KR102269048B1

KR102269048B1 - Vibration device and its manufacturing method

Info

Publication number: KR102269048B1
Application number: KR1020140097114A
Authority: KR
Inventors: 백인복; 유한영; 김약연; 김용준; 안창근; 윤용선; 이봉국; 임지은; 장원익
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2014-07-30
Publication date: 2021-06-24
Anticipated expiration: 2034-07-30
Also published as: KR20150026805A

Abstract

진동 영역의 양 끝을 감싸는 형상으로 형성된 지지부를 포함하는 진동 소자 및 그 제조 방법이 개시된다.
진동 소자는 상부에 절연층이 형성된 하부 기판; 상기 절연층의 위에 결합되며, 하부 기판과 일정 거리 이상 이격되어 진동하는 진동 영역을 포함하는 상부 기판; 및 상기 진동 영역의 양끝을 감싸는 형태로 형성되어 상기 진동 영역을 지지하는 지지부를 포함할 수 있다.Disclosed are a vibrating element including a support formed in a shape surrounding both ends of a vibrating region, and a method of manufacturing the same.
The vibration element includes a lower substrate having an insulating layer formed thereon; an upper substrate coupled to the insulating layer and spaced apart from the lower substrate by a predetermined distance or more and including a vibrating region; and a support portion formed to surround both ends of the vibration region to support the vibration region.

Description

Vibration element and its manufacturing method TECHNICAL FIELD

본 발명은 진동 소자 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진동 영역의 양 끝을 감싸는 형상으로 형성된 지지부를 포함하는 진동 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a vibrating element and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a vibrating element including a support formed in a shape surrounding both ends of a vibrating region, and a method of manufacturing the same.

미세 전자 기계 시스템 (Micro Electro Mechanical System)은 반도체 기술 및 미세 가공 기술을 기반으로 발전해왔으며, 최근 다른 기술들과 융합되면서 다양한 분야에 응용이 가능한 기술로 주목 받고 있다. Micro-electro-mechanical systems have been developed based on semiconductor technology and micro-processing technology, and are attracting attention as a technology that can be applied to various fields as it is recently fused with other technologies.

그러나, 미세 전자기계 시스템 제조 기술을 사용하여 제조되는 종래의 진동 소자는 진동 영역을 하부 기판에서 이격시켜 부양하기 위하여 상부 기판과 하부 기판 사이에 위치한 절연층을 식각하는 공정이 필요하다. 이때, 절연층을 식각하는 과정에서 상부 기판 및 절연층에서 식각된 구조가 변형될 수 있다. However, a conventional vibrating device manufactured using a microelectromechanical system manufacturing technique requires a process of etching an insulating layer located between the upper substrate and the lower substrate in order to levitate the vibrating region by separating it from the lower substrate. In this case, in the process of etching the insulating layer, the structures etched on the upper substrate and the insulating layer may be deformed.

따라서, 장시간의 식각 공정에서도 절연층의 구조가 변형되지 않는 진동 소자 및 장시간의 식각 공정에서도 절연층의 구조가 변형되지 않도록 진동 소자를 제조하는 방법이 요청되고 있다.Therefore, there is a demand for a vibrating device in which the structure of the insulating layer is not deformed even in an etching process for a long time and a method of manufacturing the vibrating device so that the structure of the insulating layer is not deformed even in an etching process for a long time.

본 발명은 진동 영역을 형성하는 과정에서 불필요한 절연층이 식각되는 것을 방지하는 진동 소자의 제조 방법을 제공할 수 있다.The present invention may provide a method of manufacturing a vibration element that prevents unnecessary insulating layers from being etched in the process of forming the vibration region.

또한, 본 발명은 상부 기판, 및 하부 기판에서 발생하는 열이 진동 영역으로 전달되어 발생하는 열 노이즈를 억제하는 진동 소자 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.In addition, the present invention may provide a vibration device for suppressing thermal noise generated by transferring heat generated from an upper substrate and a lower substrate to a vibration region, and a method for manufacturing the same.

본 발명의 일실시예에 따른 진동 소자는 상부에 절연층이 형성된 하부 기판; 상기 절연층의 위에 결합되며, 하부 기판과 일정 거리 이상 이격되어 진동하는 진동 영역을 포함하는 상부 기판; 및 상기 진동 영역의 양끝을 감싸는 형태로 형성되어 상기 진동 영역을 지지하는 지지부를 포함할 수 있다.A vibrating device according to an embodiment of the present invention includes a lower substrate having an insulating layer formed thereon; an upper substrate coupled to the insulating layer and spaced apart from the lower substrate by a predetermined distance or more and including a vibrating region; and a support portion formed to surround both ends of the vibration region to support the vibration region.

본 발명의 일실시예에 따른 진동 소자의 지지부는 상기 상부 기판을 형성한 물질, 및 상기 절연층을 형성한 물질에 따라 결정된 물질로 형성될 수 있다.The support part of the vibrating device according to an embodiment of the present invention may be formed of a material determined according to the material forming the upper substrate and the material forming the insulating layer.

본 발명의 일실시예에 따른 진동 소자는 상기 지지부를 형성하는 물질이 상기 상부 기판을 형성한 물질과 동일한 경우, 상기 상부 기판의 위에 식각으로부터 상기 상부 기판을 보호하기 위한 보호 물질이 도포될 수 있다.In the vibrating device according to an embodiment of the present invention, when the material forming the support is the same as the material forming the upper substrate, a protective material for protecting the upper substrate from etching may be applied on the upper substrate. .

본 발명의 일실시예에 따른 진동 소자의 지지부의 상부에 상기 상부 기판, 및 상기 하부 기판에서 발생하는 열을 방열하는 방열 핀이 형성될 수 있다.Heat dissipation fins for dissipating heat generated from the upper substrate and the lower substrate may be formed on the support portion of the vibration element according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 진동 소자는 상기 하부 기판의 상부 또는 하부에 형성되어 상기 진동 영역으로 신호를 출력하는 하부 전극; 및 상기 상부 기판의 상부에 형성되어 상기 진동 영역으로 신호를 출력하는 상부 전극을 더 포함할 수 있다.A vibrating device according to an embodiment of the present invention includes: a lower electrode formed on or below the lower substrate to output a signal to the vibration region; and an upper electrode formed on the upper substrate to output a signal to the vibration region.

본 발명의 일실시예에 따른 진동 소자의 하부 기판은 하부 전극에서 진동 영역으로 연결되는 회로를 포함하고, 상부 전극은 상기 지지부를 통하여 상기 하부 기판의 회로와 연결될 수 있다.The lower substrate of the vibrating device according to an embodiment of the present invention may include a circuit connected from the lower electrode to the vibration region, and the upper electrode may be connected to the circuit of the lower substrate through the support part.

본 발명의 일실시예에 따른 진동 소자는 상부에 절연층이 형성된 하부 기판; 상기 절연층의 위에 결합되며, 하부 기판과 일정 거리 이상 이격되어 진동하는 진동 영역을 포함하는 상부 기판; 상기 진동 영역의 양끝을 감싸는 형태로 형성되어 상기 진동 영역을 지지하는 지지부; 및 상기 지지부의 상부에 형성되며, 상기 상부 기판, 및 상기 하부 기판에서 발생하는 열을 방열하는 방열 핀을 포함할 수 있다.A vibrating device according to an embodiment of the present invention includes a lower substrate having an insulating layer formed thereon; an upper substrate coupled to the insulating layer and spaced apart from the lower substrate by a predetermined distance or more and including a vibrating region; a support portion formed to surround both ends of the vibration region to support the vibration region; and a heat dissipation fin formed on the support portion and dissipating heat generated from the upper substrate and the lower substrate.

