JP2005300403A - 半導体力学量センサ - Google Patents

Abstract

【課題】 支持基板に支持された半導体層にエッチングによりトレンチを形成することで支持基板からリリースされた可動部を形成するとともに、可動部に複数個の貫通穴が配列されて設けられてなる半導体力学量センサにおいて、可動部のリリースを確実に行うとともに、可動部のできあがり形状のばらつきを極力小さくする。
【解決手段】 支持基板に支持された半導体層１２にエッチングによりトレンチ１４が形成されており、半導体層１２には、トレンチ１４によって区画され支持基板からリリースされた可動部２０が備えられており、可動部２０には、半導体層１２の厚さ方向に貫通する複数個の貫通穴２６が設けられており、隣り合う貫通穴２６の間に位置する穴枠部２７の交差部２８が、３つ又以下の交差形状となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、支持基板に支持された半導体層にエッチングによりトレンチを形成することで支持基板からリリースされた可動部を形成するとともに、可動部に複数個の貫通穴が配列されて設けられてなる半導体力学量センサに関する。

一般に、この種の半導体力学量センサは、支持基板に支持された半導体層にエッチングにより半導体層の厚さ方向に貫通するトレンチが形成されており、半導体層には、トレンチによって区画され支持基板からリリースされた可動部が備えられているものである（たとえば、特許文献１参照）。

そして、角速度や加速度などの力学量が印加されたときの可動部の変位状態に基づいて印加力学量を検出するようにしている。

このような半導体力学量センサとしては、たとえば、両シリコン基板を酸化膜を介して貼り合わせてなるＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）基板を用いた角速度センサが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

このような半導体力学量センサは、ＳＯＩ基板における両シリコン基板のうち一方を支持基板とし、半導体層としての他方のシリコン基板に対して、他方のシリコン基板の表面側からトレンチエッチングを施して可動部などの構造体のパターンを区画形成し、さらにサイドエッチングにより他方のシリコン基板の下部を除去したり、犠牲層エッチングにより酸化膜を除去したりすることで可動部をリリースしてなる、いわゆる表面加工型の半導体力学量センサである。

また、このような表面加工型の半導体力学量センサにおいては、エッチングの効率化や可動部の軽量化などのために、エッチング残し部として面積の大きい可動部に、可動部を構成する半導体層の厚さ方向に貫通する複数個の貫通穴を設けることが行われている（たとえば、特許文献３参照）。
特開２００１−９１２６５号公報 特開２００１−１３３２６８号公報 特開２００１−９９８６１号公報

しかしながら、貫通穴からのエッチングで可動部をリリースする工程において、従来の貫通穴では、可動部のできあがり形状において部位によるばらつきが大きく、特性ばらつきや強度劣化が発生しやすい構造となっていた。

このことについて、本発明者らが試作した従来構成の半導体力学量センサに基づいて、より具体的に説明する。図９は、本発明者らの試作品としての半導体加速度センサの概略平面図、図１０は、図９中のＣ−Ｃ一点鎖線に沿った概略断面図、図１１は、図９中のＤ部拡大図である。

このような加速度センサは、半導体基板１０に周知のマイクロマシン加工を施すことにより形成される。

ここでは、加速度センサを構成する半導体基板１０は、図１０に示されるように、支持基板としての第１シリコン基板１１と半導体層としての第２シリコン基板１２との間に、絶縁層としての酸化膜１３を有する矩形状のＳＯＩ基板１０である。

そして、この加速度センサは、半導体基板１０の第２シリコン基板１２にトレンチエッチングを施し、トレンチ（溝部）１４や貫通穴２６を形成することにより、梁部２２およびこれに一体形成された可動電極２４を有する可動部２０と、可動電極２４に対向した固定電極３１、４１とが形成されたものである。

この加速度センサでは、第２シリコン基板１２の表面側からトレンチエッチングを施して可動部２０などの構造体のパターンを区画形成し、さらにサイドエッチングにより第２シリコン基板１２の下部を除去することで可動部２０をリリースしてなる。このサイドエッチングにおいては、可動部２０では貫通穴２６を介してエッチングが行われ、効率的なリリースエッチングが、なされる。

