KR20010041741A - 관성력센서 및 관성력 센서의 제조방법 - Google Patents

Abstract

힘이 가하여질때 변위하는 질량체(11)와, 그 질량체(11)를 지지하는 최소한 1개의 (12)와, 그 지지빔(12)의 일단을 고정하는 고정부(13)를 구비하여, 그 질량체(11)의 변위에 의해 질량체(11)에 작용하는 관성력을 검출하도록 하는 관성력센서에 있어서,

질량체(11)는 실리콘기판(1)의 내부가 1공정내에서 에칭에 의해 제거되어 형성된 중공구조체(9)이며, 고정부(13)는 실리콘기판의 본체부의 최소한 일부임을 특징으로 한다.

그 관성력 센서는 단결정 실리콘으로 형성되므로 기계적 특성 및 신뢰성이 크게 높아진다.

Description

관성력 센서 및 관성력 센서의 제조방법{INERTIA FORCE SENSOR AND METHOD FOR PRODUCING INERTIA FORCE SENSOR}

가동질량체와, 일단이 그 가동질량체에 부착하고 타단이 고정부에 부착된 빔을 구비하여, 가동질량체에 가한 관성력에 의해 빔에 발생한 휨(deflection)(변형)을 검출하여 그 휨량에 의해 관성력을 검출하도록 하는 관성력선서(inertia force sensor)는 공지되어 있다.

여기서, 고정부는 관성력센서가 장착되어 있는 어느 물체(예로서, 자동차)에 고정되어 있다.

이와같은 관성력 센서에서는 일반적으로 빔의 표면에 피에조저항 (piezoreistor)이 설치되어 있어, 그 빔에서 발생한 휨에 의해 피에조 저항에서 변형이 발생한다.

그 결과, 그 변형에 의해 피에조저항의 저항치가 변화하는 현상을 이용하여 그 저항치에 의해 빔의 휨량, 즉 가동질량체에 가한 관성력을 검출하도록 한다.

이와같이 위에서 설명한 관성력 센서에 의해 검출한 관성력은 그 관성력 센서를 장착한 물체에서 발생한 가속도, 각속도등에 비례하므로, 그 관력성 센서는 가속도센서, 각속도센서 등으로 종래에는 자동차의 차체 제어장치 또는 안전장치등에 널리 사용되었다.

이와같이 위에서 설명한 관성력 센서의 기부(main portion)를 구성하고 있는 가동질량체, 빔 및 고정부를 포함한 구조체는 일반적으로 실리콘 기판을 가동시켜 제조한 실리콘 디바이스(silicon device)로 구성되어 있다.

아래에서는 이와같은 관성력 센서의 기부에 사용되는 종래의 실리콘 디바이스와 그 제조방법을 설명한다.

도 17A~도 17F 는 가동부(가동질량부)를 가진 디바이스(device)를 실리콘 기판상에서 제조하는 종래의 제조공정도를 나타낸다.

이 제조공정에서는 먼저 도 17A에 나타낸바와 같이 평판상의 실리콘기판(700을 준비한다.

그 다음으로, 도 17B에 나타낸바와같이, 그 실리콘기판(70)상에 희생층 (sacrificial layer)으로 사용되도록 하는 제1산화막(first oxide film)(71)을 CVD등에 의해 형성하고, 이어서 그 제1산화막(71)위에 시드레이어(seed layer)로 사용되도록 하는 제1폴리실리콘막(72)을 저압 CVD등에 의해 형성한다.

그 다음으로, 도 17C 에 나타낸바와같이 제1폴리실리콘막(72)위에 구조체로 이루어지도록 하는 제2폴리실리콘막(73)을, 에피탁셜반응로(epitaxial reactor)를 사용하여 형성한다.

또, 바람직한 두께의 제2폴리실리콘막(73)을 얻은 다음 도 17D에 나타낸바와같이 제2폴리실리콘막(73)위에, CVD등에 의해 제2산화막(74)을 최상층(uppermost layer)으로 형성한다.

그 다음으로 바람직한 구조체의 형상이 얻어지도록 제2산화막(74)에 대하여 패터닝처리(patterning treatment)를 한다.

그 패터닝 처리를 한 제2산화막(74)은 그 아래에서 구조체가 되도록 하는 제1및 제2폴리실리콘막(72,73)은 에칭하는 마스크(mask for etching)로 사용된다.

다음으로, 도 17E에 나타낸바와같이, 제1폴리실리콘막(72)및 제2폴리실리콘막(73)에 대하여, 반응성이온에칭(reactive ion etching)등에 의해 제1산화막(71)에 도달할때까지 에칭처리를 한다.

또, 도 17F에 나타낸바와같이 히드로플루오르산(hydrofluoric acid)등을 사용하여 제1폴리실리콘막(72)하측에 위치한 제1산화막(71)의 일부를 제거한다.

그 결과 이것에 의해 실질적으로 제1폴리실리콘막(72)및 제2폴리실리콘막 (73)에 의해 형성된 가동부가 얻어진다.

도 18A~도 18F는 예로서 참고문헌(proceedings SPIE Micromachining and Micsofabrication process Technology III, volume 3223, Austin, Texas, USA, September(1997), page 189-197)에 기재되어 있는 종래의 실리콘디바이스의 제조공정을 나타낸 도면이다.

이 실리콘디바이스(silicon device)의 제조에서는, 우선 도 18A에 나타낸 바와같이, 평판상의 n형 실리콘기판(75)를 준비한다.

그리고 도 18B에 나타낸바와같이 실리콘기판(75)의 표면에 실릴콘 니트라이드막(silicon nitride film)(76)을 형성한다.

이어서, 도 18C에 나타낸바와같이 사진제판(photolithography technigue)에의해 실리콘니트라이드막(76)에 패터닝(patterning)을 행하여 패턴(pattern)(77)을 형성한다.

그 다음으로, 도 18D에 나탄낸바와같이 KOH를 사용하여 실리콘기판(75)에 역 3각형상의 피트(pit)(78)를 형성한다.

또, KOH에 의한 에칭의 마스크로서 사용한 실리콘 니트라이드막(76)을 제거하여 도 18E에서와 같이 피트(78)를 구비한 실리콘기판(75)을 얻는다.

그다음, 도 18F에 나타낸바와같이 실리콘기판(75)을 히드로플루오르산 수용액에 침지하면서 실리콘기판(75)에 이것이 양극(positive electrode)으로 되도록 전압을 인가한다.

또, 실리콘기판(75)에 광을 조사하여 그 실리콘 기판의 깊이방향으로 에칭을 하여, 그 실리콘기판(75)내에 요부(groove)(80)를 형성한다.

그러나, 이와같은 종래의 실리콘디바이스를 사용한 관성력 센서에 있어서는 가동부인 중공구조체가 다결정 실리콘으로 구성되어 있어, 단결정 실리콘으로 형성되어 있는 것과 비교하여, 그 기계적 특성 및 신뢰성이 떨어지는 문제가 있다.

또, 그 제조상의 이유에 의해 가동부와 그 아래 기판사이의 공간을 충분히 넓힐 수 없어, 가동부와 기판이 서로 간섭할 수 있는 문제가 있다.

또, 제공공정이 복잡해지는 문제가 있다.

그 결과, 신뢰성이 높은 관성력 센서를 저렴한 가격으로 얻을 수 없는 문제가 있다.

더 나아가서, 실리콘기판 표면 또는 실리콘기판상에 에칭개시패턴(etching start patterns)을 형성한후에 그 실리콘 기판을 히드로 플루오린 이온을 함유한 용액에 침지하여 실리콘기판이 양극(positive electrode)으로 되도록 전압을 인가하여 그 기판의 깊이방향으로 에칭하는 방법에 의해 캔틸레버(cantilever)를 제조할때 고정부와 캔틸레버의 경계부에 전류가 집중한다.

그 결과, 에칭개시패턴과 동일한 형상의 구조체를 형성할 수 없는 문제가 있다.

또, 위에서 설명한 에칭방법에서는 큰 면적을 가진 기판을 에칭할 수 없는 문제가 있다.

본 발명은 가속도, 각속도등에 의해 발생되는 광성력(inertia force)을 측정하는 관성력 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.

더 자세하게 말하면, 본 발명은 관성력을 받은 가동질량체(movable mass body)와 그 가동질량체를 지지하는 최소한 1개의 빔(beam)을 구비하여, 그 가동질량체에 가한 관성력의 변화에 의해 발생한 빔의 휨(deffection)을 검출하여 그 휨량을 기준으로 관성력을 측정하도록 한 관성력 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.

도 1A~도 1J 는 각각 실리콘 기판과 관성력 센서 중간체의 단면도로, 본 발명의 실시예 1에 의한 관성력센서의 제조공정을 나타낸다.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 의한 관성력센서의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 실시예 1에 의한 관성력 센서의 제조공정에서 실리콘 기판에 에칭을 할때 사용되는 에칭장치의 단면도이다.

도 4A 및 도 4B는 각각 본 발명의 실시예 1에 의한 관성력 센서의 제조공정에서 실리콘기판에 에칭을 할때 사용되는 또 다른 에칭장치의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예 1에 의한 탄성력 센서의 캔틸레버와 고정부의 경계부를 나타낸 사시도이다.

도 6A~도 6J 는 각각 실리콘기판과 관성력 센서 중간체의 단면도로, 본 발명의 실시예 3에 의한 관성력 센서의 제조공정을 나타낸다.

도 7은 본 발명의 실시예 3에 의한 관성력 센서의 제조공정에 있어서 실리콘기판에 에칭을 할때 사용되는 에칭장치의 단면도이다.

도 8은 본 발명의 실시예 3에 의한 관성력 센서의 제조공정에서 실리콘 기판에 에칭을 할때 사용되는 또 다른 하나의 에칭장치의 단면도이다.

