JPH0915257A - 加速度センサ及びその製造方法 - Google Patents

加速度センサ及びその製造方法

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JPH0915257A
JPH0915257A JP7160807A JP16080795A JPH0915257A JP H0915257 A JPH0915257 A JP H0915257A JP 7160807 A JP7160807 A JP 7160807A JP 16080795 A JP16080795 A JP 16080795A JP H0915257 A JPH0915257 A JP H0915257A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】反りがなく、歩留りの向上が図れる加速度セン
サ及びその製造方法を提供する。 【構成】第１の半導体基板１０の両主面にシリコン窒化
膜１３から成る緩衝層１２を形成する。第１の半導体基
板１０の一方の主面に第２の半導体基板１１を接合す
る。よって、第１及び第２の半導体基板１０，１１の間
には緩衝層１２が介在することになり、接合時の高温処
理における内部応力が緩衝層１２に緩和されて第１の半
導体基板１０の反りが低減される。これにより、接合工
程における歩留りを向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、第１及び第２の半導体
基板を接合して形成される加速度センサ及びその製造方
法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、半導体加工技術を用いて形成
される加速度センサとして、図１１（ａ）に示すように
重り部３０を薄肉の片持ち梁部３１で揺動自在に支持し
た片持ち梁方式と、同図（ｂ）に示すように重り部３０
を薄肉の両持ち梁部３２で揺動自在に支持した両持ち梁
方式があり、これら両方式にて加速度を検出する方法と
しては、機械的な歪みを電気抵抗の変化として検出する
方法と、静電容量の変化による検出方法とがある。例え
ば、前者の検出方法では、片持ち梁部３１により揺動自
在に指示された重り部３０に加速度が印加された場合
に、重り部３０の揺動により梁部に生じる機械的な歪み
を片持ち梁部３１に形成したピエゾ抵抗素子（図示せ
ず）の電気抵抗の変化として検出するのである。
【０００３】ここで、上記のような加速度センサはシリ
コン基板の貼り合わせ技術、いわゆるＳＯＩ技術を利用
して製造されている。以下、図１２及び図１３を参照し
て従来の加速度センサの製造工程を説明する。図１２
（ａ）に示すような重り部１が形成される第１の半導体
基板１０を用意する。ここで、第１の半導体基板１０の
一方の主面（第２の半導体基板１１と接合されない側の
主面、以後この面を「裏面」と呼ぶ。）は、第１の半導
体基板１０と第２の半導体基板１１とを接合した後にエ
ッチングされて重り部１が形成されるため、長時間のエ
ッチングに耐え得るマスクを形成する必要がある。一般
に水酸化カリウム水溶液（以後ＫＯＨ）等のアルカリ性
エッチング溶液ではシリコン窒化膜が使用される。そこ
で、第１の半導体基板１０の裏面には重り部１を形成す
る際のエッチング用のマスクとなるシリコン窒化膜３３
を形成する（同図（ｂ）参照）。なお、このシリコン窒
化膜３３は第１の半導体基板１０の接合される側の主面
（以後この面を「表面」と呼ぶ。）にも形成されてい
る。次に、第１の半導体基板１０の表裏両面上のシリコ
ン窒化膜３３を所定のパターンに沿って除去し（同図
（ｃ）参照）、シリコン窒化膜３３を除去した部分の第
１の半導体基板１０をエッチングすることで両主面にそ
れぞれ所定の凹所１４を形成する（同図（ｄ）参照）。
その後、第１の半導体基板１０と第２の半導体基板１１
とをＳｉ−Ｓｉ接合により貼り合わせるため、第１の半
導体基板１０の裏面のシリコン窒化膜３３のみを残して
接合面（表面）のシリコン窒化膜３３をエッチング除去
し（同図（ｅ）参照）、高温処理による溶融接合（シリ
コン・フュージョン・ボンド：ＳＦＢ）によって第１の
半導体基板１０と第２の半導体基板１１とを接合して貼
り合わせ（同図（ｆ）参照）、さらに、第２の半導体基
板１１を機械的に薄膜状に研削することで梁部２を形成
する（同図（ｇ）参照）。
【０００４】次に、薄膜化された第２の半導体基板１１
と梁部２の表面に不純物を拡散することでコンタクト層
１５や抵抗素子（ピエゾ抵抗）１６を形成し（図１３
（ａ）及び（ｂ）参照）、さらに、これらコンタクト層
１５やピエゾ抵抗１６と接続される金属配線１８及び金
属配線１８を保護するための保護膜１９を形成する（同
図（ｃ）及び（ｄ）参照）。その後、第１の半導体基板
１０をその裏面側の凹所１４から表面側の凹所１４に達
するまでエッチングし（同図（ｅ）参照）、さらに、薄
膜化された第２の半導体基板１１にスリット２０を形成
して部分的に切り離すことで梁部２と梁部２により揺動
自在に支持された重り部１とを形成してチップ状の加速
