(57)【要約】  一実施形態において、ＭＥＭＳセンサ（１００）は、第１の層内の第１の固定電極（１０８と１１２）と、第１の固定電極の上に画定されたキャビティ（１１６）と、キャビティ上に延在する膜（１４０）と、膜内に画定され、第１の固定電極の実質的に真上に位置する第１の可動電極（１２８）と、少なくとも部分的に膜内部に画定され、少なくとも部分的にキャビティの真上に位置する第２の可動電極（１３２）とを含む。
2015529819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の層内の第１の固定電極と、
前記第１の固定電極の上に画定されたキャビティと、
前記キャビティ上に延在する膜と、
前記膜内に画定され、第１の固定膜の実質的に真上に位置する第１の可動電極と、
少なくとも部分的に前記膜内に画定され、少なくとも部分的に前記キャビティの真上に位置する第２の可動電極と、
を備えるＭＥＭＳセンサ。
【請求項２】
前記第１の可動電極および前記第２の可動電極が同心である、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項３】
前記第１の層内の第２の固定電極であって、少なくとも部分的に前記第２の可動電極の真下に位置する、第２の固定電極をさらに備える、請求項２に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項４】
前記膜内に画定され、前記キャビティの真上に位置する第３の可動電極をさらに備える、請求項２に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項５】
前記第１の層内の第２の固定電極であって、少なくとも部分的に前記第２の可動電極の真下に位置する、第２の固定電極と、
前記第１の層内の、前記第３の可動電極の真下の第３の固定電極と、
をさらに備える、請求項４に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項６】
前記第１の可動電極および前記第２の可動電極が互いにかみ合わされている、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項７】
前記第１の可動電極が前記膜の中心部分に位置し、
前記第２の可動電極が前記膜の外側部分に位置し、
前記膜の前記外側部分が前記膜の内側部分を取り囲む、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項８】
前記膜の前記中心部分に位置する第３の可動電極と、
前記膜の前記外側部分に位置する第４の可動電極と、
をさらに備える、請求項７に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項９】
前記膜の前記中心部分に位置する第５の可動電極と、
前記膜の前記中心部分に位置する第６の可動電極と、
前記膜の前記外側部分に位置する第７の可動電極と、
前記膜の前記外側部分に位置する第８の可動電極と、
をさらに備える、請求項８に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１０】
第１の層内に第１の固定電極を形成するステップと、
前記第１の層の上に膜層を形成するステップと、
前記膜層内に、前記第１の固定電極の実質的に真上に位置する第１の可動電極を形成するステップと、
前記膜層内に第２の可動電極を形成するステップと、
前記第１の層と前記膜層との間にキャビティを形成するステップであって、前記キャビティが前記第１の可動電極の下に、および少なくとも部分的に前記第２の可動電極の下に延在するステップと、
を含むＭＥＭＳセンサを形成する方法。
【請求項１１】
前記第１の可動電極および前記第２の可動電極が同心状に形成される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の可動電極が少なくとも部分的に前記第２の固定電極の真上にあるように前記第１の層内に第２の固定電極を形成するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記膜層内に第３の可動電極の形成するステップをさらに含み、前記キャビティを形成するステップが前記第３の可動電極の下に前記キャビティを形成するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２の可動電極が少なくとも部分的に第２の固定電極の真上に位置するように前記第１の層内に第２の固定電極を形成するステップと、
