WO2017061635A1 - Mems 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

Mems 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2017061635A1
WO2017061635A1 PCT/KR2015/010524 KR2015010524W WO2017061635A1 WO 2017061635 A1 WO2017061635 A1 WO 2017061635A1 KR 2015010524 W KR2015010524 W KR 2015010524W WO 2017061635 A1 WO2017061635 A1 WO 2017061635A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
forming
wafer
sensor
substrate
pattern
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/010524
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
서평보
문상희
이종성
Original Assignee
주식회사 스탠딩에그
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 스탠딩에그 filed Critical 주식회사 스탠딩에그
Priority to PCT/KR2015/010524 priority Critical patent/WO2017061635A1/ko
Publication of WO2017061635A1 publication Critical patent/WO2017061635A1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B5/00—Devices comprising elements which are movable in relation to each other, e.g. comprising slidable or rotatable elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
    • G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/12—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/04—Microphones

Definitions

  • the present invention relates to a MEMS device and a method of manufacturing the same.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • military applications such as satellites, missiles, and unmanned aerial vehicles, and for hand shake prevention, mobile phones, cameras, camcorders, etc. It is used for various purposes such as motion sensing and navigation for game consoles.
  • the parallel comb plate method has a process difficulty of making the gap between the plurality of plates extremely small, and the vertical plate method is generally used.
  • the vertical plate method is generally used.
  • THELMA micro-gyroscopes and accelerometers
  • An object of the present invention is to provide a MEMS device and a method of manufacturing the MEMS device that can easily adjust the distance between the plurality of plates in the MEMS device for sensing the capacitance between the plurality of plates.
  • MEMS device for solving the technical problem, a sensor wafer, a cap wafer formed on the sensor wafer, and a bonding pad for bonding the sensor wafer and the cap wafer, the cap
  • the wafer includes a pillar pattern corresponding to the bonding pad and a capacitance sensing plate formed on at least a portion of the pillar pattern.
  • the sensor wafer includes a movable mass
  • the capacitance sensing plate may be formed on a surface facing the movable mass of the substrate of the cap wafer.
  • the apparatus further includes a silicon through electrode (TSV) formed in the substrate of the cap wafer, wherein the capacitance sensing plate may be formed on at least a portion of the silicon through electrode.
  • TSV silicon through electrode
  • the filler pattern may extend from an insulating pattern formed on the substrate of the cap wafer.
  • the sensor wafer may be formed using a silicon-on-insulator (SOI) substrate.
  • SOI silicon-on-insulator
  • MEMS device manufacturing method for solving the above technical problem, forming a sensor wafer, forming a cap wafer, and bonding the sensor wafer and the cap wafer using a bonding pad
  • the forming of the cap wafer includes forming a filler pattern corresponding to the bonding pad on a substrate, and forming a capacitance sensing plate on at least a portion of the filler pattern. do.
  • the forming of the sensor wafer may include forming a sensor wafer including a movable mass and forming the capacitance sensing plate may face the movable mass of the substrate.
  • the capacitance sensing plate may be formed on a surface.
  • the forming of the cap wafer further includes forming a silicon through electrode in the substrate, and forming the capacitance sensing plate comprises at least a portion of the silicon through electrode.
  • the capacitance sensing plate may be formed on the substrate.
  • the forming of the filler pattern may include forming a filler pattern including an insulating material, and the forming of the cap wafer may include the insulating material on the substrate and the filler pattern.
  • the method may further include forming an insulating layer.
  • forming the sensor wafer may form the sensor wafer using an SOI substrate.
  • the gap between the plurality of plates for capacitance sensing can be freely adjusted by adjusting the thickness of the filler pattern.
  • the characteristics of the MEMS device can be easily adjusted according to the purpose.
  • the gap may be used to secure a space for protecting the mass of the MEMS device.
  • the plate for capacitance sensing is formed on the cap wafer instead of the sensor wafer, the manufacturing process of the sensor wafer and the manufacturing process of the cap wafer can be simplified.
