JP2005337877A - バーチカルコム及びこれを含むジャイロセンサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安定な動作を実現しながら工程数を減らす。
【解決手段】基台１上に固定されて配列される複数の固定櫛歯２０（４０）と、基台１と離隔して設けられ、複数の固定櫛歯２０（４０）間にそれぞれ離隔して介設される複数の可動櫛歯２１（４１）とからなるバーチカルコム２（４）を製造する方法であって、ＳＯＩ（半導体）基板５の一の面において、複数の固定櫛歯２０（４０）及び複数の可動櫛歯２１（４１）の形成部分に、それぞれ異なる時間でドライエッチングされるマスクを設ける工程と、一の面からドライエッチングを連続的に行い、複数の可動櫛歯２１（４１）、及び複数の可動櫛歯２１（４１）より長い複数の固定櫛歯２０（４０）を一斉に形成する工程と、複数の固定櫛歯２０（４０）を基台１に接合する工程と、一の面の反対面から複数の固定櫛歯２０（４０）及び複数の可動櫛歯２１（４１）を露出させる工程とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、ジャイロセンサに用いられるバーチカルコムの製造方法に関するものである。

従来、この種のバーチカルコムの製造方法は、例えば、非特許文献１に示すように、櫛歯を支持する部分の膜応力で、可動櫛歯のみを引き上げ、可動櫛歯及び固定櫛歯間に段差を形成する製造方法がある。上記製造方法は、先ず、例えばＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板の一の面に可動櫛歯及び固定櫛歯を形成する工程、一の面の反対面において、一の面に形成されている可動櫛歯及び固定櫛歯に対応する位置をエッチングにより除去する工程、上記ＳＯＩ基板をＨＦ等に浸すことにより、熱酸化層などを除去する工程を有している。

また、特許文献１には、レジストによりマスクを形成する工程とエッチングを行う工程を繰り返し、２段階のエッチングによって固定電極及び可動電極を形成する製造方法、及びそれらを用いたジャイロセンサが開示されている。
特開２００３−３３７１３８号公報（第１２，１３頁、及び、第１９図−第２１図） ＴＲＡＮＳＤＵＣＥＲＳ’０３ ＤＩＧＥＳＴ ＯＦ ＴＥＣＨＮＩＣＡＬ ＰＡＰＥＲＳ（ｐ１４６２）

しかしながら、上記従来のバーチカルコムの製造方法などは、可動櫛歯及び固定櫛歯の段差量が膜応力に依存するので、制御することが困難であり、それにより上記段差量に依存する振幅や発生力を制御することができず、安定な動作を実現することができないという問題があった。また、特許文献１の製造方法などは、２段階のドライエッチングにより固定櫛歯（電極）及び可動櫛歯（電極）を形成しているので、工程数が多くなるという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、安定な動作を実現しながら工程数を減らすことができるバーチカルコム及びこれを含むジャイロセンサの製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、基台上に固定され、その固定された面に平行に並んで配列される複数の固定櫛歯と、前記基台と離隔して設けられ、前記複数の固定櫛歯間にそれぞれ離隔して介設され、前記基台の垂直方向に可動自在とする複数の可動櫛歯とからなるバーチカルコムを半導体基板を用いて製造する方法であって、前記半導体基板の一の面において、前記複数の固定櫛歯を形成する部分及び前記複数の可動櫛歯を形成する部分に、それぞれ異なる時間でドライエッチングされるマスクを設ける第１工程と、前記第１工程を行った後に前記一の面から垂直方向に前記ドライエッチングを連続的に行い、前記複数の可動櫛歯、及び前記垂直方向において前記複数の可動櫛歯より長い前記複数の固定櫛歯を一斉に形成する第２工程と、前記第２工程を行った後に前記複数の固定櫛歯を前記基台に接合する第３工程と、前記第３工程を行った後に前記一の面の反対面から前記複数の固定櫛歯及び前記複数の可動櫛歯を露出させる第４工程とを備えることを特徴とする。

