JP4999356B2 - 加速度センサ及びその製造方法 - Google Patents
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Description
この発明は、加速度センサ、特に三次元の半導体加速度センサとその製造方法に関するものである。
図８を参照して、従来の三次元の半導体加速度センサ（以下、単に加速度センサと称する。）について説明する。加速度センサ２１０は、錘２３０、台座２２０及び梁２４０を備えて構成されている。錘２３０は、加速度を受けて変位する部分である。台座２２０は、錘２３０の周囲に錘２３０と離間して配置されている。梁２４０は、錘２３０と台座２２０とを接続する薄肉の部分であり、一端が錘２３０に接続されていて、及び他端が台座２２０に接続されている。梁２４０上には複数対のピエゾ抵抗素子２５０が形成されている（例えば、特許文献１参照）。
この加速度センサ２１０に加速度が加わると錘２３０が変位し、この錘２３０の変位に伴って梁２４０が変形する。梁２４０が変形すると、ピエゾ抵抗素子２５０に加わる応力が変化し、この結果、ピエゾ抵抗素子２５０の電気抵抗値が変化する。ピエゾ抵抗素子２５０の電気抵抗値の変化量は非常に小さいため、一般に、梁２４０に形成された２対（４個）のピエゾ抵抗素子２５０に対してブリッジ回路を構成して、ピエゾ抵抗素子２５０の抵抗変化を電圧変化として検出している。
この加速度センサ２１０では、錘２３０の質量を大きくする、梁２４０の長さを長くする、梁２４０の幅を狭くする、又は梁２４０の厚みを薄くすることにより、感度を高めることができる。しかしながら、加速度センサ２１０の感度を高めようとすると、シリコンで形成された梁の強度が低下し、大きな加速度により簡単に破損してしまう。そのため、従来の加速度センサでは、高感度と高耐衝撃性を同時に得るために、錘２３０の下部には錘と離間してシリコン酸化膜を設け、また、上部には錘２３０と離間してストッパ２６０を形成することにより、錘２３０の可撓範囲を制限している。
また、加速度センサの感度を調節するために、梁にシリコン窒化膜を形成して膜厚を調整する試みもなされている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−３４５２９４号公報
特開２００４−３５４０７４号公報
しかしながら、上述の特許文献１に開示されている加速度センサを量産する場合、感度不足と、耐衝撃性劣化による歩留まりの低下が課題となる。
感度不足の原因として、梁の厚みが厚すぎることがある。一方、耐衝撃性劣化の原因として、梁の厚みが薄すぎることがある。このように、感度と耐衝撃性は、トレードオフの関係にあるので感度と耐衝撃性の両方について、充分な特性を得ることは困難である。
梁の厚さを薄くすることにより感度を高め、ストッパを設けることにより耐衝撃性を高めた場合であっても、製造にあたり梁の厚さにはバラツキが生じるため、設定値よりも梁が薄くなれば耐衝撃性が劣化し、設定値よりも梁が厚くなれば感度が低下する。
また、感度低下の原因として、半導体加速度センサを製造するに当たり、ピエゾ抵抗素子が適正な位置から外れてしまうことも挙げられる。半導体加速度センサを、半導体積層基板を用いて形成する場合、ピエゾ抵抗素子は、半導体積層基板の上方からイオン注入することにより形成される。一方、ピエゾ抵抗素子の適正な位置は、錘が変位した場合に最も梁が歪む位置であり、梁の両端に近い位置である。この梁の両端の位置は、半導体積層基板に対して下方からエッチング処理を行うことによって定まる。従って、半導体積層基板の上方からの処理と、下方からの処理の間の位置合せ等の精度によって、ピエゾ抵抗素子が形成される位置がばらついてしまう。
