KR102237680B1 - 브릿지형 구조물의 제조 방법 및 이를 이용한 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 브릿지형 구조물의 제조 방법 및 이를 이용한 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 제조 방법에 관한 것으로 몸체부의 일측에 휘어지는 연결부로 연결된 질량체가 위치되고, 상기 연결부와 이격되어 상기 질량체와 상기 몸체부를 연결하는 복수의 브릿지형 압저항체를 구비하는 브릿지형 압저항체를 가지는 가속도계를 제조하는 것이며, 실리콘 결정 방향이 상이한 실리콘 웨이퍼를 교차로 접합한 적층 실리콘 웨이퍼 구조를 이용하여 브릿지부를 제조하여 제작 공정을 단순화하고 제작 비용을 절감할 뿐만 아니라 생산성을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 브릿지형 구조물의 제조 방법 및 이를 이용한 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 제조 방법에 관한 것으로 사다리꼴 또는 삼각형 형태의 브릿지 구조물을 제조할 수 있는 브릿지형 구조물의 제조 방법 및 이를 이용한 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 제조 방법에 관한 발명이다.
일반적으로 압저항체란 물리적인 변형이 발생하였을 때, 저항이 변화하는 물질을 의미한다.
즉, 압저항체에 충격이나 가속도가 인가되었을 때, 압저항체는 물리적인 변형을 일으키고, 물리적인 변형을 통해 저항 변화가 발생된다.
압저항 가속도센서는 충격 및 가속도가 인가되었을 때, 발생하는 압저항체의 저항변화를 측정하여, 인가된 가속도를 측정한다.
압저항체가 될 수 있는 물질은 반도체, 금속 등 다양한 물질이 있다.
이중 실리콘은 가공성, 감도 등을 고려하였을 때, 가장 우수한 압저항체로 꼽힌다. 따라서, 고성능 압저항 가속도센서는 주로 실리콘으로 제작된다.
실리콘 압저항 가속도센서 중에서도 우수한 감도를 보이는 것이 브릿지형 압저항체를 가지는 가속도 센서이다.
브릿지형 압저항체는 압저항체를 브릿지 형상으로 제작한 경우를 말한다.
브릿지형 압저항체를 가지는 가속도센서는 충격이 인가되었을 때, 나타나는 압저항체의 물리적인 치수 변화가 크다.
따라서, 센서 감도가 일반 실리콘 압저항 센서보다 크게 나타날 수 있다.
특히 실리콘으로 제작된 브릿지형 압저항체는 충격이 인가되었을 때, 큰 물리적인 변형과 저항변화를 보인다.
따라서, 고성능 압저항 가속도센서는 주로 실리콘 브릿지형 압저항체를 가진다.
도 1 및 도 2는 종래의 브릿지형 압저항체를 제조하는 예를 도시한 도면이고, 도 1은 실리콘 접합 기법이 적용된 브릿지형 압저항체를 제조하는 방법을 예시한 것이고, 도 2는 2회의 건식 식각 공정이 적용된 브릿지형 압저항체를 제조하는 방법을 예시한 것이다
도 1을 참고하면 실리콘 접합 기법이 적용된 브릿지형 압저항체를 제조하는 방법은 상면 구조물(100)과 하면 구조물(200)을 각각 제작하고, 이를 접합하여 브릿지형 압저항체를 가지는 가속도센서를 제작하는 방법이다.
이를 구현하기 위해서는 상면 구조물(100)과 하면 구조물(200)을 각각 제작하여야 한다. 더욱이 접합 위치가 조금만 어긋나도 센서의 성능에 악영향을 줄 수 있다.
이를 위하여 복잡한 제작 공정, 정밀한 접합 공정이 요구되며, 이는 센서 제작 단가의 상승을 초래한다.
도 2는 (a)의 제1건식식각과정과 (b)의 제2건식식각과정을 포함하여 2회 이상의 건식 식각 공정으로 브릿지형 압저항체를 제작하는 방법을 보여준다. 상기 공정은 비교적 간단한 공정에 해당한다.
하지만 건식식각은 기본적으로 수직 방향으로만 진행되기 때문에, 브릿지형 압저항체 배열 위치가 제한된다는 문제가 있다.
따라서, 도 2의 방법으로 복수 개의 압저항체를 제작할 경우, 충격이 인가되었을 때, 최외각의 브릿지형 압저항체에만 응력이 집중되고 이는 압저항체의 강도 저하로 이어진다.
또한 도 2의 공정을 수행할 경우, 수십 마이크로미터 깊이 이상의 건식식각 (Deep reactive ion etching)이 요구되는데, 상기 공정은 고비용 공정에 해당하며, 센서 제작 비용 상승을 초래한다.
즉, 실리콘으로 브릿지형 압저항체를 가지는 가속도센서를 제작하기 위해서는 높은 비용 또는 복잡한 제작 공정이 요구된다는 문제가 있었다.
지금까지 다양한 방법으로 브릿지형 압저항체를 제작하는 방법이 제안되었으나, 제작 공정이 복잡하거나, 제작 치수 제한 또는 브릿지 배열 형상에 제한이 있다는 문제를 가지고 있었다.
본 발명과 관련된 특허로 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0108409호(공개일 2017.09.27.)가 제안된 바 있다.
본 발명과 관련된 특허로 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0108409호(공개일 2017.09.27.)가 제안된 바 있다.
본 발명의 목적은 실리콘 결정 방향이 상이한 실리콘 웨이퍼를 교차로 접합한 적층 실리콘 웨이퍼 구조를 이용하여 제작 공정을 단순화하고 제작 비용을 절감할 뿐만 아니라 생산성을 향상시키는 브릿지형 구조물의 제조 방법 및 이를 이용한 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 사다리꼴 또는 삼각형의 브릿지부를 간단하게 제조할 수 있는 브릿지형 구조물의 제조 방법 및 이를 이용한 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법의 일 실시예는 몸체부, 상기 몸체부와 이격되게 위치되고 연결부에 의해 일체로 형성되는 질량체, 상기 몸체부와 상기 질량체의 사이에 위치되어 상기 몸체부와 상기 질량체를 연결하고 상기 질량체의 움직임에 따라 압축 또는 인장되는 복수의 브릿지부를 포함하는 브릿지형 구조물의 제조 방법이고, 실리콘 결정 방향이 상이한 제1실리콘 웨이퍼부와 제2실리콘 웨이퍼부의 사이에 제1식각 방지층이 위치된 베이스 웨이퍼부재를 준비하는 웨이퍼 준비단계, 상기 제2실리콘 웨이퍼부의 상부에 제2식각 방지층을 형성하는 식각 방지층 형성단계, 상기 식각 방지층 형성단계 후 상기 제2실리콘 웨이퍼부와 상기 제1실리콘 웨이퍼부를 식각하여 상기 몸체부와 상기 질량체 사이에 이격된 공간을 형성하고 상기 몸체부와 상기 질량체를 연결하는 복수의 브릿지부를 형성하는 식각단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법의 일 실시예는 몸체부, 상기 몸체부와 이격되게 위치되며 연결부로 연결되어 일체로 형성되는 질량체, 상기 몸체부와 상기 질량체의 사이에 위치되어 상기 몸체부와 상기 질량체를 연결하고 상기 질량체의 움직임에 따라 압축 또는 인장되는 복수의 브릿지부를 포함하여, 상기 브릿지부가 압축 또는 인장되어 저항변화를 발생시키는 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법이고, 실리콘 결정 방향이 상이한 제1실리콘 웨이퍼부와 제2실리콘 웨이퍼부의 사이에 제1식각 방지층이 위치된 베이스 웨이퍼부재를 준비하는 웨이퍼 준비단계, 상기 제2실리콘 웨이퍼부의 상부에 제2식각 방지층을 형성하는 식각 방지층 형성단계, 상기 식각 방지층 형성단계 후 제2실리콘 웨이퍼부와 제1실리콘 웨이퍼부를 식각하여 상기 몸체부와 상기 질량체 사이에 이격된 공간을 형성하고 상기 몸체부와 상기 질량체를 연결하는 복수의 브릿지부를 형성하는 식각단계 및 상기 식각단계 후 상기 몸체부 상에 전극부를 형성하는 전극 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 제1실리콘 웨이퍼부는 (110) 실리콘 웨이퍼이고, 상기 제2실리콘 웨이퍼부는 (100) 실리콘 웨이퍼일 수 있다.
