KR20210119254A - Mems 디바이스의 기계적 견고성을 강화하기 위한 복합 스프링 구조물 - Google Patents

Mems 디바이스의 기계적 견고성을 강화하기 위한 복합 스프링 구조물 Download PDF

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Abstract

본 개시의 다양한 실시예들은 복합 스프링을 포함하는 마이크로 전자 기계 시스템(microelectromechanical systems; MEMS) 구조물에 관한 것이다. 제 1 기판은 제 2 기판 아래에 있다. 제 3 기판은 제 2 기판 위에 놓인다. 제 1 기판, 제 2 기판 및 제 3 기판은 공동을 적어도 부분적으로 규정한다. 제 2 기판은 공동 내에 그리고 제 1 기판과 제 3 기판 사이에 이동 가능한 질량체를 포함한다. 복합 스프링은 제 2 기판의 주변 영역으로부터 이동 가능한 질량체까지 연장된다. 복합 스프링은 공동 내에서 이동 가능한 질량체를 부유시키도록 구성된다. 복합 스프링은 제 1 결정 배향을 포함하는 제 1 스프링 층 및 제 1 결정 배향과 상이한 제 2 결정 배향을 포함하는 제 2 스프링 층을 포함한다.

Description

MEMS 디바이스의 기계적 견고성을 강화하기 위한 복합 스프링 구조물{COMPOSITE SPRING STRUCTURE TO REINFORCE MECHANICAL ROBUSTNESS OF A MEMS DEVICE}
마이크로 전자 기계 시스템(microelectromechanical systems; MEMS)은 소형화된 기계 및 전자 기계 요소를 집적 칩에 통합하는 기술이다. MEMS 디바이스는 종종 마이크로 제조 기술을 사용하여 제조된다. 최근에, MEMS 디바이스는 광범위한 응용 분야를 발견했다. 예를 들어, MEMS 디바이스는 휴대폰(예를 들어, 가속도계, 자이로스코프, 디지털 나침반 등), 압력 센서, 미세 유체 요소(예를 들어, 밸브, 펌프), 광학 스위치(예를 들어, 거울) 등에서 발견될 수 있다.
본 개시의 양태들은 첨부 도면들과 함께 아래의 상세한 설명을 읽음으로써 가장 잘 이해된다. 본 산업계에서의 표준적인 실시에 따라, 다양한 피처들은 실척도로 도시되지 않았음을 유념한다. 사실, 다양한 피처들의 치수는 설명의 명료함을 위해 임의적으로 증가되거나 또는 감소될 수 있다.
도 1은 공동(cavity) 내에 복합 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물의 일부 실시예들의 단면도를 도시한다.
도 2는 도 1의 라인 A-A'를 따라 취해진 도 1의 MEMS 구조물의 평면도의 일부 실시예들을 도시한다.
도 3a 내지 도 3k는 도 2의 복합 스프링의 세그먼트의 다양한 대안적인 실시예들의 평면도를 도시한다.
도 4a는 공동 내에 복합 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물의 일부 실시예들의 단면도를 도시한다.
도 4b는 도 4a의 라인 A-A'를 따라 취해진 도 4a의 MEMS 구조물의 평면도의 일부 실시예들을 도시한다.
도 5a 내지 도 5f는 도 4b의 복합 스프링의 세그먼트의 다양한 대안적인 실시예들의 평면도를 도시한다.
도 6a는 공동 내에 복합 스프링 구조물 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물의 일부 실시예들의 단면도를 도시한다.
도 6b는 도 6a의 라인 A-A'를 따라 취해진 도 6a의 MEMS 구조물의 평면도의 일부 실시예들을 도시한다.
도 7a 내지 도 7h는 도 6b의 복합 스프링의 세그먼트의 다양한 대안적인 실시예들의 평면도를 도시한다.
도 8a는 공동 내에 복합 스프링 구조물 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물의 일부 실시예들의 단면도를 도시한다.
도 8b는 도 8a의 라인 A-A'를 따라 취해진 도 8a의 MEMS 구조물의 평면도의 일부 실시예들을 도시한다.
도 9a 내지 도 9f는 도 8b의 복합 스프링의 세그먼트의 다양한 대안적인 실시예들의 평면도를 도시한다.
도 10a는 공동 내에 복합 스프링 구조물 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물의 일부 실시예들의 단면도를 도시한다.
도 10b는 도 10a의 라인 A-A'를 따라 취해진 도 10a의 MEMS 구조물의 평면도의 일부 실시예들을 도시한다.
도 11a 내지 도 11f는 도 10b의 복합 스프링의 세그먼트의 다양한 대안적인 실시예들의 평면도를 도시한다.
도 12는 공동 내에 복합 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물을 갖는 집적 회로(integrated circuit; IC)의 일부 실시예들의 단면도를 도시하며, 여기서 MEMS 구조물은 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit; ASIC) 기판 위에 놓인다.
도 13 내지 도 20은 공동 내에 복합 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물을 형성하는 제 1 방법의 일부 실시예들의 다양한 도면을 도시한다.
도 21 내지 도 28은 공동 내에 복합 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물을 형성하는 제 2 방법의 일부 실시예들의 다양한 도면을 도시한다.
도 29 내지 도 39는 공동 내에 복합 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물을 형성하는 제 3 방법의 일부 실시예들의 다양한 도면을 도시한다.
도 40 내지 도 49는 공동 내에 복합 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물을 형성하는 제 4 방법의 일부 실시예들의 다양한 도면을 도시한다.
도 50 내지 도 60은 공동 내에 복합 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물을 형성하는 제 5 방법의 일부 실시예들의 다양한 도면을 도시한다.
도 61은 공동 내에 복합 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물을 형성하기 위한 일부 실시예들을 도시하는 방법을 흐름도 형식으로 도시한다.
본 개시는 본 개시의 상이한 피처들을 구현하기 위한 다수의 상이한 실시예들 또는 예들을 제공한다. 본 개시를 간략화하기 위해 컴포넌트들 및 배치들의 특정 예들이 아래에서 설명된다. 물론, 이러한 설명은 단지 예일 뿐 제한하기 위한 것이 아니다. 예를 들어, 이어지는 설명에서 제 2 피처 위에 또는 제 2 피처 상에 제 1 피처의 형성은 제 1 피처 및 제 2 피처가 직접 접촉하여 형성되는 실시예들을 포함할 수 있고, 제 1 피처와 제 2 피처 사이에 추가의 피처들이 형성되어 제 1 피처 및 제 2 피처가 직접 접촉하지 않도록 하는 실시예들을 또한 포함할 수 있다. 게다가, 본 개시는 다양한 예들에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 간략함과 명료함을 위한 것으로, 이러한 반복 그 자체가 논의된 다양한 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 지시하는 것은 아니다.
더욱이, "아래", "밑", "하위", "위", "상위" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어들이 도면들에 도시된 바와 같이 다른 요소(들) 또는 피처(들)에 대한 하나의 요소 또는 피처의 관계를 설명하는 데 설명의 용이함을 위해 본 명세서에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에 도시된 방향은 물론 사용 중이거나 동작 중인 디바이스의 상이한 방향을 포함하기 위한 것이다. 장치는 다른 식으로 배향될 수 있고(90도 회전 또는 다른 방향으로 있음), 그에 맞춰 본 명세서에서 사용되는 공간적으로 상대적인 기술어들이 마찬가지로 이해될 수 있다.
마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 디바이스는 MEMS 기판을 포함할 수 있다. MEMS 기판은 공동 내에 배치된 하나 이상의 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함한다. MEMS 기판은 캐리어 기판과 캐핑 기판 사이에 배치될 수 있어 공동은 캐리어 기판과 캐핑 기판 사이에 규정된다. 이동 가능한 질량체는 스프링을 통해 MEMS 기판의 주변 영역에 부착되어 스프링은 공동 내에서 이동 가능한 질량체를 부유시키도록(suspend) 구성된다. MEMS 디바이스의 동작 동안, 이동 가능한 질량체는 이동 가능한 질량체에 적용되는 모션 또는 음파와 같은 외부 자극에 비례하여 편향되고, 이에 의해 외부 자극은 편향을 측정함으로써 정량화될 수 있다. 스프링은 MEMS 기판의 주변 영역으로부터 스프링이 신장 및/또는 압축할 수 있도록 이동 가능한 질량체에 모션을 제공하도록 구성된다. 따라서, 이동 가능한 질량체의 편향은 이동 가능한 질량체 상에 배치된 이동 가능한 감지 전극과 이동 가능한 감지 전극에 인접한 고정 감지 전극 사이의 커패시턴스의 변화에 의해 측정될 수 있다.
스프링은 각각 MEMS 기판의 주변 영역으로부터 이동 가능한 질량체까지 연장되는 단일 연속 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 단일 연속 물질은 폴리 실리콘일 수 있다. 이러한 실시예들에서, 이동 가능한 질량체가 외부 자극에 응답하여 편향될 때, 스프링은 구부러진다. 폴리 실리콘을 포함하는 스프링으로 인해, 스프링은 비교적 얇을 수 있어(예를 들어, 약 30 마이크로 미터 미만), 굽힘에 의해 스프링에 유도된 응력이 높다. 이로 인해 스프링이 파손되어 디바이스 고장을 일으킬 수 있다. 다른 예에서, 단일 연속 물질은 실리콘(예를 들어, 모노크리스탈라인 실리콘, 단결정 실리콘 등)일 수 있다. 단결정 실리콘을 포함하는 스프링으로 인해, 스프링은 비교적 두꺼울 수 있어(예를 들어, 30 마이크로 미터 초과), 스프링은 파손 전에 더 높은 굽힘 응력을 견딜 수 있다. 그러나, 단결정 실리콘이 단일의 균일한 결정 배향(예를 들어, 100 결정 배향)을 포함하기 때문에, 스프링의 표면에서 작은 균열이 발생하면, 균열은 스프링의 결정 격자를 통해 전파될 수 있다. 이로 인해 스프링이 파손되어 디바이스 고장을 일으킬 수 있다.
따라서, 본 개시는 공동 내에 복합 스프링 구조물 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 디바이스 및 MEMS 디바이스를 형성하기 위한 관련 방법에 관한 것이다. 예를 들어, MEMS 디바이스는 캐리어 기판과 캐핑 기판 사이에 배치된 MEMS 기판을 포함하여, 공동은 캐리어 기판과 캐핑 기판 사이에 규정된다. 이동 가능한 질량체는 복합 스프링 구조물에 의해 공동 내에서 부유된다. 복합 스프링 구조물은 각각 MEMS 기판의 주변 영역으로부터 이동 가능한 질량체까지 연장되는 하나 이상의 복합 스프링을 포함할 수 있다. 복합 스프링은 각각 제 1 물질(예를 들어, 단결정 실리콘)를 포함하는 제 1 스프링 층 및 제 1 물질과 상이한 제 2 물질(예를 들어, 폴리 실리콘)을 포함하는 제 2 스프링 층을 포함한다. 제 1 스프링 층 및 제 2 스프링 층은 복합 스프링이 파손 전에 견딜 수 있는 굽힘 응력을 증가시키도록 구성된다. 예를 들어, 굽힘 응력의 결과로 제 1 스프링 층의 표면에 균열이 발생하면, 균열은 제 1 스프링 층을 통해 전파되어 제 2 스프링 층에서 정지할 수 있다. 이것은 부분적으로, 제 2 스프링 층이 예를 들어 제 1 스프링 층과 상이한 결정 배향을 가질 수 있기 때문이다. 따라서, 복합 스프링 구조물은 MEMS 디바이스의 내구성, 신뢰성 및 성능을 증가시키도록 구성된다.
도 1은 공동(111) 내에 복합 스프링(108) 및 이동 가능한 질량체(110)를 포함하는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물(100)의 일부 실시예들의 단면도를 도시한다.
MEMS 구조물(100)은 캐리어 기판(102)과 캐핑 기판(116) 사이에 배치된 MEMS 기판(106)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 캐리어 기판(102) 및/또는 캐핑 기판(116)은, 예를 들어, 벌크 실리콘 기판과 같은 벌크 반도체 기판, 실리콘 온 인슐레이터(silicon-on-insulator; SOI) 기판, 집적 회로(도시되지 않음)를 갖는 상보성 금속 산화물 반도체(complementary metal-oxide-semiconductor; CMOS) 웨이퍼, 집적 수동 디바이스(도시되지 않음)를 갖는 웨이퍼, CMOS 이미지 센서(도시되지 않음)를 갖는 웨이퍼, 기판 관통 비아(through substrate via; TSV)를 갖는 웨이퍼, 다른 반도체 디바이스를 갖는 다른 유사한 기판, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, MEMS 기판(106)은, 예를 들어, 모노크리스탈라인 실리콘(즉, 단결정 실리콘), 진성 모노크리스탈라인 실리콘, 벌크 실리콘 기판, SOI 기판, 다른 적합한 반도체 물질 등이거나 이를 포함할 수 있다. 캐리어 기판(102)과 MEMS 기판(106) 사이에 하부 본딩 구조물(104)이 배치된다. 캐핑 기판(116)과 MEMS 기판(106) 사이에 상부 본딩 구조물(114)이 배치된다. 캐리어 기판(102)과 캐핑 기판(116) 사이에 공동(111)이 규정된다.
