JPH10190007A - 半導体慣性センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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を得る。また寄生容量が低く、
高感度で高精度であって寸法精度に優れた半導体慣性セ
ンサを得る。 【解決手段】 第１シリコンウェーハ２１に所定のエッ
チャントに関して第１シリコンウェーハより高いエッチ
ング速度を有する第２シリコンウェーハ２２を貼り合わ
せる。第１シリコンウェーハを所定の厚さに研磨して単
結晶シリコン層２４を形成する。単結晶シリコン層２４
をガラス基板１０に接合した後、第２シリコンウェーハ
をエッチング除去する。残存した単結晶シリコン層を選
択的にエッチング除去することにより、ガラス基板上に
接合した単結晶シリコンからなる一対の固定電極２７，
２８とこの固定電極に挟まれかつガラス基板の上方に浮
動する単結晶シリコンからなる可動電極２６とを有する
半導体慣性センサ３０を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【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の
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種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共振
角速度センサが提案されている（M. Hashimoto et al.,
"Silicon Resonant Angular Rate Sensor", Techinica
l Digest of the 12th Sensor Symposium, pp.163-166
(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。

【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
合によりガラス基板と一体化される。

【０００４】また別の半導体慣性センサとして、シリ
コン基板上にエッチングで犠牲層をパターン化した後、
除去することにより可動電極としてのポリシリコン振動
子を形成したマイクロジャイロ（K. Tanaka et al., "A
micromachined vibrating gyroscope", Sensors and A
ctuators A 50, pp.111-115 (1995)）が開示されてい
る。このマイクロジャイロは、いわゆる表面マイクロマ
シニング技術を用いた構造となっている。具体的には、
シリコン基板に不純物拡散によって検出電極を形成し、
その上に犠牲層となるリン酸ガラス膜を成膜してパター
ニングした後、ポリシリコンを成膜し、更に垂直エッチ
ング等の加工を行って構造体を形成する。最後に犠牲層
をエッチングにより除去することにより、可動電極部分
を切り離して検出電極に対してギャップを作り出し可動
電極を浮動状態にする。

【０００５】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振動型半導体素
子の製造方法が開示されている（特開平７−２８３４２
０）。この製造方法では、エッチストップ層を介して貼
り合わせた２枚のウェーハのうちの１枚のウェーハに可
動電極部分及び固定電極部分の加工を行い、この加工を
行ったウェーハを接合面として貼り合わせウェーハをガ
ラス基板に陽極接合した後、加工を行っていない側のウ
ェーハを除去し、続いてエッチストップ層を除去してい
る。

【０００６】更に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ガラス基板と、
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。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記〜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、ガラス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
によりガラス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
ガラス基板に接合した後、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。

【０００８】のマイクロジャイロは、シリコンウェー
ハを基板とするため、センサの寄生容量が大きく、感度
や精度を高くすることが困難であった。

【０００９】の振動型半導体素子の製造方法では、２
枚のシリコンウェーハを貼り合わせる前に一方のウェー
ハにエッチストップ層となる酸化膜等を形成しておくな
どの手間のかかる工程を必要とした。

【００１０】更に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。

【００１１】本発明の目的は、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の製造方法
を提供することにある。

【００１２】本発明の別の目的は、寄生容量が低く、高
感度で高精度の半導体慣性センサの製造方法を提供する
ことにある。

【００１３】本発明の更に別の目的は、寸法精度に優れ
た半導体慣性センサの製造方法を提供することにある。

【００１４】

【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７に示すように、第１シリコンウェーハ２１
に所定のエッチャントに関して第１シリコンウェーハ２
１より高いエッチング速度を有する第２シリコンウェー
ハ２２を貼り合わせて積層体２３を形成する工程と、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２４を形成する工程と、積層体２３を単結晶
シリコン層２４を介してガラス基板１０に接合する工程
と、第２シリコンウェーハ２２を前記エッチャントでエ
ッチング除去する工程と、残存した単結晶シリコン層２
４を選択的にエッチング除去することにより、ガラス基
板１０上に接合した単結晶シリコンからなる一対の固定
電極２７，２８と一対の固定電極２７，２８に挟まれか
つガラス基板１０の上方に浮動する単結晶シリコンから
なる可動電極２６とを有する半導体慣性センサ３０，６
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。