  • the MEMS device may have advantageous characteristics with respect to noise caused by interference between wires.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the structure of a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 2 to 8 are schematic diagrams illustrating a method of manufacturing a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a MEMS package including a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • 10 to 11 are schematic diagrams of a sensor hub including a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a user terminal including a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • first, second, etc. are used to describe various elements, components and / or sections, these elements, components and / or sections are of course not limited by these terms. These terms are only used to distinguish one element, component or section from another element, component or section. Therefore, the first device, the first component, or the first section mentioned below may be a second device, a second component, or a second section within the technical spirit of the present invention.
  • a device described as "below or beneath” of another device may be placed “above” of another device.
  • the exemplary term “below” can encompass both an orientation of above and below.
  • the device may be oriented in other directions as well, in which case spatially relative terms may be interpreted according to orientation.
  • an acceleration sensor among various MEMS devices will be described as an example.
  • the present invention is not limited thereto, and a person of ordinary skill in the art will appreciate that the present invention senses capacitance between a plurality of plates, such as a gyro sensor, a pressure sensor, a microphone, as well as an acceleration sensor. It will be appreciated that the same may be applied to the MEMS device without changing its technical spirit or essential features.
  • FIG. 1 is a view schematically showing the structure of a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • the MEMS device 1 includes a sensor wafer 100 and a cap wafer 200.
  • the sensor wafer 100 may include a handle layer 110, an insulation pattern 120 formed on the handle layer 100, and a device pattern 130 formed on the insulation pattern 120.
  • the device pattern 130 may include a movable mass Mass 135.
  • the mass 135 shown in FIG. 1 is movable in accordance with the z-axis (ie, vertical axis) external force (or inertial force due to external force).
  • the handle layer 110 and the device pattern 130 may include silicon
  • the insulating pattern 120 may include silicon oxide, but is not limited thereto.
  • the sensor wafer 100 may be formed using a silicon-on-insulator (SOI) substrate.
  • SOI silicon-on-insulator
  • the cap wafer 200 may be formed on the sensor wafer 100.
  • the cap wafer 200 includes a substrate 210, a through-silicon-via 220 formed in the substrate 210, a filler pattern 232, a first insulating pattern 236, and a first metal pad 240. ), A second insulating pattern 250, and a second metal pad 260.
  • the substrate 210 may be a silicon substrate, but is not limited thereto.
  • the cap wafer 200 may be formed using an SOI substrate, similarly to the sensor wafer 100.
  • the silicon through electrode 220 includes a conductive material layer 221 and an insulating material layer 223.
  • a through hole may be formed in the substrate 210, and an insulating material layer 223 may be formed on the sidewall of the through hole.
  • the conductive material layer 221 may be formed surrounded by the insulating material layer 223 in the through hole.
  • the conductive material layer 221 may include polysilicon, and the insulating material layer 223 may include silicon oxide, but is not limited thereto.
  • the pillar pattern 232 is formed on the substrate 210.
  • the filler pattern 232 may be formed adjacent to the through hole.
  • the filler pattern 232 may be formed to extend from the first insulating pattern 236.
  • the filler pattern 231 may include an insulating material such as silicon oxide, but is not limited thereto.
  • the first insulating pattern 236 is formed on a portion of the substrate 210 and the silicon through electrode 220.
  • the first insulating pattern 236 may include silicon oxide, but is not limited thereto.
  • the first metal pad 240 is formed on a portion of the silicon through electrode 220, the filler pattern 232, and the first insulating pattern 236. At least a portion of the first metal pad 240 (in particular, formed on a surface facing the mass 135 of the substrate 210) may serve as a plate for capacitance sensing.
  • the first metal pad 240 may include aluminum, but is not limited thereto. Since the plate for capacitance sensing is formed on the cap wafer 200 instead of the sensor wafer 100, the manufacturing process of the sensor wafer 100 and the manufacturing process (in particular, the wiring process) of the cap wafer can be simplified. In addition, the MEMS device 1 may have advantageous characteristics with respect to noise caused by interference between wires.
