JP2002026338A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
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- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0808—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
- G01P2015/0811—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0814—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for translational movement of the mass, e.g. shuttle type
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高感度の可動部を有する半導体装置を提供する
こと。 【解決手段】半導体から成る可動部にメッキを施すこと
で、可動部の質量、剛性、構造強度を大きくすることが
できる。ＳＯＩ基板を用いれば、例えばエッチホールの
壁面のみにメッキを施した半導体装置を形成することも
容易である。
こと。 【解決手段】半導体から成る可動部にメッキを施すこと
で、可動部の質量、剛性、構造強度を大きくすることが
できる。ＳＯＩ基板を用いれば、例えばエッチホールの
壁面のみにメッキを施した半導体装置を形成することも
容易である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可動部を有する半
導体装置に関する。本発明は半導体のマイクロマシニン
グ技術による振動式センサに特に有効である。
導体装置に関する。本発明は半導体のマイクロマシニン
グ技術による振動式センサに特に有効である。
【０００２】
【従来の技術】シリコンマイクロマシニング技術によ
り、電極を有する可動部（振動子）を利用した振動式セ
ンサが開発されている。例えば特開平１１−１９０６３
５号公報の振動式角速度センサ９００を図８に示す。振
動式角速度センサ９００の要部は、大きな慣性質量を有
するマス部１０と、ビーム２１、２２、２３、２４、、
３０１、３０２、３１１、３１２、３１３、３１４、４
１０、４１１、４１２、４２０、４２１、４２２、４３
０、４３１、４３２、４４０、４４１、４４２と、アン
カ５１１、５１２、５２１、５２２、５３１、５３２、
５４１、５４２及び各位置に配設された可動櫛場電極６
０、６１、６２、６３並びにそれらと対向して形成され
る固定櫛場電極７０、７１、７２、７３、７４、７５で
ある。このうち、アンカ５１１乃至５４２と、固定櫛場
電極７０乃至７５接続されている電極８０乃至８５と
が、各々図示しない中間絶縁層（犠牲層）９２を介して
半導体基板９１に固定されている。マス部１０、ビーム
２１乃至２４、３０１、３０２、３１１乃至３１４、４
１０乃至４４２は下層の中間絶縁層（犠牲層）９２が除
去されており、可動状態となっている。尚、マス部１０
の下層の中間絶縁層（犠牲層）９２の除去のため、マス
部１０にはエッチホール３４０が設けられており、格子
状に形成されている。ビーム３０１、３０２、３１１乃
至３１４も同様に格子状に形成されている。
り、電極を有する可動部（振動子）を利用した振動式セ
ンサが開発されている。例えば特開平１１−１９０６３
５号公報の振動式角速度センサ９００を図８に示す。振
動式角速度センサ９００の要部は、大きな慣性質量を有
するマス部１０と、ビーム２１、２２、２３、２４、、
３０１、３０２、３１１、３１２、３１３、３１４、４
１０、４１１、４１２、４２０、４２１、４２２、４３
０、４３１、４３２、４４０、４４１、４４２と、アン
カ５１１、５１２、５２１、５２２、５３１、５３２、
５４１、５４２及び各位置に配設された可動櫛場電極６
０、６１、６２、６３並びにそれらと対向して形成され
る固定櫛場電極７０、７１、７２、７３、７４、７５で
ある。このうち、アンカ５１１乃至５４２と、固定櫛場
電極７０乃至７５接続されている電極８０乃至８５と
が、各々図示しない中間絶縁層（犠牲層）９２を介して
半導体基板９１に固定されている。マス部１０、ビーム
２１乃至２４、３０１、３０２、３１１乃至３１４、４
１０乃至４４２は下層の中間絶縁層（犠牲層）９２が除
去されており、可動状態となっている。尚、マス部１０
の下層の中間絶縁層（犠牲層）９２の除去のため、マス
部１０にはエッチホール３４０が設けられており、格子
状に形成されている。ビーム３０１、３０２、３１１乃
至３１４も同様に格子状に形成されている。
【０００３】角速度センサ９００は固定櫛場電極７０、
７３に交流電圧を印加し、可動櫛場電極６０、６３に生
じる励振振動（強制振動）により、上述アンカ５１１乃
至５４２を支点としてビーム４１０乃至４４２が湾曲す
ることによりマス部１０が図８のｘ軸（上下方向）に振
動する。この時、紙面に垂直方向を軸とした（ｚ軸回り
の）角速度Ωがマス部１０に加わると、コリオリ力が発
生し、ｙ軸方向の振動が励起され、ビーム２１乃至２４
が湾曲することによりマス部１０が図８のy軸（左右方
向）に振動する。これを可動櫛場電極６１、６２と固定
櫛場電極７１及び７４、７２及び７５との間の静電容量
の変化として検出するものである。
