加速度センサの製造方法、１軸加速度センサ
【課題】ピエゾ抵抗素子の形成位置の精度を高め、加速度センサの歩留まりを向上させる。
【解決手段】単結晶シリコンからなる基板の表層に不純物を導入することによってピエゾ抵抗部を形成し、非原型領域のうち、可撓部Ｆの原型領域の第三端および第四端に隣接し前記第三端と第四端とからそれぞれ一定距離の幅を有する側壁形成領域において、前記基板の表面に、前記基板に対するエッチング選択性を有する側壁１４ａを形成し、可撓部Ｆの原型領域および錘部Ｍの原型領域および枠部Ｓの原型領域を保護する保護部と、側壁１４ａとをマスクに用いて前記基板を異方性エッチングすることにより、枠部Ｓと錘部Ｍと可撓部Ｆとを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部からピエゾ抵抗素子Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を形成する。
【解決手段】単結晶シリコンからなる基板の表層に不純物を導入することによってピエゾ抵抗部を形成し、非原型領域のうち、可撓部Ｆの原型領域の第三端および第四端に隣接し前記第三端と第四端とからそれぞれ一定距離の幅を有する側壁形成領域において、前記基板の表面に、前記基板に対するエッチング選択性を有する側壁１４ａを形成し、可撓部Ｆの原型領域および錘部Ｍの原型領域および枠部Ｓの原型領域を保護する保護部と、側壁１４ａとをマスクに用いて前記基板を異方性エッチングすることにより、枠部Ｓと錘部Ｍと可撓部Ｆとを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部からピエゾ抵抗素子Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）に関し、特に、加速度センサの製造方法およびその製造方法によって製造された１軸加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、片持ち梁型の加速度センサが知られている（例えば特許文献１〜４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１５００６６号公報
【特許文献２】特開平９−２３７９０１号公報
【特許文献３】特開平９−２３２５９６号公報
【特許文献４】特開平１１−１６０３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の加速度センサでは、梁に対するピエゾ抵抗素子の形成位置のずれによって、加速度センサとしての感度にばらつきが生じやすく、歩留まりが低い。特許文献２，特許文献３においても、梁や錘、枠部の取り付け精度を高めることが困難であり、また、梁に対するピエゾ抵抗素子の配置精度を高めることも困難であるため、加速度センサとしての特性がばらつく。また、特許文献２，３の製造方法では加速度センサ自体を小型化することも困難である。特許文献４では、梁の表面と裏面の両方にピエゾ抵抗素子を形成するため、製造工程が増える。
本発明は、ピエゾ抵抗素子の形成位置の精度を高め、加速度センサの歩留まりを向上させることを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）上記目的を達成するための加速度センサの製造方法は、矩形形態を有する可撓部の原型領域であって、第一端が枠部の原型領域の内側と結合し、前記第一端と対向する第二端が前記枠部の内側にある錘部の原型領域と結合している前記可撓部の原型領域の外側、かつ、前記枠部の原型領域の内側、かつ、前記錘部の原型領域の外側にある非原型領域内の、少なくとも前記可撓部の原型領域の残りの第三端および第四端に隣接し前記第三端と前記第四端とからそれぞれ一定距離以上の幅を有する領域において、単結晶シリコンからなる基板の表層に不純物を導入することによってピエゾ抵抗部を形成し、前記非原型領域のうち、少なくとも前記可撓部の原型領域の前記第三端および前記第四端に隣接し前記第三端と第四端とからそれぞれ前記一定距離の幅を有する側壁形成領域において、前記基板の表面に、前記基板に対するエッチング選択性を有する側壁を形成し、前記可撓部の原型領域および前記錘部の原型領域および前記枠部の原型領域を保護する保護部と、前記側壁と、をマスクに用いて前記基板を異方性エッチングすることにより、枠部と錘部と可撓部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部からピエゾ抵抗素子を形成する、ことを含む。
【０００６】
本発明の製造方法によると、第三端と第四端とをつなぐ方向に最も外側の可撓部の部分に、可撓部の歪みを検出するためのピエゾ抵抗素子を配置することができる。第三端と第四端とをつなぐ方向に加速度が働くとき、応力が最大となるのは、前述の最も外側の部分であるため、本製造方法によると感度の高い加速度センサを製造することができる。同様にこの製造方法によると、フォトリソグラフィによるフォトレジストのアラインメントずれ等によって、可撓部の第三端と第四端とをつなぐ方向の中点を通り当該方向に垂直な可撓部の中心線を基準に可撓部内における対称の位置にピエゾ抵抗素子を配置できない等ということが発生しないため、歩留まりを向上させることができる。
例えば、本発明の製造方法で製造するのが１軸加速度センサであって、可撓部が枠部の開口面に平行な方向に薄く当該方向（可撓分の厚さ方向。基板の厚さ方向とは直交する）に撓む構成である場合、当該方向に加速度が働いたとき、板ばね様に撓む可撓部において最も応力が大きくなるのは、板ばね形の可撓部の厚さ方向の両端面であるため、可撓部の厚さ方向の両端面を含む可撓部の厚さ方向の最も外側の部分に、ピエゾ抵抗素子を配置することができるこの製造方法によると、感度が高い１軸加速度センサを製造することができる。また、可撓部の厚さ方向に可撓分を薄くしたい場合（板ばねの厚さが薄いほど加速度検出の感度は高くなる）も、この製造工程によると上述のように可撓部の厚さ方向の最も外側の部分にピエゾ抵抗素子を配置することができるため、製造工程における歩留まりを低下させることなく、感度がより高い１軸加速度センサを製造することができる。
なお、可撓部の原型領域は、完成状態の可撓部より側壁形成領域の幅（＝一定距離）分内側にある。すなわち、ピエゾ抵抗部は非原型領域に形成されるが、最後の異方性エッチングにより、側壁形成領域におけるピエゾ抵抗部が残存するため、可撓部の一部となる。なお、側壁が形成されるのは、少なくとも可撓部の第三端と第四端とそれぞれ隣接し一定距離の幅を有する領域であればよいが、枠部原型領域の内側に隣接し枠部の原型領域の内周（可撓部の原型領域との結合箇所を除く）から一定距離の幅を有する領域に側壁が形成されてもよいし、また、錘部の原型領域の外側に隣接し錘部の原型領域の外周（可撓部の原型領域との結合箇所を除く）から一定距離の幅を有する領域に側壁が形成されてもよい。その場合、完成状態の錘部は、錘部の原型領域と当該原型領域の外側の側壁形成領域とでなす領域に形成されたものを指し、完成状態の枠部は、枠部の原型領域と当該原型領域の内側の側壁形成領域とでなす領域に形成されたものを指す。錘部の原型領域の外側に側壁が形成されない場合、完成状態の錘部が占める領域と錘部の原型領域とは同一である。また、枠部の原型領域の内側に側壁が形成されない場合、完成状態の枠部が占める領域と枠部の原型領域とは同一である。
【０００７】
（２）上記目的を達成するための加速度センサの製造方法において、前記ピエゾ抵抗部を形成する前に、前記基板の一方の主面に絶縁層を形成し、前記非原型領域において、前記絶縁層を除去して前記基板を露出させることにより、前記基板を底面とし前記絶縁層を内壁とする凹部を形成し、前記凹部を形成した後、残存している前記絶縁層をマスクに用いて、前記凹部の底面に露出している前記基板の表層に不純物を導入することにより、前記凹部の底面に露出している前記基板の表層に前記ピエゾ抵抗部を形成し、前記絶縁層の表面および前記凹部の内部に犠牲層を形成し、前記犠牲層をエッチバックして、前記絶縁層の表面および前記凹部の底面を露出させ、前記犠牲層のエッチバックに伴って前記凹部の内壁と底面とがなす隅部としての前記側壁形成領域に残存した前記犠牲層を示す前記側壁と、前記保護部として機能する前記絶縁層と、をマスクに用いて前記基板を異方性エッチングすることにより、前記可撓部と前記枠部と前記錘部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部からピエゾ抵抗素子を形成してもよい。
【０００８】
この製造方法によると、上記（１）で説明した効果に加え、次のような効果を奏する。この製造方法では、それぞれのピエゾ抵抗素子は、可撓部の厚さ方向において膜厚精度程度に高精度に同じ幅で形成することができる。そのため、加速度センサの歩留まりを向上させることができるとともに、それらのピエゾ抵抗素子で構成するブリッジ回路のオフセット調整の必要性を低減することができる。その理由は次の通りである。
【０００９】
エッチバックによって隅部に犠牲層を残存させる（２）の製造方法では、可撓部の厚さ方向の両端に、膜厚精度程度に一定幅で犠牲層を残存させることができる（ピエゾ抵抗部は、可撓部の原型領域の第三端および第四端の外側に隣接する領域に露出している基板の表層に形成されている）。そのため、残存した一定幅の犠牲層（側壁）と可撓部の原型領域の絶縁層とをマスクにして、基板をエッチングすると、側壁および絶縁層と重なっていない領域の基板が除去される。すなわちこのとき、側壁と重なっていない領域のピエゾ抵抗部は除去され、側壁と重なっている領域のピエゾ抵抗部が側壁の下に残り、ピエゾ抵抗素子となる。そのためこのようにして形成されたピエゾ抵抗素子は、可撓部の厚さ方向の両端面を含む可撓部の最も外側の部分に、膜厚精度程度に一定幅で残存している犠牲層（側壁）と同じ幅となる。
【００１０】
（３）上記目的を達成するための加速度センサの製造方法において、前記ピエゾ抵抗部を形成する前に、前記基板の一方の主面に絶縁層を形成し、前記非原型領域から、前記枠部の原型領域および前記錘部の原型領域および前記可撓部の原型領域のいずれからも一定距離を保って離間する領域を除いた前記側壁形成領域において、前記絶縁層を除去して前記基板を露出させることにより、前記基板を底面とし前記絶縁層を内壁とする凹部を形成し、前記凹部を形成した後、残存している前記絶縁層をマスクに用いて、前記凹部において露出している前記基板の表層に不純物を導入することにより、前記凹部において露出している前記基板の表層にピエゾ抵抗部を形成し、前記絶縁層の表面に前記犠牲層を形成するとともに、前記凹部を前記犠牲層で充填し、前記絶縁層が露出するまで前記犠牲層を平坦化することによって、前記側壁を形成し、前記保護部と前記側壁とをマスクに用いて、前記絶縁層と前記基板を異方性エッチングすることによって、枠部と可撓部と錘部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部からピエゾ抵抗素子を形成してもよい。
【００１１】
この製造方法によると、ピエゾ抵抗素子と、可撓部をエッチングにより形成する際のマスク（可撓部の輪郭を決定する）として利用する側壁とを、側壁形成領域に形成された凹部を共用して形成する。そのため、上記（１）で示した効果と同様の効果を奏する。
【００１２】
また、この製造方法では、凹部形成の際、平坦な絶縁層上にフォトレジストを塗布しフォトリソグラフィを行い、高精度に凹部パターンが形成された保護層を用いて凹部を形成することができる。すなわち凹部の幅は高精度に「一定距離」で形成することができる。そのため、凹部の底面の表層に形成されるピエゾ抵抗部（最終的には各ピエゾ抵抗素子）の幅を高精度に一定にすることができる。そのため、加速度センサの歩留まりを向上させることができるとともに、それらのピエゾ抵抗素子で構成するブリッジ回路のオフセット調整の必要性を低減することができる。また、犠牲層のエッチバック後、凹部に残存する犠牲層（側壁）の表面は、上記（２）の隅部に残存する犠牲層と比較すると平坦である。そのため、最後に絶縁層や基板をエッチングする際に用いる保護部のパターンをフォトリソグラフィにより高精度に形成できる。その結果、可撓部等を形成するためのエッチングを高精度に実施することができる。
【００１３】
（４）上記目的を達成するための加速度センサの製造方法において、前記非原型領域から、前記枠部の原型領域および前記錘部の原型領域および前記可撓部の原型領域のいずれからも一定距離を保って離間する領域を除いた前記側壁形成領域において、前記基板の表層を除去することにより、凹部を形成し、前記凹部の底面の表層に不純物を導入することにより、前記凹部の底面の表層にピエゾ抵抗部を形成し、前記基板の表面を酸化させ、前記凹部を酸化膜で充填することによって、前記凹部に前記側壁を形成し、前記保護部と、前記側壁と、をマスクに用いて、前記基板を異方性エッチングすることによって、前記枠部と前記可撓部と前記錘部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部からピエゾ抵抗素子を形成してもよい。
【００１４】
この製造方法によると、各ピエゾ抵抗素子の形成と、可撓部をエッチングにより形成する際のマスクとして利用する酸化膜（側壁）の形成とを、同じ凹部を共用して行う。そのため、上記（１）で示した効果と同様の効果を奏する。
【００１５】
また、この製造方法では、凹部形成の際、平坦面（基板の表面）上にフォトレジストを塗布してフォトリソグラフィを行うことによって高精度に凹部パターンが転写された保護層を用いてエッチングにより凹部を形成することができる。すなわち凹部の幅は高精度に「一定距離」で形成することができる。そのため、凹部の底面の表層に形成されるピエゾ抵抗部（最終的には各ピエゾ抵抗素子）の幅を高精度に一定にすることができる。その結果、加速度センサの歩留まりを向上させることができるとともに、それらのピエゾ抵抗素子で構成するブリッジ回路のオフセット調整の必要性を低減することができる。
【００１６】
（５）上記目的を達成するための１軸加速度センサは、上記（１）〜（４）のいずれかの製造方法によって製造された１軸加速度センサであって、前記枠部の開口面に平行な方向に撓む板ばね形を有する前記可撓部であって、前記可撓部の原型領域の前記第三端および前記第四端の外側に隣接して前記側壁が形成されている前記可撓部と、前記可撓部の原型領域の前記第一端と内側において結合する前記枠部と、前記可撓部の原型領域の前記第二端と結合する前記錘部と、前記側壁の下層に、前記第一端または前記第二端と平行な方向において前記側壁の幅と同じ幅で形成されているピエゾ抵抗素子と、を備える。
【００１７】
本発明によると、板ばね形の可撓部の厚さ方向の両端面を含む可撓部の厚さ方向の最も外側の部分（可撓部を構成する絶縁層の両側面に残存している犠牲層の下の部分）にピエゾ抵抗素子を配置されているため、加速度センサの感度が高い。また、この製造方法によって製造された加速度センサにおいては、フォトリソグラフィによるフォトレジストのアラインメントずれ等によって、可撓部の厚さ方向の中点を通り厚さ方向に垂直な方向の中心線からの距離が等しい位置にピエゾ抵抗素子を配置できない等ということが発生しない。また、それぞれのピエゾ抵抗素子は、可撓部の厚さ方向において高精度に同じ幅で形成されているため、それらのピエゾ抵抗素子で構成するブリッジ回路のオフセット調整の必要性を低減することができる。
【００１８】
尚、請求項において「〜上に」というときは、技術的な阻害要因がない限りにおいて「上に中間物を介在させずに」と「〜上に中間物を介在させて」の両方を意味する。「〜下に」というときも同様に、技術的な阻害要因がない限りにおいて「下に中間物を介在させずに」と「〜下に中間物を介在させて」の両方を意味する。また、請求項に記載された動作の順序は、技術的な阻害要因がない限りにおいて記載順に限定されず、同時に実行されても良いし、記載順の逆順に実行されても良いし、連続した順序で実行されなくても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（１Ａ）は第一実施形態にかかる加速度センサの上面図、（１Ｂ）〜（１Ｄ）はその断面図。
