JP3189497B2 - 加速度センサの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば車両等の加速度
を検出するのに好適に用いられる加速度センサの製造方
法に関し、特に製造時の歩留りを向上できるようにした
加速度センサの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両等の加速度や回転方向を検
出するのに用いられる加速度センサは、電極板間の静電
容量を利用して検出するもので、例えば図８ないし図１
５に示すような加速度センサは知られている。

【０００３】まず、図８ないし図１０において、１は従
来技術による加速度センサを示し、該加速度センサ１は
絶縁基板としてのガラス基板２と、該ガラス基板２上に
設けられた一対の固定部３，３と、前記ガラス基板２上
に設けられた可動部４とから大略構成され、前記ガラス
基板２には凹部２Ａが形成されている。

【０００４】ここで、前記可動部４の基端側には支持部
５が形成され、先端側には梁６を介して質量部７が形成
されている。ここで、前記可動部４の支持部５はガラス
基板２上に固着されて固定端となり、質量部７は自由端
となっている。また、該質量部７は前記ガラス基板２の
凹部２Ａ上および各固定部３間に位置し、梁６により各
固定部３間で矢示Ａ方向に移動可能な状態となってい
る。

【０００５】さらに、前記各固定部３および可動部４は
低抵抗のシリコン板によって一体形成されているから、
各固定部３および質量部７自体が電極となる。

【０００６】次に、図１１ないし図１５により、従来技
術による加速度センサ１の製造方法について述べる。

【０００７】図１１中、１０はシリコン板としてのシリ
コンウエハを示し、該シリコンウエハ１０は例えば低抵
抗（０．０１〜０．０２Ωｃｍ）で結晶方向が（１１
０）となり、直径約７．５〜１５ｃｍ，厚さ約３００μ
ｍの程度の円板状に形成されている。

【０００８】１１は絶縁基板としてのガラス基板を示
し、該ガラス基板１１は前記シリコンウエハ１０の大き
さと同径または大きく形成され、該ガラス基板１１の一
側面にはフッ酸等によるガラスエッチング（ガラスエッ
チング工程）を施し、矩形状の凹部１１Ａ（２Ａ），１
１Ａ（２Ａ）が形成されている。

【０００９】次に、図１２に示す接合工程では、前記シ
リコンウエハ１０の他側面とガラス基板１１の一側面と
を接合する。

【００１０】次に、図１３に示すパターニング工程で
は、シリコンウエハ１０に各固定部３と可動部４を形成
するために、シリコンウエハ１０の一側面であって、各
固定部３と可動部４となる部分に、ＰＣＶＤ法（プラズ
マＣＶＤ法）によってＳｉＮ（またはＳｉＯ₂ ）の数μ
ｍの薄膜となるマスク膜１２，１２，…を形成する。

【００１１】そして、図１４に示す第１のエッチング工
程では、シリコンウエハ１０の一側面からＫＯＨ等によ
る異方性エッチング（ウエットエッチング）を施し、シ
リコンウエハ１０を垂直加工し、図１４のように各固定
部３と可動部４を分離させる。その後に、ＫＯＨ等の溶
媒を除去するため純水による洗浄工程と、この純水を乾
燥させる乾燥工程を行う。

【００１２】さらに、図１５に示す第２のエッチング工
程では、一側面からＲＩＥ（リアクティブイオンエッチ
ング）を施し、第１のエッチング工程で分離された各固
定部３と可動部４の一側面に残った各マスク膜１２を除
去する。

【００１３】従って、図１２ないし図１５による製造方
法により、ガラス基板１１上に複数の加速度センサ１を
形成でき、図１５の点線で示す位置（例えばチップ角の
大きさ）で切断すれば、複数個の加速度センサ１を一度
に製造することができる。

【００１４】このように製造された加速度センサ１は、
図８に示す矢示Ａ方向に外部からの加速度が加わると、
質量部７は梁６を介して変位し、該質量部７が左，右の
固定部３，３に対して接近または離間するので、このと
きの離間寸法の変位を静電容量の変化として外部の図示
しない信号処理回路に出力し、該信号処理回路ではこの
静電容量の変化に基づき加速度に応じた信号を出力す
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による加速度センサ１の製造方法では、固定部３
と可動部４を分離形成する第１のエッチング工程の後に
ＫＯＨ等の溶媒を除去した純水を乾燥させるための乾燥
工程が必要となる。そして、この乾燥工程時に固定部３
と質量部７とが表面張力等により接近し、接近したまま
の状態で乾燥してしまい、該固定部３と質量部７とが接
着して分離不可能になっていまうという問題がある。

【００１６】このように固定部３と質量部７が接着して
しまうと製品として使用できないために廃棄する必要が
あり、加速度センサ１の製造の歩留りを低下させ、生産
性を低下させるという問題がある。

