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JP2012127691A - Mems sensor and manufacturing method of the same, and mems package - Google Patents

Mems sensor and manufacturing method of the same, and mems package Download PDF

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JP2012127691A
JP2012127691A JP2010277213A JP2010277213A JP2012127691A JP 2012127691 A JP2012127691 A JP 2012127691A JP 2010277213 A JP2010277213 A JP 2010277213A JP 2010277213 A JP2010277213 A JP 2010277213A JP 2012127691 A JP2012127691 A JP 2012127691A
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electrode
mems sensor
polysilicon layer
forming
movable
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Goro Nakaya
吾郎 仲谷
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Rohm Co Ltd
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Rohm Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an MEMS sensor and a manufacturing method of the MEMS sensor that can facilitate the formation of a lower electrode directly below an upper electrode, prevents a short circuit between the upper electrode and the lower electrode, and can improve the detection accuracy of the sensor.SOLUTION: Driving electrodes 22 are selectively formed on a base substrate 7, and an electrode coating 23 made of SiOis formed so as to cover the driving electrodes 22. Then, a sacrificial polysilicon layer 52 and a sacrificial oxide film 53 are formed on the electrode coating 23 in this order. Then, a polysilicon layer 26 is formed on the sacrificial oxide film 53, and is etched into shapes of fixed electrodes 27, movable electrodes 28, and contact electrodes 29, while trenches 56 are concurrently formed between them. Then, the bottoms of the trenches 56 are further dug down to expose the sacrificial polysilicon layer 52 from the sacrificial oxide film 53. Finally, by completely removing the sacrificial polysilicon layer 52, a cavity 37 is formed directly below comb teeth parts 32 of the fixed electrodes 27 and comb teeth parts 39 of the movable electrodes 28.

Description

本発明は、MEMSセンサの製造方法および当該製造方法により製造されたMEMSセンサ、ならびに当該MEMSセンサを備えるMEMSパッケージに関する。   The present invention relates to a manufacturing method of a MEMS sensor, a MEMS sensor manufactured by the manufacturing method, and a MEMS package including the MEMS sensor.

静電容量型加速度センサは、互いに対向する電極間(固定電極−可動電極間)の静電容量の変化量を検出することにより、加速度を検出する。
特許文献1の図1a〜図1gに開示された加速度センサ(100)は、たとえば、絶縁層(132)を介して順に積層されたSi電極(112)およびメタル電極(122)の2層からなる固定部(400)と、固定部(400)のSi電極(112)と同一形状をなし、基準姿勢(特許文献1の図1d)において当該Si電極(112)に完全に向かい合うSi電極(116)の単層からなる可動部(300)とを備えている。加速度センサ(100)は、加速度の作用により上下に振動する可動部(300)のSi電極(116)と、固定部(400)のSi電極(112)との間の静電容量の変化量を検出することにより、Z軸方向の加速度を検出する。
The capacitive acceleration sensor detects acceleration by detecting the amount of change in capacitance between the electrodes facing each other (between the fixed electrode and the movable electrode).
The acceleration sensor (100) disclosed in FIGS. 1a to 1g of Patent Document 1 includes, for example, two layers of an Si electrode (112) and a metal electrode (122) that are sequentially stacked via an insulating layer (132). The fixed portion (400) and the Si electrode (116) having the same shape as the Si electrode (112) of the fixed portion (400) and completely facing the Si electrode (112) in the reference posture (FIG. 1d of Patent Document 1) The movable part (300) which consists of a single layer. The acceleration sensor (100) measures the amount of change in capacitance between the Si electrode (116) of the movable part (300) that vibrates up and down by the action of acceleration and the Si electrode (112) of the fixed part (400). By detecting this, the acceleration in the Z-axis direction is detected.

米国特許第6792804号公報U.S. Pat. No. 6,792,804

ところで、特許文献1の加速度センサ(100)において、可動部(300)の下方の空洞(640)(特許文献1の図6g)に電極を設けることができれば、可動部(300)と協働してキャパシタを形成する固定電極(下部電極)を、Si基板の表面に沿って形成することができる。下部電極がSi基板の表面に沿って形成される構成であれば、可動部(300)に対する下部電極の対向面積を大きくしやすい。そのため、可動部(300)と下部電極との間のキャパシタ容量を増やすことができ、それにより、センサの検出精度を向上できるかもしれない。   By the way, in the acceleration sensor (100) of Patent Document 1, if an electrode can be provided in the cavity (640) (FIG. 6g of Patent Document 1) below the movable part (300), it cooperates with the movable part (300). Thus, the fixed electrode (lower electrode) for forming the capacitor can be formed along the surface of the Si substrate. If the lower electrode is formed along the surface of the Si substrate, the opposed area of the lower electrode to the movable part (300) can be easily increased. Therefore, the capacitance of the capacitor between the movable part (300) and the lower electrode can be increased, and thereby the detection accuracy of the sensor may be improved.

しかしながら、特許文献1の発明では、可動部(300)が、Si基板に複数のトレンチを形成し、等方性エッチングにより当該トレンチの下方部を互いに連続させることにより形成される(特許文献1の図6a〜図6g)。そのため、可動部(300)形成前および形成後のいずれのタイミングにおいても、可動部(300)の下方に下部電極を形成することは困難である。   However, in the invention of Patent Document 1, the movable portion (300) is formed by forming a plurality of trenches in the Si substrate and making the lower portions of the trenches continuous with each other by isotropic etching (Patent Document 1). 6a-6g). Therefore, it is difficult to form the lower electrode below the movable part (300) at any timing before and after the formation of the movable part (300).

たとえ形成できても、下部電極が空洞(640)に単に配置される構成では、当該下部電極に可動部(300)が接近した際、下部電極と可動部(300)とが接触し、短絡するおそれがある。
そこで、本発明の目的は、上部電極の直下に、空洞を介して下部電極を簡単に形成することができ、さらに、当該上部電極と下部電極との短絡を防止し、センサの検出精度を向上させることができるMEMSセンサおよびその製造方法を提供することである。
Even if it can be formed, in the configuration in which the lower electrode is simply disposed in the cavity (640), when the movable part (300) approaches the lower electrode, the lower electrode and the movable part (300) come into contact with each other and short-circuit. There is a fear.
Therefore, an object of the present invention is to easily form a lower electrode directly below the upper electrode through a cavity, and further prevent a short circuit between the upper electrode and the lower electrode, thereby improving the detection accuracy of the sensor. It is providing the MEMS sensor which can be made, and its manufacturing method.

また、本発明の他の目的は、検出精度に優れるMEMSセンサを備えるMEMSパッケージを提供することである。   Another object of the present invention is to provide a MEMS package including a MEMS sensor having excellent detection accuracy.

上記目的を達成するための請求項1記載の発明は、半導体基板上に選択的に下部電極を形成する工程と、前記半導体基板上に、前記下部電極を被覆するように、ポリシリコンに対してエッチング選択比を有する材料からなる電極被覆膜を積層する工程と、前記電極被覆膜上に、選択的に犠牲ポリシリコン層を形成する工程と、前記電極被覆膜上に、前記犠牲ポリシリコン層を被覆するように犠牲酸化膜を積層する工程と、前記犠牲酸化膜上に、電極用ポリシリコン層を形成する工程と、前記電極用ポリシリコン層を選択的にエッチングすることにより、上部電極に形成する工程と、前記上部電極の側壁を覆うように、ポリシリコンに対してエッチング選択比を有する保護膜を形成する工程と、前記犠牲酸化膜の一部を除去して、前記犠牲ポリシリコン層を露出させる工程と、露出した前記犠牲ポリシリコン層を除去することにより、前記上部電極の直下に空洞を形成する工程とを含む、MEMSセンサの製造方法である。   The invention according to claim 1 for achieving the above object is characterized in that a step of selectively forming a lower electrode on a semiconductor substrate and a step of forming polysilicon on the semiconductor substrate so as to cover the lower electrode. A step of laminating an electrode coating film made of a material having an etching selectivity, a step of selectively forming a sacrificial polysilicon layer on the electrode coating film, and the sacrificial poly layer on the electrode coating film. A step of laminating a sacrificial oxide film so as to cover the silicon layer; a step of forming a polysilicon layer for electrodes on the sacrificial oxide film; and selectively etching the polysilicon layer for electrodes to form an upper portion Forming a protective film having an etching selectivity with respect to polysilicon so as to cover a sidewall of the upper electrode, removing a portion of the sacrificial oxide film, and forming the sacrificial poly A step of exposing the silicon layer by removing the sacrificial polysilicon layer exposed, and forming a cavity directly below the upper electrode, a manufacturing method of the MEMS sensor.

この方法によれば、上部電極は、半導体基板上に下部電極形成後、当該半導体基板上に、電極用ポリシリコン層を用いて形成される。そのため、上部電極の形成前に、上部電極の直下に下部電極を簡単に形成することができる。さらに、下部電極と電極用ポリシリコン層との間に犠牲ポリシリコン層が形成され、上部電極形成後、当該犠牲ポリシリコン層が除去される。そのため、上部電極と下部電極との間に空洞を簡単に形成することができる。これにより、上部電極と下部電極とが、空洞を隔てて上下に対向したキャパシタを有するMEMSセンサを製造することができる。   According to this method, the upper electrode is formed on the semiconductor substrate by using the electrode polysilicon layer after the lower electrode is formed on the semiconductor substrate. Therefore, the lower electrode can be easily formed immediately below the upper electrode before the upper electrode is formed. Further, a sacrificial polysilicon layer is formed between the lower electrode and the electrode polysilicon layer. After the upper electrode is formed, the sacrificial polysilicon layer is removed. Therefore, a cavity can be easily formed between the upper electrode and the lower electrode. As a result, a MEMS sensor having a capacitor in which the upper electrode and the lower electrode face each other vertically with a cavity therebetween can be manufactured.

