KR101617536B1 - Mems 디바이스를 제조하는 방법 및 mems 디바이스 - Google Patents

Mems 디바이스를 제조하는 방법 및 mems 디바이스 Download PDF

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Abstract

MEMS 디바이스를 제조하는 방법은 희생층에 인접한 층 내에 캐비티를 제공하는 단계를 포함한다. 캐비티는 희생층으로 연장되고, 희생층으로 돌출되는 모세관 슬롯을 포함한다. 희생층은 캐비티를 통해 도입되는 에칭제에 희생층을 노출시킴으로써 제거된다.

Description

MEMS 디바이스를 제조하는 방법 및 MEMS 디바이스{METHOD FOR MANUFACTURING A MEMS DEVICE AND MEMS DEVICE}
본 발명의 실시예는 MEMS 디바이스를 제조하는 방법 및 MEMS 디바이스에 관한 것이다.
압력 센서, 가속도 센서, 마이크로폰 또는 라우드스피커와 같은 MEMS 디바이스의 제조 동안에, 딥 캐비티(deep cavity)가 형성될 수 있다. 딥 캐비티는 대량 미세-가공(bulk micro-machined)될 수 있다. 딥 캐비티의 일 예는 일부 설계의 MEMS 마이크로폰의 백 캐비티(back cavity)이다. 또한, MEMS 디바이스에 대한 일부 제조 프로세스에서, 희생층은 희생층 에칭에 의해 제거되어야 할 수 있다. 희생층 에칭은, 에칭제(etching agent)가 희생층에 도달할 수 있도록, 에칭제가 희생층에 인접한 하나 이상의 층 내의 에칭 홀을 통해 제공되어야 하는 것을 요구할 수 있다.
동작 시에, 예를 들면, MEMS 마이크로폰 내의 이러한 캐비티는 공기가 팽창할 수 있는 볼륨으로서 사용될 수 있다. 많은 경우에서, 그러한 캐비티의 개구(opening)는 그들 각각의 깊이와 비교하여 상대적으로 작다. 이러한 경우는 높은 종횡비(high aspect ratio)라 불린다.
본 발명의 실시예는 MEMS 디바이스를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 희생층에 인접한 층 내에 캐비티를 제공하는 단계를 포함한다. 캐비티는 희생층으로 연장되고, 층으로 돌출된 모세관 슬롯을 포함한다. 희생층은, 캐비티를 통해 도입된 에칭제에 희생층을 노출시킴으로써 제거된다.
본 발명의 추가적인 실시예는 MEMS 디바이스를 제조하는 방법을 제공한다. 상기 방법은 캐비티의 측벽 내에 모세관 슬롯을 제공하는 단계 및 캐비티의 하부를 에칭하기 위해 에칭제를 캐비티에 도입하는 단계를 포함한다.
추가적인 실시예는 캐비티 및 캐비티로부터 외부로 연장되는 모세관 슬롯을 포함하는 MEMS 디바이스를 제공한다.
본 발명의 실시예는 도면에 관련하여 다음에 설명된다.
도 1(a)는 캐비티를 포함하는 MEMS 디바이스를 개략적으로 도시한다.
도 1(b)는 에칭 프로세스 시에 도 1a의 MEMS 디바이스를 개략적으로 도시한다.
도 1(c)는 에칭 프로세스가 종료된 후의 MEMS 디바이스를 개략적으로 도시한다.
도 2는 MEMS 디바이스의 층으로 돌출된 복수의 모세관 슬롯으로 구성된 외벽을 갖는 캐비티를 포함하는 MEMS 디바이스의 개략적인 사시도를 도시한다.
도 3은 MEMS 디바이스의 층으로 돌출된 복수의 모세관 슬롯으로 구성된 외벽을 갖는 캐비티를 포함하는 MEMS 디바이스의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4(a) 내지 도 4(c)는 복수의 모세관 슬롯으로 구성된 외벽을 갖는 캐비티의 개략적인 레이아웃 예를 도시한다.
도 5(a) 내지 도 5(c)는 복수의 모세관 슬롯으로 구성된 외벽을 갖는 캐비티의 추가적인 개략적인 레이아웃 예를 도시한다.
도 6(a) 내지 도 6(d)는 연장된 홀 외벽을 갖는 캐비티의 개략적인 레이아웃 예를 도시한다.
도 7은 복수의 모세관 슬롯이 비대칭적인 슬롯 배열로 배열되어 구성된 외벽을 갖는 캐비티의 개략적인 레이아웃 예를 도시한다.
본 명세서에 개시된 교시의 상이한 실시예는 도 1(a) 내지 도 7을 참조하여 후속으로 논의될 것이다. 도면에서, 동일한 참조 번호는 동일하거나 유사한 기능을 갖는 물체에 제공되어, 상이한 실시예 내의 동일한 참조 번호에 의해 지칭되는 물체가 상호 교환 가능하고, 설명이 상호 적용 가능하다.