  • the sensor wafer 100 and the cap wafer 200 may be bonded by the bonding pad 310.
  • the bonding pad 310 may be formed on the device pattern 130 of the sensor wafer 100 in correspondence with the filler pattern 232 of the cap wafer 200.
  • the bonding pad 310 may include germanium, but is not limited thereto.
  • the bonding pad 310 and the first metal pad 240 on the filler pattern 232 may be bonded by eutectic bonding.
  • the mass 135 may be connected to the movable plate.
  • an interval between the movable plate and the stationary plate 240 is changed according to the movement of the mass 135, and acceleration may be sensed by using a change in capacitance according to the change of the gap. have.
  • FIGS. 2 to 11 are diagrams schematically showing a method of manufacturing a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • the sensor wafer 100 may include a handle layer 110, an insulation pattern 120 formed on the handle layer 100, and a device pattern 130 formed on the insulation pattern 120.
  • the device pattern 130 may include the movable mass 135 described above.
  • the handle layer 110 and the device pattern 130 may include silicon, and the insulating pattern 120 may include silicon oxide, but is not limited thereto.
  • SOI silicon-on-insulator
  • a substrate 210 for forming a cap wafer 200 is provided.
  • the substrate 210 may be a silicon substrate, but is not limited thereto.
  • an SOI substrate may be used, similarly to the sensor wafer 100.
  • a trench is formed on the first surface (or the entire surface) of the substrate 210, and a conductive material layer 221 and an insulating material layer 222 are formed in the trench.
  • An insulating material layer 222 may be formed on the sidewalls and the bottom surface of the trench.
  • the conductive material layer 221 may be formed on the insulating material layer 222 in the trench, and an upper surface thereof may be exposed to the outside of the substrate 21.
  • the conductive material layer 221 and the insulating material layer 222 are for forming the silicon through electrode 220 described above.
  • the conductive material layer 221 may include polysilicon
  • the insulating material layer 222 may include silicon oxide, but is not limited thereto.
  • a photolithography process, an etching process, an oxidation process, a chemical mechanical planarization (CMP) process, and the like are used. Can be.
  • a pillar pattern 231 is formed on the substrate 210.
  • the filler pattern 231 may be formed adjacent to the trench.
  • the filler pattern 231 may include an insulating material such as silicon oxide, but is not limited thereto.
  • a deposition process, a photolithography process, an etching process, or the like may be used.
  • a first insulating layer 235 is formed on the substrate 210, the conductive material layer 221, the insulating material layer 222, and the filler pattern 231.
  • the first insulating layer 235 may include silicon oxide, but is not limited thereto.
  • a deposition process may be used.
  • the thickness of the filler pattern 232 may increase as the first insulating layer 235 is formed.
  • the first insulating layer 235 is etched to form a first insulating pattern 236 on the substrate 210.
  • the first insulating pattern 236 may expose at least a portion of the upper surface of the conductive material layer 221 to the outside.
  • a first metal pad 240 is formed on the conductive material layer 221, the filler pattern 232, and the first insulating pattern 236.
  • the first metal pad 240 may include aluminum, but is not limited thereto.
  • a deposition process, a photolithography process, an etching process, or the like may be used.
  • a portion of the first insulating pattern 236 and a portion of the substrate 210 are etched to form a cavity 215, thereby completing the cap wafer 200.
  • the formation position of the cavity 215 may be variously modified.
  • the sensor wafer 100 and the cap wafer 200 are bonded using the bonding pad 310.
  • the bonding pad 310 may be formed on the device pattern 130 of the sensor wafer 100 in correspondence with the filler pattern 232 of the cap wafer 200.
  • the bonding pad 310 may include germanium, but is not limited thereto.
