JP3533984B2 - 半導体加速度センサおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車、航
空機および家電製品などに用いられる半導体加速度セン
サおよびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、加速度センサの形状としては、
いわゆる片持ち梁方式と両持ち梁方式が提案されてい
る。また、検出方式には、機械的な歪みを電気抵抗の変
化として検出するものや静電容量の変化により検出する
ものがある。

【０００３】図１７は片持ち梁方式および上記前者の検
出方式が採用されて構成される従来の半導体加速度セン
サの平面図、図１８はこの半導体加速度センサの製造過
程における断面構造を模式的に示す図である。ただし、
図１８（ｃ）は図１７のＡＡ線における断面構造を模式
的に示し、また、図１８には断面のみが図示されてい
る。

【０００４】この半導体加速度センサ１０は、図１７お
よび図１８（ｄ）に示すように、厚肉状の重り部１１
１、この重り部１１１の周囲に離間して設けられる周辺
肉厚部１１２、およびこの周辺肉厚部１１２と重り部１
１１との間に懸架されて重り部１１１を支持する薄肉状
の撓み部１１３が形成されたｎ型のシリコンウエハ１１
と、このシリコンウエハ１１の撓み部１１３の上面に形
成されたゲージ抵抗１２と、シリコンウエハ１１の上面
（表面）上に形成されたシリコン酸化膜１３と、このシ
リコン酸化膜１３の上面上に形成されたシリコン窒化膜
１４と、シリコンウエハ１１の上面上、すなわちシリコ
ン窒化膜１４の上面に形成された配線電極１５および接
合電極１６と、シリコンウエハ１１の下面（裏面）上に
接合された凹状の下キャップ１７と、接合電極１６の箇
所でシリコンウエハ１１の上面上に接合された凹状の上
キャップ１８とにより成っている。

【０００５】ただし、下キャップ１７および上キャップ
１８の各々は、半導体加速度センサ１０に過度の加速度
が加わった際に撓み部１１３が大きく撓んで破壊するの
を防止するために、またダンピング効果を得るために設
けられるもので、図１７および図１８の例では、一面開
口の箱状に形成され、その開口縁部である４辺でシリコ
ンウエハ１１における周辺肉厚部１１２の面上（下面ま
たは上面上）に接合している。また、図１７および図１
８に示すＳは、重り部１１１と周辺肉厚部１１２とが離
間する離間部分を示す。

【０００６】次に、上記構成の半導体加速度センサ１０
の製造方法について説明すると、まず、Ｐ型不純物拡散
によってシリコンウエハ１１の上面にゲージ抵抗１２を
形成し、この後、シリコンウエハ１１の両面に、シリコ
ン酸化膜１３を形成してさらにシリコン窒化膜１４を形
成する（図１８（ａ）参照）。

【０００７】次いで、シリコンウエハ１１の下面のシリ
コン酸化膜１３およびシリコン窒化膜１４に対してレジ
ストパターニングおよびエッチングを行い、これをマス
クに用いてシリコンウエハ１１の下方からＫＯＨにより
異方性エッチングを行って、シリコンウエハ１１におけ
る撓み部１１３および離間部分Ｓに該当する領域を１０
μｍ程度まで薄くする。次いで、コンタクト窓あけと配
線電極１５および接合電極１６の形成を行う。この後、
シリコンウエハ１１の下面に残ったシリコン酸化膜１３
およびシリコン窒化膜１４をエッチングにより除去する
（図１８（ｂ）参照）。

【０００８】次いで、図１７に示すように、重り部１１
１と周辺肉厚部１１２とを例えば２つの撓み部１１３を
残して離間させる除去処理を行う。すなわち、離間部分
Ｓにおけるシリコン酸化膜１３、シリコン窒化膜１４お
よびシリコンウエハ１１を、パターニング、およびＲＩ
Ｅなどによるエッチングで除去する（図１８（ｃ）参
照）。

【０００９】次いで、下キャップ１７および上キャップ
１８のシリコンウエハ１１への接合を行う（図１８
（ｄ）参照）。これにより、半導体加速度センサ１０が
形成される。

【００１０】なお、特開平９−１１６１７１号公報に
は、作用部と、これを支持する可撓部と、これを支持す
る固定部とが形成される第１のシリコン基板と、前記固
定部を支持する支持体と、前記作用部に支持される重錘
体とが形成される第２のシリコン基板とを用意し、前記
作用部、可撓部および固定部の各々を形成するためのエ
ッチングマスクを前記第１のシリコン基板に生成し、そ
のエッチングマスクを接合層として前記第１のシリコン
基板と前記第２のシリコン基板とを接合する力学量セン
サ（加速度センサ）の製造方法が記載されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図１７および図１８に
示す従来の半導体加速度センサでは、加速度を検出する
ために薄肉状の撓み部１１３が設けられるが、このよう
な構造の場合、感度を上げるには、撓み部１１３の撓み
量が大きくなるように、撓み部１１３のより一層の薄肉
化または重り部１１１の重量の増加が必要になる。しか
しながら、このようにして感度を上げると、製造過程の
パターニング工程における真空によるチャッキング、液
体による洗浄およびエッチング工程などで、撓み部が破
壊しやすくなり、歩留まりや製造装置の汚染などの問題
が発生する。

