KR100515423B1 - 회전속도센서제조방법 - Google Patents
회전속도센서제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100515423B1 KR100515423B1 KR1019970037763A KR19970037763A KR100515423B1 KR 100515423 B1 KR100515423 B1 KR 100515423B1 KR 1019970037763 A KR1019970037763 A KR 1019970037763A KR 19970037763 A KR19970037763 A KR 19970037763A KR 100515423 B1 KR100515423 B1 KR 100515423B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- rotational speed
- silicon
- speed sensor
- etching
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 66
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 44
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 40
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 40
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 claims description 22
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 18
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 14
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 10
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 8
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 69
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 239
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 18
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 10
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 8
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 4
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 2
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- -1 Si 3 N 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si].[Si] SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
- G01C19/5733—Structural details or topology
- G01C19/5755—Structural details or topology the devices having a single sensing mass
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/84—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5719—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using planar vibrating masses driven in a translation vibration along an axis
- G01C19/5769—Manufacturing; Mounting; Housings
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/0802—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0808—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
- G01P2015/0811—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0814—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for translational movement of the mass, e.g. shuttle type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
Abstract
본 발명은 3층 시스템으로 구성된 회전 속도 센서에 관한 것이다. 상기 회전 속도 센서 및 도체로는 제 3 층으로부터 패터닝된다. 상기 도체로는 리세스에 의해 제 3 층의 다른 영역에 대해 전기 절연되고, 제 2 전기 절연층에 의해 제 1 층에 대해 전기 절연되어 있다. 이로 인해, 3층 시스템으로부터 패터닝된 간단한 전기 접촉이 얻어진다.
제 1 층 및 제 3 층에 대해 동일 에칭 프로세스가 사용되므로 특히 합리적인 제조가 가능하다.
Description
본 발명은 독립 청구항의 전제부에 따른 회전 속도 센서를 제조하기 위한 방법에 관한 것이디.
미공개 독일 특허 출원 제 195 30 736.4 호에는 회전 속도 센서를 제조하기 위한 방법이 개시되어 있다. 회전 속도 센서는 3 층 시스템으로 구성된다. 회전 속도 센서 및 도체로는 제 3 층으로부터 패티닝된다. 도체로는 리세스에 의해 제 3 층의 다른 영역에 대해 전기 절연되고, 제 2 전기 절연층에 의해 제 1 층에 대해 전기 절연되어 있다. 제 3 층으로부터 회전 속도 센서 및 도체로의 패터닝은 건식 에칭 프로세스에 의해 행해진다. 회전 속도 센서의 영역에서 제 1 층이 추가로 얇아진다. 이것은 화학적인 습식형 에칭에 의해서, 예를들면 약하게 가열된 수산화 칼륨 용액 내에서 행해진다. 에칭 프로세스에 의해 산화실리콘 및 아질산염의 2 층 시스템으로 이루어진 에칭 마스크가 제 1 층에 제공된 다음, 상기 2 층 시스템이 패터닝된다.
본 발명에 따른 방법의 이점은 회전 속도 센서 및 전기 리드가 3 층 시스템에 의해 구성되며, 모든 실리콘 에칭 단계가 동일 에칭 프로세스로 행해진다는 것이다. 이로 인해, 제조 방법이 특히 간단해지며 따라서 회전 속도 센서가 경제적으로 제조된다.
SOI 층 시스템이 제 1 층으로 사용되면, 절연층이 에칭 스톱으로서 사용될 수 있다는 이점이 얻어진다. 이것은 유리한데, 그 까닭은 진동 질랑체가 에칭 지속 시간 교정(calibration)에 의해 에칭 깊이를 규정하는 에칭에서 보다 훨씬 더 실정값에 가까운 값을 갖기 때문이다.
화학적인 습식형 에칭 프로세스의 생략에 의해서 제 1 층의 제거가 최후로 행해질 수 있다. 이것은 유리한데, 그 까닭은 기판의 취급이 용이해지기 때문이다. 이는 에칭 용액이 제 3 층에 손상을 주기 때문에 종래에는 불가능했다.
또한, 에칭 마스크가 레지스트 또는 산화 규소로 이루어질 수 있으며, 이로 인해 고가의 플라즈마 질화 프로세스가 생략된다.
또 다른 이점은 액상 에칭 용액에 의한 패턴의 오염을 피할 수 있다는 것이다.
또한, 화학적인 습식형 에칭을 위해, 에칭 용기 내에 웨이퍼를 조립하지 않아도 되므로, 부가 작업이 많은 프로세스 단계가 생략된다. 가속도 센서의 제조를 위해 최소의 프로세스에서는 3개의 마스킹 단계만이 필요하다.
종속 청구항에 제시된 조치에 의해 독립 청구항에 제시된 방법의 바람직한 실시 및 개선이 가능하다. 도체로의 도전성은 도전 층을 본딩 패드 및 리드의 형태로 도체로 상에 제공함으로써 개선된다.
상업적으로 입수 가능한 SOI(silicon-on-insulator)-층 시스템을 기판으로 사용하면 합리적이고 유리하다.
또한, 규소-산화규소-규소-기판의 장점은 이방성의 에칭을 위해 매우 양호하게 개발된 간단한 방법이 쓰인다는 것이다.
제 1 층의 제거 후에 절연층의 제거가 유리한데, 그 까닭은 그로 인해 제 1층을 형성하는 3 층 구조의 기계적인 내부 응력이 감소되기 때문이다. 이것에 의해서 센서의 수명이 증가되며 진동 질량제의 고유진동수 변동이 감소된다.
도 1은 3층 시스템으로 구성된 가속도 센서(6)를 도시한다. 이 실시예에서는 SOI-층 시스템이 사용된다. 물론, 다른 3층 시스템도 가능하며, 최상층은 패티닝 가능해야 하고 중간층은 패터닝 가능하며 측방향으로 에칭 가능하고 절연되어야 한다.
지지 플레이트로는 규소로 이루어진 제 1 층(1)이 사용된다. 제 1 층(1) 상에 산화규소로 이루어진 제 2 층(2)이 형성되어 있다. 제 3 층(3)도 규소로 이루어진다. 제 3 층(3)의 중앙에 편향 가능한 질량체(7)를 패터닝하며, 상기 질량체는 긴 지지체로 이루어지며 지지체는 2개의 세로측면에 각각 3개의 플레이트를 갖는다. 플레이트는 지지체의 세로 방향에 대해서 수직으로 배치되어 있디. 편향 가능한 질량체(7)의 단부는 각각 휨 웨브(17)를 거쳐서 유지부(18)에 지지체의 세로 방향으로 편향 가능하게 접속되어 있다. 유지부(18)는 제 2 층(2)을 거쳐서 제 1 층(1)에 고정 접속되어 있다. 편향 가능한 질량체(7) 및 휨 웨브(17)의 하측에서 제 2 층(2)은 제거되어 있다. 이것은 SiO2에서 에칭 프로세스에 의해서 행해진다. 편향 가능한 질량체의 구성은 독일 특허 출원 제 44 19 844호에 개시된 구성에 상응한다.
