KR20170047845A - Mems 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20170047845A
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서평보
문상희
이종성
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주식회사 스탠딩에그
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Abstract

MEMS 장치 및 그 제조 방법이 제공된다. 상기 MEMS 장치는, 센서 웨이퍼, 상기 센서 웨이퍼 상에 형성되는 캡 웨이퍼, 및 상기 센서 웨이퍼와 상기 캡 웨이퍼를 본딩하는 본딩 패드를 포함하고, 상기 캡 웨이퍼는, 상기 본딩 패드에 대응하는 필러(pillar) 패턴과, 상기 필러 패턴의 적어도 일부 상에 형성되는 커패시턴스 센싱용 플레이트(plate)를 포함한다.

Description

MEMS 장치 및 그 제조 방법{MEMS DEVICE AND FABRICATING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 MEMS 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)는 인공위성, 미사일, 무인 항공기 등의 군수용, 에어백(Air Bag), ESC(Electronic Stability Control), 차량용 블랙박스(Black Box) 등 차량용, 카메라, 캠코더 등의 손떨림 방지용, 핸드폰이나 게임기 등의 모션 센싱용, 네비게이션용 등 다양한 용도로 사용되고 있다.
복수의 플레이트 사이의 커패시턴스를 센싱하는 MEMS 장치에서, 평행형 콤브 플레이트(Parallel Comb Plate) 방식은 복수의 플레이트 간의 간격을 극히 작게 해야 하는 공정 상의 어려움이 있으며, 수직형 플레이트(Perpendicular Plate) 방식은 일반적으로 THELMA(Thick Epitaxial Layer for Micro-Gyroscopes and Accelerometers) 공정을 이용하는데 센서 웨이퍼의 하부에 플레이트를 형성하고, 상부에 질량체를 형성해야 하는 공정 상의 어려움이 있다.
한국등록특허공보 제10-0607360호, 2006.07.24
본 발명의 기술적 과제는, 복수의 플레이트 사이의 커패시턴스를 센싱하는 MEMS 장치에서, 상기 복수의 플레이트 간의 간격을 용이하게 조절할 수 있는 MEMS 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 MEMS 장치는, 센서 웨이퍼, 상기 센서 웨이퍼 상에 형성되는 캡 웨이퍼, 및 상기 센서 웨이퍼와 상기 캡 웨이퍼를 본딩하는 본딩 패드를 포함하고, 상기 캡 웨이퍼는, 상기 본딩 패드에 대응하는 필러(pillar) 패턴과, 상기 필러 패턴의 적어도 일부 상에 형성되는 커패시턴스 센싱용 플레이트(plate)를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 센서 웨이퍼는 이동 가능한 질량체(mass)를 포함하고, 상기 커패시턴스 센싱용 플레이트는 상기 캡 웨이퍼의 기판의 상기 이동 가능한 질량체와 마주하는 면 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 장치는, 상기 캡 웨이퍼의 기판 내에 형성된 실리콘 관통 전극(TSV)을 더 포함하고, 상기 커패시턴스 센싱용 플레이트는 상기 실리콘 관통 전극의 적어도 일부 상에 형성될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 필러 패턴은 상기 캡 웨이퍼의 기판 상에 형성된 절연 패턴으로부터 연장될 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 센서 웨이퍼는 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판을 이용하여 형성될 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 MEMS 장치의 제조 방법은, 센서 웨이퍼를 형성하는 단계, 캡 웨이퍼를 형성하는 단계, 및 본딩 패드를 이용하여 상기 센서 웨이퍼와 상기 캡 웨이퍼를 본딩하는 단계를 포함하되, 상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는, 기판 상에 상기 본딩 패드에 대응하는 필러 패턴을 형성하는 단계와, 상기 필러 패턴의 적어도 일부 상에 커패시턴스 센싱용 플레이트를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 센서 웨이퍼를 형성하는 단계는, 이동 가능한 질량체를 포함하는 센서 웨이퍼를 형성하고, 상기 커패시턴스 센싱용 플레이트를 형성하는 단계는, 상기 기판의 상기 이동 가능한 질량체와 마주하는 면 상에 상기 커패시턴스 센싱용 플레이트를 형성할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는, 상기 기판 내에 실리콘 관통 전극을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 커패시턴스 센싱용 플레이트를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 관통 전극의 적어도 일부 상에 상기 커패시턴스 센싱용 플레이트를 형성할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 필러 패턴을 형성하는 단계는, 절연 물질을 포함하는 필러 패턴을 형성하고, 상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는, 상기 기판 및 상기 필러 패턴 상에 상기 절연 물질을 포함하는 절연층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 센서 웨이퍼를 형성하는 단계는, SOI 기판을 이용하여 상기 센서 웨이퍼를 형성할 수 있다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 의하면, 필러 패턴의 두께를 조절함으로써 커패시턴스 센싱을 위한 복수의 플레이트 간의 간격이 자유롭게 조절될 수 있다. 