JP2007170843A - Vibration-type transducer and method for manufacturing the same - Google Patents

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Yoshitaka Suzuki
良孝 鈴木
Tetsuya Watanabe
哲也 渡辺
Tomohito Koino
友人 濃野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration-type transducer whose vacuum chamber surrounding a vibrator is formed stably and wherein an electrostatic gap of capacitance for detecting a resonance frequency is made as narrow as it is needed and is controlled precisely. <P>SOLUTION: The vibration-type transducer is equipped with: the vibrator mounted on a substrate; a shell for forming a vacuum chamber in the substrate to surround the vibrator so as to keep a gap around the vibrator; an excitation means for exciting the vibrator; and an excitation detecting means for detecting the vibration of the vibrator. As to this transducer, when forming the vacuum chamber for surrounding the vibrator, an etching solution introducing hole used to remove a sacrifice layer which surrounds the vibrator, is sealed with a polysilicon film by using a vacuum CVD apparatus, and the resistance between the vibrator and the shell is optimized, and the vibrator and the shell are driven by capacitance, with these used as electrodes, to detect a distortion occurring in the vibrator as a change in the resonance frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、微細な真空室内に微細な梁 (振動子)を形成し、この振動子に加えられる歪を高精度に測定する振動式トランスデューサに関する。   The present invention relates to a vibratory transducer in which a fine beam (vibrator) is formed in a fine vacuum chamber, and strain applied to the vibrator is measured with high accuracy.

真空室内に微細な振動子を形成し、この振動子に加えられる歪を高精度に測定する振動式トランスデューサの先行文献としては次のようなものがある。   The following is a prior art document of a vibratory transducer in which a fine vibrator is formed in a vacuum chamber and the strain applied to the vibrator is measured with high accuracy.

特開2005−37309号公報JP 2005-37309 A

図10(a)は前記特許文献に記載されている振動式トランスデューサの側面断面図。図10図(b)は図10(a)のA−A断面図である。   FIG. 10A is a side cross-sectional view of the vibratory transducer described in the patent document. FIG. 10B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

これらの図において、1は半導体単結晶基板(例えばN型シリコン基板)であり、2は半導体基板1に設けられ、測定圧Pmを受圧する測定ダイアフラムである。
3は測定ダイアフラム2内に埋込んで設けられた歪み検出センサで、振動梁(振動子)3が使用されている。
In these drawings, 1 is a semiconductor single crystal substrate (for example, an N-type silicon substrate), and 2 is a measurement diaphragm that is provided on the semiconductor substrate 1 and receives the measurement pressure Pm.
A strain detection sensor 3 is embedded in the measurement diaphragm 2 and uses a vibrating beam (vibrator) 3.

4はP++ポリシリコンからなるシェルで、振動子3を測定ダイアフラム2に封止する。振動子3の周囲の、シェル4で囲まれた部分は真空室5となっており、振動子3とシェル4間の静電容量を用いて、閉ループ自励発振回路(図示せず)により、振動子3の固有振動で発振するように構成されている。 Reference numeral 4 denotes a shell made of P ++ polysilicon, which seals the vibrator 3 to the measurement diaphragm 2. The portion surrounded by the shell 4 around the vibrator 3 is a vacuum chamber 5, and a closed loop self-excited oscillation circuit (not shown) is used by using the capacitance between the vibrator 3 and the shell 4. It is configured to oscillate with the natural vibration of the vibrator 3.

以上の構成において、測定ダイアフラム2に測定圧力Pmが加わると、振動子3の軸力が変化し、固有振動数が変化するため、発振周波数の変化により測定圧力Pmを測定することが出来る。   In the above configuration, when the measurement pressure Pm is applied to the measurement diaphragm 2, the axial force of the vibrator 3 changes and the natural frequency changes, so that the measurement pressure Pm can be measured by the change of the oscillation frequency.

