JP4865686B2 - Acceleration sensor manufacturing method and acceleration sensor - Google Patents
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Description
本発明は、対向した電極間距離の加速度による変化を、これら電極により形成されるコンデンサの静電容量の変化として検出することにより、加速度を測定する容量型加速度センサの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a capacitive acceleration sensor that measures acceleration by detecting a change due to acceleration of a distance between opposed electrodes as a change in capacitance of a capacitor formed by these electrodes.
容量型加速度センサは、固定電極と可動電極との間にできる間隙によるコンデンサの静電容量を検出することより加速度を測定する。このような加速度センサを構成する可動電極は、固定電極が形成されている構造体と梁により保持されており、この梁の加速度によるたわみが可動電極の動きを発生し、固定電極との間のコンデンサ容量の変化を発生させている。固定電極と可動電極の間隙は、数μmから数十μm程度であり、可動電極を保持する梁の厚みも数μmから数十μmである。また、梁のたわみを大きくするために、可動電極には錘がとりけられた構造を有している。このような容量型加速度センサはその寸法精度などから、シリコンを用いたMEMSによる方法が多く採用されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、シリコンをもちいたMEMSによる方法では、シリコン本体を錘としたり、錘や可動電極を保持し、可動電極を可動するための梁をシリコンの窒化膜や酸化膜により作製する。この場合、シリコンを高アスペクト比でエッチングする工程や、前記のシリコン化合物をエッチングずる工程を通す必要がある。このとき高額なドライエッチング装置を用いて危険性が高い特殊なガスを使用し、また、湿式エッチングに際しても、シリコン化合物を使用していることからフッ化水素酸のような危険な薬品を多用する。このため、製造設備は高額となり、コスト高となると同時に、製造における安全面についても問題がある。 However, in the MEMS method using silicon, a silicon body is used as a weight, a weight or a movable electrode is held, and a beam for moving the movable electrode is formed using a silicon nitride film or an oxide film. In this case, it is necessary to pass through a step of etching silicon with a high aspect ratio and a step of etching the silicon compound. At this time, a special gas with high risk is used by using an expensive dry etching apparatus, and a dangerous chemical such as hydrofluoric acid is frequently used in wet etching because a silicon compound is used. . For this reason, the manufacturing equipment becomes expensive and expensive, and at the same time, there is a problem in terms of safety in manufacturing.
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、製造設備負担をできるだけ小さく抑え、使用する薬品類も安全性が高いものを使用することができる加速度センサの製造方法および加速度センサを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an acceleration sensor manufacturing method and an acceleration sensor that can suppress the burden on manufacturing equipment as much as possible and can use chemicals with high safety. With the goal.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
本発明に係る加速度センサの製造方法は、間隙を挟んで対向する固定電極および可動電極を備え、加速度による可動電極の動きにより生じるこれらの電極間隙の距離変化に伴う静電容量の変化を検出することによって加速度を測定する容量型加速度センサの製造方法であって、少なくとも一表面が電気的絶縁を有する基板上に、固定電極と、外部との接続を行う配線とを形成する工程と、前記固定電極および前記配線が形成された前記基板の表面に、所定の開口部を有する第1のフォトレジスト層を形成する工程と、前記第1のフォトレジスト層が形成された前記基板の表面に、第1の金属層を形成する工程と、前記第1の金属層の表面に、所定の開口部を有する第2のフォトレジスト層を形成する工程と、前記第2のフォトレジスト層の開口部に、湿式めっき法により第2の金属層を形成する工程と、前記第2のフォトレジスト層および前記第2の金属層の表面に、所定の開口部を有する第3のフォトレジスト層を形成する工程と、前記第3のフォトレジスト層の開口部に、湿式めっき法により第3の金属層を形成する工程と、前記第3および第2のフォトレジスト層を除去する工程と、前記第1の金属層を、前記第2および第3の金属層をマスクとしてエッチングする工程と、前記第1のフォトレジスト層を除去する工程と、を備えていることを特徴とする。 A method of manufacturing an acceleration sensor according to the present invention includes a fixed electrode and a movable electrode that are opposed to each other with a gap therebetween, and detects a change in electrostatic capacitance due to a change in the distance between the electrode gaps caused by the movement of the movable electrode due to acceleration. A method of manufacturing a capacitive acceleration sensor for measuring acceleration by forming a fixed electrode and a wiring for connecting to the outside on a substrate having at least one surface having electrical insulation, and the fixing Forming a first photoresist layer having a predetermined opening on the surface of the substrate on which the electrode and the wiring are formed; and forming a first photoresist layer on the surface of the substrate on which the first photoresist layer is formed. Forming a first metal layer, forming a second photoresist layer having a predetermined opening on the surface of the first metal layer, and opening the second photoresist layer. Forming a second metal layer on the surface by wet plating, and forming a third photoresist layer having a predetermined opening on the surface of the second photoresist layer and the second metal layer A step of forming a third metal layer in the opening of the third photoresist layer by a wet plating method, a step of removing the third and second photoresist layers, and the first And a step of etching the metal layer using the second and third metal layers as a mask, and a step of removing the first photoresist layer.
