KR19990081452A - 다결정 실리콘을 이용한 차량용 반도체 센서의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다결정 실리콘을 이용한 차량용 반도체 센서의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 다결정실리콘을 이용하여 반도체 센서를 제조함으로서 센서의 동작온도의 범위를 확대시켜 차량의 엔진과 같은 고온 환경에서도 양호하게 적용이 가능한 다결정 실리콘을 이용한 차량용 반도체 센서의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 다결정 실리콘을 이용한 차량용 반도체 센서의 제조방법에 의하여, 다결정실리콘을 이용하여 압력센서 혹은 가속도센서를 제조함으로서 단결정실리콘을 이용할 때 보다 저항온도계수가 낮아서 온도의존성이 낮으며, 그리고 더 넓은 동작온도범위에서 직선적인 저항의 변화를 얻을 수 있어 자동차 엔진등의 고온환경에서도 적용이 가능하다.
Description
본 발명은 다결정 실리콘을 이용한 차량용 반도체 센서의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 다결정실리콘을 이용하여 반도체 센서를 제조함으로서 센서의 동작온도의 범위를 확대시켜 차량의 엔진과 같은 고온 환경에서도 양호하게 적용이 가능한 다결정 실리콘을 이용한 차량용 반도체 센서의 제조방법에 관한 것이다.
반도체 센서에는 여러 가지 종류가 있는데 가속도 센서, 각속도센서, 압력센서등이 있다. 먼저 반도체 압력센서는 엔진으로 흡입되는 공기 량을 다기관의 압력과 엔진회전수로 추정 산출하는 스피드 덴시티 방식의 연료 분사장치용 흡기관 내 압력센서나 터보 과급기압 센서 등에 사용된다
반도체 압력센서는 칩을 받침대에 접착 고정하고 전체를 케이스로 감싸서 내부를 진공으로 만들어 포트를 흡기관에 연결되어 있으며 흡기관 내의 압력에 의하여 다이아프램이 응력을 받아서 압력센서의 압저항체의 저항 값이 변하게 된다.
가속도 센서는 관성센서의 일종으로서 연구, 군사용 등의 특수요도 시장과 더불어 최근에는 자동차 및 가전 제품의 성능향상이나 신 기능 추가의 요구에 따라서 그 적용 분야가 확대되고 있다.
근래에 들어서는 직접회로 기술을 기반으로 하여 물리량 감지를 위한 미세 구조물과 감지회로의 보정, 증폭처리를 위한 전자회로를 하나의 칩으로 집적시킨 가속도 센서가 개발되고 있다.
도 1은 종래의 반도체 센서의 공정 흐름도이다.
전술한 종래의 반도체 센서들은 유사한 제조공정을 의하여 제조되는데 그 중에서 압력센서의 제조공정은 다음과 같다.
일단 기판 웨이퍼가 될 단결정 실리콘웨이퍼를 준비(S1)하는데 이하에서는 기판웨이퍼라 칭하겠다.
그리고 준비된 기판웨이퍼에 산화막(SiO2)을 형성시킨다(S2).
실리콘 산화막이 형성된 기판 실리콘웨이퍼에 또 다른 단결정 실리콘웨이퍼를 접합시킨다(S3). 이때 접합시키는 단결정 실리콘웨이퍼를 이하에서는 상부웨이퍼라 칭하겠다.
기판웨이퍼와 상부웨이퍼를 접합기키고 나면 상부웨이퍼의 면에 산화막을 성장시킨다. 산화막을 성장시키고 나면 사진공정을 통하여 압저항 패턴의 위치를 결정하고, 결정된 압저항 패턴의 위치의 산화막을 에칭하여 압저항을 패터닝한다(S4).
산화막을 에칭하고 나면 압저항 패턴이 형성되는데, 압저항 패턴이 형성되고 나면 압저항 패턴이 있는 곳의 실리콘웨이퍼에 이온주입을 하여 압저항체를 형성한다(S5). 압저항체는 응력변형이 가해지면 저항값이 변하는 성질을 가지고 있는데 이것을 반도체 피에조 효과라고 한다.
압저항체가 형성된 다음에는 전극을 형성해야 하는데, 전극을 형성하기 위하여 금속막을 증착한다. 금속막이 증착되고 나면 증착된 금속막을 사진공정에 의하여 패터닝한다.