７３に交流電圧を印加し、可動櫛場電極６０、６３に生
じる励振振動（強制振動）により、上述アンカ５１１乃
至５４２を支点としてビーム４１０乃至４４２が湾曲す
ることによりマス部１０が図８のｘ軸（上下方向）に振
動する。この時、紙面に垂直方向を軸とした（ｚ軸回り
の）角速度Ωがマス部１０に加わると、コリオリ力が発
生し、ｙ軸方向の振動が励起され、ビーム２１乃至２４
が湾曲することによりマス部１０が図８のy軸（左右方
向）に振動する。これを可動櫛場電極６１、６２と固定
櫛場電極７１及び７４、７２及び７５との間の静電容量
の変化として検出するものである。
【０００４】また、図９に、ＳＯＩ(Silicon On Insula
tor)基板から、固定部Ｓと可動部Ｍを形成する振動式角
速度センサ９００の製造工程を示す。図９の（ａ）乃至
（ｄ）はそれぞれの工程における断面図である。厚さ20
0〜1000μmのシリコン(Si)から成る支持基板９１、酸化
ケイ素(SiO2)から成る中間絶縁層（犠牲層）９２、シリ
コン(Si)からなる活性層９３の３層から成るＳＯＩ基板
９１０を用意する（図９の（ａ））。酸化ケイ素(SiO2)
から成る中間絶縁層(犠牲層)９２は、Si支持基板９１上
に熱酸化膜として形成することができる。またSi活性層
９３は、熱酸化膜として形成した中間絶縁層（犠牲層）
９２を有するSi支持基板９１に例えばＣＶＤ技術により
ポリシリコンを形成してもよく、或いは熱酸化膜として
形成した中間絶縁層（犠牲層）９２を有するSi活性層
（単結晶シリコン基板）９３をSi支持基板９１に貼り合
わせて形成しても良い。
tor)基板から、固定部Ｓと可動部Ｍを形成する振動式角
速度センサ９００の製造工程を示す。図９の（ａ）乃至
（ｄ）はそれぞれの工程における断面図である。厚さ20
0〜1000μmのシリコン(Si)から成る支持基板９１、酸化
ケイ素(SiO2)から成る中間絶縁層（犠牲層）９２、シリ
コン(Si)からなる活性層９３の３層から成るＳＯＩ基板
９１０を用意する（図９の（ａ））。酸化ケイ素(SiO2)
から成る中間絶縁層(犠牲層)９２は、Si支持基板９１上
に熱酸化膜として形成することができる。またSi活性層
９３は、熱酸化膜として形成した中間絶縁層（犠牲層）
９２を有するSi支持基板９１に例えばＣＶＤ技術により
ポリシリコンを形成してもよく、或いは熱酸化膜として
形成した中間絶縁層（犠牲層）９２を有するSi活性層
（単結晶シリコン基板）９３をSi支持基板９１に貼り合
わせて形成しても良い。
【０００５】Si活性層９３にアンドープシリケートグラ
ス(Undoped Silicate Glass, ＵＳＧ)９４を形成してエ
ッチングによりマスクとし（図９の（ｂ））、リアクテ
ィブイオンエッチングによりSi活性層９３をトレンチエ
ッチングする（図９の（ｃ））。この後、フッ酸系のウ
エット又はドライエッチにより中間絶縁層(犠牲層)９２
及びマスクＵＳＧ９４をエッチする。この際、アンダー
カットによりSi活性層９３のビーム状、格子状部分の下
層の中間絶縁層(犠牲層)９２は除去されることとなる。
このように、中間絶縁層(犠牲層)９２を必要部分除去す
ることで、可動部Ｍ（下層の中間絶縁層(犠牲層)９２が
除去された部分）と固定部Ｓ（下層の中間絶縁層(犠牲
層)９２が除去されていない部分）を有する半導体装置
９００を形成することができる。
ス(Undoped Silicate Glass, ＵＳＧ)９４を形成してエ
ッチングによりマスクとし（図９の（ｂ））、リアクテ
ィブイオンエッチングによりSi活性層９３をトレンチエ
ッチングする（図９の（ｃ））。この後、フッ酸系のウ
エット又はドライエッチにより中間絶縁層(犠牲層)９２
及びマスクＵＳＧ９４をエッチする。この際、アンダー
カットによりSi活性層９３のビーム状、格子状部分の下
層の中間絶縁層(犠牲層)９２は除去されることとなる。
このように、中間絶縁層(犠牲層)９２を必要部分除去す
ることで、可動部Ｍ（下層の中間絶縁層(犠牲層)９２が
除去された部分）と固定部Ｓ（下層の中間絶縁層(犠牲
層)９２が除去されていない部分）を有する半導体装置
９００を形成することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】例えば振動式角速度セ
ンサ９００において、マス部１０の質量が大きいほうが
角速度を検知する感度が大きい。これは、図８のような
座標系で、ｙ軸方向に発生するコリオリ力Ｆは、マス部
１０の質量をｍ、ｘ軸方向の速度をｖ、ｚ軸回りの角速
度をΩとして、Ｆ＝２ｍｖΩと、マス部１０の質量にコ
リオリ力Ｆが比例するためである。ところがＳＯＩ基板
で角速度センサ９００を製造する際には図９のように可
動部であるマス部１０の下層の中間絶縁層(犠牲層)９２
を全部除去する必要がある。すると、図８に示した通
り、マス部１０はエッチホール３４０を有する格子状と
しなければならない。このエッチホールのアスペクト比
（ホール開口幅／エッチ深さ）にはおのずと限界があ
り、且つエッチ深さが深いものは加工装置も極めて高価
なものとなってしまう。また、フッ化水素による気相エ
ッチを使用すればエッチホールを小さくしてもエッチン
グは可能であるが、シリコンは密度が2.34g/cm3と小さ
く、エッチホールを小さくしてもマス部質量増化という
効果は小さい。
ンサ９００において、マス部１０の質量が大きいほうが
角速度を検知する感度が大きい。これは、図８のような
座標系で、ｙ軸方向に発生するコリオリ力Ｆは、マス部
