KR20200110627A - Mems 디바이스 및 그 제조 방법 - Google Patents

Mems 디바이스 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20200110627A
KR20200110627A KR1020200031161A KR20200031161A KR20200110627A KR 20200110627 A KR20200110627 A KR 20200110627A KR 1020200031161 A KR1020200031161 A KR 1020200031161A KR 20200031161 A KR20200031161 A KR 20200031161A KR 20200110627 A KR20200110627 A KR 20200110627A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
major surface
mems device
surface area
electrode structure
electrode
Prior art date
Application number
KR1020200031161A
Other languages
English (en)
Inventor
마르크 퓨엘드너
아르노드 발터
Original Assignee
인피니언 테크놀로지스 아게
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인피니언 테크놀로지스 아게 filed Critical 인피니언 테크놀로지스 아게
Publication of KR20200110627A publication Critical patent/KR20200110627A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/04—Microphones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0002—Arrangements for avoiding sticking of the flexible or moving parts
    • B81B3/0016—Arrangements for avoiding sticking of the flexible or moving parts not provided for in groups B81B3/0005 - B81B3/0013
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0002—Arrangements for avoiding sticking of the flexible or moving parts
    • B81B3/001—Structures having a reduced contact area, e.g. with bumps or with a textured surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
    • B81B3/0067—Mechanical properties
    • B81B3/0072—For controlling internal stress or strain in moving or flexible elements, e.g. stress compensating layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0006—Interconnects
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00134—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems comprising flexible or deformable structures
    • B81C1/00166—Electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
    • H04R1/04—Structural association of microphone with electric circuitry therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/005—Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
    • H04R31/003—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor for diaphragms or their outer suspension
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0221—Variable capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0257—Microphones or microspeakers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0127—Diaphragms, i.e. structures separating two media that can control the passage from one medium to another; Membranes, i.e. diaphragms with filtering function
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/04—Electrodes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/05—Type of movement
    • B81B2203/053—Translation according to an axis perpendicular to the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/003—Mems transducers or their use

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

MEMS 디바이스는 용량성 감지 구성체를 형성하는 제 1 전극 구조물 및 제 2 전극 구조물을 포함한다. MEMS 디바이스는 대응하는 복수의 위치에서 제 1 전극 구조물과 제 2 전극 구조물 사이에 배열된 복수의 점착-방지 범프를 포함한다. 제 2 전극 구조물의 주 표면으로 투영되는 복수의 위치는 주 표면의 제 1 주 표면 영역에 제 1 분포 밀도를 포함하고 주 표면의 제 2 주 표면 영역에 상이한 제 2 분포 밀도를 포함하도록 분포되고, 제 2 주 표면 영역은 제 1 주 표면 영역과 경계지어진다.

Description

MEMS 디바이스 및 그 제조 방법{MEMS DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 개시는 MEMS 디바이스 및 MEMS 디바이스의 제조 방법과 관련된다. 본 발명은 또한 기계적으로 강인한 마이크로폰과 관련된다.
편향 가능한 멤브레인(deflectable membrane)을 사용하는 미세전자기계 시스템(Microelectromechanical system; MEMS)은 마이크로폰, 스피커, 압력 센서 등과 같은 복수의 사용 사례에 대해 구현될 수 있다. 멤브레인 구조물(membrane structure)과 백플레이트 구조물(backplate structure) 사이의 점착(stiction)을 방지하기 위해, 멤브레인 구조물과 백플레이트 구조물 사이에 점착-방지 범프(anti-stiction bump)가 배열될 수 있다.
강인한 MEMS 디바이스에 대한 요구가 있다. 또한, 강인한 MEMS 디바이스를 제조하는 방법에 대한 요구가 있다.
실시예들은 용량성 감지 구성체(capacitive sensing arrangement)를 형성하는 제 1 전극 구조물 및 제 2 전극 구조물을 포함하는 MEMS 디바이스를 제공한다. MEMS 디바이스는 대응하는 복수의 위치에서 제 1 전극 구조물과 제 2 전극 구조물 사이에 배열된 복수의 점착-방지 범프를 포함한다. 복수의 위치는 복수의 위치가 투영되는 주 표면의 제 1 주 표면 영역에 제 1 분포 밀도를 포함하도록 분포된다. 복수의 위치는 주 표면의 제 2 주 표면 영역에 상이한 제 2 분포 밀도를 포함하며, 제 2 주 표면 영역은 제 1 주 표면 영역과 경계지어진다. 점착-방지 범프는 제 1 및 제 2 전극 구조물이 서로 접할 때 기계적 응력을 제공하여, 점착-방지 범프가 다른 전극 구조물과 접촉하게 하고, 즉 기계적 접촉을 형성하거나 서로 부딪치게 한다. 상이한 분포 밀도를 갖는 점착-방지 범프를 배치함으로써, 전극 구조물 내에 유발된 기계적 응력은 기계적 과부하를 방지하도록 조정될 수 있고, 그에 따라 강인한 MEMS 디바이스를 제공할 수 있다.
다른 실시예는 MEMS 디바이스를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 제 1 전극 구조물 및 제 2 전극 구조물을 갖는 용량성 감지 구성체를 형성하는 것을 포함한다. 상기 방법은 대응하는 복수의 위치에서 제 1 전극 구조물과 제 2 전극 구조물 사이에 복수의 점착-방지 범프를 배열하는 것을 포함한다. 상기 방법은 제 2 전극 구조물의 주 표면으로 투영되는 복수의 위치가 주 표면의 제 1 주 표면 영역에 제 1 분포 밀도를 포함하고 주 표면의 제 2 주 표면 영역에 상이한 제 2 분포 밀도를 포함하도록 분포되도록 실행되며, 제 2 주 표면 영역은 제 1 주 표면 영역과 경계지어진다.
추가의 실시예들은 종속 청구항에 설명되어 있다.
이하, 실시예들이 첨부 도면을 참조하면서 설명될 것이다:
도 1a는 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스의 개략적인 측면도를 도시하고, 여기서 점착-방지 범프가 0이 아닌 제 1 및 제 2 분포 밀도로 배열되어 있으며,
도 1b는 일 실시예에 따른 MEMS의 개략적인 측면도를 도시하고, 여기서 제 2 분포 밀도가 0이고,
도 2a는 0이 아닌 상이한 분포 밀도를 갖는 전극 구조물의 주 표면에 복수의 점착-방지 범프를 포함하는 일 실시예에 따른 전극 구조물의 개략적인 평면도를 도시하고,
도 2b는 일 실시예에 따른 전극 구조물의 개략적인 평면도를 도시하고, 여기서 도 2a의 분포 밀도 중 하나가 0이고,
도 3은 일 실시예에 따른 MEMS의 개략적인 측면도를 도시하고, 여기서 백플레이트 구조물인 전극 구조물이 개구를 포함하고,
도 4는 백플레이트 구조물 및 멤브레인 구조물을 지지하는 기판 구조물을 포함하는 알려진 MEMS의 개략적인 측면도를 도시하고,
도 5는 도 4의 MEMS 디바이스를 고려하여, 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스의 개략적인 측면도를 도시하고,
도 6은 100 ㎛ 이상의 크기 또는 직경을 갖는 개구를 포함하는 전극 구조물을 갖는 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스의 개략적인 측면도를 도시하고,
도 7은 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스의 개략적인 측면도를 도시하고, 여기서 백플레이트 전극의 중앙 부분이 나머지 부분으로부터 절연되어 있으며,
도 8은 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스의 개략적인 측면도를 도시하고, 여기서 앵커 요소가 중앙 부분에 배열되어 있으며,
도 9는 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스의 개략적인 측면도를 도시하고, 여기서 중앙 부분이 절연 재료로만 제조되어 있으며,
도 10은 이중 백플레이트 구성으로 구현되는 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스의 개략적인 측면도를 도시하고, 양쪽 백플레이트 모두가 중앙에 개구를 가지며,
도 11은 이중 백플레이트 구성으로 구현되는 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스의 개략적인 측면도를 도시하고, 멤브레인이 중앙에 개구를 가지며,
도 12는 이중 멤브레인 구조로서 구현되는 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스의 개략적인 측면도를 도시하고, 제 1 멤브레인이 중앙에 개구를 가지며,
도 13은 이중 멤브레인 구조로서 구현되는 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스의 개략적인 측면도를 도시하고, 제 2 멤브레인이 중앙에 개구를 가지며,
도 14는 일 실시예에 따른 방법의 개략적인 흐름도를 도시한다.
동일하거나 동등한 요소 또는 동일하거나 동등한 기능을 갖는 요소는 상이한 도면에 존재하는 경우라도 동일하거나 동등한 참조 번호에 의해 하기의 설명에서 지시된다.
하기의 설명에서, 본 발명의 실시예들에 대한 보다 철저한 설명을 제공하기 위해 복수의 세부사항이 기술된다. 그러나, 당업자에게는, 본 발명의 실시예가 이러한 특정 세부사항 없이도 실시될 수 있다는 것이 명백할 것이다. 다른 경우에, 알려된 구조 및 디바이스는 본 발명의 실시예를 모호하게 하는 것을 회피하기 위해 상세도보다는 블록도 형태로 도시된다. 또한, 특별히 다르게 지시되지 않는 한, 이하에서 설명되는 상이한 실시예들의 특징은 서로 조합될 수 있다.
