JP2001004658A - ２軸半導体加速度センサおよびその製造方法 - Google Patents
２軸半導体加速度センサおよびその製造方法Info
- Publication number
- JP2001004658A JP2001004658A JP11180185A JP18018599A JP2001004658A JP 2001004658 A JP2001004658 A JP 2001004658A JP 11180185 A JP11180185 A JP 11180185A JP 18018599 A JP18018599 A JP 18018599A JP 2001004658 A JP2001004658 A JP 2001004658A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- axis
- substrate
- acceleration sensor
- semiconductor
- weight portion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 135
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 title claims abstract description 78
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 183
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 33
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 23
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 15
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 9
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 21
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 9
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 5
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0808—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
- G01P2015/082—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for two degrees of freedom of movement of a single mass
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高感度の２軸半導体加速度センサおよびその製
造方法を提供する。 【解決手段】支持基板２０上に互いに離間して形成され
た４つの支持部１３で囲まれた領域内において支持基板
２０から支持基板２０の厚み方向に離間して設けられた
矩形板状の重り部１２を備えている。各支持部１３は、
それぞれ１本のビーム１１を介して重り部１２を支持し
ている。各ビーム１１は、平面形状を互いにつづら折れ
状に形成されたｘ軸方向撓み部１１ａおよびｙ軸方向撓
み部１１ｂを有している。ビーム１１の厚さＴ１に対す
るビーム１１の幅Ｈ１および重り部１２の厚さ（上記ビ
ーム１１の幅Ｈ１に等しい）を、ビーム１１の幅方向
（ｚ軸方向）の加速度成分による感度が上記ｘ軸方向、
上記ｙ軸方向の加速度成分による感度よりも小さくなる
ように上記十分大きく設定している。
造方法を提供する。 【解決手段】支持基板２０上に互いに離間して形成され
た４つの支持部１３で囲まれた領域内において支持基板
２０から支持基板２０の厚み方向に離間して設けられた
矩形板状の重り部１２を備えている。各支持部１３は、
それぞれ１本のビーム１１を介して重り部１２を支持し
ている。各ビーム１１は、平面形状を互いにつづら折れ
状に形成されたｘ軸方向撓み部１１ａおよびｙ軸方向撓
み部１１ｂを有している。ビーム１１の厚さＴ１に対す
るビーム１１の幅Ｈ１および重り部１２の厚さ（上記ビ
ーム１１の幅Ｈ１に等しい）を、ビーム１１の幅方向
（ｚ軸方向）の加速度成分による感度が上記ｘ軸方向、
上記ｙ軸方向の加速度成分による感度よりも小さくなる
ように上記十分大きく設定している。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、航空機、
家電製品などに用いられる２軸半導体加速度センサおよ
びその製造方法に関するものである。
家電製品などに用いられる２軸半導体加速度センサおよ
びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、加速度センサとして、重り部
と電極との間に静電容量を形成しておき、重り部の変位
を静電容量値の変化として検出する静電容量型の半導体
加速度センサが知られている。
と電極との間に静電容量を形成しておき、重り部の変位
を静電容量値の変化として検出する静電容量型の半導体
加速度センサが知られている。
【０００３】この種の半導体加速度センサにおいては、
２軸方向の加速度を平面内の重り部の変位に応じた静電
容量値の変化として固定電極を介して検出することがで
きる表面マイクロマシニング型の２軸半導体加速度セン
サとして、図１２に示す構成のものが提案されている。
２軸方向の加速度を平面内の重り部の変位に応じた静電
容量値の変化として固定電極を介して検出することがで
きる表面マイクロマシニング型の２軸半導体加速度セン
サとして、図１２に示す構成のものが提案されている。
【０００４】図１２に示した構成の２軸半導体加速度セ
ンサは、シリコン基板よりなる支持基板２０と、支持基
板２０上に互いに離間して形成された４つの支持部１３
（支持部１３は、支持基板２０に対して固定される）
と、４つの支持部１３で囲まれた領域内において支持基
板２０から支持基板２０の厚み方向に離間して設けられ
た矩形板状の重り部１２とを備えている。各支持部１３
は、それぞれ２本のビーム１１を介して重り部１２を支
持している。要するに、この２軸半導体加速度センサは
８本のビーム１１を備えている。
ンサは、シリコン基板よりなる支持基板２０と、支持基
板２０上に互いに離間して形成された４つの支持部１３
（支持部１３は、支持基板２０に対して固定される）
と、４つの支持部１３で囲まれた領域内において支持基
板２０から支持基板２０の厚み方向に離間して設けられ
た矩形板状の重り部１２とを備えている。各支持部１３
は、それぞれ２本のビーム１１を介して重り部１２を支
持している。要するに、この２軸半導体加速度センサは
８本のビーム１１を備えている。
【０００５】重り部１２、各ビーム１１、各支持部１３
は多結晶シリコンよりなり、各ビーム１１の幅Ｈ’（図
１２（ｂ）の上下方向におけるビーム１１の寸法）と重
り部１２の厚さ（図１２（ｂ）の上下方向における重り
部１２の寸法）とは同じ寸法（数μｍ程度であって例え
ば２μｍ）に形成され、ビーム１１・支持基板２０間の
距離と重り部１２・支持基板２０間の距離とは同じにな
っている。すなわち、重り部１２と支持基板２０との間
には空洞１４が形成されている。各ビーム１１は、平面
形状をつづら折れ状に形成することにより、重り部１２
および支持部１３を含む平面内での重り部１２の変位を
大きくできるようにしてある。なお、ビーム１１の厚さ
Ｔ’は例えば１μｍ程度に形成されている。
は多結晶シリコンよりなり、各ビーム１１の幅Ｈ’（図
１２（ｂ）の上下方向におけるビーム１１の寸法）と重
り部１２の厚さ（図１２（ｂ）の上下方向における重り
部１２の寸法）とは同じ寸法（数μｍ程度であって例え
ば２μｍ）に形成され、ビーム１１・支持基板２０間の
距離と重り部１２・支持基板２０間の距離とは同じにな
っている。すなわち、重り部１２と支持基板２０との間
には空洞１４が形成されている。各ビーム１１は、平面
形状をつづら折れ状に形成することにより、重り部１２
および支持部１３を含む平面内での重り部１２の変位を
大きくできるようにしてある。なお、ビーム１１の厚さ
Ｔ’は例えば１μｍ程度に形成されている。
【０００６】また、支持基板２０上には、重り部１２の
４つの外側面にそれぞれ対向する静電容量形成用の４つ
の固定電極１５が設けられている。各固定電極１５の平
面形状は、略櫛形に形成され、重り部１２の上記外側面
からは固定電極１５の櫛歯形固定電極１９間に入り組ん
だ櫛歯形可動電極１８が突設されている。
４つの外側面にそれぞれ対向する静電容量形成用の４つ
の固定電極１５が設けられている。各固定電極１５の平
面形状は、略櫛形に形成され、重り部１２の上記外側面
からは固定電極１５の櫛歯形固定電極１９間に入り組ん
だ櫛歯形可動電極１８が突設されている。
【０００７】ここに、各固定電極１５の櫛歯形固定電極
１９と対向する重り部１２の外側面から突設された櫛歯
形可動電極１８とは平行になっており、重り部１２が変
位していない状態では、櫛歯形可動電極１８が櫛歯形固
定電極１９の配列方向において隣接する２本の櫛歯形固
定電極１９の一方側に近くなるようにずらしてある。し
たがって、重り部１２および固定電極１５を含む平面内
での重り部１２の変位に応じて櫛歯形固定電極１９と櫛
歯形可動電極１８との間に形成される静電容量が変化す
る。なお、各固定電極１５および各支持部１３の表面に
はパッド３５が設けられており、各支持部１３の表面に
設けられたパッド３５はビーム１１および重り部１２を
介して櫛歯形可動電極１８に電気的に接続されている。
１９と対向する重り部１２の外側面から突設された櫛歯
形可動電極１８とは平行になっており、重り部１２が変
位していない状態では、櫛歯形可動電極１８が櫛歯形固
定電極１９の配列方向において隣接する２本の櫛歯形固
定電極１９の一方側に近くなるようにずらしてある。し
たがって、重り部１２および固定電極１５を含む平面内
での重り部１２の変位に応じて櫛歯形固定電極１９と櫛
歯形可動電極１８との間に形成される静電容量が変化す
る。なお、各固定電極１５および各支持部１３の表面に
はパッド３５が設けられており、各支持部１３の表面に
設けられたパッド３５はビーム１１および重り部１２を
介して櫛歯形可動電極１８に電気的に接続されている。
【０００８】なお、重り部１２には、開口面積が重り部
１２の面積に比べて十分小さく厚み方向（図１２（ｂ）
における上下方向）に貫通した複数の孔１７が形成され
ている。
１２の面積に比べて十分小さく厚み方向（図１２（ｂ）
における上下方向）に貫通した複数の孔１７が形成され
ている。
【０００９】以上説明した２軸半導体加速度センサで
は、図１２（ａ）における上下方向および左右方向それ
ぞれの加速度成分を検出できる。すなわち、図１２
（ａ）における右方向をｘ軸方向、図１２（ａ）におけ
る上方向をｙ軸方向、図１２（ｂ）における上方向をｚ
軸方向とすると、ｘ軸方向とｙ軸方向との２軸の加速度
を検出することができる。
は、図１２（ａ）における上下方向および左右方向それ
ぞれの加速度成分を検出できる。すなわち、図１２
（ａ）における右方向をｘ軸方向、図１２（ａ）におけ
る上方向をｙ軸方向、図１２（ｂ）における上方向をｚ
軸方向とすると、ｘ軸方向とｙ軸方向との２軸の加速度
を検出することができる。
【００１０】以下、図１２に示す構成の２軸半導体加速
度センサの製造方法について簡単に説明する。
度センサの製造方法について簡単に説明する。
【００１１】まず、シリコン基板よりなる支持基板２０
の主表面上にシリコン酸化膜よりなる犠牲層を成膜した
後に該犠牲層を上記空洞１４となる部分が残るようにパ
ターニングする。その後、支持基板２０の主表面側の全
面に多結晶シリコン層を堆積させる。次に、該多結晶シ
リコン層のうち上記犠牲層上に形成された部位に上記犠
牲層に達する深さの上記孔１７をＲＩＥなどの異方性エ
ッチングによって形成する。この異方性エッチングの際
