JP2000133815A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2000133815A
JP2000133815A JP10302658A JP30265898A JP2000133815A JP 2000133815 A JP2000133815 A JP 2000133815A JP 10302658 A JP10302658 A JP 10302658A JP 30265898 A JP30265898 A JP 30265898A JP 2000133815 A JP2000133815 A JP 2000133815A
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vibrator
semiconductor device
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glass lid
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JP10302658A
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Inventor
Seiya Sato
誠也 佐藤
Keiko Negi
敬子 根木
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シリコン基板とガラス蓋との間に密閉空間を
有する半導体装置において、簡単な製造工程により密閉
空間から残存する酸素を除去して、真空度の高い密閉空
間を形成する。 【解決手段】 半導体装置は、シリコンからなる基板1
0とガラス材からなるガラス蓋60との間にほぼ真空な
密閉空間Sを備えている。このような半導体装置におい
ては、基板10にガラス蓋60を陽極接合した後、ガラ
ス蓋60の外側からガラス蓋60で覆われた基板10の
一部にYAGレーザを照射して同一部を加熱処理する
と、同一部は陽極接合の際に発生されて密閉空間S内に
残存する酸素と結合して酸化するので、密閉空間Sから
残存する酸素が除去されて、真空度の高い密閉空間Sが
形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板にガ
ラス蓋を陽極接合して、同シリコン基板と同ガラス蓋と
の間にほぼ真空な密閉空間を形成する半導体装置の製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の半導体装置の製造方法に
おいては、例えば特開平10−122869号公報に示
されているように、ガラス蓋の内側面に酸素吸収用金属
膜を蒸着しておき、ガラス蓋をシリコン基板に陽極接合
した後に、酸素吸収用金属膜を加熱することにより、前
記陽極接合によって発生した酸素が酸素吸収用金属膜の
酸化に利用されるようにして、シリコン基板とガラス蓋
との間に形成された密閉空間を減圧するようにしてい
た。また、例えば特開平10−144935号公報に示
されているように、ガス抜き用の貫通孔を有するガラス
蓋をシリコン基板に陽極接合した後に、真空中にて前記
貫通孔にシリコン栓を陽極接合することにより同貫通孔
を封止し、シリコン基板とガラス蓋との間に形成される
密閉空間に陽極接合によって残存する酸素を極力少なく
することも行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の半
導体装置の製造方法においては、酸素吸収用金属膜又は
シリコン栓をガラス蓋に設ける必要があり、製造工程が
複雑になるという問題があった。
【0004】
【発明の概要】本発明は、上記問題に対処するためにな
されたもので、その目的は、簡単な製造工程により密閉
空間に残存する酸素を除去して、真空度の高い密閉空間
を形成するようにした半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。
【0005】上記目的を達成するために、本発明の特徴
は、シリコン基板にガラス蓋を陽極接合して同シリコン
基板と同ガラス蓋との間にほぼ真空な密閉空間を形成す
る半導体装置の製造方法において、陽極接合後に、ガラ
ス蓋の外側からシリコン基板の一部を加熱処理するよう
にしたことにある。好ましくは、前記加熱処理として、
YAGレーザをシリコン基板の一部に照射する処理を採
用するとよい。
【0006】このような製造方法においては、加熱され
たシリコン基板の一部が、陽極接合の際に発生されて密
閉空間内に残存する酸素と結合して酸化するので、同空
