特許 7577216 慣性センサ及びその形成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-24

(45)【発行日】2024-11-01

(54)【発明の名称】慣性センサ及びその形成方法

(51)【国際特許分類】

   B81C 1/00 20060101AFI20241025BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20241025BHJP

   H01L 29/84 20060101ALI20241025BHJP

【ＦＩ】

B81C1/00

B81B3/00

H01L29/84 Z

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023534275

(86)(22)【出願日】2021-10-21

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-12-21

(86)【国際出願番号】 CN2021125443

(87)【国際公開番号】W WO2022121529

(87)【国際公開日】2022-06-16

【審査請求日】2023-06-06

(31)【優先権主張番号】202011413591.7

(32)【優先日】2020-12-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】520339091

【氏名又は名称】セミコンダクター マニュファクチュアリング エレクトロニクス（シャオシン）コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジャン，ジャオリン

(72)【発明者】

【氏名】シュー，ジーフイ

【審査官】永井 友子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－００７３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０１７６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３０９９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６６２９５８３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開平０９－３３０８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５６２１３４８（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ８１Ｃ １／００

Ｂ８１Ｂ ３／００

Ｈ０１Ｌ ２９／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１導電材料層を備えた第１ベースと、薄膜層を底部に形成した凹溝がその表面に形成された櫛歯領域を有する第２導電材料層を備えた第２ベースとを提供するステップと、
前記第２導電材料層と前記第１導電材料層を互いに結合させるステップと、
各櫛歯の底部が全て前記薄膜層に固定される可動櫛歯構造を形成するように、少なくとも前記第２導電材料層の前記櫛歯領域を前記薄膜層までエッチングするステップと、
前記薄膜層を除去するステップと、を含み、
前記第１導電材料層に第１キャビティが形成されており、前記第１導電材料層と前記第２導電材料層を結合させた後、前記櫛歯領域は前記第１キャビティの上に吊設されているようになり、前記櫛歯領域の下方には前記第１キャビティが対応して存在することを特徴とする慣性センサの形成方法。

【請求項2】

前記薄膜層の厚さ寸法は前記凹溝の深さ寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の慣性センサの形成方法。

【請求項3】

前記第２導電材料層と前記第１導電材料層を結合させるステップの後、
そのうちの少なくとも一部が前記可動櫛歯構造に電気的に接続するために用いられる複数の電極を前記第２導電材料層に形成するステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の慣性センサの形成方法。

【請求項4】

前記第１導電材料層に更に第１開口が形成されており、前記第２導電材料層をエッチングする時に更に前記第２導電材料層に第２開口を形成し、前記第２開口は前記第１開口に連通して仕切口を構成し、複数の前記電極同士は前記仕切口によって互いに電気的に隔てられることを特徴とする請求項３に記載の慣性センサの形成方法。

【請求項5】

前記第１ベースは、更に、第１基板、及び前記第１基板と前記第１導電材料層との間に形成された第１絶縁層を含み、前記第１導電材料層には、更に、前記第１絶縁層を露出させる前記第１キャビティと、第２キャビティと、前記第１絶縁層にあるストッパとが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の慣性センサの形成方法。

【請求項6】

前記薄膜層の材料は前記第１絶縁層の材料と同じであることを特徴とする請求項５に記載の慣性センサの形成方法。

【請求項7】

前記第２導電材料層は更にカンチレバー領域を備え、前記第１導電材料層には更に第２キャビティとストッパが形成されており、前記第１導電材料層と前記第２導電材料層を結合させた後、前記第２キャビティと前記ストッパはいずれも前記カンチレバー領域の直下にあるようになり、前記カンチレバー領域の下方には前記第２キャビティが対応して存在することを特徴とする請求項１に記載の慣性センサの形成方法。

【請求項8】

前記第２ベースは、更に、第２基板、及び前記第２基板と前記第２導電材料層との間に形成された第２絶縁層を含み、
前記第２導電材料層をエッチングするステップの前に、前記第２基板を研削して前記第２基板を部分的に除去し、次にエッチングプロセスを用いて残りの第２基板を前記第２絶縁層までエッチングし、続いて前記第２絶縁層を除去して前記第２導電材料層を露出させるステップを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の慣性センサの形成方法。

【請求項9】

前記第２導電材料層をエッチングして可動櫛歯構造を形成する方法は、プラスマエッチングプロセスを用いて前記第２導電材料層をエッチングするステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の慣性センサの形成方法。

