JP2010245461A - Manufacturing method of mems sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、第1基板と第2基板とに囲まれた閉鎖空間が存在する状態で熱処理工程を有するMEMSセンサの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a MEMS sensor having a heat treatment process in a state where a closed space surrounded by a first substrate and a second substrate exists.
図15は、従来におけるMEMSセンサの製造工程の一例を示す断面図である。図15(a)では、第1シリコン基板1の表面1aに複数の有底の凹部2をドライエッチング等により形成する。図15(b)では、表面に熱酸化により酸化絶縁層(SiO2層)3が形成された第2シリコン基板4の表面4aと、第1基板1の表面1aとを常温接合する。その後、接合強度を上げるために熱処理を施す。図15(c)に示す工程では第1シリコン基板1の露出表面や側面の形をエッチングや研磨工程等により整え、さらに、第1シリコン基板1の凹部2が形成されている位置に、可動部と固定部とに分離されたセンサ部(図示せず)を形成する。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing an example of a conventional MEMS sensor manufacturing process. In FIG. 15A, a plurality of bottomed
図15(b)に示す工程で熱処理を施すと、第1シリコン基板1と第2シリコン基板4との接合界面でSi原子が酸素を介して結合された結合状態から酸素がシリコン基板内に分散してSi原子間接合となり、これにより、第1シリコン基板1と第2シリコン基板4間の接合強度を効果的に向上させることができる。
When heat treatment is performed in the step shown in FIG. 15B, oxygen is dispersed in the silicon substrate from a bonded state in which Si atoms are bonded via oxygen at the bonding interface between the
ところで、図15に示すMEMSセンサの製造方法では、図15(b)工程で第1シリコン基板1に形成された凹部2は、第1シリコン基板1と第2シリコン基板4とに囲まれた閉鎖空間となる。
In the MEMS sensor manufacturing method shown in FIG. 15, the
このとき接合強度を向上させるための上記の熱処理を施すと、図16(a)(部分拡大縦断面図)に示す第1シリコン基板1に形成された凹部2の酸化絶縁層3により塞がれる側の接合面側縁部2a付近に、非常に強い剥離応力が加わることがわかった。特に、この剥離応力は、図16(b)(凹部の部分平面図。なお凹部の周囲を斜線で示した)の矢印に示すように、凹部2の前記接合面側縁部2aの角部2b付近に最も強く加わることが後述する実験によりわかっている。
At this time, when the heat treatment for improving the bonding strength is performed, the oxide insulating layer 3 in the
そこで本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に、剥離応力を分散し最大剥離応力を低下させることが出来るMEMSセンサの製造方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention solves the above-described conventional problems, and in particular, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a MEMS sensor capable of dispersing peeling stress and reducing the maximum peeling stress.
本発明におけるMEMSセンサの製造方法は、
(a) 第1基板の表面側に有底の凹部を形成し、このとき、前記凹部の側壁に、開口側縁部から前記凹部の底面方向に向けて前記凹部の幅寸法を広げる方向へ後退する後退領域を設ける工程、
(b) 第1基板の表面、あるいは前記第2基板の表面の少なくとも一方に酸化絶縁層を形成する工程、
(c) 前記第1基板の表面と前記第2基板の表面とを接合し、前記凹部を閉鎖空間とした状態で、熱処理を施す工程、
を有することを特徴とするものである。
The manufacturing method of the MEMS sensor in the present invention is as follows:
(A) A bottomed recess is formed on the surface side of the first substrate, and at this time, the recess recedes from the opening side edge toward the bottom surface of the recess in the direction of increasing the width dimension of the recess. Providing a receding region to perform,
(B) forming an oxide insulating layer on at least one of the surface of the first substrate or the surface of the second substrate;
(C) joining the surface of the first substrate and the surface of the second substrate, and performing a heat treatment in a state where the concave portion is a closed space;
It is characterized by having.
上記により、(c)工程で、熱処理を施したときに、凹部の第2基板との接合により塞がれる側の縁部((a)工程での開口側縁部)付近に加わる剥離応力を分散でき、最大剥離応力を低減できる。 As described above, when the heat treatment is performed in the step (c), the peeling stress applied to the vicinity of the edge portion (open side edge portion in the step (a)) that is closed by the bonding with the second substrate of the concave portion. It can be dispersed and the maximum peel stress can be reduced.
