[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR100409273B1 - A chip microphone - Google Patents

A chip microphone Download PDF

Info

Publication number
KR100409273B1
KR100409273B1 KR10-2001-0040709A KR20010040709A KR100409273B1 KR 100409273 B1 KR100409273 B1 KR 100409273B1 KR 20010040709 A KR20010040709 A KR 20010040709A KR 100409273 B1 KR100409273 B1 KR 100409273B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
field effect
metal layer
effect transistor
layer
deposited
Prior art date
Application number
KR10-2001-0040709A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20030004944A (en
Inventor
송청담
정익주
김현호
Original Assignee
주식회사 비에스이
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 주식회사 비에스이 filed Critical 주식회사 비에스이
Priority to KR10-2001-0040709A priority Critical patent/KR100409273B1/en
Publication of KR20030004944A publication Critical patent/KR20030004944A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100409273B1 publication Critical patent/KR100409273B1/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04RLOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10General applications
    • H04R2499/11Transducers incorporated or for use in hand-held devices, e.g. mobile phones, PDA's, camera's

Landscapes

  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)

Abstract

본 발명은 전계효과 트랜지스터 및 한쌍의 캐패시터가 집적된 실리콘 웨이퍼 위에 일정간격을 두고 에어갭을 가진 진동판을 포함하는 한쌍의 금속박막을 일체적으로 형성시킨 음향부를 둘 수 있어 초소형(경박단소)의 칩 마이크로폰을 생산할 수 있고, 한쌍의 캐패시터가 서로 병렬로 전계효과 트랜지스터의 출력단에 접속되어 있으므로, 주파수 대역특성이 넓어서 CDMA 방식과 GSM방식의 휴대폰에 호환해서 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 실리콘 웨이퍼 상에 전계효과 트랜지스터 및 한쌍의 캐패시터가 집적되어 있으므로 제조 코스트를 저감시킬 수 있고, 또한 표면실장장치에 의해 인쇄회로기판에 솔더링할 수 있다.According to the present invention, it is possible to have an acoustic part in which a pair of metal thin films including a diaphragm having an air gap are integrally formed at a predetermined interval on a silicon wafer in which a field effect transistor and a pair of capacitors are integrated. Since a microphone can be produced and a pair of capacitors are connected to the output terminal of the field effect transistor in parallel with each other, the wide frequency band characteristic makes it compatible with CDMA and GSM cell phones, and also the field effect on the silicon wafer. Since the transistor and the pair of capacitors are integrated, the manufacturing cost can be reduced, and the surface mounting apparatus can be soldered to the printed circuit board.

Description

칩 마이크로폰{A CHIP MICROPHONE}Chip microphone {A CHIP MICROPHONE}

본 발명은 칩 마이크로폰에 관한 것으로서, 특히 실리콘 웨이퍼 상에 소정 두께의 금속박막(금속층)을 일정간격으로 유지하게 하여 진동판을 형성시켜서 전계효과 트랜지스터의 소오스 전극을 통하여 접지되도록 하고, 진동판으로 작용하는 상부금속층의 하부에 증착된 하부금속층에 전계효과 트랜지스터의 드레인 전극과 연결하여 +전압이 고정적으로 인가되도록 하여 상부금속층과 하부금속층 사이에 일정 용량을 갖는 캐패시터를 형성해서 상부금속층의 진동에 따라 정전용량의 변화에 따른 전압의 변화를 입력신호로 하여 전계효과 트랜지스터에서 증폭할 수 있는 칩 마이크로폰에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chip microphone, and in particular, a diaphragm is formed by maintaining a predetermined thickness of a metal thin film (metal layer) on a silicon wafer so as to be grounded through a source electrode of a field effect transistor, and acting as a diaphragm. The capacitor is connected to the drain electrode of the field effect transistor on the lower metal layer deposited under the metal layer so that the positive voltage is fixedly applied, thereby forming a capacitor having a predetermined capacity between the upper metal layer and the lower metal layer. The present invention relates to a chip microphone capable of amplifying a field effect transistor using a change in voltage according to the change as an input signal.

종래로 부터 널리 사용되고 있는 이러한 종류의 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰은 2000년 11월 1일 실용신안등록출원하여 2001년 4월 2일자로 공고된 한국 실용신안등록공보 공고번호 20-2001-218653호에 개시되어 있다.This type of electret condenser microphone, which is widely used in the related art, is disclosed in Korean Utility Model Registration Publication No. 20-2001-218653, filed with Utility Model Registration on November 1, 2000, and published on April 2, 2001. have.

