JPS61105861A - 梁構造体を有する半導体装置 - Google Patents

梁構造体を有する半導体装置

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JPS61105861A
JPS61105861A JP60120366A JP12036685A JPS61105861A JP S61105861 A JPS61105861 A JP S61105861A JP 60120366 A JP60120366 A JP 60120366A JP 12036685 A JP12036685 A JP 12036685A JP S61105861 A JPS61105861 A JP S61105861A
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movable beam
film
substrate
etching
semiconductor device
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Shigeo Hoshino
重夫 星野
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one piezoelectric, electrostrictive or magnetostrictive element covered by groups H10N30/00 – H10N35/00

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の技術分野] この発明は、半導体基板に少なくとも一部が振動可能に
形成されてなる梁構造体を有する半導体装置に関する。
「発明の技術的背景」 機械振動の検出においては、その正確さを期するため真
の振動部の振動をいかに検出するかが重要である。その
ためには、当該振動部の大小、存在場所に拘わらず、し
かもその振動が微細であっても測定できる検出装置が必
要となってくる。そこで、本発明者は先に特願昭57−
1488771号に示すごとき構造の装置を開発するに
至っている。この装置は、基本的には半導体基板」−に
少なくとも一端が支持され、振動部位が当該基板面にほ
ぼ平行で、その振動部位に一体的に電極層を含んだ可動
梁と、この可動梁に対向して上記半導体基板面に設けら
れ、上記電極層とともにコンデンサを形成する固定電極
層とを備える構造で、ぞの動作どしては、可動梁の撮動
に伴なう前記コンデンサの容9変化によって振動を検出
するものである。
[発明の目的および概要] この発明は、上述したような梁構造体を有する半導体装
置における好適な可動梁を提供することを目的とするも
のである。
上記目的を)辛酸するために、この発明は、半導体基板
上に少なくとも一端が支持され当該基板にほぼ平行に一
体的に電極を含んだ振動部位を右Jる可動梁と、前記?
1′導体基板上に可動梁の振動部位に対向して形成され
た固定電極とを右し、可動梁の電極ど固定電極との間で
]ンデンリを形成しでイする梁414造体を有する半導
体装置において、前記可動梁を耐アルノJすTツヂ性に
形成したポリシリコン膜と該ポリシリコン膜に夕・1し
上下に上側の層厚を下側の層厚より若f厚く形成した耐
アルカリニップ性をイJ−する部材の三組構造としたこ
とを要旨とり−る。
[発明の実施例] 以下、図面を用いてこの発明の実Lf!i例を31明リ
−る。
第1図は、この発明の一実施例を示ηものである。1は
基板9」二に片持梁のような形態で設りられ独自の固有
振動数を右づる可動梁・で、電(ル層を414成する耐
アルカリニップ−性の高濃度P+ポリシリコン膜3がや
はり耐アルカリエッチ性のナイトライト膜5.7で一す
−ンドイッチされた三重構造である。なaう、ナイ)−
ライド膜5は後述するようにナイトライド膜7より若干
厚く(約20x)形成されている。一方、基板9には、
可動梁1に対向して熱酸化5ICh膜11を介してP+
領域13が形成されている。当該P+領域13ば、固定
電極層となっており、可動梁1の高濃度P+ポリシリコ
ン膜3との間でコンデンサを形成している。
このため、可動梁1が共振すると、可動梁1とP゛領域
13の間隔が変化し、それに応じて前記コンデンサの容
量が変化することになる。したがって、可動梁1とP+
領域13との間の容量変化を検出する回路を設(プれば
、その回路の出力から可動梁1にその固有振動数に相当
する振動が加わっているかどうか判定することができる
。この容量変化の検出回路は基板9上に一体的に集積形
成することができる。なお、可動梁1に前記固有振動数
を大きく外れる振動が加わった場合には、可動梁1は共
振しないので、前記コンデンサの容量変化は小さいこと
は自明である。
次に、この半導体装置の製造工程を第2図の(Δ)乃〒
〈トI)にしたがって説明する。
(A)・・・よす、N形S1の基板9に容量変化を検出
出力するための例えばr−’ −M OSのFFTのソ
ース、ドレイン用及び前記固定電極用のP″領1或13
