JPH09153626A - Manufacture of triaxial semiconductor acceleration sensor - Google Patents
Manufacture of triaxial semiconductor acceleration sensorInfo
- Publication number
- JPH09153626A JPH09153626A JP7313375A JP31337595A JPH09153626A JP H09153626 A JPH09153626 A JP H09153626A JP 7313375 A JP7313375 A JP 7313375A JP 31337595 A JP31337595 A JP 31337595A JP H09153626 A JPH09153626 A JP H09153626A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- etching
- conductivity type
- semiconductor
- acceleration sensor
- 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
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/084—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/084—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass
- G01P2015/0842—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass the mass being suspended at more than one of its sides, e.g. membrane-type suspension, so as to permit multi-axis movement of the mass the mass being of clover leaf shape
Landscapes
- Micromachines (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、航空機、
家電製品灯に用いられる加速度センサ、特に、Ｘ軸、ｙ
軸、ｚ軸方向に感度を有する、いわゆる３軸半導体加速
度センサの製造方法に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an automobile, an aircraft,
Accelerometers used in home appliance lights, especially X-axis, y
The present invention relates to a method for manufacturing a so-called triaxial semiconductor acceleration sensor having sensitivity in the axial and z-axis directions.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図９に示すように、一般に加速度センサ
としては、（ａ）に示す片持ち梁方式と、（ｂ）に示す
両持ち梁方式が提案されている。（ａ）で、１は一端が
固定された梁、２は梁１の他方の端部に取り付けられた
おもりである。（ｂ）で、３は両端が固定された梁、４
は梁３の中部に取り付けられたおもりである。加速度の
検出方法としては、加速度が印加された場合の、おもり
２，４の慣性力Mgによる梁１，３の機械的な歪みを電気
抵抗の変化として検出する方法と、おもり２，４の移動
を静電容量の変化に変換して検出する方法がある。2. Description of the Related Art As shown in FIG. 9, generally, as a acceleration sensor, a cantilever type shown in (a) and a double-supported beam type shown in (b) have been proposed. In (a), 1 is a beam whose one end is fixed, and 2 is a weight attached to the other end of the beam 1. In (b), 3 is a beam whose both ends are fixed, 4
Is a weight attached to the center of the beam 3. As a method of detecting the acceleration, a method of detecting mechanical strain of the beams 1 and 3 due to the inertial force Mg of the weights 2 and 4 as a change in electrical resistance when the acceleration is applied, and a method of moving the weights 2 and 4 are used. There is a method of detecting by converting into the change of capacitance.
【０００３】図１１に基づいて半導体加速度センサの一
例について説明する。図は、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の３軸方
向の加速度を検出する３軸半導体加速度センサの一例を
示したもので、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面
図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面図、（ｄ）はＸ方向またはＹ方
向の加速度が印加された場合のＢ−Ｂ断面図、（ｅ）は
Ｚ方向の加速度が印加された場合のＢ−Ｂ断面図であ
る。図で、５は第１基板、６は第１基板５上に形成され
た梁、７は第１基板５の中央の空洞部５ａの内部に配置
され、空洞部５ａの上方の梁６に固着されたおもりであ
る。（ｄ）に示すように、Ｘ方向またはＹ方向の加速度
が印加された場合は、おもり７は印加された加速度の方
向に応じて傾く。この場合、梁６は印加された加速度の
方向に応じて、所定箇所が凸状または凹状に歪む。ま
た、（ｅ）に示すように、Ｚ方向の加速度が印加された
場合は、おもり７は略水平を保ったまま、Ｚ軸方向に移
動する。このように、加速度の方向によって、梁６の各
部の歪みが異なるので、梁６の各部の歪みを検知するこ
とによって、加速度の方向及び大きさを測定することが
できる。An example of a semiconductor acceleration sensor will be described with reference to FIG. The figure shows an example of a three-axis semiconductor acceleration sensor for detecting accelerations in three X-, Y-, and Z-axis directions. (A) is a top view, (b) is an AA cross-sectional view, ( (c) is a BB cross section, (d) is a BB cross section when acceleration in the X direction or Y direction is applied, and (e) is a BB cross section when acceleration in the Z direction is applied. It is a figure. In the figure, 5 is the first substrate, 6 is a beam formed on the first substrate 5, 7 is arranged inside the central cavity 5a of the first substrate 5, and is fixed to the beam 6 above the cavity 5a. The weight was taken. As shown in (d), when the acceleration in the X direction or the Y direction is applied, the weight 7 tilts according to the direction of the applied acceleration. In this case, the beam 6 is distorted into a convex shape or a concave shape at a predetermined position depending on the direction of the applied acceleration. Further, as shown in (e), when an acceleration in the Z direction is applied, the weight 7 moves in the Z axis direction while keeping the weight substantially horizontal. In this way, since the distortion of each part of the beam 6 differs depending on the direction of acceleration, the direction and magnitude of acceleration can be measured by detecting the distortion of each part of the beam 6.
【０００４】図１２に基づいて、図１１に示した半導体
加速度センサの製造方法の一例について説明する。この
製造方法では、シリコン基板の貼り合わせ技術、いわゆ
る、ＳＯＩ技術プロセスが利用できる。まず、（ａ）に
示すように、おもり形成用の第１基板８の両面にシリコ
ン窒化膜９を形成し、第１基板８の裏側の、おもり形成
箇所の周囲のシリコン窒化膜を除去して開口を形成する
と共に、第１基板８の表側の、おもり７と梁６との接合
部を形成する箇所の周囲のシリコン窒化膜を除去して開
口を形成する。次に、（ｂ）に示すように、第１基板８
の両面に残ったシリコン窒化膜９をマスクとして、第１
基板８を所定深さまでエッチングする。その後、（ｃ）
に示すように、第１基板８の表面側のシリコン窒化膜９
を除去し、第１基板８の表面に、梁形成用の第２基板１
０を貼り合わせる。その後、（ｄ）に示すように、機械
的に第２基板１０を薄膜状に研削して第２基板１０を所
定厚さまで薄膜化する。An example of a method of manufacturing the semiconductor acceleration sensor shown in FIG. 11 will be described with reference to FIG. In this manufacturing method, a silicon substrate bonding technique, a so-called SOI technology process, can be used. First, as shown in (a), a silicon nitride film 9 is formed on both surfaces of the first substrate 8 for forming a weight, and the silicon nitride film on the back side of the first substrate 8 around the portion where the weight is formed is removed. At the same time as forming the opening, the silicon nitride film around the portion on the front side of the first substrate 8 where the bonding portion between the weight 7 and the beam 6 is formed is removed to form the opening. Next, as shown in (b), the first substrate 8
Using the silicon nitride film 9 remaining on both surfaces of the
The substrate 8 is etched to a predetermined depth. Then, (c)
, The silicon nitride film 9 on the surface side of the first substrate 8
Is removed, and the second substrate 1 for beam formation is formed on the surface of the first substrate 8.
Paste 0. Then, as shown in (d), the second substrate 10 is mechanically ground into a thin film to thin the second substrate 10 to a predetermined thickness.
【０００５】その後、（ｅ）に示すように、梁（ビー
ム）である第２基板１０上に、コンタクト１１を形成す
ると共に、第２基板１０上に不純物拡散等を行ってピエ
ゾ抵抗素子１２を形成する。さらに、メタル配線１３を
形成し、（ｆ）に示すように、表面に保護膜１４を形成
する。Thereafter, as shown in (e), a contact 11 is formed on the second substrate 10 which is a beam, and impurities are diffused on the second substrate 10 to form the piezoresistive element 12. Form. Further, a metal wiring 13 is formed, and a protective film 14 is formed on the surface as shown in (f).
