KR19980054935A - 정전용량형 마이크로 기계센서 - Google Patents
정전용량형 마이크로 기계센서 Download PDFInfo
- Publication number
- KR19980054935A KR19980054935A KR1019960074136A KR19960074136A KR19980054935A KR 19980054935 A KR19980054935 A KR 19980054935A KR 1019960074136 A KR1019960074136 A KR 1019960074136A KR 19960074136 A KR19960074136 A KR 19960074136A KR 19980054935 A KR19980054935 A KR 19980054935A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- silicon
- impurity layer
- layer
- substrate
- cantilever beam
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Ceased
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 72
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 62
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 62
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 62
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 48
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 47
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 47
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 17
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 3
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 8
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 claims description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 abstract description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 27
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- 238000001505 atmospheric-pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/50—Devices controlled by mechanical forces, e.g. pressure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
- B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
- B81B3/0086—Electrical characteristics, e.g. reducing driving voltage, improving resistance to peak voltage
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
- H10D62/60—Impurity distributions or concentrations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
본 발명은 본 발명은 가속도 센서 또는 자이로 스코프 등과 같은 마이크로 기계센서에 관한 것으로서, 기계적 특성이 우수한 단결정 실리콘으로 된 캔틸레버 빔과 이를 구동하기 위한 전기회로를 함께 집적하여 잡음에 대한 영향을 감소시킬 수 있는 정전용량형 마이크로 기계센서에 관한 것이다.
본 발명의 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법은 실리콘 기판상에 p+불순물층을 형성하는 공정과, 상기 p+불순물층과 일정 간격을 두고 실리콘 기판상에 게이트 전극과 소오스/드레인 영역으로 구성된 제1 및 제2 전계효과 트랜지스터를 형성하는 공정과, 기판 전면에 걸쳐 희생층을 형성하는 단계와, 상기 p+불순물층과 소오스/드레인 영영 상부의 희생층을 식각하여 접촉구멍을 형성하는 공정과, 금속막을 증착하고 패터닝하여 필드 산화막상에 금속패드, p+불순물층과 제2 전계효과 트랜지스터를 접촉구멍을 통해 전기적으로 연결시켜 주기 위한 금속배선 및 상기 제1 전계효과 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 희생층상에 금속 전극판을 각각 형성되는 공정과, 상기 실리콘 기판을 접착제를 이용하여 지지기판에 접착하는 공정과, 실리콘 기판의 이면으로부터 일정두께로 식각하여 실리콘 기판을 박막화하는 공정과, 필드산화막과, p+불순물층 상부의 박막화된 실리콘 기판을 제거하여 p+실리콘층을 노출시킴과 동시에 전계효과 트랜지스터 상부 부분에만 남겨두는 공정과, 노출된 p+불순물층의 일부를 부분적으로 식각하여 희생층을 노출시키는 공정과, p+불순물층 하부의 희생층과 필드산화막을 제거하여 부동상태의 p+실리콘 캔틸레버 빔을 형성함과 동시에 금속패드를 노출시키는 공정과, 박막화된 실리콘 기판을 받침대로 하여 p+실리콘 캔틸레버 빔을 보호하기 위하여 뚜껑으로 밀봉하는 공정을 포함한다.
Description
제 1도는 (가) 내지 (차)는 본 발명의 실시예에 따른 고농도 붕소가 도핑된 단결정 실리콘 캔틸레버 빔을 갖는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조공정도.
제 2도는 본 발명의 정전용량형 마이크로 기계센서의 입체 사시도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
11: 실리콘 기판12: p+불순물층
13: 필드 산화막14, 18: 게이트 산화막
15, 19: 게이트16, 20: 소오스/드레인 영역
17, 21: 전계효과 트랜지스터26: 희생층
27, 28: 접촉구멍30: 금속패드
31: 금속배선32: 금속 전극판
60: p+캔틸레버 빔40, 67: 접착제
41: 지지기판68: 뚜껑
본 발명은 가속도 센서 또는 자이로 스코프 등과 같은 마이크로 기계센서에 관한 것으로서, 기계적 특성이 우수한 단결정 실리콘 된 캔틸레버 빔과 이를 구동하기 위한 전기회로를 함께 집적하여 잡음에 대한 영향을 감소시킬 수 있는 정전용량형 마이크로 기계센서에 관한 것이다.
