JPH03204978A

JPH03204978A - 振動形トランスデュサの製造方法

Info

Publication number: JPH03204978A
Application number: JP34423689A
Authority: JP
Inventors: Kyoichi Ikeda; 恭一池田
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1991-09-06

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〉本発明は、電圧等の印加による選択エツチングを不要と
して、製作プロセスか簡単で、かつ、製作再現性が良好
で、歩留がよく、コストを低減し得る振動形トランスデ
ュサの製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉第３図は従来より一般に使用されている従来例の要部構
成説明図で、例えば、本願出願人の出願した、特願昭６
２−１６６１７６号、発明の名称「振動形トランスデュ
サの製造方法」、昭和６２年７月２日出願に示されてい
る。

図において、１は半導体単結晶基板で、２は半導体基板１に設けられ
測定圧Ｐｍを受圧する測定ダイアフラムである。

３は測定ダイアフラム２に埋込み設けられた歪み検出セ
ンサで、この場合は、振動梁３が使用されている。

４は封止用の半導体エピタキシャル成長層からなるシェ
ルで、振動梁３を測定ダイアフラム２に封止する。

振動梁３の周囲の、振動梁３と、測定ダイアフラム２お
よびシェル４との間には真空室５が設けられている。

振動梁３は、永久磁石（図示せず）による磁場と、振動
梁３に接続された閉ループ自動発振回路（図示せず）と
により、振動梁３の固有振動で発振するように構成され
ているや以上の構成において、測定ダイアフラム２に測定圧力Ｐ
ｍが加わると、振動梁３の軸力が変化し、固有振動数が
変化するため、発振周波数の変化により測定圧力Ｐｍの
測定が出来る。

第４図は、第３図の従来例の製作説明図の一例で、本願
出願人の出願した、特願昭６３−８６９４６号、発明の
名称「振動形トランスデュサの製造方法」、昭和６３年
４月８日出願に示されている。

以下、第４図について説明する。

（１）第４図（Ａ）に示すごとく、ｎ型シリコン（１０
０）面にカットされた基板１に、シリコン酸化物あるい
はシリコン窒化物の膜１０１を形成する。膜１０１の所
要の箇所をホトリソグラフィにより除去する。

（２）第４図（Ｂ）に示すごとく、１０５０℃の水素（
Ｈ２）雰囲気中で、塩化水素でエツチングを行い、基板
１に所要箇所１０２をエツチングして膜１０１をアンダ
ーカットして、凹部１０３を形成する。

なお、塩化水素の代りに、高温水蒸気、酸素を用いるか
、あるいは、４０℃〜１３０℃のアルカリ液による異方
性エツチングでもよい。

（３）第４図（Ｃ）に示すごとく、１０５０℃の水素（
Ｈ２）雰囲気中で、ソースガスに塩化水素ガスを混入し
て、選択エピタキシャル成長法を行う。

すなわち、 ■ボロンの濃度１０”ｃｍ’のＰ形シリコンにより、真
空室５の下半分に相当する第１エピタキシャル層１０４
を選択エピタキシャル成長させる。

■ボロンの濃度３ｘｌＯ１ｇｃｍ’のＰ形シリコンによ
り、第１エピタキシャル層１０４の表面に、所要の箇所
１０２を塞ぐように、振動梁３に相当する第２エピタキ
シャル層１０５を選択エピタキシャル成長させる。

■ボロンの濃度１０’″ｃ　ｍ−３のＰ形シリコンによ
り、第２エピタキシャル層１０５の表面に、真空室５の
上半分に相当する第３エピタキシャル層１、０６を選択
エピタキシャル成長させる。

■ボロンの濃度３ｘｌＯ”ａｍ−”のＰ形シリコンによ
り、第３エピタキシャル層】０６の表面に、シェル４に
相当する第４エピタキシャル層１０７を選択エピタキシ
ャル成長させる。

（４）第４図（Ｄ）に示すごとく、シリコン酸化物、あ
るいは、シリコン窒化物の膜１０１をフッ化水素酸（Ｈ
Ｆ）でエツチングして除去し、エツチング注入口１０８
を設ける。

〈５ン第４図（Ｅ）に示すごとく、第４層に対して基板
１に正のパルスあるいは正の電圧を印加して、エツチン
グ注入口１０８よりアルカリ液を注入して、第１エピタ
キシャル層１０４と第３エピタキシャル層１０６を選択
エツチングして除去する。

