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KR102149332B1 - 정전용량 미세가공 초음파 변환기 및 그 싱귤레이션 방법 - Google Patents

정전용량 미세가공 초음파 변환기 및 그 싱귤레이션 방법 Download PDF

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KR102149332B1
KR102149332B1 KR1020130101286A KR20130101286A KR102149332B1 KR 102149332 B1 KR102149332 B1 KR 102149332B1 KR 1020130101286 A KR1020130101286 A KR 1020130101286A KR 20130101286 A KR20130101286 A KR 20130101286A KR 102149332 B1 KR102149332 B1 KR 102149332B1
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South Korea
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trench
ultrasonic transducer
wafer
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protrusion
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정병길
홍석우
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삼성전자주식회사
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Abstract

정전용량 미세가공 초음파 변환기 및 그 싱귤레이션 방법이 개시된다. 개시된 방법은 복수의 초음파 변환기 구조가 그 상부에 형성된 디바이스 웨이퍼에서 상기 복수의 초음파 변환기 구조들 사이의 상기 디바이스 웨이퍼 영역에 제1 트렌치를 형성하는 단계와, 복수의 관통홀을 통해서 상기 복수의 초음파 변환기 구조에 전기를 공급하는 전극패드 웨이퍼와 상기 디바이스 웨이퍼를 본딩하여 복수의 초음파 변환기로 이루어진 초음파 변환기 웨이퍼를 형성하는 단계와, 상기 제1 트렌치 상의 상기 초음파 변환기 구조와 상기 제1 트렌치의 하부의 상기 전극패드 웨이퍼를 순차적으로 절단하여 복수의 초음파 변환기를 만드는 다이싱 단계를 포함한다.

Description

정전용량 미세가공 초음파 변환기 및 그 싱귤레이션 방법{Capacitive micromachined ultrasonic transducer and method of singulating the same}
개시된 실시예는 정전용량 미세가공 초음파 변환기 및 그 싱귤레이션 방법에 관한 것이다.
미세가공 초음파 변환기(MUT; Micromachined Ultrasonic Transducer)는 전기적 신호를 초음파 신호로 변환하거나, 반대로 초음파 신호를 전기적 신호로 변환할 수 있는 장치이다. 이러한 미세가공 초음파 변환기는 그 변환 방식에 따라서, 압전 미세가공 초음파 변환기(PUMT; Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer), 정전용량 미세가공 초음파 변환기(CMUT; Capacitive Micromachined Ultrasonic Transducer), 자기형 미세가공 초음파 변환기(MMUT; Magnetic Micromachined Ultrasonic Transducer) 등으로 구분될 수 있다.
미세가공 초음파 변환기는 구동회로가 포함된 주문형 반도체(application-specific integrated circuit: ASIC)와 결합되어 미세가공 초음파 변환기 모듈을 이룬다. 복수의 미세가공 초음파 변환기가 형성된 미세가공 초음파 변환기 웨이퍼는 통상 기계적 수단, 예컨대 회전하는 소잉 블레이드를 사용하여 복수의 미세가공 초음파 변환기로 분리할 수 있다.
한편, 기계적 수단을 이용한 싱귤레이션 과정에서 미세가공 초음파 변환기의 가장자리가 파손될 수 있다. 특히, 미세가공 초음파 변환기는 캐버티를 포함하며, 이 캐버티가 포함된 상부층의 싱귤레이션 과정에서 진동이 유발되어 절단 영역을 크게하면서 주위의 전극 패드들을 손상시킬 수 있다. 따라서 미세가공 초음파 변환기 싱귤레이션 수율이 낮아질 수 있다.
미리 절단 영역에 트렌치를 형성한 정전용량 미세가공 초음파 변환기의 싱귤레이션 방법을 제공한다.
일 실시예에 따른 정전용량 미세가공 초음파 변환기는:
각 엘리먼트를 한정하는 트렌치를 포함하는 디바이스 기판;
상기 디바이스 기판 상에서 상기 각 엘리먼트에 대응되는 복수의 캐버티를 한정하는 지지대;
상기 지지대 상에서 상기 복수의 캐버티를 덮는 멤브레인;
상기 멤브레인 상의 상부전극; 및
상기 디바이스 기판의 하부면 상에서 상기 트레치에 한정된 각 엘리먼트 영역에 전기적으로 연결되는 비아메탈이 형성된 전극패드 기판;을 구비하며,
상기 디바이스 기판 상에는 측면 방향으로 돌출된 제1 돌출부가 형성되며, 상기 전극패드 기판의 상부는 상기 측면 방향으로 돌출된 제2 돌출부가 형성된다.
