KR100643402B1

KR100643402B1 - Floating body for micro sensor and a method of manufacturing thereof

Info

Publication number: KR100643402B1
Application number: KR1020050084717A
Authority: KR
Inventors: 장현기; 정형균
Original assignee: (주)마이크로인피니티
Priority date: 2005-09-12
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2006-11-10

Abstract

A floating body for a micro sensor and a method for manufacturing thereof are provided to reduce the breakage of material by reducing a stress of the material due to a vacuum. A method for manufacturing a micro sensor includes the steps of: forming a protrusive structure by etching a first substrate; changing the silicon protrusive structure into a silicon oxide film(130); forming the silicon oxide film to cover an oxide film(120); bonding a second substrate on the first substrate; etching the second substrate with a predetermined pattern through a photolithography process; and floating a part of the second substrate by simultaneously removing the silicon protrusive structure and the silicon oxide film.

Description

SUPPORT OF MICRO SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF {FLOATING BODY FOR MICRO SENSOR AND A METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}

도 1 은 종래의 마이크로 센서의 사시도이다. 1 is a perspective view of a conventional microsensor.

도 2 는 돌출 구조물을 형성한 제1 기판의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a first substrate on which a protruding structure is formed.

도 3 은 산화막이 형성된 제1 기판의 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of the first substrate on which an oxide film is formed.

도 4 는 상술한 산화막을 복개하도록 그 위에 실리콘 산화막을 형성한 제1기판의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of a first substrate on which a silicon oxide film is formed thereon so as to cover the above-described oxide film.

도 5 는 실리콘 산화막을 제거한 후의 제1 기판의 단면도이다.5 is a cross-sectional view of the first substrate after removing the silicon oxide film.

도 6 은 제1 기판 및 제2 기판을 접합한 후의 단면도이다. 6 is a cross-sectional view after joining the first substrate and the second substrate.

도 7 은 제2 기판을 접합 후 제2 기판을 적절한 두께로 조절한 후의 단면도이다. 7 is a cross-sectional view after adjusting the second substrate to an appropriate thickness after bonding the second substrate.

도 8 은 제2 기판 위에 에치 마스크를 형성한 단면도이다. 8 is a cross-sectional view of an etch mask formed on a second substrate.

도 9 는 패턴 마스크를 형성한 단면도이다. 9 is a cross-sectional view of a pattern mask formed.

도 10 은 제2 기판을 패턴대로 식각한 후에 단면도이다. 10 is a cross-sectional view after etching the second substrate in a pattern.

도 11 은 제2 기판이 식각 용액에 의해서 홀을 형성한 단면도이다. FIG. 11 is a cross-sectional view of a second substrate in which holes are formed by an etching solution. FIG.

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

110: 돌출 구조물 120: 산화막110: protrusion structure 120: oxide film

200: 제2 기판 300: 에치 마스크200: second substrate 300: etch mask

310: 패턴 마스크310: pattern mask

본 발명은 마이크로 센서에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 부양체의 거동을 간섭하지 않으며, 또한 제작공정이 단순하여 생산성을 높일 수 있는 마이크로 센서의 부양체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microsensor, and more particularly, to a microsensor supporter and a method of manufacturing the same, which do not interfere with the behavior of the support, and in which the manufacturing process is simple and can increase productivity.

일반적으로 초소형 전기기계소자(Micro Electro Mechanical System: MEMS)는 전자적인 제어, 측정되는 초소형 기계 장치류를 의미하여, 기계적, 전자적 부품들을 반도체 공정으로서 구현하는 기술이다. 이러한 멤스(MEMS) 기술을 이용한 소자 중 하나로서 마이크로 관성 센서가 알려져 있다.In general, a micro electro mechanical system (MEMS) refers to a micro-mechanical device that is electronically controlled and measured, and is a technology for implementing mechanical and electronic components as a semiconductor process. As one of devices using such MEMS technology, a micro inertial sensor is known.

