JPH10209471A - 半導体マイクロマシン及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エッチング層からのドーパント拡散によっ
て，可動部内の絶縁領域にドーパントがドーピングされ
ることはなく，可動部内の絶縁領域を確実に確保するこ
とができる，半導体マイクロマシン及びその製造方法を
提供すること。 【解決手段】 基板１２に対してエッチング層５５，拡
散抑制層５０，半導体薄膜５７を形成し，該半導体薄膜
５７に不純物を選択ドーピングし，そしてこれをパター
ニングして，少なくともエッチング液導入用の導入孔
と，複数の電極または配線及び電気的絶縁領域を有する
可動部と針状体とを形成し，その後，エッチング液を用
いて，上記エッチング層５５を除去することにより，上
記間隙部を形成すると共に上記半導体薄膜５７を可動部
として形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は，各種微小センサ等に利用可能な
半導体マイクロマシン及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来技術】従来，大きさが微小である角速度センサ
（ジャイロセンサ），加速度センサ（Ｇセンサ），マイ
クロアクチュエーター等を作成する技術として，シリコ
ン等の半導体材料を利用したマイクロマシニング技術が
開発されている。この技術によれば，通常の半導体回路
等の作成技術を組み合わせ，１ミリ以下の微小な上記セ
ンサ等を作成することができる。このような技術により
作成された製品の一例として，以下に示すごとき角速度
センサとして機能する半導体マイクロマシンがある。

【０００３】図７に示すごとく，上記半導体マイクロマ
シン９は，基板１２と，該基板１２に間隙部を設けて対
向配置されると共に，針状体１５によって支持された可
動部１３と，該可動部１３を挟み，その両側に対向配置
された一対の固定部１７とよりなる。また，上記可動部
１３は上記基板１２に対し，平行となるように配置され
てなる。上記可動部１３は，その両側に一体的に設けた
駆動用電極部１６１を有している。

【０００４】更に，後述の図２に示すごとく，上記基板
１２における上記可動部１３との対向面には，該可動部
１３との距離を検出するための距離検出用電極１８が設
けてある。また，上記可動部１３には，上記距離検出用
電極１８と対になって動作する検出用電極部１６２が設
けてある。

【０００５】また，上記固定部１７には，上記可動部１
３を振動させるための固定部側駆動用電極部１７１が設
けてある。上記固定部側駆動用電極部１７１と上記駆動
用電極部１６１とは，相互にかみ合うように配置されて
なり，両者の間には微細な隙間１７８が形成されてい
る。

【０００６】上記半導体マイクロマシン９において，角
速度の検出は以下に示すごとく行なわれる。まず，上記
固定部側駆動用電極部１７１，上記駆動用電極部１６１
間に周期的な電圧を印加する。これにより，上記可動部
１３において，上記基板１２に対して平行方向の水平振
動が発生する。この状態にある上記半導体マイクロマシ
ン９に対し，図７に示す回転軸の方向に，角速度ωとな
る回転運動を加える。これにより，上記可動部１３には
コリオリ力による上記基板１２に対する垂直方向への振
動が発生する。

【０００７】上記可動部１３の垂直振動により，該可動
部１３と基板１２との間の間隙部の距離が，上記振動の
周期に従って変化する。ところで，上記検出用電極部１
６２は針状体１５，電極パッド１５８と電気的な導通が
とれており，該電極パッド１５８はアースされている。
このため，上記検出用電極部１６２は常時０Ｖに保持さ
れてなる。

【０００８】また，上記距離検出用電極１８と上記検出
用電極部１６２とはキャパシタを構成し，その容量は電
極間距離に反比例する。このため，上記距離検出用電極
１８に一定電圧を加えることにより，上記間隙部の距離
の変化を上記距離検出用電極１８に流れ込む電流の値と
して検出することができる。そして，この検出値より上
記半導体マイクロマシン９にかかる角速度ωを検出する
ことができる。

【０００９】このような半導体マイクロマシン９は，従
来，以下に示すごとく，通常の半導体回路作製技術を利
用することにより作製されていた。即ち，後述の図１，
図３に示すごとく，基板１２の導電性とは異なるドーパ
ントのドーピングにより上記距離検出用電極１８等を予
め作製した基板１２を準備する。上記基板１２の表面に
シリコン酸化膜５３，その表面にエッチングストッパ層
５４を設け，更にその表面にエッチング層５５を設け
る。

