專利名稱：物理量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及物理量傳感器，其具有在高度方向上位移的可動部和限制所述可動部的位移的限動部。
背景技術(shù)：
在專利文獻(xiàn)1所記載的發(fā)明中，公開有一種形成有防止相對于可動部的粘附用的突起部的MEMS傳感器。另外，在專利文獻(xiàn)2所記載的發(fā)明中，公開有一種設(shè)有用于防止可動部與固定部直接接觸的突起部的MEMS傳感器。在這樣的現(xiàn)有技術(shù)中，為了降低與可動部的接觸面積來提高耐粘附性，而形成為設(shè)有突起部的結(jié)構(gòu)，但對用于使可動部與突起部接觸時的耐沖擊性和耐粘附性一起提高的平面形狀未進(jìn)行考慮。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本特表平10-512675號公報專利文獻(xiàn)2 日本特開平5_17觀46號公報

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明用于解決上述現(xiàn)有的課題，其目的在于提供一種尤其是耐沖擊性及耐粘附性優(yōu)良的物理量傳感器。本發(fā)明中的物理量傳感器的特征在于，具有在高度方向上位移的可動部和在高度方向上與所述可動部對置配置且限制所述可動部的位移的突起狀的限動部，在所述限動部的與所述可動部對置的對置面的外周設(shè)有第一接觸端部和第二接觸端部，所述第一接觸端部為可動部向接近所述限動部的方向位移而首先與所述對置面接觸的部分，所述第二接觸端部為可動部從與所述限動部抵接的抵接狀態(tài)向離開的方向位移時首先從所述對置面分離的部分，所述第一接觸端部的與所述可動部接觸的接觸長度比所述第二接觸端部的與所述可動部接觸的接觸長度長。這樣，在本發(fā)明中，由于可動部在與限動部的對置面接觸時，首先與第一接觸端部接觸，因此在接觸瞬間，應(yīng)力施加在第一接觸端部上。另外，由于可動部在從限動部的對置面離開時，首先從第二接觸端部剝下，因此在剝下瞬間，應(yīng)力施加在第二接觸端部上。在本發(fā)明中，第一接觸端部的與所述可動部接觸的接觸長度比所述第二接觸端部的與所述可動部接觸的接觸長度長。因此，在接觸瞬間能夠使施加在限動部上的應(yīng)力分散，在剝下瞬間能夠使施加在限動部上的應(yīng)力集中。通過以上，在本發(fā)明中，能夠構(gòu)成耐沖擊性及耐粘附性優(yōu)良的限動部。
在本發(fā)明中，優(yōu)選所述第一接觸端部由直線狀或曲線狀形成，所述第二接觸端部由兩根直線部或曲線部、或者所述直線部與所述曲線部相交的交點形成。由此，能夠更有效地促進(jìn)接觸瞬間的應(yīng)力分散，并且，能夠促進(jìn)剝下瞬間的應(yīng)力集中。另外，在本發(fā)明中，可以構(gòu)成為，所述第一接觸端部由直線狀形成，所述第二接觸端部由曲線狀形成。另外，在本發(fā)明中，可以構(gòu)成為，在所述對置面的外周形成有第一曲線部及第二曲線部，所述第一接觸端部包含于所述第一曲線部，所述第二接觸端部包含于所述第二曲線部，所述第一曲線部的曲率半徑比所述第二曲線部的曲率半徑大。另外，優(yōu)選在所述對置面的比第一接觸端部及所述第二接觸端部靠內(nèi)側(cè)的位置形成有開口部。由此，能夠使可動部與限動部之間的接觸面積更小，從而能夠進(jìn)一步有效地提高耐粘附性。另外，在本發(fā)明中，所述物理量傳感器優(yōu)選適用于如下方式，即，所述可動部具有 重物部；與被固定支承的錨定部和所述重物部連結(jié)成轉(zhuǎn)動自如的支承部；在所述支承部轉(zhuǎn)動而使所述重物部向高度方向位移時，相對于所述重物部的位移方向向反方向位移的腿部，在高度方向上與所述腿部對置的位置形成有所述限動部。