JPH0210163A - 半導体加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、自動車および工業計測等各種の分野に使用
される半導体加速度センサに係り、特に温度特性を改善
した半導体加速度センサに関する。

［従来の技術］ 第３図は従来の半導体加速度センサの構成を示す斜視図
である。

この図において、ｌは方形状に形成されたシリコン単結
晶基板（以下、Ｓｉ基板）であり、その上下面には保護
膜（例えば、５ｉｆｔ膜）２ａ、２ｂが形成されている
。また、Ｓｉ基板ｌには、その周縁部に沿って略“Ｃ”
字状の空隙部３が形成されている。ｌａは片持梁部であ
り、前記空隙部３によって細く形成されている。この片
持梁部１ａの先端には方形状の重り部１ｂが形成されて
いる。４．４は各々拡散層であり、例えばボロン等の３
族元素を熱酸化処理して形成したものである。これら拡
散層４．４は、ピエゾ効果により抵抗値が変化する。５
．５は各々アルミニウム電極であり、一端が前記拡散層
４．４に接続されている。

ここで、第４図は第３図のＡＡ線断面図であり、この図
に示すように、片持梁部１ａは薄く形成されており、そ
の表面から内部にかけて拡散層４が形成されている。ま
た、この拡散層４の表面には５ｉＯｚ膜６が形成されて
いる。この５ｉｆｔ膜６は熱酸化処理を行ったときに形
成されるものである。

なお、拡散層４．４の表面に形成する膜としては、その
イ也、Ｐ　Ｓ　Ｇ　（Ｓ　ｉｏ　を十Ｐ　２０５）また
はＢ　Ｓ　Ｇ　（、ＳｉＯ、＋　８２０５）等もある。

次に、第５図を参照して前記拡散層４が形成されるまで
の製造工程について説明する。

■まず、Ｓｉ基板１の」二下面にＳ　ｉＯ２膜２　ａ、
　２　ｂを形成する。すなわち、Ｓｉ基板１を拡散炉内
に配置し、１０００〜１２００６Ｃの雰囲気中で熱酸化
処理する（第５図（イ）参照）。

■次いで、５１０２膜２ａ、２ｂを形成した後、フオ）
・リソグラフィによって５ｉ０２膜２ａに拡散層を形成
するための窓７を開ける（第５図（ロ）参照）。

■そして、窓７を開けた後、Ｓｉ基板１を拡散炉内に配
置し、１０００〜１２００°Ｃの雰囲気中で高濃度のポ
ロンを供給して窓７から８１基板１に拡散層４を形成す
る。この場合、拡散層４の形成と同時にこの拡散層４の
表面に５ｉＯｚ膜６が形成される（第５図（ハ）参照）
乙 ■次いて、拡散層４を形成した後、フォトリソグラフィ
によって５ｉＯｚ膜６にコンタクトホール８を開（Ｊる
（第５図（ニ）参照）。

■次に、コンタクトホール８を開けた後、真空蒸着法等
によって５ｉＯｚ膜２ａおよび５ｉＯ７膜６を覆うよう
にアルミニウム層を形成する（図示せず）。そして、ア
ルミニウム層を形成した後に、フォトリソグラフィによ
ってアルミニウム電極５を形成する（第５図（ホ）参照
）。

以上の工程によって拡散層４まてが形成される。

なお、他の拡散層４も同様に形成される。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、ＩＣ（集積回路）等の半導体素子で（ｊ、そ
の拡散層の形成が素子特性に全く影響を及ぼさないが、
上述した半導体加速度センサにあって（Ｊ１片片持梁１
ａが加速度の検出部分であるため、この部分に形成され
る拡散層４．４が素子特性に大きく影響を与える。すな
わぢ、拡散層４，４を形成したときにこの表面に形成さ
れる５ｉＯ９膜６の熱膨張係数がＳｉ基板１の材質であ
るシリコンと異なるので、これらの界面に機械的な歪が
発生する。また、この歪は温度変化に応じて変化する。

なお、熱膨張係数はＳｉが３．３Ｘ１．０−１ｌで、５
ｈｏｔが６Ｘ１．Ｏ−’であり、１桁違う。

このように、従来の半導体加速度センサは、片持梁部１
ａの表面にＳｉと熱膨張係数の異なる５１０２膜が形成
されるので、温度特性が良くないという問題があった。

この発明（」」−述した事情に鑑みてなされたもので、
Ｓｉ基板と８１０．膜との界面に発生ずる機械的歪を無
くして温度特性を改善できる半導体加速度センサを提供
することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明は」二連した目的を達成するために、半導体単
結晶基板の−・方の面の梁形成部分に熱拡散処理を行っ
て形成されろ拡散層を有する半導体形加速度センサにお
いて、前記熱拡散処理によって前記拡散層の表面に形成
される前記基板と熱膨張係数の異なる膜を除去したこと
を特徴とする。

