KR20210091236A - 마이크로 전자 기계 센서의 제조 방법과 마이크로 전자 기계 센서 - Google Patents

마이크로 전자 기계 센서의 제조 방법과 마이크로 전자 기계 센서 Download PDF

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아힘 크로넨베르거
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로베르트 보쉬 게엠베하
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Abstract

본 발명은 마이크로 전자 기계 센서(1)의 제조 방법에 관한 것이며, 마이크로 전자 기계 센서(1)는 센서 웨이퍼(3)와 캡 웨이퍼(2)의 연결을 통해 제조되며, 캡 웨이퍼(2)는 캡 웨이퍼(2)를 센서 웨이퍼(3)와 연결하기 위한 본딩 구조(4)를 포함하고, 센서 웨이퍼(3)는 가동 구조(6)를 갖는 센서 코어(5)를 포함하며, 캡 웨이퍼(2)는 가동 구조(6)의 편향을 제한하기 위한 정지 구조(7)를 포함하고, 이러한 방법은 제1 단계 및 제1 단계에 후속하는 제2 단계를 포함하며, 정지 구조(7)의 정지면은 미가공 웨이퍼의 최초의 면의 레벨에 위치한다.

Description

마이크로 전자 기계 센서의 제조 방법과 마이크로 전자 기계 센서
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 마이크로 전자 기계 센서의 제조 방법에 기초한다.
특히 관성 센서 형태의 마이크로 전자 기계 센서는 종래 기술로부터 다양한 실시예로서 공지되어 있다. 이러한 센서의 기능적 원리는 일반적으로, 센서에 인가된 외부 선형 가속 또는 회전이, 센서 코어 내의 가동 구조의 편차 또는 편향을 야기하는 관성력을 유발하고, 이러한 편차 또는 편향을 통해서는 인가된 선형 가속 또는 회전이 측정될 수 있다는 것이다. 이 경우, 가동 구조는 단일 층으로 에칭될 수 있거나 복수의 층들로 형성될 수 있다. 특히, 가동 구조는, 실리콘 층이 기능성 폴리실리콘(FP)으로 이루어진 층 상에 에피택셜 증착되고, 후속 단계에서, 기능성 폴리실리콘으로 이루어진, FP 층으로 형성된 브리지(FP 브리지)를 통해 서로 연결되는 복수의 부분 구조들이 실리콘 층으로부터 제공됨으로써 형성될 수 있다.
센서 코어를 위한 폐쇄 환경을 제공하기 위해, 센서 웨이퍼 상에는 통상적으로 웨이퍼 본딩 방법을 통해 캡이 제공되고 센서 코어는 이러한 방식으로 캐비티 내에 봉입된다. 특히, 이러한 웨이퍼 본딩 방법은 센서 웨이퍼와 캡 웨이퍼가 공융 합금을 통해 서로 결합되는 공융 본딩이다. 이러한 합금은 예를 들어 게르마늄과 알루미늄 또는 실리콘과 금과 같은 2개의 합금 파트너들을 통해 형성된다. 예를 들어, 이 경우 금으로 이루어진 추가 본딩 구조가 두 웨이퍼들 중 하나의 웨이퍼 상에 제공될 수 있으며, 이러한 추가 본딩 구조는 가열을 통하여 웨이퍼들의 결합 시에 두 웨이퍼들의 실리콘과 결합되고, 이와 같이 견고한 재료 결합식 연결을 형성한다. 유사한 방식으로, 두 웨이퍼들 중 하나의 웨이퍼는 알루미늄으로 이루어진 본딩 구조를 포함할 수 있고, 다른 하나의 웨이퍼는 게르마늄으로 이루어진 본딩 구조를 포함할 수 있으므로, 두 본딩 구조들은 결합 시에 원하는 공융 결합을 형성한다. 각각의 본딩 구조는 본딩 층의 증착을 통한 웨이퍼의 제조와, 에칭을 통한 본딩 층의 후속 구조화 시에 형성된다. 본딩 구조가 캡 웨이퍼의 상부 에지를 형성하는 것을, 즉 본딩 구조가 가능한 한 캡 웨이퍼의 나머지 구조 위로 돌출되는 것을 보장하기 위해, 일반적으로 본딩 구조의 형성은 캡 웨이퍼의 나머지 구조가 추가 에칭 공정을 통해 생성되기 이전에 실행된다.
