JP2001119040A - 半導体力学量センサとその製造方法 - Google Patents
半導体力学量センサとその製造方法Info
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Abstract
って、キャップ内の密閉性を容易に確保できるような半
導体力学量センサを提供する。 【解決手段】 シリコン基板17の上面に、可動部とし
ての梁構造体2と固定電極9a〜9c等とよりなるセン
サエレメント部を備え、センサエレメント部と基板17
との間に、絶縁分離された導電性薄膜19を埋め込み、
この導電性薄膜19により形成された配線パターン及び
下部電極22〜25を、センサエレメント部と略同一平
面に配置した電極取出部27a〜27dに対し電気的に
接続するとともに、基板17上における該電極取出部と
センサエレメント部との間に、センサエレメント部を囲
むように段差を持たない平坦部30を形成し、この平坦
部30に対し、一面側に凹部202を有するキャップ基
板200の一面側を接合し、センサエレメント部を凹部
202にて被覆保護する。
Description
有する半導体力学量センサに係り、例えば、加速度、ヨ
ーレート、振動等の力学量を検出するための半導体力学
量センサ及びその製造方法に関する。
の基本原理は、たわみ梁と呼ばれる梁を用いて梁に連結
した質量部(可動部)に力学量が作用した際の変位また
は力を測定することである。近年、自動車のサスペンシ
ョン制御、エアバッグ用等に用いられる加速度センサ等
の力学量センサの小型化、低価格化、高信頼性化の要望
が高まっている。これらの要望に応えるものとして、特
開平9−211022号公報に記載されているようなS
OI基板を用いた半導体力学量センサ及びその製造方法
がある。
ンよりなる可動部としての梁構造体と、梁構造体の可動
電極に対向配置された固定電極とを備え、さらに、基板
の上面部に、下層側絶縁薄膜と導電性薄膜と上層側絶縁
体薄膜との積層体を配置し、導電性薄膜によって、配線
または電極を形成し、当該配線または電極を、上層側絶
縁体薄膜に形成した開口部を通して基板の上に配置した
電気接続部材(ボンディングパッド)に対し電気的に接
続したものである。
電性薄膜(例えばポリシリコン層)を用いたSOI(シ
リコンオンインシュレータ)基板(埋め込みSOI基
板)を用いており、それによって、絶縁体により絶縁分
離された配線を形成でき、また、単結晶シリコンによる
梁構造体をトレンチ溝により区画形成して信頼性が高い
半導体力学量センサが実現できるというものである。
記のような半導体力学量センサにおいては、可動部を保
護するために可動部をキャップにて覆い、可動部周囲を
不活性ガスあるいは真空になるように封止し、ウェハ状
態からチップにダイシングカットする際の水圧や水流か
ら可動部を保護すると共に、チップを樹脂モールドする
際に可動部内部へ樹脂が浸入することを防げるようにす
ることが行われている(例えば、特開平10−1125
48号公報等)。
た半導体力学量センサにおいては、梁構造体や固定電極
と電気接続部材との間に、トレンチ溝等による段差が存
在する。例えば、上記した特開平9−211022号公
報の図1に示されているものにおいては、ボンディング
パッド(符号34)と可動部としての梁構造体(符号
2)との間には、トレンチ溝が存在する。
ップを設けるにあたっては、センサ表面とキャップとの
接合部分に上記の段差が存在して該接合部分に隙間が生
じる。そのため、この隙間からキャップ内へ異物が混入
したり、不活性ガスもしくは真空による封止を行うこと
ができないという問題が生じる。つまり、接合された保
護キャップ内の密閉性が不十分であるという問題が発生
する。
は、キャップで梁構造の可動部を保護するにあたって、
キャップ内の密閉性を容易に確保できるような半導体力
学量センサを提供すること、および、そのような半導体
力学量センサを適切に製造できる製造方法を提供するこ
とにある。
明は、第1の基板(17)の上面に、可動部としての梁
構造体(2)と固定電極(9a〜9c、11a〜11
c、13a〜13c、15a〜15c)とよりなるセン
サエレメント部を備え、第1の基板の上面部に、下層側
絶縁薄膜(18a、18b)と導電性薄膜(19)と上
層側絶縁体薄膜(20)との積層体(21)を配置し、
導電性薄膜により配線(22、23、25)または電極
(24)を形成し、当該配線または電極を、上層側絶縁
体薄膜に形成した開口部を通して第1の基板の上に配置
した電気接続部材(27a〜27d)に対し電気的に接
続した半導体力学量センサにおいて、第1の基板上にお
ける電気接続部材とセンサエレメント部との間に、セン
サエレメント部を囲むように、段差を持たない平坦面を
有する平坦部(30)を形成し、この平坦部に対して、
一面側に凹部(202)を有する第2の基板(200)
の一面側を接合し、センサエレメント部を該凹部にて被
覆保護するようにしたことを特徴としている。
して絶縁体により絶縁分離された導電性薄膜を用いるこ
とで、当該配線または電極をセンサ内部に埋め込まれた
ものとできる。そのため、センサエレメント部と電気接
続部材との間において、センサエレメント部を囲むよう
に平坦部を形成しても、上記配線または電極は平坦部の
下側を通すことができ、センサエレメント部と電気接続
部材との電気的接続は確保できる。
凹部を有する保護キャップとしての第2の基板を接合す
るから、第2の基板と平坦部との接合部分に隙間が発生
しない。よって、本発明によれば、キャップで可動部を
保護するにあたって、キャップ内の密閉性を容易に確保
できる半導体力学量センサを提供できる。
薄膜(19)が、上層側絶縁体薄膜(20)に形成され
た開口部を通して上層側絶縁体薄膜の上側まで突き出し
た突出部(10a〜10c、12a〜12c、14a〜
14c、16a〜16c)を有しており、この突出部を
介して固定電極(9a〜9c、11a〜11c、13a
〜13c、15a〜15c)を導電性薄膜に接続させた
構成を採用できる。
(17)の上面に、互いに平行に延びる可動電極(7a
〜7c、8a〜8c)を有する可動部としての梁構造体
(2)と、各可動電極の一方の側面にそれぞれ対向配置
された第1の固定電極(9a〜9c、13a〜13c)
と、各可動電極の他方の側面にそれぞれ対向配置された
第2の固定電極(11a〜11c、15a〜15c)と
を備え、梁構造体の可動電極と第1の固定電極とにより
第1のコンデンサが形成されるとともに、前記梁構造体
の可動電極と前記第2の固定電極とにより第2のコンデ
ンサが形成される、いわゆる差動容量型の半導体力学量
センサについてなされたものである。
導体力学量センサにおいて、第1の基板の上面部に、下
層側絶縁体薄膜(18a、18b)と導電性薄膜(1
9)と上層側絶縁体薄膜(20)との積層体(21)を
配置し、導電性薄膜により可動電極、第1の固定電極及