마이크로 관성 센서란 회전 운동시 각속도를 측정하는 마이크로 자이로 센서, 직선 운동시 관성 가속도를 측정하는 마이크로 가속도 센서 등을 의미하며, 최근에 급속도로 발전된 반도체 제조 공정을 이용하여 1 평방 밀리미터 정도의 크기로 축소시킨 마이크로 센서는 성능은 기존의 압전 소자 등을 이용한 방식보다 떨어질 수 있지만 반도체 공정으로 대량 생산이 가능하고 생산 단가를 크게 낮출 수 있으므로 군수용은 물론이고 자동차 및 비행체의 항법, 캠코더, 로봇 등 광범위한 일반 산업 제품의 성능을 개선하는데 이용되고 있다. Micro inertial sensor means a micro gyro sensor that measures angular velocity during rotational motion and a micro acceleration sensor that measures inertia acceleration during linear motion.It is reduced to 1 square millimeter using the rapidly developed semiconductor manufacturing process. The microsensors may have lower performance than conventional piezoelectric elements, but they can be mass-produced with semiconductor processes and significantly lower production costs, so they can be used in military, as well as automotive and aircraft navigation, camcorders and robots. It is used to improve product performance.

이러한 마이크로 센서는 가속도에 의해 작용되는 힘을 받아들이는 미세 기계구조부, 이 힘을 전기적 신호로 바꾸어 주는 변환 소자부 및 정격 출력을 만들어 주는 신호 처리부의 세 부분으로 구성되어 있다. 변환 소자부는 저항 변화, 용량 변화 또는 압전 효과 등에 의해 미세 기계구조부에 가해지는 힘을 전기적 신호로 변환한다. 미세 기계구조부는 가속도 센서의 핵심부로서 MEMS 기술을 이용하여 제조된 다이아프램(diaphragm), 캔틸레버(cantilever), 에어 브릿지(air-bridge) 등의 구조가 많이 적용되고 있다. 이러한 구조를 제조하기 위한 MEMS 기술로는 실리콘 기판을 3차원 식각하여 단결정 실리콘 미세 구조를 제조하는 몸체 미세가공(bulk micromachining)법과, 기판의 산화층 위에 다결정 실리콘 등의 박막을 형성하고 이를 선택적으로 식각하는 표면 미세가공(surface micromachining)법이 있다. The microsensor consists of three parts: a micromechanical unit that receives the force acting on the acceleration, a conversion element unit that converts this force into an electrical signal, and a signal processing unit that produces a rated output. The conversion element portion converts the force applied to the micromechanical portion into an electrical signal by a resistance change, a capacitance change, or a piezoelectric effect. As a core part of the acceleration sensor, the micromechanical structure has many structures such as a diaphragm, cantilever, and air-bridge manufactured using MEMS technology. MEMS technology for manufacturing such a structure is a three-dimensional etching of a silicon substrate to produce a single crystal silicon microstructure (bulk micromachining) method, and to form a thin film of polycrystalline silicon on the oxide layer of the substrate and selectively etching There is a surface micromachining method.

표면 미세가공법은 박막의 형성과 두께 조절이 용이하나 단결정 실리콘의 미세 기계구조를 만들 수 없고 공정이 복잡한 단점이 있다. 따라서, 몸체 미세가공법이 식각으로 인한 제조 공정이 간단하며 미세 기계구조를 만들 수 있으므로 많이 활용되고 있다. Surface micromachining is easy to form and control the thickness of the thin film, but the micro mechanical structure of the single crystal silicon can not be made and the process is complicated disadvantages. Therefore, the body microfabrication method has been widely used because the manufacturing process due to etching is simple and can make a fine mechanical structure.

