KR100701151B1 - Method of fabricating air-gap structure for microelectromechanical system - Google Patents

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Abstract

A method of fabricating an air-gap structure for MEMSs(MicroElectroMechanical Systems) is provided to selectively etch a thick oxide layer by forming a micro channel with a rapid etching speed of a high concentration impurity thin film. A method of fabricating an air-gap structure for MEMSs includes the steps of forming a first conductive layer on a top of a first surface(100a) of a substrate(100), forming a plurality of stoppers on the first conductive layer, forming an etching hole on a predetermined region of the first conductive layer, forming a sacrificial layer including a high concentration impurity material thin film on the first conductive layer and the stopper, forming a second conductive layer on the sacrificial layer, and forming a cavity on the first conductive layer by removing the sacrificial layer including the high concentration impurity thin film with a wet etching method through an etching hole of the first conductive layer.

Description

미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법{Method of fabricating air-gap structure for microelectromechanical system} Method of fabricating air-gap structure for microelectromechanical system

도 1a 내지 도 1o는 본 발명에 따른 예시적인 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.1A to 1O are cross-sectional views according to a process sequence for explaining a method for manufacturing a support structure for an exemplary micromechanical integrated system according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 예시적인 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법에 따라 브릿지형 부양 구조물을 구현한 결과물을 도시한 단면도이다. Figure 2 is a cross-sectional view showing the result of implementing the bridge-type floating structure in accordance with an exemplary method for manufacturing a microstructure integrated system according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 예시적인 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법에 따라 캔틸레버형 부양 구조물을 구현한 결과물을 도시한 단면도이다. Figure 3 is a cross-sectional view showing the result of implementing the cantilever type floating structure in accordance with an exemplary method for manufacturing a floating structure for micromechanical integration system according to the present invention.

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

100: 기판, 100a: 제1 표면, 100b: 제2 표면, 102: 열산화막, 110: 도핑된 제1 폴리실리콘막, 110a: 홀, 112: 질화막, 114: 폴리실리콘막, 116: 스토퍼, 122: 제1 산화막, 124: 고농도 불순물 박막, 126: 포토레지스트 패턴, 128: 제2 산화막, 130: 도핑된 제2 폴리실리콘막, 130a: 전극 패드, 132: 제3 산화막, 132a: 개구, 150: 금속층, 150a: 하부 전극, 150b: 상부 전극, 160: 공동, 190, 290, 390: 부양 구조물, 292: 식각 홀, 392: 식각 홀. Reference Signs List 100: substrate, 100a: first surface, 100b: second surface, 102: thermal oxide film, 110: doped first polysilicon film, 110a: hole, 112: nitride film, 114: polysilicon film, 116: stopper, 122 : First oxide film, 124: high concentration impurity thin film, 126: photoresist pattern, 128: second oxide film, 130: doped second polysilicon film, 130a: electrode pad, 132: third oxide film, 132a: opening, 150: Metal layer, 150a: lower electrode, 150b: upper electrode, 160: cavity, 190, 290, 390: flotation structure, 292: etching hole, 392: etching hole.

본 발명은 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법에 관한 것으로, 특히 샌드위치 구조의 희생막 제거 공정을 이용하는 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a support structure for a micromechanical integrated system, and more particularly, to a method for manufacturing a support structure for a micromechanical integrated system using a sacrificial film removal process of a sandwich structure.

반도체 공정 기술을 근간으로 하는 미세기전집적시스템 (MEMS: MicroElectroMechanical System) 기술 중 기판 표면가공형 (surface micromachining)이나 벌크가공형 (bulk micromachining) MEMS 분야에서 특정 부위의 구조물을 부양시키고자 할 경우 샌드위치 구조의 희생층 산화막 제거 공정을 많이 이용한다. Sandwich structure in case of supporting the structure of a specific part in the surface micromachining or bulk micromachining MEMS of microelectromechanical system (MEMS) technology based on semiconductor process technology The sacrificial layer oxide film removal process is often used.

종래 기술의 일 예에 따른 MEMS 구조물 부양 방법에서는 부양될 구조물 아래의 희생층 박막 패턴을 별도로 정의하여 식각함으로써 구조물을 부양시켰다. 종래 기술의 다른 예에서는 일반적인 실리콘산화막보다 빠른 식각 속도를 제공할 수 있는 저압화학기상증착법 (LPCVD: low pressure chemical vapor deposition) 방법으로 형성된 PSG (Phosphosilicate glass) 막을 희생막으로 사용하여 식각창을 통한 등방성(isotropic) 식각 방법으로 폴리실리콘 등과 같은 구조물을 부양시켰다. 이들 종래 기술들에서는 통상적으로 MEMS 부양 구조물을 형성하는 데 있어서 희생막으로 사용되는 실리콘산화막 위에 폴리실리콘 패턴을 형성하고, 상기 실리콘산화막과 폴리실리콘 패턴과의 사이에 큰 식각 선택비 차이를 제공하는 불산(HF)류의 산화막 식각 용액을 사용하여 희생층으로 사용된 실리콘산화막을 제거함으로써 폴리실리콘 패턴으로 이루어지는 구조물을 부양시키거나 폴리실리콘 패턴 아래에 필요 한 공간을 확보한다. 통상적으로, 희생막 식각시 부분적으로 부양되는 구조물 이외의 부양 구조물 지지 (anchor) 부분에 해당하는 구조물 하부의 희생 산화막도 동시에 같은 속도로 식각된다. 따라서, 부양 구조물을 지지할 부위에서는 희생 산화막의 사이즈를 부양시키고자 하는 구조물의 패턴 면적 보다 크게 설계함으로서 기판에 고착이 이루어지게 된다. In the MEMS structure support method according to an example of the prior art to support the structure by separately defining and etching the sacrificial layer thin film pattern under the structure to be supported. In another example of the prior art, isotropic through an etching window using a PSG (Phosphosilicate glass) film formed by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method that can provide a faster etching rate than a conventional silicon oxide film Structures such as polysilicon were supported by an isotropic etching method. In these prior arts, a polysilicon pattern is formed on a silicon oxide film that is typically used as a sacrificial film in forming a MEMS flotation structure, and a hydrofluoric acid that provides a large etching selectivity difference between the silicon oxide film and the polysilicon pattern. (HF) oxide etching solution is used to remove the silicon oxide film used as a sacrificial layer to support a structure made of a polysilicon pattern or to secure a necessary space under the polysilicon pattern. Typically, the sacrificial oxide film under the structure corresponding to the supporting structure anchor portion other than the partially supported structure during the etching of the sacrificial film is also simultaneously etched at the same speed. Therefore, the portion to support the support structure is designed to be larger than the pattern area of the structure to support the size of the sacrificial oxide film is fixed to the substrate.