【図２】（２Ａ）は第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（２Ｂ）はその断面図。
【図３】第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図４】（４Ａ）は第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（４Ｂ）および（４Ｃ）はその断面図。
【図５】（５Ａ）は第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（５Ｂ）および（５Ｃ）はその断面図。
【図６】第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図７】（７Ａ）は第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（７Ｂ）〜（７Ｄ）はその断面図。
【図８】（８Ａ）は第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（８Ｂ）はその断面図。
【図９】第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１０】（１０Ａ）は第二実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（１０Ｂ）および（１０Ｃ）はその断面図。
【図１１】（１１Ａ）は第二実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（１１Ｂ）はその断面図。
【図１２】第二実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１３】第二実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１４】（１４Ａ）は第二実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（１４Ｂ）および（１４Ｃ）はその断面図。
【図１５】（１５Ａ）は第二実施形態の変形例３にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（１５Ｂ）および（１５Ｃ）はその断面図。
【図１６】（１６Ａ）は第二実施形態の変形例３にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（１６Ｂ）および（１６Ｃ）はその断面図。
【図１７】（１７Ａ）は第二実施形態の変形例３にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（１７Ｂ）および（１７Ｃ）はその断面図。
【図１８】（１８Ａ）は第三実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（１８Ｂ）はその断面図。
【図１９】第三実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図２０】（２０Ａ）は第三実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（２０Ｂ）および（２０Ｃ）はその断面図。
【図２１】（２１Ａ）は第三実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（２１Ｂ）および（２１Ｃ）はその断面図。
【図２２】（２２Ａ）は第三実施形態の変形例１にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（２２Ｂ）および（２２Ｃ）はその断面図。
【図２３】（２３Ａ）〜（２３Ｃ）は他の実施形態にかかる加速度センサを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら以下の順に説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
【００２１】
１．第一実施形態
（構成）
図１は、本発明による１軸加速度センサ（以降、単に加速度センサという）の第一実施形態を示している。図１Ａは加速度センサ１の上面図、図１Ｂは図１ＡのＢＢ線における断面図、図１Ｃは図１ＡのＣＣ線における断面図、図１Ｄは図１ＡのＤＤ線における断面図を示している。説明の便宜のために図１に示すように直交するｘｙｚ軸を定める（静止状態における可撓部Ｆの長手方向をｘ軸とし、静止状態における可撓部Ｆの短手方向（板ばね形の可撓部Ｆの厚さ方向）をｙ軸とし、ｘｙ軸に直交する軸をｚ軸とする）。加速度センサ１はｙ軸方向の加速度を検出するセンサである。加速度センサ１はＭＥＭＳとして構成され、単結晶珪素（Ｓｉ）からなるバルク層１０、二酸化珪素（ＳｉＯ２）等からなる絶縁層１１、アルミニウム（Ａｌ）等からなる配線部１３、ＳｉＯ２あるいはＳｉｘＮｙ等からなる側壁１４ａ（残存する犠牲層）などで構成される積層構造体である。加速度センサ１は、図示しないパッケージに収容され、パッケージ内部に枠部Ｓが固定される。
【００２２】
加速度センサ１は、矩形枠形態を有する枠部Ｓと、枠部Ｓの内側に一端が結合している板ばね形の可撓部Ｆと、可撓部Ｆの他端に結合している錘部Ｍと、可撓部Ｆのｘ軸方向およびｙ軸方向の両端部に設けられたピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を備えている。加速度センサ１は、錘部Ｍに作用する力に応じた可撓部Ｆの変形をピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４によって電気信号に変換することによって加速度を検出することができる。
【００２３】
枠部Ｓは、バルク層１０と絶縁層１１とで主に構成される。枠部Ｓを構成する矩形枠形状の絶縁層１１（枠部の原型領域Ｓ０（図４参照）に形成されている絶縁層１１）の可撓部Ｆとの結合部分を除く内周面には、側壁１４ａが形成されている。枠部Ｓを構成する矩形枠形状の絶縁層１１の内周面は、枠部Ｓの内周面から、側壁１４ａの幅Ｗ３（ｘ軸方向の幅またはｙ軸方向の幅）分、外周側にある。例えば、バルク層１０の厚さ（ｚ軸方向）は６２５μｍ、絶縁層１１の厚さは２μｍ、側壁１４ａの厚さは２μｍである。枠部Ｓのサイズは、ｘ軸方向またはｙ軸方向の全長Ｗ１が８００μｍ、枠幅Ｗ２が１００μｍである。側壁１４ａの幅Ｗ３は１．５μｍである。
【００２４】
錘部Ｍは直方体の形状を有しており、バルク層１０と絶縁層１１とで主に構成される。錘部Ｍを構成する絶縁層１１（錘部の原型領域Ｍ０（図４参照）に形成されている絶縁層１１）の可撓部Ｆとの結合部分を除く外周面には、側壁１４ａが形成されている。錘部Ｍを形成する絶縁層１１の外周面は、錘部Ｍの外周面より、側壁１４ａの幅Ｗ３分、内側にある。
【００２５】
可撓部Ｆは、ｙ軸方向に薄い板ばね形を有している。ｘｙ平面では矩形形態を有している。可撓部の原型領域Ｆ０（図４参照）の第一端ｅ１は枠部の原型領域Ｓ０と結合しており、第一端に対向する可撓部の原型領域の第二端ｅ２は錘部Ｍの原型領域Ｍ０と結合している。矩形形態の可撓部の原型領域Ｆ０の残りの端を、第三端ｅ３、第四端ｅ４と呼ぶ。可撓部Ｆを構成する絶縁層１１（可撓部の原型領域Ｆ０に形成されている絶縁層１１）のｙ軸方向の両側面（第三端ｅ３を含む側面と第四端ｅ４を含む側面）には側壁１４ａが形成されている。可撓部Ｆを構成する絶縁層１１のｙ軸方向の両側面は、可撓部Ｆのｙ軸方向の両側面より、側壁１４ａの幅Ｗ３分、内側にある。可撓部Ｆは、バルク層１０と絶縁層１１とで主に構成される。以上説明したように、可撓部Ｆと枠部Ｓと錘部Ｍは同じ積層構造を有しており、ｚ軸方向の厚さが等しい。
【００２６】
可撓部Ｆのｘ軸方向およびｙ軸方向の両端部のバルク層１０には、前述のピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４が形成されている。ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４は、ｘ軸方向がｙ軸方向よりも長く形成されている。ピエゾ抵抗素子Ｐ１とピエゾ抵抗素子Ｐ２の配列方向、およびピエゾ抵抗素子Ｐ３とピエゾ抵抗素子Ｐ４の配列方向は、ｙ軸方向に平行である。また、ピエゾ抵抗素子Ｐ１とピエゾ抵抗素子Ｐ４の配列方向、およびピエゾ抵抗素子Ｐ２とピエゾ抵抗素子Ｐ３の配列方向は、ｘ軸方向に平行である。
【００２７】
ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４は、可撓部Ｆの歪みを検出するためのブリッジ回路を構成する。ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４が形成されている位置は、可撓部Ｆを形成する絶縁層１１のｙ軸方向の両側面にある側壁１４ａの形成位置と重なる。すなわち、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４のｙ軸方向の幅は、図１Ａおよび図１Ｄに示すように、可撓部Ｆを形成する絶縁層１１の両側面の側壁１４ａのｙ軸方向の幅Ｗ３と等しい。なお、ブリッジ回路におけるリファレンス抵抗とするために、ピエゾ抵抗素子Ｐ３、Ｐ４は枠部Ｓに配置するようにしてもよい。
【００２８】
ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４の長手方向の両端に隣接して低抵抗部６０が形成されている。低抵抗部６０と重なる位置の絶縁層１１には、コンタクトホールＨ１が形成されており、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４は低抵抗部６０を介してコンタクトホールＨ１内の配線部１３に接続する。
【００２９】
（動作）
可撓部Ｆ、錘部Ｍ、枠部Ｓのｚ軸方向の厚さが等しいため、加速度センサ１はｚ軸方向やｘ軸方向に加速しても可撓部Ｆは変形しない。加速度センサ１がｙ軸方向に加速したとき、錘部Ｍは枠部Ｓに対して運動するため、その運動に伴って可撓部Ｆは弓なりの形状に変形する。可撓部Ｆが変形すると、可撓部Ｆに設けられたピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４が変形することによって抵抗値が変化し、ブリッジ回路の出力電圧が変化する。この出力電圧の変化から加速度を導出することができる。本実施形態の加速度センサ１では、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４の可撓部Ｆにおける配置精度が高いため、加速度センサとしての感度が高い。このような加速度センサは次のようにして製造することができる。
【００３０】
（製造方法）
図２〜図９は加速度センサ１の製造方法を説明するための上面図および断面図である。まず、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、バルク層１０としての単結晶シリコン基板の一方の主面上にフォトレジストからなる保護層Ｒ１を形成し、保護層Ｒ１の開口において露出しているバルク層１０の表層に不純物イオンを導入し低抵抗部６０を形成する。例えば、不純物イオンとしてホウ素（Ｂ）イオンを２×１０２０／ｃｍ３の濃度で注入する。保護層Ｒ１を除去した後、アニール処理を行い、注入した不純物イオンを活性化させる。
【００３１】
続いて、図３に示すように、低抵抗部６０が形成されている基板の表面（バルク層１０および低抵抗部６０の表面）に絶縁層１１を形成する。絶縁層１１としては例えば、プラズマ−ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて厚さ２μｍのＳｉＯ２あるいはＳｉｘＮｙを成膜する。ＬＰ（Low Pressure）−ＣＶＤを用いてＳｉＯｘＮｙを成膜してもよい。
【００３２】
絶縁層１１を形成した後、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、フォトレジストからなる保護層Ｒ２を用いて、絶縁層１１をエッチングして凹部３０（バルク層１０を底面とし絶縁層１１を内壁とする凹部）を形成する。凹部３０は、枠部の原型領域Ｓ０の内側でかつ、可撓部の原型領域Ｆ０の外側でかつ、錘部の原型領域の外側にある非原型領域Ａ１（加速度センサ１の完成状態において枠部Ｓと錘部Ｍと可撓部Ｆとの間の空間の領域＋後述する側壁形成領域Ａ３）において、絶縁層１１が除去されバルク層１０が露出した状態であるために出現する凹部である。絶縁層１１のエッチングには、例えばＣＨＦ３を用いた反応性イオンエッチング法を用いる。その後、保護層Ｒ２を除去する。
【００３３】
続いて、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、２つの開口５０，５１が形成された保護層Ｒ３（フォトレジスト）を絶縁層１１やバルク層１０の表面に形成する。保護層Ｒ３に形成された開口５０，５１は、可撓部Ｆの原型領域Ｆ０のｘ軸方向の両端部（第一端およびその近傍と、第二端およびその近傍）と、原型領域Ｆ０の外側において当該両端部と隣接する領域とを露出させている。そして、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、保護層Ｒ３と、開口５０，５１において露出している絶縁層１１とをマスクとして用いて、バルク層１０に不純物イオンを導入し、バルク層１０の表層に４つのピエゾ抵抗部Ｐを形成する。例えば、ホウ素（Ｂ）イオンを２×１０１８／ｃｍ３の濃度で１５０ＫｅＶの加速電圧でイオン注入する。保護層Ｒ３を除去後、アニール処理を行い、注入した不純物イオンを活性化させる。開口５０，５１が形成される領域Ａ２には、可撓部Ｆの原型領域Ｆ０に形成されている絶縁層１１のｘ軸方向の両端部と、当該絶縁層１１のｘ軸方向の両端部をはさんで原型領域Ｆ０のｙ軸方向の両外側に隣接する領域とが含まれている。４つのピエゾ抵抗部Ｐは、開口５０，５１の底面の領域Ａ２から、絶縁層１１が残存している領域および低抵抗部６０が形成されている領域を除いた部分に形成される。
【００３４】
続いて、図６に示すように、バルク層１０および絶縁層１１の表面に犠牲層１４を形成する。例えば、犠牲層１４として、厚さ１．５μｍのＳｉＯ２あるいはＳｉｘＮｙを、プラズマＣＶＤ法を用いて形成する。ＬＰ−ＣＶＤ法を用いてＳｉｘＮｙを形成してもよい。続いて、図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃ，図７Ｄに示すように、犠牲層１４を全面エッチバックし、凹部３０の底面のバルク層１０を露出させる。例えば、ＣＨＦ３をエッチングガスとして用いた反応性イオンエッチング法を用いてＳｉＯ２（あるいはＳｉｘＮｙ）からなる犠牲層１４をエッチングする。このように犠牲層１４をエッチングすると、凹部３０の内壁面と底面とでなす隅部（側壁形成領域に相当）に、図７に示すように犠牲層１４が残存する。当該隅部に残存した犠牲層１４が前述の側壁１４ａに相当する。エッチバックした後に、可撓部Ｆを構成する絶縁層１１のｙ軸方向の両側面に形成される側壁１４ａは、互いにｙ軸方向の幅Ｗ３が膜厚精度で等しい。
【００３５】
続いて、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、絶縁層１１の表面にフォトレジストからなる保護層Ｒ４を形成する。保護層Ｒ４には、低抵抗部６０と重なる位置に５つの開口が形成されている。そしてこの保護層Ｒ４を用いて絶縁層１１をエッチングし５つのコンタクトホールＨ１を絶縁層１１に形成する。例えば、ＣＨＦ３をエッチングガスとして用いた反応性イオンエッチング法にて、ＳｉＯ２からなる絶縁層１１をエッチングする。コンタクトホールＨ１が形成された位置では低抵抗部６０が露出している。
【００３６】
