KR101071996B1 - Shadow mask for manufacturing the micro thermoelectric energy conversion module, and manufacturing method for the shadow mask - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조용 쉐도우 마스크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로 열전 에너지 변환 모듈의 제조 공정을 단순화하고, 고온에서 반도체 패턴층을 형성함으로써 마이크로 열전 에너지 변환 모듈의 성능을 향상시킬 수 있고, 반도체 패턴층 형성시 반도체 패턴층의 양측면이 쉐도우 마스크에 접착되는 것을 방지할 수 있는 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조용 쉐도우 마스크에 관한 것이다.The present invention relates to a shadow mask for manufacturing a micro thermoelectric energy conversion module, and more particularly, to simplify the manufacturing process of the micro thermoelectric energy conversion module, and to improve the performance of the micro thermoelectric energy conversion module by forming a semiconductor pattern layer at a high temperature. The present invention relates to a shadow mask for manufacturing a micro thermoelectric energy conversion module, which can prevent adhesion of both sides of a semiconductor pattern layer to a shadow mask when the semiconductor pattern layer is formed.
또한 본 발명은 상기 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조용 쉐도우 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method of manufacturing a shadow mask for manufacturing the micro thermoelectric energy conversion module.
마이크로 열전모듈, 냉각, 발전, p형 반도체, n형 반도체, 쉐도우 마스크 Micro thermoelectric module, cooling, power generation, p-type semiconductor, n-type semiconductor, shadow mask
Description
본 발명은 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조용 쉐도우 마스크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로 열전 에너지 변환 모듈의 제조 공정을 단순화하고, 고온에서 반도체 패턴층을 형성함으로써 마이크로 열전 에너지 변환 모듈의 성능을 향상시킬 수 있고, 반도체 패턴층 형성시 반도체 패턴층의 양측면이 쉐도우 마스크에 접착되는 것을 방지할 수 있는 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조용 쉐도우 마스크에 관한 것이다.The present invention relates to a shadow mask for manufacturing a micro thermoelectric energy conversion module, and more particularly, to simplify the manufacturing process of the micro thermoelectric energy conversion module, and to improve the performance of the micro thermoelectric energy conversion module by forming a semiconductor pattern layer at a high temperature. The present invention relates to a shadow mask for manufacturing a micro thermoelectric energy conversion module, which can prevent adhesion of both sides of a semiconductor pattern layer to a shadow mask when the semiconductor pattern layer is formed.
또한 본 발명은 상기 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조용 쉐도우 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention also relates to a method of manufacturing a shadow mask for manufacturing the micro thermoelectric energy conversion module.
제벡 효과(Seebeck)나 펠티에(Peltier) 효과 등 열의 흐름과 전류가 서로 영향을 미치는 물리 현상은 "열전 효과(thermoelectric effects)"로 총칭된다. Physical phenomena in which heat flow and current affect each other, such as the Seebeck and Peltier effects, are collectively called "thermoelectric effects."
그리고, 열전 효과는 다른 열전 성능(thermoelectric properties: 熱電性能)을 갖는 이종금속이나 이종 반도체를 접합한 회로에서 발생한다. The thermoelectric effect is generated in a circuit in which dissimilar metals or dissimilar semiconductors having different thermoelectric properties are bonded.
이러한 이종금속이나 이종 반도체의 접합부에 온도차가 있는 경우, 이 회로에서 전류가 발생하는 현상을 제벡 효과(Seebeck)라 한다. When there is a temperature difference at the junction of such dissimilar metals or dissimilar semiconductors, a phenomenon in which a current is generated in this circuit is called a Seebeck effect.
이러한 제벡효과는 온도 측정 센서 분야 및 폐열을 이용한 열전변환장치의 실용화에 널리 이용되고 있다.This Seebeck effect is widely used in the field of temperature measurement sensors and the practical use of thermoelectric converters using waste heat.
그리고, 이종금속 회로나 이종 반도체를 접합한 회로에 직류전류를 인가하면, 상기 접합부의 한쪽은 발열하고, 다른 쪽은 흡열하는 현상이 일어나는데, 이 현상을 펠티에(Peltier) 효과라 한다. When a direct current is applied to a dissimilar metal circuit or a circuit in which dissimilar semiconductors are bonded, a phenomenon occurs in which one side of the junction generates heat and the other endothermic, which is called a Peltier effect.
이러한 펠티에(Peltier) 효과는 CPU(Central Processing Unit)를 포함하는 각종 칩(chip)과 디바이스(device) 등을 열전냉각 하는데 이용되고 있다.The Peltier effect is used to thermoelectrically cool various chips, devices, etc. including a central processing unit (CPU).
도1은 일반적인 이종 반도체를 이용한 열전 변환 모듈을 도시한 사시도이다. 1 is a perspective view illustrating a thermoelectric conversion module using a general hetero semiconductor.
도1을 참조하면 열전 변환 모듈은 p형 반도체(1)와 n형 반도체(2)가 교대로 배열되어 있다. Referring to FIG. 1, the p-
그리고, p형 반도체(1) 및 n형 반도체(2)는 전극(3)에 각각 접속되어 있고, 일단부측에 배치되는 p형 반도체(1)의 하단부면에는 외부 접속되는 전극(4)이 접속되고, 다른 쪽 단부측에 배치되는 N형 반도체(2)의 하단부면에는 외부 접속되는 전극(5)이 접속된다. The p-
P형 반도체(1) 및 N형 반도체(2)는 전극(4)과 전극(5) 사이에 π형으로 직렬 접속되어 있다.The P-
P형 반도체(1) 및 N형 반도체(2)의 상단부면에 접속되는 전극(3)에는 열전도성 기판(good thermally conductive substrate)(6)이 접촉된다. A good thermally
P형 반도체(1) 및 N형 반도체(2)의 하단부면에 접속되는 전극(3,4,5)에는 열전도성 기판(7)이 접촉된다. The thermally
그리고, 직류 전원이 전극(4)과 전극(5) 사이에 접속되되, 전극(5)을 플러스(+)측으로 하고, 전극(4)을 마이너스(-)측으로 하여 열전변환 모듈에 전류가 흐르게 하면, p형 반도체(1)와 n형 반도체(2)의 접합부에 있어서는 전류 방향에 의존하여 열전도성 기판(6)에서는 열을 흡수하여 냉각되고, 열전도성 기판(7)에서는 열을 방출하여 가열된다. When a direct current power source is connected between the
한편, 전극(4)과 전극(5) 사이에 부하를 접속하여 폐회로를 구성하고, 열전도성 기판(6)을 저온측으로 하고, 열전도성 기판(7)을 고온측으로 하여 열전도성 기판(6)과 열전도성 기판(7) 사이에 온도차를 부여하면 폐회로에 전류가 흘러 전력을 얻을 수 있다. On the other hand, a load is connected between the
따라서, 열전 변환 모듈은 그 기본적인 구성은 대략 동일하며, 제벡 효과를 이용하면 발전하고 펠티에 효과를 이용하면 온도를 제어할 수 있으므로, 열전 변환 모듈은 열전 발전 소자 모듈 및 열전 냉각 모듈로서 이용할 수 있다.Therefore, the thermoelectric conversion module has almost the same basic configuration, and since the power is generated using the Seebeck effect and the temperature can be controlled using the Peltier effect, the thermoelectric conversion module can be used as a thermoelectric power element module and a thermoelectric cooling module.
