JPH1117195A - Manufacture of acceleration sensor - Google Patents

Manufacture of acceleration sensor

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Publication number
JPH1117195A
JPH1117195A JP16741897A JP16741897A JPH1117195A JP H1117195 A JPH1117195 A JP H1117195A JP 16741897 A JP16741897 A JP 16741897A JP 16741897 A JP16741897 A JP 16741897A JP H1117195 A JPH1117195 A JP H1117195A
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JP
Japan
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diaphragm
buried layer
etching
acceleration sensor
forming
Prior art date
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Application number
JP16741897A
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Japanese (ja)
Inventor
Takuro Nakamura
卓郎 中邑
Yasuji Konishi
保司 小西
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Publication of JPH1117195A publication Critical patent/JPH1117195A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the dispersion of the film thickness of a diaphragm by forming the second embedded layer using the material having the large etching selection ratio for the diaphragm at a position connected to the first embedded layer. SOLUTION: A first embedded layer 6a, wherein high-concentration impurities are injected, is formed at a position where a first diaphragm 2a is constituted at the upper part of a silicon substrate 5. A second embedded layer 6b comprising a silicon oxide film is formed at a position where a second diaphragm 2b is formed at the upper part. This silicon oxide film is etched by etching solution based on hydrogen fluoride. Therefore, the etching of the part other than the second embedded layer 6b seldom occurs, and there is no dispersion of the film thickness of the second diaphragm 2b. Furthermore, since a piezoelectric resistor R is formed on the first diaphragm 2a comprising a single crystal, the piezoelectric coefficient is high in comparison with the case of the formation on a polycrystal, and the reduction of sensitivity can be prevented.

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、シリコン基板を加
工して形成される加速度センサ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 method for manufacturing an acceleration sensor formed by processing a silicon substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4に従来の加速度センサの側面断面図
を示す。従来の加速度センサは、四角形枠状の支持部1
と、支持部1の上面に十字型に形成された薄肉のダイヤ
フラム2によって揺動自在に支持される断面逆台形状の
重り部3とを備えている。重り部3とダイヤフラム2と
は僅かな隙間を有して隣接している。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a side sectional view of a conventional acceleration sensor. A conventional acceleration sensor has a rectangular frame-shaped support portion 1.
And a weight 3 having an inverted trapezoidal cross section, which is swingably supported by a thin diaphragm 2 formed in a cross shape on the upper surface of the support portion 1. The weight 3 and the diaphragm 2 are adjacent to each other with a slight gap.

【0003】ところで、十字形に形成されたダイヤフラ
ム2には、それぞれ複数のピエゾ抵抗Rが拡散により配
設してある。これらのピエゾ抵抗Rは、加速度を電気的
な出力として検出するためのものである。ピエゾ抵抗R
はそれぞれブリッジ接続(図示せず)してあり、各ピエ
ゾ抵抗Rのブリッジには外部電源より電圧が印加されて
いる。そして、重り部3に加速度が全く印加されていな
い状態においてブリッジが平衡するようにしてある。
A plurality of piezoresistors R are provided on the diaphragm 2 formed in a cross shape by diffusion. These piezoresistors R are for detecting acceleration as an electrical output. Piezo resistance R
Are connected in a bridge (not shown), and a voltage is applied to the bridge of each piezoresistor R from an external power supply. The bridge is balanced in a state where no acceleration is applied to the weight 3.

【0004】上記記載の加速度センサでは、加速度が印
加されると重り部3が揺動してダイヤフラム2が撓むこ
とになる。その結果、ダイヤフラム2には加速度に応じ
た応力による歪みが生じ、この歪みに応じてピエゾ抵抗
Rの抵抗値が変化するので、ピエゾ抵抗Rにより構成さ
れたブリッジの平衡がくずれ、上記ブリッジからは加速
度に応じた電圧出力が得られるのである。
In the acceleration sensor described above, when an acceleration is applied, the weight 3 swings and the diaphragm 2 bends. As a result, a strain is generated in the diaphragm 2 by the stress corresponding to the acceleration, and the resistance value of the piezo resistor R changes according to the strain. The voltage output according to the acceleration is obtained.

