KR0117683Y1 - 실리콘 기판의 직접접합을 이용한 박막형 실리콘(Si)기판센서 - Google Patents

Abstract

본 고안은 식각 용액이 절연층에서 식각이 중지되는 점을 이용하여 식각용액의 식각율 농도 및 온도에 무관하게 식각시킬 수 있게 하여 다양한 센서를 대량생산할 수 있게 한 것으로 박막형 실리콘(Si)기판과 본체의 실리콘(Si)을 을 접할할때 접합제인 절연막(SiO₂,Si₃N₄,AL₂O₃)으로 접합 형성하여 본체인 실리콘(Si)을 화학적 습식방법으로 식각을 함으로서 박막형 실리콘(Si)기판의 두께가 일정한 대량의 실리콘감지센서를 제작함으로 제작비를 줄일 수 있고, 제작인력을 줄일 수 있어 제작단가가 저렴하게 생산할 수 있도록 하기 위한 것이다.

Description

박막형 실리콘기판으로 되는 센서

제1도(a)는 본 고안을 설명키 위한 실리콘 기판에 절연막을 형성시켜 접합한 상태도,

(b)는 실리콘 기판이 자동 식각 중지된 상태도,

제2도(a)는 본 고안을 설명키 위한 가속도 센서로서의 압저항체로 감지하는 설명도,

(b)는 정전용량으로 감지하는 설명도,

제3도(a)는 압력센서에 있어서의 압저항으로 압력을 감지하는 설명도,

(b)는 정전용량으로 압력을 감지하는 설명도,

제4도는 습도를 감지하기 위한 설명도이다.

* 도면중 부호의 설명 *

1은 본체, 1a는 식각부, 2및 2a는 절연막, 3및 3a는 실리콘기판, 4및 4a

는 파이렉스 유리, 5는 압저항체, 6은 상부체, 7은 폴리 아미드층을 의미한다.

본 고안은 박막형 실리콘기판으로 되는 센서에 관한 것으로 특히 실리콘으로 형성된 본체와 얇은 박막 형태로 되는 실리콘 기판을 중간 절연층을 이용하여 접합한 후 본체를 건식 또는 습식으로 식각하여 절연막 영역에서 자동적으로 식각이 중지되어 박막의 두께를 일정하게 유지시켜 압저항체(壓抵抗體) 또는 정전용량(靜電容量)의 변화에 따라 감지토록 되는 박막형 실리콘기판으로 되는 센서에 관한 것이다.

종래 실리콘(Si)의 일측을 감지 센서로서의 박막을 형성하기 위하여는 화학적 습식방법이 있으나 이는 식각용액의 식각율을 알아야 하고 또 식각 용액의 온도 및 농도를 일정하게 유지해야 하는 등의 불편이 있고, 따라서 박막의 두께를 정확하게 제작할 수 없었다. 또 P⁺식 중지 기술과 전기화학적 식각 기술은 식각 용액이 고농도의 도핑층에서는 식각이 중지되는 성질을 이용하는 것이나 박막 위에 다른 전자 소자를 제조할 수 없는 등의 불편과 공정의 까다로움으로 제작 단가를 높이는 원인이었다.

본 고안은 상기와 같은 점을 감안하여 식각 용액이 절연층에서 식각이 자동으로 중지된다는 점을 이용하여 식각용액의 농도나 온도 등에 관계없이 식각할 수 있도록 박막형 실리콘기판과 본체의 실리콘(Si)을 접합할 때 중간절연막으로 산화실리콘(SiO₂)이나 질화실리콘(Si₃N₄) 또는 산화알루미늄(Al₂O₃) 등을 이용하여 접합 형성하여 본체인 실리콘을 화학적 습식방법으로 식각할 수 있도록 함으로서 자동으로 식각 중지와 함께 일정한 두께의 박막을 가진 실리콘 센서를 대량으로 생산 가공할 수 있을 뿐 아니라 두 장의 실리콘을 사용함으로서 열팽창계수 및 기타 특성이 동일하여 고온에서도 안정된 특성을 갖는 박막형 센서를 제공하는데 있다.

이하 본 고안을 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

제1도는 본 고안을 설명키 위한 단면도로 (a)는 실리콘 기판(3)과 본체(1)사이에 상술한 산화실리콘 등으로 되는 절연막(2)으로 접합한 상태도이며, (b)는 상기한 (a)의 본체(1)의 중앙 부위를 화학적으로 식각함으로서 절연막(2)층의 부위까지 식각되고 자동으로 식각이 중지되어 식각부(1a)가 형성된 상태도이다.