그러나, 종래 기술에 따른 부양 구조물 제조 방법에서는 불산류의 식각 용액에 의해 희생 산화막이 식각되는 동안 도핑된 폴리실리콘막의 표면이 손상된다. 특히, 넓은 면적의 폴리실리콘 구조물을 형성하는 경우에는 희생막을 식각할 때 최초 식각이 이루어지는 시작 지점으로부터 대칭되게 측면 식각이 진행되므로, 희생막 식각에 소요되는 공정 시간이 길어질 경우 식각 시작 지점에 근접한 폴리실리콘막은 식각 종료 지점의 폴리실리콘막에 비해 상대적으로 불산류의 식각 용액에서 접촉되는 시간이 길어지고, 그에 따라 도핑된 얇은 폴리실리콘 구조물이 손상을 받게 된다. However, in the method of manufacturing a floating structure according to the prior art, the surface of the doped polysilicon film is damaged while the sacrificial oxide film is etched by the etching solution of hydrofluoric acid. In particular, in the case of forming a polysilicon structure having a large area, the side etching proceeds symmetrically from the starting point at which the initial etching is performed when the sacrificial layer is etched. Therefore, when the process time required for etching the sacrificial layer is long, the poly close to the etching start point is formed. The silicon film has a longer contact time in the hydrofluoric acid etching solution than the polysilicon film at the end point of etching, thereby damaging the doped thin polysilicon structure.

본 발명의 목적은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 공동 형성을 위하여 희생막을 식각할 때 부양 구조물이 식각액에 의해 손상되는 것을 방지하는 동시에 상면이 평탄한 폴리실리콘 멤브레인막을 구현함으로써 그 상부에 부가적인 공정을 행하는 것을 용이하게 할 수 있는 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법을 제공하는 것이다. An object of the present invention is to solve the above problems in the prior art, by preventing the flotation structure from being damaged by the etchant when etching the sacrificial film to form a cavity, and at the same time by implementing a polysilicon membrane film having a flat top surface It is to provide a method for manufacturing a support structure for a micromechanical integrated system that can facilitate the additional process to.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제1 양태에 따른 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법에서는 기판의 제1 표면 위에 부양 대상의 제1 도전층을 형성한다. 상기 제1 도전층의 소정 영역에 식각홀을 형성한다. 상기 제1 도전층 위에 고농도 불순물 박막을 포함하는 희생막을 형성한다. 상기 희생막 위에 제2 도전층을 형성한다. 상기 제1 도전층의 식각홀을 통해 상기 고농도 불순물 박막을 포함하는 희생막을 습식 식각 방법으로 제거하여 상기 제1 도전층 위에 공동 (cavity)을 형성한다. In order to achieve the above object, in the method of manufacturing a support structure for a microelectromechanical integrated system according to the first aspect of the present invention, a first conductive layer to be supported is formed on a first surface of the substrate. An etching hole is formed in a predetermined region of the first conductive layer. A sacrificial film including a high concentration impurity thin film is formed on the first conductive layer. A second conductive layer is formed on the sacrificial layer. A sacrificial film including the highly doped impurity thin film is removed by a wet etching method through an etching hole of the first conductive layer to form a cavity on the first conductive layer.

상기 희생막은 제1 산화막과, 상기 제1 산화막 위에 형성된 제2 산화막과, 이들 사이에 개재된 상기 고농도 불순물 박막으로 이루어질 수 있다. 상기 고농도 불순물 박막은 P2O5 박막 또는 B2O3 박막으로 이루어질 수 있다. The sacrificial film may include a first oxide film, a second oxide film formed on the first oxide film, and the high concentration impurity thin film interposed therebetween. The high concentration impurity thin film may be formed of a P 2 O 5 thin film or a B 2 O 3 thin film.

상기 식각홀을 형성하기 전에 상기 제1 도전층 위에 상기 제1 도전층과 상기 제2 도전층이 고착되는 것을 방지하기 위한 스토퍼(stopper)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include forming a stopper on the first conductive layer to prevent the first conductive layer and the second conductive layer from sticking to each other before forming the etching hole.

본 발명의 제1 양태에 따른 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법은 상기 기판의 제1 표면 위에 절연막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 도전층은 상기 절연막 위에 형성된다. 또한, 상기 공동을 형성하는 단계에서는 상기 기판의 제1 표면의 반대측인 제2 표면으로부터 상기 기판이 소정 영역을 식각하여 상기 기판에 상기 절연막을 노출시키는 트렌치를 형성한다. 상기 절연막을 제거하여 상기 제1 도전층을 노출시킨다. 상기 제1 도전층의 식각홀을 통 해 상기 고농도 불순물 박막을 포함하는 희생막을 습식 식각 방법으로 제거한다. The method for manufacturing a support structure for micromechanical integrated systems according to the first aspect of the present invention may further include forming an insulating film on the first surface of the substrate. In this case, the first conductive layer is formed on the insulating film. In the forming of the cavity, the substrate may etch a predetermined region from a second surface opposite to the first surface of the substrate to form a trench for exposing the insulating layer to the substrate. The insulating layer is removed to expose the first conductive layer. The sacrificial film including the highly doped impurity thin film is removed by a wet etching method through the etching hole of the first conductive layer.

상기 식각홀은 상기 제1 도전층에서 상기 희생막이 제거될 영역 내에 복수개 형성될 수 있다. The etching hole may be formed in a plurality of regions in which the sacrificial layer is to be removed from the first conductive layer.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 제2 양태에 따른 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법에서는 기판의 제1 표면 위에 부양 대상의 제1 도전층을 형성한다. 상기 제1 도전층 위에 고농도 불순물 박막을 포함하는 희생막을 형성한다. 상기 희생막 위에 제2 도전층을 형성한다. 상기 제2 도전층의 소정 영역에 식각홀을 형성한다. 상기 제2 도전층의 식각홀을 통해 상기 고농도 불순물 박막을 포함하는 희생막을 습식 식각 방법으로 제거하여 상기 제1 도전층 위에 공동을 형성한다. In addition, in order to achieve the above object, in the method of manufacturing a support structure for a microelectromechanical integrated system according to the second aspect of the present invention, a first conductive layer to be supported is formed on a first surface of the substrate. A sacrificial film including a high concentration impurity thin film is formed on the first conductive layer. A second conductive layer is formed on the sacrificial layer. An etching hole is formed in a predetermined region of the second conductive layer. A sacrificial layer including the highly doped impurity thin film is removed by a wet etching method through an etching hole of the second conductive layer to form a cavity on the first conductive layer.

상기 식각홀은 상기 제2 도전층에서 상기 희생막이 제거될 영역의 양 측에 형성될 수도 있고, 상기 희생막이 제거될 영역의 일측에만 형성될 수도 있다. The etching hole may be formed at both sides of a region in which the sacrificial layer is to be removed from the second conductive layer, or may be formed only at one side of the region in which the sacrificial layer is to be removed.