この発明は、固定電極と可動電極につながる配線とが形成されている基板に、可動電極につながる所定の部分に開口部を有し、所定の厚みを有する第1のフォトレジスト層を形成してから、表面全体に第1の金属層を形成することにより、基板表面全体に導電性を与えることとなる。加速度センサの錘を兼ねた可動電極を保持するための梁の形状の開口部を有する第2のフォトレジスト層に、梁となる第2の金属層を電気めっきや無電解めっきの湿式めっき法により形成することができ、それと同時に梁と基板に形成されている電極とを接続することができる。可動電極形状の開口部を有する第3のフォトレジスト層の開口部に、錘を兼ねた可動電極となる第3の金属層を電気めっきや無電解めっきの湿式めっき法により形成することができる。第3のフォトレジスト、第2のフォトレジストを剥離し、梁部形状となっている第2の金属層と可動電極形状となっている第3の金属層をマスクとして、第1の金属層をエッチングすることにより、第1のフォトレジスト層が現れる。この第1のフォトレジストを梁部の下や可動電極の下を含めて、そのすべてを除去する。これにより、梁と可動電極は基板と間隙をつくり、加速度センサを提供することとなる。間隙の距離は、第1のフォトレジスト層の厚みにより定めることができる。 According to the present invention, a first photoresist layer having an opening at a predetermined portion connected to a movable electrode and a predetermined thickness is formed on a substrate on which a fixed electrode and a wiring connected to the movable electrode are formed. Thus, by forming the first metal layer over the entire surface, conductivity is imparted to the entire substrate surface. A second metal layer serving as a beam is formed on the second photoresist layer having a beam-shaped opening for holding a movable electrode that also serves as a weight of the acceleration sensor by a wet plating method such as electroplating or electroless plating. At the same time, the beam and the electrode formed on the substrate can be connected. A third metal layer serving as a movable electrode that also serves as a weight can be formed in the opening of the third photoresist layer having the movable electrode-shaped opening by a wet plating method such as electroplating or electroless plating. The third photoresist and the second photoresist are peeled off, and the first metal layer is formed using the second metal layer having the beam shape and the third metal layer having the movable electrode shape as a mask. The first photoresist layer appears by etching. All of the first photoresist is removed including under the beam and under the movable electrode. As a result, the beam and the movable electrode form a gap with the substrate to provide an acceleration sensor. The gap distance can be determined by the thickness of the first photoresist layer.
