JP5048633B2 - Manufacturing method of MEMS sensor - Google Patents

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Description

本発明は、スティッキング防止構造を備える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 an anti-sticking structure.

MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)センサは、例えば、SOI(Silicon on Insulator)基板を構成するSOI層を微細加工することで、可動部と固定部が形成される。この微細なセンサは、加速度センサ、圧力センサ、振動型ジャイロ、またはマイクロリレーなどとして使用される。   In a MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) sensor, for example, a movable portion and a fixed portion are formed by finely processing an SOI layer constituting an SOI (Silicon on Insulator) substrate. This fine sensor is used as an acceleration sensor, a pressure sensor, a vibration gyro, or a micro relay.

ところで下記の特許文献にも記載されているように、MEMSセンサでは、可動部の下面(支持基板との対向面)に凸部を形成して、可動部と支持基板間でのスティッキングを防止する対策がとられている。   By the way, as described in the following patent document, in the MEMS sensor, a convex portion is formed on the lower surface of the movable portion (a surface facing the support substrate) to prevent sticking between the movable portion and the support substrate. Measures are taken.

従来、支持基板(シリコン基板)、酸化絶縁層(SIO2層)及びSOI層(シリコン基板)の積層構造のSOI基板を用いて、上記凸部を形成しようとすると、例えば、下記特許文献にも記載されているように、前記可動部と前記支持基板間に介在する酸化絶縁層(SiO2層)をエッチングにて除去するときに、前記酸化絶縁層が全て除去されないように、前記可動部を幅広に形成し、前記可動部の下面に前記酸化絶縁層を凸状に残すようにしていた。 Conventionally, when an attempt is made to form the convex portion using an SOI substrate having a laminated structure of a support substrate (silicon substrate), an oxide insulating layer (SIO 2 layer) and an SOI layer (silicon substrate), for example, the following patent document also discloses: As described, when the oxide insulating layer (SiO 2 layer) interposed between the movable part and the support substrate is removed by etching, the movable part is arranged so that the oxide insulating layer is not completely removed. The oxide insulating layer is left in a convex shape on the lower surface of the movable part.

しかしながら上記した製造方法では、簡単かつ精度良く凸部を可動部の下面に形成できなかった。特に、可動部の幅、酸化絶縁層の膜厚、エッチングレート等、様々な条件を総合的に高精度に調整しないと適切に前記凸部を形成できないため、前記凸部のばらつきが大きくなりやすく、また歩留まりが低下しやすいといった問題があった。また可動部を幅広で形成しなければならないためMEMSセンサの小型化を促進できなかった。
特開2001−102597号公報 特開2004−294401号公報
However, the manufacturing method described above cannot easily and accurately form the convex portion on the lower surface of the movable portion. In particular, the convex portions cannot be formed properly unless various conditions such as the width of the movable portion, the film thickness of the oxide insulating layer, and the etching rate are adjusted with high accuracy comprehensively. In addition, there is a problem that the yield tends to decrease. In addition, since the movable part has to be formed wide, miniaturization of the MEMS sensor cannot be promoted.
JP 2001-102597 A JP 2004-294401 A

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、スティッキング防止構造を従来に比べて簡単且つ高精度に形成できるMEMSセンサ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 MEMS sensor capable of forming a sticking prevention structure more easily and more accurately than the conventional one.

本発明におけるMEMSセンサの製造方法は、
(a) 第1の基板及び第2の基板を夫々用意し、前記第1の基板の少なくとも可動部となる領域の前記第2の基板との対向面に、凸状のスティッキング防止部を形成する工程、
(b) 前記(a)工程の次に、前記第1の基板、あるいは第2の基板の各対向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(b)工程の次に、前記第1の基板と前記第2の基板を接合する工程、
(d) 前記(c)工程の次に、前記第1の基板を加工して、少なくとも前記可動部を形成する工程、
(e) 前記(d)工程の次に、前記可動部と前記第2の基板間に位置する前記酸化絶縁層を除去して、前記可動部と前記第2の基板の間に空間を形成する工程、
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 first substrate and a second substrate are prepared, respectively, and a convex sticking prevention portion is formed on a surface of the first substrate facing the second substrate in a region to be a movable portion. Process,
(B) Next to the step (a), a step of forming an oxide insulating layer on at least one of the opposing surfaces of the first substrate or the second substrate;
(C) Next to the step (b), the step of bonding the first substrate and the second substrate;
(D) Next to the step (c) , processing the first substrate to form at least the movable part;
(E) After the step (d), the oxide insulating layer located between the movable part and the second substrate is removed to form a space between the movable part and the second substrate. Process,
It is characterized by having.