特許文献２に開示されている加速度センサは、梁にシリコン窒化膜を形成し、その膜厚によって感度の調整を行うが、シリコン窒化膜が形成されていない状態の感度が最も高い。従って、特許文献２に開示されている技術だけでは、さらに感度を高めることは困難である。
そこで、発明者が鋭意研究を行ったところ、梁に厚膜部と薄膜部を形成することで、
平坦に形成する梁に比べて、同じ加速度が加わったときの梁の変形（歪み）が大きくなることを見出した。
平坦に形成する梁に比べて、同じ加速度が加わったときの梁の変形（歪み）が大きくなることを見出した。
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、耐衝撃性を劣化させずに感度を向上させる加速度センサとその製造方法を提供することにある。
上述した目的を達成するために、この発明の加速度センサは、錘と、台座と、梁と、ピエゾ抵抗素子とを備えている。錘は、加速度を受けて変位する。台座は、錘の周囲に、錘と離間して配置されている。梁は、一端が錘に接続され、及び他端が台座に接続されている。ここで、梁は、厚膜部と、厚膜部よりも厚みが薄い薄膜部とを備えているとともに、一端及び他端に向かって幅広くなるように形成されている。ピエゾ抵抗素子は、厚膜部と薄膜部とに渡って均等に形成されている。
また、この発明の加速度センサの製造方法は、以下の工程を備えている。先ず、第１半導体層、シリコン酸化膜及び第２半導体層を順に積層して構成されている積層基板を用意する。次に、第２半導体層に、第２錘領域、第２錘領域を離間して囲む第２台座領域、第２錘領域と第２台座領域とを接続するとともに、第２錘領域と第２台座領域との接続部が、第２錘領域と第２台座領域とに向かって幅広となる梁領域、及び第２錘領域と第２台座領域と梁領域とに隣接する第２開口領域を設定する。次に、第２開口領域の第２半導体層を除去し、さらに、第２開口領域に対応する領域のシリコン酸化膜を除去する。次に、第２半導体層の梁領域に、薄膜部及び厚膜部を形成する。次に、梁領域の厚膜部と薄膜部とに渡って均等にピエゾ抵抗素子を形成する。次に、第１半導体層に、第１錘領域、第１錘領域を囲む第１開口領域、及び第１開口領域を囲む第１台座領域を設定して、第１開口領域の第１半導体層を除去する。
この発明の加速度センサは、例えば、梁に厚さ１５μｍの厚膜部と、厚膜部より薄い厚さ５μｍの薄膜部を備えている。このように梁に厚膜部と薄膜部を備えることで、梁の変形が厚膜部と薄膜部の境界に集中する。このため、厚さ１５μｍの平坦な梁を有する加速度センサに比べて感度が向上するのはもちろん、全体を厚さ５μｍに形成した平坦な梁を有する加速度センサに比べても感度が向上する。また、厚膜部の存在により、厚さ５μｍの平坦な梁を有する加速度センサに比べて、耐衝撃性が向上する。このように、この発明の加速度センサによれば、耐衝撃性を劣化させることなく、感度を向上させることが可能になる。
この発明の半導体加速度センサの製造方法によれば、上面から梁に薄膜部を形成した後、この薄膜部と厚膜部の境界にピエゾ抵抗素子を形成する。従来の製造方法によれば、錘に加速度が加わった場合の変形が最も大きい場所は、梁の両端の台座又は錘との接続部付近である。この変形が最も大きい場所は下面からのエッチング処理で定まるため、裏面と表面との位置合せの精度により感度にばらつきが生じ、歩留まりの低下を引き起こす。これに対し、この発明の製造方法によれば、錘に加速度が加わった場合の変形が最も大きい場所が、上面から形成した薄膜部と厚膜部の境界になる。従って、位置合せの精度は、通常の露光機の合せ精度と同等となり、感度が安定し、歩留まりが向上する。