本発明に係る加速度センサの製造方法は、間隙を挟んで対抗する固定電極および可動電極を備え、加速度による可動電極の動きにより生じるこれらの電極間隙の距離変化に伴う静電容量の変化を検出することによって加速度を測定する容量型加速度センサの製造方法であって、少なくとも一表面が電気的絶縁を有する基板上に、固定電極と、外部との接続を行う配線とを形成する工程と、前記固定電極および配線が形成された前記基板の表面に、所定の開口部を有する第1のフォトレジスト層を形成する工程と、前記第1のフォトレジスト層が形成された前記基板の表面に、第1の金属層を形成する工程と、前記第1の金属層の表面に、所定の開口部を有する第2のフォトレジスト層を形成する工程と、前記第2のフォトレジスト層の開口部に、湿式めっき法により第2の金属層を形成する工程と、前記第2のフォトレジスト層および前記第2の金属層の表面に、所定の開口部を有する第3のフォトレジスト層を形成する工程と、前記第3のフォトレジスト層の開口部に、湿式めっき法により第3の金属層を形成する工程と、前記第3および第2のフォトレジスト層を除去する工程と、前記第1の金属層を、前記第2および第3の金属層をマスクとしてエッチングする工程と、前記第1のフォトレジスト層を除去する工程と、前記第1のフォトレジスト層を除去した後、前記第1の金属層のうち表面露出残部をエッチングする工程と、前記第2および第3の金属層の露出表面と前記第1の金属層の断面露出部とに無電解めっきによる第4の金属層を形成する工程と、を備えていることを特徴とする。 A method of manufacturing an acceleration sensor according to the present invention includes a fixed electrode and a movable electrode that are opposed to each other with a gap interposed therebetween, and detects a change in capacitance accompanying a change in the distance between the electrode gaps caused by the movement of the movable electrode due to acceleration. A method of manufacturing a capacitive acceleration sensor for measuring acceleration by forming a fixed electrode and a wiring for connecting to the outside on a substrate having at least one surface having electrical insulation, and the fixing Forming a first photoresist layer having a predetermined opening on the surface of the substrate on which electrodes and wiring are formed; and a first surface on the surface of the substrate on which the first photoresist layer is formed. Forming a second metal layer, forming a second photoresist layer having a predetermined opening on the surface of the first metal layer, and opening the second photoresist layer A step of forming a second metal layer by a wet plating method, and a step of forming a third photoresist layer having a predetermined opening on the surface of the second photoresist layer and the second metal layer. A step of forming a third metal layer in the opening of the third photoresist layer by a wet plating method, a step of removing the third and second photoresist layers, and the first metal Etching the layer using the second and third metal layers as a mask, removing the first photoresist layer, removing the first photoresist layer, and then removing the first metal Etching the remaining exposed surface portion of the layer, and forming a fourth metal layer by electroless plating on the exposed surfaces of the second and third metal layers and the cross-sectional exposed portion of the first metal layer And equipped with The features.
この発明は、固定電極と可動電極につながる配線とが形成されている基板に、可動電極につながる所定の部分に開口部を有し、所定の厚みを有する第1のフォトレジスト層を形成してから、表面全体に第1の金属層を形成することにより、基板表面全体に導電性を与えることとなる。加速度センサの錘を兼ねた可動電極を保持するための梁の形状の開口部を有する第2のフォトレジスト層に、梁となる第2の金属層を電気めっきや無電解めっきの湿式めっき法により形成することができ、それと同時に梁と基板に形成されている電極とを接続することができる。可動電極形状の開口部を有する第3のフォトレジスト層の開口部に、錘を兼ねた可動電極となる第3の金属層を電気めっきや無電解めっきの湿式めっき法により形成することができる。第3のフォトレジスト、第2のフォトレジストを剥離し、梁部形状となっている第2の金属層と可動電極形状となっている第3の金属層をマスクとして、第1の金属層をエッチングすることにより、第1のフォトレジスト層が現れる。この第1のフォトレジストを梁部の下や可動電極の下を含めて、そのすべてを除去する。第1のフォトレジスト層を除去した後、前記第1の金属層のうち第1のフォトレジストによりエッチングされなかった分である表面露出残部をエッチングすること、前記第2および第3の金属層の露出表面と第1の金属層の断面露出部とに無電解めっきによる第4の金属層を形成することにより、耐薬品性に劣る金属層を除去でき、かつ、不可避的に現れる耐薬品性に劣る金属層部を耐食性、耐久性に優れた第4の金属で完全に覆うことができ、耐久性に優れた加速度センサを提供できる。これにより、梁と可動電極は基板と間隙をつくり、加速度センサを提供することとなる。間隙の距離は、第1のフォトレジスト層の厚みにより定めることができる。 