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MEMS (멤스)

 

MEMS란?

MEMS란 Micro Electro Mechanical Systems (미세 전기 기계 시스템)의 약자로, 미세한 입체 구조 (3차원 구조)를 지니며, 다양한 입력 · 출력 신호를 취급하는 시스템의 총칭입니다.
미세 가공 기술을 통해 기계 요소 부품, 전자 회로, 센서, 액추에이터를 1개의 기판에 집적할 수 있는 고부가가치 디바이스입니다.

MEMS 프로세스

MEMS 프로세스는 성막 공정, 포토리소그래피 공정, 에칭 공정 등 일반적인 반도체 프로세스 방식을 기본으로 하고 있습니다.

기본적인 MEMS 프로세스

하기에 MEMS 프로세스의 주요 기술을 일부 정리하였으므로 참조하여 주십시오.

웨이퍼

SOI 웨이퍼
SOI란 Silicon On Insulator의 약자로, 산화막 위에 실리콘 단결정층을 형성한 실리콘 웨이퍼를 뜻합니다. 파워 디바이스 및 MEMS 등에 폭넓게 응용되고 있으며, MEMS의 경우 산화막층을 실리콘 에칭의 스토퍼 층 (stopper layer)으로 이용할 수 있으므로, 복잡한 3차원 입체 구조의 형성이 가능해집니다.

SOI 웨이퍼

TAIKO 연삭 (TAIKO Grinding)  "TAIKO"는 Disco Corp.의 상표입니다.

TAIKO 연삭 (研削)이란, Disco Corp.가 개발한 기술로, 웨이퍼 연삭 시 가장 바깥쪽의 테두리를 남기고 안쪽만 연삭하는 기술입니다.

TAICO 연삭 TAIKO 연삭 웨이퍼

TAIKO 연삭은 통상적인 연삭에 비해 「웨이퍼의 휨현상 저감」 「웨이퍼 강도 향상」 「핸들링 용이」 「다른 프로세스와의 정합성 향상」 등의 메리트가 있습니다.

웨이퍼 에칭 / 열 박리 시트 프로세스
서포트 웨이퍼와 열 박리 시트를 사용함으로써, 박형 웨이퍼의 핸들링 등이 용이합니다.

웨이퍼 에칭 예 (박형 웨이퍼의 핸들링)

웨이퍼 접합 (웨이퍼 본딩)
웨이퍼 접합은 크게 「직접 접합」과 「중간층 접합」으로 구분됩니다.

웨이퍼 접합 방법

직접 접합은 접착제 등을 사용하지 않고, 열 처리에 의한 분자간의 힘을 통해 웨이퍼를 붙이는 접합으로, SOI 웨이퍼를 제작하는 경우에 사용됩니다.
중간층 접합은, 접착제 등을 통해 웨이퍼를 붙이는 접합 방법입니다.

중간층 접합

에칭

등방성 에칭 (isotropic etching)과 이방성 에칭 (anisotropic etching)
저진공에서의 방전으로 인해 플라즈마에서 발생하는 이온 등의 입자로 에칭하는 기술을 반응성 이온 에칭이라고 합니다.
플라즈마 중에는 전하를 지닌 이온과 중성의 라디칼 (radical)이 혼재되어 있어, 라디칼을 통한 등방성 에칭, 이온을 통한 이방성 에칭의 두가지 에칭 작용이 있습니다.

반응성 이온 에칭

Si Deep RIE
Si Deep RIE는 이방성 에칭과 등방성 에칭의 장점을 조합한 Bosch 프로세스 기술이 주류 기술입니다.

Bosch 프로세스 기술

Si 에칭 ⇒ 폴리머 증착 ⇒ 바닥면 폴리머 제거를 반복함으로써, 세로 방향의 Deep 에칭이 가능해집니다.
측벽의 요철 (凹凸)은 가리비 모양과 유사하여 ”scallop”이라고 합니다.

scallop

성막 (증착)

ALD (원자층 증착)
ALD는 Atomic Layer Deposition (원자층 증착)의 약자로, 재료 공급 (Precursor)과 배기를 반복하고 기판과의 표면 반응을 이용하여 원자를 1층씩 쌓아 나가는 성막 방식입니다.
이 방식은 성막 재료가 통과할 수 있는 틈이 있으면 작은 hole의 측벽이나 깊은 hole의 바닥 부분 등에서도 나노 오더의 막 두께 제어로 성막이 가능합니다. 따라서 Deep 에칭 시의 보호막 증착 등 MEMS 가공에서 균등한 성막을 형성할 수 있습니다.
ALD의 개요

ALD를 통한 성막

로옴의 박막 피에조 MEMS 파운드리는, 최첨단 박막 피에조 및 LSI 미세 가공 기술과 풍부한 양산 실적을 융합시킴으로써 소형, 저전력, 고성능 제품의 실현을, 프로토타입 제작에서 개발, 양산까지 토탈 서포트합니다.

>  박막 피에조 MEMS 파운드리 (서비스 소개)

다음 페이지에서는 MEMS에 관련된 용어에 대해 간단하게 설명하겠습니다.

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