【０００６】次に、（ｇ）に示すように、第１基板８の
裏面から第２基板１０に達するように堀り込み、（ｈ）
に示すように、薄膜化された第２基板１０、すなわち、
梁６にスリット６ａを形成し、おもり７となる部分を、
周囲の基板部分から切り離し、梁６に支持されたおもり
７を形成することにより、３軸半導体加速度センサとし
てのチップが完成する。Next, as shown in (g), the back surface of the first substrate 8 is dug to reach the second substrate 10, and (h)
As shown in FIG. 2, the thinned second substrate 10, that is,
The slit 6a is formed on the beam 6, and the portion that becomes the weight 7 is
By separating from the surrounding substrate portion and forming the weight 7 supported by the beam 6, a chip as a triaxial semiconductor acceleration sensor is completed.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】おもり７が梁６に支持
された構造を有する加速度センサでは、感度と共振周波
数が特に重要なパラメータとなる。両者には相反関係が
あり、両者を同時に満たす設計が必要である。これに
は、ビーム長及びビーム厚を変えることによる。ビーム
長を長くすれば、感度は向上するが共振周波数低下し、
ビーム厚を厚くすると、感度は低下するが共振周波数は
向上する。このため、加速度センサの製造工程では、ビ
ーム厚をいかに均一に精度良く制御できるかが性能を決
定する。In the acceleration sensor having the structure in which the weight 7 is supported by the beam 6, the sensitivity and the resonance frequency are particularly important parameters. There is a reciprocal relationship between the two, and a design that satisfies both needs at the same time. This is by changing the beam length and beam thickness. Increasing the beam length improves the sensitivity but lowers the resonance frequency,
Increasing the beam thickness lowers the sensitivity but improves the resonance frequency. Therefore, in the manufacturing process of the acceleration sensor, the performance is determined by how uniformly and accurately the beam thickness can be controlled.
【０００８】図１２に示した製造方法では、第１基板８
と第２基板１０を接合した後、機械的研削により第２基
板１０を薄膜化し、第２基板１０の一部で梁６（ビー
ム）を形成するプロセスを採っていた。In the manufacturing method shown in FIG. 12, the first substrate 8
After the second substrate 10 is bonded to the second substrate 10, the second substrate 10 is thinned by mechanical grinding, and the beam 6 is formed on a part of the second substrate 10.
【０００９】しかしながら、この方法には、以下の点で
課題があった。第１の課題は、研削前の基板の水平出し
が困難である点である。ここで、精密な水平度が要求さ
れるのは、梁６となる第２基板１０の研削面である。こ
のとき、わずかの傾きがあると、ウエハ内において均一
な梁６を形成できない。However, this method has the following problems. The first problem is that it is difficult to level the substrate before grinding. Here, it is the ground surface of the second substrate 10 that becomes the beam 6 that requires precise horizontality. At this time, if there is a slight inclination, the uniform beam 6 cannot be formed in the wafer.
【００１０】第２の課題として、図１２（ｂ）に示すよ
うに、第１基板８の両面を、所定の深さに堀り込むた
め、第２基板１０を機械的に研削する際、第２基板１０
（梁６）が撓み、均一な梁６が形成できず、しいては、
30μm 程度まで第２基板１０を研削した段階で梁６が破
壊してしまうという課題があった。As a second problem, as shown in FIG. 12B, since both surfaces of the first substrate 8 are dug to a predetermined depth, when the second substrate 10 is mechanically ground, 2 substrates 10
(Beam 6) bends, and uniform beam 6 cannot be formed.
There is a problem that the beam 6 is broken when the second substrate 10 is ground to about 30 μm.
【００１１】第３の課題として、研削装置に基板をセッ
トする際に、第１基板８の裏面を接着剤で研削装置に固
定するため、その接着剤により、シリコン窒化膜９で構
成された裏面マスクが剥がれ、設計通りのおもり７が形
成できないなどの課題があった。A third problem is that when the substrate is set in the grinding machine, the back surface of the first substrate 8 is fixed to the grinding machine with an adhesive. There was a problem that the mask was peeled off and the weight 7 as designed could not be formed.
【００１２】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、ビーム形成工程の歩留り
向上と、性能の向上が図れる３軸加速度センサの構造を
提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a structure of a triaxial acceleration sensor capable of improving the yield in the beam forming process and improving the performance.
【００１３】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の３軸半導体加速度センサの製造方法
は、おもり形成用の、少なくとも表面の一部が堀り込ま
れた第１基板の表面に、梁形成用の第２基板を接合する
工程と、接合された前記第２基板を薄膜化する工程とを
備え、前記梁の一部に前記おもりを接合してなる３軸半
導体加速度センサの製造方法において、前記第２基板を
梁の厚みでエッチングストップさせるエッチングストッ
プ手段を前記第２基板に形成することを特徴とするもの
である。In order to achieve the above object, a method of manufacturing a triaxial semiconductor acceleration sensor according to claim 1 is a first substrate for forming a weight, at least a part of the surface of which is dug. A three-axis semiconductor acceleration including a step of bonding a second substrate for forming a beam to the surface of the beam and a step of thinning the bonded second substrate, wherein the weight is bonded to a part of the beam. In the method of manufacturing the sensor, an etching stop means for stopping the etching of the second substrate by the thickness of the beam is formed on the second substrate.
【００１４】請求項１記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法は、接合する第２基板を化学的エッチングによ
り薄膜化し、ビームを形成する手法を用い、この第２基
板に選択的なエッチストップを可能とする構造が備えた
ことを特徴とするものである。具体的には、ｐ−ｎ接合
でのエッチストップを利用した電解エッチングまたは不
純物の濃度差を利用したエッチストップ法、膜厚モニタ
ー機構を具備した第２基板を用いることにより均一なビ
ームを形成することによる。A method of manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to a first aspect uses a method of thinning a second substrate to be bonded by chemical etching to form a beam, and selectively etch stop the second substrate. It is characterized by having a structure that enables it. Specifically, a uniform beam is formed by electrolytic etching using an etch stop at a pn junction, an etch stop method using an impurity concentration difference, or a second substrate equipped with a film thickness monitor mechanism. It depends.
【００１５】請求項１記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法によれば、化学的エッチングにより第２基板を
薄膜化するため、基板面内において均一な薄膜化が可能
である。また、従来の機械的研削と異なり、ビームに及
ぼすストレス及び破壊という課題が克服できる。さら
に、梁（ビーム）厚を正確にコントロールでき、再現性
及び歩留りの高い製造プロセスが可能となる。本発明で
は、加速度センサの性能を決定するビーム部を高い精度
で形成することにより高性能な加速度センサが実現され
る。According to the method for manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor of the first aspect, the second substrate is thinned by chemical etching, so that it is possible to uniformly thin the substrate surface. Also, unlike the conventional mechanical grinding, the problems of stress and breakage on the beam can be overcome. Furthermore, the beam thickness can be controlled accurately, and a manufacturing process with high reproducibility and high yield becomes possible. In the present invention, a high-performance acceleration sensor is realized by forming the beam portion that determines the performance of the acceleration sensor with high accuracy.
【００１６】請求項２記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法は、請求項１記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法で、前記第２基板が、少なくとも第１導電型半
導体基板と、前記第１導電型半導体基板上に設けられた
逆導電型の第２導電型半導体層からなり、前記第２導電
型半導体層と前記前記第１基板とが接続され、前記第１
導電型半導体基板と前記第２導電型半導体層に逆電圧を
印加すると共に、化学的にエッチングし、前記第１導電
型半導体基板のみをエッチング除去することを特徴とす
るものである。A method of manufacturing a triaxial semiconductor acceleration sensor according to a second aspect is the method of manufacturing a triaxial semiconductor acceleration sensor according to the first aspect, wherein the second substrate is at least a first conductivity type semiconductor substrate, and A second conductivity type semiconductor layer of opposite conductivity type provided on a first conductivity type semiconductor substrate, wherein the second conductivity type semiconductor layer and the first substrate are connected to each other;
A reverse voltage is applied to the conductive type semiconductor substrate and the second conductive type semiconductor layer, and chemical etching is performed to remove only the first conductive type semiconductor substrate by etching.
