WO2019022351A1 - Mems sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

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WO2019022351A1
WO2019022351A1 PCT/KR2018/005267 KR2018005267W WO2019022351A1 WO 2019022351 A1 WO2019022351 A1 WO 2019022351A1 KR 2018005267 W KR2018005267 W KR 2018005267W WO 2019022351 A1 WO2019022351 A1 WO 2019022351A1
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WO
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wafer
device substrate
cap
bumper
mems sensor
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/005267
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
이상우
송기무
안재현
김용국
Original Assignee
주식회사 신성씨앤티
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81CPROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00349Creating layers of material on a substrate
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81BMICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02Sensors

Definitions

  • the present invention relates to a MEMS sensor and a manufacturing method thereof.
  • MEMS Micro Electro Mechanical Systems
  • Typical examples of devices using MEMS technology include MEMS angular velocity sensor for measuring angular velocity and MEMS Acceleration sensors.
  • MEMS angular velocity sensor for measuring angular velocity
  • MEMS Acceleration sensors In recent years, as the market for portable electronic devices such as smart phones and smart pads grows, demand for combo-type MEMS products that make multiple MEMS devices into a single chip is gradually increasing.
  • the production process of the MEMS device basically follows the semiconductor process, the process of etching and etching a thin film by using a wafer made of a material such as silicon as a substrate, contacting another wafer, .
  • fusion bonding can be used.
  • the bonding surface is changed to silicon oxide by fusion bonding and bonding occurs.
  • Fusion bonding involves low temperature fusion bonding using relatively low temperatures and high temperature fusion bonding using relatively high temperatures. Among them, the high-temperature fusion bonding does not require a pretreatment process as compared with the low-temperature fusion bonding, and when the proper pressure condition is satisfied, good results can be obtained and the process cost is lower.
  • the MEMS sensor is manufactured in various ways, the MEMS sensor of the present patent includes a via wafer serving as a base, a device substrate forming a sensor structure, and a cover cap wafer .
  • the sensor structure sticks to the cap wafer or the via wafer, that is, stiction occurs.
  • stiction occurs.
  • it is caused by capillary force and charging effect caused by drying process of wet chemical or DI water, and electrostatic force is the most common cause. If stiction occurs, normal operation of the sensor becomes impossible.
  • a problem to be solved by the present invention is to provide a method for preventing stiction in a method of manufacturing a MEMS sensor, and another object is to provide a MEMS combo sensor without stiction.
  • a MEMS sensor including: a device substrate on which a device pattern is formed; A cap wafer disposed on the device substrate and including a cavity region; A via wafer disposed under the device substrate; And a cap trench passing through the device substrate at a contact surface between the device substrate and the cap wafer and partially accommodated in the cap wafer to electrically connect the device substrate and the cap wafer, And a high temperature fusion bonding method with the via wafer.
  • the cap trench may be filled with poly-silicon.
  • the cap trench may be in contact with the via wafer.
  • the cap trench may be grounded.
  • the MEMS sensor according to the embodiment may further include a bumper formed in the cavity region of the cap wafer.
  • the bumper may be etched to a depth less than the depth of the cavity region.
  • the structure formed on the device substrate may include a bumper.
  • the bumper formed on the structure may be formed on one structural surface or on both structural surfaces between two opposed structures.
  • the via-wafer may be a doped silicon substrate, and the via-wafer may be formed with a trench via which the via-wafer is vertically penetrated and filled with an insulator.
  • the cavity may be further etched.
  • a recess may be formed on the upper surface of the via wafer.
  • the depth of the recess may be less than the depth of the cavity.
  • a vent hole opened to the outside may be formed in the via wafer.
  • a conductive layer and a passivation layer may be formed on the lower surface of the via wafer.
  • a method of manufacturing a MEMS sensor according to an embodiment includes a bumper formed on the structure.
  • the method of fabricating a MEMS sensor may further include forming a trench via filled with an insulator in the doped via wafer and etching the cavity on an upper surface of the via wafer.
  • the method of manufacturing a MEMS sensor according to an embodiment may further include forming a recess on the upper surface of the via wafer by etching.
  • the method of manufacturing a MEMS sensor according to an embodiment may further include forming a bumper in a cavity formed in the cap wafer.
  • the method of manufacturing a MEMS sensor according to an embodiment may further include forming a vent hole opened to the outside on the via wafer.
  • the method of manufacturing a MEMS sensor according to an embodiment may further include forming a conductive layer and a passivation layer on a lower surface of the via wafer.
  • stiction of the MEMS structure can be prevented.
  • the electromagnetic wave interference can be greatly reduced by grounding the cap wafer.
  • a MEMS sensor capable of greatly reducing signal parasitic noise can be manufactured through a simple additional process. This reduction in parasitic noise greatly improves the signal-to-noise ratio (SNR).
  • stiction phenomenon does not occur and a MEMS sensor can be produced at a low cost.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view of a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side cross-sectional view of a pre-via wafer of a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a side cross-sectional view illustrating a situation where a cavity and a recess are formed in a pre-via wafer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view of a cap wafer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a side cross-sectional view illustrating a situation in which a cap wafer according to an embodiment of the present invention is bonded to a SOI wafer.
  • FIG. 6 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a handle substrate is removed from a SOI wafer bonded to a cap wafer according to an embodiment of the present invention, and only a device substrate remains.
  • FIG. 7 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a cap trench is formed on a device substrate bonded to a cap wafer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a side cross-sectional view illustrating a device patterning process performed on a device substrate bonded to a cap wafer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a pre-via wafer is bonded to a device substrate on which a cap trench is formed according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a pre-via wafer removal region of a MEMS sensor is removed according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 11 is a view illustrating a state in which a vent hole is formed in a via wafer of a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a passivation layer and a conductive layer are stacked on a via wafer bottom surface of a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a circuit diagram showing an equivalent circuit equivalent to a situation before removing a removal region in a pre-via wafer of a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a circuit diagram showing an equivalent circuit equivalent to a situation after removing a removal region in a pre-via wafer of a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a circuit diagram showing an equivalent circuit equivalent to a situation in which a cap trench is formed in a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
  • MEMS sensor 10 Device substrate
  • cap trench 12 device pattern
  • handle substrate 20 cap wafer
  • second cavity region 231 first sealing wall
  • spatially relative can be used to easily describe the correlation of components with other components.
  • Spatially relative terms should be understood to include, in addition to the orientation shown in the drawings, terms that include different orientations of the device during use or operation. For example, when inverting an element shown in the figures, an element described as “below” or “beneath” of another element may be placed “above” another element . Thus, the exemplary term “ below “ can include both downward and upward directions.
  • the components can also be oriented in different directions, so that spatially relative terms can be interpreted according to orientation.
  • FIG. 1 is a side cross-sectional view of a MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
  • a MEMS sensor 1 includes cap wafer 20, device substrate 10, and via wafer 30, And a passivation layer is formed on the lower surface of the substrate.
  • Each substrate can be composed of a silicon wafer.
  • the via wafer 30 is a constituent element serving as a base of the MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the via wafer 30 is provided with an anchor to which the MEMS sensor formed on the device substrate 10 is fixed or a sensing electrode that senses the movement of the MEMS sensor (12 in FIG. 8)
  • a driving electrode and the like may be formed.
  • the electrodes may be silicon through electrodes.
  • the device substrate 10 is a substrate on which a MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention is formed. Therefore, it may include a sensor mass, and the pattern may be formed differently depending on the type of the sensor to be formed.
  • the device pattern 12 may be a MEMS-based angular velocity sensor or an acceleration sensor.
  • a bumper for preventing stiction may be formed in the device pattern.
  • the device substrate 10 may be a low resistance silicon wafer of about 0.01? Cm, but the present invention is not limited thereto.
  • An accelerometer pattern 121 and a gyroscope pattern 122 may be formed on the device substrate 10 of the MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the acceleration sensor 121 operates optimally at atmospheric pressure and the gyro sensor 122 operates optimally at a vacuum.
  • the cap wafer 20 is a component for covering the MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention and serves to protect the MEMS sensor 1 of the present invention from external factors.
  • the cap wafer 20 may be disposed on the device substrate 10 and the cap wafer 20 may have a first cavity region 211 formed therein.
  • the cap wafer 20 may be mechanically connected by a high temperature fusion bonding method between the device substrate 10 and the wafer.
  • the first cavity region 211 is a sealed space formed by joining the cap wafer 20 and the device substrate 10 together.
  • the cavity region 21 may be formed to have a step with respect to the surface of the cap wafer 20. That is, a part of the surface of the cap wafer 20 can be etched to form a void space, and this void space can be the cavity region 21.
  • the cavity region 21 is formed to correspond to an area where the device pattern 12 is formed in the device substrate 10 and provides a space in which the device pattern 12 can move when the device pattern 12 moves up and down It plays a role.
  • the device pattern 12 may be an acceleration sensor or a gyro sensor, and the device pattern 12 may be vibrated up, down, left, and right depending on the movement of the user.
  • the cavity region 21 may be formed to include at least one. This is because the device pattern 12 formed on the device substrate 10 may have a complex shape and a plurality of regions where the device pattern 12 vibrates may exist. At least one cavity region 21 may be formed so as to correspond thereto.
  • a conductive layer for electrically connecting the MEMS sensor 1 to an external circuit board and a passivation layer 40 for protecting the conductive layer except the pad region from external factors are formed in the passivation layer .
  • FIG 2 is a side cross-sectional view of a pre-via wafer 300 of a MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the pre-via wafer 300 may be a conductive doped silicon substrate, but is not limited thereto.
  • the previa wafer may be another semiconductor substrate such as germanium, and the dopant may be phosphorus or boron, but is not limited thereto.
  • the pre-via wafer 300 can be processed into the via wafer 30 at a later stage.
  • the previa wafer 300 may include a use region 341 and a removal region 342 depending on the thickness to be processed into the via wafer 30.
  • the use area 341 is a later processed and used area, and the removed area 342 can be a later removed area.
  • the thickness of the removal region 342 may be greater than the thickness of the use region 341, but is not limited thereto.
  • the pre-via wafer 300 can be marked using means such as UV-laser.
  • the trench vias 31 are formed in the pre-via wafer 300 of the MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the trench vias 31 may be formed in an annular shape by being formed downwardly from the upper surface of the pre-formed wafer 300.
  • the shape of the trench vias 31 is not limited thereto.
  • the trench vias 31 may be formed deeper than the use region 341. [ In other words, the trench vias 31 can be formed up to a part of the upper portion of the removal region 342.
  • the trench vias 31 may be filled with an insulator.
  • an insulator As the insulator filling the trench vias 31, a silicon nitride film and a silicon oxide film can be used, but the present invention is not limited thereto.
  • FIG 3 is a side cross-sectional view illustrating a situation in which a cavity 32 and a recess 33 are formed in a pre-formed wafer 300 according to an embodiment of the present invention.
  • a cavity 32 is formed in the upper surface of the pre-formed wafer 300 on which the trench vias 31 are formed, in which a portion of the region between the trench vias 31 is etched.
  • the cavity 32 is a component formed to prevent stiction against the via wafer 30 of the device substrate 10, which will be described later in detail. Therefore, it is preferable that the cavity 32 is formed below the device pattern moving in the vertical direction.
