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JP5849663B2 - Method for manufacturing vibration transducer - Google Patents

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JP5849663B2
JP5849663B2 JP2011267078A JP2011267078A JP5849663B2 JP 5849663 B2 JP5849663 B2 JP 5849663B2 JP 2011267078 A JP2011267078 A JP 2011267078A JP 2011267078 A JP2011267078 A JP 2011267078A JP 5849663 B2 JP5849663 B2 JP 5849663B2
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隆一郎 野田
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隆司 吉田
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Description

本発明は、振動式トランスデューサの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a vibratory transducer.

図6〜図18は、従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図である。
図6は要部組立構成説明図、図7〜図15は製作工程説明図、図16は図6の回路説明図、図17〜図18は図6の動作説明図である。
製作工程に従って説明する。
図7において、N型シリコン単結晶基板1に、シリコン酸化膜10aを形成しパターニングする。
酸化膜を除去した部分をアンダ―カットして、凹部を形成しボロンの濃度1018cm-3のP形シリコンにより、選択エピタキシャル成長を行ってP+単結晶シリコン11を成長させる。
次に、ボロンの濃度3×1019cm-3以上のP形シリコンにより、P+単結晶シリコン11の表面に、凹部を塞ぎ更に上方にP++単結晶シリコン12を成長させる。
後に、P+単結晶シリコン層が振動梁下のギャップ、P++単結晶シリコン層が振動梁となる。
FIGS. 6 to 18 are explanatory views of the main configuration of a conventional example that is generally used conventionally.
FIG. 6 is an explanatory diagram of an essential part assembly configuration, FIGS. 7 to 15 are explanatory diagrams of manufacturing processes, FIG. 16 is a circuit explanatory diagram of FIG. 6, and FIGS. 17 to 18 are operation explanatory diagrams of FIG.
This will be described according to the manufacturing process.
In FIG. 7, a silicon oxide film 10a is formed on the N-type silicon single crystal substrate 1 and patterned.
The portion from which the oxide film has been removed is undercut to form a recess, and P + single crystal silicon 11 is grown by selective epitaxial growth with P-type silicon having a boron concentration of 10 18 cm −3 .
Next, the P ++ single crystal silicon 12 is grown on the surface of the P + single crystal silicon 11 by closing the recess with P-type silicon having a boron concentration of 3 × 10 19 cm −3 or more.
Later, the P + single crystal silicon layer becomes the gap under the vibrating beam, and the P ++ single crystal silicon layer becomes the vibrating beam.

図8において、P++単結晶シリコン12上を含む基板表面にシリコン酸化膜10bを形成しパターニングする。
酸化膜を除去した凹部Dで示す部分が、シェルの基板への接地部となる。
図9において、凹部Dを含む基板表面にシリコン窒化膜13を形成し、パターニングする。P++単結晶シリコン12a(振動梁)上のシリコン酸化膜10bおよびシリコン窒化膜13が、振動梁上のギャップとなる。これらの膜厚,振動梁の面積により静電容量が決まる。従ってこれらの値を所望の静電容量が得られるように調整しておくことで、振動梁の駆動、検出のための静電容量を最適化することができる。
In FIG. 8, a silicon oxide film 10b is formed on the substrate surface including the P ++ single crystal silicon 12 and patterned.
The portion indicated by the recess D from which the oxide film has been removed becomes a grounding portion of the shell to the substrate.
In FIG. 9, a silicon nitride film 13 is formed on the substrate surface including the recess D and patterned. The silicon oxide film 10b and the silicon nitride film 13 on the P ++ single crystal silicon 12a (vibrating beam) form a gap on the vibrating beam. The capacitance is determined by the film thickness and the area of the vibrating beam. Therefore, by adjusting these values so as to obtain a desired capacitance, it is possible to optimize the capacitance for driving and detecting the vibrating beam.

図10において、P++ポリシリコン14を全面に形成し、パターニングにより犠牲層エッチングのためのエッチング液導入穴Eを形成する。
このP++ポリシリコンが、後にシェル及び電極取り出しのための配線となる。
配線は、P++/P+単結晶シリコンを利用することや、選択エピタキシャル成長前にシリコン基板への不純物拡散をすることで形成することも可能である。
配線とシリコン基板との間の寄生容量が最も小さくなるよう選択するのが良い。
In FIG. 10, P ++ polysilicon 14 is formed on the entire surface, and an etching solution introduction hole E for sacrificial layer etching is formed by patterning.
This P ++ polysilicon will later become a wiring for shell and electrode extraction.
The wiring can be formed by using P ++ / P + single crystal silicon or by diffusing impurities into the silicon substrate before selective epitaxial growth.
It is preferable to select the parasitic capacitance between the wiring and the silicon substrate to be the smallest.

図11において、エッチング液の導入穴Eから弗酸を流入させシリコン窒化膜14、シリコン酸化膜12bを除去する。
シェルの基板への接地部は、シリコン窒化膜14のエッチング速度が遅いため、横方向では、シリコン窒化膜がエッチングストップ層となる。
In FIG. 11, hydrofluoric acid is introduced from the etching solution introduction hole E to remove the silicon nitride film 14 and the silicon oxide film 12b.
Since the etching rate of the silicon nitride film 14 is slow at the ground portion of the shell to the substrate, the silicon nitride film serves as an etching stop layer in the lateral direction.

図12において、P+単結晶シリコン層11を、アルカリ溶液(ヒドラジン、KOH、TMAH等)により除去する。
この時、P++単結晶シリコン12a、P++ポリシリコン14は、高濃度に不純物導入されているため、エッチングされない。
また、アルカリ溶液によるエッチング中に、N型シリコン基板に1〜2Vの電圧を印加しておくことにより、エッチングされないよう保護することができる。
振動梁の長さ方向は、シリコン単結晶の<111>方向のエッチング速度が遅いことを利用して、エッチングストップとする。
In FIG. 12, the P + single crystal silicon layer 11 is removed with an alkaline solution (hydrazine, KOH, TMAH, etc.).
At this time, the P ++ single crystal silicon 12a and the P ++ polysilicon 14 are not etched because impurities are introduced at a high concentration.
Further, by applying a voltage of 1 to 2 V to the N-type silicon substrate during etching with an alkaline solution, it can be protected from being etched.
The length direction of the vibrating beam is set as an etching stop by taking advantage of the slow etching rate of the silicon single crystal in the <111> direction.