도 1(a) 내지 도 1(c)를 참조하면, MEMS 디바이스(10) 내의 캐비티를 적시는(wet) 프로세스가 도시된다. 특히, 실리콘 마이크로폰 또는 스피커에서와 같이 대량 미세-가공되는 딥 캐비티를 갖는 MEMS 프로세스에서, MEMS 디바이스(10) 내의 캐비티를 적시는 프로세스가 도시된다. 이러한 캐비티는, 예를 들면, 희생층 에칭을 수행하기 위한 에칭제로 채워질 수 있다.
희생층 에칭에서, 거품이 높은 종횡비를 갖는 캐비티 내부에 남아있을 수 있다. 그러나, 이러한 거품은 에칭제를 캐비티 내의 부분에 도입하는 것을 막는 잠재력을 갖는다. 이것은 후속 에칭 단계를 저해할 수 있다. 예를 들면, 캐비티의 하부 상에 배치된 희생층은, 거품이 이동을 저해하기 때문에 에칭제에 의해 도달될 수 없다. 결과적으로, 에칭제의 도포 후에, 거품에 의해 막히는 희생층의 부분은 에칭되지 않은 상태에 머물고, 가능하게는, 완벽하지 않은 적심(wetting)을 초래한다. 따라서, 희생층의 원하지 않는 잔여물이 캐비티의 하부 상에 남을 수 있다.
도 1(a)는 층(12)을 포함하는 MEMS 디바이스(10)를 도시한다. 희생층(14)은 층(12)의 표면에 인접한다. 희생층(14)은 층(12)에 직접적으로 또는 개재된 적어도 하나의 중간층을 갖고서 인접할 수 있다. 예를 들면, 층(12)은 희생층(14) 상에 증착될 수 있거나 그 역도 가능하다. 커버층(16)은, 희생층(14)이 층(12)과 커버층(16) 사이에 샌드위치되도록 희생층(14)에 인접할 수 있다.
4 개의 캐비티(18_1 내지 18_4)가 층(12) 내에 제공될 수 있다. 이러한 캐비티(18_1 내지 18_4) 각각은 커버층(16)에 대향하는 표면으로부터 희생층(14)으로의 방향으로 연장될 수 있다. 4 개의 캐비티의 수는 단지 예이다. 단일 캐비티가 또한 가능하다. 2 개 이상의 캐비티가 또한 가능할 수 있다.
도 1(b)는 상술된 MEMS 디바이스(10)를 적시는 단계를 도시한다. MEMS 디바이스(10)를 적시는 이러한 단계는, 도 1(b)에 개략적으로 도시된 바와 같이, MEMS 디바이스(10)를 에칭제(20)에 담금으로써 수행될 수 있다. MEMS 디바이스(10)를 에칭제(20)에 담금으로써, 캐비티(18_1 내지 18_4)가 에칭제(20)로 완전히 또는 부분적으로 채워질 수 있다. 그렇게 하기 위해, 에칭제(20)가 캐비티(18_1 내지 18_4)를 통해 도입되고, 희생층(14)에 도달하여 전체 희생층(14) 또는 이러한 층의 미리 결정된 부분을 제거해야 한다.
그러나, 거품(22_1 내지 22_3)은, 특히 높은 종횡비를 갖는 캐비티의 경우에 캐비티 중 일부의 내부에서 생성되는 경향이 있다. 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 3 개의 거품(22_1 내지 22_3)은 캐비티(18_1)와 비교하여 더 높은 종횡비를 갖는 캐비티(18_2 내지 18_4) 내부에 형성된다. 이러한 거품(22_1 내지 22_3)은 캐비티의 깊이, 즉, 높은 종횡비에 관련하여 이러한 캐비티의 감소된 개구로 인해 캐비티(18_2 내지 18_4) 내부에 남는 경향이 있다.
각각의 캐비티(18_2 내지 18_4)에 관하여, 거품(22_1 내지 22_3)은, MEMS 디바이스(10)가 에칭제(20) 내부에 완전히 담기게 될지라도 통상적으로 탈출하지 못한다. 캐비티의 지름이 (일정한 깊이에서) 더 작을수록, 거품이 이러한 캐비티 내부에 생성되고 이러한 캐비티에 남을 가능성이 더 높다는 것을 주목하라. 이와 동일한 것이 캐비티의 깊이에 적용된다. 다시 말해서, 캐비티의 깊이가 더 깊을수록, 거품이 이러한 캐비티 내부에 생성되고 이러한 캐비티에 남을 가능성이 더 높다. 그렇지 않다면, 도 1(b)에 개략적으로 도시된 바와 같이, 나머지 캐비티(18_2 내지 18_4)와 비교하여 큰 지름을 갖는 캐비티(18_1)에는 거품이 없다.