  • the depth at which the cavity 32 is etched is smaller than the depth of the trench vias 31.
  • a recess 33 may be formed on the upper surface of the pre-formed wafer 300 in which the cavity 32 is formed.
  • the recess 33 is a component for securing the minimum clearance desired to be held by the via wafer 30 and the device substrate 10 and is formed by etching the remaining region of the upper surface of the pre- . Accordingly, a portion of the upper portion of the trench via 31 filled with the insulator can be etched to form the recess 33.
  • the depth of the recess (33) is formed to be smaller than the depth of the cavity (32).
  • FIG 4 is a side cross-sectional view of a cap wafer 20 according to an embodiment of the present invention.
  • the cap wafer 20 can form a cavity region 21 by etching a part of the lower surface thereof.
  • two cavity regions 21 are formed to form the first cavity region 211 and the second cavity region 212, Corresponds to the area of the sensor.
  • the first cavity region 211 and the second cavity region 212 are separated by a first sealing wall 231 and are separated from the outside by a second sealing wall 232 and a third sealing wall 233 .
  • the bumper 22 can be formed in the cavity region 21.
  • the bumper 22 is a component formed to prevent stiction of the device substrate 10 against the cap wafer 20 or the via wafer 30 as will be described later in detail, the device substrate 10, which moves in the vertical direction, It is preferable that the sensor masses of the sensor masses are formed at positions close to each other.
  • the depth at which the bumper 22 is etched is lower than the depth of the cavity region 21.
  • the bumper 22 is illustrated as being formed only in the first sealing wall 231 and the second sealing wall 232 surrounding the first cavity area 211 in the embodiment of the present invention, But is not limited thereto.
  • a passivation film 24 may be formed on the top and bottom of the cap wafer 20.
  • FIG 5 is a cross-sectional side view showing a state in which the cap wafer 20 according to an embodiment of the present invention is bonded to a soy wafer.
  • the SOI wafer 100 including the device substrate 10 and the handle substrate 13 is positioned at the lower end of the cap wafer 20 to confirm that the SOI wafer 100 is bonded.
  • the junction of the high temperature fusion bonding system is performed while the SOI wafer is in contact with the lower end of the cap wafer 20, that is, the distal end portions of the sealing walls 231, 232, and 233. It is preferable to conduct the high temperature fusion bonding at a temperature of 1050 ° C. As a result, bonding occurs between the bonding surfaces of the cap wafer 20 and the SOI wafer 100, and a single substrate is formed.
  • FIG. 6 is a side cross-sectional view showing a state in which the handle substrate 13 is removed from the SOI wafer 100 bonded to the cap wafer 20 according to the embodiment of the present invention.
  • the handle substrate 13 located at the lower end of the SOI wafer 100 is not used and must be removed. Therefore, it is removed using a process such as CMP (chemical mechanical polishing). Therefore, since the handle substrate 13 is removed from the SOI wafer 100, only the device substrate 10 remains bonded to the cap wafer 20.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • FIG. 7 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a cap trench 11 is formed in a device substrate 10 bonded to a cap wafer 20 according to an embodiment of the present invention.
  • the cap trench 11 is formed to penetrate the device substrate 10 and to be partially accommodated in the cap wafer 20 in a situation where the device substrate 10 and the cap wafer 20 are bonded via high temperature fusion bonding. That is, the cap trench 11 is formed to penetrate the upper and lower surfaces of the device substrate 10 in the device substrate 10, and is etched by a certain depth at the contact surface where the cap substrate 20 meets the device substrate 10.
  • the cap trench 11 may be filled with a conductive conductor.
  • the conductor filled in the cap trench 11 may be polycrystalline silicon (polysilicon) and may be doped polycrystalline silicon.
  • the cap trench 11 filled with the conductive material is electrically connected to the cap wafer 20 and one end located on the device substrate 10 side is grounded to ground the cap wafer 20 to reduce electromagnetic noise, The stiction due to the electrostatic force can be prevented.
  • cap trench 11 is illustrated as being formed only in the third sealing wall 233 adjacent to the second cavity region 212 in the embodiment of the present invention, the position where the cap trench 11 is disposed is not limited thereto .
  • FIG. 8 is a side cross-sectional view showing a state in which device patterning is performed on a device substrate 10 bonded to a cap wafer 20 according to an embodiment of the present invention.
  • device patterning is performed on the device substrate 10 to form a pattern of a desired sensor, thereby confirming that the device substrate 10 is completed.
  • the acceleration sensor pattern 121 is formed on the device substrate 10 under the first cavity region 211 and the gyro sensor pattern 122 is formed on the device substrate 10 under the second cavity region 212.
  • the pattern of the device substrate 10 of the present invention is not limited thereto, and can be changed according to the application.
  • a lithography process, a dry etching process, a strip process, a clean process, or the like may be used to perform device patterning on the device substrate 10, but the process is not limited thereto.
  • FIG 9 is a side cross-sectional view illustrating a situation where a previa wafer 300 is bonded to a device substrate 10 on which a cap trench 11 is formed according to an embodiment of the present invention.
  • Bonding of the high-temperature fusion bonding system is performed while the pre-via wafer 300 is in contact with the lower end of the device substrate 10. It is preferred that the high temperature fusion bonding be performed at a temperature of 1050 ° C and a pressure of 10 mTorr.
  • the outer periphery of the pre-formed wafer 300 serves as a kind of wall, and a portion bonded to the device substrate 10 do.
  • Bonding occurs at the contact of the device substrate 10 and the pre-via wafer 300, and an integral sensor is formed.
  • the device substrate 10 and the cap trench 11 formed on the cap wafer 20 are formed to penetrate the device substrate 10 and therefore contact the via wafer 30.
  • FIG 10 is a side cross-sectional view showing a state in which the removal region 342 of the pre-via wafer 300 of the MEMS sensor 1 is removed according to an embodiment of the present invention.
  • the removed region 342 located under the use region 341 can be removed. Removal of the removal region 342 may utilize CMP, but is not limited thereto.
  • the pre-via wafer 300 can be a via wafer 30 with the removal region 342 removed.
  • the trench vias 31 can penetrate the via wafer 30. That is, the lower surface of the trench vias 31 can be exposed to the outside.
  • FIG 11 illustrates a state in which a vent hole 35 is formed in a via wafer 30 of a MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the gyro sensor works well in a vacuum, and the acceleration sensor works well in an atmosphere similar to atmospheric pressure. Therefore, since vacuum must be maintained in a region formed by the via wafer 30 under the second cavity region 212 in which the gyro sensor is formed, it is sufficient that the substrates bonded through the fusion bonding are maintained in a sealed state.
  • a vent hole 35 capable of entering and exiting the outside and the gas can be formed .
  • the vent hole 35 may be formed to penetrate the upper and lower portions of the via wafer 30. Therefore, since the acceleration sensor area is freely vented through the vent hole 35, the atmospheric pressure of the acceleration sensor area can be maintained equal to the atmospheric pressure of the outside.
  • FIG. 12 is a cross-sectional side view showing a state in which the passivation layer 40 and the conductive layer 41 are laminated on the bottom surface of the via wafer 30 of the MEMS sensor 1 according to the embodiment of the present invention.
  • a passivation layer 40 may be formed on the undersurface of the via wafer 30.
  • the material and method of forming the passivation layer 40 are as described above in the description of FIG.
  • a conductive layer 41 may be formed with the passivation layer 40.
  • the conductive layer 41 is a component that becomes an electrical passage to electrically connect the sensor and the electrodes formed on the device substrate to the external circuit substrate. Therefore, one end is in contact with the via wafer 30 and the other end is opened.
  • the conductive layer 41 may be formed by forming a seed layer and performing electroplating on the seed layer, but the method is not limited thereto.
  • the conductive layer 41 may be formed of copper having high conductivity, but is not limited thereto.
  • the passivation layer 40 and the conductive layer 41 may be formed of a plurality of layers, and the materials constituting each layer may be formed differently.
  • the passivation layer 40 and the conductive layer 41 are laminated on the lower end of the via wafer 30 to complete the MEMS sensor 1 of the present invention.
  • a bumper 22 is formed in the cavity region 21 of the cap wafer 20.
  • the bumper serves to prevent stiction.
  • the bumper formed on the cap wafer prevents stiction in the vertical direction and the bumper formed on the device pattern prevents stiction in the lateral direction.
  • the principle of preventing bumper stiction is as follows. In order for the stiction to occur, a portion of the MEMS sensor may be subjected to initial contact with a fixed structure facing narrowly spaced (in the present invention, a recess formed in the via wafer or a sensing / driving electrode formed in the device substrate) This contact should develop into a permanent bond.
  • the bumper 22 may be formed around the second cavity region 212 while the bumper 22 is formed only around the first cavity region 211 in the cap wafer 20. In this case, And can be formed in a part of the via wafer 30 where bonding can easily occur due to the up-and-down vibration of the device substrate 10.
  • the bumper 22 can be formed on the cap wafer 20, but even if another bumper is formed on the device substrate 10, the stiction can be prevented. At this time, the bumper formed on the device substrate protrudes toward the cavity 211 of the cap wafer.
  • the bumper 22 of the cap wafer 20 and the bumper of the device substrate 10 may be formed together.
  • the bumper may be formed to prevent the stiction (stiction in the vertical direction) between the device substrate 10 and the cap wafer 20 as described above. However, in the device substrate 10, 10, the bumper may be formed so as to prevent stiction (stiction in the horizontal direction) between the anchors. At this time, at least one bumper may be formed on the side surface of the oscillating portion, the bumper protruding in the direction of the anchor and the bumper protruding in the lateral direction of the oscillating portion from the side of the anchor.
  • a cavity 32 is formed between the trench vias 31 of the via wafer 30 as described above.
  • the cavity 32 is formed by etching downward. Since both the capillary force and the electrostatic force become small as the gap between the structure and the substrate becomes large, stiction can be prevented by forming the cavity.
  • the cavity 32 is formed only around the acceleration sensor pattern 121 in the embodiment of the present invention, the cavity 32 may be formed around the gyro sensor pattern 122.
  • FIG. 13 is a circuit diagram showing an equivalent circuit equivalent to a situation before removing the removal region 342 in the pre-via wafer 300 of the MEMS sensor 1 according to the embodiment of the present invention. That is, the equivalent circuit is shown except for the MEMS sensor 1 and the cap trench 11 in the step of FIG. 9, and therefore, FIG. 9 is also referred to.
  • a driving electrode C1 and a sensing electrode C2 are formed between the via wafer, the cap wafer, and the MEMS sensor 1 And may include an unintentional parasitic electrode C3.
  • C1 and C2 are electrodes arranged horizontally or vertically with the MEMS sensor, and C3 is an electrode disposed below or above the MEMS sensor.
  • One terminal of these electrodes is in an electrically connected state before the removal regions 342, S are removed.
  • the opposite terminals of these electrodes are all connected by a MEMS sensor structure (R).
  • the substrate is represented by a conductive wire having conductivity
  • the electrode is represented by a capacitor.
  • FIG. 14 is a circuit diagram showing an equivalent circuit equivalent to the situation after removing the removal region 342 in the pre-via wafer 300 of the MEMS sensor 1 according to the embodiment of the present invention. That is, the equivalent circuit is shown except for the MEMS sensor 1 and the cap trench 11 in the step of FIG. 10, and therefore, FIG. 10 is also referred to.