도2a 내지 도2o는 종래 기술에 따른 마이크로 열전 냉각 모듈 제조 방법을 나타낸 순차적인 공정 단면도이다. 2A to 2O are sequential process cross-sectional views showing a method of manufacturing a micro thermoelectric cooling module according to the prior art.
도2a를 참조하면 실리콘 기판(10) 상에 실리콘 산화막(SiO2;12)과 제 1 LOR막(14) 및 제1 포토레지스트(16)를 순차로 형성한다. Referring to FIG. 2A, a silicon oxide film (SiO 2 ; 12), a
여기서, LOR(Lift off Resistor)는 후술하는 리프트 오프 공정시에 일반적인 포토레지스트를 이용하는 경우 패턴 제거 영역이 일정 높이를 갖는 패턴의 T자 형태 구현이 어렵기 때문에 이용하는 것이다.Here, LOR (Lift off Resistor) is used because it is difficult to implement the T-shape of the pattern having a certain height of the pattern removal region when using a general photoresist in the lift-off process to be described later.
도2b를 참조하면 제1 포토레지스트(16)에 대한 노광 및 현상 공정을 진행하여 제1 포토레지스트 패턴(16')을 형성한 후 제1 포토레지스트 패턴(16')을 식각 마스크로 이용한 식각 공정을 진행하여 제1 LOR 패턴(14')을 형성한다.Referring to FIG. 2B, an exposure and development process of the
도2c를 참조하면 티타늄/백금(Ti/Pt;18), 크롬(Cr;20), 금(Au;22)을 스퍼터닝 공정을 진행하여 순차로 증착한다.Referring to FIG. 2C, titanium / platinum (Ti / Pt; 18), chromium (Cr; 20), and gold (Au; 22) are sequentially deposited through a sputtering process.
도2d를 참조하면 리프트 오프(Lift-off) 공정을 진행하여 패터닝된 제1 LOR 패턴(14') 및 제1 포토레지스트 패턴(16')을 제거하여, 실리콘 산화막(12)의 일부분을 노출시킨다. Referring to FIG. 2D, a part of the
도2e를 참조하면 제2 LOR막(24)을 증착하고, 그 상부에 제2 포토레지스트(26)를 증착한다.Referring to FIG. 2E, a
도2f를 참조하면 노광 및 현상 공정을 진행하여 후술하는 n형 패턴 영역을 정의하는 제 2 포토레지스트 패턴(26')을 형성하고, 제 2 포토레지스트 패턴(26')을 이용하여 제2 LOR막(24)에 대한 식각 공정을 진행하여 제2 LOR 패턴(24')을 형성함으로써 n형 패턴 영역의 금(Au;22)을 노출시킨다. Referring to FIG. 2F, a second
도2g를 참조하면, 스퍼터링 공정을 진행하여 n형 패턴 영역의 금(Au;22) 상에 n형 반도체 패턴(Bi2Te3;;28)을 형성한다. Referring to FIG. 2G, a sputtering process is performed to form an n-type semiconductor pattern Bi 2 Te 3 ; 28 on gold Au in the n-type pattern region.
도2h를 참조하면 리프트 오프(Lift-off) 공정을 진행하여 제2 포토레지스트 패턴(26')과 제2 LOR 패턴(24')을 제거한다.Referring to FIG. 2H, the
도2i를 참조하면 제3 LOR막(30)과 제3 포토레지스트(32)를 증착한다. Referring to FIG. 2I, a
도2j를 참조하면 p형 패턴 영역을 정의하는 제3 포토레지스트 패턴(32')을 정의하고, 제3 포토레지스트 패턴(32')을 이용하여 제 3 LOR막(30)을 식각하여 제3 LOR 패턴(30')을 형성함으로써, p형 패턴 영역의 금(Au;22)을 노출시킨다. Referring to FIG. 2J, a
도2k를 참조하면 p형 패턴 영역에 스퍼터링 공정을 진행하여 p형 패턴 영역의 금(Au;22) 상에 p형 반도체 패턴(Bi0.5Sb1.5Te3;34)을 형성한다. Referring to FIG. 2K, a p-type semiconductor pattern Bi 0.5 Sb 1.5 Te 3 ; 34 is formed on gold (Au) 22 of the p-type pattern region by sputtering.
도2l을 참조하면 리프트 오프(Lift-off) 공정을 진행하여 제3 포토레지스트 패턴(32')과 제3 LOR 패턴(30')을 제거한다.Referring to FIG. 2L, a lift-off process is performed to remove the
도2m을 참조하면, 전체 구조물 상에 제4 포토레지스트(36)를 증착하고 노광 및 현상 공정을 진행하여 n형 반도체 패턴(28)과 p형 반도체 패턴(34) 상부면을 노출시킨다. Referring to FIG. 2M, the
도2n을 참조하면 n형 반도체 패턴(28)과 p형 반도체 패턴(34) 상부면에 냉각 커넥터(38)인 티타늄/구리/금(Ti/Cu/Au)을 전기도금 방식으로 형성한다. Referring to FIG. 2N, titanium / copper / gold (Ti / Cu / Au), which is a
도 2o를 참조하면 제4 포토레지스트(36) 제거 공정을 진행한다. Referring to FIG. 2O, the
이러한, 종래 기술에 따른 마이크로 열전 냉각 모듈 제조 방법은, 단일 기판 상에 n형 반도체 패턴을 형성한 후 p형 반도체 패턴을 형성함으로써, LOR막 증착과 포토레지스트 증착 공정, 노광 및 현상 공정, 식각 공정 및 LOR 패턴과 포토레지스트 제거 공정을 여러번 진행해야 하므로, 공정 시간이 증가하여 공정 효율성이 떨 어진다. 즉, 반도체 패턴의 높이는 10 ㎛ 이상 인 것이 바람직한데, 포토레지스트는 그 높이를 높게 형성할 수 없어 종래 기술의 경우 LOR 패턴의 형성이 필요하고, 반도체 패턴은 보통 250~300℃의 온도에서 가장 좋은 열전 성능을 가지므로, co-sputtering 공정 또는 co-evaporating 공정은 250~300℃의 온도 하에서 실시하게 되는데, 포토레지스트 및 LOR 패턴은 고온에 약하여 상기한 종래기술은 250~300℃의 온도 하에서 반도체 패턴을 형성하기 어려운 단점이 있다.In the method of manufacturing a micro-thermoelectric cooling module according to the related art, an n-type semiconductor pattern is formed on a single substrate, and then a p-type semiconductor pattern is formed, thereby forming a LOR film, a photoresist deposition process, an exposure and development process, and an etching process. And since the LOR pattern and the photoresist removal process needs to be performed several times, process time increases, and process efficiency decreases. That is, the height of the semiconductor pattern is preferably 10 μm or more, the photoresist is not able to form a high height of the prior art requires the formation of a LOR pattern, the semiconductor pattern is usually the best at a temperature of 250 ~ 300 ℃ Since the thermoelectric performance, the co-sputtering process or co-evaporating process is carried out at a temperature of 250 ~ 300 ℃, the photoresist and LOR pattern is weak to high temperature, the above-described prior art is a semiconductor pattern under the temperature of 250 ~ 300 ℃ There is a disadvantage that is difficult to form.
