KR101983565B1 - High sensitive pressure sensor having structure similar to hemt(high electron mobility transistor) and method of fabricating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서는, 순차적으로 적층되는 베리어층 및 채널층 또는 순차적으로 적층되는 베리어층, 채널층 및 버퍼층과 함께, 베리어층 아래에서 베리어층의 양 측부에 위치되는 오믹 전극 그리고 오믹 전극 상에 위치되는 패드 전극을 포함하는 압력 센싱 구조물; 압력 센싱 구조물 아래에서 압력 센싱 구조물에 전기적으로 접속되는 입출력 회로 구조물을 포함하고, 압력 센싱 구조물은 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 유래(由來) 구조를 이루어 채널층에 2-DEG(dimensional electron gas)를 가지는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서의 제조방법도 계속하여 개시된다.The high-sensitivity pressure sensor having the HEMT-derived structure according to the present invention is characterized by comprising a barrier layer and a channel layer which are sequentially stacked or a barrier layer which is sequentially stacked, a channel layer and a buffer layer, A pressure sensing structure including an ohmic electrode and a pad electrode positioned on the ohmic electrode; And an input / output circuit structure electrically connected to the pressure sensing structure under the pressure sensing structure. The pressure sensing structure is formed of a high electron mobility transistor (HEMT) structure to form a 2-DEG (dimensional electron gas) . Further, a method of manufacturing a high-sensitivity pressure sensor having a HEMT-derived structure according to the present invention is also disclosed.
Description
본 발명은 외부 힘에 반응되는 다이어프레임(diaphragm)의 변형에 기인하여 전하를 발생시키는 압력 센서에 관한 것으로써, 보다 상세하게는, HEMT(high electron mobility transistor) 유래 구조에서 이종의 화합물반도체 다이어프램의 변형에 따라 전하를 발생시키는 고감도 압력 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a pressure sensor that generates charges due to deformation of a diaphragm responsive to an external force and, more particularly, to a pressure sensor that generates a charge of a heterogeneous compound semiconductor diaphragm in a high electron mobility transistor (HEMT) To a high-sensitivity pressure sensor that generates charge in response to deformation.
일반적으로, HEMT(high electron mobility transistor) 구조의 트랜지스터(이하, 'HEMT 트랜지스터' 로 지칭함)는 이종의 질화갈륨계 막을 트랜지스터의 바디(body)로 가지며, 이종의 질화갈륨계 막에 형성되는 2-DEG(dimensional electron gas)의 normally-on 채널 특성을 이용하여 동작된다. 2. Description of the Related Art In general, a transistor having a high electron mobility transistor (HEMT) structure (hereinafter referred to as a 'HEMT transistor') has a different gallium nitride film as a body of a transistor, It operates using normally-on channel characteristics of DEG (dimensional electron gas).
상기 HEMT 트랜지스터는 희생 기판 상에 이종의 질화갈륨계 막을 에피텍셜 방식에 따라 순차적으로 성장시키고, 이종의 질화갈륨계 막 상에 복수의 전극막을 형성하며, 희생기판, 질화갈륨계 막과 전극막을 목적하는 크기만큼 식각하여 희생 기판 패턴, 질화갈륨계 패턴과 전극 패턴을 형성하고, 질화갈륨계 패턴과 전극 패턴으로부터 희생 기판 패턴을 제거하여 형성된다. Wherein the HEMT transistor sequentially grows a different kind of gallium nitride-based film on the sacrificial substrate in accordance with an epitaxial method, forms a plurality of electrode films on a different kind of gallium nitride-based film, forms a sacrificial substrate, a gallium nitride- To form a sacrificial substrate pattern, a gallium nitride-based pattern and an electrode pattern, and removing the sacrificial substrate pattern from the gallium nitride-based pattern and the electrode pattern.
이 경우에, 상기 이종의 질화갈륨계 막은 이종접합 구조의 형성시 3족 질화물 간에 큰 격자 상수의 차이로 인해 응력을 가지고 응력에 대응되는 압전 분극(piezoelectric polarization)을 발생시킨다. 특히, 상기 이종의 질화갈륨계 막에서, AlGaN 막과 GaN 막의 이종 접합은 큰 격자 부정합으로 인한 응력 때문에 GaN 막의 내부에 압전 범위(piezoelectric field)를 발생시킨다. In this case, the heterogeneous gallium nitride-based film generates a piezoelectric polarization corresponding to the stress due to the difference in lattice constant between the group III nitride during the formation of the heterojunction structure. Particularly, in the heterogeneous gallium nitride-based film, the heterojunction between the AlGaN film and the GaN film causes a piezoelectric field in the GaN film due to stress due to large lattice mismatching.
따라서, 상기 AlGaN 막과 GaN 막은 HEMT 트랜지스터와 유사한 HEMT 유래 구조를 이루어 압전 효과를 일으켜 외부 힘을 전기적 신호나 전기적 에너지로 만드는데 이용되고 있다. 이후로, ‘식각’ 용어는 건식 식각(dry etching) 공정, 습식 식각(wet etching) 공정 및 리프트 오프(lift-off) 공정 중 적어도 하나를 이용하여 피식각물을 목적하는 크기로 패턴닝(patterning) 또는 정의(define)하는 것으로 지칭하기로 한다. 상기 리프트 오프 공정은 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 디스컴(descum)을 수행하는 단계, 금속을 증착하는 단계 및 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함한다. 한편, 상기 HEMT 유래 구조의 압전 소자는 중국 특허등록번호 제102856369호에 종래기술로서 개시된다. 상기 종래기술은 순차적으로 적층되는 지지 기판, 실리콘 기판, 질화물 층과 HEMT 구조물을 포함한다. Therefore, the AlGaN film and the GaN film have a HEMT-derived structure similar to that of a HEMT transistor, and are used to generate a piezoelectric effect to convert an external force into an electrical signal or electric energy. The term 'etch' is then used to pattern the crucible to a desired size using at least one of a dry etching process, a wet etching process and a lift-off process. Or definition of the same. The lift-off process includes forming a photoresist pattern, performing a descum, depositing a metal, and removing the photoresist pattern. On the other hand, the piezoelectric element of the HEMT-derived structure is disclosed in Chinese Patent Registration No. 102856369 as prior art. The prior art includes a support substrate, a silicon substrate, a nitride layer and a HEMT structure which are sequentially stacked.
상기 실리콘 기판은 일면으로부터 타면을 향해 연장하여 내부를 지나는 기둥 형상의 홀을 갖는다. 상기 홀은 질화물 층을 외부에 노출시킨다. 상기 질화물 층은 실리콘 기판에서 일 방향으로 실리콘 기판과 동일한 폭을 갖는다. 즉, 상기 질화물 층이 실리콘 기판의 홀 주변에 지지되고, 상기 질화물 층과 HEMT 구조물이 외부 힘에 반응되어 기둥 형상의 홀을 향해 굽혀지므로, 상기 HEMT 구조물은 질화물 층의 굽힘 정도에 반응하여 압전 효과를 일으킨다. The silicon substrate has columnar holes extending from one surface toward the other surface and passing through the inside. The hole exposes the nitride layer to the outside. The nitride layer has the same width as the silicon substrate in one direction in the silicon substrate. That is, since the nitride layer is supported around the hole of the silicon substrate, and the nitride layer and the HEMT structure are bent toward the columnar hole by reacting with the external force, the HEMT structure reacts with the bending degree of the nitride layer, .
그러나, 상기 종래기술에서, 상기 실리콘 기판이 기둥 형상의 홀을 통해 질화물 층을 지지하기 위해 자체 두께에 해당하는 길이만큼 식각되어야 하기 때문에, 상기 실리콘 기판은 큰 두께를 가질 때 장 시간의 식각으로 식각 환경을 열악하게 하며, 작은 두께를 가질 때 식각 동안 자체에 균열을 갖는다. 또한, 상기 질화물 층은 압전 센서의 다이어프램으로 이용되나 기둥 형상의 홀을 통해 실리콘 기판의 식각 동안 부분적으로 식각되어 식각 환경에 따라 다양한 크기의 두께를 갖는다. However, in the above conventional technique, since the silicon substrate must be etched by a length corresponding to its own thickness in order to support the nitride layer through the columnar hole, the silicon substrate is etched by a long- It has poor cracking during etching when it has a small thickness. The nitride layer is used as a diaphragm of a piezoelectric sensor, but is partially etched during etching of a silicon substrate through a columnar hole to have various thicknesses depending on the etching environment.
더우기, 상기 HEMT 구조물이 AlGaN 막과 GaN 막을 가지는데, 상기 질화물 층, AlGaN 막과 GaN 막은 실리콘 기판 상에 형성된 후 실리콘 기판의 식각 동안 받는 식각 데미지 이외에 총 두께를 가변시키는 공정 변수를 적용받지 못해 공정 여유도를 작게 갖는다.In addition, the HEMT structure has an AlGaN film and a GaN film. Since the nitride layer, the AlGaN film and the GaN film are formed on the silicon substrate, the process parameters for varying the total thickness other than the etching damage received during the etching of the silicon substrate are not applied, And has a small margin.
본 발명은, 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, HEMT 유래 구조를 바탕으로 제조되는데, 다이어프램 주변에서 식각 환경을 양호하게 하고, 다이어프램의 두께를 식각 공정을 이용하지 않으면서 일정하게 가변시키는데 적합한 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서와 그 센서의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the related art, and is based on the HEMT-derived structure. It is an object of the present invention to improve the etching environment around the diaphragm and to adjust the thickness of the diaphragm uniformly without using the etching process. Sensitive pressure sensor having a HEMT-derived structure and a method of manufacturing the sensor.
본 발명에 따른 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서는, 순차적으로 적층되는 베리어층과 채널층 또는 순차적으로 적층되는 상기 베리어층, 상기 채널층 및 버퍼층과 함께, 상기 베리어층 아래에서 상기 베리어층의 양 측부에 위치되는 오믹 전극 그리고 상기 오믹 전극 상에 위치되는 패드 전극을 포함하는 압력 센싱 구조물; 상기 압력 센싱 구조물 아래에서 상기 압력 센싱 구조물에 전기적으로 접속되는 입출력 회로 구조물을 포함하고, 상기 압력 센싱 구조물은 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 유래(由來) 구조를 이루어 상기 채널층에 2-DEG(dimensional electron gas)를 가지고, 상기 베리어층과 상기 채널층은 이종의 화합물 반도체이며 갈륨(Ga)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 이루어져 외부 힘에 반응되어 굽힘시 압전 분극을 일으키고, 상기 입출력 회로 구조물은 두께 방향에 직각인 방향으로 상기 패드 전극으로부터 벗어나 상기 베리어층의 중앙 영역과 마주보는 캐버티(cavity)를 가지고, 상기 압력 센싱 구조물은 상기 입출력 회로 구조물의 상기 캐버티와 교차하며 상기 패드 전극에 의해 상기 캐버티의 일 측부 및 타 측부로부터 지지되는 것을 특징으로 한다.The high-sensitivity pressure sensor having the HEMT-derived structure according to the present invention is characterized by comprising a barrier layer and a channel layer sequentially stacked or sequentially stacked together with the barrier layer, the channel layer and the buffer layer, A pressure sensing structure including an ohmic electrode positioned on a side and a pad electrode positioned on the ohmic electrode; And an input / output circuit structure electrically connected to the pressure sensing structure under the pressure sensing structure, wherein the pressure sensing structure has a structure derived from a HEMT (High Electron Mobility Transistor) electron gas, wherein the barrier layer and the channel layer are made of a different compound semiconductor and include at least one of gallium (Ga) and nitrogen (N), causing a piezoelectric polarization upon bending in response to an external force, Output circuit structure has a cavity facing the central region of the barrier layer away from the pad electrode in a direction perpendicular to the thickness direction, the pressure sensing structure intersects the cavity of the input / output circuit structure, And is supported from one side and the other side of the cavity by a pad electrode.
이와는 다르게, 본 발명에 따른 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서는, 단독으로 형성되는 채널층 또는 순차적으로 적층되는 상기 채널층 및 버퍼층와 함께, 상기 채널층 아래에서 상기 채널층의 소정 부위의 채널 돌출부 상에 위치되는 베리어층, 상기 베리어층 아래에서 상기 베리어층으로부터 상기 베리어층의 양 측부를 향해 연장하는 오믹 전극, 및 상기 베리어층의 양 측부에서 상기 채널층 상에 위치되어 상기 오믹 전극과 접촉하는 패드 전극을 포함하는 압력 센싱 구조물; 상기 압력 센싱 구조물 아래에서 상기 압력 센싱 구조물에 전기적으로 접속되는 입출력 회로 구조물을 포함하고, 상기 압력 센싱 구조물은 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 유래(由來) 구조를 이루어 상기 채널층에 2-DEG(dimensional electron gas)를 가지고, 상기 베리어층과 상기 채널층은 이종의 화합물 반도체이며 갈륨(Ga)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 이루어져 외부 힘에 반응되어 굽힘시 압전 분극을 일으키고, 상기 입출력 회로 구조물은 두께 방향으로 상기 베리어층과 마주하고 상기 두께 방향에 직각으로 상기 베리어층보다 더 큰 면적을 가지는 캐버티(cavity)를 포함하고, 상기 압력 센싱 구조물은, 상기 입출력 회로 구조물의 상기 캐버티와 교차하는 때, 상기 패드 전극에 의해 상기 캐버티의 일 측부 및 타 측부로부터 지지되고, 상기 입출력 회로 구조물의 상기 캐버티의 측부로부터 상기 캐버티의 상부측을 향해 돌출하는 때, 상기 패드 전극에 의해 상기 캐버티의 상기 측부로부터 지지되며 상기 캐버티의 상기 상부측 상에서 들뜬 상태(floating state)로 유지될 수 있다.Alternatively, the high-sensitivity pressure sensor having the HEMT-derived structure according to the present invention may have a structure in which a channel layer formed individually or sequentially and the buffer layer and a channel protrusion portion of a predetermined portion of the channel layer below the channel layer, An ohmic electrode extending from the barrier layer to both sides of the barrier layer below the barrier layer, and a pad disposed on the channel layer at both sides of the barrier layer and in contact with the ohmic electrode, A pressure sensing structure comprising an electrode; And an input / output circuit structure electrically connected to the pressure sensing structure under the pressure sensing structure, wherein the pressure sensing structure has a structure derived from a HEMT (High Electron Mobility Transistor) electron gas, wherein the barrier layer and the channel layer are made of a different compound semiconductor and include at least one of gallium (Ga) and nitrogen (N), causing a piezoelectric polarization upon bending in response to an external force, The input / output circuit structure includes a cavity facing the barrier layer in the thickness direction and having a larger area than the barrier layer at a right angle to the thickness direction, and the pressure sensing structure includes a cavity The pad electrode being supported from one side and the other side of the cavity by the pad electrode when intersecting with the bottom, The pad structure being supported from the side of the cavity by the pad electrode and being in a floating state on the upper side of the cavity as it projects from the side of the cavity of the circuit structure toward the upper side of the cavity Can be maintained.
상기 오믹 전극은, 상기 패드 전극이 상기 캐버티의 외부에 위치되는 때, 바 형상 또는 판 형상으로 이루어지며, 상기 패드 전극이 상기 캐버티의 외부로부터 상부측으로 돌출하는 때, 인터디지트 형상 또는 핑거 형상으로 이루어지고, HEMT 유래 구조에서 트랜지스터의 소오스 및 드레인의 역할을 하고, 상기 오믹 전극과 상기 패드 전극은, 상기 패드 전극이 상기 캐버티의 상기 외부에 위치되는 때, 순차적으로 적층되고, 상기 패드 전극이 상기 캐버티의 상기 외부로부터 상기 상부측으로 돌출하는 때, 서로 마주보는 단부들을 통해 접촉할 수 있다.Wherein the ohmic electrode is formed in a bar shape or a plate shape when the pad electrode is positioned outside the cavity, and when the pad electrode protrudes from the outside of the cavity to the upper side, And serves as a source and a drain of a transistor in the HEMT-derived structure, and the ohmic electrode and the pad electrode are sequentially stacked when the pad electrode is located outside the cavity, When projecting from the exterior of the cavity to the upper side, may contact each other through opposed ends.
