JPH10178183A - Semiconductor inertial sensor and manufacture thereof - Google Patents
Semiconductor inertial sensor and manufacture thereofInfo
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- JPH10178183A JPH10178183A JP8337114A JP33711496A JPH10178183A JP H10178183 A JPH10178183 A JP H10178183A JP 8337114 A JP8337114 A JP 8337114A JP 33711496 A JP33711496 A JP 33711496A JP H10178183 A JPH10178183 A JP H10178183A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、静電容量型の加速
度センサ、角速度センサ等に適する半導体慣性センサ及
びそ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 semiconductor inertial sensor suitable for a capacitance type acceleration sensor, angular velocity sensor, and the like, and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の半導体慣性センサとし
て、シリコン基板と単結晶シリコンの構造からなる共
振角速度センサが提案されている（M. Hashimoto et a
l., "Silicon Resonant Angular Rate Sensor", Techin
ical Digest of the 12th SensorSymposium, pp.163-16
6 (1994)）。このセンサは両側をトーションバーで浮動
するようにした音叉構造の可動電極を有する。この可動
電極は電磁駆動によって励振されている。角速度が作用
すると可動電極にコリオリ力が生じて、可動電極がトー
ションバーの回りに捩り振動を起こして共振する。セン
サはこの可動電極の共振による可動電極と検出電極との
間の静電容量の変化により作用した角速度を検出する。2. Description of the Related Art Conventionally, as this kind of semiconductor inertial sensor, a resonance angular velocity sensor having a structure of a silicon substrate and single crystal silicon has been proposed (M. Hashimoto et al.).
l., "Silicon Resonant Angular Rate Sensor", Techin
ical Digest of the 12th SensorSymposium, pp.163-16
6 (1994)). This sensor has a movable electrode with a tuning fork structure that floats on both sides with a torsion bar. This movable electrode is excited by electromagnetic drive. When the angular velocity acts, a Coriolis force is generated on the movable electrode, and the movable electrode causes torsional vibration around the torsion bar to resonate. The sensor detects an angular velocity that acts due to a change in capacitance between the movable electrode and the detection electrode due to resonance of the movable electrode.
【０００３】このセンサを作製する場合には、厚さ２０
０μｍ程度の結晶方位が（１１０）の単結晶シリコン基
板を基板表面に対して垂直にエッチングして可動電極部
分などの構造を作製する。この比較的厚いシリコン基板
を垂直にエッチングするためにはＳＦ6ガスによる異方
性ドライエッチングを行うか、或いはトーションバーの
可動電極部分への付け根の隅部にＹＡＧレーザで孔あけ
を行った後に、ＫＯＨなどでウエットエッチングを行っ
ている。エッチング加工を行ったシリコン基板は陽極接
合によりシリコン基板と一体化される。When manufacturing this sensor, a thickness of 20
A structure such as a movable electrode portion is formed by etching a single crystal silicon substrate having a crystal orientation of (110) of about 0 μm perpendicular to the substrate surface. In order to vertically etch this relatively thick silicon substrate, anisotropic dry etching using SF 6 gas is performed, or after drilling a YAG laser at the corner of the base of the torsion bar to the movable electrode portion, , KOH, etc. are used for wet etching. The etched silicon substrate is integrated with the silicon substrate by anodic bonding.
【０００４】また別の半導体慣性センサとして、ガラ
ス基板と単結晶シリコンの構造からなるジャイロスコー
プが提案されている（J.Bernstein et al., "A Microma
chined Comb-Drive Tuning Fork Rate Gyroscope", IEE
E MEMS '93 Proceeding, pp.143-148 (1993)）。このジ
ャイロスコープは、検出電極を形成したシリコン基板
と、エッチングを行った後に高濃度ボロン拡散を行って
可動電極、固定電極等を形成した単結晶シリコン基板と
をボロン拡散を行った部分を接合面として接合し、更に
ボロンを拡散していないシリコン基板部分をエッチング
により除去することにより、作られる。As another semiconductor inertial sensor, a gyroscope having a structure of a glass substrate and single crystal silicon has been proposed (J. Bernstein et al., "A Microma
chined Comb-Drive Tuning Fork Rate Gyroscope ", IEE
E MEMS '93 Proceeding, pp.143-148 (1993)). This gyroscope has a bonding surface between a silicon substrate on which a detection electrode is formed and a single-crystal silicon substrate on which a movable electrode, a fixed electrode, and the like are formed by performing high-concentration boron diffusion after etching. And then etching is performed to remove portions of the silicon substrate where boron is not diffused.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記及びの従来の
センサの製造技術には、次の欠点があった。の共振角
速度センサの製造方法では、シリコン基板に対して浮動
する構造になるべきシリコン能動部が陽極接合時に静電
引力によりシリコン基板に貼り付いて可動電極にならな
いことがあった。この貼り付き（sticking）を防ぐため
に可動電極と検出電極とを短絡して静電力が働かない状
態で陽極接合した後に、レーザを用いて短絡していた電
極間を切り離していた。また島状の固定電極を形成する
ためにシリコン基板に接合した後、レーザアシストエッ
チングを行う必要があった。これらのレーザ加工は極め
て複雑であって、センサを量産しようとする場合には不
適切であった。のジャイロスコープの製造方法では、
ボロンを拡散した部分をエッチストップ部分として構造
体全体を形成するため、エッチストップ効果が不完全の
場合にはオーバエッチングにより可動電極や固定電極の
厚さが薄くなり、寸法精度に劣る問題点があった。更に
、ともに、可動電極と検出電極との間のギャップは
エッチング時間による制御のみに依存していたので、電
極間のギャップ形成精度に問題があった。SUMMARY OF THE INVENTION The above and the prior art for manufacturing sensors have the following disadvantages. In the method of manufacturing a resonance angular velocity sensor described above, the silicon active portion which should be a structure floating with respect to the silicon substrate sometimes sticks to the silicon substrate due to electrostatic attraction during anodic bonding and does not become a movable electrode. In order to prevent this sticking, the movable electrode and the detection electrode are short-circuited and anodic-bonded in a state where electrostatic force does not work, and then the short-circuited electrodes are separated using a laser. In addition, it was necessary to perform laser-assisted etching after bonding to a silicon substrate to form an island-shaped fixed electrode. These laser processes are extremely complicated and unsuitable for mass production of sensors. The gyroscope manufacturing method of
Since the entire structure is formed using the part where boron is diffused as the etch stop part, if the etch stop effect is incomplete, the thickness of the movable electrode and fixed electrode becomes thin due to over-etching, resulting in poor dimensional accuracy. there were. Further, in both cases, the gap between the movable electrode and the detection electrode depends only on the control by the etching time, and thus there is a problem in the accuracy of forming the gap between the electrodes.
