KR100416763B1 - 수직변위 측정 및 구동 구조체와 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직변위 측정 및 구동 구조체 및 그 제조방법에 관하여 개시한다. 수직변위 측정 및 구동 구조체는, 몸체; 상기 몸체로부터 부유되어 있는 프레임; 상기 프레임이 상기 몸체내에서 지지되도록 상기 프레임으로부터 연장되어 상기 몸체에 연결되는 다수의 지지빔; 상기 프레임내에서 대향되게 연장되어 형성된 이동 전극; 상기 몸체로부터 지지되어 떠있는 상태로 상기 이동 전극과 대향하는 고정 전극;을 구비하며, 상기 대향하는 이동 전극 및 고정 전극의 수직방향 길이가 서로 다른 것을 특징으로 한다. 이에 따르면, 그 구조물과 전극이 동시에 제작되어 공정이 단순화되며, 3 방향의 각속도 센서와 3 방향 가속도 센서를 동일 기판 상에 동일 공정에 의해 제작할 수 있어 6축 관성센서를 동일 기판상에 집적화할 수 있는 장점이 있다.

Description

수직변위 측정 및 구동 구조체와 그 제조방법{Microstructure for vertical displacement measurement and vertical movement, and fabricating method thereof}
본 발명은 수직변위 측정 및 구동 구조체와 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수직 변위 측정 및 구동이 가능한 실리콘 구조체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
수직변위 측정 및 구동 구조체는 구조체 내에 상부전극과 바닥전극을 수평으로 구비하여 수직변위에 따른 이들 전극간의 캐패시턴스 변화를 측정하는 구조가 일반적이다.
그러나, 이러한 구조체의 제조를 위해서는 구조체의 제작과 전극의 제작이 동시에 이루어 질 수 없으므로 전극 및 구조체의 패터닝이 여러번 수행되어야 하며, 이들 전극간의 일정한 간격 유지를 위해 희생층을 증착하거나 또는 웨이퍼 접합 등의 공정을 필요로 하는 등 제조 공정이 복잡하다. 또한, 수직변위 측정을 정밀하게 하기 위해서는 전극 사이의 간격이 좁아야 하므로 수직변위가 일어나는 구조체와 전극간의 점착현상이 쉽게 나타날 수 있는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 개선하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구조물과 전극이 동시에 제작되어 공정이 단순하고, 전극들이수평으로 배치되어 구조적으로 점착현상이 배제된 수직변위 측정 및 구동 구조체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 구조체의 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 수직변위 측정 및 구동 구조체의 사시도,
도 2는 도 1의 평면도,
도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ' 방향으로 절개한 면의 개략 단면도,
도 4a 내지 도 4c는 도 1의 구조에 따른 수직변위 측정을 설명하는 도면,
도 5는 도 3의 제1변형예를 보여주는 단면도,
도 6은 도 3의 제2변형예를 보여주는 단면도,
도 7은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 수직변위 측정 및 구동 구조체의 개략 평면도,
도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ' 방향으로 절개한 부분의 개략 단면도,
도 9는 본 발명에 따른 수직변위 측정구조체를 이용하여 제작한 가속도 측정계의 전자주사현미경 사진,
도 10은 도 9의 일부분인 고정 콤전극과 이동 콤전극을 확대한 사진,
도 11은 도 9의 가속도 측정계를 적용한 결과 그래프,
도 12a 내지 도 12f는 본 발명에 따른 제조방법을 단계별로 설명하는 도면.
