JPH0918015A - 半導体力学量センサの製造方法 - Google Patents

半導体力学量センサの製造方法

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JPH0918015A JP7161065A JP16106595A JPH0918015A JP H0918015 A JPH0918015 A JP H0918015A JP 7161065 A JP7161065 A JP 7161065A JP 16106595 A JP16106595 A JP 16106595A JP H0918015 A JPH0918015 A JP H0918015A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】新規な手法を用いて、犠牲層エッチングにより
梁構造の可動部を形成する際において可動部の基板への
固着を防止することができる半導体力学量センサの製造
方法を提供する。 【構成】ＬＰＣＶＤ法によりシリコン基板１の上に配線
（ポリシリコン薄膜）２を成膜する。この際、６２０℃
程度の低温にて行うことにより表面に凹凸部３を形成す
る。その上に犠牲層としてのシリコン酸化膜を形成する
とともに、その上に可動部形成用薄膜としてのポリシリ
コン薄膜を成膜し、ポリシリコン薄膜の下のシリコン酸
化膜をウェットエッチングにより除去して可動部５を形
成する。その結果、薄膜よりなる梁構造の可動部５がシ
リコン基板１の上方に所定の間隔を隔てて配置される。
エッチング液との置換液が可動部５と基板との間に入り
可動部５が基板に引っ張られるが、凹凸部３により可動
部５の固着が回避される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、薄膜よりなる梁構造
の可動部を有する半導体力学量センサに係り、例えば、
加速度，ヨーレート，振動等の力学量を検出するための
半導体力学量センサの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体加速度センサの小型化、低
価格化の要望が高まっている。このため、特表平４−５
０４００３号公報にてポシシリコンを電極として用いた
差動容量式半導体加速度センサが示されている。この種
のセンサを図３８，３９を用いて説明する。図３８にセ
ンサの平面を示すとともに、図３９に図３８のＩ−Ｉ断
面を示す。
【０００３】シリコン基板５０の上方には所定間隔を隔
てて梁構造の可動部５１が配置されている。ポリシリコ
ン薄膜よりなる可動部５１は、梁部５２，５３，５４，
５５と重り部５６と可動電極部５７とからなる。可動部
５１は、アンカー部５８，５９，６０，６１にてシリコ
ン基板５０の上面に固定されている。つまり、アンカー
部５８，５９，６０，６１から梁部５２，５３，５４，
５５が延設され、この梁部５２，５３，５４，５５に重
り部５６が支持されている。この重り部５６に可動電極
部５７が突設されている。一方、シリコン基板５０上に
は、１つの可動電極部５７に対し固定電極６２が２つ対
向するように配置されている。そして、シリコン基板５
０の表面に平行な方向（図３８においてＧにて示す方
向）に加速度が加わった場合、可動電極部５７と固定電
極６２との間の静電容量において片側の静電容量が増
え、もう一方は減る構造となっている。
【０００４】このセンサの製造は、図４０に示すよう
に、シリコン基板５０の上にシリコン酸化膜等の犠牲層
６３を形成するとともに犠牲層６３におけるアンカー部
となる箇所に開口部６４を形成する。その後、図４１に
示すように、犠牲層６３の上に可動部となるポリシリコ
ン薄膜６５を堆積し、所望のパターン形状にする。そし
て、エッチング液にてアンカー部を除くポリシリコン薄
膜６５の下の犠牲層６３を除去して、図４２に示すよう
に、基板５０の上方に可動部５１を所定間隔を隔てて配
置する。
【０００５】このウェットエッチングによる犠牲層の除
去工程を、より詳細に説明すると、図４３に示すよう
に、シリコン基板５０をエッチング液６６に浸し、犠牲
層６３のエッチングを行った後に、図４４に示すよう
に、シリコン基板５０を純水６７に浸し、シリコン基板
５０の表面に付いているエッチング液６６と純水６７と
を置換する。さらに、シリコン基板５０を純水６７の中
から取り出し、乾燥する。その結果、図４２に示すよう
になる。
【０００６】ところが、この純水の乾燥のときに、図４
５に示すように、シリコン基板５０と可動部５１との間
に純水６８が残り、この純水６８の表面張力により可動
部５１がシリコン基板５０の表面に引っ張られる。その
結果、図４６に示すように、可動部５１がシリコン基板
５０の表面に固着してしまう。
【０００７】これを回避する技術が、特開平４−２８６
１６５号公報にて開示されている。これは、基板を（Ｈ
Ｆ＋ＣＨ3 ＣＯＯＨ＋ＨＮＯ3 ）溶液に浸すことによ
り、基板の表面に凹凸を形成し、この基板上に犠牲層お
よびポリシリコン薄膜（可動部形成用薄膜）を形成し、
犠牲層エッチングにより梁構造の可動部としている。つ
まり、基板側の上面に凹凸を形成して平坦面同志が近接
して配置された際における表面張力の影響を緩和するよ
うにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