이로써, MEMS 장치의 특성이 목적에 따라 용이하게 조절될 수 있다. 또한, 상기 간격은 MEMS 장치의 질량체를 보호하기 위한 공간 확보를 위하여 이용될 수도 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 커패시턴스 센싱을 위한 플레이트가 센서 웨이퍼가 아닌 캡 웨이퍼에 형성됨으로써, 센서 웨이퍼의 제조 공정과 캡 웨이퍼의 제조 공정이 단순화될 수 있다. 그리고, MEMS 장치는 배선 간의 간섭에 의한 노이즈와 관련하여 유리한 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치의 제조 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 MEMS패키지를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 센서 허브를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 사용자 단말기를 개략적으로 도시하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다. 공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below 또는 beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이 경우 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하에서는 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 다양한 MEMS 장치 중 가속도 센서를 예로 들어 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 가속도 센서뿐만 아니라, 자이로 센서, 압력 센서, 마이크로폰 등 복수의 플레이트 간의 커패시턴스를 센싱하는 임의의 MEMS 장치에도 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 실질적으로 동일하게 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 1을 참조하면, MEMS 장치(1)는 센서 웨이퍼(100)와 캡 웨이퍼(200)를 포함한다.
센서 웨이퍼(100)는 핸들층(110), 핸들층(100) 상에 형성된 절연 패턴(120), 절연 패턴(120) 상에 형성된 디바이스 패턴(130)을 포함할 수 있다. 디바이스 패턴(130)은 이동 가능한 질량체(Mass, 135)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 질량체(135)는 z축(즉, 수직축) 외력(또는, 외력에 의한 관성력)에 따라 이동 가능하다. 예를 들어, 핸들층(110), 디바이스 패턴(130)은 실리콘을 포함하고, 절연 패턴(120)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 센서 웨이퍼(100)는 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판을 이용하여 형성될 수 있다.
캡 웨이퍼(200)는 센서 웨이퍼(100) 상에 형성될 수 있다. 캡 웨이퍼(200)는 기판(210), 기판(210)내에 형성된 실리콘 관통 전극(Through-Silicon-Via, 220), 필러 패턴(232), 제1 절연 패턴(236), 제1 금속 패드(240), 제2 절연 패턴(250), 제2 금속 패드(260)를 포함한다.
예를 들어, 기판(210)은 실리콘 기판일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 캡 웨이퍼(200)는, 센서 웨이퍼(100)와 동일하게, SOI 기판을 이용하여 형성될 수 있다.
실리콘 관통 전극(220)은 도전 물질층(221)과 절연 물질층(223)을 포함한다. 기판(210) 내에 관통홀이 형성되고, 절연 물질층(223)이 관통홀의 측벽 상에 형성될 수 있다. 도전 물질층(221)은 관통홀 내에 절연 물질층(223)에 의해 둘러싸여 형성될 수 있다. 예를 들어, 도전 물질층(221)은 폴리실리콘을 포함할 수 있고, 절연 물질층(223)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
필러(Pillar) 패턴(232)은 기판(210) 상에 형성된다. 필러 패턴(232)은 관통홀에 인접하여 형성될 수 있다. 필러 패턴(232)은 제1 절연 패턴(236)으로부터 연장되어 형성될 수 있다. 예를 들어, 필러 패턴(231)은 실리콘 산화물과 같은 절연 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 필러 패턴(232)의 두께를 조절함으로써, 커패시턴스 센싱을 위한 복수의 플레이트의 간격이 자유롭게 조절될 수 있다. 이로써, MEMS 장치(1)의 특성이 목적에 따라 용이하게 조절될 수 있다. 또한, 상기 간격은 MEMS 장치(1)의 질량체(135)를 보호하기 위한 공간 확보를 위하여 이용될 수도 있다.
