JPH10214978A - Semiconductor micromachine and its manufacture - Google Patents

Semiconductor micromachine and its manufacture

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JPH10214978A
JPH10214978A JP9033035A JP3303597A JPH10214978A JP H10214978 A JPH10214978 A JP H10214978A JP 9033035 A JP9033035 A JP 9033035A JP 3303597 A JP3303597 A JP 3303597A JP H10214978 A JPH10214978 A JP H10214978A
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JP
Japan
Prior art keywords
thin film
needle
based thin
polycrystalline
base material
Prior art date
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Pending
Application number
JP9033035A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Manabu Kato
加藤  学
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
Priority to JP9033035A priority Critical patent/JPH10214978A/en
Publication of JPH10214978A publication Critical patent/JPH10214978A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor micromachine in which dispersion in its characteristic is small and to provide its manufacturing method. SOLUTION: A semiconductor micromachine is provided with a substrate 12 and with a movable part 13 which is arranged so as to face the substrate 12 by keeping a gap part and which is supported by needlelike bodies 15. The moving part 13 is composed of a polycrystal Si thin film. The needlelike bodies 15 are composed of a polycrystal Si thin film constituted of crystal particles whose particle size is larger than that of the polycrystal Si thin film constituting the moving part 13. In addition, when the moving part 13 and the needlelike bodies 15 are formed, an Si thin film is formed on a substrate material on the side of the moving part and on a substrate material on the side of the needlelike bodies.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【技術分野】本発明は,各種微小センサ等に利用可能な
半導体マイクロマシン及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor micromachine that can be used for various kinds of microsensors and the like and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来技術】従来,大きさが微小である角速度センサ
(ジャイロセンサ),加速度センサ(Gセンサ),マイ
クロアクチュエーター等を作成する技術として,シリコ
ン等の半導体材料を利用したマイクロマシニング技術が
開発されている。この技術によれば,通常の半導体回路
等の作成技術を組み合わせ,1ミリ以下の微小な上記セ
ンサ等を作成することができる。このような技術により
作成された製品の一例として,以下に示すごとき角速度
センサとして機能する半導体マイクロマシンがある。
2. Description of the Related Art Conventionally, a micromachining technology using a semiconductor material such as silicon has been developed as a technology for producing an angular velocity sensor (gyro sensor), an acceleration sensor (G sensor), a microactuator, and the like having a small size. I have. According to this technique, it is possible to create the above-described sensor or the like as small as 1 mm or less by combining the techniques for creating a normal semiconductor circuit or the like. As an example of a product created by such a technique, there is a semiconductor micromachine that functions as an angular velocity sensor as described below.

【0003】後述の図1に示すごとく,上記半導体マイ
クロマシン1は,基板12と,該基板12に間隙部を設
けて対向配置されると共に,針状体15によって支持さ
れた可動部13と,該可動部13を挟み,その両側に対
向配置された一対の固定部17とよりなる。また,上記
可動部13は上記基板12に対し平行となるように配置
されてなる。また,上記可動部13は,その両側に一体
的に設けた駆動用電極部161を有している。
As shown in FIG. 1 to be described later, the semiconductor micromachine 1 includes a substrate 12, a movable portion 13 which is disposed to face the substrate 12 with a gap provided therebetween, and which is supported by a needle-like body 15. It comprises a pair of fixed parts 17 arranged opposite to each other with the movable part 13 interposed therebetween. The movable part 13 is arranged so as to be parallel to the substrate 12. The movable section 13 has a driving electrode section 161 provided integrally on both sides thereof.

【0004】後述の図3(b)に示すごとく,上記基板
12における上記可動部13との対向面には,該可動部
13との距離を検出するための距離検出用電極18が設
けてある。また,上記可動部13には,上記距離検出用
電極18と対になって動作する検出用電極部162が設
けてあり,距離検出用電極18と,検出用電極162よ
りなるコンデンサの静電容量を検出することにより,上
記可動部13と上記基板12との距離を検出する。
As shown in FIG. 3B described later, a distance detecting electrode 18 for detecting a distance from the movable portion 13 is provided on a surface of the substrate 12 facing the movable portion 13. . Further, the movable portion 13 is provided with a detection electrode portion 162 that operates in pairs with the distance detection electrode 18. The capacitance of the distance detection electrode 18 and the capacitor formed by the detection electrode 162 is provided. Is detected, the distance between the movable portion 13 and the substrate 12 is detected.

【0005】また,上記固定部17には,上記可動部1
3を振動させるための固定部側駆動用電極部171が設
けてある。上記固定部側駆動用電極部171と上記駆動
用電極部161とは,相互にかみ合うように配置されて
なり,両者の間には微細な隙間178が形成されてい
る。
[0005] The fixed part 17 is provided with the movable part 1.
A fixed-part-side driving electrode part 171 for vibrating 3 is provided. The fixed portion side drive electrode portion 171 and the drive electrode portion 161 are arranged so as to engage with each other, and a fine gap 178 is formed between the two.

【0006】上記半導体マイクロマシン1において,角
速度の検出は以下に示すごとく行なわれる。まず,上記
固定部側駆動用電極部171,上記駆動用電極部161
間に周期的な電圧を印加する。これにより,上記可動部
13において,上記基板12に対して平行方向の水平振
動が発生する。
In the semiconductor micromachine 1, the angular velocity is detected as described below. First, the fixed portion side drive electrode portion 171 and the drive electrode portion 161
A periodic voltage is applied in between. As a result, horizontal vibration in the direction parallel to the substrate 12 is generated in the movable portion 13.

【0007】この状態にある上記半導体マイクロマシン
1に対し,図1に示す回転軸の方向に,角速度ωとなる
回転運動を加える。これにより,上記可動部13にはコ
リオリ力による上記基板12に対する垂直方向への振動
が発生する。なお,上記水平方向への振動と垂直方向へ
の振動との間には,F=2mωv(ここにFはコリオリ
の力,mは可動部の質量,vは水平方向の可動部の速
度)という関係が成立し,水平振動の状態により垂直方
向への振動が決定される。
[0007] A rotational motion having an angular velocity ω is applied to the semiconductor micromachine 1 in this state in the direction of the rotation axis shown in FIG. As a result, a vibration is generated in the movable portion 13 in a direction perpendicular to the substrate 12 due to the Coriolis force. Note that between the horizontal vibration and the vertical vibration, F = 2 mωv (where F is the Coriolis force, m is the mass of the movable portion, and v is the speed of the horizontal movable portion). The relationship is established, and the vibration in the vertical direction is determined by the state of the horizontal vibration.

【0008】上記可動部13の垂直振動により,該可動
部13と基板12との間の間隙部の距離が,上記振動の
周期に従って変化する。ところで,上記検出用電極部1
62は針状体15,電極パッド158と電気的な導通が
とれており,該電極パッド158はアースされている。
このため,上記検出用電極部162は常時0Vに保持さ
れてなる。
[0008] Due to the vertical vibration of the movable part 13, the distance of the gap between the movable part 13 and the substrate 12 changes according to the period of the vibration. By the way, the detection electrode section 1
62 is electrically connected to the needle 15 and the electrode pad 158, and the electrode pad 158 is grounded.
Therefore, the detection electrode section 162 is always kept at 0V.

【0009】また,上記距離検出用電極18と上記検出
用電極部162はコンデンサを構成し,その容量は電極
間距離に反比例する。このため,上記距離検出用電極1
8に一定電圧を加えることにより,上記間隙部の距離の
変化を上記検出用電極部162と上記距離検出用電極1
8より構成されるコンデンサに蓄積される電荷の変動の
値として検出することができる。
The distance detecting electrode 18 and the detecting electrode portion 162 form a capacitor, and the capacitance is inversely proportional to the distance between the electrodes. Therefore, the distance detection electrode 1
By applying a constant voltage to the electrode 8, the change in the distance of the gap is detected by the detection electrode 162 and the distance detection electrode 1.
8 can be detected as a value of the variation of the electric charge stored in the capacitor composed of.

【0010】このような半導体マイクロマシン1は,従
来,以下に示すごとく,通常の半導体回路作製技術を利
用することにより作製されていた。即ち,後述の図2〜
図5に示すごとく,p型基板12に対して,n型のドー
パントのドーピングにより上記距離検出用電極18等を
予め作製した基板12を準備する。次いで,上記基板1
2の表面にエッチングストッパ層54を設け,更にその
表面にエッチング層55を設ける。
Conventionally, such a semiconductor micromachine 1 has been manufactured by using a normal semiconductor circuit manufacturing technique as shown below. That is, FIG.
As shown in FIG. 5, a substrate 12 in which the above-described distance detecting electrode 18 and the like have been prepared in advance by doping an n-type dopant on the p-type substrate 12 is prepared. Then, the substrate 1
2, an etching stopper layer 54 is provided on the surface, and an etching layer 55 is further provided on the surface thereof.

【0011】次に,フォトリソ工程によりレジストパタ
ーンを形成し,これをマスクとしてRIE(反応性イオ
ンエッチング,reactive ion etchi
ng)によりエッチング層55,エッチングストッパ層
54をエッチングし,針状体15と基板12とのコンタ
クトホールを形成する。
Next, a resist pattern is formed by a photolithography process, and using this as a mask, RIE (reactive ion etching, reactive ion etching) is performed.
ng), the etching layer 55 and the etching stopper layer 54 are etched to form a contact hole between the needle-like body 15 and the substrate 12.

【0012】次に,上記エッチング層55の表面に多結
晶Si系薄膜57を設けドーパントであるリンをイオン
注入によりドーピングする。その後,上記多結晶Si系
薄膜57のドーパントの活性化,内部応力緩和等の目的
から,これに対し熱処理を施す。なお,上記多結晶Si
系薄膜に代えて,非晶質Si系薄膜を用いることもでき
る。
Next, a polycrystalline Si-based thin film 57 is provided on the surface of the etching layer 55, and phosphorus as a dopant is doped by ion implantation. Thereafter, a heat treatment is performed on the polycrystalline Si-based thin film 57 for the purpose of activating the dopant and relaxing internal stress. The above polycrystalline Si
Instead of the system thin film, an amorphous Si system thin film can be used.

【0013】そして,上記熱処理の済んだ多結晶Si系
薄膜57に対し,フォトリソ工程及びRIEにより,上
記多結晶Si系薄膜57を所定の形状にエッチングす
る。これにより,上記可動部13,針状体15,固定部
17となる部分を作成する。
Then, the polycrystalline Si-based thin film 57 subjected to the heat treatment is etched into a predetermined shape by a photolithography process and RIE. As a result, portions that become the movable portion 13, the needle-like body 15, and the fixed portion 17 are created.

【0014】次に,上記可動部13,針状体15の下部
及びその近傍のエッチング層55を除去し(後述の図
2,図4参照),この部分を空隙部11となす。その
後,上記可動部13,固定部17,距離検出用電極18
に対し電圧印加用の電極パッドを適宜設けて,半導体マ
イクロマシン1となす。なお,上記工程では略したが,
各電極と各電極パッドを接続する配線はp型基板に対し
てn型にドーピングした領域,Si系薄膜57を用い,
別途配線を設けたりする。
Next, the etching layer 55 in the lower part of the movable part 13 and the needle-like body 15 and in the vicinity thereof is removed (see FIGS. 2 and 4 to be described later). Thereafter, the movable portion 13, the fixed portion 17, and the distance detecting electrode 18
A semiconductor micromachine 1 is provided by appropriately providing an electrode pad for voltage application. Although omitted in the above process,
The wiring connecting each electrode and each electrode pad uses an n-type doped region with respect to a p-type substrate, a Si-based thin film 57,
Separate wiring may be provided.

【0015】[0015]

【解決しようとする課題】しかしながら,上記従来の半
導体マイクロマシンには,以下に示す問題点があった。
即ち,上記針状体15及び上記可動部13は共に多結晶
(または非晶質)のSi系薄膜より構成されている。と
ころで,一般に単結晶の物質の強度等の機械的特性は,
その物質の大きさ,形状等によって決定される。ところ
が,多結晶または非晶質の物質の強度等の機械的特性は
一意的には決まらない。該多結晶または非晶質の物質を
作成する際の各種条件,環境等によりばらつきのある値
をとる。
However, the conventional semiconductor micromachine described above has the following problems.
That is, both the needle-like body 15 and the movable part 13 are formed of a polycrystalline (or amorphous) Si-based thin film. By the way, generally, mechanical properties such as strength of a single crystal material are
It is determined by the size and shape of the substance. However, mechanical properties such as strength of a polycrystalline or amorphous substance cannot be uniquely determined. It takes a value that varies depending on various conditions, environment, and the like when producing the polycrystalline or amorphous substance.

【0016】よって,上記針状体15が多結晶または非
晶質のSi系薄膜により形成されている場合には,製造
工程中の環境,製造条件の微妙な差異を原因として強度
等の機械的特性にばらつきが生じてしまう。
Therefore, when the needle-like body 15 is formed of a polycrystalline or amorphous Si-based thin film, mechanical factors such as strength due to slight differences in the environment and manufacturing conditions during the manufacturing process are caused. The characteristics will vary.

