JP2018520348A - 直交同調ための傾斜電極を有するmems慣性測定装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2015年6月11日付け出願の「Application Of Anisotropic Silicon Wet Etching In MEMS X/Y Gyroscopes for Thickness Variation Self-Compensation and Cross-Coupling (Quadrature) Correction」という名称の米国特許仮出願第62/174255号、および2016年7月6日付け出願の「An Anisotropic-Wet-Etched Pitch or Roll Mode-Matched Gyroscope with Slanted Quadrature-Cancellation Electrodes」という名称の米国特許仮出願第62/346855号の優先権を主張するものである。
本発明は、米国海軍によって授与された契約番号N660011−11−C−4176の下での米国政府助成によってなされた。米国政府は、本発明において一定の権利を有する。
本出願は、2015年6月11日付け出願の「Application Of Anisotropic Silicon Wet Etching In MEMS X/Y Gyroscopes for Thickness Variation Self-Compensation and Cross-Coupling (Quadrature) Correction」という名称の米国特許仮出願第62/174255号、および2016年7月6日付け出願の「An Anisotropic-Wet-Etched Pitch or Roll Mode-Matched Gyroscope with Slanted Quadrature-Cancellation Electrodes」という名称の米国特許仮出願第62/346855号の優先権を主張するものであり、それぞれの全文が全目的のために参照により本明細書に組み入れられている。
k12およびk21は、直交誤差を引き起こす、クロスカップリングバネ常数である。式(1)の固有周波数は次式で与えられる。
Claims (17)
- 共振部材が面内に存在する第1の面に対して、第1の角度値で傾斜している側壁によって少なくとも部分的に画定された外周を有する、共振部材;および
前記側壁に隣接して配置されて、容量性ギャップによってそれから離隔されている、少なくとも1つの電極であって、その少なくとも一部分が、前記共振部材が面内に存在する前記第1の面に対して、前記第1の角度値と実質的に同じ第2の角度値だけ傾斜している、少なくとも1つの電極
を含む、慣性測定装置。 - 第1の面が、それぞれ0°の角度値を有し、第1の角度値は、第1の面に対して0°よりも大きいが、90°未満である、請求項1に記載の慣性測定装置。
- 第1の角度値は、第1の面に対して、30°よりも大きく、60°未満である、請求項2に記載の慣性測定装置。
- 第1の角度値が、側壁の(111)および(110)の結晶面によって、第1の面に対して、54.74°に画定される、請求項2に記載の慣性測定装置。
- 慣性マスに隣接して配置され、それぞれが容量性変換ギャップによってそれから離隔されている、複数の電極をさらに含み、複数の電極の各々の少なくとも一部分は、共振部材が面内に存在する第1の面に対して、第1の角度値と実質的に同じ角度値だけ傾斜している、請求項1に記載の慣性測定装置。
- 共振部材の第1の面に隣接かつ、それに平行に、配置されている、少なくとも1つの直交相殺電極をさらに含み、
容量性ギャップが、前記少なくとも1つの直交相殺電極と、前記共振部材の第1の面の間で画定される、請求項1に記載の慣性測定装置。 - 複数の機械的に変形可能なビームによって相互接続された、複数の長方形区域を画定する共振マス;および
前記共振マスを基板に結合するアンカー
を含み、前記変形可能なビームの少なくとも1つが、第1の角度に第1の面を有する台形の断面形状を有する、慣性測定装置。 - 少なくとも1つの変形可能なビームが、単結晶シリコンの異方性ウェットエッチングによって形成される、請求項7に記載の慣性測定装置。
- 少なくとも1つの変形可能なビームが、二等辺台形断面形状を含む、請求項7に記載の慣性測定装置。
- 慣性マスに隣接して配置され、容量性変換ギャップによってそれから離隔されている、複数の電極をさらに含み、少なくとも1つの電極が、共振マスの傾斜表面に沿って配置されている、請求項7に記載の慣性測定装置。
- それぞれのアンカーが、共振マスの複数の長方形区域のそれぞれ1つを基板に結合している、複数のアンカーをさらに含む、請求項7に記載の慣性測定装置。
- 半導体材料で形成されて、台形断面形状を有する、複数の機械的に変形可能なビームによって相互接続された、複数の長方形区域を画定する、共振マスを含み、前記変形可能なビームの少なくとも1つは、台形の断面形状を有する、製造品。
- 少なくとも1つの変形可能なビームが、二等辺台形の断面形状を有する、請求項12に記載の製造品。
- 共振部材が面内に存在する第1の面に対して、第1の角度値を有する側壁によって少なくとも部分的に画定される外周を有する、共振部材、および
前記側壁に隣接して配置され、容量性ギャップによってそれから離隔された、少なくとも1つの電極であって、少なくとも一部分が、共振部材の側壁に平行である電極を含み、
前記第1の面は、それぞれ0°の角度値を有し、前記第1の角度値は、前記第1の面に対して30°よりも大きいが、60°未満である、慣性測定装置。 - 共振部材の側壁に隣接して配置された複数の電極であって、各電極は、それぞれの容量性ギャップによってそれから離隔されており、各々の少なくとも一部分が、共振部材の側壁に平行である、前記複数の電極をさらに含む、請求項14に記載の慣性測定装置。
- A)第1の窒化層を堆積させてパターン形成して、凸形隅部を有するトレンチパターンを画定すること、
B)第2の窒化層を堆積させてパターン形成して、前記トレンチパターンを部分的に覆うとともに、前記凸形隅部を覆うこと、
C)単結晶シリコン(SCS)の第1の異方性ウェットエッチングを実行して、縁辺が前記第1の窒化層に整列された、覆われていない領域におけるトレンチを形成すること、
D)SCSの湿式酸化を実行して、厚い熱酸化層を形成すること、
E)窒化物をブランクエッチングして、前記第2の窒化層を除去すること、
F)SCSの第2の異方性ウェットエッチングを実行して、前記第1の窒化層に整列された、異方性ウェットエッチングされたトレンチを形成すること、
G)ブランクエッチングによって窒化物と酸化物を除去し、次いで、TEOSを堆積させてパターン形成すること、
H)SCSを湿式酸化させて、薄い犠牲酸化層を形成してパターン形成すること、
I)LPCVDポリシリコンを堆積させてパターン形成して、水平電極および傾斜電極を形成すること、および
J)酸化物を等方性ウェットエッチングして、共振部材を解放すること
を含む、慣性測定MEMS半導体装置を製造する方法。 - A)第1のLPCVD窒化層を堆積させてパターン形成して、凸形隅部のないトレンチ形状を画定すること、
B)単結晶シリコン(SCS)の第1の異方性ウェットエッチングを実行して、前記第1のLPCVD窒化層のパターンによって画定される、トレンチを形成すること、
C)第2のLPCVD窒化層を堆積させてパターン形成して、直交トレンチの交差点においてSCSを露出させること、
D)SCSの異方性ウェットエッチングを実行して、前記第2の窒化層の前記直交トレンチの交差点において、凸形隅部を形成すること、
E)前記第2の窒化層をブランクエッチングすること、
F)テトラエチルオルトシリケート(TEOS)を堆積させてパターン形成すること、
G)SCSの湿式酸化を実行して、犠牲の薄い酸化層を形成すること、
H)前記犠牲の薄い酸化層をパターン形成すること、
I)LPCVDポリシリコンを堆積させてパターン形成して、水平電極および傾斜電極を形成すること、および
J)酸化物を等方性ウェットエッチングして、共振部材を解放すること
を含む、慣性測定MEMS半導体装置を製造する方法。
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