JP2808969B2 - 半導体式加速度センサの製造方法 - Google Patents
半導体式加速度センサの製造方法Info
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- JP2808969B2 JP2808969B2 JP4062957A JP6295792A JP2808969B2 JP 2808969 B2 JP2808969 B2 JP 2808969B2 JP 4062957 A JP4062957 A JP 4062957A JP 6295792 A JP6295792 A JP 6295792A JP 2808969 B2 JP2808969 B2 JP 2808969B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は振動や衝撃等を検知する
半導体式加速度センサの製造方法に関する。
半導体式加速度センサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体基板上に薄肉化した梁部を
形成するとともに、この梁部の所定の位置に歪みゲージ
を取り付け、この歪ゲージの抵抗変化から加速度を検出
する半導体加速度センサが開発されている。しかも、こ
の梁の部分は異方性エッチング等のシリコンの微細加工
技術を用いて形成されている。
形成するとともに、この梁部の所定の位置に歪みゲージ
を取り付け、この歪ゲージの抵抗変化から加速度を検出
する半導体加速度センサが開発されている。しかも、こ
の梁の部分は異方性エッチング等のシリコンの微細加工
技術を用いて形成されている。
【０００３】図４は従来の一例を説明するための半導体
加速度センサの構造斜視図である。図４に示すように、
従来の半導体加速度センサはセンサチップ１１を有する
が、このセンサチップ１１はＰ型のシリコン基板１２上
にＮ型のシリコン層１３を形成した半導体基板上にエッ
チングにより梁部１４と重り部１５を形成する。これに
より、梁部１４と重り部１５の間には空隙領域１５が形
成される。尚、ここでは記述していないが、センサチッ
プ１１の梁部１４上にはホウ素等の不純物イオンを注入
して歪ゲージが形成されている。この歪ゲージをアルミ
等により配線を行うことで梁部１４の変位を歪ゲージの
抵抗変化に変換し、電気信号として外部に取り出すこと
ができる。
加速度センサの構造斜視図である。図４に示すように、
従来の半導体加速度センサはセンサチップ１１を有する
が、このセンサチップ１１はＰ型のシリコン基板１２上
にＮ型のシリコン層１３を形成した半導体基板上にエッ
チングにより梁部１４と重り部１５を形成する。これに
より、梁部１４と重り部１５の間には空隙領域１５が形
成される。尚、ここでは記述していないが、センサチッ
プ１１の梁部１４上にはホウ素等の不純物イオンを注入
して歪ゲージが形成されている。この歪ゲージをアルミ
等により配線を行うことで梁部１４の変位を歪ゲージの
抵抗変化に変換し、電気信号として外部に取り出すこと
ができる。
【０００４】次に、従来の半導体式加速度センサの製造
工程の一例を図５及び図６を用いて説明する。
工程の一例を図５及び図６を用いて説明する。
【０００５】図５（ａ）〜（ｆ）は図４に示す半導体式
加速度センサの製造方法を説明するための工程断面図で
あり、図６は図４に示すセンサの裏面エッチングマスク
用原版の平面図である。まず図５（ａ）に示すように、
Ｐ型シリコン基板１２上にＮ型のシリコン層１３を形成
した半導体基板１７の上面および下面に絶縁膜１８を形
成する。次に図５（ｂ）に示すように、後述するエレク
トロ・ケミカル・エッチングを行う際に、Ｎ型シリコン
層１３に電圧を印加するためのコンタクト部１９を形成
する目的で、上部絶縁膜１８の一部を除去する。しかる
後、電圧印加用の電極Ｎ型シリコン層１３のコンタクト
を十分に取るためにコンタクト部１９に高濃度Ｎ型領域
２０を形成する。次に図５（ｃ）に示すように、Ｐ型シ
リコン基板１２の裏面に形成された下部絶縁膜１８の一
部、すなわち梁部形成用の穴あけ部２１と空隙用穴あけ
部２２の部分を除去し、裏面エッチング用マスク２４を
形成する。この裏面エッチング用マスク２４は重り部１
５の角部のエッチングによるアンダーカット防止策を施
している。
加速度センサの製造方法を説明するための工程断面図で
あり、図６は図４に示すセンサの裏面エッチングマスク
用原版の平面図である。まず図５（ａ）に示すように、
Ｐ型シリコン基板１２上にＮ型のシリコン層１３を形成
した半導体基板１７の上面および下面に絶縁膜１８を形
成する。次に図５（ｂ）に示すように、後述するエレク
トロ・ケミカル・エッチングを行う際に、Ｎ型シリコン
層１３に電圧を印加するためのコンタクト部１９を形成
する目的で、上部絶縁膜１８の一部を除去する。しかる
後、電圧印加用の電極Ｎ型シリコン層１３のコンタクト
を十分に取るためにコンタクト部１９に高濃度Ｎ型領域
２０を形成する。次に図５（ｃ）に示すように、Ｐ型シ
リコン基板１２の裏面に形成された下部絶縁膜１８の一
部、すなわち梁部形成用の穴あけ部２１と空隙用穴あけ