또한, 종래의 쉐도우 마스크를 이용하여 열전 냉각 모듈을 제조하고자 하는 경우 쉐도우 마스크의 높이가 높아 10 ㎛ 이상 정도의 반도체 패턴을 형성하기 어려운 문제점이 있고, 반도체 패턴 형성시 반도체 패턴의 양측면이 쉐도우 마스크에 접착되는 단점이 있게 된다.In addition, when manufacturing a thermoelectric cooling module using a conventional shadow mask, the height of the shadow mask is difficult to form a semiconductor pattern of about 10 μm or more, and both sides of the semiconductor pattern are formed on the shadow mask when the semiconductor pattern is formed. There is a disadvantage of being bonded.
본 발명은 열저항이 강한 쉐도우 마스크를 이용하여 반도체 패턴층이 가장 놓은 열전 성능을 가지는 250~300℃ 온도에서 반도체 패턴층을 형성함으로써, 마이크로 열전 에너지 변환 모듈의 성능을 향상시킬 수 있는 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조용 쉐도우 마스크를 제공하고자 한다.The present invention forms a semiconductor pattern layer at a temperature of 250 ~ 300 ℃ having the most thermoelectric performance of the semiconductor pattern layer using a shadow mask having a strong thermal resistance, thereby improving the performance of the micro thermoelectric energy conversion module micro thermoelectric energy A shadow mask for manufacturing a transform module is provided.
반도체 패턴층의 높이를 10 ㎛ 이상으로 높게 형성하여야 마이크로 열전 에너지 변환 모듈의 효율이 향상되는데, 본 발명은 반도체 패턴층의 높이를 용이하게 10 ㎛ 이상으로 높게 형성할 수 있는 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조용 쉐도우 마스크를 제공하고자 한다.The efficiency of the micro thermoelectric energy conversion module is improved when the height of the semiconductor pattern layer is formed to be 10 μm or more, and the present invention provides a micro thermoelectric energy conversion module that can easily form the height of the semiconductor pattern layer to 10 μm or more. We want to provide a shadow mask.
본 발명은 반도체 패턴 형성시 반도체 패턴의 양측면이 쉐도우 마스크에 접착되는 것이 방지되는 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조용 쉐도우 마스크를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a shadow mask for manufacturing a micro thermoelectric energy conversion module in which both sides of the semiconductor pattern are prevented from adhering to the shadow mask when the semiconductor pattern is formed.
본 발명은 π형으로 접속되는 p형 반도체 패턴과 n형 반도체 패턴이 직렬로 연결된 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조에 사용되는 쉐도우 마스크에 있어서, 상하를 관통하는 하부 개구(140'-1)가 형성되는 멤브레인 패턴층(141'); 상기 멤브레인 패턴층(141') 상부에 적층되며 상기 하부 개구(140'-1)와 연통되도록 상하를 관통하는 상부 개구(140'-2)가 형성되는 멤브레인 보강층(142'); 을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조용 쉐도우 마스크에 관한 것이 다.The present invention provides a shadow mask for manufacturing a micro thermoelectric energy conversion module in which a p-type semiconductor pattern connected in a π-type and an n-type semiconductor pattern are connected in series, wherein a lower opening 140'-1 penetrating up and down is formed. Membrane pattern layer 141 '; A membrane reinforcing layer 142 'stacked on the membrane pattern layer 141' and having an upper opening 140'-2 penetrating up and down to communicate with the lower opening 140'-1; It relates to a shadow mask for manufacturing a micro thermoelectric energy conversion module comprising a.
본 발명에 있어서, 상기 멤브레인 패턴층(141')은, 상기 하부 개구(140'-1)의 상층부를 이루는 제1 하부 개구(140'-1a)가 형성되는 상부 멤브레인 패턴층(141'-1); 제1 하부 개구(140'-1a)의 하단부로부터 확장되어 상기 하부 개구(140'-1)의 하층부를 이루는 제2 하부 개구(140'-1b)가 형성되는 하부 멤브레인 패턴층(141'-2); 을 포함할 수 있고, 상기 멤브레인 보강층(142')은, 실리콘 웨이퍼 패턴층(142'-1); 상기 실리콘 웨이퍼 패턴층(142'-1) 하부에 적층 형성되는 일측 절연 패턴층(142'-2); 상기 일측 절연 패턴층(142'-2) 하부에 적층 형성되는 접착 보조 패턴층(142'-3); 상기 접착 보조 패턴층(142'-3) 하부에 적층 형성되어 하면이 상기 상부 멤브레인 패턴층(141'-1) 상면에 접촉하는 도금 전극 패턴층(142'-4); 상기 실리콘 웨이퍼 패턴층(142'-1) 상부에 적층 형성되는 타측 절연 패턴층(142'-5); 상기 타측 절연 패턴층(142'-5) 상부에 적층 형성되는 식각 보호 패턴층(142'-6); 을 포함할 수 있다.In the present invention, the membrane pattern layer 141 'includes an upper membrane pattern layer 141'-1 having a first lower opening 140'-1a forming an upper layer portion of the lower opening 140'-1. ); A lower membrane pattern layer 141'-2 having a second lower opening 140'-1b extending from a lower end of the first lower opening 140'-1a to form a lower layer of the lower opening 140'-1. ); The membrane reinforcing layer 142 'may include a silicon wafer pattern layer 142'-1; A single insulating pattern layer 142'-2 formed under the silicon wafer pattern layer 142'-1; An adhesive auxiliary pattern layer 142'-3 formed under the one side insulating pattern layer 142'-2; A plated electrode pattern layer 142'-4 having a bottom surface formed on the adhesion auxiliary pattern layer 142'-3, the bottom surface of which is in contact with an upper surface of the upper membrane pattern layer 141'-1; The other insulating pattern layer 142'-5 stacked on the silicon wafer pattern layer 142'-1; An etch protection pattern layer 142'-6 stacked on the other insulating pattern layer 142'-5; . ≪ / RTI >