금속막을 패터닝하고 나면 에칭을 하여 전극을 형성한다(S6).
전극을 형성하고 나면 구조물을 형성하기 의하여 기판 웨이퍼의 면에 실리콘 산화막을 형성시킨다.
기판웨이퍼에 산화막이 형성되고 나면 사진공정에 의하여 산화막을 패터닝한다(S7). 산화막을 패터닝 하고 나면 비등방성 에칭을 한다.
기판 웨이퍼의 에칭과정이 종료를 하면 기판 웨이퍼에 남아있는 잔류 산화막을 제거한다(S6). 그리하여 구조물이 형성된다.
구조물을 형성하고 나면 구조물이 형성되고 나면 진공실에서 구조물이 형성되어 있는 기판웨이퍼에 유리판을 접합한다.
그런데 전술한바와 같이 단결정 실리콘으로 이루어진 반도체 센서는 온도에 따른 의존성이 커서 고온의 환경에서는 센서 특성이 열화하는 문제점이 발생하였다. 특히 단결정 실리콘 반도체 압력센서는 피엔(PN)접합에서의 누설전류로 인하여 최고사용온도가 125℃로 제한되는 높은 온도의존성 때문에 85℃이하의 온도범위에서만 사용되어 자동차의 엔진등과 같은 고온환경에서는 부적합하였다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여, 다결정실리콘을 이용하여 반도체 센서를 제조함으로서 센서의 동작온도의 범위를 확대시켜 차량의 엔진과 같은 고온 환경에서도 양호하게 적용이 가능한 다결정 실리콘을 이용한 차량용 반도체 센서의 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 차량용 반도체 센서의 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다결정 실리콘을 이용한 압력센서의 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다결정 실리콘을 이용한 가속도센서의 공정도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
11, 61:기판웨이퍼 12, 62:산화막
13, 63:다결정실리콘 20, 70:압저항체
30, 80:금속 50, 110:유리판
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 기판웨이퍼에 산화막을 증착하는 산화막증착단계와, 상부웨이퍼에 압저항을 형성하는 압저항 형성단계와, 기판웨이퍼를 에칭하여 구조물을 형성하는 구조물형성단계를 포함하는 차량용 반도체 센서의 제조방법에 있어서, 산화막증착단계후 다결정실리콘을 증착하여 상부웨이퍼를 형성하는 다결정실리콘증착단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 양호한 실시 예를 상세하게 설명하겠다.
도 2는 본 발명에 따른 다결정 실리콘을 이용한 압력센서의 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다결정 실리콘을 이용한 가속도센서의 공정도이다.
먼저 다결정 실리콘을 이용한 압력센서의 제조 공정을 살펴보면 다음과 같다.
일단 기판 웨이퍼(11)가 될 단결정 실리콘웨이퍼를 준비한다(도2 a).
그리고 준비된 실리콘웨이퍼에 산화막(SiO2)(12)을 형성시킨다(도2 b).
산화막(12)이 형성되고 나면 저압화학기상증착을 이용하여 다결정실리콘(13)을 증착시킨다(도2 c).
저압화학기상증착방법은 동일 웨이퍼에서나 웨이퍼간의 두께 및 저항의 균일성이 우수하며, 저온 저압공정으로 반응로와 웨이퍼로부터의 자동 도핑의 감소가 가능하다. 또한 동시에 많은 웨이퍼를 처리할 수 있어서 값이 싼 공정이 가능하다. 그리고 수평로에서 웨이퍼를 수직으로 세워 공정함으로 박막에 낙하하는 불순물 입자들에 의한 결함을 감소시킬 수 있다.
다결정실리콘(13)을 증착시키고 나면 증착된 다결정실리콘(13)의 위에 산화막(14)을 형성시킨다(도2 d). 산화막(14)을 형성시키고 나면 사진공정을 통하여 압저항 패턴의 위치를 결정하고, 결정된 압저항 패턴의 위치(가)의 산화막(14)을 에칭한다(도2 e).
