JPH10270718A - Manufacture of semiconductor inertia sensor - Google Patents

Manufacture of semiconductor inertia sensor

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Publication number
JPH10270718A
JPH10270718A JP9072960A JP7296097A JPH10270718A JP H10270718 A JPH10270718 A JP H10270718A JP 9072960 A JP9072960 A JP 9072960A JP 7296097 A JP7296097 A JP 7296097A JP H10270718 A JPH10270718 A JP H10270718A
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JP
Japan
Prior art keywords
film
polysilicon
glass substrate
silicon wafer
forming
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9072960A
Other languages
Japanese (ja)
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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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10270718A publication Critical patent/JPH10270718A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high sensitivity high accuracy semiconductor inertia sensor with the low cost that eliminates the need for sticking of a wafer and laser machining which is suitable for high volume production and is low in parasitic capacitance, and in which easy and strong anode junction is applicable. SOLUTION: An oxide film 20 having an opening 20a is formed on one surface of a silicon wafer 21, and a polysilicon layer 22 is formed on a remaining one surface of the wafer 21 and on the film 20. The layer 22 on the film 20 is selectively etched and removed to form a plurality of polysilicon areas 22a, 22b, 22c separated from each other. A structure 23 including these areas is joined with a glass substrate 10 including a recess 11. The wafer 21 and the layer 22 are etched and removed and then the film 20 is removed, whereby a semiconductor inertia sensor 30 includes fixed electrodes 27, 28 comprising polysilicon joined with the glass substrate 10, and a movable electrode 26 comprising polysilicon floating above the substrate 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【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、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。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this kind of semiconductor inertial sensor, a resonance angular velocity sensor having a structure of a glass substrate and single crystal silicon has been proposed (M. Hashimoto et al.,
"Silicon Resonant Angular Rate Sensor", Techinica
l Digest of the 12th Sensor Symposium, pp.163-166
(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. When this sensor is manufactured, a structure such as a movable electrode portion is manufactured by etching a single crystal silicon substrate having a thickness of about 200 μm and having a crystal orientation of (110) 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, ,
Wet etching is performed with KOH or the like. The etched silicon substrate is integrated with the glass substrate by anodic bonding.

【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。
As another semiconductor inertial sensor, after a sacrificial layer is patterned on a silicon substrate by etching,
A micro-gyro (K. Tanaka et al., "A
micromachined vibrating gyroscope ", Sensors and A
ctuators A 50, pp. 111-115 (1995)). This microgyro has a structure using a so-called surface micromachining technology. In particular,
Forming a detection electrode by impurity diffusion on a silicon substrate,
After forming and patterning a phosphate glass film serving as a sacrificial layer thereon, a polysilicon film is formed, and a process such as vertical etching is performed to form a structure. Finally, by removing the sacrificial layer by etching, the movable electrode portion is cut off to create a gap with respect to the detection electrode, and the movable electrode is brought into a floating state.

【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。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 Micromachined C
omb-Drive Tuning Fork Rate Gyroscope", IEEE 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。
As another semiconductor inertial sensor, a method of manufacturing a vibration type semiconductor element having a structure of a glass substrate and single crystal silicon has been disclosed (JP-A-7-28342).
0). In this manufacturing method, a movable electrode portion and a fixed electrode portion are processed on one of two wafers bonded via an etch stop layer, and the processed wafer is bonded as a bonding surface. After the wafer is anodically bonded to the glass substrate, the unprocessed wafer is removed, and then the etch stop layer is removed. As another semiconductor inertial sensor, a gyroscope composed of a glass substrate and single-crystal silicon has been proposed (J. Bernstein et al., "A Micromachined C
omb-Drive Tuning Fork Rate Gyroscope ", IEEE MEMS ''
93 Proceeding, pp.143-148 (1993)). This gyroscope is a bonding surface between a glass 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 performing bonding. 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〜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。
The above-mentioned conventional techniques for manufacturing a sensor have the following disadvantages. In the method of manufacturing the resonance angular velocity sensor described above, the silicon active portion which should be a structure floating with respect to the glass substrate sometimes adheres to the glass 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 is necessary to perform laser-assisted etching after bonding to a glass substrate to form an island-shaped fixed electrode. These laser processes are extremely complicated and unsuitable for mass production of sensors.

【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。の振動型半導
体素子の製造方法では、エッチストップ層を介して貼り
合わせた2枚のウェーハからなる構造体とガラス基板と
の陽極接合を行うため、接合時にガラス基板とウェーハ
間に生じるパルス電流の流れが絶縁膜であるエッチスト
ップ層によって妨げられ、接合過程や基板の接合状態に
悪影響を及ぼしやすいという問題点があった。
[0006] In the micro gyro, since a silicon wafer is used as a substrate, the parasitic capacitance of the sensor is large, and it is difficult to increase sensitivity and accuracy. In the method of manufacturing a vibration-type semiconductor device, the anodic bonding between the glass substrate and the structure composed of the two wafers bonded together via the etch stop layer is performed. There is a problem that the flow is hindered by the etch stop layer, which is an insulating film, and easily affects the bonding process and the bonding state of the substrate.

