KR20140126533A - Inertial sensor and method of manufacturing the same - Google Patents

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KR20140126533A KR20130044821A KR20130044821A KR20140126533A KR 20140126533 A KR20140126533 A KR 20140126533A KR 20130044821 A KR20130044821 A KR 20130044821A KR 20130044821 A KR20130044821 A KR 20130044821A KR 20140126533 A KR20140126533 A KR 20140126533A
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Abstract

The present invention relates to an inertial sensor and a manufacturing method thereof. The inertial sensor comprises: a plate-shaped membrane; a weight which is placed in the lower center part of the membrane; and a joint layer which is placed between the membrane and the weight in order to attach the weight to the membrane. The joint layer includes a concave part with a fixed curvature radius at the side edge thereof.

Description

관성 센서 및 그 제조방법{INERTIAL SENSOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an inertial sensor and a method of manufacturing the inertial sensor.

본 발명은 관성 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an inertial sensor and a manufacturing method thereof.

최근에 관성센서는 인공위성, 미사일, 무인 항공기 등의 군수용으로부터 에어백(Air Bag), ESC(Electronic Stability Control), 차량용 블랙박스(Black Box) 등 차량용, 캠코더의 손떨림 방지용, 핸드폰이나 게임기의 모션 센싱용, 네비게이션용 등 다양한 용도로 사용되고 있다.Recently, the inertial sensor has been widely used for motion sensing of mobile phones and game machines, such as air bag, ESC (Electronic Stability Control) and automobile black box (black box) , Navigation and so on.

이러한 관성센서는 가속도와 각속도를 측정하기 위해서, 일반적으로 멤브레인(Membrane) 등의 탄성 기판에 질량체를 접착부재를 이용하여 접착시킨 구성을 채용하고 있다. 상기 구성을 통해서, 관성센서는 질량체에 관성력이 인가될 시 질량체가 관성 운동하여 탄성 기판이 휘어짐에 따라 가속도를 산출하거나, 질량체에 인가되는 코리올리힘(Coriolie Force)을 측정하여 각속도를 산출할 수 있는 것이다.In order to measure acceleration and angular velocity, such an inertial sensor employs a configuration in which a mass body is bonded to an elastic substrate such as a membrane by using an adhesive member. Through the above-described configuration, the inertial sensor can calculate the angular velocity by measuring the Coriolis force applied to the mass body, when the inertial force is applied to the mass, will be.

보다 구체적으로, 관성센서를 이용하여 가속도와 각속도를 측정하는 과정을 살펴보면 다음과 같다. 우선, 가속도는 뉴톤의 운동법칙 "F=ma" 식에 의해 구할 수 있으며, 여기서, "F"는 질량체에 작용하는 관성력, "m"은 질량체의 질량, "a"는 측정하고자 하는 가속도이다. 따라서, 질량체에 작용하는 힘(F)을 측정하여 일정값인 질량체의 질량(m)으로 나누면, 가속도(a)를 구할 수 있다. 한편, 각속도는 코리올리힘(Coriolis Force) "F=2mΩvsinΦ"식에 의해 구할 수 있으며, 여기서 "F"는 질량체에 작용하는 코리올리힘, "m"은 질량체의 질량, "Ω"는 측정하고자 하는 각속도, "v"는 질량체의 운동속도이다. 이중, 질량체의 운동속도(v)와 질량체의 질량(m)은 이미인지하고 있는 값이므로, 질량체에 작용하는 코리올리힘(F)을 측정하면 각속도(Ω)를 구할 수 있다.More specifically, a process of measuring the acceleration and the angular velocity using the inertial sensor will be described as follows. First, the acceleration can be obtained by Newton's law of motion "F = ma", where "F" is the inertial force acting on the mass, "m" is the mass of the mass, and "a" is the acceleration to be measured. Therefore, when the force F acting on the mass is measured and divided by the mass m of the mass, which is a constant value, the acceleration a can be obtained. On the other hand, the angular velocity can be obtained by the Coriolis Force "F = 2 m? V sin?" Where "F" is the Coriolis force acting on the mass, "m" is the mass of the mass, "Ω" , and "v" is the mass velocity of the mass. The angular velocity (Ω) can be obtained by measuring the Coriolis force (F) acting on the mass, since the mass velocity (v) of the mass and the mass (m) of the mass are already known.

