KR19990039351A - High Sensitivity Circuit Integrated Micro Gyroscope and Manufacturing Method Thereof - Google Patents

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KR19990039351A
KR19990039351A KR1019970059408A KR19970059408A KR19990039351A KR 19990039351 A KR19990039351 A KR 19990039351A KR 1019970059408 A KR1019970059408 A KR 1019970059408A KR 19970059408 A KR19970059408 A KR 19970059408A KR 19990039351 A KR19990039351 A KR 19990039351A
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microgyroscope
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Inventor
강석진
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윤종용
삼성전자 주식회사
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Abstract

본 발명은 물체의 관성 각속도를 검출하기 위한 마이크로자이로스코프 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 마이크로 머시닝 기술과 IC기술을 접목하여 신호 감지용 회로와 마이크로자이로스코프 구조물이 단일 기판에 기판과 수직한 방향으로 집적되게 함으로써, 소자의 크기의 최소화는 물론 마이크로 자이로스코프 구조물과 신호 감지용 회로가 외부 배선없이 결합되기 때문에 잡음 유입 경로를 근원적으로 차단하는 특징이 있다.The present invention relates to a microgyroscope for detecting an inertial angular velocity of an object, and a method of manufacturing the same, wherein a signal sensing circuit and a microgyroscope structure are integrated in a direction perpendicular to the substrate on a single substrate by combining micromachining technology and IC technology. By integrating, the micro gyroscope structure and the signal sensing circuit are combined without any external wiring as well as minimizing the size of the device, thereby fundamentally blocking the noise inflow path.

Description

고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프 및 그 제조 방법High Sensitivity Circuit Integrated Micro Gyroscope and Manufacturing Method Thereof

본 발명은 물체의 관성 각속도를 검출하기 위한 마이크로자이로스코프 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 마이크로 머시닝 기술과 IC기술을 접목하여 마이크로 자이로 스코프와 신호 감지 회로를 함께 집적하여 잡음의 영향을 거의 받지 않는 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a micro gyroscope for detecting an inertial angular velocity of an object and a method of manufacturing the same. Specifically, a micro gyroscope and an IC technology are integrated by combining a micro gyroscope and a signal sensing circuit to substantially reduce the effects of noise. The present invention relates to a highly sensitive circuit-integrated microgyroscope that does not receive and a method of manufacturing the same.

도 1은 종래의 단독형 마이크로자이로스코프의 수직 단면도이다. 도시된 바와 같이, 단독형 마이크로자이로스코프는 Si3N4절연층(14) 및 SiO2절연층(3)이 순차 도포된 실리콘 기판(15) 상에 1차 폴리실리콘으로 형성된 앵커부(12) 및 이와 맞물리도록 제2차 폴리실리콘으로 형성된 가동 구조물(11)이 형성된 구조로 되어 있다. 이와 같은 단독형 마이크로자이로스코프는 신호 처리를 외부회로에서 하기 때문에 외부회로와 마이크로자이로스코프 간에 배선을 필요로한다. 따라서, 이러한 구조는 배선을 통한 잡음 유입에 무방비하게 노출되는 문제점이 있다.1 is a vertical cross-sectional view of a conventional standalone microgyroscope. As shown, the stand-alone microgyroscope has an anchor portion 12 formed of primary polysilicon on a silicon substrate 15 on which a Si 3 N 4 insulating layer 14 and a SiO 2 insulating layer 3 are sequentially applied. And a movable structure 11 formed of secondary polysilicon so as to be engaged with it. Such a standalone microgyroscope requires wiring between the external circuit and the microgyroscope because signal processing is performed in an external circuit. Therefore, such a structure has a problem of unprotected exposure to noise inflow through the wiring.