上記従来例において、振動子と真空室は、振動子上下の犠牲層をエッチングにより除去し、エッチング液導入穴を真空中で、スパッタ、蒸着、CVD、エピタキシャル成長でふさぐことにより形成している。
その場合、エッチング液導入穴をふさぐ際に、スパッタや蒸着を用いると、エッチング液導入穴の段差部分のカバー性が悪く、安定に真空室を形成することが困難である。
In the above conventional example, the vibrator and the vacuum chamber are formed by removing the sacrificial layers above and below the vibrator by etching and closing the etching solution introduction hole by sputtering, vapor deposition, CVD, and epitaxial growth.
In that case, when sputtering or vapor deposition is used to close the etching solution introduction hole, the step coverage of the etching solution introduction hole is poor and it is difficult to stably form the vacuum chamber.

また、CVDやエピタキシャル成長を用いると、真空室内部にも成膜されるため、振動子表面やシェル裏面にも成膜され、静電容量を用いた共振周波数の検出に悪影響を与えるという問題があった。   In addition, when CVD or epitaxial growth is used, a film is also formed inside the vacuum chamber, so that the film is also formed on the surface of the vibrator and the back of the shell, which adversely affects the detection of the resonance frequency using capacitance. It was.

具体的には、酸化膜や窒化膜等の絶縁膜を用いると、振動子表面やシェル裏面にも絶縁膜が成膜され、バイアス電圧を安定に印加することができなくなる。また、シリコン等のエピタキシャル成長を用いると、振動子/シェル間の電気抵抗が低くなり、静電容量の変化を検出することが困難になるという問題があった。   Specifically, when an insulating film such as an oxide film or a nitride film is used, an insulating film is also formed on the vibrator surface and the shell back surface, and a bias voltage cannot be stably applied. In addition, when epitaxial growth of silicon or the like is used, there is a problem that the electrical resistance between the vibrator and the shell becomes low and it is difficult to detect a change in capacitance.

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、
エッチング液導入穴を、減圧CVDによるポリシリコンでふさぐことにより、安定に真空室を形成し、且つ、静電容量を用いた共振周波数の検出に悪影響を与えることなく、共振周波数を検出するための静電容量の静電ギャップを、必要十分に狭く、且つ、精度良く制御することを目的とする。
The present invention has been made to solve such problems,
By covering the etching solution introduction hole with polysilicon by low pressure CVD, a vacuum chamber can be stably formed, and the resonance frequency can be detected without adversely affecting the detection of the resonance frequency using capacitance. It is an object of the present invention to control the electrostatic gap of the electrostatic capacitance with sufficient precision and accuracy.

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
基板に設けられた振動子と、該振動子の周囲に隙間が維持されるように該振動子を囲み前記基板内に真空室を構成するシェルと、前記振動子を励振する励振手段と、前記振動子の振動を検出する励振検出手段とを具備する振動式トランスデューサにおいて、前記振動子を囲む真空室を形成するに際しては、振動子を囲む犠牲層を除去するために用いたエッチング液導入穴を減圧CVD装置を用いてポリシリコン膜により封止しつつ、振動子とシェル間の抵抗値を最適にし、振動子およびシェルを電極として静電容量により駆動させ、前記振動子に加えられた歪を共振周波数の変化として検出することを特徴とする。
In order to achieve such a problem, the invention according to claim 1 of the present invention is:
A vibrator provided on a substrate, a shell that surrounds the vibrator so as to maintain a gap around the vibrator and constitutes a vacuum chamber in the substrate, excitation means for exciting the vibrator, In the vibratory transducer having an excitation detecting means for detecting vibration of the vibrator, when forming the vacuum chamber surrounding the vibrator, the etching solution introduction hole used for removing the sacrificial layer surrounding the vibrator is formed. While sealing with a polysilicon film using a low-pressure CVD apparatus, the resistance value between the vibrator and the shell is optimized, and the vibrator and the shell are driven by electrostatic capacity as an electrode, and the strain applied to the vibrator is reduced. It is detected as a change in resonance frequency.