【0007】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。
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。本発明の別の目的は、間にエッチストップ
層を含んだ基板とガラス基板との陽極接合が容易にで
き、強い接合強度を得るための半導体慣性センサの製造
方法を提供することにある。
Further, in the method of manufacturing a gyroscope, since the entire structure is formed by using a portion in which boron is diffused as an etch stop portion, when the etch stop effect is incomplete, the thickness of the movable electrode or the fixed electrode is over-etched. However, there was a problem that the dimensional accuracy was poor.
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a low-cost semiconductor inertial sensor which does not require laser processing and is suitable for mass production. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor inertial sensor with low parasitic capacitance, high sensitivity and high accuracy. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor inertial sensor that can easily perform anodic bonding between a substrate including an etch stop layer and a glass substrate and obtain a strong bonding strength.

【0008】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。
It is still another object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor inertial sensor having excellent dimensional accuracy.

【0009】[0009]

【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に凹部11を形成す
る工程と、シリコンウェーハ21の片面に開口部20a
を有する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、シリコンウエーハ21の残りの片面
及び開口部20aを含む膜20の上にポリシリコン層2
2をそれぞれ形成する工程と、開口部20aを含む膜2
0上のポリシリコン層22を選択的にエッチング除去し
て互いに分離した複数のポリシリコン領域22a,22
b,22cを形成する工程と、ポリシリコン領域22
a,22b,22c、膜20、シリコンウエーハ21及
びポリシリコン層22からなる構造体23をポリシリコ
ン領域の一部22bが凹部11に対向するようにポリシ
リコン領域の一部22a,22cを介してガラス基板1
0に接合する工程と、シリコンウェーハ21及びポリシ
リコン層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を除去することにより、ガ
ラス基板10に接合したポリ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の上方に浮動するポリシリコンから
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。
The invention according to claim 1 is
As shown in FIG. 1, a step of forming a recess 11 in a glass substrate 10 and an opening 20 a on one side of a silicon wafer 21.
20 that can be etched without eroding silicon
Forming a polysilicon layer 2 on the remaining one surface of the silicon wafer 21 and the film 20 including the opening 20a.
2 and the film 2 including the opening 20a.
A plurality of polysilicon regions 22a and 22 separated from each other by selectively etching away the polysilicon layer 22 on
b, 22c and the polysilicon region 22
a, 22b, 22c, a film 20, a silicon wafer 21, and a structure 23 composed of a polysilicon layer 22 are placed through the polysilicon region portions 22a, 22c such that the polysilicon region 22b faces the concave portion 11. Glass substrate 1
0, a step of etching and removing the silicon wafer 21 and the polysilicon layer 22 using the film 20 as an etch stop layer, and a step of removing the film 20 to form a pair of fixing members made of polysilicon bonded to the glass substrate 10. Obtaining a semiconductor inertial sensor 30 having electrodes 27 and 28 and a movable electrode 26 made of polysilicon sandwiched between the pair of fixed electrodes 27 and 28 and floating above the glass substrate 10. It is.

【0010】請求項2に係る発明は、図4に示すよう
に、ガラス基板10に凹部11を形成する工程と、ガラ
ス基板10の凹部11の底面に検出電極12を形成する
工程と、シリコンウェーハ21の片面に開口部20aを
有する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、シリコンウエーハ21の残りの片面及
び開口部20aを含む膜20の上にポリシリコン層22
をそれぞれ形成する工程と、開口部20aを含む膜20
上のポリシリコン層22を選択的にエッチング除去して
互いに分離した複数のポリシリコン領域22a,22
b,22cを形成する工程と、ポリシリコン領域22
a,22b,22c、膜20、シリコンウエーハ21及
びポリシリコン層22からなる構造体23をポリシリコ
ン領域の一部22bが検出電極12に対向するようにポ
リシリコン領域の一部22a,22cを介してガラス基
板10に接合する工程と、シリコンウェーハ21及びポ
リシリコン層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
るポリ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。
As shown in FIG. 4, the invention according to claim 2 includes a step of forming a recess 11 in a glass substrate 10, a step of forming a detection electrode 12 on the bottom surface of the recess 11 of the glass substrate 10, and a step of forming a silicon wafer. Forming an etchable film 20 without erosion of silicon having an opening 20a on one surface of the silicon wafer 21; and forming a polysilicon layer 22 on the remaining one surface of the silicon wafer 21 and the film 20 including the opening 20a.
And a film 20 including an opening 20a.
A plurality of polysilicon regions 22a, 22 separated from each other by selectively etching away the upper polysilicon layer 22.
b, 22c and the polysilicon region 22
a, 22b, 22c, a film 20, a silicon wafer 21, and a structure 23 composed of a polysilicon layer 22 are connected to each other through a part 22a, 22c of the polysilicon region so that a part 22b of the polysilicon region faces the detection electrode 12. Bonding the silicon wafer 21 and the polysilicon layer 22 to the glass substrate 10 by etching using the film 20 as an etch stop layer, and removing the film 20 to face the detection electrode 12 on the glass substrate 10. And obtaining a semiconductor inertial sensor 40 having a movable electrode 26 made of polysilicon.