【0005】なお、単結晶上にピエゾ抵抗Rを形成した
場合と多結晶上にピエゾ抵抗Rを形成した場合を比較す
ると、単結晶上に形成した方がピエゾ係数が高くなり、
ピエゾ抵抗Rの出力が増すため、一般に単結晶上にピエ
ゾ抵抗Rを形成する。
When a piezoresistor R is formed on a single crystal and a piezoresistor R is formed on a polycrystal, a piezoresistor formed on a single crystal has a higher piezo coefficient.
Since the output of the piezo resistor R increases, the piezo resistor R is generally formed on a single crystal.

【0006】次に、上記従来構成の加速度センサの製造
方法を図5に基づいて説明する。まず、埋め込み層形成
工程において、導電型がN型のシリコン基板5を使用
し、シリコン基板5の中央部を外囲する一面側所定位置
にて、ボロン等の不純物を高濃度でイオン注入して、不
純物濃度の高いP+の埋め込み層6を形成する。(図5
(a)参照) 次に、エピタキシャル層形成工程において、加速度印加
時に撓むダイヤフラム2に相当する厚さで導電型がN型
のエピタキシャル層7をシリコン基板5の一面側に形成
する。(図5(b)参照) 次に、ピエゾ抵抗形成行程において、エピタキシャル層
7のダイヤフラム2に対応する部分にボロン等の不純物
を拡散し、導電型がエピタキシャル層7と反対のP型で
あって、撓みによる抵抗変化を電気信号に変換するピエ
ゾ抵抗Rを形成する。(図5(c)参照) 次に、切り込み部形成行程において、ピエゾ抵抗Rと電
気的に接続した配線部をスパッタ又は蒸着により形成し
た後、エピタキシャル層7の一面側及びシリコン基板5
の他面側に、窒化珪素皮膜10を形成する。(図5
(d)参照) 次に、重り部の外周縁板の他面側から水酸化カリウム等
のアルカリ水溶液を使用して異方性エッチングし、埋め
込み層6に到達する切り込み部8を形成し、重り部の外
周縁を形成する。(図5(e)参照) 次に、ダイヤフラム形成行程において、配線部を介して
ピエゾ抵抗Rと電気的に接続した電極を一面側に形成
し、全方向にてエッチングする等方性エッチングでもっ
て埋め込み層6を除去して、両端がエピタキシャル層7
の支持部1に支持されて重り部の中央部が接続したダイ
ヤフラム2を、エピタキシャル層7に形成する。エッチ
ング液は、フッ酸を含んだ酸性溶液を使用している。
(図5(f)参照)
Next, a method of manufacturing the above-described conventional acceleration sensor will be described with reference to FIG. First, in a buried layer forming step, an impurity such as boron is ion-implanted at a high concentration at a predetermined position on one surface surrounding a central portion of the silicon substrate 5 using an N-type silicon substrate 5. Then, a P + buried layer 6 having a high impurity concentration is formed. (FIG. 5
(Refer to (a).) Next, in the epitaxial layer forming step, an epitaxial layer 7 having a thickness corresponding to the diaphragm 2 which bends when an acceleration is applied and having a conductivity type of N-type is formed on one surface side of the silicon substrate 5. (See FIG. 5B.) Next, in the piezoresistive formation step, an impurity such as boron is diffused into a portion of the epitaxial layer 7 corresponding to the diaphragm 2, and the conductivity type is a P-type opposite to the epitaxial layer 7. , A piezoresistor R for converting a resistance change due to deflection into an electric signal is formed. (Refer to FIG. 5C.) Next, in a notch forming step, after forming a wiring portion electrically connected to the piezoresistor R by sputtering or vapor deposition, one surface side of the epitaxial layer 7 and the silicon substrate 5 are formed.
A silicon nitride film 10 is formed on the other side. (FIG. 5
(See (d).) Next, from the other side of the outer peripheral edge plate of the weight portion, anisotropic etching is performed using an alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide to form a cut portion 8 reaching the buried layer 6. Forming an outer peripheral edge of the part. (See FIG. 5 (e).) Next, in the diaphragm forming step, an electrode electrically connected to the piezoresistor R via the wiring portion is formed on one surface side, and isotropically etched in all directions. The buried layer 6 is removed, and both ends are epitaxial layers 7.
The diaphragm 2 supported by the support portion 1 and connected to the center of the weight portion is formed on the epitaxial layer 7. As the etching solution, an acidic solution containing hydrofluoric acid is used.
(See FIG. 5 (f))