部２２の部分を除去し、裏面エッチング用マスク２４を
形成する。この裏面エッチング用マスク２４は重り部１
５の角部のエッチングによるアンダーカット防止策を施
している。
【０００６】すなわち、図６に示すように、このアンダ
ーカット防止にあたっては、重り部１５の角部に対応す
る部分に半導体基板１７のエッチング深さに応じた一定
量の矩形状突出部３１を有するエッチング原版３０を使
用し、ホトリソグラフィ技術により形成す。
ーカット防止にあたっては、重り部１５の角部に対応す
る部分に半導体基板１７のエッチング深さに応じた一定
量の矩形状突出部３１を有するエッチング原版３０を使
用し、ホトリソグラフィ技術により形成す。
【０００７】次に図５（ｄ）に示すように、図５（ｃ）
で穴開けしたマスク２４を用いて半導体基板１７の裏面
からエレクトロ・ケミカル・エッチングを行う。このエ
レクトロ・ケミカル・エッチングはシリコンエッチング
溶液（例えば、ビドラジン水和物等）に半導体基板１７
を浸し、電極２６を陽極に且つＰ型シリコン基板１２の
対向面に白金等による陰極を設け、適当な電圧を印加し
てエッチングを行うとＰ型シリコン基板１２の裏面から
エッチングが進み、Ｎ型シリコン層１３との接合面でエ
ッチングをストップさせる方法である。このエレクトロ
・ケミカル・エッチングを用いると、Ｎ型シリコン層１
３の厚さが梁部領域２５の厚さと一致するので、半導体
基板１７上で均一な梁部の厚さを有するセンサチップを
製造できる。
で穴開けしたマスク２４を用いて半導体基板１７の裏面
からエレクトロ・ケミカル・エッチングを行う。このエ
レクトロ・ケミカル・エッチングはシリコンエッチング
溶液（例えば、ビドラジン水和物等）に半導体基板１７
を浸し、電極２６を陽極に且つＰ型シリコン基板１２の
対向面に白金等による陰極を設け、適当な電圧を印加し
てエッチングを行うとＰ型シリコン基板１２の裏面から
エッチングが進み、Ｎ型シリコン層１３との接合面でエ
ッチングをストップさせる方法である。このエレクトロ
・ケミカル・エッチングを用いると、Ｎ型シリコン層１
３の厚さが梁部領域２５の厚さと一致するので、半導体
基板１７上で均一な梁部の厚さを有するセンサチップを
製造できる。
【０００８】次に図５（ｅ）に示すように、Ｎ型シリコ
ン層１３の表面に形成された絶縁膜１８の空隙用穴あけ
部２７を除去し、表面エッチング用マスク２８を形成す
る。更に、図５（ｆ）に示すように、図５（ｅ）で穴あ
けしたマスク２８を用いて半導体基板１７の表面から空
隙２９ができるまでエッチングを行う。これにより、重
り部１５が形成されたセンサチップを得ることができ
る。
ン層１３の表面に形成された絶縁膜１８の空隙用穴あけ
部２７を除去し、表面エッチング用マスク２８を形成す
る。更に、図５（ｆ）に示すように、図５（ｅ）で穴あ
けしたマスク２８を用いて半導体基板１７の表面から空
隙２９ができるまでエッチングを行う。これにより、重
り部１５が形成されたセンサチップを得ることができ
る。
【０００９】図７（ａ），（ｂ）はそれぞれ図５におけ
る製造方法を用いた半導体基板の中央部および外周部の
センサチップ裏面図である。図７（ａ），（ｂ）に示す
ように、ここではＰ型シリコン基板の裏面を表わし、
（ａ）は半導体基板の中央部付近のセンサチップ３２で
あり、（ｂ）は外周部付近のセンサチップ３４である。
このセンサチップ３２の重り部３３は前記矩形状に突出
したマスクを使用することにより、角部にアンダーカッ
トの無い形状が得られているが、センサチップ３４の重
り部３５はアンダーカットが生じ、丸みをおびた小さな
形状になっている。これはエレクトロ・ケミカル・エッ
チングにより裏面のエッチングを行う場合、半導体基板
の外周部は中央部と比較してエッチングスピードが速い
ため、半導体基板の中央部でＮ型シリコン層が表われ、
エッチングが停止する間に半導体基板外周部のセンサチ
ップ３４の重り部３５の角部からエッチングが進行する
ために起こるものである。
る製造方法を用いた半導体基板の中央部および外周部の
センサチップ裏面図である。図７（ａ），（ｂ）に示す
ように、ここではＰ型シリコン基板の裏面を表わし、
（ａ）は半導体基板の中央部付近のセンサチップ３２で
あり、（ｂ）は外周部付近のセンサチップ３４である。
このセンサチップ３２の重り部３３は前記矩形状に突出
したマスクを使用することにより、角部にアンダーカッ
トの無い形状が得られているが、センサチップ３４の重
り部３５はアンダーカットが生じ、丸みをおびた小さな
形状になっている。これはエレクトロ・ケミカル・エッ
チングにより裏面のエッチングを行う場合、半導体基板
の外周部は中央部と比較してエッチングスピードが速い
ため、半導体基板の中央部でＮ型シリコン層が表われ、
エッチングが停止する間に半導体基板外周部のセンサチ
ップ３４の重り部３５の角部からエッチングが進行する
ために起こるものである。
【００１０】また、上述した製造方法の他に、図５
（ｂ）におけるコンタクト部１９の形成を行わずに図５
（ｃ）の裏面エッチング２４を形成し、図５（ｄ）のエ
ッチングを電圧を加えずに時間制御により行う方法があ
る。この方法は電圧を印加しないので、コンタクトを形
