JP7331125B2 - 大きな流体的に効果的な表面を有するmems - Google Patents
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Description
・L-NEDアクチュエーターのギャップが小さければ小さいほど、撓みはより大きい。
・L-NEDアクチュエーターのギャップが小さければ小さいほど、作製中(ボッシュ法)の制限されたアスペクト比に基づいたアクチュエーターの高さはより小さい。
・機械的:操作の間、L-NEDビームと蓋ウェハーまたは処理ウェハーとの間の機械的な接触が、デバイスの機械的な破壊を結果として生じる。その上、非常に高い傾向にある動きの忠実さ(入力信号と出力信号との間の予期される体系的な接続)が制限される。その結果、歪みおよび摩擦損失および非線形性が結果として生じる。
・電気的:操作の間、L-NEDビームと蓋ウェハーまたは処理ウェハーとの間の電気的な接触が、デバイスの電気的な破壊(ショート)を結果として生じる。
・2倍にされたL-NEDの高さは、z方向に沿って、より高い曲がり強度を結果として生じることができる。それは、また、垂直の(z方向に沿う)プルイン効果のためのより低い敏感さを結果として生じ、高い設計自由度を可能にする。これは、例えば、L-NEDビームが、より長く作られることを可能にする。これは、同じもの(L-NEDビーム)が、y方向に沿って高い軸の延長を持つことができる、ことを意味する。代わりにまたは追加して、L-NEDビームは、両側の代わりに片側に固定される。それは、片側に固定されたL-NEDビームが、例えば両側に固定されたL-NEDビームより大きい撓みを可能にするので、有利である。
・それはまだ可能であるけれども、蓋は、既知の構成に従って絶対的に必要ではない。それは電位を保存することを提供する。
Claims (36)
- キャビティ(16)を含む基板(12)と、
第1のビーム(26a)、および、第2のビーム(26b)、および、前記第1のビーム(26a)と前記第2のビーム(26b)との間に配置され、前記第1のビーム(26a)と前記第2のビーム(26b)とから電気的に絶縁された離れた領域に固定される第3のビーム(26c)を含んでいる前記キャビティ(16)の中に配置された可動層の配置(36)と、を備え、
前記可動層の配置(36)は、前記第1のビーム(26a)と前記第3のビーム(26c)との間の電位に応答して、または、前記第2のビーム(26b)と前記第3のビーム(26c)との間の電位に応答して、基板平面において動きの方向(34)に沿って、動きを実行するように構成され、
前記第1のビーム(26a)および前記第2のビーム(26b)および前記第3のビーム(26c)は、前記可動層の配置(36)の第1の層(24;241)の部分であり、前記可動層の配置は、前記基板平面に垂直な方向(z)に沿って前記第1の層(24;241)に隣接して配置される第2の層(242;18)を含み、前記第2の層(242;18)は、前記動きの方向(34)に沿って移動可能に配置され、
前記第1の層(24;241)に関連して、第2の層(242;18)は、流体と相互作用するための追加領域を提供し、
前記MEMSは、MEMSのポンプ、または、MEMSのスピーカー、または、MEMSのマイクロフォン、または、MEMSのテラヘルツ導波路として構成される、または、
前記MEMSは、前記可動層の構造を制御するように構成された制御手段(86)を含む、MEMS。 - 前記第1のビーム(26a)および前記第2のビーム(26b)および前記第3のビーム(26c)は、静電気的、圧電気的、熱機械的な電極である、請求項1に記載のMEMS。
- 前記第2の層(242)は、第4のビーム(26d)および第5のビーム(26e)および第6のビーム(26f)に構造化され、前記基板平面に垂直な方向(z)に沿って、前記第4のビーム(26d)は前記第1のビーム(26a)に隣接して配置され、前記第5のビーム(26e)は、前記第2のビーム(26b)に隣接して配置され、前記第6のビーム(26f)は、前記第3のビーム(26c)に隣接して配置される、請求項1または請求項2に記載のMEMS。
- 隣接する層のビームは、相互にオフセットに配置される、請求項3に記載のMEMS。
- 前記第1のビーム(26a)と前記第4のビーム(26d)、および、前記第2のビーム(26b)と前記第5のビーム(26e)、および、前記第3のビーム(26c)と前記第6のビーム(26f)のうちの少なくとも1つのペアは、前記第1の層(241)と前記第2の層(242)との間に配置された中間層(222)を介在させて、相互に機械的に接続される、請求項3または請求項4に記載のMEMS。