図13において、スパッタ、蒸着、CVD、エピタキシャル成長等により、封止部材15(例えば、スパッタにより形成したSiO2,ガラス等)を形成してエッチング液の導入穴をふさぐとともに、微細な真空室5を形成する。
この工程の前に、熱酸化等により振動梁表面及び真空室内部にシリコン酸化膜を形成する等の方法で、シェルと振動梁の電気的絶縁をより安定にすることも可能である。
この場合には、封止部材として、導電性の材料を使用することができる。
In FIG. 13, a sealing member 15 (for example, SiO 2 or glass formed by sputtering) is formed by sputtering, vapor deposition, CVD, epitaxial growth, or the like to close the etching solution introduction hole, and a fine vacuum chamber 5 is formed. To do.
Prior to this step, it is possible to further stabilize the electrical insulation between the shell and the vibrating beam by a method such as forming a silicon oxide film on the surface of the vibrating beam and inside the vacuum chamber by thermal oxidation or the like.
In this case, a conductive material can be used as the sealing member.

図14において、P++ポリシリコン14をパターニングし、振動梁及びシェルからの電気的配線を形成するとともにボンディングパッド用の電極を形成する。
図15において、シリコン基板を裏面から薄肉化し、ダイアフラムを形成する。
図16(a)は振動梁12a及びシェル14に接続してP++ポリシリコン14をパターニングし、電気的配線20を形成するとともにボンディング用のAl電極21を形成した状態を示す平面図である。
In FIG. 14, P ++ polysilicon 14 is patterned to form electrical wiring from the vibrating beam and shell, and to form an electrode for a bonding pad.
In FIG. 15, the silicon substrate is thinned from the back surface to form a diaphragm.
FIG. 16A is a plan view showing a state in which the P ++ polysilicon 14 is patterned by connecting to the vibrating beam 12a and the shell 14 to form an electrical wiring 20 and an Al electrode 21 for bonding. .

図16(b)は本発明の振動式トランスデューサの回路図を示すものである。
図においてVbはバイアス電圧(定電圧)、Viは駆動電圧(交流)、R1,R2は配線抵抗、R3は基板抵抗である。
C1は振動梁/シェル間の容量、C2は寄生容量、C3,C4は配線/基板間の容量である。図において、R3,C2,3,4が小さい程ノイズ電流が小さくなる。
また、これらの値は、配線の形成方法、パターン等により決まる。従って、これらの値を可能な限り小さくなるように決定する。
図において、振動梁/シェル間の容量C1が一定の場合、Viの周波数をωとすると、出力電流の振幅は(C1+C2)・Vi・ωに比例する。
一方、C1が周波数ωで共振する場合、共振によるC1の変化分をΔC1とすると、近似的にΔC1・Vb・ωに比例した振幅の電流が加算される。この電流の増加分により、共振周波数を検出する。
FIG. 16B shows a circuit diagram of the vibration type transducer of the present invention.
In the figure, Vb is a bias voltage (constant voltage), Vi is a drive voltage (AC), R1 and R2 are wiring resistances, and R3 is a substrate resistance.
C1 is a capacitance between the vibrating beam / shell, C2 is a parasitic capacitance, and C3 and C4 are capacitances between the wiring and the substrate. In the figure, the smaller the R3, C2, 3 and 4, the smaller the noise current.
These values are determined by the wiring formation method, pattern, and the like. Therefore, these values are determined to be as small as possible.
In the figure, when the capacitance C1 between the vibrating beam and the shell is constant, assuming that the frequency of Vi is ω, the amplitude of the output current is proportional to (C1 + C2) · Vi · ω.
On the other hand, when C1 resonates at frequency ω, assuming that the change in C1 due to resonance is ΔC1, a current having an amplitude approximately proportional to ΔC1 · Vb · ω is added. The resonance frequency is detected from the increase in current.

所で、振動子3は測定圧力Pmがゼロの時でも初期張力を与えておかないと、測定圧力Pmにより座屈を起こして測定できない状態となり、またこの初期張力のバラツキを制御しておかないと感度のバラツキも生じることになる。
以下この点について説明する。
第17図は各種の不純物の共有結合半径Riと、シリコンの共有結合半径RSiに対する各不純物の共有結合半径Riとの関係を現している。
第18図は不純物の濃度に対する格子定数の変化を示している。
第17図から判るようにシリコン(Si)の共有結合半径Rsi1.17Åに対してリン(P)は1.10Å、ホウ素(B)は0.88Åと小さい。
従って、ホウ素或いはリンがシリコンの中に注入されるとこの部分は引張歪を受ける。 この歪みの程度は、第18図から、例えばホウ素が1020cm-3の濃度の場合の格子定数の変化は2×10-3Åであり、一方シリコンの格子定数は5.431Åであるので約4×10-4ε(=2×10-3/5.341)となる。
By the way, if the initial tension is not applied to the vibrator 3 even when the measurement pressure Pm is zero, the measurement cannot be performed due to buckling due to the measurement pressure Pm, and variation in the initial tension is not controlled. As a result, variations in sensitivity occur.
This point will be described below.
FIG. 17 shows the relationship between the covalent bond radius Ri of various impurities and the covalent bond radius Ri of each impurity relative to the covalent bond radius RSi of silicon.
FIG. 18 shows the change of the lattice constant with respect to the impurity concentration.
As can be seen from FIG. 17, phosphorus (P) is as small as 1.10 Å and boron (B) is as small as 0.88 Å relative to the covalent bond radius Rsi1.17 シ リ コ ン of silicon (Si).
Therefore, when boron or phosphorus is implanted into silicon, this part is subjected to tensile strain. From FIG. 18, for example, the degree of this strain is about 2 × 10 −3変 化 when the boron concentration is 10 20 cm −3 , while the lattice constant of silicon is 5.431 約. 4 × 10 −4 ε (= 2 × 10 −3 / 5.341).

