JP7673493B2

JP7673493B2 - MEMS Device

Info

Publication number: JP7673493B2
Application number: JP2021087966A
Authority: JP
Inventors: 哲也榎本; 英雄山田; 崇治片上; 孝英臼井
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp; Mirise Technologies Corp; Nisshinbo Micro Devices Inc
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp; Mirise Technologies Corp; Nisshinbo Micro Devices Inc
Priority date: 2021-05-25
Filing date: 2021-05-25
Publication date: 2025-05-09
Anticipated expiration: 2041-05-25
Also published as: JP2022181119A

Description

本明細書に記載の開示は、圧電素子を備えるＭＥＭＳデバイスに関するものである。 The disclosure herein relates to a MEMS device having a piezoelectric element.

特許文献１に示されるように、音響圧力を電圧に変換する圧電型ＭＥＭＳマイクロフォンが知られている。この圧電型ＭＥＭＳマイクロフォンは片持ち支持梁構造の振動板を備えている。この振動板に圧電薄膜が形成されている。振動板が音響圧力によって振動した際に圧電薄膜に応力が作用する。この結果、圧電薄膜で音響圧力に応じた電圧が発生する。 As shown in Patent Document 1, a piezoelectric MEMS microphone that converts acoustic pressure into voltage is known. This piezoelectric MEMS microphone has a diaphragm with a cantilever beam structure. A piezoelectric thin film is formed on this diaphragm. When the diaphragm vibrates due to acoustic pressure, stress acts on the piezoelectric thin film. As a result, a voltage corresponding to the acoustic pressure is generated in the piezoelectric thin film.

特開２０１８－１３７２９７号公報JP 2018-137297 A

特許文献１に記載の圧電型ＭＥＭＳマイクロフォンでは、振動板の開放端側を支持端側よりも弾性係数を高めるために、開放端側に付加薄膜を形成している。このために振動板の開放端側が重くなり、音響圧力に対して振動しがたくなる虞がある。この結果、音響圧力の検出感度が低下する虞がある。 In the piezoelectric MEMS microphone described in Patent Document 1, an additional thin film is formed on the open end side of the diaphragm to increase the elastic modulus of the open end side compared to the support end side. This makes the open end side of the diaphragm heavier, which may make it more difficult for it to vibrate in response to acoustic pressure. As a result, there is a risk that the detection sensitivity of acoustic pressure may decrease.

本開示の目的は、音響圧力の検出感度の低下の抑制されたＭＥＭＳデバイスを提供することである。 The objective of this disclosure is to provide a MEMS device in which the decrease in sensitivity to acoustic pressure detection is suppressed.

本開示の一態様によるＭＥＭＳデバイスは、圧力を電気信号に変換する圧電素子の構成材料を含む複数の片持ち梁（２２０）と、
複数の片持ち梁それぞれを支持する支持台（２１０）と、を備え、
複数の片持ち梁それぞれは、支持台に一部が固定される支持端部（２２１）と、支持端部に一体的に連結された開放端部（２２２）と、を有し、
複数の片持ち梁の間に音響圧力を抜くための隙間が構成され、
複数の凹凸部（２６０）が開放端部に形成されることで、開放端部は支持端部よりも断面二次モーメントが高くなっており、
複数の凹凸部のうちの少なくとも２つは、開放端部の縁側の所定箇所を起点として、支持端部側に向かって延び、
開放端部は支持端部から離れるにしたがって先細りになっており、
複数の凹凸部の形成密度が、開放端部の支持端部側から先端側に向かうにしたがって高くなっている。 The MEMS device according to one aspect of the present disclosure includes a plurality of cantilevers (220) including a piezoelectric material for converting pressure into an electrical signal;
A support base (210) for supporting each of the multiple cantilevers;
Each of the multiple cantilevers has a support end (221) a portion of which is fixed to the support base, and an open end (222) integrally connected to the support end,
Gaps are formed between the multiple cantilevers to release acoustic pressure,
By forming a plurality of uneven portions (260) at the open end, the open end has a higher moment of area than the support end ,
At least two of the plurality of uneven portions extend from a predetermined point on the edge side of the open end toward the support end side,
The open end tapers away from the support end,
The formation density of the plurality of projections and recesses increases from the support end side to the tip end side of the open end.

本開示の一態様によるＭＥＭＳデバイスは、圧力を電気信号に変換する圧電素子の構成材料を含む複数の片持ち梁（２２０）と、
複数の片持ち梁それぞれを支持する支持台（２１０）と、を備え、
複数の片持ち梁それぞれは、支持台に一部が固定される支持端部（２２１）と、支持端部に一体的に連結された開放端部（２２２）と、を有し、
複数の片持ち梁の間に音響圧力を抜くための隙間が構成され、
複数の凹凸部（２６０）が開放端部に形成されることで、開放端部は支持端部よりも断面二次モーメントが高くなっており、
隙間は、複数の開放端部の斜辺（２２０ｂ）の間に構成され、
複数の凹凸部には、斜辺を区画する縁に沿って延びる縁凹部（２６１）が含まれている。
本開示の一態様によるＭＥＭＳデバイスは、圧力を電気信号に変換する圧電素子の構成材料を含む片持ち梁（２２０）と、
片持ち梁を支持する支持台（２１０）と、
片持ち梁との間に音響圧力を抜くための隙間を構成する規定部（２７０）と、を備え、
片持ち梁は、支持台に一部が固定される支持端部（２２１）と、支持端部に一体的に連結された開放端部（２２２）と、を有し、
複数の凹凸部（２６０）が開放端部に形成されることで、開放端部は支持端部よりも断面二次モーメントが高くなっており、
隙間は、開放端部の備える辺と、規定部との間に構成され、
複数の凹凸部には、辺を区画する縁に沿って延びる縁凹部（２６１）が含まれている。 The MEMS device according to one aspect of the present disclosure includes a plurality of cantilevers (220) including a piezoelectric material for converting pressure into an electrical signal;
A support base (210) for supporting each of the multiple cantilevers;
Each of the multiple cantilevers has a support end (221) a portion of which is fixed to the support base, and an open end (222) integrally connected to the support end,
Gaps are formed between the multiple cantilevers to release acoustic pressure,
By forming a plurality of uneven portions (260) at the open end, the open end has a higher moment of area than the support end,
The gap is formed between the hypotenuses (220b) of the multiple open ends,
The plurality of projections and recesses includes an edge recess (261) extending along an edge that defines the oblique side.
The MEMS device according to one aspect of the present disclosure includes a cantilever (220) including a piezoelectric material for converting pressure into an electrical signal;
A support base (210) that supports the cantilever beam;
A defining portion (270) that defines a gap between the cantilever and the defining portion for releasing acoustic pressure;
The cantilever has a support end (221) a portion of which is fixed to the support base, and an open end (222) integrally connected to the support end,
By forming a plurality of uneven portions (260) at the open end, the open end has a higher moment of area than the support end,
The gap is formed between the side of the open end and the defining portion,
The plurality of projections and recesses include edge recesses (261) extending along edges that define the sides.

これによれば、付加薄膜の形成などによって開放端部（２２２）が重くなることが抑制される。開放端部（２２２）が音響圧力によって振動しがたくなることが抑制される。この結果、音響圧力の検出感度の低下が抑制される。 This prevents the open end (222) from becoming heavy due to the formation of an additional thin film, etc. It also prevents the open end (222) from becoming difficult to vibrate due to acoustic pressure. As a result, the decrease in the detection sensitivity of acoustic pressure is suppressed.

なお、上記の括弧内の参照番号は、後述の実施形態に記載の構成との対応関係を示すものに過ぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。 The reference numbers in parentheses above merely indicate the corresponding relationship to the configurations described in the embodiments described below, and do not limit the technical scope in any way.

圧電型ＭＥＭＳマイクロフォンの概略構成を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a piezoelectric MEMS microphone. ＭＥＭＳデバイスの上面図である。FIG. 2 is a top view of a MEMS device. 図２に示すＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図である。3 is a cross-sectional view taken along line III-III shown in FIG. 2. 圧電素子の電気的な構成を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing an electrical configuration of a piezoelectric element. 振動子の物理モデルを示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a physical model of a vibrator. バネ定数比と振動振幅の関係を示すグラフ図である。11 is a graph showing the relationship between the spring constant ratio and the vibration amplitude. FIG. １つの振動子を示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing one transducer. 図７に示すＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII shown in FIG. 7. 準備工程を示す断面図である。FIG. エッチング工程を示す断面図である。10A to 10C are cross-sectional views showing an etching step. 第２設計薄膜形成工程を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a second designed thin film formation step. 第１電極薄膜形成工程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a first electrode thin film forming step. 第１圧電薄膜形成工程を示す断面図である。10A to 10C are cross-sectional views showing a first piezoelectric thin film forming step. 第２電極薄膜形成工程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second electrode thin film forming step. 第２圧電薄膜形成工程を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a second piezoelectric thin film forming step. 第３電極薄膜形成工程を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a third electrode thin film forming step. ダイシング工程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a dicing process. ＭＥＭＳデバイスの変形例を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing a modified example of the MEMS device. 凹凸部の変形例を示す上面図である。FIG. 13 is a top view showing a modified example of the uneven portion. 凹凸部の変形例を示す上面図である。FIG. 13 is a top view showing a modified example of the uneven portion. 凹凸部の変形例を示す上面図である。FIG. 13 is a top view showing a modified example of the uneven portion. 振動子を示す上面図である。FIG. 凹凸部の変形例を示す上面図である。FIG. 13 is a top view showing a modified example of the uneven portion. 凹凸部の変形例を示す上面図である。FIG. 13 is a top view showing a modified example of the uneven portion. ＭＥＭＳデバイスの上面図である。FIG. 2 is a top view of a MEMS device.

