JP2000155030A - 角速度センサの製造方法 - Google Patents
角速度センサの製造方法Info
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P3/00—Measuring linear or angular speed; Measuring differences of linear or angular speeds
-
- G—PHYSICS
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- G01C19/00—Gyroscopes; Turn-sensitive devices using vibrating masses; Turn-sensitive devices without moving masses; Measuring angular rate using gyroscopic effects
- G01C19/56—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces
- G01C19/5642—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams
- G01C19/5656—Turn-sensitive devices using vibrating masses, e.g. vibratory angular rate sensors based on Coriolis forces using vibrating bars or beams the devices involving a micromechanical structure
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】コストが小さく、構造が単純な角速度センサの
製造方法を提供する。 【解決手段】角速度センサ１の構成要素をシリコン基板
上に製作し、それら角速度センサの構成要素は、１つ以
上の質量２０と、支持ビームと、埋込み導体とを含む検
出手段が設けられ、陽極ボンディングにより第１のガラ
スプレートと第２のガラスプレートとの間のキャビティ
内にそれら構成要素が密閉される。これにより、角速度
センサを低コストのシリコンウェハを使用して製作する
ことができる。
製造方法を提供する。 【解決手段】角速度センサ１の構成要素をシリコン基板
上に製作し、それら角速度センサの構成要素は、１つ以
上の質量２０と、支持ビームと、埋込み導体とを含む検
出手段が設けられ、陽極ボンディングにより第１のガラ
スプレートと第２のガラスプレートとの間のキャビティ
内にそれら構成要素が密閉される。これにより、角速度
センサを低コストのシリコンウェハを使用して製作する
ことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、角速度センサに関
し、特に角速度センサの製造方法に関する。
し、特に角速度センサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】種々の電子測定システムのための角速度
センサについて相当な要求がある。例えば、転倒やスリ
ップ中の損傷を防止するための車載安全システムは、車
両の軸方向アライメントの変化速度を決定する装置を必
要とする。そのようなシステムに適切な信号を提供する
現在のセンサは、複雑な設計とそれに対応する費用のか
かる生産技術を必要とするので、製造が高価となる。
センサについて相当な要求がある。例えば、転倒やスリ
ップ中の損傷を防止するための車載安全システムは、車
両の軸方向アライメントの変化速度を決定する装置を必
要とする。そのようなシステムに適切な信号を提供する
現在のセンサは、複雑な設計とそれに対応する費用のか
かる生産技術を必要とするので、製造が高価となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】いくつかの従来技術の
装置は、構成要素の静電励起と、コリオリ効果により誘
導される構成要素の容量変化運動の検出を採用してい
る。これらの装置は一般的に絶縁体上シリコンウェハ又
はポリシリコンを使用して作られている。そのような構
成における制限は、それらシリコンウェハが極端に高価
であること、又は、ポリシリコンデバイスは製造品質が
悪く、不均一な特性や本来的なストレスを有し、それら
が特にスプリング付の構成要素において意図しない特性
を生じさせる場合があることである。
装置は、構成要素の静電励起と、コリオリ効果により誘
導される構成要素の容量変化運動の検出を採用してい
る。これらの装置は一般的に絶縁体上シリコンウェハ又
はポリシリコンを使用して作られている。そのような構
成における制限は、それらシリコンウェハが極端に高価
であること、又は、ポリシリコンデバイスは製造品質が
悪く、不均一な特性や本来的なストレスを有し、それら
が特にスプリング付の構成要素において意図しない特性
を生じさせる場合があることである。
【０００４】本発明は、従来技術のいくつかの問題を、
コスト及び製造の単純性の両側面において解決すること
に向けられている。
コスト及び製造の単純性の両側面において解決すること
に向けられている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、角速度
センサの製造方法が提供され、その方法は、シリコン基
板上に角速度センサの構成要素を製作する工程であっ
て、その構成要素は１つ以上の質量（mass）と、支持ビ
ームと、埋込み導体と、を含む工程と、検出手段を設け