*도면의 주요 부분에 대한 부호설명*
10: 몸체 12: 몸체 바닥
20: 토셔널 스프링 22: 벤딩 스프링
30: 이동 콤전극 32: 사각 프레임
34: 관성질량체 40: 고정 콤전극
42: 고정 앵커 44: 트렌치
54: 산화막 56: 다결정 실리콘 전극
58: 메탈전극
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 수직변위 측정 및 구동 구조체는,몸체; 상기 몸체로부터 부유되어 있는 프레임; 상기 프레임이 상기 몸체내에서 지지되도록 상기 프레임으로부터 연장되어 상기 몸체에 연결되는 다수의 지지빔; 상기 프레임내에서 대향되게 연장되어 형성된 이동 전극; 상기 몸체로부터 지지되어 떠있는 상태로 상기 이동 전극과 대향하는 고정 전극;을 구비하며,
상기 대향하는 이동 전극 및 고정 전극의 수직방향 길이가 서로 다른 것을 특징으로 한다.
상기 프렝임내에서 대향되게 연장된 관성질량체;가 더 구비되어 있는 것이 바람직하다.
상기 몸체는 단결정 실리콘 웨이퍼이거나 또는 실리콘 기층부, 절연층 및 실리콘층으로 순차적으로 적층된 SOI 실리콘 웨이퍼이며, 상기 바닥은 상기 절연층이거나, 또는 유리 및 실리콘층으로 순차적으로 적층된 SOG 실리콘 웨이퍼이며, 상기 바닥은 상기 유리이다. 이때 SOI 실리콘 웨이퍼의 실리콘 기층부는 단결정 실리콘 또는 에피텍셜 성장 폴리 실리콘인 것이 바람직하다.
상기 지지빔들이 토셔널 스프링인 경우, 상기 대향하는 전극중 모든 고정 전극들의 수직방향 길이가 항상 대향하는 이동 전극의 수직방향의 길이보다 소정길이 만큼 더 짧거나 또는 더 길다.
또한, 상기 지지빔들이 벤딩 스프링인 경우, 상기 대향하는 전극 중 일측은 고정 전극의 수직방향 길이가 대향하는 이동 전극의 수직방향의 길이보다 소정길이 만큼 더 짧으며, 타측은 이동 전극의 수직방향 길이가 대향하는 고정 전극의 수직방향의 길이보다 소정길이 만큼 더 짧다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 수직변위 측정 및 구동 구조체 제조 방법은, (가) 실리콘 웨이퍼 몸체의 식각되는 폭을 조정하기 위해 마스킹하는 단계; (나) 상기 마스크를 통해 고단면비의 실리콘 식각장치로 RIE 식각을 하여 깊이가 다른 트렌치를 형성하는 단계; (다) 상기 트렌치 바닥을 제거해서 상기 실리콘 몸체 상방에 부유된 전극구조를 형성하는 단계; 및 (라) 상기 몸체의 표면에 메탈전극을 형성하는 단계;를 구비한다.
상기 (가)단계의 실리콘 웨이퍼는, SOI(silicon on insulator) 또는 SOG(silicon on glass) 웨이퍼를 사용할 수 있다.
상기 (가)단계의 실리콘 웨이퍼가 단결정 실리콘 웨이퍼인 경우, (마) 상기몸체 내부 및 표면에서 상기 (다)단계의 결과물에 절연 산화막을 형성하는 단계; (바) 상기 산화막 상에 다결정 실리콘 전극을 형성하는 단계; 및 (사) 상기 몸체의 바닥에 형성된 다결정 실리콘 전극을 이방성 식각을 하여 절연시키는 단계;를 더 구비하며, 상기 (라)단계는 상기 (바)단계 후에 상기 몸체의 표면에 형성된 다결정 실리콘 전극 상에 메탈전극을 형성하는 단계;인 것이 바람직하다.
상기 (나) 단계의 상기 깊이가 다른 트렌치는 식각 대상폭이 좁을수록 깊이가 낮은 트렌치가 형성되며, 상기 (다) 단계에 의해 형성된 대향하는 전극의 수직방향길이는 깊이가 낮은 트렌치에 의해 형성된 전극의 수직길이가 깊이가 긴 트렌치에 의해 형성된 전극의 수직길이보다 소정 길이 만큼 짧은 것이 바람직하다.
