JP2010139496A - Mems sensor and method for fixing mems sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はMEMS(Micro Electro Mechanical System)センサおよびMEMSセンサの固定方法に関する。 The present invention relates to a MEMS (Micro Electro Mechanical System) sensor and a MEMS sensor fixing method.
従来、MEMS技術を利用して製造された微細な加速度センサ、角速度センサ、振動センサなどのモーションセンサが知られている。これらのモーションセンサは、ビームと呼ばれる可撓部と、この可撓部に結合された錘部と、可撓部と錘部とを囲み可撓部を支持する枠部と、可撓部の変形または変位を検出するための回路素子とを備えている。特許文献1および特許文献2には、以上のような構成を備えた加速度センサと、当該加速度センサの製造方法について記載されている。特許文献3には、以上のようなモーションセンサを固定するために凹部を有するカバー部材を用いて、モーションセンサの枠部の底面を当該凹部の周囲の厚肉部に接着することによって、錘部の運動空間を確保する構成が記載されている。また、特許文献4には、ベース部の平坦面にモーションセンサを取り付ける場合に、錘部の底面とベース部との間に距離を設けて錘部の運動空間を得るためにフィラー入りの接着剤を枠部の底面に塗布して枠部をベース部に固定することが記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, motion sensors such as fine acceleration sensors, angular velocity sensors, and vibration sensors manufactured using MEMS technology are known. These motion sensors include a flexible part called a beam, a weight part coupled to the flexible part, a frame part surrounding and supporting the flexible part and the weight part, and a deformation of the flexible part. Or a circuit element for detecting displacement.
MEMS技術を利用して製造される従来のモーションセンサにおいては、枠部はシリコンウエハによって構成されることが多い。しかし例えば金属材料などと比べるとシリコンは脆い材料であるため、モーションセンサの製造工程において枠部が破損しやすいという問題があった。特許文献2には、枠部を厚さ方向に貫通する複数の貫通電極が形成された構成が開示されている。しかしながら、貫通電極が形成される貫通孔は直径1〜50μm程度であって貫通孔に導電材料が充填されていてもよいし、貫通孔の内壁面に形成され空洞が存在していてもよいことが記載されており、枠部を補強する効果を期待した構成ではない。また、モーションセンサの錘部の運動空間を確保した上で枠部を固定する場合に、特許文献3のように凹部が形成されたガラス等の嵩上げ部材を用いるとコスト増に繋がる。一方、特許文献4の構成では、フィラーの充填状態によっては前述の運動空間を精度よく制御できないという問題がある。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであって、MEMSセンサの製造工程において枠部を破損しにくくすることを目的の1つとする。
In the conventional motion sensor manufactured using the MEMS technology, the frame portion is often constituted by a silicon wafer. However, for example, since silicon is a brittle material compared to a metal material, there is a problem that the frame portion is easily damaged in the manufacturing process of the motion sensor.
This invention is made | formed in view of said problem, Comprising: It makes it one of the objectives to make a frame part hard to damage in the manufacturing process of a MEMS sensor.
(1)上記目的を達成するためのMEMSセンサは、可撓部と、前記可撓部の一端と結合し、前記可撓部とともに運動する錘部と、前記錘部を環状に囲み、前記可撓部の他端に内周が結合している枠部と、前記可撓部の変形または変位を検出する検出手段を含む回路要素と、を備え、前記枠部は、基板部と、前記枠部を補強する補強部と、を含んで構成されている。 (1) A MEMS sensor for achieving the above object includes a flexible part, a weight part that is coupled to one end of the flexible part, moves together with the flexible part, and surrounds the weight part in an annular shape. A frame portion having an inner periphery coupled to the other end of the flexible portion; and a circuit element including a detection unit that detects deformation or displacement of the flexible portion, wherein the frame portion includes a substrate portion and the frame. And a reinforcing part that reinforces the part.
枠部が補強部を含んで構成されず、枠部において最も占有体積が大きい材料の部分が、基板部のみによって構成される従来の構成と比較すると、本発明のMEMSセンサでは枠部を補強することができる。そのため、MEMSセンサの製造工程において枠部を破損しにくくすることができる。また、本発明によると、枠部の強度を向上させることができるため、枠部を薄くすることができ、MEMSセンサを小型化することもできる。 Compared with the conventional configuration in which the frame portion is not configured to include the reinforcing portion, and the portion of the material having the largest occupied volume in the frame portion is configured only by the substrate portion, the MEMS sensor of the present invention reinforces the frame portion. be able to. Therefore, it is possible to make the frame portion difficult to break in the manufacturing process of the MEMS sensor. In addition, according to the present invention, since the strength of the frame portion can be improved, the frame portion can be thinned, and the MEMS sensor can be reduced in size.
(2)上記目的を達成するためのMEMSセンサにおいて、前記補強部は、前記基板部よりも靱性が高い材料で構成されていてもよい。
補強部は基板部よりも靱性が高いため、補強部は基板部よりも破損しにくい。基板部より破損しにくい補強部が枠部に含まれていることにより、枠部の強度を向上させることができる。
(2) In the MEMS sensor for achieving the above object, the reinforcing portion may be made of a material having higher toughness than the substrate portion.
Since the reinforcing portion has higher toughness than the substrate portion, the reinforcing portion is less likely to break than the substrate portion. The strength of the frame portion can be improved by including the reinforcing portion that is less likely to be damaged than the substrate portion.
(3)上記目的を達成するためのMEMSセンサにおいて、前記基板部は単結晶シリコンウエハで構成されていてもよく、前記補強部は金属材料(金属または金属化合物)で構成されていてもよい。
金属材料は単結晶シリコンと比べて一般的に靱性が高く破損しにくい。そのため、基板部より破損しにくい補強部が枠部に含まれていることにより、枠部の強度を向上させることができる。
(3) In the MEMS sensor for achieving the above object, the substrate portion may be made of a single crystal silicon wafer, and the reinforcing portion may be made of a metal material (metal or metal compound).
Metal materials are generally tougher and less likely to break than single crystal silicon. Therefore, the strength of the frame portion can be improved by including the reinforcing portion that is more difficult to break than the substrate portion.
(4)上記目的を達成するためのMEMSセンサにおいて、前記補強部は、前記基板部を厚さ方向に貫通していてもよい。
枠部内に設けられる補強部の厚さが厚いほど、枠部は破断しにくくなる。したがって、基板部を厚さ方向に貫通する補強部が枠部内に形成されている場合、枠部を補強する効果を高めることができる。
(4) In the MEMS sensor for achieving the above object, the reinforcing portion may penetrate the substrate portion in the thickness direction.
The thicker the reinforcing part provided in the frame part, the more difficult it is to break the frame part. Therefore, when the reinforcement part which penetrates a board | substrate part in the thickness direction is formed in the frame part, the effect which reinforces a frame part can be heightened.