第２エピタキシャル層１０５と第１エピタキシャル層１
０４あるいは第３エピタキシャル層１０６との間にエツ
チング作用の差があるのは、ボロンの濃度が３Ｘ１０”
ｃｍ’以上となるとエツチング作用に抑制現象が生ずる
ことによる。

（６）熱酸化処理を行い各表面に酸化シリコン膜１０９
を生ぜしぬる。なお、寸法精度がより緩かな場合には、
この工程は必要としない。

（７）第４図（Ｆ）に示すごとく、プラズマエツチング
処理により、基板１と第４エピタキシャル層１０７の外
表面の酸化シリコン膜１０９を除去する。

なお、（６）の熱酸化処理を行なわない場合には、この
工程も必要としない。

（８）第４図ＣＧ＞に示すごとく、１０５０℃の水素（
Ｈ２）中でｎ形シリコンのエピタキシャル成長を行い、
基板１と第４エピタキシャル層１０７の外表面に、エピ
タキシャル成長層１１１を形成し、エツチング注入口１
０８をとじる。

なお、この工程は、 ■熱酸化によりエツチング注入口１０８をとじる。

■ポリシリコンをＣＶＤ法またはスパッタ法によりエツ
チング注入口１０８の箇所に着膜させて、エツチング注
入口１０８をとじる。

■真空蒸着法によるシリコンエピタキシャル法によりエ
ツチング注入口１０８を埋める。

■絶縁物、例えば、ガラス（ＳｉＯ２）、窒化物、アル
ミナ等をＣＶＤ法、または、スパッタ法あるいは、蒸着
法によりエツチング注入口１０８を埋めるようにしても
よい。

〈発明が解決しようとする課題〉しかしながら、この様な装置においては、ｎ型シリコン
の部分が、アルカリ液でエツチングされるのを防ぐため
に、アルカリ液中で電圧を印加している。

この方法は複雑であり、アルカリエツチングの前に電極
をウェハーに付ける等の工程が必要であり、コストが掛
かる。

本発明は、この問題点を解決するものである。

本発明の目的は、電圧等の印加による選択エツチングを
不要として、製作グロセスが簡単で、がっ、製作再現性
が良好で、歩留がよく、コストを低減し得る振動形トラ
ンスデュサの製造方法を提供するにある。

く課題を解決するための手段〉この目的を達成するなめに、本発明は、シリコン単結晶
の基板上に設けられ、励振手段により励振され励振検出
手段によって振動が検出されシリコン単結晶材よりなる
振動梁を形成し、該振動梁を囲み前記基板と室を構成し
該振動梁の周囲に隙間が維持されるようにシリコン材よ
りなるシェルを形成する振動形トランスデュサの製造方
法において、以下の工程を有する事を特徴とする振動形トランスデュ
サの製造方法を採用したものである。

（１）前記シリコン単結晶の基板上にシリコン酸化物あ
るいは窒化物の膜を形成する工程。

（２）前記膜の第１の所要箇所をエツチングにより取去
る工程。

（３）該第１の所要箇所に対応する前記シリコン単結晶
の基板にエツチングされ歎い高濃度のＰ形シリコンから
なる保護層を拡散形成する工程。

〈４〉前記膜の第２の所要箇所をエツチングにより取去
る工程。

（５）前記第２の所要箇所に対応する前記基板に前記室
の一部を構成する凹部をエツチングにより形成する工程
。

（６）前記凹部の表面にエツチングされ雌い高濃度のＰ
形シリコンからなる保護層を拡散形成する工程。

（７）前記室の基板側部分が形成される部分にエツチン
グされやすい高濃度のＰ形シリコンあるいはｎ形シリコ
ンからなる第１エピタキシャル層を選択エピタキシャル
成長させる工程。

（８）該第１エピタキシャル層の表面の前記振動梁が形
成される位置の部分にエツチングされにくい高濃度のＰ
形シリコンからなる第２エピタキシャル層を選択エピタ
キシャル成長させる工程。

（９）前記室のシェル側部分が形成される部分にエツチ
ングされやすい高濃度のＰ形シリコンあるいはｎ形シリ
コンからなる第３エピタキシャル層を選択エピタキシャ
ル成長させる工程。