편향 가능한 질랑체(7)의 지지체에 대해서 평행하게 제 3 층(3)으로부터 긴 유지 빔(19)을 패터닝하며, 상기 유지 빔은 편향 가능한 질량체(7)의 지지체에 대해 수직으로 배열된 3개의 플레이트를 갖는다. 유지 빔(19)은 제 2 층(2)을 거쳐서 제 1 층(1)에 고정 접속되어 있디. 유지 빔(19)의 플레이트는 각각 편향 가능한 질량체(7)의 플레이트 우측에 배치되어 있다. 다른 유지 빔(19)의 플레이트는 각각 편향 가능한 질량체(7)의 플레이트 좌측에 배치되어 있다. 편향 가능한 질량체(7)가 변위되면, 편향 가능한 질량체(7)의 한 측면에 배치된 플레이트와 제 1의 유지빔의 플레이트와의 사이의 간격이 축소되고, 동시에 편향 가능한 질량체(7)의 다른 측면에 배치된 플레이트와 제 2의 유지 빔(19)의 플레이트와의 사이의 간격이 증대한다. 2개의 유지 빔(19)으로부터 도체로(4)가 가속도 센서의 공통 에지로 연장되어 있다. 도체로(4)는 제 3 층(3)으로부터 패터닝되고 제 2 층(2)에 의해 제 1 층(1)에 대해 전기 절연되어 있다. 도체로(4)는 리세스에 의해 제 3 층(3)의 다른 영역에 대해 전기 절연되어 있다. 마찬가지로 1개의 도체로(4)가 편향 가능한 질량체(7)로부터 가속도 센서의 1개의 에지로 연장되며, 상기 도체로는 제 3 층(3)으로부터 패터닝되며 제 2 층(2)에 의해 제 1 층(1)애 대해 전기 절연되고 또한 리세스(10)에 의해 제 3 층(3)의 다른 영역에 대해 마찬가지로 전기 절연되어 있다. 리세스(10)의 형성 및 절연층으로서 제 2 층(2)을 사용함으로써, 제 3 층(3) 내에 도체로(4)를 형성할 수 있으며 이 도체로는 가속도 센서의 접촉을 위해서 사용된다.
도체로(4) 상에 도전성 층(24)을 형성하면, 도체로(4)의 도전성이 더욱 개선된다. 도전성 층으로는 예를들면 알루미늄같은 금속이 사용된다. 편향 가능한 질량체(7)가 변위될 때, 상기 편향 가능한 질량체(7)의 플레이트와 1개의 유지 빔의 플레이트와의 사이의 간격이 감소되고 또한 그 질량체의 플레이트와 다른 유지 빔의 플레이트와의 사이의 간격이 증대됨으로써, 2개의 측정 신호가 얻어진다. 2개의 측정 신호는 평가되고, 편향 가능한 질량체(7)의 플레이트와 유지 빔(19)의 플레이트와의 사이의 용량 변동을 기초로, 편향 가능한 질량체(9)의 변위, 나아가서는 작용력이 산출된다. 도체로(4)는 접점(20)으로 연장된다. 접점(20)에서 가속도 센서의 측정 신호가 탭(tap)된다.
독일 특허 출원 제 44 19 844 호에는, 2개의 고정 플레이트 사이에 각각의 가동 플레이트가 배치된, 가속도 센서가 공지되어 있다. 이같은 센서는 도체로 교차가 가능한 경우에만 구현될 수 있다. 상기 도체로 교차는 센서의 제조시에 큰 비용을 수반한다. 본 발명에 따른 센서에서는 도체로 교차가 필요치 않은데, 그 까닭은 편향 가능한 질량체(7)에 현가된 각각의 가동 플레이트에는 단 1개의 고정 플레이트만이 할당되기 때문이다. 개별 영역 상호의 절연은 단지 상측의 층(3) 내에 트렌치를 에칭함으로써만 행해진다. 하측의 층(1)에 대한 절연은 유전 중간층(2)에 의해 이루어진다. 이같은 센서는 특히 간단하게 제조될 수 있다.
도 2는 프레임(8)을 가진 회전 속도 센서를 도시한다. 상기 프레임(8) 내에는 진동 질량체(5)가 웨브(9)에 의해 진동 가능하게 배치되어 있다. 진동 질량체(5)는 구동 수단(21)에 의해서 여기되어 선형으로 진동된다. 구동 수단으로는 예컨대 전기적, 자기적 또는 압전식 구동 장치가 사용된다. 적합한 구동 수단은 예컨대 유럽 특허 출원 제 539393 호에 공지되어 있다. 진동 질량체(5) 상에는 가속도 센서(6)가 도 1에 도시된 바와 같이 장착되어 있다. 가속도 센서(6)는 진동 질량체(5)의 진동 방향에 대해 수직인 검출 방향으로 배치되어 있다. 유지 빔 및 편향 가능한 질량체(7)에서 시작되는 도체로(4)는 웨브(9)를 거쳐서 프레임(8)으로 연장되어 있다. 상기 센서는 가속도 센서에 상응하게 제 1, 제 2 및 제 3 층으로 구성되어 있다. 도체로(4)는 제 3 층(3)으로부터 패터닝된다. 도체로(4)는 프레임(8) 내에서 트렌치(10)에 의해 프레임(8)의 제 3 층(3)에 대해 전기 절연되어 있다. 또한, 도체로(4)는 프레임(8)의 제 2 층(2)에 의해 프레임(8)의 제 1 층(1)에 대해 전기 절연되어 있다. 가속도 센서는 개략적으로만 도시되어 있는데, 그 까닭은 층 구성이 도 1에서 이미 상세하게 설명되었기 때문이다.
웨브(9)는 상측의 층(3) 및 하측의 층(1)으로부터 패터닝된다. 이것을 도 3 및 도 4에서 다시 상세하게 기술한다. 에지(8)에 배치된 도체로(4)는 직접 웨브(9)로 이행하고 있으며 그 결과 진동 질량체(5)에 배치된 가속도 센서의 전기 접촉이 웨브(9)를 통해 이루어진다. 진동 질량체(5) 상에서, 웨브(9)가 연장되는 영역에 마찬가지로 절연 트렌치(10)가 상측의 층(3) 내에 제공됨으로써, 여기서도 웨브(9)를 통해 진동 질량체(5)로 또는 상기 진동 질량체(5)로부터 유도되는 신호의 전기적인 절연이 이루어진다.
상기 방식으로, 비용이 많이 드는 가속도 센서의 전기 접촉 없이도, 회전 속도 센서를 구성하는 것이 가능하다. 도체로(4)가 프레임(8) 내까지 전기 절연되어 안내됨으로써, 프레임(8) 내에서 도체로(4)의 간단한 전기 접촉이 행해질 수 있다. 다른 이점은 회전 속도 센서가 가속도 센서와 동일한 방법으로 3층 시스템, 유리하게는 SOI-층 시스템으로부터 패터닝된다는 것이다.