(5)上記目的を達成するためのMEMSセンサにおいて、前記補強部は、前記枠部の外周側面の表層を構成していてもよい。
本発明によると、MEMSセンサの製造工程において枠部を欠けにくくすることができる。
(5) In the MEMS sensor for achieving the above object, the reinforcing portion may constitute a surface layer on an outer peripheral side surface of the frame portion.
According to the present invention, it is possible to make the frame part difficult to chip in the manufacturing process of the MEMS sensor.
(6)上記目的を達成するためのMEMSセンサにおいて、前記補強部は、前記枠部において一周していてもよい。
本発明によると基板部を厚さ方向に見て補強部がとぎれる箇所がなくひとつづきに形成されているため、補強部がとぎれて形成される場合と比較すると、MEMSセンサの製造工程において枠部は破断しにくくなる。
(6) In the MEMS sensor for achieving the above object, the reinforcing portion may make a round in the frame portion.
According to the present invention, since the reinforcing part is formed at one place without seeing the board part when viewed in the thickness direction, the frame part is formed in the manufacturing process of the MEMS sensor as compared with the case where the reinforcing part is formed by breaking. Becomes difficult to break.
(7)上記目的を達成するためのMEMSセンサにおいて、前記補強部は、前記枠部の角部を構成していてもよい。
本発明によると、MEMSセンサの製造工程において枠部の角部を欠けにくくすることができる。
(7) In the MEMS sensor for achieving the above object, the reinforcing portion may constitute a corner portion of the frame portion.
According to the present invention, the corner portion of the frame portion can be made difficult to chip in the manufacturing process of the MEMS sensor.
(8)上記目的を達成するためのMEMSセンサにおいて、前記枠部を固定するベース部と対向する前記錘部の底面は、前記ベース部と対向する前記補強部の底面より後退していてもよい。
本発明によると、錘部の底面は補強部の底面よりも後退した構成であるので、このMEMSセンサの補強部の底面をベース部の平坦面に取り付けると、錘部の底面とベース部との間に間隔を設けることができる。この間隔は、錘部の運動空間の一部として機能する。従来のように、フィラー入り接着剤を用いて枠部とベース部を接着することによってベース部と錘部の底面との間に間隔を設ける構成と比較すると、間隔を精度よく制御できる。また、本発明では、枠部の底面をベース部に取り付ける際に、凹部を形成した嵩上げ部材を必要としないので、コスト増加を抑制できる。
(8) In the MEMS sensor for achieving the above object, the bottom surface of the weight portion that faces the base portion that fixes the frame portion may recede from the bottom surface of the reinforcing portion that faces the base portion. .
According to the present invention, since the bottom surface of the weight portion is configured to recede from the bottom surface of the reinforcing portion, when the bottom surface of the reinforcing portion of the MEMS sensor is attached to the flat surface of the base portion, the bottom surface of the weight portion and the base portion An interval can be provided between them. This interval functions as a part of the movement space of the weight part. Compared to a conventional configuration in which a gap is provided between the base portion and the bottom surface of the weight portion by bonding the frame portion and the base portion using an adhesive containing filler, the interval can be controlled with high accuracy. Moreover, in this invention, when attaching the bottom face of a frame part to a base part, since the raising member which formed the recessed part is not required, an increase in cost can be suppressed.
(9)上記目的を達成するためのMEMSセンサにおいて、前記ベース部と対向する前記基板部の底面は、前記補強部の底面より後退していてもよい。
特に、基板部の側面の全面が補強部に覆われ(基板部は枠部内を環状に一周している場合と、基板部が枠部内で柱状あるいは島状に存在している場合の両方を含む)、基板部の底面を底面とし補強部の側面を内壁面とする凹部が形成されている場合に、この凹部に接着剤を塗布して枠部をベース部に固定すると、凹部に面しない補強部の側面に、接着剤がにじみ出しにくい。そのため錘部に接着剤が付着してしまうことが発生しにくい。なお、補強部の外周側の側面が基板部に覆われ、当該基板部の底面が補強部の底面より後退していることによって窪みが形成されている場合も、この窪みに接着剤を塗布してベース部に取り付けると、接着剤が錘部側にはみ出しにくい。
(9) In the MEMS sensor for achieving the above object, the bottom surface of the substrate portion facing the base portion may recede from the bottom surface of the reinforcing portion.
In particular, the entire side surface of the substrate portion is covered with the reinforcing portion (including both the case where the substrate portion makes a circle around the frame portion and the case where the substrate portion exists in a columnar shape or an island shape within the frame portion). ) When a concave portion is formed with the bottom surface of the substrate portion as the bottom surface and the side surface of the reinforcing portion as the inner wall surface, if the adhesive is applied to the concave portion and the frame portion is fixed to the base portion, the reinforcement that does not face the concave portion Adhesive is difficult to ooze out to the side of the part. Therefore, it is difficult for the adhesive to adhere to the weight portion. Even when the outer peripheral side surface of the reinforcing portion is covered with the substrate portion and the bottom surface of the substrate portion is recessed from the bottom surface of the reinforcing portion, a recess is formed. When attached to the base part, the adhesive is difficult to protrude to the weight part side.
(10)上記目標を達成するためのMEMSセンサの固定方法は、次のようなMEMSセンサの枠部に形成された凹部に接着剤を塗布し、前記接着剤によって、前記枠部を前記ベース部に固定する、ことを含む。当該MEMSセンサは、可撓部と、前記可撓部の一端と結合し、前記可撓部とともに運動する錘部と、前記錘部を環状に囲み、前記可撓部の他端に内周が結合している枠部であって、前記枠部を補強する補強部と基板部とを含んで構成されている枠部と、前記可撓部の変形または変位を検出する検出手段を含む回路要素と、を備え、前記枠部を固定するベース部と対向する前記錘部の底面は前記ベース部と対向する前記補強部の底面より後退しており、前記基板部の側面が前記補強部に覆われ、前記ベース部と対向する前記基板部の底面が、前記ベース部と対向する前記補強部の底面よりも後退していることにより、前記基板部の底面を底面とし前記補強部の側面を内壁面とする凹部が前記枠部に形成されている。 (10) A MEMS sensor fixing method for achieving the above-mentioned target is as follows. An adhesive is applied to a recess formed in a frame portion of the MEMS sensor as described below, and the frame portion is bonded to the base portion by the adhesive. Including fixing to. The MEMS sensor includes a flexible portion, a weight portion that is coupled to one end of the flexible portion, moves together with the flexible portion, and surrounds the weight portion in an annular shape, and has an inner circumference at the other end of the flexible portion. A circuit element including a frame part that is coupled to the frame part and includes a reinforcing part that reinforces the frame part and a substrate part, and detection means that detects deformation or displacement of the flexible part. And the bottom surface of the weight portion facing the base portion that fixes the frame portion recedes from the bottom surface of the reinforcing portion facing the base portion, and the side surface of the substrate portion covers the reinforcing portion. The bottom surface of the substrate portion facing the base portion is retracted from the bottom surface of the reinforcing portion facing the base portion, so that the bottom surface of the substrate portion is the bottom surface and the side surface of the reinforcing portion is the inner surface. A concave portion as a wall surface is formed in the frame portion.
