(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体の表面に複数のシリコン部材を相互に離間させて配置してなるシリコンデバイスの製造方法であって、
前記複数のシリコン部材を１個のシリコンウエハに対して連接部を介して相互に連接するように形成し、
相互に連接している複数のシリコン部材を前記基体の表面に固着し、
前記シリコンウエハおよび基体を切断線に沿って切断して基体の表面に複数のシリコン部材を相互に離間させて配置させる
ことを特徴とするシリコンデバイスの製造方法。
【請求項２】
前記基体はガラスにより形成されており、
前記複数のシリコン部材は１個のシリコンウエハに貫通エッチングを施すことにより連接部を介して相互に連接するように形成されており、
相互に連接している複数のシリコン部材は前記基体の表面に陽極接合により固着されている
ことを特徴とする請求項１に記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項３】
前記シリコンデバイスは基体であるガラスに複数のシリコン部材を接合したシリコンジャイロからなり、
前記複数のシリコン部材は１個のシリコンウエハに貫通エッチングを施すことにより連接部を介して相互に連接するように形成されており、
相互に連接している複数のシリコン部材は前記基体の表面に陽極接合により固着されている
ことを特徴とする請求項１に記載のシリコンデバイスの製造方法。
【請求項４】
前記複数のシリコン部材は１個の面方位＜１１０＞のシリコンウエハに異方性貫通エッチングを施すことにより連接部を介して相互に連接するように形成されており、
異方性貫通エッチングを施した際の＜１１１＞と垂直な面を形成するために、前記シリコンウエハおよび基体を切断して＜２１１＞の形成を行なう
ことを特徴とする請求項３に記載のシリコンデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンジャイロ、加速度センサ等のシリコンデバイスを製造するシリコンデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
一般に、シリコンジャイロ等のシリコンデバイスにおいては複数のシリコン部材を適正位置に配置して形成されている。
【０００３】
例えば、シリコンジャイロについて図７から図９に示す１例により説明すると、シリコンジャイロ本体はガラス製の基体３の表面の所定位置に共にシリコン製の振動子１および水平電極４を固着し、基体３の溝部３ａ内にクロム製の垂直電極５を固着して形成されている。振動子１は、その基部１ａをもって基体３に固着され、３本の弾性脚２ａ、２ｂ、２ｃをそれぞれ３本の垂直電極５ａ、５ｂ、５ｃの上方に片持梁状に平行に突出させている。水平電極４は前記弾性脚２ａ、２ｂ、２ｃの間と両外側の位置に配置されている水平電極４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとにより形成されている。
【０００４】
このように形成されているシリコンジャイロにおいては、振動子１の各弾性脚２ａ、２ｂ、２ｃ、各水平電極４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄおよび各垂直電極５ａ、５ｂ、５ｃの相互の間の位置関係を正確にすることが必要である。なぜならば、その位置関係がずれると、静電容量検出や静電力駆動におけるギャップが変わり、感度が変わったり、振動の対称性がくずれて感度の直線性が悪くなるからである。
【０００５】
しかしながら、シリコン製の振動子１および水平電極４を別々に形成して、ガラス製の基板３の表面の本来あるべき位置に正確に接着するのは非常に困難である。
【０００６】
そのため、従来は図１０から図１５に示すように、フォトリソグラフイーとエッチングとを利用して、構成各部を正確に位置決めして製造していた。
【０００７】
更に説明すると、共にシリコン製の振動子１および水平電極４は図１０（図８の１０−１０線断面に相当する。以下同じ）の工程図に示すように、工程１で用意したシリコンウエハＳに対して、工程２において表面全体に絶縁膜となる薄い酸化膜Ｏを形成し、工程３において拡散のための酸化膜Ｏのパターンニングを行ない、工程４においてオーミックコンタクトを行なうためのＰ＋  （ボロンＢ）を形成するオーミック用Ｐ＋  拡散を施す。続いて、工程４において残留している酸化膜を除去した後に、工程５において再度シリコンウエハＳの表面全体に絶縁膜となる薄い酸化膜Ｏを形成し、工程６においてクロムのホール形成用のマスク（図示せず）と図１３の斜線部に示すマスクＭ１を用いて酸化膜パターンニングを施して、信号取出し用のクロム膜形成用のホールの形成および振動子形成のためのパターニングを行なう。続いて、工程７において信号取出し用のクロム膜Ｃｒを形成し、工程８において電極部以外のクロム膜を除去するＣｒ膜パターンニングを施し、工程９において図１４の斜線部に示すマスクＭ２を用いてシリコンウエハＳの裏面の酸化膜の一部を除去する。
