JP2009270961A - Memsセンサおよびその製造方法 - Google Patents
Memsセンサおよびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009270961A JP2009270961A JP2008122230A JP2008122230A JP2009270961A JP 2009270961 A JP2009270961 A JP 2009270961A JP 2008122230 A JP2008122230 A JP 2008122230A JP 2008122230 A JP2008122230 A JP 2008122230A JP 2009270961 A JP2009270961 A JP 2009270961A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cap
- substrate
- insulating layer
- conductive material
- movable electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Micromachines (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
【課題】基板とキャップとの対向方向の物理量を検出するために必要な配線の接続を表面側で達成することができながら、製造工程の簡素化を図ることができる、MEMSセンサおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】シリコン基板2上には、壁部6および分離部7により、第2絶縁層9を介して、ドープトポリシリコンからなる平板状のキャップ12がシリコン基板2に対向した状態で支持されている。シリコン基板2とキャップ12との間には、ドープトポリシリコンからなるZ可動電極5が設けられている。Z可動電極5は、その表面を壁部6および分離部7の表面よりもシリコン基板2側に下がった位置に有し、シリコン基板2およびキャップ12から離間し、シリコン基板2およびキャップ12の対向方向に変位可能である。これにより、キャップ12およびZ可動電極5は、それらの間隔の変化により静電容量が変化するコンデンサを構成する。
【選択図】図1
【解決手段】シリコン基板2上には、壁部6および分離部7により、第2絶縁層9を介して、ドープトポリシリコンからなる平板状のキャップ12がシリコン基板2に対向した状態で支持されている。シリコン基板2とキャップ12との間には、ドープトポリシリコンからなるZ可動電極5が設けられている。Z可動電極5は、その表面を壁部6および分離部7の表面よりもシリコン基板2側に下がった位置に有し、シリコン基板2およびキャップ12から離間し、シリコン基板2およびキャップ12の対向方向に変位可能である。これにより、キャップ12およびZ可動電極5は、それらの間隔の変化により静電容量が変化するコンデンサを構成する。
【選択図】図1
Description
本発明は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術により製造されるセンサおよびその製造方法に関する。
最近、MEMSセンサの携帯電話機への搭載が開始されたことから、そのMEMSセンサの注目度が急激に高まっている。MEMSセンサの代表的なものとして、たとえば、物体の加速度を検出するための加速度センサが知られている。
従来の加速度センサは、SOI(Silicon On Insulator)基板を加工したものに、ガラスまたはシリコンからなるキャップを貼り合わせることにより作製される。具体的には、SOI基板の表層をなすSOI層(シリコン層)およびその下層の絶縁層(酸化シリコン層)を選択的に除去することにより、SOI層に、SOI層の基層(絶縁層の下層)をなすシリコン基板から浮いた状態の複数の可動導電部と、シリコン基板に絶縁層を介して固定された状態の複数の固定導電部とが形成される。そして、陽極接合法により、キャップが固定導電部上に接合され、加速度センサが得られる。
従来の加速度センサは、SOI(Silicon On Insulator)基板を加工したものに、ガラスまたはシリコンからなるキャップを貼り合わせることにより作製される。具体的には、SOI基板の表層をなすSOI層(シリコン層)およびその下層の絶縁層(酸化シリコン層)を選択的に除去することにより、SOI層に、SOI層の基層(絶縁層の下層)をなすシリコン基板から浮いた状態の複数の可動導電部と、シリコン基板に絶縁層を介して固定された状態の複数の固定導電部とが形成される。そして、陽極接合法により、キャップが固定導電部上に接合され、加速度センサが得られる。
X軸方向に対向する可動導電部と固定導電部との対は、X軸方向の加速度を検出するためのコンデンサを構成する。また、Y軸方向に対向する可動導電部と固定導電部との対は、Y軸方向の加速度を検出するためのコンデンサを構成する。加速度センサ(加速度センサが搭載される物体)にX軸方向またはY軸方向の加速度が生じると、可動導電部が変位し、可動導電部と固定導電部との間隔が変化する。これに伴って、可動導電部および固定導電部からなるコンデンサの静電容量が変化する。したがって、その静電容量の変化に基づいて、X軸方向またはY軸方向の加速度を検出することができる。また、可動導電部およびシリコン基板によりコンデンサを構成すれば、可動導電部およびシリコン基板の対向方向(Z軸方向)の加速度を検出することができる。