【0011】請求項3に係る発明は、図5に示すよう
に、ガラス基板10に凹部11を形成する工程と、ガラ
ス基板10の凹部11の底面に検出電極12を形成する
工程と、シリコンウェーハ21の片面に開口部20aを
有する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、シリコンウエーハ21の残りの片面及
び開口部20aを含む膜20の上にポリシリコン層22
をそれぞれ形成する工程と、開口部20aを含む膜20
上のポリシリコン層22を選択的にエッチング除去して
互いに分離した複数のポリシリコン領域22a,22
b,22cを形成する工程と、ポリシリコン領域22
a,22b,22c、膜20、シリコンウエーハ21及
びポリシリコン層22からなる構造体23をポリシリコ
ン領域の一部22bが検出電極12に対向するようにポ
リシリコン領域の一部22a,22cを介してガラス基
板10に接合する工程と、シリコンウェーハ21及びポ
リシリコン層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を除去することによ
り、ガラス基板10に接合したポリ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上に検出電極12に対向して
浮動するポリ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。
According to a third aspect of the present invention, as shown in FIG. 5, a step of forming a concave portion 11 in a glass substrate 10, a step of forming a detection electrode 12 on the bottom surface of the concave portion 11 of the glass substrate 10, Forming an etchable film 20 without erosion of silicon having an opening 20a on one surface of the silicon wafer 21; and forming a polysilicon layer 22 on the remaining one surface of the silicon wafer 21 and the film 20 including the opening 20a.
And a film 20 including an opening 20a.
A plurality of polysilicon regions 22a, 22 separated from each other by selectively etching away the upper polysilicon layer 22.
b, 22c and the polysilicon region 22
a, 22b, 22c, a film 20, a silicon wafer 21, and a structure 23 composed of a polysilicon layer 22 are connected to each other through a part 22a, 22c of the polysilicon region so that a part 22b of the polysilicon region faces the detection electrode 12. And bonding the silicon wafer 21 and the polysilicon layer 22 to the glass substrate 10 by using the film 20 as an etch stop layer, and removing the film 20 to form the polysilicon bonded to the glass substrate 10. A step of obtaining a semiconductor inertial sensor 50 having a pair of fixed electrodes 27 and 28 and a movable electrode 26 made of polysilicon sandwiched between the pair of fixed electrodes 27 and 28 and floating on the glass substrate 10 so as to face the detection electrode 12. And a method for manufacturing a semiconductor inertial sensor.

【0012】この請求項1ないし6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。また構造
体23をガラス基板10に接合する際には、陽極接合が
採用されるが、膜20には開口部20aが形成されてい
るため、陽極接合の際に発生するパルス電流がこの開口
部を通って構造体23とガラス基板10との間を容易に
流れる。その結果、より強力な陽極接合を実施できる。
In the manufacturing method according to the first to sixth aspects, since laser processing is not required and suitable for mass production, a semiconductor inertial sensor can be manufactured at low cost. Further, since a glass substrate is used as the substrate, the sensor has low parasitic capacitance. When the structure 23 is bonded to the glass substrate 10, anodic bonding is adopted. However, since the opening 20 a is formed in the film 20, a pulse current generated during anodic bonding is generated by the opening 20 a. Flows easily between the structure 23 and the glass substrate 10 through the glass substrate 10. As a result, stronger anodic bonding can be performed.

【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。この様な性質の膜とし
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、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、それぞれポリシリコンか
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
はガラス基板10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。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。
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIGS. 1 and 2, a semiconductor inertial sensor 30 according to a first embodiment of the present invention is an acceleration sensor, and includes a fixed electrode 2 fixed on a glass substrate 10.
A movable electrode 26 is provided between 7 and 28. Movable electrode 2
6. The fixed electrodes 27 and 28 are each made of polysilicon, and the opposing portions of the electrodes 26 and 27 and the electrodes 26 and 28 are formed in a comb shape. Movable electrode 26
Is positioned above the glass substrate 10, both ends of which are supported by the beams 31, and floats with respect to the glass substrate 10. The base 31 a of the beam 31 is fixed on the substrate 10. Although not shown, electric wires are individually provided to the beam base 31a and the fixed electrodes 27 and 28. In the semiconductor inertial sensor 30, the movable electrode 26
When an acceleration in a horizontal direction orthogonal to a line connecting the beam base ends 31a and 31a acts as shown by arrows in the figure, the movable electrode 26 vibrates around the beams 31 and 31 as supporting axes. 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。一方、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、ウェーハ
を熱酸化することにより形成される酸化膜、或いは化学
気相成長(CVD)法でSiH2Cl2又はSiH4とN
3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20を形成した後、片方
の膜20を除去してシリコンウエーハ21の片面を露出
させるとともに残りの膜20をパターニングにより選択
的に除去して開口部20aを形成する。これらの開口部
20aは後述する固定電極27,28及びビーム基端部
31aの形成予定部分に形成される。
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 concave portion 11 is formed in a glass substrate 10 by etching with an etchant such as hydrofluoric acid. On the other hand, a film 20 that can be etched without eroding silicon is formed on both surfaces of the silicon wafer 21. The film 20 may be an oxide film formed by thermally oxidizing a wafer, or SiH 2 Cl 2 or SiH 4 and N by chemical vapor deposition (CVD).
For example, a silicon nitride film formed using H 3 gas may be used. After the oxide film 20 is formed on both surfaces of the wafer, one of the films 20 is removed to expose one surface of the silicon wafer 21 and the remaining film 20 is selectively removed by patterning to form an opening 20a. These openings 20a are formed in portions where fixed electrodes 27 and 28 and a beam base end 31a to be described later are to be formed.

