KR101417018B1 - Microphone and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로폰 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 제 1과 2 음향 감지부가 형성되어 있는 제 1 기판과; 상기 제 1과 2 음향 감지부 각각으로 음향이 입력되는 제 1과 2 포트가 형성되어 있으며, 상기 제 1 기판에 접착되어 있는 제 2 기판으로 구성된다.The present invention relates to a microphone and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a microphone and a method of manufacturing the same, which includes a first substrate on which first and second acoustic sensors are formed; And first and second ports through which sound is input to the first and second acoustic sensors, respectively, and a second substrate bonded to the first substrate.
따라서, 본 발명은 단일 기판에 음향 감지부들을 일체로 형성하여, 각 소자간의 균일도(Uniformity) 및 특성 균일도가 우수하여, 각 소자간의 성능 편차가 매우 작아지는 장점이 있다.Therefore, the present invention is advantageous in that the acoustic sensing parts are integrally formed on a single substrate, and the uniformity and characteristic uniformity between the devices are excellent, and the performance deviation between the devices is greatly reduced.
또한, 본 발명은 소자 제조뿐만 아니라 패키징 공정까지 웨이퍼 상태에서 일괄적으로 처리하는 웨이퍼 레벨 패키징(Wafer Level Packaging)에 의해 마이크로폰 소자를 제조함으로써, 생산비용을 절감할 수 있고, 생산 기간을 단축할 수 있으며, 수율을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention can reduce the production cost and shorten the production period by manufacturing the microphone device by wafer level packaging (wafer level packaging) which collectively processes not only the device manufacturing but also the packaging process in the wafer state There is an advantage that the yield can be improved.
마이크로폰, 포트, 기판, 접착, 웨이퍼, 음향감지 Microphone, port, substrate, adhesive, wafer, acoustic detection
Description
본 발명은 특성을 균일하게 할 수 있는 마이크로폰 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microphone capable of making characteristics uniform and a method of manufacturing the same.
일반적으로, 마이크로폰(Microphone)은 음파 또는 초음파의 진동을 감지하여 그에 따른 전기신호로 변환하여 출력하는 센서(Sensor)의 일종이다. Generally, a microphone is a type of sensor that detects vibration of a sound wave or an ultrasonic wave, converts the sound into an electric signal corresponding to the vibration, and outputs the electric signal.
마이크로폰은 음향 입력장치로 사용되어 녹음기, 전화기, 확성기, 보청기 등에 이용된다.The microphone is used as a sound input device, and is used for a sound recorder, a telephone, a loudspeaker, a hearing aid, and the like.
보통의 무지향성 마이크로폰(Omni-directional microphone)은 모든 방향으로의 감도가 같아 잡음에 대해 취약한 특성을 보이기 때문에 특정 방향으로만 감도가 높은 지향성 마이크로폰(Directional microphone)이 개발되었다. Since an ordinary omni-directional microphone has the same sensitivity in all directions, it is weak against noise, so a directional microphone with high sensitivity only in certain directions has been developed.
지향성 마이크로폰의 감도가 높은 방향이 음원(Sound source)을 향하도록 위치시키면, 주변 잡음에 비해 감지를 원하는 음향의 신호가 크게 되어 신호 대 잡음 비(SNR:Signal to noise ratio)를 향상시킬 수 있다.When the direction of the directional microphone is positioned so as to face the sound source, the signal of the sound to be sensed is larger than that of the surrounding noise, so that the signal to noise ratio (SNR) can be improved.