【０００８】
基体３および垂直電極５は図１１の工程図に示すように、工程２１で用意したシリコンウエハＳと同大のガラス基板Ｇに対して、工程２２において溝３ａをエッチング形成し、工程２３において垂直電極５を形成するためのクロム膜Ｃｒをガラス基板Ｇの表面に形成し、工程２４においてクロム膜パターンニングを施して垂直電極５を形成する。
【０００９】
次に、図１２の工程１１に示すように、工程２４において形成された基体３の上に工程９において形成されたシリコンウエハＳを載せてガラス基板Ｇの表面にシリコンウエハＳを陽極接合させる。続いて、工程１２において、振動子１と水平電極３を形成するためにシリコンウエハＳに対して貫通エッチングを施し、工程１３において不要部分の酸化膜Ｏの除去を行なう。
【００１０】
次に、図１５に示すように、４本のダイシングラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４に沿って工程１３によって形成されたガラス基板ＧおよびシリコンウエハＳを切断してシリコンジャイロ本体を形成する。
【００１１】
この従来例のように、工程１１においてガラス基板ＧとシリコンウエハＳとを適正位置に陽極接合し、その後工程１２においてシリコンウエハＳをウエットエッチングするようにしているので、振動子１と電極３、４との形状はフォトリソグラフイーとエッチング精度により正確に形成することができ、構成各部の位置関係も正確に設置することができる。
【００１２】
しかしながら、工程１２に示すように、ウェットエッチングにより振動子１を形成するためには、ガラス基板Ｇと対向するシリコンウエハＳの裏面も保護するために工程９による裏面酸化膜の一部除去するパターニングが余分に必要となり、コスト高の原因となっていた。
【００１３】
また、ガラス基板ＧとシリコンウエハＳとの接合部分においてシリコンウエハＳの裏面に酸化膜（ＳｉＯ２  ）があると陽極接合ができないため、どうしてもガラス基板Ｇとの接合部分の近傍の裏面は酸化膜によって保護できない。そのため、エッチング液が回り込み、この部分がエッチングされて、振動子１にクラックが入り振動特性が劣化することがあった。
【００１４】
図１６および図１７により更に説明すると、ガラス基板ＧとシリコンウエハＳとの接合部分において、保護膜となる酸化膜Ｏの端部と当該接合面の端部との間隔を０にできないので、隙間ｇが生じてしまう。工程１２のウエットエッチングが進行して行くと、ガラス基板Ｇの溝３ａ内にもエッチング液が侵入し、前記間隙ｇ部分もエッチングされることとなり、振動子１の根本部分がエッチングによりダメージを受けてしまい、良好な振動特性が得られず、感度が低くなったり、ジヤイロとして動作しない場合がある。これを防止するためには、振動子１の裏面の隙間ｇ部分に保護剤を埋める工程が増え、更にコスト高になるという不都合があった。
【００１５】
図１８は前記隙間ｇをなくするために、ガラス基板Ｇと対向するシリコンウエハＳの裏面を保護するための裏面酸化膜Ｏの端部をガラス基板Ｇとの接合面とオーバーラップさせて、ガラス基板ＧとシリコンウエハＳとを陽極接合させている。この場合、接合面と裏面酸化膜Ｏとの境界には図１７のような隙間ｇを生じないけれども、裏面酸化膜Ｏの厚み分だけガラス基板Ｇとの接合面とシリコンウエハＳとの間に断面三角形状の隙間を生じてしまうために、ガラス基板Ｇの溝３ａ内にもエッチング液が侵入することによって発生する問題点を完全に除去することができない。更に、この場合には、裏面酸化膜Ｏの厚み分だけ振動子１の根元が撓むことになり、その応力で振動特性が悪くなるという影響が出てしまうものであった。
【００１６】
図１９から図２２は前記間隙ｇによる不都合を更に防止したものである。
【００１７】
