JP2003282887A - 構造体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 梁部と、梁部を支持する基板とを同一材料か
ら形成した構造体を提供する。 【解決手段】 中空部上に梁部が配置された構造体にお
いて、比抵抗が略０．０００１Ω・ｃｍ以上で略１Ω・
ｃｍ以下のｐ型シリコンからなる下部シリコン層と、下
部シリコン層上に設けられ、比抵抗が略２Ω・ｃｍ以上
で略３０００００Ω・ｃｍ以下のｐ型シリコンからなる
上部シリコン層とを含み、上部シリコン層の表面を弗化
水素を含むエッチング溶液に接触させて上部シリコン層
を貫通する略平行な孔部と、下部シリコン層に形成され
隣接する一組の孔部の双方に繋った中空部とが形成さ
れ、一組の孔部に挟まれ、中空部の上に残された上部シ
リコン層を梁部とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン基板に形
成された中空部の上に梁部が設けられた構造体及びその
製造方法に関し、特に、可動な梁部を有する構造体及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、特開平０５−３０４３０３号公
報に記載された、全体が８００で表される加速度センサ
の製造工程の一断面である。加速度センサ８００は、表
面加工法を用いて製造される。即ち、表面加工法を用い
た製造方法では、単結晶シリコン基板８１上に絶縁膜で
ある酸化シリコン膜８２を介して単結晶シリコン層８３
を形成する。続いて、単結晶シリコン層８３を薄層化し
加工する。更に、単結晶シリコン層８３を支持する酸化
シリコン膜８２を部分的に除去することにより、単結晶
シリコン層８３の一部が中空に浮いた片持ち梁（梁部）
８４となる。片持ち梁８４の膜厚は十分に薄いため、単
結晶シリコン基板８１の表面に平行な方向に可動となっ
ている。

【０００３】また、図９は、特開平０６−２７３４４１
号公報に記載された、全体が９００で表される加速度セ
ンサであり、図９（ａ）は加速度センサ９００の上面
図、図９（ｂ１）〜（ｂ３）は、Ａ−Ａ方向に見た場合
の断面の製造工程であり、また、図９（ｃ１）〜（ｃ
３）は、Ｂ−Ｂ方向に見た場合の断面の製造工程であ
る。加速度センサ９００は、バルク加工法を用いて製造
される。即ち、バルク加工法を用いた製造方法では、酸
化シリコン等の絶縁層９３を介して導体パターン９９が
表面に形成されたガラス基板９１と、裏面に溝部９８が
形成されたシリコン基板９２を準備する（図９（ｂ１）
（ｃ１））。続いて、導体パターン９９の上にシリコン
基板９２を固定する（図９（ｂ２）（ｃ２））。最後
に、溝部９８の位置でシリコン基板９２を切断し、導体
パターン９９で片方が支持された片持ち梁９７を形成す
る（図９（ｂ３）（ｃ３））。片持ち梁９７の先端は所
定の質量を有する質量部９４となり、ガラス基板９１に
対して可動となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８の
加速度センサ８００では、酸化シリコン膜８２と、その
上に形成された単結晶シリコン層８３との間の熱膨張係
数の違いにより、片持ち梁８４の反り等が発生し、加速
度センサとしての特性に影響を与えるという問題があっ
た。また、単結晶シリコン基板８１と片持ち梁８４との
間隔は、酸化シリコン膜８２の膜厚で決まるが、膜応力
が発生すために酸化シリコン膜８２は厚くできない。こ
のため、製造工程において、片持ち梁８４の先端が単結
晶シリコン基板８１の表面に固着するという問題があっ
た。

【０００５】一方、図９の加速度センサ９００でも、ガ
ラス基板９１と、片持ち梁９７を形成するシリコン基板
９２との熱膨張率係数の違いにより、片持ち梁９７の反
り等が発生するという問題があった。