몸체 미세가공법을 통하여 미세 기계구조부를 제작하고자 할 경우에는 에칭공정을 통해 일정 공간(cavity)를 식각 형성하여 그 구조물을 부양시키는 방식을 많이 사용한다. 그 일예로써 한국 등록특허공보 461787호를 제시하며, 이를 도 1에 도시하였다. 이에 도시된 바와 같이, 사각의 판상을 이루는 베이스(1)와, 상기 베이스의 공간부(2) 내측에 부양체(3)가 설치된다. 이 부양체(3)는 스프링 역할을 하는 켄틸레버빔(4)을 일측에 가지고 있으며, 상기 부양체(3)는 ZnO 와 같은 압전 물질의 응력에 대한 전기 분극을 이용한다. 상기 부양체(3)가 가속도에 의하여 상하 움직이게 되면, 관성력에 의해 상대적 변위가 생기고, 이 변위가 변환 소자부에 의하여 전기적 신호로 감지되는 구조로 형성되어 있다.In order to fabricate the micro mechanical structure through the body micro-machining method, a method of supporting a structure by etching a predetermined space (cavity) through an etching process is often used. As an example, Korean Patent Publication No. 461787 is presented, which is shown in FIG. 1. As shown here, the base 1 which forms a square plate shape, and the support body 3 is installed in the space part 2 of the base. This support 3 has a cantilever beam 4 acting as a spring on one side, and the support 3 uses electric polarization against the stress of a piezoelectric material such as ZnO. When the support body 3 moves up and down by acceleration, a relative displacement occurs due to an inertial force, and the displacement is formed in a structure in which the displacement is detected as an electrical signal by the conversion element.

이 때, 상기 공간부(2)는 에칭 공정을 통해 형성되는데 그 깊이가 깊고 또한 형상이 상기 부양체(3)의 거동을 방해하지 않아야 하며, 또한 제작 공정이 단순해야 한다. 상기 공간부(2)를 구성하는 에칭 공정으로는 이방성 식각을 통해 형성하는 것이 일반적인 방법이며, 이방성 식각을 통해 형성할 경우 상기 공간부(2)의 모양은 측면의 기울기가 수평으로부터 이론적으로 54.74°를 이루는 사각뿔대 모양으로 형성되게 된다. 그러나, 상기 공간부(2)의 모양이 사각뿔대 모양으로 형성되면 상기 부양체(3)와 간섭을 일으킬 우려가 있어서 정확한 가속도를 측정하는데 방해가 된다는 문제점이 있다. 또한, 종래의 제작 공정은 진공 상태에서 작업을 하기 때문에 생산비용이 증가하고, 미세한 재료의 파손위험이 있다. At this time, the space 2 is formed through an etching process, the depth of which is deep and the shape should not interfere with the behavior of the buoy 3, and the manufacturing process should be simple. In the etching process constituting the space portion 2, it is a general method to form through anisotropic etching, and when formed through anisotropic etching, the shape of the space portion 2 has a theoretical side slope of 54.74 ° from the horizontal. It is formed in the shape of a square pyramid. However, when the shape of the space portion 2 is formed in the shape of a square pyramid, there is a problem that it may cause interference with the support body 3, which hinders accurate measurement of acceleration. In addition, the conventional manufacturing process because the operation in the vacuum state increases the production cost, there is a risk of damage to the fine material.

따라서, 본 발명은 상술한 본 발명의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 부양체의 거동을 방해하지 않으면서도 제작 방법이 간단한 마이크로 센서의 부양체 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned problems of the present invention, an object of the present invention is to provide a support and a manufacturing method of the micro-sensor with a simple manufacturing method without disturbing the behavior of the support.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 마이크로 센서의 부양체는 산화막으로 복개된 돌출 구조물을 형성한 후 이를 식각을 통해 제거하여 홈이 형성되는 제1기판 및 부양체를 포함하고 제1 기판의 상부에 제공되어 상기 홈에 의해서 기판의 일부 즉, 부양체를 포함하는 제2 기판을 포함한다. In order to achieve the object of the present invention as described above, the support body of the micro-sensor according to the present invention includes a first substrate and the support body is formed by forming a protrusion structure covered with an oxide film and then removing it through etching. And a second substrate provided on an upper portion of the first substrate and including a part of the substrate, that is, a support body, by the groove.