本発明では、上記(a)工程に示すように、第1の基板の第2の基板との対向面に、予め、スティッキング防止部を形成しておき、続いて、(b)工程で酸化絶縁層の形成、(c)工程で、第1の基板と第2の基板の接合を行う。その後は、従来の工程と同様である。従来では例えば、第1の基板と第2の基板とが酸化絶縁層を介して接合されたSOI基板の状態から、前記酸化絶縁層の一部を残すようにして凸状のスティッキング防止部を形成していた。これに対して本発明では、第1の基板と第2の基板を夫々、別々に用意し、これらを接合する前に、単体の前記第1の基板に対してスティッキング防止部を形成するから、従来に比べて簡単且つ高精度にスティッキング防止部を形成することが可能になっている。また、本発明では、従来と違って、スティッキング防止部の形成のために可動部を幅広で形成する制約が無いため、MEMSセンサの小型化に寄与することが出来る製造方法となっている。   In the present invention, as shown in the above step (a), a sticking prevention portion is formed in advance on the surface of the first substrate facing the second substrate, and then, in the step (b), the oxide insulation is formed. In the step (c) of forming a layer, the first substrate and the second substrate are bonded. After that, it is the same as the conventional process. Conventionally, for example, a convex sticking prevention portion is formed so as to leave a part of the oxide insulating layer from the state of the SOI substrate in which the first substrate and the second substrate are bonded via the oxide insulating layer. Was. On the other hand, in the present invention, the first substrate and the second substrate are prepared separately, and before the bonding, the sticking prevention portion is formed on the single first substrate. It is possible to form the sticking prevention portion more easily and with higher accuracy than in the past. Also, in the present invention, unlike the conventional case, since there is no restriction to form the movable part wide for forming the sticking prevention part, the manufacturing method can contribute to miniaturization of the MEMS sensor.

また、前記(d)工程では、前記第1の基板を、センサ部を構成する前記可動部と固定部とに分離加工し、
前記(a)工程では、前記スティッキング防止部を、前記センサ部の対向面全面に形成することが好ましい。この場合、固定部にも前記スティッキング防止部が形成されることになる。固定部へのスティッキング防止部の形成は特に必要ないものの、スティッキング防止部の形成を、可動部となる領域だけに規制せず、センサ部の対向面全面とすることで、スティッキング防止部を簡単に形成することが出来る。
In the step (d), the first substrate is separated into the movable part and the fixed part that constitute the sensor part,
In the step (a), it is preferable that the sticking prevention portion is formed on the entire facing surface of the sensor portion. In this case, the sticking prevention part is also formed in the fixing part. Although the formation of the anti-sticking part on the fixed part is not particularly necessary, the anti-sticking part can be easily formed by restricting the formation of the anti-sticking part only to the area that becomes the movable part and the entire surface facing the sensor part. Can be formed.

また本発明では、前記スティッキング防止部を、点状で形成したり、格子形状で形成することが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the sticking preventing portion is formed in a dot shape or a lattice shape.

また本発明では、前記(b)工程では、平坦面で形成された第2の基板の表面に酸化絶縁層を形成することが好ましい。これにより、簡単且つほぼ一定厚で前記酸化絶縁層を形成でき、可動部と第2の基板の間にほぼ一定高さの空間を適切に形成できる。   In the present invention, in the step (b), it is preferable to form an oxide insulating layer on the surface of the second substrate formed with a flat surface. Accordingly, the oxide insulating layer can be formed easily and with a substantially constant thickness, and a space with a substantially constant height can be appropriately formed between the movable portion and the second substrate.

また本発明では、前記(a)工程のうち、前記第1の基板の少なくとも可動部となる領域の前記第2の基板との対向面に、凸状のスティッキング防止部を形成する工程に代えて、前記スティッキング防止部を、少なくとも前記可動部と対向する位置での前記第2の基板の対向面に形成することが出来る。 Further, in the present invention, in the step (a), instead of the step of forming a convex sticking prevention portion on the surface of the first substrate facing the second substrate in the region that becomes the movable portion. The sticking prevention portion can be formed on the facing surface of the second substrate at a position facing at least the movable portion.

また本発明では、前記(a)工程では、前記対向面をエッチング加工して、前記基板と同じ材質の前記凸状のスティッキング防止部を形成することが好ましい。これにより、簡単に、前記凸状のスティッキング防止部を形成できる。また、酸化絶縁層の除去工程で、前記第1の基板と同質で形成された凸状のスティッキング防止部を適切に可動部の対向面に残すことが可能である。   In the present invention, in the step (a), it is preferable that the opposing surface is etched to form the convex sticking prevention portion made of the same material as the substrate. Thereby, the said convex sticking prevention part can be formed easily. Further, in the step of removing the oxide insulating layer, it is possible to appropriately leave the convex sticking prevention portion formed of the same quality as the first substrate on the opposing surface of the movable portion.

また本発明では、前記(a)工程のうち、前記第1の基板の少なくとも可動部となる領域の前記第2の基板との対向面に、凸状のスティッキング防止部を形成する工程に代えて、前記スティッキング防止部を、前記第1の基板の少なくとも可動部となる領域の前記第2の基板との対向面に、凹状で形成することも出来る。 Further, in the present invention, in the step (a), instead of the step of forming a convex sticking prevention portion on the surface of the first substrate facing the second substrate in the region that becomes the movable portion. The sticking preventing portion may be formed in a concave shape on the surface of the first substrate facing the second substrate in a region that becomes at least a movable portion .

本発明のMEMSセンサの製造方法によれば、従来に比べて簡単且つ高精度にスティッキング防止構造を形成することができる。   According to the MEMS sensor manufacturing method of the present invention, it is possible to form the anti-sticking structure more easily and more accurately than the conventional method.