【００１２】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、製造工程において薄肉状の撓み部に加わる無用
な過度のストレスを弱めることが可能であり、しかもエ
ッチング精度および洗浄性の向上が可能になる半導体加
速度センサの製造方法およびこの製造方法で製造される
半導体加速度センサを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
厚肉状の重り部、この重り部の周囲に離間して設けられ
る周辺肉厚部、およびこの周辺肉厚部と前記重り部との
間に懸架されてこの重り部を支持する薄肉状の撓み部が
形成された半導体基板と、前記半導体基板の撓み部に形
成されたゲージ抵抗と、前記半導体基板の一の面上に形
成された電気信号取出し用の電極と、前記半導体基板の
他の面上に接合された凹状の第１キャップと、前記半導
体基板の一の面上に接合された凹状の第２キャップとに
より成る半導体加速度センサを製造する方法において、
前記半導体基板がＳＯＩ基板であり、ＴＭＡＨによる異
方性エッチングに対するエッチング速度の遅い所定膜が
前記半導体基板の一の面上に形成され、前記所定膜の面
上に前記電極が形成される半導体加速度センサに対して
は、前記重り部と前記周辺肉厚部との離間部分における
前記所定膜の除去を行い、この除去の後に前記半導体基
板における前記離間部分に対してＴＭＡＨによる異方性
エッチングを行い、この異方性エッチングの後に前記第
２キャップの前記半導体基板への接合を行い、この接合
の後に前記離間部分における前記ＳＯＩ基板の残部であ
る酸化膜をエッチングにより除去することで、前記重り
部と前記周辺肉厚部とを離間させる除去処理を行い、こ
の除去処理の後に前記第１キャップの前記半導体基板へ
の接合を行う半導体加速度センサの製造方法であって、
前記第２キャップが、３辺の全部または一部で前記半導
体基板の一の面上に接合することを特徴とする。

【００１４】この方法によれば、重り部と周辺肉厚部と
を離間させる除去処理の前に第２キャップの半導体基板
への接合を行うことにより、製造工程において薄肉状の
撓み部に加わる無用な過度のストレスを弱めることが可
能になる。しかも、第２キャップが、３辺の全部または
一部で半導体基板の一の面上に接合するので、酸化膜除
去用のエッチング液などの流れが良くなり、エッチング
精度および洗浄性の向上が可能になる。

【００１５】

【００１６】請求項２記載の発明は、厚肉状の重り部、
この重り部の周囲に離間して設けられる周辺肉厚部、お
よびこの周辺肉厚部と前記重り部との間に懸架されてこ
の重り部を支持する薄肉状の撓み部が形成された半導体
基板と、前記半導体基板の撓み部に形成されたゲージ抵
抗と、前記半導体基板の一の面上に形成された電気信号
取出し用の電極と、前記半導体基板の他の面上に接合さ
れた凹状の第１キャップと、前記半導体基板の一の面上
に接合された凹状の第２キャップとにより成る半導体加
速度センサを製造する方法において、前記半導体基板が
ＳＯＩ基板であり、ＴＭＡＨによる異方性エッチングに
対するエッチング速度の遅い所定膜が前記半導体基板の
一の面上に形成され、前記所定膜の面上に前記電極が形
成される半導体加速度センサに対しては、前記重り部と
前記周辺肉厚部との離間部分における前記所定膜の除去
を行い、この除去の後に前記半導体基板における前記離
間部分に対してＴＭＡＨによる異方性エッチングを行
い、この異方性エッチングの後に前記第２キャップの前
記半導体基板への接合を行い、この接合の後に前記離間
部分における前記ＳＯＩ基板の残部である酸化膜をエッ
チングにより除去することで、前記重り部と前記周辺肉
厚部とを離間させる除去処理を行い、この除去処理の後
に前記第１キャップの前記半導体基板への接合を行う半
導体加速度センサの製造方法であって、前記第２キャッ
プが、互いに対向する２辺で前記半導体基板の一の面上
に接合することを特徴とする。

【００１７】この方法によれば、重り部と周辺肉厚部と
を離間させる除去処理の前に第２キャップの半導体基板
への接合を行うことにより、製造工程において薄肉状の
撓み部に加わる無用な過度のストレスを弱めることが可
能になる。しかも、第２キャップが、互いに対向する２
辺で半導体基板の一の面上に接合するので、酸化膜除去
用のエッチング液などの流れが良くなり、エッチング精
度および洗浄性の向上が可能になる。

【００１８】請求項４記載の発明は、請求項３記載の半
導体加速度センサの製造方法において、前記半導体基板
がＳＯＩ基板であり、ＴＭＡＨによる異方性エッチング
に対するエッチング速度の遅い所定膜が前記半導体基板
の一の面上に形成され、前記所定膜の面上に前記電極が
形成される半導体加速度センサに対しては、前記重り部
と前記周辺肉厚部との離間部分における前記所定膜の除
去を行い、この除去の後に前記半導体基板における前記
離間部分に対してＴＭＡＨによる異方性エッチングを行
い、この異方性エッチングの後に前記第２キャップの前
記半導体基板への接合を行い、この接合の後に前記離間
部分における前記ＳＯＩ基板の残部である酸化膜をエッ
チングにより除去することで、前記重り部と前記周辺肉
厚部とを離間させる除去処理を行い、この除去処理の後
に前記第１キャップの前記半導体基板への接合を行うこ
とを特徴とする。この方法によれば、第２キャップが、
互いに対向する２辺で半導体基板の一の面上に接合する
ので、酸化膜除去用のエッチング液などの流れが良くな
り、エッチング精度および洗浄性の向上が可能になる。

【００１９】

【００２０】

【００２１】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の半導体加速度センサの製造方法で製造される半導
体加速度センサであって、前記３辺のうち、間に挟まれ
る１辺の一部が前記半導体基板の一の面上に接合すると
ともに、残りの２辺の全部が前記半導体基板の一の面上
に接合することを特徴とする。この構造によれば、第２
キャップの半導体基板への接合強度を保持しつつ、エッ
チング精度および洗浄性の向上が可能になる。

【００２２】請求項４記載の発明は、請求項１または２
記載の半導体加速度センサの製造方法で製造される半導
体加速度センサであって、前記３辺の各辺の一部が前記
半導体基板の一の面上に接合することを特徴とする。こ
の構造によれば、第２キャップの半導体基板への接合強
度を保持しつつ、エッチング精度および洗浄性の向上が
可能になる。

