KR20240051462A - Soi wafer based silicon nanowire pressure sensor and method of manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서는 실리콘을 포함하는 핸들층, 핸들층 상에 형성되는 박스층, 상기 박스층 상에 형성되고, 실리콘 나노와이어를 포함하는 소자층, 센서 구조물을 포함하는 감지층, 상기 핸들층 및 상기 박스층 내부에 형성되는 캐비티, 상기 핸들층 하부에 형성되는 글래스 기판, 및 상기 소자층 상에 형성되는 Al 전극을 포함할 수 있다. 상기 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 상기 실리콘 나노와이어의 폭, 및 상기 감지층의 두께가 조절됨에 따라 압력 센싱의 동작 범위가 제어될 수 있다.The SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor includes a handle layer containing silicon, a box layer formed on the handle layer, a device layer formed on the box layer and containing silicon nanowires, a sensing layer containing a sensor structure, It may include a cavity formed inside the handle layer and the box layer, a glass substrate formed under the handle layer, and an Al electrode formed on the device layer. The operating range of pressure sensing can be controlled by adjusting the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowires, the width of the silicon nanowires, and the thickness of the sensing layer.
Description
본 발명은 실리콘 나노와이어 압력센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막과 실리콘 나노와이어가 통합된 구조를 가지는 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a silicon nanowire pressure sensor, and more specifically, to a SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor having an integrated structure of a thin film and silicon nanowire, and a method of manufacturing the same.
최근, 패키징 기술과 박막기술의 발전 및 MEMS 공정의 발전 등에 인해, 자동차, 생체공학용 의료기기 및 산업체대규모 시스템 제어에 이르기까지 광범위한 분야에 걸쳐 반도체형 압력센서가 널리 응용되고 있으며, 다양한 재료와 형상의 반도체형 압력센서가 연구 및 개발되고 있다.Recently, due to the development of packaging technology, thin film technology, and MEMS process, semiconductor pressure sensors have been widely applied in a wide range of fields ranging from automobiles, biomedical devices, and industrial large-scale system control, and are available in various materials and shapes. Semiconductor-type pressure sensors are being researched and developed.
종래의 저항형 감지 방식의 압력센서는 멤스(Micro-Electro-Mechanical System, MEMS) 공정을 기반하여 제조된다. 압력센서에서 저항의 변화가 발생되는 감지구조체로서 대표적으로 실리콘 나노와이어가 활용될 수 있다.Conventional resistance-type pressure sensors are manufactured based on the MEMS (Micro-Electro-Mechanical System, MEMS) process. Silicon nanowires can be typically used as a sensing structure in which a change in resistance occurs in a pressure sensor.
저항형 감지 방식의 압력 센서는 부유된 나노와이어가 실리콘 질화막 등의 절연체로 구성된 다이어프램 안에 포함될 수 있으며, 그 하부에는 캐비티(cavity)가 형성될 수 있다.In a resistance-type pressure sensor, suspended nanowires may be included in a diaphragm made of an insulator such as a silicon nitride film, and a cavity may be formed at the bottom of the diaphragm.
이 때, 외부 압력에 대한 다이어프램의 변형은 나노와 이어에 가해지는 응력변화로 연결되며, 우수한 압저항 특성을 가진 실리콘 나노와이어는 이에 대응되는 저항변화 값을 가질 수 있다.At this time, the deformation of the diaphragm due to external pressure leads to a change in stress applied to the nanowire, and silicon nanowires with excellent piezoresistive properties can have a resistance change value corresponding to this.
캐비티는 목적하는 압력센서 감지 범위 중 최대압력이 인가될 시 다이어프램의 변형에 왜곡이 발생하지 않도록 충분한 공간을 확보해야 하는 동시에, 외부 압력환경 대비 일정한 압력수준을 유지하기 위해서 닫힌 구조로 설계될 수 있다.The cavity must secure sufficient space to prevent distortion of the diaphragm when the maximum pressure within the target pressure sensor detection range is applied, and at the same time, it can be designed as a closed structure to maintain a constant pressure level compared to the external pressure environment. .
한편, 종래의 저항형 감지 방식의 압력센서는 박막을 실리콘 나노와이어로 지지하는 형태로 설계하여, 박막과 실리콘 나노와이어 사이의 미세 구멍으로 인한 절대압력, 상압 센서로 구분되므로, 동작 범위 조절이 필수적이며, 공정이 복잡한 문제가 있다.Meanwhile, the conventional resistance-type pressure sensor is designed with a thin film supported by silicon nanowires, and is divided into absolute pressure and normal pressure sensors due to the microscopic holes between the thin film and silicon nanowires, so adjusting the operating range is essential. There is a problem with the process being complicated.
본 발명의 일 목적은 SOI 웨이퍼 상에 형성된 감지층에 실리콘 질화막과 실리콘 나노와이어가 통합된 구조를 가지므로, 도핑 공정 없이도 압저항 효과를 극대화할 수 있는 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor that can maximize the piezoresistive effect without a doping process since the sensing layer formed on the SOI wafer has an integrated structure of the silicon nitride film and silicon nanowire. will be.
본 발명의 다른 목적은 감지층의 두께, 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 및 실리콘 나노와이어의 폭을 조절함으로써, 압력 센싱 동작 범위를 제어할 수 있는 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor capable of controlling the pressure sensing operating range by adjusting the thickness of the sensing layer, the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowire, and the width of the silicon nanowire. It provides sensors.
본 발명의 다른 목적은 제조 과정에서 건식 식각 공정만 사용함으로써, 실리콘 나노와이어의 손상을 최소화할 수 있는 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor that can minimize damage to the silicon nanowire by using only a dry etching process during the manufacturing process.
본 발명의 다른 목적은 상기 있는 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing the above SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기 언급된 과제에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned problem, and may be expanded in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서는 실리콘을 포함하는 핸들층, 핸들층 상에 형성되는 박스층, 상기 박스층 상에 형성되고, 실리콘 나노와이어를 포함하는 소자층, 센서 구조물을 포함하는 감지층, 상기 핸들층 및 상기 박스층 내부에 형성되는 캐비티, 상기 핸들층 하부에 형성되는 글래스 기판, 및 상기 소자층 상에 형성되는 Al 전극을 포함할 수 있다. 상기 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 상기 실리콘 나노와이어의 폭, 및 상기 감지층의 두께가 조절됨에 따라 압력 센싱의 동작 범위가 제어될 수 있다.In order to achieve an object of the present invention, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor according to embodiments of the present invention includes a handle layer containing silicon, a box layer formed on the handle layer, and formed on the box layer. , a device layer including silicon nanowires, a sensing layer including a sensor structure, a cavity formed inside the handle layer and the box layer, a glass substrate formed under the handle layer, and Al formed on the device layer. It may include electrodes. The operating range of pressure sensing can be controlled by adjusting the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowires, the width of the silicon nanowires, and the thickness of the sensing layer.
일 실시예에서, SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서는 상기 핸들층, 상기 박스층, 및 상기 소자층을 포함하는 SOI 웨이퍼를 제조하는 제1 단계, 상기 소자층에 상기 실리콘 나노와이어를 형성하는 제2 단계, 상기 센서 구조물을 포함하는 상기 감지층을 형성하는 제3 단계, 상기 SOI 웨이퍼 내부에 상기 캐비티를 형성하는 제4 단계, 및 상기 Al 전극을 형성하는 제5 단계를 통해 제조될 수 있다. 상기 제1 내지 제5 단계는 건식 식각 공정으로 수행될 수 있다.In one embodiment, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor includes a first step of manufacturing an SOI wafer including the handle layer, the box layer, and the device layer, and a first step of forming the silicon nanowire in the device layer. It can be manufactured through two steps, a third step of forming the sensing layer including the sensor structure, a fourth step of forming the cavity inside the SOI wafer, and a fifth step of forming the Al electrode. The first to fifth steps may be performed as a dry etching process.