図1は、本実施形態の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断面図で示されている。   FIG. 1 is a process diagram showing a method for manufacturing the MEMS sensor of this embodiment. Each process drawing of FIG. 1 is shown with sectional drawing cut | disconnected and shown from the thickness direction.

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の基板1と、シリコンで形成された第2の基板2とを夫々単体で用意する。   In the process of FIG. 1A, a first substrate 1 made of silicon and a second substrate 2 made of silicon constituting a MEMS sensor are prepared individually.

図1(a)に示すように、第1の基板1の下面(第2の基板2との対向面)1aに、エッチング加工により、凸状のスティッキング防止部4を複数個形成する。このスティッキング防止部4は少なくとも可動部5となる領域の下面に形成されていればよいが、この実施形態では、前記スティッキング防止部4は、固定部6となる領域の下面にも形成されている。   As shown in FIG. 1A, a plurality of convex sticking preventing portions 4 are formed on the lower surface (the surface facing the second substrate 2) 1a of the first substrate 1 by etching. The sticking prevention unit 4 may be formed at least on the lower surface of the region serving as the movable unit 5. In this embodiment, the sticking prevention unit 4 is also formed on the lower surface of the region serving as the fixed unit 6. .

図1(a)では、第1の基板1の下面1aをエッチング加工することにより微細な凸状のスティッキング防止部4を形成している。よって、このスティッキング防止部4は第1の基板1と同じシリコンで形成される。これにより、スティッキング防止部4を簡単に形成できる。なお凸状のスティッキング防止部4を、第1の基板1や第2の基板2と異なる材質で形成することも出来る。例えば異なる材質の凸部をスパッタ法で前記第1の基板1の下面1aに形成することが可能である。このとき、前記凸部を、図1(d)の酸化絶縁層3の除去工程で、酸化絶縁層3とともに除去されない材質で形成することが必要である。   In FIG. 1A, the fine convex sticking preventing portion 4 is formed by etching the lower surface 1a of the first substrate 1. Therefore, the sticking prevention unit 4 is formed of the same silicon as the first substrate 1. Thereby, the sticking prevention part 4 can be formed easily. The convex sticking prevention portion 4 can be formed of a material different from that of the first substrate 1 and the second substrate 2. For example, convex portions of different materials can be formed on the lower surface 1a of the first substrate 1 by sputtering. At this time, it is necessary to form the convex portion with a material that is not removed together with the oxide insulating layer 3 in the step of removing the oxide insulating layer 3 in FIG.

また図1(a)の工程では、スティッキング防止部4の形成とは別に、例えば、前記第1の基板1の下面1aにアライメントキーを形成してもよい。例えば、前記下面1aに凹状のアライメントキーを形成する。なお、アライメントキーを、可動部5及び固定部6で構成されるセンサ部7となる領域から離れた位置に形成する。   In the step of FIG. 1A, an alignment key may be formed on the lower surface 1a of the first substrate 1, for example, separately from the formation of the sticking prevention portion 4. For example, a concave alignment key is formed on the lower surface 1a. Note that the alignment key is formed at a position away from the region to be the sensor unit 7 composed of the movable unit 5 and the fixed unit 6.

次に図1(b)の工程では、第1の基板1の表面を熱酸化して、酸化絶縁層3を形成する。なお、酸化絶縁層3をスパッタ法やCVD法等で形成してもよいが、熱酸化により酸化絶縁層3を形成することが好適である。   Next, in the step of FIG. 1B, the surface of the first substrate 1 is thermally oxidized to form an oxide insulating layer 3. Note that the oxide insulating layer 3 may be formed by sputtering, CVD, or the like, but it is preferable to form the oxide insulating layer 3 by thermal oxidation.

次に、図1(c)に示す工程では、第1の基板1と第2の基板2とを接合する。接合の方法として常温接合や熱圧着等を用いることが出来る。   Next, in the step shown in FIG. 1C, the first substrate 1 and the second substrate 2 are bonded. As a bonding method, room temperature bonding, thermocompression bonding, or the like can be used.

また図1(c)の工程では、第1の基板1の上面1bを所定厚となるまで研削する。例えば、第1の基板1の上面1bにCMG、あるいはCMP、又は、CMG及びCMPを施す。   In the step of FIG. 1C, the upper surface 1b of the first substrate 1 is ground until it reaches a predetermined thickness. For example, CMG or CMP, or CMG and CMP are performed on the upper surface 1b of the first substrate 1.

またこの図1(c)の工程では、上記で説明したアライメントキー(図示しない)を第1の基板1の上面1bから露出させる。   1C, the alignment key (not shown) described above is exposed from the upper surface 1b of the first substrate 1.

続いて、図1(d)に示す工程では、ディープRIE(Deep RIE)を用いて、第1の基板1を、センサ部7を構成する可動部5と固定部6とに分離加工する。またこの実施形態ではセンサ部7の周囲にある第1の基板1を枠体8として残している。   Subsequently, in the process shown in FIG. 1D, the first substrate 1 is separated into a movable part 5 and a fixed part 6 constituting the sensor part 7 using deep RIE (Deep RIE). In this embodiment, the first substrate 1 around the sensor unit 7 is left as the frame 8.

