KR20110021635A - 3 dimension mems structure and manufacturing method of the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A 3d MEMS structure equipped and a manufacturing method thereof are provided to accurately control the height of the level formed on the 3d MEMS structure by implementing the patterning or etching process in multiple stages. CONSTITUTION: A first etching mask(210) is deposited on a substrate(200). The substrate is exposed by etching the area of the first etching mask. A groove(H) is formed by partially etching the area of the substrate exposed through the first etching mask. A second etching mask(240) is deposited on the sidewall of the groove.

Description

３차원 ＭＥＭＳ 구조체 및 그 제조 방법{3 DIMENSION MEMS STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}Three-dimensional MEMS structure and manufacturing method {3 DIMENSION MEMS STRUCTURE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 3차원 MEMS 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 특수한 웨이퍼를 필요로 하지 않으면서도 간단한 공정에 의해 단차를 갖는 부양 구조물을 형성시킬 수 있는 3차원 MEMS 미세구조체 제작 방법 및 이에 따라 제조 되는 3차원 MEMS 구조체에 관한 것이다. The present invention relates to a three-dimensional MEMS structure and a manufacturing method thereof, and more particularly, a three-dimensional MEMS microstructure manufacturing method capable of forming a support structure having a step by a simple process without requiring a special wafer and It relates to a three-dimensional MEMS structure manufactured accordingly.

본 발명은 지식경제부의 IT원천기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-054-04, 과제명: 유비쿼터스용 CMOS 기반 MEMS 복합센서기술개발].The present invention is derived from a study conducted as part of the IT source technology development project of the Ministry of Knowledge Economy [Task management number: 2006-S-054-04, Task name: Development of CMOS-based MEMS complex sensor technology for ubiquitous].

최근 3차원 MEMS(Microelectromechanical System) 구조체에 대한 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 3차원 MEMS 구조체는 가속도 센서, 압력 센서, 미세 전자 기계 스위치 또는 바이오 센서 등 각종 초소형 시스템의 제작에 있어서 필수적인 구조체이다. Recently, the development of a three-dimensional MEMS (Microelectromechanical System) structure has been actively made. Such a three-dimensional MEMS structure is an essential structure for manufacturing various micro systems such as an acceleration sensor, a pressure sensor, a microelectromechanical switch or a biosensor.

3차원 MEMS 구조를 기계적인 구동 및 감지 시스템에 사용하기 위해서는 기판으로부터 일정한 간격을 유지하면서 부양해 있음에 따라 자유롭게 움직일 수 있는 부양 구조물에 대한 제작이 필수적이다. 또한, 감지를 위한 전극 또는 미세 스위치와 같은 경우에는 기판에 대해 수직방향으로 단차를 갖는 구조체들이 필요한 경우가 많다.In order to use the 3D MEMS structure in mechanical driving and sensing systems, it is necessary to manufacture a floating structure that can move freely as it is maintained at a constant distance from the substrate. Also, in the case of an electrode or a fine switch for sensing, structures having a step in the vertical direction with respect to the substrate are often required.

이렇게 단차를 갖는 MEMS 구조체를 제작하기 위해 여러가지 기술이 개발되어 있다. 그 중 하나는 이방성 식각을 통해 일정 깊이로 일차적 식각을 수행하고, 별도의 식각 마스크를 이용하여 패터닝함으로써 전체적인 식각을 이차적으로 수행하여 단차를 갖는 미세구조체를 제작하는 방식이다. 그러나, 이에 따를 경우 단차가 커지게 되면 식각 마스크를 통한 패터닝에 어려움이 따르게 되어, 단차가 매우 낮은 경우에만 적용 가능하다는 단점이 생긴다. 또한, 단차 공정을 위한 별도의 공정이 추가되어야 하며, 단차를 형성한 후에도 부양 구조물을 생성하기 위한 별도의 공정이 진행되어야 하는 불리함이 있었다. Various techniques have been developed to fabricate the MEMS structure having steps. One of them is a method of manufacturing a microstructure having a step by performing an overall etching by performing a primary etching to a predetermined depth through anisotropic etching and patterning using a separate etching mask. However, in this case, if the step becomes large, the patterning through the etching mask is difficult, and thus there is a disadvantage in that it is applicable only when the step is very low. In addition, a separate step for the step process should be added, there was a disadvantage that a separate process for generating a support structure even after the step is formed.

한편, 또 다른 방식으로서 결정 방향이 특수한 웨이퍼와 식각액을 이용하여 기판을 수평방향으로 이방성 식각 시킴으로써 단차를 형성하는 방법이 소개되어 있으나, 이 또한 특수한 웨이퍼와 식각액을 이용해야 하는 문제점이 있었다.Meanwhile, as another method, a method of forming a step by anisotropically etching a substrate in a horizontal direction using a wafer and an etchant having a specific crystal direction has been introduced, but this also has a problem of using a special wafer and an etchant.

도 1a 내지 도 1c는 부양 구조물을 갖는 3차원 MEMS 구조체를 제작하는 종래 기술을 설명하기 위한 도면이다.1A to 1C are diagrams for explaining a conventional technology of manufacturing a three-dimensional MEMS structure having a support structure.

도 1a는 SOI(Si-on-Insulator) 웨이퍼를 이용하는 기술이다. 기판(10) 상에 존재하는 산화막층에 의해 식각 깊이가 결정되는데 이러한 현상을 이용하여 이방성 식각을 행함으로써 실리콘 층(11)의 식각 깊이를 조절하고 지속적인 이방성 식각을 통해 아랫부분이 식각되어 부양 구조물이 형성될 수 있도록 하는 기술이다. 그러나, 이 기술은 SOI 웨이퍼와 같은 특수 웨이퍼를 필요로 하며, 단차를 갖지 않는 단순한 부양 구조물을 생성시키기 위한 방법이다.1A is a technique using a Si-on-Insulator (SOI) wafer. The etching depth is determined by the oxide layer present on the substrate 10. By performing anisotropic etching using this phenomenon, the etching depth of the silicon layer 11 is controlled, and the lower part is etched through continuous anisotropic etching, thereby supporting the floating structure. This is a technique to be formed. However, this technique requires special wafers, such as SOI wafers, and is a way to create simple flotation structures that do not have steps.

한편, 도 1b를 참조하면, 이방성 식각을 통해 실리콘 기판(20)에 일정 형태의 구조체를 형성하고, 측면 식각 마스크(21)를 증착한 후 등방성 식각을 수행함으로써 부양 구조물(22)을 형성시키는 기술이 소개되어 있다. 그러나, 이 기술에 의하면 부양 구조물(22)에 단차가 형성되지 않아 수직 방향의 구동 또는 감지를 필요로 하는 MEMS 구조체의 제작에는 적용할 수 없다는 문제점이 있다.Meanwhile, referring to FIG. 1B, a technique of forming the support structure 22 by forming a structure of a certain shape on the silicon substrate 20 through anisotropic etching, depositing a side etching mask 21, and then performing isotropic etching. This is introduced. However, according to this technique, there is a problem in that it is not applicable to the fabrication of a MEMS structure that requires driving or sensing in the vertical direction because no step is formed in the support structure 22.

