JP7192147B2 - マイクロメカニカルセンサ装置とこれに対応する製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、請求項1に記載のマイクロメカニカルセンサ装置と、請求項7に記載の対応する製造方法を提供するものである。
本発明に係るマイクロメカニカルセンサ装置とこれに対応する製造方法は、圧力センサ装置および慣性センサ装置の組み合わせを、適度な数のプロセスステップでコンパクトに統合することを可能にする。特に、本発明に係る製造方法は、媒体アクセスとしてのスルーホールを形成し、ダイヤフラム領域を目標の厚さまで薄くするために、共通の一貫したトレンチプロセスを使用することを特徴としている。
ば1つまたは複数の櫛形電極領域の形態で形成される。
Claims (13)
- おもて面(VS)および裏面(RS)を有する基板(S)であって、前記おもて面(VS)には、外部の加速度および/または回転を検出するための慣性構造(IE)を有する慣性センサ領域(SB1)と、外部の圧力(Pa)を検出するためのダイヤフラム領域(M)を有する圧力センサ領域(SB2)とが横方向に離間して形成されている、基板(S)と、
前記おもて面(VS)に設けられた第1のマイクロメカニカル機能層(P1)と、
前記第1のマイクロメカニカル機能層(P1)上に設けられた第2のマイクロメカニカル機能層(P2)であって、前記第2のマイクロメカニカル機能層(P2)により、前記圧力センサ領域(SB2)に前記ダイヤフラム領域(M)が形成され、当該ダイヤフラム領域(M)が前記第1のマイクロメカニカル機能層(P1)から離間している、第2のマイクロメカニカル機能層(P2)と、
前記第2のマイクロメカニカル機能層(P2)上に設けられた第3のマイクロメカニカル機能層(P3)であって、前記第2および/または第3のマイクロメカニカル機能層(P2、P3)から前記慣性構造(IE)が形成されている、第3のマイクロメカニカル機能層(P3)と、
前記第3のマイクロメカニカル機能層(P3)にボンディングされ、前記慣性センサ領域(SB1)における第1のキャビティ(C1)に第1の所定基準圧力(PP1)を封入し、前記圧力センサ領域(SB2)における前記ダイヤフラム領域(M)に外圧(Pa)を印加するために第1のスルーホール(D1)を有するキャップデバイス(K)と
を備え、
前記ダイヤフラム領域(M)の下方に、第2のキャビティ(C2)が形成され、前記第2のキャビティ(C2)に第2の所定基準圧力(PP2)が封入されており、
前記第1の所定基準圧力(PP1)と前記第2の所定基準圧力(PP2)とが同じになるように、前記第1のマイクロメカニカル機能層(P1)および/または前記第2のマイクロメカニカル機能層(P2)に、前記第1および第2のキャビティ(C1、C2)を流
体的に接続するための接続チャネル(DL)が形成されている、
マイクロメカニカルセンサ装置。 - 前記キャップデバイス(K)は、前記第1のマイクロメカニカル機能層(P1)に電気的に接続されたボンディング接続領域(BO)を露出させる第2のスルーホール(D2)を有する、請求項1に記載のマイクロメカニカルセンサ装置。
- 前記ボンディング接続領域(BO)は、前記第2および第3のマイクロメカニカル機能層(P2、P3)から形成されている、請求項2に記載のマイクロメカニカルセンサ装置。
- 前記第1および第2のマイクロメカニカル機能層(P1、P2)の間に第4のマイクロメカニカル機能層(P1a)が形成されており、前記ダイヤフラム領域(M)の下面に前記第2および第4のマイクロメカニカル機能層(P2、P1a)からスタンプ状の可動電極領域(ST)が形成されている、請求項1から3のいずれか一項に記載のマイクロメカニカルセンサ装置。
- 少なくとも前記第1のマイクロメカニカル機能層(P1)に、前記慣性センサ領域(SB1)および前記圧力センサ領域(SB2)に対してそれぞれの固定電極領域(SE1、SE2;SE1’、SE2’)が形成されている、請求項1から4のいずれか一項に記載のマイクロメカニカルセンサ装置。
- おもて面(VS)と裏面(RS)を有する基板(S)を設けるステップであって、外部の加速度および/または回転を検出するための慣性構造(IE)を有する慣性センサ領域(SB1)と、外部の圧力(Pa)を検出するためのダイヤフラム領域(M)を有する圧力センサ領域(SB2)とが、前記おもて面(VS)に横方向に間隔を空けて形成されている、ステップと、
第1のマイクロメカニカル機能層(P1)を前記おもて面(VS)に設けてパターニングするステップと、