る工程と、及び、陽極ボンディングにより、第１のガラ
スプレートと第２のガラスプレートとの間のキャビティ
内に構成要素を密閉する工程と、を有する。
センサの製造方法が提供され、その方法は、シリコン基
板上に角速度センサの構成要素を製作する工程であっ
て、その構成要素は１つ以上の質量（mass）と、支持ビ
ームと、埋込み導体と、を含む工程と、検出手段を設け
る工程と、及び、陽極ボンディングにより、第１のガラ
スプレートと第２のガラスプレートとの間のキャビティ
内に構成要素を密閉する工程と、を有する。
【０００６】従って、本発明は低コストシリコンウェハ
を使用して角速度センサを製作することを可能とする。
を使用して角速度センサを製作することを可能とする。
【０００７】好ましくは、検出手段は、第１のガラスプ
レート上に金属蒸着により形成された電極である。
レート上に金属蒸着により形成された電極である。
【０００８】好ましくは、質量、支持ビーム及びシリコ
ン基板は実質的に平行な複数の平行面内にあり、その方
法はさらに、支持ビームが使用時に複数の平行面と平行
及び垂直な要素を有する方向に曲がる性質を有するよう
に支持ビームを非対称にエッチングする工程を有する。
ン基板は実質的に平行な複数の平行面内にあり、その方
法はさらに、支持ビームが使用時に複数の平行面と平行
及び垂直な要素を有する方向に曲がる性質を有するよう
に支持ビームを非対称にエッチングする工程を有する。
【０００９】その方法はさらに、陽極ボンディングから
埋込み導体を保護するために、埋込み導体上にｎ型エピ
タキシャル層を形成する工程を有することができる。
埋込み導体を保護するために、埋込み導体上にｎ型エピ
タキシャル層を形成する工程を有することができる。
【００１０】シリコン基板は、好ましくはｎ型単結晶シ
リコン基板である。
リコン基板である。
【００１１】好ましくは、埋込み導体は、シリコン基板
の表面にフォトレジストマスクを適用する工程と、フォ
トレジストマスク内のギャップにおいてシリコン基板内
へイオン注入する工程と、イオンをシリコン基板内へ拡
散させる工程と、により製作される。
の表面にフォトレジストマスクを適用する工程と、フォ
トレジストマスク内のギャップにおいてシリコン基板内
へイオン注入する工程と、イオンをシリコン基板内へ拡
散させる工程と、により製作される。
【００１２】埋込み導体へのｐ型接点は、シリコン基板
の表面にフォトレジストマスクを適用する工程と、フォ
トレジストマスク内のギャップにおいてシリコン基板内
へイオン注入する工程と、イオンをシリコン基板内へ拡
散させる工程と、により設けることができる。
の表面にフォトレジストマスクを適用する工程と、フォ
トレジストマスク内のギャップにおいてシリコン基板内
へイオン注入する工程と、イオンをシリコン基板内へ拡
散させる工程と、により設けることができる。
【００１３】好ましくは、陽極ボンディング工程は、シ
リコン基板上にパッシベーション層を設ける工程を有す
る。
リコン基板上にパッシベーション層を設ける工程を有す
る。
【００１４】その方法はさらに、第１の電極と第２の電
極が１つ以上のコンデンサを形成するように、シリコン
基板と第１のガラスプレートとを位置決めする工程をさ
らに有することができる。
極が１つ以上のコンデンサを形成するように、シリコン
基板と第１のガラスプレートとを位置決めする工程をさ
らに有することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】角速度センサ１はバルクシリコン
マイクロマシンニングを使用して製作される。センサ１
は、本例では実質的に基板の面内にある支持ビームによ
り結合された２つのシリコン質量２０を有する。質量２
０及びビームは、基板３の面に垂直でも平行でもない方
向に曲がりやすい性質を有するように構成される。
マイクロマシンニングを使用して製作される。センサ１
は、本例では実質的に基板の面内にある支持ビームによ
り結合された２つのシリコン質量２０を有する。質量２
０及びビームは、基板３の面に垂直でも平行でもない方
向に曲がりやすい性質を有するように構成される。
【００１６】こうして、質量２０に対して、基板３の面
に垂直な方向に静電励起が与えられると、質量２０は基
板３の面に実質的に平行に振動する。これにより、セン
サが基板３の面内で回転の対象となるとき、質量２０は
比較的大きなジャイロモーメントを受ける。従って、ジ
ャイロモーメントが誘導する回転は従来技術のデバイス
に比べて比較的大きく、それは異なるジオメトリを有
し、その回転が生じさせる容量変化をより容易に検出す
ることができる。
に垂直な方向に静電励起が与えられると、質量２０は基
板３の面に実質的に平行に振動する。これにより、セン
サが基板３の面内で回転の対象となるとき、質量２０は
比較的大きなジャイロモーメントを受ける。従って、ジ
ャイロモーメントが誘導する回転は従来技術のデバイス
に比べて比較的大きく、それは異なるジオメトリを有
し、その回転が生じさせる容量変化をより容易に検出す
ることができる。
【００１７】励起は一般的に意図される運動についての
共振周波数で生じ、その周波数は典型的に４〜１０ｋＨ
ｚの範囲内である。シリコン質量２０とそれらの支持構
造は、頂部と底部の２つのガラスプレート１８、１９の
間で密閉される。頂部ガラスプレート１８は、振動を検
出するためのコンデンサ電極２１を規定する金属パター
ンを有する。検出振動は面外の角振動であり、それは図
１３に示す頂部ガラスプレート１８上の電極２１と質量
２０の間で容量的に検出される。
共振周波数で生じ、その周波数は典型的に４〜１０ｋＨ
ｚの範囲内である。シリコン質量２０とそれらの支持構
