KR20040021690A - 마이크로 전기기계 장치 및 마이크로 전기기계 장치 형성방법 - Google Patents

마이크로 전기기계 장치 및 마이크로 전기기계 장치 형성방법 Download PDF

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Abstract

MEMS의 기판 내에 규정되는 마이크로 전기기계 장치(MEMD)는 인터레스트 영역을 규정하는 매스 소자를 포함한다. 장치는 또한 기판으로부터 분리되어 있는 매스 소자를 지지하는 지지 빔을 포함한다. 지지 빔은 기판에 접속된 제 1 고정단(fixed end)과 매스 소자에 접속된 제 1 자유단(free end)에 의해 규정되는 제 1 빔 부재를 포함한다. 지지 빔은 또한 기판에 접속된 제 2 고정단과 매스 소자에 접속된 제 2 자유단에 의해 규정되는 제 2 빔 부재를 포함한다. 빔 부재는 서로 소정 간격을 두고 떨어져 있다. 제 1 크로스 부재는 제 1 빔 부재와 제 2 빔 부재를 연결한다. 바람직하게는 지지 빔은 다수 개의 크로스 부재를 포함한다. 두 개의 이러한 지지 빔은 브리지 구조에서 MEMD의 매스 소자를 지지하는 데 사용될 수 있다.

Description

마이크로 전기기계 장치 및 마이크로 전기기계 장치 형성 방법{A MICROELECTROMECHANICAL DEVICE HAVING A STIFFENED SUPPORT BEAM, AND METHODS OF FORMING STIFFENED SUPPORT BEAMS IN MEMS}
본 발명은 마이크로 전기기계 시스템("MEMS")에서 서스펜드된 물질을 지지하는데 사용되는 구조물에 관한 것이다. 명칭에서 알 수 있는 바와 같이, MEMS란 기계 소자 및 전기 소자(총괄하여, 마이크로 전기기계 장치를 구성하는 마이크로 전기기계 소자, 또는 MEMD")를 제공하여, 시스템 내의 환경 조건을 통제하거나 그 환경 조건에 대응할 수 있는 마이크로 기계(micromachine)를 생산하는 마이크로 전기기계 시스템이다. 일반적으로, MEMS의 기계 소자 및 전기 소자는 마이크론(1×10-6미터) 단위의 크기로 측정된다. 일반적으로, MEMS 장치는 시스템의 환경 변화를 탐지하는 마이크로센서, 마이크로센서에 의해 탐지된 변화에 근거하여 결정을 내리는 (제어 논리 회로와 같은) 지능 소자(intelligent component), 및 시스템이 그 환경을 변화시키는 데에 사용하는 마이크로액추에이터(microactuator)를 포함한다. 예시적인 MEMS 장치는 잉크젯-프린터 카트리지, 자동차의 에어백을 디플로이(deploy)하는 가속도계(accelerometer), 및 관성유도 시스템(inertial guidance system)을 포함한다. 일반적으로, MEMS는 기판으로부터 제작되거나 기판 상에 제작되며, (새로이 개발된 기술 뿐 아니라) 알려진 기술을 사용하여 제작된다. MEMS의 제작에 사용되는 주요 기술 중의 하나가 증착 및 마스크 기술로, 이는 마이크로프로세서 및 메모리 장치와 같은 반도체 장치가 제작되는 것과 거의 같은 방식으로 MEMS를 제작하는 데에 이용된다. 또한 MEMS 제작 기술은 하나 이상의 증착 층의 일부를 제거하여 하나 이상의 기계적 또는 전기적 장치를 규정(define)하는 포토에칭(photoetching) 및/또는 마이크로애싱(microashing)을 포함한다. 간혹 마이크로애싱은 프로토타입(prototype)으로의 미세 조정을 위한 엑시머 레이저(eximer laser)와 같은 포커스드 이온 빔(focused ion beam)을 이용하여 수행된다.
임의의 마이크로기계 및 마이크로전기기계 장치("MEMD")는 빔 또는 브리지(bridge)에 의해 지지되는, 표면을 규정하는 매스(mass) 또는 매스 소자(mass element)를 포함한다. 빔 또는 브리지는 매스 소자가 MEMS의 주변 구조물(surrounding structure)에 대해 움직일 수 있게 하는 신축성 부재(flexiblemember)로 작용한다. 일반적으로, 매스 소자는 MEMD의 주변 구조물과의 접촉이 없도록 빔 또는 브리지에 의해 지지된다. 매스 소자는 다른 유형의 MEMD 소자 뿐 아니라 마이크로 엑추에이터 또는 마이크로센서의 일부일 수 있다. 예를 들면, 마이크로 엑추에이터는 공진 센서를 구동하여 센서가 자신의 공진 주파수에서 진동하도록 구성될 수 있다. 다른 응용 분야에서, 마이크로 엑추에이터는 특정 마이크로시스템에서 요구하는 기계적 출력을 생산하는 데에 사용될 수 있다. 본원의 후반부에 언급될 일례에서, (예를 들면, 레이저 프린트에서의) 마이크로 엑추에이터는 마이크로미러를 움직여 레이저빔을 스캔하는 데에 이용된다. 이에 따라, MEMS에서 브리지 또는 빔에 의해 지지되는 매스 소자는 마이크로센서 소자, 또는 마이크로 엑추에이터의 일부를 포함하는 다른 소자를 지지할 수 있는 "인터레스트 영역(area of interest)"을 규정한다. 또는, 매스 소자 자체가 컨덕턴스, 커패시턴스 또는 레지스턴스와 같은 전기적 특성을 나타낼 수 있으므로, 매스 소자 자체가 MEMD에서 능동 소자로 사용될 수 있다.
일반적으로, MEMS의 매스 소자를 지지하는 데 사용되는 빔 또는 브리지는 다른 표면 위 또는 다른 두 개의 표면 사이의 매스 소자를 지지할 수 있을 정도의 충분한 구조적 강도(structural strength)를 갖는다. 도 1을 참조하면, MEMS(10)의 일 섹션의 평면도가 단순화된 단면도로 도시된다. MEMS의 일 섹션은 캔틸레버식 빔 섹션(cantilevered beam section)(20)에 의해 지지되는 매스 소자(12)를 포함하는 마이크로 전기기계 장치 소자(11)를 나타낸다. MEMD 소자(11)는 주변 기판(surrounding substrate)(16)으로부터 규정된다. 이것은포토리소그래픽(photolithographic) 공정을 이용하여 이행될 수 있는데, 예를 들어, 장치(11)와 남은 기판(16) 사이의 구역(18)은 에칭 또는 마이크로애싱에 의해 제거된다. 매스 소자(12)는 인터레스트 영역(14)을 규정한다. 도 1 (및 이하에서 논의되는 다른 도면)은 종래 기술을 실제적으로 도시한 것이 아니라 그 이해를 용이하게 하기 위해 도시한 것이다. 종래 기술의 빔 섹션(20)은 기판(16)에 연결된 제 1 선단(21)에서부터 매스 소자(12)의 접합점(23)에 이르는 고체 빔이다. 이들 MEMD 소자의 빔 섹션은 매스 소자(12)가 화살표 "X"로 나타낸 방향이 아닌, 도면에 도시한 면의 안쪽 및 바깥쪽 방향으로 움직일 수 있도록 충분히 단단해야 한다. (도 3을 간단히 살펴보면, 유사한 종래 기술 장치를 도시한 것으로, 매스 소자(12)가 화살표 "Y"로 표시한 방향으로 이동하려 하고 있음을 보여준다.) 만일 빔 섹션(20)(도 1)이 충분히 단단하지 않아서 "X" 방향으로 휘게 된다면(도 3), 매스 소자(12)는 기판(16)의 내부 벽(28)(도 1)에 접촉하게 될 수 있다. 이것은 매스 소자(12)와 측벽(28) 사이의 마찰(friction) 때문에 매스 소자(12)가 고정되어 부적절한 센서 판독 결과, 다른 장치의 불량 작동, 또는 장치(10)의 완전 고장을 유발할 수 있다. "X" 방향으로 충분한 강도를 제공하기 위한 한 방법은 빔을 매우 넓게(즉, "X" 방향으로의 크기를 상대적으로 크게) 만드는 것이다.
