JP5398805B2 - 圧電ブロックを有するマイクロ電子機械デバイスおよびこれを作製する方法 - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロ電子機械デバイスのための圧電アクチュエータの形成に関する。
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
マイクロ電子機械デバイスであって:
複数のチャンバを有するボディ;
該ボディによって支持される複数の圧電アイランドであって、該圧電アイランドの各々は、第一表面、該第一表面と対向する第二表面、ならびに該第一表面と該第二表面とを相互に連結させる第三平面表面を有し、該圧電アイランドは、圧電材料の粒を実質的に含み、圧電材料の自由な粒を相対的に含まない表面を有する、複数の圧電アイランド;ならびに
該圧電アイランドの該第一表面上に導電材料および第二表面上に導電材料
を含み;
該複数の圧電アイランドのうちの少なくとも1つは、該複数のチャンバのうちの対応するチャンバに実質的に隣接して位置し;
該圧電アイランドの少なくとも1つは該第三表面上に導電材料を有し、該第三表面上の該導電材料が、第一表面上の導電材料と第二表面上の導電材料とを電気的に接触させる
マイクロ電子機械デバイス。
(項目2)
項目1に記載のデバイスであって、ボンディング・レイヤをさらに含み、該ボンディング・レイヤは、上記第一導電レイヤと上記ボディとの間にあり、少なくとも一部の該ボンディング・レイヤは、該複数の圧電アイランドの少なくとも2つの圧電アイランドの間にある、デバイス。
(項目3)
マイクロ電子機械デバイスであって:
複数のチャンバを有するボディ;
複数のトランスデューサを提供するトランスデューサ・レイヤであって、各トランスデューサは複数のチャンバのうちの対応するチャンバに実質的に隣接して位置し、各トランスデューサは該ボディによって支持される圧電アイランドを含み、該圧電アイランドは第一表面および該第一表面と対向する第二表面によって画定され、該第一表面および第二表面は実質的に平面であり、該第一表面は該第二表面と実質的に平行している、トランスデューサ;そして
該トランスデューサ・レイヤと該ボディとの間にあるボンディング・レイヤであって、該複数のトランスデューサのうちの少なくとも2つのトランスデューサの間にある、ボンディング・レイヤ
を含む、マイクロ電子機械デバイス。
(項目4)
圧電トランスデューサを有するデバイスを形成する方法であって:
圧電材料のボディの第一表面を半導体材料に結合させる工程;
該圧電材料のボディの第二表面に凹所を形成する工程であって、該凹所が壁を有する工程;
該凹所を形成する工程の後に、デバイスボディに該圧電材料のボディの第二表面を取り付ける工程であって、該デバイスボディが該半導体材料から形成される工程;および
該デバイスボディに該圧電材料のボディを取り付ける工程の後に、該圧電材料のボディの該第一表面から該半導体材料を除去する工程
を包含する、方法。
(項目5)
項目4に記載の方法であって、少なくとも上記凹所が露出するまで、上記圧電材料の上記第一表面から材料を除去する工程をさらに含む、方法。
(項目6)
項目5に記載の方法であって、上記結合させる工程が、上記凹所を形成する工程の前に行われる、方法。
(項目7)
項目6に記載の方法であって、上記圧電材料の上記第一表面から材料を除去する工程が、上記半導体材料のボディを薄くする工程を包含する、方法。
(項目8)
項目4に記載の方法であって、上記デバイスボディに圧電材料のボディを取り付ける工程が、熱により硬化させた接着剤で該デバイスボディに該圧電材料のボディを結合させる工程を包含する、方法。
(項目9)
項目8に記載の方法であって、上記デバイスボディに圧電材料のボディを取り付ける工程が、該圧電材料のボディおよび該デバイスボディを加熱する工程を包含する、方法。
(項目10)
項目4に記載の方法であって、上記圧電材料のボディから圧電材料の自由な破片を放すために該圧電材料のボディを洗浄する工程をさらに包含する、方法。
(項目11)
項目10に記載の方法であって、上記圧電材料のボディを洗浄する工程が、フルオロホウ酸溶液中で該ボディを洗浄する工程を包含する、方法。
(項目12)
圧電トランスデューサを有するデバイスを形成する方法であって:
圧電材料のボディを洗浄する工程;
該圧電材料のボディの第一表面に凹所を形成する工程であって、該凹所が壁を有する工程;
該凹所を形成する工程の後に、デバイスボディに該圧電材料のボディの第一表面を取り付ける工程;そして
該デバイスボディに該圧電材料のボディを取り付ける工程の後に、該圧電材料のボディの第二表面の少なくとも一部を除去する工程
を包含する、方法。
(項目13)
項目12に記載の方法であって、上記ボディを洗浄する工程が、フルオロホウ酸溶液中で上記圧電材料のボディを洗浄する工程を包含する、方法。
(項目14)
項目12に記載の方法であって、上記圧電材料のボディを洗浄する工程が、上記デバイスボディに該圧電材料のボディを取り付ける工程の前に行われ、該デバイスボディに該圧電材料のボディを取り付ける工程の後に該圧電材料のボディを洗浄する工程をさらに包含する、方法。
(項目15)
項目14に記載の方法であって、上記ボディを取り付ける工程の後の上記ボディを洗浄する工程が、フルオロホウ酸溶液中で上記圧電材料のボディを洗浄する工程を包含する、方法。
(項目16)
項目12に記載の方法であって、上記圧電材料のボディ上に第一導電レイヤを形成する工程をさらに包含する、方法。
(項目17)
項目16に記載の方法であって、上記第一導電レイヤを形成する工程が、上記デバイスボディに上記圧電材料のボディを取り付ける工程の前に行われる、方法。
(項目18)
項目17に記載の方法であって、上記圧電材料のボディの第二表面の少なくとも一部を除去する工程の後に、第二導電レイヤを形成する工程をさらに包含する、方法。