には、上記多結晶シリコン層の一部よりなる重り部１
２、ビーム１１、支持部１３、固定電極１５、櫛歯形固
定電極１９、櫛歯形可動電極１８のパターニングも行わ
れる。続いて、該孔１７などを通して上記犠牲層をフッ
酸系の溶液にてエッチング除去することにより上記空洞
１４を形成する。
の主表面上にシリコン酸化膜よりなる犠牲層を成膜した
後に該犠牲層を上記空洞１４となる部分が残るようにパ
ターニングする。その後、支持基板２０の主表面側の全
面に多結晶シリコン層を堆積させる。次に、該多結晶シ
リコン層のうち上記犠牲層上に形成された部位に上記犠
牲層に達する深さの上記孔１７をＲＩＥなどの異方性エ
ッチングによって形成する。この異方性エッチングの際
には、上記多結晶シリコン層の一部よりなる重り部１
２、ビーム１１、支持部１３、固定電極１５、櫛歯形固
定電極１９、櫛歯形可動電極１８のパターニングも行わ
れる。続いて、該孔１７などを通して上記犠牲層をフッ
酸系の溶液にてエッチング除去することにより上記空洞
１４を形成する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来構
成では、重り部１２の厚さが数μｍ程度であって重り部
１２をあまり重くできないという理由や、櫛歯形固定電
極１９および櫛歯形可動電極１８の厚さも重り部１２の
厚さと同じであって、櫛歯形固定電極１９と櫛歯形可動
電極１８との対向面積をあまり大きくできないので、櫛
歯形固定電極１９と櫛歯形可動電極１８との間に形成さ
れる静電容量が小さいという理由などによって、感度が
低いという不具合があった。このため、図１２に示した
２軸半導体加速度センサでは、同一支持基板２０上にパ
ッド３５を介して得られた出力を差動増幅する差動増幅
回路などを一体化して設けないと、所望の加速度を検出
できない場合があった。
成では、重り部１２の厚さが数μｍ程度であって重り部
１２をあまり重くできないという理由や、櫛歯形固定電
極１９および櫛歯形可動電極１８の厚さも重り部１２の
厚さと同じであって、櫛歯形固定電極１９と櫛歯形可動
電極１８との対向面積をあまり大きくできないので、櫛
歯形固定電極１９と櫛歯形可動電極１８との間に形成さ
れる静電容量が小さいという理由などによって、感度が
低いという不具合があった。このため、図１２に示した
２軸半導体加速度センサでは、同一支持基板２０上にパ
ッド３５を介して得られた出力を差動増幅する差動増幅
回路などを一体化して設けないと、所望の加速度を検出
できない場合があった。
【００１３】また、感度を高めるためにビーム１１の長
さを長くすると、ビーム１１の幅方向（図１２（ｂ）に
おける上下方向）の変位も大きくなるので、ｘ軸方向お
よびｙ軸方向の加速度のみを選択的に検出してｚ軸方向
の加速度成分による感度（他軸感度）をできるだけ小さ
くしたいにも関わらず、他軸感度が高くなってしまい、
ｘ軸方向およびｙ軸方向の加速度成分による感度が低下
してしまうという不具合があった。また、ビーム１１の
幅方向の変位が大きくなると、製造工程において上記犠
牲層をエッチング除去した後に製造工程の途中やあるい
は製品の使用中にビーム１１が支持基板２０に接触する
スティッキング現象が発生してしまい歩留まりや信頼性
が低下してしまうという不具合があった。
さを長くすると、ビーム１１の幅方向（図１２（ｂ）に
おける上下方向）の変位も大きくなるので、ｘ軸方向お
よびｙ軸方向の加速度のみを選択的に検出してｚ軸方向
の加速度成分による感度（他軸感度）をできるだけ小さ
くしたいにも関わらず、他軸感度が高くなってしまい、
ｘ軸方向およびｙ軸方向の加速度成分による感度が低下
してしまうという不具合があった。また、ビーム１１の
幅方向の変位が大きくなると、製造工程において上記犠
牲層をエッチング除去した後に製造工程の途中やあるい
は製品の使用中にビーム１１が支持基板２０に接触する
スティッキング現象が発生してしまい歩留まりや信頼性
が低下してしまうという不具合があった。
【００１４】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、高感度の２軸半導体加速度センサお
よびその製造方法を提供することにある。
あり、その目的は、高感度の２軸半導体加速度センサお
よびその製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、図３に示すように、支持基板２
０と、支持基板２０上に形成された支持部１３と、支持
基板２０から支持基板２０の厚み方向に離間して設けら
れ少なくとも２本のビーム１１を介して支持部１３に支
持された重り部１２と、重り部１２の外側面に対向して
支持基板２０上に形成された静電容量形成用の固定電極
１５とを備え、加速度を平面内の重り部１２の変位に応
じた静電容量値の変化として固定電極１５を介して検出
する２軸半導体加速度センサであって、ビーム１１は、
上記平面内において互いに直交するｘ軸方向およびｙ軸
方向へそれぞれ可撓性を有するｘ軸方向撓み部１１ｂお
よびｙ軸方向撓み部１１ａを有し、ビーム１１の厚さＴ
１に対するビーム１１の幅Ｈ１および重り部１２の厚さ
Ｔ２は、上記ｘ軸方向および上記ｙ軸方向に直交するｚ
軸方向の加速度成分による感度が上記ｘ軸方向、上記ｙ
軸方向の加速度成分による感度よりも十分小さくなる程
度に大きく設定されてなることを特徴とするものであ
り、ビーム１１の長さを長くしてもビーム１１の上記平
面内での変位に比べてビーム１１の幅方向（ｚ軸方向）
の変位を従来に比べて小さくできるので、ｚ軸方向の加
速度成分の感度を小さくすることができて他軸感度の影
響を小さくでき、しかも、重り部１２の厚さＴ２を従来
よりも厚くすることにより重り部１２の重さが増加して
感度が高まる。また、重り部１２と固定電極１５との間
に形成される静電容量も大きくできるので、感度が高ま
るとともに、差動増幅回路などでの検出が容易になる。
さらに、ビーム１１の幅方向の変位を小さくできること
により、ビーム１１が支持基板２０に接触してしまうス
ティッキング現象の発生を抑制することができる。
目的を達成するために、図３に示すように、支持基板２
０と、支持基板２０上に形成された支持部１３と、支持
基板２０から支持基板２０の厚み方向に離間して設けら
れ少なくとも２本のビーム１１を介して支持部１３に支
持された重り部１２と、重り部１２の外側面に対向して
支持基板２０上に形成された静電容量形成用の固定電極
１５とを備え、加速度を平面内の重り部１２の変位に応
じた静電容量値の変化として固定電極１５を介して検出
する２軸半導体加速度センサであって、ビーム１１は、
上記平面内において互いに直交するｘ軸方向およびｙ軸
方向へそれぞれ可撓性を有するｘ軸方向撓み部１１ｂお
よびｙ軸方向撓み部１１ａを有し、ビーム１１の厚さＴ
１に対するビーム１１の幅Ｈ１および重り部１２の厚さ
Ｔ２は、上記ｘ軸方向および上記ｙ軸方向に直交するｚ
軸方向の加速度成分による感度が上記ｘ軸方向、上記ｙ
軸方向の加速度成分による感度よりも十分小さくなる程
度に大きく設定されてなることを特徴とするものであ
り、ビーム１１の長さを長くしてもビーム１１の上記平
面内での変位に比べてビーム１１の幅方向（ｚ軸方向）
の変位を従来に比べて小さくできるので、ｚ軸方向の加
速度成分の感度を小さくすることができて他軸感度の影
響を小さくでき、しかも、重り部１２の厚さＴ２を従来
よりも厚くすることにより重り部１２の重さが増加して
感度が高まる。また、重り部１２と固定電極１５との間
に形成される静電容量も大きくできるので、感度が高ま
るとともに、差動増幅回路などでの検出が容易になる。
さらに、ビーム１１の幅方向の変位を小さくできること
により、ビーム１１が支持基板２０に接触してしまうス
ティッキング現象の発生を抑制することができる。
【００１６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、図４に示すように、上記ビーム１１の数が４本であ
ることを特徴とするので、重り部１２が傾くのを防止す
ることができる。
て、図４に示すように、上記ビーム１１の数が４本であ
ることを特徴とするので、重り部１２が傾くのを防止す
ることができる。
【００１７】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、図５に示すように、ビーム１１は、
上記ｘ軸方向撓み部１１ｂおよび上記ｙ軸方向撓み部１
１ａそれぞれが同一平面内で少なくとも１回折り返され
ているので、小型化を図りつつビーム１１の長さを長く
することができ、重り部１２の変位が大きくなるから、
感度を高めることができる。
２の発明において、図５に示すように、ビーム１１は、
上記ｘ軸方向撓み部１１ｂおよび上記ｙ軸方向撓み部１
１ａそれぞれが同一平面内で少なくとも１回折り返され
ているので、小型化を図りつつビーム１１の長さを長く
することができ、重り部１２の変位が大きくなるから、
感度を高めることができる。
【００１８】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３の発明において、図６に示すように、上記固定電極１
５の平面形状が略櫛形に形成され、重り部１２の上記外
側面からは固定電極１５の櫛歯形固定電極１９間に入り
組んだ櫛歯形可動電極１８が突設されているので、重り
部１２と固定電極１５との間に形成される静電容量を大
きくすることができ、感度を高めることができる。
３の発明において、図６に示すように、上記固定電極１
５の平面形状が略櫛形に形成され、重り部１２の上記外
側面からは固定電極１５の櫛歯形固定電極１９間に入り
組んだ櫛歯形可動電極１８が突設されているので、重り
部１２と固定電極１５との間に形成される静電容量を大
きくすることができ、感度を高めることができる。
【００１９】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
４の発明において、図７に示すように、重り部１２に
は、開口面積が重り部１２の面積に比べて小さく厚み方
向に貫通した孔１７が複数箇所に形成されているので、
上記孔１７を利用して支持基板２０（図３（ｂ）および
図４（ｂ）参照）と重り部１２との間に空洞１４（図３
（ｂ）および図４（ｂ）参照）を形成することが可能と
なる。
４の発明において、図７に示すように、重り部１２に
は、開口面積が重り部１２の面積に比べて小さく厚み方
向に貫通した孔１７が複数箇所に形成されているので、
上記孔１７を利用して支持基板２０（図３（ｂ）および
図４（ｂ）参照）と重り部１２との間に空洞１４（図３
（ｂ）および図４（ｂ）参照）を形成することが可能と
なる。
【００２０】請求項６の発明は、請求項１ないし請求項
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図８（ａ）に示すように厚み方向の中間に
酸化膜２２が形成されたＳＯＩ基板２の活性層２１の一
部を少なくとも支持部１３、ビーム１１、重り部１２、
固定電極１５（図３および図４参照）を形成するために
エッチングすることにより図８（ｂ）に示すように上記
酸化膜２２に達する孔１７を形成し、図８（ｃ）に示す
ように該孔１７を通して上記酸化膜２２の一部をエッチ
ング除去することにより支持基板２０から少なくとも重
り部１２およびビーム１１を離間させる空洞１４を形成
することを特徴とし、活性層２１のエッチング、酸化膜
２２のエッチングなどのシリコンプロセスで一般的に利
用される簡単な製造工程で高感度の２軸半導体加速度セ
ンサを提供することができる。
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図８（ａ）に示すように厚み方向の中間に
酸化膜２２が形成されたＳＯＩ基板２の活性層２１の一
部を少なくとも支持部１３、ビーム１１、重り部１２、
固定電極１５（図３および図４参照）を形成するために
エッチングすることにより図８（ｂ）に示すように上記
酸化膜２２に達する孔１７を形成し、図８（ｃ）に示す
ように該孔１７を通して上記酸化膜２２の一部をエッチ
ング除去することにより支持基板２０から少なくとも重
り部１２およびビーム１１を離間させる空洞１４を形成
することを特徴とし、活性層２１のエッチング、酸化膜