特開2007−150098号公報
しかし、Z軸方向の加速度を検出するためには、シリコン基板に配線を電気的に接続する必要がある。そして、その配線の接続を表面側(キャップが設けられている側)で達成するためには、X軸方向およびY軸方向の加速度の検出に使用されない固定導電部上に配線接続用のパッドを設けるとともに、パッドとシリコン基板との間に固定導電部および絶縁層を連続して貫通する貫通電極を設けなければならず、加速度センサの製造工程がかなり複雑になる。
そこで、本発明の目的は、基板とキャップとの対向方向の物理量を検出するために必要な配線の接続を表面側(キャップが設けられている側)で達成することができながら、製造工程の簡素化を図ることができる、MEMSセンサおよびその製造方法を提供することである。
前記の目的を達成するための請求項1記載の発明は、基板と、導電材料からなり、前記基板上に設けられる支持部と、前記基板と前記支持部との間に介在される第1絶縁層と、前記支持部上に設けられる第2絶縁層と、導電材料からなり、前記第2絶縁層を介して前記支持部に支持され、前記基板に対向する平板状のキャップと、前記支持部の材料と同一材料からなり、前記支持部と同一層に形成され、その表面を前記支持部の表面よりも前記基板側に下がった位置に有しており、前記基板および前記キャップに対して離間し、前記基板および前記キャップの対向方向に変位可能な可動部とを含む、MEMSセンサである。
この構成によれば、基板上には、第1絶縁層を介して、導電材料からなる支持部が設けられている。この支持部によって、導電材料からなる平板状のキャップが基板に対向した状態で支持されている。支持部およびキャップは、それらの間に第2絶縁層が介在されることにより互いに絶縁されている。そして、基板とキャップとの間には、基板およびキャップから離間して、支持部の材料と同一材料からなる可動部が設けられている。可動部は、基板およびキャップの対向方向(以下、この項において「Z軸方向」という。)に変位可能である。これにより、キャップおよび可動部は、それらの間隔の変化により静電容量が変化するコンデンサを構成する。
MEMSセンサ(MEMSセンサが搭載される物体)にZ軸方向の物理量が生じ、または、MEMSセンサにZ軸方向の物理量が作用し、可動部が変位すると、キャップと可動部との間隔が変化する。これに伴って、キャップおよび可動部からなるコンデンサの静電容量が変化するので、その静電容量の変化に基づいて、そのZ軸方向の物理量を検出することができる。なお、物理量としては、加速度および音圧などが例示される。
そして、可動部は、支持部と同一層に形成され、その表面を支持部の表面よりも基板側に下がった位置に有している。これにより、可動部の表面とキャップとの間に、第2絶縁層の厚さよりも大きな間隔のスペースを確保することができ、可動部が変位したときに、可動部とキャップとの衝突を防止することができる。
また、キャップおよび可動部からなるコンデンサでは、キャップが固定電極となり、この固定電極に対する配線の接続は、キャップ上に配線接続用のパッドを設けることにより達成される。したがって、従来の加速度センサと異なり、基板と配線との接続を達成するための貫通電極を設ける必要がない。よって、Z軸方向の加速度を検出するために必要な配線の接続を表面側で達成することができながら、従来の加速度センサの構成と比較して、製造工程の簡素化を図ることができる。
また、キャップおよび可動部からなるコンデンサでは、キャップが固定電極となり、この固定電極に対する配線の接続は、キャップ上に配線接続用のパッドを設けることにより達成される。したがって、従来の加速度センサと異なり、基板と配線との接続を達成するための貫通電極を設ける必要がない。よって、Z軸方向の加速度を検出するために必要な配線の接続を表面側で達成することができながら、従来の加速度センサの構成と比較して、製造工程の簡素化を図ることができる。
請求項2に記載の発明は、基板上に、第1絶縁層を挟んで導電材料層を形成する工程と、前記導電材料層の表面上に、前記導電材料層を選択的に露出させるための開口を有する第2絶縁層を形成する工程と、前記導電材料層における前記開口から露出する部分を全体的に掘り下げて凹部を形成する工程と、前記導電材料層における前記開口から露出する部分を選択的に厚さ方向にわたって除去することにより、前記導電材料層を分割し、前記導電材料層の各分割部分からなる支持部および可動部を形成する工程と、前記第1絶縁層における前記可動部と接する部分を選択的に除去する工程と、前記第2絶縁層上に、導電材料からなる平板状のキャップを接合する工程とを含む、MEMSセンサの製造方法である。
この製造方法により、請求項1に記載のMEMSセンサを製造することができる。
前記凹部を形成する工程は、請求項3に記載のように、前記導電材料層における前記開口から露出する部分の表面を酸化する工程と、当該酸化部分をエッチングにより除去する工程とを含んでいてもよい。この方法では、導電材料層の酸化部分と非酸化部分とのエッチングレートの差を利用して、エッチング量を良好に制御することができ、導電材料層に凹部を確実かつ容易に形成することができる。
前記凹部を形成する工程は、請求項3に記載のように、前記導電材料層における前記開口から露出する部分の表面を酸化する工程と、当該酸化部分をエッチングにより除去する工程とを含んでいてもよい。この方法では、導電材料層の酸化部分と非酸化部分とのエッチングレートの差を利用して、エッチング量を良好に制御することができ、導電材料層に凹部を確実かつ容易に形成することができる。
