(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）デバイスに適用されるセンシング膜であって、
本体と、
膜残留応力を解放するように前記本体を囲む応力解放構造であって、複数の第１の穿孔と複数の第２の穿孔とを有し、該第１の穿孔は、前記本体と該第２の穿孔との間に位置付けられる、応力解放構造と、
前記応力解放構造と前記ＭＥＭＳデバイスの基板とを接続する接続部分と、
を備え、
前記応力解放構造は、
前記本体を囲む弾性リングと、
前記弾性リングの内リムと前記本体とを接続する複数の第１の弾性要素と、
前記弾性リングの外リムと前記接続部分とを接続する複数の第２の弾性要素と、
隣接する２つの前記第１の穿孔及び１つの前記第２の穿孔に囲まれた位置に配置される第３の穿孔と、
を備え、
前記本体は円形形態であり、各前記第１の弾性要素、各前記第２の弾性要素及び各前記第３の穿孔は、前記本体の半径方向に配列され、
各前記第３の穿孔は矩形であり、各該第３の穿孔の長手方向が、前記本体の実質的中心を通る、
ＭＥＭＳデバイスに適用されるセンシング膜。
【請求項２】
前記第１の弾性要素及び前記第２の弾性要素は、前記弾性リングの前記内リム及び前記外リムに交互に接続される、請求項１に記載のセンシング膜。
【請求項３】
各前記第１の穿孔は、前記本体と、２つの前記第１の弾性要素と、前記弾性リングとの間に形成され、各前記第２の穿孔は、前記弾性リングと、２つの前記第２の弾性要素と、前記接続部分との間に形成される、請求項１に記載のセンシング膜。
【請求項４】
前記弾性リングは波状構造である、請求項１に記載のセンシング膜。
【請求項５】
各前記第１の弾性要素はＳ字形構造である、請求項１に記載のセンシング膜。
【請求項６】
各前記第２の弾性要素はＳ字形構造である、請求項１に記載のセンシング膜。
【請求項７】
前記本体、前記第１の弾性要素、前記弾性リング、前記第２の弾性要素、及び前記接続部分は、単一品として一体形成される、請求項１に記載のセンシング膜。
【請求項８】
前記応力解放構造は、複数の第４の穿孔をさらに有し、各該第３の穿孔は、各前記第１の弾性要素が前記弾性リングと接続される位置に実質的に配置され、各前記第４の穿孔は、各前記第２の弾性要素が前記弾性リングと接続される位置に実質的に配置される、請求項１に記載のセンシング膜。
【請求項９】
各前記第４の穿孔は矩形であり、各該第４の穿孔の長手方向が、前記本体の実質的中心を通る、請求項８に記載のセンシング膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００７年１２月１４日に出願された台湾出願第９６１４８０３２の利益を主張し、当該出願の主題は参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、半導体製造プロセスから製造されるセンシング膜及びそれを用いるマイクロエレクトロメカニカルシステムデバイスに関する。
【背景技術】
【０００３】
消費家電製品は、近年市場においてますます普及している。現代人の日常生活では、様々な電子製品の認知度が高まりつつある。多機能で小型の製品を求める傾向と共に、製造業者は、より多くの機能が統合されコストがより低い製品の開発に専念している。ここ数年間にわたって、製造業者は、製品のサイズを縮小するためにＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）デバイスを様々な製品に組み込んできた。このようなＭＥＭＳデバイスの一般的な例として、ＭＥＭＳマイクロフォン及び加速度センサが挙げられる。
【０００４】