본원에 설명된 실시예들은 용량성 감지 구성체를 갖는 미세전자기계 구조물(MEMS)과 관련된다. 그러한 용량성 감지 구성체는 스테이터 전극, 또는 본질적으로 정적이거나 고정식인 것으로 간주되는 전극으로 지칭될 수 있는 적어도 하나의 백플레이트 구조물을 포함할 수 있다. MEMS는 하나 이상의 이동 가능한 전극 구조물, 예를 들어 백플레이트 구조물에 대하여 편향 가능하도록 구성된 멤브레인 구조물을 더 포함한다. 양쪽 전극 구조물이 서로에 대해 편향 가능하도록 구성될 수 있지만, 전극 구조물 중 하나를 고정된 정적 백플레이트 구조물로서 형성할 때 정확한 측정치가 얻어질 수 있다. 편향은 전극 구조물들 사이의 거리 변화 및 그에 따라 전극들 사이의 커패시턴스(capacitance) 변화를 야기할 수 있으며, 커패시턴스 변화는 용량성 감지 구성체 내에서 평가되는 파라미터이다. 예를 들어, 그러한 용량성 감지 구성체는 마이크로폰 구조물, 압력 센서 구조물 또는 광 음향 센서 구조물에서 사용될 수 있다.
MEMS 디바이스는 반도체 기술로 제조될 수 있고, 그리고/또는 반도체 재료를 포함할 수 있다. 그러한 재료의 예는 실리콘 재료, 갈륨-비소 재료 및/또는 다른 반도체 재료를 포함하는 층 또는 웨이퍼이다. MEMS 디바이스는 각각의 MEMS 기능을 구현하기 위해 전도성 층, 반도체 층 및/또는 절연 층을 포함하는 하나 이상의 층 시퀀스 또는 층의 적층체(stack)를 포함할 수 있다. 이하에서 설명되는 실시예들에서, 하나 이상의 백플레이트 전극 또는 구조물은 적어도 하나의 멤브레인 구조물 또는 전극과 함께 적층체를 형성할 수 있다. 백플레이트 구조물 및 멤브레인 구조물은 각각의 외부 영역에서 기판 구조물로 유지, 고정 및/또는 클램핑될 수 있다. 기판 구조물은, 예를 들어 비정질, 다결정질 또는 결정질 반도체 재료, 예컨대 실리콘을 포함할 수 있다.
이하, 멤브레인 구조물이 전도성 층만을 포함하는 것으로 설명되지만, 실시예들에 따르면, 강인성을 증대시키고, 그리고/또는 단락을 방지하기 위해, 멤브레인 구조물의 일 측면 또는 양 측면이 절연 재료로 피복된다.
도 1a는 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스(101)의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. MEMS 디바이스는 전극 구조물(12) 및 다른 전극 구조물(14)을 포함하고, 전극 구조물(12 및/또는 14) 중 적어도 하나는 서로에 대해 편향 가능하다. 전극 구조물(12 및 14)은 용량성 감지 구성체(16)를 형성한다. 즉, 전극 구조물(12 및 14) 중 적어도 하나의 각각 다른 전극 구조물(14, 12)에 대한 편향은 전극 구조물(12 및 14) 사이의 커패시턴스 변화로 인해 검출, 감지 또는 측정될 수 있다.
전극 구조물(12 및 14) 사이에는, 복수의 점착-방지 범프(181 내지 1819)가 배열될 수 있다. 점착-방지 범프는 전극 구조물(12) 및/또는 전극 구조물(14)에 배열될 수 있다. 점착-방지 범프를 갖는 MEMS 디바이스를 제조하기 위한 간단한 방법은 희생 층에 리세스(recess)를 사용하고, 리세스를 충전한 후에, 희생 재료의 상부에 전극 구조물을 배열함으로써 MEMS 디바이스를 형성하는 것이다. 이것은 점착-방지 범프의 적어도 서브세트(subset)를 석순(stalagmite) 구조로 형성하는 것을 배제하지는 않지만, 점착-방지 범프를 종유석(stalactite) 구조로 형성하는 것이 간단한 프로세스를 가능하게 한다. 즉, 점착-방지 범프(181 내지 1820)는 이동식 및/또는 고정식 전극 구조물로 배열될 수 있다.
점착-방지 범프(181 내지 1820)의 수는 적어도 전극 구조물(12 및/또는 14)의 측면으로부터 영향을 받을 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 점착-방지 범프의 수는 MEMS 디바이스(101)의 디자인, 예를 들어 전극 구조물(12 및 14) 사이의 거리, 및/또는 전극 구조물(12 및 14)이 가능하게는 적어도 하나의 편향 가능한 전극 구조물을 편향시킬 때 기계적 접촉을 형성하는 가능한 접촉 영역의 크기에 의해 적어도 영향을 받을 수 있다.
점착-방지 범프 각각은 각각의 위치(221 내지 2220), 예를 들어 전극 구조물(12) 또는 전극 구조물(14)에 배열된다. 이 위치(221 내지 2220)는 전극 구조물(14)의 주 표면(14A)으로 투영될 수 있다. 주 표면(14A)은 전극 구조물(12)과 대면하거나 전극 구조물(12)로부터 멀리 향하여 있고, 대향하는 제 2 주 표면을 갖는 멤브레인 구조물(14)의 표면일 수 있다. 양쪽 주 표면 모두는 멤브레인 구조물의 측면, 예를 들어 주 표면을 상부 표면, 하부 표면으로 각각 갖는 원형, 타원형 또는 다각형 통체(cylinder)의 측방향 표면에 의해 서로 연결될 수 있다. 이 위치(221 내지 224)는, 예를 들어 주 표면(14A)의 표면 법선(24)을 따라, 또는 각각 스테이터 전극, 백플레이트 구조물의 표면 법선과 평행하게, 주 표면(14A)으로 투영될 수 있다. 점착-방지 범프(181 내지 183 및 185 내지 1820)는 실제 위치(221 내지 223 및 225 내지 2220)에 의해 그러한 투영된 위치를 규정할 수 있다. 점착-방지 범프(184)와 같은 상이한 전극 구조물에 배열된 점착-방지 범프는 투영될 수 있고, 그에 따라 투영된 위치(22'4)가 점착-방지 범프(181 내지 1820)의 분포 밀도(261 및 262)를 결정할 때 고려되며, 점착-방지 범프의 관련 위치(221 내지 2220)는 투영된 위치를 각각 포함한다.
이 위치(22 및 22')는 경계지어진 상이한 표면 영역(281, 282 및 283)에 상이한 분포 밀도(261 및 262)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 표면 영역(282)은 표면 영역(281 및 283) 사이에 개재될 수 있다. 각각의 표면 영역(281 및 283)에 배열된 점착-방지 범프가 상이할 수 있고, 이들 영역 내의 점착-방지 범프(18)의 밀도가 서로 상이할 수 있지만, 이 위치(22)의 투영부(22')를 포함하는 밀도는 표면 영역(281 및 283)에서 동일할 수 있다. 대안적으로, 표면 영역(283)의 분포 밀도는 표면 영역(281)의 분포 밀도와 상이할 수 있다. 대조적으로, 분포 밀도(262)는 분포 밀도(261)와 상이하다. 즉, 경계지어진 주 표면(281 및 283) 사이에, 점착-방지 범프의 투영부를 포함하여, 상이한 밀도의 점착-방지 범프가 배열되고, 즉 특정 기준 면적, 예를 들어 1 제곱 마이크로미터, 2 제곱 마이크로미터, 4 제곱 마이크로미터 등에서, 점착-방지 범프의 투영부를 포함하여, 상이한 수의 점착-방지 범프가 배열된다.
분포 밀도(262)는 분포 밀도(261)보다 작을 수 있다. 예를 들어, 주 표면 영역(282)은 백플레이트 구조물(12 및/또는 14)의 중앙 부분에 배열될 수 있다. 주 표면 영역(282)은 전극 구조물(12 및/또는 14)의 중앙 부분에 배열될 수 있다. 즉, 각각의 전극 구조물에서 및/또는 주 표면(14A)으로 투영될 때에 주 표면 영역(282)에 의해 커버되는 영역은 각각의 전극 구조물의 기하학적 중심과 중첩된다. 주 표면 영역(282)의 중심은 15%, 10% 또는 5%의 공차 범위 내에서 전극 구조물의 기하학적 중심에 아마도 대응할 수 있지만, 반드시 그런 것은 아니다. 일 예에 따르면, 하한 값 또는 0 값의 범프 밀도(분포 밀도)가 멤브레인 구조물의 중심에 위치된다. 이것은 멤브레인 구조물의 편향이 그 중심에서 높거나 심지어 최대이고, 따라서 비교적 높은 접촉 가능성을 가지며, 그에 따라 이러한 영역의 범프에서 가능한 높은 응력 집중을 가질 수 있다는 것을 고려할 수 있게 한다.
