JPH11345983A

JPH11345983A - 半導体力学量センサ

Info

Publication number: JPH11345983A
Application number: JP11112370A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Fujii; 哲夫藤井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-04-20
Filing date: 1999-04-20
Publication date: 1999-12-14

Abstract

(57)【要約】【目的】センサ製造時等において可動電極が固定電極
に張り付いたり、分離不可能に密着してしまう不良事故
を防止する。【構成】単結晶シリコン基板８上にＳｉＯ₂膜９を介
して単結晶シリコン基板１が接合され、その単結晶シリ
コン基板１は薄膜化されている。単結晶シリコン基板１
には片持ち梁１３が形成され、片持ち梁１３は単結晶シ
リコン基板１の表面に平行な方向に可動となっている。
片持ち梁１３，固定電極１４，１５，１６，１７を画定
するトレンチ３内には、片持ち梁１３の表面，及び片持
ち梁１３と対向する固定電極１４，１５，１６，１７の
表面から突出する突起部１２ａが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体力学量センサに
係り、例えば車両等の加速度を検出するのに好適に用い
られる加速度センサにおいてその製造時の歩留りを向上
できるようにしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両等の加速度や回転方向を検出
するのに用いられる加速度センサとして、日経エレクト
ロニクス１９９１．１１．１１（ｎｏ．５４０）、Ｐ２
２３〜Ｐ２３１に提案されるように、表面マイクロマシ
ーニング技術を用いたものが知られている。つまり、シ
リコン基板の上に薄膜のポリシリコン膜を積層して、こ
のポリシリコン膜をエッチングすることにより、基板上
に固定電極部と、該固定電極部に対向するように可動電
極部とを配設し、加速度が加えられたときにこの可動電
極部と固定電極部との離間寸法が加速度に応じて変化す
るのを静電容量の変化として検出する容量型加速度セン
サである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固定電
極部と可動電極部を対向配置させた構造の場合、可動電
極部が固定電極部あるいは基板に対して可動状態とする
工程以降において、相互に近接配置される可動電極部，
固定電極部が固着してしまうという問題がある。表面マ
イクロマシーニング技術は半導体プロセスで一般的なエ
ッチング処理を利用して半導体加工するもので、可動電
極部を固定電極部あるいは基板から可動状態に画定する
エッチング工程の後には、通常、純水洗浄工程と乾燥工
程とが必要となる。ここで、洗浄工程の後に、可動電極
部と固定電極部等との間に洗浄工程で用いた純水（水）
が残存すると、この水を介して固定電極部等に可動電極
部が張り付き易くなり、また、乾燥工程で水の蒸発に伴
い固定電極部等と可動電極部が接近し、該固定電極部等
と可動電極部とが分離不可能に密着してしまうのであ
る。

【０００４】このように固定電極部等と可動電極部が密
着してしまうと、製品として使用できず、センサ製造の
歩留りが低下し、生産性を低下させてしまうという問題
がある。

【０００５】本発明は上記問題に鑑みなされたもので、
洗浄工程，乾燥工程等の半導体プロセス中における可動
部の固着という不良発生を防止でき、歩留りを向上でき
るようにした半導体力学量センサを提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１あるいは２に係る本発明は、互いに対向す
る固定部と可動部との対向面間に、少なくとも一方の対
向面から他方の対向面側に向けて突出する突起部を形成
したことにある。

【０００７】

【作用】上記構成により、半導体プロセスにおける洗
浄，乾燥工程で、固定部と可動部の対向面間に水が介在
しても、突起部が各対向面間に微小隙間を確保するか
ら、固定部に可動部が張り付いたり、乾燥工程で各対向
面間が水分蒸発に伴なって接近，密着するのは防止でき
る。