【００２３】請求項５記載の発明は、請求項１または２
記載の半導体加速度センサの製造方法で製造される半導
体加速度センサであって、前記３辺の各辺は互いに離間
して前記半導体基板の一の面上に接合することを特徴と
する。この構造によれば、第２キャップの半導体基板へ
の接合強度を保持しつつ、エッチング精度および洗浄性
の向上が可能になる。また、コーナ部での液の流れを良
くすることが可能になる。

【００２４】

【００２５】請求項６記載の発明は、請求項１または２
記載の半導体加速度センサの製造方法で製造される半導
体加速度センサであって、前記第２キャップは孔が形成
されていることを特徴とする。この構造によれば、第２
キャップの半導体基板への接合強度をより効果的に保持
しつつ、エッチング精度および洗浄性の向上が可能にな
る。

【００２６】請求項７記載の発明は、請求項６記載の半
導体加速度センサにおいて、前記孔は前記第２キャップ
の４隅に形成されていることを特徴とする。この構造に
よれば、コーナ部での液の流れを良くすることが可能に
なる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態に係
る半導体加速度センサの製造方法による製造過程におけ
る半導体加速度センサの断面構造を模式的に示す図で、
この図を用いて以下に第１実施形態の説明を行う。

【００２８】まず、製造対象の半導体加速度センサ１０
の構造について説明すると、半導体加速度センサ１０
は、図１（ｃ）に示すように、厚肉状の重り部１１１、
この重り部１１１の周囲に離間して設けられる周辺肉厚
部１１２、およびこの周辺肉厚部１１２と重り部１１１
との間に懸架されて重り部１１１を支持する薄肉状の撓
み部１１３が形成されたｎ型のシリコンウエハ（半導体
基板）１１と、このシリコンウエハ１１の撓み部１１３
の上面に形成されたゲージ抵抗１２と、シリコンウエハ
１１の上面上に形成されたシリコン酸化膜１３と、この
シリコン酸化膜１３の上面上に形成されたシリコン窒化
膜１４と、シリコンウエハ１１の上面上、すなわちシリ
コン窒化膜１４の上面に形成された配線電極１５および
接合電極１６と、シリコンウエハ１１の下面上に接合さ
れた凹状の下キャップ１７（第１キャップ）と、接合電
極１６の箇所でシリコンウエハ１１の上面上に接合され
た凹状の上キャップ１８（第２キャップ）とにより、図
１７および図１８に示した半導体加速度センサと同様に
構成されている。

【００２９】次に、本半導体加速度センサの製造方法に
ついて説明すると、まず、Ｐ型不純物拡散によってシリ
コンウエハ１１の上面にゲージ抵抗１２を形成し、この
後、シリコンウエハ１１の両面に、シリコン酸化膜１３
を形成してさらにシリコン窒化膜１４を形成する（図１
８（ａ）参照）。

【００３０】次いで、シリコンウエハ１１の下面のシリ
コン酸化膜１３およびシリコン窒化膜１４に対してレジ
ストパターニングおよびエッチングを行い、これをマス
クに用いてシリコンウエハ１１の下方からＫＯＨにより
異方性エッチングを行って、シリコンウエハ１１におけ
る撓み部１１３および離間部分Ｓに該当する領域を１０
μｍ程度まで薄くする。次いで、コンタクト窓あけと配
線電極１５および接合電極１６の形成を行う。この後、
シリコンウエハ１１の下面に残ったシリコン酸化膜１３
およびシリコン窒化膜１４をエッチングにより除去する
（図１８（ｂ）参照）。

【００３１】次いで、下キャップ１７のシリコンウエハ
１１への接合を行う（図１（ａ）参照）。

【００３２】次いで、重り部１１１と周辺肉厚部１１２
とを撓み部１１３を残して離間させる除去処理を行う。
すなわち、レジストパターニング、エッチングおよびレ
ジスト除去により、離間部分Ｓにおけるシリコン酸化膜
１３、シリコン窒化膜１４およびシリコンウエハ１１を
除去する（図１（ｂ）参照）。ここで、下キャップ１７
によって重り部１１１の下方への動きが制限されるの
で、薄肉状の撓み部１１３に加わる無用な過度のストレ
ス（力）を弱めることが可能になる。

【００３３】次いで、上キャップ１８のシリコンウエハ
１１への接合を行う（図１（ｃ）参照）。

【００３４】以上、第１実施形態によれば、重り部１１
１と周辺肉厚部１１２とを離間させる除去処理の前に下
キャップ１７のシリコンウエハ１１への接合を行うこと
により、製造工程において薄肉状の撓み部１１３に加わ
る無用な過度のストレスを弱めることが可能になる。

【００３５】図２は本発明の第２実施形態に係る半導体
加速度センサの製造方法による製造過程における半導体
加速度センサの断面構造を模式的に示す図で、この図を
用いて以下に第２実施形態の説明を行う。ただし、第２
実施形態における製造対象の半導体加速度センサは第１
実施形態と同様であるとする。

【００３６】まず、下キャップ１７のシリコンウエハ１
１への接合までは、第１実施形態と同様の工程で行われ
る（図２（ａ）参照）。

【００３７】この後、レジストパターニング、エッチン
グおよびレジスト除去によって、重り部１１１と周辺肉
厚部１１２との離間部分Ｓにおけるシリコン酸化膜１３
およびシリコン窒化膜１４の２層の膜（所定膜）を除去
する（図２（ｂ）参照）。

【００３８】次いで、シリコン酸化膜１３、シリコン窒
化膜１４、配線電極１５および接合電極１６の各材料を
マスクに利用して、シリコンウエハ１１における離間部
分Ｓのシリコンに対してＴＭＡＨ(tetramethyl ammoniu
m hydroxide)による異方性エッチングを行うことで、重
り部１１１と周辺肉厚部１１２とを離間させる除去処理
を行う（図２（ｃ）参照）。このとき、シリコン酸化膜
１３、シリコン窒化膜１４、配線電極１５および接合電
極１６の各材料が、シリコンに比べてエッチング速度が
遅いので、シリコンウエハ１１における離間部分Ｓのシ
リコンを選択的に除去することができる。

