JP5316479B2 - 半導体力学量センサの製造方法及び半導体力学量センサ - Google Patents

Description

本発明は、絶縁層を介して半導体基板上に配置された半導体層に、力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な可動部を構成してなる半導体力学量センサ及びその製造方法に関する。

従来、絶縁層を介して半導体基板上に配置された半導体層に、絶縁層に達する溝が形成されて、力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な可動部が構成され、溝を通じて可動部直下の絶縁層が除去されて、可動部がリリース（可動化）された半導体力学量センサ、具体的には加速度センサや角速度センサなどのＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）デバイス、が知られている。また、このような半導体力学量センサとして、可動部直下に突起部を設けた構成が提案されている（例えば特許文献１，２参照）。なお、上記突起部は、半導体基板への可動部の貼り付き（スティッキング）を抑制する機能、過大な外力が印加された際に、半導体基板の厚み方向（以下、単に厚み方向と示す）において、可動部の可動範囲を制限するストッパとしての機能等を果たす。

特許文献１では、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板の上層（半導体層）に、複数の孔（絶縁層に達する溝）を形成して可動部が区画形成されている。また、可動部直下の中間層（絶縁層）が上記溝を通じてエッチングされ、上層に向けて突出するとともに上層とは離間した突起状の中間層（突起部）となっている。

特許文献２では、第１のアンカー部（支持部）を介して可動部と電気的に接続される電極パターン（下部配線）が、基板（半導体基板）上に形成されている。また、電極パターンが可動部直下において部分的に突出されて、電極パターン表面に配置されたシリコン窒化膜とともにストッパ部（突起部）となっている（図４及び図６参照）。

特開２００８−２６４９０２号公報 特開平１１−２３０９８６号公報

特許文献１では、半導体層に形成した溝を通じて絶縁層をエッチングし、突起先端が可動部と接しないように、可動部直下における絶縁層を一部のみ除去して残り部分を突起部とする。したがって、厚み方向に垂直な方向（以下、単に垂直方向と示す）において、可動部直下に突起部を位置精度よく形成することができる反面、厚み方向において、突起部の突起先端と可動部との間隔（離間距離）にばらつきが生じやすい。

一方、特許文献２では、溝を形成して、単結晶シリコン基板（半導体層）に梁構造の可動部を構成した後、上記シリコン窒化膜をストッパとし、溝を通じたエッチングにより可動部直下のシリコン酸化膜を除去することで、可動部のリリース（可動化）と突起部の露出を実現している。これによれば、厚み方向において、突起部の突起先端と可動部との間隔のばらつきを抑制することができる。

しかしながら、特許文献２では、突起部を含む電極パターン（下部配線）を形成するために、半導体層上のシリコン酸化膜（絶縁層としての第２絶縁層）に凹部を形成した後、エッチングストッパとなるシリコン窒化膜（絶縁層としての第３絶縁層）及びポリシリコン薄膜を堆積し、上記ポリシリコン薄膜に不純物を注入してパターニングする必要がある。すなわち、電極パターン形成のためのパターニングとは別に、凹部の形成が必要である。また、電極パターン形成後には、電極パターンを覆うように、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜、貼り合わせ用のポリシリコン薄膜を順に形成し、半導体層とは別の単結晶シリコン基板（半導体基板）をポリシリコン薄膜の表面に貼り合わせ、半導体層と半導体基板の表裏を逆にして、半導体層側を表面研磨して所望の厚さ（例えば２〜２０μｍ）まで薄膜化する必要がある。このように、半導体層にトレンチを形成する前に、突起部を形成するための複雑な製造工程を経るため、製造コストが増加してしまう。

また、特許文献２では、半導体力学量センサとして容量式の加速度センサが示されており、例えば１本の可動電極（梁）に対して複数の突起部を設け、垂直方向のうち可動電極の短手方向（力学量の印加により可動部が変位する方向）において、突起部の幅を、可動電極の幅（μｍオーダー）よりも狭い幅としている（図４及び図６参照）。したがって、上記短手方向において、μｍオーダーの梁（可動部）の直下に突起部を位置精度良く形成しようとすると、高価な位置合わせ装置等が必要となり、製造コストが増加してしまう。一方、製造コストを低減しようとすると、可動部に対し、上記短手方向において突起部の位置にばらつきが生じてしまう。

本発明は上記問題点に鑑み、絶縁層に達する溝により、半導体層に可動部が区画されるとともに、溝を通じて可動部直下の絶縁層が除去されてなる半導体力学量センサにおいて、可動部直下に設ける突起部の突起先端と可動部との厚み方向の間隔ばらつきを抑制することを第１の目的とする。

また、半導体層と半導体基板との間に下部配線をさらに備える半導体力学量センサにおいて、可動部に対して突起部を位置精度良く形成し、且つ、製造コストを低減することを第２の目的とする。

上記目的を達成する為に請求項１に記載の半導体力学量センサの製造方法では、基板として、単結晶シリコンからなり、主面が（１１１）面とは異なる面である半導体基板の一主面上に、絶縁層を介して、半導体基板よりも不純物濃度の高いＰ導電型のシリコンからなる半導体層が配置されたものを準備する。そして、表面側から半導体層を異方性エッチングし、絶縁層に達する溝を形成して、半導体層に所定形状の可動部を区画する工程と、溝を通じて絶縁層を選択的にエッチングし、溝を半導体基板に達するものとするとともに、基板の厚み方向（以下、単に厚み方向と示す）とは垂直な方向（以下、単に垂直方向と示す）において、可動部直下における絶縁層の幅を可動部の幅よりも狭くする工程と、半導体基板に達する溝を通じて、アルカリ系のエッチング液により、半導体層のエッチングを抑制しつつ半導体基板を選択的にエッチングして、半導体基板の一主面側であって可動部の直下に、突起先端が絶縁層と接する突起部を形成する工程と、突起部形成後、絶縁層を選択的にエッチングして、可動部直下に位置する絶縁層を除去する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明では、単結晶シリコンからなり、主面が（１１１）面とは異なる面である半導体基板と、半導体基板よりも不純物濃度の高いＰ導電型のシリコンからなる半導体層を含む基板を用い、半導体層の溝を通じて、アルカリ系のエッチング液により半導体基板をエッチングする。したがって、高濃度Ｐ導電型の半導体層のエッチングを抑制しつつ、半導体基板を選択的にエッチングして、突起部を形成することができる。

また、半導体基板のエッチングでは、突起先端が絶縁層と接するようにエッチングを行って突起部を形成し、突起部の形成後、絶縁層を選択的にエッチングして、可動部直下に位置する絶縁層を除去するため、突起部の突起先端と可動部との間隔（対向距離）は絶縁層の厚みに依存する。したがって、絶縁層に達する溝により、半導体層に可動部が区画されるとともに、溝を通じて可動部直下の絶縁層が除去されてなる半導体力学量センサにおいて、可動部直下に設ける突起部の突起先端と可動部との厚み方向の間隔ばらつきを抑制し、厚み方向において、可動部に対し突起部を位置精度良く形成することができる。

なお、半導体基板のエッチングの前に、可動部を構成すべく半導体層に形成した溝を通じて絶縁層を選択的にエッチングし、溝を半導体基板に達するものとするとともに、垂直方向において、可動部直下における絶縁層の幅を可動部の幅よりも狭くしておく。そして、可動部直下に位置する幅の狭い絶縁層をマスクとして、アルカリ系のエッチング液により、（１１１）面とは異なる面である一主面から半導体基板を結晶異方性エッチングする。したがって、垂直方向における突起先端の幅が可動部の幅よりも狭い突起部、換言すれば、垂直方向における突起先端の幅が対応する可動部直下の絶縁層の幅以下であり、断面形状が台形若しくは三角の突起部を、垂直方向において可動部直下に位置精度良く形成することができる。このように、突起先端の幅の狭い突起部を形成すると、例えば突起部と可動部との接触面積を抑制し、ひいてはスティッキングの発生を抑制することができる。

特に本発明では、半導体基板のエッチングの前に、溝を通じて絶縁層を選択的にエッチングし、垂直方向において、可動部直下における絶縁層の幅を可動部の幅よりも狭くするので、垂直方向において突起部における先端の幅を狭くしやすいという利点がある。

また、可動部などを区画形成するとともに、可動部直下の絶縁層を除去するために半導体層に設けた溝を利用して、半導体基板に突起部を形成する。また、突起部の形成前に、可動部直下に位置する絶縁層の一部を除去してマスクを形成し、該マスクを用いて、半導体基板に突起部を形成する。したがって、製造工程が簡素であり、製造コストを低減することもできる。

請求項２に記載の半導体力学量センサの製造方法は、基板として、単結晶シリコンからなり、主面が（１１１）面とは異なる面である半導体基板の一主面上に、絶縁層を介して、半導体基板よりも不純物濃度の高いＰ導電型のシリコンからなる半導体層が配置されたものを準備する。そして、半導体層における絶縁層とは反対の表面側から、半導体層、絶縁層、及び半導体基板を厚み方向に異方性エッチングし、半導体層及び絶縁層を貫通して半導体基板の所定深さに達する溝を形成して、半導体層に所定形状の可動部を区画する工程と、溝を通じて、アルカリ系のエッチング液により、半導体層のエッチングを抑制しつつ半導体基板を選択的にエッチングして、半導体基板の一主面側であって可動部の直下に、断面形状が台形若しくは三角で、突起先端が絶縁層と接する突起部を形成する工程と、突起部形成後、絶縁層を選択的にエッチングして、可動部直下に位置する絶縁層を除去する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明では、半導体基板のエッチングの前に、半導体層及び絶縁層を貫通して半導体基板の所定深さに達する溝を形成しておき、この深堀りした溝を通じて、アルカリ系のエッチング液により、半導体基板を結晶異方性エッチングする。これによれば、絶縁層を垂直方向にエッチングして、可動部直下における絶縁層の幅を可動部の幅よりも狭くしなくとも、垂直方向における突起先端の幅が可動部の幅よりも狭い突起部を、垂直方向において可動部直下に位置精度良く形成することができる。したがって、請求項１に記載の発明に対して、製造工程を簡素化し、ひいては製造コストを低減することも可能である。なお、上記以外の点については、請求項１に記載の発明と同じであるので、その記載を省略する。

なお、請求項３に記載のように、主面が（１００）面、若しくは、（１１０）面である半導体基板を用いると良い。これらの場合、表面に（１１１）面を含む突起部を形成することができる。すなわち、所定形状の突起部を形成しやすい。

