KR101135488B1 - 구성요소 제조 방법 및 구성요소 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은 구성요소의 제조 방법, 특히, 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소 및, 크로스오버 상호연결 및 특히 가동 구조상의 브리지를 구현시킬 수 있는 구성요소를 제조하는 방법을 특정하는 것이다.
이 경우, 제1 기판, 제1 기판 위에 제1 절연층, 제1 절연층 위에 적어도 부분적으로 전도성인 커버층을 포함하는 제1 층 어셈블리, 커버층에 형성되는 제1 함몰부 및 제2 함몰부로서, 제1 함몰부는 제1 에칭 깊이를 가지고, 제2 함몰부는 제1 에칭 깊이보다 작은 제2 에칭 깊이를 가지며, 제1 에칭 깊이는 적어도 커버층의 두께와 동일한 제1 함몰부 및 제2 함몰부, 그리고 구조층이 커버층의 적어도 일부와 인접하며 적어도 부분적으로 전도성인 구조층을 포함한다.

Description

구성요소 제조 방법 및 구성요소{METHOD FOR THE PRODUCTION OF A COMPONENT, AND COMPONENT}
본 발명은 마이크로기계(micromechanical), 마이크로-전자기계(micro-electromechanical: MEMS) 또는 마이크로-광학-전자기계(micro-opto-mechanical: MOEMS) 구성요소의 제조 방법 및 그러한 구성요소에 관한 것이다.
마이크로기계-구성요소(MEMS) 또는 마이크로-광학-기계 구성요소(MOEMS)에 대해 습기 및 오염 물질(예를 들어, 먼지)과 같은 환경의 영향을 최소화하기 위해, 이러한 구성요소의 능동 구조(active structures)는 종종 캡슐에 싸여 밀폐된다. 이 경우, "능동 구조"는 특히 가동 구조(movable structures), 광학 구조(optical structures) 또는 가동 및 광학 구성 요소(예를 들어, 가동 거울)를 모두 구비한 구조를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "능동 영역"이라는 용어는 능동 구조가 놓이거나 움직이는 구성요소의 영역 또는 공간을 의미한다. 더욱이 빈틈없이 밀봉된 캡슐은 능동 구조의 영역에서 특정한 내부 압력을 설정하기 위해 이용될 수 있으며, 이는, 예를 들어, 가속 센서 및 자이로스코프(회전 속도 센서)와 같은 정의된 내부 압력에 의존하는 기능을 가지는 구성요소에 특히 이롭다.
생산이 가능한 경제적으로 생산될 수 있도록 하기 위해, MEMS나 MOEMS 구성요소의 제조는 일반적으로 웨이퍼 수준에서 이루어진다. 이 경우에 종종 수행되는 결합 공정은, 예를 들면, 다이렉트 접합 공정(direct bonding process) 및 양극 접합 공정(anodic bonding processes)을 기반으로 이루어진다.
구성요소의 특정 부분과 접촉하기 위해(예를 들면, 능동 구조와 접촉하기 위해) 구성요소의 밀폐 영역으로부터 전기적인 접촉부의 리드아웃은 제조 기술적인 견지에서 구현하기 어렵다. 다양한 가능성이 고려될 수 있는다: 전기적인 접촉부가, 예를 들어, 주입(implantation)이나 확산(diffusion) 방법에 의해 제조되며, 낮은 면 저항(low sheet resistance)를 가지는 측면으로 연장된 반도체 층에 의해 구현될 수 있다. 더욱이, 평탄화된 패시베이션 층(planarized passivation layer)에 의해 덮인 패턴화된 전도층(patterned conductive layer)에 의해 구현되는 것도 가능하다.
대안으로서, 전기적인 접촉은 복수의 수직으로 연장된 도금-도통 구멍의 형태로 구성요소로부터 리드 아웃될 수 있다.
DE102005015584는 접촉 홀이 제조되기 전에 능동 영역 및 그에 따라서 구성요소의 능동 구조가 (오염물질 및 습기에 관한 한) 구성요소의 환경으로부터 격리되는 구성요소의 제조 방법을 기술한다. 구성 요소를 작동시키기 위해 능동 구조에 요구되는 전류 및 능동 구조에 의해 생성되는 신호는 각각 능동 구조로 공급되고 접촉 홀 및 이에 인접한 전도성 구조 층을 통해 능동 구조로부터 탭오프된다. 그러나, 기술된 기술은 상호접속의 어떠한 크로스오버가 불가능하다. 특히, 작은 영역을 만족시키면서 폐쇄되는(구성 요소 층 평면에서) 가동 구조 내에 놓여지는 영역들(예를 들면, 전극)과 접촉하는 것이 불가능하다. 따라서, MEMS(2)에서 이러한 기술에 의해 구현된 가동 구조들(6)은 종종 전극(5)에 상호연결(4)하기 위한 개구부(3)를 구비한다(도 3 참조).
