KR100511019B1 - 박막구조체의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 표면에 돌출부가 없는 희생막을 사용하여 박막구조체를 제작할 수 있고, 그것에 의해 강도 및 신뢰성이 높은 박막구조체를 제작할 수 있는 박막구조체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위해, 희생막이 소정값보다도 큰 막두께로 형성된 후, 그 희생막의 표면이 절삭됨으로써, 희생막의 표면이 평탄화됨과 동시에 희생막의 막두께가 소정값으로 조절된다. 이것에 의해, 기판(1)표면의 요철의 영향이 제거되어, 희생막의 표면이 평탄화된다. 그리고, 그 희생막을 사용하여, 반도체 가속도 센서의 질량체(3), 빔(7) 및 고정전극(5)이 제작된다.
Description
본 발명은, 반도체가공기술을 사용하여 형성되는 박막구조체의 제조방법에 관한 것이다.
도 13은, 종래의 박막구조체의 제조방법에 의해 형성된 박막구조체의 단면도이다. 도 13에 나타낸 바와 같이, 이 박막구조체(101)는, 지지부(103)와, 그 지지부(103)에 의해 지지되는 부유부(105)를 구비하고, 도전재료에 의해 기판(107) 상에 형성되어 있다. 부유부(105)는, 기판(107)과 소정간격을 두고 배치되고, 지지부(103)의 상부로부터 바깥으로 돌출되어 있다. 기판(107)은, 기판본체(111)와, 그 기판본체(111) 상에 형성되는 제1 절연막(113)과, 그 절연막(113) 상에 선택적으로 형성되는 배선(115)과, 그 배선(115)의 표면 및 절연막(113)의 표면을 선택적으로 덮는 제2 절연막(117)을 구비하고 있다.
절연막(113)의 표면은 평탄하고, 배선(115)이 그 표면에서 돌출하여 형성되어 있다. 이 배선(115) 상에는, 그 배선(115)의 일부를 덮도록 지지부(103)가 형성되어 있다. 이것에 대응하여, 절연막(117)의 지지부(103)가 설치되는 부분에는, 홀부(117a)가 설치되어 있고, 이 홀부(117a)를 통해 지지부(103)가 배선(115)에 접속되어 있다. 절연막(117)의 막두께는, 이 절연막(117)의 외주부의 영향에 의해 기판(107)의 표면에 생기는 단차가 실질적으로 무시할 수 있는 정도로 얇게 설정되어 있다.
종래의 박막구조체의 제조방법에서는, 이와 같은 구성의 기판(107) 상에, 우선 도 14에 나타내는 바와 같이 희생막(121)이 형성된다. 계속해서, 희생막(121)의 지지부(103)가 형성되는 부분이 선택적으로 제거되어, 도 15에 나타내는 바와 같이 앵커홀부(121a)가 형성된다.
계속해서, 희생막(121)의 표면 및 앵커홀부(121a)를 통해 노출된 기판(107)의 표면 상에, 도 16에 나타내는 바와 같이 도전재료에 의해 박막층(123)이 형성된다.
계속해서, 박막층(123)이 선택적으로 제거되어 패터닝되고, 그 박막층(123)의 잔류되어 있는 부분에 의해 박막구조체(101)가 형성된다. 이때, 그 잔류되어 있는 부분 중 앵커홀부(121a) 내에 끼워 넣은 부분이 지지부(103)가 되고, 희생막(121) 상에 위치하고 있는 부분이 부유부(105)가 된다. 계속해서, 희생막이 제거되어, 도 13에 나타내는 구조를 얻을 수 있다.
이와 같은 종래의 제조방법에서는, 도 14에 나타내는 상태에서, 희생막(121)의 표면(122)에, 기판(107)의 배선(115)의 영향에 의해 돌출부(122a)가 생기고 있다. 이 돌출부(122a)를 갖는 희생막(121)을 사용하여 박막구조체(101)가 제작되기 때문에, 하기와 같은 문제가 생긴다.