続いて、コンタクトホールＨ１内部や、バルク層１０、絶縁層１１、側壁１４ａの表面に配線層を形成し、図９に示すようにフォトレジストからなる保護層Ｒ５を用いて配線層をエッチングし、配線部１３を形成する。配線層には例えば、厚さ０．６μｍのＡｌを用いる。Ａｌを成膜する前に、密着層として厚さ３００ＡのＴｉを成膜してもよい。また、バリアメタルとしてＴｉＮｘを成膜してもよい。また、Ａｌの代わりにＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕを用いてもよい。配線層のエッチングには、例えばＣｌ２ガスを用いた反応性イオンエッチングを採用する。配線層をエッチングして配線部１３を形成した後、保護層Ｒ５を除去する。
【００３７】
続いて、絶縁層１１および側壁１４ａをマスクに用いて、バルク層１０をＤｅｅｐ−ＲＩＥによりエッチングすることにより、可撓部Ｆと錘部Ｍと枠部Ｓを形成するとともに、４つのピエゾ抵抗部Ｐからピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成する。Ｄｅｅｐ−ＲＩＥには、Ｃ４Ｆ８プラズマによる保護ステップと、ＳＦ６プラズマによるエッチングステップを短く交互に繰り返すボッシュプロセスを用いる。以上の工程によって、図１に示す加速度センサ１を製造することができる。加速度センサ１はダイシング後、図示しないパッケージに実装される。
【００３８】
前述したように、側壁１４ａは、可撓部Ｆを構成する絶縁層１１のｙ軸方向の両側面に、互いに等しい幅で形成されている。そのため、当該側壁１４ａと絶縁層１１をマスクにしてバルク層１０をエッチングして可撓部Ｆを形成すると、側壁１４ａの幅と同じ幅でピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成することができる。すなわち、４つのピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４はｙ軸方向に同じ幅で形成することができる。そのため、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４で構成されるブリッジ回路の静止状態におけるバランスがよく、オフセット調整の必要性を低減することができる。
【００３９】
また、側壁１４ａをマスクとして用いてピエゾ抵抗部Ｐが形成されたバルク層１０をエッチングするため、エッチングによって形成されたピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を、可撓部Ｆのｙ軸方向の両端面を含む最も外側の部分に形成することができる。錘部Ｍが枠部Ｓに対して運動するとき可撓部Ｆの歪みが最大になるのは、可撓部Ｆの厚さ方向（ｙ軸方向）の両端面であるので、その部分にピエゾ抵抗素子を配置することができることによって、加速度センサとしての感度を向上させることができる。
【００４０】
また、この製造方法によると、フォトリソグラフィによるフォトレジストのアラインメントずれ等によって、可撓部Ｆに精度よくピエゾ抵抗素子を配置できない等ということが発生しないため、歩留まりを向上させることができる。すなわち、フォトリソグラフィによって形成したマスクを用いてピエゾ抵抗素子を形成し、また別にフォトリソグラフィによって形成したマスクを用いたエッチングにより可撓部Ｆや錘部Ｍや枠部Ｓやピエゾ抵抗素子を形成する方法では、フォトリソグラフィのアラインメント精度の関係で、可撓部Ｆのｙ軸方向の両端面を含む最も外側の部分に幅の等しいピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成することが困難であった。例えば最後に可撓部Ｆを形成するためにバルク層１０をエッチングするマスクの開口位置がずれて、可撓部Ｆのｘ軸方向の中心軸に対して左右対称の位置にピエゾ抵抗素子が配置されないことなどが発生しえた。また、アラインメントずれにより、可撓部Ｆ形成のためのバルク層１０のエッチング時にピエゾ抵抗素子が形成されている領域までエッチングしてしまい可撓部Ｆにピエゾ抵抗素子が配置できないことを避けるために、可撓部Ｆのｙ軸方向の厚さを厚くすると、板ばねの厚さが厚くなるため加速度センサとしての感度が低下してしまう。しかし、本発明の製造方法によると、そのような可撓部に対するピエゾ抵抗素子のアラインメントずれが発生しないため、製造工程における歩留まりを低下させることなく、加速度検出の感度がより高い加速度センサを製造することができる。
【００４１】
（変形例１）
なお、コンタクトホールＨ１内にも側壁１４ａを形成するようにしてもよい。コンタクトホールＨ１内にも側壁１４ａを形成することにより、ステップカバレッジを改善することができる。その結果、コンタクトホールＨ１での電気抵抗が安定し、加速度センサごとの感度のばらつきを低減させることができる。
【００４２】
コンタクトホールＨ１内にも側壁１４ａが形成された加速度センサは、例えば次のようにして製造することができる。まず、図４で示した工程において、凹部３０とともにコンタクトホールＨ１も形成する。そして、図６で示した工程において、コンタクトホールＨ１内にも犠牲層１４を堆積させ、図７でコンタクトホールＨ１内にも隅部に犠牲層１４を残存させることによって、コンタクトホールＨ１内にも側壁１４ａを形成することができる（エッチバックによりコンタクトホールＨ１内では低抵抗部６０が露出して隅部に側壁１４ａが形成される）。
【００４３】
２．第二実施形態
（製造方法）
本発明の特徴を備える１軸加速度センサの別の製造方法を図１０〜図１４を用いて説明する。各部の材質や具体的な形成方法について、第一実施形態と共通する場合は説明を省略する。第一実施形態では、側壁１４ａは、全面エッチバックにより隅部に犠牲層１４を残存させることにより形成されたものであるが、本実施形態では、側壁１４ａを形成する領域に凹部を形成し、当該凹部に犠牲層１４を充填することで側壁１４ａを形成する点が第一実施形態と異なる。以降でその製造方法を、具体的に説明する。
【００４４】
第一実施形態の図３に示した絶縁層１１を形成する工程の後、図１０に示すように、フォトレジストからなる保護層Ｒ６を用いて絶縁層１１をエッチングし、絶縁層１１を内壁としバルク層１０を底面とする凹部３１を形成する。第二実施形態における凹部３１は、非原型領域Ａ１から、枠部の原型領域Ｓ０および錘部の原型領域Ｍ０および可撓部の原型領域Ｆ０のいずれからも一定距離Ｗ３だけ離間した領域を除いた側壁形成領域Ａ３において、絶縁層１１が除去されバルク層１０が露出した状態であるために出現する凹部である。その後、保護層Ｒ６を除去する。
【００４５】
続いて、図１１に示すように、絶縁層１１をマスクに用いて、凹部３１に露出しているバルク層１０の表層に不純物を導入し、ピエゾ抵抗部Ｐを形成する。例えば、２×１０１８／ｃｍ３の濃度でホウ素（Ｂ）を拡散する（またはＢイオンを注入する）。
続いて図１２に示すように、絶縁層１１およびバルク層１０の表面に犠牲層１４を形成する。例えば、犠牲層１４として、厚さ２．５μｍのＳｉＯ２またはＳｉｘＮｙを用いる。ＳｉＯ２とＳｉｘＮｙの二層構造（ＳｉＯ２：下層、ＳｉｘＮｙ：上層）を用いてもよい。
【００４６】
続いて、図１３に示すように、犠牲層１４を全面エッチバックして絶縁層１１を露出させ、絶縁層１１の表面と凹部３１に充填された犠牲層１４の表面とを平坦化する。例えば、化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）を用いてＳｉＯ２からなる犠牲層１４をエッチングし、ＳｉｘＮｙからなる絶縁層１１をＣＭＰのエッチングストッパに用いる。このようにエッチバックすると、凹部３１内に犠牲層１４が残存する（残存した犠牲層１４が側壁１４ａに相当する）。なお、ＣＨＦ３をエッチングガスとして用いた反応性イオンエッチング法にて、ＳｉＯ２からなる犠牲層１４をエッチングしてもよい。エッチング前に、犠牲層１４上に平坦化層としてフォトレジストを塗布し、選択比１でフォトレジストと犠牲層１４とをエッチバックしてもよい。
【００４７】
続いて図８および図９に示す工程と同様にして、コンタクトホールＨ１を形成し、配線部１３を形成する。例えば配線層として厚さ０．６μｍのＡｌを用い、フォトレジストからなる保護層をマスクに用いて配線層をエッチングすることにより配線部１３を形成する。
【００４８】
続いて、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃに示すように、フォトレジストからなる保護層Ｒ７（保護部に相当）を枠部の原型領域Ｓ０および可撓部の原型領域Ｆ０および錘部の原型領域Ｍ０に形成し、原型領域Ｓ０＋Ｆ０＋Ｍ０内に存在する絶縁層１１や配線部１３を保護する。保護層Ｒ７は、原型領域Ｓ０＋Ｆ０＋Ｍ０と側壁形成領域Ａ３との境界を超えて（ただし幅Ｗ３以上超えない）側壁１４ａ側まで形成されていてもよい。そして、保護層Ｒ７と側壁１４ａとをマスクに用いて、絶縁層１１をエッチングする。例えば、８５℃に加熱した燐酸にてエッチングする。その後、保護層Ｒ７と側壁１４ａとをマスクに用いて、バルク層１０をボッシュプロセスによりエッチングすることによって、可撓部Ｆ、錘部Ｍ、枠部Ｓを形成するとともに、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成する。その後、保護層Ｒ７を除去する。なお、保護層Ｒ７と側壁１４ａとをマスクにして絶縁層１１をエッチングした後、保護層Ｒ７を除去し、残存している絶縁層１１（保護部に相当）と側壁１４ａをマスクにしてバルク層１０をエッチングしてもよい。
【００４９】
以上説明した第二実施形態の製造方法によると、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４の形成と、可撓部Ｆをエッチングにより形成する際のマスクとして利用する側壁１４ａの形成とを、同じ凹部３１を共用して行う。そのため、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を可撓部Ｆのｙ軸方向の両端面を含む最も外側の部分に形成することができ、感度の高い加速度センサを製造することができる。また、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４と重なる領域に形成された側壁１４ａによって可撓部Ｆの端部の位置が決定されるので、可撓部Ｆに精度よくピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を配置できない等ということがこの製造方法では発生しないため、歩留まりを向上させることができる。また、可撓部のｙ軸方向に薄くしたい場合も、この製造工程によると可撓部Ｆのｙ軸方向の最も外側の部分にピエゾ抵抗素子を配置することができるため、製造工程における歩留まりを低下させることなく、感度がより高い加速度センサを製造することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、凹部３１形成の際、平坦な絶縁層１１上にフォトレジストを塗布しフォトリソグラフィを行い保護層Ｒ６を形成できるので、高精度にパターンが転写された保護層Ｒ６を用いて凹部３１を形成することができる。そのため、ピエゾ抵抗部Ｐ（最終的には各ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４）の寸法を高精度に一定幅にすることができる。そのため、加速度センサの歩留まりを向上させることができるとともに、それらのピエゾ抵抗素子で構成するブリッジ回路のオフセット調整の必要性を低減することができる。また、犠牲層のエッチバック後、側壁形成領域Ａ３に形成された凹部３１に残存する犠牲層の表面は、第一実施形態の隅部に残存する犠牲層と比較すると平坦であるので、フォトリソグラフィにより高精度な位置および寸法の保護層Ｒ７を形成でき、当該保護層Ｒ７をマスクに用いてエッチングするため、可撓部Ｆを精度よく形成することができる。
【００５１】
（変形例１）
次に、本実施形態の製造方法の変形例を図示なしで説明する。第二実施形態の上述の製造方法との相違点はコンタクトホールＨ１を形成した後にコンタクトホールＨ１において露出しているバルク層１０の領域に不純物を導入して低抵抗部６０を形成する点である。まず、単結晶シリコン基板からなるバルク層１０の表面に絶縁層１１を形成し、側壁形成領域Ａ３の絶縁層１１をエッチングし、底面がバルク層１０、内壁面が絶縁層１１である凹部３１を形成する。続いて、絶縁層１１をマスクとして、凹部３１に露出しているバルク層１０の表層に不純物を導入し、側壁形成領域Ａ３にピエゾ抵抗部Ｐを形成する。続いて、バルク層１０および絶縁層１１の表面に犠牲層１４を形成し、犠牲層１４を全面エッチバックする。その結果、絶縁層１１が露出し、凹部３１が犠牲層１４で充填される。続いて、犠牲層１４（あるいは絶縁層１１）にコンタクトホールＨ１を形成し、コンタクトホールＨ１内に露出しているバルク層１０の表層に低抵抗部６０を形成する。続いて、絶縁層１１、犠牲層１４、配線部１３の表面にフォトレジストからなる保護層を形成し、当該保護層と犠牲層１４とをマスクにして、絶縁層１１をエッチングする。その後、当該保護層と犠牲層１４とをマスクにしてバルク層１０をエッチングすることにより、可撓部Ｆ、錘部Ｍ、枠部Ｓを形成するとともに、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成する。
【００５２】
（変形例２）
第二実施形態において、配線部１３の形成を次のような工程で実施してもよい。低抵抗部６０に接続するコンタクトホールＨ１を形成した後、絶縁層１１やバルク層１０の表面に第一の配線層を形成し、全面エッチバックする。例えば、ＣＭＰを用いてＣｕからなる第一の配線層をエッチングし、ＳｉｘＮｙからなる絶縁層１１をエッチングストッパに用いる。コンタクトホールＨ１内に第一の配線層を充填させることができる。続いて、第二の配線層を成膜し、第二の配線層を配線パターンを用いてエッチングして配線部１３を形成する。第二の配線層は例えば、スパッタ法を用いて１μｍのＡｌを成膜する。
【００５３】
（変形例３）
配線部１３の形成に関する製造工程の変形例を図１５〜図１７を用いて説明する。本変形例では、コンタクトホールＨ１は側壁１４ａに形成される。まず、変形例１において、凹部３１に露出しているバルク層１０の表層に不純物イオンを導入しピエゾ抵抗部Ｐを形成した後、次のような工程を実施してもよい。例えば、２×１０１８／ｃｍ３の濃度でＢイオンを注入してピエゾ抵抗部Ｐを形成した後、酸素雰囲気中にアニール処理し、露出しているバルク層１０（ピエゾ抵抗部Ｐ）の表面を酸化させ０．５μｍの酸化膜１５を成長させる。
【００５４】
続いて、４つ開口を有するフォトレジストからなる保護層Ｒ８を形成し、保護層Ｒ８をマスクとし緩衝フッ酸を用いて酸化膜１５をエッチングする。４つの開口の各開口は、第三端に接する側壁形成領域と第四端に接する側壁形成領域を含んでｙ軸方向がｘ軸方向より長く形成されている（図１５参照）。保護層Ｒ８を用いて酸化膜１５をエッチングすることにより、側壁形成領域Ａ３の低抵抗部６０を形成する位置に形成されている酸化膜１５が除去され酸化膜１５の下に形成されているピエゾ抵抗部Ｐが露出する（当該開口において側壁形成領域Ａ３以外の領域に露出している絶縁層１１はエッチングされない）。酸化膜１５がエッチングされたことにより出現した凹部（内壁を酸化膜１５として底面をピエゾ抵抗部Ｐとする凹部）は後にコンタクトホールとして機能する。その後、保護層Ｒ８を除去する。続いて、図１５に示すように絶縁層１１をマスクにしてバルク層１０（ピエゾ抵抗部Ｐが形成されている）の表層に不純物イオンを導入し、低抵抗部６０を形成する。例えば、２×１０２０／ｃｍ３の濃度でＢイオンを注入する。
【００５５】
