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진동에 의해 중심 그라운드 전극의 중심 질량이 움직임에 따라 상기 중심 그라운드 전극의 상하에 형성된 상부 전극과 하부 전극간의 정전용량이 양 또는 음으로 차동 변화되어 Z축 방향의 진동을 감지하며, 상기 중심 그라운드 전극의 중심 질량이 커지도록 상기 하부 전극의 일부가 상기 중심 그라운드 전극의 중심 질량으로 추가 연결된 것을 특징으로 하는 고감도 MEMS형 Z축 진동 감지 센서
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제 1항에 있어서,상기 하부 전극은 SOI 기판의 상부 실리콘층을 불순물 도핑하여 형성된 것을 특징으로 하는 고감도 MEMS형 Z축 진동 감지 센서
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제 1항에 있어서,상기 중심 그라운드 전극은 폴리실리콘층을 도핑하여 형성되며, 상기 중심 그라운드 전극이 Z축 방향으로 진동할 수 있는 진동 공간이 상기 중심 그라운드 전극의 하부 및 상부에 형성된 것을 특징으로 하는 고감도 MEMS형 Z축 진동 감지 센서
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제 3항에 있어서,상기 중심 그라운드 전극의 하부 및 상부에는 상기 중심 그라운드 전극의 보호를 위해 제1, 2 질화막이 형성되며, 상기 제2 질화막의 상부에는 티탄 또는 백금으로 이루어진 제1 금속층이 형성된 것을 특징으로 하는 고감도 MEMS형 Z축 진동 감지 센서
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제 1항에 있어서,상기 상부 전극은 니켈 또는 금을 도금하여 형성된 것을 특징으로 하는 고감도 MEMS형 Z축 진동 감지 센서
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제 5항에 있어서,상기 상부 전극의 하부 및 상부에는 티탄 또는 백금으로 이루어진 제2, 3 금속층이 형성된 것을 특징으로 하는 고감도 MEMS형 Z축 진동 감지 센서
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(a) SOI 기판을 준비한 후, 하부 전극으로 이용될 상기 SOI 기판의 상부 실리콘층을 불순물 도핑하는 단계;(b) 상기 도핑된 상부 실리콘층 상부에 소정 두께의 산화막과 중심 그라운드 전극으로 이용될 폴리실리콘층을 형성한 후, 상기 폴리실리콘층을 불순물 도핑하는 단계;(c) 상기 도핑된 폴리실리콘층 상부에 소정 두께의 희생층 산화막과 상부 전극을 형성하는 단계;(d) 상기 SOI 기판 하부의 실리콘 웨이퍼에서부터 식각 공정을 계속하여 상기 도핑된 상부 실리콘층에서 상기 중심 그라운드 전극의 중심 질량으로 추가 연결될 영역을 격리시키는 단계; 및(e) 상기 상부 전극의 상부를 통해 상기 희생층 산화막과 상기 산화막을 식각하여 상기 도핑된 폴리실리콘층이 Z축 방향으로 진동할 수 있는 진동 공간을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고감도 MEMS형 Z축 진동 감지 센서의 제조 방법
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제 7항에 있어서, 상기 (a) 단계에서,상기 SOI 기판의 상부 실리콘층을 포클(POCl3) 고농도 불순물 도핑하여 전도성을 띠도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고감도 MEMS형 Z축 진동 감지 센서의 제조 방법
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제 7항에 있어서, 상기 (b) 단계에서,(b-1) 상기 도핑된 상부 실리콘층 상에 상기 중심 그라운드 전극의 중심 질량으로 추가 연결될 영역을 정의하기 위한 실리콘 더미 링(dummy ring)을 형성하는 단계;(b-2) 상기 실리콘 더미 링이 형성된 상부 실리콘층의 상부에 소정 두께의 산화막을 형성하는 단계; (b-3) 상기 산화막 상부에 상기 중심 그라운드 전극으로 이용될 폴리실리콘층을 형성한 후, 상기 폴리실리콘층을 포클(POCl3) 고농도 불순물 도핑하여 전도성을 띠도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고감도 MEMS형 Z축 진동 감지 센서의 제조 방법
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제 9항에 있어서, 상기 (b-1) 단계에서,상기 도핑된 상부 실리콘층의 상부에 제1 상부 산화막을 형성한 후 패터닝하는 제1 단계;상기 패터닝된 제1 상부 산화막을 식각 마스크로 이용하여 상기 도핑된 상부 실리콘층을 식각하여, 상기 도핑된 상부 실리콘층 상에 상기 실리콘 더미 링을 형성하는 제2 단계; 및상기 패터닝된 제1 상부 산화막을 불산 수용액으로 제거하는 제3 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고감도 MEMS형 Z축 진동 감지 센서의 제조 방법
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제 9항에 있어서, 상기 (b-2) 단계에서,상기 실리콘 더미 링이 형성된 상부 실리콘층의 상부에 제2 상부 산화막을 형성하는 제1 단계;상기 제2 상부 산화막에 포클(POCL3) 도핑을 수행하여 상기 (e) 단계에서 상기 산화막의 식각 속도를 높이기 위한 소정의 PSG막을 형성하는 제2 단계; 및상기 소정의 PSG막 상부에 제3 상부 산화막을 형성하는 제3 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고감도 MEMS형 Z축 진동 감지 센서의 제조 방법
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제 9항에 있어서, 상기 (b-3) 단계에서,상기 산화막 상부에 제1 질화막을 형성하는 제1 단계;상기 제1 질화막 상부에 상기 중심 그라운드 전극으로 이용될 폴리실리콘층을 형성하는 제2 단계;상기 폴리실리콘층을 포클(POCl3) 고농도 불순물 도핑하여 전도성을 띠도록 하는 제3 단계;상기 도핑된 폴리실리콘층 상부에 제2 질화막을 형성하는 제4 단계; 및상기 제2 질화막의 상부에 티탄 또는 백금으로 이루어진 제1 금속층을 형성하는 제5 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고감도 MEMS형 Z축 진동 감지 센서의 제조 방법
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제 7항에 있어서, 상기 (c) 단계에서, 상기 도핑된 폴리실리콘층 상부에 소정 두께의 희생층 산화막을 형성한 후 패터닝하는 제1 단계;상기 패터닝된 희생층 산화막 상부에 티탄 또는 백금으로 이루어진 제2 금속층을 형성하는 제2 단계;상기 제2 금속층 상부에 니켈이나 금을 도금하여 상기 상부 전극을 형성하는 제3 단계; 및상기 상부 전극의 상부에 티탄 또는 백금으로 이루어진 제3 금속층을 형성하는 제4 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고감도 MEMS형 Z축 진동 감지 센서의 제조 방법
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제 9항에 있어서, 상기 (d) 단계에서,상기 SOI 기판 하부의 실리콘 웨이퍼를 습식 식각하여 상기 SOI 기판의 열산화막이 노출되도록 하는 제1 단계; 및상기 노출된 열산화막을 습식 식각한 후, 상기 도핑된 상부 실리콘층으로부터 상기 실리콘 더미 링이 떨어져 나올때까지 식각 공정을 계속하여, 상기 도핑된 상부 실리콘층에서 상기 중심 그라운드 전극의 중심 질량으로 추가 연결될 영역을 격리시키는 제2 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고감도 MEMS형 Z축 진동 감지 센서의 제조 방법
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제 7항에 있어서,상기 (e) 단계를 통해 얻어진 전체 구조물을 티오캔 타입 또는 SMD 타입 패키지에 마운팅하여 고정시킨 후 진공 패키징하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고감도 MEMS형 Z축 진동 감지 센서의 제조 방법
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