【0016】なお、図示しないが、ウェーハの片面のみ
に酸化膜を形成した後にこの酸化膜をパターニングによ
り選択的に除去して開口部を形成してもよく、或いはウ
ェーハ両面に酸化膜を形成した後に片方の膜を除去し、
更に続いて残りの膜をパターニングにより選択的に除去
して開口部を形成してもよい。これらの開口部の形成方
法は後述する第2実施形態の半導体慣性センサ40及び
第3実施形態の半導体慣性センサ50についても同じで
ある。
Although not shown, an oxide film may be formed on only one surface of the wafer and then this oxide film may be selectively removed by patterning to form an opening, or an oxide film may be formed on both surfaces of the wafer. After removing one of the membranes,
Subsequently, the remaining film may be selectively removed by patterning to form an opening. The method for forming these openings is the same for the semiconductor inertial sensor 40 according to the second embodiment and the semiconductor inertial sensor 50 according to the third embodiment described later.

【0017】シリコンウエーハ21の露出した面及び開
口部20aを含む膜20の上にCVD法によりポリシリ
コン層22をそれぞれ形成する。膜20上のポリシリコ
ン層22の表面にスパッタリング等によりAl膜24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20を
エッチストップ層としてポリシリコン層22が選択的に
エッチング除去されて、後述する可動電極26に相当す
るポリシリコン領域22bが膜20上に形成され、この
ポリシリコン領域22bの両側に僅かに間隙をあけて後
述する固定電極27,28に相当するポリシリコン領域
22a及び22cが開口部20aを含む膜20上に形成
される。Al膜24を除去した後、ポリシリコン領域2
2a,22b,22c、膜20、シリコンウエーハ21
及びポリシリコン層22からなる構造体23をポリシリ
コン領域の一部22bが凹部11に対向するようにポリ
シリコン領域の一部22a及び22cを介してガラス基
板10に陽極接合する。その後、構造体23を構成する
シリコンウエーハ21とその上のポリシリコン層22と
を膜20をエッチストップ層としてKOHなどのエッチ
ャントによるウエットエッチング又はSF6などのエッ
チャントによるドライエッチングを行うことにより除去
する。このエッチング過程でオーバーエッチングが起き
た場合には、ポリシリコン領域22a及び22cには開
口部20aに対応する溝が形成される。続いて、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CF
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、膜20をエッチング除去する。これによりポリシリ
コンからなる可動電極26がポリシリコンからなる一対
の固定電極27,28に挟まれて凹部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。
A polysilicon layer 22 is formed on the exposed surface of the silicon wafer 21 and the film 20 including the opening 20a by the CVD method. An Al film 24 is formed on the surface of the polysilicon layer 22 on the film 20 by sputtering or the like, and after patterning, anisotropic dry etching at a low temperature using SF 6 gas is performed. As a result, the polysilicon layer 22 is selectively etched away using the film 20 as an etch stop layer, and a polysilicon region 22b corresponding to a movable electrode 26 described later is formed on the film 20, and on both sides of the polysilicon region 22b. Polysilicon regions 22a and 22c corresponding to fixed electrodes 27 and 28 to be described later are formed on film 20 including opening 20a with a slight gap. After removing the Al film 24, the polysilicon region 2 is removed.
2a, 22b, 22c, film 20, silicon wafer 21
Then, the structure 23 made of the polysilicon layer 22 is anodically bonded to the glass substrate 10 via the polysilicon regions 22a and 22c so that the polysilicon region 22b faces the concave portion 11. Thereafter, the silicon wafer 21 and the polysilicon layer 22 thereon constituting the structure 23 are removed by performing wet etching with an etchant such as KOH or dry etching with an etchant such as SF 6 using the film 20 as an etch stop layer. . If over-etching occurs during this etching process, grooves corresponding to the openings 20a are formed in the polysilicon regions 22a and 22c. Subsequently, wet etching with an etchant such as hydrofluoric acid or CF
Dry etching is performed with an etchant such as 4 to remove the film 20 by etching. As a result, a semiconductor inertial sensor 30 is obtained in which the movable electrode 26 made of polysilicon is sandwiched between the pair of fixed electrodes 27 and 28 made of polysilicon and floats above the recess 11.