【０００６】そこで、本発明は、梁部と、梁部を支持す
る基板とを同一材料から形成した構造体及びその製造方
法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、中空部上に梁
部が配置された構造体であって、比抵抗が略０．０００
１Ω・ｃｍ以上で略１Ω・ｃｍ以下のｐ型シリコンから
なる下部シリコン層と、該下部シリコン層上に設けら
れ、比抵抗が略２Ω・ｃｍ以上で略３０００００Ω・ｃ
ｍ以下のｐ型シリコンからなる上部シリコン層とを含
み、該上部シリコン層の表面を弗化水素を含むエッチン
グ溶液に接触させて該上部シリコン層を貫通する略平行
な孔部と、該下部シリコン層に形成され隣接する一組の
該孔部の双方に繋った中空部とが形成され、一組の該孔
部に挟まれ、該中空部の上に残された該上部シリコン層
を梁部としたことを特徴とする構造体である。かかる構
造体では、梁部が基板と同じシリコンから形成されるた
め、両者の熱膨張係数は略同一となる。このため、両者
の熱膨張係数の違いによる機械的特性の劣化、例えば、
梁部の反り等が防止できる。

【０００８】上記梁部の両端は、上記下部シリコン層の
上面に固定されたものであっても良い。

【０００９】上記梁部の一の端部は、上記中空部上方の
中空に保持され、上記下部シリコン層に対する該端部の
位置が可動であっても良い。

【００１０】また、本発明は、上記梁部の一部に、ｎ型
シリコン領域が形成された構造体でもある。かかる構造
を用いることにより、構造体を加速度センサに適用する
ことができる。

【００１１】また、本発明は、上記梁部の側面と、上記
孔部を挟み該梁部の側面と対向する上記上部シリコン層
の側面に、導電膜と、該導電層上に積層された絶縁膜と
が、それぞれ形成された構造体でもある。かかる構造を
用いることにより、構造体を加速度センサに適用するこ
とができる。

【００１２】また、本発明は、中空部上に梁部が配置さ
れた構造体の製造方法であって、比抵抗が略０．０００
１Ω・ｃｍ以上で略１Ω・ｃｍ以下のｐ型シリコンから
なる下部シリコン層と、該下部シリコン層上に設けら
れ、比抵抗が略２Ω・ｃｍ以上で略３０００００Ω・ｃ
ｍ以下のｐ型シリコンからなる上部シリコン層とを有す
るシリコン基板を準備する工程と、該上部シリコン層の
表面を弗化水素を含むエッチング溶液に接触させ、か
つ、該エッチング溶液に対して該シリコン基板を高電位
に保持するエッチング条件の設定工程と、該エッチング
条件の下で、該上部シリコン層をエッチングして、該上
部シリコン層を貫通し略平行に配置された少なくとも一
組の孔部を形成し、更に、該孔部の底面に露出した該下
部シリコン層をエッチングして、一組の該孔部の双方に
繋った中空部を該下部シリコン層に形成し、一組の該孔
部に挟まれ、該中空部の上に残された該上部シリコン層
から梁部を形成する工程とを含むことを特徴とする構造
体の製造方法でもある。かかる製造方法を用いることに
より、中空部と、中空部上に支持された梁部とが、一回
のエッチング工程で形成できる。このため、構造体の製
造工程の簡略化が可能となる。特に、可動な梁部を形成
する場合に、中空部のエッチング量を調整することによ
り、梁部と下部シリコン層との固着を防止できる。

【００１３】上記設定工程に先立って、上記上部シリコ
ン層の表面の、上記孔部が形成される領域に、予め凹部
を形成する工程を含むものであっても良い。かかる凹部
を形成することにより、凹部を出発点として、上部シリ
コン層の表面に略垂直な孔部を形成することができる。

