(57)【要約】      （修正有）【課題】トレンチ内に製造されたリリースされたビーム構成体及びその製造方法を提供する。【解決手段】半導体基板２０、トレンチ１８、第一導電層２４、ビーム２８を有し、該トレンチは半導体基板内へ延在しており且つ壁を具備している。該第一導電層は選択した位置において該トレンチの壁の上に位置されている。該ビームは該トレンチに位置されており且つその第一部分が該半導体基板へ接続されており且つその第二部分が移動可能である。該ビームの第二部分は選択した距離だけ該トレンチの壁から離隔されている。従って、該ビームの第二部分は該基板の表面と垂直又は平行な面内において自由に移動自在であり、且つビーム構成体に印加される所定の加速力又は所定の温度変化に応答して該トレンチの壁と電気的に接触すべく偏向即ち撓むことが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーム構成体において、
半導体基板、
前記半導体基板内に延在しており壁を具備しているトレンチ、
選択した位置において前記トレンチの壁上に位置されている第一導電層、
前記トレンチに位置させたビーム、
を有しており、前記ビームがその第一部分において前記基板へ接続しており且つその第二部分において移動可能であり、前記第二部分が選択した距離だけ前記トレンチの壁から離隔されていることを特徴とするビーム構成体。
【請求項２】
請求項１において、更に、前記ビームの前記第一部分と前記第一導電層との間に残存する犠牲層を有していることを特徴とするビーム構成体。
【請求項３】
請求項２において、前記残存する犠牲層が酸化物層を有していることを特徴とするビーム構成体。
【請求項４】
請求項１において、前記ビームがカンチレバービームであることを特徴とするビーム構成体。
【請求項５】
請求項１において、更に、前記トレンチと前記第一導電層との間に第一誘電体層を有していることを特徴とするビーム構成体。
【請求項６】
請求項５において、前記第一誘電体層が酸化物層の上に窒化物層を形成した二重層を有していることを特徴とするビーム構成体。
【請求項７】
請求項１において、更に、前記ビーム上に第二誘電体層を有することを特徴とするビーム構成体。
【請求項８】
請求項１において、前記ビームが第二導電層とビーム物質層とを有していることを特徴とするビーム構成体。
【請求項９】
請求項８において、前記ビーム物質層がドープしたポリシリコン層を有していることを特徴とするビーム構成体。
【請求項１０】
請求項８において、前記第二導電層がタングステン、チタン、タンタル、アルミニウムからなるグループから選択した金属層を有していることを特徴とするビーム構成体。
【請求項１１】
請求項１において、前記第一導電層がタングステン、チタン、タンタル、アルミニウムからなるグループから選択した金属層を有していることを特徴とするビーム構成体。
【請求項１２】
請求項１１において、前記第一導電層が、更に、ドープしたポリシリコン層を有していることを特徴とするビーム構成体。
【請求項１３】
半導体構成体において、
半導体基板、
第一方向に延在しており壁を具備している第一トレンチ、
第二方向に延在しており壁を具備している第二トレンチ、
選択した位置において前記第一及び第二トレンチの壁上に位置されている第一導電層、
前記トレンチに位置されており、その第一部分が前記基板へ接続されており且つその第二部分が移動可能であり、前記第二部分が選択した距離だけ前記第一トレンチの壁から離隔されている第一ビーム、
前記第二トレンチに位置されており、その第一部分において前記基板へ接続しており且つその第二部分が移動可能であり、前記第二部分が選択した距離だけ前記第二トレンチの壁から離隔されている第二ビーム、
を有していることを特徴とする半導体構成体。
【請求項１４】
請求項１３において、前記第一ビームの長さが前記第二ビームの長さと異なるものであることを特徴とする半導体構成体。
【請求項１５】
請求項１３において、前記第一ビームの幅が前記第二ビームの幅と異なるものであることを特徴とする半導体構成体。
【請求項１６】
請求項１３において、前記第一トレンチの幅が前記第二トレンチの幅と異なるものであることを特徴とする半導体構成体。
【請求項１７】
請求項１３において、前記第一ビームの厚さが前記第二ビームの厚さと異なるものであることを特徴とする半導体構成体。
【請求項１８】
請求項１３において、前記第一方向が前記第二方向と平行であることを特徴とする半導体構成体。