【0017】そして,上記半導体マイクロマシン1にお
いて,上記針状体15は可動部13を支持すると共に,
可動部13の振動の状態を決定する重要な部分である。
このため,上記針状体15においては,その強度等の機
械的特性にばらつきの少ないことが要求される。なぜな
ら,上記針状体15における機械的特性が変化すること
により,該針状体15におけるバネ定数等も変化してし
まうためである。以上により,従来の多結晶(または非
晶質)のSi系薄膜よりなる針状体を有する半導体マイ
クロマシンは,その特性に大きなばらつきが存在する。
In the semiconductor micromachine 1, the needle 15 supports the movable portion 13 and
This is an important part that determines the state of vibration of the movable part 13.
For this reason, the needle-like body 15 is required to have little variation in mechanical properties such as strength. This is because the mechanical characteristics of the needle-like body 15 change, so that the spring constant and the like of the needle-like body 15 also change. As described above, the characteristics of a conventional semiconductor micromachine having a needle-shaped body made of a polycrystalline (or amorphous) Si-based thin film have large variations.

【0018】このようなばらつきのある半導体マイクロ
マシンの中でも特に上述した角速度センサとして作用す
る半導体マイクロマシンにおいては,その検出された角
速度の値が不正確となる。なお,この問題は,例えばマ
イクロアクチュエータとして機能する半導体マイクロマ
シンにおいても同様に発生する。
Among the semiconductor micromachines having such variations, especially in the semiconductor micromachine acting as the above-mentioned angular velocity sensor, the detected angular velocity value becomes inaccurate. This problem also occurs in a semiconductor micromachine functioning as a microactuator, for example.

【0019】本発明は,かかる問題点に鑑み,特性にば
らつきの少ない,半導体マイクロマシン及びその製造方
法を提供しようとするものである。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor micromachine and a method of manufacturing the same, which have less variation in characteristics.

【0020】[0020]

【課題の解決手段】請求項1の発明は,基板と,該基板
に間隙部を設けて対向配置されると共に針状体によって
支持された可動部とを有する半導体マイクロマシンにお
いて,上記可動部は多結晶Si系薄膜または非晶質Si
系薄膜よりなり,上記針状体は単結晶Si系薄膜よりな
る,または,上記可動部は非晶質Si系薄膜よりなり,
上記針状体は多結晶Si系薄膜よりなる,または,上記
可動部及び上記針状体は共に多結晶Si系薄膜よりな
り,かつ上記針状体は,上記可動部を構成する多結晶S
i系薄膜よりも大きな粒径を有する結晶粒より構成され
た多結晶Si系薄膜よりなることを特徴とする半導体マ
イクロマシンにある。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor micromachine having a substrate and a movable portion which is provided to face the substrate with a gap provided therebetween and which is supported by a needle-like body. Crystalline Si-based thin film or amorphous Si
The acicular body is made of a single-crystal Si-based thin film, or the movable part is made of an amorphous Si-based thin film,
The needle-like body is made of a polycrystalline Si-based thin film, or both the movable part and the needle-like body are made of a polycrystalline Si-based thin film, and the needle-like body is made of a polycrystalline silicon constituting the movable part.
There is provided a semiconductor micromachine comprising a polycrystalline Si-based thin film composed of crystal grains having a larger particle diameter than the i-based thin film.

【0021】本発明の作用につき,以下に説明する。本
発明にかかる半導体マイクロマシンにおいて,上記可動
部は多結晶Si系薄膜または非晶質Si系薄膜よりな
り,上記針状体は単結晶Si系薄膜よりなる。または,
上記可動部は非晶質Si系薄膜よりなり,上記針状体は
多結晶Si薄膜よりなる。
The operation of the present invention will be described below. In the semiconductor micromachine according to the present invention, the movable portion is made of a polycrystalline Si-based thin film or an amorphous Si-based thin film, and the needle is made of a single-crystal Si-based thin film. Or
The movable part is made of an amorphous Si-based thin film, and the needle-like body is made of a polycrystalline Si thin film.

【0022】または,上記可動部は多結晶Si系薄膜よ
りなり,上記針状体は上記可動部を構成する多結晶Si
系薄膜よりも大きな粒径を有する結晶粒より構成された
多結晶Si系薄膜よりなる。即ち,本発明にかかる針状
体は,上記可動部を構成する多結晶Si系薄膜または非
晶質Si系薄膜よりも,より単結晶Si系薄膜に近い結
晶構造を有するSi系薄膜よりなる。
Alternatively, the movable part is made of a polycrystalline Si-based thin film, and the needle-like body is made of polycrystalline Si constituting the movable part.
It is composed of a polycrystalline Si-based thin film composed of crystal grains having a larger particle diameter than the system-based thin film. That is, the needle-shaped body according to the present invention is made of a Si-based thin film having a crystal structure closer to a single-crystal Si-based thin film than the polycrystalline Si-based thin film or the amorphous Si-based thin film constituting the movable portion.

【0023】ところで,単結晶の物質における機械的特
性は結晶の大きさと形状に依存するため,大きさと形状
がほぼ同一である単結晶Si薄膜よりなる針状体間には
機械的特性のばらつきが殆ど存在しない。また,完全な
単結晶ではなくとも,その結晶粒がある程度大きい場
合,即ち近似的に単結晶とみなすことができる程度に大
きい結晶粒を有する多結晶Si系薄膜よりなる針状体に
おいても,機械的特性のばらつきは殆ど存在しない。
Since the mechanical properties of a single-crystal substance depend on the size and shape of the crystal, the mechanical properties of the single-crystal Si thin film having substantially the same size and shape vary between needles. Almost no. Even if the crystal grains are not perfect single crystals, but the crystal grains are large to some extent, that is, a needle-like body made of a polycrystalline Si-based thin film having crystal grains large enough to be regarded as a single crystal, There is almost no variation in the characteristic.

【0024】また,上記針状体における結晶粒の粒径が
特に可動部の結晶粒の粒径よりも大きい場合には,バネ
として作用する上記針状体中において結晶の不連続面が
少なく,機械的特性の不確定要素が減少する。即ち,機
械的特性のばらつきが小さくなる。
Further, when the grain size of the crystal grains in the needle-shaped body is particularly larger than the grain size of the crystal grains in the movable portion, the discontinuous plane of the crystal is small in the needle-shaped body acting as a spring. Uncertainties in mechanical properties are reduced. That is, variation in mechanical characteristics is reduced.

【0025】そして,上記針状体は上記可動部を支持す
ると共に,該可動部の振動の状態を決定する重要な部分
である。上述したごとく,本発明にかかる半導体マイク
ロマシンにおいては上記針状体に機械的特性のばらつき
が殆ど存在しない。よって,上記針状体のバネ定数(即
ち可動部の振動の状態についてもっとも影響のあるパラ
メーターである。)等についてもばらつきが殆ど存在し
ない。このため,本発明にかかる半導体マイクロマシン
は,その特性にばらつきの少ない優れた半導体マイクロ
マシンである。
The needle-like body is an important part that supports the movable part and determines the state of vibration of the movable part. As described above, in the semiconductor micromachine according to the present invention, there is almost no variation in the mechanical characteristics of the needle-shaped body. Therefore, there is almost no variation in the spring constant of the needle-like body (that is, the parameter that most affects the state of vibration of the movable portion). For this reason, the semiconductor micromachine according to the present invention is an excellent semiconductor micromachine with small variations in its characteristics.

【0026】よって,上記半導体マイクロマシンが従来
技術及び実施形態例において示したごとき角速度センサ
として機能するものである場合には,上記針状体のバネ
定数にばらつきが殆ど存在しないため,上記可動部の水
平振動にばらつきが殆ど存在しない。このため,精度よ
く角速度を検出することができる。また,上記半導体マ
イクロマシンが加速度センサ等である場合も,上記針状
体が垂直方向へ働く力に対するバネとして作用すること
から,同様に精度よく加速度を検出することができる。
Therefore, when the semiconductor micromachine functions as an angular velocity sensor as shown in the prior art and the embodiment, since there is almost no variation in the spring constant of the needle-like body, There is almost no variation in horizontal vibration. Therefore, the angular velocity can be accurately detected. Also, when the semiconductor micromachine is an acceleration sensor or the like, the needle can act as a spring against a force acting in the vertical direction, so that the acceleration can be detected with high accuracy.

【0027】また,上記半導体マイクロマシンがマイク
ロアクチュエータである場合も,上記針状体が上記可動
部を支持するバネとして作用することから,動作のばら
つきの低減という効果を得ることができる。
Also, when the semiconductor micromachine is a microactuator, the needle-like body acts as a spring supporting the movable part, so that the effect of reducing the variation in operation can be obtained.

【0028】以上のように,本発明によれば,特性にば
らつきの少ない,半導体マイクロマシンを提供すること
ができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor micromachine having less variation in characteristics.

【0029】なお,上記Si系薄膜としては,例えば,
いわゆるIV族半導体よりなるSi,Ge,Six Ge
1-x ,C(ダイヤモンド),SiC,Six Gey
(1-x-y) ,Gex 1-x 等の薄膜を用いることができ
る。
As the Si-based thin film, for example,
Si consisting called group IV semiconductor, Ge, Si x Ge
1-x, C (diamond), SiC, Si x Ge y C
Thin films such as (1-xy) and Ge x C 1-x can be used.

【0030】また,上記基板としては,単結晶シリコン
基板,多結晶シリコン基板,ガラス基板,単結晶サファ
イア基板,ステンレス基板等を用いることができる。上
記単結晶シリコン基板は入手容易であるため,半導体マ
イクロマシンの生産性を高めることができる。また,半
導体マイクロマシンの製造プロセスを通常のLSI製造
プロセスと併用することができる。
Further, as the substrate, a single crystal silicon substrate, a polycrystalline silicon substrate, a glass substrate, a single crystal sapphire substrate, a stainless steel substrate or the like can be used. Since the single crystal silicon substrate is easily available, the productivity of the semiconductor micromachine can be increased. Further, the manufacturing process of a semiconductor micromachine can be used together with a normal LSI manufacturing process.

【0031】上記多結晶シリコン基板は安価に入手する
ことができる。このため,半導体マイクロマシンの製造
コスト等を安価とすることができる。また,上記ガラス
基板は安価であり,また入手しやすい材料であるため,
半導体マイクロマシンの製造コスト等を安価とすること
ができる。
The above-mentioned polycrystalline silicon substrate can be obtained at low cost. Therefore, the manufacturing cost of the semiconductor micromachine can be reduced. In addition, since the above glass substrate is an inexpensive and easily available material,
The manufacturing cost of the semiconductor micromachine can be reduced.

【0032】次に,請求項2の発明は,基板と,該基板
に間隙部を設けて対向配置されると共に針状体によって
支持された可動部とを有する半導体マイクロマシンであ
って,上記可動部は多結晶Si系薄膜または非晶質Si
系薄膜よりなり,上記針状体は単結晶Si系薄膜よりな
る,または,上記可動部は非晶質Si系薄膜よりなり,
上記針状体は多結晶Si系薄膜よりなる,または,上記
可動部及び上記針状体は共に多結晶Si系薄膜よりな
り,かつ上記針状体は,上記可動部を構成する多結晶S
i系薄膜よりも大きな粒径を有する結晶粒より構成され
た多結晶Si系薄膜よりなることを特徴とする半導体マ
イクロマシンを製造するに当たり,上記可動部及び上記
針状体の作成に当たっては,まず,上記基板に対し,可
動部となるSi系薄膜を形成するための可動部側下地材
と,針状体となるSi系薄膜を形成するための針状体側
下地材とを形成し,次いで,上記可動部側下地材及び上
記針状体側下地材の表面に対しSi系薄膜を形成すると
共に,該Si系薄膜の形成の初期段階においては,上記
可動部側下地材における核密度は,上記針状体側下地材
の核密度よりも高く保持してあり,次いで,上記Si系
薄膜を上記可動部及び上記針状体の形状に加工し,その
後,上記可動部側下地材及び上記針状体側下地材を除去
し,上記間隙部を形成することを特徴とする半導体マイ
クロマシンの製造方法にある。
Next, a second aspect of the present invention is a semiconductor micromachine having a substrate and a movable portion which is disposed opposite to the substrate with a gap provided therebetween and supported by a needle-like body. Is a polycrystalline Si-based thin film or amorphous Si
The acicular body is made of a single-crystal Si-based thin film, or the movable part is made of an amorphous Si-based thin film,
The needle-like body is made of a polycrystalline Si-based thin film, or both the movable part and the needle-like body are made of a polycrystalline Si-based thin film, and the needle-like body is made of a polycrystalline silicon constituting the movable part.
In manufacturing a semiconductor micromachine characterized by comprising a polycrystalline Si-based thin film composed of crystal grains having a grain size larger than that of the i-based thin film, first, in preparing the movable part and the needle-like body, first, On the substrate, a movable portion-side base material for forming a Si-based thin film serving as a movable portion and a needle-shaped body-side base material for forming a Si-based thin film serving as a needle-like body are formed. An Si-based thin film is formed on the surfaces of the movable portion-side base material and the needle-shaped body-side base material, and in an initial stage of the formation of the Si-based thin film, the nucleus density of the movable portion-side base material is the needle-like shape. The nucleus density of the body-side base material is kept higher than that of the body-side base material, and then the Si-based thin film is processed into the shape of the movable part and the needle-like body. And remove the above gap In a method of manufacturing a semiconductor micromachine which is characterized in that formed.

