JPH10256571A - 半導体慣性センサの製造方法 - Google Patents

半導体慣性センサの製造方法

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JPH10256571A
JPH10256571A JP9062598A JP6259897A JPH10256571A JP H10256571 A JPH10256571 A JP H10256571A JP 9062598 A JP9062598 A JP 9062598A JP 6259897 A JP6259897 A JP 6259897A JP H10256571 A JPH10256571 A JP H10256571A
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JP
Japan
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film
silicon wafer
layer
crystal silicon
glass substrate
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Withdrawn
Application number
JP9062598A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Shibatani
博志 柴谷
Kensuke Muraishi
賢介 村石
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェーハのレーザ加工が不要で大量生産に適
し、寄生容量が低く、寸法精度に優れた半導体慣性セン
サを低コストで得る。 【解決手段】 ガラス基板10上にガラススペーサ層1
3を設けて、溝部11を形成する。酸化膜20を介して
第2シリコンウェーハ22に貼り合わされた単結晶シリ
コン層23を選択的にエッチング除去して、酸化膜20
上に単結晶シリコンからなる可動電極26と可動電極の
両側に単結晶シリコンからなる一対の固定電極27,2
8を形成する。第2シリコンウェーハ22と酸化膜20
と可動電極と固定電極とを有する構造体24を可動電極
がガラス基板の溝部に対向するようにガラススペーサ層
13を介してガラス基板に接合する。第2シリコンウェ
ーハ及び酸化膜をエッチング除去して、固定電極と固定
電極に挟まれかつガラス基板の上方に浮動する可動電極
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。こ
のセンサを作製する場合には、厚さ200μm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。
【0003】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。
【0004】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。
【0005】
【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。
【0006】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。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。更に及びにおいては、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。
【0007】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。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。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。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
図1に示すように、ガラス基板10上の所定の部分にガ
ラススペーサ層13を設けることにより溝部11を形成
する工程と、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膜20を形成する工程
と、第2シリコンウェーハ22を第1シリコンウエーハ
21の片面に膜20を介して貼り合わせる工程と、第1
シリコンウェーハ21の別の片面を所定の厚さに研磨し
て単結晶シリコン層23を形成する工程と、単結晶シリ
コン層23を膜20をエッチストップ層として選択的に
エッチング除去し、これにより膜20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とを形成す
る工程と、第2シリコンウェーハ22と膜20と可動電
極26と固定電極27,28とを有する構造体24を可
動電極26がガラス基板10の溝部11に対向するよう
にガラススペーサ層13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を膜20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20
をエッチング除去することにより一対の固定電極27,
28と固定電極27,28に挟まれかつガラス基板10
の上方に浮動する可動電極26と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。
【0009】請求項2に係る発明は、図4に示すよう
に、ガラス基板10上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溝部11を形成する工程と、ガ
ラス基板10の溝部11の底面に検出電極12を形成す
る工程と、第1シリコンウェーハ21の両面にシリコン
を浸食せずにエッチング可能な膜20を形成する工程
と、第2シリコンウェーハ22を第1シリコンウエーハ
21の片面に膜20を介して貼り合わせる工程と、第1
シリコンウェーハ21の別の片面を所定の厚さに研磨し
て単結晶シリコン層23を形成する工程と、単結晶シリ
コン層23を膜20をエッチストップ層として選択的に
エッチング除去し、これにより膜20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20と可動電極26とを有する構造