２２のエッチングなどのシリコンプロセスで一般的に利
用される簡単な製造工程で高感度の２軸半導体加速度セ
ンサを提供することができる。
【００２１】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図９（ａ）に示すように半導体基板２３の
裏面と支持基板２０の主表面との少なくとも一方に凹所
１４ａを形成した後に、図９（ｂ）に示すように半導体
基板２３の裏面側と支持用基板２０の主表面側とを貼り
合わせ、その後、図９（ｃ）に示すように半導体基板２
３にエッチングを行うことによって該半導体基板２３の
一部よりなる支持部１３、重り部１２、ビーム１１、固
定電極１５（図３および図４参照）を形成することを特
徴とし、半導体基板２３または支持基板２０に凹所１４
ａを形成する工程、半導体基板２３と支持基板２０とを
貼り合わせる工程、半導体基板２３にエッチングを行う
工程などの比較的簡単な製造工程で高感度の２軸半導体
加速度センサを提供することができる。また、半導体基
板２３または支持基板２０にあらかじめ凹所１４ａを形
成した後に支持基板２０との貼り合わせを行っているの
で、従来例で説明したような犠牲層のエッチングが不要
となるから、製造工程においてスティッキング現象の発
生を少なくすることができる。
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図９（ａ）に示すように半導体基板２３の
裏面と支持基板２０の主表面との少なくとも一方に凹所
１４ａを形成した後に、図９（ｂ）に示すように半導体
基板２３の裏面側と支持用基板２０の主表面側とを貼り
合わせ、その後、図９（ｃ）に示すように半導体基板２
３にエッチングを行うことによって該半導体基板２３の
一部よりなる支持部１３、重り部１２、ビーム１１、固
定電極１５（図３および図４参照）を形成することを特
徴とし、半導体基板２３または支持基板２０に凹所１４
ａを形成する工程、半導体基板２３と支持基板２０とを
貼り合わせる工程、半導体基板２３にエッチングを行う
工程などの比較的簡単な製造工程で高感度の２軸半導体
加速度センサを提供することができる。また、半導体基
板２３または支持基板２０にあらかじめ凹所１４ａを形
成した後に支持基板２０との貼り合わせを行っているの
で、従来例で説明したような犠牲層のエッチングが不要
となるから、製造工程においてスティッキング現象の発
生を少なくすることができる。
【００２２】請求項８の発明は、請求項１ないし請求項
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図１０（ａ）に示すように半導体基板２３
の裏面と支持用基板２０の主表面との少なくとも一方に
凹所１４ａを形成した後に、図１０（ｂ）に示すように
半導体基板２３の裏面側と支持用基板２０の主表面側と
を貼り合わせ、その後、図１０（ｃ）に示すように半導
体基板２０を所望の厚さになるまで主表面側から研磨
し、続いて、図１０（ｄ）に示すように半導体基板２３
にエッチングを行うことによって該半導体基板２３の一
部よりなる支持部１３、重り部１２、ビーム１１、固定
電極１５（図３および図４参照）を形成することを特徴
とし、半導体基板２３または支持基板２０に凹所１４ａ
を形成する工程、半導体基板２３と支持基板２０とを貼
り合わせる工程、半導体基板２３を研磨する工程、半導
体基板２３にエッチングを行う工程などの比較的簡単な
製造工程で高感度の２軸半導体加速度センサを提供する
ことができる。また、半導体基板２３または支持基板２
０にあらかじめ凹所１４ａを形成した後に支持基板２０
との貼り合わせを行っているので、従来例で説明したよ
うな犠牲層のエッチングが不要となるから、製造工程に
おいてスティッキング現象の発生を少なくすることがで
きる。
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図１０（ａ）に示すように半導体基板２３
の裏面と支持用基板２０の主表面との少なくとも一方に
凹所１４ａを形成した後に、図１０（ｂ）に示すように
半導体基板２３の裏面側と支持用基板２０の主表面側と
を貼り合わせ、その後、図１０（ｃ）に示すように半導
体基板２０を所望の厚さになるまで主表面側から研磨
し、続いて、図１０（ｄ）に示すように半導体基板２３
にエッチングを行うことによって該半導体基板２３の一
部よりなる支持部１３、重り部１２、ビーム１１、固定
電極１５（図３および図４参照）を形成することを特徴
とし、半導体基板２３または支持基板２０に凹所１４ａ
を形成する工程、半導体基板２３と支持基板２０とを貼
り合わせる工程、半導体基板２３を研磨する工程、半導
体基板２３にエッチングを行う工程などの比較的簡単な
製造工程で高感度の２軸半導体加速度センサを提供する
ことができる。また、半導体基板２３または支持基板２
０にあらかじめ凹所１４ａを形成した後に支持基板２０
との貼り合わせを行っているので、従来例で説明したよ
うな犠牲層のエッチングが不要となるから、製造工程に
おいてスティッキング現象の発生を少なくすることがで
きる。
【００２３】請求項９の発明は、請求項１ないし請求項
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図１１（ａ）に示すように支持基板２０の
主表面上に犠牲層１６を成膜した後に該犠牲層１６を後
に空洞１４（図３および図４参照）となる部分が残るよ
うにパターニングし、その後、図１１（ｂ）に示すよう
に支持基板２０の主表面側の全面に半導体層２４を成膜
し、該半導体層２４を支持部１３、ビーム１１、重り部
１２、固定電極１５（図３および図４参照）を形成する
ためにエッチングすることにより図１１（ｃ）に示すよ
うに上記犠牲層１６上に達する孔１７を形成し、続い
て、図１１（ｄ）に示すように該孔１７を通して犠牲層
１６をエッチング除去することにより上記空洞１４を形
成することを特徴とし、請求項６の発明に比べて空洞１
４を形成する位置の管理が容易になる。また、多結晶シ
リコンなどの上記半導体層２４により重り部１２を形成
できるので、支持基板２０への差動増幅回路などの一体
化が容易になる。
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図１１（ａ）に示すように支持基板２０の
主表面上に犠牲層１６を成膜した後に該犠牲層１６を後
に空洞１４（図３および図４参照）となる部分が残るよ
うにパターニングし、その後、図１１（ｂ）に示すよう
に支持基板２０の主表面側の全面に半導体層２４を成膜
し、該半導体層２４を支持部１３、ビーム１１、重り部
１２、固定電極１５（図３および図４参照）を形成する
ためにエッチングすることにより図１１（ｃ）に示すよ
うに上記犠牲層１６上に達する孔１７を形成し、続い
て、図１１（ｄ）に示すように該孔１７を通して犠牲層
１６をエッチング除去することにより上記空洞１４を形
成することを特徴とし、請求項６の発明に比べて空洞１
４を形成する位置の管理が容易になる。また、多結晶シ
リコンなどの上記半導体層２４により重り部１２を形成
できるので、支持基板２０への差動増幅回路などの一体
化が容易になる。
【００２４】なお、上述の図３ないし図１１では、図１
２に示した従来構成と同様の構成要素に同一の符号を付
してある。
２に示した従来構成と同様の構成要素に同一の符号を付
してある。
【００２５】
【発明の実施の形態】（実施形態１）本実施形態の２軸
半導体加速度センサは図１に示すような構成であって、
図１２に示した従来構成と同様、シリコンよりなる支持
基板２０と、支持基板２０上に互いに離間して形成され
た４つの支持部１３と、４つの支持部１３で囲まれた領
域内において支持基板２０から支持基板２０の厚み方向
に離間して設けられた矩形板状の重り部１２とを備えて
いる。
半導体加速度センサは図１に示すような構成であって、
図１２に示した従来構成と同様、シリコンよりなる支持
基板２０と、支持基板２０上に互いに離間して形成され
た４つの支持部１３と、４つの支持部１３で囲まれた領
域内において支持基板２０から支持基板２０の厚み方向
に離間して設けられた矩形板状の重り部１２とを備えて
いる。
【００２６】本実施形態では、各支持部１３は、それぞ
れ一端が重り部１２の４隅のうちの１つに連結された１
本のビーム１１を介して重り部１２を支持している。要
するに、本実施形態の２軸半導体加速度センサは４本の
ビーム１１を備えている。ここに、各ビーム１１の幅Ｈ
１（図１（ｂ）の上下方向におけるビーム１１の寸法）
と重り部１２の厚さ（図１２（ｂ）の上下方向における
重り部１２の寸法）とは同じ寸法に形成され、ビーム１
１・支持基板２０間の距離と重り部１２・支持基板２０
間の距離は同じになっている。すなわち、重り部１２と
支持基板２０との間には空洞１４が形成されている。
れ一端が重り部１２の４隅のうちの１つに連結された１
本のビーム１１を介して重り部１２を支持している。要
するに、本実施形態の２軸半導体加速度センサは４本の
ビーム１１を備えている。ここに、各ビーム１１の幅Ｈ
１（図１（ｂ）の上下方向におけるビーム１１の寸法）
と重り部１２の厚さ（図１２（ｂ）の上下方向における
重り部１２の寸法）とは同じ寸法に形成され、ビーム１
１・支持基板２０間の距離と重り部１２・支持基板２０
間の距離は同じになっている。すなわち、重り部１２と
支持基板２０との間には空洞１４が形成されている。
【００２７】重り部１２には、開口面積が重り部１２の
面積に比べて十分小さく厚み方向（図１（ｂ）における
上下方向）に貫通した複数の孔１７が形成されている。
面積に比べて十分小さく厚み方向（図１（ｂ）における
上下方向）に貫通した複数の孔１７が形成されている。
【００２８】また、支持基板２０上には、重り部１２の
４つの外側面にそれぞれ対向する静電容量形成用の４つ
の固定電極１５が設けられている。各固定電極１５の平
面形状は、略櫛形に形成され、重り部１２の上記外側面
からは固定電極１５の櫛歯形固定電極１９間に入り組ん
だ櫛歯形可動電極１８が突設されている。
４つの外側面にそれぞれ対向する静電容量形成用の４つ
の固定電極１５が設けられている。各固定電極１５の平
面形状は、略櫛形に形成され、重り部１２の上記外側面
からは固定電極１５の櫛歯形固定電極１９間に入り組ん
だ櫛歯形可動電極１８が突設されている。
【００２９】ここに、各固定電極１５の櫛歯形固定電極
１９と対向する重り部１２の外側面から突設された櫛歯
形可動電極１８とは平行になっており、重り部１２が変
位していない状態では、櫛歯形可動電極１８が櫛歯形固
定電極１９の配列方向において隣接する２本の櫛歯形固
定電極１９の一方側に近くなるようにずらしてある。し
たがって、重り部１２および固定電極１５を含む平面内
での重り部１２の変位に応じて櫛歯形固定電極１９と櫛
歯形可動電極１８との間に形成される静電容量が変化す
る。なお、各固定電極１５および各支持部１３の表面に
はパッド３５が設けられており、各支持部１３の表面に
設けられたパッド３５はビーム１１および重り部１２を
介して櫛歯形可動電極１８に電気的に接続されている。
１９と対向する重り部１２の外側面から突設された櫛歯
形可動電極１８とは平行になっており、重り部１２が変
位していない状態では、櫛歯形可動電極１８が櫛歯形固
定電極１９の配列方向において隣接する２本の櫛歯形固
定電極１９の一方側に近くなるようにずらしてある。し
たがって、重り部１２および固定電極１５を含む平面内
での重り部１２の変位に応じて櫛歯形固定電極１９と櫛
歯形可動電極１８との間に形成される静電容量が変化す
る。なお、各固定電極１５および各支持部１３の表面に
はパッド３５が設けられており、各支持部１３の表面に
設けられたパッド３５はビーム１１および重り部１２を
介して櫛歯形可動電極１８に電気的に接続されている。
【００３０】以上説明した本実施形態の２軸半導体加速
度センサは、図１（ａ）における上下方向および左右方
向それぞれの加速度成分を検出できる。すなわち、図１
（ａ）における右方向をｘ軸方向、図１（ａ）における
上方向をｙ軸方向、図１（ｂ）における上方向をｚ軸方
向とすると、ｘ軸方向とｙ軸方向との２軸の加速度を検
出することができる。
