微機電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種微機電系統(tǒng)，能夠通過抑制由應(yīng)力引起的MEMS的固有振動頻率的變動來抑制由MEMS的檢測靈敏度的變動導致的測量精度下降。首先，由于半導體襯底(2)的變形，固定部(3a～3d)在半導體襯底(2)的y方向上向外側(cè)方向位移?？蓜芋w(5)以從半導體襯底(2)浮起的狀態(tài)配置，因此不受半導體襯底(2)變形的影響，不發(fā)生位移。因此，在梁(4a)產(chǎn)生拉伸應(yīng)力(+σ1)，在梁(4b)產(chǎn)生壓縮應(yīng)力(-σ2)。此時，考慮將梁(4a)和梁(4b)組合而成的彈簧系統(tǒng)，則由作用于梁(4a)的拉伸應(yīng)力引起的彈簧常數(shù)的增加和由作用于梁(4b)的壓縮應(yīng)力引起的彈簧常數(shù)的減少相互抵消。
【專利說明】微機電系統(tǒng)
[0001]本申請是國際申請?zhí)枮镻CT/JP2009/063855、國際申請日為2009年8月5日、中國申請?zhí)枮?00980131308.7、發(fā)明名稱為微機電系統(tǒng)的發(fā)明專利申請的分案申請。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及微機電系統(tǒng)(MEMS(microelectro mechanical system)),尤其涉及可有效適用于如下MEMS的技術(shù)，該MEMS是用于測量車輛、飛機、機器人、移動電話、攝像機等運動體的運動狀態(tài)的加速度傳感器、角速度傳感器等慣性傳感器、濾波器、時鐘產(chǎn)生用振子等結(jié)構(gòu)體的固有振動頻率對性能施加影響的MEMS。
【背景技術(shù)】
[0003]近年來，以數(shù)字照相機的防抖、汽車或機器人的姿勢控制為目的，使用了 MEMS的傳感器被廣泛應(yīng)用。
[0004]通常，這種MEMS是采用光刻技術(shù)或蝕刻技術(shù)對硅襯底等半導體襯底進行加工而形成，包括半導體襯底、向預(yù)定方向位移的可動體、將該可動體與半導體襯底連接的多個梁。并且，MEMS基于可動體的位移來檢測角速度、加速度等物理量。
[0005]日本專利第3669713號(專利文獻I)中記載了角速度傳感器的一例。該角速度傳感器在振動體(可動體)的周圍設(shè)置使振動體振動的振動發(fā)生單元，并設(shè)置將振動體在與振動方向正交的方向上發(fā)生位移時的位移量作為角速度而檢測的角速度檢測單元。此時，振動體經(jīng)由作為彈簧起作用的梁而固定在半導體襯底上，通過如此構(gòu)成，振動體能夠振動。
[0006]在日本特開平9-292409號公報(專利文獻2)中記載了加速度傳感器的一例。該加速度傳感器具有如下結(jié)構(gòu):為了使可動體向一定方向位移，經(jīng)由作為彈簧起作用的梁將可動體固定在半導體襯底上，可動體根據(jù)所施加的加速度而進行位移。并且,設(shè)有將可動體的位移量作為加速度來檢測的加速度檢測單元。
[0007]上述專利文獻I記載的角速度傳感器和專利文獻2記載的加速度傳感器被稱為傳感器元件。即，將形成有角速度傳感器、加速度傳感器等的MEMS的半導體芯片稱為傳感器元件。實際的傳感器通常是需要使用粘接材料將傳感器元件安裝到封裝體主體，并用導線將形成于封裝體上的電極與傳感器元件連接，使得從設(shè)于封裝體的電極取出信號。
[0008]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0009]專利文獻1:日本專利第3669713號
[0010]專利文獻2:日本特開平9-292409號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]在上述的角速度傳感器中，將相互正交的三個軸設(shè)為X軸、y軸、z軸，首先，利用振動發(fā)生單元使振動體在相對于與半導體襯底平行的X軸方向以頻率f、振幅Xe進行振動。此時，振動體的X軸方向的位移X和其速度V關(guān)系如下式(I)所示。
[0012]X=Xesin (2 π ft)
【權(quán)利要求】