제2도(a)는 상기한 식각부(1a)가 형성된 박막형 실리콘기판(3)을 절연막(2)로 접합시킨 가속도 센서를 도시한 것이다. 즉 실리콘 기판의 상부에 폴리 실리콘(Poly-Silicon)과 니켈(Ni)-니켈(Cr)-실리콘(Si)-붕소(B)로 형성되는 압저항체(5)가 형성되고, 본체(1)의 하부에는 파이럭스 유리(4) 또는 실리콘 기판을 부착함으로서 가속도(加速度)를 측정할 수 있는 센서가 구성됨을 도시하고 있다. 제2도 (b)는 실리콘 기판(3)상에 (a)와 같은 압저항체가 아닌 양측에 전극(8,8a)을 절연막으로 분리시키고 상부를 상부체(6)로 형성함으로서 전극(8,8a)사이에 형성되는 정전용량의 변화를 감지할 수 있음을 보여주는 구조를 도시한 것이다.

제3도는 제2도의 가속도 센서 하부의 Nass(질량)부분을 식각하여 전체를 박막으로 형성하고 파이럭스 유리(4a) 또는 실리콘기판을 부착하여 중앙부에 개공(開孔 9)을 형성함으로서 압력을 측정하는 센서를 구성할 수 있음을 도시한 것이다.

제4도는 제3도(a)의 실리콘 기판(3)의 상부에 습도에 민감한 폴리 아미드(7)를 도포함으로서 습도를 감지 측정할 수 있는 센서를 구성하고 있다.

상기와 같은 구성으로 되는 본 고안에 있어서의 작용과 효과를 설명하면 다음과 같다.

즉 실리콘(3)을 산화실리콘이나 질화 실리콘 또는 산화알루미늄과 같은 절연막(2)을 이용하여 본체(1)와 접합할 수가 있고, 본체(1)의 중앙을 화학적 습식 방법으로 식각할 수가 있어서 두께가 일정한 식각부(1a)를 형성할 수가 있다. 따라서 본 고안에 의하면 이와 같이 구성된 박막형 기판에 진동이나 충격이 가해지면 식각부(1a)내에서의 질량도 진동이나 충격에 의한 변화를 일으키게 되고 상기한 실리콘 기판(3)상에 형성된 압저항체(5)를 진동이나 압압(押壓)을 감지할 수 있어서 감지되는 양을 검출하여 가속도를 측정할 수가 있고, 또 압저항체(5) 대신 실리콘 기판(3)의 양측에 형성한 전극(8,8a)을 절연막으로 분리시켜 상부체(6)를 형성하여 상기와 같은 진동이나 충격의 크기에 따라 얻어지는 정전용량의 변화를 측정할 수가 있다. 또 하부의 파이럭스 유리(4a)의 중앙 개공(9)부분이나 박막의 윗부분에 압력이 인가되면, 휘게 되고 이와 같은 힘에 의한 박막의 변화는 압저항 또는 정전용량의 변화를 일으켜 이를 측정할 수가 있다. 또 압력센서로 이용하는 경우 본체상에 습도에 예민한 폴리아미드를 도포함으로서 습도에 의해 부피의 변화가 발생되는 것을 이용하여 습도센서로도 이용할 수 있는 실용적인 고안인 것이다.

Claims (2)

1. 박막형 실리콘 기판(3)과 본체(1)를 절연막(2)으로 접합하고 본체(1)의 중앙부를 식각하여 식각부(1a)를 형성하는 것에 있어서,

   상기한 실리콘 기판(3)상에 압저항체(5)를 형성하거나, 상기 실리콘 기판(3)에 전극(8)과, 전극(8a) 사이를 절연막으로 분리시켜 상부체(6)가 형성되고 상기 전극(8)과 전극(8a)사이의 정전용량의 변화를 감지하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 박막형 실리콘 기판으로 되는 센서.
2. 청구의 범위 제1항에 있어서,

   실리콘 기판(3)상에 폴리아미드층(7)을 형성하여서 습도의 양에 따라 변화되는 것을 감지하도록 구성하는 것을 특징으로 하는 박막형 실리콘 기판으로 되는 센서.