次に、請求項４に記載の半導体力学量センサの製造方法は、基板として、単結晶シリコンからなり、主面が（１１１）面とは異なる面である半導体基板の一主面上に、絶縁層を介して、Ｎ導電型のシリコンからなる半導体層が配置されたものを準備する。そして、半導体層における絶縁層とは反対の表面側から、半導体層を異方性エッチングし、絶縁層に達する溝を形成して、半導体層に可動部を区画する工程と、溝を通じて絶縁層を選択的にエッチングし、溝を半導体基板に達するものとするとともに、垂直方向において、可動部直下における絶縁層の幅を可動部の幅よりも狭くする工程と、半導体層に正の電圧を印加した状態で、半導体基板に達する溝を通じて、アルカリ系のエッチング液により、半導体層のエッチングを抑制しつつ半導体基板を選択的にエッチングし、半導体基板の一主面側であって可動部の直下に、突起先端が絶縁層と接する突起部を形成する工程と、突起部形成後、絶縁層を選択的にエッチングして、可動部直下に位置する絶縁層を除去する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明では、単結晶シリコンからなり、主面が（１１１）面とは異なる面である半導体基板と、Ｎ導電型のシリコンからなる半導体層を含む基板を用い、半導体層に正の電圧を印加した状態で、半導体層の溝を通じて、アルカリ系のエッチング液により半導体基板をエッチングする。したがって、Ｎ導電型の半導体層のエッチングを抑制しつつ、半導体基板を選択的にエッチング（結晶異方性エッチング）して、突起部を形成することができる。なお、上記以外の点については、請求項１に記載の発明と同じであるので、その記載を省略する。

請求項５に記載の半導体力学量センサの製造方法は、基板として、単結晶シリコンからなり、主面が（１１１）面とは異なる面である半導体基板の一主面上に、絶縁層を介して、Ｎ導電型のシリコンからなる半導体層が配置されたものを準備する。そして、半導体層における絶縁層とは反対の表面側から、半導体層、絶縁層、及び半導体基板を厚み方向に異方性エッチングし、半導体層及び絶縁層を貫通して半導体基板の所定深さに達する溝を形成して、半導体層に可動部を区画する工程と、半導体層に正の電圧を印加した状態で、溝を通じて、アルカリ系のエッチング液により、半導体層のエッチングを抑制しつつ半導体基板を選択的にエッチングし、半導体基板の一主面側であって可動部の直下に、断面形状が台形若しくは三角で、突起先端が絶縁層と接する突起部を形成する工程と、突起部形成後、絶縁層を選択的にエッチングして、可動部直下に位置する絶縁層を除去する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明では、請求項２同様、半導体基板のエッチングの前に、半導体層及び絶縁層を貫通して半導体基板の所定深さに達する溝を形成しておき、この深堀りした溝を通じて、アルカリ系のエッチング液により、半導体基板を結晶異方性エッチングする。これによれば、絶縁層を垂直方向にエッチングして、可動部直下における絶縁層の幅を可動部の幅よりも狭くしなくとも、垂直方向における突起先端の幅が可動部の幅よりも狭い突起部を、垂直方向において可動部直下に位置精度良く形成することができる。したがって、請求項４に記載の発明に対して、製造工程を簡素化し、ひいては製造コストを低減することも可能である。なお、上記以外の点については、請求項４に記載の発明と同じであるので、その記載を省略する。

なお、請求項６に記載の発明の作用効果は、請求項３に記載の発明の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。

次に、特許請求の範囲には記載されていないが、後述の「発明を実施するための形態」の欄に開示されている発明群（以下、第１の発明〜第９の発明と示す）について記述する。第１の発明は、絶縁層を介して半導体基板上に配置された半導体層に、力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な可動部としての梁構造体を構成するとともに、半導体層と半導体基板との間に下部配線を形成してなる半導体力学量センサの製造方法であって、絶縁層として、半導体基板の一面上に配置された第１絶縁層と、第１絶縁層上に配置された第２絶縁層を含む。そして、半導体基板の一面上に、第１絶縁層を介して導電層を形成し、該導電層をパターニングして、下部配線と、垂直方向において下部配線とは異なる位置にあって可動部を構成する梁を横切る突起部を形成する工程と、突起部を覆うように、導電層上に第２絶縁層を形成する工程と、第２絶縁層を介して、半導体基板の一面上に半導体層を形成する工程と、半導体層における第２絶縁層とは反対の表面側から半導体層を異方性エッチングし、第２絶縁層に達する溝を形成して、半導体層に可動部を区画する工程と、溝を通じて第２絶縁層をエッチングし、可動部直下に位置する第２絶縁層を除去する工程と、を備えることを特徴とする。

本発明では、第１絶縁層を介して半導体基板の一面上に形成した一定厚さの導電層をパターニングすることで、下部配線と突起部をともに形成する。したがって、下部配線を有しながらも、従来に比べて、簡素な方法で突起部を形成することができる。

また、本発明では、可動部を構成する梁を横切るように、下部配線とは異なる位置に突起部を形成する（導電層をパターニングする）ので、高価な位置合わせ装置等を用いなくとも、μｍオーダーの梁（可動部）の直下に突起部を位置させることができる。換言すれば、垂直方向において、多少の位置ズレが生じたとしても、梁（可動部）の直下に突起部を位置させることができる。すなわち、垂直方向において、可動部直下に突起部を形成しつつ、製造コストを低減することができる。

また、半導体層に可動部を構成するための溝（トレンチ）を形成した後、可動部直下に位置する第２絶縁層を除去するため、突起部の突起先端と可動部との間隔（対向距離）は第２絶縁層の厚みに依存する。したがって、厚み方向において、突起部の突起先端と可動部との間隔のばらつきを抑制し、厚み方向において、可動部に対し突起部を位置精度良く形成することができる。

以上から、本発明によれば、可動部直下に位置する突起部ともに、半導体層と半導体基板との間に下部配線をさらに備える構成でありながら、可動部に対して突起部を位置精度良く形成し、且つ、製造コストを低減することができる。

第２の発明の特徴は、第１の発明において、梁の短手側の両端を横切るように突起部を形成することにある。これによれば、短手方向及び長手方向の両方向において、多少の位置ズレが生じたとしても、梁（可動部）の直下に突起部を位置させることができる。

第３の発明の特徴は、第２の発明において、可動部は、少なくとも一部が互いに平行配置された複数の梁を有し、複数の梁の短手側の両端を、互いに平行な部分でまとめて横切るように、突起部を形成することにある。これによれば、導電層のパターニングを簡素化することができる。

第４の発明の特徴は、第１の発明〜第３の発明いずれかにおいて、絶縁層として、第１絶縁層と第２絶縁層の間に配置され、第２絶縁層をエッチングする際のストッパとなる第３絶縁層を含み、第１絶縁層及び第３絶縁層を介して、半導体基板の一面上に、導電層を形成することにある。これによれば、絶縁層をエッチングして除去するエリアを、第３絶縁層によって第２絶縁層のみに制限することができる。

次に、第５の発明は、絶縁層を介して半導体基板上に配置された半導体層に、力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な可動部が梁構造体として構成されるとともに、半導体層と半導体基板との間に下部配線が形成された半導体力学量センサであって、絶縁層として、半導体基板の一面上に配置された第１絶縁層と、第１絶縁層上に配置された第２絶縁層を含み、半導体基板の一面には、第１絶縁層介して、下部配線が配置されるとともに、下部配線と同一の導電材料からなり、可動部を構成する梁を垂直方向において横切る突起部が、下部配線と異なる位置に配置され、半導体層には、厚み方向に延びて貫通する貫通孔が形成され、該貫通孔により半導体層に可動部が区画されており、可動部と突起部との対向領域には、該対向領域における第２絶縁層の除去により、貫通孔と連なる空洞部が形成されていることを特徴とする。

本発明に係る半導体力学量センサは、第１の発明の製造方法を用いて形成されるものであり、その作用効果は、第１の発明に示した作用効果と同じであるので、その記載を省略する。

第６の発明の特徴は、第５の発明において、突起部は、前記梁の短手側の両端を横切って形成されていることにある。第７の発明の特徴は、第６の発明において、可動部は、少なくとも一部が互いに平行配置された複数の梁を有し、突起部は、複数の梁の短手側の両端を、互いに平行な部分でまとめて横切って形成されていることにある。また、第９の発明の特徴は、第５の発明〜第８の発明いずれかにおいて、絶縁層として、第１絶縁層と第２絶縁層の間に配置され、第２絶縁層をエッチングする際のストッパとなる第３絶縁層を含み、下部配線及び突起部は、第３絶縁層上に形成されていることにある。第６の発明、第７の発明、及び第９の発明の作用効果は、第２の発明〜第４の発明に記載の発明の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。

また、第８の発明の特徴は、第７の発明において、突起部が可動部と電気的に接続されていることにある。これによれば、可動部と突起部が同一電位となるので、可動部と突起部との間に電位差による静電気力が作用せず、上記静電気力によるスティッキングを抑制することができる。

第１実施形態に係る半導体力学量センサの概略構成を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 第１実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 第１実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 第１実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 第１実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 第１実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 半導体力学量センサの変形例を示す断面図である。 半導体力学量センサの変形例を示す平面図、 図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 図９及び図１０に示す半導体力学量センサを簡素化した構成の断面図である。 図１１に示す半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 図１１に示す半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 図１１に示す半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 第２実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 第２実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 第３実施形態に係る半導体力学量センサの概略構成を示す断面図である。 第３実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 第３実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 第３実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 第３実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 第３実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 第４実施形態に係る半導体力学量センサの概略構成を示す平面図である。 図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿う断面図である。 突起部周辺の拡大図である。 図２３〜図２５に示す半導体力学量センサを簡素化した構成の断面図である。 第４実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 第４実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 第４実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。 半導体力学量センサの変形例を示す平面図である。 半導体力学量センサの変形例を示す断面図である。 半導体力学量センサの変形例を示す平面図である。 その他変形例を示す断面図である。 その他変形例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る半導体力学量センサの概略構成を示す平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。以下においては、便宜上、基板（若しくは半導体基板）の厚み方向を縦方向とし、厚み方向に垂直な方向を横方向とする。