도 9는 본 발명의 실시예 4에 의한 관성력 센서의 캔틸레버와 고정부의 경계부를 나타낸 사시도이다.

도 10은 본 발명의 실시예 5에 의한 관성력 센서의 캔틸레버와 고정부의 경계부를 나타낸 사시도이다.

도 11은 본 발명의 실시예 6에 의한 관성력 센서의 캔틸레버와 고정부의 경계부를 나타낸 사시도이다.

도 12는 본 발명의 실시예 7에 의한 관성력 센서의 제조공정에서 에칭개시패턴을 나타낸 평면도이다.

도 13A~도 13G 는 각각 실리콘기판과 관성력 센서 중간체의 단면도로, 본 발명의 실시예 8에 의한 관성력 센서의 제조공정을 나타낸다.

도 14는 본 발명의 실시예 8에 의한 관성력 센서의 사시도이다.

도 15A~도 15F는 각각 실리콘기판과 관성력센서 중간체의 단면도로, 본 발명의 실시예 9에 의한 관성력 센서의 제조공정을 나타낸다.

도 16A~도 16D는 각각 실리콘기판과 관성력 센서 중간체의 단면도로, 본 발명의 실시예 9에 의한 관성력 센서의 제조공정을 나타낸다.

도 17A~도 17F 는 각각 실리콘기판과 제조과정에 있는 실리콘디바이스의 단면도로, 종래에 사용되고 있는 중공구조의 실리콘 디바이스의 제조공정을 나타낸다.

도 18A~도 18F는 각각 실리콘기판과 제조과정에 있는 실리콘 디바이스의 단면도로, 실리콘기판상에 요홈을 형성할때 종래의 요홈부 형성공정을 나타낸다.

본 발명은 위에서 설명한 문제를 해결하기 위한 것으로, 1공정에 의해 단결정 실리콘으로 이루어진 중공구조체를 형성할 수 있고, 중공 구조체와 기판 사이의 거리를 충분하게 넓힐 수 있는 신뢰성이 높고 가격이 저렴한 관성력센서와 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.

또, 본 발명은 바람직한 에칭개시 패턴과 동일한 형상의 구조체를 가진 신뢰성이 높은 관성력 센서 및 그 제조방법을 제공함을 또 다른 목적으로 한다.

위 목적을 달성하기 위하여 구성한 제1의 본 발명에 의한 관성력 센서는 힘을 가할때 변위하는 질량체와, 그 질량체를 지지하는 최소한 1개의 지지빔(holding beam)과, 그 지지빔의 일단을 고정하는 고정부를 구비하여 질량체의 변위에 의해 그 질량체에 작용하는 관성력을 검출하도록 하는 관성력센서로서, 그 질량체는 실리콘 기판의 내부가 에칭에 의해 제거됨으로써 형성되는 중공구조체로 구성되고, 그 고정부는 실리콘기판 본체(main body)의 최소한 일부로 구성됨을 특징으로 한다.

그 관성력센서에서는 중공 구조체로 이루어진 질량체와 이 질량체를 지지하는 지지빔이 단결정 실리콘을 사용하여 1공정에 의해 제조할 수 있다.

이 경우 주요한 가공방법은 습식에칭(wet etching)에 의해 실시하므로 제조장치가 염가이고, 한번에 다수의 실리콘기판을 가공할 수 있다.

따라서, 그 관성력 센서는 신뢰성이 높아지고, 또 염가로 된다.

또, 질량체와 지지빔 각각의 높이는 그 에칭 시간에 의해 제어할 수 있고, 그 지지빔의 강성(rigidity)은 그 마스크(mask)를 바꾸지 않고 조정할 수 있어, 감도가 다른 관성력 센서를 동일한 마스크를 사용하여 제작할 수 있다.

더 나아가서, 중공구조체의 하부의 중공부(hollow portion)를 확대할 수 있으므로 구조체의 기판에 흡착현상이 발생하지 않는다.

그 결과, 제조할때 수율을 크게 향상시킬수 있다.

그 관성력 센서에 있어서는 질량체에 작용하는 관성력을 질량체의 변위에 따라 발생하는 지지빔의 휨(deflection)에 의해 검출할 수 있다.

이경우, 지지빔의 휨을 검출하는 피에조 저항체(piezoresistor)의 저항치 변화를 측정하는 측정회로가 간단하므로, 염가로 관성력센서를 얻을수 있다.

또 제조공정을 간단하게 할수 있으므로, 수율이 높고 신뢰성이 높은 관성력센서를 얻을수 있다.

그 관성력 센서에 있어서, 질량체에 대하여 실리콘기판표면과 평행한 방향으로 작용하는 관성력을 검출하는 경우에는 질량체에 의해 지지된 제1캔틸레버(first contilever)와, 실리콘기판의 고정부에 의해 지지된 제2캔틸레버(second cantilever)사이의 용량(예로서, 정전용량, 전기용량)에 의해 관성력을 검출할 수 있다.

이경우, 질량체의 기판면내의 변위를 용량의 변화로 검출할 수 있으므로, 감도가 우수한 관성력 센서를 얻을수 있다.

또, 그 관성력 센서에 있어서, 질량체에 대하여 실리콘기판 표면과 수직 방향으로 작용하는 관성력을 검출하는 경우에는 질량체와 실리콘기판에 접합된 또 다른 하나의 기판의 표면에 설정된 대향전극(counter electrode)사이의 용량에 의해 관성력을 검출할 수 있다.

이경우, 그 기판의 평면에 수직한 질량체의 변위를 용량(예로서, 정전용량, 전기용량)의 변화로 검출되므로, 감도가 우수한 관성력 센서를 얻을수 있다.

더 나아가서, 그 관성력 센서에 있어서는 고정부에 에칭홀(etching holes)을 설정하는 것이 바람직하다.

이와같이 할 경우, 에칭개시패턴과 동일한 형상의 중공구조체와 그 구조체에 연속한 고정부를 제작할 수 있으므로, 신뢰성이 높은 관성력센서를 얻을수 있다.

또, 그 관성력 센서에 있어서, 지지빔의 휨은 그 지지빔의 휨방향으로 지지빔의 최소한 일단측(one end side)에 배치한 피에조 저항체의 저항치에 의해 검출할 수 있다.

이 경우, 지지빔의 휨을 지지빔에 형성된 피에조 저항체에 의해 검출하므로, 그 판독회로(reading circuit)가 간단하게 되어 염가의 센서를 얻을수 있다.

또, 피에조 저항체를 지지빔의 양단측에 배치함으로써 작동형(functional type)의 관성력 센서로서 관성력을 검출할 수 있고, 온도의존성을 균형있게 함으로써(balancing)그 센서의 감도를 크게 향상시킬수 있다.

제2의 본 발명에 의한 관성력 센서의 제조방법은 힘을 가할때 변위하는 질량체와, 그 질량체를 지지하는 최소한 한개의 빔과, 그 빔의 일단을 고정하는 고정부를 구비하여, 질량체의 변위에 의해 그 질량체에 작용하는 관성력을 검출하도록 구성되어 있는 관성력 센서의 제조방법으로,

(i) 실리콘 기판 표면 또는 실리콘기판상에 에칭개시패턴(etching start patterns)을 형성하는 에칭개시 패턴형성공정과,

(ii) 실리콘기판을 플루오린 이온 함유용액에 침지하면서 그 실리콘기판이 양극으로 되도록 하여 그 실리콘기판에 전압을 인가함으로써 그 실리콘기판에 에칭하여, 에칭개시패턴에서 실리콘기판의 깊이방향으로 형성되는 에칭부를 형성하는 제1에칭공정과,

(iii) 그 에칭부가 소정의 깊이에 도달한후에 실리콘기판내에 흐르는 전류를 증가시킴으로써 실리콘기판의 에칭을 촉진하여 그 소정의 깊이보다 더 깊은 부위에서 각각의 이웃하는 에칭부를 서로 연통시켜 실리콘기판의 일부로 구성되는 중공구조체(free standing structure)를 형성하는 제2에칭공정을 포함하며, (iv)중공구조체를 질량체로 구성하고 실리콘기판 본체의 최소한 일부를 고정부로 구성함을 특징으로 한다.

그 관성력 센서의 제조방법에서 단결정 실리콘으로 구성된 중공구조체인 관성력을 받는 질량체와, 이것을 지지하는 지지빔을 1공정에 의해 제조할 수 있고, 또 주(main)가공방법이 습식 에칭이므로 그 제조장치는 염가이다.

또, 한번에 다수의 실리콘기판을 가공할 수 있으므로 신뢰성이 높은 관성력센서를 염가로 얻을수 있다.

더 나아가서, 질량체 및 지지빔의 높이를 에칭시간에 의해 제어할 수 있으므로 보호빔의 강성을 마스크를 바꾸지 않고 조절할 수 있다.

따라서, 감도가 다른 관성력 센서를 동일한 마스크를 사용하여 제조할 수 있다.

그리고, 중공구조체 하부의 중공부를 확대시킬수 있으므로 구조체의 기판에 흡착현상이 발생하지 않는다.

따라서, 제조수율이 크게 향상된다.

그 관성력 센서의 제조방법에서는 에칭개시 패턴 형성공정에서 실리콘기판의 고정부가 형성될 수 있는 부위에 에칭홀(etching holes)을 형성하는 것이 바람직하다.

이와같은 경우, 에칭개시 패턴과 동일한 형상의 중공구조체와 그 구조체에 연속한 고정부를 제조할 수 있으므로 신뢰성이 높은 관성력센서를 얻을수 있다.

또, 그 관성력 센서의 제조방법에서는 에칭개시패턴 형성공정에서 실리콘기판재료를 블록형상으로 제조할 수 있는 부분을 포위하는 연속한 에칭개시패턴을 형성하며, 제2에칭공정에서 상기 제거할 수 있는 부분을 에칭에 의해 실리콘기판본체에서 제거할 수 있다.