  • the bonding pad 310 and the first metal pad 240 on the filler pattern 232 may be bonded by eutectic bonding.
  • the bonding pad 310 may be formed together with other structures within the manufacturing process of the sensor wafer 100, or may be formed after the manufacturing of the sensor wafer 100 is completed.
  • a silicon through electrode 220 is formed by a grinding process on the second surface (or the rear surface) of the cap wafer 200 by a subsequent process, and the second insulating pattern 250 and the second metal pad ( 260 is formed, completing the MEMS device 1 of FIG.
  • FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a MEMS package including a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • the MEMS package 1000 includes a PCB substrate 1100, a MEMS device 1200 stacked on the PCB substrate 1100, and an ASIC device 1300.
  • the MEMS device 1200 may be formed substantially the same as the MEMS device 1 described with reference to FIG. 1.
  • 9 illustrates a wire bonding method, but the present invention is not limited thereto, and a flip chip method may be used.
  • 10-11 are schematic diagrams of sensor hubs including MEMS devices in accordance with embodiments of the present invention.
  • the sensor hub 2000 may include a processing device 2100, a MEMS device 2200, and an application specific integrated circuit (ASIC) device 2300.
  • the MEMS device 2200 may be formed substantially the same as the MEMS device 1 described with reference to FIG. 1.
  • the ASIC device 2300 may process the sensing signal of the MEMS device 2200.
  • the processing device 2100 may function as a coprocessor for professionally performing sensor data processing on behalf of the application processor.
  • the sensor hub 3000 may include a plurality of MEMS devices 3200 and 3400 and a plurality of ASIC devices 3300 and 3500. At least one of the plurality of MEMS devices 3200 and 3400 may be formed to be substantially the same as the MEMS device 1 described with reference to FIG. 1.
  • the first MEMS device 3200 may be an acceleration sensor
  • the second MEMS device 3400 may be a gyro sensor, but is not limited thereto.
  • the plurality of ASIC devices 3300 and 3500 may process sensing signals of the corresponding MEMS devices 3200 and 3400, respectively.
  • the processing device 3100 may function as a coprocessor for professionally performing sensor data processing on behalf of the application processor. Unlike shown, three or more MEMS devices and ASIC devices may be provided within the sensor hub 3000.
  • FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a user terminal including a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • the user terminal 200 includes a wireless communication unit 4100, an A / V input unit 4200, a user input unit 4300, a sensing unit 4400, an output unit 4500, a storage unit 4600, and the like.
  • the interface unit 4700 includes a control unit 4800 and a power supply unit 4900.
  • the wireless communication unit 4100 may wirelessly communicate with an external device.
  • the wireless communication unit 4100 may wirelessly communicate with an external device using various wireless communication methods such as mobile communication, WiBro, Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee, ultrasonic wave, infrared ray, and RF (Radio Frequency). Can be.
  • the wireless communication unit 4100 may transmit data and / or information received from the external device to the controller 4800, and may transmit data and / or information transmitted from the controller 4800 to the external device.
  • the wireless communication unit 4100 may include a mobile communication module 4110 and a short range communication module 4120.
  • the wireless communication unit 4100 may include the location information module 4130 to obtain location information of the user terminal 4000.
  • Location information of the user terminal 4000 may be provided from, for example, a GPS positioning system, a WiFi positioning system, a cellular positioning system, or a beacon positioning system, but is not limited thereto. Location information may be provided.
  • the wireless communication unit 4100 may transfer the location information received from the positioning system to the controller 4800.
  • the A / V input unit 4200 is for inputting a video or audio signal and may include a camera module 4210 and a microphone module 4220.
  • the camera module 4210 may include, for example, an image sensor such as a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) sensor, a charge coupled device (CCD) sensor, or the like.
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • CCD charge coupled device
  • the user input unit 4300 receives various information from the user.
  • the user input unit 4300 may include input means such as a key, a button, a switch, a touch pad, and a wheel.
  • input means such as a key, a button, a switch, a touch pad, and a wheel.
