[과제물]MEMS 논문 요약 7

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MEMS 관련 논문 요약

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1. Seung S. Lee, Robert P. Ried, ann Richart M. White, "Piezoelectric Cantilever Microphone and Microspeaker", J. Microelectromech. Syst. vol. 5, No, 4, pp. 238-242, Dec., 1996

2. Seung S. Lee and Richard M. White, "Self-excited piezoelectric cantilever oscillators", Sensors and Actuators A 52 (1996) 41-45

본문내용

Microphones은 공기로 운반되는 소리의 압력을 감지하는 일종의 압력 센서이다. 이를 위해서는 매우 유연한 진동판이 필요하다. 진동판을 위한 기존의 진행되어진 연구는 네 모서리가 모두 연결된 사각형 모양의 박막이었다. 그러나 캔틸레버를 이용할 경우 훨씬 더 유연한 진동판을 만들 수 있다. 따라서 본 논문은 마이크로 폰과 마이크로 스피커로서 작동하는 평평한 다층구조의 압전 캔틸레버 변환기를 제작, 시험하였다.
LPCVD를 이용한 저응력 silicon nitride위에 압전 물질인 ZnO 박막을 증착한 2000×2000×4.3 μm3의 캔틸레버를 제작하였다. 마이크로 폰의 민감도는 저 주파수 대에서 3 mV/μbar를 보였고, 890Hz의 가장 낮은 주파수에서는 20mV/μbar로 증가하였다. 마이크로 스피커의 사운드 출력 압력 수준은 4V drive, 890Hz에서 75dB였으며, 6V drive, 4.8kHz에서 약 100dB 증가하였다.
장치의 상부도와 단면도가 Fig. 1에 나타나 있으며, 장치를 제작하기 위한 공정도가 Fig. 2에 나타나 있다. 장치의 제작은 큰 세 개의 공정으로 이루어져 있다. 진동판을 만드는 공정(1-4단계), 전면 공정(5-11단계), 캔틸레버 구조를 떼어놓는 공정(12-14단계)이다. 저응력 LPCVD 실리콘 질화막을 증착하고, KOH 또는 EDP를 이용하여 웨이퍼의 후면을 bulk 에칭하였으며, LTO oxide 위에 LPCVD polysilicon 전극을 증착 및 패턴하고, 다시 LTO oxide를 올린 후 ZnO를 RF sputter를 이용하여 증착 및 패턴하였다. 그 후 Al을 상부전극과 기판의 뒷면에 sputter를 이용하여 증착 및 패턴하였다. 최종적으로 LTO wet etch와 silicon nitride dry etch를 이용하여 캔틸레버를 떼어놓았다. Diamond saw를 이용하여 제작된 장치에 따라 웨이퍼를 자르고, 각 장치를 세라믹 package에 wire-bondig 후 접합시켰으며, 환기를 위해 diamond drill을 이용하여 3-mm의 구멍을 만들었다.

참고 자료

없음