JP5121765B2 - Ｍｅｍｓデバイスおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＭＥＭＳデバイスおよびその製造方法に関する。

電子産業、自動車産業や機械産業などでは、小型で信頼性の高い、加速度センサや角速度センサなどの慣性センサの実現が望まれている。このような需要に応えるため、各種のＭＥＭＳ構造を使用した慣性センサが実用化されている。

ＭＥＭＳ加速度センサにおいては、一端を基板に固定されたバネ状の支持梁と、支持梁の他端に形成された重錘を持ち、重錘に加わる加速度により生じる重錘の変位を、ピエゾ抵抗の変化、圧電作用による起電力、ないしは静電容量の変化などを利用して検出する。

同様に、ＭＥＭＳ角速度センサにおいては、一端を基板に固定されたバネ状の支持梁と、支持梁の他端に形成された重錘を持ち、逆圧電効果や静電力により重錘を一方向に励振し、励振軸と垂直の軸回りに加わる角速度で励起されるコリオリ力を、圧電作用による起電力ないしは静電容量の変化などを利用して検出する。

これら加速度センサや角速度センサの支持梁や重錘等の可動部は、可動部保護と安定動作確保のために中空のパッケージ内に封止する必要がある。これらＭＥＭＳ慣性センサのウェハレベル中空封止方法として、大別して２種類の方法が知られている。

第１の構造は、基板貼り合わせ型である。ＭＥＭＳを作製したＳｉ基板と、蓋としてＳｉやガラスなどの他の基板とを貼り合わせて封止する。基板接合にはＳｉ／Ｓｉの直接接合や、Ｓｉ／ガラスの陽極接合などがＭＥＭＳでは多用されている。

第２の構造は、厚膜封止型である。可動部の周辺にドーム上の犠牲層を形成し、その上に薄膜プロセスないし厚膜プロセスで比較的厚い膜を形成し、犠牲層を抜いた後に密封封止し、最後に樹脂で封止する。特殊な装置は使用せず、ほぼインラインプロセスで封止までできる（例えば、特許文献１）。

特表２００７−５２４５１４号公報

しかしながら、第１の基板貼り合わせ型を採用した場合は、接合用の高価な特殊設備が必要である。また接合面は原子レベルでの平坦性が必要であるため、電極層を、接合面を介して出すのが難しい。このため、どちらかの基板をＤ−ＲＩＥにより加工してビアを形成する必要があり、この工程にも専用のエッチング装置が必要である。

また、第２の厚膜封止型を採用した場合は、ドーム状の厚い犠牲層を形成する技術が難しい。また、樹脂封止時に加わる１０ＭＰａ程度の圧力に耐えるには少なくても１０μｍ以上の厚膜を形成する必要がある。このため、プロセス時間は相当長くなる。また、強度的な信頼性にも問題がある。さらに、小型化も困難である。

このように従来から知られている中空封止構造を使用した場合は、特殊な装置を使用したり、難度が高かったり、あるいは製造プロセスが長時間化するなどの大きな問題点がある。

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、その目的とするところは、製造プロセスが容易で小型化可能、かつ、高い信頼性を有する中空封止構造を備えたＭＥＭＳデバイスおよびその製造方法を提供することにある。

本発明の第１の態様のＭＥＭＳデバイスは、基板と、前記基板上に前記基板と空隙を介して形成され、穴が設けられた可動部と、前記基板上に形成され、前記可動部と同時に形成された材料からなり、前記穴の内側を前記可動部に非接触に貫通する支柱と、前記支柱によって支持され、前記可動部上に前記可動部と空隙を介して形成されたキャップ部を有し、前記キャップ部が第１のキャップ層と第２のキャップ層で形成され、前記第１のキャップ層の前記支柱上方に開口部が設けられ、前記第２のキャップ層が前記開口部をふさいでいることを特徴とする。

第１の態様のＭＥＭＳデバイスにおいて、前記開口部の開口サイズが、前記支柱の上面のサイズよりも小さいことが望ましい。

第１の態様のＭＥＭＳデバイスにおいて、前記第１のキャップ層の少なくとも一部が前記支柱に直接支持されていることが望ましい。

第１の態様のＭＥＭＳデバイスにおいて、前記可動部が慣性センサの重錘であることが望ましい。

第１の態様のＭＥＭＳデバイスにおいて、前記可動部が慣性センサの重錘であり、前記穴が設けられた可動部の面積に対して、前記穴の面積の和が３０％以下であることが望ましい。