【００１５】請求項２に係る発明は、図４及び図８に示
すように、ガラス基板１０上に検出電極１２を形成する
工程と、第１シリコンウェーハ２１に所定のエッチャン
トに関して第１シリコンウェーハ２１より高いエッチン
グ速度を有する第２シリコンウェーハ２２を貼り合わせ
て積層体２３を形成する工程と、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２４を形
成する工程と、積層体２３を単結晶シリコン層２４を介
して検出電極１２が形成された部分を除くガラス基板１
０に接合する工程と、第２シリコンウェーハ２２を前記
エッチャントでエッチング除去する工程と、残存した単
結晶シリコン層２４を選択的にエッチング除去すること
により、ガラス基板１０上に検出電極１２に対向して浮
動する単結晶シリコンからなる可動電極２６を有する半
導体慣性センサ４０，７０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。

【００１６】請求項３に係る発明は、図５及び図９に示
すように、ガラス基板１０上に検出電極１２を形成する
工程と、第１シリコンウェーハ２１に所定のエッチャン
トに関して第１シリコンウェーハ２１より高いエッチン
グ速度を有する第２シリコンウェーハ２２を貼り合わせ
て積層体２３を形成する工程と、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２４を形
成する工程と、積層体２３を単結晶シリコン層２４を介
して検出電極１２が形成された部分を除くガラス基板１
０に接合する工程と、第２シリコンウェーハ２２を前記
エッチャントでエッチング除去する工程と、残存した単
結晶シリコン層２４を選択的にエッチング除去すること
により、ガラス基板１０上に接合した単結晶シリコンか
らなる一対の固定電極２７，２８と固定電極２７，２８
に挟まれかつ検出電極１２の上方に浮動する単結晶シリ
コンからなる可動電極２６とを有する半導体慣性センサ
５０，８０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。

【００１７】この請求項１ないし３に係る製造方法で
は、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。また基板にガラス
基板を用いるので、センサは寄生容量が低い。更に２枚
のシリコンウェーハを貼り合わせる前にエッチストップ
層を形成する必要がなく、エッチング速度の結晶面方位
依存性を利用するなどして第２シリコンウェーハ２２を
除去し、第１シリコンウェーハ２１のみで構成された可
動電極を形成できるため、単純な工程で高感度で高精度
な半導体慣性センサが作られる。

【００１８】

【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、ガラス基板１０上に固着された固定電極２
７及び２８の間に可動電極２６を有する。可動電極２
６、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２
６はガラス基板１０に形成された凹部１１の上方に位置
し、ビーム３１，３１によりその両端が支持され、ガラ
ス基板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上に固着される。

【００１９】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３１，３１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。

【００２０】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、先ずガラス基板１０にフッ酸などのエッチャントで
エッチングして凹部１１を形成する。

【００２１】一方、（１１１）方位の第１シリコンウェ
ーハ２１の片面にこの第１シリコンウェーハ２１よりも
ＫＯＨなどのような所定のエッチャントに関してエッチ
ング速度の高い（１１０）方位の第２シリコンウェーハ
２２を直接接合法により貼り合わせて積層体２３を形成
する。第１シリコンウェーハ２１の露出面を砥石及び研
磨布を用いて所定の厚さに研削研磨して単結晶シリコン
層２４を形成する。積層体２３を単結晶シリコン層２４
が凹部１１に対向するようにガラス基板１０に陽極接合
する。その後、ＫＯＨなどのエッチャントにより第２シ
リコンウェーハ２２をエッチング除去する。第２シリコ
ンウェーハ２２を除去されて露出した単結晶シリコン層
２４の表面にスパッタリングによりアルミニウム（Ａ
ｌ）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い、最後に
Ａｌ膜２５を除去する。これにより単結晶シリコン層２
４が選択的にエッチング除去され、ガラス基板１０上に
接合した単結晶シリコンからなる一対の固定電極２７，
２８と一対の固定電極２７，２８に挟まれかつガラス基
板１０の上方に浮動する単結晶シリコンからなる可動電
極２６とが形成された半導体慣性センサ３０が得られ
る。