가동 구조의 특히 강한 편향으로 인해 센서가 손상되는 것을 방지하기 위해, 일반적으로 캐비티 내에는 가동 구조의 최대 편향을 제한하는 정지 구조가 배열된다. 상부를 향한(즉, 캡을 향한) 편향을 위해, 예를 들어 캡 웨이퍼는, 큰 편향 시에 가동 구조가 기계적으로 부딪치는 정지면을 가질 수 있다. 이 경우, 정지 구조의 높이, 즉 캡 웨이퍼 내의 정지면의 레벨은, 정지 구조의 제공 이전에 이미 특히 본딩 구조의 형성 시에 실행되는 오버 에칭에 의해 재료가 제거됨으로써 제한된다. 이러한 방식으로, 정지면과 가동 구조의 상부 에지 사이의 간격에 대한 제한 요인이 발생한다. 특히, 간격이 너무 클 때는, 이동이 정지면에 의해 저지되기 이전에 기능성 FP 브리지가 하부로부터 센서 웨이퍼의 고정 구조에 충돌하는 일이 발생할 수 있다. 충돌 시에는 FP 브리지의 파손이 발생할 수 있고, 이러한 파손을 통해 센서가 손상되거나 심지어 파괴된다.
이러한 배경 하에, 본 발명의 과제는 기능성 FP 브리지의 파손이 방지되도록 캡 웨이퍼의 정지 구조가 생성되는 방법을 제공하는 것이다.
독립 청구항에 따른 방법에서, 하드 마스크의 제공을 통해서는, 하드 마스크에 의해 덮인 면에 대해, 캡 웨이퍼의 구조가 생성되는 후속 에칭 공정 시에 재료 제거가 실행되지 않는 것이 달성된다. 특히, 이러한 마스크의 제공은 본딩 구조의 생성 시에 발생하는 오버 에칭이 바람직하지 않은 방식으로 정지 구조의 정지면의 높이 수준으로 감소되는 것을 방지하기에 적합한 것으로 입증되었다.
기하학적 비율을 설명하기 위해, 하기에는 캡 웨이퍼 또는 센서 웨이퍼의 주 연장 평면이 참조된다. 주 연장 평면에 수직인 방향은 수직 방향이라고 하며, 이로 인해 중력 방향에 대한 관련성이 암시되지는 않는다. "상부" 및 "하부"라는 용어는 수직 방향과 관련하여 이해되어야 한다. 캡 웨이퍼는 연속적인 증착 및 에칭 공정을 통해 구조화된다. 각각의 구조에 대하여 또는 캡 웨이퍼의 구조의, 주 연장 평면에 평행하게 배향된 각각의 면에 대하여, 수직 방향을 참조하여 높이 수준이 기술될 수 있으며, 특히 다른 구조 및 그 면의 높이 수준과 비교될 수 있다. 캡 웨이퍼에는 연속적인 증착 및 에칭 공정을 통해 다양한 구조가 제공되며, 이러한 처리는 일반적으로 캡 웨이퍼의 하나의 측면에서만 실행되며, 이러한 측면은 하기에 상부측으로 불린다. 이러한 측면에 속하는 미가공 캡 웨이퍼의 면은 제거 공정에 의해서만 생성되는 구조의 최대 높이 수준을 규정한다. 제거에 의해 생성된 이러한 형태의 구조는 예를 들어, 센서 웨이퍼와의 결합 이후 센서 웨이퍼의 가동 구조의 적어도 수직 방향으로의 이동을 최대 편향으로 제한하는 캡 웨이퍼의 정지 구조이다. 하드 마스크의 제공을 통해서는, 추후에 웨이퍼 재료로부터 에칭되는 정지 구조의 정지면을 형성하는 마스킹된 면이 최대 사용 가능한 높이 수준을 갖고, 최대 편향이 이에 상응하게 작게 구성될 수 있도록 보장된다. 본 발명에 따른 방법의 제2 단계에서는, 제조 공정의 후속 부분에서 캡 웨이퍼와 센서 웨이퍼가 재료 결합식으로 서로 연결되도록 하는 본딩 구조가 생성된다. 바람직하게, 이러한 연결은 공융 본딩을 통해 실행된다. 예를 들어, 본딩 구조는, 가열 시에 두 웨이퍼들의 실리콘과 결합되어 공융 합금을 형성하는 금으로 형성될 수 있다. 바람직하게, 본딩 구조는 부분적으로 또는 완전히 게르마늄으로 구성되고, 알루미늄으로 이루어진 추가 본딩 구조에 결합되므로, 가열 시에 공융 게르마늄-알루미늄 합금에 의해 재료 결합이 발생한다.