According to the present invention, a first photoresist layer having an opening at a predetermined portion connected to a movable electrode and a predetermined thickness is formed on a substrate on which a fixed electrode and a wiring connected to the movable electrode are formed. Thus, by forming the first metal layer over the entire surface, conductivity is imparted to the entire substrate surface. A second metal layer serving as a beam is formed on the second photoresist layer having a beam-shaped opening for holding a movable electrode that also serves as a weight of the acceleration sensor by a wet plating method such as electroplating or electroless plating. At the same time, the beam and the electrode formed on the substrate can be connected. A third metal layer serving as a movable electrode that also serves as a weight can be formed in the opening of the third photoresist layer having the movable electrode-shaped opening by a wet plating method such as electroplating or electroless plating. The third photoresist and the second photoresist are peeled off, and the first metal layer is formed using the second metal layer having the beam shape and the third metal layer having the movable electrode shape as a mask. The first photoresist layer appears by etching. All of the first photoresist is removed including under the beam and under the movable electrode. After removing the first photoresist layer, etching the remaining exposed portion of the first metal layer that has not been etched by the first photoresist; the second and third metal layers; By forming the fourth metal layer by electroless plating on the exposed surface and the cross-section exposed portion of the first metal layer, the metal layer inferior in chemical resistance can be removed, and the chemical resistance that appears unavoidably The inferior metal layer portion can be completely covered with the fourth metal excellent in corrosion resistance and durability, and an acceleration sensor excellent in durability can be provided. As a result, the beam and the movable electrode form a gap with the substrate to provide an acceleration sensor. The gap distance can be determined by the thickness of the first photoresist layer.
また、本発明に係る加速度センサの製造方法は、第1の金属層が、少なくともクロムと銅の2層以上からなる金属層であることを特徴とする。 The acceleration sensor manufacturing method according to the present invention is characterized in that the first metal layer is a metal layer composed of at least two layers of chromium and copper.
この発明は、基板上に形成されている可動電極につながる電極部と第1の金属層との密着をクロムにより高めると同時に、第1のフォトレジスト層の開口部を通じて、湿式法で表面清浄化が容易な第1の金属層を構成する銅を介して、第2の金属層との密着を高める。さらに、第1の金属層のエッチングに際して、アルカリ性のエッチング液を使用することができるので、その他の部分を構成する金属層や基板および固定電極等の金属配線に対して、腐食、エッチング等のダメージを与えない。 In the present invention, the adhesion between the electrode part connected to the movable electrode formed on the substrate and the first metal layer is enhanced by chromium, and at the same time, the surface is cleaned by a wet method through the opening of the first photoresist layer. The adhesion with the second metal layer is enhanced through copper constituting the first metal layer. Further, when etching the first metal layer, an alkaline etching solution can be used, so that the metal layer constituting the other parts and the metal wiring such as the substrate and the fixed electrode are damaged by corrosion, etching, and the like. Not give.
また、本発明に係る加速度センサの製造方法は、第2の金属層が、ニッケルまたはニッケル合金からなる金属層であることを特徴とする。 The acceleration sensor manufacturing method according to the present invention is characterized in that the second metal layer is a metal layer made of nickel or a nickel alloy.
この発明は、梁となるべき第2の金属層がニッケルまたはニッケル合金であるため、製造方法が容易でコストメリットが高い電気めっきや無電解めっきのような湿式めっきで形成することができる。また、ニッケルまたはニッケル合金であるため、アルカリ性の薬品に対して、高い耐食性を有しているので、第1の金属層のエッチングに対して、何ら損傷を受けず、加速度センサとしての信頼性も高くなる。 In the present invention, since the second metal layer to be the beam is nickel or a nickel alloy, it can be formed by wet plating such as electroplating or electroless plating which is easy to manufacture and has high cost merit. In addition, since it is nickel or nickel alloy, it has high corrosion resistance against alkaline chemicals. Therefore, it is not damaged at all by etching the first metal layer, and it is also reliable as an acceleration sensor. Get higher.
