JPH0114711B2 - - Google Patents

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JPH0114711B2
JPH0114711B2 JP58163270A JP16327083A JPH0114711B2 JP H0114711 B2 JPH0114711 B2 JP H0114711B2 JP 58163270 A JP58163270 A JP 58163270A JP 16327083 A JP16327083 A JP 16327083A JP H0114711 B2 JPH0114711 B2 JP H0114711B2
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/84Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by variation of applied mechanical force, e.g. of pressure
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/06Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、半導体基板に少なくとも一部が振
動可能に形成されてなる梁構造体を有する半導体
装置に関する。
[発明の技術的背景] 機械振動の検出においては、その正確さを期す
るため真の振動部の振動をいかに検出するかが重
要である。そのためには、当該振動部の大小、存
在場所に拘わらず、しかもその振動が微細であつ
ても測定できる検出装置が必要となつてくる。そ
こで、本発明者は先に特願昭57−148874号に示す
ごとき構造の装置を開発するに至つている。この
装置は、基本的には半導体基板上に少なくとも一
端が支持され、振動部位が当該基板面にほぼ平行
で、その振動部位に一体的に電極層を含んだ可動
梁と、この可動梁に対向して上記半導体基板面に
設けられ、上記電極層とともにコンデンサを形成
する固定電極層とを備える構造で、その動作とし
ては、可動梁の振動に伴なう前記コンデンサの容
量変化によつて振動を検出するものである。
[発明の目的および概要] この発明は、上述したような梁構造体を有する
半導体装置における好適な可動梁を提供すること
を目的とするものである。
上記目的を達成するために、この発明は、半導
体基板上に少なくとも一端が支持され当該基板に
ほぼ平行に一体的に電極を含んだ振動部位を有す
る可動梁と、前記半導体基板上に可動梁の振動部
位に対向して形成された固定電極とを有し、可動
梁の電極と固定電極との間でコンデンサを形成し
てなる梁構造体を有する半導体装置において、前
記可動梁を耐アルカリエツチ性に形成したポリシ
リコン膜と該ポリシリコン膜の上下に形成した耐
アルカリエツチ性を有する部材の三重構造とした
ことを要旨とする。
[発明の実施例] 以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明す
る。
第1図は、この発明の一実施例を示すものであ
る。1は基板9上に片持梁のような形態で設けら
れ独自の固有振動数を有する可動梁で、電極層を
構成する耐アルカリエツチ性の高濃度P+ポリシ
リコン膜3がやはり耐アルカリエツチ性のナイト
ライド膜5,7でサンドイツチされた三重構造で
ある。一方、基板9には、可動梁1に対向して熱
酸化SiO2膜11を介してP+領域13が形成され
ている。当該P+領域13は、固定電極層となつ
ており、可動梁1の高濃度P+ポリシリコン膜3
との間でコンデンサを形成している。このため、
可動梁1が共振すると、可動梁1とP+領域13
の間隔が変化し、それに応じて前記コンデンサの
容量が変化することになる。したがつて、可動梁
1とP+領域13との間の容量変化を検出する回
路を設ければ、その回路の出力から可動梁1にそ
の固有振動数に相当する振動が加わつているかど
うか判定することができる。この容量変化の検出
回路は基板9上に一体的に集積形成することがで
きる。なお、可動梁1に前記固有振動数を大きく
外れる振動が加わつた場合には、可動梁1は共振
しないので、前記コンデンサの容量変化は小さい
ことは自明である。
次に、この半導体装置の製造工程を第2図のA
