(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板ならびに前記基板上に配列された少なくとも１つの第１のアクティブ層および１つの第２のアクティブ層の積層体と、前記積層体内に形成された可動部および前記積層体内に形成された前記基板に対する固定部とを備えた微小機械構造であって、前記可動部は、前記積層体の前記少なくとも２つの層の部分を備え、前記固定部は、前記積層体の前記少なくとも２つの層の部分を備え、前記固定部および前記可動部は、前記微小機械構造の中間平面に実質的に平行な対向する面を備える微小機械構造を製造するプロセスであって、少なくとも１つの第１の犠牲層（６０４）および前記第１のアクティブ層（６０６）の積層体から、
ａ）少なくとも２つのゾーンにおいて前記第１の犠牲層を露出させるように前記第１のアクティブ層（６０６）を構造化するステップと、
ｂ）前記第１のアクティブ層（６０６）上に第２の犠牲層（６０８）を形成するステップであって、前記第２の犠牲層は、前記第１の犠牲層を露出させる前記ゾーンを覆い、前記第１のアクティブ層を貫通し、前記ゾーン内の前記第１の犠牲層に接触する、ステップと、
ｃ）前記第１のアクティブ層上の第２の犠牲層の部分を、前記第２の犠牲層が前記第１のアクティブ層を貫通する前記ゾーンの位置で得るように前記第２の犠牲層を構造化するステップと、
ｄ）第２のアクティブ層（６１０）を、前記構造化された第２の犠牲層の前記部分上および前記第２のアクティブ層（６１０）が直接接触状態となる前記第１のアクティブ層上に形成するステップであって、
前記第２の犠牲層の材料は、前記第１および第２のアクティブ層の材料に対して選択的にエッチングされ得る、ステップと、
ｅ）前記構造化された第２の犠牲層（６０８）の前記部分および前記第１の犠牲層に到達するように、前記第１および第２のアクティブ層（６０６、６１０）を構造化するステップと、
ｆ）前記第１および第２のアクティブ層の対向する面間の前記構造化された第２の犠牲層（６０８）を除去するステップと、
ｇ）前記可動部（６１８）を解放状態にするように、前記第１の犠牲層（６０４）を少なくとも部分的に除去するステップとを含む微小機械構造を製造するプロセス。
【請求項２】
基板ならびに前記基板上に配列された第１のアクティブ層、第２のアクティブ層、および第３のアクティブ層の積層体と、前記積層体内に形成された可動部および前記積層体内に形成された前記基板に対する固定部とを備えた微小機械構造であって、前記可動部は、前記積層体の前記少なくとも２つの層の部分を備え、前記固定部は、前記積層体の前記少なくとも２つの層の部分を備え、前記固定部および前記可動部は、前記微小機械構造の中間平面に実質的に平行な対向する面を備える微小機械構造を製造するプロセスであって、少なくとも１つの第１の犠牲層（７０４）および前記第１のアクティブ層（７０６）の積層体から、
ａ’）少なくとも２つのゾーンにおいて前記第１の犠牲層（７０４）を露出させるように前記第１のアクティブ層（７０６）を構造化するステップと、
ｂ’）前記第１のアクティブ層（７０６）上に第２の犠牲層（７０８）を形成するステップであって、前記第２の犠牲層（７０８）は、前記第１の犠牲層（７０４）を露出させる前記ゾーンを覆い、前記第１のアクティブ層（７０６）を貫通し、前記ゾーン内の前記第１の犠牲層（７０４）に接触する、ステップと、
ｃ’）前記第１のアクティブ層（７０６）上の少なくとも１つの第１および第２の部分（７０８’、７０８”）を、前記第２の犠牲層（７０８）が前記第１のアクティブ層（７０６）を貫通するゾーンに相当する一部のゾーンの位置で得るように前記第２の犠牲層（７０８）を構造化するステップと、
ｄ’）第２のアクティブ層（７１０）を、前記構造化された第２の犠牲層（７０８）の前記第１および第２の部分（７０８’、７０８”）上および前記第２のアクティブ層（７１０）が直接接触状態となる前記第１のアクティブ層（７０６）上に形成するステップと、
ｅ’）前記第１の部分（７０８’）を露出させるために、少なくとも一部のゾーンにおいて前記第１の部分（７０８’）の位置に位置する前記第２のアクティブ層（７１０）を構造化するステップと、
ｆ’）前記第２のアクティブ層（７１０）上に第３の犠牲層（７１２）を形成するステップと、
ｇ’）前記第２の犠牲層（７０８）の前記第１の部分（７０８’）を露出させるゾーンを少なくとも部分的に覆い、前記第２のアクティブ層（７１０）を貫通し、前記第２の犠牲層（７０８）の前記第１の部分（７０８’）に接触する前記第３の犠牲層の少なくとも一部分を得るように、前記第３の犠牲層（７１２）を構造化するステップと、
ｈ’）第３のアクティブ層（７１５）を、前記構造化された第３の犠牲層（７１２）の前記少なくとも一部分上および前記第３のアクティブ層（７１５）が直接接触状態となる前記第２のアクティブ層（７１０）上に形成するステップであって、前記第２の犠牲層（７０８）および前記第３の犠牲層（７１２）の材料は、前記第１のアクティブ層（７０６）、前記第２のアクティブ層（７０８）、および前記第３のアクティブ層（７１５）の材料に対して選択的にエッチングされ得る、ステップと、
ｉ’）前記第２の犠牲層（７０８）および前記第３の犠牲層（７１２）の前記部分ならびに前記第１の犠牲層（７０４）に到達するように、３つのアクティブ層（７０６、７１０、７１５）を構造化するステップと、
ｊ’）前記第１のアクティブ層（７０６）と前記第２のアクティブ層（７１０）の対向する面間で、また、前記第２のアクティブ層（７１０）と前記第３のアクティブ層（７１５）の対向する面間で構造化された前記第２の犠牲層（７０８）および前記第３の犠牲層（７１２）を除去するステップと、
ｋ’）前記可動部を開放状態にするように、前記第１の犠牲層（７０４）を少なくとも部分的に除去するステップとを含む微小機械構造を製造するプロセス。
【請求項３】
ステップｃ’）の間に、前記第２の犠牲層（７０８）の前記第１の部分（７０８’）は、前記第２の部分（７０８”）の表面より低い表面を備え、前記第１の部分（７０８’）は、前記第１のアクティブ層（７０６）を貫通する前記第２の犠牲層（７０８）の前記部分の区域に近い表面を有する請求項２に記載の微小機械構造を製造するプロセス。
【請求項４】
前記第２の犠牲層の材料は酸化物である請求項１に記載の微小機械構造を製造するプロセス。
【請求項５】
前記第２のアクティブ層は、エピタキシャル成長によって形成される請求項１または４に記載の微小機械構造を製造するプロセス。
【請求項６】
前記第２の犠牲層および／または前記第３の犠牲層の材料は酸化物である請求項２または３に記載の微小機械構造を製造するプロセス。
【請求項７】
前記第２のアクティブ層および／または前記第３のアクティブ層は、エピタキシャル成長によって形成される請求項２、３および６のいずれか一項に記載の微小機械構造を製造するプロセス。
【請求項８】
前記積層体の前記アクティブ層はそれぞれ、シリコンまたはＳｉＧｅである請求項１から７のいずれか一項に記載の微小機械構造を製造するプロセス。
【請求項９】
前記第１の犠牲層（６０４、７０４）は、シリコン酸化物であり、ＳＯＩ基板の一部を形成する請求項１から８のいずれか一項に記載の微小機械構造を製造するプロセス。
【請求項１０】
微小機械構造であって、基板ならびに前記基板上に配列された少なくとも２つの層の積層体と、前記積層体内に形成された可動部および前記積層体内に形成された前記基板に対する固定部とを備え、前記可動部は、前記積層体の前記少なくとも２つの層の部分を備え、前記固定部は、前記積層体の前記少なくとも２つの層の部分を備え、前記固定部および前記可動部は、前記微小機械構造の中間平面に実質的に平行な対向する面を備え、前記対向する面は隔離されていて、前記固定部と前記基板との間に挿入される材料を備え、前記材料は、前記固定部および前記可動部を形成する前記積層体の層の材料と異なり、前記材料は、前記積層体の前記層の材料に対して選択的にエッチングされ得る微小機械構造。
【請求項１１】
前記積層体は、対向する面の第１の対および第２の対を備え、前記可動部に属する前記第１の対の面は、前記固定部に属する前記第２の対の面と同じ平面内にあり、前記固定部に属する前記第１の対の面は、前記可動部に属する前記第２の対の面と同じ平面内にある請求項１０に記載の微小機械構造。
【請求項１２】
通常動作では、前記可動部は、前記微小機械構造の中間平面に直交する方向に移動するように設計され、前記固定部および前記可動部の対向する面は、電極を形成し、前記固定部および前記可動部は異なる電位である請求項１０または１１に記載の微小機械構造。
【請求項１３】
通常動作では、前記可動部は、前記微小機械構造の中間平面内で移動するように設計され、前記固定部および前記可動部の前記対向する面は、前記積層体（４、１０４、２０４、３０４、４０４、５０４）に実質的に垂直な方向における前記可動部（８、１０８、２０８、３０８、４０８、５０８）の変位を制限する停止手段（１６、１１６、２１６、３１６、４１６、５１６）を形成する請求項１０から１２のいずれか一項に記載の微小機械構造。
【請求項１４】
前記積層体（４、１０４、２０４、３０４、４０４、５０４）は、前記基板の側に少なくとも１つの第１の層を、前記基板（２、１０２、２０２、３０２、４０２、５０２）と反対側の前記第１の層上に第２の層を備え、前記停止手段（１６、１１６、２１６、３１６、４１６、５１６）は、前記基板への前記可動部の変位を制限する少なくとも１つの下方停止部および／または前記基板と反対への前記可動部（８、１０８、２０８、３０８、４０８、５０８）の変位を制限する少なくとも１つの上方停止部を備え、前記下方停止部は、前記固定部（１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）の前記第１の層内および前記可動部（８、１０８、２０８、３０８、４０８、５０８）の前記第２の層内で画定され、前記上方停止部は、前記固定部（１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）の前記第２の層内および前記可動部（８、１０８、２０８、３０８、４０８、５０８）の前記第１の層内で画定されている請求項１３に記載の微小機械構造。
