JP2000133814A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JP2000133814A JP2000133814A JP10300794A JP30079498A JP2000133814A JP 2000133814 A JP2000133814 A JP 2000133814A JP 10300794 A JP10300794 A JP 10300794A JP 30079498 A JP30079498 A JP 30079498A JP 2000133814 A JP2000133814 A JP 2000133814A
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- semiconductor device
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板上であって同基板に変位可能に接続され
た振動部を有する半導体装置において、簡単な構成によ
り振動部と基板上面との隙間における気体の粘性抵抗を
減少させて、振動部を十分大きな振幅で振動させる。 【解決手段】 半導体装置は、基板１０と、同基板１０
上ほぼ中央にその上面から小さな所定距離だけ隔てて平
行に配置された振動子２０とを備えている。振動子２０
は、梁１１−１〜１１−４及びアンカ１２−１〜１２−
４を介して基板１０上面に変位可能に接続されている。
基板１０の振動子２０に対向する位置には貫通孔１４が
設けられている。これにより、振動子２０の下方に十分
広い空間を確保することできるので、振動子２０が振動
する場合、振動子２０と基板１０との間に存在する気体
の粘性抵抗により振動子２０部の振動が抑制されること
なく、同振動子２０を振動させることできる。
た振動部を有する半導体装置において、簡単な構成によ
り振動部と基板上面との隙間における気体の粘性抵抗を
減少させて、振動部を十分大きな振幅で振動させる。 【解決手段】 半導体装置は、基板１０と、同基板１０
上ほぼ中央にその上面から小さな所定距離だけ隔てて平
行に配置された振動子２０とを備えている。振動子２０
は、梁１１−１〜１１−４及びアンカ１２−１〜１２−
４を介して基板１０上面に変位可能に接続されている。
基板１０の振動子２０に対向する位置には貫通孔１４が
設けられている。これにより、振動子２０の下方に十分
広い空間を確保することできるので、振動子２０が振動
する場合、振動子２０と基板１０との間に存在する気体
の粘性抵抗により振動子２０部の振動が抑制されること
なく、同振動子２０を振動させることできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上にその上面
から所定距離だけ隔てて平行に配置され、同基板上面に
支持部を介して変位可能に接続された振動部を有し、同
振動部の振動により角速度、加速度などの物理量を検出
するための半導体装置に関する。
から所定距離だけ隔てて平行に配置され、同基板上面に
支持部を介して変位可能に接続された振動部を有し、同
振動部の振動により角速度、加速度などの物理量を検出
するための半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の半導体装置は、例えばSE
NSORS AND ACTUATORS Vol.50[1/2]の「マイクロジャイ
ロ A Micromachined Vibrating Gyroscope」と題する論
文に記載されているように、振動部を基板に平行なＸ軸
方向に振動させた状態で基板に平行かつＸ軸に直交する
Ｙ軸回りの角速度が振動部に働くと、コリオリ力により
振動部がＸ，Ｙ両軸に直交するＺ軸方向に前記角速度に
比例した大きさで振動する原理を用い、同Ｚ軸方向の振
動の大きさを測定することにより前記角速度の大きさを
検出するようにしていた。また、この論文には、振動部
と基板上面との隙間が狭いために、同隙間における空気
の粘性抵抗によって振動部の振動が抑制されることを回
避する目的で、振動部を真空パッケージすることも提案
されている。
NSORS AND ACTUATORS Vol.50[1/2]の「マイクロジャイ
ロ A Micromachined Vibrating Gyroscope」と題する論
文に記載されているように、振動部を基板に平行なＸ軸
方向に振動させた状態で基板に平行かつＸ軸に直交する
Ｙ軸回りの角速度が振動部に働くと、コリオリ力により
振動部がＸ，Ｙ両軸に直交するＺ軸方向に前記角速度に
比例した大きさで振動する原理を用い、同Ｚ軸方向の振
動の大きさを測定することにより前記角速度の大きさを
検出するようにしていた。また、この論文には、振動部
と基板上面との隙間が狭いために、同隙間における空気
の粘性抵抗によって振動部の振動が抑制されることを回
避する目的で、振動部を真空パッケージすることも提案
されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の真
空パッケージを実施した半導体装置においては、同パッ
ケージのために余分な部品が必要になったり、製造工程