（１０）該第３エピタキシャル層を覆ってエツチングさ
れにくい高濃度のＰ形シリコンからなる第４エピタキシ
ャル層を選択エピタキシャル成長させる工程。

（１１）前記膜をエツチングにより除去しエツチング注
入口を形成する工程。

（１２）前記基板と前記第４エピタキシャル成長層との
表面にシリコン酸化物あるいは窒化物の膜を形成する工
程。

（１３）前記膜の第３の所要箇所をエツチングにより取
去る工程。

（１４）前記エツチング注入口よりエツチング流体を注
入し前記第１．第３エピタキシャル層を選択エツチング
により除去する工程。

（１５）前記第４エピタキシャル層を覆うとともに前記
注入口を塞ぐようにして選択エピタキシャル成長により
前記シェルを形成する工程。

く作用〉以上の方法において、シリコン単結晶の基板上にシリコ
ン酸化物あるいは窒化物の膜を形成する。

膜の第１の所要箇所をエツチングにより取去る。

第１の所要箇所に対応するシリコン単結晶の基板にエツ
チングされ難い高濃度のＰ形シリコンからなる保護層を
拡散形成する。

膜の第２の所要箇所をエツチングにより取去る。

第２の所要箇所に対応する基板に室の一部を構成する凹
部をエツチングにより形成する。

凹部の表面にエツチングされ難い高濃度のＰ形シリコン
からなる保護層を拡散形成する。

室の基板側部分が形成される部分にエツチングされやす
い高濃度のＰ形シリコンあるいはｎ形シリコンからなる
第１エピタキシャル層を選択エピタキシャル成長させる
。

第１エピタキシャル層の表面の振動梁が形成される位置
の部分にエツチングされにくい高濃度のＰ形シリコンか
らなる第２エピタキシャル層を選択エピタキシャル成長
させる。

室のシェル側部分が形成される部分にエツチングされや
すい高濃度のＰ形シリコンあるいはｎ形シリコンからな
る第３エピタキシャル層を選択エピタキシャル成長させ
る。

第３エピタキシャル層を覆ってエツチングされにくい高
濃度のＰ形シリコンからなる第４エピタキシャル層を選
択エピタキシャル成長させる。

膜をエツチングにより除去しエツチング注入口を形成、
する基板と第４エピタキシャル成長層との表面にシリコン酸
化物あるいは窒化物の膜を形成する。

膜の第３の所要箇所をエツチングにより取去る。

エツチング注入口よりエツチング流体を注入し第１．第
３エピタキシャル層を選択エツチングにより除去する。

第４エピタキシャル層を覆うとともに注入口を塞ぐよう
にして選択エビタギシャル成長によりシェルを形成する
。

以下、実施例に基づき詳細に説明する。

〈実施例〉第１図は本発明の一実施例の要部製作工程説明図である
。

図において、第３図と同一記号の構成は同一機能を表わ
す。

（１）第１図（Ａ）に示す如く、シリコン単結晶の基板
１上にシリコン酸化物あるいは窒化物の膜２０１を形成
する。

（２）第１図ＣＢ　）　ニ示す如く、膜２０１の第１の
所要箇所２０２をエツチングにより取去る。

（３）第１図（Ｃ）に示す如く、第１の所要箇所２０２
に対応するシリコン単結晶の基板１に、エツチングされ
龍い高濃度のＰ形シリコンからなる保護層２０３を拡散
形成する。この場合は、ボロン濃度５Ｘ１０”７ｃｍ３
の拡散層２０３を形成する。

（４）第１図（Ｄ）に示す如く、膜２０１の第２の所要
箇所２０４を、エツチングにより取去る工程。

（５）第１図（Ｅ）に示す如く、第２の所要箇所２０４
に対応する基板１に真空室５の一部を構成する凹部２０
５をエツチングにより形成する。

（６）第１図（Ｆ）に示す如く、凹部２０５の表面にエ
ツチングされ誼い高濃度のＰ形シリコンからなる保護層
２０６を拡散形成する。この場合は、ボロン濃度５Ｘ１
０”／ａｍ’以上のの拡散層２０６を形成する。

（７）第１図（Ｇ）に示す如く、真空室５の基板側部分
が形成される部分に、エツチングされやすい高濃度のＰ
形シリコンからなる第１エピタキシャル層２０７を、選
択エピタキシャル成長させる。

この場合は、ボロン濃度５Ｘ１０”／ｃｍ”以下の拡散
層２０７を形成する。

（８）第１図（Ｈ）に示す如く、第１エピタキシャル層
２０７の表面の振動梁３が形成される位置の部分にエツ
チングされにくい高濃度のＰ形シリコンからなる第２エ
ピタキシャル層２０８を選択エピタキシャル成長させる
。この場合は、ボロン濃度５Ｘ１０’ツ／　ｃ　ｍ　”
以上のの拡散層２０８を形成する。