사전에 제공된 본딩 재료로부터 본딩 구조가 형성되는 에칭 공정 시에 오버 에칭이 실행되고, 즉 본딩 재료의 원하는 부분이 제거될 뿐만 아니라 캡 웨이퍼의 표면의 재료가 분리되기도 함으로써, 추가 구조화에 사용 가능한 최대 높이 수준이 감소하는 것으로 입증되었다. 오버 에칭을 통해 발생하는 높이 수준의 변동은 마이크로미터 범위이며, 그에 따라 정지 구조의 정지면의 수직 위치 설정이 상응하게 변화된다. 본 발명에 따른 하드 마스크의 적층을 통해, 높이 수준의 감소가 바람직하게 방지되고, 정지면은 미가공 웨이퍼의 최초의 면의 레벨에 위치한다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 일 실시예에 따라, 센서 코어의 가동 구조는, 폴리실리콘 브릿지에 의해 서로 연결된 2개의 부분 구조를 포함하고, 폴리실리콘 브릿지는 가동 구조의 정지 상태에서 편향 방향으로 센서 코어의 비가동 구조로부터 이격된다. 예를 들어, 가동 구조는, 기능성 폴리실리콘 층(FP 층) 상에 에피택셜 실리콘 층이 성장하고, 이어서 이러한 에피택셜 실리콘 층으로부터 두 부분 구조들이 에칭 가공됨으로써 생성될 수 있다. 이 경우, 두 부분 구조들은 FP 층 상에 위치한다. FP 층으로부터 두 부분 구조들의 연결 요소가 형성되며, 이러한 연결 요소는 하기에 FP 브리지로 불린다. 대안적으로, 가동 구조는, 하나 이상의 부분 구조가 테두리를 형성하고 FP 층이 바닥을 형성하는 홈통의 형태를 가질 수도 있다.
이러한 유형의 구조에서는, FP 브리지가 센서 웨이퍼의 비가동 구조에 부딪침으로써 손상을 입을 수 있다는 문제가 발생한다. 부분 구조가 가동 구조의 큰 편향 시에 하나 이상의 정지 구조와의 기계적 접촉을 통해 정지될 수 있는 반면, FP 브리지의 이러한 부딪침은 잠재적으로 브리지의 손상 또는 파괴를 야기하므로 방지되어야 한다. 따라서, 바람직하게 캡 웨이퍼의 정지면은, 결합 이후에 정지면과 하나의 면, 특히 하나 또는 두 부분 구조 또는 가동 구조의 상부측의 면 사이의 간격이 센서 코어의 비가동 구조와 FP 브리지의 간격보다 작도록 위치 설정된다. 이러한 방식으로, 정지면에 대한 가동 구조의 부딪침을 통해 바람직하게는 FP 브리지가 비가동 구조에 부딪침으로써 손상이 발생하는 것이 방지된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 추가의 일 실시예에 따르면, 제1 단계에 선행하는 제3 단계에서 산화물 층이 캡 웨이퍼 상에 제공되고, 산화물 층의 에칭을 통해 보호 구조가 생성되며, 이러한 보호 구조는 캡 웨이퍼가 센서 웨이퍼와 연결될 때 센서 코어를 본딩 구조로부터의 재료의 침투로부터 보호한다. 본딩 시에, 합금 파트너들이 결합되어 원하는 공융 합금을 형성하도록, 캡 웨이퍼와 센서 코어로 형성된 센서는 적어도 부분적으로 가열된다. 보호 구조를 통해, 바람직하게는 예를 들어 합금 또는 본딩 구조의 연질 재료 또는 액체 재료가 센서 코어 내로 유동하는 것이 방지된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 추가의 일 실시예에 따르면, 제1 단계에 선행하는 제4 단계에서 에칭에 의해 캡 웨이퍼의 표면에 함몰부가 생성되고, 제1 단계에서는 추가의 하드 마스크가 캡 웨이퍼의 추가의 부분 영역 상에 제공되며, 이러한 추가의 부분 영역은 함몰부 내부에 위치하고, 캡 웨이퍼의 마스킹된 추가의 부분 영역은 캡 전극의 면을 결정한다. 