KR20110104997A - 압전저항기 및 가속도계를 갖춘 장치를 형성하는 방법 - Google Patents

압전저항기 및 가속도계를 갖춘 장치를 형성하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압전저항기를 갖춘 장치를 형성하는 방법을 기재한다. 일 실시예에서, 상기 방법은, 기판을 제공하는 단계와, 수직 벽을 형성하기 위해 기판에 트렌치를 식각하는 단계와, 수직벽 상에 에피택셜하게 압전저항기 층을 성장시키는 단계와, 압전저항기 층이 수평면 내의 하부 층에 대해 이동가능하도록, 수평면을 따라 연장하는 기판의 하부 층으로부터 수직 벽을 분리시키는 단계를 포함한다.

Description

압전저항기 및 가속도계를 갖춘 장치를 형성하는 방법{METHOD OF FORMING A DEVICE WITH A PIEZORESISTOR AND ACCELEROMETER}
본 발명은 반도체 장치를 위한 제조 공정에 관한 것이다.
종래의 미세 전자기계 시스템(MEMS)은, MEMS 장치에 의해 나타나는 낮은 동력 요구, 공간과 시간 해상도, 및 감도에 기인하여, 다양한 용례에 있어서 효과적인 해결책인 것이 증명되었다. 이러한 일 용례로는 전기 용량, 광학, 또는 압전저항 기술이 통합된 평면내(in-plane) 관성 센서가 있다. 압전저항기는, 이온 주입 기술을 사용하여 이와 같은 용례의 감지 소자의 벽에 형성된다. 그러나, 주입된 압전저항기는 잡음 레벨의 증가, 감도의 감소, 및 열 소모비용(thermal budget)의 증가로 어려움을 겪게 된다.
잡음 레벨의 감소를 나타내는 압전저항기를 제공하는 방법으로서, 압전저항기를 감지 소자의 벽에 형성하는 방법이 요구된다. 또한, 감지 소자의 벽에 양호한 감도 및 낮은 열 소모비용을 나타내는 압전저항기를 형성할 필요가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 압전저항기를 갖춘 장치를 형성하는 방법은 기판을 제공하는 단계와, 수직 벽을 형성하기 위해 기판에 트렌치를 식각하는 단계와, 수직벽 상에 에피택셜하게 압전저항기 층을 성장시키는 단계와, 압전저항기 층이 수평면 내의 하부 층에 대해 이동가능하도록, 수평면을 따라 연장하는 기판의 하부 층으로부터 수직 벽을 분리시키는 단계를 포함한다. 다른 실시예에서는, 수직 벽을 형성하기 위해 기판에 트렌치를 식각하고, 노출된 측벽 영역을 산화시키고, 테더 영역상의 수직 벽을 따라 산화물을 선택적으로 제거하고, 압전저항기 층을 에피택셜하게 성장시키고, 기판의 하부 층으로부터 수직 벽을 분리시킨다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 평면내 가속도계는 SOI 핸들 층과 SOI 활성층 사이에 위치된 매립 산화물 층을 포함하는 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기판과, 기판의 상부 표면으로부터 SOI 활성층을 통해 매립 산화물 층으로부터 형성된 공간 영역으로 연장하는 트렌치와, SOI 활성층으로부터 형성된 테더로서, 테더는 공간 영역 위로 연장하고 트렌치의 제1 부분과 트렌치의 제2 부분 사이에 위치되는, 테더와, SOI 핸들 층과 고정된 관계로 있는 테더의 제1 단부 부분과, 기판의 상부 표면에 의해 형성된 평면에 평행한 평면 내에서 이동가능한 테더의 제2 단부 부분과, 테더로부터 트렌치의 제1 부분으로 에피택셜하게 성장되는 제1 압전저항기를 포함한다. 사용될 수 있는 다른 기판은, 상부 표면으로부터 소정의 깊이까지 연장하는 트렌치를 형성하는 특징을 갖는 벌크 실리콘 기판이다. 또 다른 실시예에 따르면, 압전저항기 장치를 형성하는 방법은 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기판 또는 벌크 실리콘 기판을 제공하는 단계와, SOI 또는 실리콘 기판의 상부 표면상에 제1 포토마스크를 형성하는 단계와, 제1 트레이스를 형성하기 위해 제1 포토마스크의 윈도우를 통해 SOI 또는 실리콘 기판의 상부 표면에 전도성 불순물을 주입하는 단계와, SOI 또는 실리콘 기판의 상부 표면상에 제2 포토마스크를 형성하는 단계와, SOI 기판의 활성층을 통해 SOI 기판의 매립 산화물 층으로, 또는 실리콘 기판에 대해 소정의 깊이로, SOI 또는 실리콘 기판의 상부 표면의 트렌치를 식각하는 단계와, 트렌치 식각에 의해 노출된 활성층의 일부상에 에피택셜하게 적어도 하나의 압전저항기를 형성하는 단계와, 트렌치 식각에 의해 노출된 활성층의 일부의 아래에 위치된 매립 산화물 층의 일부를 제거하는 단계를 포함한다. 실리콘 기판에 있어서, 테더 및 프루프 매스 바로 아래의 후부로부터 실리콘의 일부를 제거한다. 이는 건식 식각 또는 습식 식각을 사용하여 행해질 수 있다. 압전저항기 장치는 구조체가 해제된 이후에 형성될 수도 있다.