주 표면 영역은, 임의의 적합한 값, 예를 들어 50 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하, 70 ㎛ 이상 700 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이상 500 ㎛ 이하의 다각형 또는 원으로서, 하나 이상의 방향을 따른 측방향 연장부를 가질 수 있으며, 그리고/또는 각각의 전극 구조물의 5% 이상 80% 이하, 또는 10% 이상 70% 이하, 또는 15% 이상 50% 이하의 영역을 커버할 수 있다.
중앙 위치 대신에, 주 표면 영역(282)은 동일하거나 상이한 크기를 갖는 상이한 위치에 배열될 수 있다. 예를 들어, 주 표면 영역(282)의 위치는 힘 또는 압력이 편향 가능한 전극 구조물(12 또는 14)에 도달할 것으로 예상되는 위치로부터 적어도 부분적으로 영향을 받을 수 있다. 이러한 위치는, 예를 들어 가압 하에 있는 경우에, 전극 구조물(12)을 전극 구조물(14)을 향해 편향시키거나 전극 구조물(14)을 전극 구조물(12)을 향해 편향시키도록 전극 구조물(12)의 측면에 인접하여 있을 수 있다. 대안적으로, 힘은, 예를 들어 가압 하에 있는 경우에, 전극 구조물(14)을 전극 구조물(12)을 향해 편향시키거나 전극 구조물(12)을 전극 구조물(14)을 향해 편향시키도록 전극 구조물(14)의 측면으로부터 발생할 수 있다.
전극 구조물(14)은 예를 들어 원형 형상, 둥근 직사각형 형상, 다각형 형상 등을 갖는 임의의 적합한 단면을 가질 수 있다. 동일한 주 표면에서의 임의의 2개의 임의 지점 사이의 직경 또는 최대 치수는, 예를 들어 50 ㎛ 이상 5000 ㎛ 이하, 80 ㎛ 이상 5000 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이상 2000㎛ 이상일 수 있다. 전극 구조물(12 및/또는 14)의 전도성 층을 제공하는 실리콘 층의 두께는 50 ㎚ 이상 5000 ㎚ 이하, 80 ㎚ 이상 3000 ㎚ 이하, 또는 100 ㎚ 이상 및 2000 ㎚ 이하일 수 있다. 실리콘 재료는, 예를 들어 모노실리콘 또는 폴리실리콘을 사용할 때, 탄성 및 전기 전도성 특성을 제공할 수 있다. 백플레이트 구조물도 유사하게 구현될 수 있다. 단락을 방지하고, 그리고/또는 높은 강성을 제공하도록 전극 구조물들 사이에 배열된 질화물 층이 배열될 수 있다. 즉, 하나의 층은 멤브레인이 백플레이트와 접촉하는 경우에 높은 강성과, 또한 전기 절연을 보장할 수 있다. 전극으로서 추가 층이 사용될 수 있다.
점착-방지 범프는 50 ㎚ 내지 3000 ㎚, 80 ㎚ 내지 2500 ㎚, 또는 100 ㎚ 내지 2000 ㎚의 표면 법선(24)을 따른 치수 또는 표면 법선(24)과 평행한 치수를 가질 수 있다. 각각의 다른 전극 구조물과 대면하는 단부에서의 곡률 반경은 적어도 5 ㎚ 내지 2000 ㎚, 7 ㎚ 내지 1500 ㎚, 또는 10 ㎚ 내지 1000 ㎚의 범위 내에서 변할 수 있다.
도 1b는 일 실시예에 따른 MEMS(102)의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. MEMS 디바이스(101)와 비교할 때, 주 표면 영역(282)은 전극 구조물(14)의 중심(32)을 벗어나 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 분포 밀도(262)는 0일 수 있으며, 즉 본 예에서 주 표면 영역(282)에는 점착-방지 범프 또는 점착-방지 범프의 투영부가 배열되어 있지 않다.
MEMS 디바이스(101) 및 MEMS 디바이스(102)는, 점착-방지 범프(18)와 양 전극 구조물(12 및 14) 사이에 기계적 접촉이 형성되도록 전극 구조물(12 및 14)이 서로 접하는 경우, 주 표면 영역(281)과 비교할 때, 주 표면 영역(282)에서 전극 구조물(12 및 14) 내로 유발되는 감소된 양의 기계적 응력을 제공한다. 낮은 기계적 응력을 가짐으로써, 높은 강인성이 얻어질 수 있다.
강한 힘이 전극 구조물(12 및 14) 사이의 접촉을 야기하는 경우에, 높은 강인성이 특히 얻어질 수 있다. 그러한 강한 힘은, 예를 들어 전극 구조물(12 및 14)이 서로 접하여 대향 전극 구조물에 대해 하나 이상의 점착-방지 범프(18i)를 가압하는 경우에, 발생할 수 있다. 이러한 가압은 점착-방지 범프(18i)의 위치에서 접촉하고 그리고/또는 접촉되는 전극 구조물에서 강한 힘을 야기할 수 있다. 그러한 접촉에 대한 소스는, 예를 들어 MEMS에 작용하는 높은 압력일 수 있다. 강한 힘은, 접촉에 노출되거나 접촉에 민감한 영역, 예를 들어 중앙 영역 또는 주 표면 영역(182)에서 보다 낮은 밀도, 가능하게는 0의 밀도, 즉 면적당 보다 적은 수의 점착-방지 범프(18i)를 사용함으로써 발생할 수 있다. 이것은 중앙 또는 주 표면 영역(14A)에서의 최대 편향 및/또는 주 표면 영역(14A)에서의 높은 응력 집중을 가질 수 있게 한다.
기류로 인한 압력 또는 압력의 빠른 폭발의 발생의 경우에, 멤브레인에 대한 압력 증가는 전극 구조물의 중심일 수 있는 포트 위치의 투영부에 대응하는 영역에 우선 집중될 수 있다. 즉, 주 표면 영역(14A)은 중앙 영역에 있을 수 있고, 그리고/또는 도 3과 관련하여 설명되는 바와 같이 포트의 위치에 대응하여 배열될 수 있다. 즉, 예를 들어 기류로부터의 압력 또는 압력 폭발의 경우에, 압력은 우선, 적어도 공차 범위 내에서, 주 표면 영역(282)을 상응하게 배열할 때 고려될 수 있는 포트 투영부에 대응하는 영역에서 멤브레인에 가해진다.
점착-방지 범프에 대해 설명하면: 멤브레인이 접촉할 때 정전기력으로 인해 백플레이트와 너무 강하게 점착하는 것을 회피하기 위해, 2개의 전극 사이의 특정 거리를 유지하고 면적당 접촉력을 감소시키기 위해 점착-방지 범프가 형성된다.
도 2a는 전극 구조물(12)의 주 표면(12A)에 복수의 점착-방지 범프(18)를 포함하는 실시예에 따른 전극 구조물(12)의 개략적인 평면도를 도시하고 있다. 점착-방지 범프(18)의 위치가 제 2 또는 다른 전극 구조물의 주 표면(14A)으로 투영될 수 있으므로, 주 표면 영역(281, 282) 각각, 분포 밀도(261, 262) 각각과 관련하여 주어진 설명은 어떠한 제한 없이 전극 구조물(12)에 배열된 점착-방지 범프에 적용될 수 있다. 예를 들어, 주 표면 영역(282)은 전극 구조물(12)의 중앙 영역에 배열될 수 있다. 각각의 중앙 영역에서, 주 표면 영역(282)을 둘러싸는 주 표면 영역(281)의 분포 밀도(261)와 비교할 때, 보다 낮은 분포 밀도(262)가 구현될 수 있다. 점착-방지 범프(18)가 주 표면 영역(281 및/또는 282)에 규칙적인 방식 또는 패턴으로 배열될 수 있지만, 점착-방지 범프는 대안적으로 불규칙적이거나 랜덤한 방식으로 배열될 수 있다.
도 2b는 일 실시예에 따른 전극 구조물(12)의 개략적인 평면도를 도시하고, 여기서 분배 밀도(262)는 0이고, 즉 주 표면 영역(282)에서, 점착-방지 범프의 수가 0개이다.
특히, 분포 밀도(262)가 0인 것과 관련하여, 각각의 전극 구조물(12 및/또는 14)은 적어도 부분적으로 제거되거나 존재하지 않을 수 있으며, 즉 추가 실시예들과 관련하여 설명되는 개구를 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 MEMS(30)의 개략적인 측면도를 도시하고, 여기서 점착-방지 범프(181 내지 184)는 전극 구조물(12)에 배열되며, 예를 들어 백플레이트 구조물인 전극 구조물(12)은 주 표면 영역(282)의 적어도 일부를 형성하는 개구(34)를 포함한다. 일 실시예에 따르면, 개구(34)는 주 표면 영역(282)을 완전히 형성한다.
일 실시예에 따르면, 주 표면 영역(282)은 주 표면 영역(281)에 의해 에워싸여 있으며, 예를 들어 개구(34)는 예컨대 도 2b와 관련하여 설명된 바와 같이 주 표면 영역(281)에 의해 에워싸여 있다.