【請求項10】

慣性センサであって、
基板と、
前記基板に形成された第１導電材料層と、
直接前記第１導電材料層に結合される第２導電材料層であって、前記第２導電材料層の櫛歯領域に可動櫛歯構造が形成されており、前記可動櫛歯構造が吊設されるように、前記可動櫛歯構造における前記基板に近い端部が前記第２導電材料層の結合面に対して内へ縮んでいる第２導電材料層と、を含み、
前記第１導電材料層には更に第１キャビティが形成され、前記可動櫛歯構造が前記第１キャビティの上方に吊設され、前記櫛歯領域の下方には前記第１キャビティが対応して存在することを特徴とする慣性センサ。

【請求項11】

前記第２導電材料層は更にカンチレバー領域を備え、前記第１導電材料層には更に第２キャビティとストッパが形成されており、前記第２キャビティと前記ストッパはいずれも前記カンチレバー領域の直下にあり、前記カンチレバー領域の下方には前記第２キャビティが対応して存在することを特徴とする請求項１０に記載の慣性センサ。

【請求項12】

更に、前記基板と前記第１導電材料層との間にある第１絶縁層を含み、前記第１絶縁層は前記第１キャビティ、第２キャビティに露出した部分を備え、前記第１導電材料層中のストッパは前記第１絶縁層に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の慣性センサ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体の技術分野に関し、特に、慣性センサ及びその形成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ，微小電気機械システム）技術に基づいて製作された慣性センサは、構造が簡単で、マイクロ電子製造プロセスに対する対応性に優れ、ロット生産が可能で、体積が小さい等の長所を有しているため、広範囲に注目されている。

【0003】

従来のプロセスにおいて、慣性センサの形成方法は、一般に、まず、互いに結合する第１ベースと第２ベースを提供するステップと、次に、前記第１ベースの上方に吊設するように、可動櫛歯構造を、前記第２ベースをエッチングして形成するステップと、を含む。しかしながら、従来のプロセスに基づいて製作された慣性センサにおいては、可動櫛歯構造の各櫛歯の側壁が損なわれるという問題がしばしばある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明は、形成される可動櫛歯構造の櫛歯側壁の損傷を改善するために、慣性センサの形成方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記技術的問題を解決するために、本発明は、
第１導電材料層を備えた第１ベースと、薄膜層を底部に形成した凹溝がその櫛歯領域の表面に形成された第２導電材料層を備えた第２ベースとを提供するステップと、
前記第２導電材料層と前記第１導電材料層を互いに結合させるステップと、
その中の各櫛歯の底部が全て前記薄膜層に固定される可動櫛歯構造を形成するように、少なくとも前記第２導電材料層の前記櫛歯領域を前記薄膜層までエッチングするステップと、
前記薄膜層を除去するステップと、を含む慣性センサを提供する。

【0006】

選択可能に、前記薄膜層の厚さ寸法は前記凹溝の深さ寸法よりも小さい。

【0007】

選択可能に、前記第２導電材料層と前記第１導電材料層を結合させるステップの後、そのうちの少なくとも一部が前記可動櫛歯構造に電気的に接続するために用いられる複数の電極を前記第２導電材料層に形成するステップを更に含む。

【0008】

選択可能に、前記第１導電材料層に更に第１開口が形成されており、前記第２導電材料層をエッチングする時に更に前記第２導電材料層に第２開口を形成し、前記第２開口は前記第１開口に連通して仕切口を構成し、複数の前記電極同士は前記仕切口によって互いに電気的に隔てられる。

【0009】

選択可能に、前記第１ベースは、更に、第１基板、及び前記第１基板と前記第１導電材料層との間に形成された第１絶縁層を含む。

【0010】

選択可能に、前記第１導電材料層に第１キャビティが形成されており、前記第１導電材料層と前記第２導電材料層を結合させた後、前記櫛歯領域は前記第１キャビティの上に吊設されているようになる。

【0011】

選択可能に、前記第２導電材料層は更にカンチレバー領域を備え、前記第１導電材料層には更に第２キャビティとストッパが形成されており、前記第１導電材料層と前記第２導電材料層を結合させた後、前記第２キャビティと前記ストッパはいずれも前記カンチレバー領域の直下にあるようになる。

【0012】

選択可能に、前記第２ベースは、更に、第２基板、及び前記第２基板と前記第２導電材料層との間に形成された第２絶縁層を含み、前記第２導電材料層をエッチングするステップの前に、前記第２基板を研削して前記第２基板を部分的に除去し、次にエッチングプロセスを用いて残りの第２基板を前記第２絶縁層までエッチングし、続いて前記第２絶縁層を除去して前記第２導電材料層を露出させるステップを更に含む。