이 돌출부(122a)는, 배선(115)의 외주부의 위쪽에서, 배선(115)의 바깥쪽으로 향함에 따라 기판(107)과 가까워지는 경사부 H를 가지고 있다. 한편, 지지부(103)의 굵기에 관해서는, 너무 굵으면 공간 절약화를 도모할 수 없고, 또한 너무 얇으면 박막구조체(101)와 배선(115)과의 전기적 접속상태가 불량이 된다는 제약이 있다. 또한, 배선(115)의 폭에 관해서도, 그 배치위치 및 사용목적에 의해서는 공간절약화를 위해 가늘게 해야 한다. 이 때문에, 배선(115)의 폭이 가늘게 설정되어 있는 경우에는, 지지부(103)가, 도 13에 나타내는 바와 같이 배선(115)의 폭과 거의 같은 굵기로, 배선(115) 상에 형성되게 된다. 이것에 따라, 앵커홀부(121a)도 배선(115)의 폭과 거의 같은 개구폭으로, 배선(115) 상에 형성되게 된다. 이것에 의해, 도 15에 나타내는 바와 같이 희생막(121)의 앵커홀부(121a)의 주변부(121b)에, 경사부 H의 적어도 일부가 잔류한다.
이 주변부(121b)의 표면형상은, 박막구조체(101)의 형상으로 반영되고, 박막구조체(101)의 주변부(121)에 대응하는 부분, 보다 구체적으로는 지지부(103)와 부유부(105)와의 결합부분에, 도 13에 나타내는 바와 같이 넥부(neck portion)(131)가 생긴다. 이 때문에, 충격 등에 의해 박막구조체(101)가 넥부(131)로서 파손할 우려가 있고, 박막구조체(101)의 강도 및 신뢰성이 손상될 우려가 있다.
(발명의 개시)
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하여, 표면에 돌출부가 없는 희생막을 사용하여 박막구조체를 제작할 수 있고, 그것에 의해 강도 및 신뢰성이 높은 박막구조체를 제작할 수 있는 박막구조체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 본 발명에 관한 박막구조체의 제조방법의 제1형태에서는, 기판 상에 형성되는 지지부와, 상기 지지부와 일체로 형성되어, 상기 지지부에 의해 지지되고, 상기 기판과 소정간격을 두고 배치되는 부유부를 구비하는 박막구조체의 제조방법에 있어서, 희생막을 상기 기판 상에 상기 소정간격에 대응하는 소정값보다도 큰 막두께로 형성하는 공정과, 상기 희생막의 표면을 평탄화하는 공정과, 상기 지지부를 형성해야 할 상기 희생막의 부분을 선택적으로 제거하여 앵커홀부를 형성하는 공정과, 상기 희생막 상 및 상기 앵커홀부를 통해 노출된 상기 기판 상에, 박막층을 형성하는 공정과, 상기 박막층을 선택적으로 제거하여 패터닝하고, 잔류된 상기 박막층의 부분에 의해 상기 박막구조체를 형성하는 공정과, 상기 희생막을 제거하는 공정을 구비하도록 되어 있다.
이 형태에 의하면, 희생막을 소정값보다도 큰 막두께로 형성한 후, 희생막의 표면을 평탄화하기 위해, 기판표면의 요철의 영향을 제거하여, 희생막의 표면을 평탄화할 수 있다. 그 결과, 표면이 평탄한 희생막을 사용하여 박막구조체를 제작할 수 있으므로, 희생막의 표면의 요철의 영향에 의해 박막구조체에 소망하지 않은 흠(nick)이 생기는 것을 방지할 수 있고, 박막구조체의 강도 및 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명에 관한 박막구조체의 제조방법의 제2 형태로는, 상기 희생막의 표면을 평탄화하는 공정에서, 상기 희생막의 표면을 절삭하도록 되어 있다.
본 발명에 관한 박막구조체의 제조방법의 제3 형태로는, 상기 희생막의 표면을 평탄화하는 공정에서, 상기 희생막의 상기 막두께를, 상기 소정값과 같은 값으로 조절하도록 되어 있다.
본 발명에 관한 박막구조체의 제조방법의 제4 형태로는, 상기 박막층을 형성하는 공정에서, 상기 박막층을 평탄화 후 상기 희생막의 상기 막두께보다도 큰 막두께로 형성하도록 되어 있다.
이 형태에 의하면, 박막층의 막두께가 평탄화한 후의 희생막의 막두께보다도 크기 때문에, 박막층에 의해 앵커홀부 내를 완전히 매립할 수 있다. 이것에 의해, 희생막의 앵커홀부의 개구부에서의 에지의 영향에 따라, 그 에지에 대응하는 박막구조체의 부분의 두께가 얇아져 강도가 저하하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 관한 박막구조체의 제조방법의 제5 형태로는, 상기 기판은, 상기 기판의 표면으로부터 돌출하여 형성된 배선을 구비하고, 상기 지지부 및 상기 부유부는, 도전재료에 의해 형성되며, 상기 지지부는, 상기 배선 상에 형성되고, 상기 배선과 전기적으로 접속되게 되어 있다.