前記第1のマイクロメカニカル機能層(P1)上に犠牲層(O2)を設けてパターニングするステップと、
前記パターニングされた犠牲層(O2)上に、第2のマイクロメカニカル機能層(P2)を設けるステップと、
形成されるべきダイヤフラム領域(M)の領域において、前記第2のマイクロメカニカル機能層(P2)上にエッチングストップ領域(AS)を形成するステップと、
前記第2のマイクロメカニカル機能層(P2)および前記エッチングストップ領域(AS)上に、第3のマイクロメカニカル機能層(P3)を堆積するステップと、
前記慣性構造(IE)が前記慣性センサ領域(SB1)に形成されるように、前記第2および/または前記第3のマイクロメカニカル機能層(P2、P3)をパターニングするステップと、
前記犠牲層(O2)を部分的に除去して、前記慣性構造(IE)の下面および当該形成されるべきダイヤフラム領域(M)の下面を露出させるステップと、
前記慣性センサ領域(SB1)において第1のキャビティ(C1)に第1の所定基準圧力(PP1)を封入した前記第3のマイクロメカニカル機能層(P3)に対してキャップデバイス(K)をボンディングするステップと、
前記ダイヤフラム領域(M)に外部圧力(Pa)を印加するために、前記圧力センサ領域(SB2)のキャップデバイス(K)に第1のスルーホール(D1)を形成し、前記エッチングストップ領域で停止するトレンチエッチングプロセスで、前記圧力センサ領域(SB2)の前記第3のマイクロメカニカル機能層(P3)を除去することにより、前記圧力センサ領域(SB2)に前記ダイヤフラム領域(M)を形成するステップと
を備え、
前記ダイヤフラム領域(M)の下方には、第2の所定基準圧力(PP2)が封入された第2のキャビティ(C2)が形成されており、
前記第1の所定基準圧力(PP1)と前記第2の所定基準圧力(PP1、PP2)とが同じになるように、前記第1および前記第2のキャビティ(C1、C2)を流体的に接続するための接続チャネル(DL)が、前記第1のマイクロメカニカル機能層(P1)および/または前記第2のマイクロメカニカル機能層(P2)に形成される、
マイクロメカニカルセンサ装置の製造方法。 - 前記慣性構造(IE)の上方、および前記第1のマイクロメカニカル機能層(P1)に形成された第1のエッチングチャネル(E1)の上方に当該形成されるべきダイヤフラム領域(M)の下面と、前記慣性構造(IE)の下面とを露出させるために、前記犠牲層(O2)は単一のステップで除去される、請求項6に記載の方法。
- 前記慣性構造(IE)の下面および当該形成されるべきダイヤフラム領域(M)の下面を露出させるために、前記犠牲層(O2)は2つのステップで除去され、第1のステップでは、当該形成されるべきダイヤフラム領域(M)の下面に前記第2のマイクロメカニカル機能層(P2)に形成されたエッチングチャネル(E2)の上方に前記エッチングストップ領域(AS)を形成する前に前記犠牲層(O2)を除去し、第2のステップでは、前記犠牲層(O2)を除去して前記慣性構造(IE)の上方に前記慣性構造(IE)の下面を露出させる、請求項6に記載の方法。
- 前記キャップデバイス(K)に、前記第1のマイクロメカニカル機能層(P1)に電気的に接続されたボンディング接続領域(BO)を露出させる第2のスルーホール(D2)が形成される、請求項6から8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ボンディング接続領域(BO)は前記第2および第3のマイクロメカニカル機能層(P2、P3)から形成される、請求項9に記載の方法。
- 前記第1および第2のマイクロメカニカル機能層(P1、P2)の間に第4のマイクロメカニカル機能層(P1a)が形成され、前記ダイヤフラム領域(M)の下面に前記第2および第4のマイクロメカニカル機能層(P2、P1a)からスタンプ状の可動電極領域(ST)が形成される、請求項6から10のいずれか一項に記載の方法。
- 少なくとも前記第1のマイクロメカニカル機能層(P1)において、前記慣性センサ領域(SB1)および前記圧力センサ領域(SB2)にそれぞれの固定電極領域(SE1、SE2;SE1’、SE2’)が形成される、請求項6から11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ダイヤフラム領域(M)から前記エッチングストップ層(AS)が除去される、請求項6から11のいずれか一項に記載の方法。
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