JPH101400A - Si振動子の製造方法 - Google Patents

Si振動子の製造方法

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JPH101400A
JPH101400A JP8175751A JP17575196A JPH101400A JP H101400 A JPH101400 A JP H101400A JP 8175751 A JP8175751 A JP 8175751A JP 17575196 A JP17575196 A JP 17575196A JP H101400 A JPH101400 A JP H101400A
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JP
Japan
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substrate
type
vibrator
layer
base substrate
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JP8175751A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Konaka
義宏 小中
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 振動子と下地基板との密着性が良く、素子特
性の高いSi振動子を歩留り良く製造する方法を提供す
る。 【解決手段】 図の(a)に示すn型Si基板1の片面
にp型Si層2を形成し(b)、p型Si層2にガラス
基板6を陽極接合によって接合し(c)、n型Si基板
1の研磨および、反応性イオンエッチングによりn型S
i基板1を振動子形状に加工する(d)〜(f)。この
振動子形状の振動部分11領域のp型Si層2をエッチン
グ除去し、振動部分11をガラス基板6からp型Si層2
の厚み分だけ浮かせた状態で振動子13をガラス基板6に
より支持するSi振動子を製造する(g)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加速度センサ、振
動ジャイロ等に用いられるSi振動子の製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】例えば加速度センサや振動ジャイロ等に
はSi振動子が用いられている。図2に示すように、振
動子13は、振動部分11を有する基板3により形成され、
振動部分11を支持する支持部12は接合層4を介して下地
基板(支持基板)5に固定されている。振動部分11は、
接合層4の厚み分だけ下地基板5と間隔を介しており、
例えば同図の矢印のように振動する。
【0003】このような振動子のうち、Si単結晶振動
子の製造方法として、「TECHNICALDIGEST OF THE 13TH
SENSOR SYMPOSIUM,1995.PP.161-164,A CAPACITIVE ACCE
LEROMETER USING SDB-SOI STRUCTURE」に示すものが知
られている。この文献に記載されているSi振動子の作
製方法は、以下のような方法である。
【0004】まず、約1μmの熱酸化膜を持つSi単結
晶の基板の熱酸化膜に、別のSi単結晶基板を直接接合
法で接合し、Si単結晶基板のいずれか一方側を振動子
13の高さになるまで研磨する。そして、研磨した側のS
i単結晶基板を基板3とし、研磨していない側のSi単
結晶基板を下地基板5として、基板3のSi単結晶上に
振動子13の形状のフォトレジストパターンを形成し、そ
の後、反応性イオンエッチング(RIE)を用いてSi
単結晶を垂直加工する。そして、最後に、振動子形状の
振動部分領域の熱酸化膜をBHF(緩衝フッ酸)を用い
て除去、水洗、乾燥することにより、振動部分11を下地
基板5としてのSi単結晶基板に対して、熱酸化膜の厚
み(約1μm)の分だけ浮かせた状態に加工する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法においては、接合層(犠牲層)4をSi単結晶基板の
熱酸化膜(シリコン酸化膜)により形成しており、その
厚みは約1μmであるために、振動部分11と下地基板5
との間隔が狭く、前記RIE後の乾燥段階において振動
部分11のスティッキング(振動部分11と下地基板5とが
接触する現象)が起こり、Si振動子の歩留りが低下す
るといった問題があった。
【0006】すなわち、上記方法のように、接合層4を
シリコン酸化膜によって形成する方法においては、熱酸
化法によって形成されるシリコン酸化膜の膜厚に限界が
あるために、振動部分11と下地基板5との間隔を広くす
ることが困難であり、上記のような問題が生じる。な
お、この間隔をできるだけ大きくするために、熱酸化膜
を持つSi単結晶基板を2枚用意し、これらのSi単結
晶基板の熱酸化膜側を直接接合し、以下上記と同様の方
法によりSi振動子を製造することも可能であるが、こ
のようにしても、振動部分11と下地基板5との間隔をせ
いぜい2倍にすることができるだけであり、上記問題を
解決することは困難である。また、このように、熱酸化
膜同士を直接接合した場合には、接合面の密着性が悪い
ために、RIE時に振動子13を形成する基板3が下地基
板5から剥離するという問題が生じてしまう。
【0007】また、これらの方法においては、基板3と
下地基板5とを共にSi単結晶基板により形成している
