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技術 折り曲げられた円筒サスペンションを有するリング共振器ジャイロスコープ

出願人 ノースロップグラマンガイダンスアンドエレクトロニクスカンパニーインコーポレイテッド
発明者 ロバートイー.スチュワート
出願日 2006年8月8日 (14年3ヶ月経過) 出願番号 2006-216271
公開日 2007年3月1日 (13年8ヶ月経過) 公開番号 2007-052014
状態 特許登録済
技術分野 平均速度の測定;速度、加速度の試験較正 ジャイロスコープ
主要キーワード 熱的モデル 搭載ブロック 中央マウント 円形空洞 剛性効果 軍需品 自己キャリブレーション 非再現性
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図面 (4)

課題

自律移動体用の小型、低出力ナビゲーション慣性システム用に小型、低出力、低コストMEM加速度計またはジャイロを提供する。

解決手段

円筒状リング共振器を用いた振動ジャイロスコープは、円筒状リング共振器を支持する折り曲げられた円筒サスペンションを備えている。折り曲げられた円筒サスペンションは、内筒外筒及び環帯を備えている。内筒、外筒及び環帯は、同心円的である。内筒の上縁は、環帯の内側の縁に結合されている。外筒の上縁は、環帯の外側の縁に結合されている。これらの構造は、SOIウェーハ上に駆動、検出電極を含めて半導体製造技術を用いて製造される。

概要

背景

一例を挙げれば、電気機械システムパラメータを測定する。その電気機械システムは、パラメータを測定する微小電気機械システム(”MEMS”)加速度計又はジャイロスコープを備えていてもよい。例えば、加速度計は加速度を測定し、ジャイロスコープは角速度(例えば回転)を測定する。一例を挙げれば、ジャイロスコープは、振動基本モードを表す高いQ値を有する振動リングを備えている。例えば、Q値が高い振動リングは、振動を維持するのにあまりエネルギーを必要としない。一例を挙げれば、振動リングは、高性能閉ループ角速度検出に用いることができる。他の例を挙げれば、振動リングは、性能の低い開ループ角速度検出に用いることができる。対称形の振動リングの数学的モデルは、多くの特徴において、振動リング又は半球共振器ジャイロスコープ(”HRG”)に類似している。半球状共振器ジャイロスコープに対する分析的な類似性は、振動リングジャイロスコープが潜在的に類似した性能を達成しうることを示している。

振動リングに結合された駆動部品は、振動リングの第1の振動を引き起こす。振動リングの角速度及び第1の振動は、振動リング上でのコリオリ力を含む。例えば、角速度は振動リングの縦軸について生じる。コリオリ力は、振動リングの第2の振動を引き起こす。第2の振動は、第1の振動に対してほぼ垂直である。一例を挙げれば、フィードバック部品は、第1の振動を調節するために、第1の振動の振幅を駆動部品にフィードバックする。ピックオフセンサ部品は、第2の振動を検出し、ピックオフ信号にするために、制御信号を加える。制御信号は、振動リングの振幅の大きさ及び角速度の極性である。

小型、低コスト低出力ナビゲーション慣性システムは、GPSが失われた環境において、個々の兵士の個別案内や、空中、地上及び水中自律移動体誘導及び制御など、新たな応用を可能にするために必要である。微小電気機械システムを用いた慣性システムは、現在のところ開発途上であり、誘導された軍需品など、戦略的な応用のための小型、低コスト、低出力の慣性システムを提供することが期待されている。現時点における戦略的MEMS慣性システムは、時間あたり20−50度の範囲の不確実さ及びルート時間あたり0.02度の角度の振れ程度のジャイロバイアスを有している。将来、小型、低コスト、低出力のナビゲーション級慣性システムは、不確実さ及び角度の振れが小さいジャイロバイアスを必要とする。

現在のところ、慣性センサの製造工程において、システムレベルにおける熱的なモデル化により慣性センサのキャリブレーションを行っている。慣性システムの性能は、1又はそれ以上のモデル化できない慣性センサのバイアス及び倍率の不安定さ、熱的モデル非再現性、又は誤差を引き起こすヒステリシス及び温度勾配によって限定されるであろう。

