JP3218405B2 - Cantilever displacement element and method of manufacturing the same - Google Patents

Cantilever displacement element and method of manufacturing the same

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JP3218405B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体基板上に作製さ
れた静電駆動カンチレバ−状変位素子、及びその製造方
法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatically driven cantilever-shaped displacement element formed on a semiconductor substrate and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体プロセス技術を背景にして
半導体を機械的構造体として用いた半導体圧力センサ
−、半導体加速度センサ−、マイクロアクチュエ−タ−
等の機械的電気素子(マイクロメカニクス)が注目され
ている。
2. Description of the Related Art In recent years, a semiconductor pressure sensor, a semiconductor acceleration sensor, and a microactuator using a semiconductor as a mechanical structure in the background of semiconductor process technology.
Attention has been paid to mechanical electric elements (micromechanics) such as.

【0003】かかる素子の特徴として、小型でかつ高性
能の機械機構部品を提供でき、かつウエハ−を用いるた
めにSiウエハ−上に素子と電気回路を一体化できるこ
とが挙げられる。また、半導体プロセスのバッチ処理に
よる生産性の向上を期待できる。特に微小変位素子とし
ては、圧電効果、静電気力、あるいは熱変形等を利用し
たカンチレバ−状(片持ち梁)のものが挙げられ、これ
は非常に繊細な動きを制御することが可能なので、原子
レベル、分子レベルを直接観察できる走査型トンネル顕
微鏡(以下、STMと称す)に応用されている。さら
に、このSTMの手法を用いて、半導体あるいは高分子
材料等の原子オ−ダ−、分子オ−ダ−の観察評価、微細
加工(E.E.Ehrichs,Proceeding
s of4th International Con
ference on Scanning Tunne
ling Microscopy/Spectrosc
opy,’89,S13−3)、及び記録装置等の様々
な分野への応用が研究されている。
[0003] The features of such an element include that a small and high-performance mechanical mechanism part can be provided, and the element and an electric circuit can be integrated on a Si wafer because a wafer is used. Further, an improvement in productivity by batch processing of a semiconductor process can be expected. In particular, as a small displacement element, a cantilever-shaped (cantilever) element utilizing a piezoelectric effect, electrostatic force, or thermal deformation is used. Since this element can control extremely delicate movement, It is applied to a scanning tunneling microscope (hereinafter, referred to as STM) that can directly observe the level and molecular level. Further, using this STM technique, observation and evaluation of atomic order and molecular order of semiconductor or polymer material, and fine processing (EE Erichs, Proceeding).
s of 4th International Con
reference on Scanning Tune
ling Microscopy / Spectrosc
optics, '89, S13-3), and applications to various fields such as recording devices.

【0004】カンチレバ−状微小変位素子の例として
は、圧電効果で駆動するカンチレバ−がある。たとえば
スタンフォ−ド大学のクウ −トらにより提案された微
小変位素子を用いたSTMプロ−ブ(IEEE Mic
ro Electric Mechanical Sy
stems,pp.188−199,Feb.199
0)は、圧電体のバイモルフ構造をしたカンチレバ−形
状のアクチュエ−タ−であり、シリコン基板上に既存の
フォトリソグラフ技術、成膜技術及びエッチング技術等
を用いて製造される。
An example of a cantilever-shaped micro displacement element is a cantilever driven by a piezoelectric effect. For example Sutanfo - de University eat et - using the proposed micro-displacement element by tiger STM pro - Bed (IEEE Mic
ro Electric Mechanical Sy
stems, pp. 188-199, Feb. 199
Reference numeral 0) denotes a cantilever-shaped actuator having a piezoelectric bimorph structure, which is manufactured on a silicon substrate by using an existing photolithographic technique, a film forming technique, an etching technique and the like.