바람직하게, 제4 단계는 제3 단계 이후에 실행된다. 본 발명에 따른 방법의 이러한 실시예에서, 정지 구조에 추가로 캡 전극이 캡 웨이퍼의 일부로서 형성된다. 이러한 캡 전극이 정지 구조와 동일한 높이 수준에 있는 것을 방지하기 위해, 캡 전극의 실제 형성 이전에 함몰부가 형성되며, 이러한 함몰부 내에서 하드 마스크를 통해, 결합 이후에 센서 웨이퍼를 향하는 면이 규정된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 방법의 제1 단계에서와 같이, 본딩 구조의 에칭 시의 추가적인 재료 제거가 방지된다. 함몰부 내의 위치 설정을 통해, 캡 전극의 면이 정지 구조의 정지면보다 더 낮은 높이 수준에 위치할 수 있다. 따라서, 결합 이후에 가동 구조와 정지면 사이의 간격은 가동 구조와 캡 전극 사이의 간격보다 작다. 이와 같이, 가동 구조는 큰 편향 시에 캡 전극에 부딪치기 이전에 바람직하게 정지된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 추가의 일 실시예에 따르면, 제2 단계에 후속하는 제5 단계에서 에칭에 의해 캐비티의 형성을 위한 리세스가 생성된다. 센서 웨이퍼와 캡 웨이퍼의 결합 시에, 캡 웨이퍼의 리세스는 센서 코어가 봉입된 캐비티의 상부를 형성한다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 추가의 일 실시예에 따르면, 제2 단계에 후속하는 제6 단계에서 하드 마스크는 분리된다. 제1 단계에서 추가의 하드 마스크도 제공되었다면, 바람직하게 이러한 하드 마스크는 마찬가지로 제6 단계에서 분리된다.
바람직하게, 이러한 단계는 제5 단계 이전에 실행된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 추가의 일 실시예에 따르면, 제6 단계에 선행하는 제7 단계에서 본딩 구조 및/또는 보호 구조에는, 하드 마스크의 분리 시에 재료 제거로부터 본딩 구조 및/또는 보호 구조를 보호하는 보호 래커가 제공된다. 바람직하게, 이러한 단계는 제2 단계 이후에 실행된다.
본 발명의 추가의 대상은 제8항에 따른 마이크로 전자 기계 센서이다.
본 발명에 따른 센서의 바람직한 일 실시예에 따라, 캡 웨이퍼는 캡 웨이퍼의 함몰부 내에 배열된 캡 전극을 포함하며, 가동 구조는 정지 상태에서 제3 간격을 통해 편향 방향으로 캡 전극의 면으로부터 이격되고, 제3 간격은 제2 간격보다 크거나 같다.
본 발명에 따른 마이크로 전자 기계 센서의 상술한 실시예에 대안적으로 또는 추가적으로, 이러한 센서에서는 본원의 방법과 관련하여 설명된 바람직한 구성 및 특징도 단독으로 또는 조합되어 사용될 수 있다.
도 1a 내지 도 8a는 종래 기술에 따른 제조 방법의 다양한 연속 단계들에서의 캡 웨이퍼를 개략적으로 도시한다.
도 1b 내지 도 8b는 본 발명에 따른 제조 방법의 일 실시예의 상이한 단계들에서의 캡 웨이퍼를 개략적으로 도시한다.
도 1c 내지 도 8c는 본 발명에 따른 제조 방법의 추가 일 실시예의 상이한 단계들에서의 캡 웨이퍼를 개략적으로 도시한다.
도 9a는 센서 웨이퍼와 캡 웨이퍼의 결합을 통해 형성된 종래 기술에 따른 센서를 개략적으로 도시한다.