본 발명의 일실시예에 따른 진동 소자는 상부에 절연층이 형성된 하부 기판; 상기 절연층의 위에 결합되며, 하부 기판과 일정 거리 이상 이격되어 진동하는 진동 영역을 포함하는 상부 기판; 상기 진동 영역의 양끝을 감싸는 형태로 형성되어 상기 진동 영역을 지지하는 지지부; 및 상기 진동 영역 및 상기 지지부의 상부에 형성되어 상기 진동 영역으로 신호를 출력하는 전극을 포함할 수 있다.A vibrating device according to an embodiment of the present invention includes a lower substrate having an insulating layer formed thereon; an upper substrate coupled to the insulating layer and spaced apart from the lower substrate by a predetermined distance or more and including a vibrating region; a support portion formed to surround both ends of the vibration region to support the vibration region; and an electrode formed on the vibration region and the support portion to output a signal to the vibration region.

본 발명의 일실시예에 따른 진동 소자의 진동 영역은 상기 전극이 출력한 교류 신호에 따라 진동하여 공진 주파수를 가지는 진동 신호를 출력할 수 있다.The vibration region of the vibration element according to an embodiment of the present invention may vibrate according to the AC signal output by the electrode to output a vibration signal having a resonant frequency.

본 발명의 일실시예에 따른 진동 소자 제조 방법은 하부 기판의 상부에 절연층을 형성하고, 절연층의 상부에 상부 기판을 결합하는 단계; 진동 영역의 폭과 길이를 기초로 절연층과 상부 기판을 식각하는 단계; 진동 영역의 양 끝을 감싸는 형태로 지지부를 형성하는 단계; 및 절연층의 일부를 식각하여 하부 기판과 일정 거리 이상 이격된 진동 영역을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.A method of manufacturing a vibrating device according to an embodiment of the present invention includes forming an insulating layer on an upper portion of a lower substrate, and bonding the upper substrate to the upper portion of the insulating layer; etching the insulating layer and the upper substrate based on the width and length of the vibration region; forming a support part in a shape surrounding both ends of the vibration region; and etching a portion of the insulating layer to form a vibration region spaced apart from the lower substrate by a predetermined distance or more.

본 발명의 일실시예에 의하면, 진동 영역의 양 끝을 감싸는 형상으로 절연층과 선택비가 다른 물질로 지지부를 형성함으로써, 진동 영역을 형성하는 과정에서 불필요한 절연층이 식각되는 것을 방지할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by forming the support part with a material having a different selectivity from the insulating layer in a shape surrounding both ends of the vibration region, it is possible to prevent unnecessary insulating layers from being etched in the process of forming the vibration region.

또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 진동 영역의 양 끝을 감싸는 형상으로 지지부를 형성하여 진동 영역의 물리적 고정을 증가시킴으로써, 진동 영역의 진동에 따라 발생하는 진동 소자의 비틀림을 최소화할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, by forming the support in a shape surrounding both ends of the vibration region to increase the physical fixation of the vibration region, it is possible to minimize the torsion of the vibrating element caused by the vibration of the vibration region. .

그리고, 본 발명의 일실시예에 의하면, 방열 핀으로 상부 기판, 및 하부 기판에서 발생하는 열을 방열함으로써, 상부 기판, 및 하부 기판에서 발생하는 열이 진동 영역으로 전달되어 발생하는 열 노이즈를 억제할 수 있다.And, according to an embodiment of the present invention, by dissipating heat generated from the upper and lower substrates with the heat dissipation fins, heat generated from the upper and lower substrates is transferred to the vibration region to suppress thermal noise generated. can do.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자의 진동 영역을 촬영한 SEM 사진이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자의 진동 영역의 한쪽 끝을 촬영한 SEM 사진이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자 제조 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따라 액티브가 형성되는 과정의 일례이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따라 지지부가 형성되는 과정의 일례이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따라 전극이 형성되는 과정의 일례이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조된 진동 소자의 일례이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자의 진동 특성의 일례이다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 소자를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 진동 소자를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a vibrating element according to a first embodiment of the present invention.
2 is an SEM photograph of the vibration region of the vibrating element according to the first embodiment of the present invention.
3 is an SEM photograph of one end of the vibrating region of the vibrating element according to the first embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a vibrating element according to the first embodiment of the present invention.
5 is an example of a process in which an active is formed according to the first embodiment of the present invention.
6 is an example of a process of forming a support according to the first embodiment of the present invention.
7 is an example of a process of forming an electrode according to the first embodiment of the present invention.
8 is an example of the vibrating element manufactured according to the first embodiment of the present invention.
9 is an example of the vibration characteristics of the vibration element according to the first embodiment of the present invention.
10 is a view showing a vibrating element according to a second embodiment of the present invention.
11 is a view showing a vibrating element according to a third embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 일실시예에 따른 진동 소자 제조 방법은 진동 소자 제조 장치에 의해 수행될 수 있다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The method for manufacturing a vibrating element according to an embodiment of the present invention may be performed by an apparatus for manufacturing a vibrating element.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자를 나타내는 도면이다. 1 is a view showing a vibrating element according to a first embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자는 하부 기판(110), 절연층(120), 상부 기판(130), 지지부(140), 상부 전극(150), 제1 하부 전극(160), 및 제2 하부 전극(161)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the vibrating device according to the first embodiment of the present invention includes a lower substrate 110 , an insulating layer 120 , an upper substrate 130 , a support unit 140 , an upper electrode 150 , and a first lower portion. It may include an electrode 160 and a second lower electrode 161 .

절연층(120)는 하부 기판(110)의 상부에 형성될 수 있다. 이때, 절연층(120)은 절연 물질로 형성되어 하부 기판(110)을 상부 기판(130)으로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다.The insulating layer 120 may be formed on the lower substrate 110 . In this case, the insulating layer 120 may be formed of an insulating material to electrically separate the lower substrate 110 from the upper substrate 130 .

상부 기판(130)은 절연층(120)의 위에 결합될 수 있다. 그리고, 상부 기판(130)은 하부 기판(110)과 일정 거리 이상 이격되어 진동하는 진동 영역(131)을 포함할 수 있다. 이때, 진동 소자 제조 장치는 진동 영역(131)의 하부에 결합된 절연층(120)을 식각하여 진동 영역(131)이 하부 기판(110)과 이격되도록 할 수 있다. 그리고, 진동 영역(131)는 외부 진동 또는 상부 전극(150), 제1 하부 전극(160), 제2 하부 전극(161) 중 하나가 출력하는 교류 신호에 따라 진동할 수 있다. 또한, 진동 영역(131)의 진동에 따라 발생하는 진동 신호의 공진 주파수는 진동 영역(131)에서 지지부(140)가 감싸지 않은 영역의 폭(W), 길이(L) 및 높이(H)에 기초하여 결정될 수 있다.The upper substrate 130 may be coupled on the insulating layer 120 . In addition, the upper substrate 130 may include a vibrating region 131 that is spaced apart from the lower substrate 110 by a predetermined distance or more. In this case, the vibration element manufacturing apparatus may etch the insulating layer 120 coupled to the lower portion of the vibration region 131 so that the vibration region 131 is spaced apart from the lower substrate 110 . In addition, the vibration region 131 may vibrate according to external vibration or an AC signal output from one of the upper electrode 150 , the first lower electrode 160 , and the second lower electrode 161 . In addition, the resonance frequency of the vibration signal generated according to the vibration of the vibration region 131 is based on the width (W), length (L), and height (H) of the region not covered by the support unit 140 in the vibration region 131 . can be determined by

그리고, 진동 영역(131)은 외부 진동 또는 상부 전극(150), 제1 하부 전극(160), 제2 하부 전극(161) 중 하나가 출력하는 교류 신호를 통해 진동하며, 진동부(131) 상에 감지하는 감지 영역(132)을 포함할 수 있다. 이때, 감지 영역(132)은 외부에서 들어오는 질량(mass)를 가지는 물질과 결합하여 질량이 증가함으로써, 외부에서 들어오는 질량을 가지는 물질을 검출하는 영역일 수 있다. 예를 들어, 감지 영역(132)는 진동 영역(131)의 상부에 형성되며, 유기물 프로브인 티올(thiol) 그룹과 아민 그룹 또는 실란 그룹 및 DNA, 또는 항체를 포함할 수 있다. 이때, DNA, 또는 항체는 티올 그룹, 아민 그룹, 및 실란 그룹과 결합하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 외부에서 들어오는 질량을 가지는 물질은 가스, 또는 바이오 물질일 수 있다.In addition, the vibration region 131 vibrates through external vibration or an AC signal output from one of the upper electrode 150 , the first lower electrode 160 , and the second lower electrode 161 , and It may include a sensing region 132 to sense the . In this case, the sensing area 132 may be a region for detecting a material having a mass entering from the outside by combining with a material having a mass coming from the outside and increasing the mass. For example, the sensing region 132 is formed on the vibration region 131 and may include a thiol group and an amine group or a silane group, which are organic probes, and DNA or an antibody. In this case, DNA or antibody may be formed by bonding with a thiol group, an amine group, and a silane group. For example, the material having a mass entering from the outside may be a gas or a biomaterial.