【００１４】上記上部シリコン層のエッチングが、該上
部シリコン層の表面に対して略垂直方向に上記孔部を形
成する異方性エッチングからなり、上記下部シリコン層
のエッチングが、該孔部の底面に露出した該下部シリコ
ン層を、該底面から等方的にエッチングして上記中空部
を形成する等方性エッチングからなることが好ましい。
このように、異方性エッチングと等方性エッチングとを
組み合わせることにより、一回のエッチングで孔部と中
空部の形成が可能となる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、全体が１００で表され
る、本発明の実施の形態にかかる可動部を有する構造体
であり、図１（ａ）に斜視図を、図１（ｂ）に図１
（ａ）のＩ−Ｉ方向に見た場合の断面図を示す。構造体
１００は、下部シリコン層１と上部シリコン層２とを含
む。下部シリコン層１の抵抗率は略０．１Ω・ｃｍ、上
部シリコン層２の抵抗率は略２０Ω・ｃｍである。かか
るシリコン層１、２は、共にｐ型の単結晶シリコンから
なり、表面が（１００）面となっている。下部シリコン
層１には中空部３が形成され、その上に上部シリコン層
２からなる片持ち梁（梁部）４が形成されている。片持
ち梁４の両側には、溝部５が設けられている。片持ち梁
４は、中空部３の上方で可動であり、かかる構造体１０
０は、例えば加速度センサに使用される。

【００１６】次に、図２を参照しながら、構造体１００
の製造方法について説明する。かかる製造方法では、ま
ず、図２（ａ）に示すように、抵抗率が略０．１Ω・ｃ
ｍのｐ型の下部シリコン層１と、抵抗率が略２０Ω・ｃ
ｍのｐ型の上部シリコン層２からなるシリコン基板１０
を準備する。

【００１７】次に、図２（ｂ）に示すように、上部シリ
コン層２の上面にエッチングマスク層１６を形成する。
エッチングマスク層１６は、後述する電気化学エッチン
グ工程において耐性のある材料であればよい。好適に
は、酸化シリコン、窒化シリコンから形成される。

【００１８】次に、図２（ｃ）に示すように、一般的な
フォトリソグラフィ技術を用いてエッチングマスク層１
６を加工して、エッチングマスク６を形成する。続い
て、アルカリ溶液を用いて上部シリコン層２のエッチン
グを行う。これにより、上部シリコン層２の表面に、ス
トライプ状の凹部７が形成される。凹部７は、後に行わ
れるエッチングの開始点を規定する。凹部７の開口幅は
略２μｍで、隣接する凹部７の間隔は略５μｍである。
なお、凹部７の形成には、上述のようなアルカリ溶液を
用いたエッチングに代えて、プラズマエッチングを用い
ても良い。

【００１９】次に、図２（ｄ）に示すように、上部シリ
コン層２のエッチングを行う。エッチング工程は、図３
に示すエッチング装置３０を用いて行われる。エッチン
グ装置３０は、容器３１を含む。容器３１には、フッ化
水素酸を１５ｇ、ジメチルホルムアミドを２７０ｇ、水
を１５ｇ、テトラブチルアンモニウムパーコレートを３
０ｇ含むエッチング溶液３２が満たされている。シリコ
ン基板１０は、銅ホルダ３３に取り付けられ、上部シリ
コン層２の表面がエッチング溶液３２に接触するように
配置される。シリコン基板１０と容器３１との間は、例
えばＯリング３４によりシールされる。また、シリコン
基板１０の裏面には、電位が均一に印加できるようにア
ルミニウム膜が形成されている。エッチング溶液３２中
には、更に白金電極３５が設けられ、銅ホルダ３３と白
金電極３５との間が外部電源３６を介して接続される。
シリコン基板１０の表面と白金電極３５との間隔は略３
ｃｍである。外部電極３６により、シリコン基板１０が
白金電極３５に対して略０．８Ｖ高電位に保持される。
かかる状態で、上部シリコン層２を電気化学エッチング
（電解エッチング）すると、凹部７の先端部分近傍に正
孔が吸引され、かかる部分でエッチングが進行する。こ
の結果、図２（ｄ）に示すように、エッチング開始点よ
り表面に対して略垂直方向にエッチングが進行し、上部
シリコン層２に第１エッチング孔１５が形成される。

