JP2003519384A - マイクロメカニック構造及びその製造方法 - Google Patents
マイクロメカニック構造及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、マイクロメカニック構造並びにその製造方法に関する。前記マイクロメカニック構造は係留装置（２０）を有する基板と、曲げばね装置（４０）を介して係留装置（２０）に結合された慣性質量（３０）とを有している。慣性質量（３０）は静止位置から弾性的に偏位可能である。慣性質量（３０）は中間室を有し、その下にある犠牲層（５０）をエッチングすることによって偏位可能に構成することができる。犠牲層（５０）は慣性質量（３０）の下にある第１の領域では第１のエッチング可能な厚さ（ｄ１）で与えられておりかつ慣性質量（３０）の下にある第２の領域では第２のエッチング可能な厚さ（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）で与えられている。この場合、第２の厚さ（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）は第１の厚さ（ｄ１）よりも大きい。慣性質量（３０）は第１の領域ではエッチングに際してエッチング残渣の堆積を制限するために最高でも２つのエッチングフロントしか互いに衝突しないように構造化されている。
Description
【０００１】
従来技術
本発明は、マイクロメカニック構造、特に加速度センサ又は回転レートセンサ
であって、 −係留装置を有する基板を備えており、 −前記係留装置に曲げばね装置を介して結合された慣性質量が弾性的に静止位置
から偏位可能である 形式のものに関する。同様に本発明はその製造方法に関する。
であって、 −係留装置を有する基板を備えており、 −前記係留装置に曲げばね装置を介して結合された慣性質量が弾性的に静止位置
から偏位可能である 形式のものに関する。同様に本発明はその製造方法に関する。
【０００２】
任意のマイクロメカニック構造に使用可能であるにも拘らず、本発明と本発明
の根底を成す問題については、加速度センサ又は回転レートセンサのためのマイ
クロメカニック式のシーソ構造に関連して説明する。
の根底を成す問題については、加速度センサ又は回転レートセンサのためのマイ
クロメカニック式のシーソ構造に関連して説明する。
【０００３】
図６には加速度センサ又は回転レートセンサのためのシーソ構造の形をした公
知のマイクロメカニック構造が概略的に示されている。この場合、図６ａは平面
図で、図６ｂはＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
知のマイクロメカニック構造が概略的に示されている。この場合、図６ａは平面
図で、図６ｂはＣ−Ｃ線に沿った断面図である。
【０００４】
マイクロメカニック技術における加速度もしくは回転レートセンサは一般的に
公知である。加速度センサの機能形式と原理的な構造は、垂直方向での弾性的な
敏感性、つまりチップ平面に対して垂直な加速の検出方向をベースとしている。
公知である。加速度センサの機能形式と原理的な構造は、垂直方向での弾性的な
敏感性、つまりチップ平面に対して垂直な加速の検出方向をベースとしている。
【０００５】
図６によるマイクロメカニック構造は係留装置２０を有する基板１０と慣性質
量３０とを有している。慣性質量３０は縦及び横ビーム並びに相応する中間室を
有するシーソの形を有している。慣性質量３０は曲げばね装置４０を介して係留
装置２０と結合されているので、慣性質量３０は弾性的に静止位置から偏位可能
である。
量３０とを有している。慣性質量３０は縦及び横ビーム並びに相応する中間室を
有するシーソの形を有している。慣性質量３０は曲げばね装置４０を介して係留
装置２０と結合されているので、慣性質量３０は弾性的に静止位置から偏位可能
である。
【０００６】
慣性質量３０の下にある犠牲層５０をエッチングすることで前記偏位の可能性
は実現可能である。犠牲層５０は下方の部分犠牲層５１と上方の部分犠牲層５２
とから成り、両方の部分犠牲層５１と５２との間には慣性質量３０と静電的に協
働する電極層６０が設けられている。
は実現可能である。犠牲層５０は下方の部分犠牲層５１と上方の部分犠牲層５２
とから成り、両方の部分犠牲層５１と５２との間には慣性質量３０と静電的に協
働する電極層６０が設けられている。
【０００７】
この構造によって犠牲層５０は慣性質量３０の下にある第１の領域では第１の
エッチング可能な厚さｄ１で存在しかつ慣性質量３０の下にある第２の領域では
第２のエッチング可能な厚さｄ１＋ｄ２＋ｄ３で存在し、この場合、第２の厚さ
ｄ１＋ｄ２＋ｄ３は第１の厚さｄ１よりも大きい。
エッチング可能な厚さｄ１で存在しかつ慣性質量３０の下にある第２の領域では
第２のエッチング可能な厚さｄ１＋ｄ２＋ｄ３で存在し、この場合、第２の厚さ
ｄ１＋ｄ２＋ｄ３は第１の厚さｄ１よりも大きい。
【０００８】
したがってこの構成エレメントの場合には、可動なコンポーネントは上方の電
気・機械式に機能する平面内にありかつエピタクティックなポリシリコンから成
