KR100633862B1 - Mems capable of etching sacrifice layer precisely and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR100633862B1
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이선호
임옥근
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삼성전기주식회사
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    • B81C1/00182Arrangements of deformable or non-deformable structures, e.g. membrane and cavity for use in a transducer

Abstract

A MEMS(Micro Structure Mechanical System) capable of precisely etching a sacrificial layer and its manufacturing method are provided to precisely control a lateral sacrificial layer by using sawtooth-shaped holes. A dielectric(320) is formed on a substrate(310). A sacrificial layer(330) is formed on the dielectric. A ribbon structure(340) is formed on the sacrificial layer. The ribbon structure is etched to form plural ribbons and sawtooth-shaped holes at both ends thereof. A piezoelectric body(350) is formed on the ribbon structure to drive the ribbons. The sawtooth shapes formed at both ends of the holes are formed between the piezoelectric bodies corresponding to different signals. The sacrificial layer is eliminated by using an etchant through the holes. The dielectric is SiO2 and the sacrificial layer is Si. The sawtooth shape is formed by plural grooves.

Description

희생층의 정밀 식각이 가능한 멤스 구조물 및 그 제조 방법{Mems capable of etching sacrifice layer precisely and Manufacturing method thereof}MEMS structure capable of precise etching of sacrificial layer and manufacturing method thereof

도 1은 종래 기술에 따른 멤스 구조물 중 희생층을 이용한 회절형 광변조기의 단면도. 1 is a cross-sectional view of a diffractive optical modulator using a sacrificial layer of a MEMS structure according to the prior art.

도 2는 종래 기술에 따른 멤스 구조물 중 희생층을 이용한 회절형 광변조기의 평면도.2 is a plan view of a diffractive optical modulator using a sacrificial layer of a MEMS structure according to the prior art.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 희생층을 이용한 회절형 광변조기의 사시도. 3 is a perspective view of a diffractive optical modulator using a sacrificial layer according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 희생층의 정밀 식각이 가능한 회절형 광변조기의 평면도. 4 is a plan view of a diffractive optical modulator capable of precise etching of a sacrificial layer according to a first embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 희생층의 정밀 식각이 가능한 회절형 광변조기의 평면도.5 is a plan view of a diffractive optical modulator capable of precise etching of a sacrificial layer according to a second preferred embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멤스 구조물 중 희생층을 이용한 회절형 광변조기의 제조 공정도. 6 is a manufacturing process diagram of the diffraction type optical modulator using the sacrificial layer of the MEMS structure according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

310 : 기판310: substrate

320 : 절연층320: insulation layer

330 : 희생층330: sacrificial layer

340 : 리본 구조물340: Ribbon Structure

350 : 압전체350: piezoelectric

본 발명은 멤스 구조물 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 반도체 공정을 이용하여 제조되는 광변조기에 관한 것이다.The present invention relates to a MEMS structure and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an optical modulator manufactured using a semiconductor process.

멤스(MEMS : Micro Electro Mechanical System)는 반도체 제조기술을 이용해 실리콘 기판 위에 3차원의 구조물을 형성하는 기술이다. 이러한 멤스의 응용 분야는 매우 다양하며, 예를 들면, 차량용 각종 센서, 잉크젯 프린터 헤드, HDD 자기헤드 및 소형화 및 고기능화가 급진전되고 있는 휴대형 통신기기 등을 들 수 있다. 멤스 소자는 기계적인 동작을 하기 위해서 기판상에서 요동 가능하도록 부상된 부분을 가진다. 이하에서는 멤스 구조물 중 광변조기를 중심으로 설명한다. 광변조기는 광섬유 또는 광주파수대(光周波數帶)의 자유공간을 전송매체로 하는 경우에 송신기에서 신호를 빛에 싣는(광변조) 회로 또는 장치이다. 광변조기는 광메모리, 광디스플레이, 프린터, 광인터커넥션, 홀로그램 등의 분야에 사용되며, 현재 이를 이 용한 표시장치의 개발 연구가 활발히 진행되고 있다.MEMS (Micro Electro Mechanical System) is a technology that forms three-dimensional structures on silicon substrates using semiconductor manufacturing technology. The fields of application of MEMS are very diverse, and examples thereof include various sensors for vehicles, inkjet printer heads, HDD magnetic heads, and portable communication devices that are rapidly progressing in miniaturization and high functionality. The MEMS element has an injured portion on the substrate so as to be mechanically operated. Hereinafter, the optical modulator among the MEMS structures will be described. An optical modulator is a circuit or an apparatus that mounts a signal on light (optical modulation) in a transmitter when a free space of an optical fiber or an optical frequency band is used as a transmission medium. Optical modulators are used in the fields of optical memory, optical display, printer, optical interconnection, hologram, etc., and researches on the development of display devices using the same are being actively conducted.

