Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
» MEMS용 표면 미세가공

MEMS용 표면 미세가공

1980
  • Richard S. Muller
  • Roger T. Howe
실험실에서 MEMS 디바이스 제작을 위한 표면 미세 가공 공정.

(설명을 위한 생성된 이미지입니다)

표면 미세가공 제작 MEMS 기판 위에 박막을 증착하고 패터닝하여 소자를 제작하는 기술입니다. 이 기술은 희생층(예: 이산화규소)을 증착하고, 패터닝한 후, 구조층(예: 폴리실리콘)을 증착하고, 마지막으로 희생층을 제거하여 기계적 구조를 드러내는 일련의 과정을 포함합니다. 이 공정을 통해 웨이퍼 표면에 직접 복잡하고 자립형인 미세 구조를 만들 수 있습니다.

표면 미세가공은 MEMS 제작의 핵심 기술로, 일반적으로 실리콘 웨이퍼와 같은 기판 위에 복잡한 기계 시스템을 제작할 수 있게 해줍니다. 이 공정은 적층 방식으로, 구조물을 층층이 쌓아 올리는 방식으로, 벌크 미세가공의 절삭 방식과는 대조적입니다. 일반적인 공정 흐름은 기판 위에 질화규소와 같은 절연층을 증착하는 것으로 시작됩니다. 그 다음, 저압 화학 기상 증착(LPCVD)을 이용하여 인산규산염 유리(PSG)라고 하는 이산화규소의 일종인 희생층을 증착합니다. 이 층은 광식각 및 에칭을 통해 패턴을 형성하여 최종 구조물이 기판에 고정될 영역과 움직이는 부품 아래의 간격을 정의합니다.

다음으로, 구조층(대부분 다결정 실리콘(폴리실리콘))이 패턴화된 희생층 위에 증착됩니다. 이 폴리실리콘 층 자체에 패턴을 형성하여 빔, 기어 또는 멤브레인과 같은 원하는 기계 부품의 형상을 정의합니다. 희생층과 구조층을 증착하고 패턴을 형성하는 이 과정은 여러 번 반복하여 매우 복잡한 다층 구조를 만들 수 있습니다. 마지막으로 중요한 단계는 '분리' 공정입니다. 웨이퍼를 화학적 에칭액(일반적으로 불산(HF))에 담그면 폴리실리콘 구조층이나 질화규소 절연층은 손상시키지 않고 희생 PSG 층만 선택적으로 제거됩니다. 이로써 폴리실리콘 구조물은 지정된 앵커에 의해 기판 위에 매달린 채 자유롭게 움직일 수 있게 됩니다.

이 기술의 주요 장점은 표준 CMOS 집적 회로 제조 공정과의 뛰어난 호환성입니다. 이를 통해 MEMS 소자와 제어 및 신호 처리 전자 장치를 동일한 칩에 모놀리식으로 통합할 수 있어 더 작고 저렴하며 고성능의 시스템을 구현할 수 있습니다. 그러나 표면 미세 가공에는 몇 가지 어려움이 있습니다. 분리 과정에서 가장 흔한 고장 원인은 '점착'입니다. 분리된 구조물이 젖었을 때 건조 과정에서 모세관 현상에 의해 기판으로 끌려가 반데르발스 인력과 같은 분자간 힘으로 인해 영구적으로 달라붙는 현상입니다. 이러한 심각한 문제를 해결하기 위해 초임계 CO2 건조 또는 특수 표면 코팅과 같은 다양한 점착 방지 전략이 개발되었습니다.

UNESCO Nomenclature: 3313
산업공학

유형

화학 공정

분열

상당한

용법

널리 사용됨

전구체

  • 반도체 산업에서 사용되는 포토리소그래피 기술
  • 박막 성장을 위한 화학 기상 증착(CVD)
  • 습식 및 건식 에칭 공정
  • 집적회로(IC) 제조 기술

응용 프로그램

  • 프로젝터에 사용되는 디지털 마이크로미러 장치(DMD)
  • 스마트폰에 탑재된 관성 센서(가속도계 및 자이로스코프)
  • 압력 센서
  • 잉크젯 프린터 헤드
  • RF MEMS 스위치

특허:

  • US4673455A
  • US5024723A

잠재적 혁신 아이디어

현재 하루 4만 건이 넘는 봇 트래픽을 차단하기 위해 이 콘텐츠는 커뮤니티 회원만 이용할 수 있습니다.
> 로그인 < 또는 >등록 < 이 콘텐츠를 비롯한 모든 제한된 콘텐츠와 도구는 (100% 무료로) 이용할 수 있습니다.

관련 용어: 표면 미세가공, MEMS, 제작, 박막, 폴리실리콘, 희생층, 에칭, 미세가공, 리소그래피, 스티션.

역사적 맥락

MEMS용 표면 미세가공

1980
1980
1980
1980
1981
1986
1986
1980
1980
1980
1980
1980
1984
1986
1986

(날짜를 알 수 없거나 관련이 없는 경우, 예를 들어 "유체역학"의 경우, 주목할 만한 등장 시기를 대략적으로 추정하여 제공합니다.)

고화질 이미지 및 다운로드는 등록된 회원에게만 100% 무료로 제공됩니다.

> 로그인 <