도 2는 종래의 회로 집적형 마이크로 센서이다. 도시된 바와 같이, 종래의 단독형 마이크로 가속도 센서와 신호처리 회로가 동일 기판상에 수평한 방향으로 집적되어 있다. 즉, 하나의 기판이 DAC 회로영역(17), ECL to CMOS 회로영역(18), LATCH 회로영역(19), 프리앰프(PREAMP) 회로영역(20) 및 집적(Integrator) 회로영역(22) 등의 회로 영역과 마이크로 센서 영역(16, 21)으로 나누어져 있다. 이러한 구조는 단독형에 비해서 배선이 짧아서 잡음을 크게 줄이기는 하지만 기판에 대하여 수평방향으로 집적되었기 때문에 센서 시스템 전체의 면적을 줄이는데 큰 한계가 있다. 또한, 통상적으로 마이크로 센서에서 감지하는 신호의 단위가 펨토 패럿(femto Farad; fF 즉 10-15F) 정도인데 비하여 기판에 집적된 회로간을 연결하는 배선들(23) 간의 용량도 펨토 패럿 정도이므로 배선을 따라 유입되는 잡음과 마이크로 센서 신호을 구별할 수 없는 경우가 많이 발생한다.2 is a conventional circuit integrated micro sensor. As shown, the conventional single micro acceleration sensor and the signal processing circuit are integrated in the horizontal direction on the same substrate. That is, one substrate includes a DAC circuit region 17, an ECL to CMOS circuit region 18, a LATCH circuit region 19, a preamp circuit region 20, an integrator circuit region 22, and the like. Is divided into a circuit area and a micro sensor area (16, 21). This structure reduces the noise significantly due to the shorter wiring than the stand-alone type, but has a big limitation in reducing the area of the sensor system as it is integrated horizontally with respect to the substrate. In addition, the unit of the signal detected by the micro-sensor is about femto farad (fF, that is, 10-15 F), whereas the capacitance between the wirings 23 connecting the circuits integrated on the substrate is about femto farad. There are many cases where the micro-sensor signal cannot be distinguished from the noise flowing along the wiring.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하고자 창안된 것으로, 마이크로자이로스코프와 그 신호처리 회로 상호간의 배선을 없앰으로써 신호 감도 및 소자의 집적 밀도를 높인 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프를 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a high-sensitivity circuit-integrated microgyroscope with a high signal sensitivity and an integrated density of devices by eliminating wiring between the microgyroscope and its signal processing circuits. have.

도 1은 종래의 회로가 집적되지 않은 마이크로자이로스코프의 단면도,1 is a cross-sectional view of a conventional gyroscope not integrated circuit,

도 2는 종래의 회로집적형 마이크로자이로스코프의 평면도,2 is a plan view of a conventional circuit-integrated micro gyroscope,

도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명에 따른 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프의 투시 평면도로서,3A and 3B are respectively a perspective plan view of a high sensitivity circuit integrated microgyroscope according to the present invention;

도 3a는 공핍 모드(depletion mode) MOSFET 집적형 마이크로자이로스코프의 투시 평면도이고,3A is a perspective plan view of a depletion mode MOSFET integrated microgyroscope,

도 3b는 강화 모드(enhancement mode) MOSFET 집적형 마이크로자이로스코프의 투시 평면도이며,3B is a perspective plan view of an enhancement mode MOSFET integrated microgyroscope,

도 4는 도 3a의 회로 집적형 마이크로자이로스코프의 수직 단면도,4 is a vertical cross-sectional view of the circuit integrated microgyroscope of FIG. 3A;

그리고 도 5a 내지 도 5g는 도 3a의 고감도 집적형 마이크로자이로스코프의 제작 단계별 공정후의 수직 단면도로서,5A to 5G are vertical cross-sectional views after a step-by-step process of fabricating the highly sensitive integrated microgyroscope of FIG. 3A.

도 5a 및 5b는 신호 감지용 FET의 제작 공정으로서, 도 5a는 MOSFET를 공핍모드(depletion mode)로 동작시키기 위한 확산 혹은 주입(Inplantation) 공정 후의 수직 단면도이고, 도 5b는 드레인 및 소스층 형성을 위한 확산 혹은 주입(Inplantation)공정 후의 수직 단면도이며,5A and 5B illustrate a manufacturing process of a signal sensing FET, FIG. 5A is a vertical cross-sectional view after a diffusion or implantation process for operating a MOSFET in a depletion mode, and FIG. 5B illustrates drain and source layer formation. Vertical cross-sectional view after the diffusion or implantation process for

도 5c 내지 도 5f는 순수 마이크로자이로스코프의 제조 단계별 공정후의 수직 단면도이다.5C to 5F are vertical cross-sectional views after a step-by-step process of manufacturing a pure microgyroscope.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

1. 실리콘 기판 2. MOSFET 활성영역1. Silicon Substrate 2. MOSFET Active Area

3. MOSFET의 드레인 및 소스 영역 4. 폴리 실리콘 가동판(Moving plate)3. drain and source area of MOSFET 4. polysilicon moving plate

5. 폴리실리콘 고정판(Anchor) 6.폴리 실리콘 고정판(Anchor)5. Polysilicon anchor plate 6.Polysilicon anchor plate

