JP3314631B2 - 振動式トランスデューサとその製造方法 - Google Patents
振動式トランスデューサとその製造方法Info
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- JP3314631B2 JP3314631B2 JP26817896A JP26817896A JP3314631B2 JP 3314631 B2 JP3314631 B2 JP 3314631B2 JP 26817896 A JP26817896 A JP 26817896A JP 26817896 A JP26817896 A JP 26817896A JP 3314631 B2 JP3314631 B2 JP 3314631B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリシリコンより
なる振動梁に初期張力を付与し、振動梁に圧縮が加わっ
た場合にも座屈を確実に防止し得る振動式トランスデュ
ーサとその製造方法に関するものである。
なる振動梁に初期張力を付与し、振動梁に圧縮が加わっ
た場合にも座屈を確実に防止し得る振動式トランスデュ
ーサとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図２８は、従来より一般に使用されてい
る従来例の原理的構成説明図で、例えば、ＵＳＰ５０９
０２５４号に示されている。
る従来例の原理的構成説明図で、例えば、ＵＳＰ５０９
０２５４号に示されている。
【０００３】図において、１は、シリコン半導体の基板
である。２は、シリコン半導体の基板１上に形成され、
通常の半導体プロセスにより形成されたポリシリコンよ
りなる振動梁である。振動梁２の両端部分は、基板１に
固定されている。
である。２は、シリコン半導体の基板１上に形成され、
通常の半導体プロセスにより形成されたポリシリコンよ
りなる振動梁である。振動梁２の両端部分は、基板１に
固定されている。
【０００４】以上の構成において、振動梁２の両端に加
えられた測定力Ｆが変化すると、振動梁２の共振周波数
は変化する。従って、逆に、振動梁２の共振周波数の変
化を測定すれば、振動梁２の両端に加えられた測定力Ｆ
を測定する事が出来る。
えられた測定力Ｆが変化すると、振動梁２の共振周波数
は変化する。従って、逆に、振動梁２の共振周波数の変
化を測定すれば、振動梁２の両端に加えられた測定力Ｆ
を測定する事が出来る。
【０００５】このような装置は、図２９〜図３２に示す
如く、以下の如くして製作する。 （ａ）図２９に示す如く、シリコン半導体の基板１０１
上に、犠牲層酸化膜１０２を形成する。 （ｂ）図３０に示す如く、犠牲層酸化膜１０２の所定個
所１０３をエッチングする。
如く、以下の如くして製作する。 （ａ）図２９に示す如く、シリコン半導体の基板１０１
上に、犠牲層酸化膜１０２を形成する。 （ｂ）図３０に示す如く、犠牲層酸化膜１０２の所定個
所１０３をエッチングする。
【０００６】（ｃ）図３１に示す如く、犠牲層酸化膜１
０２と所定個所１０３の半導体の基板１０１上にポリシ
リコン膜１０４を成膜する。 （ｄ）図３２に示す如く、犠牲層酸化膜１０２をエッチ
ング除去する。
０２と所定個所１０３の半導体の基板１０１上にポリシ
リコン膜１０４を成膜する。 （ｄ）図３２に示す如く、犠牲層酸化膜１０２をエッチ
ング除去する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な、一般的なサーフェスマイクロマシーニング技術を用
いて作製された振動式トランスデューサは、その振動梁
２部分をポリシリコンで作製されているが、通常の成膜
条件で作製されたポリシリコン膜には、かなり大きな残
留圧縮歪みが残っている。
な、一般的なサーフェスマイクロマシーニング技術を用
いて作製された振動式トランスデューサは、その振動梁
２部分をポリシリコンで作製されているが、通常の成膜
条件で作製されたポリシリコン膜には、かなり大きな残
留圧縮歪みが残っている。
【０００８】この残留圧縮歪みを取り除くため、７００
℃以上の高温でアニールを行っているが、アニール温度
により残留歪みの大きさが異なり、また、後工程でのプ
ロセスで、高温の熱処理を制限されるという問題があ
る。また、この方法では、振動梁２に、大きな残留引っ
張り歪みを、保持させることは全くできないことも問題
であった。
℃以上の高温でアニールを行っているが、アニール温度
により残留歪みの大きさが異なり、また、後工程でのプ
ロセスで、高温の熱処理を制限されるという問題があ
る。また、この方法では、振動梁２に、大きな残留引っ
張り歪みを、保持させることは全くできないことも問題
であった。
【０００９】一方、振動式トランスデューサには、差圧
による歪みや、静圧による歪みや、温度による歪みなど
によって、圧縮歪みが加えられる場合があり、その場合
に、振動梁２が座屈してしまわないようにしておく必要
がある。特に、高精度な差圧測定を行うためには、２つ
の振動梁２を、差圧を検知するダイアフラム上に設け
て、差動演算を行う事が採用される。
による歪みや、静圧による歪みや、温度による歪みなど
によって、圧縮歪みが加えられる場合があり、その場合
に、振動梁２が座屈してしまわないようにしておく必要
がある。特に、高精度な差圧測定を行うためには、２つ
の振動梁２を、差圧を検知するダイアフラム上に設け
て、差動演算を行う事が採用される。
【００１０】この場合、一方の振動梁２には引っ張り歪
みが、他方の振動梁２には圧縮歪みが印加されるように
ダイアフラム上に配置される。このとき圧縮歪みが印加