なお本実施形態では、可動部5及び固定部6の形成位置を、前記アライメントキーにより高精度に調整することができる。   In the present embodiment, the positions where the movable portion 5 and the fixed portion 6 are formed can be adjusted with high accuracy by the alignment key.

続いて、図1(d)の工程では、センサ部7と第2の基板2間にある酸化絶縁層3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1(d)では除去される酸化絶縁層3を点線で示している。   1D, the oxide insulating layer 3 between the sensor unit 7 and the second substrate 2 is removed by an isotropic etching process using wet etching or dry etching. In FIG. 1D, the oxide insulating layer 3 to be removed is indicated by a dotted line.

このとき可動部5の下面5aに形成された凸状のスティッキング防止部4は可動部5と同質であるシリコンで形成されているため、酸化絶縁層3とともに除去されることなくそのまま残される。なおこの実施形態では固定部6の下面6aにも前記凸状のスティッキング防止部4が残される。   At this time, since the convex sticking prevention portion 4 formed on the lower surface 5a of the movable portion 5 is formed of silicon that is the same quality as the movable portion 5, it remains without being removed together with the oxide insulating layer 3. In this embodiment, the convex sticking prevention portion 4 is also left on the lower surface 6 a of the fixing portion 6.

そして、可動部5と第2の基板2間にある酸化絶縁層3が除去されることで、可動部5と第2の基板2間に空間9を形成することができる。   Then, by removing the oxide insulating layer 3 between the movable part 5 and the second substrate 2, a space 9 can be formed between the movable part 5 and the second substrate 2.

また、図1(d)に示すように、枠体8は幅広で形成されているため、枠体8と第2の基板2間に介在する酸化絶縁層3は一部侵食されるものの一部残される。よって枠体8は、第2の基板2に酸化絶縁層3を介して固定された状態となっている。   Further, as shown in FIG. 1D, since the frame body 8 is formed wide, a part of the oxide insulating layer 3 interposed between the frame body 8 and the second substrate 2 is partially eroded. Left behind. Therefore, the frame 8 is fixed to the second substrate 2 via the oxide insulating layer 3.

なお、可動部5には、第1の基板1から形成された薄い弾性支持部(図示せず)及び幅広のアンカ部(図示せず)が連設されている。前記弾性支持部も可動部5と同様に第2の基板2の表面から中に浮いているが、前記アンカ部は、枠体8と同様に第2の基板2に酸化絶縁層3を介して固定支持されている。よって、可動部5及び弾性支持部を第2の基板2の表面から中に浮いた状態に適切に維持できる。   The movable portion 5 is provided with a thin elastic support portion (not shown) formed from the first substrate 1 and a wide anchor portion (not shown). The elastic support portion also floats from the surface of the second substrate 2 like the movable portion 5, but the anchor portion is connected to the second substrate 2 via the oxide insulating layer 3 like the frame body 8. Fixedly supported. Therefore, the movable part 5 and the elastic support part can be appropriately maintained in a state of floating inside from the surface of the second substrate 2.

また、図1(d)に示すように、固定部6にも第1の基板1から形成された幅広のアンカ部(図示せず)が連設されている。前記アンカ部は、枠体8と同様に第2の基板2に酸化絶縁層3を介して固定支持されている。よって、図1(d)に示すように固定部6と第2の基板2間の酸化絶縁層3が除去されても、前記固定部6を第2の基板2の表面から中に浮いた状態に適切に維持できる。   Further, as shown in FIG. 1D, a wide anchor portion (not shown) formed from the first substrate 1 is also connected to the fixed portion 6. The anchor portion is fixedly supported on the second substrate 2 via the oxide insulating layer 3 in the same manner as the frame body 8. Therefore, even if the oxide insulating layer 3 between the fixing portion 6 and the second substrate 2 is removed as shown in FIG. 1D, the fixing portion 6 is floated from the surface of the second substrate 2. Can be properly maintained.

可動部5は物理量変化を受けて変位する領域である。例えば図1(d)に示すMEMSセンサは加速度センサであり、加速度に伴う力(慣性力)を受けて可動部5は変位する。この可動部5の変位により、可動部5と固定部6間で変化した静電容量に基づいて加速度を検出することができる。   The movable portion 5 is a region that is displaced in response to a physical quantity change. For example, the MEMS sensor shown in FIG. 1D is an acceleration sensor, and the movable portion 5 is displaced by receiving a force (inertial force) accompanying the acceleration. The acceleration can be detected based on the capacitance changed between the movable part 5 and the fixed part 6 due to the displacement of the movable part 5.

本実施形態では、可動部5の下面5aに凸状のスティッキング防止部4が形成されている。このため可動部5に下方向への強い物理量が加わって、可動部5が第2の基板2の表面に接触するような場合でも、可動部5と第2の基板2間の接触面積を効果的に小さくできるため、可動部5が第2の基板2の表面に吸着してしまうスティッキングを適切に防止できる。   In the present embodiment, a convex sticking prevention portion 4 is formed on the lower surface 5 a of the movable portion 5. For this reason, even when a strong physical quantity in the downward direction is added to the movable part 5 and the movable part 5 comes into contact with the surface of the second substrate 2, the contact area between the movable part 5 and the second substrate 2 is effective. Therefore, the sticking that the movable part 5 is attracted to the surface of the second substrate 2 can be appropriately prevented.