본 발명에서 상기 제1실리콘 웨이퍼부는 기설계된 상기 연결부의 두께보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성되고 상기 식각단계에서 식각되어 상기 브릿지부와 이격되는 연결부를 형성할 수 있다.
본 발명에서 상기 제2실리콘 웨이퍼부는 기설정된 브릿지부의 두께와 동일한 두께를 가지도록 형성될 수 있다.
본 발명은 상기 제2실리콘 웨이퍼부에 이온을 도핑하는 이온 도핑단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 식각단계는 상기 제2실리콘 웨이퍼부 및 상기 제2식각 방지층에서 상기 몸체부, 상기 질량체, 상기 브릿지부, 상기 연결부에 대응되는 부분만 남겨두고 그 나머지를 제거하는 제2실리콘 패터닝 과정 및 상기 제2실리콘 패터닝 과정 후 식각하여 상기 연결부 및 상기 브릿지부를 성형하는 식각과정을 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제2실리콘 패터닝 과정은 상기 연결부에서 상기 브릿지부를 제외한 나머지 부분에서 상기 제1식각 방지층을 제거하고 상기 제1실리콘 웨이퍼부를 노출시키되, 원래 형태로 유지된 형태로 노출시켜 가브릿지부를 형성할 수 있다.
본 발명에서 상기 식각과정에서 상기 제2실리콘 웨이퍼부는 양 측면이 경사지게 식각되고, 상기 제1실리콘 웨이퍼부는 상기 제1식각 방지층의 경계선을 기준으로 수직 방향으로 식각되되, 상기 제1식각 방지층의 아래부분도 식각되면서 상기 연결부의 상부 또는 하부 측에 상기 브릿지부와 이격된 공간이 형성되면서 사다리꼴 또는 삼각형 형상의 브릿지부가 성형될 수 있다.
본 발명에서 상기 식각단계는 식각과정 후 제1식각 방지층 또는 제2식각 방지층을 제거하는 과정을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 제2실리콘 패터닝 과정에서 상기 가브릿지부의 하부에는 제1식각 방지층으로 이루어져 상기 제2실리콘 웨이퍼부의 하부를 커버하는 브릿지 형성 식각 방지부가 형성되고, 습식 식각 시 상기 브릿지 형성 식각 방지부의 아랫부분인 상기 제1실리콘 웨이퍼부에서 각각 삼각형 형상을 가지는 추가 식각 부분이 발생되면서 브릿지형 압저항체가 성형될 수 있다.
본 발명에서 상기 브릿지 형성 식각 방지부의 폭은 상기 브릿지 형성 식각 방지부의 폭(w)을 측정하는 제1기준 직선과 나란한 제2기준 직선에서 수직 방향으로 위치되는 직선을 기준으로 한 상기 제1실리콘 웨이퍼부의 일측에 위치되는 삼각형 형상의 제1추가 식각부분의 폭과 상기 제1실리콘 웨이퍼부의 타측에 위치되는 삼각형 형상의 제2추가 식각부분의 폭의 합보다 작이 작을 수 있다.
본 발명에서 상기 브릿지 형성 식각 방지부의 폭(w)은 w≤t1+t2이고, 상기 t1과 상기 t2는 수학식 1 내지 수학식 3으로 계산될 수 있다.
[수학식 1]
t1=t3×sinβ
t2=t3×cosβ×tanα
[수학식 2]
t4 = t3×sinβ/sinα
[수학식 3]
t4×cosα+ t3×cosβ = c
→t3×(sinβ/sinα)×cosα+ t3×cosβ=c
→t3×((sinβ/sinα)×cosα+cosβ)=c
→t3=c/((sinβ/sinα)×cosα+cosβ)
(제1기준 직선과 수직하게 위치된 밑변의 길이 즉, 브릿지형 압저항체의 길이를 c, 제1추가 식각부분 또는 제2추가 식각부분이 밑변, 장변, 단변으로 이루어진 삼각형일 때 장변의 길이가 t4, 단변의 길이가 t3, 밑변과 장변 사이의 각도는 α , 밑변과 단변 사이의 각도가 β.)
본 발명은 실리콘 결정 방향이 상이한 실리콘 웨이퍼를 교차로 접합한 적층 실리콘 웨이퍼 구조를 이용하여 브릿지부를 제조하여 브릿지부의 제작 공정을 단순화하고 제작 비용을 절감할 뿐만 아니라 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 사다리꼴 또는 삼각형 형상의 브릿지부를 간단하게 제작할 수 있어 통기방수가 가능한 발수성 채널을 제조하는 데 적용하여 통기방수가 가능한 발수성 채널의 제조 과정을 단순화하고, 제조 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 도 2는 종래의 브릿지형 압저항체를 제조하는 예를 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법으로 제조된 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 일 실시 예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법의 일 실시예를 도시한 공정도.
도 5는 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법의 일 실시예를 도시한 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법의 또 다른 실시예를 도시한 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법의 일 실시예를 도시한 공정도.
도 8 내지 도 11은 (100) 실리콘으로 제조된 제2실리콘 웨이퍼부와 (110) 실리콘으로 제조된 제1실리콘 웨이퍼부의 식각 특성을 도시한 도면.
도 12는 습식 식각 시 브릿지 형성 식각 방지부의 하부에서 (110) 실리콘 웨이퍼인 제1실리콘 웨이퍼부의 양 측에 각각 형성되는 추가 식각부분에 대한 일 예를 도시한 평면도
도 13은 습식 식각 전의 연결부와 습식 식각 후의 연결부에 대한 단면도.
도 14는 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법을 이용하여 제작된 통기 방수 채널의 일 실시예를 도시한 사시도.
도 15는 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법을 이용하여 제작된 통기 방수 채널의 일 실시예를 도시한 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법으로 제조된 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 일 실시 예를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법의 일 실시예를 도시한 공정도.
도 5는 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법의 일 실시예를 도시한 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법의 또 다른 실시예를 도시한 개략도.
도 7은 본 발명에 따른 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법의 일 실시예를 도시한 공정도.
도 8 내지 도 11은 (100) 실리콘으로 제조된 제2실리콘 웨이퍼부와 (110) 실리콘으로 제조된 제1실리콘 웨이퍼부의 식각 특성을 도시한 도면.
도 12는 습식 식각 시 브릿지 형성 식각 방지부의 하부에서 (110) 실리콘 웨이퍼인 제1실리콘 웨이퍼부의 양 측에 각각 형성되는 추가 식각부분에 대한 일 예를 도시한 평면도
도 13은 습식 식각 전의 연결부와 습식 식각 후의 연결부에 대한 단면도.
도 14는 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법을 이용하여 제작된 통기 방수 채널의 일 실시예를 도시한 사시도.
도 15는 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법을 이용하여 제작된 통기 방수 채널의 일 실시예를 도시한 정면도.
본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법으로 제조된 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 작동 예를 도시한 도면이고, 도 3을 참고하면 브릿지형 구조물 및 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서는 몸체부(10)와 이격되게 위치되는 질량체(20), 몸체부(10)와 질량체(20)를 일체로 연결하는 연결부(30), 몸체부(10)와 질량체(20)를 연결하고 질량체(20)의 움직임에 따라 압축 또는 인장되는 복수의 브릿지부(40)를 포함한다.
브릿지부(40)는 압저항 가속도 센서에서 충격이 인가되었을 때, 압축 도는 인장되면서 저항변화를 발생시키는 압저항체의 역할을 하게 된다.
몸체부(10)와 질량체(20)는 나란하게 위치되고, 질량체(20)는 몸체부(10)와 연결부(30)를 통해 일체로 연결되는 구조를 가진다.