【００３９】次いで、上キャップ１８のシリコンウエハ
１１への接合を行う（図２（ｄ）参照）。

【００４０】以上、第２実施形態によれば、製造工程に
おいて薄肉状の撓み部１１３に加わる無用な過度のスト
レスを弱めることが可能になるほか、上記除去処理の工
程の前にレジスト除去の工程を設定することで、重り部
１１１の下方へのレジスト材および洗浄液の回り込みを
防止することができる。

【００４１】図３は本発明の第３実施形態に係る半導体
加速度センサの製造方法による製造過程における半導体
加速度センサの断面構造を模式的に示す図で、この図を
用いて以下に第３実施形態の説明を行う。ただし、第３
実施形態における製造対象の半導体加速度センサは第１
実施形態と同様であるとする。

【００４２】シリコンウエハ１１の下面に残ったシリコ
ン酸化膜１３およびシリコン窒化膜１４のエッチングに
よる除去までは、第１実施形態と同様の工程で行われる
（図３（ａ）参照）。

【００４３】この後、レジストパターニング、エッチン
グおよびレジスト除去によって、重り部１１１と周辺肉
厚部１１２との離間部分Ｓにおけるシリコン酸化膜１３
およびシリコン窒化膜１４の２層の膜を除去する（図３
（ｂ）参照）。

【００４４】次いで、下キャップ１７のシリコンウエハ
１１への接合を行う（図３（ｃ）参照）。

【００４５】次いで、シリコン酸化膜１３、シリコン窒
化膜１４、配線電極１５および接合電極１６の各材料を
マスクに利用して、シリコンウエハ１１における離間部
分Ｓのシリコンに対してＴＭＡＨによる異方性エッチン
グを行うことで、重り部１１１と周辺肉厚部１１２とを
離間させる除去処理を行う（図３（ｄ）参照）。

【００４６】次いで、上キャップ１８のシリコンウエハ
１１への接合を行う（図３（ｅ）参照）。

【００４７】以上、第３実施形態によれば、製造工程に
おいて薄肉状の撓み部１１３に加わる無用な過度のスト
レスを弱めることが可能になるほか、下キャップ１７の
接合の前にパターニングの工程を設定することにより、
従来と同様の製造工程で半導体加速度センサを製造する
ことができる。

【００４８】図４は本発明の第４実施形態に係る半導体
加速度センサの製造方法による製造過程における半導体
加速度センサの断面構造を模式的に示す図で、この図を
用いて以下に第４実施形態の説明を行う。

【００４９】まず、製造対象の半導体加速度センサ２０
の構造について説明すると、半導体加速度センサ２０
は、図４（ｅ）に示すように、酸化膜２１０が中間層と
して形成されるＳＯＩウエハ２１が半導体基板として使
用される以外は、半導体加速度センサ１０と同様の断面
構造になっている。

【００５０】次に、本半導体加速度センサの製造方法に
ついて説明すると、まず、Ｐ型不純物拡散によってＳＯ
Ｉウエハ２１の上面にゲージ抵抗１２を形成し、この
後、ＳＯＩウエハ２１の両面に、シリコン酸化膜１３を
形成してさらにシリコン窒化膜１４を形成する（図１８
（ａ）参照）。

【００５１】次いで、ＳＯＩウエハ２１の下面のシリコ
ン酸化膜１３およびシリコン窒化膜１４に対してレジス
トパターニングおよびエッチングを行い、これをマスク
に用いてＳＯＩウエハ２１の下方からＫＯＨにより異方
性エッチングを行って、ＳＯＩウエハ２１における撓み
部１１３および離間部分Ｓに該当する領域を１０μｍ程
度まで薄くする。次いで、コンタクト窓あけと配線電極
１５および接合電極１６の形成を行う。この後、ＳＯＩ
ウエハ２１の下面に残ったシリコン酸化膜１３およびシ
リコン窒化膜１４をエッチングにより除去する（図１８
（ｂ）参照）。

【００５２】次いで、下キャップ１７のＳＯＩウエハ２
１下面への接合を行う（図４（ａ）参照）。

【００５３】次いで、レジストパターニング、エッチン
グおよびレジスト除去によって、重り部１１１と周辺肉
厚部１１２との離間部分Ｓにおけるシリコン酸化膜１３
およびシリコン窒化膜１４の２層の膜を除去する（図４
（ｂ）参照）。

【００５４】次いで、シリコン酸化膜１３、シリコン窒
化膜１４、配線電極１５および接合電極１６の各材料を
マスクに利用して、ＴＭＡＨによる異方性エッチングで
ＳＯＩウエハ２１における離間部分Ｓのシリコンの除去
を行う（図４（ｃ）参照）。ここで、ＴＭＡＨによる異
方性エッチングのエッチング完了時間を正確に判定する
のが困難なために、そのエッチング時間は一般的に多少
長めに設定される。このように設定されると、ＴＭＡＨ
が撓み部１１３の下方に回り込み、撓み部１１３の下面
がエッチングされる場合が生じ得るが、第４実施形態で
は、半導体基板がＳＯＩウエハ２１であるので、中間層
の酸化膜２１０により撓み部１１３の下方へのＴＭＡＨ
の回り込みが防止されることになる。

【００５５】次いで、重り部１１１と周辺肉厚部１１２
とを離間させる除去処理を行う。すなわち、離間部分Ｓ
におけるＳＯＩウエハ２１の残部である酸化膜２１０
を、フッ酸およびエチレングリコールの混合液でエッチ
ングして除去する（図４（ｄ）参照）。この混合液は、
酸化膜（シリコン酸化膜）２１０に対して、シリコン窒
化膜１４、配線電極１５および接合電極１６よりもエッ
チング速度が速いので、ＳＯＩウエハ２１における離間
部分Ｓの酸化膜２１０を選択的に除去することができ
る。