마이크로 가속도 센서 또는 마이크로 자이로스코프 등과 같은 마이크로 기계센서는 주로 실리콘기판을 모재로 하여 반도체 제조공정에 의해 제조되며, 감지방식에 따라 압전형 센서, 압저항형 센서 또는 정전용량형 센서로 구분되었다. 압전형 기계센서는 정적 특성이 없으며 양호한 특성을 갖는 박막상태의 압전 물질을 형성하기 어렵기 때문에, 기술적으로 퇴보하고 있는 실정이다. 또한 압저항형 센서도 온도변화에 따른 특성 변화가 크기 때문에, 마이크로 기계센서의 기술동향은 정전용량형을 지향하고 있다.
정전용량형 기계센서는 온도특성이 양호할 뿐만 아니라 집적도가 뛰어난 전계효과 트랜지스터로 신호처리회로를 구성하여 집적시키기 때문에 회로를 집적시키기 위한 별도의 공정을 진행하지 않아도 되는 장점을 가지고 있기 때문에, 특성이 매우 우수하고 가격이 저렴하여 기계센서부와 이를 구동하는 주변회로를 일체형(On-Chip)으로 구현할 수 있다.
일반적으로, 정전용량형 기계센서부는 주로 전도성이 있는 캔틸레버 빔과 캔틸레버 빔으로부터 일정거리에 떨어져 있는 전극으로 이루어지며, 감지하고자 하는 기계량에 의한 캔틸레버 빔의 쳐짐 또는 위치 변화 등의 캔틸레버 빔의 운동을 캔틸레버 빔과 전극간의 정전용량으로 나타나게 된다. 현재 캔틸레버 빔은 기계적 특성이 우수하고, 내부식성이 좋으며, 가공성이 우수한 실리콘을 주로 사용하여 제작하고 있다.
정전용량의 기계센서는 다음의 두가지 방법으로 제작되고 있다. 첫번째는 다경정 실리콘으로 캔틸레버 빔을 형성하고 이를 주변회로와 함께 집적하는 방법인데, 이 방법은 다결정 실리콘의 기계적 특성이 불량하고, 특성조절이 까다롭기 때문에, 제조단가가 높고 신뢰성이 우수하지 못한 문제점이 있었다.
두번째는 유리기판위에 단결정 실리콘으로 캔틸레버 빔을 형성하는 방법인데, 이 방법은 저렴한 공정으로 기계적 특성이 우수한 단결정 실리콘 캔틸레버 빔을 형성할 수 있다는 장점이 있지만, 유리기판을 사용하기 때문에 주변회로를 캔틸레버 빔과 함께 집적시킬 수 없어 궁극적으로는 제조단가를 낮출 수 없는 문제점이 없었다.