【0033】上記製造方法において,上記基板には,可
動部となるSi系薄膜を形成する可動部側下地材と,針
状体となるSi系薄膜を形成する針状体側下地材とが設
けてなり,ここに対しSi系薄膜が下記の条件のもとで
形成される。ここに条件とは,上記Si系薄膜の形成の
初期段階においては,上記可動部側下地材における核密
度は,上記針状体側下地材の核密度よりも高く保持され
てなることである。
In the above manufacturing method, the substrate is provided with a movable portion-side base material for forming a Si-based thin film serving as a movable portion and a needle-shaped body-side base material for forming a needle-shaped Si-based thin film. In this case, a Si-based thin film is formed under the following conditions. Here, the condition is that in the initial stage of the formation of the Si-based thin film, the nucleus density of the movable portion-side base material is maintained higher than the nucleus density of the needle-shaped body-side base material.

【0034】ところで,後述する図8に示すごとく,よ
り結晶核の密度が高い部分,即ち核密度の高い部分にお
いては,結晶核相互間の距離が短いことから,結晶粒は
あまり大きく成長することができない。一方,結晶核の
密度が低い部分,即ち核密度の低い部分においては,結
晶核相互間の距離にゆとりがあるため,結晶粒は充分成
長することができる。これらのことより,本発明によれ
ば可動部の結晶粒よりも針状体の結晶粒を大きくするこ
とができる。
By the way, as shown in FIG. 8 to be described later, in the portion where the crystal nucleus density is higher, that is, in the portion where the nucleus density is higher, the crystal grain grows too large because the distance between the crystal nuclei is short. Can not. On the other hand, in a portion where the density of crystal nuclei is low, that is, in a portion where the nucleus density is low, there is a sufficient distance between the crystal nuclei, so that the crystal grains can grow sufficiently. From these facts, according to the present invention, the crystal grains of the needle-shaped body can be made larger than the crystal grains of the movable part.

【0035】このため,上述の請求項1において示した
ごとき,上記針状体を,上記可動部を構成する多結晶S
i系薄膜または非晶質Si系薄膜よりも,より単結晶S
i系薄膜に近い結晶構造を有するSi系薄膜より構成す
ることができる。よって,上記針状体における機械的特
性のばらつきの殆ど存在しない半導体マイクロマシンを
得ることができる。
For this reason, as described in claim 1, the needle-like body is replaced with a polycrystalline S
Single-crystal S than i-based thin film or amorphous Si-based thin film
It can be composed of a Si-based thin film having a crystal structure close to the i-based thin film. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor micromachine having almost no variation in mechanical characteristics of the needle-like body.

【0036】以上により,本発明によれば,特性にばら
つきの少ない,半導体マイクロマシンの製造方法を提供
することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a semiconductor micromachine having less variation in characteristics.

【0037】なお,上記可動部側下地材としては,例え
ばエッチング液により除去可能なエッチング層の表面に
SiO2 膜,SiN膜等を形成したものを用いることが
できる。また,上記針状体側下地材としては,同じくエ
ッチング液により除去可能なエッチング層を用いること
ができる。
As the movable portion base material, for example, a material in which an SiO 2 film, a SiN film, or the like is formed on the surface of an etching layer that can be removed by an etching solution can be used. Also, as the needle-shaped base material, an etching layer which can be removed by an etching solution can be used.

【0038】この場合,上記エッチング層としては,リ
ンガラス,砒素ガラス,SiO2 等を用いることができ
る。また,上記エッチング液としては,フッ酸,バファ
ードフッ酸等を用いることができる。そして,上記可動
部の下部のエッチング層と上記針状体の下部のエッチン
グ層とは同一のエッチング層により構成されていること
が好ましい(図6(a−1),図6(a−2)参照)。
In this case, as the etching layer, phosphor glass, arsenic glass, SiO 2 or the like can be used. Further, as the etching solution, hydrofluoric acid, buffered hydrofluoric acid, or the like can be used. Further, it is preferable that the etching layer below the movable part and the etching layer below the needle-like body are formed of the same etching layer (FIGS. 6A-1 and 6A-2). reference).

【0039】次に,請求項3の発明のように,上記Si
系薄膜の形成にあたっては,原料ガスとして,Si
4 ,GeH4 ,CH4 より選ばれる少なくとも一種を
用いることが好ましい。上記原料ガスにより形成される
Si系薄膜はIV族半導体よりなる半導体薄膜となる。
このため,上記Si系薄膜の導電性を制御する不純物と
しては,通常の単結晶Siの導電性制御に使用されるも
のと同じものを使用することができる。このため,可動
部内に電極または配線を容易に形成することができる。
Next, according to the third aspect of the present invention, the Si
When forming a system-based thin film, Si
H 4, GeH 4, it is preferable to use at least one selected from CH 4. The Si-based thin film formed by the source gas becomes a semiconductor thin film made of a group IV semiconductor.
For this reason, the same impurity used for controlling the conductivity of normal single-crystal Si can be used as the impurity for controlling the conductivity of the Si-based thin film. Therefore, an electrode or a wiring can be easily formed in the movable portion.

【0040】次に,請求項4の発明のように,上記針状
体側下地材としては,上記可動部側下地材として選択し
た物質よりも,Si3 4 >SiN>SiON>SiO
2 >BSG(ボロンガラス)>PSG(リンガラス)>
BPSG(ボロフォスホシリケートガラス)という順位
において,より下位の物質を選択することが好ましい。
即ち,例えば可動部側下地材としてSiO2 を選択した
場合には,針状体側下地材とし,それよりも下位のBS
G,PSG,又はBPSGを選択する。
Next, as in the fourth aspect of the present invention, the needle-like body-side base material is more Si 3 N 4 >SiN>SiON> SiO 2 than the material selected as the movable part-side base material.
2 > BSG (boron glass)> PSG (phosphorus glass)>
It is preferable to select a lower material in the order of BPSG (borophosphosilicate glass).
That is, for example, if you select the SiO 2 as a movable side base material, a needle-like side base material, lower BS than
Select G, PSG, or BPSG.

【0041】上記不等式は,結晶粒の形成のし易さを示
しているので,これにより,針状体側下地材の核密度を
低くすることができる。また,本請求項に示すごとき物
質にて針状体側下地材,可動部側下地材を形成すること
により,他の処理・操作を行うことなく,自然と針状体
側の結晶粒の大きさを大きくすることができる。
Since the above inequality indicates the ease of forming crystal grains, it is possible to lower the nucleus density of the acicular body-side base material. Further, by forming the needle-shaped body-side base material and the movable part-side base material with the substance as described in the present claim, the size of the crystal grains on the needle-shaped body can be naturally reduced without performing other processing and operations. Can be bigger.

【0042】また,請求項5の発明は,基板と,該基板
に間隙部を設けて対向配置されると共に針状体によって
支持された可動部とを有する半導体マイクロマシンであ
って,上記可動部は多結晶Si系薄膜または非晶質Si
系薄膜よりなり,上記針状体は単結晶Si系薄膜よりな
る,または,上記可動部は非晶質Si系薄膜よりなり,
上記針状体は多結晶Si系薄膜よりなる,または,上記
可動部及び上記針状体は共に多結晶Si系薄膜よりな
り,かつ上記針状体は,上記可動部を構成する多結晶S
i系薄膜よりも大きな粒径を有する結晶粒より構成され
た多結晶Si系薄膜よりなることを特徴とする半導体マ
イクロマシンを製造するに当たり,上記可動部及び上記
針状体の作成に当たっては,まず,上記基板に対し下地
材を形成し,次いで,上記下地材に対し,Si系薄膜を
形成し,次いで,上記Si系薄膜を上記可動部及び上記
針状体の形状に加工すると共に,上記針状体となる部分
のSi系薄膜を選択的に加熱し,次いで,上記下地材を
除去し,上記間隙部を形成することを特徴とする半導体
マイクロマシンの製造方法にある。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor micromachine having a substrate and a movable portion which is disposed to face the substrate with a gap therebetween and is supported by a needle-like body. Polycrystalline Si-based thin film or amorphous Si
The acicular body is made of a single-crystal Si-based thin film, or the movable part is made of an amorphous Si-based thin film,
The needle-like body is made of a polycrystalline Si-based thin film, or both the movable part and the needle-like body are made of a polycrystalline Si-based thin film, and the needle-like body is made of a polycrystalline silicon constituting the movable part.
In manufacturing a semiconductor micromachine characterized by comprising a polycrystalline Si-based thin film composed of crystal grains having a grain size larger than that of the i-based thin film, first, in preparing the movable part and the needle-like body, first, A base material is formed on the substrate, a Si-based thin film is formed on the base material, and then the Si-based thin film is processed into the shape of the movable part and the needle-like body. A method for manufacturing a semiconductor micromachine characterized by selectively heating a Si-based thin film in a body portion, removing the base material, and forming the gap.

【0043】上記Si系薄膜の形成は,CVD法,スパ
ッタ法,蒸着法により行うことができる。次に,上記S
i系薄膜へのドーピングは,Si系薄膜の形成と同時に
ドーピングしてもよいが,上記Si系薄膜の形成後に,
イオン注入,固相拡散,気相拡散等の手段によりドーピ
ングすることもできる。また,上記選択的加熱として
は,針状体となる部分のSi系薄膜のみを選択して加熱
する方法,または,上記針状体となる部分のSi系薄膜
を,少なくとも上記可動部となる部分のSi系薄膜より
も高温で加熱する方法を挙げることができる。
The Si-based thin film can be formed by a CVD method, a sputtering method, or a vapor deposition method. Next, the S
The doping of the i-based thin film may be performed simultaneously with the formation of the Si-based thin film.
Doping can also be performed by means such as ion implantation, solid phase diffusion, and gas phase diffusion. As the selective heating, a method of selectively heating only the Si-based thin film in a portion to be a needle-like body or a method of heating the Si-based thin film in the portion to be a needle-like body to at least a portion to be a movable portion And heating at a higher temperature than the Si-based thin film.

【0044】本請求項にかかる製造方法においては,針
状体及び可動部を同一のSi系薄膜より作成し,上記針
状体となる部分のSi系薄膜についてはこれを選択的に
加熱してなる。上記選択的な加熱により針状体となる部
分のSi系薄膜の結晶粒においては,これを構成する各
原子の再配列が発生する。このため,この部分にはより
大きな結晶粒が形成され,この部分の結晶性が高くな
る。
In the manufacturing method according to the present invention, the needle-like body and the movable portion are formed from the same Si-based thin film, and the Si-based thin film in the portion to be the needle-like body is selectively heated. Become. In the crystal grains of the Si-based thin film in the portion that becomes the needle-like body due to the selective heating, rearrangement of the atoms constituting the Si-based thin film occurs. For this reason, larger crystal grains are formed in this portion, and the crystallinity of this portion is increased.

【0045】よって,上述の請求項1において示したご
とく,本発明の製造方法によれば,上記針状体は,上記
可動部を構成する多結晶Si系薄膜または非晶質Si系
薄膜よりも,より単結晶Si系薄膜に近い結晶構造を有
するSi系薄膜よりなる半導体マイクロマシンを製造す
ることができる。よって,針状体における機械的特性の
ばらつきの殆ど存在しない半導体マイクロマシンを得る
ことができる。
Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, as described in claim 1 above, the needle-like body is made smaller than the polycrystalline Si-based thin film or the amorphous Si-based thin film constituting the movable part. Thus, a semiconductor micromachine made of a Si-based thin film having a crystal structure closer to a single-crystal Si-based thin film can be manufactured. Therefore, it is possible to obtain a semiconductor micromachine having almost no variation in mechanical characteristics of the needle-shaped body.

【0046】次に,請求項6の発明によれば,上記Si
系薄膜には上記選択的な加熱の際の熱膨張による破損防
止用の保護膜を設けてなり,該保護膜を形成した後,上
記針状体となる部分のSi系薄膜を選択的に加熱するこ
とが好ましい。これにより,上記Si系薄膜の熱膨張に
よる破損を抑制して,針状体となるSi系薄膜の結晶粒
を成長させることができる。なお,上記保護膜として
は,例えば,SiN,SiON,SiO2 ,PSG,砒
素ガラス等を用いることができる。
Next, according to the invention of claim 6, the above Si
The protective thin film is provided with a protective film for preventing breakage due to thermal expansion during the selective heating. After the protective film is formed, the portion of the Si-based thin film to be the needle-like body is selectively heated. Is preferred. This makes it possible to suppress the damage of the Si-based thin film due to thermal expansion and grow the crystal grains of the Si-based thin film serving as needles. As the protective film, for example, SiN, SiON, SiO 2 , PSG, arsenic glass, or the like can be used.

