멍(262)을 구비함으로써 상기 음압분산공간(260)과 제2 음압분산공간(261)을 연결하도록 함이 바람직하다.
이러한 상기 전극막 또는 절연막(270)은 감도를 증가시키기 위하여 외부 음압을 받아들이는 면적을 확대함과 동시에 음압 분산을 위한 공간을 더 확장하도록 하는 것이다.
앞서 배경기술에서 설명한 바와 같이, 음압을 분산하는 공간을 커패시터(250) 영역의 부피보다 크게 할수록 마이크로폰(200)의 내부 압력 변화를 최소로 하여 음압을 전달함에 있어 보다 능률적인 전달과 충분한 감도를 얻을 수 있게 된다. 따라서, 본 발명은 상기 전극막 또는 절연막(270)을 구비하여 제2 음압분산공간(261)을 형성함으로써, 상기 제2 음압분산공간(261)과 주변에 있는 음압분산공간(260)을 포함한 부피가 상기 커패시터(250) 영역 부피에 비하여 더욱 크게 되어 상기 마이크로폰(200) 내부의 압력 변화를 최소로 하여 충분한 감도를 얻을 수 있 게 된다.
즉, 상기 전극막 또는 절연막(270)은 음압을 분산하는 공간을 더 크게 형성하도록 함으로써 음압을 커패시터(250)에 전달하여 상기 진동판(220)을 움직이게 함에 있어 상기 음압분산공간(260)의 공간 변화를 최소화시켜야 감도가 좋아지므로 이러한 공간 변화를 최소화시키면서 상기 커패시터(250)의 간격 변화를 증가시키기 위한 역할을 하는 것이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰 의 평면도와 단위 마이크로폰을 확대한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰(2000)은 상기 도 3의 제1 실시 예의 진동판(220) 위에 전극막 또는 절연막(270)을 더 부가하여 구성함으로써 제2 음압분산공간(261)을 갖게 되고, 상기 음압분산공간(260)과 도통하기 위하여 상기 진동판(220)에는 연결구멍(262)를 형성한다. 이때, 상기 전극막 또는 절연막(270)을 지지하는 동시에 상기 제2 음압분산공간(261)의 크기를 결정하는 지지대(271)가 구비된다.
이때, 본 발명에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰(2000)은 상기 단위 마이크로폰(200) 즉, 커패시터(250)를 2개 내지 20,000개 정도의 범위에서 배열하여 구성함이 바람직하며, 상기 커패시터(250)는 전기적으로 병렬 연결하도록 구성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전극막 또는 절연막(270)은 다수 개로 적층하여 다층 구조가 되도록 형성하여 보다 더 많은 음압 분산을 위한 공간을 확장하도록 구성한다. 이때, 상기 전극막 또는 절연막(270)은 2개 내지 5개 층으로 적층하여 구성함이 바람직하다.
도 7은 도 6에 도시한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰의 Α - Α' 단면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰(2000)은 상기 도 4에 도시한 제1 실시 예에 전극막 또는 절연막(270)을 더 부가하여 구성한 것으로, 중복된 구성요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 제2 실시 예에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰(2000)은 진동판(220) 위에 전극막 또는 절연막(270)을 더 부가하여 구성함으로써 제2 음압분산공간(261)을 갖게 되고, 상기 진동판(220)에는 연결구멍(262)을 형성함으로써 상기 음압분산공간(260)과 제2 음압분산공간(261)이 도통하도록 한다.
이때, 상기 전극막 또는 절연막(270)을 지지하는 동시에 상기 제2 음압분산공간(261)의 크기를 결정하는 지지대(271)가 구비된다.
상기 전극막 또는 절연막(270)은 단위 마이크로폰(200)이 배열되어 있는 영역에서는 각 단위 마이크로폰(200)의 음압분상공간(260)이 서로 도통하도록 구성되고, 마이크로폰(2000)의 가장자리에서는 상기 내부 제2 음압분산공간(261)과 외부 공간을 분리하는 하도록 구성된다.
