JPH09211022A - 半導体力学量センサとその製造方法 - Google Patents
半導体力学量センサとその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】リーク電流を抑制して信頼性の高い半導体力学
量センサを提供する。 【解決手段】梁構造体は基板１の上面において所定間隔
を隔てた位置に配置され、可動電極を有する。固定電極
９ａ〜９ｄ，１１ａ〜１１ｄは可動電極の側面に対向し
て配置され、基板１の上面部における梁構造体と対向す
る領域に下部電極が形成されている。基板１の上面部
に、下層側絶縁体薄膜と導電性薄膜と上層側絶縁体薄膜
との積層体が配置され、導電性薄膜により固定電極の配
線パターン２２が形成されるとともに導電性薄膜による
下部電極が形成され、開口部３０および固定電極のアン
カー部２８ａを通して配線パターン２２と固定電極９
ａ，９ｂ，１１ｃ，１１ｄが電気的に接続され、上層側
絶縁体薄膜における開口部および梁構造体のアンカー部
を通して下部電極と梁構造体とが電気的に接続されてい
る。
量センサを提供する。 【解決手段】梁構造体は基板１の上面において所定間隔
を隔てた位置に配置され、可動電極を有する。固定電極
９ａ〜９ｄ，１１ａ〜１１ｄは可動電極の側面に対向し
て配置され、基板１の上面部における梁構造体と対向す
る領域に下部電極が形成されている。基板１の上面部
に、下層側絶縁体薄膜と導電性薄膜と上層側絶縁体薄膜
との積層体が配置され、導電性薄膜により固定電極の配
線パターン２２が形成されるとともに導電性薄膜による
下部電極が形成され、開口部３０および固定電極のアン
カー部２８ａを通して配線パターン２２と固定電極９
ａ，９ｂ，１１ｃ，１１ｄが電気的に接続され、上層側
絶縁体薄膜における開口部および梁構造体のアンカー部
を通して下部電極と梁構造体とが電気的に接続されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、梁構造の可動部
を有する半導体力学量センサに係り、例えば、加速度、
ヨーレート、振動等の力学量を検出するための半導体力
学量センサとその製造方法に関するものである。
を有する半導体力学量センサに係り、例えば、加速度、
ヨーレート、振動等の力学量を検出するための半導体力
学量センサとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、加速度センサ等の力学量センサ
の基本原理は、たわみ梁と呼ばれる梁を用いて梁に連結
した質量部（マス部）に力学量が作用した際の変位また
は力を測定することである。
の基本原理は、たわみ梁と呼ばれる梁を用いて梁に連結
した質量部（マス部）に力学量が作用した際の変位また
は力を測定することである。
【０００３】近年、自動車のサスペンション制御、エア
バッグ用等に用いられる加速度センサ等の力学量センサ
の小型化、低価格化の要望が高まっている。このため、
特公平６−４４００８号公報にて、電極を有する梁構造
体としてポリシリコンを用いた差動容量式半導体加速度
センサが示されている。この種のセンサを図３４、３
５、３６を用いて説明する。図３４にセンサの平面図を
示すとともに、図３５に図３４におけるXXXV−XXXV断面
図を、図３６に図３４におけるXXXVI −XXXVI 断面図を
示す。
バッグ用等に用いられる加速度センサ等の力学量センサ
の小型化、低価格化の要望が高まっている。このため、
特公平６−４４００８号公報にて、電極を有する梁構造
体としてポリシリコンを用いた差動容量式半導体加速度
センサが示されている。この種のセンサを図３４、３
５、３６を用いて説明する。図３４にセンサの平面図を
示すとともに、図３５に図３４におけるXXXV−XXXV断面
図を、図３６に図３４におけるXXXVI −XXXVI 断面図を
示す。
【０００４】シリコン基板１３０の上において、アンカ
ー部１３１から梁１３２が延び、この梁１３２にマス１
３３が支持され、さらに、マス１３３から可動電極１３
４が突設されている。一方、シリコン基板１３０の上に
は１つの可動電極１３４に対し２つの固定電極１３５
ａ，１３５ｂが対向するように配置されている。この可
動電極１３４と固定電極１３５ａ，１３５ｂとにより静
電容量を形成し、サーボ動作を行う。アンカー部１３１
と梁１３２とマス１３３と可動電極１３４とはポリシリ
コンで形成されており、又、マス１３３と可動電極１３
４とはシリコン基板１３０より所定の間隔を隔てて配置
されている。さらに、固定電極１３５ａ，１３５ｂは端
部のアンカー部１３６において基板１３０に固定されて
いる。これらは、シリコン基板１３０上に表面マイクロ
マシニング技術を用いて形成したものである。
ー部１３１から梁１３２が延び、この梁１３２にマス１
３３が支持され、さらに、マス１３３から可動電極１３
４が突設されている。一方、シリコン基板１３０の上に
は１つの可動電極１３４に対し２つの固定電極１３５
ａ，１３５ｂが対向するように配置されている。この可
動電極１３４と固定電極１３５ａ，１３５ｂとにより静
電容量を形成し、サーボ動作を行う。アンカー部１３１
と梁１３２とマス１３３と可動電極１３４とはポリシリ
コンで形成されており、又、マス１３３と可動電極１３
４とはシリコン基板１３０より所定の間隔を隔てて配置
されている。さらに、固定電極１３５ａ，１３５ｂは端
部のアンカー部１３６において基板１３０に固定されて
いる。これらは、シリコン基板１３０上に表面マイクロ
マシニング技術を用いて形成したものである。
【０００５】検出原理を図３５を用いて説明する。可動
電極１３４は両側の固定電極１３５ａと１３５ｂの中心
にあり、可動電極１３４と固定電極１３５ａ，１３５ｂ
間の静電容量Ｃ１，Ｃ２は等しい。又、可動電極１３４
と固定電極１３５ａ，１３５ｂ間には電圧Ｖ１，Ｖ２が
印加されており、加速度が生じていないときにはＶ１＝
Ｖ２であり、可動電極１３４は固定電極１３５ａと１３
５ｂから等しい静電気力で引かれている。ここで、加速
度が基板表面に平行な方向に作用し、可動電極１３４が
変位すると可動電極１３４と固定電極１３５ａ，１３５
ｂとの間の距離が変わり静電容量Ｃ１，Ｃ２が等しくな
くなる。このときに静電容量が等しくなるように、例え
ば可動電極１３４が固定電極１３５ａ側に変位したとす
ると、電圧Ｖ１が下がり、電圧Ｖ２が上がる。これによ
り静電気力で固定電極１３５ｂ側に可動電極１３４は引
かれる。可動電極１３４が中心位置となり静電容量Ｃ
１，Ｃ２が等しくなれば、加速度と静電気力が等しく釣
り合っており、このときの電圧Ｖ１，Ｖ２から加速度の
大きさを求めることができる。
電極１３４は両側の固定電極１３５ａと１３５ｂの中心
にあり、可動電極１３４と固定電極１３５ａ，１３５ｂ
間の静電容量Ｃ１，Ｃ２は等しい。又、可動電極１３４
と固定電極１３５ａ，１３５ｂ間には電圧Ｖ１，Ｖ２が
印加されており、加速度が生じていないときにはＶ１＝
Ｖ２であり、可動電極１３４は固定電極１３５ａと１３
５ｂから等しい静電気力で引かれている。ここで、加速
度が基板表面に平行な方向に作用し、可動電極１３４が
変位すると可動電極１３４と固定電極１３５ａ，１３５
ｂとの間の距離が変わり静電容量Ｃ１，Ｃ２が等しくな
くなる。このときに静電容量が等しくなるように、例え
ば可動電極１３４が固定電極１３５ａ側に変位したとす
ると、電圧Ｖ１が下がり、電圧Ｖ２が上がる。これによ
り静電気力で固定電極１３５ｂ側に可動電極１３４は引
かれる。可動電極１３４が中心位置となり静電容量Ｃ
１，Ｃ２が等しくなれば、加速度と静電気力が等しく釣
り合っており、このときの電圧Ｖ１，Ｖ２から加速度の
大きさを求めることができる。
【０００６】製造は、図３７，３８に示す工程にて行
う。図３７に示すように、シリコン基板１３７上に犠牲
層（シリコン酸化膜）１３８を堆積するとともに所定領
域に開口部１３９を設ける。そして、この開口部１３９
を含む犠牲層１３８の上にポリシリコン薄膜１４０を堆
積するとともにポリシリコン薄膜１４０を所定の形状に
パターニングする。さらに、図３８に示すように、犠牲
層１３８をエッチング除去してエアギャップ１４１を形
成しポリシリコン薄膜１４０よりなる梁構造体とする。
う。図３７に示すように、シリコン基板１３７上に犠牲
層（シリコン酸化膜）１３８を堆積するとともに所定領
域に開口部１３９を設ける。そして、この開口部１３９
を含む犠牲層１３８の上にポリシリコン薄膜１４０を堆
積するとともにポリシリコン薄膜１４０を所定の形状に
パターニングする。さらに、図３８に示すように、犠牲
層１３８をエッチング除去してエアギャップ１４１を形
成しポリシリコン薄膜１４０よりなる梁構造体とする。
【０００７】ここで、特公平６−４４００８号公報に示
された加速度センサにおいては、この梁構造体に用いる
材料として多結晶シリコン薄膜を用いている。しかしな
がら、このような多結晶シリコンについては、その機械
的物性値が未知であり、単結晶シリコンに比べ機械的信
頼性に欠けるという問題がある。又、単結晶シリコン基
板上のシリコン酸化膜上に多結晶シリコンを形成する際
に発生する内部応力や応力分布による梁構造体の反りの
問題が存在する。これらの問題により梁構造体の作成が
困難になったりセンサのバネ定数が変化してしまうとい
った問題が発生している。
された加速度センサにおいては、この梁構造体に用いる
材料として多結晶シリコン薄膜を用いている。しかしな
がら、このような多結晶シリコンについては、その機械
的物性値が未知であり、単結晶シリコンに比べ機械的信
頼性に欠けるという問題がある。又、単結晶シリコン基
板上のシリコン酸化膜上に多結晶シリコンを形成する際
に発生する内部応力や応力分布による梁構造体の反りの
問題が存在する。これらの問題により梁構造体の作成が
困難になったりセンサのバネ定数が変化してしまうとい
った問題が発生している。
【０００８】これに対して、ＳＯＩ（Ｓilicon on Ｉ
nsulator）基板を用いて梁構造体として単結晶シリコン
を用い、これにより機械的信頼性を向上させることがで
きる。この種のセンサを図３９，４０，４１を用いて説
明する。図３９にセンサの平面図を示すとともに、図４
０に図３９におけるXXXX一XXXX断面図を、図４１に図３
９におけるXXXXI 一XXXXI 断面図を示す。
nsulator）基板を用いて梁構造体として単結晶シリコン
を用い、これにより機械的信頼性を向上させることがで
きる。この種のセンサを図３９，４０，４１を用いて説
明する。図３９にセンサの平面図を示すとともに、図４
０に図３９におけるXXXX一XXXX断面図を、図４１に図３
９におけるXXXXI 一XXXXI 断面図を示す。
【０００９】この加速度センサは可撓性ビーム１４５に
よって固定支持体１４６に振動質量体１４７が接合さ
れ、振動質量体１４７が移動することができる。振動質
量体１４７はリンをドーピングした単結晶シリコンより
なる。固定支持体１４６は基板１４８の上において電気
的に絶縁された状態で固着されている。振動質量体１４
７は、互いに平行な方向に延びる可動電極１４９を備え
ている。これら部材１４５，１４６，１４７，１４９に
より梁構造体１５０が構成されている。又、可動電極１
４９に対向して固定電極１５１，１５２が配置され、可
動電極１４９と固定電極１５１，１５２との間に静電容
量を形成している。そして、前記ビーム１４５が基板１
４８の表面に平行な方向（図３９中のＹ軸方向）に変位
すると可動電極１４９が変位し、これにより静電容量が
変化する。
よって固定支持体１４６に振動質量体１４７が接合さ
れ、振動質量体１４７が移動することができる。振動質
量体１４７はリンをドーピングした単結晶シリコンより
なる。固定支持体１４６は基板１４８の上において電気
的に絶縁された状態で固着されている。振動質量体１４
７は、互いに平行な方向に延びる可動電極１４９を備え
ている。これら部材１４５，１４６，１４７，１４９に
より梁構造体１５０が構成されている。又、可動電極１
４９に対向して固定電極１５１，１５２が配置され、可
動電極１４９と固定電極１５１，１５２との間に静電容
量を形成している。そして、前記ビーム１４５が基板１
４８の表面に平行な方向（図３９中のＹ軸方向）に変位
すると可動電極１４９が変位し、これにより静電容量が
変化する。
【００１０】次に、この加速度センサの製造方法を、図
４２〜図４６を用いて説明する。まず、図４２に示すよ
うに、基板１４８上にＳＩＭＯＸ層を形成するために、
酸素イオン（Ｏ+ またはＯ2 + ）を単結晶シリコン基板
１４８に対し１００ｋｅＶ〜１０００ｋｅＶで１０16〜
１０18dose/cm2注入し、１１５０℃〜１４００℃で熱処
理する。これによりシリコン酸化膜層１５３の厚さが４
００ｎｍ程度、表面シリコン層１５４の厚さが１５０ｎ
ｍ程度のＳＯＩ基板が形成される。その後、図４３に示
すように、フォトリソグラフィを経てシリコン層１５４
及びシリコン酸化膜層１５３の一部をエッチングする。
さらに、図４４に示すように、エピタキシャル成長によ
り単結晶シリコン層１５５を１μｍ〜１００μｍ（通常
１０〜２０μｍ）を成膜する。次いで、図４５に示すよ
うに、測定回路との接続のための金属からなる電極１５
６を成膜した後、フォトリソグラフィを経て所定の電極
形状にする。さらに、図４６に示すように、シリコン層
１５５に対し反応性気相ドライエッチング等を行い固定
電極１５１，１５２、可動電極１４９等を形成する。最
後に、ＨＦ等による液相エッチングより酸化膜層１５３
をエッチング除去して梁構造体を可動とする。
４２〜図４６を用いて説明する。まず、図４２に示すよ
うに、基板１４８上にＳＩＭＯＸ層を形成するために、
酸素イオン（Ｏ+ またはＯ2 + ）を単結晶シリコン基板
１４８に対し１００ｋｅＶ〜１０００ｋｅＶで１０16〜
１０18dose/cm2注入し、１１５０℃〜１４００℃で熱処
理する。これによりシリコン酸化膜層１５３の厚さが４
００ｎｍ程度、表面シリコン層１５４の厚さが１５０ｎ
ｍ程度のＳＯＩ基板が形成される。その後、図４３に示
すように、フォトリソグラフィを経てシリコン層１５４
及びシリコン酸化膜層１５３の一部をエッチングする。
さらに、図４４に示すように、エピタキシャル成長によ
り単結晶シリコン層１５５を１μｍ〜１００μｍ（通常
１０〜２０μｍ）を成膜する。次いで、図４５に示すよ
うに、測定回路との接続のための金属からなる電極１５
６を成膜した後、フォトリソグラフィを経て所定の電極
形状にする。さらに、図４６に示すように、シリコン層
１５５に対し反応性気相ドライエッチング等を行い固定
電極１５１，１５２、可動電極１４９等を形成する。最
後に、ＨＦ等による液相エッチングより酸化膜層１５３
をエッチング除去して梁構造体を可動とする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＳＯＩ
基板を用いて、特公平６−４４００８号公報に示されて
いるセンサのようにサーボ制御を行わせようとすると、
第１の固定電極用通電ラインと第２の固定電極用通電ラ
インを交差させるためにシリコン基板に不純物拡散層に
よる配線を行うことになる。つまり、図４７，４８に示
すように、シリコン基板１６０の上方において平行に延
びる棒状電極部１５７ａを有する櫛歯状の可動部１５７
を配置するとともに、シリコン基板１６０上に第１の固
定電極１５８と第２の固定電極１５９とを配置し、可動
部１５７の各棒状電極部１５７ａの一方の側面に第１の
固定電極１５８を対向させ、又、各棒状電極部１５７ａ
の他方の側面に第２の固定電極１５９を対向させる。さ
らに、各固定電極１５９を基板１６０の上面にて接続す
るとともに（櫛歯形状の電極とするとともに）、シリコ
ン基板１６０の表層部に形成した不純物拡散層１６１に
て各固定電極１５８を電気的に接続することになる。し
かし、この場合、不純物拡散層１６１の形成部において
リーク電流が発生して正確なる加速度検出を行うことが
困難となる。特に、高温雰囲気下においてはリーク電流
等の影響を受けやすい。
基板を用いて、特公平６−４４００８号公報に示されて
いるセンサのようにサーボ制御を行わせようとすると、
第１の固定電極用通電ラインと第２の固定電極用通電ラ
インを交差させるためにシリコン基板に不純物拡散層に
よる配線を行うことになる。つまり、図４７，４８に示
すように、シリコン基板１６０の上方において平行に延
びる棒状電極部１５７ａを有する櫛歯状の可動部１５７
を配置するとともに、シリコン基板１６０上に第１の固
定電極１５８と第２の固定電極１５９とを配置し、可動
部１５７の各棒状電極部１５７ａの一方の側面に第１の
固定電極１５８を対向させ、又、各棒状電極部１５７ａ
の他方の側面に第２の固定電極１５９を対向させる。さ
らに、各固定電極１５９を基板１６０の上面にて接続す
るとともに（櫛歯形状の電極とするとともに）、シリコ
ン基板１６０の表層部に形成した不純物拡散層１６１に
て各固定電極１５８を電気的に接続することになる。し
かし、この場合、不純物拡散層１６１の形成部において
リーク電流が発生して正確なる加速度検出を行うことが
困難となる。特に、高温雰囲気下においてはリーク電流
等の影響を受けやすい。
【００１２】又、絶縁体には通常シリコン酸化膜が用い
られるが、梁構造体を可動にするための犠牲層エッチン
グ工程においてシリコン酸化膜を除去する際に横方向の
エッチング量を制御することは困難であり、そのため、
梁構造体のビームの長さは犠牲層エッチング時間によっ
て異なるため、梁構造体のバネ定数がばらつくことにな
る。即ち、犠牲層となるシリコン酸化膜の一部領域をア
ンカー部として残す場合において、エッチング液の濃度
や温度を正確に一定に保つことは難しく、また、エッチ