이 형태에 의하면, 기판 상의 배선의 영향을 제거하여 희생막의 표면의 평탄화를 도모할 수 있으므로, 전술한 종래기술과 같이 박막구조체의 지지부와 부유부와의 결합부분에 넥부가 생기는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 관한 박막구조체의 제조방법의 제6 형태로는, 기판의 표면에 형성된 배선 상에 형성되고, 그 배선과 전기적으로 접속되는 도전성의 지지부와, 상기 지지부에 의해 지지되고, 상기 기판과 소정간격을 두고 배치되는 도전성의 부유부를 구비하는 박막구조체의 제조방법에 있어서, 상기 배선 중 적어도 상기 지지부의 아래쪽에 배치되는 부분에 대응하는 상기 기판의 표면에, 상기 배선의 막두께 이상의 깊이의 홈을 형성하는 공정과, 상기 홈이 형성된 상기 기판의 상기 표면에 상기 배선을 형성하는 공정과, 상기 배선의 표면 및 상기 기판의 상기 표면을 덮는 희생막을 형성하는 공정과, 상기 지지부를 형성해야 할 상기 희생막의 부분을 선택적으로 제거하여 앵커홀부를 형성하는 공정과, 상기 희생막 상 및 상기 앵커홀부를 통해 노출된 상기 기판 상에, 도전재료에 의해 박막층을 형성하는 공정과, 상기 박막층을 선택적으로 제거하여 패터닝하고, 잔류된 상기 박막층의 부분에 의해 상기 박막구조체를 형성하는 공정과, 상기 희생막을 제거하는 공정을 구비하도록 되어 있다.
이 형태에 의하면, 배선의 적어도 지지부가 설치되는 부분이, 기판의 표면에 설치된 배선의 막두께 이상의 깊이를 갖는 홈 내에 매립되어 있으므로, 지지부를 설치하는 부분에서, 기판의 표면에 돌출부가 생기는 것을 방지할 수 있다. 그 결과, 희생막에 대한 복잡한 처리, 예를 들면 평탄화처리를 행하지 않아도, 지지부를 설치하는 부분에서 돌출부가 없는 표면을 갖는 희생막을 형성할 수 있다. 그리고, 이 희생막을 사용하여 박막구조체를 제작함으로써, 전술한 종래기술과 같이 박막구조체의 지지부와 부유부와의 결합부분에 넥부가 생기는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 박막구조체의 강도 및 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명에 관한 박막구조체의 제조방법의 제7 형태로는, 상기 박막층을 형성하는 공정에서, 상기 박막층을 상기 희생막의 상기 막두께보다도 큰 막두께로 형성하도록 되어 있다.
이 형태에 의하면, 박막층의 막두께가 희생막의 막두께보다도 크기 때문에, 박막층에 의해 앵커홀부 내를 완전히 매립할 수 있다. 이것에 의해, 희생막의 앵커홀부의 개구부에서의 에지의 영향에 따라, 그 에지에 대응하는 박막구조체의 부분의 두께가 얇아져 강도가 저하하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 관한 박막구조체의 제조방법의 제8 형태로는, 상기 홈의 상기 깊이는, 상기 배선의 막두께와 같게 설정되게 되어 있다.
이 형태에 의하면, 홈의 깊이가 배선의 막두께와 같게 설정되어 있으므로, 지지부를 설치하는 부분에서, 특히 평탄화처리를 행하지 않아도 기판의 표면을 평탄화할 수 있다.
본 발명에 관한 박막구조체의 제조방법의 제9 형태로는, 상기 배선을 형성하는 공정은, 상기 홈이 형성된 상기 기판 상에, 상기 배선과 동일한 재료에 의해 상기 홈의 상기 깊이와 동일한 막두께로 도전막을 형성하는 공정과, 상기 도전막 중 상기 홈의 사이드 에지부로부터 소정의 간극치수만큼 상기 홈의 내측에 위치하는 부분 이외의 부분을 제거하도록 상기 도전막을 패터닝함으로써, 잔류되어 있는 상기 부분에 의해 상기 배선을 형성하는 공정을 구비하도록 되어 있다.
이 형태에 의하면, 기판 상에 형성된 도전막 중 홈의 사이드 에지부로부터 소정의 간극치수만큼 홈의 내측에 위치하는 부분을 남겨 그 이외의 부분을 제거하고, 그 도전막의 잔류되어 있는 부분에 의해 배선을 형성하므로, 균일한 막두께로 배선을 형성할 수 있고, 이것에 의해 기판표면을 보다 평탄하게 하여 희생막의 표면을 더욱 평탄화할 수 있다.