される側に配置された振動梁２には、ダイアフラムを通
して圧縮歪みが印加される。この場合、この振動梁２が
確実に座屈を生じない様にするためには、無負荷時に、
あらかじめ、圧縮歪みに対抗する引っ張り歪みを持たせ
なければならない。
みが、他方の振動梁２には圧縮歪みが印加されるように
ダイアフラム上に配置される。このとき圧縮歪みが印加
される側に配置された振動梁２には、ダイアフラムを通
して圧縮歪みが印加される。この場合、この振動梁２が
確実に座屈を生じない様にするためには、無負荷時に、
あらかじめ、圧縮歪みに対抗する引っ張り歪みを持たせ
なければならない。
【００１１】本発明は、この問題点を、解決するもので
ある。本発明の目的は、ポリシリコンよりなる振動梁に
初期張力を付与し、振動梁に圧縮が加わった場合にも座
屈を確実に防止し得る振動式トランスデューサとその製
造方法を提供するにある。
ある。本発明の目的は、ポリシリコンよりなる振動梁に
初期張力を付与し、振動梁に圧縮が加わった場合にも座
屈を確実に防止し得る振動式トランスデューサとその製
造方法を提供するにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】（１）両端が基板に固定
された振動梁の共振周波数を測定する事により該振動梁
の両端に加えられた歪を測定する振動式トランスデュー
サにおいて、リンの高濃度ドープにより所定の初期張力
が得られるようにリンガラスが成膜された後加熱された
窒素中でドライブインされた後前記リンガラスが除去さ
れてランプアニーリングによる高速アニーリングがされ
初期張力を制御するために加熱処理を加えられてなるポ
リシリコンよりなる振動梁を具備したことを特徴とする
振動式トランスデューサ。 （２）両端が基板に固定された振動ゲートの共振周波数
を測定する事により該振動ゲートの両端に加えられた歪
を測定する振動式トランスデューサの製造方法におい
て、以下の工程を有することを特徴とする振動式トラン
スデューサの製造方法。 （ａ）第１の伝導形式を有する半導体の基板上に、犠牲
層酸化膜を形成する犠牲層酸化膜形成工程。 （ｂ）前記犠牲層酸化膜の所定個所をエッチング除去す
る犠牲層酸化膜一部エッチング工程。 （ｃ）前記犠牲層酸化膜と前記所定個所の前記半導体の
基板上にポリシリコン膜を成膜するポリシリコン膜形成
工程。 （ｄ）該ポリシリコン膜上にリンガラスを形成するリン
ガラス形成工程。 （ｅ）窒素中で熱処理を行うリンドライブイン工程。 （ｆ）前記リンガラスをエッチング除去するリンガラス
除去工程。 （ｇ）ランプアニーリングによる高速アニーリングをす
るランプアニーリング工程。 （ｈ）前記犠牲層酸化膜をエッチング除去する犠牲層酸
化膜エッチング工程。 （ｉ）前記ポリシリコン膜の初期張力を制御するために
加熱する初期張力制御工程。 を採用した。
された振動梁の共振周波数を測定する事により該振動梁
の両端に加えられた歪を測定する振動式トランスデュー
サにおいて、リンの高濃度ドープにより所定の初期張力
が得られるようにリンガラスが成膜された後加熱された
窒素中でドライブインされた後前記リンガラスが除去さ
れてランプアニーリングによる高速アニーリングがされ
初期張力を制御するために加熱処理を加えられてなるポ
リシリコンよりなる振動梁を具備したことを特徴とする
振動式トランスデューサ。 （２）両端が基板に固定された振動ゲートの共振周波数
を測定する事により該振動ゲートの両端に加えられた歪
を測定する振動式トランスデューサの製造方法におい
て、以下の工程を有することを特徴とする振動式トラン
スデューサの製造方法。 （ａ）第１の伝導形式を有する半導体の基板上に、犠牲
層酸化膜を形成する犠牲層酸化膜形成工程。 （ｂ）前記犠牲層酸化膜の所定個所をエッチング除去す
る犠牲層酸化膜一部エッチング工程。 （ｃ）前記犠牲層酸化膜と前記所定個所の前記半導体の
基板上にポリシリコン膜を成膜するポリシリコン膜形成
工程。 （ｄ）該ポリシリコン膜上にリンガラスを形成するリン
ガラス形成工程。 （ｅ）窒素中で熱処理を行うリンドライブイン工程。 （ｆ）前記リンガラスをエッチング除去するリンガラス
除去工程。 （ｇ）ランプアニーリングによる高速アニーリングをす
るランプアニーリング工程。 （ｈ）前記犠牲層酸化膜をエッチング除去する犠牲層酸
化膜エッチング工程。 （ｉ）前記ポリシリコン膜の初期張力を制御するために
加熱する初期張力制御工程。 を採用した。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例の要部構
成説明図である。図において、１１は、シリコン基板で
ある。
成説明図である。図において、１１は、シリコン基板で
ある。
【００１４】１２は、リンの高濃度ドープにより、所定
の初期張力が得られるように、リンガラスが成膜された
後、加熱された窒素中でドライブインされた後、リンガ
ラスが除去されてランプアニーリングによる高速アニー
リングがされてなるポリシリコンよりなる振動梁であ
る。振動梁１２の両端部分は、シリコン基板１１に固定
されている。
の初期張力が得られるように、リンガラスが成膜された
後、加熱された窒素中でドライブインされた後、リンガ
ラスが除去されてランプアニーリングによる高速アニー
リングがされてなるポリシリコンよりなる振動梁であ
る。振動梁１２の両端部分は、シリコン基板１１に固定
されている。
【００１５】以上の構成において、振動梁１２の両端に
加えられた測定力Ｆが変化すると、振動梁１２の共振周
波数は変化する。従って、振動梁１２の共振周波数の変
化を測定すれば、振動梁１２の両端に加えられた測定力