び第2の固定電極の各配線パターン(22、23、2
5)を形成し、これら配線パターンを、上層側絶縁体薄
膜に形成した開口部を通して第1の基板の上に配置した
電気接続部材(27b、27c、27d)に対し電気的
に接続しており、さらに、梁構造体と各固定電極とによ
り構成されたセンサエレメント部と電気接続部材との間
において、上記請求項1と同様に、平坦部(30)を設
け、第2の基板(200)を接合したことを特徴として
いる。
の発明と同様に、センサエレメント部と電気接続部材と
の電気的接続は確保でき、キャップで可動部を保護する
にあたって、キャップ内の密閉性を容易に確保できる半
導体力学量センサを提供できる。
薄膜(20)の上側に構成することができるが、この平
坦部を、梁構造体(2)を構成する材料と同一材料とす
れば、別材料を用いる場合に比べて簡単に平坦部を形成
できる。また、請求項8記載の発明のように、センサエ
レメント部と第2の基板(200)の凹部(202)と
の間を、不活性ガスが充填された状態若しくは真空状態
とすれば、センサエレメント部の劣化(変質等)をより
高いレベルにて維持できる。
よれば、請求項1及び請求項3記載の半導体力学量セン
サを適切に製造することができる。つまり、第1の半導
体基板(40)と第2の半導体基板(48)との間に、
第1の絶縁体薄膜(43)、導電性薄膜(45)、第2
の絶縁体薄膜(46a、46b)のサンドイッチ構造を
形成することで、配線として絶縁分離され埋め込まれた
導電性薄膜を有する埋め込みSOI基板(貼り合わせら
れた第1及び第2の半導体基板)を形成できる。
は、請求項9の製造方法においては、出来上がった埋め
込みSOI基板に対して第1の半導体基板における不要
領域を除去して所望の形状にする第8工程、また、請求
項10の製造方法においては、埋め込みSOI基板を貼
り合わせる前に第1の半導体基板(40)における所定
領域に溝(60a)を形成する第1工程によって、それ
ぞれ実現可能である。
して所望の厚さとするとともに、該第1の半導体基板の
表面に平坦部(30)を形成する工程によって、平坦部
(30)を形成できる。そして、梁構造体(可動構造
部)を形成した埋め込みSOI基板における該平坦部に
対して、可動構造部を凹部(202)にて覆うように、
第3の半導体基板(200)を接合用膜(201)を介
して接合する工程を経て、上記請求項1及び請求項3記
載の構成を有する半導体力学量センサを形成することが
できる。
発明によれば、キャップで梁構造の可動部を保護するに
あたってキャップ内の密閉性を容易に確保できるような
半導体力学量センサを適切に製造できる製造方法を提供
することができる。特に、請求項11〜請求項13記載
の発明によれば、請求項11の発明の効果を有する半導
体力学量センサを適切に製造できる。
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
は、本発明の半導体力学量センサを半導体加速度セン
サ、より詳しくは、サーボ制御式の差動容量型半導体加
速度センサに具体化したものとして説明する。
サの平面図である。また、図2は図1の中央部(センサ
エレメント部)拡大図であり、図1にて省略した梁構造
体及び固定電極の各アンカー部を図示してある。また、
図3は図1中のA−A断面図、図4は図1中のB−B断
面図、図5は図1中のC−C断面図、図6は図1中のD
−D断面図、図7は図1中のA−A断面における斜視図
である。なお、図1及び図2中、各アンカー部、各配線
パターン及び下部電極は破線で図示してある。
晶シリコン(単結晶半導体材料)よりなる梁構造体(可
動部)2が配置されている。梁構造体2は、図2及び図
3に示す様に、基板1側から突出する2つのアンカー部
3a、3b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、3bはポリシリコン薄膜よりなる。
おいて、アンカー部3a寄りに梁部4、アンカー部3b
寄りに梁部5が架設されており、梁部4と梁部5との間
において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、この透孔6aにより後述する犠牲層エッチングの際
にエッチング液が進入し易くなる。
1においては左側面)からは、3つの可動電極7a、7
b、7cが突出している。この可動電極7a〜7c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1においては右側面)か
らは、3つの可動電極8a、8b、8cが突出してい
る。この可動電極8a〜8cは棒状をなし、等間隔をお
いて平行に延びている。ここで、梁部4、5、質量部
6、可動電極7a〜7c、8a〜8cは、犠牲層酸化膜
37の一部をエッチング除去することにより可動となっ
ている。このように、梁構造体2は2つの櫛歯状の可動
電極を有している。
9a、9b、9cが固定され、この固定電極9a〜9c
は単結晶シリコン(単結晶半導体材料)よりなる。第1
の固定電極9a〜9cは基板1側から突出するアンカー
部10a、10b、10cにより支持されており、梁構
造体2の各可動電極(棒状部)7a〜7cの一方の側面
に対向して配置されている。
電極11a、11b、11cが固定され、この固定電極
11a〜11cは単結晶シリコンよりなる。第2の固定
電極11a〜11cは基板1側から突出するアンカー部
12a、12b、12cにより支持されており、梁構造
体2の各可動電極(棒状部)7a〜7cの他方の側面に
対向して配置されている。
13a、13b、13cおよび第2の固定電極15a、
15b、15cが固定され、この固定電極13a〜13
cおよび15a〜15cは単結晶シリコンよりなる。第
1の固定電極13a〜13cはアンカー部14a、14
b、14cにより支持され、かつ、梁構造体2の各可動
電極(棒状部)8a〜8c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〜15dはア
ンカー部16a、16b、16cにより支持され、か
つ、梁構造体2の各可動電極(棒状部)8a〜8cの他
方の側面に対向して配置されている。
に、シリコン基板(本発明でいう第1の基板)17の上
に貼合用薄膜39を介して、下層側絶縁体薄膜18a、
18bと導電性薄膜19と上層側絶縁体薄膜20とを積
層した構成となっている。つまり、シリコン基板17の
上面部に、下層側絶縁体薄膜18a、18bと導電性薄
膜19と上層側絶縁体薄膜20との積層体21を配置し
た構造となっており、導電性薄膜19が絶縁体薄膜18
a、18b、20の内部に埋め込まれた構成となってい
る。
ン酸化膜及びシリコン窒化膜よりなり(本例では、薄膜
18aがシリコン窒化膜、薄膜18bがシリコン酸化
膜)、上層側絶縁体薄膜20はシリコン窒化膜よりな
り、CVD法等により形成されたものである。また、導
