JPH0510837A

JPH0510837A - 振動形トランスデユサの製造方法

Info

Publication number: JPH0510837A
Application number: JP16187191A
Authority: JP
Inventors: Michiaki Yamagata; 道昭山県
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1991-07-02
Filing date: 1991-07-02
Publication date: 1993-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】長さが正確に製作され特性の良好な振動梁を
有する振動形トランスデュサの製造方法を提供するにあ
る。【構成】基板上に設けられたシリコン酸化膜とシリコ
ン窒化膜とを利用して、隙間に対応する基板の部分に拡
散層を形成し、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との所
要箇所をエッチングした後、振動梁に対応した部分にエ
ピタキシャル成長層を形成し、前記拡散層を電解エッチ
ングするようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シリコン単結晶の基板
上に設けられ、シリコン単結晶材よりなり、長さが正確
に製作され特性の良好な振動梁を有する振動形トランス
デュサの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１５は、従来より一般に使用されてい
る振動梁の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６２−１６６１７６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１６は、図１５のＡ―
Ａ断面図である。

【０００３】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、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―プ自励発振回路（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。

【０００４】以上の構成において、測定ダイアフラム２
に測定圧力Ｐｍ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。

【０００５】図１７〜図３３は、図１５の従来例の製作
説明図の一例で、本願出願人の出願した、特願平１−７
６１９９号、特開平２−２５４７６３号、発明の名称
「振動形トランスデュサの製造方法」、平成１年３月２
８日出願、平成２年１０月１５日出願公開である。図に
おいて、図１５と同一記号の構成は同一機能を表わす。
以下、図１５と相違部分のみ説明する。（１）図１７に示す如く、ｎ形シリコンの（１００）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１０２をホトリソグラフィにより除去する。ここで、
図１７は平面図である。（２）図１８、図１９に示す如く、ボロンの濃度１０¹⁸
ｃｍ^-3のＰ⁺形シリコンにより、真空室５の下半分に相
当する拡散層１０３を形成する。ここで、図１８は平面
図、図１９は縦断面図である。（３）図２０、図２１に示す如く、基板１に、シリコン
酸化物あるいはシリコン窒化物の膜１０４を形成する。
ここで、図２０は平面図、図２１は縦断面図である。（４）図２２、図２３に示す如く、膜１０４の所要の箇
所１０５を、拡散層１０３よりも図の左右方向に広げる
ようにして、ホトリソグラフィにより除去する。ここ
で、図２２は平面図、図２３は側断面図である。（５）図２４、図２５に示す如く、１０５０℃の水素
（Ｈ₂）雰囲気中でソ―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３×１０¹⁹ｃｍ^-3のＰ⁺⁺形シリコンにより、拡
散層１０３の表面に、所要の箇所１０５を塞ぐように、
振動梁３に相当する第１エピタキシャル層１０６を選択
エピタキシャル成長させる。ボロンの濃度１０¹⁸ｃｍ
^-3のＰ⁺形シリコンにより、第１エピタキシャル層１０
６の表面に、真空室５の上半分に相当する第２エピタキ
シャル層１０７を選択エピタキシャル成長させる。ボ
ロンの濃度３×１０¹⁹ｃｍ^-3のＰ⁺⁺形シリコンにより、
第２エピタキシャル層１０７の表面に、シエル４に相当
する第３エピタキシャル層１０８を選択エピタキシャル
成長させる。ここで、図２４は平面図、図２５は側断面
図である。（６）図２６、図２７に示す如く、シリコン酸化物、あ
るいは、シリコン窒化物の膜１０４をフッ化水素酸（Ｈ
Ｆ）でエッチングして除去し、エッチング注入口１０９
を設ける。ここで、図２６は平面図、図２７は側断面図
である。（７）図２８、図２９に示す如く、第３層に対して基板
１に正のパルスを印加して、エッチング注入口１０８よ
りアルカリ液を注入して、拡散層１０３と第２エピタキ
シャル層１０７を選択エッチングして除去する。ここ
で、図２８は平面図、図２９は側断面図である。第１エ
ピタキシャル層１０６と拡散層１０３あるいは第２エピ
タキシャル層１０７との間にエッチング作用の差がある
のは、ボロンの濃度が３×１０¹⁹ｃｍ^-3以上となるとエ
ッチング作用に抑制現象が生ずることによる。（８）熱酸化処理を行い各表面に酸化シリコン膜１１１
を生ぜしめる。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。（９）図３０、図３１に示す如く、プラズマエッチング
処理により、基板１と第３エピタキシャル層１０８の外
表面の酸化シリコン膜１１１を除去する。なお、（８）
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。ここで、図３０は縦断面図、図３１は側断面図
である。（１０）図３２、図３３に示す如く、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３エピタキシャル層１０８の外表面に、
エピタキシャル成長層１１２を形成し、エッチング注入
口１０９をとじる。ここで、図３２は縦断面図、図３３
は側断面図である。なお、この工程は、熱酸化により
エッチング注入口１０９をとじる。ポリシリコンをＣ
ＶＤ法またはスパッタ法によりエッチング注入口１０９
の箇所に着膜させて、エッチング注入口１０９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
りエッチング注入口１０９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、蒸着法によりエッチ
ング注入口１０９を埋めるようにしてもよい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この様
な製造方法においては、図２２に示す如く、所要箇所１
０２と所要箇所３０５とは別工程で行なわれるので、相
対位置精度が良くなく、振動梁３が真空室５の中心より
ずれやすい。真空室５の実際の隙間は、実際は極めて小
さく、振動梁３が振動すると、真空室５の壁に接触して
しまう場合が生ずる。

