JP2018511032A - 機械振動子および関連する製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
の方位で局所的な最大値を有し、<100>および<010>の方位で局所的な最小値を有する。このため、第1のシリコン層(Cs1)の<100>型の結晶格子の剛性は、x[−110]およびy1[010]方位において異なると推定できる。この剛性は、x[−110]方位とy[−1−10]方位との間では同一である。
・ho1.L、ストリップ(11)の上部の、外側の層(Coe)の面積
・Lo1.H、ストリップ(11)の左側の、外側の層(Coe)の面積
・Lo2.H、ストリップ(11)の右側の、外側の層(Coe)の面積
・ho3.L、ストリップ(11)の下部の、外側の層(Coe)の面積
・ho2.L、シリコン層(Cs1、Cs2)の間の層(Co1)の面積
Claims (15)
- ストリップ(11)を備える機械振動子であって、前記ストリップ(11)は、
面の第1の方位に沿って延在する結晶格子を有する第1のシリコン層(Cs1)と、
シリコンのものと反対の符号のヤング率の熱係数を有する材料で作製される熱補償層(Co1)と
を備え、前記ストリップ(11)は、前記面の第2の方位に沿って延在する結晶格子を有する第2のシリコン層(Cs2)をさらに含み、
前記第1の方位(Ds1)および前記第2の方位(Ds2)は、前記層の前記面内で45°の角度だけオフセットされており、
前記熱補償層(Co1)は、前記第1のシリコン層と前記第2のシリコン層(Cs1、Cs2)との間に延在することを特徴とする機械振動子。 - 前記ストリップ(11)が、
前記第1のシリコン層の方位(Ds1)と平行な第3の方位(Ds3)に沿って延在する結晶格子を含む第3のシリコン層(Cs3)と、
前記シリコンのものと反対の符号のヤング率の熱係数を有する材料で作製される第2の熱補償層(Co2)と
を含み、
各熱補償層(Co1、Co2)は、2つの重ね合わされるシリコン層(Cs1、Cs2、Cs3)の間に配置され、
他の2つのシリコン層(Cs1、Cs3)の間に配置される前記第2のシリコン層(Cs2)の方位は、前記他の2つのシリコン層(Cs1、Cs3)の方位に対して45°の角度だけオフセットされていることを特徴とする請求項1記載の機械振動子。 - 前記ストリップ(11)が、前記シリコンのものと反対の符号のヤング率の熱係数を有する材料で作製される外側の熱補償層(Coe)を含むことを特徴とする請求項1または2記載の機械振動子。
- 前記熱補償層(Co1、Co2、Coe)の前記材料が前記シリコンのものと反対の符号のヤング率の熱係数を有し、前記熱補償層(Co1、Co2、Coe)が、酸化シリコン(SiO2)で作製されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の機械振動子。
- 前記シリコンのものと反対の符号のヤング率の熱係数を有する前記材料と、前記シリコン層(Cs1、Cs2、Cs3)との間の体積比が、略20℃の周囲温度で、20%と30%との間、好ましくは略26%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の機械振動子。
- 前記機械振動子が、機械的なぜんまい仕掛けのアセンブリのロッカーアームを備えるように構成され、渦巻状のストリップ(11)により形成されている渦巻ばねであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の機械振動子。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の機械振動子の製造方法であって、前記方法は、
前記機械振動子のパターンを、前記第1のシリコン層(Cs1)上、ならびに前記熱補償層(Co1)および前記第2のシリコン層(Cs2)上にエッチングすること
を含むことを特徴とする製造方法。 - 前記方法が、
第1の絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハの第1のシリコン層(Cs1)上に熱補償層(Co1)を置くステップ(21)と、
前記機械振動子の前記パターンを、前記熱補償層(Co1)上および前記第1の絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハの前記第1のシリコン層(Cs1)上にエッチングするステップ(22)と、
第2のシリコンウェハの第2のシリコン層(Cs2)が前記熱補償層(Co1)と接触するように、第2の絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハを、前記第1のシリコンウェハに対して45°の回転で、前記第1のシリコンウェハ上にシールするステップ(23)と、
前記第1の絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハの基板(Su1)および絶縁層(Ci1)を除去するステップ(24)と、
前記第1のシリコン層(Cs1)をマスクとして用いて、前記第2のシリコンウェハの前記第2のシリコン層(Cs2)にエッチングを施すステップ(25)と、
前記第2の絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハの基板(Su2)および絶縁層(Ci2)を除去するステップ(26)と
を含み、
前記第1および第2の絶縁膜上シリコン(SOI)シリコンウェハは、絶縁層(Ci1、Ci2)に覆われ、その後単結晶の第1または第2の前記シリコン層(Cs1、Cs2)の1つに覆われる基板(Su1、Su2)により構成されることを特徴とする請求項7記載の機械振動子の製造方法。 - 前記方法が、
第1の絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハの第1のシリコン層(Cs1)上に熱補償層(Co1)の第1の部分(Cop1)を置くステップ(32)と、
第2の絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハの第2のシリコン層(Cs2)上に前記熱補償層(Co1)の第2の部分(Cop2)を置くステップ(33)と、
前記機械振動子の前記パターンを、前記熱補償層(Co1)の前記第1の部分(Cop1)上および前記第1の絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハの前記第1のシリコン層(Cs1)上にエッチングするステップ(34)と、