【００２０】更に、電気化学エッチングを続けると、図
２（ｅ）に示すように、下部シリコン層１に第２エッチ
ング孔１３が形成される。下部シリコン層１では、第１
エッチング孔５の底面を起点として、等方的にエッチン
グが進行する。エッチング時間を適当に調整することに
より、第２エッチング孔１３が繋がって中空部３とな
る。中空部３の上方に残された上部シリコン層２は片持
ち梁４となる。下部シリコン層１のエッチング中は、上
部シリコン層２のエッチングは殆ど進行しない。

【００２１】このように、本実施の形態にかかる構造体
の製造方法では、中空部３と、中空部３の上に支持され
た可動部である片持ち梁４とが、一回のエッチング工程
で形成できる。また、下部シリコン層１の等方エッチン
グの時間を制御することにより、中空部３の厚み（深
さ）を制御でき、片持ち梁４がシリコン基板に固着する
のを防止できる。なお、下部シリコン層１をエッチング
する等方性エッチングの時間を変化させても第１エッチ
ング孔１５（溝部５）の幅は変化しないため、中空部３
のエッチング時間によらず、一定の幅の片持ち梁４が形
成できる。

【００２２】また、本実施の形態にかかる構造体では、
可動部である片持ち梁４を含む構造体全体がシリコン基
板より形成されているため、熱膨張係数の違いによる機
械的特性の劣化が防止できる。

【００２３】次に、比較例として、シリコン基板１０と
は比抵抗の異なるシリコン基板１１を用いた構造体の製
造方法について説明する。比較例では、下部シリコン層
１の比抵抗を１Ω・ｃｍとし、上部シリコン層２の比抵
抗を２Ω・ｃｍとした。それぞれの層は、ｐ型シリコン
であり、表面は（１００）面である。このような比抵抗
を有するシリコン基板１１を用いる以外は、上述の実施
の形態と同様の製造工程を適用して構造体を作製した。
比較例として作製した構造体では、溝部１５の幅が、上
述のシリコン基板１０を用いた場合より広がり、片持ち
梁４の幅Ｄ（図１参照）が、シリコン基板１０を用いた
場合の略３分の１となった。また、下部シリコン層１の
エッチング速度は、シリコン基板１０の場合の方が、シ
リコン基板１１の場合の、略１．５倍と速かった。

【００２４】このように、比較例に用いたシリコン基板
１１の下部シリコン層１、上部シリコン層２では、電気
化学エッチング工程において、異方性エッチングと等方
性エッチングとが混在するため、エッチング形状やエッ
チング速度の制御が、シリコン基板１０を用いた場合に
比べて困難となる。従って、比較例のようなシリコン基
板１１を用いた場合であっても、図１のような構造体の
形成は可能であるが、片持ち梁４の機械的強度や、製造
プロセスの迅速性を考慮した場合、シリコン基板１０の
ように、下部シリコン層１と上部シリコン層２との比抵
抗の差が大きいシリコン基板を用いた方が好ましい。

【００２５】次に、シリコン基板の比抵抗（抵抗率）
と、エッチング形状の関係について説明する。ここで
は、比抵抗が０．１Ω・ｃｍから１００．０Ω・ｃｍの
７種類のシリコン基板を用いて、電気化学エッチングを
行い、その断面形状を調べた。シリコン基板のエッチン
グは、上述の図３に示すエッチング装置３０を用いて行
った。エッチングに使用したシリコン基板はｐ型の単一
層からなり、シリコン基板内の比抵抗は略均一とした。
また、エッチング溶液３２は、ジメチルホルムアミド溶
液２７０ｇ、フッ化水素酸１５ｇ、テトラブチルアンモ
ニウムパーコレート３０ｇ、水４５ｇの組成とした。他
のエッチング条件は、上述のシリコン基板１０のエッチ
ング条件と同様とした。以下の表１に、エッチングに用
いたシリコン基板の比抵抗とエッチング形状との関係を
示す。また、図４には、エッチングしたシリコン基板の
断面図を示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】図４において、図４（ａ）は、エッチング
前のシリコン基板５０の断面図であり、表面にはエッチ
ング開始点である凹部７が形成されている。図４（ｂ）
〜（ｄ）は、このような凹部７を形成したシリコン基板
５０をエッチングした場合の断面図である。図４（ｂ）
（ｃ）（ｄ）は、比抵抗が高いシリコン基板（１００Ω
・ｃｍ）、低いシリコン基板（０．１Ω・ｃｍ）、及び
それらの中間の抵抗率の基板（１．５Ω・ｃｍ）を用い
た場合の断面形状である。