또한, 감지 영역(132)은 프로브 상에 흡착되며 질량을 가지는 물질과 물리적 또는 화학적으로 결합할 수 있다. 그리고, 감지 영역(132)은 박막 증착, 코팅 그리고 스포팅 등의 다양한 방법으로 형성될 수 있다. In addition, the sensing region 132 may be physically or chemically bound to a material that is adsorbed on the probe and has a mass. In addition, the sensing region 132 may be formed by various methods such as thin film deposition, coating, and spotting.

예를 들어 감지 영역(132)는 금속, 실리콘, 산화물 및 결정체 중 적어도 하나를 사용하여 형성될 수 있다. 이때, 금속은 일반적으로 사용되는 금, 백금, 은 등을 포함할 수 있다. 또한, 산화물은 실리콘 산화물, 아연산화, 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물을 포함할 수 있다. 그리고, 결정체는 실리콘 결정체나, 티타늄과 같은 산화물이 아닌 결정체, 또는 산화물 중에서 비정질이 아닌 결정들로 구성된 물질일 수 있다. For example, the sensing region 132 may be formed using at least one of metal, silicon, oxide, and crystal. In this case, the metal may include generally used gold, platinum, silver, or the like. In addition, the oxide may include silicon oxide, zinc oxide, aluminum oxide, or titanium oxide. In addition, the crystal may be a silicon crystal, a non-oxide crystal such as titanium, or a material composed of non-amorphous crystals among oxides.

지지부(140)는 진동 영역(131)의 양끝을 감싸는 형태로 형성되어 진동 영역(131)을 지지할 수 있다. 이때, 지지부(140)는 진동 영역(131) 및 진동 영역(131)의 양끝에 인접한 상부 기판(100)의 다른 영역을 감쌈으로써, 진동 소자의 제조 과정에서 발생하는 절연층(120), 상부 기판(130), 및 진동 영역(131)의 변형을 억제할 수 있다. 그리고, 지지부(140)는 절연층(120), 상부 기판(130), 및 진동 영역(131)의 변형을 억제함으로써, 진동 영역(131)이 진동하여 발생시키는 진동 신호의 왜곡과 손실을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 지지부(140)는 앵커 형상일 수 있다.The support unit 140 may be formed to surround both ends of the vibration region 131 to support the vibration region 131 . In this case, the support unit 140 wraps the vibration region 131 and other regions of the upper substrate 100 adjacent to both ends of the vibration region 131 , so that the insulating layer 120 and the upper substrate are generated during the manufacturing process of the vibration element. Deformation of 130 and the vibration region 131 may be suppressed. In addition, the support 140 suppresses deformation of the insulating layer 120 , the upper substrate 130 , and the vibration region 131 , thereby minimizing distortion and loss of a vibration signal generated by the vibration region 131 . can For example, the support 140 may have an anchor shape.

이때, 지지부(140)는 상부 기판(130)을 형성한 물질, 및 절연층(120)을 형성한 물질에 따라 결정된 물질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 지지부(140)를 구성하는 물질은 상부 기판(130)을 형성한 물질, 및 절연층(120)을 형성한 물질과 상이하며, 상부 기판(130), 절연층(120) 및 지지부(140)를 식각하는 물질의 선택비에 기초하여 결정될 수 있다.In this case, the support 140 may be formed of a material determined according to the material on which the upper substrate 130 is formed and the material on which the insulating layer 120 is formed. Specifically, the material constituting the support part 140 is different from the material forming the upper substrate 130 and the material forming the insulating layer 120 , and the upper substrate 130 , the insulating layer 120 and the supporting part ( 140) may be determined based on the selectivity of the etching material.

예를 들어, 하부 기판(110)이 실리콘으로 형성되고, 절연층(120)이 산화막으로 형성되며, 상부 기판(100)이 실리콘으로 형성되는 경우, 지지부(140)는 질화막으로 형성될 수 있다. 이때, 실리콘은 인산에 대해 높은 선택비를 가지므로, 지지부(140)를 형성하기 위하여 인산으로 상부 기판(100)의 상부에 도포한 질화막을 식각하는 과정에서 상부 기판(100)이 식각 되거나 변형되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 질화막과 실리콘은 불산에 대하여 높은 선택비를 가지므로, 진동 영역(131)을 하부 기판(110)으로부터 이격 시키기 위하여 불산으로 진동 영역(131)의 하부에 결합된 절연층(120)을 식각하는 과정에서 상부 기판(100) 및 지지부(140)가 식각 되거나 변형되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 지지부(140)가 진동 영역(131)의 양끝을 완전히 감싸는 형태인 경우, 진동 영역의 양끝에 인접한 상부 기판(100)의 다른 영역의 하부에 결합된 절연층(120)의 측면도 감쌀 수 있다. 따라서, 불산으로 진동 영역(131)의 하부에 결합된 절연층(120)을 식각하는 과정에서 상부 기판(100)의 다른 영역의 하부에 결합된 절연층(120)이 식각되는 것도 방지할 수 있다.For example, when the lower substrate 110 is formed of silicon, the insulating layer 120 is formed of an oxide film, and the upper substrate 100 is formed of silicon, the support 140 may be formed of a nitride film. At this time, since silicon has a high selectivity to phosphoric acid, the upper substrate 100 is etched or deformed in the process of etching the nitride film coated on the upper substrate 100 with phosphoric acid to form the support 140 . it can be prevented In addition, since the nitride film and silicon have a high selectivity with respect to hydrofluoric acid, the insulating layer 120 bonded to the lower portion of the vibration region 131 is etched with hydrofluoric acid to separate the vibration region 131 from the lower substrate 110 . It is possible to prevent the upper substrate 100 and the support 140 from being etched or deformed in the process. In addition, when the support unit 140 completely surrounds both ends of the vibration region 131 , the side surface of the insulating layer 120 coupled to the lower portion of another region of the upper substrate 100 adjacent to both ends of the vibration region may also be wrapped. . Accordingly, in the process of etching the insulating layer 120 bonded to the lower portion of the vibration region 131 with hydrofluoric acid, the etching of the insulating layer 120 bonded to the lower portion of another region of the upper substrate 100 can be prevented. .

또한, 하부 기판(110)이 실리콘으로 형성되고, 절연층(120)이 산화막으로 형성되며, 상부 기판(100)이 질화막으로 형성되는 경우, 지지부(140)는 실리콘막으로 형성될 수 있다. 이때, 질화막은 실리콘 식각 용액에 대해 높은 선택비를 가지므로, 지지부(140)의 형성 과정에서 상부 기판(100)이 식각 되거나 변형되는 것을 방지할 수 있다.In addition, when the lower substrate 110 is formed of silicon, the insulating layer 120 is formed of an oxide film, and the upper substrate 100 is formed of a nitride film, the support 140 may be formed of a silicon film. In this case, since the nitride layer has a high selectivity with respect to the silicon etching solution, it is possible to prevent the upper substrate 100 from being etched or deformed during the formation of the support 140 .