前記第３の可動電極が前記第３の可動電極の真上にあるように前記第１の層内に第３の固定電極を形成するステップと、
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１の可動電極を形成するステップおよび前記第２の可動電極を形成するステップが、互いにかみ合わされた第１および第２の可動電極を形成するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の可動電極を形成するステップが前記膜層の中心部分に前記第１の可動電極を形成するステップを含み、
前記第２の可動電極を形成するステップが前記膜層の外側部分に前記第２の可動電極を形成するステップを含み、
前記膜層の前記外側部分が前記膜層の内側部分を取り囲む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１７】
前記膜層の前記中心部分に第３の可動電極を形成するステップと、
前記膜層の前記外側部分に第４の可動電極を形成するステップと、
をさらに含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記膜層の前記中心部分に第５の可動電極を形成するステップと、
前記膜層の前記中心部分に第６の可動電極を形成するステップと、
前記膜層の前記外側部分に第７の可動電極を形成するステップと、
前記膜層の前記外側部分に第８の可動電極を形成するステップと、
をさらに含む、請求項１７に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１９】
第１の層内の第１の固定電極、
前記第１の固定電極の上に画定されたキャビティ、
前記キャビティ上に延在する膜、
前記膜内に画定され、第１の固定膜の実質的に真上に位置する第１の可動電極、および
少なくとも部分的に前記膜内に画定され、少なくとも部分的に前記キャビティの真上に位置する第２の可動電極
を含むＭＥＭＳセンサと、
内部に格納されたプログラム命令を含むメモリと、
前記ＭＥＭＳセンサおよび前記メモリに動作可能に接続されたプロセッサとを備え、前記プロセッサが、前記プログラム命令を実行して、
前記第１の可動電極を使用して前記ＭＥＭＳセンサから第１の信号を取得し、
前記第２の可動電極を使用して前記ＭＥＭＳセンサから第２の信号を取得し、
前記第１の信号および前記第２の信号に基づいて圧力を求める
ように構成される、ＭＥＭＳ圧力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、その全内容が参照により本明細書に組み込まれる、２０１２年８月２１日に出願された米国仮出願第６１／６９１，４７２号の利益を主張する。
[0001]本開示は、ＭＥＭＳデバイスの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]ＭＥＭＳセンサは、典型的には、圧力を印加すると曲がる変形可能な膜を使用する。容量性圧力センサについては、圧力を増加すると膜上の電極が固定電極に向かって曲がり、２つの電極間に静電容量の変化が生じる。次いで、この静電容量が、変形可能な膜に印加された圧力を求めるために測定される。同様に、容量性マイクロホンは、静電容量の変化を引き起こす音響振動に応答する。
【０００３】
[0003]上記の基本的なＭＥＭＳセンサは動作可能ではあるが、基本的なデバイス構造は、多くの用途において十分な精度要求を実現しない。したがって、様々な用途のますます増大する精度要求を実現することを期待して、より複雑な構造が研究されてきた。ＭＥＭＳセンサの精度を向上させる多少の成功例はあるが、重大な課題に直面している。通常直面している課題の一部は、センサの温度感受性、可変静電容量（膜）と（圧力に影響されない）基準静電容量との温度感受性の差、静電作動または追加測定の必要性、並びにＭＥＭＳセンサ構造の幾何学形状および材料特性によって定められる測定可能な圧力範囲の制限を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0004]前述の点を考慮して、温度ばらつきを補償するＭＥＭＳ圧力センサを提供することは有益であろう。そうした圧力センサが著しい追加のスペースを必要としない場合は、さらに有益であろう。公知の作製技術で作製することができる温度ばらつきを補償するＭＥＭＳ圧力センサは、さらに有益であろう。さらに動作範囲を増大させた圧力センサは、やはり有益であろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]一実施形態では、ＭＥＭＳセンサは、第１の層内の第１の固定電極と、第１の固定電極の上に画定されたキャビティと、キャビティ上に延在する膜と、膜内に画定され、第１の固定電極の実質的に真上に位置する第１の可動電極と、少なくとも部分的に膜内部に画定され、少なくとも部分的にキャビティの真上に位置する第２の可動電極とを含む。