【００２８】図４（ｂ）に示すように、比抵抗の高い
（１００．０Ω・ｃｍ）シリコン基板５０を用いた場
合、エッチング開始点である凹部７からシリコン基板５
０の表面に対して略垂直にエッチングが進行し、溝状の
エッチング部５１が形成された。これに対して、図４
（ｃ）に示すように、比抵抗の低い（０．１Ω・ｃｍ）
シリコン基板５０では、凹部から等方的にエッチングが
進み、シリコン基板５０の表面がエッチングされ、あた
かもシリコン基板５０の表面が研磨されたようなエッチ
ング部５２となった。また、比抵抗がこれらの中間
（１．５Ω・ｃｍ）であるシリコン基板５０を用いた場
合、図４（ｄ）に示すように、垂直異方性と等方性が混
在したエッチング形状のエッチング部５３が形成され
た。

【００２９】表１に示すように、シリコン基板５０の比
抵抗によりエッチング部の形状が異なり、シリコン基板
５０の比抵抗が１．５Ω・ｃｍ近傍の場合に垂直異方性
と等方性とが混在する。シリコン基板５０の比抵抗が
１．０Ω・ｃｍより小さく（低く）なると、エッチング
は等方性となる。一方、シリコン基板５０の比抵抗が
２．０Ω・ｃｍより大きく（高く）なると、エッチング
は垂直異方性となる。

【００３０】表１に示す実験結果から明らかなように、
シリコン基板を、比抵抗が１Ω・ｃｍ以下の下部シリコ
ン層と、比抵抗が２Ω・ｃｍ以上の上部シリコン層とか
ら形成し、上述の電気化学エッチングを行うことによ
り、上部シリコン層では垂直異方性エッチングとなり、
下部シリコン層では等方性エッチングとなる。この結
果、一回のエッチング工程で、中空部上に、可動な片持
ち梁を有する構造体の作製が可能となる。

【００３１】ここで、シリコン層の比抵抗は、シリコン
層内の不純物濃度を変えることにより調整できる。上部
シリコン層における比抵抗の上限値は、不純物をドーピ
ングしない真性半導体の比抵抗である。即ち、室温にお
けるシリコンの真性半導体の比抵抗である、３×１０^５
Ω・ｃｍとなる。かかる比抵抗のシリコン層であって
も、同様のエッチング特性（垂直異方性エッチング）が
得られる。また、下部シリコン層の比抵抗の下限値は、
不純物添加による結晶の歪みを考慮して、不純物濃度が
略１０^２１ｃｍ^−３の場合の比抵抗１．０×１０^−４Ω
・ｃｍとなる。

【００３２】図５は、全体が１１０で表される、本実施
の形態にかかる他の構造体であり、図５（ａ）は斜視
図、図５（ｂ）は、図５（ａ）の構造体１１０をＶ−Ｖ
方向に見た場合の断面図である、図中、図１と同一符号
は同一又は相当箇所を示す。構造体１１０では、中空部
３の上方に梁部１４が形成されているが、かかる梁部１
４は両端が固定されており、可動部にはなっていない。
構造体１１０は、比抵抗の小さい下部シリコン層１と、
比抵抗の大きな上部シリコン層２とからなるシリコン基
板１０に、図２に示す製造工程を適用して作製する。こ
の場合、図２（ｃ）の工程で形成した凹部７は、図５
（ａ）に示す溝部５に対応する位置、即ち、上部シリコ
ン基板２の一部のみに形成する。これにより、梁部１４
の両端が固定され、その下方に中空部３が設けられた構
造体１１０が作製できる。

