JP3246023B2 - 加速度センサの製造方法 - Google Patents
加速度センサの製造方法Info
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- JP3246023B2 JP3246023B2 JP440993A JP440993A JP3246023B2 JP 3246023 B2 JP3246023 B2 JP 3246023B2 JP 440993 A JP440993 A JP 440993A JP 440993 A JP440993 A JP 440993A JP 3246023 B2 JP3246023 B2 JP 3246023B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンからなる重錘
部および梁部を有し、梁部にピエゾ抵抗が形成されてい
る加速度センサの製造方法に関する。
部および梁部を有し、梁部にピエゾ抵抗が形成されてい
る加速度センサの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】衝撃、遠心力等の加速度を検出する加速
度センサは、重錘部とそれに連結された梁部とよりな
る。図２(a)、(b) は片持式の加速度センサチップの構
造を示し、シリコン板を加工して貫通孔21と凹部22を形
成することにより生ずる環状の支持部１とその支持部に
肉薄の梁部３を介して支持される重錘部２を有し、梁部
には不純物拡散による異なる導電型のピエゾ抵抗４が形
成されている。このようなセンサチップは、支持部１に
より台座５の上に固定されている。ピエゾ抵抗４は図示
しないチップ上の配線によりブリッジ結線されている。
度センサは、重錘部とそれに連結された梁部とよりな
る。図２(a)、(b) は片持式の加速度センサチップの構
造を示し、シリコン板を加工して貫通孔21と凹部22を形
成することにより生ずる環状の支持部１とその支持部に
肉薄の梁部３を介して支持される重錘部２を有し、梁部
には不純物拡散による異なる導電型のピエゾ抵抗４が形
成されている。このようなセンサチップは、支持部１に
より台座５の上に固定されている。ピエゾ抵抗４は図示
しないチップ上の配線によりブリッジ結線されている。
【０００３】このような加速度センサは、図３(a) 〜
(g) に示すような工程で製造される。すなわち、シリコ
ン基板10の一面の表面上にフォトリソグラフィによりマ
スクを形成後、不純物注入、ドライブによりピエゾ抵抗
４を形成し、酸化膜６の窓部で接触するAlのような金属
からなる配線７をフォトリソグラフィにより設け、最終
パッシベーションのための窒化膜８をプラズマＣＶＤ等
で成膜する〔図３(a) 〕。次に、Si基板10の両面に蒸着
あるいはスパッタによりAlを被着後、両面アライナ等を
用いてのフォトリソグラフィによりプラズマエッチング
用のAlマスク11を形成する〔図３(b) 〕。そして上面か
らプラズマエッチングで図２の貫通孔21の一部となる凹
部23を形成したのち、対向面のAlマスク11をレジスト13
で保護する〔図３(c) 〕。次に、上面のAlマスク11をエ
ッチングで除去し、露出した窒化膜８の上にフォトリソ
グラフィでレジスト膜13を形成し、プラズマエッチング
で窒化膜８に接触孔24としての窓を形成する〔図３(d)
〕。さらに上面をレジスト膜13で保護したのち、下面
のAlマスク11を露出させ、プラズマエッチングによる加
工で凹部22と貫通孔21の残りの部分25を形成する〔図３
(e) 〕。このようにして支持部１、重錘部２、梁部３を
形成したのち、Alマスク11をエッチングで、レジスト膜
13を灰化で除去し、また上下面に衝撃時に薄い梁部３の
応力破壊を防止するための停止およびダンピング用ガラ
スキャップ９、ガラス台座５を陽極接合により接着する
〔図３(f) 〕。こうして多数の３層構造が作られた基体
を切断面14でダイシングしてチップ化したのち基板に接
着し、接触孔24に露出した配線７に導線15をボンディン
グして、ブリッジ回路の電源との接続および出力信号取
出し用の結線をする〔図３(g) 〕。
(g) に示すような工程で製造される。すなわち、シリコ
ン基板10の一面の表面上にフォトリソグラフィによりマ
スクを形成後、不純物注入、ドライブによりピエゾ抵抗
４を形成し、酸化膜６の窓部で接触するAlのような金属
からなる配線７をフォトリソグラフィにより設け、最終
パッシベーションのための窒化膜８をプラズマＣＶＤ等
で成膜する〔図３(a) 〕。次に、Si基板10の両面に蒸着
あるいはスパッタによりAlを被着後、両面アライナ等を
用いてのフォトリソグラフィによりプラズマエッチング
用のAlマスク11を形成する〔図３(b) 〕。そして上面か
らプラズマエッチングで図２の貫通孔21の一部となる凹
部23を形成したのち、対向面のAlマスク11をレジスト13
で保護する〔図３(c) 〕。次に、上面のAlマスク11をエ
ッチングで除去し、露出した窒化膜８の上にフォトリソ