상술한 바와 같이, 관성센서가 관성력(F)을 이용하여 가속도(a)를 측정할 때, 상기 질량체에는 관성력(F)에 의하여 변위가 발생하게 된다. 또한, 관성센서가 코리올리힘(F)을 이용하여 각속도(Ω)를 측정할 때, 상기 질량체를 운동속도(v)로 진동시켜야 한다. 이와 같이, 가속도(a)나 각속도(Ω)를 측정하기 위해서는 질량체의 이동이 필수적이다. As described above, when the inertial sensor measures the acceleration a using the inertial force F, displacement occurs due to the inertial force F in the mass. Further, when the inertial sensor measures the angular velocity (?) Using the Coriolis force (F), the mass must be vibrated at the moving speed (v). Thus, in order to measure the acceleration (a) and the angular velocity (?), The movement of the mass is essential.

그런데, 종래기술에 따른 관성센서의 제조방법의 경우, 멤브레인의 하면에 질량체를 에칭하여 형성할 때, 질량체 형성을 위한 건식 에칭과, 에칭속도의 불균일 등의 이유로 인해 멤브레인과 접합되는 질량체의 상면 가장자리에 날카로운 형태로 모서리가 형성된다. 이때, 가속도(a)나 각속도(Ω)를 측정하기 위해서 질량체가 멤브레인의 탄성에 따라 반복적으로 이동하거나, 관성센서가 자유낙하 하여 강력한 충격을 받는 경우 질량체 모서리 부분에 스트레스가 집중되어 질량체가 멤브레인으로부터 분리되는 등의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.
However, in the conventional method of manufacturing the inertial sensor, when the mass is formed on the lower surface of the membrane by etching, the upper surface edge of the mass bonded to the membrane due to the dry etching for forming the mass and the unevenness of the etching rate The corner is formed in a sharp shape. In this case, in order to measure the acceleration (a) and the angular velocity (Ω), when the mass moves repeatedly according to the elasticity of the membrane, or when the inertia sensor falls free and receives a strong impact, stress is concentrated on the edge of the mass, There is a problem that reliability such as separation is low.

한국공개특허공보 제2012-0133524호Korean Patent Publication No. 2012-0133524 한국공개특허공보 제2012-0136208호Korean Patent Publication No. 2012-0136208

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명은 멤브레인과 질량체의 연결 부분에 스트레스가 집중되는 것을 방지하여 외부 충격으로 인해 신뢰성이 떨어지는 것을 방지할 수 있는 관성 센서 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
In order to solve the above problems, the present invention provides an inertial sensor that prevents stress from concentrating on a connecting portion between a membrane and a mass and prevents reliability from being deteriorated due to an external impact, and a method of manufacturing the same. .

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 관성 센서는 판상의 멤브레인과, 상기 멤브레인의 중앙부분 하측에 구비된 질량체 및 상기 멤브레인과 질량체 사이에 구비되어 질량체를 멤브레인에 접합시키는 접합층을 포함하되, 상기 접합층은 측면 테두리에 소정의 곡률반경을 가지도록 함몰된 오목부가 형성될 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided an inertial sensor comprising: a plate-shaped membrane; a mass body provided below the central portion of the membrane; and a bonding layer provided between the membrane and the mass body to bond the mass to the membrane The bonding layer may be formed with a concave portion having a predetermined radius of curvature at a side edge of the bonding layer.

여기서, 상기 멤브레인과 질량체는 실리콘으로 형성되고, 상기 접합층은 산화실리콘으로 형성될 수 있다. Here, the membrane and the mass may be formed of silicon, and the bonding layer may be formed of silicon oxide.

이때, 상기 오목부의 곡률반경은 상기 멤브레인 두께에 비해 0.2배 ~ 0.5배로 형성될 수 있다. At this time, the radius of curvature of the concave portion may be 0.2 to 0.5 times the thickness of the membrane.

아울러, 상기 접합층은 하부로 갈수록 단면적이 감소하도록 형성될 수 있다.
In addition, the bonding layer may be formed to have a reduced cross-sectional area as it goes down.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 관성 센서의 제조방법은 멤브레인 표면의 수분 친화도를 설정하는 단계; 상기 멤브레인에 접합층이 형성된 질량체실리콘을 접합하는 단계; 상기 질량체실리콘을 선택적으로 건식 에칭하여 질량체를 형성하는 단계; 및 상기 질량체실리콘을 제거하여 표출된 접합층을 습식 에칭을 통해 제거하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an inertial sensor, comprising: setting a moisture affinity of a surface of a membrane; Bonding the mass silicon having the bonding layer to the membrane; Selectively etching the mass silicon to form a mass; And removing the mass silicon to remove the exposed bonding layer through wet etching.

여기서, 상기 멤브레인 표면의 수분 친화도를 설정하는 단계는, 소수성 SAM(Self Assembled Monolayer) 수용액에 멤브레인을 침지시켜 멤브레인 표면의 수분 친화도를 낮출 수 있다. Here, the step of setting the water affinity of the surface of the membrane can reduce the water affinity of the surface of the membrane by immersing the membrane in a hydrophobic SAM (Self Assembled Monolayer) aqueous solution.