ＭＥＭＳデバイスを含む様々な用途が当該技術分野で既知である。例えば、流体中の音波、亜音波、及び超音波を検知する音響トランスデューサが、特許文献１に開示されている。音波を検知する微細加工容量素子を備える微細加工音響トランスデューサが、特許文献２に開示されており、この微細加工音響トランスデューサは、基板の１つ又は複数の場所に留め付けられる浅い波形の膜を有する。離散した場所で剛板と支持構造とを直接相互接続する支持アームによって剛板が表面に固定されている支持構造を有する、微細加工容量電気部品が、特許文献３に開示されている。膜構造の層引張応力を少なくとも部分的に緩める波形溝を有する圧力センサが、特許文献４に開示されている。さらに、シリコンマイクロフォンとして適用されるソリッドステートトランスデューサが、特許文献５に開示されており、このトランスデューサは、複数の支持体とダイヤフラムの周縁を当該支持体に接続する手段とを備え、接続手段は、膜応力を解放するためにダイヤフラムの縁から概ね接線方向に外方に延びる複数のアームを備える。
【０００５】
様々に異なるタイプのＭＥＭＳデバイス全ての中でも、ある種のセンシングデバイスは、膜の振動を通じて外部信号を電気信号に変換する。振動は、膜が外部信号を受信すると発生する。その結果、それに従って多くのタイプの信号をセンシングデバイスによって検出することができる。外部信号で振動する膜の感度は、デバイスの検知特性にとって重要である。しかしながら、特に膜が膨張係数の異なる複合材料でできている場合、製造プロセスが施されている間に膜構造に大きな膜残留応力が蓄積される。膜残留応力は、膜の感度に影響を及ぼすだけでなく、センシングデバイスの品質も低下させる。
【０００６】
他方、業界で広く適用されているＭＥＭＳデバイスは、通常、複数のＭＥＭＳ素子が単一のウエハ上に形成されるウエハレベルのプロセスで作られる。ＭＥＭＳ素子が形成された後、切断プロセスを含む後続のプロセスステップが行われて、単一のＭＥＭＳデバイスが形成される。膜の振動数は膜の面積に関係するため、所望の振動数及び膜厚が予め決まっている場合に膜の面積を変えるのは困難である。デバイスの体積と、ウエハの各単位面積に形成するＭＥＭＳ素子の数とを決定する際に、これらの制限を考慮に入れなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，１４６，４３５号明細書
【特許文献２】米国特許第７，１５２，４８１号明細書
【特許文献３】米国特許第６，７８８，７９５号明細書
【特許文献４】米国特許第７，０４０，１７３号明細書
【特許文献５】米国特許第７，０２３，０６６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、センシング膜及びそれを用いるＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）デバイスを対象とする。センシング膜は、応力解放構造によって膜残留応力を解放するため、膜の感度を高めると共に膜の所要面積を減らす。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、本体と、応力解放構造と、接続部分とを備えるセンシング膜が提供される。膜残留応力を解放するための応力解放構造は本体を囲み、複数の第１の穿孔及び複数の第２の穿孔を有する。第１の穿孔は、本体と第２の穿孔との間に位置付けられる。接続部分は、応力解放構造と、応力解放構造とＭＥＭＳデバイスの基板とを接続する。
【００１０】
本発明の別の態様によれば、基板と、センシング膜と、バックプレートとを備えるＭＥＭＳデバイスがさらに提供される。センシング膜は、本体と、応力解放構造と、接続部分とを備える。膜残留応力を解放するための応力解放構造は本体を囲み、複数の第１の穿孔及び複数の第２の穿孔を有する。第１の穿孔は、本体と第２の穿孔との間に位置付けられる。接続部分は、応力解放構造と基板とを接続する。バックプレートは、センシング膜の片側に平行に配置され、センシング膜から一定距離だけ離間している。
【００１１】
本発明は、好適であるが非限定的な実施形態の以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。以下の説明は、添付図面を参照して行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の好適な実施形態によるＭＥＭＳデバイスの断面図である。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態によるセンシング膜の上面図である。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態による別のセンシング膜の上面図である。