본 발명에 의하면, MEMS 공정분야에서 적층형 센서 및 액츄에이터의 구조물 제작시, 희생막을 사용하여 특정 구조물을 기판상에 뜨게 하거나 마이크로 공동 구조, 또는 공기나 다른 물리량의 유입 구멍을 형성하고자 하는 경우, 정의된 미세 공간 영역의 희생막 만을 간단한 공정 방법으로 제거할 수 있다. 폴리실리콘 부양 구조물은 건식 식각법에 의해 그 상부 또는 하부에 형성된 트렌치 또는 홀로부터 매립된 고농도 불순물 박막으로 정의된 영역만을 습식 식각 방법으로 선택적으로 빠르게 식각함으로써 평탄한 캔틸레버 또는 브릿지 멤브레인 구조를 갖는 센서나 액츄에이터를 제작할 수 있다. According to the present invention, when fabricating a structure of a stacked sensor and actuator in a MEMS process, a sacrificial film is used to float a specific structure on a substrate, to form a microcavity structure, or an air or other physical quantity inflow hole. Only the sacrificial film of the microcavity region can be removed by a simple process method. The polysilicon flotation structure is a sensor or actuator having a flat cantilever or bridge membrane structure by selectively rapidly etching a region defined by a high concentration impurity thin film buried from a trench or hole formed above or below by a dry etching method by a wet etching method. Can be produced.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Next, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법에서는 부양 구조물 형성을 위한 희생막을 형성하는 데 있어서 먼저 제1 희생 산화막을 증착한 후, 상기 제1 희생 절연막 표면 위에 POCl3를 이용한 도핑 과정에서 형성되는 고농도 불순물 박막, 예를 들면 P2O5 박막 또는 B2O3 박막을 형성한다. 그 후, 포토리소그라피 공정을 통하여 희생막 제거 영역에 있는 고농도 불순물 박막을 부양 구조물 패턴과 동일한 사이즈로 패터닝하여 희생막 제거 영역을 정의하고, 그 위에 제2 희생 산화막을 형성한다. 이로써, 고농도 불순물 박막이 2개의 희생 산화막 사이에 매몰되는 구조가 얻어진다. 그 후, 예를 들면 도핑된 폴리실리콘 박막과 같은 도전층을 증착하고 폴리실리콘 부양 구조물 패턴을 정의한 후, 부양 공간에 있는 제1 및 제2 희생 산화막을 제거한다. 이 때, 상기 제1 및 제2 희생 산화막 제거를 위하여 폴리실리콘 부양 구조물 패턴에 의해 정의되는 식각홀을 통해 불화수소 용액 등과 같은 산화막 식각 용액을 침투시키는 습식 식각 방법으로 진행될 수 있다. 상기 희생막 제거를 위한 습식 식각은 하부로 개방되는 식각홀을 통해 이루어질 수도 있다. 상기 제1 및 제2 희생 산화막을 식각하는 데 있어서, 먼저 상기 제2 희생 산화막이 식각되면서 매몰되어 있던 고농도 불순물 박막이 노출되고 이 고농도 불순물 박막이 노출됨과 동시에 상기 고농도 불순물 박막에 의해 측방향으로의 식각율이 더 커지게 된다. 즉, 고농도 불순물 박막의 식각에 의해 희생 산화막내 마이크로 채널을 형성시켜 줌으로써 식각시 측방향 식각을 매우 빠르게 촉진시켜, 평면적으로 면적이 큰 크기의 희생 산화막을 가지는 부양 구조물 제작시 부양 구조물 하부의 희생 산화막만을 선택적으로 고속 식각할 수 있게 된다. In the method for manufacturing a buoyancy structure for micromechanical integrated system according to the present invention, in forming a sacrificial film for forming a buoyancy structure, first depositing a first sacrificial oxide film and then forming a doping process using POCl 3 on the surface of the first sacrificial insulating film. To form a high concentration impurity thin film, for example, a P 2 O 5 thin film or a B 2 O 3 thin film. Thereafter, the high concentration impurity thin film in the sacrificial film removing region is patterned to have the same size as the buoyant structure pattern through a photolithography process to define the sacrificial film removing region, and a second sacrificial oxide film is formed thereon. As a result, a structure is obtained in which a high concentration impurity thin film is buried between two sacrificial oxide films. Thereafter, for example, a conductive layer such as a doped polysilicon thin film is deposited and a polysilicon flotation structure pattern is defined, and then the first and second sacrificial oxide films in the flotation space are removed. In this case, in order to remove the first and second sacrificial oxide layers, a wet etching method of penetrating an oxide layer etching solution such as a hydrogen fluoride solution through an etching hole defined by a polysilicon flotation structure pattern may be performed. The wet etching for removing the sacrificial layer may be performed through an etching hole which opens to the bottom. In etching the first and second sacrificial oxide films, first, the second sacrificial oxide film is etched to expose the high concentration impurity thin film, which is buried, and the high concentration impurity thin film is exposed, and the high concentration impurity thin film is exposed laterally by the high concentration impurity thin film. The etching rate will be larger. That is, by forming a micro channel in the sacrificial oxide film by etching the high concentration impurity thin film, the lateral etching is very rapidly promoted during etching, and the sacrificial oxide film under the support structure when fabricating the support structure having the sacrificial oxide film having a large area in plan view. Only the high speed etching can be performed selectively.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법을 첨부 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. Referring to the accompanying drawings, a method for manufacturing a supporting structure for a micromechanical integrated system according to a preferred embodiment of the present invention in more detail as follows.

도 1a 내지 도 1o는 본 발명에 따른 예시적인 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.1A to 1O are cross-sectional views according to a process sequence for explaining a method for manufacturing a support structure for an exemplary micromechanical integrated system according to the present invention.

도 1a를 참조하면, 먼저 SOI (silicon on insulator) 구조를 갖는 실리콘 기판(100)의 제1 표면(100a) 위에 절연층으로 사용할 열산화막(102)을 형성한 후, 그 위 하부 전극 형성용으로서 도핑된 제1 폴리실리콘막(110)을 형성한다. Referring to FIG. 1A, first, a thermal oxide film 102 to be used as an insulating layer is formed on a first surface 100a of a silicon substrate 100 having a silicon on insulator (SOI) structure, and then the upper electrode is formed thereon. The doped first polysilicon film 110 is formed.

도 1b를 참조하면, 상기 도핑된 제1 폴리실리콘막(110) 위에 질화막(112) 및 폴리실리콘막(114)을 차례로 형성한 후, 포토레지스트 패턴(도시 생략)을 식각 마스크로 이용하는 건식 식각 방법에 의해 상기 폴리실리콘막(114) 및 질화막(114)을 차례로 식각하여, 상기 질화막(112) 및 폴리실리콘막(114)의 적층구조 패턴으로 이루어지는 스토퍼(116)를 형성한다. 상기 스토퍼(116)는 후속 공정에서 형성될 상부 전극용 폴리실리콘막과의 고착 현상을 막기 위하여 형성하는 것이다. Referring to FIG. 1B, after the nitride film 112 and the polysilicon film 114 are sequentially formed on the doped first polysilicon film 110, a dry etching method using a photoresist pattern (not shown) as an etching mask. The polysilicon film 114 and the nitride film 114 are sequentially etched to form a stopper 116 formed of a stacked structure pattern of the nitride film 112 and the polysilicon film 114. The stopper 116 is formed to prevent sticking with the polysilicon film for the upper electrode to be formed in a subsequent process.