한편, 도 1c를 참조하면, 방향성 웨이퍼를 이용하는 기술이 소개되어 있다. 구체적으로, 방향성 웨이퍼에 대해 이방성 건식 식각을 수행하여 기판을 수직 방향으로 식각하여 소정 깊이를 형성시키고, 이방성 습식 식각을 수행하여 특정 방향으로만 식각이 진행되도록 함으로써 선택적으로 구조체의 상부 및 하부를 식각하는 방법이다. 이 기술에 따르면, 단차를 정밀하게 제어할 수 있고 다수의 단차를 갖는 구조체에 대한 제조가 가능하지만 특수한 웨이퍼를 필요로 하며, 다른 공정과의 호환성이 떨어진다는 문제점이 있다.Meanwhile, referring to FIG. 1C, a technique using a directional wafer is introduced. Specifically, anisotropic dry etching is performed on the directional wafer to etch the substrate in the vertical direction to form a predetermined depth, and anisotropic wet etching is performed to etch only in a specific direction, thereby selectively etching the upper and lower portions of the structure. That's how. According to this technique, it is possible to precisely control the steps and to manufacture a structure having a plurality of steps, but requires a special wafer and has a problem of incompatibility with other processes.

따라서, 특수한 웨이퍼를 필요로 하지 않으면서도 간단한 공정에 의해 단차를 갖는 부양 구조물을 포함하는 3차원 MEMS 구조체를 제작하는 방법에 대한 개발이 시급한 실정이다. Therefore, it is urgent to develop a method for manufacturing a three-dimensional MEMS structure including a floating structure having a step by a simple process without requiring a special wafer.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특수한 웨이퍼 없이도 간단한 공정만으로 일 이상의 단차를 갖는 부양 구조물을 갖는 3차원 MEMS 구조체를 제작할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, it is an object of the present invention to be able to manufacture a three-dimensional MEMS structure having a support structure having one or more steps without a special wafer only a simple process.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 공정 상의 패터닝 과정 또는 식각 과정을 다단계로 진행하고 그 정도를 조절함으로써 전체적인 3차원 MEMS 구조체에 형성되는 단차의 높이를 제어할 수 있도록 하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to control the height of the step formed in the overall three-dimensional MEMS structure by adjusting the degree of the patterning process or the etching process in a multi-step process.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 부양 구조물을 갖는 3차원 MEMS 구조체를 제조하는 방법에 있어서, 기판 상에 제1 식각 마스크를 증착하는 단계; 상기 제1 식각 마스크의 2 이상의 영역을 식각하여 상기 기판을 노출시키되, 상기 식각 영역에 1 이상의 단차를 형성하는 단계; 상기 제1 식각 마스크를 통해 상기 노출된 기판의 영역을 일부 식각하여 2 이상의 홈을 형성하는 단계; 상기 홈의 측벽에 제2 식각 마스크를 증착하는 단계; 및 식각 공정을 수행하여 상기 2 이상의 홈의 하부 영역들이 상호 연결되도록 함으로써 일 이상의 부양 구조물를 형성하는 단계를 포함하는 3차원 MEMS 구조체 제조 방법이 제공된다.According to an embodiment of the present invention for achieving the above object, a method of manufacturing a three-dimensional MEMS structure having a floating structure, comprising the steps of: depositing a first etching mask on a substrate; Etching at least two regions of the first etching mask to expose the substrate, and forming at least one step in the etching regions; Etching at least a portion of the exposed substrate through the first etching mask to form two or more grooves; Depositing a second etching mask on a sidewall of the groove; And forming at least one floating structure by performing an etching process such that lower regions of the at least two grooves are interconnected to each other.

상기 1 이상의 단차 형성 단계는, 상기 제1 식각 마스크의 상부에 제1 포토레지스트 패턴을 형성한 후 상기 제1 식각 마스크의 2 이상의 영역에 대해 제1 높이만큼 식각을 수행하는 단계; 및 상기 제1 식각 마스크의 노출된 영역 중 적어도 일부에 제2 포토레지스트 패턴을 형성한 후 제2 높이만큼 식각을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. The forming of the at least one step may include: forming a first photoresist pattern on the first etching mask, and then etching the two or more regions of the first etching mask by a first height; And forming a second photoresist pattern on at least a portion of the exposed areas of the first etching mask, and then etching the substrate to a second height.

상기 1 이상의 단차 형성 단계는, 상기 제1 식각 마스크의 노출된 영역 중 적어도 일부에 제3 포토레지스트 패턴을 형성한 후 제3 높이만큼 식각을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. The forming of the at least one step may further include performing etching by a third height after forming a third photoresist pattern on at least a portion of the exposed region of the first etching mask.

상기 2 이상의 홈을 형성하는 단계는 이방성 식각 공정에 의해 수행될 수 있다. Forming the two or more grooves may be performed by an anisotropic etching process.

상기 제2 식각 마스크 증착 단계는, 상기 홈이 형성된 영역을 포함하는 영역에 상기 제2 식각 마스크를 증착하는 단계; 및 식각 공정을 이용하여 상기 제2 식각 마스크 중 상기 홈의 바닥면에 증착된 부분을 제거하는 단계를 포함할 수 있다. The second etching mask deposition step may include depositing the second etching mask in a region including the grooved region; And removing a portion of the second etching mask deposited on the bottom surface of the groove by using an etching process.

상기 제2 식각 마스크 증착 단계 이후에, 식각 공정을 통해 상기 제1 식각 마스크의 1 이상의 단차 중 적어도 하나를 제거하여 상기 기판 상면의 일부를 노출시키는 단계가 더 포함될 수 있다.After the deposition of the second etching mask, the method may further include exposing a portion of the upper surface of the substrate by removing at least one of the one or more steps of the first etching mask through an etching process.

상기 일 이상의 부양 구조물 형성 단계는, 1차 식각 공정을 수행하여 상기 2 이상의 홈의 하부를 일부 식각하는 단계; 식각 공정을 통해 상기 제1 식각 마스크의 1 이상의 단차 중 적어도 하나를 제거하여 상기 기판 상면의 일부를 노출시키는 단계; 및 2차 식각 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. The forming of the at least one supporting structure may include: etching a lower portion of the at least two grooves by performing a first etching process; Exposing a portion of an upper surface of the substrate by removing at least one of the one or more steps of the first etching mask through an etching process; And performing a second etching process.

상기 일 이상의 부양 구조물 형성 단계는, 식각 공정을 통해 상기 제1 식각 마스크의 나머지 단차 중 적어도 하나를 제거하여 상기 기판 상면의 일부를 더 노출시키는 단계; 및 3차 식각 공정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다. The forming of the at least one floating structure may further include exposing a portion of the upper surface of the substrate by removing at least one of the remaining steps of the first etching mask through an etching process; And performing a third etching process.

상기 일 이상의 부양 구조물 형성 단계는, 등방성 식각 공정에 의해 수행될 수 있다. The at least one flotation structure forming step may be performed by an isotropic etching process.

상기 3차원 MEMS 구조체 제조 방법은, 상기 제1 식각 마스크 및 상기 제2 식각 마스크를 제거하는 단계; 및 상기 기판의 상부에서 보이는 영역에 금속막을 형성시키는 단계를 더 포함할 수 있다. The 3D MEMS structure manufacturing method may include removing the first etching mask and the second etching mask; And forming a metal film in an area visible from an upper portion of the substrate.

상기 제1 식각 마스크 및 상기 제2 식각 마스크는 산화물, 질화물 또는 폴리머 물질 중 적어도 하나의 물질로 이루어질 수 있다. The first etching mask and the second etching mask may be formed of at least one material of an oxide, a nitride, or a polymer material.