電性薄膜19はリン等の不純物をドーピングしたポリシ
リコン薄膜よりなる。
3つの配線パターン22、23、25が形成されるとと
もに、下部電極(静電気力相殺用固定電極)24が形成
されている。なお、図1及び図2において、これら配線
及び電極22〜25は破線にて示してある。まず、配線
パターン22は第1の固定電極9a、9b、9c及び1
3a、13b、13cの配線であり、図1に示す様に帯
状に延設されている。
極11a、11b、11c及び15a、15b、15c
の配線であり、図1に示す様に帯状に延設されている。
また、配線パターン25は可動電極7a〜7c及び8a
〜8cの配線であり、図1に示す様に帯状に延設されて
いる。さらに、下部電極24は基板1の上面部における
梁構造体2と対向する領域に形成され、図1に示す様に
帯状に延設されている。
動電極7a〜7cと第1の固定電極9a〜9cとの間に
第1のコンデンサC1(静電容量C1)が、また、梁構
造体2の可動電極7a〜7cと第2の固定電極11a〜
11cとの間に第2のコンデンサC2(静電容量C2)
が形成される。同様に、梁構造体2の可動電極8a〜8
cと第1の固定電極13a〜13cとの間に第1のコン
デンサC1が、また、梁構造体2の可動電極8a〜8c
と第2の固定電極15a〜15cとの間に第2のコンデ
ンサC2が形成される。
よりなる電極取出部(本発明でいう電気接続部材)27
a、27b、27c、27dが形成され、各電極取出部
27a〜27dは基板1から突出するアンカー部28
a、28b、28c、28dにより支持されている。
は開口部29a、29b、29cおよび30bが形成さ
れ、開口部29a、29b、29c内に上述のアンカー
部(不純物ドープトポリシリコン)10a〜10cが配
置されている。また、開口部30b内にはアンカー部
(不純物ドープトポリシリコン)28bが配置されてい
る。よって、開口部29a〜29cおよびアンカー部1
0a〜10cを通して、配線パターン22と第1の固定
電極9a〜9cとが電気的に接続され、開口部30bお
よびアンカー部28bを通して、配線パターン22と電
極取出部27bとが電気的に接続されている。なお、第
1の固定電極13a〜13cと配線パターン22と電極
取出部27bとの電気的接続構成も同様である。
は開口部31a、31b、31cおよび30dが形成さ
れている。開口部31a〜31c内には上述のアンカー
部(不純物ドープトポリシリコン)12a〜12cが、
また、開口部30d内に上述のアンカー部(不純物ドー
プトポリシリコン)28dが配置されている。よって、
開口部31a〜31cおよびアンカー部12a〜12c
を通して、配線パターン23と第2の固定電極11a〜
11cとが電気的に接続され、開口部30dおよびアン
カー部28dを通して、配線パターン23と電極取出部
27dとが電気的に接続されている。なお、第2の固定
電極15a〜15cと配線パターン23と電極取出部2
7dとの電気的接続構成も同様である。
は開口部32a、32b、30cが形成されている。開
口部32a、32b内には上述のアンカー部(不純物ド
ープトポリシリコン)3a、3bが、また、開口部30
c内に上述のアンカー部(不純物ドープトポリシリコ
ン)28cが配置されている。よって、開口部32a、
32b及びアンカー部3a、3bを通して、配線パター
ン25と梁構造体2、質量部6及び可動電極7a〜7
c、8a〜8cとが、電気的に接続されるとともに、開
口部30c及びアンカー部28cを通して、配線パター
ン25と電極取出部27cとが、電気的に接続されてい
る。
する領域に形成された下部電極24も、これら配線パタ
ーン22、23、25と同様に、上層側絶縁体薄膜20
に形成された開口部(図示せず)及びアンカー部(不純
物ドープトポリシリコン)28aを通して、電極取出部
27aに電気的に接続されている。
2と下部電極24とが交差し、配線パターン23と25
とが交差している。これら交差部分では、図3に示す様
に、上層側絶縁体薄膜20に形成された開口部とアンカ
ー部(不純物ドープトポリシリコン)26a、26bと
により形成されたブリッジ26によって、一方が短絡し
ないように他方を跨ぐ形となっている。
なる配線パターン22、23、25および下部電極24
をSOI層の下に埋め込んだ構成となっており、この構
造は、表面マイクロマシニング技術を用いて形成したも
のである。また、図1、図3、図5及び図6に示す様
に、電極取出部27a、27b、27c、27dの上面
には、アルミ薄膜よりなるパッド電極(ボンディングパ
ッド)34a、34b、34c、34dがそれぞれ設け
られている。
基板(第1の基板)17の上面部に、下層側絶縁体薄膜
18a、18bと導電性薄膜19と上層側絶縁体薄膜2
0との積層体21を配置し、導電性薄膜19により可動
電極、第1の固定電極及び第2の固定電極の各配線パタ
ーン22、23、25を形成し、これら配線パターン
を、上層側絶縁体薄膜20に形成した開口部を通してシ
リコン基板17の上に配置した電極取出部(電気接続部
材)27a〜27d及びパッド電極34a〜34dに対
し電気的に接続した形となっている。
19が、上層側絶縁体薄膜20に形成された開口部を通
して上層側絶縁体薄膜20の上側まで突き出した突出部
としてのアンカー部10a〜10c、12a〜12c、
14a〜14c、16a〜16cを有しており、このア
ンカー部(突出部)を介して各固定電極9a〜9c、1
1a〜11c、13a〜13c、15a〜15cを導電
性薄膜19に接続させた構成となっている。
構造体2の可動電極7a〜7cと第1の固定電極9a〜
9cとの間に形成された第1のコンデンサの容量C1
(および可動電極8a〜8cと第1の固定電極13a〜
13cとの間に形成される第1のコンデンサの容量C
1)、および、梁構造体2の可動電極7a〜7cと第2
の固定電極11a〜11cとの間に形成された第2のコ
ンデンサの容量C2(および可動電極8a〜8cと第2
の固定電極15a〜15cとの間に形成される第2のコ
ンデンサの容量C2)に基づき、梁構造体2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。
位にすることにより梁構造体2と基板1との間に生じる
静電気力を相殺する。つまり、下部電極24と、アンカ
ー部3a、3bを通して梁部4、5および質量部6に結
合されている配線パターン25とを外部で接続すること
により、電気的に等電位にすることができ、梁部4、5
および質量部6が静電気力により基板1に付着すること
が防止できる。即ち、梁構造体2はシリコン基板17に
対して絶縁されているため、梁構造体2とシリコン基板
17間のわずかな電位差によっても梁構造体2が基板1
7側に付着しようとするが、それを防止することができ
る。
2と固定電極9a〜9c、11a〜11c、13a〜1
3c、15a〜15cとにより検出部としてのセンサエ