동 공보에 개시되어 있는 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰은 도 1 내지 도 4에 상세히 도시되어 있는 바와 같이 케이스(50)와, 상기 케이스(50)의 음공(52)을 통해 들어 온 음압에 의해 진동되어 음향신호를 전기적 신호로 변환하는 진동판(70)과, 상기 진동판(70)의 상부에 설치되어 상기 진동판(70)이 용이하게 진동하도록 오목부(82)의 바닥면에 다수의 작은 음향홀(82a)이 형성되어 있는 반도체 웨이퍼(80)와, 상기 진동판(70)에서 변환된 전기적 신호를 받아 증폭하는 집적회로(100)와, 상기 케이스(50)의 상부에 형성된 개구부를 덮음과 동시에, 상기 반도체 웨이퍼(80)와 케이스(50)를 전기적으로 절연하는 절연캡(110)과, 상기 집적회로(100)에 리이드선(102a)을 개재해서 접속된 접촉소자(102)와 전기적으로 접속되도록 상기 절연캡(110)상에 설치된 접촉핀(120)과, 상기 절연캡(110)상에 설치되어 반도체 웨이퍼(80)상에 피착된 집적회로(100)에서 증폭된 신호를 상기 집적회로(100)에 리드선(102b)을 개재해서 접속된 접촉소자(103)와 전기적으로 접속되며 외부와 전기적 접속이 가능하도록 상기 절연캡(110)상에 설치된 접촉핀(130)을 구비하고 있다.The electret condenser microphone disclosed in the publication is vibrated by the sound pressure introduced through the case 50 and the sound holes 52 of the case 50 as shown in detail in FIGS. 1 to 4. A diaphragm 70 for converting the electric signal into an electrical signal, and a plurality of small sound holes 82a on the bottom surface of the concave portion 82 so that the diaphragm 70 vibrates easily. The semiconductor wafer 80, the integrated circuit 100 for receiving and amplifying the electrical signal converted by the diaphragm 70, and the opening formed in the upper portion of the case 50 are covered with the semiconductor wafer ( The insulating cap 110 electrically insulating the case 50 from the insulating cap 110 and the contact cap 102 electrically connected to the integrated circuit 100 via a lead wire 102a. A contact pin 120 installed on the 110 and the insulation; The signal amplified in the integrated circuit 100 deposited on the semiconductor wafer 80 and deposited on the semiconductor wafer 80 is electrically connected to the contact element 103 connected to the integrated circuit 100 via a lead wire 102b. The contact pin 130 is provided on the insulating cap 110 to be electrically connected to the outside.

다시 말하면, 종래의 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰의 케이스(50)는 상부에 개구부가 형성되며 중앙에 음향을 수집해서 통과시키도록 다수의 음공(52)이 형성되어 있고 전기적으로 접지되어 있다. 상기 케이스(50)의 음공(52)을 통해 들어 온 음압에 의해 진동되어 음향신호를 전기적 신호로 변환하도록 진동판(70)은 상기 케이스(50)의 내측에 일정간극(△t)을 두고 상기 케이스(50)의 바닥 내면(50a)에 대해 평행하게 설치되어 있다.In other words, the case 50 of the conventional electret condenser microphone has an opening formed at an upper portion thereof, and a plurality of sound holes 52 are formed and electrically grounded to collect and pass sound at the center thereof. The diaphragm 70 has a predetermined gap Δt inside the case 50 so as to be vibrated by the sound pressure introduced through the sound hole 52 of the case 50 to convert the sound signal into an electrical signal. It is provided in parallel with the bottom inner surface 50a of 50. As shown in FIG.

상기 진동판(70)은 전하가 충전되는 일렉트렛막(72)과, 상기 일렉트렛막(72)의 일측면에 금속을 스퍼터링 또는 화학기상성장에 의해 형성된 도전막(74)과, 상기 일렉트렛막(72)에 형성된 도전막(74)이 상기 케이스(50)의 바닥 내면(50a)으로 부터 일정 간격(△t) 떨어져서 위치되도록 상기 도전막(74) 하부의 테두리에 배설된 폴라링(76)으로 구성되어 있다.The diaphragm 70 includes an electret film 72 in which charge is charged, a conductive film 74 formed by sputtering or chemical vapor growth of a metal on one side of the electret film 72, and the electret film 72. Conductive film 74 formed in the polar ring 76 disposed on the lower edge of the conductive film 74 so as to be located at a predetermined distance (△ t) from the bottom inner surface (50a) of the case 50 have.

그런데, 이와 같이 구성된 종래의 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰은 다수개의 독립적인 부품이 조립되어 구성되는 것으로서, 통신기기에 장착될 경우 잡음의 발생원인을 제공하는 등의 문제점이 있을 뿐만아니라, 크기를 줄일 경우 음향학적인 특성에 한계가 있어 초소형의 슬림화를 달성할 수 없다는 등의 문제점이 있었다.However, the conventional electret condenser microphone, which is configured as described above, is composed of a plurality of independent parts assembled, and there is a problem such as providing a cause of noise when it is mounted on a communication device, and when it is reduced in size, acoustic There is a problem in that the ultra-slim can not be achieved because there is a limit in the general characteristics.

또한, 종래의 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰은 반도체 웨이퍼(80)와 진동판(70)이 별개의 부품으로 구성되어 있어 가공성이 나쁘고, 제조 코스트를 증가시킨다는 문제점이 있을 뿐만 아니라, 260℃ 이상의 고열에서 일렉트렛으로 부터 전자가 방출되어 감도가 저하되므로 표면실장장치(Surface Mounting Device)에 의해 휴대폰 등의 인쇄회로기판에 솔더링이 불가능하다는 등의 문제점도 있었다.In addition, in the conventional electret condenser microphone, since the semiconductor wafer 80 and the diaphragm 70 are composed of separate components, not only the workability is poor and the manufacturing cost is increased, but also the electret at the high temperature of 260 ° C. or higher is used. Since electrons are emitted and the sensitivity is lowered, there is also a problem such that soldering to a printed circuit board such as a mobile phone is impossible due to a surface mounting device.