상기 기판은 실리콘 물질로 이루어질 수 있다. The substrate may be made of a silicon material.

한편, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 부양 구조물을 갖는 3차원 MEMS 구조체로서, 부양 구조물; 및 상기 부양 구조물의 주위에 형성되되, 상기 부양 구조물과 일정 거리 이격된 상태로 형성되는 고정 구조물을 포함하고, 상기 부양 구조물 또는 상기 고정 구조물의 적어도 일부에는 일 이상의 단차가 형성된 3차원 MEMS 구조체가 제공된다.On the other hand, according to another embodiment of the present invention for achieving the above object, a three-dimensional MEMS structure having a support structure, the support structure; And a fixed structure formed around the support structure and spaced apart from the support structure by a predetermined distance, wherein the support structure or at least a part of the fixed structure is provided with a three-dimensional MEMS structure having one or more steps. do.

상기 3차원 MEMS 구조체는 상기 부양 구조물 및 상기 고정 구조물 상부에 형성되는 금속막을 더 포함할 수 있다. The 3D MEMS structure may further include a metal film formed on the support structure and the fixed structure.

상기 부양 구조물 및 상기 고정 구조물은 실리콘 물질로 이루어질 수 있다.The support structure and the fixed structure may be made of a silicon material.

본 발명에 따르면, 특수한 웨이퍼 등이 없이도 간단한 공정만으로 일 이상의 단차를 갖는 부양 구조물을 갖는 3차원 MEMS 구조체의 제작이 가능하다.According to the present invention, it is possible to manufacture a three-dimensional MEMS structure having a support structure having one or more steps without a special wafer or the like by a simple process.

또한, 본 발명에 따르면, 공정 상의 패터닝 과정 또는 식각 과정을 다단계로 진행하고 그 정도를 조절함으로써 전체적인 3차원 MEMS 구조체에 형성되는 단차의 높이를 정밀하게 제어할 수 있다. In addition, according to the present invention, it is possible to precisely control the height of the step formed in the overall three-dimensional MEMS structure by adjusting the degree of the patterning process or etching process in the process in multiple steps.

도 1a 내지 도 1c는 부양 구조물을 포함하는 3차원 구조체를 형성하는 종래 기술을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 MEMS 구조체의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 MEMS 구조체의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 MEMS 구조체의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 MEMS 구조체의 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다. 1A to 1C are views for explaining a prior art for forming a three-dimensional structure including a support structure.
2A to 2B are cross-sectional views showing the configuration of a three-dimensional MEMS structure according to an embodiment of the present invention.
3A to 3H are views for explaining the manufacturing process of the three-dimensional MEMS structure according to the first embodiment of the present invention.
4A to 4H are views for explaining a manufacturing process of a three-dimensional MEMS structure according to a second embodiment of the present invention.
5A to 5F are views for explaining a manufacturing process of the three-dimensional MEMS structure according to the third embodiment of the present invention.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다. DETAILED DESCRIPTION The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings that show, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with an embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description, therefore, is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention, if properly described, is defined only by the appended claims, along with the full range of equivalents to which such claims are entitled. Like reference numerals in the drawings refer to the same or similar functions throughout the several aspects.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the present invention.

[본 발명의 바람직한 실시예][Preferred Embodiments of the Invention]

3차원 MEMS 구조체3D MEMS Structure

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 3차원 MEMS(Microelectromechanical System) 구조체의 구성을 나타내는 도면이다. 2A and 2B are diagrams illustrating the configuration of a three-dimensional MEMS (Microelectromechanical System) structure according to an embodiment of the present invention.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 본 발명의 3차원 MEMS 구조체는 부양 구조물(201)과 부양 구조물(201) 주위에 형성되되 부양 구조물(201)과 일정 거리 이격되어 형성되는 고정 구조물(202)을 포함하여 구성될 수 있다. 2A and 2B, the three-dimensional MEMS structure of the present invention includes a fixed structure 202 formed around the support structure 201 and the support structure 201 and spaced apart from the support structure 201 by a predetermined distance. It can be configured to include.

본 발명의 3차원 MEMS 구조체에 있어서는 도 2a에 도시되는 바와 같이 부양 구조물(201)의 적어도 일부에 소정의 높이를 갖는 단차가 형성되어 있을 수도 있고, 도 2b에 도시되는 바와 같이 부양 구조물(201)과 고정 구조물(202) 모두에 단차가 형성되어 있을 수도 있다.In the three-dimensional MEMS structure of the present invention, a step having a predetermined height may be formed on at least a portion of the support structure 201 as shown in FIG. 2A, and the support structure 201 as shown in FIG. 2B. Steps may be formed in both the and the fixed structure 202.

또한, 부양 구조물(201) 및 고정 구조물(202) 상부에는 전기적 연결을 위한 금속막(203)이 형성되어 있을 수 있다. In addition, a metal film 203 for electrical connection may be formed on the support structure 201 and the fixing structure 202.

부양 구조물(201) 및 고정 구조물(202)은 실리콘 물질 등으로 이루어지는 기판(200)에 일정 패턴으로 식각 공정을 수행함으로써 얻어지는 결과물인데, 이하에서는, 이러한 3차원 MEMS 구조체를 제조하는 과정에 대해 상세히 설명하기로 한다. The support structure 201 and the fixed structure 202 are results obtained by performing an etching process on a substrate 200 made of a silicon material or the like in a predetermined pattern. Hereinafter, a process of manufacturing such a three-dimensional MEMS structure will be described in detail. Let's do it.

3차원 MEMS 구조체의 제조 공정Manufacturing Process of 3D MEMS Structure

제1 실시예First embodiment

도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 MEMS 구조체의 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다. 3A to 3H are views for explaining a manufacturing process of a three-dimensional MEMS structure according to the first embodiment of the present invention.

먼저, 도 3a에 도시되는 바와 같이, 기판(200) 상부에 제1 식각 마스크(210)를 적층시키고 제1 포토레지스트 패턴(220)을 이용하여 제1 식각 마스크(210)의 일 이상의 영역에 제1 단차(S1)를 형성시킨다. 제1 식각 마스크(210)는 3차원 MEMS 구조체의 상부 부분을 식각하기 위해 마스크로 사용되는 부분이다. 기판(200)은 실리콘 등의 물질로 이루어질 수 있고, 제1 식각 마스크(210)는 산화물, 질화물 또는 폴리머 물질 등으로 이루어질 수 있다. 제1 포토레지스트 패턴(220)은 제거하고자 하는 제1 식각 마스크(210)의 영역이 개방된 형태일 수 있다. 일례로서, 제조하고자 하는 3차원 MEMS 구조체의 최상단면과 동일한 형태일 수 있다. 제1 단차(S1)는 제1 식각 마스크(210)가 일부 제거됨으로써 생성되는데, 제1 식각 마스크(210)의 제거는 리소그래피 공정 또는 식각 공정에 의해 이루어질 수 있다. 제1 식각 마스크(210)는 기판(200)이 노출되지 않도록 일부 높이까지만 제거되는 것이 바람직하다. 이는 제1 식각 마스크(210)에 복수의 단차를 형성하기 위함이다.First, as shown in FIG. 3A, the first etching mask 210 is stacked on the substrate 200, and the first etching mask 210 is stacked on at least one region of the first etching mask 210 using the first photoresist pattern 220. One step S1 is formed. The first etching mask 210 is a portion used as a mask to etch the upper portion of the three-dimensional MEMS structure. The substrate 200 may be made of a material such as silicon, and the first etching mask 210 may be made of an oxide, nitride, or polymer material. The first photoresist pattern 220 may have an open area of the first etching mask 210 to be removed. As an example, it may be the same shape as the top end of the three-dimensional MEMS structure to be manufactured. The first step S1 is generated by partially removing the first etching mask 210. The removal of the first etching mask 210 may be performed by a lithography process or an etching process. The first etching mask 210 may be removed only to a certain height so that the substrate 200 is not exposed. This is to form a plurality of steps in the first etching mask 210.

