WO2017188514A1 - 오프셋 드리프트 특성이 개선된 mems 장치의 제조 방법, 상기 mems 장치를 포함하는 mems 패키지 및 컴퓨팅 시스템 - Google Patents

오프셋 드리프트 특성이 개선된 mems 장치의 제조 방법, 상기 mems 장치를 포함하는 mems 패키지 및 컴퓨팅 시스템 Download PDF

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WO2017188514A1
WO2017188514A1 PCT/KR2016/008593 KR2016008593W WO2017188514A1 WO 2017188514 A1 WO2017188514 A1 WO 2017188514A1 KR 2016008593 W KR2016008593 W KR 2016008593W WO 2017188514 A1 WO2017188514 A1 WO 2017188514A1
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WO
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layer
mems device
silicon
mass structure
mems
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Application number
PCT/KR2016/008593
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French (fr)
Inventor
문상희
서평보
이종성
Original Assignee
(주)스탠딩에그
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a MEMS device with improved offset drift characteristics, a MEMS package including the MEMS device, and a computing system.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • military applications such as satellites, missiles, and unmanned aerial vehicles, and for camera shake, mobile phones, cameras, camcorders, and mobile phones, such as air bags, electronic stability controls, and black boxes for vehicles. It is used for various purposes such as motion sensing and navigation for game consoles.
  • a MEMS device having a mass structure of a teeter-totter structure
  • the mass structure is not parallel due to offset drift, and either Can be tilted in a direction.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a MEMS device having improved offset drift characteristics, a MEMS package including the MEMS device, and a computing system.
  • a substrate comprising a silicon handle layer, an insulating layer formed on the silicon handle layer and a silicon device layer formed on the insulating layer Etching the silicon handle layer, the insulating layer, and the silicon device layer to form at least one hole penetrating the insulating layer and the silicon device layer; filling the at least one hole with a conductive material Forming a conductive through pattern connecting the silicon handle layer and the silicon device layer, etching the silicon device layer to form a z-axis mass structure pattern, and the insulating layer below the z-axis mass structure pattern Z-axis mass that can be etched and rotated about a rotation axis perpendicular to the direction of acceleration Comprising the step of completing the plaiting, and the z-mass structure is formed in the support structure portion of the z-mass structure of the see-saw structure gatdoe the seesaw (teeter-totter) structure, to
  • the conductive material may include polysilicon.
  • the support structure portion of the z-axis mass structure is formed to include a pedestal and at least one torsion bar extending from at least one face of the pedestal, wherein the portion of the support structure portion of the z-axis mass structure
  • the pedestal may be formed to include the conductive through pattern.
  • the method may further include forming a cap wafer comprising a plurality of sensing electrodes, bonding the cap wafer and the silicon handle layer.
  • the forming of the cap wafer may further include forming a cap wafer further including a balancing electrode facing the first portion of the z-axis mass structure.
  • the forming of the cap wafer may further include a bonding pad corresponding to a portion of the support structure of the z-axis mass structure pattern of the seesaw structure and at least one wiring connecting the bonding pad and the balancing electrode. Wafers can be formed.
  • MEMS package according to another aspect of the present invention for solving the above problems includes a MEMS device manufactured by any one of the above-described manufacturing method of the MEMS device.
  • a computing system for solving the above problems includes a MEMS device manufactured by any one of the above-described manufacturing method of the MEMS device.
  • the offset drift characteristic when no acceleration is applied (when an acceleration of 0 g is applied) in a MEMS device having an unbalanced mass structure, the offset drift characteristic can be improved so that the mass structure is not inclined in any direction.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the structure of a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • 3 to 9 are diagrams schematically showing a method of manufacturing a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing the structure of a MEMS device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a MEMS device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a MEMS package including a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13-14 are schematic diagrams of sensor hubs including MEMS devices in accordance with embodiments of the present invention.
  • 15 is a diagram schematically illustrating a computing system 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 to which the present invention pertains is not limited to the technical idea or essential to any MEMS device 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 substantially without changing the feature.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing the structure of a MEMS device according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • MEMS device 1 according to one embodiment of the present invention is shown.
  • the MEMS device 1 includes a mass structure 135 that is movable in accordance with an external force (or an inertial force due to external force).
  • Mass structure 135 has a teeter-totter structure and is rotatable about a predetermined axis of rotation.