即ち、図１９に示すように、図１０の工程９に代えて工程３０として、シリコンウエハＳをガラス基板Ｇに接合する前に貫通エッチングし、続いて工程３１において酸化膜Ｏを除去する。これにより図２１に示すような振動子１と４個の水平電極４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが相互に分離形成される。その後、図２０の工程３２に示すように、図１１の工程２４によって形成されたガラス基板Ｇの表面の所定位置に工程３１により形成された振動子１と４個の水平電極４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをそれぞれ陽極接合し、続いて図２２に示すように、４本のダイシングラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４に沿って工程３２によって形成されたガラス基板Ｇを切断してシリコンジャイロ本体を形成する。
【００１８】
しかしながら、この方法においては、振動子１と水平電極４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが比較的大きいサイズであれば、ハンドリング上それほど問題にならないが、小さい形状の場合には、エッチング後のバラバラなった部品のハンドリングが困難であり、且つ、ハンドリング最中に破損する可能性がある。また、フォトリソグラフィーの精度での高精度な位置決めを行なうことができないという欠陥がある。
【００１９】
また、図１２の工程１２および図１９の工程３０におけるウェットエッチングにより、シリコンウェーハＳを基板厚み方向に垂直に形成するには、上表面を面方位＜１１０＞に合致させた面方位＜１１０＞のシリコンウェーハＳをＫＯＨ等による異方性エッチングにより加工し、＜１１０＞面と垂直な＜１１１＞面をシリコン部材の１側端面（振動子１の長辺方向の側端面）として形成する方法がある。しかし、この＜１１１＞面と垂直な＜２１１＞面となるシリコン部材の他の側端面（振動子１の短辺方向の側端面）は、垂直にはならず、複雑な形状になってしまう。このため、振動子１の対称性がくずれ、ジヤイロスコープの特性が悪化するという問題があった。
【００２０】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、基体の表面に複数のシリコン部材を相互に離間させて配置してなるシリコンデバイスを、構成各部を極めて制度よく位置決めして配置することができ、基体とシリコン部材との接合強度も高くなり、製造コストも低廉とすることができ、また、シリコン部材の面方位も正確に垂直とすることができるシリコンデバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決する手段】
前記目的を達成するために請求項１に記載した本発明のシリコンデバイスの製造方法は、基体の表面に複数のシリコン部材を相互に離間させて配置してなるシリコンデバイスの製造方法であって、前記複数のシリコン部材を１個のシリコンウエハに対して連接部を介して相互に連接するように形成し、相互に連接している複数のシリコン部材を前記基体の表面に固着し、前記シリコンウエハおよび基体を切断線に沿って切断して基体の表面に複数のシリコン部材を相互に離間させて配置させることを特徴とする。このように構成することにより、構成各部を極めて制度よく位置決めして配置することができ、基体とシリコン部材との接合強度も高くなり、製造コストも低廉とすることができる。
【００２２】
また、請求項２に記載した本発明のシリコンデバイスの製造方法は、請求項１において、前記基体はガラスにより形成されており、前記複数のシリコン部材は１個のシリコンウエハに貫通エッチングを施すことにより連接部を介して相互に連接するように形成されており、相互に連接している複数のシリコン部材は前記基体の表面に陽極接合により固着されていることを特徴とする。このように構成することにより、基体であるガラスと複数のシリコン部材とを極めて制度よく位置決めして陽極接合することができ、基体であるガラスとシリコン部材との接合強度も高くすることができる。
【００２３】
また、請求項３に記載した本発明のシリコンデバイスの製造方法は、請求項１において、前記シリコンデバイスは基体であるガラスに複数のシリコン部材を接合したシリコンジャイロからなり、前記複数のシリコン部材は１個のシリコンウエハに貫通エッチングを施すことにより連接部を介して相互に連接するように形成されており、相互に連接している複数のシリコン部材は前記基体の表面に陽極接合により固着されていることを特徴とする。このように形成することにより、シリコンジャイロにおいて、基体であるガラスに複数のシリコン部材を極めて精度よく位置決めして配置することができ、基体とシリコン部材、特にガラスと振動子との接合強度も高くなり、製造コストも低廉とすることができる。