따라서, 본 발명의 목적은 구성요소, 특히, 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광학-전자기계 구성요소를 제조하기 위한 방법을 특정하는 것이며, 이에 의해 이러한 구성요소는 크로스오버(crossover)를 상호연결하며 특히 가동 구조 위에 브리지(bridge)가 구현될 수 있다.
본 발명의 목적은 본 발명에 따라서 청구항 제1항의 기술적 특징을 포함하는 도입부에 언급된 타입의 방법에 의해, 그리고 청구항 제19항의 기술적 특징을 포함하는 도입부에 언급된 타입의 구성 요소에 의해 달성된다.
이 경우, 제1 기판, 제1 기판상의 제1 절연층(a first insulation layer) 그리고 제1 절연층상의 적어도 부분적으로 전도성인 커버층(at least partly conductive covering layer)을 포함하는 제1 층 어셈블리(a first assembly), 커버층에 형성되는 제1 함몰부 및 제2 함몰부로서, 제1 함몰부는 제1 에칭 깊이(a first etching depth)를 가지고, 제2 함몰부는 제1 에칭 깊이보다 작은 제2 에칭 깊이(a second etching depth)를 가지며, 그리고 제1 에칭 깊이는 적어도 커버층의 두께와 동일하며, 그리고 적어도 부분적으로 전도성인 구조층이 적어도 영역에서 커버층에 인접하도록 커버층에 인가된다.
소위 상호연결 브리지는 다른 에칭 깊이에 의해 구현되며, 구조는 상기 상호연결 브리지에 의해 브리지된다.
본 발명에 따른 제조 방법은 새로운 구조가 가능하기 때문에 디자인 자유도(design freedom) 또는 디자인 다양성(design diversity)을 증가시킨다. 개구부 결여의 결과로서, 보다 견고한 구조를 가져오며, 이는 기생 동작과 효과(parasitic movements and effects)의 감소를 가져온다. 더욱이, 본딩 패드의 수가 감소될 수 있으며, 따라서 보다 작은 면적이 필요하기 때문에 비용이 절감되고, 수율 또는 신뢰성이 향상된다.
방법 및 구성 요소의 바람직한 구성에 있어서, 본 발명에 따라 제조된 구성 요소의 능동 구조는 구조 층을 패터닝하여 제조되며, 패터닝은 제1 층 어셈블리에 구조층을 도포하기 전이나 후에 이루어진다. 예를 들어, 패터닝은 마스크를 구조층의 표면에 도포하고 순차적으로 구조층을 에칭하여 이루어진다. 구조층의 도포 후까지 패터닝되지 않는다면, 구조층의 도포 동안 어떠한 결합 공차도 고려할 필요가 없다.
구성 요소 또는 제조 방법의 이로운 특징에 따르면, 캡슐 층 또는 제2 층 어셈블리의 적용은 조절가능한 내부 압력에 의해 빈틈없이 밀폐될 수 있도록 하며 외부 전자장 간섭계에 대한 보호를 위해 다른 전기 접촉으로부터 전기적으로 절연된 실드(shield)를 형성할 수 있게 한다. 이 경우, 구조층은 또한 제2 층 어셈블리의 일부일 수 있으며, 더욱이 제2 층 어셈블리는 제2 기판과 제2 절연층을 포함한다.
캡슐층을 통해 금속 접촉을 형성하는 영역에 대한 간단한 접근은 캡슐층을 구조층에 도포하기 전에 캡슐층에 형성된 접촉홀에 의해 달성될 수 있다.
제2 층 어셈블리를 이용하는 때에는, 되도록이면, 구조층과 마주하는 제2 기판의 측면에서, 구조층을 제2 층 어셈블리를 적용하기 전에, 제3 함몰부가 형성되고, 이의 측방 위치는 제2 기판에 나중에 형성되는 접촉홀의 측방 위치에 적어도 부분적으로 대응한다. 본 발명에 따른 제조 방법의 나중 공정 단계에서, 제3 함몰부는 접촉홀(또는 적어도 접촉홀의 일부로서)로서 이용될 수 있다.
이로운 방법으로, 제2 층 어셈블리에 구조층을 도포하기 전, 구조층과 마주하는 제2 기판의 측면에, 제4 함몰부가 형성되고, 이의 측방 위치는 능동 구조의 측방 위치 또는 구조층의 능동 구조에 적어도 부분적으로 대응한다; 마찬가지로 제2 함몰부가 이들 측방 위치에 대응적으로 형성될 수 있다. 제2 및 각각의 제4 함몰부는 능동 영역 내에 놓여진 구조층의 그러한 영역의 기계적인 운동(예를 들어, 진동)을 가능하게 한다. 더욱이, 제2 및 각각의 제4 함몰부는 구성 요소의 특정 파라미터를 설정하기 위해 사용될 수 있다: 특정 조건 하에서 기계적인 진동 품질은구성요소내에 둘러싸인 압력, 능동(가동) 구조의 외형 및 이들의 직접적인 환경에 주로 의존하며, 예를 들어, 제2 및 각각의 제4 함몰부의 크기를 결정하여 목표된 방식으로 진동 능동 구조의 진동 품질에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 진동 품질은 제2 및 각각의 제4 함몰부 보다 모두 크고, 깊다(구성요소내 동일한 압력에 대해).