概要

自律移動体用の小型、低出力ナビゲーション級慣性システム用に小型、低出力、低コストのMEMS加速度計またはジャイロを提供する。円筒状リング共振器を用いた振動ジャイロスコープは、円筒状リング共振器を支持する折り曲げられた円筒サスペンションを備えている。折り曲げられた円筒サスペンションは、内筒外筒及び環帯を備えている。内筒、外筒及び環帯は、同心円的である。内筒の上縁は、環帯の内側の縁に結合されている。外筒の上縁は、環帯の外側の縁に結合されている。これらの構造は、SOIウェーハ上に駆動、検出電極を含めて半導体製造技術を用いて製造される。

目的

微小電気機械システムを用いた慣性システムは、現在のところ開発途上であり、誘導された軍需品など、戦略的な応用のための小型、低コスト、低出力の慣性システムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

円筒状リング共振器を支持する折り曲げられた円筒サスペンションを備え、前記折り曲げられた円筒サスペンションは、内筒外筒及び環帯を備え、前記内筒、外筒及び環帯は同心円的であり、前記内筒の上縁は前記環帯の内側の縁に結合され、前記外筒の上縁は前記環帯の外側の縁に結合されていることを特徴とするリング共振器ジャイロスコープ

請求項2

前記内筒と前記外筒は、ほぼ同じ高さを有していることを特徴とする請求項1に記載のリング共振器ジャイロスコープ。

請求項3

前記折り曲げられた円筒サスペンションは、前記円筒状リング共振器の平面運動における横の動き順応することを特徴とする請求項1に記載のリング共振器ジャイロスコープ。

請求項4

前記円筒状リング共振器は、前記外筒の底側の縁に結合されていることを特徴とする請求項1に記載のリング共振器ジャイロスコープ。

請求項5

中央マウント部をさらに備え、前記内筒の底側の縁が前記中央マウント部に結合されていることを特徴とする請求項4に記載のリング共振器ジャイロスコープ。

請求項6

スペーサ、複数の駆動/検出電極及び封止リングをさらに備え、前記円筒状リング共振器、前記中央マウント部、前記スペーサ、前記複数の駆動/検出電極及び前記封止リングは、SOIウエハー素子層に形成されていることを特徴とする請求項5に記載のリング共振器ジャイロスコープ。

請求項7

前記折り曲げられた円筒サスペンションは、前記SOIウエハーの素子層及び前記SOIウエハーのハンドル層の空洞に形成されていることを特徴とする請求項6に記載のリング共振器ジャイロスコープ。

請求項8

スペーサ、複数の駆動/検出電極及び封止リングをさらに備え、前記円筒状リング共振器、前記中央マウント部、前記スペーサ、前記複数の駆動/検出電極及び前記封止リングは、SOIウエハーのハンドル層に形成されていることを特徴とする請求項5に記載のリング共振器ジャイロスコープ。

請求項9

前記折り曲げられた円筒サスペンションは、前記SOIウエハーのハンドル層の空洞に形成されていることを特徴とする請求項8に記載のリング共振器ジャイロスコープ。

請求項10

前記折り曲げられた円筒サスペンションは、円形空洞堆積された犠牲層を利用して形成され、前記円形空洞の幅は、前記犠牲層の壁の厚さ及び前記折り曲げられた円筒サスペンションの厚さに依存することを特徴とする請求項5に記載のリング共振器ジャイロスコープ。

請求項11

第1の円形空洞を、SOIウエハーの素子層を突き抜けて、SOIウエハーのハンドル層まで、そのハンドル層の厚さ未満の深さだけパターン化し、エッチングするステップと、犠牲層を、前記SOIウエハーの上及び前記第1の円形空洞の中に堆積又は成長させるステップと、前記犠牲層を、前記素子層の表面から除去するステップと、エピタキシャルポリシリコン層を、前記エピタキシャルポリシリコン層の一部分が折り曲げられた円筒サスペンションを構成するように、前記SOIウエハーの上及び前記第1の円形空洞の中に堆積するステップと、リング共振器を、前記エピタキシャルポリシリコン層及び素子層を突き抜けて、前記SOIウエハーの第1の絶縁体層に至るまでパターン化し、エッチングするステップと、第2の円形空洞を、前記第1の円形空洞と前記第2の円形空洞が同心円状となるように、前記ハンドル層を突き抜けて、前記SOIウエハーの第1の絶縁体層までパターン化し、エッチングするステップと、前記リング共振器、前記折り曲げられた円筒サスペンション及び前記中央のマウント部を開放するように、前記折り曲げられた円筒サスペンション及び前記SOIウエハーの第1の絶縁体層を取り囲んでいる前記犠牲層をエッチングするステップを備えたことを特徴とするリング共振器ジャイロスコープの製造方法。