도 1은 종래 지향성 마이크로폰의 개략적인 구성을 도시한 단면도로서, 음향 신호가 입력되는 한 쌍의 포트들(11,12)과; 상기 한 쌍의 포트들(11,12)에 입력된 음향 신호에 의해 진동하는 진동판(13)과; 상기 음향 신호의 진행 시간을 지연시키는 저항(14)으로 구성된다.1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional directional microphone, which includes a pair of
이렇게 구성된 종래 지향성 마이크로폰은 전면 포트(11)로부터 음향 신호가 입력되었을 때와 후면 포트(12)로부터 음향 신호가 입력되었을 때, 상기 진동판(13)은 반대 방향으로 움직이도록 구성되어 있다.The conventional directional microphone thus constructed is structured such that when the acoustic signal is inputted from the
그러므로, 이러한 종래 지향성 마이크로폰은 후면 방향에 있는 음원으로부터 나온 음향신호가 후면 포트(12)에 먼저 입력되고 전면 포트(11)로 입력되는데, 상기 진동판(13)은 후면 포트(12)와 전면 포트(11)로부터 입력된 음압의 차이만큼 진동하게 된다.The
이때, 상기 저항(14)에 의한 음향신호의 시간 지연을 후면 포트(12)에서 전면 포트(11)의 거리를 진행하는 시간만큼 되도록 제작하면, 상기 후면 포트(12)로부터 입력된 음향 신호와 상기 전면 포트(11)를 통해 입력된 음향 신호가 서로 상쇄되면서 상기 진동판(13)은 진동하지 않는다.If the time delay of the acoustic signal by the
이와 같은 방식의 종래의 지향성 마이크로폰은 원리와 구조가 간단하지만, 실제 제작시 균일성이 저하되며, 전면 포트(11)와 후면 포트(12) 사이의 거리와 저항(14)을 매우 정밀하게 조절하기 어렵고, 음향 신호의 주파수 성분에 따른 저항의 지연 특성이 달라 주파수에 따른 지향성 특성이 상이하며, 무지향성 마이크로폰과 달리 진동판의 댐핑(Damping)이 작아서 음향신호 외에 기타 진동에 의해서도 민감하다.Although the conventional directional microphone of this type is simple in principle and structure, the uniformity in actual production is lowered, and the distance between the
본 발명은 특성을 균일하게 할 수 없는 문제점을 해결하는 것이다.The present invention solves the problem that the characteristics can not be made uniform.
본 발명의 바람직한 제 1 양태(樣態)는, According to a first aspect of the present invention,
제 1과 2 음향 감지부가 형성되어 있는 제 1 기판과;A first substrate on which first and second acoustic sensing portions are formed;
상기 제 1과 2 음향 감지부 각각으로 음향이 입력되는 제 1과 2 포트가 형성되어 있으며, 상기 제 1 기판에 접착되어 있는 제 2 기판으로 구성된 마이크로폰이 제공된다.A first and a second port through which sound is input to the first and second acoustic sensing units, respectively, and a second substrate bonded to the first substrate.
본 발명의 바람직한 제 2 양태(樣態)는, According to a second preferred aspect of the present invention,
제 1 기판에 제 1과 2 음향 감지부를 형성하는 단계와;Forming first and second acoustical sensing portions on a first substrate;
상기 제 1과 2 음향 감지부 각각으로 음향이 입력되는 제 1과 2 포트를 제 2 기판 상부에 형성하는 단계와;Forming first and second ports through which sound is input to each of the first and second acoustical sensing units on the second substrate;
상기 제 1과 2 포트에서 상기 제 1과 2 음향 감지부 각각으로 음향이 입력될 수 있도록 제 1과 2 기판을 정렬하여, 상기 제 1 기판 상부에 상기 제 2 기판을 접착하는 단계로 구성된 마이크로폰의 제조 방법이 제공된다.Aligning the first and second substrates so that sound can be input to the first and second ports from the first and second ports, respectively, and bonding the second substrate to the first substrate; A manufacturing method is provided.
본 발명의 바람직한 제 3 양태(樣態)는,According to a third aspect of the present invention,
반도체 웨이퍼에 제 1과 2 음향 감지부로 이루어진 음향셀을 복수개 형성하는 단계와;A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a plurality of acoustic cells each composed of a first and a second acoustic sensor on a semiconductor wafer;
상기 제 1과 2 음향 감지부 각각에 대응되어 음향이 입력되는 제 1과 2 포트로 이루어진 음향 입력셀을 패키징 웨이퍼에 복수개 형성하는 단계와;Forming a plurality of acoustic input cells on the packaging wafer, the acoustic input cells each having a first port and a second port, the first and second acoustic sensors corresponding to the first and second acoustic sensors, respectively;
상기 복수개 음향셀의 제 1과 2 음향 감지부 각각에 음향 입력셀의 제 1과 2 포트를 대응시켜, 상기 반도체 웨이퍼 상부에 상기 패키징 웨이퍼를 접합하는 단계와;Connecting the first and second ports of the acoustic input cells to the first and second acoustic sensing units of the plurality of acoustic cells to bond the packaging wafers to the top of the semiconductor wafers;
상기 하나의 음향셀 상부에 본딩된 하나의 음향 입력셀로 이루어진 단일 마이크로폰들로 분리하는 단계로 구성된 마이크로폰의 제조 방법이 제공된다.And dividing the microphone into single microphones constituted by one acoustic input cell bonded on the one acoustic cell.