그리고, 지지부(140)를 형성하는 물질이 상부 기판(130)을 형성한 물질과 동일한 경우, 상부 기판(130)의 위에 지지부(140)를 형성하는 과정의 식각에서 상부 기판(130)을 보호하기 위한 보호 물질이 도포될 수 있다. In addition, when the material for forming the support 140 is the same as the material for forming the upper substrate 130 , to protect the upper substrate 130 from etching in the process of forming the support 140 on the upper substrate 130 . A protective material may be applied for

예를 들어, 절연층(120)이 산화막으로 형성되고, 하부 기판(110), 상부 기판(130) 및 지지부(140)가 모두 실리콘으로 형성되는 경우, 지지부(140)를 생성하는 과정에서 지지부(140)를 식각하기 위한 용액이 상부 기판(130)까지 식각할 가능성이 있다. 따라서, 진동 소자 제조 장치는 상부 기판(130)의 위에 지지부(140)를 생성하는 과정의 식각에서 상부 기판(130)을 보호하기 위는 산화막을 도포한 다음 지지부(140)를 형성할 수 있다. 이때, 지지부(140)를 생성하는 과정에서 지지부(140)를 식각하는 용액은 산화막에 의하여 상부 기판(130)과 접촉하지 못하므로, 상부 기판(130)까지 식각되는 것을 방지할 수 있다.For example, when the insulating layer 120 is formed of an oxide film, and the lower substrate 110 , the upper substrate 130 , and the support part 140 are all formed of silicon, in the process of forming the support part 140 , the support part ( There is a possibility that the solution for etching 140 may etch up to the upper substrate 130 . Accordingly, the vibration element manufacturing apparatus may form the support 140 after applying an oxide film to protect the upper substrate 130 from the etching process of generating the support 140 on the upper substrate 130 . In this case, in the process of generating the support 140 , the solution for etching the support 140 does not contact the upper substrate 130 due to the oxide film, and thus the etching to the upper substrate 130 can be prevented.

상부 전극(150)은 상부 기판(130)의 상부에 형성되며, 감지 영역(132)으로 교류 신호를 출력함으로써, 진동 영역(131)의 진동을 제어할 수 있다. The upper electrode 150 is formed on the upper substrate 130 , and by outputting an AC signal to the sensing region 132 , it is possible to control the vibration of the vibration region 131 .

제1 하부 전극(160)은 하부 기판(110)의 상부에 형성되며, 감지 영역(132)으로 교류 신호를 출력함으로써, 진동 영역(131)의 진동을 제어할 수 있다. The first lower electrode 160 is formed on the lower substrate 110 , and outputs an AC signal to the sensing region 132 , thereby controlling the vibration of the vibration region 131 .

제2 하부 전극(161)은 하부 기판(130)의 하부에 형성되며, 감지 영역(132)으로 교류 신호를 출력함으로써, 진동 영역(131)의 진동을 제어할 수 있다. The second lower electrode 161 is formed under the lower substrate 130 , and outputs an AC signal to the sensing region 132 to control vibration of the vibration region 131 .

본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자는 진동 영역(131)의 양 끝을 감싸는 지지부(140)와 진동 영역(131)을 각각 다른 물질로 형성함으로써, 지지부(131)를 형성하는 과정에서 진동 영역(131)을 포함하는 상부 기판(130)의 변형을 방지할 수 있다. 또한, 진동 영역(131)의 양 끝을 감싸는 형상으로 절연층(120)과 선택비가 다른 물질로 지지부(140)를 형성함으로써, 진동 영역을 형성하는 과정에서 불필요한 절연층(120)이 식각되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 진동 영역(131)의 양 끝을 감싸는 형상으로 지지부(140)를 형성하여 진동 영역의 물리적 고정을 증가시킴으로써, 진동 영역(131)의 진동에 따라 발생하는 진동 소자의 비틀림을 최소화할 수 있다.
In the vibrating device according to the first embodiment of the present invention, the support part 140 and the vibration region 131 surrounding both ends of the vibration region 131 are formed of different materials, respectively, to thereby vibrate in the process of forming the support part 131 . Deformation of the upper substrate 130 including the region 131 may be prevented. In addition, by forming the support part 140 with a material having a different selectivity to that of the insulating layer 120 in a shape surrounding both ends of the vibration region 131, unnecessary insulating layer 120 is prevented from being etched in the process of forming the vibration region. can be prevented In addition, by forming the support portion 140 in a shape surrounding both ends of the vibration region 131 to increase physical fixation of the vibration region, it is possible to minimize the torsion of the vibrating element caused by the vibration of the vibration region 131 . .

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자의 진동 영역을 촬영한 SEM 사진이다.2 is an SEM photograph of the vibration region of the vibrating element according to the first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자는 도 2에 도시된 바와 같이 3?m의 선폭과 10?m 길이 및 100nm의 두께를 가지는 진동 영역(131)이 하부 기판(110)으로부터 1?m의 높이로 이격될 수 있다. 또한, 진동 영역(131)의 양 끝은 지지부(140)로 감싸일 수 있다.
In the vibrating device according to the first embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2 , the vibration region 131 having a line width of 3 μm, a length of 10 μm and a thickness of 100 nm is 1 μm from the lower substrate 110 . can be spaced apart at a height of Also, both ends of the vibration region 131 may be surrounded by the support unit 140 .

도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자의 진동 영역의 한쪽 끝을 촬영한 SEM 사진이다.3 is an SEM photograph of one end of the vibrating region of the vibrating element according to the first embodiment of the present invention.

본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자는 도 3에 도시된 바와 같이 진동 영역(131)의 끝이 지지부(140)에 의해 감싸인 구조로 형성될 수 있다. 이때, 지지부(140)는 진동 영역(131)의 끝에 인접한 상부 기판(130)의 하부에 결합된 절연층(120)까지 감쌀 수 있다. 따라서, 진동 영역(131)를 하부 기판(110)에서 이격하기 위하여 진동 영역(131)의 하부에 결합된 절연층(120)을 식각하는 과정에서 상부 기판(130)의 하부에 결합된 절연층(120)까지 식각됨으로써, 진동 영역(131)의 구조가 변형되는 것을 방지 할 수 있다. As shown in FIG. 3 , the vibrating element according to the first embodiment of the present invention may have a structure in which the end of the vibrating region 131 is surrounded by the support 140 . In this case, the support 140 may cover up to the insulating layer 120 coupled to the lower portion of the upper substrate 130 adjacent to the end of the vibration region 131 . Accordingly, in the process of etching the insulating layer 120 coupled to the lower portion of the vibration region 131 to separate the vibration region 131 from the lower substrate 110 , the insulating layer bonded to the lower portion of the upper substrate 130 ( 120), it is possible to prevent the structure of the vibration region 131 from being deformed.

또한, 하부 기판(110)의 상부에는 도 3에 도시된 바와 같이 열 전달 억제 및 지지부(140)와 하부 기판(110) 사이의 고정력을 높이기 위한 미세 구조물(300)이 형성될 수 있다.
In addition, as shown in FIG. 3 , a microstructure 300 for suppressing heat transfer and increasing fixing force between the support 140 and the lower substrate 110 may be formed on the upper portion of the lower substrate 110 .

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자 제조 방법을 도시한 플로우차트이다.4 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a vibrating element according to the first embodiment of the present invention.

단계(410)에서 진동 소자 제조 장치는 하부 기판(110)의 상부에 절연층(120)를 형성하고, 절연층(120)의 상부에 상부 기판(130)을 결합할 수 있다.In operation 410 , the vibration device manufacturing apparatus may form the insulating layer 120 on the lower substrate 110 , and couple the upper substrate 130 on the insulating layer 120 .

단계(420)에서 진동 소자 제조 장치는 단계(410)에서 형성된 절연층(120)과 상부 기판(130)에 포토리소그래피와 식각 공정을 수행하여 액티브를 형성할 수 있다. 이때, 액티브는 도 5에 도시된 바와 같이 절연층(120)과 상부 기판(130)에서 진동 영역(131)으로 설정된 영역의 좌우, 또는 전후가 식각 된 형상일 수 있다. In operation 420 , the vibration device manufacturing apparatus may perform photolithography and etching processes on the insulating layer 120 and the upper substrate 130 formed in operation 410 to form an active material. At this time, as shown in FIG. 5 , the active may have a shape in which left and right or front and back sides of the region set as the vibration region 131 in the insulating layer 120 and the upper substrate 130 are etched.

