JP3269173B2 - Manufacturing method of floating structure - Google Patents

Manufacturing method of floating structure

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JP3269173B2
JP3269173B2 JP8929893A JP8929893A JP3269173B2 JP 3269173 B2 JP3269173 B2 JP 3269173B2 JP 8929893 A JP8929893 A JP 8929893A JP 8929893 A JP8929893 A JP 8929893A JP 3269173 B2 JP3269173 B2 JP 3269173B2
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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、シリコン基板上にトレ
ンチを形成した後、このトレンチ部分に異方性エッチン
グを施すことにより浮遊構造体を製造する方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a floating structure by forming a trench on a silicon substrate and then performing anisotropic etching on the trench.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、ピエゾ抵抗効果による抵抗変
化を検出することにより、加速度を検出するようにした
半導体加速度センサが知られている。この種の半導体加
速度センサにおいては、断面形状がシリコンの1つの
{100}面と2つの{111}面で囲まれた逆三角形
をなす構造を有する浮遊構造体を異方性エッチングによ
って作製することにより、該センサの高精度化、高感度
化を図ったものがある(特開平3−23676号公報参
照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a semiconductor acceleration sensor which detects an acceleration by detecting a resistance change due to a piezoresistance effect. In this type of semiconductor acceleration sensor, an anisotropic etching is used to produce a floating structure having an inverted triangular structure whose cross-sectional shape is surrounded by one {100} plane and two {111} planes of silicon. Thus, there is a sensor in which the accuracy and sensitivity of the sensor are improved (see JP-A-3-23676).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の異方性エッチング技術では、シリコンウ
エハの片面からのみ研磨していくシングルサイドプロセ
スを用いると、単純な構造のセンサしか作製することが
できない。従って、一般的な半導体加速度センサ等を作
製する場合には、シリコンウエハの両面から研磨してい
くダブルサイドプロセスと組み合わせなければならず、
プロセス工程が増えて、コストがかかる。さらに、ダブ
ルサイドプロセスの場合には、後でカバーを下部に取り
付ける必要があり、よりプロセス工程が増えて、コスト
がかかるといった問題がある。本発明は、上述した問題
点を解決するもので、シングルサイドプロセスを用いて
も、異方性エッチングによって複雑な浮遊構造体を製造
することができる方法を提供することを目的とする。
However, in the conventional anisotropic etching technique as described above, if a single-side process of polishing only one side of a silicon wafer is used, only a sensor having a simple structure can be manufactured. Can not. Therefore, when manufacturing a general semiconductor acceleration sensor or the like, it must be combined with a double-side process of polishing from both sides of a silicon wafer.
The number of process steps increases and costs increase. Further, in the case of the double side process, it is necessary to attach the cover to the lower portion later, and there is a problem that the number of process steps is increased and the cost is increased. An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method capable of manufacturing a complicated floating structure by anisotropic etching even when a single-side process is used.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1の発明は、シリコン基板上にトレンチを形成
後、このトレンチ部分に異方性エッチングを施すことに
より浮遊構造体を製造する方法であって、異方性エッチ
ングのマスクパターンとして、ミラー指数表示の{11
0}方向に対して略45度の角度で、トレンチにより形
成された凹コーナからパターン幅の略半分以上まで長方
形のトレンチが形成された補正パターンを用いる浮遊構
造体の製造方法である。請求項2の発明は、シリコン基
板上にトレンチを形成後、このトレンチ部分に異方性エ
ッチングを施すことにより浮遊構造体を製造する方法で
あって、異方性エッチングのマスクパターンとして、ミ
ラー指数表示の{110}方向に平行に十字のトレンチ
が形成され、かつ、ミラー指数表示の{110}方向に
対して略45度の角度で、トレンチにより形成された凹
コーナからパターン幅の略4分の1以上まで長方形のト
レンチが形成された補正パターンを用いる浮遊構造体の
製造方法である。請求項3の発明は、請求項1又は2記
載の浮遊構造体の製造方法において、パターン幅を段階
的に変えて異方性エッチングを施すことにより、形成さ
れる浮遊構造体の浮遊状態に段差を設ける浮遊構造体の
製造方法である。
According to a first aspect of the present invention, a floating structure is manufactured by forming a trench on a silicon substrate and then performing anisotropic etching on the trench. A method of using an anisotropic etching mask pattern, wherein
This is a method for manufacturing a floating structure using a correction pattern in which a rectangular trench is formed from a concave corner formed by the trench to substantially half or more of the pattern width at an angle of about 45 degrees with respect to the 0 ° direction. The invention according to claim 2 is a method of manufacturing a floating structure by forming a trench on a silicon substrate and then performing anisotropic etching on the trench portion, wherein a mirror index is used as a mask pattern for the anisotropic etching. A cross-shaped trench is formed in parallel with the {110} direction of the display, and the pattern width is approximately four minutes from the concave corner formed by the trench at an angle of approximately 45 degrees with respect to the {110} direction of the Miller index. This is a method of manufacturing a floating structure using a correction pattern in which a rectangular trench is formed up to at least one. According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing a floating structure according to the first or second aspect, the floating width of the formed floating structure is varied by performing anisotropic etching while changing the pattern width stepwise. This is a method for manufacturing a floating structure provided with the following.

