JPH05218300A - 差動コンデンサの構造およびその方法 - Google Patents
差動コンデンサの構造およびその方法Info
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- JPH05218300A JPH05218300A JP4212445A JP21244592A JPH05218300A JP H05218300 A JPH05218300 A JP H05218300A JP 4212445 A JP4212445 A JP 4212445A JP 21244592 A JP21244592 A JP 21244592A JP H05218300 A JPH05218300 A JP H05218300A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
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- G01P2015/0862—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 本発明は、小型で対称的であって比較的容易
に形成することが可能な差動コンデンサ構造を提供する
ことを目的とする。 【構成】 本発明による差動コンデンサ構造は、第１ス
タティック導電層１８および第１スタティック導電層と
は電気的に結合しない第２スタティック導電層２８を含
む。ダイナミック導電層２４は、第１，第２スタティッ
ク導電層の間で支持される。
に形成することが可能な差動コンデンサ構造を提供する
ことを目的とする。 【構成】 本発明による差動コンデンサ構造は、第１ス
タティック導電層１８および第１スタティック導電層と
は電気的に結合しない第２スタティック導電層２８を含
む。ダイナミック導電層２４は、第１，第２スタティッ
ク導電層の間で支持される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に半導体技術に関
し、特に差動コンデンサ構造およびその方法に関する。
し、特に差動コンデンサ構造およびその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】半導
体のコンデンサ構造は、よく知られた技術であり、セン
サ，加速度計，アクチュエ−タ等の様々な装置で使用さ
れている。周知のコンデンサ構造の大部分は、一般に２
枚の導電板を含み、それらの間の容量のみを測定してい
るが、微分または関連する容量を測定する集積されたコ
ンデンサ構造は比較的少ない。
体のコンデンサ構造は、よく知られた技術であり、セン
サ，加速度計，アクチュエ−タ等の様々な装置で使用さ
れている。周知のコンデンサ構造の大部分は、一般に２
枚の導電板を含み、それらの間の容量のみを測定してい
るが、微分または関連する容量を測定する集積されたコ
ンデンサ構造は比較的少ない。
【０００３】１９８８年４月１２日に、Ｊｏｈｎ Ｃｏ
ｌｅに特許された米国特許４，７３６，６２９，”Ｍｉ
ｃｒｏ−Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ Ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔ
ｅｒ”で開示されている加速度計の構造では、個々の２
つの容量を測定し、微分または関連する容量を測定する
ことが可能である。米国特許４，７３６，６２９で開示
している構造は、搭載システム内に空洞（ｃａｖｉｔ
ｙ）を有する構造から成る。ト−ション・バ−（ｔｏｒ
ｓｉｏｎ ｂａｒ）またはビ−ム（ｂｅａｍ）は、搭載
システムと可動な板を結合し、その板は基板上に配置さ
れ、たわみ軸（ｆｌｅｘｕｒｅ ａｘｉｓ）のまわりに
回動することが可能であり、たわみ軸は基板上に位置
し、基板と実質的に平行である。そのたわみ軸は、検出
部を２つの別々の部分に分割する。基本的にはこの構造
は、シ−ソ−と同様なものである。
ｌｅに特許された米国特許４，７３６，６２９，”Ｍｉ
ｃｒｏ−Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ Ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔ
ｅｒ”で開示されている加速度計の構造では、個々の２
つの容量を測定し、微分または関連する容量を測定する
ことが可能である。米国特許４，７３６，６２９で開示
している構造は、搭載システム内に空洞（ｃａｖｉｔ
ｙ）を有する構造から成る。ト−ション・バ−（ｔｏｒ
ｓｉｏｎ ｂａｒ）またはビ−ム（ｂｅａｍ）は、搭載
システムと可動な板を結合し、その板は基板上に配置さ
れ、たわみ軸（ｆｌｅｘｕｒｅ ａｘｉｓ）のまわりに
回動することが可能であり、たわみ軸は基板上に位置
し、基板と実質的に平行である。そのたわみ軸は、検出
部を２つの別々の部分に分割する。基本的にはこの構造
は、シ−ソ−と同様なものである。
