JP2000040830A - 力学量センサとその製造方法 - Google Patents
力学量センサとその製造方法Info
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- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】梁構造体にスティッキング等の不具合が生じに
くい力学量センサとその製造方法を提供する。 【解決手段】 可動電極７ａ，７ｂを有する梁構造体２
Ａは、基板１の上面に所定間隔を隔てて基板１の表面に
平行な方向に移動可能に支持されている。固定電極９
ａ，９ｂ，１１ａは、基板１の上面に固定され、梁構造
体２Ａの可動電極７ａ，７ｂに対向して配置され、加速
度の印加に伴う梁構造体２Ａの変位を可動電極７ａ，７
ｂと共に検出する。可動電極７ａ，７ｂと固定電極９
ａ，９ｂ，１１ａとが対向する面がテーパ形状をなし、
可動電極７ａ，７ｂと固定電極９ａ，９ｂ，１１ａとが
対向する面内において梁構造体２Ａの移動方向での離間
距離が異なっている。
くい力学量センサとその製造方法を提供する。 【解決手段】 可動電極７ａ，７ｂを有する梁構造体２
Ａは、基板１の上面に所定間隔を隔てて基板１の表面に
平行な方向に移動可能に支持されている。固定電極９
ａ，９ｂ，１１ａは、基板１の上面に固定され、梁構造
体２Ａの可動電極７ａ，７ｂに対向して配置され、加速
度の印加に伴う梁構造体２Ａの変位を可動電極７ａ，７
ｂと共に検出する。可動電極７ａ，７ｂと固定電極９
ａ，９ｂ，１１ａとが対向する面がテーパ形状をなし、
可動電極７ａ，７ｂと固定電極９ａ，９ｂ，１１ａとが
対向する面内において梁構造体２Ａの移動方向での離間
距離が異なっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は力学量センサに係
り、詳しくは、例えば加速度、ヨーレート等を検出する
ための力学量センサとその製造方法に関するものであ
る。
り、詳しくは、例えば加速度、ヨーレート等を検出する
ための力学量センサとその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体加速度センサとして、特開平９−
２１１０２２号公報等に開示されているように、加速度
を受けた際に移動する梁構造体を有し、その梁構造体の
動きを対向する電極（固定および可動電極）にて検出す
る方法が知られている。
２１１０２２号公報等に開示されているように、加速度
を受けた際に移動する梁構造体を有し、その梁構造体の
動きを対向する電極（固定および可動電極）にて検出す
る方法が知られている。
【０００３】本発明者らがその加速度センサについて更
に検討を進めたところ、梁構造体にスティッキング（付
着）や反りが生じやくすく、センサ機能が阻害されるこ
とがあることが判明した。
に検討を進めたところ、梁構造体にスティッキング（付
着）や反りが生じやくすく、センサ機能が阻害されるこ
とがあることが判明した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明の目
的は、梁構造体にスティッキング等の不具合が生じにく
い力学量センサとその製造方法を提供することにある。
的は、梁構造体にスティッキング等の不具合が生じにく
い力学量センサとその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、可動電極と固定
電極とが対向する面内において梁構造体の移動方向での
離間距離を異ならせた。よって、スティッキングが起こ
る部位である電極対向面におけるスティッキング面積を
減らし、スティッキング力を減じてリリースしやすい構
造となる。
め、請求項１に記載の発明においては、可動電極と固定
電極とが対向する面内において梁構造体の移動方向での
離間距離を異ならせた。よって、スティッキングが起こ
る部位である電極対向面におけるスティッキング面積を
減らし、スティッキング力を減じてリリースしやすい構
造となる。
【０００６】ここで、請求項２に記載のように、可動電
極と固定電極とが対向する面のうち少なくともいずれか
一方を、対向する面内での離間距離が徐々に変化するテ
ーパ形状としたり、請求項３に記載のように、可動電極
と固定電極とが対向する面のうち少なくともいずれか一
方を、順テーパと逆テーパを繰り返して凹凸を形成した
りする。といったようにすると、実用上好ましいものと
なる。
極と固定電極とが対向する面のうち少なくともいずれか
一方を、対向する面内での離間距離が徐々に変化するテ
ーパ形状としたり、請求項３に記載のように、可動電極
と固定電極とが対向する面のうち少なくともいずれか一
方を、順テーパと逆テーパを繰り返して凹凸を形成した
りする。といったようにすると、実用上好ましいものと
なる。
【０００７】例えば、テーパ形状を形成することで、反
りの発生要因となる応力の残留部位を少なくでき、反り
の発生を抑えることができる。請求項４に記載の力学量
センサの製造方法によれば、第１の半導体基板上に、犠
牲層用薄膜および第１の絶縁体薄膜が積層され、犠牲層
用薄膜と第１の絶縁体薄膜との積層体におけるアンカー
部形成領域が開口される。そして、開口部を含む第１の
絶縁体薄膜上の所定領域に導電性薄膜が形成され、導電
性薄膜の上を含む第１の絶縁体薄膜上に第２の絶縁体薄
膜が形成される。さらに、第２の絶縁体薄膜上に貼合用
薄膜が形成されるとともに、当該貼合用薄膜の表面が平
坦化される。引き続き、貼合用薄膜の表面と第２の半導
体基板とが貼り合わされ、第１の半導体基板が所望の厚
さまで研磨される。
りの発生要因となる応力の残留部位を少なくでき、反り
の発生を抑えることができる。請求項４に記載の力学量
センサの製造方法によれば、第１の半導体基板上に、犠
牲層用薄膜および第１の絶縁体薄膜が積層され、犠牲層
用薄膜と第１の絶縁体薄膜との積層体におけるアンカー
部形成領域が開口される。そして、開口部を含む第１の
絶縁体薄膜上の所定領域に導電性薄膜が形成され、導電
性薄膜の上を含む第１の絶縁体薄膜上に第２の絶縁体薄
膜が形成される。さらに、第２の絶縁体薄膜上に貼合用
薄膜が形成されるとともに、当該貼合用薄膜の表面が平
坦化される。引き続き、貼合用薄膜の表面と第２の半導
体基板とが貼り合わされ、第１の半導体基板が所望の厚
さまで研磨される。
【０００８】次に、第１の半導体基板における可動電極
形成部と固定電極形成部との間の不要領域が、対向する
面内において基板の表面に平行な方向での離間距離を異
ならせて除去される。そして、ウェットエッチングによ
り所定領域の犠牲層用薄膜が除去されて第１の半導体基
板よりなる梁構造体が可動構造となる。その結果、請求
項１に記載の構造を得る。
形成部と固定電極形成部との間の不要領域が、対向する
面内において基板の表面に平行な方向での離間距離を異
ならせて除去される。そして、ウェットエッチングによ
り所定領域の犠牲層用薄膜が除去されて第１の半導体基
板よりなる梁構造体が可動構造となる。その結果、請求
項１に記載の構造を得る。
【０００９】請求項５に記載の力学量センサの製造方法
によれば、第１の半導体基板における可動電極形成部と
固定電極形成部との間のエアギャップ形成領域に溝が、
対向する内壁面内において基板の表面に平行な方向での
離間距離を異ならせて形成される。そして、溝を含む第
１の半導体基板上に、犠牲層用薄膜および第１の絶縁体
薄膜が積層され、犠牲層用薄膜と第１の絶縁体薄膜との
積層体におけるアンカー部形成領域が開口される。さら
に、開口部を含む第１の絶縁体薄膜上の所定領域に導電
性薄膜が形成され、導電性薄膜の上を含む第１の絶縁体
薄膜上に第２の絶縁体薄膜が形成される。引き続き、第
２の絶縁体薄膜上に貼合用薄膜が形成されるとともに、
当該貼合用薄膜の表面が平坦化され、貼合用薄膜の表面
と第２の半導体基板とが貼り合わされる。次に、第１の
半導体基板が所望の厚さまで研磨され、ウェットエッチ
ングにより所定領域の犠牲層用薄膜が除去されて第１の
半導体基板よりなる梁構造体が可動構造となる。その結
果、請求項１に記載の構造を得る。
によれば、第１の半導体基板における可動電極形成部と
固定電極形成部との間のエアギャップ形成領域に溝が、
対向する内壁面内において基板の表面に平行な方向での
離間距離を異ならせて形成される。そして、溝を含む第
１の半導体基板上に、犠牲層用薄膜および第１の絶縁体
薄膜が積層され、犠牲層用薄膜と第１の絶縁体薄膜との
積層体におけるアンカー部形成領域が開口される。さら
に、開口部を含む第１の絶縁体薄膜上の所定領域に導電
性薄膜が形成され、導電性薄膜の上を含む第１の絶縁体
薄膜上に第２の絶縁体薄膜が形成される。引き続き、第
２の絶縁体薄膜上に貼合用薄膜が形成されるとともに、
当該貼合用薄膜の表面が平坦化され、貼合用薄膜の表面
と第２の半導体基板とが貼り合わされる。次に、第１の