【０００８】

【発明の実施形態】（第１実施例）以下、この発明を具
体化した一実施例を図面に従って説明する。

【０００９】図１には、加速度センサの平面図を示すと
ともに、図２には図１のＡ−Ａ断面図を示す。本加速度
センサは容量型加速度センサであり、図２に示すよう
に、単結晶シリコン基板８上にＳｉＯ₂膜９を介して単
結晶シリコン基板１が接合され、単結晶シリコン基板１
には同基板１を貫通するトレンチ３により片持ち梁１３
と固定部としての固定電極１４，１５，１６，１７が区
画形成されている。この片持ち梁１３は、トレンチ３の
平面パターン形状により、図１に示すように、その先端
側が２つに分かれた構造とされ、単結晶シリコン基板１
の表面に平行な方向（図１中、Ｃ矢印方向）に可動とな
っている。片持ち梁１３および固定電極１４，１５，１
６，１７の相互に対向する各々の対向面（図２参照）に
は、各々突起部１２ａが形成されている。また、単結晶
シリコン基板１において、信号処理回路１０がポリシリ
コン膜６及びＳｉＯ₂膜５により片持ち梁１３とは電気
的に絶縁された状態で形成されている。

【００１０】本実施例による容量型加速度センサにおい
ては、片持ち梁１３の先端部分（２つに分かれた部分）
が可動電極となるとともに、図１に示すように、この片
持ち梁１３の先端部分に対向する単結晶シリコン基板１
が固定電極１４，１５，１６，１７となる。又、図１に
示すように、固定電極１４と固定電極１６とがアルミ配
線層１８ａにて取り出され、固定電極１５と固定電極１
７とがアルミ配線層１８ｂにて取り出され、さらに、片
持ち梁（可動電極）１３がアルミ配線層１８ｃにて取り
出されている。このアルミ配線層１８ａ，１８ｂ，１８
ｃは信号処理回路１０と接続され、この信号処理回路１
０により加速度による片持ち梁（可動電極）１３の変位
に伴う信号処理が行われるようになっている。なお、片
持ち梁１３（可動電極）及び各々の固定電極１４，１
５，１６，１７は、各々トレンチ３および窓１２により
分離されたｎ⁺拡散層４（図２参照）により、各々電位
が一定に保たれる。

【００１１】尚、本実施例では容量型加速度センサとし
たが、片持ち梁１３の根元部分の表面にピエゾ抵抗層を
形成すればピエゾ抵抗型の加速度センサとすることがで
きる。勿論、この両タイプのセンサを同一基板内に形成
すれば、さらにその精度、信頼性を向上させることがで
きる。

【００１２】また、本実施例の加速度センサは、単結晶
シリコン基板８上にＳｉＯ₂膜を介して単結晶シリコン
基板１が接合されてＳＯＩ構造となっている。さらに、
片持ち梁１３においては、単結晶シリコン基板１の深さ
方向の厚さＬ1 に対し単結晶シリコン基板１の表面に平
行な方向の幅Ｌ2 の方が小さい。よって、片持ち梁１３
が単結晶シリコン基板１の表面において表面に平行な方
向に移動可能とされており、基板表面に平行な方向への
加速度が検出される。

【００１３】図３〜図１０にはその製造工程を示す。以
下に、製造工程を説明する。

【００１４】図３に示すように、１〜２０Ω・ｃｍのｎ
型（１００）単結晶シリコン基板１を用意し、その主表
面に熱酸化により１μｍ程度のＳｉＯ₂膜２を形成し、
フォトリソグラフィー手法によりＳｉＯ₂膜２を所定の
パターンに形成する。続いて、単結晶シリコン基板１の
主表面側において、リアクティブイオンエッチング等に
より所定の深さ、例えば０．２〜３０μｍ程度の垂直の
壁を持つトレンチ３を形成する。本実施例では、約３μ
ｍの場合で説明する。

【００１５】そして、ＳｉＯ₂膜２を除去した後、図４
に示すように、トレンチ３の内壁を含む単結晶シリコン
基板１の主表面に、リンやヒ素等によるｎ⁺拡散層４を
形成し、さらに熱酸化等により０．１〜１μｍのＳｉＯ
₂膜５を形成する。この時、エッチングのダメージを除
去するため、ｎ⁺拡散層４を形成する前にＳｉＯ₂を熱
酸化で形成し除去する、いわゆる犠牲酸化を行ってもよ
い。

