KR100444588B1 - 글래스 웨이퍼의 비아홀 형성방법 - Google Patents

글래스 웨이퍼의 비아홀 형성방법 Download PDF

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Abstract

언더컷을 발생시키지 않는 글래스 웨이퍼의 비아홀 형성방법이 개시된다. 글래스 웨이퍼의 비아홀 형성방법은, 먼저, 글래스 웨이퍼에 폴리실리콘층을 적층한다. 다음으로, 글래스 웨이퍼에 적층된 폴리실리콘층 일측 상부에 드라이 필름 레지스터를 이용하여 비아홀을 패터닝한다. 그리고 샌드블러스터로 비아홀 패터닝 부분에 대해 반대측 폴리실리콘층에 근접되게 식각한다. 이후, 드라이 필름 레지스터를 제거하고, 불화수소산(HF)액을 이용하여 형성된 비아홀을 습식 식각한다. 다음으로, 글래스 웨이퍼에 적층된 폴리실리콘층을 제거한다. 이와 같은 공정을 통해 글래스 웨이퍼의 비아홀 가공시 언더컷을 발생시키지 않을 수 있어 글래스 웨이퍼 수율이 향상되며, 미세한 크랙이 발생하지 않아 완성소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

글래스 웨이퍼의 비아홀 형성방법{Fabrication of via hole for glass wafer}
본 발명은 글래스 웨이퍼의 비아홀(via hole) 형성방법에 관한 것으로서, 특히, 언더컷을 발생시키지 않는 글래스 웨이퍼의 비아홀 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로, 글래스(glass)를 사용한 미세전자기계시스템(Micro Electro Mechanical System: MEMS) 패키징의 웨이퍼 레벨 형태는 소자의 전기적인 신호처리를 위하여 비아홀 가공이 반드시 요구된다. 그러나 웨이퍼 레벨에서 일반적인 비아홀 가공시에는, 글래스 웨이퍼 표면에 비아홀을 패터닝 한 후, 샌드블러스팅을 통해 형성하므로, 글래스의 특성에 의해 언더컷(undercut)의 발생 및 비아홀 표면이 거칠어지는 문제점이 있었다. 특히, 직경이 작은 비아홀을 가공해야 하는 경우에는 식각 깊이에 비해 홀이 너무 작아 식각이 어려울 뿐만 아니라 언더컷 문제가 심각한 문제로 대두된다.
도 1은 일반적인 공정에 의해 형성된 글래스 웨이퍼의 비아홀을 도시한 도면으로, 비아홀 하단부(10)의 언더컷과 비아홀의 거친 표면(20) 상태를 나타내고 있다. 도 2a 및 도 2b는 각각 일반적인 공정에 의해 형성된 실제 글래스 웨이퍼의 비아홀 및 그 비아홀의 하단부에 발생된 언더컷 부분을 확대한 모습이다.
위와 같이 비아홀 하단부(10)에 언더컷이 발생하는 것을 줄이기 위하여 종래 비아홀 형성 공정에 있어서는, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 포함하거나 금속막을 두껍게 증착하여 전기적인 연결을 통해 언더컷 문제를 해결하였다.
그러나 상기와 같이 금속막을 증착하는 경우에는, 소자의 제조공정 증가 및제조비용이 상승하는 문제점을 가진다. 또한, CMP 공정을 이용하는 경우에는, 글래스 표면일부가 전체적으로 제거되므로, 미세한 글래스 표면이 중요한 인자로 작용하는 패키징시 소자의 특성을 해칠 수 있는 많은 위험성을 갖게 된다. 또한, 샌드블러스터를 이용한 비아홀 가공은 비아홀 표면이 거칠어질 뿐만 아니라 미세한 크랙이 발생되는 문제점을 갖는다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 MEMS 패키징시 언더컷 및 미세한 크랙을 발생시키지 않으면서, 표면이 부드러운 비아홀을 형성할 수 있는 비아홀 형성방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 일반적인 비아홀 형성 공정을 통해 형성된 글래스 웨이퍼의 비아홀을 도시한 도면,
도 2a 및 도 2는 각각 일반적인 공정에 의해 형성된 실제 글래스 웨이퍼의 비아홀 및 그 비아홀의 하단부에 발생된 언더컷 부분을 확대한 모습을 나타낸 도면,
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 글래스 웨이퍼의 비아홀 형성방법을 순차적으로 나타낸 단면도들, 그리고
도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명에 따른 글래스 웨이퍼의 비아홀 형성 공정에 의해 형성된 실제 글래스 웨이퍼의 비아홀 및 그 비아홀의 하단부를 확대한 모습을 나타낸 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10: 비아홀 하단부 20: 비아홀 표면
100, 200: 글래스 웨이퍼 110: 폴리실리콘
120: 드라이 필름 레지스터 130: 비아홀
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비아홀 형성방법은, 글래스 웨이퍼 전면에 글래스보다 선택비가 높은 물질층을 증착하는 단계; 상기 물질층 일측 상부에 비아홀을 패터닝하는 단계; 상기 비아홀 패터닝 부분을 1차 식각하는 단계; 상기 패터닝 단계에 이용된 패터닝물질을 제거하는 단계; 상기 비아홀을 습식으로 2차 식각하는 단계; 및 상기 물질층을 제거하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 물질층은 폴리실리콘을 이용하여 증착한다. 그리고 상기 비아홀 패터닝 단계에는, 상기 폴리실리콘 일측 상부에 드라이 필름 레지스터를 라미네이팅 하고, 노광 및 현상을 통해 비아홀을 패터닝한다.
