KR20040036362A - Micro mirror and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A micromirror and its fabrication method are provided to improve processing accuracy without being influenced by changes of environment variables when forming a structure having a 45 degree slope. CONSTITUTION: An insulation film is located on an upper part of a silicon substrate(1). A silicon structure(3) has at least one slope located on an upper part of the insulation film. And a mirror(4) is located on the slope of the silicon structure. The slope has a slope angle of 45 degree. And the silicon structure is 9.74 degree off-axis. A metal electrode(5) is located on the silicon substrate revealed in a direction prolonged the direction where the slope is located, and a photo detector or a light emitting device is located on the metal electrode.

Description

초소형 미러 및 그 제조방법{MICRO MIRROR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Miniature mirror and manufacturing method thereof {MICRO MIRROR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 초소형 미러 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 SOI(SILICON ON INSULATOR) 기판을 사용하여 미세 구조물의 균일도를 향상시키고, 공정을 단순화하여 양산성을 향상시킬 수 있는 초소형 미러 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a micromirror and a method of manufacturing the same, and particularly to a micromirror and a method of manufacturing the micromirror that can improve the uniformity of the microstructure using a SOI (SILICON ON INSULATOR) substrate, and simplify the process to improve the mass productivity. It is about.

일반적으로, 초소형 미러는 광섬유등을 이용한 광통신용 소자에 이용하거나, 광기록장치의 픽업 광학계 등에서 광의 경로를 변경하는 목적으로 사용한다.In general, a micromirror is used for an optical communication element using an optical fiber or the like, or for changing the path of light in a pickup optical system of an optical recording device.

초소형 미러는 그 사용목적에 따라 일정한 경사각을 가지며, 광의 경로를 90°로 변경하기 위해, 45°의 경면 경사각을 가지는 미러가 사용되고 있다.The micromirror has a constant inclination angle according to the purpose of use, and a mirror having a mirror inclination angle of 45 ° is used to change the path of light to 90 °.

이와 같이 45°의 경면 경사각을 가지는 종래 초소형 미러는 기계적 화학적 연마 기술을 사용하여 45°의 경사면을 가지는 구조물을 형성하고, 그 구조물의 경사면을 경면처리하여 초소형 미러를 제작하거나, 그 구조물의 경사면에 경면처리된 박판을 부착하여 제작하였다.As described above, a conventional micromirror having a mirror inclination angle of 45 ° forms a structure having a 45 ° inclined surface by using a mechanical chemical polishing technique, and manufactures a micromirror by mirror treating the inclined surface of the structure, or on the inclined surface of the structure. It was prepared by attaching the mirror-treated thin plate.

그러나, 이와 같은 방법은 양산성이 저하되고, 부가적인 조립공정이 필요하게 되어 제조비용의 증가 및 수율을 저하시키는 문제점이 있었다.However, such a method has a problem in that mass productivity is lowered and an additional assembly process is required, thereby increasing the manufacturing cost and lowering the yield.

또한, 종래에는 경사면을 가지는 구조물을 형성하기 위하여, (100) 결정방향에 대하여 9.74°기울어진 표면을 가지는 9.74°off-axis 실리콘 기판을 사용한다.In addition, conventionally, a 9.74 ° off-axis silicon substrate having a surface inclined 9.74 ° with respect to the (100) crystal direction is used to form a structure having an inclined surface.

상기 9.74°off-axis 실리콘 기판을 이방성 식각(anisotropic etching)하여 그 9.74°off-axis 실리콘 기판의 표면에 대하여 45°기울어진 경사면을 형성한다.The 9.74 ° off-axis silicon substrate is anisotropically etched to form a 45 ° inclined surface with respect to the surface of the 9.74 ° off-axis silicon substrate.

그러나, 상기의 기술은 경사면의 높이, 즉 식각의 깊이를 제어하는 방법으로 식각 시간을 제어하는 타임에치(timed etch)를 사용한다.However, the above technique uses a timed etch that controls the etching time by controlling the height of the inclined surface, that is, the depth of etching.

상기 타임에치는 식각이 진행될때의 환경변수인 온도, 농도, 식각되는 기판의 투입량(loading)에 따라 변화되는 식각률을 무시하고, 정해신 시간동안 식각을 수행함으로써, 공정과 공정간의 재현성(repeatabillity)가 저하되며, 동일한 웨이퍼 내에서도 위치에 따라 국부적인 온도차, 농도차, 기판 내부의 결함 및 불순물 분포의 불균일성(non-uniformity)에 따라 식각의 깊이에 편차가 발생하게 되며, 이에 따라 개별 미러 간의 형상 및 치수 균일성에 대한 신뢰성이 저하되며, 수율이 저하되는 원인이 된다.The time etch ignores the etch rate that is changed according to the environmental variables such as temperature, concentration, and loading of the substrate to be etched, and performs etching for a predetermined time, thereby reproducing the process between processes. In the same wafer, variations in the depth of etching occur due to local temperature differences, concentration differences, defects in the substrate, and non-uniformity of impurity distributions according to positions, and thus the shape and shape of individual mirrors The reliability of the dimensional uniformity is lowered, which causes a decrease in the yield.