본 발명은 기계적 특성이 우수한 단결정 실리콘 캔틸레버 빔과 주변회로를 함께 집적하여 성능이 우수하고 제조단가가 저렴한 정전용량형 마이크로 기계센서 및 그의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 실리콘 기판상에 p+불순물층을 형성하는 공정과, 상기 p+불순물층과 일정 간격을 두고 실리콘 기판상을 게이트 전극과 소오스/드레인 영역으로 구성된 제1 및 제2전계효과 트랜지스터를 형성하는 공정과, 기판 전면에 걸쳐 희생층을 형성하는 단계와, 상기 p+불순물층과 소오스/드레인 영역상부의 희생층을 식각하여 접촉구멍을 형성하는 공정과, 금속막을 증착하고 패터닝하여 필드 산화막상에 금속패드, p+불순물층과 제2전계효과 트랜지스터를 접촉구멍을 통해 전기적으로 연결시켜 주기 위한 금속배선 및 상기 제1전계효과가 트랜지스터와 전기적으로 연결되어 희생층상에 금속 전극판을 각각 형성하는 공정과, 상기 실리콘 기판을 접착제를 이용하여 지지기판에 접착하는 공정과, 실리콘 기판의 이면으로부터 일정두께로 식각하여 실리콘 기판을 박막화하는 공정과, 필드산화막화 p+불순물층상부의 박막화된 실리콘 기판을 제거하여 p+실리콘층을 노출시킴과 동시에 전계효과 트랜지스터상부에만 부분에만 남겨두는 공정과, 노출된 p+불순물층의 일부를 부분적으로 식각하여 희생층을 노출시키는 공정과, p+불순물층 하부의 희생층과 필드산화막을 제거하여 부동상태의 p+실리콘 캔틸레버 빔을 형성함과 동시에 금속패드를 노출시키는 공정과 박막화된 실리콘 기판을 받침대로 하여 p+실리콘 캔틸레버 빔을 보호하기 위하여 뚜겅으로 밀봉하는 공정을 포함하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 평면구조가 링형태인 지지대와, 상기 지지대에 부분적으로 지지되어 부동상태를 유지하는 p+캔틸레버 빔과, 필드 산화막에 의해 서로 격리되어 상기 지지대저면에 형성된 제1 및 제2 전계효과 트랜지스터와, 상기 제1 전계효과 트랜지스터와 상기 p+캔틸레버 빔을 전기적으로 연결시켜 주는 위한 금속배선과, 상기 제1 및 제2 전계효과 트랜지스터에 전기적으로 연결되고 표면이 노출된 금속패드와, 상기 제2 전계효과 트랜지스터와 전기적으로 연결되고 상기 p+캔틸레버 빔과 일정거리를 유지하는 금속 전극판과, 상기 지지대의 저면에 형성된 전계효과 트랜지스터와 접착제로 접착된 지지기판과, 상기 지지대의 접착제로 접착되어 p+불순물층을 보호하기 위한 뚜껑을 포함하는 정전용량형 마이크로 기계센서를 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 표준 실리콘공정을 이용하여 단결정 실리콘 기판상에 주변회로와 캔틸레버 빔이 될 부분을 형성하고, 이 단결정 실리콘 기판을 유리기판과 같은 다른 기판과 에폭시 등을 이용하여 접작시키며, 다른 기판과 접잡된 실리콘 기판을 얇게 가공하여 단결정 실리콘 캔틸레버를 형성함으로써, 기계적 특성이 우수한 캔틸레버 빔과 주변회로를 함께 집적시키는 것이 가능하다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제 1도의 (가) 내지 (차)는 본 발명의 실시예에 따른 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조공정도를 도시한 것이다.
제 1도의 (가)와 같이, 먼저 (100) 방향의 실리콘 기판(11)상에 국부적으로 고농도의 붕소가 도핑된 p+불순물층(12)을 형성한다. 상기 p+불순물층(12)은 후속의 최종공정에서 가공되어 캔틸레버 빔을 이루게 되므로, 최종공정까지 붕소의 농도가 7×1019/㎤ 이상인 p+불순물층(12)의 깊이는 설계된 캔틸레버 빔의 두께와 동일하도록 붕소를 도핑시킨다.
본 발명에서는 상기 p+불순물층(12)을 1100℃의 온도에서 10시간동안 붕소를 열확산하여 5㎛의 두께로 형성하며, 열확산에 대한 마스크로는 도면상에는 도시되지 않았으나 화학기상증착법으로 1㎛의 두께로 형성된 실리콘 산화막을 사용한다.
제 1도의 (나)와 같이, 실리콘 기판(11)상에 소자분리를 위한 필드산화막(13)을 형성한다. 필드 산화막(13)을 형성한 다음 상기 p+불순물층(12) 주변의 실리콘 기판에 전계효과 트랜지스터(17), (21)를 형성한다. 즉, 상기 p+불순물층(12)양측의 기판상에 게이트 산화막(14), (18)과 게이트(15), (19)를 형성하고, 기판으로 불순물을 이온주입하여 소오스/드레인 영역(16), (20)을 형성하여 전계효과 트랜지스터(17), (21)를 형성한다.
