JPH10173204A

JPH10173204A - 半導体センサの製造方法

Info

Publication number: JPH10173204A
Application number: JP33226196A
Authority: JP
Inventors: Shinya Yamazaki; 信也山崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1996-12-12
Filing date: 1996-12-12
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】薄膜梁構造を有する半導体センサの感度のばら
つきを低減すること。【解決手段】シリコン基板１２上に絶縁膜１６、パッシ
ベーション膜１７及び下部電極１３を順に形成する。次
に、下部電極１３上に不純物であるリンを含む第１のＰ
ＳＧ（Phosphosilicate-glass）膜２１を成膜し、同Ｐ
ＳＧ膜２１に対して９００℃の温度で１時間にわたって
熱処理を行う。そして、熱処理されたＰＳＧ膜２１上に
非晶質シリコン膜２２及び第２のＰＳＧ膜２３を順に成
膜する。各膜２１，２２，２３に対して熱処理を行うこ
とにより、非晶質シリコン膜２２にリンを拡散せしめ、
同膜２２を多結晶化する。その後、第１及び第２のＰＳ
Ｇ膜２１，２３をエッチングにて除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば加速度セン
サ等、薄膜梁構造を有するとともに、同梁構造を実現す
るための犠牲層が形成される半導体センサの製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、こうした半導体センサの製造
方法は種々提案されており、特に加速度センサに代表さ
れる半導体力学量センサの製造方法としては、例えば特
開平７−２３１１０３号公報等に記載されたものが知ら
れている。

【０００３】図１１及び図１２に、一般的な加速度セン
サの断面構造を示す。なお、図１２は図１１の１２−１
２線に沿った断面図である。図１１及び図１２に示すよ
うに、このセンサ４１は基本的に、Ｐ型シリコン基板４
２、同基板４２上に形成される固定電極４３，４４、絶
縁膜（犠牲層）４５、固定電極４３，４４と対向する可
動電極４６、同可動電極４６の両端を絶縁する絶縁層４
７、及び同可動電極４６と電気的に接続される配線４８
から構成されている。可動電極４６は梁構造をなし、両
端が絶縁層４７により固定されている。可動電極４６と
固定電極４３，４４との間には所定のクリアランスが形
成されている。

【０００４】上記構成を有するセンサ４１は概ね以下の
工程を経て製造される。まず、基板４２の全面にわたっ
て絶縁膜４５を形成する。その後、基板４２を所定の温
度に保ちつつ、絶縁膜４５上に多結晶シリコンを成膜す
る。次に、不活性ガス雰囲気中において、所定の温度の
もとに数時間、基板４２に対してアニール処理を行う。
そしてその後、多結晶シリコンをエッチングすることに
より可動電極４６を形成する。更に、基板４２にイオン
注入等によって不純物を拡散させ、固定電極４４，４５
を形成する。そして、可動電極４６下方の絶縁層４７を
エッチング除去して、同可動電極４６に梁構造をもたせ
る。

【０００５】上記のように構成された加速度センサ４１
においては、可動電極４６と固定電極４３，４４との間
に電圧が印可されることにより、図１２に示すように固
定電極４３，４４間に反転層４９が形成され、同固定電
極４３，４４間に電流が流れる。ここで、加速度センサ
４１が加速度を受け可動電極４６が撓むことにより、同
可動電極４６と固定電極４３，４４との間の距離が変化
する。従って、可動電極４６と固定電極４３，４４との
間の電界強度が変化し、反転層４９のキャリア濃度が変
化し、電流の値が変化する。この電流の変化に基づき、
加速度が検出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、こうした半
導体センサは通常、その生産ラインを通じて大量生産さ
れるため、上記加速度センサ４１にあっても、それら製
造されるセンサがそれぞれ所定の感度条件を満たしてい
ることが望まれる。この感度は種々の要因、例えば可動
電極４６の幅、長さ及び厚さ、可動電極４６と固定電極
４３，４４との距離、可動電極４６の形成に用いられる
多結晶シリコン膜のヤング率や残留応力の値等に基づき
決定される。そしてこれら要因のうち、特に多結晶シリ
コン膜の残留応力の値は感度に大きく影響を与えるた
め、製造に際してもこの値が所定の範囲内に収まるよう
に制御されることが望まれる。

