KR20150061341A - 마이크로폰 - Google Patents

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KR20150061341A
KR20150061341A KR1020130145340A KR20130145340A KR20150061341A KR 20150061341 A KR20150061341 A KR 20150061341A KR 1020130145340 A KR1020130145340 A KR 1020130145340A KR 20130145340 A KR20130145340 A KR 20130145340A KR 20150061341 A KR20150061341 A KR 20150061341A
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제창한
이재우
양우석
권종기
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한국전자통신연구원
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    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
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Abstract

마이크로폰이 제공된다. 본 발명의 개념에 따른 마이크로폰은 음향 챔버를 갖는 기판; 상기 기판 상에 배치된 하부 백플레이트; 상기 하부 백플레이트 상에서, 상기 하부 백플레이트와 이격되고, 그 내부를 관통하는 홀을 갖는 다이어프램; 상기 하부 백플레이트 상에 배치되어, 상기 다이어프램의 홀을 통하여 연장되는 연결부; 및 상기 연결부 상에 제공되며, 상기 다이어프램과 이격 배치되는 상부 백플레이트를 포함할 수 있다. 본 발명의 마이크로폰은 감도 및 신뢰성이 향상될 수 있다.

Description

마이크로폰{Microphone}
본 발명은 멤스(MEMS: Micro Electro Mechanical Systems) 기술을 이용한 마이크로 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 정전 용량형 멤스 마이크로폰에 관한 것이다.
마이크로폰은 음성을 전기적인 신호로 변환하는 장치이다. 최근 소형 유무선 장비들의 개발이 가속화됨에 따라 마이크로폰의 크기가 점점 소형화되어 가고 있는 추세이다. 이에 따라 최근에는 멤스(MEMS: Micro Electro Mechanical Systems, 미세전자기계시스템)를 이용한 마이크로폰이 개발되었다.
마이크로폰은 크게 압전형(Piezo-type)과 정전 용량형(Condenser-type)으로 나뉜다. 압전형은 압전 물질에 물리적 압력이 가해질 때 압전 물질의 양단에 전위차가 발생하는 피에조 효과를 이용하는 것으로, 음성 신호의 압력을 전기적 신호로 변환시키는 방식이다. 압전형은 낮은 대역 및 음성 대역 주파수의 불균일한 특성으로 인하여 응용에 많은 제한이 있다. 정전 용량형은 두 전극을 마주 보게 한 콘덴서의 원리를 응용한 것으로, 마이크로폰의 한 전극은 고정되고 다른 전극은 진동판 역할을 한다. 이는 음성 신호의 압력에 따라 진동판이 진동하게 되면 전극 사이의 정전 용량이 변하여 축전 전하가 변하고, 이에 따라 전류가 흐르는 방식이다. 정전 용량형은 안정성과 우수한 주파수 특정을 가질 수 있다. 이로 인하여, 정전 용량형의 마이크로폰이 널리 사용되고 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 강성이 향상된 마이크로폰에 관한 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 감소가 향상된 마이크로폰에 관한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 마이크로폰에 관한 것이다. 본 발명의 개념에 따른 마이크로폰은 음향 챔버를 갖는 기판; 상기 기판 상에 배치된 하부 백플레이트; 상기 하부 백플레이트 상에서, 상기 하부 백플레이트와 이격되고, 그 내부를 관통하는 다이어프램홀을 갖는 다이어프램; 상기 하부 백플레이트 상에 배치되어, 상기 다이어프램의 홀을 통하여 연장되는 연결부; 및 상기 연결부 상에 제공되며, 상기 다이어프램과 이격 배치되는 상부 백플레이트를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 다이어프램 및 하부 백플레이트 사이의 간격은 상기 다이어프램 및 상기 상부 백플레이트 사이의 간격과 동일할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 연결부의 너비는 상기 다이어프램홀의 직경보다 좁을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 연결부는 상기 다이어프램의 내부 측벽과 이격되고, 상기 연결부 및 상기 다이어프램의 내부 측벽 사이에 공극이 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 하부 백플레이트는 그 내부를 관통하는 하부홀을 갖고, 상기 상부 백플레이트는 그 내부를 관통하는 상부홀을 가지고, 상기 상부홀은 상기 다이어프램 홀을 통하여 상기 하부홀과 연결될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 하부 백플레이트 및 상기 다이어프램 사이, 그리고 상기 다이어프램 및 상기 상부 백플레이트 사이에는 각각 공극이 제공될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 연결부는 상기 하부 백플레이트의 코어에 해당하는 위치에 형성될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 연결부는 도전성 물질을 포함하고, 상기 하부 백플레이트 및 상기 연결부 사이 또는 상기 연결부 및 상기 상부 백플레이트 사이에 절연막이 개재될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 연결부는 절연성 물질을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 음향 챔버는 상기 기판의 상면으로부터 하면을 향하여 리세스된 형태를 가지며, 상기 음향 챔버의 바닥면은 상기 기판의 하면보다 높은 레벨을 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 음향 챔버의 바닥면 상에 제공되어, 상기 기판의 상면을 향해 연장되는 지지대를 더 포함하되, 상기 하부 백플레이트는 상기 지지대 상에 배치될 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 마이크로폰은 음향 챔버를 갖는 기판; 상기 기판 상에 배치된 하부 백플레이트; 상기 하부 백플레이트와 이격배치되고, 그 내부를 관통하는 복수의 다이어프램 홀들을 갖는 다이어프램; 상기 다이어프램 상에서, 상기 다이어프램과 이격되는 상부 백플레이트; 및 상기 하부 백플레이트 및 상기 상부 백플레이트 사이에 제공되며, 상기 다이어프램의 홀들을 각각 통과하는 연결부들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 연결부의 너비는 상기 다이어프램홀의 직경보다 좁을 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 다이어프램으로부터 상기 기판의 하면을 향하여 연장되어, 상기 기판과 접촉하는 다이어프램 지지부; 및 상기 상부 백플레이트로부터 상기 기판의 하면을 향하여 연장되어, 상기 기판의 상면의 일부를 덮는 상부 백플레이트 지지부를 더 포함하되, 상기 상부 백플레이트 지지부는 상기 다이어프램 지지부와 이격될 수 있다.