  • the via wafer 30 is divided into portions by the trench vias 31. Since the insulator is filled in the trench vias 31, the respective portions of the via wafer 30 and C3 are electrically disconnected. Further, a passivation film 24 is formed between the cap wafer 20 and the device substrate, and is not electrically connected to each other. Thus, the electrodes are electrically isolated from each other, and the charge can be independently charged. When a charge is charged between the electrodes, an electrostatic force is generated and a stiction phenomenon may occur.
  • FIG. 15 is a circuit diagram showing an equivalent circuit equivalent to a situation in which the cap trench 11 is formed in the MEMS sensor 1 according to the embodiment of the present invention. That is, since the circuit equivalent to the MEMS sensor 1 in the step of FIG. 10 is shown, FIG. 10 is also referred to.
  • both the electrically isolated cap wafer and the one end C3 present in the via wafer are electrically connected to the sensor sensor structure R. Therefore, since no charge is accumulated at both ends of C3, no electrostatic force is generated.

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Abstract

Provided are a MEMS sensor and a manufacturing method thereof. The MEMS sensor includes: a device substrate on which a device pattern is formed; a cap wafer disposed above the device substrate and including a cavity area; a via wafer disposed below the device substrate; and a cap trench which, on the contact surface of the device substrate and the cap wafer, passes through the device substrate, and has a portion accommodated in the cap wafer to connect the device substrate and the cap wafer, wherein the cap trench is earthed and the device substrate is joined with the cap wafer and the via wafer by means of high temperature fusion bonding to be able to suppress the generation of static electricity and reduce parasitic noise.

Description

멤스 센서 및 그 제조 방법MEMS sensor and manufacturing method thereof
본 발명은 멤스 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a MEMS sensor and a manufacturing method thereof.
Micro Electro Mechanical Systems(MEMS, 이하 멤스라고 함)은 기계적, 전기적 부품들을 반도체 공정을 이용하여 구현하는 기술로서, 멤스 기술을 이용한 소자의 대표적인 예로는 각속도를 측정하는 멤스 각속도 센서와 가속도를 측정하는 멤스 가속도 센서를 들 수 있다. 최근 들어, 스마트폰, 스마트 패드 등과 같은 휴대형 전자기기의 시장이 성장하면서 복수의 멤스 소자를 단일 칩(Single Chip)에 제작하는 콤보(combo) 형태의 멤스 제품에 대한 수요가 점진적으로 증가하고 있다.Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) is a technology that implements mechanical and electrical components using a semiconductor process. Typical examples of devices using MEMS technology include MEMS angular velocity sensor for measuring angular velocity and MEMS Acceleration sensors. In recent years, as the market for portable electronic devices such as smart phones and smart pads grows, demand for combo-type MEMS products that make multiple MEMS devices into a single chip is gradually increasing.
멤스 소자의 생산과정은 기본적으로 반도체 공정을 따르기 때문에, 실리콘 등의 소재로 이루어진 웨이퍼를 기판으로 이용하여 박막 (thin film)을 증착/식각하고 다른 웨이퍼를 접한한 후 식각(etching)하는 등의 과정을 거친다. Since the production process of the MEMS device basically follows the semiconductor process, the process of etching and etching a thin film by using a wafer made of a material such as silicon as a substrate, contacting another wafer, .
웨이퍼 간 접합을 위해서 퓨전 본딩(fusion bonding) 방식을 사용할 수 있는데, 실리콘 웨이퍼의 경우 퓨전 본딩에 의해 접촉면이 실리콘 산화물로 변화하며 접합이 일어난다.For wafer-to-wafer bonding, fusion bonding can be used. In the case of silicon wafers, the bonding surface is changed to silicon oxide by fusion bonding and bonding occurs.
퓨전 본딩에는 비교적 낮은 온도를 사용하는 저온 퓨전 본딩(low temperature fusion bonding)과 비교적 높은 온도를 사용하는 고온 퓨전 본딩(high temperature fusion bonding)이 있다. 이 중 고온 퓨전 본딩은 저온 퓨전 본딩에 비해 전처리 과정이 필요 없고 적당한 압력 조건만을 만족시키면 좋은 결과를 얻을 수 있으며 공정 단가가 더 저렴하다. Fusion bonding involves low temperature fusion bonding using relatively low temperatures and high temperature fusion bonding using relatively high temperatures. Among them, the high-temperature fusion bonding does not require a pretreatment process as compared with the low-temperature fusion bonding, and when the proper pressure condition is satisfied, good results can be obtained and the process cost is lower.
멤스 센서를 만드는 방법은 여러가지가 있으나 본 특허에서는 퓨전 본딩을 이용하며, 본 특허의 멤스 센서는 기저부가 되는 비아(via) 웨이퍼, 센서 구조물을 형성하는 디바이스 기판, 그리고 덮개가 되는 캡(cap) 웨이퍼로 구성된다. Although the MEMS sensor is manufactured in various ways, the MEMS sensor of the present patent includes a via wafer serving as a base, a device substrate forming a sensor structure, and a cover cap wafer .
멤스 센서를 제작하는 과정에서 센서 구조물이 캡 웨이퍼나 비아 웨이퍼에 들러붙는 현상, 즉 스틱션(stiction)이 발생한다. 스틱션의 원인은 여러가지가 있으며 대표적으로 웨트 케이컬(wet chemical)이나 증류수(DI water)가 건조되는 과정에서 발생하는 모세관력(capillary force)과 차징 효과(charging effect)에 기인한 정전력(electrostatic force)이 가장 대표적인 원인이다. 스틱션이 발생하면 센서의 정상적 작동이 불가능해진다. During the fabrication of the MEMS sensor, the sensor structure sticks to the cap wafer or the via wafer, that is, stiction occurs. There are various causes of stiction. Typically, it is caused by capillary force and charging effect caused by drying process of wet chemical or DI water, and electrostatic force is the most common cause. If stiction occurs, normal operation of the sensor becomes impossible.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 멤스 센서 제조 방법에서 스틱션을 방지하는 방법을 제공하는 것이며 다른 과제는 스틱션이 발생하지 않은 멤스 콤보 센서를 제공하는 것이다. A problem to be solved by the present invention is to provide a method for preventing stiction in a method of manufacturing a MEMS sensor, and another object is to provide a MEMS combo sensor without stiction.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problems to be solved by the present invention are not limited to the above-mentioned problems, and other matters not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 멤스 센서는, 디바이스 패턴이 형성된 디바이스 기판; 상기 디바이스 기판 상부에 배치되고, 캐비티(cavity) 영역을 포함하는 캡 웨이퍼; 상기 디바이스 기판 하부에 배치되는 비아 웨이퍼; 및 상기 디바이스 기판과 상기 캡 웨이퍼의 접촉면에서, 상기 디바이스 기판을 관통하고 상기 캡 웨이퍼에 일부가 수용되어 상기 디바이스 기판과 상기 캡 웨이퍼을 전기적으로 연결하는 캡 트렌치를 포함하되, 상기 디바이스 기판은 상기 캡 웨이퍼 및 상기 비아 웨이퍼와 고온 퓨전 본딩(high temperature fusion bonding) 방식으로 접합될 수 있다. According to an aspect of the present invention, there is provided a MEMS sensor including: a device substrate on which a device pattern is formed; A cap wafer disposed on the device substrate and including a cavity region; A via wafer disposed under the device substrate; And a cap trench passing through the device substrate at a contact surface between the device substrate and the cap wafer and partially accommodated in the cap wafer to electrically connect the device substrate and the cap wafer, And a high temperature fusion bonding method with the via wafer.
상기 캡 트렌치는, 다결정 실리콘(poly-silicon)으로 채워질 수 있다.The cap trench may be filled with poly-silicon.
상기 캡 트렌치는, 상기 비아 웨이퍼와 접촉할 수 있다.The cap trench may be in contact with the via wafer.
상기 캡 트렌치는, 접지 될 수 있다.The cap trench may be grounded.
실시예에 따른 멤스 센서는, 상기 캡 웨이퍼의 캐비티 영역내에 형성되는 범퍼를 더 포함할 수 있다.The MEMS sensor according to the embodiment may further include a bumper formed in the cavity region of the cap wafer.
상기 범퍼는, 상기 캐비티 영역의 깊이보다 작은 깊이로 식각되어 형성될 수 있다.The bumper may be etched to a depth less than the depth of the cavity region.
상기 디바이스 기판에 형성된 구조물은 범퍼를 포함할 수 있다. The structure formed on the device substrate may include a bumper.
상기 구조물에 형성된 범퍼는 마주보는 두 구조물 사이에서 한쪽 구조물 면 혹은 양쪽 구조물면에 형성될 수 있다.The bumper formed on the structure may be formed on one structural surface or on both structural surfaces between two opposed structures.
상기 비아 웨이퍼는 도핑된 실리콘 기판이고, 상기 비아 웨이퍼에는, 상기 비아 웨이퍼을 상하로 관통하고 절연체가 채워진 트렌치 비아가 형성될 수 있다.The via-wafer may be a doped silicon substrate, and the via-wafer may be formed with a trench via which the via-wafer is vertically penetrated and filled with an insulator.
상기 비아 웨이퍼의 상면에서, 캐비티가 식각되어 더 형성될 수 있다.On the upper surface of the via wafer, the cavity may be further etched.
상기 비아 웨이퍼의 상면에는, 리세스가 형성될 수 있다.A recess may be formed on the upper surface of the via wafer.
상기 리세스의 깊이는, 상기 캐비티의 깊이보다 작을 수 있다.The depth of the recess may be less than the depth of the cavity.
상기 멤스 센서가 가속도 센서일 때, 상기 비아 웨이퍼에는, 외부로 개방된 벤트 홀이 형성될 수 있다.When the MEMS sensor is an acceleration sensor, a vent hole opened to the outside may be formed in the via wafer.
상기 비아 웨이퍼의 하면에는 도전층과 패시베이션 층이 형성될 수 있다.A conductive layer and a passivation layer may be formed on the lower surface of the via wafer.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 비아 웨이퍼, 디바이스 기판 및 캡 웨이퍼을 포함하는 멤스 센서를 제조하는 멤스 센서 제조 방법은, 상기 캡 웨이퍼 및 상기 디바이스 기판을 고온 퓨전 본딩(high temperature fusion bonding) 방식으로 접합하고, 상기 디바이스 기판을 관통하고 상기 캡 웨이퍼의 일부를 수용하는 트렌치를 형성하고 이를 도전체로 채움으로 상기 디바이스 기판과 상개 캡 웨이퍼를 전기적으로 연결하고, 상기 비아 웨이퍼와 상기 디바이스 기판을 고온 퓨전 본딩 방식으로 접합하는 것을 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a MEMS sensor including a via wafer, a device substrate, and a cap wafer, the cap wafer and the device substrate being bonded by high temperature fusion bonding ), A device substrate and an upper cap wafer are electrically connected by forming a trench through the device substrate and accommodating a part of the cap wafer and filling the trench with a conductor, and the via wafer and the device substrate Lt; RTI ID = 0.0 > high temperature fusion bonding < / RTI >
실시예에 따른 멤스 센서 제조 방법은, 상기 구조물에 형성된 범퍼를 포함한다.A method of manufacturing a MEMS sensor according to an embodiment includes a bumper formed on the structure.