【０００７】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、シリコン単結晶の基板上に設けら
れ、シリコン単結晶材よりなり、長さが正確に製作され
特性の良好な振動梁を有する振動形トランスデュサの製
造方法を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
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
れるシリコン単結晶材よりなる振動梁と、該振動梁の周
囲と前記基板との間に形成された隙間とを形成する振動
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。（ａ）ｎ型シリコンの（１００）面にカットされた基板
上にシリコン酸化膜を形成する工程。（ｂ）該シリコン酸化膜の表面にシリコン窒化膜を形成
する工程。（ｃ）該シリコン窒化膜の所要箇所をエッチングにより
取去る工程。（ｄ）前記シリコン酸化膜の所要箇所であって前記シリ
コン窒化膜の所要箇所と同一箇所を幅は同一として長さ
は前記振動梁の有効長さ分正確にエッチングにより取去
る工程。（ｅ）前記シリコン酸化膜と前記シリコン窒化膜とをマ
スクとして前記隙間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形シリコンからなる拡散層を拡散
により形成する工程。（ｆ）前記シリコン窒化膜をマスクとして前記シリコン
酸化膜をエッチングにより取去る工程。（ｇ）前記拡散層の表面の前記振動梁が形成される位置
の部分にｎ形シリコンあるいはエッチングされ難い高濃
度のＰ形シリコンからなるエピタキシャル成長層を形成
する工程。（ｈ）前記シリコン窒化膜と前記シリコン酸化膜をエッ
チングにより除去する工程。（ｉ）電解エッチングにより前記拡散層を除去する工
程。

【０００９】

【作用】以上の方法において、ｎ型シリコンの（１０
０）面にカットされた基板上にシリコン酸化膜を形成す
る。該シリコン酸化膜の表面にシリコン窒化膜を形成す
る。該シリコン窒化膜の所要箇所をエッチングにより取
去る。前記シリコン酸化膜の所要箇所であって前記シリ
コン窒化膜の所要箇所と同一箇所を幅は同一として長さ
は前記振動梁の有効長さ分正確にエッチングにより取去
る。前記シリコン酸化膜と前記シリコン窒化膜とをマス
クとして前記隙間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形シリコンからなる拡散層を拡散に
より形成する。前記シリコン窒化膜をマスクとして前記
シリコン酸化膜をエッチングにより取去る。前記拡散層
の表面の前記振動梁が形成される位置の部分にｎ形シリ
コンあるいはエッチングされ難い高濃度のＰ形シリコン
からなるエピタキシャル成長層を形成する。前記シリコ
ン窒化膜と前記シリコン酸化膜をエッチングにより除去
する。電解エッチングにより前記拡散層を除去する。以
下、実施例に基づき詳細に説明する。