本発明では、前記(a)工程にて、前記開口側縁部から底面方向の途中位置まで前記凹部の幅寸法が徐々に広がるように前記後退領域を形成することが好適である。 In the present invention, it is preferable that in the step (a), the receding region is formed so that the width dimension of the concave portion gradually increases from the opening side edge portion to the middle position in the bottom surface direction.
また本発明では、前記(c)工程の次に、
(d) 前記第1基板に形成した前記凹部の位置に、前記第1基板あるいは前記第2基板の一方を加工して、可動部と固定部とに分離されたセンサ部を形成する工程、
を有することが可能である。これにより所望の物理量センサを製造できる。
In the present invention, after the step (c),
(D) processing one of the first substrate or the second substrate at the position of the recess formed in the first substrate to form a sensor unit separated into a movable part and a fixed part;
It is possible to have Thereby, a desired physical quantity sensor can be manufactured.
本発明のMEMSセンサの製造方法によれば、熱処理を施したときに凹部の第2基板との接合により塞がれる側の縁部付近に加わる剥離応力を分散でき、最大剥離応力を低減できる。 According to the method for manufacturing a MEMS sensor of the present invention, it is possible to disperse the peeling stress applied to the vicinity of the edge on the side that is closed by bonding with the second substrate of the recess when heat treatment is performed, and to reduce the maximum peeling stress.
図1は、本実施形態におけるMEMSセンサの製造方法を示す工程図である。図1の各工程図は、厚さ方向から切断して示した縦断面図で示されている。図2は、図1(a)に示す凹部を形成する際の製造工程を示す拡大縦断面図である。図3(a)は、図1(b)の一部の拡大縦断面図、図3(b)は、凹部の第2シリコン基板に塞がれる側の縁部(開口側縁部)付近に加わる剥離応力を説明するための凹部の平面図である。図4は、別の実施形態における凹部付近の縦断面図である。 FIG. 1 is a process diagram showing a method for manufacturing a MEMS sensor according to this embodiment. Each process drawing of FIG. 1 is shown by the longitudinal cross-sectional view cut | disconnected and shown from the thickness direction. FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view showing a manufacturing process when forming the concave portion shown in FIG. FIG. 3A is an enlarged longitudinal sectional view of a part of FIG. 1B, and FIG. 3B is a portion near the edge (opening edge) of the recess that is closed by the second silicon substrate. It is a top view of the recessed part for demonstrating the peeling stress to apply. FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of the vicinity of a recess according to another embodiment.
図1(a)の工程では、MEMSセンサを構成するシリコンで形成された第1シリコン基板10の表面10aにドライエッチング等により複数の有底の凹部11を形成する。
In the step of FIG. 1A, a plurality of bottomed
図2(a)に示すように、第1シリコン基板10の表面10aに開口部12を有するマスク13を設ける。続いて、図2(b)に示す工程では、例えば、SF6ガス、C4F8ガス及びO2ガスを用いてマスク13の開口部12から露出する第1シリコン基板10の表面10aをドライエッチングで削り、有底の凹部11を形成する。図2(b)に示す工程では、開口部12直下のみならず、開口部12周辺のマスク13下の第1シリコン基板10もエッチングにて除去される。よって、凹部11の開口幅T1は、マスク13の開口部12の開口幅T2よりもやや広がる。さらに図2(b)に示すように、凹部11の側壁14に、凹部11の開口側縁部11aから底面11b方向に向けて凹部11の幅寸法を広げる方向へ後退する後退領域14aが形成される。なお、下記では、符号11aを接合面側縁部11aと表記する場合がある。