이하 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 수직변위 측정 및 구동 구조체의 사시도이고, 도 2는 도 1의 평면도이며, 도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ' 방향으로 절개한 부분의 개략 단면도이고, 도 4a 내지 도 4c는 도 1의 구조에 따른 수직변위 측정원리를 설명하는 도면이다.
먼저 도 1 내지 도 3을 참조하면, 단결정 실리콘 웨이퍼의 몸체(10)내에 사각 프레임(32)이 몸체 바닥(12)으로부터 떠있는 상태로 형성되어 있고, 사각프레임(32)의 마주보는 양측에서 바깥방향으로 연장되어 몸체 내측벽에 연결되는 토셔널 스프링(20)이 형성되어 있다. 이 토셔널 스프링(20)은 상기 사각프레임(32)을 지지한다. 사각 프레임(32)의 내부에는 그로부터 내측방향으로 대향되게 연장되어 형성된 관성질량체(34)와 이동 콤전극(30)이 있다. 상기 이동콤전극(30) 사이에는 개구부가 좁은 트렌치(44)가 형성된 고정 콤전극(40)이 형성되어 있으며, 이들 고정 콤전극(40)은 앵커 횡부(46)에 의해 고정 앵커(42)에 연결되어 몸체 바닥(12)으로부터 지지되어 있다. 즉, 사각프레임(32)과, 그 안에 연결되고 몸체 바닥(12)으로부터 부유된 이동 콤전극(30) 및 관성질량체(34)는 토셔널 스프링(20)에 의해 몸체(10)에 지지되며, 몸체 바닥(12)으로부터 부유된 고정 콤전극(40)은 고정 앵커(42)에 의해 몸체(10)에 지지되어 있다. 고정 콤전극(40)의 수직방향 길이는 대향하는 이동 콤전극(30)의 수직길이보다 짧다.
상기 전극들(30, 40)로 형성된 수직변위 측정 및 구동 구조체는 이동 콤전극(30)이 고정 콤전극(40)으로부터 벗어나면서 두 전극(30, 40) 간에 형성된 캐패시턴스가 변하게 되며 이 변화를 가지고 수직변위를 측정하게 된다. 따라서 토셔널 스프링(20)이 형성된 구조체에서 상기 구조체가 반시계 방향으로 회전할 경우 도 4a 및 도 4b의 +Z 방향(도면의 우측방향)에 도시된 바와 같이 왼쪽의 캐패시턴스(Cleft)는 수직 변위량에 따라 감소하나 오른쪽 캐패시턴스(Cright)는 소정거리 동안 일정 캐패시턴스를 유지한다. 구조체가 시계방향으로 회전시는 도 4a 및 도 4b의 -Z 방향(도면의 좌측방향)에 도시된 바와 같이 반대로 Cright가 수직변위량에 따라 감소하며 Cleft는 소정거리 동안 일정 캐패시턴스를 유지한다. 따라서 오른쪽 캐패시턴스에서 왼쪽 캐패시턴스를 빼면, 도 4c에 도시된 바와 같이 캐패시턴스 차(Cright-Cleft)가 수직변위에 대해 선형적으로 증감하므로 상기 캐패시턴스 차를 측정함으로써 수직변위를 측정할 수 있게 된다.
상기 실시예에서는 고정 콤전극(40)이 이동 콤전극(30)보다 소정 길이만큼 짧은 경우를 예시하였지만, 역으로 고정 콤전극(40)이 이동 콤전극(30)보다 소정 길이만큼 길어도 같은 결과의 수직변위 측정구조체를 이룬다.
또한, 상기 구조체에서 고정 콤전극(40)과 이동 콤전극(30)이 수평으로 배치되어 있으므로, 이동 콤전극(30)이 수직으로 변위되어도 전극(30, 40) 사이의 점착현상이 일어나지 않는다.