【請求項１９】
請求項１３において、前記第一方向が前記第二方向に対して垂直であることを特徴とする半導体構成体。
【請求項２０】
請求項１３において、前記第一トレンチ及び第二トレンチが共通点から共通の半径を有するように前記第一方向と前記第二方向とが配置されていることを特徴とする半導体構成体。
【請求項２１】
請求項２０において、前記第一ビームが円の中心から延在する第一ラインに対して垂直であり且つ前記第二ビームが同一の円の中心から延在する第二ラインに対して垂直であることを特徴とする半導体構成体。
【請求項２２】
請求項２０において、前記第一ビームが円の中心から延在する第一ラインに対して平行であり且つその上にあり、且つ前記第二ビームが同一の円の中心から延在する第二ラインに対して平行であり且つその上にあることを特徴とする半導体構成体。
【請求項２３】
請求項１３において、更に、前記第一トレンチと前記第一導電層との間及び前記第二トレンチと前記第一導電層との間に第一誘電体層を有していることを特徴とする半導体構成体。
【請求項２４】
請求項１３において、更に、前記第一ビームの前記第一部分と前記第一導電層との間及び前記第二ビームの前記第一部分と前記第一導電層との間に第一の残存する犠牲層を有していることを特徴とする半導体構成体。
【請求項２５】
半導体基板上の集積回路において、
センサーであって、
前記基板内へ第一表面から延在しており壁を具備しているトレンチと、
選択した位置において前記トレンチの壁上に位置されている第一導電層と、
前記トレンチに位置されておりその第一部分において前記基板へ接続しており且つその第二部分において移動可能であり前記第二部分が選択した距離だけ前記壁から離隔されているビームと、
を包含しているセンサー、
前記第一導電層へ結合している第一ノードと前記ビーム層へ結合している第二ノードとを具備しており前記基板上の半導体回路、
を有していることを特徴とする集積回路。
【請求項２６】
請求項２３において、前記センサーが、更に、前記トレンチと前記第一導電層との間に第一誘電体層を包含していることを特徴とする集積回路。
【請求項２７】
請求項２３において、前記センサーが、更に、前記ビームの前記第一部分と前記第一導電層との間に残存する犠牲層を包含していることを特徴とする集積回路。
【請求項２８】
半導体基板内にトレンチを形成し、
前記トレンチの壁上に第一導電層を形成し、
前記第一導電層上に犠牲層を形成し、
前記犠牲層上にビームを形成し、
前記ビームの第一部分が前記犠牲層の残存する部分へ結合されたままであり且つ前記ビームの第二部分が移動可能であり且つ選択した距離だけ前記壁から離隔されるように前記犠牲層の一部を除去する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２６において、前記ビームを形成する場合に、
前記犠牲層上に第二導電層を形成し、
前記第二導電層上にビーム物質層を形成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２６において、更に、
前記トレンチと前記第一導電層との間に第一誘電体層を形成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２６において、更に、
前記ビーム上に第二誘電体層を形成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２６において、更に、
前記ビームを偏向させて前記トレンチの壁と電気的に接触させるために前記基板へ加速力を印加する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項２６において、更に、
前記ビームを偏向させて前記トレンチの壁と電気的に接触させるために第一温度から第二温度への温度変化を前記ビームへ付与する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３４】
半導体構成体において、
半導体基板、
第一方向に延在しており壁を具備している第一トレンチ、
前記第一方向と垂直な第二方向へ延在しており壁を具備している第二トレンチ、
選択した位置において前記第一及び第二トレンチの壁上に位置されている第一導電層、
前記第一トレンチに位置されており、その第一部分において前記基板へ接続しており且つその第二部分において移動可能であり前記第二部分が選択した距離だけ前記第一トレンチから離隔している第一ビーム、