그러나, 빔 섹션(20)은 매스 소자(12)가 면의 안쪽 및 바깥쪽으로 상대적으로 자유롭게 진동(도 3의 "Y")할 수 있을 정도로 충분히 신축적이어야 한다. 그러나, ("X" 방향으로는 강도를 제공하는 한편 "Y" 방향으로는 신축성을 주는) 이 두 개의 목적은 서로 상치된다. "X" 방향으로 강도를 제공하여 빔 섹션(20)의 폭을 증가시킬 때의 문제점은 빔의 매스를 증가시켜 매스 소자(12)가 움직일 수 있게 하기 위해서 더 많은 파워를 필요로 한다는 점이다. 또한, 단단한 빔을 제공하는 것은 장치(11)를 구성요소로 하는 마이크로센서 또는 마이크로 엑추에이터를 교정하기 위해 복잡한 계산 수행을 요구한다. 만일, 빔(20)의 매스가 충분히 작다면, 그 매스는 계산 시 가능한 한 무시되어 디자인 업무를 매우 단순화시킬 수 있다.
이 문제에 대한 종래 기술의 해결 방안이 도 2에 나타난다. 도 2는 MEMS(10')의 약간 변형된 마이크로 기계 장치(11')의 부분 평면도이다. 장치(11')는 도 1에 도시한 장치(11)와 상당히 유사하다. 각각의 도 1 및 2의 장치(11, 11') 간에 동일 번호로 표시된 구성요소는 기본적으로 서로 동일하다. 그러나, 도 2의 마이크로 기계 장치(11')는 변형된 빔 섹션(20')을 갖는다. 빔 섹션(20')은 제 1 빔 부재(24)와 제 2 필수 평행 빔 부재(26)를 포함하여, 두 개의 빔 부재 사이에 개구부(22)를 규정한다. 각 빔 부재는 두께 "T" 에 의해 규정된다. 또한, 마이크로 기계 장치(11')의 측단면도를 도 4에 도시한다. 도 4는 장치(11')가 어떻게 동작할 수 있는지에 대한 이해를 용이하게 하기 위해 제공되며, 장치(11')가 마이크로센서인 일례를 나타낸다. 장치(11')의 매스 소자(12)는 그 각 상면 및 하면 상에서 (전자기성 물질과 같은) 물질(32, 34)을 지지한다. 반도체 물질(36, 38)은 장치 매스 소자(12)의 각 상면 및 하면에 가까운 주변 기판(16)에 형성된다. 매스 소자(12)가 "Y" 방향으로 진동하면, (전기전류 또는 전압과 같은) 전기적 특성이 반도체 표면(36, 38) 사이에 유도되거나 변화될 수 있다. 이 변화는 탐지 및 측정될 수 있다. (온도와 같은) 환경 조건이 장치(11')에 영향을 미치면 매스 소자(12)의 진동속도가 변하게 되는데, 이는 측정된 전기적 특징이 매스 소자(12)의 진동 속도의 변화 결과에 따라 변하기 때문에 반도체(32, 34)에 의해 탐지될 수 있다. 도 3을 참조하면, 도 2의 종래 기술의 MEMS(10')의 등축도가 도시된다. 알 수 있는 바와 같이, 빔 섹션(20')의 각 빔 부재(24, 26)는 높이 "H"에 의해서도 규정된다.
도 2~4에 도시한 종래 기술의 디자인은 도 1에 도시한 종래 기술의 빔(20)에 비해 빔 섹션(20')의 매스를 축소시키며, 또한, 매스 소자(12)에 대해 "Y" 방향으로 더 큰 신축성을 제공한다(도 3 참조). 그러나, "X" 방향으로의 매스 소자(12)의 움직임을 저지하기 위해서는, 빔 부재(24, 26)가 상대적으로 두꺼워야 한다(도 2의 "T"). 또한, 도 2 및 3에 도시한 디자인은 도 1에 도시한 디자인에 비해 뒤틀림(torsional bending)에 대한 저항력을 떨어뜨려, 매스 소자(12)는 "Z" 축을 중심으로 화살표 "T"로 나타낸 방향으로 더욱 쉽게 회전하게 된다. 이러한 뒤틀림은 마이크로 기계 장치(11')에서 기인한 에러를 유발할 수 있고, 또한, 매스 소자(12)가 기판(16)의 내벽(28)에 대해 웨지(wedge)되게 할 수도 있다. 뒤틀림은 빔 부재의 두께 "T"(도 2)를 증가시킴으로써, 또는 그들의 높이 "H"를 증가시킴으로써 감소될 수 있으나, 이러한 해결책은 빔의 매스를 감소시키고 "Y" 방향으로 빔의 신축성을 증가시키고자 하는 목적에 불리하게 작용한다.
제 2 타입의 마이크로 기계 장치를 도 5a 및 5b에 도시한다. 도 5a는 주변 기판(48)에 의해 규정되는 마이크로 엑추에이터(40)의 측단면도를 나타낸다. 장치(40)는 빗살형 드라이브(comb drive)로 알려져 있으며, 기판(16)에서 두 개의 브리지 부재(41, 43)에 의해 지지되는 매스 소자(42)를 포함한다. 매스 소자(42)는상측 열의 핑거(45)와 하측 열의 핑거(44)를 지지한다. 핑거(44, 45)는 기판(48)에 의해 지지되는 각각의 정전 핑거(static finger)(47, 46)와 서로 맞물린다. 브리지 부재(41, 43)는 신축성을 갖도록 디자인되어, 전압이 핑거(46)와 매스 소자(42) 사이에 인가될 때, 매스 소자(42)가 도 5b에 도시한 바와 같이 "A" 방향으로 움직이게 하여, 지지열의 핑거(44, 45)가 "A" 방향으로 움직일 수 있게 한다. 마찬가지로, 전압이 매스 소자(42)와 핑거(47) 사이에 인가될 때, 매스 소자는 반대 방향으로 움직일 것이다. 인가 전압에 응답하는 매스 소자(42)의 움직임은 빔 부재(41, 43)의 밴딩 저항력(bending resistance) 뿐 아니라 핑거의 개수에 비례한다. 일반적으로, 마이크로 기계 장치를 작동시키는 데에는 가능한 한 적은 파워를 사용하는 것이 바람직하므로, 장치(40)는 핑거의 개수를 증가시키거나, 또는 브리지 부재(41, 43)의 매스를 낮춤으로써 더욱 큰 반응성을 보일 수 있다. 그러나, 핑거의 개수를 증가시키는 것은 마이크로 기계 가공(micromachining)과 같은 추가 제작과정을 필요로 하여, 장치에 비용을 추가하고 제작 에러로 인해 장치를 폐기해야 하는 계기를 증가시킨다. 또한, 더 많은 핑거가 추가됨에 따라, 핑거가 더욱 정확하게 맞물리지 않게 되고 장치가 올바르게 (또는 전혀) 작동하지 않을 수도 있다. 브리지 부재의 매스를 감소시키는 두 번째 해결책은 브리지 부재가 뒤틀림에 대해 저항력을 충분히 갖지 못하고, 또한, 형체가 불균일해지도록 훼손될 수 있는데, 이러한 것은 매스 소자(42) 상에서 지지되는 핑거(44, 45)가 정전 핑거(46, 47)와 결속할 수 있게 한다. 이것은 장치(40)에 고장을 일으키거나 심지어는 보상이 불가능할 정도로 손상을 입힐 수 있다.