일 실시예에서, 상기 제1 단계는 실리콘을 포함하는 상기 핸들층, 실리콘 산화물을 포함하는 상기 박스층, 및 실리콘을 포함하는 상기 소자층을 순차적으로 적층함으로써 상기 SOI 웨이퍼를 제조할 수 있다.In one embodiment, the first step may be to manufacture the SOI wafer by sequentially stacking the handle layer containing silicon, the box layer containing silicon oxide, and the device layer containing silicon.
일 실시예에서, 상기 제2 단계는 상기 소자층 상에 포토리소그래피 공정으로 제1 PR을 형성하는 단계, RIE 방식 및 DRIE 방식 중 적어도 하나를 이용하여 상기 소자층의 실리콘을 에칭하는 단계, 및 상기 제1 PR을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the second step includes forming a first PR on the device layer by a photolithography process, etching the silicon of the device layer using at least one of a RIE method and a DRIE method, and It may include removing the first PR.
일 실시예에서, 상기 제3 단계는 상기 소자층 상에 LPCVD 방식 및 PECVD 방식 중 적어도 하나를 이용하여 실리콘 질화막을 증착하는 단계, 상기 실리콘 질화막 상에 포토리소그래피 공정으로 제2 PR을 형성하는 단계, 상기 감지층에 상응하도록 상기 실리콘 질화막을 에칭하는 단계, 및 상기 제2 PR을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the third step includes depositing a silicon nitride film on the device layer using at least one of an LPCVD method and a PECVD method, forming a second PR on the silicon nitride film through a photolithography process, It may include etching the silicon nitride film to correspond to the sensing layer, and removing the second PR.
일 실시예에서, 상기 제4 단계는 상기 소자층 상부에 보호 웨이퍼를 본딩하는 단계, 상기 핸들층 하부에 실리콘 산화막을 증착하는 단계, 상기 실리콘 산화막 상에 포토리소그래피 공정으로 제3 PR을 형성하는 단계, 상기 캐비티에 상응하도록 상기 실리콘 산화막, 상기 핸들층, 및 상기 박스층을 에칭하는 단계, 상기 제3 PR, 상기 실리콘 산화막, 및 상기 보호 웨이퍼를 제거하는 단계, 및 상기 핸들층 하부에 상기 글래스 기판을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the fourth step includes bonding a protection wafer on top of the device layer, depositing a silicon oxide film on the bottom of the handle layer, and forming a third PR on the silicon oxide film through a photolithography process. , etching the silicon oxide film, the handle layer, and the box layer to correspond to the cavity, removing the third PR, the silicon oxide film, and the protection wafer, and placing the glass substrate under the handle layer. It may include the step of forming.
일 실시예에서, 상기 제5 단계는 상기 소자층 상에 포토리소그래피 공정으로 제4 PR을 형성하는 단계, 상기 제4 PR 상에 Al 박막을 증착하는 단계, 및 상기 Al 전극에 상응하도록 상기 Al 박막 및 상기 제4 PR을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the fifth step includes forming a fourth PR on the device layer by a photolithography process, depositing an Al thin film on the fourth PR, and forming the Al thin film to correspond to the Al electrode. And it may include removing the fourth PR.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서의 제조 방법은 핸들층, 박스층, 및 소자층을 포함하는 SOI 웨이퍼를 제조하는 단계, 상기 소자층에 실리콘 나노와이어를 형성하는 단계, 센서 구조물을 포함하는 감지층을 형성하는 단계, 상기 SOI 웨이퍼 내부에 캐비티를 형성하는 단계, 및 Al 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 상기 실리콘 나노와이어의 폭, 및 상기 감지층의 두께가 조절됨에 따라 압력 센싱의 동작 범위가 제어될 수 있다.In order to achieve another object of the present invention, a method of manufacturing an SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor according to embodiments of the present invention includes manufacturing an SOI wafer including a handle layer, a box layer, and a device layer, It may include forming silicon nanowires in the device layer, forming a sensing layer including a sensor structure, forming a cavity inside the SOI wafer, and forming an Al electrode. The operating range of pressure sensing can be controlled by adjusting the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowires, the width of the silicon nanowires, and the thickness of the sensing layer.
일 실시예에서, 상기 소자층에 실리콘 나노와이어를 형성하는 단계는 타겟팅된 상기 압력 센싱의 동작 범위에 상응하도록, 상기 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 및 상기 실리콘 나노와이어의 폭을 조절할 수 있다.In one embodiment, the step of forming silicon nanowires in the device layer includes the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowires, and the width of the silicon nanowires to correspond to the operating range of the pressure sensing targeted. can be adjusted.
일 실시예에서, 상기 SOI 웨이퍼 내부에 캐비티를 형성하는 단계는 형성되는 상기 캐비티의 깊이를 조절함으로써, 타겟팅된 상기 압력 센싱의 동작 범위에 상응하도록 상기 감지층의 두께를 조절할 수 있다.In one embodiment, forming a cavity inside the SOI wafer can adjust the thickness of the sensing layer to correspond to the targeted operating range of the pressure sensing by adjusting the depth of the formed cavity.
일 실시예에서, 상기 SOI 웨이퍼를 제조하는 단계, 상기 실리콘 나노와이어를 형성하는 단계, 상기 감지층을 형성하는 단계, 상기 캐비티를 형성하는 단계, 및 상기 Al 전극을 형성하는 단계는 건식 식각 공정으로 수행될 수 있다.In one embodiment, manufacturing the SOI wafer, forming the silicon nanowire, forming the sensing layer, forming the cavity, and forming the Al electrode are performed by a dry etching process. It can be done.
본 발명의 실시예들에 따른 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서는 SOI 웨이퍼 상에 형성된 감지층에 실리콘 질화막과 실리콘 나노와이어가 통합된 구조를 가지므로, 도핑 공정 없이도 압저항 효과를 극대화할 수 있다.The SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor according to embodiments of the present invention has a structure in which a silicon nitride film and a silicon nanowire are integrated into the sensing layer formed on the SOI wafer, so the piezoresistive effect can be maximized without a doping process. .
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서는 감지층의 두께, 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 및 실리콘 나노와이어의 폭을 조절함으로써, 압력 센싱 동작 범위를 제어할 수 있다.In addition, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor according to embodiments of the present invention performs a pressure sensing operation by adjusting the thickness of the sensing layer, the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowire, and the width of the silicon nanowire. The range can be controlled.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서는 제조 과정에서 건식 식각 공정만 사용함으로써, 실리콘 나노와이어의 손상을 최소화할 수 있다.In addition, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor according to embodiments of the present invention can minimize damage to the silicon nanowire by using only a dry etching process during the manufacturing process.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the effects described above, and may be expanded in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 3은 핸들층, 박스층, 및 소자층을 포함하는 SOI 웨이퍼를 나타내는 도면이다.