１０の質量をｍ、ｘ軸方向の速度をｖ、ｚ軸回りの角速
度をΩとして、Ｆ＝２ｍｖΩと、マス部１０の質量にコ
リオリ力Ｆが比例するためである。ところがＳＯＩ基板
で角速度センサ９００を製造する際には図９のように可
動部であるマス部１０の下層の中間絶縁層(犠牲層)９２
を全部除去する必要がある。すると、図８に示した通
り、マス部１０はエッチホール３４０を有する格子状と
しなければならない。このエッチホールのアスペクト比
（ホール開口幅／エッチ深さ）にはおのずと限界があ
り、且つエッチ深さが深いものは加工装置も極めて高価
なものとなってしまう。また、フッ化水素による気相エ
ッチを使用すればエッチホールを小さくしてもエッチン
グは可能であるが、シリコンは密度が2.34g/cm3と小さ
く、エッチホールを小さくしてもマス部質量増化という
効果は小さい。
【０００７】また、ｘ軸方向の励振振動は可動部の共振
周波数で行うことが効率的である。この共振周波数が高
いことは、マス部１０のｙ軸方向の速度ｖの増大をもた
らす。実際、活性層９３の厚さが大きいと、ビーム２１
その他のバネ定数が上がり、共振周波数を上げることが
できるが、バネ定数の増加はマス部１０の変位の減少を
もたらす。結果、活性層９３の厚さを大きくしてもコリ
オリ力の増加（角速度感度の増大）をもたらすものでは
なかった。
周波数で行うことが効率的である。この共振周波数が高
いことは、マス部１０のｙ軸方向の速度ｖの増大をもた
らす。実際、活性層９３の厚さが大きいと、ビーム２１
その他のバネ定数が上がり、共振周波数を上げることが
できるが、バネ定数の増加はマス部１０の変位の減少を
もたらす。結果、活性層９３の厚さを大きくしてもコリ
オリ力の増加（角速度感度の増大）をもたらすものでは
なかった。
【０００８】本発明は上記の課題を解決するために成さ
れたものであり、その目的は検出感度の高い振動型セン
サを提供することである。
れたものであり、その目的は検出感度の高い振動型セン
サを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め請求項１に記載の手段によれば、基板と、エッチング
可能な犠牲層と、半導体層との少なくとも３層から成る
半導体積層基板から形成され、半導体層から成る可動部
を有する半導体装置において、可動部の表面の少なくと
も一部にメッキが施されたことを特徴とする。
め請求項１に記載の手段によれば、基板と、エッチング
可能な犠牲層と、半導体層との少なくとも３層から成る
半導体積層基板から形成され、半導体層から成る可動部
を有する半導体装置において、可動部の表面の少なくと
も一部にメッキが施されたことを特徴とする。
【００１０】また、請求項２に記載の手段によれば、可
動部は、梯子状又は格子状の枠部を有するよう形成さ
れ、且つその梯子状又は格子状の枠部の各々の内側に、
空孔を残したままメッキが施されていることを特徴とす
る。ここで空孔を残したままとは、完全には塞がず、流
体の通過が可能であることを意味する。また、請求項３
に記載の手段によれば、可動部の、基板と相対する裏面
の少なくとも一部にメッキが施されたことを特徴とす
る。
動部は、梯子状又は格子状の枠部を有するよう形成さ
れ、且つその梯子状又は格子状の枠部の各々の内側に、
空孔を残したままメッキが施されていることを特徴とす
る。ここで空孔を残したままとは、完全には塞がず、流
体の通過が可能であることを意味する。また、請求項３
に記載の手段によれば、可動部の、基板と相対する裏面
の少なくとも一部にメッキが施されたことを特徴とす
る。
【００１１】また、請求項４に記載の手段によれば、半
導体積層基板は、ＳＯＩ（SiliconOn Insulator）基板
であることを特徴とする。
導体積層基板は、ＳＯＩ（SiliconOn Insulator）基板
であることを特徴とする。
【００１２】また、請求項５に記載の手段によれば、基
板と、エッチング可能な犠牲層と、半導体層との少なく
とも３層から成る半導体積層基板から、半導体層から成
る可動部を形成する半導体装置の製造方法において、可
動部の表面の少なくとも一部にメッキを施すことを特徴
とする。
板と、エッチング可能な犠牲層と、半導体層との少なく
とも３層から成る半導体積層基板から、半導体層から成
る可動部を形成する半導体装置の製造方法において、可
動部の表面の少なくとも一部にメッキを施すことを特徴
とする。
【００１３】また、請求項６に記載の手段によれば、メ
ッキは、犠牲層のエッチングの前に行われることを特徴
とする。また、請求項７に記載の手段によれば、メッキ
の後、大きな空隙に相対する可動部のメッキをエッチバ
ックにより除去し、その後、犠牲層のエッチングを行う
ことを特徴とする。また、請求項８に記載の手段によれ
ば、メッキは、犠牲層のエッチングの後に行われること
を特徴とする。
ッキは、犠牲層のエッチングの前に行われることを特徴
とする。また、請求項７に記載の手段によれば、メッキ
の後、大きな空隙に相対する可動部のメッキをエッチバ
ックにより除去し、その後、犠牲層のエッチングを行う
ことを特徴とする。また、請求項８に記載の手段によれ
ば、メッキは、犠牲層のエッチングの後に行われること
を特徴とする。
【００１４】また、請求項９に記載の手段によれば、可
動部を、梯子状又は格子状の枠部を有するよう形成し、
且つその梯子状又は格子状の枠部の各々の内側に、空孔
を残したままメッキを施すことを特徴とする。ここで空
孔を残したままとは、完全には塞がず、流体の通過が可