4×10-4ε以上の歪みを与えるには、例えばホウ素を2倍の2×1020cm-3だけ注入すれば、注入量に比例して8×10-4εの初期張力が発生する。従って、任意の濃度のホウ素を注入すれば任意の初期張力を与えることができる。
第6図に示す振動子3は、これを利用して初期張力が与えてある。
なお、4×10-4ε未満の歪みを与えるには、n形シリコンの基板1のリン濃度を上げてやるか、或いは振動子3を酸化して振動子の表面のホウ素を酸化膜の中に偏析させ、BHFにより酸化膜を除去することにより振動子3の中のホウ素濃度を下げて歪みを4×10-4ε以下に調節できる。
また、第17図から判るようにホウ素の濃度が1017cm-3の程度ではほとんど歪みが発生しないことが推定される。
In order to give a strain of 4 × 10 −4 ε or more, for example, if boron is injected twice by 2 × 10 20 cm −3, an initial tension of 8 × 10 −4 ε is generated in proportion to the injection amount. . Therefore, if an arbitrary concentration of boron is implanted, an arbitrary initial tension can be applied.
The vibrator 3 shown in FIG. 6 is given an initial tension using this.
In order to give a strain of less than 4 × 10 −4 ε, the phosphorus concentration of the n-type silicon substrate 1 is increased, or the oscillator 3 is oxidized to remove boron on the surface of the oscillator in the oxide film. By removing the oxide film with BHF, the boron concentration in the vibrator 3 can be lowered and the strain can be adjusted to 4 × 10 −4 ε or less.
Further, as can be seen from FIG. 17, it is estimated that almost no distortion occurs at a boron concentration of about 10 17 cm −3 .

特開平01−299428号公報JP-A-01-299428 特開2005−037309号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-037309

このような装置においては、以下の問題点がある。
従来例では、振動梁が基板に対して垂直に振動し、振動梁,励振電極,振動検出電極が積層構造となっているため、製造プロセスにおいて多くの加工工程が必要となっていた。
従来例では、エピタキシャル成長を行った後にボロン濃度の差を利用してエッチングをストップさせ振動子を形成する。この方法ではボロン濃度をある程度以上に高い濃度にしておかなければならないため、利用できるボロン濃度が限られており、この制限のため振動梁の張力制御が充分できない。また、振動梁の形状は不純物の濃度差によって決まるためバラツキが大きい。
更に、通常のエピタキシャル方式では振動子中の欠陥や転位の発生により振動子張力の制御を精度よく行うことが難しく、振動子が厚い場合には高張力を発生することができない。このため、通常のエピタキシャル方式では、厚く高張力を持った振動子を形成することが出来ない。一方、通常の拡散方式では、張力を持った厚い振動子を形成しようとすると、拡散長を伸ばす必要があるため、長時間の拡散が必要となってしまう。
例えば、300ueを超える高張力を発生することができなかった。
更に、振動子をエピタキシャル法にて作成する時、その膜厚が約5umを越える程度に厚い場合、張力が低下してしまうため高さ方向に厚い振動子を形成することができなかった。
Such an apparatus has the following problems.
In the conventional example, since the vibrating beam vibrates perpendicularly to the substrate and the vibrating beam, the excitation electrode, and the vibration detection electrode have a laminated structure, many processing steps are required in the manufacturing process.
In the conventional example, after the epitaxial growth, etching is stopped using the difference in boron concentration to form the vibrator. In this method, since the boron concentration must be higher than a certain level, the available boron concentration is limited. Due to this limitation, the tension of the vibrating beam cannot be sufficiently controlled. Further, the shape of the vibrating beam varies greatly because it is determined by the impurity concentration difference.
Further, in the normal epitaxial method, it is difficult to accurately control the vibrator tension due to the generation of defects and dislocations in the vibrator, and when the vibrator is thick, high tension cannot be generated. For this reason, it is not possible to form a thick vibrator having high tension by a normal epitaxial method. On the other hand, in a normal diffusion system, when a thick vibrator having tension is formed, it is necessary to extend the diffusion length, and thus long diffusion is required.
For example, high tension exceeding 300 ue could not be generated.
Further, when the vibrator is formed by an epitaxial method, if the film thickness is thick enough to exceed about 5 μm, the tension is lowered, so that a thick vibrator cannot be formed in the height direction.

本発明の目的は、上記の課題を解決するもので、精度が良く高張力を有する振動梁を具備する振動式トランスデューサを提供することにある。   An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a vibratory transducer having a vibratory beam having high accuracy and high tension.

このような課題を達成するために、本発明では、請求項1の振動式トランスデューサの製造方法においては、
シリコン単結晶の基板に設けられた振動梁と、該振動梁の周辺に隙間が維持されるように該振動梁を囲み前記基板と共に真空室を構成するシリコン材よりなるシェルと、前記振動梁を励振する励振手段と、前記振動梁の振動を検出する振動検出手段と、を具備し、前記振動梁の共振周波数を測定することにより前記振動梁に印加された歪を測定する振動式トランスデューサの製造方法において、
前記真空室内に設けられ前記基板に対して引張の応力が付与されるシリコン単結晶の振動梁と、
前記基板面に平行に設けられ前記振動梁に一端が接続される板状の第1の電極板と、
前記振動梁を挟んで前記基板面に平行に対向して対向隙間を有して設けられ前記振動梁と前記第1の電極板と共に前記基板面に平行な一平面状をなす板状の第2,第3の電極板と、
を具備し、
前記真空室内に設けられ前記基板に対して引張の応力が付与されるシリコン単結晶の振動梁が、下記の工程を含む振動式トランスデューサの製造方法。
(1)SOI基板の一方の面のシリコン層に前記振動梁に引張の応力を付与する不純物高濃度含有層と不純物低濃度含有層を少なくとも一層成膜する不純物含有層成膜工程。
(2)前記SOI基板の一方の面のシリコン層と前記不純物含有層にエッチングにより前記対向隙間を形成する対向隙間形成工程。
(3)前記SOI基板の酸化シリコンをエッチングして前記振動梁を形成する振動梁エッチング形成工程。
In order to achieve such a problem, in the present invention, in the manufacturing method of the vibratory transducer according to claim 1,
A vibrating beam provided on a silicon single crystal substrate, a shell made of a silicon material surrounding the vibrating beam so as to maintain a gap around the vibrating beam and forming a vacuum chamber together with the substrate, and the vibrating beam Manufacturing of a vibratory transducer comprising excitation means for exciting and vibration detecting means for detecting vibration of the vibrating beam , and measuring a strain applied to the vibrating beam by measuring a resonance frequency of the vibrating beam In the method
A silicon single crystal vibrating beam provided in the vacuum chamber and provided with a tensile stress to the substrate;
A plate-like first electrode plate provided in parallel to the substrate surface and having one end connected to the vibrating beam;
A plate-like second plate that is provided in parallel with the substrate surface across the vibrating beam and having a facing gap and that forms a flat surface parallel to the substrate surface together with the vibrating beam and the first electrode plate. A third electrode plate;
Comprising
A method of manufacturing a vibratory transducer, wherein a silicon single crystal vibrating beam provided in the vacuum chamber and applied with tensile stress to the substrate includes the following steps.
(1) An impurity-containing layer film forming step of forming at least one high impurity concentration layer and a low impurity concentration layer for applying tensile stress to the vibrating beam on the silicon layer on one surface of the SOI substrate.
(2) A facing gap forming step of forming the facing gap by etching in the silicon layer on one surface of the SOI substrate and the impurity-containing layer.
(3) A vibrating beam etching forming step of etching the silicon oxide of the SOI substrate to form the vibrating beam.