도 9b는 센서 웨이퍼와 캡 웨이퍼의 결합을 통해 형성된 본 발명에 따른 마이크로 전자 기계 센서의 일 실시예를 개략적으로 도시한다.
도 9c는 센서 웨이퍼와 캡 웨이퍼의 결합을 통해 형성된 본 발명에 따른 마이크로 전자 기계 센서의 추가의 일 실시예를 개략적으로 도시한다.
하기 도면에서, 도 1c 내지 도 9c는 본 발명에 따른 방법의 일 실시예에 따라 캡 웨이퍼(2) 또는 그와 함께 형성된 센서(1)의 제조 공정에서의 상이한 단계들에 상응한다. 도 1b 내지 도 9b는 정지 구조(7)에 추가하여 캡 전극(17)이 캡 웨이퍼(2)의 일부로서 형성되는 본 발명에 따른 방법의 일 변형예를 도시한다. 도 1a 내지 도 9a는 종래 기술에 따른 제조 방법을 도시한다. 다양한 제조 공정의 각각 상응하는 단계들이 서로 위 아래로 도시되며(예를 들어, 캡 웨이퍼의 처리를 시작할 때 각각 제1 부분 단계를 나타내는 도 1a, 도 1b, 도 1c의 시퀀스 참조), 이로 인해 차이점들, 특히 누락된 부분 단계 또는 추가된 부분 단계가 양호하게 부각된다. 다양한 도면에서, 동일한 부분 또는 등가의 부분에는 항상 동일한 도면 부호가 제공되므로, 마찬가지로 각각 한번씩만 명명되거나 언급되는게 일반적이다.
도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 캡 웨이퍼(2)의 처리를 시작할 때 산화물의 증착 및 구조화를 통해, 1.1㎛ 내지 1.7㎛의 전형적인 두께(15')를 갖는 보호 구조(15)가 제공된다. 도 9a 내지 도 9c에 대해 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 이러한 보호 구조(15)는, 본딩 재료(4', 25)의 가열 시에, 본딩 재료(4', 25)가 센서 코어(5) 내로 침투하고 마이크로 전자 기계 구조의 기능성 구성 요소들이 악영향을 받거나 손상되는 것을 방지하는데 사용된다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 보호 산화물(15)의 증착 및 구조화에 후속하는 부분 단계에서, 캡 웨이퍼(2)의 함몰부(10)가 생성된다. 함몰부(10)의 바닥면(10')에 의해 규정된 평면에는, 후속 부분 단계에서 캡 웨이퍼(2)의 캡 전극(17)이 형성된다. 이러한 부분 단계는, 캡 전극(17)의 이러한 형성이 실행되지 않는 도 2a 및 도 2c에 도시된 제조 방법에서 누락된다.
후속적으로, 도 3b 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 캡 웨이퍼(2)의 표면에는 하드 마스크 산화물(8'')이 증착된다. 도 4b 및 도 4c에 도시된 바와 같이, 이어서 하드 산화물 층(8'')으로부터 구조화를 통해 하드 마스크(8 또는 8')가 형성되고, 이러한 하드 마스크는 각각 웨이퍼 표면의 특정 부분 영역(9, 9')을 덮고, 후속하는 에칭 시에 제거로부터 보호한다. 도 4c의 캡 전극(17)이 없는 변형예에서, 마스크(8)는, 추후에 정지 구조(7)의 정지면(7')을 형성할 웨이퍼(2)의 부분 면을 제거로부터 보호하는 부분 영역(9)을 커버한다. 도 4b의 변형예에서, 하드 마스크(8, 8')는 2개의 부분 영역(9, 9')들을 커버하고, 이러한 부분 영역들 중 제1 부분 영역(9)은 재차 정지 구조(7)의 정지면(7')을 규정하는 반면, 다른 부분 영역(9')은 함몰부(10) 내에서 캡 전극(17)의 면(17')을 규정한다. 도 3b, 도 3c 및 도 4b, 도 4c에 따른 하드 마스크(8)의 생성은 본 발명에 따른 방법의 제1 단계에 상응하고, 종래 기술에 따른 방법에 속하는 도 3a 및 도 4a에는 누락되어 있다.