Ｆを測定する事が出来る。
加えられた測定力Ｆが変化すると、振動梁１２の共振周
波数は変化する。従って、振動梁１２の共振周波数の変
化を測定すれば、振動梁１２の両端に加えられた測定力
Ｆを測定する事が出来る。
【００１６】このような装置は、図２〜図１０に示す如
く、以下の如くして製作する。 （ａ）図２に示す如く、シリコン半導体の基板２０１上
に、犠牲層酸化膜２０２を形成する。 （ｂ）図３に示す如く、犠牲層酸化膜２０２の所定個所
２０３をエッチングする。
く、以下の如くして製作する。 （ａ）図２に示す如く、シリコン半導体の基板２０１上
に、犠牲層酸化膜２０２を形成する。 （ｂ）図３に示す如く、犠牲層酸化膜２０２の所定個所
２０３をエッチングする。
【００１７】（ｃ）図４に示す如く、犠牲層酸化膜２０
２と所定個所２０３の半導体の基板２０１上にポリシリ
コン膜２０４を成膜する。 （ｄ）図５に示す如く、８５０℃以下程度の温度で、ポ
リシリコン膜２０４上にリンガラス２０５を形成する。
２と所定個所２０３の半導体の基板２０１上にポリシリ
コン膜２０４を成膜する。 （ｄ）図５に示す如く、８５０℃以下程度の温度で、ポ
リシリコン膜２０４上にリンガラス２０５を形成する。
【００１８】（ｅ）図６に示す如く、温度を１０００℃
に上げ、窒素中でドライブインする。 （ｆ）図７に示す如く、リンガラス２０５をエッチング
除去する。 （ｇ）図８に示す如く、ランプアニーリングによる高速
アニーリングをする。 （ｈ）図９に示す如く、ポリシリコン膜２０４を振動梁
１２の形状になる様に不要部分をエッチング除去する。 （ｈ）図１０に示す如く、犠牲層酸化膜２０２をエッチ
ング除去する。
に上げ、窒素中でドライブインする。 （ｆ）図７に示す如く、リンガラス２０５をエッチング
除去する。 （ｇ）図８に示す如く、ランプアニーリングによる高速
アニーリングをする。 （ｈ）図９に示す如く、ポリシリコン膜２０４を振動梁
１２の形状になる様に不要部分をエッチング除去する。 （ｈ）図１０に示す如く、犠牲層酸化膜２０２をエッチ
ング除去する。
【００１９】本願の発明者の実験によれば、図２８の従
来例によれば、例えば、張力が−６００με程度であ
り、本願発明では、張力が１０００με程度の値が得ら
れた。なお、張力を下げて、所要の張力を得るために、
７００℃以上の熱工程を加えることにより、所要の張力
を得る制御が可能である。
来例によれば、例えば、張力が−６００με程度であ
り、本願発明では、張力が１０００με程度の値が得ら
れた。なお、張力を下げて、所要の張力を得るために、
７００℃以上の熱工程を加えることにより、所要の張力
を得る制御が可能である。
【００２０】この結果、 （１）リンガラスを、ポリシリコンよりなる振動梁上に
形成して、加熱下の窒素中でドライブインし、ランプア
ニーリングすることにより、ポリシリコンよりなる振動
梁に、圧縮歪みに対抗出来るような初期張力が得られる
ようにしたので、圧縮歪みが印加されるような個所に、
信頼性良く使用できるポリシリコンよりなる振動梁を有
する振動式トランスデューサが得られる。
形成して、加熱下の窒素中でドライブインし、ランプア
ニーリングすることにより、ポリシリコンよりなる振動
梁に、圧縮歪みに対抗出来るような初期張力が得られる
ようにしたので、圧縮歪みが印加されるような個所に、
信頼性良く使用できるポリシリコンよりなる振動梁を有
する振動式トランスデューサが得られる。
【００２１】（２）通常の半導体プロセスでは、ポリシ
リコンに導電性を持たせるために、リンドープが使用さ
れるが、その際には、酸素中でアニールされる。この条
件下では、酸化シリコンが生じて張力を発生させる事が
できない。
リコンに導電性を持たせるために、リンドープが使用さ
れるが、その際には、酸素中でアニールされる。この条
件下では、酸化シリコンが生じて張力を発生させる事が
できない。
【００２２】本願発明では、加熱下の窒素中でドライブ
インすることにより、シリコン結晶粒の粒界での増速酸
化を抑えることが出来、ポリシリコンよりなる振動梁
に、圧縮歪みに対抗出来るような初期張力が初めて得ら
れるようにすることが出来た。
インすることにより、シリコン結晶粒の粒界での増速酸
化を抑えることが出来、ポリシリコンよりなる振動梁
に、圧縮歪みに対抗出来るような初期張力が初めて得ら
れるようにすることが出来た。
【００２３】（３）７００℃以上の温度で、ポリシリコ
ンが塑性変形する。この点に着目して本願発明では、７
００℃以上の熱工程を加えることにより、大きな値の張
力が得られたポリシリコンよりなる振動梁から、所定の
張力を有するポリシリコンよりなる振動梁を容易に得ら
れるようにした。
ンが塑性変形する。この点に着目して本願発明では、７
００℃以上の熱工程を加えることにより、大きな値の張
力が得られたポリシリコンよりなる振動梁から、所定の
張力を有するポリシリコンよりなる振動梁を容易に得ら
れるようにした。
【００２４】図１１は本発明の他の実施例の要部構成斜
視図で、例えば、特開平７−３０１２８に示されてい
る、振動式トランスデューサを圧力センサとして用いた
例に、本発明を適用したものである。図１２は図１１の
中央部近傍の断面図である。ただし、振動ゲートを覆う
シエル部分とダイアフラム部分については省略してあ
る。図１３は振動ゲートの中央部分における全体側断面
図である。
視図で、例えば、特開平７−３０１２８に示されてい
る、振動式トランスデューサを圧力センサとして用いた
例に、本発明を適用したものである。図１２は図１１の
中央部近傍の断面図である。ただし、振動ゲートを覆う
シエル部分とダイアフラム部分については省略してあ