梁部２２は、力学量の印加に応じて図９中の矢印Ｘ方向に変位するバネ機能を有するもので、この変位方向Ｘと直交する方向に延びる梁形状を有する。可動電極２４は、梁部２２に一体に形成されるとともに、梁部２２の変位方向Ｘに沿って櫛歯状に複数本配列されたものであり、梁部２２とともに変位方向Ｘに変位可能となっている。

また、固定電極３１、４１は、第１シリコン基板１１に固定支持され、可動電極２４における櫛歯の隙間にかみ合うように櫛歯状に複数本配列されたものであり、固定電極３１、４１の側面と可動電極２４の側面とが対向して配置されている。

ここで、図９中の左側の可動電極２４と固定電極３１との間隔に形成される容量をＣＳ１、右側の可動電極２４と固定電極４１との間隔に形成される容量をＣＳ２とする。そして、この加速度センサにおいては、変位方向Ｘへの加速度の印加に伴い、左右の可動電極２４と固定電極３１、４１との間の容量ＣＳ１、ＣＳ２が変化する。

この変化した容量の差（ＣＳ１−ＣＳ２）に基づく信号が加速度センサから出力信号として出力され、この信号は図示しない回路などにて処理され、最終的に出力される。こうして加速度が検出されるようになっている。

このような従来の加速度センサにおいては、可動部２０に設けられた複数個の貫通穴２６は、図９〜図１１に示されるように、第２シリコン基板１２の厚さ方向に貫通する長方形の穴形状のものが配列されて設けられた形となっている。

そして、隣り合う貫通穴２６の間に位置する残し部の交差部すなわち穴枠部２７の交差部２８が、４つ又の交差形状、いわゆる４差路形状または十字路形状といわれるような形状となっている。

このような従来の貫通穴２６の構成では、図１１に示されるように、２つの貫通穴２６と貫通穴２６との間の穴枠部２７の中心までの距離Ｌ２と、４つの貫通穴２６の間に位置する交差部２８の中心点Ｋまでの距離Ｌ３とでは、後者の距離Ｌ３の方が前者の距離Ｌ２よりも１．４倍（√２倍）程度長いものとなっている。

このような従来の貫通穴２６の穴形状や配置であっても、エッチングによる可動部２０のリリースそのものは可能であるが、距離Ｌ３の部分をリリースするためには、距離Ｌ２の部分をリリースする時間の１．４倍のリリース時間が必要である。そのため、加工形状すなわち可動部のできあがり形状のばらつきも大きいものであった。

さらに言うならば、図１１に示される可動部２０において、距離Ｌ３の部分を完全にリリースしようとすると、距離Ｌ２の部分がエッチングされすぎてしまい、２つの貫通穴２６と貫通穴２６との間の穴枠部２７が細くなりすぎたり、薄くなりすぎたりするという、不具合が生じる。

そこで、本発明は上記問題に鑑み、支持基板に支持された半導体層にエッチングによりトレンチを形成することで支持基板からリリースされた可動部を形成するとともに、可動部に複数個の貫通穴が配列されて設けられてなる半導体力学量センサにおいて、可動部のリリースを確実に行うとともに、可動部のできあがり形状のばらつきを極力小さくすることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、可動部のリリースエッチングにおいて最後に残る部分が、貫通穴の間に位置する穴枠部の交差部の中心すなわち当該交差部において交差部の外周から等距離に位置する部位であることに着目し、この交差部の形状を工夫することにより、見出されたものである。

すなわち、請求項１に記載の発明では、支持基板（１１）に支持された半導体層（１２）にエッチングによりトレンチ（１４）が形成されており、半導体層（１２）には、トレンチ（１４）によって区画され支持基板（１１）からリリースされた可動部（２０）が備えられており、可動部（２０）には、半導体層（１２）の厚さ方向に貫通する複数個の貫通穴（２６）が配列されて設けられており、力学量が印加されたときの可動部（２０）の変位状態に基づいて印加力学量を検出するようにした半導体力学量センサにおいて、隣り合う貫通穴（２６）の間に位置する穴枠部（２７）の交差部（２８）が、３つ又以下の交差形状となっていることを特徴としている。