도 4는 소자층 상에 포토리소그래피 공정으로 제1 PR을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 5는 RIE 방식 및 DRIE 방식 중 적어도 하나를 이용하여 소자층의 실리콘을 에칭하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 6은 제1 PR을 제거하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 7은 소자층 상에 LPCVD 방식 및 PECVD 방식 중 적어도 하나를 이용하여 실리콘 질화막을 증착하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 8은 실리콘 질화막 상에 포토리소그래피 공정으로 제2 PR을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 9는 감지층에 상응하도록 실리콘 질화막을 에칭하는 공정 및 제2 PR을 제거하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 10은 소자층 상부에 보호 웨이퍼를 본딩하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 11은 핸들층 하부에 실리콘 산화막을 증착하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 12는 실리콘 산화막 상에 포토리소그래피 공정으로 제3 PR을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 13은 캐비티에 상응하도록 실리콘 산화막, 핸들층, 및 박스층을 에칭하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 14는 제3 PR, 실리콘 산화막, 및 보호 웨이퍼를 제거하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 15는 핸들층 하부에 글래스 기판을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 16은 소자층 상에 포토리소그래피 공정으로 제4 PR을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 17은 제4 PR 상에 Al 박막을 증착하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 18은 Al 전극에 상응하도록 Al 박막 및 제4 PR을 제거하는 공정을 나타내는 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a diagram showing an SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor according to embodiments of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the manufacturing process of the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor of FIG. 1.
Figure 3 is a diagram showing an SOI wafer including a handle layer, a box layer, and a device layer.
Figure 4 is a diagram showing a process for forming a first PR on a device layer through a photolithography process.
Figure 5 is a diagram showing a process for etching silicon of a device layer using at least one of the RIE method and the DRIE method.
Figure 6 is a diagram showing a process for removing the first PR.
FIG. 7 is a diagram showing a process for depositing a silicon nitride film on a device layer using at least one of the LPCVD method and the PECVD method.
Figure 8 is a diagram showing a process for forming a second PR on a silicon nitride film through a photolithography process.
Figure 9 is a diagram showing a process of etching the silicon nitride film to correspond to the sensing layer and a process of removing the second PR.
Figure 10 is a diagram showing a process for bonding a protection wafer on top of a device layer.
Figure 11 is a diagram showing a process for depositing a silicon oxide film on the lower part of the handle layer.
Figure 12 is a diagram showing a process for forming a third PR on a silicon oxide film through a photolithography process.
Figure 13 is a diagram showing a process of etching a silicon oxide film, a handle layer, and a box layer to correspond to a cavity.
Figure 14 is a diagram showing a process for removing the third PR, silicon oxide film, and protection wafer.
Figure 15 is a diagram showing the process of forming a glass substrate below the handle layer.
Figure 16 is a diagram showing a process for forming a fourth PR on a device layer through a photolithography process.
Figure 17 is a diagram showing the process of depositing an Al thin film on the fourth PR.
Figure 18 is a diagram showing the process of removing the Al thin film and the fourth PR to correspond to the Al electrode.
Figure 19 is a flowchart showing a method of manufacturing an SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor according to embodiments of the present invention.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되지 않는다.Specific structural or functional descriptions of the embodiments according to the concept of the present invention disclosed in this specification are merely illustrative for the purpose of explaining the embodiments according to the concept of the present invention. They may be implemented in various forms and are not limited to the embodiments described herein.
본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.Since the embodiments according to the concept of the present invention can make various changes and have various forms, the embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in this specification. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to specific disclosed forms, and includes changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들면 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.Terms such as first or second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used solely for the purpose of distinguishing one component from another, for example, a first component may be named a second component, and similar Thus, the second component may also be referred to as the first component.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들면 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between. Expressions that describe the relationship between components, such as “between”, “immediately between” or “directly adjacent to”, should be interpreted similarly.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "include" or "have" are intended to designate the presence of a described feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof, and one or more other features or numbers, It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms as defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having meanings consistent with the meanings they have in the context of the related technology, and unless clearly defined in this specification, should not be interpreted in an idealized or overly formal sense. No.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 특허출원의 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the attached drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these examples. The same reference numerals in each drawing indicate the same members.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)의 제조 공정을 나타내는 도면이다.Figure 1 is a diagram showing an SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 according to embodiments of the present invention, and Figure 2 is a diagram showing the manufacturing process of the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 of Figure 1. am.
도 1을 참조하면, SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)는 핸들층(100), 박스층(200), 소자층(300), 감지층(400), 캐비티(500), 글래스 기판(600), 및 Al 전극(700)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 includes a handle layer 100, a box layer 200, a device layer 300, a sensing layer 400, a cavity 500, and a glass substrate ( 600), and an Al electrode 700.
핸들층(Handle layer)(100)은 실리콘을 포함할 수 있다.The handle layer 100 may include silicon.
박스층(Box layer)(200)은 핸들층(100) 상에 형성되고, 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.Box layer 200 is formed on the handle layer 100 and may include silicon oxide.
소자층(Device layer)(300)은 상기 박스층(200) 상에 형성되고, 실리콘 나노와이어를 포함할 수 있다.A device layer 300 is formed on the box layer 200 and may include silicon nanowires.
예를 들어, 핸들층(100), 박스층(200), 및 소자층(300)은 하나의 SOI 웨이퍼(SOI Wafer)를 형성할 수 있다.For example, the handle layer 100, the box layer 200, and the device layer 300 may form one SOI wafer.
감지층(400)은 센서 구조물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 감지층(400)은 실리콘 질화막(SNF)과 실리콘 나노와이어가 통합된 구조를 포함할 수 있다.The sensing layer 400 may include a sensor structure. For example, the sensing layer 400 may include a structure that integrates a silicon nitride film (SNF) and silicon nanowires.
캐비티(500)는 상기 핸들층(100) 및 상기 박스층(200) 내부에 형성될 수 있다. 예를 들어, 캐비티(500)는 상기 감지층(400)의 일부까지 형성될 수 있다.The cavity 500 may be formed inside the handle layer 100 and the box layer 200. For example, the cavity 500 may be formed up to a portion of the sensing layer 400.
글래스 기판(600)은 상기 핸들층(100) 하부에 형성될 수 있다. 예를 들어, 글래스 기판(600)은 핸들층(100) 하부에 형성됨으로써, 상기 캐비티(500)가 닫힌 구조를 가지도록 할 수 있다. The glass substrate 600 may be formed below the handle layer 100. For example, the glass substrate 600 can be formed under the handle layer 100 so that the cavity 500 has a closed structure.
Al 전극(700)은 상기 소자층(300) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, Al 전극(700)은 센싱 전극으로 동작할 수 있다.Al electrode 700 may be formed on the device layer 300. For example, the Al electrode 700 can operate as a sensing electrode.
일 실시예에서, SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)는 제조 공정에 따라 압력 센싱의 동작 범위가 제어될 수 있다.In one embodiment, the operating range of pressure sensing of the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 may be controlled depending on the manufacturing process.
예를 들어, 상기 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 상기 실리콘 나노와이어의 폭, 및 상기 감지층(400)의 두께가 조절됨에 따라 압력 센싱의 동작 범위가 제어될 수 있다.For example, the operating range of pressure sensing can be controlled by adjusting the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowires, the width of the silicon nanowires, and the thickness of the sensing layer 400.