본 발명의 개념에 따르면, 서로 이격된 하부 백플레이트 및 상부 백플레이트가 제공될 수 있다. 다이어프램은 하부 백플레이트 및 상부 백플레이트 사이에 제공될 수 있다. 상부 백플레이트가 제공됨에 따라, 마이크로폰의 신뢰성 및 감도가 향상될 수 있다. 연결부가 하부 플레이이트 상에서 다이어프램의 홀 내로 연장될 수 있다. 상부 백플레이트는 연결부에 의해 하부 백플레이트에 안정적으로 고정될 수 있다. 상부 백플레이트가 안정적으로 고정될수록, 상부 백플레이트의 두께가 감소할 수 있다. 백플레이트들은 다이어프램과 일정한 간격으로 이격배치될 수 있다. 이에 따라, 마이크로폰의 신뢰성 및 감도가 더욱 향상될 수 있다.
본 발명의 보다 완전한 이해와 도움을 위해, 참조가 아래의 설명에 첨부도면과 함께 주어져 있고 참조번호가 이래에 나타나 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰을 도시한 평면도이다.
도 1b는 도 1a의 B-B'을 따라 자른 단면도이다.
도 1c는 도 1a의 C-C'을 따라 자른 단면도이다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로폰을 도시한 단면도들이다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로폰을 도시한 단면도들이다.
도 4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로폰을 도시한 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 B-B'을 따라 자른 단면도이다.
도 4c는 도 4a의 C-C'을 따라 자른 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로폰을 도시한 평면도이다.
도 5b는 도 5a의 B-B'을 따라 자른 단면도이다.
도 5c는 도 5a의 C-C'을 따라 자른 단면도이다.
도 6a 내지 도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰의 제조과정을 도시한 평면도들이다.
도 6b 내지 도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰의 제조과정을 설명하기 위한 단면도들로서, 도 6a 내지 도 9a의 B-B'선을 따라 자른 단면들이다.
도 6c 내지 도 9c는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰의 제조과정을 설명하기 위한 단면도들로서, 도 6a 내지 도 9a의 C-C'선을 따라 자른 단면들이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명은, 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 당해 기술분야에서 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 개념이 어떤 적합한 환경에서 수행될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서 어떤 막(또는 층)이 다른 막(또는 층) 또는 기판상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막(또는 층) 또는 기판상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막(또는 층)이 개재될 수도 있다.
본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 영역, 막들(또는 층들) 등을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 영역, 막들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 소정 영역 또는 막(또는 층)을 다른 영역 또는 막(또는 층)과 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 따라서, 어느 한 실시 예에의 제1막질로 언급된 막질이 다른 실시 예에서는 제2막질로 언급될 수도 있다. 여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다
본 발명의 실시예들에서 사용되는 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 통상적으로 알려진 의미로 해석될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 마이크로폰을 설명한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰을 도시한 평면도이다. 도 1b는 도 1a의 B-B'을 따라 자른 단면도이다. 도 1c는 도 1a의 C-C'을 따라 자른 단면도이다.
도 1a 내지 1c를 참조하면, 마이크로폰(1)은 기판(100)의 상면(100a) 상의 하부 백플레이트(200), 다이어프램(300), 연결부(400), 및 상부 백플레이트(500)를 포함할 수 있다.
기판(100)은 실리콘 또는 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 기판(100)은 그 내부를 관통하는 음향 챔버(150)를 가질 수 있다. 평면적 관점에서, 음향 챔버(150)는 원형일 수 있다. 보호막(120)은 음향 챔버(150)가 형성된 기판(100)의 내부 측면(100i)을 덮을 수 있다. 보호막(120)은 기판(100)에 비해 식각선택성을 갖는 물질, 예를 들어, 산화물 및 유기물을 포함할 수 있다. 기판 절연막(130)은 기판(100)의 상면(100a)을 덮을 수 있다. 기판 절연막(130)은 유기물 또는 산화물을 포함할 수 있다.