それによれば、隣り合う貫通穴（２６）の間に位置する穴枠部（２７）の交差部（２８）を３つ又以下の交差形状としているため、従来の４つ又の交差形状の交差点の場合に比べて、交差部（２８）の外周から交差部（２８）の中心（Ｋ）までの距離を短くすることができる。

そのため、本発明によれば、貫通穴（２６）を介した可動部（２０）のリリースエッチングを行うときに、交差部（２８）のエッチング時間を、従来に比べて短くすることができ、可動部（２０）全体として、リリースエッチングの完了時期のばらつきを極力小さくすることができる。

したがって、本発明によれば、半導体力学量センサにおいて、可動部（２０）のリリースを確実に行うとともに、可動部（２０）のできあがり形状のばらつきを極力小さくすることができる。

ここで、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の半導体力学量センサにおいて、複数個の貫通穴（２６）は、それぞれ長方形の穴形状であって、千鳥状に配列されたものであることを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の半導体力学量センサにおいて、複数個の貫通穴（２６）は、それぞれ六角形の穴形状であって、ハニカム状に配列されたものであることを特徴としている。

これら請求項２および請求項３に記載の発明のような貫通穴（２６）の構成とすることにより、隣り合う貫通穴（２６）の間に位置する穴枠部（２７）の交差部（２８）を、３つ又以下の交差形状とすることを適切に実現できる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

本実施形態は、半導体力学量センサとして、差動容量式の半導体加速度センサ（容量式加速度センサ）について本発明を適用したものである。この加速度センサは、たとえば、エアバッグ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の作動制御を行うための自動車用加速度センサやジャイロセンサなどに適用することができる。

図１は本実施形態に係る加速度センサ１００の概略平面図、図２は図１中のＡ−Ａ線に沿った加速度センサ１００の概略断面図、図３は図１中のＢ部拡大図である。

この加速度センサ１００は、半導体基板１０に周知のマイクロマシン加工を施すことにより形成される。

本例では、加速度センサ１００を構成する半導体基板１０は、図２に示されるように、支持基板としての第１シリコン基板１１と半導体層としての第２シリコン基板１２との間に、絶縁層としての酸化膜１３を有する矩形状のＳＯＩ基板１０である。

第２シリコン基板１２には、トレンチ（溝部）１４を形成することにより、可動部２０および固定部３０、４０よりなる櫛歯形状を有する梁構造体が形成されている。

また、第２シリコン基板１２のうち上記梁構造体２０〜４０の形成領域に対応した部位は、図１中の破線の矩形１５に示されるように、酸化膜１３と離間するように薄くなっている。この矩形１５の部分は、第２シリコン基板１２における薄肉部１５ということにする。

この加速度センサ１００において、薄肉部１５としての可動部２０は、細長四角形状の錘部２１の両端が、バネ部２２を介してアンカー部２３ａおよび２３ｂに一体に連結された構成となっている。

これらアンカー部２３ａおよびアンカー部２３ｂは、酸化膜１３に固定されており、酸化膜１３を介して支持基板としての第１シリコン基板１１上に支持されている。これによって、薄肉部１５である錘部２１およびバネ部２２は、酸化膜１３から離間した状態となっている。

ここでは、バネ部２２は、図１に示されるように、平行な２本の梁がその両端で連結された矩形枠状をなしており、２本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を有するものである。

具体的に、バネ部２２は、図１中の矢印Ｘ方向の成分を含む加速度を受けたときに錘部２１を基板面水平方向にて矢印Ｘ方向へ変位させるとともに、加速度の消失に応じて元の状態に復元させるようになっている。

よって、このようなバネ部２２を介して半導体基板１０に連結された可動部２０は、加速度の印加に応じて、酸化膜１３すなわち支持基板１１上において基板面水平方向にて上記矢印Ｘ方向へ変位可能となっている。

また、図１に示されるように、可動部２０は、薄肉部１５としての櫛歯状の可動電極２４を備えている。この可動電極２４は、上記錘部２１の長手方向（矢印Ｘ方向）と直交した方向にて、錘部２１の両側面から互いに反対方向へ延びる梁形状をなす複数本のものである。

