(57)【要約】【課題】  レーザアシストエッチング処理を行うことなく、製造工程で形成される犠牲梁等の架橋部分を容易に除去することができる物理量検出器の製造方法を提供することである。【解決手段】  静電容量に基づいて加速度等の物理量を検出する物理量検出器の製造方法であって、シリコン基盤（３）上に、島部（３５）を本体部（３１）から分離するための溝部（３８）を形成する第一の工程と、シリコン基盤上に、不純物の拡散層（３０２）を形成するとともに、溝部に不純物が拡散されない非拡散層（３０３）を形成する第二の工程と、溝部をドライエッチング処理し、島部と、島部を本体部に架橋する犠牲梁（３９）とを形成する第三の工程と、シリコン基盤に第一の硝子基盤（４）を陽極接合する第四の工程と、犠牲梁をウエットエッチング処理により選択的に除去する第五の工程と、を含めた。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基盤に形成され、弾性部によって変位自在に支持される可動極板と、
前記シリコン基盤を上下両側から挟む第一の硝子基盤及び第二の硝子基盤に形成され、前記可動極板と対面する位置に固定される第一の固定極板及び第二の固定極板と、
前記シリコン基盤の本体部から電気的に分離して設けられる島部と、
を備え、
前記可動極板と前記第一の固定極板及び前記第二の固定極板とで形成されたキャパシタの静電容量に基づいて被測定体の変位、速度、加速度の何れかの物理量を検出する物理量検出器の製造方法であって、
前記シリコン基盤上に、前記島部を前記本体部から分離するための溝部を形成する第一の工程と、
前記シリコン基盤上に、不純物の拡散層を形成するとともに、前記溝部に不純物が拡散されない非拡散層を形成する第二の工程と、
前記溝部をドライエッチング処理し、前記島部と、前記島部を前記本体部に架橋する犠牲梁とを形成する第三の工程と、
前記シリコン基盤に前記第一の硝子基盤を陽極接合する第四の工程と、
前記犠牲梁をウエットエッチング処理により選択的に除去する第五の工程と、
を含むことを特徴とする物理量検出器の製造方法。
【請求項２】
前記第一の工程により、前記シリコン基盤上に前記溝部を形成した後、前記シリコン基盤上に酸化膜を形成する工程を含み、
前記第二の工程は、
前記酸化膜を、前記溝部に選択的に残存させて除去し、次いで、前記シリコン基盤上に不純物を添加した後、前記溝部に残存している酸化膜を除去する工程により前記非拡散層を形成することを特徴とする請求項１記載の物理量検出器の製造方法。
【請求項３】
前記第四の工程より前に、前記可動極板に、厚さ方向に貫通する第一貫通穴を形成するとともに、前記可動極板の周囲の前記シリコン基盤に、厚さ方向に貫通する第二貫通穴を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の物理量検出器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定体の変位、速度、加速度、その他の物理量を検出する物理量検出器に関し、特に、静電容量差に基づいて物理量を検出する静電容量型の物理量検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物理量検出器には様々なものが提供されており、例えば、静電容量型の加速度センサが知られている（例えば、特許文献１）。
かかる静電容量型加速度センサは、例えば、シリコン基板の下面に下部ガラスが接合され、シリコン基板の上面に上部ガラスが接合されている。
【０００３】
このシリコン基板には、錘と、この錘を支える片持梁等が形成されている。また、錘の上下両面と、対向する両ガラスの対向面との間には、所定の隙間が形成されている。これにより、加速度を受けると片持梁が撓み、錘が変位し、錘の上下両面と対向する両ガラスとの間の所定の隙間の距離が変化するようになっている。従って、錘が変位して隙間の距離が変位すると、この変位に伴って静電容量が変化するので、この静電容量の変化を検出することにより、錘の変位に基づく加速度を検出できるようになっている。
ここで、特許文献１記載の静電容量型加速度センサにおいては、電極の配線を行うために、シリコン基板内には浮島が電気的に分離して設けられている。
【０００４】
ところで、上記静電容量型加速度センサの製造工程においては、シリコン基板内の浮島をシリコン基板内のフレームに繋げる犠牲梁を形成して、シリコン基板とガラスとを陽極接合した後に、犠牲梁を除去している。より具体的には、この犠牲梁に例えばＮＦ3ガス中でＹＡＧレーザを照射し局所的に加熱して、エッチングガスと反応させシリコンをドライエッチングする。このエッチング手法は、一般にレーザアシストエッチングと呼ばれている。このエッチング処理により犠牲梁を切断して、浮島をフレームから電気的に分離させる。