도 1c를 참조하면, 상기 도핑된 제1 폴리실리콘막(110) 위에 상기 스토퍼(116)가 형성되어 있는 결과물상에 상기 도핑된 제1 폴리실리콘막(110)의 상면중 일부만을 노출시키는 포토레지스트 패턴(도시 생략)을 형성한 후, 이를 식각 마스크로 이용하여 상기 도핑된 제1 폴리실리콘막(110)을 건식 식각하여 상기 도핑된 제1 폴리실리콘막(110)을 관통하는 복수의 홀(110a)을 형성한다. 그 후, 상기 식각 마스크로 사용된 포토레지스트 패턴은 제거한다. 상기 홀(110a)은 후속 공정에서 희생층을 제거할 때 희생층이 빠져 나오기 위한 구멍 역할을 한다. Referring to FIG. 1C, a photoresist exposing only a portion of an upper surface of the doped first polysilicon layer 110 on a resultant on which the stopper 116 is formed on the doped first polysilicon layer 110. After the pattern (not shown) is formed, a plurality of holes 110a penetrating through the doped first polysilicon layer 110 by dry etching the doped first polysilicon layer 110 are used as an etching mask. ). Thereafter, the photoresist pattern used as the etching mask is removed. The hole 110a serves as a hole for exiting the sacrificial layer when the sacrificial layer is removed in a subsequent process.

도 1d를 참조하면, 상기 도핑된 제1 폴리실리콘막(110) 및 스토퍼(116) 위에 희생막인 제1 산화막(122)을 제1 두께(t1)로 형성한다. 상기 제1 두께(t1)는 최종적으로 형성하고자 하는 희생막 총 두께의 약 1/2의 두께로 형성될 수 있다. 상기 제1 산화막(122)은 예를 들면 CVD (chemical vapor deposition) 방법에 의해 형성될 수 있다. Referring to FIG. 1D, a sacrificial film first oxide film 122 is formed on the doped first polysilicon film 110 and the stopper 116 to have a first thickness t 1 . The first thickness t 1 may be formed to a thickness of about 1/2 of the total thickness of the sacrificial film to be finally formed. The first oxide film 122 may be formed by, for example, a chemical vapor deposition (CVD) method.

도 1e를 참조하면, 화학기계적 연마 기술을 이용하여 상기 제1 산화막(122)의 상면을 연마하여 평탄화한다. Referring to FIG. 1E, the top surface of the first oxide film 122 is polished and planarized using a chemical mechanical polishing technique.

도 1f를 참조하면, 상기 제1 산화막(122)의 상면이 노출된 상태로 상기 제1 산화막(122)의 표면으로부터 소정 깊이, 예를 들면 수 백 Å의 비교적 얇은 두께의 고농도 불순물 박막(124)을 형성한다. 상기 고농도 불순물 박막(124)은 예를 들면 P2O5 박막 또는 B2O3 박막으로 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 1F, a relatively high concentration impurity thin film 124 having a predetermined depth, for example, several hundreds of microseconds, is formed from the surface of the first oxide film 122 with the top surface of the first oxide film 122 exposed. To form. The high concentration impurity thin film 124 may be formed of, for example, a P 2 O 5 thin film or a B 2 O 3 thin film.

예를 들면, P2O5 박막으로 이루어지는 상기 고농도 불순물 박막(124)을 형성하기 위하여 다음과 같은 공정을 행할 수 있다. 먼저, 상기 제1 산화막(122)의 상면이 노출된 상태로 상기 반도체 기판(100)을 약 950℃의 온도하에서 O2 분위기로 POCl3을 이용한 도핑(doping) 공정을 약 30분 동안 행하여 상기 제1 산화막(122)의 표면에 P2O5 박막(124)을 수 백 Å의 비교적 얇은 두께로 형성한다. 상기 P2O5 박막에 접하는 상기 제1 산화막(122)의 표면층은 인(P)이 고농도로 도핑된 상태로 존재하게 된다. For example, to form the highly doped impurity thin film 124 made of a P 2 O 5 thin film, the following process may be performed. First, the semiconductor substrate 100 is doped using POCl 3 in an O 2 atmosphere at a temperature of about 950 ° C. for about 30 minutes with the top surface of the first oxide film 122 exposed. A P 2 O 5 thin film 124 is formed on the surface of the oxide film 122 in a relatively thin thickness of several hundreds of microseconds. The surface layer of the first oxide film 122 in contact with the P 2 O 5 thin film is present in a state where the phosphorus (P) is heavily doped.

또한 예를 들면, B2O3 박막으로 이루어지는 상기 고농도 불순물 박막(124)을 형성하기 위하여 BBr3를 이용한 도핑 공정을 행할 수도 있다. 이 경우, 상기 B2O3 박막에 접하는 상기 제1 산화막(122)의 표면층은 붕소(B)가 고농도로 도핑된 상태로 존재하게 된다. 또한, 상기 B2O3 박막을 형성하기 위한 다른 예로서, 고체 웨이퍼 소스인 BN 웨이퍼를 산화시켜 상기 제1 산화막(122)의 표면에 B2O3 박막을 형성할 수도 있다. Further, for example, a doping process using BBr 3 may be performed to form the high concentration impurity thin film 124 formed of the B 2 O 3 thin film. In this case, the surface layer of the first oxide film 122 in contact with the B 2 O 3 thin film is present in a state that the boron (B) is doped in a high concentration. Further, as another example wherein the B 2 O 3 to form a thin film, it may be oxidized wafer for solid source BN of the wafer to form a B 2 O 3 thin film on a surface of the first oxide film 122.

그 후, 포토리소그라피 공정을 이용하여 상기 고농도 불순물 박막(124)중 일부를 제거하여, 후속 공정에서 공간을 형성할 영역에만 상기 제1 산화막(122) 위에 상기 고농도 불순물 박막(124)이 남아 있도록 한다. 이를 위하여, 먼저 상기 고농도 불순물 박막(124)중 후속 공정에서 공동(cavity)을 형성할 영역만을 덮는 포토레지스트 패턴(126)을 형성한다. 그 후, 상기 포토레지스트 패턴(126)을 식각 마스크로 하여 그 주위에 노출되어 있는 상기 고농도 불순물 박막(124)과 그 아래에 있는 상기 제1 산화막(122)중 인(P) 또는 붕소(B)에 의해 고농도로 도핑된 표면층을 습식 식각 방법에 의해 제거한다. 상기 습식 식각을 위하여 탈이온수 (deionized water)로 HF 용액을 희석시킨 10:1 HF 용액으로 약 10 ∼ 15 초 동안 상기 고농도 불순물 박막(124)이 형성된 반도체 기판(100)을 담그는 방법을 이용할 수 있다. 상기 10:1 HF 용액에서 상기 고농도 불순물 박막(124)은 도핑되지 않은 CVD 산화막에 비해 약 20 ∼ 30 배 빠른 식각율을 나타낸다. 상기 10:1 HF 용액을 사용하여 습식 식각한 결과, 상기 포토레지스트 패턴(126)에 의해 덮여 있지 않은 영역에서 상기 고농도 불순물 박막(124)과, 제1 산화막(122)중 인(P) 또는 붕소(B)에 의해 고농도로 도핑된 표면층이 식각되어 상기 제1 산화막(122)이 노출된다. Thereafter, a portion of the high concentration impurity thin film 124 is removed using a photolithography process so that the high concentration impurity thin film 124 remains on the first oxide film 122 only in a region where a space is to be formed in a subsequent process. . To this end, first, a photoresist pattern 126 is formed to cover only a region of the highly doped impurity thin film 124 to form a cavity in a subsequent process. Subsequently, phosphorus (P) or boron (B) in the highly doped impurity thin film 124 and the first oxide film 122 below the photoresist pattern 126 is used as an etching mask. The heavily doped surface layer is removed by a wet etching method. For wet etching, a method of dipping the semiconductor substrate 100 on which the high concentration impurity thin film 124 is formed for about 10 to 15 seconds with a 10: 1 HF solution diluted with deionized water may be used. . In the 10: 1 HF solution, the highly doped impurity thin film 124 exhibits an etching rate about 20 to 30 times faster than the undoped CVD oxide film. As a result of wet etching using the 10: 1 HF solution, phosphorus (P) or boron in the highly doped impurity thin film 124 and the first oxide film 122 in a region not covered by the photoresist pattern 126. The surface layer doped at a high concentration by (B) is etched to expose the first oxide film 122.