っている。その下にはほぼ犠牲層厚さｄ１に相当する間隔をおいてドーピングさ
れたシリコンから成る第２の電気的に機能する平面がある。この平面は上方の機
能層に対する容量形の対応電極として作用する。
気・機械式に機能する平面内にありかつエピタクティックなポリシリコンから成
っている。その下にはほぼ犠牲層厚さｄ１に相当する間隔をおいてドーピングさ
れたシリコンから成る第２の電気的に機能する平面がある。この平面は上方の機
能層に対する容量形の対応電極として作用する。
【０００９】
このような垂直方向で敏感な加速度センサの根本的な構造はＣ−Ｃ線に沿った
図６ｂの断面図に示されている。犠牲層５０は図６ｂでは既に選択的に除かれて
いる。犠牲層５２は係留装置の領域で残されている。これによって係留装置はそ
の下にある層６０，５１と、ひいては基板１０と結合されている。
図６ｂの断面図に示されている。犠牲層５０は図６ｂでは既に選択的に除かれて
いる。犠牲層５２は係留装置の領域で残されている。これによって係留装置はそ
の下にある層６０，５１と、ひいては基板１０と結合されている。
【００１０】
このマイクロメカニック構造体を製造するためには犠牲層５１がその下にある
基板１０の上にＣＶＤ法で層厚さｄ２で析出される。その上に、ドーピングされ
たシリコンから成る電極層が層厚さｄ３で析出されかつ電極領域６０を形成する
ために構造化される。そのあとで犠牲層５２がその下にある電極領域６０もしく
は犠牲層５１の上にＣＶＤ法で層厚さｄ１で析出される。最後にエピタキシーポ
リシリコン層から慣性質量が形成されかつ犠牲層５０が偏位可能性を実現するた
めにエッチングされる。
基板１０の上にＣＶＤ法で層厚さｄ２で析出される。その上に、ドーピングされ
たシリコンから成る電極層が層厚さｄ３で析出されかつ電極領域６０を形成する
ために構造化される。そのあとで犠牲層５２がその下にある電極領域６０もしく
は犠牲層５１の上にＣＶＤ法で層厚さｄ１で析出される。最後にエピタキシーポ
リシリコン層から慣性質量が形成されかつ犠牲層５０が偏位可能性を実現するた
めにエッチングされる。
【００１１】
犠牲層５０、つまり犠牲層５１，５２をエッチングする場合に、電極領域６０
はエッチングされないので、深さエッチングストッパとして作用する。これに対
し、エッチングは電極領域６０の間では基板１０まで進行する。
はエッチングされないので、深さエッチングストッパとして作用する。これに対
し、エッチングは電極領域６０の間では基板１０まで進行する。
【００１２】
ＣＶＤ犠牲層５１，５２の層厚さは２．０μｍと１．０μｍとの間である。こ
のＣＶＤ犠牲層５１，５２は通常、ＴＥＯＳ酸化物（Tetraethoxysilan）から形
成されるが他のＳｉｌａｎ酸化物から形成されることもできる。
のＣＶＤ犠牲層５１，５２は通常、ＴＥＯＳ酸化物（Tetraethoxysilan）から形
成されるが他のＳｉｌａｎ酸化物から形成されることもできる。
【００１３】
ＴＥＯＳの製造は以下の化学的な反応を介して行われる。
【００１４】
Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４→ＳｉＯ２＋有機反応生成物
Ｓｉｌａｎ酸化物の製造は以下の反応を経て行われる。
【００１５】
ＳｉＨ４＋４Ｎ２Ｏ→ＳｉＯ２＋４Ｎ２＋２Ｈ２Ｏ
図７のａ−ｃには、図６に示したマイクロメカニック構造の可動なビームの下
側の部分が種々異なる犠牲層エッチング期にて拡大されて示されている。
側の部分が種々異なる犠牲層エッチング期にて拡大されて示されている。
【００１６】
犠牲層５１，５２のＣＶＤ析出に際してはプロセス上の理由から、反応生成物
から成る不純物７０、例えば有機的な組成物がＴＥＯＳにおいて（犠牲層５２の
ために概略的に図示）混入するか又はＳｉｌａｎ酸化物における窒素混入物が発
生する。
から成る不純物７０、例えば有機的な組成物がＴＥＯＳにおいて（犠牲層５２の
ために概略的に図示）混入するか又はＳｉｌａｎ酸化物における窒素混入物が発
生する。
【００１７】
この、望まれない混入物は犠牲酸化物層５１，５２の電気的な絶縁特性をわず
かにしか劣化させないのでマイクロエレクトロメカニックス式の使用は前記混入
物の影響を受けない。
かにしか劣化させないのでマイクロエレクトロメカニックス式の使用は前記混入
物の影響を受けない。
【００１８】
しかし不純物が犠牲層５０の選択的なエッチングに際して干渉されないか又は
エッチング媒体と反応しかつ遊離しないかもしくは逃避しない化合物を残渣とし
て生ぜしめると、この不純物には問題がある。この残渣は犠牲層エッチングに際
してＳｉＯ２エッチングフロントにおいて酸化物のすでにエッチングされた部分
から富化される（図７のｂを参照）。その際、残渣は濡らされ、より大きな物体
に結合され、犠牲層５１の層厚さｄ１までの大きさを有する固い、非導電性の粒
子として、可動な慣性質量３０の下で電極領域６０に留まり、該電極の領域の上
に固持されたままになる（図７のｃ）。これによってこの残渣は慣性質量３０の
偏位をｚ方向にロックするかもしくは慣性質量３０との短絡を形成する。