캐비티 내부에 남아있는 거품으로 인해, 희생층(14)으로의 방향에서 에칭제(20)의 도입이 완전히 또는 부분적으로 막히게 된다. 이것은, 막히지 않은 캐비티와 비교하여, 에칭되도록 의도된 희생층(14)에 에칭제(20)가 더 적게 도달하는 것을 초래한다. 도 1(c)를 참조하면, MEMS 디바이스(10)의 캐비티가 전체적으로 막히게 되면, 아래에 놓인 희생층(14)이 완전히 에칭되지 않은 상태에 있을 수 있다(캐비티(18_2) 참조). MEMS 디바이스(10)의 캐비티가 거품에 의해 부분적으로 막히게 되면, 희생층(14)의 단지 일부가 에칭에 의해 제거될 수 있다(캐비티(18_3 및 18_4) 참조). 그러나, MEMS 디바이스(10)의 캐비티에 거품이 없다면, 이러한 캐비티 아래에 놓인 희생층(14)은 통상적으로 원래 의도된 바와 같이 에칭에 의해 완전히 제거될 것이다(캐비티(18_1) 참조).
상술된 바와 같은 3 개의 경우에 기초한 에칭의 결과가 도 1(c)에 도시된다. 도 1(c)에서, 캐비티(18_2) 아래에 놓인 희생층(14)의 부분은 완전히 에칭되지 않은 상태에 있다. 이것에 대한 이유는, 거품(22_1)(도 1(b) 참조)이 이러한 캐비티(18_2)를 실질적으로 완전히 막기 때문이다. 다시 말해서, 에칭 과정 중에, 거품(22_1)과 희생층(14) 사이의 공간은 어떠한 에칭제(20)도 수용하지 않는다.
그러나, 캐비티(18_3 및 18_4)에서, 희생층(14)의 각각의 아래에 놓인 부분은 부분적으로 에칭된다. 예를 들면, 캐비티(18_3 및 18_4)에서, 에칭 동안에, 거품의 표면과 각각의 캐비티의 내부 외벽 사이에 갭이 유지되는 희생층의 그러한 부분에서 희생층이 제거된다. 요약하면, 캐비티(18_2 내지 18_4)에서 에칭 프로세스의 결과는 불만족스러울 수 있다. 최근 몇 년간에, MEMS 기술에서, MEMS 디바이스들을 최소화하려는 노력이 상승하고 있다. 따라서, 캐비티의 불만족스러운 적심의 문제점이 더 빈번하게 발생할 수 있다.
도 2는 캐비티(18)가 제공된 층(12)을 포함하는 MEMS 디바이스(10)의 개략도이다. 층(12)의 하부에 희생층(14)이 제공된다. 캐비티(18)의 외벽에 의해 둘러싸이는 희생층(14)의 이러한 부분은 에칭에 의해 제거되도록 의도된다. 다시 말해서, 희생층(14)은 캐비티(18)를 통해 도입된 에칭제에 희생층(14)을 노출시킴으로써 제거되어야 한다.
캐비티(18)의 외벽에 복수의 모세관 슬롯(24)이 제공된다. 모세관 슬롯(24)은 층(12)으로 돌출된다. 모세관 슬롯(24)은 희생층(14)을 제거하는 단계 동안에 거품이 캐비티(18) 내부에 남아있는 것을 실질적으로 방지하도록 구성될 수 있다. 다시 말해서, 복수의 모세관 슬롯(24)은, 예를 들면, 도 1(a) 내지 도 1(c)에 도시된 캐비티와 비교하여 캐비티(18)의 개선된 적심을 보조할 수 있다.
이러한 이점의 이유는, 캐비티(18)의 적심 시에, 모세관 슬롯(24)이 표면에서 액체, 예를 들면, 에칭제에 대해 모세관력(capillary force)을 생성하도록 구성될 수 있고, 모세관력이 결국 액체를 캐비티(18) 내부로 끌어당기는 힘을 발생시키기 때문이다. 이것은 캐비티(18)의 외벽뿐만 아니라 하부를 실질적으로 완전히 적시는 것을 초래할 수 있다. 이러한 효과에 의해, 캐비티(18)로의 에칭제의 도입이 가속화될 수 있어서, 통상적으로 거품이 적게 형성되거나 아예 형성되지 않는 효과를 발생시킨다. 사실상, 결과적인 모세관력은 거품의 표면 장력과 균형을 맞출 수 있다.
요약하면, 캐비티(18)가 깊거나 및/또는 작은 지름을 가질지라도, 복수의 모세관 슬롯(24)의 제공은 거품의 형성을 제거할 수 있다. 이것은, 캐비티(18)의 하부, 즉, 희생층(14)으로의 방향으로의 에칭제의 도입이 적어도 하나의 거품에 의한 폐쇄(occlusion)로 고통받지 않을 수 있는 효과를 발생시킨다.