度センサが完成する（同図（ｆ）参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の加速度セン
サでは、第１の半導体基板１０には第２の半導体基板１
１との接合時に裏面側にのみシリコン窒化膜３３が形成
されているため、シリコン窒化膜３３の内部応力によっ
て第１の半導体基板１０が反ってしまい、第１及び第２
の２枚の半導体基板１０，１１を安定して接合し貼り合
わせることができず、歩留りが悪化するという問題があ
った。
【０００６】本発明は上記問題に鑑みて為されたもので
あり、その目的とするところは、反りがなく、歩留りの
向上が図れる加速度センサ及びその製造方法を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、少なくとも重り部が形成される
第１の半導体基板の一方の主面に第２の半導体基板を接
合し、この第２の半導体基板に重り部を揺動自在に指示
する梁部を形成して成る加速度センサであって、第１の
半導体基板の両主面に内部応力緩衝用の緩衝層を形成し
たことを特徴とする。
【０００８】請求項２の発明は、上記目的を達成するた
めに、第１の半導体基板の両主面にシリコン窒化膜から
成る緩衝層を形成する工程と、第１の半導体基板の一方
の主面に緩衝層を介して第２の半導体基板を接合する工
程と、第１の半導体基板を加工して重り部を形成する工
程と、第２の半導体基板を加工して梁部を形成する工程
とを有することを特徴とする。
【０００９】請求項３の発明は、上記目的を達成するた
めに、第１の半導体基板の両主面にシリコン酸化膜から
成る緩衝層を形成する工程と、第１の半導体基板の一方
の主面に緩衝層を介して第２の半導体基板を接合する工
程と、第１の半導体基板を加工して重り部を形成する工
程と、第２の半導体基板を加工して梁部を形成する工程
とを有することを特徴とする。
【００１０】請求項４の発明は、上記目的を達成するた
めに、少なくとも重り部が形成される第１の半導体基板
の一方の主面に第２の半導体基板を接合し、この第２の
半導体基板に重り部を揺動自在に指示する梁部を形成し
て成る加速度センサであって、第１の半導体基板の両主
面に内部応力緩衝用の緩衝層を形成するとともに第１の
半導体基板の反接合面である他方の主面の緩衝層上にシ
リコン窒化膜を形成して成ることを特徴とする。
【００１１】請求項５の発明は、上記目的を達成するた
めに、第１の半導体基板の両主面にシリコン酸化膜から
成る緩衝層を形成する工程と、第１の半導体基板の一方
の主面に緩衝層を介して第２の半導体基板を接合する工
程と、第１の半導体基板の反接合面である他方の主面の
緩衝層上にシリコン窒化膜を形成する工程と、このシリ
コン窒化膜をマスクに用いて第１の半導体基板を加工し
重り部を形成する工程と、第２の半導体基板を加工して
梁部を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００１２】請求項６の発明は、上記目的を達成するた
めに、少なくとも重り部が形成される第１の半導体基板
の一方の主面に第２の半導体基板を接合し、この第２の
半導体基板に重り部を揺動自在に指示する梁部を形成し
て成る加速度センサであって、第１の半導体基板の両主
面及び第２の半導体基板の少なくとも接合される側の主
面に内部応力緩衝用の緩衝層を形成したことを特徴とす
る。
【００１３】請求項７の発明は、上記目的を達成するた
めに、第１の半導体基板の両主面にシリコン窒化膜から
成る緩衝層を形成する工程と、第２の半導体基板の接合
される側の主面にシリコン窒化膜から成る緩衝層を形成
する工程と、緩衝層の形成された第１の半導体基板の一
方の主面と第２の半導体基板の主面とを接合する工程
と、第１の半導体基板を加工して重り部を形成する工程
と、第２の半導体基板を加工して梁部を形成する工程と
を有することを特徴とする。
【００１４】請求項８の発明は、上記目的を達成するた
めに、第１の半導体基板の両主面にシリコン酸化膜から
成る緩衝層を形成する工程と、第２の半導体基板の接合
される側の主面にシリコン酸化膜から成る緩衝層を形成
する工程と、緩衝層の形成された第１の半導体基板の一
方の主面と第２の半導体基板の主面とを接合する工程
と、第１の半導体基板を加工して重り部を形成する工程
と、第２の半導体基板を加工して梁部を形成する工程と
を有することを特徴とする。
【００１５】
【作用】請求項１の発明の構成では、少なくとも重り部
が形成される第１の半導体基板の一方の主面に第２の半
導体基板を接合し、この第２の半導体基板に重り部を揺
動自在に指示する梁部を形成して成る加速度センサであ
って、第１の半導体基板の両主面に内部応力緩衝用の緩
衝層を形成したので、緩衝層によって第１の半導体基板
に加わる内部応力が緩和され、内部応力による第１の半
導体基板の反りが低減できる。
【００１６】請求項２の発明によれば、第１の半導体基
板の両主面にシリコン窒化膜から成る緩衝層を形成する
工程と、第１の半導体基板の一方の主面に緩衝層を介し
て第２の半導体基板を接合する工程と、第１の半導体基
板を加工して重り部を形成する工程と、第２の半導体基