【０００６】本発明の目的は、ウェーハのレーザ加工が
不要で大量生産に適する、低コストの半導体慣性センサ
及びその製造方法を提供することにある。本発明の別の
目的は、寸法精度に優れた半導体慣性センサ及びその製
造方法を提供することにある。An object of the present invention is to provide a low-cost semiconductor inertial sensor which does not require laser processing of a wafer and is suitable for mass production, and a method of manufacturing the same. Another object of the present invention is to provide a semiconductor inertial sensor having excellent dimensional accuracy and a method for manufacturing the same.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１及び図２に示すように、シリコン基板１０の上方に
浮動するように設けられた単結晶シリコンからなる可動
電極２６と、シリコン基板１０上に可動電極２６を挟ん
で設けられた単結晶シリコンからなる一対の固定電極２
７，２８とを備えた半導体慣性センサ３０において、可
動電極２６を支持するビーム３１の基端部３１ａがガラ
ススペーサ層１３を介してシリコン基板１０上に設けら
れたことを特徴とする。請求項２に係る発明は、図３及
び図４に示すように、シリコン基板１０上に形成された
検出電極１２と、この検出電極１２の上方に浮動するよ
うに設けられた単結晶シリコンからなる可動電極２６と
を備えた半導体慣性センサ４０において、シリコン基板
１０上に検出電極１２が形成され、可動電極２６を支持
するビーム３１の基端部３１ａがガラススペーサ層１３
を介してシリコン基板１０上に設けられたことを特徴と
する。請求項３に係る発明は、図５及び図６に示すよう
に、シリコン基板１０上に形成された検出電極１２と、
この検出電極１２の上方に浮動するように設けられた単
結晶シリコンからなる可動電極２６と、シリコン基板１
０上に可動電極２６を挟んで設けられた単結晶シリコン
からなる一対の固定電極２７，２８とを備えた半導体慣
性センサ５０において、シリコン基板１０上に検出電極
１２が形成され、可動電極２６を支持するビーム３１の
基端部３１ａがガラススペーサ層１３を介してシリコン
基板１０上に設けられたことを特徴とする。請求項４及
び５に係る発明は、それぞれ請求項２及び３において、
検出電極１２がＮ+又はＰ+拡散層からなることを特徴と
する。The invention according to claim 1 is
As shown in FIGS. 1 and 2, a movable electrode 26 made of single-crystal silicon provided so as to float above the silicon substrate 10, and a single-crystal silicon provided on the silicon substrate 10 with the movable electrode 26 interposed therebetween. Fixed electrodes 2 composed of
In the semiconductor inertial sensor 30 including the first and second semiconductor elements 7, 28, the base end 31a of the beam 31 supporting the movable electrode 26 is provided on the silicon substrate 10 via the glass spacer layer 13. As shown in FIGS. 3 and 4, the invention according to claim 2 includes a detection electrode 12 formed on a silicon substrate 10 and single-crystal silicon provided so as to float above the detection electrode 12. In a semiconductor inertial sensor 40 having a movable electrode 26, a detection electrode 12 is formed on a silicon substrate 10, and a base 31a of a beam 31 supporting the movable electrode 26 is
Characterized in that it is provided on the silicon substrate 10 with the interposition of The invention according to claim 3 includes, as shown in FIGS. 5 and 6, a detection electrode 12 formed on a silicon substrate 10,
A movable electrode 26 made of single-crystal silicon provided to float above the detection electrode 12;
In a semiconductor inertial sensor 50 provided with a pair of fixed electrodes 27 and 28 made of single crystal silicon provided on a movable electrode 26 with a movable electrode 26 interposed therebetween, the detection electrode 12 is formed on the silicon substrate 10 and the movable electrode 26 is The base end 31a of the beam 31 to be supported is provided on the silicon substrate 10 via the glass spacer layer 13. The inventions according to Claims 4 and 5 are based on Claims 2 and 3, respectively.
The detection electrode 12 is made of an N + or P + diffusion layer.
【０００８】半導体慣性センサ３０，４０及び５０は、
ガラススペーサ層１３により精度良く可動電極２６がシ
リコン基板１０上方に浮動する。[0008] The semiconductor inertial sensors 30, 40 and 50
The movable electrode 26 floats above the silicon substrate 10 with high precision by the glass spacer layer 13.
【０００９】請求項６に係る発明は、図１に示すよう
に、シリコン基板１０の所定の部分にガラススペーサ層
１３を設けることによりギャップ１１を形成する工程
と、シリコンを浸食せずにエッチング可能な膜２１ａが
表面に形成された第１シリコンウェーハ２１をこの膜２
１ａを介して第２シリコンウェーハ２２と貼り合わせる
工程と、第１シリコンウェーハ２１を研磨して単結晶シ
リコン層２３を形成する工程と、膜２１ａをエッチスト
ップ層として単結晶シリコン層２３をエッチングするこ
とにより膜２１ａ上に単結晶シリコンからなる可動電極
２６と可動電極２６の両側に単結晶シリコンからなる一
対の固定電極２７，２８を形成する工程と、第２シリコ
ンウェーハ２２と膜２１ａ上に形成された可動電極２６
と一対の固定電極２７，２８からなる構造体２４を可動
電極２６がギャップ１１に対向するようにガラススペー
サ層１３を介してシリコン基板１０に接合する工程と、
シリコン基板１０と接合した構造体２４の第２シリコン
ウェーハ２２を膜２１ａをエッチストップ層としてエッ
チング除去する工程と、膜２１ａをエッチング除去する
ことにより一対の固定電極２７，２８に挟まれて設けら
れた可動電極２６を有する半導体慣性センサ３０を得る
工程とを含む半導体慣性センサの製造方法である。According to a sixth aspect of the present invention, as shown in FIG. 1, a step of forming a gap 11 by providing a glass spacer layer 13 on a predetermined portion of a silicon substrate 10 and etching can be performed without eroding silicon. The first silicon wafer 21 having a transparent film 21a formed on its surface is
Bonding the first silicon wafer 21 with the second silicon wafer 22 via 1a, forming the single crystal silicon layer 23 by polishing the first silicon wafer 21, and etching the single crystal silicon layer 23 using the film 21a as an etch stop layer. Forming a movable electrode 26 made of single-crystal silicon on the film 21a and a pair of fixed electrodes 27 and 28 made of single-crystal silicon on both sides of the movable electrode 26, and forming the second silicon wafer 22 and the film 21a on the film 21a. Movable electrode 26
Bonding a structure 24 comprising a pair of fixed electrodes 27 and 28 to the silicon substrate 10 via the glass spacer layer 13 such that the movable electrode 26 faces the gap 11;
A step of etching the second silicon wafer 22 of the structure 24 bonded to the silicon substrate 10 using the film 21a as an etch stop layer, and a step of etching and removing the film 21a so as to be sandwiched between a pair of fixed electrodes 27 and 28. Obtaining a semiconductor inertial sensor 30 having a movable electrode 26.
【００１０】請求項７に係る発明は、図４に示すよう
に、シリコン基板１０上に検出電極１２を形成する工程
と、この検出電極１２を挟んでシリコン基板１０上にガ
ラススペーサ層１３を設けることによりギャップ１１を
形成する工程と、シリコンを浸食せずにエッチング可能
な膜２１ａが表面に形成された第１シリコンウェーハ２
１をこの膜２１ａを介して第２シリコンウェーハ２２と
貼り合わせる工程と、第１シリコンウェーハ２１を研磨
して単結晶シリコン層２３を形成する工程と、膜２１ａ
をエッチストップ層として単結晶シリコン層２３をエッ
チングすることにより膜２１ａ上に単結晶シリコンから
なる可動電極２６を形成する工程と、第２シリコンウェ
ーハ２２と膜２１ａ上に形成された可動電極２６からな
る構造体２４を可動電極２６が検出電極１２に対向する
ようにガラススペーサ層１３を介してシリコン基板１０
に接合する工程と、シリコン基板１０と接合した構造体
２４の第２シリコンウェーハ２２を膜２１ａをエッチス
トップ層としてエッチング除去する工程と、膜２１ａを
エッチング除去することにより検出電極１２に対向して
設けられた可動電極２６を有する半導体慣性センサ４０
を得る工程とを含む半導体慣性センサの製造方法であ
る。According to a seventh aspect of the present invention, as shown in FIG. 4, a step of forming a detection electrode 12 on a silicon substrate 10 and providing a glass spacer layer 13 on the silicon substrate 10 with the detection electrode 12 interposed therebetween. Forming the gap 11 and the first silicon wafer 2 on the surface of which a film 21a that can be etched without eroding silicon is formed.