本実施形態の特徴的構成について説明する。
本実施形態では、図1(a)に示したように、第1の基板1と第2の基板2とを別々に単体で用意し、第1の基板1の下面1aに、予め、凸状のスティッキング防止部4を形成する。続いて、図1(b)の工程で酸化絶縁層3の形成、図1(c)工程で、第1の基板1と第2の基板2の接合を行う。その後は、従来の工程と同様である。従来では例えば、第1の基板と第2の基板とが酸化絶縁層を介して接合されたSOI基板の状態から、前記酸化絶縁層の一部を残すようにしてスティッキング防止部を形成していた。これに対して本実施形態では、第1の基板1と第2の基板2を夫々、別々に用意し、これらを接合する前に、単体の前記第1の基板1に対してスティッキング防止部4を形成するから、従来に比べて簡単且つ高精度にスティッキング防止部4を形成することが可能になっている。また、本実施形態では、従来と違って、スティッキング防止部4の形成のために可動部を幅広で形成する制約が無いため、MEMSセンサの小型化に寄与することが出来る製造方法となっている。
A characteristic configuration of the present embodiment will be described.
In the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the first substrate 1 and the second substrate 2 are separately prepared as a single unit, and a convex shape is formed in advance on the lower surface 1a of the first substrate 1. The sticking prevention part 4 is formed. Subsequently, the oxide insulating layer 3 is formed in the step of FIG. 1B, and the first substrate 1 and the second substrate 2 are bonded in the step of FIG. 1C. After that, it is the same as the conventional process. Conventionally, for example, the sticking prevention portion is formed so as to leave a part of the oxide insulating layer from the state of the SOI substrate in which the first substrate and the second substrate are bonded via the oxide insulating layer. . On the other hand, in the present embodiment, the first substrate 1 and the second substrate 2 are prepared separately, and the sticking preventing portion 4 is attached to the single first substrate 1 before joining them. Therefore, the sticking prevention portion 4 can be formed more easily and with higher accuracy than in the prior art. Also, in the present embodiment, unlike the prior art, there is no restriction to form the movable part wide for forming the sticking prevention part 4, so that the manufacturing method can contribute to miniaturization of the MEMS sensor. .

図1(a)の工程後の図1(b)では、第1の基板1の表面に酸化絶縁層3を形成したが、図2(a)のように第2の基板2の表面に酸化絶縁層3を形成することが可能である。   In FIG. 1B after the step of FIG. 1A, the oxide insulating layer 3 is formed on the surface of the first substrate 1, but the surface of the second substrate 2 is oxidized as shown in FIG. The insulating layer 3 can be formed.

このとき第2の基板2の上面(第1の基板1との対向面)2aは平坦面であるから、前記上面2aに簡単且つほぼ一定厚で酸化絶縁層3を形成することが出来る。そして図2(b)のように、第1の基板1と第2の基板2を常温接合等で接合し、第1の基板1の上面1bに対して研削工程を施す。図2(b)では図面上、第2の基板2の上面2a以外の下面や側面に形成された酸化絶縁層3を除去しているが、製品として問題なければ酸化絶縁層3を残しておくことも可能である。   At this time, since the upper surface 2a (the surface facing the first substrate 1) 2a of the second substrate 2 is a flat surface, the oxide insulating layer 3 can be formed on the upper surface 2a with a simple and substantially constant thickness. Then, as shown in FIG. 2B, the first substrate 1 and the second substrate 2 are bonded by room temperature bonding or the like, and the upper surface 1b of the first substrate 1 is subjected to a grinding process. In FIG. 2B, the oxide insulating layer 3 formed on the lower surface and side surfaces other than the upper surface 2a of the second substrate 2 is removed in the drawing, but if there is no problem as a product, the oxide insulating layer 3 is left. It is also possible.

図2(b)の工程後、図1(d)の工程を施す。図2(a)では、酸化絶縁層3をほぼ一定厚で形成できるため、図1(d)の工程による酸化絶縁層3の除去により可動部5と第2の基板2間にほぼ一定高さの空間9を形成することが出来る。   After the step of FIG. 2B, the step of FIG. 1D is performed. In FIG. 2A, since the oxide insulating layer 3 can be formed with a substantially constant thickness, the removal of the oxide insulating layer 3 in the step of FIG. 1D results in a substantially constant height between the movable portion 5 and the second substrate 2. The space 9 can be formed.

また図1(b)のように、第1の基板1の表面を熱酸化して酸化絶縁層3を形成した場合、凸状のスティッキング防止部4の幅寸法や高さ寸法は図1(a)のスティッキング防止部4の形成後と比べて多少小さくなる。一方、図2(a)のように第2の基板2側を熱酸化した場合には、第1の基板1に形成された凸状のスティッキング防止部4を形成後の大きさのまま維持できる。   Further, as shown in FIG. 1B, when the oxide insulating layer 3 is formed by thermally oxidizing the surface of the first substrate 1, the width and height of the convex sticking prevention portion 4 are as shown in FIG. ) Is slightly smaller than after the formation of the sticking prevention portion 4. On the other hand, when the second substrate 2 side is thermally oxidized as shown in FIG. 2A, the convex anti-sticking portion 4 formed on the first substrate 1 can be maintained in the size after formation. .