【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、検出電極12が表面に形成されたガラ
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。可動電極26、枠体29は、それぞれポリシ
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は検出電極12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に位置し基
板10上に固着される。図示しないが、ビーム基端部3
1a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 includes a movable electrode 26 between a frame 29 fixed on a glass substrate 10 having a detection electrode 12 formed on the surface.
Having. The movable electrode 26 and the frame body 29 are each made of polysilicon, and the electrodes 26 are housed in the window frame-shaped frame body 29 at intervals. The movable electrode 26 is located above the detection electrode 12, both ends of which are supported by beams 31, and floats with respect to the glass substrate 10. The base end 31 a of the beam 31 is located in the recess 29 a of the frame 29 and is fixed on the substrate 10. Although not shown, the beam base end 3
Electrical wiring is individually made to the 1a and the detection electrode 12.
In this semiconductor inertial sensor 40, beam base ends 31a and 31a are
When a vertical acceleration perpendicular to the line connecting is applied, the movable electrode 26 vibrates around the beams 31 and 31 as a supporting axis.
The distance between the movable electrode 26 and the detection electrode 12 increases,
When the width is reduced, 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.

【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。一方、第1実施形態の製造方法と同様に行
い、シリコンウェーハ21の両面に酸化膜20を形成す
る。片方の膜20を除去してシリコンウエーハ21の片
面を露出させるとともに残りの膜20をパターニングに
より選択的に除去して開口部20aを形成する。これら
の開口部20aは後述する枠体29及びビーム基端部3
1aの形成予定部分に形成される。シリコンウエーハ2
1の露出した面及び開口部20aを含む膜20の上にC
VD法によりポリシリコン層22をそれぞれ形成する。
膜20上のポリシリコン層22の表面にスパッタリング
等によりAl膜24を形成し、パターニングした後、S
6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20をエッチストップ層としてポリシ
リコン層22が選択的にエッチング除去されて、後述す
る可動電極26に相当するポリシリコン領域22bが膜
20上に形成され、このポリシリコン領域22bの両側
に僅かに間隙をあけて後述する枠体29,29に相当す
るポリシリコン領域22a及び22cが開口部20aを
含む膜20上に形成される。Al膜24を除去した後、
ポリシリコン領域22a,22b,22c、膜20、シ
リコンウエーハ21及びポリシリコン層22からなる構
造体23をポリシリコン領域の一部22bが検出電極1
2に対向するようにポリシリコン領域の一部22a及び
22cを介してガラス基板10に陽極接合する。その
後、構造体23を構成するシリコンウエーハ21とその
上のポリシリコン層22とを膜20をエッチストップ層
として第1実施形態の方法と同様にエッチング除去す
る。このエッチング過程でオーバーエッチングが起きた
場合には、ポリシリコン領域22a及び22cには開口
部20aに対応する溝が形成される。続いて、第1実施
形態の方法と同様に膜20をエッチング除去する。これ
により、ガラス基板10上に接合したポリシリコンから
なる枠体29,29と枠体29,29に挟まれかつ検出
電極12に対向して浮動するポリ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。
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, a concave portion 11 is formed on a glass substrate 10 by etching with an etchant such as hydrofluoric acid, and Au, Pt, C is formed on the bottom surface of the concave portion 11 by sputtering, vacuum deposition, or the like.
The detection electrode 12 made of a thin film of a metal selected from u or the like is formed. On the other hand, the oxide film 20 is formed on both surfaces of the silicon wafer 21 in the same manner as in the manufacturing method of the first embodiment. The opening 20a is formed by removing one of the films 20 to expose one surface of the silicon wafer 21 and selectively removing the remaining film 20 by patterning. These openings 20a are provided with a frame 29 and a beam base end 3 which will be described later.
1a is formed at a portion to be formed. Silicon wafer 2
1 on the film 20 including the exposed surface and the opening 20a.
The polysilicon layers 22 are respectively formed by the VD method.
An Al film 24 is formed on the surface of the polysilicon layer 22 on the film 20 by sputtering or the like, and is patterned.
Perform anisotropic dry etching at a low temperature using F 6 gas. As a result, the polysilicon layer 22 is selectively etched away using the film 20 as an etch stop layer, and a polysilicon region 22b corresponding to a movable electrode 26 described later is formed on the film 20, and on both sides of the polysilicon region 22b. Polysilicon regions 22a and 22c corresponding to frames 29, 29 described later are formed on film 20 including openings 20a with a slight gap. After removing the Al film 24,
The structure 23 composed of the polysilicon regions 22a, 22b, 22c, the film 20, the silicon wafer 21, and the polysilicon layer 22 is used as a part of the polysilicon region 22b to detect the detection electrode 1.
2 is anodically bonded to the glass substrate 10 through portions 22a and 22c of the polysilicon region. Thereafter, the silicon wafer 21 constituting the structure 23 and the polysilicon layer 22 thereon are etched away in the same manner as in the first embodiment, using the film 20 as an etch stop layer. If over-etching occurs during this etching process, grooves corresponding to the openings 20a are formed in the polysilicon regions 22a and 22c. Subsequently, the film 20 is etched away in the same manner as in the first embodiment. As a result, frames 29 and 29 made of polysilicon bonded to the glass substrate 10 and a movable electrode 26 made of polysilicon sandwiched between the frames 29 and 29 and floating opposite to the detection electrode 12 were formed. A semiconductor inertial sensor 40 is obtained.