【０００４】第１電極は、検出部の第１部分に隣接する
基板に搭載され、第１コンデンサを形成し、第２電極
は、検出部の第２部分に隣接する基板に搭載され、第２
コンデンサを形成する。その結果、第１，第２コンデン
サに関連する容量を測定する検出器が提供される。
基板に搭載され、第１コンデンサを形成し、第２電極
は、検出部の第２部分に隣接する基板に搭載され、第２
コンデンサを形成する。その結果、第１，第２コンデン
サに関連する容量を測定する検出器が提供される。
【０００５】米国特許４，７３６，６２９で教示される
構造は、多くの装置に適用することが可能であるが、最
適ではないところで使用する必要があるので本質的な欠
点を有する。良好に検出するためには、カンチレバ・シ
−ソ−（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｅｄ ｓｅｅ−ｓａｗ）
構造は、検出部の第１部分と第２部分との間で距離を隔
てる必要がある。従って、比較的長いア−ムと多くの領
域を必要とする。さらに、ト−ション・バ−構造では、
質量中心がずれた（ｏｆｆｓｅｔ）非対称な構造で、微
分容量を測定する必要がある。また、この構造では生産
することが比較的困難であり、コストがかかる。
構造は、多くの装置に適用することが可能であるが、最
適ではないところで使用する必要があるので本質的な欠
点を有する。良好に検出するためには、カンチレバ・シ
−ソ−（ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒｅｄ ｓｅｅ−ｓａｗ）
構造は、検出部の第１部分と第２部分との間で距離を隔
てる必要がある。従って、比較的長いア−ムと多くの領
域を必要とする。さらに、ト−ション・バ−構造では、
質量中心がずれた（ｏｆｆｓｅｔ）非対称な構造で、微
分容量を測定する必要がある。また、この構造では生産
することが比較的困難であり、コストがかかる。
【０００６】従って、小型で対称的であって比較的容易
に形成することが可能なコストのかからない差動コンデ
ンサ構造が望まれている。
に形成することが可能なコストのかからない差動コンデ
ンサ構造が望まれている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、第１スタティ
ック半導体層と、前記第１層と電気的に結合していない
第２スタティック半導体層と、前記第１，第２層の間で
支持され、電気的に結合されないダイナミック半導体層
から構成されることを特徴とする差動コンデンサ構造で
ある。
ック半導体層と、前記第１層と電気的に結合していない
第２スタティック半導体層と、前記第１，第２層の間で
支持され、電気的に結合されないダイナミック半導体層
から構成されることを特徴とする差動コンデンサ構造で
ある。
【０００８】
【作用】本発明による差動コンデンサ構造は、第１，第
２スタティック導電層と、それらの間で支持されるダイ
ナミック導電層を有する。第１，第２スタティック層ま
たはダイナミック層は、電気的に結合していない。微分
容量は、ダイナミック層と第１スタティック層との間の
容量、およびダイナミック層と第２スタティック層との
間の容量を測定または比較することによって、検出され
る。
２スタティック導電層と、それらの間で支持されるダイ
ナミック導電層を有する。第１，第２スタティック層ま
たはダイナミック層は、電気的に結合していない。微分
容量は、ダイナミック層と第１スタティック層との間の
容量、およびダイナミック層と第２スタティック層との
間の容量を測定または比較することによって、検出され
る。
【０００９】
【実施例】図１は、本発明による差動コンデンサ構造１
０のプロセス途中の断面図である。構造１０は基板１２
を含む。基板１２は、単結晶シリコンから成り、本実施
例ではＮ型導電性である。Ｐ型導電性を有する選択的導
電性領域１４は、基板１２内に形成され、寄生容量を減
少させる。導電性領域１４は、イオン注入および拡散等
のよく知られたプロセスによって形成される。図にはシ
リコン基板が記述されているが、他の半導体または非導
電性基板を用いることも可能である。このことは、基板
１０が用いられる特定の装置に依存する。
０のプロセス途中の断面図である。構造１０は基板１２
を含む。基板１２は、単結晶シリコンから成り、本実施
例ではＮ型導電性である。Ｐ型導電性を有する選択的導
電性領域１４は、基板１２内に形成され、寄生容量を減
少させる。導電性領域１４は、イオン注入および拡散等
のよく知られたプロセスによって形成される。図にはシ
リコン基板が記述されているが、他の半導体または非導
電性基板を用いることも可能である。このことは、基板
１０が用いられる特定の装置に依存する。
【００１０】絶縁層１６は、基板１２の表面上に形成さ
れる。図示されている絶縁層１６は二酸化シリコンから
成るが、他の絶縁材料を使用することも可能である。絶
縁層１６は均質に形成され、パタ−ニングされてエッチ
ングされる。絶縁層は、基板１２から第１導電層１８を
絶縁する。もし基板１２が非導電性であれば、絶縁層１