本実施形態では、半導体力学量センサとして、力学量としての加速度を検出する容量式加速度センサの例を示す。なお、半導体力学量センサとしては、絶縁層を介して半導体基板上に配置された半導体層に、絶縁層に達する溝が形成されて、力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な可動部が構成されるとともに、溝を通じて可動部直下の絶縁層が除去されて、可動部がリリース（可動化）されたＭＥＭＳデバイスであれば採用することができる。具体的には、上記した容量式加速度センサ以外にも、容量式角速度センサ、振動センサ、マイクロフォン、マイクロスキャナなどを採用することができる。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る半導体力学量センサ１０は、要部として、絶縁層２２を介して半導体基板２１上に半導体層２３が配置された基板２０と、基板２０の半導体層２３を貫通孔２４によって区画してなる梁構造体であり、力学量（加速度）の印加に応じて所定方向に変位可能な可動部３０と、半導体基板２１における絶縁層２２側の表面２１ａ（以下、単に表面２１ａと示す）であって可動部３０直下に形成された突起部６０と、を有している。

基板２０としては、単結晶シリコンからなり、主面が（１１１）面とは異なる面である半導体基板２１の一主面上に、絶縁層２２を介して、半導体基板２１よりも不純物濃度の高いＰ導電型（Ｐ＋）のシリコンからなる半導体層２３が配置されたものであれば採用することができる。半導体基板２１としては、主面が（１００）面、（１１０）面等の（１１１）面以外の面のものを採用することができる。これは、突起部６０を形成する際の半導体基板２１のアルカリエッチングにおいて、（１１１）面のエッチング速度が、それ以外の面のエッチング速度よりも極端に遅いためである。本実施形態では、一例として、例えば比抵抗０．０１〜１０Ω・ｃｍのＰ導電型（Ｐ）単結晶シリコン基板からなり、主面が（１００）面である半導体基板２１の一主面と、比抵抗０．０００２〜０．０２Ω・ｃｍ、好ましくは０．０００２〜０．００２Ω・ｃｍの高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）単結晶シリコン基板からなり、主面が（１００）面である半導体層２３の一主面とを、熱酸化シリコン酸化膜やＣＶＤシリコン酸化膜などの絶縁層２２を介して貼合せてなる貼合せＳＯＩ基板を採用している。

このように、本実施形態では、半導体層２３がボロンなどのＰ導電型不純物を高濃度に含んでおり、その不純物濃度が半導体基板２１よりも高く、これにより半導体層２３がアルカリ系のエッチング液にてエッチングされ難くなっている。

なお、半導体層２３としては、単結晶シリコン基板に代えて、ＣＶＤ法等により、絶縁層２２上に堆積形成してなる高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）多結晶シリコンを採用することもできる。また、基板２０としては、ＳＯＩ基板以外にも、ＳＩＭＯＸ（Silicon ＩＭplanted Oxide）基板を採用することもできる。また、半導体基板２１としては、Ｎ導電型（Ｎ）の単結晶シリコン基板を採用することもできる。また、絶縁層２２としては、シリコン酸化膜の単層に限定されるものではなく、単層のシリコン窒化膜や、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の多層膜などを採用することができる。

この基板２０には、周知のマイクロマシン加工が施されており、半導体層２３及び絶縁層２２には縦方向に延びて貫通する貫通孔２４が形成され、この貫通孔２４により、半導体層２３が、可動部３０と、可動部３０と対をなして力学量を検出するための固定部４０ａ，４０ｂと、これら可動部３０及び固定部４０ａ，４０ｂを取り囲む周縁部５０と、を含む複数の領域に区画されている。

可動部３０は、半導体層２３を貫通孔２４によって区画することで構成された、横方向に沿って延びる梁（ビーム）からなる梁構造体であり、可動電極３１、錘部３２、ばね部３３を有している。また、可動部３０の各構成要素３１，３２，３３を構成する各梁の幅は均一となっている。

加速度が作用する質量（マス）としての錘部３２は、その外周（外枠）が平面長方形とされており、錘部３２直下の絶縁層２２をエッチングにより除去するために、図１に示すごとく、メッシュ構造（格子状）となっている。すなわち、錘部３２は、格子状の梁構造となっている。可動電極３１は、錘部３２の短手側の両側面から錘部３２の長手方向と直交するように突出した片持ち梁状に形成され、図１に示す例では各側面に２本ずつ設けられている。また、錘部３２の長手側の両端には、四角枠形状の梁構造を有するばね部３３がそれぞれ連結されており、各ばね部３３は、絶縁層２２を介して半導体基板２１上に可動部３０を支持する支持部としてのアンカ３４に連結されている。

可動電極３１、錘部３２、ばね部３３（ばね部３３を構成する各梁）の直下には、可動部３０を可動とすべく、選択的エッチングにより絶縁層２２が除去されてなる空洞部２５が形成されている。また錘部３２に連結したばね部３３は、その長手方向と直交する方向に変位するばね機能を有している。そのため、錘部３２が、その長手方向の成分を含む加速度を受けると、錘部３２及び可動電極３１が、錘部３２の長手方向に沿って変位し、加速度の消失により元の位置に戻るようになっている。

なお、上記した錘部３２の長手方向（可動部３０の変位方向）及び該長手方向に直交する短手方向（可動電極３１の長手方向）は、（１００）面を主面とする半導体基板２１の〈１１０〉方向と一致している。また、半導体層２３における絶縁層２２とは反対の表面２３ａ（以下、単に表面２３ａと示す）であって、アンカ３４の一方には、アルミニウムなどの金属層をパターニングしてなる可動電極用パッド３５が形成されている。

このように可動部３０は、可動電極３１を構成する梁、錘部３２を構成する梁、ばね部３３を構成する梁が互いに連結されてなる梁構造体となっており、可動部３０としての梁構造体は、その両端がアンカ３４に固定されている。

固定部４０ａ，４０ｂは、それぞれ固定電極４１ａ，４１ｂ、固定電極配線部４２ａ，４２ｂ、及び固定電極用パッド４３ａ，４３ｂを有している。固定電極配線部４２ａ，４２ｂは、固定電極４１ａ，４１ｂと対応する固定電極用パッド４３ａ，４３ｂとを電気的に接続する配線としての機能とともに、固定電極４１ａ，４１ｂを支持するアンカとしての機能を果たす。固定電極配線部４２ａ，４２ｂは、錘部３２と平行に配置されており、固定電極配線部４２ａ，４２ｂから延びる固定電極４１ａ，４１ｂは、錘部３２の両側面から突出する可動電極３１に対して、それぞれ所定の検出間隔（隙間）を有しつつ、平行状態で対向配置されている。この固定電極４１ａ，４１ｂは、可動電極３１と同じ数だけ設けられている。また、固定電極４１ａ，４１ｂの直下には、可動部３０同様、絶縁層２２の選択的エッチングによって空洞部２５が形成されており、これにより、固定電極４１ａ，４１ｂが固定電極配線部４２ａ，４２ｂに片持ち支持されている。すなわち、固定電極４１ａ，４１ｂも梁構造（片持ち梁）となっている。そして、固定電極４１ａ，４１ｂを構成する各梁の幅も、可動部３０の各構成要素３１，３２，３３を構成する梁の幅と同じとなっている。本実施形態では、梁の幅を一定とすべく、固定電極４１ａ，４１ｂが中抜き構造となっている。

ここで、固定電極４１ａ，４１ｂは、加速度が印加されたとき、可動電極３１と固定電極４１ａ，４１ｂとの間にそれぞれ形成されるコンデンサの各静電容量が、一方で増加し、他方で減少するように設けられている。すなわち、差動増幅する構成となっている。

なお、固定電極配線部４２ａ，４２ｂには、半導体層２３の表面２３ａ上に、それぞれ固定電極用パッド４３ａ，４３ｂが形成されている。

また、周縁部５０にも、図１に示すように、半導体層２３の表面２３ａ上にパッド５１が形成されており、パッド５１を介して、半導体層２３における周縁部５０を所定電位に固定することができるようになっている。

一方、基板２０における半導体基板２１の表面２１ａには、上記した貫通孔２４の直下に、貫通孔２４に連なる凹部６１が形成されている。この凹部６１は、半導体基板２１の表面２１ａにおける絶縁層２２との接触部位を基準として、縦方向において半導体層２３から離反する方向に所定の深さをもって形成されている。本実施形態では、凹部６１が貫通孔２４の直下部位を底面とするＵ字状の溝となっており、底面が（１００）面、斜面が（１１１）面となっている。

そして、凹部６１に隣接して、凹部６１の底面（底部）から可動部３０に向けて突出し、断面形状が台形若しくは三角の突起部６０が、可動部３０の直下、詳しくは、可動部３０の各構成要素３１，３２，３３を構成する各梁の直下に形成されている。すなわち、突起部６０の斜面と凹部６１の斜面とが共通となっている。この突起部６０は、横方向において、突起先端の幅が、直上に位置する可動部３０の構成要素（梁）の幅よりも狭くなっている。具体的には、図２に示すように、一本の梁である可動電極３１直下の突起部６０は、可動電極３１（梁）の幅よりも狭くなっており、図示しない錘部３２やばね部３３においても、突起部６０が各梁の幅よりも狭くなっている。本実施形態では、上記したように、錘部３２の長手方向（可動部３０の変位方向）及び該長手方向に直交する短手方向（可動電極３１の長手方向）を、半導体基板２１の〈１１０〉方向と一致させており、これにより、長手方向及び短手方向の両方向において、突起部６０の断面形状が台形若しくは三角となっている。また、縦方向において、突起部６０の先端と可動部３０との対向距離は、絶縁層２２の厚みと等しくなっている。すなわち、突起部６０の突起先端は、半導体基板２１の表面２１ａにおける絶縁層２２との接触部位と、縦方向において同じ位置となっている。

本実施形態では、図２に示すように、断面形状が台形の突起部６０が、可動部３０を構成する全ての梁の直下に形成されるとともに、固定部４０ａ，４０ｂを構成する片持ち梁構造の固定電極４１ａ，４１ｂの直下にも形成されている。しかしながら、半導体基板２１に対して浮いた梁構造としては、少なくとも可動部３０が梁構造であれば良く、突起部６０も少なくとも可動部３０の各構成要素３１，３２，３３を構成する各梁の直下に形成されれば良い。

次に、上記した半導体力学量センサ１０の製造方法について説明する。図３〜図７は、図１及び図２に示す半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。なお、製造工程は、図３から順に進行する。