【００１６】続いて、図５に示すように、単結晶シリコ
ン基板１の主表面にポリシリコン膜６を形成して、トレ
ンチ３をポリシリコン膜６にて充填する。尚、ポリシリ
コン膜６をバイアス用導電路として使用すべく同ポリシ
リコン膜６に不純物を導入する場合には、ポリシリコン
膜６を形成する前に薄いポリシリコン層を形成しリン等
を高濃度に拡散しておけばポリシリコン膜６に不純物を
導入することができる。

【００１７】次に、図６に示すように、ポリシリコン膜
６の表面を鏡面研磨して所定の厚さのポリシリコン膜６
が残るようする。続いて、ポリシリコン膜６に対しイオ
ン注入等により所定領域にボロンによるｐ⁺拡散層７を
形成する。

【００１８】一方、図７に示すように、もう１枚の（１
００）単結晶シリコン基板８を用意し、その主表面に熱
酸化による０．１〜１．０μｍのＳｉＯ₂膜９を形成す
る。次に、単結晶シリコン基板１と単結晶シリコン基板
８とを、例えば過酸化水素水と硫酸の混合水溶液中に入
れ、親水性化処理を行う。そして、乾燥後、図８に示す
ように、単結晶シリコン基板１の主表面と単結晶シリコ
ン基板８の主表面とを室温中で重ね合わせ、４００〜１
１００°Ｃの炉の中に０．５〜２時間入れ強固な接合を
行う。

【００１９】次に、図９に示すように、アルカリ系の水
溶液、例えばＫＯＨ溶液等を用いて単結晶シリコン基板
１の裏面側を選択ポリッシングしてＳｉＯ₂膜５が現れ
るまで処理する。その結果、単結晶シリコン基板１の厚
さが、例えば、３μｍ程度となり、薄膜化される。

【００２０】そして、図１０に示すように、単結晶シリ
コン基板１の所定領域に通常のＣＭＯＳプロセス、又は
バイポーラプロセス等を用いて信号処理回路（ＩＣ回路
部）１０を形成する。尚、図１及び図１０においては、
信号処理回路１０の一部としてＭＯＳトランジスタのみ
を示す。さらに、信号処理回路１０の上面にパッシベー
ション膜１１として、例えばプラズマＣＶＤ法によるプ
ラズマＳｉＮ膜（Ｐ−ＳｉＮ）を形成する。引き続き、
このパッシベーション膜１１の所定の領域に窓１２を明
ける。この時、窓１２の開口幅はトレンチ３の開口幅よ
り小とされており、その結果、突起部１２ａが窓１２内
に形成される。

【００２１】そして、図２に示すように、ＴＭＡＨ（テ
トラメチルアンモニウムハイドロオキサイト）（Ｃ
Ｈ₃）₄ＮＯＨの約２０％溶液を用いて、単結晶シリコ
ン基板１の裏面側（図２中、上側）からパッシベーショ
ン膜１１の窓１２を通してポリシリコン膜６をエッチン
グ除去する。このとき、パッシベーション膜１１（Ｐ−
ＳｉＮ）、ＳｉＯ₂膜５，アルミ配線層，ｐ⁺拡散層
（ｐ⁺ポリシリコン膜）７は選択的エッチングではほと
んどエッチングされない。

【００２２】尚、ポリシリコン膜６のエッチング除去の
際に、図１における片持ち梁１３の幅の広い部分にエッ
チング用穴４８が設けられ、このエッチング用穴４８を
通してポリシリコン膜６をより確実にエッチング除去す
るようにしている。

【００２３】その結果、片持ち梁１３が形成される。こ
のとき、片持ち梁１３は、上述したように、単結晶シリ
コン基板１の深さ方向の厚さＬ1 に対し単結晶シリコン
基板１の表面に平行な方向の幅Ｌ2 の方が小さく設定さ
れており（図２参照）、片持ち梁１３の変位可能な方向
が単結晶シリコン基板１の表面に平行な方向に規定され
るようになっている。

