JP2015166739A5

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Publication number: JP2015166739A5
Application number: JP2015087917A
Authority: JP
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2015-11-05
Anticipated expiration: 2030-10-20

Claims

一方向（Ｙ１）に沿った向きの変位を測定するための面内ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ検出デバイスであって、基板（７）に対して懸架された振動質量（２、１０２、２０２）であって、前記基板（７）の面（ＸＹ）に垂直な軸（Ｚ）周りに旋回可能な振動質量（２、１０２、２０２）と、前記振動質量と前記基板（７）との間に懸架されていて、一端が前記振動質量（２）に対して機械的及び電気的に直接接続され、他端が前記基板に固定された埋め込みパッド（６）に対して機械的及び電気的に間接接続された少なくとも一つのピエゾ抵抗歪みゲージ（８、３０８、３０８’、４０８、４０８’）とを備え、前記振動質量（２、１０２、２０２）が少なくとも一つの梁によって基板に対して懸架されていて、前記少なくとも一つの梁が、前記ピエゾ抵抗歪みゲージが前記基板に接続されている領域とは別の領域において前記基板に接続されていて、前記ピエゾ抵抗歪みゲージ（８、３０８、３０８’、４０８、４０８’）が前記振動質量（２、１０２、２０２）の厚さ（Ｅ１）よりも小さな厚さ（Ｅ２）を有し、前記ピエゾ抵抗歪みゲージ（８、３０８、３０８’、４０８、４０８’）の軸（Ｙ）が前記振動質量（２、１０２、２０２）の旋回軸（Ｚ）及び重心（Ｇ）を含む面（ＸＺ）に直交していて、該面（ＸＺ）が、測定される変位の方向（Ｙ１）に直交している、面内ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ検出デバイス。
前記ピエゾ抵抗歪みゲージ（８、３０８、３０８’、４０８、４０８’）と前記振動質量（２、１０２、２０２）との間の機械接続部が、前記重心（Ｇ）及び前記旋回軸（Ｚ）を含む前記面（ＸＺ）の上に又は該面（ＸＺ）の可能な限り近くに配置されている、請求項１に記載の面内ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ検出デバイス。
前記振動質量（２、１０２、２０２）が、前記振動質量（２、１０２、２０２）に接続される前記ピエゾ抵抗歪みゲージ（８、３０８、３０８’、４０８、４０８’）の端部を収容する凹部を備え、前記ピエゾ抵抗歪みゲージ（８、３０８、３０８’、４０８、４０８’）の端部が前記凹部の底に接続されていて、前記凹部の底が、前記重心（Ｇ）及び前記旋回軸（Ｚ）を含む前記面の上に又は該面の可能な限り近くに配置されている、請求項２に記載の面内ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ検出デバイス。
前記振動質量（２０２）が、前記ピエゾ抵抗歪みゲージ（８、３０８、３０８’、４０８、４０８’）との接続部において面内テーパ状領域を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の面内ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ検出デバイス。
前記振動質量（２、１０２、２０２）の厚さ（Ｅ１）が数十μｍのオーダであり、前記ピエゾ抵抗歪みゲージ（８、３０８、３０８’、４０８、４０８’）の厚さ（Ｅ２）が数μｍのオーダである、請求項１から４のいずれか一項に記載の面内ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ検出デバイス。
前記旋回軸（Ｚ）及び前記重心（Ｇ）を含む前記面（ＸＺ）が、前記振動質量を懸架する手段に対する対称面を形成する、請求項１から５のいずれか一項に記載の面内ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ検出デバイス。
前記振動質量（２、１０２、２０２）を懸架されたままに保ち且つ前記振動質量の回転軸を有する手段が、前記ピエゾ抵抗歪みゲージの厚さ（Ｅ２）以上であって前記振動質量の厚さ（Ｅ１）未満の厚さ（Ｅ３）を有する少なくとも一つの梁を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の面内ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ検出デバイス。
前記振動質量を懸架されたままに保ち且つ前記振動質量の回転軸を有する手段が、前記基板（７）の面（ＸＹ）に平行な前記重心を含む面内に実質的に設けられている、請求項１から７のいずれか一項に記載の面内ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ検出デバイス。
前記旋回軸（Ｚ）及び前記重心（Ｇ）を含む前記面（ＸＺ）が、前記振動質量を懸架する手段に対する対称面を形成し、前記振動質量（２、１０２、２０２）を懸架されたままに保ち且つ前記振動質量の回転軸を有する手段が、前記振動質量（２）の厚さ（Ｅ１）に等しい厚さ（Ｅ３）を有する少なくとも一つの梁を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の面内ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ検出デバイス。
前記手段が、二つの別の点において前記基板（７）に固定されていて且つ前記旋回軸（Ｚ）が通過る一点において前記振動質量（２、１０２、２０２）に固定された実質的に同じ長さの二つの梁を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の面内ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ検出デバイス。
前記面に対して対称な差動装置として取り付けらえた二つのピエゾ抵抗歪みゲージ（３０８、３０８’、４０８、４０８’）を備えた請求項１から１０のいずれか一項に記載の面内ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ検出デバイス。
差動装置として取り付けられた前記二つのピエゾ抵抗歪みゲージ（４０８、４０８’）の取り付けが、ホイートストンハーフブリッジの取り付けと関連付けられている、請求項１１に記載の面内ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ検出デバイス。
電流が、前記軸（Ｚ）周りに前記基板に対して、前記ピエゾ抵抗歪みゲージ（８）及び前記振動質量のヒンジ（１１）を介して、前記少なくとも一つのピエゾ抵抗歪みゲージ（８）の埋め込みパッド（１２）と前記梁の埋め込みパッド（６）との間を流れる、請求項１から１２のいずれか一項に記載の面内ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ検出デバイス。
請求項１から１３のいずれか一項に記載の面内ＭＥＭＳ又はＮＥＭＳ検出デバイスを製造するための方法であって、
少なくとも一つのピエゾ抵抗ゲージを形成し且つ第一の厚さ（Ｅ２）を有する第一の薄い領域を形成するステップと、
少なくとも一つの振動質量を形成し且つ前記第一の厚さ（Ｅ２）よりも大きな第二の厚さ（Ｅ１）を有する第二の厚い領域を形成するステップとを備えた方法。
前記第一の薄い領域が、半導体層（２２）内部に第二の犠牲層の一部分を形成するステップ、及び、該一部分及び第一の犠牲層をエッチングするステップによって形成される、請求項１４に記載の方法。
前記半導体層（２２）内部に第二の犠牲層の一部分を形成するステップが、
前記第一の犠牲層上に位置する第一の半導体層をエッチングするステップと、
前記第二の犠牲層を堆積及びエッチングして前記一部分を形成するステップと、
半導体、導体又は絶縁体の第二の層を形成するステップとを備える、請求項１５に記載の方法。
前記一部分上に半導体の前記第二の層を形成することが、半導体のエピタキシャル成長によって達成される、請求項１６に記載の方法。
前記第二の層が多結晶半導体である、請求項１６に記載の方法。
前記第一の領域の厚さと前記第二の領域の厚さの間の厚さを有するヒンジ領域と称される第三の領域を形成するステップを更に備えた請求項１４から１８のいずれか一項に記載の方法。
前記第一の領域及び前記第三の領域が互いに独立なエッチングステップによって得られる、請求項１９に記載の方法。
前記第三の領域のエッチングが、前記第一の領域及び前記第二の領域のエッチング前に、例えばＤＲＩＥによって行われる、請求項２０に記載の方法。