レメント部が構成されている。そして、図1、及び図3
〜図7に示す様に、基板1上におけるパッド電極34a
〜34dとセンサエレメント部との間には、センサエレ
メント部を囲むように、単結晶シリコン(単結晶半導体
材料)よりなるリング状の平坦部30が形成されてい
る。この平坦部30は、その表面が段差を持たない平坦
面となっている。
0の上側に成膜された膜により構成されており、本例で
は、梁構造体2が形成されている層と同一の層(つま
り、梁構造体の構成材料と同一材料)である。なお、平
坦部30は、別材料により成膜された層でも良く、さら
には、平坦部30に相当する部位において上層側絶縁体
薄膜20を厚く形成するとともに上層側絶縁体薄膜20
の表面を平坦面として、上層側絶縁体薄膜20そのもの
を平坦部として構成しても良い。
におけるセンサエレメント部と対向する位置に凹部20
2を有したキャップ基板(本発明でいう第2の基板)2
00が、接合用膜201を介して接合されている。ここ
で、各図中、203はキャップ基板200の接合部を示
し、図1中、キャップ基板200及び接合部203は便
宜上、二点鎖線にて示してある。なお、平坦部30は、
少なくとも接合部203の部位が平坦面であればよい。
りなり、キャップ部材200の一面側(凹部形成面側)
に形成された接合用膜201はTiやAu等の薄膜より
なる。そして、この接合用膜201と平坦部30の表面
が共晶接合によって結合しているが、これは、キャップ
基板200を平坦部30へ加圧しながら押しつけること
によってなされる。
基板200の凹部202にて被覆され保護されている。
ここで、凹部202が形成されているため、センサエレ
メント部とキャップ基板200とは非接触状態にある。
そして、センサエレメント部と凹部202との間の空洞
部204には、不活性ガスが充填されて(もしくは真空
状態となって)おり、センサの検出感度の高感度化、特
性の安定化等が考慮されている。なお、本例では、図1
に示す様に、不活性ガス充填または真空排気を行うため
にキャップ基板200に連通溝205が形成されてお
り、この連通溝205は接着剤等にて封止されている。
ーン22、23、25と下部電極24を用いることで、
パッド電極(ボンディングパッド)34a〜34dを基
板表面の一方の端から取り出すことができ、キャップ基
板200を接合するためのリング状の平坦部30を形成
することができることから、加速度センサの製造プロセ
スを容易にすることが可能となる。
を用いて説明する。可動電極7a〜7c(8a〜8c)
は両側の固定電極9a〜9c(13a〜13c)と11
a〜11c(15a〜15c)の中心に位置し、可動電
極と固定電極間の静電容量C1、C2は等しい。また、
可動電極7a〜7c(8a〜8c)と第1の固定電極9
a〜9c(13a〜13c)間には電圧V1が、可動電
極7a〜7c(8a〜8c)と第2の固定電極11a〜
11c(15a〜15c)間には電圧V2が印加されて
いる。
1=V2であり、可動電極7a〜7c(8a〜8c)は
固定電極9a〜9c(13a〜13c)と11a〜11
c(15a〜15c)から等しい静電気力で引かれてい
る。ここで、加速度が基板表面に平行な方向に作用し、
可動電極7a〜7c(8a〜8c)が変位すると、可動
電極と固定電極との間の距離が変わり、静電容量C1、
C2が等しくなくなる。
例えば可動電極7a〜7c(8a〜8c)が固定電極9
a〜9c(13a〜13c)側に変位したとすると、電
圧V1が下がり、電圧V2が上がる。これにより静電気
力で固定電極11a〜11c(15a〜15c)側に可
動電極7a〜7c(8a〜8c)は引かれる。可動電極
7a〜7c(8a〜8c)が中心位置に戻り静電容量C
1、C2が等しくなれば、加速度と静電気力が等しく釣
り合っており、このときの電圧V1、V2から加速度の
大きさを求めることができる。
のコンデンサC2において、力学量の作用による変位に
対して、可動電極が変位しないように第1と第2のコン
デンサC1及びC2を形成している固定電極の電圧を制
御し、その電圧の変化で加速度を検出する。
〜図13を用いて説明する。尚、図8〜図13は、図1
におけるD−D断面(つまり、図6に示す断面)を用い
た製造工程を示す概略断面図である。
体基板としての単結晶シリコン基板(最終的に梁構造体
2、固定電極9a〜9c、11a〜11c、13a〜1
3c、15a〜15c、平坦部30等となる)40を用
意し、後で説明する工程において、合わせマーク及び、
薄膜構造体を所望の厚さにするための終点検知用のマー
クとして利用できるように、所望の厚さと同じ深さの溝
Aを形成する。そして、シリコン基板40に犠牲層用薄
膜としてのシリコン酸化膜(最終的に犠牲層酸化膜37
となる)41を熱酸化、CVD法等により成膜する。そ
して、犠牲層エッチング時のエッチングストッパとなる
シリコン窒化膜(第1の絶縁体薄膜、最終的に上層側絶
縁体薄膜20となる)43を成膜する。
酸化膜41とシリコン窒化膜43との積層体に対してフ
ォトリソグラフィを経てドライエッチング等によりアン
カー部形成領域に開口部44a〜44gを形成する。こ
の開口部44a〜44gは、梁構造体と基板(下部電
極)とを接続するため、および、固定電極及び電極取出
部と配線パターンとを接続するためのものである。
リコン窒化膜43上に導電性薄膜となるポリシリコン薄
膜45(最終的に導電性薄膜19となる)を成膜し、そ
の後、リン拡散等により不純物を導入し、フォトリソグ
ラフィを経てシリコン窒化膜43上の所定領域に配線パ
ターン45aと下部電極45bとアンカー部45cを形
成する。これらの形成された部分45a〜45cは、最
終的に、上記図1〜図7に示す各配線パターン、下部電
極、及びアンカー部となるものである。
ポリシリコン薄膜45の上を含むシリコン窒化膜43上
に第2の絶縁体薄膜としてのシリコン窒化膜(最終的に
下層側絶縁体薄膜18aとなる)46a、シリコン酸化
膜46b(最終的に下層側絶縁体薄膜18bとなる)を
CVD法等により成膜する。
ン酸化膜46bの上に貼合用薄膜としてのポリシリコン
薄膜47を成膜し、ポリシリコン薄膜47(最終的に貼
合用薄膜39となる)に対し貼り合わせのために表面を
機械的研磨等により平坦化する。そして、図10(b)
に示す様に、シリコン基板40とは別の単結晶シリコン
基板48を用意し、ポリシリコン薄膜47の表面と第2
の半導体基板としてのシリコン基板48とを貼り合わせ
る。
ン基板40、48を表裏逆にして、シリコン基板40側
を機械的研磨等を行い、所望の厚さ(例えば10〜20
μm)まで薄膜化する。この時、先に合わせマークとし
て形成した溝Aが見えるまで薄膜化することで、所望の
厚さを得るための終点検知をすることができる。また、
この研磨により、シリコン基板40の研磨された面は段
差のない平坦面となり、上記平坦部30が形成される。
膜51を成膜し、フォトリソグラフィを経てドライエッ