캐비티의 외벽은, 모세관 슬롯(24)이 층(12)으로 실질적으로 방사상으로 돌출되도록 구성될 수 있다. 대안으로서, 모세관 슬롯(24)은 층(12)으로 방사상 방향으로 기울어져 또는 나선형 방식 또는 소용돌이 방식으로 돌출될 수 있다. 모세관 슬롯(24)은 캐비티(18)의 전체 외벽 또는 외벽의 적어도 일부에 걸쳐 배열될 수 있다. 모세관 슬롯(24)은 균일하게 또는 불균일하게 이격될 수 있다. 도시되지 않지만, 커버층은 층(12)보다는 희생층(14)의 반대 측면에 인접하게 제공될 수 있다. 또한, 커버층의 적어도 일부분은 MEMS 특유의 구조로 변환될 수 있다.
도 2에 도시된 모세관 슬롯(24)은 캐비티(18)의 하부, 즉, 희생층(14)의 표면으로의 방향으로 연장된다. 도시되지 않지만, 캐비티(18)의 외벽은 모세관 슬롯이 층과 희생층 사이의 계면에 수직인 연장부의 부분 또는 전체 연장부에 걸쳐 연장되도록 배열되게 구성될 수 있다.
층(12)의 평면의 단면에서, 모세관 슬롯(24)은 직사각형 형상을 갖도록 구성될 수 있다. 그러나, 층(12)의 평면의 단면에서, 모세관 슬롯(24)은 삼각형 형상, 테이퍼링된 형상, 아크 형상, 원형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상 및 반타원형 형상 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 형상을 갖도록 구성될 수 있다. 또한, 층(12)의 평면의 단면에서, 모세관 슬롯(24)은 모세관력에 영향을 주지 않고 매우 얇을 수 있다. 따라서, 모세관 슬롯(24)의 제공은 캐비티 크기를 크게 변경하지 않는다.
캐비티(18)의 외벽은, 모세관 슬롯(24)이 층(12)의 평면에 수직인 전체 연장부 또는 연장부의 일부분에 걸쳐, 즉, 캐비티(18)의 깊이 방향을 따라 실질적으로 균일한 형상을 취하도록 구성될 수 있다. 도시되지 않지만, 슬롯(24)은, 층(12)의 평면에 직각인 전체 연장부에 걸쳐 희생층을 향한 방향으로 실질적으로 테이퍼링된 형상을 취하도록 구성될 수 있다. 특히, 모세관 슬롯(들)(24)은 캐비티(18)의 개구에서 상대적으로 넓고, 희생층(14)을 향해 더 좁아질 수 있다.
도 3은 MEMS 디바이스(10)의 캐비티(18)에 걸친 단면도를 도시한다. 캐비티(18)의 외벽(또는 측벽)에는 층(12)으로 돌출되도록 구성된 복수의 모세관 슬롯(24)이 제공될 수 있다. 예로서, 모세관 슬롯(24_1)은 캐비티(18) 또는 그의 중심축에 관련하여 실질적으로 방사상으로 층(12)으로 돌출되도록 배열될 수 있다. 또한, 모세관 슬롯(24_1)은 층(12)의 평면에 수직인 전체 연장부에 걸쳐 연장되도록 배열될 수 있다. 다시 말해서, 모세관 슬롯(24_1)은 층(12)의 표면으로부터 층(12)의 반대 표면 상에 제공된 희생층(14)으로 연장될 수 있다. 또한, 캐비티(18)의 외벽은, 모세관 슬롯(24_1)이 실질적으로 층(12)과 희생층(14) 사이의 계면에 평행하는 평면의 단면에서 삼각형 형상을 취하도록 구성될 수 있다.
예로서, 도 3은 실질적으로 방사상으로 층(12)으로 돌출되는 추가적인 모세관 슬롯(24_2)을 도시한다. 캐비티(18)의 외벽은, 모세관 슬롯(24_2)이 층(12)의 평면에 직각인 전체 연장부에 걸쳐 희생층(14)을 향한 방향으로 실질적으로 테이퍼링된 형상을 취하도록 구성될 수 있다. 모세관 슬롯이 층(12)의 평면에 직각인 연장부에 걸쳐 희생층(14)을 향해 테이퍼링된 형상을 취하도록 제공되는 캐비티(18)의 외벽을 구성하는 것은, MEMS 디바이스(10)의 지지 영역이 실질적으로 변하지 않게 될 수 있는 이점을 초래할 수 있다(지지 영역: 예를 들면, 희생층이 캐비티(18)의 하부에서 에칭된 후에 층(12)과 남아있는 희생 물질 사이의 계면). 따라서, 테이퍼링된 형태를 갖는 슬롯을 제공하는 것은 MEMS 디바이스(10)의 감소된 구조적 신뢰성을 반드시 초래하지는 않는다.