造は、頂部と底部の２つのガラスプレート１８、１９の
間で密閉される。頂部ガラスプレート１８は、振動を検
出するためのコンデンサ電極２１を規定する金属パター
ンを有する。検出振動は面外の角振動であり、それは図
１３に示す頂部ガラスプレート１８上の電極２１と質量
２０の間で容量的に検出される。
【００１８】角速度センサは様々なジオメトリ及びデザ
インを有することができ、角速度センサ１の例が図１を
参照して概略的に示される。
インを有することができ、角速度センサ１の例が図１を
参照して概略的に示される。
【００１９】製作プロセスの第１ステップ（プロセスス
テップ１）は、シリコンウウェハ３の前面４上に凹部２
を規定することであり、その凹部２は複数の検出コンデ
ンサのための空隙、並びにプレス接点及びワイヤボンド
パッド領域内の必須の空間として機能する。第１のフォ
トレジストマスク層がシリコンウェハ３に適用され、そ
れは次にリアクティブイオンエッチングにより処理され
る（数μｍの深さの凹部を形成するためのＲＩＥ）。図
２は、プロセスステップ１の後の、図１のラインＡＢに
沿ったシリコンウェハ３の概略的断面を示す。
テップ１）は、シリコンウウェハ３の前面４上に凹部２
を規定することであり、その凹部２は複数の検出コンデ
ンサのための空隙、並びにプレス接点及びワイヤボンド
パッド領域内の必須の空間として機能する。第１のフォ
トレジストマスク層がシリコンウェハ３に適用され、そ
れは次にリアクティブイオンエッチングにより処理され
る（数μｍの深さの凹部を形成するためのＲＩＥ）。図
２は、プロセスステップ１の後の、図１のラインＡＢに
沿ったシリコンウェハ３の概略的断面を示す。
【００２０】例えば２μｍの凹部深さと厚さ１μｍのコ
ンデンサ電極と組み合わせは、１μｍの公称コンデンサ
ギャップを生じさせることが理解される。当然、異なる
寸法のギャップを要求することができる。
ンデンサ電極と組み合わせは、１μｍの公称コンデンサ
ギャップを生じさせることが理解される。当然、異なる
寸法のギャップを要求することができる。
【００２１】プロセスステップ２は、質量２０、スプリ
ング、薄い支持台座、及び後に形成されるｐ型埋込み導
体を隔離するｎウェルの厚さを規定する。質量２０はリ
ンの注入により規定され、そのリンは正しい厚さを得る
ために深く拡散される。典型的な厚さは１０〜２０μｍ
の範囲内である。このリンの拡散及びｐ型基板により形
成されるｐ−ｎ接合は、それに続くウェットエッチング
プロセス中に逆バイアスされ、そうして質量２０の厚さ
を電気化学的に形成する。
ング、薄い支持台座、及び後に形成されるｐ型埋込み導
体を隔離するｎウェルの厚さを規定する。質量２０はリ
ンの注入により規定され、そのリンは正しい厚さを得る
ために深く拡散される。典型的な厚さは１０〜２０μｍ
の範囲内である。このリンの拡散及びｐ型基板により形
成されるｐ−ｎ接合は、それに続くウェットエッチング
プロセス中に逆バイアスされ、そうして質量２０の厚さ
を電気化学的に形成する。
【００２２】酸化シリコンは熱的に成長し、標準的なフ
ォトリソグラフィーと第２のマスク層を使用してパター
ン化される。酸化シリコンはフッ化水素酸（ＨＦ）ベー
スの溶液中でエッチングすることによりパターン化さ
れ、打ち込みプロセスのためのマスクとして使用され
る。リンは前面４に打ち込まれ、背面５はボロンが打ち
込まれてウェハ３の直列抵抗を減少させる。リンは特定
された厚さまで拡散し、その酸化物は再酸化されてパタ
ーン認識のためにシリコンウェハ３内に浅い凹部を作り
出す。
ォトリソグラフィーと第２のマスク層を使用してパター
ン化される。酸化シリコンはフッ化水素酸（ＨＦ）ベー
スの溶液中でエッチングすることによりパターン化さ
れ、打ち込みプロセスのためのマスクとして使用され
る。リンは前面４に打ち込まれ、背面５はボロンが打ち
込まれてウェハ３の直列抵抗を減少させる。リンは特定
された厚さまで拡散し、その酸化物は再酸化されてパタ
ーン認識のためにシリコンウェハ３内に浅い凹部を作り
出す。
【００２３】このシーケンスの最後のステップはウェハ
３の前面４上の酸化シリコンをエッチングにより落とす
ことである。ウェハ３の背面５上の酸化シリコンは、後
続の処理のための機械的保護として使用されるので、エ
ッチングされない。このプロセスステップ後の単純化し
た概略的断面を図３に示す。
３の前面４上の酸化シリコンをエッチングにより落とす
ことである。ウェハ３の背面５上の酸化シリコンは、後
続の処理のための機械的保護として使用されるので、エ
ッチングされない。このプロセスステップ後の単純化し
た概略的断面を図３に示す。
【００２４】プロセスステップ３は、ｐ型導体を設け
て、後の陽極ボンディングステップ後に得られるプレス
接点を通じてワイヤボンドパッドをそれらに対応する電
極へ接続することである。ｐ型拡散パターンは第３のフ
ォトレジストマスク層により規定され、導体７はボロン
の打ち込みとその後の熱拡散により設けられる。打ち込
みが行われ、フォトレジストがはがされる。次に、ボロ
ンが特定の厚さまで拡散される。最後に、ウェハ前面上
の酸化物がバッファードフッ酸中でエッチングされる。
プロセスステップ３の後のシリコンウェハ３の概略的断
面を図４に示す。
て、後の陽極ボンディングステップ後に得られるプレス
接点を通じてワイヤボンドパッドをそれらに対応する電
極へ接続することである。ｐ型拡散パターンは第３のフ
ォトレジストマスク層により規定され、導体７はボロン
の打ち込みとその後の熱拡散により設けられる。打ち込
みが行われ、フォトレジストがはがされる。次に、ボロ
ンが特定の厚さまで拡散される。最後に、ウェハ前面上
の酸化物がバッファードフッ酸中でエッチングされる。