本発明のように、凹部に接着剤を塗布して枠部をベース部に固定すると、凹部の外側に、接着剤がにじみ出しにくい。そのため錘部に接着剤が付着してしまうことが発生しにくい。また本発明によると、錘部の底面は補強部の底面より後退しているため、従来のように、フィラー入り接着剤を用いて枠部とベース部を接着することによってベース部と錘部の底面との間に間隔を設ける必要がない。フィラー入り接着剤によって間隔を設ける構成と比較すると本発明では当該間隔を精度よく制御することができる。また、本発明では、枠部の底面をベース部に取り付ける際に、凹部を形成した嵩上げ部材を必要としないので、コスト増加を抑制できる。 As in the present invention, when the adhesive is applied to the concave portion and the frame portion is fixed to the base portion, the adhesive is less likely to ooze out of the concave portion. Therefore, it is difficult for the adhesive to adhere to the weight portion. Further, according to the present invention, since the bottom surface of the weight part recedes from the bottom surface of the reinforcing part, the base part and the weight part are bonded by bonding the frame part and the base part using an adhesive containing a filler as in the prior art. There is no need to provide a gap between the bottom surface. In the present invention, the interval can be accurately controlled as compared with the configuration in which the interval is provided by the adhesive containing filler. Moreover, in this invention, when attaching the bottom face of a frame part to a base part, since the raising member which formed the recessed part is not required, an increase in cost can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら以下の順に説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the corresponding component in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
1.第一実施形態
(構成)
本発明のMEMSセンサの第一実施形態としての加速度センサ1を図1A、図1Bおよび図2A、図2Bに示す。図1Bは加速度センサ1を表面(配線部31が形成されている面)側から見た平面図、図1Aは図1BのA−A断面図である。図2Aおよび図2Bは、加速度センサ1の機械的な構成要素を説明するための図であって、各構成要素の境界を実線で示している。図2Aおよび図2Bにおいて検出手段や配線部などの回路要素は省略されている。図2Bは加速度センサ1を裏面側から見た平面図、図2Aは図2BのA−A線の断面図である。
1. First embodiment (Configuration)
An
加速度センサ1は、平面視が矩形枠形態を有する枠部Sと、枠部Sの内側にそれぞれ結合している4つの可撓部Fと、4つの可撓部Fと結合している錘部Mと、ピエゾ抵抗素子130と、配線部31bとを備えている。加速度センサ1は、錘部Mに作用する力に応じた可撓部Fの変形をピエゾ抵抗素子130によって電気信号に変換することにより加速度を検出するMEMSセンサである。
The
図1Aに示すように、加速度センサ1の各構成要素は、SOI(Silicon On Insulator)ウエハの厚い方の層であって単結晶シリコンからなるバルク層11、金属材料からなる金属層10、SOIウエハの二酸化シリコン(SiO2)からなる絶縁層である接続層12、半導体層13、二酸化シリコンからなる絶縁層20、配線部31bが形成される配線層などで構成されている。すなわち、加速度センサ1は、薄膜の積層構造を有する固体素子である。
As shown in FIG. 1A, each component of the
図1A,図1B,図2A,図2Bに示すように、可撓部Fは、絶縁層20と、半導体層13とで構成されている。錘部Mは、バルク層11と、接続層12と、半導体層13と、絶縁層20とで構成されている。錘部Mは本実施形態においては四角柱形態を有する。バルク層11の厚さは例えば約625μmとする。接続層12の厚さは1μm、半導体層13の厚さは10μmである。絶縁層20の厚さは半導体層13よりも十分薄く、例えば0.3μmとする。
As shown in FIGS. 1A, 1B, 2A, and 2B, the flexible portion F includes an insulating
絶縁層20にはピエゾ抵抗部131のコンタクトホールH1が複数形成されている。半導体層13の表層(バルク層11に面しない方の面を表とする)にはピエゾ抵抗素子130(ピエゾ抵抗部131とコンタクト抵抗低減部132)が形成されている。半導体層13の残部は単結晶シリコン(Si)からなる。ピエゾ抵抗部131にはホウ素(B)イオンがシリコンの不純物として注入されている。コンタクト抵抗低減部132はピエゾ抵抗部131の両端部に連続している。コンタクト抵抗低減部132にはピエゾ抵抗部131よりも高濃度でホウ素イオンがシリコンの不純物として注入されている。コンタクトホールH1においてコンタクト抵抗低減部132と配線部31bとが結合している。配線部31bとピエゾ抵抗部131とはコンタクト抵抗低減部132を介して電気的に接続されている。配線部31bはアルミニウム(Al)からなる。
A plurality of contact holes H1 for the
ピエゾ抵抗素子130に注入する不純物としてはホウ素の他にリン(P)、ヒ素(As)等を用いることができる。ピエゾ抵抗素子130は請求項に記載の「検出手段」として機能する。なお、検出手段には、圧電素子が用いられてもよい。ピエゾ抵抗素子130、配線部31bは、「回路要素」として機能する。
As impurities implanted into the
4つの可撓部Fはそれぞれ、矩形枠形態を有する枠部Sの内側空間の中央に位置する錘部Mに向かって突出している薄い膜状の梁の形態である。4つの可撓部Fの突端に結合している錘部Mに慣性力が作用するためそれぞれの可撓部Fが変形する。一直線に並ぶ2つの可撓部Fの撓みを検出することにより、その直線と平行な方向(x方向およびy方向)の加速度成分と可撓部Fの厚さ方向(z方向)の加速度成分とを検出できる。本実施形態では、加速度の互いに直交する3軸の成分を検出するため、各軸4個、合計12個のピエゾ抵抗部131が4つの可撓部Fの表層近傍の半導体層13に設けられている。
Each of the four flexible portions F is in the form of a thin film-like beam protruding toward the weight portion M located at the center of the inner space of the frame portion S having a rectangular frame shape. Since the inertial force acts on the weight part M coupled to the protruding ends of the four flexible parts F, each flexible part F is deformed. By detecting the bending of two flexible portions F aligned in a straight line, the acceleration component in the direction parallel to the straight line (x direction and y direction) and the acceleration component in the thickness direction (z direction) of the flexible portion F Can be detected. In the present embodiment, a total of 12 piezoresistive portions 131 (four on each axis) are provided in the
可撓部Fと錘部Mとを囲む枠部Sは、基板部S1と、補強部S2と、接続層12と、半導体層13と、絶縁層20とで構成される。基板部S1は請求項に記載の「単結晶シリコンウエハからなる基板部」に相当する。基板部S1はバルク層11からなる。補強部S2は金属層10からなる。補強部S2を構成する金属層10の材料としては、Ni、Cu、Fe−Ni合金、Mg−Zr合金、Mn−Cu合金などがあり、特に、Mg−Zr合金やMn−Cu合金などの内部損失の大きな金属材料を使用することにより、補強部S2によって高周波振動を早く減衰させることができる。補強部S2は回路要素に接続しておらず、したがって補強部S2は非回路要素である。基板部S1はバルク層11の厚さ方向から見て矩形枠形態を有している。補強部S2は、矩形枠形態の基板部S1の外周側の側面全面を覆っている。すなわち補強部S2は、基板部S1の厚さと同じ厚さに形成され、錘部Mを囲んで環状に(基板部S1の外側において矩形枠の形状に)形成されている。図1Bにおいて間隔の広い破線30は基板部S1と補強部S2との境界を表している。基板部S1の厚さ方向から見て枠部Sの幅W1は約300μm程度、補強部S2の幅W2は約100〜150μm程度である。
The frame part S surrounding the flexible part F and the weight part M is composed of a substrate part S1, a reinforcing part S2, a
金属材料は単結晶シリコンと比較すると靱性が高い。したがって、枠部Sが金属材料からなる補強部S2を含んで構成されず、枠部Sにおいて最も占有体積が大きい材料の部分が、単結晶シリコンウエハからなる基板部S1のみによって構成される従来の構成と比較すると、本実施形態の加速度センサでは枠部Sを補強することができる。 Metal materials have higher toughness than single crystal silicon. Therefore, the frame portion S is not configured to include the reinforcing portion S2 made of a metal material, and the portion of the material having the largest occupied volume in the frame portion S is composed only of the substrate portion S1 made of a single crystal silicon wafer. Compared with the configuration, the frame portion S can be reinforced in the acceleration sensor of the present embodiment.
