KR100800825B1 - Ｍｅｍｓ 공정을 이용한 ｃｏｍｂ 액츄에이터 구조 및 그제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 직선형 COMB 핑거에서 직선 길이 방향으로 측면에 수직으로 일정한 간격 배열을 갖는 다수개의 확대판을 갖도록 구조물을 변형하여 제작하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명은, 반도체 SOI 상에 포토 공정을 실시하여 패터닝(patterning)한 후 선택적으로 RIE 공정을 통해 상단 실리콘(Si)을 제거하고, 식각 공정을 사용하여 산화막(Oxide)만 선택적으로 없애 직선형 COMB 핑거에서 직선 길이 방향으로 측면에 수직으로 일정한 간격 배열을 갖는 다수개의 확대판을 갖는 COMB 핑거를 갖는 변형된 COMB 엑츄에이터로 이루어져 있다. 따라서, 정전력을 극대화시켜 같은 면적대비 보다 큰 정전력을 발생시켜 사이드 방향의 움직임이 나타나도록 하는 효과가 있다.

SOI, COMB, 엑츄에이터

Description

ＭＥＭＳ 공정을 이용한 ＣＯＭＢ 액츄에이터 구조 및 그 제조 방법{COMB ACTUATOR STRUCTURE BY USING MEMS PROCESS AND ITS MANUFACTURING METHOD}

도 1은 종래 직선형 COMB 핑거 엑츄에이터를 도시한 도면,

도 2는 본 발명에 따라 SOI 웨이퍼를 사용하여 변형된 COMB 핑거 엑츄에이터 구조를 도시한 도면,

도 3은 도 2에 도시된 COMB 액츄에이터의 형태에서 변형된 COMB 핑거 만을 도시한 도면.

본 발명은 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 MEMS 공정을 이용한 COMB 액츄에이터 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, MEMS는 주로 반도체 제조기술을 응용하여 제조하는데, 미소광학 및 극한소자를 이용하여 자기 및 광 헤드와 같은 각종 정보기기 부품에 응용하며, 여러 종류의 마이크로 유체제어기술을 이용하여 생명·의학 분야와 반도체 제조공정 등에도 응용한다.

이러한 MEMS 구조물에서 COMB 액츄에이터를 이용한 광 스위치 중 가장 일반적으로 사용되고 있는 형태는 도 1에 도시된 바와 같은 직선형 COMB 핑거 엑츄에이터이다.

즉, 도 1을 참조하면, COMB 액츄에이터의 형태에서 COMB 핑거(105)의 길이 방향을 포워드(forward) 방향으로 오버랩(Overlap) 되면서, 기판(101)과 평행하면서 COMB 핑거(105) 길이 방향과 수직되는 방향을 사이드 방향으로 정의할 때, COMB 핑거(105) 사이에서 발생하는 정전력이 COMB 핑거(105)가 겹쳐지는 면적이 증가하여도 변화에 무관하게 일정한 정전력을 포워드 방향으로 발생한다.

그러나, 사이드(Side) 방향으로도 정전력이 발생하나 이상적으로 COMB 핑거(105)의 좌우에서 동일한 크기의 정전력(103)이 발생하여 서로 상쇄되면서 사이드 방향의 움직임은 나타나지 않아 보다 큰 정전력을 줄 수 있도록 하려고 핑거의 수를 늘리거나 핑거 사이의 겹치는 면적을 늘리는 방법을 사용하였지만 여전히 정전력이 상쇄되어 사이드 방향의 움직임은 나타나지 않게 되는 문제점을 갖는다.

이에, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 직선형 COMB 핑거에서 직선 길이 방향으로 측면에 수직으로 일정한 간격 배열을 갖는 다수개의 확대판을 갖도록 구조물을 변형하여 제작함으로써, 정전력을 극대화시켜 같은 면적대비 보다 큰 정전력을 발생시켜 사이드 방향의 움직임이 나타나도록 하는 MEMS 공정을 이용한 COMB 액츄에이터 구조 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 MEMS 공정을 이용한 COMB 액츄에이터 구조는 반도체 SOI 상에 포토 공정을 실시하여 패터닝(patterning)한 후 선택적으로 RIE 공정을 통해 상단 실리콘(Si)을 제거하고, 식각 공정을 사용하여 산화막(Oxide)만 선택적으로 없애 변형된 COMB 엑츄에이터로, 변형된 COMB 엑츄에이터는, 직선형 COMB 핑거에서 직선 길이 방향으로 측면에 수직으로 일정한 간격 배열을 갖는 다수개의 확대판을 갖는 COMB 핑거로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 MEMS 공정을 이용한 COMB 액츄에이터 제조 방법은 반도체 SOI 상에 포토 공정을 실시하여 패터닝(patterning)한 후 선택적으로 RIE 공정을 통해 상단 실리콘(Si)을 제거하는 과정과, 제거된 상태에서 식각 공정을 사용하여 산화막(Oxide)만 선택적으로 없애 변형된 COMB 엑츄에이터를 형성하는 과정을 포함하며, 변형된 COMB 엑츄에이터는, 직선형 COMB 핑거에서 직선 길이 방향으로 측면에 수직으로 일정한 간격 배열을 갖는 다수개의 확대판을 갖는 COMB 핑거로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 실시예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해하게 될 것이다.