半導体基板が所望の厚さまで研磨され、ウェットエッチ
ングにより所定領域の犠牲層用薄膜が除去されて第１の
半導体基板よりなる梁構造体が可動構造となる。その結
果、請求項１に記載の構造を得る。
【００１０】ここで、請求項６に記載のように、エッチ
ングの条件を変えながら溝加工を行うことにより離間距
離を異ならせるようにすると、実用上好ましいものとな
る。
ングの条件を変えながら溝加工を行うことにより離間距
離を異ならせるようにすると、実用上好ましいものとな
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、この
発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
発明を具体化した実施の形態を図面に従って説明する。
【００１２】本実施の形態においては、半導体加速度セ
ンサに適用している。より詳しくは、サーボ制御式の差
動容量型半導体加速度センサに適用している。図１は本
実施の形態に係る半導体加速度センサの平面図であり、
図２は図１中のエレメント部分（梁構造体２Ａ）の拡大
図であり、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図である。
ンサに適用している。より詳しくは、サーボ制御式の差
動容量型半導体加速度センサに適用している。図１は本
実施の形態に係る半導体加速度センサの平面図であり、
図２は図１中のエレメント部分（梁構造体２Ａ）の拡大
図であり、図３は図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【００１３】図３において、基板１の上面には、単結晶
シリコンよりなる梁構造体２Ａが配置されている。図
２，３に示すように、梁構造体２Ａは基板１側から突出
する４つのアンカー部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより架
設されており、基板１の上面において所定間隔を隔てた
位置に配置されている。アンカー部３ａ〜３ｄはポリシ
リコン薄膜よりなる。アンカー部３ａとアンカー部３ｂ
との間には梁部４が架設されており、アンカー部３ｃと
アンカー部３ｄとの間には梁部５が架設されている。
シリコンよりなる梁構造体２Ａが配置されている。図
２，３に示すように、梁構造体２Ａは基板１側から突出
する４つのアンカー部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより架
設されており、基板１の上面において所定間隔を隔てた
位置に配置されている。アンカー部３ａ〜３ｄはポリシ
リコン薄膜よりなる。アンカー部３ａとアンカー部３ｂ
との間には梁部４が架設されており、アンカー部３ｃと
アンカー部３ｄとの間には梁部５が架設されている。
【００１４】また、梁部４と梁部５との間には長方形状
をなす質量部（マス部）６が架設されている。質量部６
には上下に貫通する透孔６ａが設けられている。この透
孔６ａを設けることにより、犠牲層エッチングの際にエ
ッチング液の進入を行い易くすることができる。
をなす質量部（マス部）６が架設されている。質量部６
には上下に貫通する透孔６ａが設けられている。この透
孔６ａを設けることにより、犠牲層エッチングの際にエ
ッチング液の進入を行い易くすることができる。
【００１５】さらに、質量部６における一方の側面（図
２については左側面）からは４つの可動電極７ａ，７
ｂ，７ｃ，７ｄが突出している。この可動電極７ａ〜７
ｄは棒状をなし、等間隔をおいて平行に延びている。ま
た、質量部６における他方の側面（図２においては右側
面）からは４つの可動電極８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが突
出している。この可動電極８ａ〜８ｄは棒状をなし、等
間隔に平行に延びている。ここで、梁部４，５、質量部
６、可動電極７ａ〜７ｄ、８ａ〜８ｄは犠牲層酸化膜３
４（図３参照）の一部もしくは全部をエッチング除去す
ることにより、可動となっている。
２については左側面）からは４つの可動電極７ａ，７
ｂ，７ｃ，７ｄが突出している。この可動電極７ａ〜７
ｄは棒状をなし、等間隔をおいて平行に延びている。ま
た、質量部６における他方の側面（図２においては右側
面）からは４つの可動電極８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが突
出している。この可動電極８ａ〜８ｄは棒状をなし、等
間隔に平行に延びている。ここで、梁部４，５、質量部
６、可動電極７ａ〜７ｄ、８ａ〜８ｄは犠牲層酸化膜３
４（図３参照）の一部もしくは全部をエッチング除去す
ることにより、可動となっている。
【００１６】また、基板１の上面には４つの第１の固定
電極９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄおよび第２の固定電極１１
ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが固定されている。第１の
固定電極９ａ〜９ｄは基板１側から突出するアンカー部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにより支持されてお
り、梁構造体２Ａの各可動電極（棒状部）７ａ〜７ｄの
一方の側面に対向して配置されている。また、第２の固
定電極１１ａ〜１１ｄは基板１側から突出するアンカー
部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにより支持されてお
り、梁構造体２Ａの各可動電極（棒状部）７ａ〜７ｄの
他方の側面に対向して配置されている。
電極９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄおよび第２の固定電極１１
ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが固定されている。第１の
固定電極９ａ〜９ｄは基板１側から突出するアンカー部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにより支持されてお
り、梁構造体２Ａの各可動電極（棒状部）７ａ〜７ｄの
一方の側面に対向して配置されている。また、第２の固
定電極１１ａ〜１１ｄは基板１側から突出するアンカー
部１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄにより支持されてお
り、梁構造体２Ａの各可動電極（棒状部）７ａ〜７ｄの
他方の側面に対向して配置されている。
【００１７】同様に、基板１の上面には第１の固定電極
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄおよび第２の固定電極
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが固定されている。第
１の固定電極１３ａ〜１３ｄはアンカー部１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，１４ｄにより支持され、かつ梁構造体２Ａ
の各可動電極（棒状部）８ａ〜８ｄの一方の側面に対向
して配置されている。また、第２の固定電極１５ａ〜１
５ｄは基板１側から突出するアンカー部１６ａ，１６
ｂ，１６ｃ，１６ｄにより支持されており、梁構造体２
Ａの各可動電極（棒状部）８ａ〜８ｄの他方の側面に対
向して配置されている。
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄおよび第２の固定電極
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが固定されている。第
１の固定電極１３ａ〜１３ｄはアンカー部１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，１４ｄにより支持され、かつ梁構造体２Ａ
の各可動電極（棒状部）８ａ〜８ｄの一方の側面に対向
して配置されている。また、第２の固定電極１５ａ〜１
５ｄは基板１側から突出するアンカー部１６ａ，１６
ｂ，１６ｃ，１６ｄにより支持されており、梁構造体２
Ａの各可動電極（棒状部）８ａ〜８ｄの他方の側面に対
向して配置されている。
【００１８】また、図１に示すように、基板１の上面に
は基板１から突出するアンカー部１７ａ，１７ｂ，１７
ｃにより支持された電極取出部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ
が形成され、さらにその上にはアルミ電極からなる電極
パッド（ボンディングパッド）１９ａ，１９ｂ，１９ｃ
が形成されている。電極部２０ａ，２０ｂ，２０ｃはア