요약하면, 캐비티의 크기를 크게 변하지 않게 유지하면서, 거품의 형성이 실질적으로 제거될 수 있다. 이것은, MEMS 디바이스(10)가 심지어 짧은 시간 간격 동안에 액체, 예를 들면, 에칭제의 도입에 의해 적셔질 수 있는 효과를 발생시킨다. 캐비티(18)의 적심은, 캐비티(18)의 전체 외벽 또는 외벽의 적어도 일부분에 걸쳐 제공되는 모세관 슬롯으로 인해 액체에 인가되는 모세관력에 의해 개선될 수 있고, 여기서 모세관 슬롯은 층(12)으로 돌출되도록 제공될 수 있다. 모세관 슬롯은 희생층을 제거하는 단계 동안에 거품이 캐비티 내부에 남아있는 것을 실질적으로 방지하도록 구성될 수 있다.
도 4(a) 내지 도 4(c)는 상이한 수의 모세관 슬롯(24)이 제공된 외벽(또는 측벽)을 갖는 캐비티(18)의 개략적인 레이아웃 예를 도시한다. 캐비티(18) 각각은 (모세관 슬롯(24)의 존재를 제외하면) 실질적으로 원형의 외벽을 갖는다.
도 4(a)에서, 캐비티(18)의 외벽에는 주변 층(도시되지 않음)으로 돌출되도록 구성된 4 개의 모세관 슬롯(24)이 제공될 수 있다. 삼각형 형상을 갖는 모세관 슬롯(24)이 제공될 수 있다. 모세관 슬롯(24)은 실질적으로 방사상으로 층으로 돌출되고, 서로로부터 균일하게 이격된다.
도 4(b)는 도 4(a)에 도시된 예와 비교하여 더 많은 수의 모세관 슬롯(24)으로 구성된 외벽을 갖는 캐비티(18)의 개략적인 레이아웃 예를 도시한다. 모세관 슬롯(24)은 실질적으로 방사상으로 층(도시되지 않음)으로 돌출될 수 있다. 도 4(a)에 도시된 모세관 슬롯과 비교하여, 모세관 슬롯(24)은 더 깊은 방사상 거리에 걸쳐 층으로 돌출될 수 있다. 또한, 도면 페이지의 평면의 단면에서, 모세관 슬롯(24)은 삼각형 형상을 갖도록 배열될 수 있다.
도 4(c)는 도 4(a) 및 도 4(b)에 도시된 예와 비교하여 더 많은 수의 모세관 슬롯(24)으로 구성된 외벽을 포함하는 캐비티(18)의 개략적인 레이아웃 예를 도시한다. 감소된 단면을 갖는 모세관 슬롯(24)이 제공될 수 있다. 따라서, 캐비티 크기가 크게 변하지 않는다. 모세관 슬롯(24)(캐비티(18)의 외벽에 걸쳐 제공됨)의 수가 많을수록, 가능하게는 표면에서 액체, 예를 들면, 에칭제에 인가되는 모세관력이 더 크다는 것을 주목하라. 이것은, 액체를 캐비티(18) 내부로 끌어당기고, 캐비티(18)의 외벽 및 하부를 전체적으로 적시는 힘을 발생시킬 수 있다. 이러한 효과에 의해, 캐비티(18)의 충전이 가속화될 수 있고, 이는 거품의 형성을 감소 또는 제거할 수 있다.
도 5(a) 내지 도 5(c)는 상이한 수의 모세관 슬롯(24)을 갖는 외벽을 포함하는 캐비티(18)의 레이아웃 예를 도시한다. 캐비티(18) 각각은 실질적으로 원형 형태를 갖는다.
도 5(a)는 층(도시되지 않음)으로 돌출되도록 구성된 4 개의 모세관 슬롯(24)을 포함하도록 구성된 외벽을 포함하는 캐비티(18)를 도시한다. 도면 페이지의 단면에서 반원형 형상을 갖는 모세관 슬롯(24)이 제공될 수 있다. 모세관 슬롯(24)은 층으로 방사상으로 돌출될 수 있고, 실질적으로 균일하게 서로로부터 이격될 수 있다.
도 5(b)는 도 5(a)에 도시된 예와 비교하여 더 많은 수의 모세관 슬롯(24)을 포함하도록 구성된 외벽을 포함하는 캐비티(18)를 도시한다. 실질적으로 직사각형의 몸통 형상을 갖고, 원단에서 반원형 형상으로 마감된 모세관 슬롯(24)이 제공될 수 있다. 도시되지 않지만, 도면 페이지의 단면에서, 삼각형 형상, 아크 형상, 직사각형 형상, 테이퍼링된 형상, 원형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상 및 반타원형 형상 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 상이한 형상의 모세관 슬롯(24)이 가능하다.
도 5(c)는 층(도시되지 않음)으로 돌출되는 복수의 모세관 슬롯(24)을 포함하도록 구성된 외벽을 갖는 캐비티를 도시한다. 이러한 예에서, 모세관 슬롯(24)은 외벽에 걸쳐 반원형의 리세스를 나란히 배열함으로써 형성될 수 있다. 그렇게 하기 위해, 도 5(a) 및 도 5(b)에 도시된 예와 비교하여, 모세관 슬롯(24)의 수가 증가될 수 있다. 이것은 결국 표면에서 액체, 예를 들면, 에칭제에 대한 모세관력의 증가된 생성을 제공할 수 있어서, 액체를 캐비티(18) 내부로 끌어당기고 캐비티(18)의 전체 외벽뿐만 아니라 하부를 신뢰할 수 있게 적시는 힘을 발생시킨다. 따라서, 캐비티(18)의 충전이 가속화될 수 있어서, 거품 형성에 대한 더 적은 기회를 제공한다. 결과적인 모세관력은 각각의 거품의 표면 장력과 균형을 맞춘다.