【0047】次に,請求項7の発明のように,上記加熱
における加熱手段としては,レーザー光,ランプ光また
は電流のいずれか一種より選択することが好ましい。こ
れにより,必要な部分にのみ熱エネルギーの供給が可能
となり,加熱の選択性を高めることができる。
Next, as in the seventh aspect of the present invention, it is preferable that the heating means in the heating be selected from any one of laser light, lamp light and current. This makes it possible to supply heat energy only to a necessary part, and to enhance heating selectivity.

【0048】次に,請求項8の発明のように,上記加熱
における加熱手段は,レーザー光,またはランプ光であ
り,これらの光は針状体の太さ程度に絞られていること
が好ましい。これにより,針状体となる部分のSi系薄
膜を選択的かつ効率よく加熱することができる。なお,
上記基板が単結晶Si基板より構成されている場合に
は,上記Si系薄膜と上記基板とが接合する部分を出発
点とし,ここより可動部となる部分のSi系薄膜に向け
て上記レーザー光またはランプ光を照射することが好ま
しい。これにより,基板における結晶情報を針状体とな
るSi系薄膜が得ることができ,単結晶Si系薄膜より
なる針状体を作成することができる。
Next, as in the eighth aspect of the present invention, the heating means in the heating is a laser beam or a lamp beam, and it is preferable that these beams are narrowed down to a thickness of a needle-like body. . Thus, the Si-based thin film in the portion that becomes the needle-like body can be selectively and efficiently heated. In addition,
When the substrate is composed of a single-crystal Si substrate, the laser beam is directed to a portion where the Si-based thin film and the substrate are joined, starting from the portion where the Si-based thin film is joined to the substrate, and moving toward the movable portion. Alternatively, irradiation with lamp light is preferred. As a result, it is possible to obtain a Si-based thin film that becomes a needle-like body from the crystal information on the substrate, and to form a needle-like body made of a single-crystal Si-based thin film.

【0049】次に,請求項9の発明のように,上記針状
体となる部分のSi系薄膜の光吸収率を,上記可動部と
なる部分のSi系薄膜の光吸収率よりも高くすることが
好ましい。これにより,レーザー光またはランプ光によ
る加熱の際に,針状体となる部分のSi系薄膜を選択的
かつ効率よく加熱することができる。
Next, as in the ninth aspect of the present invention, the light absorption of the Si-based thin film in the portion serving as the needle-like body is made higher than the light absorption of the Si-based thin film in the portion serving as the movable portion. Is preferred. Thereby, when heating by laser light or lamp light, the Si-based thin film in the portion that becomes the needle-like body can be selectively and efficiently heated.

【0050】また,上記光吸収率の制御方法としては,
以下に示す請求項10のごとき,単層または多層状の膜
を設ける方法がある。他には,Si系薄膜の下部の下地
層に対し膜厚制御を施し,これを単層または多層とする
ことが好ましい。これにより,上記下地層における光の
反射率を変えることができ,よって,Si系薄膜の光吸
収率を変化させることができる。
As a method of controlling the light absorption rate,
There is a method of providing a single-layer or multi-layer film as described in claim 10 below. Alternatively, it is preferable to control the film thickness of the underlying layer below the Si-based thin film, and to form a single layer or a multilayer. This makes it possible to change the light reflectance of the underlayer, and thus the light absorptance of the Si-based thin film.

【0051】また,上記Si系薄膜における針状体とな
る部分の表面または下部に対し,上記Si系薄膜よりも
バンドギャップの狭い半導体層を設けることが好まし
い。これにより上記Si系薄膜には吸収されず,上記半
導体層のみに吸収可能な波長を選択して照射することに
より,針状体となる部分のSi系薄膜を容易に選択かつ
効率的に加熱することができる。
Preferably, a semiconductor layer having a narrower band gap than that of the Si-based thin film is provided on a surface or a lower portion of a portion of the Si-based thin film which will be a needle-like body. Thus, by selecting and irradiating a wavelength which is not absorbed by the Si-based thin film but can be absorbed only by the semiconductor layer, the Si-based thin film in a portion to be a needle is easily and efficiently heated. be able to.

【0052】次に,請求項10の発明のように,上記S
i系薄膜には,SiN膜,SiON膜,SiO2 膜が単
層または多層状に設けてあることが好ましい。これによ
り,針状体となる部分のSi系薄膜を選択的かつ効率よ
く加熱することができる。なお,上記針状体となる部分
のSi系薄膜は光吸収率が高くなるように,可動部とな
る部分のSi系薄膜の光吸収率が低くなるように,上記
膜を設けることが好ましい。
Next, as in the tenth aspect of the present invention, the S
It is preferable that a SiN film, a SiON film, and a SiO 2 film are provided in the i-type thin film in a single layer or a multilayer. Thus, the Si-based thin film in the portion that becomes the needle-like body can be selectively and efficiently heated. In addition, it is preferable to provide the above-mentioned film so that the light absorption of the Si-based thin film in the portion that becomes the needle-shaped body becomes high and the light absorption of the Si-based thin film in the portion that becomes the movable portion becomes low.

【0053】次に,請求項11の発明のように,上記S
i系薄膜には,カーボン薄膜が設けてあることが好まし
い。上記カーボン薄膜を設けた部分は熱の吸収率が高く
なる。よって,効率的な加熱を行うことができる。な
お,上記針状体となる部分のSi系薄膜に上記カーボン
薄膜を設けることが好ましい。
Next, as in the eleventh aspect of the present invention, the S
It is preferable that the i-type thin film is provided with a carbon thin film. The portion provided with the carbon thin film has a high heat absorption rate. Therefore, efficient heating can be performed. It is preferable that the carbon thin film is provided on the Si-based thin film in a portion to be the needle-like body.

【0054】[0054]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

実施形態例1 本発明の実施形態例にかかる半導体マイクロマシン及び
その製造方法につき,図1〜図8を用いて説明する。な
お,本例の半導体マイクロマシンはマイクロマシニング
技術により作成された角速度センサである。図1に示す
ごとく,本例の半導体マイクロマシン1は,基板12と
該基板12に間隙部11を設けて対向配置されると共
に,針状体15によって支持された可動部13とを有す
る。
First Embodiment A semiconductor micromachine and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Note that the semiconductor micromachine of this example is an angular velocity sensor created by micromachining technology. As shown in FIG. 1, the semiconductor micromachine 1 of the present embodiment has a substrate 12 and a movable portion 13 which is opposed to the substrate 12 with a gap 11 provided therebetween and supported by a needle 15.

【0055】上記可動部13は多結晶Si系薄膜よりな
り,かつ上記針状体15は上記可動部13を構成する多
結晶Si系薄膜よりも大きな粒径を有する結晶粒より構
成された多結晶Si系薄膜よりなる。
The movable portion 13 is made of a polycrystalline Si-based thin film, and the needle-like body 15 is made of a polycrystalline material composed of crystal grains having a larger particle diameter than the polycrystalline Si-based thin film constituting the movable portion 13. It is made of a Si-based thin film.

【0056】また,上記半導体マイクロマシン1におけ
る上記可動部13及び上記針状体15の作成に当たって
は,まず,上記基板12に対し,その表面に可動部13
となるSi系薄膜を形成する可動部側下地材と,一方,
その表面に針状体15となるSi系薄膜を形成する針状
体側下地材とを準備する。
When the movable part 13 and the needle-like body 15 in the semiconductor micromachine 1 are formed, first, the movable part 13 is attached to the surface of the substrate 12.
And a movable-part-side base material for forming a Si-based thin film,
An acicular body-side base material on which a Si-based thin film to be the acicular body 15 is formed is prepared.

【0057】次いで,上記可動部側下地材と上記針状体
側下地材とに対し,CVD法(化学気相成長法)を利用
してSi系薄膜を形成すると共に,上記Si系薄膜の形
成の初期段階においては,上記可動部側下地材における
核密度は,上記針状体側下地材の核密度よりも高く保持
する。次いで,上記Si系薄膜へのドーピングと,ドー
パントの活性化及び上記Si系薄膜の歪緩和のための熱
処理を行い,上記Si系薄膜を上記可動部13及び上記
針状体15の形状に加工する。その後,上記下地材を除
去し,上記間隙部11を形成する。
Next, an Si-based thin film is formed on the movable portion-side base material and the needle-shaped body-side base material by using a CVD method (chemical vapor deposition method), and the formation of the Si-based thin film is performed. In the initial stage, the core density of the movable part-side base material is maintained higher than the core density of the needle-shaped body-side base material. Then, doping of the Si-based thin film, heat treatment for activating the dopant and relaxing strain of the Si-based thin film are performed, and the Si-based thin film is processed into the shape of the movable portion 13 and the needle-like body 15. . After that, the base material is removed, and the gap 11 is formed.

【0058】次に,上記半導体マイクロマシン1の詳細
な構造につき説明する。図1に示すごとく,本例の半導
体マイクロマシン1は,基板12と,該基板12に間隙
部を設けて対向配置されると共に,針状体15によって
支持された可動部13とよりなる。上記可動部13内に
は駆動用電極部161と検出用電極部162が設けてあ
る。また,上記可動部13の両側には,基板12に固定
された一対の固定部17が設けてある。なお,上記駆動
用電極部161の少なくとも一つを可動部13の基板1
2に対し平行方向への振動検出用電極として用いること
も可能である。
Next, a detailed structure of the semiconductor micromachine 1 will be described. As shown in FIG. 1, the semiconductor micromachine 1 of the present embodiment includes a substrate 12 and a movable portion 13 which is disposed to face the substrate 12 with a gap provided therebetween and supported by a needle 15. The movable electrode 13 is provided with a drive electrode 161 and a detection electrode 162. Further, a pair of fixed portions 17 fixed to the substrate 12 are provided on both sides of the movable portion 13. Note that at least one of the driving electrode portions 161 is connected to the substrate 1 of the movable portion 13.
It can also be used as an electrode for detecting vibration in the direction parallel to 2.

【0059】上記可動部13の両側には櫛形の駆動用電
極部161が設けてある。また,上記固定部17には,
上記駆動用電極部161と相互にかみあうように配置さ
れる櫛形の固定部側駆動用電極部171が設けてある。
なお,上記駆動用電極部161と固定部側駆動用電極部
171との間には,微細な間隙178が設けてなる。ま
た,上記針状体15は,後述する図5(b)に示すごと
き脚部559によって上記基板12に対し支持固定され
てなる。
On both sides of the movable section 13, a comb-shaped drive electrode section 161 is provided. In addition, the fixing portion 17 includes:
A comb-shaped fixed-part-side driving electrode 171 is provided so as to mesh with the driving electrode 161.
A fine gap 178 is provided between the driving electrode portion 161 and the fixed portion-side driving electrode portion 171. The needle-like body 15 is supported and fixed to the substrate 12 by leg portions 559 as shown in FIG.

【0060】また,図2(b),図4(b)に示すごと
く,上記基板12には上記可動部13における検出用電
極部162に対面する位置に,基板12と可動部13と
の間の間隙部11の距離を検出するための距離検出用電
極18を配設してなる。なお,上記針状体15は電極パ
ッド158に接続されており,該電極パッド158は駆
動回路または検出回路に接続されている。
As shown in FIGS. 2 (b) and 4 (b), the position of the movable part 13 between the substrate 12 and the movable part 13 is opposite to the position of the movable part 13 facing the detection electrode 162. The distance detecting electrode 18 for detecting the distance of the gap portion 11 is provided. The needle 15 is connected to an electrode pad 158, and the electrode pad 158 is connected to a drive circuit or a detection circuit.

【0061】次に,上記半導体マイクロマシン1の詳細
な製造方法について説明する。なお,図2(a)〜
(c)及び図3(a),(b)にかかる図面は,半導体
マイクロマシン1を図1における横方向,すなわちA−
A線にて切断した断面を示して,その製造プロセスを説
明する図面である。また,図4(a)〜(c)及び図5
(a),(b)はそれぞれ図2(a)〜(c)及び図3
(a),(b)に対応した製造プロセスを説明する図で
あるが,半導体マイクロマシン1を図1における縦方
向,即ちB−B線にて切断した断面を示した図面であ
る。
Next, a detailed manufacturing method of the semiconductor micromachine 1 will be described. In addition, FIG.
3 (c) and FIGS. 3 (a) and 3 (b) show the semiconductor micromachine 1 in the horizontal direction in FIG.
2 is a drawing showing a cross section cut along line A and explaining the manufacturing process. 4 (a) to 4 (c) and FIG.
(A) and (b) correspond to FIGS. 2 (a) to (c) and FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process corresponding to (a) and (b), but is a diagram illustrating a cross section of the semiconductor micromachine 1 cut in a vertical direction in FIG. 1, that is, along a line BB.