及び製造装置が複雑になったりしていた。また、たとえ
真空パッケージを実施しても、パッケージ内部を完全に
真空にすることはできず、振動部と基板上面との隙間に
おける残存気体の粘性抵抗が問題となる場合もある。
空パッケージを実施した半導体装置においては、同パッ
ケージのために余分な部品が必要になったり、製造工程
及び製造装置が複雑になったりしていた。また、たとえ
真空パッケージを実施しても、パッケージ内部を完全に
真空にすることはできず、振動部と基板上面との隙間に
おける残存気体の粘性抵抗が問題となる場合もある。
【０００４】
【発明の概要】本発明は、上記問題に対処するためにな
されたもので、その目的は、簡単な構成により上記振動
部と基板上面との隙間における気体の粘性抵抗を減少さ
せて、振動部を十分大きな振幅で振動させるようにした
半導体装置を提供することにある。
されたもので、その目的は、簡単な構成により上記振動
部と基板上面との隙間における気体の粘性抵抗を減少さ
せて、振動部を十分大きな振幅で振動させるようにした
半導体装置を提供することにある。
【０００５】上記目的を達成するために、本発明の特徴
は、基板上にその上面から所定距離だけ隔てて平行に配
置され、同基板上面に支持部を介して変位可能に接続さ
れた振動部を有する半導体装置において、基板の振動部
に対向する部分に凹部又は貫通孔を設けたことにある。
は、基板上にその上面から所定距離だけ隔てて平行に配
置され、同基板上面に支持部を介して変位可能に接続さ
れた振動部を有する半導体装置において、基板の振動部
に対向する部分に凹部又は貫通孔を設けたことにある。
【０００６】このように構成した本発明においては、振
動部の下方に十分広い空間を確保することができるの
で、振動部を振動させる場合、振動部と基板との間に存
在する気体の粘性抵抗により振動部の振動が抑制される
ことなく、同振動部を振動させることできる。したがっ
て、本発明によれば、大気中においても振動部を十分大
きな振幅で振動させることができる。また、本発明を真
空パッケージする半導体装置に適用してもよく、この場
合、残存気体による粘性抵抗を減少させることができる
ので、振動部の振動が気体の粘性抵抗による影響をほと
んど受けない半導体装置を実現できる。
動部の下方に十分広い空間を確保することができるの
で、振動部を振動させる場合、振動部と基板との間に存
在する気体の粘性抵抗により振動部の振動が抑制される
ことなく、同振動部を振動させることできる。したがっ
て、本発明によれば、大気中においても振動部を十分大
きな振幅で振動させることができる。また、本発明を真
空パッケージする半導体装置に適用してもよく、この場
合、残存気体による粘性抵抗を減少させることができる
ので、振動部の振動が気体の粘性抵抗による影響をほと
んど受けない半導体装置を実現できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を用いて説明すると、図１は同実施形態に係る半導体装
置の平面図であり、図２は同装置の各部の断面図であ
る。なお、図１及び図２においては、基板１０上面との
間に隙間のある部材と隙間のない部材とで模様を異なら
せて示している。
を用いて説明すると、図１は同実施形態に係る半導体装
置の平面図であり、図２は同装置の各部の断面図であ
る。なお、図１及び図２においては、基板１０上面との
間に隙間のある部材と隙間のない部材とで模様を異なら
せて示している。
【０００８】この半導体装置は、シリコンで方形状に形
成された基板１０と、同基板１０上ほぼ中央にその上面
から小さな所定距離ｄ1だけ隔てて平行に配置された振
動子２０とを備えている。振動子２０は、シリコン又は
ポリシリコンで略方形状に形成されており、所定の間隔
にて配置された複数の方形状の貫通孔２１を有してい
る。振動子２０は、梁１１−１〜１１−４を介してアン
カ１２−１〜１２−４に振動可能に固定されている。梁
１１−１〜１１−４は、略Ｌ字状に振動子２０と同材料
で形成されるとともに、図２（Ａ）に示すように、振動
子２０と同様に前記所定距離ｄ1だけ基板１０上面から
浮いている。アンカ１２−１〜１２−４は、方形状に形
成されるとともに、基板１０の上面に固着されており、
酸化シリコンからなる中間層１２ｂ−１〜１２ｂ−４
と、振動子２０と同材料で形成された上層１２ｃ−１〜
１２ｃ−４とで構成されている。アンカ１２−３の上面
には、振動子２０の変位にともなう静電容量の変化を表
す静電容量信号を取り出すために、導電金属（例えばア
ルミニウム）で方形状に形成された電極パッド１３が設
けられている。
成された基板１０と、同基板１０上ほぼ中央にその上面
から小さな所定距離ｄ1だけ隔てて平行に配置された振
動子２０とを備えている。振動子２０は、シリコン又は
ポリシリコンで略方形状に形成されており、所定の間隔
にて配置された複数の方形状の貫通孔２１を有してい
る。振動子２０は、梁１１−１〜１１−４を介してアン
カ１２−１〜１２−４に振動可能に固定されている。梁
１１−１〜１１−４は、略Ｌ字状に振動子２０と同材料
で形成されるとともに、図２（Ａ）に示すように、振動
子２０と同様に前記所定距離ｄ1だけ基板１０上面から