산화막(14)을 에칭하고 나면 압저항 패턴이 형성되는데, 압저항 패턴이 형성되고 나면 압저항 패턴이 있는 곳의 다결정실리콘(13)에 이온주입을 하여 압저항체(20)를 형성한다(도3 f). 압저항체(20)는 응력변형이 가해지면 저항값이 변하는 성질을 가지고 있는데 이것을 반도체 피에조 효과라고 한다.
압저항체(20)가 형성되고 나면 전극을 형성하기 위하여 금속(30)을 증착한다(도2 g). 이때에는 알루미늄을 증착한다.
금속(30)을 증착하고 나면 사진공정에 의하여 금속(30)을 패터닝하기 위하여 감광막(40)을 형성시킨다(도2 h).
감광막(40)을 형성시키고 나면 사진공정에 의하여 금속(30)을 전극 및 배선 패턴에 따라 패터닝한다(도2 i).
그리고 에칭을 하고 잔류 감광막을 제거하면 전극(31)이 형성된다(도2 j).
그런 다음 다이아프램을 형성하기 위하여 기판웨이퍼(11)에 실리콘 산화막(40)을 형성시킨다(도2 k). 기판 웨이퍼(11)면에 실리콘 산화막(40)이 형성되고 나면 실리콘 산화막(40)을 패터닝(나) 한다(도2 l). 패터닝후에는 비등방성 에칭을 한다(도2 m).
에칭을 할 때에는 실리콘 비등방성 에칭용액인 수산화칼륨용액에서 에칭을 한다. 비등방성 에칭용액에 의한 에칭에서는 실리콘의 결정면에 따른 에칭률이 크게 다르며 [100]방향이 [111]방향 보다 에칭률이 최고 400배 이상이고, [110]방향보다는 200배 크다. 즉, 실리콘웨이퍼의 두께방향으로 빨리 에칭된다. 또한 실리콘(Si)과 실리콘 산화막(SiO2)의 에칭률은 거의 400:1 정도이다.
기판 웨이퍼(11)의 에칭과정이 종료를 하면 기판 웨이퍼의 에칭후 남아있는 잔류 산화막(41)을 제거한다(도2 n). 그리하여 다이아프램(다)이 형성된다.
다이아프램(다)이 형성되고 나면 기판웨이퍼(11)에 유리판(50)을 접합시킨다(도2 o).
이하에서는 다결정실리콘을 이용한 가속도 센서의 제조 공정을 살펴보겠다.
일단 기판 웨이퍼(61)가 될 단결정 실리콘웨이퍼를 준비한다(도3 a).
그리고 준비된 실리콘웨이퍼에 산화막(SiO2)(62)을 형성시킨다(도3 b).
산화막(62)이 형성되고 나면 저압화학기상증착을 이용하여 다결정실리콘(63)을 증착시킨다(도3 c).
저압화학기상증착방법은 동일 웨이퍼에서나 웨이퍼간의 두께 및 저항의 균일성이 우수하며, 저온 저압공정으로 반응로와 웨이퍼로부터의 자동 도핑의 감소가 가능하다. 또한 동시에 많은 웨이퍼를 처리할 수 있어서 값이 싼 공정이 가능하다. 그리고 수평로에서 웨이퍼를 수직으로 세워 공정함으로 박막에 낙하하는 불순물 입자들에 의한 결함을 감소시킬 수 있다.
다결정실리콘(63)을 증착시키고 나면 증착된 다결정실리콘(63)의 위에 산화막(64)을 형성시킨다(도3 d). 산화막(64)을 형성시키고 나면 사진공정을 통하여 압저항 패턴의 위치를 결정하고, 결정된 압저항 패턴의 위치(라)의 산화막(64)을 에칭한다(도3 e).
산화막(64)을 에칭하고 나면 압저항 패턴이 형성되는데, 압저항 패턴이 형성되고 나면 압저항 패턴이 있는 곳의 다결정실리콘(63)에 이온주입을 하여 압저항체(70)를 형성한다(도3 f). 압저항체(70)는 응력변형이 가해지면 저항값이 변하는 성질을 가지고 있는데 이것을 반도체 피에조 효과라고 한다.
압저항체(70)가 형성되고 나면 전극을 형성하기 위하여 금속(80)을 증착한다(도3 g). 이때에는 알루미늄을 증착한다.