【0005】[0005]

【作用】上記請求項1,2の方法によれば、シリコン基
板上にトレンチを形成した後、このトレンチ部分を補正
マスクパターンを用いて異方性エッチングすることによ
り、浮遊構造体を製造する。この浮遊構造体を用いて、
加速度や角加速度を検出することができる。上記請求項
3の方法によれば、浮遊構造体の浮遊状態に段差を設け
るようにすることにより、この浮遊構造体の各部におけ
るたわみ量に差をつけることができる。この浮遊構造体
の各部において信号を検出し、この信号を演算処理する
ことにより、加速度や角加速度を検出することができ
る。
According to the first and second methods, after a trench is formed on a silicon substrate, the trench is anisotropically etched using a correction mask pattern to produce a floating structure. Using this floating structure,
Acceleration and angular acceleration can be detected. According to the method of the third aspect, by providing a step in the floating state of the floating structure, it is possible to make a difference in the amount of deflection in each part of the floating structure. By detecting a signal in each part of the floating structure and performing arithmetic processing on the signal, acceleration and angular acceleration can be detected.

【0006】[0006]

【実施例】以下、図面を参照して説明する。図1は本実
施例の前提となる一般的な浮遊構造体を有する半導体加
速度センサを示す。本加速度センサは、浮遊構造体1
と、はり2と、フレーム3と、はり2の上に設けられた
ピエゾ抵抗4とで構成される。浮遊構造体1は、はり2
によって支持されていて、はり2は他端がフレーム3と
接続されている。加速度により力が浮遊構造体1にかか
るのに応じて浮遊構造体1が曲げられ、この浮遊構造体
1の変位によって、はり2に歪みが生じる。この歪みに
よるピエゾ抵抗4の抵抗変化を検出することにより、加
速度が検出される。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. FIG. 1 shows a semiconductor acceleration sensor having a general floating structure which is a premise of the present embodiment. This acceleration sensor is a floating structure 1
, A beam 2, a frame 3, and a piezoresistor 4 provided on the beam 2. The floating structure 1 is a beam 2
The other end of the beam 2 is connected to the frame 3. The floating structure 1 is bent in response to the force applied to the floating structure 1 by the acceleration, and the beam 2 is distorted by the displacement of the floating structure 1. The acceleration is detected by detecting a resistance change of the piezoresistor 4 due to the distortion.