【００２２】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、ガラス基板１０上に固着された枠体２
９の間に可動電極２６を有する。可動電極２６、枠体２
９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２
６はガラス基板１０に形成された凹部１１の上方に位置
し、ビーム３１，３１によりその両端が支持され、ガラ
ス基板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１
０上に固着される。この凹部１１の底面には凹部の深さ
より小さい厚さの検出電極１２が形成される。

【００２３】図示しないが、ビーム基端部３１ａ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。

【００２４】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、先ずガラス基板１０にフッ酸などのエッチャントで
エッチングして凹部１１を形成し、この凹部１１の底面
にスパッタリング、真空蒸着などによりＡｕ，Ｐｔ，Ｃ
ｕなどから選ばれた金属の薄膜からなる検出電極１２を
形成する。

【００２５】一方、第１実施形態の製造方法と同様に行
い、（１１１）方位の第１シリコンウェーハ２１の片面
にこの第１シリコンウェーハ２１よりも所定のエッチャ
ントに関してエッチング速度の高い（１１０）方位の第
２シリコンウェーハ２２を貼り合わせて積層体２３を形
成した後、第１シリコンウェーハ２１の露出面を所定の
厚さに研削研磨して単結晶シリコン層２４を形成する。
次いで積層体２３を単結晶シリコン層２４が検出電極１
２に対向するようにガラス基板１０に陽極接合する。そ
の後、第１実施態様と同様にＫＯＨなどのエッチャント
により第２シリコンウェーハ２２をエッチング除去し、
これにより露出した単結晶シリコン層２４の表面にスパ
ッタリングにより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
グを行い、最後にＡｌ膜２５を除去する。これにより単
結晶シリコン層２４が選択的にエッチング除去され、ガ
ラス基板１０上に接合した単結晶シリコンからなる枠体
２９と枠体２９に挟まれかつ検出電極１２の上方に浮動
する単結晶シリコンからなる可動電極２６とが形成され
た半導体慣性センサ４０が得られる。

【００２６】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、ガラス基板１０上に固着された固定電
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はガラス基板１０
に形成された凹部１１の上方に位置し、コ字状のビーム
３１，３１によりその両端が支持され、ガラス基板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上に固着される。この凹部１１の底面には凹
部の深さより小さい厚さの検出電極１２が形成される。

【００２７】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２６，２６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。

【００２８】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、第２実施態様と同様にして先ずガラス基板１０に凹
部１１を形成し、この凹部１１の底面にＡｕ，Ｐｔ，Ｃ
ｕなどから選ばれた金属の薄膜からなる検出電極１２を
形成する。

【００２９】一方、第１実施形態の製造方法と同様に行
い、（１１１）方位の第１シリコンウェーハ２１の片面
にこの第１シリコンウェーハ２１よりも所定のエッチャ
ントに関してエッチング速度の高い（１１０）方位の第
２シリコンウェーハ２２を貼り合わせて積層体２３を形
成した後、第１シリコンウェーハ２１の露出面を所定の
厚さに研削研磨して単結晶シリコン層２４を形成する。
次いで積層体２３を単結晶シリコン層２４が検出電極１
２に対向するようにガラス基板１０に陽極接合する。そ
の後、第１実施形態と同様にしてＫＯＨなどのエッチャ
ントにより第２シリコンウェーハ２２をエッチング除去
し、これにより露出した単結晶シリコン層２４の表面に
スパッタリングにより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
チングを行い、最後にＡｌ膜２５を除去する。これによ
り単結晶シリコン層２４が選択的にエッチング除去さ
れ、ガラス基板１０上に接合した単結晶シリコンからな
る一対の固定電極２７，２８と一対の固定電極２７，２
８に挟まれかつ検出電極１２の上方に浮動する単結晶シ
リコンからなる可動電極２６とが形成された半導体慣性
センサ５０が得られる。