本発明の請求項2の振動式トランスデューサの製造方法においては、
シリコン単結晶の基板に設けられた振動梁と、該振動梁の周辺に隙間が維持されるように該振動梁を囲み前記基板と共に真空室を構成するシリコン材よりなるシェルと、前記振動梁を励振する励振手段と、前記振動梁の振動を検出する振動検出手段と、を具備し、前記振動梁の共振周波数を測定することにより前記振動梁に印加された歪を測定する振動式トランスデューサの製造方法において、
前記真空室内に設けられ前記基板に対して引張の応力が付与されるシリコン単結晶の振動梁と、
前記基板面に平行に設けられ前記振動梁に一端が接続される板状の第1の電極板と、
前記振動梁を挟んで前記基板面に平行に対向して対向隙間を有して設けられ前記振動梁と前記第1の電極板と共に前記基板面に平行な一平面状をなす板状の第2,第3の電極板と、
を具備し、
前記真空室内に設けられ前記基板に対して引張の応力が付与されるシリコン単結晶の振動梁が、下記の工程を含む振動式トランスデューサの製造方法。
(1)シリコン基板の一方の面に、前記振動梁に引張の応力を付与する不純物高濃度含有層と不純物低濃度含有層を少なくとも一層成膜する不純物含有層成膜工程。
(2)前記不純物含有層とシリコン基板の一方の面あるいは前記不純物含有層にエッチングにより前記対向隙間を形成する対向隙間形成工程。
(3)前記シリコン基板の一方の面をエッチングして前記振動梁を形成する振動梁エッチング形成工程。
In the manufacturing method of the vibration type transducer according to claim 2 of the present invention,
A vibrating beam provided on a silicon single crystal substrate, a shell made of a silicon material surrounding the vibrating beam so as to maintain a gap around the vibrating beam and forming a vacuum chamber together with the substrate, and the vibrating beam Manufacturing of a vibratory transducer comprising excitation means for exciting and vibration detecting means for detecting vibration of the vibrating beam , and measuring a strain applied to the vibrating beam by measuring a resonance frequency of the vibrating beam In the method
A silicon single crystal vibrating beam provided in the vacuum chamber and provided with a tensile stress to the substrate;
A plate-like first electrode plate provided in parallel to the substrate surface and having one end connected to the vibrating beam;
A plate-like second plate that is provided in parallel with the substrate surface across the vibrating beam and having a facing gap and that forms a flat surface parallel to the substrate surface together with the vibrating beam and the first electrode plate. A third electrode plate;
Comprising
A method of manufacturing a vibratory transducer, wherein a silicon single crystal vibrating beam provided in the vacuum chamber and applied with tensile stress to the substrate includes the following steps.
(1) An impurity-containing layer film forming step of forming at least one high impurity concentration layer and a low impurity concentration layer that apply tensile stress to the vibrating beam on one surface of the silicon substrate.
(2) A facing gap forming step of forming the facing gap by etching on one surface of the impurity-containing layer and the silicon substrate or on the impurity-containing layer.
(3) A vibrating beam etching forming step of forming the vibrating beam by etching one surface of the silicon substrate.

本発明によれば、次のような効果がある。
振動梁は測定圧力が加えられていない時でも張力を与えておかないと測定圧力が加えられることによって振動梁に座屈を起こして測定できない状態になる。このためシリコンの原子よりも原子半径の小さいボロンやりんを不純物として振動梁に添加することで振動梁に張力を与える。
エピタキシャル法により不純物含有膜を形成する場合、単層で膜厚の厚い膜を形成すると、結晶欠陥などにより振動梁の張力が緩和してしまう。
本発明では、振動梁を形成する不純物高濃度含有層の間に不純物低濃度含有層を導入することで、結晶欠陥の発生を抑制して、振動梁の高張力を保持することができる。
不純物含有膜の間に導入するシリコン層の層数を増やしたり、膜厚を厚くしたり、不純物含有膜の不純物濃度を調整することで振動梁の張力の値を制御することができる。
様々な振動梁・対向隙間形状の構造を作製することができる。
The present invention has the following effects.
Even when the measurement pressure is not applied to the vibrating beam, if the tension is not applied, the measurement beam is applied, and the vibrating beam is buckled and cannot be measured. For this reason, tension is applied to the vibrating beam by adding boron or phosphorus having an atomic radius smaller than that of silicon atoms as impurities to the vibrating beam.
In the case of forming an impurity-containing film by an epitaxial method, if a single-layer thick film is formed, the tension of the vibrating beam is relaxed due to crystal defects and the like.
In the present invention, by introducing the low impurity concentration layer between the high impurity concentration layers forming the vibrating beam, the generation of crystal defects can be suppressed and the high tension of the vibrating beam can be maintained.
The tension value of the vibrating beam can be controlled by increasing the number of silicon layers introduced between the impurity-containing films, increasing the film thickness, or adjusting the impurity concentration of the impurity-containing film.
Various vibrating beam / opposite gap shape structures can be produced.

本発明の製造方法が適用される振動式トランスデューサの要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of the vibration type transducer to which the manufacturing method of this invention is applied. 本発明の一実施例の要部製作工程説明図である。It is principal part manufacturing process explanatory drawing of one Example of this invention. 本発明の他の実施例の要部製作工程説明図である。It is principal part manufacturing process explanatory drawing of the other Example of this invention. 本発明の他の実施例の要部製作工程説明図である。It is principal part manufacturing process explanatory drawing of the other Example of this invention. 本発明の他の実施例の要部製作工程説明図である。It is principal part manufacturing process explanatory drawing of the other Example of this invention. 従来より一般に使用されている従来例の要部構成説明図である。It is principal part structure explanatory drawing of the prior art example generally used conventionally. 図6の製作工程説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the manufacturing process of FIG. 6. 図6の製作工程説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the manufacturing process of FIG. 6. 図6の製作工程説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the manufacturing process of FIG. 6. 図6の製作工程説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the manufacturing process of FIG. 6. 図6の製作工程説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the manufacturing process of FIG. 6. 図6の製作工程説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the manufacturing process of FIG. 6. 図6の製作工程説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the manufacturing process of FIG. 6. 図6の製作工程説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the manufacturing process of FIG. 6. 図6の製作工程説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of the manufacturing process of FIG. 6. 図6の回路説明図である。FIG. 7 is a circuit explanatory diagram of FIG. 6. 図6の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of FIG. 図6の動作説明図である。It is operation | movement explanatory drawing of FIG.