도 2를 참조하면, SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)는 상기 핸들층(100), 상기 박스층(200), 및 상기 소자층(300)을 포함하는 SOI 웨이퍼를 제조하는 제1 단계(STEP1), 상기 소자층(300)에 상기 실리콘 나노와이어를 형성하는 제2 단계(STEP2 내지 STEP4), 상기 센서 구조물을 포함하는 상기 감지층(400)을 형성하는 제3 단계(STEP5 내지 STEP7), 상기 SOI 웨이퍼 내부에 상기 캐비티(500)를 형성하는 제4 단계(STEP8 내지 STEP13), 및 상기 Al 전극(700)을 형성하는 제5 단계(STEP14 내지 STEP16)를 통해 제조될 수 있다.Referring to FIG. 2, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 is a first step of manufacturing an SOI wafer including the handle layer 100, the box layer 200, and the device layer 300. (STEP1), a second step (STEP2 to STEP4) of forming the silicon nanowire in the device layer 300, and a third step (STEP5 to STEP7) of forming the sensing layer 400 including the sensor structure. , the fourth step (STEP8 to STEP13) of forming the cavity 500 inside the SOI wafer, and the fifth step (STEP14 to STEP16) of forming the Al electrode 700.
예를 들어, 상기 제1 내지 제5 단계는 건식 식각 공정으로 수행될 수 있다.For example, the first to fifth steps may be performed as a dry etching process.
본 발명의 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)는 SOI 웨이퍼 상에 형성된 감지층(400)에 실리콘 질화막(SNF)과 실리콘 나노와이어가 통합된 구조를 가지므로, 도핑 공정 없이도 압저항 효과를 극대화할 수 있다.The SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 of the present invention has a structure in which a silicon nitride film (SNF) and a silicon nanowire are integrated into the sensing layer 400 formed on the SOI wafer, thereby providing a piezoresistive effect without a doping process. can be maximized.
또한, 본 발명의 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)는 감지층(400)의 두께, 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 및 실리콘 나노와이어의 폭을 조절함으로써, 압력 센싱 동작 범위를 제어할 수 있다.In addition, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 of the present invention detects pressure by adjusting the thickness of the sensing layer 400, the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowire, and the width of the silicon nanowire. The range of motion can be controlled.
또한, 본 발명의 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)는 제조 과정에서 건식 식각 공정만 사용함으로써, 실리콘 나노와이어의 손상을 최소화할 수 있다.In addition, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 of the present invention can minimize damage to the silicon nanowire by using only a dry etching process during the manufacturing process.
이하, 도 3 내지 18을 통해 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)의 각 공정 단계를 상세히 설명한다.Hereinafter, each process step of the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 will be described in detail through FIGS. 3 to 18.
도 3은 핸들층(100), 박스층(200), 및 소자층(300)을 포함하는 SOI 웨이퍼를 나타내는 도면이다.FIG. 3 is a diagram showing an SOI wafer including a handle layer 100, a box layer 200, and a device layer 300.
도 3을 참조하면, SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)는 상기 핸들층(100), 상기 박스층(200), 및 상기 소자층(300)을 포함하는 SOI 웨이퍼를 제조하는 제1 단계(STEP1)를 통해 제조될 수 있다.Referring to FIG. 3, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 is a first step of manufacturing an SOI wafer including the handle layer 100, the box layer 200, and the device layer 300. It can be manufactured through (STEP1).
핸들층(100)은 실리콘을 포함할 수 있다.The handle layer 100 may include silicon.
박스층(200)은 핸들층(100) 상에 형성되고, 실리콘 산화물(SiO2)을 포함할 수 있다.The box layer 200 is formed on the handle layer 100 and may include silicon oxide (SiO 2 ).
소자층(300)은 상기 박스층(200) 상에 형성되고, 실리콘 나노와이어를 포함할 수 있다.The device layer 300 is formed on the box layer 200 and may include silicon nanowires.
예를 들어, 상기 SOI 웨이퍼는 실리콘을 포함하는 상기 핸들층(100), 실리콘 산화물을 포함하는 상기 박스층(200), 및 실리콘을 포함하는 상기 소자층(300)이 순차적으로 적층됨으로써 제조될 수 있다.For example, the SOI wafer can be manufactured by sequentially stacking the handle layer 100 containing silicon, the box layer 200 containing silicon oxide, and the device layer 300 containing silicon. there is.
도 4는 소자층(300) 상에 포토리소그래피 공정으로 제1 PR(PR1)을 형성하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 5는 RIE 방식 및 DRIE 방식 중 적어도 하나를 이용하여 소자층(300)의 실리콘을 에칭하는 공정을 나타내는 도면이며, 도 6은 제1 PR(PR1)을 제거하는 공정을 나타내는 도면이다.FIG. 4 is a diagram showing a process for forming the first PR (PR1) on the device layer 300 by a photolithography process, and FIG. 5 shows the silicon of the device layer 300 using at least one of the RIE method and the DRIE method. This is a diagram showing a process of etching, and FIG. 6 is a diagram showing a process of removing the first PR (PR1).
도 4 내지 6을 참조하면, SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)는 상기 소자층(300)에 상기 실리콘 나노와이어를 형성하는 제2 단계(STEP2 내지 STEP4)를 통해 제조될 수 있다.Referring to FIGS. 4 to 6, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 can be manufactured through the second step (STEP2 to STEP4) of forming the silicon nanowire in the device layer 300.
예를 들어, 상기 제2 단계는 상기 소자층(300) 상에 포토리소그래피 공정으로 제1 PR(PR1)을 형성하는 단계, RIE 방식 및 DRIE 방식 중 적어도 하나를 이용하여 상기 소자층(300)의 실리콘을 에칭하는 단계, 및 상기 제1 PR(PR1)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.For example, the second step is forming a first PR (PR1) on the device layer 300 by a photolithography process, forming the device layer 300 using at least one of the RIE method and the DRIE method. It may include etching silicon and removing the first PR (PR1).
도 4에서 보듯이, 소자층(300) 상에 포토리소그래피 공정으로 제1 PR(PR1)을 형성하는 단계는 실리콘 나노와이어를 형성하기 위하여 소자층(300) 상에 실리콘 나노와이어 형상의 제1 PR(PR1)을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 4, the step of forming the first PR (PR1) through a photolithography process on the device layer 300 is to form a first PR in the shape of a silicon nanowire on the device layer 300 to form a silicon nanowire. (PR1) can be formed.
도 5에서 보듯이, RIE 방식 및 DRIE 방식 중 적어도 하나를 이용하여 상기 소자층(300)의 실리콘을 에칭하는 단계는 건식 식각 공정을 이용하여 소자층(300)의 실리콘을 에칭할 수 있다.As shown in FIG. 5, in the step of etching the silicon of the device layer 300 using at least one of the RIE method and the DRIE method, the silicon of the device layer 300 may be etched using a dry etching process.
여기서, 제1 PR(PR1)의 형상 및 상기 건식 식각 공정에 따라, 상기 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 및 상기 실리콘 나노와이어의 폭이 조절될 수 있다.Here, the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowires, and the width of the silicon nanowires may be adjusted depending on the shape of the first PR (PR1) and the dry etching process.
상기 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 및 상기 실리콘 나노와이어의 폭이 조절됨에 따라 압력 센싱의 동작 범위가 제어될 수 있다.The operating range of pressure sensing can be controlled by adjusting the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowire, and the width of the silicon nanowire.
도 6에서 보듯이, 상기 제1 PR(PR1)을 제거하는 단계는 상기 실리콘 나노와이어를 포함하는 소자층(300)의 상부에 남아있는 제1 PR(PR1)을 제거할 수 있다.As shown in FIG. 6, the step of removing the first PR (PR1) may remove the first PR (PR1) remaining on the top of the device layer 300 including the silicon nanowire.