【００３０】図７は第４実施形態の半導体慣性センサ６
０を示す。この半導体慣性センサは加速度センサであっ
て、第１実施形態の半導体慣性センサ３０と同様に、ガ
ラス基板１０上に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。第１実施形態のセンサ３０と
の相違点は、ガラス基板１０に凹部１１がなく、可動電
極２６が固定電極２７及び２８より薄く形成されたとこ
ろにある。可動電極２６が固定電極２７及び２８より薄
いため、可動電極２６と平坦なガラス基板１０との間に
ギャップが形成される。図７では示していないが、一対
の固定電極２７及び２８のそれぞれの櫛歯の部分は可動
電極２６と同じ厚さを有する。このセンサ６０の動作及
びその他の構成は第１実施形態の半導体慣性センサ３０
と同じである。

【００３１】次に、本発明の第４実施形態の半導体慣性
センサ６０の製造方法について述べる。図７に示すよう
に、第１実施形態の製造方法と同様に行い、（１１１）
方位の第１シリコンウェーハ２１の片面にこの第１シリ
コンウェーハ２１よりも所定のエッチャントに関してエ
ッチング速度の高い（１１０）方位の第２シリコンウェ
ーハ２２を貼り合わせて積層体２３を形成した後、第１
シリコンウェーハ２１の露出面を所定の厚さに研削研磨
して単結晶シリコン層２４を形成する。

【００３２】次いで、単結晶シリコン層２４表面にスパ
ッタリング等によりＡｌ膜２５ａを形成し、パターニン
グした後、ＳＦ₆ガスによる低温での軽度の異方性ドラ
イエッチングを行う。これにより単結晶シリコン層２４
の所定の部分が薄くなる。Ａｌ膜２５ａを除去した後、
この薄肉部が形成された積層体２３を単結晶シリコン層
２４がガラス基板１０に対向するようにガラス基板１０
に陽極接合する。その後、第１実施態様と同様にＫＯＨ
などのエッチャントにより第２シリコンウェーハ２２を
エッチング除去し、これにより露出した単結晶シリコン
層２４の表面にスパッタリングによりＡｌ膜２５ｂ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い、最後にＡｌ膜２５ｂを
除去する。これにより単結晶シリコン層２４が選択的に
エッチング除去され、ガラス基板１０上に接合した単結
晶シリコンからなる一対の固定電極２７，２８と一対の
固定電極２７，２８に挟まれかつガラス基板１０の上方
に浮動する単結晶シリコンからなる可動電極２６とが形
成された半導体慣性センサ６０が得られる。

【００３３】図８は第５実施形態の半導体慣性センサ７
０を示す。この半導体慣性センサ７０は加速度センサで
あって、第２実施形態の半導体慣性センサ４０と同様
に、ガラス基板１０上に固着された枠体２９の間に可動
電極２６を有する。第２実施形態のセンサ４０との相違
点は、ガラス基板１０に凹部１１がなく、可動電極２６
と検出電極１２の合計厚さが枠体２９よりも薄くなるよ
うに、可動電極２６が薄く形成されたところにある。こ
のように構成することにより可動電極２６と検出電極１
２との間にギャップが形成される。このセンサ７０の動
作及びその他の構成は第２実施形態の半導体慣性センサ
４０と同じである。

【００３４】次に、本発明の第５実施形態の半導体慣性
センサ７０の製造方法について述べる。図８に示すよう
に、第２実施態様と同様にして先ずガラス基板１０上に
Ａｕ，Ｐｔ，Ｃｕなどから選ばれた金属の薄膜からなる
検出電極１２を形成する。一方、第４実施形態の製造方
法と同様に行い、（１１１）方位の第１シリコンウェー
ハ２１の片面にこの第１シリコンウェーハ２１よりも所
定のエッチャントに関してエッチング速度の高い（１１
０）方位の第２シリコンウェーハ２２を貼り合わせて積
層体２３を形成した後、第１シリコンウェーハ２１の露
出面を所定の厚さに研削研磨して単結晶シリコン層２４
を形成する。