상기 오믹 전극은 상기 베리어층과 오믹 접합(ohmic contact)을 하며 타이타늄(Ti), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt)과 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하며, 상기 패드 전극은 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 백금(Pt)과 금(Au) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The ohmic electrode is ohmic contact with the barrier layer and includes at least one of titanium (Ti), aluminum (Al), nickel (Ni), platinum (Pt), and gold (Au) May include at least one of titanium (Ti), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), platinum (Pt), and gold (Au).
상기 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서는 상기 베리어층 아래에서 상기 캐버티와 마주하는 보호층을 더 포함하고, 상기 보호층은 SiNx, Si3N4, SiO2, Al2O3, HfO2, Polyimide, Bencocyclobutene, 및 AlN 중 어느 하나로 이루어져 오믹 전극들 사이의 베리어층을 덮을 수 있다.The high-sensitivity pressure sensor having the HEMT-derived structure further includes a protective layer facing the cavity under the barrier layer, wherein the protective layer is made of SiN x , Si 3 N 4 , SiO 2 , Al 2 O 3 , HfO 2 , Polyimide, bencocyclobutene, and AlN to cover the barrier layer between the ohmic electrodes.
상기 베리어층은 AlXGa1 -XN(0≤X≤1), InAlN 과 InAlGaN 중 어느 하나를 포함하는 물질로 구성되고, 상기 버퍼층과 상기 채널층은 갈륨(Ga)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 구성될 수 있다.Wherein the barrier layer is made of a material containing any one of Al X Ga 1 -X N (0? X ? 1), InAlN and InAlGaN, and the buffer layer and the channel layer are made of gallium (Ga) Or at least one of the materials.
상기 입출력 회로 구조물은 순차적으로 적층되는 회로 지지 기판과 접합 패턴층 또는 순차적으로 적층되는 상기 회로 지지 기판, 신호 전달층과 상기 접합 패턴층을 포함하고, 상기 회로 지지 기판은 상기 캐버티를 오목 형상으로 한정하며 상기 캐버티 주변에 복수의 전기 회로를 지지하고, 상기 접합 패턴층은 상기 패드 전극과 접촉하여 상기 전기 회로에 전기적으로 접속될 수 있다.The input / output circuit structure includes a circuit supporting substrate and a bonding pattern layer which are sequentially stacked, or the circuit supporting substrate, the signal transmitting layer and the bonding pattern layer which are sequentially stacked, and the circuit supporting substrate has a concave shape And a plurality of electric circuits are supported around the cavity, and the bonding pattern layer is in contact with the pad electrode and can be electrically connected to the electric circuit.
상기 회로 지지 기판은 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), 보론 나이트라이드(BN), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영 및 유리 중 어느 하나의 무기물 기판, 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트 (Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA) 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 중 어느 하나이며, 상기 접합 패턴층은 주석(Sn), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 인듐(In)과 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The circuit support substrate may be formed of a material selected from the group consisting of Si, GaAs, GaP, GaAsP, BN, SiC, GaN, ZnO, MgO, Any one of inorganic substrates or polycarbonate (PC), polyethylene naphthalate (PEN), polynorbornene (PN), polyacrylate, polyvinyl alcohol (PVA) , Polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polystyrene (PS), polypropylene (PP), polyethylene (PE) , Polyvinylchloride (PVC), polyamide (PA), polybutyleneterephthalate (PBT), polymethyl methacrylate (PMMA), and polydimethylsiloxane (PDMS) One, and the bonding pattern layer may include at least one of tin (Sn), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), indium (In) and copper (Cu).
상기 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서는 상기 입출력 회로 구조물 상에 위치되어 상기 압력 센싱 구조물의 양 측부를 둘러싸는 실링 부재를 더 포함하고, 상기 실링 부재는 상기 채널층 또는 상기 버퍼층에 외부 힘의 적용시 상기 채널층과 상기 베리어층의 굽힘을 통해 상기 캐버티로부터 외부를 향해 누출되는 공기를 막을 수 있다.The high-sensitivity pressure sensor having the HEMT-derived structure further includes a sealing member located on the input / output circuit structure and surrounding both sides of the pressure sensing structure, wherein the sealing member applies an external force to the channel layer or the buffer layer It is possible to prevent air leaking from the cavity to the outside through bending of the channel layer and the barrier layer.
상기 압력 센싱 구조물이 최 상부측에 상기 채널층을 가지며 상기 입출력 회로 구조물이 상기 회로 지지 기판과 상기 접합 패턴층을 가지는 구조에서, 상기 실링 부재는, 상기 압력 센싱 구조물의 상기 양 측부에서 상기 채널층, 상기 베리어층, 상기 오믹 전극, 상기 패드 전극 및 상기 접합 패턴층과 접촉하도록 상기 채널층과 상기 회로 지지 기판을 덮고, 상기 회로 지지 기판의 상기 캐버티 상에서 상기 압력 센싱 구조물의 최 상면에 상기 채널층을 노출시킬 수 있다.Wherein the pressure sensing structure has the channel layer on the uppermost side and the input / output circuit structure has the circuit support substrate and the bonding pattern layer, wherein the sealing member is disposed on the channel layer at both sides of the pressure sensing structure, , The channel layer and the circuit support substrate are brought into contact with the barrier layer, the ohmic electrode, the pad electrode and the bonding pattern layer, and the channel support layer is formed on the top surface of the pressure sensing structure on the cavity of the circuit support substrate, Layer can be exposed.
상기 압력 센싱 구조물이 최 상부측에 상기 버퍼층을 가지며 상기 입출력 회로 구조물이 상기 회로 지지 기판과 상기 접합 패턴층을 가지는 구조에서, 상기 실링 부재는, 상기 압력 센싱 구조물의 상기 양 측부에서 상기 버퍼층, 상기 채널층, 상기 베리어층, 상기 오믹 전극, 패드 전극 및 상기 접합 패턴층과 접촉하도록 상기 버퍼층과 상기 회로 지지 기판을 덮고, 상기 회로 지지 기판의 상기 캐버티 상에서 상기 압력 센싱 구조물의 최 상면에 상기 버퍼층을 노출시킬 수 있다.Wherein the pressure sensing structure has the buffer layer on the uppermost side and the input / output circuit structure includes the circuit support substrate and the bonding pattern layer, wherein the sealing member is formed on the buffer layer, Wherein the buffer layer and the circuit support substrate are in contact with the ohmic electrode, the channel layer, the barrier layer, the ohmic electrode, the pad electrode and the bonding pattern layer, .
상기 실링 부재는 SiNx, Si3N4 및 SiO2 중 어느 하나를 포함하는 HEMT 유래 구조를 가질 수 있다.The sealing member may have a HEMT-derived structure including any one of SiN x , Si 3 N 4, and SiO 2 .
상기 압력 센싱 구조물은, 상기 입출력 회로 구조물의 상기 캐버티와 교차하는 때, 상기 캐버티를 경유하는 방향에 직각 방향에서 상기 캐버티 주변으로부터 들뜬 상태(floating state)로 유지되고, 상기 입출력 회로 구조물의 상기 캐버티의 상기 측부로부터 상기 캐버티의 상기 상부측을 향해 캔틸레버 형상으로 돌출하는 때, 상기 캐버티를 향해 돌출하는 방향에 직각 방향에서 상기 캐버티 주변으로부터 들뜬 상태로 유지될 수 있다.The pressure sensing structure is maintained in a floating state from the periphery of the cavity in a direction perpendicular to a direction passing through the cavity when the pressure sensing structure intersects with the cavity of the input / output circuit structure, And can be held in an excited state from the periphery of the cavity in a direction perpendicular to the direction of protruding toward the cavity when protruding from the side portion of the cavity toward the upper side of the cavity in a cantilever shape.
본 발명에 따른 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서의 제조방법은, 순차적으로 적층되는 더미 구조물과 압력 센싱 구조물을 형성하고, 상기 더미 구조물과 상기 압력 센싱 구조물을 뒤집어서 하부측에 상기 압력 센싱 구조물과 상부측에 상기 더미 구조물을 형성하고, 상기 압력 센싱 구조물 아래에서 상기 압력 센싱 구조물에 전기적으로 접속되는 입출력 회로 구조물을 형성하고, 상기 압력 센싱 구조물로부터 상기 더미 구조물을 제거시키는 것을 포함하고, 상기 더미 구조물은 상기 압력 센싱 구조물과 접촉하는 더미 분리층에 갈륨(Ga), 인듐(In)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질을 가지고, 상기 압력 센싱 구조물은, 상기 더미 구조물과 상기 압력 센싱 구조물을 뒤집은 후, 순차적으로 적층되는 베리어층 및 채널층 또는 순차적으로 적층되는 상기 베리어층, 상기 채널층 및 버퍼층과 함께, 상기 베리어층 아래에 또는 상기 베리어층 및 상기 채널층 아래에 오믹 전극과 패드 전극을 포함하는 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 유래 구조를 이루고, 상기 입출력 회로 구조물은 캐버티(cavity)를 포함하며 상기 캐버티 주변에서 상기 패드 전극과 접촉하여 상기 오믹 전극에 전기적으로 접속될 수 있다.A method of manufacturing a high-sensitivity pressure sensor having a HEMT-derived structure according to the present invention is characterized by forming a dummy structure and a pressure sensing structure sequentially stacked on each other, and reversing the dummy structure and the pressure sensing structure, Forming an input / output circuit structure that is electrically connected to the pressure sensing structure below the pressure sensing structure, and removing the dummy structure from the pressure sensing structure, the dummy structure comprising: And a material comprising at least one of gallium (Ga), indium (In), and nitrogen (N) in a dummy isolation layer in contact with the pressure sensing structure, wherein the pressure sensing structure comprises: After reversing, the barrier layer and the channel layer which are sequentially stacked or sequentially (HEMT) structure including an ohmic electrode and a pad electrode below the barrier layer or below the barrier layer and the channel layer together with the barrier layer, the channel layer, and the buffer layer, The circuit structure includes a cavity and may be electrically connected to the ohmic electrode in contact with the pad electrode around the cavity.
상기 더미 구조물과 상기 압력 센싱 구조물을 형성하는 것은, 예비 더미 기판 상에 예비 버퍼층과 예비 더미 분리층을 순차적으로 형성하거나 상기 예비 더미 기판 상에 상기 예비 더미 분리층을 형성하여 예비 더미 구조물을 구성하고, 상기 예비 더미 기판 상에 상기 예비 버퍼층과 상기 예비 더미 분리층을 가지는 때, 상기 예비 더미 구조물 상에 예비 채널층, 예비 베리어층, 예비 오믹 전극, 예비 패드 전극과 예비 보호층을 순차적으로 형성하거나, 상기 예비 더미 기판 상에 상기 예비 더미 분리층을 가지는 때, 상기 예비 더미 구조물 상에 상기 예비 버퍼층, 상기 예비 채널층, 상기 예비 베리어층, 상기 예비 오믹 전극, 상기 예비 패드 전극과 상기 예비 보호층을 순차적으로 형성하여 예비 압력 센싱 구조물을 구성하고, 상기 입출력 회로 구조물에서 일 방향으로 상기 입출력 회로 구조물의 폭에 가까운 크기를 가지도록, 상기 예비 압력 센싱 구조물과 상기 예비 더미 구조물을 순차적으로 식각하는 것을 포함하고, 상기 예비 더미 기판, 상기 예비 버퍼층, 상기 예비 더미 분리층, 상기 예비 채널층과 상기 예비 베리어층은 동일 면적을 가지도록 식각될 수 있다.The formation of the dummy structure and the pressure sensing structure may be performed by forming a preliminary dummy structure by sequentially forming a preliminary buffer layer and a preliminary dummy separation layer on a preliminary dummy substrate or by forming the preliminary dummy separation layer on the preliminary dummy substrate , A preliminary channel layer, a preliminary barrier layer, a pre-ohmic electrode, a preliminary pad electrode and a preliminary protective layer are sequentially formed on the preliminary dummy structure when the preliminary dummy substrate and the preliminary dummy isolation layer are formed on the preliminary dummy substrate And the preliminary dummy isolation layer is formed on the preliminary dummy substrate, the preliminary dummy layer, the preliminary channel layer, the preliminary barrier layer, the preliminary ohmic electrode, the preliminary pad electrode, To form a preliminary pressure sensing structure, and the input / output circuit structure Output circuit structure, the preliminary pressure sensing structure and the preliminary dummy structure are sequentially etched to have a size close to the width of the input / output circuit structure in one direction, and the preliminary dummy substrate, the preliminary buffer layer, The preliminary channel layer and the preliminary barrier layer may be etched to have the same area.
상기 더미 구조물과 상기 압력 센싱 구조물을 형성하는 것은, 예비 더미 기판 상에 예비 버퍼층과 예비 더미 분리층을 순차적으로 형성하거나 상기 예비 더미 기판 상에 상기 더미 분리층을 형성하여 예비 더미 구조물을 구성하고, 상기 예비 더미 기판 상에 상기 예비 버퍼층과 상기 예비 더미 분리층을 가지는 때, 상기 예비 더미 구조물 상에 예비 채널층, 베리어층, 오믹 전극, 패드 전극과 보호층을 순차적으로 형성하거나, 상기 예비 더미 기판 상에 상기 예비 더미 분리층을 가지는 때, 상기 예비 더미 구조물 상에 상기 예비 버퍼층, 상기 예비 채널층, 상기 베리어층, 상기 오믹 전극, 상기 패드 전극과 상기 보호층을 순차적으로 형성하여 예비 압력 센싱 구조물을 구성하고, 상기 입출력 회로 구조물에서 일 방향으로 상기 입출력 회로 구조물의 폭에 가까운 크기를 가지도록, 상기 예비 압력 센싱 구조물과 상기 예비 더미 구조물을 순차적으로 식각하는 것을 포함하고, 상기 베리어층은 상기 예비 채널층의 소정 부위로부터 돌출되는 채널 돌출부와 접촉하고, 상기 예비 압력 센싱 구조물과 상기 예비 더미 구조물의 식각은 상기 예비 더미 기판 상에서 수행되며, 상기 예비 버퍼층, 상기 예비 더미 분리층과 상기 예비 채널층은 동일 면적으로 식각될 수 있다.The dummy structure and the pressure sensing structure may be formed by sequentially forming a preliminary buffer layer and a preliminary dummy separation layer on a preliminary dummy substrate or by forming the dummy isolation layer on the preliminary dummy substrate to form a preliminary dummy structure, A preliminary channel layer, a barrier layer, an ohmic electrode, a pad electrode and a protective layer are sequentially formed on the preliminary dummy structure when the preliminary dummy substrate and the preliminary dummy isolation layer are formed on the preliminary dummy substrate, The preliminary buffer layer, the preliminary channel layer, the barrier layer, the ohmic electrode, the pad electrode, and the protective layer are sequentially formed on the preliminary dummy structure when the preliminary dummy isolation layer is formed on the preliminary dummy structure, Output circuit structure in a direction parallel to the width of the input / output circuit structure Etching the preliminary pressure sensing structure and the preliminary dummy structure in sequence to have a close size, the barrier layer being in contact with a channel protrusion protruding from a predetermined portion of the preliminary channel layer, the preliminary pressure sensing structure And the preliminary dummy structure are etched on the preliminary dummy substrate, and the preliminary buffer layer, the preliminary dummy isolation layer, and the preliminary channel layer may be etched to have the same area.
상기 예비 더미 기판은 사파이어(sapphire), 갈륨 나이트라이드(GaN), 실리콘카바이트(SiC)와 다이아몬드(diamond) 중 어느 하나를 포함하고, 상기 베리어층은 AlXGa1 -XN(0≤X≤1), InAlN 및 InAlGaN 중 어느 하나로 구성되고, 상기 버퍼층과 상기 채널층은 갈륨(Ga)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 구성되고, 상기 예비 더미 분리층, 상기 예비 버퍼층, 상기 예비 채널층과 상기 예비 베리어층은 에피텍셜 방식으로 성장시켜 형성되고, 상기 오믹 전극과 상기 패드 전극은 도전 물질로 이루어지고, 상기 보호층은 절연 물질로 이루어질 수 있다.Wherein the preliminary dummy substrate comprises at least one of sapphire, gallium nitride, silicon carbide and diamond, wherein the barrier layer comprises Al x Ga 1 -X N ( 0? X ? 1), InAlN and InAlGaN, and the buffer layer and the channel layer are made of a material containing at least one of gallium (Ga) and nitrogen (N), and the preliminary dummy separation layer, the preliminary buffer layer, The ohmic electrode and the pad electrode may be formed of a conductive material, and the passivation layer may be formed of an insulating material.