이와같이 할 경우, 빔의 영역에서 임의의 실리콘의 양을 제거할 수 있으므로, 관성력이 그 센서에 인가할때 여기에서 동반하는 질량체와 지지빔의 변위거리를 확대할 수 있고, 관성력 센서의 감도를 높힐수 있으며, 또 관성력 센서를 설계할때 자유도(degree of freedom)가 커진다.

첨부도면에 따라 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.

여기에 첨부한 각 도면에서 공통부재 또는 구성요소에서는 동일번호로 나타낸다.

또, 본 발명의 명세서에서 "관성력센서 중간체"(intermediate inertia force sensor)라는 것은 관성력 센서의 제조공정에서 원재료인 실리콘기판에 가공한 것이다.

관성력 센서로서 완성되지 않은 상태의 것을 의미한다.

실시예 1

도 1A~도 1J 는 본 발명의 실시예 1에 의한 관성력 센서의 제조공정을 나타낸다.

아래에서 이들의 도면을 참조하면서 실시예 1에 의한 관성력 센서와 그 제조방법을 설명한다.

그 관성력 센서의 제조공정에서는 우선 도 1A에 나타낸 바와같이, 두께 약 400㎛ 의 n형 실리콘기판(1)을 준비한다.

또, 도 1B에 나타낸바와같이 실리콘기판(1)의 표면 한 영역에 피에조저항체 (piezoresistor)(2)를 형성한다.

이 피에조저항체(2)는 실리콘기판(1)의 피에조 저항체(2)로 될수 있는 영역에 보론(boron)을 가속전압 150keV 와 도즈량(dose)8×10¹⁵/cm²으로 삽입 (implanting)함으로서 형성한다.

이어서, 도 1C 에 나타낸바와같이 피에조저항체(2)와 전기배선 사이에 전기도통을 얻기위한 고농도 보론영역(highly boron-doped region)(3)을 형성한다.

그 고농도의 보론영역(3)은 이미 형성한 피에조 저항체(2)의 양단에, 보론의 이온을 가속전압 150KeV 와 도즈량 4.8×10¹⁵/cm²으로 삽입함으로써 형성한다.

또, 아닐링처지(annealing treatment)를 2시간동안 980⁰C 에서 실시한다.

그 다음으로, 도 1D에 나타낸바와같이, 실리콘기판(1)과 피에조저항체(2)및 고농도 보론영역(3)위에, 예로서 두께 약 0.1㎛의 실리콘 니트라이드막(4)을 CVD법등에 의해 형성한다.

이어서, 도 1E에 나타낸바와같이, 이미 형성한 피에조저항체(2)및 고농도보론영역(3)을 커버한 실리콘니트라이드막(4)을 플라스마에칭법(plasma etching technique)에 의해 제거하고, 전기도통을 얻기 위한 콘택트홀(contact hole)(5)을 형성한다.

또, 관성력 센서 중간체(실리콘 기판1)에 크롬(chrome)과 금(gold)를 계속 증착시킨다음, 이것을 습식 에칭액에 침지하고, 이미 실리콘니트라이드막(4)을 제거시켜 형성한 콘택트홀(5)주위를 약간 경사지게 하여 고농도 보론영역(3)과 크롬-금 사이의 전기도통성(electrical conductivity)을 높힌다.

더 나아가서, 도 1F에 나타낸바와같이 다시 크롬-금을 관성력 중간체(실리콘 기판1)전면에 증착시킨다음, 사진제판(photolithography technique)에 의해 배선패턴(wiring pattern)(6)을 형성한다.

다음, 도 1G에 나타낸바와같이 이미 형성된 실리콘 니트라이드막(4)에 대하여 사진제판등에 의해 패터닝(patterning)을 하여 주에칭(main etching)전에 행한 초기에칭(initial etching)용의 마스크(mask)(7)를 형성한다.

그 다음으로, 도 1H에 나타낸바와같이 반응성 이온에칭(reachive ion etching technique)에 의해 초기에칭을 하여 깊이 약 3㎛의 에칭개시패턴(8)을 형성한다.

또, 실리콘기판(1)(관성력 센서 중간체)를 5%의 히드로플루오르산 수용액에 침지하여 실리콘기판(1)이 양극(positive electrode)으로 되도록 하고, 그 실리콘기판(1)과 대향전극사이에 약 3V의 전압을 인가한다.

이때, 실리콘기판(1)의 배면(back surface)에 발광강도를 임의로 바꿀수 있는 150W의 할로겐램프를 사용하여 광을 조사시켜, 실리콘기판(1)의 깊이방향으로 에칭을 한다.

이때, 실리콘 기판(1)의 전류밀도가 32mA/cm²로 되도록 할로겐 램프의 광의 강도를 조절한다.

또, 일반적으로 알려진 바와같이 그 광의 강도와 실리콘 기판(1)내의 전류밀도사이에는 전자의 증감에 따라 후자가 증감되는 함수관계가 존재한다.

이와같이, 도 1I에 나탄낸바와같이, 에칭개시 패턴(8)의 하측에 형성된 에칭부(etched portion)(8')(개구부,요홈부)가 실리콘기판(1)의 깊이방향으로 형성된다.

그 다음으로, 에칭부(8')가 바람직한 깊이에 도달한후, 할로겐 램프의 광강도를 증가시킴으로써 실리콘기판(1)내의 전류밀도를 60mA/cm²로 증가시켜, 인접에칭면(에칭부의 측벽)이 앞공정에서 형성된 구조체 하부에서 서로 연통되도록(각각의 인접에칭부가 서로 연통함), 약 10분간 에칭을 실시한다.

이것에 의해, 도 1J에 나타낸바와같이 실리콘기판(1)의 일부로 이루어진 단결정 중공구조체(9)(가동질량체)가 형성됨과 동시에, 그 중공구조체(9)의 아래에 중공부(hollow part)(10)가 형성된다.

도 2는 도 1A~도 1J 에 나타낸 제조공정에 의해 제조한 관성력센서의 사시도이다.

도 2에 나타낸바와같이, 그 관성력 센서는 중공구조질량체(11)(가동질량체)와, 질량체(11)를 지지하는 캔틸레버(cantilever)(12)와, 캔틸레버(12)를 기판에 고정하는 고정부(13)을 구비한다.

이와같이, 그 관성력센서에 있어서, 질량체(11)에 관성력이 가하여지면 질량체를 지지하고 있는 캔틸레버(12)가 구브러져(bending), 그 캔틸레버상에 형성되어 있는 피에조저항체(도시생략)의 저항치가 변화한다.

그 결과, 피에조 저항체의 저항치에 의해 캔틸레버(12)의 휨량, 즉 질량체(11)에 가한 관성력을 측정할 수 있다.

실시예 1에 의한 관성력 센서의 제조공정에서, 중공부(10)의 깊이는 위에서 설명한바와같이 전류밀도 60mA/cm²로 행한 에칭의 실행시간을 조절함으로써 임의의 값으로 설정할 수 있다.

여기서, 에칭액(etchant)으로 사용한 히드로 플루오르산 수용액의 농도는 1%이상 20%이하의 범위내에서 설정하는 것이 바람직하다.

히드로플루오르산 수용액의 농도가 1%미만에서는 이렉트로폴리싱(electro polishing)이 발생하며, 또 그 농도가 20%를 초과하면 원활한 에칭면을 얻을수 없어 바람직한 디바이스형상을 얻기가 어렵다.

또, 인가전압은 10V이하로 설정하는 것이 바람직하다.

10V를 초과하는 전압을 인가할때에는 국소적인 절연파괴가 발생하여 원활한 에칭면을 얻기가 어렵게 되어 바람직한 실리콘 디바이스 형상을 얻기가 어려워진다.

또, 여기서 말하는 인가전압은 정전압원(constant voltage power supply)에서 출력된 전압이 아니고, 실제로 실리콘기판(1)에 인가시키는 전압을 의미한다.

더 나아가서, n형 실리콘기판(1)의 시트 저항(sheet resistence)은 0.1Ω·cm ~ 50Ω·cm 의 범위내에서 설정하는 것이 바람직하다.

n형 실리콘기판(1)의 시트저항이 0.1Ω·cm이하일 경우, 마이크로 포러스 실리콘구조체(microporous silicon structure)가 그 에칭면에 형성된 바람직한 실리콘 디바이스형상을 얻을수 없으며, 50Ω·cm를 초과할 경우 미세한 실리콘 디바이스 형상을 형성하기가 어렵게 된다.

또, 초기에칭의 깊이는 이것에 이어서 행해지는 주에칭(main etching)에 영향을 주지 않는다.

그러나, 초기에칭을 행하지 않을 경우, 초기에칭을 행한 경우와 비교하여 형성된 구조체의 치수정도가 떨어지므로, 구조체의 정도가 필요한 경우에는 초기 에칭을 행하는 것이 바람직하다.

또, 실리콘기판(1)의 초기의 두께는 초기에칭, 또는 이것에 이어서 행하는 주에칭에 영향을 주지 않는다.

더 나아가서, 위에서 설명한 제조공정에서는 중공구조체(9)를 형성할때 할로겐램프의 광의 강도를 변화시킴으로써 실리콘기판의 전류밀도를 높일수 있다.

그러나, 인가전압을 변화시킴으로써 전류밀도를 높힐수 있을 경우에도 동일한 효과가 얻어진다.

실시예 1에 의한 제조방법에 의해, 제조된 관성력 센서(실리콘 디바이스)에서는 중공구조체(9)가 단결정 실리콘으로 형성되어 있으므로, 그 관성력 센서는 기계적 특성이 우수하고 신뢰성이 높아진다.

또, 중공구조체(9)아래의 중공부(10)를 더 크게 형성할 수 있으므로, 중공구조체(9)가 그 아래의 평판상 기재에 흡착되지 않는다.

그 결과 수율이 크게 향상된다.