在上述結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選所述第一接觸端部設(shè)置在所述腿部延伸方向的自由端側(cè)，所述第二接觸端部設(shè)置在基端側(cè)。由于腿部從自由端側(cè)與限動部接觸，并從基端側(cè)剝下，因此通過上述那樣將第一接觸端部設(shè)置在自由端側(cè)，將第二接觸端部設(shè)置在基端側(cè)，從而能夠適當(dāng)?shù)貙崿F(xiàn)接觸瞬間的應(yīng)力分散和剝下瞬間的應(yīng)力集中?；蛘撸景l(fā)明中的物理量傳感器的特征在于，具有在高度方向上位移的可動部和在高度方向上與所述可動部對置配置且限制所述可動部的位移的限動部，在所述限動部的與所述可動部對置的對置面上的比外周靠內(nèi)側(cè)的位置形成有第
一開口部。由此，能夠減小可動部與限動部的接觸面積。尤其是通過設(shè)置第一開口部，不僅能夠通過蝕刻削減外周側(cè)的側(cè)壁，還能夠通過蝕刻削減第一開口部側(cè)的側(cè)壁，從而能夠有效地減小位于外周與第一開口部之間的限動部的寬度尺寸。因此，能夠使限動部的對置面積比以往形成得小。另外，在將未設(shè)置開口部，具備與本發(fā)明的限動部的外周大致相似形狀的外周，且具有與本發(fā)明的限動部大致相同的對置面積的限動部作為比較例時，能夠使可動部與本發(fā)明的限動部的外周接觸的瞬間的接觸長度比可動部與比較例的限動部的外周接觸的瞬間的接觸長度長。因此，通過使用本發(fā)明的限動部，與比較例相比，能夠有效地促進(jìn)接觸瞬間的應(yīng)力分散。通過以上，在本發(fā)明中，能夠構(gòu)成耐沖擊性及耐粘附性優(yōu)良的限動部。在本發(fā)明中，優(yōu)選所述限動部的對置面的外周構(gòu)成圓周狀或圓周的一部分。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選形成有從所述第一開口部連續(xù)而向外周相連的一個以上的第二開口部。由此，在可動部與限動部的對置面的整面抵接時，第一開口部不會成為密閉狀態(tài)，從而能夠提高耐粘附性。另外，在本發(fā)明中，優(yōu)選形成為，在所述可動部的與所述限動部對置的對置面上形成有蝕刻用孔，在所述可動部與所述限動部抵接時，所述限動部不會嵌入所述蝕刻用孔。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠形成耐沖擊性及耐粘附性優(yōu)良的物理量傳感器。


圖1是第一實施方式中的物理量傳感器的簡圖，(a)是俯視圖，(b) (C)是側(cè)視圖。圖2是另一實施方式中的限動部的俯視圖。圖3是可動部的局部背面圖。圖4是第二實施方式的物理量傳感器中使用的限動部的俯視圖。圖5是第二實施方式中的物理量傳感器的側(cè)視圖。圖6是表示第二實施方式的限動部的制造方法的局部放大縱向剖視圖。圖7是比較例中的限動部的俯視圖。圖8是表示比較例的限動部的制造方法的局部放大縱向剖視圖。圖9是在圖10的模擬實驗中假定為可動部傾斜而與限動部接觸時的物理量傳感器的側(cè)視圖。圖10是表示圖9所示那樣可動部相對于限動部傾斜接觸時的限動部的外徑與內(nèi)徑之差(實施例)和反力的關(guān)系的模擬實驗結(jié)果(也表示比較例中的模擬實驗結(jié)果)的圖。圖11是使用了本實施方式中的限動部的具體的物理量傳感器的俯視圖。圖12是表示靜止?fàn)顟B(tài)的物理量傳感器的立體圖。圖13是表示重物部及腿部在高度方向上位移的狀態(tài)的物理量傳感器的立體圖。圖14是圖13所示的物理量傳感器的側(cè)視圖。