請求項2記載の発明は、
1)単結晶基板に、絶縁膜を形成する工程。
2)絶縁膜を部分的に除去し、除去した個所をアンダーカットして、凹部を形成し、この凹部中に第1犠牲層を形成する工程。
3)第1犠牲層の上部に振動子を形成する工程。
4)振動子を含む基板上に第2犠牲層を形成する工程。
5)基板表面にシェル層を形成する工程。
6)シェル層にエッチング液導入穴を形成する工程。
6)第1犠牲層および第2犠牲層膜を除去する工程。
7)減圧CVD装置を用いてポリシリコン膜によりエッチング液の導入穴を封止する工程。
8)振動子及びシェルからの電気的配線を形成しボンディングパッド用の電極を形成する工程。
9)シリコン基板を裏面から薄肉化しダイアフラムを形成する工程。を含むことを特徴とする。
The invention according to claim 2
1) A step of forming an insulating film on a single crystal substrate.
2) A step of partially removing the insulating film, undercutting the removed portion to form a recess, and forming a first sacrificial layer in the recess.
3) A step of forming a vibrator on the first sacrificial layer.
4) A step of forming a second sacrificial layer on the substrate including the vibrator.
5) A step of forming a shell layer on the substrate surface.
6) A step of forming an etching solution introduction hole in the shell layer.
6) A step of removing the first sacrificial layer and the second sacrificial layer film.
7) A step of sealing the etching solution introduction hole with a polysilicon film using a low pressure CVD apparatus.
8) A step of forming an electrical wiring from the vibrator and shell to form an electrode for a bonding pad.
9) A step of thinning the silicon substrate from the back surface to form a diaphragm. It is characterized by including.

以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
安定に真空室を形成することができる。
共振周波数を検出するための静電容量の静電ギャップを、必要十分に狭く、且つ、
精度良く制御することができる。
3)振動子とシェル間の抵抗値を最適にすることができ、静電容量を用いた共振周波数の検出に悪影響を与えることがない。
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
A vacuum chamber can be formed stably.
The electrostatic gap of the capacitance for detecting the resonance frequency is narrow enough and necessary, and
It can be controlled with high accuracy.
3) The resistance value between the vibrator and the shell can be optimized, and the detection of the resonance frequency using the capacitance is not adversely affected.

図1は完成図で、本発明の実施形態の一例を示す要部構成説明図である。
図2〜図7は概略製作工程図である。
製作工程に従って説明する。
FIG. 1 is a completed diagram, and is an explanatory view of the main part configuration showing an example of an embodiment of the present invention.
2 to 7 are schematic production process diagrams.
This will be described according to the manufacturing process.

図2は選択エピタキシャル成長工程を示している。
図2において、N型シリコン単結晶基板1に、シリコン酸化膜10aを形成し、パターニングする。
酸化膜を除去した部分をアンダーカットして凹部Hを形成し、ボロンの濃度1018cm-3のP形シリコンにより、選択エピタキシャル成長を行ってP単結晶シリコン11を成長させ凹部を塞ぐ。次に、その上にボロンの濃度3×1019cm-3のP形シリコンにより、P++単結晶シリコン12を成長させ、更にその上にボロンの濃度1×1017cm-3のP形シリコンにより、P単結晶シリコン13を成長させる(後に、P++単結晶シリコン層が振動子となる)。
FIG. 2 shows a selective epitaxial growth process.
In FIG. 2, a silicon oxide film 10a is formed on an N-type silicon single crystal substrate 1 and patterned.
The recessed portion H is formed by undercutting the portion from which the oxide film has been removed, and selective epitaxial growth is performed with P-type silicon having a boron concentration of 10 18 cm −3 to grow P + single crystal silicon 11 to close the recessed portion. Next, thereon P-type silicon of the boron concentration 3 × 10 19 cm -3, P ++ monocrystalline silicon 12 is grown, further P-type silicon of boron concentration of 1 × 10 17 cm -3 thereon Thus, P + single crystal silicon 13 is grown (later, the P ++ single crystal silicon layer becomes a vibrator).