실시예에 따른 멤스 센서 제조 방법은, 상기 도핑된 비아 웨이퍼에 절연체가 채워진 트렌치 비아를 형성하고, 상기 비아 웨이퍼 상면에 캐비티를 식각하여 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.The method of fabricating a MEMS sensor may further include forming a trench via filled with an insulator in the doped via wafer and etching the cavity on an upper surface of the via wafer.
실시예에 따른 멤스 센서 제조 방법은, 리세스가 상기 비아 웨이퍼의 상면에 식각되어 형성되는 것을 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a MEMS sensor according to an embodiment may further include forming a recess on the upper surface of the via wafer by etching.
실시예에 따른 멤스 센서 제조 방법은, 상기 캡 웨이퍼에 형성된 캐비티 영역내에 범퍼가 식각되어 형성되는 것을 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a MEMS sensor according to an embodiment may further include forming a bumper in a cavity formed in the cap wafer.
실시예에 따른 멤스 센서 제조 방법은, 외부로 개방된 벤트 홀을 상기 비아 웨이퍼에 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a MEMS sensor according to an embodiment may further include forming a vent hole opened to the outside on the via wafer.
실시예에 따른 멤스 센서 제조 방법은, 상기 비아 웨이퍼의 하면에 도전층 및 패시베이션 층을 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.The method of manufacturing a MEMS sensor according to an embodiment may further include forming a conductive layer and a passivation layer on a lower surface of the via wafer.
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.
본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 멤스 센서 제조 방법에 의하면, 멤스 구조물의 스틱션을 방지할 수 있다. 또한 캡 웨이퍼가 접지됨으로써 전자파 간섭을 대폭 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 멤스 센서 제조 방법에 의하면, 간단한 추가 공정을 통해서 신호 기생 잡음을 대폭 감소시키는 멤스 센서를 제조할 수 있다. 이러한 기생 잡음의 감소는 SNR(Signal to Noise Ratio)을 크게 향상시킨다.According to the MEMS sensor manufacturing method according to some embodiments of the present invention, stiction of the MEMS structure can be prevented. Also, the electromagnetic wave interference can be greatly reduced by grounding the cap wafer. In addition, according to the method of manufacturing a MEMS sensor according to some embodiments of the present invention, a MEMS sensor capable of greatly reducing signal parasitic noise can be manufactured through a simple additional process. This reduction in parasitic noise greatly improves the signal-to-noise ratio (SNR).
본 발명의 실시예들에 따른 멤스 센서 제조 방법을 이용하면 스틱션 현상이 발생하지 않아 저렴한 가격으로 멤스 센서 생산이 가능하다. If the method of manufacturing a MEMS sensor according to the embodiments of the present invention is used, stiction phenomenon does not occur and a MEMS sensor can be produced at a low cost.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서의 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view of a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서의 프리 비아 웨이퍼의 측단면도이다.2 is a side cross-sectional view of a pre-via wafer of a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리 비아 웨이퍼에 캐비티와 리세스가 형성된 상황을 도시한 측단면도이다.3 is a side cross-sectional view illustrating a situation where a cavity and a recess are formed in a pre-via wafer according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 웨이퍼의 측단면도이다.4 is a side cross-sectional view of a cap wafer according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 웨이퍼가 소이 (SOI) 웨이퍼와 접합된 상황을 도시한 측단면도이다.5 is a side cross-sectional view illustrating a situation in which a cap wafer according to an embodiment of the present invention is bonded to a SOI wafer.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 웨이퍼와 접합된 소이 웨이퍼에서 핸들 기판을 제거하여 디바이스 기판만 남아 있는 상황을 도시한 측단면도이다.6 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a handle substrate is removed from a SOI wafer bonded to a cap wafer according to an embodiment of the present invention, and only a device substrate remains.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 웨이퍼와 접합된 디바이스 기판에 캡 트렌치를 형성한 상황을 도시한 측단면도이다.7 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a cap trench is formed on a device substrate bonded to a cap wafer according to an embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 웨이퍼와 접합된 디바이스 기판에 디바이스 패터닝을 수행한 상황을 도시한 측단면도이다.8 is a side cross-sectional view illustrating a device patterning process performed on a device substrate bonded to a cap wafer according to an embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 트렌치가 형성된 디바이스 기판에 프리 비아 웨이퍼을 접합한 상황을 도시한 측단면도이다.9 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a pre-via wafer is bonded to a device substrate on which a cap trench is formed according to an embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서의 프리 비아 웨이퍼의 제거 영역을 제거한 상황을 도시한 측단면도이다.10 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a pre-via wafer removal region of a MEMS sensor is removed according to an embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서의 비아 웨이퍼에 벤트 홀이 형성된 상황을 도시한 것이다.11 is a view illustrating a state in which a vent hole is formed in a via wafer of a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서의 비아 웨이퍼 하면에 패시베이션 층과 도전층을 적층한 상황을 도시한 측단면도이다.12 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a passivation layer and a conductive layer are stacked on a via wafer bottom surface of a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서의 프리 비아 웨이퍼에서 제거 영역을 제거하기 전의 상황과 동치인 등가 회로를 나타낸 회로도이다.FIG. 13 is a circuit diagram showing an equivalent circuit equivalent to a situation before removing a removal region in a pre-via wafer of a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention. FIG.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서의 프리 비아 웨이퍼에서 제거 영역을 제거한 후의 상황과 동치인 등가 회로를 나타낸 회로도이다.14 is a circuit diagram showing an equivalent circuit equivalent to a situation after removing a removal region in a pre-via wafer of a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서에 캡 트렌치를 형성한 상황과 동치인 등가 회로를 나타낸 회로도이다.15 is a circuit diagram showing an equivalent circuit equivalent to a situation in which a cap trench is formed in a MEMS sensor according to an embodiment of the present invention.
* 부호의 설명 * Explanation of symbols
1: 멤스 센서 10: 디바이스 기판1: MEMS sensor 10: Device substrate
11: 캡 트렌치 12: 디바이스 패턴11: cap trench 12: device pattern
13: 핸들 기판 20: 캡 웨이퍼13: handle substrate 20: cap wafer
21: 캐비티 영역 22: 범퍼21: cavity area 22: bumper
24: 패시베이션 막 30: 비아 웨이퍼 24: passivation film 30: via wafer
31: 트렌치 비아 32: 캐비티31: trench vias 32: cavity
33: 리세스 35: 벤트 홀33: recess 35: vent hole
40: 패시베이션 층 41: 도전층40: passivation layer 41: conductive layer
100: 번들 기판 121: 가속도 센서 패턴100: Bundle substrate 121: Acceleration sensor pattern
122: 자이로 센서 패턴 211: 제1 캐비티 영역122: gyro sensor pattern 211: first cavity area
212: 제2 캐비티 영역 231: 제1 밀폐벽212: second cavity region 231: first sealing wall
232: 제2 밀폐벽 233: 제3 밀폐벽232: second sealing wall 233: third sealing wall
300: 프리 비아 웨이퍼 341: 사용 영역300: Previa wafer 341: Use area
342: 제거 영역342: Removal area
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as being limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. Is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. It is to be understood that when an element is referred to as being "connected to" or "coupled to" another element, it can be directly connected or coupled to another element, One case. On the other hand, when an element is referred to as being " directly coupled to " or " directly coupled to " another element, it means that it does not intervene in another element. &Quot; and / or " include each and every combination of one or more of the mentioned items.
구성 요소가 다른 구성 요소의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성 요소의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 구성 요소가 다른 구성 요소의 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다.It is to be understood that an element is referred to as being " on " or " on " of another element includes both elements immediately above and beyond other elements. On the other hand, when an element is referred to as being " directly on " or " directly above " another element, it means that it does not intervene another element in the middle.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소들과 다른 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 "아래(beneath)"로 기술된 구성 요소는 다른 구성 요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성 요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.The terms spatially relative, "below", "beneath", "lower", "above", "upper" Can be used to easily describe the correlation of components with other components. Spatially relative terms should be understood to include, in addition to the orientation shown in the drawings, terms that include different orientations of the device during use or operation. For example, when inverting an element shown in the figures, an element described as "below" or "beneath" of another element may be placed "above" another element . Thus, the exemplary term " below " can include both downward and upward directions. The components can also be oriented in different directions, so that spatially relative terms can 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 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. It is noted that the terms "comprises" and / or "comprising" used in the specification are intended to be inclusive in a manner similar to the components, steps, operations, and / Or additions.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성 요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다.Although the first, second, etc. are used to describe various components, it goes without saying that these components are not limited by these terms. These terms are used only to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the technical scope of the present invention.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used in a sense commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Also, commonly used predefined terms are not ideally or excessively interpreted unless explicitly defined otherwise.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 멤스 센서(1)를 설명한다.Hereinafter, a MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)의 측단면도이다.1 is a side cross-sectional view of a MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)는 캡 웨이퍼(20), 디바이스 기판(10), 비아 웨이퍼(30)가 각각 적층되어 형성되고, 비아 웨이퍼(30)의 하면에 패시베이션 층을 형성하여 구성됨을 확인할 수 있다. 각 기판은 실리콘 웨이퍼로 구성될 수 있다.Referring to FIG. 1, a MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention includes cap wafer 20, device substrate 10, and via wafer 30, And a passivation layer is formed on the lower surface of the substrate. Each substrate can be composed of a silicon wafer.
비아 웨이퍼(30)은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)의 기저부가 되는 구성요소이다. The via wafer 30 is a constituent element serving as a base of the MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
비아 웨이퍼(30)에는 디바이스 기판(10)에 형성된 멤스 센서가 고정되는 앵커나, 멤스 센서(후술하는 도 8의 12)의 움직임을 감지하는 감지 전극이나, 멤스 센서를 구동(driving)시킬 수 있는 구동 전극 등이 형성될 수 있다. 상기 전극들은 실리콘 관통 전극일 수 있다. The via wafer 30 is provided with an anchor to which the MEMS sensor formed on the device substrate 10 is fixed or a sensing electrode that senses the movement of the MEMS sensor (12 in FIG. 8) A driving electrode and the like may be formed. The electrodes may be silicon through electrodes.
디바이스 기판(10)은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)가 형성되는 기판이다. 따라서 센서질량체를 포함할 수 있고, 형성하고자 하는 센서의 종류에 따라 그 패턴이 달리 형성될 수 있다. 예를 들어, 디바이스 패턴(12)은 멤스 기반의 각속도 센서 또는 가속도 센서일 수 있다. 디바이스 패턴에는 스틱션을 방지해주는 범퍼가 형성될 수 있다. 디바이스 기판(10)은 약 0.01Ωcm 정도의 저저항 실리콘웨이퍼일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.The device substrate 10 is a substrate on which a MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention is formed. Therefore, it may include a sensor mass, and the pattern may be formed differently depending on the type of the sensor to be formed. For example, the device pattern 12 may be a MEMS-based angular velocity sensor or an acceleration sensor. A bumper for preventing stiction may be formed in the device pattern. The device substrate 10 may be a low resistance silicon wafer of about 0.01? Cm, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)의 디바이스 기판(10)에는 가속도 센서 패턴(Accelerometer Pattern, 121)과 자이로 센서 패턴(Gyroscope Pattern, 122)이 형성될 수 있다. 가속도 센서(121)는 대기압 상태에서 최적으로 동작하고, 자이로 센서 (122)는 진공 상태에서 최적으로 동작한다.An accelerometer pattern 121 and a gyroscope pattern 122 may be formed on the device substrate 10 of the MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention. The acceleration sensor 121 operates optimally at atmospheric pressure and the gyro sensor 122 operates optimally at a vacuum.