なお、本実施形態では、第1の基板1及び第2の基板2の双方に酸化絶縁層3を形成することも出来る。   In the present embodiment, the oxide insulating layer 3 can be formed on both the first substrate 1 and the second substrate 2.

図3の他の実施形態では図1及び図2に代えて、スティッキング防止部4を第2の基板2の上面2a(第1の基板1との対向面)に形成している。その後は図1(b)〜図1(d)(あるいは図1(b)(c)に代えて図2(a)(b)でもよい)と同様の工程を施せばよい。なお、図3の形態では、形成したスティッキング防止部4は全てそのまま残されることになる。   In another embodiment of FIG. 3, instead of FIGS. 1 and 2, the sticking prevention unit 4 is formed on the upper surface 2 a of the second substrate 2 (the surface facing the first substrate 1). Thereafter, steps similar to those shown in FIGS. 1B to 1D (or FIGS. 2A and 2B instead of FIGS. 1B and 1C) may be performed. In the form shown in FIG. 3, all the formed sticking prevention portions 4 are left as they are.

図4の他の実施形態では、可動部5の下面5aに凹状スティッキング防止部10を形成している。図4では、固定部6の下面6aにも凹状のスティッキング防止部10が形成されているが、図1(d)と同様に、固定部6の下面6aへのスティッキング防止部10の形成は必須でない。   In another embodiment of FIG. 4, the concave sticking prevention portion 10 is formed on the lower surface 5 a of the movable portion 5. In FIG. 4, the concave sticking prevention portion 10 is also formed on the lower surface 6 a of the fixing portion 6. However, as in FIG. 1D, the formation of the sticking prevention portion 10 on the lower surface 6 a of the fixing portion 6 is essential. Not.

このようにスティッキング防止部10が凹状であっても、可動部5に下方向への強い物理量が加わって、可動部5が第2の基板2の表面に接触するような場合、可動部5と第2の基板2間の接触面積を非常に小さくできるため、スティッキングを適切に防止できる。   Thus, even when the sticking prevention unit 10 is concave, when the movable unit 5 is applied with a strong physical quantity in the downward direction and the movable unit 5 contacts the surface of the second substrate 2, Since the contact area between the second substrates 2 can be made very small, sticking can be prevented appropriately.

図5、図6、及び図8を用いて、スティッキング防止部の平面形態を説明する。図5は、本実施形態のMEMSセンサを平面から見た模式図、図6は図5のA−A線から高さ方向に切断したMEMSセンサの部分拡大断面図、である。   The planar form of the sticking prevention unit will be described with reference to FIGS. 5, 6, and 8. FIG. 5 is a schematic view of the MEMS sensor of the present embodiment as viewed from above, and FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view of the MEMS sensor taken along the line AA in FIG.

図5のMEMSセンサは加速度センサである。図5,図6に示すように固定部20は、アンカ部21から図示X方向に延出する支持腕部22,23と、支持腕部22,23の各両側面から図示Y方向に延出し、且つ図示X方向に所定の間隔を空けて配置された複数の固定電極24,25とを有して構成される。図6に示すように、アンカ部21は、第2の基板29に酸化絶縁層30を介して固定支持されている。   The MEMS sensor in FIG. 5 is an acceleration sensor. As shown in FIGS. 5 and 6, the fixing portion 20 extends from the anchor portion 21 in the illustrated X direction, and extends in the illustrated Y direction from both side surfaces of the supporting arm portions 22 and 23. And a plurality of fixed electrodes 24 and 25 arranged at predetermined intervals in the X direction in the figure. As shown in FIG. 6, the anchor portion 21 is fixedly supported on the second substrate 29 via the oxide insulating layer 30.

また可動部26は固定電極24,25とX方向にて交互に配置される可動電極27,28を有して構成される。図5には、可動部26と連設される弾性支持部及びアンカ部の図示を省略している。   The movable portion 26 includes fixed electrodes 24 and 25 and movable electrodes 27 and 28 arranged alternately in the X direction. In FIG. 5, illustration of an elastic support portion and an anchor portion that are provided continuously with the movable portion 26 is omitted.

可動部26と固定部20とでセンサ部35が構成される。図5に示すようにセンサ部35の周囲には間隔を空けて枠体32が形成されている。図6に示すように枠体32は第2の基板29に酸化絶縁層30を介して固定支持されている。   The movable part 26 and the fixed part 20 constitute a sensor part 35. As shown in FIG. 5, a frame 32 is formed around the sensor unit 35 with a space therebetween. As shown in FIG. 6, the frame body 32 is fixedly supported on the second substrate 29 via the oxide insulating layer 30.