하부 백플레이트(200)가 기판(100)의 상면(100a) 상에 제공될 수 있다. 예를 들어, 하부 백플레이트(200)는 음향 챔버(150) 상에 배치되고, 기판 절연막(130)의 적어도 일부를 덮을 수 있다. 하부 백플레이트(200)는 도전성 물질, 예를 들어, 금속 또는 폴리 실리콘을 포함할 수 있다. 일 예로, 하부 백플레이트(200)는 절연성 코어부 및 상기 코어부의 양면에 코팅된 금속층을 포함할 수 있다. 다른 예로, 하부 백플레이트(200)는 금속 전극층으로 구성될 수 있다. 하부 백플레이트(200)는 그 내부를 관통하는 하부홀(210)을 가질 수 있다. 하부홀(210)은 음향 챔버(150)와 연결될 수 있다. 기판 절연막(130)은 기판(100) 및 하부 백플레이트(200) 사이에 개재될 수 있다. 하부 백플레이트(200)는 기판 절연막(130)에 의해 기판(100)과 전기적으로 단절될 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 평면적 관점에서, 하부 백플레이트(200)는 원형의 형상을 가질 수 있다. 하부 백플레이트(200)의 평면적은 음향 챔버(150)의 평면적보다 넓을 수 있다. 하부홀(210)은 음향 챔버(150)와 중첩될 수 있다.
다이어프램(300)이 하부 백플레이트(200) 상에 제공될 수 있다. 다이어프램(300)은 그 내부를 관통하는 다이어프램 홀(310)을 가질 수 있다. 다이어프램(300)은 도전성 물질, 예를 들어, 금속 또는 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 평면적 관점에서, 다이어프램(300)은 원형일 수 있다. 다이어프램(300)의 평면적은 하부 백플레이트(200)의 평면적보다 클 수 있다. 다이어프램(300)은 하부 백플레이트(200)와 중첩될 수 있다. 다이어프램 홀(310)은 다이어프램(300)의 코어에 해당하는 위치에 형성될 수 있다. 도 1c에 도시된 바와 같이 다이어프램 지지부(320)는 다이어프램(300)으로부터 기판(100)을 향하여 연장되어 기판 절연막(130)과 접촉할 수 있다. 다이어프램 지지부(320)는 기판(100)의 상면(100a)을 따라 더 연장되어, 기판 절연막(130)의 일부를 덮을 수 있다. 다이어프램 지지부(320)는 다이어프램(300)을 기판(100)에 고정시킬 수 있다. 다이어프램 지지부(320)는 탄성 물질 또는 탄성체를 포함할 수 있다. 일 예로, 다이어프램 지지부(320)는 스프링을 포함할 수 있다. 이에 따라, 외부의 음압에 의해 다이어프램(300)이 진동할 수 있다. 다이어프램 지지부(320)는 하부 백플레이트(200)와 중첩되지 않을 수 있다. 하부 공극(250)이 하부 백플레이트(200) 및 다이어프램(300) 사이에 제공될 수 있다. 하부 공극(250)은 하부홀(210)과 연결될 수 있다. 다이어프램(300)은 하부 공극(250)에 의하여 하부 백플레이트(200)와 이격될 수 있다. 다이어프램(300)은 하부 백플레이트(200) 및 상부 백플레이트(500)와 전기적으로 단절될 수 있다.
연결부(400)가 하부 백플레이트(200) 상에 배치되며, 다이어프램 홀(310) 내로 연장될 수 있다. 연결부(400)의 너비(A1)은 다이어프램 홀(310)의 직경(A2)보다 좁을 수 있다. 이에 따라, 연결부(400)는 다이어프램(300)의 내부 측면(300i)과 이격될 수 있다. 하부 공극(250)은 다이어프램 홀(310)을 통하여 상부 공극(550)으로 연결될 수 있다. 다른 예로, 하부 공극(250)은 다이어프램(300) 및 상부 백플레이트 지지부(520) 사이의 공간을 통하여 상부 공극(550)으로 연결될 수 있다. 연결부(400)는 도전성 물질, 예를 들어, 금속 또는 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연결부(400)는 상부 백플레이트(500)와 동일 또는 유사한 물질을 포함할 수 있다. 절연막(410)은 하부 백플레이트(200)의 상면의 전부 또는 일부를 덮을 수 있다. 예를 들어, 하부 백플레이트(200) 및 연결부(400) 사이에 절연막(410)이 개재될 수 있다. 상부 백플레이트(500) 및 연결부(400)는 절연막(410)에 의해 하부 백플레이트(200)와 전기적으로 단절될 수 있다. 절연막(410)은 하부 백플레이트(200) 및 하부 공극(250) 사이에 더 제공될 수 있다. 이 경우, 다이어프램(300) 동작 시, 다이어프램(300)은 절연막(410)에 의해 하부 백플레이트(200)와 전기적으로 연결되는 것을 방지할 수 있다. 다른 예로, 절연막(410)은 하부 백플레이트(200) 및 하부 공극(250) 사이에 제공되지 않을 수 있다.