請求項12

前記リング共振器を、前記エピタキシャルポリシリコン層及び素子層を突き抜けて、前記SOIウエハーの第1の絶縁体層に至るまでパターン化し、エッチングするステップは、前記リング共振器及び複数の駆動/検出電極を、前記エピタキシャルポリシリコン層及び素子層を突き抜けて、前記SOIウエハーの第1の絶縁体層に至るまでパターン化し、エッチングするステップを備えていることを特徴とする請求項11に記載の方法。

請求項13

第2の絶縁体層をトップカバーウエハー及びボトムカバーウエハーの上に堆積又は成長させるステップと、前記ボトムカバーウエハーを前記SOIウエハーの素子層にボンデングするステップと、前記トップカバーウエハーを前記SOIウエハーのハンドル層にボンデングするステップと、前記複数の駆動/検出電極を前記中央マウント部に電気的に接続するために、ビアホールを前記ボトムカバーに形成するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項12に記載の方法。

請求項14

前記第1の円形空洞を、前記SOIウエハーの素子層を突き抜けて、前記SOIウエハーのハンドル層まで、そのハンドル層の厚さ未満の深さだけパターン化し、エッチングするステップは、前記第1の円形空洞を、前記SOIウエハーの素子層を突き抜けて、前記SOIウエハーのハンドル層までパターン化し、エッチングするために、深反応イオンエッチングを用いていることを特徴とする請求項11に記載の方法。

請求項15

前記犠牲層を、前記SOIウエハーの上及び前記第1の円形空洞の中に堆積又は成長させるステップは、二酸化ケイ素犠牲層を、前記SOIウエハーの上及び前記第1の円形空洞の中に堆積又は成長させることを特徴とする請求項11に記載の方法。

請求項16

第1の円形空洞を、SOIウエハーのハンドル層を突き抜けて、そのSOIウエハーの第1の絶縁体層までパターン化し、エッチングするステップと、犠牲層を、前記SOIウエハーの上及び前記第1の円形空洞の中に堆積又は成長させるステップと、前記犠牲層を、前記ハンドル層の表面から除去するステップと、エピタキシャルポリシリコン層を、前記エピタキシャルポリシリコン層の一部分が折り曲げられた円筒サスペンションを構成するように、前記SOIウエハーの上及び前記第1の円形空洞の中に堆積させるステップと、リング共振器を、前記エピタキシャルポリシリコン層及びハンドル層を突き抜けて、前記SOIウエハーの第1の絶縁体層に至るまでパターン化し、エッチングするステップと、複数の窓を、前記複数の窓が第1の円形空洞に対して同心円状となるように、かつ、前記複数の窓が、折り曲げられた円筒サスペンション及びSOIウエハーの第1の絶縁体層の周りの犠牲層を露出させるように、前記素子層を突き抜けて、前記SOIウエハーの第1の絶縁体層までパターン化し、エッチングするステップと、前記リング共振器、前記折り曲げられた円筒サスペンション及び中央のマウント部を開放するように、前記折り曲げられた円筒サスペンション及び前記SOIウエハーの第1の絶縁体層の周りの犠牲層をエッチングするステップを備えたことを特徴とするリング共振器ジャイロスコープの製造方法。

請求項17

前記リング共振器を、前記エピタキシャルポリシリコン層及びハンドル層を突き抜けて、前記SOIウエハーの第1の絶縁体層に至るまでパターン化し、エッチングするステップは、前記リング共振器及び複数の駆動/検出電極を、前記エピタキシャルポリシリコン層及びハンドル層を突き抜けて、前記SOIウエハーの第1の絶縁体層に至るまでパターン化し、エッチングするステップを備えていることを特徴とする請求項16に記載の方法。