成する工程を省略でき、また半導体基板を複数枚同時に
エッチングすることができる。しかし、かかる方法にお
いては、エッチング溶液を加熱するためのヒータにより
温度分布にばらつきが生じ、ヒータ付近の比較的温度の
高い部分は低い部分と比較してエッチングが速く進むの
で、温度の低い部分と高い部分とでは、図７（ａ），
（ｂ）に示すように、異なる形状の重り部が形成され
る。
（ｂ）におけるコンタクト部１９の形成を行わずに図５
（ｃ）の裏面エッチング２４を形成し、図５（ｄ）のエ
ッチングを電圧を加えずに時間制御により行う方法があ
る。この方法は電圧を印加しないので、コンタクトを形
成する工程を省略でき、また半導体基板を複数枚同時に
エッチングすることができる。しかし、かかる方法にお
いては、エッチング溶液を加熱するためのヒータにより
温度分布にばらつきが生じ、ヒータ付近の比較的温度の
高い部分は低い部分と比較してエッチングが速く進むの
で、温度の低い部分と高い部分とでは、図７（ａ），
（ｂ）に示すように、異なる形状の重り部が形成され
る。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の半導体
式加速度センサの製造方法は、重り部の角に存在する凸
部のアンダーカットを防止するための矩形状に突出した
マスクの突出量が半導体基板の深さ方向のみを考慮して
いるため、半導体基板内で同一の量となっている。従っ
て、従来の製造方法では半導体基板のエッチングスピー
ドの違いにより発生するアンダーカットを防止しきれ
ず、基板内での重り部の形状が異なるという欠点があ
る。
式加速度センサの製造方法は、重り部の角に存在する凸
部のアンダーカットを防止するための矩形状に突出した
マスクの突出量が半導体基板の深さ方向のみを考慮して
いるため、半導体基板内で同一の量となっている。従っ
て、従来の製造方法では半導体基板のエッチングスピー
ドの違いにより発生するアンダーカットを防止しきれ
ず、基板内での重り部の形状が異なるという欠点があ
る。
【００１２】本発明の目的は、かかる半導体基板内の重
り部の形状を均一に形成することのできる半導体式加速
度センサの製造方法を提供することにある。
り部の形状を均一に形成することのできる半導体式加速
度センサの製造方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体式加速度
センサの製造方法は、半導体基板から異方性エッチング
加工により重り部および梁部を形成する半導体式加速度
センサの製造方法において、前記重り部の角は、前記重
り部の角に対応した位置に存在し且つウェハ内の位置に
よりその量を変化させる矩形状に突出したマスクを用い
て形成するように構成される。
センサの製造方法は、半導体基板から異方性エッチング
加工により重り部および梁部を形成する半導体式加速度
センサの製造方法において、前記重り部の角は、前記重
り部の角に対応した位置に存在し且つウェハ内の位置に
よりその量を変化させる矩形状に突出したマスクを用い
て形成するように構成される。
【００１４】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の一
実施例を説明するための半導体式加速度センサにおける
２種類の裏面エッチングマスク形成用原版の平面図であ
る。図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施例はウェ
ハの中央部と周辺部とで裏面エッチングの速さが異なる
ことに着目し、裏面エッチング用マスクを使い分けるこ
とにある。すなわち、図１（ａ）に示すように、裏面エ
ッチング用第１の原版１は矩形状突出部２の突出量が小
さくなっており、ウェハの中央部用に使用する。また、
図１（ｂ）に示すように、裏面エッチング用第２の原版
３は矩形状突出部４の突出量が原版１の突出部２と比較
して大きくなっており、ウェハの周辺部用に使用する。
て説明する。図１（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の一
実施例を説明するための半導体式加速度センサにおける
２種類の裏面エッチングマスク形成用原版の平面図であ
る。図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施例はウェ
ハの中央部と周辺部とで裏面エッチングの速さが異なる
ことに着目し、裏面エッチング用マスクを使い分けるこ
とにある。すなわち、図１（ａ）に示すように、裏面エ
ッチング用第１の原版１は矩形状突出部２の突出量が小
さくなっており、ウェハの中央部用に使用する。また、
図１（ｂ）に示すように、裏面エッチング用第２の原版
３は矩形状突出部４の突出量が原版１の突出部２と比較
して大きくなっており、ウェハの周辺部用に使用する。
【００１５】図２は図１における２種類の原版を用いて
半導体基板上に形成されたエッチングマスクの平面図で
ある。図２に示すように、エレクトロ・ケミカル・エッ
チング用の裏面エッチングマスク５は第１の原版使用領
域６には、第１の原版１を使用し、また外周部の第２の
原版使用領域７には第２の原版３を使用して形成してい
