JPH11186565A - 半導体加速度センサの製造方法 - Google Patents
半導体加速度センサの製造方法Info
- Publication number
- JPH11186565A JPH11186565A JP35696297A JP35696297A JPH11186565A JP H11186565 A JPH11186565 A JP H11186565A JP 35696297 A JP35696297 A JP 35696297A JP 35696297 A JP35696297 A JP 35696297A JP H11186565 A JPH11186565 A JP H11186565A
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- Japan
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- hinge
- thickness
- etching
- silicon substrate
- acceleration sensor
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ヒンジ厚のバラツキを低減し、よって検出感
度のバラツキを低減できるようにする。 【解決手段】 フレーム１１と重り１２とヒンジ１３と
が一体のシリコン基板２１よりなる半導体加速度センサ
において、シリコン基板２１をエッチングしてヒンジ部
２３を形成した後、そのヒンジ部２３に熱酸化により所
定厚の酸化膜２４ａ，２４ｂを形成し、その形成した酸
化膜２４ａ，２４ｂをエッチング除去することによって
ヒンジ１３を形成する。熱酸化による酸化膜厚の再現性
は極めて良好であり、よってヒンジ１３の厚さＴ1 を正
確に目標とする値に合わせることができる。
度のバラツキを低減できるようにする。 【解決手段】 フレーム１１と重り１２とヒンジ１３と
が一体のシリコン基板２１よりなる半導体加速度センサ
において、シリコン基板２１をエッチングしてヒンジ部
２３を形成した後、そのヒンジ部２３に熱酸化により所
定厚の酸化膜２４ａ，２４ｂを形成し、その形成した酸
化膜２４ａ，２４ｂをエッチング除去することによって
ヒンジ１３を形成する。熱酸化による酸化膜厚の再現性
は極めて良好であり、よってヒンジ１３の厚さＴ1 を正
確に目標とする値に合わせることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はシリコン基板を用
いた半導体加速度センサの製造方法に関し、特に検出感
度のバラツキを低減できる製造方法に関する。
いた半導体加速度センサの製造方法に関し、特に検出感
度のバラツキを低減できる製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の半導体加速度センサの構成の一
例を図２に示す。方形枠状のフレーム１１の枠内に重り
１２が位置され、この重り１２はヒンジ１３を介してフ
レーム１１に連結支持されている。ヒンジ１３はこの例
では方形をなす重り１２の一辺に２つ設けられており、
所要の弾性変形が可能なように、その厚さは例えば１０
μｍ程度と、極めて薄くされている。
例を図２に示す。方形枠状のフレーム１１の枠内に重り
１２が位置され、この重り１２はヒンジ１３を介してフ
レーム１１に連結支持されている。ヒンジ１３はこの例
では方形をなす重り１２の一辺に２つ設けられており、
所要の弾性変形が可能なように、その厚さは例えば１０
μｍ程度と、極めて薄くされている。
【０００３】フレーム１１、重り１２及び一対のヒンジ
１３はシリコン基板をアルカリ溶液により化学的にエッ
チングすることによって形成され、即ち一体のシリコン
基板によって構成されている。各ヒンジ１３上には検出
素子として、この例ではピエゾ抵抗素子１４がそれぞれ
形成されている。なお、図には示していないが、各ピエ
ゾ抵抗素子１４には所要の配線が施されている。
１３はシリコン基板をアルカリ溶液により化学的にエッ
チングすることによって形成され、即ち一体のシリコン
基板によって構成されている。各ヒンジ１３上には検出
素子として、この例ではピエゾ抵抗素子１４がそれぞれ
形成されている。なお、図には示していないが、各ピエ
ゾ抵抗素子１４には所要の配線が施されている。
【０００４】上記のような構成を有する半導体加速度セ
ンサ１５においては、例えば図２Ｂ中に矢印で示した方
向に加速度が入力されると、その入力加速度に応じて重
り１２が変位し、その変位に伴いヒンジ１３が変形して
ピエゾ抵抗素子１４に応力が加わる。従って、入力加速
度に応じてピエゾ抵抗素子１４の抵抗値は変化し、この