상기에서 형성된 전계효과 트랜지스터들은 필드 산화막(13)에 의해 전기적으로 서로 격리되며, 후속공정에서 형성될 배선에 의핸 캔틸레버 빔과 전기적으로 서로 연결됨으로써, 전기회로를 구성하게 되어 본 발명의 마이크로 기계센서의 주변회로로 동작을 하게 된다.
제 1도의 (다)와 같이, 기판전면에 걸쳐 PSG막(25)을 증착한 다음 상기 p+불순물층(12) 및 상기 전계효과 트랜지스터(17), (21)의 소오스/드레인 영역(16), (20)상의 PSG막(25)을 제거하여 접촉구멍(26), (27)을 각각 형성한다.
이 PSG막(25)은 전계효과 트랜지스터(17), (21)를 보호하는 역할을 함과 동시에 상기 p+불순물층(12)상에서 최종적으로 제거되는 희생층으로서의 역할을 한다. 본 발명에서는 희생층으로 PSG막(25)상압화학기상증착법으로 2㎛의 두께로 형성하였으나, BPSG막 또는 산화막을 사용할 수도 있다.
이어서 기판전면에 금속막을 증착한 후 패턴을 형성하면, 제1도의 (라)와 같이 접촉구멍(26), (27)을 통해 각각의 전계효과 트랜지스터(17), (21)와 상기 p+불순물층(12)을 전기적으로 연결시켜 전기회로를 구성하는 금속배선(30), 외부결선용 금속패드(31) 및 금속전극판(32)을 형성한다. 이 금속 전극판(32)은 전기회로인 전계효과 트랜지스터(17)의 소오스/드레인 영역(16)과 전기적으로 연결되며, 상기 p+불순물층(12) 상부의 PSG막(25)상에 형성된다. 본 발명에서는 금속막으로 2㎛의 두께를 갖는 알루미늄막을 사용한다.
상기의 제1도의 (가) 내지 (라)의 공정을 진행한 다음 상기 기판(11)의 이면을 지지기판(41)에 에폭기와 같은 접착제(40)를 이용하여 부착시킨다. 본 발명에서는 지지기판으로 열팽창계수가 실리콘과 동일한 실리콘 웨이퍼를 사용하였으로, 유리기판을 사용할 수도 있다.
지지기판(41)에 부착된 실리콘 기판(11)을 이면으로부터 전체 두께가 20㎛이하로 되도록 식각하여 제1도의 (바)와 같이 박막화하고, 이어서 상기 p+불순물층(12)에 해당하는 부분(45)과 금속패드(31)에 해당되는 부분(46, 47)의 박막화된 실리콘 기판(11)을 제거하여 제1도의 (사)와 같이 상기 p+불순물층(12)과 필드 산화막(13)을 노출시킨다.
즉, 제1도의 (사)에 도시된 바와 같이, 전계효과 트랜지스터(17)와 (21)가 형성된 전기회로 영역에만 실리콘 기판(11')이 남아있게 되고, 남아있는 실리콘 기판(11')은 평면구조로 링형태를 갖는다. 실리콘 기판(11)을 식각하여 박막화할 때, 기계적 연마후 화학적-기계적 연마방법을 이용하였으며, 이때의 식각액으로는 p+불순물층(12) 및 산화막과의 식각율이 매우 작은 EPW 용액(에틸렌다이아민-파이로카테콜-물의 혼합용액, Ethylene-Pryocatechol-Water Mixture)를 사용하므로써, 상기 p+불순물층(12)과 금속패드의 손상을 방지하였다.
제1도의 (아)와 같이, 상기 p+불순물층(12)을 RIE법으로 부분적으로 식각하여 PSG막(25)의 일부분을 노출시킨다. 불산용액에서 상기 p+불순물층(12)하부의 PSG막(25)과 필드 산화막(13)을 제거하면, 제1도의 (자)와 같이 부동된 상태의 p+실리콘 캔틸레버 빔(60)이 형성되고, 이와 동시에 p+실리콘 캔틸레버 빔(60) 아래의 금속 전극판(32)과 필드 산화막(13) 하부의 금속패드(31)가 노출된다.