エッチング媒体と反応しかつ遊離しないかもしくは逃避しない化合物を残渣とし
て生ぜしめると、この不純物には問題がある。この残渣は犠牲層エッチングに際
してＳｉＯ２エッチングフロントにおいて酸化物のすでにエッチングされた部分
から富化される（図７のｂを参照）。その際、残渣は濡らされ、より大きな物体
に結合され、犠牲層５１の層厚さｄ１までの大きさを有する固い、非導電性の粒
子として、可動な慣性質量３０の下で電極領域６０に留まり、該電極の領域の上
に固持されたままになる（図７のｃ）。これによってこの残渣は慣性質量３０の
偏位をｚ方向にロックするかもしくは慣性質量３０との短絡を形成する。
【００１９】
驚くべきことに集中的な実験によれば、エッチングフロント（図７ａ−ｃ）に
おける富化メカニズムに基づく、より大きな残渣粒子は、犠牲層エッチングに対
して複数のエッチングフロントが互いに衝突する臨界領域に発生することが判明
した。２つのエッチングフロントが互いに衝突した場合にはｚ方向に敏感な慣性
質量３０の機能性にとって問題ではない高さの低い小さな粒子しか形成されない
。しかしながら３つ又は４つ以上のエッチングフロントが互いに衝突すると機械
的な機能領域を強く制限する高い粒子構造が発生する。
おける富化メカニズムに基づく、より大きな残渣粒子は、犠牲層エッチングに対
して複数のエッチングフロントが互いに衝突する臨界領域に発生することが判明
した。２つのエッチングフロントが互いに衝突した場合にはｚ方向に敏感な慣性
質量３０の機能性にとって問題ではない高さの低い小さな粒子しか形成されない
。しかしながら３つ又は４つ以上のエッチングフロントが互いに衝突すると機械
的な機能領域を強く制限する高い粒子構造が発生する。
【００２０】
図８のａ−ｃまでには図６もしくは図７によるマイクロメカニック構造の結晶
領域が概略的に示されている。
領域が概略的に示されている。
【００２１】
マイクロメカニック構造もしくはセンサデザインにおいて２つよりも多くのエ
ッチングフロントが衝突する臨界的な個所は、 （イ） アンダエッチングされた突出するビーム構造３５の端部３６の下（図８
のａ） （ロ） アンダエッチングされた突出するビーム構造３５の折れ曲り点３７（図
８のｂ） （ハ） 例えばアンダエッチングを改善するための孔もしくは中間室３９によっ
て生じるような、アンダエッチングされた突出するビーム構造３５の交差点３８
（図８のｃ）の下 に位置している。
ッチングフロントが衝突する臨界的な個所は、 （イ） アンダエッチングされた突出するビーム構造３５の端部３６の下（図８
のａ） （ロ） アンダエッチングされた突出するビーム構造３５の折れ曲り点３７（図
８のｂ） （ハ） 例えばアンダエッチングを改善するための孔もしくは中間室３９によっ
て生じるような、アンダエッチングされた突出するビーム構造３５の交差点３８
（図８のｃ）の下 に位置している。
【００２２】
垂直方向に敏感な加速度及び回転レートセンサのためには前記構造エレメント
（ａ）から（ｃ）までが機械的に機能する平面を形成するために使用される。特
に面の大きい、水平に配置された容量形電極の場合には機能層には十分なアンダ
エッチングを達成するために面に小さな間隔で孔をあけることが行われる。この
場合には従来は機械的な構造の適正なアンダエッチングもしくはフリーエッチン
グには注意を払ったが、発生する可能性のあるエッチング残渣には注意を払わな
かった。
（ａ）から（ｃ）までが機械的に機能する平面を形成するために使用される。特
に面の大きい、水平に配置された容量形電極の場合には機能層には十分なアンダ
エッチングを達成するために面に小さな間隔で孔をあけることが行われる。この
場合には従来は機械的な構造の適正なアンダエッチングもしくはフリーエッチン
グには注意を払ったが、発生する可能性のあるエッチング残渣には注意を払わな
かった。
【００２３】
センサデザインにおける特別な個所におけるエッチング残渣の形成は特に、犠
牲層５０が乾式の等方性のエッチングステップで除去されるｚ方向に敏感な構成
エレメントの場合には特に問題である。この場合にはエッチング残渣はエッチン
グ媒体の液相によっては溶かされたり又は洗い流されたりされることはできない
。該エッチング残渣が例えばｚ−加速度センサのシーソ構造のエレクトロメカニ
ック式の機能構造の下に位置しておりかつエッチング残渣の大きさが上にあるエ
レクトロメカニック機能層に対する電気的に機能する層の間隔にほぼ相応してい
るとエッチング残渣は機能性にとって問題がある。
牲層５０が乾式の等方性のエッチングステップで除去されるｚ方向に敏感な構成
エレメントの場合には特に問題である。この場合にはエッチング残渣はエッチン
グ媒体の液相によっては溶かされたり又は洗い流されたりされることはできない
。該エッチング残渣が例えばｚ−加速度センサのシーソ構造のエレクトロメカニ
ック式の機能構造の下に位置しておりかつエッチング残渣の大きさが上にあるエ
レクトロメカニック機能層に対する電気的に機能する層の間隔にほぼ相応してい
るとエッチング残渣は機能性にとって問題がある。
【００２４】
したがって本発明の根底を成す問題はマイクロメカニック構造におけるエレメ
