JPH08167723A - 半導体加速度センサの製造方法 - Google Patents
半導体加速度センサの製造方法Info
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- JPH08167723A JPH08167723A JP33173894A JP33173894A JPH08167723A JP H08167723 A JPH08167723 A JP H08167723A JP 33173894 A JP33173894 A JP 33173894A JP 33173894 A JP33173894 A JP 33173894A JP H08167723 A JPH08167723 A JP H08167723A
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- etching
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、自動車や航空機、各種の産業用ロ
ボットなどの加速度を検出する半導体加速度センサの製
造方法を提供することを目的とするものである。 【構成】 かゝる本発明は、Ｓｉ基板１１の片面に所定
のパターン回路１２を形成する一方、当該Ｓｉ基板１１
の他面には、マスク層を施した後、エッチング液による
異方性エッチングによって、共に多角形のダイアフラム
部１３とその質量部１４を形成する半導体加速度センサ
の製造方法にあり、ここでの異方性エッチングと、共に
多角形であるダイアフラム部と質量部によって、エッチ
ング時、特殊なマスク層を形成する必要がなく、また、
形状の再現性も良好で、高感度の半導体加速度センサが
得られる。
ボットなどの加速度を検出する半導体加速度センサの製
造方法を提供することを目的とするものである。 【構成】 かゝる本発明は、Ｓｉ基板１１の片面に所定
のパターン回路１２を形成する一方、当該Ｓｉ基板１１
の他面には、マスク層を施した後、エッチング液による
異方性エッチングによって、共に多角形のダイアフラム
部１３とその質量部１４を形成する半導体加速度センサ
の製造方法にあり、ここでの異方性エッチングと、共に
多角形であるダイアフラム部と質量部によって、エッチ
ング時、特殊なマスク層を形成する必要がなく、また、
形状の再現性も良好で、高感度の半導体加速度センサが
得られる。
Description
【０００１】本発明は、自動車や航空機、各種の産業用
ロボットなどの加速度を検出する半導体加速度センサの
製造方法に関するものである。
ロボットなどの加速度を検出す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、半導体加速度センサの製造にあた
っては、例えば図８に示したように、結晶方位が（１０
０）や（１１０）のＳｉ基板１を用い、通常の半導体製
造技術によって、その片面（表面）に拡散抵抗からなる
ホイートストンブリッジなどのパターン回路２を形成す
る一方、その他面（裏面）には、エッチング液（通常、
フッ酸：硝酸：酢酸からなり、その混合比＝１２：１：
２又は１：２：１としたもの）による等方性エッチング
によって、円形のダイアフラム部３とその中央部に位置
する同じく円形の質量部４を設けて製造していた。そし
て、この加速度センサでは、加速時、質量部４の受ける
応力を、上記ダイアフラム部３の薄肉部の表面に当たる
上記パターン回路２のホイートストンブリッジなどによ
って、検出している。
っては、例えば図８に示したように、結晶方位が（１０
０）や（１１０）のＳｉ基板１を用い、通常の半導体製
造技術によって、その片面（表面）に拡散抵抗からなる
ホイートストンブリッジなどのパターン回路２を形成す
る一方、その他面（裏面）には、エッチング液（通常、
フッ酸：硝酸：酢酸からなり、その混合比＝１２：１：
２又は１：２：１としたもの）による等方性エッチング
によって、円形のダイアフラム部３とその中央部に位置
する同じく円形の質量部４を設けて製造していた。そし
て、この加速度センサでは、加速時、質量部４の受ける
応力を、上記ダイアフラム部３の薄肉部の表面に当たる
上記パターン回路２のホイートストンブリッジなどによ
って、検出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