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 감안해서 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 전계효과 트랜지스터 및 한쌍의 캐패시터가 집적된 실리콘 웨이퍼 위에 일정간격을 두고 금속 박막을 일체적으로 형성시킨 초소형(경박단소)의 칩 마이크로폰을 제공하는 데 있다.Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a microchip (light and thin) chip in which a metal thin film is integrally formed at a predetermined interval on a silicon wafer in which a field effect transistor and a pair of capacitors are integrated. To provide a microphone.

본 발명의 다른 목적은 주파수 대역특성이 넓은 칩 마이크로폰을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a chip microphone having a wide frequency band characteristic.

본 발명의 또 다른 목적은 CDMA방식과 GSM방식의 휴대폰에 호환해서 사용할 수 있는 칩 마이크로폰을 제공하는 데 있다.Still another object of the present invention is to provide a chip microphone that can be used interchangeably with a CDMA and GSM mobile phone.

본 발명의 또 다른 목적은 제조 코스트를 저감시킬 수 있는 칩 마이크로폰을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a chip microphone which can reduce the manufacturing cost.

본 발명의 또 다른 목적은 표면실장장치에 의해 인쇄회로기판에 솔더링할 수있는 칩 마이크로폰을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a chip microphone that can be soldered to a printed circuit board by a surface mount device.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 칩 마이크로폰은 게이트전극으로 작용하는 실리콘 웨이퍼와, 상기 실리콘 웨이퍼상에 집적되며, 음압을 일정 레벨로 증폭하는 전계효과 트랜지스터와, 상기 전계효과 트랜지스터에서 출력되는 증폭신호를 받아서 노이즈를 필터링하도록 서로 병렬로 접속된 한쌍의 캐패시터와, 상기 전계효과 트랜지스터의 드레인전극과 소오스전극을 전기적으로 접속함과 동시에, 한쌍의 캐패시터를 전기적으로 접속하도록 상기 실리콘 웨이퍼상에 스퍼터링에 의해 증착된 금속배선과, 상기 실리콘 웨이퍼의 상부면을 전기적으로 절연시키도록 증착된 절연층과, 상기 절연층상의 중앙부에 증착되며 상기 전계효과 트랜지스터의 드레인전극과 연결되도록 금속을 증착법에 의해 증착시킨 하부금속층과, 상기 절연층의 질화실리콘층 및 하부금속층 상에 증착된 산화실리콘층과, 상기 산화실리콘층의 중앙부에 증착되며 다수개의 음향홀이 형성되어 있고 전계효과 트랜지스터의 소오스전극과 연결되도록 증착시킨 상부금속층과, 상기 상부금속층의 하부에 증착된 산화규소층의 일부를 식각에 의해 제거하여 형성되는 에어 갭을 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a chip microphone according to an embodiment of the present invention includes a silicon wafer acting as a gate electrode, a field effect transistor integrated on the silicon wafer, and amplifying sound pressure to a predetermined level, and the field effect transistor. The silicon wafer to electrically connect the pair of capacitors electrically connected to each other in parallel with each other in order to receive the amplified signal outputted from the filter, the drain electrode and the source electrode of the field effect transistor, and to electrically connect the pair of capacitors. A metal wiring deposited by sputtering on the insulating layer, an insulating layer deposited to electrically insulate an upper surface of the silicon wafer, and a metal deposited on a center portion of the insulating layer and connected to the drain electrode of the field effect transistor. A lower metal layer deposited by A silicon oxide layer deposited on the silicon nitride layer and the lower metal layer of the insulating layer, an upper metal layer deposited on the center of the silicon oxide layer and having a plurality of acoustic holes formed therein, and connected to the source electrode of the field effect transistor; And an air gap formed by removing a portion of the silicon oxide layer deposited on the lower portion of the upper metal layer by etching.

도 1은 종래의 일렉트렛 콘덴서 마이크로폰을 개략적으로 도시한 외관 사시도,1 is a perspective view schematically showing a conventional electret condenser microphone;

도 2는 도 1에서 일부 절결한 일부종단면도,2 is a partial longitudinal cross-sectional view partially cut away from FIG.

도 3은 도 1에 적용된 진동판을 개략적으로 도시한 사시도,도 4는 도 2의 IC회로가 집적된 반도체 웨이퍼를 구체적으로 도시한 사시도,3 is a perspective view schematically showing the diaphragm applied to FIG. 1, FIG. 4 is a perspective view specifically showing a semiconductor wafer in which the IC circuit of FIG. 2 is integrated;

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 칩마이크로폰을 개략적으로 도시한 평면도,5 is a plan view schematically showing a chip microphone according to an embodiment of the present invention;

도 6는 도 4에 있어서 화살표 A-A단면도,6 is a cross-sectional view along arrow A-A in FIG. 4;

도 7은 도 4에 있어서 화살표 B-B 단면도,7 is an arrow B-B cross-sectional view in FIG. 4;