본 발명에 관한 박막구조체의 제조방법의 제10 형태로는, 상기 박막구조체는, 가속도 센서에 구비되는 가속도의 검출을 행하는 기능을 갖는 센서부의 적어도 일부를 구성하도록 되어 있다.
이 형태에 의하면, 충격, 예를 들면 가속도 센서를 낙하시킬 때에 생기는 충격에 대한 센서부의 내성을 향상시킬 수 있고, 가속도 센서의 강도 및 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명에 관한 박막구조체의 제조방법의 제11 형태로는, 상기 지지부의 외주부 중 적어도 일부분은, 상기 배선의 외연(outer edge)부의 위쪽에 위치하고, 상기 부유부는, 상기 지지부의 상기 일부분으로부터 돌출하며, 상기 배선의 외연부로부터 이탈하는 방향으로 연장되게 되어 있다. 본 발명의 목적, 특징, 국면 및 이점은, 이하의 상세한 설명과 첨부도면에 의해, 보다 명백해진다.
도 1은, 본 발명의 실시예 1에 관한 박막구조체의 제조방법이 적용되는 반도체 가속도 센서의 주요부의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2는, 도 1의 A-A 단면도이다.
도 3 내지 도 6은, 도 2에 나타내는 구조의 제조공정을 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 관한 박막구조체의 제조방법이 도 1의 가속도 센서에 적응된 경우에서의 도 1의 A-A 단면도이다.
도 8 내지 도 12는, 도 7에 나타내는 구조의 제조공정을 나타내는 도면이다.
도 13은, 종래의 박막구조체의 제조방법에 의해 형성되는 박막구조체의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 14 내지 도 16은, 도 13에 나타내는 박막구조체의 제조공정을 나타내는 단면도이다.
1. 실시예 1
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 관한 박막구조체의 제조방법이 적용되는 반도체 가속도 센서는, 센서기판인 기판(1)과, 그 기판(1) 상에 형성되고, 가속도를 검출하는 기능을 갖는 센서부(3)를 구비하고 있다.
센서부(3)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 가동전극으로서 기능하는 질량체(21)와, 복수의 고정전극(23)과, 복수의 빔(25)을 구비하고 있다. 질량체(21), 고정전극(23) 및 빔(25)은, 본 발명의 박막구조체에 해당하고 있고, 도전재료, 예를 들면 폴리실리콘에 불순물, 예를 들면 인이 도프되어 이루어지는 도프된 폴리실리콘에 의해 형성되어 있다.
질량체(21)는, 기판(1)과 소정간격 D를 두고 배치되고, 검출해야 할 가속도의 방향 B에 대하여 수직한 방향 C에 따라 연장되는 복수의 가동전극부(21a)를 가지고 있다. 빔(25)은, 질량체(21)와 일체로 형성되고, 기판(1) 상에서 질량체(21)를 북원력을 갖고 방향 B로 이동가능하게 현가하는 기능을 갖는다. 각 빔(25)은, 기판(1) 상에서 돌출하는 지지부(25a)와, 그 지지부(25a)와의 결합부(25b)와, 그 결합부(25b)와 질량체(21)의 방향 B에 관한 끝 에지와의 사이에 설치되는 스프링부(25c)를 구비하고 있다. 이 스프링부(25c)가 탄성적으로 휘어져 변형함으로써, 결합부(25b)와 질량체(21)와의 사이의 방향 B에 따른 거리를 확대, 축소시킨다.
이와 같은 질량체(21) 및 빔(25)의 구성 중, 질량체(21) 및 빔(25)의 스프링부(25c) 및 결합부(25b)가, 본 발명에 관한 박막구조체의 부유부에 해당하고 있다. 각 고정전극(23)은, 방향 B로 서로 소정간격을 두고, 방향 C에 따라 설치된다. 또한, 고정전극(23)은, 기판(1)으로부터 소정간격 D를 두고 배치되는 부유부인 고정전극부(23b)와, 그 고정전극부(23a)를 지지하는 지지부(23b)를 구비하고 있다.
이와 같은 각 고정전극(23)의 고정전극부(23b)와 질량체(21)의 가동전극부(21a)와는, 방향 B에 관해서 간격을 두고 교대로 배치되어, 콘덴서를 구성하고 있다. 그리고, 가동전극부(21a)의 이동에 의해 생기는 그 콘덴서의 용량변화에 따라 가속도가 검출된다.