また、本実施形態では補強部S2は基板部S1と同じ厚さに形成されているため、枠部Sを補強する効果を高めることができる。また、本実施形態では基板部S1を厚さ方向に見て補強部S2がとぎれる箇所がなくひとつづきに形成されているため、補強部S2がとぎれて形成される場合と比較すると、枠部Sの強度を高めることができる。また、基板部S1の外周側の側面が補強部S2で覆われていることにより、枠部Sの外周側面への衝撃に対して枠部Sの強度を向上(チッピング防止)させることができる。 Moreover, in this embodiment, since the reinforcement part S2 is formed in the same thickness as the board | substrate part S1, the effect which reinforces the frame part S can be heightened. Further, in the present embodiment, since the reinforcing portion S2 is formed at one place without seeing the substrate portion S1 in the thickness direction, the frame portion S is compared with the case where the reinforcing portion S2 is formed to be cut off. The strength of can be increased. Further, since the outer peripheral side surface of the substrate portion S1 is covered with the reinforcing portion S2, the strength of the frame portion S can be improved (prevention of chipping) against an impact on the outer peripheral side surface of the frame portion S.
以上のように補強部S2によって枠部Sを補強することができるため、枠部Sを薄くすることができ、MEMSセンサ1を小型化することができる。次に、MEMSセンサ1の製造方法を説明する。枠部Sの強度を高めることにより、製造過程において枠部を破損しにくくすることができる。
As described above, since the frame portion S can be reinforced by the reinforcing portion S2, the frame portion S can be thinned, and the
(製造方法)
はじめに、SOIウエハの薄い方の半導体層13に不純物を注入してピエゾ抵抗素子130を形成する工程や、半導体層13および絶縁層20を可撓部Fの形態に合わせてエッチングする工程や、ピエゾ抵抗素子130への配線部31bを形成する工程を実施しておく。これらの工程は、特開2002−296293号公報、特開平9−171033号公報、特開平8−274349号公報、特開平8−201068号公報、特開2005−106679号公報、特開2006−317242号公報、特開2006−170962号公報等に開示されているように公知であるため説明を省略する。その後、ワークを補強基板に接着するなどした状態で枠部Sの補強部S2や錘部Mを形成するための工程を図3〜図7を参照しながら説明する。
(Production method)
First, a step of forming impurities by injecting impurities into the
まず、ワークの表面(配線部31bが形成されている面)を図示しない補強基板に接着する。接着剤として例えばワックスを用いる。フォトレジスト、両面粘着テープなどでワークを図示しない補強基板に接着してもよい。続いて図3に示すように、フォトレジストからなる保護膜R1を用いてバルク層11を異方性エッチングすることにより、バルク層11に環状の凹部H2を形成し、接続層12を露出させる。凹部H2は、補強部S2を構成する金属材料が充填される型となる。バルク層11は、例えばC4F8プラズマによるパッシベーションとSF6プラズマによるエッチングとを短く交互に繰り返すDeep−RIE(いわゆるボッシュプロセス)によってエッチングされる。
First, the surface of the workpiece (the surface on which the
続いて保護膜R1を除去した後、図4に示すように、凹部H2に金属層10を充填する。例えば密着金属層と主金属層とからなる金属層10を形成する。具体的には、第一の金属材料を堆積させることにより密着金属層を例えばスパッタリングにより形成する。スパッタリングにより、密着金属層は凹部H2の底面および側面に形成される。続いて、密着金属層の表面に第二の金属材料を密着金属層よりも厚く堆積させることにより主金属層を形成する。主金属層は例えば電解メッキによって形成される。第二の金属材料の堆積にCVD、無電解メッキなどを用いてもよい。第二の金属材料として、例えばNi、Cu、Fe−Ni合金、Mg−Zr合金、Mn−Cu合金などを用いる。第一の金属材料としては例えばクロム(Cr)などを用いる。
Subsequently, after removing the protective film R1, as shown in FIG. 4, the recess H2 is filled with the metal layer. For example, the
次に図5に示すようにバルク層11が露出するまで金属層10の表層を研削や研磨によって除去する。この工程でバルク層11は完成形の厚さに加工される。
次に図6に示すようにフォトレジストからなる保護膜R2を用いてバルク層11をDeep−RIEなどで異方性エッチングすることによりバルク層11に環状の凹部H3を形成し、接続層12を露出させる。
次に、図7に示すように接続層12をエッチングし、半導体層13を露出させることにより、可撓部F、枠部S、錘部Mが形成される。接続層12のエッチングには例えば、反応性ガスによる異方性ドライエッチングを用いる。保護層R2の除去やダイシングなどの後工程を実施すると図1に示す加速度センサ1が完成する。本実施形態では、補強部S2によって基板部S1の外周側面が覆われているため外周側面からの衝撃に強く、破損しにくい。たとえば、ダイシング工程において、基板部S1が直接カッターに接触しないのでチッピングが発生しにくい。また、カッターが補強部S2に接触した場合、補強部S2の強度が強いため、枠部Sのチッピングや破断は発生しにくい。
Next, as shown in FIG. 5, the surface layer of the
Next, as shown in FIG. 6, an annular recess H3 is formed in the
Next, as shown in FIG. 7, the connecting
2.第二実施形態
(構成)
本発明のMEMSセンサの第二実施形態として図8Aおよび図8Bに加速度センサ2の機械的な構成要素を示す。図8Aおよび図8Bにおいては、各構成要素の境界を実線で示しており、検出手段や配線部などの回路要素は省略している。図8Bは加速度センサ2を裏面側から見た平面図、図8Aは図8BのA−A線の断面図である。加速度センサ2の枠部Sにおいては、基板部S1の内周側の側面全面と外周側の側面全面とが補強部S2で覆われる構成となっている。基板部S1の厚さと2つの補強部S2の厚さは同じに形成されている。基板部S1の内周側の側面全面と外周側の側面全面とが補強部S2で覆われる構成であるので、枠部S内において応力をバランスさせ枠部Sの変形(反り)を抑制することができる。
2. Second embodiment (Configuration)
FIG. 8A and FIG. 8B show mechanical components of the
(製造方法)
基板部S1の内周側の側面と外周側の側面とを覆う2つの補強部S2を枠部S内に形成するには、第一実施形態で補強部S2を形成するためにバルク層11をエッチングする際に用いた保護膜のパターンを変更すればよい。すなわち、凹部H2を形成するための保護膜R1の開口のパターンを図8Bに示すように矩形枠形状の2つの補強部S2に合わせた形状とする。
(Production method)
In order to form the two reinforcing portions S2 covering the inner peripheral side surface and the outer peripheral side surface of the substrate portion S1 in the frame portion S, the
3.第三実施形態
(構成)
本発明のMEMSセンサの第三実施形態として図9Aおよび図9Bに加速度センサ3の機械的な構成要素を示す。図9Aおよび図9Bにおいては、各構成要素の境界を実線で示しており、検出手段や配線部などの回路要素は省略している。図9Bは加速度センサ3を裏面側から見た平面図、図9Aは図9BのA−A線の断面図である。加速度センサ3の枠部Sにおいては、基板部S1の内周側の側面全面が補強部S2で覆われる構成となっている。基板部S1の厚さと2つの補強部S2の厚さは同じに形成されている。