한편, 본 발명은 상기 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조용 쉐도우 마스크의 제조 방법으로서, 실리콘 웨이퍼(142-1) 일측면에 일측 절연층(142-2), 접착 보조층(142-3) 및 도금 전극층(142-4)을 순차적으로 적층 형성하는 단계; 상기 실리콘 웨이퍼(142-1) 일측면에 대향되는 타측면에 타측 절연층(142-5) 및 식각 보호층(142-6)을 순차적으로 적층 형성하는 단계; 상기 도금 전극층(142-4)의 일측면에 제1 개구(142'-7h)를 갖는 제1 일측 포토레지스트 패턴층(142'-7)을 적층 형성하는 단계; 도금 공정 및 CMP 공정에 의하여 상기 제1 일측 포토레지스트 패턴층(142'- 7)의 제1 개구(142'-7h)에 상기 상부 멤브레인 패턴층(141'-1)을 적층 형성하는 단계; 상기 제1 일측 포토레지스트 패턴층(142'-7)의 일측면 및 상기 상부 멤브레인 패턴층(141'-1) 일측면에 상기 하부 멤브레인 패턴층(141'-2)이 적층 형성 가능한 제2 개구(142'-8h)를 갖는 제2 일측 포토레지스트 패턴층(142'-8)을 적층 형성하는 단계; 도금 공정 및 CMP 공정에 의하여 상기 제2 일측 포토레지스트 패턴층(142'-8)의 제2 개구(142'-8h)에 상기 하부 멤브레인 패턴층(141'-2)을 적층 형성하는 단계; 상기 제1 일측 포토레지스트 패턴층(142'-7) 및 제2 일측 포토레지스트 패턴층(142'-8)을 제거하여 상기 멤브레인 패턴층(141')을 노출시키는 단계; 상기 식각 보호층(142-6) 및 타측 절연층(142-5)을 순차적으로 식각하고, 상기 실리콘 웨이퍼(142-1)를 식각하고, 상기 일측 절연층(142-2), 접착 보조층(142-3), 도금 전극층(142-4)을 순차적으로 식각하여 상기 상부 개구(140'-2)를 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조용 쉐도우 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.On the other hand, the present invention is a method of manufacturing a shadow mask for manufacturing the micro thermoelectric energy conversion module, the one side insulating layer 142-2, the adhesion auxiliary layer 142-3 and the plating electrode layer (one side) on one side of the silicon wafer 142-1 ( Stacking 142-4) sequentially; Sequentially stacking the other insulating layer (142-5) and the etching protection layer (142-6) on the other side of the silicon wafer (142-1) opposite to one side; Stacking a first one side photoresist pattern layer (142'-7) having a first opening (142'-7h) on one side of the plating electrode layer (142-4); Stacking the upper membrane pattern layer (141'-1) on the first openings (142'-7h) of the first one side photoresist pattern layer (142'-7) by a plating process and a CMP process; A second opening capable of stacking the lower membrane pattern layer 141'-2 on one side of the first photoresist pattern layer 142'-7 and on one side of the upper membrane pattern layer 141'-1 Stacking a second one side photoresist pattern layer 142'-8 having 142'-8h; Stacking the lower membrane pattern layer (141'-2) on the second opening (142'-8h) of the second one side photoresist pattern layer (142'-8) by a plating process and a CMP process; Exposing the membrane pattern layer (141 ') by removing the first one side photoresist pattern layer (142'-7) and the second one side photoresist pattern layer (142'-8); The etching protective layer 142-6 and the other insulating layer 142-5 are sequentially etched, the silicon wafer 142-1 is etched, and the one insulating layer 142-2 and the adhesive auxiliary layer ( 142-3, sequentially etching the plating electrode layer 142-4 to form the upper opening 140'-2; It relates to a method of manufacturing a shadow mask for producing a micro thermoelectric energy conversion module comprising a.
본 발명에 있어서, 상기 일측 절연층(142-2)은 실리콘 디옥사이드(SiO2)로 형성되고, 상기 접착 보조층(142-3)은 실리콘 나이트라이드(Si3N4)로 형성되고, 상기 도금 전극층(142-4)은 티타늄(Ti) 및 구리(Cu)가 순차적으로 적층되거나 탄탈륨(Ta) 및 구리(Cu)가 순차적으로 적층되어 형성되고, 상기 타측 절연층(142-5)은 실리콘 디옥사이드(SiO2)로 형성되고, 상기 식각 보호층(142-6)은 실리콘 나이트라이드(Si3N4)로 형성될 수 있다.In the present invention, the one insulating layer 142-2 is formed of silicon dioxide (SiO 2 ), the adhesion auxiliary layer 142-3 is formed of silicon nitride (Si 3 N 4 ), the plating The electrode layer 142-4 is formed by sequentially stacking titanium (Ti) and copper (Cu) or sequentially stacking tantalum (Ta) and copper (Cu), and the other insulating layer 142-5 is formed of silicon dioxide. (SiO 2 ), and the etch protection layer 142-6 may be formed of silicon nitride (Si 3 N 4 ).
본 발명에 따른 쉐도우 마스크를 이용하면 각각의 기판 상에 n형 반도체 패턴층과 p형 반도체 패턴층을 각각 따로 형성한 후 n형 반도체 패턴층과 p형 반도체 패턴층이 형성된 각각의 기판을 본딩시킴으로써, 다수의 절연층과 포토레지스트 증착 과정을 단축시킴으로써, 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조 공정의 단순화를 통해 생산 효율성을 향상시킬 수 있다.In the shadow mask according to the present invention, an n-type semiconductor pattern layer and a p-type semiconductor pattern layer are separately formed on each substrate, and then the respective substrates on which the n-type semiconductor pattern layer and the p-type semiconductor pattern layer are formed are bonded. By shortening the process of depositing a plurality of insulating layers and photoresists, production efficiency can be improved by simplifying the manufacturing process of the micro thermoelectric energy conversion module.
또한, 본 발명에 따른 열저항이 강한 쉐도우 마스크를 이용하면 반도체 패턴층이 가장 놓은 열전 성능을 가지는 고온에서 반도체 패턴층을 형성할 수 있므로, 마이크로 열전 에너지 변환 모듈의 성능이 향상되는 장점이 있다.In addition, the use of the shadow mask with a strong thermal resistance according to the present invention can form a semiconductor pattern layer at a high temperature having the highest thermoelectric performance of the semiconductor pattern layer, there is an advantage that the performance of the micro thermoelectric energy conversion module is improved. .
한편, 반도체 패턴층의 높이를 10 ㎛ 이상으로 높게 형성하여야 마이크로 열전 에너지 변환 모듈의 효율이 향상되는데, 본 발명에 따른 쉐도우 마스크를 이용하면 반도체 패턴층의 높이를 용이하게 10 ㎛ 이상으로 높게 형성할 수 있는 장점이 있다.Meanwhile, the efficiency of the micro thermoelectric energy conversion module is improved by forming the height of the semiconductor pattern layer higher than 10 μm. When using the shadow mask according to the present invention, the height of the semiconductor pattern layer can be easily formed higher than 10 μm. There are advantages to it.
또한, 본 발명에 따른 쉐도우 마스크는 반도체 패턴 형성시 반도체 패턴의 양측면이 쉐도우 마스크에 접착되는 것이 방지되는 장점이 있다.In addition, the shadow mask according to the present invention has an advantage in that both sides of the semiconductor pattern is prevented from adhering to the shadow mask when the semiconductor pattern is formed.