具體實施例方式圖1是第一實施方式中的物理量傳感器的簡圖，(a)表示俯視圖，(b) (C)表示側(cè)視圖。如圖1所示，本實施方式中的物理量傳感器S具有可動部50和突起狀的限動部51 而構(gòu)成。限動部51是用于限制可動部50的向高度方向的位移的構(gòu)件?？蓜硬?0被支承為在高度方向(Z方向)上能夠位移。另外，如圖1(b) (c)所示， 限動部51設(shè)置在基板52上。限動部51既可以與基板52形成為一體，也可以形成為不同體。限動部51的上表面(與可動部50對置的對置面)51a為平坦化面。如圖1 (a) (b) (c)所示，在限動部51的上表面51a的外周51b形成有沿Y方向平行地延伸的直線狀的第一接觸端部53 ；從第一接觸端部53的Y方向的兩端向X方向及Y方向之間傾斜延伸的直線部陽、56 ；所述直線部55、56的交點即第二接觸端部M。在圖1所示的實施方式中，所述限動部51的上表面51a的外周51b由等邊三角形或等腰三角形形成。如圖1 (a)所示，第一接觸端部53和第二接觸端部M在X方向上對置。如圖1(a) (b)所示，第一接觸端部53為可動部50以接近限動部51的方式向下方位移而首先與所述上表面51a接觸的部分。第一接觸端部53的直線長度為與可動部50接觸的接觸長度。
另外，如圖1(a) (c)所示，第二接觸端部M是可動部50在復(fù)原力的作用下，從可動部50的下表面50a與限動部51的上表面51a的大致整面抵接的狀態(tài)向上方位移時，首先從所述上表面51a離開的部分。在該實施方式中，第二接觸端部M為交點，與第一接觸端部53的與可動部50接觸的接觸長度相比，所述第二接觸端部M的與可動部50接觸的接觸長度極其小。這樣，在本實施方式中，如圖1(a) (b)所示，在可動部50與限動部51的對置面5Ia 接觸時，由于首先與第一接觸端部53接觸，因此在接觸瞬間，應(yīng)力施加在第一接觸端部53 上。另外，如圖1(a) (c)所示，在可動部50從限動部51的對置面51a離開時，由于首先從第二接觸端部M剝下，因此在剝下瞬間，應(yīng)力施加在第二接觸端部M上。并且，在本實施方式中，第一接觸端部53的與可動部50接觸的接觸長度比第二接觸端部M的與可動部50 接觸的接觸長度長。因此，在接觸瞬間能夠使施加在限動部51上的應(yīng)力分散，另一方面，在剝下瞬間能夠使施加在限動部51上的應(yīng)力集中。需要說明的是，“分散”、“集中”為相對地評價。即，意味著，根據(jù)本實施方式，在接觸瞬間，通過使可動部50與接觸長度長的第一接觸端部53接觸，能夠比與接觸長度短的第二接觸端部M接觸更使應(yīng)力分散，在剝下瞬間， 通過將可動部50從接觸長度短的第二接觸端部M剝下，能夠比從接觸長度長的第一接觸端部53剝下更使應(yīng)力集中。通過以上，在本實施方式中，通過接觸瞬間的應(yīng)力分散能夠提高耐沖擊性，并且， 通過剝下瞬間的應(yīng)力集中，能夠使可動部50容易從限動部51剝下，即，能夠提高耐粘附性。在圖1所示的物理量傳感器S中，在附圖上清楚可知可動部50以向高度方向傾斜的狀態(tài)位移，但可動部50也可以適用于如下這樣的形態(tài)，即，可動部50在高度方向上大致平行移動，在可動部50與限動部51抵接時，略微先與第一接觸端部53接觸，在從限動部 51離開時，略微先從第二接觸端部M離開?？蓜硬?0相對于水平方向的傾斜角度例如為 0. 02 1. 5(deg)左右。另外，可動部50的可動范圍為0. 15μπι Ilym左右。圖2所示的限動部的上表面(對置面)與圖1所示的限動部51的上表面(對置面)51a不同。在圖2(a)所示的限動部57的上表面(對置面)的外周57a設(shè)有第一曲線部58 和第二曲線部59。