チング等によりコンタクトホール52を形成する。さら
に、アルミ電極(上記パッド電極34a〜34dに相当
するもの)53を、成膜及びフォトリソグラフィを経て
形成する。
ン基板40に対しフォトリソ技術を用いて、トレンチエ
ッチングにより一定の幅で溝を掘り、梁構造体を形成す
るための溝パターン49を形成する。このように、シリ
コン基板40における不要領域に溝パターン49を形成
して、不要領域を除去し所望の形状にする。この工程
(シリコン基板40における不要領域を除去して所望の
形状にする工程)において、先の工程において形成した
溝Aを用いて、フォトマスク合わせを正確に行うことが
できる。
のエッチング液によりシリコン酸化膜41、51をエッ
チング除去し、可動電極部8a〜8c等を有する梁構造
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41を除去
してシリコン基板40を可動構造とする。この際、エッ
チング後の乾燥の過程で可動部が基板に固着するのを防
止するため、バラジクロルベンゼン等の昇華剤を用い
る。
ッチングにより所定領域のシリコン酸化膜41を除去し
てシリコン基板40を可動構造とする工程)において、
可動部におけるアンカー部45cは導電性薄膜(ポリシ
リコン)よりなるため、アンカー部45cにおいてエッ
チングが停止し、バラツキが無くなる。即ち、犠牲層用
薄膜としてシリコン酸化膜を用い、導電性薄膜としてポ
リシリコン薄膜を用い、HF系エッチング液を用いた本
例においては、シリコン酸化膜はHFにて溶けるがポリ
シリコン薄膜は溶けないので、HF系エッチング液の濃
度や温度を正確に管理したり、エッチングの終了を正確
なる時間管理にて行う必要はなく、製造が容易となる。
I基板を用いた場合においては、梁の長さがエッチング
時間によって変化してしまうが、本実施形態では、エッ
チング時間に関係なくアンカー部までエッチングしたと
ころで選択的にエッチングが終了するため、梁の長さは
常に一定となる。
きることから、梁構造体をリリースする際の犠牲層エッ
チング工程で時間制御による終点制御を行う必要がなく
バネ定数等の制御を容易にすることが可能となる。そし
て、以上の工程により、埋め込みSOI基板を用い、配
線パターン45aおよび下部電極45bを絶縁体分離に
より形成して、サーボ制御式加速度センサを形成するこ
とができる。
に、貼り合わせられた両シリコン基板40、48におけ
る平坦部30に対して、第3の半導体基板としてのキャ
ップ基板200を接合するのであるが、このキャップ基
板200は、シリコン基板の一面側にドライエッチング
もしくはウェットエッチングを施すことで凹部202を
形成する。なお、この凹部202は、キャップ基板20
0に対して直角でも斜めであっても構わない。
部形成面側)に、TiあるいはAu薄膜等よりなる接合
用膜201を、蒸着、スパッタ、メッキ等により形成す
る。こうして、一面側に凹部202及び接合用膜201
を有するキャップ基板200が形成される。
40、48における平坦部30に対して、可動部を凹部
202にて覆うようにキャップ基板200を接合用膜2
01を介して接合する(第3の半導体基板接合工程)。
つまり、シリコン基板40の平坦面(平坦部30)に接
合用膜201を接触させ、圧着することにより、シリコ
ン基板40と接合用膜201とが共晶接合される。
密閉された容器内に不活性ガスを充填する等により形成
された不活性ガス雰囲気や、真空チャンバ内を真空排気
する等により形成された真空雰囲気にて行うことが好ま
しい。それによって、凹部202内の空洞部204に
は、不活性ガスが充填された状態(もしくは真空状態)
となり、センサの検出感度の高感度化、特性の安定化等
が考慮された構成となる。
ップ基板200に連通溝205が形成されている。この
連通溝205の形成は、上記第3の半導体基板接合工程
を行う前、例えば凹部202を形成する第10工程にお
いて、予めキャップ基板200を構成するシリコン基板
に対し、凹部202の内外を連通する溝を形成すること
により行うことができる。この連通溝205を利用すれ
ば、上記の第3の半導体基板接合工程を大気中で行って
も、空洞部204内を不活性ガス雰囲気または真空雰囲
気とできる。
行った後、連通溝205を介して凹部202の内部へ不
活性ガスを充填し、続いて、連通溝205を封止すれ
ば、空洞部204に不活性ガスが充填された状態とな
る。また、該第3の半導体基板接合工程を行った後、連
通溝205を介して凹部202の内部を排気して真空と
し、続いて、連通溝205を封止すれば、空洞部204
が真空状態となる。なお、連通溝205の封止は接着剤
等で行っても良いが、キャップ基板200を平坦部30
へ更に押しつけて、連通溝205を押し潰して封止する
ようにしても良い。
体加速度センサが出来上がる。なお、この後、ダイシン
グブレード等を用いてダイシングカット工程を行い、セ
ンサをチップ単位に分割する。このダイシングカットに
おいては、梁構造体2が形成されたセンサ側の基板1と
キャップ基板200とを同時にカットしても良いし、ま
ず、キャップ基板200をカットしてから、次に、セン
サ側の基板1をカットしても良い。
サにおいては、下記(イ)〜(ヘ)の特徴を有する。
て所定間隔を隔てた位置に配置され、加速度(力学量)
により変位する作用力を受ける。また、固定電極9a〜
9c、11a〜11c、13a〜13c、15a〜15
cは、基板1の上面に固定され、かつ、梁構造体2の一
部である可動電極7a〜7c、8a〜8cに対向して配
置される。
に、下層側絶縁体薄膜18a、18bと導電性薄膜19
と上層側絶縁体薄膜20との積層体21を配置し、導電
性薄膜19により配線パターン22、23、25及び下
部電極24を形成し、この配線パターン及び下部電極2
2〜25を、上層側絶縁体薄膜20に形成した開口部2
9a〜29c、31a〜31c、30b〜30d、32
a、32bを通して基板1の上に配置した固定電極9a
〜9c、11a〜11c、13a〜13c、15a〜1
5c、梁構造体2、電極取出部(電気接続部材)27a
〜27dに対し電気的に接続した。
置し、その中に薄膜の配線または電極を埋設して、基板
側の配線または電極として埋め込みの薄膜(ポリシリコ
ン層)を用いたSOI基板(埋め込みSOI基板) とし
ている。この構造を用いることで、絶縁体分離による配
線または電極を形成できるとともに、基板1の上面部
で、電極取出部27a〜27d及びパッド電極34a〜
34dをチップ端部に集中的に配置することができ、電
極取出部27a〜27dとセンサエレメント部との間に
平坦な領域である平坦部30を容易に形成することがで
きる。
て、保護キャップとしての凹部202を有するキャップ
基板(第2の基板)200を、接合用膜201を通して
接合するから、キャップ基板200と平坦部30との接