板を加工して梁部を形成する工程とを有するので、第１
の半導体基板の両主面に形成された緩衝層により第１の
半導体基板に加わる内部応力が緩和され、製造時におけ
る第１の半導体基板の反りが低減でき、また、第１の半
導体基板と第２の半導体基板の接合面の微小な凹凸が緩
衝層によって吸収され、接合時の整合性を高めることが
でき、しかも、第１の半導体基板をエッチング加工する
際のエッチングマスクに緩衝層を利用することができ
る。
【００１７】請求項３の発明によれば、第１の半導体基
板の両主面にシリコン酸化膜から成る緩衝層を形成する
工程と、第１の半導体基板の一方の主面に緩衝層を介し
て第２の半導体基板を接合する工程と、第１の半導体基
板を加工して重り部を形成する工程と、第２の半導体基
板を加工して梁部を形成する工程とを有するので、第１
の半導体基板の両主面に形成された緩衝層により第１の
半導体基板に加わる内部応力が緩和され、製造時におけ
る第１の半導体基板の反りが低減でき、また、第１の半
導体基板と第２の半導体基板の接合面の微小な凹凸が緩
衝層によって吸収され、接合時の整合性を高めることが
でき、しかも、第１の半導体基板をエッチング加工する
際のエッチングマスクに緩衝層を利用することができ
る。
【００１８】請求項４の発明の構成では、少なくとも重
り部が形成される第１の半導体基板の一方の主面に第２
の半導体基板を接合し、この第２の半導体基板に重り部
を揺動自在に指示する梁部を形成して成る加速度センサ
であって、第１の半導体基板の両主面に内部応力緩衝用
の緩衝層を形成するとともに第１の半導体基板の反接合
面である他方の主面の緩衝層上にシリコン窒化膜を形成
して成るので、緩衝層によって第１の半導体基板に加わ
る内部応力が緩和され、内部応力による第１の半導体基
板の反りが低減できる。
【００１９】請求項５の発明によれば、第１の半導体基
板の両主面にシリコン酸化膜から成る緩衝層を形成する
工程と、第１の半導体基板の一方の主面に緩衝層を介し
て第２の半導体基板を接合する工程と、第１の半導体基
板の反接合面である他方の主面の緩衝層上にシリコン窒
化膜を形成する工程と、このシリコン窒化膜をマスクに
用いて第１の半導体基板を加工し重り部を形成する工程
と、第２の半導体基板を加工して梁部を形成する工程と
を有するので、シリコン窒化膜をマスクに用いることで
長時間のエッチングが可能となり、重り部の形状を精密
に形成することができる。
【００２０】請求項６の発明の構成では、少なくとも重
り部が形成される第１の半導体基板の一方の主面に第２
の半導体基板を接合し、この第２の半導体基板に重り部
を揺動自在に指示する梁部を形成して成る加速度センサ
であって、第１の半導体基板の両主面及び第２の半導体
基板の少なくとも接合される側の主面に内部応力緩衝用
の緩衝層を形成したので、緩衝層によって第１の半導体
基板に加わる内部応力が緩和され、内部応力による第１
の半導体基板の反りが低減できる。
【００２１】請求項７の発明によれば、第１の半導体基
板の両主面にシリコン窒化膜から成る緩衝層を形成する
工程と、第２の半導体基板の接合される側の主面にシリ
コン窒化膜から成る緩衝層を形成する工程と、緩衝層の
形成された第１の半導体基板の一方の主面と第２の半導
体基板の主面とを接合する工程と、第１の半導体基板を
加工して重り部を形成する工程と、第２の半導体基板を
加工して梁部を形成する工程とを有するので、第１の半
導体基板と第２の半導体基板の接合は各々の緩衝層を接
合すればよく、比較的に低温での接合が可能となり、製
造工程の簡略化を図ることができる。
【００２２】請求項８の発明によれば、第１の半導体基
板の両主面にシリコン酸化膜から成る緩衝層を形成する
工程と、第２の半導体基板の接合される側の主面にシリ
コン酸化膜から成る緩衝層を形成する工程と、緩衝層の
形成された第１の半導体基板の一方の主面と第２の半導
体基板の主面とを接合する工程と、第１の半導体基板を
加工して重り部を形成する工程と、第２の半導体基板を
加工して梁部を形成する工程とを有するので、第１の半
導体基板と第２の半導体基板の接合は各々の緩衝層を接
合すればよく、比較的に低温での接合が可能となり、製
造工程の簡略化を図ることができる。
【００２３】
【実施例】
（実施例１）図１は本発明の第１の実施例を示す図であ
る。本実施例における加速度センサは、従来技術におい
て説明した両持ち梁方式のセンサであって、ｘ軸、ｙ
軸、ｚ軸方向に感度を有する所謂３軸加速度センサであ
る。このような加速度センサは、一般に自動車、航空機
あるいは家電製品等に広く使用されている。
【００２４】この加速度センサは、重り部１が形成され
た第１の半導体基板１０と、梁部２が形成された薄肉の
第２の半導体基板１１とがシリコン窒化膜から成る緩衝
層１２を介して接合され貼り合わされて形成され、かつ
第１の半導体基板１０の反接合面にも同じくシリコン窒
化膜から成る緩衝層１２が形成されて成るものである。
【００２５】次に、本実施例の加速度センサの製造方法
を図２及び図３を参照して説明する。図２（ａ）に示す
ようなシリコン基板から成る第１の半導体基板１０の両