前記第二トレンチに位置されており、その第一部分において前記基板へ接続しており且つその第二部分において移動可能であり前記第二部分が選択した距離だけ前記第二トレンチの壁から離隔されている第二ビーム、
前記基板の表面に対して垂直である主要な運動軸を有する前記半導体基板の表面に対して平行な第三ビーム、
を有していることを特徴とする半導体構成体。
【請求項３５】
請求項３４において、前記第一ビームの長さが前記第二ビームの長さと同一であることを特徴とする半導体構成体。
【請求項３６】
請求項３４において、前記第一ビームの幅が前記第二ビームの幅と同一であることを特徴とする半導体構成体。
【請求項３７】
請求項３４において、前記第一トレンチの幅が前記第二トレンチの幅と同一であることを特徴とする半導体構成体。
【請求項３８】
請求項３４において、前記第一ビームの厚さが前記第二ビームの厚さと同一であることを特徴とする半導体構成体。
【請求項３９】
請求項３４において、前記第一ビームの長さが前記第三ビームの長さと異なるものであることを特徴とする半導体構成体。
【請求項４０】
請求項３４において、前記第一ビームの幅が前記第三ビームの幅と異なるものであることを特徴とする半導体構成体。
【請求項４１】
請求項３４において、前記第一ビームの厚さが前記第三ビームの厚さと異なるものであることを特徴とする半導体構成体。
【請求項４２】
請求項３４において、前記第三ビームが第三トレンチ内に構築されていることを特徴とする半導体構成体。
【請求項４３】
請求項４２において、前記第一トレンチの幅が前記第三トレンチの幅と異なるものであることを特徴とする半導体構成体。
【請求項４４】
請求項４２において、前記第一トレンチの深さが前記第三トレンチの深さと異なるものであることを特徴とする半導体構成体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大略、半導体のリリースしたビーム装置に関するものであって、更に詳細には、トレンチ内に製造した半導体のリリースしたビーム装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体におけるマイクロ・エレクトロメカニカル・システム（ＭＥＭＳ）は、温度、圧力、歪み、加速度、回転、液体及び気体の化学的特性等を検知するための種々の適用例のために生まれて来た。これらのＭＥＭＳ構成体は、通常、ＭＥＭＳにより検知されたパラメータを解析し且つ計算するために、例えば、金属酸化物半導体（ＭＯＳ）回路又は相補的金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）回路等のその他の集積回路と結合されている。従って、ＭＥＭＳ製造プロセスは、全体的なシステムが廉価であり、信頼性があり、コンパクトなものであるように、既存のＭＯＳ又はＣＭＯＳ製造プロセスと適合性のものであることが必要とされる。
【０００３】
半導体における異なるＭＥＭＳ構成体がこのような種々の検知目的のために提案され且つ開発されている。例えば、リリースされたビームセンサーが温度変化を検知するために米国特許第５，９１７，２２６号において提案されており、且つ集積化し且つリリースしたビームオシレータが米国特許第６，２７８，３３７号において提案されている。同様のリリースされたビームセンサーも加速度を検知するために米国特許第６，２１８，２０９号（「’２０９」特許と略称する）においても提案されており、且つ自動車用のエアバッグ、アンチロックブレーキング又はサスペンションシステム、又は飛行中の航空機モニタリングシステムにおいて適用することが可能である。
【０００４】
’２０９特許に示されているプロセスシーケンスは、その図１に示されるように、固定されたコンタクト層及びエッチストップ層の両方として作用する物質からなる層と接触し且つその上に二酸化シリコンのような物質からなる犠牲層を形成するステップを包含している。リリースされたビームが形成される物質の層がその犠牲層の上方でそれと接触して位置されている。リリースされたビーム物質をパターン形成した後に選択した領域においての犠牲層の除去がセンサー適用例において使用される構成体を発生させている。
【０００５】
