JP3198922B2 - 静電容量型センサの製造方法 - Google Patents
静電容量型センサの製造方法Info
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- G01P2015/0825—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 out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量型センサ
の製造方法に関するものである。
の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、単結晶シリコンを極めて精密にエ
ッチングする方法や、化学的蒸着法（ＣＶＤ法）や物理
的蒸着法（ＰＶＤ法）を用いてポリシリコンを堆積する
方法を用いて、種々の小型部品を作製するシリコンマイ
クロマシニング技術が急速に進歩している。この結果、
例えば加速度や角速度等を検出する静電容量型センサ等
の小型部品が種々開発されている。
ッチングする方法や、化学的蒸着法（ＣＶＤ法）や物理
的蒸着法（ＰＶＤ法）を用いてポリシリコンを堆積する
方法を用いて、種々の小型部品を作製するシリコンマイ
クロマシニング技術が急速に進歩している。この結果、
例えば加速度や角速度等を検出する静電容量型センサ等
の小型部品が種々開発されている。
【０００３】図５（ａ）を用いて、静電容量型センサの
原理について説明する。静電容量型センサは、センシン
グ部１および静電容量を電圧に変換するＣＶ変換回路２
とから構成される。
原理について説明する。静電容量型センサは、センシン
グ部１および静電容量を電圧に変換するＣＶ変換回路２
とから構成される。
【０００４】センシング部１は、平板の可動電極３およ
び固定電極４とから構成される。なお、可動電極３と固
定電極４は、それぞれの表面が対向するように平行に配
置される。可動電極３の表面に加速度が垂直に加わると
可動電極３は矢印Ｄ１方向に変位し、可動電極３と固定
電極４の間の距離Ｌ１が変化する。この結果、可動電極
３と固定電極４の間の静電容量は、可動電極３と固定電
極４の間の電極間距離の逆数に比例して変化する。ま
た、可動電極３の表面と平行に加速度が加わると可動電
極３は矢印Ｄ２方向に変位し、可動電極３と固定電極４
の間の対向面積が変化する。この結果、可動電極３と固
定電極４の間の静電容量は、可動電極３と固定電極４の
間の対向面積に比例して変化する。
び固定電極４とから構成される。なお、可動電極３と固
定電極４は、それぞれの表面が対向するように平行に配
置される。可動電極３の表面に加速度が垂直に加わると
可動電極３は矢印Ｄ１方向に変位し、可動電極３と固定
電極４の間の距離Ｌ１が変化する。この結果、可動電極
３と固定電極４の間の静電容量は、可動電極３と固定電
極４の間の電極間距離の逆数に比例して変化する。ま
た、可動電極３の表面と平行に加速度が加わると可動電
極３は矢印Ｄ２方向に変位し、可動電極３と固定電極４
の間の対向面積が変化する。この結果、可動電極３と固
定電極４の間の静電容量は、可動電極３と固定電極４の
間の対向面積に比例して変化する。
【０００５】ＣＶ変換回路２は、いわゆるダイオ−ドブ
リッジを使用した容量検出回路等が一般的に使用され
る。ＣＶ変換回路２の入力端子は、リ−ド線５を介して
可動電極３および固定電極４と電気的に接続される。こ
の結果、可動電極３と固定電極４の間の静電容量の変化
はＣＶ変換回路２によって電圧に変換され、加速度が検
出される。
リッジを使用した容量検出回路等が一般的に使用され
る。ＣＶ変換回路２の入力端子は、リ−ド線５を介して
可動電極３および固定電極４と電気的に接続される。こ
の結果、可動電極３と固定電極４の間の静電容量の変化
はＣＶ変換回路２によって電圧に変換され、加速度が検
出される。
【０００６】なお、上述した原理では可動電極３と固定
電極４とから構成されるセンシング部１を例示した。し
かしながらこれに限られることなく、図５（ｂ）のよう
に、可動電極３と一対の固定電極４Ａ、４Ｂとからセン
シング部１を構成しても良い。この場合、固定電極４
Ａ、４Ｂは、表面が対向するように平行に配置される。
また、可動電極３は、固定電極４Ａ、４Ｂの間に、表面
が固定電極４Ａ、４Ｂの表面と対向するように平行に配
置される。ＣＶ変換回路２の入力端子は、リ−ド線５を
介して可動電極３および固定電極４Ａ、４Ｂと電気的に
接続される。可動電極３の表面に垂直に加速度が加わる
と可動電極３は矢印Ｄ１方向に変位し、可動電極３と固
定電極４Ａ、４Ｂの間の距離Ｌ２、Ｌ３が変化する。こ
の結果、可動電極３と固定電極４Ａの間および可動電極
３と固定電極４Ｂの間の二つの静電容量の変化はＣＶ変
換回路２によって差動電圧に変換され、加速度が検出さ
れる。なお、後述する静電容量型センサの具体例におい
ては、この差動電圧型の構造説明は省略する。
電極４とから構成されるセンシング部１を例示した。し
かしながらこれに限られることなく、図５（ｂ）のよう
に、可動電極３と一対の固定電極４Ａ、４Ｂとからセン
シング部１を構成しても良い。この場合、固定電極４
Ａ、４Ｂは、表面が対向するように平行に配置される。
また、可動電極３は、固定電極４Ａ、４Ｂの間に、表面
が固定電極４Ａ、４Ｂの表面と対向するように平行に配
置される。ＣＶ変換回路２の入力端子は、リ−ド線５を
介して可動電極３および固定電極４Ａ、４Ｂと電気的に
接続される。可動電極３の表面に垂直に加速度が加わる
と可動電極３は矢印Ｄ１方向に変位し、可動電極３と固
定電極４Ａ、４Ｂの間の距離Ｌ２、Ｌ３が変化する。こ
の結果、可動電極３と固定電極４Ａの間および可動電極
３と固定電極４Ｂの間の二つの静電容量の変化はＣＶ変
換回路２によって差動電圧に変換され、加速度が検出さ
れる。なお、後述する静電容量型センサの具体例におい
ては、この差動電圧型の構造説明は省略する。
【０００７】次に、図６（ａ）および（ｂ）を用いて、
従来の静電容量型センサについて具体的に説明する。
従来の静電容量型センサについて具体的に説明する。
【０００８】静電容量型センサは、支持台６と、センシ
ング部７およびＣＶ変換回路８とから構成される。
ング部７およびＣＶ変換回路８とから構成される。
【０００９】支持台６は、電気的絶縁性を有するガラス
等を用いて形成された四角板である。支持台６の表面の
中央部には開口形が長方形の凹部９が形成され、一方の
端縁近くには開口形が長方形の凹部１０が形成される。
なお、凹部９、１０は、並列して配置形成される。
等を用いて形成された四角板である。支持台６の表面の
中央部には開口形が長方形の凹部９が形成され、一方の
端縁近くには開口形が長方形の凹部１０が形成される。
なお、凹部９、１０は、並列して配置形成される。
【００１０】センシング部７は、電気伝導性を有する固
定電極１１および可動電極１２とから構成される。な
お、センシング部７は、リン、ホウ素、アンチモン等の
不純物イオンがド−プされた単結晶シリコンを用いて形
成される。
定電極１１および可動電極１２とから構成される。な
お、センシング部７は、リン、ホウ素、アンチモン等の
不純物イオンがド−プされた単結晶シリコンを用いて形
成される。
【００１１】固定電極１１は、支持台６の他方の端縁側
の凹部９の長辺開口縁に立設して設けられた長方形板で
ある。
の凹部９の長辺開口縁に立設して設けられた長方形板で
ある。
【００１２】可動電極１２は、一対の支持部１３と、質
量部１４と、一対の梁部１５とから一体に構成される。
量部１４と、一対の梁部１５とから一体に構成される。
【００１３】一対の支持部１３は、凹部９の両短辺開口
縁に立設して設けられた四角柱である。なお、一対の支
持部１３は、柱面を向かい合わせて配置形成される。ま
た、支持部１３の高さは、固定電極１１の高さと同じに
形成される。
縁に立設して設けられた四角柱である。なお、一対の支
持部１３は、柱面を向かい合わせて配置形成される。ま
た、支持部１３の高さは、固定電極１１の高さと同じに
形成される。
【００１４】質量部１４は、一対の支持部１３の対向す
る側面の間に配置形成された直方体である。なお、質量
部１４は、質量部１４の長辺側面と固定電極１１の長辺
側面とが対向するように、一定の間隔を設けて平行に配
置形成される。また、質量部１４の高さは、固定電極１
１の高さと同じに形成される。
る側面の間に配置形成された直方体である。なお、質量
