KR100282435B1 - 가속도센서의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일정한 무게와 형태를 갖는 질량을 한 웨이퍼내에서 균일하게 제조하는데 적당한 가속도 센서의 제조방법에 관한 것으로서, 실리콘 웨이퍼를 초기 세척하는 단계와, 상기 실리콘 웨이퍼상에 진공증착법으로 알루미늄막과 구리막을 차례로 증착하는 단계와, 상기 구리막상에 마스크 패턴층을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴층을 마스크로 이용하여 상기 구리막을 건식식각하여 질량 패드 영역을 정의하는 단계와, 상기 마스크 패턴층을 제거하고 상기 질량 패드 영역에 스크린 프린팅 방법으로 금속 페이스트를 증착하는 단계와, 상기 질량 패드 영역에 금속 페이스트가 증착된 실리콘 웨이퍼를 3-존 열처리 장치에서 열처리하여 상기 질량 패드 영역에 질량을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.

Description

가속도 센서의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING OF ACCELERATION SENSOR}

본 발명은 가속도 센서의 제조공정에 관한 것으로서, 특히 일정한 무게를 갖는 관성질량을 한 웨이퍼내에서 균일하게 제조하는데 적당한 가속도 센서의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 가속도 센서의 제조에 있어서 질량의 정확한 무게조절은 매우 중요한 기술이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 가속도 센서의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술의 가속도 센서의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(11)의 저면에 제 1 산화막(12)을 증착하고, 포토리소그래픽공정으로 상기 실리콘 웨이퍼(11)의 표면이 소정부분 노출되도록 상기 제 1 산화막(12)을 패터닝(Patterning)한다.

이어, 상기 패터닝된 제 1 산화막(12)을 마스크로 이용하여 상기 실리콘 웨이퍼(11)에 소정깊이로 트랜치(13)를 형성한다.

도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 실리콘 웨이퍼(11)에 상면에 후공정에서 형성할 가속도 센서용 질량을 형성하기 위한 제 2 산화막(14)을 증착한 후 포토리소그래픽공정으로 제 2 산화막(14)을 패터닝한다.

이어, 상기 패터닝된 제 2 산화막(14)을 마스크로 이용하여 상기 실리콘 웨이퍼(11)의 상면을 식각하여 질량(15)을 형성한다.

그리고 도 1c에 도시한 바와 같이, 상기 마스크로 이용된 제 1, 제 2 산화막(12,14)을 제거함으로써 종래 기술의 가속도 센서용 질량(15)을 제조한다.

즉, 종래 기술의 가속도 센서의 제조방법은 실리콘 웨이퍼(11)의 양면식각 공정을 사용하여 가속도 센서용 질량(15)을 제조하였다.

그러나 이와 같은 종래 기술의 가속도 센서의 제조방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 실리콘 웨이퍼를 양면식각에 따른 제조공정이 복잡해지고, 양면 얼라인 미스매칭(Align Mismatching)발생하며, 그리고 센서의 응용에 따라서 질량의 무게를 달리하기가 어려워 실제 적용이 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 제조공정을 간소화시키면서 일정한 무게와 형태를 갖는 질량을 한 웨이퍼내에서 균일하게 제조할 수 있도록 한 가속도 센서의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술의 가속도 센서의 제조방법을 나타낸 공정단면도

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 의한 가속도 센서의 제조방법을 나타낸 공정단면도

도 3a는 본 발명에 의한 질량 패드 영역에 형성된 금속 페이스트의 형상을 나타낸 도면

도 3b는 도 3a의 금속 페이스트를 3-존 열처리한 후의 질량 형태를 나타낸 도면

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 실리콘 웨이퍼 22 : 알루미늄막

23 : 구리막 24 : 포토레지스트

25 : 질량 패드 영역 26 : 금속 페이스트

27 : 질량

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 가속도 센서의 제조방법은 실리콘 웨이퍼를 초기 세척하는 단계와, 상기 실리콘 웨이퍼상에 진공증착법으로 알루미늄막과 구리막을 차례로 증착하는 단계와, 상기 구리막상에 마스크 패턴층을 형성하는 단계와, 상기 마스크 패턴층을 마스크로 이용하여 상기 구리막을 건식식각하여 질량 패드 영역을 정의하는 단계와, 상기 마스크 패턴층을 제거하고 상기 질량 패드 영역에 스크린 프린팅 방법으로 금속 페이스트를 증착하는 단계와, 상기 질량 패드 영역에 금속 페이스트가 증착된 실리콘 웨이퍼를 3-존 열처리 장치에서 열처리하여 상기 질량 패드 영역에 질량을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 가속도 센서의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 의한 가속도 센서의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.

도 2a에 도시한 바와 같이, (100)면과 저항률 2~5Ω-㎝인 P형 실리콘 웨이퍼(21)를 초기 세척한다.

이어, 상기 실리콘 웨이퍼(21)상에 진공증착법으로 알루미늄(Al)막(22)과 구리(Cu)막(23)을 각각 2000~3000Å두께로 증착한다.

도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 구리막(23)상에 포토레지스트(24)를 도포한 후, 노광 및 현상공정으로 포토레지스트(24)를 패터닝한다.