도 3a 내지 도 3f는 회전 속도 센서의 제조를 위한 방법의 단계를 도시하고 있다. 도 3a 에는 제 1 층(1) 및 이것 위에 제공된 제 2 층(2)을 포함하는 3층 시스템이 도시되어 있다. 제 2 층(2) 상에는 제 3 층(3)이 배치되어 있다. 제 1 층(1)은 규소로 이루어지고, 제 2 층(2)은 산화규소로 이루어지며, 제 3 층(3)은 규소로 이루어져 있다. 물론, 다른 3층 시스템을 사용할 수도 있으며, SiO2, Si3N4, Al2O3, 폴리이미드, 테플론 및 탄화규소와 같은 3층 시스템은 선택적으로 제거될 수 있다. 출발 재료로는, 예를 들면, SOI-웨이퍼가 사용되며, 제 3 층(3)은 p++ 또는 n++ 도핑된 규소로 이루어지며 대략 15㎛의 두께를 갖고 있다. 제 2 층(2)은 산화규소로 이루어지며 ㎛-범위의 두께를 갖고 있다. 제 1 층(1)은 실리콘웨이퍼로 도시되어 있고 그 두께는 통상적으로 500㎛이다. 보다 얇은 웨이퍼가 유리하지만 안정성의 부족으로 인해 취급에 문제가 생긴다. 마찬가지로 에피-폴리웨이퍼도 사용될 수 있으며 그 웨이퍼의 제조 및 센서를 위한 사용은 이미 독일 특허 출원 제 43 18 466호에 개시되어 있다. 제 3 층(3)에는 강하게 p- 또는 n- 도핑된 실리콘층이 사용되고, 상기 실리콘층이 제 2 층(2)으로서 수 ㎛ 두께의 산화규소층 상에 제공되어 있다. 에피-폴리실리콘층의 두께는 약 12 ㎛이다.
SOI-웨이퍼 또는 에피-폴리 웨이퍼 상에서 제 3 층(3) 상의 도체로의 영역에 알루미늄이 증착 또는 스퍼터링된다. 제공된 알루미늄은 포토리소그래피 단계 및 에칭 프로세스에 의해 도체로(4)의 형태로 도전층(24)으로서 패터닝된다.
이어서 제 1 층(14)에 포토레지스트가 제공되고, 진동 질량체(5)가 형성될 소정의 영역에서 상기 포토레지스트가 다시 제거된다. 이로 인해, 패터닝된 제 1 커버층(11)이 형성된다. 이것은 도 3b에 도시되어 있다.
또한, 제 3 층(3)에 포토레지스트(30)가 제공되며 회전 속도 센서의 빗형 구조에 상응하게 패터닝된다. 이어서, 제 3 층(3) 내에 회전 속도 센서의 빗형 구조가 에칭된다. 이 경우, 독일 특허 제 42 41 045 호에 개시된 이방성의 실리콘 에칭 프로세스가 사용된다. 따라서, 큰 애스팩트 비를 갖는 빗형 구조가 형성된다. 그리고 나서, 제 1 층(1)은 건식 에칭 프로세스에 의해서 대략 100㎛의 잔류 두께로 에칭된다. 이것은 도 3c에 도시되어 있다. 건식 에칭 프로세스는 빗형 구조의 제조를 위해 사용되는 방법에 상응한다.
이어서 산화규소로 형성되어 있고 회전 속도 센서의 빗형 구조(13)의 하측에서 희생 산화물로서 쓰이는 제 2 층(2)이 에칭된다. 이로 인해, 제 2 층(2) 상에 편향 가능하게 고정된 빛형 구조(13)가 얻어진다. 상기 빗형 구조는 도 1에 따른 회전 속도 센서를 나타낸다. 그러나 도 3a 내지 도 3f 에는 도면을 보기 쉽게 하기 위해서 회전 속도 센서의 실제 구조만이 도시되어 있다. 후속 가공을 위해, 제 2 층(2)은 빗형 구조(13) 하측에서 제거된다. 따라서, 회전 속도 센서에 적합한 가동 구조가 형성된다. 그러나, 큰 측방향 치수로 인해, 제 2 층(2)은 상측의 층(3)의 다른 영역 하측에서는 제거되지 않는다. 후속 단계에서 포토레지스트층(30)이 제거되며 새로운 포토레지스트층(30)이 제공되어 패터닝된다. 이 새로운 포토레지스트층의 패턴은 트렌치를 에칭하기 위해서 사용된다. 상기 트렌치는 상측의 층(3), 제 2 층(2) 및 제 1 층(1)을 관통하고 있다. 따라서, 에칭된 트렌치는 웨브(9) 및 진동 질량체(5)를 다층 기판으로부터 에칭하기 위해 사용될 수 있다. 이것은 도 3d에 도시되어 있다. 형성된 트렌치(10)에 의해 진동 질량체(5)의 치수가 규정된다. 진동 질량체(5)에 가속도 센서의 빗형 구조(13)가 형성되어 있다. 또한, 웨브(9)가 도시되어 있으며 웨브의 치수가 마찬가지로 트렌치(10)에 의해 규정된다. 트렌치(10)의 에칭은 다단계 프로세스로 행해진다. 먼저, 예를들면 불소 플라즈마(Fluorplasma)에서 상측의 층(3)이 패터닝된다. 다른 에칭 단계, 예를들면 염소 함유 플라즈마에서 제 2 층(2)이 패터닝된다. 다른 에칭 단계, 예를들면 다시 불소 플라즈마에서 제 1 층(1)의 패터닝이 행해진다. 이어서, 상기 프로세스를 위한 에칭 마스크로서 사용되는 포토레지스트층이 다시 제거된다.
도 3d는 개략도이며, 실제 회전 속도 센서의 횡단면을 나타내지 않는다. 그러나, 도 2에 따른 회전 속도 센서의 모든 소자, 예를들면 웨브(9), 진동 질량체(5), 가속도 센서(13)를 위한 빗형 구조가 도시되어 있으므로 프로세스 단계의 도시된 순서로 도 2에 따른 회전 속도 센서가 제조될 수 있다. 에지 영역에 도체로(4)가 도시되어 있으며 그 도체로는 상측의 실리콘층(3)으로부터만 패터닝된다. 도체로는 예컨대 빗형 구조(13)와 동일한 프로세스 단계에서 제조될 수 있다. 그러나 도체로(4)의 큰 측방향 치수에 의해, 도체로(4)의 하측에 있는 제 2 층(2)이 언더 에칭되지 않는 것이 보장되어야 한다. 대안으로서, 빗형 구조(13)의 형성 후에 도체로(4)의 형성을 위해서만 사용되는 다른 포토레지스트층을 제공하고 패터닝하는 것도 가능하다. 그러나, 이것은 센서 제조 비용을 증대시킨다. 도 3c에 도시하는 층(1)의 배면 에칭은 진동 질량체(5) 또는 웨브(9)의 영역에서 하측의 실리콘층(1)을 얇게 하기 위해 사용된다. 상기 조치에 의해, 층(1)에 트렌치(10)를 완전히 에칭하는데 필요한 에칭 시간이 짧아진다.