図3は酸化膜形成とパターニングの工程を示している。
図3において、P単結晶シリコン13上を含む基板表面にシリコン酸化膜10bを形成しパターニングする。酸化膜を除去した凹部Dで示す部分が、シェルの基板への接地部となる。
FIG. 3 shows the steps of oxide film formation and patterning.
In FIG. 3, a silicon oxide film 10b is formed and patterned on the surface of the substrate including on the P + single crystal silicon 13. The portion indicated by the recess D from which the oxide film has been removed becomes a grounding portion of the shell to the substrate.

図4は窒化膜形成とパターニングの工程を示している。
図4において、凹部Dを含む基板表面にシリコン窒化膜13を形成し、パターニングする。P++単結晶シリコン12a上のP単結晶シリコン13、シリコン酸化膜10bおよびシリコン窒化膜14をエッチングした部分が、振動子上のギャップとなる。これらの膜厚,振動子の面積により静電容量が決まる。従ってこれらの値を所望の静電容量が得られるように調整しておくことで、振動子の駆動、検出のための静電容量を最適化することができる。
FIG. 4 shows nitride film formation and patterning steps.
In FIG. 4, a silicon nitride film 13 is formed on the substrate surface including the recess D and patterned. P ++ P + monocrystalline silicon 13 on a single crystal silicon 12a, a silicon oxide film 10b and the silicon nitride film 14 was etched portion becomes a gap on the vibrator. The capacitance is determined by the film thickness and the area of the vibrator. Accordingly, by adjusting these values so that a desired capacitance can be obtained, the capacitance for driving and detecting the vibrator can be optimized.

図5はP++ポリシリコン形成とパターニングの工程を示している。
図5において、P++ポリシリコン15を全面に形成し、パターニングにより犠牲層エッチングのためのエッチング液導入穴Eを形成する。このP++ポリシリコンが、後にシェル及び電極取り出しのための配線となる。配線は、P++/P単結晶シリコンを利用することや、選択エピタキシャル成長前にシリコン基板への不純物拡散をすることで形成することも可能である。配線とシリコン基板との間の寄生容量が最も小さくなるよう選択するのが良い。
FIG. 5 shows the steps of P ++ polysilicon formation and patterning.
In FIG. 5, P ++ polysilicon 15 is formed on the entire surface, and an etching solution introduction hole E for sacrificial layer etching is formed by patterning. The P ++ polysilicon, a wiring for taking out the shell and the electrode later. The wiring can also be formed by using P ++ / P + single crystal silicon or by diffusing impurities into the silicon substrate before selective epitaxial growth. It is preferable to select the parasitic capacitance between the wiring and the silicon substrate to be the smallest.

図6は犠牲層(酸化膜)エッチング工程を示している。
図6において、エッチング液の導入穴Eから弗酸を流入させシリコン窒化膜14、シリコン酸化膜12bを除去する。シェルの基板への接地部は、シリコン窒化膜14のエッチング速度が遅いため、横方向では、シリコン窒化膜がエッチングストップ層となる。
FIG. 6 shows a sacrifice layer (oxide film) etching step.
In FIG. 6, hydrofluoric acid is introduced from the etching solution introduction hole E to remove the silicon nitride film 14 and the silicon oxide film 12b. Since the etching rate of the silicon nitride film 14 is slow at the ground portion of the shell to the substrate, the silicon nitride film serves as an etching stop layer in the lateral direction.

図7は犠牲層(P層)エッチング工程を示している。
図7において、P単結晶シリコン層13を、アルカリ溶液(ヒドラジン、KOH、TMAH等)により除去する。この時、P++単結晶シリコン12、P++ポリシリコン15は、高濃度に不純物導入されているため、エッチングされない。また、アルカリ溶液によるエッチング中に、N型シリコン基板に1〜2Vの電圧を印加しておくことにより、エッチングされないよう保護することができる。振動子の長さ方向は、シリコン単結晶の<111>方向のエッチング速度が遅いことを利用して、エッチングストップとする。
FIG. 7 shows a sacrificial layer (P + layer) etching step.
In FIG. 7, the P + single crystal silicon layer 13 is removed with an alkaline solution (hydrazine, KOH, TMAH, etc.). At this time, the P ++ single crystal silicon 12 and the P ++ polysilicon 15 are not etched because impurities are introduced at a high concentration. Further, by applying a voltage of 1 to 2 V to the N-type silicon substrate during etching with an alkaline solution, it can be protected from being etched. The length direction of the vibrator is set as an etching stop by utilizing the slow etching rate in the <111> direction of the silicon single crystal.