【００１０】

【実施例】図１〜図１４は、本発明の一実施例の製造方
法説明図である。図において、図１５と同一記号の構成
は同一機能を表わす。

【００１１】（ａ）図１に示す如く、ｎ型シリコンの
（１００）面にカットされた基板１上にシリコン酸化膜
２０１を形成する。（ｂ）図２に示す如く、シリコン酸化膜２０１の表面に
シリコン窒化膜２０２を形成する。（ｃ）図３に示す如く、シリコン窒化膜２０２の所要箇
所２０３をエッチングにより取去る。この場合の所要箇
所２０３をＡＢＣＤで示す。（ｄ）図４に示す如く、シリコン酸化膜２０１の所要箇
所２０４であってシリコン窒化膜２０２の所要箇所２０
３と同一箇所を、幅は同一として長さは振動梁３の有効
長さ分、正確にエッチングにより取去る。この場合の所
要箇所２０４をＯＰＱＲで示す。（ｅ）図５、図６に示す如く、シリコン酸化膜２０１と
シリコン窒化膜２０２とをマスクとして、真空室５の基
板側の半分に相当する隙間部分が形成される部分にボロ
ンの濃度１０¹⁸ｃｍ^-3のＰ⁺形シリコンにより、拡散層
２０５を拡散により形成する。ここで、図５は縦断面
図、図６は側断面図である。（ｆ）図７、図８に示す如く、シリコン窒化膜２０２を
マスクとして、シリコン酸化膜２０１をエッチングによ
り取去る。ここで、図７は縦断面図、図８は側断面図で
ある。（ｇ）図９、図１０に示す如く、拡散層２０５の表面の
振動梁３が形成される位置の部分にｎ形シリコンあるい
はボロンの濃度３×１０¹⁹ｃｍ^-3のＰ⁺⁺形シリコンから
なるエピタキシャル成長層２０６を形成する。ここで、
図９は縦断面図、図１０は側断面図である。（ｈ）図１１、図１２に示す如く、シリコン酸化膜２０
１とシリコン窒化膜２０２をフッ化水素酸（ＨＦ）でエ
ッチングして除去し、エッチング注入口２０７を設け
る。ここで、図１１は縦断面図、図１０は側断面図であ
る。（ｉ）図１３、図１４に示す如く、電解エッチングによ
り拡散層２０５を除去する。ここで、図１３は縦断面
図、図１４は側断面図である。

【００１２】以上の方法において、ｎ型シリコンの（１
００）面にカットされた基板１上にシリコン酸化膜２０
１を形成する。シリコン酸化膜２０１の表面にシリコン
窒化膜２０２を形成する。シリコン窒化膜２０２の所要
箇所２０３をエッチングにより取去る。シリコン酸化膜
２０１の所要箇所２０４であってシリコン窒化膜２０２
の所要箇所２０３と同一箇所を幅は同一として長さは振
動梁３の有効長さ分、正確にエッチングにより取去る。
シリコン酸化膜２０１とシリコン窒化膜２０２とをマス
クとして、隙間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形シリコンからなる拡散層２０５を
拡散により形成する。シリコン窒化膜２０２をマスクと
して、シリコン酸化膜２０１をエッチングにより取去
る。拡散層２０５の表面の、振動梁３が形成される位置
の部分に、ｎ形シリコンあるいはエッチングされ難い高
濃度のＰ形シリコンからなるエピタキシャル成長層２０
６を形成する。シリコン窒化膜２０２とシリコン酸化膜
２０１をエッチングにより除去する。電解エッチングに
より拡散層２０５を除去する。

【００１３】この結果、シリコン窒化膜２０２の所要箇
所２０３をエッチングにより取去った後、シリコン酸化
膜２０１の所要箇所２０４であって、シリコン窒化膜２
０２の所要箇所２０３と同一箇所を幅は同一として、長
さは振動梁３の有効長さ分、正確にエッチングにより取
去るようにしたので、自己整合（セルフアライン）され
た振動梁３が得られる。したがって、振動梁３が振動す
ると、振動梁３の周囲の基板に接触してしまう事が無い
ものが得られる。なお、シェル４構造を有する振動梁３
を構成する場合には、従来例に示す、シェル４の形成工
程を付加すれば良い。

【００１４】

【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るシリコン単結晶材
よりなる振動梁と、該振動梁の周囲と前記基板との間に
形成された隙間と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。（ａ）ｎ型シリコンの（１００）面にカットされた基板
上にシリコン酸化膜を形成する工程。（ｂ）該シリコン酸化膜の表面にシリコン窒化膜を形成
する工程。（ｃ）該シリコン窒化膜の所要箇所をエッチングにより
取去る工程。（ｄ）前記シリコン酸化膜の所要箇所であって前記シリ
コン窒化膜の所要箇所と同一箇所を幅は同一として長さ
は前記振動梁の有効長さ分正確にエッチングにより取去
る工程。（ｅ）前記シリコン酸化膜と前記シリコン窒化膜とをマ
スクとして前記隙間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形シリコンからなる拡散層を拡散
により形成する工程。（ｆ）前記シリコン窒化膜をマスクとして前記シリコン
酸化膜をエッチングにより取去る工程。（ｇ）前記拡散層の表面の前記振動梁が形成される位置
の部分にｎ形シリコンあるいはエッチングされ難い高濃
度のＰ形シリコンからなるエピタキシャル成長層を形成
する工程。（ｈ）前記シリコン窒化膜と前記シリコン酸化膜をエッ
チングにより除去する工程。（ｉ）電解エッチングにより前記拡散層を除去する工
程。