【0007】シリコンの異方性エッチングにおいては、
結晶面によってエッチング速度が大きく異なることを利
用する。このエッチング速度は、速い順に、ミラー指数
表示の(110)面、(100)面、(111)面であ
る。図2は、ミラー指数表示の{110}方向に辺を有
する正方形のエッチングパターン11をマスク材12に
備え、このマスク材12を使用して異方性エッチングを
行った場合を示す。エッチングパターン11の正方形の
中央付近では、(001)面で削れるのに対して、正方
形の辺付近では、異方性エッチングによって削れると、
エッチング速度の遅い(111)面が現れる。その結
果、削れ跡の側面は、図2(b)に示すように、(00
1)面と54.7°の傾斜角を持った(111)面とな
る。
In the anisotropic etching of silicon,
The fact that the etching rate greatly differs depending on the crystal plane is used. The etching rates are (110) plane, (100) plane, and (111) plane expressed by Miller index in the descending order. FIG. 2 shows a case in which a mask material 12 is provided with a square etching pattern 11 having a side in the {110} direction of Miller index, and anisotropic etching is performed using the mask material 12. In the vicinity of the center of the square of the etching pattern 11, the surface is cut by the (001) plane.
A (111) plane with a low etching rate appears. As a result, as shown in FIG.
1) The (111) plane has an inclination angle of 54.7 ° with the plane.

【0008】一方、図3は、ミラー指数表示の{11
0}方向と45°の角度を持った方向に辺を有する正方
形のエッチングパターン13をマスク材14に備え、こ
のマスク材14を使用して異方性エッチングを行った場
合を示す。エッチングパターン13の正方形の中央付近
では、(001)面で削れるのに対して、正方形の辺付
近では、異方性エッチングによって削れると、削れ跡の
側面は、図3(b)に示すように、(001)面と垂直
な(010)面となる。
[0008] On the other hand, FIG.
A case in which a mask material 14 is provided with a square etching pattern 13 having sides in a direction at an angle of 45 ° with respect to the 0 ° direction and anisotropic etching is performed using the mask material 14 is shown. In the vicinity of the center of the square of the etching pattern 13, the surface is shaved on the (001) plane. On the other hand, when the area near the side of the square is shaved by anisotropic etching, the side surface of the shaved trace becomes as shown in FIG. , (001) plane perpendicular to the (001) plane.

【0009】次に、浮遊構造体を作製する方法について
図4を用いて説明する。図4(a)に示すように、シリ
コン単結晶23の上にSi34 等のマスク材24を載
せ、リアクティブイオンエッチング(RIE)によりト
レンチ25を形成した後、図4(b)に示すように、ト
レンチ25を異方性エッチングすることにより、浮遊構
造体26を作製する。図4(a)において、トレンチ2
5の底面と側面の面積が異なっているので、異方性エッ
チングして底面が(111)面のみの形状になったとき
には、側面は、図4(b)に示すように、側面部27を
有する形状になっており、その後、異方性エッチングが
進むと、上述したように、(111)面のエッチング速
度は遅いので殆ど削れず、側面部27の部分だけが削れ
て、最終的には、側面は図中の破線のような形状にな
る。
Next, a method of manufacturing a floating structure will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4A, a mask material 24 such as Si 3 N 4 is placed on the silicon single crystal 23, and a trench 25 is formed by reactive ion etching (RIE). As shown, a floating structure 26 is produced by anisotropically etching the trench 25. In FIG. 4A, the trench 2
Since the bottom surface and the side surface of 5 have different areas, when the bottom surface becomes a shape of only the (111) plane by anisotropic etching, the side surface has a side surface portion 27 as shown in FIG. After that, when the anisotropic etching proceeds, as described above, since the etching rate of the (111) plane is low, it is hardly removed, and only the side surface portion 27 is removed. , And the side surface is shaped like a broken line in the figure.

