JP2017073581A - MEMS element - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a MEMS element which does not cause a decrease in sensitivity.SOLUTION: An air gap is formed by arranging on a substrate a back plate including a fixed electrode and a movable electrode with a spacer interposed therebetween, and an annular protrusion protruding toward the air gap side is provided at least at one of the back plate and the movable electrode. The protrusion is arranged so as to protrude into a peripheral space on a spacer side from a slit formed in the movable electrode.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ＭＥＭＳ素子に関し、特にマイクロフォン、各種センサ、スイッチ等として用いられる容量型のＭＥＭＳ素子に関する。   The present invention relates to a MEMS element, and more particularly to a capacitive MEMS element used as a microphone, various sensors, switches, and the like.

従来、半導体プロセスを用いたＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)素子では、半導体基板上に可動電極、犠牲層及び固定電極を形成した後、犠牲層の一部を除去することで、スペーサーを介して固定された可動電極と固定電極との間にエアーギャップ（中空）構造が形成されている。   Conventionally, in a micro electro mechanical systems (MEMS) device using a semiconductor process, a movable electrode, a sacrificial layer, and a fixed electrode are formed on a semiconductor substrate, and then a part of the sacrificial layer is removed to be fixed via a spacer. An air gap (hollow) structure is formed between the movable electrode and the fixed electrode.

例えば、容量型ＭＥＭＳ素子であるコンデンサマイクロフォンでは、音圧を通過させる複数の貫通孔を備えた固定電極と、音圧を受けて振動する可動電極とを対向して配置し、音圧を受けて振動する可動電極の変位を電極間の容量変化として検出する構成となっている。   For example, in a capacitor microphone that is a capacitive MEMS element, a fixed electrode having a plurality of through holes that allow sound pressure to pass therethrough and a movable electrode that vibrates by receiving sound pressure are arranged to face each other and receive sound pressure. The displacement of the oscillating movable electrode is detected as a capacitance change between the electrodes.

ところで、コンデンサマイクロフォンの感度を上げるには、音圧による可動電極の変位を大きくする必要がある。そのため可動電極は、引っ張り応力が残留する膜を用いるのが一般的である。一方この残留応力が大きすぎると可動電極の破損の原因となってしまう。   By the way, in order to increase the sensitivity of the condenser microphone, it is necessary to increase the displacement of the movable electrode due to the sound pressure. Therefore, it is common to use a film in which tensile stress remains as the movable electrode. On the other hand, if the residual stress is too large, the movable electrode may be damaged.

そこで、膜自体の残留応力を制御する方法や、構造上の工夫により残留応力の影響を緩和する方法が提案されている。具体的には、前者の場合、固定電極をＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）法により堆積させ、堆積後のアニール条件等を制御して残留応力を調整する方法が、後者の場合、スリットを形成する方法（特許文献１）により残留応力を調整する方法が提案されている。   Therefore, a method for controlling the residual stress of the film itself and a method for reducing the influence of the residual stress by structural improvements have been proposed. Specifically, in the former case, the fixed electrode is deposited by LPCVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) method and the residual stress is adjusted by controlling the annealing conditions after the deposition, and in the latter case, a slit is formed. A method for adjusting the residual stress is proposed by the method (Patent Document 1).

図４は、従来のＭＥＭＳ素子の説明図である。図４に示すようにシリコン基板１上に熱酸化膜２を介して可動電極３が形成されている。可動電極３上には、スペーサー４を介して固定電極５と窒化膜６が形成され、固定電極５および窒化膜６からなるバックプレートには貫通孔７が形成されている。一方、可動電極３にはスリット８が形成され、残留応力が調整されている。可動電極３と固定電極５に間に形成されたエアーギャップ１０は、スリット８を介して基板１に形成されたバックチャンバー１１に連通する構造となっている。   FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional MEMS device. As shown in FIG. 4, a movable electrode 3 is formed on a silicon substrate 1 with a thermal oxide film 2 interposed. A fixed electrode 5 and a nitride film 6 are formed on the movable electrode 3 via a spacer 4, and a through hole 7 is formed in a back plate made of the fixed electrode 5 and the nitride film 6. On the other hand, a slit 8 is formed in the movable electrode 3, and the residual stress is adjusted. An air gap 10 formed between the movable electrode 3 and the fixed electrode 5 has a structure communicating with a back chamber 11 formed on the substrate 1 through a slit 8.