【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、それぞれポリシリコンからなり、電極26と電極2
7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3
1,31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。シリコン基板10の凹部11
には検出電極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。
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 includes a pair of movable electrodes 26 having a tuning fork structure between fixed electrodes 27 and 28 fixed on the glass substrate 10.
26. Movable electrode 26, fixed electrodes 27 and 28
Are made of polysilicon, and the electrodes 26 and 2
7 and the opposing portions of the electrode 26 and the electrode 28 are formed in a comb shape. The movable electrodes 26, 26 have a U-shaped beam 3.
Both ends are supported by 1 and 31 and float with respect to the glass substrate 10. The base 31 a of the beam 31 is fixed on the substrate 10. Concave portion 11 of silicon substrate 10
Is formed with a detection electrode 12. 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, when an angular velocity acts on the movable electrodes 26, 26 around a line connecting the beam base ends 31a, 31a, the movable electrodes 26, 26
26 generates a Coriolis force, causing torsional vibration around this 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.

【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。一方、第1実施形態の製造方法と同様に行
い、シリコンウェーハ21の両面に酸化膜20を形成す
る。片方の膜20を除去してシリコンウエーハ21の片
面を露出させるとともに残りの膜20をパターニングに
より選択的に除去して開口部20aを形成する。これら
の開口部20aは後述する固定電極27,28及びビー
ム基端部31aの形成予定部分に形成される。シリコン
ウエーハ21の露出した面及び開口部20aを含む膜2
0の上にCVD法によりポリシリコン層22をそれぞれ
形成する。膜20上のポリシリコン層22の表面にスパ
ッタリング等によりAl膜24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20をエッチストップ層とし
てポリシリコン層22が選択的にエッチング除去され
て、後述する可動電極26に相当するポリシリコン領域
22bが膜20上に形成され、このポリシリコン領域2
2bの両側に僅かに間隙をあけて後述する固定電極2
7,28に相当するポリシリコン領域22a及び22c
が開口部20aを含む膜20上に形成される。Al膜2
4を除去した後、ポリシリコン領域22a,22b,2
2c、膜20、シリコンウエーハ21及びポリシリコン
層22からなる構造体23をポリシリコン領域の一部2
2bが検出電極12に対向するようにポリシリコン領域
の一部22a及び22cを介してガラス基板10に陽極
接合する。その後、構造体23を構成するシリコンウエ
ーハ21とその上のポリシリコン層22とを膜20をエ
ッチストップ層として第1実施形態の方法と同様にエッ
チング除去する。このエッチング過程でオーバーエッチ
ングが起きた場合には、ポリシリコン領域22a及び2
2cには開口部20aに対応する溝が形成される。続い
て、第1実施形態の方法と同様に膜20をエッチング除
去する。これによりポリシリコンからなる可動電極26
がポリ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に対向して浮動するポリシリコンか
らなる可動電極26とが形成された半導体慣性センサ5
0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, a concave portion 11 is first formed on a glass substrate 10 by etching with an etchant such as hydrofluoric acid, and Au, Pt, and C are formed on the bottom surface of the concave portion 11 by sputtering, vacuum deposition, or the like.
The detection electrode 12 made of a thin film of a metal selected from u or the like is formed. On the other hand, the oxide film 20 is formed on both surfaces of the silicon wafer 21 in the same manner as in the manufacturing method of the first embodiment. The opening 20a is formed by removing one of the films 20 to expose one surface of the silicon wafer 21 and selectively removing the remaining film 20 by patterning. These openings 20a are formed in portions where fixed electrodes 27 and 28 and a beam base end 31a to be described later are to be formed. Film 2 including exposed surface of silicon wafer 21 and opening 20a
The polysilicon layers 22 are formed on the layers 0 by the CVD method. An Al film 24 is formed on the surface of the polysilicon layer 22 on the film 20 by sputtering or the like, and after patterning, anisotropic dry etching at a low temperature using SF 6 gas is performed. As a result, the polysilicon layer 22 is selectively etched away using the film 20 as an etch stop layer, and a polysilicon region 22b corresponding to a movable electrode 26 to be described later is formed on the film 20.
A fixed electrode 2 to be described later is provided with a slight gap on both sides of 2b.
Polysilicon regions 22a and 22c corresponding to 7, 28
Is formed on the film 20 including the opening 20a. Al film 2
4 are removed, the polysilicon regions 22a, 22b, 2
2c, a structure 23 composed of a film 20, a silicon wafer 21 and a polysilicon layer 22 is formed as a part 2 of a polysilicon region.
2b is anodically bonded to the glass substrate 10 via portions 22a and 22c of the polysilicon region such that the electrode 2b faces the detection electrode 12. Thereafter, the silicon wafer 21 constituting the structure 23 and the polysilicon layer 22 thereon are etched away in the same manner as in the first embodiment, using the film 20 as an etch stop layer. If over-etching occurs during this etching process, the polysilicon regions 22a and 22a
A groove corresponding to the opening 20a is formed in 2c. Subsequently, the film 20 is etched away in the same manner as in the first embodiment. Thereby, the movable electrode 26 made of polysilicon is formed.
Is formed between a pair of fixed electrodes 27 and 28 made of polysilicon, and a movable electrode 26 made of polysilicon floating opposite to the detection electrode 12.
0 is obtained.