る。図１３は振動ゲートの中央部分における全体側断面
図である。
【００２５】図１１、図１２、図１３において、シリコ
ン基板２１は、例えば伝導形式がｐ形であり、このシリ
コン基板２１の上面には、ｎ形の不純物が拡散されてソ
ースＳが形成され、ここにソースＳの電位を取り出すた
めのアルミニウム製の電極２２が、点線で示す配線部Ｗ
Sを介して形成されている。また、このシリコン基板２
１の下面には図示していないがダイアフラムが凹部状に
形成されここに測定すべき圧力ＰMが印加される。
ン基板２１は、例えば伝導形式がｐ形であり、このシリ
コン基板２１の上面には、ｎ形の不純物が拡散されてソ
ースＳが形成され、ここにソースＳの電位を取り出すた
めのアルミニウム製の電極２２が、点線で示す配線部Ｗ
Sを介して形成されている。また、このシリコン基板２
１の下面には図示していないがダイアフラムが凹部状に
形成されここに測定すべき圧力ＰMが印加される。
【００２６】また、このソースＳに対して所定間隔だけ
離れて、同じくシリコン基板２１の上面にｎ形の不純物
が拡散されてドレインＤが形成され、ここにドレインＤ
の電位を取り出すためのアルミニウム製の電極２３が点
線で示す配線部ＷDを介して形成されている。
離れて、同じくシリコン基板２１の上面にｎ形の不純物
が拡散されてドレインＤが形成され、ここにドレインＤ
の電位を取り出すためのアルミニウム製の電極２３が点
線で示す配線部ＷDを介して形成されている。
【００２７】シリコン基板２１の上方には、間隙ｘ2だ
け離れて固定端２４、２５が形成されている。而して、
不純物が拡散されて導電性が付与され、且つ、リンの高
濃度ドープにより所定の初期張力が得られるように、リ
ンガラスが成膜された後、加熱された窒素中でドライブ
インされた後、リンガラスが除去されてランプアニーリ
ングによる高速アニーリングがされてなるポリシリコン
の板状の振動ゲート２６の両端が、これ等の固定端２
４、２５に一体に固定されている。
け離れて固定端２４、２５が形成されている。而して、
不純物が拡散されて導電性が付与され、且つ、リンの高
濃度ドープにより所定の初期張力が得られるように、リ
ンガラスが成膜された後、加熱された窒素中でドライブ
インされた後、リンガラスが除去されてランプアニーリ
ングによる高速アニーリングがされてなるポリシリコン
の板状の振動ゲート２６の両端が、これ等の固定端２
４、２５に一体に固定されている。
【００２８】振動ゲート２６の梁の長さはＬである。そ
して、この振動ゲート２６はアルミニウム製の電極２７
と、点線で示す配線部分ＷGを介して接続されている。
つまり、振動ゲート２６とシリコン基板２１とは、両端
を除いて間隙ｘ2だけ離れて配置され、この振動ゲート
２６に対応するシリコン基板２１のドレインＤとソース
Ｓとの間にチャネルＣＮＮ２が形成される。
して、この振動ゲート２６はアルミニウム製の電極２７
と、点線で示す配線部分ＷGを介して接続されている。
つまり、振動ゲート２６とシリコン基板２１とは、両端
を除いて間隙ｘ2だけ離れて配置され、この振動ゲート
２６に対応するシリコン基板２１のドレインＤとソース
Ｓとの間にチャネルＣＮＮ２が形成される。
【００２９】シリコン基板２１の上面に形成されたこれ
らのドレインＤ、チャネルＣＮＮ２およびソースＳの上
にはポリシリコン保護膜２８と、酸化膜２９とからなる
２層構造膜３１が形成されている。保護膜２８は酸化膜
２９と同様な絶縁体である。
らのドレインＤ、チャネルＣＮＮ２およびソースＳの上
にはポリシリコン保護膜２８と、酸化膜２９とからなる
２層構造膜３１が形成されている。保護膜２８は酸化膜
２９と同様な絶縁体である。
【００３０】そして、この２層構造膜３１と振動ゲート
２６との間は、振動ゲート２６が固定端２４、２５を節
として上下に振動できるように間隙が設けられている。
このようにして振動ゲージ３２が構成されている。３３
はシエル、３４はダイアフラムである。
２６との間は、振動ゲート２６が固定端２４、２５を節
として上下に振動できるように間隙が設けられている。
このようにして振動ゲージ３２が構成されている。３３
はシエル、３４はダイアフラムである。
【００３１】次に、このような振動式トランスデューサ
の構成要素としての振動ゲージ２２を製造する製造方法
について、図１４から図２７に示す製造工程図を用いて
説明する。
の構成要素としての振動ゲージ２２を製造する製造方法
について、図１４から図２７に示す製造工程図を用いて
説明する。
【００３２】（１）図１４は、ゲート酸化膜形成工程を
示す。ｐ形のシリコン単結晶の基板３０１の上に、ゲー
ト酸化膜３０２を、例えば５００オングストローム程度
の厚さに形成する。
示す。ｐ形のシリコン単結晶の基板３０１の上に、ゲー
ト酸化膜３０２を、例えば５００オングストローム程度
の厚さに形成する。
【００３３】（２）図１５は、イオン注入工程を示す。
ここでは、ｎ形不純物としてリンを、ソース３０３、ド
レイン３０４やゲートのリード部分に対応する所定領域
に、イオン注入しする。
ここでは、ｎ形不純物としてリンを、ソース３０３、ド
レイン３０４やゲートのリード部分に対応する所定領域
に、イオン注入しする。
【００３４】（３）図１６は、また、必要に応じて、チ
ャネル部３０５に、リンを浅い深さでイオン注入するこ
とで、ソース３０３−ドレイン３０４間の抵抗値を制御
することが可能である。
ャネル部３０５に、リンを浅い深さでイオン注入するこ
とで、ソース３０３−ドレイン３０４間の抵抗値を制御
することが可能である。
【００３５】（４）図１７は、ポリシリコン保護膜形成
工程を示す。この工程では、後工程で使用する弗化水素
