WO2018026032A1 - Mems device having improved stopper structure, manufacturing method therefor, and mems package and computing system, which comprise mems device - Google Patents

Mems device having improved stopper structure, manufacturing method therefor, and mems package and computing system, which comprise mems device Download PDF

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WO2018026032A1
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forming
wafer
mems device
mass structure
sensor
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PCT/KR2016/008590
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서평보
문상희
김덕수
이종성
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(주)스탠딩에그
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    • B81B3/001Structures having a reduced contact area, e.g. with bumps or with a textured surface
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    • B81B2203/04Electrodes

Definitions

  • the present invention relates to a MEMS device having an improved stopper structure, a method of manufacturing the same, a MEMS package and a computing system including the MEMS device.
  • 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.
  • Stictions in mass structures are causing fatal problems for MEMS devices. Stictions occurring during the manufacturing process of a MEMS device lower its yield, while stictions occurring during use of a MEMS device cause reliability problems of the MEMS device.
  • the stiction that occurs during the manufacturing process of the MEMS device mainly occurs during the release of the mass structure, and the stiction that occurs during the use of the MEMS device is caused by a change in high temperature and humidity by an external force exceeding the restoring force of the mass structure. It is caused by various reasons, such as by deformation of the mass structure resulting from or by the electrical force between the mass structures.
  • An object of the present invention is to provide an MEMS device having an improved stopper structure, a manufacturing method thereof, a MEMS package and a computing system including the MEMS device.
  • the sensor wafer has a teeter-totter structure, and includes a z-axis mass structure that is rotatable about a rotation axis perpendicular to the acceleration direction, wherein the cap wafer includes a plurality of z-axis mass structures facing the z-axis mass structure.
  • the sensor wafer has a teeter-totter structure and includes a z-axis mass structure that is rotatable about a rotation axis perpendicular to the acceleration direction, wherein the cap wafer includes a plurality of sensing electrodes and the plurality of sensing electrodes.
  • a plurality of stopper patterns disposed adjacent to the sensing electrode, respectively, and at least one wire electrically connecting the plurality of stopper patterns to a ground.
  • a part of the at least one wire may include a conductive pattern formed on the plurality of stopper patterns.
  • the heights of the plurality of stopper patterns may be higher than the heights of the plurality of sensing electrodes and lower than the heights of the filler patterns.
  • the z-axis mass structure includes a first area having a first area and a second area having a second area greater than the first area, wherein the cap wafer is the z-axis mass structure
  • a cavity corresponding to the second region of the substrate may further include a cavity, and some of the plurality of stopper patterns may be disposed adjacent to the cavity.
  • forming the sensor wafer comprises forming a z-axis mass structure having a teeter-totter structure and rotatable about an axis of rotation perpendicular to the direction of acceleration;
  • the forming of the cap wafer may include forming an insulating pattern including a filler pattern corresponding to the bonding pad and a plurality of stopper patterns, adjacent to the plurality of stopper patterns on the insulating pattern, respectively;
  • bonding the sensor wafer and the cap wafer comprises electrically connecting the z-axis mass structure of the sensor wafer and the at least one wire of the cap wafer.
  • forming the sensor wafer comprises forming a z-axis mass structure having a teeter-totter structure and rotatable about an axis of rotation perpendicular to the direction of acceleration;
  • the forming of the cap wafer may include forming an insulating pattern including a filler pattern corresponding to the bonding pad and a plurality of stopper patterns, adjacent to the plurality of stopper patterns on the insulating pattern, respectively;
  • a plurality of sensing electrodes facing the structure and at least one wire electrically connected to the plurality of stopper patterns Comprises the step of including the step of forming the conductive pattern and electrically connected to the step of bonding the sensor wafer and the cap wafer is ground with the at least one wiring of the cap wafer.
  • the forming of the conductive pattern may include forming the conductive pattern so that a part of the at least one wire is formed on the plurality of stopper patterns.
  • the forming of the insulating pattern may include forming the insulating pattern such that the heights of the plurality of stopper patterns are higher than the heights of the plurality of sensing electrodes and lower than the heights of the filler patterns. have.
  • the forming of the z-axis mass structure includes: the z-axis mass structure including a first area having a first area and a second area having a second area greater than the first area.
  • Forming the z-axis mass structure and forming the cap wafer further comprises forming a cavity in a substrate corresponding to the second region of the z-axis mass structure, forming the insulating pattern The insulating pattern may be formed such that a part of the plurality of stopper patterns is disposed adjacent to the cavity.
  • MEMS package according to another aspect of the present invention for solving the above problems includes any one of the above-described MEMS device.
  • a computing system for solving the above problems includes any one of the above-described MEMS device.
  • the present invention by using a plurality of stopper patterns to reduce the contact area of the mass structure when the stiction occurs, it is possible to prevent the stiction of the MEMS device.
  • the present invention since a plurality of stopper patterns are formed in the fixed cap wafer, compared with the case where the stopper pattern is formed in the moving mass structure, it is possible to prevent nonlinearity of the mass structure and the resulting noise.
  • the plurality of stopper patterns are electrically connected to the mass structure or the ground, the electric force that can be generated in the stopper pattern is removed, and further, the stiction failure due to electrical charge can be prevented. Can be.
  • 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.
  • FIG 3 is a plan view schematically showing the structure of a MEMS device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating a MEMS package including a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 9 to 10 are schematic diagrams of a sensor hub including a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of a computing system including a MEMS device in accordance with 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 an embodiment of the present invention is shown.
  • the MEMS device 1 includes a sensor wafer 100 and a cap wafer 200 formed on the sensor wafer 100.
  • the sensor wafer 100 includes a mass structure 150 that is movable in accordance with an external force (or an inertial force due to an external force).
  • the mass structure 150 has a teeter-totter structure and is rotatable about a predetermined axis of rotation.
  • the mass structure 150 is disposed on the substrate 110 of the sensor wafer 100 and is connected to the substrate 110 by the support structure 160.
  • Support structure 160 may be formed in the opening.
  • Support structure 160 may include pedestal 161, one or more torsion bars 162.
  • the torsion bar 162 may extend from both sides of the pedestal 161 to be connected to the mass structure 150. Although not clearly shown, unlike the illustrated in FIG. 1, the torsion bar 162 may extend from one or more surfaces of the pedestal 161.
  • the support structure 160 may further include a post 163 connecting the pedestal 161 and the substrate 110.
  • the torsion bar 162 may define a rotation axis in which the mass structure 150 rotates with respect to the pedestal 161 and the substrate 110.
  • the mass structure 150 may be divided into a plurality of regions.
  • the axis of rotation can be defined such that the moment of the first region of the mass structure 150 (left region of FIG. 1) is less than the moment of the second region of the mass structure 150 (right region of FIG. 1). (Ie, the first area has a first area, and the second area has a second area larger than the first area), but is not limited thereto.
  • An empty space exists between the mass structure 150 and the substrate 110, so that the mass structure 150 is rotatable.
  • a wire providing a predetermined voltage may be connected to the pedestal 161.
  • the substrate 110, the mass structure 150, and the support structures 161 and 162 may include silicon, and the support structure 163 may include silicon oxide, but is not limited thereto.
  • the cap wafer 200 includes a plurality of sensing electrodes 241.
  • the plurality of sensing electrodes 241 may be formed on the substrate 210 of the cap wafer 200.
  • the plurality of sensing electrodes 241 may be disposed to face the mass structure 150 on the mass structure 150.
  • the plurality of sensing electrodes 241 may include a metal, but is not limited thereto.
  • the first sensing electrode (the sensing electrode 241 located in the left region of FIG. 1) forms a first capacitor together with the first region of the corresponding mass structure 150, and the second sensing electrode (FIG. 1).
  • the sensing electrode 241 positioned in the right region of the second electrode may form a second capacitor together with the second region of the corresponding mass structure 150.
  • a wire providing a predetermined voltage may be connected to the plurality of sensing electrodes 241.
  • a predetermined cavity 250 may be formed in the substrate 210.
  • the cavity 250 may be disposed to correspond to the second region of the mass structure 150 on the upper portion of the second region of the mass structure 150.
  • the cavity 250 may be disposed adjacent to the second sensing electrode.
  • the width of the cavity 250 is greater than the width of the mass structure 150, and when the rotational movement of the mass structure 150 rotates, an end portion of the second region of the mass structure 150 may move into a space in the cavity 250. .
  • the sensor wafer 100 and the cap wafer 200 may be bonded to seal the mass structure 150.
  • the sensor wafer 100 and the cap wafer 200 may be connected by a filler pattern to be described later.
  • the filler pattern may space the cap wafer 200 from the sensor wafer 100 to secure a space in which the mass structure 150 may rotate.
  • the mass structure 150 may be used for z-axis acceleration sensing.
  • the direction of acceleration and the axis of rotation of the mass structure 150 are perpendicular.
  • the mass structure 150 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.
  • the mass structure 150 and the plurality of sensing electrodes 241 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 has the following improved stopper structure.