【００１０】次に，上記エッチング層５５の表面に，フ
ォトリソ工程によりレジストパターンを形成し，これを
マスクとしてＲＩＥ（反応性イオンエッチング，ｒｅａ
ｃｔｉｖｅ ｉｏｎ ｅｔｃｈｉｎｇ）によりエッチン
グ層５５，エッチングストッパ層５４，シリコン酸化膜
５３をエッチングし，針状体１５と基板１２とのコンタ
クトホール，及び固定部側駆動用電極部１７１と基板１
２とのコンタクトホールを形成する。

【００１１】次に，上記レジストパターンを除去した
後，エッチング層５５の表面に半導体薄膜５７を設け，
この半導体薄膜５７の全面に，基板１２上に形成された
検出用電極１８等と同じ導電性をもつドーパントをイオ
ン注入しする。その後，上記半導体薄膜５７のドーパン
トの活性化及び内部応力の緩和等の目的から，これに対
し熱処理を施す。次に，フォトリソ工程により半導体薄
膜５７上にレジストパターンを形成し，これをマスクと
してエッチングを行い，該半導体薄膜５７を上記可動部
１３及び針状体１５，また固定部１７の形状となるよう
に加工する。

【００１２】次に，上記可動部１３，針状体１５の下部
及びその近傍の上記エッチング層５５を除去し（後述の
図２，図４参照），この部分を空隙部１１となすと共
に，上記半導体薄膜５７を可動部１３，針状体１５，固
定部１７となす。その後，上記可動部１３，固定部１
７，距離検出用電極１８に対し電極パッドを適宜設け
て，半導体マイクロマシン９となす。

【００１３】

【解決しようとする課題】しかしながら，図７に示すよ
うな従来の半導体マイクロマシンでは，駆動用電極部１
６１検出用電極１６２とが電気的に導通した状態で，可
動部１３内に形成されている。このため各電極間で電荷
の移動が頻繁に起こり，検出用電極１６２の電位が変動
し，信号のクロストークが発生する。このような状態で
あると信号の検出精度が低下してしまう。

【００１４】上記不具合を防止するためには，上記可動
部１３内の駆動用電極部１６１と検出用電極部１６２と
を電気的絶縁領域で分離し，クロストークの発生を防止
することが好ましい。ところが，上記従来の製造方法に
おいて上記エッチング層５５としては，エッチング液と
して使用するバッファードフッ酸（ＢＨＦ）に対するエ
ッチングレートの高い（エッチング容易である），燐ガ
ラス（ＰＳＧ），砒素ガラス（ＡＳＧ）等を使用するこ
とが一般的であり，これらの物質中には砒素等のドーパ
ントとして作用する物質が潤沢に含まれている。

【００１５】このため，エッチング層５５に半導体薄膜
５７を設けた後，両者に熱処理を施すと，エッチング層
５５のドーパントとして作用する物質が半導体薄膜５７
の全面に拡散してしまい，上記電気的絶縁領域を形成す
ることが不可能であった。

【００１６】本発明は，かかる問題点に鑑み，エッチン
グ層からドーパントが半導体薄膜の全面に拡散せず，可
動部内の各電極または配線が確実に電気的絶縁領域によ
り区画された，半導体マイクロマシン及びその製造方法
を提供しようとするものである。

【００１７】

【課題の解決手段】請求項１の発明は，基板と，該基板
に間隙部を設けて対向配置されると共に，針状体によっ
て支持された半導体薄膜からなる可動部とを有すると共
に，上記可動部内には複数の電極または配線を設けてあ
り，かつ，これらの間には電気的絶縁領域が設けてなる
半導体マイクロマシンの製造方法において，上記基板に
対してエッチング層を形成する第一工程と，上記エッチ
ング層に拡散抑制層を形成する第二工程と，上記拡散抑
制層に半導体薄膜を形成する第三工程と，上記半導体薄
膜にドーパントを選択ドーピングする第四工程と，フォ
トリソエッチングで上記半導体薄膜をパターニングし
て，少なくともエッチング液導入用の導入孔と，複数の
電極または配線及び電気的絶縁領域を有する可動部と，
該可動部を支持する針状体とを形成する第五工程と，エ
ッチング液を用いて，上記エッチング層を除去すること
により，上記間隙部を形成すると共に上記半導体薄膜を
可動部として形成する第六工程とを有すること特徴とす
る半導体マイクロマシンの製造方法にある。

【００１８】上記拡散抑制層としては，例えば，シリコ
ン窒化膜（ＳｉＮ），シリコン窒化酸化膜（ＳｉＯＮ）
等を使用することができる。上記物質中において，エッ
チング層に含まれる各種ドーパントの拡散速度が遅くな
る。このため，上記拡散抑制層を設けることにより，エ
ッチング層からドーパントが半導体薄膜に拡散すること
を抑制することができる。従って，上記半導体薄膜にド
ーパントを選択ドーピングする工程で導電性領域と絶縁
性領域とを区画しておけば，熱処理時に絶縁領域にエッ
チング層からドーパントがドーピングされることはな
く，確実に電気的絶縁領域を確保することができる。