도 1은 종래 기술에 따른 기계적인 동작을 하기 위한 멤스 구조물의 단면도이며, 도 2는 도 1의 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 기판(110), 절연층(120), 희생층(130), 리본 구조물(140) 및 압전체(150)를 포함하는 광변조기가 도시되어 있다. 1 is a cross-sectional view of a MEMS structure for a mechanical operation according to the prior art, Figure 2 is a plan view of FIG. 1 and 2, an optical modulator including a substrate 110, an insulating layer 120, a sacrificial layer 130, a ribbon structure 140, and a piezoelectric body 150 is illustrated.

빛의 파장이 λ인 경우 광변조기가 변형되지 않은 상태에서(어떠한 전압도 인가되지 않은 상태에서) 리본 구조물(140)과 하부 반사층이 형성된 절연층(120) 간의 간격은 λ/2와 같다. 따라서 리본 구조물(140)과 절연층(120)으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 λ와 같아서 빛은 보강 간섭을 한다. When the wavelength of light is λ, the distance between the ribbon structure 140 and the insulating layer 120 on which the lower reflective layer is formed is equal to λ / 2 when the optical modulator is not deformed (no voltage is applied). Therefore, the total path difference between the light reflected from the ribbon structure 140 and the insulating layer 120 is equal to λ so that light interferes constructively.

또한, 적정 전압이 압전체(150)에 인가될 때, 리본 구조물(140)과 하부 반사층이 형성된 절연층(120) 간의 간격은 λ/4와 같게 된다. 따라서 리본 구조물(140)과 절연층(120)으로부터 반사된 광 사이의 전체 경로차는 λ/2와 같아서 빛은 상쇄 간섭을 한다. 이러한 간섭의 결과, 광변조기는 입사광의 광량을 조절하여 신호를 빛에 실을 수 있다. In addition, when an appropriate voltage is applied to the piezoelectric body 150, the distance between the ribbon structure 140 and the insulating layer 120 on which the lower reflective layer is formed is equal to λ / 4. Therefore, the total path difference between the light reflected from the ribbon structure 140 and the insulating layer 120 is equal to λ / 2 so that the light interferes with each other. As a result of such interference, the optical modulator may load a signal on the light by adjusting the amount of incident light.

그러나 종래 기술에 따르면, 패턴 밀도의 차이 또는 패턴 크기에 따라 식각속도의 비균일성, 장비 재현성, 장비 균일성(uniformity) 또는 웨이퍼 내 위치 등에 따라 희생층(130) 제거량이 일정치 않는 문제점이 있다. 이 경우 웨이퍼(또는 LOT)간 구동 변위의 불균일, 리본 높이의 불균일 등의 문제점이 있다. 또한, 공정시간을 단축하기 위해서는 희생층의 식각 속도를 증가시켜야 하며, 희생층의 측벽 방향 식각량 정밀 조절을 위해서는 식각 물질을 정밀하게 투입함으로써 식각 속도 를 늦춰야 하는 모순된 상황이 공존하는 문제점이 있다. However, according to the related art, there is a problem in that the removal amount of the sacrificial layer 130 is not constant depending on the nonuniformity of the etching rate, the equipment reproducibility, the equipment uniformity, or the position in the wafer according to the difference in the pattern density or the pattern size. . In this case, there are problems such as nonuniformity in driving displacement between wafers (or LOT), nonuniformity of ribbon height, and the like. In addition, in order to shorten the process time, the etching speed of the sacrificial layer needs to be increased, and in order to precisely control the amount of etching in the sidewall direction of the sacrificial layer, there is a problem in that a contradictory situation in which the etching speed is slowed down by precisely adding an etching material coexists. .

본 발명은 멤스 구조물에 사용되는 희생층을 정밀하게 식각하여 리본 높이가 균일하고 작동이 안정된 멤스 구조물을 제조할 수 있는 희생층의 정밀 식각이 가능한 멤스 구조물 및 그 제조 방법을 제공한다. The present invention provides a MEMS structure capable of precise etching of a sacrificial layer capable of precisely etching the sacrificial layer used in the MEMS structure and producing a MEMS structure having stable ribbon height and stable operation.

또한, 본 발명은 측면 방향의 희생층을 정밀하게 식각함으로써 희생층을 정밀하게 제어할 수 있으며, 상대적으로 제조 시간을 단축할 수 있는 희생층의 정밀 식각이 가능한 멤스 구조물 및 그 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a MEMS structure capable of precisely controlling the sacrificial layer by precisely etching the sacrificial layer in the lateral direction, and capable of precisely etching the sacrificial layer, which can shorten the manufacturing time, and a method of manufacturing the same. .