【0010】ところで、上記方法によっては、シリコン
基板上のトレンチにより形成された、シリコンの角部で
ある凹コーナを浮遊構造とすることができない。その理
由を図5を用いて説明する。トレンチ形成後、異方性エ
ッチングによって浮遊構造体を作製しようとする場合、
C−C線断面では、図5(b)における斜めの方向に削
れて空白部32を形成することができるのに対して、D
−D線断面では、図5(c)に示すように、削ることが
できず、空白部32を形成することができないので、異
方性エッチングによっては、図5(a)に示した斜線部
31を削ることができない。従って、上記方法によって
は、凹コーナにおいて浮遊構造体を作製することができ
ない。
However, according to the above-mentioned method, the concave corner, which is the corner of silicon, formed by the trench on the silicon substrate cannot have a floating structure. The reason will be described with reference to FIG. After forming the trench, if you want to create a floating structure by anisotropic etching,
In the cross section taken along the line CC, the blank portion 32 can be formed by being cut in the oblique direction in FIG.
In the cross section taken along line -D, as shown in FIG. 5 (c), it is not possible to cut and to form the blank portion 32. Therefore, depending on the anisotropic etching, the shaded portion shown in FIG. 31 cannot be cut. Therefore, a floating structure cannot be produced at a concave corner by the above method.

【0011】そこで、本発明では、従来のマスクパター
ンに補正を加え、この補正されたマスクパターンを用い
て異方性エッチングすることにより、浮遊構造体を作製
する。図6(a)は凹コーナにおけるパターンの補正例
を示す。凹コーナにおいて、エッチングパターン41を
有するマスク材42には、補正パターンとして、ミラー
指数表示の{110}方向に対して略45度の角度で、
凹コーナからパターン幅W1の略半分以上まで長方形の
トレンチ43が形成されている。この補正されたパター
ンを用いて異方性エッチングすることにより浮遊構造体
を形成する。
Therefore, in the present invention, a floating structure is manufactured by correcting the conventional mask pattern and performing anisotropic etching using the corrected mask pattern. FIG. 6A shows an example of pattern correction at a concave corner. In the concave corner, the mask material 42 having the etching pattern 41 is provided as a correction pattern at an angle of approximately 45 degrees with respect to the {110} direction of Miller index.
A rectangular trench 43 is formed from the concave corner to approximately half or more of the pattern width W1. The floating structure is formed by performing anisotropic etching using the corrected pattern.

【0012】ところで、図7(a)に示すような{11
0}方向に対して45度の角度を持った角を有するシリ
コンAを異方性エッチングした場合、(010)面は、
図7(b)の形状Bの状態から(111)面に到達する
まで削れていき、最終的には図7(c)に示すような形
状Cに削れる。このことを利用して、図6(a)に示す
ような補正パターンを用いて異方性エッチングすること
により、図6(b)に示すような形状で、凹コーナを削
ることが可能となる。以上により、マスクパターンに補
正を加えることで、上述した図5(a)の斜線で示した
部分を除去することができ、凹コーナにおいても浮遊構
造体を作製することができる。
By the way, as shown in FIG.
When silicon A having an angle of 45 degrees with respect to the 0 ° direction is anisotropically etched, the (010) plane becomes
From the state of the shape B in FIG. 7B, it is cut until it reaches the (111) plane, and finally, it is cut into the shape C as shown in FIG. 7C. By utilizing this, anisotropic etching is performed using a correction pattern as shown in FIG. 6A, thereby making it possible to cut a concave corner in a shape as shown in FIG. 6B. . As described above, by applying a correction to the mask pattern, the above-described hatched portion in FIG. 5A can be removed, and a floating structure can be manufactured even at a concave corner.

【0013】図8は上記実施例の変形例であって、マス
ク材52が交差した部分での補正パターン例を示す。こ
の補正パターンには、十字の交差した部分に、ミラー指
数表示の{110}方向と平行に十字のトレンチ54が
形成されている。それに加えて、この補正パターンに
は、ミラー指数表示の{110}方向に対して略45度
の角度で、凹コーナからパターン幅W2の略4分の1以
上まで長方形のトレンチ53が形成されている。この補
正パターンと上記図1に示したパターンとを組み合わせ
て用いて異方性エッチングすることにより、色々な形状
の浮遊構造体を形成することができる。
FIG. 8 shows a modification of the above embodiment, and shows an example of a correction pattern at a portion where the mask members 52 intersect. In this correction pattern, a cross-shaped trench 54 is formed at the intersection of the crosses in parallel with the {110} direction indicated by the Miller index. In addition, in this correction pattern, a rectangular trench 53 is formed at an angle of approximately 45 degrees with respect to the {110} direction of the Miller index from the concave corner to approximately one fourth or more of the pattern width W2. I have. By performing anisotropic etching using the correction pattern and the pattern shown in FIG. 1 in combination, floating structures having various shapes can be formed.