【0005】また、静電気力により駆動するカンチレバ
−も考案されている。これは、半導体基板を加工して作
製されたカンチレバ−が、基板上の電極部分との間に働
く静電気力によって駆動するものである。その中で基板
と平行方向にカンチレバ−を駆動させる方法として、基
板材料そのものを加工して、カンチレバ−構造にする方
法が考案されている。その際カンチレバ−はSi(10
0)基板の異方性エッチングあるいは反応性イオンエッ
チング、集束イオンビ−ムエッチング等の方法、及び、
犠牲層エッチングや不純物ド−プによるエッチングスト
ップ等の方法を用いて形成される。また、カンチレバ−
駆動のための電極は、カンチレバ−と基板の互いに対向
する電極部分に蒸着やスパッタリング法による成膜、あ
るいは不純物をド−プすることにより形成される。
[0005] A cantilever driven by electrostatic force has also been devised. In this method, a cantilever manufactured by processing a semiconductor substrate is driven by electrostatic force acting between the cantilever and an electrode portion on the substrate. Among them, as a method of driving the cantilever in a direction parallel to the substrate, a method of processing the substrate material itself to form a cantilever structure has been devised. At that time, the cantilever is made of Si (10
0) a method such as anisotropic etching or reactive ion etching or focused ion beam etching of the substrate, and
It is formed using a method such as sacrificial layer etching or etching stop by impurity doping. Also, cantilever
The electrodes for driving are formed by depositing a film by vapor deposition or sputtering, or by doping impurities on electrode portions of the cantilever and the substrate facing each other.

【0006】このような構造のカンチレバ−の変位量△
Xは、ヒンジの長さl、梁の長さL、梁の厚さa、梁の
幅w、電極間のギャップg、電位差Vを用いて次式で表
される。
The amount of displacement of the cantilever having such a structure.
X is represented by the following equation using the length l of the hinge, the length L of the beam, the thickness a of the beam, the width w of the beam, the gap g between the electrodes, and the potential difference V.

【0007】 △X = (2ε0 Ll32 )/(g23 E) ここで、ε0 は真空の誘電率であり、Eはカンチレバ−
のヤング率である。上式より、X方向の変位量を大きく
するには、梁の幅を小さくし、梁の長さを大きくすると
共に、電極間のギャップを小さくすることが有効であ
る。
ΔX = (2ε 0 Ll 3 V 2 ) / (g 2 w 3 E) Here, ε 0 is a dielectric constant of vacuum, and E is a cantilever.
Is the Young's modulus. According to the above formula, in order to increase the displacement amount in the X direction, it is effective to reduce the width of the beam, increase the length of the beam, and reduce the gap between the electrodes.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例においては、基板とカンチレバ−の電極部分のエ
ッチング形状から、電極間のギャップを小さくすること
が困難であった。たとえばドライエッチングではアスペ
クト比の大きいものでも丸みを帯びてしまい、平滑な平
行電極にはならない(図6(a)参照)。また、通常用
いられるSi(100)基板を用いた結晶異方性エッチ
ングでは、平滑ではあるが平行な電極が形成できない
(図6(b)参照)。
However, in the above conventional example, it was difficult to reduce the gap between the electrodes due to the etching shapes of the electrode portions of the substrate and the cantilever. For example, in the case of dry etching, even those having a large aspect ratio are rounded and do not become smooth parallel electrodes (see FIG. 6A). Further, in a crystal anisotropic etching using a Si (100) substrate which is usually used, smooth but parallel electrodes cannot be formed (see FIG. 6B).