또한, 본 발명은 희생층을 정밀하게 식각하기 위해 일부분에서만 식각 면적을 늘려서 희생층을 정밀하게 제어할 수 있는 희생층의 정밀 식각이 가능한 멤스 구조물 및 그 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a MEMS structure capable of precise etching of the sacrificial layer capable of precisely controlling the sacrificial layer by increasing the etching area in only a portion in order to precisely etch the sacrificial layer, and a method of manufacturing the same.

또한, 본 발명은 측면 방향 희생층 제어걀의 정밀 제어가 가능하며, 동시에 식각 공정 시간을 줄일 수 있는 희생층의 정밀 식각이 가능한 멤스 구조물 및 그 제조 방법을 제공한다.The present invention also provides a MEMS structure capable of precise control of the lateral sacrificial layer control egg, and at the same time can precisely etch the sacrificial layer, and a method of manufacturing the same.

본 발명이 제시하는 이외의 기술적 과제들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Technical problems other than the present invention will be easily understood through the following description.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기판상에 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연 층상에 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층상에 적층 구조물을 형성하는 단계; 상기 적층 구조물에 양 단에 톱니 형상을 가진 홀을 형성하는 단계; 및 상기 홀을 통해서 에천트를 이용하여 상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 멤스 구조물 제조 방법을 제공할 수 있다.According to one aspect of the invention, forming an insulating layer on a substrate; Forming a sacrificial layer on the insulating layer; Forming a laminated structure on the sacrificial layer; Forming holes having a sawtooth shape at both ends of the laminated structure; And removing the sacrificial layer using an etchant through the hole.

여기서, 상기 절연층은 SiO2이고, 상기 희생층은 Si일 수 있다. Here, the insulating layer may be SiO 2 , and the sacrificial layer may be Si.

여기서, 상기 톱니 형상은 복수의 홈에 의해 형성될 수 있다. Here, the saw tooth shape may be formed by a plurality of grooves.

여기서, 상기 톱니 형상은 복수의 돌출부에 의해 형성될 수 있다. Here, the sawtooth shape may be formed by a plurality of protrusions.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판상에 절연층을 형성하는 단계; 상기 절연층상에 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층상에 리본 구조물을 증착하는 단계; 상기 리본 구조물을 식각하여 복수의 리본 및 양 단에 톱니 형상을 가진 홀을 형성하는 단계; 및 상기 홀을 통해서 에천트를 이용하여 상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 멤스 구조물 제조 방법. According to another aspect of the invention, forming an insulating layer on a substrate; Forming a sacrificial layer on the insulating layer; Depositing a ribbon structure on the sacrificial layer; Etching the ribbon structure to form a plurality of ribbons and holes having a sawtooth shape at both ends; And removing the sacrificial layer using an etchant through the hole.

또한, 본 발명에 따른 멤스 구조물 제조 방법은 상기 리본 구조물상에 상기 리본을 구동하는 압전체를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, the MEMS structure manufacturing method according to the present invention may further comprise the step of forming a piezoelectric element for driving the ribbon on the ribbon structure.

여기서, 상기 홀의 양단에 형성된 톱니 형상은 서로 다른 신호에 상응하는 압전체 사이에 형성될 수 있다. Here, the sawtooth shape formed at both ends of the hole may be formed between the piezoelectric body corresponding to the different signals.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 기판상에 형성된 절연층; 상기 절연층상에 형성되며 상기 미리 설정된 패턴에 따라 식각된 희생층; 상기 희생층상에 형성되며, 복수의 리본 및 양 단에 톱니 형상을 가진 홀이 형성된 리본 구조물을 포함 하는 멤스 구조물을 제공할 수 있다. According to another aspect of the invention, the insulating layer formed on the substrate; A sacrificial layer formed on the insulating layer and etched according to the preset pattern; The MEMS structure may be provided on the sacrificial layer and includes a ribbon structure having a plurality of ribbons and holes having a sawtooth shape at both ends thereof.

여기서, 상기 절연층은 SiO2이고, 상기 희생층은 Si일 수 있다. Here, the insulating layer may be SiO 2 , and the sacrificial layer may be Si.

여기서, 상기 톱니 형상은 복수의 홈에 의해 형성될 수 있다. Here, the saw tooth shape may be formed by a plurality of grooves.

여기서, 상기 톱니 형상은 복수의 돌출부에 의해 형성될 수 있다. Here, the sawtooth shape may be formed by a plurality of protrusions.