상기 제1 돌출부는 상기 측면 방향으로 대략 10-30㎛ 돌출될 수 있다.
상기 제1 돌출부는 상기 지지대, 상기 멤브레인 및 상기 상부전극 영역에 해당되는 위치에 형성될 수 있다.
상기 제2 돌출부는 상기 측면 방향으로 대략 10-30㎛ 돌출될 수 있다.
상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부는 상기 측면 방향으로 실질적으로 동일한 길이로 돌출될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 초음파 변환기 싱귤레이션 방법은:
복수의 초음파 변환기 구조가 그 상부에 형성된 디바이스 웨이퍼에서 상기 복수의 초음파 변환기 구조들 사이의 상기 디바이스 웨이퍼 영역에 제1 트렌치를 형성하는 단계;
복수의 관통홀을 통해서 상기 복수의 초음파 변환기 구조에 전기를 공급하는 전극패드 웨이퍼와 상기 디바이스 웨이퍼를 본딩하여 복수의 초음파 변환기로 이루어진 초음파 변환기 웨이퍼를 형성하는 단계; 및
상기 제1 트렌치 상의 상기 초음파 변환기 구조와 상기 제1 트렌치의 하부의 상기 전극패드 웨이퍼를 순차적으로 절단하여 복수의 초음파 변환기를 만드는 다이싱 단계;를 포함한다.
상기 제1 트렌치를 형성하는 단계는 상기 디바이스 웨이퍼를 건식식각방법으로 관통하는 단계일 수 있다.
상기 다이싱 단계는 소잉 블레이드를 사용하며, 상기 제1 트렌치의 제1폭은 상기 소잉 블레이드의 절단 폭 보다 넓을 수 있다.
상기 디바이스 웨이퍼에는 상기 각 초음파 변환기 구조의 복수의 요소를 한정하는 제2 트렌치가 형성되며, 제1 트렌치의 형성은 상기 제2 트렌치와 함께 형성될 수 있다.
상기 제1 트렌치의 제1폭은 상기 제2 트렌치의 제2폭 보다 넓다.
상기 본딩 단계 이전에 상기 전극패드 웨이퍼에 상기 제1 트렌치에 대응되는 제3 트렌치를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제3 트렌치의 제3폭은 상기 소잉 블레이드의 절단 폭 보다 넓다.
상기 제3 트렌치의 제3폭은 상기 제1 트렌치의 제1폭과 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 본딩 단계는 상기 제1 트렌치와 상기 제3 트렌치를 정렬하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제3 트렌치를 형성하는 단계는 상기 제3 트렌치가 상기 전극패드 웨이퍼의 두께의 1/2~3/4 깊이가 되게 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 싱귤레이션 방법에 따르면, 정전용량 미세가공 초음파 변환기 칩들의 싱귤레이션 과정에서 제1 트렌치 상의 디바이스 구조의 두께가 매우 얇아서 쉽게 절단되며, 또한, 제3 트렌치 상의 전극패드 웨이퍼의 두께도 얇아서 전극패드 웨이퍼의 절단도 용이하다.
따라서, 초음파 변환기 칩의 외곽의 파손이 최소화될 수 있으며, 이에 따라 싱귤레이션 공정에서의 불량률이 감소된다.
도 1은 일 실시예에 따른 미세가공 초음파 변환기의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도다.
도 2a 내지 도 2e는 일 실시예에 따른 정전용량 미세가공 초음파 변환기의 싱귤레이션 방법을 설명하는 도면이다.
도 3은 소잉 머신을 이용한 다이싱에 의해 만든 초음파 변환기 칩의 상부 형상을 보여주는 사진이다.