前記機械振動子の前記パターンを、前記熱補償層(Co1)の前記第2の部分(Cop2)上および前記第2の絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハの前記第2のシリコン層(Cs2)上にエッチングするステップ(35)と、
前記熱補償層(Co1)の2つの部分(Cop1、Cop2)が接触するように、前記第2のシリコンウェハを、前記第1のシリコンウェハに対して45°の回転で、前記第1のシリコンウェハ上にシールするステップ(36)と、
前記第2の絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハの基板(Su2)および絶縁層(Ci2)を除去するステップ(37)と、
前記第1の絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハの基板(Su1)および絶縁層(Ci1)を除去するステップ(38)と
を含み、
前記第1および第2の絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハは、絶縁層(Ci1、Ci2)に覆われ、その後単結晶の第1または第2の前記シリコン層(Cs1、Cs2)の1つに覆われる基板(Su1、Su2)により構成されることを特徴とする請求項7記載の機械振動子の製造方法。 - 前記方法が、
前記機械振動子の前記パターンを、二重の絶縁膜上シリコン型(二重SOI)のシリコンウェハの、第1のシリコン層(Cs1)、第2の絶縁層(Ci2)および第2のシリコン層(Cs2)上にエッチングするステップ(41)と、
前記シリコンウェハの基板(Su1)および第1の絶縁層(Ci1)を除去するステップ(42)と
を含み、
第1の前記絶縁膜上シリコン(二重SOI)ウェハは、第1の絶縁層(Ci1)、第1の単結晶シリコン層(Cs1)、第2の絶縁層(Ci2)に覆われ、その後第2の単結晶シリコン層(Cs2)に覆われる基板(Su1)により構成され、前記二重の絶縁膜上シリコン(二重SOI)ウェハの前記第1および第2のシリコン層(Cs1、Cs2)は、45°の角度で方位がオフセットされている結晶格子を含むことを特徴とする請求項7記載の機械振動子の製造方法。 - 前記方法が、
前記機械振動子の前記パターンを、第1の二重の絶縁膜上シリコン(二重SOI)ウェハの、第2のシリコン層(Cs2)および第2の絶縁層(Ci2)上にエッチングするステップ(51)と、
第2のシリコンウェハ(Si2)を前記第1のシリコンウェハの前記第2のシリコン層(Cs2)上にシールするステップ(52)と、
前記第1のシリコンウェハの基板(Su1)および第1の絶縁層(Ci1)を除去するステップ(53)と、
前記機械振動子の前記パターンを、前記第1のシリコンウェハの第1のシリコン層(Cs1)上にエッチングするステップ(54)と、
前記第2のシリコンウェハ(Si2)を除去するステップ(55)と
を含み、
前記第1の二重の絶縁膜上シリコン(二重SOI)ウェハは、第1の絶縁層(Ci1)、第1の単結晶シリコン層(Cs1)、第2の絶縁層(Ci2)に覆われ、その後第2の単結晶シリコン層(Cs2)に覆われる基板(Su1)により構成され、前記二重の絶縁膜上シリコン(二重SOI)ウェハの前記第1および第2のシリコン層(Cs1、Cs2)は、45°の角度で方位がオフセットされている結晶格子を含み、
前記第2のシリコンウェハ(Si2)は、絶縁層に覆われても覆われなくてもよい単一のシリコン層により構成されることを特徴とする請求項7記載の機械振動子の製造方法。 - 前記方法が、
第1の絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハのシリコン層(Cs1)上に熱補償層(Co1)を置くステップ(61)と、
前記機械振動子の前記パターンを、前記熱補償層(Co1)上および前記第1のシリコンウェハの前記シリコン層(Cs1)上にエッチングするステップ(62)と、
第2のシリコンウェハ(Si2)が前記熱補償層(Co1)と接触するように、前記第2のシリコン層(Cs2)を含む第2のシリコンウェハ(Si2)を、前記第1のシリコンウェハに対して45°の回転で、前記第1のシリコンウェハ上にシールするステップ(63)と、
前記第2のシリコンウェハ(Si2)を薄くするステップ(64)と、
前記機械振動子の前記パターンを前記第2のシリコンウェハ(Si2)上にエッチングするステップ(65)と、
前記第1のシリコンウェハの基板(Su1)および絶縁層(Ci1)を除去するステップ(66)と
を含み、
前記第1の絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハは、絶縁層(Ci1)に覆われ、その後単結晶シリコン層(Cs1)に覆われる基板(Su1)により構成され、
前記第2のシリコンウェハ(Si2)は、絶縁層に覆われても覆われなくてもよい単一のシリコン層により構成されることを特徴とする請求項7記載の機械振動子の製造方法。 - 前記方法が、
絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハの前記第2のシリコン層(Cs2)を形成する基板(Su1)を薄くするステップ(71)と、
前記機械振動子の前記パターンを前記シリコンウェハのシリコン層(Cs1)上にエッチングするステップ(72)と、
前記シリコンウェハの前記基板(Su1)上に構造化層(Cst)を置くステップ(73)と、
前記第1のシリコン層をマスクとして用いて、前記シリコンウェハの基板(Su1)および絶縁層(Ci1)上に前記機械振動子の前記パターンをエッチングするステップ(74)と、
前記シリコンウェハの前記基板(Su1)の前記構造化層(Cst)を除去するステップ(75)と
を含み、
前記絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハは、絶縁層(Ci1)に覆われ、その後単結晶シリコン層(Cs1)に覆われるシリコン基板(Su1)により構成され、前記絶縁膜上シリコン(SOI)ウェハの前記第1のシリコン層(Cs1)および前記シリコン基板(Su1)は、45°の角度で方位がオフセットされている結晶格子を有することを特徴とする請求項7記載の機械振動子の製造方法。 - 前記方法が前記ストリップの酸化というさらなるステップを含むことを特徴とする請求項8〜13のいずれか1項に記載の機械振動子の製造方法。
- 前記方法が、第2の熱補償層(Co2)および第3のシリコン層(Cs3)を取り付けることからなる、さらなるステップを含むことを特徴とする請求項8〜14のいずれか1項に記載の機械振動子の製造方法。
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