【００１９】また，上記拡散抑制層としては，例えばボ
ロンガラス膜（ＢＳＧ）を用いることができる。上記物
質はｐ型半導体を形成可能なドーパントである硼素を含
有した物質である。このため，上記可動部中の電極また
は配線をｎ型半導体にて作製した場合，該電極または配
線の相互間に上記エッチング層中の上記ドーパントが拡
散することから，この部分が僅かながらｐ型を呈する。
これにより，上記可動部中にいわゆるｎｐｎ接合が形成
され，電極または配線相互間の電気的絶縁性を確保する
ことができる。

【００２０】また，上記第四工程〜第六工程について
は，各工程の順序について特に制限はなく，例えば第
五，第四，第六の工程順など，順不同に実施することが
できる。

【００２１】次に，上記エッチング層としては，リンガ
ラス膜（ＰＳＧ），ヒ素ガラス膜（ＡＳＧ）等を利用す
ることができる。これらの物質は，エッチング液として
広く使われているバッファードフッ酸（ＢＨＦ）による
エッチングレートが高く，短時間でエッチング処理を完
了できることから好ましい。また，上記半導体薄膜とし
ては，多結晶シリコン，非晶質（アモルファス）シリコ
ンを用いることができる。

【００２２】また，上記基板としては，単結晶シリコン
基板，多結晶シリコン基板，石英ガラス基板，ガラス基
板，単結晶サファイア基板，ステンレス基板等を用いる
ことができる。上記単結晶シリコン基板は入手容易であ
るため，半導体マイクロマシンの生産性を高めることが
できる。また，半導体マイクロマシンの製造プロセスを
通常のＬＳＩ製造プロセスと併用することができる。

【００２３】上記多結晶シリコン基板は安価に入手する
ことができる。このため，半導体マイクロマシンの製造
コスト等を安価とすることができる。また，上記ガラス
基板は安価であり，また入手しやすい材料であるため，
半導体マイクロマシンの製造コスト等を安価とすること
ができる。また石英ガラス基板，ガラス基板，サファイ
ア基板等の絶縁性基板を用いた場合，基板を介してのク
ロストークが低減でき，半導体マイクロマシンをセンサ
として利用する場合には，該センサの高性能化を図るこ
とができる。

【００２４】なお，上記ドーパントの選択ドーピングと
は，例えばフォトリソ工程のイオン注入等を利用して，
半導体薄膜の所望の部分にドーパントをドーピングする
ことを示しており，主として可動部中の電極または配線
を形成するために行われる。

【００２５】本発明の作用につき，以下に説明する。本
発明にかかる半導体マイクロマシンの製造方法において
は，エッチング層に対し，拡散抑制層を設け，その上に
可動部となる半導体薄膜を設けてなる。このため，エッ
チング層に含有されているドーパントの半導体薄膜への
拡散を抑制することができる。

【００２６】よって，上記可動部内に設けた複数の電極
または配線との相互間の電気的絶縁領域に対し，余分な
ドーパントが入り込むことを防止することができ，従っ
て，上記電気的絶縁領域における導電率を低く保つこと
ができる。従って，電極または配線の相互間において絶
縁性の確保された半導体マイクロマシンを得ることがで
きる。

【００２７】仮に上記ドーパントが半導体薄膜に拡散し
た場合には，該半導体薄膜の導電性が高まるため，電極
または配線の相互間の絶縁が破れ，両者の間で電荷の移
動（電気信号のクロストーク）が発生する。

【００２８】以上のように，本発明によれば，エッチン
グ層からドーパントが半導体薄膜の全面に拡散せず，可
動部内の各電極または配線が確実に電気的絶縁領域によ
り区画された，半導体マイクロマシンの製造方法を提供
することができる。

【００２９】次に，請求項２の発明のように，上記拡散
抑制層はパターニングされていることが好ましい。上記
拡散抑制層がパターニングされていることにより，熱処
理時において，エッチング層中に含まれるドーパントを
利用して，半導体薄膜を選択ドーピングすることができ
る。これにより，熱処理と電極等の形成を同時に行うこ
とができ，半導体マイクロマシンの製造を効率よく行う
ことができる。

【００３０】より好ましくは，請求項３の発明のよう
に，上記拡散抑制層はドーパント拡散窓を備えることが
好ましい。これにより，確実に電極または配線と電気的
絶縁領域を区画形成することができる。