【０００６】
[0006]別の実施形態では、ＭＥＭＳセンサを形成する方法は、第１の層内に第１の固定電極を形成するステップと、第１の層の上に膜層を形成するステップと、膜層内に、第１の固定電極の実質的に真上に位置する第１の可動電極を形成するステップと、膜層内に第２の可動電極を形成するステップと、第１の層と膜層との間にキャビティを形成するステップであって、キャビティが第１の可動電極の直下におよび少なくとも部分的に第２の可動電極の直下に延在する、ステップとを含む。
【０００７】
[0007]さらに別の実施形態では、ＭＥＭＳ圧力システムは、第１の層内の第１の固定電極、第１の固定電極の上に画定されたキャビティ、キャビティの上に延在する膜、膜内に画定され、第１の固定膜の実質的に真上に位置する第１の可動電極、および少なくとも部分的に膜内部に画定され、少なくとも部分的にキャビティの真上に位置する第２の可動電極を備えたＭＥＭＳセンサと、内部に格納されたプログラム命令を含むメモリと、ＭＥＭＳセンサおよびメモリに動作可能に接続されたプロセッサとを含み、プロセッサは、プログラム命令を実行して、第１の可動電極を使用してＭＥＭＳセンサから第１の信号を取得し、第２の可動電極を使用してＭＥＭＳセンサから第２の信号を取得し、第１の信号および第２の信号に基づいて圧力を求めるように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】[0008]２つの固定電極の上に配置された膜内の２つの可動電極を含むセンサデバイスの平面図である。
【図２】[0009]図１のセンサデバイスの側部断面図である。
【図３】[0010]可撓性膜を変形するように可撓性膜に圧力が印加された図１のセンサデバイスの側部断面図である。
【図４】[0011]単一の膜内に少なくとも２つの可動電極を有するセンサを使用して２つの異なる圧力領域のモニタリングを行なうシステムの概略図である。
【図５】[0012]可撓性膜内に複数の内部電極および複数の外部電極を含むセンサデバイスの膜部分の平面図である。
【図６】[0013]可撓性膜内に２つの互いにかみ合わされた電極を含むセンサデバイスの膜部分の平面図である。
【図７】[0014]可撓性膜内に３つの電極を含むセンサデバイスの膜部分の平面図である。
【図８】[0015]２つの面内電極を画定するためにデバイス層がエッチングされたウェーハの側部断面図である。
【図９】[0016]図８のウェーハの平面図である。
【図１０】[0017]トレンチが酸化物材料で充填され、酸化物層がデバイス層の上に形成された図８のウェーハである。
【図１１】[0018]図１０のウェーハの平面図である。
【図１２】[0019]開口部がデバイス層のコンタクト部分の上の酸化物層内にエッチングされた図１０のウェーハである。
【図１３】[0020]図１２のウェーハの平面図である。
【図１４】[0021]２つの面内電極の真上にある２つの面外電極を画定するために第１のキャップ層部分が酸化物層の上に形成され、トレンチが酸化物層内に形成された図１２のウェーハである。
【図１５】[0022]図１４のウェーハの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[0023]本開示の原理についての理解を促す目的で、図面に示され、以下の明細書に記載された実施形態をここで参照する。これによって本開示の範囲を限定することは意図されていないことを理解されたい。本発明が、例示される実施形態に対するいかなる変更形態および修正形態をも含み、本発明が関係する当業者が通常思い浮かぶような本開示の原理の適用形態をさらに含むことをさらに理解されたい。
【００１０】