先ず、図３に示すように、基板２０として、単結晶シリコンからなり、主面が（１００）面である半導体基板２１の一主面上に、絶縁層２２を介して、半導体基板２１よりも不純物濃度の高いＰ導電型（Ｐ＋）のシリコンからなる半導体層２３が配置されたものを準備する。この基板２０は、便宜上、上記と同一符号を付与するが、製造工程においては、ウェハ状態である。この点については、以下の実施形態、変形例でも同じである。

本実施形態では、上記のごとく、例えば比抵抗０．０１〜１０Ω・ｃｍのＰ導電型（Ｐ）単結晶シリコン基板からなり、主面が（１００）面である半導体基板２１の一主面と、比抵抗０．０００２〜０．０２Ω・ｃｍ、好ましくは０．０００２〜０．００２Ω・ｃｍの高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）単結晶シリコン基板からなり、主面が（１００）面である半導体層２３の一主面とを、熱酸化シリコン酸化膜やＣＶＤシリコン酸化膜などの絶縁層２２を介して貼合せてなる貼合せＳＯＩ基板を準備する。なお、半導体層２３を上記比抵抗とすると、後述するアルカリエッチングにて、半導体層２３のエッチングを抑制しつつ、半導体基板２１をエッチングすることができる。

次いで、ＣＭＰ等により、半導体層２３を所定厚さ（例えば５〜５０μｍ）に薄層化する。そして、図４に示すように、半導体層２３の表面２３ａ上に、例えばアルミニウムからなる金属層を所定厚さ（例えば０．２〜２μｍ）で形成し、この金属層をパターニングして、パッドを含む配線を形成する。本実施形態では、パッドを含む配線として、上記した可動電極用パッド３５、固定電極用パッド４３ａ，４３ｂ、パッド５１を形成する。また、アルミニウムからなる金属層を形成するが、半導体層２３をＰ導電型（Ｐ）としているので、オーミックコンタクト用のコンタクト領域を半導体層２３の表面２３ａ側表層に形成しなくとも良い。

パッドを含む配線を形成した後、図４に示すように、半導体層２３の表面２３ａ上に、配線を覆うようにレジスト等のマスク７０を形成し、該マスク７０を用いて表面２３ａ側から半導体層２３を異方性エッチングする。そして、縦方向に延びて絶縁層２２に達する溝２４ａ（トレンチ）を形成する。本実施形態では反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、溝２４ａを形成する。これにより、半導体層２３が、可動部３０、固定部４０ａ，４０ｂ、周縁部５０などの複数の領域に区画される。また、本実施形態では、錘部３２の長手方向（可動部３０の変位方向）及び該長手方向に直交する短手方向（可動電極３１の長手方向）が、半導体基板２１の〈１１０〉方向と一致するように、半導体層２３をパターニング（区画）する。換言すれば、可動部３０を構成する各梁の延びる方向及び該延びる方向に垂直な方向が、半導体基板２１の〈１１０〉方向と一致するように、半導体層２３をパターニング（区画）する。

半導体層２３に溝２４ａを形成した後、上記マスク７０を用い、溝２４ａを通じて絶縁層２２を選択的にエッチングする。このとき、図５に示すように、溝２４ａが半導体基板２１の表面２１ａに達して、半導体層２３及び絶縁層２２を貫通する貫通孔２４となるようにエッチングするとともに、横方向において、可動部３０直下（可動部３０を構成する各梁）における絶縁層２２ａの幅を、該絶縁層２２ａ直上の可動部３０（梁）の幅よりも狭くなるようにエッチングする。

本実施形態では、先ず、ＲＩＥにより、溝２４ａを縦方向に延ばして半導体基板２１の表面２１ａに達するもの、すなわち、半導体層２３及び絶縁層２２を貫通する貫通孔２４とする。そして、その後、可動部３０直下に位置する絶縁層２２ａの幅が、直上に位置する可動部３０（梁）の幅よりも狭くなるまで、貫通孔２４を通じて、絶縁層２２を気相或いは液相のフッ酸（ＨＦ）で横方向にエッチングする。ここで、本実施形態では、固定電極４１ａ，４１ｂも梁構造となっており、可動部３０を構成する各梁と、固定電極４１ａ，４１ｂの梁を一定幅としているため、貫通孔２４を通じたエッチングにより、固定電極４１ａ，４１ｂ直下に位置する絶縁層２２ｂの幅も、対応する固定電極４１ａ，４１ｂ（各梁）の幅よりも狭くなる。

なお、絶縁層２２の選択的エッチングとしては、上記例以外にも、溝２４ａを通じて、絶縁層２２を気相或いは液相のフッ酸で選択的にエッチングし、貫通孔２４の形成と、絶縁層２２の横方向のエッチングとを１ステップで行うようにしても良い。

次いで、上記マスク７０を用い、貫通孔２４を通じてアルカリ系のエッチング液により半導体基板２１を選択的にエッチングし、図６に示すように、半導体基板２１の表面２１ａに、突起部６０及び凹部６１を形成する。なお、アルカリ系のエッチング液としては、ＫＯＨ水溶液やＴＭＡＨ液などを用いることができる。

このエッチングでは、半導体層２３を高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）としているので、半導体層２３、すなわち、可動部３０、固定部４０ａ，４０ｂ、及び周縁部５０は、アルカリ系のエッチング液によって殆どエッチングされない。一方、半導体層２３よりも不純物濃度の低い半導体基板２１は、結晶面の方位にしたがって異方性エッチングされる。

具体的には、半導体基板２１の表面２１ａが（１００）面となっており、絶縁層２２（２２ａ，２２ｂ）をマスクとするため、貫通孔２４の直下に凹部６１が形成される。この凹部６１の斜面（側面）は（１１１）面で、（１００）面と５４．７°の角度をもつ。一方、上記のごとく、絶縁層２２（２２ａ，２２ｂ）をマスクとするため、凹部６１に隣接する形、より詳しくは取り囲まれる形で、可動部３０を構成する各梁の直下に突起部６０が形成される。このとき、突起部６０の突起先端が、絶縁層２２ａに接している状態で、エッチングを終了とする。

このアルカリ系のエッチング液を用いた結晶異方性エッチングにより、図６に示すように、横方向において、突起先端の幅が、突起部６０の直上に位置する可動部３０（梁）の幅よりも狭い突起部６０、換言すれば、突起先端の幅が、直上の位置する絶縁層２２ａの幅以下であり、断面形状が台形若しくは三角の突起部６０を、可動部３０を構成する全ての梁の直下に、絶縁層２２ａに接する態様で形成することができる。なお、本実施形態では、錘部３２の長手方向（可動部３０の変位方向）及び該長手方向に直交する短手方向（可動電極３１の長手方向）が、半導体基板２１の〈１１０〉方向と一致するため、突起部６０の断面形状は、横方向であって上記長手方向及び短手方向のいずれにおいても、台形若しくは三角となる。このエッチングにより、固定電極４１ａ，４１ｂの直下にも、突起部６０が形成される。

突起部６０（及び凹部６１）形成後、エッチング液を洗浄する。そして、上記マスク７０を用い、貫通孔２４を通じて絶縁層２２を、気相或いは液相のフッ酸で選択的にエッチングし、可動部３０直下に位置する絶縁層２２ａを除去する。これにより、図７に示すように、可動部３０の直下に空洞部２５が構成され、可動部３０が可動可能な状態となる。本実施形態では、固定電極４１ａ，４１ｂ直下の絶縁層２２ｂも除去され、固定電極４１ａ，４１ｂ直下にも空洞部２５が構成されて、固定電極４１ａ，４１ｂが浮いた状態となる。

そして、図示しないが、プラズマエッチング等によるマスク７０の除去、ダイシングなどを経て、図１及び図２に示した半導体力学量センサ１０を得ることができる。

以上示したように、本実施形態では、単結晶シリコンからなり、主面が（１００）面である半導体基板２１と、半導体基板２１よりも不純物濃度の高い高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）の半導体層２３を含む基板２０を用い、半導体層２３に形成した貫通孔２４（溝２４ａ）を通じて、アルカリ系のエッチング液により半導体基板２１をエッチングする。したがって、高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）の半導体層２３のエッチングを抑制しつつ、半導体層２３よりも低濃度の半導体基板２１を選択的にエッチングして、突起部６０を形成することができる。

また、半導体基板２１のエッチングでは、突起先端が絶縁層２２ａ（及び絶縁層２２ｂ）と接するようにエッチングを行って突起部６０を形成し、突起部６０の形成後、絶縁層２２を選択的にエッチングして、可動部３０直下に位置する絶縁層２２ａを除去するため、突起部６０の突起先端と可動部３０との間隔（対向距離）は絶縁層２２の厚みに依存する。したがって、貫通孔２４（溝２４ａ）により、半導体層２３に可動部３０が区画されるとともに、貫通孔２４を通じて可動部３０直下の絶縁層２２ａが除去されてなる半導体力学量センサ１０において、可動部３０直下に設ける突起部６０の突起先端と可動部３０との縦方向の間隔ばらつきを抑制し、縦方向において、可動部３０に対し突起部６０を位置精度良く形成することができる。

また、半導体基板２１のエッチングの前に、半導体層２３に形成した溝２４ａを通じて絶縁層２２を選択的にエッチングし、溝２４ａを半導体基板２１に達する貫通孔２４とするとともに、横方向において、可動部３０直下における絶縁層２２ａの幅を可動部３０の幅よりも狭くしておく。そして、可動部３０（梁）よりも幅の狭い絶縁層２２ａをマスクとして、アルカリ系のエッチング液により、半導体基板２１を結晶異方性エッチングする。したがって、横方向における突起先端の幅が可動部３０の幅よりも狭い突起部６０を、横方向において可動部３０直下に位置精度良く形成することができる。このように、突起先端の幅の狭い突起部６０を形成すると、例えば突起部６０と可動部３０との接触面積を抑制し、ひいてはスティッキングの発生を抑制することができる。

特に本実施形態では、半導体基板２１のエッチングの前に、半導体基板２１のエッチングの際にマスクとなる絶縁層２２ａの幅を狭くするので、横方向において突起部６０における先端の幅をより狭くしやすい。

また、貫通孔２４（溝２４ａ）を利用して、半導体基板２１に突起部６０を形成する。さらには、突起部６０の形成前に、可動部３０直下に位置する絶縁層２２ａの一部を除去してマスクを形成し、該マスクを用いて、半導体基板２１に突起部６０を形成する。したがって、製造工程が簡素であり、製造コストを低減することもできる。