또한, 본 발명에 따른 마이크로 센서의 부양체의 제조 방법은 제1 기판을 식각하여 돌출 구조물을 형성하는 단계, 상기 제1 기판의 상기 돌출 구조물을 감싸도록 산화막을 형성하는 단계, 상기 산화막을 복개하도록 그 위에 실리콘 산화막을 형성하는 단계, 상기 제1 기판 위에 제2 기판을 접합하는 단계, 상기 제2 기판을 사진식각 과정을 통하여 일정 패턴으로 식각하는 단계, 및 상기 제2 기판의 식각된 부분을 통하여 상기 제1 기판의 상기 돌출 구조물, 상기 산화막 및 상기 실리콘 산화막을 동시에 제거하여 홈을 형성함으로써 상기 제2 기판의 일부를 부양되도록 하는 단계를 포함한다. In addition, the method of manufacturing a support body of the micro-sensor according to the present invention comprises the steps of etching the first substrate to form a protrusion structure, forming an oxide film to surround the protrusion structure of the first substrate, to cover the oxide film Forming a silicon oxide film thereon, bonding the second substrate on the first substrate, etching the second substrate in a predetermined pattern through a photolithography process, and through the etched portion of the second substrate And removing a portion of the second substrate by forming a groove by simultaneously removing the protruding structure, the oxide layer, and the silicon oxide layer of the first substrate.

또한, 상기 제2 기판의 식각된 부분을 통하여 외부로 노출된 제1 기판을 식각을 통해 홈을 형성하여 상기 제2 기판의 일부를 부양되도록 하는 단계는 습식, 기상 및 이방성 식각과 등방성 식각의 조합을 통해 제거하는 것을 특징으로 한다. In addition, the step of forming a groove by etching the first substrate exposed to the outside through the etched portion of the second substrate to support a portion of the second substrate is a combination of wet, gaseous and anisotropic etching and isotropic etching Characterized by removing through.

상기 산화막을 복개하도록 그 위에 실리콘 산화막을 형성하는 단계는 상기 실리콘 산화막을 평탄화시키는 단계를 더 포함하며, 제1 기판과 상기 제2 기판을 접합하는 단계는 접합 후에 제2 기판을 랩핑 또는 식각으로 원하는 두께로 절삭하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. Forming a silicon oxide film thereon to cover the oxide film further includes planarizing the silicon oxide film, and bonding the first substrate and the second substrate may be desired by lapping or etching the second substrate after bonding. Preferably, the method further comprises cutting to thickness.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited by the embodiments.

이하, 본 발명에 따른 마이크로 센서의 부양체의 제조방법을 설명하면 다음 과 같다. 그 자세한 공정을 도 2내지 도 11에 도시하였다. 도 2는 돌출 구조물을 형성한 제1 기판의 단면도이고, 도 3은 제1 기판을 산화시켜 산화막을 형성시킨 후에 도시한 단면도이고, 도 4 는 제1 기판 위에 실리콘 산화막을 형성시킨 후의 단면도이고, 도 5는 제1기판의 상측면을 평탄화 작업한 모습을 도시한 단면도이고, 도 6 은 제1 기판 상측면에 제2 기판을 접합한 단면도이고, 도 7 은 제2 기판을 원하는 두께로 식각한 단면도이고, 도 8 은 제2 기판의 상측면에 에치 마스크를 증착한 단면도이고, 도 9는 패턴 마스크를 형성한 단면도이고, 도 10은 제2 기판을 패턴대로 식각한 후에 단면도이고, 도 11은 제2 기판이 식각 용액에 의해서 홀을 형성한 단면도이다.Hereinafter, the manufacturing method of the support body of the micro sensor according to the present invention will be described. The detailed process is shown in FIGS. FIG. 2 is a cross-sectional view of a first substrate on which a protruding structure is formed, FIG. 3 is a cross-sectional view of a first substrate after oxidizing the first substrate, and FIG. 4 is a cross-sectional view after a silicon oxide film is formed on the first substrate. FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a planarization of an upper surface of a first substrate, FIG. 6 is a cross-sectional view of a second substrate bonded to an upper surface of a first substrate, and FIG. 8 is a cross-sectional view of depositing an etch mask on an upper surface of the second substrate, FIG. 9 is a cross-sectional view of forming a pattern mask, FIG. 10 is a cross-sectional view of the second substrate after etching the pattern, and FIG. It is sectional drawing in which the 2nd board | substrate formed the hole by the etching solution.