  • the mass structure 135 is disposed on the substrate 110 and is connected to the substrate 110 by the support structure 170.
  • Support structure 170 may be formed in the opening.
  • Support structure 170 may include a pedestal 171, one or more torsion bars 172.
  • the torsion bar 172 may extend from both sides of the pedestal 171 and be connected to the mass structure 135.
  • the torsion bar 172 may extend from one or more surfaces of the pedestal 171.
  • the support structure 170 may further include a post 173 connecting the pedestal 171 and the substrate 110.
  • the torsion bar 172 may define a rotation axis in which the mass structure 135 rotates with respect to the pedestal 171 and the substrate 110.
  • the mass structure 135 may be divided into a plurality of regions.
  • the axis of rotation may be defined such that the moment of the first region (left region of FIG. 1) of the mass structure 135 is smaller than the moment of the second region (right region of FIG. 1) of the mass structure 135.
  • An empty space exists between the mass structure 135 and the substrate 110, so that the mass structure 135 is rotatable.
  • a wire providing a predetermined voltage may be connected to the pedestal 171 for driving the mass structure 135.
  • the substrate 110, the mass structure 135, and the support structures 171 and 172 may include silicon, but are not limited thereto.
  • a plurality of sensing electrodes 220 may be disposed on the mass structure 135.
  • the plurality of sensing electrodes 220 may be formed on the cap wafer 210.
  • the cap wafer 210 may be bonded to the substrate 110 to seal the mass structure 135.
  • the plurality of sensing electrodes 220 may include a metal, but is not limited thereto.
  • the first sensing electrode (the sensing electrode 220 positioned in the left region of FIG. 1) forms a first capacitor together with the first region of the corresponding mass structure 135, and the second sensing electrode (the right region of FIG. 1).
  • the sensing electrode 220 positioned at may constitute a second capacitor together with the second region of the corresponding mass structure 135.
  • a wire providing a predetermined voltage may be connected to the plurality of sensing electrodes 220.
  • the mass structure 135 may be used for z-axis acceleration sensing.
  • the direction of acceleration and the axis of rotation of the mass structure 135 are perpendicular.
  • the mass structure 135 rotates about the rotation axis according to the direction and magnitude of the acceleration, and the capacitance of the first capacitor and the capacitance of the second capacitor may increase or decrease in opposite directions. That is, when the capacitance of the first capacitor is increased, the capacitance of the second capacitor is decreased, and when the capacitance of the first capacitor is decreased, the capacitance of the second capacitor may be increased.
  • no acceleration is applied (ideal)
  • the mass structure 135 and the plurality of sensing electrodes 220 may be parallel to each other. The direction and magnitude of acceleration may be determined by using the change in capacitance.
  • the MEMS device 1 since the structure of the mass structure 135 of the MEMS device 1 is provided unbalanced, even when no acceleration is applied to the MEMS device 1 (when an acceleration of 0 g is applied), the mass body structure is caused by the offset drift. 135 may not be parallel to the plurality of sensing electrodes 220. That is, the second region of the mass structure 135 may be inclined toward the substrate 110.
  • the MEMS device 1 further includes a conductive through pattern 160 connecting the mass structure 135 and the substrate 110.
  • the conductive through pattern 160 may be formed through the mass structure 135 and the support structure 170.
  • the conductive through pattern 160 may include polysilicon, but is not limited thereto.
  • 3 to 9 are diagrams schematically showing a method of manufacturing a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • a substrate is provided.
  • the substrate includes a silicon handle layer 110, an insulating layer 120, and a silicon device layer 130.
  • the insulating layer 120 is formed on the silicon handle layer 110, and the silicon device layer 130 is formed on the insulating layer 120.
  • the insulating layer 120 may include silicon oxide, but is not limited thereto.
  • the substrate may be provided by oxidizing the silicon substrate 110 to form the insulating layer 120, and depositing the silicon layer 130 on the insulating layer 120.
  • SOI silicon-on-insulator
  • a portion of the silicon device layer 130 is etched to form at least one hole 151 penetrating the silicon device layer 130.
  • Reference numeral 140 illustrates a mask pattern for etching the silicon device layer 130.
  • the mask pattern 140 may include silicon oxide, but is not limited thereto.