이때, p+실리콘 캔틸레버 빔(60)의 두께 및 그 아래의 금속 전극판(32) 사이의 간격은 각각 상기 p+불순물층(12)의 두께와 PSG막(25)의 두께인 5㎛와 2㎛가 된다.
제1도의 (차)와 같이, p+실리콘 캔틸레버 빔(60)을 외부 환경으로 보호하기 위하여 링형태의 박막화된 실리콘 기판(11')을 받침으로 하여 접작제(67)로 밀봉하여 뚜껑(68)을 덮으면, 본 발명의 마이크로 기계센서가 형성된다. 기계센서의 금속패드(31)에 외부 결선용 금속선(69)을 와이어 본딩한다.
본 발명에서는 뚜껑으로 열팽창계수를 이용하여 실리콘 웨이퍼를 사용하였으며, 필요에 따라서 지지기판(41), 링형태의 박막화된 실리콘 기판(11') 그리고 뚜껑에 의해 형성된 공동(cavity)에 진공 또는 일정압력을 유지하거나 또는 실리콘 오일 등을 채워 넣음으로써 캔틸레버 빔(60)의 동작환경을 유지하여 준다.
제2도는 본 발명의 실시예에 의해 완성된 마이크로 기계센서와 액츄에이터 뚜껑이 열린상태의 사시도를 도시한 것이다. 제2도를 참조하면, 지지기판(41)상에는 전체적으로 접착제(40)가 부착되어 있으며, 전계효과 트랜지스터로 구성된 전기회로가 밑면에 형성되어 있는 링형태의 실리콘 기판(11'), 외부 결선용 금속선(69)이 연결되는 금속패드(31) 등이 형성되어 있다.
그리고, p+캔틸레버 빔(60)은 하부에 제1 전계효과 트랜지스터(17)와 전기적으로 연결되는 금속배선과 제2 전계효과 트랜지스터(21)에 연기적으로 연결되어 p+캔틸레버 빔(60)과 일정간격을 유지하는 금속 전극판(32)이 형성된다. 또한, p+캔틸레버 빔(60)은 지지판인 박막화된 링구조의 실리콘 기판(11')에 의해 부분적으로 기판에 고정되는 동시에 상기의 전계효과 트랜지스터로 구성된 전기회로와 전기적으로 연결된다.
본 발명의 마이크로 기계센서는 p+캔틸레버 빔(60)의 일정거리를 유지하여 전기회로에 연결되어 있는 금속전극판(32)에 의해 감지하고자 하는 기계량에 따라 운동하는 p+캔틸레버 빔과의 정전용량을 감지한다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의하면, 기계적 특성이 우수한 단결정 실리콘 캔틸레버 빔과 그를 구동하는 주변회로가 함께 집적되므로, 마이크로 센서는 그 성능이 우수하며, 커다란 노력없이 단지 뚜껑을 덮음으로써 패키장이 구현되므로 생산단가가 크게 감소된다.