3. Third Embodiment (Configuration)
FIG. 9A and FIG. 9B show mechanical components of the
(製造方法)
基板部S1の内周側の側面を覆う補強部S2を枠部S内に形成するには、第一実施形態で補強部S2を形成するためにバルク層11をエッチングする際に用いた保護膜のパターンを変更すればよい。すなわち、凹部H2を形成するための保護膜R1の開口のパターンを図9Bに示すように矩形枠形状の補強部S2に合わせた形状とする。
(Production method)
In order to form the reinforcement part S2 which covers the side surface of the inner peripheral side of the substrate part S1 in the frame part S, the protective film used when the
4.第四実施形態
(構成)
本発明のMEMSセンサの第四実施形態として図10Aおよび図10Bに加速度センサ4の機械的な構成要素を示す。図10Aおよび図10Bにおいては、各構成要素の境界を実線で示しており、検出手段や配線部などの回路要素は省略している。図10Bは加速度センサ4を裏面側から見た平面図、図10Aは図10BのA−A線の断面図である。加速度センサ4の枠部Sにおいては、補強部S2が基板部S1内部を厚さ方向に貫通し、なおかつ補強部S2は錘部Mを囲んで環状に形成されている(枠部Sを一周している)。基板部S1と補強部S2との接触面積が大きいため、補強部S2は基板部S1から脱落しにくい。
4). Fourth embodiment (Configuration)
FIG. 10A and FIG. 10B show mechanical components of the acceleration sensor 4 as the fourth embodiment of the MEMS sensor of the present invention. In FIG. 10A and FIG. 10B, the boundary of each component is shown with the continuous line, and circuit elements, such as a detection means and a wiring part, are abbreviate | omitted. 10B is a plan view of the acceleration sensor 4 viewed from the back side, and FIG. 10A is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 10B. In the frame portion S of the acceleration sensor 4, the reinforcing portion S2 penetrates the inside of the substrate portion S1 in the thickness direction, and the reinforcing portion S2 is formed in an annular shape surrounding the weight portion M (around the frame portion S). ing). Since the contact area between the substrate part S1 and the reinforcing part S2 is large, the reinforcing part S2 is unlikely to fall off the substrate part S1.
図11および図12に、第四実施形態の変形例を示す。補強部S2が基板部S1を厚さ方向に貫通しているが、図11または図12に示すように、基板部S1の厚さ方向から見たときに補強部S2は環状に形成されていなくてもよい。図12に示す変形例では、補強部S2は枠部Sの角部の一部を構成している。この構成によると、枠部Sの角部を補強部S2によって欠けにくくすることができる。なお、補強部S2は枠部Sの角部の表層を構成していてもよい。 11 and 12 show a modification of the fourth embodiment. Although the reinforcing portion S2 penetrates the substrate portion S1 in the thickness direction, as shown in FIG. 11 or FIG. 12, the reinforcing portion S2 is not formed in an annular shape when viewed from the thickness direction of the substrate portion S1. May be. In the modification shown in FIG. 12, the reinforcing portion S <b> 2 constitutes a part of the corner portion of the frame portion S. According to this structure, the corner | angular part of the frame part S can be made hard to chip with the reinforcement part S2. In addition, the reinforcement part S2 may comprise the surface layer of the corner | angular part of the frame part S. FIG.
(製造方法)
基板部S1の内部を厚さ方向に貫通する補強部S2を形成するには、第一実施形態で補強部S2を形成するためにバルク層11をエッチングする際に用いた保護膜のパターンを変更すればよい。すなわち、凹部H2を形成するための保護膜R1の開口のパターンを図10Bや図11や図12に示すような補強部S2に合わせた形状とする。
(Production method)
In order to form the reinforcing part S2 that penetrates the inside of the substrate part S1 in the thickness direction, the pattern of the protective film used when the
5.第五実施形態
(構成)
本発明のMEMSセンサの第五実施形態として図13Aおよび図13Bに加速度センサ5の機械的構成要素を示す。図13Aおよび図13Bにおいては、各構成要素の境界を実線で示しており、検出手段や貫通電極以外の配線部などの回路要素は省略している。図13Bは加速度センサ5を裏面側から見た平面図、図13Aは図13BのA−A線の断面図である。加速度センサ5の枠部Sには、基板部S1を貫通する複数の補強部S2と、枠部Sを貫通する複数の貫通電極Eが形成されている。貫通電極の直径は約30μm程度である。貫通電極が形成された加速度センサ5は、例えば図14に示すように、パッケージ150の底面に形成された外部電極142と貫通電極Eの位置が合うように載置される。貫通電極Eと外部電極142とは半田ボール141で接合される。外部電極が形成されない部分には半田ボール141の高さと同等の高さのスペーサ140が設けられ、加速度センサ5を支持する。なお、外部電極142は、図14に示すようにパッケージ150の底部を貫通していてもよいし、図15に示すように側壁部を貫通していてもよい。図16に、第五実施形態の変形例を示す。
5). Fifth embodiment (Configuration)
FIG. 13A and FIG. 13B show mechanical components of the
このように、枠部S内に貫通電極Eを設けることと、枠部S内に補強部S2を形成して枠部Sの強度を向上させ枠部Sの幅を薄くできることとによって、加速度センサを収容するパッケージのサイズを小型化することができる。
なお、上記の例ではピエゾ抵抗部131と貫通電極Eとの接続は、コンタクト抵抗低減部132と加速度センサ5の固体素子の表面に形成された配線部31bとを介して接続されているが、ボンディングワイヤによって接続するようにしてもよい。
Thus, by providing the through electrode E in the frame portion S and forming the reinforcing portion S2 in the frame portion S to improve the strength of the frame portion S and reduce the width of the frame portion S, the acceleration sensor It is possible to reduce the size of the package that accommodates the battery.