MEMS 구조물(100)은, 예를 들어, 모션 센서, 압력 센서, 마이크로폰, 액추에이터 또는 다른 적합한 디바이스로서 구성될 수 있다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)은 공동(111) 내에 배치된 복합 스프링(108) 및 이동 가능한 질량체(110)(예를 들어, 검사 질량체)를 포함한다. 복합 스프링(108)은 이동 가능한 질량체(110)를 MEMS 기판(106)의 주변 영역에 (예를 들어, MEMS 기판(106)에 의해 규정된 하나 이상의 앵커 구조물에) 연결하고, 이동 가능한 질량체(110)를 공동(111) 내에서 그리고 캐리어 기판(102) 위로 부유시킨다. 동작 동안, 이동 가능한 질량체(110)는 이동 가능한 질량체에 적용되는 모션 또는 음파와 같은 외부 자극에 비례하여 편향되고, 이에 의해 외부 자극은 편향을 측정함으로써 정량화될 수 있다. 일부 실시예들에서, 편향은 이동 가능한 질량체(110)에 의해 지지되는 이동 가능한 감지 전극(도시되지 않음)과 이동 가능한 감지 전극에 인접한 고정 감지 전극(도시되지 않음) 사이의 용량성 결합을 사용하여 측정된다. 이러한 실시예들에서, MEMS 구조물(100)은 액추에이터로서 구성될 수 있으며, 여기서 고정 및 이동 가능한 전극(도시되지 않음)은 이동 가능한 질량체(110)를 이동시키기 위해 정전기력을 제공할 수 있다. 접촉 전극(112)이 MEMS 기판(106)의 주변 영역 위에 배치되고, 이동 가능한 감지 전극과 고정 감지 전극 사이의 커패시턴스의 변화를 측정하는 것을 용이하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 접촉 전극(112)은 이동 가능한 감지 전극 및/또는 고정 감지 전극에 전기적으로 결합될 수 있다. 따라서, 접촉 전극(112)은 이동 가능한 질량체(110)의 편향과 관련된 데이터를 포함하는 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
일부 실시예들에서, 복합 스프링(108)은 각각 복합 구조물(109)을 포함한다. 복합 구조물(109)은 서로 상이한 반도체 물질을 각각 포함하는 2 개 이상의 층을 포함한다. 일부 실시예들에서, 복합 구조물(109)은 제 1 스프링 층(109a) 및 제 2 스프링 층(109b)을 포함한다. 제 1 스프링 층(109a)은 제 1 반도체 물질(예를 들어, 실리콘, 모노크리스탈라인 실리콘, 단결정 실리콘 등)을 포함할 수 있고, 제 2 스프링 층(109b)은 제 1 반도체 물질과 상이한 제 2 반도체 물질(예를 들어, 폴리 실리콘)을 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 스프링 층(109a)은 MEMS 기판(106)의 일부이므로, 제 1 스프링 층(109a)은 MEMS 기판(106) 및 이동 가능한 질량체(110)와 동일한 물질을 포함한다. 또 추가의 실시예들에서, 제 2 반도체 물질은, 예를 들어, 폴리 실리콘, 금속(예를 들어, 다결정 금속), 다른 적합한 물질, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합이거나 이를 포함할 수 있다.
제 1 반도체 물질은 제 1 결정 배향을 가질 수 있고, 제 2 반도체 물질은 제 1 결정 배향과 상이한 제 2 결정 배향을 가질 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 스프링 층(109a) 및 제 2 스프링 층(109b)의 제 1 결정 배향 및 제 2 결정 배향은 밀러 지수로 설명될 수 있다. 예를 들어, 제 1 스프링 층(109a)의 제 1 결정 배향은 제 1 스프링 층(109a)에 걸쳐 연속적으로 연장되는 단결정 배향일 수 있다. 제 1 스프링 층(109a)의 단결정 배향은 (1, 1, 1)의 값을 포함하는 밀러 지수로 설명될 수 있다. 다른 실시예들에서, 제 1 스프링 층(109a)의 단결정 배향은 (1, 1, 0), (0, 0, 1), (1, 0, 0), (0, 1, 0) 또는 다른 적합한 값과 같은 상이한 값을 포함하는 밀러 지수로 설명될 수 있다. 추가의 실시예들에서, 제 1 결정 배향은 제 1 스프링 층(109a)에 걸쳐 연장되는 단결정 배향(예를 들어, (1, 1, 1))일 수 있는 반면, 제 2 결정 배향은 제 2 스프링 층(109b)에 걸쳐 연장되는 복수의 상이한 결정 배향(예를 들어, (1, 1, 0), (0, 0, 1), (1, 0, 0), (0, 1, 0) 및/또는 다른 적합한 값)을 포함할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 제 2 결정 배향은 (1, 0, 0) 배향을 갖는 제 1 영역 및 제 1 영역과 상이한 (1, 1, 0) 배향을 갖는 제 2 영역을 포함할 수 있다. 이동 가능한 질량체(110)가 외부 자극에 응답하여 편향될 때, 복합 스프링(108)은 구부러진다. 이는 복합 스프링(108)의 복합 구조물(109)에 응력을 유도할 수 있다. 일부 실시예들에서, 유도된 응력은 제 1 스프링 층(109a)의 표면을 따라 균열을 야기할 수 있다. 제 1 스프링 층(109a)의 결정 격자의 균일성으로 인해, 균열은, 예를 들어, 제 1 스프링 층(109a)의 결정 격자를 통해 전파될 수 있다. 그러나, 제 2 스프링 층(109b)의 상이한 제 2 결정 배향으로 인해, 균열은 제 2 스프링 층(109b)을 통해 전파되지 않아서 제 2 스프링 층(109b)은 균열 정지 구조물로서 작용할 수 있다. 이는 외부 자극에 반응하여 복합 스프링(108)이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 복합 구조물(109)을 포함하는 복합 스프링(108)은 복합 스프링(108)의 기계적 견고성을 증가시킬 수 있다. 이는 MEMS 구조물(100)의 신뢰성 및 내구성을 증가시킨다.
추가의 실시예들에서, 물질의 굽힘 강도는 물질에 가해지는 굽힘력으로 인해 물질이 파손 및/또는 파열되기 전의 물질의 응력으로 규정될 수 있다. 일부 실시예들에서, 제 1 스프링 층(109a)의 제 1 반도체 물질(예를 들어, 실리콘, 모노크리스탈라인 실리콘, 단결정 실리콘 등)은 제 1 굽힘 강도를 갖고, 제 2 스프링 층(109b)의 제 2 반도체 물질(예를 들어, 폴리 실리콘)은 제 1 굽힘 강도와 상이한 제 2 굽힘 강도를 갖는다. 복합 구조물(109)이 제 1 스프링 층(109a) 및 제 2 스프링 층(109b)을 포함하기 때문에, 일부 실시예들에서, 복합 구조물(109)의 조합된 굽힘 강도는 제 1 굽힘 강도보다 크고 제 2 굽힘 강도보다 크다. 따라서, 복합 스프링(108)의 내구성이 증가하여, 이에 의해 MEMS 구조물(100)의 성능이 증가된다.
도 2는 도 1의 라인 A-A'를 따라 취해진 도 1의 MEMS 구조물(100)의 평면도(200)의 일부 실시예들을 도시한다. 추가의 실시예들에서, 도 1의 MEMS 구조물(100)의 단면도는 도 2의 평면도(200)의 라인 A-A'를 따라 취해질 수 있다.
도 2의 평면도(200)에 도시된 바와 같이, 이동 가능한 질량체(110)는 복합 스프링(108)을 통해 앵커 구조물(202)에서 MEMS 기판(106)의 주변 영역에 부착된다. 앵커 구조물(202)은 MEMS 기판(106)의 세그먼트일 수 있다. 접촉 전극(112)은 앵커 구조물(202)과 인접하며, 예를 들어, 이동 가능한 질량체(110)에 전기적으로 결합될 수 있다. 복합 스프링(108)은 복합 구조물(109)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 복합 구조물(109)은 제 1 스프링 층(109a) 및 제 2 스프링 층(109b)을 포함한다. 제 2 스프링 층(109b)은, 예를 들어, 제 1 스프링 층(109a)의 2 개의 세그먼트 사이에 측 방향으로 이격될 수 있다. 또한, 제 1 스프링 층(109a) 및 제 2 스프링 층(109b)은 앵커 구조물(202)로부터 이동 가능한 질량체(110)까지 연속적으로 측 방향으로 연장된다. 추가의 실시예들에서, 제 1 스프링 층(109a), 앵커 구조물(202) 및 이동 가능한 질량체(110)는 동일한 물질(예를 들어, 모노크리스탈라인 실리콘)을 포함한다. 또한, 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)는 이동 가능한 질량체(110)와 앵커 구조물(202) 사이에 측 방향으로 이격된다.
도 3a 내지 도 3k는 도 2의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)의 일부 대안적인 실시예들의 평면도(300a-k)를 도시한다.
도 3a의 평면도(300a)에 의해 도시된 바와 같이, 제 1 스프링 층(109a)은 제 2 스프링 층(109b)의 대향 측면 상에 배치된다. 일부 실시예들에서, 제 1 스프링 층(109a)의 폭(w1)은, 예를 들어, 약 0.5 내지 50 마이크로 미터, 약 0.5 내지 25 마이크로 미터, 약 25 내지 50 마이크로 미터, 또는 다른 적합한 값의 범위 내에 있다. 일부 실시예들에서, 제 2 스프링 층(109b)의 폭(w2)은, 예를 들어, 약 0.1 내지 5 마이크로 미터, 약 0.1 내지 2.5 마이크로 미터, 약 2.5 내지 5 마이크로 미터, 또는 다른 적합한 값의 범위 내에 있다.
도 3b의 평면도(300b)에 의해 도시된 바와 같이, 제 2 스프링 층(109b)은 제 1 방향으로 연장되는 복수의 세장형 제 1 세그먼트 및 제 1 방향에 직교하는 제 2 방향으로 연장되는 복수의 제 2 세그먼트를 포함하는 그리드 구조물로 구성된다. 세장형 제 1 세그먼트는 서로 평행하고, 제 2 세그먼트는 서로 평행하다. 또한, 제 1 스프링 층(109a)은 제 2 스프링 층(109b)의 세장형 제 1 세그먼트와 제 2 세그먼트 사이에 측 방향으로 배치된다.
도 3c의 평면도(300c)에 의해 도시된 바와 같이, 제 1 스프링 층(109a)은 제 1 복수의 세장형 세그먼트를 포함하고, 제 2 스프링 층(109b)은 제 1 스프링 층(109a)의 제 1 복수의 세장형 세그먼트 사이에서 측 방향으로 교번하여 이격된 제 2 복수의 세장형 세그먼트를 포함한다.
도 3d의 평면도(300d)에 의해 도시된 바와 같이, 제 2 스프링 층(109b)은 제 1 스프링 층(109a)의 길이에 걸쳐 측 방향으로 이격된 복수의 세그먼트를 포함한다. 제 2 스프링 층(109b)의 세그먼트는 각각 제 1 스프링 층(109a)의 폭에 걸쳐 연속적으로 연장된다. 일부 실시예들에서, 제 2 스프링 층(109b)의 세그먼트는, 예를 들어, 약 0.5 내지 100 마이크로 미터, 0.5 내지 50 마이크로 미터, 50 내지 100 마이크로 미터, 또는 다른 적합한 값의 범위 내에 있을 수 있는 거리(d1)만큼 서로 측 방향으로 이격된다. 추가의 실시예들에서, 제 2 스프링 층(109b)은 2 개 이상의 세그먼트를 포함한다.
도 3e의 평면도(300e)에 의해 도시된 바와 같이, 제 2 스프링 층(109b)은 제 1 스프링 층(109a)의 길이에 걸쳐 측 방향으로 이격된 복수의 세그먼트를 포함한다. 제 2 스프링 층(109b)의 세그먼트는 각각 제 1 스프링 층(109a)의 폭에 걸쳐 연속적으로 연장된다. 일부 실시예들에서, 제 2 스프링 층(109b)의 세그먼트는, 예를 들어, 약 0.1 내지 33 마이크로 미터, 0.1 내지 16 마이크로 미터, 16 내지 33 마이크로 미터, 또는 다른 적합한 값의 범위 내에 있을 수 있는 거리(d2)만큼 서로 측 방향으로 이격된다. 추가의 실시예들에서, 제 2 스프링 층(109b)은 4 개 이상의 세그먼트를 포함한다.
도 3f 및 도 3g의 평면도(300f 및 300g)에 의해 도시된 바와 같이, 제 2 스프링 층(109b)은 제 1 스프링 층(109a)의 길이에 걸쳐 측 방향으로 이격된 복수의 경사 세그먼트를 포함한다. 제 2 스프링 층(109b)의 경사 세그먼트는 제 1 스프링 층(109a)의 폭에 걸쳐 연장된다. 일부 실시예들에서, 실질적 직선(301)과 제 2 스프링 층(109b)의 경사 세그먼트 각각의 측벽 사이에 각도(θ)가 규정된다. 실질적 직선(301)은 제 1 스프링 층(109a)의 측벽과 정렬될 수 있다. 추가의 실시예들에서, 각도(θ)는 약 1 내지 89 도, 약 1 내지 45 도, 약 45 내지 89 도, 또는 다른 적합한 값의 범위 내에 있다.
도 3h의 평면도(300h)에 의해 도시된 바와 같이, 제 2 스프링 층(109b)은 제 1 스프링 층(109a)의 길이에 걸쳐 측 방향으로 이격된 복수의 경사 세그먼트를 포함한다. 경사 세그먼트는 각각 제 1 스프링 층(109a)의 제 1 측벽을 따라 배치된 제 1 부분 및 제 1 스프링 층(109a)의 제 2 측벽을 따라 배치된 제 2 부분을 포함한다. 실질적 직선(301)은 제 1 스프링 층(109a)의 폭의 중심을 따라 배치된다. 제 2 스프링 층(109b)의 각각의 경사 세그먼트의 제 1 부분 및 제 2 부분은 각도(θ)만큼 실질적 직선(301)으로부터 경사진다. 일부 실시예들에서, 각도(θ)는 약 1 내지 89 도, 약 1 내지 45 도, 약 45 내지 89 도, 또는 다른 적합한 값의 범위 내에 있다.
도 3i 및 도 3j의 평면도(300i 및 300j)에 의해 도시된 바와 같이, 제 2 스프링 층(109b)은 제 1 복수의 경사 세그먼트 및 제 2 복수의 경사 세그먼트를 포함한다. 제 1 복수의 경사 세그먼트는 제 1 스프링 층(109a)의 제 1 측벽을 따라 배치되고, 제 2 복수의 경사 세그먼트는 제 1 측벽과 대향하는 제 1 스프링 층(109a)의 제 2 측벽을 따라 배치된다.