【００１７】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、シリコン板から加速度センサを製造する
ときの歩留りを向上させ、生産性を大幅に高めることが
できるようにした加速度センサの製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明による加速度センサの製造方法は、固定
部および質量部となるシリコン板部分を覆うようにシリ
コン板の他側面にストッパ膜を形成する第１のパターニ
ング工程と、該ストッパ膜が形成されたシリコン板の他
側面を絶縁基板と接合する接合工程と、接合されたシリ
コン板に一側面から固定部および可動部の形成部分をマ
スク膜でパターニングする第２のパターニング工程と、
シリコン板の一側面からエッチング処理を施し、ストッ
パ膜を残して固定部と可動部とを分離形成する第１のエ
ッチング工程と、該第１のエッチング工程の後に、前記
シリコン板の一側面からドライエッチングによって前記
各パターニング工程で形成されたストッパ膜とマスク膜
を除去する第２のエッチング工程とからなる。

【００１９】

【作用】第１のパターンニング工程で固定部および質量
部となるシリコン板部分を跨いで覆うようにシリコン板
の他側面にストッパ膜を形成しておく。そして、接合工
程，第２のパターニング工程を経て、第１のエッチング
工程で固定部と可動部とを分離形成する。このとき、該
固定部と可動部はストッパ膜により一側面で保持されて
いるから、第１のエッチング工程後に純水による溶媒の
除去、乾燥を施しても固定部と可動部とが接近して接着
するのを防止できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例による加速度センサの
製造方法を図１ないし図７に基づいて説明する。なお、
実施例では前述した従来技術と同一の構成要素に同一の
符号を付し、その説明を省略するものとする。

【００２１】まず、図１ないし図５に基づき、本実施例
による加速度センサ１の製造方法について説明する。

【００２２】まず、図１において、２１はシリコン板と
してのシリコンウエハを示し、該シリコンウエハ２１は
従来技術のシリコンウエハ１０と同様に例えば低抵抗
（０．０１〜０．０２Ωｃｍ）で結晶方向が（１１０）
となり、直径約７．５〜１５ｃｍ，厚さ約３００μｍの
程度の円板状に形成されている。

【００２３】２２，２２は前記シリコンウエハ２１の他
側面に形成されたストッパ膜を示し、該各ストッパ膜２
２は、図６に示すように固定部３と可動部４の質量部７
と分離する部分を跨いで覆うように形成され、各ストッ
パ膜２２はＬＰＣＶＤ法（減圧ＣＶＤ法）によってＳｉ
Ｎ（またはＳｉＯ２ ）の数μｍの薄膜として形成され
る。このように、ストッパ膜２２を形成する工程が第１
のパターニング工程である。

【００２４】２３は絶縁基板としてのガラス基板を示
し、該ガラス基板２３は従来技術のガラス基板１１と同
様に一側面には矩形状の凹部２３Ａ（２Ａ），２３Ａ
（２Ａ）が形成されている。

【００２５】次に、図２に示す接合工程により、シリコ
ンウエハ２１の他側面とガラス基板２３の一側面とを接
合する。

【００２６】次に、図３に示す第２のパターニング工程
では、シリコンウエハ２１に各固定部３と可動部４を形
成するために、シリコンウエハ２１の一側面に位置した
各固定部３と可動部４となる部分に、ＰＣＶＤ法（プラ
ズマＣＶＤ法）によってＳｉＮの数μｍの薄膜としての
マスク膜２４を形成する。

【００２７】次に、図４に示す第１のエッチング工程で
は、シリコンウエハ２１の一側面からＫＯＨ等による異
方性エッチング（ウエットエッチング）を施し、シリコ
ンウエハ２１を垂直加工し、ストッパ膜２２を残して各
固定部３と可動部４を分離させる。その後に、ＫＯＨ等
の溶媒を除去するため純水による洗浄工程と、この純水
を乾燥する乾燥工程を行う。

【００２８】さらに、図５に示す第２のエッチング工程
では、一側面からＲＩＥ（リアクティブイオンエッチン
グ）を施し、図５のように第１のエッチング工程で分離
された各固定部３と可動部４の一側面に残ったマスク膜
２４を除去すると共に、固定部３と可動部４（質量部
７）とを跨ぐように他端面に形成されたストッパ膜２２
を除去する。

【００２９】かくして、従来技術の製造方法と同様に、
図５の点線で示す位置（例えばチップ角の大きさ）で切
断することにより、複数個の加速度センサ１を一度に製
造することができる。

【００３０】然るに、本実施例では、接合工程の前に、
第１のパターニング工程を実行し、固定部３と可動部４
の質量部７が形成される部分に位置して、シリコンウエ
ハ１０の他側面に薄膜状のストッパ膜２２を形成したか
ら、第１のエッチング工程により、各固定部３と質量部
７が分離した後に、ＫＯＨ等を除去する洗浄、乾燥工程
においても、該ストッパ膜２２により各固定部３と可動
部４とを保持することができる。この結果、該各固定部
３と可動部４との間をストッパ膜２２で固定することに
なり、該可動部４の質量部７が固定部３に接近するのを
確実に防止することができる。

