JPH0439233B2 - - Google Patents
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- JPH0439233B2 JPH0439233B2 JP57199621A JP19962182A JPH0439233B2 JP H0439233 B2 JPH0439233 B2 JP H0439233B2 JP 57199621 A JP57199621 A JP 57199621A JP 19962182 A JP19962182 A JP 19962182A JP H0439233 B2 JPH0439233 B2 JP H0439233B2
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(イ) 発明の分野
この発明は、たとえば薄膜形超音波センサ、加
速度計、振動センサ、圧電リレー、光モジユレー
タ等の電気一機械振動子に用いられる薄膜形の片
持梁（ユニモルフ片持梁）の製造方法に関する。
速度計、振動センサ、圧電リレー、光モジユレー
タ等の電気一機械振動子に用いられる薄膜形の片
持梁（ユニモルフ片持梁）の製造方法に関する。
(ロ) 従来技術とその問題点
従来、薄膜形ユニモルフ片持梁を製造する方法
の１つに、二酸化シリコン（SiO2）の片持梁を
形成した後、SiO2上にスパツタリングにより圧
電性薄膜を形成する方法がある。しかしこの種の
製造方法によると、圧電性薄膜を形成する過程に
おいて、スパツタリングによる歪により、片持梁
が曲がるという不具合があつた。このような不具
合はスパツタリング時の微妙の条件変化により生
じ、また種々の要因に帰因しており、これを絶無
とすること、あるいは一義的にコントロールする
ことは非常に困難であつた。そこでこの不具合を
解消するために片持梁状態でのスパツタリングに
よる圧電性薄膜の形成を行なわず、二酸化シリコ
ンの両持梁にスパツタリングで圧電薄膜を形成
し、しかる後に片持梁を得る方法が考えられる。
の１つに、二酸化シリコン（SiO2）の片持梁を
形成した後、SiO2上にスパツタリングにより圧
電性薄膜を形成する方法がある。しかしこの種の
製造方法によると、圧電性薄膜を形成する過程に
おいて、スパツタリングによる歪により、片持梁
が曲がるという不具合があつた。このような不具
合はスパツタリング時の微妙の条件変化により生
じ、また種々の要因に帰因しており、これを絶無
とすること、あるいは一義的にコントロールする
ことは非常に困難であつた。そこでこの不具合を
解消するために片持梁状態でのスパツタリングに
よる圧電性薄膜の形成を行なわず、二酸化シリコ
ンの両持梁にスパツタリングで圧電薄膜を形成
し、しかる後に片持梁を得る方法が考えられる。
ところで従来の、たとえば二酸化シリコンの片
持梁を得る方法は、第１図に示すように面方位
（100）のシリコン（Si）の単結晶基板１上に、略
コ字状の開口部２とこの開口部２とこの開口部２
のコ字状の凹部に対する凸状の長辺部３を有する
二酸化シリコン膜４を形成し、この開口部２より
異方性エツチングを施し、長手方向が＜110＞方
向となる二酸化シリコン片持梁５を得るようにし
ている。この場合、（111）面方向のエツチングが
遅いため、全面６が（111）面で形成された穴７
上に片持梁５が形成されることになり、凸形の角
３ａを有する長辺部３以外の二酸化シリコン膜４
の下部へのシリコンのオーバエツチングは生じな
い。すなわち凸形の角３ａを有する二酸化シリコ
ン膜４の形状によつて片持梁５が形成される。
持梁を得る方法は、第１図に示すように面方位
（100）のシリコン（Si）の単結晶基板１上に、略
コ字状の開口部２とこの開口部２とこの開口部２
のコ字状の凹部に対する凸状の長辺部３を有する
二酸化シリコン膜４を形成し、この開口部２より
異方性エツチングを施し、長手方向が＜110＞方
向となる二酸化シリコン片持梁５を得るようにし
ている。この場合、（111）面方向のエツチングが
遅いため、全面６が（111）面で形成された穴７
上に片持梁５が形成されることになり、凸形の角
３ａを有する長辺部３以外の二酸化シリコン膜４
の下部へのシリコンのオーバエツチングは生じな
い。すなわち凸形の角３ａを有する二酸化シリコ
ン膜４の形状によつて片持梁５が形成される。
ここで、上述した二酸化シリコン膜の両持梁を
得るために、第１図において長辺部３を点線で示
すように延長橋絡した場合を考えると、片持梁作
成時のような長辺部３の凸形の角部３ａがなくな
るので、エツチングを行なつても長辺部３すなわ