상기 예비 오믹 전극은 상기 예비 베리어층의 양 측부에 위치되고, 상기 예비 패드 전극은 상기 예비 오믹 전극 상에 적층되고, 상기 예비 보호층은 예비 오믹 전극들 사이에서 예비 베리어층을 덮고, 상기 예비 오믹 전극, 상기 예비 패드 전극과 상기 예비 보호층은 상기 예비 압력 센싱 구조물과 상기 예비 더미 구조물의 식각 동안 식각되고, 상기 예비 오믹 전극과 상기 예비 패드 전극은 식각되어 바 형상 또는 판 형상의 상기 오믹 전극과 상기 패드 전극으로 형성되고, 상기 패드 전극은 상기 입출력 회로 구조물에서 상기 캐버티의 일 측부 및 타 측부에 위치되어 상기 압력 센싱 구조물을 지지할 수 있다.Wherein the pre-ohmic electrode is located on both sides of the pre-barrier layer, the pre-pad electrode is laminated on the pre-ohmic electrode, the pre-protective layer covers the pre-barrier layer between the pre-ohmic electrodes, Electrode, the preliminary pad electrode and the preliminary protective layer are etched during the etching of the preliminary pressure sensing structure and the preliminary dummy structure, and the preliminary ohmic electrode and the preliminary pad electrode are etched to form the bar- And the pad electrode may be disposed on one side and the other side of the cavity in the input / output circuit structure to support the pressure sensing structure.
상기 오믹 전극은 상기 베리어층 상에서 인터디지트 형상 또는 핑거 형상으로 위치되어 상기 베리어층으로부터 상기 베리어층의 양 측부를 향해 연장하고, 상기 패드 전극은 상기 베리어층의 양 측부에서 상기 예비 채널층 상에 위치되어 단부를 통해 상기 오믹 전극과 접촉하고, 상기 보호층은 상기 베리어층 상에서 오믹 전극들 사이의 베리어 층을 덮고, 상기 오믹 전극과 상기 패드 전극은 상기 예비 압력 센싱 구조물과 상기 예비 더미 구조물의 식각 동안 식각 타켓으로부터 벗어나 있고, 상기 패드 전극은 상기 입출력 회로 구조물에서 상기 캐버티의 일 측부 및 타 측부에 위치되거나 상기 캐버티의 상기 측부로부터 상기 캐버티의 상부측을 향해 돌출하여 상기 압력 센싱 구조물을 지지할 수 있다.Wherein the ohmic electrode is located on the barrier layer in an interdigitated or finger shape and extends from the barrier layer toward both sides of the barrier layer and the pad electrode is located on the preliminary channel layer at both sides of the barrier layer Wherein the ohmic electrode and the pad electrode are in contact with the ohmic electrode through an end portion and the protective layer covers the barrier layer between the ohmic electrodes on the barrier layer while the ohmic electrode and the pad electrode are in contact with each other during the etching of the preliminary pressure sensing structure and the preliminary dummy structure Wherein the pad electrode is located on one side and the other side of the cavity in the input / output circuit structure, or protrudes from the side of the cavity toward the top side of the cavity to support the pressure sensing structure can do.
상기 압력 센싱 구조물은, 상기 입출력 회로 구조물의 상기 캐버티와 교차하는 때, 상기 캐버티를 경유하는 방향에 직각 방향에서 상기 캐버티 주변으로부터 들뜬 상태(floating state)로 유지되고, 상기 입출력 회로 구조물의 상기 캐버티의 상기 측부로부터 상기 캐버티의 상기 상부측을 향해 캔틸레버 형상으로 돌출하는 때, 상기 캐버티를 향해 돌출하는 방향에 직각 방향에서 상기 캐버티 주변으로부터 들뜬 상태로 유지될 수 있다.The pressure sensing structure is maintained in a floating state from the periphery of the cavity in a direction perpendicular to a direction passing through the cavity when the pressure sensing structure intersects with the cavity of the input / output circuit structure, And can be held in an excited state from the periphery of the cavity in a direction perpendicular to the direction of protruding toward the cavity when protruding from the side portion of the cavity toward the upper side of the cavity in a cantilever shape.
상기 입출력 회로 구조물을 형성하는 것은, 상기 압력 센싱 구조물 아래에서 회로 지지 기판을 준비하고, 상기 회로 지지 기판의 두 장소 상에 접합 패턴층 또는 순차적으로 적층되는 신호 전달층과 상기 접합 패턴층을 형성하는 것을 포함하고, 상기 회로 지지 기판은 접합 패턴층들 사이의 영역에서 상기 캐버티를 오목 형상으로 한정하고, 상기 접합 패턴층은 상기 패드 전극을 통해 상기 오믹 전극에 전기적으로 접속될 수 있다.The forming of the input / output circuit structure may include preparing a circuit support substrate below the pressure sensing structure, forming a bonding pattern layer on the two locations of the circuit supporting substrate or sequentially forming a signal transmission layer and a bonding pattern layer Wherein the circuit support substrate defines a cavity in a region between the bonding pattern layers and the bonding pattern layer is electrically connected to the ohmic electrode through the pad electrode.
상기 회로 지지 기판은 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), 보론 나이트라이드(BN), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영 및 유리 중 어느 하나의 무기물 기판, 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트 (Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA) 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 중 어느 하나이며, 상기 신호 전달층과 상기 접합 패턴층은 도전 물질을 포함할 수 있다.The circuit support substrate may be formed of a material selected from the group consisting of Si, GaAs, GaP, GaAsP, BN, SiC, GaN, ZnO, MgO, Any one of inorganic substrates or polycarbonate (PC), polyethylene naphthalate (PEN), polynorbornene (PN), polyacrylate, polyvinyl alcohol (PVA) , Polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polystyrene (PS), polypropylene (PP), polyethylene (PE) , Polyvinylchloride (PVC), polyamide (PA), polybutyleneterephthalate (PBT), polymethyl methacrylate (PMMA), and polydimethylsiloxane (PDMS) One, and the signal transmission layer and said bonding pattern layer may include a conductive material.
상기 압력 센싱 구조물로부터 상기 더미 구조물을 제거시키는 것은, 상기 더미 구조물의 상기 더미 분리층에 레이저를 레이저 리프트 오프(Laser-Lift Off; LLO) 방식으로 조사하고, 상기 레이저를 이용하여 상기 더미 분리층에 열을 적용하고, 상기 더미 분리층에 열 적용 동안, 상기 더미 분리층에서 상기 갈륨(Ga), 상기 인듐(In)과 상기 질소(N)의 결합 상태를 와해(瓦解)시키고, 상기 압력 센싱 구조물로부터 상기 더미 구조물을 분리시키는 것을 포함할 수 있다.Removing the dummy structure from the pressure sensing structure may include irradiating the dummy isolation layer of the dummy structure with a laser by a laser lift off method (LLO) (Ga), indium (In) and nitrogen (N) in the dummy separation layer during application of heat to the dummy separation layer, and the pressure sensing structure And separating the dummy structure from the dummy structure.
HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서의 제조방법은, 상기 압력 센싱 구조물과 상기 입출력 회로 구조물 상에 실링 부재를 형성하는 것을 더 포함하고, 상기 실링 부재는 SiNx, Si3N4 및 SiO2 중 어느 하나를 포함하며, 상기 입출력 회로 구조물 상에서 상기 압력 센싱 구조물의 양 측부에 위치되어 상기 압력 센싱 구조물을 덮을 수 있다.The method of manufacturing a high-sensitivity pressure sensor having a HEMT-derived structure may further include forming a sealing member on the pressure sensing structure and the input / output circuit structure, wherein the sealing member is formed of any one of SiN x , Si 3 N 4, and SiO 2 And may be located on both sides of the pressure sensing structure on the input / output circuit structure to cover the pressure sensing structure.
본 발명은, HEMT 유래 구조를 바탕으로 이루어지도록, 회로 지지 기판 상에 순차적으로 적층되는 이종의 화합물반도체로써 베리어층과 채널층을 구비하고 회로 지지 기판에 오목 형상의 캐버티(cavity)를 가지며 베리어층과 채널층을 캐버티 주변에 지지하여 다이어프램으로 이용하므로 회로 지지 기판을 그 기판의 상면으로부터 내부를 향해 소정 깊이만큼 단시간으로 식각해서 식각 환경을 양호하게 할 수 있다.The present invention relates to a HEMT-derived structure, which is a heterogeneous compound semiconductor which is sequentially stacked on a circuit supporting substrate, comprising a barrier layer and a channel layer and having a concave cavity in a circuit supporting substrate, Layer and the channel layer are supported around the cavity and used as a diaphragm, the circuit supporting substrate can be etched from the upper surface of the substrate toward the inside in a short time by a predetermined depth to improve the etching environment.
본 발명은, HEMT 유래 구조를 바탕으로 이루어지도록, 순차적으로 적층되는 회로 지지 기판, 베리어층과 채널층을 구비하고 회로 지지 기판에 오목 형상의 캐버티(cavity)를 가지며 베리어층과 채널층을 캐버티 주변에 지지하여 다이어프램으로 이용하므로 회로 지지 기판의 식각 동안 베리어층에 식각 데미지를 주지 않아서 더미 기판 상에 베리어층과 채널층의 총 두께를 일정하게 유지시킬 수 있다.The present invention relates to a HEMT-derived structure, which comprises a circuit support substrate, a barrier layer and a channel layer sequentially stacked, a recessed cavity in the circuit support substrate, So that the total thickness of the barrier layer and the channel layer can be kept constant on the dummy substrate without etching damage to the barrier layer during etching of the circuit supporting substrate.
본 발명은, HEMT 유래 구조를 바탕으로 이루어지도록, 순차적으로 적층되는 회로 지지 기판, 베리어층과 채널층에서 채널층 상에 버퍼층의 유/무를 위해 채널층과 버퍼층 사이에 더미 분리층의 존재 여부를 고려하므로 더미 분리층을 식각 공정이 아닌 레이저로 제거해서 회로 지지 기판의 캐버티 주변에 지지되는 다이어프램의 총 두께를 용이하게 가변시킬 수 있다.The present invention relates to a circuit supporting substrate which is sequentially stacked so as to be formed on the basis of a HEMT-derived structure, the presence or absence of a dummy separation layer between a channel layer and a buffer layer for the presence or absence of a buffer layer on a channel layer in a barrier layer and a channel layer It is possible to easily change the total thickness of the diaphragm supported on the periphery of the cavity of the circuit supporting substrate by removing the dummy isolation layer by a laser, not an etching process.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 제3 실시예에 따른 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서를 개략적으로 보여주는 개략도이다.
도 6 내지 도 9는 제4 실시예에 따른 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서를 개략적으로 보여주는 개략도이다.
도 10 내지 도 18은 도 1의 고감도 압력 센서의 제조방법을 개략적으로 설명하는 단면도이다.
도 19 내지 도 21은 도 2의 고감도 압력 센서의 제조방법을 개략적으로 설명하는 단면도이다.
도 22 내지 도 27은 도 3의 고감도 압력 센서의 제조방법을 설명하는 개략도이다.
도 28 내지 도 34는 도 6의 고감도 압력 센서의 제조방법을 설명하는 개략도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a high-sensitivity pressure sensor having a HEMT-derived structure according to a first embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view schematically showing a high-sensitivity pressure sensor having a HEMT-derived structure according to a second embodiment of the present invention.
3 to 5 are schematic views schematically showing a high-sensitivity pressure sensor having a HEMT-derived structure according to the third embodiment.
FIGS. 6 to 9 are schematic views schematically showing a high-sensitivity pressure sensor having a HEMT-derived structure according to the fourth embodiment.
10 to 18 are cross-sectional views schematically illustrating a method of manufacturing the high-sensitivity pressure sensor of FIG.
19 to 21 are cross-sectional views schematically illustrating a manufacturing method of the high-sensitivity pressure sensor of Fig.
Figs. 22 to 27 are schematic views for explaining the method of manufacturing the high-sensitivity pressure sensor of Fig. 3;
Figs. 28 to 34 are schematic views for explaining the method of manufacturing the high-sensitivity pressure sensor of Fig. 6;
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시 예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.The following detailed description of the invention refers to the accompanying drawings, which illustrate, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the present invention are different, but need not be mutually exclusive. For example, certain features, structures, and characteristics described herein may be implemented in other embodiments without departing from the spirit and scope of the invention in connection with one embodiment. It is also to be understood that the position or arrangement of the individual components within each disclosed embodiment may be varied without departing from the spirit and scope of the invention. The following detailed description is, therefore, not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is to be limited only by the appended claims, along with the full scope of equivalents to which such claims are entitled, if properly explained. In the drawings, like reference numerals refer to the same or similar functions throughout the several views, and length and area, thickness, and the like may be exaggerated for convenience.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시 예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, so that those skilled in the art can easily carry out the present invention.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서를 개략적으로 보여주는 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a high-sensitivity pressure sensor having a HEMT-derived structure according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 고감도 압력 센서(194)는, 압력 센싱 구조물(115), 입출력 회로 구조물(160)과 실링 부재(180)를 포함한다. 상기 압력 센싱 구조물(115)은 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 유래 구조를 이룬다. 상기 압력 센싱 구조물(115)은 순차적으로 적층되는 패드 전극(95), 오믹 전극(85), 베리어층(75)과 채널층(65)을 포함한다. 1, a high-
상기 패드 전극(95)과 오믹 전극(85)은 베리어층(75) 아래에서 베리어층(75)의 양 측부에 위치되어 순차적으로 적층되며 베리어층(75)의 중앙 영역을 노출시킨다. 상기 패드 전극(95)과 오믹 전극(85)은 베리어층(75)의 중앙 영역 주변에 위치하여 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 유래 구조의 고감도 압력 센서(194)에서 전기 단자(예를 들면, HEMT 유래 구조에서 트랜지스터의 소오스 및 드레인)의 역할을 한다. The
상기 패드 전극(95)은 오믹 전극(85) 아래에서 오믹 전극(85)과 접촉하며 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 백금(Pt)과 금(Au) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 오믹 전극(85)은 베리어층(75)과 오믹 접합(ohmic contact)을 하며 타이타늄(Ti), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt)과 금(Au) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 베리어층(75)은 AlXGa1-XN(0≤X≤1), InAlN 과 InAlGaN 중 어느 하나를 포함하는 물질로 구성될 수 있다. 상기 오믹 전극(85)과 패드 전극(95)은 바 형상 또는 판 형상으로 이루어진다. The
상기 채널층(65)은 베리어층(75)과 이종 접합에 기인하여 2-DEG(dimensional electron gas, 56)를 베리어층(75) 근처에 갖는다. 상기 2-DEG(56)는 HEMT 유래 구조에서 채널층(65)에 적용되는 외부 힘에 반응하여 채널층(65)의 내부에 전자의 농도 변화를 일으킨다. 상기 채널층(65)은 갈륨(Ga)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 구성될 수 있다. 상기 베리어층(75)과 채널층(65)은 이종의 화합물 반도체로 이루어지므로 외부 힘에 반응되어 굽힘시 압전 분극을 일으킨다.The
상기 입출력 회로 구조물(160)은 압력 센싱 구조물(115) 아래에서 압력 센싱 구조물(115)에 전기적으로 접속된다. 좀 더 상세하게는, 상기 입출력 회로 구조물(160)은 순차적으로 적층되는 회로 지지 기판(140)과 접합 패턴층(150)을 포함한다. 상기 회로 지지 기판(140)은 캐버티(130)를 오목 형상으로 한정하며 캐버티(130) 주변에 복수의 전기 회로(도면에 미 도시)를 지지한다. The input /
상기 캐버티(130)는 입출력 회로 구조물(160)의 두께 방향에 직각인 방향으로 오믹 전극(85)으로부터 벗어나 베리어층(75)의 중앙 영역과 마주본다. 상기 회로 지지 기판(130)은 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), 보론 나이트라이드(BN), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영 및 유리 중 어느 하나의 무기물 기판, 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트 (Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA) 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 중 어느 하나이다. 여기서, 상기 접합 패턴층(150)은 회로 지지 기판(130)에서 두 장소에 위치되어 패드 전극(95)에 접촉되며 패드 전극(95)과 함께 전기 회로에 전기적으로 접속된다.The
상기 접합 패턴층(150)은 주석(Sn), 금(Au), 구리(Cu), 인듐(In)과 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함한다. 상기 실링 부재(180)는 입출력 회로 구조물(160) 상에 위치되어 압력 센싱 구조물(115)의 양 측부를 둘러싼다. 상기 실링 부재(180)는 채널층(65)에 외부 힘의 적용시 채널층(65)과 베리어층(75)의 굽힘을 통해 캐버티(130)로부터 외부를 향해 누출되는 공기를 막는다.The
상기 실링 부재(180)는 압력 센싱 구조물(115)의 양 측부에서 채널층(65), 베리어층(75), 오믹 전극(85), 패드 전극(95) 및 접합 패턴층(150)과 접촉하도록 채널층(65)과 회로 지지 기판(140)을 덮고, 회로 지지 기판(140)의 캐버티(130) 상에서 채널층(65)을 부분적으로 노출시킨다.The sealing
상기 실링 부재(180)는 SiNx, Si3N4 및 SiO2 중 어느 하나를 포함한다. 한편, 상기 고감도 압력 센서(194)는 베리어층(75) 아래에서 회로 지지 기판(140)의 캐버티(130)와 마주하는 보호층(105)을 더 포함한다. 상기 보호층(105)은 SiNx, Si3N4, SiO2, Al2O3, HfO2, Polyimide, Bencocyclobutene, 및 AlN 중 어느 하나로 이루어져 오믹 전극(85)들 사이의 베리어층(75)을 덮는다.The sealing
상술한 바를 고려하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서(194)에서, 상기 압력 센싱 구조물(115)은 입출력 회로 구조물(160)의 캐버티(130)와 교차하며 패드 전극(95)에 의해 캐버티(130)의 일 측부 및 타 측부로부터 지지된다.In the high
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서를 개략적으로 보여주는 단면도이다. 이 경우에, 도 2는 도 1과 동일한 부재에 대해 동일한 부호를 사용한다. 2 is a cross-sectional view schematically showing a high-sensitivity pressure sensor having a HEMT-derived structure according to a second embodiment of the present invention. In this case, Fig. 2 uses the same symbols for the same members as those in Fig.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 고감도 압력 센서(198)는 도 1의 고감도 압력 센서(194)와 유사한 구조를 갖는다. 그러나, 도 1의 고감도 압력 센서(194)와 다르게, 상기 고감도 압력 센서(198)의 압력 센싱 구조물(115A)은 고감도 압력 센서(194)의 압력 센싱 구조물(115) 대비 채널층(65) 상에 버퍼층(25)을 더 포함한다. 상기 버퍼층(25)은 갈륨(Ga)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 구성될 수 있다. 상기 버퍼층(25)은 채널층(65)과 실링 부재(180) 사이에 위치된다. Referring to FIG. 2, the high-
좀 더 상세하게는, 상기 고감도 압력 센서(198)에서, 상기 실링 부재(180)는, 압력 센싱 구조물(115A)의 양 측부에서 버퍼층(25), 채널층(65), 베리어층(75), 오믹 전극(85), 패드 전극(95) 및 접합 패턴층(150)과 접촉하도록 버퍼층(25)과 회로 지지 기판(150)을 덮고, 회로 지지 기판(150)의 캐버티(130) 상에서 버퍼층(25)을 부분적으로 노출시킨다.More specifically, in the high-
상술한 바를 고려하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서(198)에서, 상기 압력 센싱 구조물(115A)은 입출력 회로 구조물(160)의 캐버티(130)와 교차하며 패드 전극(95)에 의해 캐버티(130)의 일 측부 및 타 측부로부터 지지된다.In the high-
도 3은 제3 실시예에 따른 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서를 개략적으로 보여주는 평면도이다. 도 4는 도 3의 절단선 Ⅰ - Ⅰ‘ 를 따라 취해 고감도 압력 센서를 보여주는 단면도이고, 도 5는 도 3의 절단선 Ⅱ - Ⅱ‘ 를 따라 취해 고감도 압력 센서를 보여주는 단면도이다.3 is a plan view schematically showing a high-sensitivity pressure sensor having a HEMT-derived structure according to the third embodiment. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a high-sensitivity pressure sensor taken along a cutting line I-I 'of FIG. 3, and FIG. 5 is a sectional view showing a high-sensitivity pressure sensor taken along a cutting line II-II' of FIG.