【００２４】
また、請求項４に記載されている本発明のシリコンデバイスの製造方法は、請求項３において、前記複数のシリコン部材は１個の面方位＜１１０＞のシリコンウエハに異方性貫通エッチングを施すことにより連接部を介して相互に連接するように形成されており、異方性貫通エッチングを施した際の＜１１１＞と垂直な面を形成するために、前記シリコンウエハおよび基体を切断線に沿って切断して＜２１１＞の形成を行なうことを特徴とする。このように形成することにより、シリコン部材の面方位も正確に垂直とすることができ、振動子の対称性が極めてよくなり、シリコンジャイロの特性を大きく向上させることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１から図５について説明する。
【００２６】
図１から図５は本発明の１実施形態の工程を示している。
【００２７】
本実施形態はシリコンデバイスとして図７から図９に示されているシリコンジャイロ本体を製造する場合に適用されている。
【００２８】
図１は共にシリコン製の振動子１および水平電極４の製造工程を示している。まず、工程１で用意したシリコンウエハＳに対して、工程２において表面全体に絶縁膜となる薄い酸化膜Ｏを形成し、工程３において拡散のための酸化膜Ｏのパターンニングを行ない、工程４においてオーミックコンタクトを行なうためのＰ＋  （ボロンＢ）を形成するオーミック用Ｐ＋  拡散を施す。続いて、工程４において残留している酸化膜を除去した後に、工程５において再度シリコンウエハＳの表面全体に絶縁膜となる薄い酸化膜Ｏを形成し、工程６において、クロムのホール形成用のマスク（図示せず）と図４の斜線部に示すマスクＭ３とを用いて酸化膜パターンニングを施して、信号取出し用のクロム膜形成用のホールの形成および振動子の形成のためのパターニングを行なう。このマスクＭ３は完成後は相互に分離される振動子１および４個の水平電極４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを連接部となる連結線Ｔ（図４の１点鎖線）を介して相互に連結させている。続いて、工程７において信号取出し用のクロム膜Ｃｒを形成し、工程８において電極部以外のクロム膜を除去するＣｒ膜パターンニングを施す。続いて、図１０の工程９に代えて工程４０において、シリコンウエハＳをガラス基板Ｇに接合する前に貫通エッチングし、続いて工程４１において酸化膜Ｏを除去する。これにより振動子１と４個の水平電極４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは前記連結線Ｔを介して相互に連結された状態とされ、相互の位置関係はフォトリソグラフィーにより極めて精度を高くして形成されている。また、シリコンウエハＳの裏面の酸化膜Ｏも完全に除去されている。
【００２９】
基体３および垂直電極５は図２の工程図に示すように、工程２１で用意したシリコンウエハＳと同大のガラス基板Ｇに対して、工程２２において溝３ａをエッチング形成し、工程２３において垂直電極５を形成するためのクロム膜Ｃｒをガラス基板Ｇの表面に形成し、工程２４においてクロム膜パターンニングを施して垂直電極５を形成する。
【００３０】
その後、図３の工程４２に示すように、図２の工程２４によって形成されたガラス基板Ｇの表面の所定位置に工程４１により形成された相互に連結線Ｔを介して連結されている振動子１と４個の水平電極４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをそれぞれ陽極接合し、続いて図５に示すように、４本のダイシングラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４に沿って工程４２によって形成されたガラス基板ＧおよびシリコンウエハＳを切断してシリコンジャイロ本体を形成する。
【００３１】
本実施形態によって製造されたシリコンジャイロ本体によれば、工程４２においてガラス基板Ｇの表面の所定位置に工程４１により形成された相互に連結線Ｔを介して連結されている振動子１と４個の水平電極４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄをそれぞれ陽極接合しているために、振動子１と４個の水平電極４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとの位置関係を高精度に保持してシリコンウエハＳに接合することができる。更に、工程４２においてシリコンウエハＳの裏面には酸化膜Ｏがないので、シリコンウエハＳとガラス基板Ｇとを確実に陽極接合させることができ、しかも従来の図１２の工程１２のようなウエットエッチングを行なう必要がないために、振動子１にクラックが入るような恐れが皆無となり、信頼性の極めて高いシリコンジャイロ本体を得ることができる。