ち両持梁となるべき二酸化シリコンの下方へのエ
ツチングが進行せず、結局両持梁を得ることがで
きない。両持梁が得られないとなると、両持梁状
態でスパツタリングによる圧電性薄膜を形成し、
しかる後に片持梁を得るという方法も実現不可能
となる。
得るために、第１図において長辺部３を点線で示
すように延長橋絡した場合を考えると、片持梁作
成時のような長辺部３の凸形の角部３ａがなくな
るので、エツチングを行なつても長辺部３すなわ
ち両持梁となるべき二酸化シリコンの下方へのエ
ツチングが進行せず、結局両持梁を得ることがで
きない。両持梁が得られないとなると、両持梁状
態でスパツタリングによる圧電性薄膜を形成し、
しかる後に片持梁を得るという方法も実現不可能
となる。
(ハ) 発明の目的
以上に鑑み、この発明の目的は、先ず異方性エ
ツチングによる両持梁の作成を実現し、この両持
梁状態下において、圧電性薄膜を形成ししかる後
に片持梁を得る、スパツタリング等による歪の生
じない片持梁の製造方法を提供するにある。
ツチングによる両持梁の作成を実現し、この両持
梁状態下において、圧電性薄膜を形成ししかる後
に片持梁を得る、スパツタリング等による歪の生
じない片持梁の製造方法を提供するにある。
(ニ) 発明の構成と効果
上記目的を達成するために、この発明の片持梁
の製造方法は面方位（100）のシリコン基板上に、
軸方位＜110＞に片持梁を形成するための長辺部
と、この長辺部両側に設けられる第１および第２
の開口部と、前記長辺部の一端が分れて形成され
る２個の支辺部と、この支辺部に囲まれる前記長
辺部の幅よりも広い幅を持つ第３の開口部とを有
する被膜（たとえば二酸化シリコン）を形成し、
さらにこの被膜の前記各辺部上に圧電性薄膜を形
成し、この圧電性薄膜の形成前もしくは形成後に
前記各開口部を通して異方性エツチングを行な
い、前記圧電性薄膜の形成および前記異方性エツ
チングの終了後に前記被膜および圧電性薄膜を含
む前記支辺部を切断して片持梁を得るようにして
いる。
の製造方法は面方位（100）のシリコン基板上に、
軸方位＜110＞に片持梁を形成するための長辺部
と、この長辺部両側に設けられる第１および第２
の開口部と、前記長辺部の一端が分れて形成され
る２個の支辺部と、この支辺部に囲まれる前記長
辺部の幅よりも広い幅を持つ第３の開口部とを有
する被膜（たとえば二酸化シリコン）を形成し、
さらにこの被膜の前記各辺部上に圧電性薄膜を形
成し、この圧電性薄膜の形成前もしくは形成後に
前記各開口部を通して異方性エツチングを行な
い、前記圧電性薄膜の形成および前記異方性エツ
チングの終了後に前記被膜および圧電性薄膜を含
む前記支辺部を切断して片持梁を得るようにして
いる。
この発明の片持梁の製造方法によれば、長辺部
の先端に設けられる第３の開口部の幅を長辺部の
幅より大にしているので、長辺部先端に凸形の角
部が形成され、長辺部および支辺部の下方にもエ
ツチングが進行して両持梁を得ることができる。
そして第３の開口部の幅方向を含む面でシリコン
基板および支辺を切断して片持梁とする以前に、
長辺部および支辺部に圧電性薄膜を形成するもの
であるから圧電性薄膜形成時のスパツタリング等
によつて歪が生じるおそれが解消される。したが
つて片持梁の先端の曲りを少なくすることがで
き、センサの共振特性、指向性を向上させること
ができ、また圧電リレー、光モジユレータにこの
発明の実施により得られた片持梁を適用した場
合、先端変位量のコントロールを容易にすること
ができる。その上製造時の歩留りを大幅に向上で
きる。
の先端に設けられる第３の開口部の幅を長辺部の
幅より大にしているので、長辺部先端に凸形の角
部が形成され、長辺部および支辺部の下方にもエ
ツチングが進行して両持梁を得ることができる。
そして第３の開口部の幅方向を含む面でシリコン
基板および支辺を切断して片持梁とする以前に、
長辺部および支辺部に圧電性薄膜を形成するもの
であるから圧電性薄膜形成時のスパツタリング等
によつて歪が生じるおそれが解消される。したが
つて片持梁の先端の曲りを少なくすることがで
き、センサの共振特性、指向性を向上させること
ができ、また圧電リレー、光モジユレータにこの
発明の実施により得られた片持梁を適用した場
合、先端変位量のコントロールを容易にすること
ができる。その上製造時の歩留りを大幅に向上で
きる。
(ホ) 実施例の説明
以下、図面に示す実施例により、この発明を詳
細に説明する。
細に説明する。
第２図はこの発明が実施される素子の斜視図で
ある。この図に示す素子を参照して片持梁の製造
方法を以下に説明する。同図において１１は面方