乃至Hにしたがつて説明する。
A…まず、N形Siの基板9に容量変化を検出出
力するための例えばP−MOSのFETのソース、
ドレイン用及び前記固定電極用のP+領域13,
15,17を形成し、基板9の表面には熱酸化
SiO2膜を例えば7000Aに形成する。
B…次に全面に、例えば減圧CVD法により
SiH4を約620℃で熱分解し、例えば1〜3μmの不
純物を含まないポリシリコン層を形成し、フオト
エツチングによりポリシリコンスペーサ19を形
成する。
C…次に全面に、例えば減圧CVD法により、
NH3とSiH2Cl2を約750℃で熱分解し約500Åのナ
イトライド膜を形成し、フオトエツチングによ
り、ポリシリコンスペーサ19の酸化を防止する
酸化防止膜21を形成する。
D…前記P−MOSのFETのゲート部、及びコ
ンタクト部22の熱酸化Sio2膜11をフオトエツ
チングで除去し、例えば1050℃酸素雰囲気中で熱
酸化し、ゲート酸化膜23を形成する。その後必
要に応じてスレツシユホールド電圧Vthコントロ
ール用のイオン注入をゲート酸化膜を通して行な
う。
E…熱リン酸(150℃)で酸化防止膜21を除
去したあと、全面に例えば減圧CVD法により、
約300Åの下層のナイトライド膜7を形成し、さ
らに全面に例えば減圧CVD法により約5000〜
10000Åのポリシリコン膜を形成し、このポリシ
リコンに例えばBBr3を用いた不純物拡散法で高
濃度のボロンをドープし高濃度P+ポリシリコン
膜3を形成する。さらに、全面に例えば減圧
CVD法により下層のナイトライド膜7より約20
Å厚い上層のナイトライド膜5を形成する。
F…次に、CF4を用いたプラズマエツチングに
より、片持梁パターン25を形成し、さらにフオ
トエツチングにより、電極取り出し部27の上層
のナイトライド膜5を除去する。
G…次にフオトエツチングにより、コンタクト
部22の熱酸化膜に穴を開け、全面に例えば真空
蒸着法により、1〜1.5μmのAl膜を形成しフオト
エツチングにより電極配線29,30を形成す
る。
H…次に全面に例えば常圧CVD法により、約
400℃でSiH4とPH3を熱分解し、例えば厚さ1.2μ
mのPSG膜を形成し、フオトエツチングによつ
てボンデイングパツド及び可動梁領両域上以外に
保護膜31を形成する。そして、最後に、強アル
カリ水溶液(例えばエチレンジアミン+ピロカテ
コール+水の混合液)をエツチング液として全体
をエツチングする。これにより、ボロンの添加さ
れていないポリシリコンスペーサ19は約50μ
m/時のスピードでエツチングされ、第1図に示
す半導体装置が完成する。この時、可動梁1の主
材料である高濃度P+ポリシリコン膜3はボロン
が高濃度に入つているため、横方向からほとんど
エツチングされず、可動梁を精度よく製造するこ
とができる。
なお、可動梁1の形状は、第2図Fの工程のフ
オトエツチングで自由に作ることができ、例えば
可動梁1の形状を長さ方向中央より先端側に重心
が移るようにすることもできるし、あるいは可動
梁1の長さ方向中央に細長い穴を開口し、最終工
程の強アルカリ水溶液によるエツチング時に、上
記穴から強アルカリ水溶液を浸透させ、可動梁1
直下のポリシリコンスペーサ19のエツチング時
間を短縮するようにすることもできる。
このように形成した半導体装置の具体的な応用
例としては、自動車のエンジンのノツキング検出
や加速度センサ、回転計に適用できる。すなわ
ち、ノツキング検出においては、ノツキング発生
時にエンジンから約7KHzの振動が発生するので、
可動梁51を固有振動数が7KHzとなるように形
成しておけば当該ノツキング検出を行なうことが
できる。一方、加速度センサや回転計の応用にお
いては、加速度や遠心力により可動梁1の水平部
に対し垂直方向に力が加わるように半導体装置を
配置して、加速度や遠心力による容量変化を検出
するようにすればよい。
第3図は、この発明の別の実施例を示すもの
で、可動梁1の支持部を高濃度P+ポリシリコン
スペーサ33の形成配置によつて補強したことを
特徴とする。
以下、この実施例の半導体装置の製造工程を第
4図のC及びC′を用いて説明する。なお、前述し
た第2図のA,B,D乃至Hは同じ工程であるの
でその説明は略する。
また、第1図乃至第2図と同符号のものは同一
物を示す。
C…第2図Bに示す工程を終了した後、全面