  • a deep reactive ion etching (DRIE) process may be used for etching the silicon device layer 130, but is not limited thereto.
  • DRIE deep reactive ion etching
  • a portion of the silicon handle layer 110 under the at least one hole 152 is etched, and at least one hole 153 whose bottom surface is formed in the silicon handle layer 110. ) Is formed.
  • a depth reactive ion etching process may be used for etching the silicon handle layer 110, but is not limited thereto.
  • a conductive material is filled in the at least one hole 153 to form a conductive through pattern 160 connecting the silicon handle layer 110 and the silicon device layer 130.
  • the conductive material may include polysilicon, but is not limited thereto.
  • a deposition process may be used to fill the conductive material, but is not limited thereto.
  • a portion of the silicon device layer 130 is etched to form a mass structure pattern 131.
  • an insulating layer 120 below the mass structure pattern 131 is formed. A portion of) is removed to complete the mass structure 135.
  • the support structure portion 170 (specifically, the pedestal 171 and the post 173) of the mass structure 135 is formed to include a portion of the conductive through pattern 160.
  • a gas etching process may be used to remove the insulating layer 120 below the mass structure pattern 131, but is not limited thereto.
  • a cap wafer 210 including a plurality of sensing electrodes 220 is formed, and the cap wafer 210 is bonded onto the silicon handle layer 110, thereby providing an embodiment of the present invention.
  • the MEMS device 1 according to this is completed.
  • FIG. 10 is a plan view schematically showing the structure of a MEMS device according to another embodiment of the present invention
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a MEMS device according to another embodiment of the present invention.
  • the differences from the MEMS device 1 of FIGS. 1 to 2 will be described with emphasis.
  • the MEMS device 2 according to another embodiment of the present invention further includes a balancing electrode 230 as compared to the MEMS device 1 described with reference to FIGS. 1 to 2.
  • the balancing electrode 230 may be disposed on the mass structure 135.
  • the balancing electrode 230 may be formed on the cap wafer 210 adjacent to the second sensing electrode 220.
  • the balancing electrode 230 may face the second region of the mass structure 135 together with the second sensing electrode 220.
  • the balancing electrode 230 may include a metal, but is not limited thereto.
  • a wiring 250 providing a predetermined voltage may be connected to the balancing electrode 230.
  • the wiring 250 may connect the predetermined metal pad 240 and the balancing electrode 230.
  • the voltage provided to the metal pad 240 may be provided to the balancing electrode 230 through the wiring 250.
  • the metal pad 240 may face the support structure portion 170 of the structure pattern 135.
  • the metal pad 240 may function as a bonding pad bonding the substrate 110 and the cap wafer 210.
  • the balancing electrode 230, the substrate 110, and the mass structure 135 may have the same voltage.
  • the metal pad 240 may include germanium (Ge), but is not limited thereto.
  • the MEMS device 2 further includes a balancing electrode 230 in addition to the conductive through pattern 160 connecting the mass structure 135 and the substrate 110, thereby providing a balance between the balancing electrode 230 and the mass structure 135.
  • a balancing electrode 230 in addition to the conductive through pattern 160 connecting the mass structure 135 and the substrate 110, thereby providing a balance between the balancing electrode 230 and the mass structure 135.
  • FIG. 12 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 in substantially the same manner as the MEMS devices 1 and 2 described with reference to FIGS. 1 to 2 and 10 to 11. 12 illustrates a wire bonding method, but the present invention is not limited thereto, and a flip chip method may be used.
  • FIG. 13-14 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 in substantially the same manner as the MEMS devices 1 and 2 described with reference to FIGS. 1 to 2 and 10 to 11.
  • 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 in substantially the same manner as the MEMS devices 1 and 2 described with reference to FIGS. 1 to 2 and 10 to 11.
  • 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.
  • 15 is a diagram schematically illustrating a computing system including a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • the computing system 4000 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,
  • 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 computing system 4000.
  • Location information of the computing system 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 to any positioning system. 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 computing system 4000 or a state of a 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 operating the computing system 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 computing system 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 computing system 4000, or transmits data and / or information inside the computing system 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 computing system 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.
  • MEMS devices 1 and 2 described with reference to FIGS. 1 and 2 and 10 to 11 or sensor hubs 2000 and 3000 described with reference to FIGS. 13 and 14 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. .