특히, 9.74°off-axis 실리콘 기판을 표면으로 부터 식각을 진행하면 식각 깊이 방향의 표면은 식각이 진행될 수록 기판 표면에 대하여 평행하지 않고 기울어지게 된다.In particular, when etching the 9.74 ° off-axis silicon substrate from the surface, the surface in the etch depth direction becomes inclined and not parallel to the substrate surface as the etching proceeds.

즉, 식각된 9.74°off-axis 실리콘 기판의 표면은 식각되지 않은 9.74°off-axis 실리콘 기판의 표면과 평행하지 않게 된다.That is, the surface of the etched 9.74 ° off-axis silicon substrate is not parallel to the surface of the unetched 9.74 ° off-axis silicon substrate.

이는 이방성 실리콘 식각용액에서 가장 빠르게 식각이 진행되는 결정방향이 off-axis 방향과 상이하기 때문에 발생하는 현상이며, 기판의 표면에 대하여 45°의 각도를 이루는 (111) 결정방향의 식각잔류면과 식각된 기판의 표면이 이루는 각도가 45°를 벗어나게 된다.This phenomenon occurs because the crystallization direction in which the etching proceeds fastest in the anisotropic silicon etching solution is different from the off-axis direction, and the etching residual surface and etching in the (111) crystal direction forming an angle of 45 ° with respect to the surface of the substrate. The angle formed by the surface of the substrate is out of 45 °.

이는 식각 깊이에 따른 가공정밀도의 신뢰성을 저하시키며, 그 식각된 기판영역에 발광소자 또는 수광소자를 형성하는 경우, 광경로를 수직방향으로 변경시킬 수 없게 되어, 사용할 수 없게 된다.This lowers the reliability of the processing accuracy according to the etching depth, and when the light emitting element or the light receiving element is formed in the etched substrate region, the optical path cannot be changed in the vertical direction, and thus cannot be used.

또한, 통상적인 (100) 결정방향의 기판을 식각하여 얻을 수 있는 식각면에비하여 식각면이 더 거칠어지는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem that the etching surface is rougher than the etching surface obtained by etching the substrate in the conventional (100) crystal direction.

상기한 바와 같이 종래 초소형 미러 및 그 제조방법은 45°의 경사면을 형성하기 위하여 이방성 식각을 식각시간을 제어하는 타임에치 방식으로 제어하여, 환경변수에 따라 정확한 구조물을 형성할 수 없으며, 이에 따라 그 공정의 신뢰성 및 수율이 저하되는 문제점이 있었다.As described above, the conventional micromirror and the method of manufacturing the same control anisotropic etching in a time-etch manner to control the etching time to form an inclined surface of 45 °, and thus cannot form an accurate structure according to environmental variables. There was a problem that the reliability and yield of the process is lowered.

또한, 9.74°off-axis 실리콘 기판을 이방성 식각하여 식각된 실리콘 기판의 표면과 식각되지 않은 실리콘 기판의 표면이 서로 평행하지 않게 되어, 가공정밀도가 저하되고, 초소형 미러의 응용에서 정상동작을 수행할 수 없는 문제점이 있었다.In addition, by anisotropically etching the 9.74 ° off-axis silicon substrate, the surface of the etched silicon substrate and the surface of the non-etched silicon substrate are not parallel to each other, thereby reducing processing accuracy and performing normal operation in the application of a micro mirror. There was a problem that could not be.

이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 45°의 경사면을 가지는 구조물을 형성할때 환경변수의 변화에 영향을 받지 않으며, 가공정밀도를 향상시킬 수 있는 초소형 미러 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.In view of the above problems, the present invention has an object to provide a micromirror and a method of manufacturing the same, which are not affected by changes in environmental variables when forming a structure having an inclined surface of 45 ° and can improve processing precision.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 지지부분인 실리콘 기판과, 경사면을 가지는 구조물의 사이에 매립 절연막이 위치하는 실리콘 온 인슐레이터 기판을 사용하여, 그 매립 절연막을 식각 종료막으로 이용하도록 구성됨을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is configured to use the buried insulating film as an etch stop film by using a silicon on insulator substrate in which the buried insulating film is located between the support substrate and the structure having the inclined surface. It features.

상기 식각 종료막의 사용으로 환경변수에 무관한 식각공정이 가능하도록 하여, 그 경사면을 가지는 구조물을 제작하도록 구성됨을 특징으로 한다.The use of the etch finish film enables the etching process irrespective of environmental variables, and is characterized in that it is configured to produce a structure having the inclined surface.

도1은 본 발명 초소형 미러의 사시도.1 is a perspective view of a micromirror of the present invention.

도2는 도1의 평면도.Figure 2 is a plan view of Figure 1;

도3은 도2에 있어서, A-B방향의 단면도.3 is a cross-sectional view in the A-B direction in FIG.