浮いている。アンカ１２−１〜１２−４は、方形状に形
成されるとともに、基板１０の上面に固着されており、
酸化シリコンからなる中間層１２ｂ−１〜１２ｂ−４
と、振動子２０と同材料で形成された上層１２ｃ−１〜
１２ｃ−４とで構成されている。アンカ１２−３の上面
には、振動子２０の変位にともなう静電容量の変化を表
す静電容量信号を取り出すために、導電金属（例えばア
ルミニウム）で方形状に形成された電極パッド１３が設
けられている。
【０００９】基板１０の上面であって振動子２０の左右
両側には、振動子２０を左右方向（Ｘ軸方向）に振動さ
せるための一対の駆動電極部３０−１，３０−２が設け
られている。
両側には、振動子２０を左右方向（Ｘ軸方向）に振動さ
せるための一対の駆動電極部３０−１，３０−２が設け
られている。
【００１０】駆動電極部３０−１は、一体的に形成され
た基部３１−１、複数の電極指３２−１及びパッド部３
３−１からなり、図２（Ｂ）に示すように、基板１０の
上面に固着されていて、酸化シリコンからなる中間層３
０ｂ−１と、振動子２０と同材料で形成された上層３０
ｃ−１とで構成されている。基部３１−１はＹ軸方向に
延設され、同基部３１−１の右側部からは、同基部３１
−１と共に櫛歯状電極を構成する複数の電極指３２−１
がＸ軸方向に互いに平行かつ等間隔に延設されている。
基部３１−１の左側には、同基部３１−１に連結された
パッド部３３−１が設けられている。このパッド部３３
−１の上面には、振動子２０を振動させるための駆動用
信号を振動子２０に印加するために、導電金属（例えば
アルミニウム）で方形状に形成された電極パッド３４−
１が設けられている。
た基部３１−１、複数の電極指３２−１及びパッド部３
３−１からなり、図２（Ｂ）に示すように、基板１０の
上面に固着されていて、酸化シリコンからなる中間層３
０ｂ−１と、振動子２０と同材料で形成された上層３０
ｃ−１とで構成されている。基部３１−１はＹ軸方向に
延設され、同基部３１−１の右側部からは、同基部３１
−１と共に櫛歯状電極を構成する複数の電極指３２−１
がＸ軸方向に互いに平行かつ等間隔に延設されている。
基部３１−１の左側には、同基部３１−１に連結された
パッド部３３−１が設けられている。このパッド部３３
−１の上面には、振動子２０を振動させるための駆動用
信号を振動子２０に印加するために、導電金属（例えば
アルミニウム）で方形状に形成された電極パッド３４−
１が設けられている。
【００１１】振動子２０の左側部であって駆動電極部３
０−１に対向する位置には、電極指３２−１と共に振動
発生部を構成する複数の電極指２２−１が、各電極指３
２−１をそれぞれ挟むとともに同電極指３２−１に平行
となるように前記左側部からＸ軸方向に延設されてい
る。なお、電極指２２−１は、図２（Ｃ）に示すよう
に、基板１０の上面から浮くとともに隣り合う両電極指
３２−１との間隔が等しくなるように設定されている。
０−１に対向する位置には、電極指３２−１と共に振動
発生部を構成する複数の電極指２２−１が、各電極指３
２−１をそれぞれ挟むとともに同電極指３２−１に平行
となるように前記左側部からＸ軸方向に延設されてい
る。なお、電極指２２−１は、図２（Ｃ）に示すよう
に、基板１０の上面から浮くとともに隣り合う両電極指
３２−１との間隔が等しくなるように設定されている。
【００１２】駆動電極部３０−２も、前記駆動電極部３
０−１と同様に一体的に形成された基部３１−２、複数
の電極指３２−２及びパッド部３３−２からなり、駆動
電極部３０−１と対称となるように設けられている。な
お、パッド部３３−２の上面にも、前記電極パッド３４
−１と同様に電極パッド３４−２が設けられている。振
動子２０の右側部からも、電極指２２−１と同様に電極
指３２−２と共に振動発生部を構成する複数の電極指２
２−２が、各電極指３２−２をそれぞれ挟むとともに同
電極指３２−２に平行となるようにＸ軸方向に延設され
ている。
０−１と同様に一体的に形成された基部３１−２、複数
の電極指３２−２及びパッド部３３−２からなり、駆動
電極部３０−１と対称となるように設けられている。な
お、パッド部３３−２の上面にも、前記電極パッド３４
−１と同様に電極パッド３４−２が設けられている。振
動子２０の右側部からも、電極指２２−１と同様に電極
指３２−２と共に振動発生部を構成する複数の電極指２
２−２が、各電極指３２−２をそれぞれ挟むとともに同
電極指３２−２に平行となるようにＸ軸方向に延設され
ている。
【００１３】基板１０の上面であって振動子２０の前後
（紙面上下）両位置には、振動子２０の前後方向（Ｙ軸
方向）の振動を検出するための一対の検出電極部４０−
１，４０−２が設けられている。
（紙面上下）両位置には、振動子２０の前後方向（Ｙ軸
方向）の振動を検出するための一対の検出電極部４０−
１，４０−２が設けられている。
【００１４】検出電極部４０−１は、一体的に形成され
た基部４１−１、複数の連結部４２−１、複数の電極指
４３−１及びパッド部４４−１からなり、図２（Ｄ）に
示すように、基板１０の上面に固着されていて、酸化シ
リコンからなる中間層４０ｂ−１と、振動子２０と同材
