JPH0510969A - 構造体の製造方法 - Google Patents
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- H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
Abstract
(57)【要約】
【目的】 容量式加速度センサのエッチング技術による
製造方法を提供する。 【構成】 ウェハ６０１両面に対し、枠部４０３及び梁
４０２付け根の丸みの原形となる部分にホトリソでマス
クを形成し、異方性エッチングで質量部４０１の厚み枠
部４０３の厚みより狭くし、質量部４０１となる部分に
ホトリソで絶縁膜６０６を形成し、さらに質量部及び枠
部、梁部の原形部及び梁付け根の丸みの原形部にホトリ
ソでマスクを形成し、異方性エッチングで少なくとも梁
部４０２の厚さの半分以上の値に相当する段差を形成
し、梁部４０２及び梁付け根の丸みの原形上のマスクだ
けを除去し、異方性エッチングで梁部４０２及び梁付け
根の丸みとその周辺の貫通部を同時に形成する。 【効果】 破壊強度の大きい形状の均一な容量式加速度
センサの構成要部の中央層の加工が行なえる。
製造方法を提供する。 【構成】 ウェハ６０１両面に対し、枠部４０３及び梁
４０２付け根の丸みの原形となる部分にホトリソでマス
クを形成し、異方性エッチングで質量部４０１の厚み枠
部４０３の厚みより狭くし、質量部４０１となる部分に
ホトリソで絶縁膜６０６を形成し、さらに質量部及び枠
部、梁部の原形部及び梁付け根の丸みの原形部にホトリ
ソでマスクを形成し、異方性エッチングで少なくとも梁
部４０２の厚さの半分以上の値に相当する段差を形成
し、梁部４０２及び梁付け根の丸みの原形上のマスクだ
けを除去し、異方性エッチングで梁部４０２及び梁付け
根の丸みとその周辺の貫通部を同時に形成する。 【効果】 破壊強度の大きい形状の均一な容量式加速度
センサの構成要部の中央層の加工が行なえる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は構造体の製造方法、更に
詳しくいえば、半導体のエッチング加工技術を用いて特
定形状の構造体、特に加速度センサを製造する方法に関
する。
詳しくいえば、半導体のエッチング加工技術を用いて特
定形状の構造体、特に加速度センサを製造する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】本願発明の製造方法の対象の構造体の例
として、図３に示すような、ばね定数の小さな片持ち梁
構造の容量式加速度センサが知られている（特許公開公
報、特開平1-152369号公報）。この加速度センサはの構
造は、図３（ａ）の断面図に示したような三層構造とな
っている。特に中央層の構造は、その平面図を（ｂ）に
示すように、枠部１０９の１部に一端が固定された梁部
１０８と、梁部１０８の先端に質量部１０７が設けら
れ、部１０７及び梁部１０８は板厚方向に完全に対称な
形状をしている。上層１１３及び下層１１４は、質量部
１０７側に対向して導電面１１１、１１２を持ってい
る。質量部１０７の上と下の表面は、上下二層１１３、
１１２上の導電面１１１、１１２との隙間により各々静
電容量を形成している。加速度センサは、加速度による
質量部１０７の慣性力を上下の隙間の静電容量の変化か
ら電気信号として出力する。図３からもわかるように、
質量部１０７の重心１１０は梁部１０８の中心線上にあ
り、他軸感度はない。
として、図３に示すような、ばね定数の小さな片持ち梁
構造の容量式加速度センサが知られている（特許公開公
報、特開平1-152369号公報）。この加速度センサはの構
造は、図３（ａ）の断面図に示したような三層構造とな
っている。特に中央層の構造は、その平面図を（ｂ）に
示すように、枠部１０９の１部に一端が固定された梁部
１０８と、梁部１０８の先端に質量部１０７が設けら
れ、部１０７及び梁部１０８は板厚方向に完全に対称な
形状をしている。上層１１３及び下層１１４は、質量部
１０７側に対向して導電面１１１、１１２を持ってい
る。質量部１０７の上と下の表面は、上下二層１１３、
１１２上の導電面１１１、１１２との隙間により各々静
電容量を形成している。加速度センサは、加速度による
質量部１０７の慣性力を上下の隙間の静電容量の変化か
ら電気信号として出力する。図３からもわかるように、
質量部１０７の重心１１０は梁部１０８の中心線上にあ
り、他軸感度はない。
【０００３】図３の様な加速度センサを製造する場合、
構造体の寸法を均一に精度良く制御できることから単結
晶シリコンの異方性エッチングが用いられる。異方性エ
ッチングで加工された構造体は、(111)面や(100)面とい
った特定の結晶面で構成される角張った形状となる。こ
のため、過大な加速度が加わった場合、梁部１０８の根
元の角部に応力集中が発生し、梁部１０８の根元から破
壊する場合がある。
構造体の寸法を均一に精度良く制御できることから単結
晶シリコンの異方性エッチングが用いられる。異方性エ
ッチングで加工された構造体は、(111)面や(100)面とい
った特定の結晶面で構成される角張った形状となる。こ
のため、過大な加速度が加わった場合、梁部１０８の根
元の角部に応力集中が発生し、梁部１０８の根元から破
壊する場合がある。
【０００４】以上に示したように、異方性エッチングで
加工された構造体には、角部の応力集中による破壊とい
う問題があった。そこで、これまでは例えば梁部１０８
の根元の強度を向上する手段として特開平１−１８０６
３号公報のように、異方性エッチングで加工したあと等
方性エッチングで角張った形状に丸みを持たせる方法が
考案されている。これにより、梁部１０８の根元に発生
する応力は丸みに添って分散され加速度センサの破壊強
度が向上する。
加工された構造体には、角部の応力集中による破壊とい
う問題があった。そこで、これまでは例えば梁部１０８
の根元の強度を向上する手段として特開平１−１８０６
３号公報のように、異方性エッチングで加工したあと等
方性エッチングで角張った形状に丸みを持たせる方法が
考案されている。これにより、梁部１０８の根元に発生
する応力は丸みに添って分散され加速度センサの破壊強
度が向上する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、構造物の加工
に等方性エッチング用いると、丸みを作りたい部分以外
にも少なくとも丸みの大きさだけ等方性エッチングしな
ければならない上、等方性エッチングが拡散律速である
ためにウェハ面上の場所によりエッチング量がことな
り、ウェハ全面での均一な加工が行なえない問題があっ
た。また、２種類のエッチャントを併用する煩雑さも加
わる。更に、図１で示した、枠部１０９の内側に一端が
上記枠部に取り付けられ、他端に質量部１０７をもつ片
持ち梁１０８で構成され、上記枠部、片持ち梁及び質量
部の厚みが上記枠部の厚みの中心軸に対して対称であ
り、上記枠部、質量部及び片持ち梁の順に厚みが減少す
る構造体を製造する場合、高段差部へのレジスト塗布や
露光が難しく、例えば、段差部にレジスト剥離が生じた
り、段差の上と下とのレジスト厚さを均一にできないた
め露出オーバーとなる部分が生じて加工形状の不具合い
が生じやすい。したがって、本発明の主な目的は等方性
エッチングを用いずに構造体の必要な部分に丸みをつけ
るエッチングによる構造体の製造方法を実現することで
ある。本発明の他の目的は異方性エッチング技術を用い
た高精度な速度センサの有効な製造方法を実現すること
である。
に等方性エッチング用いると、丸みを作りたい部分以外
にも少なくとも丸みの大きさだけ等方性エッチングしな
ければならない上、等方性エッチングが拡散律速である
ためにウェハ面上の場所によりエッチング量がことな
り、ウェハ全面での均一な加工が行なえない問題があっ
た。また、２種類のエッチャントを併用する煩雑さも加
わる。更に、図１で示した、枠部１０９の内側に一端が
上記枠部に取り付けられ、他端に質量部１０７をもつ片
持ち梁１０８で構成され、上記枠部、片持ち梁及び質量
部の厚みが上記枠部の厚みの中心軸に対して対称であ
り、上記枠部、質量部及び片持ち梁の順に厚みが減少す
る構造体を製造する場合、高段差部へのレジスト塗布や
露光が難しく、例えば、段差部にレジスト剥離が生じた
り、段差の上と下とのレジスト厚さを均一にできないた
め露出オーバーとなる部分が生じて加工形状の不具合い
が生じやすい。したがって、本発明の主な目的は等方性