도 8은 도 4에 있어서 화살표 C-C 단면도이다.FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the arrow C-C in FIG. 4.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1:실리콘 웨이퍼 4:산화규소1: silicon wafer 4: silicon oxide

5:질화실리콘층 8a,8b:금속단자5: Silicon nitride layer 8a, 8b: Metal terminal

9:금속전극 10:하부금속층9: metal electrode 10: lower metal layer

11:산화규소층 13:상부금속층11: Silicon oxide layer 13: Upper metal layer

13a:음향홀 15:에어 갭13a: acoustic hole 15: air gap

Q1:전계효과 트랜지스터 C1,C2:캐패시터Q1: Field effect transistors C1, C2: Capacitor

이하, 본 발명의 일실시예에 의한 칩 마이크로폰에 대하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다.Hereinafter, a chip microphone according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 칩마이크로폰을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 6는 도 5에 있어서 화살표 A-A단면도이고, 도 7은 도 5에 있어서 화살표 B-B 단면도이고, 도 8은 도 5에 있어서 화살표 C-C 단면도이다.5 is a plan view schematically showing a chip microphone according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a cross-sectional view taken along arrow AA in FIG. 5, FIG. 7 is a cross-sectional view taken along arrow BB in FIG. 5, and FIG. 8 is shown in FIG. 5. Arrow CC sectional drawing in FIG.

도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 칩 마이크로폰은 게이트전극(gate)으로 작용하는 실리콘 웨이퍼(1)상에 음압을 일정 레벨로 증폭하는 전계효과 트랜지스터(Q1)가 집적되어 있음과 동시에, 상기 전계효과 트랜지스터(Q1)에서 출력되는 증폭신호를 받아서 노이즈를 필터링하고, 또한 CDMA방식과 GSM방식의 휴대폰에 호환해서 사용할 수 있도록 상기 전계효과 트랜지스터(Q1)의 출력단에는 한쌍의 캐패시터(C1,C2)가 서로 병렬로 접속되어 있다.As shown in FIGS. 5 to 8, a chip microphone according to an embodiment of the present invention has a field effect transistor Q1 that amplifies sound pressure to a predetermined level on a silicon wafer 1 serving as a gate electrode. At the same time, a pair is provided at the output terminal of the field effect transistor Q1 so that the amplified signal output from the field effect transistor Q1 is received and the noise is filtered, and the CDMA and GSM cell phones are compatible. Capacitors C1 and C2 are connected in parallel with each other.

그리고, 상기 실리콘 웨이퍼(1)상에는 상기 전계효과 트랜지스터(Q1)의 드레인전극(D)과 소오스전극(S)을 전기적으로 접속함과 동시에, 한쌍의 캐패시터(C1,C2)를 전기적으로 접속하도록 금속배선(2)이 증착법에 의해 증착되어 있다.On the silicon wafer 1, the drain electrode D and the source electrode S of the field effect transistor Q1 are electrically connected to each other, and a pair of capacitors C1 and C2 are electrically connected to each other. The wiring 2 is deposited by the vapor deposition method.

또한 본 발명의 칩 마이크로폰에 있어서는 상기 실리콘 웨이퍼(1)의 상부면을 전기적으로 절연시키도록 산화규소(SiO2)층(4) 및 질화실리콘(Si3N4)층(5)이 순서로 증착되어 있고, 상기 실리콘 웨이퍼(1)상에 증착된 상기 전계효과 트랜지스터(Q1)의 드레인전극(D)과 소오스전극(S)을 각각 전기적으로 접속시키도록 상기 드레인전극(D)과 소오스전극(S)의 상부에 증착된 상기 산화규소(SiO2)층(4) 및 질화실리콘층(5)을 식각에 의해 일부 제거하여 금속단자(8a,8b)가 증착법에 의해 층착됨과 동시에, 상기 질화실리콘층(5)상에도 하부금속층(10)이 증착법에 의해 증착되어 있다.In the chip microphone of the present invention, the silicon oxide (SiO 2 ) layer 4 and the silicon nitride (Si 3 N 4 ) layer 5 are sequentially deposited to electrically insulate the upper surface of the silicon wafer 1. And the drain electrode D and the source electrode S so as to electrically connect the drain electrode D and the source electrode S of the field effect transistor Q1 deposited on the silicon wafer 1, respectively. And partially remove the silicon oxide (SiO 2 ) layer 4 and the silicon nitride layer 5 deposited on the metal layer 8 by etching to deposit the metal terminals 8a and 8b by the deposition method, and at the same time, the silicon nitride layer Also on (5), the lower metal layer 10 is deposited by the vapor deposition method.

그리고, 상기 하부금속층(10)의 필요한 부분인 중앙부를 남겨두고, 둘레의 가장자리를 식각에 의해 제거하고, 식각에 의해 제거된 질화실리콘층(5) 및 하부금속층(10)상에 산화규소층(SiO2)(11)이 증착되어 있고, 상기 산화규소층(11)의 금속단자(8a,8b)의 상부를 에칭에 의해 제거한 후 금속을 증착법에 의해 증착하여 금속전극(9a,9b)과 진동판으로 쓰일 상부금속층(13)을 동시에 형성해서 상기 금속단자(8a,8b)와 전기적으로 접속되어 있다.The silicon oxide layer (5) is disposed on the silicon nitride layer 5 and the lower metal layer 10 removed by etching, leaving the center portion, which is a necessary part of the lower metal layer 10, removed by etching. SiO 2 ) 11 is deposited, and upper portions of the metal terminals 8a and 8b of the silicon oxide layer 11 are removed by etching, and then metal is deposited by vapor deposition to deposit the metal electrodes 9a and 9b and the diaphragm. The upper metal layer 13 to be used is simultaneously formed and electrically connected to the metal terminals 8a and 8b.