【0007】[0007]

【発明の解決しようとする課題】上述のような構成及び
製造方法の加速度センサでは、埋め込み層6をエッチン
グにより除去する際、埋め込み層6の部材、エッチング
に用いる溶液の組成、エッチング時間等により、ダイヤ
フラム2が若干エッチングされてしまう。特に、加速度
センサの感度を考慮して、ダイヤフラム2に単結晶を用
いた場合、埋め込み層6を除去する際、同時に他の部分
も若干エッチングされてしまう。しかし、ダイヤフラム
2がエッチングされると、ダイヤフラム2の膜厚がばら
つくことになり、ダイヤフラム2は重り部等と比較する
と十分に薄いため、所望の感度特性を有する加速度セン
サを得ることができなくなる、ダイヤフラム2の強度が
低下する等により歩留りが低下するという問題が生じ
る。
In the acceleration sensor having the above-described structure and manufacturing method, when removing the buried layer 6 by etching, depending on the members of the buried layer 6, the composition of the solution used for etching, the etching time, and the like. The diaphragm 2 is slightly etched. In particular, when a single crystal is used for the diaphragm 2 in consideration of the sensitivity of the acceleration sensor, when the buried layer 6 is removed, other portions are also slightly etched at the same time. However, when the diaphragm 2 is etched, the film thickness of the diaphragm 2 varies, and since the diaphragm 2 is sufficiently thin as compared with the weight portion or the like, it becomes impossible to obtain an acceleration sensor having desired sensitivity characteristics. There is a problem that the yield decreases due to a decrease in the strength of the diaphragm 2 or the like.

【0008】本発明は、上記の点に鑑みて成されたもの
であり、その目的とするところは、加速度センサの感度
特性を低下させることなく、ダイヤフラムの膜厚のばら
つきを抑え、特性の安定と歩留りを向上させた加速度セ
ンサの製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to suppress variations in the film thickness of a diaphragm without deteriorating the sensitivity characteristics of an acceleration sensor and to stabilize the characteristics. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing an acceleration sensor with improved yield.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
重り部と、薄肉のダイヤフラムと、該ダイヤフラムによ
って重り部を揺動自在に支持する支持部とをシリコン基
板を加工して形成し、前記ダイヤフラムにピエゾ抵抗を
備えた加速度センサの製造方法において、前記シリコン
基板の所定位置にて不純物濃度の高い第1埋め込み層を
形成する工程と、前記第1埋め込み層と連接する位置に
前記ダイヤフラムに対して大きなエッチング選択比を有
する材料を用いて第2埋め込み層を形成する工程と、前
記第1埋め込み層及び前記第2埋め込み層上にエピタキ
シャル成長を用いて薄肉のダイヤフラムを形成する工程
と、前記第1埋め込み層上に形成された前記ダイヤフラ
ム上に前記ピエゾ抵抗を形成する工程と、前記シリコン
基板の裏面から異方性エッチングを用いて前記重り部の
外周縁となる切り込み部を形成する工程と、前記第2埋
め込み層のみを等方性エッチングにて除去する工程と、
前記第1埋め込み層を等方性エッチングにて除去する工
程とを有するようにしたことを特徴とするものである。
According to the first aspect of the present invention,
A weight part, a thin diaphragm, and a support part for swingably supporting the weight part by the diaphragm are formed by processing a silicon substrate, and the method for manufacturing an acceleration sensor having a piezoresistor in the diaphragm, Forming a first buried layer having a high impurity concentration at a predetermined position on the silicon substrate; and forming a second buried layer using a material having a large etching selectivity with respect to the diaphragm at a position connected to the first buried layer. Forming a thin diaphragm on the first buried layer and the second buried layer using epitaxial growth; and forming the piezoresistor on the diaphragm formed on the first buried layer. Forming and cutting the outer peripheral edge of the weight portion from the back surface of the silicon substrate using anisotropic etching. Forming a saw unit, a step of removing only the second buried layer by isotropic etching,
Removing the first buried layer by isotropic etching.