도 6(a) 내지 도 6(d)는 각각 상이한 슬롯 기하학 구조를 갖는 복수의 슬롯(24)을 포함하도록 구성된 외벽을 갖는 캐비티(18)의 레이아웃 예를 도시한다. 캐비티(18) 각각은 실질적으로 원형 외벽을 가질 수 있다.
도 6(a)는 주변층(도시되지 않음)으로 돌출된 복수의 모세관 슬롯(24)으로 구성된 외벽을 갖는 캐비티(18)를 도시한다. 모세관 슬롯(24)은 도면 페이지의 단면에서 직사각형 형상을 가질 수 있다. 캐비티(18)의 전체 외벽에 걸쳐, 모세관 슬롯(24)은 실질적으로 균일하게 또는 실질적으로 등거리 방식으로 서로로부터 이격된다. 또한, 모세관 슬롯(24)은 층으로 방사상으로 연장될 수 있다. 이러한 예에서, 캐비티(18)의 외벽은 크기가 확장될 수 있다. 따라서, 가능하게는 밀폐된 거품의 표면이 증가될 수 있다. 도시되지 않지만, 도면 페이지의 단면에서, 삼각형 형상, 아크 형상, 테이퍼링된 형상, 원형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상 및 반타원형 형상 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 상이한 형상의 모세관 슬롯(24)이 가능하다.
일부 실시예에 따라, 캐비티는 0 도와 180도 사이의 에지, 즉, 두드러진 에지가 아닌 오목한 에지를 갖는 측벽에 의해 범위가 한정될 수 있다. 에지는 통상적으로 층(12) 및/또는 희생층(14)의 평면에 수직으로 연장될 수 있지만, 또한 대안적인 실시예에서 상기 평면에 비스듬하게 연장될 수 있다. 두드러진 에지(즉, 180도보다 더 큰 각도를 가짐)는 통상적으로 캐비티로부터 모세관 슬롯으로의 전이부에서 접하게 될 수 있다. 도 6(a)에 도시된 예를 참조하면, 모세관 슬롯(24)의 측벽으로의 캐비티 측벽의 각각의 전이부에서 대략 270 도의 각도가 관측될 수 있다. 모세관 슬롯(24)의 측벽 자체는 도 6(a)에서 대략 90 도의 각도로 각각 한정된 2 개의 에지(오목함)에 의해 범위가 한정된다(대안적인 실시예에서, 2 개 이외의 에지의 수 및/또는 90 도 이외의 각도가 또한 가능함). 원형 또는 아크형 측벽이 실질적으로 180 도의 각도를 갖는 매우 많은 수(또는 심지어 무한대)의 에지의 제한 경우로서 고려될 수 있다는 것을 주목하라. 대안적인 실시예에 따라, 캐비티(18)는, 총 캐비티에 새겨질 수 있는 (특히, 층(들)(12, 14) 및/또는 MEMS 디바이스의 메인 표면에 실질적으로 평행하는 단면에서) 최대의 비돌출 형상에 대응할 수 있고, 여기서 총 캐비티는 캐비티(18) 및 모세관 슬롯(들)(24)의 결합으로서 고려될 수 있다.
도 6(b)는 복수의 모세관 슬롯(24)으로 구성된 외벽을 갖는 캐비티(18)를 도시한다. 도면 페이지의 단면에서 테이퍼링된 형상을 갖는 모세관 슬롯(24)이 제공될 수 있다. 모세관 슬롯(24)은 외벽에 걸쳐 나란히 배열된다. 또한, 이러한 예에서, 캐비티(18)의 외벽은 가능하게는 밀폐된 거품의 표면을 증가시키기 위해 크기가 확장된다. 따라서, 캐비티(18) 내부의 거품의 형성의 가능성이 감소될 수 있다. 도시되지 않지만, 도면 페이지의 단면에서, 삼각형 형상, 아크 형상, 직사각형 형상, 원형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상 및 반타원형 형상 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 더 포함하는 상이한 형상의 모세관 슬롯(24)이 가능하다.