すると、基板の表面に凹凸を形成するために基板を（Ｈ
Ｆ＋ＣＨ3 ＣＯＯＨ＋ＨＮＯ3 ）溶液に浸す際に基板に
はダメージが入ってしまう。つまり、例えば、基板の表
層部に半導体素子（トランジスタ等）を形成しようとす
る際に好ましくないものとなってしまう。
【０００９】そこで、この発明の目的は、新規な手法を
用いて、犠牲層エッチングにより梁構造の可動部を形成
する際において可動部の基板への固着を防止することが
できる半導体力学量センサの製造方法を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、半導体基板と、前記半導体基板の上方に所定の間隔
を隔てて配置され、力学量の作用により変位する、薄膜
よりなる梁構造の可動部とを備えた半導体力学量センサ
の製造方法であって、平坦な半導体基板の表面に、少な
くとも前記半導体基板と可動部との間隔が最も小さくな
る領域に凹凸部を有する下地用膜を形成する第１工程
と、前記下地用膜の上に犠牲層を形成するとともに、そ
の犠牲層の上に可動部形成用薄膜を成膜する第２工程
と、前記可動部形成用薄膜の下の犠牲層をエッチングに
より除去して梁構造の可動部を形成する第３工程とを備
えた半導体力学量センサの製造方法をその要旨とする。
【００１１】請求項２に記載の発明は、半導体基板と、
前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて配置され、
力学量の作用により変位する、薄膜よりなる梁構造の可
動部とを備えた半導体力学量センサの製造方法であっ
て、半導体基板の表面に、少なくとも前記半導体基板と
可動部との間隔が最も小さくなる領域に凹凸部を有する
犠牲層を形成する第１工程と、前記犠牲層の上に可動部
形成用薄膜を成膜する第２工程と、前記可動部形成用薄
膜の下の犠牲層をエッチングにより除去して、前記凹凸
部により形成された凹凸部を下面とする梁構造の可動部
を形成する第３工程とを備えた半導体力学量センサの製
造方法をその要旨とする。
【００１２】請求項３に記載の発明は、半導体基板と、
前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて配置され、
力学量の作用により変位する、薄膜よりなる梁構造の可
動部とを備えた半導体力学量センサの製造方法であっ
て、半導体基板の表面に、少なくとも前記半導体基板と
可動部との間隔が最も小さくなる領域に凹凸部を有する
下地用膜を形成する第１工程と、前記下地用膜の上に、
少なくとも前記凹凸部に対応する領域に凹凸部を有する
犠牲層を形成する第２工程と、前記犠牲層の上に可動部
形成用薄膜を成膜する第３工程と、前記可動部形成用薄
膜の下の犠牲層をエッチングにより除去して梁構造の可
動部を形成する第４工程とを備えた半導体力学量センサ
の製造方法をその要旨とする。
【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項１又は３
に記載の発明での前記下地用膜がポリシリコン薄膜であ
る半導体力学量センサの製造方法をその要旨とする。請
求項５に記載の発明は、請求項１又は３に記載の発明で
の前記下地用膜が配線材である半導体力学量センサの製
造方法をその要旨とする。
【００１４】請求項６に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において対向する前記凹凸部は凹凸の形状が異な
る、あるいは、凹凸の形状が同じでも山と谷とが一致し
ないようにズラして配置されているものである半導体力
学量センサの製造方法をその要旨とする。
【００１５】
【作用】請求項１に記載の発明によれば、第１工程によ
り、平坦な半導体基板の表面に、少なくとも半導体基板
と可動部との間隔が最も小さくなる領域に凹凸部を有す
る下地用膜が形成され、第２工程により、下地用膜の上
に犠牲層が形成されるとともに、その犠牲層の上に可動
部形成用薄膜が成膜され、第３工程により、可動部形成
用薄膜の下の犠牲層がエッチングにより除去されて梁構
造の可動部が形成される。このとき、少なくとも半導体
基板と可動部との間隔が最も小さくなる領域における下
地用膜に凹凸部が形成されているので、エッチング液と
の置換液（純水等）もしくは洗浄液等により可動部が半
導体基板に固着することが回避される。
【００１６】請求項２に記載の発明によれば、第１工程
により、半導体基板の表面に、少なくとも半導体基板と
可動部との間隔が最も小さくなる領域に凹凸部を有する
犠牲層が形成され、第２工程により、犠牲層の上に可動
部形成用薄膜が成膜され、第３工程により、可動部形成
用薄膜の下の犠牲層がエッチングにより除去されて、凹
凸部を下面とする梁構造の可動部が形成される。このと
き、少なくとも半導体基板と可動部との間隔が最も小さ
くなる領域における可動部に凹凸部が形成されているの
で、エッチング液との置換液（純水等）もしくは洗浄液
等により可動部が半導体基板に固着することが回避され
る。
【００１７】請求項３に記載の発明によれば、第１工程
により、半導体基板の表面に、少なくとも半導体基板と
可動部との間隔が最も小さくなる領域に凹凸部を有する
下地用膜が形成され、第２工程により、下地用膜の上
に、少なくとも前記凹凸部に対応する領域に凹凸部を有
する犠牲層が形成され、第３工程により、犠牲層の上に
可動部形成用薄膜が成膜され、第４工程により、可動部
