WO2007072846A1

WO2007072846A1 - 半導体センサ及び半導体センサ用センサ本体の製造方法

Info

Publication number: WO2007072846A1
Application number: PCT/JP2006/325345
Authority: WO
Inventors: Tsutomu Sawai; Kazuya Komori
Original assignee: Hokuriku Electric Industry Co., Ltd.
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2007-06-28
Also published as: US20090289315A1; GB0811733D0; US20110117689A1; JPWO2007072846A1; GB2447386A; CN101351712A; CN101351712B; JP5100396B2; GB2447386B; US8173472B2

Abstract

　厚み寸法を小さくできる半導体センサ及び半導体センサ用センサ本体の製造方法を提供する。重錘部５及び追加重錘部３を合わせた中心線Ｃが延びる方向の長さ寸法Ｌ１を支持部７の中心線Ｃが延びる方向の長さ寸法Ｌ２より短かくする。重錘部５及び追加重錘部３を支持部７により囲まれた空間内１５に収納する。重錘部５及び追加重錘部３を空間１５内において動き得る寸法及び形状にする。

Description

明細書

半導体センサ及び半導体センサ用センサ本体の製造方法

技術分野

[0001] 本発明は、半導体センサ及び半導体センサ用センサ本体の製造方法に関するものであり、特に、外部から加えられた力による所定方向の加速度や、傾斜させることにより静止状態で加わる所定方向の重力加速度を測定できる半導体センサ、またはジャイロとして用、る半導体センサ及び該半導体センサに用、るセンサ本体の製造方法に関するものである。

背景技術

[0002] 特開 2004— 125704号公報 (特許文献 1)等には、センサ本体と追加重錘部と台座とを備えた半導体センサの一例が示されている。センサ本体は、中心部に重錘部、外周部に筒状の支持部、そして重錘部と支持部との間にダイアフラム部を有している。そして、支持部が筒状の台座に支持されている。追加重錘部は重錘部の端部に固定されて、台座と支持部とに囲まれた空間内に配置されている。この種の半導体加速度センサでは、外部からカ卩えられた力による加速度またはセンサを傾斜させて Vヽる状態で加わる重力加速度に基づ!/ヽて、重錘及び追加重錘部が動!ヽてダイヤフラム部が歪むことにより、ダイヤフラム部に形成されたセンサ素子が歪み量に応じたカロ速度の検出信号を出力する。

特許文献 1：特開 2004 - 125704号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力しながら、従来の半導体センサでは、支持部が筒状の台座に支持されて、るため、台座の寸法を含む半導体センサの厚み寸法を小さくするには、限界があった。

[0004] 本発明の目的は、厚み寸法を小さくできる半導体センサ及び半導体センサ用センサ本体の製造方法を提供することにある。

[0005] 本発明の他の目的は、支持部を支持する台座を必要としない半導体センサ及びその製造方法を提供することにある。課題を解決するための手段

[0006] 本発明が改良の対象とする半導体センサは、中心部に重錘部、外周部に筒状の支持部、そして重錘部と支持部との間にダイアフラム部を有するセンサ本体と、重錘部の中心を通りダイアフラム部が延びる方向と直交する方向に延びる中心線が重心を通るように固定部に固定された追加重錘部とを備えている。本発明では、重錘部と追加重錘部とを合わせた中心線が延びる方向の長さ寸法が支持部の中心線が延びる方向の長さ寸法より短い。そして、重錘部及び追加重錘部は、支持部により囲まれた空間内に収納されて該空間内におヽて動き得る寸法及び形状を有して、る。本発明のように、重錘部と追加重錘部とを合わせた中心線が延びる方向の長さ寸法を支持部の中心線が延びる方向の長さ寸法より短かくすれば、重錘部及び追加重錘部を支持部により囲まれた空間内に収納することができる。そのため、重錘部及び追加重錘部が支持部により囲まれた空間内にお、て動き得る寸法及び形状を有して、ることにより、従来のように支持部を支持する台座を設ける必要がなぐ半導体センサの部品点数を少なくして厚み寸法を小さくできる。