ために、振動子13と下地基板5との間に寄生容量が生
じ、振動子13の特性を低下させてしまうといった問題も
生じた。
【0008】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、その目的は、振動子を形成する基板と振
動子を支持する基板との密着性が良く、かつ、寄生容量
が殆どないSi振動子を歩留り良く製造することができ
るSi振動子の製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は次のような構成により課題を解決するため
の手段としている。すなわち、本発明は、n型Si基板
の片面にp型Si層を形成し、然る後に該p型Si層に
下地基板を接合し、然る後に前記n型Si基板を振動子
形状に加工した後、該振動子形状の振動部分領域のp型
Si層をエッチング除去することを特徴として構成され
ている。
【0010】また、前記下地基板をガラス基板としてp
型Si層とガラス基板を陽極接合によって接合したこと
も本発明の特徴的な構成とされている。
【0011】上記構成の本発明において、n型Si基板
が振動子形状に加工され、この振動子形状の振動部分領
域の片面に形成されているp型Si層がエッチング除去
されて、Si振動子が製造されるために、振動部分と下
地基板との間隔はp型Si層の厚みとほぼ等しくなる。
このp型Si層は、その厚みを所望の厚みに形成するこ
とが可能であるために、p型Si層の厚みを大きくする
ことにより、振動子形状の振動部分と下地基板との間隔
を大きくすることもでき、それにより、振動部分と下地
基板との間のスティッキングが減少され、Si振動子の
製造の歩留りが向上する。
【0012】また、下地基板をガラス基板とすることに
より、振動子と下地基板の両方をSi単結晶基板により
形成した場合と異なり、寄生容量を最小限に抑えること
が可能となり、さらに、p型Si層とガラス基板を陽極
接合によって接合することにより、p型Si層とガラス
基板との密着性が向上し、それにより、振動子と下地基
板との密着性が向上し、上記課題が解決される。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、本実施形態例の説明におい
て、従来例と同一名称部分には同一符号を付し、その重
複説明は省略する。図1には、本発明に係るSi振動子
の製造方法の一実施形態例が示されており、以下、同図
に基づいて本実施形態例のSi振動子の製造方法につい
て説明する。まず、同図の(a)に示すように、基板3
となるn型Si基板1を用意する。このn型Si基板1
は、本実施形態例では、リンドープn型Si基板を用い
ており、抵抗率は1〜10Ωcm(オームcm)であり、CM
OS回路作製用として一般的に用いられる基板とする。
【0014】次に、同図の(b)に示すように、n型S
i基板1の片面に、エピタキシャル成長法を用いてボロ
ンドープのp型Si層2を堆積形成する。なお、このp
型Si層2の厚みは、1〜10μmの間の適宜の厚み(接
合層4を形成するのに適した厚み)に形成する。次に同
図の(c)に示すように、p型Si層2に下地基板5と
してのパイレックスガラス(パイレックスは商標)のガ
ラス基板6を陽極接合法(p型Si層2を形成したn型
Si基板1を300 〜500 ℃に加熱後、約+1000Vの電圧
を印加して接合する方法)を用いて接合する。
【0015】次に、同図の(d)に示すように、n型S
i基板1を振動子13の高さになるように研磨し、その
後、同図の(e)に示すように、n型Si基板1上に、
通常のフォトリソグラフィー工程を用いてレジスト7の
パターンを作製する。なお、このパターンは、振動子13
の形状とする。次に、同図の(f)に示すように、レジ
スト7をマスクとしてRIE法でn型Si基板1を垂直
加工することにより、n型Si基板1を振動子形状に加
工し、その後、レジスト7を除去する。
【0016】次に、この状態で、Si振動子形成部材
を、図3に示すように、KOHをエッチャントとしたエ
ッチング槽14に投入し、n型Si基板1には正の電位を
与える。なお、同図において、8は電源としてのポテン
ショスタットを示し、9は参照電極、10を対向電極をそ
れぞれ示している。そして、このようにすることで、図
1の(g)に示すように、振動子形状の振動部分11領域
のp型Si層2のみをエッチング除去し、エッチングが
終了した時点でこの部材をエッチング層14から取り出
し、純水を用いて洗浄後、乾燥することによりSi振動
子を完成する。
【0017】本実施形態例によれば、上記のように、接
合層(犠牲層)4をp型Si層2により形成しており、
このp型Si層2は、従来のSi振動子製造方法に用い
られていた熱酸化膜と異なり、その厚みを所望の厚みに
形成することができるために、振動子13と下地基板5と
の間隔を適切な間隔に形成することが可能となり、それ
により、振動子13と下地基板5とのスティッキングを減
少させて、Si振動子製造の歩留りを向上させることが
できる。
【0018】また、本実施形態例によれば、下地基板5
としてガラス基板6を用いているために、従来のよう
に、振動子13を形成する基板3と下地基板5とを共にS
i単結晶基板により形成した従来のSi振動子と異な
り、基板3と下地基板5との間の寄生容量を最小限に抑
えることが可能となり、素子特性を向上させることがで
きる。
【0019】さらに、このガラス基板6とp型Si層2
と陽極接合により接合し、振動子13と下地基板5とを陽
極接合で接合しているために、振動子13と下地基板5と