６は必ずしも必要なものではない。
れる。図示されている絶縁層１６は二酸化シリコンから
成るが、他の絶縁材料を使用することも可能である。絶
縁層１６は均質に形成され、パタ−ニングされてエッチ
ングされる。絶縁層は、基板１２から第１導電層１８を
絶縁する。もし基板１２が非導電性であれば、絶縁層１
６は必ずしも必要なものではない。
【００１１】本実施例では、第１導電層１８はポリシリ
コンから成るが、他の材料を使用することも可能であ
る。第１導電層１８は、堆積およびスパッタリング等の
よく知られた方法で形成される。第１導電層１８は、基
板１２の表面全体に均質に形成され、所望の形状にパタ
−ニングされてエッチングされる。保護層２０は、第１
導電層１８上に堆積され、以後のプロセス工程の間絶縁
層１６を保護し、第１導電層１８と第２導電層２４（後
述する）とが短絡および／または結合することを防ぐ。
保護層２０は、均質に堆積された窒化シリコンから成
り、所望の形状にパタ−ニングされてエッチングされ
る。
コンから成るが、他の材料を使用することも可能であ
る。第１導電層１８は、堆積およびスパッタリング等の
よく知られた方法で形成される。第１導電層１８は、基
板１２の表面全体に均質に形成され、所望の形状にパタ
−ニングされてエッチングされる。保護層２０は、第１
導電層１８上に堆積され、以後のプロセス工程の間絶縁
層１６を保護し、第１導電層１８と第２導電層２４（後
述する）とが短絡および／または結合することを防ぐ。
保護層２０は、均質に堆積された窒化シリコンから成
り、所望の形状にパタ−ニングされてエッチングされ
る。
【００１２】第１犠牲（ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌ）層２
２は、パタ−ニングされた第１導電層１８上に形成され
る。第１犠牲層２２は、均質に形成され、所望の形状に
パタ−ニングされてエッチングされる。第１犠牲層２２
の厚さは、第１導電層１８と第２導電層２４（後述す
る）との間で必要となる距離に依存する。第１犠牲層２
２はリンガラス（ｐｈｏｓｐｈｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌ
ａｓｓ ： ＰＳＧ）から成り、気相成長（ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ：ＣＶ
Ｄ）によって堆積される。リンガラスの代わりに他の犠
牲材料を使用することも可能である。
２は、パタ−ニングされた第１導電層１８上に形成され
る。第１犠牲層２２は、均質に形成され、所望の形状に
パタ−ニングされてエッチングされる。第１犠牲層２２
の厚さは、第１導電層１８と第２導電層２４（後述す
る）との間で必要となる距離に依存する。第１犠牲層２
２はリンガラス（ｐｈｏｓｐｈｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌ
ａｓｓ ： ＰＳＧ）から成り、気相成長（ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ ：ＣＶ
Ｄ）によって堆積される。リンガラスの代わりに他の犠
牲材料を使用することも可能である。
【００１３】本実施例では第２導電層２４は、ポリシリ
コンから成り、パタ−ニングされた犠牲層２２上に形成
される。第２導電層２４は均質に形成され、エッチング
されてパタ−ニングされる。第２犠牲層２６は、パタ−
ニングされた第２導電層２４上に形成される。第２犠牲
層２６は、本実施例では均質に形成されるリンガラスか
ら成り、パタ−ニングされてエッチングされる。本実施
例では窒化シリコンから成る保護層２７は、第２犠牲層
２６上に形成される。保護層２７は均質に形成され、所
望の形状にパタ−ニングされてエッチングされる。保護
層２７は、第３導電層２８（後述する）と第２導電層２
４との間が短絡または／および結合するのを防ぐ。保護
層２７は、図示するようにセグメントから成り、内部の
ストレスを軽減させる。
コンから成り、パタ−ニングされた犠牲層２２上に形成
される。第２導電層２４は均質に形成され、エッチング
されてパタ−ニングされる。第２犠牲層２６は、パタ−
ニングされた第２導電層２４上に形成される。第２犠牲
層２６は、本実施例では均質に形成されるリンガラスか
ら成り、パタ−ニングされてエッチングされる。本実施
例では窒化シリコンから成る保護層２７は、第２犠牲層
２６上に形成される。保護層２７は均質に形成され、所
望の形状にパタ−ニングされてエッチングされる。保護
層２７は、第３導電層２８（後述する）と第２導電層２
４との間が短絡または／および結合するのを防ぐ。保護
層２７は、図示するようにセグメントから成り、内部の
ストレスを軽減させる。
【００１４】第３保護層２８は、パタ−ニングされた第
２犠牲層２６上に形成される。第３導電層２８は本実施
例ではポリシリコンから成り、均質に形成され、パタ−
ニングされてエッチングされる。第３犠牲層３０は、パ
タ−ニングされた第３導電層２８上に形成される。第３