形成用薄膜の下の犠牲層がエッチングにより除去されて
梁構造の可動部が形成される。このとき、少なくとも半
導体基板と可動部との間隔が最も小さくなる領域におけ
る対向面に凹凸部が形成されているので、エッチング液
との置換液（純水等）もしくは洗浄液等により可動部が
半導体基板に固着することが回避される。
【００１８】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
又は３に記載の発明の作用に加え、下地用膜はポリシリ
コン薄膜であるので、成膜条件として成膜温度を下げた
状態で成膜することにより凹凸部を形成することが可能
となり、容易に凹凸部が形成される。つまり、成膜条件
を変えることにより凹凸部を有する下地用膜が形成さ
れ、従来方法のように、基板表面に凹凸を形成するため
の特別の工程を設けることなく容易に可動部の固着防止
が行われる。
【００１９】請求項５に記載の発明によれば、請求項１
又は３に記載の発明の作用に加え、下地用膜は配線材で
あるので、専用の膜を用いることなく製造が容易とな
る。請求項６に記載の発明によれば、請求項３に記載の
発明の作用に加え、第４工程での犠牲層エッチングの際
に、対向する凹凸部は凹凸の形状が異なる、あるいは、
凹凸の形状が同じでも山と谷とが一致しないようにズラ
して配置され、対向する凹凸部が密着することは無く、
固着が確実に回避される。
【００２０】
【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
を図面に従って説明する。
【００２１】図１は、本実施例の半導体加速度センサの
平面図を示す。又、図２には図１のＡ−Ａ断面面を示
し、図３には図１のＢ−Ｂ断面を示し、図４には図１の
Ｃ−Ｃ断面を示す。
【００２２】図１において、Ｐ型シリコン基板１上に、
可動部５およびアンカー部６が形成された可動部形成領
域（センサエレメント形成領域）Ｚ１と信号処理等を行
う周辺回路形成領域Ｚ２とを有している。
【００２３】可動部形成領域（センサエレメント形成領
域）Ｚ１におけるシリコン基板１上にはポリシリコン薄
膜よりなる配線用薄膜（以下、単に配線という）２が形
成されている。この配線２は、可動部５およびアンカー
部６の形成領域に形成され、配線（ポリシリコン薄膜）
２の上面には凹凸部３が全面に形成されている。配線２
上には、ポリシリコン薄膜よりなる可動部５が架設され
ている。この可動部５は、４本の梁部７と重り部８と可
動ゲート電極部９，１０とからなる。可動部５は、４本
のアンカー部６により固定され、シリコン基板１（配線
２）の上方に所定の間隔を隔てて配置されている。アン
カー部６は、可動部５と同じくポリシリコン薄膜よりな
り、可動部５と一体となっている。より詳しくは、配線
２の上には４本のアンカー部６が配置され、アンカー部
６から帯状の４本の梁部７が延び、四角形状の重り部８
が支持されている。重り部８には長方形状の可動ゲート
電極部９，１０が相反する方向に突設されている。そし
て、梁構造の可動部５（可動ゲート電極部９，１０）
は、シリコン基板１の表面に垂直な方向と平行な方向と
に変位できるようになっている。
【００２４】図４に示すように、可動部５の可動ゲート
電極部１０の下方でのシリコン基板１上にはゲート絶縁
膜としてのシリコン酸化膜４が形成されるとともに、可
動ゲート電極部１０に対しその両側にＮ型不純物拡散層
よりなるソース・ドレイン部としての固定電極１２，１
３が形成されている。同様に、図１に示すように、可動
部５の可動ゲート電極部９の下方でのシリコン基板１に
は、可動ゲート電極部９に対しその両側にＮ型不純物拡
散層よりなるソース・ドレイン部としての固定電極１
４，１５が形成されている。図４に示すように、シリコ
ン基板１における固定電極１２，１３間にはチャネル領
域１６が形成され、同チャネル領域１６はシリコン基板
１と可動ゲート電極部１０との間に電圧を印加すること
により生じたものである。そして、固定電極１２，１３
間に電圧を印加することによりこのチャネル領域１６に
ドレイン電流が流れる。同様に、シリコン基板１におけ
る固定電極１４，１５間にはチャネル領域（図示略）が
形成され、同チャネル領域はシリコン基板１と可動ゲー
ト電極部９との間に電圧を印加することにより生じたも
のである。そして、固定電極１４，１５間に電圧を印加
することによりこのチャネル領域にドレイン電流が流れ
る。
【００２５】図１，３に示すように、可動部５の重り部
８には上下に貫通する開口部１１が多数設けられ、この
開口部１１により、後述する犠牲層エッチングの際のエ
ッチング液が浸透しやすくなっている。
【００２６】周辺回路形成領域Ｚ２にはトランジスタ等
からなる回路が形成されている。そして、周辺回路と可
動部５とが配線２にて接続されている。又、周辺回路と
固定電極１２，１３，１４，１５とが電気的に接続され
ている。
【００２７】次に、この半導体加速度センサの動作を説
明する。可動部５とシリコン基板１との間、および固定
電極１２，１３（１４，１５）間に電圧をかけると、チ
ャネル領域１６が形成され、固定電極１２，１３（１
４，１５）間に電流が流れる。ここで、本半導体加速度
センサが加速度を受けて、図１に示すＸ+ 方向（基板１
の表面に平行な方向）に可動ゲート電極部９，１０（可
動部５）が変位した場合には、固定電極間のチャネル領