도 1은 본 발명의 원리에 따른 에피택셜(epitaxially)하게 성장한 압전저항기를 갖춘 가속도계 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 원리에 따른 에피택셜하게 성장한 압전저항기를 갖춘 장치를 제조하기 위한 공정의 흐름도이다.
도 3은, 이 실시예서 기판이, 본 발명의 원리에 따른 장치에 사용될 수 있는 실리콘 온 인슐레이터(silicon on insulator; SOI) 기판인, 기판의 단면도이다.
도 4는 기판의 상부 표면에 주입될 전도성 트레이스의 형상을 갖는 윈도우를 포함하는 포토마스크를 갖춘, 도 3의 기판의 평면도이다.
도 5는 도 4의 라인 A-A를 따라 취해진 도 4의 기판 및 포토마스크의 단면도이다.
도 6은 불순물이 주입되어 활성화되고 박막 실리콘 산화물 층이 기판의 상부 표면상에서 성장한 이후의, 도 4의 기판의 단면도이다.
도 7은 기판의 상부 표면에 식각될 트렌치의 형상을 갖는 윈도우를 포함하는 포토마스크를 갖춘, 도 6의 기판의 평면도이다.
도 8은 도 7의 라인 B-B를 따라 취해진 도 7의 기판 및 포토마스크의 단면도이다.
도 9는 트렌치가 SOI 활성층을 통해 매립 산화물 층에 식각되고 압전저항성 에피택셜 단일 결정 실리콘이 트렌치에 의해 노출된 SOI 활성층의 수직 벽에 선택적으로 증착된 이후의, 도 7의 기판의 평면도이다.
도 10은 도 9의 라인 C-C를 따라 취해진 도 9의 기판의 단면도이다.
도 11은 압전저항성 에피택셜 단일 결정 실리콘층이 테더 영역(tether area)의 측벽상에 위치된 2개의 압전저항성 감지 소자를 남겨두고 식각되는, 도 9의 기판의 평면도이다.
도 12는 도 11의 라인 D-D를 따라 취해진 도 11의 기판의 단면도이다.
도 13은 프루프 매스 영역(proof mass area) 및 테더 영역 아래에 공간을 형성하기 위해 매립 산화물 층의 일부를 제거하는데 기상 식각이 사용된 이후의, 도 11의 기판의 단면도이다.
도 14는 기판의 상부 표면상에 형성될 접촉 패드의 형상을 갖는 윈도우를 포함하는 섀도우 마스크를 갖춘, 도 13의 기판의 평면도이다.
도 15는 기판의 상부 표면의 전도성 트레이스와 전기 전도성 접촉하는, 기판의 상부 표면에 형성되는 접촉 패드를 갖춘, 도 14의 기판의 평면도이다.
도 16은 도 15의 라인 E-E를 따라 취해진 도 15의 기판의 단면도이다.
도 17은 2개의 가속도계와 함께 구성된 본 발명의 원리에 따라 형성된 대안적으로 구성된 장치의 평면도이다.
도 18은 공통 프루프 매스를 공유하는 2개의 가속도계와 함께 구성된 본 발명의 원리에 따라 형성된 대안적으로 구성된 장치의 평면도이다.
도 19는 가속 감지의 3개의 범위를 제공하도록 구성된 본 발명의 원리에 따라 형성된 대안적으로 구성된 장치의 평면도이다.