도 2는 돌출 구조물을 형성한 제1 기판의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a first substrate on which a protruding structure is formed.

도 2 를 참조하면, 제 1기판(100)을 이방성 식각을 하여 제1 기판(100)에 돌출 구조물(110)을 형성한다. 돌출 구조물(100)을 형성하는 식각 방법은 여러 가지가 있을 수 있다. 액체 솔루션을 이용한 일반적인 화학적 식각 방법이 있으나, 돌출 구조물(110)의 벽면을 좀더 반듯하게 형성하기 위해서 RIE및 DRIE를 사용할 수 있다. RIE및 DRIE는 두 방법 모두 이온(ION)들을 빠른 속도로 제1 기판(100)에 충돌시켜 깎아 내리는 방법이며, DRIE(DEEP REACTIVE ION ETCHING)의 경우는 RIE 에다가 약간의 화학작용을 더한 식각 방법이다. 액체 솔루션을 이용한 일반적인 화학적 식각 방법을 사용하는 경우에는 공정 비용이 저렴한 반면에 돌출 구조물(110)의 벽면이 수직이지 않으며, 원하지 않는 옆면 식각이 발생하게 되고, RIE는 원하는 형상의 돌출 구조물, 즉 고형상비를 갖는 돌출 구조물을 제작 할 수 없다. 따 라서, 본 실시 예에서는 고형상비 구조물의 제작이 가능한 DRIE를 사용하여 돌출 구조물(110)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 2, the first substrate 100 is anisotropically etched to form the protruding structure 110 on the first substrate 100. There may be various etching methods for forming the protruding structure 100. Although there is a general chemical etching method using a liquid solution, RIE and DRIE may be used to form the walls of the protruding structure 110 more smoothly. RIE and DRIE are both methods of cutting down ions by colliding with the first substrate 100 at a high speed. In case of DEIE (DEEP REACTIVE ION ETCHING), the etching method is added to the RIE with a little chemical reaction. . In the case of using a conventional chemical etching method using a liquid solution, the process cost is low, while the wall surface of the protrusion structure 110 is not vertical, unwanted side etching occurs, and the RIE is a protrusion structure of a desired shape, that is, high Protruding structures with aspect ratios cannot be manufactured. Therefore, in the present embodiment, the protruding structure 110 may be formed by using the DRIE capable of manufacturing the solid ratio structure.

돌출 구조물(110)을 형성할 때에 중요한 것은DRIE 등과 같은 식각 방법을 이용하여 이방 식각할 경우 돌출 구조물(110)의 두께(W)는 후술하는 마이크로 센서의 부양체의 제조 공정 중 산화막(120)을 형성하는 단계에서 형성되는 산화막(120)의 상부 형성두께(TOX)와 비슷하거나 그보다 조금 얇게 형성하는 것이 바람직하며, 또한, 식각 후 형성되는 돌출 구조물(110)들 간의 간격(GSI)는 상기 산화막의 형성두께(TOX)의 두 배보다 조금 크도록 형성하는 것이 바람직하다. When forming the protruding structure 110 is important, in the case of anisotropic etching using an etching method such as DRIE or the like, the thickness W of the protruding structure 110 is determined by the oxide film 120 during the manufacturing process of the support body of the microsensor to be described later. It is preferable to form a thinner than or slightly thinner than the upper formation thickness TOX of the oxide film 120 formed in the forming step, and the gap GSI between the protruding structures 110 formed after etching may be formed. It is preferable to form it slightly larger than twice the formation thickness TOX.