또 그 관성력 센서의 제조방법에서는 중공구조체와 가동부의 형상을 1공정에 의해 형성할 수 있다.

그 결과 그 제조공정을 간단하게 할수 있고, 염가로 관성력 센서를 얻을수 있다.

또, 초기에칭에 사용한 반응성 이온에칭은 실리콘 기판(1)의 결정방위 (crystal orientation)에 영향을 받지 않으므로 그 실리콘 기판(1)상에서 임의의 형상을 가진 에칭개시패턴(8)을 형성할 수 있다.

따라서, 이것에 이어서 행하는 에칭에 의해 형성되는 중공구조체(9)도 임의의 형상을 가질수 있으므로 성능이 우수한 관성력센서 구조가 얻어진다.

도 3 은 본 발명의 실시예 1에 의한 관성력 센서의 제조공정에서 실리콘기판내에 중공구조를 형성할때 사용되는 에칭장치를 나타낸다.

도 3에서와 같이, 그 에칭장치에서는 에칭을 할수 있는 n형 실리콘기판(1)을 지지함과 동시에 그 실리콘기판(1)과의 전기도통을 얻을수 있는 실리콘 기판 지지부(silicon substrate holder)(14)가 설치되어 있다.

그 실리콘기판지지부(14)는 예로서 동(Cu)으로 형성되어 있다.

또 그 에칭장치에서는 실리콘기판 지지부(14)의 내측에 에칭액(etchant)(17)이 누설(leaking)되지 않도록 내약품성이 우수한 오-링(O-ring)(15)과, 실리콘기판 (1)내에 전자정공대(pairs of electrons and positive holes)를 생성하기 위한 광원(16)과, 전류계(18)와, 정압전원(constant voltage power supply)(19)과, 예로서 백금등 귀금속으로 이루어진 대향전극(counter electrode)(20)이 설치되어 있다.

또, 그 에칭장치에는 예로서 테플론(teflon)등으로 이루어지고, 에칭액(17)을 수용하는 용기(21)과, 실리콘기판 지지부(14)를 에칭액(17)으로부터 보호하는 외측프레임(outer frame)(22)이 설치되어 있다.

여기서 외측프레임(22)은 예로서 테프론 등으로 형성된다.

그 에칭장치에서는 에칭액(17)에 표면활성제등을 첨가하면 에칭중에 발생하는 수소가 실리콘기판(1)의 표면에서 이탈하기가 쉽게되어, 실리콘기판(1)내에서의 에칭의 균일성이 향상된다.

또 실리콘기판(1)의 내측에 이온을 이식(implanting)하고, 또 알루미늄등을 예로서 스퍼터장치(sputter apparatus)를 사용하여 필름으로 형성시켜 실리콘기판 지지부(14)와 실리콘기판(1)사이에서의 접촉저항이 저하되고, 에칭이 안정화되어 실리콘기판(1)내에서의 에칭이 균일하게 되어 신뢰성이 높은 관성력 센서가 얻어진다.

또, 실리콘기판 지지부(14)와 실리콘기판(1)사이에서 은입자 함유 접착제를 사용할 경우 접촉저항을 다시 저하시킬수 있어, 위에서 설명한 효과를 높힐 수 있다.

도 4A는 본 발명의 실시예 1에 의한 관성력 센서의 제조공정에서, 실리콘기판내에 중공구조를 형성할때 사용하는 또 다른 하나의 에칭장치를 나타낸다.

도 3에 나타낸 에칭장치에서는 에칭을 실시할 수 있는 실리콘 기판(1)의 확장면(spreading surface)이 아래쪽으로 향하게 하여 그 하측의 에칭액(17)에 의해 에칭을 실시하며, 동시에 실리콘기판(1)상방에 광원(16)이 배치된 구조로 되어 있다.

이와같은 구성에 대하여, 도 4A에 나타낸 에칭장치에서는 실리콘기판(1)의 에칭을 실시할 수 있는 확장면이 상방으로 향하게 되어 그 상측의 에칭액(17)에 의해 에칭을 실시함과 동시에, 실리콘기판(1)의 아래쪽으로 광원(16)이 배치된 구조로 되어 있다.

도 4A에 나타낸 에칭장치에서는 에칭중에 실리콘 기판(1)이 에칭이 실시되는 확장면 부근에서 발생하는 기포는 그 부력에 의해 상방, 즉 실리콘기판 표면에서 이탈하는 방향으로의 이동을 용이하게 한다.

따라서, 기포가 실리콘기판(1)에서 대단히 용이하게 이탈되어 실리콘기판(1)내에서 에칭의 균일성이 한층더 향상된다.

또, 도 4B에 나타낸바와같이 렌즈(65)은 도 4A에 나타낸 에칭장치의 구조에서 실리콘기판(1)과 광원(16)사이에 배치할 수 있다.

이와같은 경우 실리콘기판(1)내에서의 광강도를 균일화할 수 있으므로 실리콘기판내에 형성된 구조체도 균일화되어 신뢰성이 높은 관성력 센서를 얻을수 있다.

도 5는 캔틸레버(12)와, 이것을 실리콘기판(1)(본체)에 고정하는 고정부(13)의 경계부를 나타낸 도면이다.

도 5에 나타낸바와같이 질량체를 지지하는 캔틸레버(12)와, 그 캔틸레버(12)를 실리콘기판(1)에 고정하는 고정부(13)의 경계부에서 고정부(13)에 에칭홀 (etching hole)(23)을 설치하면 여분의 정공(excessive positive holes)이 위에서 설명한 에칭홀(23)에 의해 소비되므로 고정부(13)와 캔틸레버(12)의 경계부에서 과잉에칭(over etching)이 발생되지 아니하여 신뢰성이 높은 고정단을 얻을수 있다.

실시예 2

아래에서 실시예 2에 의한 실리콘디바이스의 제조방법을 설명한다.

그러나, 이 실시예 2에 의한 관성력센서의 제조방법은 도 1A~도 1J에 나타낸 실시예 1에 의한 관성력센서의 제조방법과 많은 공통점을 가진다.

이와같이, 도 1A~도 1J는 실시예 2에 대해서도 일치한다.

따라서, 아래에서는 도 1A~도 1J를 참조하여 설명한다.

실시예 2에 의한 관성력 센서의 제조방법에서는 도 1A~도 1H에 나타낸바와같이 실시예 1에 의한 관성력 센서의 제조방법의 경우와 동일한 방법으로 하여, n형 실리콘기판(1)에 피에조 저항체(2)와, 고농도 보론영역(3)과, 실리콘 니트라이드막 (4)과, 콘택트홀(5)와, 배선패턴(6)과, 마스크(mask)와, 에칭개시 패턴(8)이 형성 또는 제작된다.

다음으로, 그 실리콘기판(1)(관성력 센서 중간체)를 5%의 암모늄 플루오라이드 수용액에 침지하여 그 실리콘기판(1)이 양극(positive electrode)으로 되도록 하여 그 실리콘기판(1)과 대향전극(counter electrode)사이에 약 3V의 전압을 인가한다.

이때 실리콘기판(1)의 배면에 발광강도를 임의로 변화시킬수 있는 150W의 할로겐 램프를 사용하여 광을 조사함으로써, 실리콘기판(1)의 깊이방향으로 에칭을 행한다.

이때, 실리콘기판(1)의 전류밀도가 32mA/cm²로 되도록 할로겐 램프의 광의 강도를 조절한다.

이와같이하여 도 11에 나타낸바와같이 에칭개시패턴(8)하측에 형성된 에칭부 ('8)(개구부, 요홈부)가 실리콘 기판(1)의 깊이방향으로 형성한다.

그 다음으로, 에칭에 의해 형성된 에칭부('8)가 바람직한 깊이에 도달된후, 할로겐 램프의 광의 강도를 증가시킴으로써 실리콘기판(1)내의 전류밀도를 60mA/cm²로 높혀, 인접에칭면(에칭부의 측벽)이 앞공정에서 형성된 구조체의 하부에 연통되도록(각각의 인접에칭부가 서로 연통되어 있음), 약 10분간 에칭을 한다.

이것에 의해, 도 1J에 나타낸바와같이, 실리콘기판(1)의 일부로 이루어진 단결정 중공구조체(9)가 형성됨과 동시에 그 중공구조체(9)아래에 중공부(10)가 형성된다.

그 제조공정에서, 중공부(10)의 깊이는 위에서 설명한 전류밀도 60mA/cm²로 행한 에칭의 실시시간을 조절함으로써 임의의 깊이로 설정할 수 있다.

여기서, 에칭액(etchant)으로 사용한 암모늄 플루오라이드 수용액의 농도는 1%~20%의 범위내에서 설정하는 것이 바람직하다.

암모늄 플루오라이드 수용액의 농도가 1% 미만에서는 일렉트로 폴리싱 (electopolishing)이 발생하며, 그 농도가 20%를 초과하면 원활한 에칭면을 얻을수 없어 바람직한 디바이스 형상을 얻기가 어렵다.

또, 인가전압은 10V이하로 설정하는 것이 바람직하다.

그 이유는 10V를 초과한 전압을 인가할때, 국소적인 절연파괴가 발생하여 원활한에칭면을 얻기가 어려워져, 바람직한 실리콘 디바이스 형상을 얻기가 어려워지기 때문이다.

또, 그 인가전압은 정전압원(constant voltage power supply)에서 출력되는 전압이 아니고, 실제로 실리콘기판(1)에 인가되는 전압을 의미한다.

더 나아가서, n형 실리콘기판(1)의 시트저항은 0.1Ω·cm~50Ω·cm 의 범위에서 설정하는 것이 바람직하다.