본 발명의 원리의 이해를 촉진하기 위해, 이제 하기에 기술된 상세한 설명에 기재되고 도면에 도시된 실시예가 참조될 것이다. 그것으로, 본 발명의 범위를 제한하려는 의도가 아니라는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 발명은 임의의 대체물 및 변경을 포함하며, 본 발명의 당업자에게 통상적으로 발생할 수 있는 본 발명의 원리의 다른 용례를 포함한다는 것을 더 이해해야 한다.
도 1은 가속도계 장치(100)의 사시도이다. 상기 장치(100)는 이 실시예에서 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기판인 기판(102)상에 형성된다. 기판(102)은 SOI 핸들 층(104), 매립 산화물 층(106), 및 SOI 활성층(108)을 포함하며, 이는 기재의 명료성을 위해 부분적으로 절결되어 도시되었다.
트렌치(110)는, SOI 활성층(108)의 상부 표면(112)으로부터 매립 산화물 층(106)의 일부를 제거함으로써 형성된 SOI 활성층(108)과 SOI 핸들 층(104) 사이의 공간 영역(114)으로 연장한다. 트렌치(110)는, 매립 산화물 층(106)의 잔부(118)에 의해 SOI 핸들 층(104)에 연결된 앵커 영역(116)을 경계 짓는다.
3개의 접촉 패드(120, 122 및 124)는 앵커 영역(116)의 상부 표면상에 위치된다. 이 실시예에서 알루미늄(또는 다른 금속 또는 전도성 재료일 수 있음)으로 제조될 수 있는 접촉 패드(120)는, SOI 활성층(108)에 주입된 전도성 트레이스(126)나, SOI 활성층(108)의 금속 또는 실리콘과 같은 다른 전도성 재료와 전기 전도성 접촉한다. 이후, 전도성 트레이스(126)는 압전저항성 감지 소자(128)와 전기 전도성 접촉한다. 압전저항성 감지 소자(128)는 테더 영역(130)(캔틸레버식 아암으로도 언급됨)의 길이를 따라 연장하여, 테더 영역(130)의 일 측부로부터 트렌치(110)로 외향으로 연장한다.
유사하게, 접촉 패드(124)는 SOI 활성층(108)에 주입된 전도성 트레이스(132)나, SOI 활성층(108)의 금속 또는 실리콘과 같은 다른 전도성 재료와 전기 전도성 접촉한다. 이후, 전도성 트레이스(132)는 압전저항성 감지 소자(134)와 전기 전도성 접촉한다. 압전저항성 감지 소자(134)는 테더 영역(130)의 길이를 따라 연장하여, 테더 영역(130)의 대향 측부로부터 트렌치(110)로 외향으로 연장한다.
접촉 패드(122)는 SOI 활성층(108)에 주입된 전도성 트레이스(138)나, SOI 활성층(108)의 금속 또는 실리콘과 같은 다른 전도성 재료와 전기 전도성 접촉한다. 전도성 트레이스(138)는 앵커 영역(116)에 주입되거나 또는 전도성 도핑되거나 또는 증착된 앵커부(140)를 포함한다. 전도성 트레이스의 연장부(142)는 테더 영역(130)을 지나 기부 섹션(144)으로 연장한다. 기부 섹션(144)은 프루프 매스 영역(proof mass area; 146)에 주입되거나 또는 전도성 도핑되거나 또는 증착되며, 압전저항성 감지 소자(128) 및 압전저항성 감지 소자(134)에 전기 전도성 연결된다.
작동시, 가속도계 장치(100)는 물체(미도시)에 장착된다. 물체(미도시)가 화살표(148)의 방향으로 가속될 때, 물체(미도시)에 고정식으로 부착된 SOI 핸들 층(104)은 물체(미도시)와 동시에 가속된다. 앵커 영역(116)은 잔부(remnant; 118)를 통해 SOI 핸들 층(104)에 고정식으로 장착된다. 따라서, 앵커 영역(116) 또한 물체(미도시)와 동시에 가속된다.
프루프 매스 영역(146)과 테더 영역(130)은 SOI 핸들 층(104)에 고정식으로 장착되지 않는다. 그보다, 프루프 매스 영역(146)과 테더 영역(130)은 앵커 영역(116)에 의해 지지 된다. 따라서, 앵커 영역(116)이 화살표(148)의 방향으로 가속됨에 따라, 테더는, 테더 영역(130) 및 프루프 매스 영역(146)의 관성에 기인하여 휘어진다. 테더 영역(130)의 휨은 압전저항성 감지 소자(128 및 134)가 휘어지게 유도한다. 압전저항성 감지 소자(128 및 134)는 휨 영역의 기계적인 이동을 저항 변화로 변환한다.