なお、本実施形態では、半導体基板２１として、主面が（１００）面であるものを採用する例を示した。しかしながら、半導体基板２１としては、（１１１）面以外の面を主面とするものであれば採用することができる。すなわち、（１１１）面以外の面として、（１１０）面などの（１００）面とは異なる面を主面とする半導体基板２１を採用することもできる。この場合でも、錘部３２の長手方向（可動部３０の変位方向）及び該長手方向に直交する短手方向（可動電極３１の長手方向）の少なくとも一方において、結晶面の方位によるエッチング速度差により、突起部６０の断面形状を、略台形若しくは略三角とすることができる。

また、本実施形態では、半導体基板２１の電位を固定しない（浮遊電位とする）例を示した。しかしながら、上記実施形態のように、半導体基板２１をＰ導電型とする、すなわち半導体層２３と同一導電型とする場合には、図８に示すように、絶縁層２２に設けたコンタクト８０を介して、半導体層２３の周縁部５０と半導体基板２１とを電気的に同電位とすることができる。すなわち、パッド５１、半導体層２３、及びコンタクト８０を介して、半導体基板２１を所定電位（例えばグランド電位）に固定することもできる。このような構成は、絶縁層２２の所定位置にコンタクト８０用の貫通孔を設けておき、貫通孔を埋めるように多結晶シリコンを絶縁層２２上に堆積して高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）の半導体層２３を形成することで得ることができる。図８は、半導体力学量センサの変形例を示す断面図であり、図２に対応している。

また、本実施形態では、半導体層２３と半導体基板２１の間に下部配線のない例を示したが、図９及び図１０に示すように、半導体層２３と半導体基板２１の間に下部配線９０が配置された構成においても、上記した製造方法や構造を適用することができる。この下部配線９０は、貫通孔２４（溝２４ａ）により半導体層２３に区画された複数の領域を互いに電気的に接続する機能、クロス配線、すなわち立体的な配線配置の機能、半導体層２３と半導体基板２１とを電気的に接続する機能等を果たすものである。このような下部配線９０は、多層構造の絶縁層２２間に配置され、絶縁層２２の一部に設けたコンタクトを介して、半導体層２３や半導体基板２１と電気的に接続される。

図９及び図１０に示す例では、絶縁層２２が２つの絶縁層２６，２７からなる。半導体基板２１の表面２１ａ上には、第１絶縁層２６を介して多結晶シリコンからなる高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）の下部配線９０が配置されている。また、下部配線９０を覆うように、第１絶縁層２６上には、第２絶縁層２７が配置されており、さらに第２絶縁層２７上には、多結晶シリコンからなる高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）の半導体層２３が配置されている。

下部配線９０のうち、下部配線９０ａは、可動部３０のアンカ３４と、表面２３ａに可動電極用パッド３５が形成されたアイランド３６とを電気的に接続するものである。下部配線９０ｂは、固定部４０ａのアンカ４４ａと、表面２３ａに固定電極用パッド４３ａが形成されたアイランド４５ａとを電気的に接続するものである。下部配線９０ｃは、固定部４０ｂのアンカ４４ｂと、表面２３ａに固定電極用パッド４３ａが形成されたアイランド４５ｂとを電気的に接続するものである。下部配線９０ｄは、半導体層２３と半導体基板２１とを電気的に接続するものである。下部配線９０ａ〜９０ｃは、第２絶縁層２７に設けたコンタクト８１（図９では破線で図示）とともに、区画された複数の領域を互いに電気的に接続している。下部配線９０ｄは、上記コンタクト８１、第１絶縁層２６に設けたコンタクト８２（図９では二点鎖線で図示）とともに、半導体層２３と半導体基板２１とを電気的に接続している。

次に、このような半導体力学量センサ１０を形成する方法について説明する。なお、便宜上、半導体力学量センサ１０の構成を図１１に示すように簡略化し、図１１に示す構造について製造方法を説明する。図１１に示す符号は、図９及び図１０に対応している。先ず、図１２に示す基板２０を準備する。具体的には、単結晶シリコンからなり、（１００）面、（１１０）面等の（１１１）面とは異なる面を主面とする半導体基板２１（図１２では、主面が（１００）面であるＰ導電型の半導体基板２１）の表面２１ａ上に、第１絶縁層２６としてのシリコン酸化膜を成膜し、第１絶縁膜２６の所定位置にコンタクト８２用の貫通孔を形成する。次いで、上記貫通孔を埋めるように第１絶縁層２６上に高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）の多結晶シリコン層を、０．５〜２μｍの厚さで形成し、パターニングする。これにより、下部配線９０及びコンタクト８２を得る。次いで、ＣＶＤ等により、下部配線９０を覆うように、第１絶縁膜２６上に、第２絶縁膜２７としてのシリコン酸化膜を成膜する。そして、第２絶縁膜２７の所定位置にコンタクト８１用の貫通孔を形成し、この貫通孔を埋めるように第２絶縁層２７上に、高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）の多結晶シリコン層を、５〜５０μｍの厚さで形成する。これにより、半導体層２３及びコンタクト８１を得る。

あとは、上記した製造方法と基本的に同じである。簡単に説明すると、図１３に示すように、半導体層２３の表面２３ａ上にパッド４３ｂ，５１などを含む配線を形成した後、マスク７０を用いて半導体層２３に上記した溝２４ａを形成する。次いで、上記のごとく溝２４ａを通じて絶縁層２２を選択的にエッチングする。このとき、溝２４ａの直下において、下部配線９０のある部分は、下部配線９０をストッパとして第２絶縁膜２７がエッチングされ、下部配線９０のない部分は、２つの絶縁膜２６，２７がともにエッチングされる。したがって、上記した下部配線９０の形成時には、可動部３０（梁）に隣接する溝２４ａの直下に位置しないように、下部配線９０を形成する。次いで、可動部３０（梁）よりも幅が狭くなった絶縁層２２ａをマスクとして、半導体基板２１を選択的に結晶異方性エッチングする。これにより、図１４に示すように、半導体基板２１の表面２１ａに突起部６０（及び凹部６１）が形成される。そして、可動部３０（梁）直下における絶縁層２２ａの除去などを経ることで、図１１に示す半導体力学量センサ１０を得ることができる。なお、図９は、半導体力学量センサの変形例を示す平面図、図１０は、図９のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。図１１は、製造方法を説明する上で、便宜上、図９及び図１０に示す半導体力学量センサを簡素化した構成の断面図である。図１２〜図１４は、図１１に示す半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。

なお、本実施形態では、半導体力学量センサ１０を構成する半導体層２３として、半導体基板２１よりも不純物濃度の高いＰ導電型（Ｐ＋）のシリコンからなる半導体層の例を示した。しかしながら、半導体層２３として、半導体基板２１と不純物濃度が同程度又は不純物濃度が低いＰ導電型のシリコンからなる半導体層や、Ｎ導電型のシリコンからなる半導体層を採用することも可能である。しかしながら、これら半導体層２３の場合、アルカリ系のエッチング液により半導体基板２１をエッチングする際に、半導体層２３がエッチングされやすく、半導体層２３を所望形状に制御しにくい。これに対し、上記実施形態に示したように、半導体基板２１よりも不純物濃度の高いＰ導電型（Ｐ＋）のシリコンからなる半導体層２３を採用すると、高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）の半導体層２３のエッチングを抑制しつつ、半導体層２３よりも低濃度の半導体基板２１を選択的にエッチングして、突起部６０を形成することができる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図１５及び図１６に基づいて説明する。図１５及び図１６は、第２実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。

本実施形態に示す半導体力学量センサ及びその製造方法は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。また、本実施形態においては、第１実施形態と同一の要素について、同一の符号を付与するものとする。

本実施形態では、製造方法が、第１実施形態と一部異なる。本実施形態でも、先ず、第１実施形態同様の基板２０を準備する。そして、半導体層２３、絶縁層２２、及び半導体基板２１を異方性エッチング（例えばＲＩＥ）し、図１５に示すように、縦方向に延び、半導体層２３及び絶縁層２２を貫通して半導体基板２１の所定深さまで達する溝２４ｂを形成する。この過程で、半導体層２３は、可動部３０などの複数の領域に区画される。本実施形態では、ＲＩＥにより、半導体層２３、絶縁層２２、半導体基板２１の順に溝を掘り、１つの溝２４ｂとする。

次に、形成した溝２４ｂを通じてアルカリ系のエッチング液により半導体基板２１を選択的にエッチングする。第１実施形態で示したごとく、半導体層２３は、高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）であるので殆どエッチングされず、半導体基板２１が選択的にエッチングされる。このとき、溝２４ｂは半導体基板２１の表面２１ａから所定深さまで達しているため、図１６に示すように、可動部３０の構成要素３０，４０ａ，４０ｂ、５０を構成する各梁直下の絶縁層２２ａや、固定電極４１ａ，４１ｂ直下の絶縁層２２ｂの幅を狭くしなくとも、断面形状が台形若しくは三角で、突起先端が絶縁層２２と接する突起部６０を形成することができる。換言すれば、突起先端の幅が可動部３０（梁）よりも狭い突起部６０を形成することができる。なお、図１６に示す例では、先に形成した溝２４ｂの半導体基板２１における部分が、このエッチングにより、Ｖ字状の凹部６１となっており、溝２４は、凹部６１に連なる貫通孔２４となっている。

あとは、第１実施形態同様、可動部３０直下に位置する絶縁層２２ａの除去工程やダイシング等を経ることで、第１実施形態（図１及び図２参照）とほぼ同じ構造の半導体力学量センサ１０を得ることができる。

このように、本実施形態では、半導体層２３の表面２３ａから半導体基板２１の所定深さまで達する、深堀した溝２４ｂを通じて、半導体基板２１を結晶異方性エッチングするため、結晶異方性エッチングの前に、絶縁層２２を横方向にエッチングしなくとも、突起先端の幅が可動部３０（梁）の幅よりも狭い突起部６０を、可動部３０直下に位置精度良く形成することができる。したがって、第１実施形態に対して、製造工程を簡素化し、ひいては製造コストを低減することも可能である。

なお、上記以外の作用効果については、第１実施形態と同じであるので、その記載を省略する。また、第１実施形態に示した変形例についても、本実施形態の製造方法を適用して形成することができる。

また、本実施形態では、半導体基板２１を結晶異方性エッチングする前に、絶縁層２２のエッチングを実施しない。したがって、半導体基板２１の主面の面方位、換言すれば、溝２４ｂの半導体基板２１における部分の面方位によっては、横方向のうちの、錘部３２の長手方向及び該長手方向に垂直な短手方向の一方で、突起部６０の突起先端の幅が、直上の位置する梁の幅とほぼ一致することもありえる。しかしながら、長手方向及び短手方向の他方では、突起部６０の突起先端の幅が、直上の位置する梁の幅よりも狭くなるため、突起部６０の機能としては問題ない。