然しながら、’２０９特許において提案されているリリースされたビーム構成体は基板の表面に垂直である１つの方向においてのみ加速力を検知することが可能であるに過ぎない。更に、該犠牲層の下側にエッチストップ層が存在する場合であっても、該犠牲層の側部の周りにはエッチストップ層が存在しておらず、従って、同時に幾つかのリリースされたビーム構成体を製造する場合に横方向におけるエッチプロセスを制御することは困難である。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，９１７，２２６号
【特許文献２】米国特許第６，２７８，３３７号
【特許文献３】米国特許第６，２１８，２０９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠点を解消し、改良したリリースされたビーム構成体及びその製造方法を提供することを目的とする。本発明の別の目的とするところは、トレンチ内に形成されたリリースされたビーム構成体及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の原理によれば、交互のリリースされたビーム構成体及び関連するプロセスシーケンスが提案される。本発明に基づくリリースされたビーム構成体の１実施例は、半導体基板、トレンチ、第一導電層、ビームを有している。該トレンチは、該半導体基板内へ延在しており且つ壁を具備している。該第一導電層は選択した位置において該トレンチの壁の上に位置されている。該ビームは該トレンチ内に位置されており且つその第一部分が該半導体基板へ接続されており且つその第二部分が移動可能である。該ビームの該第二部分は選択した距離だけ該トレンチの壁から離隔されている。従って、該ビームは該基板の表面に平行な面内における表面に対して垂直な任意の面の周りに移動自在である。両端が保持されたビーム、又は中間部が保持されたビーム等のその他のビーム構成体も可能である。
【０００９】
本発明の１実施例によれば、該ビームの方向は任意の選択されたオリエンテーション即ち配向とすることが可能であり、且つ異なる角度にある幾つかのビームを同時的に製造することが可能である。更に、本発明によれば、機械的なエッチングストップがビームの周りに自動的に形成され、不所望なオーバーストレス条件を防止する。
【００１０】
又、本発明の１実施例によれば、ビームの幅は設定された最大値からその長さに沿って変化することが可能である。何故ならば、ビームの幅は選択することが可能な値を有する変数であるトレンチ幅により制御されるからである。更に、異なる幅、異なる長さ、又は異なる厚さを有する異なるビームを異なる検知目的を可能とするために同時的に製造することが可能である。
【００１１】
本発明の１実施例によれば、ビーム構成体の製造プロセスは既存のＭＯＳ又はＣＭＯＳ製造プロセス、及び’２０９特許に示されている製造プロセスと適合性を有している。従って、本発明のビーム構成体は、’２０９特許に記載されているビーム構成体と共に同時的に製造することが可能であり、３つの検知用の直交する軸を具備するセンサーを製造することを可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を、本発明の好適実施例を例示した添付の図面を参照して以後より詳細に説明する。然しながら、本発明は、多くの異なる形態で実現することが可能であり且つ本明細書に記載した例示的な実施例に制限されるものとして解釈されるべきではない。そうではなく、これらの例示した実施例は、本開示が完全なものであり、且つ当業者にとって本発明の範囲を完全に伝えるものであるように提供されるものである。
【００１３】
図１−２Ｂは本発明に基づくリリースしたビーム構成体の１実施例を示している。図１は、本発明のビーム構成体の１実施例の斜視図であり、リリースしたビーム構成体はこの実施例においてはカンチレバービーム即ち片持梁である。図１に示したように、トレンチ１８が半導体基板２０内へ延在しており且つ選択した位置において該トレンチの壁の上に位置されている第一導電層２４を有している。ビーム２８は該トレンチに位置されており且つビーム２８はその一方の端部が該基板へ接続しており且つ他方の端部は移動可能である。ビーム２８の移動可能な端部は選択した距離だけトレンチ１８の壁から離隔されている。ビーム２８は第二導電層２８１及びビーム物質層２８２を有している。第二誘電体層３２がビーム物質層２８２の一部の上に位置されている。残存する犠牲層２６がビーム２８の接続されている端部と第一導電層２４との間に存在している。