상부 백플레이트(500)가 다이어프램(300) 상에 배치될 수 있다. 상부 공극(550)이 다이어프램(300) 및 상부 백플레이트(500) 사이에 제공될 수 있다. 상부 백플레이트(500)는 상부 공극(550)에 의하여 다이어프램(300)과 이격될 수 있다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 상부 백플레이트 지지부(520)는 상부 백플레이트(500)의 가장자리로부터 기판(100)의 상면(100a)을 향하여 연장되며, 기판 절연막(130)과 접촉할 수 있다. 상부 백플레이트 지지부(520)는 기판(100)의 상면(100a)을 따라 더 연장될 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 평면적 관점에서, 상부 백플레이트(500)는 원형의 형상을 가질 수 있다. 상부 백플레이트(500)는 음향 챔버(150)와 중첩될 수 있다. 상부 백플레이트 지지부(520)는 다이어프램 지지부(320)와 중첩되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상부 백플레이트 지지부(520)는 기판(100) 상에서 다이어프램 지지부(320)와 번갈아가며 제공될 수 있다.
상부 백플레이트(500)는 그 내부를 관통하는 상부홀(510)을 가질 수 있다. 상부홀(510)은 상부 공극(550), 하부 공극(250), 및 하부홀(210)을 통하여 음향 챔버(150)와 연결될 수 있다. 외부의 음압은 상부홀(510) 및 상부 공극(550)을 통하여 다이어프램(300)에 전달될 수 있다. 다이어프램(300)으로 전달된 외부의 음압은 하부 공극(250), 및 하부홀(310)을 통하여 음향 챔버(150)로 빠져나갈 수 있다. 본 발명의 마이크로폰(1)은 상부 백플레이트(500)를 더 포함함에 따라, 외부의 음압에 의한 다이어프램(300)의 진동에 대한 감도가 향상될 수 있다. 예를 들어, 외부 음압의 부재 시, 다이어프램(300) 및 상부 백플레이트(500) 사이의 간격(B2)은 다이어프램(300) 및 하부 백플레이트(200) 사이의 간격(B1)과 동일할 수 있다. 하부 백플레이트(200)는 상부 백플레이트(500)와 동일한 정전용량 값을 가질 수 있다. 외부 음압에 의해 다이어프램(300)이 진동하면, 다이어프램(300) 및 상부 백플레이트(500) 사이의 간격(B2)은 하부 백플레이트(200) 및 다이어프램(300) 사이의 간격(B1)과 달라질 수 있다. 이에 따라, 하부 백플레이트(200) 및 상부 백플레이트(500)는 각각 서로 다른 정전 정전용량 값을 가질 수 있다.
상부 백플레이트(500)는 연결부(400)의 상면(400a)을 덮을 수 있다. 연결부(400)는 상부 백플레이트(500)의 변형 또는 손상을 방지할 수 있다. 상부 백플레이트(500)는 연결부(400)에 의해 하부 백플레이트(200)에 안정적으로 고정될 수 있다. 상부 백플레이트(500)가 안정적으로 고정될수록, 다이어프램(300) 및 상부 백플레이트(500) 사이의 간격(B2) 및 하부 백플레이트(200) 및 다이어프램(300) 사이의 간격(B1)이 동일해질 수 있다. 이에 따라, 마이크로폰(1)의 감도 및 신뢰성이 향상될 수 있다.
상부 백플레이트(500)가 기판(100) 및 하부 백플레이트(200)에 안정적으로 고정될수록, 상부 백플레이트(500)의 두께가 감소될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 상부 백플레이트(500)는 대략 0.01μm 내지 1μm의 두께를 가질 수 있다. 하부 백플레이트(200)는 상부 백플레이트(500)와 동일 또는 유사한 두께, 예를 들어, 대략 0.01μm 내지 1μm의 두께를 가질 수 있다. 백플레이트들(200, 500)의 두께가 감소함에 따라, 외부에서 전달된 음압이 다이어프램 홀(310)들 및 공극들(250, 550) 사이를 원활하게 통과할 수 있다. 본 발명에 따른 마이크로폰(1)는 감도 및 신뢰성이 향상될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로폰을 도시한 단면도들로, 도 1a의 B-B' 및 C-C'을 따라 각각 자른 단면도들이다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 2a 및 도 2b를 도 1a와 함께 참조하면, 마이크로폰(2)은 기판(100), 하부 백플레이트(200), 다이어프램(300), 연결부(400), 및 상부 백플레이트(500)를 포함할 수 있다. 기판(100), 하부 백플레이트(200), 다이어프램(300), 연결부(400), 및 상부 백플레이트(500)는 앞서 도 1a 내지 도 1c의 예로써 설명한 바와 동일 또는 유사할 수 있다.
연결부(400)가 하부 백플레이트(200) 상에 배치되며, 다이어프램 홀(310) 내로 연장될 수 있다. 연결부(400)는 다이어프램(300)의 내부 측벽(300i)과 이격될 수 있다. 연결부(400)는 도전성 물질, 예를 들어, 금속 또는 폴리 실리콘을 포함할 수 있다. 절연막(411)이 연결부(400) 및 상부 백플레이트(500) 사이에 개재될 수 있다. 상부 백플레이트(500)는 절연막(411)에 의해 하부 백플레이트(200)와 전기적으로 연결되지 않을 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로폰을 도시한 단면도들로, 도 1a의 B-B' 및 C-C'을 따라 각각 자른 단면도들이다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 3a 및 도 3b를 도 1a와 함께 참조하면, 마이크로폰(3)은 기판(100), 하부 백플레이트(200), 다이어프램(300), 연결부(401), 및 상부 백플레이트(500)를 포함할 수 있다. 기판(100), 하부 백플레이트(200), 다이어프램(300), 연결부(401), 및 상부 백플레이트(500)는 앞서 도 1a 내지 도 1c의 예로써 설명한 기판(100), 하부 백플레이트(200), 다이어프램(300), 연결부(400), 및 상부 백플레이트(500)과 각각 동일 또는 유사할 수 있다.