또한, 본 발명에 따른 멤스 구조물은 상기 리본을 구동하기 위해 상기 리본 구조물상에 형성되는 압전체를 더 포함할 수 있다. In addition, the MEMS structure according to the present invention may further include a piezoelectric body formed on the ribbon structure to drive the ribbon.

여기서, 상기 홀의 양단에 형성된 톱니 형상은 서로 다른 신호에 상응하는 압전체 사이에 형성될 수 있다. Here, the sawtooth shape formed at both ends of the hole may be formed between the piezoelectric body corresponding to the different signals.

이하, 본 발명에 따른 희생층의 정밀 식각이 가능한 멤스 구조물 및 그 제조 방법의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명은 희생층을 이용한 멤스 구조물에 적용될 수 있으나, 멤스 구조물 중 광변조기를 중심으로 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of a MEMS structure capable of precise etching of a sacrificial layer and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Components are denoted by the same reference numerals and redundant description thereof will be omitted. In addition, the present invention can be applied to the MEMS structure using the sacrificial layer, it will be described with reference to the optical modulator of the MEMS structure.

광 변조기 소자는 크게 직접 광의 온/오프를 제어하는 직접 방식과 반사 및 회절을 이용하는 간접 방식으로 나뉘며, 또한 간접 방식은 정전기 방식과 압전 방식으로 나뉠 수 있다. 여기서, 광변조기 소자는 구동되는 방식 또는 제조 회사의 제품명(예를 들면, 실리콘 라이트 머신사(社)의 광변조기인 GLV(Grating Light Valve) 디바이스)에 상관없이 본 발명에 적용이 가능하다. The optical modulator element is largely divided into a direct method of directly controlling the on / off of light and an indirect method using reflection and diffraction, and the indirect method may be divided into an electrostatic method and a piezoelectric method. Herein, the optical modulator device may be applied to the present invention regardless of the method of driving or the product name of the manufacturing company (for example, a Grating Light Valve (GLV) device which is an optical modulator of Silicon Light Machine Co., Ltd.).

미국특허번호 제5,311,360 호에 개시된 정전기 방식 격자 광변조기는 반사 표면부를 가지며 기판 상부에 부유(suspended)하는 다수의 일정하게 이격하는 변형 가능 반사형 리본을 포함한다. 절연층이 실리콘 기판상에 증착된다. 다음으로, 희생 이산화실리콘 막 및 질화실리콘 막의 증착 공정이 후속한다. The electrostatic grating light modulator disclosed in US Pat. No. 5,311,360 includes a plurality of uniformly spaced deformable reflective ribbons having reflective surface portions and suspended above a substrate. An insulating layer is deposited on the silicon substrate. Next, the deposition process of the sacrificial silicon dioxide film and the silicon nitride film is followed.

질화물 막은 리본으로부터 패터닝되고 이산화실리콘층의 일부가 에칭되어 리본이 질화물 프레임에 의해 산화물 스페이서층상에 유지되도록 한다. 단일 파장 λ0를 가진 광을 변조시키기 위해, 변조기는 리본의 두께와 산화물 스페이서의 두께가 λ0/4가 되도록 설계된다. The nitride film is patterned from the ribbon and a portion of the silicon dioxide layer is etched so that the ribbon is held on the oxide spacer layer by the nitride frame. To modulate light with a single wavelength [lambda] 0, the modulator is designed such that the thickness of the ribbon and the thickness of the oxide spacers are [lambda] 0/4.

리본상의 반사 표면과 기판의 반사 표면 사이의 수직 거리 d로 한정된 이러한 변조기의 격자 진폭은 리본 (제 1 전극으로서의 역할을 하는 리본의 반사 표면)과 기판(제 2 전극으로서의 역할을 하는 기판 하부의 전도막) 사이에 전압을 인가함으로써 제어된다.The lattice amplitude of this modulator, defined by the vertical distance d between the reflective surface on the ribbon and the reflective surface of the substrate, is the conduction of the ribbon (reflective surface of the ribbon serving as the first electrode) and the substrate (substrate serving as the second electrode). Film).

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 희생층을 이용한 회절형 광변조기의 사시도이다. 도 3을 참조하면, 기판(310), 절연층(320), 희생층(330), 리본 구조물(340) 및 압전체(350)를 포함한다. 3 is a perspective view of a diffractive optical modulator using a sacrificial layer according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, a substrate 310, an insulating layer 320, a sacrificial layer 330, a ribbon structure 340, and a piezoelectric material 350 are included.