질량체(20)는 충격에 의해 휘어져 브릿지부(40)에 압축 또는 인장을 발생시킬 수 있다.
도시되지 않았지만, 연결부(30)는 휘어져 몸체부(10)와 질량체(20)의 사이에서 브릿지부(40)에 압축 또는 인장을 발생시키는 힌지의 역할을 하도록 형성될 수도 있음을 밝혀둔다.
본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법 및 이를 이용한 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 제조 방법은 역피리미드 형상 즉, 사다리꼴 또는 삼각형 형상을 가지는 브릿지부(40)를 간단한 방법으로 제작하는 데 있다.
도 4는 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법의 일 실시예를 도시한 공정도이고, 도 5는 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법의 일 실시예를 도시한 개략도이며, 도 6은 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법의 또 다른 실시예를 도시한 개략도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 시 도 3의 A - A'단면에 대한 개략도이고, 브릿지형 구조물이 형성되는 연결부에 대한 개략도임을 밝혀둔다.
도 3 내지 도 6을 참고하면 브릿지형 구조물의 제조 방법 및 이를 이용한 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 제조 방법은 실리콘 결정 방향이 상이한 제1실리콘 웨이퍼부(1a)와 제2실리콘 웨이퍼부(1b)의 사이에 제1식각 방지층(1c)이 위치된 베이스 웨이퍼부재(1)를 준비하는 웨이퍼 준비단계(S100), 제2실리콘 웨이퍼부(1b)의 상부에 제2식각 방지층(1d)을 형성하는 식각 방지층 형성단계(S200), 식각 방지층 형성단계(S200) 후 제2실리콘 웨이퍼부(1b)와 제1실리콘 웨이퍼부(1a)를 식각하여 몸체부(10)와 질량체(20) 사이에 이격된 공간을 형성하고 몸체부(10)와 질량체(20)를 연결하는 복수의 브릿지부(40)를 형성하는 식각단계(S300)를 포함한다.
베이스 웨이퍼부재(1)는 실리콘 결정 방향이 상이한 제1실리콘 웨이퍼부(1a)와 제2실리콘 웨이퍼부(1b)를 제1식각 방지층(1c)으로 교차 접합한 형태의 베이스 웨이퍼부재(1)를 준비한다.
제1식각 방지층(1c)은 식각을 방지함과 아울러 제1실리콘 웨이퍼부(1a)와 제2실리콘 웨이퍼부(1b)를 접합시키는 접합층의 역할도 한다.
제1식각 방지층(1c)은 실리콘 산화막 또는 질화막인 것을 일 예로 하고, 이외에도 식각 방법에 따라 식각을 방지할 수 있는 공지의 식각 방지막을 이용하여 다양하게 변형하여 실시할 수 있음을 밝혀둔다.
웨이퍼 준비단계(S100)에서 베이스 웨이퍼부재(1)는 제1실리콘 웨이퍼부(1a)에 브릿지부(40)를 형성하는 제2실리콘 웨이퍼부(1b)가 적층되어 위치되고 제1실리콘 웨이퍼부(1a)와 제2실리콘 웨이퍼부(1b) 사이에 제1식각 방지층(1c)이 위치된다.
즉, 웨이퍼 준비단계(S100)는 제1실리콘 웨이퍼부(1a)에 브릿지부(40)를 형성하는 제2실리콘 웨이퍼부(1b)가 적층되어 위치되고 제1실리콘 웨이퍼부(1a)와 제2실리콘 웨이퍼부(1b) 사이에 제1식각 방지층(1c)이 위치되는 베이스 웨이퍼부재(1)를 준비한다.
제1실리콘 웨이퍼부(1a)는 (110) 실리콘 웨이퍼이고, 제2실리콘 웨이퍼부(1b)는 (100) 실리콘 웨이퍼인것을 일 예로 한다.
실리콘은 입체적인 구조로는 다이아몬드 구조를 가지며, 이 구조를 정육면체에 정확히 맞춘다고 가정할때 정사각형의 모습으로 그대로 잘라내는 형태가 (100) 실리콘이다.
또한, 정사각형의 양쪽대각선 꼭지점 부터 아래로 그대로 잘라내는 것이 (110) 실리콘이고, (110) 실리콘 웨이퍼 및 (100) 실리콘 웨이퍼는 공지된 실리콘 결정 방향에 따른 실리콘의 구분으로 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
제2실리콘 웨이퍼부(1b)는 제1실리콘 웨이퍼부(1a)의 상부 측 또는 하부 측에 적층되어 제1실리콘 웨이퍼부(1a)의 상부 측 또는 하부 측에 브릿지부(40)를 형성하는 부분이다.
제2실리콘 웨이퍼부(1b)는 기설정된 브릿지부(40)의 두께와 동일한 두께를 가지도록 형성된다.
제2실리콘 웨이퍼부(1b)는 제1식각 방지층(1c)으로 제1실리콘 웨이퍼부(1a)와 구분되고, 브릿지부(40)의 두께와 동일한 두께로 형성되어 브릿지부(40)가 기설계된 두께로 정확하게 형성될 수 있게 된다.
그리고, 제1실리콘 웨이퍼부(1a)는 기설계된 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계에서 기설계된 연결부(30)의 두께보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성되며 식각단계(S300)를 통해 식각되어 두께가 작아지게 된다.
제1실리콘 웨이퍼부(1a)는 식각단계(S300)를 통해 식각되어 두께가 작아지게 되면서 상부 측 또는 하부 측에 식각된 상면 또는 하면과 이격되게 위치되어 몸체부(10)와 질량체(20)를 연결하는 브릿지부(40)가 위치되도록 한다.
그리고, 몸체부(10)와 질량체(20)는 제1식각 방지층(1c)으로 교차 접합된 제1실리콘 웨이퍼부(1a)와 제2실리콘 웨이퍼부(1b)를 포함하고, 연결부(30)는 제1실리콘 웨이퍼부(1a)만으로 이루어지게 된다.
식각 방지층 형성단계(S200)는 스퍼터링을 이용한 금속증착, 퍼니스를 이용한 산화막/질화막성장 공정 등을 적용하여 제2식각 방지층(1d)을 제2실리콘 웨이퍼부(1b) 상에 부분적으로 형성한다.
제2식각 방지층(1d)은 실리콘 산화막인 것을 일 예로 하고, 이외에도 금속, 실리콘 질화막, 산화 하프늄 등 공지의 다양한 식각 방지층으로 변형되어 실시될 수 있음을 밝혀둔다.
식각 방지층 형성단계(S200)는 몸체부(10), 질량체(20), 브릿지부(40)가 형성되는 부분에만 제2식각 방지층(1d)을 형성한다.
즉, 제2식각 방지층(1d)은 몸체부(10)가 형성되는 부분, 질량체(20)가 형성되는 부분, 연결부(30)가 형성되는 부분에서 브릿지부(40)가 형성되는 부분만 커버하도록 형성된다.
본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법의 일 실시예는 제2실리콘 웨이퍼부(1b)에 이온을 도핑하는 이온 도핑단계(S110)를 더 포함할 수 있다.
이온 도핑단계(S110)는 식각 방지층 형성단계(S200) 이전에 이루어질 수도 있고, 식각 방지층 형성단계(S200) 이후 식각단계(S300) 이전에 이루어질 수도 있고, 식각단계(S300)에서 제2실리콘 패터닝 과정(S310)과 식각과정(S320) 사이에서 이루어질 수도 있음을 밝혀둔다.
이온 도핑단계(S110)는 베이스 웨이퍼부재(1)의 표면 즉, 제2실리콘 웨이퍼부(1b)의 표면에서 이온이 도핑되는 부분을 제외한 부분을 이온주입 마스크(2a)로 마스킹한 후 제2실리콘 웨이퍼부(1b)의 표면에서 노출된 부분에 이온을 도핑하여 제2실리콘 웨이퍼부(1b) 내에 이온을 주입할 수 있다.