なお、第１実施形態で示したように、本実施形態においても、半導体層２３として、半導体基板２１と不純物濃度が同程度又は不純物濃度が低いＰ導電型のシリコンからなる半導体層や、Ｎ導電型のシリコンからなる半導体層を採用することが可能である。しかしながら、第１実施形態に示したように、半導体層２３としては、半導体基板２１よりも不純物濃度の高いＰ導電型（Ｐ＋）のシリコンからなる半導体層を採用することが好ましい。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を、図１７〜図２２に基づいて説明する。図１７は、第３実施形態に係る半導体力学量センサの概略構成を示す断面図である。図１８〜図２２は、図１７に示す半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。

本実施形態に示す半導体力学量センサ及びその製造方法は、上記した各実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。また、本実施形態においては、上記各実施形態と同一の要素について、同一の符号を付与するものとする。

上記した２つの実施形態では、アルカリ系のエッチング液を用いると、高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）でエッチングが遅くなることを利用して、半導体層２３のエッチングを抑制しつつ、半導体基板２１を選択的に結晶異方性エッチングする例を示した。これに対し、本実施形態では、Ｎ導電型半導体に正の電圧を印加すると、Ｎ導電型半導体のエッチングを抑制できることを利用して、半導体層２３のエッチングを抑制しつつ、半導体基板２１を選択的に結晶異方性エッチングする点を特徴とする。

図１７に示すように、本実施形態に係る半導体力学量センサ１０は、第１実施形態に示した構成（図２参照）とほぼ同じ構成となっている。異なる点は、１）基板２０を構成する半導体層２３が、高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）ではなく、高濃度Ｎ導電型（Ｎ＋）となっている点、２）上記１）に伴い、パッド５１などの配線とのオーミックコンタクトをとる高濃度Ｎ導電型（Ｎ＋）のコンタクト領域５２が、半導体層２３の表面２３ａ側表層に形成されている点である。

次に、このような半導体力学量センサ１０の製造方法について説明する。先ず、単結晶シリコンからなり、主面が（１００）面である半導体基板２１の一主面上に、絶縁層２２を介して、Ｎ導電型のシリコンからなる半導体層２３が配置された基板２０を準備する。本実施形態では、一例として、Ｐ導電型（Ｐ）単結晶シリコン基板からなり、主面が（１００）面である半導体基板２１の一主面と、半導体基板２１よりも高濃度のＮ導電型（Ｎ＋）単結晶シリコン基板からなり、主面が（１００）面である半導体層２３の一主面とを、絶縁層２２を介して貼合せてなる貼合せＳＯＩ基板を準備する。そして、ＣＭＰ等により、半導体層２３を所定厚さ（例えば５〜５０μｍ）に薄層化する（図１８参照）。

次いで、図１９に示すように、半導体層２３の表面２３ａ側表層であって、アルミニウムからなる配線（パッド５１などを含む）との接続領域に、イオン注入などによりＮ導電型不純物を導入して、高濃度領域であるコンタクト領域５２を形成する。なお、後に溝２４ａによって半導体層２３を複数の領域に区画するため、半導体層２３の表面２３ａ側表層全域にＮ導電型不純物を導入しても良い。

コンタクト領域５２を形成したら、第１実施形態同様、以下の工程を行う。先ず、図１９に示すように、半導体層２３の表面２３ａ上に、アルミニウムからなる配線（パッド５１など）を形成する。このとき、後に溝２４ａによって区画される半導体層２３の複数の領域のうち、後述する電気化学エッチングでのエッチングを抑制したい領域には、正の電圧を印加するためのパッドを形成しておく。本実施形態では、第１実施形態同様（図１参照）、区画される可動部３０、固定部４０ａ，４０ｂ、周縁部５０の表面２３ａにそれぞれ形成したパッド３５，４３ａ，４３ｂ、５１を、正の電圧を印加するためのパッドとして兼用する。次いで、半導体層２３の表面２３ａ上に形成したマスク７０を用いて、表面２３ａ側から半導体層２３を異方性エッチングし、縦方向に延びて絶縁層２２に達する溝２４ａ（トレンチ）を形成する。これにより、半導体層２３が、可動部３０、固定部４０ａ，４０ｂ、周縁部５０などの複数の領域に区画される。

また、溝２４ａを形成したら、上記マスク７０を用い、溝２４ａを通じて絶縁層２２を選択的にエッチングする。このとき、図２０に示すように、溝２４ａを半導体基板２１の表面２１ａに達するようにエッチングするとともに、横方向において、可動部３０直下における絶縁層２２ａの幅が、該絶縁層２２ａ直上の可動部３０（梁）の幅よりも狭くなるようにエッチングする。この絶縁層２２のエッチング手順は、第１実施形態に示したとおりである。

次に、本実施形態では、上記マスク７０を用い、半導体層２３に正の電圧を印加した状態で、貫通孔２４を通じてアルカリ系のエッチング液により半導体基板２１を選択的にエッチングし、図２１に示すように、半導体基板２１の表面２１ａに、突起部６０及び凹部６１を形成する。なお、アルカリ系のエッチング液としては、ＫＯＨ水溶液やＴＭＡＨ液などを用いることができる。

このエッチング（アルカリ系のエッチング液を用いた電気化学エッチング）では、半導体基板２１の表面２１ａの裏面側を、ワックス等のエッチング防止膜（図示略）を形成する。そして、半導体層２３の表面２３ａに形成された、電圧印加用の全てのパッドにＰｔ配線７１を接続し、ワックス（図示略）で固定する。この状態で、アルカリ系のエッチング液（例えばＴＭＡＨ液）中に基板２０を浸し、Ｐｔ配線７１とエッチング液中のＰｔ電極７２との間に、１〜２０Ｖ程度の電圧を印加して、電気化学エッチングを行う。

このとき、Ｎ導電型（Ｎ＋）の半導体層２３、詳しくは、可動部３０、固定部４０ａ，４０ｂ、周縁部５０には、対応するパッドを介してＰｔ配線７１から正の電圧が印加され、ホールが供給されるため、半導体層２３の表面が陽極酸化される。したがって、半導体層２３、すなわち、可動部３０、固定部４０ａ，４０ｂ、周縁部５０は、アルカリ系のエッチング液によって殆どエッチングされない。一方、半導体層２３との間に絶縁層２２が介在される半導体基板２１には電流が流れず、上記エッチング液により、結晶面の方位にしたがって異方性エッチングされる。この結晶異方性エッチングは、第１実施形態と同じである。すなわち、図２１に示すように、横方向において、突起先端の幅が、突起部６０の直上に位置する可動部３０（梁）の幅よりも狭い突起部６０、換言すれば、突起先端の幅が、直上に位置する絶縁層２２ａの幅以下であり、断面形状が台形若しくは三角の突起部６０を、可動部３０を構成する全ての梁の直下に、絶縁層２２ａに接する態様で形成することができる。

突起部６０（及び凹部６１）を形成したら、第１実施形態同様、上記マスク７０を用い、貫通孔２４を通じて絶縁層２２を、気相或いは液相のフッ酸で選択的にエッチングし、可動部３０直下に位置する絶縁層２２ａを除去する。これにより、図２２に示すように、可動部３０の直下に空洞部２５が構成され、可動部３０が可動可能な状態となる。そして、ダイシングなどを経ることで、図１７に示した半導体力学量センサ１０を得ることができる。

このように、単結晶シリコンからなり、（１００）面、（１１０）面等の（１１１）面とは異なる面を主面とする半導体基板２１と、Ｎ導電型（Ｎ＋）の半導体層２３を含む基板２０を準備し、半導体層２３に形成した貫通孔２４（溝２４ａ）を通じて、アルカリ系のエッチング液による電気化学エッチングを施すことによっても、半導体層２３のエッチングを抑制しつつ、半導体基板２１を選択的にエッチングし、突起部６０を形成することができる。上記以外の作用効果については、第１実施形態と同じであるので、その記載を省略する。

なお、本実施形態では、半導体基板２１としてＰ導電型の例を示した。Ｐ導電型の半導体基板２１を用いると、正の電圧が印加されるＮ導電型の半導体層２３から半導体基板２１へは逆方向バイアスとなるので、半導体基板２１側に電流が流れて陽極酸化されるのをより確実に抑制し、ひいては半導体基板２１を選択的にエッチングすることができる。しかしながら、絶縁層２２が存在するため、Ｎ導電型の半導体基板２１を採用することも可能である。ただし、半導体基板２１を選択的にエッチングしなければならないため、第１実施形態の変形例（図８、図９参照）に示した、同一導電型の半導体層２３と半導体基板２１とをコンタクトを介して電気的に接続する構成には、適用することができない。

また、本実施形態では、第１実施形態に即した製造方法を示した。しかしながら、第２実施形態に示した製造方法と上記した製造方法を組み合わせても良い。その作用効果は、第２実施形態に示した通りである。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態を、図２３〜図２９に基づいて説明する。図２３は、第４実施形態に係る半導体力学量センサの概略構成を示す平面図である。図２４は、図２３のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿う断面図である。図２５は、図２３の突起部周辺を拡大した図である。図２６は、製造方法を説明する上で、便宜上、図２３〜図２５に示す半導体力学量センサを簡素化した構成の断面図である。図２７〜図２９は、第４実施形態に係る半導体力学量センサの製造方法を示す断面図である。

本実施形態に示す半導体力学量センサ及びその製造方法は、上記した各実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。また、本実施形態においては、上記各実施形態と関連する要素について、同一の符号を付与するものとする。

図２３及び図２４に示すように、本実施形態に係る半導体力学量センサ１０は、上記した図９及び図１０の構成同様、絶縁層２２を介して半導体基板２１上に配置された半導体層２３に、力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な梁構造の可動部３０が構成されるとともに、半導体層２３と半導体基板２１との間に下部配線９０が形成されたものである。そして、絶縁層２２として、半導体基板２１の表面２１ａ上に配置された第１絶縁層２６と、第１絶縁層２６上に配置された第２絶縁層２７を含んでいる。また、下部配線９０は、第１絶縁層２６と第２絶縁層２７の間に配置されている。なお、半導体力学量センサ１０の構造は、上記した図９及び図１０の構造とほぼ同じ構造となっている。