【０００７】ところが、上述した従来の製造プロセスに
基づき製造される加速度センサ４１にあっては、多結晶
シリコンの応力値ばらつきがウェハ面内でも±１０％程
あり、これが同センサ４１としての加速度検知感度のば
らつきに大きく影響してくることが懸念される。一般
に、可動電極４６として使用される多結晶シリコンには
これに導電性を付与するために不純物が拡散される。そ
してこの場合、この拡散される不純物の濃度のばらつき
が上記応力値のばらつきを招いているものと考えられ
る。何れにしろこのように、可動電極４６を構成する多
結晶シリコン膜に応力のばらつきが存在すると、そのば
らつきに応じて各センサの感度も大きくばらついてしま
うこととなる。

【０００８】本発明は前述した実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、薄膜梁構造を有する製造される
半導体センサの上記応力値はらつきに起因する感度ばら
つきを低減することの可能な半導体センサの製造方法を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、薄膜梁構造を有する半
導体センサを製造する方法であって、基板上に犠牲層を
形成する工程と、犠牲層に対して熱処理を行う工程と、
熱処理された犠牲層上にシリコン膜を堆積形成する工程
と、シリコン膜の形成後、犠牲層をエッチング除去する
工程とを備えることを趣旨とする。

【００１０】上記の製造方法によれば、犠牲層が熱処理
されることにより、その犠牲層に含まれる成分が均一化
され、その成分の濃度のばらつきが低減される。また、
熱処理により犠牲層の表面は滑らかになる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、シリコン膜が多
結晶シリコン膜又は非晶質シリコン膜であることを趣旨
とする。上記の製造方法によれば、多結晶シリコンはそ
の後、不純物を拡散することで電極として機能させるこ
とができる。また、非晶質シリコンはその後、不純物を
拡散して多結晶化させることにより、同様に電極として
機能させることができる。

【００１２】請求項３に記載の発明は、熱処理は８５０
〜１０００℃の温度で約１時間行われることを趣旨とす
る。上記の製造方法によれば、犠牲層に含まれる成分の
濃度のばらつきが効果的に低減されるとともに、犠牲層
の表面粗さも効果的に低減される。

【００１３】請求項４に記載の発明は、犠牲層は不純物
を含むことを趣旨とする。上記の製造方法によれば、加
熱により犠牲層内の不純物の濃度のばらつきが低減され
る。また、上記シリコン膜に拡散する不純物をこの犠牲
層から直接供給することができる。

【００１４】請求項５に記載の発明は、シリコン膜形成
後に、不純物をシリコン膜へ拡散する工程を備えること
を趣旨とする。上記の製造方法によれば、濃度ばらつき
の低減された犠牲層内の不純物がシリコン膜へ拡散され
るため、該不純物はシリコン膜に対して均一に拡散され
る。従って、シリコン膜内に生じる残留応力のばらつき
が確実に低減され、製造される半導体センサの感度のば
らつきも小さくなる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る半導体セン
サの製造方法を具体化した一実施形態について図面を参
照して説明する。

【００１６】図１は本発明の半導体センサの製造方法に
基づき製造された静電容量型の加速度センサを示す斜視
図であり、図２は図１の２−２線に沿った断面図であ
る。図１に示すように、この加速度センサ１１は基本的
に、シリコン基板１２と、同シリコン基板１２上に形成
される下部電極１３と、同下部電極１３と対向する上部
電極１４と、同上部電極１４を支持する支持枠１５とを
備えて構成される。

【００１７】シリコン基板１２全面にわたって酸化シリ
コン（ＳｉＯ₂）からなる絶縁膜１６が形成され、シリ
コン基板１２、下部電極１３及び支持枠１５が互いに絶
縁される。また、絶縁膜１６上面には窒化シリコン（Ｓ
ｉ₃ Ｎ₄）からなるパッシベーション膜１７が形成さ
れ、同パッシベーション膜１７によりシリコン基板１２
及び絶縁膜１６が保護される。

【００１８】上部電極１４及び下部電極１３は不純物が
拡散された多結晶シリコンからなる。上部電極１４及び
支持枠１５は梁１９を介して一体的に形成されている。
上部電極１４は方形をなす重り部１８と、長尺状の２本
の梁１９とからなり、上部電極１４は梁１９の固定端２
０において支持枠１５にて支持されている。梁１９は可
撓性を有し、上部電極１４は固定端２０を支点として上
下動可能となっている。上部電極１４と下部電極１３と
の間には所定のクリアランスが設けられている。上部電
極１４が図２に示す位置にあるとき、上部電極１４及び
下部電極１３の間には所定の静電容量が形成される。

【００１９】この加速度センサ１１では、後述する本実
施形態の製造方法により、上部電極１４に生じる残留応
力は図２の矢印Ａで示す圧縮応力であり、その反作用と
して支持枠１５には同様に矢印Ｂで示す引っ張り応力が
生じる。この引っ張り応力により加速度センサ１１は構
造的に安定している。こうした状態において、同加速度
センサ１１が図２における上下方向に加速度を受けるこ
とにより、２本の梁１９が撓み、その撓み量に応じて上
部電極１４は上下動する。このため、上部電極１４と下
部電極１３との間の距離が変化し、両電極１３，１４間
の静電容量が変化する。この静電容量の変化量に基づ
き、加速度が検出される。

【００２０】この加速度センサ１１の加速度検知感度Ｓ
は以下の式で表される。

【００２１】

【数１】

【００２２】この式において、Ｗは梁１９の幅、Ｔは上
部電極１４及び梁１９の厚さ、Ｌは梁１９の長さ、Ｅは
多結晶シリコン膜（上部電極１４）のヤング率、ｘ₀は
初期状態における電極１３，１４間の距離、ｍは重り部
１８の質量、ｇは重力加速度、Ｃ₀は初期状態における
電極１３，１４間の静電容量、σは多結晶シリコン膜
（上部電極１４）の残留応力を表す。

【００２３】図４は、上記応力σ以外のパラメータを一
定とした場合の同応力σと感度Ｓとの関係を示す。この
加速度センサ１１では、残留応力σの値は２０〜６０
（ＭＰａ）の範囲内に設定され、それに伴い加速度セン
サ１１の感度Ｓは０．１〜０．３（ｐＦ／Ｇ）の範囲内
に設定されている。これは、応力σの値が２０（ＭＰ
ａ）以下のような小さな範囲ではグラフの傾きが大きく
なり、応力σの僅かな変化に対して感度Ｓが大きく変わ
ってしまうためである。従って、ほぼ一定の感度Ｓを有
する加速度センサ１１を製造するためには、グラフの傾
きが比較的小さな範囲内で応力σの値が設定されること
が望ましい。ただし、同感度Ｓが小さ過ぎるとセンサと
しての機能は低くなってしまうため、少なくとも同感度
Ｓは０．１（ｐＦ／Ｇ）以上であることが要求される。
これらのことから、応力σの値は２０〜６０（ＭＰａ）
の範囲内で設定されることが、同加速度センサ１１とし
ての感知条件を均一化する上で重要になる。

【００２４】次に、図３に基づき加速度センサ１１の製
造方法をその製造プロセスに従って順に説明する。同加
速度センサ１１の製造に際してはまず、図３（ａ）に示
すように、シリコン基板１２の全面にわたって酸化シリ
コン膜及び窒化シリコン膜を順に成膜する。これらの膜
がそれぞれ上述した絶縁膜１６及びパッシベーション膜
１７となる。

【００２５】そして、図３（ｂ）に示すように、パッシ
ベーション膜１７上に多結晶シリコン膜を成膜し、同多
結晶シリコン膜をパターニングすることにより略正方形
状をなす下部電極１３を形成する。

【００２６】次に、図３（ｃ）に示すように、下部電極
１３を覆うように、第１のＰＳＧ（Phosphosilicate-gl
ass）膜２１を成膜する。この第１のＰＳＧ膜２１は不
純物としてリン（Ｐ）を含む。この第１のＰＳＧ膜２１
は、上記リンを後述する非晶質シリコン膜２２へ拡散さ
せるための不純物拡散層として機能するとともに、後に
電極１３，１４間にクリアランスを設けるために除去さ
れる犠牲層としても機能する。