그리고, 진동 소자 제조 장치는 액티브를 형성하는 과정에서 절연층(120)의 일부를 추가로 식각할 수 있다. 또한, 진동 소자 제조 장치는 절연층(120)의 일부를 추가로 식각하는 추가 식각 과정을 더 수행할 수도 있다. 이때, 진동 소자 제조 장치가 추가로 식각하는 절연층(120)은 액티브에서 진동 영역(131)으로 설정된 영역의 양 끝의 하부에 인접한 절연층(120)일 수 있다.In addition, the vibration element manufacturing apparatus may additionally etch a portion of the insulating layer 120 in the process of forming the active. In addition, the vibration element manufacturing apparatus may further perform an additional etching process of additionally etching a portion of the insulating layer 120 . In this case, the insulating layer 120 additionally etched by the apparatus for manufacturing a vibration device may be an insulating layer 120 adjacent to the lower portion of both ends of the region set as the vibration region 131 in the active mode.

또한, 지지부(140)를 형성하는 물질이 상부 기판(130)을 형성한 물질과 동일한 경우, 진동 소자 제조 장치는 상부 기판(130)의 위에 지지부(140)를 형성하는 과정의 식각에서 상부 기판(130)을 보호하기 위한 보호 물질이 도포될 수 있다. 예를 들어, 진동 소자 제조 장치는 산화 공정으로 상부 기판(100)을 보호하는 산화막을 형성 할 수 있다.In addition, when the material for forming the support 140 is the same as the material for forming the upper substrate 130 , the apparatus for manufacturing the vibrating element performs the etching process of forming the support 140 on the upper substrate 130 in the upper substrate ( 130) may be coated with a protective material to protect. For example, the vibration element manufacturing apparatus may form an oxide film protecting the upper substrate 100 through an oxidation process.

그리고, 진동 소자 제조 장치는 액티브 상부에서 상부 전극(150)이 형성될 영역에 이온 주입 및 확산 공정을 수행할 수 있다.In addition, the vibrating device manufacturing apparatus may perform ion implantation and diffusion processes in the region where the upper electrode 150 is to be formed on the active upper portion.

단계(430)에서 진동 소자 제조 장치는 하부 기판(110) 및 단계(420)에서 형성한 액티브의 상부에 지지부(140)를 형성하는 물질층을 증착할 수 있다. 그리고, 진동 소자 제조 장치는 증착된 물질층에 포토리소그래피와 식각 공정을 수행하여 지지부(140)를 형성할 수 있다.In operation 430 , the apparatus for manufacturing a vibration element may deposit a material layer forming the support 140 on the lower substrate 110 and the active formed in operation 420 . In addition, the vibration element manufacturing apparatus may perform photolithography and etching processes on the deposited material layer to form the support unit 140 .

진동 소자 제조 장치가 단계(420)에서 절연층(120)의 일부를 추가로 식각한 경우, 물질층이 식각된 영역에 증착되어 지지부(140)가 절연층(120)의 측면을 감싸는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 진동 소자 제조 장치는 단계(420)에서 절연층(120)의 일부를 추가로 식각함으로써, 진동 영역(131)의 양 끝의 하부에 결합된 절연층(120)까지 감싸는 형상으로 지지부(140)를 형성할 수 있다.When the vibration element manufacturing apparatus additionally etches a portion of the insulating layer 120 in step 420 , the material layer is deposited on the etched region to form the support 140 surrounding the side surface of the insulating layer 120 . can be That is, the vibration element manufacturing apparatus additionally etches a portion of the insulating layer 120 in step 420 , thereby enclosing the support part 140 in a shape of covering up to the insulating layer 120 coupled to the lower portion of both ends of the vibration region 131 . ) can be formed.

또한, 진동 소자 제조 장치는 단계(420)에서 절연층(120)의 일부를 추가로 식각하는 시간을 제어함으로써, 진동 영역(131)의 양 끝의 하부에 결합된 절연층(120)을 모두 감싸는 형상, 또는 진동 영역(131)의 양 끝의 하부에 결합된 절연층(120) 중 일부를 감싸는 형상으로 지지부(140)를 형성할 수 있다.In addition, the vibration element manufacturing apparatus controls the time to additionally etch a portion of the insulating layer 120 in step 420 , thereby enclosing both the insulating layers 120 coupled to the lower portions of both ends of the vibrating region 131 . The support part 140 may be formed in a shape or a shape surrounding a portion of the insulating layer 120 coupled to the lower portion of both ends of the vibration region 131 .

단계(440)에서 진동 소자 제조 장치는 액티브에서 진동 영역(131)으로 설정된 영역의 하부에 결합된 절연층(120)을 식각하여 진동 영역(131)을 생성할 수 있다. 이때, 진동 영역(131)은 하부에 결합된 절연층(120)이 식각됨에 따라 도 6에 도시된 바와 같이 하부 기판(110)에서 이격될 수 있다.In operation 440 , the vibration device manufacturing apparatus may generate the vibration region 131 by etching the insulating layer 120 coupled to the lower portion of the region set as the vibration region 131 in the active state. In this case, the vibration region 131 may be spaced apart from the lower substrate 110 as shown in FIG. 6 as the insulating layer 120 coupled thereto is etched.

단계(450)에서 진동 소자 제조 장치는 도 7에 도시된 바와 같이 상부 기판(130)의 상부에 상부 전극(150)을 형성하고, 하부 기판(110)의 상부에 제1 하부 전극(160)을 형성할 수 있다. 이때, 진동 소자 제조 장치가 상부 전극(150)을 형성하는 영역은 단계(420)에서 이온 주입 및 확산 공정이 수행된 영역일 수 있다.In step 450 , the vibration element manufacturing apparatus forms the upper electrode 150 on the upper substrate 130 and the first lower electrode 160 on the lower substrate 110 as shown in FIG. 7 . can be formed In this case, the region in which the vibration element manufacturing apparatus forms the upper electrode 150 may be a region in which ion implantation and diffusion processes are performed in step 420 .

단계(460)에서 진동 소자 제조 장치는 도 8에 도시된 바와 같이 하부 기판(110)의 하부에 제2 하부 전극(161)을 형성할 수 있다. 또한, 진동 소자 제조 장치는 진동 영역(131)의 상부에 감지부(132)를 형성할 수 있다. 그리고, 진동 소자 제조 장치는 금속 열처리를 통해 상부 전극(150), 제1 하부 전극(160) 및 제2 하부 전극(161)에 오믹 접촉을 형성하여 진동 소자를 제조할 수 있다.
In operation 460 , the vibration element manufacturing apparatus may form the second lower electrode 161 under the lower substrate 110 as shown in FIG. 8 . In addition, the vibration element manufacturing apparatus may form the sensing unit 132 on the vibration region 131 . In addition, the vibration element manufacturing apparatus may manufacture the vibration element by forming an ohmic contact on the upper electrode 150 , the first lower electrode 160 , and the second lower electrode 161 through metal heat treatment.

도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따라 액티브가 형성되는 과정의 일례이다.5 is an example of a process in which an active is formed according to the first embodiment of the present invention.

진동 소자 제조 장치는 도 5에 도시된 바와 같이 절연층(120)과 상부 기판(130)에 진동 영역(131)으로 설정된 영역에 인접한 전방 영역과 후방 영역을 식각하여 액티브(500)을 생성할 수 있다.
As shown in FIG. 5 , the vibration element manufacturing apparatus may generate the active 500 by etching the front region and the rear region adjacent to the region set as the vibration region 131 on the insulating layer 120 and the upper substrate 130 . have.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따라 지지부가 형성되는 과정의 일례이다.6 is an example of a process of forming a support according to the first embodiment of the present invention.