도 7은 소자층(300) 상에 LPCVD 방식 및 PECVD 방식 중 적어도 하나를 이용하여 실리콘 질화막(SNF)을 증착하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 8은 실리콘 질화막(SNF) 상에 포토리소그래피 공정으로 제2 PR(PR2)을 형성하는 공정을 나타내는 도면이며, 도 9는 감지층(400)에 상응하도록 실리콘 질화막(SNF)을 에칭하는 공정 및 제2 PR(PR2)을 제거하는 공정을 나타내는 도면이다.FIG. 7 is a diagram showing a process for depositing a silicon nitride film (SNF) on the device layer 300 using at least one of the LPCVD method and the PECVD method, and FIG. 8 shows a process for depositing a silicon nitride film (SNF) using a photolithography process. This is a diagram showing the process of forming 2 PR (PR2), and FIG. 9 is a diagram showing the process of etching the silicon nitride film (SNF) to correspond to the sensing layer 400 and the process of removing the second PR (PR2).
도 7 내지 9를 참조하면, SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)는 상기 센서 구조물을 포함하는 상기 감지층(400)을 형성하는 제3 단계(STEP5 내지 STEP7)를 통해 제조될 수 있다.Referring to FIGS. 7 to 9, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 can be manufactured through the third step (STEP5 to STEP7) of forming the sensing layer 400 including the sensor structure.
예를 들어, 상기 제3 단계는 상기 소자층(300) 상에 LPCVD 방식 및 PECVD 방식 중 적어도 하나를 이용하여 실리콘 질화막(SNF)을 증착하는 단계, 상기 실리콘 질화막(SNF) 상에 포토리소그래피 공정으로 제2 PR(PR2)을 형성하는 단계, 상기 감지층(400)에 상응하도록 상기 실리콘 질화막(SNF)을 에칭하는 단계, 및 상기 제2 PR(PR2)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.For example, the third step is depositing a silicon nitride film (SNF) on the device layer 300 using at least one of the LPCVD method and the PECVD method, and a photolithography process on the silicon nitride film (SNF). It may include forming a second PR (PR2), etching the silicon nitride film (SNF) to correspond to the sensing layer 400, and removing the second PR (PR2).
도 7에서 보듯이, 상기 소자층(300) 상에 LPCVD 방식 및 PECVD 방식 중 적어도 하나를 이용하여 실리콘 질화막(SNF)을 증착하는 단계는 소자층(300) 상에 Si3N4 박막을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 7, the step of depositing a silicon nitride film (SNF) using at least one of the LPCVD method and the PECVD method on the device layer 300 forms a Si 3 N 4 thin film on the device layer 300. You can.
도 8에서 보듯이, 상기 실리콘 질화막(SNF) 상에 포토리소그래피 공정으로 제2 PR(PR2)을 형성하는 단계는 감지층(400)을 형성하기 위하여 실리콘 질화막(SNF) 상에 감지층(400)의 형상의 제2 PR(PR2)을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 8, the step of forming the second PR (PR2) through a photolithography process on the silicon nitride film (SNF) is to form the sensing layer 400 on the silicon nitride film (SNF). A second PR (PR2) of the shape may be formed.
도 9에서 보듯이, 상기 감지층(400)에 상응하도록 상기 실리콘 질화막(SNF)을 에칭하는 단계, 및 상기 제2 PR(PR2)을 제거하는 단계는 건식 식각 공정을 이용하여 상기 감지층(400)에 상응하는 부분을 제외한 실리콘 질화막(SNF)을 에칭하고, 불필요한 제2 PR(PR2)을 제거할 수 있다.As shown in FIG. 9, etching the silicon nitride film (SNF) to correspond to the sensing layer 400 and removing the second PR (PR2) are performed by using a dry etching process to ) can be etched, excluding the portion corresponding to the silicon nitride film (SNF), and the unnecessary second PR (PR2) can be removed.
이에 따라, 감지층(400)은 실리콘 나노와이어를 포함할 수 있다.Accordingly, the sensing layer 400 may include silicon nanowires.
예를 들어, 도 9와 같이, 감지층(400)은 Si3N4 박막 내부에 실리콘 나노와이어가 삽입된 형태로 형성될 수 있다.For example, as shown in FIG. 9, the sensing layer 400 may be formed by inserting silicon nanowires into a Si 3 N 4 thin film.
이와 같이, 본 발명의 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)는 SOI 웨이퍼 상에 형성된 감지층(400)에 실리콘 질화막(SNF)과 실리콘 나노와이어가 통합된 구조를 가지므로, 도핑 공정 없이도 압저항 효과를 극대화할 수 있다.As such, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 of the present invention has a structure in which a silicon nitride film (SNF) and a silicon nanowire are integrated into the sensing layer 400 formed on the SOI wafer, so that pressure sensor 10 can be applied without a doping process. The resistance effect can be maximized.
도 10은 소자층(300) 상부에 보호 웨이퍼(PW)를 본딩하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 11은 핸들층(100) 하부에 실리콘 산화막(SOF)을 증착하는 공정을 나타내는 도면이며, 도 12는 실리콘 산화막(SOF) 상에 포토리소그래피 공정으로 제3 PR(PR3)을 형성하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 13은 캐비티(500)에 상응하도록 실리콘 산화막(SOF), 핸들층(100), 및 박스층(200)을 에칭하는 공정을 나타내는 도면이며, 도 14는 제3 PR(PR3), 실리콘 산화막(SOF), 및 보호 웨이퍼(PW)를 제거하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 15는 핸들층(100) 하부에 글래스 기판(600)을 형성하는 공정을 나타내는 도면이다.FIG. 10 is a diagram showing a process of bonding a protection wafer (PW) on the upper part of the device layer 300, FIG. 11 is a diagram showing a process of depositing a silicon oxide film (SOF) on the lower part of the handle layer 100, and FIG. 12 is a diagram showing a process of forming a third PR (PR3) by a photolithography process on a silicon oxide film (SOF), and Figure 13 shows a silicon oxide film (SOF), a handle layer 100, and a silicon oxide film (SOF) corresponding to the cavity 500. This is a diagram showing the process of etching the box layer 200. FIG. 14 is a diagram showing the process of removing the third PR (PR3), the silicon oxide film (SOF), and the protection wafer (PW), and FIG. 15 is a handle layer. This is a diagram showing the process of forming the glass substrate 600 below (100).
도 10 내지 15를 참조하면, SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)는 상기 SOI 웨이퍼 내부에 상기 캐비티(500)를 형성하는 제4 단계(STEP8 내지 STEP13)를 통해 제조될 수 있다.Referring to FIGS. 10 to 15, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 can be manufactured through the fourth step (STEP8 to STEP13) of forming the cavity 500 inside the SOI wafer.
예를 들어, 상기 제4 단계는 상기 소자층(300) 상부에 보호 웨이퍼(PW)를 본딩하는 단계, 상기 핸들층(100) 하부에 실리콘 산화막(SOF)을 증착하는 단계, 상기 실리콘 산화막(SOF) 상에 포토리소그래피 공정으로 제3 PR(PR3)을 형성하는 단계, 상기 캐비티(500)에 상응하도록 상기 실리콘 산화막(SOF), 상기 핸들층(100), 및 상기 박스층(200)을 에칭하는 단계, 상기 제3 PR(PR3), 상기 실리콘 산화막(SOF), 및 상기 보호 웨이퍼(PW)를 제거하는 단계, 및 상기 핸들층(100) 하부에 상기 글래스 기판(600)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.For example, the fourth step includes bonding a protection wafer (PW) on the upper part of the device layer 300, depositing a silicon oxide film (SOF) on the lower part of the handle layer 100, and forming a silicon oxide film (SOF) on the lower part of the handle layer 100. ) forming a third PR (PR3) using a photolithography process on the surface, etching the silicon oxide film (SOF), the handle layer 100, and the box layer 200 to correspond to the cavity 500. removing the third PR (PR3), the silicon oxide film (SOF), and the protection wafer (PW), and forming the glass substrate 600 under the handle layer 100. can do.