캡 웨이퍼(20)은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)를 덮는 구성요소로, 외부 요인으로부터 본 발명의 멤스 센서(1)를 보호하는 역할을 한다. The cap wafer 20 is a component for covering the MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention and serves to protect the MEMS sensor 1 of the present invention from external factors.
캡 웨이퍼(20)은 디바이스 기판(10) 상부에 배치되고, 캡 웨이퍼(20)에는 제1 캐비티 영역(211)이 형성될 수 있다. 캡 웨이퍼(20)은 디바이스 기판(10)과 웨이퍼 간의 고온 퓨전 본딩 방식에 의하여 기계적으로 연결될 수 있다. 제1 캐비티 영역(211)은 캡 웨이퍼(20)과 디바이스 기판(10)이 접합되어 형성된 밀폐 공간이다.The cap wafer 20 may be disposed on the device substrate 10 and the cap wafer 20 may have a first cavity region 211 formed therein. The cap wafer 20 may be mechanically connected by a high temperature fusion bonding method between the device substrate 10 and the wafer. The first cavity region 211 is a sealed space formed by joining the cap wafer 20 and the device substrate 10 together.
캐비티 영역(21)은 캡 웨이퍼(20)의 표면에 대해 단차를 갖도록 형성될 수 있다. 즉, 캡 웨이퍼(20)의 표면으로부터 일부를 식각하여 빈 공간을 형성할 수 있고, 이러한 빈 공간이 캐비티 영역(21)이 될 수 있다. 캐비티 영역(21)은 디바이스 기판(10)에서 디바이스 패턴(12)이 형성된 영역에 대응하도록 형성되어, 디바이스 패턴(12)이 상하로 움직이는 경우에 디바이스 패턴(12)이 움직일 수 있는 공간을 제공하는 역할을 한다. 예를 들어, 디바이스 패턴(12)은 가속도 센서 또는 자이로 센서일 수 있으며, 이러한 디바이스 패턴(12)은 사용자의 움직임에 따라 상하좌우로 진동될 수 있다. The cavity region 21 may be formed to have a step with respect to the surface of the cap wafer 20. That is, a part of the surface of the cap wafer 20 can be etched to form a void space, and this void space can be the cavity region 21. [ The cavity region 21 is formed to correspond to an area where the device pattern 12 is formed in the device substrate 10 and provides a space in which the device pattern 12 can move when the device pattern 12 moves up and down It plays a role. For example, the device pattern 12 may be an acceleration sensor or a gyro sensor, and the device pattern 12 may be vibrated up, down, left, and right depending on the movement of the user.
캐비티 영역(21)은 적어도 하나를 포함하도록 형성될 수 있다. 왜냐하면, 디바이스 기판(10)에 형성된 디바이스 패턴(12)은 복잡한 형상을 가질 수 있고, 이러한 디바이스 패턴(12)이 진동하는 영역은 복수 개 존재할 수 있으므로, 디바이스 패턴(12)이 진동하는 위치에 각각 대응하도록 적어도 하나의 캐비티 영역(21)이 형성될 수 있다. The cavity region 21 may be formed to include at least one. This is because the device pattern 12 formed on the device substrate 10 may have a complex shape and a plurality of regions where the device pattern 12 vibrates may exist. At least one cavity region 21 may be formed so as to correspond thereto.
패시베이션 층에는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)를 외부의 회로 기판과 전기적으로 연결하는 도전체층과 패드 영역을 제외한 도전체층을 외부 요인으로부터 보호하는 패시베이션 층(40)이 같이 형성될 수 있다. In the passivation layer, a conductive layer for electrically connecting the MEMS sensor 1 to an external circuit board and a passivation layer 40 for protecting the conductive layer except the pad region from external factors are formed in the passivation layer .
이하, 도 2에서 도 12까지를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)를 제조하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)의 프리 비아 웨이퍼(300)의 측단면도이다.2 is a side cross-sectional view of a pre-via wafer 300 of a MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
프리 비아 웨이퍼(300)는 전도성 있는 도핑된 실리콘(doped silicon) 기판일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 프리 비아 웨이퍼는 게르마늄(germanium) 등 다른 반도체 기판일 수도 있으며, 도판트(dopant)는 인(phosphorus)이나 붕소(boron)가 사용될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.The pre-via wafer 300 may be a conductive doped silicon substrate, but is not limited thereto. The previa wafer may be another semiconductor substrate such as germanium, and the dopant may be phosphorus or boron, but is not limited thereto.
프리 비아 웨이퍼(300)은 추후에 비아 웨이퍼(30)으로 가공될 수 있다. 비아 웨이퍼(30)으로 가공되기 위해 프리 비아 웨이퍼(300)은 두께에 따라 사용 영역(341) 및 제거 영역(342)을 포함할 수 있다. 사용 영역(341)은 추후에 가공되어 사용되는 영역이고, 제거 영역(342)은 추후에 제거되는 부분일 수 있다. 제거 영역(342)의 두께가 사용 영역(341)의 두께보다 클 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 이 밖에도 프리 비아 웨이퍼(300)는 UV-레이저 등의 수단을 이용해 마킹될 수 있다. The pre-via wafer 300 can be processed into the via wafer 30 at a later stage. The previa wafer 300 may include a use region 341 and a removal region 342 depending on the thickness to be processed into the via wafer 30. [ The use area 341 is a later processed and used area, and the removed area 342 can be a later removed area. The thickness of the removal region 342 may be greater than the thickness of the use region 341, but is not limited thereto. In addition, the pre-via wafer 300 can be marked using means such as UV-laser.
본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)의 프리 비아 웨이퍼(300)에는 트렌치 비아(31)가 형성된다. 트렌치 비아(31)는 프리 비아 웨이퍼(300)의 상면으로부터 하방으로 파여 형성되는 구성요소로, 환형으로 파여 형성될 수 있으나 그 형상은 이에 제한되지 않는다.The trench vias 31 are formed in the pre-via wafer 300 of the MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention. The trench vias 31 may be formed in an annular shape by being formed downwardly from the upper surface of the pre-formed wafer 300. However, the shape of the trench vias 31 is not limited thereto.
트렌치 비아(31)는 사용 영역(341)보다 깊게 형성될 수 있다. 즉, 트렌치 비아(31)는 제거 영역(342)의 상부의 일부까지 형성될 수 있다. The trench vias 31 may be formed deeper than the use region 341. [ In other words, the trench vias 31 can be formed up to a part of the upper portion of the removal region 342.
트렌치 비아(31)가 식각되어 형성된 후, 트렌치 비아(31)의 내부에는 절연체가 채워질 수 있다. 트렌치 비아(31)를 채우는 절연체로는 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막이 사용될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.After the trench vias 31 are etched and formed, the trench vias 31 may be filled with an insulator. As the insulator filling the trench vias 31, a silicon nitride film and a silicon oxide film can be used, but the present invention is not limited thereto.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프리 비아 웨이퍼(300)에 캐비티(32)와 리세스(33)가 형성된 상황을 도시한 측단면도이다.3 is a side cross-sectional view illustrating a situation in which a cavity 32 and a recess 33 are formed in a pre-formed wafer 300 according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 트렌치 비아(31)가 형성된 프리 비아 웨이퍼(300)의 상면에서, 트렌치 비아(31) 사이 영역의 일부에 식각된 캐비티(32)가 형성된다. 캐비티(32)는 자세히 후술할 것이나 디바이스 기판(10)의 비아 웨이퍼(30)에 대한 스틱션을 방지하기 위해 형성되는 구성요소이므로, 상하방향으로 움직이는 디바이스 패턴의 아래쪽에 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 캐비티(32)가 식각되는 깊이는 트렌치 비아(31)의 깊이보다 작다. Referring to FIG. 3, a cavity 32 is formed in the upper surface of the pre-formed wafer 300 on which the trench vias 31 are formed, in which a portion of the region between the trench vias 31 is etched. The cavity 32 is a component formed to prevent stiction against the via wafer 30 of the device substrate 10, which will be described later in detail. Therefore, it is preferable that the cavity 32 is formed below the device pattern moving in the vertical direction. Here, the depth at which the cavity 32 is etched is smaller than the depth of the trench vias 31.
캐비티(32)가 형성된 프리 비아 웨이퍼(300)의 상면에는 리세스(33)가 형성될 수 있다. 리세스(33)는 비아 웨이퍼(30)과 디바이스 기판(10)이 유지하고자 하는 최소한의 유격을 확보해주는 구성요소로, 프리 비아 웨이퍼(300) 상면의 외곽 영역을 제외한 나머지 영역이 식각되어 형성된다. 따라서 절연체가 채워진 트렌치 비아(31)의 상측 일부 영역도 같이 식각되어 리세스(33)를 형성할 수 있다. 리세스(33)의 깊이는 캐비티(32)의 깊이보다 작게 형성된다. A recess 33 may be formed on the upper surface of the pre-formed wafer 300 in which the cavity 32 is formed. The recess 33 is a component for securing the minimum clearance desired to be held by the via wafer 30 and the device substrate 10 and is formed by etching the remaining region of the upper surface of the pre- . Accordingly, a portion of the upper portion of the trench via 31 filled with the insulator can be etched to form the recess 33. The depth of the recess (33) is formed to be smaller than the depth of the cavity (32).
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 웨이퍼(20)의 측단면도이다.4 is a side cross-sectional view of a cap wafer 20 according to an embodiment of the present invention.
한편, 캡 웨이퍼(20)은 하면의 일부 영역이 식각되어 캐비티 영역(21)을 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)에서는 캐비티 영역(21)이 2개로 형성되어 각각 제1 캐비티 영역(211)과 제2 캐비티 영역(212)을 형성하도록 하였는데, 각각 가속도 센서와 자이로 센서의 영역에 해당한다. On the other hand, the cap wafer 20 can form a cavity region 21 by etching a part of the lower surface thereof. In the MEMS sensor 1 according to the embodiment of the present invention, two cavity regions 21 are formed to form the first cavity region 211 and the second cavity region 212, Corresponds to the area of the sensor.
제1 캐비티 영역(211)과 제2 캐비티 영역(212)은 제1 밀폐벽(231)에 의해서 구분되고, 각각 외부로부터 제2 밀폐벽(232) 및 제3 밀폐벽(233)에 의해서 구분된다. 이 때 캐비티 영역(21)내에 범퍼(22)를 형성할 수 있다. 범퍼(22)는 자세히 후술할 것이나, 디바이스 기판(10)의 캡 웨이퍼(20) 또는 비아 웨이퍼(30)에 대한 스틱션을 방지하기 위해 형성되는 구성요소이므로, 상하방향으로 움직이는 디바이스 기판(10)의 센서질량체가 가까이 접근할 수 있는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 여기서 범퍼(22)가 식각되는 깊이는 캐비티 영역(21)의 깊이보다 낮다.The first cavity region 211 and the second cavity region 212 are separated by a first sealing wall 231 and are separated from the outside by a second sealing wall 232 and a third sealing wall 233 . At this time, the bumper 22 can be formed in the cavity region 21. [ Since the bumper 22 is a component formed to prevent stiction of the device substrate 10 against the cap wafer 20 or the via wafer 30 as will be described later in detail, the device substrate 10, which moves in the vertical direction, It is preferable that the sensor masses of the sensor masses are formed at positions close to each other. Here, the depth at which the bumper 22 is etched is lower than the depth of the cavity region 21.