  • a plurality of stopper patterns 223 are disposed in the cap wafer 200 adjacent to the plurality of sensing electrodes 241, respectively.
  • a portion of the plurality of stopper patterns 223 is disposed adjacent to the left edge of the first sensing electrode, and another portion of the plurality of stopper patterns 223 is adjacent to the right edge of the second sensing electrode and the cavity 250.
  • a part of the plurality of stopper patterns 223 is disposed to face an end portion of the first region of the mass structure 150, such that an end portion of the second region of the mass structure 150 is moved to the substrate when the rotation of the mass structure 150 rotates.
  • the plurality of stopper patterns 223 are disposed to face the central portion of the second region of the mass structure 150 such that an end portion of the first region of the mass structure 150 is rotated when the mass structure 150 is rotated. Can prevent stiction that may occur in contact with the region A of the upper surface of the substrate 110.
  • the plurality of stopper patterns 223 may be higher than the height of the plurality of sensing electrodes 241 and lower than the height of the filler pattern, and may have an appropriate height to prevent contact between the mass structure 150 and the substrate 110. have.
  • the plurality of stopper patterns 223 may include an insulating material such as silicon oxide, but is not limited thereto.
  • the plurality of stopper patterns 223 may be electrically connected to the mass structure 150 by a predetermined wiring 243.
  • a conductive pattern to be described later may be formed on the plurality of stopper patterns 223, and the conductive pattern may be connected to the wiring 243.
  • the wiring 243 may be electrically connected to the conductive pad 242 facing the support structure 160.
  • the conductive pad 242 may be in contact with the pedestal 161 of the support structure 160.
  • the mass structure 150 of the MEMS device 1 to 2 the mass structure 150 of the MEMS device 1, the support structure 160, the plurality of electrodes 241, the plurality of stopper patterns 223, the cavity 250, and the like.
  • the size, shape, material, etc. of the component may vary in various embodiments.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the structure of a MEMS device according to another embodiment of the present invention. For convenience of explanation, the description will focus on differences from the MEMS device 1 of FIG. 1.
  • a MEMS device 2 according to another embodiment of the present invention is shown.
  • the plurality of stopper patterns 223 may be electrically connected to the ground by a predetermined wiring 243.
  • a conductive pattern to be described later may be formed on the plurality of stopper patterns 223, and the conductive pattern may be connected to the wiring 243.
  • the wiring 243 may be electrically connected to a sealing pattern formed along the outer periphery of the cap wafer 200.
  • the sealing pattern may be formed on the filler pattern for sealing.
  • the sealing pattern may be electrically connected to the GND pads on the opposite side of the cap wafer 200 through the silicon through electrode described below.
  • the silicon through electrode may be electrically connected to the GND pad through a redistribution layer (RDL) line.
  • RDL redistribution layer
  • FIGS. 4 to 7 schematically illustrate a method of manufacturing a MEMS device according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows.
  • a sensor wafer 100 is formed.
  • 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.
  • a silicon-on-insulator (SOI) substrate may be provided.
  • a bonding pad 140 is formed on the silicon device layer 130.
  • the bonding pad 140 may include germanium, but is not limited thereto. Subsequently, a portion of the silicon device layer 130 is etched to form a mass structure pattern, and a portion of the insulating layer 120 below the mass structure pattern is released to complete the mass structure 150 described above. Vapor etching may be used to remove the insulating layer 120 below the mass structure pattern.
  • a cap wafer 200 is formed.
  • the substrate 210 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 plurality of trenches 211 are formed on an upper surface of the substrate 210, and a plurality of through insulation patterns 221 are formed on sidewalls and bottom surfaces of the plurality of trenches 211.
  • conductive materials are filled in the plurality of through insulation patterns 221 in the plurality of trenches 211 to form the plurality of silicon through electrode patterns 230.
  • the plurality of through insulation patterns 221 may include silicon oxide
  • the plurality of through silicon electrode patterns 230 may include polysilicon, but is not limited thereto.
  • a photolithography process, an etching process, an oxidation process, and a CMP ( Chemical Mechanical Planarization) process and the like can be used.
  • an insulating layer 220 and a plurality of insulating patterns 222 and 223 are formed on the substrate 210, the plurality of through insulation patterns 221, and the silicon through electrode pattern 230.
  • the plurality of insulating patterns 222 and 223 include a plurality of filler patterns 222 and the plurality of stopper patterns 223 described above.
  • the plurality of filler patterns 222 may be formed to correspond to the bonding pads 140 adjacent to the plurality of trenches 211 or the plurality of silicon through electrode patterns 230.
  • a plurality of filler patterns 222 may be formed along the outer periphery of the cap wafer 200 for sealing.
  • the plurality of stopper patterns 223 may be formed to have a height higher than that of the plurality of sensing electrodes 241 and lower than that of the plurality of filler patterns 222.
  • the filler pattern 222 and the stopper pattern 223 may include an insulating material such as silicon oxide, but are not limited thereto.
  • an insulating material such as silicon oxide
  • a deposition process, a photolithography process, an etching process, or the like may be used.
  • a portion of the insulating layer 220 on the silicon through electrode pattern 211 is etched to expose at least a portion of the upper surface of the silicon through electrode pattern 211.
  • a conductive pattern 240 is formed on at least a portion of the upper surface of the silicon through electrode pattern 211, a part of the insulating layer 220, the plurality of filler patterns 222, and the plurality of stopper patterns 223.
  • a portion of the conductive pattern 240 may include the plurality of sensing electrodes 241 described above, the conductive pad 242 contacting the pedestal 161 of the support structure 160, and the plurality of stopper patterns 223 described above.
  • the wire 243 may be electrically connected.
  • a portion of the wiring 243 may be formed on the plurality of stopper patterns 223.
  • the wiring 243 may be electrically connected to a sealing pattern formed along an outer circumference of the conductive pad 242 or the cap wafer 200 facing the support structure 160.
  • the conductive pattern 240 may include aluminum or polysilicon, but is not limited thereto.
  • a deposition process, a photolithography process, an etching process, or the like may be used.
  • a portion of the insulating layer 220 and a portion of the substrate 210 are etched to form a cavity 215 in the substrate 210, 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 pads 140.
  • the bonding pads 310 and the conductive patterns 240 on the filler pattern 222 may be bonded by eutectic bonding.
  • the mass structure 150 of the sensor wafer 100 and the wiring of the cap wafer 200 may be electrically connected.
  • a silicon through electrode is formed by a grinding process on the bottom surface of the cap wafer 200 by a backside process, and an insulating layer, a repositioning wiring, or a conductive pattern for a pad may be additionally formed.
  • the sealing pattern may be electrically connected to the GND pad through the silicon through electrode and the relocation wiring. Accordingly, the MEMS devices 1 and 2 of FIGS. 1 to 2 or 3 may be completed.
  • FIG. 8 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 or 3. 8 illustrates a wire bonding method, but the present invention is not limited thereto, and a flip chip method may be used.
  • FIGS. 9 to 10 are schematic diagrams of a sensor hub including a MEMS device according to an embodiment 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 or 3.
  • 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 or 3.
  • 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. 11 is a schematic diagram of a computing system including a MEMS device in accordance with 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, 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 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.
  • the MEMS devices 1 and 2 described above with reference to FIGS. 1 to 2 or 3 or the sensor hubs 2000 and 3000 described with reference to FIGS. 9 through 10 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

A MEMS device having an improved stopper structure, a manufacturing method therefor, and a MEMS package and a computing system, which comprise the MEMS device, are provided. The MEMS device comprises a sensor wafer, a cap wafer formed on the sensor wafer, and a pillar pattern connecting the sensor wafer and the cap wafer, wherein the sensor wafer comprises a z-axis mass structure having a teeter-totter structure and capable of rotating around a rotation axis, which is perpendicular to the acceleration direction, and the cap wafer comprises a plurality of sensing electrodes facing the z-axis mass structure, a plurality of stopper patterns arranged respectively adjacent to the plurality of sensing electrodes, and at least one wiring electrically connecting the plurality of stopper patterns to the z-axis mass structure.

Description

개선된 스토퍼 구조를 갖는 MEMS 장치, 그 제조 방법, 상기 MEMS 장치를 포함하는 MEMS 패키지 및 컴퓨팅 시스템MEMS device having an improved stopper structure, method for manufacturing the same, MEMS package and computing system including the MEMS device
본 발명은 개선된 스토퍼 구조를 갖는 MEMS 장치, 그 제조 방법, 상기 MEMS 장치를 포함하는 MEMS 패키지 및 컴퓨팅 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a MEMS device having an improved stopper structure, a method of manufacturing the same, a MEMS package and a computing system including the MEMS device.
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.MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) is used for 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.
