KR100442824B1 - A micromachine and a method for fabricating the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A micro structure element and a manufacturing method thereof are provided to make a thick silicon micro structure without bending or damage caused by the residual stress of deposited silicon and to prevent the structure and a silicon substrate from sticking to each other. CONSTITUTION: A silicon substrate(100) is doped with a predetermined electroconductive material to have electroconductivity and formed with a micro structure of the predetermined thickness recessed from the center to both sides. A first glass substrate(200) has a first surface on which first and second electrodes(301,302) separated from each other are formed. The first electrode is directly contacted with the silicon substrate. The second electrode faces the recessed micro structure of the silicon substrate. External contact electrodes(303,304) are disposed to connect the electrodes to the outside on a second surface opposite to the first surface. A second glass substrate(300) is adhered on the opposite side of an adhering surface of the first glass substrate of the silicon substrate to seal the micro structure.

Description

마이크로구조물 소자 및 그 제조 방법{A micromachine and a method for fabricating the same}Microstructure device and method for manufacturing the same {A micromachine and a method for fabricating the same}

본 발명은 초미세가공기술을 이용한 마이크로구조물(MEMS; Micro Electro Mechanical System)에 관한 것으로, 상세하게는 실리콘 기판과 유리 기판과의 양극 접합(anodic bonding) 기술, Deep RIE etching 기술, Bulk etching 기술의 결합으로 두꺼운 실리콘 마이크로구조물이 형성된 마이크로구조물 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a micro structure (MEMS; Micro Electro Mechanical System) using an ultra-fine processing technology, and more particularly, to anodic bonding technology, deep RIE etching technology, and bulk etching technology of a silicon substrate and a glass substrate. The present invention relates to a microstructure device in which a thick silicon microstructure is formed by bonding, and a method of manufacturing the same.

일반적으로 빗살형 구동기(comb drive)를 이용해 마이크로자이로스코프를 만드는 방법에 있어서, 종래에는 도 1에 도시된 바와 같이, 표면미세가공 (polysilicon surface micromachining process)법을 이용하여 다결정 실리콘으로 마이크로구조물(2) 및 감지전극(2')을 제조하거나, 도 2에 도시된 바와 같이, 웨이퍼 용해법(wafer dissolved method)을 이용하여 붕소(Bron)가 도핑(doping)된 실리콘으로 마이크로구조물(6)을 제조하였다. 이러한 방법으로는 마이크로자이로스코프의 감도에 밀접한 영향을 미치는 진동 구조물의 두께를 두껍게 만드는 데에 한계가있으며, 따라서 마이크로자이로스코프의 성능 향상에 근본적인 한계가 있었다. 상기 두 마이크로구조물 제조 공정의 문제점을 요약하면 아래와 같다.In general, in the method of making a microgyroscope using a comb drive (comb drive), as shown in FIG. 1, the microstructure (2) with polycrystalline silicon using a polysilicon surface micromachining process method, as shown in FIG. ) And the sensing electrode 2 ′, or as shown in FIG. 2, the microstructure 6 was made of silicon doped with boron using a wafer dissolved method. . In this method, there is a limit to thickening the vibration structure, which has a close influence on the sensitivity of the microgyroscope, and thus there is a fundamental limitation in improving the performance of the microgyroscope. The problems of the two microstructure manufacturing process are summarized below.

가) 다결정실리콘 표면 미세가공 공정(polysilicon surface micromachining process)A) polysilicon surface micromachining process

1. 저 스트레스 화학 기상 증착법(Low Stress Chemical Vapor Deposition; LPCVD) 방법으로, 도 1에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(1) 상에 마이크로구조물(2)을 쌓아올리는 다결정 실리콘은 자체의 잔류응력으로 인해 두껍게 쌓아올리는데에 약 10㎛ 정도 까지로 한계가 있다. 과다하게 쌓아올릴 경우 이로인해 마이크로구조물(2)이 휘어지게 된다. 이러한 휘어짐을 막기위해서는 어닐링(annealing)과 같은 부수적인 열처리 공정이 필요하게 된다. 또한, 이 다결정실리콘의 여러 가지 기계적 성질로 인해 마이크로자이로스코프의 성능이 사용되는 다결정실리콘 도가니(polysilicon furnace)의 종류에 따라 변화하는 경향도 있다.1. In the Low Stress Chemical Vapor Deposition (LPCVD) method, as shown in FIG. 1, the polycrystalline silicon stacking the microstructure 2 on the silicon substrate 1 has its own residual stress. Due to the thick stacking is limited to about 10㎛. When stacked excessively, this causes the microstructure 2 to bend. In order to prevent such warpage, ancillary heat treatment processes such as annealing are required. In addition, due to the various mechanical properties of the polysilicon, the performance of the microgyroscope tends to vary depending on the type of polysilicon furnace used.