【請求項１５】
前記下方停止部は、前記固定部（１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）の前記第１の層内の表面および前記可動部（８、１０８、２０８、３０８、４０８、５０８）の前記第２の層内の表面を備え、前記２つの表面は対向し、前記上方停止部は、前記固定部（１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０）の前記第２の層内の表面および前記可動部（８、１０８、２０８、３０８、４０８、５０８）の前記第１の層内の表面を備え、前記２つの表面は対向する請求項１４に記載の微小機械構造。
【請求項１６】
前記積層体（５０４）は、少なくとも１つの第１の層（５０４．１）、第２の層（５０４．２）、および第３の層（５０４．３）を備え、前記停止手段（５１６）は、前記基板（５０２）への前記可動部（５０８）の変位を制限する少なくとも１つの下方停止部（５２０）および／または前記基板（５０２）と反対への前記可動部（５０８）の変位を制限する少なくとも１つの上方停止部（５１８）を備え、前記下方停止部（５２０）は、前記固定部（５１０）の前記第１の層（５０４．１）内および前記可動部（５０８）の前記第２の層（５０４．２）内で画定され、前記上方停止部（５１８）は、前記可動部（５０８）の前記第２の層（５０４．２）内および前記固定部（５１０）の前記第３の層（５０４．３）内で画定されている請求項１３から１５のいずれか一項に記載の微小機械構造。
【請求項１７】
前記固定部（１１０）は、少なくとも３つの指部（１３２．１、１３２．２、１３２．３）を備え、前記可動部（１０８）は、少なくとも３つの指部（１２８．１、１２８．２、１２８．３）を備え、前記固定部（１１０）の前記指部（１３２．１、１３２．２、１３２．３）および前記可動部（１０８）の前記指部（１２８．１、１２８．２、１２８．３）は、交互に組合せられ、前記上方停止部（１１８）は、前記固定部（１１０）の２つの指部（１３２．１、１３２．２）間で受けられる前記可動部（１０８）の前記指部のうちの１つの指部（１２８．１）によって形成され、前記指部（１２８．１）は、それぞれが前記上方停止部の表面を持つ２つの側方要素（１３４）を備え、各側方要素（１３４）は、前記可動部（１０８）の前記指部（１２８．１）のいずれかの側で前記固定部（１１０）の前記２つの指部（１３２．１、１３２．２）によって形成された相補的形態のハウジング内で受けられ、前記ハウジングの底部は、前記上方停止部（１１８）の対向する表面を形成し、前記下方停止部（１２０）は、前記可動部（１０８）の２つの指部（１２８．２、１２８．３）間で受けられる前記固定部（１１０）の前記指部のうちの１つの指部（１３２．３）によって形成され、前記指部（１３２．３）は、それぞれが前記下方停止部の表面を持つ２つの側方要素（１３６）を備え、各側方要素（１３６）は、前記固定部（１１０）の前記指部（１３２．３）の両側で前記可動部（１０８）の前記２つの指部（１２８．２、１２８．３）によって形成された相補的形態のハウジング内で受けられ、前記ハウジングの底部は、前記下方停止部（１２０）の対向する表面を形成する請求項１４から１６のいずれか一項に記載の微小機械構造。
【請求項１８】
前記固定部（２１０、３１０）は、前記可動部（２０８、３０８）の面に平行でかつ前記面に対向する面を備え、前記面は、前記微小機械構造の平面に実質的に直交し、各面は、少なくとも１つの突出する指部（２３８、２４４、３３８、３４４）を備え、前記可動部（２０８、３０８）の前記指部（２３８、３３８）は、対応する形態の前記固定部（２１０、３１０）のハウジング（２４０、３４０）内で受けられ、前記固定部（２１０、３１０）の前記指部（２４４、３４４）は、対応する形態の前記可動部（２０８、３０８）のハウジング（２４６、３４６）内で受けられる請求項１３から１７のいずれか一項に記載の微小機械構造。
【請求項１９】
側方停止部と呼ぶ、前記平面内での前記可動部の変位を制限する停止部を備え、かつ／または、前記ハウジングもまた、前記側方停止部を形成する請求項１７または１８に記載の微小機械構造。
【請求項２０】
前記可動部（８０８）は、少なくとも１つの可動質量、および、前記可動質量がセグメントによって接続される、前記可動質量のいずれかの側の２つの梁（８１８．１、８１８．２）を備え、前記梁は前記電極を持ち、前記梁はそれぞれ、前記対向する電極を持つ前記固定部（８１０）のサブ部分（８１０．１、８１０．２）と協働する請求項１２に記載の微小機械構造。
【請求項２１】
前記可動部（９０８）は、並んで配列された第１および第２の電極を備え、前記固定部（９１０）は、それぞれが前記可動部（９０８）の電極と対向する、並んで配列された第１および第２の電極を備え、前記可動部（９０８）の前記第１の電極は、前記第１の層内に作製され、前記固定部の前記第１の電極は、前記可動部（９０８）の前記第１の電極に対向する前記第２の層内に作製され、前記可動部（９０８）の前記第２の電極は、前記第２の層内に作製され、前記固定部（９１０）の前記第２の電極は、前記可動部（９０８）の前記第２の電極に対向する前記第１の層内に作製される請求項１４に記載の微小機械構造。
【請求項２２】
前記可動部（９０８）は、細長い形態を有し、前記細長い形態の第１の長手方向端部は、前記可動部（９０８）の軸に直交するねじれ軸上に搭載され、前記細長い形態の第２の端部は、前記電極を持つ請求項２１に記載の微小機械構造。
【請求項２３】
前記微小機械構造の中間平面が与えられると、前記可動部（１００８）は、前記可動部（１００８）の縁部内に作製された長方形形態のノッチによって形成されたハウジングを備え、前記固定部（１０１０）は、前記ノッチ内で受けられ、かつ、前記ノッチの形態に対応する形態を有し、前記ノッチの側縁部は、前記可動部（１００８）の前記側縁部に面し、前記電極は、前記ノッチおよび前記可動部（１００８）の側縁部によって保持され、前記可動部（１００８）は、前記側縁部に実質的に直交する方向に移動するように設計された請求項１２に記載の微小機械構造。
【請求項２４】
前記電極は、前記第１または第２の層内に作製された交互に組合せられた指部によって保持される請求項２１または２２に記載の微小機械構造。
【請求項２５】
請求項１０から２４のいずれか一項に記載の少なくとも１つの微小機械構造を備えるセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍ）およびナノ電気機械システム（ＮＥＭＳ：Ｎａｎｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
これらのシステムは、固定要素と可動要素からなるアクティブ構造を備え、可動要素は、固定要素に対して懸垂保持され、かつ、固定要素に対して移動できる。固定要素は、基板上に積層され、アクティブ構造は、保護カバーで覆われる。
【０００３】
これらのシステムは、センサ、たとえば、加速度計、ジャイロメータ、磁束計などとして使用され得る。可動要素または懸垂保持された質量は、外部の力によって動かされ、固定要素に対するその変位が、たとえば容量の変動の形態で測定される。これらの測定は、たとえば車両の加速度の変動を推定する。
【０００４】
したがって、可動要素は、平面内および／または平面外で移動するように設計される。システムの寸法を決めるため、特に、要素間の空間を固定するために、可動要素の変位の程度が考慮される。しかし、下記のいくつかの異なる理由で、変位の程度を制限する必要がある。
−たとえば可動要素の変位が衝撃による場合に、部材の機械的破断を防止するため。
−ある電位の可動要素が、別の電位に置かれた部材の別の要素と短絡することを防止するため。（たとえば、交互に組合せられた櫛歯を有する加速度計の場合、目的は、可動性がある容量性櫛歯と、対向する固定櫛歯との間の短絡を回避することである）。
−たとえば衝撃の影響下で、可動部が、基板、保護カバー（またはパッケージング）、または部材の何らかの他の固定部に貼り付くリスクを少なくとも低減するため。
【０００５】
このために、特に、可動部の平面外変位を制限し、いくつかの要素との接触を防止するために、停止部が設けられる。
【０００６】
こうした停止部は、たとえば、文献ＵＳ５７５０４２０に開示され、基板またはウェハ支持体と可動部との間に配列される。これらの停止部は、下方向移動を制限する。
【０００７】
文献ＵＳ２００６／０１４４１４３は、保護カバーと可動部との間に配列され、第２のウェハの搬送またはカバー層の堆積によって得られ、上方向移動を制限する停止部を記載する。
【０００８】
したがって、これらの停止部は、可動部の平面外変位を制限する。
【０００９】
しかし、これらの停止部を製造することは、停止部と可動要素との間のギャップが、ＭＥＭＳ／カバーまたはＭＥＭＳ／基板のギャップに直接依存することを意味する。ここで、これらのギャップは、シールの厚さによって、また、搬送技術の実行中のシーリングビードの厚さに関する公差によって、または、部材自体の設計によって決定される。実際には、可動構造を基板またはカバーから隔離する距離は、ＭＥＭＳ／基板またはＭＥＭＳ／カバーの寄生容量に関して決定的であり、ＭＥＭＳのダンピングにも影響を及ぼす。
【００１０】
この場合、ギャップは、一般に、０．５μｍ程度の公差で、少なくとも２μｍないし３μｍに等しい高さに制限される。
【００１１】
この下限は、可動部のわずかの変位しか許容しない、歪ゲージ検出を用いるセンサタイプの、たとえば、ピエゾ抵抗ゲージまたは共振器タイプの剛性が高い構造の場合に特に問題となる。この場合、（部材が座屈するかまたは破断する前に）許容される変位は、数十または数百ナノメートルに制限され得る。したがって、これらの最大変位は、ＭＥＭＳをそのカバーまたはその支持体から隔離する距離より十分に短い。したがって、ＭＥＭＳおよびそのバルクの性能は最適でない。
【００１２】