以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、構成要素の位置、大きさ及び配置関係についてはこの発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の組成（材質）および数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されない。
（半導体加速度センサの構造）
図１〜３を参照して、この発明の三次元の半導体加速度センサについて説明する。図１〜３は加速度センサの構造を説明するための図である。図１は、加速度センサの平面図である。図２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ図１のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線による断面図である。加速度センサ１０は、第１半導体層２１、シリコン酸化膜２３及び第２半導体層２５を順に積層して構成される積層基板２７に、錘３０、台座２０、梁４０及びストッパ６０を備えて構成される。図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ第１半導体層２１、シリコン酸化膜２３及び第２半導体層２５の平面図である。ここで、第１半導体層２１は例えば厚さ５００μｍのシリコン層からなる。また、シリコン酸化膜２３は、例えば厚さ４μｍで形成されている。また、第２半導体層２５は厚さ１５μｍのシリコン層で形成される。
図１〜３を参照して、この発明の三次元の半導体加速度センサについて説明する。図１〜３は加速度センサの構造を説明するための図である。図１は、加速度センサの平面図である。図２（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ図１のＡ−Ａ線及びＢ−Ｂ線による断面図である。加速度センサ１０は、第１半導体層２１、シリコン酸化膜２３及び第２半導体層２５を順に積層して構成される積層基板２７に、錘３０、台座２０、梁４０及びストッパ６０を備えて構成される。図３（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ第１半導体層２１、シリコン酸化膜２３及び第２半導体層２５の平面図である。ここで、第１半導体層２１は例えば厚さ５００μｍのシリコン層からなる。また、シリコン酸化膜２３は、例えば厚さ４μｍで形成されている。また、第２半導体層２５は厚さ１５μｍのシリコン層で形成される。
錘３０は、加速度を受けて変位する部分である。台座２０は、錘３０の周囲に錘３０と離間して配置されている。梁４０は、錘３０と台座２０とを接続する薄肉の部分であり、一端が錘３０に接続されていて、及び他端が台座２０に接続されている。梁４０上には複数対のピエゾ抵抗素子５０が形成されている。
なお、ピエゾ抵抗素子５０の抵抗変化を検出するための電極と電極及びピエゾ抵抗素子間の配線等については、従来の加速度センサと同様に形成されれば良く、ここでは説明及び図示を省略する。
第１半導体層２１は、第１錘領域１３１、第１錘領域１３１を囲む第１開口領域１７１、及び第１開口領域１７１を囲む第１台座領域１２１を有している。第１錘領域１３１の第１半導体層２１は、錘３０を構成する複数の層の一部であり、正方形の各辺の中央に凹部を有する形状である。第１台座領域１２１の第１半導体層２１は、台座２０を構成する複数の層の一部であり、第１錘領域１３１と離間して設けられている。第１開口領域１７１は、第１台座領域１２１と第１錘領域１３１に囲まれる領域である。図２は、台座２０の下面２０ａの位置が、錘３０の下面３０ａの位置よりも下方に、すなわち、第１台座領域１２１の厚みが第１錘領域１３１の厚みよりも厚く形成されている例を示しているがこの例に限定されない。例えば、第１台座領域１２１の下部に、第１台座領域１２１と同じ形状の、シリコン酸化膜などの膜を設けて台座２０と錘３０の下面の位置を変えても良い。この台座２０の下面２０ａに、第１台座領域１２１、第１錘領域１３１及び第１開口領域１７１に渡って、例えば、シリコン酸化膜を設ければ、錘３０の下方への変位を制限することができる。