제1 절연 패턴(236)은 기판(210), 실리콘 관통 전극(220)의 일부 상에 형성된다. 예를 들어, 제1 절연 패턴(236)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 금속 패드(240)는 실리콘 관통 전극(220)의 일부, 필러 패턴(232) 및 제1 절연 패턴(236) 상에 형성된다. 제1 금속 패드(240)의 적어도 일부(특히, 기판(210)의 질량체(135)와 마주하는 면 상에 형성된)는 커패시턴스 센싱을 위한 플레이트로 기능할 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 패드(240)는 알루미늄을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 커패시턴스 센싱을 위한 플레이트가 센서 웨이퍼(100)가 아닌 캡 웨이퍼(200)에 형성됨으로써, 센서 웨이퍼(100)의 제조 공정과 캡 웨이퍼의 제조 공정(특히, 배선 공정)이 단순화될 수 있다. 그리고, MEMS 장치(1)는 배선 간의 간섭에 의한 노이즈와 관련하여 유리한 특성을 가질 수 있다.
센서 웨이퍼(100)와 캡 웨이퍼(200)는 본딩 패드(310)에 의해 본딩될 수 있다. 본딩 패드(310)는 캡 웨이퍼(200)의 필러 패턴(232)에 대응하여 센서 웨이퍼(100)의 디바이스 패턴(130) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 본딩 패드(310)는 게르마늄을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본딩 패드(310)와 필러 패턴(232) 상의 제1 금속 패드(240)는 공융 본딩(Eutectic Bonding) 방식으로 본딩될 수 있다.
명확하게 도시하지 않았으나, 질량체(135)는 이동형 플레이트와 연결될 수 있다. MEMS 장치(1)에 외력이 가해지면, 질량체(135)의 이동에 따라 이동형 플레이트와 고정형 플레이트(240) 간의 간격이 변화되고, 상기 간격의 변화에 따른 커패시턴스의 변화를 이용하여 가속도가 센싱될 수 있다.
도 2 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치의 제조 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 먼저 센서 웨이퍼(100)가 형성된다. 센서 웨이퍼(100)는 상술한 바와 같이 핸들층(110), 핸들층(100) 상에 형성된 절연 패턴(120), 절연 패턴(120) 상에 형성된 디바이스 패턴(130)을 포함할 수 있다. 디바이스 패턴(130)은 상술한 이동가능한 질량체(135)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 핸들층(110), 디바이스 패턴(130)은 실리콘을 포함하고, 절연 패턴(120)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 센서 웨이퍼(100)를 형성하기 위하여, SOI(Silicon-On-Insulator) 기판이 이용될 수 있다. 이로써, 폴리실리콘을 이용하는 방식에 대비하여 공정이 단순화될 수 있다.
이어서, 도 3을 참조하면, 캡 웨이퍼(200)의 형성을 위한 기판(210)이 제공된다. 예를 들어, 기판(210)은 실리콘 기판일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 명확하게 도시하지 않았으나, 캡 웨이퍼(200)를 형성하기 위하여, 센서 웨이퍼(100)와 동일하게, SOI 기판이 이용될 수도 있다.
기판(210)의 제1 면(또는, 전면)에 트렌치가 형성되고, 트렌치 내에 도전 물질층(221)과 절연 물질층(222)이 형성된다. 절연 물질층(222)은 트렌치의 측벽과 바닥면 상에 형성될 수 있다. 도전 물질층(221)은 트렌치 내에 절연 물질층(222) 상에 형성되고, 그 상면이 기판(21)의 외부로 노출될 수 있다. 도전 물질층(221)과 절연 물질층(222)은 상술한 실리콘 관통 전극(220)을 형성하기 위한 것이다. 예를 들어, 도전 물질층(221)은 폴리실리콘을 포함할 수 있고, 절연 물질층(222)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 트렌치, 도전 물질층(221) 및 절연 물질층(222)의 형성을 위하여, 포토리소그래피(Photolithography]) 공정, 식각(Etching) 공정, 산화(Oxidation) 공정, CMP(Chemical Mechanical Planarization) 공정 등이 이용될 수 있다.
이어서, 도 4를 참조하면, 기판(210) 상에 필러(Pillar) 패턴(231)이 형성된다. 필러 패턴(231)은 트렌치에 인접하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 필러 패턴(231)은 실리콘 산화물과 같은 절연 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 필러 패턴(231)의 형성을 위하여, 증착 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정 등이 이용될 수 있다.