이때, 상기 멤브레인에 접합층이 형성된 질량체실리콘을 접합하는 단계 이전에, 친수성 SAM(Self Assembled Monolayer) 수용액에 질량체실리콘을 침지시켜 접합층과 접합되는 질량체실리콘 표면의 수분 친화도를 높이는 단계를 더 포함할 수 있다. At this time, before the step of joining the mass silicon having the bonding layer to the membrane, the step of immersing the mass silicon in the hydrophilic SAM (Self Assembled Monolayer) solution further includes a step of increasing the water affinity of the mass silicon surface bonded to the bonding layer can do.

또한, 상기 멤브레인 표면의 수분 친화도를 설정하는 단계는, 친수성 SAM(Self Assembled Monolayer) 수용액에 멤브레인을 침지시켜 멤브레인 표면의 수분 친화도를 높일 수 있다. In addition, the step of setting the water affinity of the membrane surface may increase the water affinity of the surface of the membrane by immersing the membrane in a hydrophilic SAM (Self Assembled Monolayer) aqueous solution.

여기서, 상기 멤브레인에 접합층이 형성된 질량체실리콘을 접합하는 단계 이전에, 소수성 SAM(Self Assembled Monolayer) 수용액에 질량체실리콘을 침지시켜 접합층과 접합되는 질량체실리콘 표면의 수분 친화도를 낮추는 단계를 더 포함할 수 있다. Herein, the step of immersing the massive silicon in an aqueous solution of a hydrophobic SAM (Self Assembled Monolayer) to lower the water affinity of the massive silicon surface bonded to the bonding layer, prior to joining the mass silicon having the bonding layer to the membrane can do.

아울러, 상기 멤브레인 표면의 수분 친화도를 설정하는 단계는, 친수성 SAM(Self Assembled Monolayer) 수용액에 멤브레인을 침지시켜 멤브레인 표면의 수분 친화도를 높일 수 있다. In addition, the step of setting the water affinity of the membrane surface may increase the water affinity of the membrane surface by immersing the membrane in a hydrophilic SAM (Self Assembled Monolayer) aqueous solution.

여기서, 상기 멤브레인에 접합층이 형성된 질량체실리콘을 접합하는 단계 이전에, 친수성 SAM(Self Assembled Monolayer) 수용액에 질량체실리콘을 침지시켜 접합층과 접합되는 질량체실리콘 표면의 수분 친화도를 높이는 단계를 더 포함할 수 있다. Herein, the step of immersing the mass silicon in a hydrophilic SAM (Self Assembled Monolayer) solution to increase the water affinity of the mass silicon surface bonded to the bonding layer, prior to bonding the mass silicon having the bonding layer to the membrane can do.

한편, 상기 질량체실리콘을 제거하여 표출된 접합층을 습식 에칭을 통해 제거하는 단계에서, 상기 접합층의 측면 테두리에 소정의 곡률반경을 가지도록 함몰된 오목부를 형성할 수 있다.
Meanwhile, in the step of removing the mass silicon by removing the exposed bonding layer through wet etching, a concave portion may be formed at a side edge of the bonding layer so as to have a predetermined radius of curvature.

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 관성 센서 및 그 제조방법은 멤브레인과 질량체를 접합시키는 접합층의 측면이 소정의 곡률반경을 가지는 만곡 형상의 오목부가 형성됨으로써, 스트레스가 집중되는 것을 방지할 수 있으므로, 가속도나 각속도를 측정하기 위해서 질량체가 멤브레인의 탄성에 따라 반복적으로 이동하거나, 외부의 강력한 충격에도 질량체가 멤브레인으로부터 분리되는 등의 관성 센서가 파손을 방지하고, 관성 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
As described above, according to the inertial sensor and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention, since the curved concave portion having the predetermined curvature radius is formed on the side surface of the bonding layer for bonding the membrane and the mass body, stress concentration can be prevented Therefore, in order to measure acceleration and angular velocity, an inertial sensor such as a mass moving repeatedly according to the elasticity of the membrane or a mass body being separated from the membrane even under an external strong impact may be prevented from damage and the reliability of the inertial sensor may be improved There is an effect that can be.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 관성 센서를 나타낸 단면도.
도 3은 도 1의 오목부의 곡률반경에 따른 스트레스를 나타낸 그래프.
도 4은 본 발명의 실시예에 따른 관성 센서의 제조과정을 나타낸 순서도.
도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 관성 센서의 제조과정을 나타낸 단면도.1 and 2 are sectional views showing an inertial sensor according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is a graph showing the stress due to the radius of curvature of the recess in Fig. 1. Fig.
4 is a flowchart illustrating a manufacturing process of an inertial sensor according to an embodiment of the present invention.
5 to 8 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of an inertial sensor according to an embodiment of the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, this is merely an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In the following description, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear. The following terms are defined in consideration of the functions of the present invention, and these may be changed according to the intention of the user, the operator, or the like. Therefore, the definition should be based on the contents throughout this specification.