.15.17を形成し、基板9の表面には熱酸化510
2膜を例えば7000ズ形成する。
([3)・・・次に全面に、例えば減圧CVD法により
5il−14を約620°Cで熱分解し、例えば1へ・
311mの不純物を合まないポリシリコン層を形成し、
フA1〜エツチングによりポリシリコンスペーサ19を
形成する。
(C)・・・次に全面に、例えば減圧CVD法により、
N l−13と5it−hC女2を約750°Cで熱分
解し約500にのナイトライド膜を形成し、フォトエツ
ヂングにより、ポリシリコンスペーサ19の酸化を防止
する酸化防止膜21を形成する。
(D>・・・前記P−MO8のFFTのゲート部、及び
コンク91〜部22の熱酸化3io2膜11を)第1ヘ
エツヂングで除去し、例えば1050’C酸索雰囲気中
で熱酸化し、ゲート酸化膜23を形成する。その後必要
に応じてスレッシュホールド電圧Vthコン1ヘロール
用のイオン注入をゲート酸化膜を通して行なう。
(「)・・・熱リン酸(150℃)で酸化防止膜21を
除去したあと、全面に例えば減圧CVD法により、約3
00大の下層のナイ]・ライド膜7を形成し、さらに全
面に例えば減圧CVD法により約5000〜10000
人のポリシリコン膜を形成し、このポリシリコンに例え
ばB B r 3を用いた不純物拡散法で高濃度のボロ
ンをドープし高濃度P+ポリシリコン膜3を形成する。
さらに、全面に例えば減圧CVD法により下層のナイト
ライド膜7より約20大厚い上層のナイトライド膜5を
形成する。
なお、このように減圧CVD法により上層のティ1〜ラ
イド膜5を下層のナイトライド膜7より厚く形成すると
、形成時に生じる罠性ひずみによりポリシリコン膜3お
よびナイトライド膜5,7で構成される可動梁1として
は、上側に反るj:うな力が働くことが一般に知られて
いる(T業調査会介行エレクI−ロニクス技術全=3r
Mosデバイス」 (把111珈著)Pl 71〜17
2)。
(F)・・・次に、CF4を用いたプラズマエツチング
により、片持梁パターン25を形成し、さらにフォトエ
ツチングにより、電極取り出し部27の上層のナイトラ
イド膜5を除去する。
(G)・・・次にフy+ l−エツチングにより、コン
タクト部22の熱酸化膜に穴を開()、全面に例えば真
空蒸着法にJ:す、1〜1.5μmの八女膜を形成しフ
ォトエツチングにより電極値9429.30を形成する
(+−1>・・・次に全面に例えば常圧CVD法にJ、
す、約’1.00℃で5it−1<どPH3を熱分解し
、例えば厚さ1.2μmのPSG膜を形成し、)A1〜
エッヂングによってポンディングパッド及び可動梁領域
上以外に保護膜31を形成する。そして、最後に、強ア
ルカリ水溶液(例えばエヂ1ノンジアミン4ピロノJデ
]−ル+水の混合液)をエツチング液として全体をエツ
チング覆る。これにより、ボロンの添加されていないポ
リシリコンスペーサ19は約50μm/時のスピードで
エツチングされ、第1図に示す半導体装置が完成する。
この時、可動梁1の主材料である高濃度P+ポリシリコ
ン膜3はボロンが高濃度に入っているため、横方向から
ほとんどエツチングされず、可動梁を精度よく製造する
ことができる。
また、このエツチング処理においては、前述した如く可
動梁1に上側に反るような力が動いているため、エツチ
ングから水洗い乾燥の工程で可動梁1が基板面に張りつ
いてしまうといったことを防止することができる。
なお、可動梁1の形状は、第2図(「)の工程のフォト
エツチングで自由に作ることができ、例えば可動梁1の
形状を長さ方向中央より先端側に重心が移るようにする
こともできるし、あるいは可動梁1の長さ方向中央に細
長い穴を開口し、最終工程の強アルカリ水溶液によるエ
ツチング時に、上記穴から強アルカリ水溶液を浸透させ
、可動梁1直下のポリシリコンスペーサ19のエツチン
グ7一 時間を短縮するようにすることもできる。
このように形成した半導体装置の具体的イン応用例とし
ては、自動中のエンジンのノッキング検出子)加速度レ
ン(ノー、回転計に適用できる。すなわち、ノッキング
検出においては、ノッキング発イ1−旧にエンジンから
約7 K l−l zの振動が発生するので′、可動梁
°51を同右振動数が7 K Ll zど4するJ−う
に形成してお(づば当該ノッキング検出を行なうことが
できる。一方、加速度センリ−や回転計の応用において
は、加速度や遠心力により可動梁1の水平部に対し垂直
方向に力が加わるように半導体装置を配置して、加速度
や遠心力による容量変化を検出する」、うにで−ればよ
い。
第3図は、この発明の別の実施例を示すもので、可動梁
1の支持部を高濃度「)4ポリシリ]ンスペーザ33の
形成配置によって補強したことを特徴どする。
以下、この実施例の半導体装間の製造工程を第4図の(
C)及び(C−)を用いて説明力−る。なお、前)ホし
た第2図の〈Δ)、(B)、(D)乃至(H)は同じ工
程であるのでその説明は略する。
また、第1図及び第2図と同符号のものは同一物を示す
(C)・・・第2図(B)に示す工程を終了した後、全