제2 함몰부와 제4 함몰부의 동일한 에칭 깊이의 결과로서 대칭적인 배열의 경우에 있어서, 가동 능동 구조의 대칭적인 가스 환경이 발생한다. 이는 층의 평면에 수직인 감쇠력을 야기하고 이로부터 야기되는 기생 이동을 실질적으로 저하시킨다.
제3 함몰부가 제2 기판 내에 형성되었다면, 접촉홀을 형성하기 위해, 구조층으로부터 떨어져 있는 제2 기판의 표면으로부터 진행하여 제3 함몰부의 바닥의 수직 위치에 대응하는 수직 위치까지 제2 기판의 적어도 일부를 제거할 수 있다. 따라서, 제3 함몰부는 "개구" 되며, 접촉홀로서 이용할 수 있다.
마찬가지로 제1 함몰부의 일부 및 제3 함몰부의 일부가 능동 구조의 위와 각각 아래에 위치될 수 있다.
하나의 특별한 바람직한 실시예에 있어서, 제1 기판과 제2 기판 그리고 구조층과 커버층이 또한 실리콘으로 구성되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않으며; 다른 물질/물질 조합이 또한 생각될 수 있다. 일반적으로 실리콘은 좋은 기계적 특성, 높은 효용성 및 잘 발달된 제조 공정의 이점을 갖는다. 전술한 구성 요소가 실리콘으로 구성된다면, 이는 다음과 같은 이점을 갖는다: 낮은 열 응력(이러한 이점은 두 기판과 또한 커버층과 구조층이 동일한 물질로 구성되는 경우 항상 존재한다) 및 또한 Pyrex 또는 SD2(두 물질은 각각 "코닝 글래스", "호야"에 의해 판매되는 유리이다)에 비해 열 접합 공정동안 적은 가스 배출, 이러한 이점에 의해 0.01 mbar 보다 작은 압력이 구성요소내에서 구현될 수 있다.
이로운 방식에 있어서, 상이한 에칭 깊이가 이중 마스크에 의해 2단 건식 에칭 단계(two-stage dry etching step)에 의해 형성될 수 있다.
커버층 내/위에 제2 함몰부의 위치에서 능동 구조를 위한 전극을 형성함으로써, 웨이퍼 평면에 수직인 운동과 힘을 검출하고 각인하는데 사용될 수 있는 매립형 전극을 구현할 수 있다.
3단 에칭 공정(three-stage etching process)에 의해, 매립형 전극과 상호연결 브리지가 하나의 구성 요소 내에 함께 구현될 수 있다.
본 발명은 다음의 도면을 참조하여 예시적인 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명된다.
도 1은 이중 마스크의 지원으로 다른 에칭 깊이를 갖는 함몰부의 패터닝을 위해 단계 1-1, 1-2, 1-3, 1-4, 1-5를 갖는 공정 시퀀스를 도시한 도면,
도 2는 단면 예시 2-1, 2-2, 2-3 및 2-4에 기초하여 본 발명에 따른 방법의 공정 시퀀스를 도시한 도면,
도 3은 종래 기술에서와 같이 상호연결을 위한 개구부를 구비하는 마이크로 기계 센서 구조의 개략적인 평면도,
도 4는 본 발명에 따른 방법으로 제조된, 본 발명에 따른 유사한 센서의 개략적인 평면도,
도 5는 매립 전극을 구비한 구성요소의 단면도,
도 6은 매립 전극과 상호연결 브리지를 구비한 구성요소의 단면도,
도 7a는 도 7b의 단면 영역 I-I'를 따라서 상호연결 브리지를 구비한 구성요소의 다른 단면도,
도 7b는 도 7a의 III-III'에 따른 단면(밝은 회색 음영)과 도 7a의 IV-IV'에 따른 단면(어두운 회색 음영)을 따른 단면에 의해 중첩된 도 7a의 II-II' 단면 영역을 따라서 구성요소의 개략적인 횡단면도를 도시한 도면.
도면에서, 동일하거나 서로 대응하는 영역, 구성요소 및 구성요소 그룹은 동일한 참조번호에 의해 식별된다.
본 발명에서, 소위 커버 웨이퍼(cover wafer)(10), 특히 SOI 웨이퍼(SOI: silicon on Insulator)가 제1 층 어셈블리에 대한 예로 사용될 수 있으며, 웨이퍼는 2단 패터닝 단계, 예를 들어, 이중 마스크를 이용하는 2단 건식 에칭 단계(DRIE:Deep Reactive Ion Etchin)에 의해 패턴화된다. 이 경우, SOI 웨이퍼(10)는 제1 실리콘 기판(11), 제1 절연층(12), 일반적으로 실리콘 이산화물(silicon dioxide), 매립된 제1 절연층(12)에 의해 제1 기판(11)으로부터 격리되는 커버층(13)을 포함한다.