바로 다음 부분 단계에서는, 추후에 캡 웨이퍼(2)가 센서 웨이퍼(3)와 연결되도록 하는 본딩 구조(4)가 생성된다. 이러한 목적을 위해, 게르마늄 층이 증착되고 에칭에 의해 구조화된다. 이는 본 발명에 따른 방법의 제2 단계의 일 실시예에 상응한다. 이 경우, 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이, 오버 에칭을 통해 추가적인 높이 차(16)가 발생하고, 즉 에칭을 통해 게르마늄 층이 구조화될 뿐만 아니라, 추가적으로 캡 웨이퍼(2)의 나머지 면으로부터 재료가 제거된다. 종래 기술에서는 도 5a에 도시된 바와 같이, 이와 같이 생성되는 결과적인 표면(16')을 통해, 모든 후속 구조화 공정들의 시작점을 형성하고, 이에 따라 후속적으로 형성되는 구조의 최대 높이를 규정하는 평면이 규정된다. 반면, 도 5b 및 도 5c의 본 발명에 따른 방법의 변형예에서, 마스크(8 및 8')에 의해 덮힌 영역은 오버 에칭으로부터 보호되므로, 이러한 덮힌 면은 최초의 높이 수준으로 유지되고, 이에 따라 특히 선행 기술로부터 공지된 방법에 의해 형성된 도 5a의 표면(16')보다 더 높이 위치한다.
바로 다음 부분 단계에서는, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같이 보호 구조(15) 및 본딩 구조(4)에 보호 래커(18)가 제공되고 하드 마스크(8, 8')가 분리된다. 이 경우, 보호 래커(18)는 하드 마스크(8, 8')가 분리될 때 보호 구조(15) 및 본딩 구조(4)를 보호하는데 사용된다.
도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 이어서 캐비티 트렌치가 통과되고, 즉, 예를 들어 래커 마스크에 의한 특정 영역의 트렌치를 통해, 추후에 센서 웨이퍼(3)와의 결합 시에 센서 코어(5)가 봉입된 캐비티를 형성하는 리세스(19)가 제공된다. 이 경우, 도 7b 및 도 7c에 도시된 바와 같이, 정지 구조(7) 또는 캡 전극(도 7b)의 나머지 부분이 동시에 형성된다. 종래 기술에 따른 방법에서, 이러한 부분 단계에서는 정지 구조(7'')의 전체 높이가 형성되고, 이러한 정지 구조의 정지면(7''')은 도 5a에 도시된 표면(16')의 레벨에 위치한다. 따라서, 도 7a과 도 7b 및 도 7c의 비교로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 방법의 변형예에 의해 제조된, 도 7b 및 도 7c에 도시된 정지 구조(7)의 정지면(7')은 종래의 방법에 의해 생성된 정지면(7''')보다 훨씬 더 높이 위치한다.
도 8a 내지 도 8c에는, 다양한 방법에 의해 생성된 캡 웨이퍼(2)의 구조의 높이 차(27, 27', 28)가 도시된다. 각각의 최고점은 보호 구조(15)의 상부측(29)에 의해 형성된다. 종래 기술로부터 공지된 도 8a의 방법에서, 정지 구조(7'')의 정지면(7''')과 최고 레벨(29) 사이의 높이 차(27')는 전형적으로 2.5㎛ 내지 3.5㎛이다. 한편, 도 8b 및 도 8c로부터의 본 발명에 따른 방법의 두 실시예들에서, 높이 차(27)는 보호 구조(15)의 두께에 의해서만 결정되며, 전형적으로 1.1㎛ 내지 1.7㎛이다. 캡 전극(17)의 상부를 향한 면(17')과 최고 레벨(29) 사이의 간격(30)은 간격(27)보다 약간 더 크게 선택되며, 후속하는 도 9b에 도시된 바와 같이, 조립된 센서(1) 내에서 가동 구조(6)의 상부 에지와 캡 전극의 면(17') 사이의 높이 차(22)를 결정한다.