【0009】以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、電
極間のギャップを小さくすると共に、平滑で互いに平行
な電極(図6(c)参照)を、高精度で作製したカンチ
レバ−状変位素子、及びその製造方法を提供することに
ある。
In view of the above problems, an object of the present invention is to reduce the gap between the electrodes and to provide a cantilever-like displacement in which smooth and parallel electrodes (see FIG. 6 (c)) are manufactured with high precision. An object of the present invention is to provide an element and a manufacturing method thereof.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、半導体基
板を加工して作製されたカンチレバーが、該基板上の電
極部分との間に働く静電気力によって駆動されるカンチ
レバー状変位素子において、該カンチレバー及び該カン
チレバーと対向する該基板上の電極部分が、面方位(1
10)面の単結晶シリコン基板を加工して作製され、
記電極部分とそれに対向するカンチレバーの側面が基板
表面の(110)面と垂直な(111)面で形成され、
前記基板のカンチレバー支持部側面が(111)面以外
の結晶面からなることを特徴とするカンチレバー状変位
素子であり、さらには、上記のカンチレバー状変位素子
の作製工程において、前記(111)面以外の結晶面を
基板側面に形成するために、前記基板にエッチングスト
ップ領域を形成する工程と、前記基板表面の(110)
面と垂直な(111)面を形成する異方性エッチングを
行う工程とを含むことを特徴とするカンチレバー状変位
素子の製造方法である。
That is, the present invention is directed to a cantilever formed by processing a semiconductor substrate, wherein the cantilever is driven by an electrostatic force acting between the cantilever and an electrode portion on the substrate. In the displacement element, the cantilever and the electrode portion on the substrate facing the cantilever have a plane orientation (1).
10) The single-crystal silicon substrate surface processing to be made, prior to
The electrode part and the side of the cantilever facing it are the substrate
It is formed with a (111) plane perpendicular to the (110) plane of the surface,
The side surface of the cantilever support portion of the substrate is other than the (111) plane
And a crystal plane other than the (111) plane in the step of manufacturing the cantilever-shaped displacement element.
Etching is applied to the substrate to form it on the side of the substrate.
Forming a bump region, and (110)
Anisotropic etching to form a (111) plane perpendicular to the plane
And a step of producing the cantilever-shaped displacement element.

【0011】本発明によるカンチレバ−は、面方位(1
10)面の単結晶シリコン基板を加工することにより得
られ、基板上の電極部分との間に働く静電気力によって
駆動する。また、半導体プロセスと一体化して同一基板
上にカンチレバ−上及び基板上の配線電極や、カンチレ
バ−駆動のための集積回路等を積載している。
The cantilever according to the present invention has a plane orientation (1).
10) The surface is obtained by processing a single-crystal silicon substrate, and is driven by electrostatic force acting between the substrate and an electrode portion. Further, integrated with the semiconductor process, wiring electrodes on the cantilever and the substrate, an integrated circuit for driving the cantilever, and the like are mounted on the same substrate.

【0012】基板の電極部分とカンチレバ−とのギャッ
プを形成する工程では、面方位(110)面の単結晶シ
リコン基板の結晶方位に依存したエッチング方法(異方
性エッチング)を用いて基板をエッチングする。その
際、電極の面方位が、(11)・(1)・(1
1)・(1)のいずれかの方位面に一致するように
パタ−ニングする。このことにより、基板面に垂直で、
かつ平滑な面をもった平行電極を高精度で形成すること
ができる。ただし、ギャップを形成するためのエッチン
グ開口部パタ−ンを長方形とした場合、電極となる2つ
の面以外のエッチング面は、エッチングの際に斜め方向
にサイドエッチングが進行することが知られている。こ
のため、カンチレバ−の形状に応じてエッチングストッ
プ領域を設ける必要がある。
In the step of forming a gap between the electrode portion of the substrate and the cantilever, the substrate is etched using an etching method (anisotropic etching) depending on the crystal orientation of the (110) plane single crystal silicon substrate. I do. At this time, the plane orientation of the electrode is (11), (1), (1).
1) Patterning is performed so as to match any one of the azimuth planes of (1). This makes it perpendicular to the substrate surface,
In addition, a parallel electrode having a smooth surface can be formed with high precision. However, when the etching opening pattern for forming the gap is rectangular, it is known that the side surfaces of the etched surfaces other than the two surfaces that become the electrodes advance obliquely during the etching. . For this reason, it is necessary to provide an etching stop region according to the shape of the cantilever.

【0013】電極間ギャップ以外のカンチレバ−部分の
形成方法は、異方性エッチングあるいは反応性イオンエ
ッチング、集束イオンビ−ムエッチング等の方法、及
び、犠牲層エッチングや不純物ド−プによるエッチング
ストップ等の方法を用いて形成される。
Methods of forming the cantilever portion other than the gap between the electrodes include methods such as anisotropic etching, reactive ion etching, and focused ion beam etching, and sacrificial layer etching and etching stop by impurity doping. It is formed using a method.