전극 구조물(12 및 14)은 기판 구조물(36)에 의해 클램핑, 고정 또는 유지될 수 있다. 기판 구조물(36) 및 전극 구조물(12 및 14)을 포함하는 구성체는, 예를 들어 전도성 트레이스(conductive trace)를 갖는 기판 구조물(36)의 사용에 의해, 예를 들어 전극 구조물(12 및/또는 14)과 전기적으로 접촉하도록 적합화된 회로 구조물 등을 포함하는 베이스(38)에 배열, 고정 또는 연결될 수 있다. 베이스(38)와 기판 구조물(36) 사이의 그러한 연결은 기계적 연결부(42), 예를 들어 땜납 재료 또는 접착제 재료를 사용함으로써 제공될 수 있다. 베이스(38)는 인쇄 회로 기판(PCB)과 같은 전도성 구조물에 의해 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 기판 구조물(36) 및 전극 구조물(12 및 14)은 하우징 덮개(housing lid)(44)에 의해 적어도 부분적으로 덮일 수 있다. 하우징 덮개(44)와 베이스(38)는 함께 MEMS 디바이스(30)의 하우징을 형성할 수 있다. 하우징의 개구(46)는 하부 포트 구성, 상부 포트 구성을 각각 구현하기 위해 베이스 또는 하우징 덮개에 배열될 수 있다. 즉, 개구(46)는 패키지의 포트로 지칭될 수 있다. 개구(46)는 주 표면(14A) 또는 대향 측면으로 투영된 개구(46)의 위치가 제 2 주 표면 영역과 적어도 부분적으로 중첩하도록 배열될 수 있다.
개구(46)를 통해 이동하는, 전극 구조물 중 적어도 하나의 편향을 야기하는 힘의 소스(48)는 전극 구조물(12 및 14)의 접촉을 야기할 수 있다. 예를 들어, 소스(48)는 개구(46)를 통해 이동하는 기류의 일부인 압력일 수 있다. 개구(46)와 적어도 부분적으로 중첩하도록 제 2 주 표면 영역(282)을 각각 배열하기 위해 제 2 주 표면 영역(282)과 적어도 부분적으로 중첩하도록 개구(46)를 배열함으로써, 특히 전극 구조물 사이의 기계적 접촉이 대향 전극 구조물에 대해 가압되거나 접하는 경우에, 보다 기계적으로 강인한 MEMS 디바이스를 야기할 수 있다. 즉, 제 2 주 표면 영역(282)은 용량성 감지 구성체의 강인한 영역을 제공한다. 소스(48)에 의해 유발된 접촉 영역에서, 점착-방지 범프가 부딪치거나 접하는 전극 구조물에 작용하는 기계적 하중은 점착-방지 범프의 수 또는 밀도의 감소에 따라 주 표면 영역(281)과 비교할 때 감소될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 제 2 주 표면 영역(282)의 위치와 하우징의 개구(46)의 위치는 ±20%, ±15%, ±10%의 공차 범위 내에서 서로 대응한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제 2 주 표면 영역(282)의 크기와 하우징의 개구(46)의 크기는 ±20%, ±15% 또는 ±10%의 공차 범위 내에서 서로 대응한다. 일 실시예에 따르면, 위치 및/또는 크기 중 하나 또는 전부는 ±5%의 공차 범위 내에서 또는 심지어 정확하게, 즉 제조 공차 범위 내에서 서로 대응한다. 즉, 주 표면(14A 또는 12A)으로 투영된 MEMS 디바이스(30)의 하우징의 개구(46)의 위치는 제 2 주 표면 영역(282)의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
예를 들어, 개구 또는 포트(46)는 50 ㎛ 이상 2000 ㎛ 이하, 또는 70 ㎛ 이상 1500 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이상 1000 ㎛ 이하의 직경을 가질 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 포트(46)의 치수는 멤브레인보다 1 이상 10 이하, 1.5 이상 7 이하, 또는 2 이상 내지 5 이하의 범위 배만큼 더 작을 수 있다. 주 표면 영역(282)은 포트와 동일한 크기일 수 있지만, 또한 더 작고, 예를 들어 약간 더 작거나, 더 크고, 예를 들어 약간 더 클 수 있다. 약간의 편차는 50% 이하, 25% 이하 또는 10% 이하의 변동으로 이해될 수 있다.
도 4는 다른 실시예들의 후속 설명을 위한 기초를 제공하기 위해 공지된 MEMS 디바이스(40)의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. MEMS 디바이스(40)는 백플레이트 구조물(52) 및 멤브레인 구조물(54)을 지지하는 기판 구조물(36)을 포함할 수 있다. 백플레이트 구조물(52)은 전극의 기능을 제공할 수 있는 전도성 층(52a)을 포함할 수 있다. 전도성 층은 도핑된 반도체 재료, 예를 들어 결정질 또는 다결정질 실리콘, 및/또는 금속 재료를 포함할 수 있다. 전도성 층(52a)은, 예를 들어 산화실리콘 재료 또는 질화실리콘 재료를 포함하는, 절연 층(52b)에 의해 멤브레인 구조물(54)로부터 분리될 수 있다.
멤브레인 구조물(54)은 또한 도핑된 폴리실리콘 재료와 같은 전도성 재료를 포함할 수 있다. 멤브레인 구조물(54)은 멤브레인의 양 측면 사이에 통기 및/또는 압력 교환(pressure exchange)을 허용하는 통기 구멍(58)을 포함할 수 있다.
기계적 강인성을 더욱 증가시키기 위해, 추가 절연 층(52c)은 전도성 층(52a)이 절연 층(52b 및 52c) 사이에 개재되도록 배열될 수 있다. 예로서, 점착-방지 범프(18)는 절연 층(52b)으로 형성될 수 있다. 전극 구조물(52 및 54)은 질화실리콘 또는 산화실리콘과 같은 절연 재료(56)를 사용함으로써 서로로부터 그리고 기판 구조물(36)로부터 분리될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스(50)의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. MEMS(40)와 비교할 때, 구조물(52)의 층(52a, 52b 및 52c)에 대응할 수 있는 층(12a, 12b 및 12c)을 갖는 층상 구조물일 수 있는 전극 구조물(12)은 주 표면 영역(282)을 구현하기 위해 개구(34)를 포함할 수 있다. 개구(34)는 100 ㎛, 150 ㎛ 또는 200 ㎛ 이상의 크기를 가질 수 있다. 크기는 전극 구조물(12 및 14)의 주 표면의 위치에 평행한 평면내 치수로서 이해될 수 있다. 예를 들어, 개구(34)는 그러한 치수를 갖는 직경 또는 에지의 길이를 포함할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스(60)의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. 전극 구조물(14)은 100 ㎛ 이상, 150 ㎛ 이상 또는 200 ㎛ 이상의 크기 또는 직경을 갖는 개구(62)를 포함할 수 있으며, 그에 따라 10 ㎛, 20 ㎛ 또는 30 ㎛ 이하의 직경을 갖는 통기 구멍(58)과 비교할 때 확실히 더 크다.
전극 구조물(12)에 포함된 통기 구멍(58) 중 하나 이상은 주 표면 영역(282) 이외에 또는 주 표면 영역(282)을 벗어나서 배열될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 개구(62)와 대면하거나 중첩되는 전극 구조물(12)의 부분(64)은 보다 적은 수의 통기 구멍(58)을 포함하거나 심지어 통기 구멍(58)을 포함하지 않도록 구현된다. 그러한 누락된 천공부는 통기 구멍(58)을 통한 압력 교환을 허용하면서, 전극 구조물(12)의 다른 측면, 예를 들어 배면측 용적부(back volume)로의 음향 벤트(acoustic vent)를 제한할 수 있게 한다.
전극 구조물(12)은 주 표면 영역(282)에 대응하는 영역에서 0의 분포 밀도(262)를 갖도록 구현되면서 주 표면 영역(281)에 대응하는 영역에 점착-방지 범프를 포함하도록 형성될 수 있다. 이것은 점착-방지 범프를 갖지 않거나 보다 적은 양의 점착-방지 범프를 갖고서 형성되는 전극 구조물(12)의 부분(64)으로 지칭될 수 있다.
주 표면 영역(282)에서, 용량성 측정이 이러한 영역에서의 전극 구조물의 이동과 독립적이거나 적어도 거의 독립적이도록 전극 구조물(12 및 14) 사이에는 중첩이 없다.
도 7은 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스(70)의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. 점착-방지 범프(181 내지 18i, i는 1 초과, 예를 들어 5 이상, 10 이상, 20 이상, 100 이상, 또는 심지어 더 큰 임의의 적합한 수임)가 전극 구조물(12)에 배열된다. 전극 구조물(14)은 MEMS(40)의 전극 구조물(54)에 대해 설명된 바와 같이 구현될 수 있다. MEMS 디바이스(60)와 관련하여 설명된 바와 같이, 전극 구조물(12)의 부분(64')은 분포 밀도(262)로 형성될 수 있다. MEMS 디바이스(60)와 비교할 때, 부분(64')은 전극 구조물(12)의 나머지 부분(66)으로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 예를 들어, 전도성 층(12a)은 부분(64')과 나머지 부분(66) 사이에서 완전히 파괴, 절단, 분할 또는 단절될 수 있다. 부분(64')은 동일하거나 더 낮거나 더 높은 층 두께로 절연 층(12b 및/또는 12c)에 사용된 재료를 사용함으로써 나머지 부분(66)에 기계적으로 고정되거나 연결될 수 있다. 예를 들어, 나머지 부분(66)에 대한 부분(64')의 분할은 US 2015/0289046 또는 US 2013/0221453에 개시된 바와 같이 구현될 수 있다. 나머지 부분(66)은 다른 백플레이트 영역을 형성하는 부분(64')으로부터 전기적으로 절연된 백플레이트 영역을 제공할 수 있다. 부분(64')은 주 표면 영역(282)의 적어도 일부를 형성할 수 있다.