グラフィでレジスト膜13を形成し、プラズマエッチング
で窒化膜８に接触孔24としての窓を形成する〔図３(d)
〕。さらに上面をレジスト膜13で保護したのち、下面
のAlマスク11を露出させ、プラズマエッチングによる加
工で凹部22と貫通孔21の残りの部分25を形成する〔図３
(e) 〕。このようにして支持部１、重錘部２、梁部３を
形成したのち、Alマスク11をエッチングで、レジスト膜
13を灰化で除去し、また上下面に衝撃時に薄い梁部３の
応力破壊を防止するための停止およびダンピング用ガラ
スキャップ９、ガラス台座５を陽極接合により接着する
〔図３(f) 〕。こうして多数の３層構造が作られた基体
を切断面14でダイシングしてチップ化したのち基板に接
着し、接触孔24に露出した配線７に導線15をボンディン
グして、ブリッジ回路の電源との接続および出力信号取
出し用の結線をする〔図３(g) 〕。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図３に示した製造方法
においては、次のような問題がある。(1) 同図(c) で形
成される凹部23は、20〜50Ｇの高い加速度検出用のセン
サの場合、深さが20〜30μｍとなるため、同図(d) でレ
ジスト膜13を塗るとき、レジストの塗布むらが生じ、パ
ターン精度が悪くなる。(2) 同図(e) で下面からプラズ
マエッチングを行うとき、貫通孔21の部分が先に貫通
し、上面から塗布したレジスト膜13が露出するため、ウ
エーハ内での凹部22の加工深さのばらつきが生ずる。
(3) 同図(f) でガラス台座５との陽極結合の際、静電引
力で重錘部２が引きよせられ、台座５と接着してしまう
場合がある。
においては、次のような問題がある。(1) 同図(c) で形
成される凹部23は、20〜50Ｇの高い加速度検出用のセン
サの場合、深さが20〜30μｍとなるため、同図(d) でレ
ジスト膜13を塗るとき、レジストの塗布むらが生じ、パ
ターン精度が悪くなる。(2) 同図(e) で下面からプラズ
マエッチングを行うとき、貫通孔21の部分が先に貫通
し、上面から塗布したレジスト膜13が露出するため、ウ
エーハ内での凹部22の加工深さのばらつきが生ずる。
(3) 同図(f) でガラス台座５との陽極結合の際、静電引
力で重錘部２が引きよせられ、台座５と接着してしまう
場合がある。
【０００５】本発明の目的は、これらの問題を解決し、
１枚のウエーハに寸法精度良好なセンサチップ構造を多
数を同時に形成できる加速度センサの製造方法を提供す
ることにある。
１枚のウエーハに寸法精度良好なセンサチップ構造を多
数を同時に形成できる加速度センサの製造方法を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、シリコン基体の一面に配線構造を設けた
のち、凹部および貫通孔を加工して支持部、重錘部およ
びその両者を連結する梁部を形成する加速度センサの製
造方法において、前記配線を覆う絶縁膜への接触孔の形
成と前記一面からの前記貫通孔の一部の形成とを予め形
成した酸化膜をマスクとして加工を同時に行なうものと
する。そして前記酸化膜を保護膜として残すことでよ
い。さらに、前記支持部、前記重錘部およびその両者を
連結する前記梁部を形成の後、前記支持部の凹部の開口
部と同一側の面と台座とを陽極結合で接着する際に、前
記重錘部の前記台座側の面が絶縁膜あるいは不動態金属
膜で覆われているものとする。また不動態金属膜が金で
あることが有効である。
に、本発明は、シリコン基体の一面に配線構造を設けた
のち、凹部および貫通孔を加工して支持部、重錘部およ
びその両者を連結する梁部を形成する加速度センサの製
造方法において、前記配線を覆う絶縁膜への接触孔の形
成と前記一面からの前記貫通孔の一部の形成とを予め形
成した酸化膜をマスクとして加工を同時に行なうものと
する。そして前記酸化膜を保護膜として残すことでよ
い。さらに、前記支持部、前記重錘部およびその両者を
連結する前記梁部を形成の後、前記支持部の凹部の開口
部と同一側の面と台座とを陽極結合で接着する際に、前
記重錘部の前記台座側の面が絶縁膜あるいは不動態金属
膜で覆われているものとする。また不動態金属膜が金で
あることが有効である。
【０００７】
【作用】請求項１により配線を覆う絶縁膜への接触孔形
成のための加工と、その面から貫通孔の一部の加工とを
予め形成した酸化膜をマスクとして同時に加工を行なう
ことにより、既に形成した貫通孔部分へのレジスト膜形
成の問題がなく、精度のよい加工ができる。請求項２に
より前記酸化膜を残すことにより保護膜の機能を増すこ
とができる。
成のための加工と、その面から貫通孔の一部の加工とを
予め形成した酸化膜をマスクとして同時に加工を行なう
ことにより、既に形成した貫通孔部分へのレジスト膜形
成の問題がなく、精度のよい加工ができる。請求項２に
より前記酸化膜を残すことにより保護膜の機能を増すこ
とができる。
【０００８】請求項３および５により台座の陽極結合の
際に重錘部を絶縁膜で覆うと、重錘部と台座との接触界