シリコン酸化膜２３は、第３錘領域１３３、第３錘領域１３３の周囲の第３開口領域１７３、及び第３開口領域１７３の周囲の第３台座領域１２３を有している。第３錘領域１３３のシリコン酸化膜２３は、錘３０を構成する複数の層の一部であり、正方形状である。第３台座領域１２３のシリコン酸化膜２３は、台座２０を構成する複数の層の一部である。第３台座領域１２３は、第３錘領域１３３に離間して設けられていて、第１台座領域１２１と同じ形状及びほぼ同じ大きさである。
第２半導体層２５は、第２錘領域１３２、第２開口領域１７２、第２台座領域１２２、梁領域１４２及びストッパ領域１６２を有している。
第２錘領域１３２の第２半導体層２５は、錘３０を構成する複数の層の一部であり、第３錘領域１３３と同じ大きさの正方形状である。
第２台座領域１２２の第２半導体層２５は、台座２０を構成する複数の層の一部である。第２台座領域１２２は、第２錘領域１３２に梁領域１４２を介して接続されるように設けられている。第２台座領域１２２は、第１及び第３台座領域１２１及び１２３と同じ形状及び大きさである。
なお、ストッパ６０を形成するためのエッチング処理により、第３錘領域１３３及び第３台座領域１２３は、それぞれ第２錘領域１３２及び第２台座領域１２２よりも小さくなる場合もある。
梁領域１４２は、第２錘領域１３２と第２台座領域１２２に接続される矩形状の領域であって、梁領域１４２の第２半導体層２５が梁４０を構成する。梁４０にはピエゾ抵抗素子５０が形成されている。
ストッパ領域１６２は、第２台座領域１２２に接続され、梁領域１４２及び第２錘領域１３２に離間する領域であって、ストッパ領域１６２の第２半導体層２５がストッパ６０を構成する。ストッパ６０は、第１錘領域１３１の上方に設けられていて、錘３０の上方への変位を制限する。ここで、ストッパ６０には、複数のエッチング用開口部６２が設けられている。なお、ストッパ６０を第２半導体層２５に設けない場合は、ストッパ領域１６２を設けない構成にすることができる。
第２開口領域１７２は、ストッパ領域１６２、第２台座領域１２２、第２錘領域１３２及び梁領域１４２に囲まれる領域である。
台座２０は、第１半導体層２１の第１台座領域１２１、シリコン酸化膜２３の第３台座領域１２３、及び第２半導体層２５の第２台座領域１２２で構成される。錘３０は、第１半導体層２１の第１錘領域１３１、シリコン酸化膜２３の第３錘領域１３３、及び第２半導体層２５の第２錘領域１３２で構成される。
梁４０は、厚さが１５μｍの厚膜部４２と、厚膜部４２よりも厚みが薄い薄膜部４４とを備えている。ここで、薄膜部４４の厚みは、梁４０の長さ、幅、錘の質量等に応じて好適な値とすればよく、例えば５〜７μｍで形成されている。梁４０の厚みが変化する部分、すなわち、厚膜部４２と薄膜部４４の境界は、梁４０の長手方向の両端付近に設けられている。ここで、梁４０の長手方向は、梁４０の錘３０に接続されている部分と台座２０に接続されている部分を結ぶ方向である。錘３０が変位した時の梁４０の変形は、台座２０又は錘３０に接続される両端付近で、最も大きくなる。従って、ピエゾ抵抗素子５０は、一般に梁４０の長手方向の両端付近に形成される。ここで、ピエゾ抵抗素子５０が形成される部分に、厚膜部４２と薄膜部４４の境界が設けられていると、その境界に梁の変形が集中するので、加速度に対する感度が増す。