본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
The technical idea of the present invention is determined by the claims, and the following embodiments are merely a means for effectively explaining the technical idea of the present invention to a person having ordinary skill in the art to which the present invention belongs.

이하, 도면에 의하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 관성 센서를 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 1의 오목부의 곡률반경에 따른 스트레스를 나타낸 그래프이다. FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views illustrating an inertial sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a graph illustrating a stress according to a radius of curvature of the recess in FIG.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 관성 센서는 판상의 멤브레인(10)과, 상기 멤브레인의 중앙부분 하측에 구비된 질량체(20) 및 상기 멤브레인(10)과 질량체(20) 사이에 구비되어 질량체를 멤브레인에 접합시키는 접합층(30)을 포함한다. 1 and 2, the inertial sensor according to the embodiment of the present invention includes a plate-shaped membrane 10, a mass body 20 provided below the central portion of the membrane, And a bonding layer (30) provided between the membrane (20) and the mass to bond the membrane to the membrane.

상기 멤브레인(10)은 판상으로 형성되고, 질량체(20)가 진동할 수 있도록 탄성력을 갖는다. 이때, 상기 멤브레인(10)은 실리콘 또는 SOI(Silicon On Insulator) 기판으로 이루어질 수 있다. The membrane 10 is formed in a plate shape and has an elastic force so that the mass body 20 can vibrate. At this time, the membrane 10 may be formed of silicon or an SOI (Silicon On Insulator) substrate.

또한, 상기 멤브레인(10)의 중앙부분의 하측에는 질량체(20)가 구비됨으로써, 멤브레인(10)의 중앙부분은 질량체(20)의 움직임에 대응하는 변위가 발생 될 수 있다. In addition, since the mass body 20 is provided below the central portion of the membrane 10, a displacement corresponding to the movement of the mass body 20 can be generated in the central portion of the membrane 10.

여기서, 상기 멤브레인(10)에는 질량체(20)를 진동시키거나 질량체(20)의 변위를 측정할 수 있도록 PZT(Lead Zirconate Titanate) 등의 압전체와 전극이 형성되어 압전효과를 이용하여 질량체(20)의 변위를 측정하거나, 역압전효과를 이용하여 질량체(20)를 진동시킬 수 있다. 다만, 본 실시예에 따른 관성 센서는 반드시 압전체를 이용하는 압전방식이어야 하는 것은 아니고, 압저항방식이나 정전용량방식 등 당업계에 공지된 구동방식 또는 감지방식이라면 어떠한 방식으로 구성되어도 무방하다. A piezoelectric body and electrodes such as lead zirconate titanate (PZT) are formed on the membrane 10 to vibrate the mass body 20 or measure the displacement of the mass body 20, Or the mass body 20 can be vibrated by using an inverse piezoelectric effect. However, the inertial sensor according to the present embodiment is not necessarily a piezoelectric type using a piezoelectric body, but may be constructed in any manner as far as it is a drive type or a sensing type known in the art such as a piezoresistance type or a capacitive type.

상기 질량체(20)는 관성력이나 코리올리힘에 의해서 변위를 발생시켜 가속도나 각속도를 측정할 수 있도록 하는 것으로, 상기 멤브레인(10)의 중앙부분 하측에 구비될 수 있다. 여기서, 상기 질량체(20)는 실리콘 재질로 형성될 수 있으며, 원기둥 또는 다각기둥 형상으로 형성될 수 있다. The mass body 20 may be provided under the central portion of the membrane 10 to measure the acceleration or the angular velocity by generating a displacement by an inertial force or a Coriolis force. Here, the mass body 20 may be formed of a silicon material, and may be formed into a cylindrical shape or a polygonal columnar shape.

상기 접합층(30)은 멤브레인(10)과 질량체(20) 사이에 구비되어 질량체(20)를 멤브레인(10)에 접합시키는 역할을 한다. 여기서, 상기 접합층(30)은 건식 에칭으로 질량체(20)를 형성할 때 에칭 정지층 역할을 하도록 산화 실리콘으로 형성되는 것이 바람직하다. The bonding layer 30 is provided between the membrane 10 and the mass body 20 and serves to bond the mass body 20 to the membrane 10. Here, the bonding layer 30 is preferably formed of silicon oxide so as to serve as an etching stop layer when the mass body 20 is formed by dry etching.