【0062】また,図6(a−1)〜(c)及び図7
(a),(b)もそれぞれ図2(a)〜(c)及び図3
(a),(b)に対応した製造プロセスを説明する図で
あるが,半導体マイクロマシン1を図1における縦方
向,即ちC−C線にて切断した断面を示した図面であ
る。即ち,図6(a−1),図6(a−2)は,図2
(a),図4(a)と対応する工程の説明図であり,以
下他の図面についても同様である。
FIGS. 6 (a-1) to 6 (c) and FIG.
FIGS. 2 (a) to 2 (c) and FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating a manufacturing process corresponding to (a) and (b), but is a diagram illustrating a cross section of the semiconductor micromachine 1 cut in a vertical direction in FIG. 1, that is, along a line CC. That is, FIGS. 6A-1 and 6A-2 correspond to FIG.
FIG. 5A is an explanatory view of a step corresponding to FIG. 4A, and the same applies to other drawings hereinafter.

【0063】まず,p型Si単結晶よりなる基板12に
対し,フォトリソ工程により形成したレジストパターン
をマスクにして,リンを加速電圧20keV,5E16
cm-2という条件にて,イオン注入した。その後,上記
基板12に対し,N2 雰囲気,1000℃,30分とい
う条件でアニールを行った。これにより,半導体マイク
ロマシン1における基板12,該基板12の表面に設け
た距離検出用電極18及び配線を得た。
First, phosphorus is applied to a substrate 12 made of a p-type Si single crystal by using a resist pattern formed by a photolithography process as a mask, at an acceleration voltage of 20 keV and 5E16.
Ion implantation was performed under the condition of cm −2 . Thereafter, annealing was performed on the substrate 12 under the conditions of an N 2 atmosphere, 1000 ° C., and 30 minutes. Thus, the substrate 12, the distance detecting electrode 18 provided on the surface of the substrate 12, and the wiring in the semiconductor micromachine 1 were obtained.

【0064】次に,上記基板12上にエッチングストッ
パ層54を,後述するエッチング液による基板12の侵
食防止及びエッチング層54からの不純物の拡散防止の
ために設ける。即ち,上記基板12の表面に,Si
4 ,NH3 を原料ガス,H2 をキャリアガスとして,
温度800℃,減圧CVDにより,厚み100nmのS
3 4 を形成する。これが上記エッチングストッパ層
54となる。また,上記エッチングストッパ層54と基
板12との間にSiO2 層を形成してもよい。
Next, an etching stopper layer 54 is provided on the substrate 12 in order to prevent erosion of the substrate 12 by an etching solution described later and diffusion of impurities from the etching layer 54. That is, the surface of the substrate 12
Using H 4 and NH 3 as source gases and H 2 as carrier gas
At a temperature of 800 ° C., a 100 nm thick S
Form i 3 N 4 . This becomes the etching stopper layer 54. Further, an SiO 2 layer may be formed between the etching stopper layer 54 and the substrate 12.

【0065】次に,上記エッチングストッパ層54の表
面に,SiH4 ,PH3 ,O2 を原料ガス,N2 をキャ
リアガスとして,基板12の温度を400℃に保持し
て,常圧CVDにより,厚み1.5μmのPSG(リン
ガラス)よりなるエッチング層55を設ける。
Next, on the surface of the etching stopper layer 54, by using SiH 4 , PH 3 , O 2 as a source gas and N 2 as a carrier gas, the temperature of the substrate 12 is maintained at 400 ° C., and normal pressure CVD is performed. And an etching layer 55 made of PSG (phosphorus glass) having a thickness of 1.5 μm.

【0066】次に,図2(a),図4(a),図6(a
−1)に示すごとく,上記エッチング層55の表面に,
SiH4 ,NH4 を原料ガス,H2 をキャリアガスとし
て,温度800℃,減圧CVDにより,厚さ100nm
のSi3 4 よりなる下地膜50を形成する。
Next, FIGS. 2 (a), 4 (a), and 6 (a)
As shown in -1), on the surface of the etching layer 55,
Using SiH 4 , NH 4 as a source gas and H 2 as a carrier gas, a temperature of 800 ° C. and a thickness of 100 nm by reduced pressure CVD.
A base film 50 made of Si 3 N 4 is formed.

【0067】そして,図6(a−2)に示すごとく,フ
ォトリソ工程により形成したレジストパターンをマスク
にして,RIEにより,上記下地膜50をエッチングす
る。このエッチングにより,針状体15となる多結晶S
i系薄膜57が形成される部分に対しては,上記下地膜
50が剥離され,エッチング層55を露出した状態とな
し,一方,可動部13となる多結晶Si系薄膜57が形
成される部分に対しては,上記下地膜50がそのまま残
留する。これにより,エッチング層55とその表面に設
けられた下地膜50とよりなる可動部側下地材531,
そしてエッチング層55のみよりなる針状体側下地材5
32とを作成した。
Then, as shown in FIG. 6A-2, the base film 50 is etched by RIE using the resist pattern formed by the photolithography process as a mask. As a result of this etching, the polycrystalline S
The base film 50 is peeled off from the portion where the i-type thin film 57 is formed, leaving the etching layer 55 exposed. On the other hand, the portion where the polycrystalline Si-based thin film 57 to be the movable portion 13 is formed. , The base film 50 remains as it is. As a result, the movable portion-side base material 531, which is composed of the etching layer 55 and the base film 50 provided on the surface thereof,
And the needle-shaped body-side base material 5 composed of only the etching layer 55
32.

【0068】次に,図2(b),図4(b),図6
(b)に示すごとく,フォトリソ工程により形成したレ
ジストパターンをマスクにして,RIEにより,上記エ
ッチングストッパ層54,エッチング層55,下地膜5
0をエッチングし,上記基板12を露出させると共にこ
れらを貫通するコンタクトホール500を形成する。
Next, FIG. 2B, FIG. 4B, FIG.
As shown in (b), the etching stopper layer 54, the etching layer 55, and the base film 5 are formed by RIE using the resist pattern formed by the photolithography process as a mask.
0 is etched to form a contact hole 500 that exposes the substrate 12 and penetrates them.

【0069】次に,図2(c),図4(c),図6
(c)に示すごとく,SiH4 を原料ガス,H2 をキャ
リアガスとして,温度750℃,減圧CVDにより,厚
さ2μmの多結晶Si系薄膜57を形成する。この時,
上記コンタクトホール500内に上記多結晶Si系薄膜
57と一体化した脚部559も同時に形成する。この部
分は半導体マイクロマシン1において,針状体15を支
える支持部となる。また,Si系薄膜形成時に,全面に
Si系薄膜が形成された後に上記Si系薄膜の成長条件
を変更してもよい。
Next, FIG. 2C, FIG. 4C, FIG.
As shown in (c), a polycrystalline Si-based thin film 57 having a thickness of 2 μm is formed by low pressure CVD at 750 ° C. using SiH 4 as a source gas and H 2 as a carrier gas. This time,
A leg 559 integrated with the polycrystalline Si-based thin film 57 is also formed in the contact hole 500 at the same time. This portion serves as a support for supporting the needle-like body 15 in the semiconductor micromachine 1. Further, when forming the Si-based thin film, the growth conditions of the Si-based thin film may be changed after the Si-based thin film is formed on the entire surface.

【0070】次に,図3(a),図5(a),図7
(a)に示すごとく,ドーパントであるリンを,イオン
注入を利用してドーピングする。このドーピングによ
り,半導体マイクロマシン1において,検出用電極部1
62,駆動用電極部161,固定部17,固定部側駆動
用電極部171として作用する領域に導電性を付与する
ことができる。
Next, FIG. 3A, FIG. 5A and FIG.
As shown in FIG. 2A, phosphorus as a dopant is doped using ion implantation. By this doping, in the semiconductor micromachine 1, the detection electrode 1
62, the driving electrode portion 161, the fixed portion 17, and the region acting as the fixed portion-side driving electrode portion 171 can be provided with conductivity.

【0071】次に,これら基板12をアニール炉を用い
て,窒素雰囲気中で温度1000℃,30分にて熱処理
を行う。これにより,上記多結晶Si系薄膜57の内部
応力を緩和し,内部に含まれるドーパントを活性化させ
る。上記イオン注入と熱処理の代わりに,気相拡散又は
固相拡散によるドーピングでもよい。
Next, these substrates 12 are subjected to a heat treatment at 1000 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere using an annealing furnace. This alleviates the internal stress of the polycrystalline Si-based thin film 57 and activates the dopant contained therein. Instead of the ion implantation and the heat treatment, gas phase diffusion or doping by solid phase diffusion may be used.

【0072】次に,図3(a),図5(a),図7
(a)に示すごとく,フォトリソ工程によりレジストパ
ターンを形成し,該レジストパターンをマスクにしてR
IEにより上記多結晶Si系薄膜57をエッチングす
る。この時,同じパターンをマスクにして,上記下地膜
50をエッチングしてもよい。これにより,可動部1
3,該可動部13の側面に設けられた駆動用電極部16
1,針状体15,固定部17,固定部側駆動用電極部1
71となる部分を成形する。なお,上記多結晶Si系薄
膜57には,後述するエッチング液を導入する孔とし
て,4μm四方程度の導入孔579が多数設けてある。
Next, FIG. 3A, FIG. 5A and FIG.
As shown in (a), a resist pattern is formed by a photolithography process, and the resist pattern is used as a mask to form a resist pattern.
The polycrystalline Si-based thin film 57 is etched by IE. At this time, the base film 50 may be etched using the same pattern as a mask. Thereby, the movable part 1
3, a driving electrode portion 16 provided on a side surface of the movable portion 13
1, needle-like body 15, fixed part 17, fixed part side driving electrode part 1
The part to be 71 is formed. Note that the polycrystalline Si-based thin film 57 is provided with a large number of introduction holes 579 of about 4 μm square as holes for introducing an etching solution described later.

【0073】次に,エッチング層55に対してエッチン
グ処理を施す。上記エッチング処理に当たっては,エッ
チング液としてバッファードフッ酸(BFH)を用い
た。上記エッチング処理により,上記エッチング液は多
結晶Si系薄膜57のエッチング領域より多結晶Si系
薄膜57の下方のエッチング層55に侵入し,該エッチ
ング層55を侵食する。
Next, an etching process is performed on the etching layer 55. In the etching process, buffered hydrofluoric acid (BFH) was used as an etching solution. By the above-mentioned etching treatment, the above-mentioned etching solution penetrates into the etching layer 55 below the polycrystalline Si-based thin film 57 from the etching region of the polycrystalline Si-based thin film 57, and erodes the etching layer 55.

【0074】これにより,図3(b),図5(b),図
7(b)に示すごとく,上記多結晶Si系薄膜57と基
板12との間に空隙部11が形成される。その後,これ
を純水洗浄した後,アルコール(IPA)置換,次いで
乾燥させる。以上により,本例にかかる半導体マイクロ
マシン1を得た。
As a result, as shown in FIGS. 3B, 5B, and 7B, a gap 11 is formed between the polycrystalline Si-based thin film 57 and the substrate 12. Thereafter, the resultant is washed with pure water, replaced with alcohol (IPA), and then dried. Thus, the semiconductor micromachine 1 according to the present example was obtained.

【0075】次に,本例にかかる作用効果につき説明す
る。上記製造方法において,上記基板12には,可動部
13となる多結晶Si系薄膜57を形成する可動部側下
地材531と,針状体15となる多結晶Si系薄膜57
を形成する針状体側下地材532とが設けてなり,ここ
に対し多結晶Si系薄膜57が下記の条件のもとで形成
される。ここに条件とは,CVD法による上記多結晶S
i系薄膜57の形成の初期段階においては,上記可動部
側下地材531における核密度は,上記針状体側下地材
532の核密度よりも高く保持されてあることである。
Next, the operation and effect according to this embodiment will be described. In the above manufacturing method, the substrate 12 has a movable portion-side base material 531 for forming the polycrystalline Si-based thin film 57 serving as the movable portion 13 and the polycrystalline Si-based thin film 57 serving as the needle-like body 15.
Is formed, and a polycrystalline Si-based thin film 57 is formed under the following conditions. Here, the condition means that the polycrystalline S
In the initial stage of the formation of the i-based thin film 57, the core density of the movable part-side base material 531 is maintained higher than the core density of the needle-shaped body-side base material 532.

【0076】そして,本例において,上記可動部側下地
材531はSi3 4 よりなる下地膜50が形成された
エッチング層55よりなり,上記針状体側下地材531
は,エッチング層55よりなる。即ち,上記可動部側下
地材531の表面はSi3 4 より形成されており,上
記針状体側下地材532はPSGよりなる。
In the present embodiment, the movable part-side base material 531 is composed of an etching layer 55 on which a base film 50 made of Si 3 N 4 is formed.
Consists of an etching layer 55. That is, the surface of the movable portion-side base material 531 is formed of Si 3 N 4, and the needle-shaped body-side base material 532 is formed of PSG.