【0013】

選択可能に、前記第２導電材料層をエッチングして可動櫛歯構造を形成する方法は、プラスマエッチングプロセスを用いて前記第２導電材料層をエッチングするステップを含む。

【0014】

本発明は、
基板と、
前記基板に形成された第１導電材料層と、
直接前記第１導電材料層に結合される第２導電材料層であって、前記第２導電材料層に可動櫛歯構造が形成されており、前記可動櫛歯構造が吊設されるように、前記可動櫛歯構造における前記基板に近い端部が前記第２導電材料層の下面に対して内へ縮んでいる第２導電材料層と、を含む慣性センサを提供することを別の目的とする。

【0015】

選択可能に、前記第１導電材料層には更に第１キャビティが形成され、前記可動櫛歯構造が前記第１キャビティの上方に吊設される。

【0016】

選択可能に、前記第２導電材料層は更にカンチレバー領域を備え、前記第１導電材料層には更に第２キャビティとストッパが形成されており、前記第２キャビティと前記ストッパはいずれも前記カンチレバー領域の直下にある。

【発明の効果】

【0017】

本発明で提供される慣性センサの形成方法では、第２導電材料層の櫛歯領域に凹溝を形成することによって、前記櫛歯領域に形成される可動櫛歯構造を前記第１導電材料層から隔てることができ、また、凹溝の底部には更に第２導電材料層をエッチングする時にエッチングの止めを実現することに利用可能な薄膜層が設けられているため、第２導電材料層に対するエッチングは前記薄膜層まで進むと止まることが可能となり、その下方の第１導電材料層を損なうことがない。また、第２導電材料層をエッチングして可動櫛歯構造を形成する時に、可動櫛歯構造の各櫛歯の底部がいずれも薄膜層に固定され、エッチング工程で櫛歯が捩れることによって櫛歯の側壁が損なわれることが回避される。なお、本発明で提供される形成方法では、厚さの小さい薄膜層を設けることができるので、前記薄膜層を除去する時に小さいエッチング量だけでよく、この時に他の膜層を大量にエッチングすることがなく、デバイス中の各コンポーネントの安定性の確保に有利である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の一実施例における慣性センサの形成方法の模式的フローチャートである。

【図2】本発明の一実施例における慣性センサの形成方法の製作手順での構造模式図である。

【図3】本発明の一実施例における慣性センサの形成方法の製作手順での構造模式図である。

【図4】本発明の一実施例における慣性センサの形成方法の製作手順での構造模式図である。

【図5】本発明の一実施例における慣性センサの形成方法の製作手順での構造模式図である。

【図6】本発明の一実施例における慣性センサの形成方法の製作手順での構造模式図である。

【図7】本発明の一実施例における慣性センサの形成方法の製作手順での構造模式図である。

【図8】本発明の一実施例における慣性センサの形成方法の製作手順での構造模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

背景技術において述べたように、従来の慣性センサの形成方法に基づいて製作される慣性センサは、可動櫛歯構造の各櫛歯の側壁が損なわれやすい。これに対して、本発明の発明者は研究したところ、可動櫛歯構造の櫛歯側壁が損なわれやすい一つの重要な原因としては、第２ベースをエッチングして可動櫛歯構造を形成する工程でエッチングが進行していくに伴い、可動櫛歯構造の捩れ空間がリリースされるので、可動櫛歯構造がエッチング工程で捩れやすく、この時に各櫛歯の側壁がエッチングで損なわれやすくなることであるのが分かった。

【0020】

そのため、本発明は、
第１導電材料層を備えた第１ベースと、薄膜層を底部に形成した凹溝がその櫛歯領域の表面に形成された第２導電材料層を備えた第２ベースとを提供するステップＳ１００と、
前記第２導電材料層と前記第１導電材料層を互いに結合させるステップＳ２００と、
その中の各櫛歯の底部が全て前記薄膜層に固定される可動櫛歯構造を形成するように、少なくとも前記第２導電材料層の前記櫛歯領域を前記薄膜層までエッチングするステップＳ３００と、
前記薄膜層を除去するステップＳ４００と、を含む慣性センサ及びその形成方法を提供する。

【0021】

以下、図面及び具体的実施例を参照しながら、本発明で提案される慣性センサ及びその形成方法について更に詳細に説明する。以下の説明によって、本発明の長所と特徴はより明らかになる。図面全体はかなり簡素化されたものであり、精確な比例を採用しているというわけではなく、ただ補助的に本発明の実施例を便利且つ明らかに説明するのを目的とすることが説明必要である。また、図面に示す「上方」、「下方」、「頂部」、「底部」のような相対的用語は相互間の各種のコンポーネントの関係を記述するためのものとなってもよく、これらの相対的用語は図面で描いた方向以外の素子間の異なる方向を含む目的がある。例えば、デバイスが図面中のビューに対して逆さまになされたものであれば、例えば、別の素子の「上方」にあると記述された素子がこの素子の下方にあるようになる。