ところで、可動電極３にスリット８を設けることは、このスリット８を通して音波が通過してしまい、コンデンサマイクロフォンの感度の低下を招いてしまう。そのため、図４に示すようにシリコン基板１と可動電極３との間に、シリコン基板１側に突出する突起部９を形成することで音響抵抗を高める方法が提案されている（例えば特許文献２）。この突起部９は、図４に示すようにシリコン基板１側に突出する代わりにエアーギャップ１０側に突出する形状や、固定電極５を含むバックプレートからエアーギャップ１０側に突出する形状など種々提案されている。   By the way, providing the slit 8 in the movable electrode 3 causes sound waves to pass through the slit 8, leading to a decrease in sensitivity of the condenser microphone. For this reason, as shown in FIG. 4, a method has been proposed in which acoustic resistance is increased by forming a protruding portion 9 protruding toward the silicon substrate 1 between the silicon substrate 1 and the movable electrode 3 (for example, Patent Document 2). ). As shown in FIG. 4, the protrusion 9 has various shapes such as a shape protruding toward the air gap 10 instead of protruding toward the silicon substrate 1 and a shape protruding from the back plate including the fixed electrode 5 toward the air gap 10. Has been.

また本願出願人は、突起部９の形状を工夫することで、音響抵抗を高めることができるＭＥＭＳ素子を提案している（特願２０１５−７０６３１号）。   The applicant of the present application has proposed a MEMS element capable of increasing acoustic resistance by devising the shape of the protrusion 9 (Japanese Patent Application No. 2015-70631).

特開２００７−２１００８３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2007-210083 特開２００９−６０６００号公報JP 2009-60600 A

従来のＭＥＭＳ素子は、可動電極３と固定電極５を含むバックプレートとの間にエアーギャップを形成する際、可動電極３とバックプレートとの間に積層形成した犠牲層をエッチング除去していた。具体的には、貫通孔７からエッチング液を流入させて犠牲層をエッチング除去し、除去された空間が所定の大きさとなったところでエッチングをストップし、エッチング除去されずに残る犠牲層の一部をスペーサー４としていた。このような製造方法では製造工程のばらつき等を考慮し、そのエッチング時間を長く設定するのが一般的である。   In the conventional MEMS device, when an air gap is formed between the movable electrode 3 and the back plate including the fixed electrode 5, the sacrificial layer formed between the movable electrode 3 and the back plate is removed by etching. Specifically, the sacrificial layer is etched away by flowing an etchant from the through-hole 7, the etching is stopped when the removed space becomes a predetermined size, and a part of the sacrificial layer that remains without being removed by etching. The spacer 4 was used. In such a manufacturing method, in general, the etching time is set long in consideration of variations in manufacturing processes.

そのため可動電極３と固定電極５を含むバックプレートとの間のエアーギャップ１０は、スリット８より外周側でスペーサー４の内壁までの空間（周辺空間１２）が、スペーサー４の内周に沿って大きく残ってしまう。このような構造のＭＥＭＳ素子をコンデンサマイクロフォンとして使用する場合、貫通孔７を通過した音波は、可動電極３を振動させスリット８を通過してバックチャンバー１１に伝搬する他に、周辺空間１２に伝搬し、スペーサー４や固定電極５を含むバックプレートで反射して可動電極３に不要な振動を発生させる。その結果、ＭＥＭＳ素子の感度が低下してしまうという問題があった。本発明はこのような問題を解消し、感度低下が発生しないＭＥＭＳ素子を提供することを目的とする。   Therefore, the air gap 10 between the movable electrode 3 and the back plate including the fixed electrode 5 has a large space (peripheral space 12) from the slit 8 to the inner wall of the spacer 4 on the outer peripheral side along the inner periphery of the spacer 4. It will remain. When the MEMS element having such a structure is used as a condenser microphone, the sound wave that has passed through the through-hole 7 oscillates the movable electrode 3 and propagates to the back chamber 11 through the slit 8 and also propagates to the peripheral space 12. Then, it is reflected by the back plate including the spacer 4 and the fixed electrode 5 to generate unnecessary vibration in the movable electrode 3. As a result, there has been a problem that the sensitivity of the MEMS element is lowered. An object of the present invention is to provide a MEMS device that solves such problems and does not cause a decrease in sensitivity.