第１の態様のＭＥＭＳデバイスにおいて、前記支柱間の間隔が、１００μｍ以下であることが望ましい。

本発明の第２の態様のＭＥＭＳデバイスの製造方法は、基板上に第１の犠牲層を成膜する工程と、前記第１の犠牲層をパターニングして一部を除去する工程と、前記第１の犠牲層上に前記第１の犠牲層と材質が異なる可動部形成層を成膜する工程と、前記可動部形成層をパターニングし、穴が設けられた可動部と、前記穴の内側の前記第１の犠牲層が除去された領域に支柱を形成する工程と、前記可動部および前記支柱上に第２の犠牲層を成膜する工程と、前記第２の犠牲層上に第１のキャップ層を成膜する工程と、
前記第１のキャップ層をパターニングし、前記穴近傍に開口部を設ける工程と、前記第１の犠牲層と前記第２の犠牲層とをエッチングし前記可動部をリリースする工程と、前記第１のキャップ層上に第２のキャップ層を成膜し前記開口部をふさぐ工程とを有することを特徴とする。

第２の態様のＭＥＭＳデバイスの製造方法において、第１のキャップ層を成膜する工程の前に、前記支柱上の一部の前記第２の犠牲層を除去する工程を有し、前記第１のキャップ層を成膜する工程の際に、前記第１のキャップ層の少なくとも一部が前記基板に支持される状態にすることが望ましい。

本発明によれば、製造プロセスが容易で小型化可能、かつ、高い信頼性を有する中空封止構造を備えたＭＥＭＳデバイスおよびその製造方法を提供することが可能となる。

中空封止前の第１の実施の形態の加速度センサの平面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 中空封止後の第１の実施の形態の加速度センサの平面図。 図３のＡ−Ａ部分断面図。 図３のＢ−Ｂ部分断面図。 第１の実施の形態の加速度センサの製造方法を示す工程順模式断面図。 第１の実施の形態の加速度センサの製造方法を示す工程順模式断面図。 第１の実施の形態の加速度センサの製造方法を示す工程順模式断面図。 第１の実施の形態の加速度センサの製造方法を示す工程順模式断面図。 第１の実施の形態の加速度センサの製造方法を示す工程順模式断面図。 第１の実施の形態の加速度センサの製造方法を示す工程順模式断面図。 シュミュレーション結果を示す図。 中空封止後の第１の実施の形態の第１の変形例の部分断面図。 中空封止前の第２の実施の形態の角速度センサの平面図。 図９のＡ−Ａ断面図。 中空封止後の第２の実施の形態の角速度センサの平面図。 図１１のＡ−Ａ部分断面図。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。なお、本明細書中で「支柱」とは、可動部の穴を貫通して設けられ、基板に対してキャップ部を支持する機能を有する部分を総称する概念である。したがって、単一の層で構成される場合、異なるプロセスステップで形成された複数の層で構成される場合など多様な構成を許容する概念である。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態のＭＥＭＳデバイスは、基板と、この基板上に基板と空隙を介して形成され、穴が設けられた可動部と、基板上に形成され、可動部の穴の内側を可動部に非接触に貫通する支柱と、この支柱によって支持され、可動部上に可動部と空隙を介して形成されたキャップ部を有するＭＥＭＳデバイスである。

本実施の形態においては、ＭＥＭＳデバイスが圧電検出型の加速度センサである。

図１は、中空封止前の本実施の形態の加速度センサの平面図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。まず、図１および図２を用いて、キャップにより可動部を中空封止する前の加速度センサ１０について説明する。

加速度センサ１０は、基板１と基板１上に、下部電極３、圧電膜４および上部電極５により構成されたセンサ梁１１、可動部である重錘１２、支柱１３、および側壁１４を備えている。センサ梁１１、重錘１２、支柱１３、および側壁１４はすべて同一材料で形成されている。センサ梁１１の一端は第１の犠牲層２を介して基板１で支持されている。第１の犠牲層２のない部分では、重錘１２は基板１と空隙を介して形成されている。

