特許ウォッチ

公開番号2024130376
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023040056
出願日2023-03-14
発明の名称MEMSデバイス及びMEMSデバイスの製造方法
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人
主分類G01P 15/08 20060101AFI20240920BHJP(測定;試験)
要約【課題】ゼロ点オフセットを抑制できるMEMSデバイスを提供する。
【解決手段】
MEMSデバイス1は、第1主面11と第2主面12とを有しており第1主面11からZ1側に窪んだキャビティ13を有するデバイス基板10と、キャビティ13内に位置しており単一のアンカー21によってデバイス基板10に対して機械的に接続されると共に電気的に絶縁されたセンサ部20と、センサ部20に電気的に接続されるデバイス配線30と、を有するデバイスウエハ2と、デバイスウエハ2に対して第1主面11側から対向するキャップ基板50と、デバイス配線30に電気的に導通するキャップ配線60とを有するキャップウエハ3と、デバイスウエハ2とキャップウエハ3とを接合する、接合層4とを備え、デバイス配線30は、接合層4に直接に接合されており、接合層4を介してキャップ配線60に電気的に導通している。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１主面と前記第１主面とは反対側の第２主面とを有しており前記第１主面から第２主面に向かう第１方向に窪んだキャビティを有するデバイス基板と、前記キャビティ内に位置しており単一のアンカーによって前記デバイス基板に対して機械的に接続されると共に電気的に絶縁されたセンサ部と、前記センサ部に電気的に接続されるデバイス配線と、を有するデバイスウエハと、
前記デバイスウエハに対して前記第１主面側から対向するキャップ基板と、前記デバイス配線に電気的に導通するキャップ配線とを有するキャップウエハと、
前記デバイスウエハと前記キャップウエハとを接合する、接合層と
を備え、
前記デバイス配線は、前記接合層に直接に接合されており、前記接合層を介して前記キャップ配線に電気的に導通している、ＭＥＭＳデバイス。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記センサ部は、
前記キャビティの壁面に固定された、前記アンカーと、
前記アンカーに対して第１アイソレーションジョイントを介して機械的に接続されると共に電気的に絶縁されており、前記第１方向に直交する第２方向に延びる、固定電極と、
前記アンカーに対して第２アイソレーションジョイントを介して機械的に接続されると共に電気的に絶縁された、スプリングと、
前記スプリングに対して機械的に連結されると共に電気的に導通する、マスと、
前記マスに対して機械的に連結されると共に電気的に導通しており、前記第２方向に延びており、前記固定電極に対して前記第１方向及び前記第２方向のいずれにも直交する第３方向に対向する、可動電極と、
前記アンカーと、前記固定電極のうち少なくとも前記第１アイソレーションジョイントの近位側に位置する領域と、前記スプリング、前記マスおよび前記可動電極にわたる領域のうち少なくとも前記第２アイソレーションジョイントの近位側に位置する領域とにおいて、前記第１主面側に積層されたデバイス絶縁層と、
を有しており、
前記センサ部のうち前記アンカーを除く部分が、前記キャビティの底面に対して前記第１方向に離間しており、
前記デバイス配線は、
前記デバイス絶縁層に積層されており、前記第１主面側から見て前記固定電極に対応位置しており前記デバイス絶縁層を貫通して前記固定電極に電気的に導通する、固定電極コンタクトから、前記第１アイソレーションジョイントを横断して固定電極接合部まで延びる、固定電極配線と、
前記デバイス絶縁層に積層されており、前記第１主面側から見て前記スプリング、前記マス又は前記可動電極に対応位置しており前記デバイス絶縁層を貫通して前記スプリング、前記マス又は前記可動電極に電気的に導通する、可動電極コンタクトから、前記第２アイソレーションジョイントを横断して可動電極接合部まで延びる、可動電極配線と
を有しており、
前記デバイス配線は、前記固定電極接合部及び前記可動電極接合部において前記接合層を介して前記キャップ配線に接合されており、
前記デバイス配線及び前記キャップ配線は電気的に導通している、
請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
前記キャップウエハは、
前記キャップ基板に積層された、第１キャップ絶縁層と、
前記第１キャップ絶縁層に対して間に前記キャップ配線を介在させつつ積層されている、第２キャップ絶縁層と、
前記第２キャップ絶縁層に積層されており、前記第２キャップ絶縁層を貫通する接合電極コンタクトを介して前記キャップ配線に電気的に導通する、接合電極と
をさらに有しており、
前記キャップウエハは、前記接合電極において前記接合層を介して前記固定電極接合部及び前記可動電極接合部に接合されている、
請求項２に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
前記固定電極接合部及び／又は前記可動電極接合部は、前記第１方向から見て前記アンカーに対応位置している、
請求項２に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項５】
前記デバイス配線は、前記第１方向から見て前記アンカーを横断しており、
前記固定電極接合部及び／又は前記可動電極接合部は、前記第１方向から見て前記アンカーに位置しない、
請求項２に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項６】
前記キャップウエハは、外部配線が接続可能な電極パッドを有しており、
前記電極パッドは、前記キャップ配線の前記接合電極とは反対側の端部に電気的に接続されている、
請求項３に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項７】
前記電極パッドと前記キャップ配線とは、前記キャップウエハのうち同一レイヤに位置しており同一材料である、
請求項６に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項８】
前記接合層は、アルミニウムゲルマニウム合金製である、