各構造体が圧電アクチュエータを持つ構造体を備えたMEMSを形成する方法を説明する。図1A、1B及び1Cに示すように、MEMSデバイス100は、圧電アクチュエータ104を支持するボディ200を持ち、該ボディ200は複数のトランスデューサ構造体110を有する。ボディ200は、材料のレイヤ中に形成されたチャンバ205を有する。チャンバ205は、圧力トランスデューサのように外気から閉じることもでき、流体を排出する場合のように外気に開放することもできる。ボディ200を単一の材料による単一レイヤにすることができる。これに換えて、ボディ200を、単一材料あるいは複数材料による、共接合された複数のレイヤで構成することができる。
Claims (16)
- 圧電トランスデューサ(110)を有するデバイス(100)を形成する方法であって、
圧電材料のボディ(107)の第一表面(115)を取り扱いレイヤ(135)の第一表面に結合するステップ(313)と、
配列用カット(171)を前記圧電材料のボディ(107)の第二表面(113)に形成するステップ(336)であって、前記配列用カット(171)は、前記圧電材料のボディ(107)を完全に通って延びており、かつ、前記取り扱いレイヤ(135)に部分的に延びている、ステップと、
前記取り扱いレイヤ(135)の第二表面に配列用スロット(182)を形成するステップ(340)であって、前記配列用スロットは、前記配列用カットと交差することにより、前記取り扱いレイヤ(135)内に複数のスルーホール(185)を形成している、ステップと、
前記配列用カット(171)を形成するステップ(336)の後に、前記圧電材料のボディ(107)の第二表面(113)をデバイスボディ(200)に取り付けるステップ(349)と、
前記圧電材料のボディ(107)を前記デバイスボディ(200)に取り付けるステップ(349)の後に、前記圧電材料のボディ(107)の第一表面(115)から前記取り扱いレイヤ(135)を除去するステップ(352)と
を含む、方法。 - 前記配列用スロットは、前記配列用カットに直交している、請求項1に記載の方法。
- 前記形成するステップ(340)は、前記取り付けるステップ(349)の前に行われる、請求項1に記載の方法。
- 前記配列用スロット(182)を形成するステップ(340)は、鋸を用いて前記取り扱いレイヤ(135)の第二表面をカットすることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記デバイスボディ(200)は、配列マークを含み、
前記方法は、
前記複数のスルーホール(185)を前記配列マークと整列させることにより、前記圧電材料のボディ(107)を前記デバイスボディ(200)と整列させるステップ(344)
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記取り付けるステップ(349)の前に、前記圧電材料のボディ(107)の前記第二表面(113)にグランドカット(140)を形成するステップ(324)であって、前記グランドカット(140)は、前記圧電トランスデューサ(110)内の前記圧電材料のボディ(107)の最終的な厚さ以上の深さを有する、ステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記圧電材料のボディ(107)の前記第二表面(113)上に前記グランドカット(140)の壁を含む導電レイヤ(158)を形成するステップ(327)
をさらに含む、請求項6に記載の方法。 - 前記取り扱いレイヤ(135)が除去された後に、前記グランドカット(140)の壁上の前記導電レイヤ(158)が露出されるまで、前記圧電材料のボディ(107)の一部を除去するステップ(352)
をさらに含む、請求項7に記載の方法。 - 前記取り付けるステップ(349)の前に、前記圧電材料のボディ(107)の前記第二表面(113)に絶縁カット(165)を形成するステップ(333)であって、前記絶縁カット(165)は、前記圧電トランスデューサ(110)内の前記圧電材料のボディ(107)の最終的な厚さよりも大きい深さを有する、ステップ
をさらに含む、請求項7に記載の方法。 - 前記絶縁カット(165)は、前記グランドカット(140)に直交している、請求項9に記載の方法。
- 前記絶縁カット(165)を形成するステップ(333)は、前記導電レイヤ(158)を形成するステップ(327)の後である、請求項9に記載の方法。
- 前記圧電材料のボディ(107)を前記デバイスボディ(200)と整列させるステップ(344)であって、その結果、前記絶縁カット(165)が、前記デバイスボディ(200)内のチャンバ(205)の間の壁(208)と整列する、ステップ
をさらに含む、請求項9に記載の方法。 - 前記取り扱いレイヤ(135)が除去された後に、前記圧電トランスデューサ(110)内の前記圧電材料のボディ(107)の最終的な厚さに前記圧電材料のボディ(107)を薄層化するステップであって、前記圧電材料のボディ(107)は、圧電材料のアイランドを含む、ステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。 - 前記圧電材料のアイランドの上に導電層(210)を形成するステップ(359)
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 前記デバイスボディ(200)に前記圧電材料のボディ(107)を取り付けるステップ(349)は、熱硬化接着剤(193)を用いて前記デバイスボディ(200)に前記圧電材料のボディ(107)を結合することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記圧電材料のボディ(107)を洗浄することにより、該圧電材料のボディ(107)から圧電材料の自由な破片を放すステップ
をさらに含む、請求項1に記載の方法。
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