（９）第１図（Ｉ＞に示す如く、真空室５のシェル側部
分が形成される部分に、エツチングされやすい高濃度の
Ｐ形シリコンからなる第３エピタキシャル層２０９を選
択エピタキシャル成長させる。

この場合は、ボロン濃度５Ｘ１０”／ｃｍ’以下の拡散
層２０９を形成する。

（１０）第１図（Ｊ）に示す如く、第３エピタキシャル
層２０９を覆ってエツチングされにくい高濃度のＰ形シ
リコンからなる第４エピタキシャル層２１１を選択エピ
タキシャル成長させる。この場合は、ボロン濃度５Ｘ１
０”７ｃｍ３以上のの拡散層２０８を形成する。

（１１）第１図（Ｋ）に示す如く、膜２０１をエツチン
グにより除去しエツチング注入口２１２を形成する。

（１２）第１図（Ｌ）に示す如く、基板１と第４エピタ
キシャル成長層２１１との表面にシリコン酸化物あるい
は窒化物の膜２１３を形成する。

（１３）第１図（Ｍ）に示す如く、膜２１３の第３の所
要箇所２１４をエツチングにより取去る。

（１４）第１図（Ｎ）に示す如く、エツチング注入口２
１２よりエツチング流体を注入し、第１゜第３エピタキ
シヤル層２０７，２０９を選択エツチングにより除去す
る。

（１５）第１図（０）に示す如く、第４エピタキシャル
層２１１を覆うと共に、注入口２１２を塞ぐようにして
選択エピタキシャル成長によりシェル２１５を形成する
。この場合は、ｎ型エピタキシャル成長層を成長させる
。

この結果（１）！圧を印加する必要が無いために、ウェハーに電
極を付けるための加工プロセスが不要になり、エツチン
グをカセットに入れた状態で行う事が出来、プロセスが
簡単で、製作コストが低減し得る。

（２）保護層２０３．２０６を設けたので、エツチング
液に対する選択性が確実に出来、真空室５の形成が正確
に出来、振動梁３と真空室５が確実に形成でき、再現性
がよく、歩留の高い振動形トランスデュサの製造方法が
得られる。

なお、前述の実施例においては、第１．第３エピタキシ
ヤル成長層２０７，２０９はＰ形シリコンよりなると説
明したがｎ形シリコンでも良いことは勿論である。

第２図は本発明の装置により製造した振動梁の使用例の
要部構成説明図である。

図において、３は振動梁である。振動梁３は両端かダイ
アフラム２に固定され互いに平行に配置された二個の第
１振動子３１と、第一振動子３１の振動の腹の部分を相
互に機械的に結合する第二振動子３２とを備える。

４０は振動梁３に直交する直流磁界を磁石１３により加
え一方の第一振動子３１の両端に交流電流を入カドラン
ス４１により流して磁気誘導作用により振動梁３を磁界
と電流に直交する方向に励振する励振手段である。

入カドランス４工は、二次側が一方の第一振動子３１の
両端に接続されている。

５０は他方の第一振動子３１の両端に発生する起電力を
検出する振動検出手段である。この場合は、出カドラン
ス５１、増幅器５２が用いられている。出カドランス５
１の一次側は、他方の第一振動子３１の両端に接続され
、二次側は増幅器５２を介して出力端子５３に接続され
るとともに、分岐して入カドランス４１の一次側に接続
され、全体として、正帰還自励発振回路を構成する。振
動梁３の振動は、振動検出手段５０により検出され出力
信号として取出される。

〈発明の効果〉以上説明したように、本発明は、シリコン単結晶の基板
上に設けられ、励振手段により励振され励振検出手段に
よって振動が検出されシリコン単結晶材よりなる振動梁
を形成し、該振動梁を囲み前記基板と室を構成し該振動
梁の周囲に隙間が維持されるようにシリコン材よりなる
シェルを形成する振動形トランスデュサの製造方法にお
いて、以下の工程を有する事を特徴とする振動形トラン
スデュサの製造方法を採用した。

（３）該第１の所要箇所に対応する前記シリコン単結晶
の基板にエツチングされ誼い高濃度のＰ形シリコンから
なる保護層を拡散形成する工程。

〈４）前記膜の第２の所要箇所をエツチングにより取去
る工程。

（６）前記凹部の表面にエツチングされ難い高濃度のＰ
形シリコンからなる保護層を拡散形成する工程。

この結果、（１）電圧を印加する必要が無いなめに、ウェハ、−に
電極を付けるための加工プロセスが不要になり、エツチ
ングをカセットに入れた状態で行う事が出来、プロセス
が簡単で、製作コストが低減し得る。