이하, 도면을 참조하며 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
실시예1Example 1
실시예1은 본 발명에 따른 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조용 쉐도우 마스크에 관한 것으로, π형으로 접속되는 p형 반도체 패턴과 n형 반도체 패턴이 직렬로 연결된 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조에 사용되는 쉐도우 마스크에 관한 것이다.
도3은 실시예1의 개략적 단면도를 나타낸다.3 shows a schematic cross-sectional view of
도3을 참조하면 실시예1은 멤브레인 패턴층(141')과 멤브레인 보강층(142')을 가진다.Referring to FIG. 3,
도3을 참조하면 멤브레인 패턴층(141')에는 멤브레인 패턴층(141')의 상하를 관통하는 하부 개구(140'-1)가 형성된다. 하부 개구(140'-1)는 하부 개구(140'-1)의 상층부를 이루는 제1 하부 개구(140'-1a)와 제1 하부 개구(140'-1a)의 하단부로부터 확장되어 하부 개구(140'-1)의 하층부를 이루는 제2 하부 개구(140'-1b)로 이루어질 수 있다. 멤브레인 패턴층(141')은 Ni 등을 도금공정으로 증착하여 형성할 수 있다.Referring to FIG. 3, a
따라서, 멤브레인 패턴층(141')은 제1 하부 개구(140'-1a)가 형성되는 상부 멤브레인 패턴층(141'-1)과 제2 하부 개구(140'-1b)가 형성되는 하부 멤브레인 패턴층(141'-2)으로 구분될 수 있다. 상부 멤브레인 패턴층(141'-1) 및 하부 멤브레인 패턴층(141'-2)은 도금 공정을 통하여 형성되는데, 이에 대하여는 실시예2에서 설명한다. Accordingly, the
도3을 참조하면 멤브레인 보강층(142')은 멤브레인 패턴층(141') 상부에 적층된다. 멤브레인 보강층(142')에는 멤브레인 보강층(142')의 상하를 관통하는 상부 개구(140'-2)가 형성되는데, 상부 개구(140'-2)는 하부 개구(140'-1)와 연통되도록 형성된다.Referring to FIG. 3, the
도3을 참조하면 멤브레인 보강층(142')은 실리콘 웨이퍼 패턴층(142'-1), 일측 절연 패턴층(142'-2), 접착 보조 패턴층(142'-3), 도금 전극 패턴층(142'-4), 타측 절연 패턴층(142'-5) 및 식각 보호 패턴층(142'-6)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the
도3을 참조하면 일측 절연 패턴층(142'-2)은 실리콘 웨이퍼 패턴층(142'-1) 하부에 적층 형성되고, 접착 보조 패턴층(142'-3)은 일측 절연 패턴층(142'-2) 하부에 적층 형성된다.Referring to FIG. 3, one side insulating
도3을 참조하면 도금 전극 패턴층(142'-4)은 접착 보조 패턴층(142'-3) 하부에 적층 형성되어, 하면이 상부 멤브레인 패턴층(141'-1) 상면에 접촉된다. 도금 전극 패턴층(142'-4)은 제1 도금 전극 패턴층(142'-4a) 및 제2 도금 전극 패턴층(142-4b)이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 제1 도금 전극 패턴층(142'-4a)은 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)으로 형성되고, 제2 도금 전극 패턴층(142-4b)은 구리(Cu)로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 3, the plated
도3을 참조하면 타측 절연 패턴층(142'-5)은 실리콘 웨이퍼 패턴층(142'-1) 상부에 적층 형성되고, 식각 보호 패턴층(142'-6)은 타측 절연 패턴층(142'-5) 상부에 적층 형성된다.Referring to FIG. 3, the other insulating
이하, 상기한 일실시예를 이용한 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a micro thermoelectric energy conversion module using the above embodiment will be described.
도4a 내지 도4m은 일실시예1을 이용한 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조 방법을 순차로 나타낸 공정 단면도로서, π형으로 접속되는 p형 반도체 패턴과 n형 반도체 패턴이 직렬로 연결된 마이크로 열전 에너지 변환 모듈을 제조하는 방법의 공정 단면도를 나타낸다.4A to 4M are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a micro thermoelectric energy conversion module according to an
도4a를 참조하면 제1 기판(100) 상에 제1 절연층(110)과 제1 전극층(120)을 차례로 형성한다. Referring to FIG. 4A, a first insulating
이때, 제1 기판(100)을 실리콘 웨이퍼를 이용하고, 제1 절연층(110)은 열산화 공정을 통해 형성되는 실리콘 산화막(SiO2)을 이용한다.In this case, the
여기서, 제1 기판(100) 상에 제1 절연층(110)을 형성하기 이전에 제1 기판(100) 상에 잔류하는 이물질에 의해 패턴 불량이 발생하여 소자의 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있도록 세정공정을 더 진행할 수 있다. Here, before the first insulating
세정공정은 끓는 H2SO4 : H2O2=1:1 용액에서 8~12분 바람직하게는 10분 동안 진행하고, 50:1의 불산 용액에 6~8분 바람직하게는 7분간 디핑하여 실시할 수 있다.The washing process is carried out in a boiling H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 1: 1 solution for 8 to 12 minutes, preferably 10 minutes, and dipped in 50: 1 hydrofluoric acid solution for 6 to 8 minutes, preferably 7 minutes It can be carried out.