【００２４】なお、このポリシリコン膜６のエッチング
除去の後に通常の半導体プロセスと同様、純水洗浄工
程，乾燥工程が行われるが、片持ち梁１３の変位可能な
方向において、片持ち梁１３および固定電極１４，１
５，１６，１７の対向面には、各々先の尖った突起部１
２ａが形成されているため、洗浄工程，乾燥工程で片持
ち梁１３がいずれか一方の固定電極方向に大きく偏り変
位しても、突起部１２ａ同士が接触して当接し、片持ち
梁１３（可動電極）と固定電極間に微小隙間を確保する
ようになっている。すなわち、片持ち梁１３（可動電
極）側から各固定電極１４，１５，１６，１７側，ある
いはその逆に向けて突出する突起部１２ａを形成したか
ら、乾燥工程でトレンチ３内に水が介在しても、先の尖
った各突起部１２ａが互いに相手方の対向電極表面に当
接して微小隙間を確保することができ、この微小隙間か
ら水を逃がすことにより、固定電極に片持ち梁（可動電
極）が張り付いたり、乾燥工程で各電極間の水の蒸発に
伴なって固定電極と片持ち梁（可動電極）が接近し、こ
れらが分離不可能に密着してしまうのを防止できる。従
って、電極間同士の固着による不良品の発生を防止で
き、センサ製造の歩留りを大幅に向上することができ
る。

【００２５】また、本実施例では、単結晶シリコン基板
１の主表面に、片持ち梁１３および固定電極１４，１
５，１６，１７を画定するための所定深さのトレンチ
（溝）３を形成し、当該トレンチ３をポリシリコン膜６
にて充填した後、他の単結晶シリコン基板８とＳｉＯ₂
膜（絶縁膜）９を介在させて接合し、信号処理回路１０
を集積形成した後、トレンチ３内のポリシリコン膜６を
エッチング除去して可動状態の片持ち梁１３を形成する
ようにしている。

【００２６】よって、ウェハプロセスの途中における信
号処理回路１０の形成プロセスでは、ポリシリコン膜６
により単結晶シリコン基板１の表面部分にはトレンチ３
が埋められており、ＩＣ素子の汚染、製造装置への汚
染、それに伴う電気特性の不良や劣化が防止できる。つ
まり、ウェハプロセスはプロセス途中の熱処理、フォト
リソグラフィー処理等においてウェハ表面に凹部や貫通
孔等の表面構造が現れないようにすることにより、コン
タミネーション等を防止してウェハプロセスの安定化を
図り、高精度の加速度センサを安定して供給することが
できる。

【００２７】このように製造された加速度センサは、単
結晶シリコン基板８上にＳｉＯ₂膜（絶縁膜）９を介し
て接合され、かつ薄膜化された単結晶シリコン基板１
と、単結晶シリコン基板１に形成され、その表面に平行
な方向に可動な片持ち梁１３と、単結晶シリコン基板１
に形成され、加速度による片持ち梁１３の動作に伴う信
号処理を行う信号処理回路１０とを備えている。そし
て、単結晶シリコン基板１の表面に平行な方向に加速度
が作用すると、単結晶シリコン基板１に形成した片持ち
梁１３が動作する。その片持ち梁１３の動作に伴い単結
晶シリコン基板１に形成した信号処理回路１０にて信号
処理が行われる。このようにして、単結晶シリコンを用
いた表面マイクロマシーニング技術により加速度センサ
が形成され、新規な構造にて高精度、高信頼性を図るこ
とができることとなる。

【００２８】又、前記片持ち梁１３の表面、及び、片持
ち梁１３と対向する単結晶シリコン基板１をＳｉＯ₂膜
（絶縁体）５にて被覆したので、容量型加速度センサに
おける電極ショートを未然に防止することができる。
尚、片持ち梁１３の表面と、片持ち梁１３と対向する単
結晶シリコン基板１とは、少なくともいずれかがＳｉＯ
₂膜（絶縁体）５にて被覆されていればよい。