エッチングを用いずに構造体の必要な部分に丸みをつけ
るエッチングによる構造体の製造方法を実現することで
ある。本発明の他の目的は異方性エッチング技術を用い
た高精度な速度センサの有効な製造方法を実現すること
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を実現するた
め、本発明の構造体の製造方法は、ウェハをエッチング
プロセスで加工して、ウェハの厚み方向又は平面方向に
丸みを持つ構造体の製造方法において、第１の異方性エ
ッチングプロセスで所定のエッチングマスクを用いて上
記丸みの深さに相当する値以上の段差を上記ウェハ上に
形成し、第２の異方性エッチングプロセスで第１の異方
性エッチングプロセスで用いたエッチングマスクの少な
くとも一部を除去したエッチングマスクでエッチングす
る。
め、本発明の構造体の製造方法は、ウェハをエッチング
プロセスで加工して、ウェハの厚み方向又は平面方向に
丸みを持つ構造体の製造方法において、第１の異方性エ
ッチングプロセスで所定のエッチングマスクを用いて上
記丸みの深さに相当する値以上の段差を上記ウェハ上に
形成し、第２の異方性エッチングプロセスで第１の異方
性エッチングプロセスで用いたエッチングマスクの少な
くとも一部を除去したエッチングマスクでエッチングす
る。
【０００７】又、ウェハをエッチングプロセスで加工し
て、枠部の内側に一端が上記枠部に取り付けられ、他端
に質量部をもつ片持ち梁で構成され、上記枠部、片持ち
梁及び質量部の厚みが上記枠部の厚みの中心軸に対して
対称であり、上記枠部、質量部及び片持ち梁の順に厚み
が減少する構造体を作り、上記構造体を構成要素とする
加速度センサの製造方法において、ウェハ両面に対し第
１のホトリソプロセスで枠部となる部分にエッチングマ
スクを形成し、第１の異方性エッチングプロセスでウェ
ハの厚みを狭め、第２のホトリソプロセスで質量部及び
枠部、梁の原形となる部分にエッチングマスクを形成
し、第２の異方性エッチングプロセスで少なくとも梁部
の厚さの半分以上の値に相当する段差を形成し、第３の
ホトリソプロセスで質量部となる部分に絶縁膜を形成
し、第４のホトリソプロセスで質量部及び枠部なる部分
にエッチングマスクを形成し、第３の異方性エッチング
プロセスで梁部とその周辺部の貫通部を同時に形成す
る。
て、枠部の内側に一端が上記枠部に取り付けられ、他端
に質量部をもつ片持ち梁で構成され、上記枠部、片持ち
梁及び質量部の厚みが上記枠部の厚みの中心軸に対して
対称であり、上記枠部、質量部及び片持ち梁の順に厚み
が減少する構造体を作り、上記構造体を構成要素とする
加速度センサの製造方法において、ウェハ両面に対し第
１のホトリソプロセスで枠部となる部分にエッチングマ
スクを形成し、第１の異方性エッチングプロセスでウェ
ハの厚みを狭め、第２のホトリソプロセスで質量部及び
枠部、梁の原形となる部分にエッチングマスクを形成
し、第２の異方性エッチングプロセスで少なくとも梁部
の厚さの半分以上の値に相当する段差を形成し、第３の
ホトリソプロセスで質量部となる部分に絶縁膜を形成
し、第４のホトリソプロセスで質量部及び枠部なる部分
にエッチングマスクを形成し、第３の異方性エッチング
プロセスで梁部とその周辺部の貫通部を同時に形成す
る。
【０００８】、また、上記加速度センサの製造方法にお
いて、梁の枠との取付け部に丸みを持たせるための構造
体の製造方法を実施する。異方性エッチングのエッチャ
ントとして水酸化カリウム水溶液、これと同様の効果を
持つ水酸化アンモニウム、エチレンジアミン、ヒドラジ
ンの水溶液を使用する。
いて、梁の枠との取付け部に丸みを持たせるための構造
体の製造方法を実施する。異方性エッチングのエッチャ
ントとして水酸化カリウム水溶液、これと同様の効果を
持つ水酸化アンモニウム、エチレンジアミン、ヒドラジ
ンの水溶液を使用する。
【０００９】
【作用】本発明は、エッチングマスクを工夫することに
よって、複数の異方性エッチングプロセス組合せのみで
加工形状の少なくとも一部分に丸みを持たせるものであ
り、更に図１に示したような加速度センサの製造方法に
おいて、異方性エッチングプロセスのみによって中間層
を形成するので、性能、感度が均質な加速度センサを実
現できる。更に梁部の枠への取付け部が丸みを持つた
め、応力集中が避けられ、装置の寿命を長くすることが
できる。
よって、複数の異方性エッチングプロセス組合せのみで
加工形状の少なくとも一部分に丸みを持たせるものであ
り、更に図１に示したような加速度センサの製造方法に
おいて、異方性エッチングプロセスのみによって中間層
を形成するので、性能、感度が均質な加速度センサを実
現できる。更に梁部の枠への取付け部が丸みを持つた
め、応力集中が避けられ、装置の寿命を長くすることが
できる。
【００１０】
【実施例】以下本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。 実施例１ 図２は、本発明による構造体の製造方法の第１の実施例
によって製造された半導体圧力センサの構造を示し、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部の断面図で
ある。圧力センサは、ダイヤフラム２０１部と枠部２０
２及から構成され、ダイヤフラム部２０１と枠部２０２
との間は丸み部２０３（半径ｒ）が形成されている。丸
み（円弧）部２０３の大きさは、プロセス条件、すなわ
ちエッチャントの組成、温度、各プロセスで使用するホ
トマスクのパターン寸法及びエッチング量によって決ま
る。
る。 実施例１ 図２は、本発明による構造体の製造方法の第１の実施例
によって製造された半導体圧力センサの構造を示し、
（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ部の断面図で
ある。圧力センサは、ダイヤフラム２０１部と枠部２０
２及から構成され、ダイヤフラム部２０１と枠部２０２
との間は丸み部２０３（半径ｒ）が形成されている。丸
み（円弧）部２０３の大きさは、プロセス条件、すなわ
ちエッチャントの組成、温度、各プロセスで使用するホ
トマスクのパターン寸法及びエッチング量によって決ま
る。
【００１１】図３は図２の半導体圧力センサの加工プロ
セスを示す断面図である。図２（ａ）の加工プロセス
で、ウェハ３０１の片側の表面に第１ホトリソプロセス
によって第１のエッチングマスク３０２をＳｉＯ2又は
Ｓｉ3Ｎ4で形成する。図３（ｂ）の加工プロセスで、ウ
ェハ３０１のエッチングマスク面を水酸化カリウム水溶
液による異方性エッチングで少なくとも丸み部２０３の
寸法、即ち、丸み部２０３の垂直方向の深さ以上の値ｄ
を持つ段差を形成する。このプロセスのエッチング量を
変化ささせることによって丸み部２０３の形状を制御で
きる。図３（ｃ）の加工プロセスで、第１ホトリソプロ
セスによってウェハ３０１の図３（ｂ）のプロセスで加
工した面に第１のエッチングマスク３０２よりオフセッ
ト３０４を持った第２のエッチングマスク３０３をＳｉ
Ｏ2又はＳｉ3Ｎ4で形成する。図３（ｄ）の加工プロセ
スで、ウェハ３０１のエッチングマスク面を水酸化カリ
ウム水溶液による異方性エッチングでダイヤフラム部２
０１を所定の厚さにする。オフセット３０４の面はダイ
ヤフラム部２０１の面と並行に段差を保ちながらエッチ
ングされる。オフセット３０４のダイヤフラム部２０１
側の側面は、その形状を平面から丸みを帯びつつ枠部２
０２方向にサイドエッチングされる。
セスを示す断面図である。図２（ａ）の加工プロセス
で、ウェハ３０１の片側の表面に第１ホトリソプロセス
によって第１のエッチングマスク３０２をＳｉＯ2又は
Ｓｉ3Ｎ4で形成する。図３（ｂ）の加工プロセスで、ウ
ェハ３０１のエッチングマスク面を水酸化カリウム水溶
液による異方性エッチングで少なくとも丸み部２０３の
寸法、即ち、丸み部２０３の垂直方向の深さ以上の値ｄ
を持つ段差を形成する。このプロセスのエッチング量を
変化ささせることによって丸み部２０３の形状を制御で
きる。図３（ｃ）の加工プロセスで、第１ホトリソプロ
セスによってウェハ３０１の図３（ｂ）のプロセスで加
工した面に第１のエッチングマスク３０２よりオフセッ
ト３０４を持った第２のエッチングマスク３０３をＳｉ
Ｏ2又はＳｉ3Ｎ4で形成する。図３（ｄ）の加工プロセ
スで、ウェハ３０１のエッチングマスク面を水酸化カリ
ウム水溶液による異方性エッチングでダイヤフラム部２
０１を所定の厚さにする。オフセット３０４の面はダイ
ヤフラム部２０１の面と並行に段差を保ちながらエッチ