도 5는 상기 제1실시예의 제1변형예로서 SOI(silicon on insulator) 실리콘 웨이퍼를 이용한 수직 변위 측정 및 구동 구조체의 단면도이며, 상기 제1실시예의 구성요소와 같은 기능을 가지는 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 자세한 설명은 생략한다. 상기 실리콘 기층부는 일반적으로 단결정 실리콘 또는 에피텍셜 성장 폴리 실리콘인 것이 바람직하다.
도면을 참조하면, SOI 실리콘 웨이퍼는 실리콘 기층부(13), 절연층(14) 및 실리콘층(15)이 순차적으로 적층되어 있으며, 수직변위 구조체인 고정전극(40), 이동전극(30) 및 관성질량체(34) 등이 절연층(14) 상에 부유되어 있으며, 고정 앵커(42)는 절연층(14) 상에 고정되어 있다.
도 6은 상기 제1실시예의 제2변형예로서 SOG(silicon on glass) 실리콘 웨이퍼를 이용한 수직 변위 측정 및 구동 구조체의 단면도이며, 상기 제1실시예의 구성요소와 같은 기능을 가지는 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 자세한 설명은 생략한다.
도면을 참조하면, SOG 실리콘 웨이퍼는 유리(16) 위에 실리콘층(17)이 애노딕 본딩(anodic bonding)되어 있으며, 수직변위 구조체인 고정전극(40), 이동전극(30) 및 관성질량체(34) 등이 유리(16) 위에 부유되어 있으며, 고정 앵커(42)는 유리(16) 위에 고정되어 있다.
따라서, 상기 SOI 웨이퍼나 SOG 웨이퍼를 사용하는 경우, 수직변위 구조체가 절연층(14) 및 유리(16)에 의해 절연되어 있으므로, 단결정 웨이퍼를 사용하는 경우처럼 이동전극(30)과 고정전극(40)을 전기적으로 절연하기 위한 후속공정을 생략할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2실시예를 설명하기 위한 개략 평면도이며, 도 8은 도 7의 Ⅷ-Ⅷ' 방향으로 절개한 부분의 개략 단면도이며, 제1실시예와 동일한 구조의 물건에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명을 생략한다.
도면을 참조하면, 사각 프레임(32)이 몸체 바닥(12)으로부터 떠있는 상태로 형성되어 있고, 사각프레임(32)의 마주보는 양측에서 바깥방향으로 연장되어 몸체 내측벽에 연결되는 벤딩 스프링(22)이 형성되어 있다. 이 벤딩 스프링(22)은 상기 사각프레임(32)을 지지한다. 사각 프레임(32)의 내부에는 그로부터 내측방향으로 대향되게 연장되어 형성된 관성질량체(34)와 이동 콤전극(30)이 있다. 일측(도면에서 좌측)의 이동 콤전극(30)은 그안의 개구부가 좁은 트렌치(44)가 형성되어 있고 도 8에서 보듯이 수직 길이가 이들 사이에 형성된 고정 콤전극(40)의 수직방향 길이보다 짧다. 한편, 타측(도면의 우측)에는 이동 콤전극(30) 사이의 고정 콤전극(40)에 개구부가 좁은 트렌치(44)가 형성되어 있고 그 수직 길이가 대향되는 이동 콤전극(30)의 수직길이보다 짧게 형성되어 있다. 또한 도 8에서 보듯이 고정앵커(42)를 제외한 구조체가 몸체의 바닥(12)으로부터 떠있는 상태로 형성되어 있다.