그 이유는 n형 실리콘기판의 시트저항이 0.1Ω·cm 이하일경우, 마이크로포러스 실리콘 구조체(miro porous silicon structure)가 에칭면에 형성되는 바람직한 실리콘 디바이스형상을 얻을수 없으며, 또 50Ω·cm 이상의 경우, 미세한 실리콘 디바이스의 형상을 형성하기가 어려워지기 때문이다.

또,초기에칭의 방법 및 깊이는 여기서 계속하여 실시하는 주에칭에 영향을 주지 않는다.

그러나, 초기에칭을 하지 않을때 초기에칭을 행한 경우와 비교하여, 형성된 구조체의 치수정도가 떨어지므로, 구조체의 치수정도가 필요할 경우 초기에칭을 하는 것이 바람직하다.

더 나아가서, 실리콘기판의 초기두께는 초기에칭, 또는 여기서 계속 행하는 주에칭에 영향을 주지 않는다.

또 중공구조를 형성하기 위하여 실리콘기판(1)의 전류밀도를 높힐때 인가전압을 높힘으로써 전류밀도를 변화시켜도 동일한 효과가 얻어진다.

그리고, 주에칭은 도3, 도 4A 및 도 4B에 나타낸 에칭장치를 사용하여 실시할 수 있다.

실시예 2에 의한 제조방법에 의해 제조한 관성력센서(실리콘 디바이스)에 있어서는 중공구조체(9)가 단결정 실리콘에 의해 형성되므로 그 관성력 센서는 기계적 특성이 우수하고 신뢰성이 높다.

그리고, 중공구조체(9)아래의 중공부(10)를 확대시킬수 있으므로 중공구조체 (9)가 그 아래의 평판상 기재에 흡착되지 않는다.

그 결과, 수율이 크게 향상된다.

또, 중공구조체인 가동부의 형상을 1공정내에서 형성할 수 있으므로 제조공정이 간단하게 되고, 염가로 관성력센서를 제조할 수 있다.

또, 초기에칭에 사용한 이온빔 에칭(ion beam etching techinque)은 실리콘기판(1)의 결정방위(crystal orientation)에 영향을 받지 않으므로, 실리콘기판(1)상에서 임의의 형상을 가진 에칭개시패턴을 형성할 수 있다.

그 결과, 여기서 계속하여 행한 에칭에 의해 형성된 중공구조체(9)도 임의의 형상을 가질수 있고, 성능이 우수한 관성력 센서구조를 얻을수 있다.

또, 그 제조공정에서는 에칭액으로 암모늄 플루오라이드 수용액을 사용하므로, 주에칭을 행할때, 실리콘을 도핑(doping)한 알루미늄 배선에 손상이 거의 발생하지 않는다.

이것에 의해, 종래의 CMOS반도체 공정과 조화시킬수 있다.

주에칭을 하기전에 관성력센서와 동일한 기판상에 피에조저항의 변화를 판독하기 위한 회로를 용이하게 구성시킬수 있다.

또, 실시예 2에서도, 실시예 1의 경우와 동일하게 질량체(11)를 지지하는 캔틸레버(12)와 그 캔틸레버(12)를 실리콘기판에 고정하는 경계부에서, 고정부(13)에 에칭홀(23)을 설정하면 여분의 정공(excessive positive holes)이 에칭홀(23)에 의해 소비되므로, 고정부(13)와 캔틸레버(12)의 경계부에서 과도하게 에칭이 발생하지 않으며, 신뢰성이 높은 고정단을 얻을수 있다(도 5참조)

실시예 3

도 6A~도 6J는 본 발명의 실시예 3에 의한 관성력센서의 제조방법을 나타낸다.

아래에서 이들의 도면을 참조하여 실시예 3에 의한 관성력 센서와 그 제조방법을 설명한다.

그 관성력센서의 제조공정에서는 우선 도 6A에 나타낸바와같이 두께 약 400㎛의 P형 실리콘기판(24)을 준비한다.

그리고, 도 6B에 나타낸바와같이 그 실리콘기판(24)의 표면 한영역에 피에조저항체(25)를 형성한다.

이 피에조 저항체(25)는 그 실리콘기판(24)의 피에조 저항체(25)로 될수 있는 영역에, 예로서 n형 재료인 비소(Arsenic)를 가속전압 150Kev, 도즈량 (dose)8×10¹³/cm²으로 삽입(implanting)함으로써 형성된다.

이어서, 도 6C에 나타낸바와같이 피에조 저항체(25)와 전기배선 사이에 전기적 도통을 얻기 위한 고농도비소영역(26)을 형성한다.

그 고농도비소영역(26)은 이미 형성된 피에조 저항체(25)의 양단에 비소의 이온을 가속전압 150Kev, 도즈량(dose)4.8×10¹⁵/cm²으로 삽입시켜 형성한다.

또, 아닐링처리를 980⁰C 에서 2시간동안 실시하였다.

그 다음으로, 도 6D 에 나타낸바와같이, 그 실리콘기판(24)및 피에조저항체 (25)와 고농도비소영역(26)의 위에 예로서 두께 약 0.1㎛의 실리콘 니트라이드막 (27)을 CVD법등에 의해 형성한다.

이어서 도 6E에 나타낸바와같이 이미 형성된 피에조저항체925)및 고농도비소영역(26)을 커버한 실리콘 니트라이드막(27)을 플라스마에칭법에 의해 제거하여, 전기적 도통을 얻기 위한 콘택트홀(contact foles)(28)을 형성한다.

그리고, 관성력센서 중간체(실리콘 기판 24)에 크롬과 금을 계속해서 증착시킨후 이것을 습식에칭액에 침지하고, 이미 실리콘 니트라이드막(27)을 제거시켜 형성한 콘택트홀(28)의 주위를 경사지게 함으로써 고농도비소영역(26)과 크롬-금 사이의 전기적 도통을 높힌다.

그 다음으로, 도 6F에 나타낸바와같이 다시 크롬-금을 관성력 중간체(실리콘기판 24)의 전면(whole surface)에 증착시킨후, 사진제판(photolithography technique)등에 의해 배선 패턴(29)을 형성한다.

그 다음 도 6G에 나타낸바와같이 이미 형성된 실리콘 니트라이드막(27)에 대하여 사진제판등에 의해 패터닝(patterning)을 하여, 주에칭(main etching)전에 행한 초기에칭을 위한 마스크(mask)(30)를 형성한다.

그 다음으로 도 6H에 나타낸바와같이 반응성 이온 에칭(reactive ion etching technique)에 의해 초기에칭을 실시하여 깊이 약 3㎛의 에칭개시패턴(31)을 형성한다.

그리고, 그 실리콘기판(24)(관성력 센서중간체)를 5%의 히드로플루오르산과 5%의 물과 잔부(remainder)로서 디메틸 포름아미드를 포함한 유기용액중에 침지하여, 그 실리콘기판(24)이 양극(positive electrode)으로 되도록 하고 그 실리콘기판(24)과 대향전극 사이에 약 3V의 전압을 인가하여 실리콘기판(24)의 깊이방향으로 에칭을 한다.

이때, 실리콘기판(24)의 전류밀도가 25mA/cm²로 되도록 전원의 전압을 조절한다.

이와같이 하여, 도 61에 나타낸바와같이 에칭개시패턴(31)하측에 형성된 에칭부(31')(개구부,요홈부)가 실리콘기판(24)의 깊이방향으로 형성된다.

그 다음으로, 에칭에 의해 형성된 에칭부(31')가 바람직한 깊이에 도달된후 전원의 인가전압을 높힘으로써, 실리콘기판(24)내의 전류밀도를 40mA/cm²로 높혀 인접에칭면(에칭부의 측벽)이 전(前)공정에 의해 형성된 구조체의 하부에서 연통되도록(각각의 인접에칭부가 서로 연통되어 있음), 약 10분간 에칭한다.

그 결과, 도 6J에 나타낸바와같이 실리콘기판(24)의 일부로 이루어진 단결정 중공구조체(32)가 형성됨과 동시에, 그 중공구조체(32)아래에 중공부(33)가 형성된다.

여기서, 중공부(33)의 깊이는 앞서 설명한 전류밀도 40mA/cm²로 행한 에칭의 실시시간을 조절함으로써 임의의 값으로 설정할 수 있다.

또, 실시예 3에서도, 실시예 1의 경우와 동일하게 질량체(11)를 지지하는 캔틸레버(12)와 그 캔틸레버(12)을 실리콘기판에 고정하는 경계부에서 고정부(13)에 에칭홀(23)을 설치하면 여분의 정공이 에칭홀(23)에 의해 소비되므로 고정부(13)와 캔틸레버(12)사이의 경계부에서 과도한 에칭이 발생하지 않으므로 신뢰성이 높은 고정단(fix end)을 얻을수 있다(도 5참조).

또, 여기서 에칭액(etchant)으로 사용한 히드로플루오르산 함유 유기용액대신 5%의 암모늄 플루오라이드용액을 사용할 경우, 배선에 사용한 크롬 및 금대신 소량의 실리콘을 도핑(doping)한 알루미늄을 사용할 수 있으므로, 종래의 CMOS반도체공정과 조화시킬수 있다.

그 결과, 주에칭을 행하기전에 관성력 센서와 동일한 기판상에 피에조 저항의 변화를 판독하기 위한 회로를 용이하게 설치할 수 있다.

그 제조공정에서, 에칭액으로 사용한 히드로플루오르산의 농도는 1%~20%의 범위내에서 설정하는 것이 바람직하다.

히드로플루오르산의 농도가 1%미만에서는 엘렉트로폴리싱(electropolishing)이 발생하며, 그 농도가 20%를 초과하면 원활한 에칭면을 얻을수 없어 바람직한 디바이스(device)형상을 얻기가 어렵다.

또, 인가전압은 10V이하로 설정하는 것이 바람직하다.

그 이유는 10V를 초과하는 전압을 인가할 경우, 국소적인 절연파괴가 발생하여 원활한 에칭면을 얻기가 어려워져 바람직한 실리콘디바이스 형상을 얻기가 어려워지기 때문이다.