도 3k의 평면도(300k)에 의해 도시된 바와 같이, 제 2 스프링 층(109b)은 제 1 복수의 경사 세그먼트, 제 2 복수의 경사 세그먼트 및 세장형 세그먼트를 포함한다. 제 1 복수의 경사 세그먼트는 제 1 스프링 층(109a)의 제 1 측벽을 따라 배치되고, 제 2 복수의 경사 세그먼트는 제 1 측벽과 대향하는 제 1 스프링 층(109a)의 제 2 측벽을 따라 배치된다. 제 2 스프링 층(109b)의 세장형 세그먼트는 제 1 스프링 층(109a)의 폭의 중심에 배치되고, 제 1 스프링 층(109a)의 길이를 따라 연속적으로 연장되어 제 1 복수의 경사 세그먼트 및 제 2 복수의 경사 세그먼트는 세장형 세그먼트로부터 제 1 스프링 층(109a)의 대향 측벽으로 연장된다.
도 3a 내지 도 3k는 각각 도 2의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)에 대한 상이한 변형을 도시하지만, 도 3a 내지 도 3k에 도시된 세그먼트(108s)의 레이아웃은 각각 도 2의 대응하는 앵커 구조물(202)로부터 이동 가능한 질량체(110)까지 각각의 복합 스프링(108)의 전체 길이 및/또는 폭에 걸쳐 연속적으로 연장될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1 및 도 2의 MEMS 구조물(100)의 일부 대안적인 실시예들에 따른 MEMS 구조물(400)의 일부 실시예들의 다양한 도면을 도시한다. 도 4a는 MEMS 구조물(400)의 단면도의 일부 실시예들을 도시하고, 도 4b는 MEMS 구조물(400)의 평면도의 일부 실시예들을 도시한다. 도 4a는 도 4b의 평면도의 라인 A-A'를 따라 취해진 MEMS 구조물(400)의 일부 실시예들의 단면도를 도시한다. 또한, 도 4b는 도 4a의 단면도의 라인 A-A'를 따라 취해진 MEMS 구조물(400)의 일부 실시예들의 평면도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b에 의해 도시된 바와 같이, 복합 스프링(108)의 복합 구조물(109)은 제 1 스프링 층(109a) 및 제 2 스프링 층(109b)을 포함한다. 도 4a의 단면도를 참조하면, 제 1 스프링 층(109a)은 제 2 스프링 층(109b)의 세장형 세그먼트 사이에 측 방향으로 이격되어, 제 2 스프링 층(109b)은 제 1 스프링 층(109a)의 대향 측면 상에 배치된다.
도 5a 내지 도 5f는 도 4b의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)의 일부 대안적인 실시예들의 평면도(500a-f)를 도시한다.
도 5a의 평면도(500a)에 의해 도시된 바와 같이, 제 2 스프링 층(109b)은 제 1 스프링 층(109a)의 대향 측벽 상에 배치된다. 제 2 스프링 층(109b)은 제 1 스프링 층(109a)의 대향 측벽을 따라 연속적으로 측 방향으로 연장된다.
도 5b의 평면도(500b)에 의해 도시된 바와 같이, 제 2 스프링 층(109b)은 제 1 스프링 층(109a)의 대향 측벽을 따라 배치된다. 일부 실시예들에서, 제 2 스프링 층(109b)은 0이 아닌 거리만큼 제 1 스프링 층(109a)의 중심 영역으로부터 측 방향으로 오프셋되어, 제 2 스프링 층(109b)은 제 1 스프링 층(109a)의 중심 영역에 걸쳐 불연속적이다.
도 5c의 평면도(500c)에 의해 도시된 바와 같이, 제 2 스프링 층(109b)은 제 1 스프링 층(109a)의 대향 측벽을 따라 배치되어 제 1 스프링 층(109a)의 중심 세그먼트의 측벽은 제 2 스프링 층(109b)의 외부 측벽과 정렬된다.
도 5d의 평면도(500d)는 도 5a의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)의 대안적인 실시예를 도시하며, 복수의 개구부(502)가 제 1 스프링 층(109a) 내에 배치된다. 추가의 실시예들에서, 각각의 개구부(502)의 중심은 제 1 스프링 층(109a)의 폭의 중심과 정렬된다. 또한, 제 2 스프링 층(109b)은 각각의 개구부(502)를 측 방향으로 둘러싼다. 일부 실시예들에서, 각각의 개구부(502)의 폭(w3)은, 예를 들어, 약 0.5 내지 100 마이크로 미터, 약 0.5 내지 50 마이크로 미터, 약 50 내지 100 마이크로 미터, 또는 다른 적합한 값의 범위 내에 있다. 도 5d에 도시된 바와 같이, 개구부(502)는 각각 정사각형 및/또는 직사각형 형상을 갖지만, 개구부(502)는 원형 및/또는 타원 형상과 같은 다른 형상을 가질 수 있다.
도 5e의 평면도(500e)는 도 5b의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)의 대안적인 실시예를 도시하며, 개구부(502)가 제 1 스프링 층(109a)의 중심 영역 내에 배치된다. 또한, 제 2 스프링 층(109b)은 개구부(502)를 연속적으로 측 방향으로 둘러싼다.
도 5f의 평면도(500f)는 도 5c의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)의 대안적인 실시예를 도시하며, 개구부(502)가 제 1 스프링 층(109a)의 중심 세그먼트 내에 배치된다. 또한, 제 2 스프링 층(109b)은 개구부(502)를 연속적으로 측 방향으로 둘러싼다.
도 5a 내지 도 5f는 각각 도 4b의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)에 대한 상이한 변형을 도시하지만, 도 5a 내지 도 5f에 도시된 세그먼트(108s)의 레이아웃은 각각 도 4b의 대응하는 앵커 구조물(202)로부터 이동 가능한 질량체(110)까지 각각의 복합 스프링(108)의 전체 길이 및/또는 폭에 걸쳐 연속적으로 연장될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 6a 및 도 6b는 도 1 및 도 2의 MEMS 구조물(100)의 일부 대안적인 실시예들에 따른 MEMS 구조물(600)의 일부 실시예들의 다양한 도면을 도시한다. 도 6a는 MEMS 구조물(600)의 단면도의 일부 실시예들을 도시하고, 도 6b는 MEMS 구조물(600)의 평면도의 일부 실시예들을 도시한다. 도 6a는 도 6b의 평면도의 라인 A-A'를 따라 취해진 MEMS 구조물(600)의 일부 실시예들의 단면도를 도시한다. 또한, 도 6b는 도 6a의 단면도의 라인 A-A'를 따라 취해진 MEMS 구조물(600)의 일부 실시예들의 평면도를 도시한다.
도 6a 및 도 6b에 의해 도시된 바와 같이, 복합 구조물(109)은 제 1 스프링 층(109a), 제 2 스프링 층(109b) 및 제 3 스프링 층(109c)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 3 스프링 층(109c)은 제 1 스프링 층(109a)의 대향 측벽을 따라 배치된다. 추가의 실시예들에서, 제 3 스프링 층(109c)은 대응하는 앵커 구조물(202)로부터 이동 가능한 질량체(110)까지 연속적으로 측 방향으로 연장된다. 다양한 실시예들에서, 제 3 스프링 층(109c)은 제 1 스프링 층(109a)의 제 1 반도체 물질 및 제 2 스프링 층(109b)의 제 2 반도체 물질과 상이한 제 3 반도체 물질을 포함한다. 추가의 실시예들에서, 제 3 반도체 물질은, 예를 들어, 비정질 실리콘, 비정질 실리콘 이산화물, 금속(예를 들어, 비정질 금속 물질), 중합체, 다른 적합한 물질, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합이거나 이를 포함할 수 있다. 따라서, 제 3 반도체 물질은 제 1 반도체 물질의 제 1 결정 배향 및 제 2 반도체 물질의 제 2 결정 배향과 상이한 비정질 구조물을 가질 수 있다. 예를 들어, 비정질 구조물은 제 3 스프링 층(109c)에서 원자의 연속적인 랜덤 네트워크를 포함할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 제 3 스프링 층(109c)은 비결정질 구조물을 갖는다. 비정질 구조물이 제 1 결정 배향 및 제 2 결정 배향과 상이하기 때문에, 제 1 스프링 층(109a) 및/또는 제 2 스프링 층(109b) 상에 형성 및/또는 이를 통해 전파되는 응력 유도 균열은 제 3 스프링 층(109c)을 통해 전파되지 않을 수 있다. 이는 외부 스프링에 반응하여 복합 스프링(108)이 파손되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 제 1 스프링 층(109a), 제 2 스프링 층(109b) 및 제 3 스프링 층(109c)을 포함하는 복합 구조물(109)은 복합 스프링(108)의 기계적 견고성을 증가시킬 수 있다. 이는 MEMS 구조물(600)의 신뢰성 및 내구성을 증가시킨다.
추가의 실시예들에서, 제 3 스프링 층(109c)은 제 1 스프링 층(109a)의 제 1 굽힘 강도와 상이하고 제 2 스프링 층(109b)의 제 2 굽힘 강도와 상이한 제 3 굽힘 강도를 포함한다. 복합 구조물(109)이 제 1 스프링 층(109a), 제 2 스프링 층(109b) 및 제 3 스프링 층(109c)을 포함하기 때문에, 일부 실시예들에서, 복합 구조물(109)의 조합된 굽힘 강도는 제 1 굽힘 강도보다 크고, 제 2 굽힘 강도보다 크며, 제 3 굽힘 강도보다 크다. 따라서, 복합 스프링(108)의 내구성이 증가하여, 이에 의해 MEMS 구조물(100)의 성능이 증가된다. 또 추가의 실시예들에서, 복합 구조물(109)의 스프링 층들 중 적어도 하나는, 예를 들어, 금속, 유기 중합체, 또는 복합 구조물(109) 내의 다른 스프링 층들과 상이한 결정 구조물을 갖는 다른 물질이거나 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 복합 구조물(109)의 스프링 층들 중 적어도 하나가 금속을 포함하면, 이것은, 예를 들어, 전기 도금, 무전해 도금 또는 다른 적합한 성막 또는 성장 공정에 의해 성막될 수 있다. 이는 복합 구조물(109)의 굽힘 강도를 증가시킬 수 있다.
도 7a 내지 도 7h는 도 6b의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)의 일부 대안적인 실시예들의 평면도(700a-h)를 도시한다.
도 7a 내지 도 7h의 평면도(700a-h)는 각각 도 3a 내지 도 3e, 도 3h, 도 3i 및 도 3k의 평면도(300a-e, 300h, 300i 및 300k)의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)의 대안적인 실시예들을 도시하며, 여기서, 제 3 스프링 층(109c)은 제 1 스프링 층(109a)의 외부 대향 측벽을 따라 배치된다. 일부 실시예들에서, 제 3 스프링 층(109c)은, 예를 들어, 약 0.1 내지 2 마이크로 미터, 0.1 내지 1 마이크로 미터, 약 1 내지 2 마이크로 미터, 또는 다른 적합한 값의 범위 내에 있는 폭(w4)을 갖는다.
도 7a 내지 도 7h는 각각 도 6b의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)에 대한 상이한 변형을 도시하지만, 도 7a 내지 도 7h에 도시된 세그먼트(108s)의 레이아웃은 각각 도 6b의 대응하는 앵커 구조물(202)로부터 이동 가능한 질량체(110)까지 각각의 복합 스프링(108)의 전체 길이 및/또는 폭에 걸쳐 연속적으로 연장될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 8a 및 도 8b는 도 4a 및 도 4b의 MEMS 구조물(400)의 일부 대안적인 실시예들에 따른 MEMS 구조물(800)의 일부 실시예들의 다양한 도면을 도시한다. 도 8a는 MEMS 구조물(800)의 단면도의 일부 실시예들을 도시하고, 도 8b는 MEMS 구조물(800)의 평면도의 일부 실시예들을 도시한다. 도 8a는 도 8b의 평면도의 라인 A-A'를 따라 취해진 MEMS 구조물(800)의 일부 실시예들의 단면도를 도시한다. 또한, 도 8b는 도 8a의 단면도의 라인 A-A'를 따라 취해진 MEMS 구조물(800)의 일부 실시예들의 평면도를 도시한다.
도 8a 및 도 8b에 의해 도시된 바와 같이, 복합 스프링(108)의 복합 구조물(109)은 제 1 스프링 층(109a), 제 2 스프링 층(109b) 및 제 3 스프링 층(109c)을 포함하고, 여기서 제 3 스프링 층(109c)은 제 2 스프링 층(109b)의 외부 대향 측벽을 따라 배치된다.
도 9a 내지 도 9f는 도 8b의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)의 일부 대안적인 실시예들의 평면도(900a-f)를 도시한다. 예를 들어, 평면도(900a-f)는 도 5a 내지 도 5f의 평면도(500a-f)의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)의 다양한 대안적인 실시예들을 도시하며, 여기서 제 3 스프링 층(109c)은 제 2 스프링 층(109b)의 외부 대향 측벽을 따라 배치 및/또는 제 1 스프링 층(109a)의 외부 대향 측벽을 따라 배치된다. 일부 실시예들에서, 도 9a의 평면도(900a)는 도 5a의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)의 대안적인 실시예들을 도시한다. 추가의 실시예들에서, 도 9b 내지 도 9d의 평면도(900b-d)는 도 5b의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)의 다양한 대안적인 실시예들을 도시한다. 또 추가의 실시예들에서, 도 9e의 평면도(900e)는 도 5c의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)의 대안적인 실시예들을 도시한다. 다양한 실시예들에서, 도 9f의 평면도(900f)는 도 5d의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)의 대안적인 실시예를 도시하며, 여기서 제 3 스프링 층(109c)은 각각의 개구부(502)를 측 방향으로 둘러싸고, 제 3 스프링 층(109c)은 제 2 스프링 층(109b)의 외부 대향 측벽을 따라 배치된다.
도 9a 내지 도 9f는 각각 도 8b의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)에 대한 상이한 변형을 도시하지만, 도 9a 내지 도 9f에 도시된 세그먼트(108s)의 레이아웃은 각각 도 8b의 대응하는 앵커 구조물(202)로부터 이동 가능한 질량체(110)까지 각각의 복합 스프링(108)의 전체 길이 및/또는 폭에 걸쳐 연속적으로 연장될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 10a 및 도 10b는 도 8a 및 도 8b의 MEMS 구조물(800)의 일부 대안적인 실시예들에 따른 MEMS 구조물(1000)의 일부 실시예들의 다양한 도면을 도시한다. 도 10a는 MEMS 구조물(1000)의 단면도의 일부 실시예들을 도시하고, 도 10b는 MEMS 구조물(1000)의 평면도의 일부 실시예들을 도시한다. 도 10a는 도 10b의 라인 A-A'를 따라 취해진 MEMS 구조물(1000)의 일부 실시예들의 단면도를 도시한다. 또한, 도 10b는 도 10a의 라인 A-A'를 따라 취해진 MEMS 구조물(1000)의 일부 실시예들의 평면도를 도시한다.
