JP7846536B2 - Ｍｅｍｓセンサ - Google Patents

Ｍｅｍｓセンサ

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Description

本発明は、ＭＥＭＳセンサに関し、特にＭＥＭＳ構造を用いた静電容量型加速度センサに関する。
固定電極と可動電極を対向配置し、両電極間の静電容量の変化を検出することにより加速度を検出する静電容量型加速度センサが知られている。このような静電容量型加速度センサとしては、半導体微細加工技術を用いてシリコン基板を加工して固定電極および可動電極を作製したＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）構造を利用したセンサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１２－８８０８３号公報
静電容量型加速度センサでは、固定電極に対して可動電極の位置が変わることに伴う両電極間の静電容量の変化を検出し、加速度を検出する。このため、固定電極と可動電極との間隔を狭くして静電容量を大きくすることにより、加速度センサの感度を向上させることができる。
しかしながら、一方で、ＭＥＭＳ構造では、固定電極や可動電極の下方をエッチングして空洞部を作製し、半導体基板から電極を浮かせた構造とする必要がある。このため、固定電極と可動電極との間隔が狭くなると、両電極の間から半導体基板中にエッチャントが回り込みにくくなり、電極形成が難しくなるという問題があった。
そこで、本発明は、固定電極と可動電極との間隔を狭く、かつ作製も容易な高感度のＭＥＭＳセンサの提供を目的とする。
即ち、本開示の１つの態様は、
基板に設けられた空洞部の上に、スペース部を挟んで平行に配置された１組の可動電極と、可動電極の、スペース部と反対側に溝部を挟んで平行に配置された固定電極とを含むＭＥＭＳセンサであって、
スペース部は第１スペース幅Ｚ１を有する中央部と、第２スペース幅Ｚ２を有する終端部とを含み、
第１スペース幅Ｚ１は第２スペース幅Ｚ２より短いＭＥＭＳセンサである。
本開示の他の態様は、
基板に設けられた空洞部の上に、スペース部を挟んで平行に配置された１組の可動電極と、可動電極の、スペース部と反対側に溝部を挟んで平行に配置された固定電極と、を含み、１組の可動電極の、スペース部側にそれぞれフィンガ部を備えたＭＥＭＳセンサであって、
溝幅Ｘが、２．０μｍ以上、かつ２．８μｍ以下の場合に、以下の式（２）：
０≦ｂ／（（Ｚ１／２）＋（Ｙ＋ｂ）＋Ｘ）＜０．１２５......（２）
ただし、Ｚ１はフィンガ部の間隔、Ｙは可動電極の幅、ｂはフィンガ部の幅
を満たすＭＥＭＳセンサである。
本開示の他の態様は、
基板に設けられた空洞部の上に、スペース部を挟んで平行に配置された１組の可動電極と、可動電極の、スペース部と反対側に溝部を挟んで平行に配置された固定電極と、を含み、１組の可動電極の、スペース部側にそれぞれフィンガ部を備えたＭＥＭＳセンサであって、
溝幅Ｘが、１．５μｍ以上、かつ２．０μｍ未満の場合に、以下の式（３）：
０．０２７≦ｂ／（（Ｚ１／２）＋（Ｙ＋ｂ）＋Ｘ）≦０．０５４......（３）
ただし、Ｚ１はフィンガ部の間隔、Ｙは可動電極の幅、ｂはフィンガ部の幅
を満たすＭＥＭＳセンサである。
以上のように、本発明にかかるＭＥＭＳセンサでは、スペース部の第１スペース幅Ｚ１や、第１スペース幅Ｚ１と溝部の溝幅Ｘとのバランスを調整することにより、高感度でかつ作製の容易なＭＥＭＳセンサの提供が可能となる。