【００２７】そして次に、第１のＰＳＧ膜２１に対して
熱処理を行う。この熱処理は９００℃の温度にて１時間
にわたって行われる。この熱処理により第１のＰＳＧ膜
２１に含まれるリンが同膜２１内において均一に分布
し、リンの濃度ばらつきが低減される。また、この熱処
理により、第１のＰＳＧ膜２１はその表面が平滑化され
るようにもなる。この熱処理の後は、第１のＰＳＧ膜２
１を図３（所定の形状にパターニングする。

【００２８】そして、図３（ｄ）に示すように、第１の
ＰＳＧ膜２１上に非晶質シリコン膜２２を成膜する。こ
の非晶質シリコン膜２２は後に上部電極１４及び支持枠
１５となる。

【００２９】次に、図３（ｅ）に示すように、非晶質シ
リコン膜２２を覆うように第２のＰＳＧ膜２３を成膜す
る。この第２のＰＳＧ膜２３も第１のＰＳＧ膜２１と同
様に不純物としてリンを含み、上記非晶質シリコン膜２
２へ不純物を拡散するための不純物拡散層として機能す
る。

【００３０】次に、第１及び第２のＰＳＧ膜２１，２３
により挟まれた非晶質シリコン膜２２を多結晶化するた
めに、上記積層された膜２１，２２，２３に対して熱処
理を行う。この熱処理は９５０℃の温度で１．５時間に
わたって行われる。この熱処理により、第１及び第２の
ＰＳＧ膜２１，２３に含まれるリンが非晶質シリコン膜
２２へ拡散し、非晶質シリコン膜２２が多結晶化され
る。なおこのとき、非晶質シリコン２２は第１及び第２
のＰＳＧ膜２１，２３により挟まれており、上面及び下
面からリンが拡散されるため、同非晶質シリコン膜２２
への不純物拡散を効率良く行うことができ、膜圧方向に
対して均質な膜を得ることができる。このように、不純
物が拡散されることにより多結晶化されたシリコン膜２
４には電極材料にふさわしい導電性が付与されるように
なる。また、第１のＰＳＧ膜２１におけるリン濃度が予
め均一化されているため、拡散されたリン濃度もばらつ
きが低減されている。従って、不純物濃度のばらつきに
起因する多結晶シリコン膜２４内の応力ばらつきは好適
に低減されることとなる。

【００３１】次に、図３（ｆ）に示すように、エッチン
グ等により第２のＰＳＧ膜２３を除去する。その後、多
結晶シリコン膜２４を所定の形状にパターニングするこ
とにより、上部電極１４が形成される。

【００３２】そして、図３（ｇ）に示すように第１のＰ
ＳＧ膜２１をフッ化水素（ＨＦ）でエッチング除去する
ことにより、両電極１３，１４間に所定のクリアランス
を形成する。両電極１３，１４間の距離は、第１のＰＳ
Ｇ膜２１の厚さと略同等である。従って、第１のＰＳＧ
膜２１の厚さを調整することにより、両電極１３，１４
間の距離を精度良く設定することができる。このよう
に、クリアランスを形成することにより、上部電極１４
は上下動可能となり、前述した態様での加速度の検出が
可能となる。

【００３３】以上のように下部電極１３を覆うように成
膜された第１のＰＳＧ膜２１に対し熱処理（９００℃、
１時間）を行って製造した加速度センサ１１と、同熱処
理を行わずに製造した加速度センサとについて特性比較
を試みた。以下に、その結果を示す。

【００３４】図５は、上記熱処理の有無に対応した多結
晶シリコン膜（上部電極１４）２４の応力値ばらつきを
示すグラフである。熱処理が行われない多結晶シリコン
膜は、その応力値が平均応力に対して±１０％の範囲で
ばらついている。これに対して、熱処理が行われた多結
晶シリコン膜２４の場合は、同ばらつきが±３．２％の
範囲と、大幅に低減されている。このことは、上記熱処
理を行って製造される加速度センサ１１の感度Ｓのばら
つきも低減されていることを意味する。また、熱処理を
行うことにより、応力の平均値はほぼ２５（ＭＰａ）ま
で増大している。この応力は圧縮応力であり、このよう
に多結晶シリコン膜からなる上部電極１４の圧縮応力が
増大することにより、その反作用として支持枠１５に生
じる引っ張り応力も増大する。この応力の増大は、上部
電極１４及び支持枠１５が構造的により安定した状態に
あることを意味する。