【００１４】
図２Ａは図１に示したビーム構成体の実施例の平面図であり、且つ図２Ｂは図２Ａに示した２Ｂ−２Ｂの線に沿ってとったビーム構成体の断面図である。図２Ｂに示したように、残存する犠牲層２６がビーム２８の接続されている端部と第一導電層２４との間に存在している。１実施例においては、第一誘電体層２２が半導体基板２０と第一導電層２４との間に位置されている。第二誘電体層３２はビーム物質層２８２の上に位置されている。
【００１５】
図２Ｃを参照すると、それは図２Ａに示した２Ｃ−２Ｃの線に沿ってとったビーム構成体の断面図であり、ビーム２８はトレンチ１８に位置されており且つビーム２８の移動可能な端部は選択した距離だけトレンチ１８の壁から離隔されている。図２Ｃに矢印で示した横方向に本発明のリリースしたビーム構成体へ所定の加速力が付与されると、ビーム２８は偏向即ち撓まされてトレンチ１８の側部上の第一導電層２４と電気的に接触する。従って、ビーム２８と第一導電層２４との間の電気的接触を検知することにより所定の加速力を検知することが可能である。このような電気的接触信号を検知するために、適宜の検知回路がビーム構成体へ接続されている。第二誘電体層３２における第一窓３６が、ビーム物質層２８２への接触を可能とさせ、且つ存残する犠牲層における第二窓３８が第一導電層２４への接触を可能とさせる。図２Ｄにおいて、第一導電層２４及び第二導電層２８１が残存する犠牲層２６により分離されている。然しながら、ビーム２８が偏向されてトレンチの壁と電気的に接触すると、このような接触は第一窓３６及び第二窓３８を介して検知回路により検知することが可能である。
【００１６】
図３Ａ−３Ｅは本発明に基づくリリースされたビーム構成体の１実施例に対する製造プロセスを示している。第一に、初期的なトレンチ３０を図３Ａに示したように半導体基板２０内に形成する。その後に、第一導電層２４及び犠牲層２６を図３Ｂに示したように初期的なトレンチ３０の壁の上に形成する。第一導電層２４は、例えばタングステン、チタン、タンタル、アルミニウム等の金属層又は付加的なドープしたポリシリコン層等の任意の許容可能な導体を有している。犠牲層２６は二酸化シリコン等の酸化物層を有しており、且つこのような犠牲層２６の厚さは約１００乃至１０，０００Åである。更に、半導体基板２０上の異なるビーム構成体の間の信号の干渉を防止するために、第一導電層２４と半導体基板２０との間に第一誘電体層２２を形成することが可能である。第一誘電体層２２は二酸化シリコン等の酸化物層を有することが可能であり、又は酸化物層と窒化シリコン層とを有することが可能である。第一誘電体層２２の厚さは２００乃至５０００Åの範囲内である。
【００１７】
犠牲層２６を形成した後に、ビーム２８を犠牲層２６の上に付着させる。ビーム２８は、図３Ｃに示したように、第二導電層２８１及びビーム物質層２８２を有している。ビーム物質層２８２はドープしたポリシリコン層を有しており、その厚さは約１０００乃至６０００Åである。勿論、ビーム層２８２は任意の許容可能な物質から構成することが可能である。重たいビームが所望される場合には、ビーム全体を金属又はその他の何らかの重量のある物質から構成することが可能である。ビームを製造する上で制御することが可能な特性は、ビームの幅、トレンチの側部からビームへの距離、ビームの長さ、ビームの重量を包含している。殆どの実施例において、ビーム層２８２は導体であるが、そのことは必須なものではない。層２８１は、その代わりに、所望の信号を与えるために接触させることが可能である。
【００１８】
強調すべき所望の特徴に依存して、幾つかの場合においては、ある特徴を測定することが可能であるためにビームの重量を注意深く制御する場合がある。例えば、純粋な金属を使用することによりビームを極めて重たいものとすることが可能であり、一方、ポリシリコンを使用してビームをより軽量のものとすることが可能である。勿論、種々の物質に対して合理的に予測することが可能な偏向距離がビームの長さを決定し、且つ距離、例えば、ビームとトレンチの側壁との間の距離は、全てが金属のビームの場合と完全にポリシリコンから又は二酸化シリコンから構成されるビームの場合とで異なる場合がある。これらのファクタの設計は該構成体の所望の最終的特性に基づいて選択することが可能である。
【００１９】