진동 소자 제조 장치는 도 5에 도시된 액티브(500)의 상부에 지지부(140)를 형성하는 물질층을 증착하고 증착된 물질층에 포토리소그래피와 식각 공정을 수행하여 지지부(140)를 형성할 수 있다.The vibration element manufacturing apparatus deposits a material layer forming the support 140 on the active 500 shown in FIG. 5 and performs photolithography and etching processes on the deposited material layer to form the support 140 . have.

그리고, 진동 소자 제조 장치는 액티브(500)에서 진동 영역(131)으로 설정된 영역의 하부에 결합된 절연층(120)을 식각함으로써, 도 6에 도시된 바와 같이 하부 기판(110)에서 이격된 진동 영역(131)을 생성할 수 있다. 이때, 지지부(140)는 도 6에 도시된 바와 같이 진동 영역(131)의 양 끝을 감싸고 있으며, 진동 영역(131)의 양 끝의 하부에 결합된 절연층(120)의 측면도 감쌀 수 있다.
In addition, the vibration element manufacturing apparatus etches the insulating layer 120 coupled to the lower portion of the region set as the vibration region 131 in the active 500 , thereby providing vibration spaced apart from the lower substrate 110 as shown in FIG. 6 . The region 131 may be created. At this time, the support 140 surrounds both ends of the vibration region 131 as shown in FIG. 6 , and may also cover the side surfaces of the insulating layer 120 coupled to the lower portions of both ends of the vibration region 131 .

도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따라 전극이 형성되는 과정의 일례이다.7 is an example of a process of forming an electrode according to the first embodiment of the present invention.

진동 소자 제조 장치는 도 7에 도시된 바와 같이 상부 기판(130)의 상부에 상부 전극(150)을 형성하고, 하부 기판(110)의 상부에 제1 하부 전극(160)을 형성할 수 있다. 이때, 진동 소자 제조 장치가 상부 전극(150)을 형성하는 영역은 단계(420)에서 이온 주입 및 확산 공정이 수행된 영역일 수 있다.
The vibration element manufacturing apparatus may form the upper electrode 150 on the upper substrate 130 and the first lower electrode 160 on the lower substrate 110 as shown in FIG. 7 . In this case, the region in which the vibration element manufacturing apparatus forms the upper electrode 150 may be a region in which ion implantation and diffusion processes are performed in step 420 .

도 8은 본 발명의 제1 실시예에 따라 제조된 진동 소자의 일례이다.8 is an example of the vibrating element manufactured according to the first embodiment of the present invention.

진동 소자 제조 장치는 도 8에 도시된 바와 같이 하부 기판(110)의 하부에 제2 하부 전극(161)을 형성할 수 있다. 또한, 진동 소자 제조 장치는 진동 영역(131)의 상부에 감지부(132)를 형성할 수 있다. 그리고, 진동 소자 제조 장치는 금속 열처리를 통해 상부 전극(150), 제1 하부 전극(160) 및 제2 하부 전극(161)에 오믹 접촉을 형성하여 진동 소자를 제조할 수 있다.
The apparatus for manufacturing a vibrating element may form the second lower electrode 161 under the lower substrate 110 as shown in FIG. 8 . In addition, the vibration element manufacturing apparatus may form the sensing unit 132 on the vibration region 131 . In addition, the vibration element manufacturing apparatus may manufacture the vibration element by forming an ohmic contact on the upper electrode 150 , the first lower electrode 160 , and the second lower electrode 161 through metal heat treatment.

도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자의 진동 특성의 일례이다.9 is an example of the vibration characteristics of the vibration element according to the first embodiment of the present invention.

도 9는 진동 영역(131)이 폭 3?m, 길이 10 ?m 및 두께 100nm로 제조된 진동 소자가 출력하는 진동 신호의 공진 주파수 측정 결과의 일례이다.FIG. 9 is an example of a resonance frequency measurement result of a vibration signal output by a vibrating element in which the vibration region 131 has a width of 3 μm, a length of 10 μm, and a thickness of 100 nm.

본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자가 출력하는 진동 신호의 공진 주파수 측정 결과(910)는 도 9에 도시된 바와 같이 6.6MHz의 주파수에서 하나의 공진 주파수가 측정될 수 있다. 반면, 지지부(140)를 포함하지 않는 종래의 진동 소자가 출력하는 진동 신호의 공진 주파수 측정 결과(920)는 도 9에 도시된 바와 같이 복수의 공진 주파수가 발생할 수 있다.As shown in FIG. 9 , in the resonance frequency measurement result 910 of the vibration signal output from the vibration element according to the first embodiment of the present invention, one resonance frequency may be measured at a frequency of 6.6 MHz. On the other hand, as shown in FIG. 9 , a plurality of resonance frequencies may be generated in the resonance frequency measurement result 920 of the vibration signal output by the conventional vibration element that does not include the support 140 .

또한, 본 발명의 제1 실시예에 따른 진동 소자는 진동 영역(131)이 하부 기판(110)에서 이격됨에 따라 첫 번째 모드의 공진 주파수가 이론 값에 비해 낮을 수 있다.
In addition, in the vibration element according to the first embodiment of the present invention, as the vibration region 131 is spaced apart from the lower substrate 110 , the resonance frequency of the first mode may be lower than a theoretical value.

도 10은 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 소자를 나타내는 도면이다.10 is a view showing a vibrating element according to a second embodiment of the present invention.

도 10을 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 소자는 하부 기판(110), 절연층(120), 상부 기판(130), 지지부(140), 상부 전극(150), 제1 하부 전극(160), 및 방열 핀(1000)을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 소자는 도 10에는 도시되지 않았지만, 도 1과같이 제2 하부 전극(161)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10 , the vibrating device according to the second embodiment of the present invention includes a lower substrate 110 , an insulating layer 120 , an upper substrate 130 , a support unit 140 , an upper electrode 150 , and a first lower portion. It may include an electrode 160 and a heat dissipation fin 1000 . Also, although not shown in FIG. 10 , the vibrating element according to the second embodiment of the present invention may include a second lower electrode 161 as shown in FIG. 1 .

절연층(120)는 하부 기판(110)의 상부에 형성될 수 있다. 이때, 절연층(120)은 절연 물질로 형성되어 하부 기판(110)을 상부 기판(130)로부터 전기적으로 분리시킬 수 있다.The insulating layer 120 may be formed on the lower substrate 110 . In this case, the insulating layer 120 may be formed of an insulating material to electrically separate the lower substrate 110 from the upper substrate 130 .

상부 기판(130)은 절연층(120)의 위에 결합될 수 있다. 그리고, 상부 기판(130)은 하부 기판(110)과 일정 거리 이상 이격되어 진동하는 진동 영역(131)을 포함할 수 있다. 이때, 진동 영역(131)는 외부 진동 또는 상부 전극(150), 제1 하부 전극(160), 제2 하부 전극(161) 중 하나가 출력하는 교류 신호에 따라 진동할 수 있다. 그리고, 진동 영역(131)은 외부 진동 또는 상부 전극(150), 제1 하부 전극(160), 제2 하부 전극(161) 중 하나가 출력하는 교류 신호를 감지하는 감지 영역(132)을 포함할 수 있다. The upper substrate 130 may be coupled on the insulating layer 120 . In addition, the upper substrate 130 may include a vibrating region 131 that is spaced apart from the lower substrate 110 by a predetermined distance or more. In this case, the vibration region 131 may vibrate according to external vibration or an AC signal output from one of the upper electrode 150 , the first lower electrode 160 , and the second lower electrode 161 . In addition, the vibration region 131 may include a sensing region 132 that detects external vibration or an AC signal output from one of the upper electrode 150 , the first lower electrode 160 , and the second lower electrode 161 . can