ンカー部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ、電極取出部１８ａ，
１８ｂ，１８ｃ、電極パッド１９ａ，１９ｂ，１９ｃか
ら構成され、電極部２０ｄは固定部２Ｂ（図３参照）と
電極パッド１９ｄから構成される。
は基板１から突出するアンカー部１７ａ，１７ｂ，１７
ｃにより支持された電極取出部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ
が形成され、さらにその上にはアルミ電極からなる電極
パッド（ボンディングパッド）１９ａ，１９ｂ，１９ｃ
が形成されている。電極部２０ａ，２０ｂ，２０ｃはア
ンカー部１７ａ，１７ｂ，１７ｃ、電極取出部１８ａ，
１８ｂ，１８ｃ、電極パッド１９ａ，１９ｂ，１９ｃか
ら構成され、電極部２０ｄは固定部２Ｂ（図３参照）と
電極パッド１９ｄから構成される。
【００１９】基板１は図３に示すようにシリコン基板２
２の上に貼合用薄膜（ポリシリコン薄膜）２３と絶縁体
薄膜（シリコン酸化膜）２４と絶縁体薄膜２５と導電性
薄膜（例えばリン等の不純物をドーピングしたポリシリ
コン薄膜）２６と絶縁体薄膜２７とを積層した構成とな
っており、導電性薄膜２６が絶縁体薄膜２５，２７で覆
われた構造となっている。ここで、絶縁体薄膜２５，２
７は前述した犠牲層をエッチングする際のエッチング液
で浸食されにくい薄膜（例えばシリコン窒化膜）で構成
されている。つまり、本例では、エッチング液としてＨ
Ｆ（フッ素水素液）が用いられ、シリコン窒化膜はシリ
コン酸化膜に比べ浸食量が小さくセンサ製造に適してい
る。
２の上に貼合用薄膜（ポリシリコン薄膜）２３と絶縁体
薄膜（シリコン酸化膜）２４と絶縁体薄膜２５と導電性
薄膜（例えばリン等の不純物をドーピングしたポリシリ
コン薄膜）２６と絶縁体薄膜２７とを積層した構成とな
っており、導電性薄膜２６が絶縁体薄膜２５，２７で覆
われた構造となっている。ここで、絶縁体薄膜２５，２
７は前述した犠牲層をエッチングする際のエッチング液
で浸食されにくい薄膜（例えばシリコン窒化膜）で構成
されている。つまり、本例では、エッチング液としてＨ
Ｆ（フッ素水素液）が用いられ、シリコン窒化膜はシリ
コン酸化膜に比べ浸食量が小さくセンサ製造に適してい
る。
【００２０】導電性薄膜２６は図３に示すようにアンカ
ー部３ａ，１０ａ，１０ｂ，１２ａを構成している。ま
た、アンカー部３ｂ〜３ｄ、１０ｃ，１０ｄ，１２ｂ〜
１２ｄ，１４ａ〜１４ｄ，１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１
７ｃについても導電性薄膜２６により構成されている。
ー部３ａ，１０ａ，１０ｂ，１２ａを構成している。ま
た、アンカー部３ｂ〜３ｄ、１０ｃ，１０ｄ，１２ｂ〜
１２ｄ，１４ａ〜１４ｄ，１６ａ〜１６ｄ，１７ａ〜１
７ｃについても導電性薄膜２６により構成されている。
【００２１】また、導電性薄膜２６は第１の固定電極９
ａ〜９ｄと電極取出部１８ａの間、第１の固定電極１３
ａ〜１３ｄと電極取出部１８ａの間、第２の固定電極１
１ａ〜１１ｄと電極取出部１８ｃの間、および第２の固
定電極１５ａ〜１５ｄと電極取出部１８ｃの間をそれぞ
れ電気的に接続する配線を形成するとともに、下部電極
（静電気力相殺用固定電極）２８を形成している。な
お、下部電極２８は図２に示すように基板１の上面部に
おける梁構造体２Ａと対向する領域に形成されている。
ａ〜９ｄと電極取出部１８ａの間、第１の固定電極１３
ａ〜１３ｄと電極取出部１８ａの間、第２の固定電極１
１ａ〜１１ｄと電極取出部１８ｃの間、および第２の固
定電極１５ａ〜１５ｄと電極取出部１８ｃの間をそれぞ
れ電気的に接続する配線を形成するとともに、下部電極
（静電気力相殺用固定電極）２８を形成している。な
お、下部電極２８は図２に示すように基板１の上面部に
おける梁構造体２Ａと対向する領域に形成されている。
【００２２】また、図１，図２に示すように、固定電極
９ａ〜９ｄは配線パターン２９、アンカー部１７ａを通
じて電極取出部１８ａと接続されており、その上面にア
ルミ薄膜よりなる電極パッド（ボンディングパッド）１
９ａが設けられている構成となっている。また、固定電
極１１ａ〜１１ｄは配線パターン３０、アンカー部１７
ｃを通じて電極取出部１８ｃと接続され、その上面に電
極パッド１９ｃが設けられている。固定電極１３ａ〜１
３ｄは同様に配線パターン３１を通じて電極取出部１８
ａおよび電極パッド１９ａと、また、固定電極１５ａ〜
１５ｄは配線パターン３２を通じて電極取出部１８ｃお
よび電極パッド１９ｃと接続されている。梁構造体２Ａ
は配線パターン３３およびアンカー部１７ｂを通じて電
極取出部１８ｂおよび電極パッド１９ｂと接続されてい
る。ここで、電極パッド１９ｄは表面電位を取るための
もので、詳しくは、１枚のシリコン基板のうち梁構造体
２Ａ、固定電極（９ａ〜９ｄ，１１ａ〜１１ｄ，１３ａ
〜１３ｄ，１５ａ〜１５ｄ）、電極取出部（１８ａ〜１
８ｃ）を除く部分の電位を取るためのものである。
９ａ〜９ｄは配線パターン２９、アンカー部１７ａを通
じて電極取出部１８ａと接続されており、その上面にア
ルミ薄膜よりなる電極パッド（ボンディングパッド）１
９ａが設けられている構成となっている。また、固定電
極１１ａ〜１１ｄは配線パターン３０、アンカー部１７
ｃを通じて電極取出部１８ｃと接続され、その上面に電
極パッド１９ｃが設けられている。固定電極１３ａ〜１
３ｄは同様に配線パターン３１を通じて電極取出部１８
ａおよび電極パッド１９ａと、また、固定電極１５ａ〜
１５ｄは配線パターン３２を通じて電極取出部１８ｃお
よび電極パッド１９ｃと接続されている。梁構造体２Ａ
は配線パターン３３およびアンカー部１７ｂを通じて電
極取出部１８ｂおよび電極パッド１９ｂと接続されてい
る。ここで、電極パッド１９ｄは表面電位を取るための
もので、詳しくは、１枚のシリコン基板のうち梁構造体
２Ａ、固定電極（９ａ〜９ｄ，１１ａ〜１１ｄ，１３ａ
〜１３ｄ，１５ａ〜１５ｄ）、電極取出部（１８ａ〜１
８ｃ）を除く部分の電位を取るためのものである。
【００２３】上記した構成において、梁構造体２Ａの可
動電極７ａ〜７ｄと第１の固定電極９ａ〜９ｄとの間に
第１のコンデンサが形成され、梁構造体２Ａの可動電極
７ａ〜７ｄと第２の固定電極１１ａ〜１１ｄとの間に第
２のコンデンサが形成される。同様に、梁構造体２Ａの
可動電極８ａ〜８ｄと第１の固定電極１３ａ〜１３ｄと
の間に第１のコンデンサが、また梁構造体２Ａの可動電
極８ａ〜８ｄと第２の固定電極１５ａ〜１５ｄとの間に
第２のコンデンサが形成される。
動電極７ａ〜７ｄと第１の固定電極９ａ〜９ｄとの間に
第１のコンデンサが形成され、梁構造体２Ａの可動電極
７ａ〜７ｄと第２の固定電極１１ａ〜１１ｄとの間に第
２のコンデンサが形成される。同様に、梁構造体２Ａの
可動電極８ａ〜８ｄと第１の固定電極１３ａ〜１３ｄと
の間に第１のコンデンサが、また梁構造体２Ａの可動電
極８ａ〜８ｄと第２の固定電極１５ａ〜１５ｄとの間に
第２のコンデンサが形成される。
【００２４】そして、第１，第２のコンデンサの容量に
基づいて梁構造体２Ａに作用する加速度を検出すること
ができるようになっている。より詳しくは、可動電極と
固定電極とにより２つの差動型静電容量を形成し、２つ
の容量が等しくなるようにサーボ動作を行う。
基づいて梁構造体２Ａに作用する加速度を検出すること
ができるようになっている。より詳しくは、可動電極と
固定電極とにより２つの差動型静電容量を形成し、２つ
の容量が等しくなるようにサーボ動作を行う。
【００２５】ここで、図４に、図３の固定電極・可動電
極の断面の拡大図を示す。図４において、可動電極３５
と固定電極３６とが対向する面内において、梁構造体２
Ａの移動方向での離間距離ｄ１，ｄ２が異なっている。
詳しくは、可動電極３５と固定電極３６とが対向する面
が、対向する面内での離間距離が徐々に変化するテーパ
形状となっている。つまり、図４の上端での梁構造体２
Ａの移動方向での離間距離はｄ１と最も小さく、下端で
の梁構造体２Ａの移動方向での離間距離はｄ２と最も大
きくなっている。よって、図３に示したように、可動電
極（７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄ）を含む梁構造体２Ａ及び
固定電極（９ａ〜９ｄ，１１ａ〜１１ｄ，１３ａ〜１３
ｄ，１５ａ〜１５ｄ）に適切なテーパ形状を採用するこ
とで、スティッキングを起こす電極対向面に、そのステ
ィッキング面積が減少している。これにより、スティッ
キング力を減じてリリースしやすい。
極の断面の拡大図を示す。図４において、可動電極３５
と固定電極３６とが対向する面内において、梁構造体２
Ａの移動方向での離間距離ｄ１，ｄ２が異なっている。
詳しくは、可動電極３５と固定電極３６とが対向する面
が、対向する面内での離間距離が徐々に変化するテーパ