Bonding the first silicon wafer 1 to the second silicon wafer 22 via the film 21a, polishing the first silicon wafer 21 to form a single crystal silicon layer 23,
Forming a movable electrode 26 made of single-crystal silicon on the film 21a by etching the single-crystal silicon layer 23 using the as an etch stop layer, and the second silicon wafer 22 and the movable electrode 26 formed on the film 21a. Of the silicon substrate 10 via the glass spacer layer 13 such that the movable electrode 26 faces the detection electrode 12.
A step of etching the second silicon wafer 22 of the structure 24 bonded to the silicon substrate 10 using the film 21a as an etch stop layer, and a step of facing the detection electrode 12 by etching and removing the film 21a. Semiconductor inertial sensor 40 having movable electrode 26 provided
And a step of obtaining a semiconductor inertial sensor.
【００１１】請求項８に係る発明は、図５に示すよう
に、シリコン基板１０上に検出電極１２を形成する工程
と、この検出電極１２を挟んでシリコン基板１０上にガ
ラススペーサ層１３を設けることによりギャップ１１を
形成する工程と、シリコンを浸食せずにエッチング可能
な膜２１ａが表面に形成された第１シリコンウェーハ２
１を膜２１ａを介して第２シリコンウェーハ２２と貼り
合わせる工程と、第１シリコンウェーハ２１を研磨して
単結晶シリコン層２３を形成する工程と、膜２１ａをエ
ッチストップ層として単結晶シリコン層２３をエッチン
グすることにより膜２１ａ上に単結晶シリコンからなる
可動電極２６と可動電極２６の両側に単結晶シリコンか
らなる一対の固定電極２７，２８を形成する工程と、第
２シリコンウェーハ２２と膜２１ａ上に形成された可動
電極２６と一対の固定電極２７，２８からなる構造体２
４を可動電極２６が検出電極１２に対向するようにガラ
ススペーサ層１３を介してシリコン基板１０に接合する
工程と、シリコン基板１０と接合した構造体２４の第２
シリコンウェーハ２２を膜２１ａをエッチストップ層と
してエッチング除去する工程と、膜２１ａをエッチング
除去することにより一対の固定電極２７，２８に挟まれ
て設けられた可動電極２６を有する半導体慣性センサ５
０を得る工程とを含む半導体慣性センサの製造方法であ
る。According to an eighth aspect of the present invention, as shown in FIG. 5, a step of forming a detection electrode 12 on a silicon substrate 10 and providing a glass spacer layer 13 on the silicon substrate 10 with the detection electrode 12 interposed therebetween. Forming the gap 11 and the first silicon wafer 2 on the surface of which a film 21a that can be etched without eroding silicon is formed.
1 and a second silicon wafer 22 through a film 21a, a step of polishing the first silicon wafer 21 to form a single crystal silicon layer 23, and a step of using the film 21a as an etch stop layer. Forming a movable electrode 26 made of single-crystal silicon on the film 21a and a pair of fixed electrodes 27 and 28 made of single-crystal silicon on both sides of the movable electrode 26 by etching the second silicon wafer 22 and the film 21a. Structure 2 composed of movable electrode 26 formed above and a pair of fixed electrodes 27 and 28
4 is bonded to the silicon substrate 10 via the glass spacer layer 13 so that the movable electrode 26 faces the detection electrode 12, and a second step of the structure 24 bonded to the silicon substrate 10 is performed.
A step of etching the silicon wafer 22 using the film 21a as an etch stop layer, and a step of etching the film 21a to form a semiconductor inertial sensor 5 having a movable electrode 26 provided between a pair of fixed electrodes 27 and 28.
And a step of obtaining 0.
【００１２】この請求項６ないし８に係る製造方法で
は、ウェーハのレーザ加工が不要で大量生産に適するた
め、低コストで半導体慣性センサを製造できる。またガ
ラススペーサ層１３によりギャップを形成し、シリコン
を浸食せずにエッチング可能な膜をエッチストップ層と
するため、可動電極や電極間ギャップ等の加工が正確に
行われ、寸法精度に優れる。このため高精度な半導体慣
性センサが作られる。In the manufacturing method according to the sixth to eighth aspects, since laser processing of the wafer is unnecessary and suitable for mass production, a semiconductor inertial sensor can be manufactured at low cost. Further, since a gap is formed by the glass spacer layer 13 and a film that can be etched without eroding silicon is used as an etch stop layer, processing of the movable electrode and the gap between the electrodes is performed accurately, and the dimensional accuracy is excellent. For this reason, a highly accurate semiconductor inertial sensor is manufactured.
【００１３】なお、本明細書で、「シリコンを浸食せず
にエッチング可能な膜」とは、当該膜をエッチング除去
する際にシリコンが浸食されないエッチャントを選ぶこ
とができる膜であることを意味する。また、この膜をエ
ッチストップ層として利用する際には、前記エッチャン
トとは異なるエッチャントによって、シリコンのみをエ
ッチングすることが可能である。このような性質の膜と
しては酸化膜や窒化膜等が挙げられる。In this specification, "a film that can be etched without eroding silicon" means that an etchant that does not corrode silicon when etching the film can be selected. . When this film is used as an etch stop layer, it is possible to etch only silicon with an etchant different from the above etchant. Examples of the film having such properties include an oxide film and a nitride film.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて詳しく説明する。図１及び図２に示すように、本発
明の第１実施形態の半導体慣性センサ３０は加速度セン
サであって、シリコン基板１０上にガラススペーサ層１
３を介して固着された固定電極２７及び２８の間に可動
電極２６を有する。可動電極２６、固定電極２７及び２
８は、それぞれ単結晶シリコンからなり、電極２６と電
極２７及び電極２６と電極２８の互いに対向する部分が
櫛状に形成される。可動電極２６は、ビーム３１，３１
によりその両端が支持され、シリコン基板１０に対して
浮動になっている。ビーム３１の基端部３１ａは基板１
０上にガラススペーサ層１３を介して固着される。図示
しないが、ビーム基端部３１ａ、固定電極２７及び２８
には個別に電気配線がなされる。この半導体慣性センサ
３０では、可動電極２６に対して、図の矢印で示すよう
にビーム基端部３１ａと３１ａを結ぶ線に直交する水平
方向の加速度が作用すると、可動電極２６はビーム３
１，３１を支軸として振動する。可動電極２６と固定電
極２７及び２８の間の間隔が広がったり、狭まったりす
ると、可動電極２６と固定電極２７及び２８の間の静電
容量が変化する。この静電容量の変化から作用した加速
度が求められる。Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor inertial sensor 30 according to the first embodiment of the present invention is an acceleration sensor, and has a glass spacer layer 1 on a silicon substrate 10.
A movable electrode 26 is provided between fixed electrodes 27 and 28 fixed through the movable electrode 3. Movable electrode 26, fixed electrodes 27 and 2
Numerals 8 are made of single-crystal silicon, and opposing portions of the electrodes 26 and 27 and the electrodes 26 and 28 are formed in a comb shape. The movable electrode 26 includes beams 31 and 31
Are supported at both ends, and float with respect to the silicon substrate 10. The base 31a of the beam 31 is
0 is fixed via a glass spacer layer 13. Although not shown, the beam base end 31a, the fixed electrodes 27 and 28
Are individually provided with electrical wiring. In the semiconductor inertial sensor 30, when a horizontal acceleration orthogonal to a line connecting the beam base ends 31a and 31a acts on the movable electrode 26 as shown by arrows in the figure, the movable electrode 26
It vibrates around 1, 31 as a support shaft. When the distance between the movable electrode 26 and the fixed electrodes 27 and 28 increases or decreases, the capacitance between the movable electrode 26 and the fixed electrodes 27 and 28 changes. The acceleration that acts is obtained from the change in the capacitance.