본 발명은 단일 기판에 음향 감지부들을 일체로 형성하여, 각 소자간의 균일도(Uniformity) 및 특성 균일도가 우수하여, 각 소자간의 성능 편차가 매우 작아지는 효과가 있다.The present invention has the effect of forming the acoustic sensing parts integrally on a single substrate, and having excellent uniformity and characteristic uniformity among the respective devices, thereby significantly reducing the performance deviation between the devices.
또한, 본 발명은 소자 제조뿐만 아니라 패키징 공정까지 웨이퍼 상태에서 일괄적으로 처리하는 웨이퍼 레벨 패키징(Wafer Level Packaging)에 의해 마이크로폰 소자를 제조함으로써, 생산비용을 절감할 수 있고, 생산 기간을 단축할 수 있으며, 수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can reduce the production cost and shorten the production period by manufacturing the microphone device by wafer level packaging (wafer level packaging) which collectively processes not only the device manufacturing but also the packaging process in the wafer state And the yield can be improved.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2a와 2b는 본 발명에 따른 마이크로폰을 설명하기 위한 개념적인 단면도로서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 제 1 기판(100)에 제 1과 2 음향 감지부(110,120)가 형성되어 있다.2A and 2B are conceptual cross-sectional views illustrating a microphone according to the present invention. As shown in FIG. 2A, first and second
그리고, 상기 제 1 기판(100)에 제 2 기판(200)이 접착되며, 상기 제 2 기판(200)에는 상기 제 1과 2 음향 감지부(110,120) 각각으로 음향이 입력되는 제 1과 2 포트(210,220)가 형성되어 있다.The
여기서, 상기 제 1과 2 음향 감지부(110,120)는 정전용량, 압전(Piezoelectric), 압저항(Piezoresistive), 일렉트렛(Electret)과 마그네틱(Magnetic) 중 하나로 음향을 감지하는 음향 감지부인 것이 바람직하다.The first and second
그리고, 상기 제 1과 2 음향 감지부(110,120)는 상기 제 1 기판(100)에서 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems) 공정으로 제작되는 것이 바람직하다.The first and second
이렇게, 하나의 기판에 음향 감지부들을 일체로 형성하게 되면, 각 소자간의 균일도(Uniformity) 및 특성 균일도가 우수하여, 각 소자간의 성능 편차가 매우 작아지는 장점이 있다.Thus, when the acoustic sensing parts are integrally formed on one substrate, the uniformity and characteristic uniformity between the devices are excellent, and the performance deviation between the devices is greatly reduced.
특히, 지향성 마이크로폰을 구성하기 위해서는 각 마이크로폰 소자간의 성능 편차가 작을수록 유리하기 때문에, 본 발명에 따른 마이크로폰의 구조는 우수한 성능의 지향성 마이크로폰을 용이하게 제작할 수 있는 장점이 있다.Particularly, in order to construct a directional microphone, it is advantageous that the performance deviation between the respective microphone elements is small. Therefore, the structure of the microphone according to the present invention has an advantage that a directional microphone with excellent performance can be easily manufactured.
도 3a와 3b는 본 발명에 따른 마이크로폰을 설명하기 위한 개념적인 사시도로서, 도 3a와 같이, 제 1과 2 음향 감지부(110,120)가 형성된 제 1 기판(100) 및 상기 제 1과 2 음향 감지부(110,120) 각각에 대응되어 음향이 입력되는 제 1과 2 포트(210,220)가 형성되어 있는 제 2 기판(200)을 준비한다.3A and 3B are conceptual perspective views illustrating a microphone according to the present invention. As shown in FIG. 3A, a
이때, 상기 제 1 기판(100)은 실리콘 기판으로 형성하는 것이 바람직하다.At this time, the
그리고, 상기 제 2 기판(200)은 상기 제 1 기판(100)과 접합이 용이한 유리 기판, 실리콘 기판과 소성 세라믹 기판 중 하나인 것이 바람직하다.The
또한, 상기 제 2 기판(200)의 제 1과 2 포트(210,220)는 사진 묘화 공정(Photolithograpy), 건식 식각과 습식 식각 등의 마이크로머시닝(Micromachinig) 공정을 이용하여 제작한다.The first and
그러므로, 종래의 기계적인 가공 및 조립 등의 기술로 형성되는 마이크로폰에 비해 음향 입력 포트간의 거리를 정밀하게 제작할 수 있음, 공정간의 편차 및 개별 소자간의 성능 편차를 줄일 수 있게 된다.Therefore, it is possible to precisely manufacture the distance between the sound input ports, the deviation between the processes, and the deviation in performance between the individual devices, compared to a microphone formed by a conventional technique such as machining and assembly.