度センサは、図１（ａ）における上下方向および左右方
向それぞれの加速度成分を検出できる。すなわち、図１
（ａ）における右方向をｘ軸方向、図１（ａ）における
上方向をｙ軸方向、図１（ｂ）における上方向をｚ軸方
向とすると、ｘ軸方向とｙ軸方向との２軸の加速度を検
出することができる。
【００３１】ところで、上述の各ビーム１１は、平面形
状を互いにつづら折れ状に形成されたｘ軸方向撓み部１
１ｂおよびｙ軸方向撓み部１１ａを有しており、重り部
１２および支持部１３を含む平面（ｘ軸およびｙ軸を含
む平面）内での重り部１２のｘ軸方向、ｙ軸方向の２軸
方向への変位を大きくできるようにしてある。つまり、
各ビーム１１は、上記平面内において互いに直交するｘ
軸方向およびｙ軸方向へそれぞれ可撓性を有するｘ軸方
向撓み部１１ｂおよびｙ軸方向撓み部１１ａを有してい
る。
状を互いにつづら折れ状に形成されたｘ軸方向撓み部１
１ｂおよびｙ軸方向撓み部１１ａを有しており、重り部
１２および支持部１３を含む平面（ｘ軸およびｙ軸を含
む平面）内での重り部１２のｘ軸方向、ｙ軸方向の２軸
方向への変位を大きくできるようにしてある。つまり、
各ビーム１１は、上記平面内において互いに直交するｘ
軸方向およびｙ軸方向へそれぞれ可撓性を有するｘ軸方
向撓み部１１ｂおよびｙ軸方向撓み部１１ａを有してい
る。
【００３２】ここにおいて、ビーム１１の幅Ｈ１は当該
ビーム１１の厚さＴ１に比べて十分大きな寸法に設定さ
れている。また、重り部１２の厚さＴ２（図３（ｂ）参
照）は、ビーム１１の幅Ｈ１と同じ寸法に設定されてい
る。要するに、本実施形態では、ビーム１１の厚さＴ１
に対するビーム１１の幅Ｈ１および重り部１２の厚さＴ
２を、ｚ軸方向の加速度成分による感度が上記ｘ軸方
向、上記ｙ軸方向の加速度成分による感度よりも小さく
なるように上記十分大きく設定している。なお、ビーム
１１の寸法は、幅Ｈ１を例えばシリコンウェハの厚さで
ある５２５μｍや４００μｍとすることもできるが、幅
Ｈ１が大きくなるほど、つまり重り部１２の厚さＴ２が
厚くなるほどエッチングに時間がかかるので、例えば厚
さＴ１を１μｍ〜１０μｍ、幅Ｈ１を５μｍ〜１００μ
ｍ程度にすればよく、好ましくは厚さＴ１を１μｍ〜５
μｍ、幅Ｈ１を２０μｍ〜１００μｍの範囲で設定する
ことが望ましい。
ビーム１１の厚さＴ１に比べて十分大きな寸法に設定さ
れている。また、重り部１２の厚さＴ２（図３（ｂ）参
照）は、ビーム１１の幅Ｈ１と同じ寸法に設定されてい
る。要するに、本実施形態では、ビーム１１の厚さＴ１
に対するビーム１１の幅Ｈ１および重り部１２の厚さＴ
２を、ｚ軸方向の加速度成分による感度が上記ｘ軸方
向、上記ｙ軸方向の加速度成分による感度よりも小さく
なるように上記十分大きく設定している。なお、ビーム
１１の寸法は、幅Ｈ１を例えばシリコンウェハの厚さで
ある５２５μｍや４００μｍとすることもできるが、幅
Ｈ１が大きくなるほど、つまり重り部１２の厚さＴ２が
厚くなるほどエッチングに時間がかかるので、例えば厚
さＴ１を１μｍ〜１０μｍ、幅Ｈ１を５μｍ〜１００μ
ｍ程度にすればよく、好ましくは厚さＴ１を１μｍ〜５
μｍ、幅Ｈ１を２０μｍ〜１００μｍの範囲で設定する
ことが望ましい。
【００３３】しかして、本実施形態の２軸半導体加速度
センサでは、ビーム１１の長さを長くしてもビーム１１
の上記平面内での変位に比べてビーム１１の幅方向（ｚ
軸方向）の変位を従来に比べて小さくできるので、ｚ軸
方向の加速度成分の感度を小さくすることができてｘ軸
方向、ｙ軸方向の加速度成分に対する他軸感度の影響を
小さくできる。しかも、重り部１２の厚さＴ２を図１２
に示した従来構成よりも厚くすることにより重り部１２
の重さが増加して感度が高まる。また、櫛歯形可動電極
１８と櫛歯形固定電極１９との互いに対向する各面の面
積が図１２に示した従来構成よりも大きくなるので、重
り部１２と固定電極１５との間に形成される静電容量も
大きくなり、感度が高まるとともに、差動増幅回路など
での検出が容易になる。さらに、ビーム１１の幅方向
（ｚ軸方向）の変位を小さくできることにより、ビーム
１１が支持基板２０に接触してしまうスティッキング現
象の発生を抑制することができる。ここに、ｘ軸方向の
変位はＨ１×Ｔ１3に反比例し、ｚ軸方向の変位はＨ１3
×Ｔ１3に反比例するから、Ｈ１を大きくするほどｚ軸
方向の変位が小さくなる。
センサでは、ビーム１１の長さを長くしてもビーム１１
の上記平面内での変位に比べてビーム１１の幅方向（ｚ
軸方向）の変位を従来に比べて小さくできるので、ｚ軸
方向の加速度成分の感度を小さくすることができてｘ軸
方向、ｙ軸方向の加速度成分に対する他軸感度の影響を
小さくできる。しかも、重り部１２の厚さＴ２を図１２
に示した従来構成よりも厚くすることにより重り部１２
の重さが増加して感度が高まる。また、櫛歯形可動電極
１８と櫛歯形固定電極１９との互いに対向する各面の面
積が図１２に示した従来構成よりも大きくなるので、重
り部１２と固定電極１５との間に形成される静電容量も
大きくなり、感度が高まるとともに、差動増幅回路など
での検出が容易になる。さらに、ビーム１１の幅方向
（ｚ軸方向）の変位を小さくできることにより、ビーム
１１が支持基板２０に接触してしまうスティッキング現
象の発生を抑制することができる。ここに、ｘ軸方向の
変位はＨ１×Ｔ１3に反比例し、ｚ軸方向の変位はＨ１3
×Ｔ１3に反比例するから、Ｈ１を大きくするほどｚ軸
方向の変位が小さくなる。
【００３４】以下、図１に示す構成の２軸半導体加速度
センサの製造方法の一例について図８を参照しながら説
明する。
センサの製造方法の一例について図８を参照しながら説
明する。
【００３５】まず、図８（ａ）に示すように厚み方向の
中間に酸化膜２２が形成されたＳＯＩ（Silicon on I
nsulator）基板２の活性層２１の表面上にアルミニウム
膜（図示せず）を蒸着法やスパッタ法などによって成膜
しパターニングすることによりパッド３５（図１（ａ）
参照）を形成する。その後、ＳＯＩ基板２の主表面側
（活性層２１側）にフォトレジスト層を塗布形成し、フ
ォトリソグラフィ技術によって該フォトレジスト層のパ
ターニングを行い、パターニングされたフォトレジスト
層をマスクとして活性層２１の一部を酸化膜２２に達す
る深さまで異方性エッチングすることによって酸化膜２
２に達する孔１７を形成することにより、図８（ｂ）に
示す構造が得られる。この異方性エッチングの際には、
図１に示す重り部１２、ビーム１１、支持部１３、固定
電極１５、櫛歯形固定電極１９、櫛歯形可動電極１８と
なる部分のパターニングも行われる。なお、この異方性
エッチングには、例えばＲＩＥ装置や誘導結合プラズマ
エッチング装置などを用いればよく、トレンチエッチン
グが行える装置、エッチング条件を採用すればよい。
中間に酸化膜２２が形成されたＳＯＩ（Silicon on I
nsulator）基板２の活性層２１の表面上にアルミニウム
膜（図示せず）を蒸着法やスパッタ法などによって成膜
しパターニングすることによりパッド３５（図１（ａ）
参照）を形成する。その後、ＳＯＩ基板２の主表面側
（活性層２１側）にフォトレジスト層を塗布形成し、フ
ォトリソグラフィ技術によって該フォトレジスト層のパ
ターニングを行い、パターニングされたフォトレジスト
層をマスクとして活性層２１の一部を酸化膜２２に達す
る深さまで異方性エッチングすることによって酸化膜２
２に達する孔１７を形成することにより、図８（ｂ）に
示す構造が得られる。この異方性エッチングの際には、
図１に示す重り部１２、ビーム１１、支持部１３、固定
電極１５、櫛歯形固定電極１９、櫛歯形可動電極１８と
なる部分のパターニングも行われる。なお、この異方性
エッチングには、例えばＲＩＥ装置や誘導結合プラズマ
エッチング装置などを用いればよく、トレンチエッチン
グが行える装置、エッチング条件を採用すればよい。
【００３６】次に、図８（ｃ）に示すように該孔１７な
どを通して上記酸化膜２２の一部をフッ酸を用いてエッ
チング除去することによって上記空洞１４を形成し、そ
の後、上記パターニングされたフォトレジスト層を除去
することにより、図８（ｃ）に示す構造が得られる（つ
まり、図１に示す構造が得られる）。
どを通して上記酸化膜２２の一部をフッ酸を用いてエッ
チング除去することによって上記空洞１４を形成し、そ
の後、上記パターニングされたフォトレジスト層を除去
することにより、図８（ｃ）に示す構造が得られる（つ
まり、図１に示す構造が得られる）。
【００３７】しかして、この製造方法によれば、活性層
２１のエッチング、酸化膜２２のエッチングなどのシリ
コンプロセスで一般的に利用される簡単な製造工程で高
感度の２軸半導体加速度センサを提供することができ
る。
２１のエッチング、酸化膜２２のエッチングなどのシリ
コンプロセスで一般的に利用される簡単な製造工程で高
感度の２軸半導体加速度センサを提供することができ
る。
【００３８】また、図１に示す構成の２軸半導体加速度
センサの製造方法の他例について図１１を参照しながら
説明する。
センサの製造方法の他例について図１１を参照しながら
説明する。
【００３９】まず、シリコン基板よりなる支持基板２０
の主表面上にシリコン酸化膜よりなる犠牲層１６を成膜
した後に、該犠牲層１６を上記空洞１４となる部分が残
るようにエッチングする（パターニングする）ことによ
り、図１１（ａ）に示す構造が得られる。
の主表面上にシリコン酸化膜よりなる犠牲層１６を成膜
した後に、該犠牲層１６を上記空洞１４となる部分が残
るようにエッチングする（パターニングする）ことによ
り、図１１（ａ）に示す構造が得られる。
【００４０】その後、支持基板２０の主表面側の全面に
多結晶シリコン層２４を堆積させることにより、図１１
（ｂ）に示す構造が得られる。
多結晶シリコン層２４を堆積させることにより、図１１
（ｂ）に示す構造が得られる。
【００４１】次に、多結晶シリコン層２４上にフォトレ
ジスト層（図示せず）を塗布形成し、該フォトレジスト
層を上記孔１７、重り部１２、ビーム１１、支持部１
３、固定電極１５、櫛歯形固定電極１９、櫛歯形可動電
極１８を形成するためにフォトリソグラフィ技術によっ
てパターニングする。続いて、多結晶シリコン層２４の
うち犠牲層１６上に形成された部位に犠牲層１６に達す
る深さの上記孔１７などを上記フォトレジスト層をマス
クとしてＲＩＥなどの異方性エッチングによって形成す
ることにより、図１１（ｃ）に示す構造が得られる。こ
の異方性エッチングの際には、図１に示す重り部１２、
ビーム１１、支持部１３、固定電極１５、櫛歯形固定電
極１９、櫛歯形可動電極１８のパターニングも行われ
る。続いて、該孔１７などを通して犠牲層１６をフッ酸
系の溶液にてエッチング除去することによって空洞１４
を形成することにより、図１１（ｄ）に示す構造が得ら
れる（つまり、図１に示す構造が得られる）。
ジスト層（図示せず）を塗布形成し、該フォトレジスト
層を上記孔１７、重り部１２、ビーム１１、支持部１
３、固定電極１５、櫛歯形固定電極１９、櫛歯形可動電
極１８を形成するためにフォトリソグラフィ技術によっ
てパターニングする。続いて、多結晶シリコン層２４の
うち犠牲層１６上に形成された部位に犠牲層１６に達す
る深さの上記孔１７などを上記フォトレジスト層をマス
クとしてＲＩＥなどの異方性エッチングによって形成す
ることにより、図１１（ｃ）に示す構造が得られる。こ
の異方性エッチングの際には、図１に示す重り部１２、
ビーム１１、支持部１３、固定電極１５、櫛歯形固定電
極１９、櫛歯形可動電極１８のパターニングも行われ
る。続いて、該孔１７などを通して犠牲層１６をフッ酸
系の溶液にてエッチング除去することによって空洞１４
を形成することにより、図１１（ｄ）に示す構造が得ら
れる（つまり、図１に示す構造が得られる）。
【００４２】しかして、この製造方法によれば、ＳＯＩ
基板２を用いる場合に比べて、空洞１４を形成する位置
の管理が容易になる。また、多結晶シリコン層２４によ
り重り部１２を形成できるので、支持基板２０への差動
増幅回路などの一体化が容易になる。なお、この場合に
は、支持基板２０の主表面側にあらかじめ差動増幅回路
の構成素子を形成しておき、その上に犠牲層１６、多結
晶シリコン層２４を順次形成しておけばよい。