유사한 종래 기술의 장치로부터 얻어질 수 있는 이점은 달성하되, 이와 개별적으로 연관된 단점과 손실은 피하는 MEMS 내의 매스 소자를 지지하는 빔이 요구된다.
본원에서 청구하고 개시한 발명은 일반적으로는 마이크로 전기기계 시스템("MEMS", MicroElectroMechanicalSystem 또는 micro-electro-mechanical system)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 강화 빔(간혹 플렉서라고 지칭)을 갖는 MEMS 및 MEMS의 빔을 강화하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 한 유형의 캔틸레버식 지지 빔(cantilevered support beam)을 나타내는 MEMS 장치의 단면도,
도 2는 종래 기술에 따른 다른 유형의 캔틸레버식 지지 빔을 나타내는 도 1의 MEMS의 장치의 단면도,
도 3은 도 2의 MEMS 장치의 등측 단면도,
도 4는 도 2의 MEMS 장치의 측단면도,
도 5a는 장치의 종래 기술의 브리지 지지(support)를 보여주는 다른 MEMS 장치의 측단면도,
도 5b는 작동 상태에 있는 도 5a의 MEMS 장치,
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따라 지지 빔에 의해 지지되는 MEMS 장치의 등측도,
도 7은 도 6에 도시한 지지 빔의 일 섹션의 평면도,
도 7a는 도 7에 도시한 지지 빔의 측단면도,
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따라 지지 빔에 의해 지지되는 MEMS 장치의 평면도,
도 9는 본 발명에 따른 MEMS 장치 지지 빔의 일 섹션의 평면도 및 도 8에 도시한 지지 빔의 변형예,
도 10은 본 발명에 따른 MEMS 장치 지지 빔의 일 섹션의 평면도 및 도 8, 9에 도시한 지지 빔의 변형예,
도 11은 본 발명에 따른 MEMS 장치 지지 빔의 부분 측단면도 및 도 7a에 도시한 지지 빔의 변형예,
도 12는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 MEMS 장치 지지 빔의 일 섹션의 측단면도,
도 13은 도 12에 도시한 지지 빔의 정면 단면도,
도 14는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 MEMS 장치 지지 빔의 일 섹션의 측단면도,
도 15는 도 14에 도시한 지지 빔의 정면 단면도,
도 16은 본 발명에 따라 두 개의 지지 빔에 의해 지지되는 브리지 형상으로 구성된 MEMS 장치의 평면도.
본 발명은 하나 이상의 지지 빔에 의해 지지되는 매스 소자를 포함하는 마이크로 전기기계 장치를 제공한다. 지지 빔은 서로 결합하여 주변 기판이 없는 매스 소자를 지지하는 제 1 빔 부재와 제 2 빔 부재를 포함한다. 빔 부재는 빔 부재를 생성된 지지 빔에 연결하는 적어도 하나, 바람직하게는 다수 개의 크로스 부재에 접속된다. 생성된 지지 빔은 상대적으로 작은 매스이고, 또한 매스 소자가 진행하고자 하는 방향으로 상대적으로 높은 신축성을 제공한다. 생성된 지지 빔은 또한 진행하고자 하는 방향에 대해 수직인 방향이 상대적으로 단단하고, 지지 빔의 뒤틀림 변형(torsional deformation)에 대해 상대적으로 높은 저항력을 제공한다. 매스 소자는 본 발명에 따라 단일 지지 빔에 의해 캔틸레버 방식으로 지지되거나, 또는 브리지 구성으로 본 발명의 두 개의 지지 빔에 의해 지지될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, MEMS의 기판 내에 규정된 마이크로 전기기계 장치를 제공한다. 마이크로 전기기계 장치("MEMD")는, 예를 들면, 마이크로센서 또는 마이크로 엑추에이터일 수 있다. MEMD는 인터레스트 영역을 규정하는 매스 소자를 포함한다. 인터레스트 영역은 마이크로 전기기계 장치의 효용성을 주는 데 사용되는 추가 소자를 지지할 수 있다. 또한, 장치는 기판과는 공간적으로 이격되어 있는매스 소자를 지지하는 지지 빔을 포함한다. 지지 빔은 기판에 접속된 제 1 고정단(fixed end)과 매스 소자에 접속된 제 1 자유단(free end)에 의해 규정되는 제 1 빔 부재를 포함한다. 또한, 지지 빔은 기판에 접속된 제 2 고정단과 매스 소자에 접속된 제 2 자유단에 의해 규정되는 제 2 빔 부재를 포함하는데, 제 2 빔 부재는 제 1 빔 부재와 소정 간격을 두고 떨어져 있다. 마지막으로, 지지 빔은 제 1 빔 부재와 제 2 빔 부재를 연결하는 제 1 크로스 부재를 포함한다.
바람직하게는, 제 1 빔 부재, 제 2 빔 부재, 제 1 크로스 부재, 및 매스 소자가 제 1 보이드(void)를 규정하는 한편, 제 1 빔 부재, 제 2 빔 부재, 제 1 크로스 부재 및 기판은 제 2 보이드를 규정한다. 즉, 크로스 부재는 두 개의 빔 부재, 매스 소자 및 기판에 의해 형성되는 하나의 보이드를 두 개로 나누게 된다. 일 구성에서, 빔 부재는 실질적으로 서로 평행하고, 제 1 크로스 부재는 실질적으로 빔 부재에 대해 수직이다. 다른 구성에서, 제 1 크로스 부재는 빔 부재에 대해 비스듬하게 놓인다. 제 1 크로스 부재는 빔 부재의 전체 높이 또는 일부 높이에 연결될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 마이크로 전기기계 장치는 제 1 빔 부재와 제 2 빔 부재를 연결하는 제 2 크로스 부재를 더 포함하는데, 제 2 크로스 부재는 제 1 크로스 부재와 소정 간격을 두고 떨어져 있다. 더욱 바람직하게는, 마이크로 전기기계 장치는 빔 부재들을 서로 연결하는 다수 개의 크로스 부재를 포함하는데, 각각의 크로스 부재는 서로 소정 간격을 두고 떨어져 있다. 일 변형예에서는, 다수 개의 크로스 부재가 이용되며, 이들 중의 어느 하나는 다른 제 1 부재와 교차한다. 또 다른 변형예에서, 크로스 부재는 빔 부재의 전체 높이에 대해 빔 부재를 연결하기보다는, 빔 부재의 상측 모서리 (및/또는 하측 모서리)에서 빔 부재들을 연결한다.