이 경우에, 도 3 내지 도 5는 도 2와 동일한 부재에 대해 동일한 명칭을 사용하기로 한다.In this case, FIGS. 3 to 5 use the same names for the same members as FIG.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 고감도 압력 센서(204)는 도 2의 고감도 압력 센서(198)와 유사한 구조를 갖는다. 그러나, 상기 고감도 압력 센서(204)의 압력 센싱 구조물(115B)과 입출력 회로 구조물(164)은 도 2의 고감도 압력 센서(198)의 압력 센싱 구조물(115A)과 입출력 회로 구조물(160)과 다른 구조의 채널층(67), 베리어층(77), 오믹 전극(87), 패드 전극(97)과 보호층(107)을 갖는다. 좀 더 상세하게는, 상기 압력 센싱 구조물(115B)은 버퍼층(27) 아래에서 다른 구조를 갖는다.3 to 5, the high-
즉, 상기 채널층(67)은 도 1 및 도 2와 유사하게 입출력 회로 구조물(164)상에서 버퍼층(27)과 함께 캐버티(134)의 일 측부로부터 타 측부를 향해 연장되어 일 방향(=고감도 압력 센서(204)에서 절단선 Ⅰ - Ⅰ‘ 의 방향)에서 캐버티(134)와 교차하고, 채널층(67)의 중앙 영역으로부터 회로 지지 기판(164)의 캐버티(134)를 향해 돌출하는 채널 돌출부(67a)를 갖는다. 상기 베리어층(77)은 채널층(67) 아래에서 채널 돌출부(67a)에 접촉되어 2차원적으로 채널 돌출부(67a)와 동일한 형상을 갖는다.1 and 2, the
또한, 상기 오믹 전극(87)은 베리어층(77) 아래에서 인터디지트(interdigit) 형상 또는 핑거(finger) 형상으로 이루어져 베리어층(77)으로부터 베리어층(77)의 양 측부를 향해 연장하여 채널층(67) 아래에 위치된다. 여기서, 상기 오믹 전극(87)은 베리어층(77)의 일 측부 및 타 측부에서 채널층(67)의 채널 돌출부(67a)를 부분적으로 덮는다. 상기 패드 전극(97)은 베리어층(77)의 양 측부에서 채널층(67) 아래에 위치되어 단부를 통해 오믹 전극(87)과 접촉한다. 상기 오믹 전극(87)은 HEMT 유래 구조에서 트랜지스터의 소오스 및 드레인 역할을 한다.The
상기 패드 전극(97)은 일 방향(=고감도 압력 센서(204)에서 절단선 Ⅰ - Ⅰ‘ 의 방향)을 따라 일렬로 위치되어 캐버티(134)의 일 측부와 타 측부로부터 캐버티(134)의 상부측을 향해 돌출한다. 더불어, 상기 버퍼층(27)과 채널층(67), 베리어층(77), 오믹 전극(87), 패드 전극(97)과 보호층(107)은 타 방향(=고감도 압력 센서(204)에서 절단선 Ⅱ - Ⅱ‘ 의 방향)을 따라 캐버티(134) 상에, 예를 들면 회로지지 기판(144)으로부터 들뜬 상태(floating state)로 위치된다. 상기 보호층(107)은 베리어층(77) 아래에서 오믹 전극(87)들 사이에 위치되어 베리어 층(77)을 덮는다.The
한편, 상기 입출력 회로 구조물(164)은 압력 센싱 구조물(115B) 아래에서 순차적으로 적층되는 회로 지지 기판(144), 신호 전달층(152)과 접합 패턴층(154)을 포함한다. 상기 회로 지지 기판(144)은 일 방향을 따라 캐버티(134)의 일 측부 및 타 측부에서 압력 센싱 구조물(115B)과 전기적으로 접속한다. 좀 더 상세하게는, 상기 접합 패턴층(154)은 일 방향을 따라 캐버티(134)의 일 측부 및 타 측부에 위치되어 패드 전극(97)과 접촉한다.The input /
상기 회로 지지 기판(144)은 두께 방향으로 베리어층(77)과 마주하고 두께 방향에 직각으로 베리어층(77)보다 더 큰 면적을 가지는 캐버티(134)를 갖는다. 상기 신호 전달층(152)은 패드 전극(97) 아래에 위치되어 패드 전극(97)으로부터 돌출한다. 상술한 바를 고려하면, 본 발명의 제3 실시예에 따른 고감도 압력 센서(204)에서, 상기 압력 센싱 구조물(115B)은, 일 방향에서 입출력 회로 구조물(164)의 캐버티(134)와 교차하는 때, 패드 전극(97)에 의해 캐버티(134)의 일 측부 및 타 측부로부터 지지된다.The
또한, 상기 압력 센싱 구조물(115B)은, 일 방향에서 입출력 회로 구조물(164)의 캐버티(134)와 교차하는 때, 캐버티(134)를 경유하는 방향에 직각 방향(=타 방향)에서 캐버티(134) 주변으로부터 들뜬 상태(floating state)로 유지된다. 이와는 다르게, 본 발명의 제3 실시예의 변형에 따른 고감도 압력 센서는 채널층(67) 상에 버퍼층(27)을 갖지 않을 수 있다.The
도 6은 제4 실시예에 따른 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서를 개략적으로 보여주는 평면도이고, 도 7은 도 6의 절단선 Ⅰ - Ⅰ‘ 를 따라 취해 고감도 압력 센서를 보여주는 단면도이다.FIG. 6 is a plan view schematically showing a high-sensitivity pressure sensor having a HEMT-derived structure according to a fourth embodiment, and FIG. 7 is a cross-sectional view showing a high-sensitivity pressure sensor taken along a cutting line I-I 'of FIG.
도 8은 도 6의 절단선 Ⅱ - Ⅱ‘ 를 따라 취해 고감도 압력 센서를 보여주는 단면도이고, 도 9는 도 6의 절단선 Ⅲ - Ⅲ’ 를 따라 취해 고감도 압력 센서를 보여주는 단면도이다.FIG. 8 is a sectional view showing a high-sensitivity pressure sensor taken along a cutting line II-II 'of FIG. 6, and FIG. 9 is a sectional view showing a high-sensitivity pressure sensor taken along a cutting line III-III' of FIG.
이 경우에, 도 6 내지 도 9는 도 3 내지 도 5와 동일한 부재에 대해 동일한 명칭을 사용하기로 한다.In this case, FIGS. 6 to 9 use the same names for the same members as in FIGS. 3 to 5.
도 6 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 고감도 압력 센서(208)의 압력 센싱 구조물(115C)과 입출력 회로 구조물(168)은 도 3의 고감도 압력 센서(204)의 압력 센싱 구조물(115B)과 입출력 회로 구조물(164)과 유사한 구조의 채널층(69), 베리어층(79), 오믹 전극(89), 패드 전극(99)과 보호층(109)을 갖는다. 좀 더 상세하게는, 상기 채널층(69), 베리어층(79), 오믹 전극(89), 패드 전극(99)과 보호층(109)은 제1 및 제2 방향(=고감도 압력 센서(208)에서 절단선 Ⅰ - Ⅰ‘ 및 Ⅱ - Ⅱ‘ 의 방향)을 따라 버퍼층(29)과 함께 입출력 회로 구조물(164)에서 회로 지지 기판(148)의 캐버티(138) 상에, 예를 들면 회로 지지 기판(148)으로부터 들뜬 상태(floating state)로 위치된다.6 to 9, the
여기서, 상기 채널층(69)은 회로 지지 기판(148)의 캐버티(138) 상에서 가장 자리에 채널 돌출부(69a)를 갖는다. 상기 채널 돌출부(69a), 베리어층(79), 오믹 전극(89)과 보호층(109)은 도 3의 채널 돌출부(67a), 베리어층(77), 오믹 전극(87) 및 보호층(107)과 동일한 형상을 갖는다. 또한, 상기 버퍼층(29)과 채널층(69)은 제3 방향(=고감도 압력 센서(208)에서 절단선 Ⅲ - Ⅲ‘ 의 방향)을 따라 회로 지지 기판(148)에서 패드 전극(99)을 통해 캐버티(138)의 측부로부터 지지된다. 상기 오믹 전극(89)은 HEMT 유래 구조에서 트랜지스터의 소오스 및 드레인 역할을 한다.Here, the
상기 패드 전극(99)은 제3 방향(=고감도 압력 센서(208)에서 절단선 Ⅲ - Ⅲ‘ 의 방향)을 따라 베리어층(79)의 양 측부에서 채널층(69) 상에 위치된다. 여기서, 상기 압력 센싱 구조물(115C)은 패드 전극(99)을 통해 입출력 회로 구조물(168)과 전기적으로 접속한다. 한편, 상기 입출력 회로 구조물(168)은 압력 센싱 구조물(115C) 아래에서 순차적으로 적층되는 회로 지지 기판(148), 신호 전달층(156)과 접합 패턴층(158)을 포함한다.The
상기 회로 지지 기판(148)은 제3 방향을 따라 캐버티(138)의 측부에서 압력 센싱 구조물(115C)과 전기적으로 접속한다. 좀 더 상세하게는, 상기 회로 지지 기판(148)은 두께 방향으로 베리어층(79)과 마주하고 두께 방향에 직각으로 베리어층(79)보다 더 큰 면적을 가지는 캐버티(138)를 갖는다. 상기 접합 패턴층(158)은 제3 방향을 따라 캐버티(138)의 측부에 위치되어 패드 전극(99)과 접촉한다. 상기 신호 전달층(156)은 패드 전극(99) 아래에 위치되어 패드 전극(99)으로부터 돌출한다. The
상술한 바를 고려하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 고감도 압력 센서(208)에서, 상기 압력 센싱 구조물(115C)은, 제3 방향에서 입출력 회로 구조물(168)의 캐버티(138)의 측부로부터 캐버티(138)의 상부측을 향해 돌출하는 때, 패드 전극(99)에 의해 캐버티(138)의 측부로부터 지지되며 캐버티(138)의 상부측 상에서 들뜬 상태(floating state)로 유지된다.In the high-
또한, 상기 압력 센싱 구조물(115C)은, 제3 방향에서 입출력 회로 구조물(168)의 캐버티(138)의 측부로부터 캐버티(138)의 상부측을 향해 캔틸레버(cantilever) 형상으로 돌출하는 때, 캐버티(138)를 향해 돌출하는 방향에 직각 방향(=제1 방향)에서 캐버티(138) 주변으로부터 들뜬 상태로 유지된다. 이와는 다르게, 본 발명의 제4 실시예의 변형에 따른 고감도 압력 센서는 채널층(69) 상에 버퍼층(29)을 갖지 않을 수 있다.When the
도 10 내지 도 18은 도 1의 고감도 압력 센서의 제조방법을 개략적으로 설명하는 단면도이다.10 to 18 are cross-sectional views schematically illustrating a method of manufacturing the high-sensitivity pressure sensor of FIG.
