JPH11214706A

JPH11214706A - 半導体センサおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH11214706A
Application number: JP1358498A
Authority: JP
Inventors: Masaru Nagao; 勝長尾; Masahiro Sugimoto; 雅裕杉本; Hidemi Senda; 英美千田; Masahito Hashimoto; 雅人橋本; Yasunori Goto; 安則後藤; Atsuko Yokoyama; 敦子横山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-01-27
Filing date: 1998-01-27
Publication date: 1999-08-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ストッパ構造を有するとともに少ないプロセ
ス数で製造できる半導体センサの構造および製造方法を
提供すること。【解決手段】おもり部に櫛歯構造体１３を，固定部に
櫛歯構造体１４をそれぞれ設け，櫛歯構造体１３，１４
の相対する面を傾斜面１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂ
とし，櫛歯構造体１３，１４が互いにオーバーラップす
るように傾斜のオフセット角θを定めた。このため，加
速度を受けておもり部が変位する場合でも，その変位の
大きさは，櫛歯構造体１３が櫛歯構造体１４に接触する
までの範囲内に限定される。また，左半分と右半分とで
傾斜を逆向きにして，接触時に生じる横方向の応力が打
ち消されるようにした。この構造は，反応性イオンエッ
チングにより，横方向の電界をイオンに印加しながらエ
ッチングすることにより，少ないプロセス数で形成でき
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，入力された力学量
を半導体構造の微小な変形により検出する半導体センサ
に関する。さらに詳細には，過大な力学量が入力された
場合の過大な変形を防止するストッパ構造を簡易な製造
工程で形成できるようにした半導体センサおよびその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から，加速度等の力学量を半導体装
置により検出する半導体センサが提案されている。この
半導体センサでは，半導体に固定部とおもり部とを有す
る構造を形成し，力学量の入力により変形して固定部と
おもり部との間に微小な変位が生じるようにしている。
この変位により，おもり部を固定部に連結する梁部に歪
みが生じたり，固定部とおもり部との位置関係が変化し
たりするので，これらを電気的に検知することにより力
学量を検出するのである。歪みを検知するためには，梁
部にピエゾ抵抗素子を形成しておき，歪みによるその電
気抵抗の変化を見ればよい。固定部とおもり部との位置
関係の変化を検知するためには，固定部とおもり部とに
それぞれ電極を設けておき，両電極間の静電容量の変化
を見ればよい。

【０００３】この種の半導体センサでは，過大な力学量
が入力されると固定部とおもり部との間の変位も過大と
なるおそれがある。この過大な変位により，梁部が折れ
たり，あるいは折れずに変位が回復したとしても元の正
しい位置に戻らないいわゆるミスステップが生じたりし
て，センサの使用ができなくなる場合がある。取扱不注
意等によりセンサを落下させる等の衝撃があるとこのよ
うな事態になるので，おもり部が固定部に対して過大に
変位することを防ぐ必要がある。

【０００４】このような過大変位の防止を図った半導体
センサの従来例として，特公平７−４００４５号公報に
記載されたものが挙げられる。同号公報の半導体加速度
センサは，図１５に示すように，環状の固定部１０１と
その中に設けられたおもり部１０２とを有しており，固
定部１０１には第１突起部１０４が設けられ，おもり部
１０２には第２突起部１０５が設けられている。そし
て，固定部１０１とおもり部１０２とは梁部１０３によ
り連結されている。この構造に対して図中上下方向（矢
印α₁，α₂）に加速度が加わると，固定部１０１に対し
ておもり部１０２が慣性のため上下に変位するので，加
速度の検出が可能なのである。ただし，変位が大きくな
ると，第１突起部１０４と第２突起部１０５とが接触し
てそれ以上の変位が妨げられる。さらに，場所により第
１突起部１０４と第２突起部１０５との位置関係を逆転
させることにより，上下いずれの向きの衝撃に対しても
対応できるようになっている。