さらに、システムが、上方停止部および下方停止部を備える場合、上方停止部および下方停止部が対称であること、より具体的には、可動構造と、上方停止部および下方停止部との間のギャップが実質的に同じであることが最も好ましいといえる。ここで、従来技術のこれらの停止部の製造プロセスは、上方停止部および下方停止部を同時に作製しないことを意味する。実際には、上方停止部を、カバーをシールすることによって作製した後に、下方停止部をＭＥＭＳの部分的なエッチングによって作製しており、あるいは、上方停止部と下方停止部とを、異なるいくつかのタイプのシール、つまり異なるいくつかの制御機構、および異なるいくつかのギャップ公差によって、ウェハ搬送により作製している。したがって上方停止部と下方停止部との間の対称性を制御することは不可能である。
【００１３】
通常動作時における、その可動部の変位が平面外である、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳセンサまたはアクチュエータもまた存在する。センサたとえばジャイロスコープの場合、これらのセンサは、互いに近づくか遠ざかるとそのことを検出する検出電極を備え、アクチュエータの場合、これらのアクチュエータは、電位差が印加されると互いに近づくかまたは遠ざかる作動電極を備える。
【００１４】
平面外ＭＥＭＳおよびＮＥＭＳセンサまたはアクチュエータを作るための従来技術のプロセスは、複雑で、時間がかかり、高価である。
【００１５】
Ｃ．  Ｗａｎｇ他による文書「Ａ  ｎｏｖｅｌ  ＣＭＯＳ  ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ  ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ  ｗｉｔｈ  ｆｕｌｌｙ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｇａｐ−ｃｌｏｓｉｎｇ  ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ−ｓｅｎｓｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ」Ｊ．  Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈ．  Ｍｉｃｒｏｅｎｇ．，  Ｖｏｌ．１７，  ｐ１２７５−１２８０，  ２００７には、ＣＭＯＳ技術を使用して作られた平面外検出加速度計が記載されている。この加速度計は、基板およびアクティブ部分を備える。アクティブ部分は、基板の上の梁によって懸垂保持された支持フレーム、および、ばねによって支持フレームに接続された可動質量を備える。アクティブ部分は、ＳｉＯ２とアルミニウムの層の積層体を備え、アルミニウムは電極を形成する。
【００１６】
基板に対するアクティブ部分および支持フレームに対する可動質量は、アルミニウムの化学エッチングによって解放状態にされる。この場合、アルミニウムで形成された電極をエッチングしないように、アルミニウムは、堆積中に封止される必要がある。同様に、垂直解放の場合、「犠牲（ｓａｃｒｉｆｉｃｅ）」経路が、堆積中に作られる必要がある。このこと、すなわち製造プロセスが複雑であることの他に、垂直ギャップの寸法が、プロセス自体によってかなり制限される。さらに、この設計は、相互依存性があるため、垂直ギャップおよび水平ギャップならびに可動部の寸法の選択を制限する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国特許第５７５０４２０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開２００６／０１４４１４３号
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】Ｃ．  Ｗａｎｇ他「Ａ  ｎｏｖｅｌ  ＣＭＯＳ  ｏｕｔ−ｏｆ−ｐｌａｎｅ  ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ  ｗｉｔｈ  ｆｕｌｌｙ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｇａｐ−ｃｌｏｓｉｎｇ  ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ−ｓｅｎｓｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ」，  Ｊ．  Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈ．  Ｍｉｃｒｏｅｎｇ．，  ２００７年，  Ｖｏｌ．１７，  ｐ１２７５−１２８０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
その結果、可動部および固定部の、基板上の層の積層体によって形成されたアクティブ構造を備えるＭＥＭＳまたはＮＥＭＳシステムの簡略化された製造プロセスを提供することが本発明の目的であり、可動部および固定部は、対向する表面を備え、これらの表面は、システムの適用に応じて、たとえば停止部、検出または作動電極を形成し得る。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的は、犠牲層のエッチングによってアクティブ構造を解放状態にするステップを含む、先に規定されたようなＭＥＭＳまたはＮＥＭＳシステムの製造プロセスによって達成され、犠牲層の材料は、アクティブ構造の材料に対して選択的にエッチングされるのに適する。
【００２１】
犠牲層たとえば酸化物は、アクティブ構造を形成する２つの層間に位置し、犠牲層が堆積されるアクティブ構造の層は、別の犠牲層を露出させる通路を備え、犠牲層は、これらの通路を充填し、他の犠牲層と接触状態になる。犠牲層および他の犠牲層の部分は、除去されると、アクティブ層の可動部を少なくとも部分的に画定する。
【００２２】
換言すれば、対向する面を隔離する空間は、犠牲層の堆積によって得られ、構造の中間平面に直交する方向に固定部および可動部を隔離する空間は、エッチングによって得られる。
【００２３】
こうして、可動構造の可動部は、封止することによってアクティブ構造の１つまたは複数の材料を保護する必要がなく、解放状態にされ得る。
【００２４】
さらに、垂直解放は、フォトリソエッチング（ｐｈｏｔｏｌｉｔｈｏｅｔｃｈｉｎｇ）の簡単なステップによって得られる。前もって「犠牲」ビアを作る必要がない。停止部の表面を制限する、したがって、貼り付きのリスクを制限する、マイクロメートル程度の、その側方寸法が最小である対向する面を有することが可能である。これは、また、減少した側方停止距離を生成する最小側方間隔を提供する。
【００２５】
同様に、本発明によるプロセスによると、アクティブ部分の厚さの選択は、犠牲層の厚さの選択と無関係である。
【００２６】
これらの対向する面は、固定部に対する可動部の平面外変位の検出電極、または、固定部に対して可動部をシフトさせる作動電極を形成し得る。
【００２７】
または、本発明によるプロセスによって得られるＭＥＭＳまたはＮＥＭＳシステムでは、対向する面は、平面外移動を制限する停止部を形成し、貼り付き現象を制限し得る。
【００２８】
対向する面は、対向する表面を制限するために狭く、したがって、貼り付きのリスクを低減し得る。
【００２９】
本発明によるプロセスは、要素の封止を全く必要としない。
【００３０】
対向する表面の少なくとも１つの表面において貼り付き防止スタッドを作製することができる。たとえば、貼り付き防止スタッドは、上側対向表面に形成され、上方向変位中と下方向変位中の両方に関与する。
【００３１】
アクティブ構造の前または後でそれぞれ必ず作られる基板またはカバーを使用する代わりに、アクティブ構造は、固定部と可動部との間に所定のギャップを有する対向するゾーンを配置するように形作られ、これらの対向するゾーンは、可動部の平面外移動を制限するように配向される。
【００３２】
アクティブ構造内に停止部を作ることは、薄層の堆積によって得られる間隔の値の良好な制御をもたらす。
【００３３】
有利には、上方および下方停止部の場合、上方および下方停止部は、同時に作られるため、同一のギャップを有する。
【００３４】
平面外停止部と平面内停止部を同時に形成する停止部、すなわち、側方停止部を作製することも可能である。
【００３５】
本発明の主題は、主に、基板ならびに基板上に配列された少なくとも１つの第１のアクティブ層および１つの第２のアクティブ層の積層体と、積層体内に形成された可動部および積層体内に形成された基板に対する固定部とを備え、可動部は、積層体の少なくとも２つの層の部分を備え、固定部は、積層体の少なくとも２つの層の部分を備え、固定部および可動部は、構造の中間平面に実質的に平行な対向する面を備える微小機械構造を製造するプロセスであって、少なくとも１つの第１の犠牲層および第１のアクティブ層の積層体から、
ａ）少なくとも２つのゾーンにおいて第１の犠牲層を露出させるように第１のアクティブ層を構造化するステップと、
ｂ）第１のアクティブ層上に第２の犠牲層を形成するステップであって、第２の犠牲層は、第１の犠牲層を露出させるゾーンを覆い、第１のアクティブ層を貫通し、ゾーン内の第１の犠牲層と接触状態にある、ステップと、
ｃ）第１のアクティブ層上の第２の犠牲層の部分を、第２の犠牲層が第１のアクティブ層を貫通するゾーンの位置で得るように第２の犠牲層を構造化するステップと、
ｄ）第２のアクティブ層を、構造化された第２の犠牲層の部分上および第２のアクティブ層が直接接触状態となる第１のアクティブ層上に形成するステップであって、
第２の犠牲層の材料は、第１および第２のアクティブ層の材料に対して選択的にエッチングされ得る、ステップと、
ｅ）構造化された第２の犠牲層の部分および第１の犠牲層に到達するように、第１および第２のアクティブ層を構造化するステップと、
ｆ）第１および第２のアクティブ層の対向する面間の構造化された第２の犠牲層の部分を除去するステップと、
ｇ）可動部を開放状態にするように、第１の犠牲層を少なくとも部分的に除去するステップとを含む。
【００３６】
本発明の別の主題は、基板ならびに基板上に配列された第１のアクティブ層、第２のアクティブ層、および第３のアクティブ層の積層体と、積層体内に形成された可動部および積層体内に形成された基板に対する固定部とを備え、可動部は、積層体の少なくとも２つの層の部分を備え、固定部は、積層体の少なくとも２つの層の部分を備え、固定部および可動部は、構造の中間平面に実質的に平行な対向する面を備える微小機械構造を製造するプロセスであって、少なくとも１つの第１の犠牲層および第１のアクティブ層の積層体から、