연결부(401)가 하부 백플레이트(200) 상에 배치되며, 다이어프램 홀(310) 내로 연장될 수 있다. 연결부(401)는 절연성 물질을 포함할 수 있다. 상부 백플레이트(500)는 하부 백플레이트(200)와 전기적으로 연결되지 않을 수 있다. 이에 따라, 하부 백플레이트(200) 및 연결부(401) 사이 또는 연결부(401) 및 상부 백플레이트(500) 사이에 절연막(미도시)이 형성되지 않을 수 있다. 상부 백플레이트(500)가 연결부(401) 상에 배치될 수 있다. 상부 백플레이트(500)는 연결부(401)에 의해 기판(100) 및 하부 백플레이트(200)에 안정적으로 고정될 수 있다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 마이크로폰을 도시한 평면도 및 단면도들이다. 도 4b는 도 4a의 B-B'을 따라 자른 단면도이다. 도 4c는 도 4a의 C-C'을 따라 자른 단면도이다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 4a 내지 4c를 참조하면, 마이크로폰(4)은 기판(100)의 상면(100a) 상에 제공된 기판 절연막(130), 하부 백플레이트(200), 다이어프램(300), 연결부(400), 및 상부 백플레이트(500)를 포함할 수 있다. 기판 절연막(130), 하부 백플레이트(200), 다이어프램(300), 연결부(400), 및 상부 백플레이트(500)는 앞서 도 1a 내지 3c의 예로써 설명한 바와 동일 또는 유사할 수 있다.
음향 챔버(151)는 기판(100)의 상면(100a)으로부터 하면(100b)을 향하여 리세스된 형태를 가질 수 있다. 음향 챔버(151)는 도 1a 내지 1c의 예로써 설명한 음향 챔버(151)와 달리 기판(100)의 하면(100b)을 관통하지 않을 수 있다. 음향 챔버(151)의 하부면(151b)은 기판(100)의 하면(100b)보다 높은 레벨을 가질 수 있다. 보호막(120)이 음향 챔버(151)가 형성된 기판(100)의 내부 측면(100i)을 덮을 수 있다. 보호막(120)은 앞서 도 1a 내지 1c의 예로써 설명한 보호막(120)과 동일 또는 유사할 수 있다.
하부 백플레이트 지지대(110)가 음향 챔버(151) 내에 제공될 수 있다. 평면적 관점에서, 하부 백플레이트 지지대(110)는 음향 챔버(151)의 코어에 해당하는 위치에 배치될 수 있다. 하부 백플레이트 지지대(110)가 음향 챔버(151)의 바닥면(151b) 상에서, 기판(100)의 상면(100a)을 향해 연장될 수 있다. 하부 백플레이트 지지대(110)는 기판(100)과 일체형일 수 있다. 예를 들어, 하부 백플레이트 지지대(110)는 기판(100)과 연결될 수 있다. 하부 백플레이트 지지대(110)는 기판(100)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 하부 백플레이트 지지대(110)는 음향 챔버(151)의 바닥면(151b) 및 하부 백플레이트(200)의 하면 사이에 개재될 수 있다. 하부 백플레이트(200)는 하부 백플레이트 지지대(110)에 의해 기판(100)에 보다 안정적으로 고정될 수 있다. 이에 따라, 다이어프램(300) 및 상부 백플레이트(500) 사이의 간격(B2)과 다이어프램(300) 및 하부 백플레이트(200) 사이의 간격(B1)이 보다 동일해질 수 있다. 하부 백플레이트(200)는 더욱 얇은 두께를 가져, 외부에서 전달된 음압이 하부홀(210) 및 하부 공극(250) 사이를 원활하게 통과할 수 있다. 본 실시예의 마이크로폰(4)은 감도 및 신뢰성이 더욱 향상될 수 있다. 지지대 보호막(125)이 하부 백플레이트 지지대(110)의 측면(100i)을 덮을 수 있다. 지지대 보호막(125)은 기판(100)보다 식각 선택성 있는물질을 포함할 수 있다. 기판 절연막(130)은 기판(100) 및 하부 백플레이트(200) 사이, 그리고 하부 백플레이트 지지대(110) 및 하부 백플레이트(200) 사이에 개재될 수 있다.
도 5a 내지 5c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마이크로폰을 도시한 평면도 및 단면도들이다. 도 5b는 도 5a의 B-B'을 따라 자른 단면도이다. 도 5c는 도 5a의 C-C'을 따라 자른 단면도이다.