【００５６】次いで、上キャップ１８のＳＯＩウエハ２
１上面への接合を行う（図４（ｅ）参照）。

【００５７】以上、第４実施形態によれば、第１実施形
態と同様の効果を奏することが可能になるほか、撓み部
１１３の下方へのＴＭＡＨの回り込みを防止することが
できる。

【００５８】図５は本発明の第５実施形態に係る半導体
加速度センサの製造方法による製造過程における半導体
加速度センサの断面構造を模式的に示す図で、この図を
用いて以下に第５実施形態の説明を行う。ただし、第５
実施形態における製造対象の半導体加速度センサは第４
実施形態と同様であるとする。

【００５９】ＳＯＩウエハ２１の下面に残ったシリコン
酸化膜１３およびシリコン窒化膜１４のエッチングによ
る除去までは、第４実施形態と同様の工程で行われる。

【００６０】この後、レジストパターニング、エッチン
グおよびレジスト除去によって、重り部１１１と周辺肉
厚部１１２との離間部分Ｓにおけるシリコン酸化膜１３
およびシリコン窒化膜１４の２層の膜を除去する（図５
（ａ）参照）。

【００６１】次いで、シリコン酸化膜１３、シリコン窒
化膜１４、配線電極１５および接合電極１６の各材料を
マスクに利用して、ＴＭＡＨによる異方性エッチングで
ＳＯＩウエハ２１における離間部分Ｓのシリコンの除去
を行う（図４（ｂ）参照）。このとき、撓み部１１３の
下層が酸化膜２１０であるので、撓み部１１３がＴＭＡ
Ｈによる異方性エッチングから保護される。

【００６２】次いで、下キャップ１７のＳＯＩウエハ２
１下面への接合を行う（図５（ｃ）参照）。

【００６３】次いで、重り部１１１と周辺肉厚部１１２
とを離間させる除去処理を行う。すなわち、離間部分Ｓ
におけるＳＯＩウエハ２１の残部である酸化膜２１０
を、フッ酸およびエチレングリコールの混合液でエッチ
ングして除去する（図５（ｄ）参照）。ここで、上記除
去処理を行うまでは、重り部１１１の動きが酸化膜２１
０により制限されるので、薄肉状の撓み部１１３に加わ
る無用な過度のストレスを弱めることが可能になる。

【００６４】次いで、上キャップ１８のＳＯＩウエハ２
１上面への接合を行う（図５（ｅ）参照）。

【００６５】以上、第５実施形態によれば、製造工程に
おいて薄肉状の撓み部１１３に加わる無用な過度のスト
レスを弱めることが可能になるとともに、下キャップ１
７の接合後にＴＭＡＨによる異方性エッチングを行う必
要がなくなる。

【００６６】図６は本発明の第６実施形態に係る半導体
加速度センサの製造方法による製造過程における半導体
加速度センサの断面構造を模式的に示す図で、この図を
用いて以下に第６実施形態の説明を行う。ただし、第６
実施形態における製造対象の半導体加速度センサは第４
実施形態と同様であるとする。

【００６７】ＴＭＡＨによる異方性エッチングで離間部
分Ｓのシリコンを除去するまでは、第５実施形態と同様
の工程で行われる（図６（ａ）参照）。

【００６８】この後、上キャップ１８のＳＯＩウエハ２
１上面への接合を行う（図６（ｂ）参照）。この接合を
行うまでは、重り部１１１の動きが酸化膜２１０により
制限されるので、薄肉状の撓み部１１３に加わる無用な
過度のストレスを弱めることが可能になる。

【００６９】次いで、重り部１１１と周辺肉厚部１１２
とを離間させる除去処理を行う。すなわち、離間部分Ｓ
におけるＳＯＩウエハ２１の残部である酸化膜２１０
を、フッ酸およびエチレングリコールの混合液でエッチ
ングして除去する（図６（ｃ）参照）。この除去処理後
は、上キャップ１８によって重り部１１１の上方への動
きが制限されるので、薄肉状の撓み部１１３に加わる無
用な過度のストレスを弱めることが可能になる。

【００７０】次いで、下キャップ１７のＳＯＩウエハ２
１下面への接合を行う（図６（ｄ）参照）。

【００７１】以上、第６実施形態によれば、製造工程に
おいて薄肉状の撓み部１１３に加わる無用な過度のスト
レスを弱めることが可能になるとともに、上キャップ１
８の接合後に上記除去処理を行うことで、上キャップ１
８内におけるＳＯＩウエハ２１の上面側を上記混合液に
よるエッチングから保護することが可能になる。

【００７２】図７は第６実施形態に係る半導体加速度セ
ンサの製造方法によって製造された本発明の一実施形態
に係る半導体加速度センサの断面構造を模式的に示す
図、図８（ａ）は図７に示す製造途中の半導体加速度セ
ンサの正面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ線における断面構
造を模式的に示す図および（ｃ）は（ａ）のＣＣ線にお
ける断面構造を模式的に示す図で、これらの図を用いて
以下に本実施形態の半導体加速度センサについて説明す
る。

【００７３】本実施形態の半導体加速度センサ３０は、
図７および図８に示すように、ＳＯＩウエハ２１の上面
上に３辺の全部で接合する上キャップ３８を備えている
以外は、半導体加速度センサ２０と同様に構成されてい
る。

【００７４】すなわち、半導体加速度センサ２０では、
例えば図６に示すように、上キャップ１８は、一面開口
の箱状に形成され、その開口縁部である４辺でＳＯＩウ
エハ２１における周辺肉厚部１１２の上面上に接合され
る。これに対して、本実施形態の半導体加速度センサ３
０では、図８に示すように、上キャップ３８は、上キャ
ップ１８の一の側壁（図７の例では左側壁）を除去した
形状に形成され、開口縁部の３辺全部でＳＯＩウエハ２
１における周辺肉厚部１１２の上面上に接合され、この
接合後、一方（図７の例では左方）に開口する構造にな
っているのである。