形状となっている。つまり、図４の上端での梁構造体２
Ａの移動方向での離間距離はｄ１と最も小さく、下端で
の梁構造体２Ａの移動方向での離間距離はｄ２と最も大
きくなっている。よって、図３に示したように、可動電
極（７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄ）を含む梁構造体２Ａ及び
固定電極（９ａ〜９ｄ，１１ａ〜１１ｄ，１３ａ〜１３
ｄ，１５ａ〜１５ｄ）に適切なテーパ形状を採用するこ
とで、スティッキングを起こす電極対向面に、そのステ
ィッキング面積が減少している。これにより、スティッ
キング力を減じてリリースしやすい。
【００２６】さらに、電極形状をテーパとすることで、
応力の残留部位である梁構造体２Ａの下端面の面積が少
なくなり、反りの発生が抑えられる。これにより、所望
のセンサ形状が得られる。詳しくは、例えば、図４にお
いて仮想線１００，２００にて描く断面形状を有する構
造において、反りの原因となる残留応力が固定・可動電
極３５，３６での基板１側に多く生じている場合は、図
４に実線で示すように、下側の辺を狭くした台形状とす
る、つまり、断面長方形状をなす電極１００，２００に
対し基板１側の幅Ｗを狭くすれば反りを抑えることが可
能になる。
応力の残留部位である梁構造体２Ａの下端面の面積が少
なくなり、反りの発生が抑えられる。これにより、所望
のセンサ形状が得られる。詳しくは、例えば、図４にお
いて仮想線１００，２００にて描く断面形状を有する構
造において、反りの原因となる残留応力が固定・可動電
極３５，３６での基板１側に多く生じている場合は、図
４に実線で示すように、下側の辺を狭くした台形状とす
る、つまり、断面長方形状をなす電極１００，２００に
対し基板１側の幅Ｗを狭くすれば反りを抑えることが可
能になる。
【００２７】次に、このように構成した半導体加速度セ
ンサの製造方法を、図５〜図２０を用いて説明する。ま
ず、図５に示すように、第１の半導体基板として単結晶
シリコン基板４０を用意する。そして、トレンチエッチ
ングによりシリコン基板４０に溝４１を形成する。この
溝４１は後記する研磨時のストッパおよびマスクの合わ
せマークとして利用するためのものである。
ンサの製造方法を、図５〜図２０を用いて説明する。ま
ず、図５に示すように、第１の半導体基板として単結晶
シリコン基板４０を用意する。そして、トレンチエッチ
ングによりシリコン基板４０に溝４１を形成する。この
溝４１は後記する研磨時のストッパおよびマスクの合わ
せマークとして利用するためのものである。
【００２８】さらに、図６に示すように、シリコン基板
４０の表面にイオン注入などにより不純物をドープし、
低抵抗領域４２を形成する。そして、図７に示すよう
に、犠牲層用薄膜としてのシリコン酸化膜４３をＣＶＤ
法などにより成膜し、さらにシリコン酸化膜４３の表面
を平坦化する。
４０の表面にイオン注入などにより不純物をドープし、
低抵抗領域４２を形成する。そして、図７に示すよう
に、犠牲層用薄膜としてのシリコン酸化膜４３をＣＶＤ
法などにより成膜し、さらにシリコン酸化膜４３の表面
を平坦化する。
【００２９】引き続き、図８に示すように、シリコン酸
化膜４３に対しフォトリソグラフィを経て一部エッチン
グして凹部４４を形成する。その後、図９に示すよう
に、表面の凹凸を増大させるためと犠牲層エッチング時
のエッチングストッパとするためにシリコン窒化膜（第
１の絶縁体薄膜）４５を成膜する。
化膜４３に対しフォトリソグラフィを経て一部エッチン
グして凹部４４を形成する。その後、図９に示すよう
に、表面の凹凸を増大させるためと犠牲層エッチング時
のエッチングストッパとするためにシリコン窒化膜（第
１の絶縁体薄膜）４５を成膜する。
【００３０】そして、図１０に示すように、シリコン酸
化膜４３とシリコン窒化膜４５の積層体に対しフォトリ
ソグラフィを経てドライエッチングなどによりアンカー
部形成領域に開口部４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄを
形成する。この開口部４６ａ〜４６ｄは、梁構造体と下
部電極とを接続するため、および固定電極・電極取出部
と配線パターンとを接続するためのものである。
化膜４３とシリコン窒化膜４５の積層体に対しフォトリ
ソグラフィを経てドライエッチングなどによりアンカー
部形成領域に開口部４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄを
形成する。この開口部４６ａ〜４６ｄは、梁構造体と下
部電極とを接続するため、および固定電極・電極取出部
と配線パターンとを接続するためのものである。
【００３１】引き続き、図１１に示すように、開口部４
６ａ〜４６ｄを含むシリコン窒化膜４５の上にポリシリ
コン薄膜４７を成膜し、その後、リン拡散などにより不
純物を導入し、さらに、フォトリソグラフィを経てアン
カー部、配線、下部電極のパターン（導電性薄膜）４７
ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄを形成する。
６ａ〜４６ｄを含むシリコン窒化膜４５の上にポリシリ
コン薄膜４７を成膜し、その後、リン拡散などにより不
純物を導入し、さらに、フォトリソグラフィを経てアン
カー部、配線、下部電極のパターン（導電性薄膜）４７
ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄを形成する。
【００３２】そして、図１２に示すように、ポリシリコ
ン薄膜４７ａ〜４７ｄおよびシリコン窒化膜４５の上
に、第２の絶縁体薄膜としてのシリコン窒化膜４８とシ
リコン酸化膜４９を順に成膜する。
ン薄膜４７ａ〜４７ｄおよびシリコン窒化膜４５の上
に、第２の絶縁体薄膜としてのシリコン窒化膜４８とシ
リコン酸化膜４９を順に成膜する。
【００３３】さらに、図１３に示すように、シリコン酸
化膜４９上に貼合用薄膜としてのポリシリコン薄膜５０
を成膜し、図１４に示すように、貼合のためにポリシリ
コン薄膜５０の表面を機械的研磨などにより平坦化す
る。
化膜４９上に貼合用薄膜としてのポリシリコン薄膜５０
を成膜し、図１４に示すように、貼合のためにポリシリ
コン薄膜５０の表面を機械的研磨などにより平坦化す
る。
【００３４】その後、図１５に示すように、シリコン基
板４０とは別の単結晶シリコン基板（支持基板）５１を
用意し、ポリシリコン薄膜５０の表面と第２の半導体基
板としてのシリコン基板５１とを貼り合わせる。
板４０とは別の単結晶シリコン基板（支持基板）５１を
用意し、ポリシリコン薄膜５０の表面と第２の半導体基
板としてのシリコン基板５１とを貼り合わせる。
【００３５】そして、図１６に示すようにシリコン基板
４０，５１を表裏逆にして、図１７に示すように、シリ
コン基板４０側を機械的研磨などを行い薄膜化する。こ
の際、溝４１内のシリコン酸化膜４３の層が出現するま
で研磨を行う。このようにして、シリコン酸化膜４３の
層が出現するまで研磨を行うと、研磨における硬度が変
化するため、研磨の終点を容易に検出することができ
る。
４０，５１を表裏逆にして、図１７に示すように、シリ
コン基板４０側を機械的研磨などを行い薄膜化する。こ
の際、溝４１内のシリコン酸化膜４３の層が出現するま
で研磨を行う。このようにして、シリコン酸化膜４３の
層が出現するまで研磨を行うと、研磨における硬度が変
化するため、研磨の終点を容易に検出することができ
る。
【００３６】この後、図１８に示すように、層間絶縁膜
としてのシリコン酸化膜５２を成膜した後、イオン注入
などにより不純物をドープする。このようにして低抵抗
層５３をシリコン基板４０の表面に形成する。そして、
コンタクト孔５４を形成し、図１９に示すように、アル
ミ電極５５を成膜・フォトリソグラフィを経て形成す
る。その後に、固定電極を含む固定部２Ｂと梁可動体２
Ａを画定するための溝５６を形成する。この溝５６は、
シリコン基板４０における可動電極形成部と固定電極形
成部との間の不要領域に形成されるものであって、この
溝５６はその内部の壁面が基板４０の表面に平行な方向
で徐々に離間距離が大きくなるテーパ状にされる。この
溝５６の形成に関し、より詳しくは、ドライエッチング
の際の条件として所望のガス種を選択して使用すること
により溝５６を図１９の断面形状にする。
としてのシリコン酸化膜５２を成膜した後、イオン注入
などにより不純物をドープする。このようにして低抵抗
層５３をシリコン基板４０の表面に形成する。そして、
コンタクト孔５４を形成し、図１９に示すように、アル
ミ電極５５を成膜・フォトリソグラフィを経て形成す
る。その後に、固定電極を含む固定部２Ｂと梁可動体２
Ａを画定するための溝５６を形成する。この溝５６は、
シリコン基板４０における可動電極形成部と固定電極形
成部との間の不要領域に形成されるものであって、この
溝５６はその内部の壁面が基板４０の表面に平行な方向