전도성 트레이스(126, 132 및 138)는, 압전저항성 감지 소자의 저항 변화를 감지 소자(128 및 134)를 가로지르는 전압의 변화로 변환하는 전도성 경로를 전류에 제공하여, 접촉 패드(120, 122, 및 126) 전역에 전압 차이를 발생시킨다. 이후, 저항 또는 전압 변화는 물체(미도시)의 가속도를 결정하는데 사용될 수 있다.
도 2는 가속도계 장치(100)를 생산하는데 사용될 수 있는 제조 공정의 흐름도(150)를 도시한다. 도 2의 공정(150)이 개시되고(블록 152), 기판이 제공된다(블록 154). 이후, 저 저항성 연결 경로를 형성하는 포토마스크가 형성되고(블록 156), 이어서 저 저항성 경로를 형성하기 위해 불순물이 주입된다(블록 158). 주입된 불순물이 활성화되고 박막 실리콘 디옥사이드 층이 열 산화에 의해 성장된다(블록 160).
박막 실리콘 디옥사이드 층에 앵커, 테더, 및 프루프 매스를 형성하는데 사용되는 제2 포토마스크가 형성되고(블록 162), 이후, 심도 반응성 이온 식각(deep reactive ion etch)이 앵커, 테더, 및 프루프 매스 영역을 형성하기 위해 기판의 상부 표면으로부터 기판의 매립 산화물 층에 트렌치를 형성하는데 사용된다(블록 164). 도핑된 에피택셜 단일 결정 실리콘은 심도 반응성 이온 식각에 의해 노출된 실리콘 영역에 선택적으로 증착된다(블록 166). 제3 포토마스크가 테더의 측벽 영역상의 압전저항성 에피택셜 단일 결정 실리콘을 보호하도록 형성되고(블록 168), 보호되지 않은 압전저항성 에피택셜 단일 결정 실리콘은 식각되어 없어진다(블록 170). 매립 산화물 층의 일부는 프루프 매스 및 테더를 해제하도록 제거된다(블록 172). 섀도우 마스크는 전기 접촉 패드 영역을 형성하도록 형성된다(블록 174), 알루미늄은 전기 접촉 영역을 형성하도록 스퍼터 증착된다(sputter deposited)(블록 176). 이후, 공정은 종료된다(블록 178).
도 2의 공정의 일 예시가 도 3 내지 도 16에 도시된다. 기판(200)은 도 3에 도시된다. 이 실시예의 기판(200)은 SOI 핸들 층(202), 매립된 실리콘 디옥사이드 층(204), 및 활성 SOI 층(206)을 포함하는 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기판이다. 다음으로, 포토마스크(208)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 SOI 활성층(206)의 노출된 상부 표면상에 형성된다. 포토마스크(208)는 활성층(206)이 노출되는 윈도우(210)를 포함한다. 이후, 불순물이 윈도우(210)를 통해 활성층(206) 내로 주입된다. SOI 활성층(206)과 박막 실리콘 디옥사이드 층(214) 내에 전도성 트레이스(212)를 형성하도록 불순물을 활성화하는데 열 산화가 사용되는데, 박막 실리콘 디옥사이드 층은 도 6에 도시된 바와 같이 전도성 트레이스(212) 및 SOI 활성층(206)을 커버한다.
다음으로, 도 7 및 도 8에 도시된 포토마스크(220)가 실리콘 산화물 층(214)상에 형성된다. 포토마스크(220)는 고정된 앵커 영역(224), 테더 영역(226), 및 프루프 매스 영역(228)을 형성하는 윈도우(222)를 포함한다. 이후, 트렌치(230)(도 9 및 10 참조)는, 심도 반응성 이온 식각 공정을 사용하여 실리콘 디옥사이드 층(214)의 노출된 부분 바로 아래에 위치된 SOI 활성층(206)의 일부를 따라, 윈도우(222)를 통해 노출된 실리콘 디옥사이드 층(214)의 일부에 형성되어, 실리콘 디옥사이드 층(214)의 노출된 부분 바로 아래에 위치된 매립 산화물 층(204)의 일부를 노출시킨다. 이후, 선택적인 단일 결정 실리콘 층(232)이 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 트렌치(230)에 의해 노출된 SOI 활성층(206)의 내부 수직 표면상에 에피택셜하게 증착된다. 또한, 에피택셜 실리콘 재료의 선택적 증착은, 트렌치(230)에 의해 노출된 SOI 활성층(206)의 외부 수직 표면상에 단일 결정 실리콘 층(234)을 형성한다.