도 4는 본 개시에 따른 싱귤레이션 방법에 의해 만든 초음파 변환기 칩의 상부를 보여주는 사진이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다. 이하에 설명되는 실시예는 단지 예시적인 것에 불과하며, 이러한 실시예들로부터 다양한 변형이 가능하다. 이하에서, "상부" 나 "상"이라고 기재된 것은 접촉하여 바로 위에 있는 것뿐만 아니라 비접촉으로 위에 있는 것도 포함할 수 있다. 명세서를 통하여 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 일 실시예에 따른 미세가공 초음파 변환기의 싱귤레이션 방법에 따라 다이싱된 정전용량형 미세가공 초음파 변환기(100)의 구조를 개략적으로 보여주는 단면도다.
도 1을 참조하면, 초음파 변환기(100)는 2차원으로 배열된 복수의 요소(elements, E1-E3)를 포함하고, 요소들(E1-E3) 각각은 적어도 하나의 캐버티(122)를 포함하고 있다. 여기서, 요소들(E1-E3)은 요소들(E1-E3) 사이의 크로스토크(crosstalk) 및 전기신호 연결을 방지하기 위한 요소 분리 라인(element separation line)인 트렌치(T)에 의해 서로 분리되어 있다.
초음파 변환기(100)는 디바이스 기판(110)과, 디바이스 기판(110) 상의 초음파 변환기 구조와, 디바이스 기판(110)의 하부에 마련되는 전극패드 기판(150)을 포함한다. 초음파 변환기 구조는 디바이스 기판(110)의 상부에 마련되는 지지대(120) 및 멤브레인(130)과, 상부전극(140)을 포함한다. 디바이스 기판(110)은 하부 전극으로서의 역할을 할 수 있다. 예를 들면, 디바이스 기판(110)은 불순물이 고농도로 도핑된 저저항 실리콘 기판으로 이루어질 수 있다.
디바이스 기판(110)의 상면에는 상부 절연층(112)이 형성될 수 있다. 상부 절연층(112)은 예를 들면 실리콘 산화물을 포함할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 디바이스 기판(110)에는 요소 분리 라인으로 트렌치(T)가 형성되어 있다. 트렌치(T)는 대응되는 요소(E1~E3)의 주위를 한정하는 복수의 사각형상을 가질 수 있다.
상부 절연층(112) 상에는 복수의 캐버티(122)가 형성된 지지대(support, 120)가 마련되어 있다. 지지대(120)는 예를 들면 실리콘 산화물을 포함할 수 있지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 지지대(120) 상에는 캐버티들(122)을 덮도록 멤브레인(membrane, 130)이 형성되어 있다. 멤브레인(130)은 예를 들면 실리콘으로 이루어질 수 있지만, 반드시 이에 한정되지는 않는다.
멤브레인(130)의 상면에는 상부 전극(140)이 마련되어 있다. 디바이스 기판(110)의 하부에는 전극패드 기판(150)이 마련되어 있다. 전극패드 기판(150)은 그 위의 하부전극인 디바이스 기판(110)에 전기를 공급한다. 전극패드 기판(150)으로는 예를 들면 실리콘 기판이 사용될 수 있지만 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 디바이스 기판(110) 및 전극패드 기판(150)은 그 사이의 본딩층(160)에 의해 결합되어 있다. 본딩층(160)은 각 요소 영역에 대응되게 형성된다. 본딩층(160)은 두 금속 사이의 유테틱 본딩에 의한 물질로 이루어질 수 있다. 예컨대, 본딩층(160)은 Au-Sn 본딩층일 수 있다.
전극패드 기판(150)에는 본딩층(160)에 대응되게 형성된 관통홀(171)이 형성될 수 있으며, 각 관통홀(171)은 비아 메탈(172)로 채워질 수 있다. 비아 메탈(172)은 본딩층(160)에 전기적으로 연결된다. 전극패드 기판(150)의 하부에는 비아 메탈(172)과 접촉되는 전극패드(180)가 형성되어 있다. 전극패드(180)으로 공급된 전기는 비아 메탈(172) 및 본딩층(160)을 통해서 디바이스 기판(110)으로 전달된다. 상부 전극(140)은 공통 전극일 수 있다. 상부 전극(140)에는 전극패드 기판(150) 및 디바이스 기판(110)에 형성된 별도의 비아 메탈(미도시)을 통해서 전기가 공급될 수 있으며 상세한 설명은 생략한다.