【００１５】この結果、シリコン窒化膜の所要箇所をエ
ッチングにより取去った後、シリコン酸化膜の所要箇所
であって、シリコン窒化膜の所要箇所と同一箇所を幅は
同一として、長さは振動梁の有効長さ分、正確にエッチ
ングにより取去るようにしたので、自己整合（セルフア
ライン）された振動梁が得られる。したがって、振動梁
が振動すると、振動梁の周囲の基板に接触してしまう事
が無いものが得られる。

【００１６】従って、本発明によれば、シリコン単結晶
の基板上に設けられ、シリコン単結晶材よりなり、長さ
が正確に製作され特性の良好な振動梁を有する振動形ト
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】

【図１】本発明の一実施例のシリコン酸化膜形成工程説
明図である。

【図２】本発明の一実施例のシリコン窒化膜形成工程説
明図である。

【図３】本発明の一実施例のシリコン窒化膜のエッチン
グ工程説明図である。

【図４】本発明の一実施例のシリコン酸化膜のエッチン
グ工程説明図である。

【図５】本発明の一実施例の拡散層形成工程説明図であ
る。

【図６】図５の側面図である。

【図７】本発明の一実施例のシリコン酸化膜のエッチン
グ工程説明図である。

【図８】図７の側面図である。

【図９】本発明の一実施例のエピタキシャル成長層形成
工程説明図である。

【図１０】図９の側面図である。

【図１１】本発明の一実施例のエッチング注入口形成工
程説明図である。

【図１２】図１１の側面図である。

【図１３】本発明の一実施例の拡散層除去工程説明図で
ある。

【図１４】図１３の側面図である。

【図１５】従来より一般に使用されている振動形トラン
スデュサの構成説明図である。

【図１６】図１５のＡ―Ａ断面図である。

【図１７】図１５のパタ―ニング工程説明図である。

【図１８】図１５の拡散層形成工程説明図である。

【図１９】図１８の縦断面図である。

【図２０】図１５の膜形成工程説明図である。

【図２１】図１５の縦断面図である。

【図２２】図１５の所要箇所形成工程説明図である。

【図２３】図２２の側断面図である。

【図２４】図１５のエピタキシャル成長層形成工程説明
図である。

【図２５】図２４の側断面図である。

【図２６】図１５のエッチング注入口形成工程説明図で
ある。

【図２７】図２６の側断面図である。

【図２８】図１５の選択エッチング工程説明図である。

【図２９】図２８の側断面図である。

【図３０】図１５の酸化膜除去工程説明図である。

【図３１】図３０の側断面図である。

【図３２】図１５のエピタキシャル成長層形成工程説明
図である。

【図３３】図３２の側断面図である。

【符号の説明】

１…基板２…測定ダイアフラム３…振動梁４…シェル５…真空室２０１…シリコン酸化膜２０２…シリコン窒化膜２０３…所要箇所２０４…所要箇所２０５…拡散層２０６…エピタキシャル成長層２０７…エッチング注入口

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】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
るシリコン単結晶材よりなる振動梁と、該振動梁の周囲と前記基板との間に形成された隙間と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。（ａ）ｎ型シリコンの（１００）面にカットされた基板
上にシリコン酸化膜を形成する工程。（ｂ）該シリコン酸化膜の表面にシリコン窒化膜を形成
する工程。（ｃ）該シリコン窒化膜の所要箇所をエッチングにより
取去る工程。（ｄ）前記シリコン酸化膜の所用箇所であって前記シリ
コン窒化膜の所要箇所と同一箇所を幅は同一として長さ
は前記振動梁の有効長さ分正確にエッチングにより取去
る工程。（ｅ）前記シリコン酸化膜と前記シリコン窒化膜とをマ
スクとして前記隙間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形シリコンからなる拡散層を拡散
により形成する工程。（ｆ）前記シリコン窒化膜をマスクとして前記シリコン
酸化膜をエッチングにより取去る工程。（ｇ）前記拡散層の表面の前記振動梁が形成される位置
の部分にｎ形シリコンあるいはエッチングされ難い高濃
度のＰ形シリコンからなるエピタキシャル成長層を形成
する工程。（ｈ）前記シリコン窒化膜と前記シリコン酸化膜をエッ
チングにより除去する工程。（ｉ）電解エッチングにより前記拡散層を除去する工
程。