このようなMEMSセンサは、たとえば、請求項7記載のように、半導体基板と、前記半導体基板上に選択的に形成された下部電極と、絶縁材料からなり、前記下部電極を被覆するように前記半導体基板上に形成された電極被覆膜と、前記電極被覆膜の上方に間隔を隔てて形成され、当該電極被覆膜を介して前記下部電極と対向する上部電極とを有するポリシリコン層とを含む。   Such a MEMS sensor includes, for example, a semiconductor substrate, a lower electrode selectively formed on the semiconductor substrate, and an insulating material, and covers the lower electrode so as to cover the lower electrode. A polysilicon layer having an electrode coating film formed on a semiconductor substrate and an upper electrode formed above the electrode coating film with a space therebetween and facing the lower electrode through the electrode coating film Including.

この構成によれば、下部電極が半導体基板の表面に沿って形成されている。そのため、下部電極の面積を調整することにより、上部電極と下部電極とのキャパシタ容量を、センサ動作に最適な大きさに制御することができる。
しかも、犠牲ポリシリコン層の除去により空洞が形成された後でも、下部電極が、電極被覆膜に覆われている。そのため、上部電極が下部電極に接近しても、上部電極と下部電極との接触を防止することができる。その結果、上部電極と下部電極との短絡を防止することができる。よって、センサの動作不良を減らすことができる。
According to this configuration, the lower electrode is formed along the surface of the semiconductor substrate. Therefore, by adjusting the area of the lower electrode, the capacitor capacity of the upper electrode and the lower electrode can be controlled to an optimum size for the sensor operation.
Moreover, even after the cavity is formed by removing the sacrificial polysilicon layer, the lower electrode is covered with the electrode coating film. Therefore, even when the upper electrode approaches the lower electrode, contact between the upper electrode and the lower electrode can be prevented. As a result, a short circuit between the upper electrode and the lower electrode can be prevented. Therefore, malfunction of the sensor can be reduced.

これらの結果、本発明のMEMSセンサによれば、センサの検出精度を向上させることができる。
また、請求項2記載の発明は、前記上部電極を形成する工程が、前記電極用ポリシリコン層を、互いに間隔を空けて噛み合う櫛歯状の固定電極および可動電極に成形する工程を含む、請求項1に記載のMEMSセンサの製造方法である。
As a result, according to the MEMS sensor of the present invention, the detection accuracy of the sensor can be improved.
According to a second aspect of the present invention, the step of forming the upper electrode includes a step of forming the electrode polysilicon layer into a comb-shaped fixed electrode and a movable electrode that are engaged with each other at an interval. A method for manufacturing the MEMS sensor according to Item 1.

この方法により、請求項8記載のMEMSセンサ、すなわち、前記上部電極が、互いに間隔を空けて噛み合う櫛歯状の固定電極および可動電極を含む、請求項7に記載のMEMSセンサを製造することができる。
当該MEMSセンサでは、固定電極と可動電極とにより構成されるキャパシタを、センサ動作に利用することができる。これにより、センサの検出動作に関与するキャパシタを増やすことができるので、センサの検出精度を一層向上させることができる。
The MEMS sensor according to claim 8, that is, the MEMS sensor according to claim 7, wherein the upper electrode includes a comb-shaped fixed electrode and a movable electrode that are engaged with each other with a space therebetween. it can.
In the MEMS sensor, a capacitor composed of a fixed electrode and a movable electrode can be used for sensor operation. As a result, the number of capacitors involved in the detection operation of the sensor can be increased, so that the detection accuracy of the sensor can be further improved.

また、請求項3記載の発明は、前記犠牲ポリシリコン層の除去後、前記保護膜を前記固定電極および前記可動電極の側壁から除去する工程をさらに含む、請求項2に記載のMEMSセンサの製造方法である。
製造後のMEMSセンサにおいて、固定電極および可動電極の側壁に保護膜が残存していると、保護膜がない場合に比べて、固定電極および可動電極が帯電しやすい。そのため、たとえば、固定電極と可動電極との間に電圧X(V)が印加されるとき、帯電により生じた固定電極−可動電極間の電位差を、固定電極と可動電極との間に印加された電圧であるとセンサが誤認識する、いわゆるメモリ効果を生じるおそれがある。その結果、固定電極−可動電極間に電圧X(V)に満たない電圧が印加され、設計通りの検出性能を発揮できない場合がある。
The invention according to claim 3 further includes the step of removing the protective film from the side walls of the fixed electrode and the movable electrode after the removal of the sacrificial polysilicon layer. Is the method.
In the manufactured MEMS sensor, if the protective film remains on the side walls of the fixed electrode and the movable electrode, the fixed electrode and the movable electrode are easily charged as compared with the case where there is no protective film. Therefore, for example, when a voltage X (V) is applied between the fixed electrode and the movable electrode, a potential difference between the fixed electrode and the movable electrode caused by charging is applied between the fixed electrode and the movable electrode. There is a risk of causing a so-called memory effect that the sensor erroneously recognizes that the voltage is present. As a result, a voltage less than the voltage X (V) is applied between the fixed electrode and the movable electrode, and the detection performance as designed may not be exhibited.

そこで、請求項3に記載の製造方法により製造されたMEMSセンサでは、固定電極および可動電極の側壁が露出している。そのため、上述したメモリ効果の発生を減らすことができる。その結果、固定電極−可動電極間に必要十分な電圧を印加することができ、設計通りの検出性能を確実に発揮することができる。
また、請求項4記載の発明は、前記電極用ポリシリコン層の形成に先立って、前記電極被覆膜を貫通して前記下部電極を選択的に露出させる開口を形成する工程をさらに含み、前記電極用ポリシリコン層を形成する工程は、前記犠牲酸化膜上に前記電極用ポリシリコン層を形成すると同時に、前記電極用ポリシリコン層の一部を前記電極被覆膜の前記開口に入り込ませて前記下部電極に接触させる工程を含み、前記上部電極を形成する工程は、前記上部電極から分離され、前記下部電極に接触したコンタクト電極を形成する工程を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のMEMSセンサの製造方法である。
Therefore, in the MEMS sensor manufactured by the manufacturing method according to claim 3, the side walls of the fixed electrode and the movable electrode are exposed. Therefore, the occurrence of the memory effect described above can be reduced. As a result, a necessary and sufficient voltage can be applied between the fixed electrode and the movable electrode, and the detection performance as designed can be reliably exhibited.
In addition, the invention of claim 4 further includes the step of forming an opening through the electrode coating film to selectively expose the lower electrode prior to the formation of the polysilicon layer for electrodes. In the step of forming the electrode polysilicon layer, the electrode polysilicon layer is formed on the sacrificial oxide film, and at the same time, a part of the electrode polysilicon layer is allowed to enter the opening of the electrode coating film. 4. The method according to claim 1, comprising a step of contacting the lower electrode, wherein the step of forming the upper electrode includes a step of forming a contact electrode separated from the upper electrode and in contact with the lower electrode. A method for manufacturing the MEMS sensor according to the item.

この方法により、請求項9記載のMEMSセンサ、すなわち、前記ポリシリコン層は、前記電極被覆膜を貫通して前記下部電極に接触するコンタクト電極をさらに有する、請求項7または8に記載のMEMSセンサを製造することができる。
当該MEMSセンサでは、上部電極を形成する電極用ポリシリコン層の一部を利用して、コンタクト電極が上部電極と同一層に形成されている。そのため、上部電極および下部電極に対するコンタクトを、同一層(ポリシリコン層)に集約することができる。
9. The MEMS sensor according to claim 9, wherein the polysilicon layer further includes a contact electrode that penetrates the electrode coating film and contacts the lower electrode. A sensor can be manufactured.
In the MEMS sensor, the contact electrode is formed in the same layer as the upper electrode by using a part of the polysilicon layer for the electrode that forms the upper electrode. Therefore, the contacts for the upper electrode and the lower electrode can be concentrated on the same layer (polysilicon layer).

その結果、たとえば、請求項5記載のように、コンタクト電極上に配線を形成する際に、上部電極に対するコンタクト配線を同じ工程で形成することができる。その結果、製造工程の数を減らすことができ、コストを低減することができる。
そして、請求項5記載の製造方法により、請求項10記載のMEMSセンサ、すなわち、前記コンタクト電極上に形成された配線をさらに含む、請求項9に記載のMEMSセンサを製造することができる。
As a result, for example, when the wiring is formed on the contact electrode, the contact wiring for the upper electrode can be formed in the same process. As a result, the number of manufacturing steps can be reduced and the cost can be reduced.
Then, the MEMS sensor according to claim 10, that is, the MEMS sensor according to claim 9, further including a wiring formed on the contact electrode, can be manufactured by the manufacturing method according to claim 5.

また、前記コンタクト電極上に配線を形成する工程は、請求項6記載のように、前記上部電極上にも同時に配線を形成する工程を含んでいてもよい。
また、上述したMEMSセンサは、請求項11記載のように、前記下部電極と前記可動電極との間の静電容量の変化を検出することにより、前記MEMSセンサに作用した加速度を検出する加速度センサを含んでいてもよい。
In addition, the step of forming the wiring on the contact electrode may include the step of simultaneously forming the wiring on the upper electrode as described in claim 6.
In addition, the MEMS sensor described above is an acceleration sensor that detects an acceleration acting on the MEMS sensor by detecting a change in capacitance between the lower electrode and the movable electrode. May be included.

この構成では、下部電極と可動電極とで構成されるキャパシタと、固定電極と可動電極とで構成されるキャパシタとを含む複数のキャパシタにより加速度を検出することができる。そのため、センサに作用する加速度を精度よく検出することができる。
また、上述したMEMSセンサは、請求項12記載のように、前記可動電極を前記下部電極に近づく方向および離れる方向に駆動させ、その駆動時に前記MEMSセンサに作用する角速度を、前記可動電極と前記固定電極との間の静電容量の変化を検出することにより検出する角速度センサを含んでいてもよい。
In this configuration, acceleration can be detected by a plurality of capacitors including a capacitor composed of a lower electrode and a movable electrode and a capacitor composed of a fixed electrode and a movable electrode. Therefore, the acceleration acting on the sensor can be detected with high accuracy.
Further, as described in claim 12, the MEMS sensor described above drives the movable electrode in a direction toward and away from the lower electrode, and an angular velocity acting on the MEMS sensor at the time of driving is set to the movable electrode and the movable electrode. An angular velocity sensor that detects a change in electrostatic capacitance with the fixed electrode may be included.