다음으로, 도 3b에 도시되는 바와 같이, 제1 식각 마스크(210)의 노출된 영역 중 적어도 일부를 덮는 제2 포토레지스트 패턴(230)을 이용하여 제1 식각 마스크(210)의 적어도 일부를 제거함으로써 제2 단차(S2)를 형성시킨다. 이를 위해, 제2 포토레지스트 패턴(230)은 제1 식각 마스크(210)의 제1 단차(S1)가 형성된 영역 중 적어도 일부를 덮는 형태일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 식각 마스크(210)의 제1 단차(S1)는 복수 개의 영역에 형성될 수 있는데, 이러한 경우, 제1 단차(S1)가 형성된 영역에 형성되는 제2 포토레지스트 패턴(230)은 제1 단차(S1)가 형성된 다른 영역과 근접한 위치에 형성될 수 있다. 제2 단차(S2) 또한 리소그래피 공정 또는 식각 공정에 의해 제1 식각 마스크(210)의 제1 단차(S1)가 형성된 영역 중 제2 포토레지스트 패턴(230)이 덮혀지지 않은 영역이 제거됨으로써 형성된다. 이 공정에 의해 기판(200)의 일부가 노출되게 된다. 즉, 제1 포토레지스트 패턴(220) 및 제2 포토레지스트 패턴(230)이 덮혀지지 않은 영역에서는 기판(200)이 노출되게 된다. 결과적으로, 제1 단차(S1)와 제2 단차(S2)의 합은 제1 식각 마스크(210)의 높이와 같아질 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제1 단차(S1)와 제2 단차(S2)의 합은 제1 식각 마스크(210)의 높이보다 작을 수 있는데, 이러한 실시예에 대해서는 후술하기로 한다. Next, as shown in FIG. 3B, at least a portion of the first etching mask 210 is removed using the second photoresist pattern 230 covering at least a portion of the exposed areas of the first etching mask 210. As a result, the second step S2 is formed. To this end, the second photoresist pattern 230 may be formed to cover at least a portion of the region where the first step S1 of the first etching mask 210 is formed. According to an embodiment of the present invention, the first step S1 of the first etching mask 210 may be formed in a plurality of areas, in this case, the second step formed in the area where the first step S1 is formed. The photoresist pattern 230 may be formed at a position close to another region where the first step S1 is formed. The second step S2 may also be formed by removing a region where the second photoresist pattern 230 is not covered among regions in which the first step S1 of the first etching mask 210 is formed by a lithography process or an etching process. . This process exposes a portion of the substrate 200. That is, the substrate 200 is exposed in a region where the first photoresist pattern 220 and the second photoresist pattern 230 are not covered. As a result, the sum of the first step S1 and the second step S2 may be equal to the height of the first etching mask 210. Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the sum of the first step S1 and the second step S2 may be smaller than the height of the first etching mask 210, which will be described later. .

이어서, 도 3c에 도시되는 바와 같이, 제1 포토레지스트 패턴(220) 및 제2 포토레지스트 패턴(230)을 마스크로 이용하여 기판(200)의 적어도 일부를 제거하고, 제1 포토레지스트 패턴(220)과 제2 포토레지스트 패턴(230)을 제거한다. 제1 포토레지스트 패턴(220)과 제2 포토레지스트 패턴(230)을 그대로 이용하기 때문에, 기판(200)이 제거되는 영역은 도 3b에서 제1 식각 마스크(210)가 제거되었던 영역과 동일해진다. 이러한 공정은 결정 방향에 따라 식각 속도가 다른 이방성 식각 공정에 의해 수행될 수 있다. 이방성 식각을 이용하면 일정 방향의 식각 속도가 다른 방향에 비해 빠르게 나타날 수 있는데 이를 통해 기판(200)에 대한 식각이 도 3c에 도시되는 바와 같이 수직 방향으로 나타날 수 있게 된다. 이 때의 식각 공정은 건식 식각 공정으로 이루어질 수 있다. 이러한 공정에 따라 기판(200)과 제1 식각 마스크(210)가 적층된 구조물의 소정 영역에 일 이상의 홈(H)이 형성되게 된다. Subsequently, as shown in FIG. 3C, at least a portion of the substrate 200 is removed using the first photoresist pattern 220 and the second photoresist pattern 230 as a mask, and the first photoresist pattern 220 is removed. ) And the second photoresist pattern 230 are removed. Since the first photoresist pattern 220 and the second photoresist pattern 230 are used as they are, the region where the substrate 200 is removed becomes the same as the region where the first etching mask 210 is removed in FIG. 3B. This process may be performed by an anisotropic etching process in which the etching rate varies depending on the crystal direction. By using anisotropic etching, an etching speed in a predetermined direction may appear faster than other directions, and thus etching on the substrate 200 may appear in a vertical direction as shown in FIG. 3C. At this time, the etching process may be a dry etching process. According to this process, one or more grooves H are formed in a predetermined region of the structure in which the substrate 200 and the first etching mask 210 are stacked.

다음으로, 도 3d에 도시되는 바와 같이, 제1 식각 마스크(210)와 기판(200)에 대한 식각 결과 형성된 홈(H)의 측벽에 제2 식각 마스크(240)를 형성시킨다. 이는 기판(200)이 등방성 식각 공정에 의해 부양되는 구조체를 포함하는 형태로 형성될 시에 홈(H)의 측벽이 식각되지 않도록 하기 위함이다. 제2 식각 마스크(240)의 형성 과정에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다. 먼저, 소정의 물질로 이루어지는 막을 홈(H)이 형성된 부분에 증착한다. 이에 의하면, 홈(H)의 바닥 부분에도 상기 막이 증착되게 되는데 이를 식각 공정(예를 들면, 이방성 식각 공정)에 의해 제거함으로써 측벽에만 제2 식각 마스크(240)를 형성할 수 있다. 이러한 제2 식각 마스크(240)는 산화물, 질화물 또는 폴리머 물질 등으로 이루어질 수 있다. Next, as illustrated in FIG. 3D, the second etching mask 240 is formed on sidewalls of the groove H formed as a result of etching the first etching mask 210 and the substrate 200. This is to prevent sidewalls of the grooves H from being etched when the substrate 200 is formed in a shape including a structure supported by an isotropic etching process. A process of forming the second etching mask 240 will be briefly described as follows. First, a film made of a predetermined material is deposited on a portion where the groove H is formed. According to this, the film is also deposited on the bottom portion of the groove H. The second etching mask 240 may be formed only on the sidewall by removing the film by an etching process (for example, an anisotropic etching process). The second etching mask 240 may be made of an oxide, nitride, or polymer material.