본 발명의 제 2 실시예에서는, 매스 소자가 두 개의 지지 빔 사이에서 지지되는 브리지 구조의 마이크로 전기기계 장치를 제공한다. 더욱 상세히 말해, 마이크로 전기기계 장치는 MEMS의 기판 내에서 규정되며, MEMD는 인터레스트 영역을 규정하는 매스 소자를 포함한다. 매스 소자는 제 1 측면과 반대쪽 제 2 측면에 의해 규정된다. 장치는 기판과는 공간적으로 이격되어 있는 매스 소자를 지지하는 브리지를 포함한다. 브리지는 제 1 지지 빔 및 제 2 지지 빔을 포함한다. 각 지지 빔은 제 1 빔 부재 및 제 2 빔 부재를 포함한다. 제 1 및 제 2 빔 부재는 기판에 접속된 각각의 제 1 및 제 2 고정단에 의해 규정된다. 또한, 제 1 및 제 2 빔 부재는 그 제 1 및 제 2 모서리에서 매스 소자에 접속되는 각각의 제 1 및 제 2 자유단에 의해 규정된다. 각 지지 빔의 제 1 및 제 2 빔 부재는 서로 소정 간격을 두고 떨어져 있다. 또한, 각 지지 빔은 각 지지 빔의 제 1 빔 부재와 제 2 빔 부재를 연결하는 제 1 크로스 부재를 포함한다.
바람직하게는, 브리지 구조를 갖는 마이크로 전기기계 장치는 각 지지 빔이 각 지지 빔의 제 1 부재와 제 2 빔 부재를 연결하는 다수의 크로스 부재를 더 포함하도록 구성된다. 각 지지 빔의 크로스 부재는 서로 소정 간격을 두고 떨어져 있으며, 또는 서로 교차할 수 있다(또는, 크로스 부재가 서로 소정 간격을 두고 분리 및 교차되는 것의 조합형태일 수 있다).
본 발명의 제 3 실시예에서는, 매스 소자를 갖는 마이크로 전기기계 장치를형성하는 방법을 제공한다. 이 방법은 기판 층을 증착하는 단계와, 그 후 적어도 기판 층의 일부를 제거하여 매스 소자를 형성하는 단계를 포함한다. 생성된 매스 소자는 기판과의 접촉이 없는 인터레스트 영역을 규정한다. 기판은 알려진 증착 기술을 사용하여 형성된 다수 개의 상이한 층을 포함할 수 있고, 또한 기판의 일부는 포토리소그래피, 습식에칭(wet etching), 건식에칭(dry etching), 및 엑시머 레이저와 같은 포커스드 이온빔을 이용하는 마이크로애싱과 같은 알려진 기술을 사용하여 제거될 수 있다. 방법은 적어도 기판의 일부를 제거함으로써 제 1 및 제 2 빔 부재를 형성하는 단계를 더 포함한다. 빔 부재는 서로 소정 간격을 두고 떨어져 있으며, 각각 기판에 접속된 제 1 고정단과 매스 소자에 접속된 제 1 자유단에 의해 규정된다. 제 1 빔 부재와 제 2 빔 부재를 연결하는 크로스 부재는 적어도 기판의 일부를 제거함으로써 형성된다. 매스 소자, 빔 부재 및 크로스 부재를 형성하는 단계는 모두, 예를 들어, 에칭 공정에서 동시에 수행될 수 있다.
앞에서 언급한 바와 같이, 기판은 다수 개의 층으로 증착될 수 있다. 다수 개의 층 중에서 적어도 하나의 층은 희생 산화물(sacrificial oxide)을 포함할 수 있고, 다수 개의 층 중에서 적어도 하나는 폴리실리콘을 포함할 수 있다. 기판의 일부를 제거하여 매스 소자, 빔 부재 및 크로스 부재를 형성하는 단계는 적어도 희생 산화물의 일부를 에칭하여 폴리실리콘으로부터 매스 소자, 빔 부재 및 크로스 부재를 형성함으로써 수행될 수 있다. 일 변형예에서, 크로스 부재는 기판에 붕소확산(boron diffusion)을 포함할 수 있다. 붕소확산 주변의 기판은, 예를 들어, 포타슘 수산화물(potassium hydroxide)(KOH)로 기판을 에칭함으로써 제거될 수 있다.
본 발명의 이러한 특징 및 실시예와 이외의 특징 및 실시예는 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명될 것이다.
본 발명은 매스 소자를 가지며 적어도 하나의 지지 빔에 의해 지지되는 마이크로 전기기계 장치("MEMD")를 제공한다. 본 발명의 MEMD에서 사용되는 지지 빔은 주변 기판과 공간적으로 이격되어 있는 매스 소자를 공동으로 지지하는 두 개의 빔 부재를 연결하는 하나의 크로스 부재 (또는 다수 개의 크로스 부재)를 포함한다는 점에서 종래 기술의 지지 빔과는 상이하다. 이 구성은 MEMD에서, 양호한 신축성,종래 기술의 지지 빔에 비해 작은 매스, 및 종래 기술의 지지 빔보다 더 큰 뒤틀림에 대한 저항력을 갖는 지지 빔을 제공한다. 이러한 이점은 더욱 정교한 매스 소자의 움직임, MEMD 작동 시에 요구되는 더 적은 파워, 및 장치의 고장 감소를 가져올 수 있다.
본 발명은 마이크로 전기기계 장치에 관한 것이다. 이 표현은 MEMS의 구성 요소인 임의의 장치를 의미한다. 장치는 순수 기계적 소자, 순수 전기적 소자, 또는, 결합 소자일 수 있다. 본 발명의 MEMD의 공통 특징은 장치가 (일반적으로는) 기판과는 공간적으로 이격된 채 적어도 하나의 지지 빔에 의해 지지되는 매스 소자를 포함한다는 것이다. 매스 소자는 추가의 소자를 지지하는 데에 사용될 수 있는 인터레스트 영역을 규정한다. 또는, 매스 소자 자체는 MEMD에서 능동소자로 사용될 수 있다. 예를 들어, 매스 소자는 반도체 물질로부터 제작될 수 있다. 그러면, 매스 소자가 기판 내의 반도체 영역에 더욱 가깝게(또는 더욱 멀리) 움직임에 따라, 매스 소자와 반도체 영역 사이의 (커패시턴스와 같은) 전기적 특성이 변화할 것이다. 이 변화는 감지(탐지)되어 변수를 제어하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들어, 주변 환경의 온도 변화에 반응하여 매스 소자가 움직이는 경우에, 매스 소자는 열 센서의 일부일 수 있다. 이 움직임은 장치 내의 전기적 특성에 상당한 변화를 가져올 것이다. 감지된 전기적 특성 변화는 제어 신호로서 주변 환경의 냉매의 유속과 같은 변수를 조절하거나 통제하는 데 사용될 수 있다.