この製造方法では、マスクがドライエッチングされる時間によって、複数の固定櫛歯及び複数の可動櫛歯で制御するので、高い位置精度を有する複数の可動櫛歯及び複数の固定櫛歯を１回のドライエッチングにより形成することができるとともに、工程数を減らすことができる。また、ドライエッチングの途中で、マスクの再形成が不要であるので、複数の固定櫛歯及び複数の可動櫛歯をきれいな状態に保つことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１工程において、前記複数の固定櫛歯となる部分のマスク、及び前記複数の可動櫛歯となる部分のマスクを、複数回のドライエッチングにより、前記一の面上に高低差を形成して設けることを特徴とする。この製造方法では、マスクの高低差を容易に形成することができるので、複数の固定櫛歯を形成する部分のマスク及び前記複数の可動櫛歯を形成する部分のマスクをそれぞれ異なる時間でドライエッチングさせることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記マスクは、少なくとも２つの異なるエッチングレートを有する材料を含むことを特徴とする。この製造方法では、複数の固定櫛歯を形成する部分のマスク及び前記複数の可動櫛歯を形成する部分のマスクをそれぞれ異なる時間でドライエッチングさせることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記マスクは、少なくとも熱酸化膜及びレジストを含むことを特徴とする。この製造方法では、熱酸化膜とレジストとでエッチングレートの差を大きくすることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記マスクは、少なくともＢＰＳＧ膜を含むことを特徴とする。この製造方法では、マスクの膜厚を薄くすることができ、微細なマスクパターンを精度よく形成することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記マスクは、少なくとも窒化膜を含むことを特徴とする。この製造方法では、マスクがサイドエッチングにより細くなることを抑えることができるので、微細なマスクパターンを精度よく形成することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記半導体基板は内部に前記一の面と平行にエッチングレートの小さいエッチストップ層を含み、前記第２工程において、前記複数の固定櫛歯を形成する部分のマスクは、前記半導体基板の前記マスクがされていない部分が前記一の面から前記エッチストップ層までドライエッチングされる時間と、略同じ時間でドライエッチングされることを特徴とする。この製造方法では、マスクのエッチング時間が長くなった場合であっても、マスクがされていない部分のエッチングレートを遅くすることができる。

請求項８に記載の発明は、請求項１〜７に記載のバーチカルコムを、振動用バーチカルコム及び検出用バーチカルコムとして備え、前記振動用バーチカルコムの前記複数の固定櫛歯及び前記複数の可動櫛歯間に電圧を印加し前記複数の可動櫛歯を振動させ、前記検出用バーチカルコムの前記複数の固定櫛歯と前記複数の可動櫛歯との離隔距離の変化を静電容量の差動変化として計測し、前記静電容量の差動変化から角速度を検出するジャイロセンサを作製することを特徴とする。この構成では、高い位置精度を有する複数の可動櫛歯及び複数の固定櫛歯を１回のドライエッチングにより形成することができる。

本発明によれば、高い位置精度を有する複数の可動櫛歯及び複数の固定櫛歯を形成することができるとともに、工程数を減らすことができる。

（実施形態１）
先ず、実施形態１の基本的な構成について説明する。実施形態１のジャイロセンサは、検出板に発生する角速度を検出するものであり、図１に示すように、平板状の基台１上に、４組の振動用バーチカルコム２，２，２，２、検出板３、３組の検出用バーチカルコム４，４，４を備える。なお、振動用バーチカルコム２及び検出用バーチカルコム４の個数は限定されるものではなく、適宜変更することができる。

振動用バーチカルコム２は、複数の固定櫛歯２０，２０，・・・及び複数の可動櫛歯２１，２１，・・・からなり、後述するＳＯＩ基板５（図３参照）を用いて形成される。固定櫛歯２０は、基台１上に固定載置され、基台１の垂直方向である図１のＺ軸方向において、可動櫛歯２１より長く形成されており、そのような固定櫛歯２０が固定された面に平行に複数並んで配列されている。また、固定櫛歯２０は、固定電極２００と接合し、この固定電極２００を介して電圧源（図示せず）と電気的に接続している。可動櫛歯２１は、基台１と離隔して設けられるとともに、固定櫛歯２０間にそれぞれ離隔して介設され、さらに連結部２１０と接合し、Ｚ軸方向に可動自在である。また、可動櫛歯２１は、可動電極（図示せず）を介して電圧源と電気的に接続している。連結部２１０は、４つの可動櫛歯２１，２１，２１，２１と接合するとともに、基台１上に固定載置している４つの固定部２１１，２１１，２１１，２１１と、接合片２１１ａ，２１１ａ，２１１ａ，２１１ａを介して接合し、さらに、検出板３を後述するばね３０を介して支持している。

固定櫛歯２０及び可動櫛歯２１間は、固定電極２００及び可動電極（図示せず）を介して、電圧源（図示せず）から例えばパルス状の電圧を印加されると、固定櫛歯２０及び可動櫛歯２１間のそれぞれの静電容量が大きくなるように、可動櫛歯２１がＺ軸方向に振動する。例えば、電圧が印加されているときは、可動櫛歯２１は図１のＺ軸方向の奥側に移動し、電圧が印加されなくなるとＺ軸方向の手前側に戻る。これを繰り返すことでＺ軸方向に振動する。