【００１７】請求項３記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法は、請求項１記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法で、前記第２基板が、第１導電型半導体基板
と、前記第１導電型半導体基板上に設けられた、同導電
型または逆導電型で、低濃度に不純物が拡散された第２
半導体層からなり、両者に電圧を印加すると共に、ふっ
酸系混合液でエッチングし、前記第１導電型半導体基板
のみをエッチング除去することを特徴とするものであ
る。A method of manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to a third aspect is the method of manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to the first aspect, wherein the second substrate is a first conductivity type semiconductor substrate and the first substrate is the first conductivity type semiconductor substrate. Second conductive type or opposite conductive type impurity diffused in a low concentration provided on a conductive type semiconductor substrate
The semiconductor layer is composed of semiconductor layers, and a voltage is applied to both layers, and etching is performed with a hydrofluoric acid-based mixed solution to remove only the first conductivity type semiconductor substrate by etching.
【００１８】請求項４記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法は、請求項１記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法で、前記第２基板が、高濃度に不純物が拡散さ
れた第１導電型半導体基板と、前記第１導電型半導体基
板上に設けられた、同導電型または逆導電型で、低濃度
に不純物が拡散された前記第２半導体層からなり、ふっ
酸、硝酸、酢酸が略１：３：８で混合された溶液により
前記第１導電型半導体基板のみをエッチング除去するこ
とを特徴とするものである。A method of manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to a fourth aspect is the method of manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to the first aspect, wherein the second substrate has a first conductivity in which impurities are diffused at a high concentration. Type semiconductor substrate and the second semiconductor layer of the same conductivity type or the opposite conductivity type, which is provided on the first conductivity type semiconductor substrate and in which impurities are diffused at a low concentration. It is characterized in that only the first conductive type semiconductor substrate is removed by etching with a mixed solution of approximately 1: 3: 8.
【００１９】請求項５記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法は、請求項１記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法で、前記第２基板が、低濃度に不純物が拡散さ
れた第１導電型半導体基板と、前記第１導電型半導体基
板上に設けられた、同導電型または逆導電型で、高濃度
に不純物が拡散された第２半導体層と、その第２半導体
層上に低濃度に不純物が拡散されて設けられた第３半導
体層からなり、前記第２半導体層をストップ層として、
アルカリ系溶液により前記第１導電型半導体基板のみを
エッチング除去する工程と、前記第３半導体層をストッ
プ層として、ふっ酸、硝酸、酢酸が略１：３：８で混合
された溶液により、前記第２半導体層のみをエッチング
除去する工程を有することを特徴とするものである。A method of manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to a fifth aspect is the method of manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to the first aspect, wherein the second substrate has a first conductivity in which impurities are diffused at a low concentration. Type semiconductor substrate, a second semiconductor layer provided on the first conductivity type semiconductor substrate and having the same conductivity type or an opposite conductivity type, in which impurities are diffused at a high concentration, and a low concentration on the second semiconductor layer. A third semiconductor layer provided by diffusing impurities in the second semiconductor layer as a stop layer,
The step of etching and removing only the first conductive type semiconductor substrate with an alkaline solution, and the solution of hydrofluoric acid, nitric acid, and acetic acid mixed at a ratio of about 1: 3: 8 using the third semiconductor layer as a stop layer, The method is characterized by having a step of removing only the second semiconductor layer by etching.
【００２０】請求項６記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法は、請求項１記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法で、前記第２基板が第１導電型基板からなり、
第２基板のエッチング量を測定できるモニタ手段を具備
したことを特徴とするものである。A method of manufacturing a triaxial semiconductor acceleration sensor according to claim 6 is the method of manufacturing a triaxial semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the second substrate is a first conductivity type substrate.
It is characterized in that it is provided with a monitor means capable of measuring the etching amount of the second substrate.
【００２１】請求項７記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法は、請求項１記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法で、前記モニタ手段が少なくとも第２基板の一
部を堀り込み、この堀り込みの深さで第２基板のエッチ
ング量を測定することを特徴とするものである。A method of manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to a seventh aspect is the method of manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to the first aspect, wherein the monitor means digs at least a part of the second substrate, It is characterized in that the etching amount of the second substrate is measured by the depth of the engraving.
【００２２】請求項８記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法は、請求項１記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法で、前記第２基板が第１導電型基板からなり、
前記第２基板と前記第１基板を接合したものと、前記第
２基板とエッチングレートが同じで、梁の厚みだけ薄
く、片面に高濃度に不純物が拡散されたエッチングスト
ップ層が形成されているモニタ基板とを同時にエッチン
グし、そのモニタ基板がエッチングストップした時点
で、エッチングを停止させることを特徴とするものであ
る。A method of manufacturing a triaxial semiconductor acceleration sensor according to claim 8 is the method of manufacturing a triaxial semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the second substrate is a first conductivity type substrate.
An etching stop layer having the same etching rate as that of the second substrate and the first substrate and having the same etching rate as that of the second substrate and having a thin beam thickness is formed on one surface with impurities diffused in high concentration. The monitor substrate and the monitor substrate are simultaneously etched, and the etching is stopped when the monitor substrate stops etching.
【００２３】請求項９記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法は、請求項３記載の３軸半導体加速度センサの
製造方法で、前記第２基板が第１導電型基板からなり、
前記第２基板の薄膜化工程において、機械的研削後に、
化学的エッチングを行うことを特徴とするものである。A method of manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to a ninth aspect is the method of manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to the third aspect, wherein the second substrate is a first conductivity type substrate,
In the step of thinning the second substrate, after mechanical grinding,
The feature is that chemical etching is performed.
【００２４】請求項１０記載の３軸半導体加速度センサ
の製造方法は、請求項９記載の３軸半導体加速度センサ
の製造方法で、前記化学的エッチングが、ふっ酸、硝
酸、酢酸が略１：２：１で混合された溶液であることを
特徴とするものである。A method of manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to a tenth aspect is the method of manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to the ninth aspect, wherein the chemical etching is performed using hydrofluoric acid, nitric acid, and acetic acid in a ratio of about 1: 2. 1 is a mixed solution.
【００２５】請求項１１記載の３軸半導体加速度センサ
の製造方法は、請求項１記載の３軸半導体加速度センサ
の製造方法で、を特徴とするものである。The method for manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to claim 11 is the method for manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to claim 1.
【００２６】[0026]
【発明の実施の形態】以下、図１に基づいて本発明の３
軸半導体加速度センサの製造方法の一実施形態について
説明する。但し、図１２に示した構成と同等構成につい
ては同符号を付すこととする。まず、（ａ）に示すよう
に、おもり形成用の第１基板８の両面に、半導体層１５
を形成する。この半導体層１５としては、シリコン酸化
膜（熱酸化膜）が望ましい。シリコン酸化膜の代わりに
シリコン窒化膜を用いてもよい。この場合は、プラズマ
ＣＶＤ、減圧ＣＶＤ等で形成する。次に、第１基板８の
裏側の、おもり形成箇所の周囲の半導体層１５を除去し
て開口を形成すると共に、第１基板８の表側の、おもり
７と梁６との接合部を形成する箇所の周囲の半導体層１
５を除去して開口を形成する。次に、（ｂ）に示すよう
に、第１基板８の表面の半導体層１５をマスクとして、
第１基板８を所定深さまでエッチングして、堀り込み１
６を形成する。この堀り込み１６は、水酸化カリウム
（ＫＯＨ）水溶液、ＥＤＰ（エチレン・ジアミン・ピロ
カテコール）等の異方性エッチングにより形成し10μm
程度の深さとする。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will now be described with reference to FIG.
An embodiment of a method of manufacturing the axial semiconductor acceleration sensor will be described. However, the same components as those shown in FIG. 12 are designated by the same reference numerals. First, as shown in (a), the semiconductor layer 15 is formed on both surfaces of the first substrate 8 for forming a weight.