センサ梁１１の上部電極５は、幅方向（Ｙ方向）に５ａおよび５ｂに分割され、上部電極５ａは電極１５ａに、上部電極５ｂは電極１５ｂに接続されている。圧電膜４は基板と垂直方向に分極している。重錘１２には、犠牲層を抜くための穴１６が形成されている。重錘１２と支柱１３とは接触しないように構成されている。このように、支柱１３は、穴１６の内側を、可動部である重錘１２に非接触に貫通している。

Ｙ方向の加速度が重錘１２に加わると、重錘１２はＹ方向への力を受け、センサ梁１１はＹ方向に屈曲する。このとき、上部電極５ａの下部の圧電膜４にはＸ方向の圧縮力が加わり、Ｚ方向へは正の歪を発生し、上部電極５ａと下部電極３の間に正の起電力が発生する。

一方、上部電極５ｂの下部の圧電膜４にはＸ方向の引張り力が加わり、Ｚ方向へは負の歪を発生し、上部電極５ａと下部電極３の間に負の起電力が発生する。従って、上部電極５ａおよび５ｂの間、ないしは電極１５ａおよび１５ｂの間の電位差を測定することで、重錘１２に加わった加速度の大きさを求めることができる。

図３は中空封止後の本実施の形態の加速度センサの平面図である。図４は、図３のＡ−Ａ部分断面図である。また、図５は、図３のＢ−Ｂ部分断面図である。以下、図３ないし図５を用いて、キャップにより中空封止した後の加速度センサ１０について、詳細に説明する。

加速度センサ１０の可動部である重錘１２は、第１のキャップ層７および第２のキャップ層８からなるキャプ部により中空封止されている。重錘１２（センサ梁１１は図示しないが同様）は空隙９により、基板１および第１および第２のキャップ層７、８と隔てられている。キャップ層７および８は、周囲の側壁１４と接触して支持されているとともに、重錘１２を貫通して形成された支柱１３と接触して支持されている。

なお、図４に示すＡ−Ａ部分断面図（Ｘ断面）では、第１のキャップ層７の穴１６近傍には、加速度センサ１０の製造途中に犠牲層をエッチングするための抜き穴として、開口部１７が設けられている。そして、開口部１７は、加速度センサ製造後には、図のように第２のキャップ層８でふさがれている。

一方、図５のＢ−Ｂ部分断面図（Ｙ断面）では、第１のキャップ層７と支柱１３が直接接触しており、製造中、第１のキャップ層７が形成された時点でも、第１のキャップ層が支柱１３に直接支持されていることで反りによる変形等を防止することができる。

このように第１および第２のキャップ層７、８は、重錘１２中に形成された多数の支柱１３によって支持されている。このため、重錘１２全体を側壁１４でのみ支持された場合に比べて、薄いキャップ部の厚さで、はるかに強固に中空封止することが可能になる。キャップ部が一定の圧力を受けている場合に、キャップ部の撓み量は支柱間隔のほぼ４乗に比例するので、重錘１２中に支柱１３を設けることによるメリットは絶大である。このように、中空封止構造の強度が強いため、本実施の形態の加速度センサは信頼性の上でも優れている。また、キャップ部を薄くできるため、小型化も容易である。

一般に、加速度センサ１０の可動部である重錘１２には、その特性上ある程度の面積が必要とされる。そして、可動部をリリースするための犠牲層エッチングを容易に行うためには、本実施の形態のように犠牲層エッチングのための抜き穴を設けることが望ましい。本実施の形態では、もともと犠牲層の抜き穴として可動部に形成されている穴をそのまま利用するため、従来の製造プロセスやデバイス設計と整合性もよく、かつ、加速度センサ１０の特性を損なうこともない。

ここで、仮に穴１６のない重錘を想定した場合に、重錘１２の重心位置が、穴のない重錘に対して変化しないよう穴１６が設けられていることが望ましい。このように、穴１６を設けることで、穴の有無で重錘のバランスが変化しないため、デバイス設計が容易になるからである。