As shown in FIG. 2A, a
また、この実施形態では、後退領域14aは、開口側縁部11aから底面11b方向への途中位置11cにまで形成され、途中位置11cから底面11bに向けて徐々に凹部11の幅寸法が狭まるように傾斜する裾領域14bが形成される。図2(b)には凹部11の最も大きくなる幅寸法の位置に幅寸法T3を明記した。
Further, in this embodiment, the receding
図2(b)に示すように凹部11の側壁14は、全体的に窪んだ曲面状となる。このような形状とするには、SF6ガスの流量、C4F8ガスの流量、O2ガスの流量、マスク13の開口部12の開口幅T2、エッチング深さを調整することに行う。一例として、SF6ガスの流量を、500sccm、C4F8ガスの流量を、180sccm程度、O2ガスの流量を200sccm程度、マスク13の開口部12の開口幅T2を500μm程度、エッチング深さを1.0μm程度とする。また本実施形態と比較して後退領域が形成されない比較例の一例としては、SF6ガスが350sccm、C4F8ガスが150sccm、O2ガスが0sccmである。なお1sccm=1.667×10-8(m3/sec)(25℃で規格化)とした。
As shown in FIG. 2B, the
そして、図2(c)の工程では、マスク13を除去する。ここで、凹部11の開口幅T1は、501〜502μm程度、凹部11内の最大幅寸法T3は、503〜505μm程度、底面11bの幅寸法T4は、500μm程度、凹部11の深さ寸法T5は1.0〜2.0μm程度である。
Then, in the step of FIG. 2C, the
次に図1(b)に示す工程では、第2シリコン基板20を用意し、第2シリコン基板20の表面20a全域に熱酸化により酸化絶縁層21(SiO2層)を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 1B, a
次に、第1シリコン基板10の表面10aと第2シリコン基板20の表面20aとを対向させ常温接合する。この常温接合によっても第1シリコン基板10と第2シリコン基板20間をある程度強く接合することができるが、更に強い接合強度を得るため熱処理を施す。熱処理を施すと、第1シリコン基板10と第2シリコン基板20との接合界面でSi原子が酸素を介して結合された結合状態から酸素がシリコン基板内に分散してSi原子間接合となり、これにより、第1シリコン基板10と第2シリコン基板20間の接合強度を効果的に向上させることができる。
Next, the
図1(b)に示すように凹部11は第1シリコン基板10と第2シリコン基板20とに囲まれた閉鎖空間の状態で熱処理される。熱処理温度は、1000〜1100℃程度である。これにより、閉鎖空間である凹部11の内部圧力は理想気体の状態方程式(PV=nRT)に基づいて、常温時に比べて上昇するものの、常温時に比べてせいぜい数倍程度の大きさである。一方、応力について考察すると、図3(a)に示すように、凹部11の第2シリコン基板20の表面20a(酸化絶縁層21の表面)に塞がれる接合面側縁部(開口側縁部)11a付近には剥離応力が作用する。本実施形態では、図3(a)に示すように、凹部11の側壁14の第2シリコン基板20に塞がれる接合面側縁部11aから底面11b方向に向けて、凹部11の幅寸法を広げる方向に後退する後退領域14aを設けた。これにより、図3(b)(なお凹部11の周囲を斜線で示した)に示すように、前記剥離応力(矢印で示す)を、接合面側縁部11a付近の広い範囲にわたって分散でき、最大剥離応力を低減することが可能になる。
As shown in FIG. 1B, the
凹部11の接合面側縁部(開口側縁部)11aの形状を限定しないが、本実施形態は、接合面側縁部(開口側縁部)11aに角部11dが形成されるような形態に特に有効である。角部11dは、隣り合う接合面側縁部(開口側縁部)11a間を繋ぐ部分である。図3(b)では、角部11dを介して繋がる接合面側縁部(開口側縁部)11aを直線的に図示しているが、接合面側縁部(開口側縁部)11aは曲面であってもよい。このとき角部11dの曲率半径は、接合面側縁部(開口側縁部)11aの曲率半径よりも小さくなっている。後述の実験結果でも示すように、角部付近に最大剥離応力が加わりやすいが、従来では、この最大剥離応力が非常に強かったのに対して本実施形態では、最大剥離応力を効果的に小さくすることが可能になる。
Although the shape of the joint surface side edge (opening side edge) 11a of the
図4に示す他の実施形態では、凹部11の側壁26と接合面側縁部11aとの間に後退領域としてのR部25を形成している。図面上では側壁26は高さ方向に直線状に延びているが多少傾斜する構成でもよい。また、後退領域が接合面側縁部11aから底面11bに至る側壁の全域に形成されてもよい。かかる場合、凹部11の縦断面は略台形状になる。
In another embodiment shown in FIG. 4, an
図1(c)に示す工程では、第1シリコン基板10の露出表面や側面の形をエッチングや研磨工程等により整える。その後、第1シリコン基板10の凹部11が形成されている位置に、可動部と固定部とに分離されたセンサ部を形成する。
In the step shown in FIG. 1C, the shape of the exposed surface and side surfaces of the
本実施形態の製造方法により例えば図5,図6に示す加速度センサを製造できる。
図5は本実施形態の加速度センサを示すものであり、可動部と固定部および枠体層を示す平面図である。図6は、加速度センサの全体構造を示す断面図であり、図5をA−A線で切断した断面図に相当している。
For example, the acceleration sensor shown in FIGS. 5 and 6 can be manufactured by the manufacturing method of the present embodiment.