【００２９】尚、本実施例の応用として、図１１，１２
に示すように、寄生容量を減らすため片持ち梁１３を信
号処理回路（ＩＣ回路部）１０と切り離し、エアーブリ
ッジ配線としてもよい。又、固定電極１４，１５，１
６，１７も同様な構造にしてもよい。さらに、前記実施
例ではアルミ配線層を用いたがポリシリコン層により配
線部を形成してもよい。さらには、前記実施例では梁の
先端に２つの可動電極を形成するとともに４つの固定電
極１４，１５，１６，１７を形成したが、さらに感度を
向上させるために、可動電極部と固定電極部とを櫛歯状
にしてもよい。（第２実施例）次に、第２実施例を第１実施例との相違
点を中心に説明する。

【００３０】前記第１実施例では片持ち梁１３を形成す
るために、この部分を単結晶シリコン基板から一定距離
離す目的でｐ⁺拡散層（ｐ⁺ポリシリコン膜）７を形成
したが、本実施例においては、この一定距離離すために
トレンチを形成する前に凹部を形成している。

【００３１】図１３〜図２１にはその製造工程を示す。
図１３に示すように、ｎ型（１００）単結晶シリコン基
板２０を用意し、単結晶シリコン基板２０の主表面にド
ライエッチング又はウェットエッチングにより凹部２１
を所定の深さ、例えば０．１〜５μｍの深さで形成す
る。そして、図１４に示すように、単結晶シリコン基板
２０の主表面にＳｉＯ₂膜２２を形成し、フォトリソグ
ラフィー手法によりパターンを形成する。続いて、凹部
２１の底部を含む単結晶シリコン基板２０の主表面にド
ライエッチング等により０．１〜３０μｍ程度のトレン
チ２３を形成する。

【００３２】そして、図１５に示すように、トレンチ２
３の内壁を含む単結晶シリコン基板２０の主表面に、ｎ
⁺拡散層２４を形成するとともに、熱酸化によりＳｉＯ
₂膜２５を形成する。その後、図１６に示すように、ト
レンチ２３内にＬＰＣＶＤ法によりポリシリコン膜２６
を埋め込む。

【００３３】引き続き、図１７に示すように、ＳｉＯ₂
膜２５をストッパーとしてポリシリコン膜２６の表面を
研摩し、表面を平滑にする。この時、ポリシリコン膜２
６とＳｉＯ₂膜２５の表面が平滑になることが望ましい
が、ポリシリコン膜２６の部分がへこみぎみになったと
してもＳｉＯ₂膜２５の表面が平滑になっていれば続い
て行われるウエハ接合において差し支えない。

【００３４】一方、図１８に示すように、もう１枚の
（１００）単結晶シリコン基板２７を用意し、その主表
面に熱酸化による０．１〜１．０μｍのＳｉＯ₂膜２８
を形成する。次に、単結晶シリコン基板２０，２７を、
例えば過酸化水素水と硫酸の混合水溶液中に入れ、親水
性化処理を行う。そして、乾燥後、両単結晶シリコン基
板２０，２７の主表面を室温中で重ね合わせ、４００〜
１１００°Ｃの炉の中に０．５〜２時間入れ強固な接合
を行う。

【００３５】次に、図１９に示すように、アルカリ系の
水溶液、例えばＫＯＨ溶液等を用いて単結晶シリコン基
板２０の裏面側を選択ポリッシングしてＳｉＯ₂膜２５
が現われるまで処理する。その結果、単結晶シリコン基
板２０の厚さが、例えば、３μｍ程度となり、薄膜化さ
れる。

【００３６】そして、図２０に示すように、通常のＣＭ
ＯＳプロセス、又はバイポーラプロセス等を通して信号
処理回路（ＩＣ回路部）１０を形成する。さらに、信号
処理回路１０の上面にパッシベーション膜１１として、
例えばプラズマＣＶＤ法によるプラズマＳｉＮ膜（Ｐ−
ＳｉＮ膜）を形成する。引き続き、上記第１実施例と同
様、このパッシベーション膜１１の所定の領域に窓１２
を明けるとともに、突起部１２ａを配置する。

【００３７】そして、図２１に示すように、ＴＭＡＨ
（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイト）（Ｃ
Ｈ₃）₄ＮＯＨの約２０％溶液を用いて、単結晶シリコ
ン基板２０の裏面側からパッシベーション膜１１の窓１
２を通してポリシリコン膜２６をエッチング除去する。
このとき、パッシベーション膜１１（Ｐ−ＳｉＮ）、Ｓ
ｉＯ₂膜２５，アルミ配線層は選択的エッチングではほ
とんどエッチングされない。その結果、片持ち梁１３が
固定電極，単結晶シリコン基板２７に対して可動状態で
保持される。