지지부(140)는 진동 영역(131)의 양끝을 감싸는 형태로 형성되어 진동 영역(131)을 지지할 수 있다. 이때, 지지부(140)는 진동 영역(131) 및 진동 영역(131)의 양끝에 인접한 상부 기판(100)의 다른 영역을 감쌈으로써, 진동 소자의 제조 과정에서 발생하는 절연층(120), 상부 기판(130), 및 진동 영역(131)의 변형을 억제할 수 있다. 그리고, 지지부(140)는 절연층(120), 상부 기판(130), 및 진동 영역(131)의 변형을 억제함으로써, 진동 영역(131)이 진동하여 발생시키는 진동 신호의 왜곡과 손실을 최소화할 수 있다. 예를 들어, 지지부(140)는 앵커 형상일 수 있다. 또한, 지지부(140)는 상부 기판(130)을 형성한 물질, 및 절연층(120)을 형성한 물질에 따라 결정된 물질로 형성될 수 있다. 그리고, 지지부(140)를 형성하는 물질이 상부 기판(130)을 형성한 물질과 동일한 경우, 상부 기판(130)의 위에 지지부(140)를 형성하는 과정의 식각에서 상부 기판(130)을 보호하기 위한 보호 물질이 도포될 수 있다. The support unit 140 may be formed to surround both ends of the vibration region 131 to support the vibration region 131 . In this case, the support unit 140 wraps the vibration region 131 and other regions of the upper substrate 100 adjacent to both ends of the vibration region 131 , so that the insulating layer 120 and the upper substrate are generated during the manufacturing process of the vibration element. Deformation of 130 and the vibration region 131 may be suppressed. In addition, the support 140 suppresses deformation of the insulating layer 120 , the upper substrate 130 , and the vibration region 131 , thereby minimizing distortion and loss of a vibration signal generated by the vibration region 131 . can For example, the support 140 may have an anchor shape. In addition, the support 140 may be formed of a material determined according to the material on which the upper substrate 130 is formed and the material on which the insulating layer 120 is formed. In addition, when the material for forming the support 140 is the same as the material for forming the upper substrate 130 , to protect the upper substrate 130 from etching in the process of forming the support 140 on the upper substrate 130 . A protective material may be applied for

상부 전극(150)은 상부 기판(130)의 상부에 형성되며, 감지 영역(132)으로 교류 신호를 출력함으로써, 진동 영역(131)의 진동을 제어할 수 있다. 또한, 제1 하부 전극(160)은 하부 기판(110)의 상부에 형성되며, 감지 영역(132)으로 교류 신호를 출력함으로써, 진동 영역(131)의 진동을 제어할 수 있다. 그리고, 제2 하부 전극(161)은 하부 기판(130)의 하부에 형성되며, 감지 영역(132)으로 교류 신호를 출력함으로써, 진동 영역(131)의 진동을 제어할 수 있다. The upper electrode 150 is formed on the upper substrate 130 , and by outputting an AC signal to the sensing region 132 , it is possible to control the vibration of the vibration region 131 . In addition, the first lower electrode 160 is formed on the lower substrate 110 , and outputs an AC signal to the sensing region 132 , thereby controlling the vibration of the vibration region 131 . In addition, the second lower electrode 161 is formed under the lower substrate 130 , and outputs an AC signal to the sensing region 132 , thereby controlling vibration of the vibration region 131 .

방열 핀(1000)은 지지부(140)의 상부에 형성되며, 도 10에 도시된 바와 같이 복수의 기둥 형상으로 형성되어 상부 기판(130), 및 하부 기판(110)에서 발생하는 열을 방열할 수 있다. 이때, 방열 핀(1000)의 형상은 공기와의 접촉하는 면적을 증가시켜 열을 방열하는 조건을 만족하는 형상 중 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 방열 핀(1000)은 도 10과 같은 복수의 기둥 형상 이외에도 복수의 판들이 나열되거나 서로 결합된 형상으로 형성될 수도 있다.The heat dissipation fin 1000 is formed on the support 140 , and is formed in a plurality of pillar shapes as shown in FIG. 10 to dissipate heat generated from the upper substrate 130 and the lower substrate 110 . have. In this case, the shape of the heat dissipation fin 1000 may be formed as one of shapes satisfying the condition of dissipating heat by increasing an area in contact with air. For example, the heat dissipation fin 1000 may be formed in a shape in which a plurality of plates are arranged or coupled to each other in addition to a plurality of pillar shapes as shown in FIG. 10 .

본 발명의 제2 실시예에 따른 진동 소자는 방열 핀(1000)으로 상부 기판(130), 및 하부 기판(110)에서 발생하는 열을 방열함으로써, 상부 기판(130), 및 하부 기판(110)에서 발생하는 열이 진동 영역(131)로 전달되어 발생하는 열 노이즈를 억제할 수 있다.
The vibrating device according to the second embodiment of the present invention radiates heat generated from the upper substrate 130 and the lower substrate 110 with the heat dissipation fin 1000, thereby dissipating heat from the upper substrate 130 and the lower substrate 110 . Thermal noise generated by the heat generated from being transferred to the vibration region 131 can be suppressed.

도 11은 본 발명의 제3 실시예에 따른 진동 소자를 나타내는 도면이다.11 is a view showing a vibrating element according to a third embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 진동 소자는 하부 기판(110), 절연층(120), 상부 기판(130), 지지부(140), 상부 전극(150), 제1 하부 전극(160), 제2 하부 전극(161) 및 추가 전극(1100)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , a vibrating device according to an embodiment of the present invention includes a lower substrate 110 , an insulating layer 120 , an upper substrate 130 , a support 140 , an upper electrode 150 , and a first lower electrode. 160 , a second lower electrode 161 , and an additional electrode 1100 may be included.

하부 기판(110)은 제1 하부 전극(160), 제2 하부 전극(161)을 연결하기 위한 회로, 및 제1 하부 전극(160), 제2 하부 전극(161)을 감지 영역(132)와 연결하기 위한 회로를 포함할 수 있다.The lower substrate 110 includes a circuit for connecting the first lower electrode 160 and the second lower electrode 161 , and the first lower electrode 160 and the second lower electrode 161 to the sensing region 132 . It may include a circuit for connecting.

상부 기판(130)은 절연층(120)의 위에 결합될 수 있다. 그리고, 상부 기판(130)은 하부 기판(110)과 일정 거리 이상 이격되어 진동하는 진동 영역(131)을 포함할 수 있다. 이때, 진동 영역(131)는 외부 진동 또는 상부 전극(150), 제1 하부 전극(160), 제2 하부 전극(161) 중 하나가 출력하는 교류 신호에 따라 진동할 수 있다. 그리고, 진동 영역(131)은 외부 진동 또는 상부 전극(150), 제1 하부 전극(160), 제2 하부 전극(161) 중 하나가 출력하는 교류 신호를 감지하는 감지 영역(132)을 포함할 수 있다. 또한, 상부 기판(130)은 상부 전극(150)과 감지 영역(132)를 연결하기 위한 회로를 포함할 수 있다.The upper substrate 130 may be coupled on the insulating layer 120 . In addition, the upper substrate 130 may include a vibrating region 131 that is spaced apart from the lower substrate 110 by a predetermined distance or more. In this case, the vibration region 131 may vibrate according to external vibration or an AC signal output from one of the upper electrode 150 , the first lower electrode 160 , and the second lower electrode 161 . In addition, the vibration region 131 may include a sensing region 132 that detects external vibration or an AC signal output from one of the upper electrode 150 , the first lower electrode 160 , and the second lower electrode 161 . can Also, the upper substrate 130 may include a circuit for connecting the upper electrode 150 and the sensing region 132 .

추가 전극(1100)은 진동 영역(131)와 양쪽 지지부(140) 상부에 형성되어 진동 영역(131)로 교류 신호를 출력할 수 있다. 이때, 추가 전극(1100)은 진동 영역(131)과 지지부(140)의 상부에 전극 물질을 증착하여 형성될 수 있다. 이때, 진동 영역(131)은 추가 전극(1100)과 상부 전극(150)에 인가된 교류 신호에 의하여 진동할 수 있다. 또한, 양쪽 지지부(140) 상부에 형성되는 추가 전극(1100)의 중앙에 갭이 형성되는 경우, 진동 영역(131)의 진동 형태가 변경될 수 있다.The additional electrode 1100 may be formed on the vibration region 131 and both support portions 140 to output an AC signal to the vibration region 131 . In this case, the additional electrode 1100 may be formed by depositing an electrode material on the vibration region 131 and the support portion 140 . In this case, the vibration region 131 may vibrate by an AC signal applied to the additional electrode 1100 and the upper electrode 150 . In addition, when a gap is formed in the center of the additional electrode 1100 formed on both support portions 140 , the vibration form of the vibration region 131 may be changed.