도 10 및 도 11을 참조하면, 예비 더미 기판(10)이 준비될 수 있다. 상기 예비 더미 기판(10)은 사파이어(sapphire), 갈륨 나이트라이드(GaN), 실리콘카바이트(SiC)와 다이아몬드(diamond) 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 예비 더미 기판(10) 상에 예비 버퍼층(20)이 형성될 수 있다. 상기 예비 버퍼층(20)은 예비 더미 기판(10)을 씨드(seed)로 이용하여 에피텍셜 방식으로 성장되며, 갈륨(Ga)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 구성될 수 있다.10 and 11, a
상기 예비 버퍼층(20)이 예비 더미 기판(10) 상에 형성된 후, 상기 예비 버퍼층(20) 상에 예비 더미 분리층(30)이 형성될 수 있다. 상기 예비 더미 분리층(30)은 예비 버퍼층(20)을 씨드로 이용하여 에피텍셜 방식으로 성장되며, 갈륨(Ga), 인듐(In)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 구성될 수 있다. 상기 예비 더미 분리층(30)은 인듐 방울막(Indium droplet layer)일 수 있다. 여기서, 상기 예비 더미 분리층(30)은 예비 더미 기판(10) 및 예비 버퍼층(20)과 함께 예비 더미 구조물(40)을 구성할 수 있다.After the
상기 예비 더미 분리층(30)이 예비 버퍼층(20) 상에 형성된 후, 상기 예비 더미 분리층(30) 상에 예비 채널층(60)이 형성될 수 있다. 상기 예비 채널층(60)은 예비 더미 분리층(30)을 씨드로 이용하여 에피텍셜 방식으로 성장되며, 갈륨(Ga)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 구성될 수 있다. After the preliminary
도 12 및 도 13을 참조하면, 상기 예비 채널층(60)이 예비 더미 분리층(30) 상에 형성된 후, 상기 예비 채널층(60) 상에 예비 베리어층(70)이 형성될 수 있다. 상기 예비 베리어층(70)은 예비 채널층(60)을 씨드로 이용하여 에피텍셜 방식으로 성장되며, AlXGa1 -XN(0≤X≤1), InAlN 과 InAlGaN 중 어느 하나를 포함하는 물질로 구성될 수 있다. 이 경우에, 상기 예비 채널층(60)과 예비 베리어층(70)은 서로 다른 크기의 격자 상수를 가져서 계면에 미스 매칭된 격자를 가질 수 있다. 12 and 13, after the
상기 예비 채널층(60)은 질소(N)-면(face)과 갈륨(Ga)-면(face)을 번갈아 교차하면서 에피텍셜 방식으로 성장되므로 성장 두께에 따라 평형 상태에서도 자발적 분극(spontaneous polarization)을 크게 일으킨다. 또한, 상기 예비 채널층(60)과 예비 베리어층(70)은 이종 접합시 질화물 간의 큰 격자 상수 차이에 기인하여 발생하는 응력에 대응된 압전 분극(piezoelectric polarization)를 일으킨다. Since the
따라서, 상기 예비 채널층(60)은 예비 채널층(60)과 예비 베리어층(70)의 미스 매칭된 격자, 자발적 분극(spontaneous polarization)과 압전 분극(piezoelectric polarization)을 이용하여 예비 베리어층(70) 근처에 2-DEG(dimensional electron gas; 56) 를 형성할 수 있다. 상기 예비 베리어층(70)이 예비 채널층(60) 상에 형성된 후, 상기 예비 베리어층(70) 상에 복수의 예비 오믹 전극(80)이 형성될 수 있다. The
본 발명의 설명을 단순화하기 위해, 상기 예비 베리어층(70) 상에 두 개의 예비 오믹 전극(80)만을 도시하기로 한다. 상기 두 개의 예비 오믹 전극(80)은 예비 베리어층(70)을 노출시키도록 형성될 수 있다. 상기 예비 오믹 전극(80)은 예비 베리어층(70)의 양 측부에 위치되어 예비 베리어층(70)과 오믹 접합을 형성할 수 있다. 상기 예비 오믹 전극(80)은 도전물질, 예를 들면, 타이타늄(Ti), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt)과 금(Au) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. In order to simplify the description of the present invention, only two
상기 예비 오믹 전극(80)이 예비 베리어층(70) 상에 형성된 후, 상기 예비 오믹 전극(80) 상에 예비 패드 전극(90)이 적층될 수 있다. 상기 예비 패드 전극(90)은 두 개의 예비 오믹 전극(80) 사이의 예비 베리어층(70)을 노출시킬 수 있다. 상기 예비 패드 전극(90)은 도전물질, 예를 들면 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 백금(Pt)과 금(Au) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. After the
상기 예비 패드 전극(90)이 예비 오믹 전극(80) 상에 형성된 후, 상기 두 개의 예비 오믹 전극(80) 사이에 예비 보호층(100)이 형성될 수 있다. 상기 예비 보호층(100)은 절연물질, 예를 들면 SiNx, Si3N4, SiO2, Al2O3, HfO2, Polyimide, Bencocyclobutene, 및 AlN 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 예비 채널층(60), 예비 베리어층(70), 예비 오믹 전극(80), 예비 패드 전극(90), 예비 보호층(100)은 예비 압력 센싱 구조물(110)을 구성할 수 있다. After the
도 14 및 도 15를 참조하면, 상기 예비 더미 구조물(40)과 예비 압력 센싱 구조물(110)이 도 13과 같이 형성된 후, 상기 예비 더미 구조물(40)과 예비 압력 센싱 구조물(110)은 식각되어 더미 구조물(45)과 압력 센싱 구조물(115)로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 더미 구조물(45)과 압력 센싱 구조물(115)을 형성하는 것은, 도 14의 입출력 회로 구조물(160)에서 일 방향으로 입출력 회로 구조물(160)의 폭에 가까운 크기를 가지도록, 예비 센싱 구조물(110)과 예비 더미 구조물(40)을 순차적으로 식각하는 것을 포함할 수 있다. Referring to FIGS. 14 and 15, after the
좀 더 상세하게는, 상기 예비 더미 기판(10), 예비 버퍼층(20), 예비 더미 분리층(30), 예비 채널층(60)과 예비 베리어층(70)은 동일 면적을 가지도록 식각될 수 있다. 상기 더미 구조물(45)과 압력 센싱 구조물(115)이 형성된 후, 상기 더미 구조물(45)과 압력 센싱 구조물(115)을 뒤집어서 하부측에 압력 센싱 구조물(115)과 상부측에 더미 구조물(45)이 형성될 수 있다. 상기 더미 구조물(45)과 압력 센싱 구조물(115)을 뒤집기 전, 도 14에 도시된 바와 같이, 상기 더미 구조물(45)은 순차적으로 적층되는 더미 기판(15), 버퍼층(25)과 더미 분리층(35)을 포함할 수 있다. More specifically, the
상기 압력 센싱 구조물(115)은 순차적으로 적층되는 채널층(65) 및 베리어층(75)과 함께 베리어층(75) 상에 오믹 전극(85), 패드 전극(95)과 보호층(105)을 포함할 수 있다. 상기 오믹 전극(95)은 베리어층(75) 상에서 베리어층(75)의 양 측부에 형성되어 베리어층(75)의 중앙 영역을 노출시키고, 상기 패드 전극(95)은 오믹 전극(85) 상에서 도전 물질로 이루어져 입출력 회로 구조물(160)과 접촉할 수 있다.The
상기 보호층(105)은 오믹 전극(85)들 사이에 위치되어 베리어층(75)의 중앙 영역을 덮을 수 있다. 상기 더미 구조물(45)과 압력 센싱 구조물(115)을 뒤집은 후, 도 14와 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 압력 센싱 구조물(115)은 순차적으로 적층되는 베리어층(75) 및 채널층(65)과 함께 베리어층(75) 아래에 오믹 전극(85), 패드 전극(95)과 보호층(105)을 포함하는 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 유래 구조를 이룰 수 있다. The
또한, 상기 더미 구조물(45)은 순차적으로 적층되는 더미 분리층(35), 버퍼층(25)과 더미 기판(15)을 포함할 수 있다. 상기 압력 센싱 구조물(115)과 더미 구조물(45)이 순차적으로 형성된 후, 상기 압력 센싱 구조물(115) 아래에 입출력 회로 구조물(160)이 형성될 수 있다. 상기 입출력 회로 구조물(160)을 형성하는 것은, 압력 센싱 구조물(115) 아래에서 회로 지지 기판(140)을 준비하고, 회로 지지 기판(140) 상에 접합 패턴층(150)을 적어도 두 개로 형성하는 것을 포함할 수 있다.The
여기서, 상기 회로 지지 기판(140)은 접합 패턴층(150)들 사이의 영역에서 캐버티(130)를 오목 형상으로 한정하고, 상기 접합 패턴층(150)은 회로 지지 기판(140)의 캐버티(130) 주변에서 패드 전극(95)을 통해 오믹 전극(85)에 전기적으로 접속될 수 있다. 상기 회로 지지 기판(130)은 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), 보론 나이트라이드(BN), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영 및 유리 중 어느 하나의 무기물 기판, 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트 (Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA) 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 중 어느 하나이다. 상기 접합 패턴층(150)은 도전물질, 예를 들면 주석(Sn), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 인듐(In)과 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The
도 16 및 도 17을 참조하면, 상기 더미 구조물(45)과 압력 센싱 구조물(115)을 뒤집은 후, 상기 입출력 회로 구조물(160) 상에 압력 센싱 구조물(115)과 더미 구조물(45)이 순차적으로 위치될 수 있다. 여기서, 상기 압력 센싱 구조물(115)의 패드 전극(95)은 입출력 회로 구조물(160)의 접합 패턴층(150)과 접촉할 수 있다. 상기 압력 센싱 구조물(115)과 더미 구조물(45)이 입출력 회로 구조물(160) 상에 순차적으로 형성된 후, 상기 압력 센싱 구조물(115)로부터 더미 구조물(45)이 제거될 수 있다. 16 and 17, after the
상기 압력 센싱 구조물(115)로부터 더미 구조물(45)을 제거시키는 것은, 더미 구조물(45)의 더미 분리층(35)에 레이저를 레이저 리프트 오프(Laser-Lift Off; LLO) 방식으로 조사하고, 레이저를 이용하여 더미 분리층(35)에 열을 적용하고, 더미 분리층(35)에 열 적용 동안, 더미 분리층(35)에서 갈륨(Ga), 인듐(In)과 질소(N)의 결합 상태를 와해(瓦解)시키고, 압력 센싱 구조물(115)로부터 더미 구조물(45)을 분리시키는 것을 포함할 수 있다.Removing the
여기서, 상기 레이저는 더미 구조물(45)에서 더미 기판(15)과 버퍼층(25)을 순차적으로 지나 더미 분리층(35)에 도달될 수 있다. 상기 더미 구조물(45)은 압력 센싱 구조물(115)과 더미 구조물(45) 사이의 계면을 통해 분리될 수 있다. Here, the laser can reach the
도 18을 참조하면, 상기 압력 센싱 구조물(115)로부터 더미 구조물(45)을 제거시킨 후, 상기 채널층(65) 상에 건식 식각을 이용하여 에칭 백(etching back; E/B) 공정을 수행할 수 있다. 상기 에칭 백(E/B) 공정은 채널층(65)으로부터 더미 분리층(35)의 찌꺼기 또는 더미 분리층(35)과 채널층(65)의 계면에 존재하는 불순물을 제거하기 위함이다. 18, after the
여기서, 상기 에칭 백(E/B) 공정은 옵션(option)으로 수행되는 것으로서 필요에 따라 수행되지 않을 수 있다. 상기 에칭 백(E/B) 공정이 채널층(65) 상에 수행된 후, 상기 압력 센싱 구조물(115)과 입출력 회로 구조물(160) 상에 도 1의 실링 부재(180)가 컨포멀하게 덮일 수 있다. 상기 실링 부재(180)는 SiNx, Si3N4 및 SiO2 중 어느 하나를 포함한다. 이를 통해서, 상기 실링 부재(180)는 압력 센싱 구조물(115)과 입출력 회로 구조물(160)과 함께 도 1의 고감도 압력 센서(194)를 구성할 수 있다.Here, the etching back (E / B) process is performed as an option and may not be performed if necessary. After the etch back (E / B) process is performed on the
도 19 내지 도 21은 도 2의 고감도 압력 센서의 제조방법을 개략적으로 설명하는 단면도이다. 이 경우에, 도 19 내지 도 21은 도 10 내지 도 18과 동일한 부재에 대해 동일한 부호를 사용한다. 도 19는 도10 내지 도 15를 거친 단계를 보여주는 단면도이다. 19 to 21 are cross-sectional views schematically illustrating a manufacturing method of the high-sensitivity pressure sensor of Fig. In this case, the same reference numerals are used for the same members as those of Figs. 10 to 18 in Figs. 19 to 21. Fig. FIG. 19 is a sectional view showing steps through FIGS. 10 to 15. FIG.
즉, 도 19는 도 13의 단계에서 순차적으로 적층되는 예비 더미 기판(10)과 예비 더미 분리층(30)을 포함하는 예비 더미 구조물(40)을 구비하며 예비 버퍼층(20), 예비 채널층(60), 예비 베리어층(70), 예비 오믹 전극(80), 예비 패드 전극(90)과 예비 보호층(100)을 포함하는 예비 압력 센싱 구조물(110)을 구비할 수 있다.That is, FIG. 19 shows a
또한, 도 19는 도 14의 단계에서 예비 더미 구조물(40)과 예비 압력 센싱 구조물(160)을 순차적으로 식각하여 더미 구조물(45A)과 압력 센싱 구조물(115A)을 구비할 수 있다. 좀 더 상세하게는, 상기 더미 구조물(45A)은 도 14에서 순차적으로 적층되는 예비 더미 기판(10)과 예비 더미 분리층(30)을 식각해서 형성될 수 있다. In addition, FIG. 19 may include a
또한, 상기 압력 센싱 구조물(115A)은 순차적으로 적층되는 예비 버퍼층(20), 예비 채널층(60), 예비 베리어층(70), 예비 오믹 전극(80), 예비 패드 전극(90)과 예비 보호층(100)을 식각해서 형성될 수 있다. 상기 예비 더미 분리층(30)은 인듐(In), 갈륨(Ga)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질을 갖는다.The
상기 예비 더미 기판(10), 예비 버퍼층(20), 예비 더미 분리층(30), 예비 채널층(60)과 예비 베리어층(70)은 동일 면적을 가지도록 식각될 수 있다. 도 15의 단계에서, 상기 더미 구조물(45A)과 압력 센싱 구조물(115A)이 순서적으로 뒤집힌 후, 상기 압력 센싱 구조물(115A)과 더미 구조물(45A)이 순차적으로 형성될 수 있다. 여기서, 상기 더미 구조물(45A)은 순차적으로 적층되는 더미 분리층(35)과 더미 기판(15)을 포함할 수 있다. The
상기 압력 센싱 구조물(115A)은 순차적으로 적층되는 패드 전극(95), 오믹 전극(85), 베리어층(75), 채널층(65)과 버퍼층(25)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 압력 센싱 구조물(115A)은 두 개의 오믹 전극(85) 사이에 보호층(105)을 포함할 수 있다.The
도 19 를 참조하면, 상기 압력 센싱 구조물(115A)과 더미 구조물(45A)이 순차적으로 형성된 후, 상기 압력 센싱 구조물(115A)과 더미 구조물(45A)이 입출력 회로 구조물(160) 상에 순차적으로 위치될 수 있다. 여기서, 상기 압력 센싱 구조물(115A)의 패드 전극(95)은 입출력 회로 구조물(160)의 접합 패턴층(150)과 접촉할 수 있다. 상기 입출력 회로 구조물(160)은 도 14 및 도 15에서 상세하게 설명되었다.19, after the
도 20을 참조하면, 상기 압력 센싱 구조물(115A)로부터 더미 구조물(45A)이 제거될 수 있다. 상기 더미 구조물(45A)은 레이저 리프트 오프 방식(LLO)으로 레이저 이용하여 압력 센싱 구조물(115A)로부터 제거될 수 있다. 상기 레이저는 더미 기판(15)을 지나 더미 분리층(35)에 도달될 수 있다. Referring to FIG. 20, the
상기 압력 센싱 구조물(115A)로부터 더미 구조물(45A)을 제거시키는 것은, 더미 구조물(45A)의 더미 분리층(35)에 레이저를 레이저 리프트 오프(Laser-Lift Off; LLO) 방식으로 조사하고, 레이저를 이용하여 더미 분리층(35)에 열을 적용하고, 더미 분리층(35)에 열 적용 동안, 더미 분리층(35)에서 갈륨(Ga)과 질소(N)의 결합 상태를 와해(瓦解)시키고, 압력 센싱 구조물(115A)로부터 더미 구조물(45A)을 분리시키는 것을 포함할 수 있다.Removing the
도 21을 참조하면, 상기 압력 센싱 구조물(115A)로부터 더미 구조물(45A)을 제거시킨 후, 상기 버퍼층(25) 상에 건식 식각을 이용하여 에칭 백(etching back; E/B) 공정을 수행할 수 있다. 상기 에칭 백(E/B) 공정은 도 18에서 설명되었다. 상기 에칭 백(E/B) 공정이 버퍼층(25) 상에 수행된 후, 상기 압력 센싱 구조물(115A)과 입출력 회로 구조물(160) 상에 도 2와 같이 실링 부재(180)가 덮일 수 있다. 이를 통해서, 상기 실링 부재(180)는 압력 센싱 구조물(115A)과 입출력 회로 구조물(160)과 함께 도 2의 고감도 압력 센서(198)를 구성할 수 있다.21, after the
도 22 내지 도 27은 도 3의 고감도 압력 센서의 제조방법을 설명하는 개략도이다. 이 경우에, 도 22 내지 도 27은 도 10 내지 도 21 과 동일한 부재에 대해 동일한 부호 및/ 또는 동일한 명칭을 사용하기로 한다.Figs. 22 to 27 are schematic views for explaining the method of manufacturing the high-sensitivity pressure sensor of Fig. 3; In this case, the same reference numerals and / or the same names are used for the same members as those in Figs. 10 to 21 in Figs. 22 to 27. Fig.