도 1은 제1 에칭 깊이(D1)를 가지는 제1 함몰부(14) 및 제2 에칭 깊이(D2)를가지는 제2 함몰부(15)가 어떻게 구현되는지를 예시한다(결과는 단계 1-5에 예시된다).
첫째, 산화층(16)이 SOI 웨이퍼 상에 구현되고 패턴화된다(단계 1-1). 그 후에, 포토레지스트의 층(17)이 발라지고, 노출되어 현상된다(단계 1-2). 이어지는 패터닝 단계에서, 커버층(13)의 실리콘내 영역들은 산화층(16) 및 포토레지스트 마스크(17)내 동일한 위치, 예를 들어, 제1 함몰부(14)의 측방 위치에 개구부를 가지도록 에칭된다(단계 1-3). 제1 패터닝 단계에 뒤이어, 포토레지스트(17)가 제거된다(단계 1-4). 포토레지스트(17)에 의해 앞서 커버된 산화물 층(16)내 개구부가 노출된다. 제2 패터닝 단계에서, 이들 영역과 제1 패터닝 단계에서 이미 패턴화된 영역들은 커버층(13)의 실리콘내에 에칭된다. 2단계 에칭에 이어서, 제1 패터닝 단계에서 이미 패턴화되었던 제1 함몰부의 영역들은 다른 전극의 전기적 절연이 되도록 하기 위해 SOI 웨이퍼의 매립된 산화물(12)까지 아래로 개구되었다. 도 2를 참조하여 이하 알 수 있는 바와 같이, 제2 에칭 단계의 에칭 깊이는 이후 브리지와 가동 구조(또는 구조층(26)내 상호연결)(단계 1-5)간의 거리를 결정한다. 매립 산화물(12)은 에칭 스톱(etching stop)으로서 작용한다.
다음 단계에서, 산화물(16)이 제거된다(아래에 놓인 실리콘 표면이 이후에 접합되기 때문에, 되도록이면 습식-화학적으로 제거되는 것이 바람직하다). 이 경우, 제1 함몰부(14)의 바닥에 매립된 산화물(12)이 또한 완전히 또는 부분적으로 제거된다(도 2-1 참조). 그러나, 이는 기능에 좋지않은 영향을 주지 않는다. 그 다음 커버 웨이퍼(10)는 커버층(13)의 두께에 대응하며 따라서 매립 산화물(12)에 대해 적어도 아래로 연장되는 제1 에칭 깊이(D1)를 갖는 제1 함몰부, 그리고 제1 에칭 깊이(D1)보다 작은 제2 에칭 깊이(D2)를 갖는 제2 함몰부를 구비한 도 2-1에 예시된 구조를 가진다.
다음 공정 단계에서, 패턴화된 제2 절연층(21)이 제2 기판(20)의 표면상에 형성된다. 그 다음, 제3 에칭 깊이(D3)를 갖는 제3 함몰부(22) 및 제4 에칭 깊이(D4)를 갖는 제4 함몰부(23)가 제2 기판(20)의 표면에 형성된다. 이 경우, 제3 함몰부(22)의 너비(B1)는 제3 함몰부(22) 위의 제2 절연층(21)의 절단부(cutouts)의 너비(B2)보다 작게 된다. 이러한 방법으로, 제3 함몰부(22)와 인접한 영역에 브레이크-오프 에지(break-off edge)(24)가 생기며, 이 에지의 기능은 후술될 것이다.
제2 층 어셈블리(25)를 형성하기 위해, 다음 공정 단계에서 구조층(26)이 다른 절연층(21)에 도포되며, 구조층(26)은 제2 절연층(21)의 개별적인 영역에 적합하다.
다음 공정 단계에서, 구조층(26)은 능동 구조(27)가 생기도록 패턴화되며, 구조층(26)의 외부 영역(30)(칩 에지, 즉 형성될 구성요소의 에지 영역)이 호(31)에 의해 구성 요소 "내" 전도성 영역으로부터 전기적으로 절연된다. 그 다음 도 2-2에 예시된 구성이 생겼다.
다음 공정 단계에서, 이의 결과가 도 2-3에 예시되며, 제1 층 어셈블리(10)와 제2 층 어셈블리(25)는 커버층(13)이 구조층(26)에 인접하고 제2 함몰부(15)와제4 함몰부(23)가 능동 구조(27)의 상하에 각각 위치되도록 서로 결합된다. 도시되어 있지는 않지만 마찬가지로 부분적으로는 요구되는 것은 적어도 제1 함몰부의 일부 및 제3 함몰부의 일부가 능동 구조(27)의 상하에 각각 위치할 수 있다는 사실이다.