[0024]これらの実施形態の多くでは、ＭＥＭＳセンサは、音響、光、加速度、圧力、または温度などの物理状態を検知するために、および検知された物理状態を表す電気的信号を提供するために使用されうる。例えば、ＭＥＭＳセンサは、加速度計センサ、動きセンサ、傾斜センサ、温度センサ、圧力センサ、光センサ、ＩＲセンサ、ＭＥＭＳマイクロホンなどの音響センサ、ＭＥＭＳ受信機／スピーカー、またはそれらの組み合わせであってもよい。各実施形態は、例えば、自動車、家電、ラップトップ、ハンドヘルドもしくはポータブルコンピュータ、移動電話、スマートフォン、無線デバイス、タブレット、個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）、ＭＰ３プレーヤ、カメラ、ＧＰＳ受信機もしくはナビゲーションシステム、電子読み取り表示装置、プロジェクタ、コックピット操縦装置、ゲーム機、イヤホン、ヘッドセット、補聴器、ウェアラブル表示デバイス、セキュリティシステムなどの様々な用途で実施され、またはこれら様々な用途と関連付けられてもよい。図１および２は、ＭＥＭＳセンサ１００を示す。ＭＥＭＳセンサ１００は、容量性圧力センサであり、デバイス層１０２、およびデバイス層１０２をキャップ層１０６から分離する酸化物層１０４を含む。
【００１１】
[0025]デバイス層１０２内部に、略円形の固定内部電極１０８が電気的絶縁部分１１０によって画定される。固定外部電極１１２が実質的に固定内部電極１０８のまわり全てに延在する。外部電極１１２は、その内側を絶縁部分１１０によって、およびその外側を絶縁部分１１４によって画定される。内部電極１０８および外部電極１１２は両方とも、キャビティ１１６によってキャップ層１０６から分離される。
【００１２】
[0026]キャップ層１０６の内部で、略円形の可動内部電極１２８が電気的絶縁部分１３０によって画定される。内部電極１０８と実質的に同一形状である内部電極１２８は、内部電極１０８の実質的に真上にある。可動外部電極１３２が実質的に可動内部電極１２８のまわり全てに延在する。外部電極１３２は、その内側を絶縁部分１３４によって、およびその外側を絶縁部分１３６によって画定される。絶縁部分１３０および絶縁部分１３４によって画定される絶縁リング１３８が内部電極１２８と外部電極１３２との間に位置する。一部の実施形態では、単一の絶縁部分は、絶縁リングである。外部電極１１２と実質的に同一形状である外部電極１３２は、外部電極１１２の実質的に真上にある。膜１４０は、キャビティ１１６の真上に位置するキャップ層１０６の部分として画定される。一実施形態では、可撓性膜１４０の直径は、外部電極１３２の直径よりも大きい。別の実施形態では、最も外側の電極１３２は、膜１４０の縁部を越えて延在する。
【００１３】
[0027]内部電極１０８は、リード線１５２によってコンタクト１５０と電気的に通じる。複数のステップで形成されうるリード線１５２は、デバイス層１０２に沿って、および酸化物層１０４を通って上に向かって、コンタクト１５０が位置するキャップ層１０６の上部表面まで延在する。同様に、外部電極１１２は、デバイス層１０２に沿って、および酸化物層１０４を通って上に向かって、コンタクト１５４が位置するキャップ層１０６の上部表面まで延在するリード線１５６によってコンタクト１５４と電気的に通じる。
【００１４】
[0028]内部電極１２８は、キャップ層１０６に沿って延在するリード線１６０によってコンタクト１５８と電気的に通じる。外部電極１３２は、キャップ層１０６に沿って延在するリード線１６４によってコンタクト１６２と電気的に通じる。
【００１５】
[0029]動作において、図３の矢印１７０によって示されるように可撓性膜１４０に圧力が印加される。圧力が印加されると、可撓性膜１４０は、デバイス層１０２へ向かってキャビティ１１６内へと押しやられる。可動電極１２８が固定電極１０８に近づくと、可動電極１２８と固定電極１０８との間の静電容量が変わる。この変化は、コンタクト１５４と１５８との間の信号を測定することによって検出可能である。
【００１６】
[0030]内部電極１２８のこの初期移動中に、外部電極１３２も移動するが、外部電極１３２は、膜１４０の外側縁部のそばに位置するため、ごくわずかな量しか移動しない。したがって、コンタクト１５４および１６２において測定されるような、外部電極１３２と外部電極１１２との間の静電容量は、初期印加圧力によってあまり影響されない。したがって、外部電極１３２および外部電極１１２は、基準キャパシタとして機能し、センサデバイス１００に対する温度補償を行なうために使用されうる。
【００１７】
[0031]さらに、図３の構成では、膜１４０は、内部電極１０８からわずかしか離れていない。したがって、膜１４０に印加される十分に高い圧力はいずれも、上部可動電極１２８を固定電極１０８と接触させることとなり、それによってコンタクト１５０と１５８間の測定を無効にする。従来知られているデバイスでは、このことがセンサの動作限界を表す。