ングの終了を正確に時間管理することも難しく、ビーム
（梁）を所望の形状に加工することが困難であった。
られるが、梁構造体を可動にするための犠牲層エッチン
グ工程においてシリコン酸化膜を除去する際に横方向の
エッチング量を制御することは困難であり、そのため、
梁構造体のビームの長さは犠牲層エッチング時間によっ
て異なるため、梁構造体のバネ定数がばらつくことにな
る。即ち、犠牲層となるシリコン酸化膜の一部領域をア
ンカー部として残す場合において、エッチング液の濃度
や温度を正確に一定に保つことは難しく、また、エッチ
ングの終了を正確に時間管理することも難しく、ビーム
（梁）を所望の形状に加工することが困難であった。
【００１３】そこで、この発明の目的は、基板の上に梁
構造体を形成し、かつ基板側に配線または電極を配置し
た半導体力学量センサにおいて、リーク電流を抑制して
信頼性の高いものとする。特に、対をなす第１，第２の
固定電極を複数有し、かつ半導体基板の上に単結晶材料
による梁構造体を形成した半導体力学量センサにおい
て、リーク電流を抑制して信頼性の高いものにする。
又、この構造の半導体力学量センサにおけるバネ定数の
バラツキのないものとすることができるようにする。
構造体を形成し、かつ基板側に配線または電極を配置し
た半導体力学量センサにおいて、リーク電流を抑制して
信頼性の高いものとする。特に、対をなす第１，第２の
固定電極を複数有し、かつ半導体基板の上に単結晶材料
による梁構造体を形成した半導体力学量センサにおい
て、リーク電流を抑制して信頼性の高いものにする。
又、この構造の半導体力学量センサにおけるバネ定数の
バラツキのないものとすることができるようにする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、基板の上面部に、下層側絶縁体薄膜と導電性薄膜と
上層側絶縁体薄膜との積層体を配置し、導電性薄膜によ
り配線または電極を形成し、上層側絶縁体薄膜に形成し
た開口部を通して基板の上に配置した電気接続部材に対
し電気的に接続したことを特徴とする。このように、基
板の上面部に絶縁膜を配置し、その中に薄膜の配線また
は電極を埋設して、基板側の配線または電極として埋め
込みの薄膜（例えばポリシリコン層）を用いたＳＯＩ基
板（埋め込みＳＯＩ基板) としている。この構造を用い
ることで、絶縁体分離による配線または電極を形成で
き、図４８に示す不純物拡散層１６１を用いた場合（ｐ
ｎ接合分離による場合）に比べ、接合リークの低減を図
ることができる。特に、高温域における接合リークの低
減を図ることができる。このようしてリーク電流を抑制
して信頼性向上が図られる。
は、基板の上面部に、下層側絶縁体薄膜と導電性薄膜と
上層側絶縁体薄膜との積層体を配置し、導電性薄膜によ
り配線または電極を形成し、上層側絶縁体薄膜に形成し
た開口部を通して基板の上に配置した電気接続部材に対
し電気的に接続したことを特徴とする。このように、基
板の上面部に絶縁膜を配置し、その中に薄膜の配線また
は電極を埋設して、基板側の配線または電極として埋め
込みの薄膜（例えばポリシリコン層）を用いたＳＯＩ基
板（埋め込みＳＯＩ基板) としている。この構造を用い
ることで、絶縁体分離による配線または電極を形成で
き、図４８に示す不純物拡散層１６１を用いた場合（ｐ
ｎ接合分離による場合）に比べ、接合リークの低減を図
ることができる。特に、高温域における接合リークの低
減を図ることができる。このようしてリーク電流を抑制
して信頼性向上が図られる。
【００１５】請求項２に記載の発明は、基板の上面部
に、下層側絶縁体薄膜と導電性薄膜と上層側絶縁体薄膜
との積層体を配置し、導電性薄膜により第１の固定電極
の配線パターンと第２の固定電極の配線パターンの内の
少なくともいずれか一方の配線パターンを形成し、上層
側絶縁体薄膜における開口部および固定電極のアンカー
部を通して第１または第２の固定電極用配線パターンと
第１または第２の固定電極を電気的に接続したことを特
徴としている。このように、基板の上面部に絶縁膜を配
置し、その中に薄膜の配線パターンを埋設し、この配線
パターンを用いて第１の固定電極用通電ラインと第２の
固定電極用通電ラインを交差させることができる。
に、下層側絶縁体薄膜と導電性薄膜と上層側絶縁体薄膜
との積層体を配置し、導電性薄膜により第１の固定電極
の配線パターンと第２の固定電極の配線パターンの内の
少なくともいずれか一方の配線パターンを形成し、上層
側絶縁体薄膜における開口部および固定電極のアンカー
部を通して第１または第２の固定電極用配線パターンと
第１または第２の固定電極を電気的に接続したことを特
徴としている。このように、基板の上面部に絶縁膜を配
置し、その中に薄膜の配線パターンを埋設し、この配線
パターンを用いて第１の固定電極用通電ラインと第２の
固定電極用通電ラインを交差させることができる。
【００１６】このように、基板側の配線として埋め込み
の薄膜（例えばポリシリコン層）を用いたＳＯＩ基板
（埋め込みＳＯＩ基板) を用いることで、絶縁体分離に
よる配線を形成できる。よって、絶縁体薄膜で分離され
た導電性薄膜を形成でき、これによって、図４８に示す
不純物拡散層１６１を用いた場合（ｐｎ接合分離による
場合）に比べ、接合リークの低減を図ることができる。
特に、高温域における接合リークの低減を図ることがで
きる。このようしてリーク電流を抑制して信頼性向上が
図られる。
の薄膜（例えばポリシリコン層）を用いたＳＯＩ基板
（埋め込みＳＯＩ基板) を用いることで、絶縁体分離に
よる配線を形成できる。よって、絶縁体薄膜で分離され
た導電性薄膜を形成でき、これによって、図４８に示す
不純物拡散層１６１を用いた場合（ｐｎ接合分離による
場合）に比べ、接合リークの低減を図ることができる。
特に、高温域における接合リークの低減を図ることがで
きる。このようしてリーク電流を抑制して信頼性向上が
図られる。
【００１７】請求項３に記載の発明は、基板の上面部
に、下層側絶縁体薄膜と導電性薄膜と上層側絶縁体薄膜
との積層体を配置し、導電性薄膜により第１の固定電極
の配線パターンと第２の固定電極の配線パターンの内の
少なくともいずれか一方の配線パターンを形成するとと
もに導電性薄膜による静電気力相殺用固定電極を形成
し、上層側絶縁体薄膜における開口部および第１または
第２の固定電極のアンカー部を通して第１または第２の
固定電極の配線パターンと第１または第２の固定電極を
電気的に接続し、さらに、上層側絶縁体薄膜における開
口部および梁構造体のアンカー部を通して静電気力相殺
用固定電極と梁構造体とを電気的に接続したことを特徴
としている。このように、基板の上面部に絶縁膜を配置
し、その中に薄膜の配線パターンおよび静電気力相殺用
固定電極を埋設し、この配線パターンを用いて第１の固
定電極用通電ラインと第２の固定電極用通電ラインを交
差させることができるとともに、可動部と静電気力相殺
用固定電極とを等電位にして梁構造体と基板との間に生
じる静電気力を相殺することができ、梁構造体と基板間
のわずかな電位差による梁構造体（可動部）の基板への
付着を防止することができる。
に、下層側絶縁体薄膜と導電性薄膜と上層側絶縁体薄膜
との積層体を配置し、導電性薄膜により第１の固定電極
の配線パターンと第２の固定電極の配線パターンの内の
少なくともいずれか一方の配線パターンを形成するとと
もに導電性薄膜による静電気力相殺用固定電極を形成
し、上層側絶縁体薄膜における開口部および第１または
第２の固定電極のアンカー部を通して第１または第２の
固定電極の配線パターンと第１または第２の固定電極を
電気的に接続し、さらに、上層側絶縁体薄膜における開
口部および梁構造体のアンカー部を通して静電気力相殺
用固定電極と梁構造体とを電気的に接続したことを特徴
としている。このように、基板の上面部に絶縁膜を配置
し、その中に薄膜の配線パターンおよび静電気力相殺用
固定電極を埋設し、この配線パターンを用いて第１の固
定電極用通電ラインと第２の固定電極用通電ラインを交
差させることができるとともに、可動部と静電気力相殺
用固定電極とを等電位にして梁構造体と基板との間に生
じる静電気力を相殺することができ、梁構造体と基板間
のわずかな電位差による梁構造体（可動部）の基板への
付着を防止することができる。
【００１８】このように、基板側の配線または電極とし
て埋め込みの薄膜（例えばポリシリコン層）を用いたＳ
ＯＩ基板（埋め込みＳＯＩ基板) を用いることで、絶縁
体分離による配線または電極を形成できる。
て埋め込みの薄膜（例えばポリシリコン層）を用いたＳ
ＯＩ基板（埋め込みＳＯＩ基板) を用いることで、絶縁
体分離による配線または電極を形成できる。
【００１９】請求項４に記載の発明は、基板の上面部
に、下層側絶縁体薄膜と導電性薄膜と上層側絶縁体薄膜
との積層体を配置し、導電性薄膜により力学量検出用固
定電極および力学量検出用固定電極の配線パターンを形
成し、上層側絶縁体薄膜における開口部から配線パター
ンを通して力学量検出用固定電極を基板の上の電気接続
部材に対し電気的に接続したことを特徴としている。こ
のように、基板の上面部に絶縁膜を配置し、その中に薄
膜の力学量検出用固定電極および力学量検出用固定電極
の配線パターンを埋設することにより、絶縁体分離によ
る配線を形成でき、図４８に示す不純物拡散層１６１を
用いた場合（ｐｎ接合分離による場合）に比べ、接合リ
ークの低減を図ることができる。特に、高温域における
接合リークの低減を図ることができる。
に、下層側絶縁体薄膜と導電性薄膜と上層側絶縁体薄膜
との積層体を配置し、導電性薄膜により力学量検出用固
定電極および力学量検出用固定電極の配線パターンを形
成し、上層側絶縁体薄膜における開口部から配線パター
ンを通して力学量検出用固定電極を基板の上の電気接続
部材に対し電気的に接続したことを特徴としている。こ
のように、基板の上面部に絶縁膜を配置し、その中に薄
膜の力学量検出用固定電極および力学量検出用固定電極
の配線パターンを埋設することにより、絶縁体分離によ
る配線を形成でき、図４８に示す不純物拡散層１６１を
用いた場合（ｐｎ接合分離による場合）に比べ、接合リ
ークの低減を図ることができる。特に、高温域における
接合リークの低減を図ることができる。
【００２０】このように、基板側の力学量検出用固定電
極およびその配線として埋め込みの薄膜（例えばポリシ
リコン層）を用いたＳＯＩ基板（埋め込みＳＯＩ基板)
を用いることで、絶縁体分離による電極およびその配線
を形成できる。
極およびその配線として埋め込みの薄膜（例えばポリシ
リコン層）を用いたＳＯＩ基板（埋め込みＳＯＩ基板)
を用いることで、絶縁体分離による電極およびその配線
を形成できる。
【００２１】請求項５に記載の発明によれば、梁構造体
の材料としてヤング率等の物性値が既知で脆性材料であ
る単結晶シリコンを用いるため梁構造体の信頼性を高く
することができる。
の材料としてヤング率等の物性値が既知で脆性材料であ
る単結晶シリコンを用いるため梁構造体の信頼性を高く
することができる。
【００２２】請求項６記載の発明によれば、導電性薄膜
としてポリシリコン薄膜を用いて絶縁体薄膜で周囲を分
離することによりｐｎ接合分離の場合のような高温域で
のリーク電流等の影響をより小さくすることができる。
としてポリシリコン薄膜を用いて絶縁体薄膜で周囲を分
離することによりｐｎ接合分離の場合のような高温域で
のリーク電流等の影響をより小さくすることができる。
【００２３】請求項７記載の発明によれば、サーボ制御
を用いることにより、力学量の作用による梁構造体の変
位を最小限に抑えることができ、従って、半導体力学量
センサの信頼性を高めることができる。
を用いることにより、力学量の作用による梁構造体の変
位を最小限に抑えることができ、従って、半導体力学量
センサの信頼性を高めることができる。
【００２４】請求項８，９に記載の発明によれば、請求
項１〜４に記載の半導体力学量センサを容易に製造する
ことができる。詳しくは、請求項８において、第１工程
により、第１の半導体基板上に、犠牲層用薄膜および第
１の絶縁体薄膜が積層され、第２工程により、犠牲層用
薄膜と第１の絶縁体薄膜との積層体におけるアンカー部
形成領域が開口され、第３工程により、開口部を含む第
１の絶縁体薄膜上の所定領域に導電性薄膜が形成され
る。そして、第４工程により、導電性薄膜の上を含む第
１の絶縁体薄膜上に第２の絶縁体薄膜が形成され、第５
工程により、第２の絶縁体薄膜上に貼合用薄膜が形成さ
れるとともに、貼合用薄膜の表面の平坦化が行われ、第
６工程により、貼合用薄膜の表面と第２の半導体基板と
が貼り合わされ、第７工程により、第１の半導体基板が
所望の厚さまで研磨され、第８工程により、第１の半導
体基板における不要領域を除去して所望の形状にされ
る。
項１〜４に記載の半導体力学量センサを容易に製造する
ことができる。詳しくは、請求項８において、第１工程
により、第１の半導体基板上に、犠牲層用薄膜および第
１の絶縁体薄膜が積層され、第２工程により、犠牲層用
薄膜と第１の絶縁体薄膜との積層体におけるアンカー部
形成領域が開口され、第３工程により、開口部を含む第
１の絶縁体薄膜上の所定領域に導電性薄膜が形成され
る。そして、第４工程により、導電性薄膜の上を含む第
１の絶縁体薄膜上に第２の絶縁体薄膜が形成され、第５
工程により、第２の絶縁体薄膜上に貼合用薄膜が形成さ
れるとともに、貼合用薄膜の表面の平坦化が行われ、第
６工程により、貼合用薄膜の表面と第２の半導体基板と
が貼り合わされ、第７工程により、第１の半導体基板が
所望の厚さまで研磨され、第８工程により、第１の半導
体基板における不要領域を除去して所望の形状にされ
る。
【００２５】この第８工程において、ステッパの下部パ
ターン分解能を満たす程度に第１の半導体基板が薄いも
のであると、第１の半導体基板の下での犠牲層用薄膜の
開口部の形状を透視することができ、フォトマスク合わ
せを正確に行うことができる。
ターン分解能を満たす程度に第１の半導体基板が薄いも
のであると、第１の半導体基板の下での犠牲層用薄膜の
開口部の形状を透視することができ、フォトマスク合わ
せを正確に行うことができる。
【００２６】さらに、第９工程により、エッチング液を
用いたエッチングにより所定領域の犠牲層用薄膜を除去
して第１の半導体基板が可動構造にされる。この第９工
程において、可動部におけるアンカー部は導電性薄膜よ
りなり、アンカー部においてエッチングが停止し、バラ
ツキが無くなる。即ち、例えば、犠牲層用薄膜としてシ
リコン酸化膜を用い、導電性薄膜としてポリシリコン薄
膜を用い、ＨＦ系エッチング液を用いた場合には、シリ
コン酸化膜はＨＦにて溶けるがポリシリコン薄膜は溶け
ないので、ＨＦ系エッチング液の濃度や温度を正確に管
理したりエッチングの終了を正確なる時間管理にて行う
必要はなく製造が容易となる。
用いたエッチングにより所定領域の犠牲層用薄膜を除去
して第１の半導体基板が可動構造にされる。この第９工
程において、可動部におけるアンカー部は導電性薄膜よ
りなり、アンカー部においてエッチングが停止し、バラ
ツキが無くなる。即ち、例えば、犠牲層用薄膜としてシ
リコン酸化膜を用い、導電性薄膜としてポリシリコン薄
膜を用い、ＨＦ系エッチング液を用いた場合には、シリ
コン酸化膜はＨＦにて溶けるがポリシリコン薄膜は溶け
ないので、ＨＦ系エッチング液の濃度や温度を正確に管
理したりエッチングの終了を正確なる時間管理にて行う
必要はなく製造が容易となる。
【００２７】このようにアンカーを形成することができ
ることから梁構造体をリリースする際の犠牲層エッチン
グ工程で時間制御による終点制御を行う必要がなくバネ
定数等の制御を容易にすることが可能となる。
ることから梁構造体をリリースする際の犠牲層エッチン
グ工程で時間制御による終点制御を行う必要がなくバネ
定数等の制御を容易にすることが可能となる。
【００２８】又、請求項９において、第１工程により、
第１の半導体基板における所定領域に溝が形成され、第
２工程により、溝を含む第１の半導体基板上に、犠牲層
用薄膜および第１の絶縁体薄膜が積層され、第３工程に
より、犠牲層用薄膜と第１の絶縁体薄膜との積層体にお
けるアンカー部形成領域が開口される。そして、第４工
程により、開口部を含む第１の絶縁体薄膜上の所定領域
に導電性薄膜が形成される。
第１の半導体基板における所定領域に溝が形成され、第
２工程により、溝を含む第１の半導体基板上に、犠牲層
用薄膜および第１の絶縁体薄膜が積層され、第３工程に
より、犠牲層用薄膜と第１の絶縁体薄膜との積層体にお
けるアンカー部形成領域が開口される。そして、第４工
程により、開口部を含む第１の絶縁体薄膜上の所定領域
に導電性薄膜が形成される。
【００２９】この第４工程において、ステッパの下部パ
ターン分解能を満たす程度に導電性薄膜が薄いものであ
ると、導電性薄膜の下での第１の絶縁体薄膜の開口部の
形状を透視することができ、フォトマスク合わせを正確
に行うことができる。
ターン分解能を満たす程度に導電性薄膜が薄いものであ
ると、導電性薄膜の下での第１の絶縁体薄膜の開口部の
形状を透視することができ、フォトマスク合わせを正確
に行うことができる。
【００３０】第５工程により、導電性薄膜の上を含む第
１の絶縁体薄膜上に第２の絶縁体薄膜が形成され、第６
工程により、第２の絶縁体薄膜上に貼合用薄膜が形成さ
れるとともに、貼合用薄膜の表面の平坦化が行われる。
さらに、第７工程により、貼合用薄膜の表面と第２の半
導体基板とが貼り合わされ、第８工程により、第１の半
導体基板が所望の厚さまで研磨され、第９工程により、
エッチング液を用いたエッチングにより所定領域の犠牲
層用薄膜を除去して第１の半導体基板が可動構造にされ
る。
１の絶縁体薄膜上に第２の絶縁体薄膜が形成され、第６