도 10에서 보듯이, 상기 소자층(300) 상부에 보호 웨이퍼(PW)를 본딩하는 단계는 제4 단계의 공정 시, 상기 소자층(300)이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 소자층(300) 상부에 실리콘 보호 웨이퍼(PW)를 본딩할 수 있다.As shown in FIG. 10, the step of bonding the protection wafer (PW) on top of the device layer 300 is to prevent the device layer 300 from being damaged during the fourth step of the process. A silicon protection wafer (PW) can be bonded to the top.
도 11에서 보듯이, 상기 핸들층(100) 하부에 실리콘 산화막(SOF)을 증착하는 단계는 캐비티(500)를 형성하기 위하여, 핸들층(100) 하부에 SiO2 박막을 증착할 수 있다.As shown in FIG. 11, in the step of depositing a silicon oxide film (SOF) on the lower part of the handle layer 100, a SiO 2 thin film may be deposited on the lower part of the handle layer 100 to form the cavity 500.
도 12에서 보듯이, 상기 실리콘 산화막(SOF) 상에 포토리소그래피 공정으로 제3 PR(PR3)을 형성하는 단계는 SiO2 박막 상에 캐비티(500) 형상에 상응하는 PR 마스크를 형성할 수 있다.As shown in FIG. 12, forming the third PR (PR3) on the silicon oxide film (SOF) through a photolithography process may form a PR mask corresponding to the shape of the cavity 500 on the SiO 2 thin film.
도 13에서 보듯이, 상기 캐비티(500)에 상응하도록 상기 실리콘 산화막(SOF), 상기 핸들층(100), 및 상기 박스층(200)을 에칭하는 단계는 건식 식각 공정을 이용하여 실리콘 산화막(SOF), 핸들층(100) 및 박스층(200)을 에칭함으로써, 캐비티(500)를 형성할 수 있다.As shown in FIG. 13, the step of etching the silicon oxide film (SOF), the handle layer 100, and the box layer 200 to correspond to the cavity 500 is performed using a dry etching process. ), the cavity 500 can be formed by etching the handle layer 100 and the box layer 200.
여기서, 실리콘 산화막(SOF), 핸들층(100) 및 박스층(200)에 대한 건식 식각 공정에 따라, 상기 감지층(400)의 두께가 조절될 수 있다.Here, the thickness of the sensing layer 400 may be adjusted according to the dry etching process for the silicon oxide layer (SOF), the handle layer 100, and the box layer 200.
예를 들어, 상기 감지층(400)의 두께가 조절되면서, 상기 감지층(400)에 삽입된 실리콘 나노와이어의 두께가 함께 조절될 수 있다.For example, as the thickness of the sensing layer 400 is adjusted, the thickness of the silicon nanowire inserted into the sensing layer 400 can be adjusted together.
상기 감지층(400)의 두께 및 상기 실리콘 나노와이어의 두께가 조절됨에 따라 압력 센싱의 동작 범위가 제어될 수 있다.The operating range of pressure sensing can be controlled as the thickness of the sensing layer 400 and the thickness of the silicon nanowire are adjusted.
도 14에서 보듯이, 상기 제3 PR(PR3), 상기 실리콘 산화막(SOF), 및 상기 보호 웨이퍼(PW)를 제거하는 단계는 상기 캐비티(500)가 형성된 이후, 불필요한 제3 PR(PR3), 불필요한 실리콘 산화막(SOF), 및 불필요한 보호 웨이퍼(PW)를 제거할 수 있다.As shown in FIG. 14, the step of removing the third PR (PR3), the silicon oxide film (SOF), and the protection wafer (PW) is performed after the cavity 500 is formed, removing the unnecessary third PR (PR3), Unnecessary silicon oxide film (SOF) and unnecessary protection wafer (PW) can be removed.
도 15에서 보듯이, 상기 핸들층(100) 하부에 상기 글래스 기판(600)을 형성하는 단계는 핸들층(100) 하부에 글래스 기판(600)을 형성함으로써, 상기 캐비티(500)가 닫힌 구조를 가지도록 할 수 있다.As shown in FIG. 15, the step of forming the glass substrate 600 under the handle layer 100 forms a glass substrate 600 under the handle layer 100, thereby creating a closed structure in the cavity 500. You can have it.
도 16은 소자층(300) 상에 포토리소그래피 공정으로 제4 PR(PR4)을 형성하는 공정을 나타내는 도면이고, 도 17은 제4 PR(PR4) 상에 Al 박막(AF)을 증착하는 공정을 나타내는 도면이며, 도 18은 Al 전극(700)에 상응하도록 Al 박막(AF) 및 제4 PR(PR4)을 제거하는 공정을 나타내는 도면이다.FIG. 16 is a diagram showing the process of forming the fourth PR (PR4) on the device layer 300 through a photolithography process, and FIG. 17 is a diagram showing the process of depositing an Al thin film (AF) on the fourth PR (PR4). 18 is a diagram showing a process for removing the Al thin film (AF) and the fourth PR (PR4) to correspond to the Al electrode 700.
도 16 내지 18을 참조하면, SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)는 상기 Al 전극(700)을 형성하는 제5 단계(STEP14 내지 STEP16)를 통해 제조될 수 있다.Referring to FIGS. 16 to 18, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 can be manufactured through the fifth step (STEP14 to STEP16) of forming the Al electrode 700.
예를 들어, 상기 제5 단계는 상기 소자층(300) 상에 포토리소그래피 공정으로 제4 PR(PR4)을 형성하는 단계, 상기 제4 PR(PR4) 상에 Al 박막(AF)을 증착하는 단계, 및 상기 Al 전극(700)에 상응하도록 상기 Al 박막(AF) 및 상기 제4 PR(PR4)을 제거하는 단계를 포함할 수 있다.For example, the fifth step includes forming a fourth PR (PR4) on the device layer 300 through a photolithography process, and depositing an Al thin film (AF) on the fourth PR (PR4). , and removing the Al thin film (AF) and the fourth PR (PR4) to correspond to the Al electrode 700.
도 16에서 보듯이, 상기 소자층(300) 상에 포토리소그래피 공정으로 제4 PR(PR4)을 형성하는 단계는 Al 전극(700)을 형성하기 위하여 소자층(300) 상에 Al 전극(700) 형상의 제4 PR(PR4)을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 16, the step of forming the fourth PR (PR4) on the device layer 300 through a photolithography process is to form the Al electrode 700 on the device layer 300. A fourth PR (PR4) of the shape may be formed.
도 17에서 보듯이, 상기 제4 PR(PR4) 상에 Al 박막(AF)을 증착하는 단계는 제4 PR(PR4) 상에 진공 증착 방식으로 Al 박막(AF)을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 17, in the step of depositing the Al thin film (AF) on the fourth PR (PR4), the Al thin film (AF) may be formed on the fourth PR (PR4) by vacuum deposition.
도 18에서 보듯이, 상기 Al 전극(700)에 상응하도록 상기 Al 박막(AF) 및 상기 제4 PR(PR4)을 제거하는 단계는 상기 소자층(300) 상에 Al 전극(700)을 형성하기 위하여, 상기 Al 전극(700)을 제외한 Al 박막(AF) 및 제4 PR(PR4)을 제거할 수 있다.As shown in FIG. 18, the step of removing the Al thin film (AF) and the fourth PR (PR4) to correspond to the Al electrode 700 is to form the Al electrode 700 on the device layer 300. To this end, the Al thin film (AF) and the fourth PR (PR4) excluding the Al electrode 700 can be removed.