【0014】図9は、異方性エッチングすることにより
浮遊構造体60を形成する際に生じるV溝63を利用し
た静電容量検出方式を示す。浮遊構造体60には、可動
電極61aと可動電極62aとが設けられていて、V溝
63上で可動電極61aに対向する位置には固定電極6
1bが、可動電極62aに対向する位置には固定電極6
2bが設けられている。図中の斜線部分はドーピング層
であることを示していて、可動電極61a,62a及び
固定電極61b,62bはN+あるいはP+層でなって
いる。これらの可動電極61aと固定電極61b、可動
電極62aと固定電極62bでそれぞれキャパシタを構
成している。キャパシタの静電容量は、電極間の距離に
よって値が変動するので、この静電容量を検出すること
により加速度が検出される。
FIG. 9 shows a capacitance detection method using a V-shaped groove 63 generated when the floating structure 60 is formed by anisotropic etching. The floating structure 60 is provided with a movable electrode 61a and a movable electrode 62a, and a fixed electrode 6 is provided on the V groove 63 at a position facing the movable electrode 61a.
1b is located at a position facing the movable electrode 62a.
2b is provided. The hatched portions in the figure indicate doping layers, and the movable electrodes 61a and 62a and the fixed electrodes 61b and 62b are N + or P + layers. The movable electrode 61a and the fixed electrode 61b constitute a capacitor, and the movable electrode 62a and the fixed electrode 62b constitute a capacitor. Since the value of the capacitance of the capacitor varies depending on the distance between the electrodes, the acceleration is detected by detecting the capacitance.

【0015】なお、図9の構造のものを2つ以上垂直に
なるようにセンサ内に配置すれば、複数の直交軸の方向
に静電容量を検出することの可能な、いわゆる多軸検出
機構を有する半導体センサもしくは力学量センサとな
る。また、可動電極61aと固定電極61bとで静電容
量を検出して、この検出値を可動電極62aと固定電極
62bにフィードバックすれば、サーボ機構を有する半
導体センサとなる。また、上記静電容量検出方式を利用
した光スキャナも考えられる。この光スキャナは、異方
性エッチングすることにより浮遊構造体を形成する際に
生じるV溝に電極を形成し、これと浮遊構造体との静電
引力で浮遊構造体を動かす駆動機構より構成される。さ
らに、この光スキャナに発光源を付加してもよい。
By arranging two or more components having the structure shown in FIG. 9 vertically in the sensor, a so-called multi-axis detection mechanism capable of detecting the capacitance in a plurality of orthogonal axes is provided. Semiconductor sensor or dynamic quantity sensor having Further, when the capacitance is detected by the movable electrode 61a and the fixed electrode 61b, and the detected value is fed back to the movable electrode 62a and the fixed electrode 62b, the semiconductor sensor has a servo mechanism. An optical scanner using the above-described capacitance detection method is also conceivable. This optical scanner is composed of a drive mechanism that forms an electrode in a V-groove generated when an anisotropic etching is performed to form a floating structure, and moves the floating structure by electrostatic attraction between the V-groove and the floating structure. You. Further, a light emitting source may be added to the optical scanner.