FIG. 5 shows the acceleration sensor of this embodiment, and is a plan view showing a movable part, a fixed part, and a frame layer. 6 is a cross-sectional view showing the overall structure of the acceleration sensor, and corresponds to a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
図6に示すように、加速度センサは、第1シリコン基板30と、第2シリコン基板31と、前記第1シリコン基板30と前記第2シリコン基板31の間に介在する酸化絶縁層32とを有して構成される。
As shown in FIG. 6, the acceleration sensor includes a
第2シリコン基板31には、第1の固定部33、第2の固定部34、可動部35および枠体層36が分離されて形成されている。第1の固定部33、第2の固定部34及び可動部35でセンサ部が構成されている。
On the
図5に示すように、第1の固定部33には、四角形のアンカ部37が接続されている。図6に示すように、アンカ部37は酸化絶縁層32によって第1シリコン基板30の表面に固定支持されている。また、第2の固定部34には、四角形のアンカ部38が接続されている。アンカ部38も、酸化絶縁層32によって第1シリコン基板30の表面に固定支持されている。
As shown in FIG. 5, a
図5に示すように、固定部33,44には、夫々、櫛歯状の複数の対向電極が形成されている。
As shown in FIG. 5, a plurality of comb-like counter electrodes are formed on the fixing
図5に示す加速度センサでは、四角形の枠体層36の内側が可動領域であり、可動領域では、前記第1の固定部33、第2の固定部34及び各アンカ部37,38,39,43を除く部分が可動部35として規定される。
In the acceleration sensor shown in FIG. 5, the inside of the
可動部35は、アンカ部39,43の位置で酸化絶縁層32を介して第1シリコン基板30に支持される(図6参照)。
The
また図5に示すように、可動部35には、固定部33,34の対向電極間に位置する櫛歯状の可動対向電極が設けられる。
Further, as shown in FIG. 5, the
この加速度センサに加速度が作用すると、その反作用により可動部が移動する。このとき、各可動対向電極と固定側の対向電極との対向距離が変化することで、静電容量が変化し、この静電容量の変化を電気回路で検出して、加速度の変化や加速度の大きさを検知することができる。 When acceleration acts on the acceleration sensor, the movable part moves due to the reaction. At this time, the capacitance changes due to the change in the facing distance between each movable counter electrode and the fixed counter electrode, and the change in the capacitance is detected by an electric circuit. The size can be detected.
図6に示すように、可動部及び固定部と、第1シリコン基板30の間には有底の凹部40が設けられる。
As shown in FIG. 6, a bottomed
図7は、図6のアンカ部37付近を拡大した拡大縦断面図である。図6に示すように凹部40の側壁41には開口側縁部40aから底面40bに向けて凹部40の幅寸法を広げる方向に後退する後退領域42が形成されている。
FIG. 7 is an enlarged vertical sectional view in which the vicinity of the
図5ないし図7に示す加速度センサの製造方法について図8を用いて説明する。
図8(a)に示すように、第1シリコン基板30の表面30aに凹部40を形成する。この凹部40を、図2で説明したものと同様の製造方法により形成する。これにより凹部40の側壁41の開口側縁部40aから底面40bの途中まで凹部40の幅寸法を広げる方向へ後退する後退領域42を形成できる(図7参照)。
A method for manufacturing the acceleration sensor shown in FIGS. 5 to 7 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 8A, a
次に図8(b)の工程では、第1シリコン基板30の表面30aを熱酸化して、酸化絶縁層32(SiO2層)を形成する。これにより、凹部40の側壁41から底面40bにかけても酸化絶縁層32が形成される。このとき、凹部40の後退領域42上に形成される部分の酸化絶縁層32の表面には、前記後退領域42に倣って後退領域が形成される。図1では、第2シリコン基板20側に酸化絶縁層21を形成したが、この実施形態では、第1シリコン基板30側に酸化絶縁層32を形成している。
Next, in the step of FIG. 8B, the