能であることを意味する。
動部を、梯子状又は格子状の枠部を有するよう形成し、
且つその梯子状又は格子状の枠部の各々の内側に、空孔
を残したままメッキを施すことを特徴とする。ここで空
孔を残したままとは、完全には塞がず、流体の通過が可
能であることを意味する。
【００１５】更に請求項１０に記載の手段によれば、半
導体積層基板は、ＳＯＩ（SiliconOn Insulator）基板
であることを特徴とする。
導体積層基板は、ＳＯＩ（SiliconOn Insulator）基板
であることを特徴とする。
【００１６】
【作用及び発明の効果】半導体から成る可動部が金属に
よってメッキされた半導体装置は、可動部の質量を大き
いものとすることができる。また、その可動部の、バネ
定数、剛性（構造強度）、耐磨耗性を大きくすることが
できる（請求項１）。メッキは、２μｍ以上の大膜厚の
成膜が可能であり、且つ迅速に成膜できる。
よってメッキされた半導体装置は、可動部の質量を大き
いものとすることができる。また、その可動部の、バネ
定数、剛性（構造強度）、耐磨耗性を大きくすることが
できる（請求項１）。メッキは、２μｍ以上の大膜厚の
成膜が可能であり、且つ迅速に成膜できる。
【００１７】このような可動部は、梯子状又は格子状の
枠部を有するよう形成されればそのメッキされる面積が
増大するので、上記効果が更に顕著となる（請求項
２）。メッキは成膜制御が容易であり、エッチングホー
ルを完全に塞がないよう制御可能である。
枠部を有するよう形成されればそのメッキされる面積が
増大するので、上記効果が更に顕著となる（請求項
２）。メッキは成膜制御が容易であり、エッチングホー
ルを完全に塞がないよう制御可能である。
【００１８】また、可動部の、基板と相対する裏面の少
なくとも一部にメッキが施されることで可動部の基板へ
のスティッキング（固着）を防止することができる。こ
れはメッキの表面が粗いことによる（請求項３）。
なくとも一部にメッキが施されることで可動部の基板へ
のスティッキング（固着）を防止することができる。こ
れはメッキの表面が粗いことによる（請求項３）。
【００１９】この様な可動部を有する半導体装置はシリ
コン／酸化ケイ素／シリコンの３層構造からなるＳＯＩ
基板を用いれば容易に形成することができ、且つ、メッ
キの際、可動部のみ導通してメッキすることが容易であ
る（請求項４）。
コン／酸化ケイ素／シリコンの３層構造からなるＳＯＩ
基板を用いれば容易に形成することができ、且つ、メッ
キの際、可動部のみ導通してメッキすることが容易であ
る（請求項４）。
【００２０】請求項５、９、１０はそれぞれ請求項１、
２、４の半導体装置の製造方法であり、各々同様の効果
を有する。
２、４の半導体装置の製造方法であり、各々同様の効果
を有する。
【００２１】メッキを、犠牲層のエッチングの前に行う
ことで、可動部の基板と相対する裏面にはメッキを施さ
ないようにすることができる（請求項６）。また、エッ
チバックを行うことで、不要部のメッキの除去が容易と
なる（請求項７）。一方、犠牲層のエッチングの後にメ
ッキを施せば、請求項３に記載のような可動部の基板と
相対する裏面にメッキを施した半導体装置を容易に製造
することができる（請求項８）。
ことで、可動部の基板と相対する裏面にはメッキを施さ
ないようにすることができる（請求項６）。また、エッ
チバックを行うことで、不要部のメッキの除去が容易と
なる（請求項７）。一方、犠牲層のエッチングの後にメ
ッキを施せば、請求項３に記載のような可動部の基板と
相対する裏面にメッキを施した半導体装置を容易に製造
することができる（請求項８）。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例を
例示する。尚、本発明は下記の実施例に限定されない。
例示する。尚、本発明は下記の実施例に限定されない。
【００２３】〔第１実施例〕図１に本発明の第１の実施
例に係る半導体装置の製造方法の工程の要部を断面図に
より示す。厚さ200〜1000μmのシリコン(Si)から成る支
持基板１、酸化ケイ素(SiO2)から成る中間絶縁層（犠牲
層）２、シリコン(Si)からなる活性層３の３層から成る
ＳＯＩ基板を用意し、従来通りSi活性層３をトレンチエ
ッチする。（図１の（ａ））。こうして、可動部Ｍとな
る、エッチホール３４０を囲む活性層３ｍと、空隙３５
０を介して固定部Ｓとなる活性層３ｓとが形成される。
可動部Ｍとなるべき活性層３ｍに負電位をかけ、金(Au)
によりメッキを行う。すると、可動部Ｍとなるべき活性
層３ｍ表面には金メッキ層５が形成され、固定部Ｓとな
るべき活性層３ｓには金メッキ層が形成されない。なお
エッチホール３４０は次の工程のドライエッチングのた
め、少なくとも気体が通過可能なよう、完全には塞がな
い（図１の（ｂ））。こののちフッ化水素系のドライエ
ッチングにより酸化ケイ素(SiO2)から成る中間絶縁層
（犠牲層）２を除去する。エッチホール３４０を通って
可動部Ｍとなるべき活性層３ｍ下層の中間絶縁層（犠牲
層）２はアンダーカットにより除去される。こうして、
可動部Ｍは、密度2.34g/cm3のSi表面に密度19.3g/cm3の
金(Au)メッキが施された、マス部の慣性質量の大きいも
のとすることができる。また、可動部Ｍは、剛性及び構
造強度を上げることができる。
例に係る半導体装置の製造方法の工程の要部を断面図に
より示す。厚さ200〜1000μmのシリコン(Si)から成る支