이온 도핑단계(S110)에서 이온이 도핑되는 부분은 공지의 브릿지형 압저항체를 가지는 가속도계에서 이온이 도핑되는 공지의 부분으로 더 상세한 설명은 생략하며 기설계된 브릿지형 압저항체를 가지는 가속도계의 형상에 따라 공지의 구조에 따라 다양하게 변형되어 실시될 수 있음을 밝혀둔다.
또한, 이온 도핑단계(S110)는 제2실리콘 웨이퍼부(1b) 내에 이온화된 원소를 기설정된 깊이까지 주입하는 것으로 제2실리콘 웨이퍼부(1b)의 전체 두께 즉, 전체 깊이로 도핑할 수 있다.
이온 도핑단계(S110)에서 이온이 주입된 이온 주입층의 두께는 브릿지형 압저항체를 가지는 가속도계의 설계에 따라 다양하게 변형되어 실시될 수 있음을 밝혀둔다.
한편, 식각단계(S300)는 제2실리콘 웨이퍼부(1b)와 제2식각 방지층(1d)에서 몸체부(10), 질량체(20), 브릿지부(40), 연결부(30)에 대응되는 부분만 남겨두고 그 나머지를 제거하는 제2실리콘 패터닝 과정(S310), 제2실리콘 패터닝 과정(S310) 후 식각하여 연결부(30)와 브릿지부(40)를 성형하는 식각과정(S320)을 포함할 수 있다.
제2실리콘 패터닝 과정(S310)은 건식 식각 공정을 통해 기설계된 연결부(30) 즉, 몸체부(10)와 질량체(20) 사이에 이격된 공간을 형성하고 몸체부(10)와 질량체(20)를 일체로 연결하는 연결부(30)에서 브릿지부(40)를 제외한 나머지 부분을 패터닝 하는 것이다.
더 상세하게 제2실리콘 패터닝 과정(S310)은 연결부(30)에서 브릿지부(40)를 제외한 나머지 부분에서 제1식각 방지층(1c)을 제거하고 제1실리콘 웨이퍼부(1a)를 노출시키되, 원래 형태로 유지된 형태로 노출시켜 가브릿지부를 형성하는 것을 일 예로 한다.
가브릿지부는 연결부(30)에서 제2식각 방지층(1d), 제2실리콘 웨이퍼부(1b), 제1식각 방지층(1c)이 제거되어 양단부가 몸체부(10)가 형성될 부분 및 질량체(20)가 형성될 부분에 각각 연결되고 하부가 제1실리콘 방지층을 통해 제1실리콘 웨이퍼부(1a)와 연결된 부분이다.
제2실리콘 패터닝 과정(S310)은 건식 식각 이외에도 습식 식각, 기계적 연마 등 공지의 패터닝 방법을 이용하여 다양하게 변형되어 실시될 수 있음을 밝혀둔다.
제2실리콘 패터닝 과정(S310)은 제2실리콘 웨이퍼부(1b) 중 기설계된 연결부(30)가 형성될 부분에서 브릿지부(40)가 형성될 부분만 남겨두며 제1실리콘 웨이퍼부(1a)를 패터닝하지 않고 제1실리콘 웨이퍼부(1a) 상에서 가브릿지부만 위치되도록 한다.
기설계된 연결부(30)가 형성될 부분에서 가브릿지부를 제외한 부분은 제1식각 방지층(1c)까지 제거되고 제1실리콘 웨이퍼부(1a)는 원형으로 유지되는 것을 일 예로 한다.
가브릿지부는 제1실리콘 웨이퍼부(1a) 상에서 제1식각 방지층(1c), 제2실리콘 웨이퍼부(1b), 제2시각 방지층(1d)를 포함한다.
제2실리콘 패터닝 과정(S310) 후 식각과정(S320)에서 (100) 실리콘으로 제조된 제2실리콘 웨이퍼부(1b)는 양 측면이 경사지게 식각되고, (110) 실리콘으로 제조된 제1실리콘 웨이퍼부(1a)는 제1식각 방지층(1c)의 경계선을 기준으로 수직 방향으로 식각되되, 제1식각 방지층(1c)의 아래부분도 식각되면서 연결부(30)가 기설정된 두께로 형성됨과 아울러 연결부(30)의 상부 또는 하부 측에 브릿지부(40)와 이격된 공간이 형성되어 사다리꼴 또는 삼각형 형상의 브릿지부(40)가 성형된다.
식각과정(S310)은 KOH, TMAH, EDP 등의 이방성 습식식각용액을 이용한 습식식각 공정인 것을 일 예로 한다.
한편, 식각단계(S300)는 식각과정(S310) 후 식각 방지층을 제거하는 과정(S330)을 더 포함할 수 있다.
식각 방지층을 제거하는 과정(S330)은 제1식각 방지층(1c)과 제2식각 방지층(1d)을 제거할 수 있는 즉, 스퍼터링을 이용한 금속증착, 퍼니스를 이용한 산화막/질화막성장 공정 등으로 형성된 식각 방지층을 제거하는 공지의 다양한 방법으로 실시될 수 있는 바 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
더 상세하게 도 5는 식각과정에서 습식 식각 후 식각 방지층을 제거하는 과정(S330)을 도시한 도면이고, 도 6은 건식 식각 후 식각 방지층을 제거하는 과정(S330)을 도시한 도면이다.
식각과정(S320) 후 제2식각 방지층(1d)까지 제거까지 필요한 경우 식각과정(S320)은 습식 식각인 것을 일 예로 하고, 제2식각 방지층(1d)만 제거하고 제1식각 방지층(1c)이 잔류되는 경우 즉, 제1식각 방지층(1c)의 제거가 필요 없을 경우식각과정(S320)은 건식 식각인 것을 일 예로 한다.
도 7은 본 발명에 따른 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법의 일 실시예를 도시한 공정도이고, 도 7을 참고하면 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법은 몸체부(10), 몸체부(10)와 이격되게 위치되며 연결부(30)로 연결되어 일체로 형성되는 질량체(20), 몸체부(10)와 질량체(20) 사이에 위치되어 몸체부(10)와 질량체(20)를 연결하고 질량체(20)의 움직임에 따라 압축 또는 인장되는 복수의 브릿지부(40)를 포함하여, 브릿지부(40)가 압축 또는 인장되어 저항변화를 발생시키는 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법이고, 실리콘 결정 방향이 상이한 제1실리콘 웨이퍼부(1a)와 제2실리콘 웨이퍼부(1b)의 사이에 제1식각 방지층(1c)이 위치된 베이스 웨이퍼부재(1)를 준비하는 웨이퍼 준비단계(S100), 제2실리콘 웨이퍼부(1b)의 상부에 제2식각 방지층(1d)을 형성하는 식각 방지층 형성단계(S200), 식각 방지층 형성단계(S200) 후 제2실리콘 웨이퍼부(1b)와 제1실리콘 웨이퍼부(1a)를 식각하여 몸체부(10)와 질량체(20) 사이에 이격된 공간을 형성하고 몸체부(10)와 질량체(20)를 연결하는 복수의 브릿지부(40)를 형성하는 식각단계(S300); 식각단계(S300) 후 몸체부(10) 상에 전극부를 형성하는 전극 형성단계(S400)를 포함한다.
웨이퍼 준비단계(S100), 식각 방지층 형성단계(S200), 이온 도핑단계(S110), 식각단계(S300)는 상기에서 언급한 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법의 실시예와 동일한 바 중복 기재로 생략함을 밝혀둔다.
전극 형성단계(S400)는 브릿지형 압저항체(40)가 형성된 후 사진식각공정을 이용한 전도층 패터닝, 금속 마스크를 이용한 전도층 증착 공정 등으로 몸체부(10)에서 이온이 도핑된 부분 상에 전극부(미도시)를 형성한다.
전극부(미도시)는 외측 둘레로 이온이 도핑된 부분이 감싸지도록 몸체부(10) 상에 이온이 도핑된 부분 내에 위치되도록 형성됨을 일 예로 한다.