본 발명의 일 실시예에서는 범퍼(22)가 제1 캐비티 영역(211)을 둘러싼 제1 밀폐벽(231) 및 제2 밀폐벽(232)에만 형성되는 것으로 도시하였으나, 범퍼(22)의 위치는 이에 제한되지 않는다.Although the bumper 22 is illustrated as being formed only in the first sealing wall 231 and the second sealing wall 232 surrounding the first cavity area 211 in the embodiment of the present invention, But is not limited thereto.
캡 웨이퍼(20) 상단과 하단에는 패시베이션 막(24)이 형성될 수 있다. A passivation film 24 may be formed on the top and bottom of the cap wafer 20.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 웨이퍼(20)가 소이 웨이퍼와 접합된 상황을 도시한 측단면도이다.5 is a cross-sectional side view showing a state in which the cap wafer 20 according to an embodiment of the present invention is bonded to a soy wafer.
도 5를 참조하면, 디바이스 기판(10) 및 핸들 기판(13)으로 구성되는 소이 웨이퍼(100)가 캡 웨이퍼(20)의 하단에 위치하여 접합된 모습을 확인할 수 있다. 5, the SOI wafer 100 including the device substrate 10 and the handle substrate 13 is positioned at the lower end of the cap wafer 20 to confirm that the SOI wafer 100 is bonded.
소이 웨이퍼가 캡 웨이퍼(20)의 하단, 즉 밀폐벽(231, 232, 233)들의 선단부에 접촉한 채로 고온 퓨전 본딩 방식의 접합이 이루어진다. 1050°C 의 온도로 고온 퓨전 본딩을 진행하는 것이 바람직하다. 따라서 캡 웨이퍼(20)과 소이 웨이퍼(100)의 접합면에서 접합이 일어나 일체의 기판이 형성된다. The junction of the high temperature fusion bonding system is performed while the SOI wafer is in contact with the lower end of the cap wafer 20, that is, the distal end portions of the sealing walls 231, 232, and 233. It is preferable to conduct the high temperature fusion bonding at a temperature of 1050 ° C. As a result, bonding occurs between the bonding surfaces of the cap wafer 20 and the SOI wafer 100, and a single substrate is formed.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 웨이퍼(20)과 접합된 소이 웨이퍼(100)에서 핸들 기판(13)을 제거한 상황을 도시한 측단면도이다.6 is a side cross-sectional view showing a state in which the handle substrate 13 is removed from the SOI wafer 100 bonded to the cap wafer 20 according to the embodiment of the present invention.
소이 웨이퍼(100)의 하단에 위치한 핸들 기판(13)은 사용되지 않으므로, 제거되어야 한다. 따라서 CMP(화학 기계적 연마, Chemical Mechanical Polishing) 등의 공정을 이용하여 제거된다. 따라서 소이 웨이퍼(100)에서 핸들 기판(13)이 제거되므로, 디바이스 기판(10)만이 캡 웨이퍼(20)에 접합된 형태로 남게 된다.The handle substrate 13 located at the lower end of the SOI wafer 100 is not used and must be removed. Therefore, it is removed using a process such as CMP (chemical mechanical polishing). Therefore, since the handle substrate 13 is removed from the SOI wafer 100, only the device substrate 10 remains bonded to the cap wafer 20.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 웨이퍼(20)과 접합된 디바이스 기판(10)에 캡 트렌치(11)를 형성한 상황을 도시한 측단면도이다.7 is a side cross-sectional view illustrating a state in which a cap trench 11 is formed in a device substrate 10 bonded to a cap wafer 20 according to an embodiment of the present invention.
캡 트렌치(11)는 디바이스 기판(10)과 캡 웨이퍼(20)이 고온 퓨전 본딩을 통해 접합된 상황에서, 디바이스 기판(10)을 관통하고 캡 웨이퍼(20)에 일부가 수용되도록 형성된다. 즉, 캡 트렌치(11)는 디바이스 기판(10)에서는 디바이스 기판(10)의 상하면을 관통하도록 형성되고, 캡 웨이퍼(20)에서는 디바이스 기판(10)과 만나는 접촉면에서 일정 깊이만큼 식각되어 형성된다. The cap trench 11 is formed to penetrate the device substrate 10 and to be partially accommodated in the cap wafer 20 in a situation where the device substrate 10 and the cap wafer 20 are bonded via high temperature fusion bonding. That is, the cap trench 11 is formed to penetrate the upper and lower surfaces of the device substrate 10 in the device substrate 10, and is etched by a certain depth at the contact surface where the cap substrate 20 meets the device substrate 10.
캡 트렌치(11)에는 전도성이 있는 도전체가 채워질 수 있다. 캡 트렌치(11)에 채워지는 도전체는 다결정 실리콘(폴리실리콘)일 수 있으며, 도핑된 다결정 실리콘일 수 있다. The cap trench 11 may be filled with a conductive conductor. The conductor filled in the cap trench 11 may be polycrystalline silicon (polysilicon) and may be doped polycrystalline silicon.
도전체가 채워진 캡 트렌치(11)는 캡 웨이퍼(20)와 전기적으로 연결되고, 디바이스 기판(10)측에 위치한 일단이 접지(ground)되어 캡 웨이퍼(20)를 접지시킴으로 전자파 잡음을 저감하고 또한 대전된 전하를 방출함으로써 정전력에 의한 스틱션을 방지할 수 있다.The cap trench 11 filled with the conductive material is electrically connected to the cap wafer 20 and one end located on the device substrate 10 side is grounded to ground the cap wafer 20 to reduce electromagnetic noise, The stiction due to the electrostatic force can be prevented.
본 발명의 일 실시예에서는 캡 트렌치(11)가 제2 캐비티 영역(212)에 인접한 제3 밀폐벽(233)에만 형성되는 것으로 도시하였으나, 캡 트렌치(11)가 배치되는 위치는 이에 제한되지 않는다.Although the cap trench 11 is illustrated as being formed only in the third sealing wall 233 adjacent to the second cavity region 212 in the embodiment of the present invention, the position where the cap trench 11 is disposed is not limited thereto .
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 웨이퍼(20)와 접합된 디바이스 기판(10)에 디바이스 패터닝을 수행한 상황을 도시한 측단면도이다.8 is a side cross-sectional view showing a state in which device patterning is performed on a device substrate 10 bonded to a cap wafer 20 according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 디바이스 기판(10)에 디바이스 패터닝이 이루어져 목적하고자 하는 센서의 패턴이 형성되고, 이에 따라서 디바이스 기판(10)이 완성되었음을 확인할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 제1 캐비티 영역(211) 아래의 디바이스 기판(10)에는 가속도 센서 패턴(121)이, 제2 캐비티 영역(212) 아래의 디바이스 기판(10)에는 자이로 센서 패턴(122)이 형성되나 본 발명의 디바이스 기판(10)이 가지는 패턴은 이에 제한되지 않으며 용도에 맞게 변경이 가능하다.Referring to FIG. 8, device patterning is performed on the device substrate 10 to form a pattern of a desired sensor, thereby confirming that the device substrate 10 is completed. The acceleration sensor pattern 121 is formed on the device substrate 10 under the first cavity region 211 and the gyro sensor pattern 122 is formed on the device substrate 10 under the second cavity region 212. In this case, However, the pattern of the device substrate 10 of the present invention is not limited thereto, and can be changed according to the application.
디바이스 기판(10)에 디바이스 패터닝을 수행하기 위해 리소그래피 공정, 드라이 에칭 공정, 스트립 공정, 클린 공정 등을 사용할 수 있으나 공정은 이에 제한되지 않는다.A lithography process, a dry etching process, a strip process, a clean process, or the like may be used to perform device patterning on the device substrate 10, but the process is not limited thereto.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 캡 트렌치(11)가 형성된 디바이스 기판(10)에 프리 비아 웨이퍼(300)가 접합된 상황을 도시한 측단면도이다.9 is a side cross-sectional view illustrating a situation where a previa wafer 300 is bonded to a device substrate 10 on which a cap trench 11 is formed according to an embodiment of the present invention.
프리 비아 웨이퍼(300)가 디바이스 기판(10)의 하단에 접촉한 채로 고온 퓨전 본딩 방식의 접합이 이루어진다. 1050°C 의 온도 및 10mTorr의 압력 하에서 고온 퓨전 본딩이 이루어지는 것이 바람직하다. Bonding of the high-temperature fusion bonding system is performed while the pre-via wafer 300 is in contact with the lower end of the device substrate 10. It is preferred that the high temperature fusion bonding be performed at a temperature of 1050 ° C and a pressure of 10 mTorr.
프리 비아 웨이퍼(300)의 상면엔 상술한 것과 같이 리세스(33)가 형성되어 있으므로, 프리 비아 웨이퍼(300)의 외곽이 일종의 벽과 같은 역할을 하고, 디바이스 기판(10)과 접합되는 부분이 된다. Since the recess 33 is formed on the upper surface of the pre-formed wafer 300, the outer periphery of the pre-formed wafer 300 serves as a kind of wall, and a portion bonded to the device substrate 10 do.
디바이스 기판(10)과 프리 비아 웨이퍼(300)의 접접에서 접합이 일어나 일체의 센서가 형성된다.Bonding occurs at the contact of the device substrate 10 and the pre-via wafer 300, and an integral sensor is formed.
디바이스 기판(10)과 캡 웨이퍼(20)에 형성된 캡 트렌치(11)는 디바이스 기판(10)을 관통하여 형성되므로, 비아 웨이퍼(30)에 접촉된다. The device substrate 10 and the cap trench 11 formed on the cap wafer 20 are formed to penetrate the device substrate 10 and therefore contact the via wafer 30. [
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)의 프리 비아 웨이퍼(300)의 제거 영역(342)을 제거한 상황을 도시한 측단면도이다.10 is a side cross-sectional view showing a state in which the removal region 342 of the pre-via wafer 300 of the MEMS sensor 1 is removed according to an embodiment of the present invention.
프리 비아 웨이퍼(300)의 사용 영역(341)만이 멤스 센서(1)에 사용되므로, 사용 영역(341) 하부에 위치한 제거 영역(342)은 제거될 수 있다. 제거 영역(342)의 제거는 CMP를 이용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 프리 비아 웨이퍼(300)은 제거 영역(342)이 제거되어 비아 웨이퍼(30)이 될 수 있다.Since only the use region 341 of the pre-formed wafer 300 is used for the MEMS sensor 1, the removed region 342 located under the use region 341 can be removed. Removal of the removal region 342 may utilize CMP, but is not limited thereto. The pre-via wafer 300 can be a via wafer 30 with the removal region 342 removed.