また、本発明に係る加速度センサの製造方法は、第2の金属層が、少なくともニッケルまたはニッケル合金と、金、銅およびこれらを含む合金との2層以上からなる金属層であることを特徴とする。 The acceleration sensor manufacturing method according to the present invention is characterized in that the second metal layer is a metal layer composed of two or more layers of at least nickel or a nickel alloy and gold, copper, and an alloy containing these. To do.
この発明は、梁となるべき第2の金属層がニッケルまたはニッケル合金と、金、銅およびこれらを含む合金との2層以上からなる金属層であることから、第3のフォトレジスト層の開口部を介して、梁と可動電極本体とをつなぐに当たり、電気めっきや無電解めっき等の湿式めっき法で密着良く接続できる。 In the present invention, since the second metal layer to be the beam is a metal layer composed of two or more layers of nickel or a nickel alloy and gold, copper, and an alloy containing these, the opening of the third photoresist layer When the beam and the movable electrode main body are connected via the portion, the connection can be made with good adhesion by a wet plating method such as electroplating or electroless plating.
また、本発明に係る加速度センサの製造方法は、第3の金属層が、少なくともニッケルまたはニッケル合金を含んでいることを特徴とする。 In the acceleration sensor manufacturing method according to the present invention, the third metal layer contains at least nickel or a nickel alloy.
この発明は、第3のフォトレジスト層の開口部に第3の金属層を形成するにあたり、第3の金属層をニッケルまたはニッケル合金とすることにより、電気めっきや無電解めっき等の湿式めっき法で容易に形成することができる。さらにタングステンなどの比重が大きな物質をニッケルめっきと共析することにより、より比重の大きな錘を形成することができる。 The present invention provides a wet plating method such as electroplating or electroless plating by forming the third metal layer into nickel or a nickel alloy when forming the third metal layer in the opening of the third photoresist layer. Can be easily formed. Furthermore, a substance having a higher specific gravity can be formed by eutectizing a substance having a higher specific gravity, such as tungsten, with nickel plating.
また、本発明に係る加速度センサの製造方法は、第4の金属層が、金、ニッケルまたはこれらを含む合金から選ばれる金属層を少なくとも含む層からなることを特徴とする。 The acceleration sensor manufacturing method according to the present invention is characterized in that the fourth metal layer is composed of a layer including at least a metal layer selected from gold, nickel, or an alloy containing these.
この発明は、加速度センサを構成する可動電極、梁および梁の保持部の表面を、金、ニッケルまたはこれらを含む合金から選ばれる金属層により覆われるので、耐腐食性が高まり、信頼性が向上する。 In this invention, the surface of the movable electrode, the beam, and the beam holding portion constituting the acceleration sensor is covered with a metal layer selected from gold, nickel, or an alloy containing these, so that the corrosion resistance is improved and the reliability is improved. To do.
本発明によれば、金属からなる錘および梁を有する容量型加速度センサを形成することができる。 According to the present invention, a capacitive acceleration sensor having a weight and a beam made of metal can be formed.
本発明に係る実施の形態について、図1から図14を参照して説明する。 Embodiments according to the present invention will be described with reference to FIGS.