In the above example, the connection between the
(製造方法)
ピエゾ抵抗素子130を形成する工程や、半導体層13および絶縁層20を可撓部Fの形態に合わせてエッチングする工程や、ピエゾ抵抗素子130への配線部31bを形成する工程を実施した後、図17に示すように、配線部31bが形成されている面にエッチングストッパとなる膜143を形成する。続いて、図17に示すようにフォトレジストからなる保護膜R3を用いて、バルク層11側からICP−RIEにより配線部31bまでを貫通する貫通孔H4を形成する。また、サンドブラスト、ウェットエッチング、フェムト秒レーザによりにより貫通孔H4を形成してもよい。次に、貫通孔H4の底面および側面に酸化膜を形成する。酸化方法は、ドライ酸化あるいはウェット酸化を用いる。
(Production method)
After performing the step of forming the
次に、例えばプラズマCVDなどにより、密着金属層を貫通孔H4の底面および側面に形成した後、電解メッキ、無電解メッキなどにより貫通孔H4に導電金属を充填し、図18に示すように、貫通電極Eを形成する。その後、バルク層11が露出するまで密着金属層および導電金属層を研削あるいは研磨する。
Next, after forming an adhesion metal layer on the bottom and side surfaces of the through hole H4 by, for example, plasma CVD, the through hole H4 is filled with a conductive metal by electrolytic plating, electroless plating, etc., as shown in FIG. The through electrode E is formed. Thereafter, the adhesion metal layer and the conductive metal layer are ground or polished until the
次に図19に示すようにフォトレジストからなる保護膜R4を用いて例えばDeep−RIEにより、バルク層11に凹部H5を形成し、接続層12を露出させる。続いて図20に示すように、凹部H5に密着金属層を製膜した後、電解メッキ、無電解メッキなどにより凹部H5を主金属層で充填することにより金属層10からなる補強部S2の原型を形成する。その後、バルク層11が露出するまで密着金属層および主金属層を研削あるいは研磨する。
Next, as shown in FIG. 19, a recess H5 is formed in the
次にフォトレジストからなる保護膜R5を用いて例えばDeep−RIEにより、バルク層11に凹部H6を形成して接続層12を露出させる。続いて、接続層12を除去し、半導体層13を露出させる。接続層12の除去は、例えば反応性ガスによるドライエッチングにより行うことができる。以上の工程により、錘部M、枠部S、可撓部Fが形成される。エッチングストッパ膜143や保護膜R5の除去やダイシングなどの後工程を経て、加速度センサ5が完成する。
Next, the recess H6 is formed in the
6.第六実施形態
(構成)
本発明のMEMSセンサの第六実施形態として図22に加速度センサ6の機械的な構成要素を示す。図22においては、各構成要素の境界を実線で示しており、検出手段や配線部などの回路要素は省略している。加速度センサ6を裏面側から見た平面図は図8Bと同様である。図22は図8BのA−A線の断面図である。すなわち本実施形態の加速度センサ6は、第二実施形態と同様に、枠部Sにおいて、基板部S1の内周側の側面全面と外周側の側面全面とが補強部S2で覆われる構成となっている。加速度センサ6が第二実施形態の加速度センサ2と異なる点は、基板部S1の底面および錘部Mの底面が補強部S2の底面より後退している点である(ここで底面とは、枠部Sを固定するパッケージ底面などのベース部と対向する面を指す)。したがって加速度センサ6の枠部Sには、底面方向から見て環状の凹部H7が形成されている。第六実施形態の加速度センサ6は第二実施形態の加速度センサ2が奏する効果に加え、次のような効果を奏する。
6). Sixth embodiment (Configuration)
FIG. 22 shows mechanical components of the
錘部Mの底面が、補強部S2の底面から後退していることにより、図23に示すように、枠部Sを、パッケージ150の底部(ベース部)などの平坦面に取り付けたときに、錘部Mの底面と当該平坦面との間に間隔dを設けることができる。間隔dが設けられることにより、錘部Mの、静止状態における位置よりパッケージ150の底面側の運動空間を設けることができる。パッケージ150の底部に枠部Sを固定する際にスペーサ140や凹部を有する嵩上げ部材を用いなくてもよいので、コスト増加を抑えることができる。また、加速度センサ6をパッケージ150の底面に取り付ける際、環状の凹部H7に接着剤145を塗布してパッケージ底面に接着させると、補強部S2が壁となって接着剤145が補強部S2の凹部H7に面しない側面側に滲み出にくい。そのため、接着剤145が錘部Mに付着してしまう不具合が発生しにくい。
Since the bottom surface of the weight portion M is retracted from the bottom surface of the reinforcing portion S2, as shown in FIG. 23, when the frame portion S is attached to a flat surface such as the bottom portion (base portion) of the
図24は、第六実施形態の一変形例を示す図である。この変形例の加速度センサを裏面側から見た平面図は図10Bと同様である。図24は図10BのA−A線の断面図である。すなわち、この変形例では、補強部S2は枠部S内を一周しており(補強部S2の側面は基板部S1に覆われている)、なおかつ基板部S1の底面は補強部S2の底面より後退している。また、錘部Mの底面も、補強部S2の底面より後退している。例えば窪み146(補強部S2の外周側面を覆う基板部S1の底面が補強部S2の底面より後退していることによって補強部S2の外周側に形成されている窪み146)に、接着剤を塗布してベース部に取り付けると、接着剤が錘部側にはみ出しにくい。
FIG. 24 is a diagram illustrating a modification of the sixth embodiment. A plan view of the acceleration sensor of this modification viewed from the back side is the same as FIG. 10B. 24 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 10B. That is, in this modified example, the reinforcing portion S2 goes around the inside of the frame portion S (the side surface of the reinforcing portion S2 is covered by the substrate portion S1), and the bottom surface of the substrate portion S1 is from the bottom surface of the reinforcing portion S2. Retreating. Further, the bottom surface of the weight portion M is also retracted from the bottom surface of the reinforcing portion S2. For example, the adhesive is applied to the recess 146 (the
図25は、第六実施形態の一変形例を示す図であり、加速度センサを裏面側から見た平面図を示している。基板部S1は、枠部Sの4つの角部に島状に形成されている。島状の基板部S1はその側面の全面が補強部S2に覆われている。枠部Sにおいて基板部S1は補強部S2によって分断されて島状の形態を有している。基板部S1の底面は補強部S2の底面より後退しており、凹部H7が形成されている。錘部Mの底部も補強部S1の底部から後退している。 FIG. 25 is a view showing a modification of the sixth embodiment, and shows a plan view of the acceleration sensor as seen from the back side. The substrate part S1 is formed in an island shape at the four corners of the frame part S. The entire side surface of the island-shaped substrate portion S1 is covered with the reinforcing portion S2. In the frame portion S, the substrate portion S1 is divided by the reinforcing portion S2 and has an island shape. The bottom surface of the substrate portion S1 is recessed from the bottom surface of the reinforcing portion S2, and a recess H7 is formed. The bottom part of the weight part M is also retracted from the bottom part of the reinforcing part S1.