合部分に隙間が発生しない。そのため、キャップ基板2
00で可動部を含むセンサエレメント部を保護するにあ
たって、キャップ基板200内の密閉性を容易に確保で
きる半導体力学量センサが提供される。
リコンによる梁構造体2を形成して信頼性が高い半導体
力学量センサにおいて、可動部を保護するために可動部
をキャップ基板200にて覆い、可動部周囲を不活性ガ
スあるいは真空になるように封止し、ウェハ状態からチ
ップにダイシングカットする際の水圧や水流から可動部
を保護すると共に、チップを樹脂モールドする際に可動
部内部へ樹脂が浸入することを防止することが可能とな
る。
200で覆うことにより、半導体力学量センサの工程
内、及び動作時のごみ等による動作不良を防止できる。
また、上記キャップ基板200内をガス封止、もしくは
真空封止することができるので、センサの動作時におけ
る経時変化を最小限に抑えることができる。
膜18a、18bと導電性薄膜19と上層側絶縁体薄膜
20との積層体21を配置し、導電性薄膜19により第
1の固定電極の配線パターン22と第2の固定電極の配
線パターン23を形成し、上層側絶縁体薄膜20におけ
る開口部29a〜29c、31a〜31cおよび固定電
極のアンカー部を通して、第1、第2の固定電極用配線
パターン22、23と第1、第2の固定電極9a〜9
c、11a〜11c、13a〜13c、15a〜15c
とを電気的に接続した。
が交差している部分、及び、配線パターン23と25と
が交差している部分では、上層側絶縁体薄膜20に形成
された開口部とアンカー部(不純物ドープトポリシリコ
ン)26a、26bとにより形成されたブリッジ26に
よって、一方が他方を跨ぐようにした。
置し、その中に薄膜の配線パターン22、23を埋設
し、この配線パターン22、23を用いて第1の固定電
極用通電ラインと第2の固定電極用通電ラインを交差さ
せることができるととに、下部電極24及び可動電極用
(梁構造体用)の配線パターン25と、各固定電極用通
電ライン22、23とを交差させることができる。
電気力相殺用固定電極)24を形成しており、上層側絶
縁体薄膜20における開口部(図示せず)および梁構造
体2のアンカー部3a、3bを通して下部電極24と梁
構造体2とを電気的に接続した。それによって、梁構造
体(可動部)2と下部電極24とを等電位にして梁構造
体2と基板1との間に生じる静電気力を相殺することが
でき、梁構造体2と基板1間のわずかな電位差による梁
構造体2の基板1への付着を防止することができる。
の物性値が既知で脆性材料である単結晶シリコンを用い
ているため、梁構造体2の信頼性を高くすることができ
る。(ホ)導電性薄膜19としてポリシリコン薄膜を用
いて絶縁体薄膜で周囲を分離することにより、pn接合
分離の場合のような高温域でのリーク電流等の影響をよ
り小さくすることができる。(ヘ)サーボ機構(サーボ
制御)を採用したので、加速度の作用による梁構造体2
の変位を最小限に抑えることができ、従って、センサの
信頼性を高めることができる。
第1実施形態にて述べた製造方法が、出来上がった埋め
込みSOI基板40、48に対して第1の半導体基板4
0における不要領域を除去することによって、梁構造体
2のパターンを形成したものであるのに対し、埋め込み
SOI基板を貼り合わせる前に第1の半導体基板40に
おける所定領域に溝を形成することで、梁構造体2のパ
ターンを形成することを主たる相違点としている。
示す図であり、上記図1におけるD−D断面(つまり、
図6に示す断面)を用いた製造工程を示す概略断面図で
ある。以下、本実施形態において、上記第1実施形態の
製造方法との相違点を中心に説明していくこととし、上
記第1実施形態と同一の製造方法で形成される要素に
は、図中、上記図8〜図13と同一符号を付して説明を
省略する。
リコン基板(第1の半導体基板)40にトレンチエッチ
ングにより、上記第1実施形態と同様の溝A(合わせマ
ーク及び終点検知用のマークとしての溝)を形成すると
ともに、梁構造体を形成するための溝パターン60aを
形成する。つまり、シリコン基板40における所定領域
に溝60aを形成する。
溝60aを含むシリコン基板40上にシリコン酸化膜
(犠牲層用薄膜)41を成膜し、その上に、シリコン窒
化膜(第1の絶縁体薄膜)43を成膜する。次に、図1
4(b)に示す様に、シリコン酸化膜41とシリコン窒
化膜43との積層体におけるアンカー部形成領域に開口
部44a〜44gを形成する。引き続き、開口部44a
〜44gを含むシリコン窒化膜43上にポリシリコン薄
膜(導電性薄膜)45を成膜し、その後、シリコン窒化
膜43上の所定領域に配線パターン45aと下部電極4
5bとアンカー部45cを形成する。
に、ポリシリコン薄膜45の上を含むシリコン窒化膜4
3上に、第2の絶縁体薄膜としてのシリコン窒化膜46
a、シリコン酸化膜46bを成膜する。次に、図16
(a)に示す様に、シリコン酸化膜46bの上にポリシ
リコン薄膜(貼合用薄膜)47を成膜し、その表面を機
械的研磨等により平坦化する。次に、図16(b)に示
す様に、ポリシリコン薄膜47の表面とシリコン基板
(第2の半導体基板)48とを貼り合わせる。
ン基板40、48を表裏逆にして、シリコン基板40側
を機械的研磨等を行い所望の厚さ(例えば10〜20μ
m)まで薄膜化する。この研磨により、シリコン基板4
0の研磨された面は段差のない平坦面となり、上記平坦
部30が形成される。次に、図17(b)に示す様に、
層間絶縁膜51の成膜、コンタクトホール52の形成、
アルミ電極53の形成を行う。
チング液によりシリコン酸化膜41、51をエッチング
除去し、可動電極8a〜8c等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41を除去してシリ
コン基板40を可動構造とする。以上の工程により、埋
め込みSOI基板を用い、配線パターン45aおよび下
部電極45bを絶縁体分離により形成して、サーボ制御
式加速度センサを形成することができる。
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41を除去してシリコン基板40を可動構造
とする工程)において、犠牲層用薄膜としてシリコン酸
化膜を用い、導電性薄膜としてポリシリコン薄膜を用い
ているため、上記第1実施形態と同様、梁構造体をリリ
ースする際の犠牲層エッチング工程で時間制御による終
点制御を行う必要がなくバネ定数等の制御を容易にする
ことが可能となる。
板(第3の半導体基板)200の一面側に凹部202を
形成する工程、キャップ基板200の一面側に接合用膜
201を形成する工程、貼り合わせられた両シリコン基
板40、48における平坦部30に対して、可動構造部
を凹部202にて覆うように、キャップ基板200を接
合用膜201を介して接合する工程(第3の半導体基板
接合工程)を各々、上記第1実施形態同様に行い、半導