전극부(미도시)는 몸체부(10)의 일측에 (+)극과 (-)극을 연결할 수 있도록 한 쌍으로 위치되고, 양 측에 각각 (+)극과 (-)극을 연결할 수 있도록 한 쌍으로 위치되는 것을 일 예로 하고, 몸체부(10)의 상면과 하면 중 어느 한 측 또는 몸체부(10)의 상면과 하면에 각각 위치될 수 있으며, 이는 기설계된 브릿지형 압저항체(40)를 가지는 가속도계의 형상에 따라 다양하게 변형되어 실시될 수 있음을 밝혀둔다.
한편, 도 8 내지 도 12를 참고하여 식각과정(S310)에 대한 설명은 하기에서 더 자세하게 설명함을 밝혀둔다.
도 8 내지 도 11은 (100) 실리콘으로 제조된 제2실리콘 웨이퍼부(1b)와 (110) 실리콘으로 제조된 제1실리콘 웨이퍼부(1a)의 식각 특성을 도시한 도면이다.
도 8 내지 도 11의 식각 방지층(5)은 도 5 및 도 6에서 제1식각 방지층(1c)에 대응되는 구성임을 밝혀두고, 제1식각 방지층(1c)이 상부에 위치된 제1실리콘 웨이퍼부(1a)의 식각 특성을 상세하게 설명하기 위해 대체된 구성임을 밝혀둔다.
도 8의 (a)는 실리콘 웨이퍼(4) 상에 ㄷ자 형상의 식각 방지층(5)이 위치된 식각 전 실리콘 웨이퍼(4)를 도시한 도면이고, 도 8의 (b)는 도 8의 (a)에서 실리콘 웨이퍼(4)가 (100) 실리콘 웨이퍼인 경우 습식 식각 후 실리콘 웨이퍼의 형상을 도시한 도면이고, 도 8의 (c)는 도 8의 (a)에서 실리콘 웨이퍼(4)가 (110) 실리콘 웨이퍼인 경우 습식 식각 후 실리콘 웨이퍼(4)의 형상을 도시한 도면이다.
도 9는 식각과정(S310)을 설명하기 위해 상면에 식각 방지층(5)이 위치된 실리콘 웨이퍼(4)의 평면도이다.
도 10의 (a)는 도 9에서 실리콘 웨이퍼(4)가 (100) 실리콘 웨이퍼(4)일 때 실리콘 웨이퍼(4)의 길이 방향인 C-C' 단면도이며, 도 10의 (b)는 도 9에서 실리콘 웨이퍼(4)가 (100) 실리콘 웨이퍼일 때 실리콘 웨이퍼(4)의 폭 방향인 D-D' 단면도이다.
도 11의 (a)는 도 9에서 실리콘 웨이퍼(4)가 (110) 실리콘 웨이퍼일 때 실리콘 웨이퍼(4)의 길이 방향인 C-C' 단면도이며, 도 11의 (b)는 도 9에서 실리콘 웨이퍼(4)가 (110) 실리콘 웨이퍼일 때 실리콘 웨이퍼(4)의 폭 방향인 D-D' 단면도이다.
도 8의 (b) 및 내지 도 10을 참고하면 (100) 실리콘 웨이퍼는 습식 식각 시 길이 방향 및 폭 방향으로 실리콘 웨이퍼(4)와 식각 방지층(5)의 경계선에서 식각 부분의 양쪽 내측면이 경사진 형태, 즉, 경사져 사다리꼴 또는 삼각형 형상의 식각 부분이 형성되도록 식각됨을 알 수 있다.
도 8의 (c) 및 내지 도 10을 참고하면 (100) 실리콘 웨이퍼는 습식 식각 시 길이 방향 및 폭 방향으로 실리콘 웨이퍼(4)와 식각 방지층(5)의 경계선에서 식각 부분의 양쪽 내측면이 경사진 형태, 즉, 경사져 사다리꼴 또는 삼각형 형상의 식각 부분이 형성되도록 식각됨을 알 수 있다.
사다리꼴 또는 삼각형 형상의 식각 부분은 125°의 기울기를 가지는 것을 일 예로 하고, 사다리꼴 또는 삼각형 형상의 식각 부분 사이에서 역피라미드 형상의 식각부분이 형성됨을 알 수 있다.
즉, 습식 식각 시 역피라미드 형상으로 식각이 이루어지면서 사다리꼴 또는 삼각형 형상의 브릿지부(40)를 형성하게 되는 것이다.
그리고, (110) 실리콘 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼(4)의 폭방향에서 식각 방지층(5)의 아래 부분이 식각됨을 알 수 있다.
(110) 실리콘 웨이퍼는 도 8의 (c)를 참고하면 식각 방지층(5)의 아래부분에서 폭방향으로 삼각형 형상을 가지는 추가 식각 부분(6)이 발생한다.
즉, (110) 실리콘 웨이퍼는 실리콘 웨이퍼(4)의 폭방향에서 식각 방지층(5)의 양 측에 각각 실리콘 웨이퍼(4)의 노출 부분이 위치된 경우 양 측에서 삼각형 형상을 가지는 추가 식각 부분(6)이 발생되면서 식각 방지층(5)의 아래 부분에서 실리콘 웨이퍼(4)가 식각되어 식각 방지층(5)을 포함하고 식각된 실리콘 웨이퍼(4)의 상면과 이격된 브릿지를 형성할 수 있게 된다.
도 12는 습식 식각 시 브릿지 형성 식각 방지부(3)의 하부에서 (110) 실리콘 웨이퍼인 제1실리콘 웨이퍼부(1a)의 양 측에 각각 형성되는 추가 식각부분에 대한 일 예를 도시한 평면도이다.
도 5 및 도 12를 참고하면 본 발명에서 제1식각 방지층(1c)는 브릿지부(40)를 형성하도록 기설계된 브릿지부(40)의 폭을 가지며 양 측에 실리콘 웨이퍼(4) 즉, 제1실리콘 웨이퍼부(1a)가 노출되도록 위치된 브릿지 형성 식각 방지부(3)를 포함한다.
제1실리콘 웨이퍼부(1a)를 노출시키는 부분은 연결부(30)의 평면 상에서 브릿지부(40)를 제외한 부분임을 확인한다.
그리고, 제1실리콘 웨이퍼부(1a)를 노출시키는 부분을 제외한 제1식각 방지층(1c)의 상면에는 제2실리콘 웨이퍼부(1b)가 적층되어 위치된 상태임을 확인한다.
즉, 제2실리콘 패터닝 과정(S310)은 패터닝을 통해 가브릿지부를 형성할 때 제1식각 방지층(1c)을 패터닝하여 가브릿지부를 형성하는 제2실리콘 웨이퍼부(1b)의 하부를 커버하는 브릿지 형성 식각 방지부(3)를 형성하고 연결부(30)의 평면 상에서 브릿지부(40)를 제외한 부분에서 제1실리콘 웨이퍼부(1a)를 노출시킨다.
습식 식각 시 브릿지 형성 식각 방지부(3)의 아랫부분인 제1실리콘 웨이퍼부(1a)에서 각각 삼각형 형상을 가지는 추가 식각 부분(6)이 발생되면서 브릿지부(40)가 성형된다.
제1실리콘 웨이퍼부(1a)의 양 측에서 각각 삼각형 형상을 가지는 추가 식각 부분(6)이 발생됨으로써 측에 각각 삼각 형상의 제1실리콘 웨이퍼부(1a) 상에 위치되는 브릿지 형성 식각 방지부(3)의 폭에 대한 설정이 중요하다.
습식 식각 시 브릿지 형성 식각 방지부(3)의 하부에서 (110) 실리콘 웨이퍼인 제1실리콘 웨이퍼부(1a)의 양 측에 각각 형성되는 삼각형 형상의 제1추가 식각부분(6a)과 제2추가 식각부분(6b)은 도 12에서와 같이 양 측에 각각 동일한 형상의 삼각 형상으로 형성되되, 브릿지 형성 식각 방지부(3)의 길이 방향에서 서로 대칭된 형태를 가지게 된다.