なエッチング液による等方性エッチングでは、エッチン
グの制御が難しく、Ｓｉ基板１のダイアフラム部３や質
量部４を当初の設計通り製造することは、結構大変であ
った。例えば図８や図９に示したように、基板１の裏面
側に、実線で示す、形状のほぼ真円に近いダイアフラム
部３や質量部４を形成しようとしても、実際には、鎖線
に示したように、楕円形状などとして変形した形のダイ
アフラム部３ａや質量部４ａが形成されるなどの問題が
あった。
なエッチング液による等方性エッチングでは、エッチン
グの制御が難しく、Ｓｉ基板１のダイアフラム部３や質
量部４を当初の設計通り製造することは、結構大変であ
った。例えば図８や図９に示したように、基板１の裏面
側に、実線で示す、形状のほぼ真円に近いダイアフラム
部３や質量部４を形成しようとしても、実際には、鎖線
に示したように、楕円形状などとして変形した形のダイ
アフラム部３ａや質量部４ａが形成されるなどの問題が
あった。
【０００４】その理由としては、上記のようなフッ酸：
硝酸：酢酸の混合液からなるエッチング液の場合、適当
な耐蝕性に優れたマスク材がないため、通常、ＳｉＯ2
膜やＳｉ3 Ｎ4 膜からなるマスク層を用いるわけである
が、これらの膜では、浸食が激しいため、予め相当厚目
のマスク層として形成し（エッチング液がＫＯＨ水溶液
などの場合に比較して、数倍〜数十倍の厚さにする必要
がある）、当該マスク層自体の浸食も考慮して、エッチ
ングしなければならず、エッチング時間の管理が難し
く、微妙な経験則が要求されることが挙げられる。ま
た、このエッチング液によるエッチングは、等方性エッ
チングで、エッチングレート（速度）も速く、かつ発熱
反応であるため、エッチング液の温度管理も難しく、通
常、液の攪拌によって、当該温度管理を行うわけである
が、この攪拌による場合、流速の変化が生じ易く、エッ
チングが不均一になり易いことが挙げられる。
硝酸：酢酸の混合液からなるエッチング液の場合、適当
な耐蝕性に優れたマスク材がないため、通常、ＳｉＯ2
膜やＳｉ3 Ｎ4 膜からなるマスク層を用いるわけである
が、これらの膜では、浸食が激しいため、予め相当厚目
のマスク層として形成し（エッチング液がＫＯＨ水溶液
などの場合に比較して、数倍〜数十倍の厚さにする必要
がある）、当該マスク層自体の浸食も考慮して、エッチ
ングしなければならず、エッチング時間の管理が難し
く、微妙な経験則が要求されることが挙げられる。ま
た、このエッチング液によるエッチングは、等方性エッ
チングで、エッチングレート（速度）も速く、かつ発熱
反応であるため、エッチング液の温度管理も難しく、通
常、液の攪拌によって、当該温度管理を行うわけである
が、この攪拌による場合、流速の変化が生じ易く、エッ
チングが不均一になり易いことが挙げられる。
【０００５】さらに、半導体加速度センサにおいて、ダ
イアフラム部と質量部は、なるべく真円に近いことが、
あらゆる方向からの加速度に対して、均等な値が得られ
るため、理想的であるものの、上述したように真円の形
成が難しいことの他に、真円のようにあらゆる方向に対
して、均等であると、局部的な応力の集中が得難く、感
度が低いという問題もあった。
イアフラム部と質量部は、なるべく真円に近いことが、
あらゆる方向からの加速度に対して、均等な値が得られ
るため、理想的であるものの、上述したように真円の形
成が難しいことの他に、真円のようにあらゆる方向に対
して、均等であると、局部的な応力の集中が得難く、感
度が低いという問題もあった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の実情に鑑みてなされたもので、その特徴とする点
は、Ｓｉ基板の片面に所定のパターン回路を形成する一
方、当該Ｓｉ基板の他面には、マスク層を施した後、エ
ッチング液による異方性エッチングによって、共に多角
形のダイアフラム部とその質量部を形成する半導体加速
度センサの製造方法にある。
来の実情に鑑みてなされたもので、その特徴とする点
は、Ｓｉ基板の片面に所定のパターン回路を形成する一
方、当該Ｓｉ基板の他面には、マスク層を施した後、エ
ッチング液による異方性エッチングによって、共に多角
形のダイアフラム部とその質量部を形成する半導体加速
度センサの製造方法にある。
【０００７】
【作用】かゝる本発明では、異方性エッチングと、共に