【００３８】本実施例によっても上記第１実施例と同様
の効果が奏される。（第３実施例）上記第１，第２実施例においてはウェハ
接合の前にトレンチ内にポリシリコンを埋め込んだが、
ウェハ接合後に片持ち梁（可動電極），固定電極画定の
為のトレンチ形成を行い、トレンチ内にポリシリコンを
仮埋込みした状態でウエハプロセスを進行させ、最終工
程でこの埋め込んだポリシリコンを除去し、片持ち梁
（可動電極）を可動状態とするようにしてもよい。

【００３９】次に、この第３実施例を第１実施例の製法
と相違する点に焦点を当てて説明する。

【００４０】図２２〜図２８には、製造工程を示す。図
２２に示すように、ｎ型（１００）単結晶シリコン基板
３０を用意し、その主表面に深さ０．１〜５μｍの凹部
３１を形成する。一方、図２３に示すように、単結晶シ
リコン基板３２を用意し、その主表面に熱酸化によるＳ
ｉＯ₂膜３３を形成する。そして、単結晶シリコン基板
３０の主表面と単結晶シリコン基板３２の主表面とを接
合する。

【００４１】さらに、図２４に示すように、単結晶シリ
コン基板３０の裏面側を所定の厚さ（０．１〜３０μ
ｍ）になるまで鏡面研磨する。そして、図２５に示すよ
うに、ＳｉＯ₂膜３４を０．１〜２μｍ形成し、続いて
エッチングによりトレンチ３５を形成する。この時、片
持ち梁１３が形成される。

【００４２】次に、熱拡散法等により、ヒ素やリンのＮ
型不純物を高濃度に導入し、ＳｉＯ ₂膜３３，３４で覆
われていない領域にｎ⁺高濃度層３６を形成する。続い
て、図２６に示すように、単結晶シリコン基板３０の表
面にポリシリコン膜３７を形成してトレンチ３５をポリ
シリコン膜３７で充填する。その後、図２７に示すよう
に、ポリシリコン膜３７の表面を選択研磨してＳｉＯ₂
膜３４が表れるまで平坦にする。さらに、図２８に示す
ように、信号処理回路１０を形成した後、最後に単結晶
シリコン基板３０の裏面側（上面側）からポリシリコン
膜３７をエッチング除去して片持ち梁１３を形成する。

【００４３】このように本実施例では、単結晶シリコン
基板３０と単結晶シリコン基板３２とをＳｉＯ₂膜（絶
縁膜）３３を介して接合した後、片持ち梁１３や固定電
極を画定するための所定深さのトレンチ（溝）３５を形
成し、当該トレンチ３５をポリシリコン膜３７にて充填
した後、信号処理回路を形成し、トレンチ内からポリシ
リコン膜３７をエッチング除去して片持ち梁１３を可動
状態とするようにしている。

【００４４】よって、ウェハプロセスの途中における信
号処理回路１０の形成プロセスでは、ポリシリコン膜３
７により単結晶シリコン基板３０の上面部分にはトレン
チ３５が埋められており、ＩＣ素子の汚染、製造装置へ
の汚染、それに伴う電気特性の不良や劣化が防止でき
る。つまり、ウェハプロセスはプロセス途中の熱処理、
フォトリソグラフィー処理等においてウェハ表面に凹部
や貫通孔等の表面構造が現れないようにすることによ
り、コンタミネーション等を防止してウェハプロセスの
安定化を図り、高精度の加速度センサを安定して供給す
ることができる。（第４実施例）次に、第４実施例を第３実施例との相違
点を中心に説明する。

