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公開番号2025012971
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023116195
出願日2023-07-14
発明の名称MEMS装置およびMEMS装置の製造方法
出願人ローム株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01P 15/125 20060101AFI20250117BHJP(測定;試験)
要約【課題】MEMS装置において感度の向上を図る。
【解決手段】MEMS装置は、第1主面、および第1主面に対向する第2主面を有し、第1主面側から窪んだキャビティが配置されている基板と、キャビティの底面に対して第1主面側に離間して配置されたMEMS電極とを備える。MEMS電極は、基板に対して相対的に移動可能である可動電極指と、可動電極指に向き合うように、可動電極指と間隔を開けて配置された固定電極指と、基板に片持ち支持されており、固定電極指を基板に接続する梁部とを備える。梁部は、第1熱膨張係数を有する第1部分と、第1部分と隣接して配置され、第1熱膨張係数と異なる第2熱膨張係数を有する第2部分とを有する。梁部は、第1部分に生じた熱応力と第2部分に生じた熱応力との差により変形しており、梁部の変形により、固定電極指と可動電極指との間隔が梁部の変形前と比較して狭くなるように構成されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１主面、および前記第１主面に対向する第２主面を有し、前記第１主面側から前記第２主面側へ窪んだキャビティが配置されている基板と、
前記キャビティ内に配置されており、前記キャビティの底面に対して前記第１主面側に離間しているＭＥＭＳ電極と
を備え、
前記ＭＥＭＳ電極は、
前記基板に対して相対的に移動可能に前記基板に接続されている可動電極指と、
前記可動電極指に向き合うように、前記可動電極指と間隔を開けて配置された固定電極指と、
前記基板に片持ち支持されており、前記固定電極指を前記基板に接続する梁部と
を備え、
前記梁部は、
第１熱膨張係数を有する第１部分と、
前記第１部分と隣接して配置され、前記第１熱膨張係数と異なる第２熱膨張係数を有する第２部分と
を有し、
前記梁部は、前記第１部分に生じた熱応力と第２部分に生じた熱応力との差により変形しており、前記梁部の変形により、前記固定電極指と前記可動電極指との間隔が前記梁部の変形前と比較して狭くなるように構成されている、ＭＥＭＳ装置。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記基板は、前記梁部の変形により前記固定電極指が前記可動電極指に向かって所定距離以上変位したときに前記固定電極指と接触することで、前記固定電極指の変位を規制する規制部を有する、請求項１に記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項３】
前記規制部のうち前記固定電極指と接触する部分は、前記固定電極指と同じ電位に接続されている、請求項２に記載のＭＥＭＳ装置。
【請求項４】
第１主面と、前記第１主面と対向する第２主面とを有する基板を準備し、
前記基板の前記第１主面から前記第２主面に向かって延びた第１トレンチを形成し、
前記第１トレンチの壁面を熱酸化することで、前記第１トレンチ内に前記基板の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する縦型構造体を形成し、
前記基板の前記第１主面から前記第２主面に向かって延びた第２トレンチを異方性エッチングにより形成し、前記第２トレンチにより前記基板に可動電極指と固定電極指と梁部とを区画し、ここで、前記縦型構造体は、前記梁部に含まれており、
区画された前記可動電極指と前記固定電極指と前記梁部との前記第２主面側に位置する前記基板を少なくとも部分的に除去することでキャビティを形成すると共に、前記キャビティの底面から離間した前記固定電極指と前記可動電極指と前記梁部とを形成する
ことを含み、
前記キャビティの底面から前記梁部が離間した後に、前記梁部は、前記梁部のうち前記縦型構造体と隣接する部分に生じた熱応力と前記縦型構造体に生じた熱応力との差よって前記梁部に生じる熱応力により変形し、前記梁部の変形により、前記固定電極指と前記可動電極指との間隔が前記梁部の変形前と比較して狭くなる、ＭＥＭＳ装置の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ＭＥＭＳ装置およびＭＥＭＳ装置の製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、櫛歯状に噛み合って対向する固定電極および可動電極を備える静電容量型のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）センサが開示されている。特許文献１に記載の固定電極と可動電極とは半導体基板をエッチングすることにより形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－０２０３２５号明細書