도 5a 내지 5c를 참조하면, 마이크로폰(5)은 기판(100)의 상면(100a) 상에 제공된 기판 절연막(130), 하부 백플레이트(200), 다이어프램(301), 연결부들(402), 및 상부 백플레이트(500)를 포함할 수 있다. 기판 절연막(130), 하부 백플레이트(200), 및 상부 백플레이트(500)는 앞서 도 1a 내지 3c의 예로써 설명한 기판 절연막(130), 하부 백플레이트(200), 및 상부 백플레이트(500)과 동일 또는 유사할 수 있다. 예를 들어, 음향 챔버(150)는 기판(100)을 관통할 수 있다. 이와 달리, 음향 챔버(150)는 도 4a 내지 4c의 예로써 설명한 음향 챔버(150)와 같이 기판(100)의 상면(100a)으로부터 리세스될 수 있다. 이 경우, 하부 백플레이트 지지대(도 4b, 4c에서 110)가 음향 챔버(150) 내에 더 제공되어, 하부 백플레이트(200)를 기판(100)에 고정시킬 수 있다.
다이어프램(301)이 하부 백플레이트(200) 상에 배치될 수 있다. 복수의 다이어프램 홀들(311)이 다이어프램(301)을 관통할 수 있다. 다이어프램 지지부(320)는 다이어프램(301)을 기판(100)에 고정시킬 수 있다.
연결부들(402)이 하부 백플레이트(200) 및 상부 백플레이트(500) 사이에 개재될 수 있다. 각 연결부(402)는 각 다이어프램 홀(311) 내로 연장될 수 있다. 각 연결부(402)의 너비(A1)는 각 다이어프램 홀(311)의 직경(A2)보다 좁을 수 있다. 이에 따라, 각 연결부(402)는 다이어프램(301)의 각 내부 측면(301i)과 이격될 수 있다. 하부 공극(250)은 각 다이어프램 홀(311)을 통하여 상부 공극(550)으로 연결될 수 있다. 일 예로, 연결부들(402)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 절연막(410)이 하부 백플레이트(200) 및 연결부들(402) 사이에 각각 제공될 수 있다. 다른 예로, 도 2a 및 2b의 예로써 설명한 바와 같이, 연결부들(402)은 도전성 물질을 포함하고, 절연막(410)은 연결부(402) 및 상부 백플레이트(500) 사이에 제공될 수 있다. 또 다른 예로, 연결부들(402)은 절연성 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 절연막(410)은 생략될 수 있다.
상부 백플레이트(500)는 각 연결부들(402)의 상면 상에 제공될 수 있다. 상부 백플레이트(500)는 다이어프램(301) 상에서, 다이어프램(301)과 이격배치될 수 있다. 상부 백플레이트(500)는 그 내부를 관통하는 상부홀(510)을 가질 수 있다. 상부 백플레이트 지지부(520)는 상부 백플레이트(500)로부터 기판(100)을 향하여 연장될 수 있다.
연결부들(402)이 복수개로 제공됨에 따라, 상부 백플레이트(500)는 하부 백플레이트(200)에 더욱 안정적으로 고정될 수 있다. 다이어프램(301) 및 상부 백플레이트(500) 사이의 간격(B2) 및 하부 백플레이트(200) 및 다이어프램(301) 사이의 간격(B1)은 더욱 동일할 수 있다. 상부 백플레이트(500)는 보다 얇은 두께를 가질 수 있다. 외부에서 전달된 음압이 상부홀(510) 및 상부 공극(550) 사이를 원활하게 통과할 수 있다. 이에 따라, 마이크로폰(5)의 감도 및 신뢰성이 더욱 향상될 수 있다.
도 6a 내지 도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로폰의 제조과정을 도시한 평면도들이다. 도 6b 내지 도 9b는 각각 도 6a 내지 도 9a의 B-B'선을 따라 자른 단면도들이다. 도 6c 내지 도 9c는 각각 도 6a 내지 도 9a의 C-C'선을 따라 자른 단면도들이다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 6a 내지 6c를 참조하면, 보호막(120), 기판 절연막(130), 및 하부 백플레이트(200)가 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판(100)의 식각에 의해, 그루브(120g)가 기판(100)에 형성될 수 있다. 상기 그루브(120g) 내에, 기판(100)과 식각 선택비가 다른 물질을 채울 수 있다. 챔버 영역(R1) 및 지지 영역(R2)이 보호막(120)에 의해 정의될 수 있다. 챔버 영역(R1)은 기판(100)에서 보호막(120) 안쪽에 해당하는 영역일 수 있다. 지지 영역(R2)은 보호막(120)의 바깥쪽에 해당하는 영역일 수 있다. 기판 절연막(130)이 기판(100)의 지지 영역(R2)의 상면(100a) 상에 도포될 수 있다. 하부 백플레이트(200)가 기판(100) 상에 형성될 수 있다. 제1 백플레이트(200)는 기판 절연막(130)의 일부를 덮을 수 있다. 예를 들어, 도전성 물질이 증착되고, 상기 증착된 도전층이 패터닝될 수 있다. 도전성 물질은 금속 또는 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 다른 예로, 하부 백플레이트(200)는 절연성 코어 및 상기 코어를 둘러싸며 코팅된 도전층을 포함할 수 있다. 이 때, 하부홀(210)이 하부 백플레이트(200)를 관통하도록 형성될 수 있다. 하부홀(210)은 기판(100)의 상면(100a)을 노출시킬 수 있다. 절연막(410)이 하부 백플레이트(200)의 상에 형성될 수 있다. 하부 백플레이트(200) 및 절연막(410)은 도 1a 내지 1c의 예로써 설명한 하부 백플레이트(200) 및 절연막(410)과 동일 또는 유사할 수 있다.