기판(310)은 일반적인 반도체 기판이며, 기판상에 형성된 절연층(320)은 희생층(330)이 식각되는 경우 더 이상의 식각을 방지하는 역할을 한다. 여기서, 절연층(320)은 희생층으로 사용되는 물질을 식각하는 에천트(여기서 에천트는 식각 가 스 또는 식각 용액임)에 대해서 선택비가 높은 물질로 형성된다. 예를 들면, 희생층(330)은 Si로 형성되며, 절연층(320)은 Si를 식각하는 가스 또는 용액에 대해 선택비가 높은 Si02로 형성될 수 있다. 여기서 절연층(320)은 입사광을 반사하기 위해 반사층(미도시)이 도포될 수 있다.The substrate 310 is a general semiconductor substrate, and the insulating layer 320 formed on the substrate prevents further etching when the sacrificial layer 330 is etched. Here, the insulating layer 320 is formed of a material having a high selectivity with respect to an etchant for etching the material used as the sacrificial layer (where the etchant is an etching gas or an etching solution). For example, the sacrificial layer 330 may be formed of Si, and the insulating layer 320 may be formed of Si0 2 having a high selectivity with respect to a gas or a solution for etching Si. The insulating layer 320 may be coated with a reflective layer (not shown) to reflect incident light.

희생층(330)은 절연층(320) 상에 형성되며, 이후 리본 구조물(340)에 형성된 홀에 의해 식각된다. 따라서 리본 구조물(340)과 절연층(320)는 소정의 거리로 이격되어 일정한 간격이 형성된다. 이러한 간격을 이용하여 리본 구조물(340)에 형성된 각각의 리본들은 빛을 반사하여 신호를 광으로 변조하게 된다. 여기서, 광변조기인 경우에는 리본 구조물(340)을 중심으로 설명하였으나, 일반적인 멤스 구조물인 경우에는 적층 구조물이 형성되며, 이러한 적층 구조물은 절연층(320)과 이격되어 다양한 형상 및 기능을 가질 수 있다. 여기서, 리본 구조물(340)의 각각의 리본은 압전체(350)에 의해 형상이 변형되며, 광원으로부터 출사된 소정의 광이 변형된 각각의 리본에 반사 및 회절된다. The sacrificial layer 330 is formed on the insulating layer 320 and then etched by the holes formed in the ribbon structure 340. Therefore, the ribbon structure 340 and the insulating layer 320 are spaced apart by a predetermined distance to form a predetermined interval. Each of the ribbons formed in the ribbon structure 340 using this spacing reflects light to modulate the signal into light. Here, in the case of the optical modulator, the ribbon structure 340 has been described as a center, but in the case of a general MEMS structure, a laminated structure is formed, and the laminated structure may have various shapes and functions spaced apart from the insulating layer 320. . Here, each ribbon of the ribbon structure 340 is deformed by the piezoelectric member 350, and the predetermined light emitted from the light source is reflected and diffracted to each deformed ribbon.

여기서, 리본 구조물(340) 상에 형성되어 리본을 구동하는 압전체(350)는 필요한 만큼 구비될 수 있다. 도 3을 참조하면, 압전체(350)는 4개가 구비되었으며, 두개의 리본은 두개의 압전체(350)에 의해 제어된다. 따라서 가로 방향으로 신장된 리본은 모두 네 개가 있으며, 두 개씩 하나의 세트를 이루어서 양단에서 두개의 압전체(350)에 의해 제어된다. 따라서, 하나의 세트를 이루는 두 개의 리본은 압전체(350)에 의해 동일하게 상하로 움직이므로, 동일한 신호를 출력할 수 있다. Here, the piezoelectric element 350 formed on the ribbon structure 340 to drive the ribbon may be provided as necessary. Referring to FIG. 3, four piezoelectric members 350 are provided, and two ribbons are controlled by two piezoelectric members 350. Therefore, there are four ribbons extending in the transverse direction, and a single set of two is controlled by two piezoelectric members 350 at both ends. Therefore, the two ribbons forming one set are moved up and down by the piezoelectric body 350 in the same manner, and thus can output the same signal.

여기서, 하나의 세트를 이루는 두 개의 리본은 길고 좁은 홀에 의해 구분되며, 이러한 세트들은 더 긴 홀에 의해 구분된다. 본 발명은 리본 구조물에 형성된 홀의 형상을 변형하여 식각 시 면적을 크게 할 수 있는 방법에 관련된다. 따라서 본 발명이 적용되는 부분은 리본 구조물에 형성된 홀의 양단이며, 이러한 양단에 톱니 형상의 패턴을 형성하여 식각 시 면적을 크게 한다. 즉, 희생층을 정밀제어하기 위해서는 홀의 모든 부분을 톱니 형상으로 할 수도 있으나, 이 경우 식각 시간이 커지는 문제점이 있다. 따라서, 정밀 제어가 필요한 홀의 양 단에만 톱니 형상의 패턴을 형성한다. Here, two ribbons forming one set are separated by long narrow holes, and these sets are separated by longer holes. The present invention relates to a method for increasing the area during etching by modifying the shape of the hole formed in the ribbon structure. Therefore, the part to which the present invention is applied is both ends of the hole formed in the ribbon structure, and the tooth-shaped pattern is formed on both ends to increase the area during etching. That is, in order to precisely control the sacrificial layer, all parts of the hole may be sawtooth-shaped, but in this case, there is a problem in that the etching time increases. Therefore, a sawtooth pattern is formed only at both ends of the hole requiring precise control.