  • a touch screen may be configured.
  • the sensor unit 4400 detects a state of the user terminal 4000 or a state of the user.
  • the sensing unit 4400 may include sensing means such as a touch sensor, a proximity sensor, a pressure sensor, a vibration sensor, a geomagnetic sensor, a gyro sensor, an acceleration sensor, and a biometric sensor.
  • the sensing unit 240 may be used for user input.
  • the output unit 4500 notifies the user of various information.
  • the output unit 4500 may output information in the form of text, video or audio.
  • the output unit 4500 may include a display module 4510 and a speaker module 4520.
  • the display module 4510 may be provided in a PDP, LCD, TFT LCD, OLED, flexible display, three-dimensional display, electronic ink display, or any form well known in the art.
  • the output unit 4500 may further comprise any form of output means well known in the art.
  • the storage unit 4600 stores various data and commands.
  • the storage unit 4600 may store system software and various applications for the operation of the user terminal 4000.
  • the storage unit 4600 may include a RAM, a ROM, an EPROM, an EEPROM, a flash memory, a hard disk, a removable disk, or any type of computer readable recording medium well known in the art.
  • the interface unit 4700 serves as a path to an external device connected to the user terminal 4000.
  • the interface unit 4700 receives data and / or information from an external device or receives power and transmits the data and / or information to components inside the user terminal 4000, or transmits data and / or information inside the user terminal 4000 to an external device. It can transmit power or supply internal power.
  • the interface unit 4700 includes, for example, a wired / wireless headset port, a charging port, a wired / wireless data port, a memory card port, a universal serial bus (USB) port, and an identification module. Port may be connected to a connected device, an audio input / output (I / O) port, a video input / output (I / O) port, or the like.
  • the controller 4800 controls other components to control the overall operation of the user terminal 4000.
  • the controller 4800 may execute system software and various applications stored in the storage 4600.
  • the controller 2800 may include an integrated circuit such as a microprocessor, a microcontroller, a digital signal processing core, a graphics processing core, an application processor, or the like.
  • the power supply unit 4900 may include a wireless communication unit 4100, an A / V input unit 4200, a user input unit 4300, a sensor unit 4400, an output unit 4500, a storage unit 4600, an interface unit 4700, Supply power for the operation of the controller 4800.
  • the power supply 4900 may include an internal battery.
  • the MEMS device 1 described with reference to FIG. 1 or the sensor hubs 2000 and 3000 described with reference to FIGS. 10 to 11 may be provided in the sensor unit 4400.
  • the method described in connection with an embodiment of the present invention may be implemented as a software module performed by a processor.
  • the software module may reside in RAM, ROM, EPROM, EEPROM, flash memory, hard disk, removable disk, CD-ROM, or any form of computer readable recording medium well known in the art. .

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
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.
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 10내지 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.