ここで、厚膜部４２と薄膜部４４の境界は、梁が平坦に形成されている場合に変形が最も大きい最大歪位置に形成されているのが良い。しかし、境界が最大歪位置からずれた場合であっても、後述する製造工程において、裏面と表面との位置合せの精度程度である５μｍ程度のバラツキの範囲内であれば、感度に与える影響は小さい。
図４及び図５を参照して、梁について説明する。図４及び図５は、梁４０の概略的な断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、梁４０の長手方向の両端付近に互いに離間して２つの薄膜部４４が形成されており、２つの薄膜部４４の、梁４０の長手方向の両側に厚膜部４２が形成されている例を示している。
ピエゾ抵抗素子５０は、厚膜部４２と薄膜部４４とに渡って形成されている。ここで、ピエゾ抵抗素子５０は、厚膜部４２と薄膜部４４の境界を含む位置に設けられていれば良い。ピエゾ抵抗素子５０が、厚膜部４２と薄膜部４４に均等に設けられていても良いし（図４（Ａ））、例えば、ピエゾ抵抗素子５０の薄膜部４４に形成される部分が、厚膜部４２に形成される部分よりも大きく形成されていても良い（図４（Ｂ））。また、ピエゾ抵抗素子５０が、薄膜部４４を含み、薄膜部４４の両側の厚膜部４２に渡って形成されていても良い（図４（Ｃ））。図４（Ａ）では、ピエゾ抵抗素子が薄膜部４４から、台座２０側の厚膜部４２に渡って形成されている例を示しているが、薄膜部４４から、錘３０側、すなわち、梁４０の中央方向の厚膜部４２に渡って形成されていても良い（図４（Ｄ））。
なお、この発明の加速度センサでは、錘３０が変位した際に変形が大きくなる、梁４０の両端付近に厚膜部４２と薄膜部４４の境界が設けられれば良い。従って、薄膜部４４を、梁４０の両端付近に互いに離間して設ける構成としても良いし、梁の両端に厚膜部を設けて、その間を全て薄膜部としても良い（図５（Ａ）又は（Ｂ））。また、梁の両端を薄膜部として、その間を全て厚膜部としても良い（図５（Ｃ））。さらに、厚膜部と薄膜部の境界が梁の両端と一致する位置に設けられる構成としても良い。
また、厚膜部４２と薄膜部４４の間に、厚みが連続的に変化する境界部４６を設けると、厚膜部と薄膜部の間での破損リスクを低減することができる（図４（Ａ）〜（Ｄ）又は図５（Ｂ））。このとき境界部は、梁の両端と錘又は台座とに渡って設けられる構成としても良い。
ここでは、梁を矩形状とした場合について説明したが、この例に限定されない。梁の両端の、錘又は台座に接続される部分は、錘又は台座に向かって連続的に又は段階的に幅広になるように形成されていても良い。この場合、梁と錘又は台座と直角に接続される部分について、角部が円形状又は階段状に形成される。このように構成することにより、角部への応力集中による接続部の破損を防止することができる。
この発明の半導体加速度センサは、梁に、厚膜部と厚膜部よりも厚みが薄い薄膜部を備えている。このように梁に厚膜部と薄膜部を形成することで、錘が変位した時の梁の変形が厚膜部と薄膜部の境界部に集中する。従って、厚膜部の膜厚を１５μｍとし、薄膜部の膜厚を５μｍとした場合、厚さ１５μｍの平坦な梁に比べて感度が向上するのはもちろん、厚さ５μｍの平坦な梁に比べても感度が向上する。また、厚膜部の存在により、厚さ５μｍの平坦な梁に比べて、耐衝撃性が向上する。このように、この発明の加速度センサによれば、耐衝撃性を劣化させることなく、感度を向上させることが可能になる。
（半導体加速度センサの製造方法）
図６及び７を参照して、加速度センサの製造方法について説明する。図６及び７は、加速度センサの製造方法を説明するための図である。図６（Ａ）〜（Ｄ）は、図１のＢ−Ｂ線による断面図を示している。図７（Ａ）〜（Ｄ）は、特に薄膜部の形成工程を説明するための図であって、梁の断面図を示している。