第一曲線部58以向紙面左方鼓出的方式彎曲，第二曲線部59以向紙面右方鼓出的方式彎曲。并且，第一曲線部58與第二曲線部59的Y方向的兩端分別連接。如圖2(a)所示，第一曲線部58的曲率半徑比第二曲線部59的曲率半徑大。圖2(a)所示的第一曲線部58的Y方向上的大致中心位置為第一接觸端部60，第二曲線部59的Y方向上的大致中心位置為第二接觸端部61。S卩，在圖1中說明的可動部 50與圖2 (a)所示的限動部57接觸時，首先與第一曲線部58的大致中心位置(第一接觸端部60)接觸。另外，在圖1中說明的可動部50從圖2(a)所示的限動部57離開時，首先從第二曲線部59的大致中心位置(第二接觸端部61)剝下。如上所述，由于第一曲線部58和第二曲線部59的曲率半徑不同，因此微觀觀察時，接觸瞬間的第一接觸端部60的與可動部50接觸的接觸長度比剝下瞬間的第二接觸端部61的與可動部50接觸的接觸長度長。因此，即使使用圖2 (a)所示的形狀的限動部57，也能夠使耐沖擊性及耐粘附性這
雙方提高。
圖2(b)所示的限動部65由三個分離的突起部71、72、73構(gòu)成。如圖2(b)所示， 在突起部71的外周形成有沿Y方向直線狀地延伸的第一接觸端部66，在突起部72、73的外周形成有兩根直線部相交的交點的第二接觸端部67、68。在圖2 (b)所示的實施方式中，在比第一接觸端部66及第二接觸端部67、68靠內(nèi)側(cè)(由各突起部71、72、73包圍的內(nèi)部區(qū)域)的位置設(shè)有開口部69。因此，在圖2(b)所示的形態(tài)中，能夠更有效地縮小與可動部50接觸的接觸面積，且能夠更有效地提高耐粘附性。圖2(c)所示的限動部70的上表面(對置面)的外周70a為具備圖2(a)所示的第一曲線部58、圖1所示的直線部55、56的扇形形狀，在第一曲線部58中包含第一接觸端部60，所述直線部55、56的交點構(gòu)成第二接觸端部M。需要說明的是，與圖2(c)所示的限動部70的形狀相比，圖1所示那樣將第一接觸端部53呈直線狀地延伸形成的情況能夠?qū)⒔佑|瞬間的與可動部50接觸的接觸長度形成得長，能夠提高耐沖擊性，從而優(yōu)選。需要說明的是，也可以形成為圖1、圖2以外的限動部的形狀。例如，也可以由圖 1 (a)所示的直線狀的第一接觸端部53和包含圖2 (a)所示的第二接觸端部61的第二曲線部59構(gòu)成限動部的外周。圖3是表示可動部50的下表面(對置面)50a的形狀的背面圖。如圖3(a)所示， 在可動部50的下表面50a形成有多個蝕刻用孔75?？蓜硬?0例如由SOI基板通過蝕刻而形成。SOI基板為在兩片硅基板間隔有氧化絕緣層(犧牲層)的層疊結(jié)構(gòu)。可動部50從一方的硅基板切出，但為了除去此時夾在可動部50與另一方的硅基板之間的所述氧化絕緣層而使所述可動部50能夠在高度方向上位移，而在可動部50上形成多個蝕刻用孔75，從各蝕刻用孔75注入蝕刻液或蝕刻氣體，來除去不需要的所述氧化絕緣層。在本實施方式中，如圖3所示，將限動部51形成在與蝕刻用孔75不對置的非對置區(qū)域，從而使限動部51與蝕刻用孔75不重疊。由此，限動部51不會嵌入蝕刻用孔75內(nèi)。但是，由于蝕刻用孔75存在多個，存在以與這些蝕刻用孔75不重疊的方式形成限動部51在制造上或控制上有困難的情況，因此優(yōu)選將限動部51的上表面(對置面)51a形成得比蝕刻用孔75大，由此即使存在限動部51與蝕刻用孔75重疊的部分，限動部51也不會嵌入蝕刻用孔75內(nèi)。圖4表示第二實施方式中的限動部的平面形狀。圖4 (a)所示的限動部80的上表面(與可動部對置的對置面)80a為在比外周80b 靠內(nèi)側(cè)的位置形成有第一開口部81的環(huán)狀。外周80b及第一開口部81為圓周狀。