상기 산화규소층(11)의 양 가장자리를 따라서 일정폭을 식각에 의해 제거하여 금속단자(8a,8b)와 전기적으로 접속되는 금속전극(9)이 증착되어 있다.A metal electrode 9 is deposited along both edges of the silicon oxide layer 11 by removing a predetermined width by etching to electrically connect the metal terminals 8a and 8b.

상기 산화규소층(11)의 중앙부에 다수개의 음향홀(13a)이 에칭에 의해 형성된 금속재의 상부금속층(13)이 증착되어 있고, 상기 상부금속층(13)에 형성된 음향홀(13a)을 통해서 에칭액을 주입하여 상기 상부금속층(13)과 하부금속층(10)사이의 산화규소층(11)을 식각에 의해 제거하여 에어 갭(15)이 형성되어 있다.An upper metal layer 13 of a metal material in which a plurality of sound holes 13a are formed by etching is deposited in the center of the silicon oxide layer 11, and an etching solution is formed through the sound holes 13a formed in the upper metal layer 13. Is injected to remove the silicon oxide layer 11 between the upper metal layer 13 and the lower metal layer 10 by etching to form an air gap 15.

상기 상부금속층(13)은 금속으로 증착시키는 것이 바람직하나, 제조 코스트, 제조 공정, 전도성 및 진동판의 특성을 감안하여 알루미늄, 크롬, 그 등의 진동판으로서의 특성을 갖는 다른 재질의 금속중에서 선택된 것을 사용하는 것이 바람직하다.The upper metal layer 13 is preferably deposited with a metal, but in consideration of manufacturing cost, manufacturing process, conductivity, and characteristics of the diaphragm, aluminum, chromium, and the like are selected from metals of other materials having characteristics as diaphragms. It is preferable.

그리고, 상기 상부금속층(13)은 진동판을 구성하며, 그 두께는 0.01 내지 10㎛로 형성하는 것이 바람직하고, 상기 상부금속층(13)은 외부전원이 공급될 경우에 전장이 형성되도록 금속을 증착법에 의해 증착되어 있다.The upper metal layer 13 constitutes a diaphragm, and the thickness of the upper metal layer 13 is preferably 0.01 to 10 μm, and the upper metal layer 13 is formed by depositing metal so that an electric field is formed when an external power source is supplied. Is deposited.

상기 설명에 있어서, 상기 전계효과 트랜지스터(Q1)의 소오스전극(S)은 금속층(13)에 전기적으로 접속되어서 접지되어 있고, 상기 전계효과 트랜지스터(Q1)의 드레인전극(D)은 +전원이 인가되도록 하부금속층(10)과 전기적으로 접속되어 있는 것을 예로 들어서 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 상기 전계효과 트랜지스터(Q1)의 소오스전극(S)은 하부금속층(10)에 전기적으로 접속되어 있고, 상기 전계효과 트랜지스터(Q1)의 드레인전극(D)은 상부금속층(13)과 전기적으로 접속되어 있는 구조로 설계변경해도 본 발명의 개념에 포함되는 것은 물론이다.In the above description, the source electrode S of the field effect transistor Q1 is electrically connected to the metal layer 13 and grounded, and the drain electrode D of the field effect transistor Q1 is supplied with + power. Although the present invention is described with reference to the lower metal layer 10 as an example, the present invention is not limited thereto. For example, the source electrode S of the field effect transistor Q1 is connected to the lower metal layer 10. The drain electrode D of the field effect transistor Q1 is electrically connected to the upper metal layer 13, and the design change is included in the concept of the present invention.

다음에, 이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 칩 마이크로폰에 대한 작용 및 효과를 설명한다.Next, the operation and effect on the chip microphone according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described.

게이트전극(gate)으로 작용하는 실리콘 웨이퍼(1)상에는 전계효과 트랜지스터(Q1) 및 한쌍의 캐패시터(C1,C2)가 집적되어 있고, 실리콘 웨이퍼(1)의 에어 갭(15)상에 금속전극(9a,9b)을 개재하여 0.01 내지 10㎛ 두께의 진동판으로서 작용하는 상부금속층(13)이 에어 갭(15)상에 설치되어 있으므로, 상부금속층(13)으로 들어온 음압에 의해 상부 금속층(13)이 원활하게 진동한다.The field effect transistor Q1 and a pair of capacitors C1 and C2 are integrated on the silicon wafer 1 serving as a gate electrode, and the metal electrode (1) is disposed on the air gap 15 of the silicon wafer 1. Since the upper metal layer 13 serving as a diaphragm having a thickness of 0.01 to 10 μm via 9a and 9b is provided on the air gap 15, the upper metal layer 13 is formed by the negative pressure introduced into the upper metal layer 13. It vibrates smoothly.