持基板１、酸化ケイ素(SiO2)から成る中間絶縁層（犠牲
層）２、シリコン(Si)からなる活性層３の３層から成る
ＳＯＩ基板を用意し、従来通りSi活性層３をトレンチエ
ッチする。（図１の（ａ））。こうして、可動部Ｍとな
る、エッチホール３４０を囲む活性層３ｍと、空隙３５
０を介して固定部Ｓとなる活性層３ｓとが形成される。
可動部Ｍとなるべき活性層３ｍに負電位をかけ、金(Au)
によりメッキを行う。すると、可動部Ｍとなるべき活性
層３ｍ表面には金メッキ層５が形成され、固定部Ｓとな
るべき活性層３ｓには金メッキ層が形成されない。なお
エッチホール３４０は次の工程のドライエッチングのた
め、少なくとも気体が通過可能なよう、完全には塞がな
い（図１の（ｂ））。こののちフッ化水素系のドライエ
ッチングにより酸化ケイ素(SiO2)から成る中間絶縁層
（犠牲層）２を除去する。エッチホール３４０を通って
可動部Ｍとなるべき活性層３ｍ下層の中間絶縁層（犠牲
層）２はアンダーカットにより除去される。こうして、
可動部Ｍは、密度2.34g/cm3のSi表面に密度19.3g/cm3の
金(Au)メッキが施された、マス部の慣性質量の大きいも
のとすることができる。また、可動部Ｍは、剛性及び構
造強度を上げることができる。
【００２４】図２は図１の第１実施例の変形であり、ト
レンチエッチに用いたＵＳＧ層４を残したまま金(Au)メ
ッキを行うものである。図２の（ｂ）のように、金メッ
キ層５は、可動部Ｍとなるべき活性層３ｍの側面にのみ
形成され、ＳＯＩ基板の厚み方向には形成されない。こ
うして、可動部Ｍの活性層３ｍの、ＳＯＩ基板の厚みを
変化させずに金(Au)メッキが施された、マス部の慣性質
量の大きい半導体装置を形成することができる（図２の
（ｃ））。
レンチエッチに用いたＵＳＧ層４を残したまま金(Au)メ
ッキを行うものである。図２の（ｂ）のように、金メッ
キ層５は、可動部Ｍとなるべき活性層３ｍの側面にのみ
形成され、ＳＯＩ基板の厚み方向には形成されない。こ
うして、可動部Ｍの活性層３ｍの、ＳＯＩ基板の厚みを
変化させずに金(Au)メッキが施された、マス部の慣性質
量の大きい半導体装置を形成することができる（図２の
（ｃ））。
【００２５】金(Au)メッキによる慣性質量の増加につい
て、一例を示す。一辺202μmの正方形のマス部１０に、
一辺8μmの正方形のエッチホール３４０を20×20個形成
した場合を考える。各エッチホール３４０は、幅2μmの
格子状のSi活性層３で囲まれていることになる。ここに
均一に2μmの金メッキを施すことを考える。各エッチホ
ール１個ごとに、外辺10μm、内辺8μmのSiから成る枠
部から、外辺10μm、内辺8μmのSiから成る外枠部と、
外辺8μm内辺4μmのAuから成る内枠部とになるので、Au
とSiの密度比19.3/2.34=8.25から、メッキ後／前重量比
は、 1 ＋ 8.25×(82−42)／(102−82) = 12 と、12倍となる。ただし、図２のような、ＳＯＩ基板の
厚みを変化させずに金(Au)メッキが施されたマス部の場
合とした。このように、マス部を格子状に形成したのち
メッキすることで、マス部の慣性質量は10倍以上とする
ことも可能である。
て、一例を示す。一辺202μmの正方形のマス部１０に、
一辺8μmの正方形のエッチホール３４０を20×20個形成
した場合を考える。各エッチホール３４０は、幅2μmの
格子状のSi活性層３で囲まれていることになる。ここに
均一に2μmの金メッキを施すことを考える。各エッチホ
ール１個ごとに、外辺10μm、内辺8μmのSiから成る枠
部から、外辺10μm、内辺8μmのSiから成る外枠部と、
外辺8μm内辺4μmのAuから成る内枠部とになるので、Au
とSiの密度比19.3/2.34=8.25から、メッキ後／前重量比
は、 1 ＋ 8.25×(82−42)／(102−82) = 12 と、12倍となる。ただし、図２のような、ＳＯＩ基板の
厚みを変化させずに金(Au)メッキが施されたマス部の場
合とした。このように、マス部を格子状に形成したのち
メッキすることで、マス部の慣性質量は10倍以上とする
ことも可能である。
【００２６】〔第２実施例〕本実施例においては、エッ
チバックを行い、エッチングホール壁面以外のメッキを
除去した半導体装置の製造方法を示す。図３の（ａ）の
ように、マス部１０のエッチホール３４０以外の可動部
Ｍとなるべき活性層３ｍの壁面について、充分な大きさ
の空隙３５０となるよう構成する。ここに、マス部１０
のエッチホール３４０を完全には塞がない程度に金(Au)
メッキ５を形成する（図３の（ｂ））。次に、ウエット
エッチングによりエッチホール３４０の壁面以外のメッ
キを除去する。エッチ液としては、王水、ヨウ素／ヨウ
化カリ水溶液、ヨウ素／ヨウ化アンモニウム／メタノー
ル水溶液等任意である。メッキで小さくなったエッチホ
ール３４０が充分小さければ、エッチ液が浸入しない。
こうして、メッキで小さくなったエッチホール３４０の
壁面以外のメッキ層５が除去できる（図３の（ｃ））。
この後フッ化水素系のドライエッチにより可動部Ｍ下層
の中間絶縁層（犠牲層）２を除去すれば、マス部１０の
エッチホール３４０の壁面のみにメッキの施された、マ
ス部の慣性質量の大きい半導体装置を製造することがで
きる（図３の（ｄ））。このような半導体装置は、必要
部分にのみメッキを施しているので、例えば湾曲及び振
動するビームからのメッキの剥離の心配がなく、そのよ
うなビームの力学特性が容易に設計でき、信頼性の高い
