SOI 압력(壓力)센서

SOl Pressure Sensors

본 논문은 실리콘기판 직접접합기술과 에피택샬 성장법으로 각각 형성한 SOI구조, 즉 Si/$SiO_{2}$/Si 및 Si/$Al_{2}O_{3}$/Si 상에 제작한 압저항형 압력센서의 특성을 기술한다. SOI구조의 절연층을 압저항의 유전체 분리막으로 이용한 압력센서는 $300^{\circ}C$ 까지 사용 가능했다. SOI구조의 절연층을 박막 실리콘 다아어프램 형성시 에칭 중지막으로 이용한 경우, 제작된 압력센서의 200개 소자들에 대한 압력감도의 변화는 ${\pm}2.3%$ 이내로 제어 가능했다. 더구나 실리콘 기판 직접접합기술과 에피택샬 성장법의 결합으로 형성한 더불 SOI구조($Si/Al_{2}O_{3}/Si/SiO_{2}/Si$)상에 제작된 압력센서는 고온분위기에서 사용 가능할 뿐만 아니라 고분해 능력을 갖는 특성을 보였다.

This paper describes the characteristics of a piezoresistive pressure sensor fabricated on a SOI (Si-on-insulator) structure, in which the SOI structures of Si/$SiO_{2}$/Si and Si/$Al_{2}O_{3}$/Si were formed by SDB (Si-wafer direct bonding) technology and hetero-epitaxial growth, respectively. The SOI pressure sensors using the insulator of a SOI structure as the dielectrical isolation layer of piezoresistors, were operated at higher temperatures up to $300^{\circ}C$. In the case of pressure sensors using the insulator of a SOI structure as an etch-stop layer during the formation of thin Si diaphragms, the pressure sensitivity variation of the SOI pressure sensors was controlled to within a standard deviation of ${\pm}2.3%$ over 200 devices. Moreover, the pressure sensors fabricated on the double SOI ($Si/Al_{2}O_{3}/Si/SiO_{2}/Si$) structures formed by combining SDB technology with epitaxial growth also showed very excellent characteristics with high-temperature operation and high-resolution.