面のエネルギーが低下し、不動態金属膜で覆うと重錘部
のシリコンと台座の材料中のSiあるいはOとの反応が生
じないため、重錘部と台座間の結合が起こらない。
際に重錘部を絶縁膜で覆うと、重錘部と台座との接触界
面のエネルギーが低下し、不動態金属膜で覆うと重錘部
のシリコンと台座の材料中のSiあるいはOとの反応が生
じないため、重錘部と台座間の結合が起こらない。
【０００９】
【実施例】図１(a) 〜 (b) は本発明の一実施例の製造
工程を示し、図２、図３と共通の部分には同一の符号が
付されている。先ず、図３(a) と同様にシリコン基板10
の一面の表面層にピエゾ抵抗4を形成し、酸化膜６、Al
配線７を形成してブリッジ結線したのち窒化膜８によっ
て覆う［図1(a) ］。次いで、低温酸化膜12をプラズマ
ＣＶＤにより両面に形成し、フォトリソグラフィにより
パターンを形成する［図1(b) ］。酸化膜12の上面のパ
ターンは窒化膜８への接触孔、貫通孔の部分およびガラ
スキャップとの接着部に開口部31、32、33を有し、下面
のパターンは重錘部となる部分に対向している個所以外
開口している。さらに下面にはAl膜11を蒸着あるいはス
パッタで形成したのち、凹部および貫通孔を形成するた
めの開口部34、35をもつパターンを形成し、上面の開口
部33をレジスト膜13により覆う［図1(c) ］。そして下
面からのプラズマエッチングで凹部22および貫通孔の下
部25を加工する［図1(d) ］。次に、Alマスク11をエッ
チングで除去したのち、上面からのプラズマエッチング
によりシリコン基板10および窒化膜８を加工し、貫通孔
の上部23および接触孔24を形成する。これにより支持部
１、重錘部２、梁部３が生ずる。残った酸化膜12を保護
膜として利用する［図1(e) ］。このあと、灰化により
レジスト膜13を除去し、露出面にキャップ９を、また支
持部３の下に台座５を陽極接合により接着する。この
際、重錘部２の下面は低温酸化膜12で覆われるので台座
5と接着しない［図1(ｆ) ］。キャップ９および台座５
はいずれも硼珪酸ガラスからなる。最後に切断面14でダ
イシングしてチップ化し、配線７に導線15をボンディン
グすることにより加速度センサができ上がる［図1(g)
］。図1(ｆ)の工程で重錘部２と台座５との接着を防ぐ
ためには、低温酸化膜12の厚さが０．６μｍ以上である
ことが必要である。また酸化膜の代わりに他の耐熱性の
絶縁膜、あるいは例えば金のような不動態金属膜を用い
ることができる。なお、4辺梁式の加速度センサもどう
ようにして製造できる。
工程を示し、図２、図３と共通の部分には同一の符号が
付されている。先ず、図３(a) と同様にシリコン基板10
の一面の表面層にピエゾ抵抗4を形成し、酸化膜６、Al
配線７を形成してブリッジ結線したのち窒化膜８によっ
て覆う［図1(a) ］。次いで、低温酸化膜12をプラズマ
ＣＶＤにより両面に形成し、フォトリソグラフィにより
パターンを形成する［図1(b) ］。酸化膜12の上面のパ
ターンは窒化膜８への接触孔、貫通孔の部分およびガラ
スキャップとの接着部に開口部31、32、33を有し、下面
のパターンは重錘部となる部分に対向している個所以外
開口している。さらに下面にはAl膜11を蒸着あるいはス
パッタで形成したのち、凹部および貫通孔を形成するた
めの開口部34、35をもつパターンを形成し、上面の開口
部33をレジスト膜13により覆う［図1(c) ］。そして下
面からのプラズマエッチングで凹部22および貫通孔の下
部25を加工する［図1(d) ］。次に、Alマスク11をエッ
チングで除去したのち、上面からのプラズマエッチング
によりシリコン基板10および窒化膜８を加工し、貫通孔
の上部23および接触孔24を形成する。これにより支持部
１、重錘部２、梁部３が生ずる。残った酸化膜12を保護
膜として利用する［図1(e) ］。このあと、灰化により
レジスト膜13を除去し、露出面にキャップ９を、また支
持部３の下に台座５を陽極接合により接着する。この
際、重錘部２の下面は低温酸化膜12で覆われるので台座
5と接着しない［図1(ｆ) ］。キャップ９および台座５
はいずれも硼珪酸ガラスからなる。最後に切断面14でダ
イシングしてチップ化し、配線７に導線15をボンディン
グすることにより加速度センサができ上がる［図1(g)
］。図1(ｆ)の工程で重錘部２と台座５との接着を防ぐ
ためには、低温酸化膜12の厚さが０．６μｍ以上である
ことが必要である。また酸化膜の代わりに他の耐熱性の
絶縁膜、あるいは例えば金のような不動態金属膜を用い
ることができる。なお、4辺梁式の加速度センサもどう
ようにして製造できる。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、前記配線を覆う絶縁膜
への接触孔の形成と前記一面からの前記貫通孔の一部の
形成とを予め形成した酸化膜をマスクとして加工を同時
に行なうことにより、加工精度を向上させることができ
る。さらに重錘部の下面を絶縁膜あるいは不動態金属膜