[0007] また、追加重錘部は、ダイアフラム部の裏面と対向する上面と、該上面と中心線が延びる方向で対向する下面と、上面と下面との間に位置して支持部と対向する外周面とを備えるように構成できる。この場合、追加重錘部と対向する支持部の内周面の形状及び追加重錘部の形状は、追加重錘部がダイアフラム部側に所定量変位したときに、追加重錘部の外周面と上面との間に形成される外側角部と支持部の内周面とが当接することにより、追加重錘部のダイアフラム部側に向力う方向の変位量が規制されるように定めるのが好ましい。このようにすれば、半導体センサに加速度が加わつた際に、追加重錘部が必要以上に動こうとすると、追加重錘部の外側角部が支持部の内周面と当接して、追加重錘部のダイアフラム部側に向力う方向の変位量が所定の範囲内に規制される。そのため、追加重錘部の動きによりダイアフラム部が破損するのを防ぐことができる。

[0008] 本発明の他の半導体センサは、中心部に重錘部、外周部に筒状の支持部、そして前記重錘部と前記支持部との間にダイアフラム部を有するセンサ本体により構成されている。そして、重錘部の中心線が延びる方向の長さ寸法が支持部の前記中心線が延びる方向の長さ寸法より短く、重錘部は支持部により囲まれた空間内において動き得る寸法及び形状を有している。このような半導体センサでも、従来のように支持部を支持する台座を設ける必要がなぐ半導体センサの部品点数を少なくして厚み寸法を小さくできる。

[0009] 本発明の半導体センサに用いるセンサ本体は、次のように製造することができる。まず。半導体基板の一方の面を絶縁層で被覆し、絶縁層の上を感光性レジストで被覆して第 1の未感光レジスト層を形成する。次に、第 1の未感光レジスト層にフォトマスクを介して紫外線を照射した後に現像を行って、半導体基板の一方の面に、所定形状の第 1のエッチング用開口部を備えて支持部が形成される部分を覆う第 1のレジスト層を形成する。そして、第 1のエッチング用開口部を通してエッチング処理を施し、第 1のエッチング用開口部に対応する位置にある絶縁層を除去することによって、絶縁層に第 2のエッチング用開口部を形成する。

[0010] 次に、第 1のレジスト層を除去した後、第 2のエッチング用開口部を通して異方性ェツチング処理を施すことによって半導体基板に凹部を形成する。

[0011] 次に、凹部の内壁面を壁面絶縁膜で被覆する。そして、壁面絶縁膜上と、壁面絶縁膜に連続する絶縁層上とを感光性レジストで被覆して第 2の未感光レジスト層を形成し、第 2の未感光レジスト層にフォトマスクを介して紫外線を照射した後に現像を行つて、凹部の中心位置に凹部の底面の面積よりも小さい面積を有して重錘部が形成される部分を覆う所定形状の第 2のレジスト層を形成し且つ凹部の周囲の支持部が形成される部分を覆う第 3のレジスト層を形成して第 2のレジスト層と第 3のレジスト層との間に第 3のエッチング用開口部を形成する。

[0012] 次に、第 3のエッチング用開口部を通してエッチング処理を施すことによって、壁面絶縁膜に環状の第 4のエッチング用開口部を形成する。そして、第 2及び第 3のレジスト層を除去した後、第 4のエッチング用開口部を通して異方性エッチング処理を施すことによって、凹部の底部に位置する半導体基板の部分に環状凹部を形成し、環状凹部に底面に対応する位置にある半導体基板の部分によってダイアフラム部を構成し、環状凹部の中央部に残った半導体基板の部分によって重錘部を構成する。

[0013] このようにすれば、重錘部の中心線が延びる方向の長さ寸法が支持部の中心線が延びる方向の長さ寸法より短いセンサ本体を容易に形成することができる。

[0014] なお、エッチング処理は、ウエットエッチングでもよ、し、ドライエッチングでもよ、。

[0015] 絶縁層は、例えば、半導体基板の表面を熱酸化して形成したシリコン酸化膜と、シリコン酸ィ匕膜の上に薄膜形成技術により形成したシリコン窒化膜との 2層構造を有しているものを採用することができる。このようにすれば、半導体基板に対するシリコン窒化膜の密着性が向上する。