圖5是第二實施方式中的物理量傳感器的側(cè)視圖。如圖5所示，在限動部80的上方將可動部82支承為能夠在高度方向(Z方向)上位移。限動部80設(shè)置成一體地位于基板83上或與基板83不同體。圖6是表示限動部80的形成方法的局部放大縱向剖視圖。在圖6(a)的工序中， 在基板83上設(shè)置掩模90。掩模90例如為抗蝕劑，平面形狀為環(huán)狀。在圖6(b)所示的工序中，通過蝕刻除去未被掩模90覆蓋的基板83的表面，在掩模90下突出形成環(huán)狀的限動部 80。之后，除去掩模90。在本實施方式中，在圖5所示的可動部82向下方移動，而與限動部80的上表面 80a抵接時，由于在限動部80設(shè)有第一開口部81，因此能夠有效地減小與可動部82接觸的接觸面積，從而能夠提高耐粘附性。在本實施方式中，與未設(shè)置第一開口部81的限動部(參照以下說明的圖7)相比， 能夠有效地實現(xiàn)接觸面積的降低。圖7是作為比較例的限動部85的俯視圖。在圖7中，與圖4不同而未形成第一開口部8。在圖7中限動部85的上表面(與可動部對置的對置面)8 的外周85b由圓形形狀形成。圖8是用于說明圖7所示的限動部85的形成方法的局部放大縱向剖視圖。在圖 8(a)的工序中，在基板86上設(shè)置掩模87。掩模87例如為抗蝕劑，平面形狀為圓形形狀。在圖8 (b)所示的工序中，通過蝕刻除去未被掩模87覆蓋的基板86的表面，在掩模87下形成突起狀的限動部85。圖6(a)的工序、圖8(b)的工序都進(jìn)行各向同性蝕刻，由此在橫向上也被蝕刻，從而能夠形成具備比掩模90、87的外周90b、87b小的外周80b、85b的限動部80、85。在此，在本實施方式中，如圖6(b)所示，由于在限動部80的比外周80b靠內(nèi)側(cè)的位置設(shè)置第一開口部81，因此通過各向同性蝕刻，不僅外周80b，內(nèi)周80c也被沿橫向蝕刻。 因此，與僅外周8 被沿橫向蝕刻的比較例的限動部85相比，本實施方式的限動部80形狀能夠更加有效地減少接觸面積。如圖9所示，可動部82向下方移動而與限動部80的上表面80a接觸，此時，可動部82在高度方向上略微傾斜而與限動部80接觸，在該情況下，可動部82首先與限動部80 的上表面80a的外周80b抵接。此時，與比較例的限動部85相比，本實施方式的限動部80 能夠得到更優(yōu)良的耐沖擊性。關(guān)于耐沖擊性，進(jìn)行以下的實驗。如以下的表1所示，將圖7所示的比較例的限動部85的上表面8 的面積設(shè)定為固定，如表2所示，以圖4所示的本實施方式的限動部80的上表面80a的面積與比較例相同的方式，使從限動部80的中心到外周80b的半徑(外徑)R1、從中心到內(nèi)周80c的半徑 (內(nèi)徑)R2分別變化。[表 1]
權(quán)利要求
1.一種物理量傳感器，其特征在于，具有在高度方向上位移的可動部和在高度方向上與所述可動部對置配置且限制所述可動部的位移的突起狀的限動部，在所述限動部的與所述可動部對置的對置面的外周設(shè)有第一接觸端部和第二接觸端部，所述第一接觸端部是可動部向接近所述限動部的方向位移而首先與所述對置面接觸的部分，所述第二接觸端部是可動部向從與所述限動部抵接的抵接狀態(tài)離開的方向位移時首先從所述對置面分離的部分，所述第一接觸端部的與所述可動部接觸的接觸長度比所述第二接觸端部的與所述可動部接觸的接觸長度長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理量傳感器，其中，所述第一接觸端部由直線狀或曲線狀形成，所述第二接觸端部由兩個直線部或曲線部、或者所述直線部與所述曲線部相交的交點形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