【００４５】本実施例は前記第３実施例に比較してより
安価にセンサを製造し得るものである。図２９〜図３１
には、製造工程を示す。

【００４６】図２９に示すように、単結晶シリコン基板
４０の主表面に０．１〜２μｍのＳｉＯ₂膜４１を形成
するとともに、このＳｉＯ₂膜４１を挟んで単結晶シリ
コン基板４２を接合する。そして、図３０に示すよう
に、単結晶シリコン基板４２の上面を研磨して単結晶シ
リコン基板４２を所定の厚さにする。つまり、単結晶シ
リコン基板４２の厚さを、例えば、３μｍ程度に薄膜化
する。その後、単結晶シリコン基板４２の上面に高濃度
ｎ⁺拡散層４３を形成し、さらに、その上にＳｉＯ₂膜
４４を形成する。

【００４７】続いて、図３１に示すように、単結晶シリ
コン基板４２にトレンチ４５を形成し、フッ酸溶液によ
りもこのトレンチ４５より下層にあるＳｉＯ₂膜４１を
部分的にエッチング除去する。この時、片持ち梁１３と
なる部分の下部のＳｉＯ₂膜４１は完全に除去される。

【００４８】その後の処理は、図２６〜図２８と同じで
ある。

【００４９】次に、この第４の実施例の応用例を図３２
〜図３４を用いて説明する。図３２に示すように、単結
晶シリコン基板４０の主表面に０．１〜２μｍのＳｉＯ
₂膜４１を形成するとともに、単結晶シリコン基板４２
の主表面の所定領域に深さが０．１〜３μｍの凹部４７
を形成する。そして、ＳｉＯ₂膜４１を挟んで単結晶シ
リコン基板４２の主表面を接合する。さらに、図３３に
示すように、単結晶シリコン基板４２の上面を研磨して
単結晶シリコン基板４２を所定の厚さにする。つまり、
単結晶シリコン基板４２の厚さを、例えば、３μｍ程度
に薄膜化する。その後、単結晶シリコン基板４２の上面
に高濃度ｎ⁺拡散層４３を形成し、さらに、その上にＳ
ｉＯ₂膜４４を形成する。

【００５０】続いて、図３４に示すように、単結晶シリ
コン基板４２に対し凹部４７に至るトレンチ４５を形成
し、片持ち梁１３を形成する。その後の処理は、図２６
〜図２８と同じである。

【００５１】このようにすることにより、図３１のよう
にＳｉＯ₂膜４１を部分的にエッチング除去する場合に
比べ、より確実に電気的絶縁をとることができることと
なる。

【００５２】尚、この発明は上記各実施例に限定される
ものではなく、例えば、片持ち梁構造の他にも、両持ち
梁構造や多数持ち梁構造に対して適用可能である。又、
図３５に示すように、単結晶シリコン基板５０に対し２
つの加速度センサ１３ａ，１３ｂを形成し、加速度セン
サ１３ａによりＸ方向を、加速度センサ１３ｂによりＹ
方向の加速度を検出するようにしてもよい。さらに、こ
のＸ，Ｙ方向加速度センサ１３ａ，１３ｂに対し表面垂
直方向に対して加速度を検出可能な加速度センサを同一
基板に形成し、三次元方向の加速度を検知するようにし
てもよい。さらに、容量型として本加速度センサを用い
る場合は、いわゆるサーボ型（閉ループ回路構成）にす
ることにより、より特性の安定化を図ることができる。

【００５３】又、上記各実施例ではポリシリコン膜６，
２６，３７にてトレンチ（溝）３，２３，３５を充填し
たが、多結晶又は非結質又はそれらの混在したシリコン
膜を用いてもよい。つまり、ポリシリコン又はアモルア
ァスシリコン又はポリシリコンとアモルアァスシリコン
の混在したシリコン膜を用いてもよい。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
互いに対向する固定部と可動部の対向面間に、少なくと
も一方の対向面側から他方の対向面側に向けて突出する
突起部を形成したから、各対向面同士が近接しても対向
面間に微小隙間が確保されることになる。従ってセンサ
の製造時において、半導体加工技術を利用して可動部を
可動状態にした後、通常の半導体プロセス同様、洗浄工
程や乾燥工程を行ったとしても、洗浄工程にて固定部と
可動部の間に水が介在した状態で乾燥を行っても、各対
向面間に設けた突起部によって微小隙間は確保されてお
り、この微小隙間から水を逃すことによって固定部と可
動部とが密着するのを防止でき、不良品の発生を抑えて
歩留りを大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】加速度センサの平面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面を示す図である。