多角形であるダイアフラム部と質量部によって、エッチ
ング時、特殊なマスク層を形成する必要がなく、また、
形状の再現性も良好で、高感度の半導体加速度センサが
得られる。
多角形であるダイアフラム部と質量部によって、エッチ
ング時、特殊なマスク層を形成する必要がなく、また、
形状の再現性も良好で、高感度の半導体加速度センサが
得られる。
【０００８】
【実施例】図１〜図２は、本発明方法によって得られた
半導体加速度センサを示したものである。この方法で
は、先ず、結晶方位が（１００）のＳｉ基板（結晶方位
が（１１０）のＳｉ基板も可）１１を用意し、先ず、そ
の片面（表面）に拡散抵抗からなるホイートストンブリ
ッジなどを有する、所定のパターン回路１２を形成す
る。一方、このＳｉ基板１１の他面（裏面）には、Ｓｉ
Ｏ2 膜（Ｓｉ3 Ｎ4 膜も可）からなり、かつ、共に八角
形であるダイアフラム部１３とその質量部１４のマスク
層を施した後、ＫＯＨ水溶液（ＥＰＷ（エチレンジアミ
ン−ピロカテコール−水）、ヒドラジン、ＴＭＡＨ（テ
トラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）なども
可）のエッチング液によって、異方性エッチングを行
う。
半導体加速度センサを示したものである。この方法で
は、先ず、結晶方位が（１００）のＳｉ基板（結晶方位
が（１１０）のＳｉ基板も可）１１を用意し、先ず、そ
の片面（表面）に拡散抵抗からなるホイートストンブリ
ッジなどを有する、所定のパターン回路１２を形成す
る。一方、このＳｉ基板１１の他面（裏面）には、Ｓｉ
Ｏ2 膜（Ｓｉ3 Ｎ4 膜も可）からなり、かつ、共に八角
形であるダイアフラム部１３とその質量部１４のマスク
層を施した後、ＫＯＨ水溶液（ＥＰＷ（エチレンジアミ
ン−ピロカテコール−水）、ヒドラジン、ＴＭＡＨ（テ
トラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）なども
可）のエッチング液によって、異方性エッチングを行
う。
【０００９】そうすると、ダイアフラム部１３のエッチ
ング面１３ａ又は１３ｂと、質量部１４のエッチング面
１４ａ又は１４ｂは、傾斜壁面となると共に、エッチン
グ面１３ａ，１４ａは、その結晶方位が（１１１）とな
り、また、エッチング面１３ｂ，１４ｂは、その結晶方
位が（１１０）となる。
ング面１３ａ又は１３ｂと、質量部１４のエッチング面
１４ａ又は１４ｂは、傾斜壁面となると共に、エッチン
グ面１３ａ，１４ａは、その結晶方位が（１１１）とな
り、また、エッチング面１３ｂ，１４ｂは、その結晶方
位が（１１０）となる。
【００１０】結晶方位が（１１１）の面は、上述した従
来の等方性エッチングに比較して、エッチングレートが
（１００）面の１／１０００と特に遅く、また、結晶方
位が（１１０）の面も、（１００）面の約１／２と遅い
ので、ダイアフラム部１３及び質量部１４の形状は、再
現性よく得られる。つまり、ダイアフラム部１３及び質
量部１４の形状が、当初の設計通りに形成でき、高性
能、高品質の加速度センサが得られる。
来の等方性エッチングに比較して、エッチングレートが
（１００）面の１／１０００と特に遅く、また、結晶方
位が（１１０）の面も、（１００）面の約１／２と遅い
ので、ダイアフラム部１３及び質量部１４の形状は、再
現性よく得られる。つまり、ダイアフラム部１３及び質
量部１４の形状が、当初の設計通りに形成でき、高性
能、高品質の加速度センサが得られる。
【００１１】また、ダイアフラム部１３と質量部１４が
八角形であるため、円形の場合に比較して、応力の集中
が起こり易く、高感度の加速度センサが得られる。
八角形であるため、円形の場合に比較して、応力の集中
が起こり易く、高感度の加速度センサが得られる。
【００１２】なお、上記異方性エッチングの際、結晶方
位が（１１１）の面と、結晶方位が（１１０）の面で
は、エッチングレートが大きく異なるため、例えば図３
に示したように、ダイアフラム部１３のマスク層１１３
の形状を、中央の十字形が繰り抜かれた形状にして、エ
ッチングレートの遅い結晶方位が（１１１）の面とエッ
チングレートの速い結晶方位が（１１０）の面とのバラ
ンスを取って、所望の八角形が形成されるようにしてあ
る。同様の理由から、質量部１４のマスク層１１４の形
状は、風車形にしてある。
位が（１１１）の面と、結晶方位が（１１０）の面で