ングされる。オフセット３０４のダイヤフラム部２０１
側の側面は、その形状を平面から丸みを帯びつつ枠部２
０２方向にサイドエッチングされる。
【００１２】ダイヤフラム部２０１が目的の厚さになる
とき、オフセット３０４による丸みの側面は丁度枠部２
０２に達し、丸み部１０３となる。オフセット３０４の
サイドエッチングされるエッチング速度Ｒｓはウェハ２
０１面のエッチング速度をＲｗとすると、 Ｒｗ：Ｒｓ≒１：１．８………………（１） となる。この値を用いることにより図３（ｃ）で用いる
オフセット３０４の寸法を決定する。すなわち、ウェハ
厚をＷｈ、ダイヤフラム厚をＤｈ、ダイヤフラム部の一
辺の長さをＤｄ、丸み部２０３の大きさをＲｈ、第１の
エッチングマスク３０２の一辺の長さをＬｌとすると、
異方性エッチングで生じる（１１１）面を考慮して、 Ll＝Dh＋２(Wh-Dh）／tan(54.7°)−２(Wh-Dh-Rh）×1.8…………（２） となる。例えば、ウェハ３０１の厚みＷｈが２７０μ
ｍ、ダイヤフラム部２０２の一辺の長さＤｄが１５００
μｍ、厚みＤｈが２５μｍ、丸み部２０３の大きさＲｈ
が２０μｍの圧力センサを作る場合には、 Ll＝1500＋２(270-25）／tan(54.7°)−２(270-25-20）×1.8=1037μｍ が得られる。
とき、オフセット３０４による丸みの側面は丁度枠部２
０２に達し、丸み部１０３となる。オフセット３０４の
サイドエッチングされるエッチング速度Ｒｓはウェハ２
０１面のエッチング速度をＲｗとすると、 Ｒｗ：Ｒｓ≒１：１．８………………（１） となる。この値を用いることにより図３（ｃ）で用いる
オフセット３０４の寸法を決定する。すなわち、ウェハ
厚をＷｈ、ダイヤフラム厚をＤｈ、ダイヤフラム部の一
辺の長さをＤｄ、丸み部２０３の大きさをＲｈ、第１の
エッチングマスク３０２の一辺の長さをＬｌとすると、
異方性エッチングで生じる（１１１）面を考慮して、 Ll＝Dh＋２(Wh-Dh）／tan(54.7°)−２(Wh-Dh-Rh）×1.8…………（２） となる。例えば、ウェハ３０１の厚みＷｈが２７０μ
ｍ、ダイヤフラム部２０２の一辺の長さＤｄが１５００
μｍ、厚みＤｈが２５μｍ、丸み部２０３の大きさＲｈ
が２０μｍの圧力センサを作る場合には、 Ll＝1500＋２(270-25）／tan(54.7°)−２(270-25-20）×1.8=1037μｍ が得られる。
【００１３】次に図３（ｂ）の加工プロセスで、水酸化
カリウム水溶液による異方性エッチングで２０μｍの段
差を形成する。図３（ｃ）の第２のエッチングマスク３
０３で、エッチング面として開ける窓の一辺の寸法Ｌ2
は、ダイヤフラム部２０１の寸法Ｄｈより決まり Ｌ2＝Dｄ＋２(Wh-Dh）／tan(54.7°)………………………………（３） となり、前に示した値を代入すると、 Ｌ2＝1500＋２(270-25）／tan(54.7°)=1847μｍ となる。
カリウム水溶液による異方性エッチングで２０μｍの段
差を形成する。図３（ｃ）の第２のエッチングマスク３
０３で、エッチング面として開ける窓の一辺の寸法Ｌ2
は、ダイヤフラム部２０１の寸法Ｄｈより決まり Ｌ2＝Dｄ＋２(Wh-Dh）／tan(54.7°)………………………………（３） となり、前に示した値を代入すると、 Ｌ2＝1500＋２(270-25）／tan(54.7°)=1847μｍ となる。
【００１４】図３(ｄ)の加工プロセスでは、ダイヤフラ
ム部２０１の厚みが２５μｍになるよう水酸化カリウム
水溶液による異方性エッチングで２２５μｍエッチング
する。 実施例２
ム部２０１の厚みが２５μｍになるよう水酸化カリウム
水溶液による異方性エッチングで２２５μｍエッチング
する。 実施例２
【００１５】図４は、本発明による構造体の製造方法の
第２の実施例によって製造される半導体加速度センサの
主要部の構造を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ部の断面図である。本実施例の導体加速度セン
サの構成、原理は図１のものと実質的において同じであ
り、図１の中間層の構造上、丸み部４０４−ａ，ｂが梁
部４０２の枠部４０３側の根本に形成されている点で異
なる。
第２の実施例によって製造される半導体加速度センサの
主要部の構造を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＡ−Ａ部の断面図である。本実施例の導体加速度セン
サの構成、原理は図１のものと実質的において同じであ
り、図１の中間層の構造上、丸み部４０４−ａ，ｂが梁
部４０２の枠部４０３側の根本に形成されている点で異
なる。
【００１６】図５は、本発明による構造体の製造方法の
第２の実施例によっての加工プロセスをしめすもので、
図４に示した加速度センサの加工プロセスの平面図及び
断面図である。本プロセスでは、エッチング深さ方向の
丸み部４０４−ａとウェハ丸み部４０４−ｂを同時に形
成する。図５（ａ）の加工プロセスで、ウェハ５０１の
表と裏の表面に第１のエッチングマスク５０２をＳｉ０
2又はＳｉ3Ｎ4で形成する。図５（ｂ）の加工プロセス
で、水酸化カリウム水溶液による異方性エッチングでウ
ェハ５０１の表と裏の表面から同時に少なくとも丸み部
４０４−ａの大きさ以上の値を持つ段差を形成する。こ
のプロセスでのエッチング量によって深さ方向の丸み部
４０４−ａの形状を決定する。
第２の実施例によっての加工プロセスをしめすもので、
図４に示した加速度センサの加工プロセスの平面図及び
断面図である。本プロセスでは、エッチング深さ方向の
丸み部４０４−ａとウェハ丸み部４０４−ｂを同時に形
成する。図５（ａ）の加工プロセスで、ウェハ５０１の
表と裏の表面に第１のエッチングマスク５０２をＳｉ０
2又はＳｉ3Ｎ4で形成する。図５（ｂ）の加工プロセス
で、水酸化カリウム水溶液による異方性エッチングでウ
ェハ５０１の表と裏の表面から同時に少なくとも丸み部
４０４−ａの大きさ以上の値を持つ段差を形成する。こ
のプロセスでのエッチング量によって深さ方向の丸み部
４０４−ａの形状を決定する。
【００１７】図５（ｃ）の加工プロセスでは、ウェハ５
０１の表と裏の表面に第２のエッチングマスク５０３を
Ｓｉ０2又はＳｉ3Ｎ4で形成する。図５（ｄ）の加工プ
ロセスで、ウェハ５０１の表と裏の表面から同時に少な
くとも梁厚の半分以上の値を持つ段差を水酸化カリウム
水溶液による異方性エッチングで形成する。このプロセ
スでのエッチング量によって梁部４０２の側面の形状や
ウェハ平面内の丸み部４０４−ｂの側面の形状を制御す
る。図５（ｅ）の加工プロセスで、ウェハ５０１の表と
裏の表面に第１、２のエッチングマスク５０２、５０３
の枠部４０３の梁部４０２側の部分にオフセット５０５
を持ち第２のエッチングマスク５０３の梁部４０２とな
る部分のエッチングマスクを除去した第３のエッチング
マスク５０４をＳｉ０2又はＳｉ3Ｎ4で形成する。
０１の表と裏の表面に第２のエッチングマスク５０３を
Ｓｉ０2又はＳｉ3Ｎ4で形成する。図５（ｄ）の加工プ
ロセスで、ウェハ５０１の表と裏の表面から同時に少な
くとも梁厚の半分以上の値を持つ段差を水酸化カリウム
水溶液による異方性エッチングで形成する。このプロセ
スでのエッチング量によって梁部４０２の側面の形状や
ウェハ平面内の丸み部４０４−ｂの側面の形状を制御す
る。図５（ｅ）の加工プロセスで、ウェハ５０１の表と
裏の表面に第１、２のエッチングマスク５０２、５０３
の枠部４０３の梁部４０２側の部分にオフセット５０５
を持ち第２のエッチングマスク５０３の梁部４０２とな
る部分のエッチングマスクを除去した第３のエッチング
マスク５０４をＳｉ０2又はＳｉ3Ｎ4で形成する。
【００１８】図５（ｆ）の加工プロセスで、ウェハ５０
１の表と裏の表面から同時に水酸化カリウム水溶液によ
る異方性エッチングで梁部４０２を所定の厚さにすると
共に梁部周辺を貫通させる。オフセット５０５及び梁部
４０２のとなる部分の段差側面は、その形状を平面から
丸みをもたせながら変化させつつサイドエッチングされ
ていく。枠部４０３側の梁部４０２の根本にあたる部分
の形状は、サイドエッチングの進行と共に丸み形状へと
変化していく。この際のエッチング量とオフセット５０
５の寸法によりウェハ平面内の丸み部４０４−ｂの大き
さが決定される。オフセット５０５及び梁部４０２の部
分のサイドエッチングされるエッチング速度Ｒｓとウェ
ハ４０１の表面のエッチング速度Ｒｗの関係は、（１）
式で示される。
１の表と裏の表面から同時に水酸化カリウム水溶液によ