선택적으로, 부분 또는 세그먼트(64')의 전도성 층(12a)은, 각각 양 요소를 동일한 선택적인 전원(68)에 연결함으로써, 전극 구조물(14), 그것의 전도성 층에 전기적으로 연결될 수 있거나, 그와 동일한 전위를 받을 수 있다. 이에 의해, 부분(64')의 층(12a)과 전극 구조물(14) 사이의 용량 효과는 개구(62)를 제공하지 않고서 MEMS 디바이스(60)와 비교할 때 유사한 효과가 얻어질 수 있도록 감소되거나 심지어 제거된다. 나머지 부분(66)의 층(12a)과 전극 구조물(14)의 전도성 층 사이의 커패시턴스(C)는, 예를 들어 판독 회로(72)를 사용하여 평가될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스(80)의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. MEMS 디바이스(70)와 비교할 때, 앵커 구조물(74)은 전극 구조물(12 및 14) 사이에 배열되어, 전극 구조물(12)과 앵커 구조물(74) 사이 및 앵커 구조물(74)과 전극 구조물(14) 사이에 영구적인 고정 또는 기계적 접촉을 제공할 수 있다. 앵커 구조물(14)은 임의의 적합한 재료, 특히 전도성 또는 절연 재료를 가질 수 있다. 절연 재료(561)의 층의 일부로서 앵커 구조물(74)을 구현함으로써 간단한 제조가 얻어질 수 있다. 예를 들어, 앵커 구조물(74)은 증착된 층의 나머지 부분일 수 있다. 앵커 구조물(74)은 기판 구조물(36)에 보다 근접한 전극 구조물(14)의 중심으로부터 전극 구조물(14)의 최대 변위의 영역(761 및 762)을 시프팅시킬 수 있게 한다.
MEMS 디바이스(70)와 관련하여 설명된 바와 같이, 부분(64') 및 전극 구조물(14)은 동일한 전위 또는 전압에 연결될 수 있다. 이것은 정전기적 점착의 위험 없이 점착-방지 범프를 억제할 수 있게 한다. 중심에서의 멤브레인의 고정은 최대 변위가 전극 구조물(14), 예를 들어 멤브레인 구조물의 측면으로 시프팅될 수 있게 한다.
도 9는 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스(90)의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. 점착-방지 범프(181 내지 18i)는 전극 구조물(14)과 대면하도록 전극 구조물(12)에 적어도 부분적으로 배열된다. 전극 구조물(12)은 예를 들어 백플레이트 구조물일 수 있다. 전극 구조물(12)은, 예를 들어 MEMS 디바이스(70)와 관련하여 설명된 바와 같이, 나머지 부분(66)을 포함할 수 있다. MEMS 디바이스(70) 또는 MEMS 디바이스(80)와 비교할 때, 전극 구조물(12)은 예를 들어 절연 재료만을 포함하는 절연 재료 부분(78)을 포함할 수 있다. 즉, 부분(64 또는 64')과 비교할 때, 전도성 층(12a)이 존재하지 않을 수 있다. 나머지 부분(66)은 전기 전도성인 백플레이트 영역을 제공할 수 있다. 절연 부분(78)은 각각 전기 비전도성, 절연성인 백플레이트 영역을 제공할 수 있다. 백플레이트 영역 또는 절연 부분(78)은 주 표면 영역(282)을 적어도 부분적으로 형성할 수 있다. 즉, 나머지 부분(66)의 절연 부분(78)에 인접한 영역은 선택적으로 표면 영역(282)의 일부로서 형성될 수 있다. 절연 재료, 예를 들어 질화물만을 배열하는 것은 점착-방지 범프의 구성체가 생략될 수 있도록 전도성 재료에 의해 야기되는 정전기력을 회피하면서 전극 구조물(12)의 기계적 안정성을 보장할 수 있게 한다.
도 10은 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스(100)의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. MEMS 디바이스(100)는 멤브레인 구조물로서 형성되는 전극 구조물(14)을 개재하는 2개의 백플레이트 구조물(121 및 122)을 포함할 수 있다. 전극 구조물(121 및 122)은 각각 동일하거나 상이한 크기의 개구(34)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 개구(341 및 342)는 주 표면 영역(282)에 대응하는 위치에 배열될 수 있다. 이것은 전극 구조물(121 및 122) 모두에 대한 기계적 상황에 대한 전극 구조물(14)의 높은 강인성을 허용한다.
전극 구조물(121)과 전극 구조물(14) 사이에는, 복수의 점착-방지 범프(181 내지 18i)가 배열될 수 있다. 전극 구조물(14)과 전극 구조물(122) 사이에는, 다른 복수의 점착-방지 범프(18i+1 내지 18j)가 배열될 수 있으며, 복수는 동일한 수 또는 상이한 수일 수 있다. MEMS 디바이스(101 및 102)와 관련하여 설명된 바와 같이, 점착-방지 범프(181 내지 18j) 각각은 각각의 위치에 배열된다. 제 1 복수의 점착-방지 범프(181 내지 18i) 및 제 2 복수의 점착-방지 범프(18i+1 내지 18j) 모두는 주 표면 영역(282)에 각각의 분포 밀도(262 또는 264)를 포함하고, 그 옆에, 예를 들어 주 표면 영역(281)에 분포 밀도(261 및 263)를 각각 포함할 수 있다. 점착-방지 범프의 위치, 그 투영부 각각에 대한 주 표면 영역(282)에서의 제 1 복수의 점착-방지 범프(181 내지 18i)의 분포 밀도(262) 및 주 표면 영역(282)에서의 제 2 복수의 점착-방지 범프(18i+1 내지 18j)의 분포 밀도(264)는 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 분포 밀도(262 및 264)는 ±10%, ±5%, ±2% 이하의 공차 범위 내에서 동일하다. 도 10은 분포 밀도(262 및 264) 모두가 동일한 구성을 도시하고, 특히 분포 밀도(262 및 264)는 표면 법선(24)의 방향을 따르거나 그와 반대인 주 표면 영역(282)의 영역에서 전극 구조물(121 및 122)의 부존재 시에 0일 수 있다.
다시 말해서, MEMS 디바이스(100)는 중앙에 백플레이트를 갖지 않는 이중 백플레이트 구조물을 갖는 버전을 구현한다.
도 11은 중앙에 멤브레인을 갖지 않는 이중 백플레이트를 갖는 버전으로 지칭될 수 있는 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스(110)의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. 예를 들어, 전극 구조물(121 및 122) 각각은 점착-방지 범프(18)를 제외하고는 MEMS 디바이스(60), 대안적으로 MEMS 디바이스(70 또는 90)와 관련하여 설명된 전극 구조물(12)과 유사하게 구현될 수 있다. 예를 들어, 전극 구조물(12)은 MEMS 디바이스(100)의 전극 구조물(122)과 같이 점착-방지 범프 없이 형성될 수 있다. 대안적으로, 복수의 점착-방지 범프(18i+1 내지 18j) 중 하나 이상이 전극 구조물(122)에, 예를 들어 전극 구조물(14)을 향하여 형성될 수 있다.
MEMS 디바이스(100)에 상보적으로, 전극 구조물(14)은 주 표면 영역(282)에 개구를 포함할 수 있다. MEMS 디바이스들(100 및 110)의 개구(341, 342 및 62)가 조합될 수 있지만, 최대한으로 통기 구멍을 갖는 적어도 하나의 전극 구조물(121, 14 또는 122)을 갖는 것이 MEMS 디바이스의 음향 단락 또는 낮은 감도를 방지할 수 있게 한다.
다시 말해서, 도 11은 중앙에 멤브레인을 갖지 않는 이중 백플레이트 구조물을 갖는 버전을 도시하고 있다.
도 12는 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스(120)의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. MEMS 디바이스(100 및 110)와 비교할 때, MEMS 디바이스(120)는 백플레이트 구조물을 제공하는 전극 구조물(12)을 개재하는 가요성 멤브레인 구조물로서 형성된 전극 구조물(141 및 142)을 갖는 소위 이중 멤브레인 구조물로서 형성될 수 있다. 즉, 전극 구조물(12)은 전극 구조물(141 및 142) 사이에 배열된다. 예를 들어, 점착-방지 범프(181 내지 18i 및 18i+1 내지 18j)는 각각 전극 구조물(12, 142)과 각각 대면하는 전극 구조물(141, 12)에 배열된다. 점착-방지 범프(18i+1 내지 18j)의 분포 밀도(265)는 분포 밀도(261)와 상이하거나, 분포 밀도(261)와 적어도 ±10%, ±5% 또는 ±2%의 공차 범위 내에서 동일할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 주 표면 영역(282)에서의 분포 밀도(266)는 분포 밀도(262)와 비교할 때, 상이하거나, 적어도 ±10%, ±5% 또는 ±2%의 공차 범위 내에서 동일할 수 있다.