請求項18

第2の絶縁体層をトップカバーウエハー及びボトムカバーウエハーの上に堆積又は成長させるステップと、前記ボトムカバーウエハーを前記SOIウエハーのハンドル層にボンデングするステップと、前記トップカバーウエハーを前記SOIウエハーの素子層にボンデングするステップと、前記複数の駆動/検出電極を前記中央マウント部に電気的に接続するために、ビアホールを前記ボトムカバーに形成するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項17に記載の方法。

請求項19

前記第1の円形空洞を、前記SOIウエハーのハンドル層を突き抜けて、前記SOIウエハーの第1の絶縁体層までパターン化し、エッチングするステップは、前記第1の円形空洞を、前記SOIウエハーのハンドル層を突き抜けて、前記SOIウエハーの第1の絶縁体層までパターン化し、エッチングするために、深反応イオンエッチングを用いていることを特徴とする請求項16に記載の方法。

請求項20

前記犠牲層を、前記SOIウエハーの上及び前記第1の円形空洞の中に堆積又は成長させるステップは、二酸化ケイ素犠牲層を、前記SOIウエハーの上及び前記第1の円形空洞の中に堆積又は成長させることを特徴とする請求項16に記載の方法。

背景技術

0001

一例を挙げれば、電気機械システムパラメータを測定する。その電気機械システムは、パラメータを測定する微小電気機械システム(”MEMS”)加速度計又はジャイロスコープを備えていてもよい。例えば、加速度計は加速度を測定し、ジャイロスコープは角速度(例えば回転)を測定する。一例を挙げれば、ジャイロスコープは、振動基本モードを表す高いQ値を有する振動リングを備えている。例えば、Q値が高い振動リングは、振動を維持するのにあまりエネルギーを必要としない。一例を挙げれば、振動リングは、高性能閉ループ角速度検出に用いることができる。他の例を挙げれば、振動リングは、性能の低い開ループ角速度検出に用いることができる。対称形の振動リングの数学的モデルは、多くの特徴において、振動リング又は半球共振器ジャイロスコープ(”HRG”)に類似している。半球状共振器ジャイロスコープに対する分析的な類似性は、振動リングジャイロスコープが潜在的に類似した性能を達成しうることを示している。

0002

振動リングに結合された駆動部品は、振動リングの第1の振動を引き起こす。振動リングの角速度及び第1の振動は、振動リング上でのコリオリ力を含む。例えば、角速度は振動リングの縦軸について生じる。コリオリ力は、振動リングの第2の振動を引き起こす。第2の振動は、第1の振動に対してほぼ垂直である。一例を挙げれば、フィードバック部品は、第1の振動を調節するために、第1の振動の振幅を駆動部品にフィードバックする。ピックオフセンサ部品は、第2の振動を検出し、ピックオフ信号にするために、制御信号を加える。制御信号は、振動リングの振幅の大きさ及び角速度の極性である。

0003

小型、低コスト低出力ナビゲーション慣性システムは、GPSが失われた環境において、個々の兵士の個別案内や、空中、地上及び水中自律移動体誘導及び制御など、新たな応用を可能にするために必要である。微小電気機械システムを用いた慣性システムは、現在のところ開発途上であり、誘導された軍需品など、戦略的な応用のための小型、低コスト、低出力の慣性システムを提供することが期待されている。現時点における戦略的MEMS慣性システムは、時間あたり20−50度の範囲の不確実さ及びルート時間あたり0.02度の角度の振れ程度のジャイロバイアスを有している。将来、小型、低コスト、低出力のナビゲーション級慣性システムは、不確実さ及び角度の振れが小さいジャイロバイアスを必要とする。

0004

現在のところ、慣性センサの製造工程において、システムレベルにおける熱的なモデル化により慣性センサのキャリブレーションを行っている。慣性システムの性能は、1又はそれ以上のモデル化できない慣性センサのバイアス及び倍率の不安定さ、熱的モデル非再現性、又は誤差を引き起こすヒステリシス及び温度勾配によって限定されるであろう。