域の面積（トランジスタでいうチャネル幅）が変わるこ
とにより、固定電極１２，１３に流れる電流は減少し、
固定電極１４，１５に流れる電流は増大する。又、図１
に示すＸ- 方向（基板１の表面に平行な方向）に可動ゲ
ート電極部９，１０（可動部５）が変位した場合には、
固定電極間のチャネル領域の面積（トランジスタでいう
チャネル幅）が変わることにより、固定電極１２，１３
に流れる電流は増加し、固定電極１４，１５に流れる電
流は減少する。
【００２８】一方、本半導体加速度センサが加速度を受
けて、図４に示すＺ方向（基板１の表面に垂直な方向）
に可動ゲート電極部９，１０が変位した場合には、電界
強度の変化によってチャネル領域１６のキャリア濃度が
減少するため、前記電流は同時に減少する。
【００２９】このように本半導体加速度センサは、加速
度による可動ゲート電極部９，１０と固定電極１２，１
３、および１４，１５との相対的位置の変化により固定
電極１２，１３間と固定電極１４，１５間に流れる電流
が変化し、この電流変化の大きさ、位相により二次元の
加速度を検出することができる。
【００３０】次に、加速度センサの製造工程を、図５〜
図９を用いて説明する。図５〜図９は図１のＡ−Ａ断面
での状態を示すものである。図５に示すように、まず半
導体基板としてのＰ型シリコン基板１を用意する。この
シリコン基板１の上面は平坦になっている。そして、可
動部における固定電極となる不純物拡散層と、周辺回路
のトランジスタにおけるソース・ドレイン領域（不純物
拡散層）を形成する。このとき、従来の方法（公報にて
開示）のように基板の酸処理を行っていないので、基板
表面に所望の拡散層が容易に形成できる。
【００３１】引き続き、図６に示すように、下地用膜と
してのポリシリコン薄膜よりなる配線２をＬＰＣＶＤ法
により成膜する。この成膜は成膜条件として６２０℃程
度の低温にて行う。この低温成膜により、配線（ポリシ
リコン薄膜）２の表面には凹凸部３が形成される。又、
膜厚は３７００Å程度とする。
【００３２】そして、図７に示すように、配線（ポリシ
リコン薄膜）２を所定の形状にパターニングする。さら
に、配線（ポリシリコン薄膜）２の上に犠牲層としての
シリコン酸化膜１７をプラズマＣＶＤ等で全面に形成す
るとともにシリコン酸化膜１７を所定の形状にパターニ
ングする。そして、図８に示すように、可動部形成用薄
膜としてのポリシリコン薄膜１８を、ＬＰＣＶＤ法によ
り成膜する。この成膜は、成膜条件として８００℃程度
の高温にて行う。この高温成膜により、ポリシリコン薄
膜１８の表面は平坦となる。
【００３３】次に、図９に示すように、ポリシリコン薄
膜１８を可動部５の形状にパターニングする。つまり、
アンカー部６，梁部７，重り部８，可動ゲート電極部
９，１０を同時に一括形成する。
【００３４】最後に、シリコン基板１をエッチング液と
してのＨＦ溶液の中に入れ（図４３と同様）、可動部形
成領域の下の犠牲層としてのシリコン酸化膜１７をエッ
チングする。その結果、図２に示すように、梁構造の可
動部５が、配線（ポリシリコン薄膜）２の上に所定間隔
を隔てて配置される。
【００３５】さらに、シリコン基板１をＨＦ溶液の中か
ら取り出す。この状態では基板表面にＨＦ溶液が付着し
ているので、シリコン基板１を純水中に入れる（図４４
と同様）。このようにして犠牲層エッチング液と純水と
を置換する。さらに、シリコン基板１を純水の中から取
り出し乾燥する。この乾燥工程において、純水が可動部
５と基板１との間に入り、可動部５とシリコン基板１と
間に液滴が付着する。このとき、可動部５が基板表面に
引っ張られるが、配線（ポリシリコン薄膜）２の上面の
凹凸部３により可動部５が基板表面に固着することがな
い。
【００３６】このように本実施例では、平坦なシリコン
基板１の表面に、少なくともシリコン基板１と可動部５
との間隔が最も小さくなる領域に凹凸部３を有する下地
用膜である配線２を形成し（第１工程）、配線２の上に
犠牲層としてのシリコン酸化膜１７を形成するととも
に、そのシリコン酸化膜１７の上に可動部形成用薄膜と
してのポリシリコン薄膜１８を成膜し（第２工程）、ポ
リシリコン薄膜１８の下のシリコン酸化膜１７をウェッ
トエッチングにより除去して梁構造の可動部５を形成す
る（第３工程）。この第３工程において、基板と可動部
５との間隔が最も小さくなる領域に凹凸部３が形成され
ているので、エッチング液との置換液（純水等）もしく
は洗浄液等により可動部２が基板に固着することが回避
される。
【００３７】又、下地用膜はポリシリコン薄膜であるの
で、成膜条件として成膜温度を下げた状態で成膜するこ
とにより、凹凸部３を形成することが可能となり、容易
に凹凸部が形成できる。
【００３８】又、下地用膜は配線材であるので、専用の
膜を用いることなく製造が容易となる。 （第２実施例）次に、第２実施例を第１実施例との相違
点を中心に説明する。
【００３９】図１０には本実施例のセンサの平面を示
し、図１１には図１０のＤ−Ｄ断面を示し、図１２には
図１０のＥ−Ｅ断面を示し、図１３には図１０のＦ−Ｆ
断面を示す。
【００４０】本センサにおいては、各梁部７での重り部
８の近接位置における下面には突起１９がそれぞれ設け
られている。図１１に示すように、突起１９と基板１
（配線２）とのエアギャップ（間隔）Ｌ１は、図１３に
示すように、可動ゲート電極部９，１０とシリコン酸化