プロセスステップ３の後のシリコンウェハ３の概略的断
面を図４に示す。
【００２５】プロセスステップ４は、導体７を埋め込む
ために、ｎ型エピタキシャル層８をシリコンウェハ３の
前面４上に成長させる。単結晶ｎ型シリコン層８はウェ
ハ３の前面４全体にエピタキシャル成長する。プロセス
ステップ４の後のウェハの概略的断面を図５に示す。
ために、ｎ型エピタキシャル層８をシリコンウェハ３の
前面４上に成長させる。単結晶ｎ型シリコン層８はウェ
ハ３の前面４全体にエピタキシャル成長する。プロセス
ステップ４の後のウェハの概略的断面を図５に示す。
【００２６】このエピタキシャル層は、質量及びスプリ
ング要素の厚さに加わるものであることを注意すべきで
ある。スプリング並びに質量の厚さは、プロセスステッ
プ２中の拡散及びエピタキシャル層の厚さにより規定さ
れる。
ング要素の厚さに加わるものであることを注意すべきで
ある。スプリング並びに質量の厚さは、プロセスステッ
プ２中の拡散及びエピタキシャル層の厚さにより規定さ
れる。
【００２７】プロセスステップ５は、非対称なスプリン
グ断面を得るためにスプリングの一部をエッチングす
る。非対称スプリングの上面のギザギザ（indentatio
n）１０は、図中に見られるようにウェットエッチング
又はドライエッチングにより設けられる。これはスプリ
ングの剛性を変化させ、スプリングの主面に対する特定
角度での弱さをもたらす。この角度は典型的に４度であ
る。
グ断面を得るためにスプリングの一部をエッチングす
る。非対称スプリングの上面のギザギザ（indentatio
n）１０は、図中に見られるようにウェットエッチング
又はドライエッチングにより設けられる。これはスプリ
ングの剛性を変化させ、スプリングの主面に対する特定
角度での弱さをもたらす。この角度は典型的に４度であ
る。
【００２８】まず、マスキング酸化層９が熱的に成長す
る。この酸化物は第４のマスク層を使用して前面４上に
パターン化される。次に、異方性エッチングプロセスを
使用してウェットエッチング又はドライエッチングを行
い、ギザギザ１０を設ける。プロセスステップ５の後の
ウェハの概略的断面を図６に示す。
る。この酸化物は第４のマスク層を使用して前面４上に
パターン化される。次に、異方性エッチングプロセスを
使用してウェットエッチング又はドライエッチングを行
い、ギザギザ１０を設ける。プロセスステップ５の後の
ウェハの概略的断面を図６に示す。
【００２９】プロセスステップ６は、エピタキシャル層
８を通して埋込み導体７への電気的接続を設ける。第５
のマスク層を使用してパターン化されるマスク材料とし
てのフォトレジストにより、接点１３がボロン埋込みに
より製作される。打ち込みは典型的に薄い酸化シリコン
層１１を通して行われる。打ち込みの後、フォトレジス
トがはがされる。次に、埋込みｐ型導体と接触するため
に、ボロンが特定厚さまで拡散される。このプロセスス
テップ６の後のウェハ３の概略的断面を図７に示す。
８を通して埋込み導体７への電気的接続を設ける。第５
のマスク層を使用してパターン化されるマスク材料とし
てのフォトレジストにより、接点１３がボロン埋込みに
より製作される。打ち込みは典型的に薄い酸化シリコン
層１１を通して行われる。打ち込みの後、フォトレジス
トがはがされる。次に、埋込みｐ型導体と接触するため
に、ボロンが特定厚さまで拡散される。このプロセスス
テップ６の後のウェハ３の概略的断面を図７に示す。
【００３０】プロセスステップ７は、ｎ型エピタキシャ
ル層８への接点抵抗を減少させ、ｎ型領域への電気金属
接点を改善し、電気化学的エッチング停止プロセスを改
善する。
ル層８への接点抵抗を減少させ、ｎ型領域への電気金属
接点を改善し、電気化学的エッチング停止プロセスを改
善する。
【００３１】第６のフォトレジストマスクを使用して浅
いリン打ち込み層１４を設ける。打ち込みの後、フォト
レジストをはがし、ｎ＋打ち込み層１４をアニールす
る。このプロセスステップ７の後のウェハ３の概略的断
面を図８に示す。
いリン打ち込み層１４を設ける。打ち込みの後、フォト
レジストをはがし、ｎ＋打ち込み層１４をアニールす
る。このプロセスステップ７の後のウェハ３の概略的断
面を図８に示す。
【００３２】プロセスステップ８は、金属接点１３のた
めの接点穴１５を作る。接点穴１５は、第７のフォトレ
ジスト及びフッ化水素酸ベースの溶液中でエッチングさ
れた酸化シリコンマスク層を使用して規定される。この
プロセスステップ８の後のウェハ３の概略的断面を図９
に示す。
めの接点穴１５を作る。接点穴１５は、第７のフォトレ
ジスト及びフッ化水素酸ベースの溶液中でエッチングさ
れた酸化シリコンマスク層を使用して規定される。この
プロセスステップ８の後のウェハ３の概略的断面を図９
に示す。
【００３３】プロセスステップ９は、接続のために金属
を蒸着及びパターン化し、ｐ型及びｎ型拡散層へのオー
ム接点を確保する。高純度アルミニウム層１６が接点穴
１５内に真空蒸着される。第８のマスク層を使用し、フ
ォトレジストを使用してアルミニウムをパターン化す
る。アルミニウムはウェットエッチングプロセスにより
エッチングされる。このプロセスステップ９の後のウェ
ハ３の概略的断面を図１０に示す。
を蒸着及びパターン化し、ｐ型及びｎ型拡散層へのオー
ム接点を確保する。高純度アルミニウム層１６が接点穴
１５内に真空蒸着される。第８のマスク層を使用し、フ
ォトレジストを使用してアルミニウムをパターン化す
る。アルミニウムはウェットエッチングプロセスにより
エッチングされる。このプロセスステップ９の後のウェ
ハ３の概略的断面を図１０に示す。
【００３４】プロセスステップ１０は、シリコンのウェ