言い換えれば、可動電極２４は、上記錘部２１の長手方向（バネ部２２の変位方向、矢印Ｘ方向）を配列方向とし、この配列方向に沿って櫛歯状に複数本配列されたものとなっている。

図１では、可動電極２４は、錘部２１の左側および右側にそれぞれ４個ずつ突出して形成されており、各可動電極２４は断面矩形の梁状に形成されて、酸化膜１３から離間した状態となっている。

このように、各可動電極２４は、梁部２２および錘部２１と一体的に形成されることにより、梁部２２および錘部２１とともに、基板面水平方向にて矢印Ｘ方向へ変位可能となっている。

また、図１、図２に示されるように、固定部３０、４０は、薄肉部１５の外周部のうちアンカー部２３ａ、２３ｂが支持されていないもう１組の対向辺部の外周にて、酸化膜１３に固定されている。そして、固定部３０、４０は酸化膜１３を介して支持基板としての第１シリコン基板１１上に支持されている。

図１において、錘部２１の左側に位置する固定部３０は、左側固定電極３１および左側固定電極用配線部３２とから構成されている。一方、図１において、錘部２１の右側に位置する固定部４０は、右側固定電極４１および右側固定電極用配線部４２とから構成されている。

本例では、図１に示されるように、各固定電極３１、４１は薄肉部１５であり、可動電極２４における櫛歯の隙間にかみ合うように櫛歯状に複数本配列されたものである。

ここで、図１においては、錘部２１の左側については、個々の可動電極２４に対して矢印Ｘ方向に沿って上側に左側固定電極３１が設けられており、一方、錘部２１の右側については、個々の可動電極２４に対して矢印Ｘ方向に沿って下側に右側固定電極４１が設けられている。

このように、基板面水平方向において個々の可動電極２４に対して、それぞれ固定電極３１、４１が対向して配置されており、各対向間隔において、可動電極２４の側面（つまり検出面）と固定電極３１、４１の側面（つまり検出面）との間に容量を検出するための検出間隔が形成されている。

また、左側固定電極３１と右側固定電極４１とは、それぞれ互いに電気的に独立している。そして、各固定電極３１、４１は、可動電極２４に対して略平行に延びる断面矩形の梁状に形成されている。

ここで、各固定電極用配線部３２、４２は、酸化膜１３を介して支持基板１１に固定されており、左側固定電極３１および右側固定電極４１は、それぞれ、各固定電極用配線部３２、４２に片持ち状に支持された状態となっている。そして、各固定電極３１、４１は、酸化膜１３から離間した状態となっている。

このように、左側固定電極３１および右側固定電極４１については、それぞれの複数本の電極が、電気的に共通した各配線部３２、４２にまとめられた形となっている。

また、左側固定電極用配線部３２および右側固定電極用配線部４２上の所定位置には、それぞれ、左側固定電極用パッド３０ａおよび右側固定電極用パッド４０ａが形成されている。

また、一方のアンカー部２３ｂと一体に連結された状態で、可動電極用配線部２５が形成されており、この配線部２５上の所定位置には、可動電極用パッド２５ａが形成されている。上記の各電極用パッド２５ａ、３０ａ、４０ａは、たとえばアルミニウムをスパッタや蒸着することなどにより形成されている。

そして、これら各電極用パッド２５ａ、３０ａ、４０ａは、図示しない外部回路とボンディングワイヤなどを介して電気的に接続されるようになっている。この外部回路は、加速度センサ１００からの出力信号を処理するための検出回路（後述の図５参照）などを有するものである。

そして、本実施形態の加速度センサ１００においては、可動部２０のうちの比較的大きい錘部２１には、半導体層としての第２シリコン基板１２の厚さ方向に貫通する複数個の貫通穴２６が配列されて設けられている。

ここにおいて、本実施形態では、特に図３に示されるように、隣り合う貫通穴２６の間に位置する穴枠部２７の交差部２８が、３つ又以下の交差形状となっている。つまり、本実施形態の交差部２８は、２つ直線部の交差したものかまたは３差路形状であって、４つ又以上は含まないものである。