【図３】残留応力の解放パーセンテージと穿孔の幾何学的配列との関係を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるセンシング膜の上面図である。
【図５Ａ】本発明の第３の実施形態によるセンシング膜の上面図である。
【図５Ｂ】本発明の第３の実施形態による別のセンシング膜の上面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態によるセンシング膜の上面図である。
【図７Ａ】本発明の第５の実施形態によるセンシング膜の上面図である。
【図７Ｂ】本発明の第５の実施形態による別のセンシング膜の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態によるセンシング膜は、ＭＥＭＳ（マイクロエレクトロメカニカルシステム）デバイスに適用される。本発明によれば、本体を順次囲む少なくとも２つの群の穿孔が、膜残留応力を解放するために用いられることで、膜の感度に対する残留応力の影響及びセンシング膜の面積を減らすことができる。本発明は、後述する複数の実施形態によって例示される。しかしながら、本発明の技術はそれに限定されない。これらの実施形態は、本発明の保護範囲を限定するためのものではなく詳述するためのものである。さらに、本発明の技術的特徴を明確に示すために、実施形態の図において不要な要素は省いてある。
【００１４】
図１を参照すると、本発明の好適な実施形態によるＭＥＭＳデバイスの断面図が示されている。ＭＥＭＳデバイス１００は、本実施形態ではＭＥＭＳマイクロフォンによって例示される。ＭＥＭＳデバイス１００は、基板５０とセンシング膜８０とを少なくとも備える。基板５０は、その上面と下面との間にキャビティ５０ａを有する。センシング膜８０は、センシング膜８０を基板５０上に配置することができるように接続部分１５を介して基板５０に接続される。センシング膜８０がキャビティ５０ａの上開口を覆うことで、膜８０が基板５０の上で振動可能である。
【００１５】
本発明の例示的な一実施形態では、ＭＥＭＳデバイス１００はバックプレート７０をさらに備える。バックプレート７０は、センシング膜８０の上に平行に配置され、センシング膜８０から一定距離だけ離間している。バックプレート７０は、複数の音声入口７０ａを有し、ここから外部音声信号がセンシング膜８０に到達することができる。センシング膜８０とバックプレート７０との間の電気容量は、センシング膜８０が音圧の変化を検出してそれに従って振動するときに変化する。電気音響変換は、ＭＥＭＳマイクロフォンによってこのようにして行われる。電気音響変換理論及びその動作原理は、関連技術分野において既知であるため、ここで詳細を繰り返すことはしない。ＭＥＭＳデバイス１００は、本実施形態ではＭＥＭＳマイクロフォンによって例示されているが、微小多焦点反射器、加速度センサ、超音波センサ、マイクロ波スイッチ、又はセンシング膜を利用する他のＭＥＭＳデバイスによっても例示することができる。
【００１６】
図２Ａ〜図７Ｂを参照して、センシング膜８０の複数の実施形態を以下の説明で詳述する。
【００１７】
第１の実施形態
図２Ａを参照すると、本発明の第１の実施形態によるセンシング膜の上面図が示されている。センシング膜１０は、本体１１と、応力解放構造１３と、接続部分１５とを備える。膜残留応力を解放する応力解放構造１３は本体１１を囲む。応力解放構造１３は、複数の第１の穿孔１３ａと複数の第２の穿孔１３ｂとを有する。第１の穿孔１３ａは、本体１１と第２の穿孔１３ｂとの間に位置付けられる。接続部分１５は、応力解放構造１３とＭＥＭＳデバイスの基板（図２Ａには図示せず）とを接続する。膜残留応力を解放する経路は、２つの隣接する第１の穿孔１３ａ間、２つの隣接する第２の穿孔１３ｂ間、及び第１の穿孔１３ａと第２の穿孔１３ｂとの間に形成される。膜残留応力は、第１の穿孔１３ａ及び第２の穿孔１３ｂを順次通って解放され、膜残留応力を解放する詳細は後述される。
【００１８】