이후, 테더 영역(226)에 인접한 단일 결정 실리콘 층(232)의 일부를 보호하는데 포토리소그래피가 사용되고 단일 결정 실리콘 층(234) 및 단일 결정 실리콘 층(232)의 나머지 부분은 식각된다. 따라서, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 트렌치(230) 내의 단일 결정 실리콘 층(234)은 완전히 제거되고, 단일 결정 실리콘 층(232)은 테더 영역(226)에 인접한 감지 소자(236 및 238)를 제외하고는 제거된다.
감지 소자(236)는 2개의 트레이스(212)에 전기 전도성 연결된다. 특히, 감지 소자(236)는 앵커 영역(224)에 위치한 외부 트레이스(240)와 내부 트레이스(242)에 전도성 연결된다. 내부 트레이스(242)는, 감지 소자(236)가 전도성 연결된 프루프 매스 영역(228)에 위치된 기부 부분(244)과, 테더 영역(226)을 따라 연장하는 연장부(246)와, 앵커 영역(224)에 위치된 단부 부분(248)을 포함한다. 감지 소자(238)는 또한 기부 부분(244)에 전도성 연결된다. 또한 감지 소자(238)는 외부 트레이스(250)에 전도성 연결된다.
이후, 기체상 불화수소산이 매립 산화물 층(204)의 일부를 제거하기 위해 트렌치(230)를 통해 도입된다. 불화수소산 식각은 도 13에 도시된 바와 같이 잔부(260, 262, 및 264)를 남겨두고 매립 산화물 층(204)에 공간 영역을 생성한다. 잔부(262)는 SOI 핸들 층(202)의 앵커 영역(224)을 지지한다. 그러나, 테더 영역(226) 및 프루프 매스 영역(228)은, 매립 산화물 층(204)의 공간 영역이 SOI 핸들 층(202)으로부터 테더 영역(226)과 프루프 매스 영역(228)을 분리함에 따라 SOI 핸들 층(202)으로부터 해제된다. 따라서, 프루프 매스 영역(228)은 앵커 영역(224)에 의해 지지된 캔틸레버식 아암으로서 작용하는 테더 영역(226)에 의해 지지된다.
도 14에 도시된 섀도우 마스크(270)는 SOI 활성층(206)상에 형성된다. 섀도우 마스크(270)는 윈도우(272, 274 및 276)를 포함한다. 외부 트레이스(240), 내부 트레이스(242), 외부 트레이스(250) 각각의 패드 연결 부분(278, 280, 및 282)은 윈도우(272, 274 및 276)를 통해 노출된다. 알루미늄(또는 다른 금속 또는 전도성 재료일 수 있음)은 도 15 및 도 16에 도시된 접촉 패드(284, 286, 및 288)를 형성하기 위해 패드 연결 부분(278, 280, 및 282)상에 스퍼터 증착된다.
전술된 공정 및 장치는 다수의 방식으로 변경되어, 관성 감지, 전단 응력 감지, 평면내 힘 감지 등을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 다양한 용례를 위한 장치를 제공할 수 있다. 예시적으로, 도 17의 장치(300)는 단일 기판(306)상에 2개의 가속도계(302 및 304)를 포함한다. 단일 트렌치(308)는 2개의 장치(302 및 304) 모두를 형성한다. 장치(302 및 304) 각각은 가속도계(100)와 동일한 방식으로 제조된다.
또 다른 실시예에서, 도 18에 도시된 가속도계(310)는 단일 프루프 매스(312)를 포함한다. 2개의 앵커 영역(318 및 320)으로부터 각각 연장하는 2개의 캔틸레버식 아암(314 및 316)은 프루프 매스(312)를 지지한다. 각각의 앵커 영역(318 및 320)은 각각 접촉 패드(322 및 324)의 세트를 포함한다. 접촉 패드 세트(322 및 324)로부터의 출력은 결합될 수 있다. 다르게, 2개의 캔틸레버식 아암(314 또는 316) 중 하나는 주요 센서로 사용될 수 있으며 2개의 캔틸레버식 아암(314 또는 316) 중 다른 하나는 보조 센서로 사용될 수 있다.