ットエッチングのためのマスクとして使用される酸化シ
リコンを背面５にパターン化し、（質量拡散の厚さ内
の）膜及び薄い台座を得るためにエッチングを行う。
ットエッチングのためのマスクとして使用される酸化シ
リコンを背面５にパターン化し、（質量拡散の厚さ内
の）膜及び薄い台座を得るためにエッチングを行う。
【００３５】シリコンは、異方性エッチングにより背面
５からエッチングされる。質量とスプリングの厚さは電
気化学パッシベーション技術により制御される。ｐ型基
板と、ｎ型エピタキシャル層又はｎ型ウェルとの間のｐ
−ｎ接合に逆バイアスを印加することによりエッチング
停止が達成される。
５からエッチングされる。質量とスプリングの厚さは電
気化学パッシベーション技術により制御される。ｐ型基
板と、ｎ型エピタキシャル層又はｎ型ウェルとの間のｐ
−ｎ接合に逆バイアスを印加することによりエッチング
停止が達成される。
【００３６】背面の酸化物の規定は第９のマスク層によ
りもたらされる。酸化物のパターン規定としてフォトレ
ジストが使用され、それはその後にフッ化水素酸ベース
溶液中でのＲＩＥ又はウェットエッチングによりエッチ
ングされる。フォトレジストは、バルクシリコンのウェ
ットエッチングに先立って除去される。
りもたらされる。酸化物のパターン規定としてフォトレ
ジストが使用され、それはその後にフッ化水素酸ベース
溶液中でのＲＩＥ又はウェットエッチングによりエッチ
ングされる。フォトレジストは、バルクシリコンのウェ
ットエッチングに先立って除去される。
【００３７】スプリング要素、質量及び薄い台座の厚さ
は、エピタキシャル層の厚さを含めて典型的に１２〜３
０μｍの範囲内である。このプロセスステップ１０の後
のウェハ３の概略的断面を図１１に示す。
は、エピタキシャル層の厚さを含めて典型的に１２〜３
０μｍの範囲内である。このプロセスステップ１０の後
のウェハ３の概略的断面を図１１に示す。
【００３８】プロセスステップ１１は、陽極ボンディン
グ領域内と自由質量及びスプリング構造上の酸化物を除
去することから始まる。
グ領域内と自由質量及びスプリング構造上の酸化物を除
去することから始まる。
【００３９】後のプロセスステップ１３中の３重陽極ボ
ンディングは、シリコンウェハ３の両側上の露出したシ
リコン又は薄い酸化物上にガラスをボンディングするこ
とからなる。従って、パッシベーション酸化シリコン層
はガラス付加領域から除去される。この領域のパターン
は第１０のフォトレジストマスク層により規定される。
酸化物はフッ化水素酸ベースの溶液中でエッチングされ
る。
ンディングは、シリコンウェハ３の両側上の露出したシ
リコン又は薄い酸化物上にガラスをボンディングするこ
とからなる。従って、パッシベーション酸化シリコン層
はガラス付加領域から除去される。この領域のパターン
は第１０のフォトレジストマスク層により規定される。
酸化物はフッ化水素酸ベースの溶液中でエッチングされ
る。
【００４０】プロセスステップ１１は、センサの質量及
びスプリング要素を開放し、膜に穴をあけることにより
ワイヤボンドパッド領域を露出させることにより進む。
質量及びスプリングは、ＲＩＥにより膜に穴をあけるこ
とにより開放される。エッチング領域は、第１１のフォ
トレジストマスクにより規定される。エッチング後、レ
ジストをはがす。
びスプリング要素を開放し、膜に穴をあけることにより
ワイヤボンドパッド領域を露出させることにより進む。
質量及びスプリングは、ＲＩＥにより膜に穴をあけるこ
とにより開放される。エッチング領域は、第１１のフォ
トレジストマスクにより規定される。エッチング後、レ
ジストをはがす。
【００４１】質量及びスプリングは、質量拡散及びエピ
タキシャル層８の和により規定される全て同一の厚さを
有する。このプロセスステップ１１の後のウェハ３の概
略断面を図１２に示す。
タキシャル層８の和により規定される全て同一の厚さを
有する。このプロセスステップ１１の後のウェハ３の概
略断面を図１２に示す。
【００４２】プロセスステップ１２は、ワイヤボンドパ
ッド、接続、検出コンデンサの電極２１及び励起要素の
金属のために頂部ガラスプレート１８上にパターンを蒸
着する。
ッド、接続、検出コンデンサの電極２１及び励起要素の
金属のために頂部ガラスプレート１８上にパターンを蒸
着する。
【００４３】最初に、適切な材料の薄い接着層を蒸着す
る。その後、頂部ガラスプレート１８上に高純度アルミ
ニウムを真空蒸着する。第１２のマスク層を使用し、フ
ォトレジストを使用してアルミニウムをパターン化す
る。そのアルミニウムをエッチングする。このプロセス
１２の後の頂部ガラスプレート１８の概略断面を図１３
に示す。
る。その後、頂部ガラスプレート１８上に高純度アルミ
ニウムを真空蒸着する。第１２のマスク層を使用し、フ
ォトレジストを使用してアルミニウムをパターン化す
る。そのアルミニウムをエッチングする。このプロセス
１２の後の頂部ガラスプレート１８の概略断面を図１３
に示す。
【００４４】プロセスステップ１３は、センサギャッ
プ、プレス接点を設け、機械的構造のキャビティを密閉
する。
プ、プレス接点を設け、機械的構造のキャビティを密閉
する。
【００４５】３重陽極ボンディングを使用して頂部ガラ
スプレート１８と底部ガラスプレート１９の間のシリコ
ンウェハを密閉し、機械的に強固な構造とセンサのため
の低圧（真空）環境を得る。ワイヤボンド領域を自由に
するために必要な鋸引きステップは、陽極ボンディング
の後に行われる。シリコンウェハ３が２つのガラスプレ
ート１８、１９の間に配置され、アライナボンダ機器を
使用して、パターン化された頂部ガラスプレート１８が
位置合わせされシリコンウェハに接着される。２つのガ