工程により、第２の絶縁体薄膜上に貼合用薄膜が形成さ
れるとともに、貼合用薄膜の表面の平坦化が行われる。
さらに、第７工程により、貼合用薄膜の表面と第２の半
導体基板とが貼り合わされ、第８工程により、第１の半
導体基板が所望の厚さまで研磨され、第９工程により、
エッチング液を用いたエッチングにより所定領域の犠牲
層用薄膜を除去して第１の半導体基板が可動構造にされ
る。
【００３１】この第９工程において、可動部におけるア
ンカー部は導電性薄膜よりなり、アンカー部においてエ
ッチングが停止し、バラツキが無くなる。即ち、例え
ば、犠牲層用薄膜としてシリコン酸化膜を用い、導電性
薄膜としてポリシリコン薄膜を用い、ＨＦ系エッチング
液を用いた場合には、シリコン酸化膜はＨＦにて溶ける
がポリシリコン薄膜は溶けないので、ＨＦ系エッチング
液の濃度や温度を正確に管理したりエッチングの終了を
正確なる時間管理にて行う必要はなく製造が容易とな
る。
ンカー部は導電性薄膜よりなり、アンカー部においてエ
ッチングが停止し、バラツキが無くなる。即ち、例え
ば、犠牲層用薄膜としてシリコン酸化膜を用い、導電性
薄膜としてポリシリコン薄膜を用い、ＨＦ系エッチング
液を用いた場合には、シリコン酸化膜はＨＦにて溶ける
がポリシリコン薄膜は溶けないので、ＨＦ系エッチング
液の濃度や温度を正確に管理したりエッチングの終了を
正確なる時間管理にて行う必要はなく製造が容易とな
る。
【００３２】このようにアンカーを形成することができ
ることから梁構造体をリリースする際の犠牲層エッチン
グ工程で時間制御による終点制御を行う必要がなくバネ
定数等の制御を容易にすることが可能となる。
ることから梁構造体をリリースする際の犠牲層エッチン
グ工程で時間制御による終点制御を行う必要がなくバネ
定数等の制御を容易にすることが可能となる。
【００３３】
（第１の実施の形態)以下、この発明の第１の実施の形
態を図面を用いて説明する。本実施の形態においては、
半導体加速度センサに適用している。より詳しくは、サ
ーボ制御式の差動容量型半導体力学量センサに適用して
いる。
態を図面を用いて説明する。本実施の形態においては、
半導体加速度センサに適用している。より詳しくは、サ
ーボ制御式の差動容量型半導体力学量センサに適用して
いる。
【００３４】図１は本実施の形態に係る半導体加速度セ
ンサの平面図であり、図２は図１におけるII−II断面
図、図３は図１におけるIII −III 断面図、図４は図１
におけるIV−IV断面図、図５は図１におけるV −V 断面
図である。
ンサの平面図であり、図２は図１におけるII−II断面
図、図３は図１におけるIII −III 断面図、図４は図１
におけるIV−IV断面図、図５は図１におけるV −V 断面
図である。
【００３５】図１，図２において、基板１の上面には、
単結晶シリコン（単結晶半導体材料）よりなる梁構造体
２が配置されている。梁構造体２は、基板１側から突出
する４つのアンカー部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより架
設されており、基板１の上面において所定間隔を隔てた
位置に配置されている。アンカー部３ａ，３ｂ，３ｃ，
３ｄはポリシリコン薄膜よりなる。アンカー部３ａとア
ンカー部３ｂとの間に梁部４が架設されるとともに、ア
ンカー部３ｃとアンカー部３ｄとの間に梁部５が架設さ
れている。梁部４と梁部５との間において長方形状をな
す質量部（マス部）６が架設されている。質量部６には
上下に貫通する透孔６ａが設けられ、この透孔６ａによ
り犠牲層エッチングの際のエッチング液が進入し易くな
る。さらに、質量部６における一方の側面（図１におい
ては左側面）からは４つの可動電極７ａ，７ｂ，７ｃ，
７ｄが突出している。この可動電極７ａ，７ｂ，７ｃ，
７ｄは棒状をなし、等間隔をおいて平行に延びている。
又、質量部６における他方の側面（図１においては右側
面）からは４つの可動電極８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが突
出している。この可動電極８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは棒
状をなし、等間隔をおいて平行に延びている。ここで、
梁部４，５、質量部６、可動電極７ａ〜７ｄ，８ａ〜８
ｄは犠牲層酸化膜３７の一部をエッチング除去すること
により可動となっている。このエッチング領域を図１に
おいてＺ１にて示す。
単結晶シリコン（単結晶半導体材料）よりなる梁構造体
２が配置されている。梁構造体２は、基板１側から突出
する４つのアンカー部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄにより架
設されており、基板１の上面において所定間隔を隔てた
位置に配置されている。アンカー部３ａ，３ｂ，３ｃ，
３ｄはポリシリコン薄膜よりなる。アンカー部３ａとア
ンカー部３ｂとの間に梁部４が架設されるとともに、ア
ンカー部３ｃとアンカー部３ｄとの間に梁部５が架設さ
れている。梁部４と梁部５との間において長方形状をな
す質量部（マス部）６が架設されている。質量部６には
上下に貫通する透孔６ａが設けられ、この透孔６ａによ
り犠牲層エッチングの際のエッチング液が進入し易くな
る。さらに、質量部６における一方の側面（図１におい
ては左側面）からは４つの可動電極７ａ，７ｂ，７ｃ，
７ｄが突出している。この可動電極７ａ，７ｂ，７ｃ，
７ｄは棒状をなし、等間隔をおいて平行に延びている。
又、質量部６における他方の側面（図１においては右側
面）からは４つの可動電極８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが突
出している。この可動電極８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄは棒
状をなし、等間隔をおいて平行に延びている。ここで、
梁部４，５、質量部６、可動電極７ａ〜７ｄ，８ａ〜８
ｄは犠牲層酸化膜３７の一部をエッチング除去すること
により可動となっている。このエッチング領域を図１に
おいてＺ１にて示す。
【００３６】このように、梁構造体２は２つの櫛歯状の
可動電極を有している。前記基板１の上面には４つの第
１の固定電極９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが固定され、この
固定電極９ａ〜９ｄは単結晶シリコンよりなる。第１の
固定電極９ａ〜９ｄは基板１側から突出するアンカー部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにより支持されてお
り、梁構造体２の各可動電極（棒状部）７ａ〜７ｄの一
方の側面に対向して配置されている。又、基板１の上面
には４つの第２の固定電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１
１ｄが固定され、この固定電極１１ａ〜１１ｄは単結晶
シリコンよりなる。第２の固定電極１１ａ〜１１ｄは基
板１側から突出するアンカー部１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ，１２ｄにより支持されており、梁構造体２の各可動
電極（棒状部）７ａ〜７ｄの他方の側面に対向して配置
されている。
可動電極を有している。前記基板１の上面には４つの第
１の固定電極９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄが固定され、この
固定電極９ａ〜９ｄは単結晶シリコンよりなる。第１の
固定電極９ａ〜９ｄは基板１側から突出するアンカー部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄにより支持されてお
り、梁構造体２の各可動電極（棒状部）７ａ〜７ｄの一
方の側面に対向して配置されている。又、基板１の上面
には４つの第２の固定電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１
１ｄが固定され、この固定電極１１ａ〜１１ｄは単結晶
シリコンよりなる。第２の固定電極１１ａ〜１１ｄは基
板１側から突出するアンカー部１２ａ，１２ｂ，１２
ｃ，１２ｄにより支持されており、梁構造体２の各可動
電極（棒状部）７ａ〜７ｄの他方の側面に対向して配置
されている。
【００３７】同様に、基板１の上面には第１の固定電極
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄおよび第２の固定電極
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが固定され、この固定
電極１３ａ〜１３ｄおよび１５ａ〜１５ｄは単結晶シリ
コンよりなる。第１の固定電極１３ａ〜１３ｄはアンカ
ー部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより支持され、
かつ、梁構造体２の各可動電極（棒状部）８ａ〜８ｄの
一方の側面に対向して配置されている。又、第２の固定
電極１５ａ〜１５ｄはアンカー部１６ａ，１６ｂ，１６
ｃ，１６ｄにより支持され、かつ、梁構造体２の各可動
電極（棒状部）８ａ〜８ｄの他方の側面に対向して配置
されている。
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄおよび第２の固定電極
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄが固定され、この固定
電極１３ａ〜１３ｄおよび１５ａ〜１５ｄは単結晶シリ
コンよりなる。第１の固定電極１３ａ〜１３ｄはアンカ
ー部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄにより支持され、
かつ、梁構造体２の各可動電極（棒状部）８ａ〜８ｄの
一方の側面に対向して配置されている。又、第２の固定
電極１５ａ〜１５ｄはアンカー部１６ａ，１６ｂ，１６
ｃ，１６ｄにより支持され、かつ、梁構造体２の各可動
電極（棒状部）８ａ〜８ｄの他方の側面に対向して配置
されている。
【００３８】前記基板１は、図２に示すように、シリコ
ン基板（半導体基板）１７の上に、下層側絶縁体薄膜１
８と導電性薄膜１９と上層側絶縁体薄膜２０とを積層し
た構成となっている。つまり、シリコン基板１７の上面
部に、下層側絶縁体薄膜１８と導電性薄膜１９と上層側
絶縁体薄膜２０との積層体２１を配置した構造となって
おり、導電性薄膜１９が絶縁体薄膜１８，２０の内部に
埋め込まれた構成となっている。下層側絶縁体薄膜１８
はシリコン酸化膜よりなり、上層側絶縁体薄膜２０はシ
リコン窒化膜よりなり、ＣＶＤ法等により形成されたも
のである。又、導電性薄膜１９はリン等の不純物をドー
ピングしたポリシリコン薄膜よりなる。
ン基板（半導体基板）１７の上に、下層側絶縁体薄膜１
８と導電性薄膜１９と上層側絶縁体薄膜２０とを積層し
た構成となっている。つまり、シリコン基板１７の上面
部に、下層側絶縁体薄膜１８と導電性薄膜１９と上層側
絶縁体薄膜２０との積層体２１を配置した構造となって
おり、導電性薄膜１９が絶縁体薄膜１８，２０の内部に
埋め込まれた構成となっている。下層側絶縁体薄膜１８
はシリコン酸化膜よりなり、上層側絶縁体薄膜２０はシ
リコン窒化膜よりなり、ＣＶＤ法等により形成されたも
のである。又、導電性薄膜１９はリン等の不純物をドー
ピングしたポリシリコン薄膜よりなる。
【００３９】導電性薄膜１９により、図１に示す４つの
配線パターン２２，２３，２４，２５が形成されるとと
もに、下部電極（静電気力相殺用固定電極）２６が形成
されている。配線パターン２２は第１の固定電極９ａ，
９ｂ，９ｃ，９ｄの配線であり、図１に示すように帯状
をなし、かつ、Ｌ字状に延設されている。配線パターン
２３は第２の固定電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ
の配線パターンであり、図１に示すように帯状をなし、
かつ、Ｌ字状に延設されている。同様に、配線パターン
２４は第１の固定電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ
の配線であり、配線パターン２５は第２の固定電極１５
ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの配線であり、図１に示す
ように帯状をなし、かつ、Ｌ字状に延設されている。下
部電極２６は基板１の上面部における梁構造体２と対向
する領域に形成されている。
配線パターン２２，２３，２４，２５が形成されるとと
もに、下部電極（静電気力相殺用固定電極）２６が形成
されている。配線パターン２２は第１の固定電極９ａ，
９ｂ，９ｃ，９ｄの配線であり、図１に示すように帯状
をなし、かつ、Ｌ字状に延設されている。配線パターン
２３は第２の固定電極１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ
の配線パターンであり、図１に示すように帯状をなし、
かつ、Ｌ字状に延設されている。同様に、配線パターン
２４は第１の固定電極１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ
の配線であり、配線パターン２５は第２の固定電極１５
ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄの配線であり、図１に示す
ように帯状をなし、かつ、Ｌ字状に延設されている。下
部電極２６は基板１の上面部における梁構造体２と対向
する領域に形成されている。
【００４０】そして、梁構造体２の可動電極（棒状部）
７ａ〜７ｄと第１の固定電極９ａ〜９ｄとの間に第１の
コンデンサが、又、梁構造体２の可動電極（棒状部）７
ａ〜７ｄと第２の固定電極１１ａ〜１１ｄとの間に第２
のコンデンサが形成される。同様に、梁構造体２の可動
電極（棒状部）８ａ〜８ｄと第１の固定電極１３ａ〜１
３ｄとの間に第１のコンデンサが、又、梁構造体２の可
動電極（棒状部）８ａ〜８ｄと第２の固定電極１５ａ〜
１５ｄとの間に第２のコンデンサが形成される。
７ａ〜７ｄと第１の固定電極９ａ〜９ｄとの間に第１の
コンデンサが、又、梁構造体２の可動電極（棒状部）７
ａ〜７ｄと第２の固定電極１１ａ〜１１ｄとの間に第２
のコンデンサが形成される。同様に、梁構造体２の可動
電極（棒状部）８ａ〜８ｄと第１の固定電極１３ａ〜１
３ｄとの間に第１のコンデンサが、又、梁構造体２の可
動電極（棒状部）８ａ〜８ｄと第２の固定電極１５ａ〜
１５ｄとの間に第２のコンデンサが形成される。
【００４１】又、基板１の上面には、単結晶シリコンよ
りなる電極取出部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄが形
成され、電極取出部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄは
基板１から突出するアンカー部２８ａ，２８ｂ，２８
ｃ，２８ｄにより支持されている。
りなる電極取出部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄが形
成され、電極取出部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄは
基板１から突出するアンカー部２８ａ，２８ｂ，２８
ｃ，２８ｄにより支持されている。
【００４２】図３に示すように、上層側絶縁体薄膜２０
には開口部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄおよび３０
が形成され、開口部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ内
に前述のアンカー部（不純物ドープトポリシリコン）１
０ａ〜１０ｄが配置されている。又、開口部３０内には
アンカー部（不純物ドープトポリシリコン）２８ａが配
置されている。よって、開口部２９ａ〜２９ｄおよびア
ンカー部（不純物ドープトポリシリコン）１０ａ〜１０
ｄを通して配線パターン２２と第１の固定電極９ａ〜９
ｄが電気的に接続されるとともに、開口部３０およびア
ンカー部（不純物ドープトポリシリコン）２８ａを通し
て配線パターン２２と電極取出部２７ａが電気的に接続
されている。
には開口部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄおよび３０
が形成され、開口部２９ａ，２９ｂ，２９ｃ，２９ｄ内
に前述のアンカー部（不純物ドープトポリシリコン）１
０ａ〜１０ｄが配置されている。又、開口部３０内には
アンカー部（不純物ドープトポリシリコン）２８ａが配
置されている。よって、開口部２９ａ〜２９ｄおよびア
ンカー部（不純物ドープトポリシリコン）１０ａ〜１０
ｄを通して配線パターン２２と第１の固定電極９ａ〜９
ｄが電気的に接続されるとともに、開口部３０およびア
ンカー部（不純物ドープトポリシリコン）２８ａを通し
て配線パターン２２と電極取出部２７ａが電気的に接続
されている。
【００４３】図４に示すように、上層側絶縁体薄膜２０
には開口部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ、３２が形
成されている。開口部３１ａ〜３１ｄ内には前述のアン
カー部（不純物ドープトポリシリコン）１２ａ〜１２ｄ
が、又、開口部３２内に前述のアンカー部２８ｃが配置
されている。よって、開口部３１ａ〜３１ｄおよびアン
カー部（不純物ドープトポリシリコン）１２ａ〜１２ｄ
