JPH04302175A - 半導体加速度センサの製造方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体加速度センサの
構造およびその製造方法に係わり、特に、半導体基板を
一方の面からエッチングして形成される半導体加速度セ
ンサの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３３および図３４に基づいて、従来の
加速度センサについて説明する。図３３は加速度センサ
の平面図であり、図３４は図３３のＸＰ−ＸＰ断面図で
ある。図３３および図３４において、１はシリコンウェ
ハであり、ガラス板２およびガラス板３によって挟まれ
ている。シリコンウェハ１には、エッチングによって溝
８が形成されている。そして、エッチングされなかった
部分により錘７、片持ち梁４および支持部材９が一体的
に形成される。また、片持ち梁４の表面にはピエゾ抵抗
素子５が形成されている。

【０００３】錘７および支持部材９はシリコンウェハ１
の厚みをそのまま利用している。そのため、錘７が動け
るように、ガラス板２およびガラス板３の錘７および片
持ち梁４に対向する面には凹部１０２，１０３が形成さ
れている。６はピエゾ抵抗素子５とブリッジ回路（図示
省略）を構成する抵抗である。

【０００４】次に作用を説明する。上記の装置に対して
矢印Ａ方向の加速度が加わった場合、錘７は加速度によ
って下側に変位する。その結果、片持ち梁４が歪み、ピ
エゾ抵抗素子５も歪む。ピエゾ抵抗素子５は歪んだとき
に抵抗値が変化するため、上記のブリッジ回路に電位差
が発生する。この電位差により抵抗値の変化を求め、そ
の結果より加速度を検出することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の装置においては
、シリコンウェハ１を裏面からエッチングした後、表面
にピエゾ抵抗素子５を形成している。そのため、両面で
マスクを使用しなければならず、マスク合わせを正確に
行うことが困難であった。また、ガラス板２，３に凹部
１０２，１０３を形成する際にも位置合わせを行なわな
ければならなかった。したがって、精度よく装置を形成
することが困難であるという問題点があった。

【０００６】また、シリコンウェハ１をエッチングした
後ストッパを装着するまでに、装置の移動によって過大
な加速度がかかった場合、梁４が破損してしまう恐れが
あった。さらに、シリコンウェハ１の厚さを錘７の厚さ
（約３００［μｍ］）として、そのまま利用しており、
また、錘４のストッパとしてガラス板２およびガラス板
３をシリコンウェハ１の両面に設置したため、装置が大
きくなり重量も増加してしまうという問題点があった。

【０００７】さらに、ガラス板２，３とシリコンウェハ
１とを接着している接着剤等の厚みのため、ガラス板２
，３と錘４とのギャップを狭く制御することが困難であ
り、エアダンピングが作用しにくく、検出値が安定しな
いという問題点があった。

【０００８】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、一方の表面からのプロセスにより、
小型で軽量の半導体加速度センサを製造する方法を提供
することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板内
部に第１の犠牲層を形成する第１の工程と、前記第１の
犠牲層の側部のうち所定領域を除いた領域に到達するよ
うに、前記半導体基板表面から第２の犠牲層を形成する
とともに、前記半導体基板表面より所定の深さの位置か
ら、前記所定領域に到達するように第２の犠牲層を形成
する第２の工程と、前記半導体基板表面上に第４の犠牲
層を形成する第３の工程と、前記第４の犠牲層表面にス
トッパ層を形成する第４の工程と、前記ストッパ層の所
定位置に開口部を形成する第５の工程と、前記開口部よ
り、前記第４の犠牲層、前記第３の犠牲層、前記第２の
犠牲層、および前記第１の犠牲層をエッチング除去する
第６の工程と、を備え、半導体基板の内部および表面に
形成された空洞により錘、梁、およびストッパを形成す
ることを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明によると、第１・第２・第３・第４の犠
牲層をエッチング除去することにより、空洞が形成され
る。そして、エッチングされずに残った半導体基板のう
ち、空洞に囲まれた領域が錘および梁となり、空洞の周
囲の半導体基板およびストッパ層が錘のストッパとなる
。したがって、ガラス板等の設置によってストッパを構
成した場合に比べ、装置を軽量化することができる。

【００１１】また、第１・第２・第３・第４の犠牲層、
およびストッパ層は、全て半導体基板の一方の表面側か
ら形成される。したがって、マスクは半導体基板の表面
側にのみ設置される。

【００１２】

【実施例】図１から図７に基づいて、本発明の第１の実
施例について説明する。図１は本実施例のセンサ部分を
示す平面図であり、図２は図１のＸＩ−ＸＩ断面図であ
る。 図１および図２において、１０は錘であり、１１および
３７は片持ち梁である。