る。すなわち、前述したエレクトロ・ケミカル・エッチ
ングにおいて、エッチングスピードの比較的速い半導体
基板の外周部には、矩形状突出部４の突出量が大きい第
２の原版３を用い、また比較的エッチッグスピードの遅
い中央部には、突出量の小さい第１の原版１を用いてマ
スクが形成されることになる。また、この矩形状の突出
部２，４の突出量は半導体基板の中央部のエッチングが
ストップしたときにアンダーカットが出ないような値に
調整されている。
半導体基板上に形成されたエッチングマスクの平面図で
ある。図２に示すように、エレクトロ・ケミカル・エッ
チング用の裏面エッチングマスク５は第１の原版使用領
域６には、第１の原版１を使用し、また外周部の第２の
原版使用領域７には第２の原版３を使用して形成してい
る。すなわち、前述したエレクトロ・ケミカル・エッチ
ングにおいて、エッチングスピードの比較的速い半導体
基板の外周部には、矩形状突出部４の突出量が大きい第
２の原版３を用い、また比較的エッチッグスピードの遅
い中央部には、突出量の小さい第１の原版１を用いてマ
スクが形成されることになる。また、この矩形状の突出
部２，４の突出量は半導体基板の中央部のエッチングが
ストップしたときにアンダーカットが出ないような値に
調整されている。
【００１６】図３は本発明の他の実施例を説明するため
の図１における原版を用いて半導体基板上に形成された
エッチングマスクの平面図である。図３に示すように、
本実施例における裏面エッチングマスク８は半導体基板
の上半分に第１の原版１を使用する第１の原版使用領域
９と、下半分に第２の原版３を使用する第２の原版使用
領域１０とで構成されている。本実施例は、前述した従
来例における時間制御による裏面エッチング時のエッチ
ング溶液の温度分布のばらつきから発生する重り部のア
ンダーカットに対して、比較的エッチングスピードが速
くかつアンダーカットが速くかつアンダーカットが生じ
やすいヒータ付近の半導体基板部には、突出量の大きい
マスクを充当する。従って、本実施例では、半導体基板
の上下に矩形状の突出部の突出量が異なるマスクを構成
しているので、温度分布にばらつきを有する時間制御に
よるエッチングに関して使用可能になる。
の図１における原版を用いて半導体基板上に形成された
エッチングマスクの平面図である。図３に示すように、
本実施例における裏面エッチングマスク８は半導体基板
の上半分に第１の原版１を使用する第１の原版使用領域
９と、下半分に第２の原版３を使用する第２の原版使用
領域１０とで構成されている。本実施例は、前述した従
来例における時間制御による裏面エッチング時のエッチ
ング溶液の温度分布のばらつきから発生する重り部のア
ンダーカットに対して、比較的エッチングスピードが速
くかつアンダーカットが速くかつアンダーカットが生じ
やすいヒータ付近の半導体基板部には、突出量の大きい
マスクを充当する。従って、本実施例では、半導体基板
の上下に矩形状の突出部の突出量が異なるマスクを構成
しているので、温度分布にばらつきを有する時間制御に
よるエッチングに関して使用可能になる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は半導体式
加速度センサの重り部のアンダーカットを防止するため
に、マスクに形成する矩形状突出部の量を半導体基板内
のエッチングスピードの違いに対応して変化させること
により、半導体基板内に発生するエッチングスピードの
相違から生じるアンダーカットを防止でき、半導体基板
の重り部の形状を均一にしたセンサチップを得られると
いう効果がある。
加速度センサの重り部のアンダーカットを防止するため
に、マスクに形成する矩形状突出部の量を半導体基板内
のエッチングスピードの違いに対応して変化させること
により、半導体基板内に発生するエッチングスピードの
相違から生じるアンダーカットを防止でき、半導体基板
の重り部の形状を均一にしたセンサチップを得られると
いう効果がある。
【図１】本発明の一実施例を説明すらための半導体式加
速度センサにおける２種類の裏面エッチングマスク形成
用原版の平面図である。
速度センサにおける２種類の裏面エッチングマスク形成
用原版の平面図である。
【図２】図１における２種類の原版を用いて半導体基板
上に形成されたエッチングマスクの平面図である。
上に形成されたエッチングマスクの平面図である。
【図３】本発明の他の実施例を説明するための図１にお
ける原版を用いて半導体基板上に形成されたエッチング
マスクの平面図である。
ける原版を用いて半導体基板上に形成されたエッチング
マスクの平面図である。
【図４】従来の半導体式加速度センサの斜視図である。
【図５】図４に示すセンサの製造方法を説明するための
工程断面図である。
工程断面図である。
【図６】図４に示すセンサの裏面エッチングマスク用原
版の平面図である。
版の平面図である。
【図７】図５における製造方法を用いた半導体基板の中
央部および外周部のセンサチップ裏面図である。
央部および外周部のセンサチップ裏面図である。
１ 裏面エッチング用第１の原版 ２，４ 矩形状突出部 ３ 裏面エッチング用第２の原版 ５，８ エッチングマスク ６，９ 第１の原版使用領域 ７，１０ 第２の原版使用領域