理量傳感器，其中，所述第一接觸端部由直線狀形成，所述第二接觸端部由曲線狀形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的物理量傳感器，其中，在所述對置面的外周形成有第一曲線部及第二曲線部，所述第一接觸端部包含于所述第一曲線部，所述第二接觸端部包含于所述第二曲線部，所述第一曲線部的曲率半徑比所述第二曲線部的曲率半徑大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的物理量傳感器，其中，在所述對置面的比第一接觸端部及所述第二接觸端部靠內(nèi)側(cè)的位置形成有開口部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的物理量傳感器，其中，所述可動部具有重物部；以轉(zhuǎn)動自如的方式與被固定支承的錨定部和所述重物部連結(jié)的支承部；在所述支承部轉(zhuǎn)動而使所述重物部向高度方向位移時，向所述重物部的位移方向的反方向位移的腿部，在高度方向上與所述腿部對置的位置上形成有所述限動部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的物理量傳感器，其中，所述第一接觸端部設(shè)置在所述腿部的延伸方向的自由端側(cè)，所述第二接觸端部設(shè)置在基端側(cè)。
8.—種物理量傳感器，其特征在于，具有在高度方向上位移的可動部和在高度方向上與所述可動部對置配置且限制所述可動部的位移的限動部，在所述限動部的與所述可動部對置的對置面上的比外周靠內(nèi)側(cè)的位置形成有第一開口部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的物理量傳感器，其中，所述限動部的對置面的外周構(gòu)成圓周狀或圓周的一部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的物理量傳感器，其中，形成有從所述第一開口部連續(xù)地與外周相連的一個以上的第二開口部。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的物理量傳感器，其中，在所述可動部的與所述限動部對置的對置面上形成有蝕刻用孔，在所述可動部與所述限動部抵接時，所述限動部不會嵌入所述蝕刻用孔。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種尤其是耐沖擊性及耐粘附性優(yōu)良的物理量傳感器。該物理量傳感器具有在高度方向上位移的可動部(50)和在高度方向上與可動部(50)對置配置且限制可動部(50)的位移的突起狀的限動部(51)。在限動部(51)的與可動部(50)對置的對置面(51a)的外周(51b)設(shè)有第一接觸端部(53)和第二接觸端部(54)，第一接觸端部(53)為可動部(50)向接近限動部(51)的方向位移而首先與對置面(51a)接觸的部分，第二接觸端部(54)為可動部從與所述限動部(51)抵接的抵接狀態(tài)向離開的方向位移時首先從對置面(51a)分離的部分。第一接觸端部(53)的與可動部接觸的接觸長度比第二接觸端部(54)的與可動部接觸的接觸長度長。
文檔編號H01L29/84GK102483426SQ201080039349
公開日2012年5月30日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者佐藤清, 大川尚信, 宇都宜隆, 宮武亨, 小林俊宏, 菊入勝也, 高橋亨 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社