【0014】また、カンチレバ−駆動のための電極部分
は、カンチレバ−と基板の互いに対向する電極部分に、
蒸着やスパッタリング法による成膜、あるいは不純物を
ド−プすることにより形成される。
The electrode portion for driving the cantilever is provided on the electrode portions of the cantilever and the substrate facing each other.
It is formed by vapor deposition or sputtering, or by doping impurities.

【0015】カンチレバ−上及び基板上の配線電極やカ
ンチレバ−駆動のための集積回路等の製造方法には、従
来のフォトリソグラフィ−技術、真空蒸着法やスパッタ
リング法等の成膜技術が用いられ、その方法は本発明を
制限するものではない。
Conventional methods for producing wiring electrodes on the cantilever and on the substrate, integrated circuits for driving the cantilever, and the like use conventional photolithography techniques, film forming techniques such as vacuum evaporation and sputtering. The method is not a limitation of the present invention.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。尚、実施例1は参考実施例である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to embodiments. Example 1 is a reference example.

【0017】実施例1 図1 は本実施例によるカンチレバ−の基板面の図であ
る。図中カンチレバ−2の長さは1000μm、幅は5
μm、厚さは10μm、電極間ギャップ3は1μmであ
る。
Embodiment 1 FIG. 1 is a view of a substrate surface of a cantilever according to this embodiment. In the figure, the length of cantilever-2 is 1000 μm and the width is 5
μm, the thickness is 10 μm, and the gap 3 between the electrodes is 1 μm.

【0018】図2は本実施例によるカンチレバ−の製造
工程を説明するための断面図である。製造方法は第1
に、厚さ400μmのSi(100)基板6の両面に低
圧CVD法によりエッチングマスク及び絶縁層7となる
2000Åの窒化シリコンを成膜する。第2に、裏面の
窒化シリコン7をCF4を用いたドライエッチングでパ
タ−ニングした後、100℃に加熱した水酸化カリウム
水溶液により、カンチレバ−部のSi基板を異方性エッ
チングする(図2(a)参照)。第3に、基板表面の窒
化シリコン7を、CF4ガスを用いたリアクティブイオ
ンエッチング(RIE)により除去する。第4に、カン
チレバ−2の材料となる厚さ400μmのSi(11
0)基板1を、前記基板6の表面に陽極接合し、390
μm研磨してSi(110)基板を10μmとする。第
5に、接合した基板1,6の両面に低圧CVD法により
2000Å窒化シリコン7を成膜する。第6に、基板表
面の窒化シリコン7をカンチレバ−2及び電極ギャップ
3の形状にパタ−ニングし、CF4ガスを用いたRIE
によりエッチングする。その際、電極の面方位は、(1
1)・(1)・(11)・(1)のいずれ
かひとつの面方位に一致させる。第7に、カンチレバ−
形状にするために、110℃に加熱した水酸化カリウム
水溶液により、カンチレバ−部のSi基板を異方性エッ
チングする(図2(b)参照)。第8に、SiH4
2、B26を用いたCVD法にて、基板1の表面にB
SG(ボロンシリケ−トガラス)膜を5000Å成膜す
る。その後、1200℃で10hアニ−ルし、ボロンを
深さ10μm拡散させてp型領域(駆動電極4)とす
る。第9に、BSG膜をフッ化水素酸を用いて、除去し
た後、リフトオフにてパタ−ニングし、クロム50Å、
アルミニウム3000Å蒸着して、電極取り出し9及び
配線10を形成する。最後に、裏面の窒化シリコンをC
4ガスを用いたRIEにより除去してカンチレバ−2
とする(図2(c)参照)。
FIG. 2 is a sectional view for explaining a manufacturing process of the cantilever according to the present embodiment. The first manufacturing method
Then, 2000 nm of silicon nitride to be an etching mask and an insulating layer 7 is formed on both surfaces of a 400 μm thick Si (100) substrate 6 by low pressure CVD. Second, after the silicon nitride 7 on the back surface is patterned by dry etching using CF 4 , the Si substrate in the cantilever portion is anisotropically etched with an aqueous potassium hydroxide solution heated to 100 ° C. (FIG. 2). (A)). Third, the silicon nitride 7 on the substrate surface is removed by reactive ion etching (RIE) using CF 4 gas. Fourth, Si (11) having a thickness of 400 μm serving as a material for cantilever-2 is used.
0) The substrate 1 is anodically bonded to the surface of the substrate 6,
The Si (110) substrate is polished to a thickness of 10 μm. Fifth, a 2000Å silicon nitride film 7 is formed on both surfaces of the bonded substrates 1 and 6 by a low pressure CVD method. Sixth, the silicon nitride 7 on the substrate surface is patterned into the shape of the cantilever 2 and the electrode gap 3, and RIE using CF 4 gas is performed.
Etching. At this time, the plane orientation of the electrode is (1)
1) Match the plane orientation of any one of (1), (11) and (1). Seventh, cantilever
In order to shape the Si substrate, the Si substrate in the cantilever portion is anisotropically etched with an aqueous solution of potassium hydroxide heated to 110 ° C. (see FIG. 2B). Eighth, SiH 4 ,
By the CVD method using O 2 and B 2 H 6 , B
An SG (boron silicate glass) film is formed at 5000 °. Thereafter, annealing is performed at 1200 ° C. for 10 hours, and boron is diffused to a depth of 10 μm to form a p-type region (drive electrode 4) . Ninth, after the BSG film is removed using hydrofluoric acid, patterning is performed by lift-off, and chromium 50 °
Electrode extraction 9 and wiring 10 are formed by vapor deposition of aluminum 3000 °. Finally, the silicon nitride on the back
Cantilever-2 after removal by RIE using F 4 gas
(See FIG. 2C).