部１４は、質量部１４の長辺側面と固定電極１１の長辺
側面とが対向するように、一定の間隔を設けて平行に配
置形成される。また、質量部１４の高さは、固定電極１
１の高さと同じに形成される。
【００１５】梁１５は厚みが薄い長方形板で、質量部１
４の短辺側面および支持部１３の対向する柱面を結合す
る。なお、梁１５の高さは、質量部１４の高さと同じに
形成され、質量部１４の短辺側面の中央に垂直に設けら
れる。この結果、質量部１４は、梁１５によって凹部９
の上に浮いた状態に保持される。また、梁１５は、質量
部１４の長辺側面と垂直な方向に曲げ変形しやすくする
ため、この方向の厚みは薄く形成される。従って、加速
度が質量部１４の長辺側面に垂直に加わると、梁１５は
加速度方向に曲げ変形し、質量部１４と固定電極１１の
間の距離が変化する。
４の短辺側面および支持部１３の対向する柱面を結合す
る。なお、梁１５の高さは、質量部１４の高さと同じに
形成され、質量部１４の短辺側面の中央に垂直に設けら
れる。この結果、質量部１４は、梁１５によって凹部９
の上に浮いた状態に保持される。また、梁１５は、質量
部１４の長辺側面と垂直な方向に曲げ変形しやすくする
ため、この方向の厚みは薄く形成される。従って、加速
度が質量部１４の長辺側面に垂直に加わると、梁１５は
加速度方向に曲げ変形し、質量部１４と固定電極１１の
間の距離が変化する。
【００１６】ＣＶ変換回路８は、単結晶シリコンで形成
されたブロック１６の裏面中央に形成される。ブロック
１６は、裏面周縁を介して凹部１０の上に配置される。
この結果、ＣＶ変換回路８は絶縁基板６と直接接触する
ことなく、凹部１０の開口の中央に保持される。なお、
ブロック１６の高さは、固定電極１１の高さと同じに形
成される。また、ＣＶ変換回路８の入力端子は、支持台
６の表面およびブロック１６の裏面に形成されたリ−ド
線１７を介して固定電極１１および可動電極１２と電気
的に接続される。この結果、質量部１４と固定電極１１
の間の静電容量値の変化はＣＶ変換回路８によって電圧
に変換され、加速度が検出される。
されたブロック１６の裏面中央に形成される。ブロック
１６は、裏面周縁を介して凹部１０の上に配置される。
この結果、ＣＶ変換回路８は絶縁基板６と直接接触する
ことなく、凹部１０の開口の中央に保持される。なお、
ブロック１６の高さは、固定電極１１の高さと同じに形
成される。また、ＣＶ変換回路８の入力端子は、支持台
６の表面およびブロック１６の裏面に形成されたリ−ド
線１７を介して固定電極１１および可動電極１２と電気
的に接続される。この結果、質量部１４と固定電極１１
の間の静電容量値の変化はＣＶ変換回路８によって電圧
に変換され、加速度が検出される。
【００１７】次に、図７（ａ）乃至（ｅ）を用いて、上
述した静電容量型センサの製造方法の概略説明をする。
述した静電容量型センサの製造方法の概略説明をする。
【００１８】図７（ａ）のように、単結晶シリコン基板
１８の表裏面に減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン窒化膜
（ＳｉＮｘ）１９を形成し、さらにフォトリソグラフィ
技術および異方性エッチング技術を用いて単結晶シリコ
ン基板１８の裏面のシリコン窒化膜１９を所定形状にパ
タ−ニングしてエッチングマスク１９Ａを形成する。
１８の表裏面に減圧ＣＶＤ法を用いてシリコン窒化膜
（ＳｉＮｘ）１９を形成し、さらにフォトリソグラフィ
技術および異方性エッチング技術を用いて単結晶シリコ
ン基板１８の裏面のシリコン窒化膜１９を所定形状にパ
タ−ニングしてエッチングマスク１９Ａを形成する。
【００１９】次に、例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）等
のアルカリ水溶液を単結晶シリコン基板１８と反応さ
せ、エッチングマスク１９Ａで覆われていない部分を異
方性エッチングする。この結果、図７（ｂ）のように、
複数の凸部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが形成される。後述
するように、凸部１８Ａは固定電極１１に対応する部分
となり、凸部１８Ｂは可動電極１２を構成する質量部１
４に対応する部分となり、凸部１８ＣにはＣＶ変換回路
８が形成される。なお、複数の凸部１８Ａ、１８Ｂ、１
８Ｃは、エッチングされずに残った単結晶シリコン基板
１８と一体に形成される。
のアルカリ水溶液を単結晶シリコン基板１８と反応さ
せ、エッチングマスク１９Ａで覆われていない部分を異
方性エッチングする。この結果、図７（ｂ）のように、
複数の凸部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃが形成される。後述
するように、凸部１８Ａは固定電極１１に対応する部分
となり、凸部１８Ｂは可動電極１２を構成する質量部１
４に対応する部分となり、凸部１８ＣにはＣＶ変換回路
８が形成される。なお、複数の凸部１８Ａ、１８Ｂ、１
８Ｃは、エッチングされずに残った単結晶シリコン基板
１８と一体に形成される。
【００２０】次に、燐酸を用いた化学的エッチングやＲ
ＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ ＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）等の
手段を用いて、図７（ｃ）のように、エッチングマスク
１９Ａが除去される。この後、凸部１８Ａ、１８Ｂに
は、熱拡散あるいはイオン注入技術等の手段を用いて不
純物イオンがド−プされる。この結果、凸部１８Ａ、１
８Ｂは、電気伝導性を有する導体となる。また、凸部１
８Ｃの先端面の中央には、周知の半導体集積回路形成技
術を用いてＣＶ変換回路８が形成される。
ＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ ＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）等の
手段を用いて、図７（ｃ）のように、エッチングマスク
１９Ａが除去される。この後、凸部１８Ａ、１８Ｂに
は、熱拡散あるいはイオン注入技術等の手段を用いて不
純物イオンがド−プされる。この結果、凸部１８Ａ、１
８Ｂは、電気伝導性を有する導体となる。また、凸部１
８Ｃの先端面の中央には、周知の半導体集積回路形成技
術を用いてＣＶ変換回路８が形成される。
【００２１】次に、図７（ｄ）のように、ＲＩＥ等の手
段を用いて表面に凹部９、１０が形成された支持台６の
表面に、凸部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの先端面が重ね合
わされる。この際、凸部１８Ａの先端面は凹部９の開口
縁に配置され、凸部１８Ｂの先端面は凹部９の開口形の
中央に配置される。また、凸部１８Ｃの先端面の周縁
は、凹部１０の開口縁に当接するように凹部１０の上に
配置される。この後、凸部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの先
端面と支持台６は、陽極接合あるいは溶融接合等の手段
を用いて固着される。
段を用いて表面に凹部９、１０が形成された支持台６の
表面に、凸部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの先端面が重ね合
わされる。この際、凸部１８Ａの先端面は凹部９の開口
縁に配置され、凸部１８Ｂの先端面は凹部９の開口形の
中央に配置される。また、凸部１８Ｃの先端面の周縁
は、凹部１０の開口縁に当接するように凹部１０の上に
配置される。この後、凸部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃの先
端面と支持台６は、陽極接合あるいは溶融接合等の手段
を用いて固着される。
【００２２】次に、図７（ｅ）のように、エッチングさ
れずに残った単結晶シリコン基板１８を、ＲＩＥや研磨
等の技術を用いて、凸部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃを分離
する。この結果、固定電極１１と、可動電極１２および
ブロック１６が形成され、静電容量型センサが完成す
る。
れずに残った単結晶シリコン基板１８を、ＲＩＥや研磨