도 9a 내지 도 9c에는, 다양한 방법을 통해 생성되는, 캡 웨이퍼(2)와 센서 웨이퍼(3)로 구성된 센서(1)가 도시되어 있다. 보호 구조(15) 외부에서, 캡 웨이퍼(2)와 센서 웨이퍼(3) 사이에는 게르마늄 본딩 구조(4) 및 알루미늄 본딩 구조(4')로 이루어진 연결 요소(25)가 배열된다. 후속 공융 본딩을 위해, 합금 파트너(4, 4')로부터는 캡 웨이퍼(2)와 센서 웨이퍼(3)를 재료 결합식으로 서로 연결하는 공융 합금이 형성된다. 도면에서는, 전체적으로 센서 코어(5)를 완전히 둘러싸고 공융 본딩 시에 캐비티를 외부 공간으로부터 밀봉식으로 분리하는 연결 요소(25)의 일부만이 도시되어 있다. 보호 구조(15)는 마찬가지로 전체 센서 코어(5)를 둘러싸고, 연결 요소(25)의 용융 시에 액체 합금 재료가 센서 코어에 도달하는 것을 방지한다.
센서 웨이퍼(3)는 FP 브릿지(13)에 의해 서로 연결된 2개의 부분 구조(12, 12')들로 이루어진 가동 구조(6)를 포함한다. 부분 구조(12 및 12')들 사이에는 센서 코어의 비가동 구조(14)가 배열된다. 가동 구조(6)가 편향 방향(11)으로 이동할 때, 이동의 진폭은 캡 웨이퍼(2)의 정지 구조(7)에 의해 제한된다. 강한 편향 시에, 부분 구조(12)는 정지 구조(7)의 정지면(7')에 부딪치고, 이러한 방식으로, 정지면(7')과 부분 구조(12) 사이의 간격(21 또는 21')보다 큰 편향을 방지한다. 바람직하게, 정지 구조(7)는, 부분 구조(12)뿐만 아니라 부분 구조(12')도 강한 편향 시에 정지 구조(7)에 부딪치고 이러한 방식으로 중지되도록 구성된다. 이 경우, 종래 기술에 따라 제조된 도 9a의 센서(1)에서는, 간격(21')이 FP 브릿지(13)와 비가동 구조(14) 사이의 간격(20)보다 작기 때문에, 편향의 진폭이 그에 상응하는 크기일 때, FP 브릿지(13)가 비가동 구조(14)에 충돌하고 이에 따라 기계적으로 손상되거나 심지어 파괴될 위험이 있다는 문제가 발생한다.
반면, 본 발명에 따른 방법의 실시예에 의해 제조된 도 9b 및 도 9c의 센서(1)에서, 간격(21)은 훨씬 더 작고, 특히 FP 브릿지(13)와 비가동 구조(14) 사이의 간격(20)보다 더 작다. 이러한 방식으로, 가동 구조(6)는 FP 브릿지(13)가 손상될 수 있기 이전에 정지 구조(7)의 면(7')에 의해 저지된다. 도 9b의 캡 전극(17)을 갖는 변형예에서, 캡 웨이퍼(2)의 상부 에지와 캡 전극(17) 사이의 간격(22)은 FP 브리지(13)와 비가동 구조(14) 사이의 간격(20)과 동일하다. 이러한 방식으로, 가동 구조(6)가 강한 편향 시에 FP 브리지(13)와 비가동 구조(14) 사이의 기계적 접촉을 통해서도 손상되지 않고, 가동 구조(6)와 캡 전극(17) 사이의 접촉을 통해서도 손상되지 않도록 보장된다.