【特許文献１】特開平０９−１９６６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、犠牲梁をレーザアシストエッチング処理により各々除去しなければならないため、この犠牲梁を除去する工程に多大の時間を要するという問題点があった。
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、レーザアシストエッチング処理を行うことなく、製造工程で形成される犠牲梁等の一時的な架橋部分を容易に除去することができる物理量検出器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】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、例えば、図３に示すように、
シリコン基盤（３）に形成され、弾性部（３２）によって変位自在に支持される可動極板（３３）と、
前記シリコン基盤を上下両側から挟む第一の硝子基盤（４）及び第二の硝子基盤（５）に形成され、前記可動極板と対面する位置に固定される第一の固定極板（４１）及び第二の固定極板（５１）と、
前記シリコン基盤の本体部（３１）から電気的に分離して設けられる島部（３５）と、
を備え、
前記可動極板と前記第一の固定極板及び前記第二の固定極板とで形成されたキャパシタの静電容量に基づいて被測定体の変位、速度、加速度の何れかの物理量を検出する物理量検出器の製造方法であって、
前記シリコン基盤上に、前記島部を前記本体部から分離するための溝部（３８）を形成する第一の工程と、
前記シリコン基盤上に、不純物の拡散層（３０２）を形成するとともに、前記溝部に不純物が拡散されない非拡散層（３０３）を形成する第二の工程と、
前記溝部をドライエッチング処理し、前記島部と、前記島部を前記本体部に架橋する犠牲梁（３９）とを形成する第三の工程と、
前記シリコン基盤に前記第一の硝子基盤を陽極接合する第四の工程と、
前記犠牲梁をウエットエッチング処理により選択的に除去する第五の工程と、
を含むことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の物理量検出器の製造方法であって、
前記第一の工程により、前記シリコン基盤上に前記溝部を形成した後、前記シリコン基盤上に酸化膜（３０１）を形成する工程を含み、
前記第二の工程は、
前記酸化膜を、前記溝部に選択的に残存させて除去し、次いで、前記シリコン基盤上に不純物を添加した後、前記溝部に残存している酸化膜を除去する工程により前記非拡散層を形成することを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の物理量検出器の製造方法であって、
前記第四の工程より前に、前記可動極板に、厚さ方向に貫通する第一貫通穴（例えば、貫通穴３６）を形成するとともに、前記可動極板の周囲の前記シリコン基盤に、厚さ方向に貫通する第二貫通穴（例えば、角穴３７）を形成する工程を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の発明によれば、シリコン基盤上に、島部を本体部から分離するための溝部を形成する第一の工程と、シリコン基盤上に不純物の拡散層を形成するとともに、溝部に不純物が拡散されない非拡散層を形成する第二の工程と、溝部をドライエッチング処理し、島部と、島部を本体部に架橋する犠牲梁とを形成する第三の工程と、シリコン基盤に第一の硝子基盤を陽極接合する第四の工程と、犠牲梁をウエットエッチング処理により選択的に除去する第五の工程と、を含むので、犠牲梁は非拡散層により形成されることとなり、この犠牲梁をウエットエッチング処理により除去することができる。従って、シリコン基盤内の島部を本体部から速やかに分離でき、静電容量型加速度センサ等の物理量検出器の製造工程に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００１１】
また、犠牲梁は溝部に形成されているので、シリコン基盤の厚さより薄く形成されることとなって、シリコン基盤と第一の硝子基盤との陽極接合後、第一の硝子基盤と犠牲梁との間に空隙領域が生じる。従って、第五の工程において、この空隙領域にエッチング液が浸透することにより、犠牲梁がより速やかに除去される。
【００１２】
また、シリコン基盤の両面に第一の硝子基盤及び第二の硝子基盤がそれぞれ接合された後、島部及び本体部と第一の硝子基盤及び第二の硝子基盤との間に拡散層が挟まる状態となる。従って、例えば一つのシリコンウエハから複数の静電容量型加速度センサを製造する場合、個々の静電容量型加速度センサに切断して切り出す際の洗浄時に、拡散層が欠落することがない。即ち、拡散層の欠落に起因するショート等を防止することができる。