【0019】本実施例により、電極面が平滑で1μmの
電極間ギャップ幅をもった静電駆動カンチレバ−状変位
素子を作製することができた。
According to this embodiment, an electrostatically driven cantilever-shaped displacement element having a smooth electrode surface and a gap width between electrodes of 1 μm could be manufactured.

【0020】実施例2 本実施例では、本発明の製造方法によるカンチレバ−状
変位素子の他の態様を示す。図3は本実施例によるカン
チレバ−の斜視図である。
Embodiment 2 In this embodiment, another embodiment of the cantilever-shaped displacement element according to the manufacturing method of the present invention will be described. FIG. 3 is a perspective view of the cantilever according to the present embodiment.

【0021】本図ではカンチレバ−2は、変位量を大き
くするために、ヒンジ5で単結晶シリコン基板1に支持
されて作製されている。カンチレバ−2に対向するSi
基板部分には、駆動電極4が作製されている。この駆動
電極4に電圧をかけることによって、カンチレバ−2を
動作させることができる。カンチレバ−2の長さは10
00μm、幅は100μm、ヒンジ5の長さは100μ
m、幅は5μm、カンチレバ−2とヒンジ5の厚さは1
0μm、電極間ギャップ3は1μmである。また、図示
していないが、Si基板上に電極配線、及びシリコン梁
の駆動用回路が搭載されている。
In this figure, the cantilever 2 is manufactured by being supported on the single crystal silicon substrate 1 by a hinge 5 in order to increase the amount of displacement. Si facing Cantilever-2
The drive electrode 4 is formed on the substrate portion. By applying a voltage to the drive electrode 4, the cantilever 2 can be operated. Cantilever-2 length is 10
00 μm, width 100 μm, length of hinge 5 100 μm
m, width is 5 μm, thickness of cantilever-2 and hinge 5 is 1
The gap 3 between the electrodes is 1 μm. Although not shown, electrode wiring and a circuit for driving a silicon beam are mounted on a Si substrate.