上記目的を達成するため、本願請求項１に係る発明は、バックチャンバーを備えた基板と、該基板上にスペーサーを挟んで固定電極を含むバックプレートと可動電極とを配置することで形成されるエアーギャップと、該エアーギャップと前記バックチャンバーとの間を連通するスリットとを備えたＭＥＭＳ素子において、前記バックプレートあるいは前記可動電極の少なくともいずれか一方に、前記エアーギャップ側に突出する環状の突起部を備え、該突起部は、前記スリットより前記スペーサー側の周辺空間に突出していることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present application is formed by arranging a substrate provided with a back chamber, a back plate including a fixed electrode, and a movable electrode with a spacer interposed therebetween on the substrate. In a MEMS device comprising an air gap and a slit communicating between the air gap and the back chamber, an annular protrusion protruding toward the air gap on at least one of the back plate and the movable electrode And the protrusion protrudes into the peripheral space on the spacer side from the slit.

本願請求項２に係る発明は、請求項１記載のＭＥＭＳ素子において、前記突起部は、前記エアーギャップ内に発生した圧力を、前記スリットを通して前記バックチャンバー側へ導く伝搬経路を形成していることを特徴とする。   The invention according to claim 2 of the present application is the MEMS element according to claim 1, wherein the protrusion forms a propagation path that guides the pressure generated in the air gap to the back chamber side through the slit. It is characterized by.

本願請求項３に係る発明は、請求項１記載のＭＥＭＳ素子において、前記突起部は、前記エアーギャップ内に発生した圧力を、前記バックプレートに形成された貫通孔から外部へ放出する放出経路を形成していることを特徴とする。   The invention according to claim 3 of the present application is the MEMS device according to claim 1, wherein the protrusion has a discharge path for releasing the pressure generated in the air gap to the outside from the through hole formed in the back plate. It is characterized by forming.

本願請求項４に係る発明は、請求項１記載のＭＥＭＳ素子において、前記突起部は、前記エアーギャップ内で発生した圧力を、前記突起部より前記スペーサー側の前記周辺空間へ伝搬することを抑える障壁として機能していることを特徴とする。   The invention according to claim 4 of the present application is the MEMS device according to claim 1, wherein the protrusion suppresses the pressure generated in the air gap from propagating from the protrusion to the peripheral space on the spacer side. It functions as a barrier.

本発明のＭＥＭＳ素子は、エアーギャップ内の圧力が、本発明の第２の突起部に反射して周辺空間に入り込むことを防止できる構成としている。また本発明の突起部は、エアーギャップ内の圧力を反射し、スリットや貫通孔から外部へ速やかに放出される構成となっている。そのため周辺空間近傍の反射に起因する不要なノイズを防止することができ、感度の高いＭＥＭＳ素子を得ることができる。   The MEMS element of the present invention is configured to prevent the pressure in the air gap from being reflected by the second protrusion of the present invention and entering the surrounding space. Moreover, the protrusion part of this invention reflects the pressure in an air gap, and becomes a structure discharged | emitted rapidly outside from a slit or a through-hole. Therefore, unnecessary noise due to reflection in the vicinity of the surrounding space can be prevented, and a highly sensitive MEMS element can be obtained.

また本発明の突起部は、エアーギャップを形成する際、エッチング液やエッチング種の拡散を制限する機能も有し、周辺空間の大きさが必要以上に大きくなることを防止できるという利点もある。   The protrusion of the present invention also has a function of limiting the diffusion of the etching solution and the etching species when forming the air gap, and has an advantage that the size of the peripheral space can be prevented from becoming unnecessarily large.