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を膜20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20を
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。
【0010】請求項3に係る発明は、図5に示すよう
に、ガラス基板10上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溝部11を形成する工程と、ガ
ラス基板10の溝部11の底面に検出電極12を形成す
る工程と、第1シリコンウェーハ21の両面にシリコン
を浸食せずにエッチング可能な膜20を形成する工程
と、第2シリコンウェーハ22を第1シリコンウエーハ
21の片面に膜20を介して貼り合わせる工程と、第1
シリコンウェーハ21の別の片面を所定の厚さに研磨し
て単結晶シリコン層23を形成する工程と、単結晶シリ
コン層23を膜20をエッチストップ層として選択的に
エッチング除去し、これにより膜20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とを形成す
る工程と、第2シリコンウェーハ22と膜20と可動電
極26と固定電極27,28とを有する構造体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を膜20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20をエッチング
除去することにより一対の固定電極27,28と固定電
極27,28に挟まれかつガラス基板10の上に検出電
極12に対向して浮動する可動電極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
製造方法である。
【0011】請求項4に係る発明は、図7に示すよう
に、ガラス基板10上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溝部11を形成する工程と、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
エッチング可能な膜20を形成する工程と、第2シリコ
ンウェーハ22を第1シリコンウエーハ21の片面に膜
20を介して貼り合わせる工程と、第1シリコンウェー
ハ21の別の片面を所定の厚さに研磨して単結晶シリコ
ン層23を形成する工程と、第2シリコンウェーハ22
と膜20と単結晶シリコン層23とを有する構造体34
を単結晶シリコン層23がガラス基板10の溝部11に
対向するようにガラススペーサ層13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
膜20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20をエッチング除去して単結晶シリコン層2
3を露出させた後、単結晶シリコン層23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。
【0012】請求項5に係る発明は、図8に示すよう
に、ガラス基板10上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溝部11を形成する工程と、ガ
ラス基板10の溝部11の底面に検出電極12を形成す
る工程と、第1シリコンウェーハ21の両面にシリコン
を浸食せずにエッチング可能な膜20を形成する工程
と、第2シリコンウェーハ22を第1シリコンウエーハ
21の片面に膜20を介して貼り合わせる工程と、第1
シリコンウェーハ21の別の片面を所定の厚さに研磨し
て単結晶シリコン層23を形成する工程と、第2シリコ
ンウェーハ22と膜20と単結晶シリコン層23とを有
する構造体34を単結晶シリコン層23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
を膜20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20をエッチング除去して単結晶シリコン層
23を露出させた後、単結晶シリコン層23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。
【0013】請求項6に係る発明は、図9に示すよう
に、ガラス基板10上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溝部11を形成する工程と、ガ
ラス基板10の溝部11の底面に検出電極12を形成す
る工程と、第1シリコンウェーハ21の両面にシリコン
を浸食せずにエッチング可能な膜20を形成する工程
と、第2シリコンウェーハ22を第1シリコンウエーハ
21の片面に膜20を介して貼り合わせる工程と、第1
シリコンウェーハ21の別の片面を所定の厚さに研磨し
て単結晶シリコン層23を形成する工程と、第2シリコ
ンウェーハ22と膜20と単結晶シリコン層23とを有
する構造体34を単結晶シリコン層23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
を膜20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20をエッチング除去して単結晶シリコン層
23を露出させた後、単結晶シリコン層23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27,2
8と固定電極27,28に挟まれかつ検出電極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と
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である。
【0014】この請求項1ないし6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。また構
造体24,34の構成部材は第2シリコンウエーハ22
とこれに貼り合わせた第1シリコンウエーハ21を所定
の厚さに研磨した単結晶シリコン層23から構成される
ため、構造体の厚さを自由に選択できる。従って、構造
体24,34をガラス基板10に接合する際のハンドリ
ングを容易に実行できるとともに可動電極26等の厚さ
を自由に設定できる。また基板にガラス基板を用いるの