本実施形態では、絶縁層２２として、第１絶縁層２６と第２絶縁層２７の間に配置され、第２絶縁層２７をエッチングする際のストッパとなる第３絶縁層２８をさらに含んでいる。そして、第３絶縁膜２８上には、上記した下部配線９０が配置されるとともに、下部配線９０と同一の導電材料からなり、横方向において、梁構造の可動部３０（梁）を横切るかたちで、突起部６０が配置されている。すなわち、突起部６０は、下部配線９０と同一平面であって異なる位置に配置されている。

ここで、突起部６０が、横方向において、可動部３０としての梁構造体を横切るとは、可動電極３１を構成する梁、錘部３２を構成する梁、ばね部３３を構成する梁が互いに連結されてなる梁構造体（すなわち、可動部３０）のうちの、少なくとも１本の梁を横切る、ということである。本実施形態では、梁（例えばばね部３３）の直下に位置する突起部６０が、梁の短手側の両端を横切るように、換言すれば、梁を梁自身の長手方向に対して横切るように、梁自身の短手方向の幅（図２５に示すＷ１）よりも長い長さをもって形成されている。

また、突起部６０は、同一方向に延び、少なくとも一部が互いに平行配置された複数の梁を、互いに平行な部分でまとめて横切っている。具体的には、図２５に示すように、錘部３２の長手方向（可動部３０の変位方向）に沿って延びる１本の突起部６０が、錘部３２の短手方向の一側面側において、両ばね部３３における短手方向に沿って延びる部位、短手方向に沿って延びる可動電極３１、さらには、可動電極３１に対向配置され、短手方向に沿って延びる片持ち梁構造の固定電極４１ａ，４１ｂをまとめて横切っている。

そして、半導体層２３及び第２絶縁層２７には、これらを縦方向に貫通して第３絶縁層２８に達する貫通孔２４ｃが形成され、この貫通孔２４ｃにより、半導体層２３に可動部３０、固定部４０ａ，４０ｂ、及び周縁部５０が区画形成されている。また、縦方向において、可動部３０と突起部６０との対向領域には、該対向領域における第２絶縁層２７が除去されて、貫通孔２４ｃに連なる空洞部２５が形成されている。

なお、図２３及び図２４に示す符号９０ｅは、上層、特に半導体層２３の平坦化を狙いとして、下部配線９０及び突起部６０とともに形成された、電気的な接続機能を提供しない部位である。また、図２３に示す符号４６は、アンカ４４ｂの表面２３ａ上に形成された配線である。

次に、上記した半導体力学量センサ１０の製造方法について説明する。なお、上記したように、便宜上、半導体力学量センサ１０の構成を図２６に示すように簡略化し、図２６に示す構造について製造方法を説明する。図２６に示す符号は、図２３〜図２５に対応している。

先ず、図２７に示す基板２０を準備する。具体的には、単結晶シリコンからなり、主面が（１００）面である半導体基板２１（図２７では、Ｐ導電型の半導体基板２１）の表面２１ａ上に、熱酸化等により、第１絶縁層２６としてのシリコン酸化膜を０．５〜２μｍの厚さで成膜する。次いで、第１絶縁層２６上に、ＬＰＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等により、第３絶縁膜２８としてのシリコン窒化膜を０．０５〜０．５μｍの厚さで成膜する。そして、第３絶縁膜２８及び第１絶縁膜２６の所定位置にコンタクト８２用の貫通孔を形成する。次いで、上記貫通孔を埋めるように第３絶縁層２８上に高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）の多結晶シリコン層を０．５〜２μｍの厚さで形成する。これにより、コンタクト８２が形成される。そして、この多結晶シリコン層をパターニングすることで、所定位置に下部配線９０を形成するとともに、下部配線９０とは異なる位置に、突起部６０を形成する。さらには、上記した電気的な接続機能を提供しない部位９０ｅも形成する。

このとき、突起部６０は、上記のごとく、可動部３０の梁を、梁自身の長手方向を横切るように形成される。したがって、最小線幅で形成することができる。また、突起部６０の断面形状は、多結晶シリコン層をパターニングする際のエッチングにおいて決定することができる。例えば、ＲＩＥなどの異方性エッチングを用いれば矩形状に、プラズマエッチングやウェットエッチング等の等方性エッチングを用いれば、略台形状、酸化矩形状とすることができる。また、組み合わせによって、半円形状等とすることもできる。

次に、ＣＶＤ等により、下部配線９０及び突起部６０を覆うように、第３絶縁膜２８上に、第２絶縁膜２７としてのシリコン酸化膜を２〜５μｍ程度の厚さで成膜する。この第２絶縁膜２７の厚みにより、突起部６０の突起先端と可動部３０との間隔が決定されるので、必要に応じて、ＣＭＰ等により、第２絶縁膜２７の厚みを調整する。そして、第２絶縁膜２７の所定位置にコンタクト８１用の貫通孔を形成し、この貫通孔を埋めるように、第２絶縁層２７上に高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）の多結晶シリコン層を５〜５０μｍの厚さで形成する。これにより、半導体層２３及びコンタクト８１を得る。なお、必要に応じて、ＣＭＰ等により半導体層２３の表面平坦化を行っても良い。

あとは、従来の犠牲層エッチングによる可動部３０のリリースと基本的に同じである。簡単に説明すると、図２８に示すように、半導体層２３の表面２３ａ上に、パッド４３ｂを含む配線を形成した後、マスク７０を用いて半導体層２３を異方性エッチング（例えばＲＩＥ）する。これにより、縦方向に延びて第２絶縁層２７に達する溝２４ａが半導体層２３に形成され、この溝２４ａにより、半導体層２３に、可動部３０、固定部４０ａ，４０ｂ、及び周縁部５０などが区画される。

次いで、上記マスク７０を用い、溝２４ａを通じて、気相或いは液相のフッ酸により第２絶縁層２７をエッチングし、可動部３０直下に位置する第２絶縁層２７を除去する。このとき、下部配線９０、突起部６０、及び第３絶縁膜２８がストッパとして機能するので、図２９に示すように、可動部３０直下に位置する第２絶縁層２７が除去されて、可動部３０が可動可能となる。また、溝２４ａは第２絶縁層２７も貫通し、下部配線９０、突起部６０、及び第３絶縁膜２８に達する貫通孔２４ｃとなる。そして、マスク７０の除去や、ダイシングなどを経ることで、図２６に示す半導体力学量センサ１０を得ることができる。

このように本実施形態では、第１絶縁層２６を介して半導体基板２１の表面２１ａ上に形成した一定厚さの導電層（多結晶シリコン層）をパターニングすることで、下部配線９０とともに突起部６０を形成する。したがって、下部配線９０を有しながらも、従来に比べて、簡素な方法で突起部６０を形成することができる。

また、可動部３０としての梁構造体を構成する、可動電極３１の梁、錘部３２の梁、ばね部３３の梁のうちの少なくとも１本の梁を横切るように、下部配線９０とは異なる位置に突起部６０を形成するので、高価な位置合わせ装置等を用いなくとも、μｍオーダーの梁の直下に突起部６０を位置させることができる。換言すれば、横方向において、多少の位置ズレが生じたとしても、梁（可動部３０）の直下に突起部６０を位置させることができる。すなわち、横方向において、可動部３０直下に突起部６０を形成しつつ、製造コストを低減することができる。

また、半導体層２３に可動部３０を構成するための溝２４ａ（トレンチ）を形成した後、可動部３０直下に位置する第２絶縁層２７を除去するため、突起部６０の突起先端と可動部３０との間隔（対向距離）は第２絶縁層２７の厚みに依存する。したがって、縦方向において、突起部６０の突起先端と可動部３０との間隔のばらつきを抑制し、縦方向においても、可動部３０に対し突起部６０を位置精度良く形成することができる。

以上から、本実施形態によれば、可動部３０直下に位置する突起部６０ともに、半導体層２３と半導体基板２１との間に下部配線９０をさらに備える構成でありながら、可動部３０に対して突起部６０を位置精度良く形成し、且つ、製造コストを低減することができる。

さらに、本実施形態では、可動部３０を構成する梁の短手側の両端を横切るように突起部６０を形成する。したがって、短手方向及び長手方向の両方向において、多少の位置ズレが生じたとしても、梁（可動部３０）の直下に突起部６０を位置させることができる。すなわち、小型化に適している。これに対し、梁の長手側の両端を横切るように突起部６０を形成することも可能である。しかしながら、短手方向の位置ズレを抑制しようとすると、梁の幅を広くしなければならないため、梁の短手側の両端を横切るほうが好ましい。

また、本実施形態では、可動部３０が、同一方向に延び、少なくとも一部が互いに平行配置された複数の梁を有し、複数の梁の短手側の両端を、互いに平行な部分でまとめて横切るように突起部６０を形成する例を示した。これによれば、多結晶シリコン層のパターニングを簡素化することができる。しかしながら、図３０に示すように、１本の梁のみを横切る（例えば図３０の可動電極３１直下の突起部６０）ように突起部６０を形成しても良い。図３０は、半導体力学量センサの変形例を示す平面図であり、図２５に対応している。

また、図示しないが、格子状の梁構造を有する錘部３２の直下に、少なくとも１本の梁を横切る（１箇所以上梁を横切る）ように、突起部６０を形成しても良い。

また、本実施形態では、第３絶縁膜２８としてのシリコン窒化膜を、第１絶縁膜２６の全面に形成する例を示した。しかしながら、膜応力の観点から、第３絶縁膜にスリットを形成したり、第３絶縁膜を複数の領域に分離した構造としても良い。

また、本実施形態では、絶縁層２２として、第３絶縁膜２８を含む例を示した。しかしながら、図３１に示すように、絶縁層２２として、第１絶縁層２６と第２絶縁層２７のみを含む構成としても良い。この場合、下部配線９０や突起部６０など、第１絶縁膜２６と第２絶縁膜２７の間に多結晶シリコン由来の部分が位置してない部分では、ストッパがないため、第２絶縁膜２７とともに第１絶縁膜２６もエッチングされる。図３１は、半導体力学量センサの変形例を示す断面図であり、図２６に対応している。

また、本実施形態では、半導体基板２１及び半導体層２３が、ともにＰ導電型である例を示した。しかしながら、ともにＮ導電型としても良い。この場合、半導体層２３の表面２３ａ側表層には、上記したごとく、パッド５１などの配線とのコンタクト領域５２（図１７参照）が必要となる。また、半導体基板２１と半導体層２３とを電気的に接続しないのであれば、一方をＮ導電型とし、他方をＰ導電型としても良い。