그리고, 전극층(120)은 열전도성 및 전기 전도성이 우수한 금(Au)을 이용함이 바람직하며, 금과 기판 사이의 접착력을 향상시키기 위하여 접착 특성이 우수한 티타늄(Ti)을 더 형성할 수 있다.In addition, the
즉, 도4a에 도시된 바와 같이 제1 전극층(120)은 20㎚ 두께의 티타늄(Ti)(120a)과 200㎚의 금(Au)(120b)이 적층된 구조로 형성할 수 있다.That is, as shown in FIG. 4A, the
도4b를 참조하면 제1 전극층(120) 상에 제1-1 포토레지스트층(131)을 형성한다. 이때, 제1-1 포토레지스트층(131)는 스핀 코팅(Spin coating) 방식으로 증착한 후 프리베이크(Prebake) 공정을 통해 형성할 수 있다. Referring to FIG. 4B, a first-
도4c를 참조하면 제1-1 포토레지스트층(131)에 대한 노광 공정과 현상 공정을 통해 제1-1 포토레지스트 패턴층(131')을 형성한다. 제1-1 포토레지스트 패턴층(131')에는 제1-1 개구(131'-1)가 형성된다. 제1-1 포토레지스트 패턴층(131')이 형성됨으로써 제1 전극층(120) 중 제1-1 개구(131'-1) 하부에 위치한 부분이 외부로 노출된다.Referring to FIG. 4C, a first-first
도4d를 참조하면 제1-1 포토레지스트 패턴층(131')을 식각 마스크로 이용하여 제1 전극층(120)을 식각함으로써 제1 전극 패턴층(120')을 형성한다. 제1 전극 패턴층(120')은 티타늄 패턴층(120'a)과 금 패턴층(120'b)이 상하로 적층된 구조이다. 제1 전극 패턴층(120')이 형성됨으로써 제1 절연층(110) 중 제1-1 개구(131'-1, 도3c 참조) 하부에 위치한 부분이 외부로 노출된다.Referring to FIG. 4D, the
도4e를 참조하면 제1-1 포토레지스트 패턴층(131')을 제거하여 제1 전극 패턴층(120')을 외부로 노출시킨다.Referring to FIG. 4E, the first-first
도4f를 참조하면 제1 전극 패턴층(120') 상에는 실시예1의 쉐도우 마스크(140')가 마스크 얼라이너에 의하여 고정된다. 쉐도우 마스크(140')는 제1 전극 패턴층(120')의 표면 소정 부위를 노출시키는 하부 개구(140'-1) 및 상부 개구(140'-2)를 갖는다. 별도의 공정으로 형성된 쉐도우 마스크(140')가 마스크 얼라이너에 의하여 제1 전극 패턴층(120') 상에 고정됨으로써 제1 전극 패턴층(120') 중 하부 개구(140'-1) 하부에 위치한 부분이 외부로 노출된다. 쉐도우 마스크(140') 형성 방법에 대하여는 실시예2에서 설명한다.Referring to FIG. 4F, the
도4g를 참조하면 제1 전극 패턴층(120') 중 하부 개구(140'-1) 하부에 위치한 부분에 n형 타입으로 이루어지는 제1 반도체 패턴층(160)을 형성한다. 제1 반도체 패턴층(160)은 파워를 조절함으로써 두 물질의 조성비를 제어할 수 있는 co-sputtering 공정 또는 co-evaporating 공정을 통해 형성할 수 있다. 예를 들어, 순수 Bi와 Te 타겟을 사용하여 Bi-Te 박막인 Bi2Te3막으로 형성할 수 있다. 한편, 반도체 패턴층은 보통 250~300℃의 온도에서 가장 좋은 열전 성능을 가지므로, co-sputtering 공정 또는 co-evaporating 공정은 250~300℃의 온도 하에서 실시할 수 있다. 한편, 제1 반도체 패턴층(160)과 제1 전극 패턴층(120')과의 접착 특성을 향상시키기 위하여 제1 전극층(120)을 형성한 후에 플라즈마 클리닝 공정을 더 진행할 수 있다.Referring to FIG. 4G, a first
도4h를 참조하면 제1 반도체 패턴층(160) 상에 도금 공정(electro-plating)을 진행하여 확산 방지 역할을 하는 니켈층(Ni)(170)을 형성한다.Referring to FIG. 4H, a nickel layer (Ni) 170 may be formed on the first
도4i를 참조하면 니켈층(170) 상에 제1 본딩층(180)인 주석층(Sn)을 도금 공정(electro-plating)으로 형성한다.Referring to FIG. 4I, the tin layer Sn, which is the
도4j를 참조하면 쉐도우 마스크(140')를 제거하여 제1 패턴(P1)을 완성한다.Referring to FIG. 4J, the
그리고, 상술한 도4a 내지 도4j의 공정과 유사한 공정을 진행하여 도4k와 같이 제2 패턴(P2)을 형성한다. 이하, 제2 패턴(P2)을 형성하는 방법에 대하여 간단히 설명한다.A process similar to the process of FIGS. 4A to 4J described above is performed to form the second pattern P2 as shown in FIG. 4K. Hereinafter, the method for forming the second pattern P2 will be briefly described.
제2 기판(200) 상에 제2 절연층(210)과 제2 전극층(도면 미도시)을 차례로 형성한다. 상기 제2 전극층(도면 미도시)은 티타늄과 금이 적층된 구조로 형성할 수 있다.A second insulating
상기 제2 전극층(도면 미도시) 상에는 제2-1 포토레지스트층(도면 미도시)이 형성된다. 이후, 상기 제2-1 포토레지스트층(도면 미도시)을 패터닝하여 제1-1 개구(131'-1)에 대응하는 제2-1 개구(도면 미도시)를 갖는 제2-1 포토레지스트 패턴층(도면 미도시)을 형성한다.A 2-1 photoresist layer (not shown) is formed on the second electrode layer (not shown). Then, the 2-1 photoresist having a 2-1 opening (not shown) corresponding to the 1-1 opening 131'-1 by patterning the 2-1 photoresist layer (not shown). A pattern layer (not shown) is formed.
이후, 상기 제2-1 포토레지스트 패턴층(도면 미도시)을 식각 마스크로 이용하여 상기 제2 전극층(도면 미도시)을 식각함으로써 제2 전극 패턴층(220')을 형성한다. 제2 전극 패턴층(220')은 티타늄 패턴층(220'a)과 금 패턴층(220'b)이 상하로 적층된 구조이다. Thereafter, the second
이후, 상기 제2-1 포토레지스트 패턴층(도면 미도시)을 제거하여 제2 전극 패턴층(220')을 외부로 노출시킨다.Thereafter, the 2-1 photoresist pattern layer (not shown) is removed to expose the second electrode pattern layer 220 'to the outside.
한편, 외부로 노출된 제2 전극 패턴층(220') 상에는 실시예1의 쉐도우 마스크(140')가 마스크 얼라이너에 의하여 고정된다. 쉐도우 마스크(140')는 제2 전극 패턴층(220') 표면 소정 부위를 노출시키는 하부 개구(140'-1) 및 상부 개구(140'-2)를 갖는다.On the other hand, the shadow mask 140 'of the first embodiment is fixed by the mask aligner on the second electrode pattern layer 220' exposed to the outside. The
이후, 제2 전극 패턴층(220') 중 하부 개구(140'-1) 하부에 위치한 부분에 p형 타입으로 이루어지는 제2 반도체 패턴층(260)을 형성한다. 제2 반도체 패턴층(260)은 파워를 조절함으로써 두 물질의 조성비를 제어할 수 있는 co-sputtering 공정 또는 co-evaporating 공정을 통해 형성할 수 있다.Subsequently, a second
이후, 제2 반도체 패턴층(260) 상에 도금 공정(electro-plating)을 진행하여 확산 방지 역할을 하는 니켈층(Ni)(270)을 형성하고, 니켈층(170) 상에 제2 본딩층(280)인 주석층(Sn)을 도금 공정(electro-plating)으로 형성하며, 상기 제2-2 쉐도우 마스크(도면 미도시)를 제거하여 제2 패턴(P2)을 완성한다.Thereafter, an electro-plating process is performed on the second
기타, 설명하지 않은 사항은 제1 패턴(P1) 형성 공정에 준한다.Other matters which are not described follow the process of forming 1st pattern P1.
도4l을 참조하면, 제1 패턴(P1) 상에 제2 패턴(P2)을 뒤집어 제1 패턴(P1)과 제2 패턴(P2)이 상호 대향하도록 위치시킨다.Referring to FIG. 4L, the second pattern P2 is inverted on the first pattern P1 so that the first pattern P1 and the second pattern P2 face each other.
