KR0174124B1 - 반도체 압력센서의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 압력센서의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인가되는 응력에 대해 다이아프램(8)위에 형성된 압저항체(5)의 저항값의 변화에 의해 압력을 감지하는 반도체 압력센서의 제조방법에 있어서, 실리콘 웨이퍼(10)에 압저항체(5)를 형성하는 단계, 상기 압저항체(5)위에 니켈-크롬/금(9)의 금속박막을 증착시키는 단계, 상기 실리콘 웨이퍼(10)의 앞뒷면을 실리콘 식각용액인 EPW(Ethylendiamine Pyrocatechol Water)에 의해 동시에 식각하여 다이아프램(8)을 형성하는 단계를 구비하여 제조공정을 간소화하여 공정감소에 따른 비용절감의 효과를 얻을 수 있다.

Description

반도체 압력센서의 제조방법

제1도는 일반적인 반도체 압력센서의 평면도.

제2도는 종래 반도체 압력센서의 제조공정단면도.

제3도는 본 발명에 따른 반도체 압력센서의 제조공정단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

8 : 다이아프램 9 : 니켈-크롬/금

본 발명은 반도체 압력센서의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전극으로 Ni-Cr/Au을 사용하여 알루미늄 보호막 증착공정과 식각공정을 생략할 수 있도록 된 반도체 압력센서의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 사용되는 반도체 압력센서는 외부 압력에 의한 다이아프램위에 위치한 압저항체가 용력에 따라 저항값이 바뀌게 됨을 이용한 것으로 제1도에 도시한 평면도에서와 같이 실리콘(2), 실리콘산화막(1), 실리콘기판(3), 실리콘산화막(1)의 순으로 되어있는 실리콘 다이렉트 본딩 웨이퍼(Silicon Direct Bonding Wafer;SDB Wafer)(10)를 다수의 공정을 거쳐, 브릿지 형태로 연결된 4개의 압저항체(5)와, 전기적 도선의 역할을 하는 금속과, 인가되는 압력에 대한 기게적인 압력에 대한 증폭기 역할을 할 수 있는 다이아프램(8)을 구성한다.

이러한 구조를 갖는 종래 반도체 압력센서의 제조방법은 제2도에 도시한 바와 같으며 (a)에서 SDB 웨이퍼(10)의 앞면에 실리콘 산화막(1)을 증착시키고, SDB 웨이퍼(10)의 뒷면에는 실리콘 질화막(4)을 증착시킨다. 이후 (b)에서는 이온주입에 의해 압저항계(5)를 형성하기 위하여 웨이퍼(10)의 앞면에 증착된 실리콘산화막(1)의 일부와 실리콘(3)을 식각하기 위하여 뒷면에 증착된 실리콘질화막(4)의 일부를 식각한다. 웨이퍼(10)의 앞뒷면을 식각하였으면 (c)에서 웨이퍼(10)의 앞면의 실리콘산화막(1)의 식각된 부분에 이온주입을 통하여 압저항체(5)를 형성한 후, (d)에서 보는 바와 같이 압저항체(5) 위에 도선의 역할을 하는 알루미늄(6)을 증착시킨다. 알루미늄(6)이 증착되면 (e)에서와 같이 웨이퍼(10)의 뒷면의 실리콘(3)을 식각시키기에 앞서 알루미늄(6)이 실리콘 식각용액인 KOH에 의해 부식되는 것을 방지하도록 알루미늄(6) 위에 실리콘 질화막(7)을 증착시킨다.

알루미늄(6)을 보호하기 위한 보호막으로 실리콘 질화막(7)이 증착되면 (f)에서 KOH용액으로 수시간동안 웨이퍼(10)의 뒷면의 실리콘(3)을 식각하여 다이아프램(8)을 형성하고 (g)에서는 웨이퍼(10)의 앞면의 실리콘질화막(7)을 건식식각하여 제거하고 뒷면의 다이아프램(8)위에 실리콘 산화막(1)을 식각하여 반도체 압력센서를 완성한다.