ントもしくは構造における機能を妨げるエッチング残渣の発生にある。
ントもしくは構造における機能を妨げるエッチング残渣の発生にある。
【００２５】
発明の利点
本発明の根底を成す思想は、慣性質量がその下にある犠牲層のエッチングによ
って偏位可能に構成できる、中間室を備えた所定の構造を有しているということ
である。この場合、犠牲層は慣性質量の下にある第１の領域にて第１のエッチン
グ可能な厚さで存在しかつ慣性質量の下にある第２の領域にて第２のエッチング
可能な厚さで存在している。この場合には第２の厚さは第１の厚さよりも大きい
。慣性質量は第１の領域ではエッチングに際してエッチング残渣の堆積を制限す
るために最高でも２つのエッチングフロントしか互いに衝突しないように構造化
されている。
って偏位可能に構成できる、中間室を備えた所定の構造を有しているということ
である。この場合、犠牲層は慣性質量の下にある第１の領域にて第１のエッチン
グ可能な厚さで存在しかつ慣性質量の下にある第２の領域にて第２のエッチング
可能な厚さで存在している。この場合には第２の厚さは第１の厚さよりも大きい
。慣性質量は第１の領域ではエッチングに際してエッチング残渣の堆積を制限す
るために最高でも２つのエッチングフロントしか互いに衝突しないように構造化
されている。
【００２６】
本発明の特別な利点は、エッチング残渣の機械的又は電気的に有害な影響を回
避するためにマイクロメカニック式の構成エレメントもしくは構造に効果的な構
成処置を提供することである。
避するためにマイクロメカニック式の構成エレメントもしくは構造に効果的な構
成処置を提供することである。
【００２７】
本発明によっては電気機械式に機能するマイクロメカニック構造の下の大きさ
に問題のあるエッチング残渣がほとんど回避される。これにより自由に振動する
センサ構造の生産高が高められ、例えば自動車に使用した場合に、ブロックされ
たｚ方向に敏感なセンサの欠落による、発生する可能性のある安全リスクが低下
させられる。
に問題のあるエッチング残渣がほとんど回避される。これにより自由に振動する
センサ構造の生産高が高められ、例えば自動車に使用した場合に、ブロックされ
たｚ方向に敏感なセンサの欠落による、発生する可能性のある安全リスクが低下
させられる。
【００２８】
従属請求項には請求項１に記載したマイクロメカニック式構造の有利な構成と
改善とが示されている。
改善とが示されている。
【００２９】
実施例の説明
以後、図示された複数の実施例に基づき、本発明を詳細に説明する。
【００３０】
図面においては同じ構成部分又は同じ機能を有する構成部分は同じ符号で示さ
れている。
れている。
【００３１】
図１ではシーソ構造の形をした本発明によるマイクロメカニック構造が示され
ており、しかも図１のａは平面図で図１のｂはＡ−Ａ線に沿った断面図である。
ており、しかも図１のａは平面図で図１のｂはＡ−Ａ線に沿った断面図である。
【００３２】
図１による構造は係留装置２０を有する基板１０と、縦及び横ビーム並びに中
間室８０を有するシーソの形をした慣性質量３０とを有している。慣性質量３０
は曲げばね装置４０を介して係留装置２０と結合されているので、慣性質量３０
は弾性的にその静止位置から偏位可能である。
間室８０を有するシーソの形をした慣性質量３０とを有している。慣性質量３０
は曲げばね装置４０を介して係留装置２０と結合されているので、慣性質量３０
は弾性的にその静止位置から偏位可能である。
【００３３】
図６に示した構造の場合のように、この実施例における偏位の可能性は慣性質
量３０の下にある犠牲層５０のエッチングによって実現可能である。この犠牲層
５０は下方の部分犠牲層５１と上方の部分犠牲層５２とから成り、両方の部分犠
牲層５１，５２の間には電極領域６０が設けられている。この電極領域６０は静
電的に慣性質量３０と協働する。
量３０の下にある犠牲層５０のエッチングによって実現可能である。この犠牲層
５０は下方の部分犠牲層５１と上方の部分犠牲層５２とから成り、両方の部分犠
牲層５１，５２の間には電極領域６０が設けられている。この電極領域６０は静
電的に慣性質量３０と協働する。
【００３４】
この構造によって犠牲層５０は慣性質量３０の下にある第１の領域では第１の
エッチング可能な厚さｄ１で、すなわち電極領域６０に存在する。
エッチング可能な厚さｄ１で、すなわち電極領域６０に存在する。
【００３５】
第２の領域では犠牲層５０は第２のエッチング可能な厚さｄ１＋ｄ２＋ｄ３で
存在する。この場合、第２の厚さｄ１＋ｄ２＋ｄ３は第１の厚さｄ１よりも大き
い。
存在する。この場合、第２の厚さｄ１＋ｄ２＋ｄ３は第１の厚さｄ１よりも大き
い。
【００３６】
この第１実施例の核心はシーソ及び電極の公知技術にて一般的な構成を変化さ
せて、電気的に機能する平面における電極領域６０の上で終るか屈曲するか又は
交差する、電気機械式の機能層におけるビーム構造を回避することである。
せて、電気的に機能する平面における電極領域６０の上で終るか屈曲するか又は
交差する、電気機械式の機能層におけるビーム構造を回避することである。
【００３７】