この構成では、下部電極の面積を調整することにより、可動電極に対する下部電極の面積を、可動電極に対する固定電極の面積よりも大きくすることができる。そのため、櫛歯状に噛み合う固定電極と可動電極との間に駆動電圧を印加する場合に比べて、可動電極を大きな振幅で振動させることができる。その結果、角速度の検出感度を向上させることができる。   In this configuration, by adjusting the area of the lower electrode, the area of the lower electrode relative to the movable electrode can be made larger than the area of the fixed electrode relative to the movable electrode. Therefore, the movable electrode can be vibrated with a larger amplitude than when a driving voltage is applied between the fixed electrode and the movable electrode meshing in a comb shape. As a result, the angular velocity detection sensitivity can be improved.

また、請求項13記載の発明は、前記下部電極は、櫛歯状の前記可動電極の全体に対向するように、当該可動電極の各櫛歯を横切る方向に沿って形成されている、請求項8または請求項8に係る請求項9〜12のいずれか一項に記載のMEMSセンサである。
この構成では、可動電極に対して大きな面積で下部電極を対向させることができるので、下部電極−可動電極間のキャパシタ容量を増やすことができる。その結果、センサの検出精度を向上させることができる。
Further, in the invention described in claim 13, the lower electrode is formed along a direction crossing each comb tooth of the movable electrode so as to face the entire comb-like movable electrode. It is a MEMS sensor as described in any one of Claims 9-12 concerning 8 or Claim 8.
In this configuration, since the lower electrode can be opposed to the movable electrode with a large area, the capacitor capacity between the lower electrode and the movable electrode can be increased. As a result, the detection accuracy of the sensor can be improved.

また、前記電極被覆膜は、請求項14記載のように、SiOからなっていてもよい。また、前記上部電極の側壁は、請求項15記載のように、絶縁材料からなる保護薄膜で覆われていてもよい。
また、請求項16記載の発明は、請求項7〜15のいずれか一項に記載のMEMSセンサと、前記MEMSセンサを覆うように形成された樹脂パッケージとを含む、MEMSパッケージである。
The electrode coating film may be made of SiO 2 as described in claim 14. In addition, the side wall of the upper electrode may be covered with a protective thin film made of an insulating material.
The invention according to claim 16 is a MEMS package including the MEMS sensor according to any one of claims 7 to 15 and a resin package formed so as to cover the MEMS sensor.

この構成によれば、本発明のMEMSセンサが用いられている。そのため、当該MEMSセンサにおいて、上部電極と下部電極とのキャパシタ容量をセンサ動作に最適な大きさに制御することができ、しかも、上部電極と下部電極との短絡を防止することができる。その結果、検出精度に優れるMEMSセンサを備えるMEMSパッケージを提供することができる。   According to this configuration, the MEMS sensor of the present invention is used. Therefore, in the MEMS sensor, the capacitor capacitance between the upper electrode and the lower electrode can be controlled to an optimum size for the sensor operation, and a short circuit between the upper electrode and the lower electrode can be prevented. As a result, a MEMS package including a MEMS sensor having excellent detection accuracy can be provided.

また、上述したMEMSパッケージは、請求項17記載のように、前記MEMSセンサに電気的に接続され、前記MEMSセンサとともに同一の前記樹脂パッケージに覆われた集積回路をさらに含んでいてもよい。また、請求項18記載のように、表面および裏面を有し、当該表面において前記MEMSセンサを支持する基板をさらに含む場合、前記樹脂パッケージは、前記基板の前記表面を覆うように、かつ前記基板の前記裏面を露出させるように前記MEMSセンサを封止していてもよい。   In addition, the MEMS package described above may further include an integrated circuit electrically connected to the MEMS sensor and covered with the same resin package together with the MEMS sensor. Moreover, when the substrate further includes a substrate having a front surface and a back surface and supporting the MEMS sensor on the front surface, the resin package covers the surface of the substrate and the substrate. The MEMS sensor may be sealed so as to expose the back surface.

本発明の一実施形態に係るMEMSパッケージの模式的な斜視図である。It is a typical perspective view of the MEMS package which concerns on one Embodiment of this invention. 図1に示すZ軸センサの模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the Z-axis sensor shown in FIG. 図2に示すZ軸センサの製造工程の一部を示す断面図であって、図2と同じ位置での切断面を示す。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a part of the manufacturing process of the Z-axis sensor shown in FIG. 2, and shows a cut surface at the same position as FIG. 2. 図3Aの次の工程を示す図である。It is a figure which shows the next process of FIG. 3A. 図3Bの次の工程を示す図である。It is a figure which shows the next process of FIG. 3B. 図3Cの次の工程を示す図である。It is a figure which shows the next process of FIG. 3C. 図3Dの次の工程を示す図である。It is a figure which shows the next process of FIG. 3D. 図3Eの次の工程を示す図である。It is a figure which shows the next process of FIG. 3E. 図3Fの次の工程を示す図である。It is a figure which shows the next process of FIG. 3F. 図3Gの次の工程を示す図である。It is a figure which shows the next process of FIG. 3G. 図3Hの次の工程を示す図である。It is a figure which shows the next process of FIG. 3H. 図3Iの次の工程を示す図である。It is a figure which shows the next process of FIG. 3I. 図3Jの次の工程を示す図である。It is a figure which shows the next process of FIG. 3J. 図3Kの次の工程を示す図である。It is a figure which shows the next process of FIG. 3K. 図2に示すZ軸センサを、加速度センサに利用する場合の形態を示す平面図である。It is a top view which shows the form in the case of utilizing the Z-axis sensor shown in FIG. 2 for an acceleration sensor. 図2に示すZ軸センサの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the Z-axis sensor shown in FIG.

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
<MEMSパッケージの全体構成>
図1は、本発明の一実施形態に係るMEMSパッケージの模式的な斜視図である。
MEMSパッケージ1は、たとえば、ビデオカメラやスチルカメラの手ぶれ補正、カーナビの位置検出、ロボットやゲーム機のモーション検出などの用途に用いられる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<Overall configuration of MEMS package>
FIG. 1 is a schematic perspective view of a MEMS package according to an embodiment of the present invention.
The MEMS package 1 is used for applications such as camera shake correction for video cameras and still cameras, car navigation position detection, and motion detection for robots and game machines, for example.

MEMSパッケージ1は、基板2と、MEMSセンサとしての角速度センサ3と、外部端子4と、集積回路5(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)と、樹脂パッケージ6とを含んでいる。
基板2は、表面および裏面を有する長方形板状に形成されている。
角速度センサ3は、基板2の表面側における長手方向一端部に配置されている。角速度センサ3は、正方形板状のSi基板からなるベース基板7と、ベース基板7の中央部に設けられたセンサ部8と、ベース基板7におけるセンサ部8の側方に配置され、センサ部8に電圧を供給するための電極パッド9とを含んでいる。
The MEMS package 1 includes a substrate 2, an angular velocity sensor 3 as a MEMS sensor, an external terminal 4, an integrated circuit 5 (ASIC: Application Specific Integrated Circuit), and a resin package 6.
The substrate 2 is formed in a rectangular plate shape having a front surface and a back surface.
The angular velocity sensor 3 is disposed at one end in the longitudinal direction on the surface side of the substrate 2. The angular velocity sensor 3 is disposed on a side of the base substrate 7 made of a square plate-shaped Si substrate, a sensor unit 8 provided at the center of the base substrate 7, and the sensor unit 8 on the base substrate 7. And an electrode pad 9 for supplying a voltage to.

センサ部8は、三次元空間において直交する3つの軸まわりの角速度をそれぞれ検出するセンサとして、X軸センサ10、Y軸センサ11およびZ軸センサ12を有している。これら3つのセンサ10〜12は、たとえばSi基板からなる蓋基板13がベース基板7に接合されることにより、蓋基板13により覆われて密閉されている。
X軸センサ10は、X軸方向の振動Uxを利用して、MEMSパッケージ1が傾いた際にZ軸方向にコリオリ力Fzを発生させ、当該コリオリ力による静電容量の変化を検出することにより、Y軸まわりに作用する角速度ωyを検出する。また、Y軸センサ11は、Y軸方向の振動Uyを利用して、MEMSパッケージ1が傾いた際にX軸方向にコリオリ力Fxを発生させ、当該コリオリ力による静電容量の変化を検出することにより、Z軸まわりに作用する角速度ωzを検出する。また、Z軸センサ12は、Z軸方向の振動Uzを利用して、MEMSパッケージ1が傾いた際にY軸方向にコリオリ力Fyを発生させ、当該コリオリ力による静電容量の変化を検出することにより、X軸まわりに作用する角速度ωxを検出する。
The sensor unit 8 includes an X-axis sensor 10, a Y-axis sensor 11, and a Z-axis sensor 12 as sensors for detecting angular velocities around three axes that are orthogonal in a three-dimensional space. These three sensors 10 to 12 are covered and sealed with the lid substrate 13 by bonding a lid substrate 13 made of, for example, a Si substrate to the base substrate 7.
The X-axis sensor 10 uses the vibration Ux in the X-axis direction to generate a Coriolis force Fz in the Z-axis direction when the MEMS package 1 is tilted, and detects a change in capacitance due to the Coriolis force. The angular velocity ωy acting around the Y axis is detected. Further, the Y-axis sensor 11 uses the vibration Uy in the Y-axis direction to generate a Coriolis force Fx in the X-axis direction when the MEMS package 1 is tilted, and detects a change in capacitance due to the Coriolis force. Thus, the angular velocity ωz acting around the Z axis is detected. Further, the Z-axis sensor 12 uses the vibration Uz in the Z-axis direction to generate a Coriolis force Fy in the Y-axis direction when the MEMS package 1 is tilted, and detects a change in capacitance due to the Coriolis force. Thus, the angular velocity ωx acting around the X axis is detected.

電極パッド9は、基板2の長手方向に直交する幅方向に沿って、互いに等しい間隔を空けて複数(図1では、7個)設けられている。
外部端子4は、基板2の長手方向他端部(角速度センサ3とは反対側の端部)において、基板2の幅方向に沿って互いに等しい間隔を空けて複数(図1では、12個)設けられている。各外部端子4は、基板2を厚さ方向に貫通して形成されており、基板2の表面に内部パッド14として、基板2の裏面に外部パッド15として露出している。
A plurality (seven in FIG. 1) of electrode pads 9 are provided at equal intervals along the width direction orthogonal to the longitudinal direction of the substrate 2.
A plurality of external terminals 4 (12 in FIG. 1) are provided at the other end in the longitudinal direction of the substrate 2 (the end opposite to the angular velocity sensor 3) at equal intervals along the width direction of the substrate 2. Is provided. Each external terminal 4 is formed through the substrate 2 in the thickness direction, and is exposed as an internal pad 14 on the surface of the substrate 2 and as an external pad 15 on the back surface of the substrate 2.

集積回路5は、基板2の表面側において、角速度センサ3と外部端子4(内部パッド14)との間に配置されている。集積回路5は、たとえば、基板2の幅方向に長手な長方形板状のSi基板からなる。当該Si基板の内部には、各センサ10〜12から出力された電気信号を増幅するチャージアンプ、当該電気信号の特定の周波数成分を取り出すフィルタ回路(ローパスフィルタ:LPFなど)、フィルタリング後の電気信号を論理演算する論理回路等が形成されている。これらの回路は、たとえば、CMOSデバイスにより構成されている。また、集積回路5は、第1電極パッド16と、第2電極パッド17とを有している。   The integrated circuit 5 is disposed between the angular velocity sensor 3 and the external terminal 4 (internal pad 14) on the surface side of the substrate 2. The integrated circuit 5 is made of, for example, a rectangular plate-like Si substrate that is long in the width direction of the substrate 2. Inside the Si substrate, a charge amplifier that amplifies the electrical signal output from each of the sensors 10 to 12, a filter circuit (low pass filter: LPF, etc.) that extracts a specific frequency component of the electrical signal, and an electrical signal after filtering A logic circuit or the like that performs a logical operation of the above is formed. These circuits are constituted by, for example, CMOS devices. Further, the integrated circuit 5 includes a first electrode pad 16 and a second electrode pad 17.

第1電極パッド16は、基板2の長手方向における角速度センサ3に近い側の端部において、基板2の幅方向に沿って互いに等しい間隔を空けて複数(図1では、7個)設けられている。第1電極パッド16は、ボンディングワイヤ18により、角速度センサ3の電極パッド9と1対1で接続されている。
第2電極パッド17は、基板2の長手方向における外部端子4に近い側の端部において、基板2の幅方向に沿って互いに等しい間隔を空けて複数(図1では、12個)設けられている。第2電極パッド17は、ボンディングワイヤ19により、外部端子4の内部パッド14と1対1で接続されている。
A plurality of (seven in FIG. 1) first electrode pads 16 are provided at equal intervals along the width direction of the substrate 2 at the end portion on the side close to the angular velocity sensor 3 in the longitudinal direction of the substrate 2. Yes. The first electrode pads 16 are connected to the electrode pads 9 of the angular velocity sensor 3 on a one-to-one basis by bonding wires 18.
A plurality of (two in FIG. 1) second electrode pads 17 are provided at equal intervals along the width direction of the substrate 2 at the end portion on the side close to the external terminal 4 in the longitudinal direction of the substrate 2. Yes. The second electrode pads 17 are connected to the internal pads 14 of the external terminals 4 on a one-to-one basis by bonding wires 19.

樹脂パッケージ6は、基板2と協働してMEMSパッケージ1の外形をなし、略直方体状に形成されている。樹脂パッケージ6は、たとえば、エポキシ樹脂など公知のモールド樹脂からなり、角速度センサ3および集積回路5とともにボンディングワイヤ18,19および内部パッド14を覆い、外部パッド15を露出させるように、角速度センサ3および集積回路5を封止している。
<Z軸センサの構成>
次に、図2を参照して、Z軸センサ12の構成を説明する。
The resin package 6 forms the outer shape of the MEMS package 1 in cooperation with the substrate 2 and is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. The resin package 6 is made of, for example, a known mold resin such as an epoxy resin, covers the bonding wires 18 and 19 and the internal pads 14 together with the angular velocity sensor 3 and the integrated circuit 5, and exposes the external pads 15. The integrated circuit 5 is sealed.
<Configuration of Z-axis sensor>
Next, the configuration of the Z-axis sensor 12 will be described with reference to FIG.

角速度センサ3は、前述のように、ベース基板7(たとえば、625μm厚)を備えている。
ベース基板7の表面20には、ベース絶縁膜21(たとえば、10000Å厚)が形成されている。ベース絶縁膜21は、SiO(酸化シリコン)からなる。
ベース絶縁膜21上には、下部電極としての駆動用電極22(たとえば、5000Å厚)が形成されている。駆動用電極22は、ポリシリコンからなる。
As described above, the angular velocity sensor 3 includes the base substrate 7 (for example, 625 μm thick).
A base insulating film 21 (for example, a thickness of 10,000 mm) is formed on the surface 20 of the base substrate 7. The base insulating film 21 is made of SiO 2 (silicon oxide).
On the base insulating film 21, a drive electrode 22 (for example, a thickness of 5000 mm) is formed as a lower electrode. The drive electrode 22 is made of polysilicon.

また、ベース絶縁膜21上には、駆動用電極22を被覆する電極被覆膜23(たとえば、5000Å厚)が形成されている。電極被覆膜23は、SiOからなる。電極被覆膜23には、駆動用電極22の一部をパッド24として露出させるための開口25が形成されている。
電極被覆膜23上には、ポリシリコン層26(たとえば、10μm厚)が形成されている。ポリシリコン層26は、上部電極としての固定電極27および可動電極28と、コンタクト電極29とを含んでいる。
On the base insulating film 21, an electrode coating film 23 (for example, having a thickness of 5000 mm) that covers the driving electrode 22 is formed. Electrode covering film 23 is made of SiO 2. In the electrode coating film 23, an opening 25 is formed for exposing a part of the driving electrode 22 as a pad 24.
A polysilicon layer 26 (for example, 10 μm thick) is formed on the electrode coating film 23. The polysilicon layer 26 includes a fixed electrode 27 and a movable electrode 28 as upper electrodes, and a contact electrode 29.

固定電極27は、電極被覆膜23の表面30に立設されたコンタクト部31と、電極被覆膜23の上方において、ベース基板7の表面20に沿って櫛歯状に配列された複数の電極からなる櫛歯部32とを含んでいる。
固定電極27のコンタクト部31は、電極被覆膜23の表面30に固定されたベース部33(たとえば、5μm高)と、当該ベース部33の頂部に一体的に連結され、櫛歯部32と同じ厚さ(後述)を有する連結部34とを含んでいる。
The fixed electrode 27 includes a plurality of contact portions 31 erected on the surface 30 of the electrode coating film 23, and a plurality of comb electrodes arranged along the surface 20 of the base substrate 7 above the electrode coating film 23. And a comb tooth portion 32 made of an electrode.
The contact portion 31 of the fixed electrode 27 is integrally connected to the base portion 33 (for example, 5 μm high) fixed to the surface 30 of the electrode coating film 23 and the top portion of the base portion 33, and the comb tooth portion 32. And a connecting portion 34 having the same thickness (described later).

連結部34は、ベース部33の側面35よりも外側に張り出すように形成されている。これにより、連結部34の側面36とベース部33の側面35との間には、段差Sが形成されている。
固定電極27の櫛歯部32は、コンタクト部31の連結部34と一体的に形成されており、当該連結部34によって、電極被覆膜23の表面30との間に空洞37を形成するように片持ち支持されている。つまり、櫛歯部32は、コンタクト部31のベース部33の高さ分、電極被覆膜23の表面30から浮いた状態で支持されている。また、櫛歯部32の厚さ(ベース部33の頂部からポリシリコン層26の表面までの高さ)は、たとえば、15μm程度である。
The connecting portion 34 is formed so as to protrude outward from the side surface 35 of the base portion 33. Thereby, a step S <b> 1 is formed between the side surface 36 of the connecting portion 34 and the side surface 35 of the base portion 33.
The comb tooth portion 32 of the fixed electrode 27 is formed integrally with the connecting portion 34 of the contact portion 31, and the connecting portion 34 forms a cavity 37 between the surface 30 of the electrode coating film 23. Cantilevered. That is, the comb tooth portion 32 is supported in a state of being lifted from the surface 30 of the electrode coating film 23 by the height of the base portion 33 of the contact portion 31. The thickness of the comb tooth portion 32 (height from the top of the base portion 33 to the surface of the polysilicon layer 26) is, for example, about 15 μm.

可動電極28は、電極被覆膜23の表面30に立設されたコンタクト部38と、電極被覆膜23の上方において、固定電極27の櫛歯部32の各間に1つずつ配置された複数の電極からなり、全体として固定電極27の櫛歯部32に噛み合う櫛歯部39とを含んでいる。当該櫛歯部39と、固定電極27の櫛歯部32との各間には、たとえば、2μm程度の距離(電極間距離d)が設けられている。 One movable electrode 28 is disposed between each contact portion 38 erected on the surface 30 of the electrode coating film 23 and each comb tooth portion 32 of the fixed electrode 27 above the electrode coating film 23. It includes a plurality of electrodes and a comb tooth portion 39 that meshes with the comb tooth portion 32 of the fixed electrode 27 as a whole. For example, a distance of about 2 μm (interelectrode distance d 1 ) is provided between each of the comb teeth 39 and the comb teeth 32 of the fixed electrode 27.

可動電極28のコンタクト部38は、固定電極27のコンタクト部31に対して、固定電極27の櫛歯部32の反対側に設けられている。コンタクト部38は、電極被覆膜23の表面30に固定されたベース部40(たとえば、5μm高)と、当該ベース部40の頂部に一体的に連結され、櫛歯部39と同じ厚さ(後述)を有する連結部41とを含んでいる。   The contact portion 38 of the movable electrode 28 is provided on the opposite side of the comb tooth portion 32 of the fixed electrode 27 with respect to the contact portion 31 of the fixed electrode 27. The contact portion 38 is integrally connected to the base portion 40 (for example, 5 μm high) fixed to the surface 30 of the electrode coating film 23 and the top portion of the base portion 40, and has the same thickness as the comb tooth portion 39 ( And a connecting portion 41 having a later-described structure.

連結部41は、ベース部40の側面42よりも外側に張り出すように形成されている。これにより、連結部41の側面43とベース部40の側面42との間には、段差Sが形成されている。
可動電極28の櫛歯部39は、コンタクト部38の連結部41と一体的に形成されており、当該連結部41によって、固定電極27の櫛歯部32と同様に、電極被覆膜23の表面30との間に空洞37を形成するように片持ち支持されている。つまり、櫛歯部39は、コンタクト部38のベース部40の高さ分、電極被覆膜23の表面30から浮いた状態で支持されている。また、櫛歯部39の厚さ(ベース部40の頂部からポリシリコン層26の表面までの高さ)は、たとえば、15μm程度である。
The connecting portion 41 is formed so as to protrude outward from the side surface 42 of the base portion 40. Thereby, a step S < b > 2 is formed between the side surface 43 of the connecting portion 41 and the side surface 42 of the base portion 40.
The comb-tooth portion 39 of the movable electrode 28 is formed integrally with the connection portion 41 of the contact portion 38, and the connection portion 41 of the electrode coating film 23 is similar to the comb-tooth portion 32 of the fixed electrode 27. Cantilevered so as to form a cavity 37 between the surface 30. That is, the comb-tooth portion 39 is supported in a state of being lifted from the surface 30 of the electrode coating film 23 by the height of the base portion 40 of the contact portion 38. Further, the thickness of the comb tooth portion 39 (height from the top of the base portion 40 to the surface of the polysilicon layer 26) is, for example, about 15 μm.

そして、この実施形態では、駆動用電極22は、空洞37の直下において、櫛歯状に噛み合う固定電極27および可動電極28の櫛歯部32,39を横切るように、両端の櫛歯(図2では、コンタクト電極29に最も近い櫛歯部32、および固定電極27のコンタクト部31に最も近い櫛歯部39)に跨って形成されている。これにより、1つの駆動用電極22が、固定電極27および可動電極28の櫛歯部32,39全体に対向している。   In this embodiment, the driving electrode 22 has comb teeth at both ends so as to cross the comb teeth 32 and 39 of the fixed electrode 27 and the movable electrode 28 that mesh with each other just below the cavity 37 (FIG. 2). Then, it is formed across the comb tooth portion 32 closest to the contact electrode 29 and the comb tooth portion 39) closest to the contact portion 31 of the fixed electrode 27. Thus, one drive electrode 22 is opposed to the entire comb teeth 32 and 39 of the fixed electrode 27 and the movable electrode 28.

コンタクト電極29は、電極被覆膜23の開口25を介して駆動用電極22に接続されたベース部44(たとえば、5μm高)と、当該ベース部44の頂部に一体的に連結された連結部45とを含んでいる。
連結部45は、ベース部44の側面46よりも外側に張り出すように形成されている。これにより、連結部45の側面47とベース部44の側面46との間には、段差Sが形成されている。
The contact electrode 29 includes a base portion 44 (for example, 5 μm high) connected to the driving electrode 22 through the opening 25 of the electrode coating film 23 and a connecting portion integrally connected to the top portion of the base portion 44. 45.
The connecting portion 45 is formed so as to protrude outward from the side surface 46 of the base portion 44. Thereby, a step S <b> 3 is formed between the side surface 47 of the connecting portion 45 and the side surface 46 of the base portion 44.

ポリシリコン層26上には、SiOからなる表面保護膜48(たとえば、3000Å厚)が形成されている。これにより、固定電極27および可動電極28の櫛歯部32,39およびコンタクト部31,38(連結部34,41)、およびコンタクト電極29の各表面は、表面保護膜48により覆われている。
表面保護膜48上には、固定電極27のコンタクト部31、可動電極28のコンタクト部38およびコンタクト電極29に対向する部分にそれぞれ、第1検出用配線49、第2検出用配線50および駆動用配線51が形成されている。各配線は、Al(アルミニウム)からなり、表面保護膜48を貫通して、固定電極27のコンタクト部31、可動電極28のコンタクト部38およびコンタクト電極29それぞれに接続されている。
On the polysilicon layer 26, a surface protective film 48 (for example, having a thickness of 3000 mm) made of SiO 2 is formed. Accordingly, the comb teeth portions 32 and 39 of the fixed electrode 27 and the movable electrode 28, the contact portions 31 and 38 (connection portions 34 and 41), and the surfaces of the contact electrode 29 are covered with the surface protective film 48.
On the surface protective film 48, the first detection wiring 49, the second detection wiring 50, and the driving electrode are respectively provided on the contact portion 31 of the fixed electrode 27, the contact portion 38 of the movable electrode 28, and the portion facing the contact electrode 29. A wiring 51 is formed. Each wiring is made of Al (aluminum), penetrates the surface protective film 48, and is connected to the contact portion 31 of the fixed electrode 27, the contact portion 38 of the movable electrode 28, and the contact electrode 29, respectively.

上記の構造のZ軸センサ12では、可動電極28の櫛歯部39と駆動用電極22との間に、同極性/異極性の駆動電圧が交互に与えられる。これにより、可動電極28の櫛歯部39と駆動用電極22との間にクーロン斥力/クーロン引力が交互に発生する。
その結果、櫛歯状の可動電極28が振り子であるかのように、同じく櫛歯状の固定電極27を振動の中心として、固定電極27に対してZ軸方向に沿って上下に振動(振動Uz)する。
In the Z-axis sensor 12 having the above-described structure, drive voltages having the same polarity / different polarities are alternately applied between the comb teeth 39 of the movable electrode 28 and the drive electrode 22. As a result, a Coulomb repulsive force / Coulomb attractive force is alternately generated between the comb tooth portion 39 of the movable electrode 28 and the driving electrode 22.
As a result, as if the comb-like movable electrode 28 is a pendulum, the same comb-tooth-like fixed electrode 27 vibrates up and down along the Z-axis direction with respect to the fixed electrode 27 (vibration). Uz).

この状態において、可動電極28がX軸を中心軸として回転すると、Y軸方向にコリオリ力Fyが生じることになる。このコリオリ力Fyにより、互いに隣接する可動電極28の櫛歯部39と、固定電極27の櫛歯部32との対向面積および/または電極間距離dが変化する。
そして、当該対向面積および/または電極間距離dの変化に起因する可動電極28−固定電極27間の静電容量Cの変化を検出することによって、X軸まわりの角速度ωxが検出される。
<角速度センサの製造方法>
次に、図3A〜図3Lを参照して、上述した角速度センサの製造工程を工程順に説明する。なお、この項では、Z軸センサの製造工程のみを図示し、X軸センサおよびY軸センサの製造工程は省略するが、X軸センサおよびY軸センサの製造工程は、Z軸センサの製造工程と同様にして、Z軸センサの製造工程と並行して実行される。
In this state, when the movable electrode 28 rotates about the X axis as a central axis, a Coriolis force Fy is generated in the Y axis direction. Due to the Coriolis force Fy, the facing area and / or the inter-electrode distance d 1 between the comb tooth portions 39 of the movable electrodes 28 adjacent to each other and the comb tooth portions 32 of the fixed electrode 27 change.
Then, by detecting the change in capacitance C between the movable electrode 28-the fixed electrode 27 due to a change in the opposing area and / or inter-electrode distance d 1, the angular velocity ωx about the X-axis is detected.
<Manufacturing method of angular velocity sensor>
Next, with reference to FIGS. 3A to 3L, the manufacturing process of the angular velocity sensor described above will be described in the order of steps. In this section, only the manufacturing process of the Z-axis sensor is illustrated and the manufacturing process of the X-axis sensor and the Y-axis sensor is omitted, but the manufacturing process of the X-axis sensor and the Y-axis sensor is the manufacturing process of the Z-axis sensor. In the same manner as described above, it is executed in parallel with the manufacturing process of the Z-axis sensor.

図3A〜図3Lは、図2に示すZ軸センサの製造工程の一部を工程順に示す模式的な断面図であって、図2と同じ位置での切断面を示す。
Z軸センサ12を製造するには、図3Aに示すように、導電性シリコンからなるベース基板7の表面20が熱酸化(たとえば、温度1000℃〜1200℃)される。これにより、ベース基板7の表面20に、SiOからなるベース絶縁膜21が形成される。次に、CVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長)法により、ベース絶縁膜21の表面全域にポリシリコンが堆積される。続いて、公知のパターニング技術により、当該ポリシリコンが選択的にパターニングされ、駆動用電極22が形成される。
3A to 3L are schematic cross-sectional views showing a part of the manufacturing process of the Z-axis sensor shown in FIG. 2 in the order of steps, and show a cut surface at the same position as FIG.
In order to manufacture the Z-axis sensor 12, as shown in FIG. 3A, the surface 20 of the base substrate 7 made of conductive silicon is thermally oxidized (for example, temperature 1000 ° C. to 1200 ° C.). As a result, a base insulating film 21 made of SiO 2 is formed on the surface 20 of the base substrate 7. Next, polysilicon is deposited over the entire surface of the base insulating film 21 by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method. Subsequently, the polysilicon is selectively patterned by a known patterning technique to form the driving electrode 22.

次に、図3Bに示すように、CVD法により、ポリシリコンに対してエッチング選択比を有するSiOからなる電極被覆膜23が、ベース絶縁膜21の表面全域に形成される。これにより、駆動用電極22は、電極被覆膜23に完全に被覆される。
ここで、ポリシリコンに対してエッチング選択比を有する材料(この段落においては、材料Aと定義する。)とは、たとえば、或るエッチング媒体に対するポリシリコンのエッチングレートと、当該エッチング媒体に対する材料Aのエッチングレートとの比(エッチング選択比)=(材料Aのエッチングレート/ポリシリコンのエッチングレート)≠1を満たす材料のことである。材料Aは、とりわけ、エッチング選択比を0(ゼロ)近づけることができる材料(エッチング選択比≒0)であることが好ましく、具体的には、この実施形態のように、SiOであることが好ましい。なお、電極被覆膜23は、ポリシリコンに対してエッチング選択比を有する他の材料(たとえば、SiNなど)であってもよい。
Next, as shown in FIG. 3B, an electrode coating film 23 made of SiO 2 having an etching selectivity with respect to polysilicon is formed over the entire surface of the base insulating film 21 by CVD. As a result, the driving electrode 22 is completely covered with the electrode covering film 23.
Here, the material having an etching selectivity with respect to polysilicon (in this paragraph, defined as material A) is, for example, the etching rate of polysilicon with respect to a certain etching medium and the material A with respect to the etching medium. (Etching selectivity) = (material A etching rate / polysilicon etching rate) ≠ 1. In particular, the material A is preferably a material that can make the etching selectivity close to 0 (zero) (etching selection ratio≈0), and specifically, it is SiO 2 as in this embodiment. preferable. The electrode coating film 23 may be another material (for example, SiN) having an etching selectivity with respect to polysilicon.

次に、図3Cに示すように、CVD法により、電極被覆膜23の表面30全域にポリシリコン(たとえば、5000Å厚)が堆積される。続いて、公知のパターニング技術により、当該ポリシリコンが選択的にパターニングされ、犠牲ポリシリコン層52が形成される。
次に、図3Dに示すように、CVD法により、犠牲ポリシリコン層52の表面全域に、SiOからなる犠牲酸化膜53(たとえば、5000Å厚)が形成される。
Next, as shown in FIG. 3C, polysilicon (for example, a thickness of 5000 mm) is deposited over the entire surface 30 of the electrode coating film 23 by the CVD method. Subsequently, the polysilicon is selectively patterned by a known patterning technique to form a sacrificial polysilicon layer 52.
Next, as shown in FIG. 3D, a sacrificial oxide film 53 (for example, having a thickness of 5000 mm) made of SiO 2 is formed over the entire surface of the sacrificial polysilicon layer 52 by CVD.

次に、図3Eに示すように、公知のパターニング技術により、犠牲酸化膜53がパターニングされ、犠牲酸化膜53におけるベース部33,40,44を形成すべき部分が選択的に除去されることにより、開口25,54,55が形成される。これにより、駆動用電極22の一部が、パッド24として開口25から露出する。
次に、犠牲酸化膜53上に、ポリシリコンからなるシード膜が形成される。続いて、当該シード膜からポリシリコンがエピタキシャル成長される。これにより、図3Fに示すように、電極用ポリシリコン層としてのポリシリコン層26(たとえば、15μm厚)が形成される。
Next, as shown in FIG. 3E, the sacrificial oxide film 53 is patterned by a well-known patterning technique, and portions of the sacrificial oxide film 53 where the base portions 33, 40, and 44 are to be formed are selectively removed. Openings 25, 54 and 55 are formed. As a result, a part of the driving electrode 22 is exposed from the opening 25 as the pad 24.
Next, a seed film made of polysilicon is formed on the sacrificial oxide film 53. Subsequently, polysilicon is epitaxially grown from the seed film. As a result, as shown in FIG. 3F, a polysilicon layer 26 (for example, 15 μm thick) is formed as the electrode polysilicon layer.

次に、図3Gに示すように、ポリシリコン層26の表面が面一になるまで、CMP(Chemical Mechanical Polishing:化学機械研磨)処理される。これにより、ポリシリコン層26の厚さが、たとえば、15μm厚から10μm厚となる。続いて、CVD法により、SiOからなる表面保護膜48が、ポリシリコン層26の表面全域に形成される。続いて、公知のパターニング技術により、表面保護膜48が選択的に除去される。これにより、表面保護膜48にコンタクトホールが形成される。続いて、当該コンタクトホールを埋め尽くすコンタクトプラグが形成された後、スパッタ法により、表面保護膜48上にAlが堆積され、そのAl堆積層がパターニングされる。これにより、表面保護膜48上に、配線49〜51が同時に形成される。 Next, as shown in FIG. 3G, CMP (Chemical Mechanical Polishing) is performed until the surface of the polysilicon layer 26 becomes flush. As a result, the thickness of the polysilicon layer 26 becomes, for example, 15 μm to 10 μm. Subsequently, a surface protective film 48 made of SiO 2 is formed over the entire surface of the polysilicon layer 26 by CVD. Subsequently, the surface protective film 48 is selectively removed by a known patterning technique. Thereby, a contact hole is formed in the surface protective film 48. Subsequently, after a contact plug filling up the contact hole is formed, Al is deposited on the surface protective film 48 by sputtering, and the Al deposited layer is patterned. As a result, wirings 49 to 51 are simultaneously formed on the surface protective film 48.

次に、図3Hに示すように、公知のパターニング技術により、表面保護膜48における、固定電極27、可動電極28およびコンタクト電極29を形成すべき領域以外の領域に開口が形成される。続いて、残存した表面保護膜48をハードマスクとする異方性のディープRIEにより、具体的にはボッシュプロセスにより、ポリシリコン層26が掘り下げられる。ボッシュプロセスでは、SF(六フッ化硫黄)を使用してポリシリコン層26をエッチングする工程と、C(パーフルオロシクロブタン)を使用してエッチング面に保護膜を形成する工程とが交互に繰り返される。これにより、高いアスペクト比でポリシリコン層26をエッチングすることができるが、エッチング面(トレンチの内周面)にスキャロップと呼ばれる波状の凹凸が形成される。 Next, as shown in FIG. 3H, an opening is formed in the surface protective film 48 in a region other than the region where the fixed electrode 27, the movable electrode 28, and the contact electrode 29 are to be formed by a known patterning technique. Subsequently, the polysilicon layer 26 is dug down by anisotropic deep RIE using the remaining surface protective film 48 as a hard mask, specifically, by a Bosch process. In the Bosch process, there are a step of etching the polysilicon layer 26 using SF 6 (sulfur hexafluoride) and a step of forming a protective film on the etching surface using C 4 F 8 (perfluorocyclobutane). Repeated alternately. As a result, the polysilicon layer 26 can be etched with a high aspect ratio, but wavy irregularities called scallops are formed on the etched surface (inner peripheral surface of the trench).

これにより、ポリシリコン層26が、固定電極27、可動電極28およびコンタクト電極29の形状に成形されるとともに、それらの各部(櫛歯部32,39やコンタクト部31,38等)の間にトレンチ56が形成される。トレンチ56の底面には犠牲酸化膜53の表面が露出することとなる。
次に、図3Iに示すように、CVD法により、固定電極27、可動電極28およびコンタクト電極29の表面全域およびトレンチ56の内面全域(つまり、トレンチ56を区画する側面および底面)に、SiOからなる保護薄膜57が形成される。
As a result, the polysilicon layer 26 is formed into the shape of the fixed electrode 27, the movable electrode 28, and the contact electrode 29, and a trench is formed between these parts (comb teeth 32, 39, contact parts 31, 38, etc.). 56 is formed. The surface of the sacrificial oxide film 53 is exposed at the bottom surface of the trench 56.
Next, as shown in FIG. 3I, SiO 2 is applied to the entire surface of the fixed electrode 27, the movable electrode 28 and the contact electrode 29 and the entire inner surface of the trench 56 (that is, the side surface and the bottom surface defining the trench 56) by CVD. A protective thin film 57 made of is formed.

次に、図3Jに示すように、異方性のディープRIEにより、トレンチ56の底面がさらに掘り下げられる。これにより、トレンチ56の底面として犠牲ポリシリコン層52が露出する。
この異方性のディープRIEに引き続いて、等方性のRIEにより、トレンチ56に、反応性イオンおよびエッチングガス(たとえば、SFガス)が供給される。そして、その反応性イオンなどの作用により、図3Kに示すように、犠牲ポリシリコン層52が、各トレンチ56の底部を起点にベース基板7の厚さ方向にエッチングされつつ、ベース基板7の表面に平行な方向にエッチングされる。これにより、互いに隣接する全てのトレンチ56の底部が一体化して、空洞37が形成されるとともに、空洞37の直上において、固定電極27(櫛歯部32)および可動電極28(櫛歯部39)が浮いた状態となる。
Next, as shown in FIG. 3J, the bottom surface of the trench 56 is further dug down by anisotropic deep RIE. As a result, the sacrificial polysilicon layer 52 is exposed as the bottom surface of the trench 56.
Subsequent to the anisotropic deep RIE, reactive ions and an etching gas (eg, SF 6 gas) are supplied to the trench 56 by isotropic RIE. Then, as shown in FIG. 3K, the surface of the base substrate 7 is etched while the sacrificial polysilicon layer 52 is etched in the thickness direction of the base substrate 7 starting from the bottom of each trench 56 by the action of the reactive ions and the like. Etching is performed in a direction parallel to. As a result, the bottoms of all the trenches 56 adjacent to each other are integrated to form the cavity 37, and the fixed electrode 27 (comb tooth portion 32) and the movable electrode 28 (comb tooth portion 39) immediately above the cavity 37. Will be in a floating state.

次に、図3Lに示すように、トレンチ56に、エッチングガス(たとえば、HF(フッ酸)ガス)が供給される。このHFガスの作用により、SiOからなる保護薄膜57および犠牲酸化膜53が除去される。
以上の工程を経て、図2に示すZ軸センサ12が得られる。
以上の方法によれば、Z軸センサ12における角速度検出を行うための固定電極27および可動電極28は、ベース基板7上に駆動用電極22を形成した(図3Aの工程)後、当該ベース基板7上にポリシリコン層26を用いて形成される。そのため、固定電極27および可動電極28の形成前に、固定電極27および可動電極28の直下に駆動用電極22を簡単に形成することができる。
Next, as shown in FIG. 3L, an etching gas (for example, HF (hydrofluoric acid) gas) is supplied to the trench 56. The protective thin film 57 and the sacrificial oxide film 53 made of SiO 2 are removed by the action of the HF gas.
Through the above steps, the Z-axis sensor 12 shown in FIG. 2 is obtained.
According to the above method, the fixed electrode 27 and the movable electrode 28 for detecting the angular velocity in the Z-axis sensor 12 are formed on the base substrate 7 after the driving electrode 22 is formed on the base substrate 7 (step of FIG. 3A). 7 is formed using a polysilicon layer 26. Therefore, the drive electrode 22 can be easily formed immediately below the fixed electrode 27 and the movable electrode 28 before the fixed electrode 27 and the movable electrode 28 are formed.