図1は減圧CVDポリシリコン封止工程を示している。
図1において、減圧CVD装置を用いて不純物をドープしていないポリシリコンによりエッチング液の導入穴Eをふさいで、微細な真空室5を形成する。減圧CVD装置を用いて形成したポリシリコンは、段差部のカバー性が非常に高く、安定に真空室を形成することができる。
FIG. 1 shows a low pressure CVD polysilicon sealing process.
In FIG. 1, a fine vacuum chamber 5 is formed by blocking an etching solution introduction hole E with polysilicon not doped with impurities using a low pressure CVD apparatus. Polysilicon formed using a low pressure CVD apparatus has a very high step coverage and can stably form a vacuum chamber.

不純物をドープしていないポリシリコンは、高抵抗であるが絶縁体ではない。そして、カバー性が非常に高いため、エッチング液導入穴をふさぐ際に、振動子表面やシェル裏面にも成膜されるが、図8に示すように薄膜として成長するため、A−A’間の抵抗値は低く、B−B’間の抵抗値は高い。そのため、バイアス電圧を安定に印加することができなくなったり、振動子/シェル間の電気抵抗が低くなり静電容量の変化を検出することが困難になることはない。   Polysilicon not doped with impurities has a high resistance but is not an insulator. And since the cover property is very high, when the etching solution introduction hole is closed, a film is also formed on the surface of the vibrator and the back of the shell. However, since it grows as a thin film as shown in FIG. Has a low resistance value and a high resistance value between BB '. Therefore, the bias voltage cannot be stably applied, and the electrical resistance between the vibrator and the shell is low, so that it is not difficult to detect a change in capacitance.

試作した素子では、真空室形成後の振動子とシェル間の抵抗を10MΩ以上となるように設計した。共振時の振動子の等価抵抗は100kΩ程度であり、これと比較して十分に大きいため、静電容量変化の検出に悪影響を与えることがない。また、バイアス電圧を安定に印加することができなくなることがないよう、振動子やシェルの表面に形成されるポリシリコンの膜厚方向の抵抗値を、数十kΩ以下となるように設計した。   The prototype device was designed so that the resistance between the vibrator and the shell after forming the vacuum chamber was 10 MΩ or more. The equivalent resistance of the vibrator at the time of resonance is about 100 kΩ, which is sufficiently large compared to this, so that it does not adversely affect the detection of a change in capacitance. In addition, the resistance value in the film thickness direction of the polysilicon formed on the surface of the vibrator or shell is designed to be several tens kΩ or less so that the bias voltage cannot be stably applied.

図9(a)は静電容量の変化を検出する際の振動子とシェルの隙間の関係を示す図である。図において、静電容量を大きく、つまり、C部を狭くすることで検出される信号を大きくすることができるが、C部やB部が狭くなるにつれて、振動子上下の犠牲層をエッチングすることが困難になる。この現象は、犠牲層をシリコンで形成し、アルカリ液によるエッチングを用いた場合には顕著である。
減圧CVD装置により形成したポリシリコンは、段差部(D)等のカバー性が非常に高く、図9(a)のような構造に成膜する場合、シェル内部にも表面と同様に成膜され、安定に真空室を形成できる。
FIG. 9A is a diagram showing the relationship between the gap between the vibrator and the shell when detecting a change in capacitance. In the figure, it is possible to increase the detected signal by increasing the capacitance, that is, by narrowing the C portion. However, as the C and B portions become narrower, the sacrificial layers above and below the vibrator are etched. Becomes difficult. This phenomenon is remarkable when the sacrificial layer is formed of silicon and etching with an alkaline solution is used.
The polysilicon formed by the low pressure CVD apparatus has a very high coverage such as the stepped portion (D), and when the film is formed in the structure as shown in FIG. A vacuum chamber can be formed stably.