이에 브릿지 형성 식각 방지부(3)의 하부에서 제1실리콘 웨이퍼부(1a)가 식각되어 브릿지 형성 식각 방지부(3)가 제1실리콘 웨이퍼부(1a)의 상면 즉, 식각되어 형성되는 연결부(30)의 상면과 이격되기 위해서는 브릿지 형성 식각 방지부(3)의 폭(w)보다 식각되는 부분의 폭이 적어도 같거나 더 커야 한다.
즉, 브릿지 형성 식각 방지부(3)의 폭(w)은 브릿지 형성 식각 방지부(3)의 폭(w)을 측정하는 제1기준 직선과 나란한 제2기준 직선에서 수직 방향으로 위치되는 직선을 기준으로 한 제1실리콘 웨이퍼부(1a)의 일측에 위치되는 제1추가 식각부분(6a)의 폭과 제1실리콘 웨이퍼부(1a)의 타측에 위치되는 제2추가 식각부분(6b)의 폭의 합보다 작아야 한다.
제2기준 직선이 제1추가 식각부분(6a)의 위쪽 꼭짓점 또는 제2추가 식각부분(6b)의 위쪽 꼭짓점을 지날 때 제2기준 직선을 기준으로 한 제1추가 식각부분(6a)의 폭(높이)와 제2추가 식각부분(6b)의 폭(높이)을 합한 크기가 브릿지 형성 식각 방지부(3)의 폭(w)과 적어도 같거나 커야한다.
제1추가 식각부분(6a)의 위쪽 꼭짓점과 제2추가 시각부분의 위쪽 꼭지점은 삼각형의 밑변에서 수직인 직선이 통과되는 즉, 평면 상에서 제1기준 직선과 수직하게 위치된 밑변을 기준으로 한 제1추가 식각부분(6a)의 최대 높이 또는 제2추가 시각부분의 최대 높이에 해당되는 꼭짓점임을 밝혀둔다.
이에 브릿지 형성 식각 방지부(3)의 폭(w)은 w≤t1+t2이어야 함을 알 수 잇다.
그리고, t1+t2는 하기의 수학식 1로 계산될 수 있다.
아래에 표시되는 수학식에서 평면 상에서 제1기준 직선과 수직하게 위치된 밑변의 길이 즉, 브릿지부(40)의 길이를 c, 제1추가 식각부분(6a) 또는 제2추가 식각부분(6b)이 밑변, 장변, 단변으로 이루어진 삼각형일 때 장변의 길이가 t4, 단변의 길이가 t3임을 밝혀둔다.
그리고, 아래에 표시되는 수학식에서 밑변과 장변 사이의 각도는 α , 밑변과 단변 사이의 각도가 β임을 밝혀둔다.
[수학식 1]
t1=t3×sinβ
t2=t3×cosβ×tanα
[수학식 2]
t4 = t3×sinβ/sinα
[수학식 3]
t4×cosα+ t3×cosβ = c
→t3×(sinβ/sinα)×cosα+ t3×cosβ=c
→t3×((sinβ/sinα)×cosα+cosβ)=c
→t3=c/((sinβ/sinα)×cosα+cosβ)
도 13은 습식 식각 전의 연결부(30)와 습식 식각 후의 연결부(30)에 대한 단면도로써, 도 13의 (a)는 본 발명에 따른 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 제조 방법에서 기설계된 연결부(30)에 대한 식각 전 단면도이고, 도 13의 (b)는 기설계된 연결부(30)에 대한 식각 전 단면도이다.
즉, 도 5 및 도 13을 참고하면 본 발명에 따른 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 제조 방법은 실리콘 결정 방향이 상이한 실리콘 웨이퍼를 교차로 접합한 적층 실리콘 웨이퍼 구조 즉, 삼각 형상의 추가 식각부분이 발생되는 (110) 실리콘 웨이퍼인 제1실리콘 웨이퍼부(1a)를 통해 제1식각 방지층(1c) 아래에서 식각이 이루어져 브릿지부(40)를 간단하게 형성할 수 있게 된다.
도 14는 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법을 이용하여 제작된 통기 방수 채널(50)의 일 실시예를 도시한 사시도이며, 도 15는 본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법을 이용하여 제작된 통기 방수 채널(50)의 일 실시예를 도시한 정면도이다.
도 14 및 도 15를 참고하면 통기 방수 채널(50)은 길이 방향으로 형성된 통로의 상부 측에 사다리꼴 또는 삼각형의 브릿지부(40)가 길이 방향으로 이격된 형태로 형성되고 방수 센서, 방수 스피커 등과 같은 수중 전자장비 시스템에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 브릿지형 구조물의 제조 방법은 통기 방수 채널(50)에서 사다리꼴 또는 삼각형의 브릿지부(40)를 간단하게 형성될 수 있도록 하여 통기 방수 채널(50)의 제조 과정을 단순화하고 제조 비용을 절감할 수 있게 한다.
본 발명은 실리콘 결정 방향이 상이한 실리콘 웨이퍼를 교차로 접합한 적층 실리콘 웨이퍼 구조를 이용하여 브릿지형 구조물을 제조하여 브릿지형 구조물의 제작 공정을 단순화하고 제작 비용을 절감할 뿐만 아니라 생산성을 향상시킬 수 있다.
특히, 본 발명은 사다리꼴 또는 삼각형 형상의 브릿지부(40)를 간단하게 제작할 수 있어 통기방수가 가능한 발수성 채널을 제조하는 데 적용하여 통기방수가 가능한 발수성 채널의 제조 과정을 단순화하고, 제조 비용을 절감할 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.
1 : 베이스 웨이퍼부재
1a : 제1실리콘 웨이퍼부
1b : 제2실리콘 웨이퍼부
1c : 제1식각 방지층
1d : 제2식각 방지층
3 : 브릿지 형성 식각 방지부
4 : 실리콘 웨이퍼
5 : 식각 방지층
6 : 추가 식각 부분
6a : 제1추가 식각 부분
6b : 제2추가 식각 부분
10 : 몸체부 20 : 질량체
30 : 연결부 40 : 브릿지부
50 : 통기 방수 채널
S100 : 웨이퍼 준비단계 S110 : 이온 도핑단계
S200 : 식각 방지층 형성단계 S300 : 식각단계
S400 : 전극 형성단계
1a : 제1실리콘 웨이퍼부
1b : 제2실리콘 웨이퍼부
1c : 제1식각 방지층
1d : 제2식각 방지층
3 : 브릿지 형성 식각 방지부
4 : 실리콘 웨이퍼
5 : 식각 방지층
6 : 추가 식각 부분
6a : 제1추가 식각 부분
6b : 제2추가 식각 부분
10 : 몸체부 20 : 질량체
30 : 연결부 40 : 브릿지부
50 : 통기 방수 채널
S100 : 웨이퍼 준비단계 S110 : 이온 도핑단계
S200 : 식각 방지층 형성단계 S300 : 식각단계
S400 : 전극 형성단계
Claims (24)
- 몸체부, 상기 몸체부와 이격되게 위치되고 연결부에 의해 일체로 형성되는 질량체, 상기 몸체부와 상기 질량체를 연결하고 상기 질량체의 움직임에 따라 압축 또는 인장되는 복수의 브릿지부를 포함하는 브릿지형 구조물의 제조 방법이고,
실리콘 결정 방향이 상이한 제1실리콘 웨이퍼부와 제2실리콘 웨이퍼부의 사이에 제1식각 방지층이 위치된 베이스 웨이퍼부재를 준비하는 웨이퍼 준비단계;
상기 제2실리콘 웨이퍼부의 상부에 제2식각 방지층을 형성하는 식각 방지층 형성단계;
상기 식각 방지층 형성단계 후 상기 제2실리콘 웨이퍼부와 상기 제1실리콘 웨이퍼부를 식각하여 상기 몸체부와 상기 질량체 사이에 이격된 공간을 형성하고 상기 몸체부와 상기 질량체를 연결하는 복수의 브릿지부를 형성하는 식각단계를 포함하며, 상기 제1실리콘 웨이퍼부는 기설계된 상기 연결부의 두께보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성되고 상기 식각단계에서 식각되어 상기 브릿지형 구조물과 이격되는 연결부를 형성하는 것을 특징으로 하는 브릿지형 구조물의 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제1실리콘 웨이퍼부는 (110) 실리콘 웨이퍼이고, 상기 제2실리콘 웨이퍼부는 (100) 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 브릿지형 구조물의 제조 방법.