【００１８】
[0032]しかし、可動電極１２８が固定電極１０８と接触するときでさえ、外部電極１３２は、外部電極１１２から間隔が空いている。したがって、さらなる圧力によって結果として図３の構成から膜１４０をさらに変形させ、それによってコンタクト１５０および１６２間で測定される静電容量を変えるため、外部電極１３２および外部電極１１２は、膜１４０に印加される圧力を測定するためのさらなる範囲を提供する。したがって、内部電極対１０８／１２８が過度の出力非線形性または他の何らかのセンサ限界によって制限される場合でさえ、センサ１００は、有用な出力を提供する。
【００１９】
[0033]膜内に少なくとも２つの可動電極を含むセンサ１８２を組み込むシステム１８０を図４に示す。本システム１８０は、プロセッサ１８４、メモリ１８６、および任意選択で制御可能な電圧源１８８をさらに含む。メモリ１８６は、プロセッサ１８４によって実行されたときにセンサ１８２からの少なくとも２つの信号を処理するプログラム命令を含む。１つの信号は、図２の可動電極１２８などの膜内の第１の可動電極に基づき、第２の信号は、電極１３２などの膜内の第２の可動電極に基づく。これらの信号は、上記のように処理され、内部電極による低圧領域感度、および外部電極による高圧領域感度を提供することができる。
【００２０】
[0034]単一の電極対を使用して構造体に同時に電圧を印加し、静電容量を測定することは可能であるが、そうした測定は、ノイズおよび他の測定誤差源による影響を受けやすい。追加の電極対を含むことによって、異なる一組の電極を使用して電圧を印加し、圧力測定信号を変調するための、またはセルフテスト信号を印加するための測定に影響を及ぼさないように十分に電気的に絶縁された元の電極対について測定することができる。したがって、図５の実施形態では、可撓性膜２０６内に設けられた複数の内部電極２０２および複数の外部電極２０４を含むセンサ２００の一部を示す。センサ２００は、複数の内部電極２０２および複数の外部電極２０４のそれぞれに対するそれぞれの固定電極（図示せず）を含む。図４のセンサ１８２としてセンサ２００を組み込むことによって、プロセッサ１８４は、メモリ１８６内のプログラム命令を実行して圧力測定信号を変調するために、またはセルフテスト信号を印加するために電圧源１８８を制御することができる。
【００２１】
[0035]「内部」および「外部」電極の対を有することが望まれない実施形態では、電極は、互いにかみ合わされてもよい。例として、図６は、可撓性膜２２６内に互いにかみ合わされた電極２２２および２２４を含むセンサ２２０の一部を示す。電極２２４は、膜２２６の中心および膜２２６の外側部分の両方に位置する。
【００２２】
[0036]他の用途では、複数の電極の「リング」が望まれる場合がある。図７は、可撓性膜２５８内に中心電極２５２、中間電極２５４、および外部電極２５６を含むセンサ２５０を示す。単一の固定電極２６０が電極２５２、２５４、および２５６の直下に位置するが、別の実施形態では、３つの固定電極が設けられ、それぞれが電極２５２、２５４、および２５６のそれぞれに関連付けられる。システム１８０に組み込まれたとき、３つの異なる圧力の測定範囲を提供するために、一実施形態におけるセンサ２５０が使用され、それぞれの範囲が電極２５２、２５４、および２５６のそれぞれ、ならびに固定電極２６０に関連付けられる。
【００２３】
[0037]センサデバイス２５０は、電極２５２、２５４、２５６、および１６０にそれぞれ電気的に結合されたコンタクト２６２、２６４、２６６、および２６８をさらに含む。一実施形態では、中心電極２５２は、キャップ層２７２に沿って延在するリード線２７０によってコンタクト２６２と電気的に通じる。中間および外部電極２５４、２５６は、やはりキャップ層２７２に沿って延在するリード線２７４、２７６によってそれぞれコンタクト２６４、２６６と電気的に通じる。固定電極２６０は、リード線２７８によってコンタクト２６８と電気的に通じる。
【００２４】
[0038]上記のセンサは、公知の技術を使用して作製されうるのが有利である。上で論じたものと同様のセンサが形成される方法を示すプロセスについて図８〜１５を参照して論じる。
【００２５】