【００１３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、シリコン基盤上に不純物を添加した後に、溝部に残存している酸化膜を除去することにより非拡散層を形成するので、シリコン基盤上に拡散層と非拡散層とをより的確に形成することができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載の発明と同様の効果が得られるのは無論のこと、特に、シリコン基盤に第一貫通穴及び第二貫通穴を形成するので、島部を本体部から分離させる第五の工程において、シリコン基盤をエッチング液から取り出すときに、極板間に流入したエッチング液が第一貫通穴及び第二貫通穴を通って直ちに外部に排出されるので、弾性部の変形を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態において、物理量検出器として静電容量型加速度センサ１を例に、図１を参照しながら説明する。
この静電容量型加速度センサ１は、検出部２と、制御部（図示省略）と、これらを接続するリード線（図示省略）等を備えている。これらのうち、検出部２は、図１に示すように、厚さ方向の中央に配置されたシリコン基盤３と、このシリコン基盤３を上下両側から挟む２つの透光材としての第一の硝子基盤４及び第二の硝子基盤５と、を陽極接合することにより構成されている。
【００１６】
シリコン基盤３の大部分は、シリコン製の本体部３１によって構成されており、本体部３１には、弾性部３２とこの弾性部３２によって厚さ方向に変位自在に支持された平面視円形の可動極板３３とがエッチング処理によって一体的に設けられている。
【００１７】
第一の硝子基盤４において、可動極板３３と対面する位置には、これと数ミクロンのギャップ（隙間）を確保して、第一の固定極板４１が蒸着やスパッタリング等の方法によって成膜されている。
第一の固定極板４１が占める領域は、投影視において可動極板３３及び弾性部３２が占める領域と一致している。この第一の固定極板４１と可動極板３３とにより、第一のキャパシタが形成される。
第一の固定極板４１からは、検出用電極（図示省略）が、後述する島部３５に向かって延設されている。
【００１８】
一方、第二の硝子基盤５において、可動極板３３と対面する位置には、これと数ミクロンのギャップを確保して、第二の固定極板５１が蒸着やスパッタリング等の方法によって形成されている。
第二の固定極板５１が占める領域は、投影視において可動極板３３及び弾性部３２が占める領域と一致している。この第二の固定極板５１と可動極板３３とにより、第二のキャパシタが形成される。また、第二の固定極板５１の配置は、投影視において第一の固定極板４１の配置と略一致している。
第二の固定極板５１からも、検出用電極（図示省略）が後述する島部３５に向かって延設されている。
【００１９】
以上の如く構成されて成る第一の硝子基盤４及び第二の硝子基盤５によって挟まれるシリコン基盤３の本体部３１において、可動極板３３の周縁部には、その接線方向に弾性部３２が形成されている。弾性部３２は、可動極板３３の周縁部における上側の表面と下側の表面とに上下２段に配設された梁から成っている。また、弾性部３２は可動極板３３の各表面よりも内側に窪んだ位置に配設されている。
【００２０】
このように、シリコン基盤３内の本体部３１、弾性部３２及び可動極板３３は一体的に構成されるものであるから、本体部３１と可動極板３３とは弾性部３２を介して電気的に接続される。
また、可動極板３３における第一の固定極板４１及び第二の固定極板５１と対面する上下両側の表面には、防着材としてのストッパ３４が設けられている。このストッパ３４は、可動極板３３が所定の振幅以上に亙って変位することを阻止する機能を果たす。
【００２１】
可動極板３３の略中央部には、第一貫通穴としての貫通穴３６が設けられている。
また、シリコン基盤３において可動極板３３に隣接する所定位置に、電極取出用の島部３５が設けられている。そして、島部３５の周囲には空洞部が設けられており、各島部３５は本体部３１及び他の島部３５と電気的に絶縁されて配置されている。
また、本体部３１には、可動極板３３を矩形に囲むようにして形成された囲み部３３１が設けられ、囲み部３３１の四隅の角には、第二貫通穴としての角穴３７が形成されている。この角穴３７は、三角形状をなしている。
【００２２】
次に、上記構成の静電容量型加速度センサ１の製造方法について、図１〜５を用いて説明する。
この静電容量型加速度センサ１を製造する過程においては、先ず、第一の硝子基盤４に第一の固定極板４１を、第二の硝子基盤５に第二の固定極板５１を蒸着或いはスパッタリング等の方法を用いて形成しておく。
【００２３】
（第一の工程）