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。
図1は、例えば、本発明の製造方法が適用される振動式トランスデューサの一例の要部構成説明図で、(a)は要部平面図、(b)は要部断面図である。
図1は、例えば、本願出願人が2010年9月10に出願した、特願2010−203032号公報「振動トランスデューサとその製造方法」に示されている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIGS. 1A and 1B are, for example, main part configuration explanatory views of an example of a vibration type transducer to which the manufacturing method of the present invention is applied, where FIG. 1A is a main part plan view and FIG. 1B is a main part sectional view.
FIG. 1 is shown, for example, in Japanese Patent Application No. 2010-203032, “Vibration transducer and manufacturing method thereof” filed on September 10, 2010 by the applicant of the present application.

図1において、振動梁32は、真空室33内に設けられ、基板31(測定ダイアフラム)に対して引張の応力が付与され、基板31の面311に平行方向より垂直方向の断面厚さが長い断面形状を有するシリコン単結晶よりなる。
第1の電極板34は、基板31の面311に平行に設けられ、振動梁32に一端が接続され、板状をなす。
第2,第3の電極板35,36は、振動梁32を挟んで、基板31の面311に平行に対向して対向隙間37,38を有して設けられ、振動梁32と第1の電極板34と共に、基板31の面311に平行な一平面状をなし、板状をなす。
39はシェルである。
In FIG. 1, a vibrating beam 32 is provided in a vacuum chamber 33, and a tensile stress is applied to the substrate 31 (measurement diaphragm), so that the cross-sectional thickness in the direction perpendicular to the surface 311 of the substrate 31 is longer than the parallel direction. It consists of a silicon single crystal having a cross-sectional shape.
The first electrode plate 34 is provided in parallel to the surface 311 of the substrate 31 and has one end connected to the vibrating beam 32 to form a plate shape.
The second and third electrode plates 35, 36 are provided with opposed gaps 37, 38 facing the surface 311 of the substrate 31 in parallel with the vibrating beam 32 interposed therebetween, and the vibrating beam 32 and the first electrode plate 35, 36. Together with the electrode plate 34, it forms a single plane parallel to the surface 311 of the substrate 31 and forms a plate.
39 is a shell.

図2は、本発明の一実施例の要部製作工程説明図である。
図2(a)に示す如く、SOI基板101が準備される。
図2(b)は、不純物含有層成膜工程で、SOI基板101の一方の面のシリコン層に、振動梁32に引張の応力を付与する不純物高濃度含有層102を、例えば、エピタキシャル法を用いて一層成膜する。
図2(c)は、対向隙間形成工程で、SOI基板101の一方の面のシリコン層と、不純物高濃度含有層102にエッチングにより対向隙間37,38を形成する。
図2(d)は、振動梁エッチング形成工程で、SOI基板101の酸化シリコンをエッチングして振動梁32を形成する。
FIG. 2 is an explanatory view of a main part manufacturing process of one embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2A, an SOI substrate 101 is prepared.
FIG. 2B shows an impurity-containing layer forming step, in which a high-concentration impurity-containing layer 102 that applies tensile stress to the vibrating beam 32 is applied to the silicon layer on one surface of the SOI substrate 101 by, for example, an epitaxial method. One layer is formed by using.
FIG. 2C shows an opposing gap forming step in which opposing gaps 37 and 38 are formed in the silicon layer on one surface of the SOI substrate 101 and the high impurity concentration layer 102 by etching.
FIG. 2D shows a vibrating beam etching process in which silicon oxide on the SOI substrate 101 is etched to form the vibrating beam 32.

この結果、
振動梁32は、測定圧力が加えられていない時でも張力を与えておかないと測定圧力が加えられることによって振動梁32に座屈を起こして測定できない状態になる。このためシリコンの原子よりも原子半径の小さいボロンやりんを不純物として振動梁32に添加することで振動梁32に張力を与える。
エピタキシャル法により不純物含有膜を形成する場合、単層で膜厚の厚い膜を形成すると、結晶欠陥などにより振動梁32の張力が緩和してしまう。
本発明では、振動梁32を形成する不純物高濃度含有層102の間に不純物低濃度含有層を導入することで振動梁32の高張力を保持することができる。
不純物高濃度含有層102の間に導入するシリコン層の層数を増やしたり、膜厚を厚くしたり、不純物高濃度含有層102の不純物濃度を調整することで振動梁32の張力の値を制御することができる。
様々な振動梁32・対向隙間37,38形状の構造を作製することができる。
As a result,
Even when the measurement pressure is not applied, the vibrating beam 32 is not able to be measured by buckling the vibrating beam 32 by applying the measurement pressure unless tension is applied. Therefore, tension is applied to the vibrating beam 32 by adding boron or phosphorus having an atomic radius smaller than that of silicon atoms as impurities to the vibrating beam 32.
When an impurity-containing film is formed by an epitaxial method, if a single layer with a large film thickness is formed, the tension of the vibrating beam 32 is relaxed due to crystal defects or the like.
In the present invention, the high tension of the vibrating beam 32 can be maintained by introducing the low impurity concentration layer between the high impurity concentration layer 102 forming the vibrating beam 32.
The tension value of the vibrating beam 32 is controlled by increasing the number of silicon layers introduced between the high impurity concentration layer 102, increasing the film thickness, or adjusting the impurity concentration of the high impurity concentration layer 102. can do.
Various structures of the vibrating beam 32 and the opposing gaps 37 and 38 can be produced.