그리고, 진동 소자 제조 장치는 진동 영역(131)의 상부에 추가 절연층(1130)를 형성하고, 추가 절연층(1130)의 상부에 추가 전극(1100)을 형성함으로써, 추가 전극(1100)이 독립적으로 동작하도록 할 수 있다. 구체적으로, 추가 전극(1100)의 일정 영역이 제거되는 경우, 추가 절연층(1130)의 전도도가 변화함으로써, 전도도 변화를 감지할 수 있다. 이때, 추가 절연층(1130)은 외부 자극에 따라 전도도가 변화하며, 진동 영역(131)과 추가 전극(1100)을 전기적으로 분리할 수 있는 물질로 형성될 수 있다.In addition, the vibration element manufacturing apparatus forms an additional insulating layer 1130 on the vibration region 131 , and forms an additional electrode 1100 on the additional insulating layer 1130 , so that the additional electrode 1100 is independent. can be made to work as Specifically, when a predetermined region of the additional electrode 1100 is removed, the conductivity of the additional insulating layer 1130 changes, so that the conductivity change may be sensed. In this case, the additional insulating layer 1130 may be formed of a material capable of electrically separating the vibration region 131 from the additional electrode 1100 , and the conductivity of the additional insulating layer 1130 changes according to an external stimulus.

또한, 추가 전극(1100)이나 상부 전극(150)은 지지부(140)를 통하여 하부 기판(110), 또는 진동 영역(131)과 연결된 다른 상부 기판(130)에 포함된 회로와 연결될 수 있다. 즉, 지지부(140)는 상부 기판(130)에 포함된 회로와 하부 기판(110)에 포함된 회로를 연결함으로써, 진동 소자에 포함된 회로의 집적을 용이하게 할 수 있다.
In addition, the additional electrode 1100 or the upper electrode 150 may be connected to a circuit included in the lower substrate 110 or another upper substrate 130 connected to the vibration region 131 through the support 140 . That is, the support unit 140 connects the circuit included in the upper substrate 130 and the circuit included in the lower substrate 110 , thereby facilitating integration of the circuit included in the vibration element.

본 발명은 진동 영역(131)의 양 끝을 감싸는 형상으로 절연층(120)과 선택비가 다른 물질로 지지부(140)를 형성함으로써, 진동 영역을 형성하는 과정에서 불필요한 절연층(120)이 식각되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 진동 영역(131)의 양 끝을 감싸는 형상으로 지지부(140)를 형성하여 진동 영역의 물리적 고정을 증가시킴으로써, 진동 영역(131)의 진동에 따라 발생하는 진동 소자의 비틀림을 최소화할 수 있다.In the present invention, by forming the support part 140 with a material having a different selectivity from the insulating layer 120 in a shape surrounding both ends of the vibration region 131, unnecessary insulating layer 120 is etched in the process of forming the vibration region. it can be prevented In addition, by forming the support portion 140 in a shape surrounding both ends of the vibration region 131 to increase physical fixation of the vibration region, it is possible to minimize the torsion of the vibrating element caused by the vibration of the vibration region 131 . .

또한, 본 발명은 방열 핀(1000)으로 상부 기판(130), 및 하부 기판(110)에서 발생하는 열을 방열함으로써, 상부 기판(130), 및 하부 기판(110)에서 발생하는 열이 진동 영역(131)으로 전달되어 발생하는 열 노이즈를 억제할 수 있다.
In addition, according to the present invention, heat generated from the upper substrate 130 and the lower substrate 110 is radiated with the heat dissipation fin 1000 , so that the heat generated from the upper substrate 130 and the lower substrate 110 is vibrated. Thermal noise transmitted to 131 can be suppressed.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, although the present invention has been described with reference to limited embodiments and drawings, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and variations from these descriptions are provided by those skilled in the art to which the present invention pertains. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be defined by the following claims as well as the claims and equivalents.

110: 하부 기판
120: 절연층
130: 상부 기판
131: 진동 영역
140: 지지대
150: 상부 전극
160: 제1 하부 전극
161: 제2 하부 전극110: lower substrate
120: insulating layer
130: upper substrate
131: vibration area
140: support
150: upper electrode
160: first lower electrode
161: second lower electrode

Claims

a lower substrate having an insulating layer formed thereon;
an upper substrate coupled to the insulating layer and spaced apart from the lower substrate by a predetermined distance or more and including a vibrating region; and
A support portion formed to surround both ends of the vibration region to support the vibration region
including,
The vibration area is
The insulating layer bonded to the lower portion of the region set as the vibration region in the upper substrate is etched and formed,
The support part,
An insulating layer adjacent to both ends of the region set as the vibration region is further etched, and a material layer forming the support portion is deposited in the additionally etched region to surround the side surface of the insulating layer.

According to claim 1,
The support part,
A vibration element formed of a material determined according to the material forming the upper substrate and the material forming the insulating layer.

According to claim 1,
When the material forming the support part is the same as the material forming the upper substrate, a protective material for protecting the upper substrate from etching is applied on the upper substrate.

According to claim 1,
The support part,
A vibration element having a heat dissipation fin disposed thereon to dissipate heat generated by the upper substrate and the lower substrate.

According to claim 1,
An additional electrode that is formed on the vibration region and the support portion and outputs a signal to the vibration region
A vibration element further comprising a.

According to claim 1,
a lower electrode formed on or below the lower substrate to output a signal to the vibration region; and
An upper electrode formed on the upper substrate and outputting a signal to the vibration region
Vibration element further comprising

7. The method of claim 6,
The lower substrate is
a circuit connected from the lower electrode to the vibration region;
The upper electrode is
A vibration element connected to the circuit of the lower substrate through the support part.

7. The method of claim 6,
The vibration area is
A vibrating element vibrating according to a signal output from the lower electrode or the upper electrode.

According to claim 1,
The vibration area is
An insulating layer coupled to a lower portion of the vibration region is etched to be spaced apart from the lower substrate by a predetermined distance or more.

delete

forming an insulating layer on the lower substrate, and bonding the upper substrate on the insulating layer;
etching the insulating layer and the upper substrate based on the width and length of the vibration region;
forming a support part in a shape surrounding both ends of the vibration region;
Forming a vibration region spaced apart from the lower substrate by a certain distance or more by etching a portion of the insulating layer
including,
The step of forming the vibration region comprises:
The vibration region is formed by etching the insulating layer bonded to the lower portion of the region set as the vibration region on the upper substrate,
The support part,
An insulating layer adjacent to the lower portion of both ends of the region set as the vibration region is additionally etched, and a material layer forming the support portion is deposited in the additionally etched region to surround the side surface of the insulating layer.

16. The method of claim 15,
The step of forming the support part,
A method of manufacturing a vibration device for forming a support part using a material determined according to a material for forming the upper substrate and a material for forming the insulating layer.

16. The method of claim 15,
When the material forming the support portion is the same as the material forming the upper substrate, applying a protective material for protecting the upper substrate from etching on the upper substrate
Vibration element manufacturing method further comprising a.

16. The method of claim 15,
Forming a heat dissipation fin on the upper portion of the support to dissipate heat generated by the upper substrate and the lower substrate
Vibration element manufacturing method further comprising a.

17. The method of claim 16,
forming a lower electrode outputting a signal to the vibration region on an upper portion or a lower portion of the lower substrate, and forming an upper electrode outputting a signal to the vibration region on the upper substrate
Vibration element manufacturing method further comprising a.

20. The method of claim 19,
Forming an additional electrode outputting a signal to the vibration region on the vibration region and the upper portion of the support
Vibration element manufacturing method further comprising a.