- 삭제
- 청구항 2에 있어서,
상기 제2실리콘 웨이퍼부는 기설정된 브릿지부의 두께와 동일한 두께를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 브릿지형 구조물의 제조 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 제2실리콘 웨이퍼부에 이온을 도핑하는 이온 도핑단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브릿지형 구조물의 제조 방법.
- 청구항 2에 있어서,
상기 식각단계는
상기 제2실리콘 웨이퍼부 및 상기 제2식각 방지층에서 상기 몸체부, 상기 질량체, 상기 브릿지부, 상기 연결부에 대응되는 부분만 남겨두고 그 나머지를 제거하는 제2실리콘 패터닝 과정; 및
상기 제2실리콘 패터닝 과정 후 식각하여 상기 연결부 및 상기 브릿지부를 성형하는 식각과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 브릿지형 구조물의 제조 방법.
- 청구항 6에 있어서,
상기 제2실리콘 패터닝 과정은 상기 연결부에서 상기 브릿지부를 제외한 나머지 부분에서 상기 제1식각 방지층을 제거하고 상기 제1실리콘 웨이퍼부를 노출시키되, 원래 형태로 유지된 형태로 노출시켜 가브릿지부를 형성하는 것을 특징으로 하는 브릿지형 구조물의 제조 방법.
- 몸체부, 상기 몸체부와 이격되게 위치되고 연결부에 의해 일체로 형성되는 질량체, 상기 몸체부와 상기 질량체를 연결하고 상기 질량체의 움직임에 따라 압축 또는 인장되는 복수의 브릿지부를 포함하는 브릿지형 구조물의 제조 방법이고,
실리콘 결정 방향이 상이한 제1실리콘 웨이퍼부와 제2실리콘 웨이퍼부의 사이에 제1식각 방지층이 위치된 베이스 웨이퍼부재를 준비하는 웨이퍼 준비단계;
상기 제2실리콘 웨이퍼부의 상부에 제2식각 방지층을 형성하는 식각 방지층 형성단계;
상기 식각 방지층 형성단계 후 상기 제2실리콘 웨이퍼부와 상기 제1실리콘 웨이퍼부를 식각하여 상기 몸체부와 상기 질량체 사이에 이격된 공간을 형성하고 상기 몸체부와 상기 질량체를 연결하는 복수의 브릿지부를 형성하는 식각단계를 포함하며,
상기 식각단계는
상기 제2실리콘 웨이퍼부 및 상기 제2식각 방지층에서 상기 몸체부, 상기 질량체, 상기 브릿지부, 상기 연결부에 대응되는 부분만 남겨두고 그 나머지를 제거하는 제2실리콘 패터닝 과정; 및
상기 제2실리콘 패터닝 과정 후 식각하여 상기 연결부 및 상기 브릿지부를 성형하는 식각과정을 포함하고,
상기 식각과정에서 상기 제2실리콘 웨이퍼부는 양 측면이 경사지게 식각되고, 상기 제1실리콘 웨이퍼부는 상기 제1식각 방지층의 경계선을 기준으로 수직 방향으로 식각되되, 상기 제1식각 방지층의 아래부분도 식각되면서 상기 연결부의 상부 또는 하부 측에 상기 브릿지부와 이격된 공간이 형성되면서 사다리꼴 또는 삼각형 형상의 브릿지부가 성형되는 것을 특징으로 하는 브릿지형 구조물의 제조 방법.
- 몸체부, 상기 몸체부와 이격되게 위치되고 연결부에 의해 일체로 형성되는 질량체, 상기 몸체부와 상기 질량체를 연결하고 상기 질량체의 움직임에 따라 압축 또는 인장되는 복수의 브릿지부를 포함하는 브릿지형 구조물의 제조 방법이고,
실리콘 결정 방향이 상이한 제1실리콘 웨이퍼부와 제2실리콘 웨이퍼부의 사이에 제1식각 방지층이 위치된 베이스 웨이퍼부재를 준비하는 웨이퍼 준비단계;
상기 제2실리콘 웨이퍼부의 상부에 제2식각 방지층을 형성하는 식각 방지층 형성단계;
상기 식각 방지층 형성단계 후 상기 제2실리콘 웨이퍼부와 상기 제1실리콘 웨이퍼부를 식각하여 상기 몸체부와 상기 질량체 사이에 이격된 공간을 형성하고 상기 몸체부와 상기 질량체를 연결하는 복수의 브릿지부를 형성하는 식각단계를 포함하며,
상기 식각단계는
상기 제2실리콘 웨이퍼부 및 상기 제2식각 방지층에서 상기 몸체부, 상기 질량체, 상기 브릿지부, 상기 연결부에 대응되는 부분만 남겨두고 그 나머지를 제거하는 제2실리콘 패터닝 과정; 및
상기 제2실리콘 패터닝 과정 후 식각하여 상기 연결부 및 상기 브릿지부를 성형하는 식각과정을 포함하고,
상기 식각단계는 식각과정 후 제1식각 방지층 또는 제2식각 방지층을 제거하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브릿지형 구조물의 제조 방법.
- 몸체부, 상기 몸체부와 이격되게 위치되고 연결부에 의해 일체로 형성되는 질량체, 상기 몸체부와 상기 질량체를 연결하고 상기 질량체의 움직임에 따라 압축 또는 인장되는 복수의 브릿지부를 포함하는 브릿지형 구조물의 제조 방법이고,
실리콘 결정 방향이 상이한 제1실리콘 웨이퍼부와 제2실리콘 웨이퍼부의 사이에 제1식각 방지층이 위치된 베이스 웨이퍼부재를 준비하는 웨이퍼 준비단계;
상기 제2실리콘 웨이퍼부의 상부에 제2식각 방지층을 형성하는 식각 방지층 형성단계;
상기 식각 방지층 형성단계 후 상기 제2실리콘 웨이퍼부와 상기 제1실리콘 웨이퍼부를 식각하여 상기 몸체부와 상기 질량체 사이에 이격된 공간을 형성하고 상기 몸체부와 상기 질량체를 연결하는 복수의 브릿지부를 형성하는 식각단계를 포함하며,
상기 식각단계는
상기 제2실리콘 웨이퍼부 및 상기 제2식각 방지층에서 상기 몸체부, 상기 질량체, 상기 브릿지부, 상기 연결부에 대응되는 부분만 남겨두고 그 나머지를 제거하는 제2실리콘 패터닝 과정; 및
상기 제2실리콘 패터닝 과정 후 식각하여 상기 연결부 및 상기 브릿지부를 성형하는 식각과정을 포함하고,
상기 제2실리콘 패터닝 과정은 상기 연결부에서 상기 브릿지부를 제외한 나머지 부분에서 상기 제1식각 방지층을 제거하고 상기 제1실리콘 웨이퍼부를 노출시키되, 원래 형태로 유지된 형태로 노출시켜 가브릿지부를 형성하며,
상기 제2실리콘 패터닝 과정에서 상기 가브릿지부의 하부에는 제1식각 방지층으로 이루어져 상기 제2실리콘 웨이퍼부의 하부를 커버하는 브릿지 형성 식각 방지부가 형성되고,
습식 식각 시 상기 브릿지 형성 식각 방지부의 아랫부분인 상기 제1실리콘 웨이퍼부에서 각각 삼각형 형상을 가지는 추가 식각 부분이 발생되면서 브릿지형 압저항체가 성형되는 것을 특징으로 하는 브릿지형 구조물의 제조 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 브릿지 형성 식각 방지부의 폭은 상기 브릿지 형성 식각 방지부의 폭(w)을 측정하는 제1기준 직선과 나란한 제2기준 직선에서 수직 방향으로 위치되는 직선을 기준으로 한 상기 제1실리콘 웨이퍼부의 일측에 위치되는 삼각형 형상의 제1추가 식각부분의 폭과 상기 제1실리콘 웨이퍼부의 타측에 위치되는 삼각형 형상의 제2추가 식각부분의 폭의 합보다 작이 작은 것을 특징으로 하는 브릿지형 구조물의 제조 방법.