그리고, 진동판을 구성하는 상부금속층(13)과 하부금속층(10) 사이의 증착된 산화규소층(11)의 일부를 식각에 의해 제거하여 에어갭(15)이 형성되어 있고, 상기 에어갭(15)의 상ㆍ하부에 형성되어 있는 상부금속층(13)과 하부금속층(10)을 통해서 외부로 부터 전원을 공급받아 전장을 형성하므로 상부금속층(13)에 전자를 충전시킬 필요가 없다. 상부금속층(13)은 전계효과 트랜지스터(Q1)의 소오스 단자와 접속되어 있고 하부금속층(10)은 드레인 단자와 연결되어 있으므로 이들 두 금속층(10,13) 사이에 전장을 형성시키기 위해 별도의 추가 전원 장치를 필요로 하지 않고 전계효과 트랜지스터(Q1)를 구동시키기 위해 공급되는 전원을 분배하여 사용하는 것이 본 발명의 장점 중의 하나이다.In addition, a portion of the silicon oxide layer 11 deposited between the upper metal layer 13 and the lower metal layer 10 constituting the diaphragm is removed by etching to form an air gap 15, and the air gap 15 is formed. Since the electric field is supplied from the outside through the upper metal layer 13 and the lower metal layer 10 formed at the upper and lower portions of the c), it is not necessary to charge the upper metal layer 13 with electrons. Since the upper metal layer 13 is connected to the source terminal of the field effect transistor Q1 and the lower metal layer 10 is connected to the drain terminal, a separate additional power source is formed to form an electric field between these two metal layers 10 and 13. It is one of the advantages of the present invention to distribute and use the power supplied to drive the field effect transistor Q1 without the need for a device.

본 발명에 따른 칩 마이크로폰은 전계효과 트랜지스터(Q1) 및 한쌍의 캐패시터(C1,C2)가 집적된 실리콘 웨이퍼(1) 상에 일정간격을 두고 음향부를 형성하는 상하부금속층(10,13)을 일체적으로 형성시킴으로써, 칩 마이크로폰을 초소형화(경박단소)시킬 수 있으며, 전계효과 트랜지스터(Q1)의 출력단에 노이즈를 필터링하도록 한쌍의 캐패시터(C1,C2)가 병렬로 접속되어 있어 주파수 대역특성이 넓으므로, CDMA방식과 GSM방식의 휴대폰에 호환해서 사용할 수 있다.The chip microphone according to the present invention integrates the upper and lower metal layers 10 and 13 which form an acoustic portion at a predetermined interval on the silicon wafer 1 in which the field effect transistor Q1 and the pair of capacitors C1 and C2 are integrated. The chip microphone can be miniaturized (light and small), and a pair of capacitors C1 and C2 are connected in parallel to filter noise at the output terminal of the field effect transistor Q1, so that the frequency band characteristics are wide. It is compatible with CDMA and GSM mobile phones.

또한, 본 발명에 의한 칩 마이크로폰은 실리콘 웨이퍼(1)상에 전계효과 트랜지스터(Q1) 및 한쌍의 캐패시터(C1,C2)가 일체적으로 집적되어 있고, 실리콘 웨이퍼(1) 상에 산화규소층(11)의 일부를 식각에 의해 제거하여 에어갭(15)을 형성한 구조이므로, 제조 코스트를 저감시킬 수 있고, 또한 솔터링시에 열에 의해 방출될 전자가 없으므로, 표면실장장치(Surface Mounting Device)에 의해 인쇄회로기판에 솔더링해도 칩 마이크로폰의 특성이 그대로 유지된다.In the chip microphone according to the present invention, the field effect transistor Q1 and the pair of capacitors C1 and C2 are integrally integrated on the silicon wafer 1, and the silicon oxide layer ( Since a part of 11) is removed by etching to form the air gap 15, the manufacturing cost can be reduced, and since there are no electrons to be released by heat during soldering, the surface mounting device Therefore, even when soldering a printed circuit board, the characteristics of the chip microphone are maintained.

상기 설명에 있어서, 질화실리콘층(5)상에 산화규소층(11) 및 하부금속층(10)을 증착시킨 것을 예로 들어서 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 예를 들면 산화규소층(11)대신에 포토레제스트층 또는 선택된 다른 금속희생층을 형성해도 본 발명의 개념에 포함되는 것은 물론이다.In the above description, the deposition of the silicon oxide layer 11 and the lower metal layer 10 on the silicon nitride layer 5 has been described as an example, but the present invention is not limited thereto. For example, the silicon oxide layer 11 Instead, the photoresist layer or the selected other metal sacrificial layer may be included in the concept of the present invention.

상기 설명에 있어서, 특정 실시예를 들어서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 본 발명의 개념을 이탈하지 않는 범위내에서 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 여러가지로 설계변경할 수 있음은 물론이다.In the above description, the specific embodiments have been shown and described, but the present invention is not limited thereto, for example, by those skilled in the art without departing from the concept of the present invention. Of course, the design can be changed in various ways.