연결 구조물(82)은 전극 구조물(141 및 142) 사이의 기계적 연결 및 선택적으로 전기적 연결을 제공할 수 있다. 이것은 전극 구조물(141 및 142) 사이에 용적부(84)를 수용할 수 있게 하여, 용적부(84)의 외부 세계와 비교할 때 상이한 압력 또는 환경을 제공할 수 있게 한다. 예를 들어, 용적부(84)에는, 전극 구조물(12)의 양 측면 사이에서 유체를 이송함으로써 기계적 작용을 최소화하기 위해 저압 또는 심지어 진공에 근접한 압력이 존재할 수 있다.
전극 구조물(141 및 142) 중 하나만이 주 표면 영역(282)에 구현되는 것으로 충분할 수 있다. 즉, 선택적으로, 전극 구조물(141 및 142) 중 하나가 주 표면 영역(282)에 존재하지 않을 수 있다. 선택적으로, 하나 이상의 통기 구멍(58)이 주 표면 영역(282)의 나머지 전극 구조물(141 및/또는 142)에 배열될 수 있다. 도 13은 일 실시예에 따른 MEMS 디바이스(130)의 개략적인 측면도를 도시하고 있다. MEMS 디바이스(120)와 비교할 때, 전극 구조물(141)이 주 표면 영역(282)에 존재하며, 전극 구조물(142)은 주 표면 영역(282)의 적어도 70%, 80% 또는 90%로 제거되고, 예를 들어 완전히 제거된다.
다시 말해서, MEMS 디바이스(120 및 130)는 주 표면 영역(282)에서 상부 또는 하부 멤브레인만을 가지면서 이중 멤브레인을 갖는 버전을 제공한다.
본원에 설명된 실시예들은 MEMS 마이크로폰의 기계적 강인성을 증대시킬 수 있게 한다. 특히, 실시예들은 점착-방지 범프로 인해 멤브레인에 발생되는 매우 파괴적인 응력을 유발할 수 있는 전극 구조물들 사이의 접촉을 야기하는 강한 힘을 견딜 수 있게 한다. 이것은 MEMS가 높은 하중, 예를 들어 고압에 직면할 때에 유발된 그러한 힘에 대해 멤브레인이 민감할 수 있으므로 손상을 방지할 수 있다. 그러한 효과는 본원에 설명된 실시예들에 의해 감소되거나 심지어 방지될 수도 있다.
실시예들은 MEMS, 예를 들어 음압(sound pressure) 또는 다른 힘으로 인한 멤브레인의 운동의 용량성 측정을 위한 적어도 하나의 멤브레인 및 적어도 하나의 백플레이트를 갖는 MEMS 마이크로폰을 제공한다. 점착-방지 범프가 전극들 사이에 배열될 수 있다. MEMS는 패키지의 포트 구멍의 위치에 대응할 수 있는 가능한 중앙 영역을 가질 수 있으며, 이러한 영역에서 전극들 사이에는 점착-방지 범프가 존재하지 않거나, 적어도 감소된 수의 점착-방지 범프가 존재한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 각각의 영역, 예를 들어 영역의 중앙에는 백플레이트(들)가 배열되지 않을 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 각각의 영역에는 멤브레인이 배열되지 않을 수 있다. 양 경우 모두에서, 패키지의 배면측 용적부와 외부 압력 사이의 통기를 제어하기 위해, 백플레이트 구조물은 중앙 부분에 낮은 천공 비율을 갖거나 심지어 구멍이 거의 없거나 구멍이 전혀 없을 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 중앙 영역에는 적어도 하나의 백플레이트 구조물이 존재할 수 있지만, 중앙 부분은 멤브레인과 동일한 전위에 연결되어, 범프가 제거될 수 있게 하지만, 백플레이트 구조물 중 하나와 멤브레인의 중앙 부분 사이에는 어떠한 힘도 존재하지 않게 한다. 예를 들어, 백플레이트 구조물의 중앙 부분 및 멤브레인은 5 볼트 이상 20 볼트 이하 범위의 일정한 전압에 연결될 수 있는 한편, 판독은 백플레이트의 주변 부분, 즉 나머지 부분(66)에서 실행된다. 이러한 경우에, 하나의 옵션은 백플레이트에 대한 멤브레인의 중앙 앵커, 예를 들어 앵커 구조물(74)을 가져서 멤브레인의 최대 운동이 중심을 벗어나서 가장자리, 즉 기판 구조물(36)에 보다 근접한 영역에서 발생하게 하는 것이다.
대안적으로 또는 추가적으로, 중앙에는 백플레이트의 절연 재료, 예를 들어 질화물 재료만이 존재하는 한편, 전도성 재료는 누락되어 있다. 이것은 정전기력이 존재하지 않고, 점착의 위험 없이 범프가 억제될 수 있게 한다.
대안적으로 또는 추가적으로, 이중 멤브레인 구조물은 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이 구현될 수 있으며, 이것은 주 표면 영역(282)에 존재하는 하부 멤브레인 또는 상부 멤브레인만을 가질 수 있게 한다. 다른 실시예에 따르면, 양 멤브레인 구조물 모두가 존재하지 않을 수 있다. 그러한 구조와 호환되는 일 실시예에 따르면, 백플레이트는 주 표면 영역에 존재할 수 있다. 이러한 경우에, 패키지의 배면측 용적부의 압력과 외부 압력 사이의 통기를 제어하기 위해, 백플레이트는 중앙 부분에 낮은 천공 비율을 갖거나 심지어 구멍이 거의 없거나 구멍이 전혀 없을 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 방법(1400)의 개략적인 흐름도를 도시하고 있다. 1410에서, 제 1 전극 구조물 및 제 2 전극 구조물을 갖는 용량성 감지 구성체가 형성된다. 1420에서, 복수의 점착-방지 범프가 대응하는 복수의 위치에서 제 1 전극 구조물과 제 2 전극 구조물 사이에 배열되며, 제 2 전극 구조물의 주 표면으로 투영되는 복수의 위치는 주 표면의 제 1 주 표면 영역에 제 1 분포 밀도를 포함하고 주 표면의 제 2 주 표면 영역에 상이한 제 2 분포 밀도를 포함하도록 분포되고, 제 2 주 표면 영역은 제 1 주 표면 영역과 경계지어진다.
제 1 양태에 따르면, MEMS 디바이스가 제공되며, 이 MEMS 디바이스는,
용량성 감지 구성체를 형성하는 제 1 전극 구조물 및 제 2 전극 구조물과,
대응하는 복수의 위치에서 제 1 전극 구조물과 제 2 전극 구조물 사이에 배열된 복수의 점착-방지 범프를 포함하며,
제 2 전극 구조물의 주 표면으로 투영되는 복수의 위치는 주 표면의 제 1 주 표면 영역에 제 1 분포 밀도를 포함하고 주 표면의 제 2 주 표면 영역에 상이한 제 2 분포 밀도를 포함하도록 분포되고, 제 2 주 표면 영역은 제 1 주 표면 영역과 경계지어진다.
제 1 양태에 따른 제 2 양태에 따르면, 제 2 분포 밀도는 제 1 분포 밀도보다 작고, 특히 0인, MEMS 디바이스가 제공된다.
제 1 및/또는 제 2 양태에 따른 제 3 양태에 따르면, 점착-방지 범프는 제 1 전극 구조물에 배열되고, 제 1 전극 구조물은 제 2 주 표면 영역의 적어도 일부를 형성하는 개구를 포함하는, MEMS 디바이스가 제공된다.
제 1 내지 제 3 양태 중 어느 하나에 따른 제 4 양태에 따르면, 제 1 전극 구조물은 백플레이트 구조물이고, 복수의 점착-방지 범프의 적어도 일부는 백플레이트 구조물에 배열되며, 그리고
백플레이트 구조물은 제 1 백플레이트 영역과, 제 1 백플레이트 영역으로부터 전기적으로 절연되는 제 2 백플레이트 영역을 포함하고, 제 2 백플레이트 영역은 제 2 주 표면 영역을 적어도 부분적으로 형성하거나, 또는
백플레이트 구조물은 전기 전도성인 제 1 백플레이트 영역과, 전기 비전도성인 제 2 백플레이트 영역을 포함하고, 제 2 백플레이트 영역은 제 2 주 표면 영역을 적어도 부분적으로 형성하는, MEMS 디바이스가 제공된다.
제 1 내지 제 4 양태 중 어느 하나에 따른 제 5 양태에 따르면, 제 2 전극 구조물은 제 2 주 표면 영역의 적어도 일부를 형성하고 100 ㎛ 이상의 직경을 갖는 개구를 포함하는, MEMS 디바이스가 제공된다.
제 1 내지 제 5 양태 중 어느 하나에 따른 제 6 양태에 따르면, 제 1 전극 구조물은 제 1 백플레이트 구조물이며, MEMS 디바이스는 제 2 백플레이트 구조물을 더 포함하며, 제 2 백플레이트 구조물은 멤브레인 구조물인 제 2 전극 구조물이 제 1 백플레이트 구조물과 제 2 백플레이트 구조물 사이에 배열되고, 복수의 점착-방지 범프는 제 1 복수의 점착-방지 범프이고, 제 2 복수의 점착-방지 범프는 대응하는 제 2 복수의 위치에서 멤브레인 구조물과 제 2 백플레이트 구조물 사이에 배열되며,
멤브레인 구조물의 주 표면으로 투영되는 제 2 복수의 위치는 주 표면의 제 1 주 표면 영역에 제 3 분포 밀도를 포함하고 주 표면의 제 2 주 표면 영역에 상이한 제 4 분포 밀도를 포함하도록 분포되는, MEMS 디바이스가 제공된다.