도4는 본 발명에 적용되는 SOI기판의 제조공정 흐름도.Figure 4 is a flow chart of the manufacturing process of the SOI substrate applied to the present invention.

도5a 내지 도5h는 본 발명 초소형 미러의 제조공정 수순단면도.5A to 5H are cross-sectional views of a manufacturing process of the present invention micro mirror.

도6은 본 발명 초소형 미러에 광원이 장착된 경우의 사시도.Figure 6 is a perspective view of a light source mounted on the micro-mirror of the present invention.

도7은 도6의 평면도.Figure 7 is a plan view of Figure 6;

도8은 도7에 있어서, A-B방향의 단면도.8 is a cross-sectional view in the A-B direction in FIG.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

1:실리콘 기판2:절연막1: Silicon Substrate 2: Insulation Film

3:9.74°off-axis 실리콘4:미러3: 9.74 ° off-axis silicon 4: mirror

5:전극11:SOI기판5: electrode 11: SOI substrate

12:하드마스크층12: Hard mask layer

상기와 같이 구성되는 본 발명 초소형 미러 및 그 제조방법의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail with reference to the accompanying drawings, an embodiment of the present invention, the ultra-compact mirror and the manufacturing method as described above are as follows.

도1은 본 발명 초소형 미러의 사시도이고, 도2는 도1의 평면도, 도3은 도2에 있어서, A-B방향의 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 실리콘 기판(1)과; 상기 실리콘 기판(1)의 상부일부에 위치하는 절연막(2)과; 상기 절연막(2)의 상부에 위치하며, 일면이 45°경사면인 9.74°off-axis 실리콘(3)과; 상기 9.74°off-axis 실리콘(3)의 경면에 위치하는 미러(4)와; 상기 실리콘 기판(1)의 노출면 상에 위치하는 전극(5)으로 구성된다.Fig. 1 is a perspective view of the micromirror of the present invention, Fig. 2 is a plan view of Fig. 1, and Fig. 3 is a sectional view in the A-B direction in Fig. 2, and a silicon substrate 1 as shown therein; An insulating film 2 positioned on an upper portion of the silicon substrate 1; 9.74 ° off-axis silicon (3) positioned on the insulating film (2) and having one surface at a 45 ° slope; A mirror 4 located on the mirror surface of the 9.74 ° off-axis silicon 3; It consists of an electrode 5 located on the exposed surface of the silicon substrate 1.

상기 도면들에서 D1은 9.74°off-axis 실리콘(3)의 두께, D2는 실리콘 기판(1)의 두께 이며, L은 노출된 실리콘 기판(1)의 절연막(2)으로 부터 종단까지의 길이이다.In the figures, D1 is the thickness of 9.74 ° off-axis silicon 3, D2 is the thickness of silicon substrate 1, and L is the length from the insulating film 2 of the exposed silicon substrate 1 to the end. .

상기와 같이 구성되는 본 발명 초소형 미러는 경면을 가지는 구조물의 하부에 절연막(2)이 위치하는 것에 그 특징이 있다.The micromirror according to the present invention having the above-described structure is characterized in that the insulating film 2 is located under the structure having the mirror surface.

이는 절연막(2)을 사용하여 식각이 진행되는 것을 방지하여, 경사면의 높이를 정확하게 제어하는 것이 가능하게 된다.This prevents the etching from proceeding using the insulating film 2, thereby making it possible to accurately control the height of the inclined surface.

도4는 상기 실리콘 기판(1)과 절연막(2), 9.74°off-axis 실리콘(3)의 구조를 형성하는 과정의 흐름도로서, 이에 도시한 바와 같이 균일화된 두께를 가지는 9.74°off-axis 실리콘(3) 기판과, 상부에 절연막(2)이 소정 두께로 증착된 실리콘 기판(1)을 준비한다.FIG. 4 is a flowchart of a process of forming a structure of the silicon substrate 1, the insulating film 2, and the 9.74 ° off-axis silicon 3, and has a uniform thickness of 9.74 ° off-axis silicon as shown in FIG. (3) A substrate and a silicon substrate 1 on which an insulating film 2 is deposited to a predetermined thickness are prepared.

이때 실리콘 기판(1)은 구조물을 지지하는 역할을 하는 것이므로, 그 결정방향성은 어떠한 것이라도 관계없다.At this time, since the silicon substrate 1 serves to support the structure, the crystal orientation may be any.

이와 같이 준비된 실리콘 기판(1)과 9.74°off-axis 실리콘(3) 기판을 절연막(2)이 중앙에 위치하도록 접합(BONDING)하여, SOI구조의 기판을 제작한다.The silicon substrate 1 thus prepared and the 9.74 ° off-axis silicon 3 substrate are bonded to each other so that the insulating film 2 is positioned at the center, thereby producing a SOI substrate.