第二導電層２８１は、ビーム２８が第一導電層２４と接触する場合にビーム２８が導電度を与えることが可能であるように、例えばタングステン、チタン、タンタル、アルミニウム、又はポリシリコン又はドープしたビーム層自身等の任意の許容可能な導体とすることが可能である。更に、第二誘電体層３２は保護層として作用するためにビーム物質層２８２の上に形成される。第二誘電体層３２は例えば二酸化シリコンのような酸化物層を有することが可能であり、又は酸化物層と窒化シリコン層とを有することが可能である。その後に、犠牲層の一部を除去し、ビーム２８の一端を残存する犠牲層２６へ結合されたままとし且つビーム２８の他端を移動可能とさせ且つ選択した距離だけ該壁から離隔させる。犠牲層の不所望の部分を除去し且つ所望の部分を維持するために、ホトレジスト等のマスク層３４を、図３Ｂに示したように、犠牲層の不所望の部分をエッチングする前に、維持すべき第二誘電体層３２の一部の上に最初に位置させることが可能である。次いで、ビーム物質層２８２及び第二導電層２８１の不所望の部分を任意の許容可能な方法でエッチングするが、その方法の１つは犠牲層を露出させるための異方性エッチングである。その後に、犠牲層２６の不所望な部分を別のエッチングプロセスを介して除去する。
【００２０】
本発明によれば、第一導電層２４をトレンチの壁となるものの上に形成し、且つ導電層２８１がビーム２８２の周りにあるので、エッチストップはビーム２８の周り及びトレンチ内に自動的に形成され同時に幾つかのビーム構成体を製造する場合に不所望のオーバーエッチ即ち過剰なエッチング条件を防止する。導電層２４及び２８１は層２６をエッチングするのと同一のエッチング化学物質によりエッチングされるものではない。最終的なトレンチ１８は、犠牲層の不所望の部分を除去した後に、図３Ｅに示したように形成される。
【００２１】
図３Ａ−３Ｅに示したプロセスは’２０９特許に示されている製造プロセスと適合性があり、従って、本発明のビーム構成体は’２０９特許に記載されているビーム構成体と同時的に製造することが可能であり、３個の直交する検知軸を具備するセンサーを製造することを可能とする。
【００２２】
図４は本発明の別の実施例を示した概略図である。トレンチ１８の幅及び厚さを修正することにより、図４における矢印によって示したように、加速力が垂直方向に付与された場合にトレンチ１８の底部壁と電気的に接触すべくビーム２８を偏向させることが可能であるようにビーム２８の幅及び厚さを変化させることが可能である。更に、加速度を検知する代りに、ビーム物質層２８２の熱膨張係数が第二導電層２８１のものと異なる場合には、図４の実施例において、第一温度から第二温度への所定の温度変化に応答してトレンチ１８の底部と電気的に接触すべくビーム２８を偏向させることも可能である。従って、図４に示したビーム構成体は、温度変化を検知するために使用することが可能である。
【００２３】
更に、残存する犠牲層２６をビーム２８の一端に位置させる代わりに、残存する犠牲層２６を本発明の別の実施例を示している図５Ａに示したようにビーム２８の両端に位置させることが可能である。この場合に、このようなビーム構成体に加速力又は温度変化が付与された場合に、トレンチ１８の側壁又は底部と電気的に接触すべくビーム２８の中間部分を偏向させることが可能である。勿論、本発明に基づく別の実施例も提供され、その場合に、残存する犠牲層がビーム２８の中間部分に位置されており、且つビーム２８の両端が移動可能であり且つ、加速力又は温度変化が図５Ｂに示したようにビーム構成体へ付与された場合に、ビームの側壁又は底部と電気的に接触すべく偏向することが可能である。更に、本発明によれば、ビーム２８の厚さ又は幅を設定された最大値からその長さに沿って変化させることが可能である。何故ならば、リリースされたビームの厚さ又は幅はトレンチの厚さ又は幅と関連しており、それは製造プロセス期間中に選択することが可能な値を有する変数である。例えば、図５Ｃに示した別の実施例として、ビーム２８の幅はその長さに沿って変化しており、且つそのビームの幅はその長さに沿って変化するトレンチ１８の幅により制御される。
【００２４】