ラス−シリコン接合は同時に陽極ボンディングされる。
このプロセスステップ１３の後の装置の概略的断面を図
１４に示す。
スプレート１８と底部ガラスプレート１９の間のシリコ
ンウェハを密閉し、機械的に強固な構造とセンサのため
の低圧（真空）環境を得る。ワイヤボンド領域を自由に
するために必要な鋸引きステップは、陽極ボンディング
の後に行われる。シリコンウェハ３が２つのガラスプレ
ート１８、１９の間に配置され、アライナボンダ機器を
使用して、パターン化された頂部ガラスプレート１８が
位置合わせされシリコンウェハに接着される。２つのガ
ラス−シリコン接合は同時に陽極ボンディングされる。
このプロセスステップ１３の後の装置の概略的断面を図
１４に示す。
【００４６】プロセスステップ１４は、ワイヤボンドパ
ッドをはずし、露出させる。ワイヤボンドパッドは、底
部ガラススクライブラインに沿って鋸引きにより開放及
び露出される。最後に、プロセスステップ１５はセンサ
ダイをはずす。センサダイは、底部ガラススクライブラ
ンに沿って鋸引きによりはずされる。このプロセスステ
ップ１５の後の装置の概略断面を図１５に示す。
ッドをはずし、露出させる。ワイヤボンドパッドは、底
部ガラススクライブラインに沿って鋸引きにより開放及
び露出される。最後に、プロセスステップ１５はセンサ
ダイをはずす。センサダイは、底部ガラススクライブラ
ンに沿って鋸引きによりはずされる。このプロセスステ
ップ１５の後の装置の概略断面を図１５に示す。
【００４７】代替例では、上述のプロセスの第１ステッ
プ中にシリコン基板３に形成される凹部をガラスプレー
ト１８に形成する。質量及びスプリング要素について種
々の厚さを選択することができる。
プ中にシリコン基板３に形成される凹部をガラスプレー
ト１８に形成する。質量及びスプリング要素について種
々の厚さを選択することができる。
【００４８】代わりに、ジャイロモーメントにより生じ
る回転を圧電手段により検出することができる。よっ
て、コンデンサ電極は必要でなくなるものの、上述のス
テップの多くはそのまま維持される。特に、陽極ボンデ
ィング及びボンディングの前の準備ステップが使用され
る。
る回転を圧電手段により検出することができる。よっ
て、コンデンサ電極は必要でなくなるものの、上述のス
テップの多くはそのまま維持される。特に、陽極ボンデ
ィング及びボンディングの前の準備ステップが使用され
る。
【００４９】一般的に、上述の製造方法は従来技術のプ
ロセスより大幅に少ないステップを必要とし、製造を単
純かつ安価のものとする。また、キャビティ内部から埋
込み導体を通じて外部へ通じる低容量接続が提供され
る。これは、絶縁基板上のより高価なシリコンの必要を
なくし、寄生容量を最小とする。
ロセスより大幅に少ないステップを必要とし、製造を単
純かつ安価のものとする。また、キャビティ内部から埋
込み導体を通じて外部へ通じる低容量接続が提供され
る。これは、絶縁基板上のより高価なシリコンの必要を
なくし、寄生容量を最小とする。
【図１】本発明のプロセスに従って製作されるデバイス
の概略的平面図である。
の概略的平面図である。
【図２】本発明のプロセスの第１ステップ後のシリコン
ウェハの概略的断面図である。
ウェハの概略的断面図である。
【図３】第２のプロセスステップ後の図２のウェハの概
略的断面図である。
略的断面図である。
【図４】第３のプロセスステップ後の図３のウェハの概
略的断面図である。
略的断面図である。
【図５】第４のプロセスステップ後の図４に従うウェハ
の概略的断面図である。
の概略的断面図である。
【図６】第５のプロセスステップ後の図５のウェハの概
略的断面図である。
略的断面図である。
【図７】第６のプロセスステップ後の図６のウェハの概
略的断面図である。
略的断面図である。
【図８】第７のプロセスステップ後の図７のシリコンウ
ェハの概略的断面図である。
ェハの概略的断面図である。
【図９】第８のプロセスステップ後の図８のシリコンウ
ェハの概略的断面図である。
ェハの概略的断面図である。
【図１０】第９のプロセスステップ後の図９のウェハの
概略的断面図である。
概略的断面図である。
【図１１】第１０のプロセスステップ後の図１０のウェ
ハの概略的断面図である。
ハの概略的断面図である。
【図１２】第１１のプロセスステップ後の図１１のウェ
ハの概略的断面図である。
ハの概略的断面図である。
【図１３】第１２のプロセスステップ中に形成される頂
部ガラスウェハの概略的断面図である。
部ガラスウェハの概略的断面図である。
【図１４】第１３のプロセスステップ後の図１２のウェ
ハ及び図１３のシートの概略的断面図である。
ハ及び図１３のシートの概略的断面図である。
【図１５】第１５のプロセスステップ後の図１４の構成
の概略的断面図である。
の概略的断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 599143793 ＰＯ Ｂｏｘ 196，Ｎ−3192 Ｈｏｒｔ ｅｎ，Ｎｏｒｗａｙ (72)発明者 ヘンリク ヤコブセン ノールウェー国，エヌ−3192 ホルテン, ピーオウ ボックス 196，シー／オウ センソノール エイエスエイ
Claims (11)
- 【請求項１】 角速度センサの製造方法において、 シリコン基板上に角速度センサの構成要素を製作する工
程であって、前記構成要素は１つ以上の質量と、支持ビ
ームと、埋込み導体と、を含む工程と、 検出手段を設ける工程と、及び陽極ボンディングによ
り、第１のガラスプレートと第２のガラスプレートとの
間のキャビティ内に前記構成要素を密閉する工程と、を
有する方法。 - 【請求項２】 前記検出手段は、前記第１のガラスプレ