제거 영역(342)이 제거됨에 따라서, 트렌치 비아(31)는 비아 웨이퍼(30)을 관통할 수 있다. 즉, 트렌치 비아(31)의 하면이 외부로 노출될 수 있다.As the removal region 342 is removed, the trench vias 31 can penetrate the via wafer 30. That is, the lower surface of the trench vias 31 can be exposed to the outside.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)의 비아 웨이퍼(30)에 벤트 홀(35)이 형성된 상황을 도시한 것이다.11 illustrates a state in which a vent hole 35 is formed in a via wafer 30 of a MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention.
상술한 바와 같이 자이로 센서의 경우 진공에서 잘 작동하고, 가속도 센서의 경우 대기압과 유사한 환경에서 잘 작동한다. 따라서 자이로 센서가 형성되는 제2 캐비티 영역(212) 하의 비아 웨이퍼(30)이 형성하는 영역에는 진공이 유지되어야 하므로, 퓨전 본딩을 통해 접합된 기판들이 밀폐된 상황을 잘 유지하고 있으면 된다.As described above, the gyro sensor works well in a vacuum, and the acceleration sensor works well in an atmosphere similar to atmospheric pressure. Therefore, since vacuum must be maintained in a region formed by the via wafer 30 under the second cavity region 212 in which the gyro sensor is formed, it is sufficient that the substrates bonded through the fusion bonding are maintained in a sealed state.
그러나 가속도 센서가 형성되는 제1 캐비티 영역(211) 하의 비아 웨이퍼(30)이 형성하는 영역에는 대기압과 유사한 환경이 조성되어야 하므로, 외부와 기체의 출입이 가능한 벤트 홀(35)이 형성될 수 있다. However, since an atmosphere similar to atmospheric pressure should be formed in a region formed by the via wafer 30 under the first cavity region 211 in which the acceleration sensor is formed, a vent hole 35 capable of entering and exiting the outside and the gas can be formed .
벤트 홀(35)은 비아 웨이퍼(30)의 상하를 관통하도록 형성될 수 있다. 따라서 가속도 센서 영역에 벤트 홀(35)을 통해 자유로운 기체 출입이 이루어지므로, 가속도 센서 영역의 기압과 외부의 기압이 동일하도록 유지될 수 있다.The vent hole 35 may be formed to penetrate the upper and lower portions of the via wafer 30. Therefore, since the acceleration sensor area is freely vented through the vent hole 35, the atmospheric pressure of the acceleration sensor area can be maintained equal to the atmospheric pressure of the outside.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)의 비아 웨이퍼(30) 하면에 패시베이션 층(40)과 도전층(41)을 적층한 상황을 도시한 측단면도이다.12 is a cross-sectional side view showing a state in which the passivation layer 40 and the conductive layer 41 are laminated on the bottom surface of the via wafer 30 of the MEMS sensor 1 according to the embodiment of the present invention.
비아 웨이퍼(30) 하면에는 패시베이션 층(40)이 형성될 수 있다. 패시베이션 층(40)을 형성하는 물질 및 방법은 도 4에 대한 설명에서 상술한 내용과 같다.A passivation layer 40 may be formed on the undersurface of the via wafer 30. The material and method of forming the passivation layer 40 are as described above in the description of FIG.
패시베이션 층(40)과 함께 도전층(41)이 형성될 수 있다. 도전층(41)은 디바이스 기판에 형성된 센서와 전극들을 외부의 회로 기판과 전기적으로 연결시킬 수 있도록 전기적 통로가 되는 구성요소이다. 따라서 일단이 비아 웨이퍼(30)과 접촉하고, 타단이 개방된다. 도전층(41)은 시드 층을 형성하고, 시드 층 상에 전기도금(electroplating)을 수행하여 형성할 수 있으나 방법은 이에 제한되지 않는다. 또한 도전층(41)은 도전성이 높은 구리(copper)로 형성될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.A conductive layer 41 may be formed with the passivation layer 40. The conductive layer 41 is a component that becomes an electrical passage to electrically connect the sensor and the electrodes formed on the device substrate to the external circuit substrate. Therefore, one end is in contact with the via wafer 30 and the other end is opened. The conductive layer 41 may be formed by forming a seed layer and performing electroplating on the seed layer, but the method is not limited thereto. The conductive layer 41 may be formed of copper having high conductivity, but is not limited thereto.
패시베이션 층(40)과 도전층(41)은 복수의 층으로 형성될 수 있으며, 각 층을 구성하는 물질을 달리 하여 형성할 수 있다.The passivation layer 40 and the conductive layer 41 may be formed of a plurality of layers, and the materials constituting each layer may be formed differently.
패시베이션 층(40) 및 도전층(41)을 비아 웨이퍼(30) 하단에 적층함으로써 본 발명의 멤스 센서(1)가 완성된다.The passivation layer 40 and the conductive layer 41 are laminated on the lower end of the via wafer 30 to complete the MEMS sensor 1 of the present invention.
도 12의 완성된 멤스 센서(1)를 참조하여, 본 발명의 캡 웨이퍼(20)와 비아 웨이퍼(30)가 가지는 구조에 의해서 스틱션이 어떻게 방지될 수 있는지 살펴본다.With reference to the completed MEMS sensor 1 of Fig. 12, it is examined how stiction can be prevented by the structure of the cap wafer 20 and the via wafer 30 of the present invention.
캡 웨이퍼(20)의 캐비티 영역(21)내에 범퍼(22)가 형성된다. 범퍼는 스틱션을 방지하는 역할을 한다. 캡 웨이퍼에 형성된 범퍼는 상하 방향의 스틱션을 방지하며 디바이스 패턴에 형성된 범퍼는 좌우 방향의 스틱션을 방지한다. 범퍼가 스틱션을 방지하는 원리는 다음과 같다. 스틱션이 발생하기 위해서는 멤스 센서의 일부분이, 좁은 간격을 두고 마주보고 있는 고정된 구조물(본 발명에서는 비아 웨이퍼에 형성된 리세스나 디바이스 기판에 형성된 검지/구동전극을 의미할 수 있음)과 초기 접촉을 이루고 이 접촉이 영구적인 접착으로 발전해야 한다. 멤스 센서가 스틱션을 유발하는 힘, 예를 들어 모세관력이나 정전력에 노출되었을 때, 범퍼가 없는 경우에는 초기 접촉이 영구적인 접착으로 발전하기 용이하나 범퍼가 있는 경우에는 범퍼가 멤스 센서의 움직임을 제한함으로 영구적인 접착이 발생하기 어렵게 만든다. A bumper 22 is formed in the cavity region 21 of the cap wafer 20. The bumper serves to prevent stiction. The bumper formed on the cap wafer prevents stiction in the vertical direction and the bumper formed on the device pattern prevents stiction in the lateral direction. The principle of preventing bumper stiction is as follows. In order for the stiction to occur, a portion of the MEMS sensor may be subjected to initial contact with a fixed structure facing narrowly spaced (in the present invention, a recess formed in the via wafer or a sensing / driving electrode formed in the device substrate) This contact should develop into a permanent bond. In the absence of a bumper, when the MEMS sensor is exposed to stiction-inducing forces, such as capillary force or static power, the initial contact is easy to develop with permanent bonding, but if there is a bumper, Thereby making permanent adhesion difficult to occur.
본 발명의 일 실시예에서는 범퍼(22)가 캡 웨이퍼(20)에서도 제1 캐비티 영역(211) 주변에만 형성되는 것으로 도시하였으나, 범퍼(22)는 제2 캐비티 영역(212) 주변에 형성될 수도 있고, 디바이스 기판(10)의 상하 진동에 의해 접합이 쉽게 일어날 수 있는 비아 웨이퍼(30)의 일부 영역에도 형성될 수 있다.The bumper 22 may be formed around the second cavity region 212 while the bumper 22 is formed only around the first cavity region 211 in the cap wafer 20. In this case, And can be formed in a part of the via wafer 30 where bonding can easily occur due to the up-and-down vibration of the device substrate 10.
이와 같이, 본 발명에서 범퍼(22)는 캡 웨이퍼(20)에 형성될 수 있지만, 다른 범퍼가 디바이스 기판(10)에 형성되어도 마찬가지로 스틱션을 방지하는 효과를 나타낼 수 있다. 이 때, 상기 디바이스 기판 상에 형성되는 범퍼는 상기 캡 웨이퍼의 캐비티(211) 방향으로 돌출된다. 물론, 캡 웨이퍼(20)의 범퍼(22)와 디바이스 기판(10)의 범퍼를 함께 형성할 수도 있을 것이다. As described above, in the present invention, the bumper 22 can be formed on the cap wafer 20, but even if another bumper is formed on the device substrate 10, the stiction can be prevented. At this time, the bumper formed on the device substrate protrudes toward the cavity 211 of the cap wafer. Of course, the bumper 22 of the cap wafer 20 and the bumper of the device substrate 10 may be formed together.
한편, 전술한 바와 같이 디바이스 기판(10)과 캡 웨이퍼(20) 간의 스틱션(수직 방향의 스틱션)을 방지하기 위해 범퍼를 형성할 수도 있지만, 디바이스 기판(10) 중에서 요동부와 디바이스 기판(10) 중에서 앵커 사이에 스틱션(수평 방향의 스틱션)이 방지되도록 범퍼를 형성할 수도 있다. 이 때, 상기 요동부의 측면에 상기 앵커 방향으로 돌출되는 범퍼와 상기 앵커의 측면에서 상기 요동부의 측면 방향으로 돌출되는 범퍼 중에서 적어도 하나의 범퍼가 형성될 수 있다.The bumper may be formed to prevent the stiction (stiction in the vertical direction) between the device substrate 10 and the cap wafer 20 as described above. However, in the device substrate 10, 10, the bumper may be formed so as to prevent stiction (stiction in the horizontal direction) between the anchors. At this time, at least one bumper may be formed on the side surface of the oscillating portion, the bumper protruding in the direction of the anchor and the bumper protruding in the lateral direction of the oscillating portion from the side of the anchor.
비아 웨이퍼(30)의 트렌치 비아(31) 사이에는 상술한 바와 같이 캐비티(32)가 형성된다. 캐비티(32)는 하방으로 식각되어 형성된다. 모세관력이나 정전력 모두 구조물과 기판 사이의 갭이 커지면 그 크기가 작아지기 때문에, 캐버티를 형성함으로써 스틱션을 방지할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 캐비티(32)가 가속도 센서 패턴(121) 주변에만 형성되는 것으로 도시하였으나, 캐비티(32)는 자이로 센서 패턴(122) 주변에 형성될 수도 있다.A cavity 32 is formed between the trench vias 31 of the via wafer 30 as described above. The cavity 32 is formed by etching downward. Since both the capillary force and the electrostatic force become small as the gap between the structure and the substrate becomes large, stiction can be prevented by forming the cavity. Although the cavity 32 is formed only around the acceleration sensor pattern 121 in the embodiment of the present invention, the cavity 32 may be formed around the gyro sensor pattern 122.