ａ’）少なくとも２つのゾーンにおいて第１の犠牲層を露出させるように第１のアクティブ層を構造化するステップと、
ｂ’）第１のアクティブ層上に第２の犠牲層を形成するステップであって、第２の犠牲層は、第１の犠牲層を露出させるゾーンを覆い、第１のアクティブ層を貫通し、ゾーン内の第１の犠牲層と接触状態にある、ステップと、
ｃ’）第１のアクティブ層上の少なくとも１つの第１および第２の部分を、２つの面が平行であり、かつ、第２の犠牲層が第１のアクティブ層を貫通するゾーンに相当する一部のゾーンの位置で得るように第２の犠牲層を構造化するステップと、
ｄ’）第２のアクティブ層を、構造化された第２の犠牲層の第１および第２の部分上および第２のアクティブ層が直接接触状態となる第１のアクティブ層上に形成するステップと、
ｅ’）第１の部分を露出させるために、少なくとも一部のゾーンにおいて第１の部分の位置に位置する第２のアクティブ層を構造化するステップと、
ｆ’）第２のアクティブ層上に第３の犠牲層を形成するステップと、
ｇ’）第２の犠牲層の第１の部分を露出させるゾーンを少なくとも部分的に覆い、第２のアクティブ層を貫通し、第２の犠牲層の第１の部分と接触状態にある第３の犠牲層の少なくとも一部分を得るように、第３の犠牲層を構造化するステップと、
ｈ’）第３のアクティブ層を、構造化された第３の犠牲層の少なくとも一部分上および第３のアクティブ層が直接接触状態となる第２のアクティブ層上に形成するステップであって、第２の犠牲層および第３の犠牲層の材料は、第１のアクティブ層、第２のアクティブ層、および第３のアクティブ層の材料に対して選択的にエッチングされ得る、ステップと、
ｉ’）第２の犠牲層および第３の犠牲層の部分ならびに第１の犠牲層に到達するように、３つのアクティブ層を構造化するステップと、
ｊ’）第１のアクティブ層と第２のアクティブ層の対向する面間で、また、第２のアクティブ層と第３のアクティブ層の対向する面間で構造化された第２の犠牲層および第３の犠牲層の部分を除去するステップと、
ｋ’）可動部を開放状態にするように、第１の犠牲層を少なくとも部分的に除去するステップとを含む。
【００３７】
第１の犠牲層および／または第２の犠牲層を備えない第１のアクティブ層のエッチングされた部分が存在し得る。その理由は、エッチングされた部分が、ａ）またはａ’）で画定されたゾーンと対照的に、構造化に間に除去されてしまうことになるからである。これらのエッチングされた部分は、たとえば、後続の接触を可能にし得る。
【００３８】
たとえば、ステップｃ’）の間に、第２の犠牲層の第１の部分は、第２の部分の表面より低い表面を備え、第１の部分は、第１のアクティブ層を貫通する第２の犠牲層の部分の区域に近い表面を有する。
【００３９】
有利には、第２の犠牲層および／または第３の犠牲層の材料は酸化物である。
【００４０】
第２のアクティブ層および／または第３のアクティブ層の形成は、エピタキシャル成長によって行われる。
【００４１】
ステップａ）、ｃ）、ａ’）、ｃ’）、ｅ’）、ｇ’）の構造化は、フォトリソグラフィおよびエッチングによって得られ得る。可動部は、フッ化水素酸によって解放状態にされ得る。
【００４２】
ステップｄ）とｅ）との間、および、ステップｅ）とｆ）との間で、少なくとも１つの埋め込みゾーンの形成ステップが行われ、金属コンタクトの形成ステップは、少なくとも１つの埋め込みゾーン上で行われ得る。
【００４３】
積層体のアクティブ層はそれぞれ、シリコンまたはＳｉＧｅで作られ得る。シリコンまたはＳｉＧｅは、単結晶であっても、多結晶であってもよい。
【００４４】
変形として、積層体のアクティブ層は、金属材料、たとえば金、銅、またはＦｅＮｉで作られる。
【００４５】
変形の実施形態では、ステップｅ）およびｉ’）の構造化は、フォトリソグラフィおよびＤＲＩＥによって得られる。
【００４６】
第１の犠牲層は、たとえば、シリコン酸化物で作られ、ＳＯＩ基板の一部を形成する。
【００４７】
本発明のなお別の主題は、本発明によるプロセスによって得られる微小機械構造であって、基板ならびに基板上に配列された少なくとも２つの層の積層体と、積層体内に形成された可動部および積層体内に形成された基板に対する固定部とを備え、可動部は、積層体の少なくとも２つの層の部分を備え、固定部は、積層体の少なくとも２つの層の部分を備え、固定部および可動部は、構造の中間平面に実質的に平行な対向する面を備え、固定部と基板との間に挿入される材料を備え、材料は、固定部および可動部を形成する積層体の層の材料と異なり、材料は、積層体の層の１つまたは複数の材料に対して選択的にエッチングされ得る。
【００４８】
たとえば、積層体は、対向する面の第１の対および第２の対を備え、２つの対の中間平面は組み合わせられる。積層体は、対向する面の第１の対および第２の対を備えることができ、可動部に属する第１の対の面は、固定部に属する第２の対の面と同じ平面内にあり、固定部に属する第１の対の面は、可動部に属する第２の対の面と同じ平面内にある。
【００４９】
変形として、積層体は、対向する面の第１および第２の対を備えることができ、２つの対の中間平面は別個である。
【００５０】
第１の実施形態では、通常動作では、可動部は、構造の中間平面に直交する方向に移動するように設計され、固定部および可動部の対向する面は、電極を形成し、固定部および可動部は異なる電位である。
【００５１】
別の実施形態では、通常動作では、可動部は、構造の中間平面内で移動するように設計され、固定部および可動部の対向する面は、積層体に実質的に垂直な方向における可動部の変位を制限する停止手段を形成する。
【００５２】
こうして、積層体は、基板の側に少なくとも１つの第１の層を、基板と反対側の第１の層上に第２の層を備え、停止手段は、基板への可動部の変位を制限する少なくとも１つの下方停止部および／または基板と反対への可動部の変位を制限する少なくとも１つの上方停止部を備え、下方停止部は、固定部の第１の層内および可動部の第２の層内で画定され、上方停止部は、固定部の第２の層内および可動部の第１の層内で画定される。
【００５３】
下方停止部は、固定部の第１の層内の表面および可動部の第２の層内の表面を備え、２つの表面は対向し、上方停止部は、固定部の第２の層内の表面および可動部の第１の層内の表面を備え、２つの表面は対向する。
【００５４】
ある実施形態では、積層体は、少なくとも１つの第１の層、第２の層、および第３の層を備えることができ、停止手段は、基板への可動部の変位を制限する少なくとも１つの下方停止部および／または基板と反対への可動部の変位を制限する少なくとも１つの上方停止部を備え、下方停止部は、固定部の第１の層内および可動部の第２の層内で画定され、上方停止部は、可動部の第２の層内および固定部の第３の層内で画定される。
【００５５】
固定部は、たとえば、少なくとも３つの指部を備えることができ、可動部は、少なくとも３つの指部を備えることができ、固定部の指部および可動部の指部は、交互に組合せられ、上方停止部は、固定部の２つの指部間で受けられる可動部の指部のうちの１つの指部によって形成され、指部は、それぞれが上方停止部の表面を持つ（ｂｅａｒ）２つの側方要素を備え、各側方要素は、可動部の指部のいずれかの側で固定部の２つの指部によって形成された相補的形態のハウジング内で受けられ、ハウジングの底部は、上方停止部の対向する表面を形成し、下方停止部は、可動部の２つの指部間で受けられる固定部の指部のうちの１つの指部によって形成され、指部は、それぞれが下方停止部の表面を持つ２つの側方要素を備え、各側方要素は、固定部の指部のいずれかの側で可動部の２つの指部によって形成された相補的形態のハウジング内で受けられ、ハウジングの底部は、下方停止部の対向する表面を形成する。
【００５６】
固定部は、可動部の面に平行でかつ面に対向する面を備えることができ、面は、構造の平面に実質的に直交し、各面は、少なくとも１つの突出する指部を備え、可動部の指部は、対応する形態の固定部のハウジング内で受けられ、固定部の指部は、対応する形態の可動部のハウジング内で受けられる。
【００５７】
微小機械構造はまた、側方停止部と呼ぶ、平面内での可動部の変位を制限する停止部を備えることができる。
【００５８】
ハウジングもまた、側方停止部を形成し得る。利点として、指部は、対応する形態のハウジング内で受けられる円板の形態の自由端を備える。
【００５９】
ある実施形態では、可動部が、構造の中間平面に直交する方向に移動するように設計される場合、可動部が、少なくとも１つの可動質量、および、可動質量がセグメントによって接続される、可動質量のいずれかの側の２つの梁を備え、梁が電極を持ち、梁がそれぞれ、対向する電極を持つ固定部のサブパートと協働することが保証され得る。
【００６０】
別の実施形態では、可動部が構造の中間平面に直交する方向に移動するように設計される場合、可動部は、並んで配列された第１および第２の電極を備えることができ、固定部は、それぞれが可動部の電極と対向する、並んで配列された第１および第２の電極を備え、可動部の第１の電極は、第１の層内に作製され、固定部の第１の電極は、可動部の第１の電極に対向する第２の層内に作製され、可動部の第２の電極は、第２の層内に作製され、固定部の第２の電極は、可動部の第２の電極に対向する第１の層内に作製される。可動部は、細長い形態を有することができ、細長い形態の第１の長手方向端部は、可動部の軸に直交するねじれ軸上に搭載され、細長い形態の第２の端部は、電極を持つ。
【００６１】
微小機械構造は、たとえば、平面外移動の検出デバイスを作製するか、または、発振器をトリミングするのに適する。
【００６２】
別の実施形態では、可動部が構造の中間平面に直交する方向に移動するように設計される場合、可動部は、可動部の縁部内に作製された長方形形態のノッチによって形成されたハウジングを備え、固定部は、このノッチ内で受けられ、かつ、このノッチの形態に対応する形態を有し、ノッチの側縁部は、可動部の側縁部に面し、電極は、ノッチおよび可動部の側縁部によって保持され、可動部は、側縁部に実質的に直交する方向に移動するように設計される。