本発明の実施の形態にかかる加速度センサの平面図である。 図１の加速度センサの領域Ａの拡大図である。 本発明の実施の形態にかかる加速度センサの電極作製工程の断面図である。 本発明の実施の形態にかかる加速度センサの電極作製工程の断面図である。 本発明の実施の形態にかかる加速度センサの電極作製工程の断面図である。 本発明の実施の形態にかかる加速度センサの電極作製工程の断面図である。 本発明の実施の形態にかかる加速度センサの電極作製工程の断面図である。 本発明の実施の形態にかかる加速度センサの電極作製工程の断面図である。 本発明の実施の形態にかかる加速度センサの電極作製工程の断面図である。 本発明の実施の形態にかかる加速度センサの電極構造の平面図である。 本発明の実施の形態にかかる加速度センサの電極構造の概略図である。 本発明の実施の形態にかかる加速度センサの電極構造の平面図である。 フィンガ部の大きさを変えた場合の加速度センサの概略図である。
図１は全体が１００で表される、本発明の実施の形態にかかるＭＥＭＳ構造の静電容量型加速度センサの平面図であり、図２は図１の領域Ａの拡大図である。加速度センサ１００では、Ｙ軸方向に直線状に延びる固定電極１０の両側に可動電極２０が平行に設けられている。固定電極１０および可動電極２０は、一定の幅でストライプ状に延び、それらの間は溝部３０となっている。
隣り合う２つの可動電極２０は、接続部２３により接続され、その内部がスペース部４０となっている。２つの可動電極２０は接続部２３の中央に設けられたアイソレーションジョイント（ＩＪ）２５で互いに絶縁されている。
固定電極１０、可動電極２０、アイソレーションジョイント２５を備えた接続部２３は、シリコン基板に設けられた空洞部の上に、シリコン基板に対して浮いた状態で保持されている。このため、加速度センサ１００が一定の加速度を受けた場合、固定電極１０と可動電極２０との間隔が変化し、これに応じて両電極１０、２０の間の静電容量も変化する。この静電容量の変化を検出することで、加速度の検出が可能となる。
固定電極１０と可動電極２０とは平行平板のコンデンサを形成するため、固定電極１０と可動電極２０との間隔（Ｘ軸方向の距離）が狭いほど静電容量が大きくなり、加速度の検出精度も向上する。このため、ＭＥＭＳ構造の加速度センサ１００では、半導体微細加工技術を用いて固定電極１０と可動電極２０との間隔を狭くすることで検出精度の向上を図っている。
図３Ａ～図３Ｇは、半導体微細加工技術を用いた加速度センサ１００の電極作製工程の概略図である。電極作製は以下の工程１～６で行われる。
工程１：図３Ａに示すように、シリコン基板１の上にシリコン酸化膜２を熱酸化で全面に形成した後、リソグラフィ技術を用いてパターニングする。図３Ａでは、シリコン酸化膜２が紙面に垂直方向に一定の幅で直線状に延びている。
工程２：図３Ｂに示すように、例えばＳＦ６とＣ４Ｆ８の混合ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で、シリコン酸化膜２をマスクに用いてシリコン基板１をエッチングし、溝部を形成する。溝部の深さは、例えば３０μｍである。
工程３：図３Ｃに示すように、ＣＶＤ法を用いて、ＴＥＯＳ（tetra ethoxy silane）膜３を全面に形成する。
工程４：図３Ｄに示すように、例えばＣＦ系ガスを用いたスパッタで全面エッチングを行い、ＴＥＯＳ膜３を除去する。この結果、シリコン基板１に形成された溝部の側壁上にのみＴＥＯＳ膜３が残る。
工程５：図３Ｅに示すように、シリコン基板１の追加エッチングを行って、溝部を深くする。追加エッチングは、工程２と同様に、ＳＦ６とＣ４Ｆ８の混合ガスを用いたＲＩＥで、シリコン酸化膜２をマスクに用いて行う。この結果、溝部の深さは約５μｍとなる。また溝部の上端から途中までの側壁上にはＴＥＯＳ膜３が残っている。
工程６：図３Ｆに示すように、例えばＳＦ６ガスを用いたプラズマ等方性エッチングで、シリコン酸化膜２およびＴＥＯＳ膜３をエッチングマスクに用いてシリコン基板１をエッチングする。この結果、シリコン酸化膜２およびＴＥＯＳ膜３で覆われた部分の下方でシリコン基板１がエッチングされて空洞部となり、シリコン基板１から浮いた電極構造が形成される。ここでは、左側が可動電極２０、右側が固定電極１０となり、その間に溝部３０が形成される。