[0016] 壁面絶縁膜は、薄膜形成技術により形成したシリコン窒化膜を用いることができる。

[0017] 第 2の未感光レジスト層にフォトマスクを介して行う紫外線の照射は、第 2の未感光レジスト層に第 1のネガ用フォトマスクを介して紫外線を照射して、第 2の未感光レジスト層の支持部が形成される部分を架橋する第 1の照射工程と、第 1の照射工程の前または後に、第 2の未感光レジスト層に第 2のネガ用フォトマスクを介して紫外線を照射して、第 2の未感光レジスト層の重錘部が形成される部分を架橋する第 2の照射ェ程とから行うことができる。このようにすれば、正確な形状及び寸法を有する第 2及び第 3のレジスト層を形成できる。

[0018] 第 1のネガ用フォトマスクは、紫外線が通過する本体部と、第 2の未感光レジスト層の支持部が形成される部分以外に紫外線が照射されな、ように、本体部の第 2の未感光レジスト層と対向する対向面上の中央部に形成されたマスク部とを有するように構成できる。

[0019] 第 2のネガ用フォトマスクは、本体部と、第 1のマスク部と、第 2のマスク部とを有するように構成できる。本体部は、第 2の未感光レジスト層に対向する基部と、基部から突出して凹部の内壁面に沿った形状を有する突出部とからなり、且つ紫外線が通過する。第 1のマスク部は、基部の紫外線が照射される照射面に環状に形成されている。第 2のマスク部は、第 1のマスク部が形成されていない部分力も入った紫外線が第 2 の未感光レジスト層の重錘部が形成される部分以外に照射されないように、突出部の第 2の未感光レジスト層と対向する対向面の凹部の底面と対向する部分に環状に形成されている。

図面の簡単な説明

[0020] [図 1]本発明の第 1の実施の形態の半導体センサの平面図である。 [図 2]図 1の II II線断面図である。

[図 3] (A)〜 (F)は、図 1に示す半導体センサに用いるセンサ本体を製造する方法を説明するために用いた図である。

[図 4] (A)〜(E)は、図 1に示す半導体センサに用いるセンサ本体を製造する方法を説明するために用いた図である。

[図 5] (A)及び (B)は、図 4に示すセンサ本体を製造方法において、第 2及び第 3のレジスト層を形成する工程を詳細に説明するために用いた図である。

[図 6]図 4に示すセンサ本体を製造方法において、第 2及び第 3のレジスト層を形成する他の工程を詳細に説明するために用いた図である。

[図 7]本発明の第 2の実施の形態の半導体センサの断面図である。

[図 8]本発明の第 3の実施の形態の半導体センサの断面図である。

[図 9]本発明の第 4の実施の形態の半導体センサの断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0021] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。図 1は、加速度センサに適用した本発明の一実施の形態 (第 1の実施の形態)の半導体センサの平面図であり、図 2は、図 1の II II線断面図である。両図に示すように、本例の半導体センサは、センサ本体 1と、センサ本体 1に固定された追加重錘部 3とを有している。

[0022] センサ本体 1は、中心部に重錘部 5が位置し、外周部に筒状の支持部 7が位置し、重錘部 5と支持部 7との間に可撓性を有するダイアフラム部 9を有するように単結晶シリコンカもなる半導体結晶基板に異方性エッチングが施されて形成されている。センサ本体 1の表面のダイアフラム部 9及び支持部 7の少なくとも一方の上には、加速度検出用拡散抵抗力なる図示しない複数のセンサ素子が形成されており、支持部 7 上には複数の電極 11が形成されている。本例の半導体センサでは、外部からカ卩えられたカによる加速度、または傾斜させた静止状態で加わる重力加速度に基づく力により重錘部 5及び追加重錘部 3が動いてダイアフラム部 9が橈むことにより、センサ素子を構成する各拡散抵抗の抵抗値が変化して歪み量に応じた 3軸方向の加速度を検出する。