상기 1차 식각은, 샌드블러스트를 이용하며, 이때, 하단의 폴리실리콘층에 근접되게 식각하도록 한다.
상기 2차 식각은, 불화수소산(HF)액을 이용한다.
이상과 같은 글래스 웨이퍼의 비아홀 형성방법은, 1차적으로 비아홀을 러프하게 식각하고, 2차적으로 비아홀 표면을 습식 식각하는 것을 통해 언더컷을 없앨 수 있으며, 비아홀의 미세한 크랙을 없앨 수 있다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 실시예에 따른 글래스 웨이퍼의 비아홀 형성방법을 순차적으로 나타낸 단면도들이다.
도면을 참조하면, 글래스 웨이퍼에 비아홀을 형성하기 위하여 먼저, 글래스 웨이퍼(200)에 폴리실리콘(110)을 증착한다(도 3a). 다음으로, 글래스 웨이퍼(200)에 증착된 폴리실리콘층(110) 상부로 드라이 필름 레지스터(120)를 라미네이팅하고, 노광 및 현상을 통해 비아홀을 패터닝한다(도 3b). 참고적으로, 드라이 필름 레지스터는 샌드블러스트에 의한 식각 저항성이 매우 큰 재료로서 글래스의 샌드블러스팅에 대한 보호막 역할을 하게 된다. 다음으로, 비아홀 패터닝부분(130)에 대하여 하단의 폴리실리콘층에 근접되게 1차 식각한다(도 3c). 이때, 1차 식각은 샌드블러스트를 이용하여 식각을 수행한다. 이후, 드라이 필름 레지스터(120)를 제거하고, 샌드블러스트를 통해 하단의 폴리실리콘층(110)에 근접되게 형성된 비아홀을 습식으로 2차 식각한다(도 3d). 이때, 습식 식각은 불화수소산(HF)액을 이용한다. 다음으로, 폴리실리콘층(110)을 제거하여 글래스 웨이퍼의 비아홀을 완성한다(도 3e).
여기서, 폴리실리콘층(110) 상부로 비아홀을 패터닝하는 공정 수행시 반드시드라이 필름 레지스터(120)가 이용되어야 하는 것은 아니며, 다양한 감광수단을 통해 패터닝 공정을 수행할 수 있다. 또한, 1차적으로 비아홀을 식각할 때, 샌드블러스트가 아닌 다양한 식각 방법이 이용될 수 있다. 예를 들어, 초음파 또는 드릴 또는 레이저를 이용하여 비아홀을 식각할 수 있다. 또한, 비아홀을 습식 식각하는 공정 역시, 반드시 불화수소산 (HF)액이 이용되어야 하는 것은 아니며, 글래스와 화학적 반을을 일으킬 수 있는 다양한 식각액이 이용될 수 있다.
위와 같은 공정에서, 도 3c와 같이 샌드블러스팅을 통해 1차적으로 하단의 폴리실리콘층에 근접되게 비아홀을 형성한 경우, 비아홀은 아직 거친 표면상태를 갖는다. 하지만, 아직 글래스 웨이퍼의 상단부와 하단부가 관통되고 있지는 않으므로 글래스의 특성상 하단부에 주로 형성되는 언더컷은 발생되지 않는다. 이후, 2차적으로 HF액을 사용하여 습식 식각을 하게 되면, 샌드블러스팅에 의해 형성된 비아홀의 거친 표면 상태는 글래스 표면과 HF액이 화학적 반응을 일으켜 부드럽게 형성되며, 비아홀 하단부 역시 언더컷이 발생하지 않으면서 관통구를 형성하게 된다.
도 4a 및 도 4b는, 본 발명에 따른 글래스 웨이퍼의 비아홀 형성 공정에 의해 형성된 실제 글래스 웨이퍼의 비아홀 및 그 비아홀의 하단부를 확대한 모습이다. 도 4a에서 보이는 바와 같이 본 발명에 따른 글래스 웨이퍼의 비아홀 표면은 도 2a에 보인 종래 공정에 의해 형성된 비아홀 표면에 비해 훨씬 부드러운 표면상태를 갖는다. 또한, 도 4b에 보인 비아홀의 하단부는 더 이상 언더컷이 발생하지 않음을 볼 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 글래스 웨이퍼의 비아홀 형성방법은, 비아홀 가공시 발생하는 언더컷에 의해 발생되는 단선 등의 문제를 해결할 수 있어 수율을 높일 수 있게 된다.
또한, 습식 식각을 통해 미세한 크랙이 발생되지 않으므로 제조되는 MEMS 소자에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (4)

  1. 글래스 웨이퍼 전면에 글래스보다 선택비가 높은 물질층을 증착하는 단계;
    상기 물질층 일측 상부에 비아홀을 패터닝하는 단계;
    상기 비아홀 패터닝 부분을 1차 식각하는 단계;
    상기 패터닝 단계에 이용된 패터닝물질을 제거하는 단계;
    상기 비아홀을 습식으로 2차 식각하는 단계; 및
    상기 물질층을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스 웨이퍼의 비아홀 형성방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 물질층은 폴리실리콘을 이용하는 것을 특징으로 하는 글래스 웨이퍼의 비아홀 형성방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 식각 단계는, 샌드블러스트를 이용하는 것을 특징으로 하는 글래스 웨이퍼의 비아홀 형성방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 1차 식각 단계에는, 상기 패터닝부분으로부터 타측의 폴리실리콘층에 근접될 정도의 깊이까지 식각하는 것을 특징으로 하는 글래스 웨이퍼의 비아홀 형성방법.
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