Landscapes

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

실리콘 핸들층, 상기 실리콘 핸들층 상에 형성된 절연층 및 상기 절연층 상에 형성된 실리콘 디바이스층을 포함하는 기판을 제공하는 단계, 상기 실리콘 핸들층, 상기 절연층 및 상기 실리콘 디바이스층을 식각하여 상기 절연층 및 상기 실리콘 디바이스층을 관통하는 적어도 하나의 홀을 형성하는 단계, 상기 적어도 하나의 홀 내에 도전 물질을 충진하여 상기 실리콘 핸들층과 상기 실리콘 디바이스층을 연결하는 도전성 관통 패턴을 형성하는 단계, 상기 실리콘 디바이스층을 식각하여 z축 질량체 구조물 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 z축 질량체 구조물 패턴의 하부의 상기 절연층의 일부를 식각하여 가속도 방향과 수직하는 회전 축에 대하여 회전 이동 가능한 z축 질량체 구조물을 완성하는 단계를 포함하고, 상기 z축 질량체 구조물은 시소 구조를 갖되, 상기 시소 구조의 z축 질량체 구조물의 지지 구조물 부분이 상기 도전성 관통 패턴을 포함하도록 형성되는, MEMS 장치의 제조 방법이 제공된다.

Description

오프셋 드리프트 특성이 개선된 MEMS 장치의 제조 방법, 상기 MEMS 장치를 포함하는 MEMS 패키지 및 컴퓨팅 시스템
본 발명은 오프셋 드리프트(offset drift) 특성이 개선된 MEMS 장치의 제조 방법, 상기 MEMS 장치를 포함하는 MEMS 패키지 및 컴퓨팅 시스템에 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.
시소(teeter-totter) 구조의 질량체 구조물을 갖는 MEMS 장치에서, 상기 질량체 구조물의 구조가 언밸런스하게 제공되는 경우, MEMS 장치에 가속도가 가해지지 않더라도, 오프셋 드리프트로 인해서 질량체 구조물이 평행하지 않고 어느 하나의 방향으로 기울어질 수 있다.
[선행기술문헌] 미국공개특허공보 제2015-0241466호, 2015.08.27
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 오프셋 드리프트 특성이 개선된 MEMS 장치의 제조 방법, 상기 MEMS 장치를 포함하는 MEMS 패키지 및 컴퓨팅 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 MEMS 장치의 제조 방법은, 실리콘 핸들층, 상기 실리콘 핸들층 상에 형성된 절연층 및 상기 절연층 상에 형성된 실리콘 디바이스층을 포함하는 기판을 제공하는 단계, 상기 실리콘 핸들층, 상기 절연층 및 상기 실리콘 디바이스층을 식각하여 상기 절연층 및 상기 실리콘 디바이스층을 관통하는 적어도 하나의 홀을 형성하는 단계, 상기 적어도 하나의 홀 내에 도전 물질을 충진하여 상기 실리콘 핸들층과 상기 실리콘 디바이스층을 연결하는 도전성 관통 패턴을 형성하는 단계, 상기 실리콘 디바이스층을 식각하여 z축 질량체 구조물 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 z축 질량체 구조물 패턴의 하부의 상기 절연층의 일부를 식각하여 가속도 방향과 수직하는 회전 축에 대하여 회전 이동 가능한 z축 질량체 구조물을 완성하는 단계를 포함하고, 상기 z축 질량체 구조물은 시소(teeter-totter) 구조를 갖되, 상기 시소 구조의 z축 질량체 구조물의 지지 구조물 부분이 상기 도전성 관통 패턴을 포함하도록 형성된다.
일부 실시예에서, 상기 도전 물질은 폴리실리콘을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 z축 질량체 구조물의 상기 지지 구조물 부분은 페데스탈, 및 상기 페데스탈의 적어도 하나의 면으로부터 연장되는 적어도 하나의 토션바를 포함하도록 형성되고, 상기 z축 질량체 구조물의 상기 지지 구조물 부분의 상기 페데스탈이 상기 도전성 관통 패턴을 포함하도록 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 상기 방법은, 복수의 센싱 전극을 포함하는 캡 웨이퍼를 형성하는 단계, 상기 캡 웨이퍼와 상기 실리콘 핸들층을 본딩하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는, 상기 z축 질량체 구조물의 제1 부분과 대향하는 밸런싱 전극을 더 포함하는 캡 웨이퍼를 형성할 수 있다.