[0023] 重錘部 5は、ダイアフラム部 9より突出した形状を有している。重錘部 5の突出方向は、支持部 7上の各電極 11が設けられている面とは反対の方向（即ち、ダイアフラム部 9の裏面の方向）である。この重錘部 5は、多角形の横断面を有しており、重錘部 5 の中心を通りダイアフラム部 9が延びる方向と直交する方向に延びる仮想線を仮想の中心線 Cとする。中心線 Cを中心とする重錘部 5の外周面 5aはダイァフラム部 9から離れるに従って中心線 Cに近づくように傾斜している。そして、重錘部 5と追加重錘部 3とを合わせた中心線 Cが延びる方向の長さ寸法 L1は、後述する支持部 7の中心線 Cが延びる方向の長さ寸法 L2より短くなつている。

[0024] 支持部 7は、矩形の環状を有しており、支持部 7の追加重錘部 3と対向する内周面 13は、切頭角錐形の空間の外周面に倣うように、実質的に同形状の 4つの台形状の傾斜面が環状に組み合わされて構成されている。内周面 13は、ダイアフラム部 9から離れるにしたがって中心線 C力も離れるように傾斜している。本例では、内周面 13の中心線 Cに対する傾斜角度 θ 1は 36° である。このような支持部 7の内周面 13の構造により、重錘部 5を含み支持部 7により囲まれた空間 15は、ダイアフラム部 9に向かつて横断面面積が小さくなる切頭角錐形状を有することになる。

[0025] 追加重錘部 3は、円板状を有しており、タングクテンにより形成されている。この追加重錘部 3は、ダイアフラム部 9に沿って延びてダイアフラム部 9の裏面と対向する円板状の上面 3aと、該上面 3aと中心線 Cが延びる方向で対向する下面 3bと、上面 3aと下面 3bとの間に位置して支持部 7と対向する外周面 3cとを有している。そのため、外周面 3cと上面 3aとの間に交差角度が直角の外側角部 3dが形成されることになる。そして、上面 3aの中心部が接着剤を用いて重錘部 5の底部に固定されている。この追加重錘部 3は、重錘部 5の中心線 Cが追加重錘部 3の重心を通るように重錘部 5に固定されている。また、重錘部 5及び追加重錘部 3は、支持部 7により囲まれた空間 15 内に収納されている。そして、重錘部 5及び追加重錘部 3は、該空間内 15において動き得る寸法及び形状を有している。また、本例では、追加重錘部 3が必要以上に動こうとすると、追加重錘部 3の外側角部 3dが支持部 7の内周面 13と当接して、追カロ重錘部 3の変位量が所定の範囲内に規制される。

[0026] 次に図 3 (A)〜(F)及び図 4 (A)〜(E)を用いて、本実施の形態の半導体センサに用いるセンサ本体 1の製造方法について説明する。 [0027] まず、図 3 (A)に示すように、半導体基板 21の両面を絶縁層 23で被覆する。絶縁層 23は、一層でもよいし、多層でもよい。本例では、絶縁層 23は、半導体基板 21の表面を熱酸化して形成したシリコン酸化膜 (SiO膜) 23Aと、シリコン酸ィ匕膜 23Aの

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上に薄膜形成技術により形成したシリコン窒化膜 (Si N膜) 23Bとの 2層構造を有し

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ている。

[0028] 次に、図 3 (B)に示すように、絶縁層 23の上を感光性レジストで被覆して第 1の未感光レジスト層 25を形成する。そして、図 3 (C)に示すように、第 1の未感光レジスト層 2 5に第 1のフォトマスクを介して紫外線を照射した後に現像を行って、半導体基板 21 の一方の面（図 3 (C)おいて下方の面）に、所定形状の第 1のエッチング用開口部 27 を備えた第 1のレジスト層 29を形成する。第 1のレジスト層 29は、後の工程で支持部 7が形成される部分を覆っている。次に、図 3 (D)に示すように、ウエットエッチング液を用いて第 1のエッチング用開口部 27を通してエッチング処理を施し、第 1のエッチング用開口部 27に対応する位置にある絶縁層 23を除去することによって、絶縁層 2 3に第 2のエッチング用開口部 31を形成する。本例では、絶縁層 23のシリコン窒化膜 (Si N膜) 23Bにはリン酸をウエットエッチング液として使用し、シリコン酸ィ匕膜 (Si