本発明のＭＥＭＳ素子の製造工程の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the MEMS element of this invention. 本発明のＭＥＭＳ素子の製造工程の説明図である。It is explanatory drawing of the manufacturing process of the MEMS element of this invention. 本発明のＭＥＭＳ素子の突起部の平面配置を説明する図である。It is a figure explaining the planar arrangement | positioning of the projection part of the MEMS element of this invention. 従来のＭＥＭＳ素子の説明図である。It is explanatory drawing of the conventional MEMS element.

本発明に係るＭＥＭＳ素子は、固定電極を含むバックプレート、スペーサーおよび可動電極で囲われた周辺空間に突起部（第２の突起部に相当）を設けることを特徴としている。本発明の突起部は、従来ＭＥＭＳ素子において音響抵抗を大きくするために設けられた突起部（第１突起部に相当）と異なり、音響抵抗の増大には寄与せず、エアーギャップ内の圧力が周辺空間に伝搬することを防止する機能を有している。以下、ＭＥＭＳ素子としてコンデンサマイクロフォンを例にとり、本発明の実施例について説明する。   The MEMS element according to the present invention is characterized in that a protrusion (corresponding to a second protrusion) is provided in a peripheral space surrounded by a back plate including a fixed electrode, a spacer, and a movable electrode. Unlike the protrusions (corresponding to the first protrusions) provided to increase the acoustic resistance in the conventional MEMS element, the protrusions of the present invention do not contribute to the increase of the acoustic resistance, and the pressure in the air gap It has a function to prevent propagation to the surrounding space. Examples of the present invention will be described below by taking a condenser microphone as an example of the MEMS element.

まず、第１の実施例として固定電極を含むバックプレートからエアーギャップ側に突出する突起部を備えたＭＥＭＳ素子について、その製造工程に従い説明する。結晶方位（１００）面の厚さ４２０μｍのシリコン基板１上に、厚さ１μｍ程度の熱酸化膜２を形成し、熱酸化膜２上に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により厚さ０．２〜２．０μｍ程度の導電性ポリシリコン膜を積層形成する。次に通常のフォトリソグラフ法により導電性ポリシリコン膜をパターニングし、可動電極３を形成する。可動電極３には、感度向上のためスリット８が形成されている（図１ａ）。このスリット８は、可動電極３に弾性を与えるように形成されたバネパターンとしてもよい。   First, as a first embodiment, a MEMS device provided with a protrusion that protrudes from the back plate including the fixed electrode to the air gap side will be described in accordance with its manufacturing process. A thermal oxide film 2 having a thickness of about 1 μm is formed on a silicon substrate 1 having a crystal orientation (100) plane of 420 μm, and a thickness of 0.2 is formed on the thermal oxide film 2 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. A conductive polysilicon film having a thickness of about 2.0 μm is stacked. Next, the conductive polysilicon film is patterned by a normal photolithography method to form the movable electrode 3. A slit 8 is formed in the movable electrode 3 to improve sensitivity (FIG. 1a). The slit 8 may be a spring pattern formed so as to give elasticity to the movable electrode 3.

可動電極３上に、厚さ２．０〜５．０μｍ程度のＵＳＧ(Undoped Silicate Glass)膜からなる犠牲層１３を積層形成する。この犠牲層１３は、一部を除去することによりスペーサーを構成する膜となる。犠牲層１３上に、厚さ０．１μｍのポリシリコン膜を形成し、所定のパターニングを行い、固定電極５を形成する（図１ｂ）。なお、可動電極３と固定電極５には、それぞれに接続するアルミニウム等の導電膜からなる配線膜を形成されるが、ここでは図示を省略する。   A sacrificial layer 13 made of a USG (Undoped Silicate Glass) film having a thickness of about 2.0 to 5.0 μm is laminated on the movable electrode 3. The sacrificial layer 13 becomes a film constituting a spacer by removing a part thereof. A polysilicon film having a thickness of 0.1 μm is formed on the sacrificial layer 13, and predetermined patterning is performed to form the fixed electrode 5 (FIG. 1b). In addition, although the wiring film which consists of electrically conductive films, such as aluminum connected to each in the movable electrode 3 and the fixed electrode 5, is formed, illustration is abbreviate | omitted here.