【００３３】このように、本実施の形態にかかる製造方
法では、両端が固定された梁部１４を有する構造体１１
０を、一回のエッチング工程で作製できる。

【００３４】また、かかる構造体１１０では、構造体全
体がシリコン基板より形成されているため、熱膨張係数
の違いによる機械的特性の劣化が防止できる。

【００３５】

【実施例１】図６は、全体が２００で表される加速度セ
ンサの製造工程の断面図である。図６中、左側に上面
図、右側に図６（ａ）のVI−VI方向に見た場合の断面図
を示す。

【００３６】加速度センサ２００の製造工程では、ま
ず、図６（ａ）に示すように、下部シリコン層６１の比
抵抗が略０．１Ω・ｃｍ、上部シリコン層６２の比抵抗
が略２０Ω・ｃｍであるｐ型のシリコン基板を準備す
る。続いて、上部シリコン層６２の上に、窒化シリコン
膜６３を形成し、一般的なフォトリソグラフィ技術でパ
ターニングを行い、開口部６４を形成する。

【００３７】次に、図６（ｂ）に示すように、例えばリ
ンイオンを注入イオンに用いたイオン注入により、開口
部６４中の上部シリコン層６２にｎ型領域６５を形成す
る。即ち、窒化シリコン膜６３で覆われていない上部シ
リコン層６２に、ｎ型領域６５が形成される。

【００３８】次に、図６（ｃ）に示すように、エッチン
グマスク層を形成する。エッチングマスク層の材料は、
後述する電気化学エッチングに対して耐性のある材料で
あれば良い。好適には、酸化シリコン膜や窒化シリコン
膜である。続いて、一般的なフォトリソグラフィ法を用
いてエッチングマスク層を加工してエッチングマスク６
６を形成する。更に、エッチングマスク６６を用いて、
アルカリ溶液によるシリコン基板６０のエッチングを行
う。これにより、上部シリコン層６２の表面に、微小な
凹部６７が形成される。凹部６７は、後のエッチング工
程において、エッチングの開始点となる。なお、凹部６
７の形成には、アルカリ溶液を用いたエッチングのほ
か、プラズマを用いたエッチングを適用しても良い。

【００３９】次に、図３に示したエッチング装置３０を
用いてシリコン基板６０のエッチング工程を行う。エッ
チング工程では、フッ化水素酸を１５ｇ、ジメチルホル
ムアミドを２７０ｇ、水を１５ｇ、テトラブチルアンモ
ニウムパーコレートを３０ｇ含むエッチング溶液を上部
シリコン層６２に接触させる。更に、エッチング溶液中
に、シリコン基板から略３ｃｍ離して白金電極を配置
し、白金電極に対してシリコン基板が略０．８Ｖ高電位
となるように電圧を印加する。これにより、上部シリコ
ン層６２の電気化学エッチングを行う。図６（ｄ）に示
すように、かかるエッチング工程では、エッチング開始
点から表面に対して垂直にエッチングが進行し、上部シ
リコン層６２に溝部６８が形成される。

【００４０】更に、電気化学エッチングを続けると、溝
部６８の底面に露出した下部シリコン層６１のエッチン
グが始まる。下部シリコン層６１のエッチングは等方的
に進み、図６（ｅ）に示すような中空部６９が形成され
る。また、中空部６９の上方には、上部シリコン層６２
からなる可動部７０が形成される。このように、本実施
例では、一回の電気化学エッチングで、溝部６８と中空
部６９とが形成できる。なお、上面図に示すように、可
動部７０は、一端が固定部７２に固定された片持ち梁か
らなる。

【００４１】次に、図６（ｆ）に示すように、エッチン
グマスク６６を除去する。続いて、図６（ｇ）に示すよ
うに、ｎ型領域６５に接触するように、可動部７０およ
び固定部７１の上に、金属電極７２を形成する。以上の
工程で、加速度センサ２００が完成する