【0022】

本実施例では、前記慣性センサの形成方法は下記のステップＳ１００～ステップＳ４００を含んでもよい。以下、図１、図２～図８を参照しながら詳細に説明し、そのうち、図１は本発明の一実施例における慣性センサの形成方法の模式的フローチャートであり、図２～図８は本発明の一実施例における慣性センサの形成方法の製作手順での構造模式図である。

【0023】

ステップＳ１００において、具体的に図２を参照すると、第１導電材料層１３０を備えた第１ベース１００と、第２導電材料層２３０を備えた第２ベース２００とを提供する。

【0024】

ここで、前記第２導電材料層２３０においては、櫛歯領域Ａの表面に薄膜層２４０を底部に形成した凹溝２３０ａが形成されており、前記薄膜層２４０の材料は例えば酸化ケイ素を含み、前記第２導電材料層２３０の櫛歯領域Ａは可動櫛歯構造を製作するために用いられる。本実施例では、前記薄膜層２４０は前記凹溝２３０ａのみにあり、また、前記薄膜層２４０の厚さ寸法は、前記薄膜層２４０の頂面が前記第２導電材料層２３０の頂面より高くないように、前記凹溝２３０ａの深さ寸法よりも小さくされている。例えば、前記薄膜層２４０の厚さ寸法をただ凹溝２３０ａの深さ寸法の半分等にしてもよく、前記凹溝２３０ａの深さ寸法は例えば０．５μｍ～１．５μｍである。

【0025】

更に、前記第２導電材料層２３０は更にカンチレバー領域Ｂを備え、前記櫛歯領域Ａは前記カンチレバー領域Ｂの側面にあり、前記カンチレバー領域Ｂ部分は慣性センサのマスブロックを構成してもよい。

【0026】

更に、前記第１導電材料層１３０には、更に、前記第２導電材料層２３０の櫛歯領域Ａに対応する第１キャビティ１３０ａが形成されている（即ち、後ほど第１ベース１００と第２ベース２００を結合させると、前記第１キャビティ１３０ａが前記櫛歯領域Ａに合わせられる）。また、前記第１導電材料層１３０には、更に、前記第２導電材料層２３０のカンチレバー領域Ｂに対応する、前記カンチレバー領域Ｂに振動空間を提供するための第２キャビティ１３０ｂが形成されている（即ち、後ほど第１ベース１００と第２ベース２００を結合させると、前記第２キャビティ１３０ｂが前記カンチレバー領域Ｂに合わせられる）。

【0027】

更に、前記第１導電材料層１３０には、更に、前記第２導電材料層２３０のカンチレバー領域Ｂに対応する、カンチレバー領域Ｂの振動が大きすぎて切れる等の問題を回避するように前記カンチレバー領域Ｂの振動範囲を制限するためのストッパ１３１が設けられていてもよい。具体的には、後ほど第１ベース１００と第２ベース２００を結合させた後、前記ストッパ１３１は即ち前記カンチレバー領域Ｂの下方にあるようになり、本実施例では、前記カンチレバー領域Ｂのエッジから止めるために、更に前記ストッパ１３１を前記第２キャビティ１３０ｂのエッジに設けてもよい。更に、前記ストッパ１３１の頂面は前記第１導電材料層１３０の頂面より高くない。

【0028】

図２を参照し続けると、前記第１導電材料層１３０には更に前記第１導電材料層１３０を貫通する複数の第１開口１３０ｃが形成されている。前記第１開口１３０ｃは仕切口を構成するためのものである。説明必要なことは、後続のパターン化プロセスの合わせ精度を確保するために、更に構成された複数の仕切口のうち、一部の仕切口を用いて位置合わせマークを構成してもよい点である。これについて、後続のステップで詳細に説明する。

【0029】

本実施例では、前記第２導電材料層２３０における前記第１開口１３０ｃに対応する位置にも凹溝と薄膜層が形成されている。

【0030】

図２を参照し続けると、本実施例では、前記第１ベース１００は更に第１基板１１０を含み、前記第１導電材料層１３０が前記第１基板１１０に形成されている。ここで、前記第１導電材料層１３０の材料は、例えば，イオンドープ後のケイ素材料であり、前記第１導電材料層１３０の抵抗値は、例えば、０．０１Ω～０．０２Ωにある。