- 前記第3のビーム(26c)と前記前記第6のビーム(26f)とは、前記第1の層(241)と前記第2の層(242)との間に配置された中間層(222)を介在させて、相互に機械的に接続され、一方で前記第1のビーム(26a)と前記第4のビーム(26d)との間、および、他方で前記第2のビーム(26b)と前記第5のビーム(26e)との間の前記中間層(222)は、前記第1のビーム(26a)を前記第4のビーム(26d)から離れて置くと共に、前記第2のビーム(26b)を前記第5のビーム(26e)から離れて置くために取り除かれる、請求項3ないし請求項5のいずれかに記載のMEMS。
- 一方で前記第1のビーム(26a)と前記第4のビーム(26d)とが、および、他方で前記第2のビーム(26b)と前記第5のビーム(26e)とが、前記第1の層(241)と前記第2の層(242)との間に配置された前記中間層(222)を介在させて相互に機械的に接続され、前記第3のビーム(26c)と前記第6のビーム(26f)との間の前記中間層(222)は、前記第3のビームと前記第6のビームとの間にギャップを設けるために、取り除かれる、請求項3ないし請求項5のいずれかに記載のMEMS。
- 前記第1の層(241)と前記第2の層(242)とは、前記中間層(222)を介在させて、前記基板(12)の領域内で相互に接続され、前記中間層(222)は、前記第1のビーム(26a)と前記第4のビーム(26d)との間の、および、前記第2のビーム(26b)と前記第5のビーム(26e)との間の、および、前記第3のビーム(26c)と前記第6のビーム(26f)との間の前記キャビティ(16)の領域において取り除かれる、請求項3に記載のMEMS。
- 前記第1のビーム(26a)および前記第2のビーム(26b)および前記第3のビーム(26c)は、可動層の構造(36)の第1の可動素子(321)を形成し、前記第4のビーム(26d)および前記第5のビーム(26e)および前記第6のビーム(26f)は、前記可動層の構造(36)の第2の可動素子(322)を形成し、前記第1の可動素子(321)は、前記第2の可動素子(322)に対して、前記動きの方向(34)に沿って可動に配置される、請求項8に記載のMEMS。
- 一方では前記第1のビーム(26a)と前記第3のビーム(26c)との間に、および、他方では前記第4のビーム(26d)と前記第6のビーム(26f)との間に、異なる電位を印加することができる、および/または、
一方では前記第2のビーム(26b)と前記第3のビーム(26c)との間に、および、他方では前記第5のビーム(26e)と前記第6のビーム(26f)との間に、異なる電位を印加することができる、請求項9に記載のMEMS。 - 前記第1のビーム(26a)および前記第2のビーム(26b)および前記第3のビーム(26c)は、可動素子(32)を形成し、前記第2の層(18)は、前記キャビティ(16)内の流体と相互作用するためのレジスタ構造(48)を形成し、前記レジスタ構造は、前記可動素子(32)に機械的に接続されると共に、前記可動素子(32)と一緒に動かされる、および/または、一緒に変形される、請求項1または請求項2に記載のMEMS。
- 前記レジスタ構造(48)は、中間層(22)の手段によって前記第1の層に接続される、請求項11に記載のMEMS。
- 前記第1の層(241)は、前記第3のビーム(26c)とは反対を向く側の面に、前記第1のビーム(26a)または前記第2のビーム(26b)に機械的に固定されるピギーバック素子(62)をさらに含み、前記レジスタ構造(48)は、前記ピギーバック素子(62)の上に少なくとも部分的に配置される、請求項11または請求項12に記載のMEMS。
- 前記ピギーバック素子(62)は、結合素子(64)を介在させて前記第1のビーム(26a)または前記第2のビーム(26b)に機械的に堅く接続され、前記結合素子(64)は、前記可動素子(32)の変形の間に最大の撓みを生じる領域の中に配置される、請求項13に記載のMEMS。
- 前記レジスタ構造(48)は、前記動きの方向(34)に垂直で、かつ、前記可動層の配置(36)の軸の延長方向(y)に沿って前記基板平面に平行に配置された、いくつかの部分素子(48a~48j)を含む、請求項11ないし請求項14のいずれかに記載のMEMS。
- 前記部分素子(48a~48j)は、前記軸の延長方向(y)に沿って、相互に距離(72)を持つ、請求項15に記載のMEMS。
- 前記距離(72)は、最大100μmであり、好ましくは最大100μmであり、特に好ましくは最大1μmである、請求項16に記載のMEMS。
- 前記部分素子(48a~48j)は、前記第1のビーム(26a)または前記第2のビーム(26b)または前記第3のビーム(26c)のいずれかに、機械的に堅く接続される、請求項15ないし請求項17のいずれかに記載のMEMS。
- 前記部分素子(48a~48j)は、前記第1のビーム(26a)および前記第2のビーム(26b)および前記第3のビーム(26c)のうちの少なくとも2つの上に配置される、請求項15ないし請求項17のいずれかに記載のMEMS。