犠牲層３０は、本実施例ではリンガラスから成り、均質
に形成され、パタ−ニングされてエッチングされる。第
３犠牲層３０は、金属層３２（後述する）を堆積する
間、第３導電層２８を保護する。
２犠牲層２６上に形成される。第３導電層２８は本実施
例ではポリシリコンから成り、均質に形成され、パタ−
ニングされてエッチングされる。第３犠牲層３０は、パ
タ−ニングされた第３導電層２８上に形成される。第３
犠牲層３０は、本実施例ではリンガラスから成り、均質
に形成され、パタ−ニングされてエッチングされる。第
３犠牲層３０は、金属層３２（後述する）を堆積する
間、第３導電層２８を保護する。
【００１５】第１金属層３２は、第３犠牲層３０のパタ
−ニングおよびエッチングの後に形成される。図１に示
す金属層３２の部分は、第３導電層２８の一部分上に位
置するが、第１金属層３２は、特定の用途のために他の
層上で形成することも可能である。第１金属層３２を形
成した後、第１金属層３２を保護するために保護層３４
は形成される。保護層３４は、プラズマ堆積によって形
成される窒化シリコンから成る。保護層３４は、基板１
０の表面上で均質に形成され、パタ−ニングされてエッ
チングされる。
−ニングおよびエッチングの後に形成される。図１に示
す金属層３２の部分は、第３導電層２８の一部分上に位
置するが、第１金属層３２は、特定の用途のために他の
層上で形成することも可能である。第１金属層３２を形
成した後、第１金属層３２を保護するために保護層３４
は形成される。保護層３４は、プラズマ堆積によって形
成される窒化シリコンから成る。保護層３４は、基板１
０の表面上で均質に形成され、パタ−ニングされてエッ
チングされる。
【００１６】構造１０を形成した後、犠牲層２２，２
６，３０は、除去される。エッチング液は、ポリシリコ
ンの導電層１８，２４，２８または窒化物の保護層２
０，２７に損傷与えることなく、リンガラス犠牲層２
２，２６，３０を除去する必要がある。６：１ＨＦ溶媒
は、ポリシリコン導電層１８，２４，２８に損傷を与え
ることなく、窒化物保護層２０，２７のエッチングを最
小限にし、リンガラス犠牲層２２，２６，３０を除去す
る。選択的エッチング液が、犠牲層２２，２６，３０を
選択的に除去可能である限り、導電層，犠牲層および保
護層に、他の材料を用いることも可能である。
６，３０は、除去される。エッチング液は、ポリシリコ
ンの導電層１８，２４，２８または窒化物の保護層２
０，２７に損傷与えることなく、リンガラス犠牲層２
２，２６，３０を除去する必要がある。６：１ＨＦ溶媒
は、ポリシリコン導電層１８，２４，２８に損傷を与え
ることなく、窒化物保護層２０，２７のエッチングを最
小限にし、リンガラス犠牲層２２，２６，３０を除去す
る。選択的エッチング液が、犠牲層２２，２６，３０を
選択的に除去可能である限り、導電層，犠牲層および保
護層に、他の材料を用いることも可能である。
【００１７】導電層２４および／または２８が複数の穿
孔（ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ）を有するようにパタ−ニ
ングされ、エッチングされているならば、犠牲層２２，
２６，３０を非常に速く除去することが可能である。そ
の穿孔によって、犠牲層２２，２６，３０を選択的エッ
チング液に、より効果的にさらすことが可能となるため
である。第２導電層２４内に形成される穿孔は、減衰
（ｄａｍｐｉｎｇ）を調整するために使用することも可
能である。
孔（ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ）を有するようにパタ−ニ
ングされ、エッチングされているならば、犠牲層２２，
２６，３０を非常に速く除去することが可能である。そ
の穿孔によって、犠牲層２２，２６，３０を選択的エッ
チング液に、より効果的にさらすことが可能となるため
である。第２導電層２４内に形成される穿孔は、減衰
（ｄａｍｐｉｎｇ）を調整するために使用することも可
能である。
【００１８】図１に示す構造１０の部分は、導電層１
８，２４，２８と物理的に結合する部分から成るピラ−
（ｐｉｌｌａｒ）３６を含む。ピラ−３６は、犠牲層２
２，２６，３０を除去した後、第３導電層２８を支持す
る。ピラ−３６は、構造１０の容量性の部分３８におい
て１つの層と電気的に結合していることが重要である。
ピラ−３６は、構造１０の容量性の部分３８において第
３導電層２８と電気的に結合している。
８，２４，２８と物理的に結合する部分から成るピラ−
（ｐｉｌｌａｒ）３６を含む。ピラ−３６は、犠牲層２
２，２６，３０を除去した後、第３導電層２８を支持す
る。ピラ−３６は、構造１０の容量性の部分３８におい
て１つの層と電気的に結合していることが重要である。
ピラ−３６は、構造１０の容量性の部分３８において第
３導電層２８と電気的に結合している。
【００１９】構造１０の容量性の部分３８は、第１コン
デンサ４０と第２コンデンサ４２とを含む。第１コンデ
ンサ４０は、第１導電層１８と第２導電層２４との間の