도 1g를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(126)을 제거한 후, 상기 제1 산화막(122) 및 상기 고농도 불순물 박막(124) 위에 희생막인 제2 산화막(128)을 제2 두께(t2)로 형성한다. 바람직하게는, 상기 제2 두께(t2)는 최종적으로 형성하고자 하는 희생막 총 두께의 약 1/2의 두께로 형성될 수 있다. 상기 제2 산화막(128)은 예를 들면 CVD 방법에 의해 형성될 수 있다. 상기 제1 산화막(122), 고농도 불순물 박막(124) 및 제2 산화막(128)은 후속 공정에서 공동을 형성하기 위하여 제거하는 희생막을 구성한다. Referring to FIG. 1G, after removing the photoresist pattern 126, a second oxide film 128 as a sacrificial film is formed on the first oxide film 122 and the high concentration impurity thin film 124 to a second thickness t 2 . To form. Preferably, the second thickness t 2 may be formed to a thickness of about 1/2 of the total thickness of the sacrificial film to be finally formed. The second oxide film 128 may be formed by, for example, a CVD method. The first oxide film 122, the highly doped impurity thin film 124, and the second oxide film 128 constitute a sacrificial film that is removed to form a cavity in a subsequent process.

도 1h를 참조하면, 상기 제2 산화막(128) 위에 상부 멤브레인으로 사용될 폴리실리콘막을 형성한 후 도핑하여 도핑된 제2 폴리실리콘막(130)을 형성한다. Referring to FIG. 1H, a polysilicon film to be used as an upper membrane is formed on the second oxide film 128 and then doped to form a doped second polysilicon film 130.

도 1i를 참조하면, 포토리소그라피 공정을 이용하여 상기 도핑된 제2 폴리실리콘막(130)을 패터닝하여 도핑된 제2 폴리실리콘막(130)의 일부로 이루어지는 전극 패드(130a)를 형성한다. Referring to FIG. 1I, the doped second polysilicon layer 130 is patterned using a photolithography process to form an electrode pad 130a formed of a portion of the doped second polysilicon layer 130.

도 1j를 참조하면, 상기 전극 패드(130a) 위에 절연 및 보호용 제3 산화막 (132)을 형성하고, 포토리소그라피 공정을 이용하여 상기 제3 산화막(132)을 패터닝하여 상기 제2 산화막(128) 상면의 일부와 상기 전극 패드(130a)의 상면의 일부를 각각 노출시기는 개구(132a)를 형성한다. Referring to FIG. 1J, an insulating and protective third oxide film 132 is formed on the electrode pad 130a, and the third oxide film 132 is patterned using a photolithography process to form an upper surface of the second oxide film 128. An opening 132a is formed to expose a portion of the portion and a portion of the upper surface of the electrode pad 130a.

도 1k를 참조하면, 상기 제3 산화막(132) 및 전극 패드(130a)를 식각 마스크로 하여 상기 제2 산화막(128)의 노출된 부분과 그 아래에 위치하는 제1 산화막(122)을 건식 식각한다. Referring to FIG. 1K, dry etching the exposed portion of the second oxide film 128 and the first oxide film 122 positioned below the third oxide film 132 and the electrode pad 130a as an etching mask. do.

그 후, 상기 반도체 기판(100)에서 상기 제3 산화막(132)이 형성된 측의 반대측 표면, 즉, 상기 반도체 기판(100)의 제1 펴면(100a)의 반대측 표면인 제2 표면(100b) 위에 트렌치 식각 마스크용 제4 산화막(140)을 형성한다. Thereafter, on the second surface 100b that is the opposite surface of the semiconductor substrate 100 on the side opposite to the side where the third oxide film 132 is formed, that is, the surface opposite to the first flat surface 100a of the semiconductor substrate 100. The fourth oxide film 140 for the trench etching mask is formed.

도 1l을 참조하면, 상기 제4 산화막(140)을 패터닝하여, 부양 공간이 형성될 영역에 트렌치 식각창(W)이 형성된 제4 산화막 패턴(140a)을 형성한다. Referring to FIG. 1L, the fourth oxide layer 140 is patterned to form a fourth oxide layer pattern 140a in which a trench etching window W is formed in a region where a floating space is to be formed.

도 1m을 참조하면, 상기 제3 산화막(132) 위에 금속층(150)을 형성하고 이를 패터닝하여, 상기 제3 산화막(132)의 개구(132a)를 통해 노출되는 상기 제1 도핑된 폴리실리콘막(110)에 접촉되는 하부 전극(150a)을 형성하는 동시에, 상기 제3 산화막(132)의 개구(132a)를 통해 노출되는 상기 전극 패드(130a)에 접촉되는 상부 전극(150b)을 형성한다. Referring to FIG. 1M, the first doped polysilicon layer exposed through the opening 132a of the third oxide layer 132 is formed by forming and patterning a metal layer 150 on the third oxide layer 132. While forming the lower electrode 150a in contact with the 110, the upper electrode 150b in contact with the electrode pad 130a exposed through the opening 132a of the third oxide film 132 is formed.

도 1n을 참조하면, 상기 제4 산화막 패턴(140a)을 식각 마스크로 하여 상기 트렌치 식각창(W)을 통해 노출되는 상기 제2 표면(100b)으로부터 상기 열산화막(102)이 노출될 때까지 상기 반도체 기판(100)을 식각하여 상기 반도체 기판(100)에 트렌치(T)를 형성한다. Referring to FIG. 1N, the fourth oxide layer pattern 140a is used as an etching mask until the thermal oxide layer 102 is exposed from the second surface 100b exposed through the trench etching window W. Referring to FIG. The trench T is formed in the semiconductor substrate 100 by etching the semiconductor substrate 100.