等の技術を用いて、凸部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃを分離
する。この結果、固定電極１１と、可動電極１２および
ブロック１６が形成され、静電容量型センサが完成す
る。
【００２３】上述した静電容量型センサでは、単結晶シ
リコン基板１８をエッチングしてセンシング部７を形成
するため、固定電極１１と質量部１４を大きく形成する
ことができる。このため、固定電極１１と質量部１４の
対向面積が広くなり、大きな静電容量を得ることができ
るという特徴を有する。
リコン基板１８をエッチングしてセンシング部７を形成
するため、固定電極１１と質量部１４を大きく形成する
ことができる。このため、固定電極１１と質量部１４の
対向面積が広くなり、大きな静電容量を得ることができ
るという特徴を有する。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た静電容量型センサでは、凸部が形成された基板を支持
台に固着する場合に陽極接合あるいは溶融接合を行うの
で、使用する高電圧あるいは高熱がＣＶ変換回路に影響
を及ぼすことがあった。このため、ＣＶ変換回路の故障
の要因となることがあった。また、ＣＶ変換回路と支持
台が直接固着しないように支持台に凹部を設けて両者間
に発生する歪応力の緩和を図っているにも拘らず、ブロ
ックの周縁部と支持台の間に生じる歪応力がＣＶ変換回
路に影響を及ぼすこともあった。このため、ＣＶ変換回
路の故障の要因となることがあった。さらに、歪応力の
影響を受けにくいブロックの天面にＣＶ変換回路を形成
すると、ＣＶ変換回路と固定電極およびＣＶ変換回路と
可動電極とを電気的に接続するリ−ド線をブロックの側
面にも形成しなければならず、リ−ド線の形成が難しい
という問題があった。さらにまた、固定電極とＣＶ変換
回路を一体に形成しようとすると支持台との固着面積が
広くなり、より大きな歪応力が発生するという問題があ
った。このため、ＣＶ変換回路に及ぼす影響がより大き
くなり、固定電極とＣＶ変換回路を一体に形成すること
できなかった。従って、固定電極とＣＶ変換回路を別々
に形成しなければならず、製造工程が複雑化し、また形
状も大きくなっていた。
た静電容量型センサでは、凸部が形成された基板を支持
台に固着する場合に陽極接合あるいは溶融接合を行うの
で、使用する高電圧あるいは高熱がＣＶ変換回路に影響
を及ぼすことがあった。このため、ＣＶ変換回路の故障
の要因となることがあった。また、ＣＶ変換回路と支持
台が直接固着しないように支持台に凹部を設けて両者間
に発生する歪応力の緩和を図っているにも拘らず、ブロ
ックの周縁部と支持台の間に生じる歪応力がＣＶ変換回
路に影響を及ぼすこともあった。このため、ＣＶ変換回
路の故障の要因となることがあった。さらに、歪応力の
影響を受けにくいブロックの天面にＣＶ変換回路を形成
すると、ＣＶ変換回路と固定電極およびＣＶ変換回路と
可動電極とを電気的に接続するリ−ド線をブロックの側
面にも形成しなければならず、リ−ド線の形成が難しい
という問題があった。さらにまた、固定電極とＣＶ変換
回路を一体に形成しようとすると支持台との固着面積が
広くなり、より大きな歪応力が発生するという問題があ
った。このため、ＣＶ変換回路に及ぼす影響がより大き
くなり、固定電極とＣＶ変換回路を一体に形成すること
できなかった。従って、固定電極とＣＶ変換回路を別々
に形成しなければならず、製造工程が複雑化し、また形
状も大きくなっていた。
【００２５】そこで、本発明は、上記問題を解決した静
電容量センサの製造方法の提供を目的とする。
電容量センサの製造方法の提供を目的とする。
【００２６】
【課題を解決するための手段】本発明の静電容量型セン
サの製造方法は、上記目的を達成するため次のように構
成される。すなわち、第一に、ＳＯＩ基板を構成する半
導体の単結晶シリコン層の一部に電気伝導性領域を形成
する工程と、前記単結晶シリコン層の半導体領域および
該半導体領域と隣接する前記電気伝導性領域の一部の厚
みを薄く形成する工程と、前記半導体領域と前記電気伝
導性領域の界面近傍に溝を形成して両者を分離する工程
と、該溝の内部に絶縁部を形成する工程と、前記半導体
領域にＣＶ変換回路を形成する工程と、該ＣＶ変換回路
の入力端子と前記電気伝導性領域をリ−ド線を介して電
気的に接続する工程と、前記電気伝導性領域にセンシン
グ部を形成する工程とからなるものである。
サの製造方法は、上記目的を達成するため次のように構
成される。すなわち、第一に、ＳＯＩ基板を構成する半
導体の単結晶シリコン層の一部に電気伝導性領域を形成
する工程と、前記単結晶シリコン層の半導体領域および
該半導体領域と隣接する前記電気伝導性領域の一部の厚
みを薄く形成する工程と、前記半導体領域と前記電気伝
導性領域の界面近傍に溝を形成して両者を分離する工程
と、該溝の内部に絶縁部を形成する工程と、前記半導体
領域にＣＶ変換回路を形成する工程と、該ＣＶ変換回路
の入力端子と前記電気伝導性領域をリ−ド線を介して電
気的に接続する工程と、前記電気伝導性領域にセンシン
グ部を形成する工程とからなるものである。
【００２７】
【００２８】第一に、ＳＯＩ基板を構成する半導体の単
結晶シリコン層の一部に電気伝導性領域を形成する工程
と、前記単結晶シリコン層の半導体領域および該半導体
領域と隣接する前記電気伝導性領域の一部の厚みを薄く
形成する工程と、前記半導体領域と前記電気伝導性領域
の界面近傍に溝を形成して両者を分離する工程と、該溝
の内部に絶縁部を形成する工程と、前記半導体領域にＣ
Ｖ変換回路を形成する工程と、該ＣＶ変換回路の入力端
子と前記電気伝導性領域をリ−ド線を介して電気的に接
続する工程と、前記電気伝導性領域にセンシング部を形
成する工程とからなるものである。
結晶シリコン層の一部に電気伝導性領域を形成する工程
と、前記単結晶シリコン層の半導体領域および該半導体
領域と隣接する前記電気伝導性領域の一部の厚みを薄く
形成する工程と、前記半導体領域と前記電気伝導性領域
の界面近傍に溝を形成して両者を分離する工程と、該溝
の内部に絶縁部を形成する工程と、前記半導体領域にＣ
Ｖ変換回路を形成する工程と、該ＣＶ変換回路の入力端
子と前記電気伝導性領域をリ−ド線を介して電気的に接
続する工程と、前記電気伝導性領域にセンシング部を形
成する工程とからなるものである。
【００２９】単結晶シリコン層に形成された電気伝導性
領域の一部および半導体領域の厚みが、薄く形成され
る。このため、電気伝導性領域および半導体領域の界面
近傍に溝を容易に形成することができるので、両者を容
易に分離することができる。また、形成された溝の深さ
は浅いため、溝の内部に絶縁部を確実に形成することが
できる。この結果、電気伝導性領域と半導体領域は、電
気的に絶縁される。さらに、同一の単結晶シリコン層を
用いてセンシング部とＣＶ変換回路が形成されるので、
製造が簡略化する。
領域の一部および半導体領域の厚みが、薄く形成され
る。このため、電気伝導性領域および半導体領域の界面
近傍に溝を容易に形成することができるので、両者を容
易に分離することができる。また、形成された溝の深さ
は浅いため、溝の内部に絶縁部を確実に形成することが
できる。この結果、電気伝導性領域と半導体領域は、電
気的に絶縁される。さらに、同一の単結晶シリコン層を
用いてセンシング部とＣＶ変換回路が形成されるので、
製造が簡略化する。
【００３０】第二に、ＳＯＩ基板を構成する半導体の単
結晶シリコン層の一部に電気伝導性領域を形成する工程
と、前記単結晶シリコン層の半導体領域および該半導体
領域と隣接する前記電気伝導性領域の一部の厚みを薄く
形成する工程と、前記半導体領域と前記電気伝導性領域
の界面近傍に酸素を拡散させて絶縁部を形成する工程
と、前記半導体領域にＣＶ変換回路を形成する工程と、
該ＣＶ変換回路の入力端子と前記電気伝導性領域をリ−
ド線を介して電気的に接続する工程と、前記電気伝導性
領域にセンシング部を形成する工程とからなるものであ
る。
結晶シリコン層の一部に電気伝導性領域を形成する工程
と、前記単結晶シリコン層の半導体領域および該半導体
領域と隣接する前記電気伝導性領域の一部の厚みを薄く
形成する工程と、前記半導体領域と前記電気伝導性領域
の界面近傍に酸素を拡散させて絶縁部を形成する工程
と、前記半導体領域にＣＶ変換回路を形成する工程と、
該ＣＶ変換回路の入力端子と前記電気伝導性領域をリ−
ド線を介して電気的に接続する工程と、前記電気伝導性