그리고 그 인가전압은 전원에서 출력된 전압이 아니고, 실제로 실리콘기판 (24)에 인가한 전압을 의미한다.

또, p형 실리콘기판(24)의 시트 저항은 0.01Ω·cm~500Ω·cm의 범위내에서 설정하는 것이 바람직하다.

그 이유는 그 p형 실리콘기판(24)의 시트저항이 0.01Ω·cm이하일 경우 마이크로 포러스 실리콘 구조체(micro porous silicon structure)가 에칭면에 형성된 바람직한 실리콘디바이스 형상을 얻을수 없고, 또 500Ω·cm를 초과할 경우 미세한 실리콘 디바이스의 형상을 형성하기가 어려워지기 때문이다.

실시예 3에 의한 제조방법에 의해 제조된 관성력 센서(실리콘디바이스)에 있어서는 중공구조체(32)가 단결정 실리콘에 의해 형성되므로, 그 실리콘디바이스 또는 관성력 센서는 기계적 특성이 우수하고 신뢰성이 높은 것으로 된다.

또, 중공구조체(32)아래의 중공부(33)를 확대할 수 있으므로 중공구조체(32)가 그 아래의 평판상 기재에 흡착하지 않는다.

그 결과, 수율이 크게 향상된다.

그리고, 중공구조체(32)의 형상을 1공정내에서 형성할 수 있다.

그 결과, 제조공정이 간단하게 되고 염가로 관성력센서를 제조할 수 있다.

그리고, 초기 에칭에 사용한 반응성 이온 에칭은 실리콘 기판(24)의 결정방위에 영향을 받지 않으므로 실리콘 기판(24)상에서 임의의 형상을 가진 에칭개시패턴(31)을 형성할 수 있다.

그 결과, 계속하여 행한 에칭에 의해 형성한 중공구조체(32)도 임의의 형상을 가질 수 있어, 성능이 우수한 관성력 센서 구조를 얻을 수 있다.

도 7 은 본 발명의 실시예 3 에 의한 관성력 센서의 제조공정에서 주 에칭(main etching)을 행할때 사용되는 에칭장치를 나타낸다. 그러나, 그 에칭장치는 도 3 에 나타낸 실시예 1 에 의한 에칭장치와 여러가지의 공통점을 가진다.

따라서, 아래에서는 설명의 중복을 피하기 위하여 도 3 에 나타낸 에칭장치와 다른점에 대해서만 설명한다.

즉, 도 7 에 나타낸 바와같이 실시예 3 에 의한 에칭장치에서는 실시예 1 에서와 같이 광원(16)(도 3 참조)은 설치하지 아니하였다.

그리고, 에칭액(34)의 조성은 실시예 1 의 경우와 다르다.

또, 실리콘 기판(24)이 P형인점이 실시예 2 의 경우와 다르다.

그리고, 전원(19)이 실리콘 기판(24)내의 전류 밀도를 조절하기 위하여 변화시킨다는점이 실시예 1 의 경우와 다르다.

도 7 에 나타낸 에칭장치의 다른 구성 또는 기능에 대해서는 도 3 에 나타낸 실시예 1 에 의한 에칭장치의 경우와 동일하다.

그 에칭장치에서는 에칭액(34)에 표면 활성제 등을 첨가하면 에칭중에 발생하는 수소가 실리콘 기판 표면에서 이탈이 용이하게 되고, 또 에칭면과 에칭액 사이의 젖음성(wettability)이 향상되므로, 실리콘 기판(24)내에서 에칭의 균일성(uniformity)이 향상된다. 그리고, 디메틸 포름아미드 대신 아세토니트릴을 사용하여도 동일한 효과가 얻어진다.

또, 히드로플루오르산 대신 암모늄 플루오라이드를 사용하여도 동일한 효과가 얻어진다.

실시예 1 의 경우와 동일하게 실리콘 기판(24)의 내측에 이온을 삽입하고, 알루미늄등을 예로서 스퍼터 장치(sputter apparatus)를 사용하여 성막(forming film)하여 실리콘 기판 지지부(14)와 실리콘 기판(24) 사이의 접촉저항을 저하시키면, 에칭이 안정화되어 실리콘 기판(24)내에서의 에칭이 균일하게 된다. 따라서, 신뢰성이 좋은 실리콘 디바이스가 얻어진다. 또, 실리콘 기판 지지부(14)와 실리콘 기판(24) 사이에 은입자(silver particles) 함유접착제를 사용하면 접착저항을 더 저하시킬 수 있어 상기 효과를 높일 수 있다.

도 8 은 본 발명의 실시예 3 에 의한 관성력 센서의 제조공정에서, 주에칭을 행할때 사용되는 또다른 하나의 에칭장치를 나타낸다.

도 7 에 나타낸 에칭장치에서는 실리콘 기판(24)의 에칭을 실시할 수 있는 확장면이 하방으로 향하여 그 하측의 에칭액(34)에 의해 에칭을 실시하는 구조로 되어있다. 이에 대하여 도 8 에 나타낸 에칭장치에서는 실리콘 기판(24)의 에칭을 실시할 수 있는 확장면이 상방으로 향하여 그 상측의 에칭액(34)에 의해 에칭을 실시하는 구조로 되어있다.

도 8 에 나타낸 에칭장치에서는 에칭중에 실리콘 기판(24)의 에칭이 실시되는 확장면 부근에서 발생하는 기포가 그 부력에 의해 상방, 즉 실리콘 기판 표면에서 이탈하는 방향으로 이동이 촉진된다.

그 결과, 기포가 실리콘 기판(24)에서 대단히 용이하게 이탈됨으로 이것에 의해 실리콘 기판(24)내에서 에칭의 균일성이 한층더 향상된다.

위에서 설명한 바와같이, P형 실리콘 기판(24)을 사용할경우 주에칭에 필요한 정공(positive holes)이 실리콘 기판(24)내에 다수 존재하므로, 실리콘 기판(24)의 배면에 광을 조사하여 전자-정공대(pairs of electron and positive holes)를 생성할 필요가 없다.

그 결과, 광원을 설치할 필요가 없으므로 염가의 에칭장치를 얻을 수 있다. 또, 광의 강도의 불균일에 기인하는 주에칭의 불균일도 배제할 수 있으므로, 신뢰성이 높은 실리콘디바이스 또는 관성력 센서를 얻을 수 있다.

실시예 4

도 9 는 본 발명의 실시예 4 에 의한 관성력 센서에서 빔(35)과 고정부(36) 사이의 경계부를 나타낸다.

도 9 에 나타낸 바와같이, 그 관성력 센서에 있어서, 고정부(36)에 한변 2㎛ 의 에칭홀(37)이 형성되어있다. 그 에칭홀(37)은 도 9 에서 나타낸 바와같이 빔(35)의 고정단에서 고정부(36)의 내부로 들어감에따라 그 밀도가 점진적으로 저하된다.

이경우 빔(35)의 고정단에서의 전류 밀도의 변화가 더 적어지게되어 고정단에서의 과잉 에칭(over etching)을 방지할 수 있다.

이와같이, 실시예 4 에 의한 관성력 센서에서는 고정단에서의 과잉 에칭이 발생하지 않으므로 그 신뢰성이 크게 높아진다.

실시예 5

도 10 은 본 발명의 실시예 5 에 의한 관성력 센서의 빔과 고정부(고정단) 사이의 경계부를 나타낸다.

도 10 에 나타낸 바와같이, 그 관성력 센서에서는 1개의 캔틸레버(38)와, 도 1 A∼도 1J(실시예 1)에 나타낸 제조방법에서 도핑에 의해 형성된 2개의 피에조 저항체(39,40)와, 전기 도통을 얻기위한 배선 패턴(41)이 설치되어있다.

그 관성력 센서에서는 캔틸레버(38)의 양측에 피에조 저항체(39,40)가 형성되어있다. 이와같이하여 질량체(도시생략)에 관성력이 가하여지면 캔틸레버(38)가 휘어진다.

이때, 화살표(42) 방향으로 캔틸레버(38)가 휘어지면 피에조 저항체(39)에는 압축응력이 발생하고, 피에조 저항체(40)에는 인장응력이 발생한다. 여기서 피에조 저항체(39)의 검출치와 피에조 저항체(40)의 검출치의 차이를 사용하면, 캔틸레버(38)의 한쪽측면만 피에조 저항체를 배치한 경우와 비교하여 출력치가 2배로 된다.

또, 온도변화 및 외란(disturbance)에 기인하는 출력이 감소(제거)되므로, 관성력의 감도가 향상됨과 동시에 신뢰성이 향상된다.

실시예 6

도 11 은 본 발명의 실시예 6 에 의한 관성력 센서의 빔과 고정부(고정단) 사이의 경계부를 나타낸다. 도 11 에 나타낸 바와같이, 그 관성력 센서에는 2개의 캔틸레버(43,44)와, 도 1A∼ 도 1J(실시예 1)에 나타낸 제조공정에서 도칭에 의해 형성된 2개의 피에조 저항체(45,46)와, 전기 도통을 얻기위한 배선 패턴(41)이 설치되어있다.

그 관성력 센서에서는 2개의 캔틸레버(43,44) 각각의 일측에 피에조 저항체(45,46)가 형성되어있다.

이와같이하여 질량체(도시생략)에 관성력을 가하면 캔틸레버(43,44)가 휘어진다. 이때 화살표(47) 방향으로 캔틸레버(43,44)가 휘어지면 피에조 저항체(45)에는 응축응력이 발생하며, 피에조 저항체(46)에는 인장응력이 발생한다.

여기서, 피에조 저항체(45)의 검출치와 피에조 저항체(46)의 검출치의 차이를 사용할경우 캔틸레버(43)과 (44)중 하나에만 피에조 저항체를 배치한것과 비교하여 출력이 2배로 된다.