は、エッチングレートが大きく異なるため、例えば図３
に示したように、ダイアフラム部１３のマスク層１１３
の形状を、中央の十字形が繰り抜かれた形状にして、エ
ッチングレートの遅い結晶方位が（１１１）の面とエッ
チングレートの速い結晶方位が（１１０）の面とのバラ
ンスを取って、所望の八角形が形成されるようにしてあ
る。同様の理由から、質量部１４のマスク層１１４の形
状は、風車形にしてある。
【００１３】図４〜図５は、本発明方法によって得られ
た別の半導体加速度センサを示したもので、ここでは、
ダイアフラム部１３と質量部１４とを共に四角形として
ある。この場合も、上記図１〜図２の場合と同様にし
て、半導体加速度センサが製造でき、ほぼ同様の作用、
効果が得られる。ただし、ダイアフラム部１３と質量部
１４のエッチング面１３ａ，１４ａは、共に結晶方位が
（１１１）の面となる。
た別の半導体加速度センサを示したもので、ここでは、
ダイアフラム部１３と質量部１４とを共に四角形として
ある。この場合も、上記図１〜図２の場合と同様にし
て、半導体加速度センサが製造でき、ほぼ同様の作用、
効果が得られる。ただし、ダイアフラム部１３と質量部
１４のエッチング面１３ａ，１４ａは、共に結晶方位が
（１１１）の面となる。
【００１４】図６〜図７は、本発明方法によって得られ
たさらに別の半導体加速度センサを示したもので、図６
では、八角形のダイアフラム部１３の中に菱形の質量部
１４を形成し、また図７では、四角形のダイアフラム部
１３の中に菱形の質量部１４を形成してある。したがっ
て、これらの場合にも、上記図１〜図２の場合と同様に
して半導体加速度センサが製造でき、やはり同様の作
用、効果が得られる。
たさらに別の半導体加速度センサを示したもので、図６
では、八角形のダイアフラム部１３の中に菱形の質量部
１４を形成し、また図７では、四角形のダイアフラム部
１３の中に菱形の質量部１４を形成してある。したがっ
て、これらの場合にも、上記図１〜図２の場合と同様に
して半導体加速度センサが製造でき、やはり同様の作
用、効果が得られる。
【００１５】
【発明の効果】このように本発明に係る半導体加速度セ
ンサの製造方法によれば、次のような優れた効果が得ら
れる。 （１）ＫＯＨ水溶液などのエッチング液による、異方性
エッチングを用いるため、Ｓｉ基板のマスク層として、
ＳｉＯ2 膜やＳｉ3 Ｎ4 膜が何ら問題なく、使用できる
ようになる。一方、これらのＳｉＯ2 やＳｉ3 Ｎ4 のマ
スク膜は、その生成が容易であるため、低コストで量産
性に優れた加速度センサが得られる。 （２）また、上記異方性エッチングによると、ダイアフ
ラム部と質量部の形成にあたって、エッチング形状の再
現性がよく、当初の設計通りの形状が得られる。したが
って、高性能、高品質の加速度センサの製造が可能とな
る。 （３）さらに、ダイアフラム部と質量部の形状を多角形
にしてあるため、円形の場合に比較して、応力の集中が
起こり易く、高感度のセンサが得られる。
ンサの製造方法によれば、次のような優れた効果が得ら
れる。 （１）ＫＯＨ水溶液などのエッチング液による、異方性
エッチングを用いるため、Ｓｉ基板のマスク層として、
ＳｉＯ2 膜やＳｉ3 Ｎ4 膜が何ら問題なく、使用できる
ようになる。一方、これらのＳｉＯ2 やＳｉ3 Ｎ4 のマ
スク膜は、その生成が容易であるため、低コストで量産
性に優れた加速度センサが得られる。 （２）また、上記異方性エッチングによると、ダイアフ
ラム部と質量部の形成にあたって、エッチング形状の再
現性がよく、当初の設計通りの形状が得られる。したが
って、高性能、高品質の加速度センサの製造が可能とな
る。 （３）さらに、ダイアフラム部と質量部の形状を多角形
にしてあるため、円形の場合に比較して、応力の集中が
起こり易く、高感度のセンサが得られる。
【図１】本発明に係る半導体加速度センサの製造方法に
よって得られた半導体加速度センサの一例を示した縦断
面図である。
よって得られた半導体加速度センサの一例を示した縦断
面図である。
【図２】図１の半導体加速度センサの底面（裏面）図で
ある。
ある。
【図３】図１の半導体加速度センサの製造時におけるマ
スク層の形状を示した底面（裏面）図である。
スク層の形状を示した底面（裏面）図である。
【図４】本発明に係る半導体加速度センサの製造方法に
よって得られた半導体加速度センサの別の例を示した縦