도 6(c)는 층(도시되지 않음)으로 방사상으로 돌출되는 복수의 슬롯(24)으로 구성된 외벽을 갖는 캐비티(18)의 또 다른 예를 도시한다. 도 6(a) 및 도 6(b)에 도시된 예와 달리, 도면 페이지의 단면에서 삼각형 형상을 갖는 모세관 슬롯(24)이 제공될 수 있다. 삼각형 형상의 모세관 슬롯(24)은 외벽에 걸쳐 나란히 배열될 수 있다. 이러한 배열은 외벽의 증가된 크기를 제공할 수 있다. 외벽의 크기 확장은 결국 가능하게는 밀폐된 거품의 표면을 증가시킬 수 있다. 따라서, 캐비티(18) 내부의 거품의 형성의 가능성이 감소된다. 도시되지 않지만, 도면 페이지의 단면에서, 직사각형 형상, 테이퍼링된 형상, 아크 형상, 원형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상 및 반타원형 형상 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 더 포함하는 상이한 형상의 모세관 슬롯(24)이 가능하다.
도 6(d)는 주변층(도시되지 않음)으로 돌출되는 복수의 모세관 슬롯(24)으로 구성된 외벽을 갖는 캐비티(18)를 도시한다. 이러한 예에서, 반원형 형상을 갖는 모세관 슬롯(24)이 구성될 수 있다. 도 6(a) 내지 도 6(c)에 도시된 예와 마찬가지로, 모세관 슬롯(24)은 나란히 배열될 수 있다. 도 6(d)에 도시된 바와 같이 예시적인 캐비티(18)에서, 캐비티(18)의 외벽의 크기가 확장될 수 있고, 확장된 크기는 가능하게는 밀폐된 거품의 표면을 증가시킬 수 있다. 따라서, 캐비티(18) 내부의 거품의 형성의 가능성이 감소될 수 있다. 도시되지 않지만, 도면 페이지의 단면에서, 삼각형 형상, 아크 형상, 직사각형 형상, 테이퍼링된 형상, 타원형 형상 및 반타원형 형상 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 더 포함하는 상이한 형상의 모세관 슬롯(24)이 가능하다.
도 7은 주변층(도시되지 않음)으로 돌출되는 복수의 모세관 슬롯(24)으로 구성된 외벽을 갖는 캐비티(18)의 레이아웃 예를 도시한다. 도면 페이지의 단면에서 삼각형 형상을 갖는 복수의 모세관 슬롯(24)이 제공될 수 있다. 도 6(a) 내지 도 6(d)에 도시된 예와 대조적으로, 모세관 슬롯(24)은 오로지 캐비티(18)의 외벽의 일부분(즉, 외벽의 단일 세그먼트)에 걸쳐 배열될 수 있고, 그 일부분은 반원으로 구성될 수 있다. 이러한 배열은, 모세관 슬롯이 캐비티 각각의 전체 외벽에 걸쳐 배열될 수 있는 도 6(a) 내지 도 6(d)에 도시된 배열과 상이하다.
액체를 캐비티(18)로 도입하는 과정에서, 도 7에 도시된 바와 같은 비대칭적인 슬롯 배열은 가능하게는 도입된 거품을 캐비티(18)의 외벽의 한 측면으로 밀어내도록 구성될 수 있다. 가능하게는 도입된 거품은 화살표로 도시된 바와 같이 나선형 경로를 따라 밖으로 밀릴 수 있다. 다른 경로가 가능할 수도 있다. 도시되지 않지만, 다른 비대칭적인 슬롯 배열이 가능하다. 예를 들면, 슬롯(24)은 하나의 사분면으로 구성된 외벽의 일부분에 걸쳐 배열될 수 있다. 도시되지 않지만, 도면 페이지의 단면에서, 직사각형 형상, 테이퍼링된 형상, 아크 형상, 원형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상 및 반타원형 형상 또는 이들의 임의의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 상이한 형상의 모세관 슬롯(24)이 가능하다.
일부 양태가 장치의 맥락으로 설명되었지만, 이러한 양태가 또한 대응하는 방법의 설명을 나타내는 것이 명백하고, 여기서 블록 또는 디바이스는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 대응한다. 유사하게, 방법 단계의 맥락으로 설명된 양태는 또한 대응하는 블록 또는 물품 또는 대응하는 장치의 특징의 설명을 또한 나타낸다. 방법 단계들 중 일부는 마이크로프로세서, 프로그래밍 가능 컴퓨터 또는 전자 회로에 의해(또는 이를 사용하여) 실행될 수 있다. 가장 중요한 방법 단계 중 일부 하나 이상의 방법 단계가 그러한 장치에 의해 실행될 수 있다.
상술된 것은 단지 예시적이며, 본 명세서에서 기술된 배열들 및 세부사항의 수정 및 변형이 당업자에게 명백할 것이라는 것이 이해된다. 따라서, 이것은 앞서 설명 및 기재에 의해 제시된 특정 세부 사항에 의해서가 아니라 임박한 특허청구범위에 의해서만 제한되도록 의도된다.