以上説明した、基板部S1の底部が補強部S2の底部より後退している形態を製造する方法として、製造方法1や製造方法2を説明する。これらの方法を採用することにより、間隔dを精度よく制御することができる。製造方法1および製造方法2では特に、図22に示す加速度センサ6を製造するための方法を説明する。その変形例である図24や図25の加速度センサの製造方法も、補強部S2を形成するためのパターンを変更する点が相違するだけであるので、説明を省略する。
(製造方法1)
錘部Mの厚さをSOI基板の厚さより薄く製造する場合、以下の製造方法1が有効である。図3の工程で、第一実施形態で補強部S2を形成するためにバルク層11をエッチングする際に用いた保護膜のパターンを、図8Bに示すような補強部S2の形状に合わせたものに変更して、補強部S2を形成するための凹部を形成する。その後、図4の工程と同様に、金属層10を充填する。金属層10の形成方法は、第一実施形態と同様の方法を用いることができる。他にも例えばスパッタリングやCVD(Chemical Vapor Deposition)を採用してもよい。続いて図5の工程と同様に、バルク層11が露出するまで金属層10を研削や研磨により除去する。
(Manufacturing method 1)
The following
続いて図26に示すように、フォトレジストからなる保護膜R6を用いて、バルク層11を異方性エッチングすることにより、バルク層11に所定の深さの凹部を形成する。このとき形成された凹部の底面は、完成状態の加速度センサ6において錘部Mの底面や基板部S1の底面となる。また、このとき形成された凹部のうち金属層10に囲まれたバルク層11の凹部は、図22および図23の凹部H7(内側の環状の金属層10(補強部S2)の外周側面と、外側の環状の金属層10(補強部S2)の内周側面を内壁面とし、これら2つの環状の金属層10に囲まれたバルク層11の露出面(基板部S1の底面)を底面とする、凹部)に相当する。異方性エッチングによる形成される凹部の深さは、図22および図23における間隔dに相当する。異方性エッチングには、例えばDeep−RIEが採用される。そのため間隔dを精度よく制御することができる。エッチング後、保護膜R6を除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 26, the
続いて図27に示すように、フォトレジストからなる保護膜R7を用いて、バルク層11をDeep−RIEなどで異方性エッチングすることによりバルク層11に環状の凹部H8を形成し、接続層12を露出させる。次に、保護層R7を除去し、露出している接続層12をウェットエッチングにより除去し、半導体層13を露出させることにより、図22(図28)に示す加速度センサ6が完成する。
Subsequently, as shown in FIG. 27, by using the protective film R7 made of a photoresist, the
(製造方法2)
錘部Mの厚さがSOI基板の厚さより薄くならないようにする場合は、以下の製造方法2が有効である。前述の製造方法1で説明した図26の工程の前、すなわち、金属層10を形成してバルク層11が露出するまで金属層10を研削または研磨した状態の後、図29に示すように、金属層10およびバルク層11の表面に金属層14を形成する。例えば、スパッタリングにより密着金属層を形成し、密着金属層の表面にメッキにより密着金属層より厚く主金属層を形成することによって金属層14を形成する。密着金属層の材料としては例えばCrを用いることができる。主金属層の材料としてはNi、Cu、Fe−Ni合金、Mg−Zr合金、Mn−Cu合金などを用いることができる。金属層14の厚さは、図22に示す間隔dに相当する。製造方法2によると、金属層14の厚さをメッキ時間によって精密に制御することができる。
(Manufacturing method 2)
In order to prevent the thickness of the weight M from being thinner than the thickness of the SOI substrate, the following
次に、金属層14の表面に、フォトレジストからなる保護層R8を形成し、図30に示すように、保護層R8を用いて金属層14を除去(金属層10の表面部分を除いて除去)することによって、バルク層11を露出させる。このとき、バルク層11の表面から突出した環状の金属層14が2つ形成された状態となる。すなわち、内側の環状の金属層14の外周側面と、外側の環状の金属層14の内周側面を内壁面とし、これら2つの環状の金属層14に囲まれたバルク層11の露出面を底面とする、凹部H7が形成された状態となる。
Next, a protective layer R8 made of a photoresist is formed on the surface of the
続いて保護層R8を除去する。続いて、図31に示すように、フォトレジストからなる保護層R9を用いてバルク層11をDeep−RIEなどで異方性エッチングすることによりバルク層11に環状の凹部H9を形成し、接続層12を露出させる。次に、図32に示すように、接続層12をエッチングし、半導体層13を露出させ、保護層R9を除去することにより、図22の加速度センサ6が完成する。製造方法2で製造された加速度センサ6の補強部S2は、金属層10と金属層14とからなる。
Subsequently, the protective layer R8 is removed. Subsequently, as shown in FIG. 31, an annular recess H9 is formed in the
なお、図29の工程から図32の工程の代わりに次のような工程を実施して図22の加速度センサ6を製造してもよい。製造方法1で説明した図26の工程の前、すなわち、金属層10を形成してバルク層11が露出するまで金属層10を研削または研磨した状態の後、金属層10およびバルク層11の表面に金属密着層を形成する。続いて金属密着層の表面にフォトレジストからなる保護層を形成する。当該保護層は、金属層10の投影領域において金属密着層を露出させ、それ以外の領域を覆うマスクパターンである。続いて、露出している金属密着層の表面に、当該金属密着層より厚い主金属層を、メッキにより形成する。このとき、主金属層の厚さを調整することで、図22に示す間隔dを制御することができる。続いて保護層を除去し、露出している金属密着層を除去することにより、図22に示す加速度センサ6を製造することができる。
Note that the
なお、枠部Sの底面に凹部H7や窪み146を形成することなく平坦なままの状態とし、錘部Mの底面が枠部Sの底面より後退している構成(例えば図33)も本発明の権利範囲に含まれる。図29に示す構成は、上述した図26の工程において、凹部H7を形成するための開口が形成されていない保護層を用い、錘部Mの底面のみ深さdだけエッチングし、図27以降の工程を実施することにより製造できる。枠部Sとパッケージ150の底部を接着する際にフィラー入り接着剤を使用して、錘部Mの運動空間を確保する必要がない。また、錘部Mの運動空間を確保するためにスペーサや凹部を有する嵩上げ部材を用いる必要がない。
A configuration in which the bottom surface of the frame portion S is kept flat without forming the recess H7 or the
7.他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態ではMEMSセンサとして加速度センサを例に説明したが、可撓部と錘部と枠部を備えたその他のモーションセンサ(角速度センサや振動センサ等)に適用されてもよい。また、上記実施形態で示した材質や寸法や形状や成膜方法やパターン転写方法はあくまで例示であるし、当業者であれば自明である工程の追加や削除や工程順序の入れ替えについては説明が省略されている。
7). Other Embodiments The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the acceleration sensor is described as an example of the MEMS sensor. However, the present invention may be applied to other motion sensors (an angular velocity sensor, a vibration sensor, and the like) including a flexible portion, a weight portion, and a frame portion. The materials, dimensions, shapes, film forming methods, and pattern transfer methods shown in the above embodiment are merely examples, and the addition and deletion of processes and the replacement of process order that are obvious to those skilled in the art are described. It is omitted.