이와 같이, 본 발명의 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)는 감지층(400)의 두께, 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 및 실리콘 나노와이어의 폭을 조절함으로써, 압력 센싱 동작 범위를 제어할 수 있다.As such, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 of the present invention adjusts the thickness of the sensing layer 400, the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowire, and the width of the silicon nanowire, thereby controlling the pressure. The sensing operation range can be controlled.
또한, 본 발명의 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서(10)는 제조 과정에서 건식 식각 공정만 사용함으로써, 실리콘 나노와이어의 손상을 최소화할 수 있다.In addition, the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor 10 of the present invention can minimize damage to the silicon nanowire by using only a dry etching process during the manufacturing process.
도 19는 본 발명의 실시예들에 따른 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서의 제조 방법을 나타내는 순서도이다.Figure 19 is a flowchart showing a method of manufacturing an SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor according to embodiments of the present invention.
도 19를 참조하면, 따른 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서의 제조 방법은 핸들층(100), 박스층(200), 및 소자층(300)을 포함하는 SOI 웨이퍼를 제조하는 단계(S100), 상기 소자층(300)에 실리콘 나노와이어를 형성하는 단계(S200), 센서 구조물을 포함하는 감지층(400)을 형성하는 단계(S300), 상기 SOI 웨이퍼 내부에 캐비티(500)를 형성하는 단계(S400), 및 Al 전극(700)을 형성하는 단계(S500)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 19, the manufacturing method of the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor includes manufacturing a SOI wafer including a handle layer 100, a box layer 200, and a device layer 300 (S100), Forming a silicon nanowire in the device layer 300 (S200), forming a sensing layer 400 including a sensor structure (S300), forming a cavity 500 inside the SOI wafer ( It may include steps S400) and forming the Al electrode 700 (S500).
상기 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 상기 실리콘 나노와이어의 폭, 및 상기 감지층(400)의 두께가 조절됨에 따라 압력 센싱의 동작 범위가 제어될 수 있다.The operating range of pressure sensing can be controlled by adjusting the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowires, the width of the silicon nanowires, and the thickness of the sensing layer 400.
상기 소자층(300)에 실리콘 나노와이어를 형성하는 단계는 타겟팅된 상기 압력 센싱의 동작 범위에 상응하도록, 상기 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 및 상기 실리콘 나노와이어의 폭을 조절할 수 있다.The step of forming silicon nanowires in the device layer 300 includes adjusting the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowires, and the width of the silicon nanowires to correspond to the targeted operating range of the pressure sensing. You can.
상기 SOI 웨이퍼 내부에 캐비티(500)를 형성하는 단계는 형성되는 상기 캐비티(500)의 깊이를 조절함으로써, 타겟팅된 상기 압력 센싱의 동작 범위에 상응하도록 상기 감지층(400)의 두께를 조절할 수 있다.In the step of forming a cavity 500 inside the SOI wafer, the thickness of the sensing layer 400 can be adjusted to correspond to the targeted operating range of the pressure sensing by adjusting the depth of the formed cavity 500. .
일 실시예에서, 상기 SOI 웨이퍼를 제조하는 단계, 상기 실리콘 나노와이어를 형성하는 단계, 상기 감지층(400)을 형성하는 단계, 상기 캐비티(500)를 형성하는 단계, 및 상기 Al 전극(700)을 형성하는 단계는 건식 식각 공정으로 수행될 수 있다.In one embodiment, manufacturing the SOI wafer, forming the silicon nanowire, forming the sensing layer 400, forming the cavity 500, and the Al electrode 700 The forming step may be performed by a dry etching process.
이와 같이, 본 발명의 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서의 제조 방법은 SOI 웨이퍼 상에 형성된 감지층(400)에 실리콘 질화막(SNF)과 실리콘 나노와이어가 통합된 구조를 가지므로, 도핑 공정 없이도 압저항 효과를 극대화할 수 있다.As such, the manufacturing method of the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor of the present invention has a structure in which a silicon nitride film (SNF) and silicon nanowire are integrated into the sensing layer 400 formed on the SOI wafer, so that pressure sensor can be produced without a doping process. The resistance effect can be maximized.
또한, 본 발명의 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서의 제조 방법은 감지층(400)의 두께, 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 및 실리콘 나노와이어의 폭을 조절함으로써, 압력 센싱 동작 범위를 제어할 수 있다.In addition, the method of manufacturing the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor of the present invention controls the thickness of the sensing layer 400, the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowire, and the width of the silicon nanowire, thereby achieving pressure sensing. The range of motion can be controlled.
또한, 본 발명의 SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서의 제조 방법은 제조 과정에서 건식 식각 공정만 사용함으로써, 실리콘 나노와이어의 손상을 최소화할 수 있다.다만, 이에 대해서는 상술한 바 있으므로, 그에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.In addition, the method of manufacturing the SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor of the present invention can minimize damage to the silicon nanowire by using only a dry etching process during the manufacturing process. However, since this has been described above, there is no need to duplicate it. Any necessary explanation will be omitted.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The device described above may be implemented with hardware components, software components, and/or a combination of hardware components and software components. For example, devices and components described in embodiments may include, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA), It may be implemented using one or more general-purpose or special-purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. A processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications that run on the operating system. Additionally, a processing device may access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of software. For ease of understanding, a single processing device may be described as being used; however, those skilled in the art will understand that a processing device includes multiple processing elements and/or multiple types of processing elements. It can be seen that it may include. For example, a processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller. Additionally, other processing configurations, such as parallel processors, are possible.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.Although the embodiments have been described with limited drawings as described above, various modifications and variations can be made by those skilled in the art from the above description. For example, the described techniques are performed in a different order than the described method, and/or components of the described system, structure, device, circuit, etc. are combined or combined in a different form than the described method, or other components are used. Alternatively, appropriate results may be achieved even if substituted or substituted by an equivalent.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents of the claims also fall within the scope of the claims described below.
10: SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서
100: 핸들층
200: 박스층
300: 소자층
400: 감지층
500: 캐비티
600: 글래스 기판
700: Al 전극10: SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor
100: handle layer
200: box layer
300: device layer
400: Sensing layer
500: Cavity
600: Glass substrate
700: Al electrode
Claims (11)
핸들층 상에 형성되는 박스층;
상기 박스층 상에 형성되고, 실리콘 나노와이어를 포함하는 소자층;
센서 구조물을 포함하는 감지층;
상기 핸들층 및 상기 박스층 내부에 형성되는 캐비티;
상기 핸들층 하부에 형성되는 글래스 기판; 및
상기 소자층 상에 형성되는 Al 전극을 포함하고,
상기 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 상기 실리콘 나노와이어의 폭, 및 상기 감지층의 두께가 조절됨에 따라 압력 센싱의 동작 범위가 제어되는 것을 특징으로 하는,
SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서.A handle layer containing silicon;
A box layer formed on the handle layer;
a device layer formed on the box layer and including silicon nanowires;
A sensing layer including a sensor structure;
a cavity formed inside the handle layer and the box layer;
A glass substrate formed below the handle layer; and
It includes an Al electrode formed on the device layer,
Characterized in that the operating range of pressure sensing is controlled by adjusting the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowire, the width of the silicon nanowire, and the thickness of the sensing layer,
SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor.