앞에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 칩 마이크로폰에 의하면, 전계효과 트랜지스터 및 한쌍의 캐패시터가 집적된 실리콘 웨이퍼 위에 일정간격을 두고 에어갭을 가진 진동판을 포함하는 한쌍의 금속 박막을 일체적으로 형성시킨 음향부를 둘 수 있어 초소형(경박단소)의 칩 마이크로폰을 생산할 수 있고, 한쌍의 캐패시터가 서로 병렬로 전계효과 트랜지스터의 출력단에 접속되어 있으므로, 주파수 대역특성이 넓어서 CDMA방식과 GSM방식의 휴대폰에 호환해서 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 실리콘 웨이퍼 상에 전계효과 트랜지스터 및 한쌍의 캐패시터가 집적되어 있으므로 제조 코스트를 저감시킬 수 있고, 또한 표면실장장치에 의해 인쇄회로기판에 솔더링할 수 있다는 매우 뛰어난 효과가 있다.As described above, according to the chip microphone according to the present invention, an acoustic part integrally formed with a pair of metal thin films including a diaphragm having an air gap at a predetermined interval on a silicon wafer in which a field effect transistor and a pair of capacitors are integrated. It can be used to produce ultra-small (small and thin) chip microphones, and because a pair of capacitors are connected to the output of the field effect transistor in parallel with each other, the frequency band characteristics are wide so that they can be used interchangeably with CDMA and GSM mobile phones. In addition, since the field effect transistor and the pair of capacitors are integrated on the silicon wafer, the manufacturing cost can be reduced, and the surface mounting device can be soldered to the printed circuit board.

Claims (8)

게이트전극으로 작용하는 실리콘 웨이퍼(1)와, 상기 실리콘 웨이퍼(1)상에 집적되며, 음압을 일정 레벨로 증폭하는 전계효과 트랜지스터(Q1)와, 상기 전계효과 트랜지스터(Q1)에서 출력되는 증폭신호를 받아서 노이즈를 필터링하도록 서로 병렬로 접속된 한쌍의 캐패시터(C1,C2)와, 상기 전계효과 트랜지스터(Q1)의 드레인전극(D)과 소오스전극(S)을 전기적으로 접속함과 동시에, 한쌍의 캐패시터(C1,C2)를 전기적으로 접속하도록 상기 실리콘 웨이퍼(1)상에 증착법에 의해 증착된 금속배선(2)과, 상기 실리콘 웨이퍼(1)의 상부면을 전기적으로 절연시키도록 증착된 절연층과, 상기 절연층상의 중앙부에 증착되며 전계효과 트랜지스터(Q1)의 드레인전극과 연결되도록 금속을 증착법에 의해 증착시킨 하부금속층(10)과, 상기 절연층의 질화실리콘층(5) 및 하부금속층(10) 상에 증착된 산화실리콘층(11)과, 상기 산화실리콘층(11)의 중앙부에 증착되며 다수개의 음향홀(13a)이 형성되어 있고 전계효과 트랜지스터의 소오스전극과 연결되도록 증착시킨 상부금속층(13)과, 상기 상부금속층(13)의 하부에 증착된 산화규소층(11)의 일부를 식각에 의해 제거하여 형성되는 에어 갭(15)을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 칩 마이크로폰.A silicon wafer 1 serving as a gate electrode, a field effect transistor Q1 integrated on the silicon wafer 1 and amplifying sound pressure to a predetermined level, and an amplified signal output from the field effect transistor Q1 A pair of capacitors (C1, C2) connected in parallel to each other to filter the noise, the drain electrode (D) and the source electrode (S) of the field effect transistor (Q1) are electrically connected, and a pair of An insulating layer deposited to electrically insulate the upper surface of the silicon wafer 1 from the metal wirings 2 deposited by the evaporation method on the silicon wafer 1 so as to electrically connect the capacitors C1 and C2. And a lower metal layer 10 deposited on a center portion of the insulating layer and deposited by depositing a metal so as to be connected to the drain electrode of the field effect transistor Q1, and a silicon nitride layer 5 and a lower metal layer of the insulating layer ( The upper metal layer deposited on the silicon oxide layer 11 deposited on the layer 10 and the central portion of the silicon oxide layer 11 and formed with a plurality of sound holes 13a and connected to the source electrode of the field effect transistor. (13) and an air gap (15) formed by etching a portion of the silicon oxide layer (11) deposited under the upper metal layer (13). 제1항에 있어서, 상기 상부금속층(13)은 진동판을 구성하고, 상기 상부금속층(13)에는 음향홀(13a) 이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 칩 마이크로폰.The chip microphone according to claim 1, wherein the upper metal layer (13) constitutes a diaphragm, and an acoustic hole (13a) is formed in the upper metal layer (13). 제2항에 있어서, 상기 상부금속층(13)은 그 두께가 0.01 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 칩 마이크로폰.The chip microphone according to claim 2, wherein the upper metal layer (13) has a thickness of 0.01 to 10 mu m. 제2항에 있어서, 상기 상부금속층(13)은 금속을 증착법에 의해 증착한 것을 특징으로 하는 칩 마이크로폰.The chip microphone according to claim 2, wherein the upper metal layer (13) is formed by depositing a metal by a vapor deposition method. 제1항에 있어서, 상기 절연층은 산화규소층(4)과 질화실리콘층(5)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 칩 마이크로폰.The chip microphone according to claim 1, wherein the insulating layer is made of a silicon oxide layer (4) and a silicon nitride layer (5). 제1항에 있어서, 상기 에어갭(15)은 그 두께가 0.01 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 칩 마이크로폰.The chip microphone according to claim 1, wherein the air gap (15) has a thickness of 0.01 to 10 mu m. 제1항에 있어서, 상기 전계효과 트랜지스터(Q1)의 소오스전극(S)은 상부 금속층(13)에 전기적으로 접속되어서 접지되어 있고, 상기 전계효과 트랜지스터(Q1)의 드레인전극(D)은 +전원이 인가되도록 하부 금속층(10)과 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 칩 마이크로폰.2. The source electrode (S) of the field effect transistor (Q1) is electrically connected to the upper metal layer (13) and grounded, and the drain electrode (D) of the field effect transistor (Q1) has a positive power supply. Chip microphone, characterized in that it is electrically connected with the lower metal layer (10) so that it is applied. 제1항에 있어서, 상기 전계효과 트랜지스터(Q1)의 소오스전극(S)은 금속층(10)에 전기적으로 접속되어 있고, 상기 전계효과 트랜지스터(Q1)의 드레인전극(D)은 상부 금속층(13)과 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 칩 마이크로폰.The method of claim 1, wherein the source electrode (S) of the field effect transistor (Q1) is electrically connected to the metal layer 10, the drain electrode (D) of the field effect transistor (Q1) is the upper metal layer (13). And a chip microphone which is electrically connected to the chip.
KR10-2001-0040709A 2001-07-07 2001-07-07 A chip microphone KR100409273B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0040709A KR100409273B1 (en) 2001-07-07 2001-07-07 A chip microphone