【００３１】次に，請求項４の発明は，基板と，該基板
に間隙部を設けて対向配置されると共に，針状体によっ
て支持された半導体薄膜からなる可動部とを有する半導
体マイクロマシンにおいて，上記可動部内には複数の電
極または配線とを設けてあり，かつ，これらの間には電
気的絶縁領域が設けてあり，また，上記可動部は上記間
隙部に面する下面に拡散抑制層を有してなることを特徴
とする半導体マイクロマシンにある。

【００３２】上記半導体マイクロマシンにおいては，電
極と配線との相互間に電気的絶縁領域が設けてなること
から，これらの間において絶縁性が確保されている。こ
のため，電極または配線の相互間における電荷の移動，
即ち電気信号のクロストークが生じ難い。このため，電
極または配線におけるＳ／Ｎ比を高めることができる。
また，ある電極または配線と，他の電極または配線にお
ける電流（または電圧）とを，別制御とすることができ
る。これにより，回路設計の自由度を高くすることがで
きる。

【００３３】以上により，本発明によれば，可動部中に
おける電極と配線の相互間において，電気的絶縁性が確
保されている，半導体マイクロマシンを提供することが
できる。

【００３４】なお，本発明にかかる半導体マイクロマシ
ンとしては，マイクロマシニング技術を応用した角速度
センサ，加速度センサ，マイクロアクチュエータ等を挙
げることができる。

【００３５】

【発明の実施の形態】

実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる半導体マイクロマシン及び
その製造方法につき，図１〜図５を用いて説明する。な
お，本例の半導体マイクロマシンはマイクロマシニング
技術により作成された角速度センサである。

【００３６】本例の半導体マイクロマシンは，図５に示
すごとく，基板１２と，該基板１２に間隙部を設けて対
向配置されると共に，針状体１５，１５０によって支持
された半導体薄膜からなる可動部１３とを有する。そし
て，上記可動部１３内には複数の電極または配線とを設
けてあり，かつ，これらの間には電気的絶縁領域１６０
が設けてあり，また，図２（ｂ），図４（ｂ）に示すご
とく，上記可動部１３は上記間隙部１１に面する下面に
拡散抑制層５０を有してなる。

【００３７】そして，図１〜図４に示すごとく，上記半
導体マイクロマシン１を製造するに当たっては，まず，
その表面にエッチングストッパ層５４を設けた基板１２
を準備する。次いで，上記エッチングストッパ層５４に
対しエッチング層５５を設ける。次いで，上記エッチン
グ層５５の表面に拡散抑制層５０を設ける。次いで，上
記拡散抑制層５０の表面に半導体薄膜５７を設ける。次
いで，上記半導体薄膜５７にドーパントの選択ドーピン
グを行う。この時に内部応力緩和等のため，熱処理を施
してもよい。

【００３８】そして，上記半導体薄膜５７にフォトリソ
エッチングを施す。このフォトリソエッチングにより，
半導体薄膜５７に所定のパターン及び導入孔５７９を形
成する。所定のパターンとは，針状体１５，１５０，固
定部１７，可動部１３を形成するパターンを示す。次い
で，上記エッチング層５５を除去する。これにより，上
記間隙部を形成し，可動部１３を可動的とする。

【００３９】次に，上記半導体マイクロマシン１の詳細
な構造につき説明する。図５に示すごとく，本例の半導
体マイクロマシン１は，基板１２と，該基板１２に間隙
部を設けて対向配置されると共に，針状体１５，１５０
によって支持された可動部１３とよりなる。上記可動部
１３内には駆動用電極部１６１と検出用電極部１６２と
配線１５９とが設けてなり，かつ，これらの間には電気
的絶縁領域１６０が設けてある。

【００４０】なお，上記駆動用電極部１６１の少なくと
も一つを可動部１３の基板１２に対し平行方向への振動
検出用電極として用いることも可能である。また，上記
可動部１３の両側には，基板１２に固定された一対の固
定部１７が設けてある。

【００４１】上記可動部１３の両側には櫛形の駆動用電
極部１６１が設けてある。また，上記固定部１７には，
上記駆動用電極部１６１と相互にかみあうように配置さ
れる櫛形の固定部側駆動用電極部１７１が設けてある。
なお，上記駆動用電極部１６１と固定部側駆動用電極部
１７１との間には，微細な間隙１７８が設けてなる。