【００３５】なお、このように応力値のばらつきが低減
される要因としては前述のように、多結晶シリコン膜２
４内のリン濃度のばらつきが低減されていることが挙げ
られる。図６は第１のＰＳＧ膜に対する熱処理が行われ
ない場合の多結晶シリコンの膜厚方向へのリン濃度分布
を示し、図７は第１のＰＳＧ膜２１に対する上記熱処理
が行われた場合の多結晶シリコン膜２４の膜厚方向への
リン濃度分布を示している。図６及び図７において、そ
れらグラフ中の３本の線はウェハ中の面内分布（多結晶
シリコン膜２４の任意の３点）に対応している。また、
それらグラフにおいて、横軸は多結晶シリコン膜２４の
膜厚に対応し、それぞれ破線で示す縦線は多結晶シリコ
ン膜２４の上面を表し、また横軸の値がゼロ、即ち膜厚
ゼロの位置は多結晶シリコン膜２４の下面を表してい
る。

【００３６】図６に示すように、熱処理が行われていな
い多結晶シリコン膜では、３つの分布線がそれぞれ大き
く離れており、膜厚方向の同一深さにおけるリン濃度が
それぞれ大幅にばらついていることが分かる。同多結晶
シリコン膜の下面付近では特にそのばらつきが大きくな
っている。

【００３７】一方、図７に示すように、熱処理が行われ
た多結晶シリコン膜２４では、３つの分布線がそれぞれ
近接しており、膜厚方向の同一深さにおけるリン濃度の
ばらつきが低減されていることが分かる。特に、図６と
比較してシリコン膜２４の下面付近のばらつきが大幅に
改善されている。これは前述したように、非晶質シリコ
ン膜２２の下方から拡散されるリン濃度が予め均一化さ
れているためであると考えられる。

【００３８】また、通常、上記ＰＳＧ膜はステップカバ
レッジが悪いため、これにそのまま多結晶シリコン膜を
形成すると、図８（ａ）に示すように、その段差部で極
端な薄膜化が生じ、ひいては同部分への応力集中に起因
する構造破壊を起こすことがある。ところが、同ＰＳＧ
膜に上記熱処理を行うことにより、その段差部の形状
は、図８（ｂ）に示すようになだらかになるため、これ
に上記多結晶シリコン膜２４を形成したとしても、構造
破壊に至る可能性は極めて低くなる。

【００３９】更に、図９に示すように、上記第１のＰＳ
Ｇ膜２１に対して熱処理を行うことにより、多結晶シリ
コン膜２４の成膜が極めて安定して行われることともな
る。即ち、ＰＳＧ膜膜の形成後は、その表面に図９
（ａ）に示すような凹凸が多数生じるようになる。従っ
て、このＰＳＧ膜上にそのまま多結晶シリコン膜が形成
される場合には、同膜もその下地の影響を受け、やはり
同図９（ａ）に示すような凹凸がその表面に生じるよう
になる。そして、上部電極１４となるこのような多結晶
シリコン膜２４の凹凸は、上下電極間距離のばらつきを
招くこととなり、特に静電容量型センサにあっては、こ
の上下電極間距離のばらつきが直接その検知感度の精度
に影響を及ぼすようになる。

【００４０】これに対して、熱処理が行われる場合に
は、第１のＰＳＧ膜２１の表面が平滑化され、その後に
多結晶シリコン膜２４が形成される。従って、図９
（ｂ）に示すように、第１のＰＳＧ膜２１及び多結晶シ
リコン膜２４の境界面が滑らかに形成される。このた
め、第１のＰＳＧ膜２１が除去された後には、多結晶シ
リコン膜２４の下面が滑らかになり、多結晶シリコン膜
２４の表面粗さが低減される。この結果、同シリコン膜
２４が上部電極１４となることにより、上部電極１４及
び下部電極１３間の距離が均一化されることとなる。