질량체 구조물에서 발생하는 스틱션(stiction)은 MEMS 장치에 치명적인 문제점을 일으키고 있다. MEMS 장치의 제조 공정 중에 발생하는 스틱션은 그 수율을 하락시키지만, MEMS 장치의 사용 중에 발생하는 스틱션은 MEMS 장치의 신뢰성 문제를 유발한다. MEMS 장치의 제조 공정 중에 발생하는 스틱션은 주로 질량체 구조물을 릴리즈(release)하는 과정에서 발생하며, MEMS 장치의 사용 중에 발생하는 스틱션은 질량체 구조물의 복원력을 초과하는 외력에 의해서, 높은 온습도의 변화에 기인하는 질량체 구조물의 변형에 의해서, 또는 질량체 구조물 간의 전기적인 힘에 의해서 등 여러 원인으로 발생하고 있다.Stictions in mass structures are causing fatal problems for MEMS devices. Stictions occurring during the manufacturing process of a MEMS device lower its yield, while stictions occurring during use of a MEMS device cause reliability problems of the MEMS device. The stiction that occurs during the manufacturing process of the MEMS device mainly occurs during the release of the mass structure, and the stiction that occurs during the use of the MEMS device is caused by a change in high temperature and humidity by an external force exceeding the restoring force of the mass structure. It is caused by various reasons, such as by deformation of the mass structure resulting from or by the electrical force between the mass structures.
[선행기술문헌] 미국등록특허공보 제8661900호, 2014.03.04Prior Art Documents US Patent Publication No. 8681900, 2014.03.04
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 개선된 스토퍼 구조를 갖는 MEMS 장치, 그 제조 방법, 상기 MEMS 장치를 포함하는 MEMS 패키지 및 컴퓨팅 시스템을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an MEMS device having an improved stopper structure, a manufacturing method thereof, a MEMS package and a computing system including the MEMS device.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 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 연결하는 필러(pillar) 패턴을 포함하며, 상기 센서 웨이퍼는, 시소(teeter-totter) 구조를 갖고, 가속도 방향과 수직하는 회전 축에 대하여 회전 이동 가능한 z축 질량체 구조물을 포함하고, 상기 캡 웨이퍼는, 상기 z축 질량체 구조물과 대향하는 복수의 센싱용 전극과, 상기 복수의 센싱용 전극에 각각 인접하게 배치되는 복수의 스토퍼(stopper) 패턴과, 상기 복수의 스토퍼 패턴을 상기 z축 질량체 구조물과 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 배선을 포함한다.MEMS device according to an aspect of the present invention for solving the above problems includes a sensor wafer, a cap wafer formed on the sensor wafer, and a pillar pattern for connecting the sensor wafer and the cap wafer, The sensor wafer has a teeter-totter structure, and includes a z-axis mass structure that is rotatable about a rotation axis perpendicular to the acceleration direction, wherein the cap wafer includes a plurality of z-axis mass structures facing the z-axis mass structure. A sensing electrode, a plurality of stopper patterns disposed adjacent to the plurality of sensing electrodes, and at least one wire electrically connecting the plurality of stopper patterns with the z-axis mass structure.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 MEMS 장치는, 센서 웨이퍼, 상기 센서 웨이퍼 상에 형성되는 캡 웨이퍼, 및 상기 센서 웨이퍼와 상기 캡 웨이퍼를 연결하는 필러(pillar) 패턴을 포함하며, 상기 센서 웨이퍼는, 시소(teeter-totter) 구조를 갖고, 가속도 방향과 수직하는 회전 축에 대하여 회전 이동 가능한 z축 질량체 구조물을 포함하고, 상기 캡 웨이퍼는, 복수의 센싱용 전극과, 상기 복수의 센싱용 전극에 각각 인접하게 배치되는 복수의 스토퍼 패턴과, 상기 복수의 스토퍼 패턴을 그라운드(ground)에 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 배선을 포함한다.MEMS device according to another aspect of the present invention for solving the above problems includes a sensor wafer, a cap wafer formed on the sensor wafer, and a pillar pattern connecting the sensor wafer and the cap wafer, The sensor wafer has a teeter-totter structure and includes a z-axis mass structure that is rotatable about a rotation axis perpendicular to the acceleration direction, wherein the cap wafer includes a plurality of sensing electrodes and the plurality of sensing electrodes. A plurality of stopper patterns disposed adjacent to the sensing electrode, respectively, and at least one wire electrically connecting the plurality of stopper patterns to a ground.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 적어도 하나의 배선의 일부는 상기 복수의 스토퍼 패턴 상에 형성되는 도전성 패턴을 포함할 수 있다.In some embodiments of the present disclosure, a part of the at least one wire may include a conductive pattern formed on the plurality of stopper patterns.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 복수의 스토퍼 패턴의 높이는 상기 복수의 센싱용 전극의 높이보다 높고 상기 필러 패턴의 높이보다 낮을 수 있다.In some embodiments of the present disclosure, the heights of the plurality of stopper patterns may be higher than the heights of the plurality of sensing electrodes and lower than the heights of the filler patterns.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 z축 질량체 구조물은 제1 면적을 갖는 제1 영역과 제1 면적보다 큰 제2 면적을 갖는 제2 영역을 포함하고, 상기 캡 웨이퍼는, 상기 z축 질량체 구조물의 상기 제2 영역에 상응하는 캐비티(cavity)를 더 포함하고, 상기 복수의 스토퍼 패턴 중 일부는 상기 캐비티에 인접하게 배치될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the z-axis mass structure includes a first area having a first area and a second area having a second area greater than the first area, wherein the cap wafer is the z-axis mass structure A cavity corresponding to the second region of the substrate may further include a cavity, and some of the plurality of stopper patterns may be disposed adjacent to the cavity.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 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 포함하며, 상기 센서 웨이퍼를 형성하는 단계는, 시소(teeter-totter) 구조를 갖고, 가속도 방향과 수직하는 회전 축에 대하여 회전 이동 가능한 z축 질량체 구조물을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는, 상기 본딩 패드에 상응하는 필러 패턴과 복수의 스토퍼 패턴을 포함하는 절연 패턴을 형성하는 단계와, 상기 절연 패턴 상에 상기 복수의 스토퍼 패턴에 각각 인접하고 상기 z축 질량체 구조물과 대향하는 복수의 센싱용 전극과 상기 복수의 스토퍼 패턴과 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 배선을 포함하는 도전성 패턴을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 센서 웨이퍼와 상기 캡 웨이퍼를 본딩하는 단계는, 상기 센서 웨이퍼의 상기 z축 질량체 구조물과 상기 캡 웨이퍼의 상기 적어도 하나의 배선을 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.MEMS device manufacturing method according to another aspect of the present invention for solving the above problems, forming a sensor wafer, forming a cap wafer, and bonding the sensor wafer and the cap wafer using a bonding pad Wherein forming the sensor wafer comprises forming a z-axis mass structure having a teeter-totter structure and rotatable about an axis of rotation perpendicular to the direction of acceleration; The forming of the cap wafer may include forming an insulating pattern including a filler pattern corresponding to the bonding pad and a plurality of stopper patterns, adjacent to the plurality of stopper patterns on the insulating pattern, respectively; A plurality of sensing electrodes facing the structure and at least one wire electrically connected to the plurality of stopper patterns And forming a conductive pattern, and bonding the sensor wafer and the cap wafer comprises electrically connecting the z-axis mass structure of the sensor wafer and the at least one wire of the cap wafer. Include.