한편, 도 3b를 참조하여 설명한 공정에서 형성된 제2 단차(S2)를 식각 공정을 통해 제거하는 과정이 수행될 수 있다. 도 3e는 제2 단차(S2)가 제거된 후의 결과물을 나타내는 도면이다. 이는 제2 단차(S2)가 형성되었던 부분에서 기판(200)의 일부가 노출되도록 하기 위함이다. 즉, 기판(200)의 최상단면 중 제1 식각 마스크(210)가 덮지 않는 부분을 적어도 일부 형성시키기 위한 공정이다. 제2 단차(S2)가 제거됨으로써 홈(H)의 측벽에서 제2 식각 마스크(240)에 의해 덮여지지 않는 영역(N)이 생기게 된다.Meanwhile, a process of removing the second step S2 formed in the process described with reference to FIG. 3B through an etching process may be performed. 3E is a view showing the result after the second step S2 is removed. This is to expose a portion of the substrate 200 at a portion where the second step S2 is formed. That is, at least a portion of the uppermost surface of the substrate 200 not covered by the first etching mask 210 is formed. As the second step S2 is removed, a region N that is not covered by the second etching mask 240 is formed on the sidewall of the groove H.

다음으로, 도 3f에 도시되는 바와 같이 식각 공정을 통해 부양 구조물(201)과 부양 구조물(201) 주위에 형성되는 고정 구조물(202)을 갖는 형상를 형성시킨다. 이는 도 3e에 도시된 구조체에 등방성 식각 공정을 행함으로써 수행된다. 구체적으로 설명하면, 모든 결정 방향에 대하여 동일한 식각 속도를 갖는 등방성 식각 공정을 이용하게 되면, 홈(H)의 밑바닥면과 제2 단차(S2)를 없앰으로써 노출된 기판(200)의 영역을 기점으로 하여 전방향에 걸쳐 식각이 이루어지게 된다. 홈(H)의 밑바닥면에는 식각에 의해 소정의 공간이 형성되게 되는데, 일 이상의 홈(H)의 하부 영역에 생기는 이러한 공간들이 하나의 공간으로 서로 합쳐질 때까지 식각을 수행하게 되면, 도 3f에 도시되는 바와 같은 결과물이 생성될 수 있다. 이 때, 부양 구조물(201)에는 소정 높이(d)를 갖는 단차가 형성되게 된다. 단차의 높이(d)는 홈(H)의 하부 영역이 식각에 의해 제거된 높이(d)와 동일해질 수 있다. 이는 도 3d를 참조하여 설명한 공정, 즉, 제2 단차(S2)를 없앰으로써 기판(200)의 상면 중 일부가 제1 식각 마스크(210)에 의해 덮여지지 않고 노출되도록 하는 공정을 수행함에 따른 것이다. 단차(d)의 높이는 식각 공정의 시간 또는 속도 등을 조절함으로써 제어될 수 있다. 등방성 식각은 등방석 기상 식각을 통해 수행될 수 있다.Next, as shown in FIG. 3F, a shape having a support structure 201 and a fixed structure 202 formed around the support structure 201 is formed through an etching process. This is done by performing an isotropic etching process on the structure shown in FIG. 3E. In detail, when an isotropic etching process having the same etching rate in all the crystal directions is used, the area of the exposed substrate 200 is removed by removing the bottom surface of the groove H and the second step S2. As a result, etching is performed in all directions. In the bottom surface of the groove H, a predetermined space is formed by etching, and when etching is performed until these spaces generated in the lower region of the one or more grooves H are merged into one space, FIG. 3F. The result as shown can be produced. At this time, the support structure 201 is formed with a step having a predetermined height (d). The height d of the step may be equal to the height d from which the lower region of the groove H is removed by etching. This is because a process described with reference to FIG. 3D, that is, a process of removing part of the second step S2 to expose a portion of the upper surface of the substrate 200 without being covered by the first etching mask 210 is performed. . The height of the step d may be controlled by adjusting the time or speed of the etching process. Isotropic etching may be performed through isotropic gas phase etching.

부양 구조물(201)을 포함하는 3차원 MEMS 구조체가 형성된 후에는 도 3g에 도시되는 바와 같이 제1 식각 마스크(210) 및 제2 식각 마스크(240)를 제거하고, 도 3h에 도시되는 바와 같이 전기적 연결을 위한 금속막(203)을 3차원 MEMS 구조체의 상부에서 보이는 면에 형성시킴으로써 공정을 마무리 할 수 있다.After the three-dimensional MEMS structure including the support structure 201 is formed, the first etch mask 210 and the second etch mask 240 are removed as shown in FIG. 3G, and as shown in FIG. 3H. The process can be completed by forming the metal film 203 for connection on the surface seen from the top of the three-dimensional MEMS structure.

제2 실시예Second embodiment

도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 MEMS 구조체의 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다. 4A to 4H are views for explaining a manufacturing process of a three-dimensional MEMS structure according to the second embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4d에 도시되는 공정은 도 3a 내지 도 3d를 참조하여 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 3차원 MEMS 구조체의 제조 과정과 동일하므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다. The process illustrated in FIGS. 4A to 4D is the same as the manufacturing process of the 3D MEMS structure according to the first embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 3A to 3D, and thus a detailed description thereof will be omitted.

본 발명의 제2 실시예가 제1 실시예와 다른 점은 등방성 식각을 2회에 걸쳐서 수행한다는 점이다. 이하, 도 4e 내지 도 4h를 참조하여 상세히 설명하기로 한다. The difference from the second embodiment of the present invention is that the isotropic etching is performed twice. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIGS. 4E to 4H.

도 4e를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 3차원 MEMS 구조체의 제조 과정에 있어서는 제2 단차(S2)를 없애는 공정을 수행하기 전에 1차 등방성 식각 공정을 수행한다. 이에 따라 홈(H)의 바닥면이 일부 식각된다. 1차 등방성 식각으로 생성되는 홈(H)의 하부 영역 높이(d1)는 필요에 따라 조절 가능하다. 이는 추후 생성될 부양 구조물(201; 도 4f 참조)의 단차 높이(d2)를 조절하기 위함이다. 이 때, 등방성 식각은 등방성 기상 식각에 의해 수행될 수 있다. Referring to FIG. 4E, in the manufacturing process of the 3D MEMS structure according to the second embodiment of the present invention, the first isotropic etching process is performed before the second step S2 is removed. Accordingly, the bottom surface of the groove H is partially etched. The height d1 of the lower region of the groove H generated by the primary isotropic etching is adjustable as necessary. This is to adjust the step height d2 of the floating structure 201 (see FIG. 4F) to be generated later. At this time, the isotropic etching may be performed by isotropic gas phase etching.