【0010】請求項2記載の発明は、請求項1記載の加
速度センサの製造方法において、前記第2埋め込み層に
シリコン酸化膜を用いるようにし、前記第2埋め込み層
をフッ酸系のエッチング溶液を用い等方性エッチングに
て除去するようにしたことを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the method for manufacturing an acceleration sensor according to the first aspect, a silicon oxide film is used for the second burying layer, and the second burying layer is formed by using a hydrofluoric acid-based etching solution. It is characterized in that it is removed by isotropic etching.

【0011】請求項3記載の発明は、請求項1又は請求
項2記載の加速度センサの製造方法において、前記第1
埋め込み層を除去した後、エッチングすることにて前記
ダイヤフラムを梁構造にするようにしたことを特徴とす
るものである。
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing an acceleration sensor according to the first or second aspect, the first method is provided.
After the buried layer is removed, etching is performed so that the diaphragm has a beam structure.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
〜3に基づき説明する。図1(a)は本発明の一実施形
態に係る半導体加速度センサの上面図、図1(b)は側
面断面図である。1は支持部であり、薄肉のダイヤフラ
ム2を介して、重り部3を支持している。4は切り込み
溝であり、この切り込み溝4を設けることによりダイヤ
フラムの薄肉部分を増加させ、センサ感度の向上を図っ
ている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
This will be described based on FIGS. FIG. 1A is a top view of a semiconductor acceleration sensor according to one embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a side sectional view. Reference numeral 1 denotes a support, which supports the weight 3 via a thin diaphragm 2. Reference numeral 4 denotes a notch groove. By providing the notch groove 4, the thin portion of the diaphragm is increased, and the sensor sensitivity is improved.

【0013】ダイヤフラム2上にはピエゾ抵抗Rが配設
され、揺動自在の重り部3が可動することにより発生す
るダイヤフラム2の歪みを電気的に検出する。この際、
単結晶上にピエゾ抵抗Rを形成する方がピエゾ係数が大
きく、その出力が大きくなることに鑑みて、本実施形態
では、単結晶シリコン等により構成したダイヤフラム
(以下、第1ダイヤフラム2aと記載)上に形成してい
る。
A piezoresistor R is disposed on the diaphragm 2, and electrically detects the distortion of the diaphragm 2 caused by the movement of the swingable weight 3. On this occasion,
In view of the fact that forming a piezo resistor R on a single crystal has a larger piezo coefficient and a larger output, in the present embodiment, a diaphragm made of single crystal silicon or the like (hereinafter referred to as a first diaphragm 2a). Formed on top.

【0014】これに対し、ダイヤフラム2のピエゾ抵抗
Rが形成されない部分(以下、第2ダイヤフラム2bと
記載)については、特に単結晶により形成する必要がな
い。そこで、本実施形態では、多結晶シリコン等の単結
晶シリコン以外の半導体又は絶縁体により第2ダイヤフ
ラム2bを構成している。これにより、後述するダイヤ
フラム2の形成工程において、ダイヤフラム2が必要以
上にエッチングされ膜厚にばらつきが生じるのを防止し
ている。
On the other hand, the portion of the diaphragm 2 where the piezoresistor R is not formed (hereinafter referred to as the second diaphragm 2b) does not need to be particularly formed of a single crystal. Therefore, in the present embodiment, the second diaphragm 2b is formed of a semiconductor or an insulator other than single crystal silicon such as polycrystalline silicon. This prevents the diaphragm 2 from being etched more than necessary and causing a variation in film thickness in a later-described step of forming the diaphragm 2.