도 7a 내지 7c를 참조하면, 제1 희생층(610) 및 다이어프램(300)이 하부 백플레이트(200) 상에 차례로 형성될 수 있다. 제1 희생층(610)은 하부 백플레이트(200)의 상면(200a) 및 측면(200c) 상에 제공되며, 하부홀(210)을 채울 수 있다. 제1 희생층(610)은 산화물 또는 유기물을 증착하고, 상기 증착된 산화물층 또는 유기물층을 패터닝하여 형성될 수 있다. 다이어프램(300)이 제1 희생층(610) 상에 형성될 수 있다. 다이어프램(300)은 제1 희생층(610)에 의해 하부 백플레이트(200)와 이격될 수 있다. 이 때, 다이어프램 홀(310)이 다이어프램(300)을 관통하도록 형성될 수 있다. 다이어프램 홀(310)은 다이어프램(300)의 코어에 해당하는 위치에 형성될 수 있다. 다이어프램 홀(310)은 제1 희생층(610)을 노출시킬 수 있다. 도 7c에 도시된 바와 같이, 다이어프램 지지부(320)는 기판(100) 및 다이어프램(300) 사이에 형성될 수 있다. 다이어프램 지지부(320)는 제1 희생막(610)의 측벽에 형성될 수 있다.
도 8a 내지 8c를 참조하면, 제2 희생층(620), 연결부(400), 및 상부 백플레이트(500)가 형성될 수 있다. 제2 희생층(620)은 다이어프램(300)의 상면(300a) 및 측면(300c) 상에 제공되며, 다이어프램 홀(310)을 채울 수 있다. 도 8a에 도시된 바와 같이, 제2 희생층(620)은 제1 희생층(610)과 중첩될 수 있다. 제2 희생층(620)은 제1 희생층(610)과 동일한 물질, 예를 들어, 산화물 또는 유기물을 포함할 수 있다. 홀(420)이 제1 희생층(610) 및 제2 희생층(620)을 관통하도록 형성될 수 있다. 홀(420)은 절연막(410)의 상면을 노출시킬 수 있다. 홀(420)은 제1 희생층(610) 및 제2 희생층(620)의 코어에 해당하는 위치에 형성될 수 있다. 평면적 관점에서, 홀(420)은 다이어프램 홀(310)과 중첩될 수 있다. 홀(420)의 너비(A3)는 다이어프램 홀(310)의 너비(A2)보다 좁을 수 있다. 이에 따라, 홀(420)은 다이어프램(300)의 내부 측벽(300i)을 노출시키지 않을 수 있다. 홀(420) 내에 연결부(400)가 형성될 수 있다. 연결부(400)는 다이어프램(300)의 내부 측벽(300i)과 접촉하지 않을 수 있다. 연결부(400)는 도전성 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로, 연결부(400)는 절연성 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 하부홀(210) 및 다이어프램 홀(310)은 제1 백플레이트(200)를 노출시키며, 절연막(410)은 생략될 수 있다.
상부 백플레이트(500)는 도전 물질을 증착하고, 증착된 도전 물질층을 식각하여 형성될 수 있다. 다른 예로, 상부 백플레이트(500)는 절연성 코어부 및 상기 절연성 코어부의 양면에 코팅된 도전 물질층을 포함할 수 있다. 상부홀(510)이 상부 백플레이트(500)를 관통하도록 형성될 수 있다. 상부홀(510)은 제2 희생층(620)을 노출시킬 수 있다. 일 예로, 상부 백플레이트(500)는 연결부(400)와 동일한 공정에 의하여 형성될 수 있다. 상부 백플레이트(500)는 연결부(400)와 동일한 물질을 포함할 수 있다. 다른 예로, 상부 백플레이트(500)는 연결부(400)와 상이한 공정에 의하여 형성될 수 있다.
도 9a 내지 9c를 참조하면, 하부 공극(250), 상부 공극(54), 및 음향 챔버(150)가 형성될 수 있다. 희생층들(도 8b 및 8c의 610, 620)이 식각 공정에 의해 제거될 수 있다. 제1 희생층(도 8b 및 8c의 610)은 제2 희생층(도 8b 및 8c의 620)과 동일한 식각 공정에 의해 제거될 수 있다. 예를 들어, 식각 용액 또는 식각 가스는 상부홀(510)을 통하여 유입되어, 제2 희생층(620) 및 제1 희생층(610)과 반응할 수 있다. 식각가스와 반응한 희생층들(도 8b 및 8c의 610, 620)은 상부홀(510)을 통해 외부로 제거될 수 있다. 희생층들(도 8b 및 8c의 610, 620)이 기판(100)과 동일한 물질(예를 들어, 실리콘물질)을 포함하는 경우, 희생층(도 8b 및 8c의 610, 620)의 제거 및 기판(100)의 식각은 동일한 공정에 의해 진행될 수 있다. 다른 예로, 희생층(도 8b 및 8c의 610, 620)이 기판(100)과 다른 물질(예를 들어, 유기물)을 포함하는 경우, 희생층(도 8b 및 8c의 610, 620)의 식각 공정은 기판(100)의 식각 공정과 다를 수 있다. 제2 희생층(도 8b 및 8c의 620)의 제거에 의해, 상부 공극(550)이 다이어프램(300) 및 상부 백플레이트(500) 사이에 형성될 수 있다. 상부 공극(550)은 다이어프램(300)의 내부 측벽(300i) 및 연결부(400) 사이 그리고 다이어프램(300) 및 상부 백플레이트 지지부(520) 사이로 연장될 수 있다. 제1 희생층(도 8b 및 8c의 610)의 제거에 의해, 하부 공극(250)이 하부 백플레이트(200) 및 다이어프램(300) 사이에 형성될 수 있다. 공극들(250, 550)이 형성됨에 따라, 상부홀(510)이 하부홀(210)과 연결될 수 있다.