도4m을 참조하면, 제1 패턴(P1)의 제1 본딩층(180)에 제2 패턴(P2)의 제2 전극 패턴층(220')이 접속되고, 제1 패턴(P1)의 제1 전극 패턴층(120')에 제2 패턴(P2)의 제2 본딩층(280)이 접속되도록 본딩하여 마이크로 열전 에너지 변환 모듈을 완성한다.Referring to FIG. 4M, the second
실시예1을 이용하여 제조된 마이크로 열전 에너지 변환 모듈은 열저항이 강한 쉐도우 마스크(140')를 이용하므로, 반도체 패턴층이 가장 놓은 열전 성능을 가지는 고온(250~300℃)에서 제1 반도체 패턴층(160) 및 제2 반도체 패턴층(260)을 형성할 수 있게 된다.The micro thermoelectric energy conversion module manufactured using the first embodiment uses the shadow mask 140 'having a high thermal resistance, so that the semiconductor pattern layer has the first semiconductor pattern at a high temperature (250 to 300 ° C.) having the most thermoelectric performance. The
한편, 제1 반도체 패턴층(160) 및 제2 반도체 패턴층(260)의 높이는 10 ㎛ 이상 인 것이 바람직한데, 포토레지스트는 그 높이를 높게 형성할 수 없고, 열에 약하므로 쉐도우 마스크를 사용하지 않으면 효율이 좋은 반도체 패턴층(160, 260)을 형성하기 어려운 문제점이 있다. 그러나, 실시예1은 도금 공정을 통하여 멤브레인 패턴층(141')의 높이를 높게 형성할 수 있어 제1 반도체 패턴층(160) 및 제2 반 도체 패턴층(260)의 높이를 10 ㎛ 이상으로 높게 형성할 수 있다.On the other hand, the height of the first
한편, 종래의 쉐도우 마스크는 실시예1의 멤브레인 패턴층(140'-1)에 대응하는 부분의 높이가 200 ~ 500 ㎛ 정도로 높아 수십 ㎛ 정도의 반도체 패턴을 형성하기 어려운 문제점이 있는데, 실시예1에 의한 쉐도우 마스크의 경우 도금 공정을 통하여 멤브레인 패턴층(141')의 높이를 100 ㎛ 이내로 형성할 수 있어 10 ㎛ 이상으로 반도체 패턴층(160, 260)을 용이하게 형성할 수 있다.On the other hand, the conventional shadow mask has a problem that the height of the portion corresponding to the membrane pattern layer 140'-1 of Example 1 is about 200 ~ 500 ㎛ high difficult to form a semiconductor pattern of several tens of ㎛, Example 1 In the case of the shadow mask, the height of the
또한, 실시예1의 쉐도우 마스크(140')는 멤브레인 패턴층(141')에 형성된 하부 개구(140'-1)는 제1 하부 개구(140'-1a) 및 제1 하부 개구(140'-1a)의 하단부로부터 확장되는 제2 하부 개구(140'-1b)로 구분되므로, 도4g를 참조하면 반도체 패턴층(160)의 증착 형성시 반도체 패턴층(160)의 양측면이 멤브레인 패턴층(141')에 접착되는 것이 방지되는 장점이 있다.In addition, the shadow mask 140 'of the first embodiment has a lower opening 140'-1 formed in the membrane pattern layer 141' and a first lower opening 140'-1a and a first lower opening 140'-. Since it is divided into the second
실시예2Example 2
실시예2는 실시예1의 쉐도우 마스크의 제조 방법에 관한 것이다.Example 2 relates to a method of manufacturing the shadow mask of Example 1.
도5a 내지 도5k는 실시예2의 순차적 공정 단면도를 나타낸다.5A to 5K show sequential process cross-sections of Example 2. FIG.
도5a를 참조하면 먼저 실리콘 웨이퍼(142-1)의 일측면에 일측 절연층(142-2), 접착 보조층(142-3) 및 도금 전극층(142-4)이 순차적으로 적층 형성된다.Referring to FIG. 5A, first, an insulating layer 142-2, an adhesive auxiliary layer 142-3, and a plating electrode layer 142-4 are sequentially stacked on one side of a silicon wafer 142-1.
일측 절연층(142-2)은 실리콘 디옥사이드(SiO2)가 적층된 구조로 형성되고, 접착 보조층(142-3)은 실리콘 나이트라이드(Si3N4)가 적층된 구조로 형성될 수 있 다.The insulating layer 142-2 may be formed in a structure in which silicon dioxide (SiO 2 ) is stacked, and the adhesion auxiliary layer 142-3 may be formed in a structure in which silicon nitride (Si 3 N 4 ) is stacked. All.
한편, 도금 전극층(142-4)은 제1 도금 전극층(142-4a) 및 제2 도금 전극층(142-4b)이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다. 제1 도금 전극층(142-4a)은 티타늄(Ti) 또는 탄탈륨(Ta)으로 형성되고, 제2 도금 전극층(142-4b)은 구리(Cu)로 형성될 수 있다.Meanwhile, the plating electrode layer 142-4 may have a structure in which the first plating electrode layer 142-4a and the second plating electrode layer 142-4b are sequentially stacked. The first plating electrode layer 142-4a may be formed of titanium (Ti) or tantalum (Ta), and the second plating electrode layer 142-4b may be formed of copper (Cu).
도5a를 참조하면 실리콘 웨이퍼(142-1) 일측면에 대향되는 타측면에는 타측 절연층(142-5) 및 식각 보호층(142-6)이 순차적으로 적층 형성된다.Referring to FIG. 5A, the other insulating layer 142-5 and the etch protection layer 142-6 are sequentially stacked on the other side of the silicon wafer 142-1 that faces one side thereof.
타측 절연층(142-5)은 실리콘 디옥사이드(SiO2)가 적층된 구조로 형성되고, 식각 보호층(142-6)은 실리콘 나이트라이드(Si3N4)가 적층된 구조로 형성될 수 있다.The other insulating layer 142-5 may have a structure in which silicon dioxide (SiO 2 ) is stacked, and the etch protection layer 142-6 may have a structure in which silicon nitride (Si 3 N 4 ) is stacked. .