断面図である。
よって得られた半導体加速度センサの別の例を示した縦
断面図である。
【図５】図４の半導体加速度センサの底面（裏面）図で
ある。
ある。
【図６】本発明に係る半導体加速度センサの製造方法に
よって得られた半導体加速度センサのさらに別の例を示
した縦断面図である。
よって得られた半導体加速度センサのさらに別の例を示
した縦断面図である。
【図７】本発明に係る半導体加速度センサの製造方法に
よって得られた半導体加速度センサのさらに別の例を示
した縦断面図である。
よって得られた半導体加速度センサのさらに別の例を示
した縦断面図である。
【図８】従来の半導体加速度センサの製造方法によって
得られた半導体加速度センサの一例を示した縦断面図で
ある。
得られた半導体加速度センサの一例を示した縦断面図で
ある。
【図９】図１の半導体加速度センサの底面（裏面）図で
ある。
ある。
１１ Ｓｉ基板 １２ パターン回路 １３ ダイアフラム部 １３ａ〜ｂ エッチング面 １４ 質量部 １４ａ〜ｂ エッチング面
Claims (3)
- 【請求項１】 Ｓｉ基板の片面に所定のパターン回路を
形成する一方、当該Ｓｉ基板の他面には、マスク層を施
した後、エッチング液による異方性エッチングによっ
て、共に多角形のダイアフラム部とその質量部を形成す
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２】 前記エッチング液が、ＫＯＨ水溶液、Ｅ
ＰＷ（エチレンジアミン−ピロカテコール−水）、ヒド
ラジン、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロ
オキサイド）であることを特徴とする請求項１記載の半
導体加速度センサの製造方法。 - 【請求項３】 前記Ｓｉ基板の結晶方位が（１００）又
は（１１０）で、かつ、前記多角形の各ダイアフラム部
と質量部のエッチング面が傾斜壁面で、その結晶方位が
（１１１）又は（１１１）と（１１０）とからなること
を特徴とする請求項１記載の半導体加速度センサの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33173894A JPH08167723A (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 半導体加速度センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33173894A JPH08167723A (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 半導体加速度センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08167723A true JPH08167723A (ja) | 1996-06-25 |
Family
ID=18247062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33173894A Pending JPH08167723A (ja) | 1994-12-09 | 1994-12-09 | 半導体加速度センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08167723A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2004114416A1 (ja) * | 2003-06-20 | 2006-08-03 | 北陸電気工業株式会社 | 半導体センサ |
-
1994
- 1994-12-09 JP JP33173894A patent/JPH08167723A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2004114416A1 (ja) * | 2003-06-20 | 2006-08-03 | 北陸電気工業株式会社 | 半導体センサ |
| JP4913408B2 (ja) * | 2003-06-20 | 2012-04-11 | 北陸電気工業株式会社 | 半導体センサ |
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