体加速度センサを完成させる。
の検出感度の高感度化、特性の安定化等を考慮して、第
3の半導体基板接合工程を、不活性ガス雰囲気中若しく
は真空中にて行うことが好ましい。また、キャップ基板
200に連通溝205を形成し、大気中で第3の半導体
基板接合工程を行った後、連通溝205を利用して空洞
部204内を不活性ガス充填状態若しくは真空状態とし
ても良い。
いて、下部電極24は無くても良い。また、この発明は
上記各実施形態に限定されるものではなく、例えば、上
記実施例では、静電サーボ方式を用いて加速度を検出し
たが(加速度による変位に対して電圧を印加して変位し
ないような静電気力を印加することによって検出した
が)、変位を直接容量変化として検出するセンサに具体
化してもよい。
1022号公報に記載されているようなヨーレートセン
サに対しても適用可能である。このヨーレートセンサ
は、基板と、単結晶半導体材料よりなり、前記基板の上
面において所定間隔を隔てた位置に配置され、一側面に
第1の可動電極を有するとともに他側面に第2の可動電
極を有する梁構造体と、前記基板の上面に固定され、前
記第1の可動電極に対向して配置された第1の励振用固
定電極と、前記基板の上面に固定され、前記第2の可動
電極に対向して配置された第2の励振用固定電極と、前
記基板の上面部において前記梁構造体の少なくともその
一部と対向する領域に形成された力学量検出用固定電極
とを備え、前記梁構造体の第1の可動電極と前記第1の
励振用固定電極との間、および、前記梁構造体の第2の
可動電極と前記第2の励振用固定電極との間に逆相の静
電気力を加えて前記梁構造体を強制振動させつつ前記梁
構造体と前記力学量検出用固定電極との間に形成される
コンデンサの容量に基づいて前記梁構造体に作用する力
学量を検出するようにした半導体力学量センサである。
前記基板の上面部に、下層側絶縁体薄膜と導電性薄膜と
上層側絶縁体薄膜との積層体を配置し、前記導電性薄膜
により前記力学量検出用固定電極、前記各可動電極の配
線パターン及び前記各固定電極の配線パターンを形成
し、これら配線パターンを、前記上層側絶縁体薄膜に形
成した開口部を通して前記基板の上に配置した電気接続
部材に対し電気的に接続すればよい。さらに、上記実施
形態のように、前記梁構造体と前記固定電極とにより検
出部としてのセンサエレメント部を構成し、前記基板上
における前記電気接続部材と前記センサエレメント部と
の間に、前記センサエレメント部を囲むように、段差を
持たない平坦面を有する平坦部を形成し、この平坦部に
対して、上記キャップ基板を接合し、前記センサエレメ
ント部をキャップ基板の凹部にて被覆保護すればよい。
にも、振動等の力学量を検出する半導体力学量センサに
具体化できる。
平面図である。
サの製造方法を示す工程図である。
ンサの製造方法を示す工程図である。
a〜9c、13a〜13c…第1の固定電極、10a〜
10c、12a〜12c、14a〜14c、16a〜1
6c…アンカー部、11a〜11c、15a〜15c…
第2の固定電極、17…シリコン基板(第1の基板)、
18a、18b…下層側絶縁体薄膜、19…導電性薄
膜、20…上層側絶縁体薄膜、21…積層体、22、2
3、25…配線パターン、24…下部電極、27a〜2
7d…電極取出部(電気接続部材)、30…平坦部、4
0…シリコン基板(第1の半導体基板)、41…シリコ
ン酸化膜(犠牲層用薄膜)、43…シリコン窒化膜(第
1の絶縁体薄膜)、44a〜44g…開口部、45…ポ
リシリコン薄膜(導電性薄膜)、46a…シリコン窒化
膜(第2の絶縁体薄膜)、46b…シリコン酸化膜(第
2の絶縁体薄膜)、47…ポリシリコン薄膜(貼合用薄
膜)、48…シリコン基板(第2の半導体基板)、60
a…梁構造体を形成するための溝パターン、200…キ
ャップ基板(第2の基板)、201…接合用膜、202
…凹部、205…連通溝。
Claims (13)
- 【請求項1】 第1の基板(17)と、 単結晶半導体材料よりなり、前記第1の基板の上面にお
いて所定間隔を隔てた位置に配置され、力学量により変
位する作用力を受ける梁構造体(2)と、 前記第1の基板の上面に固定され、前記梁構造体の少な
くとも一部に対向して配置された固定電極(9a〜9
c、11a〜11c、13a〜13c、15a〜15
c)とを備え、 前記第1の基板の上面部に、下層側絶縁薄膜(18a、
18b)と導電性薄膜(19)と上層側絶縁体薄膜(2
0)との積層体(21)を配置し、前記導電性薄膜によ
り配線(22、23、25)または電極(24)を形成
し、当該配線または電極を、前記上層側絶縁体薄膜に形
成した開口部を通して前記第1の基板の上に配置した電
気接続部材(27a〜27d)に対し電気的に接続した
半導体力学量センサにおいて、 前記梁構造体と前記固定電極とにより検出部としてのセ
ンサエレメント部が構成されており、 前記第1の基板上における前記電気接続部材と前記セン
サエレメント部との間には、前記センサエレメント部を
囲むように、段差を持たない平坦面を有する平坦部(3
0)が形成されており、 この平坦部に対して、一面側に凹部(202)を有する
第2の基板(200)の前記一面側が接合用膜(20
1)を介して接合されており、前記センサエレメント部
は前記第2の基板の前記凹部にて被覆され保護されてい
ることを特徴とする半導体力学量センサ。 - 【請求項2】 前記導電性薄膜(19)は、前記上層側
絶縁体薄膜(20)に形成された開口部を通して前記上
層側絶縁体薄膜の上側まで突き出した突出部(10a〜
10c、12a〜12c、14a〜14c、16a〜1
6c)を有し、 この突出部を介して前記固定電極(9a〜9c、11a
〜11c、13a〜13c、15a〜15c)が前記導
電性薄膜に接続されていることを特徴とする請求項1に
記載の半導体力学量センサ。 - 【請求項3】 第1の基板(17)と、 単結晶半導体材料よりなり、前記第1の基板の上面にお
いて所定間隔を隔てた位置に配置され、互いに平行に延
びる可動電極(7a〜7c、8a〜8c)を有する梁構
造体(2)と、 前記第1の基板の上面に固定され、前記各可動電極の一
方の側面にそれぞれ対向して配置された第1の固定電極
(9a〜9c、13a〜13c)と、 前記第1の基板の上面に固定され、前記各可動電極の他
方の側面にそれぞれ対向して配置された第2の固定電極
(11a〜11c、15a〜15c)とを備え、 前記梁構造体の可動電極と前記第1の固定電極とにより
第1のコンデンサが形成されるとともに、前記梁構造体
の可動電極と前記第2の固定電極とにより第2のコンデ
ンサが形成されており、 前記第1の基板の上面部に、下層側絶縁体薄膜(18
a、18b)と導電性薄膜(19)と上層側絶縁体薄膜
(20)との積層体(21)を配置し、前記導電性薄膜
により前記可動電極、前記第1の固定電極及び前記第2
の固定電極の各配線パターン(22、23、25)を形