容量によって制御されるが、コンデンサ４２は、第２導
電層２４と第３導電層２８との間の容量によって制御さ
れる。構造１０は、第１導電層１８が基板１２上に堆積
することによってスタティックであるように設計され、
第３導電層２８も、ピラ−３６および付加的なピラ−
（図には示されていない）で堅固に支持されることによ
ってスタティックとなるように設計される。容量性の部
分３８における第２導電層２４は、ダイナミック層であ
り、柔軟性を有する。サポ−ト（ｓｕｐｐｏｒｔ）は
（図には示されていない）、第２導電層２４を支持する
が、導電層１８と２８の間で可動であるように形成する
ことが可能である。前述したように、第２導電層２４の
ダンピングは、それらの間に穿孔を形成することによっ
て、調整することが可能である。
デンサ４０と第２コンデンサ４２とを含む。第１コンデ
ンサ４０は、第１導電層１８と第２導電層２４との間の
容量によって制御されるが、コンデンサ４２は、第２導
電層２４と第３導電層２８との間の容量によって制御さ
れる。構造１０は、第１導電層１８が基板１２上に堆積
することによってスタティックであるように設計され、
第３導電層２８も、ピラ−３６および付加的なピラ−
（図には示されていない）で堅固に支持されることによ
ってスタティックとなるように設計される。容量性の部
分３８における第２導電層２４は、ダイナミック層であ
り、柔軟性を有する。サポ−ト（ｓｕｐｐｏｒｔ）は
（図には示されていない）、第２導電層２４を支持する
が、導電層１８と２８の間で可動であるように形成する
ことが可能である。前述したように、第２導電層２４の
ダンピングは、それらの間に穿孔を形成することによっ
て、調整することが可能である。
【００２０】差動コンデンサ構造１０は、オ−プンまた
はクロ−ズド・ル−プ・システムとして使用することが
可能である。構造１０を閉ル−プ構造として使用するな
らば、第２ダイナミック導電層２４の力学的な損傷によ
る影響は、著しく減少する。第１導電層１８と第２導電
層２８に等しい電圧を印加すると、コンデンサ４０，４
２の容量は等しくなり、第２導電層２４は湾曲せず、そ
の結果構造１０は力学的疲労に委ねられることはない。
ただしこれは、第２導電層２４が、第１導電層１８およ
び第３導電層２８からの等しい距離にある場合である。
はクロ−ズド・ル−プ・システムとして使用することが
可能である。構造１０を閉ル−プ構造として使用するな
らば、第２ダイナミック導電層２４の力学的な損傷によ
る影響は、著しく減少する。第１導電層１８と第２導電
層２８に等しい電圧を印加すると、コンデンサ４０，４
２の容量は等しくなり、第２導電層２４は湾曲せず、そ
の結果構造１０は力学的疲労に委ねられることはない。
ただしこれは、第２導電層２４が、第１導電層１８およ
び第３導電層２８からの等しい距離にある場合である。
【００２１】図２は、本発明の実施例である差動コンデ
ンサ構造４４の斜視図である。構造４４には、全ての層
と特徴が記述されてはおらず、簡略化されている。記述
されていない層と特徴は、前述の図１の説明から明らか
であろう。差動コンデンサ構造４４は、基板４８上に堆
積される第１スタティック導電層４６を含む。第２導電
層５０は、第１導電層４６上に堆積されるダイナミック
な部分５２を含む。第２導電層５０は、カンチレバ構造
を有し、ダイナミックな部分５２は、マウンティング・
ポスト５４から２つのカンチレバ・ア−ム５６を通じて
伸びている。第１導電層４６から導かれる部分が、容量
性の板として機能する第１導電層４６の部分と電気的に
結合しない限り、マウンティング・ポスト５４は、第１
導電層４６および第２導電層５０のパタ−ニングされた
部分と物理的に結合することによって、形成される。第
２導電層５０のダイナミックな部分５２は、その中に穿
孔５３を有する。穿孔５３を用いることによって、エッ
チングの時間を短縮し、さらにはダイナミックな部分５
２の減衰を調整する。第３導電層５８は、第２導電層５
０および第１導電層４６上に形成される。第３導電層５
８は、導電層５０，４６上に位置するキャップ（ｃａ
ｐ）の形状をしている。容量は、第１導電層４６と第２
導電層５０との間、および第２導電層５０と第３導電層
５８との間で測定される。これら２つの容量を比較する
ことによって、微分容量が得られる。
ンサ構造４４の斜視図である。構造４４には、全ての層
と特徴が記述されてはおらず、簡略化されている。記述
されていない層と特徴は、前述の図１の説明から明らか
であろう。差動コンデンサ構造４４は、基板４８上に堆
積される第１スタティック導電層４６を含む。第２導電
層５０は、第１導電層４６上に堆積されるダイナミック
な部分５２を含む。第２導電層５０は、カンチレバ構造
を有し、ダイナミックな部分５２は、マウンティング・
ポスト５４から２つのカンチレバ・ア−ム５６を通じて
伸びている。第１導電層４６から導かれる部分が、容量
性の板として機能する第１導電層４６の部分と電気的に
結合しない限り、マウンティング・ポスト５４は、第１