【0031】

なお、前記第１導電材料層１３０を形成する前に、前記第１基板１１０に第１絶縁層１２０を形成してもよい。また、前記第１絶縁層１２０を形成した後、前記第１導電材料層１３０を前記第１絶縁層１２０に形成し、そして前記第１導電材料層１３０をエッチングしてパターン化する時に、前記第１絶縁層１２０をエッチング停止層としてもよい。ここで、前記第１絶縁層１２０の材料は、例えば、酸化ケイ素を含む。

【0032】

図２を参照し続けると、前記の第２導電材料層２３０を備えた第２ベース２００は、第２導電材料層のみを備えて直接第２ベースを構成してもよく、又は、本実施例では、前記第２ベース２００は更に第２基板２１０を含み、前記第２導電材料層２３０が前記第２基板２１０に形成されている。

【0033】

更に、前記第２導電材料層２３０を形成する前に、前記第２基板２１０に更に第２絶縁層２２０を形成し、また、前記第２絶縁層２２０を形成した後、前記第２導電材料層２３０を前記第２絶縁層２２０に形成する。ここで、前記第２絶縁層２２０の材料は、例えば，酸化ケイ素を含む。

【0034】

選択可能な手段において、前記第２導電材料層２３０の材料は前記第１導電材料層１３０の材料と同じであってもよい。本実施例では、前記第２導電材料層２３０の材料は、例えば、イオンドープ後のケイ素材料であり、前記第２導電材料層２３０の抵抗値は、例えば、０．０１Ω～０．０２Ωにある。また、低い抵抗値の第２導電材料層２３０に比べると、前記第２基板２１０は大きい抵抗値を有し、例えば、前記第２基板２１０の抵抗値は８Ω～１２Ωにある。

【0035】

ステップＳ２００において、具体的に図３を参照すると、前記第２導電材料層２３０が前記第１導電材料層１３０に向かう方向に前記第２ベース２００と前記第１ベース１００を結合させる。

【0036】

ここで、前記第２ベース２００と前記第１ベース１００を結合させる時に、具体的には、前記第１ベース１００中の第１導電材料層１３０と第２ベース２００中の第２導電材料層２３０を互いに結合させる。本実施例では、前記第１導電材料層１３０と前記第２導電材料層２３０はいずれもイオンをドープしたケイ素材料を用いて形成され、即ち、第１ベース１００と前記第２ベース２００との間はケイ素－ケイ素直接結合であることに相当し、この結合プロセスは簡単であると共に、強い結合力を有する。

【0037】

ここで、前記第２導電材料層２３０の櫛歯領域Ａが前記第１導電材料層１３０の第１キャビティ１３０ａに対応するので、前記第１ベース１００と前記第２ベース２００を結合させた後、前記凹溝２３０ａは即ち前記第１キャビティ１３０ａの上方にあるようになる。また、前記第２導電材料層２３０のカンチレバー領域Ｂは即ち前記第２キャビティ１３０ｂの上方にあるようになる。

【0038】

後続の工程で、前記第２導電材料層２３０をパターン化することによって可動櫛歯構造を形成する。本実施例では、前記第２導電材料層２３０に更に第２絶縁層２２０と第２基板２１０を備えるので、第２導電材料層２３０をパターン化するステップの前に、前記第２基板２１０と前記第２絶縁層２２０を除去するステップを更に含む。

【0039】

具体的には図３と図４に示すように、前記第２基板２１０と前記第２絶縁層２２０を除去する方法は、まず、前記第２基板２１０を研削して前記第２基板２１０を部分的に除去し、次に、エッチングプロセスを用いて残りの第２基板２１０を前記第２絶縁層２２０までエッチングし、続いて、前記第２絶縁層２２０を除去して前記第２導電材料層２３０を露出させるステップを含んでもよい。

【0040】

具体的に言えば、研削プロセスによって前記第２基板２１０を部分的に除去し、一部の第２基板２１０を残し、この時に第２導電材料層２３０に作用する研削プロセスの機械的応力を有効に軽減でき、前記第２導電材料層２３０に隠れ裂け目が生じることが回避される。次に、エッチングプロセスを用いて残りの第２基板２１０をエッチングし、且つ残りの第２基板２１０をエッチングする時に更に第２絶縁層２２０をエッチング停止層とし、これによって、第２絶縁層２２０の保護で、下方の第２導電材料層２３０に対する損耗を回避でき、第２導電材料層２３０の厚さに対する精確なコントロールが有効に確保される。更に、第２基板２１０に対するエッチング精度を向上させるために、プラスマエッチングプロセスを用いて残りの第２基板２１０をエッチングしてもよい。続いて、ウェットエッチングプロセスを用いて前記第２絶縁層２２０を除去してもよく、例えば、前記第２絶縁層２２０の材料は酸化ケイ素を含んでもよく、このように前記第２絶縁層２２０を除去するウェットエッチングプロセスのエッチング剤は、例えば、フッ化水素酸溶液である。