【００１５】次に、本発明の第１実施形態の半導体慣性
センサ３０の製造方法について述べる。図１に示すよう
に、先ずシリコン基板１０上の所定の部分にガラススパ
ッタリングによりガラススペーサ層１３を設け、パター
ニングする。これによりギャップ１１を形成する。一
方、第１シリコンウェーハ２１の両面にシリコンを浸食
せずにエッチング可能な酸化膜２１ａを形成する。この
膜２１ａとしては、ウェーハを熱酸化することにより形
成される酸化膜の他、化学気相成長（ＣＶＤ）法でＳｉ
Ｈ2Ｃｌ2又はＳｉＨ4とＮＨ3ガスを用いて形成される窒
化シリコン膜などが挙げられる。ウェーハ両面に酸化膜
２１ａ，２１ａを形成した後、一方の表面の膜２１ａの
上に第２シリコンウェーハ２２を貼り合わせる。次いで
第１シリコンウェーハ２１を所定の厚さに研磨して単結
晶シリコン層２３を形成する。この単結晶シリコン層２
３の表面にスパッタリング等によりＡｌ膜２５を形成
し、パターニングした後、ＳＦ6ガスによる低温での異
方性ドライエッチングを行う。これにより膜２１ａをエ
ッチストップ層として単結晶シリコン層２３がエッチン
グされ、膜２１ａの下面に単結晶シリコンからなる可動
電極２６とこの可動電極２６の両側に僅かに間隙をあけ
て単結晶シリコンからなる一対の固定電極２７，２８が
形成される。Ａｌ膜２５を除去した後、シリコンウェー
ハ２２の片面に膜２１ａを介して可動電極２６と一対の
固定電極２７，２８が形成された構造体２４を可動電極
２６がシリコン基板１０に対向しかつ固定電極２７，２
８がガラススペーサ層１３に対向するように重ね合わ
せ、固定電極２７，２８とガラススペーサ層１３とを陽
極接合することにより構造体２４とシリコン基板１０と
を一体化する。その後、この構造体２４のシリコンウェ
ーハ２２を膜２１ａをエッチストップ層としてＳＦ6な
どのエッチャントにより低温での異方性ドライエッチン
グすることにより除去する。続いて、その後、ＣＦ4な
どのガスによるドライエッチングを行って、膜２１ａを
選択的にエッチング除去する。これにより可動電極２６
が一対の固定電極２７，２８に挟まれてギャップ１１の
上方に浮動に形成された半導体慣性センサ３０が得られ
る。Next, a method of manufacturing the semiconductor inertial sensor 30 according to the first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 1, first, a glass spacer layer 13 is provided on a predetermined portion of a silicon substrate 10 by glass sputtering and patterned. Thereby, the gap 11 is formed. On the other hand, an oxide film 21a that can be etched without eroding silicon is formed on both surfaces of the first silicon wafer 21. As this film 21a, in addition to an oxide film formed by thermally oxidizing the wafer, Si film is formed by a chemical vapor deposition (CVD) method.
A silicon nitride film formed using H 2 Cl 2 or SiH 4 and NH 3 gas can be used. After the oxide films 21a are formed on both surfaces of the wafer, the second silicon wafer 22 is bonded on the film 21a on one surface. Next, the first silicon wafer 21 is polished to a predetermined thickness to form a single crystal silicon layer 23. This single crystal silicon layer 2
After an Al film 25 is formed on the surface of No. 3 by sputtering or the like and patterned, anisotropic dry etching is performed at a low temperature using SF 6 gas. As a result, the single-crystal silicon layer 23 is etched using the film 21a as an etch stop layer. A pair of fixed electrodes 27 and 28 are formed. After the Al film 25 is removed, the structure 24 in which the movable electrode 26 and the pair of fixed electrodes 27 and 28 are formed on one surface of the silicon wafer 22 via the film 21a is fixed with the movable electrode 26 facing the silicon substrate 10. Electrodes 27, 2
The structural body 24 and the silicon substrate 10 are integrated by overlapping the fixed electrodes 27 and 28 and the glass spacer layer 13 by anodic bonding. Thereafter, the silicon wafer 22 of the structure 24 is removed by low-temperature anisotropic dry etching with an etchant such as SF 6 using the film 21a as an etch stop layer. Then, after that, dry etching is performed using a gas such as CF 4, it is selectively removed by etching the film 21a. Thereby, the movable electrode 26
Are interposed between the pair of fixed electrodes 27 and 28, and the semiconductor inertial sensor 30 is formed above the gap 11 so as to float.
【００１６】図３及び図４は第２実施形態の半導体慣性
センサ４０を示す。この半導体慣性センサ４０は加速度
センサであって、シリコン基板１０上にガラススペーサ
層１３を介して固着された枠体２９の間に可動電極２６
を有する。可動電極２６、枠体２９は、それぞれ単結晶
シリコンからなり、電極２６は窓枠状の枠体２９に間隔
をあけて収容される。可動電極２６は、ビーム３１，３
１によりその両端が支持され、シリコン基板１０に対し
て浮動になっている。ビーム３１の基端部３１ａは枠体
２９の凹み２９ａに位置しかつ基板１０上にガラススペ
ーサ層１３を介して固着される。シリコン基板１０上に
はガラススペーサ層１３の厚さより小さい厚さの検出電
極１２が形成される。図示しないが、ビーム基端部３１
ａ及び検出電極１２には個別に電気配線がなされる。こ
の半導体慣性センサ４０では、可動電極２６に対して、
図の矢印で示すようにビーム基端部３１ａと３１ａを結
ぶ線に直交する鉛直方向の加速度が作用すると、可動電
極２６はビーム３１，３１を支軸として振動する。可動
電極２６と検出電極１２の間の間隔が広がったり、狭ま
ったりすると、可動電極２６と検出電極１２の間の静電
容量が変化する。この静電容量の変化から作用した加速
度が求められる。FIGS. 3 and 4 show a semiconductor inertial sensor 40 according to a second embodiment. The semiconductor inertial sensor 40 is an acceleration sensor, and has a movable electrode 26 between a frame 29 fixed on the silicon substrate 10 via the glass spacer layer 13.
Having. The movable electrode 26 and the frame body 29 are each made of single-crystal silicon, and the electrodes 26 are housed in the window frame-shaped frame body 29 at intervals. The movable electrode 26 has beams 31 and 3
1 support both ends thereof and float with respect to the silicon substrate 10. The base 31 a of the beam 31 is located in the recess 29 a of the frame 29 and is fixed on the substrate 10 via the glass spacer layer 13. The detection electrode 12 having a thickness smaller than the thickness of the glass spacer layer 13 is formed on the silicon substrate 10. Although not shown, the beam base end 31
Electrical wiring is individually made to the “a” and the detection electrode 12. In the semiconductor inertial sensor 40, the movable electrode 26
As shown by the arrow in the drawing, when a vertical acceleration perpendicular to a line connecting the beam base ends 31a and 31a acts, the movable electrode 26 vibrates around the beams 31 and 31 as a supporting axis. When the distance between the movable electrode 26 and the detection electrode 12 increases or decreases, the capacitance between the movable electrode 26 and the detection electrode 12 changes. The acceleration that acts is obtained from the change in the capacitance.