도 3e 접속부(20)의 영역에서 프레임(8)의 횡단면 A-A을 도시하고 있다. 여기서는 접속부(20)가 리세스(10)에 의해 프레임(8)의 제 3 층(3)에 대해 전기 절연된다.
도 3f를 참고로, 회전 속도 센서의 제조를 위한 제조 방법의 실시예를 설명한다. 이 경우, 층(1)의 모든 패터닝 단계는 생략된다. 도 3d의 구조에서 출발해서 도 3C에서 이미 말한 바와 같이, 포토레지스트층(30)이 표면에 제공되고 포토 마스크에 의해 패터닝된다. 이어서 에칭 단계가 행해지며 예컨대 불소 플라즈마 에칭 프로세스에 의해 트렌치(10)가 상측의 실리콘층(3) 내에 헝성된다. 이 트렌치는 제 2 층(2)까지 연장된다. 다음 에칭 단계에서 산화규소로 된 제 2 층(2)이 에칭된다. 이것은 예컨대 불화수소산 수용액 내에서 또는 불화수소산을 함유하는 가스 내에서 행해질 수 있다. 상기 에칭 단계에 의해서 제 2 층이 빗형 구조(13)를 위한 미세하게 에칭된 트렌치 구조의 하측에서 완전히 제거된다. 그러나. 비교적 큰 측방향 치수를 갖고 있는 도체로(4)를 위한 구조는 층(2)에 의해서 기계적으로 제 1 층(1)에 고정 결합되어 있다. 상기 에칭 단계에서 포토 마스크(30)가 표면 상에 남아 있을 수 있기 때문에, 예를들면 금속화 패턴들(24)도 에칭 매체에 의한 침식으로부터 보호되고 따라서 그들이 알루미늄으로 구성될 수 있다. 회전 속도 센서를 제조하기 위한 상기 프로세스는 특히, 적은 수의 프로세스 단계가 필요하다는 특징을 갖는다. 즉, 매우 경제적인 회전 속도 센서가 제조될 수 있다.
도 4a 내지 도 4g는 회전 속도 센서를 제조하기 위한 다른 방법을 도시하고 있다. 이 경우에 사용되는 3층 시스템은 제 1 층(1), 제 2 층(2) 및 제 3 층(3)으로 구성되어 있다. 제 1 층(1)은 규소로, 제 2 층(2)은 산화규소로, 제 3 층(3)은 강하게 p 도핑 또는 n 도핑된 규소로 이루어져 있다. 상기 3층 시스템은 SOI 구조를 형성한다. 제 3 층(3) 상에서 유리하게는 도체로(4)의 영역에 금속 도체로(24)가 제공된다. 이것은 스퍼터링 또는 증착 및 최종 패터닝애 의해서 행해진다. 이어서. 금속 도체로(24) 및 제 3 층(3) 위에 산화규소로 이루어진 제 2 커버층(14)이 제공된다. 제 1 층(1) 상에 레지스트로 이루어지는 제 1 커버층(11)이 제공되어 패터닝된다. 이어서, 제 3 커버층(14)이 가속도 센서의 빗형 구조(13)에 상응하게 그리고 도체로(4) 및 웨브(9)의 형태에 상응하게 패터닝된다. 패터닝된 제 3 커버층(14) 상에 포토레지스트 형태의 제 4 커버층(16)이 제공된다. 제 4 커버층(16)은 웨브(9)의 형태로 제거된다. 이것은 도 4c에 도시되어 있다. 그리고 나서, 제 1 층(1)이 프레임(8)의 내부에서 100㎛의 소정 두께로 에칭되며 패시베이션 층(17)으로 커버된다. 이것은 도 4d에 도시되어 있다. 이어서, 에칭 프로세스에서 트렌치가 형성된다. 이 트렌치를 위해, 패터닝된 제 4 커버층(16)이 에칭 마스크로서 사용되기 때문에, 우선 웨브(9)의 기하학적인 형태만이 에칭된다. 이 트렌치는, 층(3 및 2)이 완전히 관통되며 층(1)의 일부도 관통 에칭될 때까지 에칭된다. 상기 에칭은 남은 두께가 층(3)의 두께에 거의 상응할 때까지 층(1) 내로 드라이브-인(drive-in)된다. 이것은 도 4e에 도시되고 있다. 이어서, 제 4 커버층(16)이 제거되고 에칭 프로세스는 계속된다. 이 경우, 패터닝된 제 3 커버층(14)이 웨브(9)를 위한 패턴, 빗형 구조(13) 및 도체로(4)를 포함하는 에칭 마스크로서 작용한다. 이 경우, 층(3 및 1)의 규소 재료만을 에칭하고 층(2 또는 17)을 에칭하지 않는 에칭 프로세스가 사용된다. 상기 에칭은 웨브(9)를 위한 트렌치가 패시베이션 층(17)에 이르며 빗형 구조(13) 또는 도체로(4)를 위한 트렌치가 제 2 층(2)에 도달할 때까지 계속된다. 이어서, 제 2 층(2)이 빗형 구조(13)의 하측에서 에칭된다. 동시에 제 2 층(2)으로부터 웨브(9)가 에칭된다. 웨브(9)는 제 2 층(2)을 통해 제 1 층(1)에 고정 결합될 정도로 넓게 형성되어 있다. 이어서 패시베이션 층(23)이 에칭된다. 이같이 해서 도 2에 따른 회전 속도 센서가 얻어진다. 이것은 도 4g에 도시되어 있다.