酸（ＨＦ）に対して耐性が強く、ゲート酸化膜３０２の
保護膜の役目を果たし、かつ安定な膜であるポリシリコ
ン保護膜３０６を、ほぼ５０００オングストローム程度
の厚さでゲート酸化膜３０２の上に成膜する。
工程を示す。この工程では、後工程で使用する弗化水素
酸（ＨＦ）に対して耐性が強く、ゲート酸化膜３０２の
保護膜の役目を果たし、かつ安定な膜であるポリシリコ
ン保護膜３０６を、ほぼ５０００オングストローム程度
の厚さでゲート酸化膜３０２の上に成膜する。
【００３６】（５）図１８は、第１犠牲層酸化膜形成工
程を示す。この工程は、先ず、最終的に振動ゲート２６
の周囲に空隙を形成するための下側の犠牲層として、例
えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により５
０００オングストローム程度の厚さに、ポリシリコン保
護膜３０６の上に第１犠牲層酸化膜３０７を形成する。
程を示す。この工程は、先ず、最終的に振動ゲート２６
の周囲に空隙を形成するための下側の犠牲層として、例
えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により５
０００オングストローム程度の厚さに、ポリシリコン保
護膜３０６の上に第１犠牲層酸化膜３０７を形成する。
【００３７】（６）図１９は、梁形成工程を示す。この
工程は最終的に振動ゲート２６を形成するための前工程
である。先ず、第１犠牲層酸化膜３０７の上に、ポリシ
リコン膜３０８（図示せず）を、例えば１μｍ程度の厚
さで成膜する。この後、導電性を付与するためにリンを
ドープする。
工程は最終的に振動ゲート２６を形成するための前工程
である。先ず、第１犠牲層酸化膜３０７の上に、ポリシ
リコン膜３０８（図示せず）を、例えば１μｍ程度の厚
さで成膜する。この後、導電性を付与するためにリンを
ドープする。
【００３８】このリンドープで振動ゲート２６に導電性
を付与すると共に、初期張力を与える。リンドープはリ
ンガラスを室温でスピンコートし、温度を１０００℃に
上げ、窒素中でドライブインし、その後、リンガラスを
除去する。次に、ランプアニーリングによる高速アニー
リングをする。
を付与すると共に、初期張力を与える。リンドープはリ
ンガラスを室温でスピンコートし、温度を１０００℃に
上げ、窒素中でドライブインし、その後、リンガラスを
除去する。次に、ランプアニーリングによる高速アニー
リングをする。
【００３９】次に、フオトリソグラフイ技術により、振
動ゲート２６に対応する部分に、マスクをしてから、Ｒ
ＩＥ（Reactive Ion Etching）により、ポリシリコン３
０８（図示せず）を所定の形状にエッチングして、最終
的に振動ゲート２６となる板状の梁３０９を形成する。
動ゲート２６に対応する部分に、マスクをしてから、Ｒ
ＩＥ（Reactive Ion Etching）により、ポリシリコン３
０８（図示せず）を所定の形状にエッチングして、最終
的に振動ゲート２６となる板状の梁３０９を形成する。
【００４０】（７）図２０は、第２犠牲層酸化膜形成工
程を示す。この工程は、先ず、最終的に振動ゲート２６
の周囲に空隙を形成するための、下側を除く部分の犠牲
層として、例えばＣＶＤ法により、５０００オングスト
ローム程度の厚さに、第１犠牲層酸化膜３０７と梁３０
９の上に、第２犠牲層酸化膜４０１を形成する。
程を示す。この工程は、先ず、最終的に振動ゲート２６
の周囲に空隙を形成するための、下側を除く部分の犠牲
層として、例えばＣＶＤ法により、５０００オングスト
ローム程度の厚さに、第１犠牲層酸化膜３０７と梁３０
９の上に、第２犠牲層酸化膜４０１を形成する。
【００４１】（８）図２１は、間隙対応部形成工程を示
す。先ず、フォトリソグラフィ技術により、振動ゲート
２６の中央部では梁３０９の近傍をマスクしてから、こ
れらの周囲の第１犠牲層酸化膜３０７と第２犠牲層酸化
膜４０１を、弗化水素酸でエッチングして、間隙対応部
４０２を形成する。
す。先ず、フォトリソグラフィ技術により、振動ゲート
２６の中央部では梁３０９の近傍をマスクしてから、こ
れらの周囲の第１犠牲層酸化膜３０７と第２犠牲層酸化
膜４０１を、弗化水素酸でエッチングして、間隙対応部
４０２を形成する。
【００４２】（９）図２２は、ギャップ対応膜形成工程
を示す。この工程は、後工程で用いられる、エッチング
液を導入するための犠牲層としてのギャップ対応酸化膜
４０３を、ほぼ５００オングストローム程度の厚さで、
ポリシリコン保護膜３０６と間隙対応部４０２の上を含
んで全面にＣＶＤ法により形成する。
を示す。この工程は、後工程で用いられる、エッチング
液を導入するための犠牲層としてのギャップ対応酸化膜
４０３を、ほぼ５００オングストローム程度の厚さで、
ポリシリコン保護膜３０６と間隙対応部４０２の上を含
んで全面にＣＶＤ法により形成する。
【００４３】（１０）図２３は、シェル対応部形成工程
を示す。図１０で形成されたギャップ対応酸化膜４０３
上に、１μｍ程度の厚さになるようにポリシリコン膜４
０４（図示せず）を成膜する。
を示す。図１０で形成されたギャップ対応酸化膜４０３
上に、１μｍ程度の厚さになるようにポリシリコン膜４
０４（図示せず）を成膜する。
【００４４】この後、フォトリソグラフィ技術を用いて
マスクし、ＲＩＥによりポリシリコン膜４０４をエッチ
ングして、振動ゲート２６を覆う大きさの範囲に、シェ
ル対応部４０５を形成する。
マスクし、ＲＩＥによりポリシリコン膜４０４をエッチ
ングして、振動ゲート２６を覆う大きさの範囲に、シェ
ル対応部４０５を形成する。
【００４５】（１１）図２４は、エッチングギャップ形