【0077】ところで,上記CVD法においては,図8
(a),(b)に示すごとく,上記可動部側下地材53
1及び上記針状体下地材532に対し結晶核535が形
成され,該結晶核535の表面で原料ガスが反応し,ま
た各下地材531,532の表面で反応した原料ガスが
拡散し,上記結晶核535に吸着し,多結晶Si系薄膜
57の結晶粒536となる。また,上記可動部側下地材
531の表面の核密度は,図8(b)に示すごとく高
く,上記針状体側下地材532の表面の核密度は,図8
(a)に示すごとく,低い。
By the way, in the above-mentioned CVD method, FIG.
(A) and (b), as shown in FIG.
A crystal nucleus 535 is formed on the base material 1 and the needle-shaped body base material 532, and the source gas reacts on the surface of the crystal nucleus 535, and the reacted source gas diffuses on the surface of each base material 531 and 532, and The crystal grains 536 of the polycrystalline Si-based thin film 57 are absorbed by the crystal nuclei 535. The core density of the surface of the movable part-side base material 531 is high as shown in FIG. 8B, and the core density of the surface of the needle-shaped body base material 532 is
As shown in FIG.

【0078】このため,上記可動部側下地材531の表
面においては図8(b)に示すごとく小さい結晶粒53
6が成長し,上記針状体側下地材532の表面において
は,図8(a)に示すごとく大きい結晶粒536が成長
する。これらのことより,本発明によれば可動部13の
結晶粒536よりも針状体15の結晶粒536を大きく
することができる。従って,上記針状体15は,より単
結晶に近い状態にある。
For this reason, as shown in FIG. 8B, small crystal grains 53 are formed on the surface of the movable portion base material 531.
6 grows, and large crystal grains 536 grow on the surface of the needle-shaped base material 532 as shown in FIG. For these reasons, according to the present invention, the crystal grains 536 of the needle-like body 15 can be made larger than the crystal grains 536 of the movable portion 13. Therefore, the needle-like body 15 is in a state closer to a single crystal.

【0079】そして,上記針状体15は可動部13を支
持すると共に,可動部13の振動の状態を決定する重要
な部分である。この針状体15は単結晶に近い状態にあ
ることから機械的特性のばらつきが殆ど存在しない。よ
って,上記針状体15のバネ定数等についてもばらつき
が殆ど存在しないことから,上記可動部13における水
平振動にはばらつきが殆ど存在しない。
The needle 15 is an important part that supports the movable part 13 and determines the state of vibration of the movable part 13. Since this needle-like body 15 is in a state close to a single crystal, there is almost no variation in mechanical characteristics. Therefore, since there is almost no variation in the spring constant and the like of the needle-like body 15, there is almost no variation in the horizontal vibration of the movable portion 13.

【0080】そして,前述の従来技術において示すごと
く,本例の半導体マイクロマシン1において角速度は,
上記可動部13における水平振動とコリオリの力とによ
り生じる垂直方向の振動に基づいて検出される。以上に
より,本例にかかる半導体マイクロマシン1は特性のば
らつきが少なく,精度よく角速度を検出することのでき
る角速度センサとして機能する。
As shown in the prior art, the angular velocity in the semiconductor micromachine 1 of this embodiment is
It is detected based on vertical vibration generated by horizontal vibration and Coriolis force in the movable section 13. As described above, the semiconductor micromachine 1 according to the present example functions as an angular velocity sensor capable of accurately detecting an angular velocity with little variation in characteristics.

【0081】実施形態例2 本例は,図9に示すごとく,レーザー光を用いて上記針
状体における結晶粒を大きくした半導体マイクロマシン
の製造方法について説明する。なお,本例にかかる半導
体マイクロマシン1は実施形態例1及び図1に示したも
のと同様である。
Embodiment 2 In this embodiment, as shown in FIG. 9, a method of manufacturing a semiconductor micromachine in which crystal grains in the needle-like body are enlarged by using laser light will be described. The semiconductor micromachine 1 according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment and that shown in FIG.

【0082】以下に,本例にかかる半導体マイクロマシ
ン1の製造方法について説明する。前述の図2(a)等
に示すごとく,実施形態例1と同様にして,半導体マイ
クロマシン1における基板12と,該基板12の表面に
設けた距離検出用電極18及び配線を得た。そして,上
記基板12上にエッチングストッパ層54を設ける。こ
の時,上記基板12と上記エッチングストッパ層54の
間にSiO2 層を形成してもよい。次に,上記エッチン
グストッパ層の表面にPSGよりなるエッチング層55
を設ける。
Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor micromachine 1 according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 2A and the like, a substrate 12 in the semiconductor micromachine 1, a distance detection electrode 18 provided on the surface of the substrate 12, and wiring were obtained in the same manner as in the first embodiment. Then, an etching stopper layer 54 is provided on the substrate 12. At this time, an SiO 2 layer may be formed between the substrate 12 and the etching stopper layer 54. Next, an etching layer 55 made of PSG is formed on the surface of the etching stopper layer.
Is provided.

【0083】次に,図2(b)等に示すごとく,上記エ
ッチングストッパ層54,エッチング層55をエッチン
グし,これらを貫通し,上記基板12が露出するコンタ
クトホール500を形成する。次に,図2(c)等に示
すごとく,SiH4 を原料ガス,H2 をキャリアガスと
して,温度650℃にて,減圧CVDにより,厚さ2μ
mの多結晶Si系薄膜57を形成する。この時,上記コ
ンタクトホール500内に上記多結晶Si系薄膜57と
一体化した脚部559も同時に形成する。なお,Si系
薄膜は非晶質でもよく,その形成には蒸着スパッタ,プ
ラズマCVD,ECRやプラズマCVDを用いてもよ
い。
Next, as shown in FIG. 2B and the like, the etching stopper layer 54 and the etching layer 55 are etched to form a contact hole 500 that penetrates them and exposes the substrate 12. Next, as shown in FIG. 2 (c) and the like, using SiH 4 as a source gas and H 2 as a carrier gas, a thickness of 2μ
Then, a polycrystalline Si-based thin film 57 of m is formed. At this time, a leg 559 integrated with the polycrystalline Si-based thin film 57 is also formed in the contact hole 500 at the same time. The Si-based thin film may be amorphous, and may be formed by vapor deposition sputtering, plasma CVD, ECR, or plasma CVD.

【0084】次に,上記多結晶Si系薄膜57に対しリ
ンをドーピング,次に,これら基板12をアニール炉を
用いて,窒素雰囲気中,温度1000℃,時間30分と
いう条件の下で熱処理を行う。上記ドーピングの代わり
に,上記Si系薄膜57形成時にリンドープしてもよ
い。また,ドーパントはAs,Sbでもよい。
Next, the above polycrystalline Si-based thin film 57 is doped with phosphorus, and then these substrates 12 are subjected to a heat treatment using an annealing furnace in a nitrogen atmosphere at a temperature of 1000 ° C. for 30 minutes. Do. Instead of the above doping, phosphorus doping may be performed when the Si-based thin film 57 is formed. Further, the dopant may be As or Sb.

【0085】次いで,図9に示すごとく,He−Neレ
ーザー光を針状体15となる部分の多結晶Si系薄膜6
32に対し照射する。また,この照射の際には,可動部
13となる部分の多結晶Si系薄膜631には上記レー
ザー光が当たらないようにする。この工程は,高温雰囲
気(900℃程度)で行ってもよい。また,レーザー光
を照射した領域の表面温度が1000〜1050℃とな
るように,該レーザー光の照射強度を調節する。なお,
上記照射に用いる光は光子エネルギーがSiのバンドギ
ャップよりも大きければ,いかなる光源より発せられる
光でもかまわない。例えば,ランプ光を用いることもで
きる。
Next, as shown in FIG. 9, the He—Ne laser beam is applied to the polycrystalline Si-based thin film
Irradiate 32. At the time of this irradiation, the laser light is prevented from irradiating the polycrystalline Si-based thin film 631 in the portion to be the movable portion 13. This step may be performed in a high-temperature atmosphere (about 900 ° C.). In addition, the irradiation intensity of the laser light is adjusted so that the surface temperature of the region irradiated with the laser light becomes 1000 to 1050 ° C. In addition,
The light used for the irradiation may be light emitted from any light source as long as the photon energy is larger than the band gap of Si. For example, lamp light can be used.

【0086】次に,実施形態例1と同様にして,フォト
リソ工程によりレジストパターンを形成し,該レジスト
パターンをマスクにして,RIEにより上記多結晶Si
系薄膜57をエッチングする。これにより,可動部1
3,該可動部13の側面に設けられた駆動用電極部16
1,針状体15,固定部17,固定部側駆動用電極部1
71となる部分を成形する。なお,上記レーザー光によ
る加熱は,フォトリソ工程による多結晶Si系薄膜57
のパターニング後でもよい。
Next, in the same manner as in the first embodiment, a resist pattern is formed by a photolithography process, and the polycrystalline Si is formed by RIE using the resist pattern as a mask.
The system thin film 57 is etched. Thereby, the movable part 1
3, a driving electrode portion 16 provided on a side surface of the movable portion 13
1, needle-like body 15, fixed part 17, fixed part side driving electrode part 1
The part to be 71 is formed. The heating by the laser beam is carried out by the polycrystalline Si-based thin film 57 by the photolithography process.
After patterning.

【0087】その後,実施形態例1と同様にして,上記
エッチング層55をエッチングにより除去,間隙部を形
成する。以上により半導体マイクロマシンを得る。
Thereafter, similarly to the first embodiment, the etching layer 55 is removed by etching to form a gap. Thus, a semiconductor micromachine is obtained.

【0088】本例の製造方法においては,レーザーを照
射することにより,針状体15となる部分の多結晶Si
系薄膜631を加熱する。これにより,針状体15とな
る部分の多結晶Si系薄膜632の結晶粒を大きくする
ことができる。よって,より単結晶に近い状態にある針
状体15を得ることができる。その他は実施形態例1と
同様の作用効果を有する。
In the manufacturing method of the present embodiment, a portion of the polycrystalline Si
The system thin film 631 is heated. Thereby, the crystal grains of the polycrystalline Si-based thin film 632 in the portion that becomes the needle-like body 15 can be increased. Therefore, the needle-like body 15 in a state closer to a single crystal can be obtained. Others have the same operation and effects as the first embodiment.

【0089】実施形態例3 本例は,図10に示すごとく,実施形態例2と同様にレ
ーザー光を用いて上記針状体における結晶粒を大きくし
た半導体マイクロマシンの製造方法である。ただし,本
例の製造方法においてはレーザー光の照射前に多結晶S
i系薄膜に対して以下に示す誘電体膜を予め設けてお
く。なお,本例の製造方法により,実施形態例1と図1
にかかる半導体マイクロマシン1を製造することができ
る。
Third Embodiment As shown in FIG. 10, this embodiment is a method for manufacturing a semiconductor micromachine in which the crystal grains in the needle-like body are enlarged using laser light, as in the second embodiment. However, in the manufacturing method of this example, the polycrystalline S
The following dielectric film is provided in advance for the i-type thin film. It should be noted that the manufacturing method of the present embodiment is different from the first embodiment in FIG.
1 can be manufactured.

【0090】本例にかかる製造方法において,エッチン
グ層55の表面に多結晶Si系薄膜57を設け,これに
対しリンをドーピング,その後,該エッチング層55,
多結晶Si系薄膜57等を設けた基板12を熱処理する
までは,実施形態例2と同様である。
In the manufacturing method according to the present embodiment, a polycrystalline Si-based thin film 57 is provided on the surface of the etching layer 55, and is doped with phosphorus.
The steps up to the heat treatment of the substrate 12 provided with the polycrystalline Si-based thin film 57 and the like are the same as in the second embodiment.

【0091】上記熱処理後,上記多結晶Si系薄膜57
に対し,SiH4 ,NH3 を原料ガス,H2 をキャリア
ガスとして,温度800℃,減圧CVDによりSi3
4 よりなる第一誘電体膜641を形成する。その後,図
10に示すごとく,上記第一誘電体膜641の中で,針
状体15となる部分の多結晶Si系薄膜632に設けら
れた部分をエッチングにより取り除く。
After the heat treatment, the polycrystalline Si-based thin film 57
Using SiH 4 and NH 3 as source gases and H 2 as carrier gas at a temperature of 800 ° C. and low pressure CVD to form Si 3 N
A first dielectric film 641 of 4 is formed. Thereafter, as shown in FIG. 10, the portion of the first dielectric film 641 provided on the polycrystalline Si-based thin film 632, which is to be the needle-like body 15, is removed by etching.