7. PSG 희생층7.PSG Sacrificial Layer

8. 폴리 실리콘8. Poly silicone

9. PSG(폴리 실리콘 도핑 및 폴리 실리콘 식각 mask용)9. PSG (for polysilicon doping and polysilicon etch mask)

10. SiO211. 2차 폴리 실리콘10.SiO 2 11.Secondary Poly Silicon

12. 1차 폴리 실리콘 13. SiO2 12. Primary polysilicon 13. SiO 2

14. Si3N415. 실리콘 기판14.Si 3 N 4 15. Silicon substrate

16. 마이크로 센서영역 17. DAC 회로영역16.Micro Sensor Area 17.DAC Circuit Area

18. ECL to CMOS 회로영역 19. LATCH 회로영역18. ECL to CMOS Circuit Area 19. LATCH Circuit Area

20. 프리앰프(PREAMP) 회로영역 21. 마이크로 센서영역20. Preamp circuit area 21. Micro sensor area

22. 집적(Integrator) 회로영역22. Integrator Circuit Area

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프는, 가동 구조물을 구비한 마이크로자이로스코프 및 상기 마이크로자이로스코프에서 발생되는 신호를 처리하기 위한 신호 처리 회로를 구비한 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프에 있어서, 상기 마이크로자이로스코프 및 상기 신호처리 회로가 상하로 겹치도록 배치된 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a high-sensitivity circuit integrated microgyroscope according to the present invention includes a high sensitivity circuit including a micro gyroscope having a movable structure and a signal processing circuit for processing signals generated by the micro gyroscope. In the integrated microgyroscope, the microgyroscope and the signal processing circuit are arranged so as to overlap up and down.

본 발명에 있어서, 상기 가동 구조물이 상기 신호처리 회로의 입력단 트랜지스터 게이트로서 이용되도록 상기 입력단 트랜지스터의 채널 바로 위에 배치한 것이 바람직하며, 상기 트랜지스터는 상기 가동 구조물의 각속도에 의한 위치 변환량에 대응하는 용량 변화를 전류 혹은 전압의 변환량으로 검출하는 것이 바람직하다.In the present invention, it is preferable that the movable structure is disposed directly above a channel of the input terminal transistor such that the movable structure is used as an input transistor gate of the signal processing circuit, and the transistor has a capacitance corresponding to an amount of position change by the angular velocity of the movable structure. It is desirable to detect the change as a conversion amount of current or voltage.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프의 제조 방법은, (가) 실리콘 기판 상에 제1불순물을 도핑하여 트랜지스터용 활성영역을 만드는 단계; (나) 상기 활성영역이 형성된 상기 기판 상에 소정 패턴의 절연층을 형성하고, 상기 절연층을 마스크로하여 상기 활성영역 내에 제2불순물을 도핑하여 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계; (다) 상기 소스 및 드레인이 형성된 기판 상에 소정 두께의 희생층을 형성하는 단계; (라) 상기 희생층에 마이크로자이로스코프의 앵커들을 형성할 개구부를 형성하는 단계; (마) 상기 희생층 및 상기 개구부에 의해 노출된 상기 절연층 상에 마이크로자이로스코프의 고정판 및 가동판를 형성할 폴리실리콘층을 증착하는 단계; (바) 상기 폴리실리콘층 상에 마스크를 형성한 다음 상기 폴리실리콘층을 식각하여 상기 고정판 및 가동판를 형성하는 단계; 및 (사) 상기 희생층 및 상기 폴리실리콘층 상의 마스크를 식각하여 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a high-sensitivity circuit integrated microgyroscope according to the present invention includes the steps of: (a) forming an active region for a transistor by doping a first impurity on a silicon substrate; (B) forming an insulating layer having a predetermined pattern on the substrate on which the active region is formed, and forming a source and a drain region by doping a second impurity in the active region using the insulating layer as a mask; (C) forming a sacrificial layer having a predetermined thickness on the substrate on which the source and drain are formed; (D) forming openings in the sacrificial layer for forming anchors of the microgyroscope; (E) depositing a polysilicon layer to form a fixed plate and a movable plate of a microgyroscope on the sacrificial layer and the insulating layer exposed by the opening; (F) forming a mask on the polysilicon layer and then etching the polysilicon layer to form the fixed plate and the movable plate; And (g) etching and removing the mask on the sacrificial layer and the polysilicon layer.