シェル内部には、図9(a)中のB部が完全に埋まるまで成膜されるため、最終的なシェルと振動子間のギャップ(静電ギャップ)は、C−Bとなる。このため、C部とB部の高さの差を適切に設計することにより、C部やB部を広くしてエッチングを安定に行えるようにしつつ、最終的な静電ギャップ(C−B)を容易に狭くすることができる。   Since the film is formed in the shell until part B in FIG. 9A is completely filled, the final gap between the shell and the vibrator (electrostatic gap) is CB. For this reason, by appropriately designing the difference in height between the C part and the B part, the C part and the B part can be widened so that the etching can be stably performed, and the final electrostatic gap (C-B). Can be easily narrowed.

図9(b)はスパッタや蒸着を用いて成膜した場合を示すもので、封止が確実にできない状態を示している。
図9(c)は減圧CVDによりポリシリコンを用いて成膜した状態を示すもので、安定した成膜により確実に封止できる状態を示している。
FIG. 9B shows a case where a film is formed by sputtering or vapor deposition, and shows a state where sealing cannot be performed reliably.
FIG. 9C shows a state where a film is formed using polysilicon by low pressure CVD, and shows a state where sealing can be surely performed by stable film formation.

具体的には、振動子とシェル間の静電容量の変化を検出し、且つ、自励振駆動するに十分な信号強度を得るためには、振動子とシェル間の静電ギャップが1μm以下であることが望ましい。一方、アルカリ液によるエッチングを安定に行うためには、エッチング液を導入するギャップが1μm以上であることが望ましい。   Specifically, in order to detect a change in capacitance between the vibrator and the shell and to obtain a signal strength sufficient for self-excited driving, the electrostatic gap between the vibrator and the shell is 1 μm or less. It is desirable to be. On the other hand, in order to perform etching with an alkaline solution stably, it is desirable that the gap for introducing the etching solution is 1 μm or more.

B部を狭く、且つ、C部を広くすることは容易でないが、本発明によれば、最終的な振動子とシェル間の静電ギャップは、B−Cで決まるため、エッチング液を導入するギャップを広くしつつ、且つ、最終的な静電ギャップを容易に狭くすることができる。
実際に試作した素子では、B部を2μm、C部を1μm、最終的な静電ギャップを1μmとし、アルカリ液によるエッチングを安定に行い、且つ、十分な信号強度を得ることができた。
Although it is not easy to narrow the B part and the C part, according to the present invention, since the electrostatic gap between the final vibrator and the shell is determined by B-C, an etching solution is introduced. The final electrostatic gap can be easily narrowed while widening the gap.
In the actually fabricated device, the B part was 2 μm, the C part was 1 μm, the final electrostatic gap was 1 μm, the etching with an alkaline solution was stably performed, and sufficient signal intensity could be obtained.

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。
The above description merely shows a specific preferred embodiment for the purpose of explanation and illustration of the present invention.
Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes many changes and modifications without departing from the essence thereof.