[0039]最初に図８および９を参照すると、ハンドル層（ｈａｎｄｌｅ  ｌａｙｅｒ）３０２、埋め込み酸化物層３０４、およびデバイス層３０６を含むＳＯＩウェーハ３００が最初にエッチングされ、２つの面内電極３０８／３０９および面内電極３０８／３０９に対する下部のコンタクト部分３１０／３１１をそれぞれ画定する。コネクタ３１２／３１３が面内電極３０８／３０９と下部のコンタクト部分３１０／３１１との間にエッチングされる。面内電極３０９は、トレンチ部分３１６によって画定され、面内電極３０８は、トレンチ部分３１４によって画定される。所望の場合、構造層またはハンドル層３０２は、低圧化学気相堆積（ＬＰＣＶＤ）またはエピ・ポリシリコン層であってもよい。
【００２６】
[0040]次いで、面内電極３０８／３０９、下部のコンタクト部分３１０／３１１、およびコネクタ３１２／３１３を画定するトレンチは、共形の酸化物堆積を使用して図１０および１１に示すようにトレンチ酸化物部分３２０によって充填される。酸化物堆積によって、結果としてデバイス層３０６の上部表面上に酸化物層３２２がさらに得られる。酸化物層３２２の厚さは、以下でより完全に論じるように２つの電極間のギャップを定める。酸化物層３２２は、化学機械研磨（ＣＭＰ）などの任意の所望の技法によって平坦化されてもよい。一部の実施形態における酸化物層３２２は、例えば、別の酸化物堆積によって実現される。
【００２７】
[0041]図１２および１３を参照すると、次いでコンタクト開口部３２４／３２５が酸化物層３２２を貫いてエッチングされ、下部のコンタクト部分３１０／３１１の上部表面を露出する。図１４および１５に示すように、エピ・ポリの堆積によって、エピ・ポリのコンタクト部分３２６でコンタクト開口部３２４／３２５を充填し、一方で酸化物層３２２の上の下部のキャップ層部分３２８を堆積させる。コンタクト部分３２６は、したがって下部のコンタクト部分３１０の上部表面から下部のキャップ層部分３２８の上部表面まで延在する。代替の実施形態では、下部のキャップ層部分３２８は、溶融接合（融着）プロセス（ｆｕｓｉｏｎ  ｂｏｎｄｉｎｇ  ｐｒｏｃｅｓｓ）に続いて、接合ウェーハのバルクを除去するための研削／研磨またはスマートカット（ＳｍａｒｔＣｕｔ）技術を使用して形成される単結晶シリコンであってもよい。この代替の実施形態では、電気的コンタクトは、溶融の後に形成されなければならない。さらなる実施形態では、研磨されたポリシリコンデバイス層が使用されてもよい。
【００２８】
[0042]図１４および１５は、下部のキャップ層部分３２８のＣＭＰ後にエッチングされてもよいトレンチ３３０および３３２をさらに示す。トレンチ３３０は、下部のキャップ層部分３２８の上部表面から酸化物層３２２の上部表面まで延在し、電極３３４を画定する。トレンチ３３０は、コネクタ３３８を画定するトレンチ部分を含む。トレンチ３３２は、外部電極３３５を画定し、トレンチ部分は、コネクタ３３６を画定する。
【００２９】
[0043]一部の実施形態では、次いで、低応力窒化物を使用して、トレンチ３３２および３３０を充填し、下部のキャップ層部分３２８の上部表面上に低応力窒化物層を形成する。次いで、薄い酸化物層が低応力窒化物層の上部表面上に設けられる。次いで、薄い酸化物層および窒化物層がパターニングおよびエッチングされ、２つの電極３３４および３３５のまわりにガスケットを形成する。
【００３０】
[0044]次いで、薄いエピ・ポリ堆積層が下部のキャップ部分３２８の上部表面およびガスケットの上部表面上に形成され、中間のキャップ層部分を形成する。所望の場合、中間のキャップ層部分は、平坦化されてもよい。
【００３１】
[0045]ガス抜き孔が形成された後、電極３３４／３３５をリリースするＨＦ気相エッチリリースが行なわれる。面内電極３０８／３０９の上部表面と電極３３４／３３５の下部表面との間の酸化物層３２２のエッチングされた部分は、面内電極３０８／３０９と面外電極３３４／３３５の下部表面との間のギャップを定める。次いで、エピ反応炉内で清浄な高温封止が行なわれガス抜き孔を封止する。あるいは、ガス抜き孔は、酸化物、窒化物、シリコンのマイグレーションなどを使用して封止されてもよい。
【００３２】
[0046]異なる実施形態では追加のトレンチ／エッチング作業が行なわれ、所望の最終のデバイス構成を提供する。したがって、電極の特定の配置に対して図８〜１５のプロセスをわずかに修正することによって、図１〜３および５〜７のセンサのそれぞれが形成される。開示された構造を作製する１つの方法について記載したが、他の方法が使用されてもよい。
【００３３】
[0047]上記のセンサは、センサ膜内に複数の検知電極および／または固定電極領域を組み込む。これらの追加の電極を組み込むことによって、可変および基準キャパシタの温度の影響の整合、静電テスト用の別個の電極、線形性改善の可能性、およびセンサのダイナミックレンジ向上能力などのいくつかの利点が加わる。