より具体的には、本実施形態の応力解放構造１３は、弾性リング１３０と、複数の第１の弾性要素１３１と、複数の第２の弾性要素１３２とを備える。弾性リング１３０は本体１１を囲む。第１の弾性要素１３１は、弾性リング１３０の内リムと本体１１とを接続する。第２の弾性要素１３２は、弾性リング１３０の外リムと接続部分１５とを接続する。各第１の穿孔１３ａは、本体１１と、２つの第１の弾性要素１３１と、弾性リング１３０との間に形成される。各第２の穿孔１３ｂは、弾性リング１３０と、２つの第２の弾性要素１３２と、接続部分１５との間に形成される。本体１１は、例えば円形形態であり、各第１の弾性要素１３１及び各第２の弾性要素１３２は、本体１１の半径方向に配列される。好ましくは、第１の弾性要素１３１及び第２の弾性要素１３２が弾性リング１３０の内リム及び外リムに交互に接続されることで、第１の穿孔１３ａ及び第２の穿孔１３ｂが交互に配置されるようになる。
【００１９】
他方、本体１１、第１の弾性要素１３１、弾性リング１３０、第２の弾性要素１３２、及び接続部分１５は、単一品として一体形成されることが好ましい。したがって、センシング膜１０は、外部要素又は材料の助けを借りずにそれ自体の構造内で膜残留応力を解放する。さらに、例えば、各第１の弾性要素１３１及び各第２の弾性要素１３２はＳ字形構造であり、弾性リング１３０は波状構造である。センシング膜１０は、伸縮等の応力解放構造１３の物理的変形によって膜残留応力を効果的に再分配して解放することができる。例えば、図２Ａに示す第１の応力解放方向Ｄ１として本体１１から接続部分１５に向けて加わる膜残留応力の一部は、第１の穿孔１３ａを通じて解放される。膜残留応力の残りは、続いて第１の弾性要素１３１及び弾性リング１３０を通じて第２の穿孔１３ｂに導かれる。その後、膜残留応力の残りは、第２の穿孔１３ｂを通じてさらに解放される。続いて、第１の弾性要素１３１と交互に配置されている２つの隣接する第２の弾性要素１３２を通じて、応力が接続部分１５にさらに再分配される。このように、センシング膜１０は、応力解放構造１３によって種々の局部圧縮応力を解放することができる。他方、図２Ａに示す第２の応力解放方向Ｄ２として接続部分１５から本体１１に向けて加わる膜残留応力の一部は、第２の穿孔１３ｂを通じて解放される。膜残留応力の残りは、続いて第２の弾性要素１３２及び弾性リング１３０を通じて第１の穿孔１３ａに導かれる。その後、膜残留応力の残りは、第１の穿孔１３ａを通じてさらに解放される。続いて、第２の弾性要素１３２と交互に配置されている２つの隣接する第１の弾性要素１３１を通じて、応力が本体１１にさらに再分配される。このように、センシング膜１０は、応力解放構造１３によって種々の局部引張応力を解放する。局部圧縮応力及び局部引張応力が解放されると、センシング膜１０の感度は膜残留応力による影響を受けなくなる。
【００２０】
図２Ａに示すように、本実施形態による各第１の弾性要素１３１及び各第２の弾性要素１３２は、Ｓ字形構造によって例示され、本実施形態の弾性リング１３０は波状構造によって例示される。しかしながら、これらの要素の構造がそれに限定されないことは、当業者であれば理解することができる。各第１の弾性要素１３１及び各第２の弾性要素１３２は、Ｍ字形構造、Ｚ字形構造、又は他の異なる形状とすることもできる。弾性リング１３０は、鋸歯形又は他の適用可能な形状の形態とすることもできる。図２Ｂを参照すると、本発明の第１の実施形態による別のセンシング膜の上面図が示されている。センシング膜１０’の応力解放構造１３’では、各第１の弾性要素１３１’及び各第２の弾性要素１３２’は、実質的に矩形である。弾性リング１３０’は、平滑なリムを有する円形形態であり、各第１の穿孔１３ａ’及び各第２の穿孔１３ｂ’も、平滑な縁を有する。
【００２１】
それとは別に、例えば、第１の弾性要素１３１の数及び第２の弾性要素１３２の数はそれぞれ、示されるように１６個であり、これらのそれぞれが、図２Ａに示すように１６個の第１の穿孔１３ａ及び１６個の第２の穿孔１３ｂを形成する。しかしながら、これらの要素の数はこれに限定されず、センシング膜１０は、第１の弾性要素１３１の数と第２の弾性要素１３２を異なる数有していてもよい。好ましくは、第１の弾性要素１３１及び第２の弾性要素１３２は、弾性リング１３０とそれぞれ等距離で接続される。したがって、本体１１は、センシング膜１０が接続部分１５を介して基板に接続されるときでも応力解放構造１３によって均一に支持される。さらに、各第１の弾性要素１３１及び各第２の弾性要素１３２は、同じ位置で弾性リング１３０に接続してもよい。