또한, 상기 접합층(30)의 측면 테두리에는 함몰된 오목부(31)가 형성될 수 있다. 여기서, 상기 오목부(31)는 접합층(30)의 측면 테두리를 따라 형성될 수 있으며, 소정의 곡률반경을 가지도록 만곡 형상으로 형성될 수 있다. The concave portion 31 may be formed in the side edge of the bonding layer 30. [ Here, the concave portion 31 may be formed along the side edge of the bonding layer 30, and may be curved to have a predetermined radius of curvature.

이때, 상기 오목부(31)는 접합층(30)을 등방성 습식 에칭하여 형성할 수 있는데, 습식 에칭을 통해 오목부(31)를 형성하는 방안은 제조방법에서 상세히 기술하도록 한다.At this time, the recess 31 can be formed by isotropic wet etching of the bonding layer 30, and a method of forming the recess 31 through wet etching will be described in detail in the manufacturing method.

즉, 상기 접합층(30)의 측면 테두리에는 만곡 형상으로 함몰된 오목부(31)가 형성됨으로써, 스트레스가 집중되는 것을 방지할 수 있으므로, 가속도나 각속도를 측정하기 위해서 질량체가 멤브레인의 탄성에 따라 반복적으로 이동하거나, 외부의 강력한 충격에도 질량체가 멤브레인으로부터 분리되는 등의 관성 센서가 파손을 방지하고, 관성 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. That is, since the concave portion 31, which is recessed in a curved shape, is formed on the side edge of the bonding layer 30, concentration of stress can be prevented. Therefore, in order to measure acceleration and angular velocity, There is an effect that the inertial sensor such as the mass moving body repeatedly moving or the mass body separating from the membrane even under a strong external impact can be prevented and the reliability of the inertial sensor can be improved.

한편, 상기 오목부(31)의 곡률반경은 접합층(30)의 상부와 하부의 에칭되는 속도 차이에 따라 결정되는데, 접합층(30) 상부의 에칭 속도와 접합층(30) 하부의 에칭 속도가 동일하면, 도 1에 도시된 바와 같이, 접합층(30)의 상부와 하부의 단면적이 동일하게 형성될 수 있다. 또한, 상기 접합층(30) 상부의 에칭 속도에 비해 접합층(30) 하부의 에칭 속도가 빠르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 접합층(30)은 하부로 갈수록 단면적이 감소하도록 형성되고, 이에 따라, 오목부(31)의 곡률반경은 커지게 된다. The radius of curvature of the concave portion 31 is determined by the difference in speed between the upper and lower portions of the bonding layer 30. The etching rate of the upper portion of the bonding layer 30 and the etching rate of the lower portion of the bonding layer 30 The cross-sectional area of the upper portion and the lower portion of the bonding layer 30 may be the same, as shown in Fig. If the etch rate of the lower portion of the bonding layer 30 is higher than the etching rate of the upper portion of the bonding layer 30, the bonding layer 30 is formed to have a smaller sectional area as it goes down , So that the radius of curvature of the concave portion 31 becomes large.

이때, 도 3의 그래프에서 보는 바와 같이, 상기 오목부(31)의 곡률반경이 커질수록 스트레스의 집중도는 곡률반경과 반비례하여 떨어지게 된다. 다만, 상기 오목부(31)의 곡률반경은 질량체(20)와 접하는 접합층(30)의 모서리에 집중되는 스트레스를 적정 수준으로 줄일 수 있도록 멤브레인(10) 두께에 비해 0.2배 ~ 0.5배로 형성되는 것이 바람직하다.
As shown in the graph of FIG. 3, as the radius of curvature of the concave portion 31 increases, the degree of concentration of stress decreases in inverse proportion to the radius of curvature. The radius of curvature of the concave portion 31 is formed to be 0.2 to 0.5 times the thickness of the membrane 10 so as to reduce stress concentrated on the edge of the bonding layer 30 in contact with the mass body 20 to an appropriate level .

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 관성 센서의 제조방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing an inertial sensor according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 4은 본 발명의 실시예에 따른 관성 센서의 제조과정을 나타낸 순서도이고, 도 5 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 관성 센서의 제조과정을 나타낸 단면도이다.FIG. 4 is a flowchart illustrating a manufacturing process of an inertial sensor according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 5 to 8 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of an inertial sensor according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 본 발명의 실시예에 따른 관성 센서의 제조방법은 멤브레인(10) 표면의 수분 친화도를 설정하는 단계(S100), 상기 멤브레인(10)에 접합층(30)이 형성된 질량체실리콘(200)를 접합하는 단계(S200), 상기 질량체실리콘(200)을 선택적으로 건식 에칭하여 질량체(20)를 형성하는 단계(S300) 및 상기 질량체실리콘(200)를 제거하여 표출된 접합층(30)을 습식 에칭을 통해 제거하는 단계(S400)를 포함한다.As shown in FIG. 4, the inertial sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes setting the water affinity of the surface of the membrane 10 (S100), attaching the membrane 10 to the bonding layer A step 200 of forming a mass 20 by selectively dry etching the mass silicon 200 and a step of removing the mass silicon 200 by removing the mass silicon 200 And removing the exposed bonding layer 30 through wet etching (S400).

