KR100234221B1 - 반도체 가속도 센서의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 가속도 센서의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄, 니켈-크롬, 금을 금속층으로 사용하여 RIE공정을 하지 않고도 습식식각에 의해 빔을 형성시킬 수 있도록 된 반도체 가속도 센서의 제조방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 실리콘 웨이퍼에 형성된 매스의 유동에 따른 압저항체의 저항값변화에 의해 외부로부터 가해지는 가속도를 감지하는 반도체 가속도센서의 제조방법에 있어서, 상기 압저항체 위에 알루미늄을 증착시키는 단계, 상기 알루미늄층위에 니켈-크롬층을 증착시키는 단계, 상기 니켈-크롬층위에 금을 증착시키는 단계, 실리콘 식각용액인 TMAH(Tetramethylammoniumhydroxide)용액에 의해 실리콘 웨이퍼의 일부분을 식각하여 상기 매스를 지지하는 빔을 형성시키는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 반도체 가속도 센서의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 알루미늄(Al), 니켈(Ni)-크롬(Cr) 및 금(Au)을 금속층으로 사용하여 RIE공정과 같은 복잡한 공정을 수행하지 않고도 간단한 습식식각에 의해 동일한 구조체를 형성시킬 수 있도록 된 반도체 가속도 센서의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 사용되는 반도체 가속도 센서는 도 1에 도시된 평면도에서 보는 바와 같이, 실리콘기판(1)상에 소정의 반도체 제조공정을 통하여 형성되며 가속도에 의해 저항값이 변화되는 압저항체(3)와, 전기적 도선의 역할을 하는 금속층 및 외부로부터가해지는 가속도를 힘으로 변환하여 빔(30)에 전달시키는 매스(20)를 구성시켜 이루어진다.
이러한 구조를 갖는 종래 반도체 가속도 센서의 제조공정은 도 2에 도시한 바와 같으며, 먼저 도 2의 (가)에 도시된 바와 같이 실리콘 기판(1)의 윗면에 실리콘 산화막(2)을 성장시킨 후 압저항체를 형성시키기 위하여 실리콘 산화막(2)의 적정부분을 식각한다. 다음 (나)에서는 실리콘 산화막(2)의 식각된 부분에는 가속도에 의해 생긴 빔의 응력에 대해 저항값이 변하는 압저항체(3)를 이온주입에 의하여 형성한다.
이후 (다)에서와 같이 도선의 역할을 하는 알루미늄(Al)을 압저항체(3)가 형성된 부분에 증착시킨 후 (라)에서와 같이 아랫면의 실리콘을 식각시키기 전에 윗면의 알루미늄이 식각용액에 의해 식각되는 것을 방지하기 위한 알루미늄 보호막(5)으로 일정 패턴의 감광막(PR:photoresist) 혹은 실리콘 산화막을 알루미늄층(4) 위에 형성시킨다.
다음 단계 (마)에서는 RIE(Reactive Ion Etching)공정에 의해 실리콘 기판의 빔이 되는 부분을 제외한 아래 위 관통되는 부분의 실리콘을 식각한 뒤 (바)에서는 마지막으로 금속층의 보호막(5)으로 형성된 감광막 혹은 실리콘 산화막을 제거하여 반도체 가속도 센서의 구조를 완성하게 된다.
그러나, 이러한 종래의 제조방법에 있어서 알루미늄등의 금속층 형성후에 빔형성을 위한 실리콘층을 식각하기 위해서는 RIE공정을 수행해야 하며, 이때 RIE공정시 알루미늄을 보호하기 위하여 보호막을 형성시켜야 하며, 실리콘 식각부분을 패터닝해야 하는 번거로움이 있었다.
한편, 일반적인 실리콘 식각용액으로는 KOH용액이 많이 사용되는 데 대부분 널리 사용되는 금속물질인 알루미늄(Al)이 KOH용액에 견딜수 없기 때문에 고가의 장비를 사용하는 RIE공정이 불가피하였다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로 빔형성을 위한 실리콘층의 식각시 알루미늄층을 보호함과 동시에 RIE공정을 수행하지 않고 간단히 습식식각이 가능하도록 된 반도체 가속도 센서의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
도 1은 종래 반도체 가속도 센서의 평면도,
도 2는 종래 반도체 가속도 센서의 제조방법을 보인 도,
도 3은 본 발명에 따른 반도체 가속도 센서의 제조방법을 보인 도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 실리콘기판 2 : 실리콘산화막
3 : 압저항체 4 : 알루미늄(Al)
5 : 보호막 6 : 니켈(Ni)-크롬(Cr)
7 : 금(Au) 20 : 매스
30 : 빔
이러한 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 반도체 가속도 센서의 제조방법은 실리콘 웨이퍼에 형성된 매스의 유동에 따른 압저항체의 저항값변화에 의해 외부로부터 가해지는 가속도를 감지하는 반도체 가속도센서의 제조방법에 있어서, 상기 압저항체 위에 알루미늄을 증착시키는 단계, 상기 알루미늄층위에 니켈-크롬층을 증착시키는 단계, 상기 니켈-크롬층위에 금을 증착시키는 단계, 실리콘 식각용액인 TMAH(Tetramethylammoniumhydroxide)용액에 의해 실리콘 웨이퍼의 일부분을 식각하여 상기 매스를 지지하는 빔을 형성시키는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.