膜４とのエアギャップ（間隔）Ｌ２より小さくなってい
る。そして、通常の加速度範囲であれば、正常に加速度
センサとして作用するが、過大な加速度がシリコン基板
１の表面に垂直な方向に加わった場合には、可動部５は
その加速度により基板表面に垂直な方向に変形しようと
するが、突起１９によりその過大変形が抑えられる。つ
まり、可動ゲート電極部９，１０がシリコン酸化膜４に
接触する前に、突起１９が配線２に接触しＭＩＳＦＥＴ
のトランジスタ特性の劣化が回避される。このように、
突起１９が可動範囲制限部として機能する。
【００４１】この突起１９の下面には凹凸部２０が形成
されている。次に、加速度センサの製造工程を、図１４
〜図１９を用いて説明する。図１４〜図１９は図１０の
Ｄ−Ｄ断面での状態を示すものである。
【００４２】図１４に示すように、まずＰ型シリコン基
板１を用意する。そして、図１５に示すように、ポリシ
リコン薄膜よりなる配線２をＬＰＣＶＤ法により成膜す
る。このとき、６２０℃程度の低温にて成膜を行って、
配線（ポリシリコン薄膜）２の表面に凹凸部３を形成す
る。
【００４３】引き続き、図１６に示すように、配線（ポ
リシリコン薄膜）２を所定の形状にパターニングし、配
線（ポリシリコン薄膜）２の上に犠牲層としてのシリコ
ン酸化膜１７をプラズマＣＶＤ等で全面に形成するとと
もにシリコン酸化膜１７を所定の形状にパターニングす
る。さらに、図１７に示すように、シリコン酸化膜１７
における突起１９の形成領域にレジストでパターニング
をしＲＩＥ法により活性イオンの照射を行い凹部２１を
形成する。このとき、電極に印加する電圧やガス圧を調
整して凹部２１の底面に凹凸部２２を形成する。
【００４４】そして、図１８に示すように、可動部形成
用薄膜としてのポリシリコン薄膜１８を、ＬＰＣＶＤ法
により成膜する。このとき、８００℃程度の高温にて成
膜を行って、ポリシリコン薄膜１８の表面を平坦にす
る。又、ポリシリコン薄膜１８は下地の形状が反映さ
れ、凹部２１内に突起形成部２３が形成される。
【００４５】次に、図１９に示すように、ポリシリコン
薄膜１８を可動部５の形状にパターニングする。つま
り、アンカー部６，梁部７，重り部８，可動ゲート電極
部９，１０を同時に一括形成する。
【００４６】最後に、シリコン基板１をエッチング液と
してのＨＦ溶液の中に入れ（図４３と同様）、可動部形
成領域の下の犠牲層としてのシリコン酸化膜１７をエッ
チングする。その結果、図１１に示すように、下面に突
起１９を有する梁構造の可動部５が、配線（ポリシリコ
ン薄膜）２の上に所定間隔を隔てて配置される。
【００４７】さらに、シリコン基板１をＨＦ溶液の中か
ら取り出す。この状態では基板表面にＨＦ溶液が付着し
ているので、シリコン基板１を純水中に入れる（図４４
と同様）。このようにして犠牲層エッチング液と純水と
を置換する。さらに、シリコン基板１を純水の中から取
り出し乾燥する。この乾燥工程において、純水が可動部
５と基板１との間に入り、可動部５の突起１９とシリコ
ン基板１との間にのみ液滴（図１１においてＷで示す）
が付着する。ところが、突起１９の下面には凹凸部２０
が、又、配線２の上面には凹凸部３が設けられているの
で、エッチング液との置換液（純水等）により可動部５
が基板に固着することが回避される。
【００４８】このとき、可動部５の下面に設けた凹凸部
２０の形状と、配線２の凹凸部３の形状とを異ならせて
いる。よって、凹凸部２０と凹凸部３とが密着して可動
部５が基板側に固着されるにくくなる。つまり、対向す
る凹凸部２０，３においてその凹凸の形状を異ならせる
ことにより、対向する凹凸部が密着することは無く、固
着が確実に回避される。又、凹凸部２０の凹凸形状と、
配線２の凹凸部３の凹凸形状とを異ならせる代わりに、
凹凸の形状が同じでも山と谷とが一致しないようにズラ
して配置してもよい。例えば、山と山、谷と谷とが対向
するように配置する。このようにすることによっても、
対向する凹凸部が密着することは無く、固着が確実に回
避される。
【００４９】このように本実施例では、シリコン基板１
の表面に、凹凸部３を有する下地用膜である配線２を形
成し（第１工程）、配線２の上に、少なくともシリコン
基板１と可動部５との間隔が最も小さくなる領域に凹凸
部２２を有する犠牲層としてのシリコン酸化膜１７を形
成し（第２工程）、シリコン酸化膜１７の上に可動部形
成用薄膜としてのポリシリコン薄膜１８を成膜し（第３
工程）、ポリシリコン薄膜１８の下のシリコン酸化膜１
７をウェットエッチングにより除去して梁構造の可動部
５を形成した（第４工程）。第４工程において、対向し
て配置した凹凸部３，２０により可動部５が基板１に固
着するのが防止できる。 （第３実施例）次に、第３実施例を第２実施例との相違
点を中心に説明する。
【００５０】図２０には本実施例のセンサの断面図を示
し、図１１に対応するものである。本センサにおいて
は、第２実施例と同じように可動部５の下面には突起１
９が設けられているが、凹凸部３を有する配線２が無い
構造となっている。
【００５１】加速度センサの製造工程を、図２１〜図２
５を用いて説明する。図２１に示すように、まずＰ型シ
リコン基板１を用意する。そして、図２２に示すよう
に、シリコン基板１の上に犠牲層としてのシリコン酸化
膜１７をプラズマＣＶＤ等で全面に形成するとともにシ
リコン酸化膜１７を所定の形状にパターニングする。さ
