반도체 마이크로폰 칩 document_id A220623019127

본 발명은 마이크로폰 칩 기술 분야에 속하며, 특히 일종의 잔여 응력을 감소시키는 진동막을 구비한 콘덴서 마이크로폰 칩에 관한 것이다. 1983년 로이어(Royer)는 실리콘 웨이퍼에 최초의 마이크로폰을 제작함으로써 각계의 주목을 끌었고, 각종 마이크로폰이 계속해서 실리콘 웨이퍼 위에 개발되었다. 그 중 가장 주요하고도 가장 인기가 있는 하나는 콘덴서 실리콘 마이크로폰이다. 콘덴서 실리콘 마이크로폰은 부피가 작고, 민감도가 높으며, 주파수 응답 특성이 우수하고 잡음 신호가 낮은 특징을 지니고 있을 뿐만 아니라, 더욱 중요한 점은 작업 온도 범위가 매우 넓어 SMT 등 자동화 생산라인의 작업과 열악한 작업 환경에 적응 가능하다는 것으로서, 현재 어떠한 마이크로폰도 이를 대체할 수 없으며, 이는 마이크로폰에 더욱 광범위한 응용 공간을 개척해놓았다. 콘덴서 마이크로폰 칩은 실리콘웨이퍼에 마이크로 기계가공기술을 이용하여 제작한 일종의 음향 센서로서, 그 기능 구조는 진동막과 백 일렉트릿으로 구성되는 콘덴서이다. 진동막의 잔여 응력은 마이크로폰 칩의 민감도에 직접적으로 영향을 미치며, 잔여 응력이 클수록 민감도는 낮아지므로, 낮은 잔여 응력을 지니는 진동막은 마이크로폰 제품을 제작하는데 있어서 대단히 중요하다. 낮은 응력의 진동막에 대한 연구는 이미 매우 많으며, 효과 면에서 볼 때, 자유진동막 구조를 채택하면 진동막의 잔여 응력을 완전히 제거할 수 있으나, 이와 동시에 공정의 난이도 문제를 고려해야만 한다. 공정의 난이도와 진동막 민감도의 개선 효과 두 가지 방면을 저울질해볼 때, 낮은 응력의 박막을 기판의 국부와 연결시키는 방식을 채택하는 것이 괜찮은 방법이다. 미국 특허 5,452,268과 5,146,435, 중국 공개 특허 200410100283.3 및 문헌(The 11th International Conference on Solid-State Sensors and Actuators, Munich Germany, June, 10-14, 2001)에서는 모두 상이한 형상의 빔 구조를 이용하여 진동막의 잔여 응력을 방출하는 방법으로 진동막의 기계 민감도를 향상시킬 수 있음을 설명하고 있는데, 빔 가운데가 모두 직각 구조를 이루고 있어, 잔여 응력이 빔 부분을 통하여 방출기는 하나, 빔의 직각구조 부위의 응력이 집중되어 끊어지거나 왜곡 변형되는 현상이 발생하기 쉽다.