で徐々に離間距離が大きくなるテーパ状にされる。この
溝５６の形成に関し、より詳しくは、ドライエッチング
の際の条件として所望のガス種を選択して使用すること
により溝５６を図１９の断面形状にする。
【００３７】最後に、図２０に示すように、ＨＦ系のエ
ッチング液によりシリコン酸化膜４３，５２をエッチン
グ除去し、可動電極を有する梁構造体を可動とする。つ
まり、エッチング液を用いた犠牲層エッチングにより所
定領域のシリコン酸化膜４３を除去してシリコン基板４
０よりなる梁構造体を可動構造体とする。この際、エッ
チング後の乾燥の過程で可動部が基板に付着するのを防
止するため、パラジクロロベンゼン等の昇華剤を用い
る。
ッチング液によりシリコン酸化膜４３，５２をエッチン
グ除去し、可動電極を有する梁構造体を可動とする。つ
まり、エッチング液を用いた犠牲層エッチングにより所
定領域のシリコン酸化膜４３を除去してシリコン基板４
０よりなる梁構造体を可動構造体とする。この際、エッ
チング後の乾燥の過程で可動部が基板に付着するのを防
止するため、パラジクロロベンゼン等の昇華剤を用い
る。
【００３８】このようにして、図４に示す固定電極・可
動電極の断面形状を有する半導体加速度センサを形成す
ることができる。このように本実施形態は、下記の特徴
を有する。 （イ）図４に示すように、可動電極３５と固定電極３６
とが対向する面内において梁構造体２Ａの移動方向での
離間距離を異ならせた。よって、スティッキングが起こ
る部位である電極の対向面におけるスティッキング面積
を減らし、スティッキング力を減じてリリースしやすい
構造を提供することができる。より詳しくは、可動電極
３５と固定電極３６とが対向する面のうち少なくともい
ずれか一方を、対向する面内での離間距離が徐々に変化
するテーパ形状とする。
動電極の断面形状を有する半導体加速度センサを形成す
ることができる。このように本実施形態は、下記の特徴
を有する。 （イ）図４に示すように、可動電極３５と固定電極３６
とが対向する面内において梁構造体２Ａの移動方向での
離間距離を異ならせた。よって、スティッキングが起こ
る部位である電極の対向面におけるスティッキング面積
を減らし、スティッキング力を減じてリリースしやすい
構造を提供することができる。より詳しくは、可動電極
３５と固定電極３６とが対向する面のうち少なくともい
ずれか一方を、対向する面内での離間距離が徐々に変化
するテーパ形状とする。
【００３９】また、図４のごとく、電極の対向面をテー
パ形状を形成することで、反りの発生要因となる応力の
残留部位を少なくでき、反りの発生を抑えることができ
る。 （ロ）製造方法として、図９に示すように、シリコン基
板４０上に、犠牲層用薄膜４３および絶縁体薄膜４５を
積層し、図１０に示すように、犠牲層用薄膜４３と絶縁
体薄膜４５との積層体におけるアンカー部形成領域４６
ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄを開口し、図１１に示すよ
うに、開口部４６ａ〜４６ｄを含む絶縁体薄膜４５上の
所定領域に導電性薄膜４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄ
を形成し、図１２に示すように、導電性薄膜４７ａ〜４
７ｄの上を含む絶縁体薄膜４５上に絶縁体薄膜４８，４
９を形成し、図１３に示すように、絶縁体薄膜４８，４
９上に貼合用薄膜５０を形成するとともに、図１４に示
すように、貼合用薄膜５０の表面の平坦化を行い、図１
５に示すように、貼合用薄膜５０の表面とシリコン基板
５１とを貼り合わせ、図１７に示すように、シリコン基
板４０を所望の厚さまで研磨し、図１９のようにシリコ
ン基板４０における可動電極形成部と固定電極形成部と
の間の不要領域を、対向する面内において基板の表面に
平行な方向での離間距離を異ならせて除去し、図２０に
示すように、ウェットエッチングにより所定領域の犠牲
層用薄膜４３を除去してシリコン基板４０よりなる梁構
造体を可動構造とした。その結果、（イ）のセンサ構造
を得ることができ、しかも、梁構造体のアンカー部から
可動電極用配線を、また、固定電極のアンカー部から固
定電極用配線を延設した構造を得るための製造方法とし
て好ましいものになる。 （第２の実施の形態）次に、第２の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
パ形状を形成することで、反りの発生要因となる応力の
残留部位を少なくでき、反りの発生を抑えることができ
る。 （ロ）製造方法として、図９に示すように、シリコン基
板４０上に、犠牲層用薄膜４３および絶縁体薄膜４５を
積層し、図１０に示すように、犠牲層用薄膜４３と絶縁
体薄膜４５との積層体におけるアンカー部形成領域４６
ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄを開口し、図１１に示すよ
うに、開口部４６ａ〜４６ｄを含む絶縁体薄膜４５上の
所定領域に導電性薄膜４７ａ，４７ｂ，４７ｃ，４７ｄ
を形成し、図１２に示すように、導電性薄膜４７ａ〜４
７ｄの上を含む絶縁体薄膜４５上に絶縁体薄膜４８，４
９を形成し、図１３に示すように、絶縁体薄膜４８，４
９上に貼合用薄膜５０を形成するとともに、図１４に示
すように、貼合用薄膜５０の表面の平坦化を行い、図１
５に示すように、貼合用薄膜５０の表面とシリコン基板
５１とを貼り合わせ、図１７に示すように、シリコン基
板４０を所望の厚さまで研磨し、図１９のようにシリコ
ン基板４０における可動電極形成部と固定電極形成部と
の間の不要領域を、対向する面内において基板の表面に
平行な方向での離間距離を異ならせて除去し、図２０に
示すように、ウェットエッチングにより所定領域の犠牲
層用薄膜４３を除去してシリコン基板４０よりなる梁構
造体を可動構造とした。その結果、（イ）のセンサ構造
を得ることができ、しかも、梁構造体のアンカー部から
可動電極用配線を、また、固定電極のアンカー部から固
定電極用配線を延設した構造を得るための製造方法とし
て好ましいものになる。 （第２の実施の形態）次に、第２の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００４０】上記した第１の実施形態においては、図１
９に示す溝５６の形成、即ち、固定電極を含む固定部２
Ｂと梁構造体２Ａを画定するエッチングを、工程の最後
部分に行ったが、本実施形態では、この工程を図５で述
べたトレンチエッチングと同時に行っている。これを、
図２１〜図３６を用いて詳しく説明する。
９に示す溝５６の形成、即ち、固定電極を含む固定部２
Ｂと梁構造体２Ａを画定するエッチングを、工程の最後
部分に行ったが、本実施形態では、この工程を図５で述
べたトレンチエッチングと同時に行っている。これを、
図２１〜図３６を用いて詳しく説明する。
【００４１】まず、図２１に示すように、単結晶シリコ
ン基板４０に対し、固定電極を含む固定部２Ｂと梁構造
体２Ａを画定するための溝６０を形成する。つまり、こ
の溝６０は、シリコン基板４０における可動電極形成部
と固定電極形成部との間のエアギャップ形成領域に形成
されるものであって、かつ、対向する内壁での面内にお
いて基板４０の表面に平行な方向での離間距離を異なら
せテーパ状にして形成する。
ン基板４０に対し、固定電極を含む固定部２Ｂと梁構造
体２Ａを画定するための溝６０を形成する。つまり、こ
の溝６０は、シリコン基板４０における可動電極形成部
と固定電極形成部との間のエアギャップ形成領域に形成
されるものであって、かつ、対向する内壁での面内にお
いて基板４０の表面に平行な方向での離間距離を異なら
せテーパ状にして形成する。
【００４２】そして、図２２に示すように、シリコン基
板４０の表面にイオン注入などにより不純物をドープ
し、低抵抗領域４２を形成し、図２３に示すように、犠
牲層用薄膜としてのシリコン酸化膜４３をＣＶＤ法など
により成膜し、さらにシリコン酸化膜４３の表面を平坦
化する。
板４０の表面にイオン注入などにより不純物をドープ
し、低抵抗領域４２を形成し、図２３に示すように、犠
牲層用薄膜としてのシリコン酸化膜４３をＣＶＤ法など
により成膜し、さらにシリコン酸化膜４３の表面を平坦
化する。
【００４３】さらに、図２４に示すように、シリコン酸
化膜４３に対しフォトリソグラフィを経て一部エッチン
グして凹部４４を形成した後、図２５に示すように、シ
リコン窒化膜４５を成膜する。そして、図２６に示すよ
うに、シリコン酸化膜４３とシリコン窒化膜４５の積層
体に対しアンカー部形成領域に開口部４６ａ，４６ｂ，
４６ｃ，４６ｄを形成し、図２７に示すように、開口部
４６ａ〜４６ｄを含むシリコン窒化膜４５の上にポリシ
リコン薄膜４７を成膜し、その後、リン拡散などにより
不純物を導入し、さらに、フォトリソグラフィを経てア
ンカー部、配線、下部電極のパターン４７ａ，４７ｂ，