ものとすることができる。また、半導体装置中の機械部
品としての剛性及び構造強度を上げ、変形しにくい構造
体とし、伝達損失を低減できる。
チバックを行い、エッチングホール壁面以外のメッキを
除去した半導体装置の製造方法を示す。図３の（ａ）の
ように、マス部１０のエッチホール３４０以外の可動部
Ｍとなるべき活性層３ｍの壁面について、充分な大きさ
の空隙３５０となるよう構成する。ここに、マス部１０
のエッチホール３４０を完全には塞がない程度に金(Au)
メッキ５を形成する（図３の（ｂ））。次に、ウエット
エッチングによりエッチホール３４０の壁面以外のメッ
キを除去する。エッチ液としては、王水、ヨウ素／ヨウ
化カリ水溶液、ヨウ素／ヨウ化アンモニウム／メタノー
ル水溶液等任意である。メッキで小さくなったエッチホ
ール３４０が充分小さければ、エッチ液が浸入しない。
こうして、メッキで小さくなったエッチホール３４０の
壁面以外のメッキ層５が除去できる（図３の（ｃ））。
この後フッ化水素系のドライエッチにより可動部Ｍ下層
の中間絶縁層（犠牲層）２を除去すれば、マス部１０の
エッチホール３４０の壁面のみにメッキの施された、マ
ス部の慣性質量の大きい半導体装置を製造することがで
きる（図３の（ｄ））。このような半導体装置は、必要
部分にのみメッキを施しているので、例えば湾曲及び振
動するビームからのメッキの剥離の心配がなく、そのよ
うなビームの力学特性が容易に設計でき、信頼性の高い
ものとすることができる。また、半導体装置中の機械部
品としての剛性及び構造強度を上げ、変形しにくい構造
体とし、伝達損失を低減できる。
【００２７】図４は図３の第２実施例の変形であり、ト
レンチエッチに用いたＵＳＧ層４を残したまま金(Au)メ
ッキを行うものである。図４の（ｂ）のように、金メッ
キ層５は、可動部Ｍとなるべき活性層３ｍの側面にのみ
形成され、ＳＯＩ基板の厚み方向には形成されない。こ
の様にしても、マス部１０のエッチホール３４０の壁面
のみにメッキの施された、マス部の慣性質量の大きい半
導体装置を製造することができる。
レンチエッチに用いたＵＳＧ層４を残したまま金(Au)メ
ッキを行うものである。図４の（ｂ）のように、金メッ
キ層５は、可動部Ｍとなるべき活性層３ｍの側面にのみ
形成され、ＳＯＩ基板の厚み方向には形成されない。こ
の様にしても、マス部１０のエッチホール３４０の壁面
のみにメッキの施された、マス部の慣性質量の大きい半
導体装置を製造することができる。
【００２８】〔第３実施例〕本実施例においては、中間
絶縁層(犠牲層)９２をエッチした後にメッキを施し、可
動部Ｍの裏面をもメッキすることでスティッキング防止
効果を加えた半導体装置の製造方法を示す。図５のよう
に、厚さ200〜1000μmのシリコン(Si)から成る支持基板
１、酸化ケイ素(SiO2)から成る中間絶縁層（犠牲層）
２、シリコン(Si)からなる活性層３の３層から成るＳＯ
Ｉ基板を用意し（図５の（ａ））、従来通りSi活性層３
をトレンチエッチする。（図５の（ｂ）、（ｃ））。こ
の後フッ酸系のウエットエッチ又はフッ化水素系のドラ
イエッチによりマスクであるＵＳＧ４と、可動部となる
べき活性層下部の中間絶縁層（犠牲層）２を除去する
（図５の（ｄ））。この後可動部に負電位を加えてメッ
キを施せば、可動部全体にメッキされることとなる。こ
の時、可動部の支持基板１と相対する裏面にもメッキが
施される（図５の（ｅ））。メッキ５は表面が粗いた
め、メッキ５を有する可動部は支持基板１に固着しにく
いものとなる（図５の（ｆ））。
絶縁層(犠牲層)９２をエッチした後にメッキを施し、可
動部Ｍの裏面をもメッキすることでスティッキング防止
効果を加えた半導体装置の製造方法を示す。図５のよう
に、厚さ200〜1000μmのシリコン(Si)から成る支持基板
１、酸化ケイ素(SiO2)から成る中間絶縁層（犠牲層）
２、シリコン(Si)からなる活性層３の３層から成るＳＯ
Ｉ基板を用意し（図５の（ａ））、従来通りSi活性層３
をトレンチエッチする。（図５の（ｂ）、（ｃ））。こ
の後フッ酸系のウエットエッチ又はフッ化水素系のドラ
イエッチによりマスクであるＵＳＧ４と、可動部となる
べき活性層下部の中間絶縁層（犠牲層）２を除去する
（図５の（ｄ））。この後可動部に負電位を加えてメッ
キを施せば、可動部全体にメッキされることとなる。こ
の時、可動部の支持基板１と相対する裏面にもメッキが
施される（図５の（ｅ））。メッキ５は表面が粗いた
め、メッキ５を有する可動部は支持基板１に固着しにく
いものとなる（図５の（ｆ））。
【００２９】〔第４実施例〕本実施例は第１実施例の変
形であり、製造工程における可動部の支持基板へのステ
ィッキングを防止する処理を行う例である。図６の
（ａ）のように、活性層３のトレンチエッチの後、可動
部が完全に分離しない程度に中間絶縁層（犠牲層）２を
エッチングする（図６の（ｂ））。こののちホトレジス
ト６を一面に塗布し（図６の（ｃ））、可動部の１のエ
ッチホールの側面に形成されたホトレジスト６ａのみ残
してその他のホトレジスト６をホトリソグラフィと溶媒
により全部除去する。可動部は１のエッチホールの側面
に形成されたホトレジスト６ａと、可動部下層の中間絶
縁層（犠牲層）２のそれぞれを介して支持基板１と接合
した形となっている（図６の（ｄ））。この後金メッキ
を施し（図６の（ｅ））、残った可動部下層の中間絶縁
層（犠牲層）２をドライエッチングにより完全に除去す
る。メッキの施された可動部はホトレジスト６ａを介し