본 발명에 있어서, 상기 (가) 단계는, 상기 실리콘 기판 상에 이산화실리콘을 증착하고 식각하여 마스크를 형성하는 서브 단계; 및 상기 마스크를 이용하여 제1불순물을 도핑하는 서브 단계;를 포함하고, 상기 (나) 단계에서, 상기 절연층은 이산화실리콘으로 형성되며, 상기 (다) 단계에서 상기 희생층은 PSG 로 형성되며, 상기 (바) 단계에서 상기 마스크는 PSG로 형성하는 것이 바람직하다.In the present invention, the step (a) may include a sub-step of forming a mask by depositing and etching silicon dioxide on the silicon substrate; And a sub step of doping the first impurity using the mask. In the step (b), the insulating layer is formed of silicon dioxide, and in the step (c), the sacrificial layer is formed of PSG. In the step (bar), the mask is preferably formed of PSG.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프 및 그 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a high-sensitivity circuit integrated microgyroscope and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프는, 마이크로자이로스코프 구조물 및 마이크로 자이로스코프 구조물의 신호 감지 회로의 입력단 FET를 단일 기판 상에 수직 방향으로 집적한 구조로 되어 있다. 이를 실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.The high-sensitivity circuit integrated microgyroscope according to the present invention has a structure in which the input terminal FETs of the signal sensing circuit of the microgyroscope structure and the microgyroscope structure are vertically integrated on a single substrate. This will be described with reference to Examples.

도 3a 및 도 3b는 각각 본 발명에 따른 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프의 투시 평면도로서, 각각 공핍 모드(depletion mode) MOSFET 집적형 마이크로자이로스코프 및 강화 모드(enhancement mode) MOSFET 집적형 마이크로자이로스코프의 투시 평면도를 나타낸다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프는 실리콘 기판(1)에 제1불순물을 도핑하여 MOSFET용 활성영역(2)을 만들고 그 내부에 제2불순물을 도핑하여 소스(3a) 및 드레인(3b)을 형성하여 그 사이에 통전 채널을 형성하거나(공핍 모드의 경우), 통전 채널을 삽입하고 그 양쪽에 제2불순물을 도핑하여 소스(3c) 및 드레인(3d)을 형성한 다음(강화 모드의 경우), 그 상부에 폴리 실리콘(4,5,6)으로 가동판(Moving plate; 4) 및 가동판(4)의 양쪽에 고정판(5,6)이 형성된 구조로 되어 있다. 이를 좀 더 상세하게 고찰하기 위하여 도 3a의 공핍 모드 MOSFET 집적형 마이크로자이로스코프를 A-A' 라인을 따라 절개한 수직 단면도를 도 4에 도시하였다.3A and 3B are respectively a perspective plan view of a high sensitivity circuit integrated micro gyroscope according to the present invention, respectively, of a depletion mode MOSFET integrated micro gyroscope and an enhancement mode MOSFET integrated micro gyroscope, respectively. A perspective plan view is shown. As shown, the high-sensitivity circuit-integrated microgyroscope according to the present invention is doped with a first impurity in the silicon substrate 1 to form the active region 2 for the MOSFET and doped with a second impurity in the source 3a. ) And a drain 3b to form a conduction channel therebetween (in the depletion mode), or insert a conduction channel and doping a second impurity on both sides to form the source 3c and the drain 3d. Next, in the case of the reinforcement mode, the movable plate 4 and the fixed plate 5, 6 are formed on both sides of the movable plate 4 with polysilicon 4, 5, 6 on the upper side thereof. . To examine this in more detail, a vertical cross-sectional view of the depletion mode MOSFET integrated microgyroscope of FIG. 3A taken along the line A-A 'is shown in FIG. 4.