【００６３】
電極は、たとえば、第１および第２の層内に作製された交互に組合せられた指部によって保持される。
【００６４】
本発明の別の主題は、本発明による少なくとも１つの微小機械構造を備えるセンサである。センサは、可動部の平面外変位を測定するように設計され得る。たとえば、センサは、平面外加速度計を形成し得る。センサは、ピエゾ抵抗ゲージまたは歪ゲージを備え得る。
【００６５】
本発明の別の主題は、中間平面に垂直な方向に沿って可動質量をシフトさせるように設計されたアクチュエータである。
【００６６】
本発明は、以下の説明および添付図面に関してより明確に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１Ａ】本発明による微小機械構造の実施例の平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの構造の横断面図である。
【図２】微小機械構造の別の実施形態の平面図である。
【図３】ラテラル停止部を備える微小機械構造の別の実施形態の平面図である。
【図４】ラテラル停止部の変形を備える微小機械構造の別の実施形態の平面図である。
【図５】微小機械構造の別の実施形態の平面図である。
【図６】３つの層からなるアクティブ構造を備える微小機械構造の横断面図である。
【図７Ａ】微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図７Ｂ】微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図７Ｃ】微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図７Ｄ】微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図７Ｅ】微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図７Ｆ】微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図７Ｇ】微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図８Ａ】そのアクティブ部分が３つの層を備える微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図８Ｂ】そのアクティブ部分が３つの層を備える微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図８Ｃ】そのアクティブ部分が３つの層を備える微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図８Ｄ】そのアクティブ部分が３つの層を備える微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図８Ｅ】そのアクティブ部分が３つの層を備える微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図８Ｆ】そのアクティブ部分が３つの層を備える微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図８Ｇ】そのアクティブ部分が３つの層を備える微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図８Ｈ】そのアクティブ部分が３つの層を備える微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図８Ｉ】そのアクティブ部分が３つの層を備える微小機械構造の製造プロセスの実施例のステップを示す図である。
【図９】ジャイロメータを作るように適合された構造の平面図および側立面図である。
【図１０】垂直加速度計を作るように適合された構造の平面図および側立面図である。
【図１１Ａ】直交バイアス（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ  ｂｉａｓ）の補正電極を作るように適合された構造の平面図である。
【図１１Ｂ】直交バイアスの補正電極を作るように適合された構造の側立面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
説明全体を通して、述べる微小機械構造は、加速度計を作るのに適合するが、本発明が、こうした微小機械構造を使用して、任意の他のタイプのセンサを作ること、たとえば、ジャイロメータおよび／または任意の他のシステムを作ることに適用されることが十分に理解される。
【００６９】
説明において、ＭＥＭＳは、微小電気機械システムとナノ電気機械システムの両方を指す。
【００７０】
図１Ａおよび１Ｂは、歪ゲージを有する平面外加速度計を作るための微小電気機械構造の第１の実施例を示す。
【００７１】
微小電気機械構造は、その可動部の変位の方向が、その主平面に実質的に垂直方向であるとき、平面外であると呼ばれる。
【００７２】
図１Ａおよび１Ｂの微小電気機械構造Ｓ１は、示す実施例において、少なくとも２つの層４．１、４．２の積層体４が配列される基板２を備える。
【００７３】
積層体４は、微小電気機械構造のアクティブ構造を形成し、アクティブ構造６は、可動部８および固定部１０を備える。
【００７４】
固定部１０は、基板２に対して固定される。
【００７５】
本発明によれば、犠牲層１１は、基板２と積層体４との間に挿入され、この層１１は、可動部８を解放状態にするように働く。犠牲層１１は、以降で述べるように、アクティブ構造を形成する積層体の材料に対して選択的にエッチングされ得る材料で作られる。
【００７６】
可動部８は、外部力の作用下で、基板２に対して平面外に移動するのに適しており、したがって、可動部８の移動は、制限されなければならない。
【００７７】
示す実施例では、可動部８は、長方形の形態を有する。
【００７８】
可動部８は、その長い側面８．１のうちの１つの側面の位置でオーバハング（ｏｖｅｒｈａｎｇ）状態で維持される。示す実施例では、オーバハングは、可動部の長い側面８．１と固定部の２つのスタッド１０．１を接続する２つの要素１２によって作られる。これらの２つの要素はまた、可動部８が、平面外で、実質的に軸Ｘの周りで移動することを可能にするヒンジ１２を形成する。
【００７９】
示す実施例では、スタッド１０．１の位置で、電気接触が行われる。
【００８０】
さらに、微小機械構造は、可動部８と固定部１０のスタッド１０．２との間に延在する歪ゲージ１４を備え、歪ゲージ１４によって、可動部８の変位が検知される。電気接触もまた、スタッド１０．２の位置で生成される。
【００８１】
微小機械構造はまた、基板に垂直な軸Ｙによる可動部８の変位の程度を制限する、より詳細には、可動部８の平面外変位の程度を制限する停止手段１６を備える。停止手段１６は、固定部１０と可動部８との間に形成される。
【００８２】
図１Ｂ上で見ることができるように、停止手段１６は、軸Ｙに垂直な対向する表面を形成するように、積層体４の層を構造化することによって形成される。
【００８３】
示す実施例では、停止手段１６は、基板２から離れて、すなわち、図１Ｂにおいて上部へ移動する可動部の変位を制限する上方停止部１８、および、基板２の近くに、すなわち、図１Ｂにおいて底部へ移動する可動部の変位を制限する下方停止部２０を備える。
【００８４】
停止手段は、１つまたは複数の上方停止部および／または１つまたは複数の下方停止部を備え得る。
【００８５】
上方停止部１８は、積層体４の第１の層４．１内に形成され、かつ、基板から離れて配向された第１の表面１８．１（この表面１８．１は、可動部８によって保持される）および積層体４の第２の層４．２内に形成され、かつ、基板２の方向に配向された第２の表面１８．２（この第２の表面１８．２は、固定部１０によって保持される）を備える。表面１８．１および１８．２は、対向し、表面１８．１は、基板２から離れて移動する可動部８の変位が過剰である場合、表面１８．２に接触するように設計される。
【００８６】
示す実施例では、また、図１Ａ上で見ることができるように、表面１８．１は、可動部の短い側面１８．２から突出する要素２２上に形成される。
【００８７】
下方停止部２０は、積層体４の第２の層４．２内に形成され、かつ、基板の方向に配向した第２の表面２０．２（この表面２０．２は、可動部８によって保持される）および積層体４の第１の層４．１内に形成され、かつ、基板２から離れて配向された第１の表面２０．１（この第１の表面２０．１は、固定部１０によって保持される）を備える。表面２０．１および２０．２は、対向し、表面２０．１は、基板２への可動部８の変位が過剰である場合、表面２０．２に接触するように設計される。
【００８８】
示す実施例では、また、図１Ａで明らかであるように、表面２０．２は、表面１８．１を持つ要素２２を持つ可動部の短い側面と反対の、可動部の短い側面から突出する要素２４上に形成される。
【００８９】
微小機械構造の動作を以下に説明する。
【００９０】
可動部８は、外部力に応じて軸Ｘの周りに移動する。可動部８は、基板２に近づく、また、基板２から遠ざかる。この変位は、層４．１内に作られた懸垂保持された歪ゲージ１４に応力を加え、歪ゲージ１４の応力が収集され、好ましい大きさが確定されることを可能にする。
【００９１】
衝撃がある場合、可動部８の移動は、基板２に近づくか、または、基板２から遠ざかるときにかなりの振幅を有する。表面１８．１または２０．１は、それぞれ、表面１８．２または２０．２に接触し、可動部８の変位を制限し、可動部８および周囲の要素に対する損傷を回避する。
【００９２】
図１Ｂ’は、図１Ａおよび１Ｂの構造の変形を示し、表面１８．１と１８．２との間、また、表面２０．１と２０．２との間の貼り付きのリスクを制限するように設計された、表面１８．２および２０．２から突出する貼り付き防止スタッド１９を備える。
【００９３】
平面外停止手段を装備したＭＥＭＳシステムの製造プロセスがここで述べられる。
【００９４】