2. 마이크로구조물(2)과 전극(2') 사이의 간극을 위한 희생층을 없애기 위해 습식 에칭(wet etching)을 하게 되므로, 마이크로구조물(2)과 바닥 실리콘(1) 사이가 습식에칭 도중에 붙어버리는 현상이 생기기 쉽다. 이로인하여 작동이 원활히 안되는 소자가 생겨 생산성이 떨어진다. 이 붙음 현상 방지하기 위해 새로운 공정의 개발과 추가 장비가 필요하게 된다.2. Wet etching is performed to eliminate the sacrificial layer for the gap between the microstructure 2 and the electrode 2 ', so that the microstructure 2 and the bottom silicon 1 are stuck during the wet etching. Abandonment tends to occur. This results in a device that is not working smoothly, which reduces productivity. To prevent this sticking, new process development and additional equipment are needed.

3. 2에서 언급한 습식에칭 공정을 위해 마이크로구조물(2)에 많은 작은 구멍을 뚫는데, 이로인하여 실제 마이크로구조물(2)의 면적이 작아지고, 무게가 가벼워진다. 이로인해 약 25 % 정도의 감도 손실이 생긴다.3. Many small holes are drilled in the microstructures 2 for the wet etching process mentioned in 2, which results in a smaller area of the actual microstructures 2 and a lighter weight. This results in a sensitivity loss of about 25%.

4. 실리콘 기판(1) 위에 진동 구조물(2)과 감지 전극(2')을 구성하는 구조상문제로 인해 기생 용량(parasitic capacitance)이 생기므로, 노이즈(noise)가 커서 신호대잡음(siagnal-to-noise)비가 떨어진다. 도 1에서 부재번호 3은 Al 전극이고, 부재번호 4는 외부와 전기적으로 연결하기 위한 와이어이다.4. Since parasitic capacitance is generated due to the structural problems constituting the vibrating structure 2 and the sensing electrode 2 'on the silicon substrate 1, the noise is large and signal-to-noise is high. noise) In FIG. 1, reference numeral 3 is an Al electrode, and reference numeral 4 is a wire for electrically connecting with an outside.

나) 벌크 에칭 웨이퍼 용해법(wafer dissolved method)B) bulk etch wafer dissolution method;

1. 도 2에 도시된 바와 같은 붕소(Boron)가 도핑된 실리콘 구조물(6)의 잔류응력이 커서 두꺼운 마이크로구조물(6)을 만들기가 쉽지않다. 또한, 잔류응력을 없애기 위해 어닐링(annealing)과 같은 열처리 공정을 필요로 한다.1. Since the residual stress of the boron-doped silicon structure 6 as shown in FIG. 2 is large, it is not easy to make a thick microstructure 6. In addition, a heat treatment process such as annealing is required to eliminate residual stress.

2. 하부의 금속 전극(7)이 벌크 에칭(bulk etching) 공정중 식각액(etchant)에 노출되므로 금속 전극 물질 선택에 한계가 있다.2. Since the lower metal electrode 7 is exposed to an etchant during the bulk etching process, there is a limit to the selection of the metal electrode material.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, 증착되는 실리콘의 잔류응력으로 인한 휘어짐이나 손상 없이 두꺼운 실리콘 마이크로구조물을 형성할 수 있고, 구조물 형성시 식각된 용액에 의해 구조물과 실리콘 기판이 붙어버리는 현상을 방지할 수 있는 마이크로구조물 소자 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to improve the above problems, it is possible to form a thick silicon microstructure without bending or damage due to the residual stress of the silicon deposited, the structure and the silicon substrate is adhered by the etched solution when forming the structure It is an object of the present invention to provide a microstructure device and a method of manufacturing the same that can prevent discarding.