を通して配線パターン２３と第２の固定電極１１ａ〜１
１ｄが電気的に接続されるとともに、開口部３２および
アンカー部（不純物ドープトポリシリコン）２８ｃを通
して配線パターン２３と電極取出部２７ｃが電気的に接
続されている。
には開口部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ、３２が形
成されている。開口部３１ａ〜３１ｄ内には前述のアン
カー部（不純物ドープトポリシリコン）１２ａ〜１２ｄ
が、又、開口部３２内に前述のアンカー部２８ｃが配置
されている。よって、開口部３１ａ〜３１ｄおよびアン
カー部（不純物ドープトポリシリコン）１２ａ〜１２ｄ
を通して配線パターン２３と第２の固定電極１１ａ〜１
１ｄが電気的に接続されるとともに、開口部３２および
アンカー部（不純物ドープトポリシリコン）２８ｃを通
して配線パターン２３と電極取出部２７ｃが電気的に接
続されている。
【００４４】同様に、上層側絶縁体薄膜２０における開
口部（図示略）および前記第１の固定電極のアンカー部
１４ａ〜１４ｄを通して第１の固定電極の配線パターン
２４と第１の固定電極１３ａ〜１３ｄが電気的に接続さ
れるとともに、アンカー部２８ｂを通して配線パターン
２４と電極取出部２７ｂが電気的に接続されている。
又、上層側絶縁体薄膜２０における開口部（図示略）お
よび前記第２の固定電極のアンカー部１６ａ〜１６ｄを
通して第２の固定電極の配線パターン２５と第２の固定
電極１５ａ〜１５ｄが電気的に接続されるとともに、ア
ンカー部２８ｄを通して配線パターン２５と電極取出部
２７ｄが電気的に接続されている。
口部（図示略）および前記第１の固定電極のアンカー部
１４ａ〜１４ｄを通して第１の固定電極の配線パターン
２４と第１の固定電極１３ａ〜１３ｄが電気的に接続さ
れるとともに、アンカー部２８ｂを通して配線パターン
２４と電極取出部２７ｂが電気的に接続されている。
又、上層側絶縁体薄膜２０における開口部（図示略）お
よび前記第２の固定電極のアンカー部１６ａ〜１６ｄを
通して第２の固定電極の配線パターン２５と第２の固定
電極１５ａ〜１５ｄが電気的に接続されるとともに、ア
ンカー部２８ｄを通して配線パターン２５と電極取出部
２７ｄが電気的に接続されている。
【００４５】又、図２に示すように、上層側絶縁体薄膜
２０には開口部３３が形成され、開口部３３内に前述の
アンカー部（不純物ドープトポリシリコン）３ａ〜３ｄ
が配置されている。よって、梁構造体のアンカー部３ａ
〜３ｄを通して下部電極２６と梁構造体２とが電気的に
接続されている。
２０には開口部３３が形成され、開口部３３内に前述の
アンカー部（不純物ドープトポリシリコン）３ａ〜３ｄ
が配置されている。よって、梁構造体のアンカー部３ａ
〜３ｄを通して下部電極２６と梁構造体２とが電気的に
接続されている。
【００４６】このように、基板１は、ポリシリコンより
なる配線パターン２２〜２５および下部電極２６をＳＯ
Ｉ層の下に埋め込んだ構成となっており、この構造は、
表面マイクロマシニング技術を用いて形成したものであ
る。
なる配線パターン２２〜２５および下部電極２６をＳＯ
Ｉ層の下に埋め込んだ構成となっており、この構造は、
表面マイクロマシニング技術を用いて形成したものであ
る。
【００４７】一方、図１，２に示すように、シリコン基
板（半導体基板）１７のアンカー部３ａの上方にはアル
ミ薄膜よりなる電極（ボンディングパッド）３４が設け
られている。又、図１，３，４に示すように、電極取出
部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄの上面にはアルミ薄
膜よりなる電極（ボンディングパッド）３５ａ，３５
ｂ，３５ｃ，３５ｄがそれぞれ設けられている。尚、電
極取出部２７ａ〜２７ｄの上面には層間絶縁膜３８及び
シリコン窒化膜３６が形成されている。この膜３８，３
６は、図１においてＺ１以外の領域に形成されている。
板（半導体基板）１７のアンカー部３ａの上方にはアル
ミ薄膜よりなる電極（ボンディングパッド）３４が設け
られている。又、図１，３，４に示すように、電極取出
部２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄの上面にはアルミ薄
膜よりなる電極（ボンディングパッド）３５ａ，３５
ｂ，３５ｃ，３５ｄがそれぞれ設けられている。尚、電
極取出部２７ａ〜２７ｄの上面には層間絶縁膜３８及び
シリコン窒化膜３６が形成されている。この膜３８，３
６は、図１においてＺ１以外の領域に形成されている。
【００４８】そして、梁構造体２の可動電極７ａ〜７ｄ
と第１の固定電極９ａ〜９ｄとの間に形成された第１の
コンデンサの容量（および可動電極８ａ〜８ｄと第１の
固定電極１３ａ〜１３ｄとの間に形成される第１のコン
デンサの容量）、および、梁構造体２の可動電極７ａ〜
７ｄと第２の固定電極１１ａ〜１１ｄとの間に形成され
た第２のコンデンサの容量（および可動電極８ａ〜８ｄ
と第２の固定電極１５ａ〜１５ｄとの間に形成される第
２のコンデンサの容量）に基づいて梁構造体２に作用す
る加速度を検出することができるようになっている。よ
り詳しくは、可動電極と固定電極とにより２つの差動型
静電容量を形成し、２つの容量が等しくなるようにサー
ボ動作を行う。
と第１の固定電極９ａ〜９ｄとの間に形成された第１の
コンデンサの容量（および可動電極８ａ〜８ｄと第１の
固定電極１３ａ〜１３ｄとの間に形成される第１のコン
デンサの容量）、および、梁構造体２の可動電極７ａ〜
７ｄと第２の固定電極１１ａ〜１１ｄとの間に形成され
た第２のコンデンサの容量（および可動電極８ａ〜８ｄ
と第２の固定電極１５ａ〜１５ｄとの間に形成される第
２のコンデンサの容量）に基づいて梁構造体２に作用す
る加速度を検出することができるようになっている。よ
り詳しくは、可動電極と固定電極とにより２つの差動型
静電容量を形成し、２つの容量が等しくなるようにサー
ボ動作を行う。
【００４９】又、梁構造体２と下部電極２６とを等電位
にすることにより梁構造体２と基板１との間に生じる静
電気力を相殺する。つまり、下部電極２６はアンカー部
３ａ〜３ｄを通して梁部４，５および質量部６と結合さ
れているため電気的に等電位であり、梁部４，５および
質量部６が静電気力により基板１に付着することが防止
できる。即ち、梁構造体２はシリコン基板１７に対して
絶縁されているため、梁構造体２とシリコン基板１７間
のわずかな電位差によっても梁構造体２が基板１７側に
付着しようとするが、それを防止することができる。
にすることにより梁構造体２と基板１との間に生じる静
電気力を相殺する。つまり、下部電極２６はアンカー部
３ａ〜３ｄを通して梁部４，５および質量部６と結合さ
れているため電気的に等電位であり、梁部４，５および
質量部６が静電気力により基板１に付着することが防止
できる。即ち、梁構造体２はシリコン基板１７に対して
絶縁されているため、梁構造体２とシリコン基板１７間
のわずかな電位差によっても梁構造体２が基板１７側に
付着しようとするが、それを防止することができる。
【００５０】以上のように絶縁体分離された配線パター
ン２２〜２５と下部電極２６を用いることで、アルミ電
極（ボンディングパッド）３４，３５ａ〜３５ｄを基板
表面から取り出すことができ、加速度センサの製造プロ
セスを容易にすることが可能となる。
ン２２〜２５と下部電極２６を用いることで、アルミ電
極（ボンディングパッド）３４，３５ａ〜３５ｄを基板
表面から取り出すことができ、加速度センサの製造プロ
セスを容易にすることが可能となる。
【００５１】次に、この加速度センサの検出原理を図１
を用いて説明する。可動電極７ａ〜７ｄ（８ａ〜８ｄ）
は両側の固定電極９ａ〜９ｄ（１３ａ〜１３ｄ）と１１
ａ〜１１ｄ（１５ａ〜１５ｄ）の中心に位置し、可動電
極と固定電極間の静電容量Ｃ１，Ｃ２は等しい。又、可
動電極７ａ〜７ｄ（８ａ〜８ｄ）と固定電極９ａ〜９ｄ
（１３ａ〜１３ｄ）間には電圧Ｖ１が、可動電極７ａ〜
７ｄ（８ａ〜８ｄ）と固定電極１１ａ〜１１ｄ（１５ａ
〜１５ｄ）間には電圧Ｖ２が印加されている。そして、
加速度が生じていないときにはＶ１＝Ｖ２であり、可動
電極７ａ〜７ｄ（８ａ〜８ｄ）は固定電極９ａ〜９ｄ
（１３ａ〜１３ｄ）と１１ａ〜１１ｄ（１５ａ〜１５
ｄ）から等しい静電気力で引かれている。ここで、加速
度が基板表面に平行な方向に作用し、可動電極７ａ〜７
ｄ（８ａ〜８ｄ）が変位すると可動電極と固定電極との
間の距離が変わり静電容量Ｃ１，Ｃ２が等しくなくな
る。このときに静電気力が等しくなるように、例えば可
動電極７ａ〜７ｄ（８ａ〜８ｄ）が固定電極９ａ〜９ｄ
（１３ａ〜１３ｄ）側に変位したとすると、電圧Ｖ１が
下がり、電圧Ｖ２が上がる。これにより静電気力で固定
電極１１ａ〜１１ｄ（１５ａ〜１５ｄ）側に可動電極７
ａ〜７ｄ（８ａ〜８ｄ）は引かれる。可動電極７ａ〜７
ｄ（８ａ〜８ｄ）が中心位置に戻り静電容量Ｃ１，Ｃ２
が等しくなれば、加速度と静電気力が等しく釣り合って
おり、このときの電圧Ｖ１，Ｖ２から加速度の大きさを
求めることができる。
を用いて説明する。可動電極７ａ〜７ｄ（８ａ〜８ｄ）
は両側の固定電極９ａ〜９ｄ（１３ａ〜１３ｄ）と１１
ａ〜１１ｄ（１５ａ〜１５ｄ）の中心に位置し、可動電
極と固定電極間の静電容量Ｃ１，Ｃ２は等しい。又、可
動電極７ａ〜７ｄ（８ａ〜８ｄ）と固定電極９ａ〜９ｄ
（１３ａ〜１３ｄ）間には電圧Ｖ１が、可動電極７ａ〜
７ｄ（８ａ〜８ｄ）と固定電極１１ａ〜１１ｄ（１５ａ
〜１５ｄ）間には電圧Ｖ２が印加されている。そして、
加速度が生じていないときにはＶ１＝Ｖ２であり、可動
電極７ａ〜７ｄ（８ａ〜８ｄ）は固定電極９ａ〜９ｄ
（１３ａ〜１３ｄ）と１１ａ〜１１ｄ（１５ａ〜１５
ｄ）から等しい静電気力で引かれている。ここで、加速
度が基板表面に平行な方向に作用し、可動電極７ａ〜７
ｄ（８ａ〜８ｄ）が変位すると可動電極と固定電極との
間の距離が変わり静電容量Ｃ１，Ｃ２が等しくなくな
る。このときに静電気力が等しくなるように、例えば可
動電極７ａ〜７ｄ（８ａ〜８ｄ）が固定電極９ａ〜９ｄ
（１３ａ〜１３ｄ）側に変位したとすると、電圧Ｖ１が
下がり、電圧Ｖ２が上がる。これにより静電気力で固定
電極１１ａ〜１１ｄ（１５ａ〜１５ｄ）側に可動電極７
ａ〜７ｄ（８ａ〜８ｄ）は引かれる。可動電極７ａ〜７
ｄ（８ａ〜８ｄ）が中心位置に戻り静電容量Ｃ１，Ｃ２
が等しくなれば、加速度と静電気力が等しく釣り合って
おり、このときの電圧Ｖ１，Ｖ２から加速度の大きさを
求めることができる。
【００５２】このように、第１のコンデンサと第２のコ
ンデンサにおいて、力学量の作用による変位に対して、
可動電極が変位しないように第１と第２のコンデンサを
形成している固定電極の電圧を制御し、その電圧の変化
で加速度を検出する。
ンデンサにおいて、力学量の作用による変位に対して、
可動電極が変位しないように第１と第２のコンデンサを
形成している固定電極の電圧を制御し、その電圧の変化
で加速度を検出する。
【００５３】次に、この加速度センサの製造工程を図６
〜１６を用いて説明する。尚、図６〜１６は、図１にお
けるＡ−Ａ断面での製造工程を示す概略断面図である。
まず、図６に示すように、第１の半導体基板としての単
結晶シリコン基板４０を用意し、シリコン基板４０に犠
牲層用薄膜としてのシリコン酸化膜４１を熱酸化、ＣＶ
Ｄ法等により成膜する。そして、図７に示すように、シ
リコン酸化膜４１に対しフォトリソグラフィを経て一部
エッチングして凹部４２を形成する。さらに、表面の凹
凸を増大させるためと犠牲層エッチング時のエッチング
ストッパとなるシリコン窒化膜（第１の絶縁体薄膜）４
３を成膜する。その後、シリコン酸化膜４１とシリコン
窒化膜４３との積層体に対してフォトリソグラフィを経
てドライエッチング等によりアンカー部形成領域に開口
部４４ａ，４４ｂ，４４ｃを形成する。この開口部４４
ａ〜４４ｃは、梁構造体と基板（下部電極）とを接続す
るため、および、固定電極（及び電極取出部）と配線パ
ターンとを接続するためのものである。
〜１６を用いて説明する。尚、図６〜１６は、図１にお
けるＡ−Ａ断面での製造工程を示す概略断面図である。
まず、図６に示すように、第１の半導体基板としての単
結晶シリコン基板４０を用意し、シリコン基板４０に犠
牲層用薄膜としてのシリコン酸化膜４１を熱酸化、ＣＶ
Ｄ法等により成膜する。そして、図７に示すように、シ
リコン酸化膜４１に対しフォトリソグラフィを経て一部
エッチングして凹部４２を形成する。さらに、表面の凹
凸を増大させるためと犠牲層エッチング時のエッチング
ストッパとなるシリコン窒化膜（第１の絶縁体薄膜）４
３を成膜する。その後、シリコン酸化膜４１とシリコン
窒化膜４３との積層体に対してフォトリソグラフィを経
てドライエッチング等によりアンカー部形成領域に開口
部４４ａ，４４ｂ，４４ｃを形成する。この開口部４４
ａ〜４４ｃは、梁構造体と基板（下部電極）とを接続す
るため、および、固定電極（及び電極取出部）と配線パ
ターンとを接続するためのものである。
【００５４】引き続き、図８に示すように、開口部４４
ａ〜４４ｃを含むシリコン窒化膜４３上に導電性薄膜と
なるポリシリコン薄膜４５を成膜し、その後、リン拡散
等により不純物を導入し、フォトリソグラフィを経てシ
リコン窒化膜４３上の所定領域に配線パターン４５ａと
下部電極４５ｂとアンカー部４５ｃを形成する。さら
に、図９に示すように、ポリシリコン薄膜（４５）の上
を含むシリコン窒化膜４３上に第２の絶縁体薄膜として
のシリコン酸化膜４６をＣＶＤ法等により成膜する。
ａ〜４４ｃを含むシリコン窒化膜４３上に導電性薄膜と
なるポリシリコン薄膜４５を成膜し、その後、リン拡散
等により不純物を導入し、フォトリソグラフィを経てシ
リコン窒化膜４３上の所定領域に配線パターン４５ａと
下部電極４５ｂとアンカー部４５ｃを形成する。さら
に、図９に示すように、ポリシリコン薄膜（４５）の上
を含むシリコン窒化膜４３上に第２の絶縁体薄膜として
のシリコン酸化膜４６をＣＶＤ法等により成膜する。
【００５５】さらに、図１０に示すように、シリコン酸
化膜４６の上に貼合用薄膜としてのポリシリコン薄膜４
７を成膜し、ポリシリコン薄膜４７に対し貼り合わせの
ために表面を機械的研磨等により平坦化する。
化膜４６の上に貼合用薄膜としてのポリシリコン薄膜４
７を成膜し、ポリシリコン薄膜４７に対し貼り合わせの
ために表面を機械的研磨等により平坦化する。
【００５６】そして、図１１に示すように、シリコン基
板４０とは別の単結晶シリコン基板（支持基板）４８を
用意し、ポリシリコン薄膜４７の表面と第２の半導体基
板としてのシリコン基板４８とを貼り合わせる。
板４０とは別の単結晶シリコン基板（支持基板）４８を
用意し、ポリシリコン薄膜４７の表面と第２の半導体基
板としてのシリコン基板４８とを貼り合わせる。
【００５７】さらに、図１２に示すように、シリコン基
板４０，４８を表裏逆にして、シリコン基板４０側を機
械的研磨等を行い所望の厚さ（例えば１〜２μｍ）まで
薄膜化する。その後、シリコン基板４０に対しフォトリ
ソ技術を用いてトレンチエッチングにより一定の幅で溝
を掘り、さらにその後に、梁構造体を形成するための溝
パターン４９を形成する。このように、シリコン基板４
０における不要領域（４９）を除去して所望の形状にす
る。又、ここで、シリコン基板４０に対し後に静電容量
を検出するための電極とするためにリン拡散等により不
純物を導入する。
板４０，４８を表裏逆にして、シリコン基板４０側を機
械的研磨等を行い所望の厚さ（例えば１〜２μｍ）まで
薄膜化する。その後、シリコン基板４０に対しフォトリ
ソ技術を用いてトレンチエッチングにより一定の幅で溝
を掘り、さらにその後に、梁構造体を形成するための溝
パターン４９を形成する。このように、シリコン基板４
０における不要領域（４９）を除去して所望の形状にす
る。又、ここで、シリコン基板４０に対し後に静電容量
を検出するための電極とするためにリン拡散等により不
純物を導入する。
【００５８】この工程（シリコン基板４０における不要
領域を除去して所望の形状にする工程）において、ステ
ッパの下部パターン分解能を満たす程度にシリコン基板
４０が薄い（例えば１〜２μｍ）ものであるので、シリ
コン基板４０の下でのシリコン酸化膜４１の開口部（図
７の４４ａ〜４４ｃ）の形状を透視することができ、フ
ォトマスク合わせを正確に行うことができる。
領域を除去して所望の形状にする工程）において、ステ
ッパの下部パターン分解能を満たす程度にシリコン基板
４０が薄い（例えば１〜２μｍ）ものであるので、シリ
コン基板４０の下でのシリコン酸化膜４１の開口部（図
７の４４ａ〜４４ｃ）の形状を透視することができ、フ
ォトマスク合わせを正確に行うことができる。
【００５９】この後、図１３に示すように、シリコン酸
化膜５０をＣＶＤ法等により成膜し、ドライエッチング
等によりエッチバックを行い基板表面を平坦化する。さ
らに、図１４に示すように、層間絶縁膜５１を成膜し、
フォトリソグラフィを経てドライエッチング等によりコ
ンタクトホール５２を形成する。そして、層間絶縁膜５
１の上の所定領域にシリコン窒化膜７６を形成する。
化膜５０をＣＶＤ法等により成膜し、ドライエッチング
等によりエッチバックを行い基板表面を平坦化する。さ
らに、図１４に示すように、層間絶縁膜５１を成膜し、
フォトリソグラフィを経てドライエッチング等によりコ
ンタクトホール５２を形成する。そして、層間絶縁膜５
１の上の所定領域にシリコン窒化膜７６を形成する。
【００６０】さらに、図１５に示すように、アルミ電極
５３を成膜・フォトリソグラフィを経て形成し、その
後、パッシベーション膜５４を成膜・フォトリソグラフ
ィを経て形成する。
５３を成膜・フォトリソグラフィを経て形成し、その
後、パッシベーション膜５４を成膜・フォトリソグラフ
ィを経て形成する。
【００６１】最後に、図１６に示すように、ＨＦ系のエ
ッチング液によりシリコン酸化膜４１，５０をエッチン
グ除去し、可動電極部５５等を有する梁構造体５６を可
動とする。つまり、エッチング液を用いた犠牲層エッチ
ングにより所定領域のシリコン酸化膜４１を除去してシ
リコン基板４０を可動構造とする。この際、エッチング
後の乾燥の過程で可動部が基板に固着するのを防止する
ため、バラジクロルベンゼン等の昇華剤を用いる。
ッチング液によりシリコン酸化膜４１，５０をエッチン
グ除去し、可動電極部５５等を有する梁構造体５６を可
動とする。つまり、エッチング液を用いた犠牲層エッチ
ングにより所定領域のシリコン酸化膜４１を除去してシ
リコン基板４０を可動構造とする。この際、エッチング
後の乾燥の過程で可動部が基板に固着するのを防止する
ため、バラジクロルベンゼン等の昇華剤を用いる。
【００６２】この工程（エッチング液を用いた犠牲層エ
ッチングにより所定領域のシリコン酸化膜４１を除去し
てシリコン基板４０を可動構造とする工程）において、
可動部におけるアンカー部４５ｃは導電性薄膜（ポリシ
リコン）よりなり、アンカー部４５ｃにおいてエッチン
グが停止し、バラツキが無くなる。即ち、犠牲層用薄膜
としてシリコン酸化膜を用い、導電性薄膜としてポリシ
リコン薄膜を用い、ＨＦ系エッチング液を用いた本例に
おいては、シリコン酸化膜はＨＦにて溶けるがポリシリ
コン薄膜は溶けないので、ＨＦ系エッチング液の濃度や
温度を正確に管理したりエッチングの終了を正確なる時
間管理にて行う必要はなく製造が容易となる。
ッチングにより所定領域のシリコン酸化膜４１を除去し
てシリコン基板４０を可動構造とする工程）において、
可動部におけるアンカー部４５ｃは導電性薄膜（ポリシ
リコン）よりなり、アンカー部４５ｃにおいてエッチン
グが停止し、バラツキが無くなる。即ち、犠牲層用薄膜
としてシリコン酸化膜を用い、導電性薄膜としてポリシ
リコン薄膜を用い、ＨＦ系エッチング液を用いた本例に
おいては、シリコン酸化膜はＨＦにて溶けるがポリシリ
コン薄膜は溶けないので、ＨＦ系エッチング液の濃度や
温度を正確に管理したりエッチングの終了を正確なる時
間管理にて行う必要はなく製造が容易となる。
【００６３】即ち、犠牲層エッチングに際しては、図４
２に示すＳＯＩ基板を用いた場合においては梁の長さが
エッチング時間によって変化してしまうが、本実施の形
態ではエッチング時間に関係なくアンカー部までエッチ
ングしたところで選択的にエッチングが終了するため、
梁の長さは常に一定となる。
２に示すＳＯＩ基板を用いた場合においては梁の長さが
エッチング時間によって変化してしまうが、本実施の形
態ではエッチング時間に関係なくアンカー部までエッチ
ングしたところで選択的にエッチングが終了するため、
梁の長さは常に一定となる。
【００６４】このようにアンカー部を形成することがで
きることから梁構造体をリリースする際の犠牲層エッチ
ング工程で時間制御による終点制御を行う必要がなくバ
ネ定数等の制御を容易にすることが可能となる。
きることから梁構造体をリリースする際の犠牲層エッチ
ング工程で時間制御による終点制御を行う必要がなくバ
ネ定数等の制御を容易にすることが可能となる。
【００６５】又、この犠牲層エッチング工程において、
図７の凹部４２により図１６に示す突起５７が形成され
ているので、梁構造体がリリースされた後におけるエッ
チング液の置換工程において液可動部と基板との間に純
水等のリンス液（置換液）の液滴が残るがこの液滴の付
着面積を減らして液滴による表面張力を小さくしてリン
ス液の蒸発の際に可動部が基板に固着するのが防止され
る。
図７の凹部４２により図１６に示す突起５７が形成され
ているので、梁構造体がリリースされた後におけるエッ
チング液の置換工程において液可動部と基板との間に純
水等のリンス液（置換液）の液滴が残るがこの液滴の付
着面積を減らして液滴による表面張力を小さくしてリン
ス液の蒸発の際に可動部が基板に固着するのが防止され
る。
【００６６】このようにして、埋め込みＳＯＩ基板を用
い、配線パターン４５ａおよび下部電極４５ｂを絶縁体
分離により形成して、サーボ制御式加速度センサを形成
することができる。
い、配線パターン４５ａおよび下部電極４５ｂを絶縁体
分離により形成して、サーボ制御式加速度センサを形成
することができる。
【００６７】このように本実施の形態においては、下記
（ロ）〜（ヘ）の特徴を有する。 （イ）梁構造体２は、基板１の上面において所定間隔を
隔てた位置に配置され、加速度（力学量）により変位す
る作用力を受ける。又、固定電極９ａ〜９ｄ，１１ａ〜
１１ｄ，１３ａ〜１３ｄ，１５ａ〜１５ｄは、基板１の
上面に固定され、かつ、梁構造体２の一部である可動電
極７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄに対向して配置される。この
種のセンサにおいて、基板１の上面部に、図２に示す下
層側絶縁体薄膜１８と導電性薄膜１９と上層側絶縁体薄
膜２０との積層体２１を配置し、導電性薄膜１９により
配線２２〜２５と電極２６を形成し、この配線２２〜２
５と電極２６を、上層側絶縁体薄膜２０に形成した開口
部２９ａ〜２９ｄ，３１ａ〜３１ｄ，３０，３２，３３
を通して基板１の上に配置した固定電極９ａ〜９ｄ，１
１ａ〜１１ｄ，１３ａ〜１３ｄ，１５ａ〜１５ｄ，梁構
造体２，電極取出部２７ａ〜２７ｄ（電気接続部材）に
対し電気的に接続した。このように、基板１の上面部に
絶縁膜を配置し、その中に薄膜の配線または電極を埋設
して、基板側の配線または電極として埋め込みの薄膜
（ポリシリコン層）を用いたＳＯＩ基板（埋め込みＳＯ
Ｉ基板) としている。この構造を用いることで、絶縁体
分離による配線または電極を形成でき、図４８に示す不
純物拡散層１６１を用いた場合（ｐｎ接合分離による場
合）に比べ、接合リークの低減を図ることができる。特
に、高温域における接合リークの低減を図ることができ
る。 （ロ）特に、基板１の上面部に、下層側絶縁体薄膜１８
と導電性薄膜１９と上層側絶縁体薄膜２０との積層体２
１を配置し、導電性薄膜１９により第１の固定電極の配
線パターン２２，２４と第２の固定電極の配線パターン
２３，２５を形成し、上層側絶縁体薄膜２０における開
口部２９ａ〜２９ｄ，３１ａ〜３１ｄおよび固定電極の
アンカー部を通して第１，第２の固定電極用配線パター
ン２２〜２５と第１，第２の固定電極９ａ〜９ｄ，１１
ａ〜１１ｄ，１３ａ〜１３ｄ，１５ａ〜１５ｄを電気的
に接続した。このように、基板１の上面部に絶縁膜を配
置し、その中に薄膜の配線パターン２２〜２５を埋設
し、この配線パターン２２〜２５を用いて第１の固定電
極用通電ラインと第２の固定電極用通電ラインを交差さ
せることができる。
（ロ）〜（ヘ）の特徴を有する。 （イ）梁構造体２は、基板１の上面において所定間隔を
隔てた位置に配置され、加速度（力学量）により変位す
る作用力を受ける。又、固定電極９ａ〜９ｄ，１１ａ〜
１１ｄ，１３ａ〜１３ｄ，１５ａ〜１５ｄは、基板１の
上面に固定され、かつ、梁構造体２の一部である可動電
極７ａ〜７ｄ，８ａ〜８ｄに対向して配置される。この
種のセンサにおいて、基板１の上面部に、図２に示す下
層側絶縁体薄膜１８と導電性薄膜１９と上層側絶縁体薄
膜２０との積層体２１を配置し、導電性薄膜１９により
配線２２〜２５と電極２６を形成し、この配線２２〜２
５と電極２６を、上層側絶縁体薄膜２０に形成した開口
部２９ａ〜２９ｄ，３１ａ〜３１ｄ，３０，３２，３３
を通して基板１の上に配置した固定電極９ａ〜９ｄ，１
１ａ〜１１ｄ，１３ａ〜１３ｄ，１５ａ〜１５ｄ，梁構
造体２，電極取出部２７ａ〜２７ｄ（電気接続部材）に
対し電気的に接続した。このように、基板１の上面部に
絶縁膜を配置し、その中に薄膜の配線または電極を埋設
して、基板側の配線または電極として埋め込みの薄膜
（ポリシリコン層）を用いたＳＯＩ基板（埋め込みＳＯ
Ｉ基板) としている。この構造を用いることで、絶縁体
分離による配線または電極を形成でき、図４８に示す不
純物拡散層１６１を用いた場合（ｐｎ接合分離による場
合）に比べ、接合リークの低減を図ることができる。特
に、高温域における接合リークの低減を図ることができ
る。 （ロ）特に、基板１の上面部に、下層側絶縁体薄膜１８
と導電性薄膜１９と上層側絶縁体薄膜２０との積層体２
１を配置し、導電性薄膜１９により第１の固定電極の配
線パターン２２，２４と第２の固定電極の配線パターン
２３，２５を形成し、上層側絶縁体薄膜２０における開
口部２９ａ〜２９ｄ，３１ａ〜３１ｄおよび固定電極の
アンカー部を通して第１，第２の固定電極用配線パター
ン２２〜２５と第１，第２の固定電極９ａ〜９ｄ，１１
ａ〜１１ｄ，１３ａ〜１３ｄ，１５ａ〜１５ｄを電気的
に接続した。このように、基板１の上面部に絶縁膜を配
置し、その中に薄膜の配線パターン２２〜２５を埋設
し、この配線パターン２２〜２５を用いて第１の固定電
極用通電ラインと第２の固定電極用通電ラインを交差さ
せることができる。
【００６８】このように、基板側の配線として埋め込み
の薄膜（ポリシリコン層）を用いたＳＯＩ基板（埋め込
みＳＯＩ基板) を用いることで、絶縁体分離による配線
を形成できる。よって、絶縁体薄膜で分離された導電性
薄膜を形成でき、図４８に示す不純物拡散層１６１を用
いた場合（ｐｎ接合分離による場合）に比べ、接合リー
クの低減を図ることができる。特に、高温域における接
合リークの低減を図ることができる。 （ハ）さらに、基板１の上面部に、下層側絶縁体薄膜１
８と導電性薄膜１９と上層側絶縁体薄膜２０との積層体
２１を配置し、導電性薄膜１９により第１の固定電極の
配線パターン２２，２４と第２の固定電極の配線パター
ン２３，２５を形成するとともに導電性薄膜１９による
下部電極（静電気力相殺用固定電極）２６を形成し、上
層側絶縁体薄膜２０における開口部２９ａ〜２９ｄ，３
１ａ〜３１ｄおよび第１，第２の固定電極のアンカー部
１０ａ〜１０ｄ，１２ａ〜１２ｄを通して第１，第２の
固定電極の配線パターン２２〜２５と第１，第２の固定
電極９ａ〜９ｄ，１１ａ〜１１ｄ，１３ａ〜１３ｄ，１
５ａ〜１５ｄを電気的に接続し、さらに、上層側絶縁体
薄膜２０における開口部３３および梁構造体のアンカー
部３ａ〜３ｄを通して下部電極２６と梁構造体２とを電
気的に接続した。このように、基板１の上面部に絶縁膜
を配置し、その中に薄膜の配線パターン２２〜２５およ
び下部電極２６を埋設し、この配線パターンを用いて第
１の固定電極用通電ラインと第２の固定電極用通電ライ
ンを交差させることができるとともに、梁構造体（可動
部）と下部電極とを等電位にして梁構造体（可動部）と
基板との間に生じる静電気力を相殺することができ、梁
構造体（可動部）と基板間のわずかな電位差による梁構
造体（可動部）の基板への付着を防止することができ
る。 （ニ）梁構造体２の材料としてヤング率等の物性値が既
知で脆性材料である単結晶シリコンを用いているため梁
構造体の信頼性を高くすることができる。 （ホ）導電性薄膜１９としてポリシリコン薄膜を用いて
絶縁体薄膜で周囲を分離することにより、ｐｎ接合分離
の場合のような高温域でのリーク電流等の影響をより小
さくすることができる。 （ヘ）サーボ機構（サーボ制御）を採用したので、加速
度の作用による梁構造体の変位を最小限に抑えることが
でき、従って、センサの信頼性を高めることができる。
の薄膜（ポリシリコン層）を用いたＳＯＩ基板（埋め込
みＳＯＩ基板) を用いることで、絶縁体分離による配線
を形成できる。よって、絶縁体薄膜で分離された導電性
薄膜を形成でき、図４８に示す不純物拡散層１６１を用
いた場合（ｐｎ接合分離による場合）に比べ、接合リー
クの低減を図ることができる。特に、高温域における接
合リークの低減を図ることができる。 （ハ）さらに、基板１の上面部に、下層側絶縁体薄膜１
８と導電性薄膜１９と上層側絶縁体薄膜２０との積層体
２１を配置し、導電性薄膜１９により第１の固定電極の
配線パターン２２，２４と第２の固定電極の配線パター
ン２３，２５を形成するとともに導電性薄膜１９による
下部電極（静電気力相殺用固定電極）２６を形成し、上
層側絶縁体薄膜２０における開口部２９ａ〜２９ｄ，３
１ａ〜３１ｄおよび第１，第２の固定電極のアンカー部
１０ａ〜１０ｄ，１２ａ〜１２ｄを通して第１，第２の
固定電極の配線パターン２２〜２５と第１，第２の固定
電極９ａ〜９ｄ，１１ａ〜１１ｄ，１３ａ〜１３ｄ，１
５ａ〜１５ｄを電気的に接続し、さらに、上層側絶縁体
薄膜２０における開口部３３および梁構造体のアンカー
部３ａ〜３ｄを通して下部電極２６と梁構造体２とを電
気的に接続した。このように、基板１の上面部に絶縁膜
を配置し、その中に薄膜の配線パターン２２〜２５およ
び下部電極２６を埋設し、この配線パターンを用いて第
１の固定電極用通電ラインと第２の固定電極用通電ライ
ンを交差させることができるとともに、梁構造体（可動
部）と下部電極とを等電位にして梁構造体（可動部）と
基板との間に生じる静電気力を相殺することができ、梁
構造体（可動部）と基板間のわずかな電位差による梁構
造体（可動部）の基板への付着を防止することができ
る。 （ニ）梁構造体２の材料としてヤング率等の物性値が既
知で脆性材料である単結晶シリコンを用いているため梁
構造体の信頼性を高くすることができる。 （ホ）導電性薄膜１９としてポリシリコン薄膜を用いて
絶縁体薄膜で周囲を分離することにより、ｐｎ接合分離
の場合のような高温域でのリーク電流等の影響をより小
さくすることができる。 （ヘ）サーボ機構（サーボ制御）を採用したので、加速
度の作用による梁構造体の変位を最小限に抑えることが
でき、従って、センサの信頼性を高めることができる。
【００６９】本実施の形態の応用例としては、上述した
例では導電性薄膜１９により第１の固定電極の配線パタ
ーン２２，２４と第２の固定電極の配線パターン２３，
２５とを形成したが、いずれか一方のみを導電性薄膜１
９により形成し、他方はアルミ配線にて電気的に接続し
たり櫛歯状電極として電気的に接続してもよい。又、上
述した例では固定電極の配線パターンおよび下部電極
を、埋め込み導電性薄膜にて形成したが、下部電極を用
いないセンサに具体化してもよい。 （第２の実施の形態)次に、第２の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に図面に基づき説明す
る。
例では導電性薄膜１９により第１の固定電極の配線パタ
ーン２２，２４と第２の固定電極の配線パターン２３，
２５とを形成したが、いずれか一方のみを導電性薄膜１
９により形成し、他方はアルミ配線にて電気的に接続し
たり櫛歯状電極として電気的に接続してもよい。又、上
述した例では固定電極の配線パターンおよび下部電極
を、埋め込み導電性薄膜にて形成したが、下部電極を用
いないセンサに具体化してもよい。 （第２の実施の形態)次に、第２の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に図面に基づき説明す
る。
【００７０】図１７〜２７は本実施の形態に係る半導体
加速度センサの製造におけるプロセスフローを示した断
面図である。まず、図１７に示すように、第１の半導体
基板としての単結晶シリコン基板６０を用意する。そし
て、シリコン基板６０にトレンチエッチングにより一定
の幅で溝を形成し、その後に梁構造体を形成するための
溝パターン６１を形成する。つまり、シリコン基板６０
における所定領域に溝（６１）を形成する。ここで、後
に静電容量を検出するための電極とするためにリン拡散
等により不純物を導入する。その後、図１８に示すよう
に、溝（６１）を含むシリコン基板６０の上に犠牲層用
薄膜としてのシリコン酸化膜６２をＣＶＤ法等により成
膜し、さらに、シリコン酸化膜６２の表面を平坦化す
る。
加速度センサの製造におけるプロセスフローを示した断
面図である。まず、図１７に示すように、第１の半導体
基板としての単結晶シリコン基板６０を用意する。そし
て、シリコン基板６０にトレンチエッチングにより一定
の幅で溝を形成し、その後に梁構造体を形成するための
溝パターン６１を形成する。つまり、シリコン基板６０
における所定領域に溝（６１）を形成する。ここで、後
に静電容量を検出するための電極とするためにリン拡散
等により不純物を導入する。その後、図１８に示すよう
に、溝（６１）を含むシリコン基板６０の上に犠牲層用
薄膜としてのシリコン酸化膜６２をＣＶＤ法等により成
膜し、さらに、シリコン酸化膜６２の表面を平坦化す
る。
【００７１】さらに、図１９に示すように、シリコン酸
化膜６２に対しフォトリソグラフィを経て一部エッチン
グして凹部６３を形成する。これは、犠牲層エッチング
工程において梁構造体がリリースされた後に表面張力等
で基板に付着するのを防ぐべく付着面積を減らすためで
ある。さらに、表面の凹凸を増大させるためと犠牲層エ
ッチング時のエッチングストッパとなるシリコン窒化膜
（第１の絶縁体薄膜）６４を成膜する。そして、シリコ
ン窒化膜６４とシリコン酸化膜６２との積層体に対しフ
ォトリソグラフィを経てドライエッチング等によりアン
カー部形成領域に開口部６５ａ，６５ｂ，６５ｃを形成
する。この開口部６５ａ〜６５ｃは、梁構造体と基板
（下部電極）とを接続するため、および固定電極（及び
電極取出部）と配線パターンとを接続するためのもので
ある。
化膜６２に対しフォトリソグラフィを経て一部エッチン
グして凹部６３を形成する。これは、犠牲層エッチング
工程において梁構造体がリリースされた後に表面張力等
で基板に付着するのを防ぐべく付着面積を減らすためで
ある。さらに、表面の凹凸を増大させるためと犠牲層エ
ッチング時のエッチングストッパとなるシリコン窒化膜
（第１の絶縁体薄膜）６４を成膜する。そして、シリコ
ン窒化膜６４とシリコン酸化膜６２との積層体に対しフ
ォトリソグラフィを経てドライエッチング等によりアン
カー部形成領域に開口部６５ａ，６５ｂ，６５ｃを形成
する。この開口部６５ａ〜６５ｃは、梁構造体と基板
（下部電極）とを接続するため、および固定電極（及び
電極取出部）と配線パターンとを接続するためのもので
ある。
【００７２】引き続き、図２０に示すように、開口部６
５ａ〜６５ｃを含むシリコン窒化膜６４の上にポリシリ
コン薄膜６６を成膜し、その後、リン拡散等により不純
物を導入し、さらに、フォトリソグラフィを経て配線パ
ターン６６ａと下部電極６６ｂとアンカー部６６ｃを形
成する。このように、開口部６５ａ〜６５ｃを含むシリ
コン窒化膜６４上の所定領域に導電性薄膜としての不純
物ドープトポリシリコン薄膜（６６）を形成する。ポリ
シリコン薄膜の膜厚は１〜２μｍ程度である。
５ａ〜６５ｃを含むシリコン窒化膜６４の上にポリシリ
コン薄膜６６を成膜し、その後、リン拡散等により不純
物を導入し、さらに、フォトリソグラフィを経て配線パ
ターン６６ａと下部電極６６ｂとアンカー部６６ｃを形
成する。このように、開口部６５ａ〜６５ｃを含むシリ
コン窒化膜６４上の所定領域に導電性薄膜としての不純
物ドープトポリシリコン薄膜（６６）を形成する。ポリ
シリコン薄膜の膜厚は１〜２μｍ程度である。
【００７３】この工程（開口部を含むシリコン窒化膜６
４上の所定領域に不純物ドープトポリシリコン薄膜６６
を形成する工程）において、ステッパの下部パターン分
解能を満たす程度にポリシリコン薄膜６６が薄い（１〜
２μｍ）ので、ポリシリコン薄膜６６の下でのシリコン
窒化膜６４の開口部６５ａ〜６５ｄの形状を透視するこ
とができ、フォトマスク合わせを正確に行うことができ
る。
４上の所定領域に不純物ドープトポリシリコン薄膜６６
を形成する工程）において、ステッパの下部パターン分
解能を満たす程度にポリシリコン薄膜６６が薄い（１〜
２μｍ）ので、ポリシリコン薄膜６６の下でのシリコン
窒化膜６４の開口部６５ａ〜６５ｄの形状を透視するこ
とができ、フォトマスク合わせを正確に行うことができ
る。
【００７４】そして、図２１に示すように、ポリシリコ
ン薄膜（６６）の上を含むシリコン窒化膜６４の上に第
２の絶縁体薄膜としてのシリコン酸化膜６７を成膜す
る。さらに、図２２に示すように、シリコン酸化膜６７
の上に貼合用薄膜としてのポリシリコン薄膜６８を成膜
し、貼り合わせのためにポリシリコン薄膜６８の表面を
機械的研磨等により平坦化する。
ン薄膜（６６）の上を含むシリコン窒化膜６４の上に第
２の絶縁体薄膜としてのシリコン酸化膜６７を成膜す
る。さらに、図２２に示すように、シリコン酸化膜６７
の上に貼合用薄膜としてのポリシリコン薄膜６８を成膜
し、貼り合わせのためにポリシリコン薄膜６８の表面を
機械的研磨等により平坦化する。
【００７５】次に、図２３に示すように、シリコン基板
６０とは別の単結晶シリコン基板（支持基板）６９を用
意し、ポリシリコン薄膜６８の表面と第２の半導体基板
としてのシリコン基板６９とを貼り合わせる。
６０とは別の単結晶シリコン基板（支持基板）６９を用
意し、ポリシリコン薄膜６８の表面と第２の半導体基板
としてのシリコン基板６９とを貼り合わせる。
【００７６】さらに、図２４に示すように、シリコン基
板６０，６９を表裏逆にして、シリコン基板６０側を機
械的研磨等を行い薄膜化する。つまり、シリコン基板６
０を所望の厚さまで研磨する。この際、図１７に示した
ように、トレンチエッチングにより形成した溝深さまで
研磨を行うと、シリコン酸化膜６２の層が出現するため
研磨における硬度が変化するため研磨の終点を容易に検
出することができる。
板６０，６９を表裏逆にして、シリコン基板６０側を機
械的研磨等を行い薄膜化する。つまり、シリコン基板６
０を所望の厚さまで研磨する。この際、図１７に示した
ように、トレンチエッチングにより形成した溝深さまで
研磨を行うと、シリコン酸化膜６２の層が出現するため
研磨における硬度が変化するため研磨の終点を容易に検
出することができる。
【００７７】この後、図２５に示すように、層間絶縁膜
７０を成膜し、フォトリソグラフィを経てドライエッチ
ング等によりコンタクトホール７１を形成する。そし
て、層間絶縁膜７０の上の所定領域にシリコン窒化膜７
７を形成する。
７０を成膜し、フォトリソグラフィを経てドライエッチ
ング等によりコンタクトホール７１を形成する。そし
て、層間絶縁膜７０の上の所定領域にシリコン窒化膜７
７を形成する。
【００７８】さらに、図２６に示すように、アルミ電極
７２を成膜・フォトリソグラフィを経て形成し、その
後、パッシベーション膜７３を成膜・フォトリソグラフ
ィを経て形成する。
７２を成膜・フォトリソグラフィを経て形成し、その
後、パッシベーション膜７３を成膜・フォトリソグラフ
ィを経て形成する。
【００７９】最後に、図２７に示すように、ＨＦ系のエ
ッチング液によりシリコン酸化膜６２をエッチング除去
し、可動電極７４を有する梁構造体７５を可動とする。
つまり、エッチング液を用いた犠牲層エッチングにより
所定領域のシリコン酸化膜６２を除去してシリコン基板
６０を可動構造とする。この際、エッチング後の乾燥の
過程で可動部が基板に固着するのを防止するため、バラ
ジクロルベンゼン等の昇華剤を用いる。
ッチング液によりシリコン酸化膜６２をエッチング除去
し、可動電極７４を有する梁構造体７５を可動とする。
つまり、エッチング液を用いた犠牲層エッチングにより
所定領域のシリコン酸化膜６２を除去してシリコン基板
６０を可動構造とする。この際、エッチング後の乾燥の
過程で可動部が基板に固着するのを防止するため、バラ
ジクロルベンゼン等の昇華剤を用いる。
【００８０】この工程（エッチング液を用いた犠牲層エ
ッチングにより所定領域のシリコン酸化膜６２を除去し
てシリコン基板６０を可動構造とする工程）において、
可動部におけるアンカー部６６ｃは導電性薄膜よりな
り、アンカー部６６ｃにおいてエッチングが停止し、バ
ラツキが無くなる。即ち、犠牲層用薄膜としてシリコン
酸化膜を用い、導電性薄膜としてポリシリコン薄膜を用
いた本例において、ＨＦ系エッチング液を用いた場合に
は、シリコン酸化膜はＨＦにて溶けるがポリシリコン薄
膜は溶けないので、ＨＦ系エッチング液の濃度や温度を
正確に管理したりエッチングの終了を正確なる時間管理
にて行う必要はなく製造が容易となる。
ッチングにより所定領域のシリコン酸化膜６２を除去し
てシリコン基板６０を可動構造とする工程）において、
可動部におけるアンカー部６６ｃは導電性薄膜よりな
り、アンカー部６６ｃにおいてエッチングが停止し、バ
ラツキが無くなる。即ち、犠牲層用薄膜としてシリコン
酸化膜を用い、導電性薄膜としてポリシリコン薄膜を用
いた本例において、ＨＦ系エッチング液を用いた場合に
は、シリコン酸化膜はＨＦにて溶けるがポリシリコン薄
膜は溶けないので、ＨＦ系エッチング液の濃度や温度を
正確に管理したりエッチングの終了を正確なる時間管理
にて行う必要はなく製造が容易となる。
【００８１】このようにアンカーを形成することができ
ることから梁構造体をリリースする際の犠牲層エッチン
グ工程で時間制御による終点制御を行う必要がなくバネ
定数等の制御を容易にすることが可能となる。
ることから梁構造体をリリースする際の犠牲層エッチン
グ工程で時間制御による終点制御を行う必要がなくバネ
定数等の制御を容易にすることが可能となる。
【００８２】このようにして、埋め込みＳＯＩ基板を用
い、配線パターンおよび下部電極を絶縁体分離により形
成して、サーボ制御式加速度センサを形成することがで
きる。 （第３の実施の形態)次に、第３の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
い、配線パターンおよび下部電極を絶縁体分離により形
成して、サーボ制御式加速度センサを形成することがで
きる。 （第３の実施の形態)次に、第３の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００８３】図２８には、本実施の形態における半導体
加速度の平面図を示す。図１に示した第１の実施の形態
においては、質量部６は、アンカー部３ａ〜３ｄに対し
て直線的に延びる梁４，５で支持されるような構造とな
っているが、本実施の形態においては、図２８で示すよ
うな折れ曲がった梁構造としている。
加速度の平面図を示す。図１に示した第１の実施の形態
においては、質量部６は、アンカー部３ａ〜３ｄに対し
て直線的に延びる梁４，５で支持されるような構造とな
っているが、本実施の形態においては、図２８で示すよ
うな折れ曲がった梁構造としている。
【００８４】こうすることで、膜に圧縮応力が残留した
場合において、梁構造体２に用いている膜の残留応力の
影響で梁が座屈することを回避できる。又、膜に引張応
力が残留した場合において、梁のバネ定数が設計値とず
れてしまうことを回避できる。その結果、設計値通りの
センサを形成することができる。 （第４の実施の形態)次に、第４の実施の形態を図面に
基づき説明する。
場合において、梁構造体２に用いている膜の残留応力の
影響で梁が座屈することを回避できる。又、膜に引張応
力が残留した場合において、梁のバネ定数が設計値とず
れてしまうことを回避できる。その結果、設計値通りの
センサを形成することができる。 （第４の実施の形態)次に、第４の実施の形態を図面に
基づき説明する。
【００８５】本実施の形態においては、励振式のヨーレ
ートセンサに適用しており、より詳しくは梁構造体（可
動構造体）を２つ備え、両梁構造体（可動構造体）を逆
相にて励振させ、差動検出を行うものである。
ートセンサに適用しており、より詳しくは梁構造体（可
動構造体）を２つ備え、両梁構造体（可動構造体）を逆
相にて励振させ、差動検出を行うものである。
【００８６】図２９は本実施の形態に係るヨーレートセ
ンサの平面図であり、図３０は図２９におけるXXX −XX
X 断面図であり、図３１は図２９におけるXXXI−XXXI断
面図であり、図３２は図２９におけるXXXII −XXXII 断
面図である。
ンサの平面図であり、図３０は図２９におけるXXX −XX
X 断面図であり、図３１は図２９におけるXXXI−XXXI断
面図であり、図３２は図２９におけるXXXII −XXXII 断
面図である。
【００８７】図３０において、基板８０の上面には、単
結晶シリコン（単結晶半導体材料）よりなる梁構造体８
１および梁構造体８２（図２９参照）が隣接して配置さ
れている。梁構造体８１は、基板８０側から突出する４
つのアンカー部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄにより
架設されており、基板８０の上面において所定間隔を隔
てた位置に配置されている。アンカー部８３ａ〜８３ｄ
はポリシリコン薄膜よりなる。アンカー部８３ａとアン
カー部８３ｃとの間に梁部８４が架設されるとともに、
アンカー部８３ｂとアンカー部８３ｄとの間に梁部８５
が架設されている。梁部８４と梁部８５との間において
長方形状をなす質量部（マス部）８６が架設されてい
る。質量部８６には上下に貫通する透孔８６ａが設けら
れている。さらに、質量部８６における一方の側面（図
２９においては左側面）からは多数の励振用可動電極８
７が突出している。この各可動電極８７は棒状をなし、
等間隔をおいて平行に延びている。又、質量部８６にお
ける他方の側面（図２９においては右側面）からは多数
の励振用可動電極８８が突出している。この各可動電極
８８は棒状をなし、等間隔をおいて平行に延びている。
ここで、梁部８４，８５、質量部８６、可動電極８７，
８８は犠牲層酸化膜８９の一部をエッチング除去するこ
とにより可動となっている。このエッチング領域を図２
９においてＺ２にて示す。
結晶シリコン（単結晶半導体材料）よりなる梁構造体８
１および梁構造体８２（図２９参照）が隣接して配置さ
れている。梁構造体８１は、基板８０側から突出する４
つのアンカー部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８３ｄにより
架設されており、基板８０の上面において所定間隔を隔
てた位置に配置されている。アンカー部８３ａ〜８３ｄ
はポリシリコン薄膜よりなる。アンカー部８３ａとアン
カー部８３ｃとの間に梁部８４が架設されるとともに、
アンカー部８３ｂとアンカー部８３ｄとの間に梁部８５
が架設されている。梁部８４と梁部８５との間において
長方形状をなす質量部（マス部）８６が架設されてい
る。質量部８６には上下に貫通する透孔８６ａが設けら
れている。さらに、質量部８６における一方の側面（図
２９においては左側面）からは多数の励振用可動電極８
７が突出している。この各可動電極８７は棒状をなし、
等間隔をおいて平行に延びている。又、質量部８６にお
ける他方の側面（図２９においては右側面）からは多数
の励振用可動電極８８が突出している。この各可動電極
８８は棒状をなし、等間隔をおいて平行に延びている。
ここで、梁部８４，８５、質量部８６、可動電極８７，
８８は犠牲層酸化膜８９の一部をエッチング除去するこ
とにより可動となっている。このエッチング領域を図２
９においてＺ２にて示す。
【００８８】このように、梁構造体８１は、２つの櫛歯
状の可動電極、即ち、第１の可動電極としての可動電極
８７と第２の可動電極としての可動電極８８とを有して
いる。
状の可動電極、即ち、第１の可動電極としての可動電極
８７と第２の可動電極としての可動電極８８とを有して
いる。
【００８９】この梁構造体８１と同様の構成が、梁構造
体８２にも採用されており、同一の符号を付すことによ
りその説明は省略する。前記基板８０の上面には、励振
用固定電極としての櫛歯電極９０，９１，９２が配置さ
れている。櫛歯電極９０は片側に棒状電極部９０ａを有
し、櫛歯電極９１は両側に棒状電極部９１ａ，９１ｂを
有し、櫛歯電極９２は片側に棒状電極部９２ａを有す
る。この各櫛歯電極９０，９１，９２は単結晶シリコン
よりなる。各櫛歯電極９０，９１，９２は基板８０側か
ら突出するアンカー部９３，９４，９５により支持・固
定されている。櫛歯電極９０の棒状電極部９０ａは、梁
構造体８１の各可動電極（棒状部）８７の間に対向・配
置されている。櫛歯電極９１の棒状電極部９１ａは、梁
構造体８１の各可動電極（棒状部）８８の間に対向・配
置されている。櫛歯電極９１の棒状電極部９１ｂは、梁
構造体８２の各可動電極（棒状部）８７の間に対向・配
置されている。櫛歯電極９２の棒状電極部９２ａは、梁
構造体８２の各可動電極（棒状部）８８の間に対向・配
置されている。
体８２にも採用されており、同一の符号を付すことによ
りその説明は省略する。前記基板８０の上面には、励振
用固定電極としての櫛歯電極９０，９１，９２が配置さ
れている。櫛歯電極９０は片側に棒状電極部９０ａを有
し、櫛歯電極９１は両側に棒状電極部９１ａ，９１ｂを
有し、櫛歯電極９２は片側に棒状電極部９２ａを有す
る。この各櫛歯電極９０，９１，９２は単結晶シリコン
よりなる。各櫛歯電極９０，９１，９２は基板８０側か
ら突出するアンカー部９３，９４，９５により支持・固
定されている。櫛歯電極９０の棒状電極部９０ａは、梁
構造体８１の各可動電極（棒状部）８７の間に対向・配
置されている。櫛歯電極９１の棒状電極部９１ａは、梁
構造体８１の各可動電極（棒状部）８８の間に対向・配
置されている。櫛歯電極９１の棒状電極部９１ｂは、梁
構造体８２の各可動電極（棒状部）８７の間に対向・配
置されている。櫛歯電極９２の棒状電極部９２ａは、梁
構造体８２の各可動電極（棒状部）８８の間に対向・配
置されている。
【００９０】本実施の形態では、櫛歯電極９０が第１の
励振用固定電極を構成し、櫛歯電極９１が第２の励振用
固定電極を構成している。又、図２９に示すように、基
板８０の上面部において梁構造体８１の一部（主に質量
部８６）と対向する領域には、力学量検出用固定電極と
しての下部電極（ヨーレート検出用固定電極）１０１が
配置されている。同様に、基板８０の上面部において梁
構造体８２の一部（主に質量部８６）と対向する領域に
は、力学量検出用固定電極としての下部電極（ヨーレー
ト検出用固定電極）１０２が配置されている。梁構造体
８１と下部電極１０１との間に第１のコンデンサが、
又、梁構造体８２と下部電極１０２との間に第２のコン
デンサが形成される。
励振用固定電極を構成し、櫛歯電極９１が第２の励振用
固定電極を構成している。又、図２９に示すように、基
板８０の上面部において梁構造体８１の一部（主に質量
部８６）と対向する領域には、力学量検出用固定電極と
しての下部電極（ヨーレート検出用固定電極）１０１が
配置されている。同様に、基板８０の上面部において梁
構造体８２の一部（主に質量部８６）と対向する領域に
は、力学量検出用固定電極としての下部電極（ヨーレー
ト検出用固定電極）１０２が配置されている。梁構造体
８１と下部電極１０１との間に第１のコンデンサが、
又、梁構造体８２と下部電極１０２との間に第２のコン
デンサが形成される。
【００９１】そして、梁構造体８１の可動電極８７と櫛
歯電極９０との間、および、梁構造体８１の可動電極８
８と櫛歯電極９１との間に逆相の静電気力を加えること
により梁構造体８１を強制振動（励振）させることがで
きる。又、梁構造体８２の可動電極８７と櫛歯電極９１
との間、および、梁構造体８２の可動電極８８と櫛歯電
極９２との間に逆相の静電気力を加えることにより梁構
造体８２を強制振動（励振）させることができる。さら
に、この励振中において、梁構造体８１，８２と下部電
極１０１，１０２との間に形成されるコンデンサの容量
（静電容量Ｃo）に基づいて梁構造体８１，８２に作用
するヨーレートを検出することができるようになってい
る。
歯電極９０との間、および、梁構造体８１の可動電極８
８と櫛歯電極９１との間に逆相の静電気力を加えること
により梁構造体８１を強制振動（励振）させることがで
きる。又、梁構造体８２の可動電極８７と櫛歯電極９１
との間、および、梁構造体８２の可動電極８８と櫛歯電
極９２との間に逆相の静電気力を加えることにより梁構
造体８２を強制振動（励振）させることができる。さら
に、この励振中において、梁構造体８１，８２と下部電
極１０１，１０２との間に形成されるコンデンサの容量
（静電容量Ｃo）に基づいて梁構造体８１，８２に作用
するヨーレートを検出することができるようになってい
る。
【００９２】前記基板８０は、図３１に示すように、シ
リコン基板（半導体基板）９６の上に、下層側絶縁体薄
膜９７と導電性薄膜９８と上層側絶縁体薄膜９９とを積
層した構成となっている。つまり、シリコン基板９６の
上面部に、下層側絶縁体薄膜９７と導電性薄膜９８と上
層側絶縁体薄膜９９との積層体１００を配置した構造と
なっており、導電性薄膜９８が絶縁体薄膜９７，９９の
内部に埋め込まれた構成となっている。下層側絶縁体薄
膜９７はシリコン酸化膜よりなり、上層側絶縁体薄膜９
９はシリコン窒化膜よりなり、ＣＶＤ法等により形成さ
れたものである。又、導電性薄膜９８は不純物ドープト
ポリシリコン薄膜よりなる。
リコン基板（半導体基板）９６の上に、下層側絶縁体薄
膜９７と導電性薄膜９８と上層側絶縁体薄膜９９とを積
層した構成となっている。つまり、シリコン基板９６の
上面部に、下層側絶縁体薄膜９７と導電性薄膜９８と上
層側絶縁体薄膜９９との積層体１００を配置した構造と
なっており、導電性薄膜９８が絶縁体薄膜９７，９９の
内部に埋め込まれた構成となっている。下層側絶縁体薄
膜９７はシリコン酸化膜よりなり、上層側絶縁体薄膜９
９はシリコン窒化膜よりなり、ＣＶＤ法等により形成さ
れたものである。又、導電性薄膜９８は不純物ドープト
ポリシリコン薄膜よりなる。
【００９３】導電性薄膜９８により、図２９に示す下部
電極（ヨーレート検出用固定電極）１０１，１０２およ
び配線パターン１０３，１０４が形成されている。又、
図２９，３１に示すように、基板８０の上面には、単結
晶シリコンよりなる電極取出部１０５，１０６が形成さ
れ、電極取出部１０５，１０６は基板８０から突出する
アンカー部１０７，１０８により支持されている。本実
施の形態では電極取出部１０５，１０６にて電気接続部
材が構成されている。
電極（ヨーレート検出用固定電極）１０１，１０２およ
び配線パターン１０３，１０４が形成されている。又、
図２９，３１に示すように、基板８０の上面には、単結
晶シリコンよりなる電極取出部１０５，１０６が形成さ
れ、電極取出部１０５，１０６は基板８０から突出する
アンカー部１０７，１０８により支持されている。本実
施の形態では電極取出部１０５，１０６にて電気接続部
材が構成されている。
【００９４】図３１に示すように、上層側絶縁体薄膜９
９には開口部１０９が形成され、開口部１０９内に前述
のアンカー部（不純物ドープトポリシリコン）１０７が
配置されている。よって、開口部１０９およびアンカー
部（不純物ドープトポリシリコン）１０７を通して下部
電極１０１が配線パターン１０３を介して電極取出部１
０５と電気的に接続されている。同様の構成が電極取出
部１０６においても採用されており、アンカー部（不純
物ドープトポリシリコン）１０８を通して下部電極１０
２が配線パターン１０４を介して電極取出部１０６と電
気的に接続されている。
９には開口部１０９が形成され、開口部１０９内に前述
のアンカー部（不純物ドープトポリシリコン）１０７が
配置されている。よって、開口部１０９およびアンカー
部（不純物ドープトポリシリコン）１０７を通して下部
電極１０１が配線パターン１０３を介して電極取出部１
０５と電気的に接続されている。同様の構成が電極取出
部１０６においても採用されており、アンカー部（不純
物ドープトポリシリコン）１０８を通して下部電極１０
２が配線パターン１０４を介して電極取出部１０６と電
気的に接続されている。
【００９５】尚、図２９に示すように、櫛歯電極９０，
９１，９２のアンカー部９３，９４，９５および梁構造
体８１，８２のアンカー部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８
３ｄにおいても、導電性薄膜９８よりなる埋込部１１０
が形成されている。
９１，９２のアンカー部９３，９４，９５および梁構造
体８１，８２のアンカー部８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８
３ｄにおいても、導電性薄膜９８よりなる埋込部１１０
が形成されている。
【００９６】このように、基板８０は、ポリシリコンよ
りなる下部電極１０１，１０２およびを配線パターン１
０３，１０４をＳＯＩ層の下に埋め込んだ構成となって
おり、この構造は、表面マイクロマシニング技術を用い
て形成したものである。
りなる下部電極１０１，１０２およびを配線パターン１
０３，１０４をＳＯＩ層の下に埋め込んだ構成となって
おり、この構造は、表面マイクロマシニング技術を用い
て形成したものである。
【００９７】一方、図３２に示すように、櫛歯電極９
０，９１，９２の上面にはアルミ薄膜よりなる電極（ボ
ンディングパッド）１１１，１１２，１１３が設けられ
ている。又、梁構造体８１，８２のアンカー部８３ａの
上面にはアルミ薄膜よりなる電極（ボンディングパッ
ド）１１４，１１５が設けられている。又、図３１に示
すように、電極取出部１０５，１０６の上面にはアルミ
薄膜よりなる電極（ボンディングパッド）１１６がそれ
ぞれ設けられている。尚、電極取出部１０５，１０６の
上には層間絶縁膜１１８及びシリコン窒化膜１１７が形
成されている。
０，９１，９２の上面にはアルミ薄膜よりなる電極（ボ
ンディングパッド）１１１，１１２，１１３が設けられ
ている。又、梁構造体８１，８２のアンカー部８３ａの
上面にはアルミ薄膜よりなる電極（ボンディングパッ
ド）１１４，１１５が設けられている。又、図３１に示
すように、電極取出部１０５，１０６の上面にはアルミ
薄膜よりなる電極（ボンディングパッド）１１６がそれ
ぞれ設けられている。尚、電極取出部１０５，１０６の
上には層間絶縁膜１１８及びシリコン窒化膜１１７が形
成されている。
【００９８】以上のように絶縁体分離された下部電極１
０１，１０２と配線パターン１０３，１０４とを用いる
ことで、アルミ電極（ボンディングパッド）１１６を基
板表面から取り出すことができる。
０１，１０２と配線パターン１０３，１０４とを用いる
ことで、アルミ電極（ボンディングパッド）１１６を基
板表面から取り出すことができる。
【００９９】次に、このヨーレートセンサの検出原理を
図３２を用いて説明する。櫛歯電極（励振用固定電極）
９０，９１，９２と励振用可動電極８７，８８との間に
電圧を印加する。これにより、梁構造体８１，８２の質
量部８６を基板の表面に平行な方向（図２９中、Ｙ方
向）に振動させる。このとき、基板の表面に平行な方向
で、かつ、振動方向（Ｙ方向）に垂直な方向にヨーΩが
発生すると、梁構造体８１，８２の質量部８６に対し基
板の表面に垂直な方向のコリオリ力が生じる（図２９参
照) 。コリオリ力によって梁構造体８１，８２の質量部
８６が変位したのを静電容量Ｃo の変化として検出す
る。
図３２を用いて説明する。櫛歯電極（励振用固定電極）
９０，９１，９２と励振用可動電極８７，８８との間に
電圧を印加する。これにより、梁構造体８１，８２の質
量部８６を基板の表面に平行な方向（図２９中、Ｙ方
向）に振動させる。このとき、基板の表面に平行な方向
で、かつ、振動方向（Ｙ方向）に垂直な方向にヨーΩが
発生すると、梁構造体８１，８２の質量部８６に対し基
板の表面に垂直な方向のコリオリ力が生じる（図２９参
照) 。コリオリ力によって梁構造体８１，８２の質量部
８６が変位したのを静電容量Ｃo の変化として検出す
る。
【０１００】ここで、コリオリ力ｆc は梁構造体８１，
８２の質量部８６の質量ｍ、振動の速度Ｖ、ヨーΩに依
存し、以下の式で表される。 ｆc ＝２ｍＶΩ・・・（１） 基板表面に平行な方向の振動において梁構造体８１，８
２の質量部８６の速度は固定端側では「０」、中心で最
大となることから、コリオリ力も同様となり図３３に示
すように、基板の表面に垂直な方向の変位も固定端側で
は「０」、中心で最大となって梁構造体８１，８２の質
量部８６は楕円を描く。ここで、梁構造体８１，８２の
質量部８６（即ち、２つの質量部８６）は振動の位相を
１８０度ずらすことにより、変位方向が逆となり差動検
出が可能となる。梁構造体８１，８２の質量部８６が単
独であると（差動励振を行わないと）コリオリ力と振動
その他による加速度が分離できないが、差動検出を行う
ことで加速度によるノイズ成分をキャンセルできる。一
般にコリオリ力は微小であるため共振の効果を利用す
る。具体的には（１）式に示した速度Ｖを大きくするた
めに梁構造体８１，８２の質量部８６の励振（基板の表
面に平行な方向) を共振周波数とし振幅を大きくする。
ここで、コリオリ力は振動と同周期で発生するので検出
（基板の表面に垂直な）方向も励振と等しい共振周波数
とすれば、コリオリ力による変位も増大させることがで
きる。
８２の質量部８６の質量ｍ、振動の速度Ｖ、ヨーΩに依
存し、以下の式で表される。 ｆc ＝２ｍＶΩ・・・（１） 基板表面に平行な方向の振動において梁構造体８１，８
２の質量部８６の速度は固定端側では「０」、中心で最
大となることから、コリオリ力も同様となり図３３に示
すように、基板の表面に垂直な方向の変位も固定端側で
は「０」、中心で最大となって梁構造体８１，８２の質
量部８６は楕円を描く。ここで、梁構造体８１，８２の
質量部８６（即ち、２つの質量部８６）は振動の位相を
１８０度ずらすことにより、変位方向が逆となり差動検
出が可能となる。梁構造体８１，８２の質量部８６が単
独であると（差動励振を行わないと）コリオリ力と振動
その他による加速度が分離できないが、差動検出を行う
ことで加速度によるノイズ成分をキャンセルできる。一
般にコリオリ力は微小であるため共振の効果を利用す
る。具体的には（１）式に示した速度Ｖを大きくするた
めに梁構造体８１，８２の質量部８６の励振（基板の表
面に平行な方向) を共振周波数とし振幅を大きくする。
ここで、コリオリ力は振動と同周期で発生するので検出
（基板の表面に垂直な）方向も励振と等しい共振周波数
とすれば、コリオリ力による変位も増大させることがで
きる。
【０１０１】ここで、コリオリ力によるギャップ変化に
よりそれぞれの静電容量が図３３のように、一方が「Ｃ
o ＋ΔＣ」、他方が「Ｃo −ΔＣ」になったとすると、
コリオリ力によるギャップ変化が初期値に比べ十分小さ
ければ、差動検出によりコリオリ力ｆc は、 ｆc ∝２ΔＣ となり、ヨーΩは、 Ω∝２ΔＣ として、２つの静電容量の変化分から、ヨーを検出する
ことができる。
よりそれぞれの静電容量が図３３のように、一方が「Ｃ
o ＋ΔＣ」、他方が「Ｃo −ΔＣ」になったとすると、
コリオリ力によるギャップ変化が初期値に比べ十分小さ
ければ、差動検出によりコリオリ力ｆc は、 ｆc ∝２ΔＣ となり、ヨーΩは、 Ω∝２ΔＣ として、２つの静電容量の変化分から、ヨーを検出する
ことができる。
【０１０２】このヨーレートセンサの製造方法は、第
１，２の実施の形態と同様の方法で作成することができ
る。このように、本実施の形態は、下記の特徴を有す
る。
１，２の実施の形態と同様の方法で作成することができ
る。このように、本実施の形態は、下記の特徴を有す
る。
【０１０３】基板８０の上面部に、下層側絶縁体薄膜９
７と導電性薄膜９８と上層側絶縁体薄膜９９との積層体
１００を配置し、導電性薄膜９８により下部電極（力学
量検出用固定電極）１０１（１０２）および下部電極の
配線パターン１０３（１０４）を形成し、上層側絶縁体
薄膜９９における開口部１０９から配線パターン１０３
（１０４）を通して下部電極１０１（１０２）を基板８
０の上の電極取出部（電気接続部材）１０５（１０６）
に対し電気的に接続した。このように、基板８０の上面
部に絶縁膜を配置し、その中に薄膜の下部電極（力学量
検出用固定電極）および配線パターンを埋設することに
より、絶縁体分離による配線または電極を形成でき、図
４８に示す不純物拡散層１６１を用いた場合（ｐｎ接合
分離による場合）に比べ、接合リークの低減を図ること
ができる。特に、高温域における接合リークの低減を図
ることができる。
７と導電性薄膜９８と上層側絶縁体薄膜９９との積層体
１００を配置し、導電性薄膜９８により下部電極（力学
量検出用固定電極）１０１（１０２）および下部電極の
配線パターン１０３（１０４）を形成し、上層側絶縁体
薄膜９９における開口部１０９から配線パターン１０３
（１０４）を通して下部電極１０１（１０２）を基板８
０の上の電極取出部（電気接続部材）１０５（１０６）
に対し電気的に接続した。このように、基板８０の上面
部に絶縁膜を配置し、その中に薄膜の下部電極（力学量
検出用固定電極）および配線パターンを埋設することに
より、絶縁体分離による配線または電極を形成でき、図
４８に示す不純物拡散層１６１を用いた場合（ｐｎ接合
分離による場合）に比べ、接合リークの低減を図ること
ができる。特に、高温域における接合リークの低減を図
ることができる。
【０１０４】このように、基板側の下部電極１０１，１
０２およびその配線として埋め込みの薄膜（ポリシリコ
ン層）を用いたＳＯＩ基板（埋め込みＳＯＩ基板) を用
いることで、絶縁体分離による電極およびその配線を形
成できる。
０２およびその配線として埋め込みの薄膜（ポリシリコ
ン層）を用いたＳＯＩ基板（埋め込みＳＯＩ基板) を用
いることで、絶縁体分離による電極およびその配線を形
成できる。
【０１０５】この発明は上記各実施の形態に限定される
ものではなく、例えば、上記実施例では、静電サーボ方
式を用いて加速度を検出したが（加速度による変位に対
して電圧を印加して変位しないような静電気力を印加す
ることによって検出したが）、変位を直接容量変化とし
て検出するセンサに具体化してもよい。
ものではなく、例えば、上記実施例では、静電サーボ方
式を用いて加速度を検出したが（加速度による変位に対
して電圧を印加して変位しないような静電気力を印加す
ることによって検出したが）、変位を直接容量変化とし
て検出するセンサに具体化してもよい。
【０１０６】又、加速度、ヨーレートの他にも、振動等
の力学量を検出する半導体力学量センサに具体化でき
る。
の力学量を検出する半導体力学量センサに具体化でき
る。
【図１】 第１の実施の形態の加速度センサを示す平面
図。
図。
【図２】 図１のII−II断面図。
【図３】 図１のIII −III 断面図。
【図４】 図１のIV−IV断面図。
【図５】 図１のV −V 断面図。
【図６】 第１の実施の形態の加速度センサの製造方法
を示す断面図。
を示す断面図。
【図７】 第１の実施の形態の加速度センサの製造方法
を示す断面図。
を示す断面図。
【図８】 第１の実施の形態の加速度センサの製造方法
を示す断面図。
を示す断面図。
【図９】 第１の実施の形態の加速度センサの製造方法
を示す断面図。
を示す断面図。
【図１０】 第１の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図１１】 第１の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図１２】 第１の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図１３】 第１の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図１４】 第１の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図１５】 第１の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図１６】 第１の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図１７】 第２の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図１８】 第２の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図１９】 第２の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図２０】 第２の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図２１】 第２の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図２２】 第２の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図２３】 第２の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図２４】 第２の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図２５】 第２の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図２６】 第２の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図２７】 第２の実施の形態の加速度センサの製造方
法を示す断面図。
法を示す断面図。
【図２８】 第３の実施の形態の加速度センサの平面
図。
図。
【図２９】 第４の実施の形態のヨーレートセンサの平
面図。
面図。
【図３０】 図２９のXXX −XXX 断面図。
【図３１】 図２９のXXXI−XXXI断面図。
【図３２】 図２９のXXXII −XXXII 断面図（Ω＝０の
場合) 。
場合) 。
【図３３】 第４の実施の形態のヨーレートセンサの作
用を説明するための断面図（Ω≠０の場合) 。
用を説明するための断面図（Ω≠０の場合) 。
【図３４】 従来の加速度センサを示す平面図。
【図３５】 図３４のXXXV−XXXV断面図。
【図３６】 図３４のXXXVI −XXXVI 断面図。
【図３７】 従来の加速度センサの製造方法を示す断面
図。
図。
【図３８】 従来の加速度センサの製造方法を示す断面
図。
図。
【図３９】 従来の加速度センサを示す平面図。
【図４０】 図３９のXXXX−XXXX断面図。
【図４１】 図３９のXXXXI −XXXXI 断面図。
【図４２】 従来の加速度センサの製造方法を示す断面
図。
図。
【図４３】 従来の加速度センサの製造方法を示す断面
図。
図。
【図４４】 従来の加速度センサの製造方法を示す断面
図。
図。
【図４５】 従来の加速度センサの製造方法を示す断面
図。
図。
【図４６】 従来の加速度センサの製造方法を示す断面
図。
図。
【図４７】 加速度センサの平面図。
【図４８】 図４７のXXXXVIII−XXXXVIII断面図。
１…基板、２…電気接続部材としての梁構造体、７ａ，
７ｂ，７ｃ，７ｄ…可動電極、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ
…可動電極、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ…第１の固定電
極、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…アンカー部、１
１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…第２の固定電極、１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…アンカー部、１３ａ，１
３ｂ，１３ｃ，１３ｄ…第１の固定電極、１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，１４ｄ…アンカー部、１５ａ，１５ｂ，１
５ｃ，１５ｄ…第２の固定電極、１６ａ，１６ｂ，１６
ｃ，１６ｄ…アンカー部、１７…半導体基板としてのシ
リコン基板、１８…下層側絶縁体薄膜、１９…導電性薄
膜、２０…上層側絶縁体薄膜、２１…積層体、２２，２
３，２４，２５…配線パターン、２６…静電気力相殺用
固定電極としての下部電極、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，
２７ｄ…電気接続部材としての電極取出部、２９ａ，２
９ｂ，２９ｃ，２９ｄ…開口部、３１ａ，３１ｂ，３１
ｃ，３１ｄ…開口部、３２…開口部、３３…開口部、４
０…第１の半導体基板としての単結晶シリコン基板、４
１…犠牲層用薄膜としてのシリコン酸化膜、４３…第１
の絶縁体薄膜としてのシリコン窒化膜、４４ａ，４４
ｂ，４４ｃ，４４ｄ…開口部、４５…導電性薄膜として
のポリシリコン薄膜、４６…第２の絶縁体薄膜としての
シリコン酸化膜、４６…貼合用薄膜としてのポリシリコ
ン薄膜、４８…第２の半導体基板としての単結晶シリコ
ン基板、４９…溝パターン（溝）、６０…第１の半導体
基板としてのシリコン基板、６１…溝パターン（溝）、
６２…犠牲層用薄膜としてのシリコン酸化膜、６４…第
１の絶縁体薄膜としてのシリコン窒化膜、６５ａ，６５
ｂ，６５ｃ…開口部、６６…導電性薄膜としてのポリシ
リコン薄膜、６７…第２の絶縁体薄膜としてのシリコン
酸化膜、６８…貼合用薄膜としてのポリシリコン薄膜、
６９…第２の半導体基板としての単結晶シリコン基板、
８０…基板、８１…梁構造体、８２…梁構造体、８７…
第１の可動電極としての励振用可動電極、８８…第２の
可動電極としての励振用可動電極、９０…第１の励振用
固定電極としての櫛歯電極、９１…第２の励振用固定電
極としての櫛歯電極、９７…下層側絶縁体薄膜、９８…
導電性薄膜、９９…上層側絶縁体薄膜、１００…積層
体、１０１…下部電極、１０２…下部電極、１０３…配
線パータン、１０４…配線パータン、１０５…電気接続
部材としての電極取出部、１０６…電気接続部材として
の電極取出部、１０９…開口部。
７ｂ，７ｃ，７ｄ…可動電極、８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ
…可動電極、９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ…第１の固定電
極、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…アンカー部、１
１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…第２の固定電極、１２
ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…アンカー部、１３ａ，１
３ｂ，１３ｃ，１３ｄ…第１の固定電極、１４ａ，１４
ｂ，１４ｃ，１４ｄ…アンカー部、１５ａ，１５ｂ，１
５ｃ，１５ｄ…第２の固定電極、１６ａ，１６ｂ，１６
ｃ，１６ｄ…アンカー部、１７…半導体基板としてのシ
リコン基板、１８…下層側絶縁体薄膜、１９…導電性薄
膜、２０…上層側絶縁体薄膜、２１…積層体、２２，２
３，２４，２５…配線パターン、２６…静電気力相殺用
固定電極としての下部電極、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，
２７ｄ…電気接続部材としての電極取出部、２９ａ，２
９ｂ，２９ｃ，２９ｄ…開口部、３１ａ，３１ｂ，３１
ｃ，３１ｄ…開口部、３２…開口部、３３…開口部、４
０…第１の半導体基板としての単結晶シリコン基板、４
１…犠牲層用薄膜としてのシリコン酸化膜、４３…第１
の絶縁体薄膜としてのシリコン窒化膜、４４ａ，４４
ｂ，４４ｃ，４４ｄ…開口部、４５…導電性薄膜として
のポリシリコン薄膜、４６…第２の絶縁体薄膜としての
シリコン酸化膜、４６…貼合用薄膜としてのポリシリコ
ン薄膜、４８…第２の半導体基板としての単結晶シリコ
ン基板、４９…溝パターン（溝）、６０…第１の半導体
基板としてのシリコン基板、６１…溝パターン（溝）、
６２…犠牲層用薄膜としてのシリコン酸化膜、６４…第
１の絶縁体薄膜としてのシリコン窒化膜、６５ａ，６５
ｂ，６５ｃ…開口部、６６…導電性薄膜としてのポリシ
リコン薄膜、６７…第２の絶縁体薄膜としてのシリコン
酸化膜、６８…貼合用薄膜としてのポリシリコン薄膜、
６９…第２の半導体基板としての単結晶シリコン基板、
８０…基板、８１…梁構造体、８２…梁構造体、８７…
第１の可動電極としての励振用可動電極、８８…第２の
可動電極としての励振用可動電極、９０…第１の励振用
固定電極としての櫛歯電極、９１…第２の励振用固定電
極としての櫛歯電極、９７…下層側絶縁体薄膜、９８…
導電性薄膜、９９…上層側絶縁体薄膜、１００…積層
体、１０１…下部電極、１０２…下部電極、１０３…配
線パータン、１０４…配線パータン、１０５…電気接続
部材としての電極取出部、１０６…電気接続部材として
の電極取出部、１０９…開口部。
Claims (9)
- 【請求項１】 基板と、 単結晶半導体材料よりなり、前記基板の上面において所
定間隔を隔てた位置に配置され、力学量により変位する
作用力を受ける梁構造体と、 前記基板の上面に固定され、前記梁構造体の少なくとも
その一部に対向して配置された固定電極とを備えた半導
体力学量センサであって、 前記基板の上面部に、下層側絶縁体薄膜と導電性薄膜と
上層側絶縁体薄膜との積層体を配置し、前記導電性薄膜
により配線または電極を形成し、当該配線または電極
を、前記上層側絶縁体薄膜に形成した開口部を通して前
記基板の上に配置した電気接続部材に対し電気的に接続
したことを特徴とする半導体力学量センサ。 - 【請求項２】 基板と、 単結晶半導体材料よりなり、前記基板の上面において所
定間隔を隔てた位置に配置され、互いに平行に延びる可
動電極を有する梁構造体と、 前記基板の上面に固定され、前記各可動電極の一方の側
面にそれぞれ対向して配置された第１の固定電極と、 前記基板の上面に固定され、前記各可動電極の他方の側
面にそれぞれ対向して配置された第２の固定電極とを備
え、 前記梁構造体の可動電極と前記第１の固定電極とにより
第１のコンデンサが形成されるとともに、前記梁構造体
の可動電極と前記第２の固定電極とにより第２のコンデ
ンサが形成された半導体力学量センサであって、 前記基板の上面部に、下層側絶縁体薄膜と導電性薄膜と
上層側絶縁体薄膜との積層体を配置し、前記導電性薄膜
により前記第１の固定電極の配線パターンと前記第２の
固定電極の配線パターンの内の少なくともいずれか一方
の配線パターンを形成し、上層側絶縁体薄膜における開
口部および前記固定電極のアンカー部を通して前記第１
または第２の固定電極用配線パターンと前記第１または
第２の固定電極を電気的に接続したことを特徴とする半
導体力学量センサ。 - 【請求項３】 基板と、 単結晶半導体材料よりなり、前記基板の上面において所
定間隔を隔てた位置に配置され、互いに平行に延びる可
動電極を有する梁構造体と、 前記基板の上面に固定され、前記各可動電極の一方の側
面にそれぞれ対向して配置された第１の固定電極と、 前記基板の上面に固定され、前記各可動電極の他方の側
面にそれぞれ対向して配置された第２の固定電極と前記
基板の上面部における前記梁構造体と対向する領域に形
成された静電気力相殺用固定電極とを備え、 前記梁構造体の可動電極と前記第１の固定電極との間に
形成された第１のコンデンサの容量、および、前記梁構
造体の可動電極と前記第２の固定電極との間に形成され
た第２のコンデンサの容量に基づいて前記梁構造体に作
用する力学量を検出するとともに、前記梁構造体と前記
静電気力相殺用固定電極とを等電位にすることにより前
記梁構造体と前記基板との間に生じる静電気力を相殺す
るようにした差動容量型半導体力学量センサであって、 前記基板の上面部に、下層側絶縁体薄膜と導電性薄膜と
上層側絶縁体薄膜との積層体を配置し、前記導電性薄膜
により前記第１の固定電極の配線パターンと前記第２の
固定電極の配線パターンの内の少なくともいずれか一方
の配線パターンを形成するとともに導電性薄膜による前
記静電気力相殺用固定電極を形成し、上層側絶縁体薄膜
における開口部および前記第１または第２の固定電極の
アンカー部を通して前記第１または第２の固定電極の配
線パターンと前記第１または第２の固定電極を電気的に
接続し、さらに、上層側絶縁体薄膜における開口部およ
び梁構造体のアンカー部を通して静電気力相殺用固定電
極と梁構造体とを電気的に接続したことを特徴とする半
導体力学量センサ。 - 【請求項４】 基板と、 単結晶半導体材料よりなり、前記基板の上面において所
定間隔を隔てた位置に配置され、一側面に第１の可動電
極を有するとともに他側面に第２の可動電極を有する梁
構造体と、 前記基板の上面に固定され、前記第１の可動電極に対向
して配置された第１の励振用固定電極と、 前記基板の上面に固定され、前記第２の可動電極に対向
して配置された第２の励振用固定電極と、 前記基板の上面部において前記梁構造体の少なくともそ
の一部と対向する領域に形成された力学量検出用固定電
極とを備え、 前記梁構造体の第１の可動電極と前記第１の励振用固定
電極との間、および、前記梁構造体の第２の可動電極と
前記第２の励振用固定電極との間に逆相の静電気力を加
えて前記梁構造体を強制振動させつつ前記梁構造体と前
記力学量検出用固定電極との間に形成されるコンデンサ
の容量に基づいて前記梁構造体に作用する力学量を検出
するようにした半導体力学量センサであって、 前記基板の上面部に、下層側絶縁体薄膜と導電性薄膜と
上層側絶縁体薄膜との積層体を配置し、前記導電性薄膜
により前記力学量検出用固定電極および前記力学量検出
用固定電極の配線パターンを形成し、上層側絶縁体薄膜
における開口部から前記配線パターンを通して前記力学
量検出用固定電極を前記基板の上の電気接続部材に対し
電気的に接続したことを特徴とする半導体力学量セン
サ。 - 【請求項５】 前記梁構造体は、単結晶シリコンよりな
る請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体力学量セ
ンサ。 - 【請求項６】 前記導電性薄膜として、ポリシリコン薄
膜を用いた請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体
力学量センサ。 - 【請求項７】 前記第１のコンデンサと第２のコンデン
サにおいて、力学量の作用による変位に対して、可動電
極が変位しないように第１と第２のコンデンサを形成し
ている固定電極の電圧を制御し、その電圧の変化で力学
量を検出するようにした請求項２または３に記載の半導
体力学量センサ。 - 【請求項８】 第１の半導体基板上に、犠牲層用薄膜お
よび第１の絶縁体薄膜を積層する第１工程と、 前記犠牲層用薄膜と第１の絶縁体薄膜との積層体におけ
るアンカー部形成領域を開口する第２工程と、 前記開口部を含む前記第１の絶縁体薄膜上の所定領域に
導電性薄膜を形成する第３工程と、 前記導電性薄膜の上を含む前記第１の絶縁体薄膜上に第
２の絶縁体薄膜を形成する第４工程と、 前記第２の絶縁体薄膜上に貼合用薄膜を形成するととも
に、当該貼合用薄膜の表面の平坦化を行う第５工程と、 前記貼合用薄膜の表面と第２の半導体基板とを貼り合わ
せる第６工程と、 前記第１の半導体基板を所望の厚さまで研磨する第７工
程と、 前記第１の半導体基板における不要領域を除去して所望
の形状にする第８工程と、 エッチング液を用いたエッチングにより所定領域の前記
犠牲層用薄膜を除去して前記第１の半導体基板を可動構
造とする第９工程とを備えたことを特徴とした半導体力
学量センサの製造方法。 - 【請求項９】 第１の半導体基板における所定領域に溝
を形成する第１工程と、 前記溝を含む前記第１の半導体基板上に、犠牲層用薄膜
および第１の絶縁体薄膜を積層する第２工程と、 前記犠牲層用薄膜と第１の絶縁体薄膜との積層体におけ
るアンカー部形成領域を開口する第３工程と、 前記開口部を含む前記第１の絶縁体薄膜上の所定領域に
導電性薄膜を形成する第４工程と、 前記導電性薄膜の上を含む前記第１の絶縁体薄膜上に第
２の絶縁体薄膜を形成する第５工程と、 前記第２の絶縁体薄膜上に貼合用薄膜を形成するととも
に、当該貼合用薄膜の表面の平坦化を行う第６工程と、 前記貼合用薄膜の表面と第２の半導体基板とを貼り合わ
せる第７工程と、 前記第１の半導体基板を所望の厚さまで研磨する第８工
程と、 エッチング液を用いたエッチングにより所定領域の前記
犠牲層用薄膜を除去して前記第１の半導体基板を可動構
造とする第９工程とを備えたことを特徴とした半導体力
学量センサの製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01919296A JP3430771B2 (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 半導体力学量センサの製造方法 |
| FR9701211A FR2745090B1 (fr) | 1996-02-05 | 1997-02-04 | Capteur de quantite physique en semi-conducteur et son procede de fabrication |
| US08/795,402 US5987989A (en) | 1996-02-05 | 1997-02-05 | Semiconductor physical quantity sensor |
| DE19758847A DE19758847B4 (de) | 1996-02-05 | 1997-02-05 | Halbleitersensor für eine physikalische Grösse |
| DE19704359A DE19704359B4 (de) | 1996-02-05 | 1997-02-05 | Halbleitersensor für eine physikalische Größe und Verfahren zu seinem Betrieb |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01919296A JP3430771B2 (ja) | 1996-02-05 | 1996-02-05 | 半導体力学量センサの製造方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001256770A Division JP3512026B2 (ja) | 2001-08-27 | 2001-08-27 | 半導体力学量センサとその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09211022A true JPH09211022A (ja) | 1997-08-15 |
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