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る加速度センサの模式的な断面図である。
加速度センサ1は、MEMS技術により製造されるセンサ(MEMSセンサ)である。加速度センサ1は、平面視四角形状のシリコン基板2を備えている。
シリコン基板2上には、複数のXY可動電極3と、各XY可動電極3に対して間隔を空けて対向する複数のXY固定電極4と、Z可動電極5とが設けられている。XY可動電極3、XY固定電極4およびZ可動電極5は、たとえば、不純物が高濃度にドープされることにより導電性が付与されたポリシリコン(以下、単に「ドープトポリシリコン」という。)からなり、互いに同じ厚さを有している。
図1は、本発明の一実施形態に係る加速度センサの模式的な断面図である。
加速度センサ1は、MEMS技術により製造されるセンサ(MEMSセンサ)である。加速度センサ1は、平面視四角形状のシリコン基板2を備えている。
シリコン基板2上には、複数のXY可動電極3と、各XY可動電極3に対して間隔を空けて対向する複数のXY固定電極4と、Z可動電極5とが設けられている。XY可動電極3、XY固定電極4およびZ可動電極5は、たとえば、不純物が高濃度にドープされることにより導電性が付与されたポリシリコン(以下、単に「ドープトポリシリコン」という。)からなり、互いに同じ厚さを有している。
たとえば、複数のXY可動電極3には、シリコン基板2の表面と平行なX軸方向に間隔を空けて配置され、それぞれX軸方向と直交するY軸方向に延びる複数のX可動電極と、Y軸方向に間隔を空けて配置され、それぞれX軸方向に延びる複数のY可動電極とが含まれる。各X可動電極のY軸方向の一端部は、X軸方向に延びるX連結部(図示せず)により連結されている。これにより、X可動電極およびX連結部は、櫛状構造をなしている。また、各Y可動電極のX軸方向の一端部は、Y軸方向に延びるY連結部(図示せず)により連結されている。これにより、Y可動電極およびY連結部は、櫛状構造をなしている。
一方、複数のXY固定電極4には、各X可動電極に対してX軸方向に間隔を空けて対向し、それぞれY軸方向に延びる複数のX固定電極と、各Y可動電極に対してY軸方向に間隔を空けて対向し、それぞれX軸方向に延びる複数のY固定電極とが含まれる。各X固定電極のY軸方向の一端部は、X軸方向に延びるX連結部(図示せず)により連結されている。これにより、X固定電極およびX連結部は、櫛状構造をなすX可動電極およびX連結部に対し、互いの櫛歯が接触せずに噛み合うような櫛状構造をなしている。また、各Y固定電極のX軸方向の一端部は、Y軸方向に延びるY連結部(図示せず)により連結されている。これにより、Y固定電極およびY連結部は、櫛状構造をなすY可動電極およびY連結部に対し、互いの櫛歯が接触せずに噛み合うような櫛状構造をなしている。
Z可動電極5は、平面視四角形状に形成されている。
なお、図1には、紙面に直交する方向をY軸方向として、XY可動電極3に含まれるX可動電極およびXY固定電極4に含まれるX固定電極が示されている。XY可動電極3に含まれるY可動電極およびXY固定電極4に含まれるY固定電極は、それらの図示が省略されている。
なお、図1には、紙面に直交する方向をY軸方向として、XY可動電極3に含まれるX可動電極およびXY固定電極4に含まれるX固定電極が示されている。XY可動電極3に含まれるY可動電極およびXY固定電極4に含まれるY固定電極は、それらの図示が省略されている。
また、シリコン基板2上には、シリコン基板2の周縁に沿った平面視四角環状の壁部6が設けられている。この壁部6に囲まれる領域内に、XY可動電極3、XY固定電極4およびZ可動電極5が壁部6から分離して設けられている。
さらに、シリコン基板2上には、壁部6に囲まれる領域内に、2つの分離部7がXY可動電極3、XY固定電極4、Z可動電極5および壁部6から分離して設けられている。
さらに、シリコン基板2上には、壁部6に囲まれる領域内に、2つの分離部7がXY可動電極3、XY固定電極4、Z可動電極5および壁部6から分離して設けられている。
壁部6および分離部7は、XY可動電極3、XY固定電極4およびZ可動電極5の材料と同一材料、たとえば、ドープトポリシリコンからなる。そして、壁部6および分離部7は、XY可動電極3、XY固定電極4およびZ可動電極5と同一層に形成され、XY可動電極3、XY固定電極4およびZ可動電極5の厚さよりも大きな厚さを有し、各表面がXY可動電極3、XY固定電極4およびZ可動電極5の各表面よりも一段高い位置に配置されている。言い換えれば、XY可動電極3、XY固定電極4およびZ可動電極5は、各表面を壁部6および分離部7の表面よりもシリコン基板2側に下がった位置に有している。
シリコン基板2と壁部6および分離部7との各間には、第1絶縁層8が介在されている。第1絶縁層8は、たとえば、酸化シリコンからなる。
そして、X可動電極を連結するX連結部およびY可動電極を連結するY連結部は、壁部6の内側面に接続されている。これにより、XY可動電極3は、X連結部またはY連結部を介して、壁部6と電気的に接続されている。また、シリコン基板2とXY可動電極3との間には、第1絶縁層8は介在されておらず、XY可動電極3は、シリコン基板2上に浮いた状態で、X連結部またはY連結部により片持ち支持され、それぞれ対向するXY固定電極4との対向方向に変位可能である。