그 다음, 9.74°off-axis 실리콘(3)을 랩핑 및 폴리슁하여 균일화된 SOI기판을 준비한다.Next, a uniform SOI substrate is prepared by wrapping and polishing 9.74 ° off-axis silicon 3.

이처럼 SOI기판을 준비한 후에는 아래의 도5에서 설명하는 제조공정에 따라 초소형 미러를 형성한다.After the SOI substrate is prepared as described above, a micromirror is formed according to the manufacturing process described in FIG. 5 below.

도5a 내지 도5h는 본 발명 초소형 미러 제조공정 수순단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 상기 실리콘 기판(1), 절연막(3), 9.74°off-axis 실리콘(3)이 적층된 SOI기판(11)의 상부와 하부에 하드마스크층(12)을 형성하고, 그 9.74°off-axis 실리콘(3)의 상부에 형성된 하드마스크층(12)의 중앙상부를 노출시키는 포토레지스트(PR)패턴을 형성하는 단계(도5a)와; 화학적 기계적 연마공정을 통해 상기 노출된 하드마스크층(12)을 제거하고, 노출되는 9.74°off-axis 실리콘(3)을 45°의 각도로 경사지도록 연마하여, 절연막(2)이 노출되면 연마를 중지하고, 상기 포토레지스트(PR) 패턴을 제거하는 단계(도5b)와; 상기 노출된 절연막(2)을 제거하는 단계(도5c)와; 상기 하드마스크(12)를 제거하는 단계(도5d)와; 상기 구조의 상부에 포토레지스트(PR1)를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 9.74°off-axis 실리콘(3)의 일측 경사면의 일부를 노출시킴과 아울러 상기 노출된 실리콘 기판(1)의 중앙상부를 노출시키는 패턴을 형성하는 단계(도5e)와; 상기 노출된 9.74°off-axis 실리콘(3)의 경사면과 실리콘 기판(1)의 상부에 금속을 증착하여, 미러(4)와 전극(5)을형성하는 단계(도5f)와; 상기 포토레지스트(PR1) 패턴을 제거하는 단계(도5g)와; 상기 미러(4)가 형성되지 않은 SOI기판(11) 영역을 분리시키는 단계(도5h)로 이루어진다.5A to 5H are schematic cross-sectional views of a micromirror manufacturing process according to the present invention. As shown therein, an SOI substrate 11 including the silicon substrate 1, the insulating film 3, and 9.74 ° off-axis silicon 3 is stacked. Forming a hard mask layer 12 on the top and bottom of the, and forming a photoresist (PR) pattern to expose the central upper portion of the hard mask layer 12 formed on top of the 9.74 ° off-axis silicon (3) Step (Fig. 5A); The exposed hard mask layer 12 is removed through a chemical mechanical polishing process, and the exposed 9.74 ° off-axis silicon 3 is polished to be inclined at an angle of 45 °, so that polishing is performed when the insulating film 2 is exposed. Stopping and removing the photoresist (PR) pattern (FIG. 5B); Removing the exposed insulating film 2 (FIG. 5C); Removing the hard mask 12 (FIG. 5D); Applying photoresist PR1 on top of the structure, exposing and developing to expose a portion of one side of the inclined surface of the 9.74 ° off-axis silicon 3 and at the center of the exposed silicon substrate 1 Forming a pattern to expose (FIG. 5E); Depositing a metal on the inclined surface of the exposed 9.74 ° off-axis silicon 3 and on the silicon substrate 1 to form a mirror 4 and an electrode 5 (FIG. 5F); Removing the photoresist (PR1) pattern (FIG. 5g); A step of separating the area of the SOI substrate 11 where the mirror 4 is not formed (FIG. 5H) is performed.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명 초소형 미러 제조방법을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the method of manufacturing a micromirror according to the present invention configured as described above will be described in detail.

먼저, 상기 도4의 흐름도에 나타낸 바와 같이 9.74°off-axis 실리콘(3)을 절연막(2)이 형성된 실리콘 기판(1)과 본딩하여 SOI기판(11)을 형성한다.First, as illustrated in the flowchart of FIG. 4, the SOI substrate 11 is formed by bonding 9.74 ° off-axis silicon 3 with the silicon substrate 1 having the insulating film 2 formed thereon.

이때 두 기판을 접합하는 방법으로는 실리콘 마이크로 머시닝 기술의 일종인 실리콘 직접접합법(SILICON DIRECT BONDING)을 사용할 수있고, 일정 농도의 나트륨 불순물을 포함하는 산화막을 매입 산화막으로 실리콘 기판(1) 상에 증착한 후, 고전압을 인가하여 상기 9.74°off-axis 실리콘(3)과 접합하는 양극 접합(anodic bonding) 기술을 사용할 수 있다.In this case, a silicon direct bonding method, which is a kind of silicon micromachining technology, may be used as a method of joining two substrates, and an oxide film containing a certain concentration of sodium impurities is deposited on the silicon substrate 1 as an embedded oxide film. After that, an anodic bonding technique may be used in which a high voltage is applied to bond the 9.74 ° off-axis silicon 3.