図１、図３に示される例では、複数個の貫通穴２６は、それぞれ長方形の穴形状であって、千鳥状に配列されている。さらに言うならば、本例では、各貫通穴２６の長手方向が可動部２０の長手方向（つまりＸ方向）に沿った状態で、複数列配置されており、隣り合う列において互い違いになるように千鳥状になっている。

このような加速度センサ１００の製造方法について、図４を参照して、より具体的に述べておく。図４は、本実施形態の半導体加速度センサ１００の製造方法を示す工程図である。

まず、図４（ａ）に示されるように、ＳＯＩ基板１０を用意し、このＳＯＩ基板１０の第２シリコン基板１２にフォトリソグラフ技術を用いて上記梁構造体２０〜４０に対応した形状のマスクを形成する。

その後、図４（ｂ）に示されるように、第２シリコン基板１２の表面からＣＦ₄やＳＦ₆等のガスを用いてドライエッチング等にてトレンチエッチングを行い、第２シリコン基板１２を厚さ方向に貫通するトレンチ１４や貫通穴２６を形成する。それによって、上記構造体２０〜４０のパターンを一括して形成する。

続いて、図４（ｃ）に示されるように、さらにエッチングを進め、リリースエッチングとしてサイドエッチングを行って第２シリコン基板１２の下部を除去し、上記薄肉部１５を形成することで、可動部２０をリリースする。このようにして加速度センサ１００を製造することができる。

このリリースエッチングの際、本加速度センサ１００においては、可動部２０のうちの比較的大きい錘部２１では、複数個の貫通穴２６を介してエッチングが行われるため、表面加工型の半導体デバイスとしての加速度センサ１００におけるエッチングの効率化が図られる。また、貫通穴２６を設けることは、可動部の軽量化にも役立つ。

次に、本加速度センサ１００の検出動作について説明する。本実施形態では、加速度の印加に伴う可動電極２４と固定電極３１、４１との間の容量変化に基づいて加速度を検出するようになっている。

上述したように、加速度センサ１００においては、個々の可動電極２４の側面（つまり検出面）に対してそれぞれ固定電極３１、４１の側面（つまり検出面）が対向して設けられており、これら両電極３１、４２の側面の各対向間隔において、容量を検出するための検出間隔が形成されている。

ここで、左側固定電極３１と可動電極２４との間隔に、検出容量として第１の容量ＣＳ１が形成されており、一方、右側固定電極４１と可動電極２４との間隔に、検出容量として第２の容量ＣＳ２が形成されているとする。

そして、加速度センサ１００において、基板面水平方向において上記図１中の矢印Ｘ方向へ加速度が印加されると、バネ部２２のバネ機能により、アンカー部を除く可動部２０全体が一体的に矢印Ｘ方向へ変位し、当該矢印Ｘ方向への可動電極２４の変位に応じて上記各容量ＣＳ１、ＣＳ２が変化する。

たとえば、上記図１において、可動部２０が、矢印Ｘ方向に沿って下方へ変位したときを考える。このとき、左側固定電極３１と可動電極２４との間隔は広がり、一方、右側固定電極４１と可動電極２４との間隔は狭まる。

よって、可動電極２４と固定電極３１、４１による差動容量（ＣＳ１−ＣＳ２）の変化に基づいて、矢印Ｘ方向の加速度を検出することができる。

具体的には、この容量の差（ＣＳ１−ＣＳ２）に基づく信号が加速度センサ１００から出力信号として出力され、この信号は上記外部回路などにて処理され、最終的に出力される。

図５は、本半導体加速度センサ１００における加速度を検出するための検出回路２００の一例を示す回路図である。

この検出回路２００において、スイッチドキャパシタ回路（ＳＣ回路）２１０は、容量がＣｆであるコンデンサ２１１、スイッチ２１２および差動増幅回路２１３を備え、入力された容量差（ＣＳ１−ＣＳ２）を電圧に変換するものとなっている。

そして、本加速度センサ１００においては、たとえば、左側固定電極用パッド３０ａから振幅Ｖｃｃの搬送波１を入力し、右側固定電極用パッド４０ａから搬送波１と位相が１８０°ずれた搬送波２を入力し、ＳＣ回路２１０のスイッチ４１２を所定のタイミングで開閉する。