【００４１】なお、図１０は、上記熱処理温度と多結晶
シリコン膜２４及び第１のＰＳＧ膜２１の表面粗さとの
関係を示すグラフである。図１０から明らかなように、
第１のＰＳＧ膜２１に対して熱処理が行われなかった場
合、ないしは熱処理が行われてもその温度が８００℃程
度であった場合には、それら膜の表面にはかなりの凹凸
が生じている。また、熱処理温度が８００℃から９００
℃付近になると両膜２１，２４の表面粗さは急激に低下
し、９００℃以上では表面粗さはほぼ一定となってい
る。熱処理温度が８５０℃以上であれば表面粗さは充分
に低減されている。また、熱処理温度が高い程、表面粗
さは低減されるが、基板に搭載される他の素子に対する
影響を考慮すれば、熱処理温度の上限値は１０００℃付
近に設定されることが好ましい。なお、表面粗さの低減
と同様に、前述のリン濃度のばらつきもこのような温度
特性に従って低減されることが実験により確認されてい
る。

【００４２】従って、上記実施形態のように、第１のＰ
ＳＧ膜２１に対する熱処理を９００℃の温度で１時間行
うことが、リン濃度のばらつきを低減し、且つその表面
粗さを低減する上で最適であるが、必要充分な条件とし
ては８５０〜１０００℃の範囲で１時間の熱処理を行う
こととしても上記リン濃度のばらつき、並びに表面粗さ
の低減を図ることができ、ひいては加速度センサとして
の感度のばらつきを低減することが分かる。

【００４３】以上詳述したように、本実施形態に係る半
導体センサの製造方法によれば、以下に示す効果が得ら
れるようになる。（ａ）第１のＰＳＧ膜２１の熱処理によって、これに含
まれるリン濃度を予め均一化し、均一化されたリンを非
晶質シリコン膜２２へ拡散させて同膜２２を多結晶化し
ている。このため、多結晶シリコン膜２４内のリン濃度
が均一化され、同シリコン膜２４の応力のばらつきが低
減される。このため、加速度センサ１１の加速度検知感
度のばらつきを低減することができる。

【００４４】（ｂ）上記熱処理により、多結晶シリコン
膜２４の厚さは均一に、かつその形状がなだらかに形成
されるため、同シリコン膜２４の段差部における強度が
向上し、同段差部における段切れ等を抑制することがで
きる。このため、加速度センサ１１の耐久性を向上させ
ることができる。

【００４５】（ｃ）多結晶シリコン膜（上部電極１４）
２４の下面の表面粗さが低減されるため、上部電極１４
と下部電極１３との間の距離が両電極１３，１４の全面
にわたって均一となる。このため、上部電極１４の上下
動に応じた両電極１３，１４間の静電容量を精度良く検
出することができる。

【００４６】尚、上記実施形態を次のような別の実施形
態に変更することができる。以下の別の実施形態におい
ても上記実施形態と同様の作用及び効果を得ることがで
きる。

【００４７】（１）上記実施形態では、非晶質シリコン
膜２２に対してリンを拡散させるためにその犠牲層とし
て第１及び第２のＰＳＧ膜２１，２３を使用した。しか
し同犠牲層は、加熱処理により不純物を非晶質シリコン
膜２２へ拡散させることのできる材料であればよく、他
に例えば、ボロン及びリンを不純物として含むＢＰＳＧ
膜、リン及び砒素を不純物として含むＰＡｓＳＧ膜、ボ
ロンを不純物として含むＢＳＧ膜等々も同犠牲層として
使用することもできる。

【００４８】（２）上記実施形態では、非晶質シリコン
膜２２を多結晶化するために同シリコン膜２２の上面及
び下面からリンを拡散させた。これに対して、第１のＰ
ＳＧ膜２１のみから拡散されるリンによって充分に非晶
質シリコン膜２２が多結晶化される場合には、第２のＰ
ＳＧ膜２３を成膜する必要はなく、同第２のＰＳＧ膜２
３を成膜する工程を省略することが可能である。これに
より、加速度センサ１１を製造するための工程を簡略化
することができる。