기판(100)의 챔버 영역(R1)이 제거되어, 음향 챔버(150)가 기판(100) 내에 형성될 수 있다. 일 예로, 기판(100)의 챔버 영역(R1)은 식각 공정에 의해 제거될 수 있다. 보호막(120)은 식각 용액 또는 식각 가스가 기판(100)의 지지 영역(R2)으로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 이에 따라, 기판(100)의 지지 영역(R2)은 식각 공정에 의해 제거되지 않을 수 있다. 음향 챔버(150)는 도 1a 내지 1c의 예로써 설명한 음향 챔버(150)와 같이 기판(100)을 관통할 수 있다. 다른 예로, 챔버 영역(R1)에 해당하는 기판(100)의 일부, 예를 들어, 상단부가 제거될 수 있다. 이 경우, 도 4a 내지 4c를 의 예로서 설명한 바와 같이, 리세스된 형태의 음향 챔버(151)가 형성될 수 있다.

Claims (14)

  1. 음향 챔버를 갖는 기판;
    상기 기판 상에 배치된 하부 백플레이트;
    상기 하부 백플레이트 상에서, 상기 하부 백플레이트와 이격되고, 그 내부를 관통하는 다이어프램홀을 갖는 다이어프램;
    상기 하부 백플레이트 상에 배치되어, 상기 다이어프램의 홀을 통하여 연장되는 연결부; 및
    상기 연결부 상에 제공되며, 상기 다이어프램과 이격 배치되는 상부 백플레이트를 포함하는 마이크로폰.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다이어프램 및 하부 백플레이트 사이의 간격은 상기 다이어프램 및 상기 상부 백플레이트 사이의 간격과 동일한 마이크로폰,
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 연결부의 너비는 상기 다이어프램홀의 직경보다 좁은 마이크로폰.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 다이어프램의 내부 측벽과 이격되고, 상기 연결부 및 상기 다이어프램의 내부 측벽 사이에 공극이 제공되는 마이크로폰.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 백플레이트는 그 내부를 관통하는 하부홀을 갖고,
    상기 상부 백플레이트는 그 내부를 관통하는 상부홀을 가지고,
    상기 상부홀은 상기 다이어프램 홀을 통하여 상기 하부홀과 연결되는 마이크로폰.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 하부 백플레이트 및 상기 다이어프램 사이, 그리고 상기 다이어프램 및 상기 상부 백플레이트 사이에는 각각 공극이 제공되는 마이크로폰.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 하부 백플레이트의 코어에 해당하는 위치에 형성되는 마이크로폰
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 연결부는 도전성 물질을 포함하고,
    상기 하부 백플레이트 및 상기 연결부 사이 또는 상기 연결부 및 상기 상부 백플레이트 사이에 절연막이 개재되는 마이크로폰.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 연결부는 절연성 물질을 포함하는 마이크로폰.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 음향 챔버는 상기 기판의 상면으로부터 하면을 향하여 리세스된 형태를 가지며, 상기 음향 챔버의 바닥면은 상기 기판의 하면보다 높은 레벨을 갖는 마이크로폰.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 음향 챔버의 바닥면 상에 제공되어, 상기 기판의 상면을 향해 연장되는 지지대를 더 포함하되, 상기 하부 백플레이트는 상기 지지대 상에 배치되는 마이크로폰.
  12. 음향 챔버를 갖는 기판;
    상기 기판 상에 배치된 하부 백플레이트;
    상기 하부 백플레이트와 이격배치되고, 그 내부를 관통하는 복수의 다이어프램 홀들을 갖는 다이어프램;
    상기 다이어프램 상에서, 상기 다이어프램과 이격되는 상부 백플레이트; 및
    상기 하부 백플레이트 및 상기 상부 백플레이트 사이에 제공되며, 상기 다이어프램의 홀들을 각각 통과하는 연결부들을 포함하는 마이크로폰.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 연결부의 너비는 상기 다이어프램홀의 직경보다 좁은 마이크로폰.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 다이어프램으로부터 상기 기판의 하면을 향하여 연장되어, 상기 기판과 접촉하는 다이어프램 지지부; 및
    상기 상부 백플레이트로부터 상기 기판의 하면을 향하여 연장되어, 상기 기판의 상면의 일부를 덮는 상부 백플레이트 지지부를 더 포함하되,
    상기 상부 백플레이트 지지부는 상기 다이어프램 지지부와 이격된 마이크로폰.
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