제2 층 어셈블리(25)상에 제1 층 어셈블리(10)를 결합하는 동안, 실리콘이 산화물위에 결합되기 보다는 "매립된 공동을 갖는 SOI" 실리콘이 산화물 위에 결합된다. 빈틈없는 밀봉 결합 외에, 이 경우 최저의 가능한 전기 저항을 갖는 연결이 형성되어야 한다.
다음 공정 단계에서, 제3 함몰부(22)가 노출되며, 접촉 홀(36)이 생김으로써 제2 기판(20)의 본딩 패드 영역(35)은 제3 함몰부(22)의 바닥의 수직 위치에 대응하는 수직 위치까지 떨어져서 에칭된다.
다음 공정 단계에서, 이어 금속화 층(metallization layer)이 제2 기판(20)의 표면에 증착되며, 브레이크-오프 에지(24)의 존재로 인해, 제3 함몰부(22) 내에 증착되는 금속화 층의 그러한 부분은 금속화 층의 나머지로부터 전기적으로 절연되어, 그 결과 금속 접촉 영역(metal contact-making areas)(32)이 제3 함몰부(22) 내에 생긴다. 그 후에, 접촉은 본딩 와이어(bonding wires)(33)에 의해 금속 접촉영역(32)에 의해 이루어지며, 따라서 도 2-4의 구조를 초래한다.
필요한 경우, 다른 공정 단계에서, 다른 금속화 층이 구조층(26)으로부터 이격된 제1 기판(11)의 (예시되지 않은)표면상에 증착될 수 있다. 다른 금속화 층 및 또한 금속화 층은 바람직하지 않은 전자기장을 차폐하기 위한 차폐 전극(shielding electrodes)으로서 제공된다. 두 금속화 층은 정의된 공통 전위 또는 상이한 전위에 연결될 수 있다.
따라서, 본 발명은 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소, 특히 전기적인 접촉을 위해 빈틈없이 밀봉된 능동 구조 및 영역을 구비한 구성요소를 제조하기 위한 방법을 기술한다. 본 발명에 따른 제조 방법은 웨이퍼 수준에서 구조 층의 특정 영역을 조절가능한 내부 압력에 의해 빈틈없이 밀봉될 수 있도록 하고, 도 2-4에 예로서 도시된 바와 같이, 도 3에 예시된 바와 같이 개구부(3)를 제공할 필요없이 능동 구조(27) 위의 상호연결 브리지(34)에 의하여 구조 층내 전극(5)의 연결 가능성을 제공한다. 그 결과, 도 4에 예시된 바와 같이 구조(1)를 구현할 수 있으며 전극(5)은 (본 명세서에서 예시되지 않은) 상호연결 브리지(34)를 통해 접촉-연결될 수 있으며, 그리고, 결과적으로, 구조(1)는 도 3의 오픈 구조(6)와 비교해 볼 때 인터럽트되지 않는다.
제2 기판의 전도성 물질을 절연시키기 위해, 접촉홀(36)의 바닥으로부터 접촉홀(36)의 전기적 전도성 측벽의 전기적 절연을 초래하는 브레이크-오프 에지(24)를 사용하는 것이 이로우며, 상기 바닥은 구성요소의 전극에 (종종 직접적으로)연결된다.
접촉 영역의 금속화는 모든 결합 공정의 종결 후에만 수행된다. 따라서, 예를 들어, 구조층(26) 내에 도핑된 능동 영역이 없다면, 400℃ 보다 높은 온도 부하를 갖는 실리콘 직접 접합(silicon direct bonding)과 같은 방법을 이용할 수 있ㅇ으며, 이의 도핑 프로파일은 상대적으로 높은 온도에서 손상될 수 있다.
본 발명은 어떠한 (소형화된) 구성요소에 대한 제조 공정, 특히 가속도 센서, 회전 속도 센서, 압력 센서, 광 커플러(optical couplers) 등과 같은 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소에 대한 제조 공정에 적용될 수 있다.
도 2-2 내지 도 2-4는 (구조 층(26)의 구현 전에)제2 기판(20)이 2단 DRIE 단계에 의해 또한 패턴화되는 선택적인 경우를 예시한다. 이 경우, 제1 에칭 깊이(D1) 및 제3 에칭 깊이(D3)가 동일하게 선택되며 제2 에칭 깊이(D2)는 또한 제4 에칭 깊이(D4)와 동일하게 선택된다. 이는 능동 구조(27)의 대칭적인 가스 환경의 이점을 갖는다. 이는 실질적으로 웨이퍼 평면에 수직인 결과적인 감쇠력(damping force)과 이로부터 야기되는 기생 운동(parasitic movement)을 억제한다.
구조층(26)내 구조를 빈틈없이 밀봉할 필요가 없다면, 구조층(26)은 SDB(Silicon Direct Bonding)에 의해 기술된 제1 층 어셈블리(10)상에 구현될 수 있으며 (예를 들면, 알루미늄 스퍼터링과 에칭에 의해 본딩 패드의 구현 후에) 패턴화될 수 있다.