【００１３】片持ち梁１１および３７の表面にはＰ形拡
散層２２およびＰ＋形拡散層３８，３９，４０からなる
ピエゾ抵抗素子１３が形成されている。詳述すると、ピ
エゾ抵抗素子１３の錘１０上の領域には、高濃度Ｐ＋形
拡散層３８が形成されている。また、Ｐ＋形拡散層３９
，４０はパッド部であり、Ｐ＋形拡散層４０は図示省略
のブリッジ回路に接続されている。

【００１４】１８はＰ形基板であり、Ｐ形基板１８の表
面にはＮ形エピタキシャル成長層（以下、単にＮ形エピ
層と呼ぶ。）１９が形成され、Ｎ形エピ層１９の表面に
はさらにＮ形エピ層２０が形成される。なお、Ｐ形基板
１８、Ｎ形エピ層１９およびＮ形エピ層２０により半導
体基板が形成される。そして、Ｎ形エピ層２０の表面に
は酸化膜７１を介して窒化膜１５が選択的に形成され、
窒化膜１５上にはストッパ層としての窒化膜１６が形成
されている。４２は空洞１２の周囲に形成された酸化膜
である。

【００１５】１２は空洞である。空洞１２は、後述する
ように、半導体基板１８、Ｎ形エピ層１９、およびＮ形
エピ層２０の内部およびエピ層２０の表面に形成された
犠牲層をエッチング除去することにより形成される。そ
して、エッチングされずに残った部分が錘１０および片
持ち梁１１，３７となる。また、窒化膜１６および半導
体基板１８によって錘１０の上下のストッパが構成され
る。

【００１６】次に、作用を説明する。上記の装置に図２
の上下方向の加速度がかかった場合、錘１０が加速度に
応じて変位する。この変位により梁１１，３７が歪み、
ピエゾ抵抗素子１３の抵抗値が変化する。したがって、
ピエゾ抵抗素子１３の抵抗値を前述のブリッジ回路によ
って検出することにより、加速度が検出される。

【００１７】また、ピエゾ抵抗素子１３のＰ＋形拡散層
３８は、錘１０の表面に形成されているので、錘１０の
変位によって歪むことがない。そのため、この領域の不
純物濃度を高くし、Ｐ＋形拡散層３８の抵抗値が出力に
与える影響を少なくすることができる。

【００１８】上記の装置に過大な加速度がかかった場合
、錘１０は窒化膜１６または半導体基板１８に接触する
。そのため、大きな加速度がかかった場合でも、片持ち
梁１１，３７の歪が大きくなって破損してしまうことが
防止される。

【００１９】次に、図３から図７に基づいて、本実施例
の製造方法について説明する。まず、図３に示すように
、Ｐ形半導体基板１８の表面に、第１の犠牲層としての
Ｎ＋形埋め込み層１７が形成される。そして、Ｎ＋形埋
め込み層１７および半導体基板１８の表面にＮ形エピ層
１９が形成される。その後、Ｎ形エピ層１９の表面から
Ｎ＋形埋め込み層１７の周部にＮ＋形拡散層４１が形成
される。

【００２０】次に、図４に示すように、Ｎ形エピ層１９
の表面にＮ形エピ層２０を形成する。そして、Ｎ＋形拡
散層４１上にＮ＋形拡散層２１を選択的に形成する。な
お、Ｐ形基板１８、Ｎ形エピ層１９およびＮ形エピ層２
０によって半導体基板が構成される。また、Ｐ形基板１
８、Ｎ＋形拡散層２１が形成されていないＮ形エピ層２
０の下側のＮ＋形拡散層４１によって第３の犠牲層が構
成され、Ｎ＋形拡散層２１の下側のＮ＋形拡散層４１お
よびＮ＋形拡散層２１によって第２の犠牲層が構成され
る。

【００２１】図５に示すように、ピエゾ抵抗素子１３を
形成するために、Ｎ＋形拡散層４１上の領域であって、
Ｎ＋形拡散層２１が形成されていないＮ形エピ層２０の
表面にＰ形拡散層２２を形成する。そして、Ｐ形拡散層
２２の表面にＰ＋形拡散層３８，３９および４０を形成
する。その後、Ｎ形エピ層２０、Ｎ＋形拡散層２１、Ｐ
形拡散層２２、およびＰ＋形拡散層３８，３９，４０の
表面に薄い酸化膜７１を形成する。その後、酸化膜７１
の表面に膣化膜１５を堆積させ、Ｎ＋形埋め込み層１７
が形成されている領域上の窒化膜１５および酸化膜７１
を選択的にエッチング除去する。