位（100）のシリコンの単結晶基板であり、この
シリコン基板１１上に二酸化シリコン１２が形成
される。そしてこの二酸化シリコン１２に対し、
通常のフオトリゾおよびエツチング処理によりパ
ターニングが行なわれる。パターニングの結果、
二酸化シリコン１２は中央部に長手方向が＜110
＞方向となる長辺部１３、この長辺部の両側に配
される開口部１４，１５、前記長辺部の一端に分
れて設けられる支辺部１６，１７およびこの支辺
部１６，１７で囲まれ、長辺部１３の幅方向の幅
W2が長辺部１３の幅W1よりも大きい開口部１８
を特徴的に持つことになる。
ある。この図に示す素子を参照して片持梁の製造
方法を以下に説明する。同図において１１は面方
位（100）のシリコンの単結晶基板であり、この
シリコン基板１１上に二酸化シリコン１２が形成
される。そしてこの二酸化シリコン１２に対し、
通常のフオトリゾおよびエツチング処理によりパ
ターニングが行なわれる。パターニングの結果、
二酸化シリコン１２は中央部に長手方向が＜110
＞方向となる長辺部１３、この長辺部の両側に配
される開口部１４，１５、前記長辺部の一端に分
れて設けられる支辺部１６，１７およびこの支辺
部１６，１７で囲まれ、長辺部１３の幅方向の幅
W2が長辺部１３の幅W1よりも大きい開口部１８
を特徴的に持つことになる。
次に、エチレンジアミン、ピロカテコール水溶
液などの異方性エツチング液で、開口部１４，１
５，１８よりシリコン基板１１に対しエツチング
を行なう。エツチングは開口部１４，１５，１８
からそれぞれ進行するが、進行するにつれて支辺
部１６，１７の凸形の角１９，２０より支辺部１
６，１７の下方部にもエツチングが進行し、二酸
化シリコン１２の下方部には第３図に示す空間２
１が生じる。そして開口部１４，１５のエツチン
グと開口部１８のエツチングが下部で連絡されて
凸形の角２２，２３を形成する。この角２２，２
３からさらにエツチングが進行しやがて第４図に
示すように二酸化シリコン１２の下方部は１個の
空間２４となり、両持梁２５が形成される。
液などの異方性エツチング液で、開口部１４，１
５，１８よりシリコン基板１１に対しエツチング
を行なう。エツチングは開口部１４，１５，１８
からそれぞれ進行するが、進行するにつれて支辺
部１６，１７の凸形の角１９，２０より支辺部１
６，１７の下方部にもエツチングが進行し、二酸
化シリコン１２の下方部には第３図に示す空間２
１が生じる。そして開口部１４，１５のエツチン
グと開口部１８のエツチングが下部で連絡されて
凸形の角２２，２３を形成する。この角２２，２
３からさらにエツチングが進行しやがて第４図に
示すように二酸化シリコン１２の下方部は１個の
空間２４となり、両持梁２５が形成される。
この後、長辺部１３、支辺部１６，１７上に電
極、圧電性薄膜を形成し、最後に第２図に示すＡ
―A′でレーザビーム等により切断を行ない、片
持梁を得る。
極、圧電性薄膜を形成し、最後に第２図に示すＡ
―A′でレーザビーム等により切断を行ない、片
持梁を得る。
第５図は以上のようにして製造された素子の斜
視図である。同図において２６は二酸化シリコン
１２上に形成される下部電極、２７は下部電極２
６と上部電極２８に挾設される圧電性薄膜であ
る。これら二酸化シリコン１２、下部電極２６、
圧電性薄膜２７および上部電極２８で形成される
長辺部１３、支辺部１６，１７で片持梁２９が構
成されている。上記下部電極２６と上部電極２８
に電圧を印加することにより片持梁２９を先端部
が振動する。
視図である。同図において２６は二酸化シリコン
１２上に形成される下部電極、２７は下部電極２
６と上部電極２８に挾設される圧電性薄膜であ
る。これら二酸化シリコン１２、下部電極２６、
圧電性薄膜２７および上部電極２８で形成される
長辺部１３、支辺部１６，１７で片持梁２９が構
成されている。上記下部電極２６と上部電極２８
に電圧を印加することにより片持梁２９を先端部
が振動する。
なお上記実施例において圧電性薄膜の形成を、
異方性エツチング後になす場合について説明した
が、圧電性薄膜の形成を異方性エツチングをなす
前に行なつてもよい。
異方性エツチング後になす場合について説明した
が、圧電性薄膜の形成を異方性エツチングをなす
前に行なつてもよい。
また上記実施例では、シリコン基板上に形成す
る被膜として二酸化シリコンを用いたが、これに
代えて高濃度（1019個／cm3）ボロンドーブシリコ
ンを用いてもよいし、シリコン基板上にモリブデ
ン（Mo）、クローム（Cr）、タンタル（Ta）な
どの金属を蒸着するようにしてもよい。金属蒸着