또한 전술한 제1 층 어셈블리(10)상에 구조층(26)을 구현하고, 이어서 이를 패턴화할 수 있다. SDB, 양극 접합, 예를 들어 스퍼터링된 파이렉스 인터레이어(sputtered Pyrex interlayer)를 구비한 양극 접합 또는 다른 접합 방법에 의해, 이어서 캡슐층(예를 들어, 제2 기판(20))에 의한 캡슐화를 구현할 수 있다. 이 경우에, 캡슐층(예를 들어, (20))은 금속 접촉 영역에 대한 접근을 보장하기 위해 사전에 패턴화될 수 있다. 이러한 변형은 도 2-4에 도시된 것과 유사하거나 동일한 단면을 가져온다. 이러한 방법으로, 금속 접촉 영역(32)은 실절적으로 캡슐화에 앞서 구조층(26)에 도포될 수 있으며, 능동 구조(27)가 테스트 된다. 그러나, 이 경우 금속 접촉 영역(32)이 파괴되는 것을 방지하기 위해 저온 접합 방법(low-temperature joining process)이 최종 접합 공정을 위해 이용되어야 한다.
도 5는 2단 패터닝이 또한 매립형 전극(40)을 구현할 수 있으며, 이러한 매립형 전극(40)은 주로 (웨이퍼 평면에 수직인)z 방향으로 운동과 힘을 검출하고 각인하기 위해 주로 사용될 수 있다는 것을 도시한다.
제5 에칭 깊이(D5)를 갖는 제5 함몰부(41)와 3단 패터닝에 의해, 이의 결과가 도 6에 예시되며, 매립형 전극(40)과 상호연결 브리지(34) 모두를 구현할 수 있다.
이 경우, 매립형 전극(40)은, 예를 들어, 대응 층(커버층(13)) 그 자체의 재료에 의해 구현되거나, 또는 대응 층(커버층(13)) 상에 추가적인 금속화 층을 증착시킴으로써 구현된다.
도 7a 및 7b는 더 나은 설명을 위해 구성요소의 다른 예시를 도시한다. 이 경우, 도 7a는 도 7b의 단면 영역 I-I'를 따라서 개략적인 단면도를 도시한 것이고, 반면에 7b는 도 7a의 단면 영역 II-II'를 따라서 개략적인 단면도를 도시하며, 도 7a의 영역 III-III'를 따른 단면(옅은 회색 음영)과 도 7a의 IV-IV'을 따른 단면(짙은 회색 음영)에 의해 중첩된다. 이 경우, 도 7b의 단면은 특히 능동 구조(27)와 상호연결 브리지(34)를 만족스럽게 도시하며, 상호연결 브리지(34)는 능동 구조외부의 연결(51)에 능동 구조내에 위치된 전극(5)을 연결한다. 이 경우, 예시된 구성요소는 또한 제1 함몰부(14)의 일부 및 제3 함몰부(22)의 일부가 각각 능동 구조의 상하에 대칭적으로 위치되고, 마찬가지로 제2 함몰부(15)와 제4 함몰부(23)가 존재한다. 이 경우, 제2 함몰부(15)와 제4 함몰부(23)의 동일한 에칭 깊이 그리고 제1 함몰부(14)와 제3 함몰부(22)의 동일한 에칭 깊이의 결과로서 대칭적인 배열의 경우에 있어서, 가동 능동 구조(27)의 대칭적인 가스 환경이 생긴다. 이는 층의 평면에 수직인 결과적인 감쇠력과 그로부터 초래되는 기생 운동을 실질적으로 억제한다.