て支持基板１と接合しており、可動部の活性層３ｍは支
持基板１と空隙を保ったままとすることができる（図６
の（ｆ））。このように、製造工程における可動部の支
持基板へのスティッキングを防止することができる。
尚、ホトレジスト６ａはＯ2アッシングにより除去する
（図６の（ｇ））。
形であり、製造工程における可動部の支持基板へのステ
ィッキングを防止する処理を行う例である。図６の
（ａ）のように、活性層３のトレンチエッチの後、可動
部が完全に分離しない程度に中間絶縁層（犠牲層）２を
エッチングする（図６の（ｂ））。こののちホトレジス
ト６を一面に塗布し（図６の（ｃ））、可動部の１のエ
ッチホールの側面に形成されたホトレジスト６ａのみ残
してその他のホトレジスト６をホトリソグラフィと溶媒
により全部除去する。可動部は１のエッチホールの側面
に形成されたホトレジスト６ａと、可動部下層の中間絶
縁層（犠牲層）２のそれぞれを介して支持基板１と接合
した形となっている（図６の（ｄ））。この後金メッキ
を施し（図６の（ｅ））、残った可動部下層の中間絶縁
層（犠牲層）２をドライエッチングにより完全に除去す
る。メッキの施された可動部はホトレジスト６ａを介し
て支持基板１と接合しており、可動部の活性層３ｍは支
持基板１と空隙を保ったままとすることができる（図６
の（ｆ））。このように、製造工程における可動部の支
持基板へのスティッキングを防止することができる。
尚、ホトレジスト６ａはＯ2アッシングにより除去する
（図６の（ｇ））。
【００３０】上記の実施例では半導体装置は特定されて
いないが、可動部を有する半導体装置であれば、加速度
センサ、角速度センサ、角加速度センサその他任意の物
理量センサに適用できる。また、梃子等の力学系伝達部
品に適用することも可能である。メッキは任意の金属そ
の他の物質を使用できる。例えば白金(Pt、密度21.37g/
cm3)、パラジウム(Pd、密度12.16g/cm3)、ルテニウム(R
u、密度12.06g/cm3)、銀(Ag、密度10.50g/cm3)、銅(C
u、密度8.93g/cm3)、ニッケル(Ni、密度8.85g/cm 3)、ク
ロム(Cr、密度7.20g/cm3)などを使用して良い。また、
図７に示すよう、エッチホールを有するマス部は格子状
（ａ）、梯子状（ｂ）その他任意である。更に例えば格
子状であっても、図７の（ｃ）に示すようにエッチホー
ル３４０とそれよりも小さいホール３６０を有し、メッ
キの際にはホール３６０は完全に塞がれるものであって
も良い。その他、各々の半導体装置において、可動部、
電極等の設計の際に、メッキにより増膜されることを念
頭に置くことは当然である。
いないが、可動部を有する半導体装置であれば、加速度
センサ、角速度センサ、角加速度センサその他任意の物
理量センサに適用できる。また、梃子等の力学系伝達部
品に適用することも可能である。メッキは任意の金属そ
の他の物質を使用できる。例えば白金(Pt、密度21.37g/
cm3)、パラジウム(Pd、密度12.16g/cm3)、ルテニウム(R
u、密度12.06g/cm3)、銀(Ag、密度10.50g/cm3)、銅(C
u、密度8.93g/cm3)、ニッケル(Ni、密度8.85g/cm 3)、ク
ロム(Cr、密度7.20g/cm3)などを使用して良い。また、
図７に示すよう、エッチホールを有するマス部は格子状
（ａ）、梯子状（ｂ）その他任意である。更に例えば格
子状であっても、図７の（ｃ）に示すようにエッチホー
ル３４０とそれよりも小さいホール３６０を有し、メッ
キの際にはホール３６０は完全に塞がれるものであって
も良い。その他、各々の半導体装置において、可動部、
電極等の設計の際に、メッキにより増膜されることを念
頭に置くことは当然である。
【図１】本発明の具体的な第１の実施例に係る半導体装
置の製造方法の要部を示す工程図（断面図）。
置の製造方法の要部を示す工程図（断面図）。
【図２】第１の実施例の変形例を示す工程図（断面
図）。
図）。
【図３】本発明の具体的な第２の実施例に係る半導体装
置の製造方法の要部を示す工程図（断面図）。
置の製造方法の要部を示す工程図（断面図）。
【図４】第２の実施例の変形例を示す工程図（断面
図）。
図）。
【図５】本発明の具体的な第３の実施例に係る半導体装
置の製造方法の要部を示す工程図（断面図）。
置の製造方法の要部を示す工程図（断面図）。
【図６】本発明の具体的な第４の実施例に係る半導体装
置の製造方法の要部を示す工程図（断面図）。
置の製造方法の要部を示す工程図（断面図）。
【図７】マス部の格子状、梯子状の枠部の例を示す平面
図。
図。
【図８】従来の振動型センサ（角速度センサ）を示す平
面図。
面図。
【図９】従来の振動型センサの製造工程の概略を示す断
面図。
面図。
１ シリコン(Si)から成る支持基板 ２ 酸化ケイ素(SiO2)から成る中間絶縁層（犠牲層） ３ シリコン(Si)から成る活性層 ４ ＵＳＧマスク ５ 金(Au)メッキ層 ６ ホトレジスト ６ａ スティッキング防止ホトレジスト Ｍ 可動部 Ｓ 固定部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｐ 15/125 Ｇ０１Ｐ 15/125 (72)発明者 水野 健太朗 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 2F105 BB02 BB15 CC04 CD03 CD05 CD13 4M112 AA02 BA07 CA26 CA36 DA04 EA02 EA06 EA11 EA18 FA01