次に、図8(c)に示す工程では、第1シリコン基板30の表面と第2シリコン基板31の表面を常温接合する。このとき、凹部40は、第1シリコン基板30と第2シリコン基板31に囲まれた閉鎖空間になる。そして接合強度を上げるべく熱処理を施す。
Next, in the step shown in FIG. 8C, the surface of the
本実施形態では、凹部40の側壁41の接合面側縁部(開口側縁部)40a側に後退領域42を形成し、またそれに倣って酸化絶縁層32にも後退領域が形成されるので、酸化絶縁層32の接合面側縁部32a付近(図8(c)参照)に加わる剥離応力を分散でき、最大剥離応力を低減することが可能になる。
In the present embodiment, the receding
続いて、図8(d)に示す工程では、ディープRIE(Deep RIE)を用いて、第2シリコン基板31に、可動部35、固定部33,34、アンカ部37,38,39,43さらには枠体層36を形成する。このとき、可動部35及び固定部33,34を、第1シリコン基板30に形成された凹部40と対向する位置に形成する。
8D, deep RIE (Deep RIE) is used to attach the
次に図8(e)の工程では、各アンカ部37,38,39,43及び枠体層36と第1シリコン基板30間の酸化絶縁層32を残して、その他の酸化絶縁層32を、ウエットエッチングやドライエッチングによる等方性エッチング工程にて除去する。
Next, in the step shown in FIG. 8E, the other
ただし、可動部35と第1シリコン基板30との間に可動部35の移動空間を凹部40により十分な大きさで確保できれば、図8(e)の工程で酸化絶縁層32を除去しなくてもよい。すなわち図8(e)の工程を施さず、図8(d)の工程で完了することも出来る。
However, if the moving space of the
図9は別の実施形態におけるMEMSセンサの製造方法を示す縦断面図である。
まず図9(a)に示す工程では、第1シリコン基板45の図示下側を向く表面45aに、エッチング加工により複数の凹部46を形成する。凹部46,46間に挟まれる凸部はスティッキング防止部55である。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a method of manufacturing a MEMS sensor according to another embodiment.
First, in the step shown in FIG. 9A, a plurality of
図9(a)の工程では図2と同様の製造方法を用いて凹部46をエッチングにて形成する。これにより図10に示すように、凹部46の側壁47には、開口側縁部46aから底面46bの途中まで、凹部46の幅寸法を広げる方向に後退する後退領域48が形成される。
In the process of FIG. 9A, the
次に図9(b)の工程では、第1シリコン基板45の表面を熱酸化して、酸化絶縁層49を形成する。このとき、凹部46の後退領域48上に形成される部分の酸化絶縁層49の表面には、前記後退領域48に倣って後退領域が形成される。
Next, in the step of FIG. 9B, the surface of the
次に、図9(c)に示す工程では、第1シリコン基板45の表面と第2シリコン基板50の表面とを常温接合する。このとき図9(c)に示すように、凹部46は、第1シリコン基板45と第2シリコン基板50に囲まれた閉鎖空間となる。そして第1シリコン基板45と第2シリコン基板50間の接合強度を高めるべく熱処理を施す。本実施形態では、凹部46の側壁47の接合面側縁部(開口側縁部)46a側に後退領域48を形成し、またそれに倣って酸化絶縁層49にも後退領域が形成されるので、酸化絶縁層49の接合面側縁部49a付近(図9(c)参照)に加わる剥離応力を分散でき、最大剥離応力を低減することが可能になる。
Next, in the step shown in FIG. 9C, the surface of the
また図9(c)の工程では、第1シリコン基板45の上面を所定厚となるまで研削する。
In the step of FIG. 9C, the upper surface of the
続いて、図9(d)に示す工程では、ディープRIE(Deep RIE)を用いて、第1シリコン基板45を、センサ部51を構成する可動部52と固定部53とに分離加工する。またこの実施形態ではセンサ部51の周囲にある第1シリコン基板45を枠体54として残している。
Subsequently, in the step shown in FIG. 9D, the
続いて、図9(d)の工程では、センサ部51と第2シリコン基板50間にある酸化絶縁層49を、ウエットエッチングやドライエッチングによる等方性エッチング工程にて除去する。図9(d)では除去される酸化絶縁層3を点線で示している。
9D, the
このとき可動部52及び固定部53の下面52a,53aに図10に示す凸形状のスティッキング防止部55が残される。
At this time, convex
本実施形態のMEMSセンサの製造方法は加速度センサ以外の物理量センサ全般に適用可能である。 The manufacturing method of the MEMS sensor of this embodiment is applicable to all physical quantity sensors other than the acceleration sensor.