（２）保護層を設けたので、エツチング液に対する選択
性が確実に出来、真空室の形成が正確に出来、振動梁と
真空室が確実に形成でき、再現性がよく、歩留の高い振
動形トランスデュサの製造方法が得られる。

従って、本発明によれば、電圧等の印加による選択エツ
チングを不要として、製作プロセスが簡単で、かつ、製
作再現性が良好で、歩留がよく、コストを低減し得る振
動形トランスデュサの製造方法を実現することが出来る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の工程説明図、第２図は本発
明の装置により製造した振動梁の使用例の要部構成説明
図、第３図は従来より一般に使用されている従来例の構
成説明図、第４図は第３図の製作工程説明図である。１・・・基板、２・・・測定ダイアフラム、３・・・振
動梁、４・・・シェル、５・・・真空室、１１・・・磁
石、３１・・・第一振動子、３２・・・第二振動子、４
０・・・励振手段、４１・・・入カドランス、４２・・
・入力端子、５０・・・振動検出手段、５１・・・出カ
ドランス、５２・・・増幅器、５３・・・出力端子、２
０１・・・膜、２０２・・・第１の所要箇所、２０３・
・・保護層、２０４・・・第２の所要箇所、２０５・・
・凹部、２０６・・・保護層、２０７・・・第１エピタ
キシャル層、２０８・・・第２エピタキシャル層、２０
９・・・第３エピタキシャル層、２１１・・・第４エピ
タキシャル層、２１２・・・エツチング注入口、２１３
・・・膜、２１４・・・第３の所要箇所、２１５・・・
シェル。

Claims

【特許請求の範囲】シリコン単結晶の基板上に設けられ、励振手段により励
振され励振検出手段によって振動が検出されシリコン単
結晶材よりなる振動梁を形成し、該振動梁を囲み前記基
板と室を構成し該振動梁の周囲に隙間が維持されるよう
にシリコン材よりなるシェルを形成する振動形トランス
デュサの製造方法において、以下の工程を有する事を特徴とする振動形トランスデュ
サの製造方法。（１）前記シリコン単結晶の基板上にシリコン酸化物あ
るいは窒化物の膜を形成する工程。（２）前記膜の第１の所要箇所をエッチングにより取去
る工程。（３）該第１の所要箇所に対応する前記シリコン単結晶
の基板にエッチングされ難い高濃度のＰ形シリコンから
なる保護層を拡散形成する工程。（４）前記膜の第２の所要箇所をエッチングにより取去
る工程。（５）前記第２の所要箇所に対応する前記基板に前記室
の一部を構成する凹部をエッチングにより形成する工程
。（６）前記凹部の表面にエッチングされ難い高濃度のＰ
形シリコンからなる保護層を拡散形成する工程。（７）前記室の基板側部分が形成される部分にエッチン
グされやすい高濃度のＰ形シリコンあるいはｎ形シリコ
ンからなる第１エピタキシャル層を選択エピタキシャル
成長させる工程。（８）該第１エピタキシャル層の表面の前記振動梁が形
成される位置の部分にエッチングされにくい高濃度のＰ
形シリコンからなる第２エピタキシャル層を選択エピタ
キシャル成長させる工程。（９）前記室のシェル側部分が形成される部分にエッチ
ングされやすい高濃度のＰ形シリコンあるいはｎ形シリ
コンからなる第３エピタキシャル層を選択エピタキシャ
ル成長させる工程。（１０）該第３エピタキシャル層を覆ってエッチングさ
れにくい高濃度のＰ形シリコンからなる第４エピタキシ
ャル層を選択エピタキシャル成長させる工程。（１１）前記膜をエッチングにより除去しエッチング注
入口を形成する工程。（１２）前記基板と前記第４エピタキシャル成長層との
表面にシリコン酸化物あるいは窒化物の膜を形成する工
程。（１３）前記膜の第３の所要箇所をエッチングにより取
去る工程。（１４）前記エッチング注入口よりエッチング流体を注
入し前記第１、第３エピタキシャル層を選択エッチング
により除去する工程。（１５）前記第４エピタキシャル層を覆うとともに前記
注入口を塞ぐようにして選択エピタキシャル成長により
前記シェルを形成する工程。