【００７５】次に、このように、上キャップ３８を一方
に開口する構造にした理由を説明する。第６実施形態の
製造方法では、酸化膜２１０に対するエッチングおよび
洗浄工程後に、図６（ｃ）に示す上キャップ１８とＳＯ
Ｉウエハ２１との間にエッチング液や洗浄液が残る可能
性があり、残ると腐食などの原因となる。特に、それら
エッチング液や洗浄液を流出させ得る出口は、図６
（ｃ）に示す例では、離間部分Ｓに限られている。

【００７６】そこで、上キャップ３８をこの３辺の全部
でＳＯＩウエハ２１の上面上に接合する構造にすれば、
上キャップ１８とＳＯＩウエハ２１との間からエッチン
グ液や洗浄液が流出しやすくなり（図８（ａ）の液の流
れる例を示す矢印参照）、それらエッチング液や洗浄液
が残るという上記問題点を解決することができる。ただ
し、図８（ａ）に示す例では、接合電極１６も上キャッ
プ３８に対応させたコ字状となっている。

【００７７】図９は第６実施形態に係る半導体加速度セ
ンサの製造方法によって製造された本発明の別の実施形
態に係る半導体加速度センサの正面図で、この図を用い
て以下に本実施形態の半導体加速度センサについて説明
する。

【００７８】本実施形態の半導体加速度センサ４０は、
３辺のうち、間に挟まれる１辺の一部がＳＯＩウエハ２
１の上面上に接合するとともに、残りの２辺の全部がＳ
ＯＩウエハ２１の上面上に接合する上キャップ４８を備
えている以外は、半導体加速度センサ３０と同様に構成
される。

【００７９】すなわち、上キャップ４８は、図７に示す
上キャップ３８に対して、間に挟まれる１辺にあたる右
側壁縁部に複数の凹部をさらに形成した構造になってい
るのである。図９の例では、複数の凹部は丸印で示され
る３箇所に形成される。

【００８０】このような構造の上キャップ４８を採用す
れば、ＳＯＩウエハ２１の上面側における液の流れが上
キャップ３８よりもさらに良くなり（図９の左右の双方
向に流れる矢印参照）、上キャップ４８とＳＯＩウエハ
２１との間にエッチング液や洗浄液が残存しなくなる。
この結果、接合強度を保持しつつ、エッチング精度およ
び洗浄性を向上させることができる。ただし、図９に示
す例では、接合電極１６も上キャップ４８に対応した形
状（右側の接合電極が不連続な形状）になっている。

【００８１】図１０は第６実施形態に係る半導体加速度
センサの製造方法によって製造された本発明の別の実施
形態に係る半導体加速度センサの正面図で、この図を用
いて以下に本実施形態の半導体加速度センサについて説
明する。

【００８２】本実施形態の半導体加速度センサ５０は、
３辺の各辺の一部がＳＯＩウエハ２１の上面上に接合す
る上キャップ５８を備えている以外は、半導体加速度セ
ンサ３０と同様に構成される。

【００８３】すなわち、上キャップ５８は、図７に示す
上キャップ３８に対して、ＳＯＩウエハ２１の上面上に
接合する当該上キャップ５８の各側壁縁部中央に凹部を
さらに形成した構造になっているのである（図１０の丸
印参照）。

【００８４】このような構造の上キャップ５８を採用す
れば、ＳＯＩウエハ２１の上面側における液の流れが上
キャップ３８よりもさらに良くなり（図１０の３方向に
流れる矢印参照）、上キャップ５８とＳＯＩウエハ２１
との間にエッチング液や洗浄液が残存しなくなる。この
結果、接合強度を保持しつつ、エッチング精度および洗
浄性を向上させることができる。ただし、図１０に示す
例では、接合電極１６も上キャップ５８に対応した形状
（不連続な形状）になっている。

【００８５】図１１は第６実施形態に係る半導体加速度
センサの製造方法によって製造された本発明の別の実施
形態に係る半導体加速度センサの正面図で、この図を用
いて以下に本実施形態の半導体加速度センサについて説
明する。

【００８６】本実施形態の半導体加速度センサ６０は、
３辺の各辺が互いに離間してＳＯＩウエハ２１の上面上
に接合する上キャップ６８を備えている以外は、半導体
加速度センサ３０と同様に構成される。

【００８７】すなわち、上キャップ６８は、図７に示す
上キャップ３８に対して、ＳＯＩウエハ２１の上面上に
接合する当該上キャップ６８の側壁縁部の各コーナに凹
部をさらに形成した構造になっているのである（図１１
の丸印参照）。

【００８８】このような構造の上キャップ６８を採用す
れば、ＳＯＩウエハ２１の上面側における液の流れが上
キャップ３８よりもさらに良くなり（図１１の２方向に
流れる矢印参照）、上キャップ６８とＳＯＩウエハ２１
との間にエッチング液や洗浄液が残存しなくなる。この
結果、接合強度を保持しつつ、エッチング精度および洗
浄性を向上させることができる。特に、コーナでの液溜
まりを防止することができる。ただし、図１１に示す例
では、接合電極１６も上キャップ５８に対応した形状
（不連続な形状）になっている。

【００８９】図１２は第６実施形態に係る半導体加速度
センサの製造方法によって製造された本発明の別の実施
形態に係る半導体加速度センサの正面図で、この図を用
いて以下に本実施形態の半導体加速度センサについて説
明する。

【００９０】本実施形態の半導体加速度センサ７０は、
互いに対向する２辺でＳＯＩウエハ２１の上面上に接合
する上キャップ７８を備えている以外は、半導体加速度
センサ３０と同様に構成される。すなわち、上キャップ
７８は、図７に示す上キャップ３８に対して、右側壁部
をさらに除去した構造になっているのである（図１２参
照）。