상기 과제를 해결 하기 위한 본 발명의 또 다른 면에 따른 MEMS 장치의 제조방법은, 센서 웨이퍼를 형성하는 단계, 캡 웨이퍼를 형성하는 단계, 및 본딩 패드를 이용하여 상기 센서 웨이퍼와 상기 캡 웨이퍼를 본딩하는 단계를 포함하며, 상기 센서 웨이퍼를 형성하는 단계는, 시소(teeter-totter) 구조를 갖고, 가속도 방향과 수직하는 회전 축에 대하여 회전 이동 가능한 z축 질량체 구조물을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는, 상기 본딩 패드에 상응하는 필러 패턴과 복수의 스토퍼 패턴을 포함하는 절연 패턴을 형성하는 단계와, 상기 절연 패턴 상에 상기 복수의 스토퍼 패턴에 각각 인접하고 상기 z축 질량체 구조물과 대향하는 복수의 센싱용 전극과 상기 복수의 스토퍼 패턴과 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 배선을 포함하는 도전성 패턴을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 센서 웨이퍼와 상기 캡 웨이퍼를 본딩하는 단계는, 그라운드와 상기 캡 웨이퍼의 상기 적어도 하나의 배선을 전기적으로 연결하는 단계를 포함한다.MEMS device manufacturing method according to another aspect of the present invention for solving the above problems, forming a sensor wafer, forming a cap wafer, and bonding the sensor wafer and the cap wafer using a bonding pad Wherein forming the sensor wafer comprises forming a z-axis mass structure having a teeter-totter structure and rotatable about an axis of rotation perpendicular to the direction of acceleration; The forming of the cap wafer may include forming an insulating pattern including a filler pattern corresponding to the bonding pad and a plurality of stopper patterns, adjacent to the plurality of stopper patterns on the insulating pattern, respectively; A plurality of sensing electrodes facing the structure and at least one wire electrically connected to the plurality of stopper patterns Comprises the step of including the step of forming the conductive pattern and electrically connected to the step of bonding the sensor wafer and the cap wafer is ground with the at least one wiring of the cap wafer.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 도전성 패턴을 형성하는 단계는, 상기 적어도 하나의 배선의 일부가 상기 복수의 스토퍼 패턴 상에 형성되도록 상기 도전성 패턴을 형성할 수 있다.In some embodiments of the present disclosure, the forming of the conductive pattern may include forming the conductive pattern so that a part of the at least one wire is formed on the plurality of stopper patterns.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 절연 패턴을 형성하는 단계는, 상기 복수의 스토퍼 패턴의 높이가 상기 복수의 센싱용 전극의 높이보다 높고 상기 필러 패턴의 높이보다 낮도록 상기 절연 패턴을 형성할 수 있다.In some embodiments of the present disclosure, the forming of the insulating pattern may include forming the insulating pattern such that the heights of the plurality of stopper patterns are higher than the heights of the plurality of sensing electrodes and lower than the heights of the filler patterns. have.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 z축 질량체 구조물을 형성하는 단계는, 상기 z축 질량체 구조물이 제1 면적을 갖는 제1 영역과 제1 면적보다 큰 제2 면적을 갖는 제2 영역을 포함하도록 상기 z축 질량체 구조물을 형성하고, 상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는, 기판 내에 상기 z축 질량체 구조물의 상기 제2 영역에 상응하는 캐비티를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 절연 패턴을 형성하는 단계는, 상기 복수의 스토퍼 패턴 중 일부가 상기 캐비티에 인접하게 배치되도록 상기 절연 패턴을 형성할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the forming of the z-axis mass structure includes: the z-axis mass structure including a first area having a first area and a second area having a second area greater than the first area. Forming the z-axis mass structure and forming the cap wafer further comprises forming a cavity in a substrate corresponding to the second region of the z-axis mass structure, forming the insulating pattern The insulating pattern may be formed such that a part of the plurality of stopper patterns is disposed adjacent to the cavity.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 면에 따른 MEMS 패키지는, 상술한 MEMS 장치 중 어느 하나의 MEMS 장치를 포함한다.MEMS package according to another aspect of the present invention for solving the above problems includes any one of the above-described MEMS device.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 또 다른 면에 따른 컴퓨팅 시스템은, 상술한 MEMS 장치 중 어느 하나의 MEMS 장치를 포함한다.A computing system according to another aspect of the present invention for solving the above problems includes any one of the above-described MEMS device.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Other specific details of the invention are included in the detailed description and drawings.
상기 본 발명에 의하면, 복수의 스토퍼 패턴을 이용하여 스틱션 발생 시 질량체 구조물의 접촉 면적을 줄임으로써, MEMS 장치의 스틱션 불량을 방지할 수 있다.According to the present invention, by using a plurality of stopper patterns to reduce the contact area of the mass structure when the stiction occurs, it is possible to prevent the stiction of the MEMS device.
또한, 상기 본 발명에 의하면, 복수의 스토퍼 패턴이 고정된 캡 웨이퍼 내에 형성되므로, 스토퍼 패턴이 움직이는 질량체 구조물에 형성된 경우와 비교하여, 질량체 구조물의 비선형성과 이로 인한 노이즈를 방지할 수 있다.In addition, according to the present invention, since a plurality of stopper patterns are formed in the fixed cap wafer, compared with the case where the stopper pattern is formed in the moving mass structure, it is possible to prevent nonlinearity of the mass structure and the resulting noise.
또한, 상기 본 발명에 의하면, 복수의 스토퍼 패턴이 질량체 구조물 또는 그라운드와 전기적으로 연결되기 때문에, 스토퍼 패턴에 생성될 수 있는 전기력이 제거되어, 추가적으로 전하(electrical charge)에 의한 스틱션 불량도 방지될 수 있다.In addition, according to the present invention, since the plurality of stopper patterns are electrically connected to the mass structure or the ground, the electric force that can be generated in the stopper pattern is removed, and further, the stiction failure due to electrical charge can be prevented. Can be.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이다.1 is a plan view schematically showing the structure of a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MEMS 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이다.3 is a plan view schematically showing the structure of a MEMS device according to another embodiment of the present invention.
도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치의 제조 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.4 to 7 schematically illustrate a method of manufacturing a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 MEMS패키지를 개략적으로 도시하는 도면이다.8 is a diagram schematically illustrating a MEMS package including a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 센서 허브를 개략적으로 도시하는 도면이다.9 to 10 are schematic diagrams of a sensor hub including a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 컴퓨팅 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.11 is a schematic diagram of a computing system including a MEMS device in accordance with an embodiment of the present invention.
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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be embodied in various different forms, and the present embodiments only make the disclosure of the present invention complete, and those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention, which is defined only by the scope of the claims.
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.Although the 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.
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.When elements or layers are referred to as "on" or "on" of another element or layer, intervening other elements or layers as well as intervening another layer or element in between. It includes everything. On the other hand, when a device is referred to as "directly on" or "directly on" indicates that no device or layer is intervened in the middle. The spatially relative terms " below ", " beneath ", " lower ", " above ", " upper " It may be used to easily describe the correlation of a device or components with other devices or components. Spatially relative terms are to be understood as including terms in different directions of the device in use or operation in addition to the directions shown in the figures. For example, when flipping a device shown in the figure, a device described as "below or beneath" of another device may be placed "above" of another device. Thus, 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.
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.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" and / or "comprising" does not exclude the presence or addition of one or more other components in addition to the mentioned components. Like reference numerals refer to like elements throughout.
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.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art. In addition, terms that are defined in a commonly used dictionary are not ideally or excessively interpreted unless they are specifically defined clearly.
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.Hereinafter, in order to describe an embodiment of the present invention, an acceleration sensor among various MEMS devices will be described as an example. However, 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.
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.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.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치(1)가 도시된다.1 to 2, a MEMS device 1 according to an embodiment of the present invention is shown.
MEMS 장치(1)는 센서 웨이퍼(100), 센서 웨이퍼(100) 상에 형성되는 캡 웨이퍼(200)를 포함한다.The MEMS device 1 includes a sensor wafer 100 and a cap wafer 200 formed on the sensor wafer 100.
센서 웨이퍼(100)는 외력(또는, 외력에 의한 관성력)에 따라 이동 가능한 질량체 구조물(150)을 포함한다. 예를 들어, 질량체 구조물(150)은 시소(teeter-totter) 구조를 가지며, 소정의 회전 축에 대하여 회전 이동 가능하다. 질량체 구조물(150)은 센서 웨이퍼(100)의 기판(110)의 상부에 배치되고, 지지 구조물(160)에 의해서 기판(110)과 연결된다.The sensor wafer 100 includes a mass structure 150 that is movable in accordance with an external force (or an inertial force due to an external force). For example, the mass structure 150 has a teeter-totter structure and is rotatable about a predetermined axis of rotation. The mass structure 150 is disposed on the substrate 110 of the sensor wafer 100 and is connected to the substrate 110 by the support structure 160.
질량체 구조물(150)의 내부의 소정의 영역이 제거됨으로써 오프닝(opening)이 형성된다. 그리고, 상기 오프닝 내에 지지 구조물(160)이 형성될 수 있다. 지지 구조물(160)은 페데스탈(161), 하나 이상의 토션바(162)를 포함할 수 있다. 토션바(162)는 페데스탈(161)의 양 면으로부터 연장되어 질량체 구조물(150)과 연결될 수 있다. 명확하게 도시하지 않았으나, 도 1에 도시된 바와 다르게, 토션바(162)는 페데스탈(161)의 일 면 또는 그 이상의 면으로부터 연장되어 형성될 수도 있다. 지지 구조물(160)은 페데스탈(161)과 기판(110)을 연결하는 포스트(163)를 더 포함할 수 있다.An opening is formed by removing a predetermined region inside the mass structure 150. In addition, the support structure 160 may be formed in the opening. Support structure 160 may include pedestal 161, one or more torsion bars 162. The torsion bar 162 may extend from both sides of the pedestal 161 to be connected to the mass structure 150. Although not clearly shown, unlike the illustrated in FIG. 1, the torsion bar 162 may extend from one or more surfaces of the pedestal 161. The support structure 160 may further include a post 163 connecting the pedestal 161 and the substrate 110.