【００１７】次に、本発明の第２実施形態の半導体慣性
センサ４０の製造方法について述べる。図４に示すよう
に、先ずシリコン基板１０の両面に酸化膜１０ａを形成
する。ウェーハ両面に酸化膜１０ａ，１０ａを形成した
後、パターニングして拡散窓１０ｂを形成する。拡散窓
１０ｂにより開口したシリコン基板１０に、シリコン基
板１０がＰ型であればＮ型不純物のリンを拡散してＮ+
拡散層を、またシリコン基板１０がＮ型であればＰ型不
純物のホウ素を拡散してＰ+拡散層を設けることによ
り、シリコン基板１０の所定の部分にＮ+又はＰ+拡散層
からなる検出電極１２を形成する。シリコン基板１０の
両面の膜１０ａを除去した後、シリコン基板１０の検出
電極１２の両側の上面にガラススパッタリングによりガ
ラススペーサ層１３を設け、パターニングする。これに
よりギャップ１１を形成する。一方、第１実施形態と同
様に第１シリコンウェーハ２１の両面にシリコンを浸食
せずにエッチング可能な酸化膜２１ａ，２１ａを形成
し、一方の表面の膜２１ａの上に第２シリコンウェーハ
２２を貼り合わせて、２枚のシリコンウェーハ２１，２
２を一体化する。続いて第１実施形態と同様に第１シリ
コンウェーハ２１を研磨して単結晶シリコン層２３を形
成した後、この単結晶シリコン層２３を膜２１ａをエッ
チストップ層としてエッチングすることにより、膜２１
ａの下面に単結晶シリコンからなる可動電極２６とこの
可動電極２６の両側に単結晶シリコンからなる枠体２９
が形成される。シリコンウェーハ２２の片面に膜２１ａ
を介して可動電極２６と枠体２９が形成された構造体２
４を可動電極２６が検出電極１２に対向しかつ枠体２９
がガラススペーサ層１３に対向するように重ね合わせ、
枠体２９とガラススペーサ層１３とを陽極接合すること
により構造体２４とシリコン基板１０とを一体化する。
その後、第１実施形態と同様に処理して可動電極２６が
枠体２９に挟まれて検出電極１２の上方に浮動に形成さ
れた半導体慣性センサ４０が得られる。Next, a method of manufacturing the semiconductor inertial sensor 40 according to the second embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 4, first, an oxide film 10a is formed on both surfaces of the silicon substrate 10. After forming oxide films 10a, 10a on both surfaces of the wafer, patterning is performed to form diffusion windows 10b. If the silicon substrate 10 is P-type, phosphorus of N-type impurity is diffused into the silicon substrate 10 opened by the diffusion window 10b to form N +
By providing a diffusion layer and a P + diffusion layer by diffusing boron of a P type impurity when the silicon substrate 10 is N type, detection of the N + or P + diffusion layer in a predetermined portion of the silicon substrate 10 is performed. An electrode 12 is formed. After removing the films 10a on both surfaces of the silicon substrate 10, a glass spacer layer 13 is provided on the upper surface on both sides of the detection electrodes 12 of the silicon substrate 10 by glass sputtering and patterned. Thereby, the gap 11 is formed. On the other hand, as in the first embodiment, oxide films 21a, 21a that can be etched without eroding silicon are formed on both surfaces of the first silicon wafer 21, and the second silicon wafer 22 is formed on the film 21a on one surface. The two silicon wafers 21 and
2 are integrated. Subsequently, the first silicon wafer 21 is polished to form a single-crystal silicon layer 23 in the same manner as in the first embodiment, and the single-crystal silicon layer 23 is etched using the film 21a as an etch stop layer, thereby forming the film 21.
a movable electrode 26 made of single-crystal silicon on the lower surface of a, and a frame body 29 made of single-crystal silicon on both sides of the movable electrode 26
Is formed. Film 21a on one side of silicon wafer 22
2 on which movable electrode 26 and frame 29 are formed through
4, the movable electrode 26 faces the detection electrode 12 and the frame 29
Are overlapped so as to face the glass spacer layer 13,
The structure 24 and the silicon substrate 10 are integrated by anodically bonding the frame body 29 and the glass spacer layer 13.
Thereafter, the same processing as in the first embodiment is performed to obtain the semiconductor inertial sensor 40 in which the movable electrode 26 is sandwiched between the frame bodies 29 and is formed above the detection electrode 12 so as to float.
【００１８】図５及び図６は第３実施形態の半導体慣性
センサ５０を示す。この半導体慣性センサ５０は角速度
センサであって、シリコン基板１０上にガラススペーサ
層１３を介して固着された固定電極２７及び２８の間に
音叉構造の一対の可動電極２６，２６を有する。可動電
極２６、固定電極２７及び２８は、それぞれ単結晶シリ
コンからなり、電極２６と電極２７及び電極２６と電極
２８の互いに対向する部分が櫛状に形成される。可動電
極２６，２６は、コ字状のビーム３１，３１によりその
両端が支持され、シリコン基板１０に対して浮動になっ
ている。ビーム３１の基端部３１ａは基板１０上にガラ
ススペーサ層１３を介して固着される。シリコン基板１
０上にはガラススペーサ層１３の厚さより小さい厚さの
検出電極１２が形成される。図示しないが、ビーム基端
部３１ａ、固定電極２７及び２８、検出電極１２には個
別に電気配線がなされ、固定電極２７及び２８に交流電
圧を印加し、静電力により可動電極を励振するようにな
っている。この半導体慣性センサ５０では、可動電極２
６，２６に対してビーム基端部３１ａと３１ａを結ぶ線
を中心として角速度が作用すると、可動電極２６，２６
にコリオリ力が生じてこの中心線の回りに捩り振動を起
こして共振する。この共振時の可動電極２６と検出電極
１２との間の静電容量の変化により作用した角速度が検
出される。FIGS. 5 and 6 show a semiconductor inertial sensor 50 according to a third embodiment. The semiconductor inertial sensor 50 is an angular velocity sensor and has a pair of movable electrodes 26 having a tuning fork structure between fixed electrodes 27 and 28 fixed on the silicon substrate 10 via a glass spacer layer 13. The movable electrode 26 and the fixed electrodes 27 and 28 are each made of single-crystal silicon, and opposing portions of the electrode 26 and the electrode 27 and the electrode 26 and the electrode 28 are formed in a comb shape. The movable electrodes 26, 26 are supported at both ends by U-shaped beams 31, 31 and float on the silicon substrate 10. The base 31 a of the beam 31 is fixed on the substrate 10 via the glass spacer layer 13. Silicon substrate 1
On the zero, the detection electrode 12 having a thickness smaller than the thickness of the glass spacer layer 13 is formed. Although not shown, electric wires are individually provided to the beam base 31a, the fixed electrodes 27 and 28, and the detection electrode 12, and an alternating voltage is applied to the fixed electrodes 27 and 28 so that the movable electrode is excited by electrostatic force. Has become. In the semiconductor inertial sensor 50, the movable electrode 2
When the angular velocities act on the lines connecting the beam base ends 31a and 31a to the movable electrodes 26 and 26, the movable electrodes 26 and 26
Generates a Coriolis force, causing a torsional vibration around the center line and resonating. The angular velocity acting due to the change in the capacitance between the movable electrode 26 and the detection electrode 12 at the time of the resonance is detected.