の密着性を向上させることが可能となり、振動子13の下
地基板5からの剥離を抑制することができる。
【0020】なお、本発明は上記実施形態例に限定され
ることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、
上記実施形態例では、p型Si層2をエピタキシャル成
長法を用いて堆積形成したが、p型Si層2の形成方法
は特に限定されるものではなく、適宜設定されるもので
あり、例えば拡散法やイオン注入法、ボロンドープポリ
SiのCVD(化学蒸着)法による堆積形成によって作
製することもできる。
【0021】また、上記実施形態例では、n型Si基板
1を振動子形状に加工する際に、フォトレジスト7をエ
ッチングマスクとしてRIEによって加工しているが、
真空蒸着法やスパッタ法で形成したメタルマスクや熱酸
化膜をマスクとして、RIE加工することもできる。
【0022】さらに、上記実施形態例では、n型Si基
板1をリンドープn型Si基板とし、p型Si層2をボ
ロンドープp型Si層としたが、n型Si基板1やp型
Si層2の粗成は特に限定されるものではなく、適宜設
定されるものである。
【0023】さらに、上記実施形態例では、下地基板5
を形成するガラス基板6をパイレックスガラスとした
が、ガラス基板はパイレックスガラス以外の基板として
もよい。また、下地基板5はガラス基板以外の基板とし
てもよい。なお、下地基板5をガラス基板6等の絶縁体
の基板により形成すると、振動子13との寄生容量を小さ
くすることができるために、下地基板はガラス基板6等
の絶縁体によって形成することが望ましい。
【0024】さらに、上記実施形態例では、p型Si層
2のエッチング除去を、図3に示したような装置を用い
て行ったが、エッチング除去に用いられる装置は必ずし
も図3に示した装置とするとは限らず、エッチング除去
は適宜の装置を用いて行われるものである。
【0025】さらに、本発明のSi振動子の製造方法に
よって製造されるSi振動子の振動子形状は特に限定さ
れるものではなく、図2に示したような形状でもよく、
それ以外の形状としてもよい。
【0026】
【発明の効果】本発明によれば、Si振動子を形成する
n型Si基板の片面にp型Si層を形成し、このp型1
Si層に下地基板を接合し、n型Si基板の振動子形状
の振動部分領域のp型Si層をエッチング除去してSi
振動子を製造するものであるから、p型Si層を所望の
厚みに形成し、振動子形状の振動部分領域のp型Si層
をエッチング除去して振動部分と下地基板との間隔を所
望の間隔にすることができる。そのため、p型Si層の
厚みを適切な厚みにすることにより、振動子の振動部分
と下地基板との間のスティッキングを抑制することが可
能となり、製造上の歩留りを向上させることができる。
【0027】また、前記下地基板をガラス基板としてp
型Si層とガラス基板を陽極接合によって接合した本発
明によれば、下地基板を絶縁体であるガラス基板とする
ことにより、n型Si基板の振動子と下地基板との寄生
容量を最小限に抑えることが可能となり、素子特性を向
上させることができるし、p型Si層とガラス基板を陽
極接合によって接合することにより、その密着性を向上
させ、振動子と下地基板との密着性を向上させることが
できるために、振動子の下地基板からの剥離を抑えるこ
ともできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るSi振動子の製造方法の一実施形
態例を示す説明図である。
【図2】Si振動子の一例を示す説明図である。
【図3】上記実施形態例におけるp型Si層のエッチン
グ除去装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 n型Si基板 2 p型Si層 3 基板 4 接合層 5 下地基板 6 ガラス基板 11 振動部分 13 振動子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 n型Si基板の片面にp型Si層を形成
    し、然る後に該p型Si層に下地基板を接合し、然る後
    に前記n型Si基板を振動子形状に加工した後、該振動
    子形状の振動部分領域のp型Si層をエッチング除去す
    ることを特徴とするSi振動子の製造方法。
  2. 【請求項2】 下地基板をガラス基板としてp型Si層
    とガラス基板を陽極接合によって接合したことを特徴と
    する請求項1記載のSi振動子の製造方法。
JP8175751A 1996-06-14 1996-06-14 Si振動子の製造方法 Pending JPH101400A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000205862A (ja) * 1999-01-15 2000-07-28 Samsung Electro Mech Co Ltd マイクロ慣性センサ―の製造方法及びマイクロ慣性センサ―
JP2004333502A (ja) * 1999-04-19 2004-11-25 Murata Mfg Co Ltd 外力検知センサの製造方法
US7049165B2 (en) 1999-04-19 2006-05-23 Murata Manufacturing Co., Ltd. Method of manufacturing an external force detection sensor

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