이러한 홀은 하나의 세트를 이루는 두 개의 리본 사이에 형성된 홀일 수 있고, 또는 각각의 세트를 구분하는 홀, 즉, 서로 다른 신호에 상응하는 압전체(350) 사이에 형성된 홀이 될 수도 있다. 이하에서는 후자를 중심으로 설명한다. Such a hole may be a hole formed between two ribbons forming one set, or may be a hole separating each set, that is, a hole formed between piezoelectric members 350 corresponding to different signals. Hereinafter, the latter will be described.

이상에서 희생층의 정밀 식각이 가능한 멤스 구조물을 일반적으로 도시한 사시도를 설명하였으며, 이하에서는 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 희생층의 정밀 식각이 가능한 멤스 구조물을 구체적인 실시예를 기준으로 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 실시예는 크게 두가지로 구분되는데, 이하에서 차례대로 설명한다. In the above, a perspective view of a MEMS structure capable of precise etching of the sacrificial layer has been described in general. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, a MEMS structure capable of precise etching of the sacrificial layer according to the present invention will be described with reference to specific embodiments. Let's do it. Embodiments according to the present invention are largely divided into two, which will be described in turn below.

도 4는 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 희생층의 정밀 식각이 가능한 회절형 광변조기의 평면도이다. 도 4를 참조하면, 절연층(320), 리본 구조물 (340), 압전체(350) 및 복수의 홈에 의해 형성된 톱니 형상의 홀의 일단(410)이 도시된다. 4 is a plan view of a diffractive optical modulator capable of precise etching of a sacrificial layer according to a first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, one end 410 of the sawtooth-shaped hole formed by the insulating layer 320, the ribbon structure 340, the piezoelectric member 350, and the plurality of grooves is illustrated.

각각의 세트를 구분하는 홀, 즉, 서로 다른 신호에 상응하는 압전체(350) 사이에 형성된 홀의 양단에 톱니 형상의 패턴이 형성된다. 홀의 양단은 식각량을 정밀하게 제어해야 할 부분이므로, 이러한 부분을 톱니 형상으로 패턴닝한다. 복수의 홈이 리본 구조물(340)에 형성됨으로써 도 4에 도시된 톱니 형상이 형성된다. 희생층은 리본 구조물 사이에 형성된 홀을 통해 식각되며, 상대적으로 식각 표면적이 큰 톱니 형상의 홀의 일단(410)은 느린 식각 속도로 인하여 식각량의 정밀 제어가 가능해질 수 있다. 여기서, 사진 식각 공정을 위한 포토 레지스터 패터닝 시, 희생층 식각량을 정밀하게 제어하고자 하는 영역을 톱니 모양으로 패터닝한다. A sawtooth-shaped pattern is formed at both ends of the holes separating the sets, that is, the holes formed between the piezoelectric members 350 corresponding to different signals. Since both ends of the hole need to control the etching amount precisely, this part is patterned into a sawtooth shape. A plurality of grooves are formed in the ribbon structure 340 to form a sawtooth shape shown in FIG. The sacrificial layer is etched through the holes formed between the ribbon structures, and one end 410 of the sawtooth-shaped hole having a relatively large etching surface area can be precisely controlled by the etching rate due to the slow etching speed. Here, in the photoresist patterning for the photolithography process, the area to precisely control the sacrificial layer etching amount is patterned in a sawtooth shape.

도 5는 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 희생층의 정밀 식각이 가능한 회절형 광변조기의 평면도이다. 도 5를 참조하면, 절연층(320), 리본 구조물(340), 압전체(350) 및 복수의 돌출부(돌기)에 의해 형성된 톱니 형상의 홀의 일단(510)이 도시된다. 상술한 제1 실시예와의 차이점을 위주로 설명한다. 5 is a plan view of a diffractive optical modulator capable of precise etching of a sacrificial layer according to a second exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, one end 510 of the sawtooth-shaped hole formed by the insulating layer 320, the ribbon structure 340, the piezoelectric member 350, and the plurality of protrusions (projections) is illustrated. The differences from the first embodiment described above will be mainly described.