【００３５】次いで第４実施形態の製造方法と同様に行
い、単結晶シリコン層２４表面にスパッタリング等によ
りＡｌ膜２５ａを形成し、パターニングした後、ＳＦ₆
ガスによる低温での軽度の異方性ドライエッチングを行
う。これにより単結晶シリコン層２４の所定の部分が薄
くなる。Ａｌ膜２５ａを除去した後、この薄肉部が形成
された積層体２３を単結晶シリコン層２４がガラス基板
１０の検出電極１２に対向するようにガラス基板１０に
陽極接合する。その後、第１実施態様と同様にＫＯＨな
どのエッチャントにより第２シリコンウェーハ２２をエ
ッチング除去し、これにより露出した単結晶シリコン層
２４の表面にスパッタリングによりＡｌ膜２５ｂ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い、最後にＡｌ膜２５ｂを除
去する。これにより単結晶シリコン層２４が選択的にエ
ッチング除去され、ガラス基板１０上に接合した単結晶
シリコンからなる枠体２９と枠体２９に挟まれかつ検出
電極１２の上方に浮動する単結晶シリコンからなる可動
電極２６とが形成された半導体慣性センサ７０が得られ
る。

【００３６】図９は第６実施形態の半導体慣性センサ８
０を示す。この半導体慣性センサ８０は角速度センサで
あって、第３実施形態の半導体慣性センサ５０と同様
に、ガラス基板１０上に固着された固定電極２７及び２
８の間に音叉構造の一対の可動電極２６，２６を有す
る。第３実施形態のセンサ５０との相違点は、ガラス基
板１０に凹部１１がなく、可動電極２６と検出電極１２
の合計厚さが固定電極２７，２８よりも薄くなるよう
に、可動電極２６が薄く形成されたところにある。この
ように構成することにより可動電極２６と検出電極１２
との間にギャップが形成される。図９では示していない
が、一対の固定電極２７及び２８のそれぞれの櫛歯の部
分は可動電極２６と同じ厚さを有する。このセンサ８０
の動作及びその他の構成は第３実施形態の半導体慣性セ
ンサ５０と同じである。

【００３７】次に、本発明の第６実施形態の半導体慣性
センサ８０の製造方法について述べる。図９に示すよう
に、第２実施態様と同様に先ずガラス基板１０上にＡ
ｕ，Ｐｔ，Ｃｕなどから選ばれた金属の薄膜からなる検
出電極１２を形成する。一方、第４実施形態の製造方法
と同様に行い、（１１１）方位の第１シリコンウェーハ
２１の片面にこの第１シリコンウェーハ２１よりも所定
のエッチャントに関してエッチング速度の高い（１１
０）方位の第２シリコンウェーハ２２を貼り合わせて積
層体２３を形成した後、第１シリコンウェーハ２１の露
出面を所定の厚さに研削研磨して単結晶シリコン層２４
を形成する。

【００３８】次いで第４実施形態の製造方法と同様に行
い、単結晶シリコン層２４表面にスパッタリング等によ
りＡｌ膜２５ａを形成し、パターニングした後、ＳＦ₆
ガスによる低温での軽度の異方性ドライエッチングを行
う。これにより単結晶シリコン層２４の所定の部分が薄
くなる。Ａｌ膜２５ａを除去した後、この薄肉部が形成
された積層体２３を単結晶シリコン層２４がガラス基板
１０の検出電極１２に対向するようにガラス基板１０に
陽極接合する。その後、第１実施態様と同様にＫＯＨな
どのエッチャントにより第２シリコンウェーハ２２をエ
ッチング除去し、これにより露出した単結晶シリコン層
２４の表面にスパッタリングによりＡｌ膜２５ｂ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い、最後にＡｌ膜２５ｂを除
去する。これにより単結晶シリコン層２４が選択的にエ
ッチング除去され、ガラス基板１０上に接合した単結晶
シリコンからなる一対の固定電極２７，２８と一対の固
定電極２７，２８に挟まれかつ検出電極１２の上方に浮
動する単結晶シリコンからなる可動電極２６とが形成さ
れた半導体慣性センサ８０が得られる。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、従来のレーザ加工に
よる半導体慣性センサの製法と異なり、本発明によれば
このレーザ加工が不要となり、またエッチストップ層を
形成する必要がないため、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。

【００４０】可動電極、固定電極又は枠体などを構成す
る単結晶シリコン層が十分な厚さを有する第２シリコン
ウェーハに支持された状態でガラス基板に接合するた
め、従来のような貼り付き（sticking）現象を生じず、
検出電極やガラス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。