【００９１】このような構造の上キャップ７８を採用す
れば、ＳＯＩウエハ２１の上面側における液の流れが上
キャップ３８よりもさらに良くなり（図１２の矢印参
照）、上キャップ７８とＳＯＩウエハ２１との間にエッ
チング液や洗浄液が残存しなくなる。この結果、接合強
度を保持しつつ、エッチング精度および洗浄性を向上さ
せることができる。ただし、図１２に示す例では、接合
電極１６も上キャップ５８に対応した形状（互いに対向
する直線状）になっている。

【００９２】図１３は第６実施形態に係る半導体加速度
センサの製造方法によって製造された本発明の別の実施
形態に係る半導体加速度センサの断面構造を模式的に示
す図、図１４は図１３に示す半導体加速度センサの正面
図で、これらの図を用いて以下に本発明の半導体加速度
センサに係る別の実施形態について説明する。

【００９３】本実施形態の半導体加速度センサ８０は、
孔８８１が上面側に形成された上キャップ８８を備えて
いる以外は、半導体加速度センサ３０と同様に構成され
る。すなわち、上キャップ８８は、図７に示す上キャッ
プ３８に対して、図１３および図１４に示すように、上
面側に長方形状の孔８８１をさらに形成した構造になっ
ているのである。

【００９４】このような構造の上キャップ８８を採用す
れば、ＳＯＩウエハ２１の上面側における液の流れが上
キャップ３８よりもさらに良くなり、上キャップ７８と
ＳＯＩウエハ２１との間にエッチング液や洗浄液が残存
しなくなる。この結果、上キャップ８８の３辺全部が接
合することで接合強度を効果的に保持しつつ、エッチン
グ精度および洗浄性を向上させることができる。

【００９５】図１５は第６実施形態に係る半導体加速度
センサの製造方法によって製造された本発明の別の実施
形態に係る半導体加速度センサの断面構造を模式的に示
す図、図１６は図１５に示す半導体加速度センサの正面
図で、これらの図を用いて以下に本発明の半導体加速度
センサに係る別の実施形態について説明する。

【００９６】本実施形態の半導体加速度センサ９０は、
孔９８１が上面四隅にそれぞれ形成された上キャップ９
８を備えている以外は、半導体加速度センサ３０と同様
に構成される。すなわち、上キャップ９８は、図７に示
す上キャップ３８に対して、図１５および図１６に示す
ように、上面４隅にそれぞれ孔９８１をさらに形成した
構造になっているのである。

【００９７】このような構造の上キャップ９８を採用す
れば、ＳＯＩウエハ２１の上面側における液の流れが上
キャップ３８よりもさらに良くなり、上キャップ９８と
ＳＯＩウエハ２１との間にエッチング液や洗浄液が残存
しなくなる。この結果、接合強度を保持しつつ、エッチ
ング精度および洗浄性を向上させることができる。特
に、コーナ部での液溜まりを防止することができる。

【００９８】なお、図７〜図１６に示す半導体加速度セ
ンサの各実施形態では、液の流れを良くするための構造
が上キャップに採用されているが、同様の構造を下キャ
ップに対して適用してもよい。

【００９９】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、請求項
１または２記載の発明によれば、製造工程において薄肉
状の撓み部に加わる無用な過度のストレスを弱めること
が可能になるとともに、エッチング精度および洗浄性の
向上が可能になる。

【０１００】

【０１０１】

【０１０２】

【０１０３】

【０１０４】

【０１０５】

【０１０６】請求項３，４記載の発明によれば、第２キ
ャップの半導体基板への接合強度を保持しつつ、エッチ
ング精度および洗浄性の向上が可能になる。

【０１０７】

【０１０８】請求項５記載の発明によれば、第２キャッ
プの半導体基板への接合強度を保持しつつ、エッチング
精度および洗浄性の向上が可能になる。また、コーナ部
での液の流れを良くすることが可能になる。

【０１０９】

【０１１０】請求項６記載の発明によれば、第２キャッ
プの半導体基板への接合強度をより効果的に保持しつ
つ、エッチング精度および洗浄性の向上が可能になる。

【０１１１】請求項７記載の発明によれば、コーナ部で
の液の流れを良くすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体加速度セン
サの製造方法による製造過程における半導体加速度セン
サの断面構造を模式的に示す図である。

【図２】本発明の第２実施形態に係る半導体加速度セン
サの製造方法による製造過程における半導体加速度セン
サの断面構造を模式的に示す図である。

【図３】本発明の第１実施形態に係る半導体加速度セン
サの製造方法による製造過程における半導体加速度セン
サの断面構造を模式的に示す図である。

【図４】本発明の第４実施形態に係る半導体加速度セン
サの製造方法による製造過程における半導体加速度セン
サの断面構造を模式的に示す図である。

【図５】本発明の第５実施形態に係る半導体加速度セン
サの製造方法による製造過程における半導体加速度セン
サの断面構造を模式的に示す図である。

【図６】本発明の第６実施形態に係る半導体加速度セン
サの製造方法による製造過程における半導体加速度セン
サの断面構造を模式的に示す図である。

【図７】第６実施形態に係る半導体加速度センサの製造
方法によって製造された本発明の一実施形態に係る半導
体加速度センサの断面構造を模式的に示す図である。

【図８】（ａ）は図７に示す製造途中の半導体加速度セ
ンサの正面図、（ｂ）は（ａ）のＢＢ線における断面構
造を模式的に示す図および（ｃ）は（ａ）のＣＣ線にお
ける断面構造を模式的に示す図である。