【0016】図10は浮遊構造体の浮遊状態に段差を設
けた例を示す。部分71、72、73のパターン幅を部
分71が最も大きく、部分73が最も小さいようにする
ことにより、同図に示すような段差を有する浮遊構造体
を作製することができる。この場合、部分71が最もた
わみ易く、部分73が最もたわみにくい。このように浮
遊構造体に段差を設けることにより、たわみ量のレンジ
はそれぞれの部分で異なるため、各部から検出される信
号を演算処理することにより、温度により発生する電気
量変化(ドリフト)等を打ち消して、加速度などを検出
することができる。例えば、部分71、72、73の各
部にピエゾ抵抗を付けた場合、温度により発生する電気
量は各部で同じであるが、加速度により発生する電気量
は、各部で発生する電気量が異なる。このため、各部で
検出する信号量の差をとれば、温度による影響が打ち消
され、正しく加速度を検出することが可能となる。
FIG. 10 shows an example in which a step is provided in the floating state of the floating structure. By setting the pattern width of the portions 71, 72, and 73 so that the portion 71 is the largest and the portion 73 is the smallest, a floating structure having steps as shown in FIG. In this case, the portion 71 is the most flexible and the portion 73 is the least flexible. By providing a step in the floating structure as described above, the range of the amount of deflection is different in each part. Therefore, by calculating the signal detected from each part, the change in electric quantity (drift) caused by the temperature can be reduced. The acceleration can be detected by canceling out. For example, when the piezoresistors are attached to the portions 71, 72, and 73, the amount of electricity generated by temperature is the same in each portion, but the amount of electricity generated by acceleration is different in each portion. For this reason, if the difference between the signal amounts detected by the respective units is obtained, the influence of the temperature is canceled out, and the acceleration can be correctly detected.

【0017】図11はピエゾ式加速度センサへの応用例
を示す。浮遊構造体である重り81は、はり82によっ
て支持されていて、はり82はフレーム83と接続され
ている。加速度が重り81にかかったとき、重り81の
変位によってはり82に歪みが生じ、この歪みを検出す
るために、はり82にはピエゾ抵抗84が設けられてい
る。このピエゾ抵抗84の抵抗変化を検出することによ
り、加速度が検出される。
FIG. 11 shows an example of application to a piezo-type acceleration sensor. The weight 81 as a floating structure is supported by a beam 82, and the beam 82 is connected to a frame 83. When acceleration is applied to the weight 81, the beam 82 is distorted by the displacement of the weight 81, and the beam 82 is provided with a piezoresistor 84 to detect the distortion. By detecting a change in resistance of the piezo resistor 84, acceleration is detected.