る異方性エッチングで梁部４０２を所定の厚さにすると
共に梁部周辺を貫通させる。オフセット５０５及び梁部
４０２のとなる部分の段差側面は、その形状を平面から
丸みをもたせながら変化させつつサイドエッチングされ
ていく。枠部４０３側の梁部４０２の根本にあたる部分
の形状は、サイドエッチングの進行と共に丸み形状へと
変化していく。この際のエッチング量とオフセット５０
５の寸法によりウェハ平面内の丸み部４０４−ｂの大き
さが決定される。オフセット５０５及び梁部４０２の部
分のサイドエッチングされるエッチング速度Ｒｓとウェ
ハ４０１の表面のエッチング速度Ｒｗの関係は、（１）
式で示される。
【００１９】この値を用いることにより図５（ｃ）で用
いる第２のエッチングマスク５０３の梁部４０２の原形
となるマスクパターンの寸法及び図５（ｅ）で用いるオ
フセット５０５の寸法を決定する。すなわち、ウェハ厚
Ｗｈ、梁厚Ｈｈ、丸み部４０４−ａの大きさをＲｈ、丸
み部４０４−ｂの大きさをＲｂとすると、図５（ｃ）の
第２のエッチングマスク５０３の梁部４０２の原形とな
る部分の幅寸法Ｌｈは Ｌｈ＝Hb+2×(Wh/2-Rh-Hh/2）／tan(54.7°)×1.8…………(４) となり、図５（ｅ）のオフセット５０５の寸法Ｌｏは、 Lo=(Wh/2-Hh/2）／tan(54.7°)+(Wh/2-Rh-Hh/2）×1.8…………(５) となる。
いる第２のエッチングマスク５０３の梁部４０２の原形
となるマスクパターンの寸法及び図５（ｅ）で用いるオ
フセット５０５の寸法を決定する。すなわち、ウェハ厚
Ｗｈ、梁厚Ｈｈ、丸み部４０４−ａの大きさをＲｈ、丸
み部４０４−ｂの大きさをＲｂとすると、図５（ｃ）の
第２のエッチングマスク５０３の梁部４０２の原形とな
る部分の幅寸法Ｌｈは Ｌｈ＝Hb+2×(Wh/2-Rh-Hh/2）／tan(54.7°)×1.8…………(４) となり、図５（ｅ）のオフセット５０５の寸法Ｌｏは、 Lo=(Wh/2-Hh/2）／tan(54.7°)+(Wh/2-Rh-Hh/2）×1.8…………(５) となる。
【００２０】梁根本の丸みの加工の具体例として、ウェ
ハ５０１の厚みが２２０μｍ、梁幅が２００μｍ、梁厚
が１５μｍ、丸み部４０４−ａの大きさが２０μｍ、丸
み部４０４−ｂの大きさが１６０μｍの場合の加工プロ
セス条件を以下に示す。図５（ｂ）の異方性エッチング
で丸み部４０４−ａのための２０μｍの段差をウェハ５
０１の表と裏の表面に形成する。図５（ｃ）の第２のエ
ッチングマスク５０３の梁部４０２の原形となる部分の
幅寸法Ｌｈは(４)式から、 Ｌｈ＝200+(220/21-20-15/2)×1.8=497 μｍ となる。図５(d)で、異方問性エッチングでウェハ５０
１の表と裏の表面を７．５μｍエッチングする。図５
（ｅ）のオフセット５０５の寸法Ｌｏは、図５（ｂ）、
（ｆ）でのエッチングで形成される（１１１）面の斜面
寸法と図５（ｆ）でのサイドエッチング量から求まり、
（５）式から、 Lo=(200/2-15/2）／tan(54.7°)+(220/2-20-15/2）×1.8 =221 μｍ となる。図５（ｆ）で、梁厚が目的の１５μｍとなるま
でエッチングし、梁部周辺を貫通する。
ハ５０１の厚みが２２０μｍ、梁幅が２００μｍ、梁厚
が１５μｍ、丸み部４０４−ａの大きさが２０μｍ、丸
み部４０４−ｂの大きさが１６０μｍの場合の加工プロ
セス条件を以下に示す。図５（ｂ）の異方性エッチング
で丸み部４０４−ａのための２０μｍの段差をウェハ５
０１の表と裏の表面に形成する。図５（ｃ）の第２のエ
ッチングマスク５０３の梁部４０２の原形となる部分の
幅寸法Ｌｈは(４)式から、 Ｌｈ＝200+(220/21-20-15/2)×1.8=497 μｍ となる。図５(d)で、異方問性エッチングでウェハ５０
１の表と裏の表面を７．５μｍエッチングする。図５
（ｅ）のオフセット５０５の寸法Ｌｏは、図５（ｂ）、
（ｆ）でのエッチングで形成される（１１１）面の斜面
寸法と図５（ｆ）でのサイドエッチング量から求まり、
（５）式から、 Lo=(200/2-15/2）／tan(54.7°)+(220/2-20-15/2）×1.8 =221 μｍ となる。図５（ｆ）で、梁厚が目的の１５μｍとなるま
でエッチングし、梁部周辺を貫通する。
【００２１】実施例３
図６は、本発明による構造体の製造方法の第３の実施例
の製造工程を示す図である。本実施例も加速センサの中
央層の他の製造方法に関するものである。図６（ａ）の
加工プロセスで、ウェハ６０１の表と裏の表面の枠部４
０３となる部分に第１のエッチングマスク６０２をＳｉ
Ｏ2またはSi3N4で形成する。図６（６）の加工プロセス
で、ウェハ６０１の表と裏の表面を同時に水酸化カリウ
ム水溶液による異方性エッチングで静電容量を形成する
隙間に相当する値分だけウェハを６０１エッチングす
る。この時のエッチング量で梁根元の梁厚方向の丸みの
形状を制御する。
の製造工程を示す図である。本実施例も加速センサの中
央層の他の製造方法に関するものである。図６（ａ）の
加工プロセスで、ウェハ６０１の表と裏の表面の枠部４
０３となる部分に第１のエッチングマスク６０２をＳｉ
Ｏ2またはSi3N4で形成する。図６（６）の加工プロセス
で、ウェハ６０１の表と裏の表面を同時に水酸化カリウ
ム水溶液による異方性エッチングで静電容量を形成する
隙間に相当する値分だけウェハを６０１エッチングす
る。この時のエッチング量で梁根元の梁厚方向の丸みの
形状を制御する。
【００２２】図６（ｃ）の加工プロセスで、ウェハ６０
１の表と裏の表面に部分的に絶縁膜６０６をＳｉＯ2又
はSi3N4で形成する。絶縁膜６０６の位置は質量部４０
１となる部分の角部及び中心部の５点に一致させる。絶
縁膜は、質量部４０１と図１に示した上下二層１１３、
１１４の導電面１１１、１１２とが接触しても両者が短
絡しないようにする目的でつけられる。図６（ｄ）の加
工プロセスで、ウェハ６０１の表と裏の表面の質量部４
０１及び第１のエッチングマスク６０２の枠部４０３の
梁部側にオフセット６０５を持つ第２のエッチングマス
ク６０３をＳｉＯ2又はSi3N4で形成する。
１の表と裏の表面に部分的に絶縁膜６０６をＳｉＯ2又
はSi3N4で形成する。絶縁膜６０６の位置は質量部４０
１となる部分の角部及び中心部の５点に一致させる。絶
縁膜は、質量部４０１と図１に示した上下二層１１３、
１１４の導電面１１１、１１２とが接触しても両者が短
絡しないようにする目的でつけられる。図６（ｄ）の加
工プロセスで、ウェハ６０１の表と裏の表面の質量部４
０１及び第１のエッチングマスク６０２の枠部４０３の
梁部側にオフセット６０５を持つ第２のエッチングマス
ク６０３をＳｉＯ2又はSi3N4で形成する。
【００２３】図６（ｅ）の加工プロセスで、ウェハ６０
１の表と裏の表面の質量部４０１及び枠部４０３、梁部
４０２の原形となる部分に第２のエッチングマスク６０
３の上へ重ねて第３のエッチングマスク６０４をＳｉＯ
2又はSi3N4で形成する。図６(f)の加工プロセスで、ウ
ェハ６０１の表と裏の表面を同時に水酸化カリウム水溶
液による異方性エッチングで少なくとも梁厚の半分以上
の値に相当する深さだけエッチングした後、ウェハ６０
１の表と裏の表面の第３のエッチングマスク６０４のみ
を除去し、第２のエッチングマスク６０３を残す。この
加工プロセスでのウェハのエッチング量によって梁部４
０２の側面の最終形状及びウェハ平面内の梁根元の丸み
形状を制御する。
１の表と裏の表面の質量部４０１及び枠部４０３、梁部
４０２の原形となる部分に第２のエッチングマスク６０
３の上へ重ねて第３のエッチングマスク６０４をＳｉＯ
2又はSi3N4で形成する。図６(f)の加工プロセスで、ウ
ェハ６０１の表と裏の表面を同時に水酸化カリウム水溶
液による異方性エッチングで少なくとも梁厚の半分以上
の値に相当する深さだけエッチングした後、ウェハ６０
１の表と裏の表面の第３のエッチングマスク６０４のみ
を除去し、第２のエッチングマスク６０３を残す。この
加工プロセスでのウェハのエッチング量によって梁部４
０２の側面の最終形状及びウェハ平面内の梁根元の丸み
形状を制御する。
【００２４】第３のエッチングマスク６０４のみを除去
する方法として、次に示す二つの方法がある。第一の方
法は、第２のエッチングマスク６０３の膜厚を第３のエ
ッチングマスク６０４の膜厚より厚くする方法である。
すなわち、エッチングマスク用のエッチャントで全面エ
ッチングすると、第２のエッチングマスク６０３及び第
３のエッチングマスク６０４の膜厚はともに薄くなって