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板から異方性エッチング加工に
より重り部および梁部を形成する半導体式加速度センサ
の製造方法において、前記重り部の角は、前記重り部の
角に対応した位置に存在し且つウェハ内の位置によりそ
の量を変化させる矩形状に突出したマスクを用いて形成
することを特徴とする半導体式加速度センサの製造方
法。 - 【請求項２】 半導体基板から異方性エッチングにより
重り部および梁部を形成する半導体式加速度センサの製
造方法において、裏面エッチング用マスクを形成する際
に、前記半導体基板内のエッチング速度の比較的遅い個
所には矩形状の突出部の量が小さい第１の原版を用い、
また比較的速い個所には矩形状の突出部の量が大きい第
２の原版を用い、前記半導体基板内のエッチング速度の
相違に対し、アンダーカット補正用突出部の量を変化さ
せることを特徴とする半導体式加速度センサの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4062957A JP2808969B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 半導体式加速度センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4062957A JP2808969B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 半導体式加速度センサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05264572A JPH05264572A (ja) | 1993-10-12 |
| JP2808969B2 true JP2808969B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=13215314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4062957A Expired - Lifetime JP2808969B2 (ja) | 1992-03-19 | 1992-03-19 | 半導体式加速度センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2808969B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3489309B2 (ja) | 1995-12-27 | 2004-01-19 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサの製造方法および異方性エッチングマスク |
| JP4520752B2 (ja) * | 2004-02-12 | 2010-08-11 | セイコーインスツル株式会社 | 容量型力学量センサの製造方法 |
| US20100208179A1 (en) * | 2009-02-13 | 2010-08-19 | Apple Inc. | Pixel Black Mask Design and Formation Technique |
| JP2014013735A (ja) * | 2012-07-05 | 2014-01-23 | Seiko Instruments Inc | 圧力スイッチ |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4805456A (en) | 1987-05-19 | 1989-02-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Resonant accelerometer |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01284764A (ja) * | 1988-05-10 | 1989-11-16 | Shuhei Furuichi | 力学量センサー |
-
1992
- 1992-03-19 JP JP4062957A patent/JP2808969B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4805456A (en) | 1987-05-19 | 1989-02-21 | Massachusetts Institute Of Technology | Resonant accelerometer |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05264572A (ja) | 1993-10-12 |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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