이때, 상기 전극막 또는 절연막(270)은 다수 개로 적층하여 다층 구조가 되도록 형성하여 보다 더 많은 음압 분산을 위한 공간을 확장하도록 구성함이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 전극막 또는 절연막(270)을 2 개 내지 5 개 층으로 적층하도록 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 종래 기술에 따른 MEMS 마이크로폰의 단면도
도 2는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 단위 마이크로폰의 단면도,
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰 의 평면도와 단위 마이크로폰을 확대한 평면도,
도 4는 도 3에 도시한 본 발명의 제1 실시 예에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰의 Χ - Χ' 단면도,
도 5는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 단위 마이크로폰의 단면도,
도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰 의 평면도와 단위 마이크로폰을 확대한 평면도,
도 7은 도 6에 도시한 본 발명의 제2 실시 예에 따른 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰의 Α - Α' 단면도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
1 : 마이크로폰 10 : 실리콘기판
20 : 진동판 30 : 간격절연막
40 : 절연박막 50 : 도통홀
60 : 커패시터 간격 70 : 음압분산공간
100, 200 : 단위 마이크로폰 110, 210 : 실리콘기판
120, 220 : 진동판 130, 230 : 간격지지절연막
140, 240 ; 절연박막 150, 250 : 커패시터
160, 260 : 음압분산공간 261 : 제2 음압분산공간
270 : 전극막 또는 절연막 271 : 연결구멍
1000, 2000 : 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰

Claims (10)

  1. 마이크로폰에 있어서,
    외부 음압(소리)에 따라 진동하는 진동판과;
    상기 진동판과 마주하여 일정 간격으로 이격되어 외부 소리를 감지하여 전기 신호로 변환하는 커패시터를 형성하는 전극판인 실리콘기판과;
    상기 진동판과 실리콘기판 사이에 삽입되어 전기적으로 절연시키는 고유전율의 절연박막과;
    상기 커패시터 주변에 형성된 공간으로 상기 진동판을 진동시키는 음압을 분산시켜 커패시터가 음압에 효과적으로 반응하도록 하는 음압분산공간; 및
    상기 절연박막 위에 위치하여 상기 진동판을 지지하는 간격지지절연막;을 포함하여 구성하되,
    상기 진동판은 중심부가 원통형의 중공부를 갖도록 굴곡되게 형성하여 상기 진동판의 원통형 중공부의 외측에 음압분산공간이 위치하도록 구성하며,
    상기 음압분산공간과 상기 커패시터 공간이 같은 공간에 연결되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 단위 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰.것을 특징으로 하는 단위 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰.
  2. 마이크로폰에 있어서,
    외부 음압(소리)에 따라 진동하는 진동판과;
    상기 진동판과 마주하여 일정 간격으로 이격되어 외부 소리를 감지하여 전기 신호로 변환하는 커패시터를 형성하는 전극판인 실리콘기판과;
    상기 진동판과 실리콘기판 사이에 삽입되어 전기적으로 절연시키는 고유전율의 절연박막과;
    상기 커패시터 주변에 형성된 공간으로 상기 진동판을 진동시키는 음압을 분산시켜 커패시터가 음압에 효과적으로 반응하도록 하는 음압분산공간과;
    상기 절연박막 위에 위치하여 상기 진동판을 지지하는 간격지지절연막; 및
    상기 진동판 상부에 위치하여 음압을 분산하는 공간을 확장하고 외부 음압을 진동판에 전달하기 위한 전극막 또는 절연막;을 포함하여 구성하되,
    상기 진동판은 중심부가 원통형의 중공부를 갖도록 굴곡되게 형성하여 상기 진동판의 원통형 중공부의 외측에 음압분산공간이 위치하도록 구성하며,
    상기 음압분산공간과 상기 커패시터 공간이 같은 공간에 연결되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 단위 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 진동판은 전도성 박막 또는 전도성 박막과 절연막이 결합된 다층박막인 것을 특징으로 하는 단위 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 진동판은 상기 커패시터 주변의 음압분산공간과 상기 전극막 또는 절연막에 의하여 확장된 공간을 도통되도록 하는 연결구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 단위 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 전극막 또는 절연막은 2 내지 5 개 층으로 적층하여 다층 구조를 이루는 것을 특징으로 하는 단위 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 커패시터의 진동판과 실리콘기판 사이의 간격은 20 내지 5,000 Å인 것을 특징으로 하는 단위 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 진동판의 크기는 10 내지 500,000 μm2인 것을 특징으로 하는 단위 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항의 단위 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰이 복수 개로 배열되되 전기적으로 병렬 연결되도록 구성하는 것을 특징으로 하는 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 단위 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰은 2 내지 20,000 개가 배열되 어 구성되는 것을 특징으로 하는 커패시터형 실리콘 MEMS 마이크로폰.
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