図5の点線で示すように、平面視にて点状(ドット状)のスティッキング防止部が多数個形成されている。これらスティッキング防止部31は、例えば、センサ部35や枠体32を形成するための第1の基板の下面(第2の基板との対向面)に形成される。   As indicated by a dotted line in FIG. 5, a large number of dot-like (dot-like) sticking prevention portions are formed in plan view. These sticking prevention parts 31 are formed, for example, on the lower surface of the first substrate (the surface facing the second substrate) for forming the sensor unit 35 and the frame body 32.

図5に示すスティッキング防止部31は、センサ部35の全域にわたって点在している。各スティッキング防止部31のうち、可動部26や固定部20の下面に形成されたスティッキング防止部31は図6に示すように残され、それ以外のスティッキング防止部31は図1(d)工程で除去される。   The sticking prevention units 31 illustrated in FIG. 5 are scattered throughout the entire sensor unit 35. Among the sticking prevention parts 31, the sticking prevention part 31 formed on the lower surface of the movable part 26 and the fixed part 20 is left as shown in FIG. 6, and the other sticking prevention parts 31 are left in the step of FIG. Removed.

図5では、多数のスティッキング防止部31を規則的に配列しているが、ランダムに形成してもよい。またスティッキング防止部31の形成工程で、可動部26となる領域を特定せずとも、各スティッキング防止部31の間隔や各スティッキング防止部31の大きさ等を適切に規制ことで、前記可動部26の下面に確実にスティッキング防止部31を形成すること(残すこと)が可能である。   In FIG. 5, a large number of sticking prevention portions 31 are regularly arranged, but may be formed at random. Further, in the step of forming the sticking prevention part 31, the movable part 26 can be controlled by appropriately regulating the interval between the sticking prevention parts 31 and the size of each sticking prevention part 31 without specifying the region to be the movable part 26. It is possible to reliably form (leave) the sticking prevention portion 31 on the lower surface of the substrate.

ところで、図6のように、アンカ部21は第2の基板29上に酸化絶縁層30を介して固定支持される部分であるから、広い接合面積を確保すべくアンカ部21の下面(第2の基板29との対向面)は平坦面であることが好適である。よってスティッキング防止部31の形成工程で、アンカ部21の領域を予め特定できる場合には、アンカ部21となる領域にスティッキング防止部31を形成しないように規制することが好適である。   Incidentally, as shown in FIG. 6, the anchor portion 21 is a portion that is fixedly supported on the second substrate 29 via the oxide insulating layer 30, so that the lower surface (second portion) of the anchor portion 21 is secured to ensure a wide bonding area. The surface facing the substrate 29 is preferably a flat surface. Therefore, if the region of the anchor portion 21 can be specified in advance in the step of forming the sticking prevention portion 31, it is preferable to restrict the sticking prevention portion 31 from being formed in the region that becomes the anchor portion 21.

なお図5,図6にてスティッキング防止部31を、図4のように凹状で形成してもよい。   5 and 6, the sticking prevention portion 31 may be formed in a concave shape as shown in FIG.

また図7のようにスティッキング防止部40を平面視にて格子状で形成することも可能である。このときスティッキング防止部40の形成工程で、可動部26となる領域を特定せずとも、各幅細条部間の間隔や、各幅細条部の幅等を適切に規制することで、前記可動部26の下面に確実にスティッキング防止部40を形成すること(残すこと)が可能である。図7に示す格子状のスティッキング防止部40は凸状であっても凹状であってもどちらでもよい。
なおスティッキング防止部の形状は図5、図7以外であってもよい。
Further, as shown in FIG. 7, the sticking preventing portion 40 can be formed in a lattice shape in a plan view. At this time, in the step of forming the sticking prevention part 40, without specifying the region to be the movable part 26, by appropriately regulating the interval between the narrow strips, the width of the narrow strips, etc. It is possible to reliably form (leave) the sticking prevention portion 40 on the lower surface of the movable portion 26. The lattice-like sticking prevention portion 40 shown in FIG. 7 may be convex or concave.
The shape of the sticking prevention unit may be other than that shown in FIGS.

本実施形態のMEMSセンサ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 MEMS sensor of this embodiment is applicable to all physical quantity sensors other than the acceleration sensor.

本実施形態におけるMEMSセンサの工程図(断面図)、Process drawing (cross-sectional view) of the MEMS sensor in this embodiment, 図1の一部を変更した本実施形態におけるMEMSセンサの工程図(断面図)、The process drawing (sectional drawing) of the MEMS sensor in this embodiment which changed a part of FIG. 1, 図1の一部を変更した本実施形態におけるMEMSセンサの工程図(断面図)、The process drawing (sectional drawing) of the MEMS sensor in this embodiment which changed a part of FIG. 1, 別の本実施形態のMEMSセンサの断面図、Sectional drawing of the MEMS sensor of another this embodiment, 本実施形態のMEMSセンサを平面から見た模式図、The schematic diagram which looked at the MEMS sensor of this embodiment from the plane, 図5のA−A線から高さ方向に切断したMEMSセンサの部分拡大断面図、The partial expanded sectional view of the MEMS sensor cut | disconnected in the height direction from the AA line of FIG. 図5と異なる別の本実施形態のMEMSセンサを平面から見た模式図、The schematic diagram which looked at the MEMS sensor of another this embodiment different from FIG. 5 from the plane,