1차 등방성 식각 공정 후에는 도 4f에 도시되는 바와 같이 제1 식각 마스크(210)에 있어서 제2 단차(S2)가 형성된 부분을 일부 식각하여 기판(200)의 상부면 중 적어도 일부가 노출되도록 한 후, 2차 등방성 식각 공정을 수행한다. 2차 등방성 식각 공정에 의해 홈(H)의 바닥면과 제2 단차(S2)가 형성되었던 부분은 소정 높이(d2)만큼 식각되어, 홈(H)은 하부 영역을 따라 다른 홈(H)과 연결되게 되고, 부양 구조물(201)이 형성되게 된다. 높이(d2)는 필요에 따라 조절 가능하다. 이에 따라, 기판(200)은 소정 높이(d3=d1+d2)를 갖는 하부 식각 공간 및 소정 높이(d2)를 갖는 단차가 형성된 부양 구조물(201)을 포함하게 된다.After the first isotropic etching process, as shown in FIG. 4F, a portion of the first etching mask 210 in which the second step S2 is formed is etched to expose at least a portion of the upper surface of the substrate 200. After that, a second isotropic etching process is performed. The portion where the bottom surface of the groove H and the second step S2 are formed by the second isotropic etching process is etched by a predetermined height d2, so that the groove H is separated from the other grooves H along the lower region. To be connected, the support structure 201 is formed. The height d2 is adjustable as needed. Accordingly, the substrate 200 includes a lower etching space having a predetermined height (d3 = d1 + d2) and a supporting structure 201 having a step having a predetermined height (d2).

본 발명의 제2 실시예에 따르면 부양 구조물(201)에 형성되는 단차의 높이(d2)가 부양 구조물(201) 생성을 위한 홈(H)의 식각 깊이(d3)와 다르게 형성될 수 있다. 따라서, 제1 등방성 식각에 의해 형성되는 공간의 깊이(d1)를 적절히 조절함으로써 단차의 높이(d2)를 조절할 수 있다. 예를 들어, 단차의 높이(d2)를 낮게 형성하고자 하는 경우에는, 제1 등방식 식각에 의해 형성되는 공간의 높이(d1)를 부양 구조물(201) 생성을 위한 홈(H)의 최소 식각 깊이(d3)에 근접하게 형성시킴으로써 부양 구조물(201)에 형성되는 단차의 높이(d2)를 낮출 수 있다.According to the second embodiment of the present invention, the height d2 of the step formed in the support structure 201 may be different from the etching depth d3 of the groove H for generating the support structure 201. Therefore, the height d2 of the step can be adjusted by appropriately adjusting the depth d1 of the space formed by the first isotropic etching. For example, when the height d2 of the step is to be lowered, the minimum etch depth of the groove H for generating the support structure 201 is set to the height d1 of the space formed by the first isotropic etching. By forming it closer to (d3), it is possible to lower the height (d2) of the step formed in the support structure 201.

제2 실시예에서도 역시 도 4g에 도시되는 바와 같이 제1 식각 마스크(210) 및 제2 식각 마스크(240)를 제거하고, 도 4h에 도시되는 바와 같이 전기적 연결을 위한 금속막(203)을 3차원 MEMS 구조체의 상부에서 보이는 면에 형성시킴으로써 부양 구조물(201)과 고정 구조물(202)을 포함하는 3차원 MEMS 구조체의 제조 공정을 마무리 할 수 있다.In the second embodiment, the first etching mask 210 and the second etching mask 240 are also removed as shown in FIG. 4G, and the metal film 203 for electrical connection is removed as shown in FIG. 4H. The formation of the three-dimensional MEMS structure including the support structure 201 and the fixed structure 202 can be completed by forming on the surface seen from the top of the dimensional MEMS structure.

제3 실시예Third embodiment

도 5a 내지 도 5f는 본 발명의 제3 실시예에 따른 3차원 MEMS 구조체의 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다. 5A to 5F are views for explaining a manufacturing process of a three-dimensional MEMS structure according to the third embodiment of the present invention.

도 5a에 도시되는 결과물을 얻는 과정은, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명한 바와 동일하다. 즉, 제1 포토레지스트 패턴(220)을 이용하여 제1 식각 마스크(210)를 일부 식각하고, 일부 식각된 제1 식각 마스크(210)의 영역 중 일부에 제2 포토레지스트 패턴(230)을 형성하는 과정은 제1 실시예 및 제2 실시예에서와 동일하다. 그러나, 더 많은 단차 생성을 위해 제2 포토레지스트 패턴(230)을 형성한 후의 식각 공정에 있어서는 기판(200)이 노출되지 않을 때까지만 수행한다. 식각의 깊이는 필요에 따라 얼마든지 조절할 수 있으며, 여기서의 식각은 이방성 식각 공정을 통해 이루어짐은 전술한 바와 같다. The process of obtaining the resultant shown in FIG. 5A is the same as that described with reference to FIGS. 3A and 3B. That is, the first etching mask 210 is partially etched by using the first photoresist pattern 220, and the second photoresist pattern 230 is formed on a portion of the region of the partially etched first etching mask 210. The procedure is the same as in the first and second embodiments. However, in the etching process after the second photoresist pattern 230 is formed to generate more steps, the substrate 200 is only exposed until the substrate 200 is not exposed. The depth of etching can be adjusted as needed, and the etching here is performed through the anisotropic etching process as described above.

다음으로, 도 5b에 도시되는 바와 같이 제3 포토레지스트 패턴(250)을 제1 식각 마스크(210)의 노출된 영역 중 적어도 일부에 형성시키고 이를 이용하여 식각 공정을 다시 수행한다. 여기서, 기판(200)이 노출되도록 식각을 수행할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다. 기판(200)이 노출되도록 식각을 수행하면 부양 구조물(201; 도 5f참조)과 고정 구조물(202; 도 5f 참조)에 하나씩의 단차가 형성된 형태를 갖는 3차원 MEMS 구조체가 형성되게 되고, 기판(200)이 노출되지 않도록 식각을 수행한 후, 별도의 포토레지스트 패턴을 이용하여 반복적으로 식각을 재차 수행한다면 더 많은 단차를 갖는 부양 구조물 또는 고정 구조물을 갖는 3차원 MEMS 구조체를 얻을 수 있다. 이러한 과정을 반복함으로써, 복수 개의 단차를 갖는 제1 식각 마스크(210)가 얻어질 수 있게 된다. Next, as shown in FIG. 5B, the third photoresist pattern 250 is formed on at least a portion of the exposed regions of the first etching mask 210, and the etching process is performed again using the third photoresist pattern 250. Here, the etching may or may not be performed so that the substrate 200 is exposed. When the substrate 200 is etched to expose the substrate 200, a three-dimensional MEMS structure having a stepped shape is formed on the support structure 201 (see FIG. 5F) and the fixed structure 202 (see FIG. 5F), and the substrate ( After the etching is performed so that 200) is not exposed, if the etching is repeatedly performed using a separate photoresist pattern, a three-dimensional MEMS structure having a support structure or a fixed structure having more steps may be obtained. By repeating this process, the first etching mask 210 having a plurality of steps can be obtained.

그 후, 도 5c에 도시되는 바와 같이 제1 포토레지스트 패턴(220), 제2 포토레지스트 패턴(230) 및 제3 포토레지스트 패턴(250)을 마스크로 이용하여 기판(200)의 적어도 일부를 제거하고, 제1 포토레지스트 패턴(220), 제2 포토레지스트 패턴(230), 제3 포토레지스트 패턴(250)을 제거한다. 이러한 공정에 따라 기판(200)과 제1 식각 마스크(210)가 적층된 구조물의 소정 영역에 일 이상의 홈(H)이 형성되게 된다. Thereafter, as shown in FIG. 5C, at least a portion of the substrate 200 is removed by using the first photoresist pattern 220, the second photoresist pattern 230, and the third photoresist pattern 250 as a mask. The first photoresist pattern 220, the second photoresist pattern 230, and the third photoresist pattern 250 are removed. According to this process, one or more grooves H are formed in a predetermined region of the structure in which the substrate 200 and the first etching mask 210 are stacked.

