KR19990026663A - 반도체 센서의 온-칩 진공밀봉 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 센서의 온-칩 진공밀봉(On-chip Vacuum Sealing)방법 및 장치에 관한 것으로, 반도체 센서에 직접 진공밀봉(Vacuum Sealing)을 하는 반도체 센서의 온-칩 진공밀봉 방법 및 장치에 관한 것이다.

본 발명은 반도체 센서를 제조할 웨이퍼상에 오목한 면을 형성하는 오목면 형성단계, 오목면 형성단계에서 형성한 오목한 면에 센서 엘리먼트를 제조하는 제조단계, 제조단계후 오목면 형성단계에서 형성한 오목한 면을 밀봉부재로 진공 밀봉하는 밀봉 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이다.

본 발명에 따른 반도체 센서의 온-칩 진공밀봉(On-chip Vacuum Sealing) 방법 및 장치는, 진공 밀봉시 센싱 엘리먼트가 에칭에 의하여 붕괴되는 현상이 없으므로 공정 수율(Yield)이 높다. 또한, 패킹후 센서 엘리먼트의 불량여부를 육안으로 관찰(Visual Inspection)이 가능하다.

Description

반도체 센서의 온-칩 진공밀봉 방법 및 장치

본 발명은 반도체 센서의 온-칩 진공밀봉(On-chip Vacuum Sealing)방법 및 장치에 관한 것으로, 상세하게는 반도체 센서 칩(Chip)상에서 진공밀봉(Vacuum Sealing)을 하는 반도체 센서의 온-칩 진공밀봉 방법 및 장치에 관한 것이다.

도1을 참조하면, 종래의 반도체 센서의 온-칩 진공밀봉(On-chip Vacuum Sealing) 방법은, 반도체 센서를 제조할 웨이퍼(SW)에 센서 엘리먼트(SE)를 형성한 다음 센서를 희생층(1)으로 덮는다. 그리고, 폴리실리콘(Poly-Silicon, Poly-Si)등으로 희생층위에 보호구조(2)를 형성한다. 보호구조(2)의 형성후 희생층(1)을 에칭하여 공간(CA)을 형성한다. 그리고, 에칭후의 통로(3)를 질화실리콘(Silicon Nitride), 산화물(Oxide), 폴리실리콘(Poly-Si)중 적당한 재료로 증착(4)하여 막아서 진공밀봉(Vacuum Sealing)을 하였다.

그러나, 희생층(1)을 에칭하여 공간(CA)을 형성할때, 센서 엘리먼트(SE)가 에칭액에 의하여 녹는등의 붕괴가 일어나 공정 수율(Yield)이 낮아져 양산성이 떨어지고, 패키징의 크기가 컸다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여, 센싱 엘리먼트가 제조된 웨이퍼를 밀봉부재로 덮어서 진공 밀봉을 하는 반도체 센서의 온-칩 진공밀봉(On-chip Vacuum Sealing) 방법 및 장치를 제공하여 공정 수율을 높이고 밀봉부재를 투명으로 하여 센서의 제조후 육안으로 센서 엘리먼트의 불량여부를 관찰하는데 목적이 있다.

도1 종래의 공정도이다.

도2 본 발명에 따른 공정도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10:웨이퍼 20:유리 30:진공공간

40:콘택홀(Contact Hole) 50:전도성 고분자 60:와이어

SE:센서 엘리먼트

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 반도체 센서를 제조할 웨이퍼상에 오목한 면을 형성하는 오목면 형성단계, 오목면 형성단계에서 형성한 오목한 면에 센서 엘리먼트를 제조하는 제조단계, 제조단계후 오목면 형성단계에서 형성한 오목한 면을 밀봉부재로 진공 밀봉하는 밀봉 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 센서의 온-칩 진공밀봉(On-chip Vacuum Sealing) 방법과 기판이 되는 웨이퍼, 웨이퍼에 마련되어 센싱을 하는 센싱 엘리먼트, 센싱 엘리먼트의 상부를 덮어 진공밀봉하며 센싱 엘리먼트를 관찰하기 위한 투명밀봉부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 센서이다.

본 발명에 따른 온-칩(On-Chip) 진공밀봉 방법은, 센서를 제조할 웨이퍼에 오목한 평면을 형성하고, 형성된 오목한 평면에 센서 엘리먼트를 제조하여 그 위를 투명한 밀봉부재로 덮어 진공밀봉을 하는 구성이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 양호한 실시 예를 상세하게 설명 하겠다.