【0022】[0022]

【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を含む構造体が所望の
厚さを有するシリコンウェーハ及びポリシリコン層に支
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。また、ガラス基板とウェーハとの陽極接合時
に生じるパルス電流の流れを阻害しない構造を持つこと
により、容易に強力な陽極接合を実施できる。
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 is not required and a low-cost semiconductor inertial sensor suitable for mass production is manufactured. can do.
Since a structure including a movable electrode, a fixed electrode or a frame is bonded to a glass substrate while being supported by a silicon wafer and a polysilicon layer having a desired thickness, a sticking phenomenon as in the related art occurs. This does not occur, and the movable electrode can be provided at a predetermined gap with respect to the detection electrode and the glass substrate. In addition, a strong anodic bonding can be easily performed by having a structure that does not hinder the flow of the pulse current generated at the time of anodic bonding between the glass substrate and the wafer.

【0023】更に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。
Further, by using a glass substrate instead of a silicon substrate, in a sensor that performs detection using electrostatic capacitance, the parasitic capacitance of the element is reduced, and a highly sensitive and accurate semiconductor inertial sensor can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ガラス基板 11 凹部 12 検出電極 20 膜 20a 開口部 21 シリコンウェーハ 22 ポリシリコン層 22a,22b,22c ポリシリコン領域 23 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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Glass substrate 11 Concave part 12 Detection electrode 20 Film 20a Opening 21 Silicon wafer 22 Polysilicon layer 22a, 22b, 22c Polysilicon area 23 Structure 26 Movable electrode 27, 28 A pair of fixed electrode 30, 40, 50 Semiconductor inertial sensor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ガラス基板(10)に凹部(11)を形成する工
程と、 シリコンウェーハ(21)の片面に開口部(20a)を有するシ
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、 前記シリコンウエーハ(21)の残りの片面及び前記開口部
(20a)を含む前記膜(20)の上にポリシリコン層(22)をそ
れぞれ形成する工程と、 前記開口部(20a)を含む前記膜(20)上のポリシリコン層
(22)を選択的にエッチング除去して互いに分離した複数
のポリシリコン領域(22a,22b,22c)を形成する工程と、 前記ポリシリコン領域(22a,22b,22c)、前記膜(20)、前
記シリコンウエーハ(21)及び前記ポリシリコン層(22)か
らなる構造体(23)を前記ポリシリコン領域の一部(22b)
が前記凹部(11)に対向するように前記ポリシリコン領域
の一部(22a,22c)を介して前記ガラス基板(10)に接合す
る工程と、 前記シリコンウェーハ(21)及びポリシリコン層(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)を除去することにより、前記ガラス基板(10)
に接合したポリシリコンからなる一対の固定電極(27,2
8)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)の上方に浮動するポリ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。
1. A step of forming a concave portion (11) in a glass substrate (10), and forming a film (20) that can be etched without eroding silicon having an opening (20a) on one surface of a silicon wafer (21). Forming, and the other side of the silicon wafer (21) and the opening
Forming a polysilicon layer (22) on the film (20) including (20a); and a polysilicon layer on the film (20) including the opening (20a).
Forming a plurality of polysilicon regions (22a, 22b, 22c) separated from each other by selectively removing (22) by etching, the polysilicon regions (22a, 22b, 22c), the film (20), A structure (23) comprising the silicon wafer (21) and the polysilicon layer (22) is partially (22b) of the polysilicon region.
Bonding to the glass substrate (10) via a part (22a, 22c) of the polysilicon region so as to face the concave portion (11), and the silicon wafer (21) and the polysilicon layer (22). A) etching the film (20) as an etch stop layer, and removing the film (20), thereby removing the glass substrate (10).
A pair of fixed electrodes (27, 2
8) and a step of obtaining a semiconductor inertial sensor (30) having a movable electrode (26) made of polysilicon sandwiched between the pair of fixed electrodes (27, 28) and floating above the glass substrate (10). A method for manufacturing a semiconductor inertial sensor including:
【請求項2】 ガラス基板(10)に凹部(11)を形成する工
程と、 前記ガラス基板(10)の凹部(11)の底面に検出電極(12)を
形成する工程と、 シリコンウェーハ(21)の片面に開口部(20a)を有するシ