ート上に金属蒸着により形成された電極である請求項１
に記載の方法。 - 【請求項３】 前記質量、支持ビーム及びシリコン基板
は実質的に平行な複数の平行面内にあり、 前記方法はさらに、前記支持ビームが使用時に前記複数
の平行面と平行及び垂直な要素を有する方向に曲がる性
質を有するように前記支持ビームを非対称にエッチング
する工程を有する請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項４】 陽極ボンディングから前記埋込み導体を
保護するために、前記埋込み導体上にｎ型エピタキシャ
ル層を形成する工程をさらに有する請求項１乃至３のい
ずれかに記載の方法。 - 【請求項５】 前記シリコン基板はｎ型単結晶シリコン
基板である請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。 - 【請求項６】 前記埋込み導体は、 前記シリコン基板の表面にフォトレジストマスクを適用
する工程と、 前記フォトレジストマスク内のギャップにおいて前記シ
リコン基板内へイオンを注入する工程と、 前記イオンを前記シリコン基板内へ拡散させる工程と、
により製作される請求項１乃至５のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項７】 前記埋込み導体へのｐ型接点は、 前記シリコン基板の表面にフォトレジストマスクを適用
する工程と、 前記フォトレジストマスク内のギャップにおいて前記シ
リコン基板内へイオンを注入する工程と、 前記イオンを前記シリコン基板内へ拡散させる工程と、
により設けられる請求項１乃至６のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項８】 前記陽極ボンディング工程は、前記シリ
コン基板上にパッシベーション層を設ける工程を有する
請求項８に記載の方法。 - 【請求項９】 前記頂部ガラスプレートと前記シリコン
基板との接点領域内のパッシベーション層を除去する工
程を有する請求項８に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記第１の電極と前記第２の電極が１
つ以上のコンデンサを形成するように、前記シリコン基
板と前記第１のガラスプレートとを位置決めする工程を
さらに有する請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１１】 前記シリコン基板は絶縁基板上のシリ
コンである請求項１乃至１０のいずれかに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP98308263.7 | 1998-10-12 | ||
| EP98308263A EP0994330B1 (en) | 1998-10-12 | 1998-10-12 | Method for manufacturing an angular rate sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000155030A true JP2000155030A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=8235097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11289890A Pending JP2000155030A (ja) | 1998-10-12 | 1999-10-12 | 角速度センサの製造方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6319729B1 (ja) |
| EP (1) | EP0994330B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000155030A (ja) |
| KR (1) | KR20000028948A (ja) |
| CN (1) | CN1143121C (ja) |
| BR (1) | BR9904435A (ja) |
| DE (1) | DE69836813T2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007127654A (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Infineon Technologies Sensonor As | マイクロメカニカルデバイス、共鳴構造、およびマイクロメカニカルデバイスの励起方法 |
| JP2007125693A (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Infineon Technologies Sensonor As | マイクロメカニカルデバイス、共鳴構造、およびマイクロメカニカルデバイスの励起方法 |
| JP2010540949A (ja) * | 2007-10-05 | 2010-12-24 | ヴィーテイアイ テクノロジーズ オーワイ | 振動型微小機械角速度センサ |
| CN102607545A (zh) * | 2012-04-12 | 2012-07-25 | 厦门大学 | 基于碳纳米管阵列场发射的微机械陀螺仪 |
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| DE10055081A1 (de) | 2000-11-07 | 2002-05-16 | Bosch Gmbh Robert | Mikrostrukturbauelement |