또한, 상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는, 상기 시소 구조의 z축 질량체 구조물 패턴의 상기 지지 구조물 부분에 상응하는 본딩 패드 및 상기 본딩 패드와 상기 밸런싱 전극을 연결하는 적어도 하나의 배선을 더 포함하는 캡 웨이퍼를 형성할 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 MEMS 패키지는, 상술한 MEMS 장치의 제조 방법 중 어느 하나의 방법으로 제조된 MEMS 장치를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 면에 따른 컴퓨팅 시스템은, 상술한 MEMS 장치의 제조 방법 중 어느 하나의 방법으로 제조된 MEMS 장치를 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기 본 발명에 의하면, 언밸런스한 질량체 구조물을 갖는MEMS 장치에서 가속도가 가해지지 않는 경우(0g의 가속도가 가해지는 경우), 질량체 구조물이 어떤 방향으로도 기울어지지 않도록 오프셋 드리프트 특성이 개선될 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 일 실시예에 따른 MEMS 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 장치의 제조 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 MEMS패키지를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 13 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 센서 허브를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 컴퓨팅 시스템을 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 제한되는 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.
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.
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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
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.
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 임의의 MEMS 장치에도 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 실질적으로 동일하게 적용될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 장치(1)가 도시된다.
MEMS 장치(1)는 외력(또는, 외력에 의한 관성력)에 따라 이동 가능한 질량체 구조물(135)을 포함한다. 질량체 구조물(135)은 시소(teeter-totter) 구조를 가지며, 소정의 회전 축에 대하여 회전 이동 가능하다. 질량체 구조물(135)은 기판(110)의 상부에 배치되고, 지지 구조물(170)에 의해서 기판(110)과 연결된다.
질량체 구조물(135)의 내부의 소정의 영역이 제거됨으로써 오프닝(opening)이 형성된다. 그리고, 상기 오프닝 내에 지지 구조물(170)이 형성될 수 있다. 지지 구조물(170)은 페데스탈(171), 하나 이상의 토션바(172)를 포함할 수 있다. 토션바(172)는 페데스탈(171)의 양 면으로부터 연장되어 질량체 구조물(135)과 연결될 수 있다. 명확하게 도시하지 않았으나, 도 1에 도시된 바와 다르게, 토션바(172)는 페데스탈(171)의 일 면 또는 그 이상의 면으로부터 연장되어 형성될 수도 있다. 지지 구조물(170)은 페데스탈(171)과 기판(110)을 연결하는 포스트(173)를 더 포함할 수 있다.
토션바(172)는 질량체 구조물(135)이 페데스탈(171)과 기판(110)에 대하여 회전 이동하는 회전 축을 정의할 수 있다. 회전 축에 의하여, 질량체 구조물(135)은 복수의 영역으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 질량체 구조물(135)의 제1 영역(도 1의 좌측 영역)의 모멘트가 질량체 구조물(135)의 제2 영역(도 1의 우측 영역)의 모멘트보다 작도록 회전 축이 정의될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 질량체 구조물(135)과 기판(110)의 사이에 비어있는 공간이 존재하여, 질량체 구조물(135)이 회전 이동 가능하다. 명확하게 도시하지 않았으나, 질량체 구조물(135)의 드라이빙을 위하여, 소정의 전압을 제공하는 배선이 페데스탈(171)과 연결될 수 있다.