【０００５】図１５の半導体センサは，次のようにして
製造される。まず，図１６に示すように，ｐ形シリコン
の半導体基板１００上にエピタキシャル成長法でｎ形シ
リコン層１０７，１０８，１０９を順次積層するととも
に，各シリコン層に熱拡散法を用いてｐ形シリコン窓１
１０，１１１，１１２を積層の都度形成する。そして，
適宜の形状のマスクを施してエレクトロケミカルエッチ
ング法（特開昭６１−９７５７２号公報等）によりｐ形
シリコンを選択的にエッチングすると，図１７に示すよ
うに半導体基板１００の一部とｐ形シリコン窓１１０，
１１１，１１２とがエッチングされる。この結果半導体
基板１００の一部とｎ形シリコンの部分とが残り，接着
等の工程を用いることなくウェハプロセスのみで図１５
の構造が得られる。なお，窓１１０，１１１，１１２
は，シリコン層１０７，１０８，１０９を部分的に熱酸
化した酸化シリコンでもよく，その場合にはエッチング
方法をそれに適したものとする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，前記し
た従来の半導体センサには，以下のような問題点があっ
た。すなわち製造工程において，エピタキシャル成長と
部分的な熱拡散（または熱酸化）とを何度も繰り返して
からエッチングする必要があり，ウェハプロセスのみで
製造できるとはいえかなり複雑である。このため製造コ
ストがかなり高く，半導体センサの広範な普及に対する
阻害要因となっている。また，部分的な熱拡散（または
熱酸化）の回数が多いということはフォトリソグラフィ
の回数も多いことを意味し，フォトマスクの位置合わせ
精度による問題もその分生じやすいといえる。

【０００７】本発明は，従来の半導体センサおよびその
製造方法が有する前記した問題点を解決するためになさ
れたものである。すなわちその課題とするところは，少
ないプロセス数で製造できる半導体センサの構造および
製造方法を提供して製造上の難点を排除し，半導体セン
サを広範な用途に使用できるようにすることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題の解決を目的と
してなされた本発明の半導体センサは，固定部とおもり
部とを有し，前記固定部に対する前記おもり部の変位に
より力学量を検出するものであって，前記固定部に，前
記変位の方向に対し所定のオフセット角に傾斜された第
１の面が形成され，前記おもり部に，前記第１の面に対
向する第２の面が形成され，前記第２の面は，前記おも
り部が前記変位の方向に変位することにより前記第１の
面に接触しうる位置に配置されていることを特徴とす
る。

【０００９】この半導体センサでは，力学量が印加され
るとそのためにおもり部が固定部に対して変位するの
で，この変位を検知することにより，印加された力学量
を検出することができる。すなわち，固定部に加速度
（力学量の一種）が印加されると，慣性のためにおもり
部の移動が遅れ，固定部に対する変位が生じる。この変
位により，固定部およびおもり部に各々設けられた電極
間の静電容量に変化が生じる。そこでこの静電容量の変
化を検知することにより，印加された加速度の大きさを
検出することができる。あるいは，固定部に対しおもり
部が振動している場合に角速度（これも力学量の一種）
が印加されると，おもり部がコリオリ力のため固定部に
対して変位する。この場合には，静電容量の変化を検知
することにより，印加された角速度の大きさを検出する
ことができる。ただし，おもり部を固定部に対して振動
駆動する手段が必要となる。これらの場合において，お
もり部が変位すると，おもり部と固定部とを連結する部
分が歪むので，静電容量の変化を検知する代わりにこの
歪みをピエゾ素子等により検知することとしてもよい。

【００１０】ここにおいて，固定部に対するおもり部の
変位が大きくなって第２の面が第１の面に接触すると，
それ以上の変位が妨げられる。このため，衝撃等により
過大な力学量が印加されたとしても，おもり部の変位が
過大となることはない。すなわち，第１の面と第２の面
とがストッパ構造をなしており，これにより半導体セン
サの破壊やミスステップ等が防止されている。

【００１１】この半導体センサにおいては，前記第１の
面と前記第２の面との組を２組備え，各組のオフセット
角が前記変位の方向を挟んで逆向きであるようにするこ
とが望ましい。第２の面が第１の面に接触するときに第
１の面の傾斜（変位の方向に対するオフセット角）によ
り発生する横方向の応力が，これにより打ち消されるか
らである。ここで，第１の面と第２の面との「組」と
は，必ずしも双方の面の１枚ずつの一対を指すとは限ら
ない。各「組」がそれぞれ多数の第１の面および第２の
面を含んでいてもよい。