これはこの第１実施例では機能層における縦ビームと横ビームとがその下にあ
る電極領域６０の縁を越えて延設され、縦及び横ビームの必要なコーナ３７と交
差部３８とが、この場合にもそれぞれＣＶＤ酸化物から成る下方の部分犠牲層５
１と上方の部分犠牲層５２とから構成された犠牲層５０が最大でも下方のＣＶＤ
−部分犠牲層５１の厚さに制限されるエッチング残渣７０の高さｄ４よりもはっ
きりと大きい高さを有する個所に位置せしめられることによって達成される。換
言すればデザイン処置は、図１のｂにおけるＣＶＤ犠牲層５２の厚さｄ１が層５
１と層６０の厚さの和よりも小さいか又は該和に等しいと特に効果的である。何
故ならば層５１がエッチング残渣の最大高さｄ４を決定するからである。これに
よってエッチング残渣７０が発生はするが、エッチング残渣は前記形式で電極領
域６０の平面の下に下げられ、ひいてはシーソ構造をもはやブロックしなくなる
。
る電極領域６０の縁を越えて延設され、縦及び横ビームの必要なコーナ３７と交
差部３８とが、この場合にもそれぞれＣＶＤ酸化物から成る下方の部分犠牲層５
１と上方の部分犠牲層５２とから構成された犠牲層５０が最大でも下方のＣＶＤ
−部分犠牲層５１の厚さに制限されるエッチング残渣７０の高さｄ４よりもはっ
きりと大きい高さを有する個所に位置せしめられることによって達成される。換
言すればデザイン処置は、図１のｂにおけるＣＶＤ犠牲層５２の厚さｄ１が層５
１と層６０の厚さの和よりも小さいか又は該和に等しいと特に効果的である。何
故ならば層５１がエッチング残渣の最大高さｄ４を決定するからである。これに
よってエッチング残渣７０が発生はするが、エッチング残渣は前記形式で電極領
域６０の平面の下に下げられ、ひいてはシーソ構造をもはやブロックしなくなる
。
【００３８】
この構成処置の重要な利点は製造に際してエッチング残渣の時間的に変動する
、場所的な分配につながる生産変動が構成エレメントの機能性と生産高に影響を
及ぼさないことである。何故ならば発生した粒子の不都合な影響は問題とならな
い位置に基づき無効にさせられるからである。
、場所的な分配につながる生産変動が構成エレメントの機能性と生産高に影響を
及ぼさないことである。何故ならば発生した粒子の不都合な影響は問題とならな
い位置に基づき無効にさせられるからである。
【００３９】
図２にはシーソ構造の形をした本発明によるマイクロメカニック構造の第２実
施例が平面図で示されている。この場合、図２のａは第１のビームジオメトリを
示し、図２のｂは第２のビームジオメトリを示している。
施例が平面図で示されている。この場合、図２のａは第１のビームジオメトリを
示し、図２のｂは第２のビームジオメトリを示している。
【００４０】
図２のａに示された第２実施例では第１の電極領域６０ａと第２の電極領域６
０ｂと遮蔽電極領域９０とは電気的に機能する層として導体路平面にて電気機械
式に作用する構造の下に位置している。電気機械式に機能するコンポーネントは
縦ビームと該縦ビームを結合する横ビームとから成っている。これらの縦ビーム
と横ビームは導体路平面の電極領域の上では、つまり電極領域６０ａ，６０ｂ，
９０の上では終っていないかもしくはそこで折れ曲っていないか又は交差してい
ない。コーナ点３７と交差点３８は下方の電極領域６０ａ，６０ｂ，９０の横に
位置している。
０ｂと遮蔽電極領域９０とは電気的に機能する層として導体路平面にて電気機械
式に作用する構造の下に位置している。電気機械式に機能するコンポーネントは
縦ビームと該縦ビームを結合する横ビームとから成っている。これらの縦ビーム
と横ビームは導体路平面の電極領域の上では、つまり電極領域６０ａ，６０ｂ，
９０の上では終っていないかもしくはそこで折れ曲っていないか又は交差してい
ない。コーナ点３７と交差点３８は下方の電極領域６０ａ，６０ｂ，９０の横に
位置している。
【００４１】
横ビームはそれぞれ下の電極領域６０ａ，６０ｂ，９０の上を延びるグループ
に分けられている。１つのグループ内では、符号８０ｂで示された中間室の幅が
広く、２つの下方の電極領域６０ｂ−９０の間には横ビームが延びていない、隣
接したグループの間よりも小さい中間室８０ａが与えられている。
に分けられている。１つのグループ内では、符号８０ｂで示された中間室の幅が
広く、２つの下方の電極領域６０ｂ−９０の間には横ビームが延びていない、隣
接したグループの間よりも小さい中間室８０ａが与えられている。
【００４２】
図２のｂにおいては上方の機能層内部のビームが図２のａの配置に対し９０°
の角度だけ回動させられて配置されている。この場合には縦方向に延びる中間室
８０ｄが設けられている。
の角度だけ回動させられて配置されている。この場合には縦方向に延びる中間室
８０ｄが設けられている。
【００４３】
図３はシーソ構造の形をした本発明によるマイクロメカニック構造の第３実施
例の概略的な平面図である。
例の概略的な平面図である。
【００４４】
この別の実施例では電気機械的な構造の下で下方の電極面１，２，３は分割さ
れていることができ、上方の機能層の横ビームの交点３８は下方の電極領域６０
ｃ−ｈの間の開けておかれた中間室の上に位置している。さらに電極領域６０ｃ