で、得られる半導体慣性センサは寄生容量が低い。更に
電極間のギャップはエッチング時間での制御ではなくガ
ラススペーサ層13の厚さで規定されるので、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。
【0015】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。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。本発明にお
いて、第2シリコンウェーハ22の結晶方位は、エッチ
ング速度を考慮した場合、(110)方位のものが好ま
しく使用される。
【0016】
【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の間に可動電
極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は、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はガラス基板
10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2
8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。
【0017】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、ガラス基板10上にガラススパッタリング及びパタ
ーニングによりガラススペーサ層13を設ける。これに
よりガラス基板10上には溝部11が形成される。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膜20を形成する。この膜20
としては、第1シリコンウェーハ21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SiH2Cl2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。両面に酸化膜
20を形成した後、第2シリコンウェーハ22を第1シ
リコンウエーハ21に酸化膜20を介して貼り合わせ
る。第2シリコンウエーハ22が貼り合わされていない
側の第1シリコンウェーハ21の表面をその上に形成さ
れている酸化膜20と共に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23を形成す
る。単結晶シリコン層23の表面にスパッタリング及び
パターニングによりAl層25を選択的に形成した後、
SF6ガスによる低温での異方性ドライエッチングを行
う。これにより酸化膜20をエッチストップ層として単
結晶シリコン層23が選択的にエッチングされ、その結
果、酸化膜20上に単結晶シリコンからなる可動電極2
6が形成され、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27,2
8が形成される。Al膜25を除去した後、第2シリコ
ンウエーハ22と酸化膜20と可動電極26と一対の固
定電極27,28とを有する構造体24を可動電極26
がガラス基板10の溝部11に対向するようにガラスス
ペーサ層13を介してガラス基板10に陽極接合する。
続いて、KOHなどのエッチャントにより第2シリコン
ウエーハ22を酸化膜20をエッチストップ層としてエ
ッチング除去する。次いでフッ酸などのエッチャントに
よるウエットエッチング又はCF4などのエッチャント
によるドライエッチングを行って、酸化膜20をエッチ
ング除去する。これにより単結晶シリコンからなる可動
電極26が単結晶シリコンからなる一対の固定電極2
7,28に挟まれて溝部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。
【0018】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31,31
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に位置しかつガラス基板10上にガラスス
ペーサ層13を介して固着される。ガラス基板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。
【0019】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上にガラススパッタリング及び
パターニングによりガラススペーサ層13を設ける。こ
れによりガラス基板10上には溝部11が形成される。
溝部11の底面にスパッタリング、真空蒸着などにより
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1実施形態の製造方
法と同様に行い、第1シリコンウェーハ21の両面に酸
化膜20を形成する。両面に酸化膜20を形成した後、
第2シリコンウェーハ22を第1シリコンウエーハ21
に酸化膜20を介して貼り合わせる。第2シリコンウエ
ーハ22が貼り合わされていない側の第1シリコンウェ
ーハ21の表面をその上に形成されている酸化膜20と
共に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23を形成する。単結晶シリコン層2
3の表面にスパッタリング及びパターニングによりAl
層25を選択的に形成した後、SF6ガスによる低温で
の異方性ドライエッチングを行う。これにより酸化膜2
0をエッチストップ層として単結晶シリコン層23が選
択的にエッチングされ、その結果、酸化膜20上に単結
晶シリコンからなる可動電極26が形成され、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
らなる一対の枠体29,29が形成される。Al膜25
を除去した後、第2シリコンウエーハ22と酸化膜20
と可動電極26と一対の枠体29,29とを有する構造
体24を可動電極26がガラス基板10の溝部11内の
検出電極12に対向するようにガラススペーサ層13を
介してガラス基板10に陽極接合する。続いて、KOH
などのエッチャントにより第2シリコンウエーハ22を
酸化膜20をエッチストップ層としてエッチング除去す
る。次いでフッ酸などのエッチャントによるウエットエ
ッチング又はCF4などのエッチャントによるドライエ
ッチングを行って、酸化膜20をエッチング除去する。