이하, 도 13 내지 도 15를 참조하여 캡 트렌치(11)가 멤스 센서(1)의 정전력에 의한 스틱션을 방지할 수 있는 방법에 대해서 살펴본다.Hereinafter, with reference to FIG. 13 to FIG. 15, a description will be made of a method by which the cap trench 11 can prevent stiction by the electrostatic force of the MEMS sensor 1.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)의 프리 비아 웨이퍼(300)에서 제거 영역(342)을 제거하기 전의 상황과 동치인 등가 회로를 나타낸 회로도이다. 즉, 도 9의 단계에 있는 멤스 센서(1)와 캡 트렌치(11)를 제외하고 등가인 회로를 나타낸 것이므로, 도 9를 같이 참조한다. 13 is a circuit diagram showing an equivalent circuit equivalent to a situation before removing the removal region 342 in the pre-via wafer 300 of the MEMS sensor 1 according to the embodiment of the present invention. That is, the equivalent circuit is shown except for the MEMS sensor 1 and the cap trench 11 in the step of FIG. 9, and therefore, FIG. 9 is also referred to.
본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)에는 다양한 전극이 형성될 수 있으며, 대표적으로 구동 전극(C1)과 감지 전극(C2) 그리고 비아 웨이퍼와 캡 웨이퍼와 멤스 센서(1)간에 형성되는 의도하지 않는 기생 전극(C3)을 포함할 수 있다. C1과 C2는 멤스 센서와 수평 또는 수직 방향으로 배치된 전극이며 C3는 멤스 센서의 아래쪽이나 위쪽에 배치된 전극을 포괄한다. 이러한 전극들의 한쪽 터미널(terminal)은 제거 영역(342, S)이 제거되기 전에는 전기적으로 연결되어 있는 상태이다. 이러한 전극들의 반대쪽 터미널은 멤스 센서 구조물(R)에 의해서 모두 연결되어 있다.Various electrodes may be formed on the MEMS sensor 1 according to an exemplary embodiment of the present invention. Typically, a driving electrode C1 and a sensing electrode C2 are formed between the via wafer, the cap wafer, and the MEMS sensor 1 And may include an unintentional parasitic electrode C3. C1 and C2 are electrodes arranged horizontally or vertically with the MEMS sensor, and C3 is an electrode disposed below or above the MEMS sensor. One terminal of these electrodes is in an electrically connected state before the removal regions 342, S are removed. The opposite terminals of these electrodes are all connected by a MEMS sensor structure (R).
기판은 도전성을 가지는 도선으로 표시되며, 전극은 커패시터로 표시된다.The substrate is represented by a conductive wire having conductivity, and the electrode is represented by a capacitor.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)의 프리 비아 웨이퍼(300)에서 제거 영역(342)을 제거한 후의 상황과 동치인 등가 회로를 나타낸 회로도이다. 즉, 도 10의 단계에 있는 멤스 센서(1)와 캡 트렌치(11)를 제외하고 등가인 회로를 나타낸 것이므로, 도 10을 같이 참조한다.14 is a circuit diagram showing an equivalent circuit equivalent to the situation after removing the removal region 342 in the pre-via wafer 300 of the MEMS sensor 1 according to the embodiment of the present invention. That is, the equivalent circuit is shown except for the MEMS sensor 1 and the cap trench 11 in the step of FIG. 10, and therefore, FIG. 10 is also referred to.
제거 영역(342, S)이 제거되고 나면 비아 웨이퍼(30)는 트렌치 비아(31)에 의해서 각 부분이 구분된다. 트렌치 비아(31)에는 절연체가 채워지므로, 전기적으로 비아 웨이퍼(30, C3)의 각 부분이 분리된다. 또한 캡 웨이퍼(20)과 디바이스 기판 사이에는 패시베이션 막(24)이 형성되어, 서로 전기적으로 연결된 상태가 아니다. 따라서 전극들이 서로 전기적으로 분리되며, 전하가 독립적으로 대전될 수 있다. 전극 사이에 전하가 대전되면 정전기력이 발생하므로 스틱션 현상이 일어날 수 있다.After the removal region 342 (S) is removed, the via wafer 30 is divided into portions by the trench vias 31. Since the insulator is filled in the trench vias 31, the respective portions of the via wafer 30 and C3 are electrically disconnected. Further, a passivation film 24 is formed between the cap wafer 20 and the device substrate, and is not electrically connected to each other. Thus, the electrodes are electrically isolated from each other, and the charge can be independently charged. When a charge is charged between the electrodes, an electrostatic force is generated and a stiction phenomenon may occur.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 멤스 센서(1)에 캡 트렌치(11)를 형성한 상황과 동치인 등가 회로를 나타낸 회로도이다. 즉, 도 10의 단계에 있는 멤스 센서(1)와 등가인 회로를 나타낸 것이므로, 도 10을 같이 참조한다.15 is a circuit diagram showing an equivalent circuit equivalent to a situation in which the cap trench 11 is formed in the MEMS sensor 1 according to the embodiment of the present invention. That is, since the circuit equivalent to the MEMS sensor 1 in the step of FIG. 10 is shown, FIG. 10 is also referred to.
도전성의 캡 트렌치(11, T)가 있는 경우, 전기적으로 고립되었던 캡 웨이퍼와 비아 웨이퍼에 존재하는 C3 한쪽 단이 모두 멤서 센서 구조물(R)에 전기적으로 연결된다. 따라서 C3 양단에 전하가 축적되지 않으므로 정전력이 발생하지 않는 것이다.When there is a conductive cap trench 11 (T), both the electrically isolated cap wafer and the one end C3 present in the via wafer are electrically connected to the sensor sensor structure R. Therefore, since no charge is accumulated at both ends of C3, no electrostatic force is generated.
이러한 캡 트렌치(11, T)의 작용에 의해 스틱션이 방지되고, 또한 전자파 잡음의 발생이 억제된다. Stiction is prevented by the action of the cap trench 11 (T), and generation of electromagnetic noise is suppressed.
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 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, You will understand. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative in all aspects and not restrictive.

Claims (13)

  1. 디바이스 패턴이 형성된 디바이스 기판;A device substrate on which a device pattern is formed;
    상기 디바이스 기판 상부에 배치되고, 캐비티(cavity) 영역을 포함하는 캡 웨이퍼;A cap wafer disposed on the device substrate and including a cavity region;
    상기 디바이스 기판 하부에 배치되는 비아 웨이퍼;A via wafer disposed under the device substrate;
    상기 디바이스 기판과 상기 캡 웨이퍼의 접촉면에서, 상기 디바이스 기판을 관통하고 상기 캡 웨이퍼에 일부가 형성되어 상기 디바이스 기판과 상기 캡 웨이퍼를 공간적으로 연결하는 캡 트렌치; 및A cap trench passing through the device substrate and partially formed on the cap wafer at a contact surface between the device substrate and the cap wafer to spatially connect the device substrate and the cap wafer; And
    상기 캡 트렌치에 충진되어 상기 캡 웨이퍼와 상기 디바이스 기판을 전기적으로 연결하는 도전체를 포함하는 멤스 센서. And a conductor filled in the cap trench and electrically connecting the cap wafer and the device substrate.
  2. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 도전체는, 다결정 실리콘(poly-silicon)인 멤스 센서.Wherein the conductor is poly-silicon.
  3. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 도전체는, 상기 비아 웨이퍼와 접촉하여 접지되는 멤스 센서.Wherein the conductor is grounded in contact with the via wafer.
  4. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 캡 웨이퍼의 캐비티 영역을 둘러싸고 식각되어 형성되는 범퍼를 더 포함하는 멤스 센서.And a bumper formed by etching surrounding the cavity region of the cap wafer.
  5. 제4항에 있어서,5. The method of claim 4,
    상기 범퍼는, 상기 캐비티 영역의 깊이보다 작은 깊이로 식각되어 형성되는 멤스 센서.Wherein the bumper is formed by etching to a depth smaller than a depth of the cavity region.
  6. 제1항에 있어서, The method according to claim 1,
    상기 디바이스 기판 상에 상기 캡 웨이퍼 방향으로 돌출되는 범퍼를 더 포함하는 멤스 센서.And a bumper protruding toward the cap wafer on the device substrate.
  7. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 디바이스 기판의 요동부가 상기 디바이스 기판의 앵커에 대해 스틱션이 발생하지 않도록, 상기 요동부의 측면에 상기 앵커 방향으로 돌출되는 범퍼와 상기 앵커의 측면에서 상기 요동부의 측면 방향으로 돌출되는 범퍼 중에서, 적어도 하나의 범퍼를 더 포함하는 멤스 센서.A bumper protruding in the direction of the anchor on the side surface of the oscillating part and a bumper protruding in the lateral direction of the oscillating part from the side of the anchor so that the oscillating part of the device substrate does not stiction against the anchor of the device substrate And at least one bumper.
  8. 제1항에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 비아 웨이퍼는 도핑된 실리콘 기판이고,Wherein the via wafer is a doped silicon substrate,
    상기 비아 웨이퍼에는, 상기 비아 웨이퍼을 상하로 관통하고 절연체가 채워진 트렌치 비아가 형성되는 멤스 센서.Wherein the via wafer is formed with trench vias through which the via wafer is vertically passed and filled with an insulator.
  9. 제8항에 있어서,9. The method of claim 8,
    상기 비아 웨이퍼의 상면에서, 상기 트렌치 비아 사이 영역에는 캐비티가 식각되어 더 형성되는 멤스 센서.And a cavity is further formed on the upper surface of the via wafer in the region between the trench vias.
  10. 디바이스 패턴이 형성된 디바이스 기판;A device substrate on which a device pattern is formed;
    상기 디바이스 기판 상부에 배치되고, 캐비티(cavity) 영역을 포함하는 캡 웨이퍼;A cap wafer disposed on the device substrate and including a cavity region;
    상기 디바이스 기판 하부에 배치되는 비아 웨이퍼; 및A via wafer disposed under the device substrate; And
    상기 캡 웨이퍼의 상기 캐비티 영역을 둘러싸고 상기 캡 웨이퍼의 하면으로부터 상향으로 단차를 갖도록 형성되는 범퍼를 포함하는 멤스 센서. And a bumper surrounding the cavity region of the cap wafer and formed to have a step upward from a lower surface of the cap wafer.
  11. 제10항에 있어서,11. The method of claim 10,
    상기 범퍼는, 상기 캐비티 영역의 깊이보다 작은 깊이로 식각되어 형성되는 멤스 센서.Wherein the bumper is formed by etching to a depth smaller than a depth of the cavity region.
  12. 제10항에 있어서,11. The method of claim 10,
    상기 디바이스 기판 상에 상기 캡 웨이퍼를 향하여 돌출된 범퍼를 더 포함하는 멤스 센서.And a bumper protruding toward the cap wafer on the device substrate.
  13. 제10항에 있어서,11. The method of claim 10,
    상기 디바이스 기판의 요동부가 상기 디바이스 기판의 앵커에 대해 스틱션이 발생하지 않도록, 상기 요동부의 측면에 상기 앵커 방향으로 돌출되는 범퍼와 상기 앵커의 측면에서 상기 요동부의 측면 방향으로 돌출되는 범퍼 중에서, 적어도 하나의 범퍼를 더 포함하는 멤스 센서.A bumper protruding in the direction of the anchor on the side surface of the oscillating part and a bumper protruding in the lateral direction of the oscillating part from the side of the anchor so that the oscillating part of the device substrate does not stiction against the anchor of the device substrate And at least one bumper.
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