도 1o를 참조하면, 상기 트렌치(T) 내에서 노출되는 상기 열산화막(102)과, 그 위의 제1 산화막(122) 및 제2 산화막(128)을 제거하여, 상기 전극 패드(130a)의 아래에 공동(160)을 형성함으로써 멤브레인형의 부양 구조물(190)을 형성한다. 이를 위하여, HF 원액 또는 불산류의 산화막 제거 용액에 의해 상기 열산화막(102)을 제거한 후, 상기 제거 용액을 도핑된 제1 폴리실리콘막(110)에 형성된 복수의 홀(110a)을 통해 침투시켜 상기 제1 산화막(122) 및 제2 산화막(128)을 제거한다. 이 과정에서 상기 제4 산화막 패턴(140a)도 제거된다. Referring to FIG. 1O, the thermal oxide film 102 exposed in the trench T, the first oxide film 122 and the second oxide film 128 thereon are removed to remove the electrode pad 130a. By forming the cavity 160 underneath, the membrane-like support structure 190 is formed. To this end, the thermal oxide film 102 is removed by an oxide film removal solution of HF stock solution or hydrofluoric acid, and then the removal solution is infiltrated through the plurality of holes 110a formed in the doped first polysilicon film 110. The first oxide film 122 and the second oxide film 128 are removed. In this process, the fourth oxide film pattern 140a is also removed.

상기 습식 식각 과정에서, 상기 제1 산화막(122)과 상기 제2 산화막(128)과의 사이의 경계에 매몰되어 있는 고농도 불순물 박막(124)에 식각 용액이 도달하면 고농도 불순물 박막(124)과 고농도로 도핑된 상기 제2 산화막(128) 표면층의 급속한 식각율에 의해 고농도 불순물 박막(124)의 연장 방향인 측방향으로 마이크로 채널이 형성되며, 이 마이크로 채널에 유입된 산화막 식각 용액에 의해 다시 마이크로 채널의 상부 및 하부에 있는 상기 제1 산화막(122) 및 제2 산화막(128)의 식각이 유도됨으로써 미리 정의된 특정 공간 내에 있는 희생막 만을 빠르게 선택적으로 제거할 수 있다. 상기 식각 용액은 상기 공동(160)이 형성될 수 있도록 상기 도핑된 제1 폴리실리콘막(110)에 형성된 복수의 홀(110a)을 통해 유입된다. 상기 반도체 기판(100)상에는 최종 부양되는 전극 패드(130a) 및 반도체 기판(100)에 고착된 도핑된 제1 폴리실리콘막(110)의 부양 구조물이 남게 된다.  In the wet etching process, when the etching solution reaches the high concentration impurity thin film 124 buried at the boundary between the first oxide film 122 and the second oxide film 128, the high concentration impurity thin film 124 and the high concentration The microchannel is formed in the lateral direction in the extending direction of the highly doped impurity thin film 124 due to the rapid etching rate of the surface layer of the second oxide film 128 doped with the microchannel, and again by the oxide film etching solution introduced into the microchannel. Since the etching of the first oxide layer 122 and the second oxide layer 128 on the upper and lower portions thereof is induced, only the sacrificial layer in a predetermined specific space may be quickly and selectively removed. The etching solution is introduced through the plurality of holes 110a formed in the doped first polysilicon film 110 to form the cavity 160. On the semiconductor substrate 100, the supporting structure of the electrode pad 130a and the doped first polysilicon layer 110 fixed to the semiconductor substrate 100 are finally left.

도 1a 내지 도 1o를 참조하여 설명한 예에서는 고농도 불순물 박막(124)이 개재된 희생 산화막을 형성하기 위하여 상기 고농도 불순물 박막(124)을 상기 제1 산화막(122)과 제2 산화막(128)과의 사이에 재개시켜 상기 고농도 불순물 박막(124)이 상기 희생막의 대략 중간 두께 위치에 개재되는 구성을 구현한 예를 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 고농도 불순물 박막(124)은 상기 제1 산화막(122) 및 제2 산화막(128)을 포함하는 희생막의 상면 또는 저면에 배치될 수도 있고, 상기 희생막의 총 두께 범위 내에서 선택되는 임의의 위치에 개재될 수도 있다. In the example described with reference to FIGS. 1A to 1O, the high concentration impurity thin film 124 is formed between the first oxide film 122 and the second oxide film 128 to form a sacrificial oxide film containing the high concentration impurity thin film 124. An example in which the high concentration impurity thin film 124 is interposed between the sacrificial layer and the intermediate layer is described, but the present invention is not limited thereto. For example, the high concentration impurity thin film 124 may be disposed on the top or bottom surface of the sacrificial film including the first oxide film 122 and the second oxide film 128, and is selected within the total thickness range of the sacrificial film. It may be intervened in any position.

또한, 도 1a 내지 도 1o를 참조하여 설명한 예에서는 멤브레인형의 부양 구조물(190)을 형성하는 경우를 예시하였다. 그러나, 본 발명에 따른 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법은 이에 한정되지 않는다. 본 발명의 범위 내에서 본 발명의 사상을 적용하여 다양한 형태의 부양 구조물을 형성할 수 있음은 당 업자이면 잘 알 수 있을 것이다. In addition, the example described with reference to FIGS. 1A to 1O illustrates a case of forming the membrane-type support structure 190. However, the manufacturing method of the support structure for the micromechanical integrated system according to the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various aspects of the support structure can be formed by applying the spirit of the present invention within the scope of the present invention.

도 2 및 도 3은 각각 도 1o에 예시된 부양 구조물(190)과는 다른 구조의 부양 구조물을 구현한 예의 결과물을 도시한 것이다. 2 and 3 show the results of an example of implementing a support structure having a structure different from the support structure 190 illustrated in FIG. 1O, respectively.

도 2에는 브릿지형 부양 구조물(290)을 구현한 예가 도시되어 있다. 도 2에 있어서, 도 1a 내지 도 1o에서의 구성 요소와 동일하거나 또는 그와 유사한 구성 요소에는 각각 동일한 참조 부호로 표시하였다. 2 shows an example of implementing the bridge-type floatation structure 290. In Fig. 2, the same or similar components as those in Figs. 1A to 1O are denoted by the same reference numerals, respectively.

도 1a 내지 도 1o를 참조하여 설명한 예에서는 희생 산화막이 제거될 모든 영역에서 제1 폴리실리콘막(110)에 식각을 위한 복수의 홀(110a)을 형성한 반면, 도 2에 예시된 브릿지형 부양 구조물(290)을 형성하기 위하여는 희생 산화막이 제거될 영역의 양 측에서 상기 도핑된 제2 폴리실리콘막(130)의 일부로 이루어지는 전극 패드(130a)에 공동(160) 형성을 위한 식각 홀(292)을 형성할 수 있으며, 이 때 도 1a 내지 도 1o를 참조하여 설명한 실시예에서 예시된 바와 같이 상기 희생막에 상기 고농도 불순물 박막(124)이 포함됨으로써 브릿지 구조의 부양 구조물(290) 제작시 측면 식각을 최소화할 수 있다. In the example described with reference to FIGS. 1A to 1O, a plurality of holes 110a for etching are formed in the first polysilicon film 110 in all regions in which the sacrificial oxide film is to be removed, while the bridge-type support illustrated in FIG. 2 is formed. In order to form the structure 290, an etching hole 292 for forming a cavity 160 in an electrode pad 130a formed of a part of the doped second polysilicon layer 130 on both sides of a region from which the sacrificial oxide layer is to be removed. In this case, the high concentration impurity thin film 124 is included in the sacrificial film, as illustrated in the embodiment described with reference to FIGS. 1A to 1O, and thus the side surface of the bridge structure supporting structure 290 is manufactured. Etching can be minimized.