これにより単結晶シリコンからなる可動電極26が単結
晶シリコンからなる枠体29,29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。
【0020】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2
8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、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はガラス基板10上にガ
ラススペーサ層13を介して固着される。ガラス基板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。
【0021】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実施形態と同様にガラス基板10上にガラ
ススパッタリング及びパターニングによりガラススペー
サ層13を設ける。これによりガラス基板10上には溝
部11が形成される。溝部11の底面にスパッタリン
グ、真空蒸着などにより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1実施形態の製造方法と同様に行い、第1シリコ
ンウェーハ21の両面に酸化膜20を形成する。両面に
酸化膜20を形成した後、第2シリコンウェーハ22を
第1シリコンウエーハ21に酸化膜20を介して貼り合
わせる。第2シリコンウエーハ22が貼り合わされてい
ない側の第1シリコンウェーハ21の表面をその上に形
成されている酸化膜20と共に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23を形成
する。単結晶シリコン層23の表面にスパッタリング及
びパターニングによりAl層25を選択的に形成した
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。これにより酸化膜20をエッチストップ層とし
て単結晶シリコン層23が選択的にエッチングされ、そ
の結果、酸化膜20上に単結晶シリコンからなる可動電
極26が形成され、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2
7,28が形成される。Al膜25を除去した後、第2
シリコンウエーハ22と酸化膜20と可動電極26と一
対の固定電極27,28とを有する構造体24を可動電
極26がガラス基板10の溝部11内の検出電極12に
対向するようにガラススペーサ層13を介してガラス基
板10に陽極接合する。続いて、KOHなどのエッチャ
ントにより第2シリコンウエーハ22を酸化膜20をエ
ッチストップ層としてエッチング除去する。次いでフッ
酸などのエッチャントによるウエットエッチング又はC
4などのエッチャントによるドライエッチングを行っ
て、酸化膜20をエッチング除去する。これにより単結
晶シリコンからなる可動電極26が単結晶シリコンから
なる一対の固定電極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。
【0022】図7は第1実施形態の半導体慣性センサ3
0の別の製造方法を示す。第1実施形態のセンサ30の
製法との相違点は、単結晶シリコン層23を形成する工
程までは第1実施形態の製法と同じであり、それ以後の
工程で相違する。即ち、第2シリコンウエーハ22と酸
化膜20と単結晶シリコン層23とを有する構造体34
を単結晶シリコン層23がガラス基板10の溝部11に
対向するようにガラススペーサ層13を介してガラス基
板10に陽極接合する。続いて、KOHなどのエッチャ
ントにより第2シリコンウエーハ22を酸化膜20をエ
ッチストップ層としてエッチング除去する。次いでフッ
酸などのエッチャントによるウエットエッチング又はC
4などのエッチャントによるドライエッチングを行っ
て、酸化膜20をエッチング除去し、これにより単結晶
シリコン層23を露出させる。露出した単結晶シリコン
層23の表面にスパッタリング及びパターニングにより
Al層25を選択的に形成した後、SF6ガスによる低
温での異方性ドライエッチングを行う。その結果、単結
晶シリコン層23が選択的にエッチング除去される。最
後にAl層25を除去する。これにより単結晶シリコン
からなる可動電極26が単結晶シリコンからなる一対の
固定電極27,28に挟まれて溝部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。
【0023】図8は第2実施形態の半導体慣性センサ4
0の別の製造方法を示す。第2実施形態のセンサ40の
製法との相違点は、単結晶シリコン層23を形成する工
程までは第2実施形態の製法と同じであり、それ以後の
工程で相違する。即ち、第2シリコンウエーハ22と酸
化膜20と単結晶シリコン層23とを有する構造体34
を単結晶シリコン層23が検出電極12に対向するよう
にガラススペーサ層13を介してガラス基板10に陽極
接合する。続いて、KOHなどのエッチャントにより第
2シリコンウエーハ22を酸化膜20をエッチストップ
層としてエッチング除去する。次いでフッ酸などのエッ
チャントによるウエットエッチング又はCF4などのエ
ッチャントによるドライエッチングを行って、酸化膜2
0をエッチング除去し、これにより単結晶シリコン層2
3を露出させる。露出した単結晶シリコン層23の表面
にスパッタリング及びパターニングによりAl層25を
選択的に形成した後、SF6ガスによる低温での異方性
ドライエッチングを行う。その結果、単結晶シリコン層
23が選択的にエッチング除去される。最後にAl層2
5を除去する。これにより単結晶シリコンからなる可動
電極26が単結晶シリコンからなる枠体29,29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。
【0024】図9は第3実施形態の半導体慣性センサ5
0の別の製造方法を示す。第3実施形態のセンサ50の
製法との相違点は、単結晶シリコン層23を形成する工
程までは第3実施形態の製法と同じであり、それ以後の
工程で相違する。即ち、第2シリコンウエーハ22と酸
化膜20と単結晶シリコン層23とを有する構造体34
を単結晶シリコン層23が検出電極12に対向するよう
にガラススペーサ層13を介してガラス基板10に陽極
接合する。続いて、KOHなどのエッチャントにより第