領域にセンシング部を形成する工程とからなるものであ
る。
【００３１】単結晶シリコン層に形成された電気伝導性
領域の一部および半導体領域の厚みが、薄く形成され
る。このため、電気伝導性領域および半導体領域の界面
近傍に、酸素を容易に拡散することができる。この結
果、電気伝導性領域および半導体領域は、電気的に絶縁
される。さらに、同一の単結晶シリコン層を用いてセン
シング部とＣＶ変換回路が形成されるので、製造が簡略
化する。
領域の一部および半導体領域の厚みが、薄く形成され
る。このため、電気伝導性領域および半導体領域の界面
近傍に、酸素を容易に拡散することができる。この結
果、電気伝導性領域および半導体領域は、電気的に絶縁
される。さらに、同一の単結晶シリコン層を用いてセン
シング部とＣＶ変換回路が形成されるので、製造が簡略
化する。
【００３２】
【発明の実施の形態】図１および図２を用いて、本発明
に係る静電容量型センサについて説明する。
に係る静電容量型センサについて説明する。
【００３３】静電容量型センサは、支持台２０と、セン
シング部２１およびＣＶ変換回路２２とから構成され
る。
シング部２１およびＣＶ変換回路２２とから構成され
る。
【００３４】支持台２０は、基板２３およびシリコン酸
化膜２４とから形成される。基板２３は、単結晶シリコ
ンを用いて形成された四角板である。基板２３の対向す
る一方の端面をＳ１、他方の端面をＳ２とする。また、
基板２３の端面Ｓ１、Ｓ２を結ぶ方向と直角方向の一方
の端面をＳ３、他方の端面をＳ４とする。基板２３の表
面は、端面Ｓ２側の一定の幅を除くほぼ全面が、シリコ
ン酸化膜２４で覆われる。なお、シリコン酸化膜２４
は、電気的絶縁性を有する。
化膜２４とから形成される。基板２３は、単結晶シリコ
ンを用いて形成された四角板である。基板２３の対向す
る一方の端面をＳ１、他方の端面をＳ２とする。また、
基板２３の端面Ｓ１、Ｓ２を結ぶ方向と直角方向の一方
の端面をＳ３、他方の端面をＳ４とする。基板２３の表
面は、端面Ｓ２側の一定の幅を除くほぼ全面が、シリコ
ン酸化膜２４で覆われる。なお、シリコン酸化膜２４
は、電気的絶縁性を有する。
【００３５】センシング部２１は、可動電極２５と、固
定電極２６とから構成される。センシング部２１は、リ
ン、ホウ素、アンチモン等の不純物イオンをド−プして
電気的伝導性の性質にした単結晶シリコンを用いて形成
される。
定電極２６とから構成される。センシング部２１は、リ
ン、ホウ素、アンチモン等の不純物イオンをド−プして
電気的伝導性の性質にした単結晶シリコンを用いて形成
される。
【００３６】可動電極２５は、第一の支持部２７と、板
ばね部２８および質量部２９とから一体に構成される。
なお、質量部２９は、第一の支持部２７によって支えら
れた板ばね部２８によって可動自在に保持される。
ばね部２８および質量部２９とから一体に構成される。
なお、質量部２９は、第一の支持部２７によって支えら
れた板ばね部２８によって可動自在に保持される。
【００３７】第一の支持部２７は長方形板状に形成さ
れ、シリコン酸化膜２４の基板２３の端面Ｓ３側表面の
ほぼ中央部に配置される。第一の支持部２７における基
板２３の端面Ｓ２側の先端は、シリコン酸化膜２４を被
覆していない基板表面部分で、基板２３の表面から浮い
た状態に保持される。
れ、シリコン酸化膜２４の基板２３の端面Ｓ３側表面の
ほぼ中央部に配置される。第一の支持部２７における基
板２３の端面Ｓ２側の先端は、シリコン酸化膜２４を被
覆していない基板表面部分で、基板２３の表面から浮い
た状態に保持される。
【００３８】板ばね部２８は厚みが薄い四角板であり、
第一の支持部２７の先端面と結合する。基板２３の表面
から浮いた第一の支持部２７の先端は、板ばね部２８の
側面とその下端部において垂直に結合される。この結
果、板ばね部２８は、基板２３の表面上に浮いた状態に
保持される。なお、基板２３の端面Ｓ１、Ｓ２を結ぶ方
向の板ばね部２８の厚みが薄く形成されるため、この方
向に板ばね部２８は自由に曲げ変形する。
第一の支持部２７の先端面と結合する。基板２３の表面
から浮いた第一の支持部２７の先端は、板ばね部２８の
側面とその下端部において垂直に結合される。この結
果、板ばね部２８は、基板２３の表面上に浮いた状態に
保持される。なお、基板２３の端面Ｓ１、Ｓ２を結ぶ方
向の板ばね部２８の厚みが薄く形成されるため、この方
向に板ばね部２８は自由に曲げ変形する。
【００３９】質量部２９は直方体に形成され、板ばね部
２８の先端と結合される。質量部２９と板ばね部２８の
高さは同じに形成され、さらにそれぞれの天面が同一平
面を形成するように配置される。この結果、質量部２９
は、板ばね部２８によって露出した基板２３の表面上に
浮いた状態に保持される。なお、質量部２９の底面と基
板２３の表面の間にはシリコン酸化膜２４の厚みに相当
する間隙が形成される。
２８の先端と結合される。質量部２９と板ばね部２８の
高さは同じに形成され、さらにそれぞれの天面が同一平
面を形成するように配置される。この結果、質量部２９
は、板ばね部２８によって露出した基板２３の表面上に
浮いた状態に保持される。なお、質量部２９の底面と基
板２３の表面の間にはシリコン酸化膜２４の厚みに相当
する間隙が形成される。
【００４０】固定電極２６は、第二の支持部３０と立設
部３１とから構成される。
部３１とから構成される。
【００４１】第二の支持部３０は長方形板状に形成さ
れ、シリコン酸化膜２４の基板２３の端面Ｓ４側表面の
ほぼ中央部に配置される。第二の支持部３０における基
板２３の端面Ｓ２側の先端は、シリコン酸化膜２４で覆
われていない基板２３の表面から浮いた状態に保持され
る。なお、第二の支持部３０の厚みは、第一の支持部２
７の厚みと同じに形成される。
れ、シリコン酸化膜２４の基板２３の端面Ｓ４側表面の
ほぼ中央部に配置される。第二の支持部３０における基
板２３の端面Ｓ２側の先端は、シリコン酸化膜２４で覆
われていない基板２３の表面から浮いた状態に保持され
る。なお、第二の支持部３０の厚みは、第一の支持部２
７の厚みと同じに形成される。
【００４２】立設部３１は、第二の支持部３０の基板２
３の端面Ｓ２側の先端部に立設して設けられる。立設部
３１は、側面が質量部２９の側面と対向するように一定
の間隔を設けて平行に配置される。なお、立設部３１の
高さは質量部２９と同じで、立設部３１および質量部２
９の対向面積も同じに形成される。
３の端面Ｓ２側の先端部に立設して設けられる。立設部
３１は、側面が質量部２９の側面と対向するように一定
の間隔を設けて平行に配置される。なお、立設部３１の
高さは質量部２９と同じで、立設部３１および質量部２
９の対向面積も同じに形成される。
【００４３】上述したような構造にセンシング部２１を
形成した結果、基板２３の端面Ｓ１、Ｓ２を結ぶ方向の
加速度が質量部２９に加わると、板ばね部２８が曲げ変
形し、質量部２９と立設部３１の間隙が変化する。この
結果、質量部２９と立設部３１の間の静電容量値が変化
する。
形成した結果、基板２３の端面Ｓ１、Ｓ２を結ぶ方向の
加速度が質量部２９に加わると、板ばね部２８が曲げ変
形し、質量部２９と立設部３１の間隙が変化する。この
結果、質量部２９と立設部３１の間の静電容量値が変化
する。
【００４４】ＣＶ変換回路形成部３２は、基板２３の端
面Ｓ１側の支持台２０の上に設けられる。ＣＶ変換回路
形成部３２は単結晶シリコンで形成され、第一の支持部
２７と同じ厚みに形成される。また、第一の支持部２７
とＣＶ変換回路形成部３２の間および、第二の支持部３
１とＣＶ変換回路形成部３２の間には絶縁部３３Ａ、３
３Ｂがそれぞれ設けられ、第一の支持部２７および第二
の支持部３１と、ＣＶ変換回路形成部３２は電気的に絶
縁される。絶縁部３３Ａ、３３Ｂは、第一の支持部２７
と同じ厚みに形成される。なお、絶縁部３３Ａ、３３Ｂ
は、シリコン酸化物、ポリシリコンあるいはＮＳＧ（Ｎ
ｏｎ−Ｄｏｐｅｄ ＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ）で形
成される。ＣＶ変換回路形成部３２には、ＣＶ変換回路
２２が形成される。ＣＶ変換回路２２の入力端子と可動
電極２５は、第一の支持部２７と、絶縁部３３Ａおよび
ＣＶ変換回路形成部３２の表面に設けられたリ−ド線３
４を介して電気的に接続される。また、ＣＶ変換回路２
２の入力端子と固定電極２６は、第二の支持部３０と、