【００４２】また，上記針状体１５，１５０は，後述す
る図２（ｂ），図４（ｂ）に示すごとく脚部５５９によ
って上記基板１２に対し固定されてなる。上記配線１５
９は，上記駆動用電極部１６１，上記検出用電極部１６
２と上記針状体１５との間を連結するよう設けてある。

【００４３】また，図２（ｂ），図４（ｂ）に示すごと
く，上記基板１２には上記可動部１３における検出用電
極部１６２に対面する位置に，基板１２と可動部１３と
の間の間隙部１１の距離を検出するための距離検出用電
極１８を配設してなる。なお，上記針状体１５の端部に
は電極パッド１５８が設けてなり，該電極パッド１５８
は駆動回路または検出回路に接続されている。また，上
記針状体１５０は上記可動部１３を支承するだけの役割
を負っている。また，上記固定部側駆動用電極部１７１
及び上記距離検出用電極１８は，各々配線により，駆動
回路又は検出回路に接続されている。

【００４４】次に，本例にかかる半導体マイクロマシン
１の製造方法につき，図１〜図４を用いて詳細に説明す
る。なお，図１及び図２にかかる図面は，半導体マイク
ロマシン１を図５における横方向，すなわちＡ−Ａ線に
て切断した断面で，その製造プロセスを示すものであ
る。また，図３及び図４はそれぞれ図１及び図２に対応
した製造プロセスを説明する図であるが，半導体マイク
ロマシン１を図５における縦方向，すなわちＢ−Ｂ線に
て切断した断面で説明した図面である。

【００４５】まず，図１（ａ），図３（ａ）に示すごと
く，ｐ型シリコン単結晶よりなる基板１２に上記距離検
出用電極１８等を設ける。この距離検出用電極１８は，
フォトリソ工程により形成したレジストパターンをマス
クにして，イオン注入により所定部分にリンをドーピン
グし，熱処理をすることにより得られる。この基板１２
が半導体マイクロマシン１における基板１２となる。

【００４６】なお，上記距離検出用電極１８等は，ｎ型
多結晶シリコン薄膜で形成してもよい。この場合，基板
１２としては，サファイア，ガラス等の絶縁基板で形成
することができる。その他，ｐ型多結晶基板上にｎ型ド
ーパントをドーピングして，上記距離検出用電極１８等
としてもよいし，単結晶シリコン，多結晶シリコン，ス
テンレス等の導電性基板上にＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＳｉＯ
₂ 等の絶縁膜を形成し，ｎ型多結晶Ｓｉにより上記距離
検出用電極等を形成したものでもよい。

【００４７】次に，上記基板１２の表面にシリコン酸化
膜５３をＯ₂ 雰囲気中での酸化により設け，更にその表
面にエッチングストッパ層５４をＳｉＨ₄ ，ＮＨ₃ を原
料ガスとしたＬＰ−ＣＶＤ法により設ける。なお，上記
シリコン酸化膜５３は距離検出用電極１８等を保護する
ために設けてなり，また，上記エッチングストッパ層５
４は，後述するエッチングの際に，基板１２のエッチン
グ液による侵食防止のために設けてなる。なお，上記エ
ッチングストッパ層５４は，Ｓｉ₃ Ｎ₄ よりなる。

【００４８】なお，表面がＡｌ₂ Ｏ₃ ，ＳｉＮ，ＳｉＯ
Ｎ等のＢＨＦに対するエッチングレＰＳＧに比べて低い
基板上にｎ型多結晶Ｓｉまたはｎ型単結晶Ｓｉにより距
離検出用電極１８等を形成した場合，シリコン酸化膜５
３及びエッチングストッパ層５４はなくてもよい。

【００４９】次に，図１（ａ），図３（ａ）に示すごと
く，上記エッチングストッパ層５４の表面にエッチング
層５５をＳｉＨ₄ ，Ｏ₂ ，ＰＨ₃ を原料ガスとしたＬＰ
−ＣＶＤ法により設ける。なお，上記エッチング層５５
はＰＳＧよりなる。次に，上記エッチング層５５の表面
に拡散抑制層５０をＳｉＨ₄ −ＮＨ₃ を原料ガスとした
ＬＰ−ＣＶＤ法ににより設ける。上記拡散抑制層５０は
Ｓｉ₃ Ｎ₄よりなる。

【００５０】そして，図１（ｂ），図３（ｂ）に示すご
とく，上記シリコン酸化膜５３，エッチングストッパ層
５４，エッチング層５５，拡散抑制層５０を貫通するコ
ンタクトホール５００をフォトリソエッチングを利用し
て形成する。