間内に残存する酸素を前記シリコン基板の一部に吸収さ
せることができ、真空度の高い密閉空間を形成すること
ができる。特に、前記のように加熱処理にYAGレーザ
を用いることによりガラス蓋を加熱することなく、前記
シリコン基板の一部を酸化しやすい高い温度まで上昇さ
せることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を用いて説明すると、図1は同実施形態に係る半導体装
置の平面図であり、図2は同装置の2−2線に沿った断
面図である。
【0008】この半導体装置は、シリコンで方形状に形
成された基板10と、同基板10上ほぼ中央にその上面
から小さな所定距離だけ隔てて平行に配置された振動子
20とを備えている。振動子20は、n形シリコンで略
方形状に形成されており、所定の間隔にて配置された複
数の方形状の貫通孔21を有している。振動子20は、
梁11−1〜11−4を介してアンカ12−1〜12−
4に振動可能に支持されている。梁11−1〜11−4
は、略L字状に振動子20と同材料で形成されるととも
に、振動子20と同様に前記小さな所定距離だけ基板1
0上面から浮いている。アンカ12−1〜12−4は、
方形状に振動子20と同材料で形成されるとともに、基
板10の上面に絶縁層であるシリコン酸化膜を介して固
着されている。
【0009】アンカ12−3には、基板10の上面にシ
リコン酸化膜を介して固着されたパッド部13が接続さ
れており、同パッド部13の上面には、振動子20の変
位にともなう静電容量の変化を表す静電容量信号を取り
出すために、導電金属(例えばアルミニウム)で方形状
に形成された電極パッド14が設けられている。なお、
アンカ12−3とパッド部13とを接続する部分とパッ
ド部13もn形シリコンで形成されている。
【0010】基板10の上面であって振動子20のX軸
方向(紙面左右方向)両外側には、振動子20をX軸方
向に振動させるための一対の駆動電極部30−1,30
−2が設けられている。
【0011】駆動電極部30−1,30−2は、n形シ
リコンで一体的に形成された櫛歯状電極31−1,31
−2及びパッド部32−1,32−2からそれぞれな
り、基板10の上面にシリコン酸化膜を介して固着され
ている。櫛歯状電極31−1,31−2は複数の電極指
33−1,33−2をそれぞれ有しており、同電極指3
3−1,33−2はX軸方向内側に向かって互いに平行
かつ等間隔にそれぞれ延設されている。パッド部32−
1,32−2は、櫛歯状電極31−1,31−2のX軸
方向外側にそれぞれ連結されている。これらのパッド部
32−1,32−2の上面には、振動子20をX軸方向
に振動させるための駆動用信号を振動子20に印加する
ために、導電金属(例えばアルミニウム)で方形状に形
成された電極パッド34−1,34−2がそれぞれ設け
られている。
【0012】振動子20のX軸方向両側部であって駆動
電極部30−1,30−2に対向する位置には、電極指
33−1,33−2と共に振動発生部をそれぞれ構成す
る複数の電極指22−1,22−2が、振動子20と同
材料で形成されて、各電極指33−1,33−2をそれ
ぞれ挟むとともに同電極指33−1,33−2に平行と
なるように前記両側部からX軸方向外側にそれぞれ延設
されている。なお、電極指22−1,22−2は、振動
子20と同様に基板10の上面から浮いているととも
に、各隣り合う電極指33−1,33−2との間隔が等
しくなるように設定されている。
【0013】基板10の上面であって振動子20のY軸
方向(紙面上下方向)両外側には、振動子20のY軸方
向の振動を検出するための一対の検出電極部40−1,
40−2が設けられている。
【0014】検出電極部40−1,40−2は、n形シ
リコンで一体的に形成された櫛歯状電極41−1,41
−2及びパッド部42−1,42−2からそれぞれな
り、基板10の上面にシリコン酸化膜を介して固着され
ている。櫛歯状電極41−1,41−2は複数の電極指
43−1,43−2をそれぞれ有しており、同電極指4
3−1,43−2はX軸方向に互いに平行かつ等間隔に
それぞれ延設されている。パッド部42−1,42−2
は、櫛歯状電極41−1,41−2のY軸方向外側にそ
れぞれ連結されている。これらのパッド部42−1,4
2−2の上面には、振動子20のY軸方向の振動を検出
するための検出用信号を振動子20に印加するために、
導電金属(例えばアルミニウム)で方形状に形成された
電極パッド44−1,44−2がそれぞれ設けられてい
る。
【0015】振動子20のY軸方向両側部であって検出