以下、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。 Below, several embodiments for implementing the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to matters described in the preceding embodiment may be given the same reference numerals, and duplicated explanations may be omitted. In cases where only a portion of the configuration is described in each embodiment, the other embodiment described previously may be applied to the remaining parts of the configuration.

各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせが可能である。また、特に組み合わせに支障が生じなければ、組み合わせが可能であることを明示していなくても、実施形態同士、実施形態と変形例、および、変形例同士を部分的に組み合せることも可能である。 It is possible to combine parts that are specifically indicated as being possible in each embodiment. In addition, even if it is not indicated as being possible to combine them, it is also possible to partially combine embodiments, embodiments and variations, and variations. If no particular problems arise with the combination, it is also possible to partially combine embodiments, embodiments and variations, and variations.

（第１実施形態）
図１～図１７に基づいてＭＥＭＳデバイスを説明する。 First Embodiment
The MEMS device will be described with reference to FIGS.

＜圧電型ＭＥＭＳマイクロフォン＞
図１に示す圧電型ＭＥＭＳマイクロフォン１００は、ＭＥＭＳデバイス２００、ＡＳＩＣ３００、および、パッケージ４００を有する。ＭＥＭＳはMicro Electro Mechanical Systemsの略である。ＡＳＩＣはApplication Specific Integrated Circuitの略である。 <Piezoelectric MEMS microphone>
1 includes a MEMS device 200, an ASIC 300, and a package 400. MEMS is an abbreviation for Micro Electro Mechanical Systems. ASIC is an abbreviation for Application Specific Integrated Circuit.

ＭＥＭＳデバイス２００とＡＳＩＣ３００は電気的に接続されている。パッケージ４００は基板４１０と蓋部４２０を有する。基板４１０の内面４１０ａにＭＥＭＳデバイス２００とＡＳＩＣ３００それぞれが搭載されている。この内面４１０ａが蓋部４２０によって覆われている。基板４１０と蓋部４２０とによって構成されるパッケージ４００の内部空間にＭＥＭＳデバイス２００とＡＳＩＣ３００が収納されている。 The MEMS device 200 and the ASIC 300 are electrically connected. The package 400 has a substrate 410 and a lid 420. The MEMS device 200 and the ASIC 300 are mounted on the inner surface 410a of the substrate 410. This inner surface 410a is covered by the lid 420. The MEMS device 200 and the ASIC 300 are housed in the internal space of the package 400 formed by the substrate 410 and the lid 420.

基板４１０には、内面４１０ａとその裏側の外面４１０ｂとに開口する導入孔４１０ｃが形成されている。導入孔４１０ｃはパッケージ４００の内部空間とその外側の外部空間とを連通している。この導入孔４１０ｃの内部空間側の開口がＭＥＭＳデバイス２００によって覆われている。 The substrate 410 has an introduction hole 410c formed therein, which opens to the inner surface 410a and the outer surface 410b on the reverse side of the inner surface 410a. The introduction hole 410c communicates with the internal space of the package 400 and the external space on the outside of the package. The opening of the introduction hole 410c on the internal space side is covered by the MEMS device 200.

係る構成のため、外部空間で空気の振動（音）が発生すると、その振動が音響圧力としてＭＥＭＳデバイス２００に作用する。ＭＥＭＳデバイス２００はその音響圧力に応じた電気信号（電圧）をＡＳＩＣ３００に出力する。これにより外部空間で発生した音が検出される。 Because of this configuration, when air vibrations (sound) occur in the external space, the vibrations act on the MEMS device 200 as acoustic pressure. The MEMS device 200 outputs an electrical signal (voltage) corresponding to the acoustic pressure to the ASIC 300. This allows the sound generated in the external space to be detected.

＜ＭＥＭＳデバイス＞
以下、ＭＥＭＳデバイス２００を詳説する。それにあたって、以下においては互いに直交の関係にある３方向を、ｘ方向、ｙ方向、ｚ方向と示す。 <MEMS Device>
The MEMS device 200 will be described in detail below. In the following description, three directions that are mutually orthogonal will be referred to as an x-direction, a y-direction, and a z-direction.

図２と図３に示すようにＭＥＭＳデバイス２００は支持台２１０と振動子２２０を有する。支持台２１０に振動子２２０が一体的に連結されている。 As shown in Figures 2 and 3, the MEMS device 200 has a support base 210 and a vibrator 220. The vibrator 220 is integrally connected to the support base 210.

＜支持台＞
支持台２１０はｚ方向で積層された基部２１１と設計層２１２を有する。基部２１１はシリコンから成る。設計層２１２は酸化シリコンから成る。 <Support stand>
The support 210 has a base 211 and a design layer 212 that are stacked in the z-direction. The base 211 is made of silicon. The design layer 212 is made of silicon oxide.

基部２１１と設計層２１２とが一体的に連結されている。基部２１１と設計層２１２それぞれにはｚ方向に開口する開放孔２１０ａが形成されている。基部２１１と設計層２１２それぞれはｚ方向まわりの周方向で環状を成している。 The base 211 and the design layer 212 are integrally connected. The base 211 and the design layer 212 each have an open hole 210a that opens in the z direction. The base 211 and the design layer 212 each form an annular shape in the circumferential direction around the z direction.

＜振動子＞
ＭＥＭＳデバイス２００は複数の振動子２２０を有する。これら複数の振動子２２０それぞれが支持台２１０の設計層２１２に一体的に連結されている。複数の振動子２２０は設計層２１２に片持ち支持されている。複数の振動子２２０によって、開放孔２１０ａの設計層２１２側の開口が覆われている。 <Transducer>
The MEMS device 200 has a plurality of vibrators 220. Each of the plurality of vibrators 220 is integrally connected to the design layer 212 of the support base 210. The plurality of vibrators 220 is cantilevered by the design layer 212. The plurality of vibrators 220 cover the opening of the open hole 210a on the design layer 212 side.

図２に示すように、１つの振動子２２０はｚ方向に直交する平面で三角形を成している。振動子２２０の備える３辺のうちの１つの下辺２２０ａ側が支持台２１０に固定されている。残り２つの斜辺２２０ｂは下辺２２０ａから離間するように延びた後、交差して先端２２０ｃを構成している。この振動子２２０の先端２２０ｃ側が支持台２１０から開放されている。振動子２２０は片持ち梁に相当する。 As shown in FIG. 2, one vibrator 220 forms a triangle on a plane perpendicular to the z-direction. The bottom side 220a of one of the three sides of the vibrator 220 is fixed to the support base 210. The remaining two oblique sides 220b extend away from the bottom side 220a and then intersect to form the tip 220c. The tip 220c side of this vibrator 220 is open from the support base 210. The vibrator 220 corresponds to a cantilever beam.

以下においては説明を簡便とするため、振動子２２０の下辺２２０ａ側を支持端部２２１、先端２２０ｃ側を開放端部２２２と示す。そして支持端部２２１と開放端部２２２とが並ぶ方向を延長方向と示す。図２では支持端部２２１と開放端部２２２の境界を破線で示している。 For ease of explanation, the bottom side 220a of the vibrator 220 is referred to as the support end 221, and the tip 220c is referred to as the open end 222. The direction in which the support end 221 and the open end 222 are aligned is referred to as the extension direction. In FIG. 2, the boundary between the support end 221 and the open end 222 is indicated by a dashed line.

振動子２２０は延長方向に延びている。振動子２２０は支持台２１０から離れるにしたがって先細りになっている。振動子２２０の備える支持端部２２１はｚ方向に直交する平面で台形を成している。開放端部２２２はｚ方向に直交する平面で三角形を成している。 The vibrator 220 extends in the extension direction. The vibrator 220 tapers away from the support base 210. The support end 221 of the vibrator 220 forms a trapezoid in a plane perpendicular to the z direction. The open end 222 forms a triangle in a plane perpendicular to the z direction.

支持端部２２１は上記の下辺２２０ａを有している。台形を成す支持端部２２１における下辺２２０ａと延長方向で離間して並ぶ上辺側が開放端部２２２に一体的に連結されている。 The support end 221 has the above-mentioned lower side 220a. The upper side of the trapezoidal support end 221, which is spaced apart from the lower side 220a in the extension direction, is integrally connected to the open end 222.

支持端部２２１の下辺２２０ａ側は支持台２１０のｚ方向への投影領域に位置している。支持端部２２１の上辺側は開放孔２１０ａのｚ方向への投影領域に位置している。支持端部２２１の下辺２２０ａ側と上辺側はそれぞれｚ方向に直交する平面で台形を成している。 The lower side 220a of the support end 221 is located in the projection area of the support base 210 in the z direction. The upper side of the support end 221 is located in the projection area of the open hole 210a in the z direction. The lower side 220a and upper side of the support end 221 each form a trapezoid in a plane perpendicular to the z direction.

開放端部２２２は支持端部２２１の上辺側とともに、開放孔２１０ａのｚ方向への投影領域に位置している。図２では、振動子２２０における支持台２１０のｚ方向への投影領域に位置する部位と開放孔２１０ａの投影領域に位置する部位との境界を一点鎖線で示している。この一点鎖線は、支持端部２２１の下辺２２０ａ側と上辺側の境である。 The open end 222, together with the upper side of the support end 221, is located in the projection area of the open hole 210a in the z direction. In FIG. 2, the boundary between the part of the vibrator 220 located in the projection area of the support base 210 in the z direction and the part located in the projection area of the open hole 210a is shown by a dashed line. This dashed line is the boundary between the lower side 220a side and the upper side side of the support end 221.