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0040709A KR100409273B1 (en) 2001-07-07 2001-07-07 A chip microphone

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030004944A KR20030004944A (en) 2003-01-15
KR100409273B1 true KR100409273B1 (en) 2003-12-11

Family

ID=27713912

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2001-0040709A KR100409273B1 (en) 2001-07-07 2001-07-07 A chip microphone

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100409273B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100878454B1 (en) * 2008-02-28 2009-01-13 (주)실리콘화일 A stacked microphone having signal process block and manufacturing method thereof

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100691995B1 (en) * 2004-11-23 2007-03-09 엘지전자 주식회사 SMD type Speaker Mounting Structure of Mobile Station and Method thereof
EP1931173B1 (en) 2006-12-06 2011-07-20 Electronics and Telecommunications Research Institute Condenser microphone having flexure hinge diaphragm and method of manufacturing the same
KR100901777B1 (en) * 2006-12-06 2009-06-11 한국전자통신연구원 The structure and Manufacturing Process of a Condenser Microphone With a Flexure Hinge Diaphragm

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5677965A (en) * 1992-09-11 1997-10-14 Csem Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique Integrated capacitive transducer
EP1100289A2 (en) * 1999-11-09 2001-05-16 Sharp Kabushiki Kaisha Electroacoustic transducer, process of producing the same and electroacoustic transducing device using the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5677965A (en) * 1992-09-11 1997-10-14 Csem Centre Suisse D'electronique Et De Microtechnique Integrated capacitive transducer
EP1100289A2 (en) * 1999-11-09 2001-05-16 Sharp Kabushiki Kaisha Electroacoustic transducer, process of producing the same and electroacoustic transducing device using the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100878454B1 (en) * 2008-02-28 2009-01-13 (주)실리콘화일 A stacked microphone having signal process block and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030004944A (en) 2003-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7080442B2 (en) Manufacturing method of acoustic sensor
JP3861006B2 (en) Semiconductor electret condenser microphone
US8320589B2 (en) Electret condenser
US8824719B2 (en) Microphone unit and voice input device comprising same
US20080192963A1 (en) Condenser microphone
JP4181580B2 (en) Electret and electret condenser
US8842858B2 (en) Electret condenser microphone
KR200218653Y1 (en) An electret condenser microphone
US6898292B2 (en) Electret microphone
WO2003067924A1 (en) Electret capacitor microphone
JP2009044600A (en) Microphone device and manufacturing method thereof
JP2008199226A (en) Condenser microphone device
KR20060127166A (en) Electret condenser microphone
KR100409273B1 (en) A chip microphone
JP2001054196A (en) Electret condenser microphone
JP5097603B2 (en) Microphone unit
KR100409272B1 (en) A chip microphone
JP3377957B2 (en) Electret condenser microphone
JP2008211466A (en) Microphone package, microphone mounting body, and microphone device
KR20090119268A (en) Silicon condenser microphone and manufacturing method of silicon chip thereof
JP2006245398A (en) Electret structure and its forming method
JP2006157777A (en) Electret capacitor type microphone
KR200240000Y1 (en) Semiconductor electric condenser microphone assembly
KR100540712B1 (en) A subminiature Si microphone
KR200286533Y1 (en) Semiconductor electric condenser microphone assembly

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20111014

Year of fee payment: 9

LAPS Lapse due to unpaid annual fee