【0015】次に、上記構成の加速度センサの製造方法
を図2に基づいて説明する。まず、埋め込み層6形成工
程において、面方位(100)の特性を有するシリコン
基板5を使用し、後の過程において上部に第1ダイヤフ
ラム2aを形成する位置にて、高濃度不純物を注入した
第1埋め込み層6aを形成し、上部に第2ダイヤフラム
2bを形成する位置にシリコン酸化膜からなる第2埋め
込み層6bを形成する。(図2(a)参照) 次に、エピタキシャル層形成工程において、加速度印加
時に撓むダイヤフラム2に相当する厚さでエピタキシャ
ル層7をシリコン基板5の一面側に形成する。この工程
により、第1埋め込み層6a上の第1ダイヤフラム2a
に相当する部分には単結晶シリコンが、第2埋め込み層
6b上の第2ダイヤフラム2bに相当する部分には多結
晶シリコンが形成されることになる。(図2(b)参
照) 次に、ピエゾ抵抗形成行程において、単結晶シリコンに
よりなる第1ダイヤフラム2aに相当する部分に撓みに
よる抵抗変化を電気信号に変換するピエゾ抵抗R及び拡
散配線(図示せず)を形成する。(図2(c)参照) 次に、重り部形成工程において、重り部3の外周縁板の
他面側から水酸化カリウム等のアルカリ水溶液を使用し
て異方性エッチングし、埋め込み層6に到達する切り込
み部8を形成し、重り部3の外周縁を形成する。(図2
(d)参照) 次に、第2ダイヤフラム形成行程において、シリコン酸
化膜からなる第2埋め込み層6bをバッファドフッ酸等
により等方性エッチングでもって除去し、切り込み溝4
(この工程により形成される溝を第2切り込み溝4bと
記載)を形成する。(図2(e)参照) このとき、フッ化水素系のエッチング溶液を用いてシリ
コン酸化膜により形成された第2埋め込み層6bをエッ
チングしているので、第2埋め込み層6b以外はほとん
どエッチングされず、第2ダイヤフラム2bの膜厚がば
らつくことはない。
Next, a method of manufacturing the acceleration sensor having the above configuration will be described with reference to FIG. First, in the step of forming the buried layer 6, a silicon substrate 5 having a plane orientation (100) is used, and a high concentration impurity is implanted at a position where the first diaphragm 2a is to be formed in a later step. A buried layer 6a is formed, and a second buried layer 6b made of a silicon oxide film is formed at a position where the second diaphragm 2b is to be formed. (See FIG. 2A.) Next, in the epitaxial layer forming step, the epitaxial layer 7 is formed on one surface side of the silicon substrate 5 with a thickness corresponding to the diaphragm 2 which bends when an acceleration is applied. By this step, the first diaphragm 2a on the first buried layer 6a
Is formed on the portion corresponding to the second diaphragm 2b on the second buried layer 6b, and polycrystalline silicon is formed on the portion corresponding to the second diaphragm 2b. (See FIG. 2B.) Next, in the piezoresistor forming step, a piezoresistor R for converting a resistance change due to bending into an electric signal at a portion corresponding to the first diaphragm 2a made of single crystal silicon and a diffusion wiring (shown in FIG. ) Are formed. (See FIG. 2C.) Next, in the weight portion forming step, anisotropic etching is performed from the other surface side of the outer peripheral edge plate of the weight portion 3 using an alkaline aqueous solution such as potassium hydroxide to form the buried layer 6. The notch 8 which reaches is formed, and the outer peripheral edge of the weight 3 is formed. (Figure 2
Next, in the second diaphragm formation step, the second buried layer 6b made of a silicon oxide film is removed by isotropic etching using buffered hydrofluoric acid or the like, and the cut groove 4 is formed.
(A groove formed in this step is referred to as a second cut groove 4b). (Refer to FIG. 2E.) At this time, since the second buried layer 6b formed of the silicon oxide film is etched using the hydrogen fluoride-based etching solution, most portions other than the second buried layer 6b are etched. Therefore, the film thickness of the second diaphragm 2b does not vary.

【0016】なお、本実施形態において、第2ダイヤフ
ラム2bとして多結晶シリコンを用い、第2埋め込み層
6bとしてシリコン酸化膜を用いているがこれに限られ
るものではなく、第2埋め込み層6bが最もエッチング
されるような部材及びエッチング溶液を用いるようにし
てもよい。
In this embodiment, polycrystalline silicon is used for the second diaphragm 2b and a silicon oxide film is used for the second buried layer 6b. However, the present invention is not limited to this, and the second buried layer 6b is most suitable. A member to be etched and an etching solution may be used.