도 1은 종래의 다결정실리콘(polysilicon) 마이크로구조물 형성후의 수직 단면도,1 is a vertical cross-sectional view after the formation of a conventional polysilicon microstructure,

도 2는 종래의 웨이퍼 벌크 에칭(wafer dissolved bulk)법에 의한 마이크로구조물 형성후의 수직 단면도,2 is a vertical cross-sectional view after microstructure formation by a conventional wafer dissolved bulk method;

도 3은 본 발명에 따른 마이크로구조물 소자의 수직 단면도,3 is a vertical sectional view of a microstructure device according to the present invention;

그리고 도 4a 내지 도 4g는 본 발명에 따른 마이크로구조물 소자의 미세 가공 단계별 공정후의 수직 단면도이다.4A to 4G are vertical cross-sectional views after the microfabrication step by step of the microstructure device according to the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

1. 실리콘 기판 2, 2'. 다결정 실리콘 (polysilicon)1. Silicon substrate 2, 2 '. Polysilicon

3. 금속 전극 (알루미늄) 4. 와이어3. metal electrode (aluminum) 4. wire

5. pyrex 유리 기판 6. Boron doped 실리콘5. pyrex glass substrate 6. Boron doped silicon

7. 금속전극 (Pt/Ti)7. Metal Electrode (Pt / Ti)

10. 제1함몰면 20. 제2함몰면10. First depression surface 20. Second depression surface

100. n+도핑 실리콘 기판 100a. 예비 마이크로구조물 100b. 마이크로구조물 200. 제1유리 기판100. n + doped silicon substrate 100a. Preliminary microstructure 100b. Microstructure 200. First Glass Substrate

300. 제2유리 기판300. Second Glass Substrate

301. 제1전극(마이크로구조물용 신호 인가 전극)301. First electrode (signal applying electrode for micro structure)

302. 제2전극(감지 전극) 303. 제1외부 연결 전극302. Second electrode (sensing electrode) 303. First external connection electrode

304. 제2외부 연결 전극 305., 306. 와이어304. Second external connection electrode 305., 306. Wire

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 마이크로구조물 소자는, 소정의 도전성 물질이 도핑되어 도전성을 가지며 그 중앙부에 함몰된 소정 두께의 마이크로구조물이 형성된 실리콘 기판; 서로 이격된 제1전극 및 제2전극을 그 표면에 구비하되 상기 제1전극은 상기 실리콘 기판과 직접 접촉되고 상기 제2전극은 상기 실리콘 기판의 함몰된 마이크로구조물과 대응하도록 상기 실리콘 기판과 직접 접착된 제1유리 기판; 및 상기 실리콘 기판의 상기 제1유리 기판과의 접착면의 상대쪽 면에 상기 마이크로구조물이 밀봉되도록 접착된 제2유리 기판;을 구비하여 된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the microstructure device according to the present invention includes a silicon substrate having a predetermined thickness of microstructures having a conductivity by being doped with a conductive material and having a predetermined thickness; A first electrode and a second electrode spaced apart from each other on a surface thereof, wherein the first electrode is in direct contact with the silicon substrate and the second electrode is directly adhered to the silicon substrate so as to correspond to the recessed microstructure of the silicon substrate. First glass substrate; And a second glass substrate adhered to seal the microstructure on the opposite side of the silicon substrate to the adhesive surface of the silicon substrate.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 마이크로구조물 소자의 제조 방법은, (가) 도전성 물질이 도핑된 실리콘 기판의 중앙부 양면을 선택적으로 식각하여 감지 전극과 대향하도록 소정의 깊이로 함몰된 제1함몰면 및 상기 제1함몰면으로부터 소정 두께를 보장하기 위한 제2함몰면에 의해 형성되는 예비 마이크로구조물을 형성하는 단계; (나) 상기 마이크로구조물의 제2함몰면에 대향하도록 상기 실리콘 기판에 제1유리 기판을 접착하는 단계; (다) 상기 제1유리 기판에 접착된 상기 예비 마이크로구조물을 식각하여 마이크로구조물을 형성하는 단계; (라) 외부와의 결선을 위한 홀들을 구비하고 서로 이격되어 상기 홀들을 각각 덮도록 형성된 상기 감지 전극 및 상기 마이크로구조물용 신호 인가 전극을 그 표면에 구비한 제2유리 기판을 상기 감지 전극이 상기 마이크로구조물의 제1함몰면과 대향하도록 상기 실리콘 기판에 접착하는 단계; 및 (마) 상기 감지 전극 및 상기 마이크로구조물용 신호 인가 전극이 각각 외부와 연결될 수 있도록 하는 외부 접촉 전극들을 상기 홀들의 경사면에 각각 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, in order to achieve the above object, the method for manufacturing a microstructure device according to the present invention includes (a) recessing to a predetermined depth so as to face the sensing electrode by selectively etching both surfaces of the central portion of the silicon substrate doped with the conductive material. Forming a preliminary microstructure formed by the first recessed surface and the second recessed surface to ensure a predetermined thickness from the first recessed surface; (B) adhering a first glass substrate to the silicon substrate so as to face the second recessed surface of the microstructure; (C) etching the preliminary microstructures adhered to the first glass substrate to form microstructures; (D) a second glass substrate having holes for connection with the outside and spaced apart from each other to cover the holes, and a second glass substrate having a signal applying electrode for the microstructure on its surface; Adhering to the silicon substrate to face the first recessed surface of the microstructure; And (e) forming external contact electrodes on the inclined surfaces of the holes, respectively, to allow the sensing electrode and the signal applying electrode for the microstructure to be connected to the outside, respectively.