主面にプラズマＣＶＤあるいは減圧ＣＶＤなどの方法で
エッチングマスクとなるシリコン窒化膜１３を形成する
（同図（ｂ）参照）。第１の半導体基板１０の両主面に
形成されたシリコン窒化膜１３をフォトリソグラフィに
よりパターニングする（同図（ｃ）参照）。すなわち、
残ったシリコン窒化膜１３がそれぞれ第１の半導体基板
１０の両主面の緩衝層１２となる。
【００２６】そして、第１の半導体基板１０の両主面を
シリコン窒化膜１３（緩衝層１２）をマスクとして水酸
化カリウム（ＫＯＨ）水溶液、ＥＤＰ（エチレン・ジア
ミンピロカテコール）等により異方性エッチングして両
主面同時に１０μｍ程度の掘り込みを行い、凹所１４を
形成する（同図（ｄ）参照）。それから、第２の半導体
基板１１を第１の半導体基板１０の一方の主面に接合し
て貼り合わせる（同図（ｅ）参照）。このとき、従来の
製造方法では第１の半導体基板１０の接合面に形成され
たシリコン窒化膜１３を除去して接合していたが、本発
明ではシリコン窒化膜１３を除去せずに接合すること
で、第１及び第２の半導体基板１０，１１の間にシリコ
ン窒化膜１３を介在させて緩衝層１２としている。ここ
で、２枚の半導体基板１０，１１を接合する工程は１０
００℃以上の高温の熱処理が行われるため、従来のよう
に第１の半導体基板１０の一方の主面のみにマスク用の
シリコン窒化膜が形成された状態ではシリコン窒化膜の
内部応力によって第１の半導体基板１０に反りが生じて
しまうが、本発明のように第１の半導体基板１０の接合
面側のシリコン窒化膜１３を除去せずに第１の半導体基
板１０の両主面にシリコン窒化膜１３が形成された状態
で上記高温処理を行えば、このシリコン窒化膜１３が緩
衝層１２となり、内部応力を緩和させて第１の半導体基
板１０の反りが低減されることになり、結局、この貼り
合わせの工程における歩留りを向上させることができ
る。また、本実施例では、第１の半導体基板１０に凹所
１４を形成するためのマスク用のシリコン窒化膜１３を
緩衝層１２に用いているため、緩衝層を新たに形成する
必要がなく、尚且つ、第１の半導体基板１０の接合面の
シリコン窒化膜１３を除去する工程が不要となり、製造
工程の簡略化も図ることができる。
【００２７】接合後、第２の半導体基板１１を化学的エ
ッチング方法により１０μｍ程度まで薄膜化する（同図
（ｆ）参照）。なお、この工程においては時間制御また
は、第２の半導体基板１１にエピタキシャル層を有する
ウェハを用い、電解エッチングによりエピタキシャル層
のみを残すなどの方法で行うことができる。それから、
薄膜化された第２の半導体基板１１の主面にボロン等の
不純物を拡散またはイオン注入することで高濃度の不純
物層から成るコンタクト層１５を形成する（図３（ａ）
参照）。同じく第２の半導体基板１１の梁部２と成る部
分の主面にボロン等の不純物を拡散またはイオン注入す
ることで高濃度の不純物層から成るピエゾ抵抗１６を形
成する（同図（ｂ）参照）。なお、このピエゾ抵抗１６
における不純物濃度はコンタクト層１５のそれよりも低
い濃度でよい。そして、これらピエゾ抵抗１６及びコン
タクト層１５を覆うように第２の半導体基板１１の主面
に絶縁層１７を形成した後、この絶縁層１７にコンタク
ト窓を設けて各コンタクト層１５及びピエゾ抵抗１６と
電気的に接続された金属配線１８を形成する（同図
（ｃ）参照）。なお、この金属配線１８には金を用いる
のが望ましいが、金を用いる場合には基板との密着性を
高めるために、金と半導体基板との間にクロム層を形成
するのが望ましい。また、金に限らずアルミニウム、ク
ロム等を使用して金属配線１８を形成してもよい。ここ
で、この金属配線１８を後工程の異方性エッチングから
保護するためにシリコン窒化膜の保護膜１９を形成する
（同図（ｄ）参照）。
【００２８】そして、ＫＯＨ等の強アルカリ溶液により
緩衝層１２であるシリコン窒化膜１３をマスクにして第
１の半導体基板１０を裏面（反接合面側の主面）から異
方性エッチングし、第１の半導体基板１０を分離して第
２の半導体基板１１に支持された重り部１を形成する
（同図（ｅ）参照）。最後に、ＲＩＥ（反応性ドライエ
ッチング）等のドライエッチングにより第２の半導体基
板１１にスリット２０を形成して部分的に切り離すこと
で梁部２を形成し（同図（ｆ）参照）、重り部１が薄肉
の梁部２にのみ支持された構造を有する加速度センサが
完成する。
【００２９】上述した本実施例の製造方法によれば、第
１の半導体基板１０の両主面にシリコン窒化膜１３から
成る緩衝層１２が形成されているため、応力緩和により
第１の半導体基板１０の反りが低減され、第１及び第２
の半導体基板１０，１１の接合（貼り合わせ）が安定し
て行うことができ、これにより接合工程における歩留り
を向上させることができる。また、接合面に形成された
緩衝層１２によって第１及び第２の半導体基板１０，１
１の接合面の微少な凹凸が埋められて吸収されることに
なり、接合時の整合性を高めることができる。しかも、
緩衝層１２として第１の半導体基板１０のマスク用のシ
リコン窒化膜１３を用いたため、新たに緩衝層１２を形