또, 온도변화 및 외관(disturbance)에 기인하는 출력이 감소(제거)되므로, 관성력 센서의 감도가 향상됨과 동시에 신뢰성이 향상된다.

실시예 7

도 12 는 본 발명의 실시예 7 에 의한 관성력 센서의 질량체(가동 질량체) 및 그 주위에서의 에칭개시패턴을 나타낸다.

그 관성력 센서에서는 에칭개시패턴이 도 1A∼도 1J(실시예 1)에 나타낸 제조공정에 의해 형성된다.

도 12 에 나타낸 바와같이, 제거할 수 있는 영역의 주위에 연속한 4각형 패턴(48)을 형성하며, 한편으로 그 내부에는 한변이 2㎛ 의 정방향의 개구를 가진 홀(holes)(49)을 형성하고, 이들을 에칭개시패턴으로 사용한다. 이와같은 에칭개시패턴을 사용하여 도 1A∼도 1J 에 나타낸 제조방법에 의해 주에칭을 실시한 중공구조를 형성할경우 도 12 에 나타낸 4각형 패턴(48)의 영역을 제거할 수 있다. 여기서 사용한 제거할 수 있는 영역의 에칭홀의 일변 길이는 1㎛∼8㎛ 의 범위내에서 설정하는것이 바람직하다. 에칭홀의 일변 길이가 1㎛ 미만인경우 또는 8㎛ 를 초과한 경우에는 국소적인 전류 밀도가 균일하게 되지 않으므로 균일한 에칭홀을 형성할 수 없어 신뢰성이 저하된다.

그 에칭 방법에 의해, 에칭개시패턴으로 반응성 이온 에칭을 사용함으로 실리콘 기판의 결정방위에 영향을 받지 않는 임의의 형상의 에칭개시패턴을 형성할 수 있다.

그 결과, 임의로 형성한것을 임의량 제거할 수 있어 설계의 자유도를 크게 높일 수 있다.

실시예 8

도 13A∼도 13G 는 본 발명의 실시예 8 에 의한 관성력 센서의 제조공정을 나타낸다. 아래에서 이들의 도면을 참조하여 실시예 8 에 의한 관성력 센서 또는 그 제조방법을 설명한다.

그 관성력 센서의 제조공정에서는 우선 도 13A 에 나타낸 바와같이 두께 약 400㎛ 의 n형 실리콘 기판(1)을 준비한다.

또, 도 13B 에 나타낸 바와같이 실리콘 기판(1) 위에 예로서 두께 약 0.3㎛ 의 실리콘 니트라이드 막(4)을 스퍼터 빔(sputter technigue)에 의해 형성한 다음, 그 실리콘 니트라이드 막(4)에 대하여 사진제판등에 의해 패터닝을 하여 주에칭전에 행한 초기 에칭을 위한 마스크(7)를 형성한다.

이어서 도 13C 에서와 같이 반응성 이온 에칭에 의해 초기 에칭을 하여 깊이 약 3㎛ 의 에칭개시패턴(8)을 형성한다.

그다음, 실리콘 기판(1)을 5％ 의 히드로플루오르산 수용액에 침지하고, 실리콘 기판(1)과 대향 전극사이에 약 3V 의 전압을 인가한다.

이때, 실리콘 기판(1)의 배면에 발광 강도를 임의로 변화시킬 수 있는 150W 의 할로겐 램프를 사용하여 광을 조사시켜, 실리콘 기판(1)의 깊이 방향으로 에칭을 실시한다.

이때, 실리콘 기판(1)의 전류 밀도가 26㎃/㎠ 로 되도록 할로겐 램프의 광의 강도를 조절한다.

이와같이하여 도 13D 에 나타낸 바와같이 에칭부(8)가 형성된다. 이 에칭부(8)가 바람직한 깊이에 도달한후 할로겐 램프의 광의 강도를 높힘으로서 실리콘 기판(1)의 전류 밀도를 40㎃/㎠ 로 높혀, 인접하는 에칭면이 전(前)공정에 의해 형성된 구조체 하부에서 연속된다. 약 10분간 에칭을 한다. 이것에 의해 도 13E 에 나타낸 바와같이 실리콘 기판(1)의 일부로 이루어진 단결정 중공구조체(9)가 형성됨과 동시에, 그 중공구조체(9) 아래에 중공부(10)가 형성된다.

또, 도 13F 에 나타낸 바와같이 LPCVD 등을 사용하여 전기적 절연막으로서 두께 1㎛ 의 실리콘 니트라이드 막(50)을 형성한다. 그다음 도 13G 에 나타낸 바와같이 실리콘이 소량 도핑된 알루미늄 전극 또는 배선재(51)를 예로서 스퍼터를 사용하여 0.3㎛ 의 두께로 막을 형성한다.

여기서, 중공부(10)의 깊이는 위에서 설명한 전류 밀도 40㎃/㎠ 로 실시한 에칭 시간을 조절함으로서 임의의 값으로 할 수 있다. 또 에칭액으로 사용한 히드로플루오르산 수용액의 농도는 1％∼20％ 의 범위내에서 설정하는것이 바람직하다.

그 이유는 히드로플루오르산 수용액의 농도가 1％ 미만에서는 엘렉트로폴리싱(electropolishing)이 발생하고, 또 그 농도가 20％ 를 초과하면 원활한 에칭면을 얻을 수 없어 바람직한 디바이스 형상을 얻기가 어렵기 때문이다.

또, 인가 전압은 10V 이하로 설정 되는것이 바람직하다.

그 이유는 10V 초과한 전압을 인가할 경우 국소적인 절연파괴가 발생하고 원활한 에칭면을 얻기가 어려워지며, 바람직한 실리콘 디바이스 형상을 얻기가 어렵게 되기 때문이다.

여기서, 그 인가 전압은 정전압원에서 출력된 전압이 아니고, 실리콘 기판(1)에 인가되는 전압을 의미한다.

그리고, n형 실리콘 기판(1)의 시트 저항은 0.1㎝∼50㎝ 의 범위내에서 설정하는것이 바람직하다.

그 이유는 n형 실리콘 기판(1)의 시트 저항이 0.1㎝ 이하일 경우 마이크로 포러스 실리콘구조체가 에칭면에 형성되어 바람직한 실리콘 디바이스 형상을 얻을 수 없고, 또 50㎝ 이상일 경우 미세한 실리콘 디바이스 형상을 형성하기가 어렵게 되기 때문이다.

또, 초기 에칭의 깊이는 여기서 계속하여 행해지는 주에칭에 영향을 주지 않는다. 다만, 초기 에칭을 하지않을 경우, 초기 에칭을 행한 경우와 비교하여 형성된 구조체의 치수정도가 떨어지므로 구조체의 정도가 필요한 경우, 초기 에칭을 행하는것이 바람직하다.

그리고, 실리콘 기판(1)의 초기 두께는 초기 에칭, 또는 여기서 계속하여 행하는 주에칭에 영향을 주지 않는다.

그 결과, 중공구조를 형성 하기 위하여 실리콘 기판(1)의 전류 밀도를 높힐때 인가 전압을 높힘으로서 전류 밀도를 변화시켜도 동일한 효과가 얻어진다.

도 14 는 실시예 8 에 의한 제조방법에 의해 제조된 관성력 센서의 사시도이다. 도 14 에 나타낸 바와같이, 그 관성력 센서에는 중공구조 질량체(52)(가동 질량체)와, 질량체(52)를 지지하는 캔틸레버(53)와, 캔틸레버(53)를 기판에 고정하는 고정부(54)와, 질량체(52)에 연결시킨 중공구조빔(55)과, 기판에 고정시킨 대향 전극(56)이 설치 되어 있다.

그 관성력 센서에서 질량체(52)에 관성력이 가하여지면 이것을 지지 하고 있는 캔틸레버(83)가 휘어지고, 질량체(52)에 연결 되어 있는 중공구조빔(55)이 변위한다.

이것에 의해, 그 중공구조빔(55)과 기판상에서 형성된 대향 전극(56) 사이에 형성된 용량이 변화하며, 이것에 의해 질량체(52)에 가한 관성력을 측정할 수 있다.

이 실시예 8 에 의한 제조방법에 의해 제조된 관성력 센서에서는 중공구조체 (9)가 단결정 실리콘으로 형성되어 있으므로, 그 관성력 센서는 기계적 특성이 우수하고 신뢰성이 높은것으로 된다. 또 중공구조체(9)의 아래의 중공부(10)를 확대 시킬 수 있으므로, 중공구조체(9)가 그 아래의 평판상 기재에 흡착 되지 않는다.

그 결과, 수율이 크게 향상된다. 또 중공구조체인 가동부의 형상을 1공정내에서 형성시킬 수 있다. 따라서, 제조공정이 간단하게 되고, 염가로 관성력 센서를 제조할 수 있다.

그리고, 초기 에칭에 사용한 반응성 이온 에칭은 실리콘 기판(1)의 결정방위에 영향을 받지 않으므로, 실리콘 기판(1)상에서 임의의 형상을 가진 에칭개시패턴을 형성할 수 있다. 그리고, 여기서 계속해서 행한 에칭에 의해 형성된 중공구조체도 임의의 형상을 가질 수 있고, 성능이 우수한 관성력 센서 구조를 얻을 수 있다.

실시예 9

도 15A∼도 15F 및 도 16A∼도 16D 는 본 발명의 실시예 9 에 의한 관성력 센서의 제조공정을 나타낸다.

아래에서는 이들의 도면을 참조하여 실시예 9 에 의한 관성력 센서 또는 그 제조방법을 설명한다.

그 관성력 센서의 제조공정에서는 우선 도 18A 에 나타낸 바와같이 두께 약 400㎛ 의 n형 실리콘 기판(1)을 준비한다.