【００５１】次に，図１（ｃ），図３（ｃ）に示すごと
く，上記拡散抑制層５０の表面に半導体マイクロマシン
１における可動部１３，針状体１５，１５０となる半導
体薄膜５７を，ＳｉＨ₄ を原料ガスとしたＬＰ−ＣＶＤ
法により設ける。

【００５２】この時，上記コンタクトホール５００内に
上記半導体薄膜５７が形成され，これと一体化した脚部
５５９を形成する。この部分は上記半導体マイクロマシ
ン１において，針状体１５，１５０を支える支持部とな
る。なお，上記半導体薄膜５７は多結晶シリコン薄膜よ
りなる。

【００５３】次に，上記半導体薄膜５７に対し，フォト
リソ工程によりレジストパターンを形成し，該レジスト
パターンをマスクとして，ドーパントであるリンをイオ
ン注入を利用してドーピングする。このドーピングによ
り，半導体マイクロマシン１において，検出用電極部１
６２，駆動用電極部１６１，固定部側駆動用電極部１７
１として作用するドーピング領域５６１，５６２，５７
１を上記半導体薄膜５７に作成することができる。な
お，上記イオン注入によるドーパントはＡｓでもよい。

【００５４】また，上記ドーピング領域５６１，５６２
の相互間はアンドープの状態のままとして放置したアン
ドープ領域５６０とする。この部分は，完成した半導体
マイクロマシン１においては電気的絶縁領域１６０とし
て作用する部分である。なお，このとき，電気的絶縁領
域１６０の全面または一部にボロンをイオン注入しても
よい。

【００５５】次に，これら基板１２をアニール炉を用い
て，窒素雰囲気中で温度１０００℃，３０分にて熱処理
を行う。これにより，上記加工において発生した半導体
薄膜５７の内部応力を緩和し，内部に含まれるドーパン
トを活性化させる。なお，半導体薄膜５７へのｎ型ドー
パントのイオン注入の代わりに，上記半導体薄膜５７の
表面よりリンまたは砒素を選択的に気相または固相拡散
することによりドーピング領域５６１，５６２，５７１
を形成してもよい。

【００５６】上記選択的気相拡散とは，例えばＢＳＧ
膜，Ｓｉ膜またはＳｉＯＮ膜等のｎ型ドーパントを含ま
ない薄膜を形成し，フォトリソエッチング工程によりパ
ターニング後，ＰまたはＡｓ雰囲気中で熱処理を行うこ
とである。上記選択的固相拡散とは，例えばＢＳＧ膜，
ＳｉＮ膜またはＳｉＯＮ膜等の薄膜を形成パターン後に
ＰＳＧ膜またはＡＳＧ膜等ドーパントを含んだ薄膜を形
成し，窒素雰囲気中で熱処理を行うことである。熱処理
後，上記ＰＳＧ膜，ＡＳＧ膜，ＢＳＧ膜，ＳｉＮ膜，Ｓ
ｉＯＮ膜は除去してもよい。

【００５７】次に，図２（ａ），図４（ａ）に示すごと
く，上記半導体薄膜５７に対してフォトリソエッチング
を行ってレジストパターンを形成し，上記レジストパタ
ーンをマスクとしてＲＩＥによる異方性エッチングを行
う。これにより，可動部１３，該可動部１３の側面に設
けられた駆動用電極部１６１，針状体１５，１５０，固
定部１７，固定部側駆動用電極部１７１となる部分を成
形する。なお，これらには，後述するエッチング液を導
入する孔として，４μｍ四方程度の導入孔５７９が多数
設けられている。

【００５８】次に，エッチング層５５に対してエッチン
グ処理を施す。上記エッチング処理に当たっては，エッ
チング液としてバッファードフッ酸（ＢＨＦ）を用い
た。

【００５９】上記エッチング処理により，上記エッチン
グ液は上記導入孔５７９より半導体薄膜５７の下方のエ
ッチング層５５に侵入し，該エッチング層５５を侵食す
る。これにより，図２（ｂ），図４（ｂ）に示すごと
く，上記半導体薄膜５７と基板１２との間に空隙部１１
が形成される。その後，純水洗浄した後，アルコール
（ＩＰＡ）置換し，乾燥し，半導体マイクロマシン１を
得た。

【００６０】次に，本例における作用効果につき説明す
る。上記半導体マイクロマシン１の製造方法において
は，エッチング層５５に対し，拡散抑制層５０を設け，
その上に可動部１３となる半導体薄膜５７を設けてな
る。このため，エッチング層５５に含有されているドー
パントの半導体薄膜５７への拡散を抑制することができ
る。