그 다음, 도5a에 도시한 바와 같이 상기 SOI기판(11)의 상부와 하부에 각각 하드마스크층(12)을 형성한다.Then, as shown in FIG. 5A, hard mask layers 12 are formed on the top and bottom of the SOI substrate 11, respectively.

상기 하드마스크층(12)은 산화 또는 증착의 방법으로 형성할 수 있으며, 하드마스크층(12)은 실리콘 이방성 식각공정에서 식각용액에서 식각률이 현저히 낮은 물질이면 된다.The hard mask layer 12 may be formed by an oxidation or deposition method, and the hard mask layer 12 may be a material having a significantly low etching rate in an etching solution in a silicon anisotropic etching process.

그 예로는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 이들의 혼합박막을 사용할 수 있다.For example, a silicon oxide film, a silicon nitride film or a mixed thin film thereof may be used.

그 다음, 상기 9.74°off-axis 실리콘(3)의 상부에 형성된 하드마스크층(12)의 상부에 포토레지스트(PR)를 도포하고, 노광 및 현상하여 그 하드마스크층(12)의 상부중앙을 노출시키는 포토레지스트(PR) 패턴을 형성한다.Next, the photoresist PR is applied on the hard mask layer 12 formed on the 9.74 ° off-axis silicon 3, exposed and developed to expose the upper center of the hard mask layer 12. A photoresist (PR) pattern to be exposed is formed.

그 다음, 상기 포토레지스트(PR) 패턴에 의해 선택적으로 노출되는 하드마스크층(12)을 반응성 이온 식각법 또는 그 하드마스크층(12)만을 선택적으로 식각할 수 있는 식각용액을 사용하여 제거한다.Next, the hard mask layer 12 selectively exposed by the photoresist (PR) pattern is removed using a reactive ion etching method or an etching solution capable of selectively etching only the hard mask layer 12.

그 다음, 도5b에 도시한 바와 같이 상기 하드마스크층(12)을 식각한 후, 노출되는 9.74°off-axis 실리콘(3)을 이방성 실리콘 식각용액(AQUEOS ANISOTROPIC SILICON ETCHANT)를 사용하여 식각한다.Next, as shown in FIG. 5B, the hard mask layer 12 is etched, and then the exposed 9.74 ° off-axis silicon 3 is etched using an anisotropic silicon etching solution (AQUEOS ANISOTROPIC SILICON ETCHANT).

상기 이방성 실리콘 식각용액의 예로는 KOH 수용액, EDP(ETHYLENEDIAMINE PYROCATECHOL) 수용액, TMAH(TETRA-METHYL AMMONIUM HYDROXIDE) 수용액을 사용하며, 이외에 하이드로 옥사이드(HYDROXIDE) 계열의 수용액을 사용할 수 있다. 이와 같은 식각용액으로 식각을 진행하면, 식각률이 현저하게 낮은 (111) 결정 평면이 드러나고, 이 평면중에서 9.74°off-axis 실리콘(3)의 표면과 45°의 경사를 이루는 경사면이 식각깊이에 따라 드러나게 된다.Examples of the anisotropic silicon etching solution may be a KOH aqueous solution, an EDP (ETHYLENEDIAMINE PYROCATECHOL) aqueous solution, a TMAH (TETRA-METHYL AMMONIUM HYDROXIDE) aqueous solution, and in addition, an aqueous solution of a hydroxide (HYDROXIDE) series may be used. When etching is performed with such an etching solution, a (111) crystal plane with a significantly lower etch rate is revealed, and an inclined surface which forms an inclination of 45 ° with the surface of 9.74 ° off-axis silicon (3) in accordance with the etching depth. Will be revealed.

이 45°경사면과 마주보고 드러나는 식각 <111> 결정면은 9.74°off-axis 실리콘(3)과 64.48°의 각도로 형성된다.The etched crystal plane facing the 45 ° inclined plane is formed at an angle of 64.48 ° with 9.74 ° off-axis silicon 3.

이와 같이 식각이 진행되어 상기 절연막(2)이 노출되면, 식각을 중지한다.As the etching proceeds and the insulating film 2 is exposed, the etching is stopped.

이때 식각으로 형성되는 45°경사면의 높이는 최초 9.74°off-axis 실리콘(3)의 두께와 동일하게 되므로, 그 경사면의 높이를 정확하게 제어할 수 있다.At this time, since the height of the 45 ° inclined surface formed by etching becomes the same as the thickness of the first 9.74 ° off-axis silicon (3), it is possible to accurately control the height of the inclined surface.

또한, 상기 경사면은 (111) 결정면이므로 식각이 일어나지 않게 된다.In addition, since the inclined plane is a (111) crystal plane, etching does not occur.

이처럼 종래와는 다르게 타임에치방식이 아닌 식각정지층을 사용하여, 식각공정을 제어함으로써, 보다 정확한 미세 구조물을 형성할 수 있다.As described above, by controlling the etching process using an etch stop layer rather than a time etch method, a more accurate microstructure can be formed.