즉, 도 4를 살펴보면, 공핍 모드 MOSFET 집적형 마이크로자이로스코프는 실리콘 기판(1)에 p형의 제1불순물을 도핑하여 활성영역(2; p-well)이 형성되고, 그 내부에 n+형의 제2불순물이 도핑되어 소스(3a) 및 드레인(3b)이 형성되며(여기서, 제1불순물을 n형으로 하면 제2불순물은 p+형이 된다.), 그 상부에 절연층으로 SiO2(10)이 적층되고, 그 상부에 게이트로서 마이크로자이로스코프의 가동판(4)이 형성됨과 동시에 고정판(5,6)이 형성되어 있다. 이와 같이, 본 발명에 따른 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프는 마이크로자이로스코프 및 그 신호처리 회로를 상하로 겹치도록 배치하되, 마이크로스코프의 가동판(4)이 신호처리 회로의 입력단 트랜지스터의 게이트로서 이용되도록 입력단 트랜지스터의 채널 바로 위에 형성된 것이 특징이다. 따라서, 입력단 트랜지스터는 가동판(4)의 각속도에 의한 위치 변환량에 대응하는 용량 변화를 바로 전류 혹은 전압의 변환량으로 검출하여 각속도를 감지하므로 고감도의 감지능력을 갖는다. 이는 배선이 전혀 필요없는 구조이므로 외부 잡음에 의한 영향을 최대한 억제할 수 있는 장점이 있다. 즉, 회로 집적형 마이크로 자이로스코프의 동작 원리는 코리올리 힘(coliolis force)에 의해 가동판(4)이 수직 방향으로 진동할 때 가동판(4)과 FET의 통전 채널 사이의 정전용량이 변화하게 되면 하부 FET의 통전채널의 전기 전도도가 가변되므로 FET의 채널을 통해 흘러가는 전류가 변하게된다. 이 전류의 크기는 구조체의 진동변위에 비례하기 때문에 이 전류의 크기로부터 각속도의 크기와 방향을 감지할 수 있게 된다.That is, referring to FIG. 4, in the depletion mode MOSFET integrated microgyroscope, an active region 2 (p-well) is formed by doping a p-type first impurity into the silicon substrate 1, and an n + type inside thereof. Dopants are doped to form a source 3a and a drain 3b (wherein, when the first impurity is n-type, the second impurity is p + -type), and SiO 2 is formed as an insulating layer thereon. 10 is stacked, and a movable plate 4 of a microgyroscope is formed as a gate thereon, and fixed plates 5 and 6 are formed at the same time. As described above, in the high-sensitivity circuit integrated microgyroscope according to the present invention, the microgyroscope and its signal processing circuit are disposed so as to overlap up and down, and the movable plate 4 of the microscope is used as the gate of the input terminal transistor of the signal processing circuit. It is characterized by being formed just above the channel of the input transistor. Therefore, the input terminal transistor detects the change in capacitance corresponding to the position change amount due to the angular velocity of the movable plate 4 as a change amount of current or voltage and detects the angular velocity, thus having high sensitivity. Since this structure does not require any wiring at all, there is an advantage that the influence of external noise can be suppressed to the maximum. That is, the operating principle of the circuit-integrated micro gyroscope is that when the movable plate 4 vibrates in the vertical direction due to the Coliolis force, the capacitance between the movable plate 4 and the conduction channel of the FET changes. Since the electrical conductivity of the conducting channel of the lower FET varies, the current flowing through the channel of the FET changes. Since the magnitude of this current is proportional to the vibration displacement of the structure, the magnitude and direction of the angular velocity can be detected from the magnitude of this current.

한편, 이상과 같은 구조의 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프의 제조 방법은 다음과 같다.On the other hand, the manufacturing method of the high-sensitivity circuit-integrated microgyroscope with the above structure is as follows.

먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 실리콘 기판(1) 상에 제1불순물(p형 혹은 n형 불순물)을 도핑하여 트랜지스터용 활성영역(2)을 만든다. 이 단계는 실리콘 기판(1) 상에 이산화실리콘을 증착하고 식각하여 마스크(10)를 형성한 다음, 마스크(10)를 이용하여 제1불순물을 도핑함으로써 이루어진다.First, as shown in FIG. 5A, a first impurity (p-type or n-type impurity) is doped on the silicon substrate 1 to form the active region 2 for the transistor. This step is accomplished by depositing and etching silicon dioxide on the silicon substrate 1 to form a mask 10 and then doping the first impurities using the mask 10.

다음에, 도 5b에 도시된 바와 같이, 활성영역(2)이 형성된 기판(1) 상에 이산화실리콘을 증착하여 절연층을 형성하고, 이 절연층을 패터닝하여 마스크(10')를 형성한 다음, 이 마스크(10')를 이용하여 활성영역(2) 내에 제2불순물(n+형 혹은 p+)을 도핑하여 소스(3a) 및 드레인(3b)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 5B, silicon dioxide is deposited on the substrate 1 on which the active region 2 is formed to form an insulating layer, and the insulating layer is patterned to form a mask 10 ′. The source 3a and the drain 3b are formed by doping the second impurity (n + type or p + ) into the active region 2 using the mask 10 '.