なお、第１および第２のキャップ層７、８からなるキャップ部は、すべての支柱１３によって支持されていることが、強度の観点からは望ましい。もっとも、必ずしもすべての支柱１３によって支持されることは必須ではない。各膜に用いる材料、製造プロセス、各ＭＥＭＳデバイスの要求等から適宜最適な支持箇所を決定すればよい。

次に本実施の形態のＭＥＭＳデバイスの製造方法について説明する。本実施の形態のＭＥＭＳデバイスの製造方法は、基板上に第１の犠牲層を成膜する工程と、第１の犠牲層をパターニングして一部を除去する工程と、第１の犠牲層上に第１の犠牲層と材質が異なる可動部形成層を成膜する工程と、可動部形成層をパターニングし、穴が設けられた可動部と、穴の内側の第１の犠牲層が除去された領域に支柱を形成する工程と、可動部および支柱上に第２の犠牲層を成膜する工程と、第２の犠牲層上に第１のキャップ層を成膜する工程と、第１のキャップ層をパターニングし、可動部の穴近傍の第１のキャップ層に開口部を設ける工程と、第１の犠牲層と第２の犠牲層とをエッチングし可動部をリリースする工程と、第１のキャップ層上に第２のキャップ層を成膜し開口部をふさぐ工程とを有する。

図６Ａ〜図６Ｆは、本実施の形態の加速度センサの製造方法を示す工程順模式断面図である。図３における加速度センサ１０のＡ−Ａ部分断面に相当する断面を示している。

まず、図６Ａに示すように、例えば、Ｓｉやガラスなどを使用した基板１を用意し、基板１上に非晶質Ｓｉなどからなる第１の犠牲層２を成膜する。その後、リソグラフィおよび反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によりパターニングを行い、後に支柱を形成する領域の第１の犠牲層２をあらかじめ除去し、基板１表面を露出させておく。

次に、図６Ｂに示すように、可動部形成層として、第１の犠牲層２と材質が異なる、例えば、厚さ３μｍのＡｌＮと、このＡｌＮを挟む２層の厚さ０．１μｍのＡｌを、常温でスパッタリング法により成膜する。この可動部形成層をパターニングし、上下電極３、５を備える圧電膜４からなり、穴１６が設けられた重錘１２、支柱１３および側壁１４を形成する。このとき、重錘１２は第１の犠牲層２上に形成される。一方、支柱１３、側壁１４は第１の犠牲層２を除去した基板１表面上に直接形成される。この場合、上下電極３、５はＡｌで、圧電膜４はＡｌＮを材料として形成されることになる。

次に、図６Ｃに示すように、重錘１２および支柱１３の上に、例えば、第１の犠牲層２と同じ材質である非晶質Ｓｉからなる第２の犠牲層６を成膜する。ここで、第２の犠牲層６の材質は、必ずしも、第１の犠牲層２と同一の材質であることが必須ではない。後の、第１および第２の犠牲層２、６を同時に選択エッチングする際に、同時に除去することが可能な材質であれば構わない。しかしながら、エッチングの際のエッチングレートが等しい、または、近いものが望ましい。この観点から同一の材質であることがより望ましい。

その後、リソグラフィおよび反応性イオンエッチングによりパターニングを行う。なお図中には示さないが、重錘１２に設けられた穴近傍、すなわち、支柱１３上の一部分の第２の犠牲層６を、除去しておく。これは、後に第１のキャップ層を、支柱１３を介して基板１で支持する状態にするためである。

次に、図６Ｄに示すように、第１のキャップ層７を成膜する。第１のキャップ層７として、例えば、厚さ１μｍのＡｌＮを使用し、スパッタリング法により形成する。その後、第１のキャップ層７をリソグラフィおよび反応性イオンエッチングによりパターニングして、重錘１２に設けられた穴１６近傍に開口部１７を設ける。

次に、図６Ｅに示すように、第１および第２の犠牲層２、６のみを選択的に溶解除去できるエッチャントを使用して、抜き穴となる穴１６および開口部１７から第１および第２の犠牲層２、６を同時に選択エッチングすることで除去する。これによって、重錘１２の周囲に空隙９を形成し、可動部である重錘１２をリリースする。エッチャントとして、例えば、ＸｅＦ_２などを使用することができる。