본원에서 "기판"이라는 용어는 MEMD의 지지 빔과 매스 소자에 인접한 MEMS의 일부분들(그 장치의 하부, 상부 및 측면을 포함)을 의미한다. 이러한 MEMS의 기판일부는 반도체 장치의 다른 소자 내의 구조를 규정하기 위해 사용되는 다른 공정 뿐 아니라, 알려진 포토리소그래픽 공정을 사용하여 형성된 다수 개의 층을 포함할 수 있음을 이해해야 한다.
첨부한 도면과 관련하여, 본 발명의 구체적인 실례를 설명한다. 그러나, 도면에는 실례를 단순히 도시하고 있으나, 본 발명이 본 설명의 범주 내의 모든 실시예를 포괄하고자 하는 것임을 이해해야 한다. 또한, 다음의 도면은 본 발명을 실제적으로 도시한 것이 아니라, 그 이해를 용이하게 하기 위해 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, MEMS 장치의 일 섹션은 본 발명에 따른 마이크로 전기기계 장치("MEMD") 소자(110)의 등측도이다. 소자(110)는 기판(116) 내에 규정되고, 주변 기판(116)과는 분리된 채 주변 기판(116) 내에서 지지 빔(120)에 의해 지지되는 매스 소자(112)를 포함한다. 임의의 응용 분야에서, 매스 소자가 항상 주변 기판과 접촉하지 않는 것은 아니지만, 일반적으로는 주변 기판에 대해 움직이도록 구성된다. 또한, 매스 소자가 사각형의 형태로써 지지 빔(120)보다 더 넓은 것으로 도시하고 있으나, 이것이 필수 요건은 아니다. 예를 들어, 매스 소자(112)는 지지 빔(120)만큼 넓거나 또는 그보다 좁을 수 있다. 도 7은 도 6의 지지 빔(120)의 부분 상면도를 나타낸다. 지지 빔(120)은 기판(116)에 접속된 제 1 고정단(123)에 의해 규정되는 제 1 빔 부재(124)와, 매스 소자(112)에 접속된 제 1 자유단(127)(도 6)을 포함한다. 또한, 지지 빔(120)은 기판(116)에 접속된 제 2 고정단(125)과 매스 소자(112)에 접속된 제 2 자유단(129)(도 6)에 의해 규정되는 제 2 빔 부재(126)(도 7)를 포함한다. 빔 부재(124, 126)의 "자유단"이란 빔 부재가 이 끝단이 고정됨 없이 끝난다는 것을 뜻하는 것이 아니라, 이 끝단이 "Y" 방향으로만 자유롭게 움직이는 것을 의미한다. 도 6에서 알 수 있는 바와 같이, 제 1 빔 부재(124)는 제 2 빔 부재(126)와는 소정 간격을 두고 떨어져 있다. 빔 부재(124, 126)가 기본적으로는 서로 평행한 것으로 도시되고 있으나, 이것이 필수 요건은 아니며, 빔 부재는 그 고정단(123, 125)(도 7), 또는 그 자유단(127, 129)(도 6)에서 모일 수 있다. 또한, 빔 부재(124, 126)는 직선형인 것으로 도시되고 있으나, 곡선일 수도 있다. 예를 들어, 빔 부재(124, 126)는 그들의 중심을 향해 서로 곡선 형태로 구부러질 수 있다.
또한, 도 6, 7의 지지 빔(120)은 제 1 빔 부재(124)와 제 2 빔 부재(126)를 연결하는 제 1 크로스 부재(128)를 포함한다. 바람직하게는, 지지 빔(120)은 다수 개의 크로스 부재(128)를 포함한다. 도 7에서 알 수 있는 바와 같이, 크로스 부재(128)는 지지 부재(124, 126)의 내벽 표면 "I"에 접속된다. 도 7a는 도 7에 도시한 지지 빔(120)의 일부분의 횡단면을 나타낸다. 이 일례에서, 크로스 부재(128)는 빔 부재(124)의 전체 높이 "H"에 관해 빔 부재(도 7a에서는 빔 부재(124)만이 보임)를 스팬(span)한다. 그러나, 이것이 필수 요건은 아니다. 예를 들어, 도 11을 간단히 살펴보면, 본 발명에 따라 MEMD에서 사용될 수 있는 지지 빔(340)의 측단면도가 도시되는데, 이는 도 7a에 도시한 지지 빔(120)과 유사하다. 그러나, 도 11의 지지 빔(340)에서, 크로스 부재(348)는 제 1 빔 부재(344)의 전체 높이(H1)가 아닌 부분 높이(H2)만을 스팬한다. 도 11의 크로스 부재(348)는 제 1 빔 부재(344)의 바닥에 위치하는 것으로 도시되고 있으나, 크로스 부재(348)는 빔 부재(344)의 상측,또는 빔 부재(344)의 상측과 바닥 사이의 어느 곳에든 위치할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제 1 빔 부재(124), 제 2 빔 부재(126), 제 1 크로스 부재(128) 및 매스 소자(112)가 제 1 보이드(void)(117)를 규정함을 알 수 있다. 마찬가지로, 제 1 빔 부재(124), 제 2 빔 부재(126), 제 2 크로스 부재(128) 및 기판(116)은 제 2 보이드(118)를 규정한다. 이것은 또한 도 7 및 7a를 살펴보아도 명백하다. 보이드(117, 118)의 규정은 기본적으로 도 6에서 규정한 "X-Y" 면에 평행한 크로스 부재(128)로 인한 것이다. 그러나, 크로스 부재(128)는 "X-Y"면에 방향을 맞출 필요는 없지만, 방향을 이와 달리 할 수도 있다. 예를 들어, 도 14 및 15에 나타낸 일 변형예에서는, 도 6에서 규정한 바와 같이 크로스 부재의 X-Y 면에서 방향이 주어져 있다. 도 14를 참조하면, 본 발명에 따라 MEMD에서 이용될 수 있는 지지 빔(440)의 측단면도가 도시된다. 도 14의 도면은 도 7a에 도시한 지지 빔(120)의 도면과 유사하다. 그러나, 도 14의 지지 빔(440)에서, 크로스 부재(448)는 기판(416)에서의 제 1 고정단(441)으로부터 매스 소자(412)에서의 제 2 자유단까지를 스팬한다. 도 15는 도 14의 지지 빔의 끝단의 단면도이다. 알 수 있는 바와 같이, 크로스 부재(448)는 제 1 빔 부재(444)와 제 2 빔 부재(446)의 각각의 내부 표면 "I"에서 각 빔 부재에 접속된다. 이에 따라, 이 방향으로, 제 1 빔 부재(444), 제 2 빔 부재(446), 크로스 부재(448), 매스 소자(412) 및 기판(416)은 제 1 보이드(451) 및 제 2 보이드(453)를 규정한다.