符号の説明Explanation of symbols

1 第1の基板
2、29 第2の基板
3、30 酸化絶縁層
4、10、31、40 スティッキング防止部
5、26 可動部
6、20 固定部
7、35 センサ部
8、32 枠体
9 空間
21 アンカ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st board | substrate 2, 29 2nd board | substrate 3, 30 Oxide insulation layer 4, 10, 31, 40 Sticking prevention part 5, 26 Movable part 6, 20 Fixed part 7, 35 Sensor part 8, 32 Frame 9 Space 21 Anchor Club

Claims (8)

(a) 第1の基板及び第2の基板を夫々用意し、前記第1の基板の少なくとも可動部となる領域の前記第2の基板との対向面に、凸状のスティッキング防止部を形成する工程、
(b) 前記(a)工程の次に、前記第1の基板、あるいは第2の基板の各対向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(b)工程の次に、前記第1の基板と前記第2の基板を接合する工程、
(d) 前記(c)工程の次に、前記第1の基板を加工して、少なくとも前記可動部を形成する工程、
(e) 前記(d)工程の次に、前記可動部と前記第2の基板間に位置する前記酸化絶縁層を除去して、前記可動部と前記第2の基板の間に空間を形成する工程、
を有することを特徴とするMEMSセンサの製造方法。
(A) A first substrate and a second substrate are prepared, respectively, and a convex sticking prevention portion is formed on a surface of the first substrate facing the second substrate in a region to be a movable portion. Process,
(B) Next to the step (a), a step of forming an oxide insulating layer on at least one of the opposing surfaces of the first substrate or the second substrate;
(C) Next to the step (b), the step of bonding the first substrate and the second substrate;
(D) Next to the step (c) , processing the first substrate to form at least the movable part;
(E) After the step (d), the oxide insulating layer located between the movable part and the second substrate is removed to form a space between the movable part and the second substrate. Process,
A method for manufacturing a MEMS sensor, comprising:
前記(d)工程では、前記第1の基板を、センサ部を構成する前記可動部と固定部とに分離加工し、
前記(a)工程では、前記スティッキング防止部を、前記センサ部の対向面全面に形成する請求項1記載のMEMSセンサの製造方法。
In the step (d), the first substrate is separated into the movable part and the fixed part constituting the sensor part,
The method of manufacturing a MEMS sensor according to claim 1, wherein in the step (a), the sticking prevention portion is formed on the entire facing surface of the sensor portion.
前記(a)工程では、前記スティッキング防止部を、平面視にて点状で形成する請求項1又は2に記載のMEMSセンサの製造方法。   3. The method for manufacturing a MEMS sensor according to claim 1, wherein, in the step (a), the sticking prevention portion is formed in a dot shape in a plan view. 前記(a)工程では、前記スティッキング防止部を、平面視にて格子形状で形成する請求項1又は2に記載のMEMSセンサの製造方法。   3. The method for manufacturing a MEMS sensor according to claim 1, wherein in the step (a), the sticking prevention portion is formed in a lattice shape in a plan view. 前記(b)工程では、平坦面で形成された第2の基板の対向面に酸化絶縁層を形成する請求項1ないし4のいずれかに記載のMEMSセンサの製造方法。   5. The method for manufacturing a MEMS sensor according to claim 1, wherein, in the step (b), an oxide insulating layer is formed on an opposing surface of the second substrate formed as a flat surface. 前記(a)工程のうち、前記第1の基板の少なくとも可動部となる領域の前記第2の基板との対向面に、凸状のスティッキング防止部を形成する工程に代えて、前記スティッキング防止部を、少なくとも前記可動部と対向する位置での前記第2の基板の対向面に形成する請求項1ないし4のいずれかに記載のMEMSセンサの製造方法。 In the step (a), instead of the step of forming a convex anti-sticking portion on the surface of the first substrate that faces at least the movable portion facing the second substrate, the anti-sticking portion 5. The method of manufacturing a MEMS sensor according to claim 1, wherein at least a surface of the second substrate is formed at a position facing the movable portion. 前記(a)工程では、前記対向面をエッチング加工して、前記基板と同じ材質の前記凸状のスティッキング防止部を形成する請求項1ないし6のいずれかに記載のMEMSセンサの製造方法。   The method for manufacturing a MEMS sensor according to claim 1, wherein in the step (a), the convex surface is formed by etching the facing surface to form the convex sticking prevention portion made of the same material as the substrate. 前記(a)工程のうち、前記第1の基板の少なくとも可動部となる領域の前記第2の基板との対向面に、凸状のスティッキング防止部を形成する工程に代えて、前記スティッキング防止部を、前記第1の基板の少なくとも可動部となる領域の前記第2の基板との対向面に、凹状で形成する請求項1ないし6のいずれかに記載のMEMSセンサの製造方法。 In the step (a), instead of the step of forming a convex anti-sticking portion on the surface of the first substrate that faces at least the movable portion facing the second substrate, the anti-sticking portion The method for manufacturing a MEMS sensor according to claim 1, wherein the first substrate is formed in a concave shape on a surface facing at least the second substrate in a region to be a movable portion of the first substrate .
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