ＳＯＩ構造（シリコンオンインシュレータ）が使用され、たとえば、基板６０２と、犠牲層６０４を形成する埋め込み酸化膜（Ｂｕｒｉｅｄ  Ｏｘｉｄｅ：Ｂｏｘ）層と、アクティブ積層体の層のうちの１つの層を形成するシリコン層６０６とを備える。犠牲層６０４は、１μｍ程度の厚さを有し、シリコン層６０６は、０．２μｍ程度の厚さを有する。
【００９５】
図７Ａに示す第１のステップ中に、層６０６は、たとえばフォトリソグラフィおよびエッチングによって構造化される。このステップが終了すると、樹脂マスクを除去するためにピクリング（ｐｉｃｋｌｉｎｇ）が実行され、犠牲層を露出させるゾーンＺ１をもたらす。
【００９６】
図７Ｂに示す後続のステップ中に、酸化物層６０８が、０．３μｍ程度の厚さのシリコン層６０６上に堆積される。酸化物層６０８は、ゾーンＺ１を充填し、かつ、犠牲層６０４に接触する。
【００９７】
次に、層６０８の構造化が、フォトリソグラフィおよびエッチングによって実行される。このステップが終了すると、エッチング残留物を除去するためにピクリングが実行される。このステップの終了は、第１の層６０６を貫通する酸化物層の部分および第１の層６０６を部分的に覆う酸化物層の部分ならびに層６０６が覆われていないゾーンの少なくとも２つをもたらす。示す実施例では、構造は、３つの部分を備える。
【００９８】
図７Ｃに示す後続のステップ中に、ドープされたシリコン層６１０が堆積され、アクティブ積層体の第２の層が形成される。層６１０は、たとえばエピタキシャル成長によって得られ、１０μｍ程度の厚さを有する。少なくとも２つのアクティブ層を使用することによって、構造化された酸化物層６０８が第１のアクティブ層６０６と第２のアクティブ層６１０との間に埋め込まれる。
【００９９】
この場合、酸化物層６０８の構造化された部分上にエピタキシャル成長によって堆積されたシリコンは、多結晶であり、一方、アクティブ層６０６上に堆積されたシリコンは、単結晶である。堆積条件は、シリコン層６０６が完全に多結晶になるようなものであり得る。
【０１００】
このステップが終了すると、犠牲層による段差（ｓｔｅｐ）を平らにするために、機械−化学的研磨（ｍｅｃｈａｎｏ−ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）が実施され得る。
【０１０１】
変形として、図１Ｂに示すような貼り付き防止スタッドを作るために、層６１０の堆積前に、部分６０８のリソグラフィおよび部分的エッチングが実行され得る。
【０１０２】
図７Ｄに示す有利な後続のステップ中に、電気コンタクトを作るために、埋め込み（ｉｍｐｌａｎｔｅｄ）ゾーン６１２が生成される。
【０１０３】
埋め込みゾーンは、エピタキシャル成長によって得られるシリコンが低濃度でドープされる場合、コンタクト抵抗を減少させる。
【０１０４】
これが起こるようにするため、フォトリソグラフィによって埋め込まれるゾーンが生成され、その後、ピクリングが行われる。次に、関連ゾーンの埋め込みが遂行され、その後、埋め込みゾーン６１２をアクティブ化させるためにアニーリングが行われる。
【０１０５】
図７Ｅに示す後続のステップ中に、微小機械構造が作られる。たとえば、フォトリソグラフィによってエッチングされるゾーンは、境界を定められ、その後、垂直エッチング６１４が、たとえばシリコンのＤＲＩＥ（深堀り反応性イオンエッチング（Ｄｅｅｐ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ））または深堀りエッチングによって、２つのアクティブ層６０６、６１０の厚さで、下方に酸化物層６０８および犠牲層６０４に達するまで実行される。
【０１０６】
図７Ｆに示す後続のステップ中に、埋め込みゾーン６１２上の電気コンタクト６１６が作られる。このために、金属層の堆積が行われ、フォトリソグラフィによって除去されまた保持されるゾーンが区別される。次に、金属層は、コンタクト６１６だけを保持するようにエッチングされる。
【０１０７】
このステップが終了すると、樹脂マスクを除去するためにピクリングが遂行される。
【０１０８】
最後に、図７Ｇに示す最終ステップ中に、可動部６１８は、たとえば液体および／または蒸気のフッ化水素酸（ＨＦ）によって、犠牲層６０４および酸化物の除去によって解放状態にされる。これは時間エッチング（ｔｉｍｅ  ｅｔｃｈｉｎｇ）である。フッ化水素酸は、固定部の下に犠牲層を残したままで、可動部を解放状態にするのに十分に長い間、犠牲層および酸化物に接触したままにされる。
【０１０９】
酸化物層の部分を除去することで、可動部はアクティブ構造から水平に解放状態となる。
【０１１０】
したがって、下方停止部６２２および上方停止部６２４がアクティブ構造内に作られる微小構造が、簡略化された方法で製造され得る。このプロセスは、フッ化水素酸によるアクティブ構造の材料のエッチングを防止するために、アクティブ構造の材料の封止を必要としない。さらに、垂直エッチングは、ビアを作ることによってではなく、フォトリソエッチングによって容易に得られる。
【０１１１】
ＳＯＩ基板を使用する場合、第２の層および、必要である場合、後続の層は、シリコンまたは多結晶ＳｉＧｅを堆積させることによって作られ得る。
【０１１２】
標準的な基板はまた、たとえば酸化物の犠牲層を堆積させることによって、また、多結晶Ｓｉまたは多結晶ＳｉＧｅの第１の層を堆積させることによって使用され得る。同様に多結晶シリコンまたは多結晶ＳｉＧｅで、第２のアクティブ層および、必要である場合、後続の層が完成される。
【０１１３】
金、銅、ＦｅＮｉなどの金属材料の層もまた、アクティブ層を作るために使用され得る。
【０１１４】
図２は、その可動部が、通常動作で、平面内で移動するように設計されている加速度計を形成する微小機械構造Ｓ２の第２の実施例を示す。
【０１１５】
微小機械構造は、基板１０２、微小機械構造のアクティブ構造を形成する少なくとも２つの層の積層体１０４を備える。積層体１０４は、固定部１１０および可動部１０８を備えるように構造化される。
【０１１６】
この実施例では、可動部１０８は、実質的に長方形および二等辺三角形からなる五角形の形態を有し、長方形の短い側面および三角形のベースは共通である。
【０１１７】
可動部１０８は、固定部１１０のスタッド１１０．１上の二等辺三角形の頂点の位置で梁１０９によって懸垂保持される。
【０１１８】
可動部１０８は、紙面の平面に垂直な軸Ｙを中心に旋回するのに適する。
【０１１９】
微小機械構造はまた、可動部１０８の変位を検知するために、懸垂保持されたピエゾ抵抗ゲージ１１５を備える。
【０１２０】
微小機械構造はまた、可動部１０８に対して回転軸Ｙと反対に配列された停止手段１１６を備える。
【０１２１】
示す実施例では、停止手段１１６は、上方停止部１１８および下方停止部１２０を備える。停止部１１８および１２０は、積層体１０４の可動部１０８によってまた固定部１１０によって保持される対抗する表面を備える。
【０１２２】
停止手段１１６の一部は、長方形の短い側面上に作られる。
【０１２３】
可動部１０８は、短い側面から突出する３つの指部１２８．１、１２８．２、１２８．３を備える。
【０１２４】
固定部は、短い側面に平行なバー１３０および同様に３つの指部１２３．１、１３２．２、１３２．３を備える。
【０１２５】
指部１２８．１は、２つの指部１３２．１と１３２．２との間に遊びを持つように配列され、指部１３２．３は、指部１２８．２と１２８．３との間に遊びを持つように配列される。
【０１２６】
指部１２８．１、１２８．２、１２８．３、１３２．１、１３２．２、１３２．３は、積層体１０４の第２の層内に作られる。
【０１２７】
指部１２８．１は、積層体１０４の第１の層１０４．１内に形成されたその側縁部から突出する２つの要素１３４を備える。
【０１２８】
２つの要素１３４のそれぞれの１つは、点線で示すように、指部１３２．１、１３２．２の下に配置される。指部１３２．１、１３２．２および要素１３４は、対向する表面を持ち、上方停止部を形成する。
【０１２９】
固定部１１０の指部１３２．３は、積層体１０４の第１の層１０４．１内に形成されたその側縁部から突出する２つの要素１３６を備える。
【０１３０】
２つの要素１３６のそれぞれの１つは、点線で示すように、指部１２８．２、１２８．３の下に配置される。指部１２８．２、１２８．３および要素１３６は、対向する表面を持ち、下方停止部を形成する。
【０１３１】
停止部は、図１Ａおよび１Ｂの実施例の停止部と同様に動作する。
【０１３２】
図３は、微小機械構造Ｓ３の別の実施形態を示す。
【０１３３】
微小機械構造Ｓ３は、図２の構造Ｓ２に非常に類似している。微小機械構造Ｓ３は、基板２０２、微小機械構造のアクティブ構造を形成する少なくとも２つの層の積層体２０４を備える。積層体は、固定部２１０および可動部２０８を備えるように構造化される。
【０１３４】
微小機械構造Ｓ３は、上方停止部２１８と下方停止部２２０の両方および側方停止部を形成する停止手段２１６の点において、構造Ｓ２と異なる。
【０１３５】
上方停止部は、積層体の第１の層２０４内に形成された長方形の短い側面から突出する２つの指部２３８を備え、これらの指部は、長方形の短い側面に実質的に直交する。これらの２つの指部は、示す実施例では、短い側面の２つの端部に配列される。
【０１３６】
固定部のバー２３０は、積層体の第１の層２０４．１内に作られ、かつ、それぞれが可動部２０８の１つの指部２３８を引き受ける２つのハウジング２４０を備える。ハウジング２４０は、指部２３８の形態と相補的な形態を有する。ハウジング２４０は、積層体２０４の第２の層２０４．２内に形成された上側ベースおよび積層体２０４の第１の層２０４．１内に形成された外側壁２４０．１を備える。
【０１３７】
示す実施例では、指部２３８は、梁によって短い側面に取付けられた円板の形態の端部を備え、梁の幅は、円板の径より小さい。したがって、ハウジング２４０は、指部２３８の端部の形態と相補的な形態を有する。円形停止部は、両方の方向への併進時の停止を保証する。構造がその水平位置にあると考えると、円形停止部は、左右への、また、前後への停止を形成する。さらに、指部と指部が受けられるハウジングとの間のコンタクトは、特殊であり、貼り付きのリスクを制限する。
【０１３８】