도 10a 및 도 10b에 의해 도시된 바와 같이, 복합 스프링(108)의 복합 구조물(109)은 제 1 스프링 층(109a), 제 2 스프링 층(109b) 및 제 3 스프링 층(109c)을 포함한다. 일부 실시예들에서, 제 3 스프링 층(109c)의 중간 세그먼트는 제 1 스프링 층(109a)의 제 1 쌍의 세그먼트 사이에 측 방향으로 배치되고, 제 1 스프링 층(109a)의 제 1 쌍의 세그먼트는 제 2 스프링 층(109b)의 한 쌍의 세그먼트 사이에 배치되고, 제 2 스프링 층(109b)의 한 쌍의 세그먼트는 제 1 스프링 층(109a)의 제 2 쌍의 세그먼트 사이에 배치되며, 제 1 스프링 층(109a)의 제 2 쌍의 세그먼트는 제 3 스프링 층(109c)의 외부 쌍의 세그먼트 사이에 배치된다.
도 11a 내지 도 11f는 도 10b의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)의 일부 대안적인 실시예들의 평면도(1100a-f)를 도시한다.
도 11a의 평면도(1100a)에 의해 도시된 바와 같이, 제 1 스프링 층(109a), 제 2 스프링 층(109b) 및 제 3 스프링 층(109c)은 서로 교번하는 복수의 세그먼트를 각각 포함한다.
도 11b의 평면도(1100b)에 의해 도시된 바와 같이, 제 3 스프링 층(109c)은 생략된다. 또한, 제 1 스프링 층(109a) 및 제 2 스프링 층(109b)은 서로 교번하여 적층된 복수의 세그먼트를 각각 포함한다.
도 11c의 평면도(1100c)에 의해 도시된 바와 같이, 제 2 스프링 층(109b) 및 제 3 스프링 층(109c)은 각각 제 1 스프링 층(109a) 내에 배치된 복수의 경사 세그먼트를 포함한다. 따라서, 제 1 스프링 층(109a)은 제 2 스프링 층(109b)의 경사 세그먼트를 측 방향으로 둘러싸고, 제 3 스프링 층(109c)의 경사 세그먼트를 측 방향으로 둘러싼다. 제 3 스프링 층(109c)의 복수의 경사 세그먼트는 제 1 스프링 층(109a)의 폭의 중심과 정렬되고, 제 2 스프링 층(109b)의 한 쌍의 경사 세그먼트는 제 3 스프링 층(109c)의 각각의 경사 세그먼트의 대향 측면 상에 배치된다. 또한, 제 3 스프링 층(109c)은 제 1 스프링 층(109a)의 대향 측벽을 따라 배치된 외부 세그먼트를 포함한다.
도 11d는 도 11c의 평면도(1100c)의 대안적인 실시예들에 대응하는 평면도(1100d)를 도시하며, 여기서 제 2 스프링 층(109b)의 복수의 경사 세그먼트는 제 1 스프링 층(109a)의 폭의 중심과 정렬되고, 제 3 스프링 층(109c)의 한 쌍의 경사 세그먼트는 제 2 스프링 층(109b)의 각각의 경사 세그먼트의 대향 측면 상에 배치된다.
도 11e는 도 11a의 평면도(1100a)의 대안적인 실시예들에 대응하는 평면도(1100e)를 도시하며, 여기서 제 1 스프링 층(109a), 제 2 스프링 층(109b) 및 제 3 스프링 층(109c)은 서로 교번하는 복수의 세그먼트를 각각 포함한다.
도 11f의 평면도(1100f)에 의해 도시된 바와 같이, 제 3 스프링 층(109c)은 제 1 스프링 층(109a)의 대향 측벽을 따라 연속적으로 측 방향으로 연장되고, 제 1 스프링 층(109a)의 대향 측벽으로부터 연장되는 복수의 경사 돌출부를 포함한다. 또한, 제 2 스프링 층(109b)은 제 3 스프링 층(109c)의 인접한 경사 돌출부 쌍 사이에 배치된 복수의 경사 세그먼트를 포함한다.
도 11a 내지 도 11f는 각각 도 10b의 복합 스프링(108)의 세그먼트(108s)에 대한 상이한 변형을 도시하지만, 도 11a 내지 도 11f에 도시된 세그먼트(108s)의 레이아웃은 각각 도 10b의 대응하는 앵커 구조물(202)로부터 이동 가능한 질량체(110)까지 각각의 복합 스프링(108)의 전체 길이 및/또는 폭에 걸쳐 연속적으로 연장될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 12는 캐리어 기판(102)과 주문형 집적 회로(ASIC) 구조물(1202) 사이에 배치된 MEMS 기판(106)을 갖는 집적 회로(IC)(1200)의 일부 실시예들의 단면도를 도시한다.
일부 실시예들에서, ASIC 구조물(1202)은 ASIC 기판(1204) 위에 놓인 상호 접속 구조물(1208)을 포함한다. 일부 실시예들에서, ASIC 기판(1204)은, 예를 들어, 벌크 실리콘 기판, SOI 기판 또는 다른 적합한 기판 물질이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 복수의 반도체 디바이스(1206)가 ASIC 기판(1204) 내에 및/또는 위에 배치된다. 반도체 디바이스(1206)는 트랜지스터로서 구성될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 반도체 디바이스(1206)는 각각 ASIC 기판(1204) 위에 놓인 게이트 구조물(1214) 및 ASIC 기판(1204) 내에 그리고 게이트 구조물(1214)의 대향 측면 상에 배치된 소스/드레인 영역(1212)을 포함한다. 추가의 실시예들에서, 게이트 구조물(1214)은 게이트 유전체 층 위에 놓인 게이트 전극을 포함한다.
상호 접속 구조물(1208)은 상호 접속 유전체 구조물(1210), 복수의 전도성 와이어(1218), 및 복수의 전도성 비아(1216)를 포함한다. 전도성 비아(1216) 및 전도성 와이어(1218)는 상호 접속 유전체 구조물(1210) 내에 배치되고, 반도체 디바이스(1206)를 IC(1200) 내에 배치된 다른 디바이스(도시되지 않음)에 전기적으로 결합시키도록 구성된다. 예를 들어, 전도성 비아(1216) 및 전도성 와이어(1218)는 접촉 전극(112)을 반도체 디바이스(1206)에 전기적으로 결합시킬 수 있어, 이동 가능한 질량체(110)의 편향으로 인한 커패시턴스의 변화가 반도체 디바이스(1206)에서 액세스될 수 있다. 일부 실시예들에서, 전도성 비아(1216) 및/또는 전도성 와이어(1218)는, 예를 들어, 각각 구리, 알루미늄, 티타늄 질화물, 탄탈륨 질화물, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 상호 접속 유전체 구조물(1210)은, 예를 들어, 실리콘 이산화물, 낮은 k 유전체 물질, 극도로 낮은 k 유전체 물질, 다른 적합한 유전체 물질, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합이거나 이를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 도 12는 도 1의 대안적인 실시예들을 도시하며, 여기서 캐핑 기판(116)은 ASIC 구조물(1202)로 대체된다. ASIC 구조물(1202)은 도 4a, 도 6a, 도 8a 및/또는 도 10a의 MEMS 구조물의 캐핑 기판(116)을 대체할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 13 내지 도 20은 본 개시에 따른 공동 내에 복합 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물을 형성하는 제 1 방법의 일부 실시예들의 다양한 도면(1300-2000)을 도시한다. 도 13 내지 도 20에 도시된 다양한 도면(1300-2000)은 제 1 방법을 참조하여 설명되지만, 도 13 내지 도 20에 도시된 구조물들은 제 1 방법에 한정되지 않고, 오히려 이 방법과는 분리되어 독립될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 도 13 내지 도 20은 일련의 동작으로 설명되지만, 이들 동작은 동작의 순서가 다른 실시예들에서 변경될 수 있다는 점에서 제한되지 않으며, 개시된 방법은 다른 구조물에도 적용 가능하다는 것이 이해될 것이다. 다른 실시예들에서, 도시 및/또는 기술된 일부 동작들은 전체적으로 또는 부분적으로 생략될 수 있다.
도 13의 단면도(1300)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)이 제공되고, 이어서 MEMS 기판(106) 내에 복수의 개구부(1302)를 규정하도록 패턴화된다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)은, 예를 들어, 모노크리스탈라인 실리콘(즉, 단결정 실리콘), 진성 모노크리스탈라인 실리콘, 벌크 실리콘 기판, SOI 기판, 다른 적합한 반도체 물질 등이거나 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)을 패턴화하는 단계는, MEMS 기판(106) 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 에칭 공정을 수행하여, 이에 의해 개구부(1302)를 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 에칭 공정은 플라즈마 에칭 공정 및/또는 심도 반응성 이온 에칭(deep reactive-ion etching; DRIE) 공정과 같은 건식 에칭 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
도 14의 단면도(1400)에 도시된 바와 같이, 폴리 실리콘 층(1402)이 MEMS 기판(106) 위에 형성되어, 이에 의해 개구부(도 13의 1302)를 충전한다. 일부 실시예들에서, 폴리 실리콘 층(1402)은, 예를 들어, 폴리 실리콘, 진성 폴리 실리콘, 도핑된 폴리 실리콘, 다른 물질 등이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 폴리 실리콘 층(1402)은 MEMS 기판(106)과 상이한 물질을 포함한다. 또 추가의 실시예들에서, 폴리 실리콘 층(1402)은, 예를 들어, 화학 기상 성막(chemical vapor deposition; CVD) 공정, 물리 기상 성막(physical vapor deposition; PVD) 공정, 원자 층 성막(atomic layer deposition; ALD) 공정, 또는 다른 적합한 성장 또는 성막 공정에 의해 성막될 수 있다.
도 15의 단면도(1500)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)의 전면(106f)에 도달할 때까지 폴리 실리콘 층(도 14의 1402)으로 평탄화 공정(예를 들어, 화학적 기계적 평탄화(chemical mechanical planarization; CMP) 공정)이 수행되어, 이에 의해 MEMS 기판(106) 내에 제 2 스프링 층(109b)을 형성한다.
도 16의 단면도(1600)에 도시된 바와 같이, 캐리어 기판(102) 및 하부 본딩 구조물(104)이 제공된다. 이어서, MEMS 기판(106)의 전면(106f)은 하부 본딩 구조물(104)에 본딩된다. 일부 실시예들에서, 본딩 공정은, 예를 들어, 융합 본딩 공정, 하이브리드 본딩 공정 또는 다른 적합한 본딩 공정일 수 있다. 일부 실시예들에서, 캐리어 기판(102)은, 예를 들어, 벌크 기판(예를 들어, 벌크 실리콘 기판), 모노크리스탈라인 실리콘 기판, 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기판 또는 일부 다른 적합한 기판이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 하부 본딩 구조물(104)은, 예를 들어, 실리콘 이산화물과 같은 산화물 또는 다른 적합한 물질이거나 이를 포함할 수 있다.
도 17의 단면도(1700)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)의 초기 두께(Ti)를 두께(Ts)로 감소시키기 위해 MEMS 기판(106)에 씨닝 공정이 수행된다. 일부 실시예들에서, 씨닝 공정은 기계적 연마 공정, CMP 공정, 일부 다른 씨닝 공정, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합에 의해 수행된다. 예를 들어, 씨닝 공정은 전체적으로 기계적 연마 공정에 의해 수행될 수 있다.
도 18의 단면도(1800)에 도시된 바와 같이, 접촉 전극(112)이 MEMS 기판(106) 위에 형성된다. 일부 실시예들에서, 접촉 전극(112)을 형성하는 공정은, MEMS 기판(106) 위에 전도성 층을 (예를 들어, CVD, PVD, 스퍼터링, 전기 도금, 무전해 도금 등에 의해) 성막하는 단계; 전도성 층 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 전도성 층을 패턴화하여 이에 의해 접촉 전극(112)을 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 접촉 전극(112)은, 예를 들어, 알루미늄, 구리, 티타늄, 다른 적합한 전도성 물질, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합이거나 이를 포함할 수 있다.
도 19a의 단면도(1900a) 및 도 19b의 평면도(1900b)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)은 패턴화되어, 이에 의해 이동 가능한 질량체(110), 복합 스프링(108) 및 복합 구조물(109)의 제 1 스프링 층(109a)을 규정한다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)을 패턴화하는 단계는, MEMS 기판(106) 및 접촉 전극(112) 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 에칭 공정을 수행하여 이에 의해 이동 가능한 질량체(110), 복합 스프링(108) 및 제 1 스프링 층(109a)을 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 에칭 공정은 플라즈마 에칭 공정 및/또는 DRIE 공정과 같은 건식 에칭 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
도 19b는 도 19a의 라인 A-A'를 따라 취해진 도 19a의 단면도(1900a)의 일부 실시예들에 대응하는 평면도(1900b)를 도시한다. 도 19b는 대응하는 앵커 구조물(202)로부터 이동 가능한 질량체(110)까지 연장되는 복합 스프링(108)의 레이아웃을 도시한다. 추가의 실시예들에서, 도 19a의 단면도(1900a)의 패턴화 공정은 앵커 구조물(202)을 추가로 규정할 수 있다. 또 추가의 실시예들에서, 제 1 스프링 층(109a) 및 제 2 스프링 층(109b)은 각각 복합 구조물(109)의 평면도 레이아웃이 도 3a 내지 도 3k의 평면도(300a-k) 중 임의의 것에 대응하도록 형성 및/또는 규정될 수 있다.