- 前記動きの方向(34)に沿ったまたは反対の方向での、前記レジスタ構造(48)と前記基板(12)との間の第1の距離(581)は、前記第1のビーム(26a)と前記第3のビーム(26c)との間の第2の距離(421)より大きい、請求項11ないし請求項19のいずれかに記載のMEMS。
- 前記第1の距離(581)は、前記第2の距離(421)よりも、少なくとも1~20倍、好ましくは3~10倍、特に好ましくは5~7倍大きい、請求項20に記載のMEMS。
- 前記第2の層(18)の前記基板平面に垂直な層厚(56)は、前記第1の層(241)よりも、少なくとも1~20倍、好ましくは3~10倍、特に好ましくは5~7倍大きい、請求項11ないし請求項21のいずれかに記載のMEMS。
- 前記第1の層(241)の層厚(52)と、前記第1のビーム(26a)と前記第3のビーム(26c)との間の距離(421)と、についての前記第1の層(241)のアスペクト比は、40未満である、請求項11ないし請求項22のいずれかに記載のMEMS。
- 前記レジスタ構造(48)は、前記第1の層(241)の第1の側に配置された第1のレジスタ構造であり、さらに、前記第1の側とは反対の側に配置された、前記第1の層(241)の第2の側に配置された第2のレジスタ構造を含む、請求項11ないし請求項23のいずれかに記載のMEMS。
- 前記レジスタ構造(48)は、前記キャビティ(16)内に配置された流体のための流体レジスタを設けている、請求項11ないし請求項24のいずれかに記載のMEMS。
- 前記可動層の配置(36)は、第4のビーム(26d)および第5のビーム(26e)および第6のビーム(26f)に構造化される第3の層(242)を含み、前記第1のビーム(26a)および前記第2のビーム(26b)および前記第3のビーム(26c)が、前記可動層の配置(36)の第1の可動素子(321)を形成すると共に、前記第4のビーム(26d)および前記第5のビーム(26e)および前記第6のビーム(26f)が、前記可動層の配置(36)の第2の可動素子(322)を形成する、請求項11ないし請求項25のいずれかに記載のMEMS。
- 前記第1の可動素子(321)は、前記第2の可動素子(322)に機械的に接続されるか、または、接続されない、請求項26に記載のMEMS。
- 前記レジスタ構造(48)は第1のレジスタ構造(481)であり、前記第2の可動素子(322)に接続された第2のレジスタ構造(482)含む、請求項26または請求項27に記載のMEMS。
- 前記第1の可動素子(321)および前記第2の可動素子(322)は、前記第1のレジスタ構造(481)と前記第2のレジスタ構造(482)との間に、相互に隣接して、かつ、前記基板平面に垂直な方向(z)に沿って配置される、請求項28に記載のMEMS。
- 前記第1のレジスタ構造(481)および前記第2のレジスタ構造(482)は、前記第1の可動素子(321)と前記第2の可動素子(322)との間に、相互に隣接して、かつ、前記基板平面に垂直な方向(z)に沿って配置される、請求項28に記載のMEMS。
- 前記第1のレジスタ構造(481)および前記第2のレジスタ構造(482)は、互いに対して可動である、請求項30に記載のMEMS。
- 前記可動層の構造(36)は、前記基板(12)の一方の側に固定された、曲がっているビーム構造を含む、請求項1ないし請求項31のいずれかに記載のMEMS。
- 前記第1の層(24;241)および前記第2の層(242;18)の前記基板平面に垂直な層厚は、少なくとも50μmである、請求項1ないし請求項32に記載のMEMS。
- 前記基板平面に平行で、かつ、前記動きの方向(34)に垂直な方向(y)での前記可動層の配置に沿っての軸の延長は、厚さ方向に沿って前記可動層の配置の大きさに比較して、少なくとも0.5倍の大きさを持つ、請求項1ないし請求項33のいずれかに記載のMEMS。
- 前記キャビティ(16)は、少なくとも1つの開口(28)を介在させて、前記基板(12)の外部の環境(88)に流体的に接続され、前記少なくとも1つの開口(28)は、前記可動層の配置の平面内に配置される、請求項1ないし請求項34のいずれかに記載のMEMS。
- 前記可動層の構造を制御するように構成された制御手段(86)を含み、
前記第1のビーム(26a)および前記第2のビーム(26b)および前記第3のビーム(26c)は、第1の可動素子(32 1 )を形成し、前記MEMSは複数の可動素子を含み、前記制御手段(86)は、前記複数の可動素子を個々に制御するように構成される、請求項1ないし請求項35のいずれかに記載のMEMS。
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