PCT/KR2015/010524 2015-10-06 2015-10-06 Mems 장치 및 그 제조 방법 WO2017061635A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2015/010524 WO2017061635A1 (ko) 2015-10-06 2015-10-06 Mems 장치 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2015/010524 WO2017061635A1 (ko) 2015-10-06 2015-10-06 Mems 장치 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017061635A1 true WO2017061635A1 (ko) 2017-04-13

Family

ID=58487818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2015/010524 WO2017061635A1 (ko) 2015-10-06 2015-10-06 Mems 장치 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2017061635A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108151735A (zh) * 2017-12-08 2018-06-12 华中科技大学 一种利用soi片制作高精度mems惯性传感器的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007085747A (ja) * 2005-09-20 2007-04-05 Mitsubishi Electric Corp 静電容量型加速度センサ
JP2010210422A (ja) * 2009-03-10 2010-09-24 Panasonic Electric Works Co Ltd 加速度センサ
JP2011247768A (ja) * 2010-05-27 2011-12-08 Seiko Epson Corp 素子構造体、慣性センサーおよび電子機器
US20120279299A1 (en) * 2011-05-02 2012-11-08 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Ene Alt Gyrometer with reduced parasitic capacitances
KR101240918B1 (ko) * 2012-09-06 2013-03-11 주식회사 티엘아이 보호캡에 플레이트 전극이 마련되는 관성 센서 패키지 및 그의 제작방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007085747A (ja) * 2005-09-20 2007-04-05 Mitsubishi Electric Corp 静電容量型加速度センサ
JP2010210422A (ja) * 2009-03-10 2010-09-24 Panasonic Electric Works Co Ltd 加速度センサ
JP2011247768A (ja) * 2010-05-27 2011-12-08 Seiko Epson Corp 素子構造体、慣性センサーおよび電子機器
US20120279299A1 (en) * 2011-05-02 2012-11-08 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Ene Alt Gyrometer with reduced parasitic capacitances
KR101240918B1 (ko) * 2012-09-06 2013-03-11 주식회사 티엘아이 보호캡에 플레이트 전극이 마련되는 관성 센서 패키지 및 그의 제작방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108151735A (zh) * 2017-12-08 2018-06-12 华中科技大学 一种利用soi片制作高精度mems惯性传感器的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102180435B (zh) 集成mems器件及其形成方法
US20130340525A1 (en) Integrated inertial sensor and pressure sensor, and forming method therefor
WO2018026032A1 (ko) 개선된 스토퍼 구조를 갖는 mems 장치, 그 제조 방법, 상기 mems 장치를 포함하는 mems 패키지 및 컴퓨팅 시스템
US20160041198A1 (en) Physical quantity sensor, electronic device, and moving object
US9714165B1 (en) MEMS sensor
CN103513059A (zh) 具有通过保护帽进行信号路由的微机电设备及控制微机电设备的方法
US11746004B2 (en) Low-parasitic capacitance MEMS inertial sensors and related methods
WO2017061635A1 (ko) Mems 장치 및 그 제조 방법
WO2020111792A1 (en) Electronic device and antenna structure thereof
WO2022010156A1 (ko) 전자 장치의 지자기 센서 보정 방법 및 그 전자 장치
WO2017061638A1 (ko) Mems 장치, 이를 포함하는 mems 패키지 및 사용자 단말기
WO2017188514A1 (ko) 오프셋 드리프트 특성이 개선된 mems 장치의 제조 방법, 상기 mems 장치를 포함하는 mems 패키지 및 컴퓨팅 시스템
CN103905009A (zh) 振子、振荡器、电子设备、移动体和振子的制造方法
WO2017061636A1 (ko) Mems 장치의 제조 방법, mems 패키지 및 사용자 단말기
WO2018026031A1 (ko) 충격 특성이 개선된 mems 장치, 이를 포함하는 mems 패키지, 컴퓨팅 시스템, 및 그 제조 방법
WO2017142222A1 (ko) Mems 장치, mems 패키지 및 mems 장치의 제조 방법
WO2017061640A1 (ko) Mems 장치, 이를 포함하는 mems 패키지 및 사용자 단말기
KR20170047845A (ko) Mems 장치 및 그 제조 방법
KR20170047846A (ko) Mems 장치의 제조 방법, mems 패키지 및 사용자 단말기
KR20170047907A (ko) Mems 장치, 이를 포함하는 mems 패키지 및 사용자 단말기
WO2023058850A1 (ko) 위치 결정 방법 및 이를 지원하는 전자 장치
WO2023172051A1 (ko) 브릿지 인쇄회로기판을 포함하는 전자 장치
WO2022186541A1 (ko) 전자 장치 및 이를 이용한 위치 정보 제공 방법
WO2022177248A1 (ko) 무선 통신을 이용한 측위 방법 및 이를 지원하는 전자 장치
WO2024043687A1 (ko) 복수의 스피커를 포함하는 전자 장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15905878

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205 DATED 14/08/2018)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15905878

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1