상기 핸들층, 상기 박스층, 및 상기 소자층을 포함하는 SOI 웨이퍼를 제조하는 제1 단계;
상기 소자층에 상기 실리콘 나노와이어를 형성하는 제2 단계;
상기 센서 구조물을 포함하는 상기 감지층을 형성하는 제3 단계;
상기 SOI 웨이퍼 내부에 상기 캐비티를 형성하는 제4 단계; 및
상기 Al 전극을 형성하는 제5 단계를 통해 제조되고,
상기 제1 내지 제5 단계는 건식 식각 공정으로 수행되는 것을 특징으로 하는,
SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서.According to paragraph 1,
A first step of manufacturing an SOI wafer including the handle layer, the box layer, and the device layer;
A second step of forming the silicon nanowires in the device layer;
a third step of forming the sensing layer including the sensor structure;
A fourth step of forming the cavity inside the SOI wafer; and
Manufactured through the fifth step of forming the Al electrode,
Characterized in that the first to fifth steps are performed by a dry etching process,
SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor.
상기 제1 단계는,
실리콘을 포함하는 상기 핸들층, 실리콘 산화물을 포함하는 상기 박스층, 및 실리콘을 포함하는 상기 소자층을 순차적으로 적층함으로써 상기 SOI 웨이퍼를 제조하는 것을 특징으로 하는,
SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서.According to paragraph 2,
The first step is,
Characterized in manufacturing the SOI wafer by sequentially stacking the handle layer containing silicon, the box layer containing silicon oxide, and the device layer containing silicon.
SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor.
상기 제2 단계는,
상기 소자층 상에 포토리소그래피 공정으로 제1 PR을 형성하는 단계;
RIE 방식 및 DRIE 방식 중 적어도 하나를 이용하여 상기 소자층의 실리콘을 에칭하는 단계; 및
상기 제1 PR을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서.According to paragraph 2,
The second step is,
forming a first PR on the device layer through a photolithography process;
etching the silicon of the device layer using at least one of a RIE method and a DRIE method; and
Characterized in that it includes the step of removing the first PR,
SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor.
상기 제3 단계는,
상기 소자층 상에 LPCVD 방식 및 PECVD 방식 중 적어도 하나를 이용하여 실리콘 질화막을 증착하는 단계;
상기 실리콘 질화막 상에 포토리소그래피 공정으로 제2 PR을 형성하는 단계;
상기 감지층에 상응하도록 상기 실리콘 질화막을 에칭하는 단계; 및
상기 제2 PR을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서.According to paragraph 2,
The third step is,
Depositing a silicon nitride film on the device layer using at least one of an LPCVD method and a PECVD method;
forming a second PR on the silicon nitride film through a photolithography process;
etching the silicon nitride film to correspond to the sensing layer; and
Characterized in that it includes the step of removing the second PR,
SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor.
상기 제4 단계는,
상기 소자층 상부에 보호 웨이퍼를 본딩하는 단계;
상기 핸들층 하부에 실리콘 산화막을 증착하는 단계;
상기 실리콘 산화막 상에 포토리소그래피 공정으로 제3 PR을 형성하는 단계;
상기 캐비티에 상응하도록 상기 실리콘 산화막, 상기 핸들층, 및 상기 박스층을 에칭하는 단계;
상기 제3 PR, 상기 실리콘 산화막, 및 상기 보호 웨이퍼를 제거하는 단계; 및
상기 핸들층 하부에 상기 글래스 기판을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서.According to paragraph 2,
The fourth step is,
Bonding a protection wafer on top of the device layer;
depositing a silicon oxide film on the lower part of the handle layer;
forming a third PR on the silicon oxide film through a photolithography process;
etching the silicon oxide film, the handle layer, and the box layer to correspond to the cavity;
removing the third PR, the silicon oxide film, and the protection wafer; and
Characterized in that it comprises the step of forming the glass substrate below the handle layer,
SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor.
상기 제5 단계는,
상기 소자층 상에 포토리소그래피 공정으로 제4 PR을 형성하는 단계;
상기 제4 PR 상에 Al 박막을 증착하는 단계; 및
상기 Al 전극에 상응하도록 상기 Al 박막 및 상기 제4 PR을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서.According to paragraph 2,
The fifth step is,
forming a fourth PR on the device layer through a photolithography process;
Depositing an Al thin film on the fourth PR; and
Characterized in that it includes the step of removing the Al thin film and the fourth PR to correspond to the Al electrode,
SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor.
상기 소자층에 실리콘 나노와이어를 형성하는 단계;
센서 구조물을 포함하는 감지층을 형성하는 단계;
상기 SOI 웨이퍼 내부에 캐비티를 형성하는 단계; 및
Al 전극을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이, 상기 실리콘 나노와이어의 폭, 및 상기 감지층의 두께가 조절됨에 따라 압력 센싱의 동작 범위가 제어되는 것을 특징으로 하는,
SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서의 제조 방법.manufacturing an SOI wafer including a handle layer, a box layer, and a device layer;
forming silicon nanowires in the device layer;
forming a sensing layer including a sensor structure;
forming a cavity inside the SOI wafer; and
It includes forming an Al electrode,
Characterized in that the operating range of pressure sensing is controlled by adjusting the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowire, the width of the silicon nanowire, and the thickness of the sensing layer,
Manufacturing method of SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor.
상기 소자층에 실리콘 나노와이어를 형성하는 단계는,
타겟팅된 상기 압력 센싱의 동작 범위에 상응하도록, 상기 실리콘 나노와이어의 개수, 상기 실리콘 나노와이어의 길이 및 상기 실리콘 나노와이어의 폭을 조절하는 것을 특징으로 하는,
SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서의 제조 방법.According to clause 8,
The step of forming silicon nanowires in the device layer is,
Characterized in adjusting the number of silicon nanowires, the length of the silicon nanowire, and the width of the silicon nanowire to correspond to the targeted operating range of the pressure sensing,
Manufacturing method of SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor.
상기 SOI 웨이퍼 내부에 캐비티를 형성하는 단계는,
형성되는 상기 캐비티의 깊이를 조절함으로써, 타겟팅된 상기 압력 센싱의 동작 범위에 상응하도록 상기 감지층의 두께를 조절하는 것을 특징으로 하는,
SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서의 제조 방법.According to clause 8,
The step of forming a cavity inside the SOI wafer,
Characterized in that by adjusting the depth of the cavity formed, the thickness of the sensing layer is adjusted to correspond to the operating range of the targeted pressure sensing.
Manufacturing method of SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor.
상기 SOI 웨이퍼를 제조하는 단계, 상기 실리콘 나노와이어를 형성하는 단계, 상기 감지층을 형성하는 단계, 상기 캐비티를 형성하는 단계, 및 상기 Al 전극을 형성하는 단계는 건식 식각 공정으로 수행되는 것을 특징으로 하는,
SOI 웨이퍼 기반 실리콘 나노와이어 압력센서의 제조 방법.
According to clause 8,
The steps of manufacturing the SOI wafer, forming the silicon nanowire, forming the sensing layer, forming the cavity, and forming the Al electrode are performed by a dry etching process. doing,
Manufacturing method of SOI wafer-based silicon nanowire pressure sensor.
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|---|---|---|---|
| KR1020220131145A KR20240051462A (en) | 2022-10-13 | 2022-10-13 | Soi wafer based silicon nanowire pressure sensor and method of manufacturing the same |
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| KR101652369B1 (en) | 2015-01-02 | 2016-08-30 | 서울시립대학교 산학협력단 | Manufacturing method for piezoresistive pressure sensor using wet and dry etching process |
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2022
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