Claims (9)

  1. 마이크로 전자 기계 센서(1)의 제조 방법으로서, 마이크로 전자 기계 센서(1)는 센서 웨이퍼(3)와 캡 웨이퍼(2)의 연결을 통해 제조되며, 캡 웨이퍼(2)는 캡 웨이퍼(2)를 센서 웨이퍼(3)와 연결하기 위한 본딩 구조(4)를 포함하고, 센서 웨이퍼(3)는 가동 구조(6)를 갖는 센서 코어(5)를 포함하며, 캡 웨이퍼(2)는 가동 구조(6)의 편향을 제한하기 위한 정지 구조(7)를 포함하는, 마이크로 전자 기계 센서의 제조 방법에 있어서,
    이러한 방법은 제1 단계 및 제1 단계에 후속하는 제2 단계를 포함하고, 제1 단계에서는 하드 마스크(8)가 캡 웨이퍼(2)의 부분 영역(9) 상에 제공되고, 캡 웨이퍼(2)의 마스킹된 부분 영역(9)은 정지 구조(7)의 정지면(7')을 결정하고, 제2 단계에서는 본딩 층이 캡 웨이퍼(2) 상에 제공되고, 본딩 층의 에칭을 통해 본딩 구조(4)가 생성되는 것을 특징으로 하는, 마이크로 전자 기계 센서의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 센서 코어(5)의 가동 구조(6)는, 폴리실리콘 브릿지(13)에 의해 서로 연결된 2개의 부분 구조(12, 12')를 포함하고, 폴리실리콘 브릿지(13)는 가동 구조(6)의 정지 상태에서 편향 방향(11)으로 센서 코어(5)의 비가동 구조(14)로부터 이격되는, 마이크로 전자 기계 센서의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 단계에 선행하는 제3 단계에서는 산화물 층이 캡 웨이퍼 상에 제공되고, 산화물 층의 에칭을 통해 보호 구조(15)가 생성되며, 이러한 보호 구조는 캡 웨이퍼(2)가 센서 웨이퍼(3)와 연결될 때 센서 코어(5)를 본딩 구조(4)로부터의 재료의 침투로부터 보호하는, 마이크로 전자 기계 센서의 제조 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 단계에 선행하는 제4 단계에서는 에칭에 의해 캡 웨이퍼(2)의 표면에 함몰부(10)가 생성되고, 제1 단계에서는 추가의 하드 마스크(8')가 캡 웨이퍼(2)의 추가의 부분 영역(9') 상에 제공되며, 추가의 부분 영역(9')은 함몰부(10) 내부에 위치하고, 캡 웨이퍼(2)의 마스킹된 추가의 부분 영역(9')은 캡 전극(17)의 면(17')을 결정하는, 마이크로 전자 기계 센서의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 단계에 후속하는 제5 단계에서는 에칭에 의해 캐비티의 형성을 위한 리세스(19)가 생성되는, 마이크로 전자 기계 센서의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 단계에 후속하는 제6 단계에서는 하드 마스크(8)가 분리되는, 마이크로 전자 기계 센서의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 제6 단계에 선행하는 제7 단계에서는 본딩 구조(4) 및/또는 보호 구조(15)에, 하드 마스크(8)의 분리 시에 재료 제거로부터 본딩 구조(4) 및/또는 보호 구조(15)를 보호하는 보호 래커(18)가 제공되는, 마이크로 전자 기계 센서의 제조 방법.
  8. 가동 구조(6)를 갖는 센서 코어(5)를 포함하는 센서 웨이퍼(3)와, 정지 구조(7)를 포함하는 캡 웨이퍼(2)로 구성된 마이크로 전자 기계 센서(1)로서, 센서 웨이퍼(3)와 캡 웨이퍼(2)는 공융 본딩을 통해 서로 연결되고, 마이크로 전자 기계 센서(1)는 특히 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 방법을 통해 제조되며, 캡 웨이퍼(2)의 정지 구조(7)는 센서 코어(5)의 가동 구조(6)의 편향을 제한하고, 가동 구조(6)는, 폴리실리콘 브릿지(13)에 의해 서로 연결된 2개의 부분 구조(12, 12')를 포함하고, 폴리실리콘 브릿지(13)는 가동 구조(6)의 정지 상태에서 제1 간격(20)을 통해 편향 방향(11)으로 센서 코어(5)의 비가동 구조(14)로부터 이격되며, 가동 구조(6)는 정지 상태에서 제2 간격(21)을 통해 편향 방향(11)으로 정지 구조(7)의 정지면(7')으로부터 이격되는, 마이크로 전자 기계 센서에 있어서,
    제1 간격(20)은 제2 간격(21)보다 큰 것을 특징으로 하는, 마이크로 전자 기계 센서(1).
  9. 제8항에 있어서, 캡 웨이퍼(2)는 캡 웨이퍼(2)의 함몰부(10) 내에 배열된 캡 전극(17)을 포함하며, 가동 구조(6)는 정지 상태에서 제3 간격(22)을 통해 편향 방향(11)으로 캡 전극(17)의 면(17')으로부터 이격되고, 제3 간격(22)은 제2 간격(21)보다 크거나 같은, 마이크로 전자 기계 센서(1).
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