【００４１】また基板をシリコン基板でなく、ガラス基
板にすることにより、静電容量で検出を行うセンサで
は、素子の寄生容量が低下し、高感度で高精度の半導体
慣性センサが得られる。

【００４２】更にエッチストップ層を使用せずに可動電
極、枠体又は固定電極をエッチングにより形成できるた
め、可動電極、枠体又は固定電極を構成する単結晶シリ
コン層をエッチストップ層によって電流の流れが妨害さ
れることなく、より効率よくガラス基板に陽極接合する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【図７】本発明の第４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。

【図８】本発明の第５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。

【図９】本発明の第６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。

【符号の説明】

１０ ガラス基板 １２ 検出電極 ２１ 第１シリコンウェーハ ２２ 第２シリコンウェーハ ２３ 積層体 ２４ 単結晶シリコン層 ２６ 可動電極 ２７，２８ 一対の固定電極 ３０，４０，５０，６０，７０，８０ 半導体慣性セン
サ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１シリコンウェーハ(21)に所定のエッ
   チャントに関して前記第１シリコンウェーハ(21)より高
   いエッチング速度を有する第２シリコンウェーハ(22)を
   貼り合わせて積層体(23)を形成する工程と、 前記第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(24)を形成する工程と、 前記積層体(23)を前記単結晶シリコン層(24)を介してガ
   ラス基板(10)に接合する工程と、 前記第２シリコンウェーハ(22)を前記エッチャントでエ
   ッチング除去する工程と、 残存した前記単結晶シリコン層(24)を選択的にエッチン
   グ除去することにより、前記ガラス基板(10)上に接合し
   た単結晶シリコンからなる一対の固定電極(27,28)と前
   記一対の固定電極(27,28)に挟まれかつ前記ガラス基板
   (10)の上方に浮動する単結晶シリコンからなる可動電極
   (26)とを有する半導体慣性センサ(30,60)を得る工程と
   を含む半導体慣性センサの製造方法。
2. 【請求項２】 ガラス基板(10)上に検出電極(12)を形成
   する工程と、 第１シリコンウェーハ(21)に所定のエッチャントに関し
   て前記第１シリコンウェーハ(21)より高いエッチング速
   度を有する第２シリコンウェーハ(22)を貼り合わせて積
   層体(23)を形成する工程と、 前記第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(24)を形成する工程と、 前記積層体(23)を前記単結晶シリコン層(24)を介して前
   記検出電極(12)が形成された部分を除くガラス基板(10)
   に接合する工程と、 前記第２シリコンウェーハ(22)を前記エッチャントでエ
   ッチング除去する工程と、 残存した前記単結晶シリコン層(24)を選択的にエッチン
   グ除去することにより、前記ガラス基板(10)上に前記検
   出電極(12)に対向して浮動する単結晶シリコンからなる
   可動電極(26)を有する半導体慣性センサ(40,70)を得る
   工程とを含む半導体慣性センサの製造方法。
3. 【請求項３】 ガラス基板(10)上に検出電極(12)を形成
   する工程と、 第１シリコンウェーハ(21)に所定のエッチャントに関し
   て前記第１シリコンウェーハ(21)より高いエッチング速
   度を有する第２シリコンウェーハ(22)を貼り合わせて積
   層体(23)を形成する工程と、 前記第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(24)を形成する工程と、 前記積層体(23)を前記単結晶シリコン層(24)を介して前
   記検出電極(12)が形成された部分を除くガラス基板(10)
   に接合する工程と、 前記第２シリコンウェーハ(22)を前記エッチャントでエ
   ッチング除去する工程と、 残存した前記単結晶シリコン層(24)を選択的にエッチン
   グ除去することにより、前記ガラス基板(10)上に接合し
   た単結晶シリコンからなる一対の固定電極(27,28)と前
   記固定電極(27,28)に挟まれかつ前記検出電極(12)の上
   方に浮動する単結晶シリコンからなる可動電極(26)とを
   有する半導体慣性センサ(50,80)を得る工程とを含む半
   導体慣性センサの製造方法。