【００１２】この半導体センサにおける第１の面および
第２の面は，半導体層に傾斜した異方性エッチングを行
うこと（傾斜エッチング工程）により形成される。すな
わち，半導体層に対し，所定のオフセット角に傾斜した
方向から異方性エッチングを施すと，エッチングにより
除去された部分の両側に，所定のオフセット角に傾斜し
た面が形成される。もちろんこれらは互いに対向してお
り，これらを第１の面および第２の面として用いればよ
い。この，第１の面および第２の面の形成とともに，あ
るいはその前または後に，成膜，フォトリソグラフィや
エッチング等の公知の方法により固定部およびおもり部
を形成することにより，本発明の半導体センサが製造さ
れる。

【００１３】ここにおいて，第１の面および第２の面を
形成するための傾斜エッチング工程は，反応性イオンエ
ッチングを，横方向の電界を印加しつつ行うことにより
可能である。通常の反応性イオンエッチングでは縦方向
の電界を反応性イオンに印加して半導体層を垂直方向に
エッチングするが，さらに横方向にも電界を印加するこ
とにより，反応性イオンが斜め方向に加速されて半導体
層を攻撃するので，傾斜した方向に異方性エッチングが
進行するのである。このときの横方向の電界強度は，半
導体層に至る反応性イオンの進行方向が，半導体層の法
線方向に対し所定のオフセット角に傾斜した方向になる
ように定めればよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下，本発明を具体化した実施の
形態について，図面を参照しつつ詳細に説明する。本実
施の形態は，基板とおもり部との間の静電容量の変化に
より加速度を検出する半導体加速度センサである。

【００１５】［構造］本実施の形態に係る半導体センサ
１は基本的に，図１の平面図に示すように，半導体基板
１０上に，格子状のおもり部１１と支持部１２とを配置
し，それらの間に櫛歯構造体１３，１４を形成したもの
である。ここで支持部１２は，図２のＡ−Ａ断面図に示
すように酸化層５０を介して半導体基板１０上に固定さ
れている。これに対しおもり部１１は，図３のＢ−Ｂ断
面図に示すように半導体基板１０に対して浮いた状態で
ある。おもり部１１のサイズは，およそ数百μｍ四方程
度である。このおもり部１１を保持するため，半導体基
板１０上の４箇所にアンカ部１６が設けられている。ア
ンカ部１６は図４のＤ−Ｄ断面図に示すように，固定部
１２と同様に酸化層５０を介して半導体基板１０上に固
定されている。そしておもり部１１は，４本の梁部１７
により４箇所のアンカ部１６に連結され，保持されてい
る。梁部１７は，図５のＥ−Ｅ断面図に示すように，お
もり部１１と同様に半導体基板１０に対して浮いた状態
である。

【００１６】おもり部１１，支持部１２，櫛歯構造体１
３，１４，アンカ部１６，梁部１７はともに結晶性シリ
コンである。これらはすべて，半導体基板１０に対して
電気的に絶縁されている。また，おもり部１１，櫛歯構
造体１３，アンカ部１６および梁部１７と，支持部１２
および櫛歯構造体１４とも，電気的に絶縁されている。
この構造において，半導体基板１０に対して浮いた状態
で保持されているおもり部１１は，図３中上下方向に変
位することが可能である。おもり部１１が変位するとき
には４本の梁部１７が歪むこととなる。なお図１中，支
持部１２とアンカ部１６とはある程度の面積を有してい
るが，それ以外のおもり部１１，櫛歯構造体１３，１
４，梁部１７は狭幅の線状の形状により構成されてい
る。

【００１７】おもり部１１の側面であって支持部１２に
対向する面には，櫛歯構造体１３が設けられている。一
方，支持部１２の側面であっておもり部１１に対向する
面には，櫛歯構造体１４が設けられている。櫛歯構造体
１３と櫛歯構造体１４とは，互い違いに配置されてい
る。そしてこれらは，図６のＣ−Ｃ断面図に示すよう
に，半導体基板１０に対して浮いた状態にあり，しかも
傾斜して形成されている。そして傾斜の向きが，図１お
よび図６中の左半分（Ｌ領域）と右半分（Ｒ領域）とで
法線方向を挟んで逆になっている。