その後、後述するスペーサーの内側に位置し、スリット８より内側の部分の第１の突起部形成予定領域の固定電極５と犠牲層１３の一部を除去し、第１の凹部１４を形成する。同時にスペーサーの内側に位置し、スリット８より外側の部分（周囲空間に相当）の第２の突起部形成予定領域の固定電極５と犠牲層１３の一部を除去し、第２の凹部１５を形成する（図２ａ）。図２（ａ）において第１の凹部１４、第２の凹部１５は、それぞれ環状に配置された２つの突起部を形成できるように配置している。   Thereafter, a part of the fixed electrode 5 and the sacrificial layer 13 in the first projection formation scheduled region located inside the spacer 8 and inside the slit 8 is removed, and the first recess 14 is formed. At the same time, a part of the fixed electrode 5 and the sacrificial layer 13 in the second projecting portion formation scheduled region located outside the slit 8 (corresponding to the surrounding space) outside the slit 8 is removed, and the second recess 15 is formed. Form (FIG. 2a). In FIG. 2A, the first concave portion 14 and the second concave portion 15 are arranged so that two projecting portions arranged in an annular shape can be formed.

次に、全面に窒化膜６を堆積形成する。ここで堆積形成された窒化膜６は、先に形成した第１の凹部１４、第２の凹部１５内にそれぞれ充填され、後述する第１の突起部１６、第２の突起部１７を形成することになる。その後、通常のフォトリソグラフ法にて音圧を可動電極３に伝えるための貫通孔７を形成し、貫通孔７内に犠牲層１３を露出させる（図２ｂ）。   Next, a nitride film 6 is deposited on the entire surface. The nitride film 6 deposited and filled here is filled in the first recess 14 and the second recess 15 previously formed to form a first protrusion 16 and a second protrusion 17 described later. It will be. Thereafter, a through hole 7 for transmitting the sound pressure to the movable electrode 3 is formed by a normal photolithographic method, and the sacrificial layer 13 is exposed in the through hole 7 (FIG. 2b).

シリコン基板１の裏面側から熱酸化膜２が露出するまでシリコン基板１を除去し、バックチャンバー１１を形成する。その後、貫通孔７を通して犠牲層１３の一部をエッチング除去してスペーサー４を形成する。このエッチングで、熱酸化膜２の一部もエッチング除去される。その結果スペーサー４に、可動電極３と、固定電極５と窒化膜６が一体となったバックプレートとが固定され、エアーギャップ１０が形成される。エアーギャップ１０には、固定電極５側から第１の突起部１６と第２の突起部１７が突出している（図２ｃ）。なおこのエッチング工程では、第２の突起部１７が露出すると、第２の突起部１７がさらに外側へのエッチングの進行を阻害する障壁となり、すなわち周辺空間１２が拡大するエッチングの進行が遅くなり、周辺空間１２の大きさが必要以上に大きくならないようにすることができる。   The silicon substrate 1 is removed from the back side of the silicon substrate 1 until the thermal oxide film 2 is exposed, and a back chamber 11 is formed. Thereafter, a part of the sacrificial layer 13 is removed by etching through the through hole 7 to form the spacer 4. By this etching, a part of the thermal oxide film 2 is also removed by etching. As a result, the movable electrode 3 and the back plate in which the fixed electrode 5 and the nitride film 6 are integrated are fixed to the spacer 4, and the air gap 10 is formed. In the air gap 10, a first protrusion 16 and a second protrusion 17 protrude from the fixed electrode 5 side (FIG. 2c). In this etching process, when the second protrusion 17 is exposed, the second protrusion 17 becomes a barrier that hinders the progress of etching further outward, that is, the progress of the etching in which the peripheral space 12 expands is delayed, The size of the peripheral space 12 can be prevented from becoming larger than necessary.

図３に第２の突起部１７が形成される位置を説明するための平面図を示す。図３に示しように、固定電極５の端部の内側にスペーサー４が位置し、さらに内側にスリット８が形成されている。本発明の第２の突起部１７は、スリット８とスペーサー４の間の周辺空間に配置されることがわかる。なお図３では、貫通孔７および第１の突起部１６は図示を省略し、第２の突起部１７は１本のみ表示している。   FIG. 3 is a plan view for explaining a position where the second protrusion 17 is formed. As shown in FIG. 3, the spacer 4 is located inside the end portion of the fixed electrode 5, and the slit 8 is further formed inside. It can be seen that the second protrusion 17 of the present invention is disposed in the peripheral space between the slit 8 and the spacer 4. In FIG. 3, illustration of the through-hole 7 and the first protrusion 16 is omitted, and only one second protrusion 17 is displayed.