【0018】図12はピエゾ式角加速度センサへの応用
例を示す。このセンサは固定軸91を中心に回転できる
ようになっていて、この固定軸91の四方には、放射状
に4つのピエゾ抵抗94が設けられている。図中のE−
E線断面をとると、図13に示すように、モーメント9
2がかかると回転する上部側95と、基板98と繋がり
固定されて動かない下部側96との2平面は、固定軸9
1の部分を除いて、隙間97を介して対向して設けられ
ている。なお、図12では簡略化して上部側95のみを
示している。このセンサにモーメント92がかけられ
て、上部側95が固定軸91を中心に回転したとき、ピ
エゾ抵抗94の抵抗変化を検出することにより、角加速
度が検出される。なお、加速度や角加速度を検出する手
段としては、上記のピエゾ抵抗だけに限られず、種々の
変形が可能であり、例えば、圧電素子であってもよい。
また、上述のような浮遊構造体を加速度検出などのセン
サに利用すれば、大きな質量を持つ浮遊構造体を作製す
ることができるので、センサ感度が向上する。
FIG. 12 shows an example of application to a piezo-type angular acceleration sensor. This sensor can rotate around a fixed shaft 91, and four piezoresistors 94 are radially provided on four sides of the fixed shaft 91. E- in the figure
Taking the cross section along the line E, as shown in FIG.
The two flat surfaces of the upper side 95 that rotates when the second member 2 is applied and the lower side 96 that is connected to and fixed to the substrate 98 are fixed shafts 9.
Except for the part 1, the parts are provided facing each other with a gap 97 therebetween. In FIG. 12, only the upper side 95 is shown for simplification. When a moment 92 is applied to this sensor and the upper side 95 rotates about the fixed shaft 91, the angular acceleration is detected by detecting a resistance change of the piezo resistor 94. The means for detecting the acceleration and the angular acceleration is not limited to the above-described piezoresistor but may be variously modified. For example, a piezoelectric element may be used.
In addition, if the above-described floating structure is used for a sensor for detecting acceleration or the like, a floating structure having a large mass can be manufactured, so that sensor sensitivity is improved.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上のように請求項1,2の発明によれ
ば、トレンチ部分に異方性エッチングするときのマスク
パターンとして補正パターンを用いて浮遊構造体を製造
しているので、シングルサイドプロセスで複雑な形状の
浮遊構造体であっても製造することができる。このよう
にして製造される浮遊構造体を、加速度検出などのセン
サに利用すれば、大きな質量を持った浮遊構造体を作製
することができるので、センサ感度が向上する。また、
本発明によれば、基板と浮遊構造体との間のギャップを
広くとることができるので、従来のように、ギャップが
狭くて大きな粘性力がかかることがなくなる。さらに
は、シングルサイドプロセスなので製造工程数が少なく
て済み、低コストに製造できるといった効果がある。請
求項3の発明によれば、浮遊状態に段差を持った浮遊構
造体が得られるので、上記の効果に加えて、浮遊構造体
の各部において検出される信号を演算処理することで、
加速度や角加速度だけによって発生する電気量を検出す
ることができる。
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, a floating structure is manufactured using a correction pattern as a mask pattern when anisotropically etching a trench portion. Even a floating structure having a complicated shape can be manufactured by the process. If the floating structure manufactured in this way is used for a sensor for acceleration detection or the like, a floating structure having a large mass can be manufactured, so that the sensor sensitivity is improved. Also,
According to the present invention, since the gap between the substrate and the floating structure can be widened, unlike the conventional case, the gap is narrow and a large viscous force is not applied. Further, since the single-side process is used, the number of manufacturing steps can be reduced and the manufacturing can be performed at low cost. According to the third aspect of the present invention, a floating structure having a step in a floating state can be obtained. In addition to the above-described effects, a signal detected in each part of the floating structure is arithmetically processed.
It is possible to detect the amount of electricity generated only by acceleration or angular acceleration.

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

【図1】一般的な浮遊構造体を有した半導体加速度セン
サの斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor acceleration sensor having a general floating structure.

【図2】異方性エッチングによるシリコンの結晶方位に
応じた削れ方を説明するための図であり、(a)は平面
図、(b)はA−A線断面図である。
FIGS. 2A and 2B are views for explaining how to remove silicon according to the crystal orientation of silicon by anisotropic etching, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA.

【図3】異方性エッチングによるシリコンの結晶方位に
応じた削れ方を説明するための図であり、(a)は平面
図、(b)はB−B線断面図である。
FIGS. 3A and 3B are views for explaining how to remove silicon according to the crystal orientation of silicon by anisotropic etching, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB.

【図4】浮遊構造体を作製する方法を説明するための図
であり、(a)はトレンチ形成時の半導体センサの端面
図、(b)は浮遊構造体作製時の半導体センサの端面図
である。
4A and 4B are diagrams for explaining a method of manufacturing a floating structure, wherein FIG. 4A is an end view of the semiconductor sensor when a trench is formed, and FIG. 4B is an end view of the semiconductor sensor when a floating structure is manufactured. is there.

【図5】凹コーナを浮遊構造に作製できないことを説明
するための図であり、(a)は平面図、(b)はC−C
線断面図、(c)はD−D線断面図である。
5A and 5B are diagrams for explaining that a concave corner cannot be formed in a floating structure, where FIG. 5A is a plan view and FIG.
FIG. 4C is a sectional view taken along line D-D.

【図6】(a)は本発明の一実施例による凹コーナでの
補正パターンの平面図であり、(b)は異方性エッチン
グした後の削れ方を示す図である。
FIG. 6A is a plan view of a correction pattern at a concave corner according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a view showing how to cut after anisotropic etching.