【００２２】続いて、図６に示すように、Ｎ形エピ層２
０の表面に、窒化膜１５をマスクとして、第４の犠牲層
としてのＰＳＧ膜２３を堆積させる。その後、窒化膜１
５およびＰＳＧ膜２３の表面に窒化膜１６を形成する。

【００２３】次に、図７に示すように、窒化膜１６の所
定箇所に開口部１３０を設ける。そして、開口部１３０
を通じて、フッ化水素（ＨＦ）緩衝溶液により、ＰＳＧ
膜２３をエッチング除去する。次に、フッ化水素、硝酸
（ＨＮＯ３）、および酢酸（ＣＨ３ＣＯＯＨ）を１：３
：８の割合で混合した溶液により、開口部１３０を通じ
てエッチングを行う。このエッチングは不純物濃度に依
存するエッチングであり、Ｎ形エピ層１９，２０やＰ形
半導体基板１８よりも不純物濃度の高いＮ＋形拡散層４
１、Ｎ＋形拡散層２１、およびＮ＋形埋め込み層１７が
除去される。以上のエッチングにより空洞１２が形成さ
れ、空洞１２に囲まれたＮ形エピ層１９，２０が錘１０
および片持ち梁１１，３７となる。そして、最後に、空
洞１２内を熱酸化し、酸化膜４２を形成する。

【００２４】以上説明したように、本実施例によれば、
Ｐ形基板１８表面にＮ＋形埋め込み層１７を形成し、Ｎ
＋形埋め込み層１７およびＰ形基板１８上にＮ形エピ層
１９および２０を形成し、Ｎ形エピ層１９の所定領域に
Ｎ＋形拡散層４１を形成し、Ｎ形エピ層２０の所定領域
にＮ＋形拡散層２１を形成し、Ｎ形エピ層２０表面にピ
エゾ抵抗素子１３を形成し、Ｎ形エピ層２０上に窒化膜
１５およびＰＳＧ膜２３を形成し、窒化膜１５およびＰ
ＳＧ膜２３の表面に窒化膜１６を形成し、窒化膜１６に
設けた開口部１３０を通じてＰＳＧ膜２３、Ｎ＋形拡散
層２１，４１およびＮ＋形埋め込み層１７をエッチング
除去するようにした。

【００２５】そのため、一方の表面からのプロセスで錘
１０および片持ち梁１１，３７を構成することができ、
両面からマスク合わせを行なう必要がなくなり、装置を
精度よく製造することができる。また、上記のプロセス
によりストッパも構成することができるため、製造過程
で装置を移動させるときに過大加速によって装置が破損
することを防止することができるので、歩留まりが向上
するという効果が得られる。また、上記実施例の装置に
よれば、新たにストッパを取り付ける必要がないため、
装置を小型軽量化することができるという効果が得られ
る。さらに、ピエゾ抵抗素子１３の領域３９に高濃度の
拡散層３８を形成したため、検出精度を向上することが
できるという効果が得られる。

【００２６】次に、図８から図１３に基づいて、第２の
実施例について説明する。第１の実施例ではピエゾ抵抗
素子１３を用いて錘１０の変位量を検出したが、本実施
例は、静電容量の変化により錘の変位量を検出するもの
である。

【００２７】図８は本実施例のセンサ部分を示す平面図
であり、図９は図８のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図である。図
８および図９において、２４は錘であり、２５は片持ち
梁である。３１はＰ形基板であり、Ｐ形基板３１表面に
はＰ＋形埋め込み層２６が形成される。Ｐ＋形埋め込み
層２６の表面にはＮ形エピ層３２が形成される。３３は
空洞の側壁を定めるためのＰ＋形拡散層である。

【００２８】Ｎ形エピ層３２およびＰ＋形拡散層３３の
表面には、酸化膜７２を介して窒化膜３５が選択的に形
成され、窒化膜３５上には窒化膜２８が形成されている
。窒化膜２８上にはＰ＋形ポリシリコン層２９が形成さ
れ、Ｐ＋形ポリシリコン層２９上には窒化膜３０が形成
されている。Ｐ＋形ポリシリコン層２９が一方の電極、
錘２４が他方の電極となり、コンデンサを構成する。な
お、窒化膜２８，３０およびＰ＋形ポリシリコン層２９
によってストッパ層としての上部ストッパ２７が構成さ
れる。