도 19를 참조하여, 다중 범위 가속도계(330)는 가속도계(100)와 사실상 동일한 방식으로 제조된다. 그러나, 가속도계(330)는 5개의 캔틸레버식 아암(332, 334, 336, 338 및 340)을 포함한다. 각각의 캔틸레버식 아암(332, 334, 336, 338 및 340)은 각각의 앵커 영역(352, 354, 356, 358, 또는 360)상에 위치된 접촉 패드(342, 344, 346, 348, 또는 350)의 세트 각각에 전도성 연결된다.
캔틸레버식 아암(332, 334, 336, 338, 및 340)은 3개의 프루프 매스(362, 364, 및 366)를 지지한다. 특히, 캔틸레버식 아암(332 및 338)은 프루프 매스(362)를 지지하고, 캔틸레버식 아암(334 및 336)은 프루프 매스(364)를 지지하며, 캔틸레버식 아암(340)은 프루프 매스(366)를 지지한다. 프루프 매스(362)는 프루프 매스(362, 364, 및 366) 중 최대 매스를 갖는 반면, 프루프 매스(366)는 최소 매스를 갖는다.
따라서, 각각의 캔틸레버식 아암(332, 334, 336, 338, 및 340)이 동일한 반면, 프루프 매스(362)의 관성은 프루프 매스(364)의 관성보다 더 크다. 따라서, 동일한 가속 힘을 받을 때, 캔틸레버식 아암(332 및 338)은 캔틸레버식 아암(334 및 336)보다 더 만곡될 것이다. 또한, 프루프 매스(366)가 단일의 캔틸레버식 아암(340)에 의해서 지지됨에도, 각각의 매스는 캔틸레버식 아암(332, 334, 336, 및 338) 각각이 캔틸레버식 아암(340)보다 더 만곡되도록 선택된다. 따라서, 장치(330)는 높은 범위의 출력, 낮은 범위의 출력, 및 중간 범위의 출력을 제공하도록 배선될 수 있는 가속도계를 제공한다.
또한, 장치(330)는 중간 범위의 가속 힘 출력 및 낮은 범위의 가속 힘 출력에 대해 상승된 감도를 제공되도록 구성된다. 특히, 접촉 패드 세트(342 및 348)로부터의 출력은 낮은 범위의 출력에 대해 상승된 감도를 제공하도록 결합될 수 있는 반면, 접촉 패드 세트(344 및 346)는 중간 범위의 출력에 대해 상승된 감도를 제공하도록 결합될 수 있다.
다른 실시예에서는, 더 많은 압전저항기가 장치를 위한 출력을 제공하도록 결합된다. 추가적인 실시예에서, 캔틸레버들은 평행하지 않다. 또한, 본 발명의 원리에 따른 장치의 반응 특성은 다른 방식으로 변경될 수 있다. 캔틸레버식 아암상에 위치된 중량의 사용에 추가하여, 캔틸레버를 형성하는데 사용될 수 있는 다양한 재료에 따른 캔틸레버 자체의 치수가 소정의 특성을 제공하도록 선택될 수 있다. 이러한 해제되지 않은 장치는 온도 보정 기준 장치로 다르게 사용될 수 있다.
본 발명은 도면 및 전술된 기재에서 상세하게 도시 및 기술되었지만, 이들은 예시적인 것이며, 특성을 제한하려는 의도가 아닌 것을 고려해야 한다. 단지 양호한 실시예가 제공된 것이며, 본 발명의 범주 내에서 일어날 수 있는 모든 변화, 변경, 및 다른 용례가 보호되는 것이 바람직하다는 것을 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 압전저항기를 갖춘 장치를 형성하는 방법이며,
    기판을 제공하는 단계와,
    수직 벽을 형성하기 위해 기판에 트렌치를 식각하는 단계와,
    수직벽 상에 에피택셜하게 압전저항기 층을 성장시키는 단계와,
    압전저항기 층이 수평면 내의 하부 층에 대해 이동가능하도록, 수평면을 따라 연장하는 기판의 하부 층으로부터 수직 벽을 분리시키는 단계를 포함하는
    압전저항기를 갖춘 장치 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    트렌치를 식각하는 단계는
    앵커 영역, 프루프 매스 영역, 및 앵커 영역과 프루프 매스 영역 사이로 연장하는 테더 영역을 형성하기 위해 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기판의 활성 부분을 식각하는 단계를 포함하며,
    SOI 기판 내에 중앙 전도성 트레이스를 주입하는 단계를 더 포함하며,
    주입된 중앙 전도성 트레이스의 위치는, 트렌치 식각 이후에 중앙 전도성 트레이스가 프루프 매스 영역으로부터 테더 영역을 따라 앵커 영역으로 연장하도록 선택되는
    압전저항기를 갖춘 장치 형성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    압전저항기 층을 성장시키는 단계는
    테더 영역의 제1 수직 벽상에 제1 압전저항기 층 부분을 성장시키는 단계와,
    테더 영역의 제2 수직 벽상에 제2 압전저항기 층 부분을 성장시키는 단계를 포함하는
    압전저항기를 갖춘 장치 형성방법.