抵抗値の変化を検出することにより、入力加速度を検出
することができるものとなっている。
ンサ１５においては、例えば図２Ｂ中に矢印で示した方
向に加速度が入力されると、その入力加速度に応じて重
り１２が変位し、その変位に伴いヒンジ１３が変形して
ピエゾ抵抗素子１４に応力が加わる。従って、入力加速
度に応じてピエゾ抵抗素子１４の抵抗値は変化し、この
抵抗値の変化を検出することにより、入力加速度を検出
することができるものとなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したような検出構
造を有する半導体加速度センサ１５においては、その検
出感度はヒンジ１３の厚さ（形状寸法）によって大きく
左右される。従って、バラツキの少ない、良好かつ安定
した検出感度を得るためには、加速度センサ１５の製造
において、ヒンジ１３を精度良く形成する必要がある。
造を有する半導体加速度センサ１５においては、その検
出感度はヒンジ１３の厚さ（形状寸法）によって大きく
左右される。従って、バラツキの少ない、良好かつ安定
した検出感度を得るためには、加速度センサ１５の製造
において、ヒンジ１３を精度良く形成する必要がある。
【０００６】しかるに、化学的エッチングを使用した従
来のヒンジ形成方法では、エッチング時間を制御するこ
とによってヒンジの厚さ制御が行われているものの、一
般に化学的エッチングではそのエッチング速度は液の温
度、濃度、攪拌状態等の条件によって必ずしも再現性に
優れているとはいえず、よってヒンジの厚さには例えば
ウェハ間で±２〜３μｍ程度のバラツキが生じ、検出感
度の大きなバラツキ要因となっていた。なお、加速度セ
ンサ１５は例えば１ウェハ当り、４００個程度形成され
る。
来のヒンジ形成方法では、エッチング時間を制御するこ
とによってヒンジの厚さ制御が行われているものの、一
般に化学的エッチングではそのエッチング速度は液の温
度、濃度、攪拌状態等の条件によって必ずしも再現性に
優れているとはいえず、よってヒンジの厚さには例えば
ウェハ間で±２〜３μｍ程度のバラツキが生じ、検出感
度の大きなバラツキ要因となっていた。なお、加速度セ
ンサ１５は例えば１ウェハ当り、４００個程度形成され
る。
【０００７】一方、従来における他の製造方法として、
シリコン基板にエピタキシャル基板を用い、電気化学的
エッチングによりエピタキシャル層だけを残すことによ
ってヒンジを形成し、ヒンジの厚さ精度を向上させると
いった方法も採用されており、この方法によれば上述し
た化学的エッチングによる方法に比べ、ヒンジの厚さ精
度は向上するものの、依然としてウェハ間で±１μｍ程
度のバラツキが存在するものとなっていた。
シリコン基板にエピタキシャル基板を用い、電気化学的
エッチングによりエピタキシャル層だけを残すことによ
ってヒンジを形成し、ヒンジの厚さ精度を向上させると
いった方法も採用されており、この方法によれば上述し
た化学的エッチングによる方法に比べ、ヒンジの厚さ精
度は向上するものの、依然としてウェハ間で±１μｍ程
度のバラツキが存在するものとなっていた。
【０００８】なお、例えば上述した化学的エッチング方
法でヒンジの厚さを正確に目標とする値に合わせるべ
く、最終的な厚さ調整を行おうとした場合、頻繁に厚さ
測定を繰り返しながら、エッチングを進めなくてはなら
ず、極めて工程が煩雑となり、手間がかかるものとな
る。この発明の目的は上述した問題点に鑑み、ヒンジ厚
のバラツキを低減でき、よって検出感度のバラツキを低
減できるようにした半導体加速度センサの良好な製造方
法を提供することにある。
法でヒンジの厚さを正確に目標とする値に合わせるべ
く、最終的な厚さ調整を行おうとした場合、頻繁に厚さ
測定を繰り返しながら、エッチングを進めなくてはなら
ず、極めて工程が煩雑となり、手間がかかるものとな
る。この発明の目的は上述した問題点に鑑み、ヒンジ厚
のバラツキを低減でき、よって検出感度のバラツキを低
減できるようにした半導体加速度センサの良好な製造方
法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、シリ
コン基板より一体に形成されたフレームと、そのフレー
ム内に位置する重りと、それら重りとフレームとを連結
するヒンジとを有し、加速度入力により重りが変位する
構造とされた半導体加速度センサの製造方法において、
シリコン基板をエッチングしてヒンジ部を形成した後、
そのヒンジ部に熱酸化により所定厚の酸化膜を形成し、
その形成した酸化膜をエッチング除去することによって
上記ヒンジが形成される。
コン基板より一体に形成されたフレームと、そのフレー
ム内に位置する重りと、それら重りとフレームとを連結