＜隙間＞
図２に示すように、ＭＥＭＳデバイス２００は振動子２２０を４つ有する。これら４つの振動子２２０はｚ方向まわりの周方向で順に並んでいる。４つの振動子２２０のうちの２つはｘ方向で並び、残り２つはｙ方向で並んでいる。ｘ方向で並ぶ２つの振動子２２０それぞれの延長方向と、ｙ方向で並ぶ２つの振動子２２０それぞれの延長方向とは交差している。 <Gaps>
2, the MEMS device 200 has four oscillators 220. These four oscillators 220 are arranged in order in the circumferential direction around the z direction. Two of the four oscillators 220 are arranged in the x direction, and the remaining two are arranged in the y direction. The extension direction of each of the two oscillators 220 arranged in the x direction intersects with the extension direction of each of the two oscillators 220 arranged in the y direction.

この延長方向が交差する２つの振動子２２０が周方向で隣り合って並んでいる。これら２つの振動子２２０のうちの一方の備える２つの斜辺２２０ｂのうちの１つと、他方の備える２つの斜辺２２０ｂのうちの１つとが微小な隙間を介して周方向で対向している。 Two vibrators 220 whose extension directions intersect are arranged next to each other in the circumferential direction. One of the two oblique sides 220b of one of these two vibrators 220 faces one of the two oblique sides 220b of the other one in the circumferential direction with a small gap between them.

周方向で並ぶ４つの振動子２２０それぞれの斜辺２２０ｂの間で構成される隙間は、ｚ方向に直交する平面においてバツ印を構成している。このバツ印の隙間の中心を介して、ｘ方向で並ぶ２つの振動子２２０それぞれの先端２２０ｃがｘ方向で対向している。同様にして、このバツ印の隙間の中心を介して、ｙ方向で並ぶ２つの振動子２２０それぞれの先端２２０ｃがｙ方向で対向している。ＭＥＭＳデバイス２００の中心点は、このバツ印の隙間の中心をｚ方向に通る中心軸に位置している。図２ではこのバツ印の中心を通る２つのガイド線を二点鎖線で示している。２つのガイド線の一方はｘ方向に沿い、他方はｙ方向に沿っている。 The gaps between the hypotenuses 220b of the four oscillators 220 arranged in the circumferential direction form a cross on a plane perpendicular to the z direction. The tips 220c of two oscillators 220 arranged in the x direction face each other in the x direction through the center of the cross gap. Similarly, the tips 220c of two oscillators 220 arranged in the y direction face each other in the y direction through the center of the cross gap. The center point of the MEMS device 200 is located on the central axis that passes through the center of the cross gap in the z direction. In Figure 2, two guide lines that pass through the center of the cross are shown by two-dot chain lines. One of the two guide lines runs along the x direction, and the other runs along the y direction.

＜振動＞
図１と図３に示すように、振動子２２０の備える支持端部２２１と開放端部２２２それぞれにおける開放孔２１０ａのｚ方向への投影領域に位置する部位は、開放孔２１０ａの設計層２１２側の開口を覆っている。そして、支持端部２２１と開放端部２２２それぞれにおける開放孔２１０ａのｚ方向への投影領域に位置する部位と、支持台２１０の開放孔２１０ａを区画する部位とが、導入孔４１０ｃの内部空間側の開口を覆っている。 <Vibration>
1 and 3, the portions of the support end 221 and the open end 222 of the vibrator 220 that are located in the projection area of the open hole 210a in the z direction cover the opening of the open hole 210a on the design layer 212 side. The portions of the support end 221 and the open end 222 that are located in the projection area of the open hole 210a in the z direction and the portion that defines the open hole 210a of the support base 210 cover the opening of the introduction hole 410c on the internal space side.

係る構成のため、外部空間で発せられた音によって開放孔２１０ａの空気が振動すると、その振動が音響圧力として振動子２２０に作用する。これにより振動子２２０の支持端部２２１と開放端部２２２それぞれが振動する。支持端部２２１と開放端部２２２に撓みが生じる。 Because of this configuration, when the air in the open hole 210a vibrates due to sound emitted in the external space, the vibration acts on the vibrator 220 as acoustic pressure. This causes the support end 221 and open end 222 of the vibrator 220 to vibrate. The support end 221 and open end 222 are deflected.

なお、音響圧力の一部は、上記した隙間を介して、パッケージ４００の内部空間に抜ける。係る構成のため、隙間が設計値よりも広がると、音響圧力がパッケージ４００の内部空間へと抜けやすくなる。音響圧力によって振動子２２０が振動しがたくなる。係る不具合が生じることを避けるために、隙間は微小になっている。また後述するように、この隙間が広がらないように、振動子２２０の斜辺２２０ｂの縁側の強度が高められている。 Note that a portion of the acoustic pressure escapes into the internal space of the package 400 through the gap described above. Due to this configuration, if the gap becomes wider than the design value, the acoustic pressure will be more likely to escape into the internal space of the package 400. This will make it difficult for the vibrator 220 to vibrate due to the acoustic pressure. To avoid such problems, the gap is made very small. As will be described later, the strength of the edge side of the oblique side 220b of the vibrator 220 is increased to prevent this gap from widening.

＜材料＞
振動子２２０には圧力を電圧に変換する圧電素子が含まれている。図３に示すように、振動子２２０は圧電層２３０と電極層２４０を有する。圧電層２３０と電極層２４０がｚ方向で積層されている。圧電層２３０は窒化アルミニウムなどの圧電材料を含んでいる。電極層２４０はモリブデンなどの導電材料を含んでいる。 <Ingredients>
The vibrator 220 includes a piezoelectric element that converts pressure into voltage. As shown in Fig. 3, the vibrator 220 has a piezoelectric layer 230 and an electrode layer 240. The piezoelectric layer 230 and the electrode layer 240 are laminated in the z direction. The piezoelectric layer 230 includes a piezoelectric material such as aluminum nitride. The electrode layer 240 includes a conductive material such as molybdenum.

圧電層２３０は第１圧電層２３１と第２圧電層２３２を有する。電極層２４０は第１電極層２４１と、第２電極層２４２と、第３電極層２４３と、を有する。 The piezoelectric layer 230 has a first piezoelectric layer 231 and a second piezoelectric layer 232. The electrode layer 240 has a first electrode layer 241, a second electrode layer 242, and a third electrode layer 243.

図３に示すように、第１電極層２４１、第１圧電層２３１、第２電極層２４２、第２圧電層２３２、および、第３電極層２４３がｚ方向で順次積層されている。第１電極層２４１と第２電極層２４２が第１圧電層２３１を介してｚ方向で並ぶことで、下層コンデンサが形成されている。第２電極層２４２と第３電極層２４３が第２圧電層２３２を介してｚ方向で並ぶことで、上層コンデンサが形成されている。 As shown in FIG. 3, the first electrode layer 241, the first piezoelectric layer 231, the second electrode layer 242, the second piezoelectric layer 232, and the third electrode layer 243 are stacked in sequence in the z direction. The first electrode layer 241 and the second electrode layer 242 are aligned in the z direction with the first piezoelectric layer 231 in between, forming a lower layer capacitor. The second electrode layer 242 and the third electrode layer 243 are aligned in the z direction with the second piezoelectric layer 232 in between, forming an upper layer capacitor.

これら２つのコンデンサは第２電極層２４２を共通の構成要素として備えている。この共通の構成要素を介して、２つのコンデンサはｚ方向で電気的に直列接続されている。図４に示すように、本実施形態のＭＥＭＳデバイス２００は、これら電気的に直列接続された２つのコンデンサから成る合成コンデンサを１２個備えている。図４では、第１圧電層２３１と第２圧電層２３２にハッチングを付与している。合成コンデンサをＣ１，Ｃ２，…Ｃ１２と表記している。以下においては表記を簡便とするため、合成コンデンサを単にコンデンサと表記する。なおもちろんではあるが、このコンデンサの数は１２個に限定されない。 These two capacitors have the second electrode layer 242 as a common component. The two capacitors are electrically connected in series in the z direction via this common component. As shown in FIG. 4, the MEMS device 200 of this embodiment has 12 composite capacitors each consisting of two capacitors electrically connected in series. In FIG. 4, the first piezoelectric layer 231 and the second piezoelectric layer 232 are hatched. The composite capacitors are denoted as C1, C2, ... C12. In the following, for ease of notation, the composite capacitors are simply denoted as capacitors. Of course, the number of capacitors is not limited to 12.

＜取り出し電極＞
振動子２２０の支持端部２２１には、これら１２個のコンデンサそれぞれを電気的に接続するとともに、このコンデンサの電圧を検出するための取り出し電極２５０が１３個形成されている。この取り出し電極２５０の数はコンデンサの数よりも多いものの、その数は１３個に限定されない。 <Extraction electrode>
Thirteen extraction electrodes 250 are formed on the support end 221 of the vibrator 220 to electrically connect the twelve capacitors, respectively, and to detect the voltages of the capacitors. The number of extraction electrodes 250 is greater than the number of capacitors, but is not limited to thirteen.

ｎを２以上１２未満の整数とすると、１３個の取り出し電極２５０のうちの１１個は、Ｃｎのコンデンサの第２電極層２４２と、Ｃｎ＋１のコンデンサの第１電極層２４１と第３電極層２４３それぞれとを電気的に接続している。これにより、図４に示すように、Ｃ１～Ｃ１２のコンデンサが順に電気的に接続されている。 If n is an integer between 2 and 12, 11 of the 13 extraction electrodes 250 electrically connect the second electrode layer 242 of the Cn capacitor to the first electrode layer 241 and the third electrode layer 243 of the Cn+1 capacitor. As a result, the capacitors C1 to C12 are electrically connected in sequence, as shown in FIG. 4.