絶縁部３３ＢおよびＣＶ変換回路形成部３２の表面に設
けられたリ−ド線３４を介して電気的に接続される。な
お、リ−ド線３４は、アルミニウムあるいは金等の薄膜
を用いて形成される。
面Ｓ１側の支持台２０の上に設けられる。ＣＶ変換回路
形成部３２は単結晶シリコンで形成され、第一の支持部
２７と同じ厚みに形成される。また、第一の支持部２７
とＣＶ変換回路形成部３２の間および、第二の支持部３
１とＣＶ変換回路形成部３２の間には絶縁部３３Ａ、３
３Ｂがそれぞれ設けられ、第一の支持部２７および第二
の支持部３１と、ＣＶ変換回路形成部３２は電気的に絶
縁される。絶縁部３３Ａ、３３Ｂは、第一の支持部２７
と同じ厚みに形成される。なお、絶縁部３３Ａ、３３Ｂ
は、シリコン酸化物、ポリシリコンあるいはＮＳＧ（Ｎ
ｏｎ−Ｄｏｐｅｄ ＳｉｌｉｃａｔｅＧｌａｓｓ）で形
成される。ＣＶ変換回路形成部３２には、ＣＶ変換回路
２２が形成される。ＣＶ変換回路２２の入力端子と可動
電極２５は、第一の支持部２７と、絶縁部３３Ａおよび
ＣＶ変換回路形成部３２の表面に設けられたリ−ド線３
４を介して電気的に接続される。また、ＣＶ変換回路２
２の入力端子と固定電極２６は、第二の支持部３０と、
絶縁部３３ＢおよびＣＶ変換回路形成部３２の表面に設
けられたリ−ド線３４を介して電気的に接続される。な
お、リ−ド線３４は、アルミニウムあるいは金等の薄膜
を用いて形成される。
【００４５】次に、図３（ａ）乃至（ｋ）を用いて、上
述した静電容量型センサの第一の製造方法を説明する。
述した静電容量型センサの第一の製造方法を説明する。
【００４６】図３（ａ）のように、単結晶シリコンの基
板２３の表面に、シリコン酸化層２４を介して単結晶シ
リコン層３５を積層したＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ
Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板が形成される。後述するよ
うに、センシング部２１は、シリコン単結晶層３５を用
いて形成される。シリコン単結晶層３５の厚みは、例え
ば図１における質量部２９と立設部３１の間の静電容量
の大きさを考慮して決められる。なお、一般的に、シリ
コン単結晶層３５は、数μｍから数十μｍの厚さのもの
が使用される。また、ＳＯＩ基板は、近年市販されてい
るのでそれを用いても良い。
板２３の表面に、シリコン酸化層２４を介して単結晶シ
リコン層３５を積層したＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ
Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板が形成される。後述するよ
うに、センシング部２１は、シリコン単結晶層３５を用
いて形成される。シリコン単結晶層３５の厚みは、例え
ば図１における質量部２９と立設部３１の間の静電容量
の大きさを考慮して決められる。なお、一般的に、シリ
コン単結晶層３５は、数μｍから数十μｍの厚さのもの
が使用される。また、ＳＯＩ基板は、近年市販されてい
るのでそれを用いても良い。
【００４７】次に、単結晶シリコン層３５の一端側の表
面には、シリコン酸化膜を用いて第一のマスクパタ−ン
３６が形成される。この後、第一のマスクパタ−ン３６
で覆われずに露出した表面から、シリコン単結晶層３５
に不純物イオンがド−プされる。この結果、シリコン単
結晶層３５は、図３（ｂ）のように、不純物イオンがド
−プされた電気伝導性領域３５Ａおよび不純物イオンが
ド−プされていない半導体領域３５Ｂとから一体に構成
される。なお、不純物イオンをド−プする場合、熱拡散
あるいはイオン注入技術等の手段が用いられる。
面には、シリコン酸化膜を用いて第一のマスクパタ−ン
３６が形成される。この後、第一のマスクパタ−ン３６
で覆われずに露出した表面から、シリコン単結晶層３５
に不純物イオンがド−プされる。この結果、シリコン単
結晶層３５は、図３（ｂ）のように、不純物イオンがド
−プされた電気伝導性領域３５Ａおよび不純物イオンが
ド−プされていない半導体領域３５Ｂとから一体に構成
される。なお、不純物イオンをド−プする場合、熱拡散
あるいはイオン注入技術等の手段が用いられる。
【００４８】次に、第一のマスクパタ−ン３６をエッチ
ング除去した後、単結晶シリコン層３５の他端側の表面
には、図３（ｃ）のように、第二のマスクパタ−ン３７
が形成される。この結果、電気伝導性領域３５Ａの表面
中央部および半導体領域３５Ｂの表面が露出する。な
お、第二のマスクパタ−ン３７は、シリコン酸化膜、窒
化シリコン膜、あるいはフォトレジスト膜を用いて形成
される。
ング除去した後、単結晶シリコン層３５の他端側の表面
には、図３（ｃ）のように、第二のマスクパタ−ン３７
が形成される。この結果、電気伝導性領域３５Ａの表面
中央部および半導体領域３５Ｂの表面が露出する。な
お、第二のマスクパタ−ン３７は、シリコン酸化膜、窒
化シリコン膜、あるいはフォトレジスト膜を用いて形成
される。
【００４９】次に、第二のマスクパタ−ン３７で覆われ
ていない単結晶シリコン層３５の表面をエッチング除去
し、図３（ｄ）のように、厚みを薄くする。なお、エッ
チング処理には、ＲＩＥあるいは、例えば水酸化カリウ
ム等のアルカリ水溶液を用いた化学的エッチング等の手
段が用いられる。
ていない単結晶シリコン層３５の表面をエッチング除去
し、図３（ｄ）のように、厚みを薄くする。なお、エッ
チング処理には、ＲＩＥあるいは、例えば水酸化カリウ
ム等のアルカリ水溶液を用いた化学的エッチング等の手
段が用いられる。
【００５０】次に、図３（ｅ）のように、第二のマスク
パタ−ン３７の表面と、エッチング処理によって露出し
た電気伝導性領域３５Ａの表面および半導体領域３５Ｂ
の表面に、第三のマスクパタ−ン３８を形成する。な
お、第三のマスクパタ−ン３８は、フォトレジスト膜を
用いて形成される。また、第三のマスクパタ−ン３８に
は、電気伝導性領域３５Ａおよび半導体領域３５Ｂの界
面近傍を露出させるためのスリット３９が設けられる。
パタ−ン３７の表面と、エッチング処理によって露出し
た電気伝導性領域３５Ａの表面および半導体領域３５Ｂ
の表面に、第三のマスクパタ−ン３８を形成する。な
お、第三のマスクパタ−ン３８は、フォトレジスト膜を
用いて形成される。また、第三のマスクパタ−ン３８に
は、電気伝導性領域３５Ａおよび半導体領域３５Ｂの界
面近傍を露出させるためのスリット３９が設けられる。
【００５１】次に、スリット３９を介して電気伝導性領
域３５Ａおよび半導体領域３５Ｂをエッチング除去する
と溝４０が形成され、シリコン酸化層２４が露出する。
この結果、図３（ｆ）のように、半導体領域３５Ｂは電
気伝導性領域３５Ａと分離し、ＣＶ変換回路形成部３２
が形成される。なお、エッチングには、ＲＩＥ等の手段
が用いられる。
域３５Ａおよび半導体領域３５Ｂをエッチング除去する
と溝４０が形成され、シリコン酸化層２４が露出する。
この結果、図３（ｆ）のように、半導体領域３５Ｂは電
気伝導性領域３５Ａと分離し、ＣＶ変換回路形成部３２
が形成される。なお、エッチングには、ＲＩＥ等の手段
が用いられる。
【００５２】次に、第二のマスクパタ−ン３７および第
三のマスクパタ−ン３８を、ＲＩＥあるいは、例えば硫
酸（Ｈ２ＳＯ４）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の混液等を
用いた化学的エッチング等の手段を用いて除去する。こ
の後、電気伝導性領域３５ＡおよびＣＶ変換回路形成部
３２の表面および溝４０の壁面には、ポリシリコンある
いはＮＳＧ等の絶縁性物質で形成された絶縁膜４１がＣ
ＶＤ法等を用いて堆積形成される。
三のマスクパタ−ン３８を、ＲＩＥあるいは、例えば硫
酸（Ｈ２ＳＯ４）と過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）の混液等を
用いた化学的エッチング等の手段を用いて除去する。こ
の後、電気伝導性領域３５ＡおよびＣＶ変換回路形成部
３２の表面および溝４０の壁面には、ポリシリコンある
いはＮＳＧ等の絶縁性物質で形成された絶縁膜４１がＣ
ＶＤ法等を用いて堆積形成される。
【００５３】次に、ＲＩＥ等の手段を用いて、電気伝導
性領域３５ＡおよびＣＶ変換回路形成部３２の表面に堆
積した絶縁膜４１をエッチング除去するとともに、溝４