이는 공정의 환경변수에 영향을 받지 않는 공정이며, 이에 따라 공정간의 재현성이 향상된다. 또한, 정확한 치수의 제어에 의해 수율도 향상된다.This is a process that is not affected by the environmental variables of the process, thereby improving the reproducibility between the processes. In addition, the yield is also improved by the control of the correct dimensions.

그 다음, 도5c에 도시한 바와 같이 상기 노출된 절연막(2)을 제거한다.Then, the exposed insulating film 2 is removed as shown in Fig. 5C.

이때, 절연막(2)은 불산용액 또는 기타 실리콘을 식각하지 않고, 절연막(2)을 선택적으로 제거하는 용액을 사용한다.At this time, the insulating film 2 is a solution that selectively removes the insulating film 2 without etching the hydrofluoric acid solution or other silicon.

상기 절연막(2)은 식각되지 않은 상태로 사용할 수도 있는데, 절연막을 식각하면, 보다 균일한 식각면을 얻을 수 있고, 절연막(2)의 잔존에 따른 방열문제를 해결할 수 있다. 그러나 적용하는 분야에 따라 절연막(2)을 식각하지 않고 사용할 수도 있다.The insulating film 2 may be used in an unetched state. When the insulating film is etched, a more uniform etching surface can be obtained, and a heat dissipation problem due to the remaining of the insulating film 2 can be solved. However, depending on the field of application, the insulating film 2 may be used without etching.

그 다음, 도5d에 도시한 바와 같이 SOI기판(11)의 상부와 하부에 위치하는 하드마스크층(12)를 선택적으로 제거한다.Next, as shown in FIG. 5D, the hard mask layer 12 located at the top and bottom of the SOI substrate 11 is selectively removed.

이때, 상기 하드마스크층(12)을 선택적으로 제거할 수 있는 용액을 조절하여 상기 9.74°off-axis 실리콘(3)의 경사면을 경면처리하여 그대로 미러를 제작할 수도 있다.In this case, the mirror may be manufactured as it is by mirror-treating the inclined surface of the 9.74 ° off-axis silicon 3 by adjusting a solution capable of selectively removing the hard mask layer 12.

그 다음, 도5e에 도시한 바와 같이 상기 구조의 상부에 포토레지스트(PR1)를 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 9.74°off-axis 실리콘(3)의 일측 경사면의 일부를 노출시킴과 아울러 상기 노출된 실리콘 기판(1)의 중앙상부를 노출시키는 패턴을 형성한다.Then, as shown in FIG. 5E, photoresist PR1 is applied to the upper portion of the structure, exposed and developed to expose a portion of one side of the inclined surface of the 9.74 ° off-axis silicon 3, and the exposure. The pattern which exposes the center upper part of the silicon substrate 1 which was formed is formed.

그 다음, 도5f에 도시한 바와 같이 상기 노출된 9.74°off-axis 실리콘(3)의 경사면과 실리콘 기판(1)의 상부에 금속을 증착하여, 상기 9.74°off-axis 실리콘(3)의 상부에 미러(4)를 형성하고, 실리콘 기판(1)의 상부에 전극(5)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 5F, metal is deposited on the inclined surface of the exposed 9.74 ° off-axis silicon 3 and the upper portion of the silicon substrate 1 so that the upper portion of the 9.74 ° off-axis silicon 3 is deposited. The mirror 4 is formed on the electrode, and the electrode 5 is formed on the silicon substrate 1.

이때 증착하는 금속의 종류 및 두께는 미러가 적용되는 광학계에서 쓰는 광의 파장범위 내에서 결정할 수 있다. 또한 금속을 증착하는 방법은 승화(EVAPORATION) 또는 스퍼터링법을 사용하여 증착한다.In this case, the type and thickness of the metal to be deposited may be determined within a wavelength range of light used in the optical system to which the mirror is applied. In addition, a method of depositing a metal is deposited by using sublimation (EVAPORATION) or sputtering.

그 다음, 도5g에 도시한 바와 같이 상기 포토레지스트(PR1) 패턴을 선택적으로 제거한다. 이는 포토레지스트(PR1)를 선택적으로 용해시키는 아세톤 또는 솔벤트 계열의 화학약품을 이용하며, 상기 포토레지스트(PR1) 패턴의 상부에 증착된 금속은 함께 제거된다.Next, as shown in Fig. 5G, the photoresist PR1 pattern is selectively removed. This uses acetone or solvent-based chemicals that selectively dissolve the photoresist PR1, and the metal deposited on the photoresist PR1 pattern is removed together.

그 다음, 도5h에 도시한 바와 같이 상기 제조된 초소형 미러를 각각의 개별소자 단위로 다이싱하여 분리한다.Then, as shown in FIG. 5H, the manufactured micromirror is diced and separated into individual element units.