도 7 및 7a에 도시한 바와 같이, 제 1 빔 부재(124)와 제 2 빔 부재(126)는 실질적으로 서로 평행하고, 크로스 부재(128)는 실질적으로 빔 부재에 수직이다.그러나, 크로스 부재는 빔 부재에 반드시 수직일 필요는 없다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 MEMS의 MEMD 소자(200)의 평면도가 도시된다. 도 8에 도시한 도면은 도 7에 도시한 MEMD 소자(100)에 관한 도면과 유사하다. 도 8의 MEMD 소자(200)는 기판(216)과는 분리된 채 지지 빔(220)에 의해 지지되는 매스 소자(212)를 포함한다. 지지 빔(220)은 기판(216)에 접속된 제 1 고정단(223)과, 매스 소자(212)에 접속된 제 1 자유단(227)에 의해 규정되는 제 1 빔 부재(224)를 포함한다. 또한, 지지 빔(220)은 기판(216)에 접속된 제 2 고정단(225)과, 매스 소자(212)에 접속된 제 2 자유단(229)에 의해 규정되는 제 2 빔 부재(226)를 포함한다. 또한, 지지 빔(220)은 빔 부재(224, 226)에 접속되는 서로 소정 간격을 두고 떨어져 있는 빔 부재를 포함하는 크로스 부재(228)를 포함한다. 그러나, 도 7의 크로스 부재(128)는 기본적으로 빔 부재(124, 126)에 수직인 반면, 도 8의 크로스 부재(228)는 빔 부재(224, 226)에 비스듬한 방향으로 정해진다. 이러한 구성은 지지 빔(220)의 "X" 방향으로의 휘어짐 및 "Z"축을 중심으로 하는 뒤틀림 회전(torsional rotation)에 대한 추가적인 저항력을 제공할 수 있다.
도 8의 지지 빔(220)의 크로스 부재(228)는 빔 부재(224, 226)의 내부 표면 "I"에서 서로 교차하고 있는 것으로 도시되고 있으나, 이것이 필수 요건은 아니다. 예를 들어, 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 지지 빔(240)의 부분 평면도가 도시된다. 도 9의 지지 빔(240)은 다음과 같은 점을 제외하면 도 8의 지지 빔(220)과 유사하다. 도 9에서, 크로스 부재(248)는 빔 부재(244, 246)의 내부 표면 "I"에 대해 비스듬한 방향으로 정해지지만, 크로스 부재(248)는 빔 부재(244, 246)의 부착지점에서 서로 교차하지 않는다. 도 10에는 본 발명에 따른 지지 빔(320)의 부분 평면도로, 도 9의 지지 빔(240)과 유사한 다른 변형예를 도시한다. 그러나, 도 10의 지지 빔(320)에서, 제 1 및 제 2 빔 부재(324, 326)에 접속된 크로스 부재(328)는 빔 부재의 내부 표면 "I"로부터 어느 정도 떨어진 점에서 서로 교차한다.
도 6, 8, 9, 10 및 14에 나타낸 본 발명의 모든 지지 빔은 폴리실리콘과 같은 물질의 증착(또는 단일 증착)으로 형성될 수 있다. 그러면 폴리실리콘 물질은 포토리소그래피 및 에칭과 같은 공정을 사용하여 선택적으로 제거될 수 있으며, 이에 따라, 빔 부재 및 크로스 부재를 규정하는 보이드를 생성할 수 있다. 또는, (도 1의 지지 빔(20)과 같은) 고체 지지 빔이 먼저 물질(material)의 단일 증착에 의해 형성되고, 그 후, 고체 빔의 일부가 (예를 들어, 엑시머 레이저를 사용하는) 마이크로애싱을 이용하여 제거되어, 본 발명의 지지 빔을 형성할 수 있다. 그러나, 크로스 부재는 또한 빔 부재를 둘러싸는 물질(material) 내의 선택적 확산(diffusion)을 통해서도 형성될 수 있다. 이것은 도 12 및 13에 예시되어 있으며 이제 상세히 설명될 것이다.
도 12는 본 발명의 지지 빔(420)의 부분 측단면도를 도시한다. 도 12에 도시한 도면은 도 7에 도시한 도면과 유사하다. 도 12의 지지 빔(420)은 도 13의 끝단의 단면도로 도시된다. 도면은 서로 연결되어 설명될 것이다. 지지 빔(420)은 서로 소정 간격을 두고 떨어져 있도록 방향이 정해져서 빔 부재의 내부 표면 "I" 사이의 보이드(421)를 규정하는 제 1 빔 부재(424)와 제 2 빔 부재(426)를 포함한다. 빔 부재(424, 426)는 그 상측 모서리(425)에서 상측 크로스 부재(430)에 의해 서로 연결된다. 마찬가지로, 빔 부재(424, 426)는 그 하측 모서리(427)에서 하측 크로스 부재(428)에 의해 서로 연결된다. 도 12에서 알 수 있는 바와 같이, 크로스 부재(428, 430)의 횡단면은 이전에 예시한 크로스 부재(예를 들어, 도 7에 도시한 크로스 부재(128))에 비해 상대적으로 작다. 빔 부재(428, 430)의 작은 크로스 섹션은 전체적인 지지 빔(420)의 매스를 감소시킬 수 있게 한다. 또한, 각각의 외부 모서리(427, 425)에서의 크로스 부재(428, 430)의 위치는 "Z" 축을 중심으로 하는 지지 빔(420)의 뒤틀림 회전에 대해 향상된 저항력을 제공한다.
도 12 및 13의 지지 빔(420)은 다음과 같이 형성될 수 있다. 제 1 산화층이 증착될 수 있다. 제 1 붕소 확산층(boron diffusion)이 제 1 산화층에 배치될 수 있는데, 제 1 붕소 확산층은 하측 크로스 부재(428)를 규정한다. 그러면, 제 2 산화층이 제 1 산화층 위에 형성될 수 있다. 제 2 산화층은 보이드 영역(421)을 규정한다. 그러면, 폴리실리콘이 제 2 산화층에 인접하게 배치되어 제 1 빔 부재(424) 및 제 2 빔 부재(426)를 형성할 수 있다. 폴리실리콘은 하측 크로스 부재(428)가 빔 부재의 하측 모서리(427)에서 빔 부재(424, 426)에 접속되도록 제 1 붕소 확산층에 접합될 수 있다. 그러면, 제 2 1 붕소 확산층이 빔 부재(424, 426)의 상측 모서리 뿐 아니라, 제 2 1 산화층의 상측 표면에 배치될 수 있다. 제 2 붕소 확산층은 상측 크로스 부재(430)를 규정한다. 그러면, 제 1 및 제 2 산화층이 (바람직하게는 집중 종속 에칭(concentration dependent etching)을 이용하여) 에칭되어, 빔 부재(424, 426) 및 크로스 부재(428, 430)를 남길 수 있다.