【００２９】次に、作用を説明する。上記の装置に図９
の上下方向の加速度がかかった場合、錘２４が加速度に
応じて変位する。この変位によりＰ＋形ポリシリコン層
２９と錘２４との間の静電容量が変化する。したがって
、この静電容量を検出することにより、加速度が検出さ
れる。

【００３０】また、上記の装置に過大な加速度がかかっ
た場合、錘２４は上部ストッパ２７に接触する。そのた
め、大きな加速度がかかった場合でも、片持ち梁２４の
歪が大きくなって破損してしまうことが防止される。

【００３１】次に、図１０から図１３に基づいて、本実
施例の製造方法について説明する。まず、図１０に示す
ように、Ｐ形半導体基板３１の表面に、Ｐ＋形埋め込み
層２６が形成される。そして、Ｐ＋形埋め込み層２６の
表面にＮ形エピ層３２が形成される。

【００３２】次に、図１１に示すように、Ｎ形エピ層３
２の表面からＰ＋形埋め込み層２６に到達するように環
状のＰ＋形拡散層３３が形成される。その後、Ｐ＋形拡
散層３３の内側に、Ｐ＋形埋め込み層２６に接しないよ
うにＰ＋形拡散層２４を形成する。そして、Ｐ＋形拡散
層２４とＰ＋形拡散層３３との間の所定の領域に、Ｐ＋
形拡散層２４よりも浅いＰ＋形拡散層２５を形成する。 なお、Ｐ形基板３１、Ｎ形エピ層３２およびＰ＋形拡散
層２４，２５，３３によって半導体基板が構成される。 また、Ｐ＋形拡散層２４，２５，３３によって囲まれる
Ｎ形エピ層３２は第１、第２、第３の犠牲層としての犠
牲層３２ａとなる。

【００３３】次に、図１２に示すように、Ｎ形エピ層３
２、およびＰ＋形拡散層２４，２５，３３の表面に薄い
酸化膜７２を形成する。その後、酸化膜７２の表面に膣
化膜３５を形成し、犠牲層３２ａ上の窒化膜３５および
酸化膜７２を選択的にエッチング除去する。続いて、Ｐ
＋形拡散層２４，２５および犠牲層３２ａ上に、窒化膜
３５をマスクとして、第３の犠牲層としてのＰＳＧ膜３
６を堆積させる。その後、窒化膜３５およびＰＳＧ膜３
６の表面に窒化膜２８、Ｐ形ポリシリコン層２９、およ
び窒化膜３０を順次堆積させる。

【００３４】次に、図１３に示すように、窒化膜２８、
Ｐ形ポリシリコン層２９、および窒化膜３０からなる上
部ストッパ２７の所定箇所に開口部１３１を設ける。そ
して、開口部１３１を通じて、フッ化水素緩衝溶液によ
り、ＰＳＧ膜３６をエッチング除去する。次に、開口部
１３１を通じて水酸化カリウムによりＮ形の犠牲層３２
ａをエッチング除去する。なお、このエッチングは、Ｐ
＋形領域で停止する。そして、エッチングによって形成
された空洞の内部を酸化し、酸化膜７３を形成する。上
記の製造過程により、本実施例の装置が得られる。

【００３５】以上説明したように、本実施例によれば、
Ｐ形基板３１の表面にＰ＋形埋め込み層２６を形成し、
Ｐ＋形埋め込み層２６上にＮ形エピ層３２を形成し、Ｎ
形エピ層３２の所定領域にＰ＋形拡散層２４，２５，３
３を形成し、Ｎ形エピ層３２上に窒化膜３５およびＰＳ
Ｇ膜３６を形成し、窒化膜３５およびＰＳＧ膜３６の表
面に窒化膜２８、Ｐ形ポリシリコン層２９、および窒化
膜３０を形成し、開口部１３１を通じてＰＳＧ膜３６お
よび犠牲層３２ａをエッチング除去するようにした。

【００３６】そのため、第１の実施例と同様の効果が得
られるとともに、静電容量を用いた半導体加速度センサ
を得ることができる。

【００３７】次に、図１４から図２１に基づいて、第３
の実施例について説明する。本実施例の構成は、上記第
２の実施例の構成とほぼ同様であるが、錘の中央に貫通
孔を形成するとともに、上下ストッパ間に支柱が形成さ
れている点で異なっている。図１４は本実施例のセンサ
部分を示す平面図であり、図１５は図１４のＸＩＩＩ−
ＸＩＩＩ断面図である。第２の実施例と同様の領域につ
いては同じ番号を付し、詳しい説明は省略する。図１４
および図１５において、７６は錘であり、中央に貫通孔
４４が形成されている。４３は支柱であり、貫通孔４４
を通じて上部ストッパ２７と、Ｐ＋形埋め込み層２６と
の間に形成されている。