らに、図２３に示すように、シリコン酸化膜１７におけ
る突起１９の形成領域にレジストでパターニングをしＲ
ＩＥ法により活性イオンの照射を行い凹部２１を形成す
る。このとき、電極に印加する電圧やガス圧を調整して
凹部２１の底面に凹凸部２２を形成する。
【００５２】そして、図２４に示すように、可動部形成
用薄膜としてのポリシリコン薄膜１８を、ＬＰＣＶＤ法
（８００℃程度）により成膜する。このとき、ポリシリ
コン薄膜１８は下地の形状が反映され、凹部２１内に突
起形成部２３が形成される。
【００５３】次に、図２５に示すように、ポリシリコン
薄膜１８を可動部５の形状にパターニングする。つま
り、アンカー部６，梁部７，重り部８，可動ゲート電極
部９，１０を同時に一括形成する。
【００５４】最後に、ウェットエッチングにより、図２
０に示すように、下面に突起１９を有する梁構造の可動
部５をシリコン基板１の上に所定間隔を隔てて配置す
る。このとき、突起１９の下面には凹凸部２０が設けら
れているので、エッチング液との置換液（純水等）によ
り可動部２が基板１に固着することが回避される。
【００５５】このように本実施例では、シリコン基板１
の表面に、少なくともシリコン基板１と可動部５との間
隔が最も小さくなる領域に凹凸部２２を有する犠牲層と
してのシリコン酸化膜１７を形成し（第１工程）、シリ
コン酸化膜１７の上に可動部形成用薄膜としてのポリシ
リコン薄膜１８を成膜し（第２工程）、ポリシリコン薄
膜１８の下のシリコン酸化膜１７をウェットエッチング
により除去して、凹凸部２２により形成された凹凸部２
０を下面とする梁構造の可動部５を形成した（第３工
程）。第３工程において、凹凸部２０により可動部５が
基板１に固着するのが防止できる。 （第４実施例）次に、第４実施例を第２実施例との相違
点を中心に説明する。
【００５６】図２６には本実施例のセンサの断面図を示
し、図１１に対応するものである。本センサにおいて
は、第２実施例と同じように可動部５の下面には突起１
９が設けられるとともに、この突起１９に対向する箇所
にのみ、表面に凹凸部３を有する配線用薄膜（以下、単
に配線という）２ａが配置されている。
【００５７】加速度センサの製造工程を、図２７〜図３
２を用いて説明する。図２７に示すように、まずＰ型シ
リコン基板１を用意する。そして、図２８に示すよう
に、ポリシリコン薄膜よりなる配線２をＬＰＣＶＤ法に
より成膜する。このとき、６２０℃程度の低温にて成膜
を行って、配線（ポリシリコン薄膜）２の表面に凹凸部
３を形成する。
【００５８】引き続き、図２９に示すように、配線（ポ
リシリコン薄膜）２を所定の形状にパターニングする。
この際、図２６の突起１９と対向する領域に配線２ａを
残す。さらに、配線（ポリシリコン薄膜）２の上に犠牲
層としてのシリコン酸化膜１７をプラズマＣＶＤ等で全
面に形成するとともにシリコン酸化膜１７を所定の形状
にパターニングする。さらに、図３０に示すように、シ
リコン酸化膜１７における突起１９の形成領域にレジス
トでパターニングをしＲＩＥ法により活性イオンの照射
を行い凹部２１を形成する。このとき、電極に印加する
電圧やガス圧を調整して凹部２１の底面に凹凸部２２を
形成する。
【００５９】そして、図３１に示すように、可動部形成
用薄膜としてのポリシリコン薄膜１８を、ＬＰＣＶＤ法
により成膜する。このとき、８００℃程度の高温にて成
膜して表面を平坦にする。又、ポリシリコン薄膜１８は
下地の形状が反映され、凹部２１内に突起形成部２３が
形成される。
【００６０】次に、図３２に示すように、ポリシリコン
薄膜１８を可動部５の形状にパターニングする。つま
り、アンカー部６，梁部７，重り部８，可動ゲート電極
部９，１０を同時に一括形成する。
【００６１】最後に、ウェットエッチングにより、図２
６に示すように、下面に突起１９を有する梁構造の可動
部５を基板１（配線２ａ）の上に所定間隔を隔てて配置
する。このとき、突起１９の下面には凹凸部２０が、
又、配線２ａの上面には凹凸部３が設けられているの
で、エッチング液との置換液（純水等）もしくは洗浄液
等により可動部２が基板に固着することが回避される。
【００６２】このように本実施例では、シリコン基板１
の表面に、シリコン基板１と可動部５との間隔が最も小
さくなる領域に凹凸部３を有する下地用膜である配線２
ａを形成し（第１工程）、配線２ａの上に、少なくとも
凹凸部３に対応する突起形成領域に凹凸部２２を有する
犠牲層としてのシリコン酸化膜１７を形成し（第２工
程）、シリコン酸化膜１７の上に可動部形成用薄膜とし
てのポリシリコン薄膜１８を成膜し（第３工程）、ポリ
シリコン薄膜１８の下のシリコン酸化膜１７をウェット
エッチングにより除去して梁構造の可動部５を形成した
（第４工程）。第４工程において、対向して配置した凹
凸部３，２０により可動部５が基板１に固着するのが防
止できる。 （第５実施例）次に、第５実施例を第３実施例との相違
点を中心に説明する。
【００６３】図３３には本実施例のセンサの断面図を示
し、図２０に対応するものである。本センサにおいて
は、可動部５の下面において突起（１９）は無く、下面
全体に凹凸部２４が形成されている。
【００６４】加速度センサの製造工程を、図３４〜図３
７を用いて説明する。図３４に示すように、まずＰ型シ
リコン基板１を用意する。そして、図３５に示すよう
に、シリコン基板１の上に犠牲層としてのシリコン酸化