そして、矢印Ｘ方向の印加加速度は、下記の数式１に示す様に、電圧値Ｖ０として出力される。

（数１）
Ｖ０＝（ＣＳ１−ＣＳ２）・Ｖｃｃ／Ｃｆ
このようにして、加速度の検出がなされる。

ところで、本実施形態によれば、支持基板としての第１シリコン基板１１に支持された半導体層としての第２シリコン基板１２にエッチングによりトレンチ１４が形成されており、第２シリコン基板１２には、トレンチ１４によって区画され第１シリコン基板１１からリリースされた可動部２０が備えられており、可動部２０には、第２シリコン基板１２の厚さ方向に貫通する複数個の貫通穴２６が配列されて設けられており、加速度が印加されたときの可動部２０の変位状態に基づいて印加加速度を検出するようにした半導体加速度センサ１００において、隣り合う貫通穴２６の間に位置する穴枠部２７の交差部２８が、３つ又以下の交差形状となっていることを特徴とする半導体加速度センサ１００が提供される。

そして、上述したように、本実施形態では、複数個の貫通穴２６を、それぞれ長方形の穴形状であって、千鳥状に配列されたものとすることにより、上記交差部２８を、３つ又以下の交差形状とすることを適切に実現している。

本実施形態によれば、隣り合う貫通穴２６の間に位置する穴枠部２７の交差部２８を３つ又以下の交差形状としているため、従来の４つ又の交差形状の交差点の場合（上記図１１参照）に比べて、交差部２８の外周から交差部２８の中心Ｋまでの距離を短くすることができる。

上記図１１に示したように、従来では、交差部２８が、４つ又の交差形状となっており、この構成によれば、２つの貫通穴２６と貫通穴２６との間の穴枠部２７の中心までの距離Ｌ２と、４つの貫通穴２６の間に位置する交差部２８の中心点Ｋまでの距離Ｌ３とでは、後者の距離Ｌ３の方が前者の距離Ｌ２よりも１．４倍（√２倍）程度長いものとなっている。

そのため、従来では、上記交差部２８をリリースする、すなわち距離Ｌ３の部分をリリースするためには、距離Ｌ２の部分をリリースする時間の１．４倍のリリース時間が必要であった。

それに対して、本実施形態では、貫通穴２６の配置を千鳥形状として交差部２８を３つ又形状としている。それにより、図３に示されるように、２つの貫通穴２６と貫通穴２６との間の穴枠部２７の中心までの距離Ｌ２と、３つの貫通穴２６の間に位置する交差部２８の中心点Ｋまでの距離Ｌ１とでは、後者の距離Ｌ１は前者の距離Ｌ２よりも１．１５倍程度長いだけである。

なお、ここでいう貫通穴２６の間に位置する穴枠部２７の交差部２８の中心点Ｋとは、当該交差部２８において交差部２８の外周から等距離に位置する部位のことである。

そして、この中心点Ｋは、可動部２０のリリースエッチングすなわち上記サイドエッチングにおいて最後に残る部分であり、この中心点Ｋがリリースされれば、実質的に可動部２０のリリースエッチングが完了する。

つまり、本実施形態では、交差部２８をリリースする、すなわち距離Ｌ１の部分をリリースするためには、距離Ｌ２の部分をリリースする時間の１．１５倍のリリース時間で済む。そのため、本実施形態では、可動部２０を確実にリリースするための加工時間は、従来に比べて、１．１５／１．４＝０．８倍に短縮することが可能となる。

このように、本実施形態によれば、貫通穴２６を介した可動部２０のリリースエッチングを行うときに、交差部２８のエッチング時間を、従来に比べて短くすることができ、可動部２０全体として、リリースエッチングの完了時期のばらつきを極力小さくすることができる。

したがって、本実施形態によれば、半導体加速度センサ１００において、可動部２０のリリースを確実に行うとともに、可動部２０のできあがり形状のばらつきを極力小さくすることができる。

［変形例］
本実施形態では、隣り合う貫通穴２６の間に位置する穴枠部２７の交差部２８が、３つ又以下の交差形状としたことを主たる特徴としており、上記図１、図３に示される例では、長方形の個々の貫通穴２６を千鳥格子状に配列することで、これを実現している。