本発明に係る加速度センサの上方および断面方向から示した図1に示すごとく、加速度センサは、少なくとも一表面が電気的に絶縁性を有する基板1と、基板1の表面に設けられた固定電極2a、2b、2cおよび2dと、後述する可動電極と外部との接続を行う配線3と、基板1の表面に設けられ、後述する梁を固定する支持部4と、支持部4に固定された梁5a、5b、5cおよび5dと、固定電極2a〜2dのそれぞれに対して基板の表面と垂直方向に間隙を挟んで対向するように梁5a〜5dのそれぞれに支持された、錘を兼ねた可動電極6a、6b、6cおよび6dとから構成されている。また、支持部4と、梁5a〜5dと、可動電極6a〜6dとは、それぞれ金属からなっている。
As shown in FIG. 1 shown from above and in a cross-sectional direction of the acceleration sensor according to the present invention, the acceleration sensor includes a substrate 1 having at least one electrically insulating surface, and a fixed
このような構成からなる加速度センサの製造工程は、図2に示すように、基板1に固定電極2a〜2dおよび配線3を形成する、基板上に電極を形成する工程(S10)と、固定電極2a〜2dと支持部4の一部及び可動電極6a〜6dとの間の間隙を作るための、第1のフォトレジスト層を形成する工程(S11)と、梁5a〜5dおよび可動電極6a〜6dを湿式めっき法で形成するための第1の金属層13を作る、第1の金属層を形成する工程(S12)と、梁5a〜5dの形状を与えるための、第2のフォトレジスト層を形成する工程(S13)と、梁5a〜5dとなる第2の金属層を形成する工程(S14)と、可動電極6a〜6dの形状を与えるための、第3のフォトレジスト層を形成する工程(S15)と、可動電極6a〜6dとなる第3の金属層を形成する工程(S16)と、第3および第2のフォトレジスト層を除去する工程(S17)と、第1の金属層をエッチングする工程(S18)と、第1のフォトレジスト層を除去する工程(S19)と、第1の金属層13のうち表面露出残部を除去するための、第1の金属表面路露出部をエッチングする工程(S20)と、第2および第3の金属層の露出表面と第1の金属層の断面露出部に無電解めっきによる第4の金属層を形成する工程(S21)とを備えている。
As shown in FIG. 2, the manufacturing process of the acceleration sensor having such a configuration includes the steps of forming the fixed
以下、各ステップについて説明する。 Hereinafter, each step will be described.
基板上に電極を形成する工程(S10)では、図3(a)に示すように、表面に熱酸化膜が形成され、電気的に絶縁性を有するシリコン基板7上に、スパッタリングにより、シリコン基板7側から、クロム50nm、ニッケル200nm、金100nmからなる金属層8を順次形成する。次に、図3(b)に示すように、所望とする電極パターンのフォトレジスト層9を形成する。その後、金、ニッケルおよびクロムを順次エッチングし(図3(c))、フォトレジスト層9を剥離、除去することにより、配線が施された基板10を作製する。
In the step of forming electrodes on the substrate (S10), as shown in FIG. 3A, a thermal oxide film is formed on the surface, and a silicon substrate is formed on the electrically insulating
第1のフォトレジスト層を形成する工程(S11)では、図4(a)に示すように、配線が施された基板10上に、ポジ型フォトレジスト11を塗布し、加熱することにより溶剤を蒸発する。このとき、ポジ型フォトレジスト11の厚みは、固定電極2a〜2dと可動電極6a〜6dとの静止時の間隙距離となるようにする。次いで、ポジ型フォトレジスト11を露光、現像することにより、第1のフォトレジスト層12を形成する。
In the step of forming the first photoresist layer (S11), as shown in FIG. 4A, the
第1の金属層を形成する工程(S12)では、図5に示すように、スパッタリングによりクロム膜50nm、銅膜200nmからなる第1の金属層13を、配線が施された基板10の処理面全面に形成する。
In the step of forming the first metal layer (S12), as shown in FIG. 5, the
第2のフォトレジスト層を形成する工程(S13)では、図6に示すように、第1の金属層表面13の表面に、厚み精度に優れているアクリル系ネガ型フォトレジストであるドライフィルムフォトレジスト14を貼付する。次に、露光、現像することにより、第2のフォトレジスト層15を形成する。
In the step of forming the second photoresist layer (S13), as shown in FIG. 6, on the surface of the first