【図９】第６実施形態に係る半導体加速度センサの製造
方法によって製造された本発明の別の実施形態に係る半
導体加速度センサの正面図である。

【図１０】第６実施形態に係る半導体加速度センサの製
造方法によって製造された本発明の別の実施形態に係る
半導体加速度センサの正面図である。

【図１１】第６実施形態に係る半導体加速度センサの製
造方法によって製造された本発明の別の実施形態に係る
半導体加速度センサの正面図である。

【図１２】第６実施形態に係る半導体加速度センサの製
造方法によって製造された本発明の別の実施形態に係る
半導体加速度センサの正面図である。

【図１３】第６実施形態に係る半導体加速度センサの製
造方法によって製造された本発明の別の実施形態に係る
半導体加速度センサの断面構造を模式的に示す図であ
る。

【図１４】図１３に示す半導体加速度センサの正面図で
ある。

【図１５】第６実施形態に係る半導体加速度センサの製
造方法によって製造された本発明の別の実施形態に係る
半導体加速度センサの断面構造を模式的に示す図であ
る。

【図１６】図１５に示す半導体加速度センサの正面図で
ある。

【図１７】従来の半導体加速度センサの平面図である。

【図１８】図１７に示す半導体加速度センサの製造過程
における断面構造を模式的に示す図である。

【符号の説明】

１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９
０ 半導体加速度センサ １１ シリコンウエハ １２ ゲージ抵抗 １３ シリコン酸化膜 １４ シリコン窒化膜 １５ 配線電極 １６ 接合電極 １７ 下キャップ １８，３８，４８，５８，６８，７８，８８，９８ 上
キャップ １１１ 重り部 １１２ 周辺肉厚部 １１３ 撓み部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤井 澄夫 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 片岡 万士 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 西條 隆司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 斉藤 誠 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−200130（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−107219（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−15304（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−178181（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 29/84 G01P 15/12

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚肉状の重り部、この重り部の周囲に離
   間して設けられる周辺肉厚部、およびこの周辺肉厚部と
   前記重り部との間に懸架されてこの重り部を支持する薄
   肉状の撓み部が形成された半導体基板と、前記半導体基
   板の撓み部に形成されたゲージ抵抗と、前記半導体基板
   の一の面上に形成された電気信号取出し用の電極と、前
   記半導体基板の他の面上に接合された凹状の第１キャッ
   プと、前記半導体基板の一の面上に接合された凹状の第
   ２キャップとにより成る半導体加速度センサを製造する
   方法において、前記半導体基板がＳＯＩ基板であり、ＴＭＡＨによる異
   方性エッチングに対するエッチング速度の遅い所定膜が
   前記半導体基板の一の面上に形成され、前記所定膜の面
   上に前記電極が形成される半導体加速度センサに対して
   は、前記重り部と前記周辺肉厚部との離間部分における
   前記所定膜の除去を行い、この除去の後に前記半導体基
   板における前記離間部分に対してＴＭＡＨによる異方性
   エッチングを行い、この異方性エッチングの後に 前記第
   ２キャップの前記半導体基板への接合を行い、この接合
   の後に前記離間部分における前記ＳＯＩ基板の残部であ
   る酸化膜をエッチングにより除去することで、前記重り
   部と前記周辺肉厚部とを離間させる除去処理を行い、こ
   の除去処理の後に前記第１キャップの前記半導体基板へ
   の接合を行う半導体加速度センサの製造方法であって、 前記第２キャップが、３辺の全部または一部で前記半導
   体基板の一の面上に接合することを特徴とする半導体加
   速度センサの製造方法。
2. 【請求項２】 厚肉状の重り部、この重り部の周囲に離
   間して設けられる周辺肉厚部、およびこの周辺肉厚部と
   前記重り部との間に懸架されてこの重り部を支持する薄
   肉状の撓み部が形成された半導体基板と、前記半導体基
   板の撓み部に形成されたゲージ抵抗と、前記半導体基板
   の一の面上に形成された電気信号取出し用の電極と、前
   記半導体基板の他の面上に接合された凹状の第１キャッ
   プと、前記半導体基板の一の面上に接合された凹状の第
   ２キャップとにより成る半導体加速度センサを製造する
   方法において、 前記半導体基板がＳＯＩ基板であり、ＴＭＡＨによる異
   方性エッチングに対するエッチング速度の遅い所定膜が
   前記半導体基板の一の面上に形成され、前記所定膜の面
   上に前記電極が形成される半導体加速度センサに対して
   は、前記重り部と前記周辺肉厚部との離間部分における
   前記所定膜の除去を行い、この除去の後に前記半導体基
   板における前記離間部分に対してＴＭＡＨによる異方性
   エッチングを行い、この異方性エッチングの後に前記第
   ２キャップの前記半導体基板への接合を行い、この接合
   の後に前記離間部分における前記ＳＯＩ基板の残部であ
   る酸化膜をエッチングにより除去することで、前記重り
   部と前記周辺肉厚部とを離間させる除去処理を行い、こ
   の除去処理の後に前記第１キャップの前記半導体基板へ
   の接合を行う半導体加速度センサの製造方法であって、 前記第２キャップが、互いに対向する２辺で前記半導体
   基板の一の面上に接合する ことを特徴とする半導体加速
   度センサの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の半導体加速度セ
   ンサの製造方法で製造される半導体加速度センサであっ
   て、前記３辺のうち、間に挟まれる１辺の一部が前記半
   導体基板の一の面上に接合するとともに、残りの２辺の
   全部が前記半導体基板の一の面上に接合することを特徴
   とする半導体加速度センサ。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載の半導体加速度セ
   ンサの製造方法で製造される半導体加速度センサであっ
   て、前記３辺の各辺の一部が前記半導体基板の一の面上
   に接合することを特徴とする半導体加速度センサ。
5. 【請求項５】 請求項１または２記載の半導体加速度セ
   ンサの製造方法で製造される半導体加速度センサであっ
   て、前記３辺の各辺は互いに離間して前記半導体基板の
   一の面上に接合することを特徴とする半導体加速度セン
   サ。
6. 【請求項６】 請求項１または２記載の半導体加速度セ
   ンサの製造方法で製造される半導体加速度センサであっ
   て、前記第２キャップは孔が形成されていることを特徴
   とする半導体加速度センサ。
7. 【請求項７】 前記孔は前記第２キャップの４隅に形成
   されていることを特徴とする請求項６記載の半導体加速
   度センサ。