본 발명에 있어서, 상기 (가) 단계에서 상기 제1함몰면 및 제2함몰면은 각각 습식 에칭법으로 식각하고, 상기 (나) 단계는 양극 본딩법으로 이루어지며, 상기 (다) 단계는 리액티브 이온 에칭법으로 이루어지며, 상기 (라) 단계에서는 양극 본딩법이 사용되며, 상기 전극이 구비된 제2유리 기판을 제조 하는 방법은, 상기 제2유리 기판 상에 전극 물질을 증착하는 단계; 상기 증착된 전극 물질을 패터닝하여 상기 마이크로구조물용 신호 인가 전극 및 감지 전극들을 형성하는 단계; 및 상기 마이크로구조물용 신호 인가 전극 및 감지 전극들이 노출되도록 홀들을 형성하는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.In the present invention, in the step (a), the first recessed surface and the second recessed surface are each etched by a wet etching method, and the step (b) is performed by an anode bonding method, and the (c) step is It is made by an active ion etching method, in the step (d) is used an anode bonding method, the method for manufacturing a second glass substrate with an electrode, comprising the steps of: depositing an electrode material on the second glass substrate; Patterning the deposited electrode material to form signal applying and sensing electrodes for the microstructure; And forming holes to expose the signal applying electrode and the sensing electrodes for the microstructure.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 마이크로구조물 소자 및 그 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a microstructure device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings.