이상에서 상술한 종래의 반도체 압력센서의 제조방법에 있어서, 알루미늄(6)은 좋은 전극재료로서 사용되고 있으나 실로콘(3)을 식각하기 위한 KOH용액에 의해 쉽게 부식되므로 이를 방지하기 위하여 알루미늄의 보호막을 증착시켜야 하고 실리콘을 식각하고난 뒤에는 이를 다시 식각하여 제거하여야 하므로 그 제조공정이 복잡해지고 양산적용시 비용이 증가하게 되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로 그 목적은 Ni-Cr/Au을 도선으로 사용함으로써 보호막의 증착공정 및 식각공정을 행하지 않고 공정을 단순화할 수 있도록 된 반도체 압력센서의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 실현하기 위하여본 발명에 다른 반도체 압력센서의 제조방법은 인가되는 응력에 대해 다이아프램 위에 형성된 압저항체의 저항값의 변화에 의해 압력을 감지하는 반도체 압력센서의 제조방법에 있어서, 실리콘 웨이퍼에 압저항체를 형성하는 단계, 상기 압저항체위에 니켈-크롬/금등의 금속박막을 증착시키는 단계, 상기 실리콘 웨이퍼의 앞뒷면을 실리콘 식각용액인 EPW(Ethylendiamine Pyrocatechol Water)에 의해 동시에 식각하여 다이아프램을 형성하는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 구성 및 작용효과를 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 반도체 압력센서는 제1도에 도시한 평면도에서와 같이 실리콘(2), 실리콘산화막(1), 실리콘기판(3), 실리콘산화막(1)의 순으로 되어 있는 실리콘 다이렉트 본딩 웨이퍼(Silicon Direct Bonding Wafer;SDB Wafer)(10)를 다수의 공정을 거친 뒤 브릿지 형태로 연결된 4개의 압저항체(5)와, 인가되는 압력에 대한 기계적인 증폭기 역할을 할 수 있는 다이아프램(8)과, 전기적 도선의 역할을 하는 금속을 형성시킨다. 이온주입에 의해 형성되는 4개의 압저항체(5)의 위치는 각 저항을 받는 응력이 최대가 되도록 하기 위해 다이아프램(8) 면의 중앙에 놓이게 구성한다.

이러한 구성을 갖는 반도체 압력센서의 제조방법은 제3도에 도시한 단면도의 (a)와 같이 SDB 웨이퍼(10)의 뒷면에는 실리콘 질화막(4)을 증착시킨다. 이후 (b)에서는 이온주입에 의해 압저항체(5)를 형성하기 위하여 웨이퍼(10)의 앞면에 증착된 실리콘산화막(1)의 일부와 실리콘(3)을 식각하기 위하여 뒷면에 증착된 실리콘질화막(4)의 일부를 식각한다.

웨이퍼(10)의 앞뒷면을 식각하였으면 (c)에서 웨이퍼(10)의 앞면의 실리콘산화막(1)의 식각된 부분에 이온주입을 통하여 압저항체(5)를 형성한 후, (d)에서보는 바와 같이 압저항체(5) 위에 니켈(Ni)-크롬(Cr)층을 형성한 뒤 그 위에 도선의 역할을 하는 금을 증착시켜 금속박막인 니켈-크롬/금층(9)을 형성한다. 알루미늄은 KOH 또는 EPW(Ethylendiamine Pyrocatechol Water)용액과 같은 실리콘 식각용액에 의해 쉽게 부식되지만 금은 EPW용액에 의해 부식되지 않으므로 별도의 보호막을 증착시킬 필요가 없다.

따라서, (e)에서보는 바와 같이 웨이퍼(10)의 뒷면을 EPW용액에서 수시간동안 식각하여 인가되는 압력에 대해 기계적인 증폭기 역할을 하는 다이아프램(8)을 형성하여 종래와 동일한 반도체 압력센서를 완성할 수 있다.

이러한 공정을 거쳐 완성된 반도체 압력센서는 가해지는 외부 압력에 의해 다이아프램(8)의 변형이 생기게 되고, 이 변형에 의해 그 위에 형성시킨 압저항체(5)의 저항변화로 압력을 감지하게 되는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 반도체 압력센서의 제조방법에 의하여 EPW 용액을 실리콘 식각용액으로 사용하고, 도선의 역할을 하는 금속으로써 알루미늄을 사용하지 않고 Ni-Cr/Au를 사용하므로써 보호막 증착공정 및 다이아프램 형성후의 식각공정을 수행하지 않게 되어 그 제조공정이 간소화되고 식각공정이 단순화됨으로써 공정감소에 따른 비용절감의 효과를 얻을 수 있게 된다.

Claims (1)

1. 실리콘기판(3)의 일측면에 실리콘산화막(1)을 증착시키고 타측면에 실리콘질화막(4)를 증착시키며, 상기 실리콘기판(3)의 일측면 및 타측면의 상기 실리콘산화막(1)과 상기 실리콘질화막(4)을 적정부분 식각하고, 상기 실리콘산화막(1)의 식각으로 외부로 드러난 상기 실리콘기판(1)면에 압저항체(5)를 형성시키는 과정을 구비한 반도체 압력센서의 제조방법에 있어서, 상기 압저항체(5)의 표면에 니켈-크롬층을 형성시키는 과정과, 상기 니켈-크롬층 위에 금을 증착하여 전극을 형성시키는 과정과, 상기 실리콘질화막(4)의 식각으로 외부로 드러난 상기 실리콘기판(3)을 EPW(Ethylendiamine Pyrocatechol Water)액에 의해 식각하여 다이아프램(8)을 형성시키는 과정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 반도체 압력센서의 제조방법.