상기 수직변위 측정 및 구동 구조체는 이동 콤전극(30)이 고정 콤전극(40)으로부터 벗어나면서 두 전극간에 형성된 캐패시턴스가 변하게 되며 이 변화를 가지고 수직변위를 측정하게 된다. 따라서 상기 구조물이 수직 상방향(+z 방향)으로 이동할 때, 왼쪽의 캐패시턴스(Cleft)는 수직 변위량에 따라 감소하나 오른쪽 캐패시턴스(Cright)는 소정거리 동안 일정 캐패시턴스를 유지한다. 구조물이 수직 하방향(-z 방향)으로 이동할 때는 반대로 Cright가 수직변위량에 따라 감소하며 Cleft는 소정거리 동안 일정 캐패시턴스를 유지한다. 따라서 오른쪽 캐패시턴스에서 왼쪽 전극간의 캐패시턴스를 빼면, 도 4c에 도시된 바와 같이 캐패시턴스 차(Cright-Cleft)가 수직변위에 대해 선형적으로 증감하므로 상기 캐패시턴스 차를 측정함으로써 수직변위를 측정하게 된다.
한편, 상기 제2실시예에서는 단결정 실리콘 웨이퍼를 사용한 구조체를 기술하였지만, 도 5 및 도 6에서처럼 단결정 실리콘 웨이퍼 대신에 SOI 실리콘 웨이퍼 또는 SOG 실리콘 웨이퍼를 사용할 수도 있다.
도 9는 토셔널 스프링으로 지지되는 수직변위 측정 및 구동 구조체를 이용하여 제작한 가속도 측정계의 전자주사현미경 사진이며, 도 10은 도 9의 일부분인 고정 콤전극과 이동 콤전극을 확대한 사진이며, 도 11은 도 9의 가속도 측정계를 사용한 결과 그래프이다.
도 11의 그래프는 상기 가속도 측정계에 1 G peak-to-peak 10 Hz의 정현파 가속도 입력을 가해주었을 때 상기 가속도계의 주파수 응답을 나타낸 것으로 15 kHz 의 캐리어(carrier) 신호를 이용할 때 신호 대 잡음비 100 : 1 이상을 얻었으며 이로부터 이 가속도계의 잡음 등가 가속(noise equivalent acceleration) 은 10 mG 로 계산된다.
단결정 실리콘 웨이퍼를 사용하고, 토셔널 스프링으로 지지되는 수직변위 구조체의 제조방법을 도 12a 내지 도 12f를 참조하여 설명한다.
먼저 도 12a에 도시된 바와 같이, 일정크기로 준비한 단결정 실리콘 웨이퍼 상에 포토레지스트(PR)로 마스킹한다. 이 때 깊이가 얕은 전극을 형성하고자 하는 곳에 마스킹되지 않은 좁은 공간(45)을 형성한다.
다음에 전극간의 높이차를 만들기 위해서 Bosch 공정을 이용하는 고단면비 실리콘 식각장치(미도시)를 이용하여 RIE(Reactive Ion Etching)을 행하면 폭이 좁은 마스킹되지 않은 곳에 얇은 트렌치(47)가 생기며 폭이 넓은 마스킹이 되지 않은 곳에는 도 12b에서 보듯이 넓고 속이 깊은 트렌치(48)가 생긴다. 이것은 트렌치의 폭이 클수록 식각속도가 빨라져서 실리콘의 식각 깊이가 깊어지는 RIE 래그(lag) 현상에 기인한다.
다음에, 트렌치의 바닥을 제거하면 전극이 도 12c에 도시된 바와 같이 바닥면(12)으로부터 부유되며, 이를 위해서는 알카라인 용액에서 SBM(Surface Bulk Machining) 기술을 사용하여 방향성 식각을 행하였으나 SCREAM(Single Crystal Reactive Etching and Metallization) 기술을 사용할 수도 있다. 이 부유공정은 트렌치의 바닥면으로부터 옆으로 진행되기 때문에 깊이가 낮은 트렌치에 의해서 형성되는 전극(40)은 깊이가 긴 트렌치로부터 형성되는 전극(30)에 비해 수직방향 길이가 짧다. 속이 얇은 전극(40)은 쌍을 이루는 것처럼 보이지만 도 1 에서 보듯이 이 들 쌍은 소정간격을 두고 연결되어 있으며, 고정 앵커(42)에 의해서 지지됨을 알 수 있다.