，ｄ並びに６０ｅ，ｆ及び６０ｇ，ｈは対を成して導体路６１によって互いに結
合されている。
れていることができ、上方の機能層の横ビームの交点３８は下方の電極領域６０
ｃ−ｈの間の開けておかれた中間室の上に位置している。さらに電極領域６０ｃ
，ｄ並びに６０ｅ，ｆ及び６０ｇ，ｈは対を成して導体路６１によって互いに結
合されている。
【００４５】
図４には概略的にシーソ構造の形をした本発明のマイクロメカニック構造の第
４実施例が示されている。図４のａは平面図で、図４のｂはＢ−Ｂ′に沿った断
面図である。
４実施例が示されている。図４のａは平面図で、図４のｂはＢ−Ｂ′に沿った断
面図である。
【００４６】
図４のａ（平面図）とｂ（横断面）には、下方の電極領域６０ｉに円形の開口
８５を有する本発明の実施例がどのように構成できるかが示されている。孔８５
は交差点３８のエッチング残渣が同様に開口８６のあけられた慣性質量の下に位
置する勝れた個所に位置するように配置されている。残渣７０は犠牲層５１の凹
部に下降させられ、ひいては無害にされる。
８５を有する本発明の実施例がどのように構成できるかが示されている。孔８５
は交差点３８のエッチング残渣が同様に開口８６のあけられた慣性質量の下に位
置する勝れた個所に位置するように配置されている。残渣７０は犠牲層５１の凹
部に下降させられ、ひいては無害にされる。
【００４７】
図５にはストッパを有するシーソ構造の形をした本発明によるマイクロメカニ
ック構造の第５実施例が平面図で示されている。
ック構造の第５実施例が平面図で示されている。
【００４８】
本発明のこの実施例では図２のｂの構造に基づきｚ方向の機械的な偏位制限１
００（慣性質量３０の下の垂直方向のストッパ）をどのように構成できるかが示
されている。
００（慣性質量３０の下の垂直方向のストッパ）をどのように構成できるかが示
されている。
【００４９】
電極領域９０においては切欠き９１が形成され、この切欠き９１の上で内側の
ビーム構造３３が終っている。導体路平面においては機械的な偏位制限１００の
基面に不動に結合されたストッパ面が屈曲、終端及び交差されることなく慣性質
量３０の電気機械的に機能する構造へ導かれる横ビーム３４の下を切欠き９１内
へ突入している。ストッパ構造は横ビーム３４がストッパ面に当接することで、
ｚ方向の強い加速に際して作用する。
ビーム構造３３が終っている。導体路平面においては機械的な偏位制限１００の
基面に不動に結合されたストッパ面が屈曲、終端及び交差されることなく慣性質
量３０の電気機械的に機能する構造へ導かれる横ビーム３４の下を切欠き９１内
へ突入している。ストッパ構造は横ビーム３４がストッパ面に当接することで、
ｚ方向の強い加速に際して作用する。
【００５０】
本発明は先には有利な実施例に基づき記述したが、本発明はこれに制限される
ものではなく、多様な形式で変更することができる。
ものではなく、多様な形式で変更することができる。
【００５１】
本発明によるデザイン処置は、ＴＥＯＳ又はＳｉｌａｎ酸化物が犠牲（部分）
層として使用されかつ犠牲層エッチングがＨＦ含有の気相にて行われると使用す
ることが特に有利である。この場合には通常は０．５μｍと２μｍとの間のＣＶ
Ｄ−酸化物厚さで問題となる直径をとるエッチング残渣が発生する。
層として使用されかつ犠牲層エッチングがＨＦ含有の気相にて行われると使用す
ることが特に有利である。この場合には通常は０．５μｍと２μｍとの間のＣＶ
Ｄ−酸化物厚さで問題となる直径をとるエッチング残渣が発生する。
【００５２】
ｚ方向に敏感な構造にてＣＶＤ酸化物を犠牲層として使用した場合に、導体路
平面の上でビーム端部（ａ）、ビーム屈曲（ｂ）及びビーム公差（ｃ）が上方の
機能層に発生しないようにするという提案したデザイン規定で、例として記述し
た構成の多様な変化が開発可能である。
平面の上でビーム端部（ａ）、ビーム屈曲（ｂ）及びビーム公差（ｃ）が上方の
機能層に発生しないようにするという提案したデザイン規定で、例として記述し
た構成の多様な変化が開発可能である。
【００５３】
特に構造のジオメトリは図示のシーソジオメトリと電極ジオメトリに限定され
ない。
ない。
【００５４】
記述した製造方法は同様に単に例と解されるべきであり、他の方法、例えばガ
ルバニ法を同様に構造の製造に使用することもできる。
ルバニ法を同様に構造の製造に使用することもできる。
【図１】
シーソ構造の形をした本発明によるマイクロメカニック構造の第１実施例の概
略図。ａは平面図、ｂはＡ−Ａ線に沿った断面図。
略図。ａは平面図、ｂはＡ−Ａ線に沿った断面図。
【図２】
シーソ構造の形をした本発明によるマイクロメカニック構造の第２実施例の概
略的平面図。（ａ）は第１のビームジオメトリ。（ｂ）は第２のビームジオメト
リ。
略的平面図。（ａ）は第１のビームジオメトリ。（ｂ）は第２のビームジオメト
リ。
【図３】
シーソ構造の形をした本発明によるマイクロメカニック構造の第３実施例の
概略的平面図。
概略的平面図。
【図４】
シーソ構造の形をした本発明によるマイクロメカニック構造の第４実施例の概