【００３４】
[0048]複数の電極は、機械的にはよく結合されているが、電気的には絶縁されている。
[0049]それゆえ、上記のデバイスを使用して膜および／または固定電極内に複数の絶縁された電極を有する容量性センサを提供することができる。異なる実施形態では、デバイスは、複数の膜電極を使用する単一の共通の固定電極として、および複数の固定電極を使用する単一の共通の膜電極として構成される。
【００３５】
[0050]一部の実施形態では、電極は、誘電体充填された絶縁トレンチにより（膜または固定電極）、絶縁層の上部の堆積金属により、またはシリコン中のドーパント注入により（膜または固定電極）形成される。
【００３６】
[0051]一部の実施形態では、電極は、１つまたは複数の同心の外部電極を有する中心電極を含む。一部の実施形態では、電極は、（やはりより小さな領域に分割される）同心の外部電極を有する１組の中心電極（例えば、より小さな領域に分割される円）を含む。一部の実施形態では、電極は、何らかの必要性（モード形状、レイアウト、複雑さなど）に応じて任意の形状であり、任意の位置にある。一部の実施形態では、電極は、周辺静電容量が増加するため、蛇行したまたは互いにかみ合わされた電極である。
【００３７】
[0052]本発明について図面および前述の記載において詳細に示し説明したが、本発明は、性格上例示であって、限定していると考えられるべきではない。例えば、異なる順番で上記のステップを行なうこと含む上記の手法に対する数多くの変形形態が可能であってもよい。好ましい実施形態のみが提示されており、本発明の趣旨の範囲に入る全ての変更形態、修正形態、および適用形態が保護されることが望まれることを理解されたい。
【図１】
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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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年5月20日(2015.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の層内の第１の固定電極と、
前記第１の固定電極の上に画定されたキャビティと、
前記キャビティ上に延在する膜と、
前記膜内に画定され、第１の固定膜の実質的に真上に位置する第１の可動電極と、
少なくとも部分的に前記膜内に画定され、少なくとも部分的に前記キャビティの真上に位置する第２の可動電極と、
を備えるＭＥＭＳセンサ。
【請求項２】
前記第１の可動電極および前記第２の可動電極が同心である、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項３】
前記第１の層内の第２の固定電極であって、少なくとも部分的に前記第２の可動電極の真下に位置する、第２の固定電極をさらに備える、請求項２に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項４】
前記膜内に画定され、前記キャビティの真上に位置する第３の可動電極をさらに備える、請求項２に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項５】
前記第１の層内の第２の固定電極であって、少なくとも部分的に前記第２の可動電極の真下に位置する、第２の固定電極と、
前記第１の層内の、前記第３の可動電極の真下の第３の固定電極と、
をさらに備える、請求項４に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項６】
前記第１の可動電極および前記第２の可動電極が互いにかみ合わされている、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項７】
前記第１の可動電極が前記膜の中心部分に位置し、
前記第２の可動電極が前記膜の外側部分に位置し、
前記膜の前記外側部分が前記膜の内側部分を取り囲む、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項８】
前記膜の前記中心部分に位置する第３の可動電極と、
前記膜の前記外側部分に位置する第４の可動電極と、
をさらに備える、請求項７に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項９】