이어서, 도 5를 참조하면, 기판(210), 도전 물질층(221), 절연 물질층(222) 및 필러 패턴(231) 상에 제1 절연층(235)이 형성된다. 예를 들어, 제1 절연층(235)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 절연층(235)의 형성을 위하여, 증착 공정이 이용될 수 있다. 필러 패턴(231)과 제1 절연층(235)이 동일한 물질로 형성되는 경우, 제1 절연층(235)이 형성됨에 따라 필러 패턴(232)의 두께가 증가할 수 있다.
이어서, 도 6을 참조하면, 제1 절연층(235)이 식각되어, 기판(210) 상에 제1 절연 패턴(236)이 형성된다. 제1 절연 패턴(236)은 도전 물질층(221)의 상면의 적어도 일부를 외부로 노출시킬 수 있다.
이어서, 도 7을 참조하면, 도전 물질층(221), 필러 패턴(232) 및 제1 절연 패턴(236) 상에 제1 금속 패드(240)가 형성된다. 예를 들어, 제1 금속 패드(240)는 알루미늄을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 금속 패드(240)의 형성을 위하여, 증착 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정 등이 이용될 수 있다.
그리고, 제1 절연 패턴(236)의 일부 및 기판(210)의 일부가 식각되어, 캐비티(215)가 형성됨으로써 캡 웨이퍼(200)가 완성된다. 실시예에 따라, 캐비티(215)의 형성 위치는 다양하게 변형될 수 있다.
이어서, 도 8을 참조하면, 본딩 패드(310)를 이용하여 센서 웨이퍼(100)와 캡 웨이퍼(200)가 본딩된다. 본딩 패드(310)는 캡 웨이퍼(200)의 필러 패턴(232)에 대응하여 센서 웨이퍼(100)의 디바이스 패턴(130) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 본딩 패드(310)는 게르마늄을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본딩 패드(310)와 필러 패턴(232) 상의 제1 금속 패드(240)는 공융 본딩(Eutectic Bonding) 방식으로 본딩될 수 있다. 명확하게 도시하지 않았으나, 본딩 패드(310)는 센서 웨이퍼(100)의 제조 공정 내에서 다른 구조물들과 함께 형성되거나, 센서 웨이퍼(100)의 제조가 완료된 후에 형성될 수 있다.
이어서, 후속 공정에 의하여, 캡 웨이퍼(200)의 제2 면(또는, 후면)에 대한 그라인딩 공정에 의해 실리콘 관통 전극(220)이 형성되고, 제2 절연 패턴(250), 제2 금속 패드(260)가 형성되어, 도 1의 MEMS 장치(1)가 완성된다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 MEMS패키지를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 9를 참조하면, MEMS 패키지(1000)는 PCB 기판(1100), PCB 기판(1100) 상에 적층되어 본딩된 MEMS 장치(1200)와 ASIC 장치(1300)를 포함한다. MEMS 장치(1200)는 도 1을 참조하여 설명한 MEMS 장치(1)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 도 9에서는 와이어 본딩 방식을 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 플립칩 방식이 이용될 수도 있다.
도 10 내지 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 센서 허브를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 10을 참조하면, 센서 허브(2000)는 프로세싱 장치(2100), MEMS 장치(2200), ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 장치(2300)를 포함할 수 있다. MEMS 장치(2200)는 도 1을 참조하여 설명한 MEMS 장치(1)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. ASIC 장치(2300)는 MEMS 장치(2200)의 센싱 신호를 처리할 수 있다. 프로세싱 장치(2100)는, 애플리케이션 프로세서를 대신하여, 센서 데이터 처리를 전문적으로 수행하기 위한 보조 프로세서로 기능할 수 있다.
도 11을 참조하면, 센서 허브(3000)는 복수 개의 MEMS 장치(3200, 3400)와 복수 개의 ASIC 장치(3300, 3500)를 포함할 수 있다. 복수 개의 MEMS 장치(3200, 3400) 중 적어도 하나는 도 1을 참조하여 설명한 MEMS 장치(1)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 제1 MEMS 장치(3200)는 가속도 센서이고, 제2 MEMS 장치(3400)는 자이로 센서일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 복수 개의 ASIC 장치(3300, 3500)는 각각 대응하는 MEMS 장치(3200, 3400)의 센싱 신호를 처리할 수 있다. 프로세싱 장치(3100)는, 애플리케이션 프로세서를 대신하여, 센서 데이터 처리를 전문적으로 수행하기 위한 보조 프로세서로 기능할 수 있다. 도시된 바와 다르게, 세 개 이상의 MEMS 장치와 ASIC 장치가 센서 허브(3000) 내에 제공될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 사용자 단말기를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 12를 참조하면, 사용자 단말기(200)는 무선 통신부(4100), A/V 입력부(4200), 사용자 입력부(4300), 센싱부(4400), 출력부(4500), 저장부(4600), 인터페이스부(4700), 제어부(48000), 전원 공급부(4900)를 포함한다.