도 5a 내지 도 5d 에는 회전 속도 센서의 다른 제조 방법이 도시되어 있다. 이 제조 방법은 에칭 가능한 층(2), 예를들면 산화규소가 제공된 실리콘 기판(1)에서 출발한다. 선택적으로 층(2) 상에 폴리실리콘 스타트층(40)이 제공될 수 있다. 그 다음에, 상기 제 2 층(2), 경우에 따라서는 상기 층 상에 제공된 폴리실리콘 스타트층(40)의 패터닝이 행해진다. 이어서, 증착 프로세스에 의해서 다른 실리콘층(3)이 형성된다. 이 다른 실리콘층(3)은 독일 특허 제 4318466호에 개시된 바와 같이 에피택시 반응기 내에서 증착될 수 있다. 층(3)이 실리콘 기판(1) 상에 직접 배치되는 영역에서, 실리콘층(3)은 단결정 실리콘층으로서 성장한다. 다른 영역에서는 폴리실리콘 스타트층(40)이 다결정 실리콘층의 성장을 위한 스타트층으로서 작용한다. 이렇게 형성된 층구조는 도 5b에 도시되어 있다. 이어서, 에칭 마스크 및 에칭 단계의 적용에 의해 트렌치 패턴들이 상측의 실리콘층(3) 및 폴리실리콘 스타트층 내에 형성되어 제 2 층(2)까지 연장된다. 이어서, 그들은 가속도 센서를 위한 빗형 구조(13)를 형성한다. 또한, 배면에서 출발해서 리세스가 에칭됨으로써, 제 1 실리콘층(1)의 두께가 감소된다. 이것은 전술한 바와 같이 건식 에칭에 의해 유사하게 행해질 수 있으며, 이렇게 형성된 패턴이 도 5c에 도시되어 있다. 도 5d 에는 트렌치 패턴(10)이 어떻게 도입되는지가 도시되어 있으며, 상기 트렌치 패턴은 상측의 층(3), 폴리실리콘층(40), 제 2 층(2) 및 제 1 층(1)을 통해 연장되어 있다. 따라서, 진동체(5) 및 웨브(9)가 형성된다. 이 에칭 프로세스를 위해서, 규소만을 에칭하는 에칭 프로세스가 사용된다. 따라서, 상측의 층(3) 및 하측의 층(1)이 에칭된다. 트렌치 패턴(10)를 위한 마스킹은 제 2 층(2)의 이미 형성된 패턴 위에 위치하도록 선택되기 때문에, 상기 방식의 에칭 프로세스에 의해서 기판 전체가 관통 에칭될 수 있다. 그러나, 상측의 층(3)의 치수만이 에칭 마스크에 의해서 제어된다. 하측의 층(1)의 기하학적인 치수는 층(2) 내에 이미 형성된 패턴에 의해 결정된다. 그 이유는 패터닝된 층(2)이 하측의 층(1)의 에칭을 위한 에칭 마스크로서 사용되기 때문이다. 이것은 또한 층(2) 내의 패턴에 대한 에칭 마스크의 조절 에러를 보상하기 위해서도 사용된다. 이를 위해, 트렌치(10)를 위한 에칭 마스크의 기하학적인 치수가 층(2) 내의 패턴 보다 약간 크게 선택된다. 이 프로세스에서 중요한 것은 제 1 층(1)의 패터닝의 정확도가 도 5a에 도시된 바와 같이 층(2)의 패터닝의 정확도에 의존한다는 것이다. 도 5a에 도시된, 층(2)의 패터닝은 매우 높은 정밀도로 행해지므로, 진동 질량체(5) 또는 웨브(9)의 기하학적인 치수도 제 1 층(1)이 관련되는 범위에서는 매우 정확하다. 상측의 층(3)의 두께가 10㎛의 치수이며 하측의 층(1)의 두께가 50㎛의 치수이므로 진동 질량체 및 웨브(9)의 기하학적인 치수가 특히 높은 정밀도로 형성된다. 또한, 층(2)의 예비 패터닝(pre-patterning)에 의해서, 트렌치(10)의 에칭 프로세스가 단일 프로세스 단계로 행해지는 것이 바람직하다. 이것에 의해서도 패터닝이 간단해진다.
도 5c 및 도 5d의 설명에서 기술하는 에칭은 도 3a 내지 도 3f에서 이미 설명한 바와 같이 복수의 포토레지스트 마스크를 사용해서 또는 도 4a 내지 도 4g에서 이미 설명한 바와 같이 중첩된 복수의 마스크를 사용해서 행해진다.
도 5a와 관련해서 설명한 바와 같이, 증착된 폴리실리콘 스타트층(40)도 패터닝된다. 이 경우, 상측의 실리콘층(3)은 단결정의 실리콘 영역을 갖는다. 대안으로서, 제 2 층(2)의 패터닝을 이미 행한 후에야 비로소 폴리실리콘스타트층(40)을 제공하는 것도 가능하다. 이 경우에는 상측의 실리콘층(3)이 완전히 다결정의 실리콘층으로서 성장한다.
도 5d에 도시된 처리 상태에서 출발해서, 빗형 구조(13)를 언더 에칭 하기 위해서 제 2 층(2)의 에칭이 행해진다.
도 6a 내지 도 6b 에는 회전 속도 센서를 위한 다른 제조 방법이 도시되어 있다. 이 제조 방법은 도 5b에 도시된 바와 같은 기판에서 출발하고 있다. 예를들면 산화규소로 이루어진 에칭 마스크(41)가 제공된다. 그러나, 예를들면 포토레지스트로 이루어진 다른 에칭 마스크도 가능하다. 에칭 마스크(41)는 실리콘층(3)까지 완전히 연장된 패턴(42)을 갖는다. 또한, 층(3)까지 완전히 연장되지 않은 트렌치(43)가 제공된다. 패턴(42)은 기판을 통해 배면까지 완전한 에칭이 이루어져야 하는 위치에 제공된다. 상측의 실리콘층(3)의 에칭만이 이루어져야 하는 곳애 패턴(43)이 제공된다. 도 6a에 따른 기판의 에칭에 의해서, 도 5d에 도시된 바와 같은 회전 속도 센서가 형성된다. 도 6b는 이 에칭 프로세스의 중간 단계를 도시하고 있다. 마스킹 층(41)도 제거하는 에칭 프로세스가 사용된다. 대안으로서, 마스킹층(41)을 제거하는 중간 에칭 단계를 사용하는 것도 가능하다. 실리콘 표면의 특정 영역이 처음부터 노출됨으로써, 그 영역이 에칭 프로세스의 진행 중에야 노출되는 영역보다 빨리 에칭된다. 이것은 도 6b에 도시되어 있다. 에칭 마스크의 패턴(42)에 상응하는 트렌치(10)가 에칭의 상기 중간 단계에서 이미 완전히 상측의 실리콘층(3)을 통해 일부가 제 1 실리콘층(1) 내로 드라이브-인된다. 그러나, 에칭 마스크(41)의 패턴(43)에 상응하는 빗형 구조(13)는 작은 부분만이 상측의 실리콘층(3) 내로 드라이브-인된다. 에칭 프로세스의 속행 시에, 도 5d에 도시된 바와 같은 패턴이 형성된다.
에칭 마스크층(41)은 예를들면 산화규소로 이루어진 에칭 마스크층의 2 단계 제조 방법에 의해서 제조된다. 이를 위해, 먼저 실리콘층이 전체 표면에 증착된다. 이어서 제 1 포토레지스트 마스크에 의한 처리에 의해 패턴(43)이 에칭된다. 이어서, 제 2 포토레지스트 마스크가 제공되고 패턴(42)이 에칭된다. 이어서 포토레지스트 마스크의 제거 후에 도 6a에 도시된 2단계의 에칭층이 주어진다.
이 방법의 장점은 에칭 마스크(41)의 형성 후에 상면에 다른 포토레지스트 프로세스가 필요하지 않다는 것이다. 이러한 포토레지스트 프로세스는 항상 이미 도입된 패턴에 대한 어떤 손상을 수반하기 때문에, 프로세스 안전성이 개선된다.
제조 방법의 다른 바람직한 실시예가 도 7a 내지 도 7d에 도시되어 있다. 도 5a 내지 도 5d에 도시된 방법과의 차이점은 제 1 층으로서 SOI-층 시스템이 사용된다는 것이다. 이 경우, 제 1 층은 제 1 실리콘층(100), 산화물(101) 및 제 2 실리콘층(102)으로 형성된다. 다른 차이점은 2층의 마스크를 사용한다는 것이다.