제 6 양태에 따른 제 7 양태에 따르면, 제 2 및 제 4 분포 밀도는 ±10%의 공차 범위 내에서 동일한, MEMS 디바이스가 제공된다.
제 6 또는 제 7 양태에 따른 제 8 양태에 따르면, 제 1 백플레이트 구조물 및 제 2 백플레이트 구조물은 제 2 주 표면 영역에 대응하는 위치에 각각의 개구를 포함하는, MEMS 디바이스가 제공된다.
제 1 내지 제 5 양태 중 어느 하나에 따른 제 9 양태에 따르면, 제 2 전극 구조물은 제 1 멤브레인 구조물이고, MEMS 디바이스는 제 2 멤브레인 구조물을 더 포함하며, 제 2 멤브레인 구조물은 백플레이트 구조물인 제 1 전극 구조물이 제 1 멤브레인 구조물과 제 2 멤브레인 구조물 사이에 배열되고, 복수의 점착-방지 범프는 제 1 복수의 점착-방지 범프이고, 제 2 복수의 점착-방지 범프는 대응하는 제 2 복수의 위치에서 백플레이트 구조물과 제 2 멤브레인 구조물 사이에 배열되고,
제 1 멤브레인 구조물의 주 표면으로 투영되는 제 2 복수의 위치는 주 표면의 제 1 주 표면 영역에 제 5 분포 밀도를 포함하고 주 표면의 제 2 주 표면 영역에 상이한 제 6 분포 밀도를 포함하도록 분포되는, MEMS 디바이스가 제공된다.
제 9 양태에 따른 제 10 양태에 따르면, 제 2 및 제 6 분포 밀도는 ±10%의 공차 범위 내에서 동일한, MEMS 디바이스가 제공된다.
제 1 내지 제 10 양태 중 어느 하나에 따른 제 11 양태에 따르면, 주 표면의 제 2 주 표면 영역은 제 2 전극 구조물의 중앙 영역에 위치되는, MEMS 디바이스가 제공된다.
제 1 내지 제 11 양태 중 어느 하나에 따른 제 12 양태에 따르면, 하우징을 더 포함하는 MEMS 디바이스가 제공되며, 하우징은 MEMS 디바이스의 내부 용적부와 MEMS 디바이스의 하우징 외부 사이에 개구를 포함하고, 개구는, 한편으로는 주 표면으로 투영되는 하우징의 개구의 위치와 다른 한편으로 제 2 주 표면 영역이 적어도 부분적으로 중첩되도록 배열된다.
제 12 양태에 따른 제 13 양태에 따르면, 제 2 주 표면 영역의 위치와 하우징의 개구의 위치는 ±20%의 공차 범위 내에서 서로 대응하고, 그리고/또는 제 2 주 표면 영역의 크기와 하우징의 개구의 크기는 ±20%의 공차 범위 내에서 서로 대응하는, MEMS 디바이스가 제공된다.
제 12 또는 제 13 양태에 따른 제 14 양태에 따르면, 주 표면으로 투영되는 MEMS 디바이스의 하우징의 개구의 위치는 제 2 주 표면 영역의 일부를 형성하거나 제 2 주 표면 영역을 형성하는, MEMS 디바이스가 제공된다.
제 1 내지 제 14 양태 중 어느 하나에 따른 제 15 양태에 따르면, MEMS 디바이스는 MEMS 마이크로폰인, MEMS 디바이스가 제공된다.
제 16 양태에 따르면, MEMS 디바이스를 제조하기 위한 방법이 제공되며, 상기 방법은,
제 1 전극 구조물 및 제 2 전극 구조물을 갖는 용량성 감지 구성체를 형성하는 것과,
대응하는 복수의 위치에서 제 1 전극 구조물과 제 2 전극 구조물 사이에 복수의 점착-방지 범프를 배열하는 것을 포함하며,
제 2 전극 구조물의 주 표면으로 투영되는 복수의 위치는 주 표면의 제 1 주 표면 영역에 제 1 분포 밀도를 포함하고 주 표면의 제 2 주 표면 영역에 상이한 제 2 분포 밀도를 포함하도록 분포되고, 제 2 주 표면 영역은 제 1 주 표면 영역과 경계지어진다.
일부 양태가 장치의 맥락에서 설명되었지만, 이들 양태는 또한 대응하는 방법의 설명을 나타내는 것이 명백하며, 여기서 블록 또는 디바이스는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 대응한다. 유사하게, 방법 단계의 맥락에서 설명된 양태는 또한 대응하는 장치의 대응하는 블록 또는 물품 또는 특징의 설명을 나타낸다.
전술한 실시예들은 본 발명의 원리를 설명하기 위한 예시적인 것일 뿐이다. 본원에 설명된 배열 및 세부사항의 변형 및 변경은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본원의 실시예의 개시 및 설명에 의해 제시된 특정 세부사항에 의해서가 아니라, 하기의 특허 청구범위의 범위에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.

Claims (16)

  1. MEMS 디바이스에 있어서,
    용량성 감지 구성체(16)를 형성하는 제 1 전극 구조물(12) 및 제 2 전극 구조물(14)과,
    대응하는 복수의 위치(22)에서 상기 제 1 전극 구조물(12)과 상기 제 2 전극 구조물(14) 사이에 배열된 복수의 점착-방지 범프(18)를 포함하며,
    상기 제 2 전극 구조물(14)의 주 표면(14A)으로 투영되는 복수의 위치(22)는 상기 주 표면(14A)의 제 1 주 표면 영역(281)에 제 1 분포 밀도(261)를 포함하고 상기 주 표면(14A)의 제 2 주 표면 영역(282)에 상이한 제 2 분포 밀도(262)를 포함하도록 분포되고, 상기 제 2 주 표면 영역(282)은 상기 제 1 주 표면 영역(281)과 경계지어지는
    MEMS 디바이스.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 분포 밀도(262)는 상기 제 1 분포 밀도(261)보다 작고, 특히 0인
    MEMS 디바이스.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 점착-방지 범프(18)는 상기 제 1 전극 구조물(12)에 배열되고, 상기 제 1 전극 구조물(12)은 상기 제 2 주 표면 영역의 적어도 일부를 형성하는 개구(34)를 포함하는
    MEMS 디바이스.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 구조물(12)은 백플레이트 구조물이고, 상기 복수의 점착-방지 범프(18)의 적어도 일부는 상기 백플레이트 구조물에 배열되며, 그리고
    상기 백플레이트 구조물은 제 1 백플레이트 영역(66)과, 상기 제 1 백플레이트 영역(66)으로부터 전기적으로 절연되는 제 2 백플레이트 영역(64)을 포함하고, 상기 제 2 백플레이트 영역(64)은 상기 제 2 주 표면 영역(282)을 적어도 부분적으로 형성하거나, 또는
    상기 백플레이트 구조물은 전기 전도성인 제 1 백플레이트 영역(66)과, 전기 비전도성인 제 2 백플레이트 영역(78)을 포함하고, 상기 제 2 백플레이트 영역(78)은 상기 제 2 주 표면 영역(282)을 적어도 부분적으로 형성하는
    MEMS 디바이스.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 전극 구조물(14)은 상기 제 2 주 표면 영역(282)의 적어도 일부를 형성하고 100 ㎛ 이상의 직경을 갖는 개구(62)를 포함하는
    MEMS 디바이스.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 전극 구조물은 제 1 백플레이트 구조물(121)이며, 상기 MEMS 디바이스는 제 2 백플레이트 구조물(122)을 더 포함하며, 상기 제 2 백플레이트 구조물(122)은 멤브레인 구조물인 상기 제 2 전극 구조물(14)이 상기 제 1 백플레이트 구조물(121)과 상기 제 2 백플레이트 구조물(122) 사이에 배열되고, 상기 복수의 점착-방지 범프는 제 1 복수의 점착-방지 범프(181 내지 18i)이고, 제 2 복수의 점착-방지 범프(18i+1 내지 18j)는 대응하는 제 2 복수의 위치에서 상기 멤브레인 구조물(14)과 상기 제 2 백플레이트 구조물(122) 사이에 배열되며,
    상기 멤브레인 구조물의 주 표면(14A)으로 투영되는 제 2 복수의 위치는 상기 주 표면(14A)의 제 1 주 표면 영역(281)에 제 3 분포 밀도(263)를 포함하고 상기 주 표면(14A)의 제 2 주 표면 영역(282)에 상이한 제 4 분포 밀도(264)를 포함하도록 분포되는
    MEMS 디바이스.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 4 분포 밀도는 ±10%의 공차 범위 내에서 동일한
    MEMS 디바이스.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 백플레이트 구조물(121) 및 상기 제 2 백플레이트 구조물(122)은 상기 제 2 주 표면 영역(282)에 대응하는 위치에 각각의 개구(341, 342)를 포함하는
    MEMS 디바이스.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 전극 구조물(14)은 제 1 멤브레인 구조물(141)이고, 상기 MEMS 디바이스는 제 2 멤브레인 구조물(142)을 더 포함하며, 상기 제 2 멤브레인 구조물(142)은 백플레이트 구조물인 제 1 전극 구조물(12)이 상기 제 1 멤브레인 구조물(141)과 상기 제 2 멤브레인 구조물(142) 사이에 배열되고, 상기 복수의 점착-방지 범프(18)는 제 1 복수의 점착-방지 범프(181 내지 18i)이고, 제 2 복수의 점착-방지 범프(18i+1 내지 18j)는 대응하는 제 2 복수의 위치에서 상기 백플레이트 구조물(12)과 상기 제 2 멤브레인 구조물(142) 사이에 배열되고,
    상기 제 1 멤브레인 구조물(141)의 주 표면(14A)으로 투영되는 제 2 복수의 위치는 상기 주 표면의 제 1 주 표면 영역(281)에 제 5 분포 밀도(265)를 포함하고 상기 주 표면(14A)의 제 2 주 표면 영역(282)에 상이한 제 6 분포 밀도(266)를 포함하도록 분포되는
    MEMS 디바이스.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 및 제 6 분포 밀도는 ±10%의 공차 범위 내에서 동일한
    MEMS 디바이스.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주 표면(14A)의 제 2 주 표면 영역(282)은 상기 제 2 전극 구조물(14)의 중앙 영역에 위치되는
    MEMS 디바이스.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하우징을 더 포함하며, 상기 하우징은 상기 MEMS 디바이스의 내부 용적부와 상기 MEMS 디바이스의 하우징 외부 사이에 개구(26)를 포함하고, 상기 개구(46)는, 한편으로는 주 표면(14A)으로 투영되는 상기 하우징의 개구(46)의 위치와 다른 한편으로 상기 제 2 주 표면 영역(282)이 적어도 부분적으로 중첩되도록 배열되는
    MEMS 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 주 표면 영역(282)의 위치와 상기 하우징의 개구(46)의 위치는 ±20%의 공차 범위 내에서 서로 대응하고, 그리고/또는 상기 제 2 주 표면 영역(282)의 크기와 상기 하우징의 개구(46)의 크기는 ±20%의 공차 범위 내에서 서로 대응하는
    MEMS 디바이스.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 주 표면(14A)으로 투영되는 상기 MEMS 디바이스의 하우징의 개구(46)의 위치는 상기 제 2 주 표면 영역(282)의 일부를 형성하거나 상기 제 2 주 표면 영역(282)을 형성하는
    MEMS 디바이스.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 MEMS 디바이스는 MEMS 마이크로폰인
    MEMS 디바이스.