【0022】図4は図3で示されるカンチレバ−の製造
工程を説明するための断面図である。製造方法は第1
に、厚さ400μmのn型Si(110)基板1の両面
にCVD法によりエッチングマスク7となる窒化シリコ
ンを2000Å成膜する。第2に、基板表面の窒化シリ
コン7をパタ−ニングし、CVD法にてBSG膜8を5
000Å成膜した後、1200℃で10hアニ−ルし、
ボロンを深さ10μm拡散させてエッチングストップ1
1のp型領域とする(図4(a)参照)。第3に、BS
G膜8をフッ化水素酸を用いて除去し、基板表面の窒化
シリコン7をパタ−ニングした後、100℃に加熱した
水酸化カリウム水溶液にてSi(110)基板1を異方
性エッチングし、電極ギャップ3を形成する。第4に、
基板表面の窒化シリコン7をCF4ガスによるRIEで
除去し、再度CVD法にてエッチングマスク及び絶縁層
7となる窒化シリコンを2000Å成膜・パタ−ニング
後、加熱した水酸化カリウムにて電解エッチング法で
要となったエッチングストップ11の領域(図5中の領
域12)を選択的に除去する(図4b参照)。第5に、
基板表面の窒化シリコン7をパターニングし、CVD法
にてBSG膜8を5000Å成膜した後、1200℃で
10hアニールし、ボロンを深さ10μm拡散させて電
極4用のp型領域とする。第6に、BSG膜8をフッ化
水素酸を用いて除去した後、リフトオフにてパタ−ニン
グし、クロム50Å、アルミニウム3000Å蒸着し
て、図3で示される電極取り出し9及び配線10を形成
する。第7に、フッ酸、硝酸、水によるウエットエッチ
ング、及びCF4とO2を用いたRIEドライエッチング
で基板裏面からシリコンをエッチングし、厚さ10μm
のカンチレバ−2を形成する(図4(c)参照)。本実
施例により、電極部分とそれに対向するカンチレバーの
側面が基板表面の(110)面と垂直な(111)面で
形成され、基板のカンチレバー支持部側面13が(11
1)面以外の結晶面からなり、電極面が平滑で1μmの
電極間ギャップ幅を持った静電駆動カンチレバ−状変位
素子を作製することができた。
[0022] Figure 4 is cantilever shown in FIG. 3 - is a sectional view for explaining the manufacturing process. The first manufacturing method
Then, 2000 nm of silicon nitride to be an etching mask 7 is formed on both surfaces of an n-type Si (110) substrate 1 having a thickness of 400 μm by a CVD method. Second, the silicon nitride 7 on the substrate surface is patterned, and the BSG film 8 is
After forming the film at 2,000 ° C., annealed at 1200 ° C. for 10 hours,
Etching stop 1 by diffusing boron 10 μm deep
1 (see FIG. 4A). Third, BS
After removing the G film 8 using hydrofluoric acid and patterning the silicon nitride 7 on the substrate surface, the Si (110) substrate 1 is anisotropically etched with an aqueous solution of potassium hydroxide heated to 100 ° C. , An electrode gap 3 is formed. Fourth,
The silicon nitride 7 on the surface of the substrate is removed by RIE using CF 4 gas, and the silicon nitride to be used as an etching mask and the insulating layer 7 is formed again by the CVD method at 2000Å, patterned, and then electrolytically etched with heated potassium hydroxide. Unlawful
The important area of the etching stop 11 (the area in FIG. 5)
Region 12) is selectively removed (see FIG. 4b). Fifth,
The silicon nitride 7 on the surface of the substrate is patterned, a BSG film 8 is formed at 5000 ° C. by a CVD method, and then annealed at 1200 ° C. for 10 hours to diffuse boron to a depth of 10 μm to form a p-type region for the electrode 4. Sixth, after removing the BSG film 8 using hydrofluoric acid, patterning is performed by lift-off, and chromium is deposited at 50 ° and aluminum is deposited at 3000 ° to form the electrode take-out 9 and the wiring 10 shown in FIG. . Seventh, silicon is etched from the back surface of the substrate by wet etching with hydrofluoric acid, nitric acid, and water, and RIE dry etching using CF 4 and O 2 to a thickness of 10 μm.
Is formed (see FIG. 4C). According to the present embodiment, the electrode portion and the side surface of the cantilever facing the electrode portion are formed by the (111) surface perpendicular to the (110) surface of the substrate surface, and the side surface 13 of the cantilever support portion of the substrate is (11).
1) An electrostatically driven cantilever-shaped displacement element having a crystal plane other than the plane, a smooth electrode plane and a gap width between electrodes of 1 μm was produced.