토션바(162)는 질량체 구조물(150)이 페데스탈(161)과 기판(110)에 대하여 회전 이동하는 회전 축을 정의할 수 있다. 회전 축에 의하여, 질량체 구조물(150)은 복수의 영역으로 구분될 수 있다. 예를 들어, 질량체 구조물(150)의 제1 영역(도 1의 좌측 영역)의 모멘트가 질량체 구조물(150)의 제2 영역(도 1의 우측 영역)의 모멘트보다 작도록 회전 축이 정의될 수 있으나(즉, 제1 영역이 제1 면적을 갖고, 제2 영역이 제1 면적보다 큰 제2 면적을 갖도록), 이에 제한되는 것은 아니다. 질량체 구조물(150)과 기판(110)의 사이에 비어있는 공간이 존재하여, 질량체 구조물(150)이 회전 이동 가능하다. 명확하게 도시하지 않았으나, 질량체 구조물(150)의 드라이빙을 위하여, 소정의 전압을 제공하는 배선이 페데스탈(161)과 연결될 수 있다.The torsion bar 162 may define a rotation axis in which the mass structure 150 rotates with respect to the pedestal 161 and the substrate 110. By the rotation axis, the mass structure 150 may be divided into a plurality of regions. For example, the axis of rotation can be defined such that the moment of the first region of the mass structure 150 (left region of FIG. 1) is less than the moment of the second region of the mass structure 150 (right region of FIG. 1). (Ie, the first area has a first area, and the second area has a second area larger than the first area), but is not limited thereto. An empty space exists between the mass structure 150 and the substrate 110, so that the mass structure 150 is rotatable. Although not clearly shown, for driving the mass structure 150, a wire providing a predetermined voltage may be connected to the pedestal 161.
기판(110), 질량체 구조물(150) 및 지지 구조물(161, 162)은 실리콘을 포함하고, 지지 구조물(163)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The substrate 110, the mass structure 150, and the support structures 161 and 162 may include silicon, and the support structure 163 may include silicon oxide, but is not limited thereto.
캡 웨이퍼(200)는 복수의 센싱용 전극(241)을 포함한다. 복수의 센싱용 전극(241)은 캡 웨이퍼(200)의 기판(210) 상에 형성될 수 있다. 복수의 센싱용 전극(241)이 질량체 구조물(150)의 상부에 질량체 구조물(150)과 대향하여 배치될 수 있다. 복수의 센싱용 전극(241)은 금속을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제1 센싱용 전극(도 1의 좌측 영역에 위치하는 센싱용 전극(241))은 대응하는 질량체 구조물(150)의 제1 영역과 함께 제1 커패시터를 구성하고, 제2 센싱용 전극(도 1의 우측 영역에 위치하는 센싱용 전극(241))은 대응하는 질량체 구조물(150)의 제2 영역과 함께 제2 커패시터를 구성할 수 있다. 복수의 센싱용 전극(241)의 드라이빙을 위하여, 소정의 전압을 제공하는 배선이 복수의 센싱용 전극(241)과 연결될 수 있다.The cap wafer 200 includes a plurality of sensing electrodes 241. The plurality of sensing electrodes 241 may be formed on the substrate 210 of the cap wafer 200. The plurality of sensing electrodes 241 may be disposed to face the mass structure 150 on the mass structure 150. The plurality of sensing electrodes 241 may include a metal, but is not limited thereto. The first sensing electrode (the sensing electrode 241 located in the left region of FIG. 1) forms a first capacitor together with the first region of the corresponding mass structure 150, and the second sensing electrode (FIG. 1). The sensing electrode 241 positioned in the right region of the second electrode may form a second capacitor together with the second region of the corresponding mass structure 150. In order to drive the plurality of sensing electrodes 241, a wire providing a predetermined voltage may be connected to the plurality of sensing electrodes 241.
기판(210) 내에 소정의 캐비티(250)가 형성될 수 있다. 캐비티(250)는 질량체 구조물(150)의 제2 영역의 상부에 질량체 구조물(150)의 제2 영역과 대응하여 배치될 수 있다. 캐비티(250)는 제2 센싱용 전극에 인접하게 배치될 수 있다. 캐비티(250)의 폭은 질량체 구조물(150)의 폭보다 크게 형성되고, 질량체 구조물(150)의 회전 이동 시 질량체 구조물(150)의 제2 영역의 단부가 캐비티(250) 내의 공간으로 이동할 수 있다.A predetermined cavity 250 may be formed in the substrate 210. The cavity 250 may be disposed to correspond to the second region of the mass structure 150 on the upper portion of the second region of the mass structure 150. The cavity 250 may be disposed adjacent to the second sensing electrode. The width of the cavity 250 is greater than the width of the mass structure 150, and when the rotational movement of the mass structure 150 rotates, an end portion of the second region of the mass structure 150 may move into a space in the cavity 250. .
센서 웨이퍼(100)와 캡 웨이퍼(200)가 본딩되어 질량체 구조물(150)을 밀봉할 수 있다. 센서 웨이퍼(100)와 캡 웨이퍼(200)는 후술하는 필러 패턴에 의해서 연결될 수 있다. 필러 패턴이 센서 웨이퍼(100)로부터 캡 웨이퍼(200)를 이격시켜 질량체 구조물(150)이 회전 이동할 수 있는 공간이 확보될 수 있다.The sensor wafer 100 and the cap wafer 200 may be bonded to seal the mass structure 150. The sensor wafer 100 and the cap wafer 200 may be connected by a filler pattern to be described later. The filler pattern may space the cap wafer 200 from the sensor wafer 100 to secure a space in which the mass structure 150 may rotate.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 질량체 구조물(150)은 z축 가속도 센싱을 위하여 이용될 수 있다. 가속도의 방향과 질량체 구조물(150)의 회전 축은 수직한다. 가속도가 가해지는 경우, 질량체 구조물(150)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, 질량체 구조물(150)과 복수의 센싱용 전극(241)은 서로 평행할 수 있다. 상기 커패시턴스의 변화를 이용하여 가속도의 방향 및 크기가 결정될 수 있다.1 and 2, the mass structure 150 may be used for z-axis acceleration sensing. The direction of acceleration and the axis of rotation of the mass structure 150 are perpendicular. When the acceleration is applied, the mass structure 150 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. When no acceleration is applied, the mass structure 150 and the plurality of sensing electrodes 241 may be parallel to each other. The direction and magnitude of acceleration may be determined by using the change in capacitance.
한편, 여러 원인으로 발생되는 스틱션 불량을 방지하기 위하여, MEMS 장치(1)는 다음의 개선된 스토퍼 구조를 갖는다. 복수의 스토퍼 패턴(223)이 캡 웨이퍼(200) 내에 복수의 센싱용 전극(241)에 각각 인접하게 배치된다. 복수의 스토퍼 패턴(223)의 일부가 제1 센싱용 전극의 좌측 모서리에 인접하게 배치되고, 복수의 스토퍼 패턴(223)의 다른 일부가 제2 센싱용 전극의 우측 모서리와 캐비티(250)에 인접하게 배치될 수 있다. 복수의 스토퍼 패턴(223)의 일부는 질량체 구조물(150)의 제1 영역의 단부와 대향하도록 배치되어, 질량체 구조물(150)의 회전 이동 시 질량체 구조물(150)의 제2 영역의 단부가 기판(110)의 상면의 B 영역과 접촉하여 발생될 수 있는 스틱션을 방지할 수 있다. 또한, 복수의 스토퍼 패턴(223)의 다른 일부는 질량체 구조물(150)의 제2 영역의 중앙부와 대향하도록 배치되어, 질량체 구조물(150)의 회전 이동 시 질량체 구조물(150)의 제1 영역의 단부가 기판(110)의 상면의 A 영역과 접촉하여 발생될 수 있는 스틱션을 방지할 수 있다. 복수의 스토퍼 패턴(223)은 복수의 센싱용 전극(241)의 높이보다 높고 필러 패턴의 높이보다 낮으며, 질량체 구조물(150)과 기판(110)의 접촉을 방지할 수 있는 적절한 높이를 가질 수 있다. 예를 들어, 복수의 스토퍼 패턴(223)은 실리콘 산화물과 같은 절연 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.On the other hand, in order to prevent stiction defects caused by various causes, the MEMS device 1 has the following improved stopper structure. A plurality of stopper patterns 223 are disposed in the cap wafer 200 adjacent to the plurality of sensing electrodes 241, respectively. A portion of the plurality of stopper patterns 223 is disposed adjacent to the left edge of the first sensing electrode, and another portion of the plurality of stopper patterns 223 is adjacent to the right edge of the second sensing electrode and the cavity 250. Can be arranged. A part of the plurality of stopper patterns 223 is disposed to face an end portion of the first region of the mass structure 150, such that an end portion of the second region of the mass structure 150 is moved to the substrate when the rotation of the mass structure 150 rotates. Stiction that may occur in contact with the B region of the upper surface of the 110 may be prevented. In addition, other portions of the plurality of stopper patterns 223 are disposed to face the central portion of the second region of the mass structure 150 such that an end portion of the first region of the mass structure 150 is rotated when the mass structure 150 is rotated. Can prevent stiction that may occur in contact with the region A of the upper surface of the substrate 110. The plurality of stopper patterns 223 may be higher than the height of the plurality of sensing electrodes 241 and lower than the height of the filler pattern, and may have an appropriate height to prevent contact between the mass structure 150 and the substrate 110. have. For example, the plurality of stopper patterns 223 may include an insulating material such as silicon oxide, but is not limited thereto.