残り２個の取り出し電極２５０のうちの１つは、Ｃ１のコンデンサの第１電極層２４１と第３電極層２４３それぞれに電気的に接続されている。この第１電極層２４１と第３電極層２４３はグランドに接続される。最後の１個の取り出し電極２５０はＣ１２のコンデンサの第２電極層２４２に接続される。これら残り２個の取り出し電極２５０それぞれがワイヤ３１０を介してＡＳＩＣ３００に接続される。この結果、１２個の電気的に接続されたコンデンサの両端電圧がＡＳＩＣ３００に出力される。ＡＳＩＣ３００が外部装置に相当する。 One of the two remaining extraction electrodes 250 is electrically connected to the first electrode layer 241 and the third electrode layer 243 of the C1 capacitor. The first electrode layer 241 and the third electrode layer 243 are connected to ground. The last extraction electrode 250 is connected to the second electrode layer 242 of the C12 capacitor. Each of the two remaining extraction electrodes 250 is connected to the ASIC 300 via a wire 310. As a result, the voltages across the twelve electrically connected capacitors are output to the ASIC 300. The ASIC 300 corresponds to an external device.

＜音響圧力の検出＞
コンデンサの両端電圧は、音響圧力などによって振動子２２０が撓むことで変化する。音響圧力が作用すると、振動子２２０がｚ方向に振動する。第１圧電層２３１と第２圧電層２３２のうちの一方に引張応力が作用し、他方に圧縮応力が作用する。 <Detection of acoustic pressure>
The voltage across the capacitor changes when the vibrator 220 is bent by acoustic pressure or the like. When acoustic pressure is applied, the vibrator 220 vibrates in the z direction. A tensile stress acts on one of the first piezoelectric layer 231 and the second piezoelectric layer 232, and a compressive stress acts on the other.

この作用する応力の差のため、第１圧電層２３１と第２圧電層２３２に極性の異なる電圧が発生する。この電圧が上記したコンデンサの電極層２４０に発生する。１２個のコンデンサそれぞれで発生した電圧を合計した電圧が、音響圧力に応じた電圧としてＡＳＩＣ３００に出力される。 Due to the difference in the acting stress, voltages of opposite polarity are generated in the first piezoelectric layer 231 and the second piezoelectric layer 232. These voltages are generated in the electrode layer 240 of the capacitor described above. The sum of the voltages generated in each of the 12 capacitors is output to the ASIC 300 as a voltage corresponding to the acoustic pressure.

上記したように支持端部２２１の一部が支持台２１０に固定され、開放端部２２２の全てが支持台２１０から開放されている。係る構成の差のため、音響圧力が作用すると、開放端部２２２は支持端部２２１よりも振動振幅が大きくなる。その反面、開放端部２２２には支持端部２２１よりも小さな応力が作用する。支持端部２２１は振動振幅が小さいが、大きな応力が作用する。係る応力の差のため、支持端部２２１側に形成されたコンデンサの出力が音響圧力の検出に用いられる。開放端部２２２側に形成されたコンデンサは音響圧力の検出に用いられない。 As described above, a portion of the support end 221 is fixed to the support base 210, and the entire open end 222 is open from the support base 210. Due to this difference in configuration, when acoustic pressure acts, the open end 222 has a larger vibration amplitude than the support end 221. On the other hand, a smaller stress acts on the open end 222 than on the support end 221. The support end 221 has a smaller vibration amplitude, but is subjected to a large stress. Due to this difference in stress, the output of the capacitor formed on the support end 221 side is used to detect acoustic pressure. The capacitor formed on the open end 222 side is not used to detect acoustic pressure.

支持端部２２１側のコンデンサと開放端部２２２側のコンデンサとを電気的に非接続とするため、図３に示すように、支持端部２２１側の電極層２４０と開放端部２２２側の電極層２４０とは電気的に非接続（絶縁）となっている。係る構成のため、支持端部２２１に形成された取り出し電極２５０と、開放端部２２２の電極層２４０とは電気的に非接続となっている。図４に示すコンデンサは支持端部２２１側のコンデンサである。 In order to electrically disconnect the capacitor on the support end 221 side from the capacitor on the open end 222 side, as shown in FIG. 3, the electrode layer 240 on the support end 221 side is electrically disconnected (insulated) from the electrode layer 240 on the open end 222 side. Due to this configuration, the extraction electrode 250 formed on the support end 221 is electrically disconnected from the electrode layer 240 on the open end 222. The capacitor shown in FIG. 4 is the capacitor on the support end 221 side.

＜検出感度＞
音響圧力の検出感度は、支持台２１０に固定された支持端部２２１の撓みやすさに依存する。この支持台２１０に固定された支持端部２２１の撓みやすさは、音響圧力に対する支持端部２２１の振動振幅に依存する。この振動振幅は、例えば図５に示す簡易的な物理モデルで推定することができる。 <Detection sensitivity>
The detection sensitivity of the acoustic pressure depends on the flexibility of the support end 221 fixed to the support base 210. The flexibility of the support end 221 fixed to the support base 210 depends on the vibration amplitude of the support end 221 with respect to the acoustic pressure. This vibration amplitude can be estimated, for example, by a simple physical model shown in FIG.

この物理モデルでは、支持端部２２１の質量をｍ１、バネ定数をｋ１としている。開放端部２２２の質量をｍ２、バネ定数をｋ２としている。支持端部２２１と開放端部２２２それぞれの共振周波数は一定値にしている。音響圧力によって支持端部２２１に力Ｆ１＋Ｆ２が作用し、開放端部２２２に力Ｆ２が作用するとしている。 In this physical model, the mass of the support end 221 is m1 and the spring constant is k1. The mass of the open end 222 is m2 and the spring constant is k2. The resonant frequencies of the support end 221 and the open end 222 are set to constant values. It is assumed that acoustic pressure acts on the support end 221 with a force F1+F2, and on the open end 222 with a force F2.

これら力Ｆ１と力Ｆ２は音響圧力を受ける面積に依存した値として設定することができる。力Ｆ１は支持端部２２１のｚ方向に直交する平面での面積に依存した値である。力Ｆ２は開放端部２２２のｚ方向に直交する平面での面積に依存した値である。 These forces F1 and F2 can be set as values that depend on the area that receives the acoustic pressure. Force F1 is a value that depends on the area of the support end 221 in a plane perpendicular to the z direction. Force F2 is a value that depends on the area of the open end 222 in a plane perpendicular to the z direction.

係る構成において、力Ｆ１が力Ｆ２よりも小さい場合、力Ｆ１が力Ｆ２と等しい場合、力Ｆ１が力Ｆ２よりも大きい場合、いずれにおいても図６に示す結果が得られた。 In this configuration, the results shown in Figure 6 were obtained when force F1 was smaller than force F2, when force F1 was equal to force F2, and when force F1 was larger than force F2.

図６に示す横軸はｋ２をｋ１で割ったバネ定数比を示している。縦軸は支持端部２２１の振動振幅をＡで示している。縦軸は任意単位である。この図６に示すように、バネ定数比が大きくなるにしたがって、振動振幅は上昇する。 The horizontal axis in FIG. 6 indicates the spring constant ratio, k2 divided by k1. The vertical axis indicates the vibration amplitude of the support end 221 in A. The vertical axis is in arbitrary units. As shown in FIG. 6, as the spring constant ratio increases, the vibration amplitude increases.

バネ定数比が０から５程度になるまで、振動振幅は非線形的に上昇する。振動振幅は対数的に上昇する。バネ定数比が５程度よりも大きくなると、振動振幅は線形的に上昇する。このように、バネ定数比に対する振動振幅の上昇の変化度合いは、バネ定数比が５程度の変曲点を境にして、非線形的と線形的とに変化する。図６において変曲点をＩＰで示している。 The vibration amplitude increases nonlinearly until the spring constant ratio is between 0 and about 5. The vibration amplitude increases logarithmically. When the spring constant ratio is greater than about 5, the vibration amplitude increases linearly. In this way, the degree of change in the increase in vibration amplitude relative to the spring constant ratio changes from nonlinear to linear at an inflection point where the spring constant ratio is about 5. The inflection point is indicated by IP in Figure 6.

この図６に示す結果から、支持端部２２１のバネ定数ｋ１よりも開放端部２２２のバネ定数ｋ２が高いほうが、支持端部２２１の振動振幅が上昇することがわかる。バネ定数ｋ１よりもバネ定数ｋ２のほうが、上記の変曲点以上大きい場合、支持端部２２１の振動振幅を制御しやすくなる。音響圧力に対する、線形的なセンシング結果を得やすくなる。 From the results shown in Figure 6, it can be seen that the vibration amplitude of the support end 221 increases when the spring constant k2 of the open end 222 is higher than the spring constant k1 of the support end 221. When the spring constant k2 is greater than the spring constant k1 by at least the inflection point described above, it becomes easier to control the vibration amplitude of the support end 221. It becomes easier to obtain linear sensing results for acoustic pressure.

以上に示した支持端部２２１と開放端部２２２それぞれのバネ定数は、それぞれの形状の変形のしにくさ（強度）に依存している。この形状の変形のしにくさは、構成材料や断面二次モーメントを異ならせることで、調整することができる。 The spring constants of the support end 221 and the open end 222 shown above depend on the resistance to deformation (strength) of their respective shapes. The resistance to deformation of these shapes can be adjusted by varying the constituent materials and second moment of area.