도 3은 본 발명에 따른 마이크로구조물 소자의 수직 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 벌크 에칭을 이용한 마이크로구조물 소자는 개략적으로 두 개의 유리 기판(200, 300) 사이에 마이크로구조물(101)이 형성된 실리콘 기판(100)이 삽입되어 양극 본딩된 형태로 만들어진다. 여기서, 실리콘 기판(100)은 5가 원소로 n+도핑되어 도전성을 가지며, 중앙부에 양면으로부터 함몰된 두꺼운 마이크로구조물(101)이 형성된다. 제1유리 기판(300)은 서로 이격된 제1전극(301) 및 제2전극(302)을 그 표면에 구비한다. 제1전극(301)은 마이크로구조물에 전압 신호를 인가하기 위한 신호 인가 전극으로 실리콘 기판(100)과 직접 접촉되고, 제2전극(302)은 마이크로구조물의 운동을 감지하는 감지 전극으로 실리콘 기판(100)의 함몰된 마이크로구조물(101)과 대응하도록 배치된다. 제2유리 기판(200)은 실리콘 기판(100)을 사이에 두고 제1유리 기판(300)의 상대쪽 면에 마이크로구조물(101)이 밀봉되도록 실리콘 기판(100)과 밀착된다. 이러한 밀차 공정이 진공 챔버 내에서이루어지면 마이크로구조물이 있는 공간은 진공 상태를 형성하게 된다.3 is a vertical sectional view of a microstructure device according to the invention. As shown, the microstructure device using the bulk etching according to the present invention is a silicon substrate 100 having a microstructure 101 is formed between the two glass substrates (200, 300) in the form of an anode bonding Is made. Here, the silicon substrate 100 is n + doped with a pentavalent element to have conductivity, and a thick microstructure 101 recessed from both sides is formed in the center. The first glass substrate 300 includes a first electrode 301 and a second electrode 302 spaced apart from each other on its surface. The first electrode 301 is a signal applying electrode for applying a voltage signal to the microstructure, and is in direct contact with the silicon substrate 100. The second electrode 302 is a sensing electrode for sensing movement of the microstructure. Disposed to correspond with the recessed microstructure 101 of 100. The second glass substrate 200 is in close contact with the silicon substrate 100 such that the microstructure 101 is sealed to the opposite side of the first glass substrate 300 with the silicon substrate 100 interposed therebetween. When this compacting process is performed in the vacuum chamber, the space in which the microstructures are formed forms a vacuum state.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명에 따른 마이크로구조물 소자의 미세 가공 단계별 공정후의 수직 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로구조물 소자의 제조 방법은 벌크 마이크로머시닝(bulk micromachining)을 이용한다. 이와 같은 마이크로구조물의 제조 방법을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Figures 4a to 4g is a vertical cross-sectional view after the step of microfabrication of the microstructure device according to the present invention. As shown, the method for manufacturing a microstructure device according to the present invention uses bulk micromachining. Referring to the manufacturing method of such a microstructure in detail as follows.

먼저, n+로 도핑된 실리콘 기판(100)에 습식 산화법(wet oxidation)으로 표면에 산화막(SiO2)을 형성한 다음, 이를 포토레지스트 패턴을 이용하여 SiO2산화막을 BHF용액으로 식각하여 마스크(미도시)를 형성한다. 다음에 이 마스크(미도시)를 이용한 TMAH 습식 에칭으로 전면을 식각하여, 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 기판(100)의 중앙부 전면에 제1함몰면(10)을 형성한다. 이 제1함몰면(10)의 함몰 깊이 d는 마이크로구조물과 감지전극 간의 간격을 결정하므로 정밀하게 식각한다. 다음에, 상기와 같은 방법으로 실리콘 기판(100)의 중앙부 후면에, 도 4b에 도시된 바와 같이, 제2함몰면(20)을 형성하여 예비 마이크로구조물을 완성한다. 이 제2함몰면(20)은 마이크로구조물의 두께 t를 결정한다.First, an oxide film (SiO 2 ) is formed on a surface of the silicon substrate 100 doped with n + by wet oxidation, and then a SiO 2 oxide film is etched with a BHF solution using a photoresist pattern to form a mask ( Not shown). Next, the entire surface is etched by TMAH wet etching using this mask (not shown) to form the first recessed surface 10 on the entire central portion of the silicon substrate 100 as shown in FIG. 4A. The depth d of the first recessed surface 10 determines the distance between the microstructure and the sensing electrode, so that the etching depth is precisely etched. Next, as shown in FIG. 4B, the second recessed surface 20 is formed on the rear surface of the central portion of the silicon substrate 100 in the same manner to complete the preliminary microstructure. This second depression 20 determines the thickness t of the microstructure.

다음에, 도 4c에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(100)에 형성된 예비 마이크로구조물의 제2함몰면(20)에 대향하도록 실리콘 기판(100)에 제1유리 기판을 양극 본딩(anodic bonding)법으로 접착한다.Next, as shown in FIG. 4C, anodically bonding the first glass substrate to the silicon substrate 100 so as to face the second recessed surface 20 of the preliminary microstructure formed on the silicon substrate 100. To glue.