略的平面図。（ａ）は平面図。（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った断面図。
略的平面図。（ａ）は平面図。（ｂ）はＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図５】
シーソ構造の形をした本発明によるマイクロメカニック構造のストッパを有
する第５実施例の概略的平面図。
する第５実施例の概略的平面図。
【図６】
シーソ構造の形をした公知のマイクロメカニック構造を概略的に示した図。（
ａ）は平面図。（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿った断面図。
ａ）は平面図。（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿った断面図。
【図７】
図６のマイクロメカニック構造の可動なビームの下側の部分を拡大して、犠牲
層エッチングの種々の時期にて示した図。
層エッチングの種々の時期にて示した図。
【図８】
図６もしくは７のマイクロメカニック構造の問題のある領域を概略的に示した
図。
図。
１０ 基板、 ２０ 係留装置、 ３０ 慣性質量、 ４０ 曲げばね装置、
５０ 犠牲層、 ６０ 電極領域、 ７０ エッチング残渣
５０ 犠牲層、 ６０ 電極領域、 ７０ エッチング残渣
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年２月２日（２００２．２．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 29/84 Ｈ０１Ｌ 29/84 Ｚ
(72)発明者 フランク ヘニング
ドイツ連邦共和国 ロイトリンゲン ベー
トーヴェンシュトラーセ 29
(72)発明者 フランク フィッシャー
ドイツ連邦共和国 ロイトリンゲン ゴマ
リンガー シュトラーセ 22
(72)発明者 ペーター ハイン
ドイツ連邦共和国 ロイトリンゲン シッ
クハルトシュトラーセ 31
Ｆターム(参考） 2F105 BB01 BB12 CC04 CD03 CD05
4M112 AA02 CA21 CA22 DA03 DA04
DA06 DA07 EA02 EA04 EA06
Claims (7)
- 【請求項１】 マイクロメカニック構造、特に加速度センサ又は回転レート
センサであって、 −係留装置（２０）を有する基板（１０）を備えており、 −前記係留装置（２０）に曲げばね装置（４０）を介して結合された慣性質量（
３０）が弾性的に静止位置から偏位可能であり、 −前記慣性質量（３０）が中間室を有し、慣性質量（３０）の下にある犠牲層（
５０）のエッチングによって偏位可能に構成でき、 −前記犠牲層（５０）が前記慣性質量（３０）の下にある第１の領域では第１の
エッチング可能な厚さ（ｄ１）で存在しかつ前記慣性質量（３０）の下にある第
２の領域では第２のエッチング可能な厚さ（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）で存在しており
、この場合、前記第２の厚さ（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）が前記第１の層（ｄ１）より
も大きく、 −前記慣性質量（３０）が第１の領域にて、エッチングに際してエッチング残渣
の堆積を制限するために最高でも２つのエッチングフロントしか衝突しないよう
に構造化されている ことを特徴とする、マイクロメカニック構造。 - 【請求項２】 犠牲層（５０）が第１の犠牲層（５１）とその上にある第２
の犠牲層（５２）とを有し、この第１の犠牲層（５１）と第２の犠牲層（５２）
との間に前記犠牲層（５０）のエッチングに際してエッチングできない電極領域
（６０）が配置されており、該電極領域（６０）が第１の領域を形成している、
請求項１記載のマイクロメカニック構造。 - 【請求項３】 前記第１の領域にて前記慣性質量が、端部を有するか又は折
れ曲げられた又は交差するビーム構造を備えていない請求項２又は３記載のマイ
クロメカニック構造。 - 【請求項４】 前記慣性質量（３０）が２つの外側の縦ビームと、該縦ビー
ムの間を延びる多数の横ビームとを有するシーソ形構造を有し、前記縦ビームと
前記横ビームとがその下にある連続した電極領域（６０）の縁を越えて延びてい
る、請求項２又は３記載のマイクロメカニック構造。 - 【請求項５】 前記第１の領域が連続していない多数の電極領域（６０ａ−
ｈ）から構成されている、請求項２から４までのいずれか１項記載のマイクロメ
カニック構造。 - 【請求項６】 前記第１の領域に機械的なストッパ制限（１００）が設けら
れている、請求項１から５までのいずれか１項記載のマイクロメカニック構造。 - 【請求項７】 請求項１から６までの少なくとも１項記載のマイクロメカニ
ック構造を製造する方法において、 （イ） 犠牲層（５１）をその下にある基板（１０）の上にＣＶＤ法で層厚さｄ
３で析出すること、 （ロ） 犠牲層（５１）の上に層厚さｄ２を有する有利にはドーピングされたシ