| US6673697B2 (en) | 2002-04-03 | 2004-01-06 | Intel Corporation | Packaging microelectromechanical structures |
| EP1522521B1 (en) | 2003-10-10 | 2015-12-09 | Infineon Technologies AG | Capacitive sensor |
| CN1333257C (zh) * | 2004-07-16 | 2007-08-22 | 北京大学 | 射流角速度传感器及其制备方法 |
| EP1953516B1 (en) * | 2007-01-31 | 2011-03-09 | Infineon Technologies AG | Micromechanical pressure sensing device |
| US20120146452A1 (en) * | 2010-12-10 | 2012-06-14 | Miradia, Inc. | Microelectromechanical system device and semi-manufacture and manufacturing method thereof |
| DE102010063857A1 (de) * | 2010-12-22 | 2012-06-28 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanischer Sensor zur Messung von Drehraten sowie entsprechendes Verfahren |
| CN109856425A (zh) * | 2018-04-20 | 2019-06-07 | 黑龙江大学 | 一种单片集成三轴加速度传感器及其制作工艺 |
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|---|---|---|---|---|
| DE4022495A1 (de) * | 1990-07-14 | 1992-01-23 | Bosch Gmbh Robert | Mikromechanischer drehratensensor |
| DE4102249A1 (de) | 1991-01-23 | 1992-07-30 | Univ Chemnitz Tech | Verfahren zur erzeugung einer elektrisch leitenden randzone bei werkstuecken aus gesinterter siliziumkarbidkeramik |
| US5635639A (en) * | 1991-09-11 | 1997-06-03 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Micromechanical tuning fork angular rate sensor |
| JP2533272B2 (ja) * | 1992-11-17 | 1996-09-11 | 住友電気工業株式会社 | 半導体デバイスの製造方法 |
| JP3114570B2 (ja) * | 1995-05-26 | 2000-12-04 | オムロン株式会社 | 静電容量型圧力センサ |
| JPH09196682A (ja) * | 1996-01-19 | 1997-07-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 角速度センサと加速度センサ |
-
1998
- 1998-10-12 EP EP98308263A patent/EP0994330B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-12 DE DE69836813T patent/DE69836813T2/de not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-09-22 US US09/401,600 patent/US6319729B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-10-08 BR BR9904435-8A patent/BR9904435A/pt not_active IP Right Cessation
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- 1999-10-12 CN CNB991210913A patent/CN1143121C/zh not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| JP2007127654A (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Infineon Technologies Sensonor As | マイクロメカニカルデバイス、共鳴構造、およびマイクロメカニカルデバイスの励起方法 |
| JP2007125693A (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Infineon Technologies Sensonor As | マイクロメカニカルデバイス、共鳴構造、およびマイクロメカニカルデバイスの励起方法 |
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