기판(1)은, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 반도체, 예를 들면 실리콘에 의해 형성된 기판본체(31)와, 기판본체(31) 상에 형성된 제1 절연막인 산화막(33)과, 산화막(33) 상에 선택적으로 형성된 복수의 배선(41, 43, 45)과, 배선(41,·43, 45)의 표면 및 산화막(33)의 표면을 선택적으로 덮는 제2 절연막인 질화막(47)을 구비하고 있다.
배선 41은, 기판(1) 상의 질량체(21)와 대향하는 대향영역에서 기판(1) 상에 노출된 상태로 배치되는 노출부(41a)와, 지지부(25a)의 아래쪽에 배치되어 지지부(25a)와 전기적으로 접속되는 콘택부(41b)를 구비하고 있다. 배선 43, 45는, 고정전극(23)으로부터의 신호를 추출하기 위한 것이며, 그 콘택부(43a, 45a)를 통해 각 고정전극(23)에 접속된다.
이것에 대응하여, 질화막(47)에는, 윈도우 단면부(47a) 및 홀부(47b, 47c)가 설치되어 있다. 윈도우 단면부 47a를 통해 배선 41의 노출부(41a)가 기판(1) 상에 노출함과 동시에, 콘택부 41a가 지지부(25a)와 전기적으로 접속된다. 홀부 47b, 47c를 통해, 배선 43, 45의 콘택부 43a, 45a가 고정전극(23)과 전기적으로 접속된다.
이와 같은 반도체 가속도 센서에서, 본 실시예에서는, 배선(41, 43, 45)이, 산화막(33)이 평탄한 표면 상에 돌출하여 형성되어 있다. 또한, 질화막(47)의 막두께는 그 외주부의 영향에 의해 기판(1)의 표면에 생기는 단차는 실질적으로 무시할 수 있는 정도로 얇게 설정되어 있다. 따라서, 기판(1)의 표면의 배선(41, 43, 45)이 설치된 부분이, 배선(41, 43, 45)의 막두께만큼 다른 부분보다도 위쪽에 돌출되어 있다.
또한, 이 지지부(25a, 23b)의 굵기에 관해서는, 너무 굵으면 공간절약화를 도모할 수 없고, 또한 너무 얇으면 빔(25)을 통한 질량체(21)와 배선(41)과의 전기접속상태 및 고정전극(23)과 배선(43, 45)과의 전기적 접속상태가 불량하게 된다는 제약이 있다. 한편, 배선(43, 45)은, 공간 절약화를 위해 가늘게 선형적으로 설치된다. 이 때문에, 고정전극(23)의 지지부(23b)는, 배선(43, 45)의 폭과 거의 같은 굵기로, 배선(43, 45) 상에 형성되어 있다. 그 결과, 지지부(23b)의 외주부의 적어도 일부분은, 배선(43, 45)의 외주부의 위쪽에 위치하고 있다. 또한, 고정전극 23a는, 그 일부분으로부터 돌출하여, 배선(43, 45)의 외주부로부터 이탈하는 방향으로 가늘고 길게 막대 형상으로 연장되어 있다. 또한, 질량체(21) 및 빔(25)은, 배선(41)의 외주부에 둘러싸여지는 영역 상에 형성되어 있다.
이와 같은 반도체 가속도 센서(1)의 구성에 대응하여, 본 실시예에서는, 이하와 같은 제조방법에 의해 질량체(21), 빔(25) 및 고정전극(23)을 제작한다.
우선, 도 3에 나타내는 바와 같이, 기판(1) 상에 희생막(51)을 형성한다. 이때, 희생막(51)의 막두께 E가, 기판(1)과 질량체(21) 및 고정전극부(23a)와의 사이의 간격 D의 약 2배의 값으로 설정된다. 희생막(51)은, 예를 들면 산화막, PSG 또는 BPSG에 의해 형성된다.
계속해서, 희생막(51)의 표면을 절삭하는 에칭이 행해지고, 이것에 의해, 도 4에 나타내는 바와 같이 희생막(51)의 표면이 평탄화됨과 동시에 희생막(51)의 막두께 E가 간격 D와 같은 값으로 조절된다.
계속해서, 지지부(25a, 23b)를 형성해야 할 희생막(51)의 부분이 선택적으로 제거되어 앵커홀부(51a)가 형성된다. 이것에 의해 도 5에 나타내는 구조를 얻을 수 있다. 이때, 앵커홀부(51a)의 바닥부에서는, 질화막(47)의 윈도우 단면부(47a) 및 홀부(47b, 47c)를 통해 배선(41, 43, 45)의 콘택부(41b, 43a, 45a)가 노출되어 있다.