이어, 상기 패터닝된 포토레지스트(24)를 마스크로 이용하여 상기 구리막(23)을 건식식각(Dry Etch)하여 후공정에서 질량이 형성될 질량 패드 영역(25)을 정의한다.

여기서 상기 건식식각된 구리막(23)의 잔류된 부분이 질량 패드 영역(25)이다.

도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트(24)를 제거하고, 상기 질량 패드 영역(25)에 스크린 프린팅(Screen Printing)으로 금속 페이스트(26)를 증착한다.

여기서 상기 금속 페이스트(26)는 납/주석(Pb/Sn) 등을 사용하며, 상기 금속 페이스트(26)는 일정한 형태를 갖지 않는 상태로 실리콘 웨이퍼(21)상에 형성된다.

도 2d에 도시한 바와 같이, 상기 질량 패드 영역(25)에 금속 페이스트(26)가 형성된 실리콘 웨이퍼(21)를 3-존(3-Zone)열처리 장치에서 열처리한 후, 마지막으로 끊는 TCE에서 20분 동안 세척하여 경화된 용재를 제거함으로써 가속도 센서용 질량(27)을 형성한다.

한편, 금속 페이스트(26)를 경화시키기 위한 3존 열처리단계는 건조 영역, 활성 영역, 결합 및 냉각 영역 등의 3개 영역으로 나누고, 간 단계별 온도는 0 ~ 400℃ 범위로 조정한다.

그리고 상기 각 열처리 영역의 기능은 다음과 같다.

먼저, 건조 영역은 80℃에서 금속 페이스트(26)에 포함된 용매를 증발시키고, 활성 영역에서는 160℃에서 금속 페이스트(26)를 활성화시켜 용재를 녹인다.

이어, 결합 및 냉각 영역은 210℃의 온도에서 금속 페이스트(26)를 결합시키고 짧은 시간내에 실온으로 냉각시켜 층간 금속층(Intermetallic Layer)형성을 최소화한다.

도 3a는 본 발명에 의한 질량 패드 영역에 형성된 금속 페이스트의 형상을 나타낸 도면이고, 도 3b는 도 3a의 금속 페이스트를 3-존 열처리한 후의 질량의 형태를 나타낸 도면이다.

즉, 스크린 프린팅 방법으로 금속 페이스트를 가속도 센서의 질량 패드 영역에 올리면, 도 3a와 같은 모양을 얻을 수 있고, 이를 3-존 열처리하면 도 3b와 같은 반구형상의 관성질량이 얻어진다.

이때 스크린 프린팅 직후 질량(27)의 모양은 완전한 반구의 형상이 아니지만 열처리한 후의 메스의 형상은 도 3b와 같이 표면장력에 의해 반구형상이 이루어지며 최종적으로 끊는 TCE에 세척하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 가속도 센서의 제조방법에 있어서 스크린 프린팅 기법과 3-존 열처리에 의해 일정한 무게와 형태를 갖는 질량을 한 실리콘 웨이퍼에 균일하게 형성할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 실리콘 웨이퍼를 초기 세척하는 단계;

   상기 실리콘 웨이퍼상에 진공증착법으로 알루미늄막과 구리막을 차례로 증착하는 단계;

   상기 구리막상에 마스크 패턴층을 형성하는 단계;

   상기 마스크 패턴층을 마스크로 이용하여 상기 구리막을 건식식각하여 질량 패드 영역을 정의하는 단계;

   상기 마스크 패턴층을 제거하고 상기 질량 패드 영역에 스크린 프린팅 방법으로 금속 페이스트를 증착하는 단계;

   상기 질량 패드 영역에 금속 페이스트가 증착된 실리콘 웨이퍼를 3-존 열처리 장치에서 열처리하여 상기 질량 패드 영역에 질량을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 가속도 센서의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 실리콘 웨이퍼는 (100)면과 저항률 2~5Ω-㎝인 P형 실리콘 웨이퍼를 사용하는 것을 특징으로 하는 가속도 센서의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 알루미늄막과 구리막을 각각 2000~3000Å두께를 갖도록 진공증착법으로 증착하는 것을 특징으로 하는 가속도 센서의 제조방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 실리콘 웨이퍼를 3-존 열처리 장치에서 열처리한 후 끊는 TCE에서 20분 동안 세척하여 경화된 용재를 제거하는 단계를 더 포함하여 형성함을 특징으로 하는 가속도 센서의 제조방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속 페이스트를 경화시키기 위한 3존 열처리단계는 건조 영역, 활성 영역, 결합 및 냉각 영역 등의 3개 영역으로 나누고 간 단계별 온도는 0 ~ 400℃ 범위로 조정하여 실시하는 것을 특징으로 하는 가속도 센서의 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 건조 영역은 80℃에서 금속 페이스트에 포함된 용매를 증발시키고, 활성 영역에서는 160℃에서 금속 페이스트를 활성화시켜 용재를 녹이며, 결합 및 냉각 영역은 210℃의 온도에서 금속 페이스트를 결합시키고 짧은 시간내에 실온으로 냉각시켜 층간 금속층 형성을 최소화하는 것을 특징으로 하는 가속도 센서의 제조방법.