さらに、Z軸センサ12の製造過程においては、駆動用電極22とポリシリコン層26との間に、犠牲ポリシリコン層52および犠牲酸化膜53が形成され(図3Cおよび図3Dの工程)る。これらの犠牲層52,53は、ポリシリコン層26を固定電極27および可動電極28に成形した後に除去される(図3Kおよび図3Lの工程)。そのため、固定電極27(櫛歯部32)および可動電極28(櫛歯部39)と駆動用電極22との間に、空洞37を簡単に形成することができる。これにより、固定電極27(櫛歯部32)および可動電極28(櫛歯部39)と駆動用電極22とが、空洞37を隔てて上下に対向したキャパシタを有するZ軸センサ12を製造することができる。   Further, in the manufacturing process of the Z-axis sensor 12, a sacrificial polysilicon layer 52 and a sacrificial oxide film 53 are formed between the drive electrode 22 and the polysilicon layer 26 (steps of FIGS. 3C and 3D). These sacrificial layers 52 and 53 are removed after forming the polysilicon layer 26 into the fixed electrode 27 and the movable electrode 28 (steps of FIGS. 3K and 3L). Therefore, the cavity 37 can be easily formed between the fixed electrode 27 (comb tooth portion 32) and the movable electrode 28 (comb tooth portion 39) and the driving electrode 22. Thus, the Z-axis sensor 12 having a capacitor in which the fixed electrode 27 (comb tooth portion 32) and the movable electrode 28 (comb tooth portion 39) and the driving electrode 22 face each other with the cavity 37 therebetween is manufactured. Can do.

そのため、図3Aに示す工程において、駆動用電極22の面積を適当な大きさに調整することにより、可動電極28(櫛歯部39)と駆動用電極22とのキャパシタ容量を、センサ動作に最適な大きさに制御することができる。
具体的には、駆動用電極22を、固定電極27および可動電極28の櫛歯部32,39を横切るように、両端の櫛歯に跨って形成する。これにより、可動電極28(櫛歯部39)に対する駆動用電極22の面積を、可動電極28(櫛歯部39)に対する固定電極27(櫛歯部32)の対向面積よりも大きくすることができる。そのため、櫛歯状に噛み合う固定電極27と可動電極28との間に駆動電圧を印加する場合に比べて、可動電極28を大きな振幅で振動させることができる。その結果、角速度の検出感度を向上させることができる。
Therefore, in the process shown in FIG. 3A, by adjusting the area of the drive electrode 22 to an appropriate size, the capacitor capacitance of the movable electrode 28 (comb portion 39) and the drive electrode 22 is optimal for the sensor operation. The size can be controlled.
Specifically, the drive electrode 22 is formed across the comb teeth at both ends so as to cross the comb teeth portions 32 and 39 of the fixed electrode 27 and the movable electrode 28. As a result, the area of the drive electrode 22 with respect to the movable electrode 28 (comb portion 39) can be made larger than the area of the fixed electrode 27 (comb portion 32) facing the movable electrode 28 (comb portion 39). . Therefore, the movable electrode 28 can be vibrated with a larger amplitude than when a drive voltage is applied between the fixed electrode 27 and the movable electrode 28 meshing in a comb shape. As a result, the angular velocity detection sensitivity can be improved.

しかも、犠牲ポリシリコン層52および犠牲酸化膜53の除去により空洞37が形成された後でも、駆動用電極22が、電極被覆膜23に覆われている。そのため、大きな振動により可動電極28が駆動用電極22に接近しても、可動電極28(櫛歯部39)と駆動用電極22との接触を防止することができる。その結果、可動電極28(櫛歯部39)と駆動用電極22との短絡を防止することができる。よって、センサの動作不良を減らすことができる。   In addition, even after the cavity 37 is formed by removing the sacrificial polysilicon layer 52 and the sacrificial oxide film 53, the driving electrode 22 is covered with the electrode coating film 23. Therefore, even when the movable electrode 28 approaches the drive electrode 22 due to large vibrations, the contact between the movable electrode 28 (comb tooth portion 39) and the drive electrode 22 can be prevented. As a result, short circuit between the movable electrode 28 (comb portion 39) and the drive electrode 22 can be prevented. Therefore, malfunction of the sensor can be reduced.

これらの結果、MEMSパッケージ1によれば、Z軸センサ12の検出精度を向上させることができる。
ところで、製造後のZ軸センサ12において、固定電極27および可動電極28の側壁に保護薄膜57が残存していると、保護薄膜57がない本実施形態の場合に比べて、固定電極27および可動電極28が帯電しやすい。そのため、たとえば、固定電極27および可動電極28との間に電圧X(V)が印加されるとき、帯電により生じた固定電極27−可動電極28間の電位差を、固定電極27および可動電極28との間に印加された電圧であるとZ軸センサ12が誤認識する、いわゆるメモリ効果を生じるおそれがある。その結果、固定電極27−可動電極28間に電圧X(V)に満たない電圧が印加され、設計通りの検出性能を発揮できない場合がある。
As a result, according to the MEMS package 1, the detection accuracy of the Z-axis sensor 12 can be improved.
By the way, in the Z-axis sensor 12 after manufacture, if the protective thin film 57 remains on the side walls of the fixed electrode 27 and the movable electrode 28, the fixed electrode 27 and the movable electrode 27 are movable as compared to the case of the present embodiment in which the protective thin film 57 is not provided. The electrode 28 is easily charged. Therefore, for example, when a voltage X (V) is applied between the fixed electrode 27 and the movable electrode 28, the potential difference between the fixed electrode 27 and the movable electrode 28 caused by charging is expressed as the fixed electrode 27 and the movable electrode 28. There is a possibility that a so-called memory effect that the Z-axis sensor 12 erroneously recognizes that the voltage is applied during the period of time is generated. As a result, a voltage less than the voltage X (V) is applied between the fixed electrode 27 and the movable electrode 28, and the detection performance as designed may not be exhibited.

そこで、この実施形態のZ軸センサ12では、空洞37の形成後、保護薄膜57を除去することにより(図3Lの工程)、固定電極27および可動電極28の側壁を露出させている。そのため、上述したメモリ効果の発生を減らすことができる。その結果、固定電極27−可動電極28間に必要十分な電圧を印加することができ、設計通りの検出性能を確実に発揮することができる。   Therefore, in the Z-axis sensor 12 of this embodiment, after forming the cavity 37, the protective thin film 57 is removed (step of FIG. 3L) to expose the side walls of the fixed electrode 27 and the movable electrode 28. Therefore, the occurrence of the memory effect described above can be reduced. As a result, a necessary and sufficient voltage can be applied between the fixed electrode 27 and the movable electrode 28, and detection performance as designed can be reliably exhibited.

また、Z軸センサ12では、固定電極27および可動電極28を形成するポリシリコン層26の一部を利用して、コンタクト電極29が固定電極27および可動電極28と同一層に形成されている。そのため、固定電極27、可動電極28および駆動用電極22に対するコンタクトを全て、同一層(ポリシリコン層26)上に形成された配線49〜51に集約することができる。その結果、これらの配線49〜51を同じ工程で形成することができるので、製造工程の数を減らすことができる。よって、コストを低減することができる。   In the Z-axis sensor 12, the contact electrode 29 is formed in the same layer as the fixed electrode 27 and the movable electrode 28 using a part of the polysilicon layer 26 that forms the fixed electrode 27 and the movable electrode 28. Therefore, all the contacts to the fixed electrode 27, the movable electrode 28, and the driving electrode 22 can be concentrated on the wirings 49 to 51 formed on the same layer (polysilicon layer 26). As a result, since these wirings 49 to 51 can be formed in the same process, the number of manufacturing processes can be reduced. Therefore, cost can be reduced.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することもできる。
たとえば、MEMSパッケージ1は、角速度センサ3に代えて、または角速度センサ3とともに加速度センサを備えていてもよい。当該加速度センサは、たとえば、駆動用電極22と可動電極28との間に形成されるキャパシタを、加速度検出用のキャパシタとすることにより作製することができる。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
For example, the MEMS package 1 may include an acceleration sensor instead of the angular velocity sensor 3 or together with the angular velocity sensor 3. The acceleration sensor can be manufactured, for example, by using a capacitor formed between the drive electrode 22 and the movable electrode 28 as an acceleration detection capacitor.

たとえば、図4に示すように、Z軸方向に作用する加速度を検出するZ軸加速度センサ60では、固定電極27(櫛歯部32)と可動電極28(櫛歯部39)とにより構成されるキャパシタに加えて、Z軸方向に沿って空洞37および電極被覆膜23(電極間間隔d)を隔てて対向する可動電極28(櫛歯部39)と第2固定電極61とにより構成されるキャパシタをセンサ動作に利用することができる。これにより、センサの加速度検出動作に関与するキャパシタを増やすことができるので、MEMSパッケージ1に作用する加速度を精度よく検出することができる。 For example, as shown in FIG. 4, a Z-axis acceleration sensor 60 that detects acceleration acting in the Z-axis direction includes a fixed electrode 27 (comb portion 32) and a movable electrode 28 (comb portion 39). In addition to the capacitor, the movable electrode 28 (comb tooth portion 39) and the second fixed electrode 61 are opposed to each other across the cavity 37 and the electrode coating film 23 (inter-electrode spacing d 2 ) along the Z-axis direction. The capacitor can be used for sensor operation. As a result, the number of capacitors involved in the acceleration detection operation of the sensor can be increased, so that the acceleration acting on the MEMS package 1 can be detected with high accuracy.