０の上に堆積した絶縁性物質をエッチング除去する。こ
の結果、電気伝導性領域３５ＡおよびＣＶ変換回路形成
部３２の表面が露出するとともに、図３（ｈ）のよう
に、絶縁部３３Ａ、３３Ｂが形成される。この結果、電
気伝導性領域３５ＡおよびＣＶ変換回路形成部３２は、
絶縁部３３Ａ、３３Ｂによって電気的に絶縁される。な
お、絶縁部３３Ａ、３３Ｂの表面は、電気伝導性領域３
５ＡおよびＣＶ変換回路形成部３２の表面と同一平面を
形成する。
性領域３５ＡおよびＣＶ変換回路形成部３２の表面に堆
積した絶縁膜４１をエッチング除去するとともに、溝４
０の上に堆積した絶縁性物質をエッチング除去する。こ
の結果、電気伝導性領域３５ＡおよびＣＶ変換回路形成
部３２の表面が露出するとともに、図３（ｈ）のよう
に、絶縁部３３Ａ、３３Ｂが形成される。この結果、電
気伝導性領域３５ＡおよびＣＶ変換回路形成部３２は、
絶縁部３３Ａ、３３Ｂによって電気的に絶縁される。な
お、絶縁部３３Ａ、３３Ｂの表面は、電気伝導性領域３
５ＡおよびＣＶ変換回路形成部３２の表面と同一平面を
形成する。
【００５４】次に、図３（ｉ）のように、ＣＶ変換回路
２２がＣＶ変換回路形成部３２に形成される。ＣＶ変換
回路２２は、周知の半導体集積回路形成技術を用いて形
成される。この後、ＣＶ変換回路２２の入力端子と電気
伝導性領域３５Ａは、ＣＶ変換回路形成部３２、絶縁部
３３Ａ、３３Ｂおよび電気伝導性領域３５Ａの表面に形
成されたリ−ド線３４を介して電気的に接続される。な
お、リ−ド線３４は、スパッタリングあるいは蒸着等の
手段を用いて形成される。
２２がＣＶ変換回路形成部３２に形成される。ＣＶ変換
回路２２は、周知の半導体集積回路形成技術を用いて形
成される。この後、ＣＶ変換回路２２の入力端子と電気
伝導性領域３５Ａは、ＣＶ変換回路形成部３２、絶縁部
３３Ａ、３３Ｂおよび電気伝導性領域３５Ａの表面に形
成されたリ−ド線３４を介して電気的に接続される。な
お、リ−ド線３４は、スパッタリングあるいは蒸着等の
手段を用いて形成される。
【００５５】次に、電気伝導性領域３５Ａ、ＣＶ変換回
路形成部３２およびリ−ド線３４の表面を覆うように、
第四のマスクパタ−ン４２が形成される。なお、第四の
マスクパタ−ン４２には、電気伝導性領域３５Ａの厚み
が厚い部分の表面の一部を露出するスリット４３が設け
られる。なお、第四のマスクパタ−ン４２は、フォトレ
ジスト膜を用いて形成される。この後、スリット４３を
介して電気伝導性領域３５Ａをエッチング除去すると、
図３（ｊ）のように、電気伝導性領域３５Ａには溝４４
が形成されてシリコン酸化層２４が露出する。この結
果、電気伝導性領域３５Ａは、可動電極２５と固定電極
２６に相当する二つの部分に分割される。なお、エッチ
ングは、ＲＩＥあるいは、例えば水酸化カリウム等のア
ルカリ水溶液を用いた化学的エッチング等の手段を用い
て行われる。
路形成部３２およびリ−ド線３４の表面を覆うように、
第四のマスクパタ−ン４２が形成される。なお、第四の
マスクパタ−ン４２には、電気伝導性領域３５Ａの厚み
が厚い部分の表面の一部を露出するスリット４３が設け
られる。なお、第四のマスクパタ−ン４２は、フォトレ
ジスト膜を用いて形成される。この後、スリット４３を
介して電気伝導性領域３５Ａをエッチング除去すると、
図３（ｊ）のように、電気伝導性領域３５Ａには溝４４
が形成されてシリコン酸化層２４が露出する。この結
果、電気伝導性領域３５Ａは、可動電極２５と固定電極
２６に相当する二つの部分に分割される。なお、エッチ
ングは、ＲＩＥあるいは、例えば水酸化カリウム等のア
ルカリ水溶液を用いた化学的エッチング等の手段を用い
て行われる。
【００５６】次に、溝４４を介して、可動電極２５の相
当部分のうち、板ばね部２８と質量部２９となる部分と
基板２３の間のシリコン酸化層２４をエッチング除去す
る。エッチングは、例えば希釈フッ酸（ＨＦ）等の水溶
液を用いた化学的エッチングの手段を用いて行われる。
この結果、可動電極２５と基板２３の間のシリコン酸化
層２４がエッチング除去され、可動電極２６は浮いた状
態となる。なお、通常は、可動電極２５と基板２３の間
のシリコン酸化層２４を効率良くエッチング除去するた
め、溝４４を介してエッチング除去すると同時に、側面
の露出したシリコン酸化層２４の表面からもエッチング
除去が行なわれる。この場合は、図１および図２、図３
（ｋ）のように、基板２３の周縁部のシリコン酸化層２
４が除去される。この後、第四のマスクパタ−ン４２を
エッチング除去すると、静電容量型センサが完成する。
当部分のうち、板ばね部２８と質量部２９となる部分と
基板２３の間のシリコン酸化層２４をエッチング除去す
る。エッチングは、例えば希釈フッ酸（ＨＦ）等の水溶
液を用いた化学的エッチングの手段を用いて行われる。
この結果、可動電極２５と基板２３の間のシリコン酸化
層２４がエッチング除去され、可動電極２６は浮いた状
態となる。なお、通常は、可動電極２５と基板２３の間
のシリコン酸化層２４を効率良くエッチング除去するた
め、溝４４を介してエッチング除去すると同時に、側面
の露出したシリコン酸化層２４の表面からもエッチング
除去が行なわれる。この場合は、図１および図２、図３
（ｋ）のように、基板２３の周縁部のシリコン酸化層２
４が除去される。この後、第四のマスクパタ−ン４２を
エッチング除去すると、静電容量型センサが完成する。
【００５７】次に、図４（ａ）および（ｂ）を用いて、
静電容量型センサの第二の製造方法を説明する。なお、
上述した第一の製造方法と同じ工程の説明は省略し、同
じ構成部分は同じ番号を用いる。また、第二の製造方法
では、図４（ｂ）で後述するように酸化雰囲気中で加熱
する工程を有するため、第三のマスクパタ−ン３７は窒
化シリコンを用いて形成される。
静電容量型センサの第二の製造方法を説明する。なお、
上述した第一の製造方法と同じ工程の説明は省略し、同
じ構成部分は同じ番号を用いる。また、第二の製造方法
では、図４（ｂ）で後述するように酸化雰囲気中で加熱
する工程を有するため、第三のマスクパタ−ン３７は窒
化シリコンを用いて形成される。
【００５８】図３（ａ）乃至（ｄ）に示した工程を用い
て、ＳＯＩ基板の単結晶シリコン層３５には電気伝導性
領域３５Ａと半導体領域３５Ｂが形成され、さらに電気
伝導性領域３５Ａの一部と半導体領域３５Ｂの厚みが薄
くなるようにエッチング処理される。
て、ＳＯＩ基板の単結晶シリコン層３５には電気伝導性
領域３５Ａと半導体領域３５Ｂが形成され、さらに電気
伝導性領域３５Ａの一部と半導体領域３５Ｂの厚みが薄
くなるようにエッチング処理される。
【００５９】次に、図４（ａ）のように、電気伝導性領
域３５Ａおよび半導体領域３５Ｂの表面に、第五のマス
クパタ−ン４５が形成される。第五のマスクパタ−ン４
５は、第三のマスクパタ−ン３７と同様に、窒化シリコ
ンで形成される。なお、第五のマスクパタ−ン４５に
は、電気伝導性領域３５Ａおよび半導体領域３５Ｂの界
面近傍を露出させるためのスリット４６が設けられる。
域３５Ａおよび半導体領域３５Ｂの表面に、第五のマス
クパタ−ン４５が形成される。第五のマスクパタ−ン４
５は、第三のマスクパタ−ン３７と同様に、窒化シリコ
ンで形成される。なお、第五のマスクパタ−ン４５に
は、電気伝導性領域３５Ａおよび半導体領域３５Ｂの界
面近傍を露出させるためのスリット４６が設けられる。
【００６０】次に、酸化雰囲気中で加熱すると、スリッ
ト４６を介して酸素が単結晶シリコン層６５の内部に拡
散する。この結果、電気伝導性領域３５Ａおよび半導体
領域３５Ｂの界面近傍は酸化され、図４（ｂ）のよう
に、絶縁部４７が形成される。この結果、電気伝導性領
域３５Ａと半導体領域３５Ｂは電気的に絶縁される。
ト４６を介して酸素が単結晶シリコン層６５の内部に拡
散する。この結果、電気伝導性領域３５Ａおよび半導体
領域３５Ｂの界面近傍は酸化され、図４（ｂ）のよう
に、絶縁部４７が形成される。この結果、電気伝導性領
域３５Ａと半導体領域３５Ｂは電気的に絶縁される。
【００６１】この後、第五のマスクパタ−ン４５はＲＩ
Ｅ等の手段を用いてエッチング除去され、さらに、図３
（ｉ）乃至（ｋ）に示した工程を用いて静電容量型セン
サが完成する。
Ｅ等の手段を用いてエッチング除去され、さらに、図３
（ｉ）乃至（ｋ）に示した工程を用いて静電容量型セン
サが完成する。
【００６２】
【発明の効果】本発明は、上述のような構成であるから