基板２を用いる場合に比べて、空洞１４を形成する位置
の管理が容易になる。また、多結晶シリコン層２４によ
り重り部１２を形成できるので、支持基板２０への差動
増幅回路などの一体化が容易になる。なお、この場合に
は、支持基板２０の主表面側にあらかじめ差動増幅回路
の構成素子を形成しておき、その上に犠牲層１６、多結
晶シリコン層２４を順次形成しておけばよい。
【００４３】（実施形態２）本実施形態の２軸半導体加
速度センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、
図２に示すように、重り部１２に上記空洞１４に連通す
る孔１７（図１参照）が形成されていない点に特徴があ
る。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号
を付して説明を省略する。
速度センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、
図２に示すように、重り部１２に上記空洞１４に連通す
る孔１７（図１参照）が形成されていない点に特徴があ
る。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号
を付して説明を省略する。
【００４４】本実施形態では、重り部１２に実施形態１
で説明した孔１７が形成されていないので、実施形態１
に比べて重り部１２の重さを増加させることができ、感
度を高めることができる。
で説明した孔１７が形成されていないので、実施形態１
に比べて重り部１２の重さを増加させることができ、感
度を高めることができる。
【００４５】以下、図２に示す構成の２軸半導体加速度
センサの製造方法の一例について図９を参照しながら説
明する。
センサの製造方法の一例について図９を参照しながら説
明する。
【００４６】まず、半導体基板２３の裏面にシリコン酸
化膜（図示せず）を形成し、該シリコン酸化膜上にフォ
トレジスト層を塗布形成し、後述の凹所１４ａを形成す
るために該フォトレジスト層をフォトリソグラフィ技術
によってパターニングする。そして、パターニングされ
たフォトレジスト層をマスクとして上記シリコン酸化膜
の異方性エッチングを行う。その後、フォトレジスト層
を除去し、続いて、上記シリコン酸化膜をマスクとし
て、ＫＯＨを用いて半導体基板２３を裏面から異方性エ
ッチングすることによって凹所１４ａを形成することに
より、図９（ａ）に示す構造が得られる。なお、凹所１
４ａは半導体基板２３に形成する代わりに、ガラスより
なる支持基板２０における半導体基板２３との貼り合わ
せ面側に形成してもよい。
化膜（図示せず）を形成し、該シリコン酸化膜上にフォ
トレジスト層を塗布形成し、後述の凹所１４ａを形成す
るために該フォトレジスト層をフォトリソグラフィ技術
によってパターニングする。そして、パターニングされ
たフォトレジスト層をマスクとして上記シリコン酸化膜
の異方性エッチングを行う。その後、フォトレジスト層
を除去し、続いて、上記シリコン酸化膜をマスクとし
て、ＫＯＨを用いて半導体基板２３を裏面から異方性エ
ッチングすることによって凹所１４ａを形成することに
より、図９（ａ）に示す構造が得られる。なお、凹所１
４ａは半導体基板２３に形成する代わりに、ガラスより
なる支持基板２０における半導体基板２３との貼り合わ
せ面側に形成してもよい。
【００４７】その後、半導体基板２３の主表面上にアル
ミニウム膜（図示せず）を蒸着法やスパッタ法などによ
って成膜しパターニングすることによりパッド３５（図
１（ａ）参照）を形成する。
ミニウム膜（図示せず）を蒸着法やスパッタ法などによ
って成膜しパターニングすることによりパッド３５（図
１（ａ）参照）を形成する。
【００４８】次に、半導体基板２３の裏面側と支持基板
２０の主表面側とを重ねて半導体基板２３と支持基板２
０とを陽極接合によって貼り合わせることにより空洞１
４が形成され、図９（ｂ）に示す構造が得られる。
２０の主表面側とを重ねて半導体基板２３と支持基板２
０とを陽極接合によって貼り合わせることにより空洞１
４が形成され、図９（ｂ）に示す構造が得られる。
【００４９】その後、半導体基板２３の主表面側にフォ
トレジスト層を塗布形成し、フォトリソグラフィ技術に
よって該フォトレジスト層のパターニングを行い、パタ
ーニングされたフォトレジスト層をマスクとして半導体
基板２３を異方性エッチングすることにより、図９
（ｃ）に示す構造が得られる。この異方性エッチングの
際には、図２に示す重り部１２、ビーム１１、支持部１
３、固定電極１５、櫛歯形固定電極１９、櫛歯形可動電
極１８のパターニングが行われる。なお、この異方性エ
ッチングには、例えばＲＩＥ装置や誘導結合プラズマエ
ッチング装置などを用いればよく、トレンチエッチング
が行える装置、エッチング条件を採用すればよい。
トレジスト層を塗布形成し、フォトリソグラフィ技術に
よって該フォトレジスト層のパターニングを行い、パタ
ーニングされたフォトレジスト層をマスクとして半導体
基板２３を異方性エッチングすることにより、図９
（ｃ）に示す構造が得られる。この異方性エッチングの
際には、図２に示す重り部１２、ビーム１１、支持部１
３、固定電極１５、櫛歯形固定電極１９、櫛歯形可動電
極１８のパターニングが行われる。なお、この異方性エ
ッチングには、例えばＲＩＥ装置や誘導結合プラズマエ
ッチング装置などを用いればよく、トレンチエッチング
が行える装置、エッチング条件を採用すればよい。
【００５０】しかして、この製造方法によれば、半導体
基板２３または支持基板２０に凹所１４ａを形成する工
程、半導体基板２３と支持基板２０とを貼り合わせる工
程、半導体基板２３を異方性エッチングする工程などの
比較的簡単な製造工程で高感度の２軸半導体加速度セン
サを提供することができる。また、半導体基板２３また
は支持基板２０にあらかじめ凹所１４ａを形成した後に
支持基板２０との貼り合わせを行っているので、従来例
で説明したような犠牲層のエッチングが不要となるか
ら、スティッキング現象の発生を少なくすることができ
る。
基板２３または支持基板２０に凹所１４ａを形成する工
程、半導体基板２３と支持基板２０とを貼り合わせる工
程、半導体基板２３を異方性エッチングする工程などの
比較的簡単な製造工程で高感度の２軸半導体加速度セン
サを提供することができる。また、半導体基板２３また
は支持基板２０にあらかじめ凹所１４ａを形成した後に
支持基板２０との貼り合わせを行っているので、従来例
で説明したような犠牲層のエッチングが不要となるか
ら、スティッキング現象の発生を少なくすることができ
る。
【００５１】次に、図２に示す構成の２軸半導体加速度
センサの製造方法の他例について図１０を参照しながら
説明する。
センサの製造方法の他例について図１０を参照しながら
説明する。
【００５２】まず、半導体基板２３の裏面にシリコン酸
化膜（図示せず）を形成し、該シリコン酸化膜上にフォ
トレジスト層を塗布形成し、後述の凹所１４ａを形成す
るために該フォトレジスト層をフォトリソグラフィ技術
によってパターニングする。そして、パターニングされ
たフォトレジスト層をマスクとして上記シリコン酸化膜
の異方性エッチングを行う。その後、フォトレジスト層
を除去し、続いて、上記シリコン酸化膜をマスクとし
て、ＫＯＨを用いて半導体基板２３を裏面から異方性エ
ッチングすることによって凹所１４ａを形成することに
より、図１０（ａ）に示す構造が得られる。なお、凹所
１４ａは半導体基板２３に形成する代わりに、ガラスよ
りなる支持基板２０における半導体基板２３との貼り合
わせ面側に形成してもよい。
化膜（図示せず）を形成し、該シリコン酸化膜上にフォ
トレジスト層を塗布形成し、後述の凹所１４ａを形成す
るために該フォトレジスト層をフォトリソグラフィ技術
によってパターニングする。そして、パターニングされ
たフォトレジスト層をマスクとして上記シリコン酸化膜
の異方性エッチングを行う。その後、フォトレジスト層
を除去し、続いて、上記シリコン酸化膜をマスクとし
て、ＫＯＨを用いて半導体基板２３を裏面から異方性エ
ッチングすることによって凹所１４ａを形成することに
より、図１０（ａ）に示す構造が得られる。なお、凹所
１４ａは半導体基板２３に形成する代わりに、ガラスよ
りなる支持基板２０における半導体基板２３との貼り合
わせ面側に形成してもよい。
【００５３】次に、半導体基板２３の裏面側と支持基板
２０の主表面側とを重ねて半導体基板２３と支持基板２
０とを陽極接合によって貼り合わせることにより空洞１
４が形成され、図１０（ｂ）に示す構造が得られる。
２０の主表面側とを重ねて半導体基板２３と支持基板２
０とを陽極接合によって貼り合わせることにより空洞１
４が形成され、図１０（ｂ）に示す構造が得られる。
【００５４】その後、半導体基板２３を主表面側から研
磨して当該半導体基板２３を所望の厚さまで薄くするこ
とにより、図１０（ｃ）に示す構造が得られる（図１０
（ｃ）中に破線で示した部分は研磨された部分を示して
いる）。
磨して当該半導体基板２３を所望の厚さまで薄くするこ
とにより、図１０（ｃ）に示す構造が得られる（図１０
（ｃ）中に破線で示した部分は研磨された部分を示して
いる）。
【００５５】さらにその後、半導体基板２３の主表面上
にアルミニウム膜（図示せず）を蒸着法やスパッタ法な
どによって成膜しパターニングすることによりパッド３
５（図１（ａ）参照）を形成する。
にアルミニウム膜（図示せず）を蒸着法やスパッタ法な
どによって成膜しパターニングすることによりパッド３
５（図１（ａ）参照）を形成する。
【００５６】次に、半導体基板２３の主表面側にフォト
レジスト層を塗布形成し、フォトリソグラフィ技術によ
って該フォトレジスト層のパターニングを行い、パター
ニングされたフォトレジスト層をマスクとして半導体基
板２３を異方性エッチングすることにより、図１０
（ｄ）に示す構造が得られる。この異方性エッチングの
際には、図２に示す重り部１２、ビーム１１、支持部１
３、固定電極１５、櫛歯形固定電極１９、櫛歯形可動電
極１８のパターニングが行われる。なお、この異方性エ
ッチングには、例えばＲＩＥ装置や誘導結合プラズマエ
ッチング装置などを用いればよく、トレンチエッチング
が行える装置、エッチング条件を採用すればよい。
レジスト層を塗布形成し、フォトリソグラフィ技術によ
って該フォトレジスト層のパターニングを行い、パター
ニングされたフォトレジスト層をマスクとして半導体基
板２３を異方性エッチングすることにより、図１０
（ｄ）に示す構造が得られる。この異方性エッチングの
際には、図２に示す重り部１２、ビーム１１、支持部１
３、固定電極１５、櫛歯形固定電極１９、櫛歯形可動電
極１８のパターニングが行われる。なお、この異方性エ
ッチングには、例えばＲＩＥ装置や誘導結合プラズマエ
ッチング装置などを用いればよく、トレンチエッチング
が行える装置、エッチング条件を採用すればよい。
【００５７】しかして、この製造方法によれば、半導体
基板２３または支持基板２０に凹所１４ａを形成する工
程、半導体基板２３と支持基板２０とを貼り合わせる工
程、半導体基板２３を研磨する工程、半導体基板２３を
異方性エッチングする工程などの比較的簡単な製造工程
で高感度の２軸半導体加速度センサを提供することがで
きる。また、半導体基板２３または支持基板２０にあら
かじめ凹所１４ａを形成した後に支持基板２０との貼り
合わせを行っているので、従来例で説明したような犠牲
層のエッチングが不要となるから、スティッキング現象
の発生を少なくすることができる。
基板２３または支持基板２０に凹所１４ａを形成する工
程、半導体基板２３と支持基板２０とを貼り合わせる工
程、半導体基板２３を研磨する工程、半導体基板２３を
異方性エッチングする工程などの比較的簡単な製造工程
で高感度の２軸半導体加速度センサを提供することがで
きる。また、半導体基板２３または支持基板２０にあら
かじめ凹所１４ａを形成した後に支持基板２０との貼り
合わせを行っているので、従来例で説明したような犠牲
層のエッチングが不要となるから、スティッキング現象
の発生を少なくすることができる。
【００５８】なお、上記各実施形態では、４本のビーム
１１を備えたものについて説明したが、ビーム１１の幅