導電層４６および第２導電層５０のパタ−ニングされた
部分と物理的に結合することによって、形成される。第
２導電層５０のダイナミックな部分５２は、その中に穿
孔５３を有する。穿孔５３を用いることによって、エッ
チングの時間を短縮し、さらにはダイナミックな部分５
２の減衰を調整する。第３導電層５８は、第２導電層５
０および第１導電層４６上に形成される。第３導電層５
８は、導電層５０，４６上に位置するキャップ（ｃａ
ｐ）の形状をしている。容量は、第１導電層４６と第２
導電層５０との間、および第２導電層５０と第３導電層
５８との間で測定される。これら２つの容量を比較する
ことによって、微分容量が得られる。
【００２２】第１導電層４６は、テスト・セグメント６
０を含む。第１導電層４６のテスト・セグメント６０に
電圧を印加し、外力をシミュレ−トすることによって、
テスト・セグメント６０と第２導電層５０との間に静電
気力が生じ、差動コンデンサ構造４４がテストされる。
０を含む。第１導電層４６のテスト・セグメント６０に
電圧を印加し、外力をシミュレ−トすることによって、
テスト・セグメント６０と第２導電層５０との間に静電
気力が生じ、差動コンデンサ構造４４がテストされる。
【００２３】図３は、本発明の実施例である差動コンデ
ンサ構造６２の斜視図である。構造６２では全ての層と
特徴が記述されてはおらず、簡略化されている。記載さ
れていない層と特徴は、前述の図１の説明から明らかで
あろう。構造６２は、基板６６上に堆積される第１導電
層６４を含む。第１導電層６４はスタティック層であ
る。第２導電層６８は、第１導電層６４上に堆積され
る。第２導電層６８はダイナミックであり、複数個のカ
ンチレバ・ア−ム７０によって支持され、可動となる。
４つのカンチレバ・ア−ムは、第２導電層６８の各々の
側から伸びるが、カンチレバ・ア−ムの数および配置
は、一義的なものではない。第３導電層７２は、第２導
電層６８上に堆積される。図２に示す第３導電層５８と
同様に、第３導電層７２は第２導電層６８および第１導
電層６４上に位置するキャップの形状をなしている。微
分容量は、第１導電層６４と第２導電層６８との間の容
量、および第２導電層６８と第３導電層７２との間の容
量から得られる。
ンサ構造６２の斜視図である。構造６２では全ての層と
特徴が記述されてはおらず、簡略化されている。記載さ
れていない層と特徴は、前述の図１の説明から明らかで
あろう。構造６２は、基板６６上に堆積される第１導電
層６４を含む。第１導電層６４はスタティック層であ
る。第２導電層６８は、第１導電層６４上に堆積され
る。第２導電層６８はダイナミックであり、複数個のカ
ンチレバ・ア−ム７０によって支持され、可動となる。
４つのカンチレバ・ア−ムは、第２導電層６８の各々の
側から伸びるが、カンチレバ・ア−ムの数および配置
は、一義的なものではない。第３導電層７２は、第２導
電層６８上に堆積される。図２に示す第３導電層５８と
同様に、第３導電層７２は第２導電層６８および第１導
電層６４上に位置するキャップの形状をなしている。微
分容量は、第１導電層６４と第２導電層６８との間の容
量、および第２導電層６８と第３導電層７２との間の容
量から得られる。
【００２４】図４は、本発明の実施例である差動コンデ
ンサ構造７４の一部分の平面図である。第１導電層７６
は基板７８上に形成される。第１導電層７６は、中心破
線（−・−）で示される電気的に結合していない別々の
４つの領域にパタ−ニングされる。第１導電層７６の各
々の領域は、中央部に開口（ｏｐｅｎｉｎｇ）を有する
長方形の形状をしている。第１導電層７６は、基板７８
上に堆積されるスタティック層である。
ンサ構造７４の一部分の平面図である。第１導電層７６
は基板７８上に形成される。第１導電層７６は、中心破
線（−・−）で示される電気的に結合していない別々の
４つの領域にパタ−ニングされる。第１導電層７６の各
々の領域は、中央部に開口（ｏｐｅｎｉｎｇ）を有する
長方形の形状をしている。第１導電層７６は、基板７８
上に堆積されるスタティック層である。
【００２５】第２導電層８０は、第１導電層７６上に堆
積される。第２導電層８０は、ダイナミック層であり、
１つのピラ−８２によって第１導電層７６および基板７
８上に支持され、そのピラ−から支持ア−ム８４が伸び
る。ピラ−８２が１つである配置は、第２導電層８０の
外側への張力に対する固有のストレスを減少させるとい
う利点を有する。また、ピラ−８２が１つである配置で
は、第２導電層８０が最大の質量を有し、その結果感度
を増進させる。ピラ−８２は、第１導電層７６および第
２導電層８０の部分から構成される。しかし、ピラ−８
２の一部分である第１導電層７６の部分は、中心波線で
示される第１導電層７６の部分と電気的に結合していな
いことに留意すべきである。
積される。第２導電層８０は、ダイナミック層であり、
１つのピラ−８２によって第１導電層７６および基板７
８上に支持され、そのピラ−から支持ア−ム８４が伸び
る。ピラ−８２が１つである配置は、第２導電層８０の