  4. 제3항에 있어서,
    SOI 기판 내에 제1 외부 전도성 트레이스를 주입하는 단계로서, 주입된 제1 외부 전도성 트레이스의 위치는, 제1 압전저항기 층 부분을 성장시키는 단계가 앵커 영역에 위치된 제1 외부 트레이스와 전기 전도성 접촉하는 제1 압전저항기 층 부분을 성장시키는 단계를 포함하도록 선택되는, 제1 외부 전도성 트레이스를 주입하는 단계와,
    SOI 기판 내에 제2 외부 전도성 트레이스를 주입하는 단계로서, 주입된 제2 외부 전도성 트레이스의 위치는, 제2 압전저항기 층 부분을 성장시키는 단계가 앵커 영역에 위치된 제2 외부 트레이스와 전기 전도성 접촉하는 제2 압전저항기 층 부분을 성장시키는 단계를 포함하도록 선택되는, 제2 외부 전도성 트레이스를 주입하는 단계를 더 포함하는
    압전저항기를 갖춘 장치 형성방법.
  5. 제4항에 있어서,
    제1 외부 전도성 트레이스의 일부상에 제1 접촉 패드를 형성하는 단계와,
    제2 외부 전도성 트레이스의 일부상에 제2 접촉 패드를 형성하는 단계와,
    중앙 전도성 트레이스의 일부상에 제3 접촉 패드를 형성하는 단계를 더 포함하는
    압전저항기를 갖춘 장치 형성방법.
  6. 제3항에 있어서,
    수직 벽을 분리시키는 단계는
    트렌치에 기상 식각을 도입하는 단계와,
    테더 영역 아래의 SOI 매립 산화물 층의 일부를 기상 식각하는 단계와,
    프루프 매스 영역 아래의 SOI 매립 산화물 층의 일부를 기상 식각하는 단계를 포함하는
    압전저항기를 갖춘 장치 형성방법.
  7. 평면내 가속도계이며,
    SOI 핸들 층과 SOI 활성층 사이에 위치된 매립 산화물 층을 포함하는 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기판과,
    기판의 상부 표면으로부터 SOI 활성층을 통해, 매립 산화물 층으로부터 형성된 공간 영역으로 연장하는 트렌치와,
    SOI 활성층으로부터 형성된 테더로서, 테더는 공간 영역 위로 연장하고 트렌치의 제1 부분과 트렌치의 제2 부분 사이에 위치되는, 테더와,
    SOI 핸들 층과 고정된 관계로 있는 테더의 제1 단부 부분과,
    기판의 상부 표면에 의해 형성된 평면에 평행한 평면 내에서 이동가능한 테더의 제2 단부 부분과,
    테더로부터 트렌치의 제1 부분으로 에피택셜하게 성장되는 제1 압전저항기를 포함하는
    평면내 가속도계.
  8. 제7항에 있어서,
    SOI 활성층으로부터 형성된 프루프 매스 영역을 더 포함하며, 상기 프루프 매스 영역은 테더에 의해 지지되고 공간 영역 위로 연장하며 트렌치의 제3 부분에 의해 경계 지어지는
    평면내 가속도계.
  9. 제8항에 있어서,
    SOI 활성층으로부터 형성되어 테더를 지지하는 앵커 영역과,
    SOI 활성층에 주입된 제1 전도성 트레이스를 더 포함하며, 상기 제1 전도성 트레이스는 제1 압전저항기의 제1 단부 부분에 전기 결합되고 프루프 매스 영역으로부터 앵커 영역으로 연장하는
    평면내 가속도계.