するヒンジとを有し、加速度入力により重りが変位する
構造とされた半導体加速度センサの製造方法において、
シリコン基板をエッチングしてヒンジ部を形成した後、
そのヒンジ部に熱酸化により所定厚の酸化膜を形成し、
その形成した酸化膜をエッチング除去することによって
上記ヒンジが形成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照して実施例により説明する。図１はこの発明の一実施
例を工程順に示したものである。以下、各工程Ａ〜Ｇに
ついて説明する。まず、シリコン基板２１を熱酸化し、
その両面に酸化膜２２ａ，２２ｂを形成する（Ａ）。一
方の酸化膜２２ｂをパターニングし（Ｂ）、酸化膜２２
ａ，２２ｂをマスクとしてシリコン基板２１をエッチン
グする（Ｃ）。エッチングは従来と同様に、アルカリ溶
液による化学的エッチングにより行われ、このエッチン
グによって図に示したようにヒンジ部２３が形成され
る。このヒンジ部２３におけるシリコン基板２１の厚さ
Ｔ0 は、最終的なヒンジ１３の厚さＴ1 （図１Ｇ参照）
より大とされる。
照して実施例により説明する。図１はこの発明の一実施
例を工程順に示したものである。以下、各工程Ａ〜Ｇに
ついて説明する。まず、シリコン基板２１を熱酸化し、
その両面に酸化膜２２ａ，２２ｂを形成する（Ａ）。一
方の酸化膜２２ｂをパターニングし（Ｂ）、酸化膜２２
ａ，２２ｂをマスクとしてシリコン基板２１をエッチン
グする（Ｃ）。エッチングは従来と同様に、アルカリ溶
液による化学的エッチングにより行われ、このエッチン
グによって図に示したようにヒンジ部２３が形成され
る。このヒンジ部２３におけるシリコン基板２１の厚さ
Ｔ0 は、最終的なヒンジ１３の厚さＴ1 （図１Ｇ参照）
より大とされる。
【００１１】次に、酸化膜２２ａ，２２ｂをエッチング
除去し（Ｄ）、ヒンジ部２３の厚さＴ0 を光学的方法等
により正確に測定する。そして、最終的なヒンジ１３の
厚さＴ1 との差ΔＴを算出する。 ΔＴ＝Ｔ0 −Ｔ1 次に、シリコン基板２１を熱酸化し、その両面に酸化膜
２４ａ，２４ｂを形成する（Ｅ）。酸化膜２４ａ，２４
ｂの合計厚さｔは下式によって求められる値とされる。
除去し（Ｄ）、ヒンジ部２３の厚さＴ0 を光学的方法等
により正確に測定する。そして、最終的なヒンジ１３の
厚さＴ1 との差ΔＴを算出する。 ΔＴ＝Ｔ0 −Ｔ1 次に、シリコン基板２１を熱酸化し、その両面に酸化膜
２４ａ，２４ｂを形成する（Ｅ）。酸化膜２４ａ，２４
ｂの合計厚さｔは下式によって求められる値とされる。
【００１２】ｔ＝ΔＴ×Ｋ （Ｋは係数） 係数Ｋはシリコンを酸化したときの体積膨脹によって決
まるもので、一般に１．６程度とされる。つまり、酸化
膜２４ａ，２４ｂの合計厚さｔは厚さΔＴのシリコンが
酸化された時の値とされ、この酸化によってヒンジ部２
３のシリコンの厚さはΔＴだけ薄くなる。
まるもので、一般に１．６程度とされる。つまり、酸化
膜２４ａ，２４ｂの合計厚さｔは厚さΔＴのシリコンが
酸化された時の値とされ、この酸化によってヒンジ部２
３のシリコンの厚さはΔＴだけ薄くなる。
【００１３】次に、形成した酸化膜２４ａ，２４ｂをエ
ッチング除去する（Ｆ）。これによって、ヒンジ部２３
の厚さはＴ1 となり、ヒンジ部２３の不要部分を除去す
ることによって、所定の厚さＴ1 を有するヒンジ１３が
完成する（Ｇ）。なお、図中、１１はフレーム、１２は
重りであり、これらフレーム１１、重り１２及びヒンジ
１３は図２に示した半導体加速度センサ１５と同様の平
面形状を有するものとされる。
ッチング除去する（Ｆ）。これによって、ヒンジ部２３
の厚さはＴ1 となり、ヒンジ部２３の不要部分を除去す
ることによって、所定の厚さＴ1 を有するヒンジ１３が
完成する（Ｇ）。なお、図中、１１はフレーム、１２は
重りであり、これらフレーム１１、重り１２及びヒンジ
１３は図２に示した半導体加速度センサ１５と同様の平
面形状を有するものとされる。
【００１４】このように、この例では従来と同様に、化
学的エッチングにより形成したヒンジ部２３に対し、所
定厚の酸化膜を形成して除去することにより、ヒンジ１
３を形成するものとなっており、熱酸化による酸化膜厚
の再現性は一般に良好であって数パーセント以内の誤差
範囲で所定の厚さに制御することが可能であるため、ヒ
ンジ１３の厚さＴ1 を極めて正確に目標とする値に合わ
せることができる。
学的エッチングにより形成したヒンジ部２３に対し、所
定厚の酸化膜を形成して除去することにより、ヒンジ１
３を形成するものとなっており、熱酸化による酸化膜厚
の再現性は一般に良好であって数パーセント以内の誤差
範囲で所定の厚さに制御することが可能であるため、ヒ
ンジ１３の厚さＴ1 を極めて正確に目標とする値に合わ