Ｈ１をビーム１１の厚さＴ１に比べて十分大きくしてあ
るので、図３に示すように２本にしてもよい。ここに、
ビーム１１の本数を２本にすれば、上記平面内における
ビーム１１の占有面積が少なくなるので、重り部１２の
重さや櫛歯形固定電極１９と櫛歯形可動電極１８との対
向面積を増加させることができ、チップ面積の縮小化が
可能となる。
１１を備えたものについて説明したが、ビーム１１の幅
Ｈ１をビーム１１の厚さＴ１に比べて十分大きくしてあ
るので、図３に示すように２本にしてもよい。ここに、
ビーム１１の本数を２本にすれば、上記平面内における
ビーム１１の占有面積が少なくなるので、重り部１２の
重さや櫛歯形固定電極１９と櫛歯形可動電極１８との対
向面積を増加させることができ、チップ面積の縮小化が
可能となる。
【００５９】
【発明の効果】請求項１の発明は、図３に示すように、
支持基板２０と、支持基板２０上に形成された支持部１
３と、支持基板２０から支持基板２０の厚み方向に離間
して設けられ少なくとも２本のビーム１１を介して支持
部１３に支持された重り部１２と、重り部１２の外側面
に対向して支持基板２０上に形成された静電容量形成用
の固定電極１５とを備え、加速度を平面内の重り部１２
の変位に応じた静電容量値の変化として固定電極１５を
介して検出する２軸半導体加速度センサであって、ビー
ム１１は、上記平面内において互いに直交するｘ軸方向
およびｙ軸方向へそれぞれ可撓性を有するｘ軸方向撓み
部１１ｂおよびｙ軸方向撓み部１１ａを有し、ビーム１
１の厚さＴ１に対するビーム１１の幅Ｈ１および重り部
１２の厚さＴ２は、上記ｘ軸方向および上記ｙ軸方向に
直交するｚ軸方向の加速度成分による感度が上記ｘ軸方
向、上記ｙ軸方向の加速度成分による感度よりも十分小
さくなる程度に大きく設定されているので、ビーム１１
の長さを長くしてもビーム１１の上記平面内での変位に
比べてビーム１１の幅方向（ｚ軸方向）の変位を従来に
比べて小さくできるから、ｚ軸方向の加速度成分の感度
を小さくすることができて他軸感度の影響を小さくで
き、しかも、重り部１２の厚さＴ２を従来よりも厚くす
ることにより重り部１２の重さが増加して感度が高まる
という効果がある。また、重り部１２と固定電極１５と
の間に形成される静電容量も大きくできるので、感度が
高まるとともに、差動増幅回路などでの検出が容易にな
る。さらに、ビーム１１の幅方向の変位を小さくできる
ことにより、ビーム１１が支持基板２０に接触してしま
うスティッキング現象の発生を抑制することができる。
支持基板２０と、支持基板２０上に形成された支持部１
３と、支持基板２０から支持基板２０の厚み方向に離間
して設けられ少なくとも２本のビーム１１を介して支持
部１３に支持された重り部１２と、重り部１２の外側面
に対向して支持基板２０上に形成された静電容量形成用
の固定電極１５とを備え、加速度を平面内の重り部１２
の変位に応じた静電容量値の変化として固定電極１５を
介して検出する２軸半導体加速度センサであって、ビー
ム１１は、上記平面内において互いに直交するｘ軸方向
およびｙ軸方向へそれぞれ可撓性を有するｘ軸方向撓み
部１１ｂおよびｙ軸方向撓み部１１ａを有し、ビーム１
１の厚さＴ１に対するビーム１１の幅Ｈ１および重り部
１２の厚さＴ２は、上記ｘ軸方向および上記ｙ軸方向に
直交するｚ軸方向の加速度成分による感度が上記ｘ軸方
向、上記ｙ軸方向の加速度成分による感度よりも十分小
さくなる程度に大きく設定されているので、ビーム１１
の長さを長くしてもビーム１１の上記平面内での変位に
比べてビーム１１の幅方向（ｚ軸方向）の変位を従来に
比べて小さくできるから、ｚ軸方向の加速度成分の感度
を小さくすることができて他軸感度の影響を小さくで
き、しかも、重り部１２の厚さＴ２を従来よりも厚くす
ることにより重り部１２の重さが増加して感度が高まる
という効果がある。また、重り部１２と固定電極１５と
の間に形成される静電容量も大きくできるので、感度が
高まるとともに、差動増幅回路などでの検出が容易にな
る。さらに、ビーム１１の幅方向の変位を小さくできる
ことにより、ビーム１１が支持基板２０に接触してしま
うスティッキング現象の発生を抑制することができる。
【００６０】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、図４に示すように、上記ビーム１１の数が４本であ
ることを特徴とするので、重り部１２が傾くのを防止す
ることができるという効果がある。
て、図４に示すように、上記ビーム１１の数が４本であ
ることを特徴とするので、重り部１２が傾くのを防止す
ることができるという効果がある。
【００６１】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２の発明において、図５に示すように、ビーム１１は、
上記ｘ軸方向撓み部１１ｂおよび上記ｙ軸方向撓み部１
１ａそれぞれが同一平面内で少なくとも１回折り返され
ているので、小型化を図りつつビーム１１の長さを長く
することができ、重り部１２の変位が大きくなるから、
感度を高めることができるという効果がある。
２の発明において、図５に示すように、ビーム１１は、
上記ｘ軸方向撓み部１１ｂおよび上記ｙ軸方向撓み部１
１ａそれぞれが同一平面内で少なくとも１回折り返され
ているので、小型化を図りつつビーム１１の長さを長く
することができ、重り部１２の変位が大きくなるから、
感度を高めることができるという効果がある。
【００６２】請求項４の発明は、請求項１ないし請求項
３の発明において、図６に示すように、上記固定電極１
５の平面形状が略櫛形に形成され、重り部１２の上記外
側面からは固定電極１５の櫛歯形固定電極１９間に入り
組んだ櫛歯形可動電極１８が突設されているので、重り
部１２と固定電極１５との間に形成される静電容量を大
きくすることができ、感度を高めることができるという
効果がある。
３の発明において、図６に示すように、上記固定電極１
５の平面形状が略櫛形に形成され、重り部１２の上記外
側面からは固定電極１５の櫛歯形固定電極１９間に入り
組んだ櫛歯形可動電極１８が突設されているので、重り
部１２と固定電極１５との間に形成される静電容量を大
きくすることができ、感度を高めることができるという
効果がある。
【００６３】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
４の発明において、図７に示すように、重り部１２に
は、開口面積が重り部１２の面積に比べて小さく厚み方
向に貫通した孔１７が複数箇所に形成されているので、
上記孔１７を利用して支持基板２０（図３（ｂ）および
図４（ｂ）参照）と重り部１２との間に空洞１４（図３
（ｂ）および図４（ｂ）参照）を形成することが可能と
なるという効果がある。
４の発明において、図７に示すように、重り部１２に
は、開口面積が重り部１２の面積に比べて小さく厚み方
向に貫通した孔１７が複数箇所に形成されているので、
上記孔１７を利用して支持基板２０（図３（ｂ）および
図４（ｂ）参照）と重り部１２との間に空洞１４（図３
（ｂ）および図４（ｂ）参照）を形成することが可能と
なるという効果がある。
【００６４】請求項６の発明は、請求項１ないし請求項
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図８（ａ）に示すように厚み方向の中間に
酸化膜２２が形成されたＳＯＩ基板２の活性層２１の一
部を少なくとも支持部１３、ビーム１１、重り部１２、
固定電極１５（図３および図４参照）を形成するために
エッチングすることにより図８（ｂ）に示すように上記
酸化膜２２に達する孔１７を形成し、図８（ｃ）に示す
ように該孔１７を通して上記酸化膜２２の一部をエッチ
ング除去することにより支持基板２０から少なくとも重
り部１２およびビーム１１を離間させる空洞１４を形成
するので、活性層２１のエッチング、酸化膜２２のエッ
チングなどのシリコンプロセスで一般的に利用される簡
単な製造工程で高感度の２軸半導体加速度センサを提供
することができるという効果がある。
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図８（ａ）に示すように厚み方向の中間に
酸化膜２２が形成されたＳＯＩ基板２の活性層２１の一
部を少なくとも支持部１３、ビーム１１、重り部１２、
固定電極１５（図３および図４参照）を形成するために
エッチングすることにより図８（ｂ）に示すように上記
酸化膜２２に達する孔１７を形成し、図８（ｃ）に示す
ように該孔１７を通して上記酸化膜２２の一部をエッチ
ング除去することにより支持基板２０から少なくとも重
り部１２およびビーム１１を離間させる空洞１４を形成
するので、活性層２１のエッチング、酸化膜２２のエッ
チングなどのシリコンプロセスで一般的に利用される簡
単な製造工程で高感度の２軸半導体加速度センサを提供
することができるという効果がある。
【００６５】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図９（ａ）に示すように半導体基板２３の
裏面と支持基板２０の主表面との少なくとも一方に凹所
１４ａを形成した後に、図９（ｂ）に示すように半導体
基板２３の裏面側と支持用基板２０の主表面側とを貼り
合わせ、その後、図９（ｃ）に示すように半導体基板２
３にエッチングを行うことによって該半導体基板２３の
一部よりなる支持部１３、重り部１２、ビーム１１、固
定電極１５（図３および図４参照）を形成するので、半
導体基板２３または支持基板２０に凹所１４ａを形成す
る工程、半導体基板２３と支持基板２０とを貼り合わせ
る工程、半導体基板２３にエッチングを行う工程などの
比較的簡単な製造工程で高感度の２軸半導体加速度セン
サを提供することができるという効果がある。また、半
導体基板２３または支持基板２０にあらかじめ凹所１４
ａを形成した後に支持基板２０との貼り合わせを行って
いるので、従来例で説明したような犠牲層のエッチング
が不要となるから、製造工程においてスティッキング現
象の発生を少なくすることができるという効果がある。
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図９（ａ）に示すように半導体基板２３の
裏面と支持基板２０の主表面との少なくとも一方に凹所
１４ａを形成した後に、図９（ｂ）に示すように半導体
基板２３の裏面側と支持用基板２０の主表面側とを貼り
合わせ、その後、図９（ｃ）に示すように半導体基板２
３にエッチングを行うことによって該半導体基板２３の
一部よりなる支持部１３、重り部１２、ビーム１１、固
定電極１５（図３および図４参照）を形成するので、半
導体基板２３または支持基板２０に凹所１４ａを形成す
る工程、半導体基板２３と支持基板２０とを貼り合わせ
る工程、半導体基板２３にエッチングを行う工程などの
比較的簡単な製造工程で高感度の２軸半導体加速度セン
サを提供することができるという効果がある。また、半
導体基板２３または支持基板２０にあらかじめ凹所１４
ａを形成した後に支持基板２０との貼り合わせを行って
いるので、従来例で説明したような犠牲層のエッチング
が不要となるから、製造工程においてスティッキング現
象の発生を少なくすることができるという効果がある。
【００６６】請求項８の発明は、請求項１ないし請求項
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図１０（ａ）に示すように半導体基板２３
の裏面と支持用基板２０の主表面との少なくとも一方に
凹所１４ａを形成した後に、図１０（ｂ）に示すように
半導体基板２３の裏面側と支持用基板２０の主表面側と
を貼り合わせ、その後、図１０（ｃ）に示すように半導
体基板２０を所望の厚さになるまで主表面側から研磨
し、続いて、図１０（ｄ）に示すように半導体基板２３
にエッチングを行うことによって該半導体基板２３の一
部よりなる支持部１３、重り部１２、ビーム１１、固定
電極１５（図３および図４参照）を形成するので、半導
体基板２３または支持基板２０に凹所１４ａを形成する
工程、半導体基板２３と支持基板２０とを貼り合わせる
工程、半導体基板２３を研磨する工程、半導体基板２３