図1に示す第1シリコン基板と第2シリコン基板の間に形成された閉鎖空間としての凹部に加わる内部応力を理想気体の状態方程式(PV=nRT)により求めた。 The internal stress applied to the recess as a closed space formed between the first silicon substrate and the second silicon substrate shown in FIG. 1 was obtained by an ideal gas equation of state (PV = nRT).
図11のグラフは、常温(25℃時)での凹部11の体積と凹部11の内部応力との関係、1000℃に熱処理したときの凹部11の体積と凹部11の内部応力との関係である。
The graph of FIG. 11 shows the relationship between the volume of the
凹部11の体積Vの変化により気体の物質量nも変化し、凹部11の体積変化によっても温度一定であれば凹部の内部応力に変化はない。
If the volume V of the
ここで、温度を上昇させると、閉鎖空間としての凹部の内部応力は上昇するが、図11に示すように、1000℃の熱処理を施しても内部圧力はせいぜい約0.4MPa程度までしか上昇しない。 Here, when the temperature is raised, the internal stress of the recess as the closed space increases, but as shown in FIG. 11, the internal pressure rises only to about 0.4 MPa at most even when heat treatment at 1000 ° C. is performed. .
その一方で、次のシミュレーション実験に示すように、第1シリコン基板と第2シリコン基板とを接合して形成された閉鎖空間には、局所的に強い剥離応力が作用する。 On the other hand, as shown in the next simulation experiment, a strong peeling stress acts locally in a closed space formed by joining the first silicon substrate and the second silicon substrate.
実験では、図12に示す形状のMEMSセンサを想定し、Siのヤング率を130GPa、ポアソン比を0.28、SiO2のヤング率を72GPa、ポアソン比を0.25とし、さらに、初期圧力を101300(N/m2)とし、初期温度を25℃とし、気体定数を8.31(J/(K・mol))とし、熱処理温度を1000℃とした。また凹部の奥行き長さを250μmとした。 In the experiment, assuming a MEMS sensor having the shape shown in FIG. 12, the Young's modulus of Si is 130 GPa, the Poisson's ratio is 0.28, the Young's modulus of SiO 2 is 72 GPa, the Poisson's ratio is 0.25, and the initial pressure is 101300 (N / m 2 ), the initial temperature was 25 ° C., the gas constant was 8.31 (J / (K · mol)), and the heat treatment temperature was 1000 ° C. The depth of the recess was 250 μm.
実験では、凹部の側壁に図4に示したR部を設け、このR部の曲率半径を0.00μ、0.25μm、0.5μm、0.75μm及び0.9μmとしたときに、凹部の開口側縁部付近に加わる剥離応力の分布を求めた。図13に応力分布が図示されている。図13(a)は、R部の曲率半径を0.00μm(すなわちR部を形成していない)としたときの応力分布、図13(b)は、R部の曲率半径を0.50μmとしたときの応力分布、図13(c)は、R部の曲率半径を0.90μmとしたときの応力分布である。図13(a)に示すように凹部の側壁にR部を形成していない従来例では、凹部の接合面側縁部(開口側縁部)の角部付近に非常に強い剥離応力が作用することがわかった。 In the experiment, when the R portion shown in FIG. 4 is provided on the side wall of the recess and the radius of curvature of the R portion is 0.00 μm, 0.25 μm, 0.5 μm, 0.75 μm, and 0.9 μm, The distribution of the peeling stress applied near the opening edge was determined. FIG. 13 shows the stress distribution. FIG. 13A shows the stress distribution when the radius of curvature of the R portion is 0.00 μm (that is, the R portion is not formed), and FIG. 13B shows that the radius of curvature of the R portion is 0.50 μm. FIG. 13C shows the stress distribution when the radius of curvature of the R portion is 0.90 μm. As shown in FIG. 13A, in the conventional example in which the R portion is not formed on the side wall of the concave portion, a very strong peeling stress acts near the corner portion of the joint surface side edge portion (opening side edge portion) of the concave portion. I understood it.