いき、膜厚の薄い第３のエッチングマスク６０４が先に
除去され、第２のエッチングマスク６０３は第３のエッ
チングマスク６０４より厚い膜厚の分量だけ残る。例え
ば、エッチングマスク材として熱酸化膜を用いる場合、
第２のエッチングマスク６０３として１．０μｍの熱酸
化膜を形成し、その上から第３のエッチングマスク６０
４として０．４μｍの熱酸化膜を形成すると、熱酸化膜
は厚くなるほど酸化膜の成長が遅くなることから第２の
エッチングマスク６０３の膜厚は約１．１μｍとなる。
その結果、第３のエッチングマスク６０４を除去した後
に残る第２のエッチングマスク６０３の膜厚は約０．７
μｍとなり、最終エッチングのマスクとして必要なＳｉ
Ｏ2の厚さ０．５μｍ以上となる。
する方法として、次に示す二つの方法がある。第一の方
法は、第２のエッチングマスク６０３の膜厚を第３のエ
ッチングマスク６０４の膜厚より厚くする方法である。
すなわち、エッチングマスク用のエッチャントで全面エ
ッチングすると、第２のエッチングマスク６０３及び第
３のエッチングマスク６０４の膜厚はともに薄くなって
いき、膜厚の薄い第３のエッチングマスク６０４が先に
除去され、第２のエッチングマスク６０３は第３のエッ
チングマスク６０４より厚い膜厚の分量だけ残る。例え
ば、エッチングマスク材として熱酸化膜を用いる場合、
第２のエッチングマスク６０３として１．０μｍの熱酸
化膜を形成し、その上から第３のエッチングマスク６０
４として０．４μｍの熱酸化膜を形成すると、熱酸化膜
は厚くなるほど酸化膜の成長が遅くなることから第２の
エッチングマスク６０３の膜厚は約１．１μｍとなる。
その結果、第３のエッチングマスク６０４を除去した後
に残る第２のエッチングマスク６０３の膜厚は約０．７
μｍとなり、最終エッチングのマスクとして必要なＳｉ
Ｏ2の厚さ０．５μｍ以上となる。
【００２５】第二の方法は、第２のエッチングマスク６
０３と第３のエッチングマスク６０４のマスク材質をエ
ッチャントの選択性の異なる材質にする方法である。す
なわち、第３のエッチングマスク６０４のみが選択的に
溶けるエッチャントで全面エッチングすると、エッチン
グマスク６０３だけがエッチングされずに残る。例え
ば、第２のエッチングマスク６０３の材料としてSi3N4
を用い、第３のエッチングマスク６０４としてＳｉＯ2
を用いると、フッ化水素を用いたエッチャントにＳｉＯ
2だけが溶けてSi3N4は残る。こうすれば、第３のエッチ
ングマスク６０４のみを除去できる。
０３と第３のエッチングマスク６０４のマスク材質をエ
ッチャントの選択性の異なる材質にする方法である。す
なわち、第３のエッチングマスク６０４のみが選択的に
溶けるエッチャントで全面エッチングすると、エッチン
グマスク６０３だけがエッチングされずに残る。例え
ば、第２のエッチングマスク６０３の材料としてSi3N4
を用い、第３のエッチングマスク６０４としてＳｉＯ2
を用いると、フッ化水素を用いたエッチャントにＳｉＯ
2だけが溶けてSi3N4は残る。こうすれば、第３のエッチ
ングマスク６０４のみを除去できる。
【００２６】図６(g)の加工プロセスで、第２のエッチ
ングマスク６０３を用いて、ウェハ６０１の表と裏の表
面から同時に水酸化カリウム水溶液による異方性エッチ
ングを行ない、梁部４０２を薄くして目的の梁厚にする
と共に梁部４０２周辺を貫通させ、梁根元に丸みを持た
せる。これにより、質量部４０１はその根元に丸みを持
った梁部４０２のみで枠部４０３に支持された容量式加
速度センサの中央層が形成される。梁部根元の丸みは、
エッチングとともに成長し、エッチング終了時に梁の根
元に形成される。４０重量%の水酸化カリウム水溶液を
用いてエッチング温度７０℃のエッチング条件で加工す
る場合、梁厚方向のエッチレートＲｈと丸み形成方向の
エッチレートＲｒとの比は Rh：Rr ≒ １：１．８ …………（６） となる。この梁幅方向のエッチレートを見込んで図６
（ｄ）のオフセット６０５の寸法が決められる。すなわ
ち、梁厚方向のエッチング量をＨｈとすると丸み方向の
エッチング量Ｈrは（６）式より、 Hr = Hh・Rr/Rh = 1.8・Hh …………（７） となり、（７）式よりオフセット６０５の寸法Ｈoは、 Ho = Hr+Hh/tan(54.7) = 2.5・Hh …（８） となる。梁部４０２の幅は、エッチングと共に狭くなり
エッチング終了時に目的の寸法となる。４０重量％の水
酸化カリウム水溶液を用いてエッチング温度７０°Ｃの
エッチング条件で加工する場合、梁厚方向のエッチレー
トＲｈと梁幅方向のエッチレートＲｂとの比は Rh：Rb ≒ １：１．８ …………（９） となる。この梁幅方向のエッチレートを見込んで図６
（ｅ）の梁部４０２の原形となる部分の寸法が決められ
る。すなわち、梁厚方向のエッチング量をＨｈとすると
梁幅方向のエッチング量Ｈｂは（９）式より、 Hb = Hh・Rb/Rh = 1.8・Hh …………（１０） となり、（１０）式より加速度センサの梁幅Ｈｗは、第
３のエッチングマスク６０４の梁部４０２の原形の幅を
Ｈとすると、 Hw = H-2・Hb = H-3.6・Hh …………（１１） となる。これより第３のエッチングマスク６０４の梁部
４０２の原形の幅Ｈは、 H = Hw+3.6・Hh ……………………（１２） となる。ここで具体的な例をあげれば、ウェハ厚さ220
μｍ、静電容量を形成する隙間３．５μｍ、梁幅２００
μｍ、梁厚１５μｍの加工を行なう場合、図６（ａ）
（６）の加工プロセスで、異方性エッチングを用いて
３．５μｍの段差を形成する。図６（ｄ）（ｅ）の加工
プロセスで使用するオフセット６０５の寸法Ｈｏ及び第
３のエッチングマスク６０４の梁部４０２の原形の幅Ｈ
は、（５）、（９）式より Ho= 2.5・(220/2-3.5-15/2) = 247.5 [μｍ] H = 200+3.6・(220/2-3.5-15/2) = 556.4 [μｍ] となる。このエッチングマスクを用いて、少なくとも
７．５μｍ以上の深さの異方性エッチングを図６(f)の
加工プロセスで行なう。図６(f)(g)の加工プロセスで、
第３のエッチングマスク６０４のみを除去して第２のエ
ッチングマスク６０３で更に異方性エッチングを行なう
と、オフセット６０５及び梁部４０２は周囲との段差を
一定に保ちながら薄くしつつ丸みを形成し、梁幅を細く
していく。梁部４０２周辺が貫通し、梁厚が目的の１５
μｍとなったとき梁の根元に丸み構造ができ、梁幅も目
的の２００μｍとなる。梁部４０２の側面形状は水酸化
カリウム水溶液による異方性エッチングを用いているた
め、シャープな直線で形成されている。以上の加工プロ
セスにおいて、等方性エッチングではなく異方性エッチ
ングを用いたのは、等方性エッチングが拡散律速である
ためウェハ全面に同じエッチング量の加工を行なうこと
が難しいためである。例えば、容量式加速度センサの特
性を決める大きな要因の一つに、図１に示した質量部１
０７の表と裏の表面と上下二層１１３，１１４の導電面
１１１，１１２との間に形成される静電容量がある。そ
のため、図６（６）の加工プロセスでの静電容量を形成
する隙間を加工する際に等方性エッチングを用いればウ
ェハの場所によってエッチング量がばらつき加速度セン
サの特性がウェハの場所によって異なってしまうことに
なる。この点、異方性エッチングは、そのエッチレート
が反応律速であるためウェハの場所によるエッチング量
の違いは少なく、均一な特性の加速度センサを加工でき
る。
ングマスク６０３を用いて、ウェハ６０１の表と裏の表
面から同時に水酸化カリウム水溶液による異方性エッチ
ングを行ない、梁部４０２を薄くして目的の梁厚にする
と共に梁部４０２周辺を貫通させ、梁根元に丸みを持た
せる。これにより、質量部４０１はその根元に丸みを持
った梁部４０２のみで枠部４０３に支持された容量式加
速度センサの中央層が形成される。梁部根元の丸みは、
エッチングとともに成長し、エッチング終了時に梁の根
元に形成される。４０重量%の水酸化カリウム水溶液を
用いてエッチング温度７０℃のエッチング条件で加工す
る場合、梁厚方向のエッチレートＲｈと丸み形成方向の
エッチレートＲｒとの比は Rh：Rr ≒ １：１．８ …………（６） となる。この梁幅方向のエッチレートを見込んで図６
（ｄ）のオフセット６０５の寸法が決められる。すなわ
ち、梁厚方向のエッチング量をＨｈとすると丸み方向の
エッチング量Ｈrは（６）式より、 Hr = Hh・Rr/Rh = 1.8・Hh …………（７） となり、（７）式よりオフセット６０５の寸法Ｈoは、 Ho = Hr+Hh/tan(54.7) = 2.5・Hh …（８） となる。梁部４０２の幅は、エッチングと共に狭くなり