成工程を示す。この工程は、振動ゲート２６とシェル対
応部４０５を形成するために、弗化水素酸を用いて、ギ
ャップ対応酸化膜４０３をエッチングしながら、これを
除去して導入孔４０６を形成し、ついでこの導入孔４０
６を介して間隙対応部４０２をも除去する。このように
して、振動ゲート２６及びシェル対応部４０５を形成す
る。
成工程を示す。この工程は、振動ゲート２６とシェル対
応部４０５を形成するために、弗化水素酸を用いて、ギ
ャップ対応酸化膜４０３をエッチングしながら、これを
除去して導入孔４０６を形成し、ついでこの導入孔４０
６を介して間隙対応部４０２をも除去する。このように
して、振動ゲート２６及びシェル対応部４０５を形成す
る。
【００４６】（１２）図２５は、真空封止工程を示す。
この工程は、真空中でシェル対応部４０５、導入孔４０
６、ポリシリコン保護膜３０６の上を、ポリシリコン膜
４０７でほぼ１μｍ程度の厚さで成膜して、シェル２３
の内部を真空に保持する。
この工程は、真空中でシェル対応部４０５、導入孔４０
６、ポリシリコン保護膜３０６の上を、ポリシリコン膜
４０７でほぼ１μｍ程度の厚さで成膜して、シェル２３
の内部を真空に保持する。
【００４７】（１３）図２６は、電極を形成する工程を
示す。ソース部３０３とドレイン部３０４の上部にある
ゲート酸化膜３０２、ポリシリコン保護膜３０６、及び
ポリシリコン膜４０７の一部を、フォトリソグラフィ技
術とＲＩＥとを用いて開口して、コンタクトホール４０
８，４０９を形成する。
示す。ソース部３０３とドレイン部３０４の上部にある
ゲート酸化膜３０２、ポリシリコン保護膜３０６、及び
ポリシリコン膜４０７の一部を、フォトリソグラフィ技
術とＲＩＥとを用いて開口して、コンタクトホール４０
８，４０９を形成する。
【００４８】この後、コンタクトホール４０８，４０９
に、アルミニウムをスパッタリング法によって成膜し、
フォトグラフィ技術を用いてパッド部分５０１，５０２
を形成する。金線でボンディングして配線を行なう。
に、アルミニウムをスパッタリング法によって成膜し、
フォトグラフィ技術を用いてパッド部分５０１，５０２
を形成する。金線でボンディングして配線を行なう。
【００４９】（１４）図２７は、ダイアフラム形成工程
を示す。水酸化カリウム（ＫＯＨ）液を用いて、中央部
が薄肉で周囲が厚肉となる薄肉部になるように、シリコ
ン単結晶の基板３０１の底部をエッチングして、ダイア
フラム２４を形成する。
を示す。水酸化カリウム（ＫＯＨ）液を用いて、中央部
が薄肉で周囲が厚肉となる薄肉部になるように、シリコ
ン単結晶の基板３０１の底部をエッチングして、ダイア
フラム２４を形成する。
【００５０】以上が、振動式トランスデューサの振動ゲ
ージ３２を、シェル３３で覆い、ダイアフラム３４を形
成する製造方法である．
ージ３２を、シェル３３で覆い、ダイアフラム３４を形
成する製造方法である．
【００５１】以上の様な本発明の製造方法によれば、ゲ
ート絶縁膜が保護され、ドリフトが防止出来、振動ゲー
トの付着を防止でき、且つ、ポリシリコンよりなる振動
梁に初期張力を付与し、振動梁に圧縮が加わった場合に
も座屈を確実に防止し得る振動式トランスデューサを、
従来の半導体プロセスを利用して安価に且つ確実に製作
出来る振動式トランスデューサの製造方法を得ることが
できる。
ート絶縁膜が保護され、ドリフトが防止出来、振動ゲー
トの付着を防止でき、且つ、ポリシリコンよりなる振動
梁に初期張力を付与し、振動梁に圧縮が加わった場合に
も座屈を確実に防止し得る振動式トランスデューサを、
従来の半導体プロセスを利用して安価に且つ確実に製作
出来る振動式トランスデューサの製造方法を得ることが
できる。
【００５２】
【発明の効果】以上、実施例と共に詳細に説明したよう
に、本発明の第１請求項によれば、 （１）リンガラスを、ポリシリコンよりなる振動梁上に
形成して、加熱下の窒素中でドライブインすることによ
り、ポリシリコンよりなる振動梁に、圧縮歪みに対抗出
来るような初期張力が得られるようにしたので、圧縮歪
みが印加されるような個所に、信頼性良く使用できるポ
リシリコンよりなる振動梁を有する振動式トランスデュ
ーサが得られる。
に、本発明の第１請求項によれば、 （１）リンガラスを、ポリシリコンよりなる振動梁上に
形成して、加熱下の窒素中でドライブインすることによ
り、ポリシリコンよりなる振動梁に、圧縮歪みに対抗出
来るような初期張力が得られるようにしたので、圧縮歪
みが印加されるような個所に、信頼性良く使用できるポ
リシリコンよりなる振動梁を有する振動式トランスデュ
ーサが得られる。
【００５３】（２）通常の半導体プロセスでは、ポリシ
リコンに導電性を持たせるために、リンドープが使用さ
れるが、その際には、酸素中でアニールされる。この条
件下では、酸化シリコンが生じて張力を発生させる事が
できない。
リコンに導電性を持たせるために、リンドープが使用さ
れるが、その際には、酸素中でアニールされる。この条
件下では、酸化シリコンが生じて張力を発生させる事が
できない。
【００５４】本願発明では、加熱下の窒素中でドライブ
インすることにより、シリコン結晶粒の粒界での増速酸
化を抑えることが出来、ポリシリコンよりなる振動梁
に、圧縮歪みに対抗出来るような初期張力が初めて得ら
れるようにすることが出来る。
インすることにより、シリコン結晶粒の粒界での増速酸
化を抑えることが出来、ポリシリコンよりなる振動梁
に、圧縮歪みに対抗出来るような初期張力が初めて得ら
れるようにすることが出来る。
【００５５】（３）７００℃以上の温度で、ポリシリコ