【００３８】次に、作用を説明する。上記の装置に図１
５の上下方向の加速度がかかった場合、錘７６が加速度
に応じて変位する。この変位によりＰ＋形ポリシリコン
層２９と錘７６との間の静電容量が変化する。したがっ
て、この静電容量を検出することにより、加速度が検出
される。

【００３９】また、支柱４３によって上部ストッパ２７
とＰ＋形埋め込み層２６とが支持されているため、装置
内部の空洞を大きく形成することができる。その結果、
錘７６を大きくすることができ、錘７６とＰ形ポリシリ
コン層２９とで構成されるコンデンサの静電容量も大き
くなり、加速度検出の精度が向上する。

【００４０】さらに、上記の装置に対して、矢印Ｂまた
はＣで示されるような図１４の紙面に平行な向きの加速
度が加わった場合、錘７６は支柱４３によって支持され
る。そのため、上記のような向きの加速度により片持ち
梁２５が損傷することが防止される。

【００４１】次に、図１６から図２０に基づいて、本実
施例の製造方法について説明する。まず、図１６に示す
ように、Ｐ形半導体基板３１の表面に、Ｐ＋形埋め込み
層２６およびＮ形エピ層３２を形成する。そして、Ｎ形
エピ層３２にＰ＋形拡散層３３，２４，２５を順次形成
する。以上の工程は第２実施例に示した図１０および図
１１の工程と同様である。

【００４２】その後、図１７に示すように、Ｐ＋形拡散
層２４の中央に、Ｐ＋形埋め込み層２６に接するような
Ｐ＋形拡散層９４を形成する。

【００４３】次に、図１８に示すように、Ｐ＋形拡散層
９４に環状部分を除いたマスクを施してドライエッチン
グを行ない、垂直な壁面を有する環状のトレンチを形成
する。そして、エッチングされた領域に酸化膜７４を埋
め込む。

【００４４】次に、図１９に示すように、犠牲層３２ａ
、およびＰ＋形拡散層２４，２５，３３の表面に薄い酸
化膜７２を形成する。その後、犠牲層３２ａおよび酸化
膜７４上の窒化膜３５および酸化膜７２を選択的に堆積
させ、支柱４３上に窒化膜１０５を堆積させる。

【００４５】続いて、図２０に示すように、Ｐ＋形拡散
層２４，２５および犠牲層３２ａ上に、窒化膜３５，１
０５をマスクとして、ＰＳＧ膜３６を堆積させる。その
後、窒化膜３５，９５およびＰＳＧ膜３６の表面に窒化
膜２８、Ｐ形ポリシリコン層２９、および窒化膜３０を
順次堆積させる。

【００４６】次に、図２１に示すように、窒化膜２８、
Ｐ形ポリシリコン層２９、および窒化膜３０からなる上
部ストッパ２７の所定箇所に開口部１３１を設ける。そ
して、開口部１３１を通じて、フッ化水素緩衝溶液によ
り、ＰＳＧ膜３６をエッチング除去する。次に、開口部
１３１を通じて水酸化カリウム（ＫＯＨ）によりＮ形の
犠牲層３２ａをエッチング除去する。なお、このエッチ
ングは、Ｐ＋形領域で停止する。その後、エッチングで
形成された空洞内を酸化し、酸化膜７９を形成する。上
記の製造過程により、本実施例の装置が得られる。

【００４７】以上説明したように、本実施例によれば、
Ｐ形基板表面にＰ＋形埋め込み層２６、Ｎ形エピ層３２
を形成し、Ｎ形エピ層３２にＰ＋形拡散層２４，２５，
３３，９４を形成し、ドライエッチングによりＰ＋形拡
散層４４を垂直にエッチングした後、酸化膜７４を充填
し、Ｎ形エピ層上に膣化膜３５、ＰＳＧ膜３６、上部ス
トッパ２７を形成し、ＰＳＧ３６、犠牲層３２ａ、酸化
膜７４をエッチングして、錘７６に貫通孔４４および支
柱４３を形成した。

【００４８】そのため、第２の実施例と同様の効果が得
られるとともに、支柱４３に垂直な加速度により、梁２
５が損傷することを防止でき、装置の耐久性が向上する
という効果が得られる。また、上部ストッパ２７とＰ＋
形埋め込み層２６との間に支柱４３が形成されているこ
とにより、錘２４とＰ形ポリシリコン層２９によって構
成されるコンデンサの面積を大きくすることができる。 その結果、上記コンデンサの静電容量が大きくなり、加
速度を検出する感度が向上するという効果が得られる。