무선 통신부(4100)는 외부 디바이스와 무선 통신할 수 있다. 무선 통신부(4100)는 이동 통신, 와이브로, 와이파이(WiFi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 초음파, 적외선, RF(Radio Frequency) 등과 같은 각종 무선 통신 방식을 이용하여 외부 디바이스와 무선 통신할 수 있다. 무선 통신부(4100)는 외부 디바이스로부터 수신한 데이터 및/또는 정보를 제어부(4800)에 전달하고, 제어부(4800)로부터 전달된 데이터 및/또는 정보를 외부 디바이스에 전송할 수 있다. 이를 위하여, 무선 통신부(4100)는 이동 통신 모듈(4110) 및 근거리 통신 모듈(4120)을 포함할 수 있다.
또한, 무선 통신부(4100)는 위치 정보 모듈(4130)을 포함하여 사용자 단말기(4000)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 사용자 단말기(4000)의 위치 정보는 예를 들어 GPS 측위 시스템, WiFi 측위 시스템, 셀룰러(Cellular) 측위 시스템 또는 비콘(beacon) 측위 시스템들로부터 제공될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 임의의 측위 시스템들로부터 위치 정보가 제공될 수 있다. 무선 통신부(4100)는 측위 시스템으로부터 수신한 위치 정보를 제어부(4800)에 전달할 수 있다.
A/V 입력부(4200)는 영상 또는 음성 신호 입력을 위한 것으로, 카메라 모듈(4210)과 마이크 모듈(4220)을 포함할 수 있다. 카메라 모듈(4210)은 예를 들어 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서, CCD(Charge Coupled Device) 센서 등과 같은 이미지 센서를 포함할 수 있다.
사용자 입력부(4300)는 사용자로부터 각종 정보를 입력받는다. 사용자 입력부(4300)는 키, 버튼, 스위치, 터치 패드, 휠 등의 입력 수단을 포함할 수 있다. 터치 패드가 후술하는 디스플레이 모듈(4510)과 상호 레이어 구조를 이루는 경우, 터치스크린을 구성할 수 있다.
센서부(4400)는 사용자 단말기(4000)의 상태 또는 사용자의 상태를 감지한다. 센싱부(4400)는 터치 센서, 근접 센서, 압력 센서, 진동 센서, 지자기 센서, 자이로 센서, 가속도 센서, 생체 인식 센서 등의 감지 수단을 포함할 수 있다. 센싱부(240)는 사용자 입력을 위하여 이용될 수도 있다.
출력부(4500)는 사용자에게 각종 정보를 통보한다. 출력부(4500)는 텍스트, 영상 또는 음성의 형태로 정보를 출력할 수 있다. 이를 위하여, 출력부(4500)는 디스플레이 모듈(4510) 및 스피커 모듈(4520)을 포함할 수 있다. 디스플레이 모듈(4510)은 PDP, LCD, TFT LCD, OLED, 플렉시블 디스플레이, 3차원 디스플레이, 전자잉크 디스플레이, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태로 제공될 수 있다. 출력부(4500)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 출력 수단을 더 포함하여 구성될 수 있다.
저장부(4600)는 각종 데이터 및 명령을 저장한다. 저장부(4600)는 사용자 단말기(4000)의 동작을 위한 시스템 소프트웨어와 각종 애플리케이션을 저장할 수도 있다. 저장부(4600)는 RAM, ROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 포함할 수 있다.
인터페이스부(4700)는 사용자 단말기(4000)에 접속되는 외부 디바이스와의 통로 역할을 수행한다. 인터페이스부(4700)는 외부 디바이스로부터 데이터 및/또는 정보를 수신하거나 전원을 공급받아 사용자 단말기(4000) 내부의 구성요소들에 전달하거나, 외부 디바이스에 사용자 단말기(4000) 내부의 데이터 및/또는 정보를 전송하거나 내부의 전원을 공급할 수 있다. 인터페이스부(4700)는 예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 충전용 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트, 범용 직렬 버스(Universal Serial Bus; USB) 포트, 식별 모듈이 구비된 장치를 연결하는 포트, 오디오 I/O(Input/Output) 포트, 비디오 I/O(Input/Output) 포트 등을 포함할 수 있다.