기판(110), 질량체 구조물(135) 및 지지 구조물(171, 172)은 실리콘을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
복수의 센싱 전극(220)이 질량체 구조물(135)의 상부에 배치될 수 있다. 복수의 센싱 전극(220)은 캡 웨이퍼(210) 상에 형성될 수 있다. 캡 웨이퍼(210)는 기판(110)과 본딩되어 질량체 구조물(135)을 밀봉할 수 있다. 복수의 센싱 전극(220)은 금속을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 센싱 전극(도 1의 좌측 영역에 위치하는 센싱 전극(220))은 대응하는 질량체 구조물(135)의 제1 영역과 함께 제1 커패시터를 구성하고, 제2 센싱 전극(도 1의 우측 영역에 위치하는 센싱 전극(220))은 대응하는 질량체 구조물(135)의 제2 영역과 함께 제2 커패시터를 구성할 수 있다. 복수의 센싱 전극(220)의 드라이빙을 위하여, 소정의 전압을 제공하는 배선이 복수의 센싱 전극(220)과 연결될 수 있다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 질량체 구조물(135)은 z축 가속도 센싱을 위하여 이용될 수 있다. 가속도의 방향과 질량체 구조물(135)의 회전 축은 수직한다. 가속도가 가해지는 경우, 질량체 구조물(135)이 가속도의 방향과 크기에 따라 회전 축에 대하여 회전하게 되고, 제1 커패시터의 커패시턴스와 제2 커패시터의 커패시턴스는 서로 반대로 증감할 수 있다. 즉, 제1 커패시터의 커패시턴스가 증가하면 제2 커패시터의 커패시턴스가 감소하고, 제1 커패시터의 커패시턴스가 감소하면 제2 커패시터의 커패시턴스가 증가할 수 있다. 가속도가 가해지지 않는 경우(이상적인 경우), 질량체 구조물(135)과 복수의 센싱 전극(220)은 서로 평행할 수 있다. 상기 커패시턴스의 변화를 이용하여 가속도의 방향 및 크기가 결정될 수 있다.
한편, MEMS 장치(1)의 질량체 구조물(135)의 구조가 언밸런스하게 제공되므로, MEMS 장치(1)에 가속도가 가해지지 않는 경우(0g의 가속도가 가해지는 경우)에도, 오프셋 드리프트로 인해서 질량체 구조물(135)이 복수의 센싱 전극(220)과 평행하지 않을 수 있다. 즉, 질량체 구조물(135)의 제2 영역이 기판(110)을 향해 기울어질 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, MEMS 장치(1)는 질량체 구조물(135)과 기판(110)을 연결하는 도전성 관통 패턴(160)을 더 포함한다. 도전성 관통 패턴(160)은 질량체 구조물(135)과 지지 구조물(170)을 관통하여 형성될 수 있다. 도전성 관통 패턴(160)은 폴리실리콘을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도전성 관통 패턴(160)에 의해서, 기판(110)이 질량체 구조물(135)과 동일한 전압을 갖도록 함으로써, 부상력(levitation force)을 감소시켜 MEMS 장치(1)의 오프셋 드리프트 특성이 개선될 수 있다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 장치의 제조 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 기판이 제공된다. 기판은 실리콘 핸들층(110), 절연층(120), 실리콘 디바이스층(130)을 포함한다. 절연층(120)은 실리콘 핸들층(110) 상에 형성되고, 실리콘 디바이스층(130)은 절연층(120) 상에 형성된다. 절연층(120)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 기판은 실리콘 기판(110)을 산화(Oxidation)하여 절연층(120)을 형성하고, 절연층(120) 상에 실리콘층(130)을 증착(Deposition)하여 제공될 수 있다. 또는, SOI(Silicon-On-Insulator) 기판이 제공될 수 있다.
이어서, 도 4를 참조하면, 실리콘 디바이스층(130)의 일부가 식각되어, 실리콘 디바이스층(130)을 관통하는 적어도 하나의 홀(151)이 형성된다. 도면 부호 140은 실리콘 디바이스층(130)의 식각을 위한 마스크 패턴을 도시한 것이다. 마스크 패턴(140)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 실리콘 디바이스층(130)의 식각을 위하여, 심도 반응성 이온 식각(Deep Reactive Ion Etching; DRIE) 공정이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이어서, 도 5를 참조하면, 상기 적어도 하나의 홀(151)의 하부의 절연층(120)의 일부가 식각되어, 절연층(120) 및 실리콘 디바이스층(130)을 관통하는 적어도 하나의 홀(152)이 형성된다. 