Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD (대한전자공학회논문지SD)

The Institute of Electronics and Information Engineers (대한전자공학회)
권호 표지

Optimization on the fabrication process of Si pressure sensors utilizing piezoresistive effect

압저항 효과를 이용한 실리콘 압력센서 제작공정의 최적화

  • Yun Eui-Jung (Dept. of Information and Control Eng., Hoseo University) ;
  • Kim Jwayeon (Dept. of Materials Eng., Hoseo University) ;
  • Lee Seok-Tae (Dept. of Information and Control Eng., Hoseo University)
  • 윤의중 (호서대학교 정보제어공학과) ;
  • 김좌연 (호서대학교 신소재공학과) ;
  • 이석태 (호서대학교 정보제어공학과)
  • Published : 2005.01.01
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

In this paper, the fabrication process of Si pressure sensors utilizing piezoresistive effect was optimized. The efficiency(yield) of the fabrication process for Si piezoresistive pressure sensors was improved by conducting Si anisotrophic etching process after processes of piezoresistors and AI circuit patterns. The position and process parameters for piezoresistors were determined by ANSYS and SUPREM simulators, respectively. The measured thickness of p-type Si piezoresistors from the boron depth-profile measurement was in good agreement with the simulated one from SUPREM simulation. The Si anisotrohic etching process for diaphragm was optimized by adding ammonium persulfate(AP) to tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) solution.

본 논문에서는 압저항 효과를 이용한 Si 압력센서 제작을 최적화하였다. Si 압저항형 압력센서의 제작공정에 있어서 압저항과 알루미늄 회로 패턴 이후에 Si 이방성 식각을 통하여 수율이 개선되었다. 압저항의 위치와 공정 파라메터는 각각 ANSYS와 SUPREME 시뮬레이터를 이용하여 결정하였다. Boron-depth 프로파일 측정으로부터 p-형 Si 압저항의 두께를 측정한 결과 SUPREME 시뮬레이션으로부터 얻은 결과와 잘 부합하였다. 다이아프램을 위한 Si 이방성 식각 공정은 암모늄 첨가제 AP(Ammonium persulfate)를 TMAH(Tetra-methyl ammonium hydroxide) 용액에 첨가함으로써 최적화되었다.

Keywords

References

  1. 송승현，최시영，배혜진, '생체 in-vivo 측정용 실리콘 압저항형 압력센서의 제조와 그 특성，' 센서학회지， 10권，3호， 148쪽，2001
  2. H. Seidel, L. Csepregi, A. Heuberger, H. Baumgartel, 'Nisotropic etching of crystalline silicon in alkaline solutions,' J. Electrochem. Soc., vol. 137, No. 11, p. 3612, 1990 https://doi.org/10.1149/1.2086277
  3. K. Petersen, 'Silicon as a mechanical material,' Proc. IEE, vol. 70, p. 420, 1982 https://doi.org/10.1109/PROC.1982.12331
  4. B. K. Ju, B. J. Ha, C. J. Kim, M. H. Oh and K. H. Tchah, 'Microscopy studies for the deep-anisotropic etching of (100) Si wafers,' Jpn. J. Appl. Phys., vol. 31, p. 375, 1998 https://doi.org/10.1143/JJAP.31.3489
  5. M. Mehregany and S. D. Senturia, 'Anisotropic etching of silicon in hydrazine,' Sensor and Actuators, vol. 13, p. 375, 1988 https://doi.org/10.1016/0250-6874(88)80050-7
  6. O. Tabata, R. Asahi, H. Funabashi, S. Sugiyama, 'Anisotropic etching of silicon in (CH3)4NOH solutions', tech. Dig. IEEE int. conf. on Solid-State Sensors and Actuators, p. 811, 1991 https://doi.org/10.1109/SENSOR.1991.149007
  7. 윤의중， 김좌연， 이태범， 이석태， '압저항 압력센서 응용을 위한 TMAH/AP/IPA 용액의 실리콘 이방 성 식각특성에 관한 연구，' 전자공학회 논문지， 제 41권 SD편 제 3호，9쪽，2004
  8. Srivastava RK, 'Chracteristic of double gap SLIM under constant current exitation', Computer& Electrical Engineering, vol. 29, p. 317, 2003 https://doi.org/10.1016/S0045-7906(01)00030-1
  9. 정귀상, 박진성, 'TAMH/IPA/pyrazine 용액에서의 전기화학적 식각특성,' 센서학회지, 제7권 제6호, 426쪽, 1998