前記膜の前記中心部分に位置する第５の可動電極と、
前記膜の前記中心部分に位置する第６の可動電極と、
前記膜の前記外側部分に位置する第７の可動電極と、
前記膜の前記外側部分に位置する第８の可動電極と、
をさらに備える、請求項８に記載のＭＥＭＳセンサ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
[0007]さらに別の実施形態では、ＭＥＭＳ圧力システムは、第１の層内の第１の固定電極、第１の固定電極の上に画定されたキャビティ、キャビティの上に延在する膜、膜内に画定され、第１の固定膜の実質的に真上に位置する第１の可動電極、および少なくとも部分的に膜内部に画定され、少なくとも部分的にキャビティの真上に位置する第２の可動電極を備えたＭＥＭＳセンサと、内部に格納されたプログラム命令を含むメモリと、ＭＥＭＳセンサおよびメモリに動作可能に接続されたプロセッサとを含み、プロセッサは、プログラム命令を実行して、第１の可動電極を使用してＭＥＭＳセンサから第１の信号を取得し、第２の可動電極を使用してＭＥＭＳセンサから第２の信号を取得し、第１の信号および第２の信号に基づいて圧力を求めるように構成される。
さらに別の実施形態では、ＭＥＭＳセンサを形成する方法は、第１の層内に第１の固定電極を形成するステップと、前記第１の層の上に膜層を形成するステップと、前記膜層内に、前記第１の固定電極の実質的に真上に位置する第１の可動電極を形成するステップと、前記膜層内に第２の可動電極を形成するステップと、前記第１の層と前記膜層との間にキャビティを形成するステップであって、前記キャビティが前記第１の可動電極の下に、および少なくとも部分的に前記第２の可動電極の下に延在するステップと、を含む。前記第１の可動電極および前記第２の可動電極が同心状に形成されてもよい。上記方法は、前記第２の可動電極が少なくとも部分的に前記第２の固定電極の真上にあるように前記第１の層内に第２の固定電極を形成するステップをさらに含んでもよい。上記方法は、前記膜層内に第３の可動電極の形成するステップをさらに含み、前記キャビティを形成するステップが前記第３の可動電極の下に前記キャビティを形成するステップをさらに含んでもよい。上記方法は、前記第２の可動電極が少なくとも部分的に第２の固定電極の真上に位置するように前記第１の層内に第２の固定電極を形成するステップと、前記第３の可動電極が前記第３の可動電極の真上にあるように前記第１の層内に第３の固定電極を形成するステップと、をさらに含んでもよい。前記第１の可動電極を形成するステップおよび前記第２の可動電極を形成するステップが、互いにかみ合わされた第１および第２の可動電極を形成するステップを含んでもよい。前記第１の可動電極を形成するステップが前記膜層の中心部分に前記第１の可動電極を形成するステップを含み、前記第２の可動電極を形成するステップが前記膜層の外側部分に前記第２の可動電極を形成するステップを含み、前記膜層の前記外側部分が前記膜層の内側部分を取り囲んでもよい。上記方法は、前記膜層の前記中心部分に第３の可動電極を形成するステップと、前記膜層の前記外側部分に第４の可動電極を形成するステップと、をさらに含んでもよい。上記方法は、前記膜層の前記中心部分に第５の可動電極を形成するステップと、前記膜層の前記中心部分に第６の可動電極を形成するステップと、前記膜層の前記外側部分に第７の可動電極を形成するステップと、前記膜層の前記外側部分に第８の可動電極を形成するステップと、をさらに含んでもよい。
さらに別の実施形態では、ＭＥＭＳ圧力システムは、第１の層内の第１の固定電極、前記第１の固定電極の上に画定されたキャビティ、前記キャビティ上に延在する膜、前記膜内に画定され、第１の固定膜の実質的に真上に位置する第１の可動電極、および少なくとも部分的に前記膜内に画定され、少なくとも部分的に前記キャビティの真上に位置する第２の可動電極を含むＭＥＭＳセンサと、内部に格納されたプログラム命令を含むメモリと、前記ＭＥＭＳセンサおよび前記メモリに動作可能に接続されたプロセッサとを備える。前記プロセッサが、前記プログラム命令を実行して、前記第１の可動電極を使用して前記ＭＥＭＳセンサから第１の信号を取得し、前記第２の可動電極を使用して前記ＭＥＭＳセンサから第２の信号を取得し、前記第１の信号および前記第２の信号に基づいて圧力を求めるように構成されてもよい。
【国際調査報告】
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