本発明の実施形態の一例を示すトランスデューサの要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of the transducer which shows an example of embodiment of this invention. 図1の製作工程図である。FIG. 2 is a production process diagram of FIG. 1. 図1の製作工程図である。FIG. 2 is a production process diagram of FIG. 1. 図1の製作工程図である。FIG. 2 is a production process diagram of FIG. 1. 図1の製作工程図である。FIG. 2 is a production process diagram of FIG. 1. 図1の製作工程図である。FIG. 2 is a production process diagram of FIG. 1. 図1の製作工程図である。FIG. 2 is a production process diagram of FIG. 1. 減圧CVD装置を用いてポリシリコン薄膜を形成した場合の抵抗値の説明図である。It is explanatory drawing of resistance value at the time of forming a polysilicon thin film using a low pressure CVD apparatus. 減圧CVD装置を用いてポリシリコン薄膜を形成する場合のシェルと振動子およびシェルとシリコン基板間の隙間の関係を説明する図である。図である。It is a figure explaining the relationship of the clearance gap between a shell, a vibrator | oscillator, and a shell, and a silicon substrate in the case of forming a polysilicon thin film using a low pressure CVD apparatus. FIG. 従来の実施形態の一例を示すトランスデューサの要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of the transducer which shows an example of the conventional embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 単結晶基板
2 測定ダイアフラム
3 振動子
4 シェル
5 真空室
10 シリコン酸化膜
11,13 P単結晶シリコン
12 P++単結晶シリコン
14 シリコン窒化膜
15 P++ポリシリコン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Single crystal substrate 2 Measurement diaphragm 3 Vibrator 4 Shell 5 Vacuum chamber 10 Silicon oxide film 11, 13 P + Single crystal silicon 12 P ++ Single crystal silicon 14 Silicon nitride film 15 P ++ Polysilicon

Claims (2)

基板に設けられた振動子と、該振動子の周囲に隙間が維持されるように該振動子を囲み前記基板内に真空室を構成するシェルと、前記振動子を励振する励振手段と、前記振動子の振動を検出する励振検出手段とを具備する振動式トランスデューサにおいて、前記振動子を囲む真空室を形成するに際しては、振動子を囲む犠牲層を除去するために用いたエッチング液導入穴を減圧CVD装置を用いてポリシリコン膜により封止しつつ、振動子とシェル間の抵抗値を最適にし、振動子およびシェルを電極として静電容量により駆動させ、前記振動子に加えられた歪を共振周波数の変化として検出することを特徴とする振動式トランスデューサ。   A vibrator provided on a substrate, a shell that surrounds the vibrator so as to maintain a gap around the vibrator and constitutes a vacuum chamber in the substrate, excitation means for exciting the vibrator, In the vibratory transducer having an excitation detecting means for detecting vibration of the vibrator, when forming the vacuum chamber surrounding the vibrator, the etching solution introduction hole used for removing the sacrificial layer surrounding the vibrator is provided. While sealing with a polysilicon film using a low-pressure CVD apparatus, the resistance value between the vibrator and the shell is optimized, and the vibrator and the shell are driven by electrostatic capacity as an electrode, and the strain applied to the vibrator is reduced. A vibration type transducer that detects a change in resonance frequency. 1)単結晶基板に、絶縁膜を形成する工程。
2)絶縁膜を部分的に除去し、除去した個所をアンダーカットして、凹部を形成し、この凹部中に第1犠牲層を形成する工程。
3)第1犠牲層の上部に振動子を形成する工程。
4)振動子を含む基板上に第2犠牲層を形成する工程。
5)基板表面にシェル層を形成する工程。
6)シェル層にエッチング液導入穴を形成する工程。
6)第1犠牲層および第2犠牲層膜を除去する工程。
7)減圧CVD装置を用いてポリシリコン膜によりエッチング液の導入穴を封止する工程。
8)振動子及びシェルからの電気的配線を形成しボンディングパッド用の電極を形成する工程。
9)シリコン基板を裏面から薄肉化しダイアフラムを形成する工程。を含むことを特徴とする振動式トランスデューサの製造方法。
1) A step of forming an insulating film on a single crystal substrate.
2) A step of partially removing the insulating film, undercutting the removed portion to form a recess, and forming a first sacrificial layer in the recess.
3) A step of forming a vibrator on the first sacrificial layer.
4) A step of forming a second sacrificial layer on the substrate including the vibrator.
5) A step of forming a shell layer on the substrate surface.
6) A step of forming an etching solution introduction hole in the shell layer.
6) A step of removing the first sacrificial layer and the second sacrificial layer film.
7) A step of sealing the etching solution introduction hole with a polysilicon film using a low pressure CVD apparatus.
8) A step of forming an electrical wiring from the vibrator and shell to form an electrode for a bonding pad.
9) A step of thinning the silicon substrate from the back surface to form a diaphragm. The manufacturing method of the vibration type transducer characterized by the above-mentioned.
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