続いて、絶縁層１１およびバルク層１０の表面に配線層１３ａを形成する。例えば、２μｍの銅（Ｃｕ）を成膜する。ＣＶＤ法を用いてタングステン（Ｗ）を成膜してもよい。Ｗの代わりに、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）を成膜してもよい。続いて、配線層１３ａを全面エッチバックすることにより、低抵抗部６０の表面や酸化膜１５の表面から凹部３１の開口面までの間を配線層１３ａで充填する。例えば、ＣＭＰを用いてＷからなる配線層１３ａをエッチングし、ＳｉｘＮｙからなる絶縁層１１をＣＭＰのエッチングストッパに用いる。なお、ＣＦ４をエッチングガスとしてもいい。反応性イオンエッチング法にて、Ｗからなる配線層１３ａをエッチングしてもよい。エッチング前に側壁形成領域Ａ３における配線層１３ａ上に平坦化層としてフォトレジストを塗布し、選択比１として配線層１３ａをエッチバックしてもよい。
【００５６】
続いて、図１６に示すように、フォトレジストからなる保護層Ｒ９を形成し、保護層Ｒ９をマスクとして、低抵抗部６０の表面や酸化膜１５の表面から凹部３１の開口面までの間に充填されている配線層１３ａをエッチングし酸化膜１５を露出させる。例えば、ＣＦ４を用いた反応性イオンエッチング法にて、Ｗからなる配線層１３ａをエッチングする。エッチング後、保護層Ｒ９を除去する。続いて、絶縁層１１および酸化膜１５の表面に絶縁層１６を成膜する。例えば、絶縁層１６として、厚さ２μｍのＳｉＯ２を用いる。続いて、図１７に示すように、絶縁層１６を全面エッチバックすることにより、配線層１３ａを内壁とし酸化膜１５を底面とする凹部へ絶縁層１６を充填する。例えば、ＣＭＰを用いてＳｉＯ２からなる絶縁層１６をエッチングし、ＳｉｘＮｙからなる絶縁層１１をエッチングストッパに用いる。
【００５７】
次に、配線層１３ａの表面および絶縁層１１の表面および絶縁層１６の表面に配線層１３ｂ（不図示）を形成する。例えば厚さ０．６μｍのＡｌを用いる。Ａｌを成膜する前に密着層として厚さ３００ＡのＴｉ、バリアメタルとしてＴｉＮｘを成膜してもよい。続いて、配線層１３ｂを配線パターンが形成されたフォトレジストからなる保護層を用いてエッチングすることによって配線部１３を形成し、保護層を除去する。その後、原型領域Ｆ０＋Ｍ０＋Ｓ０を保護する保護層（保護部に相当）と、凹部３１に充填されている配線層１３ａや絶縁層１６とをマスクに用いて、絶縁層１１をエッチングする。（保護層は、原型領域Ｓ０＋Ｆ０＋Ｍ０と側壁形成領域Ａ３との境界を超えて（ただし幅Ｗ３以上超えない）側壁１４ａ側まで形成されていてもよい）例えば、８５℃に加熱した燐酸を用いてエッチングする。最後に前述の保護層と配線層１３ａや絶縁層１６をマスクに用いてボッシュプロセスにてバルク層１０をエッチングすることによって、可撓部Ｆおよび錘部Ｍおよび枠部Ｓを形成するとともにピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成する。すなわち本変形例では、凹部３１に充填されている酸化膜１５や絶縁層１６や配線層１３ａが側壁１４ａに相当する。
【００５８】
この変形例によると、可撓部Ｆにおいて、側壁１４ａのｙ軸方向の幅Ｗ３とコンタクトホール（図１５の工程で出現した凹部）のｙ軸方向の幅が一致している。すなわち、コンタクトホールＨ３の断面積を大きく取ることが出来るため、コンタクト抵抗を小さくできる。また、コンタクトホールの断面積のばらつきが少ないため、特性を安定させることができる。
【００５９】
３．第三実施形態
（製造方法）
第三実施形態の製造方法を図１８〜図２１を用いて説明する。上記実施形態やその変形例と相違する点は、後に側壁となる犠牲層を、バルク層１０の表面を酸化することにより形成する点である（酸化膜１７が側壁に相当する）。まず、第二実施形態と同様に、バルク層１０の表面に絶縁層１１を形成し、側壁形成領域Ａ３において絶縁層１１をエッチングすることにより凹部３１を形成し、バルク層１０を露出させる。続いて、図１８に示すように、絶縁層１１をマスクにして、バルク層１０の表層をエッチングする。例えば、ＲＩＥ（Reacting Ion Etching）で深さ２μｍの凹部３１０をバルク層１０に形成する。続いて、絶縁層１１をマスクとして、バルク層１０の表層に不純物を注入し、ピエゾ抵抗部Ｐを形成する。
【００６０】
続いて、絶縁層１１をマスクにして、バルク層１０を酸化させ、露出しているバルク層１０の表面に酸化膜１７を形成する。凹部３１０の底面が酸化され、図１９に示すように、凹部３１０および凹部３１が酸化膜１７（ＳｉＯ２）で充填される。Ｓｉの酸化により体積が２．２２倍に膨張することを考慮し、前述したように予めバルク層１０に凹部３１０を形成する。ＲＩＥによるエッチングで発生したバルク層１０の表面の凹凸を解消するために、熱酸化工程の前に１１５０℃の高温水素アニール処理を実施してもよい。
【００６１】
続いて、図２０に示すように、フォトレジストからなる保護層Ｒ１０と酸化膜１７とをマスクに用いて、絶縁層１１を貫通させてバルク層１０の表層に不純物を導入し、バルク層１０の表層に低抵抗部６０を形成する。保護層Ｒ１０を除去した後、図２１に示すように、保護層Ｒ１１を用いて低抵抗部６０と重なる位置にコンタクトホールＨ１を形成し、保護層Ｒ１１を除去する。そして、絶縁層１１、バルク層１０（低抵抗部６０）、酸化膜１７の表面に配線層を形成し、配線パターンを除く領域をエッチングにより除去して配線部１３を形成する。その後、原型領域Ｓ０＋Ｍ０＋Ｆ０を保護するフォトレジストからなる保護層（保護部）と、酸化膜１７と、をマスクにして絶縁層１１をエッチングする（保護層は、原型領域Ｓ０＋Ｆ０＋Ｍ０と側壁形成領域Ａ３との境界を超えて（ただし幅Ｗ３以上超えない）酸化膜１７側まで形成されていてもよい）。その後、保護層と酸化膜１７とをマスクに用いてバルク層１０をボッシュプロセスによりエッチングすることにより、可撓部Ｆ、錘部Ｍ、枠部Ｓを形成するとともに、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成する。
【００６２】
本実施形態の製造方法によると、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４の形成と、可撓部Ｆをエッチングにより形成する際のマスクとして利用する酸化膜１７の形成とを、同じ凹部３１を共用して行う。そのため、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を可撓部Ｆのｙ軸方向の両端面を含む最も外側の部分に形成することができ、感度が高い加速度センサを製造することができる。また、ピエゾ抵抗部Ｐの上層に形成された酸化膜１７によって可撓部Ｆのｙ軸方向の両端の位置が決定されるので、可撓部Ｆに精度よくピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を配置できない等ということがこの製造方法では発生しないため、歩留まりを向上させることができる。さらに、可撓部のｙ軸方向に薄くしたい場合も、この製造工程によると可撓部Ｆのｙ軸方向の最も外側の部分にピエゾ抵抗素子を配置することができるため、製造工程における歩留まりを低下させることなく、感度が高い加速度センサを製造することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、凹部３１形成の際、平坦面（バルク層１０の表面）上にフォトレジストを塗布しフォトリソグラフィを行い保護層を形成できるので、高精度にパターンが転写された保護層を用いて側壁形成領域Ａ３に凹部３１を形成することができる。その結果、凹部３１０も側壁形成領域Ａ３に高精度に形成できる。そのため、ピエゾ抵抗部Ｐ（最終的には各ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４）のを高精度に一定幅（Ｗ３）にすることができる。その結果、加速度センサの歩留まりを向上させることができるとともに、それらのピエゾ抵抗素子で構成するブリッジ回路のオフセット調整の必要性を低減することができる。また、絶縁層１１は、ボッシュプロセスのエッチングマスクとなる酸化膜１７と比較して薄いため、コンタクトホールＨ１を浅くすることができる。そのためメタル被覆性が良好となり、コストを削減することができる。
【００６４】
（変形例１）
次に第三実施形態の変形例を図２２を用いて説明する。まず、側壁形成領域Ａ３に開口を有する保護層を用いて、側壁形成領域Ａ３においてバルク層１０の表層をエッチングし凹部３１０を形成する。そして、その保護層をマスクにしてバルク層１０の表層（凹部３１０の底面の表層）に不純物を導入し、ピエゾ抵抗部Ｐを形成し、保護層を除去する。その後、図２２に示すように、バルク層１０を酸化させると、凹部３１０が酸化膜で充填され、凹部３１０には厚い酸化膜１７ａが形成される。側壁形成領域Ａ３以外のバルク層１０の表層には薄い酸化膜１７ｂが形成される。続いて、別の保護層と厚い酸化膜１７ａをマスクに用いて、薄い酸化膜１７ｂを貫通させてバルク層１０の表層に低抵抗部６０を形成し、保護層を除去する。続いて、低抵抗部６０が形成されている位置に重なる薄い酸化膜１７ｂをエッチングしてコンタクトホールＨ１を形成し、配線部１３を形成する。その後、原型領域Ｓ０＋Ｍ０＋Ｆ０を保護する保護層（保護部）と厚い保護層１７ａとをマスクに用いて、露出している薄い酸化膜１７ｂをエッチングにより除去する（保護層は、原型領域Ｓ０＋Ｆ０＋Ｍ０と側壁形成領域Ａ３との境界を超えて（ただし幅Ｗ３以上超えない）酸化膜１７側まで形成されていてもよい）。続いて、当該保護層と厚い酸化膜１７ａとをマスクに用いてバルク層１０をエッチングにより除去することにより、錘部Ｍ、可撓部Ｆ、枠部Ｓを形成するとともに、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成する。すなわち、本変形例において、厚い酸化膜１７ａは側壁に相当する。
【００６５】
４．他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態で示した材質や寸法や形状や成膜方法やパターン転写方法はあくまで例示であるし、当業者であれば自明である工程の追加や削除や工程順序の入れ替えについては説明が省略されている。
【００６６】
錘部Ｍは上記実施形態のように１つの可撓部Ｆによって枠部Ｓと連結している構成に限らず、図２３Ａ，図２３Ｂ，図２３Ｃに示すように互いに平行な複数の可撓部Ｆ１，Ｆ２によって枠部Ｓと連結する構成であってもよい。図２３Ａ〜図２３Ｃでは、ピエゾ抵抗素子Ｐｘや低抵抗部６０、配線部１３は図示を省略している。また、図中の破線は、錘部Ｍ、可撓部Ｆ１，Ｆ２、枠部Ｓの境界を示している。
なお、上記実施形態ではｙ軸方向の加速度を検出する１軸加速度センサを例に説明したが、本発明は、可撓部がｚ軸方向に薄くｚ軸方向の加速度を検出する１軸加速度センサや、多軸加速度センサに対しても適用してもよいし、また、上記実施形態では、側壁１４ａは、錘部Ｍの外側、枠部Ｓの内側、可撓部Ｆの第三端および第四端の外側に形成される構成を説明したが、少なくとも可撓部Ｆの第三端および第四端の外側に形成されていればよい。
【符号の説明】
【００６７】
１：加速度センサ、２：加速度センサ、１０：バルク層、１１：絶縁層、１３：配線部、１４：犠牲層、１４ａ：側壁、１５：酸化膜、１６：絶縁層、１７：酸化膜、３０：凹部、３１：凹部、３１０：凹部、５０，５１：開口、６０：低抵抗部、Ａ１：非原型領域、Ａ２：領域、Ａ３：側壁形成領域、Ｆ：可撓部（Ｆ０：原型領域）、Ｆ１，Ｆ２：可撓部、Ｈ１：コンタクトホール、Ｍ：錘部（Ｍ０：原型領域）、Ｐ：ピエゾ抵抗部、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４：ピエゾ抵抗素子、Ｓ：枠部（Ｓ０：原型領域）、ｅ１：第一端、ｅ２：第二端、ｅ３：第三端、ｅ４：第四端。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）に関し、特に、加速度センサの製造方法およびその製造方法によって製造された１軸加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、片持ち梁型の加速度センサが知られている（例えば特許文献１〜４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１５００６６号公報
【特許文献２】特開平９−２３７９０１号公報
【特許文献３】特開平９−２３２５９６号公報
【特許文献４】特開平１１−１６０３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の加速度センサでは、梁に対するピエゾ抵抗素子の形成位置のずれによって、加速度センサとしての感度にばらつきが生じやすく、歩留まりが低い。特許文献２，特許文献３においても、梁や錘、枠部の取り付け精度を高めることが困難であり、また、梁に対するピエゾ抵抗素子の配置精度を高めることも困難であるため、加速度センサとしての特性がばらつく。また、特許文献２，３の製造方法では加速度センサ自体を小型化することも困難である。特許文献４では、梁の表面と裏面の両方にピエゾ抵抗素子を形成するため、製造工程が増える。
本発明は、ピエゾ抵抗素子の形成位置の精度を高め、加速度センサの歩留まりを向上させることを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）上記目的を達成するための加速度センサの製造方法は、矩形形態を有する可撓部の原型領域であって、第一端が枠部の原型領域の内側と結合し、前記第一端と対向する第二端が前記枠部の内側にある錘部の原型領域と結合している前記可撓部の原型領域の外側、かつ、前記枠部の原型領域の内側、かつ、前記錘部の原型領域の外側にある非原型領域内の、少なくとも前記可撓部の原型領域の残りの第三端および第四端に隣接し前記第三端と前記第四端とからそれぞれ一定距離以上の幅を有する領域において、単結晶シリコンからなる基板の表層に不純物を導入することによってピエゾ抵抗部を形成し、前記非原型領域のうち、少なくとも前記可撓部の原型領域の前記第三端および前記第四端に隣接し前記第三端と第四端とからそれぞれ前記一定距離の幅を有する側壁形成領域において、前記基板の表面に、前記基板に対するエッチング選択性を有する側壁を形成し、前記可撓部の原型領域および前記錘部の原型領域および前記枠部の原型領域を保護する保護部と、前記側壁と、をマスクに用いて前記基板を異方性エッチングすることにより、枠部と錘部と可撓部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部からピエゾ抵抗素子を形成する、ことを含む。
【０００６】
本発明の製造方法によると、第三端と第四端とをつなぐ方向に最も外側の可撓部の部分に、可撓部の歪みを検出するためのピエゾ抵抗素子を配置することができる。第三端と第四端とをつなぐ方向に加速度が働くとき、応力が最大となるのは、前述の最も外側の部分であるため、本製造方法によると感度の高い加速度センサを製造することができる。同様にこの製造方法によると、フォトリソグラフィによるフォトレジストのアラインメントずれ等によって、可撓部の第三端と第四端とをつなぐ方向の中点を通り当該方向に垂直な可撓部の中心線を基準に可撓部内における対称の位置にピエゾ抵抗素子を配置できない等ということが発生しないため、歩留まりを向上させることができる。
例えば、本発明の製造方法で製造するのが１軸加速度センサであって、可撓部が枠部の開口面に平行な方向に薄く当該方向（可撓分の厚さ方向。基板の厚さ方向とは直交する）に撓む構成である場合、当該方向に加速度が働いたとき、板ばね様に撓む可撓部において最も応力が大きくなるのは、板ばね形の可撓部の厚さ方向の両端面であるため、可撓部の厚さ方向の両端面を含む可撓部の厚さ方向の最も外側の部分に、ピエゾ抵抗素子を配置することができるこの製造方法によると、感度が高い１軸加速度センサを製造することができる。また、可撓部の厚さ方向に可撓分を薄くしたい場合（板ばねの厚さが薄いほど加速度検出の感度は高くなる）も、この製造工程によると上述のように可撓部の厚さ方向の最も外側の部分にピエゾ抵抗素子を配置することができるため、製造工程における歩留まりを低下させることなく、感度がより高い１軸加速度センサを製造することができる。