【0092】その後,更に上記針状体15となる部分の
多結晶Si系薄膜632,及び上記可動部13となる部
分の多結晶Si系薄膜631に対し,上記第一誘電体膜
631と同一の方法により,同一の成分の第二誘電体膜
642を設ける。この時,加熱光線の波長に対して,多
結晶Si系薄膜631上の反射率を高く,多結晶Si系
薄膜632上の反射率が低くなるよう膜厚を制御する。
この結果,上記多結晶Si系薄膜631には二層の誘電
体膜が,上記多結晶Si系薄膜632には,一層の誘電
体膜が形成された状態となる。なお,上記第一,第二誘
電体膜641,642は,プラズマCVDまたは,スパ
ッタ法により形成してもよい。
Then, the same polycrystalline Si-based thin film 632 as the needle-like body 15 and the polycrystalline Si-based thin film 631 as the movable part 13 are formed in the same manner as the first dielectric film 631. A second dielectric film 642 of the same component is provided by the method. At this time, the film thickness is controlled so that the reflectance on the polycrystalline Si-based thin film 631 is high and the reflectance on the polycrystalline Si-based thin film 632 is low with respect to the wavelength of the heating light.
As a result, a two-layer dielectric film is formed on the polycrystalline Si-based thin film 631, and a single dielectric film is formed on the polycrystalline Si-based thin film 632. The first and second dielectric films 641 and 642 may be formed by plasma CVD or sputtering.

【0093】次いで,実施形態例2と同様にして,レー
ザー光を,針状体15となる部分の多結晶Si系薄膜に
対し照射する。また,レーザー光は全面に照射してもよ
い。また,照射時に,針状体15となる多結晶Si系薄
膜の表面温度は1000℃〜1050℃となることが好
ましく,この温度で30分以上保持することが好まし
い。また,上記レーザー光照射後,上記第一及び第二の
誘電体膜641,642を除去することが好ましい。次
いで,実施形態例2と同様にして,上記多結晶Si系薄
膜をエッチング,可動部13,該可動部13の側面に設
けられた駆動用電極部161,針状体15,固定部1
7,固定部側駆動用電極部171となる部分を成形す
る。その後,実施形態例1と同様にして,上記エッチン
グ層をエッチングにより除去,間隙部を形成する。以上
により半導体マイクロマシンを得る。
Next, in the same manner as in the second embodiment, a laser beam is applied to the portion of the polycrystalline Si-based thin film which will become the needle-like body 15. Further, the entire surface may be irradiated with laser light. In addition, the surface temperature of the polycrystalline Si-based thin film that becomes the needle-like body 15 during irradiation is preferably 1000 ° C. to 1050 ° C., and is preferably maintained at this temperature for 30 minutes or more. After the laser beam irradiation, the first and second dielectric films 641 and 642 are preferably removed. Next, in the same manner as in Embodiment 2, the polycrystalline Si-based thin film is etched and the movable portion 13, the driving electrode portion 161 provided on the side surface of the movable portion 13, the needle-like body 15, and the fixed portion 1 are formed.
7. A part to be the fixed part side drive electrode part 171 is formed. Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, the etching layer is removed by etching to form a gap. Thus, a semiconductor micromachine is obtained.

【0094】本例の製造方法において,可動部13とな
る多結晶Si系薄膜631におけるレーザー光の反射率
が高く保持され,針状体15となる多結晶Si系薄膜6
32におけるレーザー光の反射率は低く保持されてな
る。このため,針状体15となる多結晶Si系薄膜63
2を可動部13となる多結晶Si系薄膜631より高温
で熱処理することができる。その他は実施形態例1と同
様の作用効果を有する。
In the manufacturing method of this embodiment, the polycrystalline Si-based thin film 631 serving as the movable portion 13 has a high reflectivity of laser light, and the polycrystalline Si-based thin film 6 serving as the acicular body 15 is maintained.
The reflectance of the laser light at 32 is kept low. Therefore, the polycrystalline Si-based thin film 63 serving as the needle-like body 15 is formed.
2 can be heat-treated at a higher temperature than the polycrystalline Si-based thin film 631 serving as the movable portion 13. Others have the same operation and effects as the first embodiment.

【0095】なお,本例の第一及び第二誘電体膜63
1,632はSi3 4 よりなるが,これをSiO2
SiON,Al2 3 の膜より構成することもできる。
Note that the first and second dielectric films 63 of this example are
1,632 is made of Si 3 N 4 , which is referred to as SiO 2 ,
It can also be composed of a film of SiON or Al 2 O 3 .

【0096】実施形態例4 本例は,実施形態例2と同様にレーザー光を用いて,上
記針状体における結晶粒を大きくした半導体マイクロマ
シンの製造方法である。なお,本例の製造方法により,
実施形態例1と図1にかかる半導体マイクロマシン1を
製造することができる。
Embodiment 4 This embodiment is a method of manufacturing a semiconductor micromachine in which the crystal grains in the needle-like body are enlarged using laser light, as in Embodiment 2. By the manufacturing method of this example,
The semiconductor micromachine 1 according to the first embodiment and FIG. 1 can be manufactured.

【0097】本例にかかる製造方法において,エッチン
グ層の表面に多結晶Si系薄膜57を設け,これに対し
リンをドーピング,その後,該エッチング層,多結晶S
i系薄膜等を設けた基板12を熱処理するまでは,実施
形態例2と同様である。
In the manufacturing method according to this embodiment, a polycrystalline Si-based thin film 57 is provided on the surface of the etching layer, and phosphorus is doped into the polycrystalline Si-based thin film 57. Thereafter, the etching layer and the polycrystalline S
The process up to the heat treatment of the substrate 12 provided with the i-type thin film and the like is the same as that of the second embodiment.

【0098】次に,実施形態例1と同様にして,フォト
リソ工程によりレジストパターンを形成し,該レジスト
パターンをマスクにして,RIEにより上記多結晶Si
系薄膜をエッチングする。これにより,可動部13,該
可動部13の側面に設けられた駆動用電極部161,針
状体15,固定部17,固定部側駆動用電極部171と
なる部分を成形する。
Next, in the same manner as in the first embodiment, a resist pattern is formed by a photolithography process, and the polycrystalline Si is formed by RIE using the resist pattern as a mask.
Etch the system thin film. Thereby, the movable part 13, the drive electrode part 161 provided on the side surface of the movable part 13, the needle-like body 15, the fixed part 17, and the part to be the fixed part side drive electrode part 171 are formed.

【0099】次いで,上記多結晶Si系薄膜に対し,S
iH4 ,O2 を原料ガス,N2 をキャリアガスとして,
基板12の温度を400℃に保持し,常圧CVDにより
厚み0.5μmのSiO2 よりなる保護膜を形成する。
Next, the polycrystalline Si-based thin film was treated with S
Using iH 4 and O 2 as source gases and N 2 as carrier gas,
The temperature of the substrate 12 is maintained at 400 ° C., and a 0.5 μm thick protective film made of SiO 2 is formed by normal pressure CVD.

【0100】次に,上記針状体15の太さ程度までレン
ズまたは凹面鏡を用いて集光したHe−Neレーザー光
を,上記針状体15の長手方向に照射・走査する。な
お,この照射・走査の際には,針状体15と基板12と
のコンタクト部を出発点として,ここより可動部13へ
向かうようにレーザー光の走査方向を選択することが好
ましい。更には,上記レーザー光の照射によって,Si
系薄膜57を溶融再結晶化させることが好ましい,これ
により,高品質な結晶性を有する針状体15を得ること
ができる。その後,実施形態例1と同様にして,上記エ
ッチング層55及び上記SiO2よりなる保護膜ををエ
ッチングにより除去,間隙部を形成する。以上により半
導体マイクロマシンを得る。
Next, He-Ne laser light condensed using a lens or a concave mirror to about the thickness of the needle-like body 15 is irradiated and scanned in the longitudinal direction of the needle-like body 15. In this irradiation / scanning, it is preferable to select the scanning direction of the laser beam from the contact portion between the needle-like body 15 and the substrate 12 as the starting point and toward the movable portion 13 from here. Further, by the irradiation of the laser beam, Si
It is preferable to melt-recrystallize the system thin film 57, whereby the needle-like body 15 having high quality crystallinity can be obtained. Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, the etching layer 55 and the protective film made of SiO 2 are removed by etching to form a gap. Thus, a semiconductor micromachine is obtained.

【0101】本例の製造方法によれば,針状体となる多
結晶Si系薄膜を溶融・再結晶化させてなる。このた
め,上記針状体は高い結晶性を有することができる。ま
た,上記再結晶化の際に上記針状体を単結晶化すること
も可能となる。このため,優れた半導体マイクロマシン
を得ることができる。その他は実施形態例1と同様の作
用効果を有する。
According to the manufacturing method of the present example, the polycrystalline Si-based thin film serving as a needle is melted and recrystallized. For this reason, the needle-shaped body can have high crystallinity. In addition, it becomes possible to single-crystallize the needle-like body during the recrystallization. Therefore, an excellent semiconductor micromachine can be obtained. Others have the same operation and effects as the first embodiment.

【0102】なお,上記保護膜は,SiO2 のかわりに
実施形態例3にて用いたSi3 4,SiO2 ,SiO
N,Al2 3 膜の単層または多層膜でHe−Neレー
ザー光の反射率の低い(反射率0.2以下)誘電体膜を
用いてもよい。
[0102] Incidentally, the protective film, Si 3 N 4 was used in Embodiment Example 3 in place of SiO 2, SiO 2, SiO
A dielectric film having a low reflectance of He—Ne laser light (reflectance of 0.2 or less) of a single layer or a multilayer of N and Al 2 O 3 films may be used.

【0103】実施形態例5 本例は,図11に示すごとく,電流を流すことにより針
状体となる部分の多結晶Si系薄膜を加熱する半導体マ
イクロマシンの製造方法である。なお,本例の製造方法
により,実施形態例1と図1にかかる半導体マイクロマ
シン1を製造することができる。
Fifth Embodiment As shown in FIG. 11, this embodiment is a method of manufacturing a semiconductor micromachine in which a current is applied to heat a polycrystalline Si-based thin film in a portion that becomes a needle-like body. The semiconductor micromachine 1 according to the first embodiment and FIG. 1 can be manufactured by the manufacturing method of the present embodiment.

【0104】本例にかかる製造方法において,エッチン
グ層55の表面に多結晶Si系薄膜57を設け,これに
対しリンをドーピング,その後,該エッチング層55,
多結晶Si系薄膜57等を設けた基板12を熱処理する
までは,実施形態例2と同様である。
In the manufacturing method according to the present example, a polycrystalline Si-based thin film 57 is provided on the surface of the etching layer 55, and phosphorus is doped into the thin film.
The steps up to the heat treatment of the substrate 12 provided with the polycrystalline Si-based thin film 57 and the like are the same as in the second embodiment.

【0105】上記熱処理の終了後,実施形態例2と同様
に,上記多結晶Si系薄膜57をエッチングし,可動
部,該可動部の側面に設けられた駆動用電極部,針状
体,固定部,固定部側駆動用電極部となる部分を成形す
る。
After the completion of the heat treatment, the polycrystalline Si-based thin film 57 is etched in the same manner as in the second embodiment, and the movable portion, the driving electrode portion provided on the side surface of the movable portion, the needle-like body, and the fixed member are fixed. Then, a part to be the driving electrode part on the side of the fixed part is formed.

【0106】上記Si系薄膜のパターニングの後,針状
体となる部分の多結晶Si系薄膜632に通電する。こ
の通電は,図11に示すごとく,電流源65を用い,上
記多結晶Si系薄膜632の温度が1000〜1050
℃となるように電流調節を行う。また,上記電流の通電
経路としては,脚部559,該脚部559の下方に存在
する導電部189等を利用して図11に示す点線のごと
き通電経路を挙げることができる。
After the patterning of the Si-based thin film, a current is applied to the polycrystalline Si-based thin film 632 in a portion to be a needle. As shown in FIG. 11, the current is supplied by using a current source 65 and the temperature of the polycrystalline Si-based thin film 632 is set to 1000 to 1050.
Adjust the current so that the temperature becomes ° C. In addition, as a current supply path of the current, a current supply path such as a dotted line shown in FIG. 11 using the leg 559 and the conductive portion 189 provided below the leg 559 can be exemplified.

【0107】なお,これ以外にも,針状体−可動部−針
状体を介して他の針状体と基板との接合された部分等を
通電経路として利用することもできる。その後,実施形
態例1と同様にして,上記エッチング層55をエッチン
グにより除去,間隙部を形成する。以上により半導体マ
イクロマシンを得る。その他は実施形態例1と同様であ
る。また,本例の製造方法においても実施形態例1と同
様の作用効果を有する。
In addition to the above, a portion where another needle-like body and the substrate are joined via the needle-like body-movable part-needle-like body can be used as a current supply path. Thereafter, in the same manner as in the first embodiment, the etching layer 55 is removed by etching to form a gap. Thus, a semiconductor micromachine is obtained. Others are the same as the first embodiment. Further, the manufacturing method of this example also has the same operation and effect as the first embodiment.