に、例えば減圧CVD法により、NH3とSiH2Cl2
約750℃で熱分解し約500Åの下層のナイトライド
膜7を形成し、さらにその上に、例えば常圧
CVD法により約400℃でSiH4を熱分解し、約7000
ÅのSiO2膜を形成し、フオトエツチングにて、
可動梁の補強部のSiO2膜を除去し、イオン注入
マイク35を形成する。そして、ボロンをイオン
注入法で例えば加速エネルギー100KeVで3×
1016個/cm2注入し、マスキングされていなかつた
ポリシリコンスペーサ19部にポリシリコンスペ
ーサ33を作る。
C′…次に、希フツ酸にてイオン注入マスク35
をエツチングし、さらにフオトエツチングにより
高濃度P+ポリシリコンスペーサ33及びポリシ
リコンスペーサ19の酸化を防止する酸化防止膜
21を形成する。その後、第2図D〜Hの工程を
経て、最後に強アルカリ水溶液でポリシリコンス
ペーサ19をエツチングするが、この時、高濃度
P+ポリシリコンスペーサ33は高濃度にボロン
がドープされているため強アルカリ水溶液に対す
るエツチングレートが極めて小さいので残り、も
つて第3図に示すごとき半導体装置が形成される
ことになる。
したがつて、このように可動梁の支持部を補強
し可動梁の立上がりをなくしたので、横方向の力
に対して強度が増し、可動梁が例えばエツチング
中あるいは水洗い中に折れるという不具合を抑制
でき、もつて可動梁の形成に関し、歩留り向上を
期待することができる。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、半導
体基板に少なくとも一端が支持され当該基板にほ
ぼ平行に一体的に電極を含んだ振動部位を有する
可動梁と、前記半導体基板上に可動梁の振動部位
に対向して形成された固定電極とを有し、可動梁
の電極と固定電極との間でコンデンサを形成して
なる梁構造体を有する半導体装置において、前記
可動梁を耐アルカリエツチ性に形成したポリシリ
コン膜と該ポリシリコン膜の上下に形成した耐ア
ルカリエツチ性を有する部材の三重構造としたの
で、以下のような効果がある。
最後に可動梁を形成するためには、可動梁周
囲のポリシリコンをアルカリエツチング液でエ
ツチングすればよいが、アルカリエツチング液
によるポリシリコンのエツチングは、異方性を
利用せず、全方向からエツチングが進行するた
め、可動梁の長さに関係なく短時間(例えば幅
100μmの可動梁では約2時間)で可動梁を形
成することができる。
エツチング時間が短いため、アルカリエツチ
ング液に対して多少のエツチングレートを有す
る安価なアルミニウム及びPSG膜をそれぞれ
電極材料及び保護膜材料として使用することが
できるので、半導体装置が安価になる。
エツチングに際しては異方性を利用していな
いため、ウエハに超高精度の基準辺(オリエン
テーシヨンフラツト)を設けてエツチング窓の
パターンの各辺の方向設定を行なう必要がな
く、製造が容易となり、もつて可動梁を製造上
精度よく形成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す半導体装置
の断面図、第2図は第1図の半導体装置の製造工
程図、第3図はこの発明の別の実施例を示す半導
体装置の断面図、第4図は第3図の半導体装置の
製造工程図である。 (図の主要な部分を表わす符号の説明)、1…
…可動梁、3……P+ポリシリコン膜、5,7…
…ナイトライド膜、9……基板、13……P+
域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基板上にすくなくとも一端が支持され
    当該基板にほぼ平行に一体的に電極を含んだ振動
    部位を有する可動梁と、前記半導体基板上に可動
    梁の振動部位に対向して形成された固定電極とを
    有する半導体装置において、前記可動梁を耐アル
    カリエツチ性に形成されたポリシリコン膜と該ポ
    リシリコン膜の上下に形成した耐アルカリエツチ
    性を有する部材との三重構造にしたことを特徴と
    する梁構造体を有する半導体装置。
JP58163270A 1983-09-07 1983-09-07 梁構造体を有する半導体装置 Granted JPS6055655A (ja)

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