도 22를 참조하면, 예비 더미 구조물(40) 상에 예비 버퍼층(20)이 형성될 수 있다. 상기 예비 더미 구조물(40)은 순차적으로 적층되는 예비 더미 기판(10)과 예비 더미 분리층(30)을 포함할 수 있다. 상기 예비 버퍼층(20)이 예비 더미 구조물(40) 상에 형성된 후, 상기 예비 버퍼층(20) 상에 예비 채널층(66)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 예비 채널층(66)은 도 4 및 도 5와 같이 소정 부위로부터 돌출하는 채널 돌출부(67a)를 갖는다.Referring to FIG. 22, a
상기 예비 채널층(66)이 예비 버퍼층(20) 상에 형성된 후, 상기 예비 채널층(66)의 채널 돌출부(67a) 상에 베리어층(77)과 오믹 전극(87)이 순차적으로 형성될 수 있다. 상기 베리어층(77)은, 2차원적으로 볼 때, 채널 돌출부(67a)와 동일한 형상을 갖는다. 상기 오믹 전극(87)은 도 3에 도시된 바와 같이 베리어층(77) 상에서 인터디지트(interdigit) 형상 또는 핑거(finger) 형상을 이루면서 베리어층(77)의 양 측부에서 예비 채널층(66) 상에 형성될 수 있다.The
한편, 상기 예비 버퍼층(20)은 예비 더미 구조물(40) 상에 형성되지 않을 수도 있다. 이 경우에, 상기 예비 더미 구조물(40)은 예비 더미 기판(10)과 예비 더미 분리층(30) 사이에 예비 버퍼층(20)을 가질 수 있다. 따라서, 상기 예비 채널층(66)은 예비 더미 구조물(40) 상에 위치되어 예비 더미 구조물(40)과 직접적으로 접촉할 수 있다.Alternatively, the
도 23을 참조하면, 상기 베리어층(77)과 오믹 전극(87)이 채널 돌출부(67a) 상에 형성된 후, 상기 베리어층(77)의 양 측부에서 예비 채널층(66) 상에 패드 전극(97)이 형성될 수 있다. 상기 패드 전극(97)은 예비 채널층(66) 상에서 오믹 전극(87)과 접촉한다. 상기 패드 전극(97)은 도 3과 같이 일렬로 두 개 형성될 수 있다. 23, after the
상기 패드 전극(97)이 예비 채널층(66) 상에 형성된 후, 상기 베리어층(77) 상에서 오믹 전극(87)들 사이에 도 3과 같이 보호층(107)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 예비 버퍼층(20), 예비 채널층(66), 베리어층(77), 오믹 전극(87), 패드 전극(97)과 보호층(107)은 예비 압력 센싱 구조물(111)을 구성할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 예비 더미 구조물(40)이 예비 버퍼층(20)을 가지는 때, 상기 예비 압력 센싱 구조물(111)은 예비 채널층(66), 베리어층(77), 오믹 전극(87), 패드 전극(97)과 보호층(107)을 가질 수도 있다.The
도 24를 참조하면, 상기 예비 압력 센싱 구조물(111)이 형성된 후, 상기 예비 더미 기판(10) 상에서 예비 채널층(66), 예비 버퍼층(20)과 예비 더미 분리층(30)이 순차적으로 식각될 수 있다. 여기서, 상기 예비 채널층(66), 예비 버퍼층(20)과 예비 더미 분리층(30)은 동일 면적으로 식각될 수 있다. 상기 예비 채널층(66), 예비 버퍼층(20)과 예비 더미 분리층(30)이 식각된 후, 순차적으로 적층되는 더미 구조물(45B)과 압력 센싱 구조물(115B)이 형성될 수 있다. 상기 더미 구조물(45B)은 순차적으로 적층되는 예비 더미 기판(10)과 더미 분리층(37)을 포함할 수 있다. 24, after the preliminary
상기 압력 센싱 구조물(115B)은 순차적으로 적층되는 버퍼층(27), 채널층(67), 베리어층(77), 오믹 전극(87), 패드 전극(97)과 보호층(107)을 포함할 수 있다. 한편, 도 22에 기술된 바와 같이, 상기 예비 버퍼층(20)이 예비 더미 구조물(40) 상에 형성되지 않는 때, 상기 압력 센싱 구조물(115B)은 채널층(67), 베리어층(77), 오믹 전극(87), 패드 전극(97)과 보호층(107) 만을 포함할 수도 있다.The
상기 더미 구조물(45B)과 압력 센싱 구조물(115B)이 형성된 후, 상기 더미 구조물(45B) 아래에 입출력 회로 구조물(164)이 준비될 수 있다. 상기 입출력 회로 구조물(164)은 순차적으로 적층되는 회로지지 기판(144), 신호 전달층(152)과 접합 패턴층(154)을 포함할 수 있다. 상기 회로지지 기판(144)은 캐버티(134)를 갖는다. 상기 신호 전달층(152)과 접합 패턴층(154)은 한 단위로 하여 회로지지 기판(144)에서 캐버티(134)의 일 측부 및 타 측부에 위치될 수 있다.After the
도 25 내지 도 27을 참조하면, 상기 입출력 회로 구조물(164)이 준비된 후, 상기 더미 구조물(45B)과 압력 센싱 구조물(115B)을 뒤집어서 하부측에 압력 센싱 구조물(115B)과 상부측에 더미 구조물(45B)이 형성될 수 있다. 상기 더미 구조물(45B)과 압력 센싱 구조물(115B)이 뒤집어진 후, 상기 입출력 회로 구조물(164) 상에 압력 센싱 구조물(115B)과 더미 구조물(45B)이 순차적으로 안착될 수 있다.25-27, after the input /
여기서, 도 25는 입출력 회로 구조물(164) 상에 위치된 압력 센싱 구조물(115B)과 더미 구조물(45B)을 도시한다. 상기 압력 센싱 구조물(115B)의 패드 전극(97)은 입출력 회로 구조물(164)의 접합 패턴층(154)과 접촉할 수 있다. 도 25의 절단선 Ⅰ - Ⅰ‘ 를 따라 볼 때, 상기 압력 센싱 구조물(115B)과 더미 구조물(45B)은 입출력 회로 구조물(164)의 회로 지지 기판(144)에서 캐버티(134)의 일 측부와 타 측부를 통해 도 26과 같이 지지될 수 있다. 도 25의 절단선 Ⅱ - Ⅱ‘ 를 따라 볼 때, 상기 압력 센싱 구조물(115B)과 더미 구조물(45B)은 입출력 회로 구조물(164)의 회로 지지 기판(144)에서 캐버티(134) 상에서 들뜬 상태(floating state)로 도 27과 같이 위치될 수 있다.Here, FIG. 25 shows a
이후로, 상기 더미 구조물(45B)에 도 20의 레이저 리프트 오프(Laser-Lift Off; LLO) 방식으로 레이저가 조사될 수 있다. 상기 레이저는 압력 센싱 구조물(115B)로부터 더미 구조물(45B)을 분리시킬 수 있다. 상기 레이저가 더미 구조물(45B)에 조사된 후, 상기 버퍼층(27) 상에 도 21의 에칭 백 공정이 수행될 수 있다. 이를 통해서, 상기 압력 센싱 구조물(115B)과 입출력 회로 구조물(164)은 도 3의 고감도 압력 센서(204)를 구성할 수 있다.Thereafter, the laser can be irradiated to the
도 28 내지 도 34는 도 6의 고감도 압력 센서의 제조방법을 설명하는 개략도이다. 이 경우에, 도 28 내지 도 34는 도 10 내지 도 21과 동일한 부재에 대해 동일한 부호 및/ 또는 동일한 명칭을 사용하기로 한다.Figs. 28 to 34 are schematic views for explaining the method of manufacturing the high-sensitivity pressure sensor of Fig. 6; In this case, the same reference numerals and / or the same names will be used for the same members as those in Figs. 10 to 21 in Figs. 28 to 34. Fig.
도 28을 참조하면, 예비 더미 구조물(40) 상에 예비 버퍼층(20)이 형성될 수 있다. 상기 예비 더미 구조물(40)은 순차적으로 적층되는 예비 더미 기판(10)과 예비 더미 분리층(30)을 포함할 수 있다. 상기 예비 버퍼층(20)이 예비 더미 구조물(40) 상에 형성된 후, 상기 예비 버퍼층(20) 상에 예비 채널층(66)이 형성될 수 있다. 여기서, 상기 예비 채널층(66)은 도 7 내지 도 9와 같이 소정 부위로부터 돌출하는 채널 돌출부(69a)를 갖는다.Referring to FIG. 28, a
상기 예비 채널층(66)이 예비 버퍼층(20) 상에 형성된 후, 상기 예비 채널층(66)의 채널 돌출부(69a) 상에 베리어층(79)과 오믹 전극(89)이 순차적으로 형성될 수 있다. 상기 베리어층(79)은, 2차원적으로 볼 때, 채널 돌출부(69a)와 동일한 형상을 갖는다. 상기 오믹 전극(89)은 도 6에 도시된 바와 같이 베리어층(79) 상에서 인터디지트(interdigit) 형상 또는 핑거(finger) 형상을 이루면서 베리어층(79)의 양 측부에서 예비 채널층(66) 상에 형성될 수 있다.The
한편, 상기 예비 버퍼층(20)은 예비 더미 구조물(40) 상에 형성되지 않을 수도 있다. 이 경우에, 상기 예비 더미 구조물(40)은 예비 더미 기판(10)과 예비 더미 분리층(30) 사이에 예비 버퍼층(20)을 가질 수 있다. 따라서, 상기 예비 채널층(66)은 예비 더미 구조물(40) 상에 위치되어 예비 더미 구조물(40)과 직접적으로 접촉할 수 있다.Alternatively, the
도 29를 참조하면, 상기 베리어층(79)과 오믹 전극(89)이 채널 돌출부(69a) 상에 형성된 후, 상기 베리어층(79)의 양 측부에서 예비 채널층(66) 상에 패드 전극(99)이 형성될 수 있다. 상기 패드 전극(97)은 예비 채널층(66) 상에서 오믹 전극(87)과 접촉한다. 상기 패드 전극(99)은 도 6과 같이 서로 마주하도록 평행하게 두 개 형성될 수 있다. 상기 패드 전극(99)이 예비 채널층(66) 상에 형성된 후, 상기 베리어층(79) 상에서 오믹 전극(89)들 사이에 도 6과 같이 보호층(109)이 형성될 수 있다. 29, after the
여기서, 상기 예비 버퍼층(20), 예비 채널층(66), 베리어층(79), 오믹 전극(89), 패드 전극(99)과 보호층(109)은 예비 압력 센싱 구조물(113)을 구성할 수 있다. 이와는 다르게, 상기 예비 더미 구조물(40)이 예비 버퍼층(20)을 가지는 때, 상기 예비 압력 센싱 구조물(113)은 예비 채널층(66), 베리어층(79), 오믹 전극(89), 패드 전극(99)과 보호층(109)을 가질 수도 있다.Here, the
도 30을 참조하면, 상기 예비 압력 센싱 구조물(113)이 형성된 후, 상기 예비 더미 기판(10) 상에서 예비 채널층(66), 예비 버퍼층(20)과 예비 더미 분리층(30)이 순차적으로 식각될 수 있다. 여기서, 상기 예비 채널층(66), 예비 버퍼층(20)과 예비 더미 분리층(30)은 동일 면적으로 식각될 수 있다. 상기 예비 채널층(66), 예비 버퍼층(20)과 예비 더미 분리층(30)이 식각된 후, 더미 구조물(45C)과 압력 센싱 구조물(115C)이 형성될 수 있다. 상기 더미 구조물(45C)은 순차적으로 적층되는 예비 더미 기판(10)과 더미 분리층(39)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 30, after the preliminary
상기 압력 센싱 구조물(115C)은 버퍼층(29), 채널층(69), 베리어층(79), 오믹 전극(89), 패드 전극(99)과 보호층(109)을 포함할 수 있다. 한편, 도 28에 기술된 바와 같이, 상기 예비 버퍼층(20)이 예비 더미 구조물(40) 상에 형성되지 않는 때, 상기 압력 센싱 구조물(115C)은 채널층(69), 베리어층(79), 오믹 전극(89), 패드 전극(99)과 보호층(109) 만을 포함할 수도 있다.The
상기 더미 구조물(45C)과 압력 센싱 구조물(115C)이 형성된 후, 상기 더미 구조물(45C) 아래에 입출력 회로 구조물(168)이 준비될 수 있다. 상기 입출력 회로 구조물(168)은 순차적으로 적층되는 회로지지 기판(148), 신호 전달층(156)과 접합 패턴층(158)을 도 6 및 도 9와 같이 포함할 수 있다. 상기 회로지지 기판(148)은 캐버티(138)를 갖는다. 상기 신호 전달층(156)과 접합 패턴층(158)은 한 단위로 하여 회로지지 기판(148)에서 캐버티(138)의 측부의 두 군데에 도 6과 같이 위치될 수 있다.After the
도 31 내지 도 34를 참조하면, 상기 더미 구조물(45C)과 압력 센싱 구조물(115C)이 형성된 후, 상기 더미 구조물(45C)과 압력 센싱 구조물(115C)을 뒤집어서 하부측에 압력 센싱 구조물(115C)과 상부측에 더미 구조물(45C)이 형성될 수 있다. 상기 더미 구조물(45C)과 압력 센싱 구조물(115C)이 뒤집어진 후, 상기 입출력 회로 구조물(168) 상에 압력 센싱 구조물(115C)과 더미 구조물(45C)이 순차적으로 안착될 수 있다.31 to 34, after the
여기서, 도 31은 입출력 회로 구조물(168) 상에 위치된 압력 센싱 구조물(115C)와 더미 구조물(45C)를 도시한다. 상기 압력 센싱 구조물(115C)의 패드 전극(99)은 입출력 회로 구조물(168)의 접합 패턴층(158)과 접촉할 수 있다. 도 31의 절단선 Ⅰ - Ⅰ‘ 및 절단선 Ⅱ - Ⅱ‘ 를 따라 볼 때, 상기 압력 센싱 구조물(115C)과 더미 구조물(45C)은 입출력 회로 구조물(168)의 회로 지지 기판(148)에서 캐버티(138) 상에 들뜬 상태(floating state)로 도 32 및 도 33과 같이 위치될 수 있다.31 shows a
도 31의 절단선 Ⅲ - Ⅲ‘ 를 따라 볼 때, 상기 압력 센싱 구조물(115C)과 더미 구조물(45C)은 입출력 회로 구조물(168)의 회로 지지 기판(148)에서 캐버티(138)의 측부를 통해 도 34와 같이 지지될 수 있다.31, the
이후로, 상기 더미 구조물(45C)에 도 20의 레이저 리프트 오프(Laser-Lift Off; LLO) 방식으로 레이저가 조사될 수 있다. 상기 레이저는 압력 센싱 구조물(115C)로부터 더미 구조물(45C)을 분리시킬 수 있다. 상기 레이저가 더미 구조물(45C)에 조사된 후, 상기 버퍼층(29) 상에 도 21의 에칭 백 공정이 수행될 수 있다. 이를 통해서, 상기 압력 센싱 구조물(115C)과 입출력 회로 구조물(168)은 도 6의 고감도 압력 센서(208)를 구성할 수 있다.Thereafter, the laser can be irradiated to the
15; 더미 기판, 25; 버퍼층
35; 더미 분리층, 45; 더미 구조물
65; 채널층, 75; 베리어층
85; 오믹 전극, 95; 패드 전극
105; 보호층, 115; 압력 센싱 구조물
130; 캐버티, 140; 회로 지지 기판
150; 접합 패턴층, 160; 입출력 회로 구조물
180; 실링 부재, 194; 압력 센서15; Dummy substrate, 25; Buffer layer
35; A dummy separation layer, 45; Pile structure
65; Channel layer, 75; Barrier layer
85; Ohmic electrode, 95; Pad electrode
105; A
130; Cavity, 140; Circuit support substrate
150; A junction pattern layer, 160; I / O circuit structure
180; A sealing member, 194; Pressure sensor
Claims (24)
상기 압력 센싱 구조물 아래에서 상기 압력 센싱 구조물에 전기적으로 접속되는 입출력 회로 구조물을 포함하고,
상기 압력 센싱 구조물은 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 유래(由來) 구조를 이루어 상기 채널층에 2-DEG(dimensional electron gas)를 가지고,
상기 베리어층과 상기 채널층은 이종의 화합물 반도체이며 갈륨(Ga)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 이루어져 외부 힘에 반응되어 굽힘시 압전 분극을 일으키고,
상기 입출력 회로 구조물은 두께 방향에 직각인 방향으로 상기 패드 전극으로부터 벗어나 상기 베리어층의 중앙 영역과 마주보는 캐버티(cavity)를 가지고,
상기 압력 센싱 구조물은 상기 입출력 회로 구조물의 상기 캐버티와 교차하며 상기 패드 전극에 의해 상기 캐버티의 일 측부 및 타 측부로부터 지지되는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서.An ohmic electrode positioned on both sides of the barrier layer below the barrier layer, and a barrier layer located below the ohmic electrode, in addition to the barrier layer, the channel layer, and the buffer layer sequentially stacked and the channel layer or sequentially stacked A pressure sensing structure including a pad electrode;
And an input / output circuit structure electrically connected to the pressure sensing structure under the pressure sensing structure,
The pressure sensing structure has a structure of a high electron mobility transistor (HEMT) structure and has 2-DEG (dimensional electron gas) in the channel layer,
The barrier layer and the channel layer are made of a compound semiconductor of different kind and contain at least one of gallium (Ga) and nitrogen (N), which reacts with an external force to cause piezoelectric polarization upon bending,
The input / output circuit structure has a cavity facing the central region of the barrier layer away from the pad electrode in a direction perpendicular to the thickness direction,
Wherein the pressure sensing structure intersects the cavity of the input / output circuit structure and is supported by one side and the other side of the cavity by the pad electrode.