成し、これら配線パターンを、前記上層側絶縁体薄膜に
形成した開口部を通して前記第1の基板の上に配置した
電気接続部材(27b、27c、27d)に対し電気的
に接続した半導体力学量センサであって、 前記梁構造体と前記固定電極とにより検出部としてのセ
ンサエレメント部が構成されており、 前記第1の基板上における前記電気接続部材と前記セン
サエレメント部との間には、前記センサエレメント部を
囲むように、段差を持たない平坦面を有する平坦部(3
0)が形成されており、 この平坦部に対して、一面側に凹部(202)を有する
第2の基板(200)の前記一面側が接合用膜(20
1)を介して接合されており、前記センサエレメント部
は前記第2の基板の前記凹部にて被覆され保護されてい
ることを特徴とする半導体力学量センサ。 - 【請求項4】 前記平坦部(30)は、前記上層側絶縁
体薄膜(20)の上側に構成されていることを特徴とす
る請求項1ないし3のいずれか1つに記載の半導体力学
量センサ。 - 【請求項5】 前記平坦部(30)を構成する材料は、
前記梁構造体(2)を構成する材料と同一材料であるこ
とを特徴とする請求項4に記載の半導体力学量センサ。 - 【請求項6】 前記梁構造体(2)は、単結晶シリコン
よりなることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか
1つに記載の半導体力学量センサ。 - 【請求項7】 前記導電性薄膜(19)として、ポリシ
リコン薄膜を用いたことを特徴とする請求項1ないし6
のいずれか1つに記載の半導体力学量センサ。 - 【請求項8】 前記センサエレメント部と前記第2の基
板(200)の前記凹部(202)との間は、不活性ガ
スが充填された状態若しくは真空状態となっていること
を特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の
半導体力学量センサ。 - 【請求項9】 第1の半導体基板(40)上に、犠牲層
薄膜(41)および第1の絶縁体薄膜(43)を積層す
る第1工程と、 前記犠牲層用薄膜と前記第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第2工程と、 前記開口部(44a〜44g)を含む前記第1の絶縁体
薄膜上の所定領域に導電性薄膜(45)を形成する第3
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(46a、46b)を形成する第4工程
と、 前記第2の絶縁体薄膜上に貼合用薄膜(47)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第5
工程と、 前記貼合用薄膜の表面と第2の半導体基板(48)とを
貼り合わせる第6工程と、 前記第1の半導体基板を研磨して所望の厚さとするとと
もに、前記第1の半導体基板の表面に平坦部(30)を
形成する第7工程と、 前記第1の半導体基板における不要領域を除去して所望
の形状にする第8工程と、 エッチング液を用いた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の半導体基板を可動構
造とする第9工程と、 第3の半導体基板(200)の一面側に凹部(202)
を形成する第10工程と、 前記第3の半導体基板の一面側に接合用膜(201)を
形成する第11工程と、 貼り合わせられた前記第1及び第2の半導体基板におけ
る前記平坦部に対して、前記可動構造部を前記凹部にて
覆うように、前記第3の半導体基板を前記接合用膜を介
して接合する第12工程と、を備えることを特徴とした
半導体力学量センサの製造方法。 - 【請求項10】 第1の半導体基板(40)における所
定領域に溝(60a)を形成する第1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
(41)および第1の絶縁体薄膜(43)を積層する第
2工程と、 前記犠牲層用薄膜と前記第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第3工程と、 前記開口部(44a〜44g)を含む前記第1の絶縁体
薄膜上の所定領域に導電性薄膜(45)を形成する第4
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(46a、46b)を形成する第5工程
と、 前記第2の絶縁体薄膜上に貼合用薄膜(47)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第6
工程と、 前記貼合用薄膜の表面と第2の半導体基板(48)とを
貼り合わせる第7工程と、 前記第1の半導体基板を研磨して所望の厚さとするとと
もに、前記第1の半導体基板の表面に平坦部(30)を
形成する第8工程と、 エッチング液を用いた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の半導体基板を可動構
造とする第9工程と、 第3の半導体基板(200)の一面側に凹部(202)
を形成する第10工程と、 前記第3の半導体基板の一面側に接合用膜(201)を
形成する第11工程と、 貼り合わせられた前記第1及び第2の半導体基板におけ
る前記平坦部に対して、前記可動構造部を前記凹部にて
覆うように、前記第3の半導体基板を前記接合用膜を介
して接合する第12工程と、を備えることを特徴とした
半導体力学量センサの製造方法。 - 【請求項11】 前記第12工程を不活性ガス雰囲気中
若しくは真空中にて行うことを特徴とする請求項9また
は10に記載の半導体力学量センサの製造方法。 - 【請求項12】 前記第12工程を行う前に、前記第3
の半導体基板(200)に対し、前記凹部(202)の
内部と外部とを連通させるための連通溝(205)を形
成し、 前記第12工程を行った後、前記連通溝を介して前記凹
部の内部へ不活性ガスを充填し、続いて、前記連通溝を
封止することを特徴とする請求項9または10に記載の
半導体力学量センサの製造方法。 - 【請求項13】 前記第12工程を行う前に、前記第3
の半導体基板(200)に対し、前記凹部(202)の
内部と外部とを連通させるための連通溝(205)を形
成し、 前記第12工程を行った後、前記連通溝を介して前記凹
部の内部を排気して真空とし、続いて、前記連通溝を封
止することを特徴とする請求項9または10に記載の半
導体力学量センサの製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29550099A JP2001119040A (ja) | 1999-10-18 | 1999-10-18 | 半導体力学量センサとその製造方法 |
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