【００４２】加速度センサ２００では、ｎ型領域６５が
歪みゲージとして機能する。従って、加速度センサ２０
０に加速度が加わり可動部７０が撓むと、ｎ型領域６５
が、撓みにより生じた歪みを検知する。金属電極７２を
介してこれを電気信号として取り出すことにより、加速
度を検知することができる。

【００４３】

【実施例２】図７は、全体が３００で表される他の加速
度センサの製造工程の断面図である。図７中、左側に上
面図、右側に図７（ａ）のVII−VII方向に見た場合の断
面図を示す。図中、図６と同一符号は、同一又は相当箇
所を示す。

【００４４】加速度センサ３００の製造工程では、ま
ず、図７（ａ）に示すように、実施例い１と同様に、下
部シリコン層６１と上部シリコン層６２からなるｐ型の
シリコン基板６０を準備する。続いて、上部シリコン層
６２の上に、酸化シリコンや窒化シリコンからなるエッ
チングマスク層を形成し、更に、エッチングマスク層を
パターニングして、図７（ｂ）に示すエッチングマスク
７３を形成する。

【００４５】次に、実施例１と同様に、エッチングマス
ク７３を用いて上部シリコン層６２の表面をエッチング
し、凹部６７を形成する（図７（ｂ））。

【００４６】次に、実施例１と同様に、図３に示すエッ
チング装置３０を用いて、上部シリコン層６２、下部シ
リコン層６１をエッチングする（図７（ｃ）（ｄ））。
これにより、中空部６９と、中空部６９の上方に設けら
れた可動部７０が形成される。可動部７０は、一端が固
定部７１に固定された片持ち梁からなる。

【００４７】次に、図７（ｅ）に示すように、化学気相
成長法によりシリコン基板６０の表面に、酸化シリコン
等の絶縁膜７４を形成する。

【００４８】次に、図７（ｆ）に示すように、蒸着法や
スパッタリング法により、シリコン基板６０の上面、及
び溝部６８の側面に導電膜７５を形成する。このとき、
図７（ｆ）に示すように、中空部６９の底面の一部に導
電膜７５が形成されても構わない。以上の工程で、加速
度センサ３００が完成する。

【００４９】加速度センサ３００では、可動部７０の側
面に形成された導電膜７５と、溝部６８を挟んで固定部
７１の側面に形成された導電膜７５とが、間に挟まれた
空気層を誘電体層としたキャパシタを形成する。キャパ
シタの容量は、可動部７０と固定部７１との距離により
変化する。加速度が加わって可動部７０が撓むと、キャ
パシタの容量が変化するため、かかるキャパシタの容量
を読み出すことにより、加速度を検知することができ
る。

【００５０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
にかかる構造体の製造方法では、中空部と、中空部上に
支持された梁部とが、一回のエッチング工程で形成でき
る。

【００５１】また、可動な梁部を形成する場合、梁部と
基板とが固着するのを防止できる。

【００５２】また、本発明かかる構造体では、梁部が基
板と同じ材料から形成されるため、両者の熱膨張係数の
違いによる機械的特性の劣化が防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態にかかる構造体である。

【図２】 本発明の実施の形態にかかる構造体の製造工
程の断面図である。

【図３】 本発明の実施の形態にかかる構造体の製造工
程に用いるエッチング装置の概略図である。

【図４】 シリコン基板の断面図である。

【図５】 本発明の実施の形態にかかる他の構造体であ
る。

【図６】 実施例１にかかる加速度センサの製造工程の
断面図である。

【図７】 実施例２にかかる加速度センサの製造工程の
断面図である。

【図８】 従来の加速度センサの製造工程の断面図であ
る。

【図９】 従来の加速度センサの製造工程の概略図であ
る。

【符号の説明】

１ 下部シリコン層、２ 上部シリコン層、３ 中空
部、４ 片持ち梁、５溝部、６ エッチングマスク、７
凹部、１０ シリコン基板、１３ 第２エッチング
孔、１５ 第１エッチング孔、１６ エッチングマスク
層、１００ 構造体。