1〜5:加速度センサ、10:金属層、11:バルク層、12:接続層、13:半導体層、14:金属層、20:絶縁層、30:破線、31b:配線部、130:ピエゾ抵抗素子、140:スペーサ、141:半田ボール、142:外部電極、143:エッチングストッパ膜、145:接着剤、150:パッケージ、E:貫通電極、F:可撓部、H1:コンタクトホール、H2:凹部、H3:凹部、H4:貫通孔、H5〜H9:凹部、M:錘部、R1〜R9:保護膜、S:枠部、S1:基板部、S2:補強部。 1-5: acceleration sensor, 10: metal layer, 11: bulk layer, 12: connection layer, 13: semiconductor layer, 14: metal layer, 20: insulating layer, 30: broken line, 31b: wiring part, 130: piezoresistor Element: 140: Spacer, 141: Solder ball, 142: External electrode, 143: Etching stopper film, 145: Adhesive, 150: Package, E: Through electrode, F: Flexible part, H1: Contact hole, H2: Recess , H3: recessed portion, H4: through hole, H5 to H9: recessed portion, M: weight portion, R1 to R9: protective film, S: frame portion, S1: substrate portion, S2: reinforcing portion.
Claims (10)
前記可撓部の一端と結合し、前記可撓部とともに運動する錘部と、
前記錘部を環状に囲み、前記可撓部の他端に内周が結合している枠部と、
前記可撓部の変形または変位を検出する検出手段を含む回路要素と、
を備え、
前記枠部は、基板部と、前記枠部を補強する補強部と、を含んで構成されている、
MEMSセンサ。 A flexible part;
A weight portion coupled with one end of the flexible portion and moving with the flexible portion;
A frame part that surrounds the weight part in an annular shape and has an inner periphery coupled to the other end of the flexible part;
A circuit element including detection means for detecting deformation or displacement of the flexible portion;
With
The frame portion includes a substrate portion and a reinforcing portion that reinforces the frame portion.
MEMS sensor.
請求項1に記載のMEMSセンサ。 The reinforcing portion is made of a material having higher toughness than the substrate portion.
The MEMS sensor according to claim 1.
請求項1または請求項2に記載のMEMSセンサ。 The substrate portion is composed of a single crystal silicon wafer, and the reinforcing portion is composed of a metal material.
The MEMS sensor according to claim 1 or 2.
請求項1〜請求項3のいずれかに記載のMEMSセンサ。 The reinforcing part penetrates the substrate part in the thickness direction,
The MEMS sensor according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜請求項3のいずれかに記載のMEMSセンサ。 The reinforcing portion constitutes a surface layer of the outer peripheral side surface of the frame portion.
The MEMS sensor according to any one of claims 1 to 3.
請求項1〜請求項5のいずれかに記載のMEMSセンサ。 The reinforcing part makes a round in the frame part,
The MEMS sensor according to any one of claims 1 to 5.
請求項1〜請求項5のいずれかに記載のMEMSセンサ。 The reinforcing part constitutes a corner of the frame part,
The MEMS sensor according to any one of claims 1 to 5.
請求項1〜請求項7のいずれかに記載のMEMSセンサ。 The bottom surface of the weight portion facing the base portion fixing the frame portion is recessed from the bottom surface of the reinforcing portion facing the base portion.
The MEMS sensor according to any one of claims 1 to 7.
請求項8に記載のMEMSセンサ。 The bottom surface of the substrate portion facing the base portion is recessed from the bottom surface of the reinforcing portion.
The MEMS sensor according to claim 8.
前記可撓部の一端と結合し、前記可撓部とともに運動する錘部と、
前記錘部を環状に囲み、前記可撓部の他端に内周が結合している枠部であって、前記枠部を補強する補強部と基板部とを含んで構成されている枠部と、
前記可撓部の変形または変位を検出する検出手段を含む回路要素と、
を備え、
前記枠部を固定するベース部と対向する前記錘部の底面は前記ベース部と対向する前記補強部の底面より後退しており、
前記基板部の側面が前記補強部に覆われ、前記ベース部と対向する前記基板部の底面が、前記ベース部と対向する前記補強部の底面よりも後退していることにより、前記基板部の底面を底面とし前記補強部の側面を内壁面とする凹部が前記枠部に形成されているMEMSセンサの固定方法であって、
前記凹部に接着剤を塗布し、前記接着剤によって、前記枠部を前記ベース部に固定する、
MEMSセンサの固定方法。 A flexible part;
A weight portion coupled with one end of the flexible portion and moving with the flexible portion;
A frame portion that annularly surrounds the weight portion and has an inner periphery coupled to the other end of the flexible portion, and includes a reinforcing portion that reinforces the frame portion and a substrate portion. When,
A circuit element including detection means for detecting deformation or displacement of the flexible portion;
With
The bottom surface of the weight portion facing the base portion fixing the frame portion is recessed from the bottom surface of the reinforcing portion facing the base portion,
The side surface of the substrate portion is covered with the reinforcing portion, and the bottom surface of the substrate portion facing the base portion is set back from the bottom surface of the reinforcing portion facing the base portion. A MEMS sensor fixing method in which a recess having a bottom surface as a bottom surface and a side surface of the reinforcing portion as an inner wall surface is formed in the frame portion,
An adhesive is applied to the recess, and the frame is fixed to the base by the adhesive;
Fixing method of MEMS sensor.
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