このように形成したＭＥＭＳ素子は、第１の突起部１６が音響抵抗を増大させるための突起に相当する。一方第２の突起部１７は、スリット８の外周側の周辺空間１２に配置されているため音響抵抗を増大させる機能は有していない。しかしながら、周辺空間１２に突出することで、エアーギャップ１０側から圧力が伝搬してきた場合に、その圧力が周辺空間１２へ伝搬することを阻害している。換言すれば、周囲空間１２へ伝搬する圧力を、スリット８を通してバックチャンバー１１側へ伝搬させる機能を有している。あるいは、例えば図２（ｃ）において、第１の突起部１６と第２の突起部１７との間に貫通孔７を形成する構造とすると、周囲空間１２へ伝搬した圧力を貫通孔７を通して固定電極５から外部へ放出させる機能を有するともいえる。その結果、その圧力が周辺空間１２に伝搬し、スペーサー４、固定電極５および可動電極３に反射して振動することにより発生する不要なノイズを防止することができる。   In the MEMS element formed in this way, the first protrusion 16 corresponds to a protrusion for increasing acoustic resistance. On the other hand, since the second protrusion 17 is disposed in the peripheral space 12 on the outer peripheral side of the slit 8, it does not have a function of increasing acoustic resistance. However, by projecting into the peripheral space 12, when pressure propagates from the air gap 10 side, the pressure is inhibited from propagating to the peripheral space 12. In other words, the pressure propagating to the surrounding space 12 has a function of propagating to the back chamber 11 side through the slit 8. Alternatively, for example, in FIG. 2C, when the through hole 7 is formed between the first protrusion 16 and the second protrusion 17, the pressure propagated to the surrounding space 12 is fixed through the through hole 7. It can be said that the electrode 5 has a function of discharging to the outside. As a result, it is possible to prevent unnecessary noise that is generated when the pressure propagates to the peripheral space 12 and is reflected and vibrated by the spacer 4, the fixed electrode 5, and the movable electrode 3.

次に本発明の第２の実施例について説明する。上記第１の実施例では、第２の突起部１７は固定電極５側に形成する場合について説明したが、固定電極５側に形成する代わりに可動電極３側に形成してもよい。その場合、上記製造工程に従えば、可動電極３を形成した後、犠牲層１３を第２の突起部１７の長さ分だけ形成し、第２の突起部形成予定領域の犠牲層１３を除去して可動電極３に達する第２の凹部１５を形成し、第２の凹部１５内に選択的に絶縁材を充填させた後、追加の犠牲層１３を形成し、固定電極５を形成する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the case where the second protrusion 17 is formed on the fixed electrode 5 side has been described. However, the second protrusion 17 may be formed on the movable electrode 3 side instead of being formed on the fixed electrode 5 side. In that case, according to the above manufacturing process, after the movable electrode 3 is formed, the sacrificial layer 13 is formed by the length of the second projecting portion 17, and the sacrificial layer 13 in the second projecting portion formation scheduled region is removed. Then, the second recess 15 reaching the movable electrode 3 is formed, the insulating material is selectively filled in the second recess 15, the additional sacrificial layer 13 is formed, and the fixed electrode 5 is formed.

その後、先に説明した工程を行い、犠牲層１３をエッチングし、スペーサー４を形成することで可動電極３上にエアーギャップ１０に突出する第２の突起部１７を形成することができる。この方法は、先に説明した製造方法と比較して、第２の凹部１５内への絶縁材の選択的な充填や、犠牲層４の形成を２回に分ける必要があり製造工程が増加することになる。しかし、例えば第２の突起部１７を可動電極３と固定電極５を含むバックプレートに分けて形成することができ、可動電極３および固定電極５を含むバックプレートに加わる負担を低減できる点で利点がある。   Thereafter, the second protrusion 17 protruding into the air gap 10 can be formed on the movable electrode 3 by performing the steps described above, etching the sacrificial layer 13, and forming the spacer 4. In this method, as compared with the manufacturing method described above, it is necessary to separate the filling of the insulating material into the second recess 15 and the formation of the sacrificial layer 4 twice, and the manufacturing process increases. It will be. However, for example, the second protrusion 17 can be formed separately on the back plate including the movable electrode 3 and the fixed electrode 5, which is advantageous in that the burden on the back plate including the movable electrode 3 and the fixed electrode 5 can be reduced. There is.