【図３】第１実施例の製造工程を示す図である。

【図４】製造工程を示す図である。

【図５】製造工程を示す図である。

【図６】製造工程を示す図である。

【図７】製造工程を示す図である。

【図８】製造工程を示す図である。

【図９】製造工程を示す図である。

【図１０】製造工程を示す図である。

【図１１】第１実施例の応用例を示す平面図である。

【図１２】図１１のＢ−Ｂ断面を示す図である。

【図１３】第２実施例の製造工程を示す図である。

【図１４】製造工程を示す図である。

【図１５】製造工程を示す図である。

【図１６】製造工程を示す図である。

【図１７】製造工程を示す図である。

【図１８】製造工程を示す図である。

【図１９】製造工程を示す図である。

【図２０】製造工程を示す図である。

【図２１】製造工程を示す図である。

【図２２】第３実施例の製造工程を示す図である。

【図２３】製造工程を示す図である。

【図２４】製造工程を示す図である。

【図２５】製造工程を示す図である。

【図２６】製造工程を示す図である。

【図２７】製造工程を示す図である。

【図２８】製造工程を示す図である。

【図２９】第４実施例の製造工程を示す図である。

【図３０】製造工程を示す図である。

【図３１】製造工程を示す図である。

【図３２】第４実施例の応用例の製造工程を示す図であ
る。

【図３３】製造工程を示す図である。

【図３４】製造工程を示す図である。

【図３５】別例の加速度センサの平面図である。

【符号の説明】

１単結晶シリコン基板２ＳｉＯ₂膜（絶縁膜）３トレンチ（溝）６ポリシリコン膜８単結晶シリコン基板９ＳｉＯ₂膜（絶縁膜）１０信号処理回路１２ａ突起部１３片持ち梁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基台上に配置され、各々半導体材料から
形成された可動部および固定部を有する半導体力学量セ
ンサであって、互いに対向し合う前記可動部および前記
固定部の対向面のうち少なくとも一方の対向面側には、
他方の対向面側に向けて突出し、前記可動部と前記固定
部との間隔を局所的に小さくする突起部が配置されたこ
とを特徴とする半導体力学量センサ。
【請求項２】絶縁性基板から構成された基台と、該基台上に設けられ、半導体基板をエッチング加工する
ことにより基台表面に対して水平方向に互いに分離して
配置された固定部および可動部と、前記固定部および前記可動部の互いに対向する各々の対
向面の少なくとも一方の対向面に配置され、他方の対向
面側に向けて突出するとともに、前記対向面同士が近接
しても各対向面間に微小隙間を確保する突起部とを備え
ることを特徴とする半導体力学量センサ。
【請求項３】前記可動部は、前記基台上に固着された
支持部と、梁構造を介して該支持部と連結されるととも
に、前記固定部に対向する前記対向面を有する変位部と
を有し、前記固定部および前記可動部の互いに対向する
前記各対向面には各々固定電極，可動電極が形成され、
前記変位部に外力が作用したときに該外力に応じて前記
固定電極および可動電極が近接，離間するように前記変
位部が変位することを特徴とする請求項１または２記載
の半導体力学量センサ。
【請求項４】前記固定電極または前記可動電極は、ｎ
⁺型半導体領域であることを特徴とする請求項３記載の
半導体力学量センサ。
【請求項５】前記固定電極，可動電極の少なくとも一
方は絶縁膜で被覆されていることを特徴とする請求項３
または４記載の半導体力学量センサ。
【請求項６】前記固定部，可動部を構成する半導体材
料は単結晶半導体であることを特徴とする請求項３乃至
５の何れかに記載の半導体力学量センサ。
【請求項７】前記半導体力学量センサは前記変位部の
変位時に変化する前記可動電極と前記固定電極との間の
容量変化に応じた信号を出力する容量型力学量センサで
あることを特徴とする請求項３乃至６の何れかに記載の
半導体力学量センサ。