Claims (24)
- 실리콘 기판(11)상에 p+불순물층(12)을 형성하는 공정과,상기 p+불순물층(12)과 일정 간격을 두고 실리콘 기판(11)상에 게이트 전극과 소오스/드레인 영역으로 구성된 제1 및 제2 전계효과 트랜지스터(17), (21)를 형성하는 공정과,기판 전면에 걸쳐 희생층(25)을 형성하는 단계와,상기 p+불순물층(12)과 소오스/드레인 영영 상부의 희생층(25)을 식각하여 접촉구멍(26), (27)을 형성하는 공정과,금속막을 증착하고 패터닝하여 필드 산화막상에 금속패드(31), p+불순물층(12)과 제2 전계효과 트랜지스터(21)를 접촉구멍(26)을 통해 전기적으로 연결시켜 주기 위한 금속배선(30) 및 상기 제1 전계효과 트랜지스터(17)와 전기적으로 연결되어 희생층(25)상에 금속 전극판(32)을 각각 형성하는 공정과,상기 실리콘 기판(11)을 접착제를 이용하여 지지기판(41)에 접착하는 공정과,실리콘 기판(11)의 이면으로부터 일정두께로 식각하여 실리콘 기판을 박막화하는 공정과,필드산화막(13)과 p+불순물층(12) 상부의 박막화된 실리콘 기판(11')을 제거하여 p+실리콘층(12)을 노출시킴과 동시에 전계효과 트랜지스터(17), (21) 상부 부분에만 남겨두는 공정과,노출된 p+불순물층(12)의 일부를 부분적으로 식각하여 희생층을 노출시키는 공정과,p+불순물층(12) 하부의 희생층(25)과 필드산화막(31)을 제거하여 부동상태의 p+실리콘 캔틸레버 빔(60)을 형성함과 동시에 금속패드(31)를 노출시키는 공정과,박막화된 실리콘 기판(11')을 받침대로 하여 p+실리콘 캔틸레버 빔(60)을 보호하기 위하여 뚜껑(68)으로 밀봉하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 실리콘 기판은 (100) 방향인 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, p+불순물층은 붕소농도가 7×1019/㎠ 이상인 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 p+불순물층의 깊이는 캔틸레버 빔(60)의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법.
- 제 4항에 있어서, p+불순물층(12)의 깊이는 5㎛인 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 희생층으로 PSG막, BPSG막, 또는 실리콘 산화막 중 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 희생층의 두께를 2㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 금속막은 알루미늄막인 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 지지기판은 실리콘 웨이퍼 또는 유리기판중 하나인 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, p+실리콘 캔틸레버 빔(60)은 박막화된 기판(11')에 부분적으로 고정되어 부동상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 박막화된 실리콘 기판(11')의 두께는 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 p+불순물층(12)의 부분적인 제거시 p+불순물층(12) 및 필드산화막(13)과의 식각율이 매우 작은 식각액을 사용하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 p+불순물층(12)의 부분적인 제거시 사용되는 상기 식각액은 EPW 용액인 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 뚜껑으로 실리콘 웨이퍼 또는 유리기판이 사용되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 캔틸레버 빔(60)과 금속 전극판(32)사이의 거리는 희생층(25)의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서의 제조방법.
- 평면구조가 링형태인 지지대(11')와,상기 지지대(11')에 부분적으로 지지되어 부동상태를 유지하는 p+캔틸레버 빔(60)과,필드 산화막(13)에 의해 서로 격리되어 상기 지지대(11') 저면에 형성된 제1 및 제2 전계효과 트랜지스터(17), (21)와,상기 제1 전계효과 트랜지스터(17)와 상기 p+캔틸레버 빔(60)을 전기적으로 연결시켜 주기 위한 금속배선(30)과,상기 제1 및 제2 전계효과 트랜지스터에 전기적으로 연결되고 표면이 노출된 금속패드(31)와,상기 제2 전계효과 트랜지스터(21)와 전기적으로 연결되고 상기 p+캔틸레버 빔(60)과 일정거리를 유지하는 금속 전극판(32)과,상기 지지대(11')의 저면에 형성된 전계효과 트랜지스터(17), (21)와 접착제로 접착된 지지기판(41)과,상기 지지대(11')와 접착제로 접착되어 p+불순물층(12)을 보호하기 위한 뚜껑을 포함하는 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 센서.
- 제 16항에 있어서, 상기 지지판(11')은 (100)방향의 단결정 실리콘 기판인 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서.
- 제 16항에 있어서, p+실리콘 캔틸레버 빔(60)은 붕소농도가 7×1019/㎠이상 도핑된 단결정 실리콘인 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서.
- 제 16항에 있어서, 상기 p+실리콘 캔틸레버 빔(60)은 그 두께가 1㎛인 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서.
- 제 16항에 있어서, 상기 금속배선(30), 금속패드(31) 및 금속 전극판(32)은 알루미늄막인 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서.