0005

本発明の一実施形態はリング共振器ジャイロスコープを含む。リング共振器ジャイロスコープは、円筒状のリング共振器を支持する折り曲げられた円筒サスペンションを備える。折り曲げられた円筒サスペンションは、内筒と、外筒と、環帯を備える。内筒、外筒及び環帯は、同心円状に配置されている。内筒の上縁は環帯の内縁に結合されている。外筒の上縁は環帯の外縁に結合されている。

0006

本発明の他の実施形態は方法を含む。第1の円形空洞が、SOIウエハー素子層を突き抜けて、SOIウエハーのハンドル層まで、そのハンドル層の厚さ未満の深さだけパターン化され、エッチングされる。犠牲層が、SOIウエハーの上及び第1の円形空洞の中に堆積され又は成長される。その犠牲層は、素子層の表面から除去される。エピタキシャルポリシリコン層が、SOIウエハーの上及び第1の円形空洞の中に堆積される。エピタキシャルポリシリコン層の一部分は、折り曲げられた円筒サスペンションを構成する。リング共振器が、エピタキシャルポリシリコン層及び素子層を突き抜けて、SOIウエハーの第1の絶縁体層に至るまでパターン化され、エッチングされる。第2の円形空洞が、ハンドル層を突き抜けて、SOIウエハーの第1の絶縁体層までパターン化され、エッチングされる。第1の円形空洞と第2の円形空洞は同心円状である。リング共振器、折り曲げられた円筒サスペンション及び中央のマウント部を開放するように、折り曲げられた円筒サスペンション及びSOIウエハーの第1の絶縁体層を取り囲んでいる犠牲層がエッチングされる。

0007

本発明のさらに別の実施形態は方法を含む。第1の円形空洞が、SOIウエハーのハンドル層を突き抜けて、そのSOIウエハーの第1の絶縁体層までパターン化され、エッチングされる。犠牲層が、SOIウエハーの上及び第1の円形空洞の中に堆積され又は成長される。その犠牲層は、ハンドル層の表面から除去される。エピタキシャルポリシリコン層が、SOIウエハーの上及び第1の円形空洞の中に堆積される。エピタキシャルポリシリコン層の一部分は、折り曲げられた円筒サスペンションを構成する。リング共振器が、エピタキシャルポリシリコン層及びハンドル層を突き抜けて、SOIウエハーの第1の絶縁体層に至るまでパターン化され、エッチングされる。複数の窓が、素子層を突き抜けて、SOIウエハーの第1の絶縁体層までパターン化され、エッチングされる。複数の窓は、第1の円形空洞に対して同心円状である。複数の窓は、折り曲げられた円筒サスペンション及びSOIウエハーの第1の絶縁体層の周りの犠牲層を露出させる。リング共振器、折り曲げられた円筒サスペンション及び中央のマウント部を開放するように、折り曲げられた円筒サスペンション及びSOIウエハーの第1の絶縁体層の周りの犠牲層がエッチングされる。

図面の簡単な説明

0008

本発明の実施形態の特徴は、発明の詳細な説明、特許請求の範囲及び添付図面から明らかにされるであろう。
図1は、折り曲げられた円筒サスペンションを有するリング共振器ジャイロスコープを備えた装置の一実施形態の分解斜視図である。
図2は、図1に示すリング共振器ジャイロスコープの一実施形態の側部部分断面図である。
図3は、図1に示すリング共振器ジャイロスコープの他の実施形態の側部部分断面図である。

発明を実施するための最良の形態

0009

本発明の一実施形態に係るナビゲーション級慣性システムは、「自己キャリブレーション」慣性システムに構成された相対的に低性能のジャイロスコープを備えている。他の例においては、慣性システムは、全ての慣性センサが単一の平面上に設けられているように構成されている。この構成は、幾何学的な3軸座標を形成するためにセンサを所定の方向に向けるためのセンサ搭載ブロックを必要とせず、面外配線を必要としない。

0010

一実施形態におけるセンサの自己キャリブレーションは、グローバルポジショニングシステム(GPS)を用いることなく、ナビゲーション級慣性システムの振幅を1桁分だけ高精度化を必要とする。他の例においては、センサの自己キャリブレーションは、微小、低出力、低コストのナビゲーション級慣性システムのために、振幅を2桁分だけセンサに要求されるジャイロバイアス性能を低下させる。