각각의 세트를 구분하는 홀, 즉, 서로 다른 신호에 상응하는 압전체(350) 사이에 형성된 홀의 양단에 톱니 형상의 패턴이 형성된다. 복수의 돌출부에 의해 형성된 톱니 형상의 홀의 일단(510)은 식각 표면적이 크며, 복수의 홈에 의해 형성된 톱니 형상의 홀의 일단(410)에 비해 전체적으로 투입될 수 있는 에천트의 양이 적어서 느린 식각 속도로 인하여 식각량의 정밀 제어가 가능해질 수 있다.A sawtooth-shaped pattern is formed at both ends of the holes separating the sets, that is, the holes formed between the piezoelectric members 350 corresponding to different signals. One end 510 of the sawtooth-shaped hole formed by the plurality of protrusions has a large etching surface area and a slow etching speed due to the smaller amount of etchant that can be injected as a whole compared to the one end 410 of the sawtooth-shaped hole formed by the plurality of grooves. This enables precise control of the etching amount.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멤스 구조물 중 희생층을 이용한 회절형 광변조기의 제조 공정도이다.6 is a manufacturing process diagram of the diffractive optical modulator using the sacrificial layer of the MEMS structure according to an embodiment of the present invention.

단계 (a)를 참조하면, 기판(310)상에 절연층(320)을 형성한다. 여기서 절연층(320)은 에칭 정지층(etch stop layer)의 역할을 한다. Referring to step (a), the insulating layer 320 is formed on the substrate 310. The insulating layer 320 serves as an etch stop layer.

단계 (b)를 참조하면, 절연층(320) 상에 희생층(330)을 형성한다. 여기서, 절연층(320)은 SiO2이고, 희생층(330)은 Si일 수 있다. 따라서 희생층(330)은 이후 에천트에 의해 선택적으로 식각될 수 있다. Referring to step (b), the sacrificial layer 330 is formed on the insulating layer 320. Here, the insulating layer 320 may be SiO 2 , and the sacrificial layer 330 may be Si. Therefore, the sacrificial layer 330 may be selectively etched by the etchant later.

단계 (c)를 참조하면, 희생층(330) 상에 적층 구조물, 예를 들면, 리본 구조물(340)을 형성하고, 단계 (d)를 참조하면, 리본 구조물(340) 상에 압전체(350)를 형성한다. Referring to step (c), a stacked structure, for example, a ribbon structure 340 is formed on the sacrificial layer 330, and referring to step (d), the piezoelectric member 350 is formed on the ribbon structure 340. To form.

단계 (e)를 참조하면, 적층 구조물(리본 구조물(340))에 양 단에 톱니 형상을 가진 홀을 형성하며, 형성된 홀을 통해서 에천트를 이용하여 희생층(330)을 제거한다. Referring to step (e), the sawtooth-shaped holes are formed at both ends of the stacked structure (ribbon structure 340), and the sacrificial layer 330 is removed using an etchant through the formed holes.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.The present invention is not limited to the above embodiments, and many variations are possible by those skilled in the art within the spirit of the present invention.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 희생층의 정밀 식각이 가능한 멤스 구조물 및 그 제조 방법은 멤스 구조물에 사용되는 희생층을 정밀하게 식각하여 리본 높이가 균일하고 작동이 안정된 멤스 구조물을 제조할 수 있는 효과가 있다. As described above, the MEMS structure capable of precise etching of the sacrificial layer and the method of manufacturing the same according to the present invention have an effect of precisely etching the sacrificial layer used for the MEMS structure to produce a MEMS structure having a uniform ribbon height and stable operation. There is.

또한, 본 발명에 따른 희생층의 정밀 식각이 가능한 멤스 구조물 및 그 제조 방법은 측면 방향의 희생층을 정밀하게 식각함으로써 희생층을 정밀하게 제어할 수 있으며, 상대적으로 제조 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.In addition, the MEMS structure capable of precise etching of the sacrificial layer and the method of manufacturing the same according to the present invention can precisely control the sacrificial layer by precisely etching the sacrificial layer in the lateral direction, and can relatively shorten the manufacturing time. There is.

또한, 본 발명에 따른 희생층의 정밀 식각이 가능한 멤스 구조물 및 그 제조 방법은 희생층을 정밀하게 식각하기 위해 일부분에서만 식각 면적을 늘려서 희생층을 정밀하게 제어할 수 있는 효과가 있다.In addition, the MEMS structure capable of precise etching of the sacrificial layer and the method of manufacturing the same according to the present invention have the effect of precisely controlling the sacrificial layer by increasing the etching area only in a portion to precisely etch the sacrificial layer.