【００２２】
本発明の上述の第１の実施形態では、応力解放構造１３は、本体１１を順次囲む複数の第１の穿孔１３１と複数の第２の穿孔１３２とを有することによって例示されている。しかしながら、応力解放構造１３は、第２の弾性リング及び複数の第３の弾性要素をさらに有していてもよい。したがって、センシング膜１０は、第１の穿孔１３１及び第２の穿孔１３２に加えて第２の穿孔１３２を囲む複数の第３の穿孔をさらに有する。換言すれば、膜残留応力を解放するために本体を囲む２つ以上の群の穿孔を有するセンシング膜のいずれもが本発明の範囲内にある。
【００２３】
他方、本実施形態のセンシング膜１０は、炭素系ポリマー、シリコン、窒化珪素、多結晶シリコン、非晶質シリコン、二酸化珪素、炭化珪素、ゲルマニウム、ガリウム、砒化物、炭素、チタン、金、鉄、銅、クロム、タングステン、アルミニウム、白金、ニッケル、タンタル、他の適用可能な金属、又はその合金でできていてもよい。さらに、応力解放構造１３のパターンは、エッチング、例えばセンシング膜１０にフォトリソグラフィプロセスを施すことによって形成され得る。
【００２４】
試験結果によれば、膜残留応力解放パーセンテージは、第１の穿孔１３ａ及び第２の穿孔１３ｂの半径方向に対して垂直な方向の長さを大きくすると高くなる。試験は、本体を囲む穿孔の円を有する円形センシング膜で行われる。膜の半径は２５０μｍであり、膜の厚さは０．２７５μｍである。図３を参照すると、膜残留応力の解放パーセンテージと穿孔の幾何学的配列との関係を示す図が示されている。膜残留応力の解放パーセンテージは、各穿孔の弧の対応する中心角を大きくすると、又は穿孔の半径方向に対して垂直な方向の長さを大きくすると、すなわち各穿孔の面積を大きくすると、相対的に高くなる。さらに、試験結果によれば、センシング膜の振動数は、各穿孔の面積の縮小と共に小さくなり、センシング膜の半径の増分と共に大きくなる。したがって、同じ膜厚及び所定の振動数の条件下では、穿孔の面積を大きくすることによってセンシング膜の半径を小さくすることができる。すなわち、膜の振動数及び膜厚が同じ場合、本実施形態のセンシング膜の面積は従来技術の面積よりも小さい。
【００２５】
センシング膜１０は、それを囲む応力解放構造１３を有するため、センシング膜の感度が膜残留応力によって影響を受けないように膜残留応力を効果的に解放することができる。その結果、ＭＥＭＳデバイス１００（図１に示す）の感度が高まる。その一方で、センシング膜１０は、より小さな面積を有すると同時に振動数を維持することができるため、ＭＥＭＳデバイス１００の総体積が減る。したがって、より多くの素子をウエハ上で製造することができ、それに従ってコストを削減することができる。
【００２６】
第２の実施形態
本実施形態のセンシング膜は、応力解放構造の設計が第１の実施形態の上述のセンシング膜とは異なる。他の類似点は省き、繰り返さない。
【００２７】
図４を参照すると、本発明の第２の実施形態のセンシング膜の上面図が示されている。センシング膜２０は、本体２１と、応力解放構造２３と、接続部分２５とを備える。応力解放構造２３は、本体２１を囲み、弾性リング２３０と、複数の第１の弾性要素２３１と、複数の第２の弾性要素２３２とを備える。本実施形態では、本体２１は、例えば円形形態である。応力解放構造２３は、複数の第１の穿孔２３ａと、複数の第２の穿孔２３ｂと、複数の第３の穿孔２３ｃと、複数の第４の穿孔２３ｄとを有する。各第１の穿孔２３ａは、本体２１と、２つの第１の弾性要素２３１と、弾性リング２３０との間に形成される。各第２の穿孔２３ｂは、弾性リング２３０と、２つの第２の弾性要素２３２と、接続部分２５との間に形成される。各第３の穿孔２３ｃは、各第１の弾性要素２３１が弾性リング２３０と接続される位置に位置付けられる。各第４の穿孔２３ｄは、第２の弾性要素２３２が弾性リング２３０と接続される位置に位置付けられる。