また、前述の実施形態では、図3Lの工程において、保護薄膜57および犠牲酸化膜53を除去したが、図3Lの工程を省略することにより、図5に示すように、保護薄膜57および犠牲酸化膜53を残存させてもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
In the above-described embodiment, the protective thin film 57 and the sacrificial oxide film 53 are removed in the process of FIG. 3L. However, by omitting the process of FIG. 3L, as shown in FIG. The film 53 may be left.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

1 MEMSパッケージ
2 基板
3 角速度センサ
5 集積回路
6 樹脂パッケージ
7 ベース基板
12 Z軸センサ
22 駆動用電極
23 電極被覆膜
25 開口
26 ポリシリコン層
27 固定電極
28 可動電極
29 コンタクト電極
32 (固定電極の)櫛歯部
37 空洞
39 (可動電極の)櫛歯部
51 駆動用配線
52 犠牲ポリシリコン層
53 犠牲酸化膜
57 保護薄膜
60 Z軸加速度センサ
61 第2固定電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 MEMS package 2 Substrate 3 Angular velocity sensor 5 Integrated circuit 6 Resin package 7 Base substrate 12 Z-axis sensor 22 Drive electrode 23 Electrode coating film 25 Opening 26 Polysilicon layer 27 Fixed electrode 28 Movable electrode 29 Contact electrode 32 (fixed electrode 32 ) Comb portion 37 Cavity 39 Comb portion 51 (movable electrode) 51 Driving wiring 52 Sacrificial polysilicon layer 53 Sacrificial oxide film 57 Protective thin film 60 Z-axis acceleration sensor 61 Second fixed electrode

Claims (18)

半導体基板上に選択的に下部電極を形成する工程と、
前記半導体基板上に、前記下部電極を被覆するように、ポリシリコンに対してエッチング選択比を有する材料からなる電極被覆膜を積層する工程と、
前記電極被覆膜上に、選択的に犠牲ポリシリコン層を形成する工程と、
前記電極被覆膜上に、前記犠牲ポリシリコン層を被覆するように犠牲酸化膜を積層する工程と、
前記犠牲酸化膜上に、電極用ポリシリコン層を形成する工程と、
前記電極用ポリシリコン層を選択的にエッチングすることにより、上部電極に形成する工程と、
前記上部電極の側壁を覆うように、ポリシリコンに対してエッチング選択比を有する保護膜を形成する工程と、
前記犠牲酸化膜の一部を除去して、前記犠牲ポリシリコン層を露出させる工程と、
露出した前記犠牲ポリシリコン層を除去することにより、前記上部電極の直下に空洞を形成する工程とを含む、MEMSセンサの製造方法。
Selectively forming a lower electrode on a semiconductor substrate;
Laminating an electrode coating film made of a material having an etching selectivity with respect to polysilicon so as to cover the lower electrode on the semiconductor substrate;
Selectively forming a sacrificial polysilicon layer on the electrode coating film;
Laminating a sacrificial oxide film on the electrode coating film so as to cover the sacrificial polysilicon layer;
Forming a polysilicon layer for an electrode on the sacrificial oxide film;
Forming the upper electrode by selectively etching the electrode polysilicon layer;
Forming a protective film having an etching selectivity with respect to polysilicon so as to cover the sidewall of the upper electrode;
Removing a portion of the sacrificial oxide film to expose the sacrificial polysilicon layer;
Forming a cavity directly under the upper electrode by removing the exposed sacrificial polysilicon layer.
前記上部電極を形成する工程が、前記電極用ポリシリコン層を、互いに間隔を空けて噛み合う櫛歯状の固定電極および可動電極に成形する工程を含む、請求項1に記載のMEMSセンサの製造方法。   2. The method of manufacturing a MEMS sensor according to claim 1, wherein the step of forming the upper electrode includes a step of forming the electrode polysilicon layer into a comb-shaped fixed electrode and a movable electrode that are engaged with each other with a space therebetween. . 前記犠牲ポリシリコン層の除去後、前記保護膜を前記固定電極および前記可動電極の側壁から除去する工程をさらに含む、請求項2に記載のMEMSセンサの製造方法。   3. The method of manufacturing a MEMS sensor according to claim 2, further comprising a step of removing the protective film from a side wall of the fixed electrode and the movable electrode after the removal of the sacrificial polysilicon layer. 前記電極用ポリシリコン層の形成に先立って、前記電極被覆膜を貫通して前記下部電極を選択的に露出させる開口を形成する工程をさらに含み、
前記電極用ポリシリコン層を形成する工程は、前記犠牲酸化膜上に前記電極用ポリシリコン層を形成すると同時に、前記電極用ポリシリコン層の一部を前記電極被覆膜の前記開口に入り込ませて前記下部電極に接触させる工程を含み、
前記上部電極を形成する工程は、前記上部電極から分離され、前記下部電極に接触したコンタクト電極を形成する工程を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のMEMSセンサの製造方法。
Prior to the formation of the polysilicon layer for electrodes, further comprising the step of forming an opening through the electrode coating film to selectively expose the lower electrode,
In the step of forming the electrode polysilicon layer, the electrode polysilicon layer is formed on the sacrificial oxide film, and at the same time, a part of the electrode polysilicon layer is allowed to enter the opening of the electrode coating film. And contacting the lower electrode
The method of manufacturing the MEMS sensor according to claim 1, wherein the step of forming the upper electrode includes a step of forming a contact electrode that is separated from the upper electrode and is in contact with the lower electrode.
前記コンタクト電極上に配線を形成する工程をさらに含む、請求項4に記載のMEMSセンサの製造方法。   The method of manufacturing a MEMS sensor according to claim 4, further comprising a step of forming a wiring on the contact electrode. 前記コンタクト電極上に配線を形成する工程は、前記上部電極上にも同時に配線を形成する工程を含む、請求項5に記載のMEMSセンサの製造方法。   The method of manufacturing a MEMS sensor according to claim 5, wherein the step of forming a wiring on the contact electrode includes a step of simultaneously forming a wiring on the upper electrode. 半導体基板と、
前記半導体基板上に選択的に形成された下部電極と、
絶縁材料からなり、前記下部電極を被覆するように前記半導体基板上に形成された電極被覆膜と、
前記電極被覆膜の上方に間隔を隔てて形成され、当該電極被覆膜を介して前記下部電極と対向する上部電極とを有するポリシリコン層とを含む、MEMSセンサ。
A semiconductor substrate;
A lower electrode selectively formed on the semiconductor substrate;
An electrode covering film made of an insulating material and formed on the semiconductor substrate so as to cover the lower electrode;
A MEMS sensor, comprising: a polysilicon layer formed above the electrode coating film at an interval and having an upper electrode facing the lower electrode through the electrode coating film.
前記上部電極が、互いに間隔を空けて噛み合う櫛歯状の固定電極および可動電極を含む、請求項7に記載のMEMSセンサ。   The MEMS sensor according to claim 7, wherein the upper electrode includes a comb-like fixed electrode and a movable electrode that mesh with each other with a space therebetween. 前記ポリシリコン層は、前記電極被覆膜を貫通して前記下部電極に接触するコンタクト電極をさらに有する、請求項7または8に記載のMEMSセンサ。   9. The MEMS sensor according to claim 7, wherein the polysilicon layer further includes a contact electrode that penetrates the electrode coating film and contacts the lower electrode. 前記コンタクト電極上に形成された配線をさらに含む、請求項9に記載のMEMSセンサ。   The MEMS sensor according to claim 9, further comprising a wiring formed on the contact electrode. 前記下部電極と前記可動電極との間の静電容量の変化を検出することにより、前記MEMSセンサに作用した加速度を検出する加速度センサを含む、請求項8または請求項8に係る請求項9もしくは10に記載のMEMSセンサ。   The acceleration sensor which detects the acceleration which acted on the said MEMS sensor by detecting the change of the electrostatic capacitance between the said lower electrode and the said movable electrode, Claim 9 or Claim 9 which concerns on Claim 8 or 8 10. The MEMS sensor according to 10. 前記可動電極を前記下部電極に近づく方向および離れる方向に駆動させ、その駆動時に前記MEMSセンサに作用する角速度を、前記可動電極と前記固定電極との間の静電容量の変化を検出することにより検出する角速度センサを含む、請求項8または請求項8に係る請求項9〜11のいずれか一項に記載のMEMSセンサ。   By driving the movable electrode in a direction approaching and moving away from the lower electrode, an angular velocity acting on the MEMS sensor during the driving is detected by detecting a change in capacitance between the movable electrode and the fixed electrode. The MEMS sensor according to any one of claims 9 to 11 according to claim 8 or claim 8, comprising an angular velocity sensor to be detected. 前記下部電極は、櫛歯状の前記可動電極の全体に対向するように、当該可動電極の各櫛歯を横切る方向に沿って形成されている、請求項8または請求項8に係る請求項9〜12のいずれか一項に記載のMEMSセンサ。   The said lower electrode is formed along the direction which crosses each comb tooth of the said movable electrode so that the whole said movable electrode of a comb-tooth shape may be opposed, The claim 9 which concerns on Claim 8 or Claim 8 characterized by the above-mentioned. The MEMS sensor as described in any one of -12. 前記電極被覆膜が、SiOからなる、請求項7〜13のいずれか一項に記載のMEMSセンサ。 The MEMS sensor according to claim 7, wherein the electrode coating film is made of SiO 2 . 絶縁材料からなり、前記上部電極の側壁を覆う保護薄膜をさらに含む、請求項7〜14のいずれか一項に記載のMEMSセンサ。   The MEMS sensor according to any one of claims 7 to 14, further comprising a protective thin film made of an insulating material and covering a side wall of the upper electrode. 請求項7〜15のいずれか一項に記載のMEMSセンサと、
前記MEMSセンサを覆うように形成された樹脂パッケージとを含む、MEMSパッケージ。
The MEMS sensor according to any one of claims 7 to 15,
And a resin package formed so as to cover the MEMS sensor.
前記MEMSセンサに電気的に接続され、前記MEMSセンサとともに同一の前記樹脂パッケージに覆われた集積回路をさらに含む、請求項16に記載のMEMSパッケージ。   The MEMS package according to claim 16, further comprising an integrated circuit electrically connected to the MEMS sensor and covered with the same resin package as the MEMS sensor. 表面および裏面を有し、当該表面において前記MEMSセンサを支持する基板をさらに含み、
前記樹脂パッケージは、前記基板の前記表面を覆うように、かつ前記基板の前記裏面を露出させるように前記MEMSセンサを封止している、請求項16または17に記載のMEMSパッケージ。
Further comprising a substrate having a front surface and a back surface and supporting the MEMS sensor on the front surface;
The MEMS package according to claim 16 or 17, wherein the resin package seals the MEMS sensor so as to cover the front surface of the substrate and to expose the back surface of the substrate.
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