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 멤브레인(10) 표면의 수분 친화도를 설정하는 단계(S100)를 수행한다. First, as shown in FIG. 5, step (S100) of setting the water affinity of the surface of the membrane 10 is performed.

여기서, 상기 멤브레인(10)은 표면의 수분 친화도를 낮추게 되는데, 물질의 표면 성질을 바꾸는 방법 중에서 공정이 단순한 SAM(Self Assembled Monolayer)를 이용한 방법을 사용할 수 있다. 즉, 상기 멤브레인(10)은 표면의 수분 친화도를 낮추기 위하여 소수성 SAM(Self Assembled Monolayer) 수용액에 멤브레인(10)을 침지 시키는 공정을 수행한다. Here, the membrane 10 lowers the water affinity of the surface, and a method using SAM (Self Assembled Monolayer), which is a simple process, may be used as a method for changing the surface property of the material. That is, the membrane 10 performs a process of immersing the membrane 10 in an aqueous solution of hydrophobic SAM (Self Assembled Monolayer) to lower the water affinity of the surface.

다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 멤브레인(10)에 접합층(30)이 형성된 질량체실리콘(200)를 접합하는 단계(S200)를 수행한다. Next, as shown in FIG. 6, a step (S200) of joining the mass silicon 200 formed with the bonding layer 30 to the membrane 10 is performed.

여기서, 상기 멤브레인(10)에 접합층(30)이 형성된 질량체실리콘(200)를 접합하기 전에 접합층(30)과 접합되는 질량체실리콘(200) 표면의 수분 친화도를 높이기 위하여 친수성 SAM 수용액에 질량체실리콘(200)를 침지시킨다.In order to increase the water affinity of the surface of the mass silicon 200 bonded to the bonding layer 30 before the mass silicon 200 having the bonding layer 30 formed thereon is bonded to the membrane 10, The silicon 200 is immersed.

이후, 상기 질량체실리콘(200)에 접합층(30)을 접합하고, 멤브레인(10)의 중앙부분의 하측에 질량체실리콘(200)을 접합한다. Thereafter, the bonding layer 30 is bonded to the mass silicon 200, and the mass silicon 200 is bonded to the lower side of the central portion of the membrane 10.

다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 질량체실리콘(200)을 선택적으로 건식 에칭하여 질량체(20)를 형성하는 단계(S300)를 수행한다. Next, as shown in FIG. 7, the mass silicon 200 is selectively dry-etched to form the mass 20 (S300).

여기서, 상기 질량체실리콘(200) 중 질량체(20)를 형성할 영역의 하면에 마스크(M)를 형성하고, 이방성 건식 에칭하여 질량체(20)를 형성한다. Here, a mask M is formed on the lower surface of the region of the mass silicon 200 where the mass body 20 is to be formed, and the mass 20 is formed by anisotropic dry etching.

다음, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 질량체실리콘(200)를 제거하여 표출된 접합층(30)을 습식 에칭을 통해 제거하는 단계(S400)를 수행한다. Next, as shown in FIG. 8, the mass silicon 200 is removed and the exposed bonding layer 30 is removed by wet etching (S400).

여기서, 상기 질량체실리콘(200)를 제거하면서 표출된 접합층(30)을 등방성 습식 에칭으로 제거함으로써, 상기 질량체(20)와 멤브레인(10) 사이에 형성된 접합층(30)의 측면 테두리에는 소정의 곡률반경을 가지는 오목부(31)가 형성된다. The bonding layer 30 exposed by removing the mass silicon 200 is removed by isotropic wet etching so that a predetermined side wall of the bonding layer 30 formed between the mass body 20 and the membrane 10 A concave portion 31 having a radius of curvature is formed.