  10. 제9항에 있어서,
    테더로부터 트렌치의 제2 부분으로 에피택셜하게 성장된 제2 압전저항기로서, 제2 압전저항기의 제1 단부 부분은 제1 전도성 트레이스에 전기 결합되는, 제2 압전저항기와,
    SOI 활성층으로부터 형성되어 테더를 지지하는 앵커 영역과,
    앵커 영역에 위치되고 제1 압전저항기의 제2 단부 부분에 전기 결합된 제2 전도성 트레이스와,
    앵커 영역에 위치되고 제2 압전저항기의 제2 단부 부분에 전기 결합된 제3 전도성 트레이스를 더 포함하는
    평면내 가속도계.
  11. 제10항에 있어서,
    제1 압전저항기에 전기 결합된 제1 접촉 패드와,
    제2 압전저항기에 전기 결합된 제2 접촉 패드와,
    제1 전도성 트레이스에 전기 결합된 제3 접촉 패드를 더 포함하는
    평면내 가속도계.
  12. 압전저항기 장치를 형성하는 방법이며,
    실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기판을 제공하는 단계와,
    SOI 기판의 상부 표면상에 제1 포토마스크를 형성하는 단계와,
    제1 트레이스를 형성하기 위해 제1 포토마스크의 윈도우를 통해 SOI 기판의 상부 표면에 전도성 불순물을 주입하는 단계와,
    SOI 기판의 상부 표면상에 제2 포토마스크를 형성하는 단계와,
    SOI 기판의 활성층을 통해 SOI 기판의 매립 산화물 층으로, SOI 기판의 상부 표면의 트렌치를 식각하는 단계와,
    트렌치 식각에 의해 노출된 활성층의 일부상에 에피택셜하게 적어도 하나의 압전저항기를 형성하는 단계와,
    트렌치 식각에 의해 노출된 활성층의 일부의 아래에 위치된 매립 산화물 층의 일부를 제거하는 단계를 포함하는
    압전저항기 장치 형성 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    주입된 전도성 불순물을 활성화시키는 단계와,
    SOI 기판의 상부 표면상에 박막 실리콘 디옥사이드 층을 형성하는 단계를 더 포함하는
    압전저항기 장치 형성 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    적어도 하나의 압전저항기를 형성하는 단계는
    트렌치 식각에 의해 노출된 활성층의 일부상에 압전저항기 층을 형성하는 단계와,
    압전저항기 층의 일부상에 제3 포토마스크를 형성하는 단계와,
    압전저항기 층의 마스크에 의해 가려지지 않은 부분을 식각하는 단계를 포함하는
    압전저항기 장치 형성 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    기판의 상부 표면상에 섀도우 마스크를 형성하는 단계와,
    섀도우 마스크의 윈도우를 통해 SOI 기판의 상부 표면상에 접촉 패드를 스퍼터 증착시키는 단계를 더 포함하는
    압전저항기 장치 형성 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    매립 산화물 층의 일부를 제거하는 단계는
    프루프 매스 영역 아래에 위치된 매립 산화물 층의 일부를 제거하는 단계를 더 포함하는
    압전저항기 장치 형성 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    매립 산화물 층의 일부를 제거하는 단계는
    트렌치를 통해 매립 산화물 층의 일부를 기상 식각하는 단계를 포함하는
    압전저항기 장치 형성 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    적어도 하나의 압전저항기를 형성하는 단계는
    제1 압전저항기를 형성하는 단계와,
    제1 트레이스와 제1 압전저항기를 전기 결합시키는 단계를 포함하는
    압전저항기 장치 형성 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    적어도 하나의 압전저항기를 형성하는 단계는
    제2 압전저항기를 형성하는 단계와,
    제1 트레이스와 제2 압전저항기를 전기 결합시키는 단계와,
    제2 트레이스와 제1 압전저항기를 전기 결합시키는 단계와,
    제3 트레이스와 제2 압전저항기를 전기 결합시키는 단계를 더 포함하는
    압전저항기 장치 형성 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    제1 트레이스와 전기 통신하는 제1 접촉 패드를 형성하는 단계와,
    제2 트레이스와 전기 통신하는 제2 접촉 패드를 형성하는 단계와,
    제3 트레이스와 전기 통신하는 제3 접촉 패드를 형성하는 단계를 더 포함하는
    압전저항기 장치 형성 방법.
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