次のような効果を有する。すなわち、本発明に係る静電
容量型センサの製造方法によって製造される静電容量型
センサは、単結晶シリコン層をエッチングして固定電極
および可動電極を形成するので、対向面積を大きく形成
することができる。従って、両者間の静電容量が大きく
なり、測定精度が極めて良くなる。また、単結晶シリコ
ン層に設けられた絶縁部により、ＣＶ変換回路とセンシ
ング部の電気的絶縁を確実に行うことができる。このた
め、同一の単結晶シリコン層中にＣＶ変換回路とセンシ
ング部を形成することができるので小型化することがで
きる。さらに、歪応力が発生しないので、ＣＶ変換回路
の信頼性が向上する。
次のような効果を有する。すなわち、本発明に係る静電
容量型センサの製造方法によって製造される静電容量型
センサは、単結晶シリコン層をエッチングして固定電極
および可動電極を形成するので、対向面積を大きく形成
することができる。従って、両者間の静電容量が大きく
なり、測定精度が極めて良くなる。また、単結晶シリコ
ン層に設けられた絶縁部により、ＣＶ変換回路とセンシ
ング部の電気的絶縁を確実に行うことができる。このた
め、同一の単結晶シリコン層中にＣＶ変換回路とセンシ
ング部を形成することができるので小型化することがで
きる。さらに、歪応力が発生しないので、ＣＶ変換回路
の信頼性が向上する。
【００６３】また、同一単結晶シリコン層中にＣＶ変換
回路形成部とセンシング部を一体に形成することができ
るので、工程が簡便となる。また、エッチング除去して
薄く形成した単結晶シリコン層に絶縁部を形成するの
で、ＣＶ変換回路形成部とセンシング部の電気的絶縁を
確実に行うことができる。この結果、静電容量型センサ
の電気的信頼性が向上する。
回路形成部とセンシング部を一体に形成することができ
るので、工程が簡便となる。また、エッチング除去して
薄く形成した単結晶シリコン層に絶縁部を形成するの
で、ＣＶ変換回路形成部とセンシング部の電気的絶縁を
確実に行うことができる。この結果、静電容量型センサ
の電気的信頼性が向上する。
【図１】本発明に係る静電容量型センサの外観斜視図で
ある。
ある。
【図２】図２（ａ）は図１に示した静電容量型センサの
上面図であり、図２（ｂ）は図１に示した静電容量型セ
ンサの可動電極側の側面図である。
上面図であり、図２（ｂ）は図１に示した静電容量型セ
ンサの可動電極側の側面図である。
【図３】本発明に係る静電容量型センサの第一の製造方
法の工程概略図である。
法の工程概略図である。
【図４】本発明に係る静電容量型センサの第二の製造方
法の工程概略図の一部である。
法の工程概略図の一部である。
【図５】静電容量型センサの原理を示す図でありる。
【図６】従来に係る静電容量型センサであり、図６
（ａ）は外観斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）における
Ａ−Ａ´での断面図である。
（ａ）は外観斜視図、図６（ｂ）は図６（ａ）における
Ａ−Ａ´での断面図である。
【図７】従来に係る静電容量型センサの製造方法の工程
概略図である。
概略図である。
２０ 支持台 ３１ センシング部 ２２ ＣＶ変換回路 ２３ 基板 ２４ シリコン酸化膜 ２５ 可動電極 ２６ 固定電極 ２７ 第一の支持部 ２８ 板ばね部 ２９ 質量部 ３０ 第二の支持部 ３１ 立設部 ３２ ＣＶ変換回路形成部 ３３Ａ、３３Ｂ 絶縁部 ３５ 単結晶シリコン層 ３５Ａ 電気伝導性領域 ３５Ｂ 半導体領域 ４０ 溝 ４１ 絶縁膜
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−32090（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−340303（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−318445（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−258342（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−207950（ＪＰ，Ａ) 特表 平５−503994（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/84 G01P 15/125
Claims (2)
- 【請求項１】 ＳＯＩ基板を構成する半導体の単結晶シ
リコン層の一部に電気伝導性領域を形成する工程と、前
記単結晶シリコン層の半導体領域および該半導体領域と
隣接する前記電気伝導性領域の一部の厚みを薄く形成す
る工程と、前記半導体領域と前記電気伝導性領域の界面
近傍に溝を形成して両者を分離する工程と、該溝の内部
に絶縁部を形成する工程と、前記半導体領域にＣＶ変換
回路を形成する工程と、該ＣＶ変換回路の入力端子と前
記電気伝導性領域をリ−ド線を介して電気的に接続する
工程と、前記電気伝導性領域にセンシング部を形成する
工程とからなる静電容量型センサの製造方法。 - 【請求項２】 ＳＯＩ基板を構成する半導体の単結晶シ
リコン層の一部に電気伝導性領域を形成する工程と、前
記単結晶シリコン層の半導体領域および該半導体領域と
隣接する前記電気伝導性領域の一部の厚みを薄く形成す
る工程と、前記半導体領域と前記電気伝導性領域の界面
近傍に酸素を拡散させて絶縁部を形成する工程と、前記
半導体領域にＣＶ変換回路を形成する工程と、該ＣＶ変
換回路の入力端子と前記電気伝導性領域をリ−ド線を介
して電気的に接続する工程と、前記電気伝導性領域にセ
ンシング部を形成する工程とからなる静電容量型センサ
の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17384996A JP3198922B2 (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 静電容量型センサの製造方法 |
| EP97110864A EP0816856A1 (en) | 1996-07-03 | 1997-07-01 | Electrosatatic capacitive sensor and method for manufacturing the same |
| US08/886,433 US6051855A (en) | 1996-07-03 | 1997-07-02 | Electrostatic capacitive sensor |
| US09/500,010 US6265238B1 (en) | 1996-07-03 | 2000-02-08 | Electrostatic capacitive sensor and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17384996A JP3198922B2 (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 静電容量型センサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1022513A JPH1022513A (ja) | 1998-01-23 |
| JP3198922B2 true JP3198922B2 (ja) | 2001-08-13 |
Family
ID=15968302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17384996A Expired - Fee Related JP3198922B2 (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | 静電容量型センサの製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0816856A1 (ja) |
| JP (1) | JP3198922B2 (ja) |
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| US6803755B2 (en) | 1999-09-21 | 2004-10-12 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Microelectromechanical system (MEMS) with improved beam suspension |