다음에, 제1유리 기판(100)에 접착된 예비 마이크로구조물(100a) 상에 에칭 마스크(미도시)를 형성한 다음, 리액티브 이온 에칭(RIE)법으로 상기 예비 마이크로구조물(100a)을 식각하여, 도 4d에 도시된 바와 같은 마이크로구조물(100b)을 형성한다.Next, an etching mask (not shown) is formed on the preliminary microstructure 100a adhered to the first glass substrate 100, and then the preliminary microstructure 100a is etched by reactive ion etching (RIE). Thus, the microstructure 100b as shown in FIG. 4D is formed.

다음에, 외부와의 결선을 위한 홀(300a)들을 구비하고 서로 이격되어 상기 홀(300a)들을 각각 덮도록 형성된 상기 마이크로구조물용 신호 인가 전극(301; 제1전극) 및 감지 전극(302; 제2전극)을 표면에 구비한 제2유리 기판(300)을, 도 4e에 도시된 바와 같이, 감지 전극(302)이 마이크로구조물(100b)의 제1함몰면(10)에 대향하도록 실리콘 기판(100)에 접착한다. 이 때의 접착 공정은 양극 본딩법을 이용한다. 여기서, 제2유리 기판에 전극을 형성하는 방법은 먼저 제2유리 기판(100)에 전극(301, 302)을 패터닝한 다음, 상기 전극(301, 302)이 노출되도록 유리 기판에 홀들(300a)을 형성하는 순서로 진행한다.Next, the signal applying electrode 301 (first electrode) and the sensing electrode 302 for the microstructures are provided with holes 300a for wiring to the outside and are spaced apart from each other to cover the holes 300a, respectively. As shown in FIG. 4E, the second glass substrate 300 having the two electrodes is provided on the surface thereof such that the sensing electrode 302 faces the first recessed surface 10 of the microstructure 100b. 100). At this time, the bonding step uses an anode bonding method. Here, in the method of forming an electrode on the second glass substrate, first, the electrodes 301 and 302 are patterned on the second glass substrate 100, and then the holes 300a are exposed in the glass substrate so that the electrodes 301 and 302 are exposed. Proceed in order to form a.

다음에, 도 4f에 도시된 바와 같이, 마이크로구조물용 신호 인가 전극(301) 및 감지 전극(302)이 각각 외부와 연결될 수 있도록 하는 외부 접촉 전극들(303, 304)을 스퍼터링법으로 홀들(300a)의 경사면에 각각 증착한다.Next, as shown in FIG. 4F, the holes 300a are sputtered with external contact electrodes 303 and 304 such that the signal applying electrode 301 and the sensing electrode 302 for the microstructure can be connected to the outside, respectively. Are deposited on the inclined surface of each).

다음에, 도 4g에 도시된 바와 같이, 와이어(305, 306) 본딩을 행하여 마이크로 구조물 소자를 완성한다.Next, as shown in FIG. 4G, the wires 305 and 306 are bonded to complete the microstructure element.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 벌크 에칭을 이용한 마이크로구조물 소자 및 그 제조 방법은, 마이크로구조물의 재료로 가공안된 실리콘 웨이퍼 자체를 이용하므로 잔류응력과 같은 문제가 존재하지 않으며, 다른 여러 가지 기계적 특성도 사용하는 웨이퍼를 한정하게 되면 항상 일정하게 된다. 따라서 마이크로구조물의 안정된 기계적 특성을 도모할 수 있다. 마이크로구조물의 두께는 deep RIE (reactive ion etching) 장치에 의해서 두께와 가공 선폭의 관계에서 결정되므로 종래 제조 방법으로는 제조가 불가능했던 50㎛ 이상의 두꺼운 마이크로구조물도 형성할 수 있다. 또한 양극 본딩(anodic bonding)을 이용해서 유리 기판위에 실리콘 구조물이 놓이는 형태이므로 기생 용량(parasitice capacitance)이 거의 생기지 않아 잡음(noise)을 한층 줄일 수 있다. 따라서, 마이크로구조물의 감도 감소를 최소화할 수 있다. 또한, 제조 공정이 단순하며, 공정 특성상 각 마스크의 리소그래피(lithography) 작업시 정렬(alignment)이 크게 중요하지 않아 상품화 경우 생산성 향상에 유리하다. 장비면에서는 Deep RIE 장비만을 제외하고는 특별히 고가의 장비를 필요로하지 않으며, 제조 공정에 필요한 장비의 수도 상대적으로 적은 장점이 있다.As described above, the microstructure device using the wafer bulk etching and the method of manufacturing the same according to the present invention use the silicon wafer itself, which is not processed from the material of the microstructure, so there is no problem such as residual stress, and various other mechanical When the wafer to be used also has its characteristics, it is always constant. Therefore, stable mechanical properties of the microstructure can be achieved. Since the thickness of the microstructure is determined by the relationship between the thickness and the processing line width by a deep RIE (reactive ion etching) device, it is possible to form a thick microstructure of 50 μm or more, which has not been manufactured by a conventional manufacturing method. In addition, since the silicon structure is placed on the glass substrate by using anodic bonding, parasitic capacitance is hardly generated and noise can be further reduced. Thus, the reduction in sensitivity of the microstructures can be minimized. In addition, the manufacturing process is simple, the alignment is not very important during the lithography of each mask due to the process characteristics, it is advantageous to improve the productivity when commercialized. In terms of equipment, it does not require expensive equipment except for deep RIE equipment, and the number of equipment required for the manufacturing process is relatively small.