다음에, 전극 간의 절연을 위해서 도 12d에서 보듯이 몸체 표면 및 내부에서 전 공정에서 형성된 결과물에 절연 산화막(54)을 형성시킨 후, 상기 산화막(54) 상에 다결정 실리콘 전극(56)을 형성시킨다(도 12e 참조). 이어서 다결정 실리콘 전극(56)이 형성된 몸체 바닥을 이방성 식각을 하여 분리시킨다(도 12f 참조).
한편, 상기 몸체의 표면에 형성된 다결정 실리콘 전극(56) 상에 와이어 본딩을 위한 메탈전극(58)을 형성한다(도 12f 참조).
따라서 전극을 형성하기 위한 별도의 패터닝 작업이 필요없으며, 한 번의 사진 식각 공정에 의해서 수직변위 측정 및 구동 구조체를 제작할 수 있다.
한편, 단결정 실리콘 웨이펴 대신에 SOI 실리콘 웨이퍼 또는 SOG 실리콘 웨이퍼를 구조체의 몸체로 사용하는 경우에는 몸체의 바닥면이 절연층이나 유리가 되게 하며, 이에 따라 절연층을 형성하는 상기 산화막(54) 및 다결정 실리콘 전극(56) 형성공정과 몸체 바닥 상의 다결정 실리콘 전극(56)을 이방성 식각하는 공정이 불필요하다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 수직변위 측정 및 구동 구조체는 그 구조체와 전극이 동시에 제작되어 공정이 단순화된다. 또한, 종래의 실리콘 가공 방법과 함께 사용하면, 동일한 웨이퍼 내에서 수평 방향과 수직 방향의 변위 측정 구조물을 동시에 제작하여 3 방향의 각속도 센서와 3 방향의 가속도 센서로 이루어진 6축 관성센서를 동일 기판상에 집적화할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시에가 가능하다는 전을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 몸체;
    상기 몸체로부터 부유되어 있는 프레임;
    상기 프레임이 상기 몸체내에서 지지되도록 상기 프레임으로부터 연장되어 상기 몸체에 연결되는 다수의 지지빔;
    상기 프레임내에서 대향되게 연장되어 형성된 이동 전극;
    상기 몸체로부터 지지되어 떠있는 상태로 상기 이동 전극과 대향하는 고정 전극; 및
    상기 프렝임내에서 대향되게 연장된 관성질량체;를 구비하며,
    상기 대향하는 이동 전극 및 고정 전극 중 어느 하나의 전극에는 깊이가 낮은 트렌치가 형성되고, 상기 트렌치가 형성된 전극의 수직방향 길이가 대향되는 다른 전극의 수직방향의 길이보다 짧은 것을 특징으로 하는 수직변위 측정 및 구동 구조체.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체는 단결정 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 수직변위 측정 및 구동 구조체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체는 실리콘 기층부, 절연층 및 실리콘층으로 순차적으로 적층된 SOI 실리콘 웨이퍼이며, 상기 바닥은 상기 절연층인 것을 특징으로 하는 수직변위 측정 및 구동 구조체.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 실리콘 기층부는 단결정 실리콘 또는 에피텍셜 성장 폴리 실리콘인 것을 특징으로 하는 수직변위 측정 및 구동 구조체.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체는 유리 및 실리콘층으로 순차적으로 적층된 SOG 실리콘 웨이퍼이며, 상기 바닥은 상기 유리인 것을 특징으로 하는 수직변위 측정 및 구동 구조체.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지빔들은 토셔널 스프링인 것을 특징으로 하는 수직변위 측정 및 구동 구조체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 대향하는 전극중 모든 고정 전극들의 수직방향 길이가 항상 대향하는 이동 전극의 수직방향의 길이보다 소정길이 만큼 더 짧거나 또는 더 긴 것을 특징으로 하는 수직변위 측정 및 구동 구조체.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지빔들은 벤딩 스프링인 것을 특징으로 하는 수직변위 측정 및 구동 구조체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 대향하는 전극 중 일측은 고정 전극의 수직방향 길이가 대향하는 이동 전극의 수직방향의 길이보다 소정길이 만큼 더 짧으며, 타측은 이동 전극의 수직방향 길이가 대향하는 고정 전극의 수직방향의 길이보다 소정길이 만큼 더 짧은 것을 특징으로 하는 수직변위 측정 및 구동 구조체.