料で形成された上層４０ｃ−１とで構成されている。基
部４１−１の後側部からは、複数の連結部４２−１がＹ
軸方向に互いに平行に延設されている。各連結部４２−
１の側部からは、複数の電極指４３−１がＸ軸方向に互
いに平行かつ等間隔に延設されている。基部４１−１の
前側位置には、同基部４１−１に連結されたパッド部４
４−１が設けられている。このパッド部４４−１の上面
には、振動子２０に同振動子２０のＹ軸方向の振動を検
出するための検出用信号を印加するために、導電金属
（例えばアルミニウム）で方形状に形成された電極パッ
ド４５−１が設けられている。
た基部４１−１、複数の連結部４２−１、複数の電極指
４３−１及びパッド部４４−１からなり、図２（Ｄ）に
示すように、基板１０の上面に固着されていて、酸化シ
リコンからなる中間層４０ｂ−１と、振動子２０と同材
料で形成された上層４０ｃ−１とで構成されている。基
部４１−１の後側部からは、複数の連結部４２−１がＹ
軸方向に互いに平行に延設されている。各連結部４２−
１の側部からは、複数の電極指４３−１がＸ軸方向に互
いに平行かつ等間隔に延設されている。基部４１−１の
前側位置には、同基部４１−１に連結されたパッド部４
４−１が設けられている。このパッド部４４−１の上面
には、振動子２０に同振動子２０のＹ軸方向の振動を検
出するための検出用信号を印加するために、導電金属
（例えばアルミニウム）で方形状に形成された電極パッ
ド４５−１が設けられている。
【００１５】振動子２０の前側部（図示上方）であって
検出電極部４０−１に対向する位置には、複数の連結部
２３−１が連結部４２−１に平行かつ対向するように振
動子２０の前側部からＹ軸方向に延設されている。各連
結部２３−１の左右両側部からは、電極指４３−１と共
に振動検出部を構成する複数の電極指２２−３が、各電
極指４３−１の前側位置にて同電極指４３−１と小さな
距離ｄ2だけ隔てて平行に対向するようにＸ軸方向にそ
れぞれ延設されている。なお、電極指２２−３は、振動
子２０と同様に基板１０上面から距離ｄ1だけ浮いてい
る。
検出電極部４０−１に対向する位置には、複数の連結部
２３−１が連結部４２−１に平行かつ対向するように振
動子２０の前側部からＹ軸方向に延設されている。各連
結部２３−１の左右両側部からは、電極指４３−１と共
に振動検出部を構成する複数の電極指２２−３が、各電
極指４３−１の前側位置にて同電極指４３−１と小さな
距離ｄ2だけ隔てて平行に対向するようにＸ軸方向にそ
れぞれ延設されている。なお、電極指２２−３は、振動
子２０と同様に基板１０上面から距離ｄ1だけ浮いてい
る。
【００１６】検出電極部４０−２も、前記検出電極部４
０−１と同様に一体的に形成された基部４１−２、複数
の連結部４２−２、複数の電極指４３−２及びパッド部
４４−２からなり、検出電極部４０−１と対称となるよ
うに設けられている。なお、パッド部４４−２の上面に
も、前記電極パッド４５−１と同様に電極パッド４５−
２が設けられている。振動子２０の後側部からも、連結
部２３−１と同様に複数の連結部２３−２がＹ軸方向に
延設されるとともに、各連結部２３−２の左右両側部か
らは、電極指４３−２と共に振動検出部を構成する複数
の電極指２２−４が、各電極指４３−２の後側位置にて
同電極指４３−２と前記小さな距離ｄ2だけ隔てて平行
に対向するようにＸ軸方向にそれぞれ延設されている。
０−１と同様に一体的に形成された基部４１−２、複数
の連結部４２−２、複数の電極指４３−２及びパッド部
４４−２からなり、検出電極部４０−１と対称となるよ
うに設けられている。なお、パッド部４４−２の上面に
も、前記電極パッド４５−１と同様に電極パッド４５−
２が設けられている。振動子２０の後側部からも、連結
部２３−１と同様に複数の連結部２３−２がＹ軸方向に
延設されるとともに、各連結部２３−２の左右両側部か
らは、電極指４３−２と共に振動検出部を構成する複数
の電極指２２−４が、各電極指４３−２の後側位置にて
同電極指４３−２と前記小さな距離ｄ2だけ隔てて平行
に対向するようにＸ軸方向にそれぞれ延設されている。
【００１７】そして、基板１０の振動子２０に対向する
部分には、同振動子２０より若干大きい方形状の貫通孔
１４が設けられている。
部分には、同振動子２０より若干大きい方形状の貫通孔
１４が設けられている。
【００１８】次に、上記のように構成した半導体装置の
製造方法について図面を用いて説明すると、図３（Ａ）
〜（Ｄ）は半導体装置の製造工程を断面図により示して
いる。
製造方法について図面を用いて説明すると、図３（Ａ）
〜（Ｄ）は半導体装置の製造工程を断面図により示して
いる。
【００１９】(１)第１工程 基板材料としてミラー指数１００を表面の結晶方位とし
てもつ単結晶シリコン層ａの上面上に約１μｍの厚さの
シリコン酸化膜ｂを介して約１０μｍの厚さの単結晶シ
リコン層ｃを設けたＳＯＩ(Silicon−On-Insulator)基
板を用意し（図３（Ａ））、単結晶シリコン層ｃにリ
ン、ボロン等の不純物をドーピングして同層ａを低抵抗
化する。
てもつ単結晶シリコン層ａの上面上に約１μｍの厚さの
シリコン酸化膜ｂを介して約１０μｍの厚さの単結晶シ
リコン層ｃを設けたＳＯＩ(Silicon−On-Insulator)基
板を用意し（図３（Ａ））、単結晶シリコン層ｃにリ
ン、ボロン等の不純物をドーピングして同層ａを低抵抗
化する。
【００２０】(２)第２工程 単結晶シリコン層ｃの上面であって振動子２０（貫通孔
２１を除く）、電極指２２−１〜２２−４、連結部２３
−１，２３−２、駆動電極部３０−１，３０−２、検出
電極部４０−１，４０−２、梁１１−１〜１１−４、ア
ンカ１２−１〜１２−４に相当する部分をレジスト膜に
てマスクする。そして、単結晶シリコン層ｃをＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）等でエッチングして、シリ
コン酸化膜ｂ上に駆動電極部３０−１，３０−２、検出
電極部４０−１，４０−２及びアンカ１２−１〜１２−
４を形成するとともに、振動子２０、電極指２２−１〜
２２−４、連結部２３−１，２３−２及び梁１１−１〜
１１−４に相当する部分を残す（図３（Ｂ））。
２１を除く）、電極指２２−１〜２２−４、連結部２３
−１，２３−２、駆動電極部３０−１，３０−２、検出
電極部４０−１，４０−２、梁１１−１〜１１−４、ア
ンカ１２−１〜１２−４に相当する部分をレジスト膜に
てマスクする。そして、単結晶シリコン層ｃをＲＩＥ
（反応性イオンエッチング）等でエッチングして、シリ
コン酸化膜ｂ上に駆動電極部３０−１，３０−２、検出
電極部４０−１，４０−２及びアンカ１２−１〜１２−
４を形成するとともに、振動子２０、電極指２２−１〜
２２−４、連結部２３−１，２３−２及び梁１１−１〜
１１−４に相当する部分を残す（図３（Ｂ））。
【００２１】(３)第３工程 単結晶シリコン層ａの下面であって貫通孔１４に相当す
る部分以外を覆うようにレジスト膜にてマスクする。そ
して、単結晶シリコン層ａをＲＩＥ（反応性イオンエッ
チング）等でエッチングして、シリコン酸化膜ｂの下に
貫通孔１４を形成する（図３（Ｃ））。
る部分以外を覆うようにレジスト膜にてマスクする。そ
して、単結晶シリコン層ａをＲＩＥ（反応性イオンエッ
チング）等でエッチングして、シリコン酸化膜ｂの下に
貫通孔１４を形成する（図３（Ｃ））。
【００２２】(４)第４工程 振動子２０、電極指２２−１〜２２−４、連結部２３−
１，２３−２及び梁１１−１〜１１−４（単結晶シリコ
ン層ｃ）と基板１０（単結晶シリコン層ａ）とに挟まれ
るシリコン酸化膜ｂを、フッ酸水溶液でエッチングする
ことにより除去して、振動子２０、電極指２２−１〜２
２−４、連結部２３−１，２３−２及び梁１１−１〜１
１−４を基板１０上から浮かせて形成する。これは、シ
リコン酸化膜ｂをフッ酸水溶液でエッチングすると、単
結晶シリコン両層ａ，ｃで挟まれていない部分のみなら
ず、両層ａ，ｃで挟まれている部分であっても外表面に
近い部分も除去されるからである。（図３（Ｄ））。
１，２３−２及び梁１１−１〜１１−４（単結晶シリコ
ン層ｃ）と基板１０（単結晶シリコン層ａ）とに挟まれ
るシリコン酸化膜ｂを、フッ酸水溶液でエッチングする
ことにより除去して、振動子２０、電極指２２−１〜２
２−４、連結部２３−１，２３−２及び梁１１−１〜１
１−４を基板１０上から浮かせて形成する。これは、シ
リコン酸化膜ｂをフッ酸水溶液でエッチングすると、単
結晶シリコン両層ａ，ｃで挟まれていない部分のみなら
ず、両層ａ，ｃで挟まれている部分であっても外表面に
近い部分も除去されるからである。（図３（Ｄ））。
【００２３】次に、上記のように構成した半導体装置の
動作について説明する。図示しない電気回路装置は、駆
動電極部３０−１，３０−２の電極パッド３４−１，３
４−２、検出電極部４０−１，４０−２の電極パッド４
５−１，４５−２及びアンカ１２−３の電極パッド１３
に接続されている。
動作について説明する。図示しない電気回路装置は、駆
動電極部３０−１，３０−２の電極パッド３４−１，３
４−２、検出電極部４０−１，４０−２の電極パッド４
５−１，４５−２及びアンカ１２−３の電極パッド１３
に接続されている。
【００２４】電気回路装置は、駆動電極部３０−１，３
０−２の電極パッド３４−１，３４−２に互いに逆相で
かつ一定振幅でＸ軸方向に振動子２０をその固有振動数
ｆ0で振動させる駆動用信号をそれぞれ供給するととも
に、検出電極部４０−１，４０−２の電極パッド４５−
１，４５−２に互いに逆相でかつ駆動用信号よりも高周
波であって振動子２０のＹ軸方向の振動を検出するため
の検出用信号を供給している。これによれば、振動子２
０は、電気回路装置からの駆動用信号によって前記振動
発生部（電極指３２−１，２２−１及び電極指３２−
２，２２−２）に発生する静電引力により、一定振幅か
つ固有振動数ｆ0でＸ軸方向に振動する。
０−２の電極パッド３４−１，３４−２に互いに逆相で
かつ一定振幅でＸ軸方向に振動子２０をその固有振動数
ｆ0で振動させる駆動用信号をそれぞれ供給するととも
に、検出電極部４０−１，４０−２の電極パッド４５−
１，４５−２に互いに逆相でかつ駆動用信号よりも高周
波であって振動子２０のＹ軸方向の振動を検出するため
の検出用信号を供給している。これによれば、振動子２
０は、電気回路装置からの駆動用信号によって前記振動
発生部（電極指３２−１，２２−１及び電極指３２−
２，２２−２）に発生する静電引力により、一定振幅か
つ固有振動数ｆ0でＸ軸方向に振動する。
【００２５】この状態で、振動子２０にＸ，Ｙ両軸に直
交するＺ軸回りの角速度が働くと、この角速度に比例し
たコリオリ力により振動子２０はＹ軸方向にも振動す
る。これによれば、前記振動検出部（電極指４３−１，
２２−３及び電極指４３−２，２２−４）の前記小さな
距離ｄ2がそれぞれ変化するため、振動子２０の静電容
量が変化する。この静電容量の変化を表す信号が、静電
容量信号として電極パッド１３を介して電気回路装置に
入力される。電気回路装置は、この静電容量信号を用い
て前記Ｚ軸回りの角速度を導出する。
交するＺ軸回りの角速度が働くと、この角速度に比例し
たコリオリ力により振動子２０はＹ軸方向にも振動す
る。これによれば、前記振動検出部（電極指４３−１，
２２−３及び電極指４３−２，２２−４）の前記小さな
距離ｄ2がそれぞれ変化するため、振動子２０の静電容
量が変化する。この静電容量の変化を表す信号が、静電
容量信号として電極パッド１３を介して電気回路装置に
入力される。電気回路装置は、この静電容量信号を用い
て前記Ｚ軸回りの角速度を導出する。
【００２６】上記のように、振動子２０が振動している
場合、振動子２０の下方に十分広い空間を確保すること
ができるので、振動子２０と基板１０との間に存在する
空気の粘性抵抗により振動子２０の振動が抑制されるこ
となく、同振動子２０を振動させることできる。したが
って、本実施形態によれば、大気中においても振動子２
０を十分大きな振幅で振動させることができる。
場合、振動子２０の下方に十分広い空間を確保すること
ができるので、振動子２０と基板１０との間に存在する
空気の粘性抵抗により振動子２０の振動が抑制されるこ
となく、同振動子２０を振動させることできる。したが
って、本実施形態によれば、大気中においても振動子２
０を十分大きな振幅で振動させることができる。
【００２７】ａ．変形例 上記実施形態においては、基板１０の振動子２０に対向
する部分に同振動子２０より若干大きい方形状の貫通孔
１４を設けるようにしたが、図４に示すように、この貫
通孔１４の代わりに同孔１４と同じ大きさでかつ十分な
深さを有する凹部１５を設けるようにしてもよい。この
場合、凹部１５以外の構成については上記実施形態と同
様であるので、それらの説明は省略する。
する部分に同振動子２０より若干大きい方形状の貫通孔
１４を設けるようにしたが、図４に示すように、この貫
通孔１４の代わりに同孔１４と同じ大きさでかつ十分な
深さを有する凹部１５を設けるようにしてもよい。この
場合、凹部１５以外の構成については上記実施形態と同
様であるので、それらの説明は省略する。
【００２８】次に、上記のように構成した変形例に係る
半導体装置の製造方法について図面を用いて説明する
と、図５（Ａ）〜（Ｄ）は半導体装置の製造工程を断面
図により示している。
半導体装置の製造方法について図面を用いて説明する
と、図５（Ａ）〜（Ｄ）は半導体装置の製造工程を断面
図により示している。
【００２９】(１)第１工程 基板材料としてミラー指数１００を表面の結晶方位とし
てもつ単結晶シリコン層ａであって凹部１５に相当する
部分に不純物を拡散して、同部分のみ不純物濃度を高く
した後、単結晶シリコン層ａの表面上に約１μｍの厚さ
のシリコン酸化膜ｂを介して約１０μｍの厚さの単結晶
シリコン層ｃを設けてＳＯＩ(Silicon−On-Insulator)
基板を製造し（図５（Ａ））、単結晶シリコン層ｃにリ
ン、ボロン等の不純物をドーピングして同層ａを低抵抗
化する。
てもつ単結晶シリコン層ａであって凹部１５に相当する
部分に不純物を拡散して、同部分のみ不純物濃度を高く
した後、単結晶シリコン層ａの表面上に約１μｍの厚さ
のシリコン酸化膜ｂを介して約１０μｍの厚さの単結晶
シリコン層ｃを設けてＳＯＩ(Silicon−On-Insulator)
基板を製造し（図５（Ａ））、単結晶シリコン層ｃにリ
ン、ボロン等の不純物をドーピングして同層ａを低抵抗
化する。
【００３０】(２)第２工程 上記実施形態の第２工程と同様なマスク及びエッチング
処理により、シリコン酸化膜ｂ上に駆動電極部３０−
１，３０−２、検出電極部４０−１，４０−２及びアン
カ１２−１〜１２−４を形成するとともに、振動子２
０、電極指２２−１〜２２−４、連結部２３−１，２３
−２及び梁１１−１〜１１−４に相当する部分を残す
（図５（Ｂ））。
処理により、シリコン酸化膜ｂ上に駆動電極部３０−
１，３０−２、検出電極部４０−１，４０−２及びアン
カ１２−１〜１２−４を形成するとともに、振動子２
０、電極指２２−１〜２２−４、連結部２３−１，２３
−２及び梁１１−１〜１１−４に相当する部分を残す
（図５（Ｂ））。
【００３１】(３)第３工程 上記実施形態の第４工程と同様なエッチング処理によ
り、振動子２０、電極指２２−１〜２２−４、連結部２
３−１，２３−２及び梁１１−１〜１１−４を基板１０
上面から浮かせて形成する（図５（Ｃ））。
り、振動子２０、電極指２２−１〜２２−４、連結部２
３−１，２３−２及び梁１１−１〜１１−４を基板１０
上面から浮かせて形成する（図５（Ｃ））。
【００３２】(４)第４工程 単結晶シリコン層ａをフッ酸−硝酸−酢酸水溶液でエッ
チングすると、第１工程において形成された不純物濃度
の高い部分のみが選択的に除去されるので、凹部１５が
形成される。（図５（Ｄ））。
チングすると、第１工程において形成された不純物濃度
の高い部分のみが選択的に除去されるので、凹部１５が
形成される。（図５（Ｄ））。
【００３３】上記のように構成した変形例に係る半導体
装置も上記実施形態と同様に、振動子２０が振動してい
る場合、振動子２０の下方に十分広い空間を確保するこ
とができるので、振動子２０と基板１０との間に存在す
る空気の粘性抵抗により振動子２０の振動が抑制される
ことなく、同振動子２０を振動させることできる。した
がって、本変形例によっても、大気中においても振動子
２０を十分大きな振幅で振動させることができる。
装置も上記実施形態と同様に、振動子２０が振動してい
る場合、振動子２０の下方に十分広い空間を確保するこ
とができるので、振動子２０と基板１０との間に存在す
る空気の粘性抵抗により振動子２０の振動が抑制される
ことなく、同振動子２０を振動させることできる。した
がって、本変形例によっても、大気中においても振動子
２０を十分大きな振幅で振動させることができる。
【００３４】なお、上記実施形態及び変形例において
は、振動子２０を大気中にて振動させるようにしていた
が、本発明を真空パッケージした半導体装置に適用して
もよい。この場合、上記実施形態のように基板の振動子
に対向する位置に貫通孔が設けられている半導体装置に
おいては、基板の上面及び下面を全面に渡ってそれぞれ
覆うようにガラスなどからなる蓋を基板上面及び下面に
それぞれ固着するとよい。また、上記変形例のように基
板の振動子に対向する位置に凹部が設けられている半導
体装置においては、基板の上面を全面に渡って覆うよう
にガラスなどからなる蓋を基板上面に固着するとよい。
は、振動子２０を大気中にて振動させるようにしていた
が、本発明を真空パッケージした半導体装置に適用して
もよい。この場合、上記実施形態のように基板の振動子
に対向する位置に貫通孔が設けられている半導体装置に
おいては、基板の上面及び下面を全面に渡ってそれぞれ
覆うようにガラスなどからなる蓋を基板上面及び下面に
それぞれ固着するとよい。また、上記変形例のように基
板の振動子に対向する位置に凹部が設けられている半導
体装置においては、基板の上面を全面に渡って覆うよう
にガラスなどからなる蓋を基板上面に固着するとよい。
【００３５】このように構成された変形例においても、
上記実施形態及び変形例と同様に、振動子が振動してい
る場合、振動子の下方に十分広い空間を確保することが
できるため、残存気体による粘性抵抗を減少させること
ができるので、振動子の振動が気体の粘性抵抗による影
響をほとんど受けない半導体装置を実現できる。
上記実施形態及び変形例と同様に、振動子が振動してい
る場合、振動子の下方に十分広い空間を確保することが
できるため、残存気体による粘性抵抗を減少させること
ができるので、振動子の振動が気体の粘性抵抗による影
響をほとんど受けない半導体装置を実現できる。
【００３６】また、上記実施形態及び変形例において
は、本発明を角速度を検出するための半導体装置に適用
していたが、本発明は加速度を検出するための半導体装
置にも適用できる。この場合、基板に働く加速度によっ
て振動子が変位する変位量を検出するようにすればよ
い。
は、本発明を角速度を検出するための半導体装置に適用
していたが、本発明は加速度を検出するための半導体装
置にも適用できる。この場合、基板に働く加速度によっ
て振動子が変位する変位量を検出するようにすればよ
い。
【図１】 本発明に係る半導体装置の平面図である。
【図２】 （Ａ）は図１の半導体装置のＡ−Ａ線に沿っ
た断面図であり、（Ｂ）は図１の半導体装置のＢ−Ｂ線
に沿った断面図であり、（Ｃ）は図１の半導体装置のＣ
−Ｃ線に沿った断面図であり、（Ｄ）は図１の半導体装
置のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
た断面図であり、（Ｂ）は図１の半導体装置のＢ−Ｂ線
に沿った断面図であり、（Ｃ）は図１の半導体装置のＣ
−Ｃ線に沿った断面図であり、（Ｄ）は図１の半導体装
置のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。
【図３】 (Ａ)〜(Ｄ)は、図１の半導体装置の製造工程
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図４】 本発明の変形例に係る半導体装置の断面図で
ある。
ある。
【図５】 (Ａ)〜(Ｄ)は、図４の半導体装置の製造工程
を示す断面図である。
を示す断面図である。
１０…基板、２０…振動子、２１…貫通孔、１１−１〜
１１−４…梁、１２−１〜１２−４…アンカ、１２ｂ−
１〜１２ｂ−４，３０ｂ−１，４０ｂ−１…中間層、１
２ｃ−１〜１２ｃ−４，３０ｃ−１，４０ｃ−１…上
層、１３，３４−１，３４−２，４５−１，４５−２…
電極パッド、３０−１，３０−２…駆動電極部、３１−
１，３１−２，４１−１，４１−２…基部、２２−１〜
２２−４，３２−１，３２−２，４３−１，４３−２…
電極指、３３−１，３３−２，４４−１，４４−２…パ
ッド部、４０−１，４０−２…検出電極部、２３−１，
２３−２，４２−１，４２−２…連結部、１４…貫通
孔、１５…凹部、ａ，ｃ…単結晶シリコン層、ｂ…シリ
コン酸化膜。
１１−４…梁、１２−１〜１２−４…アンカ、１２ｂ−
１〜１２ｂ−４，３０ｂ−１，４０ｂ−１…中間層、１
２ｃ−１〜１２ｃ−４，３０ｃ−１，４０ｃ−１…上
層、１３，３４−１，３４−２，４５−１，４５−２…
電極パッド、３０−１，３０−２…駆動電極部、３１−
１，３１−２，４１−１，４１−２…基部、２２−１〜
２２−４，３２−１，３２−２，４３−１，４３−２…
電極指、３３−１，３３−２，４４−１，４４−２…パ
ッド部、４０−１，４０−２…検出電極部、２３−１，
２３−２，４２−１，４２−２…連結部、１４…貫通
孔、１５…凹部、ａ，ｃ…単結晶シリコン層、ｂ…シリ
コン酸化膜。
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上にその上面から所定距離だけ隔て
て平行に配置され、同基板上面に支持部を介して変位可
能に接続された振動部を有する半導体装置において、前
記基板の振動部に対向する部分に凹部又は貫通孔を設け
たことを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10300794A JP2000133814A (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10300794A JP2000133814A (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000133814A true JP2000133814A (ja) | 2000-05-12 |
Family
ID=17889186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10300794A Pending JP2000133814A (ja) | 1998-10-22 | 1998-10-22 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000133814A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000180176A (ja) * | 1998-12-15 | 2000-06-30 | Mitsumi Electric Co Ltd | 振動型角速度センサ |
| JP2006250583A (ja) * | 2005-03-08 | 2006-09-21 | Sony Corp | 振動型ジャイロセンサ |
| JP2010014575A (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Sony Corp | 角速度センサ及びその製造方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06349806A (ja) * | 1993-05-06 | 1994-12-22 | Robert Bosch Gmbh | センサを製造する方法およびセンサ |
| JPH07183543A (ja) * | 1993-12-22 | 1995-07-21 | Hitachi Ltd | 加速度センサ |
| JPH10104263A (ja) * | 1996-10-01 | 1998-04-24 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体加速度センサおよびその製造方法 |
| JPH10206170A (ja) * | 1997-01-23 | 1998-08-07 | Murata Mfg Co Ltd | 静電容量型外力検出装置 |
| JPH10221083A (ja) * | 1997-02-05 | 1998-08-21 | Murata Mfg Co Ltd | 振動型ジャイロ装置 |
-
1998
- 1998-10-22 JP JP10300794A patent/JP2000133814A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2010014575A (ja) * | 2008-07-04 | 2010-01-21 | Sony Corp | 角速度センサ及びその製造方法 |
| JP4640459B2 (ja) * | 2008-07-04 | 2011-03-02 | ソニー株式会社 | 角速度センサ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20031222 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040127 |