Claims (10)
- 【請求項１】 基板と、エッチング可能な犠牲層と、半
導体層との少なくとも３層から成る半導体積層基板から
形成され、前記半導体層から成る可動部を有する半導体
装置において、 前記可動部の表面の少なくとも一部にメッキが施された
ことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記可動部は、梯子状又は格子状の枠部
を有するよう形成され、且つその梯子状又は格子状の枠
部の各々の内側に、空孔を残したままメッキが施されて
いることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項３】 前記可動部の、前記基板と相対する裏面
の少なくとも一部にメッキが施されたことを特徴とする
請求項１又は請求項２に記載の半導体装置。 - 【請求項４】 前記半導体積層基板は、ＳＯＩ（Silico
n On Insulator）基板であることを特徴とする請求項１
乃至請求項３のいずれか１項に記載の半導体装置。 - 【請求項５】 基板と、エッチング可能な犠牲層と、半
導体層との少なくとも３層から成る半導体積層基板か
ら、前記半導体層から成る可動部を形成する半導体装置
の製造方法において、 前記可動部の表面の少なくとも一部にメッキを施すこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記メッキは、前記犠牲層のエッチング
の前に行われることを特徴とする請求項５に記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記メッキの後、大きな空隙に相対する
可動部のメッキをエッチバックにより除去し、その後、
前記犠牲層のエッチングを行うことを特徴とする請求項
５に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 前記メッキは、前記犠牲層のエッチング
の後に行われることを特徴とする請求項５に記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項９】前記可動部を、梯子状又は格子状の枠部を
有するよう形成し、且つその梯子状又は格子状の枠部の
各々の内側に、空孔を残したままメッキを施すことを特
徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項１０】 前記半導体積層基板は、ＳＯＩ（Sili
con On Insulator）基板であることを特徴とする請求項
５乃至請求項９のいずれか１項に記載の半導体装置の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000203612A JP2002026338A (ja) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000203612A JP2002026338A (ja) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002026338A true JP2002026338A (ja) | 2002-01-25 |
Family
ID=18700995
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000203612A Pending JP2002026338A (ja) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002026338A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100468853B1 (ko) * | 2002-08-30 | 2005-01-29 | 삼성전자주식회사 | 절연 물질에 구현된 ｍｅｍｓ 콤브 액추에이터와 그제조방법 |
| JP2006196654A (ja) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置及びその製造方法 |
| US11837490B2 (en) | 2019-09-18 | 2023-12-05 | Ngl Insulators, Ltd. | Electrostatic chuck heater |
-
2000
- 2000-07-05 JP JP2000203612A patent/JP2002026338A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100468853B1 (ko) * | 2002-08-30 | 2005-01-29 | 삼성전자주식회사 | 절연 물질에 구현된 ｍｅｍｓ 콤브 액추에이터와 그제조방법 |
| JP2006196654A (ja) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置及びその製造方法 |
| US11837490B2 (en) | 2019-09-18 | 2023-12-05 | Ngl Insulators, Ltd. | Electrostatic chuck heater |
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