Claims (37)

  1. 구성요소(a component)(2), 특히 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소를 제조하기 위한 방법에 있어서,
    - 제1 기판(a first substrate)(11), 제1 기판(11) 위에 제1 절연 층(a first insulation layer)(12) 그리고 제1 절연층(12) 위에 적어도 부분적으로 전도성인 커버층(at least partly conductive covering layer)(13)을 갖는 제1 층 어셈블리(a first layer assembly)(10)를 제조하는 단계,
    - 제1 함몰부는 제1 에칭 깊이를 가지며 제2 함몰부(15)는 제1 에칭 깊이보다 작은 제2 에칭 깊이를 가지며, 그리고 제1 에칭 깊이가 최소한 커버층(13)의 두께와 동일한 제1 함몰부(14)와 제2 함몰부(15)를 커버층(13)에 제조하는 단계,
    - 구조층(26)이 최소한의 영역에서 커버층(13)에 인접하도록 적어도 부분적으로 전도성인 구조층(26)을 커버층(13)에 도포하는 단계를 포함하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    구성요소(2)의 능동 구조(an active structure)(27)는 구조층(26)을 패턴화함으로써 생성되며, 패턴화는 구조층(26)을 커버층(13)에 도포하기 전 또는 후에 효과적인 것을 특징으로 하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    금속 접촉 영역(metal contact-making areas)(32)은 커버층(13)관 상반된 구조층(26) 표면상의 영역에 생성되는 것을 특징으로 하는 구성 요소(2)의 제조 방법.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    능동 구조(27)를 캡슐에 넣기 위한 캡슐층(an encapsulation layer)(20)이 커버층(13)에 상반된 구조층(26)의 표면에 도포되는 것을 특징으로 하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    커버층(13)에 도포되기 전에, 캡슐층(20)은 캡슐층(20)이 커버층(13)에 도포된 후에 금속 접촉 영역(32)에 접근할 수 있도록 하는 접촉 홀(contact holes)(36)을 구비하는 것을 특징으로 하는 구성 요소(2)의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    - 제2 기판(20), 제2 기판(20) 표면의 적어도 일부를 커버하는 제2 절연층(21)을 포함하는 제2 층 어셈블리(25)를 생성하는 단계,
    - 구조층(26)을 제2 절연층(21)에 도포하는 단계, 그리고
    - 구조층(26)이 최소한의 영역에 커버층(13)이 인접하도록 커버층(13)에 제2 층 어셈블리(25)를 도포하는 단계에 따라 구조층(26)과 커버층(13)이 도포되는 것을 특징으로 하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    구성요소(2)의 능동 구조(27)는 구조층(26)을 패턴화하여 생성되고, 패턴화는 구조층(26)을 제2 층 어셈블리(25)에 도포하기 전 또는 후에 효과적인 것을 특징으로 하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    제1 및 제2 층 어셈블리(10, 25) 그리고 구조층(26)은 또한 제2 층 어셈블리(25)의 도포 후, 능동 구조(27)를 포함하는 구조층(26)의 적어도 일부가 제1 및 제2 층 어셈블리(10,25)에 의해 빈틈없이 밀봉될 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    접촉 홀(36)은 제2 기판(20)에 형성되는 것을 특징으로 하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    구조층(26)을 제2 층 어셈블리(25)에 도포하기 전에, 구조층(26)을 마주하는 제2 기판(20)의 측면에 제3 함몰부(22)가 생성되고, 제3 함몰부(22)의 측방 위치는 후에 제2 기판(20)에 형성되는 접촉 홀(36)의 측방 위치에 적어도 부분적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    구조층(26)을 제2 층 어셈블리에 도포하기 전에, 구조층(26)과 마주하는 제2 기판(20)의 측면에 제4 함몰부(23)가 생성되고, 제4 함몰부(23)의 측방 위치는 후에 구조층(26)의 능동 구조(27)의 측방 위치에 적어도 부분적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  12. 제 2 항, 제3 항, 제 6항, 제 7 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 10 항, 또는 제 11 항에 있어서,
    커버층(13)에 생성된 제2 함몰부(15)와 제1 함몰부(14)중 적어도 하나는 구조층(26)의 능동 구조의 측방 위치에 적어도 부분적으로 대응하는 측방 위치에서 생성되는 것을 특징으로 하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    제4 함몰부(23)의 에칭 깊이는 커버층(13)의 제2 함몰부(15)의 제2 에칭 깊이(D2)와 최소한 동일하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  14. 제 1 항, 제 2 항, 제3 항, 제 6항, 제 7 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 10 항, 또는 제 11 항에 있어서,
    제1 기판(11), 제2 기판(20), 구조층(26), 커버층(13)은 동일한 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    반도체 물질은 실리콘인 것을 특징으로 하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  16. 제 1 항, 제 2 항, 제3 항, 제 6항, 제 7 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 10 항, 또는 제 11 항에 있어서,
    제1 함몰부(14) 및 제2 함몰부(15)의 상이한 제1 에칭 깊이(D1) 및 제2 에칭 깊이(D2)와 제3 함몰부(22) 및 제4 함몰부(23)의 상이한 제3 에칭 깊이(D3) 및 제 4 에칭 깊이(D4)중 적어도 하나는 더블 마스크(a double mask)(16, 17)에 의한 2단 건식 에칭 단계(a two-stage dry etching step)에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  17. 제 2 항, 제3 항, 제 6항, 제 7 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 10 항, 또는 제 11 항에 있어서,
    능동 구조(27)를 위한 전극(40)은 커버층(13) 내/상의 제2 함몰부(15) 위치에 생성되는 것을 특징으로 하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  18. 제 2 항, 제3 항, 제 6항, 제 7 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 10 항, 또는 제 11 항에 있어서,
    제1 에칭 깊이(D1) 및 제2 에칭 깊이(D2)와 상이한 제5 에칭 깊이(D5)를 갖는 제5 함몰부(41)가 커버층(13)에 구현되며, 능동 구조(27)를 위한 전극(40)은 커버층(13) 내/상의 제5 함몰부(15) 위치에 생성되는 것을 특징으로 하는 구성요소(2)의 제조 방법.