이때, 상기 접합층(30)의 에칭 속도는 에칭액이 얼마나 빨리 에칭 부분에 공급되는냐에 따라 결정되는데, 상기 멤브레인(10)의 표면은 소수성 SAM으로 인하여 수분 친화도가 낮아 에칭액의 공급이 원활하지 못해 에칭속도가 늦어지고, 상기 질량체(20)의 표면은 친수성 SAM으로 인하여 수분 친화도가 높아 에칭액이 원활하게 공급되어 에칭이 빠르게 진행되므로, 접합층(30)은 하부로 갈수록 단면적이 감소하도록 형성되어 접합층(30)의 측면 테두리에는 완만한 기울기를 가진 만곡 형상의 오목부(31)가 형성된다.At this time, the etching rate of the bonding layer 30 is determined according to how fast the etching solution is supplied to the etching portion. The surface of the membrane 10 has a low water affinity due to the hydrophobic SAM, The etching rate is delayed and the surface of the mass body 20 is hydrophilic SAM. Therefore, since the water affinity is high, the etching solution is smoothly supplied and etching progresses rapidly, so that the bonding layer 30 is formed so as to have a reduced cross- A concave portion 31 having a curved shape with a gentle slope is formed on the side edge of the bonding layer 30.

한편, 상기 접합층(30)의 형태는 멤브레인(10)의 표면을 친수성 SAM으로 처리하여 수분 친화도를 높이고, 질량체(20)의 표면을 소수성 SAM으로 처리하여 수분 친화도를 낮춤으로써, 접합층(30)이 하부로 갈수록 단면적이 증가하는 형태로 형성될 수 있다. The bonding layer 30 is formed by treating the surface of the membrane 10 with a hydrophilic SAM to enhance the water affinity and treating the surface of the mass body 20 with a hydrophobic SAM to lower the water affinity, And the cross-sectional area increases as the lower portion 30 goes down.

또한, 상기 접합층(30)의 형태는 멤브레인(10)의 표면을 친수성 SAM으로 처리하여 수분 친화도를 높이고, 질량체(20)의 표면을 친수성 SAM으로 처리하여 수분 친화도를 높임으로써, 접합층(30)의 상면과 하면에 비해 중앙부분의 단면적이 감소하는 형태로 형성될 수 있다. The bonding layer 30 may be formed by treating the surface of the membrane 10 with a hydrophilic SAM to improve water affinity and treating the surface of the mass 20 with a hydrophilic SAM to increase water affinity, The cross-sectional area of the center portion may be reduced as compared with the upper and lower surfaces of the upper and lower surfaces.

즉, 상기 접합층(30)의 측면 테두리에 완만한 기울기를 가진 만곡 형상의 오목부(31)가 형성됨으로써, 스트레스가 집중되는 것을 방지할 수 있으므로, 가속도나 각속도를 측정하기 위해서 질량체(20)가 멤브레인(10)의 탄성에 따라 반복적으로 이동하거나, 외부의 강력한 충격에도 질량체가 멤브레인으로부터 분리되는 등의 관성 센서가 파손을 방지하고, 관성 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
That is, since the concave portion 31 having a curved shape with a gentle slope is formed on the side edge of the bonding layer 30, concentration of stress can be prevented. Therefore, in order to measure the acceleration and the angular velocity, There is an effect that the inertia sensor such as repeatedly moving according to the elasticity of the membrane 10 or the mass body being separated from the membrane even under an external strong impact can be prevented and reliability of the inertial sensor can be improved.

이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the scope of the present invention. I will understand.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims, as well as the appended claims.

10 : 멤브레인 20 : 질량체
30 : 접합층 31 : 오목부
M : 마스크 10: Membrane 20: Mass
30: bonding layer 31: concave portion
M: Mask

Claims (12)