検出板３は、連結部２１０の内周に連結部２１０と離隔して設けられ、４つのばね３０，３０，３０，３０により、連結部２１０と接合し、３組の検出用バーチカルコム４，４，４を備えている。上記ばね３０は、ＳＯＩ基板５（図３参照）を用いて、連結部２１０を形成するときに同時に形成され、一端側を検出板３のＹ軸方向に沿った両端側と接合し、Ｙ軸方向に延びて、他端側を連結部２１０と接合する。上記ばね３０により、検出板３は、Ｘ軸方向には容易に振動することができるが、Ｙ軸方向には振動することができない。また、検出板３は、可動櫛歯２１がＺ軸方向に振動するとき連動して振動する。

検出用バーチカルコム４は、図２に示すように、複数の固定櫛歯４０，４０，・・・及び複数の可動櫛歯４１，４１，・・・からなり、後述するＳＯＩ基板５（図３参照）を用いて形成される。固定櫛歯４０は、基台１（図１参照）上に固定載置され、Ｚ軸方向において、可動櫛歯４１より長く形成されており、そのような固定櫛歯４０が固定された面に平行に複数並んで配列されている。また、固定櫛歯４０は、固定電極（図示せず）と接合し、この固定電極を介して電圧源（図示せず）と電気的に接続している。可動櫛歯４１は、基台１と離隔して検出板３に設けられるとともに、固定櫛歯４０間にそれぞれ離隔して介設され、Ｚ軸方向に可動自在である。また、可動櫛歯４１は、可動電極（図示せず）を介して電圧源と電気的に接続している。

固定櫛歯４０及び可動櫛歯４１間に、固定電極（図示せず）及び可動電極（図示せず）を介して、電圧源（図示せず）から電圧が印加されている状態で、検出板３がＸ軸方向に移動すると、固定櫛歯４０及び可動櫛歯４１間のうち一方の離隔距離が短くなり、他方の離隔距離が長くなる。これにより、固定櫛歯４０及び可動櫛歯４１間のそれぞれの静電容量が変化し、その変化量に基づいて検出板３の移動量を検出する。

ＳＯＩ基板５は、図３に示すように、平板状であり、例えばＳｉなど半導体をベースにした基板であり、支持基板５０、中間酸化膜５１、活性層５２を順に断面方向（図３のＺ軸方向）に備えている。支持基板５０は、例えばＳｉなど導電性を有するものであり、断面方向の厚さは１５０μｍ程度である。中間酸化膜５１は、例えばＳｉＯ２であり、断面方向の厚さは１μｍ程度である。中間酸化膜５１は、エッチングレートが小さく、支持基板５０に対するエッチング選択比は１００分の１である。活性層５２は、例えばＳｉなどであり、断面方向の厚さは１０μｍ程度である。上記ＳＯＩ基板５から振動用バーチカルコム２、検出板３、検出用バーチカルコム４（ずべて図１参照）を形成する。上記のものを作製するときに、ＳＯＩ基板５上にはマスクを形成し、そのマスクを形成した状態で、例えばＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）エッチングなどドライエッチングを行う。上記ＩＣＰエッチングには、例えばＩＣＰエッチング装置を用い、そのＩＣＰエッチング装置のエッチング条件の設定により異なる材料間のエッチング選択比を変更することができ、例えば、ＳｉＯ２に対するＳｉのエッチング選択比が１００になるようなエッチング条件を設定することができる。

マスクには、例えば、熱酸化膜６０、有機膜であるレジスト６１（図４参照）、ＢＰＳＧ膜６２（図６参照）、窒化膜６３（図７参照）などを用いている。マスクは、先ず上記のような膜をＳＯＩ基板５の全域に形成してからパターニングを行って、不要な部分を取り除くことで形成される。熱酸化膜６０は、支持基板５０の表面を酸化したものであり、ＳＯＩ基板５を高温炉内に挿入して一定時間の酸化処理（例えばパイロ酸化など）を行うことで形成される。例えば、ＳＯＩ基板５を１１００℃を有する高温炉内に挿入し、パイロ酸化を３５０分間行うと、ＳＯＩ基板５の表裏両面に熱酸化膜６０が約１．５μｍ成長して形成され、また、パイロ酸化を６００分間行うと、熱酸化膜６０が約２μｍ成長して形成される。なお、高温炉内の温度、酸化処理の時間などの条件は限定されるものではなく、例えば、形成する膜厚に応じて適宜設定することができる。また、熱酸化膜６０は、ＢＨＦ溶液に浸すと、約０．１μｍ／ｍｉｎのエッチングレートでエッチングされる。