被膜を用いる場合には第５図における下部電極２
６は不用となる。
る被膜として二酸化シリコンを用いたが、これに
代えて高濃度（1019個／cm3）ボロンドーブシリコ
ンを用いてもよいし、シリコン基板上にモリブデ
ン（Mo）、クローム（Cr）、タンタル（Ta）な
どの金属を蒸着するようにしてもよい。金属蒸着
被膜を用いる場合には第５図における下部電極２
６は不用となる。
第１図は従来の製造方法による片持梁の斜視
図、第２図は、この発明が実施される素子の斜視
図、第３図、第４図は同素子のエツチング進行過
程を示す斜視図、第５図はこの発明の製造方法に
よつて製作された素子の斜視図である。 １１：シリコン基板、１２：二酸化シリコン、
１３：長辺部、１４，１５，１８：開口部、１
６，１７：支辺部、２７：圧電性薄膜、２９：片
持梁。
図、第２図は、この発明が実施される素子の斜視
図、第３図、第４図は同素子のエツチング進行過
程を示す斜視図、第５図はこの発明の製造方法に
よつて製作された素子の斜視図である。 １１：シリコン基板、１２：二酸化シリコン、
１３：長辺部、１４，１５，１８：開口部、１
６，１７：支辺部、２７：圧電性薄膜、２９：片
持梁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 面方位（100）のシリコン基板上に、軸方位
＜110＞に長手方向が配される被膜と圧電性薄膜
からなる片持梁を形成する片持梁の製造方法であ
つて、 前記シリコン基板上に、前記片持梁を形成する
ための長辺部と、この長辺部両側に設けられる第
１および第２の開口部と、前記長辺部の一端が分
れて形成される２個の支辺部と、この支辺部に囲
まれ前記長辺部の幅よりも広い幅を持つ第３の開
口部とを有する被膜を形成し、さらにこの被膜の
前記各辺部上に圧電性薄膜を形成し、この圧電性
薄膜の形成前もしくは形成後に前記各開口部を通
して異方性エツチングを行い、前記圧電性薄膜の
形成および前記異方性エツチングの終了後に、前
記２個の支辺部が自由端となるように前記第１お
よび第３の開口部並びに前記第３および第２の開
口部に至つて切断する片持梁の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57199621A JPS5988618A (ja) | 1982-11-12 | 1982-11-12 | 片持梁の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57199621A JPS5988618A (ja) | 1982-11-12 | 1982-11-12 | 片持梁の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5988618A JPS5988618A (ja) | 1984-05-22 |
| JPH0439233B2 true JPH0439233B2 (ja) | 1992-06-26 |
Family
ID=16410891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57199621A Granted JPS5988618A (ja) | 1982-11-12 | 1982-11-12 | 片持梁の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5988618A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6408496B1 (en) * | 1997-07-09 | 2002-06-25 | Ronald S. Maynard | Method of manufacturing a vibrational transducer |
| US9225311B2 (en) | 2012-02-21 | 2015-12-29 | International Business Machines Corporation | Method of manufacturing switchable filters |
-
1982
- 1982-11-12 JP JP57199621A patent/JPS5988618A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5988618A (ja) | 1984-05-22 |
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