【００３１】かくして、第１のエッチング工程後の純水
による洗浄工程で発生した水を乾燥させる乾燥工程にお
いて、固定部３と可動部４の質量部７とが接着するのを
確実に防止し、加速度センサ１の製造工程における歩留
りを高めることができ、加速度センサ１の生産性を大幅
に向上できる。また、加速度センサ１の生産性を向上す
ることにより、該加速度センサ１のコストダウンも図る
ことができる。

【００３２】なお、前記実施例では、シリコンウエハ２
１に形成したストッパ膜２２は各固定部３と可動部４の
質量部７が分離する部分を覆うように形成したが、本発
明はこれに限らず、図７に示すストッパ膜３１，３１，
…のように、固定部３と質量部７とを部分的に保持する
ように形成してもよく、また左，右に１本ずつでもよ
い。

【００３３】また、前記実施例の加速度センサ１は、梁
６によって質量部７を支持する片持支持のものを例に挙
げて説明したが、本発明はこれに限らず、支持方法は両
持支持でもよく、さらに固定部と可動部にくし状の電極
を形成したものでもよく、要は水平方向に可動部が変位
するものであればよい。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明による加速度
センサの製造方法によれば、接合工程の前には、第１の
パターニング工程によりシリコン板の他端面に可動部と
固定部とを跨ぐように薄膜のストッパ膜を形成したか
ら、第１のエッチング工程で使用した溶媒を洗浄するた
めの純水による洗浄とその乾燥を行なっても、第１のエ
ッチング工程により分離された固定部と可動部との間が
接近、接着するのを確実に防止でき、製造時の歩留りを
効果的に向上でき、生産性を大幅に高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例による加速度センサを形成するシリコ
ンウエハおよびガラス基板を示し、前記シリコンウエハ
の他側面に第１のパターニング工程によりストッパ膜を
形成した状態を示す縦断面図である。

【図２】接合工程により、シリコンウエハの一側面とガ
ラス基板とを接合させた状態を示す縦断面図である。

【図３】第２のパターニング工程により、シリコンウエ
ハの一側面にマスク膜を形成した状態を示す縦断面図で
ある。

【図４】第１のエッチング工程により、シリコンウエハ
を固定部と可動部に分離した状態を示す縦断面図であ
る。

【図５】第２のエッチング工程により、固定部および可
動部の他側面に形成されたマスク膜２４とストッパ膜を
除去した状態を示す縦断面図である。

【図６】図１中のシリコンウエハに形成されたストッパ
膜の形状を示すため、シリコンウエハを下側からみた下
面図である。

【図７】図１中のシリコンウエハに形成されたストッパ
膜の変形例を示すため、シリコンウエハを下側からみた
下面図である。

【図８】従来技術による加速度センサを示す斜視図であ
る。

【図９】図８中の加速度センサを上側からみた上面図で
ある。

【図１０】図９中の矢示Ｘ−Ｘ方向からみた縦断面図で
ある。

【図１１】加速度センサを製造するシリコンウエハおよ
びガラス基板を示す縦断面図である。

【図１２】接合工程により、シリコンウエハの一側面と
ガラス基板とを接合させた状態を示す縦断面図である。

【図１３】パターニング工程により、シリコンウエハの
一側面にマスク膜を形成した状態を示す縦断面図であ
る。

【図１４】第１のエッチング工程により、シリコンウエ
ハを固定部および可動部に分離した状態を示す縦断面図
である。

【図１５】第２のエッチング工程により、固定部と可動
部の他側面に形成されたマスク膜を除去した状態を示す
縦断面図である。

【符号の説明】

１ 加速度センサ ２（２３） ガラス基板（絶縁基板） ２Ａ（２３Ａ） 凹部 ３ 固定部 ４ 可動部 ５ 支持部 ６ 梁 ７ 質量部 ２１ シリコンウエハ（シリコン板） ２２，３１ ストッパ膜 ２４ マスク膜

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一側面と他側面とを有する板状のシリコ
   ン板をエッチング処理し、固定部と、該固定部と一定の
   間隔を介して対向させた質量部を有する可動部とを備え
   た加速度センサの製造方法において、 固定部および質量部となるシリコン板部分を覆うように
   シリコン板の 他側面にストッパ膜を形成する第１のパタ
   ーニング工程と、 該 ストッパ膜が形成されたシリコン板の他側面を絶縁基
   板と接合する接合工程と、 接 合されたシリコン板に一側面から固定部および可動部
   の形成部分をマスク膜でパターニングする第２のパター
   ニング工程と、 シ リコン板の一側面からエッチング処理を施し、ストッ
   パ膜を残して固定部と可動部とを分離形成する第１のエ
   ッチング工程と、 該 第１のエッチング工程の後に、前記シリコン板の一側
   面からドライエッチングによって前記各パターニング工
   程で形成されたストッパ膜とマスク膜を除去する第２の
   エッチング工程とからなる加速度センサの製造方法。