図3は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
図2実施例では振動梁32は2層で形成されたが、本実施例では、振動梁32の層数を増やした実施例である。
図3(a)に示す如く、SOI基板101が準備される。
図3(b)は、不純物含有層成膜工程で、SOI基板101の一方の面のシリコン層に、第1の不純物高濃度含有層201を、例えば、エピタキシャル法を用いて成膜する。
図3(c)は、不純物含有層成膜工程で、第1の不純物高濃度含有層201の上に、不純物低濃度含有層202を成膜する。
図3(d)は、不純物含有層成膜工程で、不純物低濃度含有層202の上に、第2の不純物高濃度含有層203を成膜する。
図3(e)は、対向隙間形成工程で、第1の不純物高濃度含有層201と不純物低濃度含有層202と第2の不純物高濃度含有層203とSOI基板101の一方の面のシリコン層とにエッチングにより対向隙間37,38を形成する。
図3(f)は、振動梁エッチング形成工程で、SOI基板101の酸化シリコンをエッチングして、振動梁32を形成する。
FIG. 3 is an explanatory view of the main part configuration of another embodiment of the present invention.
Although the vibrating beam 32 is formed of two layers in the embodiment of FIG. 2, this embodiment is an embodiment in which the number of layers of the vibrating beam 32 is increased.
As shown in FIG. 3A, an SOI substrate 101 is prepared.
FIG. 3B shows an impurity-containing layer forming step, in which a first impurity high-concentration containing layer 201 is formed on the silicon layer on one surface of the SOI substrate 101 by using, for example, an epitaxial method.
FIG. 3C shows an impurity-containing layer film forming step in which an impurity low-concentration content layer 202 is formed on the first impurity high-concentration content layer 201.
FIG. 3D shows an impurity-containing layer film forming step in which a second impurity high-concentration content layer 203 is formed on the low-impurity content layer 202.
FIG. 3E shows a first gap high concentration layer 201, a low impurity concentration layer 202, a second high impurity concentration layer 203, and a silicon layer on one surface of the SOI substrate 101 in the facing gap forming step. Then, opposing gaps 37 and 38 are formed by etching.
FIG. 3F shows a vibrating beam 32 formed by etching silicon oxide on the SOI substrate 101 in the vibrating beam etching forming step.

この結果、
振動梁32は測定圧力が加えられていない時でも張力を与えておかないと測定圧力が加えられることによって振動梁32に座屈を起こして測定できない状態になる。このためシリコンの原子よりも原子半径の小さいボロンやりんを不純物として振動梁32に添加することで振動梁32に張力を与える。
エピタキシャル法により不純物含有膜を形成する場合、単層で膜厚の厚い膜を形成すると、結晶欠陥などにより振動梁32の張力が緩和してしまう。
本発明では、振動梁32を形成する不純物高濃度含有層201,203の間に、不純物低濃度含有層202を導入することで振動梁32の高張力を保持することができる。
不純物含有膜の間に導入するシリコン層の層数を増やしたり、膜厚を厚くしたり、不純物含有膜の不純物濃度を調整することで振動梁32の張力の値を制御することができる。
様々な振動梁32・対向隙間37,38形状の構造を作製することができる。
As a result,
Even when the measurement pressure is not applied to the vibrating beam 32, if the tension is not applied, the measurement beam is applied to the vibrating beam 32, and the vibrating beam 32 cannot be measured. Therefore, tension is applied to the vibrating beam 32 by adding boron or phosphorus having an atomic radius smaller than that of silicon atoms as impurities to the vibrating beam 32.
When an impurity-containing film is formed by an epitaxial method, if a single layer with a large film thickness is formed, the tension of the vibrating beam 32 is relaxed due to crystal defects or the like.
In the present invention, the high tension of the vibration beam 32 can be maintained by introducing the low impurity concentration layer 202 between the high impurity concentration layers 201 and 203 forming the vibration beam 32.
The tension value of the vibrating beam 32 can be controlled by increasing the number of silicon layers introduced between the impurity-containing films, increasing the film thickness, or adjusting the impurity concentration of the impurity-containing film.
Various structures of the vibrating beam 32 and the opposing gaps 37 and 38 can be produced.

図4は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
図2、図3実施例では、基板としてSOIウエハ101を用いたが、シリコン層のみからなる基板を用いた実施例である。
図4(a)に示す如く、シリコン層301からなるウエハが準備される。
図4(b)は、不純物含有層成膜工程で、シリコン基板301の一方の面に、振動梁32に引張の応力を付与する不純物高濃度含有層302を、例えば、エピタキシャル法を用いて一層成膜する。
図4(c)は、対向隙間形成工程で、シリコン基板301の一方の面と、不純物高濃度含有層302にエッチングにより対向隙間37,38を形成する。
図4(d)は、振動梁エッチング形成工程で、シリコン基板301の一方の面をエッチングして振動梁32を形成する。
なお、図4(c2)に示すが如く、シリコン基板301の一方の面までエッチングを行っても良く、また、図4(d2)に示すが如く、振動梁32に、シリコン基板301の一方の面が含まれていても良い。
FIG. 4 is an explanatory view of the main part configuration of another embodiment of the present invention.
2 and 3, the SOI wafer 101 is used as the substrate, but this is an embodiment using a substrate made of only a silicon layer.
As shown in FIG. 4A, a wafer made of the silicon layer 301 is prepared.
FIG. 4B shows an impurity-containing layer forming step, in which a high-concentration impurity-containing layer 302 that applies tensile stress to the vibrating beam 32 is formed on one surface of the silicon substrate 301 by using, for example, an epitaxial method. Form a film.
FIG. 4C shows an opposing gap forming step in which opposing gaps 37 and 38 are formed on one surface of the silicon substrate 301 and the high impurity concentration layer 302 by etching.
FIG. 4D shows a vibrating beam 32 formed by etching one surface of the silicon substrate 301 in the vibrating beam etching forming step.
Incidentally, as is shown in FIG. 4 (c 2), may be etched until the one surface of the silicon substrate 301, also as is shown in FIG. 4 (d 2), the vibrating beam 32, the silicon substrate 301 One side may be included.

この結果、
振動梁32は測定圧力が加えられていない時でも張力を与えておかないと測定圧力が加えられることによって振動梁32に座屈を起こして測定できない状態になる。このためシリコンの原子よりも原子半径の小さいボロンやりんを不純物として振動梁32に添加することで振動梁32に張力を与える。
エピタキシャル法により不純物含有膜を形成する場合、単層で膜厚の厚い膜を形成すると、結晶欠陥などにより振動梁32の張力が緩和してしまう。
本発明では、振動梁32を形成する不純物高濃度含有層を導入することで振動梁32の高張力を保持することができる。
不純物含有膜の間に導入するシリコン層の層数を増やしたり、膜厚を厚くしたり、不純物含有膜の不純物濃度を調整することで振動梁32の張力の値を制御することができる。
様々な振動梁32・対向隙間37,38形状の構造を作製することができる。
As a result,
Even when the measurement pressure is not applied to the vibrating beam 32, if the tension is not applied, the measurement beam is applied to the vibrating beam 32, and the vibrating beam 32 cannot be measured. Therefore, tension is applied to the vibrating beam 32 by adding boron or phosphorus having an atomic radius smaller than that of silicon atoms as impurities to the vibrating beam 32.
When an impurity-containing film is formed by an epitaxial method, if a single layer with a large film thickness is formed, the tension of the vibrating beam 32 is relaxed due to crystal defects or the like.
In the present invention, the high tension of the vibrating beam 32 can be maintained by introducing the high impurity concentration layer that forms the vibrating beam 32.
The tension value of the vibrating beam 32 can be controlled by increasing the number of silicon layers introduced between the impurity-containing films, increasing the film thickness, or adjusting the impurity concentration of the impurity-containing film.
Various structures of the vibrating beam 32 and the opposing gaps 37 and 38 can be produced.