그 후, 상기 제 1과 2 포트(210,220)에서 상기 제 1과 2 음향 감지부(110,120) 각각으로 음향이 입력될 수 있도록, 제 1과 2 기판(100,200)을 정렬하여, 상기 제 1 기판(100) 상부에 상기 제 2 기판(200)을 접착하면, 도 3b와 같은 본 발명에 따른 마이크로폰이 제조된다.Thereafter, the first and
도 4a와 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 제 2 기판의 형상을 도시한 사시도 및 단면도로서, 제 2 기판(200)의 일측면에 제 1 포트(210)의 입력부(211)가 형성되어 있고, 상기 제 2 기판(200)의 타측면에 제 2 포트(220)의 입력부(221)가 형성되어 있다.4A and 4B are a perspective view and a cross-sectional view, respectively, illustrating the shape of a second substrate according to the first embodiment of the present invention, in which an
그러므로, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 제 2 기판(200)은, 양측면에 제 1과 2 포트(210,220)의 입력부가 형성되어 있는 구조이다.Therefore, the
즉, 도 3a 및 4a를 참조하여, 상기 제 2 기판(200)에 형성된 제 1 포트(210)는, 제 1 기판(100)의 제 1 음향 감지부(110)에 음향이 입력되는 제 1 연통부(212)와; 상기 제 1 연통부(212)와 연통되어 외부의 음원에서 음향이 입력되고, 상기 제 2 기판(200)의 일측면에 형성된 제 1 입력부(211)로 구성된다.3A and 4A, the
그리고, 상기 제 2 기판(200)에 형성된 제 2 포트(220)는, 제 1 기판(100)의 제 2 음향 감지부(120)에 음향이 입력되는 제 2 연통부(222)와; 상기 제 2 연통부(222)와 연통되어 외부의 음원에서 음향이 입력되고, 상기 제 2 기판(200)의 타측면에 형성된 제 2 입력부(221)로 구성된다.The
도 5a와 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 제 2 기판의 형상을 도시한 사시도 및 단면도로서, 제 2 기판(200)의 상부 일면에 제 1 포트(230)의 입력부(231)가 형성되어 있고, 상기 제 2 기판(200)의 상부 타면에 제 2 포트(240)의 입력 부(241)가 형성되어 있다.5A and 5B are a perspective view and a cross-sectional view illustrating the shape of a second substrate according to a second embodiment of the present invention. An
결국, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 제 2 기판(200)은, 상부면에 제 1과 2 포트(230,240)의 입력부가 형성되어 있는 구조이다.As a result, the
그러므로, 도 3a 및 5a에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 기판(200)에 형성된 제 1 포트(230)는, 제 1 기판(100)의 제 1 음향 감지부(110)에 음향이 입력되는 제 1 연통부(232)와; 상기 제 1 연통부(232)와 연통되어 외부의 음원에서 음향이 입력되고, 상기 제 2 기판(200)의 상부 일면에 형성된 제 1 입력부(231)로 구성된다.3A and 5A, the
또한, 상기 제 2 기판(200)에 형성된 제 2 포트(240)는, 제 1 기판(100)의 제 2 음향 감지부(120)에 음향이 입력되는 제 2 연통부(242)와; 상기 제 2 연통부(242)와 연통되어 외부의 음원에서 음향이 입력되고, 상기 제 2 기판(200)의 상부 타면에 형성된 제 2 입력부(241)로 구성된다.The
도 6a 내지 6c는 본 발명에 따른 마이크로폰에 음향 신호 처리부를 패키징하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도로서, 도 6a와 같이, 제 1과 2 음향 감지부를 각각 독립적인 기판(310,330)에 형성한다.6A to 6C are schematic cross-sectional views for explaining a method of packaging an acoustic signal processing unit in a microphone according to the present invention. As shown in FIG. 6A, the first and second acoustic sensing units are formed on