フロントページの続き (72)発明者 堤 和彦 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 パトリック・ジェイ・フレンチ オランダ2625カーエス、デルフト、クート ラーン40番 Ｆターム(参考） 4M112 AA02 BA01 BA07 CA21 CA22 CA23 CA25 CA28 DA04 DA08 DA09 DA15 EA03 EA06 EA07 FA08 FA20

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空部上に梁部が配置された構造体であ
   って、 比抵抗が略０．０００１Ω・ｃｍ以上で略１Ω・ｃｍ以
   下のｐ型シリコンからなる下部シリコン層と、 該下部シリコン層上に設けられ、比抵抗が略２Ω・ｃｍ
   以上で略３０００００Ω・ｃｍ以下のｐ型シリコンから
   なる上部シリコン層とを含み、 該上部シリコン層の表面を弗化水素を含むエッチング溶
   液に接触させて該上部シリコン層を貫通する略平行な孔
   部と、該下部シリコン層に形成され隣接する一組の該孔
   部の双方に繋った中空部とが形成され、一組の該孔部に
   挟まれ、該中空部の上に残された該上部シリコン層を梁
   部としたことを特徴とする構造体。
2. 【請求項２】 上記梁部の両端が、上記下部シリコン層
   の上面に固定されたことを特徴とする請求項１に記載の
   構造体。
3. 【請求項３】 上記梁部の一の端部が、上記中空部上方
   の中空に保持され、上記下部シリコン層に対する該端部
   の位置が可動であることを特徴とする請求項１に記載の
   構造体。
4. 【請求項４】 上記梁部の一部に、ｎ型シリコン領域が
   形成されたことを特徴とする請求項３に記載の構造体。
5. 【請求項５】 上記梁部の側面と、上記孔部を挟み該梁
   部の側面と対向する上記上部シリコン層の側面に、導電
   膜と、該導電層上に積層された絶縁膜とが、それぞれ形
   成されたことを特徴とする請求項３に記載の構造体。
6. 【請求項６】 中空部上に梁部が配置された構造体の製
   造方法であって、 比抵抗が略０．０００１Ω・ｃｍ以上で略１Ω・ｃｍ以
   下のｐ型シリコンからなる下部シリコン層と、該下部シ
   リコン層上に設けられ、比抵抗が略２Ω・ｃｍ以上で略
   ３０００００Ω・ｃｍ以下のｐ型シリコンからなる上部
   シリコン層とを有するシリコン基板を準備する工程と、 該上部シリコン層の表面を弗化水素を含むエッチング溶
   液に接触させ、かつ、該エッチング溶液に対して該シリ
   コン基板を高電位に保持するエッチング条件の設定工程
   と、 該エッチング条件の下で、該上部シリコン層をエッチン
   グして、該上部シリコン層を貫通し略平行に配置された
   少なくとも一組の孔部を形成し、更に、該孔部の底面に
   露出した該下部シリコン層をエッチングして、一組の該
   孔部の双方に繋った中空部を該下部シリコン層に形成
   し、一組の該孔部に挟まれ、該中空部の上方に残された
   該上部シリコン層から梁部を形成する工程とを含むこと
   を特徴とする構造体の製造方法。
7. 【請求項７】 上記設定工程に先立って、上記上部シリ
   コン層の表面の、上記孔部が形成される領域に、予め凹
   部を形成する工程を含むことを特徴とする請求項６に記
   載の製造方法。
8. 【請求項８】 上記上部シリコン層のエッチングが、該
   上部シリコン層の表面に対して略垂直方向に上記孔部を
   形成する異方性エッチングからなり、上記下部シリコン
   層のエッチングが、該孔部の底面に露出した該下部シリ
   コン層を、該底面から等方的にエッチングして上記中空
   部を形成する等方性エッチングからなることを特徴とす
   る請求項６に記載の製造方法。