도 20의 단면도(2000)에 도시된 바와 같이, 캐핑 기판(116) 및 상부 본딩 구조물(114)이 제공된다. 이어서, 캐핑 기판(116)은 상부 본딩 구조물(114)에 의해 MEMS 기판(106)에 본딩된다. 일부 실시예들에서, 본딩 공정은, 예를 들어, 융합 본딩 공정, 하이브리드 본딩 공정 또는 다른 적합한 본딩 공정일 수 있다. 추가의 실시예들에서, 캐핑 기판(116)은, 예를 들어, 벌크 실리콘 기판과 같은 벌크 반도체 기판, 또는 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기판 또는 다른 적합한 기판 물질이거나 이를 포함할 수 있다. 또 추가의 실시예들에서, 상부 본딩 구조물(114)은, 예를 들어, 실리콘 이산화물과 같은 산화물 또는 다른 적합한 유전체 물질이거나 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 캐핑 기판(116)을 형성한 후, 접촉 전극(112)은 접촉 전극(112)과 접촉하기 위해 캐핑 기판(116)을 통해 연장되는 하나 이상의 TSV(도시되지 않음), 하나 이상의 본딩 구조물(도시되지 않음)에 의해 다른 집적 칩(도시되지 않음)에 전기적으로 결합될 수 있거나, 다른 적합한 방법 및/또는 구조물이 접촉 전극(112)을 다른 집적 칩(도시되지 않음)에 결합시키기 위해 사용될 수 있다.
도 21 내지 도 28은 본 개시에 따른 공동 내에 복합 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물을 형성하는 제 2 방법의 일부 실시예들의 다양한 도면(2100-2800)을 도시한다. 도 21 내지 도 28에 도시된 다양한 도면(2100-2800)은 제 2 방법을 참조하여 설명되지만, 도 21 내지 도 28에 도시된 구조물들은 제 2 방법에 한정되지 않고, 오히려 이 방법과는 분리되어 독립될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 도 21 내지 도 28은 일련의 동작으로 설명되지만, 이들 동작은 동작의 순서가 다른 실시예들에서 변경될 수 있다는 점에서 제한되지 않으며, 개시된 방법은 다른 구조물에도 적용 가능하다는 것이 이해될 것이다. 다른 실시예들에서, 도시 및/또는 기술된 일부 동작들은 전체적으로 또는 부분적으로 생략될 수 있다.
도 21의 단면도(2100)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)이 제공되고, 이어서 MEMS 기판(106) 내에 복수의 개구부(2102)를 규정하도록 패턴화된다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)은, 예를 들어, 모노크리스탈라인 실리콘(즉, 단결정 실리콘), 진성 모노크리스탈라인 실리콘, 벌크 실리콘 기판, SOI 기판, 다른 적합한 반도체 물질 등이거나 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)을 패턴화하는 단계는, MEMS 기판(106) 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 에칭 공정을 수행하여, 이에 의해 개구부(2102)를 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 에칭 공정은 플라즈마 에칭 공정 및/또는 DRIE 공정과 같은 건식 에칭 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
도 22의 단면도(2200)에 도시된 바와 같이, 폴리 실리콘 층(2202)이 MEMS 기판(106) 위에 형성되고, 이에 의해 개구부(도 21의 2102)를 충전한다. 일부 실시예들에서, 폴리 실리콘 층(2202)은, 예를 들어, 폴리 실리콘, 진성 폴리 실리콘, 도핑된 폴리 실리콘, 다른 적합한 물질 등이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 폴리 실리콘 층(2202)은 MEMS 기판(106)과 상이한 물질을 포함한다. 또 추가의 실시예들에서, 폴리 실리콘 층(2202)은, 예를 들어, CVD 공정, PVD 공정, ALD 공정, 또는 다른 적합한 성장 또는 성막 공정에 의해 성막될 수 있다.
도 23의 단면도(2300)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)의 전면(106f)에 도달할 때까지 폴리 실리콘 층(도 22의 2202)으로 평탄화 공정(예를 들어, CMP 공정)이 수행되어, 이에 의해 MEMS 기판(106) 내에 제 2 스프링 층(109b)을 형성한다.
도 24의 단면도(2400)에 도시된 바와 같이, 캐리어 기판(102) 및 하부 본딩 구조물(104)이 제공된다. 이어서, MEMS 기판(106)의 전면(106f)은 하부 본딩 구조물(104)에 본딩된다. 일부 실시예들에서, 본딩 공정은, 예를 들어, 융합 본딩 공정, 하이브리드 본딩 공정 또는 다른 적합한 본딩 공정일 수 있다. 일부 실시예들에서, 캐리어 기판(102)은, 예를 들어, 벌크 기판(예를 들어, 벌크 실리콘 기판), 모노크리스탈라인 실리콘 기판, SOI 기판 또는 일부 다른 적합한 기판이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 하부 본딩 구조물(104)은, 예를 들어, 실리콘 이산화물과 같은 산화물 또는 다른 적합한 물질이거나 이를 포함할 수 있다.
도 25의 단면도(2500)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)의 초기 두께(Ti)를 두께(Ts)로 감소시키기 위해 MEMS 기판(106)에 씨닝 공정이 수행된다. 일부 실시예들에서, 씨닝 공정은 기계적 연마 공정, CMP 공정, 일부 다른 씨닝 공정, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합에 의해 수행된다. 예를 들어, 씨닝 공정은 전체적으로 기계적 연마 공정에 의해 수행될 수 있다.
도 26의 단면도(2600)에 도시된 바와 같이, 접촉 전극(112)이 MEMS 기판(106) 위에 형성된다. 일부 실시예들에서, 접촉 전극(112)을 형성하는 공정은, MEMS 기판(106) 위에 전도성 층을 (예를 들어, CVD, PVD, 스퍼터링, 전기 도금, 무전해 도금 등에 의해) 성막하는 단계; 전도성 층 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 전도성 층을 패턴화하여, 이에 의해 접촉 전극(112)을 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 접촉 전극(112)은, 예를 들어, 알루미늄, 구리, 티타늄, 다른 적합한 전도성 물질, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합이거나 이를 포함할 수 있다.
도 27a의 단면도(2700a) 및 도 27b의 평면도(2700b)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)은 패턴화되어, 이에 의해 이동 가능한 질량체(110), 복합 스프링(108) 및 복합 구조물(109)의 제 1 스프링 층(109a)을 규정한다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)을 패턴화하는 단계는, MEMS 기판(106) 및 접촉 전극(112) 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 에칭 공정을 수행하여, 이에 의해 이동 가능한 질량체(110), 복합 스프링(108) 및 제 1 스프링 층(109a)을 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 에칭 공정은 플라즈마 에칭 공정 및/또는 DRIE 공정과 같은 건식 에칭 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
도 27b는 도 27a의 라인 A-A'를 따라 취해진 도 27a의 단면도(2700a)의 일부 실시예들에 대응하는 평면도(2700b)를 도시한다. 도 27b는 대응하는 앵커 구조물(202)로부터 이동 가능한 질량체(110)까지 연장되는 복합 스프링(108)의 레이아웃을 도시한다. 추가의 실시예들에서, 도 27a의 단면도(2700a)의 패턴화 공정은 앵커 구조물(202)을 추가로 규정할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 제 1 스프링 층(109a) 및 제 2 스프링 층(109b)은 각각 복합 구조물(109)의 평면도 레이아웃이 도 5a 내지 도 5f의 평면도(500a-f) 중 임의의 것에 대응하도록 형성 및/또는 규정될 수 있다.
도 28의 단면도(2800)에 도시된 바와 같이, 캐핑 기판(116) 및 상부 본딩 구조물(114)이 제공된다. 이어서, 캐핑 기판(116)은 상부 본딩 구조물(114)에 의해 MEMS 기판(106)에 본딩된다. 일부 실시예들에서, 본딩 공정은, 예를 들어, 융합 본딩 공정, 하이브리드 본딩 공정 또는 다른 적합한 본딩 공정일 수 있다. 추가의 실시예들에서, 캐핑 기판(116)은, 예를 들어, 벌크 실리콘 기판과 같은 벌크 반도체 기판, 또는 실리콘 온 인슐레이터(SOI) 기판 또는 다른 적합한 기판 물질이거나 이를 포함할 수 있다. 또 추가의 실시예들에서, 상부 본딩 구조물(114)은, 예를 들어, 실리콘 이산화물과 같은 산화물 또는 다른 적합한 유전체 물질이거나 이를 포함할 수 있다.
도 29 내지 도 39는 본 개시에 따른 공동 내에 복합 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물을 형성하는 제 3 방법의 일부 실시예들의 다양한 도면(2900-3900)을 도시한다. 도 29 내지 도 39에 도시된 다양한 도면(2900-3900)은 제 3 방법을 참조하여 설명되지만, 도 29 내지 도 39에 도시된 구조물들은 제 3 방법에 한정되지 않고, 오히려 이 방법과는 분리되어 독립될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 도 29 내지 도 39는 일련의 동작으로 설명되지만, 이들 동작은 동작의 순서가 다른 실시예들에서 변경될 수 있다는 점에서 제한되지 않으며, 개시된 방법은 다른 구조물에도 적용 가능하다는 것이 이해될 것이다. 다른 실시예들에서, 도시 및/또는 기술된 일부 동작들은 전체적으로 또는 부분적으로 생략될 수 있다.
도 29의 단면도(2900)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)이 제공되고, 이어서 MEMS 기판(106) 내에 복수의 개구부(2902)를 규정하도록 패턴화된다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)은, 예를 들어, 모노크리스탈라인 실리콘(즉, 단결정 실리콘), 진성 모노크리스탈라인 실리콘, 벌크 실리콘 기판, SOI 기판, 다른 적합한 반도체 물질 등이거나 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)을 패턴화하는 단계는, MEMS 기판(106) 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 에칭 공정을 수행하여, 이에 의해 개구부(2902)를 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 에칭 공정은 플라즈마 에칭 공정 및/또는 DRIE 공정과 같은 건식 에칭 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 각각의 개구부(2902)는 높이(h1)를 갖도록 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 높이(h1)는, 예를 들어, 약 25 내지 200 마이크로 미터의 범위, 약 5 내지 500 마이크로 미터의 범위, 약 0.5 내지 100 마이크로 미터의 범위, 약 0.5 내지 50 마이크로 미터의 범위, 약 50 내지 100 마이크로 미터의 범위, 또는 약 5 마이크로 미터 미만의 범위 내에 있을 수 있다. 높이(h1)에 대한 다른 값도 본 개시의 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다.
도 30의 단면도(3000)에 도시된 바와 같이, 유전체 층(3002)이 MEMS 기판(106) 위에 형성되어, 이에 의해 개구부(도 29의 2902)를 충전한다. 일부 실시예들에서, 유전체 층(3002)은, 예를 들어, 비정질 실리콘, 비정질 실리콘 이산화물 등이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 유전체 층(3002)은 MEMS 기판(106)과 상이한 물질을 포함한다. 또 추가의 실시예들에서, 유전체 층(3002)은, 예를 들어, CVD 공정, PVD 공정, 열 산화 공정, 또는 다른 적합한 성장 또는 성막 공정에 의해 성막될 수 있다.
도 31의 단면도(3100)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)의 전면(106f)에 도달할 때까지 유전체 층(도 30의 3002)으로 평탄화 공정(예를 들어, CMP 공정)이 수행되어, 이에 의해 MEMS 기판(106) 내에 제 3 스프링 층(109c)을 형성한다.
도 32의 단면도(3200)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)은 MEMS 기판(106) 내에 복수의 개구부(3202)를 규정하도록 패턴화된다. 일부 실시예들에서, 각각의 개구부(3202)는 제 3 스프링 층(109c)의 인접한 세그먼트들 사이에 측 방향으로 이격된다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)을 패턴화하는 단계는, MEMS 기판(106) 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 에칭 공정을 수행하여, 이에 의해 개구부(3202)를 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 에칭 공정은 플라즈마 에칭 공정 및/또는 DRIE 공정과 같은 건식 에칭 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
또한, 각각의 개구부(3202)는 높이(h2)를 갖도록 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 높이(h2)는, 예를 들어, 약 25 내지 200 마이크로 미터의 범위, 약 5 내지 500 마이크로 미터의 범위, 약 0.5 내지 100 마이크로 미터의 범위, 약 0.5 내지 50 마이크로 미터의 범위, 약 50 내지 100 마이크로 미터의 범위, 또는 약 5 마이크로 미터 미만의 범위 내에 있을 수 있다. 높이(h2)에 대한 다른 값도 본 개시의 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다.
도 33의 단면도(3300)에 도시된 바와 같이, 폴리 실리콘 층(3302)이 MEMS 기판(106) 위에 형성되어, 이에 의해 개구부(도 32의 3202)를 충전한다. 일부 실시예들에서, 폴리 실리콘 층(3302)은, 예를 들어, 폴리 실리콘, 진성 폴리 실리콘, 도핑된 폴리 실리콘, 다른 물질 등이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 폴리 실리콘 층(3302)은 MEMS 기판(106)과 상이한 물질 및/또는 제 3 스프링 층(109c)과 상이한 물질을 포함한다. 또 추가의 실시예들에서, 폴리 실리콘 층(3302)은, 예를 들어, CVD 공정, PVD 공정, ALD 공정, 또는 다른 적합한 성장 또는 성막 공정에 의해 성막될 수 있다.
도 34의 단면도(3400)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)의 전면(106f)에 도달할 때까지 폴리 실리콘 층(도 33의 3302)으로 평탄화 공정(예를 들어, CMP 공정)이 수행되어, 이에 의해 MEMS 기판(106) 내에 제 2 스프링 층(109b)을 형성한다.
도 35의 단면도(3500)에 도시된 바와 같이, 캐리어 기판(102) 및 하부 본딩 구조물(104)이 제공된다. 이어서, MEMS 기판(106)의 전면(106f)은 하부 본딩 구조물(104)에 본딩된다. 일부 실시예들에서, 본딩 공정은, 예를 들어, 융합 본딩 공정, 하이브리드 본딩 공정 또는 다른 적합한 본딩 공정일 수 있다. 일부 실시예들에서, 캐리어 기판(102)은, 예를 들어, 벌크 기판(예를 들어, 벌크 실리콘 기판), 모노크리스탈라인 실리콘 기판, SOI 기판 또는 일부 다른 적합한 기판이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 하부 본딩 구조물(104)은, 예를 들어, 실리콘 이산화물과 같은 산화물 또는 다른 적합한 물질이거나 이를 포함할 수 있다.