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O膜) 23Aバッファードフッ酸の水溶液をウエットエッチング液として使用した。その

2

後、第 1のレジスト層 29を除去した。

[0029] 次に、図 3 (E)に示すように、異方性エッチング液を用いて第 2のエッチング用開口部 31を通して異方性エッチング処理を施すことによって半導体基板 21に凹部 21aを形成する。本例では、異方性エッチング液として KOH水溶液を用いた。次に、図 3 ( F)に示すように、凹部 21aの内壁面 21bを壁面絶縁膜 33で被覆した。本例では、壁面絶縁膜 33は、薄膜形成技術により形成したシリコン窒化膜 (Si N膜)から構成さ

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れている。

[0030] 次に、図 4 (A)に示すように、壁面絶縁膜 33上と、壁面絶縁膜 33に連続する絶縁層 23上とを感光性レジストで被覆して第 2の未感光レジスト層 35を形成する。なお、本例では、半導体基板 21の上下の表面全体に未感光レジスト層 35を形成した。次に、図 4 (B)に示すように、第 2の未感光レジスト層 35に紫外線照射により、凹部 21a の中心位置に凹部 21aの底面の面積よりも小さい面積を有する所定形状の第 2のレジスト層 37を形成し且つ凹部 21aの周囲の絶縁層 23を覆う第 3のレジスト層 39を形成して第 2のレジスト層 37と第 3のレジスト層 39との間に第 3のエッチング用開口部 4 1を形成する。第 2のレジスト層 37は、後の工程で重錘部 5が形成される部分を覆つており、第 3のレジスト層 39は、支持部 7が形成される部分を覆っている。

[0031] 本例では次のようにして、紫外線照射を行った。まず、図 5 (A)に示すように、第 1のネガ用フォトマスク R1を用意した。第 1のネガ用フォトマスク R1は、ガラスにより形成されて紫外線が通過する本体部 Rl 1を有して、る。本体部 Rl 1の第 2の未感光レジスト層 35と対向する対向面 R12上の中央部には、マスク部 Mlが形成されている。マスク部 Mlは、本体部 R11内に入った紫外線 UVが第 2の未感光レジスト層 35の凹部 2 laの周囲部分 (後の工程で支持部 7が形成される部分)以外に照射されないように紫外線をマスクする形状を有している。そして、第 1のネガ用フォトマスク R1を介して第 2の未感光レジスト層 35に紫外線 UVを照射した。これにより、第 2の未感光レジスト層 35の支持部 7が形成される部分が架橋される（第 1の照射工程)。

[0032] 次に図 5 (B)に示すように、第 2のネガ用フォトマスク R2を用意した。第 2のネガ用フオトマスク R2も、ガラスにより形成されて紫外線が通過する本体部 R21を有している。本体部 R21は、第 2の未感光レジスト層 35に対向する基部 R22と、基部 R22から突出して凹部 21aの内壁面に沿った形状を有する突出部 R23とを有している。基部 R2 2の紫外線が照射される照射面 R24上には、環状の第 1のマスク部 M2が形成されている。突出部 R23の第 2の未感光レジスト層 35と対向する対向面 R25には、環状の第 2のマスク部 M3が形成されている。環状の第 2のマスク部 M3は、第 1のマスク部 M2が形成されていない部分カゝら入った紫外線 UVが第 2の未感光レジスト層 35の重錘部 5が形成される部分以外に照射されなヽように紫外線をマスクする形状を有している。そして、第 2のネガ用フォトマスク R2を介して第 2の未感光レジスト層 35に紫外線 UVを照射した。これにより、第 2の未感光レジスト層 35の重錘部 5が架橋される (第 2の照射工程)。