面に、例えば減圧CVD法により、NH3と5iH2C
愛2を約750°Cで熱分解し約500スの下層のナイ
トライド膜7を形成し、さらにその上に、例えば常圧C
VD法により約400℃で$1ト14を熱分解し、約7
000λの5i02膜を形成し、フォトエツチングにて
、可動梁の補強部の5i(h膜を除去し、イオン注入マ
イク35を形成する。そして、ボロンをイオン注入法で
例えば加速エネルギー100KeVで3X1016個/
 cm2注入し、マスキングされていなかったポリシリ
コンスペーサ19部にポリシリコンスペーサ33を作る
(C′)・・・次に、希フッ酸にてイオン注入マスク3
5をエツチングし、さらにフォトエツチングにより高濃
度P+ポリシリコンスペーサ33及びポリシリコンスペ
ーサ19の酸化を防止する酸化防止膜21を形成する。
その後、第2図(D)〜(1」)の工程を経て、最後に
強アルカリ水溶液でポリシリコンスペーザ19をエツチ
ングするが、この時、高温度P+ポリシリコンスペーザ
33は高濃度にボロンがドープされているため強アルカ
リ水溶液に対する■ツヂングレー1〜が極めて小さいの
で残り、もって第3図に示すごとき半導体装置が形成さ
れることになる。
したがって、このように可動梁の支持部を補強し可動梁
の立上がりをなくしたので、横方向の力に対して強度が
増し、可動梁が例えばエツヂフグ中あるいは水洗い中に
折れるという不具合を抑制でき、もって可動梁の形成に
関し、歩留り向上を期待することができる。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明にj;れば、半導体基板
上に少なくとも一端が支持され当該V板にほぼ平行に一
体的に電極を含んだ振動部位を右する可動梁と、前記半
導体基板上に可動梁の振動部位に対向して形成された固
定電極とを右し、可動梁の電極と固定電極との間でコン
デンサ゛を形成してなる梁構造体を有する半導体装置に
おいて、前記可動梁を耐アルカリエッチ性に形成したポ
リシリコン膜と該ポリシリコン膜に対し上下に上側の層
厚を下側の層厚より若干厚く形成した耐アルカリエッチ
性を有する部材の三重構造とすることで、可動梁に上側
に反らせるような力を働かせるようにしている。これに
より、可動梁の形成時、特にエツチング処理終了から水
洗い乾燥の工程において可動梁が基板に張りついてしま
うといったことがなく、可動梁の形成に関し歩留り向上
が期待でき、結果として好適な可動梁を有する半導体装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す半導体装置の断面図
、第2図は第1図の半導体装置の製造工程図、第3図は
この発明の別の実施例を示す半導体装置の断面図、第4
図は第3図の半導体装置の製造工程図である。 (図の主要な部分を表わす符号の説明)1・・・可動梁 3・・・P9ポリシリコン膜 5.7・・・ティ1〜ライド膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  半導体基板上にすくなくとも一端が支持され当該基板
    にほぼ平行に一体的に電極を含んだ振動部位を有する可
    動梁と、前記半導体基板上に可動梁の振動部位に対向し
    て形成された固定電極とを有する半導体装置において、
    前記可動梁を耐アルカリエッチ性に形成されたポリシリ
    コン膜と該ポリシリコン膜に対し上下に上側の層厚を下
    側の層厚より若干厚く形成した耐アルカリエッチ性を有
    する部材との三重構造にしたことを特徴とする梁構造体
    を有する半導体装置。
JP60120366A 1985-06-05 1985-06-05 梁構造体を有する半導体装置 Granted JPS61105861A (ja)

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JPH023302B2 JPH023302B2 (ja) 1990-01-23

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001272414A (ja) * 1999-12-18 2001-10-05 Robert Bosch Gmbh 内燃機関のノッキングを検出するためのセンサ
JP2009153203A (ja) * 2000-08-11 2009-07-09 Knowles Electronics Llc 小型ブロードバンド変換器

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JP2001272414A (ja) * 1999-12-18 2001-10-05 Robert Bosch Gmbh 内燃機関のノッキングを検出するためのセンサ
JP2009153203A (ja) * 2000-08-11 2009-07-09 Knowles Electronics Llc 小型ブロードバンド変換器

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