先ず、シリコン基盤３を、図２（ａ）に示す形態とする。具体的には、シリコン基盤３上に、島部３５をシリコン基盤３の本体部３１から分離するための溝部３８を形成する。溝部３８には、後の第三の工程において、ドライエッチング処理が施され、島部３５を本体部３１及び他の島部３５と架橋する犠牲梁３９が形成される。また、この溝部３８を形成しておくことにより、犠牲梁３９をシリコン基盤３の厚みより薄く形成することができる。
【００２４】
次いで、シリコン基盤３上に熱酸化処理を施して、酸化膜３０１を形成する。この酸化膜３０１の形成は熱酸化処理によるものに限定されるものではなく、例えば、物理的気相成長法（ＰＶＤ）或いは化学的気相成長法（ＣＶＤ）によっても酸化膜３０１を形成することができる。
【００２５】
（第二の工程）
次いで、シリコン基盤３を、図２（ｂ）に示す形態とする。具体的には、例えば、酸化膜３０１上にフォトレジスト（図示省略）を塗布した後、フォトリソグラフィによってパターニングを行う。このパターニングは、シリコン基盤３上に形成されている溝部３８に酸化膜３０１が残存するように行うとともに、可動極板３３上にストッパ３４が形成されるように行う。即ち、パターニングされたフォトレジストをマスクとして酸化膜３０１を選択的に残存させて、溝部３８の酸化膜３０１及び可動極板３３上のストッパ３４を形成し、その後、残留しているフォトレジストを洗浄除去する。
【００２６】
ストッパ３４は、例えば、図１及び図４に示すように、点状に形成するとともに、可動極板３３の両面部に均一に配置されるように形成する。ストッパ３４の形状は特に限定されるものではないが、点状のように第一の固定極板４１及び第二の固定極板５１との接触面積ができるだけ小さくなるような形状が好ましい。なお、ストッパ３４の素材は、可動極板３３と第一の固定極板４１及び第二の固定極板５１との間で非接着性を発揮するものであればその如何を問わない。
【００２７】
次いで、シリコン基盤３を、図２（ｃ）に示す形態とする。具体的には、例えば、シリコン基盤３上にボロン等の不純物を熱拡散により添加する。ここで、ストッパ３４及び溝部３８に残存している酸化膜３０１には不純物は拡散されない。
この工程では、図２（ｃ）に示すように、不純物が添加された部分が侵食され、シリコン基盤３のシリコンと不純物とが混合した拡散層３０２が形成される。なお、不純物をイオン注入法によってシリコン基盤３上に添加してもよい。
【００２８】
次いで、シリコン基盤３を、図２（ｄ）に示す形態とする。具体的には、シリコン基盤３上の溝部３８に残存している酸化膜３０１を除去する。例えば、シリコン基盤３上にフォトレジスト（図示省略）を塗布して、残存している酸化膜３０１のみが露出するようにパターニングする。次いで、例えば、バッファードフッ酸によるウエットエッチング処理を施し、溝部３８に残存している酸化膜３０１を除去する。このように酸化膜３０１が除去されると、溝部３８には不純物が拡散されない非拡散層３０３が形成されることとなる。その後、残留しているフォトレジストを洗浄除去する。
【００２９】
（第三の工程）
次いで、シリコン基盤３を、図３（ｅ）に示す形態とする。具体的には、例えば、リアクティブイオンエッチング（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ；ＲＩＥ）処理を溝部３８に施し、シリコン基盤３内に配される２つの島部３５と、２つの島部３５を本体部３１及び他の島部３５に架橋する犠牲梁３９とが形成された図３（ｅ）及び図４に示す形態とする。ここで、溝部３８には非拡散層３０３が形成されているため、溝部３８に形成される犠牲梁３９は、非拡散層３０３により形成されることとなる。なお、島部３５は２つに限定されるものではなく、島部３５同士は架橋させなくてもよい。
また、可動極板３３の略中央部を加工して厚さ方向に貫通する貫通穴３６を形成するとともに、可動極板３３の周囲を加工して厚さ方向に貫通する角穴３７を形成する。
ここで、貫通穴３６及び角穴３７の大きさ、位置、個数は特に限定するものではなく任意であり、自由に設定してよい。
【００３０】
（第四の工程）
次いで、シリコン基盤３を、図３（ｆ）に示す形態とする。具体的には、シリコン基盤３の上層と、第一の固定極板４１が形成されている第一の硝子基盤４とを陽極接合する。ここで、犠牲梁３９は、シリコン基盤３の厚みよりも薄く形成されているので、第一の硝子基盤４を接合した後に、犠牲梁３９と第一の硝子基盤４との間に空隙領域ａが生じることとなる。
【００３１】
（第五の工程）
次いで、シリコン基盤３を、図３（ｇ）に示す形態とする。具体的には、シリコン基盤３を、例えば、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロオキシド）、ＥＤＰ（エチレンジアミンピテカテコールウォータ）、ＫＯＨ（水酸化カリウム）、ヒドラジン等のアルカリエッチャントに浸漬して、シリコン基盤３内の犠牲梁３９をウエットエッチング処理して選択的に除去することにより、島部３５を本体部３１及び他の島部３５から分離させる。