エッチング終了時に目的の寸法となる。４０重量％の水
酸化カリウム水溶液を用いてエッチング温度７０°Ｃの
エッチング条件で加工する場合、梁厚方向のエッチレー
トＲｈと梁幅方向のエッチレートＲｂとの比は Rh：Rb ≒ １：１．８ …………（９） となる。この梁幅方向のエッチレートを見込んで図６
（ｅ）の梁部４０２の原形となる部分の寸法が決められ
る。すなわち、梁厚方向のエッチング量をＨｈとすると
梁幅方向のエッチング量Ｈｂは（９）式より、 Hb = Hh・Rb/Rh = 1.8・Hh …………（１０） となり、（１０）式より加速度センサの梁幅Ｈｗは、第
３のエッチングマスク６０４の梁部４０２の原形の幅を
Ｈとすると、 Hw = H-2・Hb = H-3.6・Hh …………（１１） となる。これより第３のエッチングマスク６０４の梁部
４０２の原形の幅Ｈは、 H = Hw+3.6・Hh ……………………（１２） となる。ここで具体的な例をあげれば、ウェハ厚さ220
μｍ、静電容量を形成する隙間３．５μｍ、梁幅２００
μｍ、梁厚１５μｍの加工を行なう場合、図６（ａ）
（６）の加工プロセスで、異方性エッチングを用いて
３．５μｍの段差を形成する。図６（ｄ）（ｅ）の加工
プロセスで使用するオフセット６０５の寸法Ｈｏ及び第
３のエッチングマスク６０４の梁部４０２の原形の幅Ｈ
は、（５）、（９）式より Ho= 2.5・(220/2-3.5-15/2) = 247.5 [μｍ] H = 200+3.6・(220/2-3.5-15/2) = 556.4 [μｍ] となる。このエッチングマスクを用いて、少なくとも
７．５μｍ以上の深さの異方性エッチングを図６(f)の
加工プロセスで行なう。図６(f)(g)の加工プロセスで、
第３のエッチングマスク６０４のみを除去して第２のエ
ッチングマスク６０３で更に異方性エッチングを行なう
と、オフセット６０５及び梁部４０２は周囲との段差を
一定に保ちながら薄くしつつ丸みを形成し、梁幅を細く
していく。梁部４０２周辺が貫通し、梁厚が目的の１５
μｍとなったとき梁の根元に丸み構造ができ、梁幅も目
的の２００μｍとなる。梁部４０２の側面形状は水酸化
カリウム水溶液による異方性エッチングを用いているた
め、シャープな直線で形成されている。以上の加工プロ
セスにおいて、等方性エッチングではなく異方性エッチ
ングを用いたのは、等方性エッチングが拡散律速である
ためウェハ全面に同じエッチング量の加工を行なうこと
が難しいためである。例えば、容量式加速度センサの特
性を決める大きな要因の一つに、図１に示した質量部１
０７の表と裏の表面と上下二層１１３，１１４の導電面
１１１，１１２との間に形成される静電容量がある。そ
のため、図６（６）の加工プロセスでの静電容量を形成
する隙間を加工する際に等方性エッチングを用いればウ
ェハの場所によってエッチング量がばらつき加速度セン
サの特性がウェハの場所によって異なってしまうことに
なる。この点、異方性エッチングは、そのエッチレート
が反応律速であるためウェハの場所によるエッチング量
の違いは少なく、均一な特性の加速度センサを加工でき
る。
【００２７】実施例４
図７は、本発明による構造体の製造方法の第４の実施例
の製造工程を示す図である。本実施例も容量式加速セン
サの中央層の製造方法に関するものである。図７に示す
実施例は、図７（ａ）乃至図７（ｃ）及び図７（ｆ）乃
至図７（ｇ）の加工プロセスはそれぞれ図６（ａ）乃至
図６（ｃ）及び図６（ｆ）乃至図６（ｇ）の加工プロセ
スと同じである。図７（ｄ）の加工プロセスで、ウェハ
６０１の表と裏の表面の質量部４０１及び枠部４０３、
梁部４０２の原形となる部分に第３のエッチングマスク
６０４をＳｉＯ2又はSi3N4で形成する。図７（ｅ）の加
工プロセスで、ウェハ６０１の表と裏の表面の質量部４
０１及び第１、第３のエッチングマスク６０２、６０４
の枠部４０３の梁部側にオフセット６０５を持つ第２の
エッチングマスク６０３を第３のエッチングマスク６０
４の上へ重ねてをＳｉＯ2又はSi3N4で形成する。
の製造工程を示す図である。本実施例も容量式加速セン
サの中央層の製造方法に関するものである。図７に示す
実施例は、図７（ａ）乃至図７（ｃ）及び図７（ｆ）乃
至図７（ｇ）の加工プロセスはそれぞれ図６（ａ）乃至
図６（ｃ）及び図６（ｆ）乃至図６（ｇ）の加工プロセ
スと同じである。図７（ｄ）の加工プロセスで、ウェハ
６０１の表と裏の表面の質量部４０１及び枠部４０３、
梁部４０２の原形となる部分に第３のエッチングマスク
６０４をＳｉＯ2又はSi3N4で形成する。図７（ｅ）の加
工プロセスで、ウェハ６０１の表と裏の表面の質量部４
０１及び第１、第３のエッチングマスク６０２、６０４
の枠部４０３の梁部側にオフセット６０５を持つ第２の
エッチングマスク６０３を第３のエッチングマスク６０
４の上へ重ねてをＳｉＯ2又はSi3N4で形成する。
【００２８】実施例５
第８図は、本発明による構造体の製造方法の第５の実施
例の製造工程を示す図である。本実施例は従来の技術と
して示した図１の容量式加速センサの中央層の製法に関
するものである。本実施例は、特に、梁部の枠部への取
付け部の応力集中の問題が考慮しなくてよい場合に有効
な方法である。図６、図７に示した実施例と比較して、
梁部が１つになっているが、製造方法的には本質適に違
いは生じない。図８（ａ）及び図８（ｂ）の加工プロセ
スは、それぞれ図７（ａ）及び図７（ｂ）の加工プロセ
スと同じである。図８（ｃ）の加工プロセスで、ウェハ
８０１の表と裏の表面の質量部４０１及び枠部４０
３、梁部４０２の原形となる部分に第２のエッチングマ
スク８０３をＳｉＯ2又はＳｉ3Ｎ4で形成する。
例の製造工程を示す図である。本実施例は従来の技術と
して示した図１の容量式加速センサの中央層の製法に関
するものである。本実施例は、特に、梁部の枠部への取
付け部の応力集中の問題が考慮しなくてよい場合に有効
な方法である。図６、図７に示した実施例と比較して、
梁部が１つになっているが、製造方法的には本質適に違
いは生じない。図８（ａ）及び図８（ｂ）の加工プロセ
スは、それぞれ図７（ａ）及び図７（ｂ）の加工プロセ
スと同じである。図８（ｃ）の加工プロセスで、ウェハ
８０１の表と裏の表面の質量部４０１及び枠部４０
３、梁部４０２の原形となる部分に第２のエッチングマ
スク８０３をＳｉＯ2又はＳｉ3Ｎ4で形成する。
【００２９】図８（ｄ）の加工プロセスで、ウェハ８０
１の表と裏の表面を同時に水酸化カリウム水溶液による
異方正エッチングで少なくとも梁厚の半分以上の値に相
当する深さだけエッチングする。この加工プロセスでの
エッチング量によって、梁部５０７の側面の最終形状を
制御する。図８（ｄ）の加工プロセスで、ウェハ８０１
の表と裏の表面の質量部４０１の角部及び中心部の５点
に、質量部４０１と図１の上下二層１１３、１１４の導
電面１１１、１１２とが接触しても絶縁されているよう
に絶縁膜８０６をＳｉＯ2又はＳｉ3Ｎ4で形成する。図
８（ｆ）の加工プロセスで、ウェハ８０１の表と裏の表
面の質量部４０１及び枠部４０３となる部分に第３のエ
ッチングマスク８０４をＳｉＯ2又はＳｉ3Ｎ4で形成す
る。
１の表と裏の表面を同時に水酸化カリウム水溶液による
異方正エッチングで少なくとも梁厚の半分以上の値に相
当する深さだけエッチングする。この加工プロセスでの
エッチング量によって、梁部５０７の側面の最終形状を
制御する。図８（ｄ）の加工プロセスで、ウェハ８０１
の表と裏の表面の質量部４０１の角部及び中心部の５点
に、質量部４０１と図１の上下二層１１３、１１４の導
電面１１１、１１２とが接触しても絶縁されているよう
に絶縁膜８０６をＳｉＯ2又はＳｉ3Ｎ4で形成する。図
８（ｆ）の加工プロセスで、ウェハ８０１の表と裏の表
面の質量部４０１及び枠部４０３となる部分に第３のエ
ッチングマスク８０４をＳｉＯ2又はＳｉ3Ｎ4で形成す
る。
【００３０】図８（ｇ）の加工プロセスで、ウェハ８０
１の表と裏の表面を同時に水酸化カリウム水溶液による
異方正エッチングを行い、梁部４０２を薄くして目的の
梁厚にすると共に梁部４０２周辺を貫通させる。これに
より、質量部４０１が梁部４０２のみで枠部４０３に支
持された図１に示した容量式加速センサの中央層が形成
される。梁部４０２の幅は、エッチングと共に狭くなり
エッチング終了時に目的の寸法となる。４０重量％の水
酸化カリウム水溶液を用いてエッチングする場合、梁厚