＜凹凸部＞
これまでに説明したように、支持端部２２１と開放端部２２２それぞれの構成材料は同等である。そして両者のｚ方向の厚みも同等である。そのために両者の単位体積当たりの質量は同等になっている。 <Unevenness>
As described above, the supporting end 221 and the free end 222 are made of the same material. The thicknesses of the two in the z direction are also the same. Therefore, the masses per unit volume of the two are the same.

しかしながら、例えば図７と図８に示すように、開放端部２２２には複数の凹凸部２６０が形成されている。複数の凹凸部２６０は開放端部２２２に非局在的に形成されている。複数の凹凸部２６０が開放端部２２２に均等に形成されている。 However, as shown in Figures 7 and 8, for example, multiple uneven portions 260 are formed on the open end 222. The multiple uneven portions 260 are formed non-locally on the open end 222. The multiple uneven portions 260 are formed evenly on the open end 222.

この凹凸部２６０のために支持端部２２１と開放端部２２２とは断面二次モーメントが異なっている。支持端部２２１よりも開放端部２２２のほうが、断面二次モーメントが高くなっている。この結果、支持端部２２１よりも開放端部２２２のほうが、バネ定数が高くなっている。 Because of this uneven portion 260, the moment of inertia of the support end 221 and the open end 222 are different. The moment of inertia of the open end 222 is higher than that of the support end 221. As a result, the spring constant of the open end 222 is higher than that of the support end 221.

なお、図８では取り出し電極２５０の図示を省略している。以下においては、振動子２２０における導入孔４１０ｃ側の面を下面２２０ｄ、その反対側を上面２２０ｅと示す。 Note that the extraction electrode 250 is not shown in FIG. 8. In the following, the surface of the vibrator 220 facing the introduction hole 410c is referred to as the lower surface 220d, and the opposite side is referred to as the upper surface 220e.

凹凸部２６０は開放端部２２２の下面２２０ｄと上面２２０ｅそれぞれに形成されている。この下面２２０ｄの一部がｚ方向において上面２２０ｅ側に凹むことで、下面２２０ｄの一部が凹形状を成している。この下面２２０ｄにおける凹形状を成す部位の隣側は、ｚ方向において上面２２０ｅから離間して突起することで、凸形状を成している。 The uneven portion 260 is formed on each of the lower surface 220d and the upper surface 220e of the open end 222. A portion of the lower surface 220d is recessed toward the upper surface 220e in the z direction, so that a portion of the lower surface 220d forms a concave shape. The adjacent side of the concave portion of the lower surface 220d protrudes away from the upper surface 220e in the z direction, so that a convex shape is formed.

同様にして、開放端部２２２の上面２２０ｅの一部がｚ方向において下面２２０ｄ側に凹むことで、上面２２０ｅの一部が凹形状を成している。この上面２２０ｅにおける凹形状を成す部位の隣側は、ｚ方向において下面２２０ｄから離間して突起することで、凸形状を成している。 Similarly, a portion of the upper surface 220e of the open end 222 is recessed toward the lower surface 220d in the z direction, so that a portion of the upper surface 220e has a concave shape. The adjacent side of the concave portion of the upper surface 220e protrudes away from the lower surface 220d in the z direction, so that a convex shape is formed.

開放端部２２２の下面２２０ｄの凹形状部位と上面２２０ｅの凸形状部位はｚ方向で並んでいる。同様にして、開放端部２２２の下面２２０ｄの凸形状部位と上面２２０ｅの凹形状部位はｚ方向で並んでいる。 The concave portion of the lower surface 220d of the open end 222 and the convex portion of the upper surface 220e are aligned in the z direction. Similarly, the convex portion of the lower surface 220d of the open end 222 and the concave portion of the upper surface 220e are aligned in the z direction.

係る構成のため、下面２２０ｄの凹形状部位と凸形状部位それぞれにおける開放端部２２２のｚ方向の厚みが同等になっている。換言すれば、開放端部２２２の上面２２０ｅの凹形状部位と凸形状部位それぞれにおける開放端部２２２のｚ方向の厚みが同等になっている。開放端部２２２の延長方向での単位長さ当たりのｚ方向の厚みが全体的に同等になっている。 Due to this configuration, the thickness in the z direction of the open end 222 is equivalent at the concave and convex portions of the lower surface 220d. In other words, the thickness in the z direction of the open end 222 is equivalent at the concave and convex portions of the upper surface 220e of the open end 222. The z direction thickness per unit length in the extension direction of the open end 222 is generally equivalent.

以上に示したように、開放端部２２２の下面２２０ｄ側と上面２２０ｅ側それぞれが凹凸している。それに応じて、開放端部２２２の圧電層２３０と電極層２４０も凹凸している。開放端部２２２の延長方向に対して直交する平面で切断した断面形状の少なくとも一部は、Ｖ字形状やＵ字形状を成している。 As described above, the lower surface 220d and the upper surface 220e of the open end 222 are uneven. Accordingly, the piezoelectric layer 230 and the electrode layer 240 of the open end 222 are also uneven. At least a part of the cross-sectional shape cut by a plane perpendicular to the extension direction of the open end 222 is V-shaped or U-shaped.

これに対して、支持端部２２１の下面２２０ｄ側と上面２２０ｅ側それぞれは凹凸していない。下面２２０ｄと上面２２０ｅそれぞれは平坦形状となっている。支持端部２２１の延長方向に対して直交する平面で切断した断面形状は、長方形状を成している。 In contrast, the lower surface 220d and the upper surface 220e of the support end 221 are not uneven. The lower surface 220d and the upper surface 220e are both flat. The cross-sectional shape of the support end 221 cut along a plane perpendicular to the extension direction is rectangular.

以上に示した開放端部２２２と支持端部２２１の断面形状の差のため、支持端部２２１よりも開放端部２２２のほうが、強度が高くなっている。支持端部２２１よりも開放端部２２２のほうが、バネ定数が高くなっている。 Due to the difference in cross-sectional shape between the open end 222 and the support end 221 described above, the open end 222 has a higher strength than the support end 221. The open end 222 has a higher spring constant than the support end 221.

＜凹部＞
図７では、開放端部２２２に形成された複数の凹凸部２６０のうち、上面２２０ｅにおいて凹形状を成す部位を実線で示している。複数の凹凸部２６０が交差している。本実施形態では、複数の凹凸部２６０の形成密度が、開放端部２２２の支持端部２２１側と先端２２０ｃ側とで同等になっている。 <Concave>
7, among the plurality of uneven portions 260 formed in the open end 222, the portions that form a concave shape on the upper surface 220e are indicated by solid lines. The plurality of uneven portions 260 intersect. In this embodiment, the formation density of the plurality of uneven portions 260 is equal on the support end 221 side and the tip 220c side of the open end 222.

本実施形態の複数の凹凸部２６０には、縁凹部２６１、延長凹部２６２、および、傾斜凹部２６３が含まれている。縁凹部２６１は開放端部２２２の２つの斜辺２２０ｂそれぞれを区画する２つの縁に沿って延びている。 The multiple uneven portions 260 in this embodiment include an edge recess 261, an extension recess 262, and an inclined recess 263. The edge recess 261 extends along two edges that define each of the two oblique sides 220b of the open end 222.

延長凹部２６２は、振動子２２０の延長方向に沿って連続的に延びている。図７に示す一例では、延長凹部２６２はｘ方向に沿って延びている。延長凹部２６２は斜辺２２０ｂ側から支持端部２２１の上辺側に向かって延びている。複数の延長凹部２６２は上面２２０ｅと下面２２０ｄそれぞれにおいて延長方向に直交する方向で離間して並んでいる。図７に示す一例では、複数の延長凹部２６２がｙ方向で離間して並んでいる。 The extended recess 262 extends continuously along the extension direction of the vibrator 220. In the example shown in FIG. 7, the extended recess 262 extends along the x direction. The extended recess 262 extends from the oblique side 220b side toward the upper side of the support end 221. The multiple extended recesses 262 are spaced apart and aligned in a direction perpendicular to the extension direction on the upper surface 220e and the lower surface 220d. In the example shown in FIG. 7, the multiple extended recesses 262 are spaced apart and aligned in the y direction.

なお、延長凹部２６２は振動子２２０の延長方向に沿って断続的に延びてもよい。延長凹部２６２の延長方向で並ぶ断片の離間間隔がこの断片の延長方向の長さよりも長くとも短くともよい。係る断続的な延長は、上記の縁凹部２６１と下記の傾斜凹部２６３それぞれにおいても適用することができる。 The extension recess 262 may extend intermittently along the extension direction of the vibrator 220. The spacing between the segments of the extension recess 262 aligned in the extension direction may be longer or shorter than the length of the segments in the extension direction. Such intermittent extension may also be applied to the edge recess 261 described above and the inclined recess 263 described below.

傾斜凹部２６３は第１傾斜凹部２６３ａと第２傾斜凹部２６３ｂを有する。開放端部２２２の備える２つの斜辺２２０ｂのうちの１つを第１斜辺、残り１つを第２斜辺とすると、第１傾斜凹部２６３ａは第１斜辺の延びる方向に延びている。第１傾斜凹部２６３ａは第２斜辺側から支持端部２２１の上辺側に向かって延びている。複数の第１傾斜凹部２６３ａは上面２２０ｅと下面２２０ｄそれぞれにおいて第２斜辺の延びる方向で離間して並んでいる。 The inclined recess 263 has a first inclined recess 263a and a second inclined recess 263b. If one of the two oblique sides 220b of the open end 222 is the first oblique side and the other is the second oblique side, the first inclined recess 263a extends in the direction in which the first oblique side extends. The first inclined recess 263a extends from the second oblique side side toward the upper side of the support end 221. The multiple first inclined recesses 263a are arranged at a distance from each other in the direction in which the second oblique side extends on the upper surface 220e and the lower surface 220d.