이 방법은 제 1 실리콘층(100), 산화물(101) 및 제 2 실리콘층(102)으로 이루어진 제 1 층(1)에서 시작한다. 도 5a에 대한 설명에 나타난 방식으로, 여기서는 2개의 층(40, 2)으로 이루어지는 제 2 층이 제공되어 패터닝된다. 중간 제품이 도 7a에 도시되어 있다.
도 5b에 대한 설명에 나타난 방식으로, 제 3 층(3)이 제공되고, 상기 층(3)에 산화물 하드 마스크(105)가 제공된다. 산화물 하드 마스크(105)는 도 7b에 도시된 바와 같이 빗형 구조 및 트렌치 패턴을 위한 바이어(via; 윈도우)를 포함한다.
그리고 나서, 포토레지스트로 이루어진 제 2 마스크(106)가 제공된다. 상기 마스크는 트렌치 패턴을 위한 바이어를 포함한다. 또한, 마스크(11)가 제 1 층의 배면에 제공된다. 상기 마스크는 적어도 진동 질량체의 측방향 치수를 포함하는 바이어를 갖는다. 이어서 제 1 층의 제거가 수산화칼륨 에칭 또는 건식 에칭에 의해 행해지며 이 경우 SOI-층 시스템의 산화물(101)이 에칭 스톱으로서 사용된다. 따라서 제 1 층의 제거가 규소(100) 내에서 행해진다. 이것에 의해서 특히 정확한 에칭 깊이 및 진동 질량체의 매우 정확한 치수가 가능해진다. 제 1 층(1)을 산화물(101)까지 제거한 후의 중간 제품은 도 7c에 도시되어 있다.
이어서, 에칭 프로세스에 따라서 레지스트 또는 산화물, 또는 실리콘 질화물을 포함하는 산화물(후자의 더블마스크는 KOH 에칭에 사용된다)로 이루어지는 배면의 마스크가 산화물(101)의 노출 부분과 함께 제거된다. 안정성을 얻기 위해서 제 1 층의 제거 영역이 부분적으로 레지스트(110)로 채워진다. 상기 레지스트는 제 3 층(3) 상의 제 2의 마스크(106)의 레지스트와는 다른 용매 내에서 용해 가능하다. 끝으로, 제 3 층(3)에서 출발해서 제 3, 제 2 및 제 1 층으로부터 트렌치 구조(10)가 가공되고, 앞면의 레지스트 마스크(106)의 제거 후에 빗형 구조(13)가 에칭된다. 2개의 에칭 프로세스는 유리하게는 건식 에칭에 의해 행해진다. 이 상태의 구성 부분이 도 7d에 도시되어 있다.
최종 센서 구조를 얻기 위해서 2개의 다른 프로세스 단계가 필요로 하다. 상기 프로세스 단계는 여기에 도시되어 있지 않은데, 그 까닭은 그것이 앞의 실시예와 관련해서 이미 설명되었기 때문이다.
여기서, 상기 단계 중 하나는 예를들면 스트리핑에 의한 레지스트(110)의 제거이다. 다른 하나는 최후 단계에서 빗형 구조(3) 하측의 제 2 층(2)을 기상 에칭에 의해 제거하는 것이다. 상기 단계는 동시에 산화물 하드 마스크(105)도 제거한다.
상기 프로세스에서 단지 건식 에칭만의 사용에 의해, 유리하다고 인정되는 단계들의 교환 가능성이 얻어진다.
본 발명에 따른 방법의 이점은 회전 속도 센서 및 전기 리드가 3 층 시스템에 의해 구성되며, 모든 실리콘 에칭 단계가 동일 에칭 프로세스로 행해진다는 것이다. 이로 인해, 제조 방법이 특히 간단해지며 따라서 회전 속도 센서가 경제적으로 제조된다.
도 1은 가속도 센서의 개략 사시도.
도 2는 회전 속도 센서의 평면도.
도 3a 내지 도 3f는 회전 속도 센서의 제 1 제조 방법을 도시하는 도면.
도 4a 내지 도 4g는 회전 속도 센서의 제 2 제조 방법을 도시하는 도면.
도 5a 내지 도 5d는 회전 속도 센서의 또 다른 제조 방법을 도시하는 도면.
도 6a 및 도 6b는 회전 속도 센서의 또 다른 제조 방법을 도시하는 도면.
도 7a 내지 도 7d는 회전 속도 센서의 또 다른 제조 방법을 도시하는 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
1, 2, 3 : 층 4 : 도체로
5 : 진동 질량체 6 : 가속도 센서
7 : 질량체 8 : 프레임
9 : 웨브 10 : 트렌치
13 : 빗형 구조 14, 16 : 커버층
17 : 휨 웨브
Claims (12)
- 진동 구조, 상기 진동 구조를 위한 현가부 및 기판을 포함하는 회전 속도 센서(6)의 제조 방법으로서, 상기 진동 구조를 적어도 부분적으로 빗형 구조를 가진 가속도 센서로 형성하고, 상기 기판을 제 1 층(1), 제 2 절연층(2) 및 제 3 층(3)으로 구성하며,a) 상기 제 3 층(3)으로부터 빗형 구조 및 도체로(4)를 패터닝하는 단계,b) 상기 빗형 구조의 하측에서 제 2 층(2)을 적어도 부분적으로 제거하는 단계,c) 상기 제 1 층(1)에 패시베이션 층(11)을 제공하고, 상기 패시베이션 층(11)을 상기 진동 구조의 영역에서 제거하며, 상기 진동 구조의 영역에서 상기 제 1 층(1)을 소정 두께까지 제거하는 단계,d) 상기 제 3 층(3), 상기 제 2 층(2) 및 상기 제 1 층(1)으로두티 상기 진동 구조를 패터닝하는 단계를 포함하는, 회전 속도 센서를 제조하기 위한 방법에 있어서,상기 단계 (a) 내지 (d)를 임의의 순서로 행하는데, 단계 (a)를 단계 (b) 전에 행하며, 상기 제 1 층의 제거를 건식 에칭 프로세스에 의해 행하는 것을 특징으로 하는, 회전 속도 센서의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 층에 고정 결합되며 상기 빗형 구조로부터 상기 진동 구조의 상기 현가부로 연장되는 도체로를 제공하는 것을 특징으로 하는, 회전 속도 센서의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,도전성 층(24)을 상기 도체로(4) 상에 제공하는 것을 특징으로 하는, 회전 속도 센서의 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 기판을 SOI-층 시스템으로 구성하는 것을 특징으로 하는, 회전 속도 센서의 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 기판의 상기 제 1 층(1)을 규소로, 상기 기판의 상기 제 2 절연층(2)을 산화규소로, 그리고 상기 기판의 상기 제 3 층(3)을 규소로 구성하는 것을 특징으로 하는, 회전 속도의 센서 제조 방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 제 1 층(1)을 SOI-3층 시스템으로 구성하고, 상기 제 2 층을 산화물로 구성하며 상기 제 3 층을 규소로 구성하는 것을 특징으로 하는, 회전 속도 센서의 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,SOI-3층 시스템으로서 형성된 상기 제 1 층을 적어도 하나의 산화물로서 및/또는 단계들을 위한 에칭 스톱으로서 사용하는 것을 특징으로 하는, 회전 속도 센서의 제조 방법.