【００６１】よって，上記可動部５７内に設けた駆動用
電極部１６１，検出用電極部１６２の相互間の電気的絶
縁領域１６０に余分なドーパントが入り込むことを防止
することができ，よって，該電気的絶縁領域１６０の導
電性を低く保つことができる。このため，図５に示すご
とき，駆動用電極部１６１，検出用電極部１６２の相互
間において電気的絶縁性の確保された優れた半導体マイ
クロマシン１を得ることができる。

【００６２】仮に上記ドーパントが半導体薄膜５７に拡
散した場合には，該半導体薄膜５７の導電性が高まるた
め，電極の相互間の絶縁が破れ，両者の間で電荷の移動
（電気信号のクロストーク）が発生する。

【００６３】以上のように，本例によれば，エッチング
層からドーパントが半導体薄膜の全面に拡散せず，可動
部内の各電極または配線が確実に電気的絶縁領域により
区画された，半導体マイクロマシンの製造方法を提供す
ることができる。

【００６４】実施形態例２ 本例の製造方法においては，図６に示すごとく，拡散抑
制層５０にドーパント拡散窓５０１を設け，このドーパ
ント拡散窓５０１よりエッチング層５５に含有されるド
ーパントを選択的に上記半導体薄膜５７にドープさせ，
電極及び配線等を形成する。

【００６５】そして，この製造方法により，可動部にお
ける駆動用電極部，検出用電極部，配線等がｎ型半導体
よりなり，電気的絶縁領域がｐ型半導体またはアンドー
プ半導体よりなる半導体マイクロマシンを得る。なお，
上記半導体マイクロマシンの構造は，実施形態例１に示
す図５と同様の構造である。

【００６６】本例の製造方法においても，実施形態例
１，図１〜図４と同様に，その表面に距離検出用電極１
８等を設けた基板１２を準備する。次に，上記基板１２
の表面にシリコン酸化膜５３，更にその表面にエッチン
グストッパ層５４を設ける。更に，上記エッチングスト
ッパ層５４の表面にＰＳＧをエッチング層５５として，
更にその表面にドーパント拡散窓５０１を設けた拡散抑
制層５０を設ける（図６参照）。

【００６７】なお，実施形態例１と同様に，ＰＳＧに比
べ，ＢＨＦに対するエッチングレートが低い絶縁性基板
または絶縁性膜を形成した基板上にｎ型多結晶Ｓｉ薄膜
またはｎ型単結晶Ｓｉ薄膜により距離検出用電極１８等
を作成した場合，シリコン酸化膜５３，エッチングスト
ッパ層５４はなくてもよい。

【００６８】なお，上記ドーパント拡散窓５０１とは，
図６に示すごとく，得ようとする半導体マイクロマシン
１における固定部側駆動用電極部１７１，針状体１５，
配線１５９，駆動用電極部１６１，検出用電極部１６２
等と同形状，同位置（図５参照）に設けてなると共に，
上記エッチング層５５が後述する半導体薄膜５７に対
し，対面できるよう拡散抑制層５０に設けた空孔部分で
ある。

【００６９】なお，半導体薄膜の形成後，固定部側駆動
用電極部１７１，針状体１５，配線１５９，駆動用電極
部１６１，検出用電極部１６２となる部分にｎ型ドーパ
ントをイオン注入により注入してもよい。これにより，
半導体薄膜５７の上下面からドーパントをドープするこ
とにより，確実なドーピングを行うことができる。な
お，半導体薄膜５７へのｎ型ドーパントのイオン注入の
代わりに，上記半導体薄膜５７表面よりリンまたはＡｓ
を選択的に気相または固相拡散することによりドーピン
グ領域５６１，５６２，５７１を形成してもよい。

【００７０】熱処理後，上記ＰＳＧ膜，ＡＳＧ膜，ＢＳ
Ｇ膜，ＳｉＮ膜，ＳｉＯＮ膜は除去してもよい。また，
半導体薄膜５７は，ｐ^- 型半導体でもよい。ｐ^- 型半導
体とは，エッチング層からのドーパントの拡散により充
分ｎ型半導体に変わる濃度のドーパントを含むｐ型半導
体を示す。

【００７１】次に，上記基板１２等に熱処理を施す。こ
の時，上記ドーパント拡散窓５０１よりエッチング層５
５中のリンが半導体薄膜５７中に拡散する。これによ
り，ｎ型を呈するドーピング領域５６１，５６２，５６
７が半導体薄膜５７中に形成され，ここが半導体マイク
ロマシン１における固定部側駆動用電極部１７１，針状
体１５，配線１５９，駆動用電極部１６１，検出用電極
部１６２となる。