도 3 을 참조하면, 돌출 구조물(110)이 형성된 제1 기판(100)을 산화시켜 제1 기판(100)에 산화막(120)을 성장시킨다. 산화공정은 제1 기판(100) 표면에 산화막(120)을 입히기 위한 공정으로 보통 1100~1300도 정도의 고온 상태인 노(Furnace)에 기판을 집어넣고 공기를 일정하게 공급하는 것으로 시간에 따라 수십 nm에서 수um까지 산화막(120)을 성장시킨다. 이 과정에서 돌출 구조물(110)은 모두 산화막(120)으로 화학 변형된다. 산화막(120)을 형성하기 전후에 그 표면에 오염 물질을 제거하기 위해 클리닝(cleaning) 용액을 통해 기판을 세척해야 한다. 이때, 산화막(120)으로 화학적 변형된 돌출 구조물(110)간의 간격(GOX)은 그 간격이 작을수록 유리하다. Referring to FIG. 3, an oxide film 120 is grown on the first substrate 100 by oxidizing the first substrate 100 on which the protruding structure 110 is formed. The oxidation process is a process for coating the oxide film 120 on the surface of the first substrate 100. The oxidation process inserts a substrate into a furnace at a high temperature of about 1100 to 1300 degrees and supplies air uniformly. The oxide film 120 is grown from nm to several um. In this process, all of the protruding structures 110 are chemically transformed into the oxide film 120. Before and after the oxide film 120 is formed, the substrate must be cleaned through a cleaning solution to remove contaminants on the surface. At this time, the interval GOX between the protrusion structures 110 chemically modified by the oxide film 120 is advantageous as the interval is smaller.

도 4 는 상술한 산화막을 복개하도록 그 위에 실리콘 산화막을 형성한 제1기판의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of a first substrate on which a silicon oxide film is formed thereon so as to cover the above-described oxide film.

도 4 를 참조하면, 실리콘 산화막(130)은 산화막(120)을 복개하고 있으며, 실리콘 산화막(130)의 두께(TTEOS)는 돌출 구조물이 화학적 변형되어 형성된 산화막(120)간의 간격(GOX)을 충분히 매울 수 있는 두께로 형성된다. 이때, 실리콘 산화막(130)의 상측면은 매끄럽지가 못하다. 그 이유는 아래에 설명하는 실리콘 산화막(130)의 형성 방법에 기인한 것이며, 보다 자세하게 설명하면, 돌출 구조물이 화학적 변형되어 형성된 산화막(120)간의 틈들 위에는 실리콘 산화막(130)이 미세하게 아래로 볼록하게 형성된다. 이때, 실리콘 산화막(130)은 TEOS 및 PECVD등의 방법을 통해 형성될 수 있다. Referring to FIG. 4, the silicon oxide film 130 covers the oxide film 120, and the thickness TTEOS of the silicon oxide film 130 is sufficient to sufficiently space the interval GOX between the oxide films 120 formed by chemically deforming the protruding structure. It is formed to a thick thickness. At this time, the upper surface of the silicon oxide film 130 is not smooth. The reason for this is attributable to the method of forming the silicon oxide film 130 described below. In more detail, the silicon oxide film 130 is slightly convexly formed on the gaps between the oxide film 120 formed by the chemical deformation of the protruding structure. Is formed. In this case, the silicon oxide film 130 may be formed through a method such as TEOS and PECVD.

도 5 는 실리콘 산화막을 제거한 후의 제1 기판의 단면도이다. 5 is a cross-sectional view of the first substrate after removing the silicon oxide film.

도 5 를 참조하면, 실리콘 산화막(130)의 상층면을 평탄화 하기 위하여 제거되는 실리콘 산화막(130) 의 두께(TCMP)는 실리콘 산화막(130)의 두께(TTEOS)와 비슷하다. 이때 제거되는 산화막(120)을 복개하는 실리콘 산화막(130)의 상층면은 평탄화되는 것이 중요하며, 제2 기판을 접합할 때 제1 기판(100) 및 제2 기판의 접합면들이 밀착할 수 있도록 하기 위함이다. Referring to FIG. 5, the thickness TCMP of the silicon oxide film 130 removed to planarize the upper surface of the silicon oxide film 130 is similar to the thickness TTEOS of the silicon oxide film 130. At this time, it is important that the upper layer surface of the silicon oxide film 130 covering the removed oxide film 120 is planarized, so that the bonding surfaces of the first substrate 100 and the second substrate may be in close contact when bonding the second substrate. To do this.