- 진동 구조, 상기 진동 구조를 위한 현가부 및 기판을 포함하는 회전 속도 센서(6)의 제조 방법으로서, 상기 진동 구조를 적어도 부분적으로 빗형 구조를 가진 가속도 센서로 형성하고, 상기 기판을 제 1 층(1), 제 2 절연층(2) 및 제 3 층(3)으로 구성하며,a) 상기 제 3 층(3)으로부터 빗형 구조 및 도체로(4)를 패터닝하는 단계,b) 상기 빗형 구조의 하측에서 제 2 층(2)을 적어도 부분적으로 제거하는 단계,c) 상기 제 1 층(1)에 패시베이션 층(11)을 제공하고, 상기 패시베이션층(11)을 상기 진동 구조의 영역에서 제거하며, 상기 진동 구조의 영역에서 상기 제 1 층(1)을 소정 두께까지 제거하는 단계,d) 상기 제 3 층(3), 상기 제 2 층(2) 및 상기 제 1 층(1)으로부터 진동 구조를 패터닝하는 단계를 포함하는, 회전 속도 센서를 제조하기 위한 방법에 있어서,상기 단계 (a) 내지 (d)를 임의의 순서로 행하는데, 단계 (a)를 단계 (b) 전에 행하며. 상기 제 1 층의 제거를 상기 진동 구조의 패터닝 전에 행하고, 상기 제 1 층(1)으로서 SOI-3층 시스템을 사용하는 것을 특징으로 하는, 회전 속도 센서의 제조 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 SOI-3층 시스템의 산화물(101)을 상기 제 1 층의 제거를 위한 에칭 스톱으로서 사용하는 것을 특징으로 하는, 회전 속도 센서의 제조 방법.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,상기 SOI-3층 시스템의 상기 산화물(101)을 트렌치 패턴의 형성을 위한 에칭 스톱으로서 사용하는 것을 특징으로 하는, 회전 속도 센서의 제조 방법.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,상기 SOI-3층 시스템의 상기 산화물(101)을 진동 질량체의 영역에서 제거하는 것을 특징으로 하는, 회전 속도 센서의 제조 방법.
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,상기 제 1 층(1)의 제거를 화학적인 습식형 에칭 프로세스로 특히 수산화칼륨에 의해서 행하는 것을 특징으로 하는, 회전 속도 센서의 제조 방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19632060.7 | 1996-08-09 | ||
| DE19632060A DE19632060B4 (de) | 1996-08-09 | 1996-08-09 | Verfahren zur Herstellung eines Drehratensensors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19980018478A KR19980018478A (ko) | 1998-06-05 |
| KR100515423B1 true KR100515423B1 (ko) | 2005-12-13 |
Family
ID=7802159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019970037763A KR100515423B1 (ko) | 1996-08-09 | 1997-08-07 | 회전속도센서제조방법 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6117701A (ko) |
| JP (1) | JP4276708B2 (ko) |
| KR (1) | KR100515423B1 (ko) |
| DE (1) | DE19632060B4 (ko) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6287885B1 (en) | 1998-05-08 | 2001-09-11 | Denso Corporation | Method for manufacturing semiconductor dynamic quantity sensor |
| JP4238437B2 (ja) * | 1999-01-25 | 2009-03-18 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサとその製造方法 |
| JP3032203B1 (ja) * | 1999-04-28 | 2000-04-10 | 三菱電機株式会社 | デバイスの製造方法 |
| US6720635B1 (en) * | 1999-12-17 | 2004-04-13 | Motorola, Inc. | Electronic component |
| US6430999B2 (en) * | 2000-03-30 | 2002-08-13 | Denso Corporation | Semiconductor physical quantity sensor including frame-shaped beam surrounded by groove |
| JP3525862B2 (ja) * | 2000-05-22 | 2004-05-10 | トヨタ自動車株式会社 | センサ素子及びセンサ装置 |
| EP1322545A2 (en) * | 2000-10-03 | 2003-07-02 | Honeywell International Inc. | Method of trimming micro-machined electromechanical sensors (mems) devices |
| JP3536817B2 (ja) * | 2000-12-20 | 2004-06-14 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 半導体力学量センサ及びその製造方法 |
| JP4306149B2 (ja) | 2001-05-28 | 2009-07-29 | 株式会社デンソー | 半導体装置の製造方法 |
| US6632698B2 (en) * | 2001-08-07 | 2003-10-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Microelectromechanical device having a stiffened support beam, and methods of forming stiffened support beams in MEMS |
| US7514283B2 (en) | 2003-03-20 | 2009-04-07 | Robert Bosch Gmbh | Method of fabricating electromechanical device having a controlled atmosphere |
| US7075160B2 (en) | 2003-06-04 | 2006-07-11 | Robert Bosch Gmbh | Microelectromechanical systems and devices having thin film encapsulated mechanical structures |
| US6936491B2 (en) | 2003-06-04 | 2005-08-30 | Robert Bosch Gmbh | Method of fabricating microelectromechanical systems and devices having trench isolated contacts |
| US6952041B2 (en) | 2003-07-25 | 2005-10-04 | Robert Bosch Gmbh | Anchors for microelectromechanical systems having an SOI substrate, and method of fabricating same |
| US7036372B2 (en) * | 2003-09-25 | 2006-05-02 | Kionix, Inc. | Z-axis angular rate sensor |
| US20050066728A1 (en) * | 2003-09-25 | 2005-03-31 | Kionix, Inc. | Z-axis angular rate micro electro-mechanical systems (MEMS) sensor |
| US7068125B2 (en) | 2004-03-04 | 2006-06-27 | Robert Bosch Gmbh | Temperature controlled MEMS resonator and method for controlling resonator frequency |
| US7102467B2 (en) | 2004-04-28 | 2006-09-05 | Robert Bosch Gmbh | Method for adjusting the frequency of a MEMS resonator |
| DE102004022781A1 (de) * | 2004-05-08 | 2005-12-01 | X-Fab Semiconductor Foundries Ag | SOI-Scheiben mit MEMS-Strukturen und verfüllten Isolationsgräben definierten Querschnitts |
| US7337671B2 (en) | 2005-06-03 | 2008-03-04 | Georgia Tech Research Corp. | Capacitive microaccelerometers and fabrication methods |
| DE102005063641B3 (de) | 2005-06-22 | 2019-01-24 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Rußsensor |
| US20070170528A1 (en) | 2006-01-20 | 2007-07-26 | Aaron Partridge | Wafer encapsulated microelectromechanical structure and method of manufacturing same |
| US7578189B1 (en) | 2006-05-10 | 2009-08-25 | Qualtre, Inc. | Three-axis accelerometers |
| JP5176965B2 (ja) * | 2006-12-27 | 2013-04-03 | 大日本印刷株式会社 | 力学量センサの製造方法 |
| DE102008003242B4 (de) | 2008-01-04 | 2017-03-30 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements |
| DE102008007345B4 (de) * | 2008-02-04 | 2016-10-06 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung desselben |
| JP4557034B2 (ja) * | 2008-04-01 | 2010-10-06 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサおよびその製造方法 |
| DE102008041757B4 (de) * | 2008-09-02 | 2019-01-03 | Robert Bosch Gmbh | Herstellungsverfahren für eine Rotationssensorvorrichtung und Rotationssensorvorrichtung |
| DE102009026639B4 (de) | 2009-06-02 | 2022-09-01 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Herstellen einer elektromechanischen Mikrostruktur |