【0017】次に、第1ダイヤフラム形成工程におい
て、フッ硝酸等により、第1埋め込み層6aを除去し、
切り込み溝4(この工程により形成される溝を第1切り
込み溝4aと記載)を形成する。ここでのエッチングに
は、フッ酸:硝酸:酢酸=1:3:8の比率を有する溶
液を用いる。(図2(f)参照) このとき、等方性エッチングのエッチング速度は、不純
物濃度の低いエピタキシャル層7に比較して不純物濃度
の高い第1埋め込み層6aの方が速く、第1埋め込み層
6aのみを選択的に除去することになる。
Next, in a first diaphragm forming step, the first buried layer 6a is removed with hydrofluoric nitric acid or the like,
A notch 4 (a groove formed in this step is referred to as a first notch 4a) is formed. A solution having a ratio of hydrofluoric acid: nitric acid: acetic acid = 1: 3: 8 is used for the etching here. (See FIG. 2F.) At this time, the etching rate of the isotropic etching is higher in the first buried layer 6a having a higher impurity concentration than in the epitaxial layer 7 having a lower impurity concentration, and Only selective removal.

【0018】最後に、アルミ等により外部接続用の配線
を形成する。(図示せず) 本実施形態によれば、ダイヤフラム2の大部分を占める
第2ダイヤフラム2bを形成する際、埋め込み層6(第
2埋め込み層6b)としてシリコン酸化膜を用い、これ
をフッ化水素系のエッチング溶液によりエッチングする
ようにしたので、第2埋め込み層6b以外がエッチング
されることはほとんどなく、第2ダイヤフラム2bの膜
厚がばらつくことはない。また、単結晶によりなる第1
ダイヤフラム2a上にピエゾ抵抗Rを形成するため、多
結晶上に形成した場合に比してピエゾ係数が高く、感度
の低下はない。さらに、第1ダイヤフラム2aの形成の
ために除去する第1埋め込み層6aは、第2ダイヤフラ
ム2bの形成のために除去する第1埋め込み層6aと比
較するとわずかであるので、エッチング時間を短くで
き、第1埋め込み層6a除去における他の部分への影響
を小さくすることが可能となる。
Finally, wiring for external connection is formed of aluminum or the like. According to the present embodiment, when the second diaphragm 2b occupying most of the diaphragm 2 is formed, a silicon oxide film is used as the buried layer 6 (second buried layer 6b), and this is replaced with hydrogen fluoride. Since the etching is performed with the system etching solution, the portions other than the second buried layer 6b are hardly etched, and the thickness of the second diaphragm 2b does not vary. In addition, the first single crystal
Since the piezoresistor R is formed on the diaphragm 2a, the piezoresistor R has a higher piezocoefficient than that formed on a polycrystal, and there is no decrease in sensitivity. Furthermore, since the first buried layer 6a removed for forming the first diaphragm 2a is slightly smaller than the first buried layer 6a removed for forming the second diaphragm 2b, the etching time can be shortened. It is possible to reduce the influence of removing the first buried layer 6a on other portions.