【図7】(a)(b)(c)は異方性エッチングによる
削れ方を説明するための図である。
FIGS. 7A, 7B, and 7C are diagrams for explaining how to cut by anisotropic etching.

【図8】交差した部分での補正パターンの平面図であ
る。
FIG. 8 is a plan view of a correction pattern at an intersecting portion.

【図9】V溝を利用した静電容量型半導体センサの断面
図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a capacitance type semiconductor sensor using a V-groove.

【図10】段差を有する浮遊構造体を備えた半導体セン
サの断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a semiconductor sensor including a floating structure having a step.

【図11】ピエゾ式加速度センサの斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a piezo-type acceleration sensor.

【図12】ピエゾ式角加速度センサの斜視図である。FIG. 12 is a perspective view of a piezo-type angular acceleration sensor.

【図13】該角加速度センサにおけるE−E線断面図で
ある。
FIG. 13 is a sectional view taken along line EE of the angular acceleration sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,26,60,81 浮遊構造体 4,84,94 ピエゾ抵抗 11,13,41 エッチングパターン 12,14,24,42,52 マスク材 25,43,53,54 トレンチ 61a,62a 可動電極 61b,62b 固定電極 1, 26, 60, 81 Floating structure 4, 84, 94 Piezoresistor 11, 13, 41 Etching pattern 12, 14, 24, 42, 52 Mask material 25, 43, 53, 54 Trench 61a, 62a Movable electrode 61b, 62b fixed electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/84 G01L 9/04 101 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/84 G01L 9/04 101

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シリコン基板上にトレンチを形成後、こ
のトレンチ部分に異方性エッチングを施すことにより浮
遊構造体を製造する方法であって、異方性エッチングの
マスクパターンとして、ミラー指数表示の{110}方
向に対して略45度の角度で、トレンチにより形成され
た凹コーナからパターン幅の略半分以上まで長方形のト
レンチが形成された補正パターンを用いることを特徴と
した浮遊構造体の製造方法。
1. A method of manufacturing a floating structure by forming a trench on a silicon substrate and then performing anisotropic etching on the trench, wherein a mirror pattern represented by a Miller index is used as a mask pattern for the anisotropic etching. A method of manufacturing a floating structure, comprising using a correction pattern in which a rectangular trench is formed from a concave corner formed by a trench to substantially half or more of a pattern width at an angle of about 45 degrees with respect to a {110} direction. Method.
【請求項2】 シリコン基板上にトレンチを形成後、こ
のトレンチ部分に異方性エッチングを施すことにより浮
遊構造体を製造する方法であって、異方性エッチングの
マスクパターンとして、ミラー指数表示の{110}方
向に平行に十字のトレンチが形成され、かつ、ミラー指
数表示の{110}方向に対して略45度の角度で、ト
レンチにより形成された凹コーナからパターン幅の略4
分の1以上まで長方形のトレンチが形成された補正パタ
ーンを用いることを特徴とした浮遊構造体の製造方法。
2. A method of manufacturing a floating structure by forming a trench on a silicon substrate and then performing anisotropic etching on the trench, wherein a mirror pattern represented by a Miller index is used as a mask pattern for the anisotropic etching. A cross-shaped trench is formed parallel to the {110} direction, and a pattern width of about 4 from the concave corner formed by the trench at an angle of about 45 degrees with respect to the {110} direction indicated by Miller index.
A method of manufacturing a floating structure, comprising using a correction pattern in which a rectangular trench is formed to at least one-half.
【請求項3】 請求項1又は2記載の浮遊構造体の製造
方法において、パターン幅を段階的に変えて異方性エッ
チングを施すことにより、形成される浮遊構造体の浮遊
状態に段差を設けることを特徴とする浮遊構造体の製造
方法。
3. The method for manufacturing a floating structure according to claim 1, wherein a step is provided in a floating state of the formed floating structure by performing anisotropic etching while changing a pattern width stepwise. A method for producing a floating structure.
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