JP5891571B2 - Mems圧力センサ装置及びその作製方法 - Google Patents
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Description
アクティビティ78に関連して図4を参照して、図4が、MEMS圧力センサ装置20(図1)に組み込むために、プロセス76に従って作製された第1基板構造22の側断面図を示す。アクティビティ78で、ウェハ80に形成されたキャビティの深さがウェハ80の厚さよりも小さくなるように、例えば、深堀り反応性イオンエッチング(DRIE)、水酸化カリウム(KOH)エッチング技術、また他の適したプロセスを用いて、キャビティ32がシリコンウェハ80に形成される。種々の図でウェハ80を表すために、右手上向き方向の広いハッチングパターンが用いられている。
アクティビティ84に関連して図5を参照して、図5は、MEMS圧力センサ装置20(図1)に組み込むための、プロセス76のアクティビティ84に従って作製された第2基板構造24の側断面図を示す。もちろん、MEMS圧力センサ装置62(図2)は、第2基板構造24と同一の構造を利用する。従って、プロセス76に従って作製された第2基板構造24は、代替的に、MEMS圧力センサ装置62(図2)にも組み込むことができる。
再び、MEMS圧力センサ装置62(図2)の作製の後、作製プロセス76は、薄く高感度なダイアフラム44と、圧力ポートとして機能するキャビティ68と、密封されたキャビティ70(図2)とを有する、コスト効率よく作製された装置62を得るさらに、MEMS圧力センサ装置62は、既存の、費用効率的なMEMS作製作業及びウェハボンディング技術を用いて形成される。
22,64 第1基板構造
24 第2基板構造
26,66 キャップ
32,68,70 キャビティ
36,46 基準素子
38 開口
44 検知素子,ダイアフラム
48 環境
54 圧力刺激
Claims (20)
- 微小電気機械システム(MEMS)センサ装置を製造する方法であって、
キャビティを有する第1基板構造を形成すること、
第2基板構造の材料層から検知素子を形成すること、
前記検知素子が、前記第1基板構造と前記第2基板構造との間に配置され、かつ前記キャビティに合わせて配置されるように、前記第2基板構造を前記第1基板構造に結合すること、
前記検知素子に合わせて前記第2基板構造において基準素子を形成することであって、前記基準素子は前記第2基板構造を貫通する複数の開口を含む、前記基準素子を形成すること
を含み、前記検知素子は、前記キャビティ及び前記複数の開口からなる組のうちの1つを介して、前記MEMSセンサ装置の外部の環境に露出されており、前記環境からの圧力刺激に応答して、前記基準素子と前記検知素子との間の静電容量が変化するように前記基準素子に対して可動である、方法。 - 前記検知素子を形成することは、ウェハ基板の表面に犠牲層を堆積し、前記材料層を前記犠牲層上に堆積することを含み、
前記方法は、前記結合することの後に、前記基準素子において、前記複数の開口を介して前記基準素子と前記検知素子との間の犠牲層を除去することを更に含み、前記除去することにより、前記基準素子と前記検知素子との間に空隙が形成される、請求項1に記載の方法。 - 前記検知素子を形成することは、
前記基準素子の第2の厚さよりも小さい第1の厚さを有する検知素子を形成することを含む、請求項1に記載の方法。 - 前記検知素子の第1の厚さは、前記基準素子の第2の厚さの15%よりも小さい、請求項3に記載の方法。
- 前記第1基板構造を形成することにおいて、前記第1基板構造の厚さより小さい深さを
有するキャビティが形成され、前記検知素子は前記複数の開口を介して前記環境に露出される、請求項1に記載の方法。 - 前記結合することは、キャビティ圧力が大気圧よりも小さくなるように、前記キャビティのキャビティ圧力を制御することを含む、請求項5に記載の方法。
- 前記材料層は前記第2基板構造の第1側面上に堆積され、前記方法が、
前記第2基板構造の第2側面にキャップを取り付けて、前記基準素子が配置されるチャンバを形成すること、
前記キャップを貫通するポートを提供して、前記検知素子が前記ポートを介して前記環境に露出されるようにすること
を更に含む、請求項6に記載の方法。 - 前記第1基板構造を形成することにおいて、前記第1基板構造の厚みを貫通するキャビティが形成され、前記検知素子は、前記キャビティを介して前記環境に露出される、請求項1に記載の方法。
- 前記材料層は前記第2基板構造の第1側面上に堆積され、前記方法が、前記第2基板構造の第2側面にキャップを取り付けて、前記基準素子が配置される密閉されたチャンバを形成することを更に含む、請求項8に記載の方法。