なお、可撓部の原型領域は、完成状態の可撓部より側壁形成領域の幅（＝一定距離）分内側にある。すなわち、ピエゾ抵抗部は非原型領域に形成されるが、最後の異方性エッチングにより、側壁形成領域におけるピエゾ抵抗部が残存するため、可撓部の一部となる。なお、側壁が形成されるのは、少なくとも可撓部の第三端と第四端とそれぞれ隣接し一定距離の幅を有する領域であればよいが、枠部原型領域の内側に隣接し枠部の原型領域の内周（可撓部の原型領域との結合箇所を除く）から一定距離の幅を有する領域に側壁が形成されてもよいし、また、錘部の原型領域の外側に隣接し錘部の原型領域の外周（可撓部の原型領域との結合箇所を除く）から一定距離の幅を有する領域に側壁が形成されてもよい。その場合、完成状態の錘部は、錘部の原型領域と当該原型領域の外側の側壁形成領域とでなす領域に形成されたものを指し、完成状態の枠部は、枠部の原型領域と当該原型領域の内側の側壁形成領域とでなす領域に形成されたものを指す。錘部の原型領域の外側に側壁が形成されない場合、完成状態の錘部が占める領域と錘部の原型領域とは同一である。また、枠部の原型領域の内側に側壁が形成されない場合、完成状態の枠部が占める領域と枠部の原型領域とは同一である。
【０００７】
（２）上記目的を達成するための加速度センサの製造方法において、前記ピエゾ抵抗部を形成する前に、前記基板の一方の主面に絶縁層を形成し、前記非原型領域において、前記絶縁層を除去して前記基板を露出させることにより、前記基板を底面とし前記絶縁層を内壁とする凹部を形成し、前記凹部を形成した後、残存している前記絶縁層をマスクに用いて、前記凹部の底面に露出している前記基板の表層に不純物を導入することにより、前記凹部の底面に露出している前記基板の表層に前記ピエゾ抵抗部を形成し、前記絶縁層の表面および前記凹部の内部に犠牲層を形成し、前記犠牲層をエッチバックして、前記絶縁層の表面および前記凹部の底面を露出させ、前記犠牲層のエッチバックに伴って前記凹部の内壁と底面とがなす隅部としての前記側壁形成領域に残存した前記犠牲層を示す前記側壁と、前記保護部として機能する前記絶縁層と、をマスクに用いて前記基板を異方性エッチングすることにより、前記可撓部と前記枠部と前記錘部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部からピエゾ抵抗素子を形成してもよい。
【０００８】
この製造方法によると、上記（１）で説明した効果に加え、次のような効果を奏する。この製造方法では、それぞれのピエゾ抵抗素子は、可撓部の厚さ方向において膜厚精度程度に高精度に同じ幅で形成することができる。そのため、加速度センサの歩留まりを向上させることができるとともに、それらのピエゾ抵抗素子で構成するブリッジ回路のオフセット調整の必要性を低減することができる。その理由は次の通りである。
【０００９】
エッチバックによって隅部に犠牲層を残存させる（２）の製造方法では、可撓部の厚さ方向の両端に、膜厚精度程度に一定幅で犠牲層を残存させることができる（ピエゾ抵抗部は、可撓部の原型領域の第三端および第四端の外側に隣接する領域に露出している基板の表層に形成されている）。そのため、残存した一定幅の犠牲層（側壁）と可撓部の原型領域の絶縁層とをマスクにして、基板をエッチングすると、側壁および絶縁層と重なっていない領域の基板が除去される。すなわちこのとき、側壁と重なっていない領域のピエゾ抵抗部は除去され、側壁と重なっている領域のピエゾ抵抗部が側壁の下に残り、ピエゾ抵抗素子となる。そのためこのようにして形成されたピエゾ抵抗素子は、可撓部の厚さ方向の両端面を含む可撓部の最も外側の部分に、膜厚精度程度に一定幅で残存している犠牲層（側壁）と同じ幅となる。
【００１０】
（３）上記目的を達成するための加速度センサの製造方法において、前記ピエゾ抵抗部を形成する前に、前記基板の一方の主面に絶縁層を形成し、前記非原型領域から、前記枠部の原型領域および前記錘部の原型領域および前記可撓部の原型領域のいずれからも一定距離を保って離間する領域を除いた前記側壁形成領域において、前記絶縁層を除去して前記基板を露出させることにより、前記基板を底面とし前記絶縁層を内壁とする凹部を形成し、前記凹部を形成した後、残存している前記絶縁層をマスクに用いて、前記凹部において露出している前記基板の表層に不純物を導入することにより、前記凹部において露出している前記基板の表層にピエゾ抵抗部を形成し、前記絶縁層の表面に前記犠牲層を形成するとともに、前記凹部を前記犠牲層で充填し、前記絶縁層が露出するまで前記犠牲層を平坦化することによって、前記側壁を形成し、前記保護部と前記側壁とをマスクに用いて、前記絶縁層と前記基板を異方性エッチングすることによって、枠部と可撓部と錘部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部からピエゾ抵抗素子を形成してもよい。
【００１１】
この製造方法によると、ピエゾ抵抗素子と、可撓部をエッチングにより形成する際のマスク（可撓部の輪郭を決定する）として利用する側壁とを、側壁形成領域に形成された凹部を共用して形成する。そのため、上記（１）で示した効果と同様の効果を奏する。
【００１２】
また、この製造方法では、凹部形成の際、平坦な絶縁層上にフォトレジストを塗布しフォトリソグラフィを行い、高精度に凹部パターンが形成された保護層を用いて凹部を形成することができる。すなわち凹部の幅は高精度に「一定距離」で形成することができる。そのため、凹部の底面の表層に形成されるピエゾ抵抗部（最終的には各ピエゾ抵抗素子）の幅を高精度に一定にすることができる。そのため、加速度センサの歩留まりを向上させることができるとともに、それらのピエゾ抵抗素子で構成するブリッジ回路のオフセット調整の必要性を低減することができる。また、犠牲層のエッチバック後、凹部に残存する犠牲層（側壁）の表面は、上記（２）の隅部に残存する犠牲層と比較すると平坦である。そのため、最後に絶縁層や基板をエッチングする際に用いる保護部のパターンをフォトリソグラフィにより高精度に形成できる。その結果、可撓部等を形成するためのエッチングを高精度に実施することができる。
【００１３】
（４）上記目的を達成するための加速度センサの製造方法において、前記非原型領域から、前記枠部の原型領域および前記錘部の原型領域および前記可撓部の原型領域のいずれからも一定距離を保って離間する領域を除いた前記側壁形成領域において、前記基板の表層を除去することにより、凹部を形成し、前記凹部の底面の表層に不純物を導入することにより、前記凹部の底面の表層にピエゾ抵抗部を形成し、前記基板の表面を酸化させ、前記凹部を酸化膜で充填することによって、前記凹部に前記側壁を形成し、前記保護部と、前記側壁と、をマスクに用いて、前記基板を異方性エッチングすることによって、前記枠部と前記可撓部と前記錘部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部からピエゾ抵抗素子を形成してもよい。
【００１４】
この製造方法によると、各ピエゾ抵抗素子の形成と、可撓部をエッチングにより形成する際のマスクとして利用する酸化膜（側壁）の形成とを、同じ凹部を共用して行う。そのため、上記（１）で示した効果と同様の効果を奏する。
【００１５】
また、この製造方法では、凹部形成の際、平坦面（基板の表面）上にフォトレジストを塗布してフォトリソグラフィを行うことによって高精度に凹部パターンが転写された保護層を用いてエッチングにより凹部を形成することができる。すなわち凹部の幅は高精度に「一定距離」で形成することができる。そのため、凹部の底面の表層に形成されるピエゾ抵抗部（最終的には各ピエゾ抵抗素子）の幅を高精度に一定にすることができる。その結果、加速度センサの歩留まりを向上させることができるとともに、それらのピエゾ抵抗素子で構成するブリッジ回路のオフセット調整の必要性を低減することができる。
【００１６】
（５）上記目的を達成するための１軸加速度センサは、上記（１）〜（４）のいずれかの製造方法によって製造された１軸加速度センサであって、前記枠部の開口面に平行な方向に撓む板ばね形を有する前記可撓部であって、前記可撓部の原型領域の前記第三端および前記第四端の外側に隣接して前記側壁が形成されている前記可撓部と、前記可撓部の原型領域の前記第一端と内側において結合する前記枠部と、前記可撓部の原型領域の前記第二端と結合する前記錘部と、前記側壁の下層に、前記第一端または前記第二端と平行な方向において前記側壁の幅と同じ幅で形成されているピエゾ抵抗素子と、を備える。
【００１７】
本発明によると、板ばね形の可撓部の厚さ方向の両端面を含む可撓部の厚さ方向の最も外側の部分（可撓部を構成する絶縁層の両側面に残存している犠牲層の下の部分）にピエゾ抵抗素子を配置されているため、加速度センサの感度が高い。また、この製造方法によって製造された加速度センサにおいては、フォトリソグラフィによるフォトレジストのアラインメントずれ等によって、可撓部の厚さ方向の中点を通り厚さ方向に垂直な方向の中心線からの距離が等しい位置にピエゾ抵抗素子を配置できない等ということが発生しない。また、それぞれのピエゾ抵抗素子は、可撓部の厚さ方向において高精度に同じ幅で形成されているため、それらのピエゾ抵抗素子で構成するブリッジ回路のオフセット調整の必要性を低減することができる。
【００１８】
尚、請求項において「〜上に」というときは、技術的な阻害要因がない限りにおいて「上に中間物を介在させずに」と「〜上に中間物を介在させて」の両方を意味する。「〜下に」というときも同様に、技術的な阻害要因がない限りにおいて「下に中間物を介在させずに」と「〜下に中間物を介在させて」の両方を意味する。また、請求項に記載された動作の順序は、技術的な阻害要因がない限りにおいて記載順に限定されず、同時に実行されても良いし、記載順の逆順に実行されても良いし、連続した順序で実行されなくても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（１Ａ）は第一実施形態にかかる加速度センサの上面図、（１Ｂ）〜（１Ｄ）はその断面図。
【図２】（２Ａ）は第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（２Ｂ）はその断面図。
【図３】第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図４】（４Ａ）は第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（４Ｂ）および（４Ｃ）はその断面図。
【図５】（５Ａ）は第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（５Ｂ）および（５Ｃ）はその断面図。
【図６】第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図７】（７Ａ）は第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（７Ｂ）〜（７Ｄ）はその断面図。
【図８】（８Ａ）は第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（８Ｂ）はその断面図。
【図９】第一実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１０】（１０Ａ）は第二実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（１０Ｂ）および（１０Ｃ）はその断面図。
【図１１】（１１Ａ）は第二実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（１１Ｂ）はその断面図。
【図１２】第二実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１３】第二実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１４】（１４Ａ）は第二実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（１４Ｂ）および（１４Ｃ）はその断面図。
【図１５】（１５Ａ）は第二実施形態の変形例３にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（１５Ｂ）および（１５Ｃ）はその断面図。
【図１６】（１６Ａ）は第二実施形態の変形例３にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（１６Ｂ）および（１６Ｃ）はその断面図。
【図１７】（１７Ａ）は第二実施形態の変形例３にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（１７Ｂ）および（１７Ｃ）はその断面図。
【図１８】（１８Ａ）は第三実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（１８Ｂ）はその断面図。
【図１９】第三実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図２０】（２０Ａ）は第三実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（２０Ｂ）および（２０Ｃ）はその断面図。
【図２１】（２１Ａ）は第三実施形態にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（２１Ｂ）および（２１Ｃ）はその断面図。
【図２２】（２２Ａ）は第三実施形態の変形例１にかかる加速度センサの製造工程を示す上面図、（２２Ｂ）および（２２Ｃ）はその断面図。
【図２３】（２３Ａ）〜（２３Ｃ）は他の実施形態にかかる加速度センサを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら以下の順に説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
【００２１】
１．第一実施形態
（構成）
図１は、本発明による１軸加速度センサ（以降、単に加速度センサという）の第一実施形態を示している。図１Ａは加速度センサ１の上面図、図１Ｂは図１ＡのＢＢ線における断面図、図１Ｃは図１ＡのＣＣ線における断面図、図１Ｄは図１ＡのＤＤ線における断面図を示している。説明の便宜のために図１に示すように直交するｘｙｚ軸を定める（静止状態における可撓部Ｆの長手方向をｘ軸とし、静止状態における可撓部Ｆの短手方向（板ばね形の可撓部Ｆの厚さ方向）をｙ軸とし、ｘｙ軸に直交する軸をｚ軸とする）。加速度センサ１はｙ軸方向の加速度を検出するセンサである。加速度センサ１はＭＥＭＳとして構成され、単結晶珪素（Ｓｉ）からなるバルク層１０、二酸化珪素（ＳｉＯ２）等からなる絶縁層１１、アルミニウム（Ａｌ）等からなる配線部１３、ＳｉＯ２あるいはＳｉｘＮｙ等からなる側壁１４ａ（残存する犠牲層）などで構成される積層構造体である。加速度センサ１は、図示しないパッケージに収容され、パッケージ内部に枠部Ｓが固定される。
【００２２】
加速度センサ１は、矩形枠形態を有する枠部Ｓと、枠部Ｓの内側に一端が結合している板ばね形の可撓部Ｆと、可撓部Ｆの他端に結合している錘部Ｍと、可撓部Ｆのｘ軸方向およびｙ軸方向の両端部に設けられたピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を備えている。加速度センサ１は、錘部Ｍに作用する力に応じた可撓部Ｆの変形をピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４によって電気信号に変換することによって加速度を検出することができる。
【００２３】