下方停止部２２０はまた、積層体２０４の第１の層内に形成された、バー２３０から突出する２つの指部２４４を備え、これらの指部２４４は、バー２３０の軸に実質的に直交する。これらの２つの指部２４４は、示す実施例では、２つのハウジング２４０の間にある。
【０１３９】
固定部は、積層体２０４の第１の層内に作られ、かつ、それぞれが固定部の指部２４４を引き受ける２つのハウジング２４６を備える。ハウジング２４６は、指部２４４の形態と相補的な形態を有する。ハウジング２４６は、積層体２０４の第２の層内に形成された下側ベースおよび積層体２０４の第１の層内に形成された外側壁２４６．１を備える。
【０１４０】
示す実施例では、指部２４４は、梁によってバー２３０に取付けられた円板の形態の端部を備え、梁の幅は、円板の径より小さい。したがって、ハウジング２４６は、相補的な形態を有する。
【０１４１】
停止部の指部の数も、それらの配置も限定的でないことが十分に理解される。さらに、下方停止部は、上方停止部よりより多いかまたはより少ない指部を備え得る。
【０１４２】
停止部の機能を説明する。
【０１４３】
たとえば、衝撃が可動部の過剰な上方向変位を生じると、指部２３８、より詳細には、円板および梁の一部は、ハウジング２４０の上側ベースに接触する。
【０１４４】
衝撃が可動部の過剰な下方向変位を生じると、指部２４４、より詳細には、円板および梁の一部は、ハウジング２４６の下側ベースに接触する。
【０１４５】
衝撃が可動部の過剰な変位を横方向に（図３の図では、上部から底部へまたは右から右に）生じると、指部２３８、２４４の少なくとも一方は、ハウジングの外側壁２４０．１、２４６．１に接触し、横方向変位を制限する。
【０１４６】
図４は、図３の微小機械構造Ｓ３の変形実施形態Ｓ４を示す。この微小機械構造Ｓ４では、側方停止部は、上方停止部および下方停止部と別個である。
【０１４７】
微小機械構造Ｓ４の停止手段３１６は、対応する形態のハウジング３４０、３４６内でそれぞれ受けられる長方形形態の指部３３８、３４４を備える。
【０１４８】
さらに、微小機械構造Ｓ４は、固定部内に形成され、かつ、長方形の長い側面に対向して配列された側方停止部３４８を備える。衝撃が可動部の過剰な変位を横方向に生じると、長い側面の一方が、変位の配向に応じて、側方停止部３４８の一方に接触し、したがって、横方向変位を制限する。
【０１４９】
この実現は、停止手段３１６を作ることを簡略化する。
【０１５０】
図５は、交互に組合せされた櫛歯タイプの加速度計を作るように設計された微小機械構造Ｓ５の別の実施例を示す。
【０１５１】
構造Ｓ５は、基板４０２、微小機械構造のアクティブ構造を形成する少なくとも２つの層の積層体４０４を備える。積層体は、固定部４１０および可動部４０８を備えるように構造化される。
【０１５２】
可動部４０８は、２つの長い側面４０８．１および２つの短い側面４０８．２を有する長方形の形態を有する。
【０１５３】
可動部は、可動部４０８の４つの角部に位置し、かつ、固定部の４つのスタッド４５２に取付けられる、曲げ応力を受ける４つのばね４５０によって基板の上に懸垂保持される。可動部４０８はまた、その長い側面から突出する歯４５４を備える。
【０１５４】
固定部４１０は、可動部４０８の両側に配列され、かつ、長い側面４０２．２に平行な２つのバー４５８を備える。バー４８５はまた、突出する歯４６０を備える。
【０１５５】
歯４５４および４６０は、交互に組合せされ、対向する平行面を有する。
【０１５６】
可動部４０８の変位は、通常動作では、矢印Ｆで示される。
【０１５７】
微小機械構造Ｓ５はまた、図３の微小機械構造Ｓ３の形態と同様の形態である停止手段４１６を備える。しかし、停止手段４１６は、可動部４０８の２つの短い側面４０２．１上に位置する。実際には、微小機械構造Ｓ３と対照的に、可動部４０８の平面外変位は、回転軸によって一方の端部に制限されず、曲げ応力を受けるばねは、こうした変位を適切に制限するのに適さない。
【０１５８】
固定部４１０は、それぞれが短い側面に対向する２つのバー４３０を備える。可動部４０８は、固定部４１０のハウジング４４０内で受けられる指部２３８を備え、固定部は、可動部４０８のハウジング４４６内で受けられる指部４４４を備える。停止手段４１６は、上方停止部、下方停止部、および側方停止部を、同時に形成する。
【０１５９】
機能は、微小機械構造Ｓ３の機能と同じである。
【０１６０】
図６は、図１Ａおよび１Ｂの微小機械構造Ｓ１の変形Ｓ６を示す。微小機械構造Ｓ６は、積層体が３つの層を備える点において、微小機械構造Ｓ１と異なる。
【０１６１】
本発明は、停止手段を作るために２層の積層体を使用することに限定されない。積層体は、ｎ層を備え得る。ｎは２以上である。さらに、層は、異なる厚さであり、また、異なる材料からなることができる。
【０１６２】
少なくとも３つの層の積層体を使用することによって、アクティブ層の異なる位置で、かつ／または、異なる間隔の値を有して停止部が作られる。
【０１６３】
微小機械構造Ｓ６は、基板５０２、微小機械構造のアクティブ構造を形成する３つの層５０４．１、５０４．２、５０４．３の積層体５０４、および停止手段５１６を備える。積層体は、可動部５０８および固定部５１０を備えるように構造化される。
【０１６４】
本発明によれば、犠牲層５１１は、基板５０２と層５０４．１との間に挿入され、犠牲層５１１の材料は、アクティブ構造の材料に対して選択的にエッチングされ得る。
【０１６５】
この実施形態では、層５０４．１、５０４．２、５０４．３は、異なる厚さであり、層５０４．１は、最小厚さを有し、層５０４．３は、最大厚さを有する。
【０１６６】
示す実施例では、上方停止部５１８は、第２の層５０４．２内に形成された可動部５０８の面および第３の層５０４．３内に形成された固定部５１０の面を備える。
【０１６７】
下方停止部５２０は、第２の層５０４．２内に形成された可動部５０８の面および第１の層５０４．１内に形成された固定部５１０の面を備える。
【０１６８】
高さが薄層の厚さによって規定されるため、これは、垂直停止部のギャップの高さの非常に良好な制御を提供する。
【０１６９】
ＭＥＭＳシステムの製造プロセスの実施例がここで述べられ、その製造プロセスにおいて、アクティブ部分は３つの層を備え、製造プロセスのステップは図８Ａ〜８Ｉに描かれている。
【０１７０】
ＳＯＩ構造（シリコンオンインシュレータ）が使用され、たとえば、基板７０２と、犠牲層７０４を形成する酸化物（ＢＯＸ：埋め込み酸化膜）層と、アクティブ積層体の層のうちの１つの層を形成するシリコン層７０６とを備える。犠牲層７０４は、１μｍ程度の厚さを有し、シリコン層７０６は、０．２μｍ程度の厚さを有する。
【０１７１】
図８Ａに示す第１のステップ中に、層７０６は、たとえばフォトリソグラフィおよびエッチングによって構造化される。このステップが終了すると、樹脂マスクを除去するためにピクリングが実行され、犠牲層を露出させるゾーンＺ１を生成する。
【０１７２】
図８Ｂに示す後続のステップ中に、酸化物層７０８が、０．３μｍ程度の厚さを有するシリコン層７０６上に堆積される。酸化物層７０８は、ゾーンＺ１を充填し、かつ、犠牲層７０４に接触する。
【０１７３】
層７０８の構造化が、フォトリソグラフィおよびエッチングによって実行される。このステップが終了すると、エッチング残留物を除去するためにピクリングが行われ得る。このステップの終了は、第１の層７０６を貫通する酸化物層の部分および第１の層７０６を部分的に覆う酸化物層の部分ならびに層７０６が覆われていないゾーンの少なくとも２つを生成する。示す実施例では、３つの酸化物の部分が存在する。
【０１７４】
示す実施例では、部分７０８’のうちの１つは、その部分７０８’が覆うゾーンＺ１の水平寸法に実質的に等しい水平寸法を有する。他の部分７０８”は、下方停止部の形成を可能にすることになる。しかし、酸化物の全ての部分が同じ寸法を有する場合もある。
【０１７５】
変形として、部分７０８’のリソグラフィおよび部分的なエッチングは、貼り付き防止スタッドを作るために層７１０を堆積する前に遂行され得る。
【０１７６】
図８Ｃに示す後続のステップ中に、ドープされたシリコン層７１０が堆積され、アクティブ積層体の第２の層が形成される。層７１０は、たとえばエピタキシャル成長によって得られ、５μｍの厚さを有する。
【０１７７】
酸化物層７０８の構造化された部分上にエピタキシャル成長によって堆積されたシリコンは、多結晶であり、一方、アクティブ層７０６上に堆積されたシリコンは、単結晶である。
【０１７８】
このステップが終了すると、犠牲層による、また、シリコン単結晶と多結晶シリコンとの間の異なる成長レートによる段差を平らにするために、機械−化学的研磨が実施され得る。
【０１７９】
図８Ｄに示す後続のステップ中に、アクティブ層７１０のゾーンのフォトリソグラフィが、部分７０８’の位置で遂行され、その後、このゾーンが、酸化物の部分７０８’に達するようにエッチングされ、したがって、アクティブ層７１０内に垂直チャネル７１１が形成される。
【０１８０】
次に、新しい酸化物層７１２の堆積およびその構造化が実行される。チャネル７１１は酸化物で充填される。エッチングが終了すると、ある部分が、部分７０８’の上に残り、部分７０８’に接続され、上方停止部の形成を可能にする。層７１５を堆積する前に、この部分のリソグラフィおよび部分的なエッチングを遂行することも可能であり、それは、貼り付き防止スタッドを作るために、以降で述べられるであろう。
【０１８１】
この第２の層の酸化物は、第１の層の酸化物と同じかまたは異なり得る。
【０１８２】
図８Ｆに示す後続のステップ中に、シリコン７１５の堆積が、たとえばエピタキシャル成長によって行われ、第３のアクティブ層が形成される。層７１５の厚さは、たとえば約３μｍである。
【０１８３】
図８Ｇに示す後続のステップ中に、金属層７１８の堆積が行われる。電気コンタクトの境界を定めるために、フォトリソグラフィが使用され、その後、これらのコンタクトを形成するためにエッチングが行われる。埋め込みゾーンもまた作られ得る。
【０１８４】