レジスト６１（図４参照）は、塗布によりＳＯＩ基板５上に形成され、ドライエッチングにおいて、Ｓｉに対するエッチング選択比は５０分の１程度に設定することができる。ＢＰＳＧ膜６２（図６参照）は、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置を用いて、温度４００℃、原料ガスＳｉＨ４、Ｏ２、ＰＨ３、Ｂ２Ｈ６の環境下で、常圧ＣＶＤ法によりＳＯＩ基板５上に堆積して形成される。上記ＢＰＳＧ膜６２は、形成後に、９００℃の高温炉内で焼き締めが行われる。また、ＢＰＳＧ膜６２は、ＢＨＦ溶液に浸すと、約０．１５μｍ／ｍｉｎのエッチングレートでエッチングされる。窒化膜６３（図７参照）は、ＳＯＩ基板５を温度７３０℃、原料ガスＳｉＨＣｌ２、ＮＨ３の環境下にある高温炉内に５０分間挿入することで、約０．２μｍ形成される。また、窒化膜６３は、ＢＨＦ溶液に浸すと、約０．０１μｍ／ｍｉｎのエッチングレートでエッチングされる。なお、窒化膜６３は、ＳＯＩ基板５との密着性を向上させるために、ＳＯＩ基板５と窒化膜６３との間に熱酸化膜６０を形成してもよい。

次に、実施形態１のジャイロセンサの動作について図１を用いて説明する。先ず、４組の振動用バーチカルコム２，２，２，２のそれぞれの固定櫛歯２０及び可動櫛歯２１間にパルス状の電圧を印加し、可動櫛歯２１，２１，２１，２１、連結部２１０及び検出板３をＺ軸方向に振動させる。このような状態の中、検出板３にＹ軸周りに角速度が加わった場合、検出板３は、コリオリ力によりＸ軸方向に振動する。このように検出板３が振動したときに固定櫛歯４０及び可動櫛歯４１間のそれぞれの静電容量の変化を計測する。この変化量から、検出板３のＸ軸方向の振動量を求め、さらにＹ軸周りに加わった角速度を求める。

次に、実施形態１の振動用バーチカルコム２の製造工程について図３を用いて説明する。なお、図３は、図１のＡ−Ａ断面を示し、記載している軸は中央位置におけるものである。ＳＯＩ基板５は、支持基板５０が１５０μｍ厚のＳｉ、中間酸化膜５１が１μｍ厚のＳｉＯ２、活性層５２が１０μ厚である。先ず、マスクを形成する工程について説明する。上記ＳＯＩ基板５を高温炉（１１００℃）内に挿入し、パイロ酸化を６００分間行い、ＳＯＩ基板５の両面に熱酸化膜６０を約２μｍ形成する（Ｓ１）。次に、支持基板５０側の熱酸化膜６０に、パターニング用レジスト（図示せず）を塗布し、パターニング、ドライエッチングによる窓開けを行い、支持基板５０の可動櫛歯２１が形成される部分を露出させ、上記パターニング用レジストを除去する（Ｓ２）。再度、ＳＯＩ基板５を高温炉（１１００℃）内に挿入し、パイロ酸化を３５０分間行い、ＳＯＩ基板５の両面に熱酸化膜６０をさらに約１．５μｍ形成する（Ｓ３）。再度、支持基板５０側の熱酸化膜６０に、パターニング用レジスト（図示せず）を塗布し、パターニング、ドライエッチングによる窓開けを行い、支持基板５０のうち、固定櫛歯及び可動櫛歯を切り離す部分を露出させ、上記パターニング用レジストを除去する（Ｓ４）。上記より、固定櫛歯が形成される部分及び可動櫛歯が形成される部分に、それぞれ異なる高さを有するマスクが設けられる。

ＳＯＩ基板５のエッチング工程について説明する。先ず、ＩＣＰエッチング装置において、熱酸化膜６０のＳｉＯ２に対する支持基板５０のＳｉのエッチング選択比が１００になるようにエッチング条件を設定する。エッチング条件の設定後に、可動櫛歯が形成される部分の支持基板５０が約１０μｍ除去されるまでドライエッチングを連続的に行い、固定櫛歯２０及び可動櫛歯２１間を切り離し、可動櫛歯２０、及びその可動櫛歯２０より長い固定櫛歯２０を一斉に形成する（Ｓ５）。ここで、マスクを除去するためにドライエッチングを行う時間が長くなった場合であっても、マスクがされていない部分は、中間酸化膜５１によりエッチングレートを遅くすることができる。

ドライエッチング後の工程について説明する。ＳＯＩ基板５の支持基板５０に残っている熱酸化膜６０を除去する（Ｓ６）。上記ＳＯＩ基板５の支持基板５０側に基台１を接合する（Ｓ７）。その後、ＳＯＩ基板５の活性層５２側に成長している熱酸化膜６０に、パターニング用レジスト（図示せず）を塗布し、パターニング、窓開けを行い、固定櫛歯２０及び可動櫛歯２１が形成される部分の活性層５２を露出させ、上記パターニング用レジストを除去する（Ｓ８）。ＩＣＰエッチング装置を用いてＳＯＩ基板５の活性層５２側からドライエッチングを行い、固定櫛歯２０及び可動櫛歯２１が形成される部分の活性層５２を除去する（Ｓ９）。最後に、ＳＯＩ基板５の活性層５２側に露出している中間酸化膜５１を除去し、活性層５２側から固定櫛歯２０及び可動櫛歯２１を露出させる（Ｓ１０）。

上記のような製造工程で振動用バーチカルコム２（図１参照）を作製することにより、固定櫛歯２０、その固定櫛歯２０より短い可動櫛歯２１を１回のドライエッチングにより形成することができる。なお、検出用バーチカルコム４（図１参照）も振動用バーチカルコム２（図１参照）と同様の製造工程で作製することができる。

以上、実施形態１によれば、支持基板５０に対して１回のドライエッチングにより、固定櫛歯２０及び可動櫛歯２１間を切り離すことができるとともに、固定櫛歯２０を可動櫛歯２１より長く形成することができるので、工程数を減らすことができる。また、熱酸化膜６０に複数回のドライエッチングを行うことにより固定櫛歯２０が形成される部分及び可動櫛歯２１が形成される部分の熱酸化膜６０に高低差を形成することができる。さらに、ドライエッチングの途中で、マスクの再パターニングが不要であるので、固定櫛歯２０及び可動櫛歯２１をきれいな状態に保つことができる。

（実施形態２）
実施形態２は、実施形態１にはない特徴部分として、振動用バーチカルコム２の製造工程において、図４に示すように、マスクとして熱酸化膜６０及びレジスト６１を用いている。なお、図４は、図１のＡ−Ａ断面を示し、記載している軸は中央位置におけるものである。

実施形態２の振動用バーチカルコム２（図１参照）の製造工程について説明する。先ず、実施形態１と同様の工程で、ＳＯＩ基板５に熱酸化膜６０を形成する（Ｓ１），（Ｓ２）（図３参照）。その後、ＳＯＩ基板５の支持基板５０側にレジスト６１を３μｍ塗布し、パターニング、窓開けを行い、可動櫛歯が形成される部分をレジスト６１で覆い、固定櫛歯及び可動櫛歯を切り離す部分の支持基板５０を露出させる（Ｓ３）。次に、ＩＣＰエッチング装置において、レジスト６１に対する支持基板５０のＳｉのエッチング選択比が５０になるようにエッチング条件を設定する。エッチング条件の設定後に、可動櫛歯が形成される部分の支持基板５０が約１０μｍ除去されるまでドライエッチングを行い、固定櫛歯２０及び可動櫛歯２１間を切り離し、固定櫛歯２０、及びその固定櫛歯２０より短い可動櫛歯２１を形成する（Ｓ４）（図３（Ｓ５）参照）。上記ドライエッチングを行った後は、実施形態１と同様の製造工程を行う（Ｓ５）〜（Ｓ９）（図３（Ｓ６）〜（Ｓ１０）参照）。

なお、検出用バーチカルコム４（図１参照）も振動用バーチカルコム２（図１参照）と同様の製造工程で作製することができる。

以上、実施形態２によれば、固定櫛歯２０を形成する部分のマスクを熱酸化膜６０にし、可動櫛歯２１を形成する部分のマスクをレジスト６１にすることで、それぞれのマスクのエッチングレートの差を大きくし異なる時間でドライエッチングさせることができる。また、マスクを形成するときに１回目のパターニング後に酸化する必要がないので、固定櫛歯２０及び可動櫛歯２１の寸法ずれを抑えることができるとともに、工程数を減らすことができる。

（実施形態３）
実施形態３は、実施形態２にはない特徴部分として、振動用バーチカルコム２の製造工程において、図５に示すように、ドライエッチングにより固定櫛歯２０及び可動櫛歯２１間の切り離した後に、レジスト６１を除去し、再度ドライエッチングを行っている。なお、図５は、図１のＡ−Ａ断面を示し、記載している軸は中央位置におけるものである。

実施形態３の振動用バーチカルコム２（図１参照）の製造工程について説明する。先ず、実施形態２と同様の工程で、ＳＯＩ基板５に熱酸化膜６０及びレジスト６１を形成する（Ｓ１）〜（Ｓ３）（図３（Ｓ１），（Ｓ２）及び図４（Ｓ３）参照）。このとき、レジスト６１の膜厚を実施形態２のレジスト６１（図４（Ｓ３）参照）の膜厚（３μｍ）よりも厚くして４μｍ程度にする。

次に、ＩＣＰエッチング装置において、レジスト６１に対する支持基板５０のＳｉのエッチング選択比が５０以上になるようにエッチング条件を設定する。エッチング条件の設定後に、マスクが形成されていない部分の支持基板５０が全てなくなるまでドライエッチングを行い、固定櫛歯及び可動櫛歯間を切り離す。このとき、可動櫛歯２１が形成される部分のレジスト６１はなくっておらず、一部が残っている（Ｓ４）。このレジスト６１をプラズマアッシング装置により除去し、可動櫛歯２１が形成される部分の支持基板５０を露出させる。再度、ＩＣＰエッチング装置を用いて、可動櫛歯２１が形成される部分が約１０μｍ除去されるまでドライエッチングを行い、固定櫛歯２０、及びその固定櫛歯２０より短い可動櫛歯２１を形成する（Ｓ５）（図３参照）。上記ドライエッチングを行った後は、実施形態２と同様の製造工程を行う（Ｓ６）〜（Ｓ１０）（図３参照）。

なお、検出用バーチカルコム４（図１参照）も振動用バーチカルコム２（図１参照）と同様の製造工程で作製することができる。

以上、実施形態３によれば、固定櫛歯２０及び可動櫛歯２１間の切り離し完了時には可動櫛歯２１はレジスト６１で覆われており、このレジスト６１を除去してからＩＣＰエッチング装置を用いて支持基板５０のドライエッチングが開始されるので、レジスト６１の厚み分布の影響を受けずに、ＳＯＩ基板５全域でエッチングスタートのタイミングを揃えることができ、それにより固定櫛歯２０と可動櫛歯２１との段差量をＳＯＩ基板５全域で一定にすることができる。

（実施形態４）
実施形態４は、実施形態１にはない特徴部分として、振動用バーチカルコム２の製造工程において、図６に示すように、マスクとして熱酸化膜６０及びＢＰＳＧ膜６２を用いている。なお、図６は、図１のＡ−Ａ断面を示し、記載している軸は中央位置におけるものである。

実施形態４の振動用バーチカルコム２（図１参照）の製造工程について説明する。先ず、実施形態１と同様の工程で、ＳＯＩ基板５に熱酸化膜６０を形成する（Ｓ１），（Ｓ２）（図３参照）。その後、ＣＶＤ装置を用いて、温度４００℃、原料ガスＳｉＨ４、Ｏ２、ＰＨ３、Ｂ２Ｈ６の環境下で、常圧ＣＶＤ法によりＳＯＩ基板５の支持基板５０側にＢＰＳＧ膜６２を２μｍ（＞１．５μｍ）形成し、形成後、高温炉（９００℃）内でＢＰＳＧ膜６２の焼き締めを行う（Ｓ３）。上記ＢＰＳＧ膜６２に、パターニング、窓開けを行い、可動櫛歯２１が形成される部分をＢＰＳＧ膜６２で覆い、固定櫛歯及び可動櫛歯を切り離す部分の支持基板５０を露出させる（Ｓ４）。

次に、ＩＣＰエッチング装置において、ＢＰＳＧ膜６２に対する支持基板５０のＳｉのエッチング選択比が１００以上になるようにエッチング条件を設定する。エッチング条件の設定後に、マスクが形成されていない部分の支持基板５０が全てなくなるまでドライエッチングを行い、固定櫛歯及び可動櫛歯間を切り離す。このとき、可動櫛歯が形成される部分のＢＰＳＧ膜６２はなくっておらず、約５０００オングストローム残っている（Ｓ５）。ＳＯＩ基板５をＢＨＦ溶液に浸すことにより、オーバーエッチングも含めて５分間エッチングを行い、ＢＰＳＧ膜６２を完全に除去し、可動櫛歯が形成される部分の支持基板５０を露出させる。このとき、熱酸化膜６０は約１．８μｍ残り、固定櫛歯が形成される部分の支持基板５０は上記熱酸化膜６０で覆われている。再度、ＩＣＰエッチング装置を用いて、可動櫛歯２１が形成される部分が約１０μｍ除去されるまでドライエッチングを行い、固定櫛歯２０、及びその固定櫛歯２０より短い可動櫛歯２１を形成する（Ｓ６）（図３（Ｓ５）参照）。上記ドライエッチングを行った後は、実施形態１と同様の製造工程を行う（Ｓ７）〜（Ｓ１１）（図３（Ｓ６）〜（Ｓ１０）参照）。

なお、検出用バーチカルコム４（図１参照）も振動用バーチカルコム２（図１参照）と同様の製造工程で作製することができる。

以上、実施形態４によれば、ＢＰＳＧ膜６２をマスクにすることにより、マスクの膜厚を薄くすることができ、４μｍ厚のレジスト６１（図４参照）などと比較して微細なマスクパターンを精度よく形成することができる。

なお、実施形態４の変形例として、振動用バーチカルコムの製造工程において、（Ｓ３）の工程で、ＢＰＳＧ膜の膜厚を１．５μｍにし、（Ｓ６）の工程におけるＢＨＦ溶液によるＢＰＳＧ膜の除去工程を省略し、（Ｓ５）の工程のドライエッチングと（Ｓ６）の工程のドライエッチングを連続して行ってもよい。このような製造方法では、複数の可動櫛歯及び複数の固定櫛歯の高さをそれぞれのマスクのドライエッチング時間により制御し、これら複数の可動櫛歯及び複数の固定櫛歯を１回のドライエッチングにより形成することができるので、高い位置精度を有する複数の可動櫛歯及び複数の固定櫛歯を形成することができるとともに、工程数を減らすことができる。

（実施形態５）
実施形態５は、実施形態１にはない特徴部分として、振動用バーチカルコム２の製造工程において、図７に示すように、マスクとしてＢＰＳＧ膜６２及び窒化膜６３を用いている。なお、図７は、図１のＡ−Ａ断面を示し、記載している軸は中央位置におけるものである。

実施形態５の振動用バーチカルコム２（図１参照）の製造工程について説明する。先ず、実施形態１と同様のＳＯＩ基板５を、温度７３０℃、原料ガスＳｉＨＣｌ２、ＮＨ３の環境下にある高温炉内に５０分間挿入し、ＳＯＩ基板５の両面に窒化膜６３を約０．２μｍ形成する（Ｓ１）。支持基板５０側の窒化膜６３に、パターニング用レジスト（図示せず）を塗布し、パターニング、窓開けを行い、支持基板５０の可動櫛歯が形成される部分を露出させ、上記パターニング用レジストを除去する（Ｓ２）。

次に、実施形態４の（Ｓ３）〜（Ｓ５）と同様にして、ＢＰＳＧ膜６２によるマスクを形成し、ドライエッチングを行う（Ｓ３）〜（Ｓ５）。このとき、可動櫛歯２１が形成される部分のＢＰＳＧ膜６２は約５０００オングストローム残っている。ＳＯＩ基板５をＢＨＦ溶液に浸すことにより、オーバーエッチングも含めて５分間エッチングを行い、ＢＰＳＧ膜６２を完全に除去し、可動櫛歯が形成される部分の支持基板５０を露出させる。このとき、窒化膜６３は約０．２μｍ残り、固定櫛歯が形成される支持基板５０は上記窒化膜６３で覆われている（Ｓ６）。再度、実施形態４の（Ｓ７）と同様にドライエッチングを行い、固定櫛歯２０、及びその固定櫛歯２０より短い可動櫛歯２１を形成する（Ｓ７）。上記ドライエッチングを行った後は、実施形態１と同様の製造工程を行う（Ｓ８）〜（Ｓ１２）（図３（Ｓ６）〜（Ｓ１０）参照）。

なお、検出用バーチカルコム４（図１参照）も振動用バーチカルコム２（図１参照）と同様の製造工程で作製することができる。

以上、実施形態５によれば、固定櫛歯２０のマスクである窒化膜６３は熱酸化膜６０と比較してエッチングレートが約１０分の１と非常に小さく、マスクがサイドエッチにより細くなることを抑えることができるので、さらに微細なマスクパターンを精度よく形成することができる。

なお、実施形態５の変形例として、振動用バーチカルコムの製造工程において、（Ｓ３）の工程で、ＢＰＳＧ膜の膜厚を１．５μｍにし、（Ｓ６）の工程を省略し、（Ｓ５）の工程のドライエッチングと（Ｓ７）の工程のドライエッチングを連続して行ってもよい。このような製造方法では、複数の可動櫛歯及び複数の固定櫛歯の高さをそれぞれのマスクのドライエッチング時間により制御し、これら複数の可動櫛歯及び複数の固定櫛歯を１回のドライエッチングにより形成することができるので、高い位置精度を有する複数の可動櫛歯及び複数の固定櫛歯を形成することができるとともに、工程数を減らすことができる。

なお、実施形態１〜５のいずれかの変形例として、ジャイロセンサに限定されずに、一方向の変位を検出するセンサであってもよい。例えば、固定櫛歯及び可動櫛歯間に電圧を印加した状態で、可動櫛歯の可動方向に力が加わると、その力により可動櫛歯が移動し、それにより固定櫛歯及び可動櫛歯間の静電容量が変化する。この静電容量の変化量から移動量を検出することができる。

本発明による実施形態１のジャイロセンサの正面図である。 同上のジャイロセンサにおける図１のＢの拡大図である。 同上のバーチカルコムの製造工程を示す図である。 本発明による実施形態２のバーチカルコムの製造工程を示す図である。 本発明による実施形態３のバーチカルコムの製造工程を示す図である。 本発明による実施形態４のバーチカルコムの製造工程を示す図である。 本発明による実施形態５のバーチカルコムの製造工程を示す図である。

符号の説明

１ 基板
２ 振動用バーチカルコム
２０ 固定櫛歯
２１ 可動櫛歯
４ 検出用バーチカルコム
４０ 固定櫛歯
４１ 可動櫛歯
５ ＳＯＩ基板
５０ 支持基板
６０ 熱酸化膜
６１ レジスト
６２ ＢＰＳＧ膜
６３ 窒化膜

Claims (8)

1. 基台上に固定され、その固定された面に平行に並んで配列される複数の固定櫛歯と、前記基台と離隔して設けられ、前記複数の固定櫛歯間にそれぞれ離隔して介設され、前記基台の垂直方向に可動自在とする複数の可動櫛歯とからなるバーチカルコムを半導体基板を用いて製造する方法であって、
   前記半導体基板の一の面において、前記複数の固定櫛歯を形成する部分及び前記複数の可動櫛歯を形成する部分に、それぞれ異なる時間でドライエッチングされるマスクを設ける第１工程と、
   前記第１工程を行った後に前記一の面から垂直方向に前記ドライエッチングを連続的に行い、前記複数の可動櫛歯、及び前記垂直方向において前記複数の可動櫛歯より長い前記複数の固定櫛歯を一斉に形成する第２工程と、
   前記第２工程を行った後に前記複数の固定櫛歯を前記基台に接合する第３工程と、
   前記第３工程を行った後に前記一の面の反対面から前記複数の固定櫛歯及び前記複数の可動櫛歯を露出させる第４工程と
   を備えることを特徴とするバーチカルコムの製造方法。
2. 前記第１工程において、前記複数の固定櫛歯となる部分のマスク、及び前記複数の可動櫛歯となる部分のマスクを、複数回のドライエッチングにより、前記一の面上に高低差を形成して設けることを特徴とする請求項１記載のバーチカルコムの製造方法。
3. 前記マスクは、少なくとも２つの異なるエッチングレートを有する材料を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のバーチカルコムの製造方法。
4. 前記マスクは、少なくとも熱酸化膜及びレジストを含むことを特徴とする請求項３記載のバーチカルコムの製造方法。
5. 前記マスクは、少なくともＢＰＳＧ膜を含むことを特徴とする請求項３記載のバーチカルコムの製造方法。
6. 前記マスクは、少なくとも窒化膜を含むことを特徴とする請求項３記載のバーチカルコムの製造方法。
7. 前記半導体基板は内部に前記一の面と平行にエッチングレートの小さいエッチストップ層を含み、
   前記第２工程において、前記複数の固定櫛歯を形成する部分のマスクは、前記半導体基板の前記マスクがされていない部分が前記一の面から前記エッチストップ層までドライエッチングされる時間と、略同じ時間でドライエッチングされることを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載のバーチカルコムの製造方法。
8. 請求項１〜７に記載のバーチカルコムを、振動用バーチカルコム及び検出用バーチカルコムとして備え、前記振動用バーチカルコムの前記複数の固定櫛歯及び前記複数の可動櫛歯間に電圧を印加し前記複数の可動櫛歯を振動させ、前記検出用バーチカルコムの前記複数の固定櫛歯と前記複数の可動櫛歯との離隔距離の変化を静電容量の差動変化として計測し、前記静電容量の差動変化から角速度を検出するジャイロセンサを作製することを特徴とするジャイロセンサの製造方法。

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