전극패드 기판(150)은 실리콘 기판일 수 있다. 전극패드 기판(150)이 도전성 실리콘 기판으로 이루어진 경우, 본딩층(160), 비아 메탈(172), 및 전극 패드(180)를 전극패드 기판(150)으로부터 절연시키는 절연막(미도시)이 더 형성될 수 있다.
정전용량 미세가공 초음파 변환기(100)는 웨이퍼 레벨로 제조된 구조를 다이싱하여 얻어진다. 정전용량 미세가공 초음파 변환기(100)는 정전용량 미세가공 초음파 변환기 칩(100)이라 칭할 수도 있다. 초음파 변환기(100)는 대략 4각형상을 가지며 다이싱된 각 측면에는 2개의 돌출부(P1, P2)가 형성된다. 제1 돌출부(P1)는 디바이스 기판(110)의 상부에 형성될 수 있다. 제1 돌출부(P1)가 형성된 영역은 초음파 변환기(100)의 상부 절연층(112), 지지대(120), 멤브레인(130) 및 상부전극(140)이 형성된 영역일 수 있다.
제2 돌출부(P2)는 전극패드 기판(150)의 상부에 형성된다. 제1 돌출부(P1)의 제1 돌출 거리(d1)은 대략 10-30㎛ 일 수 있으며, 제2 돌출부(P2)의 제2 돌출 거리(d2)은 대략 10-30㎛일 수 있다. 제2 돌출부(P2)는 전극패드 기판(150)의 높이의 대략 1/4 ~ 1/2 의 길이로 형성될 수 있다. 제1 돌출 거리(d1) 및 제2 돌출 거리(d2)는 실질적으로 동일할 수 있다.
도 1에서는 편의상 초음파 변환기(100)가 3개의 요소(E1~E3)를 포함하는 것으로 도시되었지만 본 개시는 이에 한정되지 않는다. 초음파 변환기(100)는 m x n 어레이의 요소를 포함할 수 있다. 예컨대, 초음파 변환기(100)는 16x16 어레이로 배치된 256개의 요소를 포함할 수 있다.
도 1은 정전용량 미세가공 초음파 변환기의 일 예를 도시한 것이며, 본 개시에서 다이싱하는 정전용량 미세가공 초음파 변환기는 도 1의 구조 이외의 다양한 구조를 가질 수도 있다.
도 2a 내지 도 2d는 일 실시예에 따른 정전용량 미세가공 초음파 변환기의 싱귤레이션 방법을 설명하는 도면이다. 도 1의 구성요소와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 2a는 디바이스 웨이퍼를 준비하는 단계를 설명하는 도면이다. 디바이스 웨이퍼는 복수의 디바이스 기판(110)으로 이루어질 수 있다. 이하에서는 복수의 디바이스 기판으로 이루어진 구조를 디바이스 웨이퍼(110)로 칭한다.
디바이스 웨이퍼(110)에는 하나의 초음파 변환기(100) 영역을 한정하는 제1 트렌치(T1)가 형성된다. 초음파 변환기 영역에는 복수의 요소(E1, E2)가 형성되며, 초음파 변환기 영역에서 상기 요소들(E1, E2)을 서로 구분하는 요소 분리 라인으로 제2 트렌치(T2)가 형성될 수 있다. 제1 트렌치(T1)는 제2 트렌치(T2)를 형성할 때 함께 형성될 수 있다. 제1 트렌치(T1) 및 제2 트렌치(T2)는 디바이스 웨이퍼(110)를 관통하게 형성될 수 있다. 제1 트렌치(T1)의 제1폭(W1)은 제2 트렌치(T2)의 제2폭(W2) 보다 넓게 형성될 수 있다. 또한, 제1 트렌치(T1)의 제1폭(W1)은 후술하는 소잉 공정에서 사용되는 소잉 블레이드(도 2d의 190 참조)의 절단 폭(도 2d의 W4) 보다 넓게 형성될 수 있다. 예컨대, 소잉 블레이드의 절단 폭(W4)이 40㎛인 경우, 제1폭(W1)은 대략 60㎛ 내지 100㎛ 의 크기로 형성될 수 있다.
디바이스 웨이퍼(110) 상에는 상부 절연층(112), 지지대(120), 멤브레인(130) 및 상부전극(140)이 순차적으로 형성되어 있다.