그리고, 상기 제 1과 2 음향 감지부에 입력된 음향을 지향성 또는 무지향성으로 처리하여 출력하는 음향 신호 처리부를 별도의 기판(320)에 형성한다.An acoustic signal processing unit for processing the sounds inputted to the first and second acoustic sound sensing units in a directional or non-directional manner and outputting them is formed on a
그 후, 도 6b와 같이, 상기 제 1 음향 감지부가 형성된 기판(310)과 상기 제 2 음향 감지부가 형성된 기판(330) 사이에 상기 음향 신호 처리부가 형성된 기판(320)을 개재시켜 3개의 기판을 접착한다.Thereafter, as shown in FIG. 6B, between the
연이어, 상기 제 1과 2 음향 감지부 및 음향 신호 처리부가 형성된 기판들(310,320,330) 상부에 제 1과 2 포트가 형성되어 있는 제 2 기판(350)을 접착하면, 도 6c와 같은 마이크로폰이 제조된다.Subsequently, the
상기 음향 신호 처리부는 상기 제 1과 2 음향 감지부에서 감지된 음향 신호를 처리하는 처리부이다.The acoustic signal processor is a processor for processing the acoustic signals sensed by the first and second acoustic sensors.
그리고, 상기 음향 신호 처리부는 특정방향에서 감도가 높도록 지향성으로 감지된 음향 신호를 처리하는 음향 신호 처리부, 또는 모든 방향에서 감도를 동일하도록, 무지향성으로 감지된 음향 신호를 처리하는 음향 신호 처리부인 것이 바람직하다.The acoustic signal processing unit may include an acoustic signal processing unit for processing acoustic signals sensed to have high sensitivity in a specific direction or an acoustic signal processing unit for processing acoustic signals sensed in an omnidirectional manner so as to have the same sensitivity in all directions .
도 7은 본 발명에 따라 음향 신호 처리부가 형성된 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 사시도로서, 단일 기판(500)의 일측에 제 1 음향 감지부(510)를 형성하고, 상기 단일 기판(500)의 타측에 제 2 음향 감지부(530)를 형성하고, 상기 제 1과 2 음향 감지부(510,530) 사이에 음향 신호 처리부(520)를 형성한다.7 is a schematic perspective view illustrating a microphone having an acoustic signal processing unit according to the present invention. Referring to FIG. 7, a first
즉, 상기 제 1과 2 음향 감지부(510,530) 및 음향 신호 처리부(520)는 단일 기판(500)에 일체로 형성하는 것이다.That is, the first and second
도 8a 내지 8c는 본 발명에 따라 웨이퍼 레벨(Wafer level)로 마이크로폰을 형성하는 방법을 설명하기 위한 개념적인 평면도로서, 먼저, 반도체 웨이퍼(600)에 제 1과 2 음향 감지부로 이루어진 음향셀(610)을 복수개 형성한다.(도 8a)8A to 8C are conceptual plan views illustrating a method of forming a microphone at a wafer level according to an embodiment of the present invention. First, the
그 다음, 상기 제 1과 2 음향 감지부 각각에 대응되어 음향이 입력되는 제 1과 2 포트로 이루어진 음향 입력셀(710)을 패키징 웨이퍼(700)에 복수개 형성한다.(도 8b)Next, a plurality of
계속하여, 상기 복수개 음향셀(610)의 제 1과 2 음향 감지부 각각에 음향 입력셀(710)의 제 1과 2 포트를 대응시켜, 상기 반도체 웨이퍼(600) 상부에 상기 패키징 웨이퍼(700)를 접합한다.(도 8c)Subsequently, the first and second ports of the
여기서, 도 8c에 도시된 바와 같이, 상기 하나의 음향셀(610) 상부에 본딩된 하나의 음향 입력셀(710)은 단일 마이크로폰이 된다.Here, as shown in FIG. 8C, one
그 후, 상기 하나의 음향셀 상부에 본딩된 하나의 음향 입력셀로 이루어진 단일 마이크로폰들로 분리한다.And then separates into single microphones consisting of one acoustic input cell bonded onto the one acoustic cell.