To form As the semiconductor layer 15, a silicon oxide film (thermal oxide film) is desirable. A silicon nitride film may be used instead of the silicon oxide film. In this case, plasma CVD, low pressure CVD or the like is used. Next, the semiconductor layer 15 around the place where the weight is formed on the back side of the first substrate 8 is removed to form an opening, and at the same time, on the front side of the first substrate 8, a joint portion between the weight 7 and the beam 6 is formed. Semiconductor layer 1 around the location
5 is removed to form an opening. Next, as shown in (b), using the semiconductor layer 15 on the surface of the first substrate 8 as a mask,
Etching the first substrate 8 to a predetermined depth and digging 1
6 is formed. This dug 16 is formed by anisotropic etching of potassium hydroxide (KOH) aqueous solution, EDP (ethylene diamine pyrocatechol), etc.
It should be about the depth.
【００２７】次に、第１基板８に第２基板を貼り合わせ
るが、この場合、第２基板１７は、第１導電型基板（ｐ
型導電基板１７ａ）と、その上面に形成された第２導電
型半導体層（エピタキシャル層、ｎ型導電基板１７ｂ）
とで構成されている。この場合、第２導電型半導体層１
７ｂが、第１基板８の表面に接するように貼り合わせ
る。この第２導電型半導体層１７ｂが梁６となる部分で
ある。（ｃ）に示す貼り合わせ工程では、1000℃以上の
熱処理を行う。次に、第１基板８の裏面にシリコン窒化
膜１８を形成する。このシリコン窒化膜１８は、エッチ
ング時の、おもり７形成用マスクとなる。次に、（ｄ）
に示すように、電解エッチングにより、第１導電型基板
（ｐ型導電基板１７ａ）を除去する。このエッチング装
置の概略図を図２に示す。Next, the second substrate is attached to the first substrate 8. In this case, the second substrate 17 is the first conductivity type substrate (p.
Type conductive substrate 17a) and a second conductive type semiconductor layer (epitaxial layer, n type conductive substrate 17b) formed on the upper surface thereof.
It is composed of In this case, the second conductivity type semiconductor layer 1
7b is attached so that the surface 7b contacts the surface of the first substrate 8. This second conductivity type semiconductor layer 17b is a portion that becomes the beam 6. In the bonding step shown in (c), heat treatment at 1000 ° C. or higher is performed. Next, the silicon nitride film 18 is formed on the back surface of the first substrate 8. The silicon nitride film 18 serves as a mask for forming the weight 7 during etching. Next, (d)
As shown in, the first conductivity type substrate (p type conductive substrate 17a) is removed by electrolytic etching. A schematic diagram of this etching apparatus is shown in FIG.
【００２８】図２で、１９はエッチング溶液、２０は定
電圧源、２１は白金電極、２２，２３は電流計、２４は
直流電源である。エッチング溶液１９としてＫＯＨ（水
酸化カリウム）溶液を用いると、ｐ型導電基板である第
１導電型半導体基板１７ａのみをエッチングすることが
可能である。これは、ｎ型導電基板である第２導電型半
導体層１７ｂに正側の電圧を印加することにより、第１
導電型半導体基板１７ａがエッチングされた時点で、第
２導電型半導体層１７ｂの表面が陽極酸化により酸化膜
（エッチングストップ手段）が形成され、エッチングが
ストップされることによる。この第２導電型半導体層１
７ｂを梁６に用いれば、所望の厚みの梁６（ビーム）が
精度良く形成される。In FIG. 2, 19 is an etching solution, 20 is a constant voltage source, 21 is a platinum electrode, 22 and 23 are ammeters, and 24 is a DC power source. When a KOH (potassium hydroxide) solution is used as the etching solution 19, only the first conductivity type semiconductor substrate 17a, which is a p-type conductivity substrate, can be etched. This is achieved by applying a positive voltage to the second conductivity type semiconductor layer 17b, which is an n-type conductivity substrate.
This is because when the conductive type semiconductor substrate 17a is etched, an oxide film (etching stop means) is formed on the surface of the second conductive type semiconductor layer 17b by anodic oxidation and etching is stopped. This second conductivity type semiconductor layer 1
If 7b is used as the beam 6, the beam 6 (beam) having a desired thickness can be accurately formed.
【００２９】その後の工程は、図１１に示した工程と同
様である。（ｅ）に示すように、薄膜化された第２基板
（第２導電型半導体層１７ｂ）上にコンタクト１１を埋
め込む、これは、ボロン等の不純物を拡散またはイオン
注入法により高濃度に埋め込んで行う。次に、ピエゾ抵
抗１２を形成する。このピエゾ抵抗１２もボロン等の不
純物を拡散またはイオン注入法により埋め込むことによ
り形成する。不純物濃度はコンタクト１１を埋め込む工
程の場合よりは低い濃度でよい。（ｆ）に示すメタル配
線１３の材料としては金が望ましい。金を配線として使
用する場合、基板との密着性のためにクロムを金との間
に形成するのが望ましい。また、金配線に限らず、アル
ミニウム、クロム等を使用してもよい。The subsequent steps are the same as those shown in FIG. As shown in (e), the contact 11 is embedded on the thinned second substrate (second conductivity type semiconductor layer 17b) by implanting impurities such as boron in a high concentration by diffusion or ion implantation. To do. Next, the piezoresistor 12 is formed. The piezoresistor 12 is also formed by burying impurities such as boron by diffusion or ion implantation. The impurity concentration may be lower than that in the step of filling the contact 11. Gold is desirable as the material of the metal wiring 13 shown in (f). When gold is used as wiring, it is desirable to form chromium between gold and gold for adhesion to the substrate. Further, not limited to gold wiring, aluminum, chromium or the like may be used.
【００３０】このメタル配線１３を、後工程の異方性エ
ッチングから保護するために保護膜１４を形成する。こ
の保護膜１４は、シリコン窒化膜が望ましい。また、第
１基板８の裏面に形成された、半導体層１５（シリコン
酸化膜）と、シリコン窒化膜１８とをエッチングし、マ
スク２５を形成する。（ｇ）に示す次工程で、ＫＯＨ等
の強アルカリ溶液により第１基板８を裏面から異方性エ
ッチングし、第１基板８から、おもり７を分離し、梁６
であるｎ型導電基板１７ｂに支持されたおもり７を形成
する。最後に、（ｈ）に示すように、梁６をＲＩＥ等の
ドライエッチングにより部分的に切り離すために、スリ
ット６ａを形成する。これにより、おもり７が梁６のみ
に支持された構造体を形成する。A protective film 14 is formed to protect the metal wiring 13 from anisotropic etching in a later process. The protective film 14 is preferably a silicon nitride film. Further, the semiconductor layer 15 (silicon oxide film) and the silicon nitride film 18 formed on the back surface of the first substrate 8 are etched to form a mask 25. In the next step shown in (g), the first substrate 8 is anisotropically etched from the back surface with a strong alkaline solution such as KOH, the weight 7 is separated from the first substrate 8, and the beam 6 is removed.
The weight 7 supported by the n-type conductive substrate 17b is formed. Finally, as shown in (h), a slit 6a is formed to partially separate the beam 6 by dry etching such as RIE. This forms the structure in which the weight 7 is supported only by the beam 6.
【００３１】次に、本発明の３軸半導体加速度センサの
製造方法の異なる実施形態について説明する。以下に説
明する製造方法は、図１に示した方法と同様であるが、
電解エッチング工程のエッチング溶液１９にふっ酸系溶
液を使用する。この場合は、第２基板１７で、ｐ−ｎ接
合を形成する必要はなく、第１導電型半導体基板１７ａ
として、 p+ 型（高濃度ｐ拡散）、 n+ 型（高濃度ｎ拡
散）両方の導電型基板が使用できる。また、第１導電型
半導体基板１７ａ上に、低濃度の不純物が拡散された第
２半導体層を形成する。第１導電型半導体基板１７ａを
プラス側に、白金電極をマイナス側にバイアスし、ふっ
酸系溶液の混合液中に置くと、プラスの電圧を第１導電
型半導体基板１７ａに印加したとき、電極からホールが
注入されるために、溶液中の水酸化物イオンOH- が付着
して、シリコンの酸化が起こる。この酸化物はHF（ふっ
酸）溶液に容易に反応してエッチング液に溶けるため
に、第１導電型半導体基板１７ａのエッチングが進行す
る。この電気化学エッチングでは、高濃度の不純物を含
む第１導電型基板１７ａでは、抵抗が小さきために大き
な電流が流れる流れることにより、基板表面の酸化が速
く進む。このため、高濃度不純物拡散層のみをエッチン
グして、低濃度不純物拡散層のみを残すことができる。
ここで、低濃度不純物拡散層、すなわち、第２半導体層
（エピタキシャル層）１７ｂで梁６（ビーム）を形成す
れば、図１に示した製造方法と同様の効果がある。以降
の工程は、図１に示した工程と同様であるので説明を省
略する。Next, different embodiments of the method for manufacturing the triaxial semiconductor acceleration sensor of the present invention will be described. The manufacturing method described below is similar to the method shown in FIG.
A hydrofluoric acid-based solution is used as the etching solution 19 in the electrolytic etching process. In this case, it is not necessary to form a pn junction on the second substrate 17, and the first conductivity type semiconductor substrate 17a is used.
As the substrate, both p + type (high concentration p diffusion) and n + type (high concentration n diffusion) conductive type substrates can be used. In addition, a second semiconductor layer in which low concentration impurities are diffused is formed on the first conductivity type semiconductor substrate 17a. When the first conductivity type semiconductor substrate 17a is biased to the positive side and the platinum electrode is biased to the minus side and placed in a mixed solution of hydrofluoric acid-based solution, when a positive voltage is applied to the first conductivity type semiconductor substrate 17a, the electrodes are Due to the injection of holes from the solution, the hydroxide ions OH − in the solution attach and oxidation of silicon occurs. This oxide easily reacts with the HF (hydrofluoric acid) solution and dissolves in the etching solution, so that the etching of the first conductivity type semiconductor substrate 17a proceeds. In this electrochemical etching, in the first conductivity type substrate 17a containing a high concentration of impurities, a large current flows because the resistance is small, so that the oxidation of the substrate surface proceeds rapidly. Therefore, it is possible to etch only the high concentration impurity diffusion layer and leave only the low concentration impurity diffusion layer.
Here, if the beam 6 is formed of the low-concentration impurity diffusion layer, that is, the second semiconductor layer (epitaxial layer) 17b, the same effect as the manufacturing method shown in FIG. 1 can be obtained. Since the subsequent steps are the same as the steps shown in FIG. 1, description thereof will be omitted.
【００３２】次に説明する製造方法も、図１に示した方
法と同様であるが、以下に説明する方法は、エッチング
溶液１９に、HF（ふっ酸）：HNO3（硝酸）：CH3COOH
（酢酸）＝１：３：８系溶液を使用する。この場合も、
第１導電型半導体基板１７ａとして、 p+ 型（高濃度ｐ
拡散）、 n+ 型（高濃度ｎ拡散）両方の導電型基板が使
用できる。第１導電型半導体基板１７ａ上に形成された
第２半導体層（エピタキシャル層）１７ｂとしてはｎ型
半導体層を用いる。上記のエッチング液を使用した場
合、10の17乗（cm-3）以下の低濃度不純物拡散層は、高
濃度不純物拡散層に対して、エッチング速度が1/150 に
減少するため、選択的に低濃度不純物拡散層のみを残す
ことができる。すなわち、第２半導体層１７ｂ（エピタ
キシャル層）で、梁６（ビーム）を形成すれば、図１に
示した方法と同様の効果がある。以降の工程は、図１に
示した工程と同様であるので説明を省略する。The manufacturing method described next is also the same as the method shown in FIG. 1, but the method described below uses the etching solution 19 with HF (hydrofluoric acid): HNO 3 (nitric acid): CH 3 COOH.
(Acetic acid) = 1: 3: 8 system solution is used. Again,
As the first conductivity type semiconductor substrate 17a, p + type (high concentration p
Both diffusion type) and n + type (high concentration n diffusion) conductive type substrates can be used. An n-type semiconductor layer is used as the second semiconductor layer (epitaxial layer) 17b formed on the first conductivity type semiconductor substrate 17a. When the above etching solution is used, the low-concentration impurity diffusion layer of 10 17 (cm −3 ) or less has a selective etching rate of 1/150 with respect to the high-concentration impurity diffusion layer. Only the low concentration impurity diffusion layer can be left. That is, if the beam 6 is formed of the second semiconductor layer 17b (epitaxial layer), the same effect as the method shown in FIG. 1 can be obtained. Since the subsequent steps are the same as the steps shown in FIG. 1, description thereof will be omitted.
【００３３】次に、本発明の３軸半導体加速度センサの
製造方法の異なる実施形態について説明する。但し、図
１に示した構成と同等構成については同符号を付すこと
とする。図３に示す方法は、エッチング溶液１９に、Ｋ
ＯＨ溶液（以後、溶液１）によるエッチングと、HF（ふ
っ酸）：HNO3（硝酸）：CH3COOH （酢酸）＝１：３：８
系溶液（以後、溶液２）による二段階のエッチング工程
を有するものである。Next, different embodiments of the method for manufacturing the triaxial semiconductor acceleration sensor of the present invention will be described. However, the same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. The method shown in FIG.
Etching with an OH solution (hereinafter solution 1) and HF (hydrofluoric acid): HNO 3 (nitric acid): CH 3 COOH (acetic acid) = 1: 3: 8
It has a two-step etching process using a system solution (hereinafter referred to as solution 2).
【００３４】図３に示す方法に用いる第２基板１７とし
ては、ｐ型またはｎ型の低濃度不純物拡散された第１導
電型半導体基板１７ｃ上に、ボロン等の不純物を高濃度
（10の19乗cm-3以上）にドープされた第２半導体層１７
ｄ（溶液１に対してエッチングストップ層となる）を形
成し、さらに、その第２半導体層１７ｄ上に、ｎ型の低
濃度不純物拡散層である第３半導体層１７ｅ（溶液２に
対してエッチングストップ層となる）を形成したもので
ある。As the second substrate 17 used in the method shown in FIG. 3, impurities such as boron are highly concentrated (19 of 10) on the p-type or n-type low-concentration impurity-diffused first conductivity type semiconductor substrate 17c. Second semiconductor layer 17 doped to a square cm -3 or more)
d (becomes an etching stop layer for the solution 1) is formed, and the third semiconductor layer 17e (etching for the solution 2) which is an n-type low-concentration impurity diffusion layer is further formed on the second semiconductor layer 17d. It becomes a stop layer).
【００３５】すなわち、（ｄ）に示す工程では、まず、
溶液１によって第１導電型半導体基板１７ｃのみを除去
し、第２半導体層１７ｄでエッチストップさせ、次に、
溶液２により第２半導体層１７ｄのみエッチングして、
第３半導体層１７ｅを梁６として残す。以降の工程は、
図１に示した工程と同様であるので説明を省略する。That is, in the step shown in FIG.
Only the first conductivity type semiconductor substrate 17c is removed by the solution 1, and etching is stopped at the second semiconductor layer 17d.
Only the second semiconductor layer 17d is etched by the solution 2,
The third semiconductor layer 17e is left as the beam 6. Subsequent steps are
Since the process is the same as that shown in FIG. 1, its description is omitted.
【００３６】次に、図４に基づいて、本発明の３軸半導
体加速度センサの製造方法のさらに異なる実施形態につ
いて説明する。図４に示す方法では、（ｃ）に示す貼り
合わせ工程に用いる第２基板１７は、面方位が（１０
０）または（１１０）のベアシリコンウェハを用いる。
この場合、第２基板１７自体には、エッチングストップ
手段はないため、時間による管理が必要である。そこ
で、第２基板１７に膜厚管理用のモニタパターンを形成
して膜厚管理を行う。第２基板１７の一実施形態を図５
に示す。（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。モニ
タパターン２６（２６ａ，２６ｂ）は、図５（ｂ）に示
すように、第２基板１７であるウェハ内に数カ所配置さ
れている。エッチング時のモニタパターンの平面形状を
示した図が図６である。Next, a further different embodiment of the method for manufacturing the triaxial semiconductor acceleration sensor of the present invention will be described with reference to FIG. In the method shown in FIG. 4, the second substrate 17 used in the bonding step shown in FIG.
A bare silicon wafer of 0) or (110) is used.
In this case, since the second substrate 17 itself has no etching stop means, it is necessary to manage it by time. Therefore, a monitor pattern for controlling the film thickness is formed on the second substrate 17 to control the film thickness. An embodiment of the second substrate 17 is shown in FIG.
Shown in (A) is a sectional view, and (b) is a plan view. As shown in FIG. 5B, the monitor patterns 26 (26a, 26b) are arranged at several places in the wafer that is the second substrate 17. FIG. 6 is a diagram showing the planar shape of the monitor pattern during etching.
【００３７】モニタパターン２６としては、深さの異な
る、第１モニタパターン２６ａ、第２モニタパターン２
６ｂは、それぞれ、貼り合わせ工程前に異方性エッチン
グ等の堀り込みにより形成される。このときに、開口部
面積を変化させることにより、両モニタパターンの堀り
込み深さを変えることができる。そこで、目標とするビ
ーム厚が両者の深さの間になるように深さを決めると、
両モニタパターンを利用して目標のビーム厚でエッチン
グをストップさせることができる。具体的には、図６
で、ビーム厚Ａまでは、深い第１モニタパターン２６ａ
が現れない。さらに、ビーム厚ｄまでエッチングする
と、（ｂ）に示すように、第１モニタパターン２６ａの
パターンが現れる。さらに、ビーム厚Ｂまでエッチング
すると、（ｃ）に示すように、第２モニタパターン２６
ｂのパターンも現れてくる。（ｂ）に示す状態でエッチ
ングストップすれば、電解エッチング等を用いずに、ベ
アシリコンによる簡単なビーム形成が可能となる。以降
の工程は、図１に示した工程と同様であるので説明を省
略する。As the monitor pattern 26, the first monitor pattern 26a and the second monitor pattern 2 having different depths are used.
6b is formed by digging such as anisotropic etching before the bonding step. At this time, by changing the opening area, it is possible to change the digging depth of both monitor patterns. Therefore, if you decide the depth so that the target beam thickness is between the two depths,
Etching can be stopped at the target beam thickness using both monitor patterns. Specifically, FIG.
Then, up to the beam thickness A, the first monitor pattern 26a is deep.
Does not appear. Further, when etching is performed up to the beam thickness d, the pattern of the first monitor pattern 26a appears as shown in (b). Further, when etching is performed up to the beam thickness B, as shown in FIG.
The pattern of b also appears. If etching is stopped in the state shown in (b), simple beam formation by bare silicon becomes possible without using electrolytic etching or the like. Since the subsequent steps are the same as the steps shown in FIG. 1, description thereof will be omitted.
【００３８】次に、図７に基づいて、本発明の３軸半導
体加速度センサの製造方法のさらに異なる実施形態につ
いて説明する。図７に示す方法は、（ｃ）に示すよう
に、モニタ機構のないベアシリコンウェハを用いて時間
管理によりビーム厚を管理するが、図４に基づいて説明
した方法では、ウェハ単位でモニタリングしていたのに
対し、以下に説明する方法は、ロット単位でのモニタリ
ングを行うものである。Next, a further different embodiment of the method for manufacturing the triaxial semiconductor acceleration sensor of the present invention will be described with reference to FIG. In the method shown in FIG. 7, as shown in (c), a bare silicon wafer without a monitor mechanism is used to control the beam thickness by time control. However, in the method described with reference to FIG. On the other hand, the method described below is to monitor in lot units.
【００３９】具体的には、図８に示すように、目標とす
るビーム厚（図８に示す例では、10μm ）分だけ、第２
基板１７より薄いモニタ基板２７と、そのモニタ基板２
７と、ボロン等で高濃度不純物拡散層２８を挟んでガラ
ス基板２９が接合されたウェハ３０をモニタ手段として
使用する。ここで、第２基板１７とモニタ基板３０とは
導電型、抵抗値等のウェハ仕様が同じであることが必要
である。同じロットで作製された基板からなる方が望ま
しい。モニタと同時にエッチングを開始し、モニタ基板
３０がエッチングされ、高濃度不純物拡散層２８でエッ
チストップされた時点で、同時にエッチングを停止す
る。このエッチング方法では、ウェハのバッチ処理が可
能となる。Specifically, as shown in FIG. 8, the second beam is formed by the target beam thickness (10 μm in the example shown in FIG. 8).
A monitor board 27 thinner than the board 17 and its monitor board 2
7 and the wafer 30 to which the glass substrate 29 is bonded with the high-concentration impurity diffusion layer 28 sandwiched by boron or the like is used as a monitor means. Here, the second substrate 17 and the monitor substrate 30 need to have the same wafer specifications such as conductivity type and resistance value. It is preferable to use substrates manufactured in the same lot. Etching is started at the same time as the monitor, and when the monitor substrate 30 is etched and stopped by the high-concentration impurity diffusion layer 28, the etching is stopped at the same time. This etching method enables batch processing of wafers.
【００４０】次に示す方法は、図７及び図８に基づいて
説明した方法と同様である。以下に示す方法は、図７
（ｄ）に示す薄膜化工程で、第２基板１７を薄膜化する
際に、機械的研削工程とエッチング工程を有することを
特徴とする。機械的研削では、堀り込み３１があるため
に、30μm 以下の研削は難しい。しかし、50μm 程度で
あれば、研削による薄膜化が可能である。そこで、50μ
m 程度までを研削で薄膜化し、残りの30〜40μm をエッ
チングにより薄膜化する。ＫＯＨ等の溶液によりエッチ
ングする場合、溶液の温度を下げるなどの方法で、エッ
チレートを下げ、時間制御することにより所望の梁６を
得る。The method shown below is the same as the method described with reference to FIGS. The method shown below is shown in FIG.
In the thinning step shown in (d), when thinning the second substrate 17, a mechanical grinding step and an etching step are included. In mechanical grinding, it is difficult to grind less than 30 μm because of the dug 31. However, if it is about 50 μm, it can be thinned by grinding. So 50μ
Grind to a thickness of up to about m, and the remaining 30 to 40 μm by etching. When etching with a solution such as KOH, the desired beam 6 is obtained by lowering the etch rate by controlling the temperature of the solution and controlling the time.
【００４１】機械的研削で、ある程度まで薄膜化する場
合、堀り込み３１で空洞が形成されているため、第２基
板１７がこの空洞部でたわみ、第２基板１７の膜厚にむ
らができる恐れがあるが、HF（ふっ酸）、HNO3（硝
酸）、CH3COOH （酢酸）の混合比を変えることにより、
第２基板１７の平坦化が可能である。具体的には、図９
（エッチング溶液の混合比とエッチング面の形状との関
係を示す図、文献「Ｓｉマイクロマシニング先端技術」
より抜粋）の（ｂ）領域の混合比（HF（ふっ酸）：HNO3
（硝酸）：CH3COOH （酢酸）＝１：２：１）でエッチン
グすることにより凸部でエッチングが速くなり第２基板
１７が平坦化される。When the film is thinned to a certain extent by mechanical grinding, since the cavity is formed by the engraving 31, the second substrate 17 is bent in this cavity and the film thickness of the second substrate 17 becomes uneven. However, by changing the mixing ratio of HF (hydrofluoric acid), HNO 3 (nitric acid) and CH 3 COOH (acetic acid),
The second substrate 17 can be flattened. Specifically, FIG.
(A diagram showing the relationship between the mixing ratio of the etching solution and the shape of the etching surface, document "Si micromachining advanced technology"
(Excerpt) (b) area mixing ratio (HF (hydrofluoric acid): HNO 3
By etching with (nitric acid): CH 3 COOH (acetic acid) = 1: 2: 1, the etching speeds up at the convex portions and the second substrate 17 is flattened.
【００４２】また、機械的研削で、第２基板１７を、あ
る程度まで薄膜化した後、ドライエッチングにより最終
の膜厚調整をするようにしてもよい。機械的研削では、
第２基板１７の30μm 以下の研削は難しいがドライエッ
チングによれば、図７の堀り込み３１の有無にかかわら
ず、平坦化が可能である。具体的には、六ふっ化硫黄等
のエッチングガスを用いたＲＩＥ（反応性イオンエッチ
ング）で行う。Alternatively, the second substrate 17 may be thinned to some extent by mechanical grinding, and then the final film thickness may be adjusted by dry etching. In mechanical grinding,
Although it is difficult to grind the second substrate 17 to have a thickness of 30 μm or less, dry etching enables flattening regardless of the presence or absence of the engraving 31 in FIG. Specifically, RIE (reactive ion etching) using an etching gas such as sulfur hexafluoride is performed.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の３軸半導
体加速度センサの製造方法によれば、加速度センサの性
能を決める梁の厚みを精密にコントロールできると共
に、膜厚ばらつきを低減し、感度の向上と生産歩留りの
向上を実現するものである。As described above, according to the method of manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor of the present invention, the thickness of the beam that determines the performance of the acceleration sensor can be precisely controlled, and the variation in film thickness can be reduced. It is intended to improve sensitivity and production yield.
【００４４】また、モニタによる時間管理によりピーム
厚をコントロールする方法では、ビーム形成用ウェハに
ベアシリコンウェハを用いることができ、低価格な加速
度センサの提供を可能とするものである。Further, in the method of controlling the beam thickness by the time management by the monitor, a bare silicon wafer can be used as the beam forming wafer, and it is possible to provide an inexpensive acceleration sensor.
【図１】本発明の３軸半導体加速度センサの製造方法の
一実施形態を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a method for manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor of the present invention.
【図２】電解エッチングの方法を説明するための模式図
である。FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a method of electrolytic etching.
【図３】本発明の３軸半導体加速度センサの製造方法の
異なる実施形態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a different embodiment of the method for manufacturing the triaxial semiconductor acceleration sensor of the present invention.
【図４】本発明の３軸半導体加速度センサの製造方法の
さらに異なる実施形態を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the method for manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor of the present invention.
【図５】本発明の３軸半導体加速度センサの製造方法に
用いる第２基板を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は
平面図である。5A and 5B are views showing a second substrate used in the method for manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor of the present invention, in which FIG. 5A is a sectional view and FIG. 5B is a plan view.
【図６】本発明の３軸半導体加速度センサの製造方法の
研磨工程を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ），（ｃ）
は平面図である。FIG. 6 is a diagram showing a polishing step in the method for manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor of the present invention, in which (a) is a cross-sectional view, (b), (c).
Is a plan view.
【図７】本発明の３軸半導体加速度センサの製造方法の
さらに異なる実施形態を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing still another embodiment of the method for manufacturing the triaxial semiconductor acceleration sensor of the present invention.
【図８】本発明の３軸半導体加速度センサの製造方法
の、エッチング方法を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing an etching method of the method for manufacturing the triaxial semiconductor acceleration sensor of the present invention.
【図９】エッチング溶液の混合比とエッチング面の形状
との関係を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the mixing ratio of the etching solution and the shape of the etching surface.
【図１０】梁構造を有する加速度センサの概略構造を示
す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a schematic structure of an acceleration sensor having a beam structure.
【図１１】３軸半導体加速度センサを示す図で、（ａ）
は上面図、（ｂ）〜（ｅ）は断面図である。FIG. 11 is a diagram showing a three-axis semiconductor acceleration sensor, (a).
Is a top view and (b) to (e) are cross-sectional views.
７ おもり ８ 第１基板 ６ 梁 １７ 第２基板 １７ａ 第１導電型半導体基板 １７ｂ 第２導電型半導体層 １７ｄ 第２半導体層 １７ｅ 第３半導体層 ３０ モニタ基板（モニタ手段） Reference numeral 7 weight 8 first substrate 6 beam 17 second substrate 17a first conductive type semiconductor substrate 17b second conductive type semiconductor layer 17d second semiconductor layer 17e third semiconductor layer 30 monitor substrate (monitoring means)
Claims (11)
が堀り込まれた第１基板の表面に、梁形成用の第２基板
を接合する工程と、接合された前記第２基板を薄膜化す
る工程とを備え、前記梁の一部に前記おもりを接合して
なる３軸半導体加速度センサの製造方法において、前記
第２基板を梁の厚みでエッチングストップさせるエッチ
ングストップ手段を前記第２基板に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。1. A step of bonding a second substrate for beam formation to a surface of a first substrate for forming a weight, at least a part of the surface of which is dug, and a thin film of the bonded second substrate. In the method for manufacturing a triaxial semiconductor acceleration sensor in which the weight is joined to a part of the beam, an etching stop means for stopping the etching of the second substrate by the thickness of the beam is used. A method of manufacturing a semiconductor acceleration sensor, comprising:
半導体基板と、前記第１導電型半導体基板上に設けられ
た逆導電型の第２導電型半導体層からなり、前記第２導
電型半導体層と前記前記第１基板とが接続され、前記第
１導電型半導体基板と前記第２導電型半導体層に逆電圧
を印加すると共に、化学的にエッチングし、前記第１導
電型半導体基板のみをエッチング除去することを特徴と
する請求項１記載の３軸半導体加速度センサの製造方
法。2. The second substrate comprises at least a first conductivity type semiconductor substrate and a second conductivity type semiconductor layer of the opposite conductivity type provided on the first conductivity type semiconductor substrate, and the second conductivity type. A semiconductor layer is connected to the first substrate, a reverse voltage is applied to the first conductive type semiconductor substrate and the second conductive type semiconductor layer, and the semiconductor layer is chemically etched, and only the first conductive type semiconductor substrate is formed. The method for manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the is removed by etching.
と、前記第１導電型半導体基板上に設けられた、同導電
型または逆導電型で、低濃度に不純物が拡散された第２
半導体層からなり、両者に電圧を印加すると共に、ふっ
酸系混合液でエッチングし、前記第１導電型半導体基板
のみをエッチング除去することを特徴とする請求項１記
載の３軸半導体加速度センサの製造方法。3. The first substrate of the first conductivity type and the second substrate of the same conductivity type or the opposite conductivity type provided on the first conductivity type semiconductor substrate, wherein impurities are diffused at a low concentration. Two
The triaxial semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the triaxial semiconductor acceleration sensor is composed of semiconductor layers, and a voltage is applied to both of them, and etching is performed with a hydrofluoric acid-based mixed solution to remove only the first conductivity type semiconductor substrate by etching. Production method.
された第１導電型半導体基板と、前記第１導電型半導体
基板上に設けられた、同導電型または逆導電型で、低濃
度に不純物が拡散された前記第２半導体層からなり、ふ
っ酸、硝酸、酢酸が略１：３：８で混合された溶液によ
り前記第１導電型半導体基板のみをエッチング除去する
ことを特徴とする請求項１記載の３軸半導体加速度セン
サの製造方法。4. The second substrate is a first conductivity type semiconductor substrate in which impurities are diffused at a high concentration, and the same conductivity type or an opposite conductivity type provided on the first conductivity type semiconductor substrate. The second semiconductor layer in which impurities are diffused to a concentration is formed, and only the first conductivity type semiconductor substrate is removed by etching with a solution in which hydrofluoric acid, nitric acid and acetic acid are mixed in a ratio of about 1: 3: 8. The method for manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to claim 1.
された第１導電型半導体基板と、前記第１導電型半導体
基板上に設けられた、同導電型または逆導電型で、高濃
度に不純物が拡散された第２半導体層と、その第２半導
体層上に低濃度に不純物が拡散されて設けられた第３半
導体層からなり、前記第２半導体層をストップ層とし
て、アルカリ系溶液により前記第１導電型半導体基板の
みをエッチング除去する工程と、前記第３半導体層をス
トップ層として、ふっ酸、硝酸、酢酸が略１：３：８で
混合された溶液により、前記第２半導体層のみをエッチ
ング除去する工程を有することを特徴とする請求項１記
載の３軸半導体加速度センサの製造方法。5. The second substrate is a semiconductor substrate of a first conductivity type in which impurities are diffused at a low concentration, and a semiconductor substrate of the same conductivity type or an opposite conductivity type provided on the semiconductor substrate of the first conductivity type. A second semiconductor layer in which impurities are diffused to a high concentration, and a third semiconductor layer provided on the second semiconductor layer in which impurities are diffused to a low concentration, the second semiconductor layer serving as a stop layer The step of etching away only the first conductivity type semiconductor substrate with a solution, and the step of removing the second semiconductor layer with the solution of hydrofluoric acid, nitric acid and acetic acid mixed in a ratio of about 1: 3: 8 using the third semiconductor layer as a stop layer. The method for manufacturing a triaxial semiconductor acceleration sensor according to claim 1, further comprising a step of etching and removing only the semiconductor layer.
らなり、第２基板のエッチング量を測定できるモニタ手
段を具備したことを特徴とする請求項１記載の３軸半導
体加速度センサの製造方法。6. The manufacture of a triaxial semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the second substrate is a semiconductor substrate of the first conductivity type, and monitor means for measuring an etching amount of the second substrate is provided. Method.
一部を堀り込み、この堀り込みの深さで第２基板のエッ
チング量を測定することを特徴とする請求項１記載の３
軸半導体加速度センサの製造方法。7. The method according to claim 1, wherein the monitor means digs at least a part of the second substrate and measures the etching amount of the second substrate by the depth of the digging.
Axis semiconductor acceleration sensor manufacturing method.
り、前記第２基板と前記第１基板を接合したものと、前
記第２基板とエッチングレートが同じで、梁の厚みだけ
薄く、片面に高濃度に不純物が拡散されたエッチングス
トップ層が形成されているモニタ基板とを同時にエッチ
ングし、そのモニタ基板がエッチングストップした時点
で、エッチングを停止させることを特徴とする請求項１
記載の半導体加速度センサの製造方法。8. The second substrate is made of a first conductivity type substrate, and the second substrate and the first substrate are joined together, the etching rate is the same as the second substrate, and the beam thickness is thin, 2. A monitor substrate on which an etching stop layer in which impurities are diffused at a high concentration is formed on one surface is etched at the same time, and when the monitor substrate stops etching, the etching is stopped.
A manufacturing method of the semiconductor acceleration sensor according to the above.
らなり、前記第２基板の薄膜化工程において、機械的研
削後に、化学的エッチングを行うことを特徴とする請求
項１記載の３軸半導体加速度センサの製造方法。9. The method according to claim 1, wherein the second substrate is a semiconductor substrate of the first conductivity type, and chemical etching is performed after mechanical grinding in the step of thinning the second substrate. Axis semiconductor acceleration sensor manufacturing method.
酸、酢酸が略１：２：１で混合された溶液であることを
特徴とする請求項９記載の３軸半導体加速度センサの製
造方法。10. The method for manufacturing a three-axis semiconductor acceleration sensor according to claim 9, wherein the chemical etching is a solution in which hydrofluoric acid, nitric acid and acetic acid are mixed in a ratio of about 1: 2: 1.
チングであることを特徴とする請求項９記載の３軸半導
体加速度センサの製造方法。11. The method for manufacturing a triaxial semiconductor acceleration sensor according to claim 9, wherein the chemical etching is dry etching.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7313375A JPH09153626A (en) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | Manufacture of triaxial semiconductor acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7313375A JPH09153626A (en) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | Manufacture of triaxial semiconductor acceleration sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09153626A true JPH09153626A (en) | 1997-06-10 |
Family
ID=18040517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7313375A Pending JPH09153626A (en) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | Manufacture of triaxial semiconductor acceleration sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09153626A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998037425A1 (en) * | 1997-02-21 | 1998-08-27 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Acceleration sensor element and method of its manufacture |
| JP2000187041A (en) * | 1998-12-24 | 2000-07-04 | Mitsubishi Electric Corp | Capacitive acceleration sensor and its manufacture |
| JP2007033355A (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Ricoh Co Ltd | Method of manufacturing semiconductor sensor, and semiconductor sensor |
-
1995
- 1995-11-30 JP JP7313375A patent/JPH09153626A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998037425A1 (en) * | 1997-02-21 | 1998-08-27 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Acceleration sensor element and method of its manufacture |
| US6293149B1 (en) | 1997-02-21 | 2001-09-25 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Acceleration sensor element and method of its manufacture |
| JP2000187041A (en) * | 1998-12-24 | 2000-07-04 | Mitsubishi Electric Corp | Capacitive acceleration sensor and its manufacture |
| JP2007033355A (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-08 | Ricoh Co Ltd | Method of manufacturing semiconductor sensor, and semiconductor sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6293149B1 (en) | Acceleration sensor element and method of its manufacture | |
| US5725729A (en) | Process for micromechanical fabrication | |
| US4706374A (en) | Method of manufacture for semiconductor accelerometer | |
| EP1012552B1 (en) | 5 micron high acute cavity with channel by oxidizing fusion bonding of silicon substrates and stop etching | |
| US9550668B1 (en) | Integrated MEMS pressure sensor and MEMS inertial sensor | |
| JP3506932B2 (en) | Semiconductor pressure sensor and method of manufacturing the same | |
| US20110221455A1 (en) | Micromechanical component and method for its production | |
| CN109545953A (en) | A kind of preparation method of chip of high-temp pressure sensor | |
| JP2000155030A (en) | Manufacture of angular velocity sensor | |
| JPH09153626A (en) | Manufacture of triaxial semiconductor acceleration sensor | |
| EP0740849B1 (en) | Method of forming a silicon-on-insulator (soi) material having a high degree of thickness uniformity | |
| JPH0472190B2 (en) | ||
| CN108760100A (en) | A kind of preparation method of differential pressure pressure sensor | |
| JP3290047B2 (en) | Acceleration sensor and method of manufacturing the same | |
| KR940010492B1 (en) | Silicon structure for sensor and manufacturing method thereof | |
| JP3590182B2 (en) | Method of manufacturing acceleration sensor | |
| JP3494022B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor acceleration sensor | |
| JP3492673B1 (en) | Manufacturing method of capacitance type acceleration sensor | |
| JPH11186566A (en) | Manufacture of fine device | |
| KR100464681B1 (en) | Method for manufacturing tip of electric contactor for testing electro device | |
| JP2001044449A (en) | Force detection sensor and manufacture of force detection sensor | |
| JPH11103076A (en) | Manufacture of semiconductor acceleration sensor | |
| JPH03110478A (en) | Manufacture of semiconductor acceleration sensor | |
| JPH1140820A (en) | Manufacture of semiconductor dynamic sensor | |
| JP2004125616A (en) | Manufacturing method of semiconductor acceleration sensor |