【0108】[0108]

【発明の効果】上記のごとく,本発明によれば,特性に
ばらつきの少ない,半導体マイクロマシン及びその製造
方法を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a semiconductor micromachine having a small variation in characteristics and a method of manufacturing the same.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施形態例1にかかる,半導体マイクロマシン
の平面説明図。
FIG. 1 is an explanatory plan view of a semiconductor micromachine according to a first embodiment;

【図2】実施形態例1にかかる,半導体マイクロマシン
の製造工程を示す説明図。
FIG. 2 is an explanatory view illustrating a manufacturing process of the semiconductor micromachine according to the first embodiment.

【図3】図2に続く,半導体マイクロマシンの製造工程
を示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory view showing a manufacturing step of the semiconductor micromachine, following FIG. 2;

【図4】実施形態例1にかかる,半導体マイクロマシン
の製造工程を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory view showing a manufacturing process of the semiconductor micromachine according to the first embodiment.

【図5】図4に続く,半導体マイクロマシンの製造工程
を示す説明図。
FIG. 5 is an explanatory view showing a manufacturing step of the semiconductor micromachine, following FIG. 4;

【図6】実施形態例1にかかる,半導体マイクロマシン
の製造工程を示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a manufacturing process of the semiconductor micromachine according to the first embodiment.

【図7】図6に続く,半導体マイクロマシンの製造工程
を示す説明図。
FIG. 7 is an explanatory view showing the manufacturing process of the semiconductor micromachine, following FIG. 6;

【図8】実施形態例1にかかる,(a)針状体における
結晶粒の説明図,(b)可動部におけるにおける結晶粒
の説明図。
8A and 8B are explanatory diagrams of crystal grains in a needle-like body and FIG. 8B are explanatory diagrams of crystal grains in a movable portion according to the first embodiment.

【図9】実施形態例2にかかる,針状体となる部分の多
結晶Si系薄膜に対するレーザー光を用いた加熱の説明
図。
FIG. 9 is an explanatory diagram of heating of a polycrystalline Si-based thin film at a portion to be a needle-like body using laser light according to the second embodiment.

【図10】実施形態例3にかかる,多結晶Si系薄膜の
表面に誘電体膜を設けた状態を示す説明図。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state in which a dielectric film is provided on the surface of a polycrystalline Si-based thin film according to the third embodiment.

【図11】実施形態例5にかかる,針状体となる部分の
多結晶Si系薄膜に対する電流を用いた加熱の説明図。
FIG. 11 is an explanatory diagram of heating using a current to a polycrystalline Si-based thin film in a portion to be a needle-like body according to the fifth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1...半導体マイクロマシン, 11...間隙部, 12...基板, 13...可動部, 15...針状体, 531...可動部側下地材, 532...針状体側下地材, 55...エッチング層, 57,631,632...多結晶Si系薄膜, 1. . . Semiconductor micromachine, 11. . . 11. a gap; . . Substrate, 13. . . Movable part, 15. . . Needles, 531. . . Moving part side base material, 532. . . Needle-like base material, 55. . . Etching layer, 57, 631, 632. . . Polycrystalline Si thin film,

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と,該基板に間隙部を設けて対向配
置されると共に針状体によって支持された可動部とを有
する半導体マイクロマシンにおいて,上記可動部は多結
晶Si系薄膜または非晶質Si系薄膜よりなり,上記針
状体は単結晶Si系薄膜よりなる,または,上記可動部
は非晶質Si系薄膜よりなり,上記針状体は多結晶Si
系薄膜よりなる,または,上記可動部及び上記針状体は
共に多結晶Si系薄膜よりなり,かつ上記針状体は,上
記可動部を構成する多結晶Si系薄膜よりも大きな粒径
を有する結晶粒より構成された多結晶Si系薄膜よりな
ることを特徴とする半導体マイクロマシン。
1. A semiconductor micromachine having a substrate and a movable portion which is opposed to the substrate with a gap provided therebetween and supported by a needle-like body, wherein the movable portion is a polycrystalline Si-based thin film or an amorphous material. The needle-shaped body is made of a single-crystal Si-based thin film, or the movable part is made of an amorphous Si-based thin film, and the needle-shaped body is made of polycrystalline Si.
The movable part and the needle-shaped body are both made of a polycrystalline Si-based thin film, and the needle-shaped body has a larger particle size than the polycrystalline Si-based thin film constituting the movable part. A semiconductor micromachine comprising a polycrystalline Si-based thin film composed of crystal grains.
【請求項2】 基板と,該基板に間隙部を設けて対向配
置されると共に針状体によって支持された可動部とを有
する半導体マイクロマシンであって,上記可動部は多結
晶Si系薄膜または非晶質Si系薄膜よりなり,上記針
状体は単結晶Si系薄膜よりなる,または,上記可動部
は非晶質Si系薄膜よりなり,上記針状体は多結晶Si
系薄膜よりなる,または,上記可動部及び上記針状体は
共に多結晶Si系薄膜よりなり,かつ上記針状体は,上
記可動部を構成する多結晶Si系薄膜よりも大きな粒径
を有する結晶粒より構成された多結晶Si系薄膜よりな
ることを特徴とする半導体マイクロマシンを製造するに
当たり,上記可動部及び上記針状体の作成に当たって
は,まず,上記基板に対し,可動部となるSi系薄膜を
形成するための可動部側下地材と,針状体となるSi系
薄膜を形成するための針状体側下地材とを形成し,次い
で,上記可動部側下地材及び上記針状体側下地材の表面
に対しSi系薄膜を形成すると共に,該Si系薄膜の形
成の初期段階においては,上記可動部側下地材における
核密度は,上記針状体側下地材の核密度よりも高く保持
してあり,次いで,上記Si系薄膜を上記可動部及び上
記針状体の形状に加工し,その後,上記可動部側下地材
及び上記針状体側下地材を除去し,上記間隙部を形成す
ることを特徴とする半導体マイクロマシンの製造方法。
2. A semiconductor micromachine comprising: a substrate; and a movable portion which is opposed to the substrate with a gap provided therebetween and is supported by a needle-like body, wherein the movable portion is a polycrystalline Si-based thin film or a non-conductive thin film. The needle-shaped body is made of a single-crystal Si-based thin film, or the movable part is made of an amorphous Si-based thin film, and the needle-shaped body is made of polycrystalline Si.
The movable part and the needle-shaped body are both made of a polycrystalline Si-based thin film, and the needle-shaped body has a larger particle size than the polycrystalline Si-based thin film constituting the movable part. In manufacturing a semiconductor micromachine characterized by being made of a polycrystalline Si-based thin film composed of crystal grains, in producing the movable portion and the needle-like body, first, an Si serving as a movable portion is placed on the substrate with respect to the substrate. Forming a base material for the movable part for forming a base thin film and a base material for the needle-shaped body for forming a Si-based thin film to be a needle-like body, and then forming the base material for the movable part and the base material for the needle-shaped body A Si-based thin film is formed on the surface of the base material, and in the initial stage of the formation of the Si-based thin film, the nucleus density of the movable part-side base material is maintained higher than that of the needle-shaped body-side base material. And then The semiconductor according to claim 1, wherein the Si-based thin film is processed into the shape of the movable portion and the needle-like body, and then the movable portion-side base material and the needle-like body base material are removed to form the gap. Micromachine manufacturing method.
【請求項3】 請求項1または2において,上記Si系
薄膜の形成にあたっては,原料ガスとして,SiH4
GeH4 ,CH4 より選ばれる少なくとも一種を用いる
ことを特徴とする半導体マイクロマシンの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein in forming the Si-based thin film, SiH 4 ,
A method for manufacturing a semiconductor micromachine, comprising using at least one selected from GeH 4 and CH 4 .
【請求項4】 請求項2または3において,上記針状体
側下地材としては,上記可動部側下地材として選択した
物質よりも,Si3 4 >SiN>SiON>SiO2
>BSG(ボロンガラス)>PSG(リンガラス)>B
PSG(ボロフォスホシリケートガラス)という順位に
おいて,より下位の物質を選択することを特徴とする半
導体マイクロマシンの製造方法。
4. The needle-shaped base material according to claim 2, wherein the needle-shaped base material is more Si 3 N 4 >SiN>SiON> SiO 2 than the material selected as the movable part base material.
> BSG (boron glass)> PSG (phosphorus glass)> B
A method of manufacturing a semiconductor micromachine, comprising selecting a lower material in the order of PSG (borophosphosilicate glass).
【請求項5】 基板と,該基板に間隙部を設けて対向配
置されると共に針状体によって支持された可動部とを有
する半導体マイクロマシンであって,上記可動部は多結
晶Si系薄膜または非晶質Si系薄膜よりなり,上記針
状体は単結晶Si系薄膜よりなる,または,上記可動部
は非晶質Si系薄膜よりなり,上記針状体は多結晶Si
系薄膜よりなる,または,上記可動部及び上記針状体は
共に多結晶Si系薄膜よりなり,かつ上記針状体は,上
記可動部を構成する多結晶Si系薄膜よりも大きな粒径
を有する結晶粒より構成された多結晶Si系薄膜よりな
ることを特徴とする半導体マイクロマシンを製造するに
当たり,上記可動部及び上記針状体の作成に当たって
は,まず,上記基板に対し下地材を形成し,次いで,上
記下地材に対しSi系薄膜を形成し,次いで,上記Si
系薄膜を上記可動部及び上記針状体の形状に加工すると
共に,上記針状体となる部分のSi系薄膜を選択的に加
熱し,次いで,上記下地材を除去し,上記間隙部を形成
することを特徴とする半導体マイクロマシンの製造方
法。
5. A semiconductor micromachine comprising: a substrate; and a movable portion which is opposed to the substrate with a gap provided therebetween and supported by a needle-like body, wherein the movable portion is a polycrystalline Si-based thin film or The needle-shaped body is made of a single-crystal Si-based thin film, or the movable part is made of an amorphous Si-based thin film, and the needle-shaped body is made of polycrystalline Si.
The movable part and the needle-shaped body are both made of a polycrystalline Si-based thin film, and the needle-shaped body has a larger particle size than the polycrystalline Si-based thin film constituting the movable part. In manufacturing a semiconductor micromachine characterized by comprising a polycrystalline Si-based thin film composed of crystal grains, in preparing the movable portion and the needle-like body, first, a base material is formed on the substrate, Next, a Si-based thin film is formed on the base material,
Processing the thin film based on the shape of the movable portion and the needle-like body, selectively heating the Si-based thin film in the portion to be the needle-like body, and then removing the base material to form the gap. A method of manufacturing a semiconductor micromachine.
【請求項6】 請求項5において,上記Si系薄膜には
上記選択的な加熱の際の熱膨張による破損防止用の保護
膜を設けてなり,該保護膜を形成した後,上記針状体と
なる部分のSi系薄膜を選択的に加熱することを特徴と
する半導体マイクロマシンの製造方法。
6. The needle-like body according to claim 5, wherein the Si-based thin film is provided with a protective film for preventing damage due to thermal expansion during the selective heating, and after forming the protective film. A method for manufacturing a semiconductor micromachine, comprising selectively heating a Si-based thin film in a portion to be formed.
【請求項7】 請求項5または6において,上記加熱に
おける加熱手段としては,レーザー光,ランプ光または
電流のいずれか一種より選択することを特徴とする半導
体マイクロマシンの製造方法。
7. The method for manufacturing a semiconductor micromachine according to claim 5, wherein the heating means in the heating is selected from one of laser light, lamp light, and current.
【請求項8】 請求項5または6において,上記加熱に
おける加熱手段は,レーザー光,またはランプ光であ
り,これらの光は針状体の太さ程度に絞られていること
を特徴とする半導体マイクロマシンの製造方法。
8. The semiconductor according to claim 5, wherein the heating means in the heating is a laser beam or a lamp beam, and these beams are reduced to a thickness of a needle-like body. Micromachine manufacturing method.
【請求項9】 請求項5〜8のいずれか一項において,
上記針状体となる部分のSi系薄膜の光吸収率を,上記
可動部となる部分のSi系薄膜の光吸収率よりも高くす
ることを特徴とする半導体マイクロマシンの製造方法。
9. The method according to claim 5, wherein
A method for manufacturing a semiconductor micromachine, characterized in that the light absorption of the Si-based thin film in the portion serving as the needle-like body is higher than the light absorption of the Si-based thin film in the portion serving as the movable portion.
【請求項10】 請求項9において,上記Si系薄膜に
は,SiN膜,SiON膜,SiO2 膜が単層または多
層状に設けてあることを特徴とする半導体マイクロマシ
ンの製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor micromachine according to claim 9, wherein the Si-based thin film is provided with a single-layer or multi-layer SiN film, a SiON film, and a SiO 2 film.
【請求項11】 請求項9において,上記Si系薄膜に
は,カーボン薄膜が設けてあることを特徴とする半導体
マイクロマシンの製造方法。
11. The method according to claim 9, wherein a carbon thin film is provided on the Si-based thin film.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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