【００３２】
また、本実施形態においては、シリコンウエハＳとして面方位＜１１０＞のシリコンウエハを用い、工程４０おいて異方性貫通エッチングを施すことにより連結線Ｔを介して相互に連接するよう振動子１と４個の水平電極４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとの長辺方向の側端面を＜１１１＞面として＜１１０＞面に対して垂直に形成する。次に、異方性貫通エッチングを施した際の＜１１１＞面と垂直な＜２１１＞面を形成するために、前記シリコンウエハＳおよびガラス基板Ｇを切断線である２本のダイシングラインＬ１、Ｌ２に沿って切断して＜２１１＞面の形成を行なうようにしているので、シリコン部材である振動子１と４個の水平電極４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄとの面方位も正確に垂直とすることができ、振動子１の対称性が極めてよくなり、シリコンジャイロの特性を大きく向上させることができる。
【００３３】
なお、図４のマスクＭ３の形状は種々に変更することができる。例えば、図６に示すように、振動子１の各弾性脚２ａ、２ｂ、２ｃ用のマスク部分の先端を水平電極４ｂ、４ｃ用のマスク部分と連結する用にして形成してもよい。
【００３４】
また、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。
【００３５】
【発明の効果】
このように本発明のシリコンデバイスの製造方法は構成され作用するものであるから、基体の表面に複数のシリコン部材を相互に離間させて配置してなるシリコンデバイスを、構成各部を極めて制度よく位置決めして配置することができ、基体とシリコン部材との接合強度も高くなり、製造コストも低廉とすることができ、また、シリコン部材の面方位も正確に垂直とすることができる等の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシリコンデバイスの製造方法の１実施形態のシリコン部材の製造工程を示す工程図
【図２】本発明のシリコンデバイスの製造方法の１実施形態の基体部分の製造工程を示す工程図
【図３】本発明のシリコンデバイスの製造方法の１実施形態の全体部分の製造工程を示す工程図
【図４】図１の工程６に用いられるマスクを示す平面図
【図５】本発明のシリコンデバイスの製造方法の１実施形態の全体部分の切断工程を示す平面図
【図６】図１の工程６に用いられるマスクの他の例を示す平面図
【図７】シリコンデバイスの１例としてのシリコンジャイロ本体の斜視図
【図８】図７の平面図
【図９】図８の９−９線に沿った断面図
【図１０】従来のシリコンデバイスの製造方法の１例を示す図１と同様の図
【図１１】図１０の従来例に係る図２と同様の図
【図１２】図１０の従来例に係る図３と同様の図
【図１３】図１０の工程６に用いられるマスクを示す平面図
【図１４】図１０の工程９に用いられるマスクを示す平面図
【図１５】図１０の従来例に係る図５と同様の図
【図１６】図１５の１６−１６線に沿った断面図
【図１７】図１６の１７部の拡大図
【図１８】ガラス基板とシリコンウエハとの他の接合例を示す図１５と同様の図
【図１９】従来のシリコンデバイスの製造方法の他の例を示す図１と同様の図
【図２０】図１９の従来例に係る図３と同様の図
【図２１】図１９の工程３１によって製造されたシリコン部材を示す平面図
【図２２】図１９の従来例に係る図５と同様の図
【符号の説明】
１  振動子
２ａ、２ｂ、２ｃ  弾性脚
３  基体
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  水平電極
Ｇ  ガラス基板
Ｓ  シリコンウエハ
Ｔ  連結線
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４  ダイシングライン（切断線）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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