このように交差部２８を３つ又以下の交差形状とするような本実施形態の種々の変形例について、それぞれの貫通穴２６の平面構成を図６、図７、図８に挙げておく。

図６に示される第１の変形例では、複数個の貫通穴２６を、それぞれ六角形の穴形状であって、ハニカム状に配列されたものとしている。

また、図７に示される第２の変形例では、個々の貫通穴２６の穴形状をＬ字形状とすることで、交差部２８を３つ又以下の交差形状としており、図８に示される第３の変形例では、個々の貫通穴２６の穴形状を十字形状とすることで、交差部２８を３つ又以下の交差形状としている。

そして、これら図６〜図８に示される各変形例においても、上記した本実施形態の効果を奏するものである。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態の半導体加速度センサ１００は、ＳＯＩ基板１０における第２シリコン基板１２の表面側からトレンチエッチングを施して可動部２０などの梁構造体のパターンを区画形成し、さらにサイドエッチングにより第２シリコン基板１２の下部を除去することで可動部２０をリリースしてなるものであった。

本発明は、このようなもの以外にも、たとえば、ＳＯＩ基板１０における第２シリコン基板１２の表面側からトレンチエッチングを施して可動部２０などの梁構造体のパターンを区画形成した後、さらにトレンチを介した犠牲層エッチングを行うことにより、ＳＯＩ基板１０の酸化膜１３を除去することで可動部２０をリリースしてなる表面加工型のものに対しても、適用可能であることは明らかである。

また、本発明は、加速度センサに限定されるものではなく、角速度センサなどに適用してもよい。

要するに、本発明は、支持基板に支持された半導体層にエッチングによりトレンチが形成されており、半導体層には、トレンチによって区画され支持基板からリリースされた可動部が備えられており、可動部には、半導体層の厚さ方向に貫通する複数個の貫通穴が配列されて設けられており、力学量が印加されたときの可動部の変位状態に基づいて印加力学量を検出するようにした半導体力学量センサにおいて、隣り合う貫通穴の間に位置する穴枠部の交差部を、３つ又以下の交差形状としたことを要部とするものであり、その他の部分については、適宜設計変更が可能である。

本発明の実施形態に係る半導体加速度センサの概略平面図である。 図１中のＡ−Ａ線に沿った半導体加速度センサの概略断面図である。 図１中のＢ部拡大図である。 上記実施形態の半導体加速度センサの製造方法を示す工程図である。 図１に示される半導体加速度センサにおける検出回路の一例を示す回路図である。 上記実施形態の第１の変形例を示す平面図である。 上記実施形態の第２の変形例を示す平面図である。 上記実施形態の第３の変形例を示す平面図である。 試作品としての半導体加速度センサの概略平面図である。 図９中のＣ−Ｃ一点鎖線に沿った概略断面図である。 図９中のＤ部拡大図である。

符号の説明

１０…半導体基板としてのＳＯＩ基板、１１…支持基板としての第１シリコン基板、
１２…半導体層としての第２シリコン基板、１４…トレンチ、２０…可動部、
２６…貫通穴、２７…穴枠部、２８…交差部。

Claims (3)

1. 支持基板（１１）に支持された半導体層（１２）にエッチングによりトレンチ（１４）が形成されており、
   前記半導体層（１２）には、前記トレンチ（１４）によって区画され前記支持基板（１１）からリリースされた可動部（２０）が備えられており、
   前記可動部（２０）には、前記半導体層（１２）の厚さ方向に貫通する複数個の貫通穴（２６）が配列されて設けられており、
   力学量が印加されたときの前記可動部（２０）の変位状態に基づいて前記印加力学量を検出するようにした半導体力学量センサにおいて、
   隣り合う前記貫通穴（２６）の間に位置する穴枠部（２７）の交差部（２８）が、３つ又以下の交差形状となっていることを特徴とする半導体力学量センサ。
2. 前記複数個の貫通穴（２６）は、それぞれ長方形の穴形状であって、千鳥状に配列されたものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体力学量センサ。
3. 前記複数個の貫通穴（２６）は、それぞれ六角形の穴形状であって、ハニカム状に配列されたものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体力学量センサ。
   

Images