枠部Ｓは、バルク層１０と絶縁層１１とで主に構成される。枠部Ｓを構成する矩形枠形状の絶縁層１１（枠部の原型領域Ｓ０（図４参照）に形成されている絶縁層１１）の可撓部Ｆとの結合部分を除く内周面には、側壁１４ａが形成されている。枠部Ｓを構成する矩形枠形状の絶縁層１１の内周面は、枠部Ｓの内周面から、側壁１４ａの幅Ｗ３（ｘ軸方向の幅またはｙ軸方向の幅）分、外周側にある。例えば、バルク層１０の厚さ（ｚ軸方向）は６２５μｍ、絶縁層１１の厚さは２μｍ、側壁１４ａの厚さは２μｍである。枠部Ｓのサイズは、ｘ軸方向またはｙ軸方向の全長Ｗ１が８００μｍ、枠幅Ｗ２が１００μｍである。側壁１４ａの幅Ｗ３は１．５μｍである。
【００２４】
錘部Ｍは直方体の形状を有しており、バルク層１０と絶縁層１１とで主に構成される。錘部Ｍを構成する絶縁層１１（錘部の原型領域Ｍ０（図４参照）に形成されている絶縁層１１）の可撓部Ｆとの結合部分を除く外周面には、側壁１４ａが形成されている。錘部Ｍを形成する絶縁層１１の外周面は、錘部Ｍの外周面より、側壁１４ａの幅Ｗ３分、内側にある。
【００２５】
可撓部Ｆは、ｙ軸方向に薄い板ばね形を有している。ｘｙ平面では矩形形態を有している。可撓部の原型領域Ｆ０（図４参照）の第一端ｅ１は枠部の原型領域Ｓ０と結合しており、第一端に対向する可撓部の原型領域の第二端ｅ２は錘部Ｍの原型領域Ｍ０と結合している。矩形形態の可撓部の原型領域Ｆ０の残りの端を、第三端ｅ３、第四端ｅ４と呼ぶ。可撓部Ｆを構成する絶縁層１１（可撓部の原型領域Ｆ０に形成されている絶縁層１１）のｙ軸方向の両側面（第三端ｅ３を含む側面と第四端ｅ４を含む側面）には側壁１４ａが形成されている。可撓部Ｆを構成する絶縁層１１のｙ軸方向の両側面は、可撓部Ｆのｙ軸方向の両側面より、側壁１４ａの幅Ｗ３分、内側にある。可撓部Ｆは、バルク層１０と絶縁層１１とで主に構成される。以上説明したように、可撓部Ｆと枠部Ｓと錘部Ｍは同じ積層構造を有しており、ｚ軸方向の厚さが等しい。
【００２６】
可撓部Ｆのｘ軸方向およびｙ軸方向の両端部のバルク層１０には、前述のピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４が形成されている。ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４は、ｘ軸方向がｙ軸方向よりも長く形成されている。ピエゾ抵抗素子Ｐ１とピエゾ抵抗素子Ｐ２の配列方向、およびピエゾ抵抗素子Ｐ３とピエゾ抵抗素子Ｐ４の配列方向は、ｙ軸方向に平行である。また、ピエゾ抵抗素子Ｐ１とピエゾ抵抗素子Ｐ４の配列方向、およびピエゾ抵抗素子Ｐ２とピエゾ抵抗素子Ｐ３の配列方向は、ｘ軸方向に平行である。
【００２７】
ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４は、可撓部Ｆの歪みを検出するためのブリッジ回路を構成する。ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４が形成されている位置は、可撓部Ｆを形成する絶縁層１１のｙ軸方向の両側面にある側壁１４ａの形成位置と重なる。すなわち、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４のｙ軸方向の幅は、図１Ａおよび図１Ｄに示すように、可撓部Ｆを形成する絶縁層１１の両側面の側壁１４ａのｙ軸方向の幅Ｗ３と等しい。なお、ブリッジ回路におけるリファレンス抵抗とするために、ピエゾ抵抗素子Ｐ３、Ｐ４は枠部Ｓに配置するようにしてもよい。
【００２８】
ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４の長手方向の両端に隣接して低抵抗部６０が形成されている。低抵抗部６０と重なる位置の絶縁層１１には、コンタクトホールＨ１が形成されており、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４は低抵抗部６０を介してコンタクトホールＨ１内の配線部１３に接続する。
【００２９】
（動作）
可撓部Ｆ、錘部Ｍ、枠部Ｓのｚ軸方向の厚さが等しいため、加速度センサ１はｚ軸方向やｘ軸方向に加速しても可撓部Ｆは変形しない。加速度センサ１がｙ軸方向に加速したとき、錘部Ｍは枠部Ｓに対して運動するため、その運動に伴って可撓部Ｆは弓なりの形状に変形する。可撓部Ｆが変形すると、可撓部Ｆに設けられたピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４が変形することによって抵抗値が変化し、ブリッジ回路の出力電圧が変化する。この出力電圧の変化から加速度を導出することができる。本実施形態の加速度センサ１では、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４の可撓部Ｆにおける配置精度が高いため、加速度センサとしての感度が高い。このような加速度センサは次のようにして製造することができる。
【００３０】
（製造方法）
図２〜図９は加速度センサ１の製造方法を説明するための上面図および断面図である。まず、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、バルク層１０としての単結晶シリコン基板の一方の主面上にフォトレジストからなる保護層Ｒ１を形成し、保護層Ｒ１の開口において露出しているバルク層１０の表層に不純物イオンを導入し低抵抗部６０を形成する。例えば、不純物イオンとしてホウ素（Ｂ）イオンを２×１０２０／ｃｍ３の濃度で注入する。保護層Ｒ１を除去した後、アニール処理を行い、注入した不純物イオンを活性化させる。
【００３１】
続いて、図３に示すように、低抵抗部６０が形成されている基板の表面（バルク層１０および低抵抗部６０の表面）に絶縁層１１を形成する。絶縁層１１としては例えば、プラズマ−ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて厚さ２μｍのＳｉＯ２あるいはＳｉｘＮｙを成膜する。ＬＰ（Low Pressure）−ＣＶＤを用いてＳｉＯｘＮｙを成膜してもよい。
【００３２】
絶縁層１１を形成した後、図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃに示すように、フォトレジストからなる保護層Ｒ２を用いて、絶縁層１１をエッチングして凹部３０（バルク層１０を底面とし絶縁層１１を内壁とする凹部）を形成する。凹部３０は、枠部の原型領域Ｓ０の内側でかつ、可撓部の原型領域Ｆ０の外側でかつ、錘部の原型領域の外側にある非原型領域Ａ１（加速度センサ１の完成状態において枠部Ｓと錘部Ｍと可撓部Ｆとの間の空間の領域＋後述する側壁形成領域Ａ３）において、絶縁層１１が除去されバルク層１０が露出した状態であるために出現する凹部である。絶縁層１１のエッチングには、例えばＣＨＦ３を用いた反応性イオンエッチング法を用いる。その後、保護層Ｒ２を除去する。
【００３３】
続いて、図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、２つの開口５０，５１が形成された保護層Ｒ３（フォトレジスト）を絶縁層１１やバルク層１０の表面に形成する。保護層Ｒ３に形成された開口５０，５１は、可撓部Ｆの原型領域Ｆ０のｘ軸方向の両端部（第一端およびその近傍と、第二端およびその近傍）と、原型領域Ｆ０の外側において当該両端部と隣接する領域とを露出させている。そして、図５Ａ〜図５Ｃに示すように、保護層Ｒ３と、開口５０，５１において露出している絶縁層１１とをマスクとして用いて、バルク層１０に不純物イオンを導入し、バルク層１０の表層に４つのピエゾ抵抗部Ｐを形成する。例えば、ホウ素（Ｂ）イオンを２×１０１８／ｃｍ３の濃度で１５０ＫｅＶの加速電圧でイオン注入する。保護層Ｒ３を除去後、アニール処理を行い、注入した不純物イオンを活性化させる。開口５０，５１が形成される領域Ａ２には、可撓部Ｆの原型領域Ｆ０に形成されている絶縁層１１のｘ軸方向の両端部と、当該絶縁層１１のｘ軸方向の両端部をはさんで原型領域Ｆ０のｙ軸方向の両外側に隣接する領域とが含まれている。４つのピエゾ抵抗部Ｐは、開口５０，５１の底面の領域Ａ２から、絶縁層１１が残存している領域および低抵抗部６０が形成されている領域を除いた部分に形成される。
【００３４】
続いて、図６に示すように、バルク層１０および絶縁層１１の表面に犠牲層１４を形成する。例えば、犠牲層１４として、厚さ１．５μｍのＳｉＯ２あるいはＳｉｘＮｙを、プラズマＣＶＤ法を用いて形成する。ＬＰ−ＣＶＤ法を用いてＳｉｘＮｙを形成してもよい。続いて、図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃ，図７Ｄに示すように、犠牲層１４を全面エッチバックし、凹部３０の底面のバルク層１０を露出させる。例えば、ＣＨＦ３をエッチングガスとして用いた反応性イオンエッチング法を用いてＳｉＯ２（あるいはＳｉｘＮｙ）からなる犠牲層１４をエッチングする。このように犠牲層１４をエッチングすると、凹部３０の内壁面と底面とでなす隅部（側壁形成領域に相当）に、図７に示すように犠牲層１４が残存する。当該隅部に残存した犠牲層１４が前述の側壁１４ａに相当する。エッチバックした後に、可撓部Ｆを構成する絶縁層１１のｙ軸方向の両側面に形成される側壁１４ａは、互いにｙ軸方向の幅Ｗ３が膜厚精度で等しい。
【００３５】
続いて、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、絶縁層１１の表面にフォトレジストからなる保護層Ｒ４を形成する。保護層Ｒ４には、低抵抗部６０と重なる位置に５つの開口が形成されている。そしてこの保護層Ｒ４を用いて絶縁層１１をエッチングし５つのコンタクトホールＨ１を絶縁層１１に形成する。例えば、ＣＨＦ３をエッチングガスとして用いた反応性イオンエッチング法にて、ＳｉＯ２からなる絶縁層１１をエッチングする。コンタクトホールＨ１が形成された位置では低抵抗部６０が露出している。
【００３６】
続いて、コンタクトホールＨ１内部や、バルク層１０、絶縁層１１、側壁１４ａの表面に配線層を形成し、図９に示すようにフォトレジストからなる保護層Ｒ５を用いて配線層をエッチングし、配線部１３を形成する。配線層には例えば、厚さ０．６μｍのＡｌを用いる。Ａｌを成膜する前に、密着層として厚さ３００ＡのＴｉを成膜してもよい。また、バリアメタルとしてＴｉＮｘを成膜してもよい。また、Ａｌの代わりにＡｌＳｉ、ＡｌＳｉＣｕを用いてもよい。配線層のエッチングには、例えばＣｌ２ガスを用いた反応性イオンエッチングを採用する。配線層をエッチングして配線部１３を形成した後、保護層Ｒ５を除去する。
【００３７】
続いて、絶縁層１１および側壁１４ａをマスクに用いて、バルク層１０をＤｅｅｐ−ＲＩＥによりエッチングすることにより、可撓部Ｆと錘部Ｍと枠部Ｓを形成するとともに、４つのピエゾ抵抗部Ｐからピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成する。Ｄｅｅｐ−ＲＩＥには、Ｃ４Ｆ８プラズマによる保護ステップと、ＳＦ６プラズマによるエッチングステップを短く交互に繰り返すボッシュプロセスを用いる。以上の工程によって、図１に示す加速度センサ１を製造することができる。加速度センサ１はダイシング後、図示しないパッケージに実装される。
【００３８】
前述したように、側壁１４ａは、可撓部Ｆを構成する絶縁層１１のｙ軸方向の両側面に、互いに等しい幅で形成されている。そのため、当該側壁１４ａと絶縁層１１をマスクにしてバルク層１０をエッチングして可撓部Ｆを形成すると、側壁１４ａの幅と同じ幅でピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成することができる。すなわち、４つのピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４はｙ軸方向に同じ幅で形成することができる。そのため、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４で構成されるブリッジ回路の静止状態におけるバランスがよく、オフセット調整の必要性を低減することができる。
【００３９】
また、側壁１４ａをマスクとして用いてピエゾ抵抗部Ｐが形成されたバルク層１０をエッチングするため、エッチングによって形成されたピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を、可撓部Ｆのｙ軸方向の両端面を含む最も外側の部分に形成することができる。錘部Ｍが枠部Ｓに対して運動するとき可撓部Ｆの歪みが最大になるのは、可撓部Ｆの厚さ方向（ｙ軸方向）の両端面であるので、その部分にピエゾ抵抗素子を配置することができることによって、加速度センサとしての感度を向上させることができる。
【００４０】
また、この製造方法によると、フォトリソグラフィによるフォトレジストのアラインメントずれ等によって、可撓部Ｆに精度よくピエゾ抵抗素子を配置できない等ということが発生しないため、歩留まりを向上させることができる。すなわち、フォトリソグラフィによって形成したマスクを用いてピエゾ抵抗素子を形成し、また別にフォトリソグラフィによって形成したマスクを用いたエッチングにより可撓部Ｆや錘部Ｍや枠部Ｓやピエゾ抵抗素子を形成する方法では、フォトリソグラフィのアラインメント精度の関係で、可撓部Ｆのｙ軸方向の両端面を含む最も外側の部分に幅の等しいピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成することが困難であった。例えば最後に可撓部Ｆを形成するためにバルク層１０をエッチングするマスクの開口位置がずれて、可撓部Ｆのｘ軸方向の中心軸に対して左右対称の位置にピエゾ抵抗素子が配置されないことなどが発生しえた。また、アラインメントずれにより、可撓部Ｆ形成のためのバルク層１０のエッチング時にピエゾ抵抗素子が形成されている領域までエッチングしてしまい可撓部Ｆにピエゾ抵抗素子が配置できないことを避けるために、可撓部Ｆのｙ軸方向の厚さを厚くすると、板ばねの厚さが厚くなるため加速度センサとしての感度が低下してしまう。しかし、本発明の製造方法によると、そのような可撓部に対するピエゾ抵抗素子のアラインメントずれが発生しないため、製造工程における歩留まりを低下させることなく、加速度検出の感度がより高い加速度センサを製造することができる。
【００４１】
（変形例１）
なお、コンタクトホールＨ１内にも側壁１４ａを形成するようにしてもよい。コンタクトホールＨ１内にも側壁１４ａを形成することにより、ステップカバレッジを改善することができる。その結果、コンタクトホールＨ１での電気抵抗が安定し、加速度センサごとの感度のばらつきを低減させることができる。
【００４２】
コンタクトホールＨ１内にも側壁１４ａが形成された加速度センサは、例えば次のようにして製造することができる。まず、図４で示した工程において、凹部３０とともにコンタクトホールＨ１も形成する。そして、図６で示した工程において、コンタクトホールＨ１内にも犠牲層１４を堆積させ、図７でコンタクトホールＨ１内にも隅部に犠牲層１４を残存させることによって、コンタクトホールＨ１内にも側壁１４ａを形成することができる（エッチバックによりコンタクトホールＨ１内では低抵抗部６０が露出して隅部に側壁１４ａが形成される）。
【００４３】
２．第二実施形態
（製造方法）
本発明の特徴を備える１軸加速度センサの別の製造方法を図１０〜図１４を用いて説明する。各部の材質や具体的な形成方法について、第一実施形態と共通する場合は説明を省略する。第一実施形態では、側壁１４ａは、全面エッチバックにより隅部に犠牲層１４を残存させることにより形成されたものであるが、本実施形態では、側壁１４ａを形成する領域に凹部を形成し、当該凹部に犠牲層１４を充填することで側壁１４ａを形成する点が第一実施形態と異なる。以降でその製造方法を、具体的に説明する。
【００４４】
第一実施形態の図３に示した絶縁層１１を形成する工程の後、図１０に示すように、フォトレジストからなる保護層Ｒ６を用いて絶縁層１１をエッチングし、絶縁層１１を内壁としバルク層１０を底面とする凹部３１を形成する。第二実施形態における凹部３１は、非原型領域Ａ１から、枠部の原型領域Ｓ０および錘部の原型領域Ｍ０および可撓部の原型領域Ｆ０のいずれからも一定距離Ｗ３だけ離間した領域を除いた側壁形成領域Ａ３において、絶縁層１１が除去されバルク層１０が露出した状態であるために出現する凹部である。その後、保護層Ｒ６を除去する。