【0041】

選択可能な手段において、前記第２基板２１０を研削するステップの前に、更に、第２基板２１０のエッジにトリミングプロセス（Ｔｒｉｍ）を実行して第２基板２１０のエッジ部分を除去するステップを含み、これによって、後で第２基板２１０に研削プロセスを実行する時に、薄くされた第２基板２１０のエッジ部分がぶら下がって切れやすいという問題を回避できる。

【0042】

ステップＳ３００において、具体的に図５と図６を参照すると、少なくとも前記第２導電材料層２３０の前記櫛歯領域Ａを前記薄膜層２４０までエッチングして可動櫛歯構造２３１を形成し、前記可動櫛歯構造２３１中の各櫛歯の底部はいずれも前記薄膜層２４０に固定される。

【0043】

具体的には、第２マスク層を用いて可動櫛歯構造のパターンを定義し、前記第２マスク層に基づいて前記第２導電材料層２３０をエッチングして可動櫛歯構造２３１を形成してもよく、その方法は、例えば、以下のステップを含む。

【0044】

第１ステップでは、図５を参照すると、前記第２導電材料層２３０に第２マスク層２５０を形成し、前記第２マスク層２５０において可動櫛歯構造のパターンが定義されている。

【0045】

第２ステップでは、図６を参照すると、前記第２マスク層２５０をマスクとして前記第２導電材料層２３０をエッチングして可動櫛歯構造２３１を形成し、また、前記第２導電材料層２３０をエッチングする時に、前記薄膜層２４０をエッチング停止層として前記薄膜層２４０までエッチングする。具体的には、前記第２導電材料層２３０のエッチング方法としては、例えば、エッチング精度を向上させるために、プラスマエッチングプロセスを用いて前記第２導電材料層２３０をエッチングする。

【0046】

説明必要なことは、前記薄膜層２４０を設けることによって、エッチング止めの作用を実現し、前記第２導電材料層２３０のエッチング工程に対するコントロール精度を向上させることができ、一方、前記薄膜層２４０の止めによって、薄膜層２４０の下方の膜層をエッチング損傷から有効に保護できる点である。なお、形成される可動櫛歯構造２３１中の各櫛歯の底部がいずれも前記薄膜層２４０に固定されるので、エッチング工程が進むに伴い、可動櫛歯構造２３１の捩れ空間がリリースされる場合であっても、各櫛歯がいずれも前記薄膜層２４０に固定されるので、各櫛歯が自由に捩れることがなく、エッチング工程での櫛歯の捩れによる櫛歯側壁損傷が回避されることも理解すべきである。特に、各櫛歯のパターンが完全且つ精確にエッチングされることを確保するために、所定の過度エッチング量を増加することが一般であり、また、高い精度のプラスマエッチングプロセスを用いてエッチングを行ってもよく、本実施例では、各櫛歯が前記薄膜層２４０によって安定的に固定可能なので、大きいエッチング量でも、プラスマによる櫛歯側壁損傷を有効に軽減できる。

【0047】

更に、前記第２導電材料層２３０をパターン化するステップの前に、そのうちの少なくとも一部が前記可動櫛歯構造２３１に電気的に接続するために用いられる複数の電極４００を前記第２導電材料層２３０に形成するステップを更に含む。具体的に言えば、前記複数の電極４００には互いに電気的に隔てられる第１電極が２つ含まれ、前記２つの第１電極はそれぞれ前記可動櫛歯構造２３１中の２組の櫛歯に電気的に接続される。

【0048】

更に、前記複数の電極４００には、更に、前記第２導電材料層２３０のカンチレバー領域Ｂに電気的に接続するための第２電極が含まれている。

【0049】

本実施例では、複数の前記電極４００同士は仕切口５１０によって互いに電気的に隔てられてもよい。具体的に言えば、前記仕切口５１０によって、複数の電極のうちの第１電極と前記第２電極は導電材料層（第１導電材料層１３０と第２導電材料層２３０を含む）を介して互いに接続しないことが可能になる。

【0050】

ここで、前記仕切口５１０の形成方法は、前記第２導電材料層２３０をパターン化する時に、更に前記第２導電材料層２３０に第２開口を形成するステップを含んでもよく、前記第２開口の底部も薄膜層まで達し且つ第１導電材料層１３０の第１開口１３０ｃの上方にあり、第１開口１３０ｃと第２開口を上下に互いに連通させることによって、前記仕切口５１０を構成し、これによって複数の互いに隔てられる電極を形成するように前記仕切口５１０を利用して隔離する。