【００１８】櫛歯構造体１３，１４について，図７の拡
大断面図によりさらに説明する。図７に示すように，傾
斜している櫛歯構造体１３および櫛歯構造体１４が互い
違いに配置されているので，櫛歯構造体１３の上側の傾
斜面１３ａと櫛歯構造体１４の下側の傾斜面１４ａとが
対向している。同様に，櫛歯構造体１３の下側の傾斜面
１３ｂと櫛歯構造体１４の上側の傾斜面１４ｂとが対向
している。各傾斜面１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂは
互いに平行である。

【００１９】そして，各櫛歯構造体１３，１４の垂直方
向の寸法ｈと，各櫛歯構造体１３，１４間の水平方向の
距離ｋと，各傾斜面１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂの
オフセット角θとの間には，次の不等式で示される関係
がある。オフセット角θは，傾斜面と法線ｖとがなす角
である。ｋ＜ｈtanθ （１）すなわち櫛歯構造体１３，１４は互いにオーバーラップ
しており，真上から見ても，両者の隙間に下方の半導体
基板１０が覗くことはない。なお，図７は図６中のＬ領
域の拡大図であり，Ｒ領域はこれと対称な形状である。

【００２０】［動作］上記の構造を有する半導体センサ
１は，次のように動作する。すなわち半導体センサ１で
は，上下方向の加速度を受けると，おもり部１１がその
慣性のために固定部である基板１０より遅れて動く。こ
のため，おもり部１１が基板１０に対して上下方向に変
位するので，おもり部および固定部にそれぞれ適宜の電
極を設けてその間の静電容量を検出することにより，こ
のような変位の程度，すなわち半導体センサ１が受けて
いる加速度の大きさを知ることができる。

【００２１】半導体センサ１に入力される加速度が大き
いと櫛歯構造体１３の櫛歯構造体１４に対する変位も大
きくなる。しかし半導体センサ１では，櫛歯構造体１３
および１４の前記した傾斜構造により，一定以上の加速
度が加わった場合には図８に示すように，櫛歯構造体１
３が櫛歯構造体１４に接触してこれ以上の変位が妨げら
れる。図８は，櫛歯構造体１３が上向きに変位して櫛歯
構造体１４に接触した状態を示しているが，下向きに変
位した場合でも同様に櫛歯構造体１４との接触によりそ
れ以上の変位が妨げられる。すなわち，櫛歯構造体１
３，１４の傾斜面１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂは，
ストッパ構造をなしている。したがって，床に落下させ
る等の不注意により半導体センサ１に衝撃が掛かり過大
な加速度が入力されても，櫛歯構造体１３の櫛歯構造体
１４に対する変位が限りなく大きくなることはない。こ
のため，梁部１７が過大に歪んで破壊に至ることがな
い。また，変位が回復するときに櫛歯構造体１３と櫛歯
構造体１４とが１ステップずれるいわゆるミスステップ
が生じることもない。

【００２２】なお，図８に示すように櫛歯構造体１３が
櫛歯構造体１４に接触する場合には，櫛歯構造体１３お
よび１４の傾斜構造により横方向の応力が生じることと
なる。この横方向の応力は，梁部１７に対して圧縮応力
または張力として作用するので，これがあまりに大きい
と梁部１７が折れて半導体センサが破壊されるおそれが
ある。しかし半導体センサ１では，図１や図６に示した
ように櫛歯構造体１３および１４の傾斜のオフセット角
が逆向きであるＬ領域とＲ領域とを有しており，Ｌ領域
とＲ領域とでは生じる横方向の応力が逆向きである。こ
のため実際には横方向の応力のほとんどが打ち消されて
しまい，梁部１７に対する圧縮応力や張力として働くこ
とはない。したがって，梁部１７が折れることはない。