外側への張力に対する固有のストレスを減少させるとい
う利点を有する。また、ピラ−８２が１つである配置で
は、第２導電層８０が最大の質量を有し、その結果感度
を増進させる。ピラ−８２は、第１導電層７６および第
２導電層８０の部分から構成される。しかし、ピラ−８
２の一部分である第１導電層７６の部分は、中心波線で
示される第１導電層７６の部分と電気的に結合していな
いことに留意すべきである。
【００２６】第３導電層８６は、破線（−−）で示され
る。第３導電層８６は、電気的に結合していない別々の
４つの領域である。第３導電層８６の各々の領域は、１
０個のサポ−ト８８によって支持されている。サポ−ト
８８は、第３導電層８６の領域がスタティックであるよ
うに構成される。本実施例では、特定の配置でサポ−ト
８８は示されているが、第３導電層８６の部分がスタテ
ィックである限り、どのような配置でも可能である。サ
ポ−ト８８は、第１導電層７６，第２導電層８０および
第３導電層８６の一部分から成る。サポ−ト８８は、第
２導電層８０のダイナミックな部分または第１導電層７
６の長方形の部分と電気的に結合していないことが重要
である。
る。第３導電層８６は、電気的に結合していない別々の
４つの領域である。第３導電層８６の各々の領域は、１
０個のサポ−ト８８によって支持されている。サポ−ト
８８は、第３導電層８６の領域がスタティックであるよ
うに構成される。本実施例では、特定の配置でサポ−ト
８８は示されているが、第３導電層８６の部分がスタテ
ィックである限り、どのような配置でも可能である。サ
ポ−ト８８は、第１導電層７６，第２導電層８０および
第３導電層８６の一部分から成る。サポ−ト８８は、第
２導電層８０のダイナミックな部分または第１導電層７
６の長方形の部分と電気的に結合していないことが重要
である。
【００２７】差動コンデンサ構造７４は、図に示すよう
に４つの別々の微分容量性の領域を有する。これは多く
の好適な特性を与える。先ず、構造７４は対称的であ
る。そして、構造７４は、閉ル−プ・システムであり、
第２導電層８０の力学的な疲労の影響を抑制する。なぜ
なら、第１導電層７６および第３導電層８６に等しい電
圧が印加されたとき、静止したままであるためである。
ただし、第１導電層７６および第３導電層８６は、第２
導電層８０から等しい距離にあることを仮定している。
さらに、構造７４は、均衡のとれた特性を有する。プロ
セスの途中に、構造７４全体は傾斜することがある。構
造７４は、４つの別々の容量性の領域を有するので、静
電気力はその構造の均衡を保つように生ずる。これは、
３つあるいはそれ以上の容量性の領域を有する本発明の
実施例における優れた特徴である。構造７４はさらに、
自己試験（ｓｅｌｆ−ｔｅｓｔ）機能を有する。第１導
電層７６は、複数の部分に分割されているので、電圧は
様々な部分に印加され、その結果実際の動作をシミュレ
−トし、第１導電層７６と第２導電層８０の間に静電気
力を生じさせ、構造７４をテストする。第２導電層８０
と第３導電層８６内に、穿孔を形成することも可能であ
る。前述したように、その穿孔はプロセスをより速く進
行させ、第２導電層８０内に配置される穿孔は、減衰を
調整するために使用することが可能である。
に４つの別々の微分容量性の領域を有する。これは多く
の好適な特性を与える。先ず、構造７４は対称的であ
る。そして、構造７４は、閉ル−プ・システムであり、
第２導電層８０の力学的な疲労の影響を抑制する。なぜ
なら、第１導電層７６および第３導電層８６に等しい電
圧が印加されたとき、静止したままであるためである。
ただし、第１導電層７６および第３導電層８６は、第２
導電層８０から等しい距離にあることを仮定している。
さらに、構造７４は、均衡のとれた特性を有する。プロ
セスの途中に、構造７４全体は傾斜することがある。構
造７４は、４つの別々の容量性の領域を有するので、静
電気力はその構造の均衡を保つように生ずる。これは、
３つあるいはそれ以上の容量性の領域を有する本発明の
実施例における優れた特徴である。構造７４はさらに、
自己試験（ｓｅｌｆ−ｔｅｓｔ）機能を有する。第１導
電層７６は、複数の部分に分割されているので、電圧は
様々な部分に印加され、その結果実際の動作をシミュレ
−トし、第１導電層７６と第２導電層８０の間に静電気
力を生じさせ、構造７４をテストする。第２導電層８０
と第３導電層８６内に、穿孔を形成することも可能であ
る。前述したように、その穿孔はプロセスをより速く進
行させ、第２導電層８０内に配置される穿孔は、減衰を
調整するために使用することが可能である。
【００２８】構造７４の感度は、第２ダイナミック導電
層８０の質量を増加させることによって、増進させるこ
とが可能である。第２導電層８０の質量は、金属または
付加的なポリシリコンをそれらの間に形成することによ
って、増加させることが可能である。構造７４の感度
は、全体の質量を増加させることによって、調整するこ
とが可能である。
層８０の質量を増加させることによって、増進させるこ
とが可能である。第２導電層８０の質量は、金属または