제1 트렌치(T1)는 후술하는 소잉 공정으로 복수의 초음파 변환기를 다이싱하는 공정에서 소잉 블레이드가 지나가는 라인에 맞게 형성된다. 제1 트렌치(T1)는 하나의 초음파 변환기 영역을 감싸는 사각형상을 가진다.
디바이스 웨이퍼(110)의 하부면에는 제1 본딩층(161)을 형성한다. 예컨대 디바이스 웨이퍼(110)의 하부면에서 각 요소에 대응되게 제1 본딩층(161)을 형성한다. 디바이스 웨이퍼(110)에 형성된 복수의 제1 본딩층(161)은 서로 전기적으로 분리되게 형성할 수 있다. 디바이스 웨이퍼(110)의 하면에 금속층을 형성한 후, 상기 금속층을 패터닝하여 제1 본딩층(161)을 형성할 수 있다. 제1 본딩층(161)은 Ti/Au 층일 수 있다. Ti 층은 접착층이라 칭할 수도 있다.
디바이스 웨이퍼(110)는 대략 20-25㎛ 두께로 형성될 수 있으며, 디바이스 웨이퍼(110) 상의 캐버티(122)를 포함하는 디바이스 구조는 대략 1㎛ 두께를 가질 수 있다. 따라서, 디바이스 구조를 포함한 디바이스 웨이퍼(110)의 다이싱 공정은 대부분 이미 수행된 것으로 볼 수도 있다.
제1 트렌치(T1) 및 제2 트렌치(T2)는 통상의 반도체 공정에서 사용되는 건식 식각을 이용하여 형성할 수 있으며, 상세한 설명은 생략한다.
도 2b는 전극패드 웨이퍼를 준비하는 단계를 설명하는 도면이다. 전극패드 웨이퍼는 복수의 전극패드 기판(150)으로 이루어질 수 있다. 이하에서는 복수의 전극패드 기판으로 이루어진 구조를 전극패드 웨이퍼(150)으로 칭한다.
전극패드 웨이퍼(150)에는 각 초음파 변환기 영역에 대응되는 관통홀(171)이 형성되며, 관통홀(171)에는 비아 메탈(172)이 채워져 있다. 전극패드 웨이퍼(150)의 상면에는 제1 본딩층(161)에 대응되는 제2 본딩층(162)이 형성된다. 제2 본딩층(162)은 제1 본딩층(161)의 Au층과 유테틱 본딩을 위한 물질, 예컨대 Sn 으로 이루어진 Sn층을 포함하여 형성될 수 있다. 본 개시에서는 제2 본딩층(162)은 Ti/Ni/Au/Sn/Au 층으로 형성된다. 최상층의 Au층은 Sn층의 산화를 방지하기 위해 형성된 것이다. 제2 본딩층(162)은 전극패드 웨이퍼(150) 상으로 전극물질을 증착한 후 패터닝 공정을 통해서 형성될 수 있다. 전극패드 웨이퍼(150)의 하부에는 전극패드(180)가 형성된다.
전극패드 웨이퍼(150)가 실리콘으로 형성된 경우, 각 요소 영역간의 통전을 방지하기 위해서 비아 메탈(172), 제2 본딩층(162) 및 전극패드(180)가 전극패드 웨이퍼(150)와 접촉하는 것을 방지하는 절연층(미도시)이 더 형성될 수 있다. 절연층은 실리콘 옥사이드로 형성될 수 있다.
전극패드 웨이퍼(150)에는 각 초음파 변환기 영역을 한정하는 제3 트렌치(T3)가 형성될 수 있다. 제3 트렌치(T3)는 제1 트렌치(T1)와 대응되는 위치의 전극패드 웨이퍼(150)에 형성될 수 있다. 제3 트렌치(T3)는 건식 식각공정을 사용해 형성될 수 있다. 제3 트렌치(T3)의 깊이는 대략 전극패드 웨이퍼(150)의 두께의 1/2 ~ 3/4 범위로 형성될 수 있다. 제3 트렌치(T3)의 제3폭(W3)은 실질적으로 제1 트렌치(T1)의 제1폭(W1)과 동일하게 형성될 수 있다.