【００２３】［製造］上記の構造および動作を有する半
導体センサ１は次のようにして製造される。まず，原基
板として内部酸化層を持ついわゆるＳＯＩウェハ２０を
用意する。ＳＯＩウェハ２０は，図９に示すように，下
層半導体層１０と内部酸化層５０と上層半導体層５１と
を有している。このうち上層半導体層５１が加工され
て，おもり部１１，支持部１２，櫛歯構造体１３，１
４，アンカ部１６，梁部１７となる。また，内部酸化層
５０は，加工されて一部が残り，支持部１２やアンカ部
１６を下層半導体層１０上に保持する部分となる。

【００２４】このＳＯＩウェハ２０に対して，図１にお
けるＬ領域の上層半導体層５１をまずエッチングし，お
もり部１１，支持部１２，櫛歯構造体１３，１４，アン
カ部１６，梁部１７となる部分を残す。このエッチング
は，異方性エッチングである反応性イオンエッチングを
用いて行うが，イオンを斜めに入射させてエッチングす
る。このため，図１０に示すような，側方電極６５，６
６を有する反応性イオンエッチング装置（以下，「ＲＩ
Ｅ装置」という）６０を使用する。このＲＩＥ装置６０
は，チャンバ６１内に，高周波電源６４に接続された通
常の電極６２，６３のほかに，側方電極６５，６６を有
している。側方電極６５，６６は直流電源６７に接続さ
れており，それらの間に横方向の電界を印加することが
できる。

【００２５】そこで，ＳＯＩウェハ２０上に，Ｌ領域の
みがパターニングされＲ領域はベタ膜であるレジストマ
スクを形成し，これをＲＩＥ装置６０の電極６３に載置
する。このとき，ウェハの図１における左右方向（Ａ−
Ａ方向）が，ＲＩＥ装置６０における側方電極６５，６
６の法線方向と一致するように載置する。そして，直流
電源６７により横方向の電界を印加しつつエッチングを
行うと，イオンが横方向の電界の影響を受けて上層半導
体層５１に斜めに入射するので，傾斜した方向にエッチ
ングが進行する。このときのイオンの入射方向の傾斜角
が，図７に示したオフセット角θを決定することにな
る。通常の加工条件では，このオフセット角θが２０°
程度あれば前記した（１）式を満たし，櫛歯構造体１
３，１４を互いにオーバーラップさせることができる。
そこで，必要なオフセット角が得られるように，横方向
の電界強度を設定する必要がある。この電界強度は，側
方電極６５，６６間の電圧によるので，調整直流電源６
７によりこれを調整する。

【００２６】このエッチングがなされレジストマスクを
除去した状態でのＣ−Ｃ断面図を図１１に示す。この状
態では，Ｒ領域では上層半導体層５１がそのまま残され
ているが，Ｌ領域ではこれが加工されて櫛歯構造体１
３，１４となっている。この櫛歯構造体１３，１４は，
図７等で説明した傾斜構造を有している。そしてこの時
点では，おもり部１１や支持部１２等もＬ領域のみが加
工された状態であり，酸化層５０は全体がそのまま残っ
ている。

【００２７】次に，Ｒ領域の加工に備えて，加工済みの
Ｌ領域の平坦化を行う。このためＣＶＤにより酸化膜５
２を堆積し（図１２参照），そして表面の酸化膜５２を
フッ酸でエッチングする（図１３参照）。この状態で
は，Ｌ領域の櫛歯構造体１３，１４の間の隙間が酸化膜
５２で埋められ，平坦化されている。

【００２８】そしてＲ領域の加工を行う。すなわち前記
したＬ領域の加工のときとは逆に，Ｒ領域のみがパター
ニングされＬ領域はベタ膜であるレジストマスクを形成
する。そしてこれをＲＩＥ装置６０の電極６３に載置す
る。載置するときのウェハの向きは，Ｌ領域の加工のと
きと同じである。そしてエッチングを行う。このとき，
直流電源６７の極性を，Ｌ領域の加工のときとは逆にす
る。これにより側方電極６５，６６間には，Ｌ領域の加
工のときとは逆向きの横方向の電界が印加される。この
ためＲ領域の上層半導体層５１には，Ｌ領域の加工のと
きとは逆向きに傾斜したイオンが入射し，対称な方向に
エッチングが進行する。かくしてＲ領域とＬ領域とで対
象に傾斜した櫛歯構造体１３，１４が形成される。この
状態のＣ−Ｃ断面図を図１４に示す。この時点では，お
もり部１１や支持部１２等もＬ，Ｒの両領域で加工がな
されている。

【００２９】そして，これをフッ酸でエッチングする。
すると，酸化層５０やＬ領域の櫛歯構造体１３，１４の
間の隙間を埋めている酸化膜５２が除去される。このと
き酸化層５０は，櫛歯構造体１３，１４の下の部分も除
去される。フッ酸によるエッチングが等方的に進行する
ので，幅の小さい櫛歯構造体１３，１４の下部もエッチ
ングされるからである。これにより，図６に示すよう
な，櫛歯構造体１３，１４が下層半導体層１０から分離
した状態が得られる。このとき，おもり部１１や梁部１
７の下部でも同様に酸化層５０が除去され，図３，図５
に示す状態となる。しかし，ある程度の面積を有する支
持部１２やアンカ部１６の下部にまではエッチングが行
き届かないので，これらの部分には図２，図４に示すよ
うに酸化層５０が残留し，下層半導体層１０に対して固
定された状態が維持される。かくして半導体センサ１が
製造される。

【００３０】以上詳細に説明したように，本実施の形態
に係る半導体センサ１では，おもり部１１に櫛歯構造体
１３を，支持部１２に櫛歯構造体１４をそれぞれ設ける
とともに，櫛歯構造体１３，１４の相対する面を傾斜面
１３ａ，１３ｂ，１４ａ，１４ｂとし，しかも櫛歯構造
体１３，１４が互いにオーバーラップするように傾斜の
オフセット角θを定め，これによりストッパ構造をなす
ようにしている。このため，加速度を受けておもり部１
１が変位する場合でも，その変位の大きさは，櫛歯構造
体１３が櫛歯構造体１４に接触するまでの範囲内に限定
されている。

【００３１】したがって，落下の衝撃等による過大な加
速度を受けても，おもり部１１の過大な変位により，梁
部１７が折れたりあるいはミスステップが生じたり等の
不具合が生じることがない。これにより，衝撃に強く扱
いやすい半導体センサ１が実現されている。また，Ｌ領
域とＲ領域とで櫛歯構造体１３，１４の傾斜を逆向きに
したので，傾斜している櫛歯構造体１３，１４の接触時
に生じる横方向の応力が両者で打ち消されるようになっ
ており，半導体センサ１の信頼性がさらに向上してい
る。

【００３２】そして，傾斜面１３ａ，１３ｂ，１４ａ，
１４ｂによるストッパ構造は，斜め方向にイオンを照射
して行う反応性イオンエッチングにより容易に形成でき
る。このため半導体センサ１は，フォトリソグラフィの
回数の少ない簡易な製造プロセスで製造できる。したが
って，製造コストも低く，フォトマスクの位置合わせ精
度による問題も生じにくい。これにより，安価に提供し
やすく広範な用途に普及できる半導体センサ１が実現さ
れている。そして，反応性イオンエッチングにおいてイ
オンに横方向の電界を印加しながらエッチングを行うこ
とにより，斜め方向のエッチングが実行できるものであ
る。

【００３３】なお，前記実施の形態は単なる例示にすぎ
ず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本
発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改
良，変形が可能である。

【００３４】例えば，前記実施の形態に係る半導体セン
サ１は，おもり部１１と基板１０（固定部）との間の静
電容量の変化により加速度を検出するものであったが，
その代わりに，梁部１７にピエゾ素子を設けておくこと
により，歪みの検知により加速度を検出するようにして
もよい。また，検出できる力学量は，加速度に限られる
ものではない。例えば，櫛歯構造体１４に電圧信号を印
加しておもり部１１を振動駆動させることにより，おも
り部１１に掛かるコリオリ力を検知して角速度を検出す
るようにすることも可能である。

【００３５】また前記実施の形態では，ＳＯＩウェハを
原基板とし，その上層半導体層を加工しておもり部１１
や支持部１２等を形成したが，その代わりに熱酸化膜あ
るいは積層酸化膜上にＣＶＤ等により多晶結シリコン層
を形成し，その多晶結シリコン層を加工しておもり部１
１や支持部１２等を形成することとしてもよい。また，
櫛歯構造体１３，１４を形成するための斜め方向の反応
性イオンエッチングにより，おもり部１１や支持部１２
等も同時に形成することとしたが，これらはその前また
は後に別にエッチング工程を設けて形成してもよい。ま
た，Ｒ領域の斜めエッチングを行う際，ウェハの載置方
向はＬ領域のエッチングのときと同じにして横方向電界
を逆極性とすることにより左右対称な傾斜を得たが，そ
の代わりに，ウェハの載置方向を１８０°逆にして横方
向電界の極性はＬ領域のエッチングのときと同じにして
もよい。この他，おもり部１１の平面形状や，アンカ部
１６および梁部１７の数なども任意である。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば，傾斜した第１の面および第２の面を有すること
により，おもり部の過大な変位を防ぐストッパ構造を有
するとともに簡易な製造プロセスで製造できる半導体セ
ンサおよびその製造方法が提供されている。そして，横
方向の応力による不具合の解消も図られている。これに
より，信頼性が高くかつ製造上の問題点もなく，広範な
用途に使用できる半導体センサが提供されている。ま
た，反応性イオンを斜めに入射させることにより容易に
傾斜した第１の面および第２の面を形成できる半導体セ
ンサの製造方法が提供されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係る半導体センサの平面図であ
る。

【図２】半導体センサの支持部を示す断面図である。

【図３】半導体センサのおもり部を示す断面図である。

【図４】半導体センサのアンカ部を示す断面図である。

【図５】半導体センサの梁部を示す断面図である。

【図６】半導体センサの櫛歯構造体を示す断面図であ
る。

【図７】櫛歯構造体の断面形状を拡大して示す図であ
る。

【図８】接触状態の櫛歯構造体を示す図である。

【図９】半導体センサの製造に供するＳＯＩウェハの断
面図である。

【図１０】傾斜エッチングを行うためのＲＩＥ装置の概
略を説明する図である。

【図１１】片側のエッチングをした直後の櫛歯構造体を
示す断面図である。

【図１２】酸化膜を堆積した状態を示す断面図である。

【図１３】酸化膜をエッチングして平坦化した状態を示
す断面図である。

【図１４】両側のエッチングをした状態の櫛歯構造体を
示す断面図である。

【図１５】従来の半導体センサの構造を説明する図であ
る。

【図１６】従来の半導体センサの製造過程を示す図であ
る。

【図１７】従来の半導体センサの製造過程を示す図であ
る。

【符号の説明】

１半導体センサ１０半導体基板（固定部）１１おもり部１３ａ，１３ｂ傾斜面（第２の面）１４ａ，１４ｂ傾斜面（第１の面） θ オフセット角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橋本雅人愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者後藤安則愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者横山敦子愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定部とおもり部とを有し，前記固定部
に対する前記おもり部の変位により力学量を検出する半
導体センサにおいて，前記固定部に，前記変位の方向に
対し所定のオフセット角に傾斜された第１の面が形成さ
れ，前記おもり部に，前記第１の面に対向する第２の面
が形成され，前記第２の面は，前記おもり部が前記変位
の方向に変位することにより前記第１の面に接触しうる
位置に配置されていることを特徴とする半導体センサ。
【請求項２】請求項１に記載する半導体センサにおい
て，前記第１の面と前記第２の面との組を２組備え，各
組のオフセット角が前記変位の方向を挟んで逆向きであ
ることを特徴とする半導体センサ。
【請求項３】請求項１の半導体センサを製造する方法
において，前記固定部および前記おもり部を形成する工
程と，半導体層にその法線方向に対し所定のオフセット
角で異方性エッチングを行うことにより前記第１の面と
前記第２の面とを形成する傾斜エッチング工程とを含む
ことを特徴とする半導体センサの製造方法。
【請求項４】請求項３に記載する半導体センサの製造
方法において，前記傾斜エッチング工程を，横方向の電
界を印加しつつ反応性イオンエッチングにより行うこと
を特徴とする半導体センサの製造方法。