【0019】なお、上記記載の加速度センサにおいて、
ダイヤフラム2を図3に示すような梁構造(以下、梁部
9と記載)としてもよい。これにより、重り部3が揺動
することにより発生する撓みがダイヤフラム2の場合よ
りも大きくなるので、より高感度の加速度センサを構成
することが可能となる。この梁部9は、前述の製造工程
において、反応性イオンエッチング等を用いてダイヤフ
ラム2を梁構造に加工する工程を追加することにより形
成することになる。
In the acceleration sensor described above,
The diaphragm 2 may have a beam structure as shown in FIG. 3 (hereinafter, referred to as a beam portion 9). Thereby, the deflection generated by the swinging of the weight portion 3 becomes larger than that in the case of the diaphragm 2, so that a more sensitive acceleration sensor can be configured. The beam portion 9 is formed by adding a step of processing the diaphragm 2 into a beam structure using reactive ion etching or the like in the above-described manufacturing process.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明にあ
っては、重り部と、薄肉のダイヤフラムと、該ダイヤフ
ラムによって重り部を揺動自在に支持する支持部とをシ
リコン基板を加工して形成し、ダイヤフラムにピエゾ抵
抗を備えた加速度センサの製造方法において、シリコン
基板の所定位置にて不純物濃度の高い第1埋め込み層を
形成する工程と、第1埋め込み層と連接する位置にダイ
ヤフラムに対して大きなエッチング選択比を有する材料
を用いて第2埋め込み層を形成する工程と、第1埋め込
み層及び第2埋め込み層上にエピタキシャル成長を用い
て薄肉のダイヤフラムを形成する工程と、第1埋め込み
層上に形成されたダイヤフラム上にピエゾ抵抗を形成す
る工程と、シリコン基板の裏面から異方性エッチングを
用いて重り部の外周縁となる切り込み部を形成する工程
と、第2埋め込み層のみを等方性エッチングにて除去す
る工程と、第1埋め込み層を等方性エッチングにて除去
する工程とを有するようにしたので、ピエゾ抵抗を単結
晶上に形成できるとともに、ダイヤフラムの大部分を形
成する際に除去される第2埋め込み層を選択的に除去す
ることが可能となり、単結晶上にピエゾ抵抗を形成でき
るため加速度センサの感度特性を低下させることなく、
ダイヤフラムの膜厚のばらつきを抑え、特性の安定と歩
留りを向上させた加速度センサの製造方法を提供するこ
とができた。
As described above, according to the first aspect of the present invention, a silicon substrate is formed by processing a weight portion, a thin diaphragm, and a support portion for swingably supporting the weight portion by the diaphragm. Forming a first buried layer having a high impurity concentration at a predetermined position on a silicon substrate; and forming a diaphragm at a position connected to the first buried layer at a predetermined position on the silicon substrate. Forming a second buried layer using a material having a large etching selectivity with respect to the first buried layer, forming a thin diaphragm on the first buried layer and the second buried layer by epitaxial growth, A step of forming a piezoresistor on a diaphragm formed on the layer, and a step of anisotropic etching from the back surface of the silicon substrate to the outside of the weight portion The method includes a step of forming a cut portion serving as an edge, a step of removing only the second buried layer by isotropic etching, and a step of removing the first buried layer by isotropic etching. Since the piezoresistor can be formed on the single crystal and the second buried layer removed when forming most of the diaphragm can be selectively removed, the acceleration sensor can be formed on the single crystal. Without lowering the sensitivity characteristics of
It is possible to provide a method for manufacturing an acceleration sensor that suppresses variations in the film thickness of the diaphragm and improves the stability and the yield of the characteristics.

【0021】請求項2記載の発明にあっては、請求項1
記載の発明において、第2埋め込み層にシリコン酸化膜
を用いるようにし、第2埋め込み層をフッ酸系のエッチ
ング溶液を用い等方性エッチングにて除去するようにし
たので、ダイヤフラムの大部分を形成する際に除去され
る第2埋め込み層のみを除去することが可能となる。
According to the second aspect of the present invention, the first aspect is provided.
In the described invention, a silicon oxide film is used for the second buried layer, and the second buried layer is removed by isotropic etching using a hydrofluoric acid-based etching solution, so that most of the diaphragm is formed. It is possible to remove only the second buried layer that is removed when performing.

【0022】請求項3記載の発明にあっては、請求項1
又は請求項1記載の発明において、記載の発明におい
て、第1埋め込み層を除去した後、エッチングすること
にてダイヤフラムを梁構造にするようにしたので、重り
部が揺動することにより発生する撓みがダイヤフラムの
場合よりも大きくなるので、より高感度の加速度センサ
を構成することが可能となる。
According to the third aspect of the present invention, there is provided the first aspect.
According to the first aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the first buried layer is removed, and then the diaphragm is formed into a beam structure by etching, so that the deflection caused by the swinging of the weight portion. Is larger than in the case of the diaphragm, so that a more sensitive acceleration sensor can be configured.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る加速度センサの
(a)側面断面図及び(b)上面図である。
FIG. 1A is a side sectional view and FIG. 1B is a top view of an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態に係る加速度センサの製造
方法を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a method for manufacturing an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施形態に係る加速度センサの上
面図である。
FIG. 3 is a top view of an acceleration sensor according to another embodiment of the present invention.