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、 前記シリコンウエーハ(21)の残りの片面及び前記開口部
(20a)を含む前記膜(20)の上にポリシリコン層(22)をそ
れぞれ形成する工程と、 前記開口部(20a)を含む前記膜(20)上のポリシリコン層
(22)を選択的にエッチング除去して互いに分離した複数
のポリシリコン領域(22a,22b,22c)を形成する工程と、 前記ポリシリコン領域(22a,22b,22c)、前記膜(20)、前
記シリコンウエーハ(21)及び前記ポリシリコン層(22)か
らなる構造体(23)を前記ポリシリコン領域の一部(22b)
が前記検出電極(12)に対向するように前記ポリシリコン
領域の一部(22a,22c)を介して前記ガラス基板(10)に接
合する工程と、 前記シリコンウェーハ(21)及びポリシリコン層(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ポリシリコン
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。
2. A step of forming a concave portion (11) in a glass substrate (10); a step of forming a detection electrode (12) on a bottom surface of the concave portion (11) of the glass substrate (10); Forming a film (20) that can be etched without eroding silicon having an opening (20a) on one surface of the silicon wafer (21), and the remaining one surface of the silicon wafer (21) and the opening
Forming a polysilicon layer (22) on the film (20) including (20a); and a polysilicon layer on the film (20) including the opening (20a).
Forming a plurality of polysilicon regions (22a, 22b, 22c) separated from each other by selectively removing (22) by etching, the polysilicon regions (22a, 22b, 22c), the film (20), A structure (23) comprising the silicon wafer (21) and the polysilicon layer (22) is partially (22b) of the polysilicon region.
Bonding to the glass substrate (10) via a part (22a, 22c) of the polysilicon region so as to face the detection electrode (12), and the silicon wafer (21) and the polysilicon layer ( 22) etching the film (20) using the film (20) as an etch stop layer, and by removing the film (20), the glass substrate (10)
Obtaining a semiconductor inertial sensor (40) having a movable electrode (26) made of polysilicon floating above the detection electrode (12).
【請求項3】 ガラス基板(10)に凹部(11)を形成する工
程と、 前記ガラス基板(10)の凹部(11)の底面に検出電極(12)を
形成する工程と、 シリコンウェーハ(21)の片面に開口部(20a)を有するシ
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、 前記シリコンウエーハ(21)の残りの片面及び前記開口部
(20a)を含む前記膜(20)の上にポリシリコン層(22)をそ
れぞれ形成する工程と、 前記開口部(20a)を含む前記膜(20)上のポリシリコン層
(22)を選択的にエッチング除去して互いに分離した複数
のポリシリコン領域(22a,22b,22c)を形成する工程と、 前記ポリシリコン領域(22a,22b,22c)、前記膜(20)、前
記シリコンウエーハ(21)及び前記ポリシリコン層(22)か
らなる構造体(23)を前記ポリシリコン領域の一部(22b)
が前記検出電極(12)に対向するように前記ポリシリコン
領域の一部(22a,22c)を介して前記ガラス基板(10)に接
合する工程と、 前記シリコンウェーハ(21)及びポリシリコン層(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)を除去することにより、前記ガラス基板(10)
に接合したポリシリコンからなる一対の固定電極(27,2
8)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)上に検出電極(12)に対向して浮動するポリシ
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。
A step of forming a concave portion (11) in the glass substrate (10); a step of forming a detection electrode (12) on the bottom surface of the concave portion (11) of the glass substrate (10); Forming a film (20) that can be etched without eroding silicon having an opening (20a) on one surface of the silicon wafer (21), and the remaining one surface of the silicon wafer (21) and the opening
Forming a polysilicon layer (22) on the film (20) including (20a); and a polysilicon layer on the film (20) including the opening (20a).
Forming a plurality of polysilicon regions (22a, 22b, 22c) separated from each other by selectively removing (22) by etching, the polysilicon regions (22a, 22b, 22c), the film (20), A structure (23) comprising the silicon wafer (21) and the polysilicon layer (22) is partially (22b) of the polysilicon region.
Bonding to the glass substrate (10) via a part (22a, 22c) of the polysilicon region so as to face the detection electrode (12), and the silicon wafer (21) and the polysilicon layer ( 22) etching the film (20) using the film (20) as an etch stop layer, and by removing the film (20), the glass substrate (10)
A pair of fixed electrodes (27, 2
8) and a movable electrode (26) made of polysilicon sandwiched between the pair of fixed electrodes (27, 28) and floating on the glass substrate (10) in opposition to the detection electrode (12). Obtaining a sensor (50).
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