図８Ｈに示す後続のステップ中に、微小機械構造が作られる。たとえば、フォトリソグラフィによってエッチングされるゾーンが作られ、その後、垂直エッチング７２０が、たとえばシリコンのＤＲＩＥ（深堀り反応性イオンエッチング）または深堀りエッチングによって、３つのアクティブ層７０６、７１０、７１５の厚さで、酸化物層の部分７０８’、７０８”、および７１２に達するまで、また、犠牲層７０４に達するまで実行される。
【０１８５】
最後に、図８Ｉに示す最終ステップ中に、可動部７０８は、たとえば液体および／または蒸気のフッ化水素酸（ＨＦ）によって、犠牲層７０４および酸化物の部分の除去によって解放状態にされる。これは時間エッチングである。フッ化水素酸は、固定部の下に犠牲層を残したままで、可動部を解放状態にするのに十分に長い間、犠牲層および酸化物に接触したままにされる。
【０１８６】
酸化物層の部分７０８”および７１２を除去することによって、上方停止部および下方停止部が解放状態となる。
【０１８７】
下方停止部および上方停止部がアクティブ構造内で２つの異なる平面内に作られる微小機械構造が、簡略化された方法で生成され得る。
【０１８８】
２つの層を有する構造の場合にそうであるように、ＳＯＩ基板を使用する場合、第２の層および、必要である場合、後続の層は、シリコンまたは多結晶ＳｉＧｅの堆積によって作られ得る。
【０１８９】
標準的な基板はまた、たとえば酸化物の犠牲層を堆積させることによって、また、多結晶シリコンまたは多結晶ＳｉＧｅの第１の層を堆積させることによって使用され得る。第２のアクティブ層が作られ、必要である場合、後続の層もまた多結晶シリコンまたは多結晶ＳｉＧｅで作られる。
【０１９０】
金、銅、ＦｅＮｉなどのような金属材料の層もまた、アクティブ層を作るために使用され得る。
【０１９１】
異なる層を構造化する全ての方法が適用可能であることが十分に理解される。
【０１９２】
さらに、停止部が２つのステップで生成されるため、両方の垂直変位方向に対称または非対称ギャップを有する停止部が作られ得る。
【０１９３】
最後に、垂直停止部と側方停止部を組み合わせること、および、ウェハ搬送を必要としない表面技術を使用することによって、空間の３つの軸に沿って停止部を得ることが可能である。
【０１９４】
本発明による微小機械構造は、特に、機械エネルギーを電気エネルギーに変換するシステム内での、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳマイクロセンサ、慣性センサ（加速度計、ジャイロメータ）、ピエゾ抵抗または容量検出を有するＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ磁束計、ＭＥＭＳマイクロアクチュエータ（光学スキャナなど）において使用され得る。
【０１９５】
本発明は、垂直移動を検出する水平容量検出電極および／または垂直力によって生成される作動手段を使用する、ＭＥＭＳまたはＮＥＭＳセンサおよびアクチュエータを作るときに適用される。
【０１９６】
たとえば、こうしたＭＥＭＳまたはＮＥＭＳシステムは、容量検出または他の検出を用いて方向Ｚに応じて、かつ／または、Ｚに応じて検出移動のフィードバックを使用する、加速度計、あるいは、容量検出または他の検出を用い、かつ、Ｚに応じて検出移動のフィードバックを使用し得るＸ／Ｙジャイロスコープなどの慣性センサを作るのに使用され得る。述べたプロセスに従って作られた水平電極はまた、平面外移動共振器の静電共振周波数（トリミング）、または、ジャイロメータの場合、直交バイアスの補償電極を励起する、かつ／または、調整するのに役立ち得る。
【０１９７】
こうしたＭＥＭＳまたはＮＥＭＳシステムはまた、平面外移動を使用してアクチュエータを作るために使用され得る。
【０１９８】
図９は、ジャイロスコープＹで利用され得る微小機械構造の実施形態を示す。図９では、励起櫛歯および直交バイアスの補償電極は示されない。
【０１９９】
ジャイロスコープは、基板８０２上に堆積されたアクティブ構造８０４を備える。本発明によれば、アクティブ部分は、犠牲層８１１上に載る少なくとも２つの層８０７．１、８０７．２の積層体によって形成され、犠牲層８１１の材料は、積層体の材料に対して選択的にエッチングされ得る。
【０２００】
アクティブ構造は、それぞれが対向する面をそれぞれ備える可動部８０８および固定部８１０を備え、これらの対向する面は、カウンタリアクション（ｃｏｕｎｔｅｒ−ｒｅａｃｔｉｏｎ）、トリミングなどの検出電極を形成する。
【０２０１】
可動部の回転は、用紙の平面に垂直な軸Ｚに沿って検出される。
【０２０２】
示す実施例では、可動部は、軸Ｙに対して並んで対称に配列された２つの可動質量８１６、および、２つの可動質量の両側で平行に配列された２つの梁８１８．１、８１８．２を備える。各可動質量は、接続セグメント８２０によって２つの梁に接続される。可動部８０８は、軸Ｙに対して対称である。示す実施例では、接続セグメント８２０は、梁の軸に対して、また、接続セグメント８２０が取付けられる可動質量の面に対して垂直である。
【０２０３】
固定部８１０はまた、それぞれが、可動部の２つの梁８１８と協働する２つのサブ部分８１０．１、８１０．２内にある。
【０２０４】
固定サブ部分８１０．１は、第２の層内に形成された電極８１２．１を備え、梁８１８．１は、第１の層内に形成された電極８１４．１を備え、梁８１８．１は、反転Ｔの形態を有し、固定サブ部分８１０．１は、対応する形態のハウジングを備える。
【０２０５】
固定サブ部分８１０．２は、第１の層内に形成された電極８１２．２を備え、梁８１８．２は、第２の層内に形成された電極８１４．２を備え、梁８１８．２は、その分岐が積層体の第１の層に対向するサイトにおいてＴの形態を有する。
【０２０６】
その材料が、積層体の材料に対して選択的にエッチングされ得る犠牲層８１１が使用され、製造プロセスを簡略化する。
【０２０７】
この構造はまた、アクチュエータに適用可能である。
【０２０８】
図１０は、発振器のトリミング、カウンタリアクション、または差動検出、あるいは、平面外移動の検出に特に適用可能なシステムの実施形態を示す。
【０２０９】
このシステムは、形状が実質的に長方形で、第１の長手方向端部に位置する、その長手方向に直交する歪軸Ｔの周りで移動するのに適した可動部９０８を備える。
【０２１０】
歪軸Ｔを持つ端部に対向する第２の端部の位置において、可動部は、積層体の第１の層内に形成された電極９１４．１および積層体の第２の層内に形成された電極９１４．２を同時に備え、２つの電極９１４．１、９１４．２は、並んでいる。逆に、固定部９１０は、可動部９０８の第１の層内の電極９１４．１に対向する、積層体の第２の層内に形成された電極９１２．１および可動電極９０８の積層体の第１の層内に形成された電極９１４．２に対向する、積層体の第２の層内の電極９１２．２を備える。
【０２１１】
システムは、垂直加速度計を作るのに特によく適合する。
【０２１２】
本発明はまた、平面内励起を用いるジャイロスコープＸ／Ｙにおいて適用可能な、水平移動の垂直成分の補正のための、直交バイアスの補正電極を作る。こうしたシステムの詳細図は、図１１Ａおよび１１Ｂに示される。
【０２１３】
この実施例では、固定部１０１０は、固定部１０１０の縁部がノッチの縁部に対向するように、可動部１００８内に形成されたノッチ１０１６内で受けられる。２重矢印Ｆの方向への固定部の変位中に、ノッチ１０１６の側縁部は、固定部に対向する側縁部に近づき、他の側縁部は、固定部の他の側縁部から遠ざかる。
【０２１４】
固定部１０１０は、積層体の第２の層内に形成された上側電極１０１２．１、および、基板上の固定ゾーンに対して対向する積層体の第１の層内に形成された下側電極１０１２．２を備える。可動部１００８は、第１の層内に形成された下側電極１０１４．１および第２の層内に形成された上側電極１０１４．２を有する。
【０２１５】
犠牲層１０１１は、積層体と基板との間に挿入される。
【０２１６】
バイアス補償電極に対する静的電圧の印加は、機械的直交バイアスを補償する、変位ＡＸに比例するＺに応じた力（たとえば、質量の懸垂腕の非対角剛性係数（ｎｏｎ−ｄｉａｇｏｎａｌ  ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）によってもたらされる）を生成し、ＦＺ＝−ｋｘｚ．ｘの形態の、Ｚに応じた弾性戻り力（ｅｌａｓｔｉｃ  ｒｅｔｕｒｎ  ｆｏｒｃｅ）を生成する。静的電圧は、Ｚに応じた寄生振動を相殺するように調節される。質量によって生じる振動は、好ましい方向ｘだけで起こる。
【０２１７】
平面外センサおよびアクチュエータは、図６に示す構造などの３つ以上の層によって形成されたアクティブ部分を備え得る。
【０２１８】
図７Ａ〜７Ｇおよび８Ａ〜８Ｉで述べる製造プロセスは、平面外変位を有するＭＥＭＳまたはＮＥＭＳ構造を作ることに十分に適用される。
【符号の説明】
【０２１９】
２、１０２、２０２、３０２、４０２、５０２  基板
４、１０４、２０４、３０４、４０４、５０４  積層体
８、１０８、２０８、３０８、４０８、５０８  可動部
１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０  固定部
１６、１１６、２１６、３１６、４１６、５１６  停止手段
１２８．１、１２８．２、１２８．３、１３２．１、１３２．２、１３２．３、２３８、２４４、３３８、３４４  指部
２４０、３４０  ハウジング
５０４．１  第１の層
５０４．２  第２の層
５０４．３  第３の層
５１８  上方停止部
５２０  下方停止部
６０４、７０４  第１の犠牲層
６０６、７０６  第１のアクティブ層
６０８、７０８  第２の犠牲層
６１０、７１０  第２のアクティブ層
７０８’  第１の部分
７０８”  第２の部分
７１２  第３の犠牲層
７１５  第３のアクティブ層
８０８、９０８、１００８  可動部
８１０、９１０、１０１０  固定部
８１８．１、８１８．２  梁
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図８Ｉ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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