도 36의 단면도(3600)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)의 초기 두께(Ti)를 두께(Ts)로 감소시키기 위해 MEMS 기판(106)에 씨닝 공정이 수행된다. 일부 실시예들에서, 두께(Ts)는, 예를 들어, 약 25 내지 200 마이크로 미터의 범위, 또는 약 5 내지 500 마이크로 미터의 범위 내에 있을 수 있다. 두께(Ts)에 대한 다른 값도 본 개시의 범위 내에 있다는 것이 이해될 것이다. 일부 실시예들에서, 씨닝 공정은 기계적 연마 공정, CMP 공정, 일부 다른 씨닝 공정, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합에 의해 수행된다. 예를 들어, 씨닝 공정은 전체적으로 기계적 연마 공정에 의해 수행될 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 제 2 스프링 층(109b)의 두께는, 예를 들어, 약 25 내지 200 마이크로 미터의 범위, 약 5 내지 500 마이크로 미터의 범위, 또는 다른 적합한 두께 값의 범위 내에 있을 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에서, 제 3 스프링 층(109c)의 두께는, 예를 들어, 약 25 내지 200 마이크로 미터의 범위, 약 5 내지 500 마이크로 미터의 범위, 또는 다른 적합한 두께 값의 범위 내에 있을 수 있다.
도 37의 단면도(3700)에 도시된 바와 같이, 접촉 전극(112)이 MEMS 기판(106) 위에 형성된다. 일부 실시예들에서, 접촉 전극(112)을 형성하는 공정은, MEMS 기판(106) 위에 전도성 층을 (예를 들어, CVD, PVD, 스퍼터링, 전기 도금, 무전해 도금 등에 의해) 성막하는 단계; 전도성 층 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 전도성 층을 패턴화하여, 이에 의해 접촉 전극(112)을 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 접촉 전극(112)은, 예를 들어, 알루미늄, 구리, 티타늄, 다른 적합한 전도성 물질, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합이거나 이를 포함할 수 있다.
도 38a의 단면도(3800a) 및 도 38b의 평면도(3800b)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)은 패턴화되어, 이에 의해 이동 가능한 질량체(110), 복합 스프링(108) 및 복합 구조물(109)의 제 1 스프링 층(109a)을 규정한다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)을 패턴화하는 단계는, MEMS 기판(106) 및 접촉 전극(112) 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 에칭 공정을 수행하여, 이에 의해 이동 가능한 질량체(110), 복합 스프링(108) 및 제 1 스프링 층(109a)을 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 에칭 공정은 플라즈마 에칭 공정 및/또는 DRIE 공정과 같은 건식 에칭 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
도 38b는 도 38a의 라인 A-A'를 따라 취해진 도 38a의 단면도(3800a)의 일부 실시예들에 대응하는 평면도(3800b)를 도시한다. 도 38b는 대응하는 앵커 구조물(202)로부터 이동 가능한 질량체(110)까지 연장되는 복합 스프링(108)의 레이아웃을 도시한다. 추가의 실시예들에서, 도 38a의 단면도(3800a)의 패턴화 공정은 앵커 구조물(202)을 추가로 규정할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 제 1 스프링 층(109a), 제 2 스프링 층(109b) 및 제 3 스프링 층(109c)은 각각 복합 구조물(109)의 평면도 레이아웃이 도 7a 내지 도 7h의 평면도(700a-h) 중 임의의 것에 대응하도록 형성 및/또는 규정될 수 있다.
도 39의 단면도(3900)에 도시된 바와 같이, 캐핑 기판(116) 및 상부 본딩 구조물(114)이 제공된다. 이어서, 캐핑 기판(116)은 상부 본딩 구조물(114)에 의해 MEMS 기판(106)에 본딩된다. 일부 실시예들에서, 본딩 공정은, 예를 들어, 융합 본딩 공정, 하이브리드 본딩 공정 또는 다른 적합한 본딩 공정일 수 있다. 일부 실시예들에서, 본딩 공정은, 예를 들어, 캐리어 기판(102)과 캐핑 기판(116) 사이에 공동(111)을 규정할 수 있어 공동(111)은 제 1 가스 압력을 갖는다. 추가의 실시예들에서, 캐핑 기판(116)은, 예를 들어, 벌크 실리콘 기판과 같은 벌크 반도체 기판, 또는 SOI 기판이거나 이를 포함할 수 있다. 또 추가의 실시예들에서, 상부 본딩 구조물(114)은, 예를 들어, 실리콘 이산화물과 같은 산화물 또는 다른 적합한 유전체 물질이거나 이를 포함할 수 있다.
도 40 내지 도 49는 본 개시에 따른 공동 내에 복합 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물을 형성하는 제 4 방법의 일부 실시예들의 다양한 도면(4000-4900)을 도시한다. 도 40 내지 도 49에 도시된 다양한 도면(4000-4900)은 제 4 방법을 참조하여 설명되지만, 도 40 내지 도 49에 도시된 구조물들은 제 4 방법에 한정되지 않고, 오히려 이 방법과는 분리되어 독립될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 도 40 내지 도 49는 일련의 동작으로 설명되지만, 이들 동작은 동작의 순서가 다른 실시예들에서 변경될 수 있다는 점에서 제한되지 않으며, 개시된 방법은 다른 구조물에도 적용 가능하다는 것이 이해될 것이다. 다른 실시예들에서, 도시 및/또는 기술된 일부 동작들은 전체적으로 또는 부분적으로 생략될 수 있다.
도 40의 단면도(4000)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)이 제공되고, 이어서 MEMS 기판(106) 내에 복수의 개구부(4002)를 규정하도록 패턴화된다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)은, 예를 들어, 모노크리스탈라인 실리콘(즉, 단결정 실리콘), 진성 모노크리스탈라인 실리콘, 벌크 실리콘 기판, SOI 기판, 다른 적합한 반도체 물질 등이거나 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)을 패턴화하는 단계는, MEMS 기판(106) 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 에칭 공정을 수행하여, 이에 의해 개구부(4002)를 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 에칭 공정은 플라즈마 에칭 공정 및/또는 DRIE 공정과 같은 건식 에칭 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
도 41의 단면도(4100)에 도시된 바와 같이, 폴리 실리콘 층(4102)이 MEMS 기판(106) 위에 형성되고, 이에 의해 개구부(4002)를 라이닝한다. 일부 실시예들에서, 폴리 실리콘 층(4102)은, 예를 들어, 폴리 실리콘, 진성 폴리 실리콘, 도핑된 폴리 실리콘, 다른 물질 등이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 폴리 실리콘 층(4102)은 MEMS 기판(106)과 상이한 물질을 포함한다. 또 추가의 실시예들에서, 폴리 실리콘 층(4102)은, 예를 들어, CVD 공정, PVD 공정, 또는 다른 적합한 성장 또는 성막 공정에 의해 성막될 수 있다.
도 42의 단면도(4200)에 도시된 바와 같이, 유전체 층(4202)이 MEMS 기판(106) 및 폴리 실리콘 층(4102) 위에 형성되고, 이에 의해 개구부(도 41의 4002)를 충전한다. 일부 실시예들에서, 유전체 층(4202)은, 예를 들어, 비정질 실리콘, 비정질 실리콘 이산화물, 다른 물질 등이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 유전체 층(4202)은 MEMS 기판(106)과 상이한 및/또는 폴리 실리콘 층(4102)과 상이한 물질을 포함한다. 또 추가의 실시예들에서, 유전체 층(4202)은, 예를 들어, CVD 공정, PVD 공정, ALD 공정, 열 산화 공정, 또는 다른 적합한 성장 또는 성막 공정에 의해 성막될 수 있다.
도 43의 단면도(4300)에 도시된 바와 같이, 패턴화 공정이 유전체 층(도 42의 4202)에 수행되어, 이에 의해 제 3 스프링 층(109c)을 규정한다. 일부 실시예들에서, 유전체 층(도 42의 4202)을 패턴화하는 단계는, 습식 에칭 공정, 건식 에칭 공정, 다른 적합한 에칭 공정, 또는 앞서 말한 한 것의 임의의 조합을 수행하는 단계를 포함한다.
도 44의 단면도(4400)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)의 전면(106f)에 도달할 때까지 폴리 실리콘 층(4102)으로 평탄화 공정(예를 들어, CMP 공정)이 수행되어, 이에 의해 폴리 실리콘 층(4102)의 적어도 일부를 제거한다.
도 45의 단면도(4500)에 도시된 바와 같이, 캐리어 기판(102) 및 하부 본딩 구조물(104)이 제공된다. 이어서, MEMS 기판(106)의 전면(106f)은 하부 본딩 구조물(104)에 본딩된다. 일부 실시예들에서, 본딩 공정은, 예를 들어, 융합 본딩 공정, 하이브리드 본딩 공정 또는 다른 적합한 본딩 공정일 수 있다. 일부 실시예들에서, 캐리어 기판(102)은, 예를 들어, 벌크 기판(예를 들어, 벌크 실리콘 기판), 모노크리스탈라인 실리콘 기판, SOI 기판 또는 일부 다른 적합한 기판이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 하부 본딩 구조물(104)은, 예를 들어, 실리콘 이산화물과 같은 산화물 또는 다른 적합한 물질이거나 이를 포함할 수 있다.
도 46의 단면도(4600)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)의 초기 두께(Ti)를 두께(Ts)로 감소시키기 위해 MEMS 기판(106)에 씨닝 공정이 수행된다. 일부 실시예들에서, 씨닝 공정은 기계적 연마 공정, CMP 공정, 일부 다른 씨닝 공정, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합에 의해 수행된다. 예를 들어, 씨닝 공정은 전체적으로 기계적 연마 공정에 의해 수행될 수 있다. 추가의 실시예들에서, 씨닝 공정은 폴리 실리콘 층(4102)의 적어도 일부를 제거한다.
도 47의 단면도(4700)에 도시된 바와 같이, 접촉 전극(112)이 MEMS 기판(106) 위에 형성된다. 일부 실시예들에서, 접촉 전극(112)을 형성하는 공정은, MEMS 기판(106) 위에 전도성 층을 (예를 들어, CVD, PVD, 스퍼터링, 전기 도금, 무전해 도금 등에 의해) 성막하는 단계; 전도성 층 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 전도성 층을 패턴화하여, 이에 의해 접촉 전극(112)을 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 접촉 전극(112)은, 예를 들어, 알루미늄, 구리, 티타늄, 다른 적합한 전도성 물질, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합이거나 이를 포함할 수 있다.
도 48a의 단면도(4800a) 및 도 48b의 평면도(4800b)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106) 및 폴리 실리콘 층(도 47의 4102)은 패턴화되어, 이에 의해 이동 가능한 질량체(110), 복합 스프링(108) 및 복합 구조물(109)의 제 1 스프링 층(109a) 및 제 2 스프링 층(109b)을 규정한다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106) 및 폴리 실리콘 층(도 47의 4102)을 패턴화하는 단계는, MEMS 기판(106) 및 접촉 전극(112) 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 에칭 공정을 수행하여, 이에 의해 이동 가능한 질량체(110), 복합 스프링(108), 제 1 스프링 층(109a) 및 제 2 스프링 층(109b)을 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 에칭 공정은 플라즈마 에칭 공정 및/또는 DRIE 공정과 같은 건식 에칭 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
도 48b는 도 48a의 라인 A-A'를 따라 취해진 도 48a의 단면도(4800a)의 일부 실시예들에 대응하는 평면도(4800b)를 도시한다. 도 48b는 대응하는 앵커 구조물(202)로부터 이동 가능한 질량체(110)까지 연장되는 복합 스프링(108)의 레이아웃을 도시한다. 추가의 실시예들에서, 도 48a의 단면도(4800a)의 패턴화 공정은 앵커 구조물(202)을 추가로 규정할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 제 1 스프링 층(109a), 제 2 스프링 층(109b) 및 제 3 스프링 층(109c)은 각각 복합 구조물(109)의 평면도 레이아웃이 도 9a 내지 도 9f의 평면도(900a-f) 중 임의의 것에 대응하도록 형성 및/또는 규정될 수 있다.
도 49의 단면도(4900)에 도시된 바와 같이, 캐핑 기판(116) 및 상부 본딩 구조물(114)이 제공된다. 이어서, 캐핑 기판(116)은 상부 본딩 구조물(114)에 의해 MEMS 기판(106)에 본딩된다. 일부 실시예들에서, 본딩 공정은, 예를 들어, 융합 본딩 공정, 하이브리드 본딩 공정 또는 다른 적합한 본딩 공정일 수 있다. 일부 실시예들에서, 본딩 공정은, 예를 들어, 캐리어 기판(102)과 캐핑 기판(116) 사이에 공동(111)을 규정할 수 있어 공동(111)은 제 1 가스 압력을 갖는다. 추가의 실시예들에서, 캐핑 기판(116)은, 예를 들어, 벌크 실리콘 기판과 같은 벌크 반도체 기판, 또는 SOI 기판이거나 이를 포함할 수 있다. 또 추가의 실시예들에서, 상부 본딩 구조물(114)은, 예를 들어, 실리콘 이산화물과 같은 산화물 또는 다른 적합한 유전체 물질이거나 이를 포함할 수 있다.
도 50 내지 도 60은 본 개시에 따른 공동 내에 복합 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물을 형성하는 제 5 방법의 일부 실시예들의 다양한 도면(5000-6000)을 도시한다. 도 50 내지 도 60에 도시된 다양한 도면(5000-6000)은 제 5 방법을 참조하여 설명되지만, 도 50 내지 도 60에 도시된 구조물들은 제 5 방법에 한정되지 않고, 오히려 이 방법과는 분리되어 독립될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 도 50 내지 도 60은 일련의 동작으로 설명되지만, 이들 동작은 동작의 순서가 다른 실시예들에서 변경될 수 있다는 점에서 제한되지 않으며, 개시된 방법은 다른 구조물에도 적용 가능하다는 것이 이해될 것이다. 다른 실시예들에서, 도시 및/또는 기술된 일부 동작들은 전체적으로 또는 부분적으로 생략될 수 있다.