Claims (21)

  1. MEMS 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    희생층에 인접한 층 내에 캐비티(a cavity)를 제공하는 단계 ― 상기 캐비티는 상기 희생층으로 연장되고, 상기 층으로 돌출되는 모세관 슬롯(a capillary slot)을 포함함 ― 와,
    상기 캐비티를 통해 도입되는 에칭제(an etching agent)에 상기 희생층을 노출시킴으로써 상기 희생층을 제거하는 단계를 포함하는
    MEMS 디바이스 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 희생층을 제거하는 단계 동안에, 거품이 상기 캐비티 내부에 남아있는 것을 방지하도록 상기 모세관 슬롯을 구성하는 단계를 더 포함하는
    MEMS 디바이스 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 모세관 슬롯이 상기 층과 상기 희생층 사이의 계면에 평행하는 평면에서 삼각형 형상, 직사각형 형상, 테이퍼링된 형상, 아크 형상, 원형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상 및 반타원형 형상 중 적어도 하나를 포함하는 단면 형상을 취하는 상기 캐비티의 외벽(a perimeter)을 구성하는 단계를 더 포함하는
    MEMS 디바이스 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 모세관 슬롯이 상기 층과 상기 희생층 사이의 계면에 수직인 전체 연장부 또는 상기 연장부의 일부분에 걸쳐 균일한 단면을 갖는 상기 캐비티의 외벽을 구성하는 단계를 더 포함하는
    MEMS 디바이스 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 모세관 슬롯이 상기 층과 상기 희생층 상의 계면에 수직인 전체 연장부 또는 상기 연장부의 일부분에 걸쳐 단면을 갖는 상기 캐비티의 외벽을 구성하는 단계 ― 상기 단면은 상기 희생층을 향한 방향으로 테이퍼링됨 ― 를 더 포함하는
    MEMS 디바이스 제조 방법.

  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐비티의 전체 외벽 또는 상기 외벽의 적어도 일부분에 걸쳐, 복수의 모세관 슬롯이 균일하게 또는 비균일하게 이격되는 상기 캐비티의 외벽을 구성하는 단계를 더 포함하는
    MEMS 디바이스 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐비티의 외벽은, 상기 모세관 슬롯이 상기 층으로 방사상으로(radially) 돌출되도록 구성되는
    MEMS 디바이스 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 층보다는 상기 희생층의 반대 측면에 인접한 커버층(a cover layer)을 제공하는 단계와,
    상기 커버층의 적어도 일부분을 MEMS 특유의 구조로 변환하는 단계를 더 포함하는
    MEMS 디바이스 제조 방법.
  9. MEMS 디바이스를 제조하는 방법으로서,
    캐비티의 측벽 내에 모세관 슬롯을 제공하는 단계와,
    상기 캐비티의 하부를 에칭하기 위해 에칭제를 상기 캐비티로 도입하는 단계를 포함하는
    MEMS 디바이스 제조 방법.
  10. 캐비티와,
    상기 캐비티의 측벽 내에 제공되고 상기 캐비티로부터 외부로 연장되는 모세관 슬롯을 포함하는
    MEMS 디바이스.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 모세관 슬롯은 삼각형 형상, 직사각형 형상, 테이퍼링된 형상, 아크 형상, 원형 형상, 반원형 형상, 타원형 형상 및 반타원형 형상 중 적어도 하나를 포함하는 단면 형상을 갖는
    MEMS 디바이스.

  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 모세관 슬롯은 상기 캐비티의 전체 연장부에 걸쳐 균일한 단면을 갖는
    MEMS 디바이스.
  13. 제 10 항에 있어서,
    상기 모세관 슬롯은 상기 캐비티의 전체 연장부 또는 상기 연장부의 적어도 일부분에 걸쳐 상기 캐비티의 하부를 향한 방향으로 테이퍼링된 단면을 갖는
    MEMS 디바이스.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 캐비티의 전체 외벽 또는 상기 외벽의 적어도 일부분에 걸쳐, 복수의 모세관 슬롯은 균일하게 또는 비균일하게 이격되는
    MEMS 디바이스.

  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 모세관 슬롯은 에칭 프로세스 동안에 거품이 상기 캐비티 내부에 남아있는 것을 방지하도록 형상화되는
    MEMS 디바이스.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 모세관 슬롯은 상기 캐비티로부터 외부로 방사상으로 돌출되는
    MEMS 디바이스.
  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 캐비티에 인접한 MEMS 특유의 구조를 더 포함하는
    MEMS 디바이스.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 MEMS 디바이스는 MEMS 마이크로폰, MEMS 스피커 또는 MEMS 압력 센서인
    MEMS 디바이스.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 모세관 슬롯은 상기 캐비티의 총 원주 길이의 0.1 % 내지 10 % 사이의 길이를 갖는 상기 캐비티의 원주 부분으로부터 연장되는
    MEMS 디바이스.
  20. 제 10 항에 있어서,
    상기 캐비티는 상기 MEMS 디바이스의 메인 표면에 평행하는 비돌출 단면(a non-salient cross section)을 갖는
    MEMS 디바이스.
  21. 제 10 항에 있어서,
    상기 캐비티는 오목한 에지(reentrant edge)만을 갖는 측벽에 의해 범위가 정해지는
    MEMS 디바이스.
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