[0033] 次に、現像液を用いて、第 2の未感光レジスト層 35の凹部 21aの中心部分と周囲部分との間 (紫外線 UVが照射されず架橋されていない部分)を除去した。なお、上記例では、第 2の未感光レジスト層 35の支持部 7が形成される部分を架橋した後に重錘部 5が形成される部分を架橋したが、第 1の照射工程と第 2の照射工程とを逆に行い、第 2の未感光レジスト層 35の重錘部 5が形成される部分を架橋した後に支持部 7が形成される部分を架橋しても構わなヽ。

[0034] また、第 2の未感光レジスト層 35として紫外線により分解する材質を用いた場合は、ポジ用フォトマスクを用いればよい。

[0035] また、図 6に示すようなネガ用フォトマスク R3を用いて紫外線照射を行うこともできる。ネガ用フォトマスク R3は、第 2の未感光レジスト層 35の凹部 21aの中心部分及び周囲部分以外に紫外線が照射されなヽように、マスク部 M3が形成されて、る。

[0036] 次に、図 4 (C)に示すように、ウエットエッチング液を用いて第 3のエッチング用開口部 41を通してエッチング処理を施すことによって、壁面絶縁膜 33に環状の第 4のェツチング用開口部 43を形成する。その後、第 2のレジスト層 37及び第 3のレジスト層 3 9を除去する。

[0037] 次に、図 4 (D)に示すように、異方性エッチング液を用いて第 4のエッチング用開口部 43を通して異方性エッチング処理を施すことによって、凹部 21aの底部に位置する半導体基板 21の部分に環状凹部 45を形成する。そして、図 4 (E)に示すように、壁面絶縁膜 33と支持部 7の底部の絶縁層 23とを除去して、環状凹部 45に底面に対応する位置にある半導体基板 21の部分によってダイアフラム部 9を構成し、環状凹部 45の中央部に残った半導体基板 21の部分によって重錘部 5を構成する半導体センサ用センサ本体を完成した。

[0038] 本例の半導体センサによれば、重錘部 5及び追加重錘部 3を合わせた中心線じが延びる方向の長さ寸法 L1が支持部 7の中心線 Cが延びる方向の長さ寸法 L2より短か、、ので、重錘部 5及び追加重錘部 3を支持部 7により囲まれた空間内 15に収納することができる。そのため、重錘部 5及び追加重錘部 3が空間 15内において動き得る寸法及び形状を有していることにより、従来のように支持部を支持する台座を設ける必要がなぐ半導体センサの部品点数を少なくして厚み寸法を小さくできる。

[0039] 図 7は、本発明の第 2の実施の形態の半導体センサの断面図である。本例では、第 1の実施の形態と対応する部材に、第 1の実施の形態で用いた符号に 100を加えた符号を用いて示している。本例の半導体センサは、センサ本体 101のみにより半導体センサが構成されている。センサ本体 101は、中心部に重錘部 105、外周部に筒状の支持部 107、そして重錘部 105と支持部 107との間にダイアフラム部 109を有している。重錘部 105の中心線 Cが延びる方向の長さ寸法は、支持部 107の中心線 C が延びる方向の長さ寸法より短い。そして、重錘部 105は支持部 107により囲まれた空間 115内にお、て動き得る寸法及び形状を有して!/、る。

[0040] 中心線 Cを中心とする重錘部 105の外周面 105aは中心線 Cと平行に延びている。

[0041] 支持部 107の重錘部 105と対向する領域 A1における内周面 113Aは、中心線じと平行に延びている。また、支持部 107の重錘部 105と対向しない領域 A2における内周面 113Bは、ダイアフラム部 9から離れるにしたがって中心線 C力も離れるように傾斜している。

[0042] 本例の半導体センサでは、領域 A1におけるエッチング処理はドライエッチングで行 V、、領域 A2におけるエッチング処理はウエットエッチングで行った。

[0043] 図 8は、本発明の第 3の実施の形態の半導体センサの断面図である。本例では、第 1の実施の形態と対応する部材に、第 1の実施の形態で用いた符号に 200を加えた符号を用いて示している。本例の半導体センサも、センサ本体 201のみにより半導体センサが構成されている。本例の半導体センサでは、中心線 Cを中心とする重錘部 2 05の外周面 205aはダイアフラム部 209から離れるに従って中心線 Cに近づくように傾斜している。