成する工程を増やす必要がないだけでなく、接合面のシ
リコン窒化膜１３を除去する工程が不要となって製造工
程の簡略化を図ることもできる。なお、第１の半導体基
板１０の反接合面側の主面に形成された緩衝層１２は、
従来同様に重り部１を形成する際のエッチングマスクと
して使用できる。
【００３０】なお、本実施例の製造方法においては、緩
衝層１２をシリコン窒化膜により形成したが、これに限
らず、例えば第１の半導体基板１０の接合側の主面を熱
酸化することでシリコン酸化膜を形成し、このシリコン
酸化膜を緩衝層に用いてもよい。すなわち、第１及び第
２の半導体基板１０，１１の接合はシリコン基板とシリ
コン窒化膜との接合ではなく、シリコン基板とシリコン
酸化膜との接合により行われることなる。ここで、接合
後に第１の半導体基板１０を異方性エッチングする工程
において、一般にＫＯＨによる長時間のエッチングでは
シリコン酸化膜もエッチングされてしまうので、ＥＤＰ
などをエッチャントに用いるのが望ましい。
【００３１】上述のようにして製造された加速度センサ
は、スリット２０によって第２の半導体基板１１から一
部切り離されて形成された４つの梁部２により重り部１
が揺動自在に支持されており、図４（ａ）（ｂ）に示す
ように、印加される加速度の方向によって各梁部２の撓
む方向及び量が変化するので、この撓みに応じた変化量
をピエゾ抵抗１６の抵抗値変化として取り出すことでｘ
軸、ｙ軸及びｚ軸の３軸方向の加速度を検出することが
できる。なお、ピエゾ抵抗１６の抵抗値変化による加速
度の検出は、ピエゾ抵抗１６によりブリッジ回路を形成
する方法のように周知の方法を用いて行えばよく、詳し
い説明は省略する。
【００３２】本実施例の構成では、第１の半導体基板１
０の両主面にシリコン窒化膜１３から成る緩衝層１２が
形成されているので、内部応力による第１の半導体基板
１０の反りを低減させることができる。 （実施例２）図５及び図６は本発明の第２の実施例にお
ける製造方法を説明するための図である。以下、図５及
び図６を参照して本実施例の製造方法を説明する。な
お、実施例１と共通する部分には同一の符号を付し、詳
細な説明は省略する。
【００３３】まず、シリコン基板から成る第１の半導体
基板１０の両主面にシリコン酸化膜２１を形成しパター
ニングする（図５（ａ）〜（ｃ）参照）までの工程は実
施例１とほぼ共通である。次に、本実施例では第１の半
導体基板１０の接合面である主面のみをシリコン酸化膜
２１をマスクとして異方性エッチングして１０μｍ程度
の堀り込みを行って凹所１４を形成する（同図（ｄ）参
照）。このように、本実施例では第１の半導体基板１０
の一方の主面（接合面）のみを異方性エッチングするた
め、エッチングされない他方の主面はレジストなどで保
護するようになっている。なお、第１の半導体基板１０
の両主面に形成されたシリコン酸化膜２１が本実施例の
場合の緩衝層２２と成る。
【００３４】それから、１０００℃以上の熱処理により
第２の半導体基板１１を第１の半導体基板１０の一方の
主面に接合して貼り合わせる（同図（ｅ）参照）。その
後、第１の半導体基板１０の反接合面である主面にマス
ク用のシリコン窒化膜２３を略全面に形成し（同図
（ｆ）参照）、さらに、第２の半導体基板１１を化学的
エッチング方法により１０μｍ程度まで薄膜化する（同
図（ｇ）参照）。
【００３５】次に、薄膜化された第２の半導体基板１１
の主面にボロン等の不純物を拡散またはイオン注入する
ことで、高濃度の不純物層から成るコンタクト層１５及
びピエゾ抵抗１６を形成する（図６（ａ）（ｂ）参
照）。そして、これらピエゾ抵抗１６及びコンタクト層
１５を覆うように第２の半導体基板１１の主面に絶縁層
１７を形成した後、この絶縁層１７にコンタクト窓を設
けて各コンタクト層１５及びピエゾ抵抗１６と電気的に
接続された金属配線１８を形成する。それから、シリコ
ン窒化膜２３をシリコン酸化膜２１にアライメントする
ためにフォトリソグラフィによるパターニングを行い、
第１の半導体基板１０の裏面（反接合面）のシリコン窒
化膜２３を除去する（同図（ｃ）参照）。また、金属配
線１８を後工程の異方性エッチングから保護するために
シリコン窒化膜の保護膜１９を形成する（同図（ｄ）参
照）。そして、ＫＯＨ等の強アルカリ溶液によりシリコ
ン窒化膜２３をマスクにして第１の半導体基板１０を裏
面（反接合面）から異方性エッチングし（３９０μｍ程
度）、第１の半導体基板１０を分離して第２の半導体基
板１１に支持された重り部１を形成する（同図（ｅ）参
照）。すなわち、本実施例では、このシリコン窒化膜２
３を第１の半導体基板１０を裏面（反接合面）側から異
方性エッチングする際のマスクとして利用しているので
ある。このようにシリコン酸化膜２１ではなくシリコン
窒化膜２３をマスクに用いているのは、シリコン酸化膜
２１の緩衝層２２はＫＯＨのようなエッチャントに対し
ては充分なマスクの機能を果たすことができないためで
ある。また、シリコン窒化膜２３の代わりにシリコン酸
化膜２１の緩衝層２２の上にレジストを塗布してマスク
する方法もあるが、パターニングされて１０μｍ程度の