また、下部配線９０及び突起部６０が、高濃度Ｐ導電型（Ｐ＋）の多結晶シリコン層をパターニングしてなる例を示したが、半導体層２３がＮ導電型の場合には、高濃度Ｎ導電型（Ｎ＋）の多結晶シリコン層をパターニングすれば良い。また、多結晶シリコン以外にも、金属層などの導電層をパターニングして、下部配線９０及び突起部６０を形成しても良い。

また、本実施形態では、突起部６０が浮遊電位とされる例を示した。これに対し、図３２に示すように、突起部６０ａが可動部３０と電気的に接続された構成としても良い。これによれば、可動部３０と突起部６０ａが同一電位となるので、可動部３０と突起部６０ａとの間に電位差による静電気力が作用せず、上記静電気力によるスティッキングを抑制することができる。なお、突起部６０ａは半導体層２３を構成する可動部３０、固定部４０ａ，４０ｂ、周縁部５０のうち、可動部３０直下のみに位置しており、突起部６０ｂは、固定部４０ａ，４０ｂの固定電極４１ａ，４１ｂ直下のみに位置している。そして、両突起部６０ａ，６０ｂは、電気的に分離されている。また、突起部６０ａは、その端部が、下部配線９０ａの端部と一体的に連結されている。なお、図３２に示す例では、片持ち梁構造の固定電極４１ａ，４１ｂの直下にも、突起部６０ｂを形成しているが、固定電極４１ａ，４１ｂは、梁の質量が、可動部３０の質量よりも小さく、縦方向において可動部３０よりも撓みにくい（変位しにくい）ので、突起部６０ａのみを形成した構成としても良い。図３２は、半導体力学量センサの変形例を示す平面図であり、図２３に対応している。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

上記実施形態では、力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な可動部３０を備えた半導体力学量センサ１０の例を示したが、可動部３０の封止については特に言及しなかった。周知のごとく、図３３に示すように、例えば単結晶シリコンからなるキャップ１００を、半導体層２３の表面２３ａに、直接接合若しくは低融点ガラス接合により固定することで、可動部３０を封止しても良い。図３３に示す例では、常温（室温〜２００℃程度）で直接接合を行うことで、キャップ１００を半導体層２３に接合しており、キャップ１００と半導体層２３における接合領域５３との接合部分は、可動部３０と、可動電極３１との間にコンデンサを構成する固定電極４１ａ，４１ｂとを取り囲む環状となっている。すなわち、可動部３０を含むセンシング部が、気密封止された空間内に配置されている。なお、この気密空間は、センサの用途に応じて、所定の圧力や雰囲気とすることができる。例えば、角速度センサでは真空雰囲気が好ましく、加速度センサでは、１〜数気圧の大気若しくは窒素ガス雰囲気が好ましい。図３３は、その他変形例を示す断面図である。

なお、図３３に示す例では、コンタクト８１の位置と、パッド４３ｂの位置を横方向でずらしているため、ワイヤボンディング時の応力がコンタクト８１に作用しにくく、これにより、コンタクト８１の信頼性を向上することができる。このような考えは、他のパッド（例えばパッド５１）とコンタクト８１や、各パッドとコンタクト８２にも適用することができる。また、半導体層２３の接合領域５３の表面２３ａにパッドを設けることで、キャップ１００、接合領域５３、半導体基板２１を所定の電位（例えばグランド電位）に固定するようにしても良い。この場合、これらをセンシング部に対する電磁シールドとして機能させることができる。

第１実施形態及び第３実施形態では、溝２４ａを通じて絶縁層２２を選択的にエッチングした後、アルカリ系のエッチング液により半導体基板２１を選択的に結晶異方性エッチングし、半導体基板２１の表面２１ａに、突起先端が絶縁層２２ａに接するように突起部６０を形成する例を示した。しかしながら、図３４に示すように、上記結晶異方性エッチングの際に、縦方向において、突起先端が絶縁層２２ａとは離間するように半導体基板２１をオーバーエッチ（深堀り）しても良い。これによれば、結晶異方性エッチングによって、可動部３０が半導体基板２１からリリースされる、すなわち、半導体基板２１と可動部３０との間に空洞部２５が形成されるので、このエッチングの後に、絶縁層２２をエッチングして、可動部３０直下の絶縁層２２ａを除去する工程を不要とすることができる。換言すれば、可動部３０が半導体基板２１からリリースしながらも、可動部３０の直下に、絶縁層２２ａを可動部３０に接する状態で残すことができる。図３４は、その他変形例を示す断面図である。

１０・・・半導体力学量センサ
２１・・・半導体基板
２２・・・絶縁層
２３・・・半導体層
２４・・・貫通孔
２４ａ・・・溝
３０・・・可動部
３１・・・可動電極
４０ａ，４０ｂ・・・固定部
４１ａ，４１ｂ・・・固定電極
６０・・・突起部
６１・・・凹部

Claims (6)

1. 絶縁層を介して半導体基板上に半導体層が配置された基板に対し、前記半導体層に、力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な可動部を構成してなる半導体力学量センサの製造方法であって、
   前記基板として、単結晶シリコンからなり、主面が（１１１）面とは異なる面である前記半導体基板の一主面上に、前記絶縁層を介して、前記半導体基板よりも不純物濃度の高いＰ導電型のシリコンからなる前記半導体層が配置されたものを準備し、
   前記半導体層における前記絶縁層とは反対の表面側から前記半導体層を異方性エッチングし、前記絶縁層に達する溝を形成して、前記半導体層に所定形状の前記可動部を区画する工程と、
   前記溝を通じて前記絶縁層を選択的にエッチングし、前記溝を前記半導体基板に達するものとするとともに、前記基板の厚み方向とは垂直な方向において、前記可動部直下における前記絶縁層の幅を前記可動部の幅よりも狭くする工程と、
   前記半導体基板に達する溝を通じて、アルカリ系のエッチング液により、前記半導体層のエッチングを抑制しつつ前記半導体基板を選択的にエッチングして、前記半導体基板の一主面側であって前記可動部の直下に、突起先端が前記絶縁層と接する突起部を形成する工程と、
   前記突起部形成後、前記絶縁層を選択的にエッチングして、前記可動部直下に位置する前記絶縁層を除去する工程と、を備えることを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
2. 絶縁層を介して半導体基板上に半導体層が配置された基板に対し、前記半導体層に、力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な可動部を構成してなる半導体力学量センサの製造方法であって、
   前記基板として、単結晶シリコンからなり、主面が（１１１）面とは異なる面である前記半導体基板の一主面上に、前記絶縁層を介して、前記半導体基板よりも不純物濃度の高いＰ導電型のシリコンからなる前記半導体層が配置されたものを準備し、
   前記半導体層における前記絶縁層とは反対の表面側から、前記半導体層、前記絶縁層、及び前記半導体基板を前記基板の厚み方向に異方性エッチングし、前記半導体層及び前記絶縁層を貫通して前記半導体基板の所定深さに達する溝を形成して、前記半導体層に所定形状の前記可動部を区画する工程と、
   前記溝を通じて、アルカリ系のエッチング液により、前記半導体層のエッチングを抑制しつつ前記半導体基板を選択的にエッチングして、前記半導体基板の一主面側であって前記可動部の直下に、断面形状が台形若しくは三角で、突起先端が前記絶縁層と接する突起部を形成する工程と、
   前記突起部形成後、前記絶縁層を選択的にエッチングして、前記可動部直下に位置する前記絶縁層を除去する工程と、を備えることを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
3. 前記半導体基板の主面が、（１００）面、若しくは、（１１０）面であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の半導体力学量センサの製造方法。
4. 絶縁層を介して半導体基板上に半導体層が配置された基板に対し、前記半導体層に、力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な可動部を構成してなる半導体力学量センサの製造方法であって、
   前記基板として、単結晶シリコンからなり、主面が（１１１）面とは異なる面である前記半導体基板の一主面上に、前記絶縁層を介して、Ｎ導電型のシリコンからなる前記半導体層が配置されたものを準備し、
   前記半導体層における前記絶縁層とは反対の表面側から、前記半導体層を異方性エッチングし、前記絶縁層に達する溝を形成して、前記半導体層に前記可動部を区画する工程と、
   前記溝を通じて前記絶縁層を選択的にエッチングし、前記溝を前記半導体基板に達するものとするとともに、前記基板の厚み方向とは垂直な方向において、前記可動部直下における前記絶縁層の幅を前記可動部の幅よりも狭くする工程と、
   前記半導体層に正の電圧を印加した状態で、前記半導体基板に達する溝を通じて、アルカリ系のエッチング液により前記半導体層のエッチングを抑制しつつ前記半導体基板を選択的にエッチングし、前記半導体基板の一主面側であって前記可動部の直下に、突起先端が前記絶縁層と接する突起部を形成する工程と、
   前記突起部形成後、前記絶縁層を選択的にエッチングして、前記可動部直下に位置する前記絶縁層を除去する工程と、を備えることを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
5. 絶縁層を介して半導体基板上に半導体層が配置された基板に対し、前記半導体層に、力学量の印加に応じて所定方向に変位可能な可動部を構成してなる半導体力学量センサの製造方法であって、
   前記基板として、単結晶シリコンからなり、主面が（１１１）面とは異なる面である前記半導体基板の一主面上に、前記絶縁層を介して、Ｎ導電型のシリコンからなる前記半導体層が配置されたものを準備し、
   前記半導体層における前記絶縁層とは反対の表面側から、前記半導体層、前記絶縁層、及び前記半導体基板を前記基板の厚み方向に異方性エッチングし、前記半導体層及び前記絶縁層を貫通して前記半導体基板の所定深さに達する溝を形成して、前記半導体層に前記可動部を区画する工程と、
   前記半導体層に正の電圧を印加した状態で、前記溝を通じて、アルカリ系のエッチング液により、前記半導体層のエッチングを抑制しつつ前記半導体基板を選択的にエッチングし、前記半導体基板の一主面側であって前記可動部の直下に、断面形状が台形若しくは三角で、突起先端が前記絶縁層と接する突起部を形成する工程と、
   前記突起部形成後、前記絶縁層を選択的にエッチングして、前記可動部直下に位置する前記絶縁層を除去する工程と、を備えることを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
6. 前記半導体基板の主面が、（１００）面、若しくは、（１１０）面であることを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体力学量センサの製造方法。
   

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