  11. 몸체와, 상기 몸체로부터 부유되어 있는 프레임과, 상기 프레임이 상기 몸체내에서 지지되도록 상기 프레임으로부터 연장되어 상기 몸체에 연결되는 다수의 지지빔과, 상기 프레임내에서 대향되게 연장되어 형성된 이동 전극과, 상기 몸체로부터 지지되어 떠있는 상태로 상기 이동 전극과 대향하는 고정 전극 및 상기 프렝임내에서 대향되게 연장된 관성질량체를 구비하는 수직변위 측정 및 구동 구조체의 제조방법에 있어서,
    (가) 실리콘 웨이퍼 몸체의 식각되는 폭을 조정하기 위해 마스킹하는 단계;
    (나) 상기 마스크를 통해 고단면비의 실리콘 식각장치로 RIE 식각을 하여 깊이가 다른 트렌치를 형성하는 단계;
    (다) 상기 트렌치 바닥을 제거해서 상기 실리콘 몸체 상방에 부유된 전극구조를 형성하는 단계; 및
    (라) 상기 몸체의 표면에 메탈전극을 형성하는 단계;를 구비하는 것을 특징으로 하는 수직변위 측정 및 구동 구조체 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 (가)단계의 실리콘 웨이퍼는, SOI(silico on insulator) 또는 SOG(silicon on glass) 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 수직변위 측정 및 구동 구조체 제조방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 (가)단계의 실리콘 웨이퍼는 단결정 실리콘 웨이퍼이며,
    (마) 상기 몸체 내부 및 표면에서 상기 (다)단계의 결과물에 절연 산화막을 형성하는 단계;
    (바) 상기 산화막 상에 다결정 실리콘 전극을 형성하는 단계; 및
    (사) 상기 몸체의 바닥에 형성된 다결정 실리콘 전극을 이방성 식각을 하여 절연시키는 단계;를 더 구비하며,
    상기 (라)단계는 상기 (바)단계 후에 상기 몸체의 표면에 형성된 다결정 실리콘 전극 상에 메탈전극을 형성하는 단계;인 것을 특징으로 하는 수직변위 측정 및 구동 구조체 제조방법.
  14. 삭제
  15. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101154187B1 (ko) * 2012-02-24 2012-06-18 주식회사 티엘아이 상부 단차를 가지는 수직축 관성 센서 제조방법
KR101156931B1 (ko) * 2012-03-13 2012-06-20 주식회사 티엘아이 공정 효율을 향상시키는 수직축 관성 센서 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1172505A (ja) * 1997-06-17 1999-03-16 Denso Corp 加速度センサおよびその製造方法
KR20000046474A (ko) * 1998-12-31 2000-07-25 윤종용 면적변화 정전용량형 마이크로가속도계 및 그 제조방법
KR20000050852A (ko) * 1999-01-15 2000-08-05 이형도 마이크로 관성 센서의 제작 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1172505A (ja) * 1997-06-17 1999-03-16 Denso Corp 加速度センサおよびその製造方法
KR20000046474A (ko) * 1998-12-31 2000-07-25 윤종용 면적변화 정전용량형 마이크로가속도계 및 그 제조방법
KR20000050852A (ko) * 1999-01-15 2000-08-05 이형도 마이크로 관성 센서의 제작 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101012248B1 (ko) * 2006-04-28 2011-02-08 파나소닉 전공 주식회사 정전용량식 센서

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