膜１７をプラズマＣＶＤ等で全面に形成するとともにシ
リコン酸化膜１７を所定の形状にパターニングする。さ
らに、シリコン酸化膜１７に対しＲＩＥ法により活性イ
オンを照射して表面に凹凸部２５を形成する。より詳し
くは、加速電圧やガス圧を調整して凹凸部２５を形成す
る。
【００６５】そして、図３６に示すように、可動部形成
用薄膜としてのポリシリコン薄膜１８を、ＬＰＣＶＤ法
（８００℃程度）により成膜する。次に、図３７に示す
ように、ポリシリコン薄膜１８を可動部５の形状にパタ
ーニングする。つまり、アンカー部６，梁部７，重り部
８，可動ゲート電極部９，１０を同時に一括形成する。
【００６６】最後に、ウェットエッチングにより、図３
３に示すように、下面に凹凸部２４を有する梁構造の可
動部５を基板１の上に所定間隔を隔てて配置する。この
とき、可動部５の下面には凹凸部２４が設けられている
ので、エッチング液との置換液（純水等）もしくは洗浄
液等により可動部２が基板に固着することが回避され
る。
【００６７】この発明は上記各実施例に限定されるもの
ではなく、下地用膜はポリシリコン薄膜（２）以外の材
料でもよく、又、必ずしも配線材である必要もない。
又、上記各実施例では犠牲層の除去でウェットエッチン
グを用い、その時発生する固着を防止する方法として述
べてきたが、ドライエッチングにより除去した後でも、
後工程での洗浄等による固着をこの方法で回避できる。
【００６８】又、下地用膜であるポリシリコン薄膜の表
面に凹凸を形成する方法として、ＬＰＣＶＤ法において
低温にて成膜する以外にも、例えば、シランの供給量を
多くして成膜速度を速くすることにより表面に凹凸を形
成してもよい。
【００６９】さらに、加速度の他にもヨーレート，振動
等の力学量を検出するための半導体力学量センサに具体
化してもよい。
【００７０】
【発明の効果】請求項１，２，３に記載の発明によれ
ば、新規な手法を用いて、犠牲層エッチングにより梁構
造の可動部を形成する際において可動部の基板への固着
を防止することができる優れた効果を発揮する。
【００７１】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
又は３に記載の発明の効果に加え、容易に凹凸部を形成
することが可能となる。請求項５に記載の発明によれ
ば、請求項１又は３に記載の発明の効果に加え、専用の
膜を用いることなく容易に製造することができる。
【００７２】請求項６に記載の発明によれば、請求項３
に記載の発明の効果に加え、対向する凹凸部が密着する
ことは無く、固着を確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の半導体加速度センサの平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図。
【図５】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図６】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図７】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図８】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図９】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１０】第２実施例の半導体加速度センサの平面図。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ断面図。
【図１２】図１０のＥ−Ｅ断面図。
【図１３】図１０のＦ−Ｆ断面図。
【図１４】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図１５】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図１６】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図１７】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図１８】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図１９】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図２０】第３実施例の半導体加速度センサの断面図。
【図２１】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図２２】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図２３】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図２４】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図２５】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図２６】第４実施例の半導体加速度センサの断面図。