４７ｃ，４７ｄを形成する。
化膜４３に対しフォトリソグラフィを経て一部エッチン
グして凹部４４を形成した後、図２５に示すように、シ
リコン窒化膜４５を成膜する。そして、図２６に示すよ
うに、シリコン酸化膜４３とシリコン窒化膜４５の積層
体に対しアンカー部形成領域に開口部４６ａ，４６ｂ，
４６ｃ，４６ｄを形成し、図２７に示すように、開口部
４６ａ〜４６ｄを含むシリコン窒化膜４５の上にポリシ
リコン薄膜４７を成膜し、その後、リン拡散などにより
不純物を導入し、さらに、フォトリソグラフィを経てア
ンカー部、配線、下部電極のパターン４７ａ，４７ｂ，
４７ｃ，４７ｄを形成する。
【００４４】そして、図２８に示すように、ポリシリコ
ン薄膜４７およびシリコン窒化膜４５の上にシリコン窒
化膜４８とシリコン酸化膜４９を成膜し、図２９に示す
ように、シリコン酸化膜４９上に貼合用薄膜としてのポ
リシリコン薄膜５０を成膜し、図３０に示すように貼合
のためにポリシリコン薄膜５０の表面を機械的研磨など
により平坦化する。
ン薄膜４７およびシリコン窒化膜４５の上にシリコン窒
化膜４８とシリコン酸化膜４９を成膜し、図２９に示す
ように、シリコン酸化膜４９上に貼合用薄膜としてのポ
リシリコン薄膜５０を成膜し、図３０に示すように貼合
のためにポリシリコン薄膜５０の表面を機械的研磨など
により平坦化する。
【００４５】その後、図３１に示すように、ポリシリコ
ン薄膜５０の表面と第２の半導体基板としてのシリコン
基板５１とを貼り合わせ、図３２に示すようにシリコン
基板４０，５１を表裏逆にして、図３３に示すように、
シリコン基板４０側を機械的研磨などを行い薄膜化す
る。この後、図３４に示すように、層間絶縁膜としての
シリコン酸化膜５２を成膜した後、イオン注入などによ
り不純物をドープする。そして、コンタクト孔５４を形
成し、図３５に示すように、アルミ電極５５を成膜・フ
ォトリソグラフィを経て形成し、図３６に示すように、
ＨＦ系のエッチング液によりシリコン酸化膜４３，５２
をエッチング除去し、可動電極を有する梁構造体を可動
とする。
ン薄膜５０の表面と第２の半導体基板としてのシリコン
基板５１とを貼り合わせ、図３２に示すようにシリコン
基板４０，５１を表裏逆にして、図３３に示すように、
シリコン基板４０側を機械的研磨などを行い薄膜化す
る。この後、図３４に示すように、層間絶縁膜としての
シリコン酸化膜５２を成膜した後、イオン注入などによ
り不純物をドープする。そして、コンタクト孔５４を形
成し、図３５に示すように、アルミ電極５５を成膜・フ
ォトリソグラフィを経て形成し、図３６に示すように、
ＨＦ系のエッチング液によりシリコン酸化膜４３，５２
をエッチング除去し、可動電極を有する梁構造体を可動
とする。
【００４６】このように本実施形態は、下記の特徴を有
する。 （イ）図２１に示すように、シリコン基板４０における
可動電極形成部と固定電極形成部との間のエアギャップ
形成領域に溝６０を、対向する内壁面内において基板の
表面に平行な方向での離間距離を異ならせて形成する。
そして、図２５に示すように、溝６０を含む基板４０上
に、犠牲層用薄膜４３および絶縁体薄膜４５を積層し、
図２６に示すように、犠牲層用薄膜４３と絶縁体薄膜４
５との積層体におけるアンカー部形成領域４６ａ〜４６
ｄを開口し、図２７に示すように、開口部４６ａ〜４６
ｄを含む絶縁体薄膜４５上の所定領域に導電性薄膜４７
ａ〜４７ｄを形成し、図２８に示すように、導電性薄膜
４７ａ〜４７ｄの上を含む絶縁体薄膜４５上に絶縁体薄
膜４８，４９を形成し、図２９，３０に示すように、絶
縁体薄膜４８，４９上に貼合用薄膜５０を形成するとと
もに、貼合用薄膜５０の表面を平坦化を行い、図３１に
示すように、貼合用薄膜５０の表面とシリコン基板５１
とを貼り合わせ、図３３に示すように、シリコン基板４
０を所望の厚さまで研磨し、図３６に示すように、ウェ
ットエッチングにより所定領域の犠牲層用薄膜４３を除
去してシリコン基板４０よりなる梁構造体を可動構造と
する。その結果、図３に示すセンサ構造を得る。
する。 （イ）図２１に示すように、シリコン基板４０における
可動電極形成部と固定電極形成部との間のエアギャップ
形成領域に溝６０を、対向する内壁面内において基板の
表面に平行な方向での離間距離を異ならせて形成する。
そして、図２５に示すように、溝６０を含む基板４０上
に、犠牲層用薄膜４３および絶縁体薄膜４５を積層し、
図２６に示すように、犠牲層用薄膜４３と絶縁体薄膜４
５との積層体におけるアンカー部形成領域４６ａ〜４６
ｄを開口し、図２７に示すように、開口部４６ａ〜４６
ｄを含む絶縁体薄膜４５上の所定領域に導電性薄膜４７
ａ〜４７ｄを形成し、図２８に示すように、導電性薄膜
４７ａ〜４７ｄの上を含む絶縁体薄膜４５上に絶縁体薄
膜４８，４９を形成し、図２９，３０に示すように、絶
縁体薄膜４８，４９上に貼合用薄膜５０を形成するとと
もに、貼合用薄膜５０の表面を平坦化を行い、図３１に
示すように、貼合用薄膜５０の表面とシリコン基板５１
とを貼り合わせ、図３３に示すように、シリコン基板４
０を所望の厚さまで研磨し、図３６に示すように、ウェ
ットエッチングにより所定領域の犠牲層用薄膜４３を除
去してシリコン基板４０よりなる梁構造体を可動構造と
する。その結果、図３に示すセンサ構造を得る。
【００４７】これまで説明してきたものの他にも下記の
ように実施してもよい。図４に代わる可動電極３５と固
定電極３６との対向する面内における構造として、図３
７に示すように、逆テーパとしてもよい。つまり、図３
７の下端における梁構造体２Ａの移動方向での離間距離
はｄ１１と最も小さく、上端における梁構造体２Ａの移
動方向での離間距離はｄ１０と最も大きくする。このよ
うなテーパ形状を有する溝は、ドライエッチングの際の
条件として所望のガス種を選択して使用することにより
得られるものである。この場合には、上端において応力
の残留部位を少なくすることができ、反りの発生を抑え
ることができる。つまり、図３７において仮想線１０
０，２００にて描く断面形状を有する構造において、反
りの原因となる残留応力が固定・可動電極３５，３６で
の反基板側に多く生じている場合は、図３７に実線で示
すように、上側の辺を狭くした台形状とすると（反基板
側の梁幅Ｗを狭くすると）反りを抑えることが可能にな
る。
ように実施してもよい。図４に代わる可動電極３５と固
定電極３６との対向する面内における構造として、図３
７に示すように、逆テーパとしてもよい。つまり、図３
７の下端における梁構造体２Ａの移動方向での離間距離
はｄ１１と最も小さく、上端における梁構造体２Ａの移
動方向での離間距離はｄ１０と最も大きくする。このよ
うなテーパ形状を有する溝は、ドライエッチングの際の
条件として所望のガス種を選択して使用することにより
得られるものである。この場合には、上端において応力
の残留部位を少なくすることができ、反りの発生を抑え
ることができる。つまり、図３７において仮想線１０
０，２００にて描く断面形状を有する構造において、反
りの原因となる残留応力が固定・可動電極３５，３６で
の反基板側に多く生じている場合は、図３７に実線で示
すように、上側の辺を狭くした台形状とすると（反基板
側の梁幅Ｗを狭くすると）反りを抑えることが可能にな
る。
【００４８】なお、図４に示すテーパ形状とするか図３
７に示すテーパ形状にするかについては、実際にセンサ
を製造し、その結果から反りの発生を抑制するためのテ
ーパ形状を決定すればよい。
７に示すテーパ形状にするかについては、実際にセンサ
を製造し、その結果から反りの発生を抑制するためのテ
ーパ形状を決定すればよい。
【００４９】また、図３８に示すように、中央を接近さ
せた正・逆テーパ（順テーパと逆テーパの組み合わせ）
としてもよい。つまり、中央部の距離ｄ２２に対し上下
両端部の距離ｄ２０，ｄ２１を小さくする。
せた正・逆テーパ（順テーパと逆テーパの組み合わせ）
としてもよい。つまり、中央部の距離ｄ２２に対し上下
両端部の距離ｄ２０，ｄ２１を小さくする。
【００５０】あるいは、図３９に示すように、上下端を
接近させた正・逆テーパ（順テーパと逆テーパの組み合
わせ）としてもよい。つまり、上下両端部の距離ｄ３
０，ｄ３１に対し中央部の距離ｄ３２を小さくする。
接近させた正・逆テーパ（順テーパと逆テーパの組み合
わせ）としてもよい。つまり、上下両端部の距離ｄ３
０，ｄ３１に対し中央部の距離ｄ３２を小さくする。
【００５１】あるいは、図４０に示すように、順テーパ
と逆テーパを連続的に繰り返して凹凸を形成する。ここ
で、図３８〜図４０に示す溝形状は、ドライエッチング
の条件を変えつつ溝加工を行うことにより実現できる。
例えば、変える条件としては、ガス種、ガス流量、基板
温度、パワーが挙げられる。このようにして、エッチン
グの条件を変えながら溝加工を行うことにより離間距離
ｄを異ならせることができる。