段差を有するシリコン酸化膜２１の緩衝層２２にレジス
トを均一に塗布するのが難しいという欠点があり、本実
施例のようにシリコン窒化膜２３をマスクとすればフォ
トリソフラフィによって精度良くパターニングすること
ができるという利点がある。
【００３６】最後に、ＲＩＥ（反応性ドライエッチン
グ）等のドライエッチングにより第２の半導体基板１１
にスリット２０を形成して部分的に切り離すことで梁部
２を形成し、重り部１が薄肉の梁部２にのみ支持された
構造を有する加速度センサが完成する（同図（ｆ）参
照）。本実施例によると、第１の半導体基板１０の両主
面に形成されたシリコン酸化膜２１を緩衝層２２にする
ことで基板の反りを低減するとともに、第１の半導体基
板１０をエッチング加工する際のマスクにはシリコン窒
化膜２３を用いたため、接合工程における歩留りを向上
できるだけでなく、重り部１の形状をマスクに忠実に形
成することで検出感度の向上が図れ、しかも、第１の半
導体基板１０の異方性エッチングにおけるエッチャント
としてＥＤＰの代わりにＫＯＨを使用することができ、
製造工程の簡略化及びコストダウンも図れる。なお、本
実施例ではシリコン酸化膜２１を緩衝層２２としたが、
第１の半導体基板１０の両主面にシリコン窒化膜を形成
し、これを緩衝層としてもよい。
【００３７】（実施例３）図７及び図８は本発明の第３
の実施例における製造方法を説明するための図である。
以下、図７及び図８を参照して本実施例の製造方法を説
明する。なお、本実施例は、その構造及び製造方法にお
いて実施例１とほぼ共通するので、共通する部分には同
一の符号を付して説明は省略し、本実施例の特徴となる
部分についてのみ説明する。
【００３８】本実施例は、第１の半導体基板１０の両主
面に緩衝層１２となるシリコン窒化膜１３を形成すると
ともに、第２の半導体基板１１の両主面にもシリコン窒
化膜２４から成る緩衝層２５を形成した点に特徴があ
る。すなわち、図７（ｅ）に示すように第１の半導体基
板１０と第２の半導体基板１１を接合して貼り合わせる
工程では、実施例１の場合には第１の半導体基板１０の
シリコン窒化膜１３と第２の半導体基板１１（シリコ
ン）とを１０００℃以上の高温処理で接合する工程が必
要であるのに対して、本実施例では第１及び第２の半導
体基板１０，１１のシリコン窒化膜１３，２４同士を接
合するため、４００℃程度の低温処理での接合が可能と
なる。また、実施例１のようにシリコンとシリコン窒化
膜などの異種材料の接合（貼り合わせ）では各表面の原
子問距離の違いから接合界面でのボイドが発生しやすい
が、本実施例ではシリコン窒化膜１３，２４同士の同種
の接合（貼り合わせ）のためボイドの発生を低減するこ
とが可能である。なお、図７及び図８に示した他の工程
については実施例１と共通であるので説明は省略する。
【００３９】（実施例４）図９及び図１０は本発明の第
４の実施例における製造方法を説明するための図であ
る。以下、図９及び図１０を参照して本実施例の製造方
法を説明する。なお、本実施例は、その構造及び製造方
法において実施例２とほぼ共通するので、共通する部分
には同一の符号を付して説明は省略し、本実施例の特徴
となる部分についてのみ説明する。
【００４０】本実施例は、第１の半導体基板１０の両主
面に緩衝層２２となるシリコン酸化膜２１を形成すると
ともに、第２の半導体基板１１の両主面にもシリコン酸
化膜２６から成る緩衝層２７を形成した点に特徴があ
る。すなわち、図９（ｅ）に示すように第１の半導体基
板１０と第２の半導体基板１１を接合して貼り合わせる
工程では、実施例２の場合には第１の半導体基板１０の
シリコン酸化膜２１と第２の半導体基板１１（シリコ
ン）とを１０００℃以上の高温処理で接合する工程が必
要であるのに対して、本実施例では第１及び第２の半導
体基板１０，１１のシリコン酸化膜２１，２６同士を接
合するため、実施例２の場合に比較して低温処理での接
合が可能となる。また、実施例２のようにシリコンとシ
リコン酸化膜などの異種材料の接合（貼り合わせ）では
各表面の原子問距離の違いから接合界面でのボイドが発
生しやすいが、本実施例ではシリコン酸化膜２１，２６
同士の同種の接合（貼り合わせ）のためボイドの発生を
低減することが可能である。なお、図９及び図１０に示
した他の工程については実施例２と共通であるので説明
は省略する。
【００４１】
【発明の効果】請求項１の発明は、少なくとも重り部が
形成される第１の半導体基板の一方の主面に第２の半導
体基板を接合し、この第２の半導体基板に重り部を揺動
自在に指示する梁部を形成して成る加速度センサであっ
て、第１の半導体基板の両主面に内部応力緩衝用の緩衝
層を形成したので、緩衝層によって第１の半導体基板に
加わる内部応力が緩和され、内部応力による第１の半導
体基板の反りが低減できるという効果がある。
【００４２】請求項２の発明は、第１の半導体基板の両
主面にシリコン窒化膜から成る緩衝層を形成する工程
と、第１の半導体基板の一方の主面に緩衝層を介して第
２の半導体基板を接合する工程と、第１の半導体基板を
加工して重り部を形成する工程と、第２の半導体基板を