도2를 참조하면, 센서를 제조할 반도체 웨이퍼(10)를 이방성 에칭(Anisotropic Etching)을 하여 반도체 웨이퍼(10)(도2 a)에 오목한 평면(Recessed Plan)(11)을 형성한다(도2 b). 오목한 평면(11)은 다양한 형태가 될수 있다. 이방성(Anisotropy)이란, 물질의 물리적 성질이 방향에 따라 다른 것이며, 비등방성이라고도 한다. 이방성 에칭에 사용되는 에칭용액은 KOH수용액, EPW용액 그리고 NH₂­ H₂O 등 여러가지가 있다. 이방성 에칭용액에 의한 에칭에서는 실리콘의 결정면에 따른 에칭률이 크게 다르며 [100]방향이 [111]방향 보다 에칭률이 최고 400배 이상이고, [110]방향보다는 200배 크다. 또한, 실리콘과 산화 실리콘막의 에칭률은 거의 400:1 정도이므로 선택적 에칭을 위하여 산화 실리콘 마스크를 사용한다. (100)면은 실리콘 웨이퍼에서 오목면(11)을 형성하고자 하는 방향이고 (111)면은 (100)면의 수직방향이다. 이방성 에칭에 의하여 [100]방향, 즉, 실리콘 웨이퍼의 두께방향으로 빨리 에칭된다. 전술한 이방성 에칭에 의하여 실리콘 웨이퍼(10)에 오목한 평면(11)을 형성한다.

형성된 오목한 평면(11)에 센서 엘리먼트(SE)와 출력단(CON)을 형성한다(도2 c). 그런 다음, 진공실(Vacuum Chamber)에서 밀봉부재(20)로 오목한 평면(11)상에 형성된 센서 엘리먼트(SE)위를 덮는다(도2 d). 본 실시예에서는 밀봉부재(20)로 유리를 이용한다. 밀봉부재로 유리를 이용하는 이유는, 센서가 완성된 후 센서 엘리먼트(SE)의 불량여부를 육안으로 용이하게 식별할 수 있기 때문이다.

밀봉부재인 유리(20)로 센서 엘리먼트(SE)를 덮은 후, 센서 엘리먼트(SE)가 형성된 웨이퍼(10)와 밀봉부재인 유리(20)를 양극접합(Anodic Bonding)(BD)한다(도2 d). 접합(BD)이 이루어지고 나면, 접합된 센서 엘리먼트(SE)가 제조된 웨이퍼(10)와 밀봉부재인 유리(20) 사이에는 소정의 공간(Cavity)(30)이 형성 된다. 유리(20)로 센서 엘리먼트(SE)를 덮는 과정과 유리(20)와 센서 엘리먼트(SE)가 제조된 웨이퍼(10)를 접합하는 과정은 모두 진공실(Vacuum Chamber)에서 실시되므로 공간(30)은 진공상태가 된다. 그래서, 센서 엘리먼트(SE)는 센서 엘리먼트(SE)가 제조된 웨이퍼(10)와 유리(20) 사이의 진공 공간(30)속에 진공 밀봉(Vacuum Sealing)되게 된다.

다음은 전술한 과정을 거쳐 형성된 센서에 출력단을 연결하기 위한 단계이다. 센서의 전극(CON)쪽으로 유리(20)에 콘택홀(Contact Hole)(40)을 형성한다(도2 e). 콘택홀(40)은 형성된 진공 공간(30)의 밀봉에 영향을 미치지 않도록 형성되며, 전도성 고분자(50)로 채워지게 된다(도2 f). 센서 외부로 연결되는 와이어(Wire)(60)는 콘택홀(40)에 채워진 전도성 고분자(50)를 통해 센서의 전극(CON)과 연결되게 된다(도2 f). 센서에 출력단을 연결하는 방법은 전술한 방법이 아니더라도 다양한 방법이 있을수 있다.

본 발명에 따른 반도체 센서의 온-칩 진공밀봉(On-chip Vacuum Sealing) 방법 및 장치는, 에칭에 의한 방법이 아니므로 센싱 엘리먼트가 에칭에 의하여 붕괴되는 현상이 없어서 공정 수율(Yield)이 비교적 높다. 또한, 패킹후 센싱 엘리먼트의 불량여부를 육안으로 관찰(Visual Inspection)이 가능하다.

Claims (3)

1. 반도체 센서를 제조할 웨이퍼상에 오목한 면을 형성하는 오목면 형성단계,

   상기 오목면 형성단계에서 형성한 상기 오목한 면에 센서 엘리먼트를 제조하는 제조단계,

   상기 제조단계후 상기 오목면 형성단계에서 형성한 상기 오목한 면을 밀봉부재로 진공 밀봉하는 밀봉 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 센서의 온-칩 진공밀봉(On-chip Vacuum Sealing) 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 밀봉단계후 상기 제조단계에서 제조한 상기 센서의 연결 단자가 있는 부위의 상기 밀봉부재에 콘택홀(Contact Hole)을 형성하는 홀 형성단계,

   상기 홀 형성단계후 상기 콘택홀을 전도성 부재로 채우는 홀 채움 단계,

   상기 홀 채움 단계후 상기 전도성 부재에 와이어를 접속하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 센서의 온-칩 진공밀봉(On-chip Vacuum Sealing) 방법.
3. 기판이 되는 웨이퍼,

   상기 웨이퍼에 마련되어 센싱을 하는 센싱 엘리먼트,

   상기 센싱 엘리먼트의 상부를 덮어 진공밀봉하며 상기 센싱 엘리먼트의 관찰하기 위한 투명밀봉부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 센서.