図６及び７を参照して、加速度センサの製造方法について説明する。図６及び７は、加速度センサの製造方法を説明するための図である。図６（Ａ）〜（Ｄ）は、図１のＢ−Ｂ線による断面図を示している。図７（Ａ）〜（Ｄ）は、特に薄膜部の形成工程を説明するための図であって、梁の断面図を示している。
先ず、第１半導体層２１、シリコン酸化膜２３及び第２半導体層２５を順に積層して構成されている積層基板２７を用意する（図６（Ａ））。
次に、第２半導体層２５に、第２錘領域１３２、第２台座領域１２２、梁領域１４２、ストッパ領域１６２、及び第２開口領域１７２を設定する（図３（Ｃ）参照）。
第２錘領域１３２は、正方形状である。第２台座領域１２２は、第２錘領域１３２を囲むように第２錘領域１３２に離間して設けられている。梁領域１４２は、第２錘領域１３２と第２台座領域１２２に接続される矩形状の領域である。ストッパ領域１６２は、第２台座領域１２２に接続され、梁領域１４２及び第２錘領域１３２に離間する領域である。第２開口領域１７２は、ストッパ領域１６２、第２台座領域１２２、第２錘領域１３２及び梁領域１４２に隣接して囲まれる領域である。
次に、積層基板２７に対して、上側からフォトリソグラフィ及びドライエッチングを行って第２開口領域１７２の第２半導体層２５を除去する。また、ストッパ領域１６２の第２半導体層２５にはエッチング用開口部６２も同時に形成される。さらにドライエッチングを行うことにより、第２開口領域１７２に対応する領域のシリコン酸化膜２３も除去される（図６（Ｂ））。
次に、エッチング用開口部６２、及び、第２開口領域１７２からフッ酸を導入し、ストッパ領域１６２に対応する領域のシリコン酸化膜２３をウェットエッチングにより除去する（図６（Ｃ））。
次に、梁領域１４２に、薄膜部４４を形成する。薄膜部４４の形成は、例えば、ＬＯＣＯＳ法により行われる。ＬＯＣＯＳ法による薄膜部の形成方法について、図７を参照して説明する。
先ず、第２半導体層２５の梁領域１４２上に、シリコン酸化膜８１を形成した後、シリコン窒化膜８３をＣＶＤ法により形成する。
次に、薄膜部４４に対応する領域のシリコン窒化膜８３をフォトリソグラフィ及びドライエッチングにより除去する（図７（Ａ））。次に、熱酸化を行い、薄膜部４４に厚い酸化膜（ＬＯＣＯＳ膜）８５を形成する（図７（Ｂ））。次に、シリコン酸化膜８１、シリコン窒化膜８３及びＬＯＣＯＳ膜８５を除去することにより、第２半導体層２５の梁領域１４２に薄膜部４４が形成される（図７（Ｃ））。なお、薄膜部４４の形成はＬＯＣＯＳ法を利用する方法に限定されず、エッチング等によって行っても良い。ここで、ＬＯＣＯＳ法を用いて、薄膜部４４を形成すれば、厚膜部４２と薄膜部４４の間に膜厚が連続的に変化する境界部４６が形成されるので、厚膜部４２と薄膜部４４の段差による破損リスクを低減することができる。
次に、梁領域１４２にピエゾ抵抗素子５０を形成する。ピエゾ抵抗素子５０の形成は、従来周知の方法を用いることができる。先ず、１０００℃の加湿雰囲気中での熱酸化により、梁の第２半導体層上に、熱酸化膜を形成する。次に、フォトリソグラフィ及びドライエッチングにより熱酸化膜に開口部を設けて第２半導体層の表面を露出させる。次に、開口部内に露出した第２半導体層にＰ型の不純物として例えばボロン（Ｂ）を注入した後、熱拡散工程を行い、拡散層を形成する。その後、従来周知の方法に従って、拡散層に電気的に接続される配線を形成するなどして、ピエゾ抵抗素子を形成する。ここで、ピエゾ抵抗素子は、錘に加速度が加わった時の最も変形の大きい場所として、厚膜部と薄膜部とに渡って形成される。なお、ピエゾ抵抗素子は、厚膜部と薄膜部とに渡って、すなわち厚膜部と薄膜部の境界に形成されていれば良い（図７（Ｄ））。