［作用］ 上記構成によれば、半導体単結晶基板の梁形成部分に熱
酸化処理を行って拡散層を形成したときに、この拡散層
の表面に形成される膜（シリコン酸化１１急等）を除去
することにより、半導体基板の材質と膜の熱膨張係数の
違いによって、これらの界面に発生ずる機械的歪を無く
することかできろ３、［実施例］ 以下図面を参照してこの発明の実施例について説明する
。

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図である。なお
、この図において、前述した第４図と対応する部分には
同一の符号をイマ１してその説明を省略する。

第１図において、拡散層４の表面に形成された５１０２
膜６（第４図参照）が、アルミニウム電極５と拡散層４
との接続部分を除いて除去されている。

この場合、アルミニウム電極５とＳｉ基板１との接続部
分の５ｉＯｚ膜６を取り除かないのは、この部分のＳｉ
Ｏ２膜６が無いとアルミニウム電極５が８１基板ｌに接
続してしまうからである。

また、Ｓｉ基板１の表面に形成された５ｉＯｙ膜２ａの
うち、重り部ｔｂの表面に形成された部分も除去されて
いる。なお、重り部１ｂの表面に形成された５ｉＯｚ膜
２ａを除去することにより、片持梁部１ａの形成位置を
重り部側へ移動することができる。すなわち、アルミニ
ウム電極を拡散層４に接続するために残した５ｉｎ２膜
６が梁部に位置しないようにすることができるのて、こ
のＳｉＯ２膜６の残った部分とＳｉとの接合面に発生す
る機械的歪の影響を無くずことかできる。

このように片持梁部１ａの表面に形成された５ｉＯ８膜
６をアルミニウム電極形成部分を除いて除去することに
よって、ＳｉＯ２膜６とＳｉ基板１とが接合しなくなる
ので、これらの界面に機械的な歪が発生しなくなる。こ
の結果、温度特性が改善される。

次に、第２図を参照して上記半導体加速度センサの製造
工程について説明する。なお、拡散層４４が形成される
までの工程は従来の半導体加速度センサの製造工程（第
５図（イ）〜（ハ））と同様であるので、その説明を省
略する。

■さて、第５図（ハ）に示す工程が終了した後、フォト
リソグラフィによってＳｉＯ２膜６を、拡散層４にアル
ミニウム電極を接続するために必要な部分だけを残して
除去するとともに、この残される部分にコンタクトホー
ル８を開ける（第２図（イ）参照）。

■次に、上記工程が終了した後、真空蒸着法等によって
Ｓｉ基板１および５ｉｎ２膜２ａの各表面を覆うように
アルミニウム層（図示路）を形成する。

そして、アルミニウム層を形成した後、フォトリソグラ
フィによってアルミニウム電極５を形成する（第２図（
ロ）参照）。

■次いで、アルミニウム電極５を形成した後に、フォト
リソグラフィおよびエツチング処理を行って片持梁部１
ａおよび重り部１ｂを形成する。この詳細については省
略する。

以上の工程により、半導体加速度センサが形成される。

なお、上記実施例では、重り部１ｂの表面に形成された
５ｉＯｙ膜２ａを除去したが、これを除去しなくても良
い。

また、上記実施例では、片持梁の半導体加速度センサに
適用した場合について説明したが、両持梁の半導体加速
度センサにも勿論適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、半導体単結晶基
板の一方の面の梁形成部分に熱拡散処理を行って形成さ
れる拡散層を有する半導体形加速度センサにおいて、前
記熱拡散処理によって前記拡散層の表面に形成される前
記基板と熱膨張係数の異なる膜を除去したので、梁部は
半導体単結晶基板の材質のみとなり、拡散層の表面に膜
が形成されたままで使用する従来の半導体加速度センサ
と比較して梁と膜との界面には機械的歪が発生しない。

この結果、温度特性が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す断面図、 第２図は同実施例の製造工程の一部を示す図、第３図は
従来の半導体加速度センサの構成を示す斜視図、 第４図は第３図のＡＡ線断面図、 第５図は前記半導体加速度センサの製造工程の一部を示
す図である。 ■・・・・・・シリコン単結晶基板（半導体単結晶基板
）、４．４・・・・・・拡散層、 ６・・・・・・シリコン酸化膜（膜）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体単結晶基板の一方の面の梁形成部分に熱拡散処
   理を行って形成される拡散層を有する半導体形加速度セ
   ンサにおいて、前記熱拡散処理によって前記拡散層の表
   面に形成される前記基板と熱膨張係数の異なる膜を除去
   したことを特徴とする半導体加速度センサ。