도5b를 참조하면 도금 전극층(142-4)에는 제1 개구(142'-7h)를 갖는 제1 일측 포토레지스트 패턴층(142'-7)이 형성된다.Referring to FIG. 5B, a first
도5c를 참조하면 도금 공정 및 CMP 공정에 의하여 제1 일측 포토레지스트 패턴층(142'-7)의 제1 개구(142'-7h)에 상부 멤브레인 패턴층(141'-1)이 적층 형성된다.Referring to FIG. 5C, an upper
도5d를 참조하면 제1 일측 포토레지스트 패턴층(142'-7)의 일측면 및 상부 멤브레인 패턴층(141'-1) 일측면에는 하부 멤브레인 패턴층(141'-2, 도3 참조)이 적층 형성 가능한 제2 개구(142'-8h)를 갖는 제2 일측 포토레지스트 패턴층(142'-8)이 적층 형성된다. 즉, 제1 일측 포토레지스트 패턴층(142'-7)의 일측면 및 상부 멤브레인 패턴층(141'-1)에 제2 일측 포토레지스트 패턴층(142'-8)이 적층 형성되면 제2 개구(142'-8h)를 통하여 상부 멤브레인 패턴층(141'-1)의 일부가 외부로 노출된다.Referring to FIG. 5D, one side of the first one side
도5e를 참조하면 도금 공정 및 CMP 공정에 의하여 제2 일측 포토레지스트 패턴층(142'-8)의 제2 개구(142'-8h)에 하부 멤브레인 패턴층(141'-2)이 적층 형성하는 단계;Referring to FIG. 5E, the lower membrane pattern layer 141'-2 is formed by laminating the second openings 142'-8h of the second one side photoresist pattern layer 142'-8 by the plating process and the CMP process. step;
도5f를 참조하면 제1 일측 포토레지스트 패턴층(142'-7) 및 제2 일측 포토레지스트 패턴층(142'-8)을 제거하여 멤브레인 패턴층(141')을 노출시킨다. 제1 일측 포토레지스트 패턴층(142'-7) 및 제2 일측 포토레지스트 패턴층(142'-8)이 제거됨으로써 노출된 멤브레인 패턴층(141')에 하부 개구(140'-1)가 형성된다.Referring to FIG. 5F, the first side
도5g를 참조하면 식각 보호층(142-6) 하부에는 제3 개구(142'-9h)를 갖는 타측 포토레지스트 패턴층(142'-9)이 형성된다.Referring to FIG. 5G, another
도5h를 참조하면 타측 포토레지스트 패턴층(142'-9)을 식각 마스크로 사용하여 식각 보호 패턴층(142'-6) 및 타측 절연 패턴층(142'-5)을 순차적으로 형성한다.Referring to FIG. 5H, the etching
도5i를 참조하면 식각 보호 패턴층(142'-6) 및 타측 절연 패턴층(142'-5)이 형성되면 타측 포토레지스트 패턴층(142'-9)을 제거한다.Referring to FIG. 5I, when the etching
도5j를 참조하면 식각 보호 패턴층(142'-6) 및 타측 절연 패턴층(142'-5)을 식각 마스크로 사용하여 실리콘 웨이퍼 패턴층(142'-1)을 형성한다. 실리콘 웨이퍼 패턴층(142'-1)은 KOH 용액(40% wt, 60℃)에서 습식 식각됨으로써 형성될 수 있다. 이때, 식각 보호 패턴층(142'-6)이 습식 식각 과정에서 보호층 역할을 한다.Referring to FIG. 5J, the silicon
도5k를 참조하면 실리콘 웨이퍼 패턴층(142'-1)이 형성되면 실리콘 웨이퍼 패턴층(142'-1)을 식각 마스크로 사용하여 순차적으로 일측 절연 패턴층(142'-2), 접착 보조 패턴층(142'-3) 및 도금 전극 패턴층(142'-4)을 형성한다. 도금 전극 패턴층(142'-4)은 제1 도금 전극 패턴층(142'-4a) 및 제2 도금 전극 패턴층(142-4b)으로 이루어진다.Referring to FIG. 5K, when the silicon wafer pattern layer 142'-1 is formed, the one side insulating pattern layer 142'-2 and the adhesion assistant pattern are sequentially formed using the silicon wafer pattern layer 142'-1 as an etching mask. The layer 142'-3 and the plating electrode pattern layer 142'-4 are formed. The plated electrode pattern layer 142'-4 is formed of a first plated electrode pattern layer 142'-4a and a second plated electrode pattern layer 142-4b.
도5k를 참조하면 식각 보호 패턴층(142'-6), 타측 절연 패턴층(142'-5), 실리콘 웨이퍼 패턴층(142'-1), 일측 절연 패턴층(142'-2), 접착 보조 패턴층(142'-3) 및 도금 전극 패턴층(142'-4)이 형성됨으로써 상부 개구(140'-2)가 형성된다.Referring to FIG. 5K, the etching
도1은 일반적인 이종 반도체를 이용한 열전변환 모듈을 도시한 사시도.1 is a perspective view showing a thermoelectric conversion module using a general heterogeneous semiconductor.
도2a 내지 도2o는 종래 기술에 따른 마이크로 열전 냉각 모듈 제조 방법을 나타낸 순차적인 공정 단면도.Figures 2a to 2o are sequential process cross-sectional view showing a method of manufacturing a micro thermoelectric cooling module according to the prior art.
도3은 실시예1의 개략적 단면도.3 is a schematic cross-sectional view of
도4a 내지 도4m은 일실시예1을 이용한 마이크로 열전 에너지 변환 모듈 제조 방법을 순차로 나타낸 공정 단면도.4A to 4M are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a micro thermoelectric energy conversion module using Example 1;
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>Description of the Related Art [0002]
100 : 제1 기판 110 : 제1 절연층100: first substrate 110: first insulating layer
120 : 제1 전극층 120': 제1 전극 패턴층120: first electrode layer 120 ': first electrode pattern layer
131 : 제1-1 포토 레지스트층 131': 제1-1 포토 레지스트 패턴층131: First-
140': 쉐도우 마스크 140'-1: 하부 개구140 ': shadow mask 140'-1: lower opening
140'-1a: 제1 하부 개구 140'-1b: 제2 하부 개구140'-1a: first lower opening 140'-1b: second lower opening
140'-2: 상부 개구140'-2: top opening
141': 멤브레인 패턴층 141'-1: 상부 멤브레인 패턴층141 ': membrane pattern layer 141'-1: upper membrane pattern layer
141'-2: 하부 멤브레인 패턴층141'-2: lower membrane pattern layer
142': 멤브레인 보강층142 ': membrane reinforcing layer
142-1: 실리콘 웨이퍼 142'-1: 실리콘 웨이퍼 패턴층142-1: Silicon Wafer 142'-1: Silicon Wafer Pattern Layer
142-2: 일측 절연층 142'-2: 일측 절연 패턴층142-2: one side insulating layer 142'-2: one side insulating pattern layer
142-3: 접착 보조층 142'-3: 접착 보조 패턴층142-3: Adhesion Auxiliary Layer 142'-3: Adhesion Auxiliary Pattern Layer
142-4: 도금 전극층 142'-4: 도금 전극 패턴층142-4: plating electrode layer 142'-4: plating electrode pattern layer
142-5: 타측 절연층 142'-5: 타측 절연 패턴층142-5: Insulation layer on the other side 142'-5: Insulation layer on the other side
142-6: 식각 보호층 142'-6: 식각 보호 패턴층142-6: etch protective layer 142'-6: etch protective pattern layer
142'-7: 제1 일측 포토레지스트 패턴층142'-7: first photoresist pattern layer
142'-7h: 제1 개구142'-7h: first opening
142'-8: 제21일측 포토레지스트 패턴층142'-8: Photoresist pattern layer on one side of the 21st
142'-8h: 제2 개구142'-8h: second opening
Claims (5)
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