도 3에는 캔틸레버형 부양 구조물(390)을 구현한 예가 도시되어 있다. 도 3에 있어서, 도 1a 내지 도 1o에서의 구성 요소와 동일하거나 또는 그와 유사한 구성 요소에는 각각 동일한 참조 부호로 표시하였다. 도 3에 예시된 캔틸레버형 부양 구조물(390)을 형성하기 위하여는 희생막이 제거될 영역의 일측에만 상기 도핑된 제2 폴리실리콘막(130)의 일부로 이루어지는 전극 패드(130a)에 공동(160) 형성을 위한 식각 홀(392)을 형성할 수 있으며, 이 때 도 1a 내지 도 1o를 참조하여 설명한 실시예에서 예시된 바와 같이 상기 희생막에 상기 고농도 불순물 박막(124)이 포함됨으로써 브릿지 구조의 부양 구조물(290) 제작시 측면 식각을 최소화할 수 있다. 3 illustrates an example of implementing the cantilever-type floatation structure 390. In FIG. 3, the same or similar components as those in FIGS. 1A to 1O are denoted by the same reference numerals, respectively. In order to form the cantilever-shaped floating structure 390 illustrated in FIG. 3, the cavity 160 is formed in the electrode pad 130a formed of a portion of the doped second polysilicon layer 130 only on one side of the region where the sacrificial layer is to be removed. An etching hole 392 may be formed, and the high concentration impurity thin film 124 is included in the sacrificial layer as illustrated in the embodiment described with reference to FIGS. 1A to 1O to support the structure of the bridge structure. (290) Side etching can be minimized during fabrication.

상기한 실시예들에서는 부양 구조물이 폴리실리콘으로 이루어진 경우에 대하여만 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 금속 또는 플라스틱과 같은 비금속으로 이루어지는 부양 구조물을 형성하는 데에도 본 발명을 동일하게 적용할 수 있다. In the above embodiments, only the case in which the support structure is made of polysilicon has been described, but the present invention is not limited thereto, and the present invention is equally applicable to forming a support structure made of a non-metal such as metal or plastic. can do.

상기 설명한 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법을 이용하여, 부양 구조물 상부에 압전 박막 증착 공정 등을 통해 정전용량형과 압전형의 복합 구조형 센서 및 액츄에이터를 제작할 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법을 이용하여, 음향센서 (마이크로폰), 부양 구조물 상부에 다른 질량 재료를 증착한 가속도 센서, 하부 식각 홀을 통해 제작되는 압력 센서 등을 형성할 수 있다. Using the above-described method for manufacturing a support structure for the microelectromechanical integrated system according to the preferred embodiments of the present invention, a capacitive and piezoelectric complex structured sensor and actuator can be manufactured through a piezoelectric thin film deposition process on the support structure. have. In addition, by using a method for manufacturing a flotation structure for the micro-electromechanical integrated system according to the preferred embodiments of the present invention, the acoustic sensor (microphone), the acceleration sensor is deposited through a different mass material on the support structure, the lower etching hole is manufactured Pressure sensors and the like.

본 발명에 따른 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법에서는 공동을 형성하기 위한 희생막 제거 공정시 미리 정의된 특정 영역에서만 희생막을 식각하기 위하여 희생막 형성시 불순물 도핑 공정 및 리소그라피 공정을 추가하여 희생막 내에 고농도 불순물 박막이 포함되도록 한다. 상기 희생막을 불화수소 용액으로 식각할 때 식각 홀을 통해 희생막의 등방성 식각이 어느 정도 진행된 후 식각 용액이 고농도 불순물 박막에 도달했을 때 상기 고농도 불순물 박막의 빠른 식각 속도에 의해 마이크로 채널이 형성됨으로써 두꺼운 산화막을 선택적으로 식각할 수 있게 된다. In the method for manufacturing a floating structure for micromechanical integrated system according to the present invention, a sacrificial film is added by adding an impurity doping process and a lithography process to form a sacrificial film in order to etch the sacrificial film only in a predetermined region during the sacrificial film removal process for forming the cavity. The high concentration impurity thin film is included in the film. When the sacrificial layer is etched with a hydrogen fluoride solution, after the isotropic etching of the sacrificial layer proceeds through an etching hole to some extent, when the etching solution reaches the high concentration impurity thin film, the microchannel is formed by the rapid etching rate of the high concentration impurity thin film, thereby forming a thick oxide film. Can be selectively etched.

본 발명에 따른 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법은 기판에 패턴 단차가 거의 없는 평면 구조를 이루면서 스프링에 매달린 구조의 넓은 면적을 가지는 부양 맴브레인막을 형성하고자 하는 경우, 또는 밀폐된 공동이 형성되는 부양 구조물을 형성하고자 하는 경우에 유용하게 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 방법을 적용하여 이들 부양 구조물을 형성할 때 미리 정의된 제거 대상의 희생 산화막 영역이 아닌 다른 영역의 희생막이 식각되는 것을 최소화할 수 있다. 또한, 부양 구조물에 스토퍼를 형성함으로써 미세한 공기간극 (air-gap)을 갖는 구조의 에칭 후에 발생하는 고착 현상을 방지할 수 있으며, 절연 파괴를 방지하는 데에도 기여할 수 있다. In the method of manufacturing the support structure for the micromechanical integrated system according to the present invention, when forming a support membrane film having a large area of a structure suspended from a spring while forming a planar structure having almost no pattern step on the substrate, or supporting a closed cavity is formed. It can be usefully applied when the structure is to be formed. When the method according to the present invention is applied to form the support structure, it is possible to minimize the etching of the sacrificial film of a region other than the predefined sacrificial oxide region of the removal target. In addition, by forming a stopper on the support structure, it is possible to prevent sticking phenomenon occurring after etching of a structure having a fine air-gap, and also contribute to preventing dielectric breakdown.