다음에, 도 5c에 도시된 바와 같이, 소스(3a) 및 드레인(3b)이 형성된 기판(1) 상에 소정 두께의 희생층(7)을 형성한다. 이 희생층(7)은 PSG 로 형성한다.Next, as shown in FIG. 5C, a sacrificial layer 7 having a predetermined thickness is formed on the substrate 1 on which the source 3a and the drain 3b are formed. This sacrificial layer 7 is formed of PSG.

다음에, 도 5d에 도시된 바와 같이, 희생층(7)에 마이크로자이로스코프의 고정판(앵커)들을 형성할 개구부(7a, 7b)를 형성한 다음, 희생층(7) 및 개구부(7a, 7b)에 의해 노출된 절연층(10') 상에 마이크로자이로스코프의 고정판 및 가동판를 형성할 폴리실리콘층(8) 및 PSG층(9)을 순차로 증착한다.Next, as shown in FIG. 5D, the openings 7a and 7b for forming the fixing plates (anchors) of the microgyroscope are formed in the sacrificial layer 7, and then the sacrificial layer 7 and the openings 7a and 7b are formed. The polysilicon layer 8 and the PSG layer 9, which will form the stationary plate and the movable plate of the microgyroscope, are sequentially deposited on the insulating layer 10 'exposed by the &lt; RTI ID = 0.0 &gt;

다음에, 도 5e에 도시된 바와 같이, 상기 PSG층(9)를 패터닝하여 마스크(9')를 형성한 다음 폴리실리콘층(8)을 식각하여 마이크로자이로스코프의 고정판(5,6) 및 가동판(4)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 5E, the PSG layer 9 is patterned to form a mask 9 ′, and then the polysilicon layer 8 is etched to fix the microgyroscopic fixing plates 5 and 6 and move. The plate 4 is formed.

다음에, 도 5f에 도시된 바와 같이, 희생층(7) 및 폴리실리콘층 상의 마스크(9')를 식각하여 제거함으로써 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프를 완성한다.Next, as shown in FIG. 5F, the sacrificial layer 7 and the mask 9 ′ on the polysilicon layer are etched away to complete a high sensitivity circuit integrated microgyroscope.

이와 같이, 본 발명에 따른 회로 집적형 마이크로자이로스코프는 하부 기판에 표준 집적회로 공정으로 회로가 제작되고, 그 상부에 미소 구조체를 표준 마이크로 머시닝 공정으로 제작한다.As described above, the circuit-integrated microgyroscope according to the present invention has a circuit fabricated in a standard integrated circuit process on a lower substrate, and a microstructure is fabricated in a standard micromachining process thereon.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프는 마이크로 머시닝 기술과 IC기술을 접목하여 마이크로자이로스코프와 신호 감지 회로를 함께 집적하여 고진공 패키징함으로써, 다음과 같은 장점을 갖는다.As described above, the high-sensitivity circuit-integrated microgyroscope according to the present invention integrates micromachining technology and IC technology and integrates a microgyroscope and a signal sensing circuit together in a high vacuum package, thereby having the following advantages.

1) 신호 처리용 에이직 회로를 마이크로 자이로스코프 구조물의 하부 기판에 수직방향으로 집적함으로써 소자의 최소 면적화에 따른 비용절감효과가 매우 크다.1) By integrating signal processing IC circuit in the vertical direction of the lower substrate of the micro gyroscope structure, the cost saving effect is greatly increased due to the smallest area of the device.

2) 신호 처리용 에이직 회로를 마이크로 자이로스코프 구조물의 하부 기판에 수직방향으로 집적함으로써 구조체 제조 공정이나 집적회로 제조공정의 수정없이 표준 공정으로 단일칩 집적이 실현된다.2) By integrating signal processing IC circuits vertically on the lower substrate of the micro gyroscope structure, single chip integration is realized in a standard process without modification of the structure fabrication process or the integrated circuit fabrication process.

3) 제조 공정이 종래 기술에 비해 쉽고 간단하여 상품화의 시기를 앞당길 수 있다.3) The manufacturing process is easier and simpler than the prior art, which can speed up the time of commercialization.