도 50의 단면도(5000)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)이 제공되고, 이어서 MEMS 기판(106) 내에 복수의 개구부(5002)를 규정하도록 패턴화된다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)은, 예를 들어, 모노크리스탈라인 실리콘(즉, 단결정 실리콘), 진성 모노크리스탈라인 실리콘, 벌크 실리콘 기판, SOI 기판, 다른 적합한 반도체 물질 등이거나 이를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)을 패턴화하는 단계는, MEMS 기판(106) 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 에칭 공정을 수행하여, 이에 의해 개구부(5002)를 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 에칭 공정은 플라즈마 에칭 공정 및/또는 DRIE 공정과 같은 건식 에칭 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
도 51의 단면도(5100)에 도시된 바와 같이, 유전체 층(5102)이 MEMS 기판(106) 위에 형성되고, 이에 의해 개구부(도 50의 5002)를 충전한다. 일부 실시예들에서, 유전체 층(5102)은, 예를 들어, 비정질 실리콘, 비정질 실리콘 이산화물 등이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 유전체 층(5102)은 MEMS 기판(106)과 상이한 물질을 포함한다. 또 추가의 실시예들에서, 유전체 층(5102)은, 예를 들어, CVD 공정, PVD 공정, 열 산화 공정, 또는 다른 적합한 성장 또는 성막 공정에 의해 성막될 수 있다.
도 52의 단면도(5200)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)의 전면(106f)에 도달할 때까지 유전체 층(도 51의 5102)으로 평탄화 공정(예를 들어, CMP 공정)이 수행되어, 이에 의해 MEMS 기판(106) 내에 제 3 스프링 층(109c)을 형성한다.
도 53의 단면도(5300)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)은 MEMS 기판(106) 내에 복수의 개구부(5302)를 규정하도록 패턴화된다. 일부 실시예들에서, 각각의 개구부(5302)는 제 3 스프링 층(109c)의 인접한 세그먼트들 사이에 측 방향으로 이격된다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)을 패턴화하는 단계는, MEMS 기판(106) 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 에칭 공정을 수행하여, 이에 의해 개구부(5302)를 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 에칭 공정은 플라즈마 에칭 공정 및/또는 DRIE 공정과 같은 건식 에칭 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
도 54의 단면도(5400)에 도시된 바와 같이, 폴리 실리콘 층(5402)이 MEMS 기판(106) 위에 형성되고, 이에 의해 개구부(도 53의 5302)를 충전한다. 일부 실시예들에서, 폴리 실리콘 층(5402)은, 예를 들어, 폴리 실리콘, 진성 폴리 실리콘, 도핑된 폴리 실리콘 등이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 폴리 실리콘 층(5402)은 MEMS 기판(106)과 상이한 및/또는 제 3 스프링 층(109c)과 상이한 물질을 포함한다. 또 추가의 실시예들에서, 폴리 실리콘 층(5402)은, 예를 들어, CVD 공정, PVD 공정, ALD 공정, 또는 다른 적합한 성장 또는 성막 공정에 의해 성막될 수 있다.
도 55의 단면도(5500)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)의 전면(106f)에 도달할 때까지 폴리 실리콘 층(도 54의 5402)으로 평탄화 공정(예를 들어, CMP 공정)이 수행되어, 이에 의해 MEMS 기판(106) 내에 제 2 스프링 층(109b)을 형성한다.
도 56의 단면도(5600)에 도시된 바와 같이, 캐리어 기판(102) 및 하부 본딩 구조물(104)이 제공된다. 이어서, MEMS 기판(106)의 전면(106f)은 하부 본딩 구조물(104)에 본딩된다. 일부 실시예들에서, 본딩 공정은, 예를 들어, 융합 본딩 공정, 하이브리드 본딩 공정 또는 다른 적합한 본딩 공정일 수 있다. 일부 실시예들에서, 캐리어 기판(102)은, 예를 들어, 벌크 기판(예를 들어, 벌크 실리콘 기판), 모노크리스탈라인 실리콘 기판, SOI 기판 또는 일부 다른 적합한 기판이거나 이를 포함할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 하부 본딩 구조물(104)은, 예를 들어, 실리콘 이산화물과 같은 산화물 또는 다른 적합한 물질이거나 이를 포함할 수 있다.
도 57의 단면도(5700)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)의 초기 두께(Ti)를 두께(Ts)로 감소시키기 위해 MEMS 기판(106)에 씨닝 공정이 수행된다. 일부 실시예들에서, 씨닝 공정은 기계적 연마 공정, CMP 공정, 일부 다른 씨닝 공정, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합에 의해 수행된다. 예를 들어, 씨닝 공정은 전체적으로 기계적 연마 공정에 의해 수행될 수 있다.
도 58의 단면도(5800)에 도시된 바와 같이, 접촉 전극(112)이 MEMS 기판(106) 위에 형성된다. 일부 실시예들에서, 접촉 전극(112)을 형성하는 공정은, MEMS 기판(106) 위에 전도성 층을 (예를 들어, CVD, PVD, 스퍼터링, 전기 도금, 무전해 도금 등에 의해) 성막하는 단계; 전도성 층 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 전도성 층을 패턴화하여, 이에 의해 접촉 전극(112)을 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 접촉 전극(112)은, 예를 들어, 알루미늄, 구리, 티타늄, 다른 적합한 전도성 물질, 또는 앞서 말한 것의 임의의 조합이거나 이를 포함할 수 있다.
도 59a의 단면도(5900a) 및 도 59b의 평면도(5900b)에 도시된 바와 같이, MEMS 기판(106)은 패턴화되어, 이에 의해 이동 가능한 질량체(110), 복합 스프링(108) 및 복합 구조물(109)의 제 1 스프링 층(109a)을 규정한다. 일부 실시예들에서, MEMS 기판(106)을 패턴화하는 단계는, MEMS 기판(106) 및 접촉 전극(112) 위에 마스킹 층(도시되지 않음)을 형성하는 단계; 마스킹 층에 따라 에칭 공정을 수행하여, 이에 의해 이동 가능한 질량체(110), 복합 스프링(108) 및 제 1 스프링 층(109a)을 규정하는 단계; 및 마스킹 층을 제거하기 위해 제거 공정을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 실시예들에서, 에칭 공정은 플라즈마 에칭 공정 및/또는 DRIE 공정과 같은 건식 에칭 공정을 수행하는 단계를 포함한다.
도 59b는 도 59a의 라인 A-A'를 따라 취해진 도 59a의 단면도(5900a)의 일부 실시예들에 대응하는 평면도(5900b)를 도시한다. 도 59b는 대응하는 앵커 구조물(202)로부터 이동 가능한 질량체(110)까지 연장되는 복합 스프링(108)의 레이아웃을 도시한다. 추가의 실시예들에서, 도 59a의 단면도(5900a)의 패턴화 공정은 앵커 구조물(202)을 추가로 규정할 수 있다. 추가의 실시예들에서, 제 1 스프링 층(109a), 제 2 스프링 층(109b) 및 제 3 스프링 층(109c)은 각각 복합 구조물(109)의 평면도 레이아웃이 도 11a 내지 도 11f의 평면도(1100a-f) 중 임의의 것에 대응하도록 형성 및/또는 규정될 수 있다.
도 60의 단면도(6000)에 도시된 바와 같이, 캐핑 기판(116) 및 상부 본딩 구조물(114)이 제공된다. 이어서, 캐핑 기판(116)은 상부 본딩 구조물(114)에 의해 MEMS 기판(106)에 본딩된다. 일부 실시예들에서, 본딩 공정은, 예를 들어, 융합 본딩 공정, 하이브리드 본딩 공정 또는 다른 적합한 본딩 공정일 수 있다. 일부 실시예들에서, 본딩 공정은, 예를 들어, 캐리어 기판(102)과 캐핑 기판(116) 사이에 공동(111)을 규정할 수 있어 공동(111)은 제 1 가스 압력을 갖는다. 추가의 실시예들에서, 캐핑 기판(116)은, 예를 들어, 벌크 실리콘 기판과 같은 벌크 반도체 기판, 또는 SOI 기판이거나 이를 포함할 수 있다. 또 추가의 실시예들에서, 상부 본딩 구조물(114)은, 예를 들어, 실리콘 이산화물과 같은 산화물 또는 다른 적합한 유전체 물질이거나 이를 포함할 수 있다.
도 61은 본 개시에 따른 공동 내에 복합 스프링 및 이동 가능한 질량체를 포함하는 MEMS 구조물을 형성하는 방법(6100)을 도시한다. 방법(6100)이 일련의 동작 또는 이벤트로서 도시 및/또는 설명되지만, 이 방법은 도시된 순서 또는 동작으로 제한되지 않음을 이해할 것이다. 따라서, 일부 실시예들에서, 동작은 도시된 것과 상이한 순서로 수행될 수 있고/있거나 동시에 수행될 수 있다. 또한, 일부 실시예들에서, 도시된 동작 또는 이벤트는 다수의 동작 또는 이벤트로 세분될 수 있으며, 이는 별도의 시간에 또는 다른 동작 또는 하위 동작과 동시에 수행될 수 있다. 일부 실시예들에서, 도시된 일부 동작 또는 이벤트는 생략될 수 있고, 도시되지 않은 다른 동작 또는 이벤트가 포함될 수 있다.
동작(6102)에서, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 기판이 제공된다. MEMS 기판은, 예를 들어, 모노크리스탈라인 실리콘(즉, 단결정 실리콘) 또는 다른 적합한 반도체 물질을 포함한다. 도 13, 도 21, 도 29, 도 40 및 도 50은 동작(6102)의 다양한 실시예들에 대응하는 단면도(1300, 2100, 2900, 4000 및 5000)를 도시한다.
동작(6104a)에서, MEMS 기판은 패턴화되어, 이에 의해 MEMS 기판 내에 복수의 개구부를 형성한다. 도 13 및 도 21은 동작(6104a)의 다양한 실시예들에 대응하는 단면도(1300 및 2100)를 도시한다.
동작(6104b)에서, 폴리 실리콘 층이 MEMS 기판 위에 그리고 개구부 내에 형성된다. 도 14 및 도 22는 동작(6104b)의 다양한 실시예들에 대응하는 단면도(1400 및 2200)를 도시한다.
동작(6104c)에서, 평탄화 공정이 폴리 실리콘 층에 수행되어, 이에 의해 MEMS 기판에 제 2 스프링 층을 규정한다. 도 15 및 도 23는 동작(6104c)의 다양한 실시예들에 대응하는 단면도(1500 및 2300)를 도시한다.
동작(6106a)에서, MEMS 기판은 패턴화되어, 이에 의해 MEMS 기판 내에 복수의 개구부를 형성한다. 도 29, 도 40 및 도 50은 동작(6106a)의 다양한 실시예들에 대응하는 단면도(2900, 4000 및 5000)를 도시한다.
동작(6106b)에서, 유전체 층이 MEMS 기판 위에 그리고 개구부 내에 형성된다. 도 30, 도 42 및 도 51은 동작(6106b)의 다양한 실시예들에 대응하는 단면도(3000, 4200 및 5100)를 도시한다.
동작(6106c)에서, 평탄화 공정 또는 패턴화 공정이 유전체 층에 수행되어, 이에 의해 MEMS 기판에 제 3 스프링 층을 규정한다. 도 31, 도 43 및 도 52는 동작(6106c)의 다양한 실시예들에 대응하는 단면도(3100, 4300 및 5200)를 도시한다.
동작(6106d)에서, 폴리 실리콘 층이 MEMS 기판 위에 그리고 그 내에 형성된다. 도 33, 도 41 및 도 54는 동작(6106d)의 다양한 실시예들에 대응하는 단면도(3300, 4100 및 5400)를 도시한다.
동작(6106e)에서, 평탄화 공정 또는 패턴화 공정이 폴리 실리콘 층에 수행되어, 이에 의해 MEMS 기판에 제 3 스프링 층에 측 방향으로 인접한 제 2 스프링 층을 규정한다. 도 34, 도 44, 도 48a 및 도 55는 동작(6106e)의 다양한 실시예들에 대응하는 단면도(3400, 4400, 4800A 및 5500)를 도시한다.
동작(6108)에서, MEMS 기판은 캐리어 기판에 본딩된다. 도 16, 도 24, 도 35, 도 45 및 도 56은 동작(6108)의 다양한 실시예들에 대응하는 단면도(1600, 2400, 3500, 4500 및 5600)를 도시한다.
동작(6110)에서, 씨닝 공정이 MEMS 기판에 수행된다. 도 17, 도 25, 도 36, 도 46 및 도 57은 동작(6110)의 다양한 실시예들에 대응하는 단면도(1700, 2500, 3600, 4600 및 5700)를 도시한다.
동작(6112)에서, 에칭 공정이 MEMS 기판에 수행되어, 이에 의해 이동 가능한 질량체, 복합 스프링 및 제 1 스프링 층을 규정한다. 제 1 스프링 층은 MEMS 기판의 일부이다. 또한, 복합 스프링은 각각 제 1 스프링 층, 제 2 스프링 층 및/또는 제 3 스프링 층을 포함하는 복합 구조물을 포함한다. 도 19a 및 도 19b, 도 27a 및 도 27b, 도 38a 및 도 38b, 도 48a 및 도 48b 및 도 59a 및 도 59b는 동작(6112)의 다양한 실시예들에 대응하는 다양한 도면(1900A-B, 2700A-B, 3800A-B, 4800A-B 및 5900A-B)을 도시한다.
동작(6114)에서, MEMS 기판은 캐핑 기판에 본딩되어, 이에 의해 캐리어 기판과 캐핑 기판 사이에 공동을 규정한다. 이동 가능한 질량체 및 복합 스프링은 공동 내에 배치된다. 도 20, 도 28, 도 39, 도 49 및 도 60은 동작(6114)의 다양한 실시예들에 대응하는 단면도(2000, 2800, 3900, 4900 및 6000)를 도시한다.
따라서, 일부 실시예들에서, 본 개시는 MEMS 기판을 포함하는 MEMS 구조물에 관한 것이다. MEMS 기판은 공동 내에 배치된 복합 스프링(들) 및 이동 가능한 질량체를 포함한다. 복합 스프링(들)은 공동 내에서 이동 가능한 질량체를 부유시키도록 구성되고, 2 개 이상의 스프링 층을 포함하는 복합 구조물을 포함한다. 2 개 이상의 스프링 층 각각은 서로 상이한 반도체 물질을 포함한다.
