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公開番号2024132086
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-30
出願番号2023042742
出願日2023-03-17
発明の名称MEMSデバイスの製造方法、MEMSデバイス、および電子機器
出願人セイコーエプソン株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B81C 1/00 20060101AFI20240920BHJP(マイクロ構造技術)
要約【課題】サイクルタイム、歩留まり、製造コストなどを改善できる慣性センサーの製造方法を提供すること。
【解決手段】基部2と、基部2に接合される蓋部8を備えたMEMSデバイスとしての慣性センサー1の製造方法であって、シリコン基板からなる蓋部8を準備する準備工程と、蓋部8の基部2との接合面86を含む基板面85に、ハードマスク90を形成するハードマスク形成工程と、接合面86にハードマスク90が残るように、ハードマスク90の一部を除去するパターニング工程と、蓋部8をアルカリ溶液によって異方性エッチングして、ハードマスク90を除去した箇所に凹部81を形成するとともに、ハードマスク90を介して接合面86にボイド87を形成するエッチング工程と、ハードマスク90を除去するハードマスク除去工程と、蓋部8を基部2に接合する接合工程と、を含む。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
第１基板と、前記第１基板に接合される第２基板とを備えたＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、
シリコン基板からなる前記第２基板を準備する準備工程と、
前記第２基板の前記第１基板との接合面を含む基板面に、ハードマスクを形成するハードマスク形成工程と、
前記接合面に前記ハードマスクが残るように、前記ハードマスクの一部を除去するパターニング工程と、
前記第２基板をアルカリ溶液によって異方性エッチングして、前記ハードマスクを除去した箇所に凹部を形成するとともに、前記ハードマスクを介して前記接合面にボイドを形成するエッチング工程と、
前記ハードマスクを除去するハードマスク除去工程と、
前記第２基板を前記第１基板に接合する接合工程と、を含む、
ＭＥＭＳデバイスの製造方法。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記ハードマスクは、前記第２基板を加熱処理して形成した熱酸化膜であり、
前記ボイドは、５０個／１００μｍ
2
から３００個／１００μｍ
2
の間の密度に形成される、
請求項１に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項３】
前記ボイドは、０．１μｍ以上０.５μｍ以下の直径に形成される、
請求項２に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項４】
前記アルカリ溶液は、水酸化カリウム水溶液または水酸化ナトリウム水溶液である、
請求項３に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項５】
前記ハードマスクは、減圧化学気相成長法により形成されたシリコン窒化膜であり、
前記ボイドは、５００個／１００μｍ
2
から３０００個／１００μｍ
2
の間の密度に形成される、
請求項１に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項６】
前記ボイドは、０．０３μｍ以上０.１μｍ以下の直径に形成される、
請求項５に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項７】
前記アルカリ溶液は、水酸化カリウム水溶液または水酸化ナトリウム水溶液である、
請求項６に記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
【請求項８】
第１基板と、
前記第１基板に接合され、シリコン基板からなる第２基板と、を備え、
前記第２基板は、
前記第１基板側に設けられた凹部と、
前記凹部を囲むように設けられ、前記第１基板に接合された接合面と、
前記接合面に設けられたボイドと、を有する、
ＭＥＭＳデバイス。
【請求項９】
前記ボイドの密度は、５０個／１００μｍ
2
から３００個／１００μｍ
2
の間の値である、
請求項８に記載のＭＥＭＳデバイス。
【請求項１０】
前記ボイドの直径は、０．１μｍ以上０.５μｍ以下である、
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】
本発明は、ＭＥＭＳデバイスの製造方法、ＭＥＭＳデバイス、および当該ＭＥＭＳデバイスを備えた電子機器に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて形成された超小型の振動子、センサー等の素子部を備えたデバイスがある。このようなデバイスにおいて、素子部は、シリコン等の材料からなる基板同士を接合して形成した内部空間に設けられている。
【０００３】
このようなデバイスの製造方法としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。
特許文献１に開示されたものでは、第１工程において、各基板の対向する面に、内部空間を形成するための凹部を形成し、第２工程において、第１工程で形成した凹部を保護層でマスクし、第３工程において、基板の接合面に凹凸を形成し、第４工程において、基板同士を接合している。
ここで、各基板の接合面に設けられた凹凸は、基板同士を接合する際に、各基板の凹凸同士を噛み合わせることで、各基板の位置ずれを防ぐとともに、接合強度を向上させるものである。すなわち、各基板の接合面に設けられた凹凸を形成するための第２工程と第３工程とは、接合強度を向上させるための工程である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－２０５３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示されたものでは、接合強度を向上させるために、第２工程と第３工程との少なくとも２工程を実施する必要があった。
したがって、接合強度が向上できたとしても、サイクルタイム、歩留まり、製造コストなどに、悪化等の影響が生じるおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に係る一態様のＭＥＭＳデバイスの製造方法は、第１基板と、前記第１基板に接合される第２基板とを備えたＭＥＭＳデバイスの製造方法であって、シリコン基板からなる前記第２基板を準備する準備工程と、前記第２基板の前記第１基板との接合面を含む基板面に、ハードマスクを形成するハードマスク形成工程と、前記接合面に前記ハードマスクが残るように、前記ハードマスクの一部を除去するパターニング工程と、前記第２基板をアルカリ溶液によって異方性エッチングして、前記ハードマスクを除去した箇所に凹部を形成するとともに、前記ハードマスクを介して前記接合面にボイドを形成するエッチング工程と、前記ハードマスクを除去するハードマスク除去工程と、前記第２基板を前記第１基板に接合する接合工程と、を含む。
【０００７】
本願に係る一態様のＭＥＭＳデバイスは、第１基板と、前記第１基板に接合され、シリコン基板からなる第２基板と、を備え、前記第２基板は、前記第１基板側に設けられた凹部と、前記凹部を囲むように設けられ、前記第１基板に接合された接合面と、前記接合面に設けられたボイドと、を有する。
【０００８】
本願に係る一態様の電子機器は、上記のＭＥＭＳデバイスを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施形態１に係る慣性センサーの平面図。
図１のＡ－Ａ線に沿う慣性センサーの断面図。
慣性センサーの蓋部の平面図。
蓋部の接合面を撮影したＳＥＭ写真。
蓋部の接合面および断面を撮影したＳＥＭ写真。
慣性センサーの製造工程を説明するフローチャート。
製造過程における一態様を示す断面図。
製造過程における一態様を示す断面図。
製造過程における一態様を示す断面図。
加工条件とボイドの形成の有無との相関を示す表。
ハードマスクとボイドの形成状況との相関を示す表。
蓋部の接合面を撮影したＳＥＭ写真。
実施形態２に係る慣性センサーの断面図。
実施形態３に係る慣性計測装置の概略構成を示す分解斜視図。
慣性センサーが実装された回路基板の斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
また、以下では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸をＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸とし、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」とも言う。また、各軸の矢印方向先端側を「プラス側」とも言い、反対側を「マイナス側」とも言う。また、以下では、Ｚ軸方向に見ることを「平面視」とも言う。
（【００１１】以降は省略されています）

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