이어서, 도 6을 참조하면, 상기 적어도 하나의 홀(152)의 하부의 실리콘 핸들층(110)의 일부가 식각되어, 그 바닥면이 실리콘 핸들층(110) 내에 형성되는 적어도 하나의 홀(153)이 형성된다. 예를 들어, 실리콘 핸들층(110)의 식각을 위하여, 심도 반응성 이온 식각 공정이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 도 7을 참조하면, 상기 적어도 하나의 홀(153) 내에 도전 물질이 충진되어, 실리콘 핸들층(110)과 실리콘 디바이스층(130)을 연결하는 도전성 관통 패턴(160)이 형성된다. 도전 물질은 폴리실리콘을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 도전 물질의 충진을 위하여, 증착(Deposition) 공정이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이어서, 도 8을 참조하면, 실리콘 디바이스층(130)의 일부가 식각되어 질량체 구조물 패턴(131)이 형성되고, 이어서, 도 9를 참조하면, 질량체 구조물 패턴(131)의 하부의 절연층(120)의 일부가 제거(Realease)되어 질량체 구조물(135)이 완성된다. 이 때, 질량체 구조물(135)의 지지 구조물 부분(170)(구체적으로는, 페데스탈(171)과 포스트(173))이 상기 도전성 관통 패턴(160)의 일부를 포함하도록 형성된다. 질량체 구조물 패턴(131)의 하부의 절연층(120)의 제거를 위하여 가스 식각(Vapor Etching) 공정이 이용될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 다시, 도 2를 참조하면, 복수의 센싱 전극(220)을 포함하는 캡 웨이퍼(210)가 형성되고, 실리콘 핸들층(110) 상에 캡 웨이퍼(210)가 본딩됨으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 장치(1)가 완성된다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이고, 도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 도 1 내지 도 2의 MEMS 장치(1)와 차이점을 중점으로 설명하기로 한다.
도 10 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS 장치(2)는 도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한 MEMS 장치(1)와 비교하여 밸런싱 전극(230)을 더 포함한다. 밸런싱 전극(230)은 질량체 구조물(135)의 상부에 배치될 수 있다. 밸런싱 전극(230)은 제2 센싱 전극(220)에 인접하여 캡 웨이퍼(210) 상에 형성될 수 있다. 밸런싱 전극(230)은 제2 센싱 전극(220)과 함께 질량체 구조물(135)의 제2 영역과 대향할 수 있다. 밸런싱 전극(230)은 금속을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 밸런싱 전극(230)의 드라이빙을 위하여, 소정의 전압을 제공하는 배선(250)이 밸런싱 전극(230)과 연결될 수 있다. 배선(250)은 소정의 금속 패드(240)와 밸런싱 전극(230)을 연결할 수 있다. 금속 패드(240)에 제공되는 전압이 배선(250)을 통해서 밸런싱 전극(230)에 제공될 수 있다. 금속 패드(240)는 구조물 패턴(135)의 지지 구조물 부분(170)과 대향할 수 있다. 금속 패드(240)는 기판(110)과 캡 웨이퍼(210)를 본딩하는 본딩 패드로 기능할 수도 있다. 이로써, 밸런싱 전극(230), 기판(110), 질량체 구조물(135)이 동일한 전압을 가질 수 있다. 금속 패드(240)는 게르마늄(Ge)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
MEMS 장치(2)는 질량체 구조물(135)과 기판(110)을 연결하는 도전성 관통 패턴(160)에 추가적으로 밸런싱 전극(230)을 더 포함함으로써, 밸런싱 전극(230)과 질량체 구조물(135) 사이에서 작용하는 정전기력(electrostatic force)을 이용하여 MEMS 장치(2)의 오프셋 드리프트 특성이 더욱 개선될 수 있다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 MEMS패키지를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 12를 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 1 내지 도 2, 도 10 내지 도 11을 참조하여 설명한 MEMS 장치(1, 2)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 도 12에서는 와이어 본딩 방식을 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 플립칩 방식이 이용될 수도 있다.