| US6761829B2 (en) | 2001-04-26 | 2004-07-13 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Method for fabricating an isolated microelectromechanical system (MEMS) device using an internal void |
| US6756310B2 (en) * | 2001-09-26 | 2004-06-29 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Method for constructing an isolate microelectromechanical system (MEMS) device using surface fabrication techniques |
| US6815243B2 (en) | 2001-04-26 | 2004-11-09 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Method of fabricating a microelectromechanical system (MEMS) device using a pre-patterned substrate |
| US6794271B2 (en) * | 2001-09-28 | 2004-09-21 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Method for fabricating a microelectromechanical system (MEMS) device using a pre-patterned bridge |
| US6768628B2 (en) | 2001-04-26 | 2004-07-27 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Method for fabricating an isolated microelectromechanical system (MEMS) device incorporating a wafer level cap |
| US6664786B2 (en) | 2001-07-30 | 2003-12-16 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Magnetic field sensor using microelectromechanical system |
| US6690178B2 (en) | 2001-10-26 | 2004-02-10 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | On-board microelectromechanical system (MEMS) sensing device for power semiconductors |
| JP4095326B2 (ja) * | 2002-03-29 | 2008-06-04 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP4165360B2 (ja) * | 2002-11-07 | 2008-10-15 | 株式会社デンソー | 力学量センサ |
| US6975193B2 (en) * | 2003-03-25 | 2005-12-13 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Microelectromechanical isolating circuit |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2326233C2 (de) * | 1973-05-23 | 1986-02-06 | Hans-Werner Dr.-Ing. 6382 Friedrichsdorf Fischer | Verfahren zur Linearisierung der selbsttätigen elektrostatischen Kraftkompensation |
| JPH0824162B2 (ja) * | 1989-07-10 | 1996-03-06 | 日本電装株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
| US5250836A (en) * | 1989-12-20 | 1993-10-05 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having silicon-on-insulator structure |
| JP3367113B2 (ja) * | 1992-04-27 | 2003-01-14 | 株式会社デンソー | 加速度センサ |
| FR2700065B1 (fr) * | 1992-12-28 | 1995-02-10 | Commissariat Energie Atomique | Procédé de fabrication d'accéléromètres utilisant la technologie silicium sur isolant. |
| DE4332057A1 (de) * | 1993-09-21 | 1995-03-30 | Siemens Ag | Integrierte mikromechanische Sensorvorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung |
| JP3435844B2 (ja) * | 1994-03-07 | 2003-08-11 | 株式会社デンソー | 半導体加速度センサ及びその製造方法 |
| DE4419844B4 (de) * | 1994-06-07 | 2009-11-19 | Robert Bosch Gmbh | Beschleunigungssensor |
| JP3139305B2 (ja) * | 1994-08-24 | 2001-02-26 | 株式会社村田製作所 | 容量型加速度センサ |
| JP3216455B2 (ja) * | 1994-12-22 | 2001-10-09 | 株式会社村田製作所 | 容量型静電サーボ加速度センサ |
| US5880921A (en) * | 1997-04-28 | 1999-03-09 | Rockwell Science Center, Llc | Monolithically integrated switched capacitor bank using micro electro mechanical system (MEMS) technology |
-
1996
- 1996-07-03 JP JP17384996A patent/JP3198922B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1997
- 1997-07-01 EP EP97110864A patent/EP0816856A1/en not_active Withdrawn
- 1997-07-02 US US08/886,433 patent/US6051855A/en not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-02-08 US US09/500,010 patent/US6265238B1/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
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| US6265238B1 (en) | 2001-07-24 |
| EP0816856A1 (en) | 1998-01-07 |
| US6051855A (en) | 2000-04-18 |
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