せることができる。
【００１５】上記工程における数値の一例を示せば、Ｔ
0 ＝１２μｍ、Ｔ1 ＝１０μｍとされ、この時、ヒンジ
厚Ｔ1 のウェハ間バラツキは±０．２〜０．３μｍ程度
となり、従来の化学的エッチング方法の十分の一程度に
低減される。なお、上記製造方法はシリコン基板にエピ
タキシャル基板を用いる場合にも同様に用いることがで
きる。
0 ＝１２μｍ、Ｔ1 ＝１０μｍとされ、この時、ヒンジ
厚Ｔ1 のウェハ間バラツキは±０．２〜０．３μｍ程度
となり、従来の化学的エッチング方法の十分の一程度に
低減される。なお、上記製造方法はシリコン基板にエピ
タキシャル基板を用いる場合にも同様に用いることがで
きる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
ヒンジ厚のバラツキを大幅に低減することができ、よっ
て検出感度のバラツキの少ない半導体加速度センサを得
ることができ、結果として測定精度の向上を図ることが
可能となる。
ヒンジ厚のバラツキを大幅に低減することができ、よっ
て検出感度のバラツキの少ない半導体加速度センサを得
ることができ、結果として測定精度の向上を図ることが
可能となる。
【図１】この発明の実施例を説明するための図。
【図２】半導体加速度センサの構成の一例を示す図、Ａ
は平面図、Ｂはその断面図。
は平面図、Ｂはその断面図。
Claims (1)
- 【請求項１】 シリコン基板より一体に形成されたフレ
ームと、そのフレーム内に位置する重りと、それら重り
とフレームとを連結するヒンジとを有し、加速度入力に
より上記重りが変位する構造とされた半導体加速度セン
サの製造方法であって、 上記シリコン基板をエッチングしてヒンジ部を形成した
後、そのヒンジ部に熱酸化により所定厚の酸化膜を形成
し、 その形成した酸化膜をエッチング除去することによって
上記ヒンジ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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35696297A JPH11186565A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 半導体加速度センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35696297A JPH11186565A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 半導体加速度センサの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11186565A true JPH11186565A (ja) | 1999-07-09 |
Family
ID=18451661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35696297A Pending JPH11186565A (ja) | 1997-12-25 | 1997-12-25 | 半導体加速度センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11186565A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1270504A1 (de) * | 2001-06-22 | 2003-01-02 | Nanoworld AG | Halbleiterbauelemente in einem Waferverbund |
-
1997
- 1997-12-25 JP JP35696297A patent/JPH11186565A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1270504A1 (de) * | 2001-06-22 | 2003-01-02 | Nanoworld AG | Halbleiterbauelemente in einem Waferverbund |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041029 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20051014 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080226 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080624 |