同様にして、第２傾斜凹部２６３ｂは第２斜辺の延びる方向に延びている。第２傾斜凹部２６３ｂは第１斜辺側から支持端部２２１の上辺側に向かって延びている。複数の第２傾斜凹部２６３ｂは上面２２０ｅと下面２２０ｄそれぞれにおいて第１斜辺の延びる方向で離間して並んでいる。 Similarly, the second inclined recess 263b extends in the direction in which the second oblique side extends. The second inclined recess 263b extends from the first oblique side toward the upper side of the support end 221. The multiple second inclined recesses 263b are arranged at intervals in the direction in which the first oblique side extends on each of the upper surface 220e and the lower surface 220d.

本実施形態では、縁凹部２６１と傾斜凹部２６３とによって複数のひし形が形作られている。延長凹部２６２はこのひし形の対角線になっている。延長凹部２６２はこのひし形の備える２組の対頂点のうち延長方向で並ぶ１組の対頂点を結んでいる。図７に示す一例では、延長凹部２６２はひし形の備える２組の対頂点のうちｘ方向で並ぶ１組の対頂点を結んでいる。 In this embodiment, multiple diamonds are formed by the edge recesses 261 and the inclined recesses 263. The extended recesses 262 form the diagonals of the diamonds. The extended recesses 262 connect one pair of opposite vertices of the diamond that are aligned in the extension direction. In the example shown in FIG. 7, the extended recesses 262 connect one pair of opposite vertices of the diamond that are aligned in the x direction.

＜製造方法＞
次に、ＭＥＭＳデバイス２００の製造方法を図９～図１７に基づいて説明する。なお、この図９～図１７では取り出し電極２５０の図示を省略している。 <Production Method>
Next, a method for manufacturing the MEMS device 200 will be described with reference to Figures 9 to 17. Note that the extraction electrodes 250 are omitted from Figures 9 to 17.

先ず、図９に示すようにウエハ５００を準備する。ウエハ５００はｚ方向に並ぶ表面５００ａと裏面５００ｂを有する。この表面５００ａの表層にはボロンなどの不純物が添加されている。そしてこの表面５００ａに第１設計薄膜５１０が形成されている。第１設計薄膜５１０は酸化シリコンである。 First, a wafer 500 is prepared as shown in FIG. 9. The wafer 500 has a front surface 500a and a back surface 500b aligned in the z direction. Impurities such as boron are doped into the surface layer of the front surface 500a. A first design thin film 510 is formed on the front surface 500a. The first design thin film 510 is silicon oxide.

次に、図１０に示すように、第１設計薄膜５１０を選択的にエッチングする。振動子２２０の開放端部２２２の形成予定領域の第１設計薄膜５１０を選択的にエッチングする。こうすることで第１設計薄膜５１０のｚ方向の厚さを局所的に異ならせる。第１設計薄膜５１０に凹凸を形成する。なお、例えば選択的なエピタキシャル成長などによって、第１設計薄膜５１０を凹凸に形成してもよい。 Next, as shown in FIG. 10, the first design thin film 510 is selectively etched. The first design thin film 510 is selectively etched in the region where the open end 222 of the vibrator 220 is to be formed. In this way, the thickness of the first design thin film 510 in the z direction is made to vary locally. An unevenness is formed in the first design thin film 510. The first design thin film 510 may be formed to have an unevenness by, for example, selective epitaxial growth.

次に、図１１に示すように、第２設計薄膜５２０を第１設計薄膜５１０の上面５１０ａ側に形成する。この第２設計薄膜５２０は酸化シリコンである。上記した第１設計薄膜５１０の凹凸のために、第２設計薄膜５２０にも凹凸が形成される。 Next, as shown in FIG. 11, the second design thin film 520 is formed on the upper surface 510a side of the first design thin film 510. This second design thin film 520 is silicon oxide. Due to the unevenness of the first design thin film 510 described above, unevenness is also formed in the second design thin film 520.

次に、図１２に示すように、第１電極薄膜５３０を第２設計薄膜５２０の上面５２０ａ側に形成する。そして第１電極薄膜５３０をパターニングする。この第１電極薄膜５３０はモリブデンなどの導電材料を含んでいる。上記した第２設計薄膜５２０の凹凸のために、第１電極薄膜５３０にも凹凸が形成される。 Next, as shown in FIG. 12, the first electrode thin film 530 is formed on the upper surface 520a side of the second design thin film 520. The first electrode thin film 530 is then patterned. This first electrode thin film 530 contains a conductive material such as molybdenum. Due to the unevenness of the second design thin film 520 described above, unevenness is also formed in the first electrode thin film 530.

次に、図１３に示すように、第１圧電薄膜５４０を第１電極薄膜５３０の上面５３０ａ側に形成する。この第１圧電薄膜５４０は窒化アルミニウムなどの圧電材料を含んでいる。上記した第１設計薄膜５１０の凹凸のために、第１圧電薄膜５４０にも凹凸が形成される。 Next, as shown in FIG. 13, the first piezoelectric thin film 540 is formed on the upper surface 530a side of the first electrode thin film 530. This first piezoelectric thin film 540 contains a piezoelectric material such as aluminum nitride. Due to the unevenness of the first design thin film 510 described above, unevenness is also formed in the first piezoelectric thin film 540.

次に、図１４に示すように、第２電極薄膜５５０を第１圧電薄膜５４０の上面５４０ａ側に形成する。そして第２電極薄膜５５０をパターニングする。第２電極薄膜５５０はモリブデンなどの導電材料を含んでいる。上記した第１設計薄膜５１０の凹凸のために、第２電極薄膜５５０にも凹凸が形成される。 Next, as shown in FIG. 14, the second electrode thin film 550 is formed on the upper surface 540a side of the first piezoelectric thin film 540. The second electrode thin film 550 is then patterned. The second electrode thin film 550 contains a conductive material such as molybdenum. Due to the unevenness of the first design thin film 510 described above, unevenness is also formed in the second electrode thin film 550.

次に、図１５に示すように、第２圧電薄膜５６０を第２電極薄膜５５０の上面５５０ａ側に形成する。第２圧電薄膜５６０は窒化アルミニウムなどの圧電材料を含んでいる。上記した第２電極薄膜５５０の凹凸のために、第２圧電薄膜５６０にも凹凸が形成される。 Next, as shown in FIG. 15, the second piezoelectric thin film 560 is formed on the upper surface 550a side of the second electrode thin film 550. The second piezoelectric thin film 560 contains a piezoelectric material such as aluminum nitride. Due to the unevenness of the second electrode thin film 550 described above, unevenness is also formed in the second piezoelectric thin film 560.

次に、図１６に示すように、第３電極薄膜５７０を第２圧電薄膜５６０の上面５６０ａ側に形成する。そして第３電極薄膜５７０をパターニングする。第３電極薄膜５７０はモリブデンなどの導電材料を含んでいる。上記した第２圧電薄膜５６０の凹凸のために、第３電極薄膜５７０にも凹凸が形成される。 Next, as shown in FIG. 16, the third electrode thin film 570 is formed on the upper surface 560a side of the second piezoelectric thin film 560. The third electrode thin film 570 is then patterned. The third electrode thin film 570 contains a conductive material such as molybdenum. Due to the unevenness of the second piezoelectric thin film 560 described above, unevenness is also formed in the third electrode thin film 570.

次に、図１７に示すように、複数の振動子２２０に切り分けるための切れ目を、第１設計薄膜５１０、第２設計薄膜５２０、第１電極薄膜５３０、第１圧電薄膜５４０、第２電極薄膜５５０、第２圧電薄膜５６０、第３電極薄膜５７０に入れる。この切れ目は、例えばドライエッチングなどによって形成することができる。 Next, as shown in FIG. 17, cuts for dividing the multiple vibrators 220 are made in the first design thin film 510, the second design thin film 520, the first electrode thin film 530, the first piezoelectric thin film 540, the second electrode thin film 550, the second piezoelectric thin film 560, and the third electrode thin film 570. These cuts can be formed, for example, by dry etching.

最後に、ウエハ５００の裏面５００ｂ側から、ウエハ５００、第１設計薄膜５１０、および、第２設計薄膜５２０を例えばドライエッチングなどによって選択的に除去する。そして、ウエハ５００を例えばダイシングなどによって複数のＭＥＭＳデバイス２００に切り分ける。これにより、図３に示す振動子２２０と支持台２１０とが形成される。 Finally, the wafer 500, the first design thin film 510, and the second design thin film 520 are selectively removed from the back surface 500b side of the wafer 500 by, for example, dry etching. Then, the wafer 500 is cut into a plurality of MEMS devices 200 by, for example, dicing. This forms the vibrator 220 and the support base 210 shown in FIG. 3.

これまでに説明した処理によって、ウエハ５００が基部２１１に成形される。第１設計薄膜５１０と第２設計薄膜５２０が設計層２１２に成形される。第１電極薄膜５３０が第１電極層２４１に成形される。第１圧電薄膜５４０が第１圧電層２３１に成形される。第２電極薄膜５５０が第２電極層２４２に成形される。第２圧電薄膜５６０が第２圧電層２３２に成形される。第３電極薄膜５７０が第３電極層２４３に成形される。 By the process described so far, the wafer 500 is formed on the base 211. The first design thin film 510 and the second design thin film 520 are formed on the design layer 212. The first electrode thin film 530 is formed on the first electrode layer 241. The first piezoelectric thin film 540 is formed on the first piezoelectric layer 231. The second electrode thin film 550 is formed on the second electrode layer 242. The second piezoelectric thin film 560 is formed on the second piezoelectric layer 232. The third electrode thin film 570 is formed on the third electrode layer 243.

＜作用効果＞
これまでに説明したように、複数の凹凸部２６０が開放端部２２２に形成されている。これにより開放端部２２２は支持端部２２１よりも断面二次モーメントが高くなっている。 <Action and effect>
As described above, the plurality of uneven portions 260 are formed on the open end portion 222. This makes the open end portion 222 have a higher moment of area second than the support end portion 221.

これによれば、開放端部２２２に付加薄膜などが形成される構成とは異なり、開放端部２２２の延長方向での単位長さ当たりの質量が重くなることが抑制される。開放端部２２２が音響圧力によって振動しがたくなることが抑制される。この結果、支持端部２２１が音響圧力によって振動しがたくなることが抑制される。音響圧力の検出感度の低下が抑制される。 This prevents the mass per unit length in the extension direction of the open end 222 from becoming heavy, unlike a configuration in which an additional thin film or the like is formed on the open end 222. It prevents the open end 222 from becoming less likely to vibrate due to acoustic pressure. As a result, it prevents the support end 221 from becoming less likely to vibrate due to acoustic pressure. It prevents a decrease in the detection sensitivity of acoustic pressure.

支持端部２２１側に形成された電極層２４０に取り出し電極２５０が接続されている。開放端部２２２側に形成された電極層２４０は支持端部２２１側に形成された電極層２４０と電気的に非接続となっている。 An extraction electrode 250 is connected to the electrode layer 240 formed on the support end 221 side. The electrode layer 240 formed on the open end 222 side is not electrically connected to the electrode layer 240 formed on the support end 221 side.

このように、支持端部２２１と開放端部２２２のうち支持端部２２１に形成された電極層２４０が圧電層２３０で生じた電圧を取り出し電極２５０に出力する機能を果たしている。支持端部２２１に形成された電極層２４０と圧電層２３０が音響圧力の検出に用いられるが、開放端部２２２に形成された電極層２４０と圧電層２３０が音響圧力の検出に用いられなくなっている。この開放端部２２２に凹凸部２６０が形成されている。 In this way, of the support end 221 and the open end 222, the electrode layer 240 formed on the support end 221 functions to extract the voltage generated in the piezoelectric layer 230 and output it to the electrode 250. The electrode layer 240 and the piezoelectric layer 230 formed on the support end 221 are used to detect acoustic pressure, but the electrode layer 240 and the piezoelectric layer 230 formed on the open end 222 are not used to detect acoustic pressure. An uneven portion 260 is formed on this open end 222.

このため、支持端部２２１に凹凸部２６０が形成された構成とは異なり、この凹凸部２６０のために、音響圧力の検出に用いられる圧電層２３０や電極層２４０にひずみの生じることが抑制される。このひずみのために、音響圧力の検出感度が低下することが抑制される。 Therefore, unlike a configuration in which the uneven portion 260 is formed on the support end 221, the uneven portion 260 prevents distortion in the piezoelectric layer 230 and the electrode layer 240 used to detect acoustic pressure. This distortion prevents a decrease in the detection sensitivity of acoustic pressure.

複数の凹凸部２６０には、振動子２２０の延長方向に沿って連続的に延びる延長凹部２６２が含まれている。 The multiple uneven portions 260 include extended recesses 262 that extend continuously along the extension direction of the vibrator 220.

これによれば、開放端部２２２が振動子２２０の延長方向とｚ方向それぞれに直交する方向まわりに反ることが抑制される。これにより隣り合って並ぶ振動子２２０の斜辺２２０ｂの間の隙間が広がることが抑制される。特に、複数の振動子２２０の先端２２０ｃの間の中心隙間が広がることが抑制される。 This prevents the open end 222 from warping around a direction perpendicular to the extension direction and the z direction of the vibrator 220. This prevents the gap between the oblique sides 220b of adjacent vibrators 220 from widening. In particular, the central gap between the tips 220c of multiple vibrators 220 is prevented from widening.

複数の凹凸部２６０には、斜辺２２０ｂの延びる方向に延びる傾斜凹部２６３が含まれている。傾斜凹部２６３は第１斜辺の延びる方向に延びる第１傾斜凹部２６３ａと第２斜辺の延びる方向に延びる第２傾斜凹部２６３ｂを有する。第１傾斜凹部２６３ａと第２傾斜凹部２６３ｂが交差している。 The multiple uneven portions 260 include inclined recesses 263 that extend in the direction in which the oblique side 220b extends. The inclined recesses 263 have a first inclined recess 263a that extends in the direction in which the first oblique side extends and a second inclined recess 263b that extends in the direction in which the second oblique side extends. The first inclined recess 263a and the second inclined recess 263b intersect.

これによれば、開放端部２２２が振動子２２０の延長方向まわりに反ることが抑制される。これにより隙間が広がることが抑制される。音響圧力の検出感度の低下が抑制される。 This prevents the open end 222 from warping around the extension direction of the transducer 220. This prevents the gap from widening. This prevents a decrease in the detection sensitivity of acoustic pressure.

複数の凹凸部２６０には、開放端部２２２の斜辺２２０ｂそれぞれを区画する縁に沿って延びる縁凹部２６１が含まれている。 The multiple uneven portions 260 include edge recesses 261 that extend along the edges that define each of the oblique sides 220b of the open end 222.

これによれば、開放端部２２２の斜辺２２０ｂ側に反りの生じることが抑制される。これにより隣り合って並ぶ振動子２２０の斜辺２２０ｂの間の隙間が広がることが抑制される。 This prevents warping on the oblique side 220b of the open end 222. This prevents the gap between the oblique sides 220b of adjacent vibrators 220 from widening.

図７に示すように、開放端部２２２の縁側の複数の所定箇所で、縁凹部２６１、延長凹部２６２、および、傾斜凹部２６３が交差している。縁側の所定箇所を起点として、複数の凹部が支持端部２２１の上辺側に向かって延びている。 As shown in FIG. 7, the edge recess 261, the extension recess 262, and the inclined recess 263 intersect at multiple predetermined points on the edge side of the open end 222. Starting from the predetermined points on the edge side, multiple recesses extend toward the upper side of the support end 221.

これによれば、開放端部２２２の縁側の所定箇所で反りの生じることが効果的に抑制される。 This effectively prevents warping from occurring at a specific location on the edge of the open end 222.

（第１の変形例）
本実施形態では図３や図８に示すように振動子２２０の開放端部２２２側が設計層２１２を有さない例を示した。これに対して、例えば図１８に示すように、設計層２１２における第２設計薄膜５２０で形成される部位（薄膜層２１３）が振動子２２０に連結された構成を採用することもできる。 (First Modification)
In this embodiment, as shown in Fig. 3 and Fig. 8, an example has been shown in which the open end 222 side of the vibrator 220 does not have the design layer 212. In contrast to this, as shown in Fig. 18, for example, a configuration can be adopted in which a portion (thin film layer 213) formed by the second design thin film 520 in the design layer 212 is connected to the vibrator 220.

（第２の変形例）
本実施形態では複数の凹凸部２６０に、縁凹部２６１、延長凹部２６２、および、傾斜凹部２６３が含まれる例を示した。しかしながら、複数の凹凸部２６０の構成としては上記例に限定されない。 (Second Modification)
In the present embodiment, an example has been shown in which the plurality of uneven portions 260 includes the edge recess 261, the extended recess 262, and the inclined recess 263. However, the configuration of the plurality of uneven portions 260 is not limited to the above example.

例えば図１９に示すように、複数の凹凸部２６０に縁凹部２６１と傾斜凹部２６３が含まれる構成を採用することができる。 For example, as shown in FIG. 19, a configuration can be adopted in which the multiple uneven portions 260 include edge recesses 261 and inclined recesses 263.

例えば図２０に示すように、複数の凹凸部２６０に縁凹部２６１と延長凹部２６２が含まれる構成を採用することができる。 For example, as shown in FIG. 20, a configuration can be adopted in which the multiple uneven portions 260 include an edge recess 261 and an extension recess 262.

例えば図２１に示すように、複数の凹凸部２６０に縁凹部２６１が含まれる構成を採用することができる。このように凹凸部２６０が開放端部２２２に非局在的に形成される構成を採用することもできる。 For example, as shown in FIG. 21, a configuration can be adopted in which the multiple uneven portions 260 include edge recesses 261. In this way, a configuration can be adopted in which the uneven portions 260 are formed non-locally on the open end 222.

なお、図示しないが、複数の凹凸部２６０に延長凹部２６２と傾斜凹部２６３が含まれる構成を採用することもできる。 Although not shown, it is also possible to adopt a configuration in which the multiple uneven portions 260 include an extended recess 262 and an inclined recess 263.

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図２２に基づいて説明する。 Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described with reference to FIG.

第１実施形態では複数の凹凸部２６０に、縁凹部２６１、延長凹部２６２、および、傾斜凹部２６３が含まれる例を示した。これに対して本実施形態では複数の凹凸部２６０に、縁凹部２６１と傾斜凹部２６３の他に、放射凹部２６４が含まれている。 In the first embodiment, an example was shown in which the multiple uneven portions 260 include an edge recess 261, an extended recess 262, and an inclined recess 263. In contrast, in the present embodiment, the multiple uneven portions 260 include a radial recess 264 in addition to the edge recess 261 and the inclined recess 263.