본 발명의 핵심 기술요지를 살펴보면, SOI(201) 상에 노광 공정과 현상 공정을 실시하여 패터닝한 후 선택적으로 RIE 식각(etch) 공정을 통해 상단 실리콘(Si)을 제거한다. 이어서, 상단 실리콘(Si)이 제거된 상태에서 습식 에천트 용액을 사용하여 산화막만 선택적으로 없애 직선형 COMB 핑거(301)에서 직선 길이 방향으로 측면에 수직으로 일정한 간격 배열을 갖는 다수개의 확대판(303)을 갖는 COMB 핑거(300)를 갖는 바닥에 떠있는 변형된 COMB 엑츄에이터의 형태의 구조물을 형성할 수 있는 것으로, 이러한 기술적 작용을 통해 본 발명에서 목적으로 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.

도 2는 본 발명에 따라 SOI 웨이퍼를 사용하여 변형된 COMB 핑거 엑츄에이터 구조를 도시한 도면이다.

먼저, SOI(silicon on insulator)(201) 상에 목표로 하는 임의의 패턴으로 설계된 레티클을 이용하는 노광 공정과 현상 공정을 실시하여 패터닝(patterning)한 후 선택적으로 RIE 식각(etch) 공정을 통해 상단 실리콘(Si)을 제거한다.

이어서, 상단 실리콘(Si)이 제거된 상태에서 습식 에천트(wet etchant)(HF) 용액을 사용하여 산화막(Oxide)만 선택적으로 없애면 도 2에 도시된 바와 같이 바닥에 떠있는 COMB 엑츄에이터의 형태의 구조물이 형성된다.

다음으로, 바닥에 떠있는 COMB 엑츄에이터의 형태에서 변형된 COMB 핑거(300)(도 3에 도시됨)의 길이 방향을 포워드(forward) 방향으로 오버랩(Overlap)시킨다.

이어서, SOI(201)와 평행하면서 변형된 COMB 핑거(300) 길이 방향과 수직되는 방향을 사이드 방향으로 정의할 때, 변형된 COMB 핑거(300) 사이에서 발생하는 정전력이 도 3에 도시된 바와 같은 다수개의 확대판(303)으로 인하여 변형된 COMB 핑거(300)가 겹쳐지는 면적이 증가함과 동시에 정전력이 발생하며, 발생된 정전력이 포워드 방향으로 진행한다.

여기서, 도 3은 도 2에 도시된 COMB 액츄에이터의 구조에서 변형된 COMB 핑거(300)만을 도시한 도면이다. 즉, 직선형 COMB 핑거(301)에서 직선 길이 방향으로 측면에 수직으로 일정한 간격 배열을 갖는 다수개의 확대판(303)을 갖도록 구조물을 변형하여 제작한다.

따라서, 본 발명에 따르면, 직선형 COMB 핑거에서 직선 길이 방향으로 측면에 수직으로 일정한 간격 배열을 갖는 다수개의 확대판을 갖도록 구조물을 변형하여 제작함으로써, 정전력을 극대화시켜 같은 면적대비 보다 큰 정전력을 발생시켜 사이드 방향의 움직임이 나타나도록 한다.

또한, 본 발명의 사상 및 특허청구범위 내에서 권리로서 개시하고 있으므로, 본원 발명은 일반적인 원리들을 이용한 임의의 변형, 이용 및/또는 개작을 포함할 수도 있으며, 본 명세서의 설명으로부터 벗어나는 사항으로서 본 발명이 속하는 업계에서 공지 또는 관습적 실시의 범위에 해당하고 또한 첨부된 특허청구범위의 제한 범위 내에 포함되는 모든 사항을 포함한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 직선형 COMB 핑거에서 직선 길이 방향으로 측면에 수직으로 일정한 간격 배열을 갖는 다수개의 확대판을 갖도록 구조물을 변형하여 제작함으로써, 정전력을 극대화시켜 같은 면적대비 보다 큰 정전력을 발생시켜 사이드 방향의 움직임이 나타나도록 하는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 삭제
2. COMB 액츄에이터 구조로서,

   반도체 SOI 상에 포토 공정을 실시하여 패터닝(patterning)한 후 선택적으로 RIE 공정을 통해 상단 실리콘(Si)을 제거하고, 식각 공정을 사용하여 산화막(Oxide)만 선택적으로 없애 변형된 COMB 엑츄에이터로,

   상기 변형된 COMB 엑츄에이터는, 직선형 COMB 핑거에서 직선 길이 방향으로 측면에 수직으로 일정한 간격 배열을 갖는 다수개의 확대판을 갖는 COMB 핑거로 이루어진 MEMS 공정을 이용한 COMB 액츄에이터 구조.
3. 삭제
4. 삭제
5. COMB 액츄에이터의 제조 방법으로서,

   반도체 SOI 상에 포토 공정을 실시하여 패터닝(patterning)한 후 선택적으로 RIE 공정을 통해 상단 실리콘(Si)을 제거하는 과정과,

   상기 제거된 상태에서 식각 공정을 사용하여 산화막(Oxide)만 선택적으로 없애 변형된 COMB 엑츄에이터를 형성하는 과정

   을 포함하며,

   상기 변형된 COMB 엑츄에이터는, 직선형 COMB 핑거에서 직선 길이 방향으로 측면에 수직으로 일정한 간격 배열을 갖는 다수개의 확대판을 갖는 COMB 핑거로 이루어진 MEMS 공정을 이용한 COMB 액츄에이터 제조 방법.
6. 삭제

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