【００４９】次に、図２２から図３２に基づいて、第４
の実施例について説明する。図２２は本実施例の上部ス
トッパを除いた部分の斜視図であり、図２３は図２２の
ＸＩＶ−ＸＩＶ断面図である。図２２および図２３にお
いて、４５は錘であり、４６，４７，４８，４９，５０
，および５１は片持ち梁である。

【００５０】片持ち梁４６，４７，５０，および５１は
Ｐ形エピ層６０，６９からなるピエゾ抵抗素子を形成し
ている。また、片持ち梁４６，４７，および４８は錘４
５の内部で電気的に接続されている。そして、片持ち梁
４９，５０，および５１も電気的に接続されている。ま
た、片持ち梁４８，４９は、電気的には後述のブリッジ
回路を構成するための配線領域である。

【００５１】６２，６３，６４，６５，６６および６７
はＰ＋形拡散層であり、パッドを構成する。片持ち梁４
６，４７，４８，４９，５０，および５１は、後述する
ように、それぞれＰ＋形拡散層６４，６７，６３，６６
，６２，および６５に接続されている。また、図示しな
い配線層により、Ｐ＋形拡散層６４とＰ＋形拡散層６５
とが電源電圧ＶＣＣに接続され、Ｐ＋形拡散層６２とＰ
＋形拡散層６７とがグランドに接続されている。そして
、Ｐ＋形拡散層６３，６６が電圧検出部Ｖに接続されて
いる。したがって、片持ち梁４６，４７，４８，４９，
５０，および５１により、図２４に示すようなブリッジ
回路が構成れる。

【００５２】図２３において、５４はＮ形基板であり、
Ｎ形基板５４表面にはＰ形エピ層６０が形成され、Ｐ形
エピ層６０の表面にはさらにＰ形エピ層６９が形成され
る。なお、Ｎ形基板５４、Ｐ形エピ層６０およびＰ形エ
ピ層６９により半導体基板が形成される。そして、Ｐ形
エピ層６９の表面には酸化膜８８を介して窒化膜８９が
選択的に形成され、窒化膜８９上にはストッパ層として
の窒化膜９１が形成されている。

【００５３】９３は空洞である。空洞９３は、後述する
ように、Ｎ形基板５４、Ｐ形エピ層６０、およびＰ形エ
ピ層６９の内部および表面に形成された犠牲層をエッチ
ング除去することにより形成される。そして、空洞９３
に囲まれたＰ形エピ層６０，６９が錘４５および片持ち
梁４６，４７，４８，４９，５０，および５１となる。 ９２は空洞９３に接するＰ形エピ層６０，６９およびＮ
形基板５４に形成された酸化膜である。また、窒化膜９
１およびＮ形基板５４によって錘１０のストッパが構成
される。

【００５４】８２，８４は片持ち梁４７，４６を接続す
るためのＰ＋形拡散層である。そして、Ｎ形拡散層９６
，５８，６８，８６，およびＮ＋形拡散層７７，８０は
アイソレイションであり、Ｐ形エピ層６０，６９とＰ＋
形拡散層８２，８４，５９，６４，６７を電気的に分離
する。

【００５５】次に、作用を説明する。上記の装置に加速
度がかかり、錘４５が下向き（図２１の矢印Ｄ）に変位
した場合、片持ち梁４６，４８，５０には引っ張り力が
加わり、片持ち梁４７，４９，５１には圧縮力が加わる
。また、錘４５が矢印Ｅで示される向きに変位した場合
、片持ち梁４６，４７には引っ張り力が加わり、片持ち
梁５０，５１には圧縮力が加わる。そのため、ピエゾ抵
抗素子としての片持ち梁４６，４７，５０，５１の抵抗
値が変化し、前述のブリッジ回路によって加速度が検出
される。

【００５６】次に、図２５から図３２に基づいて、本実
施例装置の製造方法について説明する。まず、図２５に
示すように、Ｎ形基板５４の表面にＮ＋形埋め込み層５
５（第１の犠牲層に相当）およびＮ＋形埋め込み層５３
を形成する。そして、Ｎ形基板５４、Ｎ＋形埋め込み層
５５、およびＮ＋形埋め込み層５３の表面にＰ形エピ層
６０が形成される。