일부 실시예들에서, 본 출원은 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물을 제공하고, 상기 MEMS 구조물은 제 1 기판; 제 1 기판 위에 놓인 제 2 기판; 제 2 기판 위에 놓인 제 3 기판 - 제 1 기판, 제 2 기판 및 제 3 기판은 공동을 적어도 부분적으로 규정하고, 제 2 기판은 공동 내에 그리고 제 1 기판과 제 3 기판 사이에 이동 가능한 질량체를 포함함 - ; 및 제 2 기판의 주변 영역으로부터 이동 가능한 질량체까지 연장되는 복합 스프링 - 복합 스프링은 공동 내에서 이동 가능한 질량체를 부유시키도록 구성되고, 복합 스프링은 제 1 결정 배향을 포함하는 제 1 스프링 층 및 제 1 결정 배향과 상이한 제 2 결정 배향을 포함하는 제 2 스프링 층을 포함함 - 을 포함한다.
일부 실시예들에서, 본 출원은 집적 칩을 제공하고, 상기 집적 칩은 앵커 구조물 및 앵커 구조물 옆에 배치된 이동 가능한 요소를 포함하는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 기판; MEMS 기판 아래에 있는 캐리어 기판 - MEMS 기판 및 캐리어 기판은 이동 가능한 요소가 내부에 있는 공동을 적어도 부분적으로 규정함 - ; 및 앵커 구조물로부터 이동 가능한 요소까지 연속적으로 연장되는 복합 스프링 - 복합 스프링은 모노크리스탈라인 실리콘을 포함하는 제 1 스프링 층 및 폴리 실리콘을 포함하는 제 2 스프링 층을 포함함 - 을 포함한다.
일부 실시예들에서, 본 출원은 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물을 형성하는 방법을 제공하고, 상기 방법은 모노크리스탈라인 실리콘을 포함하는 MEMS 기판을 제공하는 단계; MEMS 기판 내에 폴리 실리콘 층을 형성하는 단계; MEMS 기판을 캐리어 기판에 본딩하는 단계; 및 MEMS 기판의 복합 스프링 및 MEMS 기판의 이동 가능한 질량체를 기술하기 위해 MEMS 기판을 패턴화하는 단계를 포함하고, 복합 스프링은 MEMS 기판의 적어도 하나의 세그먼트를 포함하는 제 1 스프링 층 및 폴리 실리콘 층을 포함하는 제 2 스프링 층을 포함하고, 복합 스프링은 MEMS 기판의 주변 영역으로부터 이동 가능한 질량체까지 연속적으로 연장된다.
본 개시의 양태들을 본 발명 기술 분야의 당업자가 보다 잘 이해할 수 있도록 앞에서는 여러 개의 실시예들의 피처들을 약술했다. 본 발명 기술 분야의 당업자는 여기서 소개한 실시예들의 동일한 목적들을 수행 및/또는 동일한 장점들을 달성하기 위한 다른 공정들 및 구조물들을 설계하거나 또는 수정하기 위한 기초로서 본 개시를 자신들이 손쉽게 사용할 수 있다는 것을 알아야 한다. 본 발명 기술 분야의 당업자는 또한 이와 같은 등가적 구성들이 본 개시의 사상과 범위를 이탈하지 않는다는 것과, 본 개시의 사상과 범위를 이탈하지 않고서 본 발명 기술 분야의 당업자가 다양한 변경들, 대체들, 및 변화들을 본 발명에서 행할 수 있다는 것을 자각해야 한다.
[실시예 1]
마이크로 전자 기계 시스템(microelectromechanical systems; MEMS) 구조물에 있어서,
제 1 기판;
상기 제 1 기판 위에 놓인 제 2 기판;
상기 제 2 기판 위에 놓인 제 3 기판 - 상기 제 1 기판, 제 2 기판 및 제 3 기판은 공동(cavity)을 적어도 부분적으로 규정하고, 상기 제 2 기판은 상기 공동 내에 그리고 상기 제 1 기판과 상기 제 3 기판 사이에 이동 가능한 질량체를 포함함 - ; 및
상기 제 2 기판의 주변 영역으로부터 상기 이동 가능한 질량체까지 연장되는 복합 스프링 - 상기 복합 스프링은 상기 공동 내에서 상기 이동 가능한 질량체를 부유시키도록(suspend) 구성되고, 상기 복합 스프링은 제 1 결정 배향을 포함하는 제 1 스프링 층 및 상기 제 1 결정 배향과 상이한 제 2 결정 배향을 포함하는 제 2 스프링 층을 포함함 -
을 포함하는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
[실시예 2]
실시예 1에 있어서,
상기 제 1 스프링 층은 상기 제 2 기판 및 상기 이동 가능한 질량체가 각각 상기 제 1 결정 배향을 포함하도록 상기 제 2 기판의 세그먼트인 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
[실시예 3]
실시예 1에 있어서,
상기 제 1 스프링 층의 상기 제 1 결정 배향은 상기 제 1 스프링 층에 걸쳐 연속적으로 연장되는 단결정 배향이고, 상기 제 2 스프링 층의 상기 제 2 결정 배향은 복수의 상이한 결정 배향을 포함하는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
[실시예 4]
실시예 1에 있어서,
상기 제 1 스프링 층은 제 1 물질을 포함하고, 상기 제 2 스프링 층은 상기 제 1 물질과 상이한 제 2 물질을 포함하는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
[실시예 5]
실시예 4에 있어서,
상기 제 1 물질은 모노크리스탈라인 실리콘을 포함하고, 상기 제 2 물질은 폴리 실리콘을 포함하는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
[실시예 6]
실시예 1에 있어서,
상기 제 1 스프링 층은 상기 제 2 스프링 층의 대향(opposing) 측벽을 따라 배치되는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
[실시예 7]
실시예 1에 있어서,
상기 제 2 스프링 층은 상기 제 1 스프링 층의 대향 측벽을 따라 배치되는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
[실시예 8]
실시예 1에 있어서,
상기 복합 스프링은, 상기 제 1 결정 배향 및 상기 제 2 결정 배향과 상이한 비결정질 구조물을 포함하는 제 3 스프링 층을 더 포함하는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
[실시예 9]
실시예 8에 있어서,
상기 제 3 스프링 층은 비정질 실리콘 이산화물, 금속, 또는 중합체를 포함하는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
[실시예 10]
집적 칩에 있어서,
앵커 구조물 및 상기 앵커 구조물 옆에 배치된 이동 가능한 요소를 포함하는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 기판;
상기 MEMS 기판 아래에 있는 캐리어 기판 - 상기 MEMS 기판 및 상기 캐리어 기판은 상기 이동 가능한 요소가 내부에 있는 공동을 적어도 부분적으로 규정함 - ; 및
상기 앵커 구조물로부터 상기 이동 가능한 요소까지 연속적으로 연장되는 복합 스프링 - 상기 복합 스프링은 모노크리스탈라인 실리콘을 포함하는 제 1 스프링 층 및 폴리 실리콘을 포함하는 제 2 스프링 층을 포함함 -
을 포함하는 집적 칩.
[실시예 11]
실시예 10에 있어서,
상기 복합 스프링은, 비정질 물질을 포함하는 제 3 스프링 층을 더 포함하는 것인, 집적 칩.
[실시예 12]
실시예 11에 있어서,
상기 비정질 물질은 비정질 실리콘 이산화물을 포함하는 것인, 집적 칩.
[실시예 13]
실시예 11에 있어서,
상기 제 1 스프링 층은 상기 제 2 스프링 층의 대향 측벽을 따라 배치되고, 상기 제 3 스프링 층은 상기 제 1 스프링 층의 대향 측벽을 따라 배치되는 것인, 집적 칩.
[실시예 14]
실시예 10에 있어서,
상기 제 1 스프링 층은 제 1 복수의 세그먼트를 포함하고, 상기 제 2 스프링 층은 상기 제 1 스프링 층의 상기 제 1 복수의 세그먼트 사이에 교번하여 측 방향으로 이격된 제 2 복수의 세그먼트를 포함하는 것인, 집적 칩.
[실시예 15]
실시예 10에 있어서,
상기 MEMS 기판 및 상기 이동 가능한 요소는 각각 모노크리스탈라인 실리콘을 포함하는 것인, 집적 칩.
[실시예 16]
마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물을 형성하는 방법에 있어서,
모노크리스탈라인 실리콘을 포함하는 MEMS 기판을 제공하는 단계;
상기 MEMS 기판 내에 폴리 실리콘 층을 형성하는 단계;
상기 MEMS 기판을 캐리어 기판에 본딩하는 단계; 및
상기 MEMS 기판의 복합 스프링 및 상기 MEMS 기판의 이동 가능한 질량체를 기술하기 위해 상기 MEMS 기판을 패턴화하는 단계
를 포함하고,
상기 복합 스프링은, 적어도 상기 MEMS 기판의 세그먼트를 포함하는 제 1 스프링 층 및 상기 폴리 실리콘 층을 포함하는 제 2 스프링 층을 포함하고, 상기 복합 스프링은 상기 MEMS 기판의 주변 영역으로부터 상기 이동 가능한 질량체까지 연속적으로 연장되는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물을 형성하는 방법.
[실시예 17]
실시예 16에 있어서,
상기 폴리 실리콘 층을 형성하는 단계는,
상기 MEMS 기판 내에 복수의 개구부를 규정하도록 상기 MEMS 기판을 패턴화하는 단계;
상기 폴리 실리콘 층이 상기 복수의 개구부를 충전하도록 상기 MEMS 기판 위에 상기 폴리 실리콘 층을 성막하는 단계; 및
상기 MEMS 기판의 전면에 도달할 때까지 상기 폴리 실리콘 층으로 평탄화 공정을 수행하는 단계
를 포함하는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물을 형성하는 방법.
[실시예 18]
실시예 16에 있어서,
상기 MEMS 기판을 상기 캐리어 기판에 본딩하는 단계 후, 상기 폴리 실리콘 층의 상부 표면에 도달할 때까지 상기 MEMS 기판에 씨닝(thinning) 공정이 수행되는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물을 형성하는 방법.
[실시예 19]
실시예 16에 있어서,
상기 MEMS 기판 내에 제 3 스프링 층을 형성하는 단계
를 더 포함하고,
상기 제 3 스프링 층은 상기 복합 스프링의 일부이고 비정질 물질을 포함하는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물을 형성하는 방법.
[실시예 20]
실시예 16에 있어서,
상기 MEMS 기판을 패턴화하는 단계는 심도 반응성 이온 에칭(deep reactive-ion etching; DRIE) 공정을 수행하는 단계를 포함하는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물을 형성하는 방법.

Claims (10)

  1. 마이크로 전자 기계 시스템(microelectromechanical systems; MEMS) 구조물에 있어서,
    제 1 기판;
    상기 제 1 기판 위에 놓인 제 2 기판;
    상기 제 2 기판 위에 놓인 제 3 기판 - 상기 제 1 기판, 제 2 기판 및 제 3 기판은 공동(cavity)을 적어도 부분적으로 규정하고, 상기 제 2 기판은 상기 공동 내에 그리고 상기 제 1 기판과 상기 제 3 기판 사이에 이동 가능한 질량체를 포함함 - ; 및
    상기 제 2 기판의 주변 영역으로부터 상기 이동 가능한 질량체까지 연장되는 복합 스프링 - 상기 복합 스프링은 상기 공동 내에서 상기 이동 가능한 질량체를 부유시키도록(suspend) 구성되고, 상기 복합 스프링은 제 1 결정 배향을 포함하는 제 1 스프링 층 및 상기 제 1 결정 배향과 상이한 제 2 결정 배향을 포함하는 제 2 스프링 층을 포함함 -
    을 포함하는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스프링 층은 상기 제 2 기판 및 상기 이동 가능한 질량체가 각각 상기 제 1 결정 배향을 포함하도록 상기 제 2 기판의 세그먼트인 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스프링 층의 상기 제 1 결정 배향은 상기 제 1 스프링 층에 걸쳐 연속적으로 연장되는 단결정 배향이고, 상기 제 2 스프링 층의 상기 제 2 결정 배향은 복수의 상이한 결정 배향을 포함하는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스프링 층은 제 1 물질을 포함하고, 상기 제 2 스프링 층은 상기 제 1 물질과 상이한 제 2 물질을 포함하는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 물질은 모노크리스탈라인 실리콘을 포함하고, 상기 제 2 물질은 폴리 실리콘을 포함하는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 스프링 층은 상기 제 2 스프링 층의 대향(opposing) 측벽을 따라 배치되는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 스프링 층은 상기 제 1 스프링 층의 대향 측벽을 따라 배치되는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합 스프링은, 상기 제 1 결정 배향 및 상기 제 2 결정 배향과 상이한 비결정질 구조물을 포함하는 제 3 스프링 층을 더 포함하는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물.
  9. 집적 칩에 있어서,
    앵커 구조물 및 상기 앵커 구조물 옆에 배치된 이동 가능한 요소를 포함하는 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 기판;
    상기 MEMS 기판 아래에 있는 캐리어 기판 - 상기 MEMS 기판 및 상기 캐리어 기판은 상기 이동 가능한 요소가 내부에 있는 공동을 적어도 부분적으로 규정함 - ; 및
    상기 앵커 구조물로부터 상기 이동 가능한 요소까지 연속적으로 연장되는 복합 스프링 - 상기 복합 스프링은 모노크리스탈라인 실리콘을 포함하는 제 1 스프링 층 및 폴리 실리콘을 포함하는 제 2 스프링 층을 포함함 -
    을 포함하는 집적 칩.
  10. 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물을 형성하는 방법에 있어서,
    모노크리스탈라인 실리콘을 포함하는 MEMS 기판을 제공하는 단계;
    상기 MEMS 기판 내에 폴리 실리콘 층을 형성하는 단계;
    상기 MEMS 기판을 캐리어 기판에 본딩하는 단계; 및
    상기 MEMS 기판의 복합 스프링 및 상기 MEMS 기판의 이동 가능한 질량체를 기술하기 위해 상기 MEMS 기판을 패턴화하는 단계
    를 포함하고,
    상기 복합 스프링은, 적어도 상기 MEMS 기판의 세그먼트를 포함하는 제 1 스프링 층 및 상기 폴리 실리콘 층을 포함하는 제 2 스프링 층을 포함하고, 상기 복합 스프링은 상기 MEMS 기판의 주변 영역으로부터 상기 이동 가능한 질량체까지 연속적으로 연장되는 것인, 마이크로 전자 기계 시스템(MEMS) 구조물을 형성하는 방법.
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