電極部40−1,40−2に対向する位置からは、電極
指43−1,43−2と共に振動検出部をそれぞれ構成
する複数の電極指22−3,22−4が、振動子20と
同材料で形成されるとともに、各電極指43−1,43
−2に平行に対向するようにX軸方向にそれぞれ延設さ
れている。なお、電極指22−3,22−4は、振動子
20と同様に基板10上面から浮いているとともに、各
隣り合う電極指43−1,43−2の幅方向中心位置か
ら内側方向にそれぞれずれるように設定されている。
【0016】そして、基板10上面には、所定幅を有す
る枠体50が同基板10の外周に沿って設けられてい
る。枠体50は、シリコン酸化膜を介して基板10に固
着されるとともに、駆動電極部30−1,30−2と検
出電極部40−1,40−2の外側部分(パッド部32
−1,32−2,42−1,42−2等)、アンカ12
−1〜12−4、パッド部13及びアンカ12−3とパ
ッド部13とを接続する部分を含んでおり、これら以外
の部分はp形シリコンで形成されている。なお、基板1
0及び枠体50は、本発明のシリコン基板を構成するも
のである。
【0017】枠体50上面内周縁部には、梁11−1〜
11−4、アンカ12−1〜12−4、振動子20、櫛
歯状電極31−1,31−2,41−1,41−2及び
電極指22−1〜22−4,33−1,33−2,43
−1,43−2を覆うようにガラス材で断面略コ字状に
形成されたガラス蓋60が陽極接合により固定され、基
板10とガラス蓋60との間に密閉空間Sが形成されて
いる。
【0018】次に、上記のように構成した半導体装置の
製造方法について図2を用いて説明する。
【0019】(1)第1工程 基板材料として単結晶シリコンからなる下層aの上面上
に約2μmの厚さのシリコン酸化膜からなる中間層bを
介して約10μmの厚さの単結晶シリコンからなる上層
cを設けたSOI(Silicon−On-Insulator)基板を用意
する。なお、上層cはp形シリコンで形成されている。
そして、上層cの上面であって振動子20(貫通穴21
を除く)、電極指22−1〜22−4、駆動電極部30
−1,30−2、検出電極部40−1,40−2、梁1
1−1〜11−4、アンカ12−1〜12−4に相当す
る部分(ドット若しくは模様を付した部分)以外をマス
クして、マスクしていない部分にリン等の不純物をドー
ピングして同部分をn形シリコン化する。
【0020】(2)第2工程 上層cの上面であって振動子20(貫通穴21を除
く)、電極指22−1〜22−4、駆動電極部30−
1,30−2、検出電極部40−1,40−2、梁11
−1〜11−4、アンカ12−1〜12−4及び枠体5
0に相当する部分をレジスト膜にてマスクする。そし
て、上層cをRIE(反応性イオンエッチング)等でエ
ッチングして、中間層b上に駆動電極部30−1,30
−2、検出電極部40−1,40−2、アンカ12−1
〜12−4及び枠体50を形成するとともに、振動子2
0、電極指22−1〜22−4及び梁11−1〜11−
4に相当する部分を残す。
【0021】(3)第3工程 振動子20、電極指22−1〜22−4及び梁11−1
〜11−4(上層c)と基板10(下層a)とに挟まれ
る中間層bを、フッ酸水溶液でエッチングすることによ
り除去して、振動子20、電極指22−1〜22−4及
び梁11−1〜11−4を基板10上から浮かせて形成
する。これは、中間層bをフッ酸水溶液でエッチングす
ると、上下両層a,cで挟まれていない部分のみなら
ず、上下両層a,cで挟まれている部分であっても外表
面に近い部分も除去されるからである。
【0022】(4)第4工程 ガラス蓋60を枠体20上面に真空中にて陽極接合して
固定し、基板10とガラス蓋60との間に密閉空間Sを
形成する。なお、この陽極接合の際には、酸素が発生
し、同発生した酸素は密閉空間S内に残存する。
【0023】(5)第5工程 ガラス蓋60の外側からガラス蓋60で覆われた基板1
0の一部(梁11−1〜11−4、アンカ12−1〜1
2−4、振動子20、櫛歯状電極31−1,31−2,
41−1,41−2及び電極指22−1〜22−4,3
3−1,33−2,43−1,43−2を除く下層cの
上面)にYAGレーザを照射して加熱処理すると、同一
部が密閉空間S内に残存する酸素と結合して酸化するの
で、密閉空間S内の酸素は除去される。
【0024】次に、上記のように構成した半導体装置の
動作について説明する。図示しない電気回路装置は、駆
動電極部30−1,30−2の電極パッド34−1,3
4−2、検出電極部40−1,40−2の電極パッド4
4−1,44−2及びアンカ12−3の電極パッド13