ンが塑性変形する。この点に着目して本願発明では、７
００℃以上の熱工程を加えることにより、大きな値の張
力が得られたポリシリコンよりなる振動梁から、所定の
張力を有するポリシリコンよりなる振動梁が容易に得ら
れる。
ンが塑性変形する。この点に着目して本願発明では、７
００℃以上の熱工程を加えることにより、大きな値の張
力が得られたポリシリコンよりなる振動梁から、所定の
張力を有するポリシリコンよりなる振動梁が容易に得ら
れる。
【００５６】本発明の第２請求項によれば、（１） ポリシリコンよりなる振動梁に初期張力を付与
し、振動梁に圧縮が加わった場合にも座屈を確実に防止
し得る振動式トランスデューサを従来の半導体プロセス
を利用して安価に且つ確実に製作出来る振動式トランス
デューサの製造方法を得ることができる。
し、振動梁に圧縮が加わった場合にも座屈を確実に防止
し得る振動式トランスデューサを従来の半導体プロセス
を利用して安価に且つ確実に製作出来る振動式トランス
デューサの製造方法を得ることができる。
【００５７】（２）ポリシリコンよりなる振動梁に所定
の初期張力が付与できるように張力制御が容易にでき、
振動梁に圧縮が加わった場合にも座屈を確実に防止し得
る振動式トランスデューサを従来の半導体プロセスを利
用して安価に且つ確実に製作出来る振動式トランスデュ
ーサの製造方法を得ることができる。
の初期張力が付与できるように張力制御が容易にでき、
振動梁に圧縮が加わった場合にも座屈を確実に防止し得
る振動式トランスデューサを従来の半導体プロセスを利
用して安価に且つ確実に製作出来る振動式トランスデュ
ーサの製造方法を得ることができる。
【００５８】従って、本発明によれば、ポリシリコンよ
りなる振動梁に初期張力を付与し、振動梁に圧縮が加わ
った場合にも座屈を確実に防止し得る振動式トランスデ
ューサとその製造方法を実現することが出来る。
りなる振動梁に初期張力を付与し、振動梁に圧縮が加わ
った場合にも座屈を確実に防止し得る振動式トランスデ
ューサとその製造方法を実現することが出来る。
【図１】本発明の１実施例の要部構成説明図である。
【図２】図１の犠牲層酸化膜形成工程説明図である。
【図３】図１の犠牲層酸化膜一部エッチング工程説明図
である。
である。
【図４】図１のポリシリコン膜形成工程説明図である。
【図５】図１のリンガラス形成工程説明図である。
【図６】図１の窒素ドライブイン工程説明図である。
【図７】図１のリンガラス除去工程説明図である。
【図８】図１のランプアニーリングによる高速アニーリ
ング工程説明図である。
ング工程説明図である。
【図９】図１の振動梁形成工程説明図である。
【図１０】図１の犠牲層酸化膜エッチング工程説明図で
ある。
ある。
【図１１】本発明の他の実施例の要部構成斜視図であ
る。
る。
【図１２】図１１の中央部近傍の断面図である。
【図１３】図１１の振動ゲートの中央部分における全体
側断面図である。
側断面図である。
【図１４】図１１のゲート酸化膜形成工程説明図であ
る。
る。
【図１５】図１１のイオン注入工程説明図である。
【図１６】図１１のイオン注入工程説明図である。
【図１７】図１１のポリシリコン保護膜形成工程説明図
である。
である。
【図１８】図１１の第１犠牲層酸化膜形成工程説明図で
ある。
ある。
【図１９】図１１の梁形成工程説明図である。
【図２０】図１１の第２犠牲層酸化膜形成工程説明図で
ある。
ある。
【図２１】図１１の間隙対応部形成工程説明図である。
【図２２】図１１のギャップ対応膜形成工程説明図であ
る。
る。
【図２３】図１１のシェル対応部形成工程説明図であ
る。
る。
【図２４】図１１のエッチングギャップ形成工程説明図
である。
である。
【図２５】図１１の真空封止工程説明図である。
【図２６】図１１の電極形成工程説明図である。
【図２７】図１１のダイアフラム形成工程説明図であ
る。
る。
【図２８】従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図である。
説明図である。
【図２９】図２８の犠牲層酸化膜形成工程説明図であ
る。
る。
【図３０】図２８の犠牲層酸化膜一部エッチング工程説
明図である。
明図である。
【図３１】図２８のポリシリコン膜形成工程説明図であ
る。
る。
【図３２】図２８の犠牲層酸化膜除去工程説明図であ
る。
る。
１１ シリコン基板 １２ 振動梁 ２１ シリコン基板 ２２ 電極 ２３ 電極 ２４ 固定端 ２５ 固定端 ２６ 振動ゲート ２７ 電極 ２８ ポリシリコン保護膜 ２９ ゲート酸化膜 ３１ ２層構造膜 ３２ 振動ゲージ ３３ シェル ３４ ダイアフラム ２０１ シリコン基板 ２０２ 犠牲層 ２０３ 所定個所 ２０４ ポリシリコン膜 ２０５ リンガラス ３０１ シリコン基板 ３０２ ゲート酸化膜 ３０３ ソース ３０４ ドレイン ３０５ チャネル部 ３０６ ポリシリコン保護膜 ３０７ 第１犠牲層酸化膜 ３０８ ポリシリコン ３０９ 梁 ４０１ 第２犠牲層酸化膜 ４０２ 間隙対応部 ４０３ ギャップ対応酸化膜 ４０４ ポリシリコン膜 ４０５ シェル対応部 ４０６ 導入孔 ４０７ ポリシリコン膜 ４０８ コンタクトホール ４０９ コンタクトホール ５０１ パッド部分 ５０２ パッド部分 Ｓ ソース Ｄ ドレイン Ｅ１ 直流電源 Ｅ２ 直流電源 ＣＮＮ１ チャネル ＣＮＮ２ チャネル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−297838（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−106296（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−30128（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−148012（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−19530（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−127928（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 9/00 G01H 11/00 G01L 1/10 H01L 29/84