しかし、可動電極２０と固定電極１０との間隔（溝部３０の幅）が狭くなった場合、工程６で溝部３０にＳＦ６ガスが入りにくくなる。この結果、図３Ｇに示すように、電極下方のエッチングが不十分となり、例えばＢで示すような脆弱な突起部が残る（脆弱構造）。このような突起部は、可動電極２０が動いた場合に折れて、加速度センサの不具合の原因となる。また溝部３０の幅が更に狭くなり、等方性エッチングが不十分になると、可動電極２０とシリコン基板１との間が完全にエッチングされず、可動電極２０がシリコン基板１から浮いた構造にならない場合（リリース不可）もある。
図３Ｇでは記載していないが、このようなエッチングの不具合は、固定電極１０の下方のシリコン基板１のエッチングでも同様に発生し、固定電極１０の近傍に突起部が残ったり、固定電極１０がシリコン基板１から浮いた構造にならない場合がある。
本発明の実施の形態では、図２に示すように、固定電極１０と可動電極２０との間隔（溝部３０の幅）を狭くした場合でも、２つの可動電極２０の間のスペース部４０から供給されるエッチャント量を調整することにより、図３Ｆに示すような良好なエッチングを可能とするものである。
図４Ａは、加速度センサ１００の電極構造の平面図、図４Ｂは、図４Ａに対応する加速度センサ１００の電極構造の概略図である。図４Ａにおいて、１０は固定電極、２０は可動電極、３０は固定電極１０と可動電極２０との間の溝部、４０は２つの可動電極２０の間のスペース部を示す。また２７は可動電極２０に設けられた矩形のフィンガ部を示す。
上述のように、加速度センサ１００の高感度化のために固定電極１０と可動電極２０との間隔、即ち溝部３０の溝幅Ｘを小さくすると、溝部３０から入ってシリコン基板１をエッチングするエッチャント（例えばＳＦ６）の量が少なくなる。一方で、２つの可動電極２０の間隔（スペース部の幅）は溝部３０の溝幅Ｘに比較して十分に大きいため、スペース部４０から入ってシリコン基板１をエッチングするエッチャントの量も多くなる。このため、溝部３０の溝幅Ｘを小さくすると、スペース部４０から供給されるエッチャントの量と、溝部３０から供給されるエッチャントの量のバランスが崩れる。この結果、例えば２つの溝部３０に囲まれた領域Ｃのエッチングが不十分となり、脆弱な突起部がエッチングされずに残る。
そこで、本発明の実施の形態では、可動電極２０に、スペース部４０に向かって突出するフィンガ部２７を設けることでスペース部４０の中央の第１スペース幅Ｚ１を狭くしてスペース部４０から供給されるエッチャントの量を制限することで、溝部３０から供給されるエッチャントの量とのバランスを調整して、良好なエッチングが得られるようにしている。図４Ａに示すように、スペース部４０は、第１スペース幅Ｚ１を有する中央部と、その両側の第２スペース幅Ｚ２を有する終端部を含み、第１スペース幅Ｚ１は第２スペース幅Ｚ２より短くなっている。
図５は、本発明の加速度センサ１００の電極構造の寸法を表す平面図と、単位セルの半分についてのエッチング説明図（右下）である。加速度センサ１００では、固定電極１０と可動電極２０は、一定の幅でＹ軸方向にストライプ状に延び、溝幅Ｘの溝部３０を挟んで互いに平行に配置されている。隣り合った２つの可動電極２０は接続部２３で接続されると共に、アイソレーションジョイント２５で互いに電気的に絶縁されている。２つの可動電極２０と接続部２３に囲まれた部分は開口してスペース部４０となっている。固定電極１０、可動電極２０、アイソレーションジョイント２５を備えた接続部２３は、シリコン基板に設けられた空洞部の上に、シリコン基板から浮いた状態で保持されている。
また、加速度センサ１００では、可動電極２０からスペース部４０に向かって、矩形のフィンガ部２７が設けられている。フィンガ部２７は長さ（Ｙ軸方向）はａ、幅（Ｘ軸方向）はｂで、可動電極２０と同じ厚さ（Ｚ軸方向）となっている。２つの接続部２３の間隔（Ｙ軸方向）はｃとなっている。スペース部４０の幅（Ｘ軸方向）は、フィンガ部２７が設けられた中央部で第１スペース幅Ｚ１、その両側の終端部で第２スペース幅Ｚ２となっている。Ｗは単位セルの幅を表す。
フィンガ部２７は、２つの可動電極２０の内側の、対向する位置に配置されるのが好ましい。図５では、フィンガ部２７を接続部２３からＹ軸方向に離して終端部を設けることにより、接続部２３の下方がエッチングされやすくしている。Ｘ－Ｙ平面において、フィンガ部２７は矩形形状であることが好ましいが、エッチャント量を制御できる限り半円形等の他の形状であっても構わない。
フィンガ部２７は、可動電極２０と一体形成され、例えば図３Ａの工程で、シリコン酸化膜２を図５のような形状にパターニングすることで形成できる。
以下の表１に、溝幅Ｘが１．５μｍと２．０μｍの電極構造に対してフィンガ幅ｂを変えた場合のエッチング結果を示す。Ｎｏ．１～４は溝幅Ｘが１．５μｍの場合、Ｎｏ．５～９は溝幅Ｘが２．０μｍの場合である。全てのサンプルで単位セル幅Ｗは一定なので、可動電極２０の幅Ｙは、Ｎｏ．１～４の５．２μｍに比較して、Ｎｏ．５～９では４．７μｍと狭くなっている。Ｚ１は対向するフィンガ部２７の間隔（第１スペース幅Ｚ１）であり、Ｓは対向するフィンガ部２７に挟まれた領域の面積である。
表１
図６は、表１の電極のエッチング結果を示す概略図であり、図中の番号（Ｎｏ．１等）は、表１の番号に対応する。エッチングには、上述の電極作製工程１～６のエッチング条件を用いた。溝幅Ｘが１．５μｍの場合、可動電極２０の幅Ｙは５．２μｍ（一定）で、フィンガ幅ｂを０μｍ、０．３μｍ、０．６μｍ、０．９μｍと変化させた。可動電極２０とフィンガ部２７を合わせた幅Ｙ＋ｂは、５．２μｍ（Ｎｏ．１）、５．５μｍ（Ｎｏ．２）、５．８μｍ（Ｎｏ．３）、６．１μｍ（Ｎｏ．４）となる。
一方、溝幅Ｘが２．０μｍの場合、可動電極２０の幅Ｙは４．７μｍ（一定）で、フィンガ幅ｂを０μｍ、０．５μｍ、０．８μｍ、１．１μｍ、１．４μｍと変化させた。可動電極２０とフィンガ部２７を合わせた幅Ｙ＋ｂは、４．７μｍ（Ｎｏ．５）、５．２μｍ（Ｎｏ．６）、５．５μｍ（Ｎｏ．７）、５．８μｍ（Ｎｏ．８）、６．１μｍ（Ｎｏ．９）となる。
図６の概略図から分かるように、溝幅Ｘが１．５μｍ、２．０μｍの双方において、Ｙ＋ｂが５．５μｍ、５．８μｍの場合（Ｎｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８）に、良好なエッチングが得られている。フィンガ部２７の幅ｂを大きくしてＹ＋ｂを６．１μｍとした場合、溝幅Ｘが１．５μｍ（Ｎｏ．４）、２．０μｍ（Ｎｏ．９）の双方においてエッチングが不十分となり、可動電極２０をシリコン基板１からリリースできなくなっている（リリース不可）。一方、フィンガ部２７の幅ｂを小さくしてＹ＋ｂを５．２μｍとした場合、溝幅Ｘが１．５μｍ（Ｎｏ．１）の構造でエッチングし過ぎとなり、固定電極１０の下方に脆弱な突起部が残った（脆弱）。
表２は、図１の結果をまとめたもので、良好なエッチング結果が得られた場合の寸法を示す。
表２
このように、溝幅Ｘを２．０μｍ以下、例えば２．０μｍや１．５μｍのように狭くした電極構造において、第１スペース幅Ｚ１を６．８μｍ～７．４μｍの範囲にすることで、換言すれば第１スペース幅Ｚ１と溝幅Ｘとの比Ｚ１／Ｘの値を３．４～４．９の範囲に設定することで、溝部３０から入るエッチャント量とスペース部４０から入るエッチャント量とのバランスを良好に調整でき、良好な電極のエッチング結果が得られる。
ここで、エッチングのメカニズムを考えると、図５の電極構造では、一対の固定電極１０および可動電極２０のエッチングに寄与するエッチャントは、スペース部４０の半分の領域（幅：Ｚ１／２）と、１つの溝部３０（幅：Ｘ）から供給されるエッチャントとなる。図５のエッチング説明図（右下）において、白色部分はエッチャントが供給される領域、ハッチング部分はマスク領域で、全長は単位セル幅Ｗの１／２（以下において「半セル幅」と呼ぶ。）となる。溝部３０の溝幅Ｘが小さくなるほど、２つの白色部分から供給されるエッチャントのバランスが取りにくくなる。
最初に、溝部３０の溝幅Ｘが２．０μｍ以上、かつ２．８μｍ以下のように比較的大きな場合を考える。この場合、表１のＮｏ．５のようにｂ＝０μｍ（フィンガ部なし）でもエッチングは良好となり、一方でＮｏ．９のようにｂ＝１．４μｍではエッチングはＮＧとなる。つまり、半セル幅（Ｗ／２）１１．２μｍに対して、溝幅Ｘが占める割合が０．１８（２．０μｍ／１１．２μｍ）～０．２５（２．８μｍ／１１．２μｍ）の場合、フィンガ部２７の幅ｂの占める割合は０（０μｍ／１１．２μｍ）以上、０．１２５（１．４μｍ／１１．２μｍ）未満で良好なエッチングが得られる。
これに対して、溝部３０の溝幅Ｘが１．５μｍ以上、かつ２．０μｍ未満のように小さくなった場合、表１のＮｏ．２～Ｎｏ．３の範囲、即ちｂが０．３μｍから０．６μｍの範囲でエッチングは良好となり、それ以外のＮｏ．１やＮｏ．４ではエッチングはＮＧとなった。つまり、半セル幅（Ｗ／２）１１．２μｍに対して、溝幅Ｘが占める割合が０．１３（１．５μｍ／１１．２μｍ）～０．１８（２．０μｍ／１１．２μｍ）の場合、フィンガ部の幅ｂの占める割合は０．０２７（０．３μｍ／１１．２μｍ）以上、０．０５４（１．４μｍ／１１．２μｍ）以下で良好なエッチングが得られる。
ここでは、半セル幅（Ｗ／２）に対するフィンガ幅ｂの比率でエッチングが良好となる範囲を示したが、スペース部の面積の半分（Ｓ／２）に対するフィンガ面積（ａ×ｂ）も同様の比率でエッチングが良好となる。従って、フィンガ部２７の形状が矩形以外の場合でも、面積が所定の比率を満足すれば良好なエッチングが得られる。例えば、フィンガ部２７は、半円形、波形状等であっても良い。
以上で述べたように、本発明の実施の形態にかかるＭＥＭＳセンサでは、例えば可動電極にフィンガ部を設けてエッチャント量の供給を制御することにより、高感度でかつ作製の容易なＭＥＭＳセンサ、特に静電容量型の加速度センサの提供が可能となる。
本発明にかかる電極構造を備えたＭＥＭＳセンサは、小型の加速度センサ等に適用可能である。
１ シリコン基板
１０ 固定電極
２０ 可動電極
２３ 接続部
２５ アイソレーションジョイント
２７ フィンガ部
３０ 溝部
４０ スペース部
１００ 加速度センサ

Claims (5)

  1. 基板に設けられた空洞部の上に、スペース部を挟んで平行に配置された１組の可動電極と、前記可動電極の、前記スペース部と反対側に溝部を挟んで平行に配置された固定電極とを含むＭＥＭＳセンサであって、
    前記スペース部は第１スペース幅Ｚ１を有する中央部と、第２スペース幅Ｚ２を有する終端部とを含み、
    前記第１スペース幅Ｚ１は前記第２スペース幅Ｚ２より短く、さらに、
    前記第１スペース幅Ｚ１と、前記溝部の溝幅Ｘが、以下の式（１）：
    ３．４≦（Ｚ１／Ｘ）≦４．９......（１）
    を満たすＭＥＭＳセンサ。
  2. 前記１組の可動電極は、前記スペース部側にそれぞれフィンガ部を備え、前記第１スペース幅Ｚ１は、前記フィンガ部の間隔である請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
  3. 基板に設けられた空洞部の上に、スペース部を挟んで平行に配置された１組の可動電極と、前記可動電極の、前記スペース部と反対側に溝部を挟んで平行に配置された固定電極と、を含み、前記１組の可動電極の、前記スペース部側にそれぞれフィンガ部を備えたＭＥＭＳセンサであって、
    前記溝部の溝幅Ｘが、２．０μｍ以上、かつ２．８μｍ以下であり、さらに、以下の式（２）：
    ０≦ｂ／（（Ｚ１／２）＋（Ｙ＋ｂ）＋Ｘ）＜０．１２５......（２）
    ただし、Ｚ１はフィンガ部の間隔、Ｙは可動電極の幅、ｂはフィンガ部の幅
    を満たすＭＥＭＳセンサ。
  4. 基板に設けられた空洞部の上に、スペース部を挟んで平行に配置された１組の可動電極と、前記可動電極の、前記スペース部と反対側に溝部を挟んで平行に配置された固定電極と、を含み、前記１組の可動電極の、前記スペース部側にそれぞれフィンガ部を備えたＭＥＭＳセンサであって、
    前記溝部の溝幅Ｘが、１．５μｍ以上、かつ２．０μｍ未満であり、さらに、以下の式（３）：
    ０．０２７≦ｂ／（（Ｚ１／２）＋（Ｙ＋ｂ）＋Ｘ）≦０．０５４......（３）
    ただし、Ｚ１はフィンガ部の間隔、Ｙは可動電極の幅、ｂはフィンガ部の幅
    を満たすＭＥＭＳセンサ。
  5. 前記フィンガ部は、矩形形状の突出部である請求項３または４に記載のＭＥＭＳセンサ。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5914553A (en) 1997-06-16 1999-06-22 Cornell Research Foundation, Inc. Multistable tunable micromechanical resonators
JP2005300403A (ja) 2004-04-14 2005-10-27 Denso Corp 半導体力学量センサ
WO2014203896A1 (ja) 2013-06-19 2014-12-24 ヤマハ株式会社 Ｍｅｍｓセンサ用モジュール、振動駆動モジュール及びｍｅｍｓセンサ
JP2016125927A (ja) 2015-01-06 2016-07-11 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、電子デバイスの製造方法、物理量センサー、電子機器および移動体

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6912078B2 (en) * 2001-03-16 2005-06-28 Corning Incorporated Electrostatically actuated micro-electro-mechanical devices and method of manufacture
US7178400B2 (en) * 2004-04-14 2007-02-20 Denso Corporation Physical quantity sensor having multiple through holes
JP5350339B2 (ja) * 2010-08-12 2013-11-27 株式会社日立製作所 微小電気機械システムおよびその製造方法
JP5662100B2 (ja) * 2010-10-15 2015-01-28 ローム株式会社 静電容量型加速度センサ
JP7331488B2 (ja) * 2019-06-24 2023-08-23 セイコーエプソン株式会社 慣性センサー、慣性センサーの製造方法、電子機器及び移動体
US12006205B2 (en) * 2020-10-08 2024-06-11 X-Celeprint Limited Micro-device structures with etch holes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5914553A (en) 1997-06-16 1999-06-22 Cornell Research Foundation, Inc. Multistable tunable micromechanical resonators
JP2005300403A (ja) 2004-04-14 2005-10-27 Denso Corp 半導体力学量センサ
WO2014203896A1 (ja) 2013-06-19 2014-12-24 ヤマハ株式会社 Ｍｅｍｓセンサ用モジュール、振動駆動モジュール及びｍｅｍｓセンサ
JP2016125927A (ja) 2015-01-06 2016-07-11 セイコーエプソン株式会社 電子デバイス、電子デバイスの製造方法、物理量センサー、電子機器および移動体

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