次に、図６Ｆに示すように、第１のキャップ層７の上に、例えばスパッタ法などを使用して、例えばＡｌなどからなる第２のキャップ層８を成膜し、開口部１７をふさぐことにより重錘１２を中空封止する。第２のキャップ層８の厚さは、開口部１７の幅あるいは、支柱１３と第１のキャップ層７との隙間より充分大きければ、開口部１７をふさぐことができる。スパッタ法により最終的な気密封止を行うので、スパッタ法に使用される雰囲気、すなわち１０−５Ｔｏｒｒ程度の高真空で気密封止することが可能である。

本実施の形態の製造方法によれば、重錘１２やセンサ梁１１等の可動部の周囲に空隙を形成して真空に中空封止した加速度センサ１０を、通常用いる程度の膜厚で、通常の薄膜プロセスのみを使用して容易に実現することが可能となる。したがって、中空封止を行うために、特殊な製造装置を準備する必要もない。

なお、重錘１２に形成する穴１６の面積は、重錘１２の面積に対して大きすぎると重錘としての効果が減少するため、重錘１２を含む可動部の面積に占める穴１６の総面積は多くても３０％以下、好ましくは２０％以下であることが望ましい。

次に、実際の支柱の効果をさらに明らかにするために、図１、２の構造において、有限要素法（ＦＥＭ）によるシミュレーションを行った。図７はシュミュレーション結果を示す図である。

５μｍ□の寸法の支柱１３を３０μｍのピッチで形成し、第１のキャップ層７として厚さ１μｍのＡｌＮを、第２のキャップ層８として厚さ３μｍのＡｌを使用した。加速度センサ１０全体を樹脂封止することを想定し、１０ＭＰａの圧力を均等に加えてキャップ層の変形を計算したところ、最大でも０．０７μｍに留まることが分った。

前述したように、最大変形量は支柱の間隔のほぼ４乗に比例する。このため、最大変形量は、支柱が６０μｍピッチの場合は約１．１μｍ、支柱が１２０μｍピッチの場合は約１８μｍにも達する。このことからも、支柱無しでは１００μｍ以上の大きさの重錘を中空封止することは困難であることが分る。

このように、重錘１２中に形成する支柱１３の間隔は、長くても１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下であることが望ましい。

（第１の実施の形態の第１の変形例）
本発明の第１の実施の形態の第１の変形例は、第１の実施の形態と同様に圧電検出型の加速度センサである。第１の実施の形態との相違点は、第１のキャップ層７と第２のキャップ層８の間に、封入層１８を設ける点にある。

図８は、可動部の中空封止後の本変形例の加速度センサの、第１の実施の形態における図３のＡ−Ａに相当する部分の、部分断面図である。

加速度センサ２０では、第１のキャップ層７の上に、封入層１８を設ける。封入層１８により第１のキャップ層７の抜き穴である開口部１７がふさがれる。封入層１８は、例えばスピンオン法で形成する感光性エポキシ樹脂等を使用することができる。常圧で形成することで、空隙９は常圧に保たれる。

封入層１８の上にさらに第２のキャップ層８を形成することで、気密封止することができる。第２のキャップ層８の形成法は、既に開口部１７がふさがれているため、スパッタ法に限定されることはない。したがって、ＣＶＤ法などで形成される多種類の無機膜や金属膜を第２のキャップ層８として使用することが可能になる。

なお、第１のキャップ層７のみで、キャップ部に要求される強度の特性等が満足される場合は、必ずしも第２のキャップ層８を形成する必要はない。

本変形例においては、常圧で可動部を中空封止することができるので、可動部である重錘１２に衝撃力が加わった時に、内部の空気がダンピング効果を持つ。このため、重錘１２が基板１やキャップ部に接触したときの衝撃力を緩和する効果がある。

（第１の実施の形態の第２の変形例）
本発明の第１の実施の形態の第２の変形例は、支柱がキャップ部と同一材料で一体に形成される加速度センサである。図２において、可動部形成層で形成される支柱１３が省略される形である。例えば、図４、５において、キャップ部の一部である第２のキャップ層８が直接基板１上にありキャップ部を支持する。すなわち、キャップ部自体が支柱として機能する。