제어부(4800)는 다른 구성요소들을 제어하여 사용자 단말기(4000)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(4800)는 저장부(4600)에 저장된 시스템 소프트웨어와 각종 애플리케이션을 수행할 수 있다. 제어부(2800)는 마이크로 프로세서, 마이크로 컨트롤러, 디지털 신호 처리 코어, 그래픽 처리 코어, 애플리케이션 프로세서 등의 집적 회로 등을 포함할 수 있다.
전원 공급부(4900)는 무선 통신부(4100), A/V 입력부(4200), 사용자 입력부(4300), 센서부(4400), 출력부(4500), 저장부(4600), 인터페이스부(4700), 제어부(4800)의 동작에 필요한 전원을 공급한다. 전원 공급부(4900)는 내장 배터리를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하여 설명한 MEMS 장치(1) 또는 도 10 내지 도 11을 참조하여 설명한 센서 허브(2000, 3000)가 센서부(4400) 내에 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예와 관련하여 설명된 방법은 프로세서에 의해 수행되는 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM, ROM, EPROM, EEPROM, 플래시 메모리, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 잘 알려진 임의의 형태의 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 상주할 수도 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (10)

  1. 센서 웨이퍼;
    상기 센서 웨이퍼 상에 형성되는 캡 웨이퍼; 및
    상기 센서 웨이퍼와 상기 캡 웨이퍼를 본딩하는 본딩 패드를 포함하고,
    상기 캡 웨이퍼는,
    상기 본딩 패드에 대응하는 필러(pillar) 패턴과,
    상기 필러 패턴의 적어도 일부 상에 형성되는 커패시턴스 센싱용 플레이트(plate)를 포함하는, MEMS 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 웨이퍼는 이동 가능한 질량체(mass)를 포함하고,
    상기 커패시턴스 센싱용 플레이트는 상기 캡 웨이퍼의 기판의 상기 이동 가능한 질량체와 마주하는 면 상에 형성되는, MEMS 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 캡 웨이퍼의 기판 내에 형성된 실리콘 관통 전극(TSV)을 더 포함하고,
    상기 커패시턴스 센싱용 플레이트는 상기 실리콘 관통 전극의 적어도 일부 상에 형성되는, MEMS 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 필러 패턴은 상기 캡 웨이퍼의 기판 상에 형성된 절연 패턴으로부터 연장되는, MEMS 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센서 웨이퍼는 SOI(Silicon-On-Insulator) 기판을 이용하여 형성되는, MEMS 장치.
  6. 센서 웨이퍼를 형성하는 단계;
    캡 웨이퍼를 형성하는 단계; 및
    본딩 패드를 이용하여 상기 센서 웨이퍼와 상기 캡 웨이퍼를 본딩하는 단계를 포함하되,
    상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는,
    기판 상에 상기 본딩 패드에 대응하는 필러 패턴을 형성하는 단계와,
    상기 필러 패턴의 적어도 일부 상에 커패시턴스 센싱용 플레이트를 형성하는 단계를 포함하는, MEMS 장치의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센서 웨이퍼를 형성하는 단계는, 이동 가능한 질량체를 포함하는 센서 웨이퍼를 형성하고,
    상기 커패시턴스 센싱용 플레이트를 형성하는 단계는, 상기 기판의 상기 이동 가능한 질량체와 마주하는 면 상에 상기 커패시턴스 센싱용 플레이트를 형성하는, MEMS 장치의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는,
    상기 기판 내에 실리콘 관통 전극을 형성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 커패시턴스 센싱용 플레이트를 형성하는 단계는, 상기 실리콘 관통 전극의 적어도 일부 상에 상기 커패시턴스 센싱용 플레이트를 형성하는, MEMS 장치의 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 필러 패턴을 형성하는 단계는, 절연 물질을 포함하는 필러 패턴을 형성하고,
    상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는,
    상기 기판 및 상기 필러 패턴 상에 상기 절연 물질을 포함하는 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는, MEMS 장치의 제조 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 센서 웨이퍼를 형성하는 단계는,
    SOI 기판을 이용하여 상기 센서 웨이퍼를 형성하는, MEMS 장치의 제조 방법.
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