【0051】

図面サイズに制限されるため、図面において模式的に二つの仕切口５１０のみが示され、そして模式的に二つの電極４００が示されていることは理解すべきであり、ただし、異なるコンポーネントに接続するための電極４００同士が仕切口５１０によって電気的に隔てられることは理解すべきである。また、前記第１電極の前記可動櫛歯構造２３１への電気的接続、前記第２電極の前記カンチレバー領域Ｂへの電気的接続を他の相互接続構造によって実現してもよい。

【0052】

ステップＳ４００において、具体的に図７を参照すると、前記薄膜層２４０を除去する。本実施例では、更に、前記第２マスク層２５０を除去するステップを含む。この時に、前記可動櫛歯構造２３１は即ち前記第１キャビティ１３０ａの上方に吊設されている。

【0053】

上述したように、前記薄膜層２４０の厚さが薄いので、小さいエッチング量だけで前記薄膜層２４０を消耗し切ることができる。具体的には、気相エッチング剤を用いて前記薄膜層２４０をエッチングしてもよい。本実施例では、気相フッ化水素くん蒸エッチングプロセス（ＶＨＦ）を用いて前記薄膜層２４０を除去する。ウェットエッチングプロセスに比べると、気相エッチング剤による前記薄膜層２４０のエッチングでは、ウェットエッチングプロセスにおいて発生しやすいエッチング液体による隣接櫛歯同士の粘着や捻れ等の問題を有効に回避できる。

【0054】

なお、選択可能な手段において、前記第１絶縁層１２０の材料は前記薄膜層２４０の材料と同じであってもよく（例えば、いずれも酸化ケイ素を含む）、このようにして、前記薄膜層２４０をエッチングする時に、前記第１絶縁層１２０を微量に消耗することになる。ただし、上述したように、薄膜層２４０に対するエッチング量が小さいので、第１絶縁層１２０を大量に消耗することがなく、第１絶縁層１２０がその上方の膜層を安定的に支持することを確保するのに有利である。

【0055】

更なる手段において、具体的に図８を参照すると、前記慣性センサの形成方法は、前記第２導電材料層２３０に向かう表面には前記櫛歯領域Ａと前記カンチレバー領域Ｂに向かうカバーキャビティ６１０が形成されている一つのカバー基板６００を前記第２導電材料層２３０に結合させるステップを更に含む。ここで、複数の電極４００のうちの一部の電極は前記カバーキャビティ６１０の内にカバーしてもよく、別の一部の電極は外部回路に電気的に接続するために前記カバーキャビティ６１０の外に位置させてもよい。

【0056】

図８を参照し続けると、前記カバー基板６００と前記第２導電材料層２３０との間は具体的に二つの結合環によって互いに結合してもよい。例えば、前記カバー基板６００が前記カバーキャビティ６１０を囲んだ頂面に第１結合環を形成し、前記第２導電材料層２３０における対応位置に第２結合環を形成し、結合時に第１結合環と第２結合環を互いに結合接続して結合密封環７００を形成する。

【0057】

具体的な実施形態では、前記第１結合環と前記第２結合環の一方の材料はアルミニウムであり、他方の材料はゲルマニウムであり、このように前記第１結合環と前記第２結合環との間でアルミニウム－ゲルマニウム結合が実現される。又は、別の形態では、前記第１結合環と前記第２結合環の材料はいずれも金であり、このように前記第１結合環と前記第２結合環との間で金－金結合が実現される。又は、前記第１結合環と前記第２結合環の一方の材料は金であり、他方の材料はケイ素であり、このように前記第１結合環と前記第２結合環との間で金－ケイ素結合が実現される。

【0058】

上記の形成方法を基に、本実施例では更に慣性センサを提供し、具体的に図７と図８を参照すると、前記慣性センサは、基板（即ち、図７に示す第１基板１１０）と、前記基板に形成された第１導電材料層１３０と、直接前記第１導電材料層１３０に結合される第２導電材料層２３０であって、前記第２導電材料層２３０に可動櫛歯構造２３１が形成されており、前記可動櫛歯構造２３１が吊設されるように、前記可動櫛歯構造２３１における前記基板に近い端部が前記第２導電材料層２３０の結合面に対して内へ縮んでいる第２導電材料層２３０と、を含む。