【００４５】
続いて、図１１に示すように、絶縁層１１をマスクに用いて、凹部３１に露出しているバルク層１０の表層に不純物を導入し、ピエゾ抵抗部Ｐを形成する。例えば、２×１０１８／ｃｍ３の濃度でホウ素（Ｂ）を拡散する（またはＢイオンを注入する）。
続いて図１２に示すように、絶縁層１１およびバルク層１０の表面に犠牲層１４を形成する。例えば、犠牲層１４として、厚さ２．５μｍのＳｉＯ２またはＳｉｘＮｙを用いる。ＳｉＯ２とＳｉｘＮｙの二層構造（ＳｉＯ２：下層、ＳｉｘＮｙ：上層）を用いてもよい。
【００４６】
続いて、図１３に示すように、犠牲層１４を全面エッチバックして絶縁層１１を露出させ、絶縁層１１の表面と凹部３１に充填された犠牲層１４の表面とを平坦化する。例えば、化学機械研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）を用いてＳｉＯ２からなる犠牲層１４をエッチングし、ＳｉｘＮｙからなる絶縁層１１をＣＭＰのエッチングストッパに用いる。このようにエッチバックすると、凹部３１内に犠牲層１４が残存する（残存した犠牲層１４が側壁１４ａに相当する）。なお、ＣＨＦ３をエッチングガスとして用いた反応性イオンエッチング法にて、ＳｉＯ２からなる犠牲層１４をエッチングしてもよい。エッチング前に、犠牲層１４上に平坦化層としてフォトレジストを塗布し、選択比１でフォトレジストと犠牲層１４とをエッチバックしてもよい。
【００４７】
続いて図８および図９に示す工程と同様にして、コンタクトホールＨ１を形成し、配線部１３を形成する。例えば配線層として厚さ０．６μｍのＡｌを用い、フォトレジストからなる保護層をマスクに用いて配線層をエッチングすることにより配線部１３を形成する。
【００４８】
続いて、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃに示すように、フォトレジストからなる保護層Ｒ７（保護部に相当）を枠部の原型領域Ｓ０および可撓部の原型領域Ｆ０および錘部の原型領域Ｍ０に形成し、原型領域Ｓ０＋Ｆ０＋Ｍ０内に存在する絶縁層１１や配線部１３を保護する。保護層Ｒ７は、原型領域Ｓ０＋Ｆ０＋Ｍ０と側壁形成領域Ａ３との境界を超えて（ただし幅Ｗ３以上超えない）側壁１４ａ側まで形成されていてもよい。そして、保護層Ｒ７と側壁１４ａとをマスクに用いて、絶縁層１１をエッチングする。例えば、８５℃に加熱した燐酸にてエッチングする。その後、保護層Ｒ７と側壁１４ａとをマスクに用いて、バルク層１０をボッシュプロセスによりエッチングすることによって、可撓部Ｆ、錘部Ｍ、枠部Ｓを形成するとともに、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成する。その後、保護層Ｒ７を除去する。なお、保護層Ｒ７と側壁１４ａとをマスクにして絶縁層１１をエッチングした後、保護層Ｒ７を除去し、残存している絶縁層１１（保護部に相当）と側壁１４ａをマスクにしてバルク層１０をエッチングしてもよい。
【００４９】
以上説明した第二実施形態の製造方法によると、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４の形成と、可撓部Ｆをエッチングにより形成する際のマスクとして利用する側壁１４ａの形成とを、同じ凹部３１を共用して行う。そのため、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を可撓部Ｆのｙ軸方向の両端面を含む最も外側の部分に形成することができ、感度の高い加速度センサを製造することができる。また、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４と重なる領域に形成された側壁１４ａによって可撓部Ｆの端部の位置が決定されるので、可撓部Ｆに精度よくピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を配置できない等ということがこの製造方法では発生しないため、歩留まりを向上させることができる。また、可撓部のｙ軸方向に薄くしたい場合も、この製造工程によると可撓部Ｆのｙ軸方向の最も外側の部分にピエゾ抵抗素子を配置することができるため、製造工程における歩留まりを低下させることなく、感度がより高い加速度センサを製造することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、凹部３１形成の際、平坦な絶縁層１１上にフォトレジストを塗布しフォトリソグラフィを行い保護層Ｒ６を形成できるので、高精度にパターンが転写された保護層Ｒ６を用いて凹部３１を形成することができる。そのため、ピエゾ抵抗部Ｐ（最終的には各ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４）の寸法を高精度に一定幅にすることができる。そのため、加速度センサの歩留まりを向上させることができるとともに、それらのピエゾ抵抗素子で構成するブリッジ回路のオフセット調整の必要性を低減することができる。また、犠牲層のエッチバック後、側壁形成領域Ａ３に形成された凹部３１に残存する犠牲層の表面は、第一実施形態の隅部に残存する犠牲層と比較すると平坦であるので、フォトリソグラフィにより高精度な位置および寸法の保護層Ｒ７を形成でき、当該保護層Ｒ７をマスクに用いてエッチングするため、可撓部Ｆを精度よく形成することができる。
【００５１】
（変形例１）
次に、本実施形態の製造方法の変形例を図示なしで説明する。第二実施形態の上述の製造方法との相違点はコンタクトホールＨ１を形成した後にコンタクトホールＨ１において露出しているバルク層１０の領域に不純物を導入して低抵抗部６０を形成する点である。まず、単結晶シリコン基板からなるバルク層１０の表面に絶縁層１１を形成し、側壁形成領域Ａ３の絶縁層１１をエッチングし、底面がバルク層１０、内壁面が絶縁層１１である凹部３１を形成する。続いて、絶縁層１１をマスクとして、凹部３１に露出しているバルク層１０の表層に不純物を導入し、側壁形成領域Ａ３にピエゾ抵抗部Ｐを形成する。続いて、バルク層１０および絶縁層１１の表面に犠牲層１４を形成し、犠牲層１４を全面エッチバックする。その結果、絶縁層１１が露出し、凹部３１が犠牲層１４で充填される。続いて、犠牲層１４（あるいは絶縁層１１）にコンタクトホールＨ１を形成し、コンタクトホールＨ１内に露出しているバルク層１０の表層に低抵抗部６０を形成する。続いて、絶縁層１１、犠牲層１４、配線部１３の表面にフォトレジストからなる保護層を形成し、当該保護層と犠牲層１４とをマスクにして、絶縁層１１をエッチングする。その後、当該保護層と犠牲層１４とをマスクにしてバルク層１０をエッチングすることにより、可撓部Ｆ、錘部Ｍ、枠部Ｓを形成するとともに、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成する。
【００５２】
（変形例２）
第二実施形態において、配線部１３の形成を次のような工程で実施してもよい。低抵抗部６０に接続するコンタクトホールＨ１を形成した後、絶縁層１１やバルク層１０の表面に第一の配線層を形成し、全面エッチバックする。例えば、ＣＭＰを用いてＣｕからなる第一の配線層をエッチングし、ＳｉｘＮｙからなる絶縁層１１をエッチングストッパに用いる。コンタクトホールＨ１内に第一の配線層を充填させることができる。続いて、第二の配線層を成膜し、第二の配線層を配線パターンを用いてエッチングして配線部１３を形成する。第二の配線層は例えば、スパッタ法を用いて１μｍのＡｌを成膜する。
【００５３】
（変形例３）
配線部１３の形成に関する製造工程の変形例を図１５〜図１７を用いて説明する。本変形例では、コンタクトホールＨ１は側壁１４ａに形成される。まず、変形例１において、凹部３１に露出しているバルク層１０の表層に不純物イオンを導入しピエゾ抵抗部Ｐを形成した後、次のような工程を実施してもよい。例えば、２×１０１８／ｃｍ３の濃度でＢイオンを注入してピエゾ抵抗部Ｐを形成した後、酸素雰囲気中にアニール処理し、露出しているバルク層１０（ピエゾ抵抗部Ｐ）の表面を酸化させ０．５μｍの酸化膜１５を成長させる。
【００５４】
続いて、４つ開口を有するフォトレジストからなる保護層Ｒ８を形成し、保護層Ｒ８をマスクとし緩衝フッ酸を用いて酸化膜１５をエッチングする。４つの開口の各開口は、第三端に接する側壁形成領域と第四端に接する側壁形成領域を含んでｙ軸方向がｘ軸方向より長く形成されている（図１５参照）。保護層Ｒ８を用いて酸化膜１５をエッチングすることにより、側壁形成領域Ａ３の低抵抗部６０を形成する位置に形成されている酸化膜１５が除去され酸化膜１５の下に形成されているピエゾ抵抗部Ｐが露出する（当該開口において側壁形成領域Ａ３以外の領域に露出している絶縁層１１はエッチングされない）。酸化膜１５がエッチングされたことにより出現した凹部（内壁を酸化膜１５として底面をピエゾ抵抗部Ｐとする凹部）は後にコンタクトホールとして機能する。その後、保護層Ｒ８を除去する。続いて、図１５に示すように絶縁層１１をマスクにしてバルク層１０（ピエゾ抵抗部Ｐが形成されている）の表層に不純物イオンを導入し、低抵抗部６０を形成する。例えば、２×１０２０／ｃｍ３の濃度でＢイオンを注入する。
【００５５】
続いて、絶縁層１１およびバルク層１０の表面に配線層１３ａを形成する。例えば、２μｍの銅（Ｃｕ）を成膜する。ＣＶＤ法を用いてタングステン（Ｗ）を成膜してもよい。Ｗの代わりに、タングステンシリサイド（ＷＳｉ）を成膜してもよい。続いて、配線層１３ａを全面エッチバックすることにより、低抵抗部６０の表面や酸化膜１５の表面から凹部３１の開口面までの間を配線層１３ａで充填する。例えば、ＣＭＰを用いてＷからなる配線層１３ａをエッチングし、ＳｉｘＮｙからなる絶縁層１１をＣＭＰのエッチングストッパに用いる。なお、ＣＦ４をエッチングガスとしてもいい。反応性イオンエッチング法にて、Ｗからなる配線層１３ａをエッチングしてもよい。エッチング前に側壁形成領域Ａ３における配線層１３ａ上に平坦化層としてフォトレジストを塗布し、選択比１として配線層１３ａをエッチバックしてもよい。
【００５６】
続いて、図１６に示すように、フォトレジストからなる保護層Ｒ９を形成し、保護層Ｒ９をマスクとして、低抵抗部６０の表面や酸化膜１５の表面から凹部３１の開口面までの間に充填されている配線層１３ａをエッチングし酸化膜１５を露出させる。例えば、ＣＦ４を用いた反応性イオンエッチング法にて、Ｗからなる配線層１３ａをエッチングする。エッチング後、保護層Ｒ９を除去する。続いて、絶縁層１１および酸化膜１５の表面に絶縁層１６を成膜する。例えば、絶縁層１６として、厚さ２μｍのＳｉＯ２を用いる。続いて、図１７に示すように、絶縁層１６を全面エッチバックすることにより、配線層１３ａを内壁とし酸化膜１５を底面とする凹部へ絶縁層１６を充填する。例えば、ＣＭＰを用いてＳｉＯ２からなる絶縁層１６をエッチングし、ＳｉｘＮｙからなる絶縁層１１をエッチングストッパに用いる。
【００５７】
次に、配線層１３ａの表面および絶縁層１１の表面および絶縁層１６の表面に配線層１３ｂ（不図示）を形成する。例えば厚さ０．６μｍのＡｌを用いる。Ａｌを成膜する前に密着層として厚さ３００ＡのＴｉ、バリアメタルとしてＴｉＮｘを成膜してもよい。続いて、配線層１３ｂを配線パターンが形成されたフォトレジストからなる保護層を用いてエッチングすることによって配線部１３を形成し、保護層を除去する。その後、原型領域Ｆ０＋Ｍ０＋Ｓ０を保護する保護層（保護部に相当）と、凹部３１に充填されている配線層１３ａや絶縁層１６とをマスクに用いて、絶縁層１１をエッチングする。（保護層は、原型領域Ｓ０＋Ｆ０＋Ｍ０と側壁形成領域Ａ３との境界を超えて（ただし幅Ｗ３以上超えない）側壁１４ａ側まで形成されていてもよい）例えば、８５℃に加熱した燐酸を用いてエッチングする。最後に前述の保護層と配線層１３ａや絶縁層１６をマスクに用いてボッシュプロセスにてバルク層１０をエッチングすることによって、可撓部Ｆおよび錘部Ｍおよび枠部Ｓを形成するとともにピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成する。すなわち本変形例では、凹部３１に充填されている酸化膜１５や絶縁層１６や配線層１３ａが側壁１４ａに相当する。
【００５８】
この変形例によると、可撓部Ｆにおいて、側壁１４ａのｙ軸方向の幅Ｗ３とコンタクトホール（図１５の工程で出現した凹部）のｙ軸方向の幅が一致している。すなわち、コンタクトホールＨ３の断面積を大きく取ることが出来るため、コンタクト抵抗を小さくできる。また、コンタクトホールの断面積のばらつきが少ないため、特性を安定させることができる。
【００５９】
３．第三実施形態
（製造方法）
第三実施形態の製造方法を図１８〜図２１を用いて説明する。上記実施形態やその変形例と相違する点は、後に側壁となる犠牲層を、バルク層１０の表面を酸化することにより形成する点である（酸化膜１７が側壁に相当する）。まず、第二実施形態と同様に、バルク層１０の表面に絶縁層１１を形成し、側壁形成領域Ａ３において絶縁層１１をエッチングすることにより凹部３１を形成し、バルク層１０を露出させる。続いて、図１８に示すように、絶縁層１１をマスクにして、バルク層１０の表層をエッチングする。例えば、ＲＩＥ（Reacting Ion Etching）で深さ２μｍの凹部３１０をバルク層１０に形成する。続いて、絶縁層１１をマスクとして、バルク層１０の表層に不純物を注入し、ピエゾ抵抗部Ｐを形成する。
【００６０】
続いて、絶縁層１１をマスクにして、バルク層１０を酸化させ、露出しているバルク層１０の表面に酸化膜１７を形成する。凹部３１０の底面が酸化され、図１９に示すように、凹部３１０および凹部３１が酸化膜１７（ＳｉＯ２）で充填される。Ｓｉの酸化により体積が２．２２倍に膨張することを考慮し、前述したように予めバルク層１０に凹部３１０を形成する。ＲＩＥによるエッチングで発生したバルク層１０の表面の凹凸を解消するために、熱酸化工程の前に１１５０℃の高温水素アニール処理を実施してもよい。
【００６１】
続いて、図２０に示すように、フォトレジストからなる保護層Ｒ１０と酸化膜１７とをマスクに用いて、絶縁層１１を貫通させてバルク層１０の表層に不純物を導入し、バルク層１０の表層に低抵抗部６０を形成する。保護層Ｒ１０を除去した後、図２１に示すように、保護層Ｒ１１を用いて低抵抗部６０と重なる位置にコンタクトホールＨ１を形成し、保護層Ｒ１１を除去する。そして、絶縁層１１、バルク層１０（低抵抗部６０）、酸化膜１７の表面に配線層を形成し、配線パターンを除く領域をエッチングにより除去して配線部１３を形成する。その後、原型領域Ｓ０＋Ｍ０＋Ｆ０を保護するフォトレジストからなる保護層（保護部）と、酸化膜１７と、をマスクにして絶縁層１１をエッチングする（保護層は、原型領域Ｓ０＋Ｆ０＋Ｍ０と側壁形成領域Ａ３との境界を超えて（ただし幅Ｗ３以上超えない）酸化膜１７側まで形成されていてもよい）。その後、保護層と酸化膜１７とをマスクに用いてバルク層１０をボッシュプロセスによりエッチングすることにより、可撓部Ｆ、錘部Ｍ、枠部Ｓを形成するとともに、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成する。
【００６２】