계속해서, 도 6에 나타내는 바와 같이, 잔류되어 있는 희생막(51) 상 및 앵커홀부(51a)를 통해 노출된 기판(1) 상에, 도전재료, 예를 들면 도프된 실리콘에 의해 박막층(53)이 형성된다. 이 박막층(53)의 막두께는, 평탄화한 후의 희생막(53)의 막두께 E보다도 큰 값으로 설정된다. 그 결과, 앵커홀부(51a) 내(內)가 박막층(53)에 의해 완전히 매립된다.
계속해서, 박막층(53)이 선택적으로 제거되어 패터닝되고, 그 박막층(53)의 잔류되어 있는 부분에 의해 질량체(21), 빔(25) 및 고정전극(23)이 형성된다. 이때, 그 잔류되어 있는 부분 중 앵커홀부(51a) 내에 끼워 넣은 부분이 지지부(25a, 23b)가 되고, 희생막(51) 상에 위치하고 있는 부분이 질량체(21), 스프링부(25c), 결합부(25b) 및 고정전극부(23a)가 된다. 계속해서, 희생막(51)이 제거되어, 도 1 및 도 2에 나타내는 구조를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 희생막(51)을 소정값보다도 큰 막두께 E로 형성한 후, 그 희생막(51)의 표면을 절삭함으로써, 희생막(51)의 표면을 평탄화함과 동시에 희생막(51)의 막두께 E를 소정값으로 조절하기 위해, 기판(1)표면의 요철의 영향을 제거하여, 희생막(51)의 표면을 평탄화할 수 있다. 그 결과, 표면이 평탄한 희생막(51)을 사용하여 질량체(21), 빔(25) 및 고정전극(23)을 제작할 수 있으므로, 희생막(51)의 표면의 요철의 영향에 의해 질량체(5) 및 고정전극(23)에 소망하지 않은 흠이 생기는 것을 방지할 수 있고, 센서부(3)의 강도 및 신뢰성의 향상을 도모할 수 있다.
특히, 고정전극(23)은, 지지부(23b)와 고정전극부(23a)와의 결합부분으로써, 배선(43, 45)의 외연부를 걸치도록 형성되어 있으므로, 종래의 제조방법에 의해 고정전극(23)을 제작한 경우에는, 고정전극부(23a)와 지지부(23b)와의 결합부분에 넥부가 생겨, 고정전극(23)의 내충격성이 저하한다. 그러나, 본 실시예에 관한 제조방법에 의하면, 그와 같은 넥부가 생기지 않고, 고정전극(23)을 제작할 수 있어, 고정전극(23)의 내충격성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 박막층(53)의 막두께가 평탄화한 후의 희생막(51)의 막두께 E보다도 크게 설정되어 있으므로, 박막층(53)에 의해 앵커홀부(51a) 내를 완전히 매립할 수 있다. 이것에 의해, 희생막(51)의 앵커홀부(51a)의 개구부에서의 에지의 영향에 의해, 그 에지에 대응하는 빔(25) 및 고정전극(23)의 부분의 두께가 얇아져 강도가 저하하는 것을 방지할 수 있다.
2. 실시예 2
본 실시예에 관한 박막구조체의 제조방법을 사용하여 제작된 반도체 가속도 센서가 전술한 도 1 및 도 2에 나타내는 반도체 가속도 센서와 실질적으로 다른 점은, 실질적으로 배선(41, 43, 45)을 기판(1)의 표면에 매립한 점뿐이다. 본 실시예에 관한 제조방법이 적용되는 반도체 가속도 센서와, 도 1 및 도 2에 나타내는 반도체 가속도 센서와의 사이에서 서로 대응하는 구성부분에는 동일한 참조부호를 부착하며, 그 부분의 설명을 생략한다.
본 실시예에 관한 제조방법에서는, 배선(41, 43, 45)을 기판(1)의 표면에 매립함으로써, 기판(1)의 표면을 평탄화하고, 그 기판(1) 상에 희생막(51)을 형성함으로써, 특별한 처리, 예를 들면 에치백을 행하지 않고, 평탄한 표면을 갖는 희생막(51)을 얻고 있다. 도 7 내지 도 12에 의거하여, 그 상세한 내용을 설명한다. 도 7은 반도체 가속도 센서가 완성한 상태를 나타내고 있다. 또한, 도 7 내지 도 12에서는, 배선(41, 43, 45) 중 배선 43이 제작되는 부분만을 나타내는 것으로 했다.