と逆テーパを連続的に繰り返して凹凸を形成する。ここ
で、図３８〜図４０に示す溝形状は、ドライエッチング
の条件を変えつつ溝加工を行うことにより実現できる。
例えば、変える条件としては、ガス種、ガス流量、基板
温度、パワーが挙げられる。このようにして、エッチン
グの条件を変えながら溝加工を行うことにより離間距離
ｄを異ならせることができる。
【００５２】また、図４では可動電極３５と固定電極３
６とが対向する面のうちの両方をテーパ面としたが、一
方のみをテーパ面（あるいは凹凸面等）としてもよい。
また、本発明は上記した加速度センサに限らずヨーレー
トセンサなどの力学量センサにも適用することができ
る。
６とが対向する面のうちの両方をテーパ面としたが、一
方のみをテーパ面（あるいは凹凸面等）としてもよい。
また、本発明は上記した加速度センサに限らずヨーレー
トセンサなどの力学量センサにも適用することができ
る。
【図１】 実施の形態にかかる半導体加速度センサの平
面構成を示す図。
面構成を示す図。
【図２】 図１中のエレメント部分の拡大図。
【図３】 図２のＡ−Ａ断面図。
【図４】 実施形態にかかる加速度センサの断面の部分
拡大図。
拡大図。
【図５】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図６】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図７】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図８】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図９】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１０】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１１】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１２】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１３】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１４】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１５】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１６】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１７】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１８】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１９】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図２０】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図２１】 第２の実施形態における加速度センサの製
造工程を示す断面図。
造工程を示す断面図。
【図２２】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図２３】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図２４】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図２５】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図２６】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図２７】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図２８】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図２９】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図３０】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図３１】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図３２】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図３３】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図３４】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図３５】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図３６】 加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図３７】 別例の加速度センサの断面図。
【図３８】 別例の加速度センサの断面図。
【図３９】 別例の加速度センサの断面図。
【図４０】 別例の加速度センサの断面図。
【符号の説明】 １…基板、２Ａ…梁構造体、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ…
可動電極、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ…可動電極、９ａ，
９ｂ，９ｃ，９ｄ…第１の固定電極、１１ａ，１１ｂ，
１１ｃ，１１ｄ…第２の固定電極、１３ａ，１３ｂ，１
３ｃ，１３ｄ…第１の固定電極、１５ａ，１５ｂ，１５
ｃ，１５ｄ…第２の固定電極、４０…シリコン基板、４
１…溝、４３…シリコン酸化膜、４５…シリコン窒化
膜、４６ａ〜４６ｄ…開口部、４７ａ〜４７ｄ…ポリシ
リコン薄膜、４８…シリコン窒化膜、５０…ポリシリコ
ン薄膜、５１…シリコン基板、５６…溝、６０…溝。
可動電極、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ…可動電極、９ａ，
９ｂ，９ｃ，９ｄ…第１の固定電極、１１ａ，１１ｂ，
１１ｃ，１１ｄ…第２の固定電極、１３ａ，１３ｂ，１
３ｃ，１３ｄ…第１の固定電極、１５ａ，１５ｂ，１５
ｃ，１５ｄ…第２の固定電極、４０…シリコン基板、４
１…溝、４３…シリコン酸化膜、４５…シリコン窒化
膜、４６ａ〜４６ｄ…開口部、４７ａ〜４７ｄ…ポリシ
リコン薄膜、４８…シリコン窒化膜、５０…ポリシリコ
ン薄膜、５１…シリコン基板、５６…溝、６０…溝。
フロントページの続き (72)発明者 山内 庄一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 4M112 AA02 BA07 CA22 CA26 CA36 DA03 DA04 DA05 DA18 EA03 EA04 FA07
Claims (6)
- 【請求項１】 基板と、 前記基板の上面に所定間隔を隔てて基板の表面に平行な
方向に移動可能に支持され、可動電極を有する梁構造体
と、 前記基板の上面に固定され、前記梁構造体の可動電極に
対向して配置され、力学量の印加に伴う梁構造体の変位
を前記可動電極と共に検出するための固定電極と、を備
えた力学量センサであって、 前記可動電極と固定電極とが対向する面内において前記
梁構造体の移動方向での離間距離を異ならせたことを特
徴とする力学量センサ。 - 【請求項２】 前記可動電極と固定電極とが対向する面
のうち少なくともいずれか一方を、対向する面内での離
間距離が徐々に変化するテーパ形状とした請求項１に記
載の力学量センサ。 - 【請求項３】 前記可動電極と固定電極とが対向する面
のうち少なくともいずれか一方を、順テーパと逆テーパ
を繰り返して凹凸を形成した請求項１に記載の力学量セ
ンサ。 - 【請求項４】 基板と、 前記基板の上面に所定間隔を隔てて基板の表面に平行な
方向に移動可能に支持され、可動電極を有する梁構造体
と、 前記基板の上面に固定され、前記梁構造体の可動電極に
対向して配置され、力学量の印加に伴う梁構造体の変位
を前記可動電極と共に検出するための固定電極と、を備
えた力学量センサの製造方法であって、 第１の半導体基板上に、犠牲層用薄膜および第１の絶縁
体薄膜を積層する工程と、 前記犠牲層用薄膜と第１の絶縁体薄膜との積層体におけ
るアンカー部形成領域を開口する工程と、 前記開口部を含む第１の絶縁体薄膜上の所定領域に導電
性薄膜を形成する工程と、 前記導電性薄膜の上を含む前記第１の絶縁体薄膜上に第