次に、第１半導体層２１、第１錘領域１３１と、第１錘領域１３１の周囲の第１開口領域１７１と、第１開口領域１７１の周囲の第１台座領域１２１を設定する（図３（Ａ）参照）。
第１錘領域１３１は、正方形の各辺の中央に凹部を有する形状である。第１台座領域１２１は、第１錘領域１３１に離間して設けられている。第１開口領域１７１は、第１台座領域１２１と第１錘領域１３１に囲まれる領域である。
次に、積層基板２７に対して、下側からフォトリソグラフィ及びドライエッチングを行って第１半導体層２１の第１開口領域１７１の部分を除去する。さらにドライエッチングを行うことにより、梁領域１４２に対応するシリコン酸化膜２３の領域部分も除去される。なお、台座２０と錘３０の下面の位置に応じて、錘３０の下方への変位が制限される。従って、錘３０の変位量に応じて、台座２０の下面の位置が、錘３０の下面の位置よりも下方に位置するように形成される。このため、第１半導体層２１の第１開口領域１７１の部分を除去する前に、第１台座領域１２１を除いた部分、すなわち、第１錘領域１３１と第１開口領域１７１の部分をエッチングして、第１台座領域１２１と、第１錘領域１３１及び第１開口領域１７１との間に段差を設けておけば良い。また、第１錘領域１３１と第１台座領域１２１の下面の位置を等しい位置に設定し、第１半導体層２１の第１台座領域１２１の下面に、例えばシリコン酸化膜を設けても良い。この場合、積層基板２７の下面に予めシリコン酸化膜を形成しておき、第１半導体層に対するエッチングを行う前に、第１錘領域１３１及び第１開口領域１７１に対応する部分のシリコン酸化膜２３を、フォトリソグラフィ及びドライエッチングで除去し、その後第１開口領域１７１の除去を行う（図６（Ｄ））。
この発明の加速度センサの製造方法によれば、上面から梁に薄膜部を形成した後、この薄膜部と厚膜部の境界にピエゾ抵抗素子を形成する。従来の製造方法によれば、錘に加速度が加わった場合の変形が最も大きい場所は、梁の両端の台座又は錘との接続部付近である。この位置は下面からのエッチング処理で定まるため、裏面と表面との位置合せの精度により感度にばらつきが生じ、歩留まりの低下を引き起こす。これに対し、この発明の製造方法によれば、錘に加速度が加わった場合の変形が最も大きい場所が、上面から形成した薄膜部と厚膜部の境界になる。従って、位置合せの精度は、通常の露光機の合せ精度と同等となり、感度が安定し、歩留まりが向上する。
１０、２１０ 加速度センサ
２０、２２０ 台座
２０ａ、３０ａ 下面
２１ 第１半導体層
２３ シリコン酸化膜
２５ 第２半導体層
２７ 積層基板
３０、２３０ 錘
４０、２４０ 梁
４２ 厚膜部
４４ 薄膜部
４６ 境界部
５０、２５０ ピエゾ抵抗素子
６０、２６０ ストッパ
６２ エッチング用開口部
８１ シリコン酸化膜
８３ シリコン窒化膜
８５ ＬＯＣＯＳ膜
１２１ 第１台座領域
１２２ 第２台座領域
１２３ 第３台座領域
１３１ 第１錘領域
１３２ 第２錘領域
１３３ 第３錘領域
１４２ 梁領域
１６２ ストッパ領域
１７１ 第１開口領域
１７２ 第２開口領域
１７３ 第３開口領域
２０、２２０ 台座
２０ａ、３０ａ 下面
２１ 第１半導体層
２３ シリコン酸化膜
２５ 第２半導体層
２７ 積層基板
３０、２３０ 錘
４０、２４０ 梁
４２ 厚膜部
４４ 薄膜部
４６ 境界部
５０、２５０ ピエゾ抵抗素子
６０、２６０ ストッパ
６２ エッチング用開口部
８１ シリコン酸化膜
８３ シリコン窒化膜
８５ ＬＯＣＯＳ膜
１２１ 第１台座領域
１２２ 第２台座領域
１２３ 第３台座領域
１３１ 第１錘領域
１３２ 第２錘領域
１３３ 第３錘領域
１４２ 梁領域
１６２ ストッパ領域
１７１ 第１開口領域
１７２ 第２開口領域
１７３ 第３開口領域
Claims (9)