【０００４】
［概要］
一般に、静電容量型のＭＥＭＳセンサでは、可動電極と固定電極との間隔が狭いほど、感度が向上する。しかし、エッチングのアスペクト比には限界があるため、可動電極と固定電極との間隔は、エッチングが深くなるほど広くなる。言い換えれば、可動電極と固定電極との間を所定の深さでエッチングする場合、固定電極と可動電極との間隔を一定の間隔よりも狭くし難い。特許文献１には、固定電極と可動電極との間隔に関して記載がなく、感度の向上という点で改善の余地がある。
【０００５】
本開示は、ＭＥＭＳ装置において感度の向上を図ることを目的とする。
【０００６】
本開示の一態様は、
第１主面、および前記第１主面に対向する第２主面を有し、前記第１主面側から前記第２主面側へ窪んだキャビティが配置されている基板と、
前記キャビティ内に配置されており、前記キャビティの底面に対して前記第１主面側に離間しているＭＥＭＳ電極と
を備え、
前記ＭＥＭＳ電極は、
前記基板に対して相対的に移動可能に前記基板に接続されている可動電極指と、
前記可動電極指に向き合うように、前記可動電極指と間隔を開けて配置された固定電極指と、
前記基板に片持ち支持されており、前記固定電極指を前記基板に接続する梁部と
を備え、
前記梁部は、
第１熱膨張係数を有する第１部分と、
前記第１部分と隣接して配置され、前記第１熱膨張係数と異なる第２熱膨張係数を有する第２部分と
を有し、
前記梁部は、前記第１部分に生じた熱応力と第２部分に生じた熱応力との差により変形しており、前記梁部の変形により、前記固定電極指と前記可動電極指との間隔が前記梁部の変形前と比較して狭くなるように構成されている、ＭＥＭＳ装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、本開示の一実施形態に係る加速度センサの平面図である。
図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。
図３は、本開示の一実施形態に係る加速度センサの製造工程を説明するためのフローチャートである。
図４は、本開示の一実施形態に係る加速度センサの製造工程を説明するための図である。
図５は、本開示の一実施形態に係る加速度センサの製造工程を説明するための図である。
図６は、本開示の一実施形態に係る加速度センサの製造工程を説明するための図である。
図７は、本開示の一実施形態に係る加速度センサの製造工程を説明するための図である。
図８は、本開示の一実施形態に係る加速度センサの製造工程を説明するための図である。
図９は、本開示の一実施形態に係る加速度センサの製造工程を説明するための図である。
図１０は、本開示の一実施形態に係る加速度センサの製造工程を説明するための図である。
図１１は、本開示の一実施形態の変形例に係る図２と同様の断面図である。
【０００８】
［詳細な説明］
以下、本開示の実施形態に係るＭＥＭＳ装置およびＭＥＭＳ装置の製造方法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。
【０００９】
［加速度センサ］
図１は、本開示の一実施形態に係る加速度センサ１を概略的に示す平面図である。図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿った断面図である。本実施形態に係る加速度センサ１は、半導体微細加工技術を用いて製造される静電容量型加速度センサである。本実施形態の加速度センサ１は、本開示に係るＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）装置の一例である。
【００１０】
以下の説明では、便宜上、図１に示す平面視において加速度センサ１の各辺に沿った方向のうち図１の左右方向をＸ方向、図１の上下方向をＹ方向と称し、図２に示す断面視において加速度センサ１の厚み方向（図２における上下方向）をＺ方向と称する。特に、図１における、右側を＋Ｘ方向、左側を－Ｘ方向、上側を＋Ｙ方向、下側を－Ｙ方向とそれぞれ称する場合がある。図２における、上側を＋Ｚ方向、下側を－Ｚ方向と称する場合がある。本実施形態では、Ｘ方向と、Ｙ方向と、Ｚ方向は互いに直交している。
（【００１１】以降は省略されています）

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