KR960009176B1 - 단결정 규소를 이용한 미세기계구조물의 제조법 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

단결정 규소를 이용한 미세기계구조물의 제조법

제 1 도는 (a)-(d)는 본 발명에 따른 미세기계구조물의 제조공정을 설명하기 위한 각 공정별 수직 단면도

제 2 도는 본 발명에 따라 제조된 미세기계구조물의 평면도

제 3 도는 본 발명에 따라 제조된 미세기계구조물의 전자현미경 사진

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 표면규소층 2 : 매몰산화층

3 : 규소기관 4 : 에피택셜 표면 규소층

5 : 산화층 6 : 편심지지다리 구조물

7 : 다리구조물

본 발명은 절연체상의 단결정 규소를 이용한 미세기계 구조물의 제조법에 관한 것이다.

최근 반도체를 이용한 센서 및 액추에이터의 용도가 확대됨에 따라 집적회로기법을 이용한 규소의 미세기계구조 제조법에 대한 필요성이 더욱 커지고 있다.

규소를 이용한 미세기계 구조물은 편심지지다리(Cantilever) 구조나 다리(bridge) 구조를 일컫는데, 이는 물체의 가속도나 유량, 압력등을 감지하는 센서에 유효하게 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 센싱 신호 처리회로와 함께 하나의 칩상에 집적시킬 수 있다.

종래의 규소를 이용한 미세기계 구조의 제조법은 규소기판상에 희생산화층을 성장시키고 이것의 상부에 다결정 규소층을 성장시킨 후 매몰된 희생산화층을 식각시키는 방법이 주로 사용되었다. 이 경우 제작된 다결정 규소는 단결정 규소에 비하여 전기적, 기계적 특성이 떨어지며, 규소층의 두께를 정확히 조절하기가 매우 어렵다. 이에 따라 절연체 상부에 재결정 화법을 통하여 만들어지는 단결정규소층이 존재하는 SOI(silcon on insulator) 구조를 이용하여 표면규소층과 하부의 매몰산화층을 선택적으로 식각시킴으로써 다결정 규소로 된 미세기계 구조 제조법을 개선하는 방법이 제안된 바 있다. 그러나 종래의 재결정화법으로 제조된 SOI 기판의 경우에는 표면 규소층의 결정성이 좋지 못할 뿐만 아니라 그 이전의 기술과 마찬가지로 규소층의 두께를 얇게 하는 것이 힘들다. 또 규소기판 접착 SOI의 경우에는 그 표면 규소층의 두께조절이 용이하지 못한 문제점이 있다.

본 발명에서는 규소기판에 산소이온을 주입하여 제조된 SIMOX SOI 기판을 이용하여 단결정 규소로된 미세기계 구조물을 제조할 수 있는 방법을 제안한다. SIMOX SOI는 다른 방법으로 제조된 SOI 기판에 비하여 표면 규소층의 결정성이 우수하고 매우 얇은 규소층을 얻는 것이 가능하며, 또한 에피택셜 성장법에 의하여 원하는 규소층의 두께를 정확히 얻는 것이 가능하다. 본 발명의 목적은 이와같은 SIMOX SOI의 장점을 활용하여 단결정 규소로된 미세기계 구조물을 제조하는 방법을 제공함에 있다.

이하에서는 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 제 1 도는 본 발명에 따른 미세기계 구조물의 제조공정을 순차적으로 나타낸 것이다.

먼저 제 1 도(a)는 규소기판(3)상에 매몰 산화층(2)이 형성되고 상기 매몰산화층(2)위에 표면규소층(1)이 형성된 SIMOX SOI 기판의 초기상태를 보이고 있다. 여기에서 희생산화층이 될 매몰산화층(2)은 산소이온 주입 기법을 통하여 제조하게 된다.

제 1 도(b)는 제 1 도(a)의 표면규소층(1)을 에피텍셜 성장하여 규소층의 두께를 원하는 두께로 카운 에피택셜 표면규소층(4)이 형성된 공정을 보이고 있다.

제 1 도(c)는 상기 에피텍셜 표면규소층(4) 상에 1000-2000A의 산화층(5)을 형성한 후 포토레지스트 도포공정 및 포토마스킹 공정을 통하여 식각 부위를 한정하고, 이어서 불산용액으로 상기 산화층(5)을 선택적으로 제거한 다음, 수산화 칼륨 용액으로 매몰산화층(2)을 노출시킨 공정을 보이고 있다.

이때 수산화칼륨 용액처리시 에피텍셜 표면 규소층(4)은 빠른 속도로 식각되는 반면 매몰산화층(2)은 매우 느린 속도로 식각되므로, 상기 에피텍셜 표면 규소층(4)만 식각되고 매몰산화층(2)은 노출되게 되는 것이다.

제 1 도(d)는 제 1 도(c) 공정이후 불산용액으로 표면규소층(5)과 매몰산화층(2)을 적절히 식각하여, 에피텍셜 표면규소층(4)이 규소기판(3)으로부터 분리된 편심지지다리 구조물(6)과 다리 구조물(7)을 형성한 공정을 보이고 있다.

제 2 도는 제 1 도(d) 공정이후 평면에서 바라본 미세구조물, 즉 편심지지다리 구조물(6)과 다리구조물(7)에 대한 평면구조를 보이고 있다.

제 3 도는 본 발명에 따라 제조된 단결정 규소의 미세구조물의 사진이다.

이와 같은 방법으로 제조된 미세구조물은 단결정 규소이므로 다결정에 비하여 기계적 강도 및 전기적 특성이 우수하다. 그리고 에피텍셜 성장법을 이용하여 표면 규소층의 두께를 조절하므로 두께 제어를 정확히 할 수 있어 두께 선택의 폭이 넓어진다.

Claims (5)

1. 매몰 산화층이 기판층과 표면규소층 사이에 마련된 SOI 기판상의 표면규소층을 에픽텍셜 성장시키는 공정과, 상기 에픽텍셜 표면규소층 상에 산화층을 형성한 후 사진식각법으로 상기 매몰 산화층을 선택적으로 노출시키는 공정과, 상기 매몰산화층을 식각하여 에픽텍셜 표면 규소층에 의한 미세기계구조물을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 단결정 규소를 이용한 미세기계 구조물의 제조법.
2. 제 1 항에 있어서, SOI 기판상의 매몰 산화층은 산소 이온 주입을 통하여 형성하는 것을 특징으로 하는 단결정 규소를 이용한 미세기계 구조물의 제조법.
3. 제 1 항에 있어서, 매몰산화층을 노출시키기 위한 에피텍셜 표면규소층의 식각용체는 수산화칼륨이고, 매몰산화층의 식각용제는 불산인 것을 특징으로 하는 단결정 규소를 이용한 미세기계 구조물의 제조법.
4. 제 1 항에 있어서, 미세기계구조물은 편심지지다리(Cantilever)구조물과 다리(bridge) 구조물인 것을 특징으로 하는 단결정 규소를 이용한 미세기계 구조물의 제조법.
5. 제 1 항에 있어서, SOI 기판은 SIMOX SOI 기판인 것을 특징으로 하는 단결정 규소를 이용한 미세기계 구조물의 제조법.