- 제 16항에 있어서, 상기 지지기판은 실리콘 웨이퍼 또는 유리기판중 하나인 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서.
- 제 16항에 있어서, 상기 지지판(11')의 두께는 20㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서.
- 제 16항에 있어서, 뚜껑으로 실리콘 웨이퍼 또는 유리기판이 사용되는 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서.
- 제 16항에 있어서, 캔틸레버 빔(60)과 금속 전극판(32) 사이의 거리는 2㎛이하인 것을 특징으로 하는 정전용량형 마이크로 기계센서.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960074136A KR19980054935A (ko) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 정전용량형 마이크로 기계센서 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019960074136A KR19980054935A (ko) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 정전용량형 마이크로 기계센서 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19980054935A true KR19980054935A (ko) | 1998-09-25 |
Family
ID=66382192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019960074136A Ceased KR19980054935A (ko) | 1996-12-27 | 1996-12-27 | 정전용량형 마이크로 기계센서 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR19980054935A (ko) |
-
1996
- 1996-12-27 KR KR1019960074136A patent/KR19980054935A/ko not_active Ceased
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3367113B2 (ja) | 加速度センサ | |
| US6046067A (en) | Micromechanical device and method for its production | |
| EP0995094B1 (en) | Method of manufacturing a semiconductor component | |
| JP4298807B2 (ja) | 集積圧電抵抗圧力センサ及びその製造方法 | |
| JP3444639B2 (ja) | 一体型圧力変換器の製造方法および装置 | |
| US6472244B1 (en) | Manufacturing method and integrated microstructures of semiconductor material and integrated piezoresistive pressure sensor having a diaphragm of polycrystalline semiconductor material | |
| US7633131B1 (en) | MEMS semiconductor sensor device | |
| KR100574575B1 (ko) | 마이크로메카니컬 컴포넌트 및 컴포넌트 제조 방법 | |
| JP2004505269A (ja) | マイクロマシン化された絶対圧センサ | |
| JPH02132866A (ja) | 高温環境のための機械的センサ | |
| EP0672898B1 (en) | Semiconductor pressure sensor with polysilicon diaphragm and single-crystal gage elements and fabrication method therefor | |
| WO2007117198A1 (en) | Microelectromechanical pressure sensor with integrated circuit and method of manufacturing such | |
| US6518084B1 (en) | Method of producing a micromechanical structure for a micro-electromechanical element | |
| JP2002250665A (ja) | 静電容量式センサ及びその製造方法 | |
| US5172205A (en) | Piezoresistive semiconductor device suitable for use in a pressure sensor | |
| JP2000155030A (ja) | 角速度センサの製造方法 | |
| JPH10116996A (ja) | 複合デバイス製造方法、及び複合デバイス | |
| US11267697B2 (en) | Use of an uncoupling structure for assembling a component having a casing | |
| JP3173256B2 (ja) | 半導体加速度センサとその製造方法 | |
| KR19980054935A (ko) | 정전용량형 마이크로 기계센서 | |
| JPH11220137A (ja) | 半導体圧力センサ及びその製造方法 | |
| JPH10300605A (ja) | 半導体圧力センサ及びセンサチップの製造方法 | |
| JPH11186566A (ja) | 微小装置の製造方法 | |
| KR19980016188A (ko) | 정전용량형 마이크로 기계센서 및 그 제조방법 | |
| US6544810B1 (en) | Capacitively sensed micromachined component and method of manufacturing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 19961227 |
|
| PG1501 | Laying open of application | ||
| A201 | Request for examination | ||
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02012R01D Patent event date: 19990310 Comment text: Request for Examination of Application Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 19961227 Comment text: Patent Application |
|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20000930 Patent event code: PE09021S01D |
|
| E601 | Decision to refuse application | ||
| PE0601 | Decision on rejection of patent |
Patent event date: 20001229 Comment text: Decision to Refuse Application Patent event code: PE06012S01D Patent event date: 20000930 Comment text: Notification of reason for refusal Patent event code: PE06011S01I |