또한, 복수의 스토퍼 패턴(223)은 소정의 배선(243)에 의해서 질량체 구조물(150)과 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 스토퍼 패턴(223) 상에 후술하는 도전성 패턴이 형성되고, 도전성 패턴이 배선(243)과 연결될 수 있다. 배선(243)은 지지 구조물(160)과 대향하는 도전성 패드(242)와 전기적으로 연결될 수 있다. 명확하게 도시하지 않았으나, 도전성 패드(242)는 지지 구조물(160)의 페데스탈(161)과 접촉할 수 있다. 이로써, 스토퍼 패턴(223)에 생성될 수 있는 전기력이 제거되어, 전하에 의한 스틱션 불량도 방지될 수 있다.In addition, the plurality of stopper patterns 223 may be electrically connected to the mass structure 150 by a predetermined wiring 243. A conductive pattern to be described later may be formed on the plurality of stopper patterns 223, and the conductive pattern may be connected to the wiring 243. The wiring 243 may be electrically connected to the conductive pad 242 facing the support structure 160. Although not explicitly shown, the conductive pad 242 may be in contact with the pedestal 161 of the support structure 160. As a result, the electric force that may be generated in the stopper pattern 223 may be removed, and the stiction failure caused by the electric charge may also be prevented.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 다르게, MEMS 장치(1)의 질량체 구조물(150), 지지 구조물(160), 복수의 전극(241), 복수의 스토퍼 패턴(223), 캐비티(250) 등과 같은 구성요소의 크기, 형상 및 재료 등은 실시예에 따라 다양하게 변형될 수 있다.1 to 2, the mass structure 150 of the MEMS device 1, the support structure 160, the plurality of electrodes 241, the plurality of stopper patterns 223, the cavity 250, and the like. The size, shape, material, etc. of the component may vary in various embodiments.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS 장치의 구조를 개략적으로 도시하는 평면도이다. 설명의 편의를 위하여, 도 1의 MEMS 장치(1)와의 차이점을 중점으로 하여 설명한다.3 is a plan view schematically showing the structure of a MEMS device according to another embodiment of the present invention. For convenience of explanation, the description will focus on differences from the MEMS device 1 of FIG. 1.
도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 MEMS 장치(2)가 도시된다.Referring to Fig. 3, a MEMS device 2 according to another embodiment of the present invention is shown.
도 3의 MEMS 장치(2)에서는, 복수의 스토퍼 패턴(223)이 소정의 배선(243)에 의해서 그라운드(ground)와 전기적으로 연결될 수 있다. 복수의 스토퍼 패턴(223) 상에 후술하는 도전성 패턴이 형성되고, 도전성 패턴이 배선(243)과 연결될 수 있다. 배선(243)은 캡 웨이퍼(200)의 외곽 둘레를 따라 형성되는 실링 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 실링 패턴은 실링을 위한 필러 패턴 상에 형성될 수 있다. 명확하게 도시하지 않았으나, 실링 패턴은 후술하는 실리콘 관통 전극을 통해서 캡 웨이퍼(200)의 반대 면의 GND 패드와 전기적으로 연결될 수 있다. 실리콘 관통 전극은 재배치(Re Distribution Layer, RDL) 배선을 통해서 GND 패드와 전기적으로 연결될 수 있다. 이로써, 스토퍼 패턴(223)에 생성될 수 있는 전기력이 제거되어, 전하에 의한 스틱션 불량도 방지될 수 있다.도 4 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치의 제조 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.In the MEMS device 2 of FIG. 3, the plurality of stopper patterns 223 may be electrically connected to the ground by a predetermined wiring 243. A conductive pattern to be described later may be formed on the plurality of stopper patterns 223, and the conductive pattern may be connected to the wiring 243. The wiring 243 may be electrically connected to a sealing pattern formed along the outer periphery of the cap wafer 200. The sealing pattern may be formed on the filler pattern for sealing. Although not clearly illustrated, the sealing pattern may be electrically connected to the GND pads on the opposite side of the cap wafer 200 through the silicon through electrode described below. The silicon through electrode may be electrically connected to the GND pad through a redistribution layer (RDL) line. As a result, the electric force that may be generated in the stopper pattern 223 may be removed, thereby preventing stiction failure due to electric charges. FIGS. 4 to 7 schematically illustrate a method of manufacturing a MEMS device according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows.
도 4를 참조하면, 센서 웨이퍼(100)가 형성된다. 먼저, 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, 실리콘 디바이스층(130) 상에 본딩 패드(140)가 형성된다. 예를 들어, 본딩 패드(140)는 게르마늄을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이어서, 실리콘 디바이스층(130)의 일부가 식각되어 질량체 구조물 패턴이 형성되고, 질량체 구조물 패턴의 하부의 절연층(120)의 일부가 릴리즈(Realease)되어 상술한 질량체 구조물(150)이 완성된다. 질량체 구조물 패턴의 하부의 절연층(120)의 제거를 위하여 가스 식각(Vapor Etching) 공정이 이용될 수 있으다.Referring to FIG. 4, a sensor wafer 100 is formed. First, 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. Alternatively, a silicon-on-insulator (SOI) substrate may be provided. Subsequently, a bonding pad 140 is formed on the silicon device layer 130. For example, the bonding pad 140 may include germanium, but is not limited thereto. Subsequently, a portion of the silicon device layer 130 is etched to form a mass structure pattern, and a portion of the insulating layer 120 below the mass structure pattern is released to complete the mass structure 150 described above. Vapor etching may be used to remove the insulating layer 120 below the mass structure pattern.
도 5 내지 도 6을 참조하면, 캡 웨이퍼(200)가 형성된다. 먼저, 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. 이어서, 기판(210)의 상면에 복수의 트렌치(211)가 형성되고, 복수의 트렌치(211)의 측벽과 바닥면에 복수의 관통 절연 패턴(221)이 형성된다. 이어서, 복수의 트렌치(211) 내에 복수의 관통 절연 패턴(221) 상에 도전 물질이 충진되어, 복수의 실리콘 관통 전극 패턴(230)이 형성된다. 예를 들어, 복수의 관통 절연 패턴(221)은 실리콘 산화물을 포함하고, 복수의 실리콘 관통 전극 패턴(230)은 폴리실리콘을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 복수의 트렌치(211), 복수의 관통 절연 패턴(221) 및 실리콘 관통 전극 패턴(230)의 형성을 위하여, 포토리소그래피(Photolithography]) 공정, 식각(Etching) 공정, 산화(Oxidation) 공정, CMP(Chemical Mechanical Planarization) 공정 등이 이용될 수 있다. 이어서, 기판(210), 복수의 관통 절연 패턴(221) 및 실리콘 관통 전극 패턴(230) 상에 절연층(220)과 복수의 절연 패턴(222, 223)이 형성된다. 복수의 절연 패턴(222, 223)은 복수의 필러 패턴(222)과 상술한 복수의 스토퍼 패턴(223)을 포함한다. 복수의 필러 패턴(222)은 복수의 트렌치(211) 또는 복수의 실리콘 관통 전극 패턴(230)에 인접하게 본딩 패드(140)에 상응하여 형성될 수 있다. 명확하게 도시하지 않았으나, 복수의 필러 패턴(222)이 실링을 위하여 캡 웨이퍼(200)의 외곽 둘레를 따라 형성될 수도 있다. 복수의 스토퍼 패턴(223)은 복수의 센싱용 전극(241)의 높이보다 높고 복수의 필러 패턴(222)의 높이보다 낮은 높이를 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 필러 패턴(222)과 스토퍼 패턴(223)은 실리콘 산화물과 같은 절연 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 필러 패턴(231)과 스토퍼 패턴(223)의 형성을 위하여, 증착 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정 등이 이용될 수 있다.5 to 6, a cap wafer 200 is formed. First, the substrate 210 is provided. For example, the substrate 210 may be a silicon substrate, but is not limited thereto. Although not explicitly illustrated, in order to form the cap wafer 200, an SOI substrate may be used, similarly to the sensor wafer 100. Subsequently, a plurality of trenches 211 are formed on an upper surface of the substrate 210, and a plurality of through insulation patterns 221 are formed on sidewalls and bottom surfaces of the plurality of trenches 211. Subsequently, conductive materials are filled in the plurality of through insulation patterns 221 in the plurality of trenches 211 to form the plurality of silicon through electrode patterns 230. For example, the plurality of through insulation patterns 221 may include silicon oxide, and the plurality of through silicon electrode patterns 230 may include polysilicon, but is not limited thereto. In order to form the plurality of trenches 211, the plurality of through insulation patterns 221, and the through silicon pattern 230, a photolithography process, an etching process, an oxidation process, and a CMP ( Chemical Mechanical Planarization) process and the like can be used. Subsequently, an insulating layer 220 and a plurality of insulating patterns 222 and 223 are formed on the substrate 210, the plurality of through insulation patterns 221, and the silicon through electrode pattern 230. The plurality of insulating patterns 222 and 223 include a plurality of filler patterns 222 and the plurality of stopper patterns 223 described above. The plurality of filler patterns 222 may be formed to correspond to the bonding pads 140 adjacent to the plurality of trenches 211 or the plurality of silicon through electrode patterns 230. Although not clearly illustrated, a plurality of filler patterns 222 may be formed along the outer periphery of the cap wafer 200 for sealing. The plurality of stopper patterns 223 may be formed to have a height higher than that of the plurality of sensing electrodes 241 and lower than that of the plurality of filler patterns 222. For example, the filler pattern 222 and the stopper pattern 223 may include an insulating material such as silicon oxide, but are not limited thereto. In order to form the filler pattern 231 and the stopper pattern 223, a deposition process, a photolithography process, an etching process, or the like may be used.