【００７２】次に，上記半導体薄膜５７を加工し，可動
部１３とその側面に設けられた駆動用電極部１６１，針
状体１５，１５０，固定部１７と固定部側駆動用電極部
１７１となる部分を成形する。

【００７３】その後は，実施形態例１と同様に，エッチ
ング処理等を施し，半導体マイクロマシン１を得る。そ
の他，詳細は実施形態例１と同様である。

【００７４】本例にかかる製造方法によれば，ｎ型半導
体よりなる駆動用電極部１６１，検出用電極部１６２，
配線部１５９の相互間にｐ型半導体またはアンドープ型
半導体よりなる電気的絶縁領域１６０が形成されること
となる。即ち，可動部１３においてｎｐｎまたはｎ−
（アンドープ）−ｎ接合が形成された状態となるため，
上記駆動用電極部１６１，検出用電極部１６２との相互
間において優れた電気的絶縁性を確保することができ
る。その他は実施形態例１と同様の作用効果を有する。

【００７５】なお，本例においては，ドーパント拡散窓
５０１を利用して固定部側駆動用電極部１７１，針状体
１５，配線１５９，駆動用電極部１６１，検出用電極部
１６２等を形成したが，これとは反対に電気的絶縁領域
１６０を形成することもできる。

【００７６】

【発明の効果】上記のごとく，本発明によれば，エッチ
ング層からのドーパント拡散によって，可動部内の電気
的絶縁領域にドーパントがドーピングされることはな
く，可動部内の電気的絶縁領域を確実に確保することが
できる，半導体マイクロマシンの製造方法を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態例１にかかる，半導体マイクロマシン
の製造方法を示す説明図。

【図２】実施形態例１にかかる，図１に続く半導体マイ
クロマシンの製造方法を示す説明図。

【図３】実施形態例１にかかる，半導体マイクロマシン
の製造方法を示す説明図。

【図４】実施形態例１にかかる，図３に続く半導体マイ
クロマシンの製造方法を示す説明図。

【図５】実施形態例１にかかる，半導体マイクロマシン
の平面説明図。

【図６】実施形態例２にかかる，ドーパント拡散窓を設
けた拡散抑制層を示す説明図。

【図７】従来例にかかる半導体マイクロマシンを示す説
明図。

【符号の説明】

１．．．半導体マイクロマシン， １１．．．間隙部， １２．．．基板， １３．．．可動部， １５．．．針状体， １５９．．．配線， １６０．．．電気的絶縁領域， １６１．．．駆動用電極部， １６２．．．検出用電極部， １８．．．距離検出用電極， ５０．．．拡散抑制層， ５０１．．．ドーパント拡散窓， ５４．．．エッチングストッパ層， ５５．．．エッチング層， ５７．．．半導体薄膜， ５７０．．．導入孔，

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と，該基板に間隙部を設けて対向配
   置されると共に，針状体によって支持された半導体薄膜
   からなる可動部とを有すると共に，上記可動部内には複
   数の電極または配線を設けてあり，かつ，これらの間に
   は電気的絶縁領域が設けてなる半導体マイクロマシンの
   製造方法において，上記基板に対してエッチング層を形
   成する第一工程と，上記エッチング層に拡散抑制層を形
   成する第二工程と，上記拡散抑制層に半導体薄膜を形成
   する第三工程と，上記半導体薄膜にドーパントを選択ド
   ーピングする第四工程と，フォトリソエッチングで上記
   半導体薄膜をパターニングして，少なくともエッチング
   液導入用の導入孔と，複数の電極または配線及び電気的
   絶縁領域を有する可動部と，該可動部を支持する針状体
   とを形成する第五工程と，エッチング液を用いて，上記
   エッチング層を除去することにより，上記間隙部を形成
   すると共に上記半導体薄膜を可動部として形成する第六
   工程とを有すること特徴とする半導体マイクロマシンの
   製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１において，上記拡散抑制層は，
   パターニングされていることを特徴とする半導体マイク
   ロマシンの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２において，上記拡散抑
   制層は，上記半導体薄膜へのドーパント拡散窓を備えて
   いることを特徴とする半導体マイクロマシンの製造方
   法。
4. 【請求項４】 基板と，該基板に間隙部を設けて対向配
   置されると共に，針状体によって支持された半導体薄膜
   からなる可動部とを有する半導体マイクロマシンにおい
   て，上記可動部内には複数の電極または配線とを設けて
   あり，かつ，これらの間には電気的絶縁領域が設けてあ
   り，また，上記可動部は上記間隙部に面する下面に拡散
   抑制層を有してなることを特徴とする半導体マイクロマ
   シン。