도 6 을 참조하면, 제1 기판(100) 및 제2 기판(200)이 결합된다. 결합하는 방법은 실리콘 직접 결합(Silicon direct bonding)방식을 이용하는 것으로써, 1차적으로 힘과 열을 가하여 강제 접합을 시킨 후, 1000도 이상의 고온의 환경에서 융접시킨다.Referring to FIG. 6, the first substrate 100 and the second substrate 200 are combined. The bonding method is a silicon direct bonding method, which is primarily subjected to forced bonding by applying force and heat, and then fused in a high temperature environment of 1000 degrees or higher.

도 7 은 제2 기판을 접합 후 제2 기판을 적절한 두께로 조절한 후의 단면도 이다. 7 is a cross-sectional view after adjusting the second substrate to an appropriate thickness after bonding the second substrate.

도 7 을 참조하면, 상기 제2 기판(200)의 상측을 래핑(lapping)이나 에칭을 통해 두께를 조절하고, CMP(Chemical Mechanical Planarization, 화학기계적 평탄화 작업)을 통해 평탄화시킨다. 래핑이나 에칭과정은 후에 부양체로 형성되는 상기 제2 기판(200)을 원하는 두께로 만들기 위한 공정이며, 그 후에 CMP 등을 통해 제2 기판(200)의 상측면을 평탄화시킨다. Referring to FIG. 7, the upper side of the second substrate 200 is adjusted by lapping or etching, and planarized through CMP (Chemical Mechanical Planarization). The lapping or etching process is a process for making the second substrate 200, which is later formed as a support body, to a desired thickness, and then planarizes the upper surface of the second substrate 200 through CMP or the like.

도 8을 참조하면, 제2 기판(200)의 상측면에 패터닝에 필요한 에치 마스크(300)를 화학기상증착공정을 통해 증착시킨다. 상기 화학기상증착공정은 LPCVD, PECVD, MOCVD 등 공정시의 온도나 압력에 따라 다양하게 사용될 수 있으며, 상기 에치 마스크(300)의 재료로는 Al 박막을 이용하거나 Si02 등이 사용될 수 있다. Referring to FIG. 8, an etch mask 300 necessary for patterning is deposited on the upper surface of the second substrate 200 through a chemical vapor deposition process. The chemical vapor deposition process may be used in various ways depending on the temperature or pressure during the process such as LPCVD, PECVD, MOCVD, the Al mask or Si02 may be used as the material of the etch mask 300.

도 9 를 참조하면, 노광기(Stepper, aligner)를 사용하여 에치 마스크(300) 위에 사진 묘화 공정을 통해 노광 및 현상시켜 원하는 패턴을 가진 패턴 마스크(310)를 형성한다. 패턴을 형성시켜 주기 위해 화학물질(습식식각 방식)이나 반응성 가스(건식식각 방식)를 사용하여 에치 마스크(300)의 필요 없는 부분을 선택적으로 제거하는 공정을 거친다. Referring to FIG. 9, a pattern mask 310 having a desired pattern is formed by exposing and developing the photomask on the etch mask 300 using an exposure machine (Stepper, Aligner). In order to form a pattern, a chemical (wet etching method) or a reactive gas (dry etching method) is used to selectively remove an unnecessary portion of the etch mask 300.

도 10을 참조하면, 패턴 마스크(310) 사이로 노출된 상기 제2 기판(200)은 식각으로 인하여 산화막(120)이 형성된 제1 기판(100)의 상층면까지 식각된다. 이 때, 제2 기판(200)의 식각은 DRIE와 같은 식각 방법을 통하여 이방 식각한다. 그리고 식각 후에는 패턴 마스크(310)를 제거한다.Referring to FIG. 10, the second substrate 200 exposed between the pattern masks 310 is etched to the upper layer surface of the first substrate 100 on which the oxide film 120 is formed by etching. At this time, the etching of the second substrate 200 is anisotropically etched through an etching method such as DRIE. After etching, the pattern mask 310 is removed.