0011

「自己キャリブレーション」の特徴を維持するために、一例では、X軸ジャイロスコープは、例えば振動リングジャイロスコープなどのクラスIIコリオリ振動ジャイロスコープである。半球状共振器ジャイロスコープ(HRG)は、このクラスのジャイロスコープの一例である。現時点におけるHRGは、ナビゲーション級性能を示しているけれども、低コストの要求は満たしていない。

0012

一例において、半球状共振器ジャイロスコープ(HRG)と等価な低コストMEMSは、自己キャリブレーションモードで機能することができ、平面加速度計と振動リングジャイロスコープを一体化した場合、超低コストで低出力のナビゲーション級慣性システムを形成するであろう。

0013

一例におけるリング共振器ジャイロスコープの円筒サスペンションは、リングの面内偏向のための非線形ばね剛性を有している。サスペンション面内剛性は、リングの振動パターンの腹において、サスペンションの繊維を弛み無く引っ張っているリングの偏向に伴って増加する。円筒サスペンションの場合、リングへの電気的接続は、ジャイロチップの頂上に接続されるべきリード線として機能するトップカバーを介して行われ、駆動/検出電極に対するその他の電気的な接続はボトムカバーを介して行われる。ボトムカバーを介して全ての電気的接続を行うことにより、ワイヤーボンディングやリード線を追加することなく、ジャイロスコープは、それが搭載される面と直接電気的及び機械的に結合されうる。

0014

図1は、折り曲げられた円筒サスペンション102(202及び302)を有するリング共振器ジャイロスコープ100の一実施形態の一部切り取り分解図である。図2及び3は、リング共振器104(204及び304)、リンク共振器の中央マウント部106(206及び306)、スペーサ108(208及び308)、駆動/検出電極110(210及び310)、及び封止リング112(212及び312)の2つの構成例を示すジャイロスコープの部分断面図である。図2において、リング共振器204、リンク共振器の中央マウント部206、スペーサ208、駆動/検出電極210及び封止リング212は、SOIウエハー216の素子層214に形成されている。スペーサ208は、SOIウエハー216のハンドル層218に形成されている。折り曲げられた円筒サスペンション202は、エピタキシャルポリシリコンのような材料を、SOIウエハー216の素子層214及びハンドル層218の両方に形成された空洞中にそれぞれ堆積させることによって形成される。空洞は、リング共振器204及び折り曲げられた円筒サスペンション202を切り離すために、その後除去される二酸化ケイ素などの犠牲層により裏打ちされている。この構成において、犠牲層及びエピタキシャルポリシリコンの堆積は、SOIウエハー216の素子層214及びハンドル層218の間の接合面を均一にブリッジしなければならない。図3において、リング共振器304、リンク共振器の中央マウント部306、駆動/検出電極310及び封止リング312は、SOIウエハー316のハンドル層318に形成されている。スペーサ308は、素子層314に形成されている。この構成は、リング共振器304が、所定の共振周波数及び強化された面外の剛性のために必要な以上の質量をもたらすための、より高いアスペクト比を有することを許容する。

0015

折り曲げられた円筒サスペンション102は、現在のMEMSジャイロスコープにおける折り曲げられた梁サスペンションが非線形ばね剛性効果を事実上低減するのと同様に、1つの円筒サスペンションに連結された非線形ばね剛性効果を事実上低減する。梁又は円筒の両端が共通する1つの線又は面から始まっているので、折り曲げられた梁又は円筒の中心は、その梁又は円筒に張力を取り込むことなく、必ずしも平面運動における横の動き順応する必要はない。折り曲げられた円筒サスペンションという追加の特徴は、所定のSOI厚さに対して、サスペンションの順応性を増加させる。

0016

一例を挙げれば、リング共振器ジャイロスコープ110を動作させるための電子技術は、共振周波数、ピックオフ及び強制スケーリングにおける違いを適合させるために必要な変化を除いて、半球状共振器ジャイロスコープを動作させるために用いられる技術と同じである。