にエッチングを行う工程などの比較的簡単な製造工程で
高感度の２軸半導体加速度センサを提供することができ
るという効果がある。また、半導体基板２３にあらかじ
め凹所１４ａを形成した後に支持基板２０との貼り合わ
せを行っているので、従来例で説明したような犠牲層の
エッチングが不要となるから、製造工程においてスティ
ッキング現象の発生を少なくすることができるという効
果がある。
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図１０（ａ）に示すように半導体基板２３
の裏面と支持用基板２０の主表面との少なくとも一方に
凹所１４ａを形成した後に、図１０（ｂ）に示すように
半導体基板２３の裏面側と支持用基板２０の主表面側と
を貼り合わせ、その後、図１０（ｃ）に示すように半導
体基板２０を所望の厚さになるまで主表面側から研磨
し、続いて、図１０（ｄ）に示すように半導体基板２３
にエッチングを行うことによって該半導体基板２３の一
部よりなる支持部１３、重り部１２、ビーム１１、固定
電極１５（図３および図４参照）を形成するので、半導
体基板２３または支持基板２０に凹所１４ａを形成する
工程、半導体基板２３と支持基板２０とを貼り合わせる
工程、半導体基板２３を研磨する工程、半導体基板２３
にエッチングを行う工程などの比較的簡単な製造工程で
高感度の２軸半導体加速度センサを提供することができ
るという効果がある。また、半導体基板２３にあらかじ
め凹所１４ａを形成した後に支持基板２０との貼り合わ
せを行っているので、従来例で説明したような犠牲層の
エッチングが不要となるから、製造工程においてスティ
ッキング現象の発生を少なくすることができるという効
果がある。
【００６７】請求項９の発明は、請求項１ないし請求項
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図１１（ａ）に示すように支持基板２０の
主表面上に犠牲層１６を成膜した後に該犠牲層１６を後
に空洞１４（図３および図４参照）となる部分が残るよ
うにパターニングし、その後、図１１（ｂ）に示すよう
に支持基板２０の主表面側の全面に半導体層２４を成膜
し、該半導体層２４を支持部１３、ビーム１１、重り部
１２、固定電極１５（図３および図４参照）を形成する
ためにエッチングすることにより図１１（ｃ）に示すよ
うに上記犠牲層１６上に達する孔１７を形成し、続い
て、図１１（ｄ）に示すように該孔１７を通して犠牲層
１６をエッチング除去することにより上記空洞１４を形
成するので、請求項６の発明に比べて空洞１４を形成す
る位置の管理が容易になるという効果がある。また、多
結晶シリコンなどの上記半導体層２４により重り部１２
を形成できるので、支持基板２０への差動増幅回路など
の一体化が容易になる。
５のいずれかに記載の２軸半導体加速度センサの製造方
法であって、図１１（ａ）に示すように支持基板２０の
主表面上に犠牲層１６を成膜した後に該犠牲層１６を後
に空洞１４（図３および図４参照）となる部分が残るよ
うにパターニングし、その後、図１１（ｂ）に示すよう
に支持基板２０の主表面側の全面に半導体層２４を成膜
し、該半導体層２４を支持部１３、ビーム１１、重り部
１２、固定電極１５（図３および図４参照）を形成する
ためにエッチングすることにより図１１（ｃ）に示すよ
うに上記犠牲層１６上に達する孔１７を形成し、続い
て、図１１（ｄ）に示すように該孔１７を通して犠牲層
１６をエッチング除去することにより上記空洞１４を形
成するので、請求項６の発明に比べて空洞１４を形成す
る位置の管理が容易になるという効果がある。また、多
結晶シリコンなどの上記半導体層２４により重り部１２
を形成できるので、支持基板２０への差動増幅回路など
の一体化が容易になる。
【図１】実施形態１を示し、（ａ）は概略平面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図２】実施形態２を示し、（ａ）は概略平面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本発明の基本構成を示し、（ａ）は概略平面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）
のＢ−Ｂ’断面図である。
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）
のＢ−Ｂ’断面図である。
【図４】本発明の基本構成を示し、（ａ）は概略平面
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）
のＢ−Ｂ’断面図である。
図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は（ａ）
のＢ−Ｂ’断面図である。
【図５】本発明の基本構成を示し、（ａ）は概略平面
図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図６】本発明の基本構成を示し、（ａ）は概略平面
図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。
【図７】本発明の基本構成を示す概略平面図である。
【図８】本発明の製造方法を説明するための主要工程断
面図である。
面図である。
【図９】本発明の製造方法を説明するための主要工程断
面図である。
面図である。
【図１０】本発明の製造方法を説明するための主要工程
断面図である。
断面図である。
【図１１】本発明の製造方法を説明するための主要工程
断面図である。
断面図である。
【図１２】従来例を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
１１ ビーム １１ｂ ｘ軸方向撓み部 １１ａ ｙ軸方向撓み部 １２ 重り部 １３ 支持部 １５ 固定電極 １８ 櫛歯形可動電極 １９ 櫛歯形固定電極 ２０ 支持基板
Claims (9)
- 【請求項１】 支持基板と、支持基板上に形成された支
持部と、支持基板から支持基板の厚み方向に離間して設
けられ少なくとも２本のビームを介して支持部に支持さ
れた重り部と、重り部の外側面に対向して支持基板上に
形成された静電容量形成用の固定電極とを備え、加速度
を平面内の重り部の変位に応じた静電容量値の変化とし
て固定電極を介して検出する２軸半導体加速度センサで
あって、ビームは、上記平面内において互いに直交する
ｘ軸方向およびｙ軸方向へそれぞれ可撓性を有するｘ軸
方向撓み部およびｙ軸方向撓み部を有し、ビームの厚さ
に対するビームの幅および重り部の厚さは、上記ｘ軸方
向および上記ｙ軸方向に直交するｚ軸方向の加速度成分
による感度が上記ｘ軸方向、上記ｙ軸方向の加速度成分
による感度よりも十分低くなる程度に大きく設定されて
なることを特徴とする２軸半導体加速度センサ。 - 【請求項２】 上記ビームの数が４本であることを特徴
とする請求項１記載の２軸半導体加速度センサ。 - 【請求項３】 ビームは、上記ｘ軸方向撓み部および上
記ｙ軸方向撓み部それぞれが同一平面内で少なくとも１
回折り返されてなることを特徴とする請求項１または請
求項２記載の２軸半導体加速度センサ。 - 【請求項４】 上記固定電極の平面形状が略櫛形に形成
され、重り部の上記外側面からは固定電極の櫛歯形固定
電極間に入り組んだ櫛歯形可動電極が突設されてなるこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の２軸半導体加速度センサ。 - 【請求項５】 重り部には、開口面積が重り部の面積に
比べて小さく厚み方向に貫通した孔が複数箇所に形成さ
れてなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のい
ずれかに記載の２軸半導体加速度センサ。 - 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載の２軸半導体加速度センサの製造方法であって、厚み
方向の中間に酸化膜が形成されたＳＯＩ基板の活性層の
一部を少なくとも支持部、ビーム、重り部、固定電極を
形成するためにエッチングすることにより上記酸化膜に
達する孔を形成し、該孔を通して上記酸化膜の一部をエ
ッチング除去することにより支持基板から少なくとも重
り部およびビームを離間させる空洞を形成することを特
徴とする２軸半導体加速度センサの製造方法。 - 【請求項７】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載の２軸半導体加速度センサの製造方法であって、半導
体基板の裏面と支持基板の主表面との少なくとも一方に
凹所を形成した後に、半導体基板の裏面側と支持用基板
の主表面側とを貼り合わせ、その後、半導体基板にエッ
チングを行うことによって該半導体基板の一部よりなる
支持部、重り部、ビーム、固定電極を形成することを特
徴とする２軸半導体加速度センサの製造方法。 - 【請求項８】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載の２軸半導体加速度センサの製造方法であって、半導
体基板の裏面と支持用基板の主表面との少なくとも一方
に凹所を形成した後に、半導体基板の裏面側と支持用基
板の主表面側とを貼り合わせ、その後、半導体基板を所
望の厚さになるまで主表面側から研磨し、続いて、半導
体基板にエッチングを行うことによって該半導体基板の
一部よりなる支持部、重り部、ビーム、固定電極を形成
することを特徴とする２軸半導体加速度センサの製造方
法。 - 【請求項９】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
載の２軸半導体加速度センサの製造方法であって、支持
基板の主表面上に犠牲層を成膜した後に該犠牲層を後に
空洞となる部分が残るようにパターニングし、その後、
支持基板の主表面側の全面に半導体層を成膜し、該半導
体層を支持部、ビーム、重り部、固定電極を形成するた
めにエッチングすることにより上記犠牲層に達する孔を
形成し、続いて、該孔を通して犠牲層をエッチング除去
することにより支持基板から少なくとも重り部およびビ
ームを離間させる上記空洞を形成することを特徴とする
２軸半導体加速度センサの製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11180185A JP2001004658A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | ２軸半導体加速度センサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11180185A JP2001004658A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | ２軸半導体加速度センサおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001004658A true JP2001004658A (ja) | 2001-01-12 |
Family
ID=16078882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11180185A Pending JP2001004658A (ja) | 1999-06-25 | 1999-06-25 | ２軸半導体加速度センサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001004658A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2853078A1 (fr) * | 2003-03-27 | 2004-10-01 | Denso Corp | Capteur a semiconducteurs pour la detection d'une quantite dynamique |
| US6990864B2 (en) | 2001-12-03 | 2006-01-31 | Denso Corporation | Semiconductor dynamic quantity sensor |