다음으로, 도 5d에 도시되는 바와 같이, 홈(H)의 측벽에 제2 식각 마스크(240)를 형성시키고, 제1 등방성 식각 공정을 수행한다. 이에 따라 홈(H)의 하부 방향으로 소정의 높이(d1)를 갖는 공간이 형성되게 된다. 기판(200)의 나머지 영역은 제1 식각 마스크(210)에 의해 보호되기 때문에 식각이 되지 않는다. 다음으로, 도 5e에 도시되는 바와 같이, 제1 식각 마스크(210)의 단차가 형성된 2이상의 부분 중 1이상의 부분에 존재하는 단차를 제거하여 기판(200)이 노출되도록 한 후, 2차 등방성 식각 공정을 수행한다. 소정 높이(d2)만큼 식각을 수행하게 되면, 홈(H)의 하부 영역에 형성되는 공간의 깊이는 d1+d2 가 된다. 또한, 제1 식각 마스크(210)의 단차 제거로 인해 노출된 기판(200)의 상부 역시 d2의 높이만큼 식각 된다.Next, as shown in FIG. 5D, the second etching mask 240 is formed on the sidewall of the groove H, and the first isotropic etching process is performed. Accordingly, a space having a predetermined height d1 in the downward direction of the groove H is formed. The remaining area of the substrate 200 is not etched because it is protected by the first etching mask 210. Next, as shown in FIG. 5E, after removing the step present in at least one of the two or more portions in which the step of the first etching mask 210 is formed, the substrate 200 is exposed, and then the secondary isotropic etching. Perform the process. When etching is performed by a predetermined height d2, the depth of the space formed in the lower region of the groove H becomes d1 + d2. In addition, the upper portion of the exposed substrate 200 due to the step removal of the first etching mask 210 is also etched by the height of d2.

그 후, 도 5f에 도시되는 바와 같이 제1 식각 마스크(210)에 있어서 제거되지 않은 단차를 제거한 후, 3차 등방성 식각 공정을 수행하여, 홈(H)의 하부 영역 식각 부분이 서로 연결되도록 함으로써 부양 구조물(201)을 생성해낸다. 이 때, 소정 높이(d3)만큼 식각을 수행했다면, 홈(H) 하부 영역 깊이는 d1+d2+d3이 되고, 2차 등방성 식각 공정에 의해 d2의 깊이만큼 식각된 기판(200)의 상부 부분에는 d2+d3만큼의 깊이를 갖는 단차가 형성되게 되며, 3차 등방성 식각 공정 전 단차가 제거된 기판(200)의 상부 부분은 d3의 깊이만큼 식각되게 된다. 이에 따라 부양 구조물(201) 뿐만 아니라, 부양 구조물(201)을 제외한 나머지 고정 구조물(202)에도 단차가 형성될 수 있게 되며, 부양 구조물(201)에 형성된 단차의 높이, 고정 구조물(202)에 형성된 단차의 높이 및 홈(H)이 식각됨에 따라 형성된 영역의 높이가 모두 다르게 형성될 수 있다. 1차 등방성 식각, 2차 등방성 식각, 3차 등방성 식각의 정도를 조절함으로써 부양 구조물(201) 및 고정 구조물(202)에 형성되는 단차의 높이를 조절할 수 있다. Thereafter, as shown in FIG. 5F, after removing the step that is not removed in the first etching mask 210, a third isotropic etching process is performed to connect the lower region etching portions of the grooves H to each other. Create the floating structure 201. At this time, if the etching is performed by a predetermined height (d3), the depth of the lower region of the groove (H) is d1 + d2 + d3, the upper portion of the substrate 200 etched by the depth of d2 by the secondary isotropic etching process Steps having a depth of d2 + d3 are formed in the upper portion of the substrate 200 from which the steps are removed before the third isotropic etching process is etched by the depth of d3. Accordingly, not only the support structure 201, but also the step can be formed in the other fixed structure 202 other than the support structure 201, the height of the step formed in the support structure 201, formed in the fixed structure 202 As the height of the step and the groove H are etched, the heights of the formed regions may all be different. By adjusting the degree of primary isotropic etching, secondary isotropic etching, and tertiary isotropic etching, heights of steps formed in the support structure 201 and the fixed structure 202 may be adjusted.

한편, 도 5d 내지 도 5f에서는 1차 등방성 식각 공정, 제1 식각 마스크(210)에 형성되어 있는 2개의 단차 중 하나를 제거하는 공정, 2차 등방성 식각 공정, 제1 식각 마스크(210)의 단차 중 나머지 하나를 제거하는 공정, 3차 등방성 식각 공정이 순차적으로 수행되는 경우를 예로 들었으나, 상기 공정들의 순서의 전후는 얼마든지 바뀔 수 있다. 예를 들면, 제1 식각 마스크(210)에 형성되어 있는 2개의 단차 중 하나를 제거하는 공정이 먼저 이루어질 수도 있고, 2개의 단차가 동시에 제거될 수도 있다. 또한, 2개의 단차가 동시에 제거된 후에 등방성 식각이 1회에 걸쳐서만 수행될 수도 있다. 이는 부양 구조물(201) 및 고정 구조물(202)에 형성시키고자 하는 단차의 높이에 따라 변형된 순서로 진행될 수 있다. Meanwhile, in FIGS. 5D to 5F, a process of removing one of two steps formed in the first isotropic etching process, the first etching mask 210, the second isotropic etching process, and the step of the first etching mask 210 are illustrated. For example, a process of removing the other one and a third isotropic etching process are sequentially performed, but before and after the order of the processes may be changed. For example, a process of removing one of two steps formed in the first etching mask 210 may be performed first, or two steps may be simultaneously removed. In addition, isotropic etching may be performed only once after two steps are removed at the same time. This may proceed in a deformed order depending on the height of the step to be formed in the support structure 201 and the fixed structure 202.

제3 실시예에서도 역시 제1 식각 마스크(210) 및 제2 식각 마스크(240)를 제거하고, 전기적 연결을 위한 금속막을 3차원 MEMS 구조체의 상부에서 보이는 면에 형성시킴으로써 공정을 마무리 할 수 있다.In the third embodiment, the process may be completed by removing the first etching mask 210 and the second etching mask 240, and forming a metal film on the surface of the 3D MEMS structure for the electrical connection.

이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다. Although the present invention has been described by specific embodiments such as specific components and the like, but the embodiments and the drawings are provided to assist in a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations can be made from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, I will say.