付加的なポリシリコンをそれらの間に形成することによ
って、増加させることが可能である。構造７４の感度
は、全体の質量を増加させることによって、調整するこ
とが可能である。
【図１】本発明による差動コンデンサ構造のプロセス途
中の断面図を示す。
中の断面図を示す。
【図２】本発明による差動コンデンサ構造の実施例の斜
視図を示す。
視図を示す。
【図３】本発明による差動コンデンサ構造の他の実施例
の斜視図を示す。
の斜視図を示す。
【図４】本発明による差動コンデンサ構造の他の実施例
の平面図を示す。
の平面図を示す。
１２ 基板 １４ 導電性領域 １６ 絶縁層 １８，２４，２８ 導電層 ２０，３４ 保護層 ２２，２６，３０ 犠牲層 ３２ 金属層 ３６ ピラ− ３８ 容量性の部分 ４０ 第１コンデンサ ４２ 第２コンデンサ ４６，５０，５８ 導電層 ４８ 基板 ５２ 動的な部分 ５４ マウンティング・ポスト ５６ カンチレバ・ア−ム ６０ テスト・セグメント ６４，６８，７２ 導電層 ６６ 基板 ７０ カンチレバ・ア−ム ７６，８０，８６ 導電層 ７８ 基板 ８２ ピラ− ８４ 支持ア−ム ８８ サポ−ト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアム・シー・ダン アメリカ合衆国アリゾナ州メサ、イース ト・エンカント・ストリート3206
Claims (4)
- 【請求項１】 第１スタティック半導体層；前記第１層
と電気的に結合していない第２スタティック半導体層；
および前記第１，第２層の間で支持され、電気的に結合
されないダイナミック半導体層；から構成されることを
特徴とする差動コンデンサ構造。 - 【請求項２】 基板；前記基板上に配置される第１スタ
ティック・ポリシリコン層；前記第１層上に距離を隔て
て配置され、電気的に結合されない第２スタティック・
ポリシリコン層；および前記第１，第２層の間で支持さ
れ、電気的に結合されないダイナミック・ポリシリコン
層；から構成されることを特徴とする差動コンデンサ構
造。 - 【請求項３】 基板；第１スタティック導電層；前記第
１層と電気的に結合されない第２スタティック導電層；
前記第１，第２層の間で支持され、電気的に結合されな
いダイナミック導電層；から構成され、前記構造は、前
記基板上に前記第１スタティック層を形成する段階，前
記第１スタティック層上に第１犠牲層を形成する段階，
前記第１犠牲層上に前記ダイナミック層を形成する段
階，前記ダイナミック層上に第２犠牲層を形成する段
階，前記第２犠牲層上に前記第２スタティック層を形成
する段階，および前記第１，第２犠牲層を除去する段階
によって形成されることを特徴とする差動コンデンサ構
造。 - 【請求項４】 基板を準備する段階；前記基板上に第１
スタティック導電層を形成する段階；前記第１導電層上
に第１犠牲層を形成する段階；前記第１犠牲層上にダイ
ナミック導電層を形成する段階；前記ダイナミック層上
に第２犠牲層を形成する段階；前記第２犠牲層上に第２
スタティック導電層を形成する段階；および前記犠牲層
を選択的に除去する段階；から構成されることを特徴と
する差動コンデンサ構造を形成する方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US733920 | 1991-07-22 | ||
| US07/733,920 US5146389A (en) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | Differential capacitor structure and method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05218300A true JPH05218300A (ja) | 1993-08-27 |
| JP2836397B2 JP2836397B2 (ja) | 1998-12-14 |
Family
ID=24949645
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4212445A Expired - Lifetime JP2836397B2 (ja) | 1991-07-22 | 1992-07-17 | 差動コンデンサの構造およびその方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5146389A (ja) |
| EP (1) | EP0527342B1 (ja) |
| JP (1) | JP2836397B2 (ja) |
| CZ (1) | CZ283247B6 (ja) |
| DE (1) | DE69209743T2 (ja) |
| HK (1) | HK1002239A1 (ja) |
| SK (1) | SK280281B6 (ja) |
Cited By (1)
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