이와 같은 모든 일례는 캔틸레버 방식으로 빔 부재에 의해 지지되는 매스 소자를 갖는 MEMD만을 나타내고 있으나, 본 발명은 매스 소자가 브리지 구조에 의해 지지되는 MEMD에 동등하게 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 이러한 MEMD의 일례가 도 16에 도시된다. 도 16은 본 발명에 따른 MEMD(500)의 평면도이다. MEMD(500)는 인터레스트 영역(514)을 규정하는 매스 소자(512)를 포함하는데, 매스 소자는 제 1 측면(513) 및 반대쪽의 제 2 측면(515)에 의해 규정된다. 또한, MEMD(500)는 기판(516)과는 공간적으로 이격되어 있는 매스 소자(512)를 지지하는 브리지를 포함한다. 브리지는 제 1 지지 빔(520)과 제 2 지지 빔(540)을 포함한다. 제 1 지지 빔(520)은 기판(516)에 접속된 제 1 고정단(521)과, 제 1 측면(513)에서 매스 소자(516)에 접속된 제 1 자유단(525)에 의해 규정되는 제 1 빔 부재(524)를 포함한다. 또한, 제 1 지지 빔(520)은 기판(516)에 접속된 제 1 고정단(523)과, 제 1 측면(513)에서 매스 소자(516)에 접속된 제 1 자유단(527)에 의해 규정되는 제 2 빔 부재(526)를 포함한다. 마찬가지로, 제 2 지지 빔(540)은 기판(516)에 접속된 제 1 고정단(541)과, 제 2 측면(515)에서 매스 소자(516)에 접속된 제 1 자유단(545)에 의해 규정되는 제 1 빔 부재(544)를 포함한다. 또한, 제 2 지지 빔은 기판(516)에 접속된 제 1 고정단(543)과, 제 2 측면(515)에서 매스 소자(516)에 접속된 제 1 자유단(547)에 의해 규정되는 제 2 빔 부재(546)를 포함한다. 각 지지 빔(520, 540)의 제 1 빔 부재와 제 2 빔 부재는 서로 소정 간격을 두고 떨어져 있다. 제 1 지지 빔(520)은 또한 제 1 빔 부재(524)와 제 2 빔 부재(526)를 연결하는 제 1 크로스 부재(및 바람직하게는 다수의 크로스 부재)(528)도 포함한다. 마찬가지로, 제 2 지지 빔(540)은 또한 제 1 빔 부재 (544)와 제 2 빔 부재(544)를 연결하는 제 2 크로스 부재(및 바람직하게는 다수의 크로스 부재)(548)도 포함한다.
도 16에는 크로스 부재(528, 548)가 도 7의 크로스 부재(128)와 유사한 것으로 도시되고 있으나, 도 8, 9, 10, 11, 12 및 14와 관련하여 상술한 임의의 다른 크로스 부재 구성도 도 16의 MEMD(500)에 채용될 수 있음을 이해해야 한다.
본 발명은 또한 도 6 및 16에서의 각각의 매스 소자(112, 512)와 유사하게, 매스 소자를 포함하는 마이크로 전기기계 장치("MEMD")를 형성하는 방법을 제공한다. 방법은 도 6 및 16의 각각의 기판(116, 516)과 같은 기판 층을 증착하는 단계를 포함한다. 이전에 설명한 바와 같이, "기판 층"은 사실상 MEMD의 바로 아래, 하부, 측면에 구조물을 포함할 수 있는 다수 개의 서로 다른 층을 포함할 수 있다. 매스 소자는 적어도 기판 층의 일부를 제거함으로써 형성된다. 형성된 매스 소자는 바람직하게는 기판과의 접촉이 없는 (도 16의 (514)와 같은) 인터레스트 영역을 규정한다. (도 6의 (124)와 같은) 제 1 빔 부재는 적어도 기판의 일부를 제거함으로써 형성된다. 형성된 제 1 빔 부재는 기판에 접속된 (도 7의 고정단(123)과 같은) 제 1 고정단과, 매스 소자에 접속된 (도 6의 자유단(127)과 같은) 제 1 자유단에 의해 규정된다. 마찬가지로, (도 6의 (126)과 같은) 제 2 빔 부재는 적어도 기판의 일부를 제거함으로써 형성된다. 형성된 제 2 빔 부재는 기판에 접속된 (도 7의 고정단(125)과 같은) 제 1 고정단과, 매스 소자에 접속된 (도 6의 자유단(129)과 같은) 제 1 자유단에 의해 규정된다. 빔 부재가 형성된 후, 빔 부재는 서로 소정 간격을 두고 떨어져 있다. 또한, 이 방법은 적어도 기판의 일부를 제거함으로써 (도 6의 크로스 부재(128)와 같은) 제 1 크로스 부재를 형성하는 단계를 포함한다. 제1 크로스 부재는 제 1 빔 부재와 제 2 빔 부재를 연결한다. 바람직하게는, 이 방법은 빔 부재를 연결하는 다수 개의 크로스 부재를 형성하는 단계를 포함한다.
상술한 단계는 상술한 순서에 따라 순차적으로 수행될 필요가 없음을 이해해야 한다. 예를 들어, 매스 소자, 빔 부재 및 크로스 부재는 모두 단일 포토리소그래피 및 에칭 공정에 의해 동시에 기판으로부터 형성될 수 있다. 또는, 소자는 포토리소그래피 공정과 마이크로애싱 공정의 결합에 의해 형성될 수 있다. 마이크로애싱 공정은, 엑시머 레이저와 같은 포커스드 이온빔을 이용하여, 기판의 일부를 제거하여 매스 소자, 빔 부재 및 크로스 부재와 같은 소자를 나타낼 수 있다. 마찬가지로, 기판은 매스 소자, 빔 부재 및 크로스 부재가 형성된 이후에 수행될 수 있는 많은 증착 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 기판은 다수 개의 층으로 증착될 수 있는데, 적어도 하나의 층은 희생 산화물(sacrificial oxide)을 포함하고, 적어도 하나의 층은 폴리실리콘을 포함한다. 이 경우에, 매스 소자, 제 1 빔 부재, 제 2 빔 부재 및 크로스 부재는 폴리실리콘으로부터 형성될 수 있고, 희생 산화물 층은 에칭되어 잔여 기판과 공간적으로 이격되어 있는 매스 소자를 서스펜드할 수 있다. 또한, 매스 소자, 빔 부재 및 크로스 부재 자체는 다수 개의 증착 층으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, MEMD가 온도 센서일 때, 매스 소자 및 지지 빔은 두 개의 상이한 물질로부터 형성되어 두 가지 금속으로 이루어진 스트립을 생성할 수 있다.
상기 발명이 구조적 및 방법적 특징에 대해 다소 구체적으로 기재되어 있으나, 본 발명은 본원에 개시한 수단이 본 발명에 영향을 미치는 바람직한 형태를 포함하므로, 본원에서 도시하고 설명한 구체적인 특징으로만 제한되지는 않는다. 따라서, 본 발명은 균등론에 따라 적절하게 설명된 청구 범위의 바람직한 범주 내에서의 임의의 형태 또는 변경에 대하여 권리가 청구된다.

Claims (20)

  1. MEMS의 기판 내에 규정되는 마이크로 전기기계 장치에 있어서,
    인터레스트(interest) 영역을 규정하는 매스 소자(mass element)와,
    상기 기판과는 분리되어 있는 상기 매스 소자를 지지하는 지지 빔을 포함하되,
    상기 지지 빔은,
    상기 기판에 접속된 제 1 고정단(fixed end)과 상기 매스 소자에 접속된 제 1 자유단(free end)에 의해 규정되는 제 1 빔 부재와,
    상기 기판에 접속된 제 2 고정단과 상기 매스 소자에 접속된 제 2 자유단에 의해 규정되며, 상기 제 1 빔 부재로부터 소정 간격을 두고 떨어져 있는 제 2 빔 부재와,
    상기 제 1 빔 부재와 상기 제 2 빔 부재를 연결하는 제 1 크로스 부재를 포함하는
    마이크로 전기기계 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 부재, 상기 제 2 빔 부재, 상기 제 1 크로스 부재 및 상기 매스 소자는 제 1 보이드(void)를 규정하고, 상기 제 1 빔 부재, 상기 제 2 빔 부재,상기 제 1 크로스 부재 및 상기 기판은 제 2 보이드(void)를 규정하는
    마이크로 전기기계 장치.