그 다음으로, 도 15B 에 나타낸 바와같이 실리콘 기판(1)상에 예로서 두께 약 0.3㎛ 의 실리콘 니트라이트 막(4)을 스퍼터 빔등에 의해 형성시킨다음, 그 실리콘 니트라이드 막(4)에 대하여 사진제판등에 의해 패터닝을 행하여 주에칭전에 행한 초기 에칭을 위한 마스크(7)를 형성한다.

이어서, 도 15C 에 나타낸 바와같이, 반응성이온 에칭에 의해 초기 에칭을 하여 두께 약 3㎛ 의 에칭개시패턴(8)을 형성한다.

그 다음으로, 실리콘 기판(1)을 5％ 의 히드로플루오르산 수용액에 침지하여 실리콘 기판(1)이 양극으로 되도록 실리콘 기판(1)과 대향전극 사이에 약 3V 전극을 인가한다.

이때, 실리콘 기판(1)의 배면에 발광강도를 임의로 변화시킬 수 있는 150W 의 할로겐 램프를 사용하여 광을 조사시켜 실리콘 기판(1)의 깊이 방향으로 에칭을 행한다. 이때에, 실리콘 기판(1)의 전류 밀도가 26㎃/㎠ 로 되도록 할로겐 램프의 광의 강도를 조절한다. 이와같이하여, 도 15D 에 나타낸 바와같이, 에칭부(8)가 형성된다. 이 에칭부(8)가 바람직한 깊이로 도달된후, 할로겐 램프의 광의 강도를 높힘으로서 실리콘 기판(1)의 전류 밀도를 40㎃/㎠ 로 높혀, 인접하는 에칭면이 전(前) 공정에 의해 형성된 구조체 하부에서 접속되도록, 약 10분간 에칭을 행한다.

이것에 의해, 도 15E 에 나타낸 바와같이 실리콘 기판(1)의 일부로 이루어진 단결정 중공구조체(9)가 형성됨과 동시에, 그 중공구조체(9)의 아래에 중공부(10)가 형성된다.

또, 도 15F 에 나타낸 바와같이 실리콘을 소량 도핑한 알루미늄을 배선재 (57) 및 중공 구조 질량체(9)측의 전극(57)으로하며, 예로서 스퍼터방법을 사용하여 두께 0.2㎛ 정도의 막을 형성한다.

또, 도 16A 에 나타낸 바와같이 글라스 기판(58)을 준비한다.

그 다음으로, 도 16B 에 나타낸 바와같이 히드로플루오르산을 사용하여 글라스 기판(58)에 깊이 5㎛ 의 갭(59)(오목부)를 형성한다.

그리고, 도 16C 에 나타낸 바와같이 갭(59)의 저면에 실리콘을 소량 도핑한 알루미늄을 스퍼터방법에 의해 두께 0.2㎛ 의 막으로 형성하며, 이 막은 질량체(9)의 대향전극(60)으로 구성한다.

그 다음, 도 16D 에 나타낸 바와같이 위에서 설명한 중공구조질량체(9)를 형성한 기판(1)과 갭(59)을 형성한 글라스 기판(58)을 접합한다.

여기서, 중공부의 깊이는 위에서 설명한 전류 밀도 40㎃/㎠ 로 행한 에칭의 실시시간을 조절함으로 임의의 값으로 설정할 수 있다.

여기서, 에칭액으로 사용한 히드로 플루오르산의 농도는 1％∼20％ 의 범위내에서 설정하는것이 바람직하다.

히드로 플루오르산 수용액의 농도가 1％ 미만에서는 엘렉트로 폴리싱 (electropolishing)이 발생하고, 또 그 농도가 20％ 이상에서는 원활한 에칭면을 얻을 수 없어 바람직한 디바이스 형상을 얻기가 어렵기 때문이다.

또, 인가전압은 10V 이하로 설정하는것이 바람직하다.

그 이유는 10V 를 초과하는 전압을 인가한 경우, 국소적인 절연 파괴가 발생하여 원활한 에칭면을 얻기가 어려워져 바람직한 실리콘 디바이스 형상을 얻기가 어려워지기 때문이다. 여기서, 인가전압은 정전압원에서 출력된 전압이 아니고, 실리콘 기판에 인가되어있는 전압을 말한다. 또 n형 실리콘 기판(1)의 시트 저항은 0.1·㎝∼50·㎝ 의 범위내에 설정하는것이 바람직하다.

n형 실리콘 기판(1)의 시트 저항이 0.1·㎝ 이하일 경우, 마이크로 포러스 실리콘구조체(micro porous silicon structure)가 에칭면에 형성되어 바람직한 실리콘 디바이스 형상을 얻을 수 없으며, 또 그 저항이 50·㎝ 를 초과할 경우 미세한 실리콘 디바이스의 형상을 형성하기가 어려워지기 때문이다.

또, 초기 에칭의 깊이는 계속하여 행할 주에칭에 영향을 주지 않는다. 그러나, 초기 에칭을 행하지 않는경우, 초기 에칭을 행한 경우와 비교하여 형성된 구조체의 치수정도가 떨어지므로 구조체의 치수정도(dimensional accuracy)가 필요한 경우 초기 에칭을 행하는것이 바람직하다. 그리고, 실리콘 기판의 초기 두께는 초기 에칭 또는 이어서 행한 주에칭에 영향을 주지 않는다. 또, 중공구조를 형성 하기 위하여 실리콘 기판(1)의 전류 밀도를 높힐때 인가 전압을 높힘으로서 전류 밀도를 변화시켜도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

도 16D 에서, 질량체(9)에 관성력이 화살표(61)의 방향으로 인가시킬경우 캔틸레버를 지지시킨 중량체(9)는 화살표(61)의 방향으로 변위한다. 이것에 의해, 질량체(9)와 글라스 기판(58)으로 형성된 용량이 변화되어 질량체(9)에 인가시킨 관성력을 측정할 수 있다.

실시예 9 에 의한 제조방법에 의해 제조된 관성력 센서에서는 중공구조체(9)가 단결정 실리콘으로 구성되어 있으므로, 그 관성력 센서는 기계적 특성이 우수하고 신뢰성이 높은것으로 얻을 수 있다.

또, 중공구조체(9) 아래의 중공부(10)를 확대시킬 수 있으므로, 중공구조체 (9)가 그 아래의 평판상 기재에 흡착 되지 않는다.

그 결과, 수율이 크게 향상된다. 또, 그 관성력 센서의 제조방법에 의해 중공구조체인 가동부의 형상을 1공정에서 제작할 수 있다.

따라서, 제조공정을 간단하게 할 수 있고, 염가로 관성력 센서를 얻을 수 있다. 또 초기 에칭에 사용한 반응성 이온 에칭은 실리콘 기판(1)의 결정방위에 영향을 주지 않으므로, 실리콘 기판(1)상에서 임의의 형상을 가진 에칭개시패턴을 제작할 수 있다.

따라서, 계속하여 행한 에칭에 의해 형성된 중공구조체도 임의의 형상을 가질 수 있고, 성능이 우수한 실리콘 디바이스의 구조를 제작할 수 있다. 또 질량체의 변위를 질량체(9)와 글라스 기판(58) 사이의 용량변화로 검지함으로 강도가 우수한 관성력 센서를 얻을 수 있다.

위에서 설명한 바와같이, 본 발명에 의한 관성력 센서 또는 그 제조방법은 가속도, 각속도등을 검출 하기 위한 관성력 센서로서 유용하며,

특히 자동차의 자체 제어장치, 안정장치등의 센서로서 사용하는데 적합하다.

Claims (3)

1. 휨이 가하여질때 변위하는 질량체(mass body)와, 그 질량체를 지지하는 최소한 1개의 지지빔(holding beam)과, 그 지지빔의 일단을 고정하는 고정부(anchor portion)를 구비하여, 그 질량체의 변위에 의해 그 질량체에 작용하는 관성력(inertia force)을 검출하도록 구성되어 있는 관성력센서(inertia force sensor)에 있어서, 그 질량체는 실리콘기판의 내부를 에칭에 의해 제거시켜 형성된 중공구조체(free standing structure)로 구성되고, 그 고정부는 실리콘기판의 본체부의 최소한 일부로 구성된 관성력 센서.
2. 제 1항에 있어서,

   그 질량체에 작용하는 관성력은 그 질량체의 변위에 의해 발생되는 그 지지빔의 휨(deflection)에 의해 검출되도록 구성하는 관성력 센서.
3. 휨이 가하여질때 변위하는 질량체와, 그 질량체를 지지하는 최소한 1개의 빔(beam)과, 그 빔의 일단을 고정하는 공정부를 구비하여, 그 질량체의 변위에 의해 질량체에 작용하는 관성력을 검출하도록 하는 관성력 센서의 제조방법에 있어서, 실리콘기판(siliconsubstrate)의 표면 또는 실리콘기판상에 에칭개시패턴 (etching start patterns)을 형성하는 에칭개시패턴 형성공정과,

   그 실리콘기판을 플루오린이온(fluorine ions)함유용액에 침지하여 그 실리콘기판이 양극(positive electrode)으로 되도록 하고 그 실리콘기판에 전압을 인가함으로써 그 실리콘기판에 에칭을 하여, 그 에칭개시패턴에서 실리콘기판의 깊이방향으로 형성되는 에칭부(etched portion)을 형성하는 제1에칭공정과,

   그 에칭부가 소정의 깊이에 도달한후, 실리콘기판내에 흐르는 전류를 증가시킴으로써 실리콘기판의 에칭을 촉진하여, 그 깊이보다 더 깊은 부위에서 각각 인접한 에칭부를 연통시켜 실리콘기판의 일부로 이루어진 중공구조체를 형성하는 제2에칭공정을 포함하며, 그 중공구조체를 질량체로 구성하고,

   그 실리콘기판의 본체의(main portion)최소한 1부를 고정부로 구성하는 관성력 센서의 제조방법.