JPH0590616A - Manufacture of vibrating-type transducer - Google Patents

Manufacture of vibrating-type transducer

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JPH0590616A
JPH0590616A JP24996691A JP24996691A JPH0590616A JP H0590616 A JPH0590616 A JP H0590616A JP 24996691 A JP24996691 A JP 24996691A JP 24996691 A JP24996691 A JP 24996691A JP H0590616 A JPH0590616 A JP H0590616A
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JP
Japan
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layer
vibrating beam
silicon
etching
epitaxial growth
Prior art date
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Application number
JP24996691A
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Japanese (ja)
Inventor
Kyoichi Ikeda
恭一 池田
Takashi Yoshida
隆司 吉田
Takahiro Kudo
貴裕 工藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yokogawa Electric Corp
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
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Publication date
Application filed by Yokogawa Electric Corp filed Critical Yokogawa Electric Corp
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Publication of JPH0590616A publication Critical patent/JPH0590616A/en
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Abstract

PURPOSE:To contrive to miniaturize an apparatus at a low cost by subjecting a first layer in a part corresponding to the lower half of a vacuum chamber and a second layer corresponding to a vibrating beam to a selective epitaxial growth, further by causing third and fourth layers to grow and by making the first and third layers porous and oxidizing them through anodizing. CONSTITUTION:A first epitaxial layer corresponding to the lower half of a vacuum chamber and second epitaxial layer 205 corresponding to a vibrating beam 3 are subjected to a selective epitaxial growth by P-type silicon and N-type silicon, respectively. A third epitaxial layer 206 corresponding to the upper half of the vacuum chamber and a fourth epitaxial layer 207 corresponding to a shell are subjected to the selective epitaxial growth. A silicon oxide or silicon nitride film 201 is removed by etching through hydrofluoric acid so that an etching filler hole 208 is provided. The first epitaxial growth layer 204 and third epitaxial growth layer 206 are made porous and oxidized by anodizing in hydrofluoric acid. The second and fourth epitaxial growth layers 205 and 207 are not made porous.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、安価に小形化を図り得
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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a vibratory transducer which can be miniaturized at low cost.

【0002】[0002]

【従来の技術】図10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、特開昭64−10139号、特願昭62−166
176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11
は、図10のA―A断面図である。
2. Description of the Related Art FIG. 10 is an explanatory view of a main part configuration of a conventional example which has been generally used in the past.
No. 176, title of the invention, "Method of Manufacturing Vibration Transducer", is filed on July 2, 1987. 11
FIG. 11 is a sectional view taken along line AA of FIG. 10.

【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。
In the figure, 1 is a semiconductor single crystal substrate, and 2
Is a measuring diaphragm which is provided on the semiconductor substrate 1 and receives the measuring pressure Pm. Reference numeral 3 is a strain detection sensor embedded in the measurement diaphragm 2, and a vibrating beam 3 is used. Reference numeral 4 denotes a shell made of a semiconductor epitaxial growth layer for sealing, which seals the vibrating beam 3 in the measurement diaphragm 2.
A vacuum chamber 5 is provided around the vibrating beam 3 and between the vibrating beam 3 and the measuring diaphragm 2 and the shell 4. The vibrating beam 3 is oscillated by the natural vibration of the vibrating beam 3 by the magnetic field of the permanent magnet (not shown) and the closed loop self-excited oscillation circuit (not shown) connected to the vibrating beam 3. It is configured.

【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。
In the above configuration, the measurement diaphragm 2
When the measurement pressure Pm is applied to the, the axial force of the vibrating beam 3 changes,
Since the natural frequency changes, the measurement pressure Pm can be measured by changing the oscillation frequency.

【0005】図12〜図17は、図10の従来例の製作
説明図の一例で、例えば、本願出願人の出願した、特開
平1−258475号、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6
3年4月8日出願に示されている。
12 to 17 are examples of manufacturing illustrations of the conventional example of FIG. 10, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-258475, Japanese Patent Application No. 63-86946, and the title of the invention filed by the applicant of the present application. "Method for manufacturing vibrating transducers", Showa 6
It is shown in the application filed on April 8, 3rd.

【0006】以下、図12〜図17について説明する。 (1)図12に示すごとく、n型シリコン(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。 (2)図13に示すごとく、1050℃の水素(H2
雰囲気中で、塩化水素でエッチングを行い、基板1に所
要箇所102をエッチングして膜101をアンダ―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
方性エッチングでもよい。
12 to 17 will be described below. (1) As shown in FIG. 12, a film 101 of silicon oxide or silicon nitride is formed on the substrate 1 cut into the n-type silicon (100) plane. The required portion 102 of the film 101 is removed by photolithography. (2) As shown in FIG. 13, hydrogen (H 2 ) at 1050 ° C.
Etching is performed with hydrogen chloride in an atmosphere to etch a required portion 102 of the substrate 1 and undercut the film 101 to form a recess 103. Instead of hydrogen chloride, high temperature steam or oxygen may be used, or anisotropic etching with an alkali solution at 40 ° C to 130 ° C may be used.

【0007】(3)図14に示すごとく、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1018cm-3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3×1019cm-3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1018cm-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106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3エピタキシャル層106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。
(3) As shown in FIG. 14, in a hydrogen (H 2 ) atmosphere at 1050 ° C., hydrogen chloride gas is mixed with a source gas to perform a selective epitaxial growth method. That is, the first epitaxial layer 104 corresponding to the lower half of the vacuum chamber 5 is made of P-type silicon having a boron concentration of 10 18 cm −3.
Are selectively epitaxially grown. A second epitaxial layer 105 corresponding to the vibrating beam 3 is selectively epitaxially grown on the surface of the first epitaxial layer 104 using P-type silicon having a boron concentration of 3 × 10 19 cm −3 so as to block the required portion 102. A third epitaxial layer 106 corresponding to the upper half of the vacuum chamber 5 is selectively epitaxially grown on the surface of the second epitaxial layer 105 with P-type silicon having a boron concentration of 10 18 cm -3 . A fourth epitaxial layer 107 corresponding to the shell 4 is selectively epitaxially grown on the surface of the third epitaxial layer 106 with P-type silicon having a boron concentration of 3 × 10 19 cm −3 .

【0008】(4)図15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(HF)でエッチングして除去し、エッチング注入口
108を設ける。 (5)図16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、エッチング注入
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を選択エッチ
ングして除去する。エッチング液としては、一般にヒド
ラジン溶液が使用されている。 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との間にエッ
チング作用の差があるのは、ボロンの濃度が3×1019
cm-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。
(4) As shown in FIG. 15, the silicon oxide or silicon nitride film 101 is removed by etching with hydrofluoric acid (HF) to provide an etching injection port 108. (5) As shown in FIG. 16, a positive pulse or a positive voltage is applied to the substrate 1 with respect to the fourth layer, and an alkali solution is injected from the etching injection port 108 to form the first epitaxial layer 104 and the third The epitaxial layer 106 is removed by selective etching. A hydrazine solution is generally used as the etching solution. Second epitaxial layer 105 and first epitaxial layer 1
04 or the third epitaxial layer 106 has a difference in etching action because the boron concentration is 3 × 10 19.
This is because when the density is more than cm −3, the phenomenon of suppressing the etching action occurs.

【0009】(6)図17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、エッチング
注入口108を閉じる。 なお、この工程は、 熱酸化によりエッチング注入口108を閉じる。 ポリシリコンをCVD法またはスパッタ法によりエッ
チング注入口108の箇所に着膜させて、エッチング注
入口108を閉じる。 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
法によりエッチング注入口108を埋めるようにしても
よい。
(6) As shown in FIG. 17, n-type silicon is epitaxially grown in hydrogen (H 2 ) at 1050 ° C. to form an epitaxial growth layer 111 on the outer surfaces of the substrate 1 and the fourth epitaxial layer 107. The etching inlet 108 is closed. In this step, the etching inlet 108 is closed by thermal oxidation. Polysilicon is deposited on the portion of the etching inlet 108 by the CVD method or the sputtering method, and the etching inlet 108 is closed. The etching injection port 108 is filled with the silicon epitaxial method by the vacuum evaporation method. The etching inlet 108 may be filled with an insulating material such as glass (SiO 2 ), nitride, or alumina by the CVD method, the sputtering method, or the vapor deposition method.

【0010】[0010]

【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、第1エピタキシャル層104と第3
エピタキシャル層106を選択エッチングして除去する
には、エッチング液としては、一般にアルカリ水溶液が
使用されている。しかし、アルカリ水溶液はエッチング
注入口108として、広い隙間を必要とする為、封止す
る時に、エピタキシャル成長層111が振動梁3に厚く
成長し、振動形トランスデュサを小型出来ない。
However, in such a device, the first epitaxial layer 104 and the third epitaxial layer 104
In order to remove the epitaxial layer 106 by selective etching, an alkaline aqueous solution is generally used as an etching solution. However, since the alkaline aqueous solution requires a wide gap as the etching inlet 108, the epitaxial growth layer 111 grows thick on the vibrating beam 3 during sealing, and the vibrating transducer cannot be miniaturized.

【0011】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、安価に小形化を図り得る振動形ト
ランスデュサの製造方法を提供するにある。
The present invention solves this problem. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a vibratory transducer that can be made compact at low cost.

【0012】[0012]

【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に設けられた振動
梁と、該振動梁の周囲に隙間が維持されるように該振動
梁を囲み前記基板と真空室を構成するシリコン材よりな
るシェルと、該振動梁を励振する励振手段と、前記振動
梁の振動を検出する励振検出手段とを具備する振動形ト
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型基板に、シリコン酸化物あるいはシリコン窒
化物の膜を形成する工程。 (b)前記膜の所要の箇所をホトリソグラフィにより除
去する工程。 (c)前記真空室の下半分に相当する部分に、P形シリ
コンからなる第1層を、選択エピタキシャル成長あるい
は拡散により形成する工程。 (d)n形シリコンにより、前記第1層の表面に、前記
所要の箇所を塞ぐように、前記振動梁に相当する第2層
を選択エピタキシャル成長させる工程。 (e)エッチングされやすい高濃度のP形シリコンによ
り、前記第2層の表面に、前記真空室の上半分に相当す
る第3層を選択エピタキシャル成長させる工程。 (f)n形シリコンにより、前記第3層の表面に、前記
シェルに相当する第4層を選択エピタキシャル成長させ
る工程。 (g)前記シリコン酸化物、或は、シリコン窒化物の膜
をエッチングして除去し、エッチング注入口を設ける工
程。 (h)沸化水素酸中で、光を照射し陽極化成処理して、
前記第1層と第3層を多孔質化する工程。 (i)該多孔質化した第1層と第3層を酸化する工程。 (j)沸化水素酸により該第1層と第3層を除去する工
程。
To achieve this object, the present invention provides a vibrating beam provided on a silicon single crystal substrate, and the vibrating beam so that a gap is maintained around the vibrating beam. A method for manufacturing a vibrating transducer comprising: a shell made of a silicon material that surrounds the substrate and a vacuum chamber; an exciting unit that excites the vibrating beam; and an exciting detecting unit that detects vibration of the vibrating beam. A method of manufacturing a vibration type transducer having the following steps is adopted. (A) A step of forming a silicon oxide or silicon nitride film on an n-type substrate. (B) A step of removing a required portion of the film by photolithography. (C) A step of forming a first layer of P-type silicon by selective epitaxial growth or diffusion in a portion corresponding to the lower half of the vacuum chamber. (D) A step of selectively epitaxially growing a second layer corresponding to the vibrating beam on the surface of the first layer with n-type silicon so as to close the required portion. (E) A step of selectively epitaxially growing a third layer corresponding to the upper half of the vacuum chamber on the surface of the second layer with a high concentration of P-type silicon that is easily etched. (F) A step of selectively epitaxially growing a fourth layer corresponding to the shell on the surface of the third layer with n-type silicon. (G) A step of etching and removing the silicon oxide or silicon nitride film to provide an etching injection port. (H) In hydrofluoric acid, light is irradiated to perform anodization treatment,
The step of making the first layer and the third layer porous. (I) A step of oxidizing the porous first layer and third layer. (J) A step of removing the first layer and the third layer with hydrofluoric acid.

【0013】[0013]

【作用】以上の製造方法において、n型基板に、シリコ
ン酸化物あるいはシリコン窒化物の膜を形成する。膜の
所要の箇所をホトリソグラフィにより除去する。真空室
の下半分に相当する部分に、P形シリコンからなる第1
層を、選択エピタキシャル成長あるいは拡散により形成
する。n形シリコンにより、第1層の表面に、所要の箇
所を塞ぐように、振動梁に相当する第2層を選択エピタ
キシャル成長させる。
In the above manufacturing method, a silicon oxide or silicon nitride film is formed on the n-type substrate. The required parts of the film are removed by photolithography. In the part corresponding to the lower half of the vacuum chamber, the first part made of P-type silicon
The layer is formed by selective epitaxial growth or diffusion. A second layer corresponding to a vibrating beam is selectively epitaxially grown on the surface of the first layer with n-type silicon so as to close a required portion.

【0014】エッチングされやすい高濃度のP形シリコ
ンにより、第2層の表面に、真空室の上半分に相当する
第3層を選択エピタキシャル成長させる。n形シリコン
により、第3層の表面に、シェルに相当する第4層を選
択エピタキシャル成長させる。シリコン酸化物、或は、
シリコン窒化物の膜をエッチングして除去し、エッチン
グ注入口を設ける。
A third layer corresponding to the upper half of the vacuum chamber is selectively epitaxially grown on the surface of the second layer by the high concentration P-type silicon which is easily etched. A fourth layer corresponding to a shell is selectively epitaxially grown on the surface of the third layer with n-type silicon. Silicon oxide or
The silicon nitride film is removed by etching, and an etching injection port is provided.

【0015】沸化水素酸中で、光を照射し陽極化成処理
して、前記第1層と第3層を多孔質化する。多孔質化し
た第1層と第3層を酸化する。沸化水素酸により第1層
と第3層を除去する。以下、実施例に基づき詳細に説明
する。
The first layer and the third layer are made porous by irradiating light and anodizing in hydrofluoric acid. The porous first and third layers are oxidized. The first layer and the third layer are removed with hydrofluoric acid. Hereinafter, detailed description will be given based on examples.

【0016】[0016]

【実施例】図1〜図8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10と同一記号の構成は
同一機能を表わす。 (a)図1に示すごとく、n型シリコン(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201を形成する。膜201の所要の箇所
202をホトリソグラフィにより除去する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIGS. 1 to 8 are explanatory views of a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. In the figure, the same symbols as those in FIG. 10 indicate the same functions. (A) As shown in FIG. 1, a film 201 of silicon oxide or silicon nitride is formed on a substrate 1 cut into an n-type silicon (100) plane. The required portion 202 of the film 201 is removed by photolithography.

【0017】(b)図2に示すごとく、1050℃の水
素(H2 )雰囲気中で、塩化水素でエッチングを行い、
基板1に所要箇所202をエッチングして膜201をア
ンダ―カットして、凹部203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ッチ
ングでもよい。
(B) As shown in FIG. 2, etching was carried out with hydrogen chloride in a hydrogen (H 2 ) atmosphere at 1050 ° C.,
A desired portion 202 is etched on the substrate 1 to undercut the film 201 to form a recess 203. Instead of hydrogen chloride, high temperature steam or oxygen may be used, or anisotropic etching with an alkali solution at 40 ° C to 130 ° C may be used.

【0018】(c)図3に示すごとく、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、 1050℃の温度下で、ボロンの濃度1018cm-3
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204を選択エピタキシャル成長させ
る。
(C) As shown in FIG. 3, hydrogen chloride gas is mixed with the source gas in a hydrogen (H 2 ) atmosphere to carry out the selective epitaxial growth method. That is, at the temperature of 1050 ° C., the first half corresponding to the lower half of the vacuum chamber 5 is formed by the P-type silicon having the boron concentration of 10 18 cm −3 .
The epitaxial layer 204 is selectively epitaxially grown.

【0019】1050℃の温度下で、n形シリコンに
より、第1エピタキシャル層204の表面に、所要の箇
所202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205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
2エピタキシャル層205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206を選択エピタキ
シャル成長させる。 n形シリコンにより、第3エピタキシャル層206の
表面に、シェル4に相当する第4エピタキシャル層20
7を選択エピタキシャル成長させる。
At a temperature of 1050.degree. C., a second epitaxial layer 205 corresponding to the vibrating beam 3 is selectively epitaxially grown on the surface of the first epitaxial layer 204 at a temperature of 1050.degree. A third epitaxial layer 206 corresponding to the upper half of the vacuum chamber 5 is selectively epitaxially grown on the surface of the second epitaxial layer 205 with P-type silicon having a boron concentration of 10 18 cm −3 . On the surface of the third epitaxial layer 206, the fourth epitaxial layer 20 corresponding to the shell 4 is made of n-type silicon.
7 is selectively epitaxially grown.

【0020】(d)図4に示すごとく、シリコン酸化
物、或は、シリコン窒化物の膜201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2
08を設ける。 (e)図5に示すごとく、沸化水素酸209中で、光2
11を照射し陽極化成処理して、第1エピタキシャル成
長層204と第3エピタキシャル成長層206を多孔質
化する。
(D) As shown in FIG. 4, the film 201 of silicon oxide or silicon nitride is removed by etching with hydrofluoric acid (HF).
08 is provided. (E) As shown in FIG. 5, light 2 is generated in hydrofluoric acid 209.
11 is irradiated and anodized to make the first epitaxial growth layer 204 and the third epitaxial growth layer 206 porous.

【0021】(f)図6に示すごとく、多孔質化した第
1エピタキシャル成長層204と第3エピタキシャル成
長層206を酸化する。 (g)図7に示すごとく、沸化水素酸により、第1エピ
タキシャル成長層204と第3エピタキシャル成長層2
06を除去する。 (h)図8に示すごとく、基板1と第4エピタキシャル
成長層207の外表面に、CVD法により窒化膜212
を形成し、エッチング注入口208を閉じる。
(F) As shown in FIG. 6, the porous first epitaxial growth layer 204 and the third epitaxial growth layer 206 are oxidized. (G) As shown in FIG. 7, the first epitaxial growth layer 204 and the third epitaxial growth layer 2 are formed by hydrofluoric acid.
06 is removed. (H) As shown in FIG. 8, a nitride film 212 is formed on the outer surfaces of the substrate 1 and the fourth epitaxial growth layer 207 by the CVD method.
And the etching inlet 208 is closed.

【0022】以上の製造方法において、n型シリコン
(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201を形成する。膜20
1の所要の箇所202をホトリソグラフィにより除去す
る。1050℃の水素(H2 )雰囲気中で、塩化水素で
エッチングを行い、基板1に所要箇所202をエッチン
グして膜201をアンダ―カットして、凹部203を形
成する。
In the above manufacturing method, the silicon oxide or silicon nitride film 201 is formed on the substrate 1 cut into the n-type silicon (100) surface. Membrane 20
The required portion 202 of No. 1 is removed by photolithography. Etching is performed with hydrogen chloride in a hydrogen (H 2 ) atmosphere at 1050 ° C., a required portion 202 is etched on the substrate 1 to undercut the film 201, and a recess 203 is formed.

【0023】1050℃の温度下で、ボロンの濃度10
18cm-3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204を選択エピタキシャ
ル成長させる。1050℃の温度下で、n形シリコンに
より、第1エピタキシャル層204の表面に、所要の箇
所202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205を選択エピタキシャル成長させる。
At a temperature of 1050 ° C., a boron concentration of 10
The first epitaxial layer 204 corresponding to the lower half of the vacuum chamber 5 is selectively epitaxially grown from 18 cm −3 P-type silicon. At a temperature of 1050 ° C., a second epitaxial layer 205 corresponding to the vibrating beam 3 is selectively epitaxially grown on the surface of the first epitaxial layer 204 with n-type silicon so as to close the required portion 202.

【0024】ボロンの濃度1018cm-3のP形シリコン
により、第2エピタキシャル層205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206を選
択エピタキシャル成長させる。n形シリコンにより、第
3エピタキシャル層206の表面に、シェル4に相当す
る第4エピタキシャル層207を選択エピタキシャル成
長させる。
A third epitaxial layer 206 corresponding to the upper half of the vacuum chamber 5 is selectively epitaxially grown on the surface of the second epitaxial layer 205 using P-type silicon having a boron concentration of 10 18 cm -3 . A fourth epitaxial layer 207 corresponding to the shell 4 is selectively epitaxially grown on the surface of the third epitaxial layer 206 using n-type silicon.

【0025】シリコン酸化物、或は、シリコン窒化物の
膜201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208を設ける。沸化水素酸20
9中で、光211を照射し陽極化成処理して、第1エピ
タキシャル成長層204と第3エピタキシャル成長層2
06を多孔質化する。
The silicon oxide or silicon nitride film 201 is removed by etching with hydrofluoric acid (HF), and an etching injection port 208 is provided. Hydrofluoric acid 20
9 to irradiate light 211 to perform anodization treatment, so that the first epitaxial growth layer 204 and the third epitaxial growth layer 2 are formed.
06 is made porous.

【0026】多孔質化した第1エピタキシャル成長層2
04と第3エピタキシャル成長層206を酸化する。沸
化水素酸により、第1エピタキシャル成長層204と第
3エピタキシャル成長層206を除去する。基板1と第
4エピタキシャル成長層207の外表面に、CVDによ
り窒化膜213を形成し、エッチング注入口208を閉
じる。即ち、図5の工程において、第2,第4エピタキ
シャル成長層205,207のN層は多孔質化せず、第
1,第3エピタキシャル成長層204,206のP層の
み光を照射すると、多孔質化する。
Porous first epitaxial growth layer 2
04 and the third epitaxial growth layer 206 are oxidized. The first epitaxial growth layer 204 and the third epitaxial growth layer 206 are removed by hydrofluoric acid. A nitride film 213 is formed on the outer surfaces of the substrate 1 and the fourth epitaxial growth layer 207 by CVD, and the etching injection port 208 is closed. That is, in the step of FIG. 5, the N layers of the second and fourth epitaxial growth layers 205 and 207 are not made porous, but only the P layers of the first and third epitaxial growth layers 204 and 206 are made to be porous by irradiation with light. To do.

【0027】図6の工程において、多孔質層204,2
06は単結晶バルクに比して、100倍以上の早さで酸
化される。
In the process of FIG. 6, the porous layers 204, 2
06 is oxidized 100 times faster than a single crystal bulk.

【0028】図7の工程において、沸化水素酸はヒドラ
ジンに比べて非常に拡散しやすく、狭いギャップからで
も容易にエッチング出来る。したがって、エッチング加
工時間が短縮出来ると共に、小形化が容易となる。図8
の工程において、窒化膜213で封止する事により、振
動梁3に付着した窒化膜213の応力により、振動梁3
に所要の初期張力を付与する事が出来る。
In the step shown in FIG. 7, hydrofluoric acid is much more diffused than hydrazine, and can be easily etched even from a narrow gap. Therefore, the etching processing time can be shortened and the size can be easily reduced. Figure 8
In the step of, the sealing of the vibrating beam 3 by the stress of the nitride film 213 attached to the vibrating beam 3
The required initial tension can be applied to.

【0029】この結果、 (1)エッチング注入口208を小さく狭く出来るの
で、振動梁3を小さくでき、装置全体の小形化が図れ
る。 (2)エッチング加工が迅速に出来るので、加工時間が
短縮出来、製造コストの低減化が図れる。 (3)半導体基板1に電極を構成する必要がない(プロ
セスが簡略化する。)。 (4)電極形成による不純物の混入がない。
As a result, (1) since the etching injection port 208 can be made small and small, the vibrating beam 3 can be made small, and the size of the entire apparatus can be reduced. (2) Since the etching process can be performed quickly, the processing time can be shortened and the manufacturing cost can be reduced. (3) It is not necessary to form an electrode on the semiconductor substrate 1 (the process is simplified). (4) There is no mixing of impurities due to electrode formation.

【0030】図9は本発明の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は両端がダイアフラム3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。
FIG. 9 is an explanatory view of the essential structure of an example of use of the vibrating beam of the present invention. In the figure, 3 is a vibrating beam. The vibrating beam 3 has two first oscillators 31 whose both ends are fixed to the diaphragm 3 and are arranged in parallel to each other, and a second oscillator which mechanically couples antinode portions of the vibration of the first oscillator 31 with each other. 32 and 32.

【0031】40は振動梁3に直交する直流磁界を磁石
30により加え、一方の第一振動子31の両端に交流電
流を入力トランス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。入力トランス41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。
A magnet 40 applies a DC magnetic field perpendicular to the vibrating beam 3, and an AC current is applied to both ends of one of the first vibrators 31 by an input transformer 41, so that the vibrating beam 3 is magnetically and current-driven by a magnetic induction action. It is an excitation means that excites in a direction orthogonal to. The secondary side of the input transformer 41 is connected to both ends of the one first oscillator 31. Reference numeral 50 is a vibration detecting means for detecting an electromotive force generated at both ends of the other first vibrator 31.

【0032】この場合は、出力トランス51、増幅器5
2が用いられている。出力トランス51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
して入力トランス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。
In this case, the output transformer 51 and the amplifier 5
2 is used. The primary side of the output transformer 51 is connected to both ends of the other first oscillator 31, the secondary side is connected to the output terminal 53 via the amplifier 52, and is branched and connected to the primary side of the input transformer 41. As a whole, a positive feedback self-excited oscillation circuit is formed. The vibration of the vibrating beam 3 is detected by the vibration detecting means 50 and taken out as an output signal.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、シリコ
ン単結晶の基板に設けられた振動梁と、該振動梁の周囲
に隙間が維持されるように該振動梁を囲み前記基板と真
空室を構成するシリコン材よりなるシェルと、該振動梁
を励振する励振手段と、前記振動梁の振動を検出する励
振検出手段とを具備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型基板に、シリコン酸化物あるいはシリコン窒
化物の膜を形成する工程。(b)前記膜の所要の箇所を
ホトリソグラフィにより除去する工程。 (c)前記真空室の下半分に相当する部分に、P形シリ
コンからなる第1層を、選択エピタキシャル成長あるい
は拡散により形成する工程。 (d)n形シリコンにより、前記第1層の表面に、前記
所要の箇所を塞ぐように、前記振動梁に相当する第2層
を選択エピタキシャル成長させる工程。 (e)エッチングされやすい高濃度のP形シリコンによ
り、前記第2層の表面に、前記真空室の上半分に相当す
る第3層を選択エピタキシャル成長させる工程。 (f)n形シリコンにより、前記第3層の表面に、前記
シェルに相当する第4層を選択エピタキシャル成長させ
る工程。 (g)前記シリコン酸化物、或は、シリコン窒化物の膜
をエッチングして除去し、エッチング注入口を設ける工
程。 (h)沸化水素酸中で、光を照射し陽極化成処理して、
前記第1層と第3層を多孔質化する工程。 (i)該多孔質化した第1層と第3層を酸化する工程。 (j)沸化水素酸により該第1層と第3層を除去する工
程。
As described above, according to the present invention, the vibrating beam provided on the silicon single crystal substrate is surrounded by the vibrating beam so that a gap is maintained around the vibrating beam. A method of manufacturing a vibrating transducer comprising a shell made of a silicon material forming a chamber, an exciting means for exciting the vibrating beam, and an exciting detecting means for detecting vibration of the vibrating beam, including the following steps. The manufacturing method of the vibrating transducer is characterized by. (A) A step of forming a silicon oxide or silicon nitride film on an n-type substrate. (B) A step of removing a required portion of the film by photolithography. (C) A step of forming a first layer of P-type silicon by selective epitaxial growth or diffusion in a portion corresponding to the lower half of the vacuum chamber. (D) A step of selectively epitaxially growing a second layer corresponding to the vibrating beam on the surface of the first layer with n-type silicon so as to close the required portion. (E) A step of selectively epitaxially growing a third layer corresponding to the upper half of the vacuum chamber on the surface of the second layer with a high concentration of P-type silicon that is easily etched. (F) A step of selectively epitaxially growing a fourth layer corresponding to the shell on the surface of the third layer with n-type silicon. (G) A step of etching and removing the silicon oxide or silicon nitride film to provide an etching injection port. (H) In hydrofluoric acid, light is irradiated to perform anodization treatment,
The step of making the first layer and the third layer porous. (I) A step of oxidizing the porous first layer and third layer. (J) A step of removing the first layer and the third layer with hydrofluoric acid.

【0034】この結果、 (1)エッチング注入口を小さく狭く出来るので、振動
梁を小さくでき、装置全体の小形化が図れる。 (2)エッチング加工が迅速に出来るので、加工時間が
短縮出来、製造コストの低減化が図れる。 (3)半導体基板1に電極を構成する必要がない(プロ
セスが簡略化する。)。 (4)電極形成による不純物の混入がない。
As a result, (1) Since the etching inlet can be made small and small, the vibrating beam can be made small, and the size of the entire apparatus can be reduced. (2) Since the etching process can be performed quickly, the processing time can be shortened and the manufacturing cost can be reduced. (3) It is not necessary to form an electrode on the semiconductor substrate 1 (the process is simplified). (4) There is no mixing of impurities due to electrode formation.

【0035】従って、本発明によれば、安価に小形化を
図り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。
Therefore, according to the present invention, it is possible to realize the manufacturing method of the vibration type transducer which can be miniaturized at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のパタ―ニング工程説明図で
ある。
FIG. 1 is an explanatory view of a patterning process according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例のエッチング工程説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram of an etching process according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例のエピタキシャル成長工程説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of an epitaxial growth process of one example of the present invention.

【図4】本発明の一実施例のエッチング注入口エッチン
グ工程説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of an etching inlet etching process according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例の陽極化処理工程説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram of anodizing process steps according to an example of the present invention.

【図6】本発明の一実施例の酸化工程説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of an oxidation process according to an example of the present invention.

【図7】本発明の一実施例のエッチング工程説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an etching process according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の一実施例の窒化膜形成工程説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a nitride film forming process according to an embodiment of the present invention.

【図9】本発明の装置の使用例の要部構成説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a main part configuration of a usage example of the apparatus of the present invention.

【図10】従来より一般に使用されている従来例の構成
説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a configuration of a conventional example that is generally used in the past.

【図11】図10のA―A断面図である。11 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.

【図12】図10従来例のパタ―ニング工程説明図であ
る。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a patterning process of the conventional example of FIG.

【図13】図10従来例のエッチング工程説明図であ
る。
FIG. 13 is an explanatory diagram of an etching process of the conventional example.

【図14】図10従来例のエピタキシャル成長工程説明
図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram of an epitaxial growth process of the conventional example.

【図15】図10従来例の膜除去工程説明図である。FIG. 15 is a drawing for explaining the film removal process of the conventional example.

【図16】図10従来例のエッチング工程説明図であ
る。
16 is an explanatory diagram of an etching process of the conventional example of FIG.

【図17】図10従来例のエピタキシャル成長工程説明
図である。
FIG. 17 is an explanatory diagram of an epitaxial growth process in the conventional example of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板 2…測定ダイアフラム 3…振動梁 4…シェル 5…真空室 30…磁石 31…第一振動子 32…第二振動子 40…励振手段 41…入力トランス 42…入力端子 50…振動検出手段 51…出力トランス 52…増幅器 53…出力端子 201…膜 202…所要箇所 203…凹部 204…第1エピタキシャル層 205…第2エピタキシャル層 206…第3エピタキシャル層 207…第4エピタキシャル層 208…エッチング注入口 209…沸化水素酸 211…光源 212…窒化膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Measuring diaphragm 3 ... Vibrating beam 4 ... Shell 5 ... Vacuum chamber 30 ... Magnet 31 ... First oscillator 32 ... Second oscillator 40 ... Excitation means 41 ... Input transformer 42 ... Input terminal 50 ... Vibration detection means 51 ... Output transformer 52 ... Amplifier 53 ... Output terminal 201 ... Film 202 ... Required location 203 ... Recessed portion 204 ... First epitaxial layer 205 ... Second epitaxial layer 206 ... Third epitaxial layer 207 ... Fourth epitaxial layer 208 ... Etching injection port 209 ... Hydrofluoric acid 211 ... Light source 212 ... Nitride film

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリコン単結晶の基板に設けられた振動梁
と、 該振動梁の周囲に隙間が維持されるように該振動梁を囲
み前記基板と真空室を構成するシリコン材よりなるシェ
ルと、 該振動梁を励振する励振手段と、 前記振動梁の振動を検出する励振検出手段とを具備する
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型あるいは低濃度のP形シリコン基板に、シリ
コン酸化物あるいはシリコン窒化物の膜を形成する工
程。 (b)前記膜の所要の箇所をホトリソグラフィにより除
去する工程。 (c)前記真空室の下半分に相当する部分に、P形シリ
コンからなる第1層を、選択エピタキシャル成長あるい
は拡散により形成する工程。 (d)n形シリコンにより、前記第1層の表面に、前記
所要の箇所を塞ぐように、前記振動梁に相当する第2層
を選択エピタキシャル成長あるいは拡散により形成させ
る工程。 (e)エッチングされやすい高濃度のP形シリコンによ
り、前記第2層の表面に、前記真空室の上半分に相当す
る第3層を選択エピタキシャル成長させる工程。 (f)n形シリコンにより、前記第3層の表面に、前記
シェルに相当する第4層を選択エピタキシャル成長させ
る工程。 (g)前記シリコン酸化物、或は、シリコン窒化物の膜
をエッチングして除去し、エッチング注入口を設ける工
程。 (h)沸化水素酸中で、光を照射し陽極化成処理して、
前記第1層と第3層を多孔質化する工程。 (i)該多孔質化した第1層と第3層を酸化する工程。 (j)沸化水素酸により該第1層と第3層を除去する工
程。
1. A vibrating beam provided on a silicon single crystal substrate, and a shell made of a silicon material surrounding the vibrating beam so as to maintain a gap around the vibrating beam and forming a vacuum chamber with the substrate. A method of manufacturing a vibrating transducer, comprising: an exciting unit that excites the vibrating beam; and an exciting detecting unit that detects vibration of the vibrating beam, including the following steps. .. (A) A step of forming a silicon oxide or silicon nitride film on an n-type or low-concentration P-type silicon substrate. (B) A step of removing a required portion of the film by photolithography. (C) A step of forming a first layer of P-type silicon by selective epitaxial growth or diffusion in a portion corresponding to the lower half of the vacuum chamber. (D) A step of forming a second layer corresponding to the vibrating beam by selective epitaxial growth or diffusion on the surface of the first layer with n-type silicon so as to close the required portion. (E) A step of selectively epitaxially growing a third layer corresponding to the upper half of the vacuum chamber on the surface of the second layer with a high concentration of P-type silicon which is easily etched. (F) A step of selectively epitaxially growing a fourth layer corresponding to the shell on the surface of the third layer with n-type silicon. (G) A step of etching and removing the silicon oxide or silicon nitride film to provide an etching injection port. (H) In hydrofluoric acid, light is irradiated to perform anodization treatment,
The step of making the first layer and the third layer porous. (I) A step of oxidizing the porous first layer and third layer. (J) A step of removing the first layer and the third layer with hydrofluoric acid.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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