- 前記MEMSセンサ装置は圧力センサであり、前記検知素子は、前記環境からの圧力刺激に応答して、前記基準素子に対して可動なダイアフラムであり、前記検知素子を形成することは、
前記ダイアフラムを多結晶シリコンから形成することを含む、請求項1に記載の方法。 - 微小電気機械システム(MEMS)センサ装置であって、
第1基板構造であって、該第1基板構造内に形成されたキャビティを有する前記第1基板構造と、
第2基板構造であって、該第2基板構造は、第2基板構造内に形成された基準素子を有し、前記基準素子が前記第2基板構造を貫通する複数の開口を含む、前記第2基板構造と、
前記第1基板構造と前記第2基板構造との間に配置され、かつ前記基準素子と合わせて配置された検知素子であって、該検知素子は、前記第2基板構造に形成され、該検知素子は、前記基準素子から離間して配置されて、前記検知素子と前記基準素子との間に空隙を形成し、該検知素子は、前記キャビティ及び前記複数の開口からなる組のうちの1つを介して前記MEMSセンサ装置の外部の環境に露出されており、該検知素子は、前記環境からの圧力刺激に応答して、前記基準素子と前記検知素子との間の静電容量が変化するように前記基準素子に対して可動である、前記検知素子と
を備える、MEMSセンサ装置。 - 前記検知素子が前記基準素子の第2の厚さより小さい第1の厚さを示す、請求項11に記載のMEMSセンサ装置。
- 前記第1の厚さは、前記基準素子の第2の厚さの15%よりも小さい、請求項12に記載のMEMSセンサ装置。
- 前記キャビティが前記第1基板構造の厚さよりも小さい深さを有し、前記検知素子は前記複数の開口を介して前記環境に露出される、請求項11に記載のMEMSセンサ装置。
- 前記基準素子が配置されるチャンバを形成するように前記第2基板構造の第2側面に取り付けられたキャップを更に備え、前記キャップは、前記検知素子がポートを介して前記環境に露出されるように、前記キャップを貫通するポートを含む、請求項14に記載のMEMSセンサ装置。
- 前記キャビティが前記第1基板構造の厚みを貫通し、前記検知素子は、前記キャビティを介して前記環境に露出され、前記MEMSセンサ装置は、前記基準素子が配置される、密封されたチャンバを形成するように、前記第2基板構造の第2側面に取り付けられたキャップを更に備える、請求項11に記載のMEMSセンサ装置。
- 前記検知素子及び前記基準素子が、容量型圧力センサを形成する、請求項11に記載のMEMSセンサ装置。
- 微小電気機械システム(MEMS)センサ装置を製造する方法であって、
キャビティを含む第1基板構造を形成すること、
第2基板構造の第1側面上の材料層から検知素子を形成することであって、ウェハ基板上に犠牲層を堆積し、前記犠牲層上に前記材料層を堆積することを含む、前記検知素子を形成すること、
前記検知素子が、前記第1基板構造と前記第2基板構造との間に配置され、かつ前記キャビティに合わせて配置されるように、前記第2基板構造を前記第1基板構造に結合すること、
前記検知素子にあわせて、前記第2基板構造に基準素子を形成することであって、前記基準素子が前記第2基板構造を貫通する複数の開口を含む、前記基準素子を形成すること、
前記結合することの後に、前記基準素子における前記複数の開口を介して前記基準素子と前記検知素子との間の前記犠牲層を除去することであって、前記除去することにより、前記基準素子と前記検知素子との間に空隙が形成される、前記除去すること、
前記第2基板構造の第2側面にキャップを取り付けて、前記基準素子が配置されるチャンバを形成すること
を含み、前記検知素子は、前記キャビティ及び前記複数の開口のうちの1つを介して前記MEMSセンサ装置の外部の環境に露出され、前記環境からの圧力刺激に応答して、前記基準素子と前記検知素子との間の静電容量が変化するように前記基準素子に対して可動である、方法。 - 前記基板構造を形成することにおいて、前記第1基板構造の厚さよりも小さい深さを有するキャビティが形成され、
前記検知素子がポートを介して前記環境に露出されるように、前記キャップを貫通するポートが提供される、請求項18に記載の方法。 - 前記第1基板構造を形成することにより、前記第1基板構造の厚みを貫通するキャビティが形成され、前記検知素子は、前記キャビティを介して前記環境に露出され、
前記キャップを取り付けることにより、前記キャップによって閉じられた密閉されたチャンバ、及び前記基準素子が配置される前記検知素子が形成される、請求項18に記載の方法。
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