- 加速度を受けて変位する錘と、
該錘の周囲に、該錘と離間して配置されている台座と、
一端が前記錘に接続され、及び他端が前記台座に接続された梁と
を備え、
前記梁は、厚膜部と該厚膜部よりも厚みが薄い薄膜部とを備えているとともに、前記一端及び前記他端に向かって幅広くなるように形成されており、
ピエゾ抵抗素子が、前記厚膜部と前記薄膜部とに渡って均等に形成されている
ことを特徴とする加速度センサ。 - 前記梁の長手方向の両端付近それぞれに前記薄膜部が形成されており、
前記薄膜部の間の全てに前記厚膜部が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。 - 前記梁の長手方向の両端付近それぞれに前記厚膜部が形成されており、
前記厚膜部の間の全てに前記薄膜部が形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。 - 前記厚膜部と前記薄膜部の間に、厚みが連続的に変化する境界部
を備えることを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。 - 第１半導体層、シリコン酸化膜及び第２半導体層を順に積層して構成されている積層基板を用意する工程と、
前記第２半導体層に、第２錘領域、該第２錘領域を離間して囲む第２台座領域、該第２錘領域と該第２台座領域とを接続するとともに、前記第２錘領域と前記第２台座領域との接続部が、該第２錘領域と該第２台座領域とに向かって幅広となる梁領域、及び該第２錘領域と該第２台座領域と該梁領域とに隣接する第２開口領域を設定する工程と、
前記第２開口領域の第２半導体層を除去し、さらに、前記第２開口領域に対応する領域の前記シリコン酸化膜を除去する工程と、
前記第２半導体層の前記梁領域に薄膜部及び厚膜部を形成する工程と、
前記梁領域の前記厚膜部と前記薄膜部とに渡って均等にピエゾ抵抗素子を形成する工程と、
前記第１半導体層に、第１錘領域、該第１錘領域を囲む第１開口領域、及び該第１開口領域を囲む第１台座領域を設定する工程と、
前記第１開口領域の第１半導体層を除去する工程と
を備えることを特徴とする加速度センサの製造方法。 - 前記薄膜部及び前記厚膜部を形成する工程は、
前記第２半導体層の前記梁領域上にシリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を積層する工程と、
前記薄膜部が形成される領域のシリコン窒化膜を除去する工程と、
熱酸化を行い、シリコン窒化膜が除去された領域のシリコン酸化膜を厚く形成する工程と、
前記シリコン窒化膜及びシリコン酸化膜を除去する工程と
を備えることを特徴とする請求項５に記載の加速度センサの製造方法。 - 前記薄膜部及び前記厚膜部を形成する工程では、
前記梁領域の長手方向の両端付近それぞれに前記薄膜部を形成し、及び
前記薄膜部の間の全てに前記厚膜部を形成する
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の加速度センサの製造方法。 - 前記薄膜部及び前記厚膜部を形成する工程では、
前記梁領域の長手方向の両端付近それぞれに前記厚膜部を形成し、及び
前記厚膜部の間の全てに前記薄膜部を形成する
ことを特徴とする請求項５又は６に記載の加速度センサの製造方法。 - 前記薄膜部及び前記厚膜部を形成する工程は、
前記薄膜部と前記厚膜部との間に、厚みが連続的に変化する境界部を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項５に記載の加速度センサの製造方法。
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