이어서, 실리콘 관통 전극 패턴(211) 상의 절연층(220)의 일부가 식각되어, 실리콘 관통 전극 패턴(211)의 상면의 적어도 일부가 노출된다. 이어서, 실리콘 관통 전극 패턴(211)의 상면의 적어도 일부, 절연층(220)의 일부, 복수의 필러 패턴(222), 복수의 스토퍼 패턴(223) 상에 도전성 패턴(240)이 형성된다. 도전성 패턴(240)의 일부는 상술한 복수의 센싱용 전극(241), 상술한 지지 구조물(160)의 페데스탈(161)과 접촉하는 도전성 패드(242), 상술한 복수의 스토퍼 패턴(223)과 전기적으로 연결되는 배선(243)을 포함할 수 있다. 배선(243)의 일부는 복수의 스토퍼 패턴(223) 상에 형성될 수 있다. 배선(243)은 지지 구조물(160)과 대향하는 도전성 패드(242) 또는 캡 웨이퍼(200)의 외곽 둘레를 따라 형성되는 실링 패턴과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 도전성 패턴(240)은 알루미늄 또는 폴리실리콘을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 도전성 패턴(240)의 형성을 위하여, 증착 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정 등이 이용될 수 있다. 이어서, 절연층(220)의 일부 및 기판(210)의 일부가 식각되어, 기판(210) 내에 캐비티(215)가 형성됨으로써 캡 웨이퍼(200)가 완성된다. 실시예에 따라, 캐비티(215)의 형성 위치는 다양하게 변형될 수 있다.Subsequently, a portion of the insulating layer 220 on the silicon through electrode pattern 211 is etched to expose at least a portion of the upper surface of the silicon through electrode pattern 211. Subsequently, a conductive pattern 240 is formed on at least a portion of the upper surface of the silicon through electrode pattern 211, a part of the insulating layer 220, the plurality of filler patterns 222, and the plurality of stopper patterns 223. A portion of the conductive pattern 240 may include the plurality of sensing electrodes 241 described above, the conductive pad 242 contacting the pedestal 161 of the support structure 160, and the plurality of stopper patterns 223 described above. The wire 243 may be electrically connected. A portion of the wiring 243 may be formed on the plurality of stopper patterns 223. The wiring 243 may be electrically connected to a sealing pattern formed along an outer circumference of the conductive pad 242 or the cap wafer 200 facing the support structure 160. For example, the conductive pattern 240 may include aluminum or polysilicon, but is not limited thereto. In order to form the conductive pattern 240, a deposition process, a photolithography process, an etching process, or the like may be used. Subsequently, a portion of the insulating layer 220 and a portion of the substrate 210 are etched to form a cavity 215 in the substrate 210, thereby completing the cap wafer 200. According to an embodiment, the formation position of the cavity 215 may be variously modified.
도 7을 참조하면, 본딩 패드(140)를 이용하여 센서 웨이퍼(100)와 캡 웨이퍼(200)가 본딩된다. 본딩 패드(310)와 필러 패턴(222) 상의 도전성 패턴(240)은 공융 본딩(Eutectic Bonding) 방식으로 본딩될 수 있다. 이 때, 센서 웨이퍼(100)의 질량체 구조물(150)과 캡 웨이퍼(200)의 배선이 전기적으로 연결될 수 있다. 이어서, 명확하게 도시되지 않았으나, 후면 공정에 의하여, 캡 웨이퍼(200)의 바닥면에 대한 그라인딩 공정에 의해 실리콘 관통 전극이 형성되고, 절연층, 재배치 배선 또는 패드용 도전성 패턴 등이 추가적으로 형성될 수 있다. 이 때, 실링 패턴이 실리콘 관통 전극 및 재배치 배선을 통해서 GND 패드와 전기적으로 연결될 수 있다. 이에 따라, 도 1 내지 도 2 또는 도 3의 MEMS 장치(1, 2)가 완성될 수 있다.Referring to FIG. 7, the sensor wafer 100 and the cap wafer 200 are bonded using the bonding pads 140. The bonding pads 310 and the conductive patterns 240 on the filler pattern 222 may be bonded by eutectic bonding. At this time, the mass structure 150 of the sensor wafer 100 and the wiring of the cap wafer 200 may be electrically connected. Subsequently, although not clearly shown, a silicon through electrode is formed by a grinding process on the bottom surface of the cap wafer 200 by a backside process, and an insulating layer, a repositioning wiring, or a conductive pattern for a pad may be additionally formed. have. In this case, the sealing pattern may be electrically connected to the GND pad through the silicon through electrode and the relocation wiring. Accordingly, the MEMS devices 1 and 2 of FIGS. 1 to 2 or 3 may be completed.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 MEMS패키지를 개략적으로 도시하는 도면이다.8 is a diagram schematically illustrating a MEMS package including a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
도 8을 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 또는 도 3을 참조하여 설명한 MEMS 장치(1, 2)와 실질적으로 동일하게 형성될 수 있다. 도 8에서는 와이어 본딩 방식을 도시하였으나, 이에 제한되는 것은 아니고, 플립칩 방식이 이용될 수도 있다.Referring to FIG. 8, 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 or 3. 8 illustrates a wire bonding method, but the present invention is not limited thereto, and a flip chip method may be used.
도 9 내지 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 센서 허브를 개략적으로 도시하는 도면이다.9 to 10 are schematic diagrams of a sensor hub including a MEMS device according to an embodiment of the present invention.
도 9를 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 또는 도 3을 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.Referring to FIG. 9, 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 or 3. 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.
도 10을 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 또는 도 3을 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. Referring to FIG. 10, 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 or 3. The first MEMS device 3200 may be an acceleration sensor, and 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.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 MEMS 장치를 포함하는 컴퓨팅 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.11 is a schematic diagram of a computing system including a MEMS device in accordance with an embodiment of the present invention.
도 11을 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. Referring to FIG. 11, 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, and the like. The interface unit 4700 includes a control unit 4800 and a power supply unit 4900.
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.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. To this end, the wireless communication unit 4100 may include a mobile communication module 4110 and a short range communication module 4120.
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.In addition, 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.
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.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.
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.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. When the touch pad has a mutual layer structure with the display module 4510 described later, a touch screen may be configured.
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.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.
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.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. To this end, 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.
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.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.
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.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.
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.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.
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.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.
도 1 내지 도 2 또는 도 3을 참조하여 설명한 MEMS 장치(1, 2) 또는 도 9 내지 도 10을 참조하여 설명한 센서 허브(2000, 3000)가 센서부(4400) 내에 제공될 수 있다.The MEMS devices 1 and 2 described above with reference to FIGS. 1 to 2 or 3 or the sensor hubs 2000 and 3000 described with reference to FIGS. 9 through 10 may be provided in the sensor unit 4400.
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.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. .
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.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention belongs may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. You will understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

Claims (12)

  1. 센서 웨이퍼;Sensor wafers;
    상기 센서 웨이퍼 상에 형성되는 캡 웨이퍼; 및A cap wafer formed on the sensor wafer; And
    상기 센서 웨이퍼와 상기 캡 웨이퍼를 연결하는 필러(pillar) 패턴을 포함하며,A pillar pattern connecting the sensor wafer and the cap wafer;
    상기 센서 웨이퍼는,The sensor wafer,
    시소(teeter-totter) 구조를 갖고, 가속도 방향과 수직하는 회전 축에 대하여 회전 이동 가능한 z축 질량체 구조물을 포함하고,A z-axis mass structure having a teeter-totter structure and rotatable about a rotation axis perpendicular to the direction of acceleration,
    상기 캡 웨이퍼는,The cap wafer,
    상기 z축 질량체 구조물과 대향하는 복수의 센싱용 전극과,A plurality of sensing electrodes facing the z-axis mass structure;
    상기 복수의 센싱용 전극에 각각 인접하게 배치되는 복수의 스토퍼(stopper) 패턴과,A plurality of stopper patterns disposed adjacent to the plurality of sensing electrodes,
    상기 복수의 스토퍼 패턴을 상기 z축 질량체 구조물과 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 배선을 포함하는,At least one wire electrically connecting the plurality of stopper patterns to the z-axis mass structure;
    MEMS 장치.MEMS device.