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく様々変更可能である。例えば、突起部の数、隣接する突起部との間の寸法等は、所望の特性が得られるように適宜設定することができる。また第１の突起部は必ずしも必要ではないし、図４で説明したようにシリコン基板１側に突出する突起部９とすることも可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments and can be variously modified. For example, the number of protrusions, the dimension between adjacent protrusions, and the like can be set as appropriate so as to obtain desired characteristics. Further, the first protrusion is not always necessary, and may be the protrusion 9 protruding toward the silicon substrate 1 as described with reference to FIG.

１：シリコン基板、２：熱酸化膜、３：可動電極、４：スペーサー、５：固定電極、６：窒化膜、７：貫通孔、８：スリット、９：突起部、１０：エアーギャップ、１１：バックチャンバー、１２：周辺空間、１３：犠牲層、１４：第１の凹部、１５：第２の凹部、１６：第１の突起部、１７：第２の突起部 1: silicon substrate, 2: thermal oxide film, 3: movable electrode, 4: spacer, 5: fixed electrode, 6: nitride film, 7: through-hole, 8: slit, 9: protrusion, 10: air gap, 11 : Back chamber, 12: peripheral space, 13: sacrificial layer, 14: first recess, 15: second recess, 16: first projection, 17: second projection

Claims (4)

バックチャンバーを備えた基板と、該基板上にスペーサーを挟んで固定電極を含むバックプレートと可動電極とを配置することで形成されるエアーギャップと、該エアーギャップと前記バックチャンバーとの間を連通するスリットとを備えたＭＥＭＳ素子において、
前記バックプレートあるいは前記可動電極の少なくともいずれか一方に、前記エアーギャップ側に突出する環状の突起部を備え、
該突起部は、前記スリットより前記スペーサー側の周辺空間に突出していることを特徴とするＭＥＭＳ素子。 A substrate provided with a back chamber, an air gap formed by arranging a back plate including a fixed electrode and a movable electrode on the substrate with a spacer interposed therebetween, and communication between the air gap and the back chamber In a MEMS device provided with a slit to be
At least one of the back plate or the movable electrode is provided with an annular protrusion that protrudes toward the air gap,
The protruding portion protrudes from the slit into a peripheral space on the spacer side. 請求項１記載のＭＥＭＳ素子において、前記突起部は、前記エアーギャップ内に発生した圧力を、前記スリットを通して前記バックチャンバー側へ導く伝搬経路を形成していることを特徴とするＭＥＭＳ素子。   2. The MEMS element according to claim 1, wherein the protrusion forms a propagation path for guiding the pressure generated in the air gap to the back chamber side through the slit. 請求項１記載のＭＥＭＳ素子において、前記突起部は、前記エアーギャップ内に発生した圧力を、前記バックプレートに形成された貫通孔から外部へ放出する放出経路を形成していることを特徴とするＭＥＭＳ素子。   The MEMS element according to claim 1, wherein the protruding portion forms a discharge path for discharging the pressure generated in the air gap to the outside from a through hole formed in the back plate. MEMS element. 請求項１記載のＭＥＭＳ素子において、前記突起部は、前記エアーギャップ内で発生した圧力を、前記突起部より前記スペーサー側の前記周辺空間へ伝搬することを抑える障壁として機能していることを特徴とするＭＥＭＳ素子。   2. The MEMS element according to claim 1, wherein the protrusion functions as a barrier that suppresses propagation of pressure generated in the air gap from the protrusion to the peripheral space on the spacer side. MEMS element.
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JP2020066071A (en) * 2018-10-23 2020-04-30 新日本無線株式会社 MEMS element

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