加工して梁部を形成する工程とを有するので、第１の半
導体基板の両主面に形成された緩衝層により第１の半導
体基板に加わる内部応力が緩和され、製造時における第
１の半導体基板の反りが低減でき、また、第１の半導体
基板と第２の半導体基板の接合面の微小な凹凸が緩衝層
によって吸収され、接合時の整合性を高めることがで
き、製造時の歩留りを向上させることができるという効
果がある。しかも、第１の半導体基板をエッチング加工
する際のエッチングマスクに緩衝層を利用することがで
き、製造工程の簡略化を図ることができるという効果が
ある。
【００４３】請求項３の発明は、第１の半導体基板の両
主面にシリコン酸化膜から成る緩衝層を形成する工程
と、第１の半導体基板の一方の主面に緩衝層を介して第
２の半導体基板を接合する工程と、第１の半導体基板を
加工して重り部を形成する工程と、第２の半導体基板を
加工して梁部を形成する工程とを有するので、第１の半
導体基板の両主面に形成された緩衝層により第１の半導
体基板に加わる内部応力が緩和され、製造時における第
１の半導体基板の反りが低減でき、また、第１の半導体
基板と第２の半導体基板の接合面の微小な凹凸が緩衝層
によって吸収され、接合時の整合性を高めることがで
き、製造時の歩留りを向上させることができるという効
果がある。しかも、第１の半導体基板をエッチング加工
する際のエッチングマスクに緩衝層を利用することがで
き、製造工程の簡略化を図ることができるという効果が
ある。
【００４４】請求項４の発明は、少なくとも重り部が形
成される第１の半導体基板の一方の主面に第２の半導体
基板を接合し、この第２の半導体基板に重り部を揺動自
在に指示する梁部を形成して成る加速度センサであっ
て、第１の半導体基板の両主面に内部応力緩衝用の緩衝
層を形成するとともに第１の半導体基板の反接合面であ
る他方の主面の緩衝層上にシリコン窒化膜を形成して成
るので、緩衝層によって第１の半導体基板に加わる内部
応力が緩和され、内部応力による第１の半導体基板の反
りが低減できるという効果がある。
【００４５】請求項５の発明は、第１の半導体基板の両
主面にシリコン酸化膜から成る緩衝層を形成する工程
と、第１の半導体基板の一方の主面に緩衝層を介して第
２の半導体基板を接合する工程と、第１の半導体基板の
反接合面である他方の主面の緩衝層上にシリコン窒化膜
を形成する工程と、このシリコン窒化膜をマスクに用い
て第１の半導体基板を加工し重り部を形成する工程と、
第２の半導体基板を加工して梁部を形成する工程とを有
するので、シリコン窒化膜をマスクに用いることで長時
間のエッチングが可能となり、重り部の形状を精密に形
成することができ、製造時の歩留りの向上と加速度の検
出感度の向上を同時に図ることができるという効果があ
る。
【００４６】請求項６の発明は、少なくとも重り部が形
成される第１の半導体基板の一方の主面に第２の半導体
基板を接合し、この第２の半導体基板に重り部を揺動自
在に指示する梁部を形成して成る加速度センサであっ
て、第１の半導体基板の両主面及び第２の半導体基板の
少なくとも接合される側の主面に内部応力緩衝用の緩衝
層を形成したので、緩衝層によって第１の半導体基板に
加わる内部応力が緩和され、内部応力による第１の半導
体基板の反りが低減できるという効果がある。
【００４７】請求項７の発明は、第１の半導体基板の両
主面にシリコン窒化膜から成る緩衝層を形成する工程
と、第２の半導体基板の接合される側の主面にシリコン
窒化膜から成る緩衝層を形成する工程と、緩衝層の形成
された第１の半導体基板の一方の主面と第２の半導体基
板の主面とを接合する工程と、第１の半導体基板を加工
して重り部を形成する工程と、第２の半導体基板を加工
して梁部を形成する工程とを有するので、第１の半導体
基板と第２の半導体基板の接合は各々の緩衝層を接合す
ればよく、比較的に低温での接合が可能となり、製造時
の歩留りをさらに向上させることができるとともに、製
造工程の簡略化を図ることができるという効果がある。
【００４８】請求項８の発明は、第１の半導体基板の両
主面にシリコン酸化膜から成る緩衝層を形成する工程
と、第２の半導体基板の接合される側の主面にシリコン
酸化膜から成る緩衝層を形成する工程と、緩衝層の形成
された第１の半導体基板の一方の主面と第２の半導体基
板の主面とを接合する工程と、第１の半導体基板を加工
して重り部を形成する工程と、第２の半導体基板を加工
して梁部を形成する工程とを有するので、第１の半導体
基板と第２の半導体基板の接合は各々の緩衝層を接合す
ればよく、比較的に低温での接合が可能となり、製造時
の歩留りをさらに向上させることができるとともに、製
造工程の簡略化を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１を示す図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ’線側面断面図、（ｃ）は
同図（ａ）のＢ−Ｂ’線側面断面図である。
【図２】同上の製造工程を説明するための図である。