図5は、本発明の他の実施例の要部構成説明図である。
図4実施例では振動梁32は1,2層で形成されたが、本実施例では、振動梁32の層数を増やした実施例である。
図5(a)に示す如く、シリコン層401からなるウエハが準備される。
図5(b)は、不純物含有層成膜工程で、シリコン基板401の一方の面に、振動梁32に引張の応力を付与する第1の不純物高濃度含有層402を、例えば、エピタキシャル法を用いて一層成膜する。
図5(c)は、不純物含有層成膜工程で、第1の不純物高濃度含有層402の上に、不純物低濃度含有層403を成膜する。
図5(d)は、不純物含有層成膜工程で、不純物低濃度含有層403の上に、第2の不純物高濃度含有層404を成膜する。
図5(e)は、対向隙間形成工程で、第1の不純物高濃度含有層402と不純物低濃度含有層403と第2の不純物高濃度含有層404にエッチングにより対向隙間37,38を形成する。
図5(f)は、振動梁エッチング形成工程で、シリコン基板401の一方の面をエッチングして、振動梁32を形成する。
なお、図5(e2)に示すが如く、シリコン基板401の一方の面までエッチングを行っても良く、また、図5(f2)に示すが如く、振動梁32に、シリコン基板401の一方の面が含まれていても良い。
FIG. 5 is an explanatory view showing the configuration of the main part of another embodiment of the present invention.
In the embodiment shown in FIG. 4, the vibrating beam 32 is formed of one or two layers, but in this embodiment, the number of layers of the vibrating beam 32 is increased.
As shown in FIG. 5A, a wafer made of a silicon layer 401 is prepared.
FIG. 5B shows an impurity-containing layer forming step in which a first impurity high-concentration containing layer 402 that applies tensile stress to the vibrating beam 32 is applied to one surface of the silicon substrate 401 by, for example, an epitaxial method. One layer is formed by using.
FIG. 5C shows an impurity-containing layer film forming step in which an impurity low-concentration layer 403 is formed on the first impurity high-concentration layer 402.
FIG. 5D shows an impurity-containing layer film forming step, in which a second impurity high-concentration content layer 404 is formed on the low-impurity content layer 403.
FIG. 5E shows an opposing gap formation step in which opposing gaps 37 and 38 are formed in the first high impurity concentration layer 402, the low impurity concentration layer 403, and the second high impurity concentration layer 404 by etching. .
FIG. 5F shows a vibrating beam etching process in which one surface of the silicon substrate 401 is etched to form the vibrating beam 32.
As shown in FIG. 5 (e 2 ), one surface of the silicon substrate 401 may be etched, and as shown in FIG. 5 (f 2 ), the vibration beam 32 is formed on the silicon substrate 401. One side may be included.

この結果、
振動梁32は測定圧力が加えられていない時でも張力を与えておかないと測定圧力が加えられることによって振動梁32に座屈を起こして測定できない状態になる。このためシリコンの原子よりも原子半径の小さいボロンやりんを不純物として振動梁32に添加することで振動梁32に張力を与える。
エピタキシャル法により不純物含有膜を形成する場合、単層で膜厚の厚い膜を形成すると、結晶欠陥などにより振動梁32の張力が緩和してしまう。
本発明では、振動梁32を形成する不純物高濃度含有層402,404の間に不純物低濃度含有層403を導入することで振動梁32の高張力を保持することができる。
不純物含有膜の間に導入するシリコン層の層数を増やしたり、膜厚を厚くしたり、不純物含有膜の不純物濃度を調整することで振動梁32の張力の値を制御することができる。
様々な振動梁32・対向隙間37,38形状の構造を作製することができる。
As a result,
Even when the measurement pressure is not applied to the vibrating beam 32, if the tension is not applied, the measurement beam is applied to the vibrating beam 32, and the vibrating beam 32 cannot be measured. Therefore, tension is applied to the vibrating beam 32 by adding boron or phosphorus having an atomic radius smaller than that of silicon atoms as impurities to the vibrating beam 32.
When an impurity-containing film is formed by an epitaxial method, if a single layer with a large film thickness is formed, the tension of the vibrating beam 32 is relaxed due to crystal defects or the like.
In the present invention, the high tension of the vibrating beam 32 can be maintained by introducing the low impurity concentration layer 403 between the high impurity concentration layers 402 and 404 forming the vibrating beam 32.
The tension value of the vibrating beam 32 can be controlled by increasing the number of silicon layers introduced between the impurity-containing films, increasing the film thickness, or adjusting the impurity concentration of the impurity-containing film.
Various structures of the vibrating beam 32 and the opposing gaps 37 and 38 can be produced.

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。
したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形をも含むものである。
The above description merely shows a specific preferred embodiment for the purpose of explanation and illustration of the present invention.
Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes many changes and modifications without departing from the essence thereof.