2シリコンウエーハ22を酸化膜20をエッチストップ
層としてエッチング除去する。次いでフッ酸などのエッ
チャントによるウエットエッチング又はCF4などのエ
ッチャントによるドライエッチングを行って、酸化膜2
0をエッチング除去し、これにより単結晶シリコン層2
3を露出させる。露出した単結晶シリコン層23の表面
にスパッタリング及びパターニングによりAl層25を
選択的に形成した後、SF6ガスによる低温での異方性
ドライエッチングを行う。その結果、単結晶シリコン層
23が選択的にエッチング除去される。最後にAl層2
5を除去する。これにより単結晶シリコンからなる可動
電極26が単結晶シリコンからなる一対の固定電極2
7,28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。
【0025】
【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。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。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第2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、ガラススペーサ層の厚さで規定す
るため、高精度にギャップを形成できる。
【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1実施形態の半導体慣性センサの別
の製造工程を示す断面図。
【図8】本発明の第2実施形態の半導体慣性センサの別
の製造工程を示す断面図。
【図9】本発明の第3実施形態の半導体慣性センサの別
の製造工程を示す断面図。
【符号の説明】
10 ガラス基板 11 溝部 12 検出電極 13 ガラススペーサ層 20 膜 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 24,34 構造体 26 可動電極 27,28 一対の固定電極 30,40,50 半導体慣性センサ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス基板(10)上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溝部(11)を形成する
    工程と、 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膜(20)を形成する工程と、 第2シリコンウェーハ(22)を前記第1シリコンウエーハ
    (21)の片面に前記膜(20)を介して貼り合わせる工程と、 前記第1シリコンウェーハ(21)の別の片面を所定の厚さ
    に研磨して単結晶シリコン層(23)を形成する工程と、 前記単結晶シリコン層(23)を前記膜(20)をエッチストッ
    プ層として選択的にエッチング除去し、これにより前記
    膜(20)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(27,28)とを形成する工程と、 前記第2シリコンウェーハ(22)と前記膜(20)と前記可動
    電極(26)と前記固定電極(27,28)とを有する構造体(24)
    を前記可動電極(26)がガラス基板(10)の溝部(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)を前記膜(20)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(20)
    をエッチング除去することにより前記一対の固定電極(2
    7,28)と前記固定電極(27,28)に挟まれかつ前記ガラス基
    板(10)の上方に浮動する前記可動電極(26)とを有する半
    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。
  2. 【請求項2】 ガラス基板(10)上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溝部(11)を形成する
    工程と、 前記ガラス基板(10)の溝部(11)の底面に検出電極(12)を
    形成する工程と、 第1シリコンウェーハ(21)の両面にシリコンを浸食せず
    にエッチング可能な膜(20)を形成する工程と、 第2シリコンウェーハ(22)を前記第1シリコンウエーハ
    (21)の片面に前記膜(20)を介して貼り合わせる工程と、 前記第1シリコンウェーハ(21)の別の片面を所定の厚さ
    に研磨して単結晶シリコン層(23)を形成する工程と、 前記単結晶シリコン層(23)を前記膜(20)をエッチストッ
    プ層として選択的にエッチング除去し、これにより前記
    膜(20)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(20)と前記可動
    電極(26)とを有する構造体(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)を前記膜(20)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(20)
    を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前記可動電極(2
    6)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。
  3. 【請求項3】 ガラス基板(10)上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溝部(11)を形成する
    工程と、 前記ガラス基板(10)の溝部(11)の底面に検出電極(12)を
    形成する工程と、 第1シリコンウェーハ(21)の両面にシリコンを浸食せず
    にエッチング可能な膜(20)を形成する工程と、 第2シリコンウェーハ(22)を前記第1シリコンウエーハ
    (21)の片面に前記膜(20)を介して貼り合わせる工程と、 前記第1シリコンウェーハ(21)の別の片面を所定の厚さ
    に研磨して単結晶シリコン層(23)を形成する工程と、 前記単結晶シリコン層(23)を前記膜(20)をエッチストッ
    プ層として選択的にエッチング除去し、これにより前記