【００１９】次に、本発明の第３実施形態の半導体慣性
センサ５０の製造方法について述べる。図５に示すよう
に、先ず第２実施形態と同様にシリコン基板１０の両面
に酸化膜１０ａ，１０ａを形成し、拡散窓１０ｂにより
開口したシリコン基板１０の所定の部分にＮ+又はＰ+拡
散層からなる検出電極１２を形成する。シリコン基板１
０の両面の膜１０ａを除去した後、シリコン基板１０の
検出電極１２の両側の上面にガラススパッタリングによ
りガラススペーサ層１３を設け、パターニングする。こ
れによりギャップ１１を形成する。一方、第１実施形態
と同様に第１シリコンウェーハ２１の両面にシリコンを
浸食せずにエッチング可能な酸化膜２１ａ，２１ａを形
成し、一方の表面の膜２１ａの上に第２シリコンウェー
ハ２２を貼り合わせて、２枚のシリコンウェーハ２１，
２２を一体化する。続いて第１実施形態と同様に第１シ
リコンウェーハ２１を研磨して単結晶シリコン層２３を
形成した後、この単結晶シリコン層２３を膜２１ａをエ
ッチストップ層としてエッチングすることにより、膜２
１ａの下面に単結晶シリコンからなる可動電極２６とこ
の可動電極２６の両側に僅かに間隙をあけて単結晶シリ
コンからなる一対の固定電極２７，２８が形成される。
シリコンウェーハ２２の片面に膜２１ａを介して可動電
極２６と固定電極２７，２８が形成された構造体２４を
可動電極２６が検出電極１２に対向しかつ固定電極２
７，２８がガラススペーサ層１３に対向するように重ね
合わせ、陽極接合することにより構造体２４とシリコン
基板１０とを一体化する。その後、第１実施形態と同様
に処理して可動電極２６が一対の固定電極２７，２８に
挟まれて検出電極１２の上方に浮動に形成された半導体
慣性センサ５０が得られる。Next, a method of manufacturing the semiconductor inertial sensor 50 according to the third embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 5, first, as in the second embodiment, oxide films 10a are formed on both surfaces of the silicon substrate 10, and N + or P + diffusion is performed on a predetermined portion of the silicon substrate 10 opened by the diffusion window 10b. The detection electrode 12 made of a layer is formed. Silicon substrate 1
After removing the films 10a on both sides of the glass substrate 10, a glass spacer layer 13 is provided on the upper surface on both sides of the detection electrode 12 of the silicon substrate 10 by glass sputtering and patterned. Thereby, the gap 11 is formed. On the other hand, as in the first embodiment, oxide films 21a, 21a that can be etched without eroding silicon are formed on both surfaces of the first silicon wafer 21, and the second silicon wafer 22 is formed on the film 21a on one surface. The two silicon wafers 21, 21
22 are integrated. Subsequently, the first silicon wafer 21 is polished to form a single-crystal silicon layer 23 in the same manner as in the first embodiment, and then the single-crystal silicon layer 23 is etched using the film 21a as an etch stop layer to form the film 2.
A movable electrode 26 made of single-crystal silicon is formed on the lower surface of 1a, and a pair of fixed electrodes 27 and 28 made of single-crystal silicon are formed on both sides of the movable electrode 26 with a slight gap.
The movable electrode 26 is opposed to the detection electrode 12 and the fixed electrode 2 is fixed to the structure 24 in which the movable electrode 26 and the fixed electrodes 27 and 28 are formed on one surface of the silicon wafer 22 via the film 21a.
The structure 24 and the silicon substrate 10 are integrated by superimposing the substrates 7 and 28 so as to face the glass spacer layer 13 and performing anodic bonding. Thereafter, the same processing as in the first embodiment is performed to obtain a semiconductor inertial sensor 50 in which the movable electrode 26 is sandwiched between the pair of fixed electrodes 27 and 28 and is formed above the detection electrode 12 so as to float.
【００２０】[0020]
【発明の効果】以上述べたように、従来のウェーハのレ
ーザ加工による半導体慣性センサの製法と異なり、本発
明によればウェーハのレーザ加工が不要となり、大量生
産に適した低コストの半導体慣性センサを製作すること
ができる。可動電極、固定電極又は枠体などの構造体が
シリコンウェーハに支持された状態でシリコン基板に接
合するため、従来のような貼り付き（sticking）現象を
生じず、検出電極やシリコン基板に対して所定のギャッ
プで可動電極を設けることができる。またＳｉＯ2から
なる熱酸化膜やＳｉ3Ｎ4からなる窒化シリコン膜をエッ
チストップ層として、単結晶シリコン層をエッチングす
ることにより、従来のボロン拡散したエッチストップ技
術と異なり、エッチストップ効果が確実で、オーバーエ
ッチングされて可動電極、固定電極などが薄くならず、
寸法精度に優れた可動電極及び固定電極を形成すること
ができる。この可動電極等は単結晶シリコンからなるた
め、多結晶シリコンや金属等と比べて機械的特性に優れ
る。更に可動電極と基板とのギャップをエッチング時間
で制御することなく、ガラススペーサ層で規定するた
め、高精度にギャップを形成できる特長がある。As described above, unlike the conventional method of manufacturing a semiconductor inertial sensor by laser processing of a wafer, according to the present invention, laser processing of a wafer is unnecessary and a low-cost semiconductor inertial sensor suitable for mass production. Can be manufactured. The structure such as movable electrode, fixed electrode or frame is bonded to the silicon substrate while being supported by the silicon wafer. A movable electrode can be provided with a predetermined gap. Also, unlike the conventional boron-diffused etch stop technology, the etch stop effect is ensured by etching the single crystal silicon layer using a thermal oxide film of SiO 2 or a silicon nitride film of Si 3 N 4 as an etch stop layer. Therefore, the movable electrode and the fixed electrode are not thinned due to over-etching,
A movable electrode and a fixed electrode having excellent dimensional accuracy can be formed. Since the movable electrode and the like are made of single-crystal silicon, they have better mechanical properties than polycrystalline silicon and metal. Furthermore, since the gap between the movable electrode and the substrate is defined by the glass spacer layer without being controlled by the etching time, the gap can be formed with high precision.
【図１】図２のＡ−Ａ線要部に相当する本発明の第１実
施形態の半導体慣性センサ及びその製造工程を示す断面
図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a semiconductor inertial sensor according to a first embodiment of the present invention, corresponding to a main part of line AA in FIG. 2, and a manufacturing process thereof.
【図２】本発明の第１実施形態の半導体慣性センサの外
観斜視図。FIG. 2 is an external perspective view of the semiconductor inertial sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第２実施形態の半導体慣性センサの外
観斜視図。FIG. 3 is an external perspective view of a semiconductor inertial sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図４】図３のＢ−Ｂ線要部に相当する本発明の第２実
施形態の半導体慣性センサ及びその製造工程を示す断面
図。FIG. 4 is a sectional view showing a semiconductor inertial sensor according to a second embodiment of the present invention corresponding to a main part of line BB in FIG. 3 and a manufacturing process thereof.
【図５】図６のＣ−Ｃ線要部に相当する本発明の第３実
施形態の半導体慣性センサ及びその製造工程を示す断面
図。FIG. 5 is a sectional view showing a semiconductor inertial sensor according to a third embodiment of the present invention, corresponding to a main part of line CC in FIG. 6, and a manufacturing process thereof;
【図６】本発明の第３実施形態の半導体慣性センサの外
観斜視図。FIG. 6 is an external perspective view of a semiconductor inertial sensor according to a third embodiment of the present invention.