  16. MEMS 디바이스를 제조하기 위한 방법(1400)에 있어서,
    제 1 전극 구조물 및 제 2 전극 구조물을 갖는 용량성 감지 구성체를 형성하는 것(1410)과,
    대응하는 복수의 위치에서 상기 제 1 전극 구조물과 상기 제 2 전극 구조물 사이에 복수의 점착-방지 범프를 배열하는 것(1420)을 포함하며,
    상기 제 2 전극 구조물의 주 표면으로 투영되는 복수의 위치는 상기 주 표면의 제 1 주 표면 영역에 제 1 분포 밀도를 포함하고 상기 주 표면의 제 2 주 표면 영역에 상이한 제 2 분포 밀도를 포함하도록 분포되고, 상기 제 2 주 표면 영역은 상기 제 1 주 표면 영역과 경계지어지는
    MEMS 디바이스 제조 방법.
KR1020200031161A 2019-03-15 2020-03-13 Mems 디바이스 및 그 제조 방법 KR20200110627A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19163178.7 2019-03-15
EP19163178.7A EP3708532A1 (en) 2019-03-15 2019-03-15 Mems device and method for producing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200110627A true KR20200110627A (ko) 2020-09-24

Family

ID=65861224

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200031161A KR20200110627A (ko) 2019-03-15 2020-03-13 Mems 디바이스 및 그 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11180361B2 (ko)
EP (1) EP3708532A1 (ko)
KR (1) KR20200110627A (ko)
CN (1) CN111698624B (ko)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200118545A (ko) * 2019-04-08 2020-10-16 주식회사 디비하이텍 멤스 마이크로폰 및 이의 제조 방법
US20210331914A1 (en) * 2020-04-24 2021-10-28 Tdk Electronics Ag Microelectromechanical microphone having a robust backplate
US11463817B2 (en) * 2020-04-27 2022-10-04 Knowles Electronics, Llc Capacitive microphone with shaped electrode
CN115885522A (zh) * 2020-05-05 2023-03-31 Tdk电子股份有限公司 具有隔膜沟槽加强件的微机电麦克风和制造方法
CN113709641A (zh) * 2021-08-27 2021-11-26 歌尔微电子股份有限公司 一种麦克风
WO2024112406A1 (en) * 2022-11-23 2024-05-30 Invensense, Inc. Electrodes for microelectromechanical system microphones

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4154379B2 (ja) * 2004-09-13 2008-09-24 キヤノン株式会社 基板間の電極間接合方法及び構造体
GB0605576D0 (en) * 2006-03-20 2006-04-26 Oligon Ltd MEMS device
JP5029147B2 (ja) * 2007-06-04 2012-09-19 オムロン株式会社 音響センサ
WO2011033728A1 (ja) 2009-09-17 2011-03-24 パナソニック株式会社 Ｍｅｍｓスイッチおよびそれを用いた通信装置
JP2012080165A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Yamaha Corp コンデンサマイクロホンアレイチップ
US9586811B2 (en) * 2011-06-10 2017-03-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor devices with moving members and methods for making the same
US8723277B2 (en) 2012-02-29 2014-05-13 Infineon Technologies Ag Tunable MEMS device and method of making a tunable MEMS device
US9481569B2 (en) * 2013-05-02 2016-11-01 Robert Bosch Gmbh Monolithic CMOS-MEMS microphones and method of manufacturing
US9628886B2 (en) 2013-08-26 2017-04-18 Infineon Technologies Ag MEMS device
US20150060955A1 (en) * 2013-09-03 2015-03-05 Windtop Technology Corp. Integrated mems microphone with mechanical electrical isolation
JP6311375B2 (ja) * 2014-03-14 2018-04-18 オムロン株式会社 静電容量型トランスデューサ
KR102322257B1 (ko) * 2017-05-11 2021-11-04 현대자동차 주식회사 마이크로폰 및 그 제조 방법
DE102017209495B9 (de) * 2017-06-06 2022-11-10 Infineon Technologies Ag MEMS-Schallwandler, MEMS-Mikrofon und Verfahren zum Bereitstellen eines MEMS-Schallwandlers
DE102017212613B9 (de) * 2017-07-21 2020-04-30 Infineon Technologies Ag MEMS-Bauelement und Herstellungsverfahren für ein MEMS-Bauelement
DE102017215381B4 (de) * 2017-09-01 2022-10-20 Infineon Technologies Ag Doppelmembran-MEMS-Bauelement und Herstellungsverfahren für ein Doppelmembran-MEMS-Bauelement

Also Published As

Publication number Publication date
US11180361B2 (en) 2021-11-23
US20200290864A1 (en) 2020-09-17
CN111698624A (zh) 2020-09-22
CN111698624B (zh) 2024-06-14
EP3708532A1 (en) 2020-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20200110627A (ko) Mems 디바이스 및 그 제조 방법
KR101873679B1 (ko) Mems 디바이스 및 mems 진공 마이크로폰
KR102579503B1 (ko) Mems 구성 요소 및 mems 구성 요소의 제조 방법
KR101578542B1 (ko) 마이크로폰 제조 방법
KR100899482B1 (ko) 실리콘 마이크 및 그의 제조 방법
KR101469348B1 (ko) 조정 가능 mems 디바이스 및 조정 가능 mems 디바이스의 제조 방법
JP6252767B2 (ja) 静電容量型トランスデューサ
CN109511067B (zh) 电容式麦克风
US10544038B2 (en) MEMS microphone and method of manufacturing the same
US20170234744A1 (en) Mems force sensor and force sensing apparatus
KR20150024283A (ko) Mems 디바이스
CN108569673B (zh) Mems声换能器和提供mems声换能器的方法
JP4335545B2 (ja) 圧力と加速度との双方を検出するセンサおよびその製造方法
US20220070590A1 (en) Piezoresistive microphone with arc-shaped springs
KR102091854B1 (ko) 콘덴서 마이크로폰 및 그 제조방법
KR102035242B1 (ko) 음향전달장치 및 그 제조방법
JP6372545B2 (ja) 振動式トランスデューサ
CN107121223B (zh) 微机电力量传感器以及力量感测装置
WO2023037699A1 (ja) 圧力センサ
US11169035B2 (en) Pressure sensor
WO2022196131A1 (ja) 圧力センサ装置
KR102350898B1 (ko) 멤스 전극 형성 방법
JP2012220376A (ja) 加速度センサ
CN110015633B (en) Microelectromechanical systems
EP3705861B1 (en) Sensor with a membrane electrode, a counterelectrode, and at least one spring