    膜(20)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(27,28)とを形成する工程と、 前記第2シリコンウェーハ(22)と前記膜(20)と前記
    可動電極(26)と前記固定電極(27,28)とを有する構造体
    (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)を前記膜(20)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(20)
    をエッチング除去することにより前記一対の固定電極(2
    7,28)と前記固定電極(27,28)に挟まれかつ前記ガラス基
    板(10)上に前記検出電極(12)に対向して浮動する前記可
    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。
  4. 【請求項4】 ガラス基板(10)上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溝部(11)を形成する
    工程と、 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膜(20)を形成する工程と、 第2シリコンウェーハ(22)を前記第1シリコンウエーハ
    (21)の片面に前記膜(20)を介して貼り合わせる工程と、 前記第1シリコンウェーハ(21)の別の片面を所定の厚さ
    に研磨して単結晶シリコン層(23)を形成する工程と、 前記第2シリコンウェーハ(22)と前記膜(20)と前記単結
    晶シリコン層(23)とを有する構造体(34)を前記単結晶シ
    リコン層(23)がガラス基板(10)の溝部(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)を前記膜(20)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(20)を除去して前記単結晶シリコン層(23)を露出
    させた後、前記単結晶シリコン層(23)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)を得る工程とを
    含む半導体慣性センサの製造方法。
  5. 【請求項5】 ガラス基板(10)上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溝部(11)を形成する
    工程と、 前記ガラス基板(10)の溝部(11)の底面に検出電極(12)を
    形成する工程と、 第1シリコンウェーハ(21)の両面にシリコンを浸食せず
    にエッチング可能な膜(20)を形成する工程と、 第2シリコンウェーハ(22)を前記第1シリコンウエーハ
    (21)の片面に前記膜(20)を介して貼り合わせる工程と、 前記第1シリコンウェーハ(21)の別の片面を所定の厚さ
    に研磨して単結晶シリコン層(23)を形成する工程と、 前記第2シリコンウェーハ(22)と前記膜(20)と前記単結
    晶シリコン層(23)とを有する構造体(34)を前記単結晶シ
    リコン層(23)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)を前記膜(20)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(20)を除去して前記単結晶シリコン層(23)を露出
    させた後、前記単結晶シリコン層(23)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)を得る工
    程とを含む半導体慣性センサの製造方法。
  6. 【請求項6】 ガラス基板(10)上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溝部(11)を形成する
    工程と、 前記ガラス基板(10)の溝部(11)の底面に検出電極(12)を
    形成する工程と、 第1シリコンウェーハ(21)の両面にシリコンを浸食せず
    にエッチング可能な膜(20)を形成する工程と、 第2シリコンウェーハ(22)を前記第1シリコンウエーハ
    (21)の片面に前記膜(20)を介して貼り合わせる工程と、 前記第1シリコンウェーハ(21)の別の片面を所定の厚さ
    に研磨して単結晶シリコン層(23)を形成する工程と、 前記第2シリコンウェーハ(22)と前記膜(20)と前記単結
    晶シリコン層(23)とを有する構造体(34)を前記単結晶シ
    リコン層(23)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)を前記膜
    (20)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(20)を除去して前記単結晶シリコン層(23)を露出
    させた後、前記単結晶シリコン層(23)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(50)を得る工程とを含
    む半導体慣性センサの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002101836A1 (fr) * 2001-06-12 2002-12-19 Hitachi, Ltd. Dispositif semiconducteur et procede de production associe
JP2011145100A (ja) * 2010-01-12 2011-07-28 Anritsu Sanki System Co Ltd 秤及び該秤の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002101836A1 (fr) * 2001-06-12 2002-12-19 Hitachi, Ltd. Dispositif semiconducteur et procede de production associe
JP2011145100A (ja) * 2010-01-12 2011-07-28 Anritsu Sanki System Co Ltd 秤及び該秤の製造方法

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