  2. 센서 웨이퍼;Sensor wafers;
    상기 센서 웨이퍼 상에 형성되는 캡 웨이퍼; 및A cap wafer formed on the sensor wafer; And
    상기 센서 웨이퍼와 상기 캡 웨이퍼를 연결하는 필러(pillar) 패턴을 포함하며,A pillar pattern connecting the sensor wafer and the cap wafer;
    상기 센서 웨이퍼는,The sensor wafer,
    시소(teeter-totter) 구조를 갖고, 가속도 방향과 수직하는 회전 축에 대하여 회전 이동 가능한 z축 질량체 구조물을 포함하고,A z-axis mass structure having a teeter-totter structure and rotatable about a rotation axis perpendicular to the direction of acceleration,
    상기 캡 웨이퍼는,The cap wafer,
    복수의 센싱용 전극과,A plurality of sensing electrodes,
    상기 복수의 센싱용 전극에 각각 인접하게 배치되는 복수의 스토퍼 패턴과,A plurality of stopper patterns disposed adjacent to the plurality of sensing electrodes,
    상기 복수의 스토퍼 패턴을 그라운드(ground)에 전기적으로 연결하는 적어도 하나의 배선을 포함하는,At least one wire electrically connecting the plurality of stopper patterns to ground;
    MEMS 장치.MEMS device.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2,
    상기 적어도 하나의 배선의 일부는 상기 복수의 스토퍼 패턴 상에 형성되는 도전성 패턴을 포함하는,A part of the at least one wiring comprises a conductive pattern formed on the plurality of stopper patterns,
    MEMS 장치.MEMS device.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2,
    상기 복수의 스토퍼 패턴의 높이는 상기 복수의 센싱용 전극의 높이보다 높고 상기 필러 패턴의 높이보다 낮은,The height of the plurality of stopper patterns is higher than the height of the plurality of sensing electrodes and lower than the height of the filler pattern,
    MEMS 장치.MEMS device.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2,
    상기 z축 질량체 구조물은 제1 면적을 갖는 제1 영역과 제1 면적보다 큰 제2 면적을 갖는 제2 영역을 포함하고,The z-axis mass structure includes a first area having a first area and a second area having a second area greater than the first area,
    상기 캡 웨이퍼는,The cap wafer,
    상기 z축 질량체 구조물의 상기 제2 영역에 상응하는 캐비티(cavity)를 더 포함하고,A cavity corresponding to the second region of the z-axis mass structure,
    상기 복수의 스토퍼 패턴 중 일부는 상기 캐비티에 인접하게 배치되는,Some of the plurality of stopper patterns are disposed adjacent to the cavity,
    MEMS 장치.MEMS device.
  6. 센서 웨이퍼를 형성하는 단계;Forming a sensor wafer;
    캡 웨이퍼를 형성하는 단계; 및Forming a cap wafer; And
    본딩 패드를 이용하여 상기 센서 웨이퍼와 상기 캡 웨이퍼를 본딩하는 단계를 포함하며,Bonding the sensor wafer and the cap wafer using a bonding pad,
    상기 센서 웨이퍼를 형성하는 단계는,Forming the sensor wafer,
    시소(teeter-totter) 구조를 갖고, 가속도 방향과 수직하는 회전 축에 대하여 회전 이동 가능한 z축 질량체 구조물을 형성하는 단계를 포함하고,Forming a z-axis mass structure having a teeter-totter structure and rotatable about an axis of rotation perpendicular to the direction of acceleration;
    상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는,Forming the cap wafer,
    상기 본딩 패드에 상응하는 필러 패턴과 복수의 스토퍼 패턴을 포함하는 절연 패턴을 형성하는 단계와,Forming an insulating pattern including a filler pattern and a plurality of stopper patterns corresponding to the bonding pads;
    상기 절연 패턴 상에 상기 복수의 스토퍼 패턴에 각각 인접하고 상기 z축 질량체 구조물과 대향하는 복수의 센싱용 전극과 상기 복수의 스토퍼 패턴과 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 배선을 포함하는 도전성 패턴을 형성하는 단계를 포함하고,Forming a conductive pattern on the insulating pattern, the conductive pattern including a plurality of sensing electrodes respectively adjacent to the plurality of stopper patterns and opposing the z-axis mass structure and at least one wire electrically connected to the plurality of stopper patterns Including steps
    상기 센서 웨이퍼와 상기 캡 웨이퍼를 본딩하는 단계는,Bonding the sensor wafer and the cap wafer,
    상기 센서 웨이퍼의 상기 z축 질량체 구조물과 상기 캡 웨이퍼의 상기 적어도 하나의 배선을 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는,Electrically connecting the z-axis mass structure of the sensor wafer and the at least one wire of the cap wafer,
    MEMS 장치의 제조 방법.Method of manufacturing MEMS device.
  7. 센서 웨이퍼를 형성하는 단계;Forming a sensor wafer;
    캡 웨이퍼를 형성하는 단계; 및Forming a cap wafer; And
    본딩 패드를 이용하여 상기 센서 웨이퍼와 상기 캡 웨이퍼를 본딩하는 단계를 포함하며,Bonding the sensor wafer and the cap wafer using a bonding pad,
    상기 센서 웨이퍼를 형성하는 단계는,Forming the sensor wafer,
    시소(teeter-totter) 구조를 갖고, 가속도 방향과 수직하는 회전 축에 대하여 회전 이동 가능한 z축 질량체 구조물을 형성하는 단계를 포함하고,Forming a z-axis mass structure having a teeter-totter structure and rotatable about an axis of rotation perpendicular to the direction of acceleration;
    상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는,Forming the cap wafer,
    상기 본딩 패드에 상응하는 필러 패턴과 복수의 스토퍼 패턴을 포함하는 절연 패턴을 형성하는 단계와,Forming an insulating pattern including a filler pattern and a plurality of stopper patterns corresponding to the bonding pads;
    상기 절연 패턴 상에 상기 복수의 스토퍼 패턴에 각각 인접하고 상기 z축 질량체 구조물과 대향하는 복수의 센싱용 전극과 상기 복수의 스토퍼 패턴과 전기적으로 연결되는 적어도 하나의 배선을 포함하는 도전성 패턴을 형성하는 단계를 포함하고,Forming a conductive pattern on the insulating pattern, the conductive pattern including a plurality of sensing electrodes respectively adjacent to the plurality of stopper patterns and opposing the z-axis mass structure and at least one wire electrically connected to the plurality of stopper patterns Including steps
    상기 센서 웨이퍼와 상기 캡 웨이퍼를 본딩하는 단계는,Bonding the sensor wafer and the cap wafer,
    그라운드와 상기 캡 웨이퍼의 상기 적어도 하나의 배선을 전기적으로 연결하는 단계를 포함하는,Electrically connecting ground and said at least one wire of said cap wafer,
    MEMS 장치의 제조 방법.Method of manufacturing MEMS device.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,The method according to claim 6 or 7,
    상기 도전성 패턴을 형성하는 단계는,Forming the conductive pattern,
    상기 적어도 하나의 배선의 일부가 상기 복수의 스토퍼 패턴 상에 형성되도록 상기 도전성 패턴을 형성하는,Forming the conductive pattern such that a portion of the at least one wiring is formed on the plurality of stopper patterns,
    MEMS 장치의 제조 방법.Method of manufacturing MEMS device.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,The method according to claim 6 or 7,
    상기 절연 패턴을 형성하는 단계는,Forming the insulating pattern,
    상기 복수의 스토퍼 패턴의 높이가 상기 복수의 센싱용 전극의 높이보다 높고 상기 필러 패턴의 높이보다 낮도록 상기 절연 패턴을 형성하는,Forming the insulating pattern such that heights of the plurality of stopper patterns are higher than heights of the plurality of sensing electrodes and lower than heights of the filler pattern,
    MEMS 장치의 제조 방법.Method of manufacturing MEMS device.
  10. 제6항 또는 제7항에 있어서,The method according to claim 6 or 7,
    상기 z축 질량체 구조물을 형성하는 단계는,Forming the z-axis mass structure,
    상기 z축 질량체 구조물이 제1 면적을 갖는 제1 영역과 제1 면적보다 큰 제2 면적을 갖는 제2 영역을 포함하도록 상기 z축 질량체 구조물을 형성하고,Forming the z-axis mass structure so that the z-axis mass structure includes a first area having a first area and a second area having a second area greater than the first area,
    상기 캡 웨이퍼를 형성하는 단계는,Forming the cap wafer,
    기판 내에 상기 z축 질량체 구조물의 상기 제2 영역에 상응하는 캐비티를 형성하는 단계를 더 포함하고,Forming a cavity in the substrate corresponding to the second region of the z-axis mass structure,
    상기 절연 패턴을 형성하는 단계는,Forming the insulating pattern,
    상기 복수의 스토퍼 패턴 중 일부가 상기 캐비티에 인접하게 배치되도록 상기 절연 패턴을 형성하는,Forming the insulating pattern such that some of the plurality of stopper patterns are disposed adjacent to the cavity;
    MEMS 장치의 제조 방법.Method of manufacturing MEMS device.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항의 MEMS 장치를 포함하는 MEMS 패키지.MEMS package comprising the MEMS device of any one of claims 1 to 10.
  12. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항의 MEMS 장치를 포함하는 컴퓨팅 시스템.A computing system comprising the MEMS device of any one of claims 1 to 10.
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