【図4】従来例の加速度センサの側面断面図である。FIG. 4 is a side sectional view of a conventional acceleration sensor.

【図5】従来例の加速度センサの製造方法を示す図であ
る。
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of manufacturing a conventional acceleration sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

R ピエゾ抵抗 1 支持部 2 ダイヤフラム 2a 第1ダイヤフラム 2b 第2ダイヤフラム 3 重り部 4 切り込み溝 4a 第2切り込み溝 4b 第2切り込み溝 5 シリコン基板 6 埋め込み層 6a 第1埋め込み層 6b 第2埋め込み層 7 エピタキシャル層 8 切り込み部 9 梁部 R Piezoresistor 1 Support part 2 Diaphragm 2a First diaphragm 2b Second diaphragm 3 Weight part 4 Notch groove 4a Second notch groove 4b Second notch groove 5 Silicon substrate 6 Embedded layer 6a First embedded layer 6b Second embedded layer 7 Epitaxial Layer 8 Notch 9 Beam

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 重り部と、薄肉のダイヤフラムと、該ダ
イヤフラムによって重り部を揺動自在に支持する支持部
とをシリコン基板を加工して形成し、前記ダイヤフラム
にピエゾ抵抗を備えた加速度センサの製造方法におい
て、前記シリコン基板の所定位置にて不純物濃度の高い
第1埋め込み層を形成する工程と、前記第1埋め込み層
と連接する位置に前記ダイヤフラムに対して大きなエッ
チング選択比を有する材料を用いて第2埋め込み層を形
成する工程と、前記第1埋め込み層及び前記第2埋め込
み層上にエピタキシャル成長を用いて薄肉のダイヤフラ
ムを形成する工程と、前記第1埋め込み層上に形成され
た前記ダイヤフラム上に前記ピエゾ抵抗を形成する工程
と、前記シリコン基板の裏面から異方性エッチングを用
いて前記重り部の外周縁となる切り込み部を形成する工
程と、前記第2埋め込み層のみを等方性エッチングにて
除去する工程と、前記第1埋め込み層を等方性エッチン
グにて除去する工程とを有するようにしたことを特徴と
する加速度センサの製造方法。
1. An acceleration sensor comprising a weight portion, a thin diaphragm, and a support portion for swingably supporting the weight portion by a diaphragm formed on a silicon substrate, wherein the diaphragm has a piezoresistor. In the manufacturing method, a step of forming a first buried layer having a high impurity concentration at a predetermined position of the silicon substrate, and using a material having a large etching selectivity with respect to the diaphragm at a position connected to the first buried layer Forming a second buried layer by epitaxial growth on the first buried layer and the second buried layer, and forming a thin diaphragm on the first buried layer by using epitaxial growth. Forming the piezoresistor on the outer periphery of the weight portion by using anisotropic etching from the back surface of the silicon substrate. A step of forming a notch serving as an edge; a step of removing only the second buried layer by isotropic etching; and a step of removing the first buried layer by isotropic etching. A method for manufacturing an acceleration sensor.
【請求項2】 前記第2埋め込み層にシリコン酸化膜を
用いるようにし、前記第2埋め込み層をフッ酸系のエッ
チング溶液を用い等方性エッチングにて除去するように
したことを特徴とする請求項1記載の加速度センサの製
造方法。
2. The method according to claim 1, wherein a silicon oxide film is used for the second buried layer, and the second buried layer is removed by isotropic etching using a hydrofluoric acid-based etching solution. Item 7. A method for manufacturing an acceleration sensor according to Item 1.
【請求項3】 前記第1埋め込み層を除去した後、エッ
チングすることによって前記ダイヤフラムを梁構造にす
るようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項2記
載の加速度センサの製造方法。
3. The method for manufacturing an acceleration sensor according to claim 1, wherein the first buried layer is removed and then the diaphragm is formed into a beam structure by etching.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8963261B2 (en) 2011-08-22 2015-02-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Capacitive transducer and methods of manufacturing and operating the same

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