[0044] 支持部 207の重錘部 205と対向する領域 A1における内周面 213Aは、ダイアフラム部 9から離れるにしたがって中心線 C力も離れるように傾斜している。また、支持部 207の重錘部 205と対向しない領域 A2における内周面 213Bは、中心線 Cと平行に延びている。

[0045] 本例の半導体センサでは、領域 A1におけるエッチング処理はウエットエッチングで行、、領域 A2におけるエッチング処理はドライエッチングで行った。

[0046] 図 9は、本発明の第 4の実施の形態の半導体センサの断面図である。本例では、第 1の実施の形態と対応する部材に、第 1の実施の形態で用いた符号に 300を加えた符号を用いて示している。本例の半導体センサも、センサ本体 301のみにより半導体センサが構成されている。本例の半導体センサでは、中心線 Cを中心とする重錘部 3 05の外周面 305aはダイアフラム部 309から離れるに従って中心線 Cに近づくように傾斜している。

[0047] 支持部 307の重錘部 305と対向する領域 A1における内周面 313Aは、ダイアフラム部 9から離れるにしたがって中心線 C力も離れるように傾斜している。また、支持部 207の重錘部 205と対向しない領域 A2における内周面 313Bも内周面 313Aに連続して、ダイアフラム部 9から離れるにしたがって中心線 C力も離れるように傾斜している。

[0048] 本例の半導体センサでは、領域 A1及び A2におけるエッチング処理は、、ずれもゥエツトエッチングで行った。

Claims

請求の範囲

[1] 中心部に重錘部、外周部に筒状の支持部、そして前記重錘部と前記支持部との間にダイアフラム咅を有するセンサ本体と、

前記重錘部の中心を通り前記ダイアフラム部が延びる方向と直交する方向に延びる中心線が重心を通るように重錘部に固定された追加重錘部とを備える半導体センサにおいて、

前記重錘部と前記追加重錘部とを合わせた前記中心線が延びる方向の長さ寸法が前記支持部の前記中心線が延びる方向の長さ寸法より短ぐ

前記重錘部及び前記追加重錘部は、前記支持部により囲まれた空間内に収納され、

前記重錘部及び前記追加重錘部は前記空間内におヽて動き得る寸法及び形状を有して!/、ることを特徴とする半導体センサ。

[2] 前記追加重錘部は、前記ダイアフラム部の裏面と対向する上面と、前記上面と前記中心線が延びる方向で対向する下面と、前記上面と前記下面との間に位置して前記支持部と対向する外周面とを備えており、

前記追加重錘部と対向する前記支持部の内周面の形状及び前記追加重錘部の形状は、前記追加重錘部が前記ダイアフラム部側に所定量変位したときに、前記追加重錘部の前記外周面と前記上面との間に形成される外側角部と前記支持部の前記内周面とが当接することにより、前記追加重錘部の前記ダイアフラム部側に向かう方向の変位量が規制されるように定められていることを特徴とする請求項 1に記載の半導体センサ。

[3] 中心部に重錘部、外周部に筒状の支持部、そして前記重錘部と前記支持部との間にダイアフラム部を有するセンサ本体により構成され、

前記重錘部の前記中心線が延びる方向の長さ寸法が前記支持部の前記中心線が延びる方向の長さ寸法より短ぐ

前記重錘部は前記支持部により囲まれた空間内にお！ヽて動き得る寸法及び形状を有して!/ヽることを特徴とする半導体センサ。

[4] 半導体基板にエッチング処理を施して、中心部に重錘部、外周部に筒状の支持部、そして前記重錘部と前記支持部との間にダイアフラム部を有する半導体センサ用センサ本体を製造する方法にぉ、て、

前記半導体基板の一方の面を絶縁層で被覆し、

前記絶縁層の上を感光性レジストで被覆して第 1の未感光レジスト層を形成し、前記第 1の未感光レジスト層にフォトマスクを介して紫外線を照射した後に現像を行つて、前記半導体基板の前記一方の面に、所定形状の第 1のエッチング用開口部を備えて前記支持部が形成される部分を覆う第 1のレジスト層を形成し、