【0059】

ここで、前記第１導電材料層１３０には更に第１キャビティ１３０ａが形成されていてもよく、前記可動櫛歯構造２３１が前記第１キャビティ１３０ａの上方に吊設される。更に、前記第２導電材料層２３０は更にカンチレバー領域Ｂを備え、前記第１導電材料層１３０には、更に、いずれも前記カンチレバー領域Ｂの直下にある第２キャビティ１３０ｂ及びストッパ１３１が形成されている。本実施例では、前記ストッパ１３１の頂面は前記第１導電材料層１３０の結合面よりも低い。

【0060】

本実施例では、前記第１導電材料層１３０と第２導電材料層２３０との間は例えば、ケイ素－ケイ素結合プロセスに基づいて直接結合し、このプロセスは簡単であると共に、強い結合力を有する。

【0061】

図７を参照し続けると、前記慣性センサは、前記第２導電材料層２３０に形成され且つ互いに電気的に隔てられている複数の電極４００を更に含む。複数の電極４００のうちの一部は前記可動櫛歯構造２３１に電気的に接続するために用いられ、更に、複数の電極４００のうちの一部は前記カンチレバー領域Ｂに電気的に接続するために用いられる。本実施例の図面において二つの電極４００のみが模式的に示されているが、実際の応用で、電極の数、位置及び対応コンポーネントとの接続方式を具体的な状況に応じて調整可能であることは理解すべきである。

【0062】

更に、前記第１導電材料層１３０と前記第２導電材料層２３０のいずれにも更に、仕切口５１０を構成するための、上下に互いに連通する開口が形成されており、前記仕切口５１０を利用して前記複数の電極４００を互いに電気的に隔て、このようにしてそれぞれ独立に対応する可動櫛歯構造２３１とカンチレバー領域Ｂ等に電気的に接続可能となる。

【0063】

前記可動櫛歯構造２３１の端部が第２導電材料層２３０中の凹溝によって内へ縮んでいるので、可動櫛歯構造２３１が吊設可能となることは理解すべきである。従来のプロセスにおいて一つの間隔層を利用して吊設を図る可動櫛歯構造に比べると、本実施例は、可動櫛歯構造２３１を第２導電材料層から隔てることを確保できるだけでなく、形成される櫛歯構造の品質を薄膜層によって更に改善できる。

【0064】

本発明においては好ましい実施例で以上のように開示したが、上記実施例は本発明を限定するためのものではないことが説明必要である。当業者であれば、本発明の技術手段の範囲から逸脱しない限り、以上で開示した技術内容を利用して本発明の技術手段に多くの可能な変更や修飾を施したり、同等に変化した同等効果の実施例に置換したりすることができる。従って、本発明の技術手段の内容から逸脱しない限り、本発明の技術実質により以上の実施例に施すいかなる簡単な置換、同等な変化及び修飾も本発明の技術手段が保護する範囲に含まれるものとなる。

【0065】

特に説明又は指摘しない限り、明細書中の用語の「第１」、「第２」、「第３」等の記述は、各コンポーネント、要素、ステップの間の論理関係又は順序関係等を示すものではなく、明細書中の各コンポーネント、要素、ステップ等を区別するためのものに過ぎないことも理解すべきである。

【0066】

なお、ここに記載の用語は本発明の範囲を限定するものではなく、特定の実施例を記述するものに過ぎないことが理解すべきである。ここ及び添付された特許請求の範囲で使用された単数形の「一つ」と「一種」は、文脈において明らかに反対の意味を表さない限り、複数の基準を含むことに必ず注意しなければならない。例えば、「一つのステップ」又は「一つの装置」という記述は一つ又は複数のステップ又は装置を記述することを意味し、そしてサブステップ及びサブ装置を含む可能性もある。使用された接続詞全体は最も広義の意味で理解すべきである。また、用語の「又は」は、文脈において明らかに反対の意味を表さない限り、「排他的論理和」の定義ではなく、「論理和」の定義と理解すべきである。なお、本発明の実施例における方法及び／又はデバイスの実現は、選択されたタスクを手動、自動又はそれらの組合で実行することを含んでもよい。

【符号の説明】

【0067】

１００－第１ベース
１１０－第１基板
１２０－第１絶縁層
１３０－第１導電材料層
１３０ａ－第１キャビティ
１３０ｂ－第２キャビティ
１３０ｃ－第１開口
１３１－ストッパ
２００－第２ベース
２１０－第２基板
２２０－第２絶縁層
２３０－第２導電材料層
２３１－可動櫛歯構造
２３０ａ－凹溝
２４０－薄膜層
４００－電極
５１０－仕切口
６００－カバー基板
６１０－カバーキャビティ
７００－結合密封環

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】