本発明は、又、互いに異なる位置又は形状を具備する複数個のビーム構成体を有する半導体構成体を提供している。例えば、図６は本発明の別の実施例の概略図であり、その場合には、第一方向Ｄ１に延在する第一ビーム１２８を具備する第一トレンチ１１８と第二方向Ｄ２に延在する第二ビーム２２８を具備する第二トレンチ２１８が設けられている。第一方向Ｄ１は第二方向Ｄ２と異なるものとすることが可能であり又は平行なものとすることが可能である。例えば、第一方向Ｄ１が第二方向Ｄ２と平行である場合には、第一又は第二方向と垂直な方向において異なる大きさの加速力を測定又は検知するために半導体構成体を使用することが可能であるように第一ビーム１２８の寸法を第二ビーム２２８の寸法と異なるものとすることが可能である。図６に示したように、第一ビーム１２８の長さＬ１は第二ビーム２２８の長さＬ２と異なっており、且つ第一ビーム１２８の幅Ｗ１は第二ビーム２２８の幅Ｗ２と異なっている。各ビームの長さ及び幅は異なるトレンチの長さ及び幅により制御することが可能である。従って、この実施例は、少なくとも２つの異なる大きさの加速力を検知することが可能である。何故ならば、この半導体構成体へ印加される異なる大きさの加速力に応答して異なる寸法のビームをトレンチの壁と電気的に接触させるべく偏向させることが可能だからである。又、該トレンチの幅Ｗ３及びＷ４は検知感度を制御するために選択することが可能である。
【００２５】
第一方向Ｄ１が第二方向Ｄ２と異なる場合には、本発明の半導体構成体は、少なくとも２つの異なる加速力の方向を測定又は検知するために使用することが可能であり、その各々は第一方向Ｄ１に対して又は第二方向Ｄ２に対して個別的に垂直である。例えば、図７は本発明の別の実施例の概略図を示しており、その場合には、第一方向Ｄ１は第二方向Ｄ２に対して垂直である。従って、第一ビーム１２８は、所定の加速力がＤ２の方向に付与される場合に、第一トレンチ１１８の壁と接触すべく偏向することが可能であり、且つ第二ビーム２２８は、別の所定の加速力がＤ１方向に付与される場合に、第二トレンチ２１８の壁と接触すべく偏向されることが可能である。勿論、本発明によれば、異なる方向及び異なる寸法のビーム構成体を一体的に結合することも可能である。
【００２６】
直線的な加速力を検知することの他に、本発明は、又、角加速力及び角測度を測定するために使用することも可能である。例えば、図８Ａは本発明の別の実施例を示した概略図であって、その場合には、第一共通点Ｐ１から第一共通半径Ｒ１を有する半径方向に配置させて位置決めさせた複数個のビーム構成体が設けられている。各ビーム構成体はＬ１からＬ８へ変化する異なるビーム長を有している。勿論、各ビーム構成体は、必要な場合には、異なるトレンチの幅Ｗｔを制御することによりビームの異なる幅を有することが可能である。この本発明の実施例が第一共通点Ｐ１周りに回転すると、各ビーム構成体は各ビームの異なる寸法のために異なる大きさの角加速度を検知することが可能である。更に、図８Ｂは本発明の別の実施例を示した概略図であって、この場合には、第二共通点Ｐ２から第二共通半径Ｒ２を有する円形配置状態に位置決めさせた複数個のビーム構成体が設けられている。各ビームの長さはＬ１からＬ８へ変化しており、勿論、各ビームは異なるトレンチの幅Ｗｔを制御することにより異なるビームの幅を有することが可能である。従って、本発明のこの実施例が第二共通点Ｐ２周りに回転すると、異なるビーム構成体はビームの方向に対して垂直である半径方向に沿っての加速力を測定することにより異なる角測度を検知することが可能である。
【００２７】
図９Ａは本発明の１実施例に基づく半導体基板上の集積回路を示した概略図である。該集積回路はセンサー５０及び半導体回路４０を有している。センサー５０は図２Ａに示したビーム構成体と同一のものとすることが可能である。該基板上の半導体回路４０は、第一窓３６を介して第一導電層へ結合されている第一ノード及び第二窓３８を介してビーム２８へ結合されている第二ノードを具備している。従って、センサー５０上へ加速力または温度変化が付与されると、ビーム２８はトレンチ１８の壁と電気的に接触し、半導体回路４０がこのような電気的な接触に応答して検知を行うことが可能である。図９Ｂは図９Ａにおける９Ｂ−９Ｂの線に沿ってとった集積回路の概略断面図である。半導体回路４０は、図９Ｂに示したように、少なくとも１個のＭＯＳ回路４１を有している。ＭＯＳ回路４１における酸化物層４１１の物質は、該センサーにおける犠牲層２６の物質と同一のものとすることが可能であり、且つＭＯＳ回路４１における金属層４１２の物質はセンサー５０におけるビーム２８の第一導電層２８１と同一のものとすることが可能である。従って、センサー５０の製造はＭＯＳ又はＣＭＯＳ回路の製造するための既存のプロセスと適合性を有している。
【００２８】