도 2c를 참조하면, 디바이스 웨이퍼(110)와 전극패드 웨이퍼(150)를 본딩한다. 디바이스 웨이퍼(110)의 제1 본딩층(161)과 전극패드 웨이퍼(150)의 제2 본딩층(162)이 접촉되게 전극패드 웨이퍼(150)에 디바이스 웨이퍼(110)를 정렬한다. 이때, 제1 트렌치(T1)는 제3 트렌치(T3)에 정렬된다. 이어서, 제1 본딩층(161) 및 제2 본딩층(162)에 대략 280℃ 이상의 온도를 가하면 제1 본딩층(161)과 제2 본딩층(162) 사이에 유테틱 금속이 형성되면서 디바이스 웨이퍼(110)와 전극패드 웨이퍼(150)이 본딩된다. 제1 본딩층(161)과 제2 본딩층(162)의 유테틱 본딩의 결과물이 본딩층(160)이다. 디바이스 웨이퍼(110)와 전극패드 웨이퍼(150)이 결합된 구조는 복수의 초음파 변환기를 포함하는 구조로 초음파 변환기 웨이퍼로도 칭한다.
도 2d를 참조하면, 소잉 머신의 소잉 블레이드(190)로 초음파 변환기 사이의 경계 영역을 커팅한다. 상기 경계 영역은 제1 트렌치(T1)와 제3 트렌치(T3)가 정렬되어 일직선을 이룬 영역이다. 소잉 머신을 디바이스 웨이퍼(110) 상에서 제1 트렌치(T1) 라인을 따라서 소잉을 하면, 회전하는 소잉 블레이드(190)에 의해 디바이스 웨이퍼(110) 상의 디바이스 구조는 용이하게 절단되며, 이어서 소잉 블레이드(190)는 제1 트렌치(T1)를 지나간다. 이어서 제3 트렌치(T3) 상의 전극패드 웨이퍼(150)를 절단한다.
도 2e를 참조하면, 다이싱된 정전용량 미세가공 초음파 변환기(100)가 얻어진다. 정전용량 미세가공 초음파 변환기(100)는 정전용량 미세가공 초음파 변환기 칩(100)이라 칭할 수도 있다. 초음파 변환기(100)는 대략 4각형상을 가지며 다이싱된 각 측면에는 2개의 돌출부(P1, P2)가 형성된다. 제1 돌출부(P1)는 디바이스 기판(110)의 상부에 형성될 수 있다.
제2 돌출부(P2)는 전극패드 기판(150)의 상부에 형성된다. 제1 돌출부(P1)의 제1 돌출 거리(d1)은 대략 10-30㎛ 일 수 있으며, 제2 돌출부(P2)의 제2 돌출 거리(d2)는 대략 10-30㎛일 수 있다. 제1 돌출 거리(d1) 및 제2 돌출 거리(d2)는 실질적으로 동일할 수 있다.
상술한 싱귤레이션 방법에 따르면, 정전용량 미세가공 초음파 변환기 칩들의 싱귤레이션 과정에서 제1 트렌치 상의 디바이스 구조의 두께가 매우 얇아서 쉽게 절단되며, 또한, 제3 트렌치 상의 전극패드 웨이퍼의 두께가 얇아서 전극패드 웨이퍼의 절단도 용이하다.
따라서, 초음파 변환기 칩의 외곽의 파손이 최소화될 수 있으며, 이에 따라 불량률이 감소된다.
도 3은 소잉 머신을 이용한 다이싱에 의해 만든 초음파 변환기 칩의 상부 형상을 보여주는 사진이며, 도 4는 본 개시에 따른 싱귤레이션 방법에 의해 만든 초음파 변환기 칩의 상부를 보여주는 사진이다.
도 3에서 보면, 소잉 공정에서 초음파 변환기 칩의 가장자리가 파손되며 커팅된 면이 매우 거친 것을 알 수 있다.