Claims (7)

소정의 도전성 물질이 도핑되어 도전성을 가지며 그 중앙부에서 양면으로부터 함몰된 소정 두께의 마이크로구조물이 형성된 실리콘 기판;A silicon substrate having a conductive structure doped with a predetermined conductive material and having a microstructure having a predetermined thickness recessed from both sides at a central portion thereof; 서로 이격된 제1전극 및 제2전극이 제1표면에 형성되며, 상기 제1전극은 상기 실리콘 기판과 직접 접촉되고 상기 제2전극은 상기 실리콘 기판의 함몰된 마이크로구조물과 대면하도록 배치되며, 상기 제1전극 및 제2전극은 각각 상기 제1표면과 반대측의 제2표면에서 외부로 연결하는 외부접촉전극이 설치되며, 상기 제1표면이 상기 실리콘 기판과 직접 접착된 제1유리 기판; 및A first electrode and a second electrode spaced apart from each other are formed on the first surface, the first electrode is in direct contact with the silicon substrate and the second electrode is disposed to face the recessed microstructure of the silicon substrate, A first glass substrate having first and second electrodes respectively provided with an external contact electrode connected to the outside from a second surface opposite to the first surface, wherein the first surface is directly bonded to the silicon substrate; And 상기 실리콘 기판의 상기 제1유리 기판과의 접착면의 반대쪽 면에 상기 마이크로구조물이 밀봉되도록 접착된 제2유리 기판;을 구비하여 된 것을 특징으로 하는 마이크로구조물 소자.And a second glass substrate adhered to the surface opposite to the adhesive surface of the silicon substrate to the first glass substrate so as to seal the microstructure. 소정의 도전성 물질이 도핑되어 도전성을 가지며 그 중앙부에서 양면으로부터 함몰된 소정 두께의 마이크로구조물이 형성된 실리콘 기판과, 서로 이격된 홀들을 각각 덮는 마이크로구조물용 신호인가전극과 제1표면에 형성되며, 상기 신호인가전극은 상기 실리콘 기판과 직접 접촉되고 상기 감지전극은 상기 실리콘 기판의 함몰된 마이크로구조물과 대면하도록 배치되며, 상기 신호인가전극 및 감지전극은 각각 상기 제1표면과 반대측의 제2표면에서 외부로 연결하는 외부접촉전극이 설치되며, 상기 제1표면이 상기 실리콘 기판과 직접 접착된 제1유리 기판과, 상기 실리콘 기판의 상기 제1유리 기판과의 접착면의 반대쪽 면에 상기 마이크로구조물이 밀봉되도록 접착된 제2유리 기판을 구비하는 마이크로구조물 소자를 제조하는 방법에 있어서,A silicon substrate having a conductive structure doped with a predetermined conductive material and having a predetermined thickness of microstructures recessed from both surfaces thereof, a signal applying electrode for microstructures covering the spaced apart holes, and a first surface, respectively; The signal applying electrode is in direct contact with the silicon substrate and the sensing electrode is disposed to face the recessed microstructure of the silicon substrate, and the signal applying electrode and the sensing electrode are respectively external from the second surface opposite to the first surface. An external contact electrode is connected to each other, and the microstructure is sealed on a surface opposite to an adhesive surface of the first glass substrate directly bonded to the silicon substrate and the first glass substrate of the silicon substrate. In the method of manufacturing a microstructure device having a second glass substrate bonded to be, (가) 도전성 물질이 도핑된 실리콘 기판의 중앙부 양면을 선택적으로 식각하여 감지전극과 대향하도록 소정의 깊이로 함몰된 제1함몰면 및 상기 제1함몰면으로부터 소정 두께를 보장하기 위한 제2함몰면에 의해 형성되는 예비 마이크로구조물을 형성하는 단계;(A) The first recessed surface recessed to a predetermined depth so as to face the sensing electrode by selectively etching both surfaces of the central portion of the silicon substrate doped with the conductive material and the second recessed surface to ensure a predetermined thickness