トレンチからリリースされたビーム構成体を形成するために使用される製造シーケンスは、トレンチの中に存在しないリリースされたビーム構成体を同時的に製造するために使用することも可能である。’２０９特許のリリースされたビーム装置の構造に類似した装置を図１０に示してある。トレンチ内にあり且つ平坦な表面の上方にあるリリースされたビーム構成体を同時的に製造するための能力は、３つの直交する方向にある検知用装置を具備するリリースされたビームセンサーを製造することを可能とする。このようなセンサーは任意の方向における加速度をモニタするために使用することが可能である。
【００２９】
図１０から理解されるように、リリースされたビーム組立体２０は基板２３とビーム２６とを包含している。ペデスタル２５が構成体２９を支持しており、構成体２９からビーム２６が延在している。ビーム２６の下側及び基板２３の上側表面上の導電層が、ビーム２８が加速の下で偏向する場合に互いに接触し、従って電気的信号を供給し、それはその他の回路により検知される。
【００３０】
以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに種々の変形が可能であることは勿論である。又、上に引用した米国特許等の文献は、その引用した文献の記載内容全体を本明細書に取込むものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に基づくビーム構成体の１実施例であって、そのビーム構成体がカンチレバービームである場合の１実施例を示した斜視図。
【図２Ａ】図１に示したビーム構成体の実施例の平面図。
【図２Ｂ】図２Ａに示した２Ｂ−２Ｂの線に沿ってとったビーム構成体の断面図。
【図２Ｃ】図２Ａに示した２Ｃ−２Ｃの線に沿ってとったビーム構成体の断面図。
【図２Ｄ】図２Ａに示した２Ｄ−２Ｄの線に沿ってとったビーム構成体の断面図。
【図３Ａ】半導体基板内に形成した初期的トレンチの概略断面図。
【図３Ｂ】初期的トレンチ上に位置決めした第一導電層及び犠牲層の概略断面図。
【図３Ｃ】犠牲層の上に位置させたビーム及びビームの上に位置させた第二誘電体層を示した概略断面図。
【図３Ｄ】第二誘電体層の上に位置させたマスク層を示した概略断面図。
【図３Ｅ】図２Ｃと同一の位置において犠牲層の一部をエッチングした後の本発明に基づくビーム構成体を示した概略断面図。
【図４】トレンチの底部壁と電気的に接触すべくビームを偏向即ち撓ませることが可能な本発明の別の実施例を示した概略断面図。
【図５Ａ】ビームの両端が基板へ接続されており且つビームの中央部分が移動可能である本発明の別の実施例を示した平面図。
【図５Ｂ】ビームの中央部分が基板へ接続されており且つビームの両端が移動可能である本発明の別の実施例を示した概略図。
【図５Ｃ】ビームの幅が長さに沿って次第に減少している本発明の別の実施例を示した概略図。
【図６】２個のビーム構成体を有する本発明の別の実施例であって、第一ビームを具備する第一トレンチが第一方向に延在しており且つ第二ビームを具備する第二トレンチが第二方向に延在しており、第一ビームの寸法が第二ビームの寸法と異なるものである実施例を示した概略図。
【図７】２個のビーム構成体を有する本発明の別の実施例であって、第一トレンチが第一方向に延在しており且つ第二トレンチが第二方向へ延在しており、且つ第一方向が第二方向に対して垂直である場合の実施例を示した概略図。
【図８Ａ】共通点から共通の半径を有する半径方向に位置決めされた複数個のビームが設けられている本発明の別の実施例を示した概略図。
【図８Ｂ】共通点から共通の半径を有する円形配置に位置決めされた複数個のビームが設けられている本発明の別の実施例を示した概略図。
【図９Ａ】本発明の１実施例に基づく集積回路を示した概略図。
【図９Ｂ】図９Ａにおける９Ｂ−９Ｂの線に沿ってとった集積回路の概略断面図。
【図１０】米国特許第６，２１８，２０９号に基づくリリースされたビーム構成体を示した斜視図。
【符号の説明】
【００３２】
１８  トレンチ
２０  半導体基板
２２  第一誘電体層
２４  第一導電層
２６  犠牲層
２８  ビーム
３２  第二誘電体層
３６  第一窓
３８  第二窓
２８１  第二導電層
２８２  ビーム物質層
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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