이러한, 단일 마이크로폰은 상기 패키징 웨이퍼 및 반도체 웨이퍼를 다이싱(Dicing)하면 분리되는 것이다.Such a single microphone is separated by dicing the packaging wafer and the semiconductor wafer.
전술된 공정에 의해, 본 발명은 패키징된 상태의 개별 소자를 얻을 수 있는 웨이퍼 레벨 패키징(WLP:Wafer Level Packaging)으로 제조가 가능하므로, 소자간의 성능 균일도 향상 뿐만아니라, 개별 마이크로폰 소자의 제조 단가를 절감할 수 있고 대량 생산에 적합하게 된다.According to the above-described process, since the present invention can be manufactured by wafer level packaging (WLP) in which individual elements in a packaged state can be obtained, it is possible to improve the uniformity of performance between elements, And it is suitable for mass production.
도 9a와 9b는 본 발명에 따라 음향 감지부가 형성된 제 1 기판을 도시한 개략적인 단면도로서, 도 9a의 음향 감지부는 정전 용량으로 음향을 감지할 수 있는 것이고, 도 9b의 음향 감지부는 압전 캐패시턴스 또는 압저항으로 음향을 감지할 수 있는 것이다.9A and 9B are schematic cross-sectional views illustrating a first substrate on which an acoustic sensing unit is formed according to the present invention, wherein the acoustic sensing unit of FIG. 9A is capable of sensing sound by capacitance, and the acoustic sensing unit of FIG. 9B is a piezoelectric capacitance It is possible to sense sound by piezoresistive.
도 9a는 제 1 기판에 형성된 제 1과 2 음향 감지부 중, 하나의 음향 감지부가 형성된 상태를 도시한 것이다.FIG. 9A shows a state in which one of the first and second acoustic sensing units formed on the first substrate is formed. FIG.
그러므로, 상기 제 1과 2 음향 감지부 각각은 제 1 기판(800) 하부에 형성된 홈(801)과; 상기 제 1 기판(800) 상부에 형성된 제 1 전극(810)과; 상기 제 1 전극(810) 상부에 형성되어 내측에 공간(860)을 형성하는 스페이서(820)와; 상기 공간(860)을 밀폐하고, 상기 스페이서(820) 상부에 형성된 제 2 전극(830)으로 구성되며, 상기 홈(801) 상부의 제 1 기판(800) 영역에서 제 1 전극(810)까지 관통되어, 상기 공간(860)으로 음향 신호가 유통할 수 있는 복수개의 관통홀들(850) 또는 상기 제 2 전극(830)이 관통되어 상기 공간(860)으로 음향 신호가 유통할 수 있는 복수개의 관통홀들(850)이 형성되어 있는 것이 특징이다.Therefore, each of the first and second acoustical sensing units includes a
여기서, 상기 제 1 전극(810) 또는 제 2 전극(830)은 전하(Charge)가 주입된 일렛트렛(Electret)인 것으로 구성할 수 있다.Here, the
그리고, 상기 제 1 전극(810) 또는 제 2 전극(830)은 금속 또는 캐리어가 도핑된 폴리 실리콘으로 형성할 수 있다.The
상기 복수개의 관통홀들(850)은 공기가 유통될 수 있는 벤트홀(Vent hole)이다.The plurality of through
또한, 도 9b도 제 1 기판에 형성된 제 1과 2 음향 감지부 중, 하나의 음향 감지부가 형성된 상태를 도시한 것이다.FIG. 9B shows a state in which one of the first and second acoustic sensing units formed on the first substrate is formed.