１０ シリコン基板 １０ａ，２１ａ 膜 １１ ギャップ １２ 検出電極 １３ ガラススペーサ層 ２１ 第１シリコンウェーハ ２２ 第２シリコンウェーハ ２３ 単結晶シリコン層 ２４ 構造体 ２６ 可動電極 ２７，２８ 一対の固定電極 ２９ 枠体 ３０，４０，５０ 半導体慣性センサ Reference Signs List 10 silicon substrate 10a, 21a film 11 gap 12 detection electrode 13 glass spacer layer 21 first silicon wafer 22 second silicon wafer 23 single crystal silicon layer 24 structure 26 movable electrode 27, 28 pair of fixed electrodes 29 frame 30, 40 , 50 Semiconductor inertial sensor
Claims (8)
に設けられた単結晶シリコンからなる可動電極(26)と、
前記シリコン基板(10)上に前記可動電極(26)を挟んで設
けられた単結晶シリコンからなる一対の固定電極(27,2
8)とを備えた半導体慣性センサ(30)において、 前記可動電極(26)を支持するビーム(31)の基端部(31a)
がガラススペーサ層(13)を介して前記シリコン基板(10)
上に設けられたことを特徴とする半導体慣性センサ。A movable electrode (26) made of single crystal silicon provided to float above a silicon substrate (10);
A pair of fixed electrodes (27, 2) made of single-crystal silicon provided on the silicon substrate (10) with the movable electrode (26) interposed therebetween
8), the base end (31a) of the beam (31) supporting the movable electrode (26).
The silicon substrate (10) through a glass spacer layer (13)
A semiconductor inertial sensor provided above.
極(12)と、前記検出電極(12)の上方に浮動するように設
けられた単結晶シリコンからなる可動電極(26)とを備え
た半導体慣性センサ(40)において、 前記可動電極(26)を支持するビーム(31)の基端部(31a)
がガラススペーサ層(13)を介して前記シリコン基板(10)
上に設けられたことを特徴とする半導体慣性センサ。2. A detection electrode (12) formed on a silicon substrate (10) and a movable electrode (26) made of single crystal silicon provided to float above the detection electrode (12). In the semiconductor inertial sensor (40) provided, the base end (31a) of the beam (31) supporting the movable electrode (26)
The silicon substrate (10) through a glass spacer layer (13)
A semiconductor inertial sensor provided above.
極(12)と、前記検出電極(12)の上方に浮動するように設
けられた単結晶シリコンからなる可動電極(26)と、前記
シリコン基板(10)上に前記可動電極(26)を挟んで設けら
れた単結晶シリコンからなる一対の固定電極(27,28)と
を備えた半導体慣性センサ(50)において、 前記可動電極(26)を支持するビーム(31)の基端部(31a)
がガラススペーサ層(13)を介して前記シリコン基板(10)
上に設けられたことを特徴とする半導体慣性センサ。3. A detection electrode (12) formed on a silicon substrate (10), and a movable electrode (26) made of single-crystal silicon provided to float above the detection electrode (12). A semiconductor inertial sensor (50) including a pair of fixed electrodes (27, 28) made of single-crystal silicon provided on the silicon substrate (10) with the movable electrode (26) interposed therebetween, wherein the movable electrode ( 26) proximal end (31a) of beam (31) supporting
The silicon substrate (10) through a glass spacer layer (13)
A semiconductor inertial sensor provided above.
極(12)と、前記検出電極(12)の上方に浮動するように設
けられた単結晶シリコンからなる可動電極(26)とを備え
た半導体慣性センサ(40)において、 前記シリコン基板(10)がＰ型又はＮ型のシリコン基板で
あって、前記シリコン基板(10)上にＮ+又はＰ+拡散層か
らなる検出電極(12)が形成され、 前記可動電極(26)を支持するビーム(31)の基端部(31a)
がガラススペーサ層(13)を介して前記シリコン基板(10)
上に設けられたことを特徴とする半導体慣性センサ。4. A detection electrode (12) formed on a silicon substrate (10) and a movable electrode (26) made of single crystal silicon provided to float above the detection electrode (12). In the semiconductor inertial sensor (40) provided, the silicon substrate (10) is a P-type or N-type silicon substrate, and a detection electrode (12) formed of an N + or P + diffusion layer on the silicon substrate (10). ) Is formed, and the base end (31a) of the beam (31) supporting the movable electrode (26)
The silicon substrate (10) through a glass spacer layer (13)
A semiconductor inertial sensor provided above.
極(12)と、前記検出電極(12)の上方に浮動するように設
けられた単結晶シリコンからなる可動電極(26)と、前記
シリコン基板(10)上に前記可動電極(26)を挟んで設けら
れた単結晶シリコンからなる一対の固定電極(27,28)と
を備えた半導体慣性センサ(50)において、 前記シリコン基板(10)がＰ型又はＮ型のシリコン基板で
あって、 前記シリコン基板(10)上にＮ+又はＰ+拡散層からなる検
出電極(12)が形成され、 前記可動電極(26)を支持する
ビーム(31)の基端部(31a)がガラススペーサ層(13)を介
して前記シリコン基板(10)上に設けられたことを特徴と
する半導体慣性センサ。5. A detection electrode (12) formed on a silicon substrate (10), and a movable electrode (26) made of single crystal silicon provided so as to float above the detection electrode (12). A semiconductor inertial sensor (50) including a pair of fixed electrodes (27, 28) made of single-crystal silicon provided on the silicon substrate (10) with the movable electrode (26) interposed therebetween, wherein the silicon substrate ( 10) is a P-type or N-type silicon substrate, and a detection electrode (12) formed of an N + or P + diffusion layer is formed on the silicon substrate (10), and supports the movable electrode (26). A semiconductor inertial sensor, wherein a base end (31a) of a beam (31) is provided on the silicon substrate (10) via a glass spacer layer (13).
ススペーサ層(13)を設けることによりギャップ(11)を形
成する工程と、 シリコンを浸食せずにエッチング可能な膜(21a)が表面
に形成された第１シリコンウェーハ(21)を前記膜(21a)
を介して第２シリコンウェーハ(22)と貼り合わせる工程
と、 前記第１シリコンウェーハ(21)を研磨して単結晶シリコ
ン層(23)を形成する工程と、 前記膜(21a)をエッチストップ層として前記単結晶シリ
コン層(23)をエッチングすることにより前記膜(21a)上
に単結晶シリコンからなる可動電極(26)と前記可動電極
(26)の両側に単結晶シリコンからなる一対の固定電極(2
7,28)を形成する工程と、 前記第２シリコンウェーハ(22)と前記膜(21a)上に形成
された前記可動電極(26)と一対の固定電極(27,28)から
なる構造体(24)を前記可動電極(26)が前記ギャップ(11)
に対向するように前記ガラススペーサ層(13)を介して前
記シリコン基板(10)に接合する工程と、 前記シリコン基板(10)と接合した構造体(24)の第２シリ
コンウェーハ(22)を前記膜(21a)をエッチストップ層と
してエッチング除去する工程と、 前記膜(21a)をエッチング除去することにより前記一対
の固定電極(27,28)に挟まれて設けられた可動電極(26)
を有する半導体慣性センサ(30)を得る工程とを含む半導
体慣性センサの製造方法。6. A process for forming a gap (11) by providing a glass spacer layer (13) in a predetermined portion on a silicon substrate (10), and a film (21a) that can be etched without eroding silicon. The first silicon wafer (21) formed on the surface is coated with the film (21a)
Bonding the first silicon wafer (21) to form a single crystal silicon layer (23) by polishing the first silicon wafer (21) with an etch stop layer. The movable electrode (26) made of single-crystal silicon and the movable electrode are formed on the film (21a) by etching the single-crystal silicon layer (23).
(26) A pair of fixed electrodes (2
7, 28), a structure comprising the second silicon wafer (22), the movable electrode (26) formed on the film (21a), and a pair of fixed electrodes (27, 28) ( 24) the movable electrode (26) is the gap (11)
Bonding to the silicon substrate (10) via the glass spacer layer (13) so as to face the second silicon wafer (22) of the structure (24) bonded to the silicon substrate (10). A step of etching and removing the film (21a) as an etch stop layer, and a movable electrode (26) provided between the pair of fixed electrodes (27, 28) by etching and removing the film (21a).