반면에, 도 4에서 보면, 본 개시의 싱귤레이션 방법에 따른 초음파 변환기 칩의 가장자리는 매우 깨끗하며, 가장자리의 파손이 거의 없는 것을 알 수 있다.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예들은 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
100: 정전용량 초음파 변환기
110: 디바이스 기판 112: 상부 절연층
120: 지지부 122: 캐버티
130: 멤브레인 140: 상부전극
150: 전극패드 기판 160: 본딩층
161: 제1 본딩층 162: 제2 본딩층
171: 관통홀 172: 비아 메탈
180: 전극 패드 190: 소잉 블레이드
E1, E2: 요소 T1~T3: 트렌치
W1~W4: 폭

Claims (15)

  1. 각 엘리먼트를 한정하는 트렌치를 포함하는 디바이스 기판;
    상기 디바이스 기판 상에서 상기 각 엘리먼트에 대응되는 복수의 캐버티를 한정하는 지지대;
    상기 지지대 상에서 상기 복수의 캐버티를 덮는 멤브레인;
    상기 멤브레인 상의 상부전극; 및
    상기 디바이스 기판의 하부면 상에서 상기 트렌치에 한정된 각 엘리먼트 영역에 전기적으로 연결되는 비아메탈이 형성된 전극패드 기판;을 구비하며,
    상기 디바이스 기판 상에는 측면 방향으로 돌출된 제1 돌출부가 형성되며, 상기 전극패드 기판의 상부는 상기 측면 방향으로 돌출된 제2 돌출부가 형성되며,
    상기 제1 돌출부는 상기 지지대, 상기 멤브레인 및 상기 상부전극 영역에 해당되는 위치에 형성된, 정전용량 미세가공 초음파 변환기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 돌출부는 상기 측면 방향으로 10-30㎛ 돌출된 초음파 변환기.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 돌출부는 상기 측면 방향으로 10-30㎛ 돌출된 초음파 변환기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 돌출부 및 상기 제2 돌출부는 상기 측면 방향으로 실질적으로 동일한 길이로 돌출된 초음파 변환기.
  6. 복수의 초음파 변환기 구조가 그 상부에 형성된 디바이스 웨이퍼에서 상기 복수의 초음파 변환기 구조들 사이의 상기 디바이스 웨이퍼 영역에 제1 트렌치를 형성하는 단계;
    복수의 관통홀을 통해서 상기 복수의 초음파 변환기 구조에 전기를 공급하는 전극패드 웨이퍼와 상기 디바이스 웨이퍼를 본딩하여 복수의 초음파 변환기로 이루어진 초음파 변환기 웨이퍼를 형성하는 단계; 및
    상기 제1 트렌치 상의 상기 초음파 변환기 구조와 상기 제1 트렌치의 하부의 상기 전극패드 웨이퍼를 순차적으로 절단하여 복수의 초음파 변환기를 만드는 다이싱 단계;를 포함하며,
    상기 다이싱 단계는 소잉 블레이드를 사용하며, 상기 제1 트렌치의 제1폭은 상기 소잉 블레이드의 절단폭보다 넓고,
    상기 복수의 초음파 변환기 구조는, 상기 디바이스 웨이퍼 상에 순서대로 적층된 지지대, 멤브레인 및 상부전극을 포함하는, 초음파 변환기 싱귤레이션 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 트렌치를 형성하는 단계는 상기 디바이스 웨이퍼를 건식식각방법으로 관통하는 단계인 초음파 변환기 싱귤레이션 방법.
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 디바이스 웨이퍼에는 상기 각 초음파 변환기 구조의 복수의 요소를 한정하는 제2 트렌치가 형성되며, 제1 트렌치의 형성은 상기 제2 트렌치와 함께 형성되는 초음파 변환기 싱귤레이션 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 트렌치의 제1폭은 상기 제2 트렌치의 제2폭 보다 넓은 초음파 변환기 싱귤레이션 방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 본딩 단계 이전에 상기 전극패드 웨이퍼에 상기 제1 트렌치에 대응되는 제3 트렌치를 형성하는 단계를 더 포함하는 초음파 변환기 싱귤레이션 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제3 트렌치의 제3폭은 상기 소잉 블레이드의 절단 폭 보다 넓은 초음파 변환기 싱귤레이션 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제3 트렌치의 제3폭은 상기 제1 트렌치의 제1폭과 실질적으로 동일한 초음파 변환기 싱귤레이션 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 본딩 단계는 상기 제1 트렌치와 상기 제3 트렌치를 정렬하는 단계를 포함하는 초음파 변환기 싱귤레이션 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제3 트렌치를 형성하는 단계는 상기 제3 트렌치가 상기 전극패드 웨이퍼의 두께의 1/2~3/4 깊이가 되게 형성하는 단계를 포함하는 초음파 변환기 싱귤레이션 방법.
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