Claims (8)

가동 구조물을 구비한 마이크로자이로스코프 및 상기 마이크로자이로스코프에서 발생되는 신호를 처리하기 위한 신호 처리 회로를 구비한 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프에 있어서,A high sensitivity circuit-integrated microgyroscope having a microgyroscope having a movable structure and a signal processing circuit for processing signals generated by the microgyroscope, 상기 마이크로자이로스코프 및 상기 신호처리 회로가 상하로 겹치도록 배치된 것을 특징으로 하는 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프.And the microgyroscope and the signal processing circuit are arranged so as to overlap up and down. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가동 구조물이 상기 신호처리 회로의 입력단 트랜지스터 게이트로서 이용되도록 상기 입력단 트랜지스터의 채널 바로 위에 배치한 것을 특징으로 하는 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프.And the movable structure is disposed directly above a channel of the input transistor so that the movable structure is used as an input transistor gate of the signal processing circuit. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 트랜지스터는 상기 가동 구조물의 각속도에 의한 위치 변환량에 대응하는 용량 변화를 전류 혹은 전압의 변환량으로 검출하는 것을 특징으로 하는 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프.And the transistor detects a capacitance change corresponding to the position change amount due to the angular velocity of the movable structure as a change amount of current or voltage. (가) 실리콘 기판 상에 제1불순물을 도핑하여 트랜지스터용 활성영역을 만드는 단계;(A) doping the first impurity on the silicon substrate to create an active region for the transistor; (나) 상기 활성영역이 형성된 상기 기판 상에 소정 패턴의 절연층을 형성하고, 상기 절연층을 마스크로하여 상기 활성영역 내에 제2불순물을 도핑하여 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계;(B) forming an insulating layer having a predetermined pattern on the substrate on which the active region is formed, and forming a source and a drain region by doping a second impurity in the active region using the insulating layer as a mask; (다) 상기 소스 및 드레인이 형성된 기판 상에 소정 두께의 희생층을 형성하는 단계;(C) forming a sacrificial layer having a predetermined thickness on the substrate on which the source and drain are formed; (라) 상기 희생층에 마이크로자이로스코프의 앵커들을 형성할 개구부를 형성하는 단계;(D) forming openings in the sacrificial layer for forming anchors of the microgyroscope; (마) 상기 희생층 및 상기 개구부에 의해 노출된 상기 절연층 상에 마이크로자이로스코프의 고정판 및 가동판를 형성할 폴리실리콘층을 증착하는 단계;(E) depositing a polysilicon layer to form a fixed plate and a movable plate of a microgyroscope on the sacrificial layer and the insulating layer exposed by the opening; (바) 상기 폴리실리콘층 상에 마스크를 형성한 다음 상기 폴리실리콘층을 식각하여 상기 고정판 및 가동판를 형성하는 단계; 및(F) forming a mask on the polysilicon layer and then etching the polysilicon layer to form the fixed plate and the movable plate; And (사) 상기 희생층 및 상기 폴리실리콘층 상의 마스크를 식각하여 제거하는 단계;를(G) etching and removing the mask on the sacrificial layer and the polysilicon layer; 포함하는 것을 특징으로 하는 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프의 제조 방법.A method of manufacturing a high sensitivity circuit integrated microgyroscope, comprising: 제 4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (가) 단계는,Step (a), 상기 실리콘 기판 상에 이산화실리콘을 증착하고 식각하여 마스크를 형성하는 서브 단계; 및Depositing and etching silicon dioxide on the silicon substrate to form a mask; And 상기 마스크를 이용하여 제1불순물을 도핑하는 서브 단계;를Sub-doping a first impurity using the mask; 포함하는 것을 특징으로 하는 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프의 제조 방법.A method of manufacturing a high sensitivity circuit integrated microgyroscope, comprising: 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (나) 단계에서, 상기 절연층은 이산화실리콘으로 형성된 것을 특징으로 하는 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프의 제조 방법.In the step (b), wherein the insulating layer is formed of silicon dioxide. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 (다) 단계에서 상기 희생층은 PSG 로 형성되는 것을 특징으로 하는 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프의 제조 방법.In the step (c), the sacrificial layer is formed of PSG. 제4항 또는 제7항에 있어서,The method according to claim 4 or 7, 상기 (바) 단계에서 상기 마스크는 PSG로 형성하는 것을 특징으로 하는 고감도 회로 집적형 마이크로자이로스코프의 제조 방법.And in the step (f), the mask is formed of PSG.
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