Obtaining a semiconductor inertial sensor (30) having the following.
成する工程と、 前記検出電極(12)を挟んで前記シリコン基板(10)上にガ
ラススペーサ層(13)を設けることによりギャップ(11)を
形成する工程と、 シリコンを浸食せずにエッチング可能な膜(21a)が表面
に形成された第１シリコンウェーハ(21)を前記膜(21a)
を介して第２シリコンウェーハ(22)と貼り合わせる工程
と、 前記第１シリコンウェーハ(21)を研磨して単結晶シリコ
ン層(23)を形成する工程と、 前記膜(21a)をエッチストップ層として前記単結晶シリ
コン層(23)をエッチングすることにより前記膜(21a)上
に単結晶シリコンからなる可動電極(26)を形成する工程
と、 前記第２シリコンウェーハ(22)と前記膜(21a)上に形成
された前記可動電極(26)からなる構造体(24)を前記可動
電極(26)が前記検出電極(12)に対向するように前記ガラ
ススペーサ層(13)を介して前記シリコン基板(10)に接合
する工程と、 前記シリコン基板(10)と接合した構造体(24)の第２シリ
コンウェーハ(22)を前記膜(21a)をエッチストップ層と
してエッチング除去する工程と、 前記膜(21a)をエッチング除去することにより前記検出
電極(12)に対向して設けられた可動電極(26)を有する半
導体慣性センサ(40)を得る工程とを含む半導体慣性セン
サの製造方法。7. A step of forming a detection electrode (12) on a silicon substrate (10), and providing a glass spacer layer (13) on the silicon substrate (10) with the detection electrode (12) interposed therebetween. Forming a gap (11), and etching the first silicon wafer (21) having a film (21a) that can be etched without eroding silicon on the surface thereof (21a).
Bonding the first silicon wafer (21) to form a single crystal silicon layer (23) by polishing the first silicon wafer (21) with an etch stop layer. Forming a movable electrode (26) made of single-crystal silicon on the film (21a) by etching the single-crystal silicon layer (23) as the second silicon wafer (22) and the film (21a The structure (24) consisting of the movable electrode (26) formed on the silicon via the glass spacer layer (13) such that the movable electrode (26) faces the detection electrode (12). Bonding to the substrate (10); and etching and removing the second silicon wafer (22) of the structure (24) bonded to the silicon substrate (10) using the film (21a) as an etch stop layer; Provided facing the detection electrode (12) by etching away the film (21a) Obtaining a semiconductor inertial sensor (40) having the movable electrode (26) thus obtained.
成する工程と、 前記検出電極(12)を挟んで前記シリコン基板(10)上にガ
ラススペーサ層(13)を設けることによりギャップ(11)を
形成する工程と、 シリコンを浸食せずにエッチング可能な膜(21a)が表面
に形成された第１シリコンウェーハ(21)を前記膜(21a)
を介して第２シリコンウェーハ(22)と貼り合わせる工程
と、 前記第１シリコンウェーハ(21)を研磨して単結晶シリコ
ン層(23)を形成する工程と、 前記膜(21a)をエッチストップ層として前記単結晶シリ
コン層(23)をエッチングすることにより前記膜(21a)上
に単結晶シリコンからなる可動電極(26)と前記可動電極
(26)の両側に単結晶シリコンからなる一対の固定電極(2
7,28)を形成する工程と、 前記第２シリコンウェーハ(22)と前記膜(21a)上に形成
された前記可動電極(26)と一対の固定電極(27,28)から
なる構造体(24)を前記可動電極(26)が前記検出電極(12)
に対向するように前記ガラススペーサ層(13)を介して前
記シリコン基板(10)に接合する工程と、 前記シリコン基板(10)と接合した構造体(24)の第２シリ
コンウェーハ(22)を前記膜(21a)をエッチストップ層と
してエッチング除去する工程と、 前記膜(21a)をエッチング除去することにより前記一対
の固定電極(27,28)に挟まれて設けられた可動電極(26)
を有する半導体慣性センサ(50)を得る工程とを含む半導
体慣性センサの製造方法。8. A step of forming a detection electrode (12) on a silicon substrate (10), and providing a glass spacer layer (13) on the silicon substrate (10) with the detection electrode (12) interposed therebetween. Forming a gap (11), and etching the first silicon wafer (21) having a film (21a) that can be etched without eroding silicon on the surface thereof (21a).
Bonding the first silicon wafer (21) to form a single crystal silicon layer (23) by polishing the first silicon wafer (21) with an etch stop layer. The movable electrode (26) made of single-crystal silicon and the movable electrode are formed on the film (21a) by etching the single-crystal silicon layer (23).
(26) A pair of fixed electrodes (2
7, 28), a structure comprising the second silicon wafer (22), the movable electrode (26) formed on the film (21a), and a pair of fixed electrodes (27, 28) ( 24) the movable electrode (26) is the detection electrode (12)
Bonding to the silicon substrate (10) via the glass spacer layer (13) so as to face the second silicon wafer (22) of the structure (24) bonded to the silicon substrate (10). A step of etching and removing the film (21a) as an etch stop layer, and a movable electrode (26) provided between the pair of fixed electrodes (27, 28) by etching and removing the film (21a).
Obtaining a semiconductor inertial sensor (50) having the following.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8337114A JPH10178183A (en) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | Semiconductor inertial sensor and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8337114A JPH10178183A (en) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | Semiconductor inertial sensor and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10178183A true JPH10178183A (en) | 1998-06-30 |
Family
ID=18305577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8337114A Withdrawn JPH10178183A (en) | 1996-12-17 | 1996-12-17 | Semiconductor inertial sensor and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10178183A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002101836A1 (en) * | 2001-06-12 | 2002-12-19 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and method of producing the same |
| JP2004504951A (en) * | 2000-08-01 | 2004-02-19 | エイチアールエル ラボラトリーズ，エルエルシー | Micro electro mechanical sensor and method of manufacturing the same |
| JP2004520177A (en) * | 2000-08-01 | 2004-07-08 | エイチアールエル ラボラトリーズ，エルエルシー | Tunneling sensor or switch and method of manufacturing the same |
| JP2004520943A (en) * | 2000-08-01 | 2004-07-15 | エイチアールエル ラボラトリーズ，エルエルシー | Tunneling sensor or switch and method of manufacturing the same |
| KR100620288B1 (en) | 2005-01-31 | 2006-09-14 | 삼성전자주식회사 | A Vacuum Floating Structure By The Gap Pillar And A Method Of Forming Vacuum Floating Structure By The Gap Pillar |
| JP2008509820A (en) * | 2004-07-13 | 2008-04-03 | ザ・チャールズ・スターク・ドレイパ・ラボラトリー・インコーポレイテッド | MEMS device and inclusion, and method for integrating MEMS device and inclusion |
| EP1483196B1 (en) * | 2002-02-14 | 2016-02-03 | Silex Microsystems AB | Method of manufacturing deflectable microstructure through bonding of wafers |
-
1996
- 1996-12-17 JP JP8337114A patent/JPH10178183A/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US8809135B2 (en) | 2001-01-02 | 2014-08-19 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | MEMS device and interposer and method for integrating MEMS device and interposer |
| WO2002101836A1 (en) * | 2001-06-12 | 2002-12-19 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor device and method of producing the same |
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| KR100620288B1 (en) | 2005-01-31 | 2006-09-14 | 삼성전자주식회사 | A Vacuum Floating Structure By The Gap Pillar And A Method Of Forming Vacuum Floating Structure By The Gap Pillar |
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