請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項９】
前記デバイス配線は、前記接合層に対して、濡れ性を有すると共に共晶の拡散が生じない、材料製である、
請求項１に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項１０】
前記デバイス配線は、ポリシリコン、ポリサイド合金、窒化チタン合金、チタンタングステン合金からなる群から選択される、導電性を有する材料製である、
請求項９に記載のＭＥＭＳデバイス。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＭＥＭＳデバイス及びＭＥＭＳデバイスの製造方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体微細加工技術を用いて製造されるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）センサが知られている。ＭＥＭＳセンサとして、特許文献１には加速度センサが開示されている。特許文献１の加速度センサは、固定電極と可動電極とを有するコンデンサ部を備え、作用する加速度に応じた可動電極の変位に応じたコンデンサ部における静電容量の変化を検出することによって加速度を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１５－２１７４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のＭＥＭＳセンサは、固定電極と可動電極とがそれぞれ異なるアンカーによってベース基板に接続されている。このため、該ＭＥＭＳセンサがパッケージ化されてなるＭＥＭＳパッケージにおいてパッケージ応力が生じたとき、固定電極及び可動電極にはそれぞれ異なるアンカーを介して大きさ及び／又は方向等の異なるパッケージ応力が伝達され得る。この場合、固定電極及び可動電極は、それぞれ異なって変形して、両者の間の静電容量が変化し得る。この結果、加速度を検出していないゼロ点においても、コンデンサ部の静電容量が規定の所定値に対してオフセットしてしまう、いわゆるゼロ点オフセットが生じ得る。
【０００５】
本開示は、ゼロ点オフセットを抑制できるＭＥＭＳデバイス及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様は、
第１主面と前記第１主面とは反対側の第２主面とを有しており前記第１主面から第２主面に向かう第１方向に窪んだキャビティを有するデバイス基板と、前記キャビティ内に位置しており単一のアンカーによって前記デバイス基板に対して機械的に接続されると共に電気的に絶縁されたセンサ部と、前記センサ部に電気的に接続されるデバイス配線と、を有するデバイスウエハと、
前記デバイスウエハに対して前記第１主面側から対向するキャップ基板と、前記デバイス配線に電気的に導通するキャップ配線とを有するキャップウエハと、
前記デバイスウエハと前記キャップウエハとを接合する、接合層と
を備え、
前記デバイス配線は、前記接合層に直接に接合されており、前記接合層を介して前記キャップ配線に電気的に導通している、ＭＥＭＳデバイスを提供する。
【０００７】
本開示の他の態様は、
第１主面と前記第１主面とは反対側の第２主面とを有しており前記第１主面から第２主面に向かう第１方向に窪んだキャビティを有するデバイス基板と、前記キャビティ内に位置しており単一のアンカーによって前記デバイス基板に対して機械的に接続されると共に電気的に絶縁されたセンサ部と、前記センサ部に電気的に接続されるデバイス配線と、を有するデバイスウエハを形成すること、
前記デバイスウエハに対して前記第１主面側から対向するキャップ基板と、前記デバイス配線に電気的に導通するキャップ配線とを有するキャップウエハを形成すること、
前記デバイスウエハと前記キャップウエハとを接合層を介して接合する
ことを含み、
前記接合では、前記デバイス配線を、前記接合層に直接に接合して、前記接合層を介して前記キャップ配線に電気的に導通させる、ＭＥＭＳデバイスの製造方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係るＭＥＭＳデバイス及びその製造方法によれば、ゼロ点オフセットを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は本開示の一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスの平面図である。
図２は図１のII－II線に沿ったＭＥＭＳデバイスのＸ－Ｚ平面に沿った断面図である。
図３はデバイスウエハをＺ２側から見た底面図である。
図４はキャップウエハをＺ１側から見た平面図である。
図５は図１のＶ－Ｖ線に沿ったＭＥＭＳデバイスのＹ－Ｚ平面に沿った断面図である。
図６はキャップウエハの形成工程の１つを示す図である。
図７は図６の次の工程を示す図である。
図８は図７の次の工程を示す図である。
図９は図８の次の工程を示す図である。
図１０は図９の次の工程を示す図である。
図１１は図１０の次の工程を示す図である。
図１２は図１１の次の工程を示す図である。
図１３はデバイスウエハの形成工程の１つを示す図である。
図１４は図１３の次の工程を示す図である。
図１５は図１４の次の工程を示す図である。
図１６は図１５の次の工程を示す図である。
図１７は図１６の次の工程を示す図である。
図１８はキャップウエハとデバイスウエハとの接合工程の１つを示す図である。
図１９は図１８の次の工程を示す図である。
図２０は図１９の次の工程を示す図である。
図２１は図２０の次の工程を示す図である。
図２２は変形例に係るＭＥＭＳデバイスを示す図２と同様の図である。
図２３は更なる変形例に係るデバイスウエハを示す図３と同様の図である。
図２４は図２３のXXIV－XXIV線に沿ったＭＥＭＳデバイスのＸ－Ｚ平面に沿った断面図である。
図２５は更なる他の変形例に係るデバイスウエハを示す図３と同様の図である。
図２６は図２５のXXVI－XXVI線に沿ったＭＥＭＳデバイスのＸ－Ｚ平面に沿った断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の一実施形態に係るＭＥＭＳデバイスを添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許