도 11을 참조하면, 제2 기판(200)의 식각된 부분 사이로 식각용액을 투입하여 상기 제1 기판(100)을 등방성 습식식각을 수행한다. 상기 식각용액으로는 BOE 및 HF, BHF 등을 사용할 수 있다. 식각된 공간의 형상은 제 1기판의 돌출 구조물의 형태에 의해 정의되며 식각된 공간에 의해 부양체를 완벽하게 부양시킬 수 있다. 즉, 식각된 홈(140)은 수평으로부터 그 측면이 약 90도를 이루므로 부양체의 거동을 간섭하지 않음으로써 정확한 센서의 역할을 다 할 수 있도록 해 주는 효과가 있다. 또한, 제작방법도 간단하여 생산성을 높일 수 있다.Referring to FIG. 11, an etching solution is introduced between etched portions of the second substrate 200 to perform isotropic wet etching of the first substrate 100. As the etching solution, BOE, HF, BHF, etc. may be used. The shape of the etched space is defined by the shape of the protruding structure of the first substrate and can fully support the support by the etched space. That is, since the etched groove 140 forms about 90 degrees from the horizontal side, it does not interfere with the behavior of the support body, thereby making it possible to serve as an accurate sensor. In addition, the production method is also simple, it is possible to increase the productivity.

따라서, 본 발명에 따르면, 식각홈을 제공하여 상기 홈 위에 위치한 부양체의 거동을 간섭하지 않음으로써 정확한 마이크로 센서의 역할을 도울 수 있는 효과가 있다.Therefore, according to the present invention, by providing an etching groove does not interfere with the behavior of the buoy located on the groove there is an effect that can help the role of the accurate micro-sensor.

또한, 제작 공정이 단순화되어 생산성을 높일 수 있고, 제작 단가가 낮은 마이크로 센서의 부양체를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, the manufacturing process is simplified to increase the productivity, there is an effect that can produce the support body of the micro-sensor low manufacturing cost.

또한, 제작 공정을 비진공 상태에서 할 수 있기 때문에 생산비용이 저렴하고, 진공에 의한 재료의 스트레스를 줄일 수 있기 때문에 재료의 파손위험이 줄어드는 효과가 있다.In addition, since the manufacturing process can be performed in a non-vacuum state, the production cost is low, and the stress of the material due to vacuum can be reduced, thereby reducing the risk of material breakage.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해 당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. As described above, while having been described with reference to the preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art various modifications and changes within the scope of the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. It will be appreciated that it can be changed.

Claims

Etching the first substrate to form a protruding structure;

Changing the silicon protrusion structure of the first substrate to a silicon oxide film;

Forming a silicon oxide film thereon to cover the oxide film;

Bonding a second substrate over the first substrate;

Etching the second substrate in a predetermined pattern through a photolithography process;

Supporting a portion of the second substrate by forming a groove by simultaneously removing the silicon protrusion structure and the silicon oxide film which are changed into the silicon oxide film of the first substrate through the etched portion of the second substrate;

Float manufacturing method of the micro sensor comprising a.

The method of claim 1,

And in the step of changing the protruding structure of the first substrate to a silicon oxide film, the oxide film is formed to have a thickness similar to or slightly thinner than that of the protruding structure.

The method of claim 1,

And forming a protruding structure by etching the first substrate, wherein the spacing between the protruding structures is slightly larger than twice the thickness of the oxide layer.

The method of claim 1,

The step of forming a groove through the etching of the first substrate exposed to the outside through the etched portion of the second substrate to support a portion of the second substrate through a combination of wet, gaseous and anisotropic etching and isotropic etching. A method for producing a support body of the microsensor, characterized in that the removal.

A second substrate including a support body; And

A first substrate attached to the lower side of the second substrate and supporting the support body through a groove formed by forming a protruding structure covered with an oxide film under the support body and then removing it by etching;

A support body of a micro sensor comprising a.

The method of claim 5,

The oxide film is a support body of the microsensor, characterized in that the thickness of the protruding structure or a little thinner than the protruding structure.

The method of claim 5,

The second substrate is a support of the micro-sensor, characterized in that to form the groove through wet or vapor phase etching.