상기 압력 센싱 구조물 아래에서 상기 압력 센싱 구조물에 전기적으로 접속되는 입출력 회로 구조물을 포함하고,
상기 압력 센싱 구조물은 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 유래(由來) 구조를 이루어 상기 채널층에 2-DEG(dimensional electron gas)를 가지고,
상기 베리어층과 상기 채널층은 이종의 화합물 반도체이며 갈륨(Ga)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 이루어져 외부 힘에 반응되어 굽힘시 압전 분극을 일으키고,
상기 입출력 회로 구조물은 두께 방향으로 상기 베리어층과 마주하고 상기 두께 방향에 직각으로 상기 베리어층보다 더 큰 면적을 가지는 캐버티(cavity)를 포함하고,
상기 압력 센싱 구조물은, 상기 입출력 회로 구조물의 상기 캐버티와 교차하는 때, 상기 패드 전극에 의해 상기 캐버티의 일 측부 및 타 측부로부터 지지되고, 상기 입출력 회로 구조물의 상기 캐버티의 측부로부터 상기 캐버티의 상부측을 향해 돌출하는 때, 상기 패드 전극에 의해 상기 캐버티의 상기 측부로부터 지지되며 상기 캐버티의 상기 상부측 상에서 들뜬 상태(floating state)로 유지되는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서.A barrier layer positioned on a channel protruding portion of a predetermined portion of the channel layer under the channel layer together with the channel layer and the buffer layer which are sequentially formed, or a barrier layer located below the barrier layer from the barrier layer, An ohmic electrode extending toward both sides of the layer and a pad electrode positioned on the channel layer at both sides of the barrier layer and in contact with the ohmic electrode;
And an input / output circuit structure electrically connected to the pressure sensing structure under the pressure sensing structure,
The pressure sensing structure has a structure of a high electron mobility transistor (HEMT) structure and has 2-DEG (dimensional electron gas) in the channel layer,
The barrier layer and the channel layer are made of a compound semiconductor of different kind and contain at least one of gallium (Ga) and nitrogen (N), which reacts with an external force to cause piezoelectric polarization upon bending,
Wherein the input / output circuit structure includes a cavity facing the barrier layer in the thickness direction and having a larger area than the barrier layer at right angles to the thickness direction,
Wherein the pressure sensing structure is supported from one side and the other side of the cavity by the pad electrode when intersecting the cavity of the input / output circuit structure, Is supported from the side of the cavity by the pad electrode and remains in a floating state on the upper side of the cavity as it protrudes toward the top side of the cavity. High sensitivity pressure sensor.
상기 오믹 전극은, 상기 패드 전극이 상기 캐버티의 외부에 위치되는 때, 바 형상 또는 판 형상으로 이루어지며, 상기 패드 전극이 상기 캐버티의 외부로부터 상부측으로 돌출하는 때, 인터디지트 형상 또는 핑거 형상으로 이루어지고, HEMT 유래 구조에서 트랜지스터의 소오스 및 드레인의 역할을 하고,
상기 오믹 전극과 상기 패드 전극은, 상기 패드 전극이 상기 캐버티의 상기 외부에 위치되는 때, 순차적으로 적층되고, 상기 패드 전극이 상기 캐버티의 상기 외부로부터 상기 상부측으로 돌출하는 때, 서로 마주보는 단부들을 통해 접촉하는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the ohmic electrode is formed in a bar shape or a plate shape when the pad electrode is positioned outside the cavity, and when the pad electrode protrudes from the outside of the cavity to the upper side, And serves as the source and drain of the transistor in the HEMT-derived structure,
Wherein the ohmic electrode and the pad electrode are sequentially stacked when the pad electrode is positioned outside the cavity and when the pad electrode protrudes from the outside of the cavity to the upper side, Wherein the pressure-sensitive adhesive layer is in contact with the pressure-sensitive adhesive layer via end portions thereof.
상기 오믹 전극은 상기 베리어층과 오믹 접합(ohmic contact)을 하며 타이타늄(Ti), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 백금(Pt)과 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 패드 전극은 타이타늄(Ti), 니켈(Ni), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 은(Ag), 백금(Pt)과 금(Au) 중 적어도 하나를 포함하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서.3. The method according to claim 1 or 2,
The ohmic electrode is in ohmic contact with the barrier layer and includes at least one of titanium (Ti), aluminum (Al), nickel (Ni), platinum (Pt), and gold (Au)
Wherein the pad electrode has a high sensitivity having a HEMT-derived structure including at least one of titanium (Ti), nickel (Ni), aluminum (Al), copper (Cu), silver (Ag), platinum Pressure sensor.
상기 베리어층 아래에서 상기 캐버티와 마주하는 보호층을 더 포함하고,
상기 보호층은 SiNx, Si3N4, SiO2, Al2O3, HfO2, Polyimide, Bencocyclobutene, 및 AlN 중 어느 하나로 이루어져 오믹 전극들 사이의 베리어층을 덮는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서.3. The method according to claim 1 or 2,
Further comprising a protective layer facing the cavity below the barrier layer,
Wherein the protective layer comprises any one of SiN x , Si 3 N 4 , SiO 2 , Al 2 O 3 , HfO 2 , Polyimide, Bencocyclobutene, and AlN to cover the barrier layer between the ohmic electrodes. High sensitivity pressure sensor.
상기 베리어층은 AlXGa1 -XN(0≤X≤1), InAlN 과 InAlGaN 중 어느 하나를 포함하는 물질로 구성되고,
상기 버퍼층과 상기 채널층은 갈륨(Ga)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the barrier layer is made of a material containing any one of Al X Ga 1 -X N (0? X ? 1), InAlN and InAlGaN,
Wherein the buffer layer and the channel layer are made of a material containing at least one of gallium (Ga) and nitrogen (N).
상기 입출력 회로 구조물은 순차적으로 적층되는 회로 지지 기판과 접합 패턴층 또는 순차적으로 적층되는 상기 회로 지지 기판, 신호 전달층과 상기 접합 패턴층을 포함하고,
상기 회로 지지 기판은 상기 캐버티를 오목 형상으로 한정하며 상기 캐버티 주변에 복수의 전기 회로를 지지하고,
상기 접합 패턴층은 상기 패드 전극과 접촉하여 상기 전기 회로에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서.3. The method according to claim 1 or 2,
The input / output circuit structure includes a circuit supporting substrate and a bonding pattern layer which are sequentially stacked or the circuit supporting substrate, a signal transmitting layer and the bonding pattern layer which are sequentially stacked,
Wherein the circuit support substrate defines a cavity in a concave shape and supports a plurality of electric circuits around the cavity,
Wherein the bonding pattern layer is in contact with the pad electrode and is electrically connected to the electric circuit.
상기 회로 지지 기판은 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), 보론 나이트라이드(BN), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영 및 유리 중 어느 하나의 무기물 기판, 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트 (Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA) 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 중 어느 하나이며,
상기 접합 패턴층은 주석(Sn), 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 인듐(In)과 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서.8. The method of claim 7,
The circuit support substrate may be formed of a material selected from the group consisting of Si, GaAs, GaP, GaAsP, BN, SiC, GaN, ZnO, MgO, Any one of inorganic substrates or polycarbonate (PC), polyethylene naphthalate (PEN), polynorbornene (PN), polyacrylate, polyvinyl alcohol (PVA) , Polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polystyrene (PS), polypropylene (PP), polyethylene (PE) , Polyvinylchloride (PVC), polyamide (PA), polybutyleneterephthalate (PBT), polymethyl methacrylate (PMMA), and polydimethylsiloxane (PDMS) One is,
Wherein the bonding pattern layer has a HEMT-derived structure including at least one of Sn, Au, Ag, Cu, In, and Cu.
상기 입출력 회로 구조물 상에 위치되어 상기 압력 센싱 구조물의 양 측부를 둘러싸는 실링 부재를 더 포함하고,
상기 실링 부재는 상기 채널층 또는 상기 버퍼층에 외부 힘의 적용시 상기 채널층과 상기 베리어층의 굽힘을 통해 상기 캐버티로부터 외부를 향해 누출되는 공기를 막는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서.8. The method of claim 7,
Further comprising a sealing member located on the input / output circuit structure and surrounding both sides of the pressure sensing structure,
Wherein the sealing member blocks air leaking from the cavity to the outside through bending of the channel layer and the barrier layer when an external force is applied to the channel layer or the buffer layer. sensor.
상기 압력 센싱 구조물이 최 상부측에 상기 채널층을 가지며 상기 입출력 회로 구조물이 상기 회로 지지 기판과 상기 접합 패턴층을 가지는 구조에서,
상기 실링 부재는,
상기 압력 센싱 구조물의 상기 양 측부에서 상기 채널층, 상기 베리어층, 상기 오믹 전극, 상기 패드 전극 및 상기 접합 패턴층과 접촉하도록 상기 채널층과 상기 회로 지지 기판을 덮고,
상기 회로 지지 기판의 상기 캐버티 상에서 상기 압력 센싱 구조물의 최 상면에 상기 채널층을 노출시키는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서.10. The method of claim 9,
Wherein the pressure sensing structure has the channel layer on the uppermost side and the input / output circuit structure has the circuit supporting substrate and the bonding pattern layer,
Wherein the sealing member comprises:
Covering the channel layer and the circuit support substrate so as to be in contact with the channel layer, the barrier layer, the ohmic electrode, the pad electrode, and the bonding pattern layer on both sides of the pressure sensing structure,
Wherein the channel layer is exposed on the uppermost surface of the pressure sensing structure on the cavity of the circuit support substrate.
상기 압력 센싱 구조물이 최 상부측에 상기 버퍼층을 가지며 상기 입출력 회로 구조물이 상기 회로 지지 기판과 상기 접합 패턴층을 가지는 구조에서,
상기 실링 부재는,
상기 압력 센싱 구조물의 상기 양 측부에서 상기 버퍼층, 상기 채널층, 상기 베리어층, 상기 오믹 전극, 패드 전극 및 상기 접합 패턴층과 접촉하도록 상기 버퍼층과 상기 회로 지지 기판을 덮고,
상기 회로 지지 기판의 상기 캐버티 상에서 상기 압력 센싱 구조물의 최 상면에 상기 버퍼층을 노출시키는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서.10. The method of claim 9,
Wherein the pressure sensing structure has the buffer layer on the uppermost side and the input / output circuit structure includes the circuit support substrate and the bonding pattern layer,
Wherein the sealing member comprises:
Covering the buffer layer and the circuit supporting substrate so as to be in contact with the buffer layer, the channel layer, the barrier layer, the ohmic electrode, the pad electrode and the bonding pattern layer on both sides of the pressure sensing structure,
Wherein the buffer layer is exposed on the uppermost surface of the pressure sensing structure on the cavity of the circuit support substrate.
상기 실링 부재는 SiNx, Si3N4 및 SiO2 중 어느 하나를 포함하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서.10. The method of claim 9,
Wherein the sealing member has a HEMT-derived structure including any one of SiN x , Si 3 N 4, and SiO 2 .
상기 압력 센싱 구조물은, 상기 입출력 회로 구조물의 상기 캐버티와 교차하는 때, 상기 캐버티를 경유하는 방향에 직각 방향에서 상기 캐버티 주변으로부터 들뜬 상태(floating state)로 유지되고, 상기 입출력 회로 구조물의 상기 캐버티의 상기 측부로부터 상기 캐버티의 상기 상부측을 향해 캔틸레버 형상으로 돌출하는 때, 상기 캐버티를 향해 돌출하는 방향에 직각 방향에서 상기 캐버티 주변으로부터 들뜬 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서.3. The method of claim 2,
The pressure sensing structure is maintained in a floating state from the periphery of the cavity in a direction perpendicular to a direction passing through the cavity when the pressure sensing structure intersects with the cavity of the input / output circuit structure, Characterized in that the HEMT is held in a state of being excited from the periphery of the cavity in a direction perpendicular to the direction of protrusion toward the cavity when protruding from the side of the cavity toward the upper side of the cavity in a cantilever- Sensitive pressure sensor with derived structure.
상기 더미 구조물과 상기 압력 센싱 구조물을 뒤집어서 하부측에 상기 압력 센싱 구조물과 상부측에 상기 더미 구조물을 형성하고,
상기 압력 센싱 구조물 아래에서 상기 압력 센싱 구조물에 전기적으로 접속되는 입출력 회로 구조물을 형성하고,
상기 압력 센싱 구조물로부터 상기 더미 구조물을 제거시키는 것을 포함하고,
상기 더미 구조물은 상기 압력 센싱 구조물과 접촉하는 더미 분리층에 갈륨(Ga), 인듐(In)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질을 가지고,
상기 압력 센싱 구조물은, 상기 더미 구조물과 상기 압력 센싱 구조물을 뒤집은 후, 순차적으로 적층되는 베리어층 및 채널층 또는 순차적으로 적층되는 상기 베리어층, 상기 채널층 및 버퍼층과 함께, 상기 베리어층 아래에 또는 상기 베리어층 및 상기 채널층 아래에 오믹 전극과 패드 전극을 포함하는 HEMT(High Electron Mobility Transistor) 유래 구조를 이루고,
상기 입출력 회로 구조물은 캐버티(cavity)를 포함하며 상기 캐버티 주변에서 상기 패드 전극과 접촉하여 상기 오믹 전극에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서의 제조방법.Forming a dummy structure and a pressure sensing structure sequentially stacked,
The dummy structure and the pressure sensing structure are turned upside down to form the dummy structure on the upper side and the pressure sensing structure on the lower side,
Forming an input / output circuit structure electrically connected to the pressure sensing structure below the pressure sensing structure,
And removing the dummy structure from the pressure sensing structure,
Wherein the dummy structure comprises a material comprising at least one of gallium (Ga), indium (In) and nitrogen (N) in a dummy isolation layer in contact with the pressure sensing structure,
The pressure sensing structure reverses the dummy structure and the pressure sensing structure and thereafter forms a barrier layer and a channel layer that are sequentially stacked or the barrier layer, the channel layer, and the buffer layer that are sequentially stacked, A high electron mobility transistor (HEMT) structure including an ohmic electrode and a pad electrode under the barrier layer and the channel layer,
Wherein the input / output circuit structure includes a cavity and is electrically connected to the ohmic electrode in contact with the pad electrode in the vicinity of the cavity.