  19. 제 2 항, 제3 항, 제 6항, 제 7 항, 제 8 항, 제 9 항, 제 10 항, 또는 제 11 항에 있어서,
    상호연결 브리지(an interconnect bridge)(34)가 방법에 의해 커버층(13)에 생성되며, 상호연결 브리지(34)가 능동 구조(27) 내의 전극(5)을 능동 구조(27) 밖의 구조 층(26)에 연결하는 것을 특징으로 하는 구성 요소(2)의 제조 방법.
  20. - 제1 기판(11), 제1 기판(11) 위에 제1 절연층(12) 그리고 제1 절연층(12) 위에 커버층(13)을 갖는 제 1 층 어셈블리(a first layer assembly)(10)
    - 커버층(13) 위에 배열된 적어도 부분적으로 전도성인 구조층(26), 그리고
    - 커버층(13)에 형성된 제1 함몰부(14) 및 제2 함몰부(15)로, 함몰부는 구조층(26)을 갖는 인터페이스로부터 생기며, 제1 함몰부(14)는 제1 에칭 깊이(D1)를 그리고 제2 함몰부(15)는 제1 에칭 깊이(D1)보다 작은 제2 에칭 깊이(D2)를 가지며, 제1 에칭 깊이(D1)는 최소한 커버층(13)의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
  21. 제 20 항에 있어서,
    구성요소(2)의 능동 구조(27)는 구조층(26)을 패턴화함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로- 광-전자기계 구성요소(2).
  22. 제 21 항에 있어서,
    커버층(13)에 상반된 구조층(26)의 표면상의 금속 접촉 영역(32)을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
  23. 제 21 항에 있어서,
    커버층(13)에 상반된 구조층(26)의 표면에 능동 구조(27)를 캡슐화하기 위한 캡슐층(20)을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
  24. 제 22 항에 있어서,
    커버층(13)에 상반된 구조층(26)의 표면에 능동 구조(27)를 캡슐화하기 위한 캡슐층(20), 그리고 금속 접촉 영역(32)에 대해 접근할 수 있도록 하기 위해 캡슐층(20)내 접촉 홀(36)을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
  25. 제 20 항에 있어서,
    제2 기판(20) 및 제2 기판(2)의 표면의 적어도 일부를 커버하는 제2 절연층(21)을 가지며, 제2 층 어셈블리(25)가 커버층(13)에 상반된 구조층(26)의 측면에 배열되는 것을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
  26. 제 25 항에 있어서,
    구성요소(2)의 능동 구조(27)는 구조층(26)을 패턴화함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
  27. 제 26 항에 있어서,
    제1 및 제2 층 어셈블리(10, 25) 그리고 구조층(26)은 또한 능동 구조(27)를 포함하는 구조층(26)의 일부가 제1 및 제2 층 어셈블리(10, 25)에 의해 빈틈없이 밀봉되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
  28. 제 25 항에 있어서,
    접촉홀(36)은 제2 기판(20)에 형성되는 것을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
  29. 제 28 항에 있어서,
    구조층(26)에 상반된 제2 기판(20)의 측면에 제3 함몰부(22)가 존재하고, 제3 함몰부의 측방 위치는 접촉홀(36)의 측방 위치에 적어도 부분적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
  30. 제 28 항에 있어서,
    구조층(26)에 상반된 제2 기판(20)의 측면에 제4 함몰부(23)가 존재하고, 제4 함몰부의 측방 위치는 구조층(26)의 능동 구조(27)의 측방 위치에 적어도 부분적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
  31. 제 26 항에 있어서,
    커버층(13)에 존재하는 제2 함몰부(15)와 제1 함몰부(14)중 적어도 하나는 구조층(16)의 능동 구조(27)의 측방 위치에 최소한 부분적으로 대응하는 측방 위치에 존재하는 것을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
  32. 제 30 항에 있어서,
    제4 함몰부(23)의 제4 에칭 깊이(D4)는 커버층(13)의 제2 함몰부(15)의 제2 에칭 깊이(D2)와 최소한 동일한 것을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
  33. 제 20 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 기판(11), 제2 기판(20) 그리고 또한 구조층(26) 및 커버층(13)은 동일한 반도체 물질로 구성된 것을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
  34. 제 33 항에 있어서,
    반도체 물질은 실리콘인 것을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
  35. 제 20 항에 있어서,
    제2 함몰부(15)의 위치에 커버층(13) 내/상의 전극(40)을 특징으로 하는 마이크로 기계, 마이크로 전자기계 또는 마이크로 광학 전자기계 구성 요소(2).
  36. 제 20 항에 있어서,
    커버층(13) 내에 제5 에칭 깊이(D5)를 갖는 제5 함몰부(41) 및 제5 함몰부(41)의 위치에 커버층(13) 내/상의 전극(40)을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
  37. 제 20 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 상호연결 브리지(34)가 커버층(13)에 형성되며, 적어도 하나의 상호연결 브리지(34)는 능동 구조(27) 내의 전극(5)을 능동 구조(27) 외부의 구조층(26)에 연결하는 것을 특징으로 하는 마이크로기계, 마이크로-전자기계 또는 마이크로-광-전자기계 구성요소(2).
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