【００４９】（３）上記実施形態では、上部電極１４及
び支持枠１５を形成するために、非晶質シリコン膜２２
を第１のＰＳＧ膜２１上に成膜したが、非晶質シリコン
膜２２に代えて多結晶シリコン膜を成膜してもよい。

【００５０】尚、この明細書で発明の構成に係る手段等
を以下のように定義する。（ａ）前記犠牲層とは、加速度センサの製造工程におい
て、シリコン膜に対して選択的に除去可能な種々の材料
からなる層を含む。

【００５１】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、犠牲層
が熱処理されることにより、その犠牲層に含まれる成分
が均一化され、その成分の濃度のばらつきが低減される
ため、加速度センサの感度ばらつきを低減することがで
きる。また、熱処理により犠牲層の表面は滑らかになる
ため、半導体センサの加速度検知精度を向上させること
ができる。

【００５２】請求項２に記載の発明によれば、多結晶シ
リコンはその後、不純物を拡散することで電極として機
能させることができる。また、非晶質シリコンはその
後、不純物を拡散して多結晶化させることにより、同様
に電極として機能させることができる。

【００５３】請求項３に記載の発明によれば、半導体セ
ンサの感度ばらつきを効果的に低減することができると
ともに、同半導体センサの加速度検知精度を更に向上す
ることができる。

【００５４】請求項４に記載の発明によれば、シリコン
膜に拡散する不純物をこの犠牲層から直接供給すること
ができる。請求項５に記載の発明によれば、濃度ばらつ
きの低減された犠牲層内の不純物がシリコン膜へ拡散さ
れるため、該不純物はシリコン膜に対して均一に拡散さ
れる。従って、シリコン膜内に生じる残留応力のばらつ
きが確実に低減され、製造される半導体センサの感度ば
らつきを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】加速度センサの構成を示す斜視図。

【図２】図１の２−２線に沿った断面図。

【図３】加速度センサの製造工程を示す断面図。

【図４】同加速度センサにおける多結晶シリコンの応力
と加速度検知感度との関係を示すグラフ。

【図５】熱処理の有無による応力値ばらつきの違いを示
すグラフ。

【図６】熱処理を行わない場合の多結晶シリコン膜厚方
向へのリン濃度分布を示すグラフ。

【図７】熱処理を行った場合の多結晶シリコン膜厚方向
へのリン濃度分布を示すグラフ。

【図８】熱処理の有無による加速度センサの断面形状の
違いを示す図。

【図９】熱処理の有無による膜の表面状態の違いを示す
断面図。

【図１０】熱処理温度と膜の表面粗さとの関係を示すグ
ラフ。

【図１１】従来の加速度センサの構成例を示す断面図。

【図１２】図１１の１２−１２線に沿った断面図。

【符号の説明】

１１…加速度センサ、１２…シリコン基板、１３…下部
電極、１４…上部電極、１５…支持枠、２１，２３…Ｐ
ＳＧ膜、２２…非晶質シリコン膜、２４…多結晶シリコ
ン膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄膜梁構造を有する半導体センサを製造
する方法であって、基板上に犠牲層を形成する工程と、前記犠牲層に対して熱処理を行う工程と、前記熱処理された犠牲層上にシリコン膜を堆積形成する
工程と、前記シリコン膜の形成後、前記犠牲層をエッチング除去
する工程とを備えることを特徴とする半導体センサの製
造方法。
【請求項２】前記シリコン膜が多結晶シリコン膜又は
非晶質シリコン膜であることを特徴とする請求項１に記
載の半導体センサの製造方法。
【請求項３】前記熱処理は８５０〜１０００℃の温度
で約１時間行われることを特徴とする請求項１又は２に
記載の半導体センサの製造方法。
【請求項４】前記犠牲層は不純物を含むことを特徴と
する請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体センサの
製造方法。
【請求項５】前記シリコン膜形成後に、前記不純物を
前記シリコン膜へ拡散する工程を備えることを特徴とす
る請求項４に記載の半導体センサの製造方法。