상기와 같이 본 발명은 SOI기판을 사용하여 그 SOI기판 내에 매립된 절연막을 경사면을 가지는 구조물의 형성시 식각이 종료되는 지점을 절연막(2)을 사용하여 정확하게 지정함으로써, 환경변수에 무관하게 균일한 구조물을 형성할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, the insulating film embedded in the SOI substrate is precisely designated by using the insulating film 2 at the time of forming the structure having the inclined surface by using the SOI substrate. It is possible to form a structure.

이는 식각률의 변화, 식각 바닥면의 표면 거칠기, 식각 바닥면과 경사면이 이루는 각도 등, 종래에 비하여 넓은 공정 관용도(process latitude)를 제공하여,이발성 실리콘 식각 공정 등의 마이크로머시닝 기술로 제작되는 구조물의 공정간, 동일 공정내의 투입 웨이퍼 간, 동일 웨이퍼에서 소자간의 균일도를 향상시키며, 수율을 향상시킬 수 있게 된다.This provides a wider process latitude compared to the prior art, such as a change in the etching rate, the surface roughness of the etching bottom surface, and the angle formed between the etching bottom surface and the inclined surface. It is possible to improve the uniformity between the processes of the structure, between input wafers in the same process, and between devices on the same wafer, and to improve yield.

또한, 기존의 식각공정의 엄격한 공정환경제어에 대한 필요를 완화시켜, 공정 설비의 가격을 낮추고, 공정 비용을 절감할 수 있게 된다. 그리고, 대량의 웨이퍼를 동시에 공정하는 경우에도 환경변수에 의해 영향을 받지 않음으로써 대량 생산이 가능한 효과가 있다.In addition, by reducing the need for strict process environment control of the conventional etching process, it is possible to lower the price of the process equipment, and to reduce the process cost. In addition, even when processing a large number of wafers at the same time is not affected by the environmental variables there is an effect that can be mass-produced.

도6은 상기 도1에 도시한 본 발명 초소형 미러에 광원을 장착한 사시도이고, 도7은 도6의 평면도, 도8은 도7의 A-B방향의 단면도로서, 이에 도시한 바와 같이 상기 전극(5)의 상부에 광원인 레이저 다이오드(13)를 배치시켰으며, 그 레이저 다이오드(13)의 광은 평면과 45°각도로 기울어진 미러(4)에 의해 90°로 경로가 변경되어 출사된다.FIG. 6 is a perspective view showing a light source mounted on the micromirror of the present invention shown in FIG. 1, FIG. 7 is a plan view of FIG. 6, and FIG. 8 is a sectional view of the AB direction of FIG. The laser diode 13, which is a light source, is disposed on the upper side of the X, and the light of the laser diode 13 is changed by 90 ° by the mirror 4 inclined at an angle of 45 ° to the plane and emitted.

즉, 표면 수직 방사 레이저 광원을 제작할 수 있게 된다. 이와 같은 표면 수직 방사 레이저 광원은 광 기록장치에 사용되는 픽업 광학계의 광원으로 사용할 수 있으며, 광통신의 송수신기로의 활용도가 높다.That is, the surface vertical radiation laser light source can be manufactured. Such a surface vertical radiation laser light source can be used as a light source of a pickup optical system used in an optical recording device, and has high utility as a transceiver for optical communication.

상기한 바와 같이 본 발명 초소형 미러 및 그 제조방법은 SOI기판 내에 매립된 절연막을 경사면을 가지는 구조물의 형성시 식각이 종료되는 식각종료막을 사용하여 정확하게 지정함으로써, 환경변수에 무관하게 균일한 구조물을 형성할 수 있게 되는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the micromirror and its manufacturing method accurately designate an insulating film embedded in an SOI substrate by using an etch finish film in which the etching is terminated when forming a structure having an inclined surface, thereby forming a uniform structure regardless of environmental variables. There is an effect that can be done.

또한, 식각시에 발생하는 각종 변수를 배제함으로써, 종래에 비하여 넓은 공정 관용도를 제공하여, 균일도의 향상, 재현성의 향상 및 수율을 향상시키는 효과가 있다.In addition, by eliminating various variables generated during etching, a wider process latitude is provided than in the related art, thereby improving uniformity, improving reproducibility, and improving yield.

그리고, 기존의 식각공정의 엄격한 공정환경제어에 대한 필요를 완화시켜, 공정 설비의 가격을 낮추고, 공정 비용을 절감할 수 있게 된다. 그리고, 대량의 웨이퍼를 동시에 공정하는 경우에도 환경변수에 의해 영향을 받지 않음으로써 대량 생산이 가능한 효과가 있다.In addition, by reducing the need for strict process environment control of the existing etching process, it is possible to lower the price of the process equipment, and reduce the process cost. In addition, even when processing a large number of wafers at the same time is not affected by the environmental variables there is an effect that can be mass-produced.