상기 더미 구조물과 상기 압력 센싱 구조물을 형성하는 것은,
예비 더미 기판 상에 예비 버퍼층과 예비 더미 분리층을 순차적으로 형성하거나 상기 예비 더미 기판 상에 상기 예비 더미 분리층을 형성하여 예비 더미 구조물을 구성하고,
상기 예비 더미 기판 상에 상기 예비 버퍼층과 상기 예비 더미 분리층을 가지는 때, 상기 예비 더미 구조물 상에 예비 채널층, 예비 베리어층, 예비 오믹 전극, 예비 패드 전극과 예비 보호층을 순차적으로 형성하거나, 상기 예비 더미 기판 상에 상기 예비 더미 분리층을 가지는 때, 상기 예비 더미 구조물 상에 상기 예비 버퍼층, 상기 예비 채널층, 상기 예비 베리어층, 상기 예비 오믹 전극, 상기 예비 패드 전극과 상기 예비 보호층을 순차적으로 형성하여 예비 압력 센싱 구조물을 구성하고,
상기 입출력 회로 구조물에서 일 방향으로 상기 입출력 회로 구조물의 폭에 가까운 크기를 가지도록, 상기 예비 압력 센싱 구조물과 상기 예비 더미 구조물을 순차적으로 식각하는 것을 포함하고,
상기 예비 더미 기판, 상기 예비 버퍼층, 상기 예비 더미 분리층, 상기 예비 채널층과 상기 예비 베리어층은 동일 면적을 가지도록 식각되는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서의 제조방법.15. The method of claim 14,
Forming the dummy structure and the pressure sensing structure,
Forming a preliminary dummy structure by sequentially forming a preliminary buffer layer and a preliminary dummy separation layer on a preliminary dummy substrate, or forming the preliminary dummy separation layer on the preliminary dummy substrate,
A preliminary channel layer, a preliminary barrier layer, a pre-ohmic electrode, a preliminary pad electrode and a preliminary protective layer are sequentially formed on the preliminary dummy structure when the preliminary buffer layer and the preliminary dummy isolation layer are formed on the preliminary dummy substrate, The preliminary buffer layer, the preliminary channel layer, the preliminary barrier layer, the preliminary ohmic electrode, the preliminary pad electrode, and the preliminary protective layer are formed on the preliminary dummy structure when the preliminary dummy isolation layer is formed on the preliminary dummy substrate. Thereby forming a preliminary pressure sensing structure,
And sequentially etching the preliminary pressure sensing structure and the preliminary dummy structure so that the input / output circuit structure has a size close to the width of the input / output circuit structure in one direction,
Wherein the preliminary dummy substrate, the preliminary buffer layer, the preliminary dummy isolation layer, the preliminary channel layer, and the preliminary barrier layer are etched to have the same area.
상기 더미 구조물과 상기 압력 센싱 구조물을 형성하는 것은,
예비 더미 기판 상에 예비 버퍼층과 예비 더미 분리층을 순차적으로 형성하거나 상기 예비 더미 기판 상에 상기 더미 분리층을 형성하여 예비 더미 구조물을 구성하고,
상기 예비 더미 기판 상에 상기 예비 버퍼층과 상기 예비 더미 분리층을 가지는 때, 상기 예비 더미 구조물 상에 예비 채널층, 베리어층, 오믹 전극, 패드 전극과 보호층을 순차적으로 형성하거나, 상기 예비 더미 기판 상에 상기 예비 더미 분리층을 가지는 때, 상기 예비 더미 구조물 상에 상기 예비 버퍼층, 상기 예비 채널층, 상기 베리어층, 상기 오믹 전극, 상기 패드 전극과 상기 보호층을 순차적으로 형성하여 예비 압력 센싱 구조물을 구성하고,
상기 입출력 회로 구조물에서 일 방향으로 상기 입출력 회로 구조물의 폭에 가까운 크기를 가지도록, 상기 예비 압력 센싱 구조물과 상기 예비 더미 구조물을 순차적으로 식각하는 것을 포함하고,
상기 베리어층은 상기 예비 채널층의 소정 부위로부터 돌출되는 채널 돌출부와 접촉하고,
상기 예비 압력 센싱 구조물과 상기 예비 더미 구조물의 식각은 상기 예비 더미 기판 상에서 수행되며,
상기 예비 버퍼층, 상기 예비 더미 분리층과 상기 예비 채널층은 동일 면적으로 식각되는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서의 제조방법.15. The method of claim 14,
Forming the dummy structure and the pressure sensing structure,
A preliminary dummy structure is formed by sequentially forming a preliminary buffer layer and a preliminary dummy separation layer on a preliminary dummy substrate or by forming the dummy isolation layer on the preliminary dummy substrate,
A preliminary channel layer, a barrier layer, an ohmic electrode, a pad electrode and a protective layer are sequentially formed on the preliminary dummy structure when the preliminary dummy substrate and the preliminary dummy isolation layer are formed on the preliminary dummy substrate, The preliminary buffer layer, the preliminary channel layer, the barrier layer, the ohmic electrode, the pad electrode, and the protective layer are sequentially formed on the preliminary dummy structure when the preliminary dummy isolation layer is formed on the preliminary dummy structure, Respectively,
And sequentially etching the preliminary pressure sensing structure and the preliminary dummy structure so that the input / output circuit structure has a size close to the width of the input / output circuit structure in one direction,
Wherein the barrier layer is in contact with a channel protrusion protruding from a predetermined portion of the preliminary channel layer,
Etching of the preliminary pressure sensing structure and the preliminary dummy structure is performed on the preliminary dummy substrate,
Wherein the preliminary buffer layer, the preliminary dummy isolation layer, and the preliminary channel layer are etched to have the same area.
상기 예비 더미 기판은 사파이어(sapphire), 갈륨 나이트라이드(GaN), 실리콘카바이트(SiC)와 다이아몬드(diamond) 중 어느 하나를 포함하고,
상기 베리어층은 AlXGa1-XN(0≤X≤1), InAlN 및 InAlGaN 중 어느 하나로 구성되고,
상기 버퍼층과 상기 채널층은 갈륨(Ga)과 질소(N) 중 적어도 하나를 포함하는 물질로 구성되고,
상기 예비 더미 분리층, 상기 예비 버퍼층과 상기 예비 채널층은 에피텍셜 방식으로 성장시켜 형성되고,
상기 오믹 전극과 상기 패드 전극은 도전 물질로 이루어지고,
상기 보호층은 절연 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서의 제조방법.17. The method according to claim 15 or 16,
Wherein the preliminary dummy substrate comprises any one of sapphire, gallium nitride (GaN), silicon carbide (SiC), and diamond,
Wherein the barrier layer is made of any one of Al X Ga 1-X N (0 ? X ? 1), InAlN and InAlGaN,
Wherein the buffer layer and the channel layer are made of a material containing at least one of gallium (Ga) and nitrogen (N)
The preliminary dummy isolation layer, the preliminary buffer layer, and the preliminary channel layer are formed by epitaxial growth,
Wherein the ohmic electrode and the pad electrode are made of a conductive material,
Wherein the protective layer is made of an insulating material. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
상기 예비 오믹 전극은 상기 예비 베리어층의 양 측부에 위치되고,
상기 예비 패드 전극은 상기 예비 오믹 전극 상에 적층되고,
상기 예비 보호층은 예비 오믹 전극들 사이에서 예비 베리어층을 덮고,
상기 예비 오믹 전극, 상기 예비 패드 전극과 상기 예비 보호층은 상기 예비 압력 센싱 구조물과 상기 예비 더미 구조물의 식각 동안 식각되고,
상기 예비 오믹 전극과 상기 예비 패드 전극은 식각되어 바 형상 또는 판 형상의 상기 오믹 전극과 상기 패드 전극으로 형성되고,
상기 패드 전극은 상기 입출력 회로 구조물에서 상기 캐버티의 일 측부 및 타 측부에 위치되어 상기 압력 센싱 구조물을 지지하는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서의 제조방법.16. The method of claim 15,
Wherein the pre-ohmic electrode is located on both sides of the pre-barrier layer,
The preliminary pad electrode is stacked on the pre-ohmic electrode,
The preliminary protective layer covers the preliminary barrier layer between the pre-ohmic electrodes,
The pre-ohmic electrode, the pre-pad electrode and the pre-protective layer are etched during etching of the pre-pressure sensing structure and the pre-dummy structure,
The pre-ohmic electrode and the preliminary pad electrode are etched to form the ohmic electrode and the pad electrode in the shape of a bar or a plate,
Wherein the pad electrode is located at one side and the other side of the cavity in the input / output circuit structure to support the pressure sensing structure. ≪ Desc / Clms Page number 19 >
상기 오믹 전극은 상기 베리어층 상에서 인터디지트 형상 또는 핑거 형상으로 위치되어 상기 베리어층으로부터 상기 베리어층의 양 측부를 향해 연장하고,
상기 패드 전극은 상기 베리어층의 양 측부에서 상기 예비 채널층 상에 위치되어 단부를 통해 상기 오믹 전극과 접촉하고,
상기 보호층은 상기 베리어층 상에서 오믹 전극들 사이의 베리어 층을 덮고,
상기 오믹 전극과 상기 패드 전극은 상기 예비 압력 센싱 구조물과 상기 예비 더미 구조물의 식각 동안 식각 타켓으로부터 벗어나 있고,
상기 패드 전극은 상기 입출력 회로 구조물에서 상기 캐버티의 일 측부 및 타 측부에 위치되거나 상기 캐버티의 상기 측부로부터 상기 캐버티의 상부측을 향해 돌출하여 상기 압력 센싱 구조물을 지지하는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서의 제조방법.17. The method of claim 16,
Wherein the ohmic electrode is located on the barrier layer in an interdigitated or finger shape and extends from the barrier layer toward both sides of the barrier layer,
Wherein the pad electrode is located on the preliminary channel layer at both sides of the barrier layer and contacts the ohmic electrode through the end,
The protective layer covers the barrier layer between the ohmic electrodes on the barrier layer,
Wherein the ohmic electrode and the pad electrode are offset from the etch target during the etching of the preliminary pressure sensing structure and the preliminary dummy structure,
Wherein the pad electrode is located at one side and the other side of the cavity in the input / output circuit structure or protrudes from the side of the cavity toward the upper side of the cavity to support the pressure sensing structure. Sensitive adhesive layer having a structure derived therefrom.
상기 압력 센싱 구조물은, 상기 입출력 회로 구조물의 상기 캐버티와 교차하는 때, 상기 캐버티를 경유하는 방향에 직각 방향에서 상기 캐버티 주변으로부터 들뜬 상태(floating state)로 유지되고, 상기 입출력 회로 구조물의 상기 캐버티의 상기 측부로부터 상기 캐버티의 상기 상부측을 향해 캔틸레버 형상으로 돌출하는 때, 상기 캐버티를 향해 돌출하는 방향에 직각 방향에서 상기 캐버티 주변으로부터 들뜬 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서의 제조방법.20. The method of claim 19,
The pressure sensing structure is maintained in a floating state from the periphery of the cavity in a direction perpendicular to a direction passing through the cavity when the pressure sensing structure intersects with the cavity of the input / output circuit structure, Characterized in that the HEMT is held in a state of being excited from the periphery of the cavity in a direction perpendicular to the direction of protrusion toward the cavity when protruding from the side of the cavity toward the upper side of the cavity in a cantilever- Sensitive adhesive layer having a structure derived therefrom.
상기 입출력 회로 구조물을 형성하는 것은,
상기 압력 센싱 구조물 아래에서 회로 지지 기판을 준비하고,
상기 회로 지지 기판의 두 장소 상에 접합 패턴층 또는 순차적으로 적층되는 신호 전달층과 상기 접합 패턴층을 형성하는 것을 포함하고,
상기 회로 지지 기판은 접합 패턴층들 사이의 영역에서 상기 캐버티를 오목 형상으로 한정하고,
상기 접합 패턴층은 상기 패드 전극을 통해 상기 오믹 전극에 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서의 제조방법.15. The method of claim 14,
The input / output circuit structure is formed by:
Providing a circuit support substrate below the pressure sensing structure,
Forming a bonding pattern layer or a signal transmission layer which is sequentially laminated on two places of the circuit supporting substrate and the bonding pattern layer,
The circuit support substrate defines the cavity in a region between the bonding pattern layers in a concave shape,
Wherein the bonding pattern layer is electrically connected to the ohmic electrode through the pad electrode. ≪ RTI ID = 0.0 > 21. < / RTI >
상기 회로 지지 기판은 실리콘(Si), 갈륨비소(GaAs), 갈륨인(GaP), 갈륨비소인(GaAsP), 보론 나이트라이드(BN), SiC, GaN, ZnO, MgO, 사파이어, 석영 및 유리 중 어느 하나의 무기물 기판, 또는 폴리카보네이트(Polycarbonate, PC), 폴리에틸렌나프탈레이트(Polyethylene naphthalate, PEN), 폴리노르보넨(Polynorbornene, PN), 폴리아크릴레이트 (Polyacrylate), 폴리비닐알콜(Polyvinyl alcohol, PVA), 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES), 폴리스타일렌(Polystyrene, PS), 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리에틸렌(Polyethylene, PE), 폴리염화비닐(polyvinylchloride, PVC), 폴리아미드(Polyamide, PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(Polybutyleneterephthalate, PBT), 폴리메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA) 및 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS) 중 어느 하나이며,
상기 신호 전달층과 상기 접합 패턴층은 도전 물질을 포함하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서의 제조방법.22. The method of claim 21,
The circuit support substrate may be formed of a material selected from the group consisting of Si, GaAs, GaP, GaAsP, BN, SiC, GaN, ZnO, MgO, Any one of inorganic substrates or polycarbonate (PC), polyethylene naphthalate (PEN), polynorbornene (PN), polyacrylate, polyvinyl alcohol (PVA) , Polyimide (PI), polyethylene terephthalate (PET), polyethersulfone (PES), polystyrene (PS), polypropylene (PP), polyethylene (PE) , Polyvinylchloride (PVC), polyamide (PA), polybutyleneterephthalate (PBT), polymethyl methacrylate (PMMA), and polydimethylsiloxane (PDMS) One is,
Wherein the signal transmission layer and the bonding pattern layer have a HEMT-derived structure including a conductive material.
상기 압력 센싱 구조물로부터 상기 더미 구조물을 제거시키는 것은,
상기 더미 구조물의 상기 더미 분리층에 레이저를 레이저 리프트 오프(Laser-Lift Off; LLO) 방식으로 조사하고,
상기 레이저를 이용하여 상기 더미 분리층에 열을 적용하고,
상기 더미 분리층에 열 적용 동안, 상기 더미 분리층에서 상기 갈륨(Ga), 상기 인듐(In)과 상기 질소(N)의 결합 상태를 와해(瓦解)시키고,
상기 압력 센싱 구조물로부터 상기 더미 구조물을 분리시키는 것을 포함하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서의 제조방법.15. The method of claim 14,
Removing the dummy structure from the pressure sensing structure comprises:
A laser is applied to the dummy separation layer of the dummy structure by a laser-lift off (LLO) method,
Applying heat to the dummy separation layer using the laser,
During thermal application to the dummy isolation layer, the bonding state of gallium (Ga), indium (In) and nitrogen (N) in the dummy isolation layer is broken,
And separating the dummy structure from the pressure sensing structure.
상기 압력 센싱 구조물과 상기 입출력 회로 구조물 상에 실링 부재를 형성하는 것을 더 포함하고,
상기 실링 부재는 SiNx, Si3N4 및 SiO2 중 어느 하나를 포함하며, 상기 입출력 회로 구조물 상에서 상기 압력 센싱 구조물의 양 측부에 위치되어 상기 압력 센싱 구조물을 덮는 것을 특징으로 하는 HEMT 유래 구조를 가지는 고감도 압력 센서의 제조방법.
16. The method of claim 15,
Further comprising forming a sealing member on the pressure sensing structure and the input / output circuit structure,
Wherein the sealing member comprises any one of SiN x , Si 3 N 4 and SiO 2 and is located on both sides of the pressure sensing structure on the input / output circuit structure to cover the pressure sensing structure. A method for manufacturing a high-sensitivity pressure sensor.
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