| CN102741674A (zh) * | 2010-01-11 | 2012-10-17 | 艾尔默斯半导体股份公司 | 微机电半导体器件及其制造方法 |
| DE102013216898B4 (de) * | 2013-08-26 | 2023-02-09 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements |
| DE102013216901A1 (de) * | 2013-08-26 | 2015-02-26 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanisches Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Bauelements |
| US11892619B2 (en) * | 2019-09-04 | 2024-02-06 | Lumentum Operations Llc | MEMS device with a three-layer comb actuator structure and a two-layer hinge |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5233213A (en) * | 1990-07-14 | 1993-08-03 | Robert Bosch Gmbh | Silicon-mass angular acceleration sensor |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4022495A1 (de) * | 1990-07-14 | 1992-01-23 | Bosch Gmbh Robert | Mikromechanischer drehratensensor |
| DE4208043A1 (de) * | 1992-03-13 | 1993-09-23 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur messung einer beschleunigung, beschleunigungssensor und verfahren zu dessen herstellung |
| JP3156453B2 (ja) * | 1993-07-28 | 2001-04-16 | 富士電機株式会社 | 半導体容量形加速度センサ |
| FR2700065B1 (fr) * | 1992-12-28 | 1995-02-10 | Commissariat Energie Atomique | Procédé de fabrication d'accéléromètres utilisant la technologie silicium sur isolant. |
| EP0618450A1 (de) * | 1993-03-30 | 1994-10-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Beschleunigungssensor |
| DE4318466B4 (de) * | 1993-06-03 | 2004-12-09 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines mikromechanischen Sensors |
| DE4419844B4 (de) * | 1994-06-07 | 2009-11-19 | Robert Bosch Gmbh | Beschleunigungssensor |
| US5451371A (en) * | 1994-06-09 | 1995-09-19 | Ford Motor Company | High-sensitivity, silicon-based, microcalorimetric gas sensor |
| DE19503623B4 (de) * | 1995-02-03 | 2008-01-10 | Robert Bosch Gmbh | Drehratensensor |
| DE19530736B4 (de) * | 1995-02-10 | 2007-02-08 | Robert Bosch Gmbh | Beschleunigungssensor und Verfahren zur Herstellung eines Beschleunigungssensors |
| FR2732467B1 (fr) * | 1995-02-10 | 1999-09-17 | Bosch Gmbh Robert | Capteur d'acceleration et procede de fabrication d'un tel capteur |
| DE19526903B4 (de) * | 1995-07-22 | 2005-03-10 | Bosch Gmbh Robert | Drehratensensor |
| US5804462A (en) * | 1995-11-30 | 1998-09-08 | Motorola, Inc. | Method for forming a multiple-sensor semiconductor chip |
| US5894090A (en) * | 1996-05-31 | 1999-04-13 | California Institute Of Technology | Silicon bulk micromachined, symmetric, degenerate vibratorygyroscope, accelerometer and sensor and method for using the same |
| US5752410A (en) * | 1996-08-08 | 1998-05-19 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Tunneling sensor with linear force rebalance and method for fabricating the same |
-
1996
- 1996-08-09 DE DE19632060A patent/DE19632060B4/de not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-08-06 JP JP21156097A patent/JP4276708B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1997-08-07 KR KR1019970037763A patent/KR100515423B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-08-08 US US08/907,601 patent/US6117701A/en not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5233213A (en) * | 1990-07-14 | 1993-08-03 | Robert Bosch Gmbh | Silicon-mass angular acceleration sensor |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| IEEE The ninth annual international workshop on micro electro mechanial systems, MEMS''96, proceedings, Feb.1996, pp.168-173 * |
| IEEE, MEMS ''96, Proceedings. pp. 168-173, Feb. 1996 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19632060B4 (de) | 2012-05-03 |
| US6117701A (en) | 2000-09-12 |
| DE19632060A1 (de) | 1998-02-19 |
| KR19980018478A (ko) | 1998-06-05 |
| JPH1084119A (ja) | 1998-03-31 |
| JP4276708B2 (ja) | 2009-06-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100515423B1 (ko) | 회전속도센서제조방법 | |
| US5723353A (en) | Process for manufacturing a sensor | |
| JP4603740B2 (ja) | 精密機械的な構造要素、及びその製造方法 | |
| US6428713B1 (en) | MEMS sensor structure and microfabrication process therefor | |
| US6388300B1 (en) | Semiconductor physical quantity sensor and method of manufacturing the same | |
| US7262071B2 (en) | Micromechanical component and suitable method for its manufacture | |
| US6030850A (en) | Method for manufacturing a sensor | |
| EP0606220B1 (en) | Method of manufacturing a semiconductor accelerometer | |
| WO1993022690A1 (en) | Acceleration sensor and its manufacture | |
| EP1433199B1 (en) | Method for forming a cavity structure in an soi substrate and cavity structure formed in an soi substrate | |
| US6846724B2 (en) | Method for fabricating a microelectromechanical system (MEMS) device using a pre-patterned bridge | |
| EP1193486A1 (en) | Integrated pressure sensor | |
| US6187607B1 (en) | Manufacturing method for micromechanical component | |
| JP4081868B2 (ja) | 微小装置の製造方法 | |
| US20100112743A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device including vibrator which is provided with side insulating film and insulating separation region formed by thermal oxidation | |
| US6969628B2 (en) | Microstructure and method for the production thereof | |
| JP3633555B2 (ja) | 半導体力学量センサ | |
| JP4174853B2 (ja) | 半導体力学量センサの製造方法及び半導体圧力センサの製造方法 | |
| CN110570836B (zh) | 超声换能器及其制备方法 | |
| KR101573518B1 (ko) | 초음파 트랜스듀서 및 그 제조 방법 | |
| JPH10117026A (ja) | シリコン微細機械素子の製造方法 | |
| JP2000243977A (ja) | 半導体力学量センサの製造方法 | |
| JPH1012896A (ja) | センサの製造方法 | |
| JP3506795B2 (ja) | 静電容量式加速度センサの製造方法 | |
| JP3580285B2 (ja) | 半導体力学量センサの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20110902 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |