JPH0945937A - Fabrication of triaxial acceleration sensor - Google Patents
Fabrication of triaxial acceleration sensorInfo
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- JPH0945937A JPH0945937A JP7190869A JP19086995A JPH0945937A JP H0945937 A JPH0945937 A JP H0945937A JP 7190869 A JP7190869 A JP 7190869A JP 19086995 A JP19086995 A JP 19086995A JP H0945937 A JPH0945937 A JP H0945937A
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- 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
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウエハと
半導体プロセスを応用した3軸加速度センサの製造方法
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a three-axis acceleration sensor applying a silicon wafer and a semiconductor process.
【0002】[0002]
【従来の技術】3軸加速度センサは、加速度を検知する
部分(重り部とその重り部の変位によって歪むたわみ
部)と、そのたわみ部に形成され、たわみ部の歪みを電
気信号に変換するピエゾ抵抗とを備えており、重り部に
作用する3軸方向の加速度を電気信号に変換して出力す
るセンサである。2. Description of the Related Art A three-axis acceleration sensor is a piezo device which is formed in a portion for detecting acceleration (a weight portion and a bending portion which is distorted by the displacement of the weight portion) and the bending portion, and which converts the distortion of the bending portion into an electric signal. A sensor that includes a resistor and that converts acceleration in the three axial directions acting on the weight portion into an electric signal and outputs the electric signal.
【0003】図5の断面図に基づいて従来の3軸加速度
センサの一例について説明する。図で、1は略平板状の
単結晶シリコン層、2は周囲の単結晶シリコン層1から
分離され、単結晶シリコン層1の表面に形成された略薄
膜状のたわみ部3に支持された重り部であり、たわみ部
3の周縁部分は単結晶シリコン層1に支持されている。
たわみ部3の表面には、たわみ部3の歪みを電気信号に
変換するピエゾ抵抗層4と、ピエゾ抵抗層4に接続され
た、配線層となる高不純物領域5と、高不純物領域5に
接続された電極層6が形成されている。電極層6を形成
した部分以外のたわみ部3の表面はシリコン酸化膜7に
よって覆われている。また、単結晶シリコン層1の裏面
及び重り部2の下面に形成されている層はシリコン窒化
膜8である。このように構成された3軸加速度センサ
で、加速度が重り部2に作用すると、たわみ部3が重り
部2の変位によって歪み、その歪みに応じた電気信号が
ピエゾ抵抗層4から出力される。An example of a conventional triaxial acceleration sensor will be described with reference to the sectional view of FIG. In the figure, reference numeral 1 denotes a substantially flat plate-shaped single crystal silicon layer, 2 denotes a weight separated from the surrounding single crystal silicon layer 1, and supported by a substantially thin film-shaped flexible portion 3 formed on the surface of the single crystal silicon layer 1. The peripheral portion of the flexible portion 3 is supported by the single crystal silicon layer 1.
On the surface of the flexible portion 3, a piezoresistive layer 4 for converting the strain of the flexible portion 3 into an electric signal, a high impurity region 5 connected to the piezoresistive layer 4 and serving as a wiring layer, and a high impurity region 5 are connected. The formed electrode layer 6 is formed. The surface of the flexible portion 3 other than the portion where the electrode layer 6 is formed is covered with the silicon oxide film 7. The layer formed on the back surface of the single crystal silicon layer 1 and the bottom surface of the weight portion 2 is a silicon nitride film 8. When the acceleration acts on the weight portion 2 in the thus configured triaxial acceleration sensor, the flexure portion 3 is distorted by the displacement of the weight portion 2, and an electric signal corresponding to the distortion is output from the piezoresistive layer 4.
【0004】図6の断面図に基づいて、図5に示した3
軸加速度センサの製造方法の一例について説明する。ま
ず、(a)に示すように、単結晶シリコン層1の表面側
にシリコン窒化膜9を形成すると共に、単結晶シリコン
層1の裏面側にシリコン窒化膜8を形成する。この時、
単結晶シリコン層1の側面部分にもシリコン窒化膜が形
成される。次に、(b)に示すように、重り部2の根元
(たわみ部3との接合部)となる部分の周囲のシリコン
窒化膜9をフォトエッチングにより除去する。また、重
り部2の下面の周囲(単結晶シリコン層1と重り部3を
分離する溝を形成する箇所)のシリコン窒化膜8をフォ
トエッチングにより除去する。さらに、シリコン窒化膜
9,8をマスクとして単結晶シリコン層1を所定深さま
でエッチングする。次に、(d)に示すように、単結晶
シリコン層1の表面のシリコン窒化膜9を除去し、
(e)に示すように、単結晶シリコン層1の表面に別の
単結晶シリコン層10を貼り合わせて、(f)に示すよ
うに、貼り合わせた単結晶シリコン層10の厚さが数十
μm となるように、単結晶シリコン層10を研磨する。3 shown in FIG. 5 based on the cross-sectional view of FIG.
An example of a method of manufacturing the axial acceleration sensor will be described. First, as shown in (a), a silicon nitride film 9 is formed on the front surface side of the single crystal silicon layer 1, and a silicon nitride film 8 is formed on the back surface side of the single crystal silicon layer 1. This time,
A silicon nitride film is also formed on the side surface portion of the single crystal silicon layer 1. Next, as shown in (b), the silicon nitride film 9 around the portion that becomes the root of the weight portion 2 (joint portion with the bending portion 3) is removed by photoetching. Further, the silicon nitride film 8 around the lower surface of the weight portion 2 (where the groove for separating the single crystal silicon layer 1 and the weight portion 3 is formed) is removed by photoetching. Further, the single crystal silicon layer 1 is etched to a predetermined depth using the silicon nitride films 9 and 8 as a mask. Next, as shown in (d), the silicon nitride film 9 on the surface of the single crystal silicon layer 1 is removed,
As shown in (e), another single crystal silicon layer 10 is attached to the surface of the single crystal silicon layer 1, and as shown in (f), the thickness of the attached single crystal silicon layer 10 is several tens. The single crystal silicon layer 10 is polished to have a thickness of μm.
【0005】次に、(g)に示すように、この研磨面上
にシリコン酸化膜11を形成して、(h)に示すよう
に、たわみ部3となる単結晶シリコン層10の表面に、
フォトエッチング及び熱拡散によりピエゾ抵抗層4を形
成する。(g)に示す工程では、単結晶シリコン層1の
裏面側に露出した単結晶シリコンの表面にもシリコン酸
化膜12が形成される。さらに、(i)に示すように、
ピエゾ抵抗層4と電極層6を接続するための高不純物領
域5を形成する。次に、(j)に示すように、ピエゾ抵
抗層4に接続された高不純物領域5上に電極層6を形成
して、(k)に示すように、単結晶シリコン層1の裏面
側のシリコン酸化膜12をエッチングにより除去して、
異方性エッチングにより単結晶シリコン層1の裏面から
エッチングを行って、重り部2を周囲の単結晶シリコン
層1から分離し3軸加速度センサを完成させる。Next, as shown in (g), a silicon oxide film 11 is formed on the polished surface, and as shown in (h), the surface of the single crystal silicon layer 10 to be the flexure 3 is formed.
The piezoresistive layer 4 is formed by photoetching and thermal diffusion. In the step shown in (g), the silicon oxide film 12 is also formed on the surface of the single crystal silicon exposed on the back surface side of the single crystal silicon layer 1. Furthermore, as shown in (i),
A high impurity region 5 for connecting the piezoresistive layer 4 and the electrode layer 6 is formed. Next, as shown in (j), the electrode layer 6 is formed on the high impurity region 5 connected to the piezoresistive layer 4, and as shown in (k), the back surface side of the single crystal silicon layer 1 is formed. The silicon oxide film 12 is removed by etching,
Etching is performed from the back surface of the single crystal silicon layer 1 by anisotropic etching to separate the weight portion 2 from the surrounding single crystal silicon layer 1 to complete the triaxial acceleration sensor.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】以上に説明した3軸加
速度センサの製造方法では、図6(c)に示した工程
で、単結晶シリコン層1の表面側の所定箇所をエッチン
グ除去しているため、図6(e)に示した貼り合わせ工
程では、凹形状が形成された単結晶シリコン層1の表面
に、単結晶シリコン層10を貼り合わせることになるた
め、貼り合わ工程で印加される熱が単結晶シリコン層
1,10に加わった際、単結晶シリコン層1,10が反
りやすくなり、密着性が低下したり、ボイドが発生しや
すくなるため、歩留りが悪くその技術開発が非常に難し
いという問題点があった。In the method for manufacturing the triaxial acceleration sensor described above, the predetermined portion on the surface side of the single crystal silicon layer 1 is removed by etching in the step shown in FIG. 6 (c). Therefore, in the bonding step shown in FIG. 6E, the single crystal silicon layer 10 is bonded to the surface of the single crystal silicon layer 1 in which the concave shape is formed, which is applied in the bonding step. When heat is applied to the single crystal silicon layers 1 and 10, the single crystal silicon layers 1 and 10 are likely to warp, the adhesiveness is deteriorated, and voids are easily generated, resulting in poor yield and technical development. There was a problem that it was difficult.
【0007】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、容易に製造でき歩留りの
良い、3軸加速度センサの製造方法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 method of manufacturing a triaxial acceleration sensor which can be easily manufactured and has a high yield.
【0008】[0008]
【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軸加速度センサの製造方法は、略
薄膜状のたわみ部と、そのたわみ部の一方の面に接合さ
れた重り部とを備えた3軸加速度センサの製造方法であ
って、その一部が重り部となる単結晶シリコン層の表面
にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記単結晶シリコ
ン層の表面領域のうち、前記たわみ部と前記重り部の接
合面となる領域周辺の所定領域のみに前記シリコン酸化
膜が残るように、前記シリコン酸化膜をエッチング除去
する工程と、エピタキシャル成長によって、前記シリコ
ン酸化膜上に多結晶シリコン層を形成すると共に、前記
多結晶シリコン層が形成されている領域以外の表面領域
に単結晶シリコンのエピタキシャル成長層を形成する工
程と、そのエピタキシャル成長層にピエゾ抵抗層を形成
する工程と、異方性エッチングにより前記単結晶シリコ
ン層の裏面側から前記シリコン酸化膜に到達するまで前
記単結晶シリコン層をエッチング除去する工程と、前記
単結晶シリコン層の裏面側に露出した前記シリコン酸化
膜をフッ酸でエッチング除去する工程とを備えたことを
特徴とするものである。In order to achieve the above object, a method of manufacturing a triaxial acceleration sensor according to a first aspect of the present invention comprises a substantially thin film-shaped flexure portion and a weight joined to one surface of the flexure portion. And a step of forming a silicon oxide film on the surface of the single crystal silicon layer, a part of which serves as a weight, and a surface region of the single crystal silicon layer. A step of etching away the silicon oxide film so that the silicon oxide film is left only in a predetermined region around a region serving as a joint surface between the flexure portion and the weight portion, and a plurality of layers are formed on the silicon oxide film by epitaxial growth. Forming a crystalline silicon layer and forming an epitaxial growth layer of single crystal silicon in a surface region other than the region where the polycrystalline silicon layer is formed; Forming a piezoresistive layer on the epitaxial growth layer; etching away the single crystal silicon layer from the back surface side of the single crystal silicon layer by anisotropic etching until the silicon oxide film is reached; And a step of etching away the silicon oxide film exposed on the back surface side of the crystalline silicon layer with hydrofluoric acid.
【0009】請求項1記載の3軸加速度センサの製造方
法では、単結晶シリコン層同士の貼り合わせの工程がな
く、貼り合わせに起因するボイドは発生しないため、歩
留りの向上が図れる。In the method of manufacturing the triaxial acceleration sensor according to the first aspect, there is no step of bonding the single crystal silicon layers to each other, and voids due to the bonding are not generated, so that the yield can be improved.
【0010】請求項2記載の3軸加速度センサの製造方
法は、略薄膜状のたわみ部と、そのたわみ部の一方の面
に接合された重り部とを備えた3軸加速度センサの製造
方法であって、その一部が重り部となる単結晶シリコン
層の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記単結
晶シリコン層の表面領域のうち、前記たわみ部と前記重
り部の接合面となる領域周辺の所定領域の前記シリコン
酸化膜をエッチング除去する工程と、表面側から酸素イ
オンを高加速電圧にて注入する工程と、イオン注入後
の、前記シリコン酸化膜を除去する工程と、前記単結晶
シリコン層の表面に、たわみ部形成用単結晶シリコン層
を貼り合わせてそのたわみ部形成用単結晶シリコン層を
所定厚さに研磨する工程と、前記たわみ部形成用単結晶
シリコン層にピエゾ抵抗層となる拡散抵抗層を熱拡散に
より形成すると共に、酸素イオンを注入した領域に埋め
込みシリコン酸化膜を形成する工程と、異方性エッチン
グにより前記単結晶シリコン層の裏面側から前記埋め込
みシリコン酸化膜に到達するまで前記単結晶シリコン層
をエッチング除去する工程と、前記単結晶シリコン層の
裏面側に露出した前記埋め込みシリコン酸化膜をフッ酸
でエッチング除去する工程とを備えたことを特徴とする
ものである。A method of manufacturing a triaxial acceleration sensor according to a second aspect of the present invention is a method of manufacturing a triaxial acceleration sensor having a substantially thin-film flexure portion and a weight portion joined to one surface of the flexure portion. And a step of forming a silicon oxide film on the surface of the single crystal silicon layer, a part of which becomes the weight portion, and the surface area of the single crystal silicon layer, which becomes the joint surface of the flexible portion and the weight portion. Etching away the silicon oxide film in a predetermined region around the region; implanting oxygen ions from the surface side at a high acceleration voltage; removing the silicon oxide film after ion implantation; A step of laminating a single crystal silicon layer for forming a flexure portion on the surface of the crystalline silicon layer and polishing the single crystal silicon layer for forming the flexure portion to a predetermined thickness; and forming a piezoelectric film on the single crystal silicon layer for forming the flexure portion. A diffusion resistance layer serving as an anti-layer is formed by thermal diffusion, and a buried silicon oxide film is formed in a region where oxygen ions are implanted, and the buried silicon oxide film is anisotropically etched from the back surface side of the single crystal silicon layer. A step of etching away the single crystal silicon layer until reaching the film, and a step of etching away the embedded silicon oxide film exposed on the back surface side of the single crystal silicon layer with hydrofluoric acid. It is a thing.
【0011】請求項2記載の3軸加速度センサの製造方
法では、単結晶シリコン層同士は、鏡面状の平坦な面の
全面で貼り合わされ密着性が高いため、ボイドが発生せ
ず安定した貼り合わせができる。In the method for manufacturing a triaxial acceleration sensor according to the second aspect, since the single crystal silicon layers are bonded to each other over the entire surface of the mirror-like flat surface, the adhesion is high, so that voids do not occur and the bonding is stable. You can
【0012】請求項3記載の3軸加速度センサの製造方
法は、略薄膜状のたわみ部と、そのたわみ部の一方の面
に接合された重り部とを備えた3軸加速度センサの製造
方法であって、その一部が重り部となる単結晶シリコン
層の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、前記単結
晶シリコン層の表面領域のうち、前記たわみ部と前記重
り部の接合面となる領域周辺の所定領域の前記シリコン
酸化膜をエッチング除去する工程と、表面側から酸素イ
オンを高加速電圧にて注入する工程と、イオン注入後
の、前記シリコン酸化膜を除去する工程と、前記単結晶
シリコン層の表面にエピタキシャル成長層を形成すると
共に、酸素イオンを注入した領域に埋め込みシリコン酸
化膜を形成する工程と、前記エピタキシャル成長層にピ
エゾ抵抗層を形成する工程と、異方性エッチングにより
前記単結晶シリコン層の裏面側から前記埋め込みシリコ
ン酸化膜に到達するまで前記単結晶シリコン層をエッチ
ング除去する工程と、前記単結晶シリコン層の裏面側に
露出した前記埋め込みシリコン酸化膜をフッ酸でエッチ
ング除去する工程とを備えたことを特徴とするものであ
る。A method for manufacturing a triaxial acceleration sensor according to a third aspect of the present invention is a method for manufacturing a triaxial acceleration sensor having a substantially thin film-shaped flexure portion and a weight portion joined to one surface of the flexure portion. And a step of forming a silicon oxide film on the surface of the single crystal silicon layer, a part of which becomes the weight portion, and the surface area of the single crystal silicon layer, which becomes the joint surface of the flexible portion and the weight portion. Etching away the silicon oxide film in a predetermined region around the region; implanting oxygen ions from the surface side at a high acceleration voltage; removing the silicon oxide film after ion implantation; Forming an epitaxial growth layer on the surface of the crystalline silicon layer, forming a buried silicon oxide film in the region into which oxygen ions are implanted, and forming a piezoresistive layer on the epitaxial growth layer. And a step of etching away the single crystal silicon layer from the back surface side of the single crystal silicon layer by anisotropic etching until the buried silicon oxide film is reached, and exposing the back surface side of the single crystal silicon layer. And a step of etching away the embedded silicon oxide film with hydrofluoric acid.
【0013】請求項3記載の3軸加速度センサの製造方
法では、単結晶シリコン層同士の貼り合わせの工程がな
く、貼り合わせに起因するボイドは発生しないため、歩
留りの向上が図れる。In the method for manufacturing a triaxial acceleration sensor according to the third aspect, there is no step of bonding the single crystal silicon layers to each other, and voids due to the bonding are not generated, so that the yield can be improved.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】図2の断面図に基づいて本発明の
3軸加速度センサの製造方法の一実施形態によって形成
された3軸加速度センサについて説明する。図で、13
は略平板状の単結晶シリコン層、14は周囲の単結晶シ
リコン層13から分離され、単結晶シリコン層13の表
面側に形成された略薄膜状のたわみ部15に支持された
重り部であり、たわみ部15の周縁部分は単結晶シリコ
ン層13に支持されている。単結晶シリコン層13の表
面には、たわみ部15の歪みを電気信号に変換するピエ
ゾ抵抗層16と、ピエゾ抵抗層16に接続された電極層
17が形成されている。電極層17を形成した部分以外
の単結晶シリコン層13の表面はシリコン酸化膜18に
よって覆われている。また、略薄膜状のたわみ部15の
領域のうち、重り部14との接合部の周囲の部分には、
多結晶シリコン層19が形成されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A triaxial acceleration sensor formed by an embodiment of a method for manufacturing a triaxial acceleration sensor of the present invention will be described with reference to the sectional view of FIG. In the figure, 13
Is a substantially flat plate-shaped single crystal silicon layer, and 14 is a weight portion which is separated from the surrounding single crystal silicon layer 13 and is supported by a substantially thin film-shaped flexible portion 15 formed on the surface side of the single crystal silicon layer 13. The peripheral portion of the flexible portion 15 is supported by the single crystal silicon layer 13. On the surface of the single crystal silicon layer 13, a piezoresistive layer 16 for converting the strain of the flexure 15 into an electric signal and an electrode layer 17 connected to the piezoresistive layer 16 are formed. The surface of the single crystal silicon layer 13 other than the portion where the electrode layer 17 is formed is covered with a silicon oxide film 18. In addition, in the region of the substantially thin film-shaped flexible portion 15, in the portion around the joint portion with the weight portion 14,
A polycrystalline silicon layer 19 is formed.
【0015】図1の断面図に基づいて、図2に示した3
軸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。まず、(a)に示すように、単結晶シリコン層13
の表面側にシリコン酸化膜20を形成すると共に、単結
晶シリコン層13の裏面側にシリコン酸化膜21を形成
し、(b)に示すように、単結晶シリコン層13の表面
領域のうち、たわみ部15と重り部14の接合面となる
領域周辺の所定領域(たわみ部15と重り部14の接合
面となる領域と、最終的に基板部分として残る単結晶シ
リコン層13の領域間の領域)のみにシリコン酸化膜2
0が残るように、シリコン酸化膜20をエッチング除去
する。3 shown in FIG. 2 based on the sectional view of FIG.
An embodiment of a method of manufacturing the axial acceleration sensor will be described. First, as shown in (a), the single crystal silicon layer 13
A silicon oxide film 20 is formed on the front surface side of the single crystal silicon layer 13 and a silicon oxide film 21 is formed on the back surface side of the single crystal silicon layer 13, and as shown in FIG. A predetermined region around a region that serves as a joint surface between the portion 15 and the weight portion 14 (a region between a region that serves as a joint surface between the flexure portion 15 and the weight portion 14 and a region of the single crystal silicon layer 13 that finally remains as a substrate portion) Silicon oxide film 2 only
The silicon oxide film 20 is removed by etching so that 0 remains.
【0016】次に、(c)に示すように、数十μm 厚程
度エピタキシャル成長させて、シリコン酸化膜20上に
多結晶シリコン層19を形成すると共に、多結晶シリコ
ン層19が形成されている領域以外の単結晶シリコン層
13の表面領域に、単結晶シリコンのエピタキシャル成
長層22を形成する。さらに、(d)に示すように、エ
ピタキシャル成長層22上に熱酸化によりシリコン酸化
膜18を形成して、(e)に示すように、フォトリソグ
ラフィ工程、エッチング工程、熱拡散工程を経て、ピエ
ゾ抵抗層16となる拡散抵抗層を形成する。Next, as shown in (c), a polycrystalline silicon layer 19 is formed on the silicon oxide film 20 by epitaxial growth to a thickness of several tens of μm, and a region where the polycrystalline silicon layer 19 is formed. An epitaxial growth layer 22 of single crystal silicon is formed in the surface region of the single crystal silicon layer 13 other than the above. Further, as shown in (d), a silicon oxide film 18 is formed on the epitaxial growth layer 22 by thermal oxidation, and as shown in (e), a photolithography process, an etching process, and a thermal diffusion process are performed, and then the piezoresistive process is performed. A diffusion resistance layer to be the layer 16 is formed.
【0017】次に、フォトリソグラフィ工程、エッチン
グ工程を経て、ピエゾ抵抗層16のコンタクト窓を開
け、Alスパッタ工程、フォトリソグラフィ工程、エッチ
ング工程を経て、(f)に示すように、ピエゾ抵抗層1
6上に電極層17を形成する。さらに、表面側を全面レ
ジスト(図示省略)で被覆して、(g)に示すように、
フォトリソグラフィ工程、エッチング工程によって、基
板部分となる単結晶シリコン層13から重り部14を分
離するための溝を形成するために、裏面のシリコン酸化
膜21に窓23を形成し、この窓23を通して、(h)
に示すように、ドライエッチングにより、シリコン酸化
膜20に到達するまで単結晶シリコンをエッチング除去
する。最後に、表面側の全面レジスト(図示省略)を残
したまま、薄いバッファードフッ酸で、裏面のシリコン
酸化膜21と、エピタキシャル成長で埋め込まれ、裏面
側に露出したシリコン酸化膜20を除去し、表面側の全
面レジストを除去すれば、(i)に示すような3軸加速
度センサが完成する。Next, after a photolithography process and an etching process, a contact window of the piezoresistive layer 16 is opened, an Al sputtering process, a photolithography process and an etching process are performed, and then the piezoresistive layer 1 is formed as shown in FIG.
The electrode layer 17 is formed on the electrode 6. Further, the front surface side is entirely covered with a resist (not shown), and as shown in (g),
A window 23 is formed in the silicon oxide film 21 on the back surface in order to form a groove for separating the weight portion 14 from the single crystal silicon layer 13 to be the substrate portion by a photolithography process and an etching process, and a window 23 is formed through this window 23. , (H)
As shown in, the single crystal silicon is removed by dry etching until the silicon oxide film 20 is reached. Finally, while leaving the whole surface resist (not shown) on the front surface side, the silicon oxide film 21 on the back surface and the silicon oxide film 20 buried by epitaxial growth and exposed on the back surface side are removed with a thin buffered hydrofluoric acid, By removing the entire surface resist, the triaxial acceleration sensor as shown in (i) is completed.
【0018】図3に基づいて本発明の3軸加速度センサ
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。まず、(a)に示すように、単結晶シリコン
層13の表面側にシリコン酸化膜20を形成すると共
に、単結晶シリコン層13の裏面側にシリコン酸化膜2
1を形成し、(b)に示すように、単結晶シリコン層1
3の表面領域のうち、たわみ部15と重り部14の接合
面となる領域周辺の所定領域(たわみ部15と重り部1
4の接合面となる領域と、最終的に基板部分として残る
単結晶シリコン層13の領域間の領域)のシリコン酸化
膜20をエッチング除去して、イオン注入用の窓24を
形成する。A different embodiment of the method of manufacturing the triaxial acceleration sensor of the present invention will be described with reference to FIG. However,
The same components as those shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals. First, as shown in (a), the silicon oxide film 20 is formed on the front surface side of the single crystal silicon layer 13, and the silicon oxide film 2 is formed on the back surface side of the single crystal silicon layer 13.
1 to form a single crystal silicon layer 1 as shown in FIG.
Of the surface areas of No. 3, a predetermined area around the area serving as the joint surface between the bending portion 15 and the weight portion 14 (the bending portion 15 and the weight portion 1).
The silicon oxide film 20 in the region to be the junction surface of No. 4 and the region between the regions of the single crystal silicon layer 13 that finally remains as the substrate portion) is removed by etching to form the window 24 for ion implantation.
【0019】次に、(c)に示すように、この窓24を
介して、数百keV 〜数百MeV の加速電圧で酸素イオンを
単結晶シリコン層13に注入して酸素イオン注入層25
を形成し、裏面全面にレジスト(図示省略)を塗布し
て、(d)に示すように、表面側のシリコン酸化膜20
をフッ酸でエッチング除去する。さらに、(e)に示す
ように、単結晶シリコン層13の表面に熱処理により別
の単結晶シリコン層(たわみ部形成用単結晶シリコン層
26)を貼り合わせて、数十μm 程度の厚さとなるよう
にたわみ部形成用単結晶シリコン層26の表面を研磨及
びエッチングしてたわみ部形成用単結晶シリコン層26
の表面を鏡面状に加工する。Next, as shown in (c), oxygen ions are injected into the single crystal silicon layer 13 through the window 24 at an accelerating voltage of several hundred keV to several hundred MeV to form the oxygen ion-implanted layer 25.
Is formed, a resist (not shown) is applied to the entire back surface, and as shown in (d), the silicon oxide film 20 on the front surface side is formed.
Are removed by etching with hydrofluoric acid. Further, as shown in (e), another single crystal silicon layer (single crystal silicon layer 26 for forming the flexure portion) is attached to the surface of the single crystal silicon layer 13 by heat treatment to have a thickness of about several tens of μm. The surface of the single crystal silicon layer 26 for flexure formation is polished and etched to form the single crystal silicon layer 26 for flexure formation.
The surface of is processed into a mirror surface.
【0020】次に、(f)に示すように、表面にシリコ
ン酸化膜18を形成し、フォトリソグラフィ工程、エッ
チング工程、熱拡散工程を経て、たわみ部形成用単結晶
シリコン層26の表面に、ピエゾ抵抗層16となる拡散
抵抗層を形成する。この熱拡散工程で、酸素イオン注入
層25の酸素はシリコンと反応するので、酸素イオン注
入層25の領域に、埋め込みシリコン酸化膜27が形成
される。Next, as shown in (f), a silicon oxide film 18 is formed on the surface, and a photolithography process, an etching process, and a thermal diffusion process are performed, and then the surface of the single crystal silicon layer 26 for forming the flexure is formed. A diffusion resistance layer to be the piezoresistive layer 16 is formed. In this thermal diffusion step, oxygen in the oxygen ion implantation layer 25 reacts with silicon, so that the buried silicon oxide film 27 is formed in the region of the oxygen ion implantation layer 25.
【0021】次に、フォトリソグラフィ工程、エッチン
グ工程を経て、ピエゾ抵抗層16のコンタクト窓を開
け、Alスパッタ工程、フォトリソグラフィ工程、エッチ
ング工程を経て、(g)に示すように、ピエゾ抵抗層1
6上に電極層17を形成する。さらに、表面側を全面レ
ジスト(図示省略)で被覆して、(h)に示すように、
フォトリソグラフィ工程、エッチング工程によって、基
板部分となる単結晶シリコン層13から重り部14を分
離するための溝を形成するために、裏面のシリコン酸化
膜21に窓23を形成し、この窓23を通して、(i)
に示すように、ドライエッチングにより、埋め込みシリ
コン酸化膜27に到達するまで単結晶シリコンをエッチ
ング除去する。最後に、表面側の全面レジスト(図示省
略)を残したまま、薄いバッファードフッ酸で、裏面の
シリコン酸化膜21と、裏面側に露出した埋め込みシリ
コン酸化膜27を除去し、表面側の全面レジストを除去
すれば、(j)に示すような3軸加速度センサが完成す
る。Next, after a photolithography step and an etching step, a contact window of the piezoresistive layer 16 is opened, an Al sputtering step, a photolithography step, and an etching step are performed, and as shown in FIG.
The electrode layer 17 is formed on the electrode 6. Further, the front surface side is entirely covered with a resist (not shown), and as shown in (h),
A window 23 is formed in the silicon oxide film 21 on the back surface in order to form a groove for separating the weight portion 14 from the single crystal silicon layer 13 to be the substrate portion by a photolithography process and an etching process, and a window 23 is formed through this window 23. , (I)
As shown in, the single crystal silicon is removed by dry etching until the embedded silicon oxide film 27 is reached. Finally, while leaving the entire surface resist (not shown) on the front surface side, the silicon oxide film 21 on the back surface and the embedded silicon oxide film 27 exposed on the back surface side are removed with a thin buffered hydrofluoric acid, and the entire surface on the front surface side is removed. By removing the resist, the triaxial acceleration sensor as shown in (j) is completed.
【0022】図4に基づいて本発明の3軸加速度センサ
の製造方法のさらに異なる実施形態について説明する。
但し、図3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、単結晶シ
リコン層13の表面側にシリコン酸化膜20を形成する
と共に、単結晶シリコン層13の裏面側にシリコン酸化
膜21を形成し、(b)に示すように、単結晶シリコン
層13の表面領域のうち、たわみ部15と重り部14の
接合面となる領域周辺の所定領域(たわみ部15と重り
部14の接合面となる領域と、最終的に基板部分として
残る単結晶シリコン層13の領域間の領域)のシリコン
酸化膜20をエッチング除去して、イオン注入用の窓2
4を形成する。A further different embodiment of the method for manufacturing the triaxial acceleration sensor of the present invention will be described with reference to FIG.
However, the same components as those shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals. First, as shown in (a), a silicon oxide film 20 is formed on the front surface side of the single crystal silicon layer 13, and a silicon oxide film 21 is formed on the back surface side of the single crystal silicon layer 13, and then shown in (b). As described above, in the surface region of the single crystal silicon layer 13, a predetermined region (a region serving as a joint surface between the flexure portion 15 and the weight portion 14) around a region serving as a joint surface between the flexure portion 15 and the weight portion 14 and finally The silicon oxide film 20 in the region between the regions of the single crystal silicon layer 13 that remains as the substrate portion) is removed by etching, and the window 2 for ion implantation is formed.
4 is formed.
【0023】次に、(c)に示すように、この窓24を
介して、数百keV 〜数百MeV の加速電圧で酸素イオンを
単結晶シリコン層13に注入して酸素イオン注入層25
を形成し、裏面全面にレジスト(図示省略)を塗布し
て、(d)に示すように、表面側のシリコン酸化膜20
をフッ酸でエッチング除去する。さらに、(e)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
13の表面に数十μm 程度の厚さのエピタキシャル成長
層28を形成する。このエピタキシャル成長工程で、酸
素イオン注入層25の酸素は、シリコンと反応して埋め
込みシリコン酸化膜29が形成される。Next, as shown in (c), oxygen ions are implanted into the single crystal silicon layer 13 through the window 24 at an accelerating voltage of several hundred keV to several hundred MeV to form the oxygen ion implanted layer 25.
Is formed, a resist (not shown) is applied to the entire back surface, and as shown in (d), the silicon oxide film 20 on the front surface side is formed.
Are removed by etching with hydrofluoric acid. Further, as shown in (e), an epitaxial growth layer 28 having a thickness of about several tens of μm is formed on the surface of the single crystal silicon layer 13 by epitaxial growth. In this epitaxial growth process, oxygen in the oxygen ion implanted layer 25 reacts with silicon to form a buried silicon oxide film 29.
【0024】次に、(f)に示すように、表面にシリコ
ン酸化膜18を形成し、フォトリソグラフィ工程、エッ
チング工程、熱拡散工程を経て、エピタキシャル成長層
28の表面に、ピエゾ抵抗層16となる拡散抵抗層を形
成する。Next, as shown in (f), a silicon oxide film 18 is formed on the surface, and a piezoresistive layer 16 is formed on the surface of the epitaxial growth layer 28 through a photolithography process, an etching process, and a thermal diffusion process. A diffusion resistance layer is formed.
【0025】次に、フォトリソグラフィ工程、エッチン
グ工程を経て、ピエゾ抵抗層16のコンタクト窓を開
け、Alスパッタ工程、フォトリソグラフィ工程、エッチ
ング工程を経て、(g)に示すように、電極層17を形
成する。さらに、表面側を全面レジスト(図示省略)で
被覆して、(h)に示すように、フォトリソグラフィ工
程、エッチング工程によって、基板部分となる単結晶シ
リコン層13から重り部14を分離するための溝を形成
するために、裏面のシリコン酸化膜21に窓23を形成
し、この窓23を通して、(i)に示すように、ドライ
エッチングにより、埋め込みシリコン酸化膜29に到達
するまで単結晶シリコンをエッチング除去する。最後
に、表面側の全面レジスト(図示省略)を残したまま、
薄いバッファードフッ酸で、裏面のシリコン酸化膜21
と、裏面側に露出した埋め込みシリコン酸化膜29を除
去し、表面側の全面レジストを除去すれば、(j)に示
すような3軸加速度センサが完成する。Next, through a photolithography process and an etching process, a contact window of the piezoresistive layer 16 is opened, and after an Al sputtering process, a photolithography process and an etching process, the electrode layer 17 is formed as shown in FIG. Form. Further, the entire surface is covered with a resist (not shown), and as shown in (h), the weight portion 14 is separated from the single crystal silicon layer 13 to be the substrate portion by a photolithography process and an etching process. In order to form a groove, a window 23 is formed in the silicon oxide film 21 on the back surface, and through this window 23, as shown in (i), single crystal silicon is removed by dry etching until the buried silicon oxide film 29 is reached. Remove by etching. Finally, leaving the entire surface resist (not shown),
With thin buffered hydrofluoric acid, silicon oxide film 21 on the back surface
Then, the embedded silicon oxide film 29 exposed on the back surface side is removed, and the entire surface resist is removed, whereby the triaxial acceleration sensor as shown in (j) is completed.
【0026】[0026]
【発明の効果】請求項1または請求項3記載の3軸加速
度センサの製造方法によれば、単結晶シリコン層同士の
貼り合わせの工程がなく、貼り合わせに起因するボイド
は発生しないため歩留りの向上が図れる。According to the method of manufacturing a triaxial acceleration sensor of claim 1 or 3, there is no step of bonding the single crystal silicon layers to each other, and voids due to the bonding do not occur, so that the yield is improved. Can be improved.
【0027】請求項2記載の3軸加速度センサの製造方
法によれば、単結晶シリコン層同士は、鏡面状の平坦な
面の全面で貼り合わされ密着性が高いため、ボイドが発
生せず安定した貼り合わせができ歩留りの向上が図れ
る。According to the method of manufacturing a three-axis acceleration sensor of claim 2, since the single crystal silicon layers are bonded to each other over the entire surface of a mirror-like flat surface, the adhesion is high, and thus voids are stable and stable. Bonding is possible and yield can be improved.
【図1】本発明の3軸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 an embodiment of a method for manufacturing a triaxial acceleration sensor of the present invention.
【図2】本発明の3軸加速度センサの製造方法の一実施
形態によって形成された3軸加速度センサを示す断面図
である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a triaxial acceleration sensor formed by an embodiment of a method for manufacturing a triaxial acceleration sensor of the present invention.
【図3】本発明の3軸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 acceleration sensor of the present invention.
【図4】本発明の3軸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 a further different embodiment of the method for manufacturing the triaxial acceleration sensor of the present invention.
【図5】従来の3軸加速度センサの一例を示す断面図で
ある。FIG. 5 is a sectional view showing an example of a conventional triaxial acceleration sensor.
【図6】従来の3軸加速度センサの製造方法の一例を示
す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a conventional triaxial acceleration sensor.
13 単結晶シリコン層 14 重り部 15 たわみ部 16 ピエゾ抵抗層(拡散抵抗層) 19 多結晶シリコン層 20 シリコン酸化膜 22,28 エピタキシャル成長層 26 たわみ部形成用単結晶シリコン層 27,29 埋め込みシリコン酸化膜 13 Single Crystal Silicon Layer 14 Weight 15 Deflection 16 Piezoresistive Layer (Diffusion Resistive Layer) 19 Polycrystalline Silicon Layer 20 Silicon Oxide Film 22, 28 Epitaxial Growth Layer 26 Single Crystal Silicon Layer for Deflection Forming 27, 29 Embedded Silicon Oxide Film
Claims (3)
一方の面に接合された重り部とを備えた3軸加速度セン
サの製造方法であって、その一部が重り部となる単結晶
シリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記単結晶シリコン層の表面領域のうち、前記たわみ部
と前記重り部の接合面となる領域周辺の所定領域のみに
前記シリコン酸化膜が残るように、前記シリコン酸化膜
をエッチング除去する工程と、エピタキシャル成長によ
って、前記シリコン酸化膜上に多結晶シリコン層を形成
すると共に、前記多結晶シリコン層が形成されている領
域以外の表面領域に単結晶シリコンのエピタキシャル成
長層を形成する工程と、そのエピタキシャル成長層にピ
エゾ抵抗層を形成する工程と、異方性エッチングにより
前記単結晶シリコン層の裏面側から前記シリコン酸化膜
に到達するまで前記単結晶シリコン層をエッチング除去
する工程と、前記単結晶シリコン層の裏面側に露出した
前記シリコン酸化膜をフッ酸でエッチング除去する工程
とを備えたことを特徴とする3軸加速度センサの製造方
法。1. A method for manufacturing a triaxial acceleration sensor, comprising: a substantially thin film-shaped flexure portion; and a weight portion joined to one surface of the flexure portion, a part of which serves as the weight portion. A step of forming a silicon oxide film on the surface of the crystalline silicon layer,
Of the surface region of the single crystal silicon layer, a step of etching away the silicon oxide film so that the silicon oxide film remains only in a predetermined region around a region serving as a bonding surface between the bending portion and the weight portion, Forming a polycrystalline silicon layer on the silicon oxide film by epitaxial growth and forming an epitaxial growth layer of single crystal silicon in a surface region other than the region where the polycrystalline silicon layer is formed; A step of forming a piezoresistive layer, a step of etching away the single crystal silicon layer from the back surface side of the single crystal silicon layer by anisotropic etching until the silicon oxide film is reached, and a back surface of the single crystal silicon layer A step of etching away the silicon oxide film exposed on the side with hydrofluoric acid. 3 method for producing a-axis acceleration sensor according to symptoms.
一方の面に接合された重り部とを備えた3軸加速度セン
サの製造方法であって、その一部が重り部となる単結晶
シリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記単結晶シリコン層の表面領域のうち、前記たわみ部
と前記重り部の接合面となる領域周辺の所定領域の前記
シリコン酸化膜をエッチング除去する工程と、表面側か
ら酸素イオンを高加速電圧にて注入する工程と、イオン
注入後の、前記シリコン酸化膜を除去する工程と、前記
単結晶シリコン層の表面に、たわみ部形成用単結晶シリ
コン層を貼り合わせてそのたわみ部形成用単結晶シリコ
ン層を所定厚さに研磨する工程と、前記たわみ部形成用
単結晶シリコン層にピエゾ抵抗層となる拡散抵抗層を熱
拡散により形成すると共に、酸素イオンを注入した領域
に埋め込みシリコン酸化膜を形成する工程と、異方性エ
ッチングにより前記単結晶シリコン層の裏面側から前記
埋め込みシリコン酸化膜に到達するまで前記単結晶シリ
コン層をエッチング除去する工程と、前記単結晶シリコ
ン層の裏面側に露出した前記埋め込みシリコン酸化膜を
フッ酸でエッチング除去する工程とを備えたことを特徴
とする3軸加速度センサの製造方法。2. A method for manufacturing a triaxial acceleration sensor, comprising: a substantially thin film flexure portion; and a weight portion joined to one surface of the flexure portion, a part of which serves as the weight portion. A step of forming a silicon oxide film on the surface of the crystalline silicon layer,
Of the surface area of the single crystal silicon layer, a step of etching away the silicon oxide film in a predetermined area around the area that will be the bonding surface of the flexible portion and the weight portion, and oxygen ions from the surface side to a high acceleration voltage. And a step of removing the silicon oxide film after the ion implantation, and a single crystal silicon layer for forming a flexible portion is attached to the surface of the single crystal silicon layer to form the single crystal silicon for forming the flexible portion. A step of polishing the layer to a predetermined thickness, a diffusion resistance layer to be a piezoresistive layer is formed by thermal diffusion on the single crystal silicon layer for forming the flexure portion, and a buried silicon oxide film is formed in a region where oxygen ions are implanted. And etching the single crystal silicon layer from the back surface side of the single crystal silicon layer by anisotropic etching until the buried silicon oxide film is reached. Process and method for producing a 3-axis acceleration sensor, characterized in that the buried silicon oxide film is exposed on the back side of the monocrystalline silicon layer and a step of etching away with hydrofluoric acid to remove.
一方の面に接合された重り部とを備えた3軸加速度セン
サの製造方法であって、その一部が重り部となる単結晶
シリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成する工程と、
前記単結晶シリコン層の表面領域のうち、前記たわみ部
と前記重り部の接合面となる領域周辺の所定領域の前記
シリコン酸化膜をエッチング除去する工程と、表面側か
ら酸素イオンを高加速電圧にて注入する工程と、イオン
注入後の、前記シリコン酸化膜を除去する工程と、前記
単結晶シリコン層の表面にエピタキシャル成長層を形成
すると共に、酸素イオンを注入した領域に埋め込みシリ
コン酸化膜を形成する工程と、前記エピタキシャル成長
層にピエゾ抵抗層を形成する工程と、異方性エッチング
により前記単結晶シリコン層の裏面側から前記埋め込み
シリコン酸化膜に到達するまで前記単結晶シリコン層を
エッチング除去する工程と、前記単結晶シリコン層の裏
面側に露出した前記埋め込みシリコン酸化膜をフッ酸で
エッチング除去する工程とを備えたことを特徴とする3
軸加速度センサの製造方法。3. A method for manufacturing a triaxial acceleration sensor, comprising: a substantially thin film-shaped flexure portion; and a weight portion joined to one surface of the flexure portion, a part of which serves as the weight portion. A step of forming a silicon oxide film on the surface of the crystalline silicon layer,
Of the surface area of the single crystal silicon layer, a step of etching away the silicon oxide film in a predetermined area around the area that will be the bonding surface of the flexible portion and the weight portion, and oxygen ions from the surface side to a high acceleration voltage. Implantation step, a step of removing the silicon oxide film after ion implantation, an epitaxial growth layer is formed on the surface of the single crystal silicon layer, and a buried silicon oxide film is formed in a region where oxygen ions are implanted. A step, a step of forming a piezoresistive layer in the epitaxial growth layer, and a step of etching away the single crystal silicon layer from the back surface side of the single crystal silicon layer by anisotropic etching until the buried silicon oxide film is reached. , The embedded silicon oxide film exposed on the back surface side of the single crystal silicon layer is removed by etching with hydrofluoric acid. 3, characterized in that a step
Axial acceleration sensor manufacturing method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7190869A JPH0945937A (en) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | Fabrication of triaxial acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7190869A JPH0945937A (en) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | Fabrication of triaxial acceleration sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0945937A true JPH0945937A (en) | 1997-02-14 |
Family
ID=16265119
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7190869A Withdrawn JPH0945937A (en) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | Fabrication of triaxial acceleration sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0945937A (en) |
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 |
ES2137847A1 (en) * | 1997-05-28 | 1999-12-16 | Consejo Superior Investigacion | Triaxial accelerometer |
EP1385010A2 (en) * | 2002-07-26 | 2004-01-28 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Semiconductor acceleration sensor using doped semiconductor layer as wiring |
US6920788B2 (en) | 2002-05-13 | 2005-07-26 | Wacoh Corporation | Acceleration sensor |
-
1995
- 1995-07-26 JP JP7190869A patent/JPH0945937A/en not_active Withdrawn
Cited By (6)
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 |
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