  3. 제 1 항에 있어서
    상기 제 1 빔 부재, 상기 제 2 빔 부재, 상기 제 1 크로스 부재, 상기 매스 소자 및 상기 기판은 제 1 및 제 2 보이드를 규정하는
    마이크로 전기기계 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 부재 및 상기 제 2 빔 부재는 실질적으로 서로 평행하고, 상기 제 1 크로스 부재는 실질적으로 상기 빔 부재에 수직인
    마이크로 전기기계 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 빔 부재 및 상기 제 2 빔 부재는 실질적으로 서로 평행하고, 상기 제 1 크로스 부재는 상기 빔에 비스듬히 배치되는
    마이크로 전기기계 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 부재 중 하나는 상기 다른 빔의 상기 내벽 표면에 대향하는 내벽 표면에 의해 규정되고, 상기 제 1 크로스 빔은 각 빔 부재의 상기 내부 표면에 부착되는
    마이크로 전기기계 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 부재는 각각 높이에 의해 규정되고, 상기 제 1 크로스 부재는 전체 높이에 걸쳐 상기 빔 부재에 접속되는
    마이크로 전기기계 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 부재는 각각 높이에 의해 규정되고, 상기 제 1 크로스 부재는 전체 높이의 일부에 대해서만 상기 빔 부재에 접속되는
    마이크로 전기기계 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    제 1 빔 부재와 제 2 빔 부재를 연결하는 제 2 크로스 부재를 더 포함하되, 상기 제 2 크로스 부재는 상기 제 1 크로스 부재와 소정 간격을 두고 떨어져 있는
    마이크로 전기기계 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 1 빔 부재와 상기 제 2 빔 부재를 연결하는 제 2 크로스 부재를 더 포함하되, 상기 제 1 크로스는 상기 제 1 크로스 부재와 교차하는
    마이크로 전기기계 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 빔 부재는 각각 상측 모서리 및 하측 모서리에 의해 규정되고, 상기 제 1 크로스 부재는 상기 상측 모서리 또는 상기 하측 모서리 중의 어느 하나에서 상기 빔 부재들을 연결하는
    마이크로 전기기계 장치.
  12. MEMS의 기판 내에 규정되는 마이크로 전기기계 장치에 있어서,
    인터레스트 영역을 규정하되, 제 1 측면과 반대쪽 제 2 측면에 의해 규정되는 매스 소자와,
    상기 기판과는 분리되어 있는 상기 매스 소자를 지지하는 브리지를 포함하되,
    각 지지 빔은,
    상기 기판에 접속된 제 1 고정단(fixed end)과 상기 매스 소자에 접속된 제 1 자유단(free end)에 의해 규정되는 제 1 빔 부재와,
    상기 기판에 접속된 제 2 고정단과 상기 매스 소자에 접속된 제 2 자유단에 의해 규정되며, 상기 제 1 빔 부재로부터 소정 간격을 두고 떨어져 있는 제 2 빔 부재와,
    상기 제 1 빔 부재와 상기 제 2 빔 부재를 연결하는 제 1 크로스 부재를 포함하며,
    상기 제 1 지지 빔 자유단은 상기 제 1 측면에서 상기 매스 소자에 접속되고, 상기 제 2 지지 빔 자유단은 상기 제 2 측면에서 상기 매스 소자에 접속되는
    마이크로 전기기계 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    각 지지 빔은 각각의 제 1 빔 부재 및 각각의 제 2 빔 부재를 연결하는 제 2 크로스 부재를 포함하되, 각 지지 빔의 상기 제 2 크로스 부재는 각 지지 빔의 상기 제 1 크로스 부재로부터 소정 간격을 두고 떨어져 있는
    마이크로 전기기계 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    각 지지 빔은 각각의 제 1 빔 부재 및 각각의 제 2 빔 부재를 연결하는 제 2 크로스 부재를 포함하되, 각 지지 빔의 상기 제 2 크로스 부재는 각 지지 빔의 상기 제 1 크로스 부재와 교차하는
    마이크로 전기기계 장치.
  15. 매스 소자를 포함하는 마이크로 전기기계 장치를 형성하는 방법에 있어서,
    기판 층을 증착하는 단계와,
    적어도 상기 기판 층의 일부를 제거하여 상기 매스 소자를 형성하되, 상기 형성된 매스 소자는 상기 기판과는 접촉하지 않는 인터레스트 영역을 규정하는 단계와,
    적어도 상기 기판 층의 일부를 제거하여 제 1 빔 부재를 형성하되, 상기 형성된 제 1 빔 부재는 상기 기판에 접속된 제 1 고정단(fixed end)과 상기 매스 소자에 접속된 제 1 자유단(free end)에 의해 규정되는 단계와,
    적어도 상기 기판 층의 일부를 제거하여 제 2 빔 부재를 형성하되, 상기 형성된 제 2 빔 부재는 상기 기판에 접속된 제 2 고정단과 상기 매스 소자에 접속된 제 2 자유단에 의해 규정되고, 상기 제 2 빔 부재는 상기 제 1 빔 부재로부터 소정 간격을 두고 떨어져 있는 단계와,
    적어도 상기 기판의 일부를 제거하여 크로스 부재를 형성하되, 상기 제 1 크로스 부재는 상기 제 1 빔 부재와 상기 제 2 빔 부재를 연결하는 단계를 포함하는
    마이크로 전기기계 장치 형성 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 기판이 다수 개의 층으로써 증착되고, 상기 다수 개의 층 중에서 적어도 하나는 희생 산화물(sacrificial oxide)을 포함하고 상기 다수 개의 층 중에서 적어도 하나는 폴리실리콘을 포함하며, 상기 매스 소자, 상기 제 1 빔 부재, 상기 제 2 빔 부재 및 상기 제 1 크로스 부재는 상기 폴리실리콘으로 형성되는
    마이크로 전기기계 장치 형성 방법.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 기판이 다수 개의 층으로써 증착되고, 상기 제 1 크로스 부재는 상기기판에 붕소 확산(boron diffusion)을 포함하는
    마이크로 전기기계 장치 형성 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    적어도 상기 매스 소자, 상기 제 1 빔 부재, 상기 제 2 빔 부재 및 상기 크로스 부재의 일부가 포커스드 이온빔을 이용하여 형성되는
    마이크로 전기기계 장치 형성 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 매스 소자, 상기 제 1 빔 부재, 상기 제 2 빔 부재 및 크로스 부재를 형성할 때 제 1 보이드(void)가 형성되고, 상기 제 1 빔 부재, 상기 제 2 빔 부재 및 상기 크로스 부재를 형성할 때 상기 기판에 의해서도 규정되는 제 2 보이드가 형성되는
    마이크로 전기기계 장치 형성 방법.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 매스 소자, 상기 제 1 빔 부재, 상기 제 2 빔 부재 및 크로스 부재를형성할 때 상기 기판에 의해서도 규정되는 제 1 보이드가 형성되고, 상기 제 1 빔 부재, 상기 제 2 빔 부재 및 상기 크로스 부재를 형성할 때 상기 기판에 의해서도 규정되는 제 2 보이드가 형성되는
    마이크로 전기기계 장치 형성 방법.
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