リコンから成る電極層を電極領域（６０）を形成するために析出すること、 （ハ） 第２の犠牲層（５２）をその下にある電極領域（６０）もしくは部分犠
牲層（５１）の上にＣＶＤ法で層厚さｄ１で析出すること、 （ニ） 慣性質量（３０）を有利にはポリシリコンから成るエピタキシ層から形
成しかつ偏位可能性を実現するために犠牲層（５０）をエッチングすること、 以上（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）のステップを特徴とする、マイクロメカニ
ック構造を製造する方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10000368.0 | 2000-01-07 | ||
| DE10000368A DE10000368A1 (de) | 2000-01-07 | 2000-01-07 | Mikromechanische Struktur, insbesondere für einen Beschleunigungssensor oder Drehratensensor, und entsprechendes Herstellungsverfahren |
| PCT/DE2000/004379 WO2001050137A2 (de) | 2000-01-07 | 2000-12-09 | Mikromechanische struktur, insbesondere für einen beschleunigungssensor oder drehratensensor, und entsprechendes herstellungsverfahren |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001550035A Pending JP2003519384A (ja) | 2000-01-07 | 2000-12-09 | マイクロメカニック構造及びその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP1248952B1 (ja) |
| JP (1) | JP2003519384A (ja) |
| DE (2) | DE10000368A1 (ja) |
| WO (1) | WO2001050137A2 (ja) |
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| JP2015158452A (ja) * | 2014-02-25 | 2015-09-03 | セイコーエプソン株式会社 | 機能素子、電子機器、および移動体 |
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| US10788510B2 (en) | 2017-03-27 | 2020-09-29 | Seiko Epson Corporation | Physical quantity sensor, electronic device, and vehicle |
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| DE102006026880B4 (de) | 2006-06-09 | 2023-02-16 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanischer Beschleunigungssensor |
| DE102008040525B4 (de) | 2008-07-18 | 2017-05-24 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanisches Sensorelement |
| DE102010000811A1 (de) * | 2010-01-12 | 2011-07-14 | Robert Bosch GmbH, 70469 | Mikromechanischer Drehratensensor mit zwei sensitiven Achsen und gekoppelten Detektionsmoden |
| CN102193002A (zh) * | 2010-03-11 | 2011-09-21 | 苏州敏芯微电子技术有限公司 | 加速度传感器及其制造方法 |
| US8839670B2 (en) * | 2010-11-24 | 2014-09-23 | Invensense, Inc. | Anchor-tilt cancelling accelerometer |
| US9903718B2 (en) * | 2015-05-28 | 2018-02-27 | Invensense, Inc. | MEMS device mechanical amplitude control |
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|---|---|---|---|---|
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