우선, 기판본체(31) 상에 산화막(33)이 형성되고, 계속해서 그 산화막(33)의 표면에서의 배선(41, 43, 45)에 대응하는 부분에 홈(33a)이 형성된다. 이것에 의해 도 8에 나타내는 구조를 얻을 수 있다.
계속해서, 배선(41, 43, 45)을 형성하기 위한 도전막(55)이 산화막(33) 상에 형성된다. 그 결과, 도 9에 나타내는 구조를 얻을 수 있다. 이 도전막(55)의 재질은, 배선(41, 43, 45)과 동일하며, 그 막두께는 홈(33a)의 깊이와 동일하게 설정되어 있다.
계속해서, 도시하지 않은 마스크패턴을 사용하여 도전막(55)이 선택적으로 제거되어 패터닝된다. 이 패터닝에 의해, 홈(33a)의 사이드 에지부(33b)로부터 소정의 간극치수 F만큼 홈(33a)의 내측에 위치하는 도전막(55)의 부분(55a) 이외의 부분이 제거된다. 이것에 의해, 도 10에 나타내는 구조를 얻을 수 있다. 이 잔류된 부분(55a)에 의해 배선(41, 43, 45)이 형성된다. 이때, 배선(41, 43, 45)의 표면과 산화막(33)의 표면과는, 동일평면 상에 위치하고 있다.
이와 같이, 사이드 에지부(33b)로부터 홈(33a)의 내측으로 간극치수 F만큼 여유를 취하여 배선(41, 43, 45)을 형성함으로써, 표면이 평탄하고 균일한 막두께의 배선(41, 43, 45)을 형성할 수 있다. 간극치수 F의 값은, 0.5um 이하, 예를 들면 0.3um으로 설정되어 있다. 이때, 배선(41, 43, 45)의 주연부와 홈(33a)의 사이드 에지부(33b)와의 사이에 치수 F의 간극(57)이 생긴다.
또한, 배선(41, 43, 45)의 영향에 의해 기판(1)의 표면에 돌출부가 생기는 것을 방지하면 충분한 효과를 얻을 수 있는 경우에는, 홈(33a)의 깊이를 배선(41, 43, 45)의 막두께보다도 크게 설정해도 된다. 이 경우, 배선(41, 43, 45)의 표면은, 산화막(33)의 표면보다도 아래쪽에 위치하게 되지만, 이렇게 함으로써, 배선(41, 43, 45)의 영향에 의해 기판(1)의 표면에 돌출부가 생기는 것을 방지할 수 있다.
계속해서, 배선(41, 43, 45)을 덮도록 기판(1)의 표면 전역에 걸쳐 질화막(47)이 형성된다. 이것에 의해, 도 11에 나타내는 구조를 얻을 수 있다. 이때, 간극(57) 내에는 질화막(47)에 의해 충만된 상태가 된다. 계속해서, 도시하지 않은 마스크패턴을 사용하여 질화막(47)이 선택적으로 제거되고, 이것에 의해 윈도우 단면부(47a) 및 홀부(47b, 47c)가 형성된다.
여기서, 질화막(47)의 막두께는, 그 외연부의 영향에 의해 기판(1)의 표면에 생기는 단차를 무시할 수 있는 정도로 얇게, 또한 균일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 기판(1)의 표면은 실질적으로 평탄한 상태로 되어 있다.
계속해서, 이와 같이 형성된 기판(1) 상에, 도 12에 나타내는 바와 같이 희생막(51)이 막두께 G로 형성된다. 이 막두께 G는, 간격 D에 대응한 소정값으로 설정된다. 여기서, 기판(1)의 표면이 실질적으로 평탄하기 위해, 특별한 처리, 예를 들면 에치백을 행하지 않아도, 희생막(51)의 표면은 평탄하게 되어 있다.
이것에 의해 후의 공정에 대해서는, 전술한 도 5 및 도 6에 나타내는 공정과 동일하므로, 간단히 설명한다. 상기한 바와 같이 희생막(51)이 형성되면, 지지부(25a, 23b)를 형성해야 할 희생막(51)의 부분이 선택적으로 제거되어 앵커홀부(51a)가 형성된다. 계속해서, 잔류되어 있는 희생막(51) 상 및 앵커홀부(51a)를 통해 노출된 기판(1) 상에, 도전재료, 예를 들면 도프된 폴리실리콘에 의해 박막층(53)이 형성된다. 계속해서, 박막층(53)이 선택적으로 제거되어 패터닝되고, 그 박막층(53)의 잔류되어 있는 부분에 의해 질량체(21), 빔(25) 및 고정전극(23)이 형성된다. 이때, 그 잔류되어 있는 부분 중 앵커홀부(51a) 내에 끼워 넣은 부분이 지지부(25a, 23b)가 되고, 희생막(51) 상에 위치하고 있는 부분이 질량체(21),스프링부(25c), 결합부(25b) 및 고정전극부(23a)가 된다. 계속해서, 희생막(51)이 제거되어, 도 7에 나타내는 구조를 얻을 수 있다.