この放射凹部２６４は開放端部２２２の先端２２０ｃから支持端部２２１側に放射状に延びている。係る構成のため、複数の凹凸部２６０の形成密度が、開放端部２２２の先端２２０ｃ側から支持端部２２１側に向かうにしたがって低くなっている。換言すれば、複数の凹凸部２６０の形成密度が、支持端部２２１側から開放端部２２２の先端２２０ｃ側に向かうにしたがって高くなっている。 The radial recesses 264 extend radially from the tip 220c of the open end 222 toward the support end 221. Due to this configuration, the formation density of the multiple uneven portions 260 decreases from the tip 220c side of the open end 222 toward the support end 221 side. In other words, the formation density of the multiple uneven portions 260 increases from the support end 221 side toward the tip 220c side of the open end 222.

係る構成のため、開放端部２２２の先端２２０ｃ側で反りの生じることが効果的に抑制される。 This configuration effectively prevents warping on the tip 220c side of the open end 222.

なお本実施形態に記載のＭＥＭＳデバイス２００には、第１実施形態に記載のＭＥＭＳデバイス２００と同等の構成要素が含まれている。そのために本実施形態のＭＥＭＳデバイス２００が第１実施形態に記載のＭＥＭＳデバイス２００と同等の作用効果を奏することは言うまでもない。そのためにその記載を省略する。以下に示す他の実施形態でも重複する作用効果の記載を省略する。 The MEMS device 200 described in this embodiment includes components equivalent to those of the MEMS device 200 described in the first embodiment. Therefore, it goes without saying that the MEMS device 200 of this embodiment has the same effects as the MEMS device 200 described in the first embodiment. Therefore, the description thereof will be omitted. The description of the effects that overlap with those of the other embodiments described below will be omitted.

（第３の変形例）
本実施形態では複数の凹凸部２６０に、縁凹部２６１、傾斜凹部２６３、および、放射凹部２６４が含まれている例を示した。しかしながら、例えば図２３に示すように、複数の凹凸部２６０に放射凹部２６４が含まれる構成を採用することができる。 (Third Modification)
In the present embodiment, an example has been shown in which the plurality of uneven portions 260 includes an edge recess 261, an inclined recess 263, and a radial recess 264. However, for example, as shown in FIG. 23 , a configuration in which the plurality of uneven portions 260 includes a radial recess 264 may be adopted.

（第４の変形例）
例えば図２４に示すように、複数の凹凸部２６０に、ハニカム凹部２６５が含まれる構成を採用することができる。ハニカム凹部２６５はｚ方向に直交する平面において複数の六角形が連結された構造を成している。この変形例では、開放端部２２２の上面２２０ｅ側と下面２２０ｄ側それぞれで複数の微小な六角柱がｚ方向に起立しつつ、ｚ方向に直交する方向で複数の六角柱が隣り合っている。 (Fourth Modification)
24, a configuration may be adopted in which the multiple uneven portions 260 include honeycomb recesses 265. The honeycomb recesses 265 have a structure in which multiple hexagons are connected in a plane perpendicular to the z direction. In this modification, multiple tiny hexagonal columns stand up in the z direction on each of the upper surface 220e side and the lower surface 220d side of the open end 222, and multiple hexagonal columns are adjacent to each other in the direction perpendicular to the z direction.

（第３実施形態）
次に、第３実施形態を図２５に基づいて説明する。 Third Embodiment
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG.

第１実施形態では複数の振動子２２０の間で隙間の構成される例を示した。これに対して本実施形態のＭＥＭＳデバイス２００は振動子２２０の構成材料を含む規定部２７０を有する。規定部２７０によって支持台２１０に片持ち支持された振動子２２０の周りが囲まれている。振動子２２０と規定部２７０との間で隙間が構成されている。 In the first embodiment, an example was shown in which gaps were formed between multiple vibrators 220. In contrast, the MEMS device 200 of this embodiment has a defining portion 270 that contains the constituent material of the vibrator 220. The vibrator 220, which is cantilever-supported on the support base 210, is surrounded by the defining portion 270. A gap is formed between the vibrator 220 and the defining portion 270.

第１実施形態では振動子２２０が先細りの三角形を成す例を示した。これに対して本実施形態の振動子２２０は長方形を成している。 In the first embodiment, an example was shown in which the vibrator 220 formed a tapered triangle. In contrast, in this embodiment, the vibrator 220 has a rectangular shape.

第１実施形態では振動子２２０の数が４である例を示した。これに対して本実施形態の振動子２２０の数が１になっている。 In the first embodiment, an example was shown in which the number of transducers 220 was four. In contrast, in this embodiment, the number of transducers 220 is one.

なお、図示しないが、振動子２２０の数が２の構成を採用することもできる。この構成では、２つの振動子２２０の間と、振動子２２０と規定部２７０との間それぞれに隙間が構成される。振動子２２０の数としては特に限定されない。 Although not shown, a configuration in which the number of vibrators 220 is two can also be adopted. In this configuration, a gap is formed between the two vibrators 220 and between the vibrator 220 and the defining portion 270. The number of vibrators 220 is not particularly limited.

本実施形態の振動子２２０にも、これまでに説明した凹凸部２６０が開放端部２２２に形成されている。これにより開放端部２２２は支持端部２２１よりも断面二次モーメントが高くなっている。 The vibrator 220 of this embodiment also has the uneven portion 260 described above formed on the open end 222. This gives the open end 222 a higher moment of area than the support end 221.

本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態が本開示に示されているが、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。 Although the present disclosure has been described with reference to the embodiment, it is understood that the present disclosure is not limited to the embodiment or structure. The present disclosure also encompasses various modifications and modifications within the scope of equivalents. In addition, while various combinations and forms are shown in the present disclosure, other combinations and forms including only one element, more, or less are also within the scope and concept of the present disclosure.

１００…圧電側ＭＥＭＳマイクロフォン、２００…ＭＥＭＳデバイス、２１０…支持台、２２０…振動子、２２１…支持端部、２２２…開放端部、２３０…圧電層、２４０…電極層、２５０…取り出し電極、２６０…凹凸部、２６１…縁凹部、２６２…延長凹部、２６３…傾斜凹部、２６４…放射凹部、２６５…ハニカム凹部、２７０…規定部、３００…ＡＳＩＣ、４００…パッケージ、５００…ウエハ、５１０…第１設計薄膜、５２０…第２設計薄膜、５３０…第１電極薄膜、５４０…第１圧電薄膜、５５０…第２電極薄膜、５６０…第２圧電薄膜、５７０…第３電極薄膜 100...Piezoelectric side MEMS microphone, 200...MEMS device, 210...Support base, 220...Vibrator, 221...Support end, 222...Open end, 230...Piezoelectric layer, 240...Electrode layer, 250...Extraction electrode, 260...Uneven portion, 261...Edge recess, 262...Extended recess, 263...Inclined recess, 264...Radial recess, 265...Honeycomb recess, 270...Definition portion, 300...ASIC, 400...Package, 500...Wafer, 510...First design thin film, 520...Second design thin film, 530...First electrode thin film, 540...First piezoelectric thin film, 550...Second electrode thin film, 560...Second piezoelectric thin film, 570...Third electrode thin film

Claims

A plurality of cantilevers (220) including a piezoelectric material for converting pressure into an electrical signal;
A support base (210) for supporting each of the plurality of cantilevers,
Each of the plurality of cantilevers has a support end (221) a portion of which is fixed to the support base, and an open end (222) integrally connected to the support end,
Gaps are formed between the cantilevers to release acoustic pressure;
A plurality of uneven portions (260) are formed on the open end, so that the open end has a higher moment of area than the support end,
At least two of the plurality of uneven portions extend from a predetermined point on an edge side of the open end toward the support end side,
the open end tapers away from the support end,
A MEMS device in which the formation density of the plurality of concave and convex portions increases from the support end side toward the tip end side of the open end .

A plurality of cantilevers (220) including a piezoelectric material for converting pressure into an electrical signal;
A support base (210) for supporting each of the plurality of cantilevers,
Each of the plurality of cantilevers has a support end (221) a portion of which is fixed to the support base, and an open end (222) integrally connected to the support end,
Gaps are formed between the cantilevers to release acoustic pressure;
A plurality of uneven portions (260) are formed on the open end, so that the open end has a higher moment of area than the support end,
The gap is formed between the oblique sides (220b) of the plurality of open ends,
The MEMS device, wherein the plurality of projections and recesses include an edge recess (261) extending along an edge defining the hypotenuse.

A cantilever (220) including a piezoelectric material for converting pressure into an electrical signal;
A support base (210) that supports the cantilever beam;
A defining portion (270) that defines a gap between the cantilever and the defining portion for releasing acoustic pressure;
The cantilever beam has a support end (221) a portion of which is fixed to a support base, and an open end (222) integrally connected to the support end,
A plurality of uneven portions (260) are formed on the open end, so that the open end has a higher moment of area than the support end,
The gap is formed between a side of the open end and the defining portion,
A MEMS device, wherein the plurality of projections and recesses include edge recesses (261) extending along edges defining the sides.

the piezoelectric element included in the support end portion and the piezoelectric element included in the open end portion are insulated from each other,
4. The MEMS device according to claim 1 , wherein an electrode (250) for connecting the piezoelectric element included in the supporting end portion and an external device (300) is formed on the supporting base.

5. The MEMS device according to claim 1, wherein at least a portion of the plurality of concave and convex portions extends in a direction in which the support end portions and the open end portions are arranged.

The MEMS device according to claim 1 , wherein at least some of the plurality of projections and recesses intersect with each other.

The MEMS device according to claim 1 , wherein at least a portion of the plurality of projections and recesses extend along an edge of the open end.

4. The MEMS device according to claim 2 , wherein at least two of the plurality of uneven portions extend from a predetermined point on an edge side of the open end toward the supporting end.

the open end tapers away from the support end,
The MEMS device according to claim 8 , wherein the formation density of the plurality of concave and convex portions increases from the support end side to the tip end side of the open end.