도 13 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 센서 허브를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 13을 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 1 내지 도 2, 도 10 내지 도 11을 참조하여 설명한 MEMS 장치(1, 2)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 14를 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 1 내지 도 2, 도 10 내지 도 11을 참조하여 설명한 MEMS 장치(1, 2)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 15는 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 컴퓨팅 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 15를 참조하면, 컴퓨팅 시스템(4000)은 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 컴퓨팅 시스템(4000)의 위치 정보를 획득할 수 있다. 컴퓨팅 시스템(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 컴퓨팅 시스템(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 컴퓨팅 시스템(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 컴퓨팅 시스템(4000)에 접속되는 외부 디바이스와의 통로 역할을 수행한다. 인터페이스부(4700)는 외부 디바이스로부터 데이터 및/또는 정보를 수신하거나 전원을 공급받아 컴퓨팅 시스템(4000) 내부의 구성요소들에 전달하거나, 외부 디바이스에 컴퓨팅 시스템(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 컴퓨팅 시스템(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 1 내지 도 2, 도 10 내지 도 11을 참조하여 설명한 MEMS 장치(1, 2) 또는 도 13 내지 도 14를 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 실시예를 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 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (8)

  1. 실리콘 핸들층, 상기 실리콘 핸들층 상에 형성된 절연층 및 상기 절연층 상에 형성된 실리콘 디바이스층을 포함하는 기판을 제공하는 단계;
    상기 실리콘 핸들층, 상기 절연층 및 상기 실리콘 디바이스층을 식각하여 상기 절연층 및 상기 실리콘 디바이스층을 관통하는 적어도 하나의 홀을 형성하는 단계;
    상기 적어도 하나의 홀 내에 도전 물질을 충진하여 상기 실리콘 핸들층과 상기 실리콘 디바이스층을 연결하는 도전성 관통 패턴을 형성하는 단계;
    상기 실리콘 디바이스층을 식각하여 z축 질량체 구조물 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 z축 질량체 구조물 패턴의 하부의 상기 절연층의 일부를 식각하여 가속도 방향과 수직하는 회전 축에 대하여 회전 이동 가능한 z축 질량체 구조물을 완성하는 단계를 포함하고,
    상기 z축 질량체 구조물은 시소(teeter-totter) 구조를 갖되, 상기 시소 구조의 z축 질량체 구조물의 지지 구조물 부분이 상기 도전성 관통 패턴을 포함하도록 형성되는,
    MEMS 장치의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도전 물질은 폴리실리콘을 포함하는,
    MEMS 장치의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 z축 질량체 구조물의 상기 지지 구조물 부분은 페데스탈, 및 상기 페데스탈의 적어도 하나의 면으로부터 연장되는 적어도 하나의 토션바를 포함하도록 형성되고,
    상기 z축 질량체 구조물의 상기 지지 구조물 부분의 상기 페데스탈이 상기 도전성 관통 패턴을 포함하도록 형성되는,
    MEMS 장치의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    복수의 센싱 전극을 포함하는 캡 웨이퍼를 형성하는 단계;
    상기 캡 웨이퍼와 상기 실리콘 핸들층을 본딩하는 단계를 더 포함하는,
    MEMS 장치의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는, 상기 z축 질량체 구조물의 제1 부분과 대향하는 밸런싱 전극을 더 포함하는 캡 웨이퍼를 형성하는,
    MEMS 장치의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는, 상기 시소 구조의 z축 질량체 구조물 패턴의 상기 지지 구조물 부분에 상응하는 본딩 패드 및 상기 본딩 패드와 상기 밸런싱 전극을 연결하는 적어도 하나의 배선을 더 포함하는 캡 웨이퍼를 형성하는,
    MEMS 장치의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항의 방법으로 제조된 MEMS 장치를 포함하는 MEMS 패키지.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항의 방법으로 제조된 MEMS 장치를 포함하는 컴퓨팅 시스템.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001075455A2 (en) * 2000-04-04 2001-10-11 Rosemount Aerospace Inc. Three axis accelerometer
US20080110260A1 (en) * 2006-11-09 2008-05-15 Mitsubishi Electric Corporation Acceleration sensor
JP2008196883A (ja) * 2007-02-09 2008-08-28 Seiko Instruments Inc 力学量センサ
US20100122578A1 (en) * 2008-11-17 2010-05-20 Johannes Classen Micromechanical component
US20130105921A1 (en) * 2011-10-31 2013-05-02 The Regents Of The University Of Michigan Microsystem device and methods for fabricating the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001075455A2 (en) * 2000-04-04 2001-10-11 Rosemount Aerospace Inc. Three axis accelerometer
US20080110260A1 (en) * 2006-11-09 2008-05-15 Mitsubishi Electric Corporation Acceleration sensor
JP2008196883A (ja) * 2007-02-09 2008-08-28 Seiko Instruments Inc 力学量センサ
US20100122578A1 (en) * 2008-11-17 2010-05-20 Johannes Classen Micromechanical component
US20130105921A1 (en) * 2011-10-31 2013-05-02 The Regents Of The University Of Michigan Microsystem device and methods for fabricating the same

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