from the first recessed surface. Forming a preliminary microstructure formed by; (나) 상기 마이크로구조물의 제2함몰면에 대향하도록 상기 실리콘 기판에 제2유리 기판을 접착하는 단계;(B) adhering a second glass substrate to the silicon substrate so as to face the second recessed surface of the microstructure; (다) 상기 제2유리 기판에 접착된 상기 예비 마이크로구조물을 식각하여 마이크로구조물을 형성하는 단계;(C) etching the preliminary microstructures adhered to the second glass substrate to form microstructures; (라) 외부와의 결선을 위한 홀들을 구비하고, 서로 이격되어 상기 홀들을 각각 덮도록 형성된 상기 감지전극 및 마이크로구조물용 신호인가전극을 그 표면에 구비한 제1유리 기판을 상기 감지전극이 상기 마이크로구조물의 제1함몰면과 대향하도록 상기 실리콘 기판에 접착하는 단계; 및(D) a first glass substrate having holes for connection to the outside and having a sensing electrode and a signal applying electrode for microstructures formed on the surface thereof so as to be spaced apart from each other to cover the holes; Adhering to the silicon substrate to face the first recessed surface of the microstructure; And (마) 상기 감지전극 및 상기 마이크로구조물용 신호인가전극이 각각 외부와 연결될 수 있도록 하는 외부 접촉 전극들을 상기 홀들의 경사면에 각각 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조물 소자의 제조 방법.And (e) forming external contact electrodes on the inclined surfaces of the holes to allow the sensing electrode and the signal applying electrode for the microstructure to be connected to the outside, respectively. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 (가) 단계에서 상기 제1함몰면 및 제2함몰면은 각각 습식 에칭법으로 식각하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조물 소자의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the first recessed surface and the second recessed surface are each etched by a wet etching method. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 (나) 단계는 양극 본딩법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로구조물 소자의 제조 방법.The step (b) is a method for manufacturing a microstructure device, characterized in that the anode bonding method. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 (다) 단계는 리액티브 이온 에칭법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는마이크로구조물 소자의 제조 방법.The step (c) is a method of manufacturing a microstructure device, characterized in that the reactive ion etching method. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 (라) 단계는 양극 본딩법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마이크로구조물 소자의 제조 방법.The step (d) is a method for manufacturing a microstructure device, characterized in that the anode bonding method. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 (라) 단계에서 상기 전극이 구비된 제2유리 기판을 제조 하는 방법은, 상기 제2유리 기판 상에 전극 물질을 증착하는 단계;The method of manufacturing the second glass substrate provided with the electrode in the step (d) may include depositing an electrode material on the second glass substrate; 상기 증착된 전극 물질을 패터닝하여 상기 마이크로구조물용 신호 인가 전극 및 감지 전극들을 형성하는 단계; 및Patterning the deposited electrode material to form signal applying and sensing electrodes for the microstructure; And 상기 마이크로구조물용 신호 인가 전극 및 감지 전극들이 노출되도록 홀들을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로구조물 소자의 제조 방법.And forming holes to expose the signal applying electrode and the sensing electrodes for the microstructure.
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