이하에는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 구성 및 작용효과를 상세하게 설명한다. 먼저, 본 발명에 따른 반도체 가속도 센서는 도 1에 도시한 바와 같이, 실리콘 기판(1)상에 소정의 반도체 제조공정을 통하여 형성되며 가속도에 의해 저항값이 변하는 압저항체(3)와, 전기적 도선의 역할을 하는 알루미늄 금속층 및 외부로부터 가해지는 가속도를 힘으로 변환하여 빔(30)에 전달하는 매스(20)를 형성시켜 이루어진다.
도 3은 이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 반도체 가속도 센서의 제조방법을 도시한 것이다. 본 발명의 반도체 가속도 센서의 제조방법은 도 3에 도시한 바와 같이, 먼저 (가)의 단계에서 실리콘 기판(1)의 윗면에 실리콘 산화막(2)을 성장시킨 후 압저항체를 형성시키기 위하여 실리콘 산화막(2)의 적정부분을 식각하게 된다. 다음 (나)에서는 실리콘 산화막(2)의 식각된 부분에 가속도에 의해 생긴 빔의 응력에 대해 저항값이 변하는 압저항체(3)를 이온주입에 의하여 형성시킨다.
이후 (다)에서와 같이 도선의 역할을 하는 알루미늄(4)을 압저항체(3)가 형성된 부분에 증착시킨 후 (라)에서와 같이 빔을 형성시키기 위하여 아랫면의 실리콘을 식각시키기 전에 윗면의 알루미늄이 식각용액에 의해 식각되는 것을 방지하기 위한 알루미늄 보호막으로 니켈(Ni)-크롬(Cr)층(6)을 알루미늄의 금속층(4) 위에 형성시킨다. 또한, (마)에서는 최종적으로 니켈(Ni)-크롬(Cr)층(6)위에 금(Au)을 증착시킨 뒤 금속층 패턴을 전사시켜 도선을 형성하게 된다.
이때 니켈(Ni)-크롬(Cr)층에서 크롬(Cr)은 금(Au)과 알루미늄(Al)간의 접착성을 향상시키기 위함이고, 니켈(Ni)은 금(Au)이 실리콘 속으로 확산해 들어가는 것을 방지하기 위하여 각각 증착되어지는 것이다.
또한, 상기 금(Au)은 알루미늄과 달리 실리콘을 식각하기 위한 식각 용액인 TMAH(Tetramethylammoniumhydroxide)용액에서 잘 부식되지 않고 수 시간동안 견딜수 있으므로 별도의 보호박막이 필요하지 않다.
따라서, 금속마스킹 공정이 완료되면 단계 (바)에서는 니켈(Ni)-크롬(Cr) 및 금(Au)층을 알루미늄층(4)의 보호물질로 하여 TMAH용액과 같은 실리콘 식각용액에 의해 실리콘 기판(1)의 빔이 되는 부분을 제외한 아래 위 관통되는 부분의 실리콘을 식각하여 매스를 지지하기 위한 빔을 형성시킴으로써 반도체 가속도 센서의 구조를 완성시키게 된다.
이와 같이 전술한 방법에 의해 제조되는 본 발명에 따른 가속도 센서를 물체에 장착하면 물체의 가속도가 센서에 전달되고, 가속도에 비례하여 센서의 매스가 움직이게 되며 이때 매스를 지지하고 있는 빔이 일정 정도 휘게됨으로써 빔에 응력이 발생하게 되고 빔위에 있는 압저항체의 저항값이 변화하게 된다. 따라서, 압저항체의 저항값의 변화를 검출함으로써 물체의 가속도를 판단할 수 있게 되는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 가속도 센서의 제조방법에 의하여 알루미늄층을 실리콘을 식각시키기 위한 식각용액으로부터 보호하기 위하여 니켈(Ni)-크롬(Cr)층 및 금(Au)층을 순차적으로 알루미늄(Al)층위에 증착시킴으로써 고가의 장비를 사용하는 RIE공정과 같은 복잡한 공정을 거치지 않고, 실리콘 식각용액인 TMAH용액에 의해 실리콘을 식각하는 단순화된 공정에 의하여 동일한 구조체를 얻을 수 있으며, 그에 따라 경제적인 비용 부담을 줄일 수 있는 효과를 제공하게 된다.
Claims (1)
- 실리콘 웨이퍼에 형성된 매스의 유동에 따른 압저항체의 저항값변화에 의해 외부로부터 가해지는 가속도를 감지하는 반도체 가속도센서의 제조방법에 있어서, 상기 압저항체(3) 위에 알루미늄(4)을 증착시키는 단계, 상기 알루미늄층(4)위에 니켈-크롬층(6)을 증착시키는 단계, 상기 니켈-크롬층(6)위에 금(7)을 증착시키는 단계, 실리콘 식각용액인 TMAH(Tetramethylammoniumhydroxide)용액에 의해 실리콘 웨이퍼(1)의 일부분을 식각하여 상기 매스(20)를 지지하는 빔(30)을 형성시키는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 반도체 가속도 센서의 제조방법.
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