に接続されている。
【0025】電気回路装置は、振動子20をその固有振
動数f0でX軸方向に一定振幅で振動させるために、互
いに逆相の駆動用信号を駆動電極部30−1,30−2
の電極パッド34−1,34−2にそれぞれ供給してい
る。また、振動子20のY軸方向の振動を検出するため
に、互いに逆相の検出用信号を検出電極部40−1,4
0−2の電極パッド44−1,44−2に供給してい
る。これによれば、振動子20は、電気回路装置からの
駆動用信号によって前記振動発生部(電極指33−1,
22−1及び電極指33−2,22−2)に発生する静
電引力により、一定振幅かつ固有振動数f0でX軸方向
に振動する。
【0026】この状態で、振動子20にX,Y両軸に直
交するZ軸回りの角速度が働くと、振動子20はコリオ
リ力により前記角速度に比例した振幅でY軸方向にも振
動する。この振動子20のY軸方向の振動に伴い、振動
子20に接続された電極指22−3,22−4もY軸方
向に振動する。これにより、電極指22−3,43−1
における静電容量と、電極指22−4,43−2におけ
る静電容量は互いに逆方向に変化する。この静電容量の
変化を表す信号が、静電容量信号として電極パッド14
を介して電気回路装置に入力される。電気回路装置は、
この静電容量信号を用いて前記Z軸回りの角速度を導出
する。
【0027】上記のような製造方法においては、YAG
レーザの照射により加熱処理された基板10の一部が、
陽極接合の際に発生されて密閉空間S内に残存する酸素
と結合して酸化するので、同空間S内に残存する酸素を
基板10の一部に吸収させることができ、真空度の高い
密閉空間を形成することができる。特に、前記のように
加熱処理にYAGレーザを用いることによりガラス蓋6
0を加熱することなく、基板10の一部を酸化しやすい
高い温度まで上昇させることができる。
【0028】なお、上記実施形態においては、YAGレ
ーザの照射により基板10の一部を加熱処理していた
が、YAGレーザの代わりに、ガラス蓋60を加熱する
ことなく基板10の一部を酸化させることが可能な十分
高い温度に加熱できる電磁波、例えばマイクロ波を基板
10の一部に照射して加熱処理するようにしてもよい。
この場合でも、上記実施形態と同様な効果を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る半導体装置の平面図である。
【図2】 図1の半導体装置の2−2線に沿った断面図
である。
【符号の説明】
10…基板、11−1〜11−4…梁、12−1〜12
−4…アンカ、13,32−1,32−2,42−1,
42−2…パッド部、14,34−1,34−2,44
−1,44−2…電極パッド、20…振動子、21…貫
通孔、22−1〜22−4,33−1,33−2,43
−1,43−2…電極指、30−1,30−2…駆動電
極部、31−1,31−2,41−1,41−2…櫛歯
状電極、40−1,40−2…検出電極部、50…枠
体、60…ガラス蓋。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F105 BB15 CC04 CD03 CD05 CD13 4E068 AA01 CG00 DA09 4M112 AA02 BA07 CA24 CA26 DA03 DA04 DA12 DA13 DA18 EA03 EA06 GA01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコン基板にガラス蓋を陽極接合して
    同シリコン基板と同ガラス蓋との間にほぼ真空な密閉空
    間を形成する半導体装置の製造方法において、前記陽極
    接合後に、前記ガラス蓋の外側から前記シリコン基板の
    一部を加熱処理するようにしたことを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記請求項1に記載の加熱処理として、
    YAGレーザを前記シリコン基板の一部に照射する処理
    を採用したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012187664A (ja) * 2011-03-10 2012-10-04 Fujitsu Ltd 電子デバイスの製造方法
CN103363975A (zh) * 2012-03-29 2013-10-23 精工爱普生株式会社 振动装置以及振动装置的制造方法

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