판상의 멤브레인;
상기 멤브레인의 중앙부분 하측에 구비된 질량체; 및
상기 멤브레인과 질량체 사이에 구비되어 질량체를 멤브레인에 접합시키는 접합층을 포함하되,
상기 접합층은 측면 테두리에 소정의 곡률반경을 가지도록 함몰된 오목부가 형성되는 관성 센서.
Plate membrane;
A mass provided below the central portion of the membrane; And
And a bonding layer provided between the membrane and the mass to bond the mass to the membrane,
Wherein the bonding layer has a recess formed in a side edge thereof so as to have a predetermined radius of curvature.
제1항에 있어서,
상기 멤브레인과 질량체는 실리콘으로 형성되고, 상기 접합층은 산화실리콘으로 형성되는 관성 센서.
The method according to claim 1,
Wherein the membrane and the mass are formed of silicon, and the bonding layer is formed of silicon oxide.
제1항에 있어서,
상기 오목부의 곡률반경은 상기 멤브레인 두께에 비해 0.2배 ~ 0.5배로 형성되는 관성 센서.
The method according to claim 1,
Wherein a radius of curvature of the concave portion is formed to be 0.2 to 0.5 times the thickness of the membrane.
제1항에 있어서,
상기 접합층은 하부로 갈수록 단면적이 감소하도록 형성되는 관성 센서.
The method according to claim 1,
Wherein the bonding layer is formed to have a reduced cross-sectional area as it goes down.
멤브레인 표면의 수분 친화도를 설정하는 단계;
상기 멤브레인에 접합층이 형성된 질량체실리콘을 접합하는 단계;
상기 질량체실리콘을 선택적으로 건식 에칭하여 질량체를 형성하는 단계; 및
상기 질량체실리콘을 제거하여 표출된 접합층을 습식 에칭을 통해 제거하는 단계;
를 포함하는 관성 센서의 제조방법.
Establishing a water affinity of the membrane surface;
Bonding the mass silicon having the bonding layer to the membrane;
Selectively etching the mass silicon to form a mass; And
Removing the mass silicon to remove the exposed bonding layer through wet etching;
Wherein the inertia sensor comprises:
제5항에 있어서,
상기 멤브레인 표면의 수분 친화도를 설정하는 단계는,
소수성 SAM(Self Assembled Monolayer) 수용액에 멤브레인을 침지시켜 멤브레인 표면의 수분 친화도를 낮추는 관성 센서의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein setting the water affinity of the membrane surface comprises:
A method of manufacturing an inertial sensor, wherein the membrane is immersed in a hydrophobic SAM (Self Assembled Monolayer) aqueous solution to lower the water affinity of the membrane surface.
제6항에 있어서,
상기 멤브레인에 접합층이 형성된 질량체실리콘을 접합하는 단계 이전에,
친수성 SAM(Self Assembled Monolayer) 수용액에 질량체실리콘을 침지시켜 접합층과 접합되는 질량체실리콘 표면의 수분 친화도를 높이는 단계를 더 포함하는 관성 센서의 제조방법.
The method according to claim 6,
Prior to joining the mass silicon with the bonding layer to the membrane,
Further comprising the step of immersing the mass silicon in a hydrophilic SAM (Self Assembled Monolayer) aqueous solution to increase the water affinity of the mass silicon surface bonded to the bonding layer.
제5항에 있어서,
상기 멤브레인 표면의 수분 친화도를 설정하는 단계는,
친수성 SAM(Self Assembled Monolayer) 수용액에 멤브레인을 침지시켜 멤브레인 표면의 수분 친화도를 높이는 관성 센서의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein setting the water affinity of the membrane surface comprises:
A method of manufacturing an inertial sensor, wherein the membrane is immersed in a hydrophilic SAM (Self Assembled Monolayer) aqueous solution to increase the water affinity of the surface of the membrane.
제8항에 있어서,
상기 멤브레인에 접합층이 형성된 질량체실리콘을 접합하는 단계 이전에,
소수성 SAM(Self Assembled Monolayer) 수용액에 질량체실리콘을 침지시켜 접합층과 접합되는 질량체실리콘 표면의 수분 친화도를 낮추는 단계를 더 포함하는 관성 센서의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Prior to joining the mass silicon with the bonding layer to the membrane,
Further comprising the step of immersing the mass silicon in a hydrophobic SAM (Self Assembled Monolayer) solution to lower the water affinity of the mass silicon surface bonded to the bonding layer.
제5항에 있어서,
상기 멤브레인 표면의 수분 친화도를 설정하는 단계는,
친수성 SAM(Self Assembled Monolayer) 수용액에 멤브레인을 침지시켜 멤브레인 표면의 수분 친화도를 높이는 관성 센서의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein setting the water affinity of the membrane surface comprises:
A method of manufacturing an inertial sensor, wherein the membrane is immersed in a hydrophilic SAM (Self Assembled Monolayer) aqueous solution to increase the water affinity of the surface of the membrane.
제10항에 있어서,
상기 멤브레인에 접합층이 형성된 질량체실리콘을 접합하는 단계 이전에,
친수성 SAM(Self Assembled Monolayer) 수용액에 질량체실리콘을 침지시켜 접합층과 접합되는 질량체실리콘 표면의 수분 친화도를 높이는 단계를 더 포함하는 관성 센서의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Prior to joining the mass silicon with the bonding layer to the membrane,
Further comprising the step of immersing the mass silicon in a hydrophilic SAM (Self Assembled Monolayer) aqueous solution to increase the water affinity of the mass silicon surface bonded to the bonding layer.
제5항에 있어서,
상기 질량체실리콘을 제거하여 표출된 접합층을 습식 에칭을 통해 제거하는 단계에서,
상기 접합층의 측면 테두리에 소정의 곡률반경을 가지도록 함몰된 오목부를 형성하는 관성 센서의 제조방법.
6. The method of claim 5,
In the step of removing the mass silicon and removing the exposed bonding layer through wet etching,
Wherein the concave portion is recessed so as to have a predetermined radius of curvature at a side edge of the bonding layer.
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