- 청구항 10에 있어서,
상기 브릿지 형성 식각 방지부의 폭(w)은 w≤t1+t2이고,
상기 t1과 상기 t2는 수학식 1 내지 수학식 3으로 계산되는 것을 특징으로 하는 브릿지형 구조물의 제조 방법.
[수학식 1]
t1=t3×sinβ
t2=t3×cosβ×tanα
[수학식 2]
t4 = t3×sinβ/sinα
[수학식 3]
t4×cosα+ t3×cosβ = c
→t3×(sinβ/sinα)×cosα+ t3×cosβ=c
→t3×((sinβ/sinα)×cosα+cosβ)=c
→t3=c/((sinβ/sinα)×cosα+cosβ)
(제1기준 직선과 수직하게 위치된 밑변의 길이 즉, 브릿지형 압저항체의 길이를 c, 제1추가 식각부분 또는 제2추가 식각부분이 밑변, 장변, 단변으로 이루어진 삼각형일 때 장변의 길이가 t4, 단변의 길이가 t3, 밑변과 장변 사이의 각도는 α , 밑변과 단변 사이의 각도가 β.)
- 몸체부, 상기 몸체부와 이격되게 위치되며 연결부로 연결되어 일체로 형성되는 질량체, 상기 몸체부와 상기 질량체의 사이에 위치되어 상기 몸체부와 상기 질량체를 연결하고 상기 질량체의 움직임에 따라 압축 또는 인장되는 복수의 브릿지부를 포함하여, 상기 브릿지부가 압축 또는 인장되어 저항변화를 발생시키는 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법이고,
실리콘 결정 방향이 상이한 제1실리콘 웨이퍼부와 제2실리콘 웨이퍼부의 사이에 제1식각 방지층이 위치된 베이스 웨이퍼부재를 준비하는 웨이퍼 준비단계;
상기 제2실리콘 웨이퍼부의 상부에 제2식각 방지층을 형성하는 식각 방지층 형성단계;
상기 식각 방지층 형성단계 후 제2실리콘 웨이퍼부와 제1실리콘 웨이퍼부를 식각하여 상기 몸체부와 상기 질량체 사이에 이격된 공간을 형성하고 상기 몸체부와 상기 질량체를 연결하는 복수의 브릿지부를 형성하는 식각단계; 및
상기 식각단계 후 상기 몸체부 상에 전극부를 형성하는 전극 형성단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법.
- 청구항 13에 있어서,
상기 제1실리콘 웨이퍼부는 (110) 실리콘 웨이퍼이고, 상기 제2실리콘 웨이퍼부는 (100) 실리콘 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법.
- 청구항 14에 있어서,
상기 제1실리콘 웨이퍼부는 기설계된 상기 연결부의 두께보다 두꺼운 두께를 가지도록 형성되고 상기 식각단계에서 식각되어 상기 브릿지부와 이격되는 연결부를 형성하는 것을 특징으로 하는 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법.
- 청구항 14에 있어서,
상기 제2실리콘 웨이퍼부는 기설정된 브릿지부의 두께와 동일한 두께를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법.
- 청구항 13에 있어서,
상기 제2실리콘 웨이퍼부에 이온을 도핑하는 이온 도핑단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법.
- 청구항 14에 있어서,
상기 식각단계는
상기 제2실리콘 웨이퍼부 및 상기 제2식각 방지층에서 상기 몸체부, 상기 질량체, 상기 브릿지부, 상기 연결부에 대응되는 부분만 남겨두고 그 나머지를 제거하는 제2실리콘 패터닝 과정; 및
상기 제2실리콘 패터닝 과정 후 식각하여 상기 연결부 및 상기 브릿지부를 성형하는 식각과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법.
- 청구항 18에 있어서,
상기 제2실리콘 패터닝 과정은 상기 연결부에서 상기 브릿지부를 제외한 나머지 부분에서 상기 제1식각 방지층을 제거하고 상기 제1실리콘 웨이퍼부를 노출시키되, 원래 형태로 유지된 형태로 노출시켜 가브릿지부를 형성하는 것을 특징으로 하는 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법.
- 청구항 18에 있어서,
상기 식각과정에서 상기 제2실리콘 웨이퍼부는 양 측면이 경사지게 식각되고, 상기 제1실리콘 웨이퍼부는 상기 제1식각 방지층의 경계선을 기준으로 수직 방향으로 식각되되, 상기 제1식각 방지층의 아래부분도 식각되면서 상기 연결부의 상부 또는 하부 측에 상기 브릿지부와 이격된 공간이 형성되면서 사다리꼴 또는 삼각형 형상의 브릿지부가 성형되는 것을 특징으로 하는 브릿지부의 제조 방법.
- 청구항 18에 있어서,
상기 식각단계는 식각과정 후 제1식각 방지층 또는 제2식각 방지층을 제거하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법.
- 청구항 19에 있어서,
상기 제2실리콘 패터닝 과정에서 상기 가브릿지부의 하부에는 제1식각 방지층으로 이루어져 상기 제2실리콘 웨이퍼부의 하부를 커버하는 브릿지 형성 식각 방지부가 형성되고,
습식 식각 시 상기 브릿지 형성 식각 방지부의 아랫부분인 상기 제1실리콘 웨이퍼부에서 각각 삼각형 형상을 가지는 추가 식각 부분이 발생되면서 브릿지형 압저항체가 성형되는 것을 특징으로 하는 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법.
- 청구항 22에 있어서,
상기 브릿지 형성 식각 방지부의 폭은 상기 브릿지 형성 식각 방지부의 폭(w)을 측정하는 제1기준 직선과 나란한 제2기준 직선에서 수직 방향으로 위치되는 직선을 기준으로 한 상기 제1실리콘 웨이퍼부의 일측에 위치되는 삼각형 형상의 제1추가 식각부분의 폭과 상기 제1실리콘 웨이퍼부의 타측에 위치되는 삼각형 형상의 제2추가 식각부분의 폭의 합보다 작이 작은 것을 특징으로 하는 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법.
- 청구항 22에 있어서,
상기 브릿지 형성 식각 방지부의 폭(w)은 w≤t1+t2이고,
상기 t1과 상기 t2는 수학식 1 내지 수학식 3으로 계산되는 것을 특징으로 하는 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도계의 제조 방법.
[수학식 1]
t1=t3×sinβ
t2=t3×cosβ×tanα
[수학식 2]
t4 = t3×sinβ/sinα
[수학식 3]
t4×cosα+ t3×cosβ = c
→t3×(sinβ/sinα)×cosα+ t3×cosβ=c
→t3×((sinβ/sinα)×cosα+cosβ)=c
→t3=c/((sinβ/sinα)×cosα+cosβ)
(제1기준 직선과 수직하게 위치된 밑변의 길이 즉, 브릿지형 압저항체의 길이를 c, 제1추가 식각부분 또는 제2추가 식각부분이 밑변, 장변, 단변으로 이루어진 삼각형일 때 장변의 길이가 t4, 단변의 길이가 t3, 밑변과 장변 사이의 각도는 α , 밑변과 단변 사이의 각도가 β.)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190121761A KR102237680B1 (ko) | 2019-10-01 | 2019-10-01 | 브릿지형 구조물의 제조 방법 및 이를 이용한 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 제조 방법 |
| PCT/KR2019/014080 WO2021066244A1 (ko) | 2019-10-01 | 2019-10-24 | 브릿지형 구조물의 제조 방법 및 이를 이용한 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190121761A KR102237680B1 (ko) | 2019-10-01 | 2019-10-01 | 브릿지형 구조물의 제조 방법 및 이를 이용한 브릿지형 압저항체를 가지는 압저항 가속도 센서의 제조 방법 |
Publications (1)
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