そして、X可動電極を連結するX連結部およびY可動電極を連結するY連結部は、壁部6の内側面に接続されている。これにより、XY可動電極3は、X連結部またはY連結部を介して、壁部6と電気的に接続されている。また、シリコン基板2とXY可動電極3との間には、第1絶縁層8は介在されておらず、XY可動電極3は、シリコン基板2上に浮いた状態で、X連結部またはY連結部により片持ち支持され、それぞれ対向するXY固定電極4との対向方向に変位可能である。
X固定電極を連結するX連結部は、1つの分離部7(以下「X分離部7」という。)の側面に接続されている。これにより、X固定電極(XY固定電極4)は、X連結部を介して、X分離部7と電気的に接続されている。
Y固定電極を連結するY連結部は、他の1つの分離部7(以下「Y分離部7」という。)の側面に接続されている。これにより、Y固定電極(XY固定電極4)は、Y連結部を介して、Y分離部7と電気的に接続されている。
Y固定電極を連結するY連結部は、他の1つの分離部7(以下「Y分離部7」という。)の側面に接続されている。これにより、Y固定電極(XY固定電極4)は、Y連結部を介して、Y分離部7と電気的に接続されている。
Z可動電極5には、図示しない接続部が一体に形成されており、この接続部は、壁部6の内側面に接続されている。これにより、Z可動電極5は、接続部を介して、壁部6と電気的に(同電位に)接続されている。また、シリコン基板2とZ可動電極5との間には、第1絶縁層8は介在されておらず、Z可動電極5は、シリコン基板2上に浮いた状態で、接続部により、X軸方向およびY軸方向と直交するZ軸方向に変位可能に支持されている。
壁部6および各分離部7上には、第2絶縁層9が設けられている。具体的には、壁部6上において、第2絶縁層9は、壁部6の内周に沿って、その内周形状に対応した平面視四角環状に形成されている。各分離部7上において、第2絶縁層9は、分離部7の表面を選択的に露出させる開口9aを有するパターンに形成されている。第2絶縁層9は、たとえば、酸化シリコン層および窒化シリコン層をこの順に積層した2層構造を有している。
そして、壁部6の表面には、第2絶縁層9から露出する部分に、接地用パッド10が設けられている。また、各分離部7の表面における開口9aから露出する部分には、電圧印加用パッド11が設けられている。接地用パッド10および電圧印加用パッド11は、たとえば、アルミニウムからなる。
第2絶縁層9上には、平板状のキャップ12が支持されている。キャップ12は、壁部6上の第2絶縁層9の形状に対応した外形(平面視四角形状)を有し、その壁部6上の第2絶縁層9により取り囲まれる領域を上方から覆うように設けられている。これにより、XY可動電極3、XY固定電極4、Z可動電極5および分離部7が配置される空間は、シリコン基板2、壁部6、第2絶縁層9およびキャップ12により密閉された空間(真空空間または窒素ガスなどの不活性ガスが充満した空間)となっており、この空間への外部からの水分などの進入が防止されている。また、キャップ12には、各分離部7上の電圧印加用パッド11を露出させるための開口12aが形成されている。キャップ12は、たとえば、ドープトポリシリコンからなる。
第2絶縁層9上には、平板状のキャップ12が支持されている。キャップ12は、壁部6上の第2絶縁層9の形状に対応した外形(平面視四角形状)を有し、その壁部6上の第2絶縁層9により取り囲まれる領域を上方から覆うように設けられている。これにより、XY可動電極3、XY固定電極4、Z可動電極5および分離部7が配置される空間は、シリコン基板2、壁部6、第2絶縁層9およびキャップ12により密閉された空間(真空空間または窒素ガスなどの不活性ガスが充満した空間)となっており、この空間への外部からの水分などの進入が防止されている。また、キャップ12には、各分離部7上の電圧印加用パッド11を露出させるための開口12aが形成されている。キャップ12は、たとえば、ドープトポリシリコンからなる。
キャップ12の表面には、電圧印加用パッド13が設けられている。電圧印加用パッド13は、たとえば、アルミニウムからなる。
接地用パッド10には、開口12aを介して、グランド電位(0V)に制御された配線(図示せず)が接続される。各電圧印加用パッド11,13には、一定電位(たとえば、±5V)に制御された配線(図示せず)が接続される。
接地用パッド10には、開口12aを介して、グランド電位(0V)に制御された配線(図示せず)が接続される。各電圧印加用パッド11,13には、一定電位(たとえば、±5V)に制御された配線(図示せず)が接続される。
これにより、互いに対向するXY可動電極3およびXY固定電極4の各組は、XY可動電極3とXY固定電極4との間に一定電圧が印加され、その間隔の変化により静電容量が変化するコンデンサを構成している。また、Z可動電極5とキャップ12とは、それらの間に一定電圧が印加され、その間隔の変化により静電容量が変化するコンデンサを構成している。
加速度センサ1(加速度センサ1が搭載される物体)にX軸方向の加速度が生じ、各X可動電極(XY可動電極3)がX軸方向に変位すると、互いに対向するX可動電極およびX固定電極(XY固定電極4)からなる各コンデンサの静電容量が変化する。そして、静電容量の変化に伴い、壁部6および接地用パッド10を介してX可動電極に接続された配線と、X分離部7および電圧印加用パッド11を介してX固定電極に電気的に接続された配線とを含む回路に、その静電容量の変化量に応じた電流が流れる。したがって、その電流に基づいて、加速度センサ1に生じたX軸方向の加速度を検出することができる。
加速度センサ1にY軸方向の加速度が生じ、各Y可動電極(XY可動電極3)がY軸方向に変位すると、互いに対向するY可動電極およびY固定電極(XY固定電極4)からなる各コンデンサの静電容量が変化する。そして、静電容量の変化に伴い、壁部6および接地用パッド10を介してY可動電極に接続された配線と、Y分離部7および電圧印加用パッド11を介してY固定電極に電気的に接続された配線とを含む回路に、その静電容量の変化量に応じた電流が流れる。したがって、その電流に基づいて、加速度センサ1に生じたY軸方向の加速度を検出することができる。
また、加速度センサ1にZ軸方向の加速度が生じた場合、Z可動電極5がZ軸方向に変位し、Z可動電極5とキャップ12とからなるコンデンサの静電容量が変化する。そして、静電容量の変化に伴い、壁部6および接地用パッド10を介してZ可動電極5に接続された配線と、電圧印加用パッド13を介してキャップ12に電気的に接続された配線とを含む回路に、その静電容量の変化量に応じた電流が流れる。したがって、その電流に基づいて、加速度センサ1に生じたZ軸方向の加速度を検出することができる。
図2A〜2Iは、図1に示す加速度センサの各製造工程における模式的な断面図である。
加速度センサ1の製造工程では、まず、図2Aに示すように、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)法により、シリコン基板2の表面上に、酸化シリコン層21が形成される。酸化シリコン層21は、たとえば、5μmの厚さに形成される。その後、エピタキシャル成長法またはLPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)により、酸化シリコン層21上に、ドープトポリシリコン層22が形成される。ドープトポリシリコン層22は、たとえば、25μmの厚さに形成される。ドープトポリシリコン層22の形成後、ドープトポリシリコン層22に対し、たとえば、温度1000℃および気圧10Torrの条件下での水素アニールが10分間にわたって行われる。
加速度センサ1の製造工程では、まず、図2Aに示すように、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)法により、シリコン基板2の表面上に、酸化シリコン層21が形成される。酸化シリコン層21は、たとえば、5μmの厚さに形成される。その後、エピタキシャル成長法またはLPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)により、酸化シリコン層21上に、ドープトポリシリコン層22が形成される。ドープトポリシリコン層22は、たとえば、25μmの厚さに形成される。ドープトポリシリコン層22の形成後、ドープトポリシリコン層22に対し、たとえば、温度1000℃および気圧10Torrの条件下での水素アニールが10分間にわたって行われる。
次に、図2Bに示すように、LOPOS(Local Oxidation of Poly silicon Over Silicon)技術により、ドープトポリシリコン層22上に、酸化シリコンおよび窒化シリコンがこの順に堆積され、酸化シリコン層および窒化シリコン層からなる絶縁層23が形成される。その後、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、絶縁層23が選択的に除去され、XY可動電極3、XY固定電極4、Z可動電極5が形成されるべき部分に開口23aを有する絶縁層23のパターンが形成される。
その後、図2Cに示すように、ドープトポリシリコン層22における絶縁層23の開口23aから露出する部分が酸化され、その部分に酸化膜24が形成される。
次いで、図2Dに示すように、エッチングにより、酸化膜24が除去される。これにより、ドープトポリシリコン層22に、絶縁層23の開口23aに連通する凹部25が形成される。
次いで、図2Dに示すように、エッチングにより、酸化膜24が除去される。これにより、ドープトポリシリコン層22に、絶縁層23の開口23aに連通する凹部25が形成される。
その後、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、ドープトポリシリコン層22がパターニングされる。具体的には、ドープトポリシリコン層22における絶縁層23の開口23aから露出する部分が選択的に厚さ方向にわたって除去されることにより、ドープトポリシリコン層22が分割される。これにより、図2Eに示すように、酸化シリコン層21上に、ドープトポリシリコン層22の各分割部分からなるXY可動電極3、XY固定電極4、Z可動電極5、壁部6および分離部7が形成される。
次に、図2Fに示すように、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、絶縁層23が選択的に除去(パターニング)され、壁部6および分離部7上に、開口9aを有する第2絶縁層9が形成される。
その後、図2Gに示すように、ドライエッチングにより、XY可動電極3およびZ可動電極5の下方から酸化シリコン層21が選択的に除去される。これにより、XY可動電極3およびZ可動電極5は、シリコン基板2の表面から浮いた状態になり、それぞれ変位可能となる。また、酸化シリコン層21は、壁部6および分離部7の下方に残り、それらを支持する第1絶縁層8となる。
その後、図2Gに示すように、ドライエッチングにより、XY可動電極3およびZ可動電極5の下方から酸化シリコン層21が選択的に除去される。これにより、XY可動電極3およびZ可動電極5は、シリコン基板2の表面から浮いた状態になり、それぞれ変位可能となる。また、酸化シリコン層21は、壁部6および分離部7の下方に残り、それらを支持する第1絶縁層8となる。
次いで、図2Hに示すように、陽極接合法により、第2絶縁層9上に、開口12aを有するキャップ12が貼り付けられる。
その後、スパッタ法により、壁部6、分離部7およびキャップ12の表面に、アルミニウム膜が形成される。そして、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、そのアルミニウム膜がパターニングされ、壁部6、分離部7およびキャップ12上にアルミニウム膜が選択的に残される。これにより、図2Iに示すように、壁部6、分離部7およびキャップ12上に、それぞれ接地用パッド10、電圧印加用パッド11および電圧印加用パッド13が形成される。
その後、スパッタ法により、壁部6、分離部7およびキャップ12の表面に、アルミニウム膜が形成される。そして、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、そのアルミニウム膜がパターニングされ、壁部6、分離部7およびキャップ12上にアルミニウム膜が選択的に残される。これにより、図2Iに示すように、壁部6、分離部7およびキャップ12上に、それぞれ接地用パッド10、電圧印加用パッド11および電圧印加用パッド13が形成される。
その後、シリコン基板2の裏面が研削され、シリコン基板2が薄くされることにより、図1に示す加速度センサ1が得られる。
以上のように、シリコン基板2上には、第1絶縁層8を介して、ドープトポリシリコンからなる壁部6および分離部7が設けられている。この壁部6および分離部7によって、ドープトポリシリコンからなる平板状のキャップ12がシリコン基板2に対向した状態で支持されている。壁部6および分離部7とキャップ12とは、それらの間に第2絶縁層9が介在されることにより互いに絶縁されている。そして、シリコン基板2とキャップ12との間には、シリコン基板2およびキャップ12から離間して、壁部6および分離部7の材料と同一材料からなるZ可動電極5が設けられている。Z可動電極5は、シリコン基板2およびキャップ12の対向方向(Z軸方向)に変位可能である。これにより、キャップ12およびZ可動電極5は、それらの間隔の変化により静電容量が変化するコンデンサを構成する。そして、そのコンデンサの静電容量の変化に基づいて、そのZ軸方向の加速度を検出することができる。
以上のように、シリコン基板2上には、第1絶縁層8を介して、ドープトポリシリコンからなる壁部6および分離部7が設けられている。この壁部6および分離部7によって、ドープトポリシリコンからなる平板状のキャップ12がシリコン基板2に対向した状態で支持されている。壁部6および分離部7とキャップ12とは、それらの間に第2絶縁層9が介在されることにより互いに絶縁されている。そして、シリコン基板2とキャップ12との間には、シリコン基板2およびキャップ12から離間して、壁部6および分離部7の材料と同一材料からなるZ可動電極5が設けられている。Z可動電極5は、シリコン基板2およびキャップ12の対向方向(Z軸方向)に変位可能である。これにより、キャップ12およびZ可動電極5は、それらの間隔の変化により静電容量が変化するコンデンサを構成する。そして、そのコンデンサの静電容量の変化に基づいて、そのZ軸方向の加速度を検出することができる。
そして、Z可動電極5は、壁部6および分離部7と同一層に形成され、その表面を壁部6および分離部7の表面よりもシリコン基板2側に下がった位置に有している。これにより、Z可動電極5の表面とキャップ12との間に、第2絶縁層9の厚さよりも大きな間隔のスペースを確保することができ、Z可動電極5が変位したときに、Z可動電極5とキャップ12との衝突を防止することができる。
また、キャップ12およびZ可動電極5からなるコンデンサでは、キャップ12が固定電極となり、この固定電極に対する配線の接続は、キャップ12上に電圧印加用パッド13を設けることにより達成される。したがって、従来の加速度センサと異なり、シリコン基板2と配線との接続を達成するための貫通電極を設ける必要がない。よって、Z軸方向の加速度を検出するために必要な配線の接続を表面側で達成することができながら、従来の加速度センサの構成と比較して、製造工程の簡素化を図ることができる。
そして、その製造工程では、ドープトポリシリコン層22における絶縁層23の開口23aから露出する部分が酸化され、その酸化により形成される酸化膜24が除去されることにより、ドープトポリシリコン層22に凹部25が形成される。この方法では、ドープトポリシリコン層22と酸化膜24とのエッチングレートの差を利用して、エッチング量を良好に制御することができ、ドープトポリシリコン層22に凹部25を確実かつ容易に形成することができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することが可能である。たとえば、MEMSセンサの一例として、物体の加速度を検出するための加速度センサを取り上げたが、本発明は、加速度センサに限らず、音圧を検出する圧力センサなどに適用することもできる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
1 加速度センサ(MEMSセンサ)
2 シリコン基板(基板)
5 Z可動電極(可動部)
6 壁部(支持部)
7 分離部(支持部)
8 第1絶縁層
9 第2絶縁層
12 キャップ
21 酸化シリコン層(第1絶縁層)
22 ドープトポリシリコン層(導電材料層)
23 絶縁層(第2絶縁層)
23a 開口
24 酸化膜(酸化部分)
25 凹部
2 シリコン基板(基板)
5 Z可動電極(可動部)
6 壁部(支持部)
7 分離部(支持部)
8 第1絶縁層
9 第2絶縁層
12 キャップ
21 酸化シリコン層(第1絶縁層)
22 ドープトポリシリコン層(導電材料層)
23 絶縁層(第2絶縁層)
23a 開口
24 酸化膜(酸化部分)
25 凹部
Claims (3)
- 基板と、
導電材料からなり、前記基板上に設けられる支持部と、
前記基板と前記支持部との間に介在される第1絶縁層と、
前記支持部上に設けられる第2絶縁層と、
導電材料からなり、前記第2絶縁層を介して前記支持部に支持され、前記基板に対向する平板状のキャップと、
前記支持部の材料と同一材料からなり、前記支持部と同一層に形成され、その表面を前記支持部の表面よりも前記基板側に下がった位置に有しており、前記基板および前記キャップに対して離間し、前記基板および前記キャップの対向方向に変位可能な可動部とを含む、MEMSセンサ。 - 基板上に、第1絶縁層を挟んで導電材料層を形成する工程と、
前記導電材料層の表面上に、前記導電材料層を選択的に露出させるための開口を有する第2絶縁層を形成する工程と、
前記導電材料層における前記開口から露出する部分を全体的に掘り下げて凹部を形成する工程と、
前記導電材料層における前記開口から露出する部分を選択的に厚さ方向にわたって除去することにより、前記導電材料層を分割し、前記導電材料層の各分割部分からなる支持部および可動部を形成する工程と、
前記第1絶縁層における前記可動部と接する部分を選択的に除去する工程と、
前記第2絶縁層上に、導電材料からなる平板状のキャップを接合する工程とを含む、MEMSセンサの製造方法。 - 前記凹部を形成する工程は、前記導電材料層における前記開口から露出する部分の表面を酸化する工程と、当該酸化部分をエッチングにより除去する工程とを含む、請求項2に記載のMEMSセンサの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008122230A JP2009270961A (ja) | 2008-05-08 | 2008-05-08 | Memsセンサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008122230A JP2009270961A (ja) | 2008-05-08 | 2008-05-08 | Memsセンサおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009270961A true JP2009270961A (ja) | 2009-11-19 |
Family
ID=41437644
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008122230A Pending JP2009270961A (ja) | 2008-05-08 | 2008-05-08 | Memsセンサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009270961A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104249991A (zh) * | 2013-06-26 | 2014-12-31 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Mems器件及其制作方法 |
WO2016089107A1 (ko) * | 2014-12-02 | 2016-06-09 | 스피어다인 주식회사 | 센서 |
CN107032290A (zh) * | 2016-01-21 | 2017-08-11 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 半导体器件及其形成方法 |
CN111204703A (zh) * | 2016-05-19 | 2020-05-29 | 苏州明皜传感科技有限公司 | 微机电***装置的制造方法 |
US11788914B2 (en) * | 2022-02-14 | 2023-10-17 | Langfang Zhichi Power Technology Ltd. | Capacitive pressure difference sensor with improved bonding and manufacturing method |
-
2008
- 2008-05-08 JP JP2008122230A patent/JP2009270961A/ja active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104249991A (zh) * | 2013-06-26 | 2014-12-31 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | Mems器件及其制作方法 |
WO2016089107A1 (ko) * | 2014-12-02 | 2016-06-09 | 스피어다인 주식회사 | 센서 |
US10466267B2 (en) | 2014-12-02 | 2019-11-05 | Spheredyne Co., Ltd. | Sensor |
CN107032290A (zh) * | 2016-01-21 | 2017-08-11 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 半导体器件及其形成方法 |
US10981779B2 (en) | 2016-01-21 | 2021-04-20 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | MEMS devices and methods of forming the same |
CN107032290B (zh) * | 2016-01-21 | 2022-01-04 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 半导体器件及其形成方法 |
CN111204703A (zh) * | 2016-05-19 | 2020-05-29 | 苏州明皜传感科技有限公司 | 微机电***装置的制造方法 |
CN111204703B (zh) * | 2016-05-19 | 2023-02-28 | 苏州明皜传感科技有限公司 | 微机电***装置的制造方法 |
US11788914B2 (en) * | 2022-02-14 | 2023-10-17 | Langfang Zhichi Power Technology Ltd. | Capacitive pressure difference sensor with improved bonding and manufacturing method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9438979B2 (en) | MEMS sensor structure for sensing pressure waves and a change in ambient pressure | |
US8199963B2 (en) | Microphone arrangement and method for production thereof | |
JP2009272477A (ja) | Memsセンサおよびその製造方法 | |
US9758369B2 (en) | Method for manufacturing a microphone structure and a pressure sensor structure in the layer structure of a MEMS element | |
JP2009270961A (ja) | Memsセンサおよびその製造方法 | |
JP5417851B2 (ja) | Memsデバイス及びその製造方法 | |
JP4609363B2 (ja) | コンデンサ型マイクロホン及びその製造方法 | |
US8991262B2 (en) | Capacitive pressure sensor, manufacturing method thereof, and pressure sensor package | |
JP4539413B2 (ja) | 静電容量型センサの構造 | |
JP2007243757A (ja) | コンデンサマイクロホン | |
JP2001004658A (ja) | 2軸半導体加速度センサおよびその製造方法 | |
CN106986301B (zh) | 微机械压力传感器装置的制造方法和相应的微机械压力传感器装置 | |
US20220201398A1 (en) | Triple-Membrane MEMS Device | |
JP2012181050A (ja) | センサ用構造体、容量式センサ、圧電式センサ、容量式アクチュエータ、及び、圧電式アクチュエータ | |
US8471573B2 (en) | Dynamic quantity sensor and manufacturing method thereof | |
JP4737720B2 (ja) | ダイヤフラム及びその製造方法並びにそのダイヤフラムを有するコンデンサマイクロホン及びその製造方法 | |
WO2014208043A1 (ja) | 物理量センサ | |
JP2009198327A (ja) | Memsセンサ | |
JP6209041B2 (ja) | Mems素子およびその製造方法 | |
JP4783914B2 (ja) | 半導体力学量センサおよび半導体力学量センサの製造方法 | |
JP6142736B2 (ja) | 半導体圧力センサ | |
JP2008170271A (ja) | 外力検知センサ | |
JP2017147545A (ja) | Mems素子およびその製造方法 | |
JP3638469B2 (ja) | 半導体加速度センサ | |
JP4783915B2 (ja) | 半導体力学量センサ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20100630 |