本変形例によれば、可動部形成層で支柱を形成しないことから、可動部形成層のパターンが簡略になるという効果がある。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態のＭＥＭＳデバイスは、第１の実施の形態が加速度センサであるのに対し、静電型の角速度センサである。

図９は、中空封止前の本実施の形態の角速度センサの平面図である。図１０は、図９のＡ−Ａ断面図である。まず、図９および図１０を用いて、キャップにより可動部を中空封止する前の角速度センサ３０について説明する。

角速度センサ３０は、基板３１と、基板３１上に、可動部であるバネ４１と重錘４２、支柱４３、および側壁４４を備えている。バネ４１の一端は電極４９により基板３１に接続されている。重錘４２には、犠牲層を抜くための穴５２が形成され、重錘４２と支柱４３とは互いに接触しないように構成されている。このように、支柱４３は、穴５２の内側を可動部である重錘４３に非接触に貫通している。

重錘４２には、櫛型可動電極４５ａ、４５ｂ、４６ａおよび４６ｂが形成されている。一方、櫛型可動電極４５ａないし４６ｂに対向して、基板３１に固定された、櫛型固定電極４７ａ、４７ｂ、４８ａおよび４８ｂが形成され、それぞれ電極５０ａ、５０ｂ、５１ａおよび５１ｂに接続されている。

角速度センサ３０においては、１対の櫛型可動電極４５ａと櫛型固定電極４７ａの間、および櫛型可動電極４５ｂと櫛型固定電極４７ｂの間に交番電界が印加され、重錘４２はＹ軸方向に共振を生じさせる。このとき、Ｚ軸周りに角速度が加わると、Ｘ軸方向にコリオリ力が生じ、Ｘ軸方向に角速度に応じて共振が生じる。この共振の振幅を、１対の櫛型可動電極４６ａと櫛型固定電極４８ａの間、および櫛型可動電極４６ｂと櫛型固定電極４８ｂの間に生じる静電容量の変化として検出する。

図１１は、中空封止後の本実施の形態の角速度センサの平面図である。図１２は、図１１のＡ−Ａ部分断面図である。以下、図１１および図１２を用いて、キャップにより中空封止した後の角速度センサ３０について、詳細に説明する。

角速度センサ３０の可動部である重錘４２は、第１のキャップ層３４および第２のキャップ層３５により中空封止されている。重錘４２は空隙３７により、基板３１および第１および第２のキャップ層３４、３５と隔てられている。キャップ部を構成するキャップ層３４および３５は、周囲の側壁４４と接触して支持されているとともに、重錘４２を貫通して形成された支柱４３と接触して支持されている。

このようにキャップ層３４および３５からなるキャップ部は、重錘４２中に形成された多数の支柱４３によって支持されている。このため、重錘４２全体を側壁４４でのみ支持した場合に比べて、薄いキャップ部で、はるかに強固に中空封止することが可能になる。キャップ部が一定の圧力を受けている場合に、キャップ部の撓み量は支柱間隔のほぼ４乗に比例するので、重錘４２中に支柱４３を設けることによるメリットは絶大である。本実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用・効果を得ることできる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。上記、実施の形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、実施の形態の説明においては、ＭＥＭＳデバイス、その製造方法等で、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされるＭＥＭＳデバイス、その製造方法等に関わる要素を適宜選択して用いることができる。

例えば、実施の形態においては、ＭＥＭＳデバイスとして、加速度センサと角速度センサを例に説明した。しかし、例えば、同様に大面積の可動部が要求される可変キャパシタ等のＭＥＭＳデバイスに本発明を適用することは有効である。

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのＭＥＭＳデバイス、その製造方法が、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。