금속(80)을 증착하고 나면 사진공정에 의하여 금속(80)을 패터닝하기 위하여 감광막(90)을 형성시킨다(도3 h).
감광막(90)을 형성시키고 나면 사진공정에 의하여 금속(80)을 전극 및 배선 패턴에 따라 패터닝한다(도3 i).
그리고 에칭을 하고 잔류 감광막을 제거하면 전극(81)이 형성된다(도3 j).
그런 다음 질량체를 형성하기 위하여 기판웨이퍼(61)에 실리콘 산화막(100)을 형성시킨다(도3 k). 기판 웨이퍼(61)면에 실리콘 산화막(100)이 형성되고 나면 실리콘 산화막(100)을 패터닝(마) 한다(도3 l). 패터닝후에는 비등방성 에칭을 한다(도3 m).
에칭을 할 때에는 실리콘 비등방성 에칭용액인 수산화칼륨용액에서 에칭을 한다. 비등방성 에칭용액에 의한 에칭에서는 실리콘의 결정면에 따른 에칭률이 크게 다르며 [100]방향이 [111]방향 보다 에칭률이 최고 400배 이상이고, [110]방향보다는 200배 크다. 즉, 실리콘웨이퍼의 두께방향으로 빨리 에칭된다. 또한 실리콘(Si)과 실리콘 산화막(SiO2)의 에칭률은 거의 400:1 정도이다.
기판 웨이퍼(61)의 에칭과정이 종료를 하면 기판 웨이퍼의 에칭후 남아있는 잔류 산화막(101)을 제거한다(도3 n). 그리하여 질량체(바)가 형성된다.
질량체(바)가 형성되고 나면 기판웨이퍼(61)에 유리판(110)을 접합시킨다(도3 o).
본 발명에 따른 다결정 실리콘을 이용한 차량용 반도체 센서의 제조방법에 의하여, 다결정실리콘을 이용하여 압력센서 혹은 가속도센서를 제조함으로서 단결정실리콘을 이용할 때 보다 저항온도계수가 낮아서 온도의존성이 낮으며, 그리고 더 넓은 동작온도범위에서 직선적인 저항의 변화를 얻을 수 있어 자동차 엔진등의 고온환경에서도 적용이 가능하다.
Claims (1)
- 기판웨이퍼에 산화막을 증착하는 산화막증착단계와, 상부웨이퍼에 압저항을 형성하는 압저항 형성단계와, 상기 기판웨이퍼를 에칭하여 구조물을 형성하는 구조물형성단계를 포함하는 차량용 반도체 센서의 제조방법에 있어서,상기 산화막증착단계후 다결정실리콘을 증착하여 상기 상부웨이퍼를 형성하는 다결정실리콘증착단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘을 이용한 차량용 반도체 센서의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980015399A KR19990081452A (ko) | 1998-04-29 | 1998-04-29 | 다결정 실리콘을 이용한 차량용 반도체 센서의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019980015399A KR19990081452A (ko) | 1998-04-29 | 1998-04-29 | 다결정 실리콘을 이용한 차량용 반도체 센서의 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990081452A true KR19990081452A (ko) | 1999-11-15 |
Family
ID=65890605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980015399A KR19990081452A (ko) | 1998-04-29 | 1998-04-29 | 다결정 실리콘을 이용한 차량용 반도체 센서의 제조방법 |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR19990081452A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100461787B1 (ko) * | 2002-04-10 | 2004-12-14 | 학교법인 포항공과대학교 | Ｍｅｍｓ 기술을 이용한 가속도센서 및 그 제조방법 |
| KR20160083676A (ko) * | 2015-01-02 | 2016-07-12 | 서울시립대학교 산학협력단 | 습식 및 건식 식각공정을 이용한 압저항형 압력센서 제조방법 |
-
1998
- 1998-04-29 KR KR1019980015399A patent/KR19990081452A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100461787B1 (ko) * | 2002-04-10 | 2004-12-14 | 학교법인 포항공과대학교 | Ｍｅｍｓ 기술을 이용한 가속도센서 및 그 제조방법 |
| KR20160083676A (ko) * | 2015-01-02 | 2016-07-12 | 서울시립대학교 산학협력단 | 습식 및 건식 식각공정을 이용한 압저항형 압력센서 제조방법 |
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Legal Events
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