で覆うことにより、台座の支持部との陽極接合時に重錘
部と台座が接着することを防止できる。
への接触孔の形成と前記一面からの前記貫通孔の一部の
形成とを予め形成した酸化膜をマスクとして加工を同時
に行なうことにより、加工精度を向上させることができ
る。さらに重錘部の下面を絶縁膜あるいは不動態金属膜
で覆うことにより、台座の支持部との陽極接合時に重錘
部と台座が接着することを防止できる。
【図１】本発明の一実施例の加速度センサの製造工程を
(a) から(g) への順に示す断面図
(a) から(g) への順に示す断面図
【図２】図１の工程で製造される加速度センサチップを
示し(a) が平面図、(b) が断面図
示し(a) が平面図、(b) が断面図
【図３】加速度センサの従来の製造工程を(a) から(g)
への順に示す断面図
への順に示す断面図
１ 支持部 ２ 重錘部 ３ 梁部 ４ ピエゾ抵抗 ５ 台座 ６ 酸化膜 ７ 配線 ８ 窒化膜 ９ キャップ １０ シリコン基板 １１ Ａｌ膜 １２ 酸化膜 １３ レジスト膜 １４ 切断面 １５ 導線 ２１ 貫通孔 ２２ 凹部 ２３ 貫通孔の上部 ２５ 貫通孔の下部
Claims (6)
- 【請求項１】シリコン基体の一面に配線構造を設けたの
ち、凹部および貫通孔を加工して支持部、重錘部および
その両者を連結する梁部を形成する加速度センサの製造
方法において、前記配線を覆う絶縁膜への接触孔の形成
と前記一面からの前記貫通孔の一部の形成とを予め形成
した酸化膜をマスクとして加工を同時に行なうことを特
徴とする加速度センサの製造方法。 - 【請求項２】前記酸化膜を保護膜として残すことを特徴
とする請求項１記載の加速度センサの製造方法。 - 【請求項３】シリコン基体の一面に配線構造を設けたの
ち、凹部および貫通孔を加工して支持部、重錘部および
その両者を連結する梁部を形成する加速度センサの製造
方法において、前記支持部、前記重錘部およびその両者
を連結する前記梁部を形成の後、前記支持部の凹部の開
口部と同一側の面と台座とを陽極結合で接着する際に、
前記重錘部の前記台座の側の面が絶縁膜で覆われている
ことを特徴とする加速度センサの製造方法。 - 【請求項４】前記絶縁膜が０．６μｍ以上の厚さのシリ
コン酸化膜であることを特徴とする請求項３記載の加速
度センサの製造方法。 - 【請求項５】シリコン基体の一面に配線構造を設けたの
ち、凹部および貫通孔を加工して支持部、重錘部および
その両者を連結する梁部を形成する加速度センサの製造
方法において、前記支持部、前記重錘部およびその両者
を連結する前記梁部を形成の後、前記支持部の凹部の開
口部と同一側の面と台座とを陽極結合で接着する際に、
前記重錘部の前記台座側の面が不動態金属膜で覆われて
いることを特徴とする加速度センサの製造方法。 - 【請求項６】前記不動態金属膜が金であることを特徴と
する請求項５記載の加速度センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP440993A JP3246023B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 加速度センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP440993A JP3246023B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 加速度センサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06216397A JPH06216397A (ja) | 1994-08-05 |
| JP3246023B2 true JP3246023B2 (ja) | 2002-01-15 |
Family
ID=11583523
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP440993A Expired - Fee Related JP3246023B2 (ja) | 1993-01-14 | 1993-01-14 | 加速度センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3246023B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1322591C (zh) * | 2003-04-25 | 2007-06-20 | 北京大学 | 一种加工制造微电子机械系统元器件的方法 |
-
1993
- 1993-01-14 JP JP440993A patent/JP3246023B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06216397A (ja) | 1994-08-05 |
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