1.一種微機電系統(tǒng)，其特征在于，具有傳感器兀件，該傳感器兀件包括: 第一彈簧系統(tǒng)，包括第一固定部、和一端與上述第一固定部連接的能夠彈性變形的第一梁； 第二彈簧系統(tǒng)，包括第二固定部、和一端與上述第二固定部連接的能夠彈性變形的第二梁； 第三彈簧系統(tǒng)，包括第三固定部、和一端與上述第三固定部連接的能夠彈性變形的第三梁； 第四彈簧系統(tǒng)，包括第四固定部、和一端與上述第四固定部連接的能夠彈性變形的第四梁； 可動體，能夠向規(guī)定的位移方向位移，該可動體經(jīng)由上述第一梁懸架于上述第一固定部，經(jīng)由上述第二梁懸架于上述第二固定部，經(jīng)由上述第三梁懸架于上述第三固定部，經(jīng)由上述第四梁懸架于上述第四固定部， 在將穿過上述傳感器元件的與上述位移方向正交的正交方向上的中心并沿上述位移方向延伸的直線作為中心線時， 從上述第一固定部觀察到的上述第一梁的配置方向與從上述第二固定部觀察到的上述第二梁的配置方向為相反方向， 從上述第三固定部觀察到的上述第三梁的配置方向與從上述第四固定部觀察到的上述第四梁的配置方向為相反方向， 在上述正交方向上，以上述中心線為中心，上述第一彈簧系統(tǒng)和上述第二彈簧系統(tǒng)配置于同一側(cè)，上述第三彈簧系統(tǒng)和上述第四彈簧系統(tǒng)配置于相反側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)，其特征在于: 上述第一固定部和上述第二固定部相同，上述第三固定部和上述第四固定部相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機電系統(tǒng)，其特征在于: 上述第一梁經(jīng)由第一折回部懸架上述可動部，上述第二梁經(jīng)由第二折回部懸架上述可動部，上述第三梁經(jīng)由第三折回部懸架上述可動部，上述第四梁經(jīng)由第四折回部懸架上述可動部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微機電系統(tǒng)，其特征在于: 上述第一固定部與上述第二固定部之間的距離小于上述第一折回部與上述第二折回部之間的距離，上述第三固定部與上述第四固定部之間的距離小于上述第三折回部與上述第四折回部之間的距離。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)，其特征在于: 上述第一梁和上述第二梁被配置為呈一直線狀，上述第三梁和上述第四梁被配置為呈一直線狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)，其特征在于: 上述第一彈簧系統(tǒng)和上述第二彈簧系統(tǒng)、與上述第三彈簧系統(tǒng)和上述第四彈簧系統(tǒng)配置在以上述中心線為中心而對稱的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)，其特征在于: 上述第一梁、上述第二梁、上述第三梁和上述第四梁分別具有多個梁。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微機電系統(tǒng)，其特征在于:構(gòu)成上述第一梁的多個梁的根數(shù)與構(gòu)成上述第二梁的多個梁的根數(shù)相同，構(gòu)成上述第三梁的多個梁的根數(shù)與構(gòu)成上述第四梁的多個梁的根數(shù)相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)，其特征在于: 上述第一固定部、上述第二固定部、上述第三固定部、上述第四固定部、上述第一梁、上述第二梁、上述第三梁、上述第四梁及上述可動體形成在第一半導體芯片上， 上述第一半導體芯片隔著粘接材料而裝載在下層襯底上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微機電系統(tǒng)，其特征在于: 上述下層襯底是形成有集成電路的第二半導體芯片。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機電系統(tǒng)，其特征在于: 上述傳感器元件是角速度傳感器。
【文檔編號】G01P15/08GK103528578SQ201310483098
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2009年8月5日 優(yōu)先權(quán)日:2008年8月18日
【發(fā)明者】出川宗里, 鄭希元 申請人:株式會社日立制作所