【００５７】次に、図２６に示すように、Ｐ形エピ層６
０の表面からＮ＋形埋め込み層５５の周囲に接するよう
な深いＮ＋形拡散層６１および浅いＮ＋形拡散層５２（
第３の犠牲層に相当）を形成する。また、Ｎ＋形埋め込
み層５３に接するような深いＮ＋形拡散層８０を形成す
る。

【００５８】図２７に示すように、Ｎ＋形拡散層６１お
よびＮ＋形拡散層５２に隣接する位置に、濃度の低いＮ
形拡散層９５および６８を形成する。そして、Ｎ形拡散
層６８の周囲にＮ形拡散層５８を形成する。

【００５９】次に、図２８に示すように、Ｎ＋形拡散層
５２に隣接して、Ｐ＋形拡散層８２，８３を形成する。 また、Ｎ形拡散層６８とＮ＋形拡散層８０との境界に深
いＰ＋形拡散層５６，５７，５９を形成する。

【００６０】次に、図２９に示すように、Ｐ形エピ層６
０の表面に、他のＰ形エピ層６９を形成する。そして、
Ｐ＋形拡散層８２上のＰ形エピ層６９にＰ＋形拡散層８
４を形成する。また、同様に、Ｐ＋形拡散層８３，５６
，５７，５９上に、それぞれＰ＋形拡散層７０，６５，
６６，６７を形成する。さらに、Ｎ形拡散層６８上の所
定の位置にパッド部となるＰ＋形拡散層６２，６３，６
４を形成する。

【００６１】図３０に示すように、Ｎ＋形拡散層６１上
のＰ形エピ層にＮ＋形拡散層８７を形成する。続いて、
Ｐ＋形拡散層７０，８４の周囲にＮ形拡散層９６を形成
し、Ｐ＋形拡散層６２，６３，６４，６５，６６，およ
び６７の周囲にＮ形拡散層８６およびＮ＋形拡散層７７
を形成する。なお、Ｎ＋形拡散層６１および８７により
第２の犠牲層が構成される。

【００６２】次に、図３１に示すように、Ｐ形エピ層６
９の表面に薄い酸化膜８８を形成する。その後、酸化膜
８８の表面であり、Ｎ＋形埋め込み層５５が形成されて
いない領域上に窒化膜８９を選択的に堆積させる。そし
て、Ｐ形エピ層６９の表面に、窒化膜８９をマスクとし
て第４の犠牲層としてのＰＳＧ膜９０を堆積させる。そ
の後、窒化膜８９およびＰＳＧ膜９０の表面に窒化膜９
１を形成する。

【００６３】次に、図３２に示すように、窒化膜９１の
所定箇所に開口部１３２を設ける。そして、開口部１３
２を通じて、フッ化水素緩衝溶液により、ＰＳＧ膜９０
をエッチング除去する。次に、フッ化水素、硝酸、およ
び酢酸の混合液により、開口部１３２を通じてＮ＋形拡
散層８７，６１，５２、およびＮ＋形埋め込み層５５が
エッチング除去される。以上のエッチングで除去されず
に残った部分が錘４５および片持ち梁４６，４７，４８
，４９，５０，５１となる。そして、最後に、空洞内を
酸化し、酸化膜９２を形成する。

【００６４】以上のように本実施例によれば、Ｎ形半導
体基板５４の表面にＰ＋形埋め込み層５５を形成し、Ｎ
形半導体基板５４およびＰ＋形埋め込み層５５，５３の
表面にＰ形エピ層６０を形成し、Ｐ形エピ層６０の表面
にＰ形エピ層６９を形成し、Ｐ形エピ層６９の表面に膣
化膜８９およびＰＳＧ膜９０を形成し、膣化膜８９およ
びＰＳＧ膜９０の表面に膣化膜９１を形成し、ＰＳＧ膜
９０およびＰ形エピ層６０，６９に形成したＮ＋形拡散
層をエッチング除去することにより、錘４５および片持
ち梁４６，４７，４８，４９，５０，５１を形成し、錘
４５およびＰ形エピ層６０，６９に形成したＰ＋形拡散
層により、ブリッジ回路を形成するようにした。