一方、図13(b)(c)に示すように凹部の側壁の接合面側縁部(開口側縁部)側にR部を形成すると、剥離応力が分散し、最大剥離応力が弱まることがわかった。 On the other hand, as shown in FIGS. 13B and 13C, when the R portion is formed on the bonding surface side edge (opening side edge) side of the side wall of the recess, the peeling stress is dispersed and the maximum peeling stress is weakened. all right.
図14は、R部の曲率半径と、最大剥離応力との関係を示すグラフである。図14に示すように、R部を設けることで、最大剥離応力を低減でき、さらにR部の曲率半径を大きくすることで、より効果的に最大剥離応力を低減できることがわかった。 FIG. 14 is a graph showing the relationship between the radius of curvature of the R portion and the maximum peel stress. As shown in FIG. 14, it was found that the maximum peel stress can be reduced by providing the R portion, and the maximum peel stress can be more effectively reduced by increasing the radius of curvature of the R portion.
10、30、45 第1シリコン基板
11、40、46 凹部
11a、40a、46a 開口側縁部(接合面側縁部)
13 マスク
14、41、47 側壁
14a、42、48 後退領域
20、31、50 第2シリコン基板
21、32、49 酸化絶縁層
25 R部
33、34、53 固定部
35、52 可動部
36 枠体層
37、38、39、43 アンカ部
55 スティッキング防止部
10, 30, 45
13
Claims (3)
(b) 第1基板の表面、あるいは前記第2基板の表面の少なくとも一方に酸化絶縁層を形成する工程、
(c) 前記第1基板の表面と前記第2基板の表面とを接合し、前記凹部を閉鎖空間とした状態で、熱処理を施す工程、
を有することを特徴とするMEMSセンサの製造方法。 (A) A bottomed recess is formed on the surface side of the first substrate, and at this time, the recess recedes from the opening side edge toward the bottom surface of the recess in the direction of increasing the width dimension of the recess. Providing a receding region to perform,
(B) forming an oxide insulating layer on at least one of the surface of the first substrate or the surface of the second substrate;
(C) joining the surface of the first substrate and the surface of the second substrate, and performing a heat treatment in a state where the concave portion is a closed space;
A method for manufacturing a MEMS sensor, comprising:
(d) 前記第1基板に形成した前記凹部の位置に、前記第1基板あるいは前記第2基板の一方を加工して、可動部と固定部とに分離されたセンサ部を形成する工程、
を有する請求項1又は2に記載のMEMSセンサの製造方法。 Following the step (c),
(D) processing one of the first substrate or the second substrate at the position of the recess formed in the first substrate to form a sensor unit separated into a movable part and a fixed part;
The manufacturing method of the MEMS sensor of Claim 1 or 2 which has these.
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JP2014219251A (en) * | 2013-05-08 | 2014-11-20 | アルプス電気株式会社 | Mems device and method of manufacturing the same |
CN104991086A (en) * | 2015-06-24 | 2015-10-21 | 上海芯赫科技有限公司 | Method for machining MEMS acceleration sensor and acceleration sensor |
CN108609575A (en) * | 2016-12-12 | 2018-10-02 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | A kind of MEMS device and preparation method thereof, electronic device |
WO2023127757A1 (en) * | 2021-12-28 | 2023-07-06 | 凸版印刷株式会社 | Microfluidic chip and method for manufacturing microfluidic chip |
-
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Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014219251A (en) * | 2013-05-08 | 2014-11-20 | アルプス電気株式会社 | Mems device and method of manufacturing the same |
CN104991086A (en) * | 2015-06-24 | 2015-10-21 | 上海芯赫科技有限公司 | Method for machining MEMS acceleration sensor and acceleration sensor |
CN104991086B (en) * | 2015-06-24 | 2018-01-12 | 上海芯赫科技有限公司 | A kind of processing method and acceleration transducer of MEMS acceleration transducers |
CN108609575A (en) * | 2016-12-12 | 2018-10-02 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | A kind of MEMS device and preparation method thereof, electronic device |
CN108609575B (en) * | 2016-12-12 | 2020-09-08 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | MEMS device, preparation method thereof and electronic device |
WO2023127757A1 (en) * | 2021-12-28 | 2023-07-06 | 凸版印刷株式会社 | Microfluidic chip and method for manufacturing microfluidic chip |
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