【００２８】
本実施形態では、各第３の穿孔２３ｃ及び各第４の穿孔２３ｄは矩形である。各矩形の長手方向は、本体２１の実質的中心を通る。すなわち、各第３の穿孔２３ｃ及び各第４の穿孔２３ｄは、本体２１の半径方向に配置される。第３の穿孔２３ｃは、本体２１から離れていることが好ましく、第４の穿孔２３ｄは、接続部分２５から離れていることが好ましい。センシング膜２０は、第１の穿孔２３ａ及び第２の穿孔２３ｂを通じて、本体２１から接続部分２５に向けて又はその反対に加わる膜残留応力を解放する。本体２１の接線方向に加わる膜残留応力は、第３の穿孔２３ｃ及び第４の穿孔２３ｄを介して解放される。
【００２９】
第３の実施形態
本実施形態のセンシング膜は、膜の形状と第１の穿孔及び第２の穿孔の配列とが第１の実施形態のセンシング膜とは異なる。他の類似点は省き、ここでは繰り返さない。
【００３０】
図５Ａを参照すると、本発明の第３の実施形態によるセンシング膜の上面図が示されている。センシング膜３０は、本体３１と、応力解放構造３３と、接続部分３５とを備える。応力解放構造３３は、本体３１を囲み、複数の第１の穿孔３３ａと複数の第２の穿孔３３ｂとを有する。第１の穿孔３３ａは、本体３１と第２の穿孔３３ｂとの間に位置付けられる。接続部分３５は、応力解放構造３３とＭＥＭＳデバイスの基板とを接続する。
【００３１】
より具体的には、本実施形態の本体３１は、多角形形態であり、複数の側縁３０ｓを有する。第１の穿孔３３ａ及び第２の穿孔３３ｂは、ストリップ形態である。各第１の穿孔３３ａは、対応する側縁３０ｓと平行である。第１の穿孔３３ａのそれぞれが、２つ以上の第２の穿孔３３ｂに対応して位置付けられ、各第２の穿孔３３ｂは、対応する第１の穿孔３３ａと平行である。図５Ａに示すように、本実施形態では、本体３１は、四角形によって例示されており、応力解放構造３３は、側縁３０ｓに対応する４つの第１の穿孔３３ａを有することによって例示されている。しかしながら、本体３１の形状はこれに限定されない。本体３１は、五角形、六角形、又は７つ以上の辺を有する多角形とすることもできる。さらに、穿孔３３ａ、３３ｂは、ストリップ状に形成することができるだけでなく、不規則な形状で形成することもできる。第１の穿孔３３ａのそれぞれは、３つの第２の穿孔３３ｂに対応して位置付けられる。各第２の穿孔３３ｂは、対応する第１の穿孔３３ａと実質的に平行であるだけでなく、対応する第１の穿孔３３ａと実質的に同じ長さでもある。
【００３２】
さらに、本実施形態の接続部分３５は、対応する側縁３０ｓに対して垂直な方向に突出する複数の突出縁３５ａをさらに備え得る。センシング膜３０は、突出縁３５ａを介して基板に接続される。
【００３３】
他方、第２の穿孔３３ｂは、第１の穿孔３３ａとは異なる長さを有することもできる。本発明の第３の実施形態による別のセンシング膜の上面図が示されている図５Ｂを参照されたい。図５Ｂに示すセンシング膜３０’では、各第２の穿孔３３ｂ’は、各対応する第１の穿孔３３ａ’よりも短い。接続部分３５’は、複数の突出縁３５ａ’も有する。第２の穿孔３３ｂ’は、対応する側縁３０ｓ’に沿って各突出縁３５ａ’の両側に配置される。したがって、突出縁３５ａ’を介して基板に接続するセンシング膜３０’の支持強度が高まる。
【００３４】
第４の実施形態
このセンシング膜は、第１の穿孔及び第２の穿孔の配列が第３の実施形態のセンシング膜とは異なる。他の類似点は省き、ここでは繰り返さない。
【００３５】
図６を参照すると、本発明の第４の実施形態によるセンシング膜の上面図が示されている。センシング膜４０は、本体４１と、応力解放構造４３と、接続部分４５とを備える。本体４１は、四角形であり、複数の側縁４０ｓを有する。応力解放構造４３では、複数の第１の穿孔４３ａがストリップであり、各第１の穿孔４３ａは、対応する側縁４０ｓと平行である。本実施形態では、各第２の穿孔４３ｂは、面積が第１の穿孔４３ａの面積よりもはるかに小さな矩形開口である。これらの第２の穿孔４３ｂは、複数の矩形列Ｍとして配列される。列Ｍのそれぞれが、第１の穿孔４３ａと並んで配置される。各列Ｍの長辺は、対応する第１の穿孔４３ａと平行であり、第１の穿孔４３ａと同じ長さを有する。