本実施形態の製造方法によると、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４の形成と、可撓部Ｆをエッチングにより形成する際のマスクとして利用する酸化膜１７の形成とを、同じ凹部３１を共用して行う。そのため、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を可撓部Ｆのｙ軸方向の両端面を含む最も外側の部分に形成することができ、感度が高い加速度センサを製造することができる。また、ピエゾ抵抗部Ｐの上層に形成された酸化膜１７によって可撓部Ｆのｙ軸方向の両端の位置が決定されるので、可撓部Ｆに精度よくピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を配置できない等ということがこの製造方法では発生しないため、歩留まりを向上させることができる。さらに、可撓部のｙ軸方向に薄くしたい場合も、この製造工程によると可撓部Ｆのｙ軸方向の最も外側の部分にピエゾ抵抗素子を配置することができるため、製造工程における歩留まりを低下させることなく、感度が高い加速度センサを製造することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、凹部３１形成の際、平坦面（バルク層１０の表面）上にフォトレジストを塗布しフォトリソグラフィを行い保護層を形成できるので、高精度にパターンが転写された保護層を用いて側壁形成領域Ａ３に凹部３１を形成することができる。その結果、凹部３１０も側壁形成領域Ａ３に高精度に形成できる。そのため、ピエゾ抵抗部Ｐ（最終的には各ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４）のを高精度に一定幅（Ｗ３）にすることができる。その結果、加速度センサの歩留まりを向上させることができるとともに、それらのピエゾ抵抗素子で構成するブリッジ回路のオフセット調整の必要性を低減することができる。また、絶縁層１１は、ボッシュプロセスのエッチングマスクとなる酸化膜１７と比較して薄いため、コンタクトホールＨ１を浅くすることができる。そのためメタル被覆性が良好となり、コストを削減することができる。
【００６４】
（変形例１）
次に第三実施形態の変形例を図２２を用いて説明する。まず、側壁形成領域Ａ３に開口を有する保護層を用いて、側壁形成領域Ａ３においてバルク層１０の表層をエッチングし凹部３１０を形成する。そして、その保護層をマスクにしてバルク層１０の表層（凹部３１０の底面の表層）に不純物を導入し、ピエゾ抵抗部Ｐを形成し、保護層を除去する。その後、図２２に示すように、バルク層１０を酸化させると、凹部３１０が酸化膜で充填され、凹部３１０には厚い酸化膜１７ａが形成される。側壁形成領域Ａ３以外のバルク層１０の表層には薄い酸化膜１７ｂが形成される。続いて、別の保護層と厚い酸化膜１７ａをマスクに用いて、薄い酸化膜１７ｂを貫通させてバルク層１０の表層に低抵抗部６０を形成し、保護層を除去する。続いて、低抵抗部６０が形成されている位置に重なる薄い酸化膜１７ｂをエッチングしてコンタクトホールＨ１を形成し、配線部１３を形成する。その後、原型領域Ｓ０＋Ｍ０＋Ｆ０を保護する保護層（保護部）と厚い保護層１７ａとをマスクに用いて、露出している薄い酸化膜１７ｂをエッチングにより除去する（保護層は、原型領域Ｓ０＋Ｆ０＋Ｍ０と側壁形成領域Ａ３との境界を超えて（ただし幅Ｗ３以上超えない）酸化膜１７側まで形成されていてもよい）。続いて、当該保護層と厚い酸化膜１７ａとをマスクに用いてバルク層１０をエッチングにより除去することにより、錘部Ｍ、可撓部Ｆ、枠部Ｓを形成するとともに、ピエゾ抵抗素子Ｐ１〜Ｐ４を形成する。すなわち、本変形例において、厚い酸化膜１７ａは側壁に相当する。
【００６５】
４．他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態で示した材質や寸法や形状や成膜方法やパターン転写方法はあくまで例示であるし、当業者であれば自明である工程の追加や削除や工程順序の入れ替えについては説明が省略されている。
【００６６】
錘部Ｍは上記実施形態のように１つの可撓部Ｆによって枠部Ｓと連結している構成に限らず、図２３Ａ，図２３Ｂ，図２３Ｃに示すように互いに平行な複数の可撓部Ｆ１，Ｆ２によって枠部Ｓと連結する構成であってもよい。図２３Ａ〜図２３Ｃでは、ピエゾ抵抗素子Ｐｘや低抵抗部６０、配線部１３は図示を省略している。また、図中の破線は、錘部Ｍ、可撓部Ｆ１，Ｆ２、枠部Ｓの境界を示している。
なお、上記実施形態ではｙ軸方向の加速度を検出する１軸加速度センサを例に説明したが、本発明は、可撓部がｚ軸方向に薄くｚ軸方向の加速度を検出する１軸加速度センサや、多軸加速度センサに対しても適用してもよいし、また、上記実施形態では、側壁１４ａは、錘部Ｍの外側、枠部Ｓの内側、可撓部Ｆの第三端および第四端の外側に形成される構成を説明したが、少なくとも可撓部Ｆの第三端および第四端の外側に形成されていればよい。
【符号の説明】
【００６７】
１：加速度センサ、２：加速度センサ、１０：バルク層、１１：絶縁層、１３：配線部、１４：犠牲層、１４ａ：側壁、１５：酸化膜、１６：絶縁層、１７：酸化膜、３０：凹部、３１：凹部、３１０：凹部、５０，５１：開口、６０：低抵抗部、Ａ１：非原型領域、Ａ２：領域、Ａ３：側壁形成領域、Ｆ：可撓部（Ｆ０：原型領域）、Ｆ１，Ｆ２：可撓部、Ｈ１：コンタクトホール、Ｍ：錘部（Ｍ０：原型領域）、Ｐ：ピエゾ抵抗部、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４：ピエゾ抵抗素子、Ｓ：枠部（Ｓ０：原型領域）、ｅ１：第一端、ｅ２：第二端、ｅ３：第三端、ｅ４：第四端。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形形態を有する可撓部の原型領域であって、第一端が枠部の原型領域の内側と結合し、前記第一端と対向する第二端が前記枠部の内側にある錘部の原型領域と結合している前記可撓部の原型領域の外側、かつ、前記枠部の原型領域の内側、かつ、前記錘部の原型領域の外側にある非原型領域内の、少なくとも前記可撓部の原型領域の残りの第三端および第四端に隣接し前記第三端と前記第四端とからそれぞれ一定距離以上の幅を有する領域において、単結晶シリコンからなる基板の表層に不純物を導入することによってピエゾ抵抗部を形成し、
前記非原型領域のうち、少なくとも前記可撓部の原型領域の前記第三端および前記第四端に隣接し前記第三端と第四端とからそれぞれ前記一定距離の幅を有する側壁形成領域において、前記基板の表面に、前記基板に対するエッチング選択性を有する側壁を形成し、
前記可撓部の原型領域および前記錘部の原型領域および前記枠部の原型領域を保護する保護部と、前記側壁と、をマスクに用いて前記基板を異方性エッチングすることにより、枠部と錘部と可撓部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部からピエゾ抵抗素子を形成する、
ことを含む加速度センサの製造方法。
【請求項２】
前記ピエゾ抵抗部を形成する前に、前記基板の一方の主面に絶縁層を形成し、
前記非原型領域において、前記絶縁層を除去して前記基板を露出させることにより、前記基板を底面とし前記絶縁層を内壁とする凹部を形成し、
前記凹部を形成した後、残存している前記絶縁層をマスクに用いて、前記凹部の底面に露出している前記基板の表層に不純物を導入することにより、前記凹部の底面に露出している前記基板の表層に前記ピエゾ抵抗部を形成し、
前記絶縁層の表面および前記凹部の内部に犠牲層を形成し、
前記犠牲層をエッチバックして、前記絶縁層の表面および前記凹部の底面を露出させ、
前記犠牲層のエッチバックに伴って前記凹部の内壁と底面とがなす隅部としての前記側壁形成領域に残存した前記犠牲層を示す前記側壁と、前記保護部として機能する前記絶縁層と、をマスクに用いて前記基板を異方性エッチングすることにより、前記可撓部と前記枠部と前記錘部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部から前記ピエゾ抵抗素子を形成する、
請求項１に記載の加速度センサの製造方法。
【請求項３】
前記ピエゾ抵抗部を形成する前に、前記基板の一方の主面に絶縁層を形成し、
前記非原型領域から、前記枠部の原型領域および前記錘部の原型領域および前記可撓部の原型領域のいずれからも前記一定距離を保って離間する領域を除いた前記側壁形成領域において、前記絶縁層を除去して前記基板を露出させることにより、前記基板を底面とし前記絶縁層を内壁とする凹部を形成し、
前記凹部を形成した後、残存している前記絶縁層をマスクに用いて、前記凹部において露出している前記基板の表層に不純物を導入することにより、前記凹部において露出している前記基板の表層に前記ピエゾ抵抗部を形成し、
前記絶縁層の表面に前記犠牲層を形成するとともに、前記凹部を前記犠牲層で充填し、
前記絶縁層が露出するまで前記犠牲層を平坦化することによって、前記側壁を形成し、
前記保護部と前記側壁とをマスクに用いて、前記絶縁層と前記基板を異方性エッチングすることによって、前記枠部と前記可撓部と前記錘部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部から前記ピエゾ抵抗素子を形成する、
請求項１に記載の加速度センサの製造方法。
【請求項４】
前記非原型領域から、前記枠部の原型領域および前記錘部の原型領域および前記可撓部の原型領域のいずれからも前記一定距離を保って離間する領域を除いた前記側壁形成領域において、前記基板の表層を除去することにより、凹部を形成し、
前記凹部の底面の表層に不純物を導入することにより、前記凹部の底面の表層に前記ピエゾ抵抗部を形成し、
前記基板の表面を酸化させ、前記凹部を酸化膜で充填することによって、前記凹部に前記側壁を形成し、
前記保護部と、前記側壁と、をマスクに用いて、前記基板を異方性エッチングすることによって、前記枠部と前記可撓部と前記錘部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部から前記ピエゾ抵抗素子を形成する、
請求項１に記載の加速度センサの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法によって製造された１軸加速度センサであって、
前記枠部の開口面に平行な方向に撓む板ばね形を有する前記可撓部であって、前記可撓部の原型領域の前記第三端および前記第四端の外側に隣接して前記側壁が形成されている前記可撓部と、
前記可撓部の原型領域の前記第一端と内側において結合する前記枠部と、
前記可撓部の原型領域の前記第二端と結合する前記錘部と、
前記側壁の下層に、前記第一端または前記第二端と平行な方向において前記側壁の幅と同じ幅で形成されているピエゾ抵抗素子と、
を備える１軸加速度センサ。
【請求項１】
矩形形態を有する可撓部の原型領域であって、第一端が枠部の原型領域の内側と結合し、前記第一端と対向する第二端が前記枠部の内側にある錘部の原型領域と結合している前記可撓部の原型領域の外側、かつ、前記枠部の原型領域の内側、かつ、前記錘部の原型領域の外側にある非原型領域内の、少なくとも前記可撓部の原型領域の残りの第三端および第四端に隣接し前記第三端と前記第四端とからそれぞれ一定距離以上の幅を有する領域において、単結晶シリコンからなる基板の表層に不純物を導入することによってピエゾ抵抗部を形成し、
前記非原型領域のうち、少なくとも前記可撓部の原型領域の前記第三端および前記第四端に隣接し前記第三端と第四端とからそれぞれ前記一定距離の幅を有する側壁形成領域において、前記基板の表面に、前記基板に対するエッチング選択性を有する側壁を形成し、
前記可撓部の原型領域および前記錘部の原型領域および前記枠部の原型領域を保護する保護部と、前記側壁と、をマスクに用いて前記基板を異方性エッチングすることにより、枠部と錘部と可撓部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部からピエゾ抵抗素子を形成する、
ことを含む加速度センサの製造方法。
【請求項２】
前記ピエゾ抵抗部を形成する前に、前記基板の一方の主面に絶縁層を形成し、
前記非原型領域において、前記絶縁層を除去して前記基板を露出させることにより、前記基板を底面とし前記絶縁層を内壁とする凹部を形成し、
前記凹部を形成した後、残存している前記絶縁層をマスクに用いて、前記凹部の底面に露出している前記基板の表層に不純物を導入することにより、前記凹部の底面に露出している前記基板の表層に前記ピエゾ抵抗部を形成し、
前記絶縁層の表面および前記凹部の内部に犠牲層を形成し、
前記犠牲層をエッチバックして、前記絶縁層の表面および前記凹部の底面を露出させ、
前記犠牲層のエッチバックに伴って前記凹部の内壁と底面とがなす隅部としての前記側壁形成領域に残存した前記犠牲層を示す前記側壁と、前記保護部として機能する前記絶縁層と、をマスクに用いて前記基板を異方性エッチングすることにより、前記可撓部と前記枠部と前記錘部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部から前記ピエゾ抵抗素子を形成する、
請求項１に記載の加速度センサの製造方法。
【請求項３】
前記ピエゾ抵抗部を形成する前に、前記基板の一方の主面に絶縁層を形成し、
前記非原型領域から、前記枠部の原型領域および前記錘部の原型領域および前記可撓部の原型領域のいずれからも前記一定距離を保って離間する領域を除いた前記側壁形成領域において、前記絶縁層を除去して前記基板を露出させることにより、前記基板を底面とし前記絶縁層を内壁とする凹部を形成し、
前記凹部を形成した後、残存している前記絶縁層をマスクに用いて、前記凹部において露出している前記基板の表層に不純物を導入することにより、前記凹部において露出している前記基板の表層に前記ピエゾ抵抗部を形成し、
前記絶縁層の表面に前記犠牲層を形成するとともに、前記凹部を前記犠牲層で充填し、
前記絶縁層が露出するまで前記犠牲層を平坦化することによって、前記側壁を形成し、
前記保護部と前記側壁とをマスクに用いて、前記絶縁層と前記基板を異方性エッチングすることによって、前記枠部と前記可撓部と前記錘部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部から前記ピエゾ抵抗素子を形成する、
請求項１に記載の加速度センサの製造方法。
【請求項４】
前記非原型領域から、前記枠部の原型領域および前記錘部の原型領域および前記可撓部の原型領域のいずれからも前記一定距離を保って離間する領域を除いた前記側壁形成領域において、前記基板の表層を除去することにより、凹部を形成し、
前記凹部の底面の表層に不純物を導入することにより、前記凹部の底面の表層に前記ピエゾ抵抗部を形成し、
前記基板の表面を酸化させ、前記凹部を酸化膜で充填することによって、前記凹部に前記側壁を形成し、
前記保護部と、前記側壁と、をマスクに用いて、前記基板を異方性エッチングすることによって、前記枠部と前記可撓部と前記錘部とを形成するとともに、前記ピエゾ抵抗部から前記ピエゾ抵抗素子を形成する、
請求項１に記載の加速度センサの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法によって製造された１軸加速度センサであって、
前記枠部の開口面に平行な方向に撓む板ばね形を有する前記可撓部であって、前記可撓部の原型領域の前記第三端および前記第四端の外側に隣接して前記側壁が形成されている前記可撓部と、
前記可撓部の原型領域の前記第一端と内側において結合する前記枠部と、
前記可撓部の原型領域の前記第二端と結合する前記錘部と、
前記側壁の下層に、前記第一端または前記第二端と平行な方向において前記側壁の幅と同じ幅で形成されているピエゾ抵抗素子と、
を備える１軸加速度センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１１−１３７６８３（Ｐ２０１１−１３７６８３Ａ）
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９６９５６（Ｐ２００９−２９６９５６）
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２８日（２００９．１２．２８）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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