方向のエッチングレートＲｈと梁幅方向のエッチングレ
ートＲｒ、との比は Ｒｈ：Ｒｒ≒１：１．８………………（１３） となる。この梁幅方向のエッチングレートを見込んで、
図８（ｃ）の梁部４０２の原形となる部分の寸法が決め
られる。すなわち、梁厚方向のエッチング量をＨｈとす
ると梁幅方向のエッチング量Ｈｂは（６）式より、 Ｈｂ＝Ｈｈ・Ｒｒ／Ｒｈ＝１．８・Ｈｈ………………（１４） となり、（１４）式より加速度センサの梁幅Ｈｗは、第
２のエッチングマスクの梁部の原形の幅をＨとすると、 Ｈｗ＝Ｈ−２・Ｈｂ＝Ｈ−３．６・Ｈｈ………………（１５） となる。これより、第２のエッチングマスクの梁部の原
形の幅Ｈは、 Ｈ＝Ｈｗ＋３．６・Ｈｂ ……………………………（１６） となる。
１の表と裏の表面を同時に水酸化カリウム水溶液による
異方正エッチングを行い、梁部４０２を薄くして目的の
梁厚にすると共に梁部４０２周辺を貫通させる。これに
より、質量部４０１が梁部４０２のみで枠部４０３に支
持された図１に示した容量式加速センサの中央層が形成
される。梁部４０２の幅は、エッチングと共に狭くなり
エッチング終了時に目的の寸法となる。４０重量％の水
酸化カリウム水溶液を用いてエッチングする場合、梁厚
方向のエッチングレートＲｈと梁幅方向のエッチングレ
ートＲｒ、との比は Ｒｈ：Ｒｒ≒１：１．８………………（１３） となる。この梁幅方向のエッチングレートを見込んで、
図８（ｃ）の梁部４０２の原形となる部分の寸法が決め
られる。すなわち、梁厚方向のエッチング量をＨｈとす
ると梁幅方向のエッチング量Ｈｂは（６）式より、 Ｈｂ＝Ｈｈ・Ｒｒ／Ｒｈ＝１．８・Ｈｈ………………（１４） となり、（１４）式より加速度センサの梁幅Ｈｗは、第
２のエッチングマスクの梁部の原形の幅をＨとすると、 Ｈｗ＝Ｈ−２・Ｈｂ＝Ｈ−３．６・Ｈｈ………………（１５） となる。これより、第２のエッチングマスクの梁部の原
形の幅Ｈは、 Ｈ＝Ｈｗ＋３．６・Ｈｂ ……………………………（１６） となる。
【００３１】ここでここで具体的な例をあげれば、ウェ
ハ厚さ２２０μｍ、静電容量を形成する間隙３μｍ、梁
幅２００μｍ、梁厚１５μｍの加工を行なう場合、図８
（ａ）（ｂ）の加工プロセスで、異方性エッチングを用
いて３μｍの段差を形成する。図８（ｃ）（ｄ）の加工
プロセスで使用する第２のエッチングマスクの梁部の原
形の幅は（１６）式より Ｈ＝２００＋３．６・（２００／２−３−１５／２）＝５５８μｍ となる。このエッチングマスクを用いて、少なくとも
７．５μｍ以上の深さの異方性エッチングを図８（ｄ）
の加工プロセスで行なう。図８（ｆ）（ｇ）の加工プロ
セスで、梁部の原形となる部分上のエッチングマスクの
みを第２のエッチングマスクから除去して更に異方性エ
ッチングを行なうと、梁部４０２は梁部周囲との段差を
一定に保ちながら梁厚を薄くしつつ梁幅を細くしてい
き、梁部周辺を貫通する。この工程により、梁厚が目的
の１５μｍとなったとき梁幅も目的の２００μｍとな
る。梁部４０２のエッチング形状は水酸化カリウム水溶
液による異方性エッチングを用いているため、シャープ
な直線で形成される。
ハ厚さ２２０μｍ、静電容量を形成する間隙３μｍ、梁
幅２００μｍ、梁厚１５μｍの加工を行なう場合、図８
（ａ）（ｂ）の加工プロセスで、異方性エッチングを用
いて３μｍの段差を形成する。図８（ｃ）（ｄ）の加工
プロセスで使用する第２のエッチングマスクの梁部の原
形の幅は（１６）式より Ｈ＝２００＋３．６・（２００／２−３−１５／２）＝５５８μｍ となる。このエッチングマスクを用いて、少なくとも
７．５μｍ以上の深さの異方性エッチングを図８（ｄ）
の加工プロセスで行なう。図８（ｆ）（ｇ）の加工プロ
セスで、梁部の原形となる部分上のエッチングマスクの
みを第２のエッチングマスクから除去して更に異方性エ
ッチングを行なうと、梁部４０２は梁部周囲との段差を
一定に保ちながら梁厚を薄くしつつ梁幅を細くしてい
き、梁部周辺を貫通する。この工程により、梁厚が目的
の１５μｍとなったとき梁幅も目的の２００μｍとな
る。梁部４０２のエッチング形状は水酸化カリウム水溶
液による異方性エッチングを用いているため、シャープ
な直線で形成される。
【００３２】本実施例によれば、異方性エッチングのみ
によって加工されるため、図１に示すセンサの静電容量
を形成する間隙のバラツキを少なくすることができる。
即ち異方性エッチングはそのエッチングレートが反応律
速であるため、ウェハの場所によるエッチング量の違い
が無く、均質な特性の加速度センサが実現される。
によって加工されるため、図１に示すセンサの静電容量
を形成する間隙のバラツキを少なくすることができる。
即ち異方性エッチングはそのエッチングレートが反応律
速であるため、ウェハの場所によるエッチング量の違い
が無く、均質な特性の加速度センサが実現される。
【００３３】
【発明の効果】質量部厚の中心に根元に丸み構造を持つ
薄い梁を異方性エッチングプロセスのみで形成できる。
これにより、他軸感度の良好な破壊強度の大きい容量式
加速度センサの中央層が歩留まり良く均一に加工でき
る。
薄い梁を異方性エッチングプロセスのみで形成できる。
これにより、他軸感度の良好な破壊強度の大きい容量式
加速度センサの中央層が歩留まり良く均一に加工でき
る。
【図１】加速度センサの構造を示す図である。
【図２】本発明による構造体の製造方法の第１の実施例
によって製造された半導体圧力センサの構造図である。
によって製造された半導体圧力センサの構造図である。
【図３】図２の半導体圧力センサの加工プロセスを示す
断面図である。
断面図である。
【図４】本発明による構造体の製造方法の第２の実施例
によって製造される半導体加速度センサの主要部の構造
図である。
によって製造される半導体加速度センサの主要部の構造
図である。
【図５】本発明による構造体の製造方法の第２の実施例
の加工プロセスを示す図である。
の加工プロセスを示す図である。
【図６】本発明による構造体の製造方法の第３の実施例
の加工プロセスを示す図である。
の加工プロセスを示す図である。
【図７】本発明による構造体の製造方法の第４の実施例
の加工プロセスを示す図である。
の加工プロセスを示す図である。
【図８】本発明による構造体の製造方法の第５の実施例
の加工プロセスを示す図である。
の加工プロセスを示す図である。
３０１、５０１、６０１、８０１:ウエハ
４０１:質量部
４０２:梁部
４０３:枠部
３０２、５０２、６０２、８０２:第１のエッチングマ
スク ３０３、５０３、６０３、８０３:第２のエッチングマ
スク ５０４、６０４、８０４：第３のエッチングマスク ５０５、６０５:オフセット ６０６:絶縁体。
スク ３０３、５０３、６０３、８０３:第２のエッチングマ
スク ５０４、６０４、８０４：第３のエッチングマスク ５０５、６０５:オフセット ６０６:絶縁体。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大林 秀仁
東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地
株式会社日立製作所中央研究所内
(72)発明者 佐藤 一雄
東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地
株式会社日立製作所中央研究所内
(72)発明者 鈴木 清光
茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日
立製作所日立研究所内
(72)発明者 市川 範男
茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社
日立製作所自動車機器事業部内
(72)発明者 林 雅秀
茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社
日立製作所自動車機器事業部内
Claims (11)
- 【請求項１】 ウェハをエッチングプロセスで加工し
て、ウェハの厚み方向に丸みを持つ部分を持つ構造体の
製造方法であって、第１の異方性エッチングプロセスで
所定のエッチングマスクを用いて上記丸みの深さに相当
する値以上の段差を上記ウェハ上に形成し、第２の異方
性エッチングプロセスで第１の異方性エッチングプロセ
スで用いたエッチングマスクの少なくとも一部を除去し
たエッチングマスクでエッチングすることを特徴とする
構造体の製造方法。 - 【請求項２】 ウェハをエッチングプロセスで加工し
て、ウェハの平面方向に丸みを持つ構造体の製造方法で