이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 배선(41, 43, 45)이, 기판(1)의 표면에 설치된 배선(41, 43, 45)의 막두께와 동일한 깊이를 갖는 홈(33a) 내에 매립되어 있으므로, 기판(1)의 표면을 평탄화할 수 있고, 그 결과, 희생막(51)에 대한 복잡한 평탄화처리를 행하지 않아도, 평탄한 표면을 갖는 희생막(51)을 형성할 수 있다. 그리고, 이 희생막(51)을 사용하여 질량체(21), 빔(25) 및 고정전극(23)을 제작함으로써, 전술한 실시예 1과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
특히 본 실시예에서는, 홈(33a)의 사이드 에지부(33b)에서 홈(33a)의 내측에 간극치수 F만큼 여유를 취하여 배선(41, 43, 45)을 형성함으로써, 표면이 평탄하고 균일한 막두께의 배선(41, 43, 45)을 형성할 수 있고, 이것에 의해 균일한 막두께로 질화막(47)을 형성해도, 기판(1)표면을 보다 평탄하게 하여 희생막(51)의 표면을 더욱 평탄화할 수 있다.
본 발명은 상세히 설명되었지만, 상기한 설명은, 모든 국면에 있어서, 예시로서, 본 발명이 그것에 한정되는 것이 아니다. 예시되어 있지 않은 무수한 변형예가, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 상정되어 얻는 것으로 이해된다.
Claims (11)
- 기판 상에 형성되는 지지부와,상기 지지부와 일체로 형성되어, 상기 지지부에 의해 지지되고, 상기 기판과 소정간격을 두고 배치되는 부유부를 구비하는 박막구조체의 제조방법에 있어서,희생막을 상기 기판 상에 상기 소정간격에 대응하는 소정값보다도 큰 막두께로 형성하는 공정과,상기 희생막의 표면을 평탄화하는 공정과,상기 지지부를 형성해야 할 상기 희생막의 부분을 선택적으로 제거하여 앵커홀부를 형성하는 공정과,상기 희생막 상 및 상기 앵커홀부를 통해 노출된 상기 기판 상에, 박막층을 형성하는 공정과,상기 박막층을 선택적으로 제거하여 패터닝하고, 잔류된 상기 박막층의 부분에 의해 상기 박막구조체를 형성하는 공정과,상기 희생막을 제거하는 공정을 포함하고,상기 기판은 상기 기판의 표면에서 돌출하여 형성된 배선을 구비하며,상기 지지부 및 상기 부유부는 도전재료에 의해 형성되고,상기 지지부는 상기 배선 상에 형성되고 상기 배선과 전기적으로 접속되며,상기 지지부의 외주부 중 적어도 일부분은 상기 배선의 외연부의 위쪽에 위치하고,상기 부유부는 상기 지지부의 상기 일부분으로부터 돌출하여 상기 배선의 외주부로부터 이탈하는 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는 박막구조체의 제조방법.
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- 기판의 표면에 형성된 배선 상에 형성되고, 그 배선과 전기적으로 접속되는 도전성의 지지부와,상기 지지부에 의해 지지되고, 상기 기판과 소정간격을 두고 배치되는 도전성의 부유부를 구비하는 박막구조체의 제조방법에 있어서,상기 배선 중 적어도 상기 지지부의 아래쪽에 배치되는 부분에 대응하는 상기 기판의 표면에, 상기 배선의 막두께 이상의 깊이의 홈을 형성하는 공정과,상기 홈이 형성된 상기 기판의 상기 표면에 상기 배선을 형성하는 공정과,상기 배선의 표면 및 상기 기판의 상기 표면을 덮는 희생막을 형성하는 공정과,상기 지지부를 형성해야 할 상기 희생막의 부분을 선택적으로 제거하여 앵커홀부를 형성하는 공정과,상기 희생막 상 및 상기 앵커홀부를 통해 노출된 상기 기판 상에, 도전재료에 의해 박막층을 형성하는 공정과,상기 박막층을 선택적으로 제거하여 패터닝하고, 잔류된 상기 박막층의 부분에 의해 상기 박막구조체를 형성하는 공정과,상기 희생막을 제거하는 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막구조체의 제조방법.
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