또한, 본 발명에 따른 희생층의 정밀 식각이 가능한 멤스 구조물 및 그 제조 방법은 측면 방향 희생층 제어걀의 정밀 제어가 가능하며, 동시에 식각 공정 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, the MEMS structure capable of precise etching of the sacrificial layer and the method of manufacturing the same according to the present invention are capable of precise control of the lateral sacrificial layer control egg, and at the same time has an effect of reducing the etching process time.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명 및 그 균등물의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those of ordinary skill in the art to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention and equivalents thereof described in the claims below It will be understood that various modifications and changes can be made.

Claims (13)

기판상에 절연층을 형성하는 단계;Forming an insulating layer on the substrate; 상기 절연층상에 희생층을 형성하는 단계;Forming a sacrificial layer on the insulating layer; 상기 희생층상에 적층 구조물을 형성하는 단계;Forming a laminated structure on the sacrificial layer; 상기 적층 구조물에 양 단에 톱니 형상을 가진 홀을 형성하는 단계; 및Forming holes having a sawtooth shape at both ends of the laminated structure; And 상기 홀을 통해서 에천트를 이용하여 상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 멤스 구조물 제조 방법.Removing the sacrificial layer using an etchant through the hole. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 절연층은 SiO2이고, 상기 희생층은 Si인 것을 특징으로 하는 멤스 구조물 제조 방법.The insulating layer is SiO 2 , The sacrificial layer is a MEMS structure manufacturing method characterized in that the Si. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 톱니 형상은 복수의 홈에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스 구조물 제조 방법.The saw tooth shape is characterized in that formed by a plurality of grooves MEMS structure manufacturing method. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 톱니 형상은 복수의 돌출부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스 구조물 제조 방법.The sawtooth shape is characterized in that formed by a plurality of protrusions MEMS structure manufacturing method. 기판상에 절연층을 형성하는 단계;Forming an insulating layer on the substrate; 상기 절연층상에 희생층을 형성하는 단계;Forming a sacrificial layer on the insulating layer; 상기 희생층상에 리본 구조물을 증착하는 단계;Depositing a ribbon structure on the sacrificial layer; 상기 리본 구조물을 식각하여 복수의 리본 및 양 단에 톱니 형상을 가진 홀을 형성하는 단계; 및Etching the ribbon structure to form a plurality of ribbons and holes having a sawtooth shape at both ends; And 상기 홀을 통해서 에천트를 이용하여 상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하는 멤스 구조물 제조 방법.Removing the sacrificial layer using an etchant through the hole. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 리본 구조물상에 상기 리본을 구동하는 압전체를 형성하는 단계를 더 포함하는 멤스 구조물 제조 방법.And forming a piezoelectric body for driving the ribbon on the ribbon structure. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 홀의 양단에 형성된 톱니 형상은 서로 다른 신호에 상응하는 압전체 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스 구조물 제조 방법. The sawtooth shape formed at both ends of the hole is formed between the piezoelectric body corresponding to a different signal. 기판상에 형성된 절연층;An insulating layer formed on the substrate; 상기 절연층상에 형성되며 상기 미리 설정된 패턴에 따라 식각된 희생층;A sacrificial layer formed on the insulating layer and etched according to the preset pattern; 상기 희생층상에 형성되며, 복수의 리본 및 양 단에 톱니 형상을 가진 홀이 형성된 리본 구조물을 포함하는 멤스 구조물. A memes structure formed on the sacrificial layer, comprising a ribbon structure having a plurality of ribbons and holes having a sawtooth shape at both ends. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 절연층은 SiO2이고, 상기 희생층은 Si인 것을 특징으로 하는 멤스 구조물.Mess structure, characterized in that the insulating layer is SiO 2 , the sacrificial layer is Si. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 톱니 형상은 복수의 홈에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스 구조물.The saw tooth shape is characterized in that formed by a plurality of grooves. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 톱니 형상은 복수의 돌출부에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스 구조물.The sawtooth shape is characterized in that formed by a plurality of protrusions. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 리본을 구동하기 위해 상기 리본 구조물상에 형성되는 압전체를 더 포함하는 멤스 구조물.MEMS structure further comprises a piezoelectric body formed on the ribbon structure for driving the ribbon. 제12항에 있어서, The method of claim 12, 상기 홀의 양단에 형성된 톱니 형상은 서로 다른 신호에 상응하는 압전체 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 멤스 구조물.The sawtooth shape formed at both ends of the hole is characterized in that formed between the piezoelectric body corresponding to the different signals.
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KR20170121956A (en) * 2016-04-26 2017-11-03 주식회사 동부하이텍 MEMS microphone and method of manufacturing the same

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