본 발명에 따른 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법에 의하면, MEMS 공정분야에서 적층형 센서 및 액츄에이터의 구조물 제작시, 희생막을 사용하여 특정 구조물을 기판상에 뜨게 하거나 마이크로 공동 구조, 또는 공기나 다른 물리량의 유입 구멍을 형성하고자 하는 경우, 정의된 미세 공간 영역의 희생막 만을 간단한 공정 방법으로 제거할 수 있다. 폴리실리콘 부양 구조물은 건식 식각법에 의해 그 상부 또는 하부에 형성된 트렌치 또는 홀로부터 매립된 고농도 불순물 박막으로 정의된 영역만을 습식 식각 방법으로 선택적으로 빠르게 식각함으로써 평탄한 캔틸레버 또는 브릿지 멤브레인 구조를 갖는 센서나 액츄에이터를 제작할 수 있다. According to the method for manufacturing a floating structure for a micromechanical integrated system according to the present invention, when fabricating a structure of a stacked sensor and actuator in a MEMS process, a sacrificial film is used to float a specific structure on a substrate, or a microcavity structure, or air or other physical quantity. In order to form the inflow hole of, only the sacrificial film of the defined microcavity region may be removed by a simple process method. The polysilicon flotation structure is a sensor or actuator having a flat cantilever or bridge membrane structure by selectively rapidly etching a region defined by a high concentration impurity thin film buried from a trench or hole formed above or below by a dry etching method by a wet etching method. Can be produced.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형 및 변경이 가능하다. In the above, the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes by those skilled in the art within the spirit and scope of the present invention. This is possible.

Claims (15)

기판의 제1 표면 위에 부양 대상의 제1 도전층을 형성하는 단계와, Forming a first conductive layer to be supported on the first surface of the substrate, 상기 제1 도전층 위에 복수의 스토퍼(stopper)를 형성하는 단계와, Forming a plurality of stoppers on the first conductive layer, 상기 제1 도전층의 소정 영역에 식각홀을 형성하는 단계와, Forming an etching hole in a predetermined region of the first conductive layer; 상기 제1 도전층 및 상기 스토퍼 위에 고농도 불순물 박막을 포함하는 희생막을 형성하는 단계와, Forming a sacrificial film including a high concentration impurity thin film on the first conductive layer and the stopper; 상기 희생막 위에 제2 도전층을 형성하는 단계와, Forming a second conductive layer on the sacrificial layer; 상기 제1 도전층의 식각홀을 통해 상기 고농도 불순물 박막을 포함하는 희생막을 습식 식각 방법으로 제거하여 상기 제1 도전층 위에 공동 (cavity)을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법. And forming a cavity on the first conductive layer by removing the sacrificial film including the highly doped impurity thin film by a wet etching method through the etching hole of the first conductive layer. Method for manufacturing flotation structures for 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제1 도전층은 도핑된 폴리실리콘, 금속 또는 비금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법. The first conductive layer is a support structure for producing a microstructure integrated system, characterized in that the doped polysilicon, metal or non-metal. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 희생막은 제1 산화막과, 상기 제1 산화막 위에 형성된 제2 산화막과, 이들 사이에 개재된 상기 고농도 불순물 박막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법. And said sacrificial film comprises a first oxide film, a second oxide film formed on said first oxide film, and said high concentration impurity thin film interposed therebetween. 제1항 또는 제3항에 있어서, The method according to claim 1 or 3, 상기 고농도 불순물 박막은 P2O5 박막 또는 B2O3 박막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법. The high-concentration impurity thin film is a P 2 O 5 thin film or a B 2 O 3 thin film supporting structure for producing a microstructure integrated system, characterized in that consisting of. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 희생막을 습식 식각 방법으로 제거하기 위하여 탈이온수 (deionized water)로 HF 용액을 희석시킨 10:1 HF 용액을 식각액으로 사용하는 것을 특징으로 하는 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법. In order to remove the sacrificial film by a wet etching method, a method for manufacturing a flotation structure for a microelectromechanical integrated system, characterized in that a 10: 1 HF solution diluted with deionized water is used as an etching solution. 삭제delete 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 스토퍼는 상기 제1 도전층 위에 형성된 질화막과, 상기 질화막 위에 형성된 폴리실리콘막으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법. And the stopper comprises a nitride film formed on the first conductive layer and a polysilicon film formed on the nitride film. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제2 도전층은 도핑된 폴리실리콘막을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법. And the second conductive layer comprises a doped polysilicon film. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 제2 도전층은 도핑된 폴리실리콘막과, 상기 도핑된 폴리실리콘막에 각각 접해 있는 하부 전극 및 상부 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법. And the second conductive layer comprises a doped polysilicon film and a lower electrode and an upper electrode in contact with the doped polysilicon film, respectively. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 기판의 제1 표면 위에 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 도전층은 상기 절연막 위에 형성되고, Forming an insulating film on the first surface of the substrate, wherein the first conductive layer is formed on the insulating film, 상기 공동을 형성하는 단계는 Forming the cavity 상기 기판의 제1 표면의 반대측인 제2 표면으로부터 상기 기판이 소정 영역을 식각하여 상기 기판에 상기 절연막을 노출시키는 트렌치를 형성하는 단계와. Forming a trench in which the substrate is etched from a second surface opposite the first surface of the substrate to expose the insulating film on the substrate; 상기 절연막을 제거하여 상기 제1 도전층을 노출시키는 단계와, Removing the insulating layer to expose the first conductive layer; 상기 제1 도전층의 식각홀을 통해 상기 고농도 불순물 박막을 포함하는 희생막을 습식 식각 방법으로 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법. And removing the sacrificial film including the highly doped impurity thin film by a wet etching method through the etching hole of the first conductive layer. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 식각홀은 상기 제1 도전층에서 상기 희생막이 제거될 영역 내에 복수개 형성되는 것을 특징으로 하는 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법. And a plurality of etching holes formed in a region in which the sacrificial film is to be removed from the first conductive layer. 기판의 제1 표면 위에 부양 대상의 제1 도전층을 형성하는 단계와, Forming a first conductive layer to be supported on the first surface of the substrate, 상기 제1 도전층 위에 복수의 스토퍼를 형성하는 단계와, Forming a plurality of stoppers on the first conductive layer; 상기 제1 도전층 및 상기 스토퍼 위에 고농도 불순물 박막을 포함하는 희생막을 형성하는 단계와, Forming a sacrificial film including a high concentration impurity thin film on the first conductive layer and the stopper; 상기 희생막 위에 제2 도전층을 형성하는 단계와, Forming a second conductive layer on the sacrificial layer; 상기 제2 도전층의 소정 영역에 식각홀을 형성하는 단계와, Forming an etching hole in a predetermined region of the second conductive layer; 상기 제2 도전층의 식각홀을 통해 상기 고농도 불순물 박막을 포함하는 희생막을 습식 식각 방법으로 제거하여 상기 제1 도전층 위에 공동을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법. And forming a cavity on the first conductive layer by removing the sacrificial layer including the highly doped impurity thin film by a wet etching method through the etching hole of the second conductive layer. Manufacturing method. 제12항에 있어서, The method of claim 12, 상기 식각홀은 상기 제2 도전층에서 상기 희생막이 제거될 영역의 양 측에 형성되는 것을 특징으로 하는 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법. And the etching holes are formed at both sides of a region in which the sacrificial layer is to be removed from the second conductive layer. 제12항에 있어서, The method of claim 12, 상기 식각홀은 상기 제2 도전층에서 상기 희생막이 제거될 영역의 일측에만 형성되는 것을 특징으로 하는 미세기전집적시스템용 부양 구조물 제조 방법. And the etching hole is formed only on one side of a region in which the sacrificial layer is to be removed from the second conductive layer. 삭제delete
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