| WO2006107676A1 (en) * | 2005-04-01 | 2006-10-12 | The Procter & Gamble Company | Oral care regimens and devices |
| CN1332205C (zh) * | 2004-07-19 | 2007-08-15 | 西北工业大学 | 单质量平板三轴微机械加速度计 |
| EP2014612A2 (en) | 2007-07-12 | 2009-01-14 | Hitachi Ltd. | Method of manufacturing micro electro mechanical systems device |
| JP2009216693A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-09-24 | Denso Corp | 物理量センサ |
| JP2010112858A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Sony Corp | 微小電気機械装置および電子機器 |
| CN102193002A (zh) * | 2010-03-11 | 2011-09-21 | 苏州敏芯微电子技术有限公司 | 加速度传感器及其制造方法 |
| JP2012533062A (ja) * | 2009-07-07 | 2012-12-20 | ウニヴェルシタ・デグリ・ストゥディ・ディ・サレルノ | 高い機械的品質係数を有する低振動数折り畳み振り子及びそのような折り畳み振り子を用いた地震センサ |
| US8487388B2 (en) | 2010-05-20 | 2013-07-16 | Sony Corporation | Solid-state image pickup apparatus, method for manufacturing same, and electronic device |
| WO2014044016A1 (zh) * | 2012-09-21 | 2014-03-27 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种加速度计及其制造工艺 |
| CN114966112A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-08-30 | 苏州敏芯微电子技术股份有限公司 | Mems电容式加速度计及其制备方法 |
| CN115356507A (zh) * | 2022-10-14 | 2022-11-18 | 成都本原聚能科技有限公司 | 一种三轴加速度计 |
-
1999
- 1999-06-25 JP JP11180185A patent/JP2001004658A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6990864B2 (en) | 2001-12-03 | 2006-01-31 | Denso Corporation | Semiconductor dynamic quantity sensor |
| FR2853078A1 (fr) * | 2003-03-27 | 2004-10-01 | Denso Corp | Capteur a semiconducteurs pour la detection d'une quantite dynamique |
| US7007550B2 (en) | 2003-03-27 | 2006-03-07 | Denso Corporation | Semiconductor dynamic quantity sensor |
| CN1332205C (zh) * | 2004-07-19 | 2007-08-15 | 西北工业大学 | 单质量平板三轴微机械加速度计 |
| WO2006107676A1 (en) * | 2005-04-01 | 2006-10-12 | The Procter & Gamble Company | Oral care regimens and devices |
| US7972886B2 (en) | 2007-07-12 | 2011-07-05 | Hitachi, Ltd. | Method of manufacturing micro electro mechanical systems device |
| EP2014612A2 (en) | 2007-07-12 | 2009-01-14 | Hitachi Ltd. | Method of manufacturing micro electro mechanical systems device |
| EP2014612A3 (en) * | 2007-07-12 | 2012-07-25 | Hitachi Ltd. | Method of manufacturing micro electro mechanical systems device |
| JP2009216693A (ja) * | 2008-02-13 | 2009-09-24 | Denso Corp | 物理量センサ |
| JP2010112858A (ja) * | 2008-11-07 | 2010-05-20 | Sony Corp | 微小電気機械装置および電子機器 |
| JP2012533062A (ja) * | 2009-07-07 | 2012-12-20 | ウニヴェルシタ・デグリ・ストゥディ・ディ・サレルノ | 高い機械的品質係数を有する低振動数折り畳み振り子及びそのような折り畳み振り子を用いた地震センサ |
| CN102193002A (zh) * | 2010-03-11 | 2011-09-21 | 苏州敏芯微电子技术有限公司 | 加速度传感器及其制造方法 |
| US8487388B2 (en) | 2010-05-20 | 2013-07-16 | Sony Corporation | Solid-state image pickup apparatus, method for manufacturing same, and electronic device |
| WO2014044016A1 (zh) * | 2012-09-21 | 2014-03-27 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种加速度计及其制造工艺 |
| US9476903B2 (en) | 2012-09-21 | 2016-10-25 | Chinese Academy of Sciences Institute of Geology and Geophysics | Accelerometer and its fabrication technique |
| US9828242B2 (en) | 2012-09-21 | 2017-11-28 | Chinese Academy of Sciences Institute of Geology and Geophysics | Accelerometer and its fabrication technique |
| CN114966112A (zh) * | 2022-05-07 | 2022-08-30 | 苏州敏芯微电子技术股份有限公司 | Mems电容式加速度计及其制备方法 |
| CN115356507A (zh) * | 2022-10-14 | 2022-11-18 | 成都本原聚能科技有限公司 | 一种三轴加速度计 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3305516B2 (ja) | 静電容量式加速度センサ及びその製造方法 | |
| US5780885A (en) | Accelerometers using silicon on insulator technology | |
| JP2001004658A (ja) | ２軸半導体加速度センサおよびその製造方法 | |
| JP5790003B2 (ja) | 加速度センサー | |
| JP2013031917A (ja) | 埋設電極を有する浮遊隔膜構造の製造方法 | |
| US7505245B2 (en) | Semiconductor physical quantity sensor and method for manufacturing the same | |
| US6973829B2 (en) | Semiconductor dynamic quantity sensor with movable electrode and fixed electrode supported by support substrate | |
| US6430999B2 (en) | Semiconductor physical quantity sensor including frame-shaped beam surrounded by groove | |
| TWI329930B (en) | Capacitance-type dynamic-quantity sensor and manufacturing method therefor | |
| KR20000028948A (ko) | 각속도 센서 제조방법 | |
| JPH02309259A (ja) | 半導体加速度センサ | |
| JP4174853B2 (ja) | 半導体力学量センサの製造方法及び半導体圧力センサの製造方法 | |
| JP4214572B2 (ja) | 半導体力学量センサの製造方法 | |
| JP2001281264A (ja) | 半導体力学量センサ | |
| JPH11201984A (ja) | 半導体力学量センサ及びその製造方法 | |
| JP2002148278A (ja) | 半導体力学量センサとその製造方法 | |
| JP2002071708A (ja) | 半導体力学量センサ | |
| JP2004004119A (ja) | 半導体力学量センサ | |
| JPH06163934A (ja) | 半導体加速度センサ及びその製造方法 | |
| JPH07225243A (ja) | 加速度センサ及びその製造方法、当該加速度センサによる加速度検出方法、並びに加速度センサアレイ | |
| JP4569167B2 (ja) | 外力検知センサの製造方法 | |
| JP3435647B2 (ja) | 振動型半導体センサの製造方法 | |
| US20240302404A1 (en) | Acceleration sensor | |
| US12486161B2 (en) | Detection structure for a MEMS accelerometer having improved performances and manufacturing process thereof | |
| JP2008064647A (ja) | ３軸加速度センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050613 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070529 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080122 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080324 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080415 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080515 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20080620 |
|
| A912 | Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20081121 |