【0023】[0023]

【発明の効果】本発明によれば、電極間のギャップが小
さく、その面が平滑で互いに平行なカンチレバー状変位
素子が実現される。また、薄型の(実施例では厚さ10
μm)カンチレバー状変位素子が実現される。
According to the present invention, cantilever-shaped displacement elements having a small gap between the electrodes, having smooth surfaces and being parallel to each other are realized. In addition, it is thin (in the embodiment, the thickness is 10 mm).
μm) A cantilever-shaped displacement element is realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1によるカンチレバ−の基板面
の図である。
FIG. 1 is a diagram of a substrate surface of a cantilever according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1によるカンチレバ−の製造工
程を説明するための断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing process of the cantilever according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例2によるカンチレバ−の斜視図
である。
FIG. 3 is a perspective view of a cantilever according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例2によるカンチレバ−の製造工
程を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a step of manufacturing a cantilever according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例2によるカンチレバ−の製造工
程の途中形態を示す基板面の図である。
FIG. 5 is a view of a substrate surface showing an intermediate state of a manufacturing process of a cantilever according to a second embodiment of the present invention.

【図6】従来例及び本発明のカンチレバ−の駆動電極の
断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a driving electrode of a cantilever according to a conventional example and the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板あるいはSi(110)基板 2 カンチレバー 3 電極間ギャップ 4 駆動電極 5 ヒンジ 6 Si(100)基板 7 エッチングマスク及び絶縁層 8 BSG膜 9 電極取り出し 10 配線 11 エッチングストップ 12 選択的に除去する領域13 基板のカンチレバー支持部側面 Reference Signs List 1 substrate or Si (110) substrate 2 cantilever 3 electrode gap 4 drive electrode 5 hinge 6 Si (100) substrate 7 etching mask and insulating layer 8 BSG film 9 electrode extraction 10 wiring 11 etching stop 12 area to be selectively removed 13 Side view of substrate cantilever support

フロントページの続き (72)発明者 山本 敬介 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−98971(JP,A) 特開 平3−178172(JP,A) 国際公開91/12497(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/84 G01B 7/34 G01P 15/00 G11B 9/00 Continuation of the front page (72) Inventor Keisuke Yamamoto 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo Inside Canon Inc. (56) References JP-A-2-98971 (JP, A) JP-A-3-178172 ( JP, A) WO 91/12497 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/84 G01B 7/34 G01P 15/00 G11B 9/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板を加工して作製されたカンチ
レバーが、該基板上の電極部分との間に働く静電気力に
よって駆動されるカンチレバー状変位素子において、 該カンチレバー及び該カンチレバーと対向する該基板上
の電極部分が、面方位(110)面の単結晶シリコン基
板を加工して作製され、前記電極部分とそれに対向する
カンチレバーの側面が基板表面の(110)面と垂直な
(111)面で形成され、前記基板のカンチレバー支持
部側面が(111)面以外の結晶面からなることを特徴
とするカンチレバー状変位素子。
A cantilever fabricated by processing a semiconductor substrate is a cantilever-shaped displacement element driven by an electrostatic force acting between the cantilever and an electrode portion on the substrate. The cantilever and the substrate facing the cantilever An upper electrode portion is formed by processing a single crystal silicon substrate having a plane orientation of (110), and is opposed to the electrode portion.
The side of the cantilever is perpendicular to the (110) plane of the substrate surface
(111) formed by the cantilever support of the substrate
A cantilever-shaped displacement element, wherein a side surface of the cantilever comprises a crystal plane other than the (111) plane .
【請求項2】 請求項1に記載のカンチレバー状変位素
子の作製工程において、前記(111)面以外の結晶面を基板側面に形成するた
めに、前記基板にエッチングストップ領域を形成する工
程と、前記基板表面の(110)面と垂直な(111)
面を形成する異方性エッチングを行う工程 とを含むこと
を特徴とするカンチレバー状変位素子の製造方法。
2. In the step of manufacturing the cantilever-shaped displacement element according to claim 1, a crystal plane other than the (111) plane is formed on a side surface of the substrate.
Forming an etching stop region on the substrate
(111) perpendicular to the (110) plane of the substrate surface
Performing an anisotropic etching for forming a surface .
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