【図３】同上の製造工程を説明するための図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は同上の動作を説明するため
の図である。
【図５】実施例２の製造工程を説明するための図であ
る。
【図６】同上の製造工程を説明するための図である。
【図７】実施例３の製造工程を説明するための図であ
る。
【図８】同上の製造工程を説明するための図である。
【図９】実施例４の製造工程を説明するための図であ
る。
【図１０】同上の製造工程を説明するための図である。
【図１１】（ａ）及び（ｂ）は一般的な加速度センサの
動作を説明するための図である。
【図１２】従来例の製造工程を説明するための図であ
る。
【図１３】同上の製造工程を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 重り部 ２ 梁部 １０ 第１の半導体基板 １１ 第２の半導体基板 １２ 緩衝層 １３ シリコン窒化膜 ２０ スリット

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも重り部が形成される第１の半
    導体基板の一方の主面に第２の半導体基板を接合し、こ
    の第２の半導体基板に重り部を揺動自在に指示する梁部
    を形成して成る加速度センサであって、第１の半導体基
    板の両主面に内部応力緩衝用の緩衝層を形成したことを
    特徴とする加速度センサ。
  2. 【請求項２】 第１の半導体基板の両主面にシリコン窒
    化膜から成る緩衝層を形成する工程と、第１の半導体基
    板の一方の主面に緩衝層を介して第２の半導体基板を接
    合する工程と、第１の半導体基板を加工して重り部を形
    成する工程と、第２の半導体基板を加工して梁部を形成
    する工程とを有することを特徴とする加速度センサの製
    造方法。
  3. 【請求項３】 第１の半導体基板の両主面にシリコン酸
    化膜から成る緩衝層を形成する工程と、第１の半導体基
    板の一方の主面に緩衝層を介して第２の半導体基板を接
    合する工程と、第１の半導体基板を加工して重り部を形
    成する工程と、第２の半導体基板を加工して梁部を形成
    する工程とを有することを特徴とする加速度センサの製
    造方法。
  4. 【請求項４】 少なくとも重り部が形成される第１の半
    導体基板の一方の主面に第２の半導体基板を接合し、こ
    の第２の半導体基板に重り部を揺動自在に指示する梁部
    を形成して成る加速度センサであって、第１の半導体基
    板の両主面に内部応力緩衝用の緩衝層を形成するととも
    に第１の半導体基板の反接合面である他方の主面の緩衝
    層上にシリコン窒化膜を形成して成ることを特徴とする
    加速度センサ。
  5. 【請求項５】 第１の半導体基板の両主面にシリコン酸
    化膜から成る緩衝層を形成する工程と、第１の半導体基
    板の一方の主面に緩衝層を介して第２の半導体基板を接
    合する工程と、第１の半導体基板の反接合面である他方
    の主面の緩衝層上にシリコン窒化膜を形成する工程と、
    このシリコン窒化膜をマスクに用いて第１の半導体基板
    を加工し重り部を形成する工程と、第２の半導体基板を
    加工して梁部を形成する工程とを有することを特徴とす
    る加速度センサの製造方法。
  6. 【請求項６】 少なくとも重り部が形成される第１の半
    導体基板の一方の主面に第２の半導体基板を接合し、こ
    の第２の半導体基板に重り部を揺動自在に指示する梁部
    を形成して成る加速度センサであって、第１の半導体基
    板の両主面及び第２の半導体基板の少なくとも接合され
    る側の主面に内部応力緩衝用の緩衝層を形成したことを
    特徴とする加速度センサ。
  7. 【請求項７】 第１の半導体基板の両主面にシリコン窒
    化膜から成る緩衝層を形成する工程と、第２の半導体基
    板の接合される側の主面にシリコン窒化膜から成る緩衝
    層を形成する工程と、緩衝層の形成された第１の半導体
    基板の一方の主面と第２の半導体基板の主面とを接合す
    る工程と、第１の半導体基板を加工して重り部を形成す
    る工程と、第２の半導体基板を加工して梁部を形成する
    工程とを有することを特徴とする加速度センサの製造方
    法。
  8. 【請求項８】 第１の半導体基板の両主面にシリコン酸
    化膜から成る緩衝層を形成する工程と、第２の半導体基
    板の接合される側の主面にシリコン酸化膜から成る緩衝
    層を形成する工程と、緩衝層の形成された第１の半導体
    基板の一方の主面と第２の半導体基板の主面とを接合す
    る工程と、第１の半導体基板を加工して重り部を形成す
    る工程と、第２の半導体基板を加工して梁部を形成する
    工程とを有することを特徴とする加速度センサの製造方
    法。
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