0017

以下の製造手順は、図2に示す構成の単一のリング共振器センサーチップを組み立てるステップを例示する。一例を挙げれば、1つのシリコンウエハーの上に複数のチップが製造される。チップの数はウエハーの直径に依存する。

0018

1.ボッシュ処理のような深反応イオンエッチングを用い、SOIウエハー216の素子層214を突き抜けてハンドル層218まで、そのハンドル層の厚さ未満の深さだけ、円形空洞をパターン化しエッチングする。円形空洞の幅は、犠牲層の壁の厚さ及び折り曲げられた円筒サスペンションのデザインにより決定される。
2.二酸化ケイ素などの犠牲層を、SOIウエハーの上及び円形空洞の中に堆積又は成長させる。
3. その犠牲層を素子層の表面から除去し、エピタキシャルポリシリコン層を、SOIウエハー216の上及び円形空洞の中に堆積させる。
4.リング共振器204及び駆動/検出電極パターンを、エピタキシャルポリシリコン層及び素子層214を突き抜けて、SOIウエハー216の絶縁体層に至るまでパターン化し、エッチングする。
5. 円形空洞を、ハンドル層218を突き抜けて、SOIウエハー216の絶縁体層までパターン化し、エッチングする。この円形空洞は、素子層側にエッチングされた円形空洞と同心円状であり、エピタキシャルポリシリコンの折り曲げられた円筒サスペンション及びSOIウエハー216の絶縁層を取り囲んでいる犠牲層を露出させる。
6. リング共振器204及びサスペンション202を開放するように、折り曲げられた円筒サスペンション202及びSOIウエハー216の絶縁体層を取り囲んでいる犠牲層をエッチングする。
7.誘電体絶縁層220及び222をトップカバーウエハー120及びボトムカバーウエハー122の両方の上に堆積又は成長させる。
8.ボトムウエハーをSOIウエハーの素子層に接着すると共に、トップカバー120をSOIウエハー216のハンドル層218に接着する。
9. 駆動/検出電極210とリング共振器の中央マウント部206とを、例えば抵抗接触224により電気的に接触させるために、ボトムカバー122にビアホール116を形成する。

0019

以下の製造手順は、図3に示す構成の単一のリング共振器センサーチップを組み立てるステップを例示する。一例を挙げれば、1つのシリコンウエハーの上に複数のチップが製造される。チップの数はウエハーの直径に依存する。

0020

1.ボッシュ処理のような深反応イオンエッチングを用い、SOIウエハー316のハンドル層318を突き抜けて絶縁層まで、円形空洞をパターン化しエッチングする。円形空洞の幅は、犠牲層の壁の厚さ及び折り曲げられた円筒サスペンションのデザインにより決定される。
2.二酸化ケイ素などの犠牲層を、SOIウエハー316の上及び円形空洞の中に堆積又は成長させる。
3. その犠牲層をハンドル層318の表面から除去し、エピタキシャルポリシリコン層を、SOIウエハー316の上及び円形空洞の中に堆積させる。
4.リング共振器304及び駆動/検出電極パターン310を、エピタキシャルポリシリコン層及びハンドル層318を突き抜けて、SOIウエハー316の絶縁体層に至るまでパターン化し、エッチングする。
5. 複数の窓を、素子層314を突き抜けて、SOIウエハー316の絶縁体層までパターン化し、エッチングする。この窓は、ハンドル層側からエッチングされた空洞と同心円状であり、エピタキシャルポリシリコンの折り曲げられた円筒サスペンション302及びSOIウエハー316の絶縁層を取り囲んでいる犠牲層を露出させる。
6. リング共振器304及びサスペンション302を開放するように、折り曲げられた円筒サスペンション302及びSOIウエハー316の絶縁体層を取り囲んでいる犠牲層をエッチングする。
7.誘電体絶縁層をトップカバーウエハー120及びボトムカバーウエハー122の両方の上に堆積又は成長させる。
8.ボトムウエハーをSOIウエハーのハンドル層318に接着すると共に、トップカバーをSOIウエハー316の素子層314に接着する。
9. 駆動/検出電極310とリング共振器の中央マウント部306とを、例えば抵抗接触320により電気的に接触させるために、ボトムカバー122にビアホール116を形成する。

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