따라서, 상기 제 1과 2 음향 감지부 각각은 제 1 기판(900) 하부에 형성된 관통홀(910)과; 상기 관통홀(910)에 노출되며, 상기 제 1 기판(900) 상부에 형성된 멤브레인막(Membrane film)(920)과; 상기 멤브레인막(920) 상부에 압전 캐패시터(930)로 구성된다.Accordingly, each of the first and second acoustic sensors includes a through
상기 압전 캐패시터(930)은 일전극(931), 압전막(932), 이전극(933)이 적층되어 구성된다.The
이러한, 음향 감지부에 음향 신호가 입력되면, 상기 멤브레인막(920)에는 변형이 발생되고, 압전 캐패시터(930)는 상기 멤브레인막(920)의 변형을 캐패시턴스 값으로 감지하게 된다.When the acoustic signal is inputted to the acoustic sensing unit, the
한편, 본 발명은 음향 감지부가, 상기 멤브레인막(920)의 소정 영역에 집적되는 압저항(Piezoresistor)에 의해 멤브레인막(920)의 변형을 전기적 신호로 변환하는 구조로도 구현할 수 있다.In the meantime, the present invention can also be implemented by a structure in which the sound sensing unit converts a deformation of the
상술된 바와 같이, 본 발명은 MEMS 기술을 적용하여 마이크로폰 어레이를 제작함으로써, 지향성 마이크로폰 구현시 중요한 특성인 마이크로폰 소자간의 성능편차와 이격 거리를 정확하고 정밀하게 제작할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, by manufacturing the microphone array by applying the MEMS technique, it is possible to precisely and precisely manufacture the performance deviation and the separation distance between the microphone devices, which are important characteristics in implementing the directional microphone.
그리고, 다수개의 무지향성 마이크로폰을 이용하여 지향성을 구현하면서도 크기를 소형화할 수 있는 장점이 있다.Also, there is an advantage in that the directivity can be realized by using a plurality of omnidirectional microphones, but the size can be reduced.
또한, 소자 제조뿐만 아니라 패키징 공정까지 웨이퍼 상태에서 일괄적으로 처리하는 웨이퍼 레벨 패키징(Wafer Level Packaging)에 의해 반도체 일괄 공정하여 마이크로폰 소자의 생산비용 절감, 생산 기간 단축, 수율 향상을 기대할 수 있게 된다.In addition, wafer-level packaging (wafer level packaging) that treats not only devices but also packaging processes in a wafer state can be expected to reduce the production cost, shorten the production period, and improve the yield of the microphone devices by batch processing the semiconductor.
그리고, 본 발명은 2개 이상 다수개의 마이크로폰 어레이로 확장이 가능하며, 소리의 입력 방향에 따라 감도를 조절할 수 있는 빔 포밍(Beam forming) 등을 위한 음성 입력 장치에도 용이하게 적용이 가능하다.In addition, the present invention can be extended to two or more microphone arrays, and can be easily applied to a voice input device for beam forming or the like capable of adjusting the sensitivity according to the input direction of sound.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
도 1은 종래 지향성 마이크로폰의 개략적인 구성을 도시한 단면도1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a conventional directional microphone
도 2a와 2b는 본 발명에 따른 마이크로폰을 설명하기 위한 개념적인 단면도2A and 2B are conceptual cross-sectional views for explaining a microphone according to the present invention
도 3a와 3b는 본 발명에 따른 마이크로폰을 설명하기 위한 개념적인 사시도3A and 3B are conceptual perspective views illustrating a microphone according to the present invention.
도 4a와 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 제 2 기판의 형상을 도시한 사시도 및 단면도4A and 4B are a perspective view and a cross-sectional view showing the shape of the second substrate according to the first embodiment of the present invention
도 5a와 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따라 제 2 기판의 형상을 도시한 사시도 및 단면도5A and 5B are a perspective view and a cross-sectional view illustrating the shape of a second substrate according to a second embodiment of the present invention
도 6a 내지 6c는 본 발명에 따른 마이크로폰에 음향 신호 처리부를 패키징하는 방법을 설명하기 위한 개략적인 단면도6A to 6C are schematic cross-sectional views for explaining a method of packaging an acoustic signal processing unit in a microphone according to the present invention
도 7은 본 발명에 따라 음향 신호 처리부가 형성된 마이크로폰을 설명하기 위한 개략적인 사시도7 is a schematic perspective view illustrating a microphone having an acoustic signal processing unit according to the present invention.
도 8a 내지 8c는 본 발명에 따라 웨이퍼 레벨(Wafer level)로 마이크로폰을 형성하는 방법을 설명하기 위한 개념적인 평면도8A to 8C are conceptual plan views illustrating a method of forming a microphone at a wafer level according to the present invention.
도 9a와 9b는 본 발명에 따라 음향 감지부가 형성된 제 1 기판을 도시한 개략적인 단면도9A and 9B are schematic cross-sectional views illustrating a first substrate on which an acoustically sensitive portion is formed according to the present invention
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