即ち、シリコン基盤３の犠牲梁３９は非拡散層３０３により形成されているため、エッチング液が空隙領域ａから浸透することにより、犠牲梁３９が選択的に除去され、島部３５を本体部３１及び他の島部３５から速やかに分離させることができるようになっている。
【００３２】
また、このウエットエッチング処理により、弾性部３２が形成される。この弾性部３２によって、可動極板３３が変位自在にシリコン基盤３の本体部３１に支持されることとなる。弾性部３２は、可動極板３３の表面よりも低く窪んだ位置に配置される。これは、可動極板３３が変位することに伴って弾性部３２が撓んだ場合においても、弾性部３２が各固定極板に接触し或いは張り付いてしまうことを回避するためである。
なお、エッチング液は上述のものに限定されるものではなく、犠牲梁３９を除去できるエッチング液を選択すればよい。
【００３３】
次いで、シリコン基盤３を、図３（ｈ）に示す形態とする。具体的には、シリコン基盤３の下層と、第二の固定極板５１が形成されている第二の硝子基盤５とを陽極接合する。
【００３４】
以上説明した静電容量型加速度センサ１の製造方法によれば、シリコン基盤３と第一の硝子基盤４とを陽極接合した後、シリコン基盤３をエッチング液に浸漬することにより、非拡散層３０３により形成されている犠牲梁３９を選択的に除去することができ、シリコン基盤３内の島部３５を本体部３１及び他の島部３５から速やかに分離できる。従って、犠牲梁３９の除去に要する時間を大幅に短縮することができる。
【００３５】
また、非拡散層３０３は、シリコン基盤３上に不純物が添加された後、溝部３８に残存している酸化膜３０１を除去することにより形成されるので、シリコン基盤３上に拡散層３０２と非拡散層３０３とをより的確に形成させることができる。
【００３６】
また、犠牲梁３９は溝部３８に形成されているので、シリコン基盤３の厚さより薄く形成されることとなって、シリコン基盤３と第一の硝子基盤４との陽極接合後、第一の硝子基盤４と犠牲梁３９との間に空隙領域ａが生じる。そして、第五の工程において、この空隙領域ａにエッチング液が浸透することにより、犠牲梁３９がより速やかに除去される。
【００３７】
また、シリコン基盤３に貫通穴３６及び角穴３７が形成されるので、第五の工程において、島部３５を本体部３１及び他の島部３５から分離させるウエットエッチング処理時に、シリコン基盤３をエッチング液から取り出すときに、極板間に流入したエッチング液が貫通穴３６及び角穴３７を通って直ちに外部に排出されるので、弾性部３２の変形を防止することができる。
【００３８】
また、図２（ｈ）に示すように、シリコン基盤３の両面に第一の硝子基盤４及び第二の硝子基盤５がそれぞれ接合された後、図５に示すように島部３５及び本体部３１と第一の硝子基盤４及び第二の硝子基盤５との間に拡散層３０２が挟まる状態となる。従って、例えば一つのシリコンウエハから複数の静電容量型加速度センサ１を製造する場合、個々の静電容量型加速度センサ１に切断して切り出す際の洗浄時に、拡散層３０２が欠落することがない。即ち、拡散層３０２の欠落に起因するショート等を防止することができる。
【００３９】
なお、上述の実施形態においては、検出電極取出用の島部３５を形成するための犠牲梁３９の除去について説明したが、これに限定されるものではない。シリコン基盤３内に本体部３１或いは他の島部３５から分離して設けられる島部３５を形成するための犠牲梁３９であれば、その如何を問わない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明にかかる物理量検出器の検出部を示す断面概略図である。
【図２】本発明にかかる物理量検出器の製造工程を示す断面概略図である。
【図３】本発明にかかる物理量検出器の製造工程を示す断面概略図である。
【図４】図３の物理量検出器の製造工程（ｅ）におけるシリコン基盤の平面図である。
【図５】図１の物理量検出器の検出部の島部近傍の断面拡大図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  静電容量型加速度センサ（物理量検出器）
３  シリコン基盤
４  第一の硝子基盤
５  第二の硝子基盤
３１  本体部
３２  弾性部
３３  可動極板
３５  島部
３６  貫通穴（第一貫通穴）
３７  角穴（第二貫通穴）
３８  溝部
３９  犠牲梁
４１  第一の固定極板
５１  第二の固定極板
３０１  酸化膜
３０２  拡散層
３０３  非拡散層
【図１】
2005167076.tif 000003
【図２】
2005167076.tif 000004
【図３】
2005167076.tif 000005
【図４】
2005167076.tif 000006
【図５】
2005167076.tif 000007