１ 基板
２ 第１の犠牲層
３ 下部電極
４ 圧電膜
５ 上部電極
６ 第２の犠牲層
７ 第１のキャップ層
８ 第２のキャップ層
９ 空隙
１０ 加速度センサ
１１ センサ梁
１２ 重錘
１３ 支柱
１４ 側壁
１５ａ、ｂ 電極
１６ 穴
１７ 開口部
１８ 封入層
２０ 加速度センサ
３０ 角速度センサ
３１ 基板
３４ 第１のキャップ層
３５ 第２のキャップ層
３７ 空隙
４１ バネ
４２ 重錘
４３ 支柱
４４ 側壁
４５ａ、ｂ 櫛型可動電極
４６ａ、ｂ 櫛型可動電極
４７ａ、ｂ 櫛型固定電極
４８ａ、ｂ 櫛型固定電極
４９ 電極
５２ 穴

Claims (9)

1. 基板と、
   前記基板上に前記基板と空隙を介して形成され、穴が設けられた可動部と、
   前記基板上に形成され、前記可動部と同時に形成された材料からなり、前記穴の内側を前記可動部に非接触に貫通する支柱と、
   前記支柱によって支持され、前記可動部上に前記可動部と空隙を介して形成されたキャップ部を有し、
   前記キャップ部が第１のキャップ層と第２のキャップ層で形成され、
   前記第１のキャップ層の前記支柱上方に開口部が設けられ、
   前記第２のキャップ層が前記開口部をふさいでいることを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
2. 前記開口部の開口サイズが、前記支柱の上面のサイズよりも小さいことを特徴とする請求項１記載のＭＥＭＳデバイス。
3. 前記第１のキャップ層の少なくとも一部が前記支柱に直接支持されていることを請求項１または請求項２記載のＭＥＭＳデバイス。
4. 前記可動部が慣性センサの重錘であることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
5. 前記穴が設けられた可動部の面積に対して、前記穴の面積の和が３０％以下であることを特徴とする請求項４に記載のＭＥＭＳデバイス。
6. 前記支柱間の間隔が、１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１ないし請求項５いずれか一項に記載のＭＥＭＳデバイス。
7. 基板上に第１の犠牲層を成膜する工程と、
   前記第１の犠牲層をパターニングして一部を除去する工程と、
   前記第１の犠牲層上に前記第１の犠牲層と材質が異なる可動部形成層を成膜する工程と、
   前記可動部形成層をパターニングし、穴が設けられた可動部と、前記穴の内側の前記第１の犠牲層が除去された領域に前記可動部形成層を用いて形成された支柱とを形成する工程と、
   前記可動部および前記支柱上に第２の犠牲層を成膜する工程と、
   前記第２の犠牲層上に第１のキャップ層を成膜する工程と、
   前記第１のキャップ層をパターニングし、前記支柱上方に開口部を設ける工程と、
   前記第１の犠牲層と前記第２の犠牲層とをエッチングし前記可動部をリリースする工程と、
   前記第１のキャップ層上に第２のキャップ層を成膜し前記開口部をふさぐ工程とを有することを特徴とするＭＥＭＳデバイスの製造方法。
8. 前記開口部の開口サイズを、前記支柱の上面のサイズよりも小さくすることを特徴とする請求項７記載のＭＥＭＳデバイスの製造方法。
9. 基板上に第１の犠牲層を成膜する工程と、
   前記第１の犠牲層をパターニングして一部を除去する工程と、
   前記第１の犠牲層上に前記第１の犠牲層と材質が異なる可動部形成層を成膜する工程と、
   前記可動部形成層をパターニングし、穴が設けられた可動部と、前記穴の内側の前記第１の犠牲層が除去された領域に支柱を形成する工程と、
   前記可動部および前記支柱上に第２の犠牲層を成膜する工程と、
   前記第２の犠牲層上に第１のキャップ層を成膜する工程と、
   前記第１のキャップ層をパターニングし、前記穴近傍に開口部を設ける工程と、
   前記第１の犠牲層と前記第２の犠牲層とをエッチングし前記可動部をリリースする工程と、
   前記第１のキャップ層上に第２のキャップ層を成膜し前記開口部をふさぐ工程と、
   前記第１のキャップ層を成膜する工程の前に、前記支柱上の一部の前記第２の犠牲層を除去する工程を有し、
   前記第１のキャップ層を成膜する工程の際に、前記第１のキャップ層の少なくとも一部が前記基板に支持される状態にすることを特徴とするＭＥＭＳデバイスの製造方法。