前記第 1のエッチング用開口部を通してエッチング処理を施し、前記第 1のエツチング用開口部に対応する位置にある前記絶縁層を除去することによって、前記絶縁層に第 2のエッチング用開口部を形成し、

前記第 1のレジスト層を除去した後、前記第 2のエッチング用開口部を通して異方性エッチング処理を施すことによって前記半導体基板に凹部を形成し、

前記凹部の内壁面を壁面絶縁膜で被覆し、

前記壁面絶縁膜上と、前記壁面絶縁膜に連続する前記絶縁層上とを感光性レジストで被覆して第 2の未感光レジスト層を形成し、

前記第 2の未感光レジスト層にフォトマスクを介して紫外線を照射した後に現像を行つて、前記凹部の中心位置に前記凹部の底面の面積よりも小さい面積を有して前記重錘部が形成される部分を覆う所定形状の第 2のレジスト層を形成し且つ前記凹部の周囲の前記支持部が形成される部分を覆う第 3のレジスト層を形成して前記第 2のレジスト層と前記第 3のレジスト層との間に第 3のエッチング用開口部を形成し、前記第 3のエッチング用開口部を通してエッチング処理を施すことによって、前記壁面絶縁膜に環状の第 4のエッチング用開口部を形成し、

前記第 2及び第 3のレジスト層を除去した後、前記第 4のエッチング用開口部を通して異方性エッチング処理を施すことによって、前記凹部の底部に位置する前記半導体基板の部分に環状凹部を形成し、前記環状凹部に底面に対応する位置にある前記半導体基板の部分によって前記ダイアフラム部を構成し、前記環状凹部の中央部に残った前記半導体基板の部分によって前記重錘部を構成することを特徴とする半導体センサ用センサ本体の製造方法。

[5] 前記絶縁層は、前記半導体基板の表面を熱酸化して形成したシリコン酸化膜と、前記シリコン酸ィ匕膜の上に薄膜形成技術により形成したシリコン窒化膜との 2層構造を有して、る請求項 4に記載の半導体センサ用センタ本体の製造方法。

[6] 前記壁面絶縁膜が、薄膜形成技術により形成したシリコン窒化膜からなる請求項 4に記載の半導体センサ用センサ本体の製造方法。

[7] 前記第 2の未感光レジスト層に前記フォトマスクを介して行う紫外線の照射は、

前記第 2の未感光レジスト層に第 1のネガ用フォトマスクを介して紫外線を照射して、前記第 2の未感光レジスト層の前記支持部が形成される部分を架橋する第 1の照射工程と、

前記第 1の照射工程の前または後に、前記第 2の未感光レジスト層に第 2のネガ用フォトマスクを介して紫外線を照射して、前記第 2の未感光レジスト層の前記重錘部が形成される部分を架橋する第 2の照射工程とからなる請求項 4に記載の半導体センサ用センサ本体の製造方法。

[8] 前記第 1のネガ用フォトマスクは、

紫外線が通過する本体部と、

前記第 2の未感光レジスト層の前記支持部が形成される部分以外に紫外線が照射されないように、前記本体部の前記第 2の未感光レジスト層と対向する対向面上の中央部に形成されたマスク部とを有しており、

前記第 2のネガ用フォトマスクは、

前記第 2の未感光レジスト層に対向する基部と、前記基部から突出して前記凹部の内壁面に沿った形状を有する突出部とからなり、且つ紫外線が通過する本体部と、前記基部の紫外線が照射される照射面に環状に形成された第 1のマスク部と、前記第 1のマスク部が形成されていない部分力入った紫外線が前記第 2の未感光レジスト層の前記重錘部が形成される部分以外に照射されないように、前記突出部の前記第 2の未感光レジスト層と対向する対向面の前記凹部の底面と対向する部分に環状に形成された第 2のマスク部とを有する請求項 4に記載の半導体センサ用センサ本体の製造方法。

[9] 請求項 4乃至 8のいずれか 1つの製造方法により製造された半導体センサ用センサ

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