【００３６】
さらに、接続部分４５は、例えば複数の突出縁４５ａを備え得る。各突出縁４５ａは、対応する側縁４０ｓに対して垂直な方向に突出する。センシング膜４０は、例えばこれらの突出縁４５ａを介して基板に接続される。別の実施形態では、各列Ｍの長辺は、対応する第１の穿孔４３ａよりも短い。列Ｍは、対応する側縁４０ｓに沿って各突出縁４５ａの両側に配置される。すなわち、各第１の穿孔４３ａは、２つの矩形列Ｍと並んで配置される。列Ｍの長辺の長さは、種々の製品設計に適合するように調整することができる。それに加えて、各第１の穿孔４３ａは、３つ以上の列Ｍと並んで配置することもできる。
【００３７】
第５の実施形態
本実施形態のセンシング膜は、第１の穿孔及び第２の穿孔の配列が上述の第３の実施形態のセンシング膜とは異なる。他の類似点は省き、繰り返さない。本発明の第５の実施形態によるセンシング膜の上面図が示されている図７Ａを参照されたい。センシング膜６０は、本体６１と、応力解放構造６３と、接続部分６５とを備える。本体６１は、本実施形態では四角形であり、複数の側縁６０ｓを有する。応力解放構造６３は、複数の第１の弾性要素６３１と、弾性リング６３０と、複数の第２の弾性要素６３２とを備える。応力解放構造６３の各第１の穿孔６３ａは、本体６１と、２つの第１の弾性要素６３１と、弾性リング６３０との間に形成される。各第２の穿孔６３ｂは、弾性リング６３０と、２つの第２の弾性要素６３２と、接続部分６５との間に形成される。各第１の穿孔６３ａは、２つ以上の側縁６０ｓに沿って配置される。各第２の穿孔６３ｂは、例えば対応する側縁６０ｓと平行である。図７Ａに示すように、１つの第１の穿孔６３ａが、２つの側縁６０ｓ（１）、６０ｓ（２）に沿って配置される。したがって、本体６１のコーナが第１の穿孔６３ａによって囲まれて、膜残留応力が解放される。それに加えて、接続部分６５は、複数の突出縁６５ａを有し、これによってセンシング膜６０がＭＥＭＳデバイスの基板に接続される。
【００３８】
さらに、本発明の第５の実施形態による別のセンシング膜が示されている図７Ｂを参照されたい。センシング膜６０’の応力解放構造６３’は、第１の穿孔６３ａ’及び第２の穿孔６３ｂ’以外に複数の第３の穿孔６３ｃをさらに有する。各第３の穿孔６３ｃは、対応する側縁６０ｓ’と平行な方向に残留応力を解放するために第１の弾性要素６３１’が弾性リング６３０’と接続される位置に配置される。第３の穿孔６３ｃは、本体６１から離れていることが好ましい。別の実施形態では、各第３の穿孔６３ｃは、第２の弾性要素６３２’が弾性リング６３０’と接続される位置に配置される。その上、第３の穿孔６３ｃの形状は、本実施形態では限定されない。第３の穿孔６３ｃは、正方形、対応する側縁６０ｓ’と平行な矩形、対応する側縁６０ｓ’に対して垂直な矩形、又は不規則な形状であってもよい。
【００３９】
本発明の実施形態による上述のセンシング膜及びそれを用いるＭＥＭＳデバイスは、複数の第１の弾性要素と、弾性リングと、複数の第２の弾性要素とを有する応力解放構造によって種々の局所圧縮応力及び種々の引張横力を解放する。さらに、膜残留応力は、本体を囲む第１の穿孔及び第２の穿孔を通じて解放される。本発明の実施形態によるセンシング膜は、膜技術を利用する既知のＭＥＭＳデバイスに適用可能であり、本発明の実施形態によるセンシング膜を用いるＭＥＭＳデバイスの感度が高まる。それに加えて、センシング膜の面積を小さくすることによってＭＥＭＳデバイスの体積をさらに減らすことができ、それに従ってコストが削減される。
【００４０】
本発明は、一例として上述の実施形態に則して説明したが、それに限定されないことを理解されたい。それとは逆に、様々な変更形態並びに同様の構成及び手順を包含することが意図され、したがって、添付の特許請求の範囲は、このような変更形態並びに同様の構成及び手順の全てを包含するように最も広義に解釈すべきである。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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