Claims (12)

실리콘 기판의 상부에 위치하는 절연막과;An insulating film positioned over the silicon substrate; 상기 절연막의 상부에 위치하는 적어도 하나의 경사면을 가지는 실리콘 구조물과;A silicon structure having at least one inclined surface positioned above the insulating film; 상기 실리콘 구조물의 경사면에 위치하는 미러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 초소형 미러.Miniature mirror, characterized in that comprising a mirror located on the inclined surface of the silicon structure. 제 1항에 있어서, 상기 경사면은 45°의 경사각으로 경사진 것을 특징으로 하는 초소형 미러.The micromirror according to claim 1, wherein the inclined surface is inclined at an inclination angle of 45 degrees. 제 1항에 있어서, 실리콘 구조물은 9.74°off-axis 실리콘인 것을 특징으로 하는 초소형 미러.The micromirror according to claim 1, wherein the silicon structure is 9.74 ° off-axis silicon. 제 1항에 있어서, 상기 경사면이 위치하는 방향으로 연장된 방향에 노출된 실리콘 기판의 상부에 위치하는 금속전극과; 그 금속전극의 상부에 위치하는 수광 또는 발광소자를 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 초소형 미러.The semiconductor device of claim 1, further comprising: a metal electrode disposed on an upper portion of the silicon substrate exposed in a direction extending in the direction in which the inclined surface is located; The micromirror further comprises a light receiving or light emitting element located above the metal electrode. 제 4항에 있어서, 상기 금속전극은 실리콘 기판상에 직접 위치하거나, 연장된 상기 절연막 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 초소형 미러.The micromirror according to claim 4, wherein the metal electrode is located directly on the silicon substrate or on the extended insulating film. 제 1항에 있어서, 상기 미러는 실리콘 구조물의 경사면이거나, 그 경사면상에 위치하는 금속인 것을 특징으로 하는 초소형 미러.The micromirror according to claim 1, wherein the mirror is an inclined surface of a silicon structure or a metal located on the inclined surface. 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기판을 준비하는 단계와;Preparing a silicon on insulator (SOI) substrate; 상기 SOI 기판의 상하부에 식각방지층을 형성하는 단계와;Forming an etch stop layer above and below the SOI substrate; 상기 SOI 기판의 상부에 위치하는 식각방지층의 일부를 식각하여, 그 하부의 실리콘층을 노출시키는 단계와;Etching a portion of the anti-etching layer on the SOI substrate to expose a silicon layer under the SOI substrate; 상기 노출된 실리콘층을 경사지게 이방성 식각하여 실리콘 구조물을 형성하는 단계와;Anisotropically etching the exposed silicon layer to form a silicon structure; 상기 식각방지층을 제거하고, 실리콘 구조물의 경사면을 경면처리하여 미러를 형성하는 단계를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 초소형 미러 제조방법.Removing the etch stop layer and mirror-treating the inclined surface of the silicon structure to form a mirror. 제 7항에 있어서, 상기 SOI 기판을 준비하는 단계는 9.74°off-axis 실리콘 기판과, 상부면에 절연층이 형성된 실리콘 기판을 준비하는 단계와;The method of claim 7, wherein preparing the SOI substrate comprises: preparing a 9.74 ° off-axis silicon substrate and a silicon substrate having an insulating layer formed on an upper surface thereof; 상기 실리콘 기판과 9.74°off-axis 실리콘 기판을 절연층이 중앙에 위치하도록 본딩하는 단계와;Bonding the silicon substrate and the 9.74 ° off-axis silicon substrate so that an insulating layer is centrally located; 상기 9.74°off-axis 실리콘 기판을 소정두께로 연마하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 초소형 미러 제조방법.And grinding the 9.74 ° off-axis silicon substrate to a predetermined thickness. 제 8항에 있어서, 상기 실리콘 기판은 결정방향에 무관하게 사용하는 것을 특징으로 하는 초소형 미러 제조방법.9. The method of claim 8, wherein the silicon substrate is used regardless of the crystal direction. 제 7항에 있어서, 상기 미러를 형성하는 단계는 식각방지층을 제거하고, 그 경사면에 금속을 증착하는 단계로 대체되는 것을 특징으로 하는 초소형 미러 제조방법.8. The method of claim 7, wherein forming the mirror is replaced by removing an etch stop layer and depositing a metal on the inclined surface. 제 10항에 있어서, 상기 미러의 형성을 위해 경사면에 금속을 증착하는 공정은 그 미러를 형성함과 아울러 실리콘 기판 또는 절연막의 상부에 금속을 증착하여 전극을 형성하는 것을 특징으로 하는 초소형 미러 제조방법.The method of claim 10, wherein the depositing of the metal on the inclined surface to form the mirror comprises forming the mirror and forming an electrode on the silicon substrate or the insulating layer to form an electrode. . 제 11항에 있어서, 상기 전극의 상부에 수광 또는 발광소자를 부착하는 공정을 더 포함하여 된 것을 특징으로 하는 초소형 미러 제조방법.12. The method of claim 11, further comprising the step of attaching a light receiving or light emitting element on top of the electrode.
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