２の絶縁体薄膜を形成する工程と、 前記第２の絶縁体薄膜上に貼合用薄膜を形成するととも
に、当該貼合用薄膜の表面の平坦化を行う工程と、 前記貼合用薄膜の表面と第２の半導体基板とを貼り合わ
せる工程と、 前記第１の半導体基板を所望の厚さまで研磨する工程
と、 前記第１の半導体基板における可動電極形成部と固定電
極形成部との間の不要領域を、対向する面内において基
板の表面に平行な方向での離間距離を異ならせて除去す
る工程と、 ウェットエッチングにより所定領域の前記犠牲層用薄膜
を除去して前記第１の半導体基板よりなる梁構造体を可
動構造とする工程と、を備えたことを特徴とする力学量
センサの製造方法。 - 【請求項５】 基板と、 前記基板の上面に所定間隔を隔てて基板の表面に平行な
方向に移動可能に支持され、可動電極を有する梁構造体
と、 前記基板の上面に固定され、前記梁構造体の可動電極に
対向して配置され、力学量の印加に伴う梁構造体の変位
を前記可動電極と共に検出するための固定電極と、を備
えた力学量センサの製造方法であって、 第１の半導体基板における可動電極形成部と固定電極形
成部との間のエアギャップ形成領域に溝を、対向する内
壁面内において基板の表面に平行な方向での離間距離を
異ならせて形成する工程と、 前記溝を含む前記第１の半導体基板上に、犠牲層用薄膜
および第１の絶縁体薄膜を積層する工程と、 前記犠牲層用薄膜と第１の絶縁体薄膜との積層体におけ
るアンカー部形成領域を開口する工程と、 前記開口部を含む第１の絶縁体薄膜上の所定領域に導電
性薄膜を形成する工程と、 前記導電性薄膜の上を含む前記第１の絶縁体薄膜上に第
２の絶縁体薄膜を形成する工程と、 前記第２の絶縁体薄膜上に貼合用薄膜を形成するととも
に、当該貼合用薄膜の表面の平坦化を行う工程と、 前記貼合用薄膜の表面と第２の半導体基板とを貼り合わ
せる工程と、 前記第１の半導体基板を所望の厚さまで研磨する工程
と、 ウェットエッチングにより所定領域の前記犠牲層用薄膜
を除去して前記第１の半導体基板よりなる梁構造体を可
動構造とする工程と、を備えたことを特徴とする力学量
センサの製造方法。 - 【請求項６】 エッチングの条件を変えながら溝加工を
行うことにより離間距離を異ならせるようにした請求項
４または５に記載の力学量センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20683598A JP4193232B2 (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | 力学量センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20683598A JP4193232B2 (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | 力学量センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000040830A true JP2000040830A (ja) | 2000-02-08 |
| JP4193232B2 JP4193232B2 (ja) | 2008-12-10 |
Family
ID=16529864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20683598A Expired - Fee Related JP4193232B2 (ja) | 1998-07-22 | 1998-07-22 | 力学量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4193232B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002103808A1 (en) * | 2001-06-13 | 2002-12-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Thin-film structure and method for manufacturing the same, and acceleration sensor and method for manufacturing the same |
| US6848310B2 (en) | 2002-07-26 | 2005-02-01 | Denso Corporation | Capacitive dynamic quantity sensor, method for manufacturing capacitive dynamic quantity sensor, and detector including capacitive dynamic quantity sensor |
| KR20170027279A (ko) | 2015-09-01 | 2017-03-09 | 아즈빌주식회사 | 미세 기계 장치 |
| KR20170027280A (ko) | 2015-09-01 | 2017-03-09 | 아즈빌주식회사 | 미세 기계 장치 및 그 제조 방법 |
| KR20170027278A (ko) | 2015-09-01 | 2017-03-09 | 아즈빌주식회사 | 미세 기계 장치 및 그 제조 방법 |
| KR20170027281A (ko) | 2015-09-01 | 2017-03-09 | 아즈빌주식회사 | 미세 기계 장치 |
| JP2019124616A (ja) * | 2018-01-18 | 2019-07-25 | 三菱電機株式会社 | 物理量センサ |
-
1998
- 1998-07-22 JP JP20683598A patent/JP4193232B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002103808A1 (en) * | 2001-06-13 | 2002-12-27 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Thin-film structure and method for manufacturing the same, and acceleration sensor and method for manufacturing the same |
| US7371600B2 (en) | 2001-06-13 | 2008-05-13 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Thin-film structure and method for manufacturing the same, and acceleration sensor and method for manufacturing the same |
| DE10196506B3 (de) * | 2001-06-13 | 2014-09-04 | Mitsubishi Denki K.K. | Herstellungsverfahren für einen Dünnfilmstrukturkörper |
| US6848310B2 (en) | 2002-07-26 | 2005-02-01 | Denso Corporation | Capacitive dynamic quantity sensor, method for manufacturing capacitive dynamic quantity sensor, and detector including capacitive dynamic quantity sensor |
| KR20170027279A (ko) | 2015-09-01 | 2017-03-09 | 아즈빌주식회사 | 미세 기계 장치 |
| KR20170027280A (ko) | 2015-09-01 | 2017-03-09 | 아즈빌주식회사 | 미세 기계 장치 및 그 제조 방법 |
| KR20170027278A (ko) | 2015-09-01 | 2017-03-09 | 아즈빌주식회사 | 미세 기계 장치 및 그 제조 방법 |
| KR20170027281A (ko) | 2015-09-01 | 2017-03-09 | 아즈빌주식회사 | 미세 기계 장치 |
| JP2019124616A (ja) * | 2018-01-18 | 2019-07-25 | 三菱電機株式会社 | 物理量センサ |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4193232B2 (ja) | 2008-12-10 |
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