【００６５】そのため、第１の実施例と同様の効果を得
ることができる。また、ピエゾ抵抗素子としての片持ち
梁４６，４７，５０，５１をそれぞれ四角形の頂点とな
るような位置に配置した。そのため、それぞれの梁に加
わる引っ張り力や圧縮力を検出することにより、２方向
の加速度を検出することができ、また、梁上に薄いピエ
ゾ抵抗素子を形成する必要がなく、装置を小型化するこ
とができる。さらに、６つの片持ち梁を互いに近接して
形成することにより、両方向の加速度に対して感度が向
上するという効果が得られる。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体基板の内部に第１の犠牲層を形成し、半導体基板に
第１の犠牲層に到達するように第２の犠牲層および第３
の犠牲基板を形成し、半導体基板表面に第４の犠牲層を
形成し、第４の犠牲層表面にストッパ層を形成し、スト
ッパ層に設けられた開口部を通して、第４、第３、第２
、第１の犠牲層をエッチング除去することにより、空洞
を形成し、空洞に囲まれた領域の半導体基板により錘お
よび梁を形成し、空洞周囲の半導体基板およびストッパ
層により、錘のストッパを形成するようにした。

【００６７】そのため、一方の表面からの半導体プロセ
スによって装置を形成することができ、装置を小型化・
軽量化することができるという効果が得られる。また、
上記のプロセスによりストッパも構成することができる
ため、製造過程における過大加速によって装置が破損す
ることを防止することができ、歩留まりが向上するとい
う効果が得られる。さらに、装置を精度よく形成するこ
とができるため、錘とストッパとのギャップを狭くする
ことができ、エアダンピングの作用により、検出値を安
定させることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例のセンサを示す平面図。

【図２】第１の実施例の断面図。

【図３】第１の実施例の製造工程を示す断面図。

【図４】第１の実施例の製造工程を示す断面図。

【図５】第１の実施例の製造工程を示す断面図。

【図６】第１の実施例の製造工程を示す断面図。

【図７】第１の実施例の製造工程を示す断面図。

【図８】第２の実施例のセンサを示す平面図。

【図９】第２の実施例の断面図。

【図１０】第２の実施例の製造工程を示す断面図。

【図１１】第２の実施例の製造工程を示す断面図。

【図１２】第２の実施例の製造工程を示す断面図。

【図１３】第２の実施例の製造工程を示す断面図。

【図１４】第３の実施例のセンサを示す平面図。

【図１５】第３の実施例の断面図。

【図１６】第３の実施例の製造工程を示す断面図。

【図１７】第３の実施例の製造工程を示す断面図。

【図１８】第３の実施例の製造工程を示す断面図。

【図１９】第３の実施例の製造工程を示す断面図。

【図２０】第３の実施例の製造工程を示す断面図。

【図２１】第３の実施例の製造工程を示す断面図。

【図２２】第４の実施例のセンサを示す斜視図。

【図２３】第４の実施例を示す断面図。

【図２４】第４の実施例の回路図。

【図２５】第４の実施例の製造工程を示す断面図。

【図２６】第４の実施例の製造工程を示す断面図。

【図２７】第４の実施例の製造工程を示す断面図。

【図２８】第４の実施例の製造工程を示す断面図。

【図２９】第４の実施例の製造工程を示す断面図。

【図３０】第４の実施例の製造工程を示す断面図。

【図３１】第４の実施例の製造工程を示す断面図。

【図３２】第４の実施例の製造工程を示す断面図。

【図３３】従来例のセンサを示す平面図。

【図３４】従来例の断面図。

【符号の説明】

１０　　　　錘 １１　　　　片持ち梁 １２　　　　空洞 ３７　　　　片持ち梁 １８　　　　Ｐ形基板 １９　　　　Ｎ形エピ層 ２０　　　　Ｎ形エピ層 １６　　　　膣化膜 １７　　　　Ｎ＋形埋め込み層 ２１　　　　Ｎ＋形拡散層 ４１　　　　Ｎ＋形拡散層 ２３　　　　ＰＳＧ膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体基板内部に第１の犠牲層を形成する
   第１の工程と、前記第１の犠牲層の側部のうち所定領域
   を除いた領域に到達するように、前記半導体基板表面か
   ら第２の犠牲層を形成するとともに、前記半導体基板表
   面より所定の深さの位置から、前記所定領域に到達する
   ように第２の犠牲層を形成する第２の工程と、前記半導
   体基板表面上に第４の犠牲層を形成する第３の工程と、
   前記第４の犠牲層表面にストッパ層を形成する第４の工
   程と、前記ストッパ層の所定位置に開口部を形成する第
   ５の工程と、前記開口部より、前記第４の犠牲層、前記
   第３の犠牲層、前記第２の犠牲層、および前記第１の犠
   牲層をエッチング除去する第６の工程と、を備え、半導
   体基板の内部および表面に形成された空洞により錘、梁
   、およびストッパを形成することを特徴とする半導体加
   速度センサの製造方法。