200: 기판
201: 부양 구조물
202: 고정 구조물
203: 금속막
210: 제1 식각 마스크
220: 제1 포토레지스트 패턴
230: 제2 포토레지스트 패턴
240: 제2 식각 마스크
250: 제3 포토레지스트 패턴200: substrate
201: floating structure
202: fixed structure
203: metal film
210: first etching mask
220: first photoresist pattern
230: second photoresist pattern
240: second etching mask
250: third photoresist pattern

Claims (15)

기판 상에 제1 식각 마스크를 증착하는 단계;
상기 제1 식각 마스크의 2 이상의 영역을 식각하여 상기 기판을 노출시키되, 상기 식각 영역에 1 이상의 단차를 형성하는 단계;
상기 제1 식각 마스크를 통해 상기 노출된 기판의 영역을 일부 식각하여 2 이상의 홈을 형성하는 단계;
상기 홈의 측벽에 제2 식각 마스크를 증착하는 단계; 및
식각 공정을 수행하여 상기 2 이상의 홈의 하부 영역들이 상호 연결되도록 함으로써 일 이상의 부양 구조물를 형성하는 단계
를 포함하는 3차원 MEMS 구조체 제조 방법. Depositing a first etch mask on the substrate;
Etching at least two regions of the first etching mask to expose the substrate, and forming at least one step in the etching regions;
Etching at least a portion of the exposed substrate through the first etching mask to form two or more grooves;
Depositing a second etching mask on a sidewall of the groove; And
Forming an at least one floating structure by performing an etching process to interconnect the lower regions of the at least two grooves.
3D MEMS structure manufacturing method comprising a. 제1항에 있어서,
상기 1 이상의 단차 형성 단계는,
상기 제1 식각 마스크의 상부에 제1 포토레지스트 패턴을 형성한 후 상기 제1 식각 마스크의 2 이상의 영역에 대해 제1 높이만큼 식각을 수행하는 단계; 및
상기 제1 식각 마스크의 노출된 영역 중 적어도 일부에 제2 포토레지스트 패턴을 형성한 후 제2 높이만큼 식각을 수행하는 단계를 포함하는 3차원 MEMS 구조체 제조 방법. The method of claim 1,
The one or more step forming step,
Forming a first photoresist pattern on the first etching mask and then etching the first or more regions of the first etching mask by a first height; And
Forming a second photoresist pattern on at least a portion of the exposed region of the first etching mask and then performing etching by a second height. 제2항에 있어서,
상기 1 이상의 단차 형성 단계는,
상기 제1 식각 마스크의 노출된 영역 중 적어도 일부에 제3 포토레지스트 패턴을 형성한 후 제3 높이만큼 식각을 수행하는 단계를 더 포함하는 3차원 MEMS 구조체 제조 방법.The method of claim 2,
The one or more step forming step,
And forming a third photoresist pattern in at least a portion of the exposed areas of the first etching mask and then performing etching by a third height. 제1항에 있어서,
상기 2 이상의 홈을 형성하는 단계는 이방성 식각 공정에 의해 수행되는 3차원 MEMS 구조체 제조 방법. The method of claim 1,
Forming the two or more grooves is performed by an anisotropic etching process. 제1항에 있어서,
상기 제2 식각 마스크 증착 단계는,
상기 홈이 형성된 영역을 포함하는 영역에 상기 제2 식각 마스크를 증착하는 단계; 및
식각 공정을 이용하여 상기 제2 식각 마스크 중 상기 홈의 바닥면에 증착된 부분을 제거하는 단계를 포함하는 3차원 MEMS 구조체 제조 방법. The method of claim 1,
The second etching mask deposition step,
Depositing the second etching mask in a region including the region in which the groove is formed; And
And removing a portion of the second etching mask deposited on the bottom surface of the groove by using an etching process. 제1항에 있어서,
상기 제2 식각 마스크 증착 단계 이후에,
식각 공정을 통해 상기 제1 식각 마스크의 1 이상의 단차 중 적어도 하나를 제거하여 상기 기판 상면의 일부를 노출시키는 단계를 더 포함하는 3차원 MEMS 구조체 제조 방법. The method of claim 1,
After the second etching mask deposition step,
And removing at least one of the one or more steps of the first etching mask through an etching process to expose a portion of the upper surface of the substrate. 제1항에 있어서,
상기 일 이상의 부양 구조물 형성 단계는,
1차 식각 공정을 수행하여 상기 2 이상의 홈의 하부를 일부 식각하는 단계;
식각 공정을 통해 상기 제1 식각 마스크의 1 이상의 단차 중 적어도 하나를 제거하여 상기 기판 상면의 일부를 노출시키는 단계; 및
2차 식각 공정을 수행하는 단계를 포함하는 3차원 MEMS 구조체 제조 방법. The method of claim 1,
The one or more support structure forming step,
Partially etching the lower portion of the at least two grooves by performing a first etching process;
Exposing a portion of an upper surface of the substrate by removing at least one of the one or more steps of the first etching mask through an etching process; And
A method of manufacturing a three-dimensional MEMS structure comprising the step of performing a secondary etching process. 제7항에 있어서,
상기 일 이상의 부양 구조물 형성 단계는,
식각 공정을 통해 상기 제1 식각 마스크의 나머지 단차 중 적어도 하나를 제거하여 상기 기판 상면의 일부를 더 노출시키는 단계; 및
3차 식각 공정을 수행하는 단계를 더 포함하는 3차원 MEMS 구조체 제조 방법. The method of claim 7, wherein
The one or more support structure forming step,
Removing at least one of the remaining steps of the first etching mask through an etching process to further expose a portion of the upper surface of the substrate; And
The method of manufacturing a three-dimensional MEMS structure further comprising the step of performing a third etching process. 제1항에 있어서,
상기 일 이상의 부양 구조물 형성 단계는, 등방성 식각 공정에 의해 수행되는 3차원 MEMS 구조체 제조 방법. The method of claim 1,
Wherein the step of forming one or more flotation structures, a method of manufacturing a three-dimensional MEMS structure is performed by an isotropic etching process. 제1항에 있어서,
상기 제1 식각 마스크 및 상기 제2 식각 마스크를 제거하는 단계; 및
상기 기판의 상부에서 보이는 영역에 금속막을 형성시키는 단계를 더 포함하는 3차원 MEMS 구조체 제조 방법. The method of claim 1,
Removing the first etching mask and the second etching mask; And
And forming a metal film in an area visible from the top of the substrate. 제1항에 있어서,
상기 제1 식각 마스크 및 상기 제2 식각 마스크는 산화물, 질화물 또는 폴리머 물질 중 적어도 하나의 물질로 이루어지는 3차원 MEMS 구조체 제조 방법. The method of claim 1,
And the first etching mask and the second etching mask are made of at least one of an oxide, nitride, or polymeric material. 제1항에 있어서,
상기 기판은 실리콘 물질로 이루어지는 3차원 MEMS 구조체 제조 방법. The method of claim 1,
And the substrate is made of a silicon material. 부양 구조물; 및
상기 부양 구조물의 주위에 형성되되, 상기 부양 구조물과 일정 거리 이격된 상태로 형성되는 고정 구조물을 포함하고,
상기 부양 구조물 또는 상기 고정 구조물의 적어도 일부에는 일 이상의 단차가 형성된 3차원 MEMS 구조체. Flotation structures; And
It is formed around the support structure, including a fixed structure formed to be spaced apart from the support structure by a certain distance,
At least a portion of the support structure or the fixed structure is three-dimensional MEMS structure formed with one or more steps. 제13항에 있어서,
상기 부양 구조물 및 상기 고정 구조물 상부에 형성되는 금속막을 더 포함하는 3차원 MEMS 구조체. The method of claim 13,
The three-dimensional MEMS structure further comprises a metal film formed on the support structure and the fixed structure. 제13항에 있어서,
상기 부양 구조물 및 상기 고정 구조물은 실리콘 물질로 이루어지는 3차원 MEMS 구조체.





The method of claim 13,
And the support structure and the fixed structure are made of a silicon material.





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