【図２７】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図２８】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図２９】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図３０】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図３１】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図３２】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図３３】第５実施例の半導体加速度センサの断面図。
【図３４】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図３５】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図３６】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図３７】半導体加速度センサの製造工程を示す断面
図。
【図３８】従来の半導体加速度センサの平面図。
【図３９】図３８のＩ−Ｉ断面図。
【図４０】従来のセンサの製造工程を示す断面図。
【図４１】従来のセンサの製造工程を示す断面図。
【図４２】従来のセンサの製造工程を示す断面図。
【図４３】従来のセンサの製造工程を示す断面図。
【図４４】従来のセンサの製造工程を示す断面図。
【図４５】従来のセンサの製造工程を示す断面図。
【図４６】従来のセンサの製造工程を示す断面図。
【符号の説明】
１…半導体基板としてのシリコン基板、２…下地用膜と
しての配線、３…凹凸部、５…可動部、１７…犠牲層と
してのシリコン酸化膜、１８…可動部形成用薄膜として
のポリシリコン薄膜、２２…凹凸部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体基板と、 前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて配置され、
    力学量の作用により変位する、薄膜よりなる梁構造の可
    動部とを備えた半導体力学量センサの製造方法であっ
    て、 平坦な半導体基板の表面に、少なくとも前記半導体基板
    と可動部との間隔が最も小さくなる領域に凹凸部を有す
    る下地用膜を形成する第１工程と、 前記下地用膜の上に犠牲層を形成するとともに、その犠
    牲層の上に可動部形成用薄膜を成膜する第２工程と、 前記可動部形成用薄膜の下の犠牲層をエッチングにより
    除去して梁構造の可動部を形成する第３工程とを備えた
    ことを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
  2. 【請求項２】 半導体基板と、 前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて配置され、
    力学量の作用により変位する、薄膜よりなる梁構造の可
    動部とを備えた半導体力学量センサの製造方法であっ
    て、 半導体基板の表面に、少なくとも前記半導体基板と可動
    部との間隔が最も小さくなる領域に凹凸部を有する犠牲
    層を形成する第１工程と、 前記犠牲層の上に可動部形成用薄膜を成膜する第２工程
    と、 前記可動部形成用薄膜の下の犠牲層をエッチングにより
    除去して、前記凹凸部により形成された凹凸部を下面と
    する梁構造の可動部を形成する第３工程とを備えたこと
    を特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
  3. 【請求項３】 半導体基板と、 前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて配置され、
    力学量の作用により変位する、薄膜よりなる梁構造の可
    動部とを備えた半導体力学量センサの製造方法であっ
    て、 半導体基板の表面に、少なくとも前記半導体基板と可動
    部との間隔が最も小さくなる領域に凹凸部を有する下地
    用膜を形成する第１工程と、 前記下地用膜の上に、少なくとも前記凹凸部に対応する
    領域に凹凸部を有する犠牲層を形成する第２工程と、 前記犠牲層の上に可動部形成用薄膜を成膜する第３工程
    と、 前記可動部形成用薄膜の下の犠牲層をエッチングにより
    除去して梁構造の可動部を形成する第４工程とを備えた
    ことを特徴とする半導体力学量センサの製造方法。
  4. 【請求項４】 前記下地用膜はポリシリコン薄膜である
    請求項１又は３に記載の半導体力学量センサの製造方
    法。
  5. 【請求項５】 前記下地用膜は配線材である請求項１又
    は３に記載の半導体力学量センサの製造方法。
  6. 【請求項６】 対向する前記凹凸部は凹凸の形状が異な
    る、あるいは、凹凸の形状が同じでも山と谷とが一致し
    ないようにズラして配置されている請求項３に記載の半
    導体力学量センサの製造方法。
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