Claims (2)
- 【請求項１】両端が基板に固定された振動梁の共振周波
数を測定する事により該振動梁の両端に加えられた歪を
測定する振動式トランスデューサにおいて、 リンの高濃度ドープにより所定の初期張力が得られるよ
うにリンガラスが成膜された後加熱された窒素中でドラ
イブインされた後前記リンガラスが除去されてランプア
ニーリングによる高速アニーリングがされ初期張力を制
御するために加熱処理を加えられてなるポリシリコンよ
りなる振動梁を具備したことを特徴とする振動式トラン
スデューサ。 - 【請求項２】両端が基板に固定された振動ゲートの共振
周波数を測定する事により該振動ゲートの両端に加えら
れた歪を測定する振動式トランスデューサの製造方法に
おいて、 以下の工程を有することを特徴とする振動式トランスデ
ューサの製造方法。 （ａ）第１の伝導形式を有する半導体の基板上に、犠牲
層酸化膜を形成する犠牲層酸化膜形成工程。 （ｂ）前記犠牲層酸化膜の所定個所をエッチング除去す
る犠牲層酸化膜一部エッチング工程。 （ｃ）前記犠牲層酸化膜と前記所定個所の前記半導体の
基板上にポリシリコン膜を成膜するポリシリコン膜形成
工程。 （ｄ）該ポリシリコン膜上にリンガラスを形成するリン
ガラス形成工程。 （ｅ）窒素中で熱処理を行うリンドライブイン工程。 （ｆ）前記リンガラスをエッチング除去するリンガラス
除去工程。 （ｇ）ランプアニーリングによる高速アニーリングをす
るランプアニーリング工程。 （ｈ）前記犠牲層酸化膜をエッチング除去する犠牲層酸
化膜エッチング工程。 （ｉ）前記ポリシリコン膜の初期張力を制御するために
加熱する初期張力制御工程。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26817896A JP3314631B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 振動式トランスデューサとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26817896A JP3314631B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 振動式トランスデューサとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10111195A JPH10111195A (ja) | 1998-04-28 |
| JP3314631B2 true JP3314631B2 (ja) | 2002-08-12 |
Family
ID=17455009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26817896A Expired - Fee Related JP3314631B2 (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | 振動式トランスデューサとその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3314631B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69936794T2 (de) * | 1999-08-20 | 2008-04-30 | Hitachi, Ltd. | Halbleiterdrucksensor und vorrichtung zur erfassung von drucken |
| GB0330010D0 (en) * | 2003-12-24 | 2004-01-28 | Cavendish Kinetics Ltd | Method for containing a device and a corresponding device |
| JP4929753B2 (ja) * | 2006-02-22 | 2012-05-09 | オムロン株式会社 | 薄膜構造体の形成方法並びに薄膜構造体、振動センサ、圧力センサ及び加速度センサ |
| JP5861827B2 (ja) * | 2012-01-31 | 2016-02-16 | 横河電機株式会社 | シリコン振動子及びその製造方法 |
| JP6461030B2 (ja) * | 2016-03-15 | 2019-01-30 | 株式会社東芝 | 電子装置及び電子装置の製造方法 |
-
1996
- 1996-10-09 JP JP26817896A patent/JP3314631B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10111195A (ja) | 1998-04-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |