JPH07263711A - 半導体加速度センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】微細加工精度を向上させて容易に可動及び固定
電極を形成することができ、初期容量を安定させること
目的とする。 【構成】ｎ型のシリコン基板１にＰ⁺ 型の固定電極層２
を形成し、その上面に一定の厚さとなるｎ型のエピタキ
シャル層５を形成し、エピタキシャル層５の上面にはＰ
⁺ 型の可動電極層を形成する。そして、アルカリエッチ
ング処理されたくない部分にはマスク材３３を形成した
後、アルカリエッチング処理によりエピタキシャル層５
を除去処理する。すると、固定電極層２と可動電極層７
との間のエピタキシャル層が除去されて間隙ｇが形成さ
れる。そのため、可動電極層７は固定電極層２に対して
偏位自在な状態となる。加速度が与えられると可動電極
層７は偏位し、固定電極層２との間の静電容量が変化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は固定電極に対して偏位
自在に設けた可動電極とから構成される半導体加速度セ
ンサの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、容量式加速度センサとして特公平
５−６５１０９号公報に示すものが提案されている。こ
の加速度センサは、シリコン板の両面を異方性エッチン
グしてカンチレバーとその先端に重錘の役目をなす可動
電極を形成する。その後、固定電極を蒸着により形成し
たガラス板をシリコン基板の両面に接着している。従っ
て、可動電極の両面は固定電極と一定の距離を持って離
間配置されている。

【０００３】そして、加速度に応じて可動電極が上下に
偏位すると、可動電極と固定電極との静電容量が変化す
る。この容量変化に基づいて加速度を検出する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、可動電
極と固定電極との間に一定の微小間隙を形成するため、
シリコン基板をエッチングにより微細加工しているが、
可動電極の加工精度が出しにくいという問題がある。

【０００５】又、可動電極の加工精度が出ないと、加速
度センサの初期容量が変化してしまうため、初期容量の
補正をして使用しなければならないという問題がある。
この発明は前述した事情に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、微細加工精度を向上させて容易に可動
及び固定電極を形成することができ、初期容量を安定さ
せることができる半導体加速度センサの製造方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、半導体基板に半導体によ
り構成された第１の電極板を形成し、その上面に一定の
厚さとなる半導体層を形成し、前記半導体層の上面に半
導体により構成された第２の電極板を形成し、前記第１
及び第２の電極板に挟まれた半導体層を除去処理して第
２の電極板を第１の電極板に対して偏位自在にすること
をその要旨とする。

【０００７】請求項２記載の発明は、半導体基板上に半
導体より構成される配線層を形成し、その上面に半導体
層を形成し、前記半導体層には垂直に配線層に届き、か
つ、半導体基板の一部を露出させるトレンチ溝を形成
し、前記半導体層の上面に可動電極層を形成する可動電
極パターンを形成し、半導体層には可動電極パターンに
より可動電極層を形成するとともに、トレンチ溝を介し
て半導体基板には配線層に接続される固定電極層を形成
し、その後、固定電極層に対して可動電極層を偏位自在
にすべく固定電極層と可動電極層との間に挟まれた半導
体層を除去処理したことをその要旨とする。

【０００８】

【作用】請求項１記載の発明によれば、半導体より構成
される第１の電極板と第２の電極板との間の半導体層を
除去処理することにより、該第１の電極板と第２の電極
板との間には間隙が形成される。又、この間隙は半導体
層の厚さによって設定することができるため、その厚さ
を薄くすれば間隙の微細加工精度が向上する。そのた
め、第１の電極板と第２の電極板とにより構成されるコ
ンデンサの初期容量が安定する。更に、間隙の形成によ
り第２の電極板が第１の電極板に対して偏位自在とな
り、その偏位量に基づいて第１の電極板と第２の電極板
との間の静電容量が変化する。

【０００９】請求項２記載の発明によれば、半導体基板
上に半導体より構成される配線層を形成し、その上面に
形成された半導体層には配線層に届き、かつ、半導体基
板の一部を露出させるトレンチ溝を垂直に形成する。
又、半導体層の上面には可動電極層を形成する可動電極
層パターンを形成する。そして、不純物の注入により可
動電極層パターンを介して半導体層には可動電極層を形
成するとともに、トレンチ溝を介して半導体基板には固
定電極層を形成する。その後、固定電極層と可動電極層
との間の半導体層を除去処理して可動電極層を固定電極
層に対して偏位自在にする。

【００１０】従って、固定電極層と可動電極層とを不純
物の注入により一度に形成することが可能となる。又、
固定電極層と可動電極層との間に形成される間隙は半導
体層の厚さによって決定されるため、この厚さを薄くす
れば間隙の微細加工が容易となる。そのため、第１の電
極板と第２の電極板とにより構成されるコンデンサの初
期容量が安定する。更に、トレンチ溝のエッジを利用し
て固定電極層のエッジと可動電極層のエッジは離間せ
ず、かつ、重なり合わないように自己整合されるため、
初期容量を一定にすることが可能となる。

【００１１】

【実施例】

［第１実施例］以下、この発明を具体化した第１実施例
を図１〜図１１に基づいて詳細に説明する。

【００１２】図１〜図３に示すように、長方形形状とな
るｎ型の半導体基板としてのシリコン基板〔方位（１０
０）〕１の上面にはホウ素の打ち込みにより第１の電極
板としてのＰ⁺ 型の固定電極層２が埋め込み形成されて
いる。前記固定電極層２はシリコン基板１の長手方向に
所定間隔（本実施例においては１μｍ）毎に複数（本実
施例においては３本）並設された幅１μｍとなる電極板
部としての固定電極板３と、前記シリコン基板１の幅方
向に形成され、各固定電極板３を接続する接続層４とか
ら構成されている。従って、固定電極層２は平面Ｅ字状
になっている。

【００１３】前記固定電極層２が形成されたシリコン基
板１の上面には厚さが１μｍとなるｎ型のエピタキシャ
ル層〔方位（１００）〕５が気相成長により形成されて
いる。又、エピタキシャル層５にはホウ素を熱拡散して
Ｐ⁺ 型のコンタクト層６が埋め込み形成されている。こ
のコンタクト層６は前記接続層４に対して電気的に接続
されている。

【００１４】又、前記固定電極層２に対して所定の間隙
ｇを持って第２の電極板としてのＰ ⁺ 型の可動電極層７
が平行に配設されている。この可動電極層７は可動電極
部８と、該可動電極部８の四隅からシリコン基板１の長
手方向に延びるばね部９とから構成されている。このば
ね部９の先端が前記エピタキシャル層５に埋め込み形成
され、可動電極板７がエピタキシャル層５に対して支持
されている。前記可動電極部８にはシリコン基板１の長
手方向に沿った幅１μｍとなる長孔１０が２つ形成され
ている。この長孔１０の形成により可動電極部８には幅
１μｍとなる３つの電極板部としての可動電極板１１が
形成されている。シリコン基板１の幅方向において、前
記３つの可動電極板１１は３つの固定電極板３と互いに
対向し、幅が完全に一致している。

【００１５】前記可動電極部８の可動電極板１１と固定
電極板３との間のエピタキシャル層５は後述するアルカ
リエッチング処理により除去されている。そのため、可
動電極板１１と固定電極板３との間には間隙ｇが形成さ
れている。そして、互いに対向する可動電極板１１と固
定電極板３によりコンデンサが構成されている。尚、固
定電極板３の間におけるシリコン基板１にはアルカリエ
ッチング処理時によってＶ字状の浸食部１９が形成され
ている。又、アルカリエッチング処理を行うとき、ばね
部９の先端は前記エピタキシャル層５の埋め込まれた状
態となっている。従って、ばね部９を介して可動電極部
８はエピタキシャル層５に支持された状態となってい
る。

【００１６】又、可動電極部８の可動電極板１１は長孔
１０及び４本のばね部９によって水平方向及び上下方向
に偏位自在となっている。そのため、シリコン基板１に
衝撃が与えられると、ばね部９の弾性力により可動電極
部８の可動電極板１１が水平方向や上下方向に偏位す
る。すると、可動電極板１１と固定電極板３との間隙ｇ
が変化して静電容量が変化するようになっている。

【００１７】前記エピタキシャル層５の上面には酸化膜
１２が形成されている。この酸化膜１２には可動電極部
８のばね部９と接続されるコンタクトホール１３が形成
されている。同じく、酸化膜１２にはコンタクト層６に
接続されるコンタクトホール１４が形成されている。そ
して、酸化膜１２の上面には第１の接続電極１５が形成
されている。第１の接続電極１５はコンタクトホール１
３を介してばね部９に電気的に接続されている。又、酸
化膜１２の上面には第２の接続電極１６が形成されてい
る。第２の接続電極１６はコンタクトホール１４を介し
てコンタクト層６に電気的に接続されている。

【００１８】第１及び第２の接続電極１５，１６に図示
しない静電容量測定装置を接続すれば、固定電極板３と
可動電極板１１との間の静電容量の変化を検出すること
ができるようになっている。この静電容量の変化量を検
出することによって加速度を検出することができるよう
になっている。

【００１９】次に、上記のように構成された半導体加速
度センサの製造方法について説明する。図４（ａ），
（ｂ）に示すように、直方体形状を成すｎ型のシリコン
基板１の上面には酸化膜２０を形成する。この酸化膜２
０には固定電極層２を形成するＥ字状となる固定電極パ
ターン２１が形成されている。この状態でイオン注入に
よりホウ素を該シリコン基板１内に打ち込んだ後、熱拡
散する。そのため、図５に示すように、固定電極パター
ン２１に対応したシリコン基板１の上面内部には前記固
定電極板３及び接続層４から構成されるＥ字状となるＰ
⁺ 型の固定電極層２が埋込み形成される。

【００２０】酸化膜２０を除去し、図６（ａ），（ｂ）
に示すように、シリコン基板１の上面には気相成長によ
ってｎ型のエピタキシャル層５を形成する。その後、図
７（ａ），（ｂ）に示すように、エピタキシャル層５の
上面に酸化膜２２を形成する。酸化膜２２にはコンタク
トパターン２３が形成され、エピタキシャル層５の一部
が露出された状態となっている。このコンタクトパター
ン２３は接続層４と対向した位置に形成されている。コ
ンタクトパターン２３を介してエピタキシャル層５には
イオン注入によりホウ素の打ち込みを行った後、熱拡散
によりＰ⁺ 型のコンタクト層６を形成する。

【００２１】次に、酸化膜２２を除去し、図８（ａ），
（ｂ）に示すように、エピタキシャル層５の上面には再
び酸化膜２４を形成する。酸化膜２４には可動電極層７
を形成する可動電極パターン２５が形成されている。可
動電極パターン２５はばね部９を形成するばね形成パタ
ーン２６と、長孔１０を形成する長孔形成パターン２７
とから構成されている。この状態で、フォトレジスト２
４の上面からイオン注入によりホウ素の打ち込みを行
い、その後、熱拡散を行ってＰ⁺ 型の可動電極層７を形
成する。

【００２２】酸化膜２４を除去し、図９（ａ），（ｂ）
に示すように、エピタキシャル層５の上面に酸化膜１２
を形成する。酸化膜１２にはエピタキシャル層５をエッ
チング処理するための開口部３０が形成されている。開
口部３０は長方形状を成し、その長手方向の大きさはば
ね部９の先端部が酸化膜１２によって覆われる程度で、
幅方向の大きさは、可動電極層７の幅方向より大きく、
可動電極層７の外側のエピタキシャル層５が若干露出す
る程度となっている。

【００２３】又、酸化膜１２にはばね部９が露出するコ
ンタクトホール１３と、コンタクト層６が露出するコン
タクトホール１４とを形成する。更に、酸化膜１２の上
面にはコンタクトホール１３を介してばね部９に接続さ
れる第１の接続電極１５、コンタクトホール１４を介し
てコンタクト層６に接続される第２の接続電極１６をそ
れぞれ形成する。

【００２４】図１０（ａ），（ｂ）に示すように、酸化
膜１２の上面にアルカリエッチング用のマスク材（例え
ば、Ｐ−ＳｉＮ膜：プラズマ窒化膜）３３を形成する。
この状態で異方性のアルカリエッチング処理を行う。す
ると、最初の内は開口部３０により上面に露出されたエ
ピタキシャル層５や長孔形成パターン２７によりホウ素
のイオン注入が行われなかったエピタキシャル層５が徐
々に除去される。このとき、Ｐ⁺ 型の可動電極層７やマ
スク材３３は除去されない。やがて、アルカリエッチン
グ処理により除去処理が進行すると、固定電極層２と可
動電極層７との間のエピタキシャル層５が除去処理され
る。

【００２５】そして、固定電極層２と可動電極層７との
間のエピタキシャル層５が除去されると、間隙ｇが形成
される。このとき、ばね部９の先端はエピタキシャル層
５に埋込み形成された状態となるため、可動電極部８は
ばね部９を介してエピタキシャル層５に支持される。
又、エピタキシャル層５が除去処理されて固定電極板３
の上面が完全に露出する頃には、固定電極板３の間のシ
リコン基板１にはＶ字状の浸食部１９が形成される。更
に、開口部３０周縁のエピタキシャル層５は斜状とな
る。

【００２６】これは、シリコン基板１及びエピタキシャ
ル層５の方位が平面上では（１００）となっているが、
アルカリエッチング処理によって除去処理された斜状の
部分の方位は（１１１）となって安定しまうので除去処
理が停止し、これらは斜状に形成される。その後、マス
ク材３３を除去すれば、図１〜図３に示す半導体加速度
センサが完成する。

【００２７】そして、上記のように製造された半導体加
速度センサにおいては、可動電極層７の可動電極部８が
ばね部９の弾性力によって水平方向（シリコン基板１の
幅方向）及び上下方向に自由に偏位することができるよ
うになっている。又、可動電極部８が偏位してもばね部
９の弾性力によって常に予め定められた初期位置に復帰
させることができるようになっている。

【００２８】シリコン基板１の幅方向に加速度が与えら
れると、可動電極部８がシリコン基板１の幅方向に偏位
する。すると、固定電極板３と可動電極板１１とが対向
する面積が変化する。この場合、固定電極板３と可動電
極板１１とは予め完全に一致するように構成されてい
る。そのため、初期静電容量は最大となっている。可動
電極板１１が水平方向に偏位すると、固定電極板３と対
向する面積が小さくなる。そのため、固定電極板３と可
動電極板１１との静電容量が減少する。この静電容量の
変化に基づいて加速度を検出することができる。

【００２９】又、シリコン基板１の上方に加速度が与え
られると、可動電極部８がシリコン基板１の下方に偏位
する。すると、可動電極板１１と固定電極３との間隙ｇ
が小さくなる。間隙ｇが小さくなれば、静電容量は増加
する。この静電容量の変化に基づいて加速度を検出する
ことができる。

【００３０】逆に、シリコン基板１の下方に加速度が与
えられると、可動電極部８がシリコン基板１の上方に偏
位する。すると、可動電極板１１と固定電極３との間隙
ｇが大きくなる。間隙ｇが大きくなれば、静電容量は減
少する。この静電容量の変化に基づいて加速度を検出す
ることができる。

【００３１】更に、固定電極板３と可動電極板１１とを
完全に一致させるように予め対向させた構成としたの
で、水平方向の加速度以外に、上下方向の加速度も検出
することができる。又、可動電極部８に長孔１０を形成
することによって可動電極板１１を形成しているため、
可動電極板１１自身も偏位しやすい構成となっている。
この結果、小さな加速度も検出することができる感度の
よい加速度センサを製造することができる。

【００３２】又、固定電極層２と可動電極層７との間に
形成される間隙ｇは、エピタキシャル層７の厚さによっ
て決定される。この厚さは薄膜技術の一つである気相成
長技術によって容易に設定することができる。従って、
固定電極層２と可動電極層７との間の間隙ｇを１μｍ又
はそれ以下にすることができる。この結果、加速度セン
サを容易にしかも、精度よく加工することができる。し
かも、固定電極層２と可動電極層７との間の間隙ｇを常
に一定にして製造することができるので、初期の静電容
量が常に一定となる安定した加速度センサを製造するこ
とができる。更に、間隙ｇを微小にして初期の静電容量
を大きくすることができるので、感度のよい加速度セン
サを提供することができる。

【００３３】又、可動電極板１１の寸法形状も、酸化膜
２４に形成される可動電極パターン２５によって決定す
ることができる。従って、可動電極層２を容易に微細な
配線構造とすることができる。

【００３４】しかも、微小間隙の加工精度が安定するの
で、加速度センサの初期容量を安定させることができ、
初期容量の補正を不要にすることができる。更に、固定
電極層２、可動電極層７及びコンタクト層６を低抵抗と
なるＰ⁺ 型の半導体により構成したので、加速度の周波
数応答性を向上させることができる。

【００３５】尚、開口部３０の幅方向の長さは固定電極
層２と可動電極層７との間のエピタキシャル層５が完全
に除去処理されたとき、固定電極板３の上面が完全に露
出するように設定すればよい。 ［第２実施例］次に、本発明を具体化した第２実施例を
図１２〜図２４に基づいて詳細に説明する。尚、前記第
１実施例と同一部材については同一番号を付してその詳
細な説明を省略する。

【００３６】図１２〜図１４に示すように、第２実施例
では、固定電極層としての固定電極板３が２つとなって
おり、この固定電極板３が可動電極層としての可動電極
層７の可動電極板１１と水平方向において互いに重なり
合わない千鳥状に配置されていることが前記実施例と異
なる。つまり、固定電極板３の幅方向のエッジ３ａと可
動電極板１１のエッジ１１ａとは上下方向の二点鎖線Ｌ
上に配置されて互いに離間せず、かつ、重なり合わない
ようになっている。

【００３７】又、シリコン基板１の上面には平面コ字状
に形成されたＰ⁺ 型の配線層としてのコンタクト領域４
０が形成されている。コンタクト領域４０は２つの細長
い配線領域４０ａと、これらを互いに接続する接続領域
４０ｂとから構成されている。このコンタクト領域４０
はイオン注入によりホウ素が打ち込まれた後、熱拡散に
よって形成されたものである。前記コンタクト領域４０
はコンタクト層６と前記固定電極板３にそれぞれ接続さ
れている。

【００３８】次に、上記のように構成された半導体加速
度センサの製造方法について説明する。図１５（ａ）〜
（ｃ）に示すように、シリコン基板１の上面に酸化膜４
１を形成する。この酸化膜４１には平面コ字状となるコ
ンタクト領域４０を形成するためのコンタクト領域パタ
ーン４２が形成されている。そのため、コンタクト領域
パターン４２によってシリコン基板１の一部の上面が露
出された状態になっている。その後、イオン注入によっ
てホウ素をコンタクト領域パターン４２を介してシリコ
ン基板１の上面に打ち込み、熱拡散によってＰ⁺ 型のコ
ンタクト領域４０を形成する。その後、酸化膜４１を除
去することによって図１６（ａ）〜（ｃ）に示すよう
に、シリコン基板１の上面には平面コ字状となるコンタ
クト領域４０が形成される。

【００３９】図１７（ａ）〜（ｃ）に示すように、シリ
コン基板１の上面全体に厚さ１μｍとなるｎ型のエピタ
キシャル層５を気相成長によって形成する。次に、図１
８（ａ）〜（ｃ）に示すように、エピタキシャル層５の
上面に酸化膜４４を形成する。酸化膜４４には前記コン
タクト領域４０の接続領域４０ｂに対向するようにコン
タクトパターン４５が形成されている。そして、コンタ
クトパターン４５を介してエピタキシャル層５にＰ⁺ 型
のコンタクト層６を形成する。このコンタクト層６はイ
オン注入によりホウ素が注入された後、熱拡散によって
形成されたものである。このコンタクト層６はコンタク
ト領域４０の接続領域４０ｂと電気的に接続されてい
る。

【００４０】その後、酸化膜４４を除去した後、再び酸
化膜４７をエピタキシャル層５の上面に形成する。図１
９（ａ）〜（ｃ）に示すように、前記酸化膜４７には長
方形状の固定電極パターン４７ａが２つシリコン基板１
の長手方向に沿って形成されている。そして、固定電極
パターン４７ａにより露出したエピタキシャル層５を除
去処理し、そのエピタキシャル層５にトレンチ溝４８を
形成する。このトレンチ溝４８の形成によりコンタクト
領域４０の配線領域４０ａとシリコン基板１の一部が上
面に露出される。

【００４１】図２０（ａ）〜（ｃ）に示すように、酸化
膜４７を除去した後、酸化膜５０を形成する。この酸化
膜５０には可動電極層７を形成する前記第１実施例と同
様の可動電極パターン２５が形成されている。尚、トレ
ンチ溝４８を介してシリコン基板１の上面には酸化膜５
０は形成されていない。そして、図２１（ａ）〜（ｃ）
に示すように、可動電極パターン２５及びトレンチ溝４
８により露出されたエピタキシャル層５及びシリコン基
板１上に酸化膜５０より薄膜となる酸化膜５１を形成す
る。

【００４２】この状態で、図２２（ａ），（ｂ）に示す
ように、イオン注入によりホウ素を酸化膜５１を介して
エピタキシャル層５及びシリコン基板１に打ち込んだ
後、熱拡散する。すると、エピタキシャル層５にはＰ⁺
型の可動電極層７が形成されるとともに、トレンチ溝４
８を介してシリコン基板１にＰ⁺ 型の固定電極板３が形
成される。尚、可動電極層７にはトレンチ溝４８により
長孔１０が形成されている。

【００４３】酸化膜５０を除去し、図２３（ａ）〜
（ｃ）に示すように、エピタキシャル層５の上面に前記
第１実施例と同様の酸化膜１２を形成する。酸化膜１２
にはエッチング処理用の開口部３０が形成されている。
又、酸化膜１２には第１及び第２の接続電極１５，１６
が形成され、この電極１５，１６はコンタクトホール１
３，１４を介してばね部９及びコンタクト層６にそれぞ
れ電気的に接続されている。

【００４４】図２４（ａ），（ｂ）に示すように、第１
実施例と同様に、酸化膜１２の上面にアルカリエッチン
グ用のマスク材（例えば、Ｐ−ＳｉＮ膜：プラズマチッ
カ膜）３３を形成する。この状態で異方性のアルカリエ
ッチング処理を行う。すると、最初の内は開口部３０に
より上面に露出されたエピタキシャル層５が徐々に除去
される。このとき、Ｐ⁺ 型の可動電極層７、固定電極板
３及び配線領域４０ａは除去されない。やがて、アルカ
リエッチング処理により除去処理が進行すると、固定電
極層２と可動電極層７との間のエピタキシャル層５が除
去処理される。

【００４５】そして、固定電極層２と可動電極層７との
間のエピタキシャル層５が除去されると、図１３，図１
４に示すように間隙ｇが形成される。このとき、ばね部
９の先端はエピタキシャル層５に埋込み形成された状態
で支持されているため、可動電極部８はばね部９を介し
てエピタキシャル層５に支持される。又、開口部３０周
縁のエピタキシャル層５は斜状となる。その後、マスク
材３３を除去すれば、図１２〜図１４に示す加速度セン
サが完成する。

【００４６】そして、上記のように製造された加速度セ
ンサにおいては、可動電極層７の可動電極部８がばね部
９の弾性力によって水平方向（シリコン基板１の幅方
向）及び上下方向に自由に偏位することができるように
なっている。又、可動電極部８が偏位してもばね部９の
弾性力によって常に予め定められた初期位置に復帰させ
ることができるようになっている。

【００４７】シリコン基板１の幅方向に加速度が与えら
れると、可動電極部８がシリコン基板１の幅方向に偏位
する。すると、固定電極板３と可動電極板１１とが対向
して重なり合う面積が変化する。この場合、固定電極板
３と可動電極板１１とは予め重なり合わないように構成
されている。そのため、初期静電容量が略０となってい
る。可動電極板１１が水平方向に偏位すると、固定電極
板３と対向する面積が大きくなる。そのため、固定電極
板３と可動電極板１１との静電容量が増加する。この静
電容量の変化に基づいて加速度を検出することができ
る。尚、この構成においては、可動電極部８が上下方向
に変化しても静電容量が変化しないため、上下方向にお
ける加速度は検出できない。

【００４８】そのため、固定電極層２と可動電極層７と
の間に形成される間隙ｇは、前記第１実施例と同様に、
エピタキシャル層７の厚さによって決定される。この厚
さは薄膜技術の一つである気相成長技術によって容易に
設定することができる。従って、固定電極層２と可動電
極層７との間の間隙ｇを１μｍ又はそれ以下にすること
ができる。この結果、加速度センサを容易にしかも、精
度よく加工することができる。しかも、固定電極層２と
可動電極層７との間の間隙ｇを常に一定にして製造する
ことができるので、初期の静電容量が常に一定となる安
定した加速度センサを製造することができる。

【００４９】更に、固定電極層２と可動電極層７との間
の間隙ｇを１μｍ又はそれ以下にすることができるの
で、初期の静電容量を大きくすることができ、感度のよ
い加速度センサを提供することができる。

【００５０】又、可動電極板１１の寸法形状も、酸化膜
２４に形成される可動電極パターン２５によって決定す
ることができる。従って、可動電極層２を容易に微細な
構成とすることができる。

【００５１】更に、固定電極層２、可動電極層７及びコ
ンタクト層６を低抵抗となるＰ⁺ 型の半導体により構成
したので、静電容量の変化を正確に検出することがで
き、加速度の検出感度を向上させることができる。

【００５２】そして、第２実施例においては、固定電極
板３はコンタクト領域４０を介してコンタクト層６に接
続されているため、確実に固定電極板３と可動電極板１
１との間の静電容量を検出することができる。

【００５３】又、固定電極板３のエッジ３ａと可動電極
板１１のエッジ１１ａは二点鎖線Ｌ上に配置され、前記
固定電極板３と可動電極板１１が互いに重なり合わない
千鳥状に配置した。この構造はトレンチ溝４８のエッジ
を利用して構成していため、セルフアライン（自己整
合）により互いのエッジ３ａ，１１ａが離間したり、重
なり合ったりすることが確実に防止される。この結果、
常に、初期静電容量が一定となる半導体加速度センサを
製造することができる。

【００５４】この第２実施例の半導体加速度センサにお
いては、初期容量が略０に近い状態となっている。そし
て、加速度を検出すると静電容量が増加する方向に変化
する。この増加率は第１実施例の半導体加速度センサの
ように静電容量が減少する減少率に比べて大きいので、
検出感度のよい半導体加速度センサを製造することがで
きる。

【００５５】しかも、微小間隙の加工精度が安定するの
で、加速度センサの初期容量を安定させることができ、
初期容量の補正を不要にすることができる。又、この第
２実施例においては、イオン注入によりホウ素を打ち込
んだ後、熱拡散すれば、固定電極板３と可動電極層７と
を同時に成形することができる。

【００５６】本実施例においては、固定電極板３及び可
動電極板７をそれぞれ３つ形成したが、この数はこれに
限定されるものではなく、固定電極板３及び可動電極板
７を１つや２つに構成したり、４つ以上複数に構成する
ことも可能である。

【００５７】更に、可動電極部８には四隅から延びるば
ね部９を形成したが、この数は任意に変更することも可
能である。 （１）ｎ型シリコンに低抵抗となるｐ型の第１の電極板
を埋め込み形成し、その上面には一定の厚さとなるｎ型
の半導体層を形成する。ｎ型の半導体層の上面には低抵
抗となるｐ型の第２の電極板を形成する。前記第１及び
第２の電極板に挟まれたｎ型の半導体層を除去するため
に所定のパターンとなるＰ−ＳｉＮ膜をｎ型の半導体層
の上面に形成する。そして、アルカリエッチング処理に
よりＰ−ＳｉＮ膜が形成されていないｎ型の半導体層を
除去処理していくことにより第１及び第２の電極板に挟
まれたｎ型の半導体層を除去して間隙を形成し、第２の
電極板を偏位自在に形成する。

【００５８】従って、第１の電極板と第２の電極板との
間隔を半導体層の厚さによって決定することができる。
又、第１及び第２の電極板の寸法もパターン形成により
正確に設定することができる。この結果、製造が容易で
精度がよい半導体加速度センサを提供することができ
る。

【００５９】（２）ｎ型シリコン基板の上面に低抵抗と
なるｐ型の配線層を形成し、その上面にｎ型の半導体層
を形成する。ｎ型の半導体層には垂直に配線層に届くト
レンチ溝を形成する。ｎ型の半導体層の上面には可動電
極層を形成する可動電極パターンを形成する。そして、
ホウ素の不純物の注入によりｎ型の半導体層に低抵抗と
なるｐ型の可動電極を埋め込み形成するとともに、トレ
ンチ溝を介してｎ型シリコン基板に低抵抗となるｐ型の
固定電極層を形成する。その後、低抵抗となるｐ型の可
動電極層及び固定電極層に挟まれたｎ型の半導体層のみ
を除去するために所定のパターンとなるＰ−ＳｉＮ膜を
ｎ型の半導体層の上面に形成する。そして、アルカリエ
ッチング処理により、Ｐ−ＳｉＮ膜が形成されていない
ｎ型の半導体層を除去処理していくことにより固定電極
及び可動電極層に挟まれたｎ型の半導体層を除去して間
隙を形成し、第２の電極板を偏位自在に形成する。

【００６０】従って、固定電極層と可動電極層との間隔
を半導体層の厚さによって決定することができる。又、
固定電極層や可動電極層の寸法も正確に設定することが
できる。この結果、製造が容易で精度がよい半導体加速
度センサを提供することができる。

【００６１】更に、トレンチ溝のエッジを利用して可動
電極層のエッジと固定電極層のエッジが上下方向の線上
に配置され、互いに離間せず、かつ、互いに重ならない
ようにして自己整合することができる。その結果、加速
度センサの初期容量の値を一定にすることができる。

【００６２】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜３の発
明によれば、微小間隙は半導体層の厚さにより決定さ
れ、この半導体層を除去処理すれば微小間隙の微細加工
精度を向上させることができる。

【００６３】そして、請求項２においては、固定電極層
のエッジと可動電極層のエッジとが離間せず、かつ、重
なり合わないように自己整合させることができるので、
初期容量が常に一定となる半導体加速度センサを製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る半導体加速度センサ
の構成を示す平面図である。

【図２】図１におけるＡ１−Ａ１断面図である。

【図３】図１におけるＡ２−Ａ２断面図である。

【図４】（ａ）はシリコン基板に酸化膜を形成した断面
図であり、（ｂ）はシリコン基板に酸化膜を形成した平
面図である

【図５】シリコン基板に可動電極パターンを介して固定
電極層を形成した断面図である。

【図６】（ａ）はシリコン基板にエピタキシャル層を形
成した断面図であり、（ｂ）はシリコン基板にエピタキ
シャル層を形成した平面図である。

【図７】（ａ）はエピタキシャル層にコンタクト層を形
成した断面図であり、（ｂ）はエピタキシャル層にコン
タクト層を形成した平面図である。

【図８】（ａ）は可動電極パターンを介してエピタキシ
ャル層に可動電極層を形成した断面図であり、（ｂ）は
可動電極パターンを介してエピタキシャル層に可動電極
層を形成した平面図である。

【図９】（ａ）はエピタキシャル層に酸化膜を形成し、
その酸化膜に接続電極を形成した状態を示す断面図であ
り、（ｂ）はエピタキシャル層に酸化膜を形成し、その
酸化膜に接続電極を形成した状態を示す平面図である。

【図１０】（ａ）は酸化膜の上面にマスク材を形成した
状態を示す断面図であり、（ｂ）は酸化膜の上面にマス
ク材を形成した状態を示す平面図である。

【図１１】（ａ）はアルカリエッチング処理によりマス
ク材によりマスクされていないエピタキシャル層が除去
された状態を示す断面図であり、（ｂ）はアルカリエッ
チング処理によりマスク材によりマスクされていないエ
ピタキシャル層が除去された状態を示す断面図である。

【図１２】本発明の第２実施例に係る半導体加速度セン
サの構成を示す平面図である。

【図１３】図１２におけるＢ１−Ｂ１断面図である。

【図１４】図１２におけるＢ２−Ｂ２断面図である。

【図１５】（ａ）はシリコン基板に酸化膜を形成した横
断面図であり、（ｂ）はシリコン基板に酸化膜を形成し
た平面図であり、（ｃ）はシリコン基板に酸化膜を形成
した縦断面図である。

【図１６】（ａ）はシリコン基板にコンタクト領域を形
成した横断面図であり、（ｂ）はシリコン基板にコンタ
クト領域を形成した平面図であり、（ｃ）はシリコン基
板にコンタクト領域を形成した縦断面図である。

【図１７】（ａ）はシリコン基板にエピタキシャル層を
形成した横断面図であり、（ｂ）はエピタキシャル層を
形成した平面図であり、（ｃ）はシリコン基板にエピタ
キシャル層を形成した縦断面図である。

【図１８】（ａ）はエピタキシャル層にコンタクト層を
形成した横断面図であり、（ｂ）はエピタキシャル層に
コンタクト層を形成した平面図であり、（ｃ）はエピタ
キシャル層にコンタクト層を形成した縦断面図である。

【図１９】（ａ）はエピタキシャル層にトレンチ溝を形
成した横断面図であり、（ｂ）はエピタキシャル層にト
レンチ溝を形成した平面図であり、（ｃ）はエピタキシ
ャル層にトレンチ溝を形成した縦断面図である。

【図２０】（ａ）は可動電極パターンが形成された酸化
膜を酸化膜の上面に形成した横断面図であり、（ｂ）は
可動電極パターンが形成された酸化膜を酸化膜の上面に
形成した平面図であり、（ｃ）は可動電極パターンが形
成された酸化膜を酸化膜の上面に形成した縦断面図であ
る。

【図２１】（ａ）は可動電極パターンを介してエピタキ
シャル層及びトレンチ溝を介してシリコン基板に薄い酸
化膜を形成した横断面図であり、（ｂ）は可動電極パタ
ーンを介してエピタキシャル層及びトレンチ溝を介して
シリコン基板に薄い酸化膜を形成した平面図であり、
（ｃ）は可動電極パターンを介してエピタキシャル層及
びトレンチ溝を介してシリコン基板に薄い酸化膜を形成
した縦断面図である。

【図２２】（ａ）は可動電極パターンを介してエピタキ
シャル層及びトレンチ溝を介してシリコン基板に可動電
極板及び固定電極層を形成した横断面図であり、（ｂ）
は可動電極パターンを介してエピタキシャル層及びトレ
ンチ溝を介してシリコン基板に可動電極板及び固定電極
層を形成した平面図である。

【図２３】（ａ）はエピタキシャル層に酸化膜を形成
し、その酸化膜に接続電極を形成した状態を示す断面図
であり、（ｂ）はエピタキシャル層に酸化膜を形成し、
その酸化膜に接続電極を形成した状態を示す平面図であ
り、（ｃ）はエピタキシャル層に酸化膜を形成し、その
酸化膜に接続電極を形成した状態を示す縦面図である。

【図２４】（ａ）は酸化膜の上面にマスク材を形成した
状態を示す断面図であり、（ｂ）は酸化膜の上面にマス
ク材を形成した状態を示す平面図であり、（ｃ）は酸化
膜の上面にマスク材を形成した状態を示す縦面図であ
る。

【符号の説明】

１…半導体基板としてのシリコン基板、２…第１の電極
板としての固定電極層、３…電極板部としての固定電極
板、５…半導体層としてのエピタキシャル層、７…第２
の電極板としての可動電極層、１１…電極板部としての
可動電極板、２５…可動電極パターン、４０…配線層と
してのコンタクト領域、４８…トレンチ溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板に半導体により構成された第
   １の電極板を形成し、その上面に一定の厚さとなる半導
   体層を形成し、前記半導体層の上面に半導体により構成
   された第２の電極板を形成し、前記第１及び第２の電極
   板に挟まれた半導体層を除去処理して第２の電極板を第
   １の電極板に対して偏位自在にすることを特徴とする半
   導体加速度センサの製造方法。
2. 【請求項２】 半導体基板上に半導体より構成される配
   線層を形成し、その上面に半導体層を形成し、前記半導
   体層には垂直に配線層に届き、かつ、半導体基板の一部
   を露出させるトレンチ溝を形成し、前記半導体層の上面
   に可動電極層を形成する可動電極パターンを形成し、半
   導体層には可動電極パターンにより可動電極層を形成す
   るとともに、トレンチ溝を介して半導体基板には配線層
   に接続される固定電極層を形成し、その後、固定電極層
   に対して可動電極層を偏位自在にすべく固定電極層と可
   動電極層との間に挟まれた半導体層を除去処理したこと
   を特徴とする半導体加速度センサの製造方法。