1 シリコン基板
2 測定ダイアフラム
3 振動梁
4 シェル
5 真空室
31 基板(測定ダイアフラム)
311 基板31の面
32 振動梁
33 真空室
34 第1の電極板
35 第2の電極板
36 第3の電極板
37 対向隙間
38 対向隙間
39 シェル
101 SOI基板
102 不純物高濃度含有層
201 第1の不純物高濃度含有層
202 不純物低濃度含有層
203 第2の不純物高濃度含有層
301 シリコン基板
302 不純物高濃度含有層
401 シリコン基板
402 第1の不純物高濃度含有層
403 不純物低濃度含有層
404 第2の不純物高濃度含有層
1 Silicon Substrate 2 Measurement Diaphragm 3 Vibrating Beam 4 Shell 5 Vacuum Chamber 31 Substrate (Measurement Diaphragm)
311 Surface of substrate 31 Vibrating beam 33 Vacuum chamber 34 First electrode plate 35 Second electrode plate 36 Third electrode plate 37 Opposing gap 38 Opposing gap 39 Shell 101 SOI substrate 102 High impurity content layer 201 First High impurity concentration layer 202 Low impurity concentration layer 203 Second high impurity concentration layer 301 Silicon substrate 302 High impurity concentration layer 401 Silicon substrate 402 High impurity concentration layer 403 Low impurity concentration layer 404 Second High impurity content layer

Claims (2)

シリコン単結晶の基板に設けられた振動梁と、該振動梁の周辺に隙間が維持されるように該振動梁を囲み前記基板と共に真空室を構成するシリコン材よりなるシェルと、前記振動梁を励振する励振手段と、前記振動梁の振動を検出する振動検出手段と、を具備し、前記振動梁の共振周波数を測定することにより前記振動梁に印加された歪を測定する振動式トランスデューサの製造方法において、
前記真空室内に設けられ前記基板に対して引張の応力が付与されるシリコン単結晶の振動梁と、
前記基板面に平行に設けられ前記振動梁に一端が接続される板状の第1の電極板と、
前記振動梁を挟んで前記基板面に平行に対向して対向隙間を有して設けられ前記振動梁と前記第1の電極板と共に前記基板面に平行な一平面状をなす板状の第2,第3の電極板と、
を具備し、
前記真空室内に設けられ前記基板に対して引張の応力が付与されるシリコン単結晶の振動梁が、下記の工程を含む振動式トランスデューサの製造方法。
(1)SOI基板の一方の面のシリコン層に前記振動梁に引張の応力を付与する不純物高濃度含有層と不純物低濃度含有層を少なくとも一層成膜する不純物含有層成膜工程。
(2)前記SOI基板の一方の面のシリコン層と前記不純物含有層にエッチングにより前記対向隙間を形成する対向隙間形成工程。
(3)前記SOI基板の酸化シリコンをエッチングして前記振動梁を形成する振動梁エッチング形成工程。
A vibrating beam provided on a silicon single crystal substrate, a shell made of a silicon material surrounding the vibrating beam so as to maintain a gap around the vibrating beam and forming a vacuum chamber together with the substrate, and the vibrating beam Manufacturing of a vibratory transducer comprising excitation means for exciting and vibration detecting means for detecting vibration of the vibrating beam , and measuring a strain applied to the vibrating beam by measuring a resonance frequency of the vibrating beam In the method
A silicon single crystal vibrating beam provided in the vacuum chamber and provided with a tensile stress to the substrate;
A plate-like first electrode plate provided in parallel to the substrate surface and having one end connected to the vibrating beam;
A plate-like second plate that is provided in parallel with the substrate surface across the vibrating beam and having a facing gap and that forms a flat surface parallel to the substrate surface together with the vibrating beam and the first electrode plate. A third electrode plate;
Comprising
A method of manufacturing a vibratory transducer, wherein a silicon single crystal vibrating beam provided in the vacuum chamber and applied with tensile stress to the substrate includes the following steps.
(1) An impurity-containing layer film forming step of forming at least one high impurity concentration layer and a low impurity concentration layer for applying tensile stress to the vibrating beam on the silicon layer on one surface of the SOI substrate.
(2) A facing gap forming step of forming the facing gap by etching in the silicon layer on one surface of the SOI substrate and the impurity-containing layer.
(3) A vibrating beam etching forming step of etching the silicon oxide of the SOI substrate to form the vibrating beam.
シリコン単結晶の基板に設けられた振動梁と、該振動梁の周辺に隙間が維持されるように該振動梁を囲み前記基板と共に真空室を構成するシリコン材よりなるシェルと、前記振動梁を励振する励振手段と、前記振動梁の振動を検出する振動検出手段と、を具備し、前記振動梁の共振周波数を測定することにより前記振動梁に印加された歪を測定する振動式トランスデューサの製造方法において、
前記真空室内に設けられ前記基板に対して引張の応力が付与されるシリコン単結晶の振動梁と、
前記基板面に平行に設けられ前記振動梁に一端が接続される板状の第1の電極板と、
前記振動梁を挟んで前記基板面に平行に対向して対向隙間を有して設けられ前記振動梁と前記第1の電極板と共に前記基板面に平行な一平面状をなす板状の第2,第3の電極板と、
を具備し、
前記真空室内に設けられ前記基板に対して引張の応力が付与されるシリコン単結晶の振動梁が、下記の工程を含む振動式トランスデューサの製造方法。
(1)シリコン基板の一方の面に、前記振動梁に引張の応力を付与する不純物高濃度含有層と不純物低濃度含有層を少なくとも一層成膜する不純物含有層成膜工程。
(2)前記不純物含有層とシリコン基板の一方の面あるいは前記不純物含有層にエッチングにより前記対向隙間を形成する対向隙間形成工程。
(3)前記シリコン基板の一方の面をエッチングして前記振動梁を形成する振動梁エッチング形成工程。
A vibrating beam provided on a silicon single crystal substrate, a shell made of a silicon material surrounding the vibrating beam so as to maintain a gap around the vibrating beam and forming a vacuum chamber together with the substrate, and the vibrating beam Manufacturing of a vibratory transducer comprising excitation means for exciting and vibration detecting means for detecting vibration of the vibrating beam , and measuring a strain applied to the vibrating beam by measuring a resonance frequency of the vibrating beam In the method
A silicon single crystal vibrating beam provided in the vacuum chamber and provided with a tensile stress to the substrate;
A plate-like first electrode plate provided in parallel to the substrate surface and having one end connected to the vibrating beam;
A plate-like second plate that is provided in parallel with the substrate surface across the vibrating beam and having a facing gap and that forms a flat surface parallel to the substrate surface together with the vibrating beam and the first electrode plate. A third electrode plate;
Comprising
A method of manufacturing a vibratory transducer, wherein a silicon single crystal vibrating beam provided in the vacuum chamber and applied with tensile stress to the substrate includes the following steps.
(1) An impurity-containing layer film forming step of forming at least one high impurity concentration layer and a low impurity concentration layer that apply tensile stress to the vibrating beam on one surface of the silicon substrate.
(2) A facing gap forming step of forming the facing gap by etching on one surface of the impurity-containing layer and the silicon substrate or on the impurity-containing layer.
(3) A vibrating beam etching forming step of forming the vibrating beam by etching one surface of the silicon substrate.
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