あって、第１の異方性エッチングプロセスで所定のエッ
チングマスクを用いて段差を形成し、第２の異方性エッ
チングプロセスで第１の異方性エッチングプロセスで用
いたエッチングマスクの少なくとも一部を除去したエッ
チングマスクでエッチングすることを特徴とする構造体
の製造方法。 - 【請求項３】 ウェハをエッチングプロセスで加工し
て、枠の内側に１端が取り付けられ、他端に質量部をも
つ片持ち梁を持った構造体を作り、上記構造体を構成要
素とする加速度センサの製造方法であって、上記構造体
の製造プロセスで、ウェハを異方性エッチングプロセス
で加工して、少なくとも上記梁の上記枠への付け根に丸
みを持った構造に加工することを特徴とする半導体加速
度センサの製造方法。 - 【請求項４】 請求項３記載の加速度センサの製造方法
において、上記構造体の製造プロセスが、上記ウェハの
両面に対し第１のホトリソプロセスで枠部となる部分に
第１のエッチングマスクを形成し、第１の異方性エッチ
ングプロセスでウェハの厚みを狭め、第２のホトリソプ
ロセスで上記質量部となる部分に少なくとも一部に絶縁
膜を形成し、第３のホトリソプロセスで上記質量部及び
枠部となる部分に第２のエッチングマスクを形成し、第
４のホトリソプロセスで上記質量部及び枠部、梁の原形
となる部分、梁付け根の丸みの原形となる部分に上記第
２のエッチングマスクに重ねて第３のエッチングマスク
を形成し、第２の異方性エッチングプロセスで少なくと
も梁部の厚さの半分以上の値に相当する段差を形成し、
第２のエッチングマスクを残して第３のエッチングマス
クだけを除去し、第３の異方性エッチングプロセスで梁
部とその周辺の貫通部と梁付け根の丸みを同時に形成す
ることを特徴とする加速度センサの製造方法。 - 【請求項５】 請求項３記載の加速度センサの製造方法
において、ウェハ両面に対し第１のホトリソプロセスで
枠部となる部分に第１のエッチングマスクを形成し、第
１の異方性エッチングプロセスでウェハの厚みを狭め、
第２のホトリソプロセスで質量部となる部分に絶縁膜を
形成し、第３のホトリソプロセスで質量部及び枠部、梁
の原形となる部分、梁付け根の丸みの原形となる部分に
第２のエッチングマスクを形成し、第４のホトリソプロ
セスで質量部及び枠部となる部分に第２のエッチングマ
スクに重ねて第３のエッチングマスクを形成し、第２の
異方性エッチングプロセスで少なくとも梁部の厚さの半
分以上の値に相当する段差を形成し、第３のエッチング
マスクを残して第２のエッチングマスクだけを除去し、
第３の異方性エッチングプロセスで梁部とその周辺の貫
通部と梁付け根の丸みを同時に形成することを特徴とす
る加速度センサの製造方法。 - 【請求項６】 請求項４記載の加速度センサの製造方法
において、第２のエッチングマスクの膜厚を第３のエッ
チングマスクの膜厚より厚くすることを特徴とする加速
度センサの製造方法。 - 【請求項７】 請求項５記載の加速度センサの製造方法
において、第２のエッチングマスクの膜厚を第３のエッ
チングマスクの膜厚より薄くすることを特徴とする加速
度センサの製造方法。 - 【請求項８】 請求項４又は請求項５記載の加速度セン
サの製造方法において、第２のエッチングマスクと第３
のエッチングマスクを形成するマスク材質をエッチャン
トの選択性の異なる材質で形成することを特徴とする加
速度センサの製造方法。 - 【請求項９】 枠部の内側に枠部と同一の材質からなる
ダイヤフラムが配置れ、枠部とダイヤフラムの境界部が
厚み方向及び平面方向に丸み部を構造を持つ圧力センサ
の製造方法であって、ウェハ面に対し第１のホトリソプ
ロセスで枠部となる部分に第１のエッチングマスクを形
成し、上記丸み部の段差以上の深さにエッチングを行
い、上記第１のエッチングマスクよりオフセットを持つ
第２のエッチングマスクを形成し上記第２の異方性エッ
チングマスクを用いてエッチングを行い上記ダイヤフラ
ム、枠部及び丸み部を形成することを特徴とする圧力セ
ンサの製造方法。 - 【請求項１０】 枠部の内側に一端が上記枠部に取り付
けられ、他端に質量部をもつ片持ち梁で構成され、上記
枠部、片持ち梁及び質量部の厚みが上記枠部の厚みの中
心軸に対して対称であり、上記枠部、質量部及び片持ち
梁の順に厚みが減少する構造体の製造方法でにおいて、
ウェハ両面に対し第１のホトリソプロセスで上記枠部と
なる部分にエッチングマスクを形成し、第１の異方性エ
ッチングプロセスでウェハの厚みを狭め、第２のホトリ
ソプロセスで質量部及び枠部、梁の原形となる部分にエ
ッチングマスクを形成し、第２の異方性エッチングプロ
セスで少なくとも梁部の厚さの半分以上の値に相当する
段差を形成し、第３のホトリソプロセスで質量部となる
部分に絶縁膜を形成し、第４のホトリソプロセスで質量
部及び枠部なる部分にエッチングマスクを形成し、第３
の異方性エッチングプロセスで梁部とその周辺部の貫通
部を同時に形成することを特徴とする加速度センサの製
造方法。 - 【請求項１１】請求項１ないし１０のいずれかに記載の
加速度センサの製造方法において、シリコンエッチング
に使用するエッチャントが、水酸化カリウム、水酸化ア
ンモニウム、エチレンジアミン、ヒドラジンのいずれか
をを含む水溶液であることを特徴とする加速度センサの
製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13269091A JP3194594B2 (ja) | 1990-09-26 | 1991-06-04 | 構造体の製造方法 |
| US07/763,519 US5389198A (en) | 1990-09-26 | 1991-09-23 | Structure and method of manufacturing the same |
| KR1019910016781A KR100264292B1 (ko) | 1990-09-26 | 1991-09-26 | 구조체와 그 제조방법 |
| DE4132105A DE4132105C2 (de) | 1990-09-26 | 1991-09-26 | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterstruktur mit einer konkaven Krümmung |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25415390 | 1990-09-26 | ||
| JP25415490 | 1990-09-26 | ||
| JP2-254153 | 1990-09-26 | ||
| JP2-254154 | 1990-09-26 | ||
| JP13269091A JP3194594B2 (ja) | 1990-09-26 | 1991-06-04 | 構造体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0510969A true JPH0510969A (ja) | 1993-01-19 |
| JP3194594B2 JP3194594B2 (ja) | 2001-07-30 |
Family
ID=27316552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13269091A Expired - Fee Related JP3194594B2 (ja) | 1990-09-26 | 1991-06-04 | 構造体の製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5389198A (ja) |
| JP (1) | JP3194594B2 (ja) |
| KR (1) | KR100264292B1 (ja) |
| DE (1) | DE4132105C2 (ja) |
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| JP2007256236A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 加速度センサ |
| US8107157B2 (en) | 2001-04-26 | 2012-01-31 | Fujitsu Limited | Micromirror unit and method of making the same |
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