第2の金属層を形成する工程(S14)では、図7に示すように、第2のフォトレジスト層15の開口部に所望とする厚みまで、電気めっきによりニッケルめっき層16を形成し、その上にさらに電気めっきにより銅めっき層17を形成し、めっき層18を形成する。次いで、必要に応じて、研磨を行うことにより、第2の金属層18の厚みを調整する。この際、第2の金属層18において、ニッケルめっき層16上に銅めっき層17を形成することにしたのは、ニッケルめっき層16が表面に出た場合、表面に除去が困難な酸化層を形成し、後工程の層形成において密着性に問題を起こしやすくなるため、研磨は処理が容易である銅めっき層17で覆うようにしたのであり、ニッケルめっき層16のみで後工程に対して問題を生じなければ、必ずしも銅めっき層17を形成する必要はない。なお、第2の金属層18の膜厚分布や平坦度が良い場合には、この研磨工程は行う必要はない。
In the step of forming the second metal layer (S14), as shown in FIG. 7, the
第3のフォトレジスト層を形成する工程(S15)では、図8に示すように、表面に厚み精度が優れているアクリル系ネガ型フォトレジストであるドライフィルムフォトレジスト19を貼付する。次に、露光、現像することにより、第3のフォトレジスト層20を形成する。
In the step of forming the third photoresist layer (S15), as shown in FIG. 8, a
第3の金属層を形成する工程(S16)では、図9に示すように、第3のフォトレジスト層20の開口部に所望とする厚みまで、電気めっきによりニッケルめっき層を形成することにより第3の金属層21を形成する。次いで、必要に応じて研磨を行うことにより第2の金属層21の厚みおよび表面状態を安定化する。
In the step of forming the third metal layer (S16), as shown in FIG. 9, the nickel plating layer is formed by electroplating up to a desired thickness in the opening of the
第3および第2のフォトレジスト層を除去する工程(S17)では、図10に示すように、ドライフィルムフォトレジストからなる第3および第2のフォトレジスト層を有機溶剤またはアルカリ性の剥離液により除去する。有機溶剤またはアルカリ性剥離液をもちいることにより、加速度センサを構成する部材を侵すことなくドライフィルムフォトレジストを除去することができる。 In the step of removing the third and second photoresist layers (S17), as shown in FIG. 10, the third and second photoresist layers made of dry film photoresist are removed with an organic solvent or an alkaline stripping solution. To do. By using an organic solvent or an alkaline stripping solution, the dry film photoresist can be removed without damaging the members constituting the acceleration sensor.
第1の金属層をエッチングする工程(S18)では、図11に示すように、第1の金属層13を構成する金属である銅膜とクロム膜を順次エッチングする。過硫酸アンモニウム水溶液にアンモニアを添加したエッチング液を用いることにより、その他の部分を構成するニッケル、クロム、金を侵すことなく銅膜のエッチングを行うことができる。第2の金属層18における銅めっき層17は、その表面の一部が露出しているが、第1の金属層13を構成する銅膜の膜厚200nmに対して十分厚く形成されていれば、エッチング量として問題となることはなく、薄い場合は、この銅めっき層17のうち表面部に露出している部分をエッチングにより除去しても第2の金属層18と第3の金属層21との接続に対しては断面方向に露出しているだけなので、エッチングがほとんど進行せず問題とはならない。クロム膜は、フェリシアン化カリウムのアルカリ性水溶液をエッチング液として用いることにより、他の金属部に影響を及ぼさずにエッチングすることができる。
In the step of etching the first metal layer (S18), as shown in FIG. 11, the copper film and the chromium film, which are metals constituting the
第1のフォトレジスト層を除去する工程(S19)では、図12に示すように、第1のフォトレジスト12を構成するポジ型フォトレジストを、剥離液としてアルカリ性水溶液を用いることにより除去する。
In the step of removing the first photoresist layer (S19), as shown in FIG. 12, the positive photoresist constituting the
以上、S10からS19の工程により、加速度センサを作製できる。この製造方法による加速度センサでは、第1の金属層13の一部と第2の金属層18とにより、梁5a〜5dが構成されるが、これらの層の一部に、銅とクロムが露出している部分があるため、より高い信頼性を要求される場合は、以下の、工程を通す。
As described above, the acceleration sensor can be manufactured through the steps S10 to S19. In the acceleration sensor according to this manufacturing method, a part of the
第1の金属層表面露出残部をエッチングする工程(S20)では、図13に示すように、第1の金属層をエッチングする工程(S18)で残った第1の金属層13のうち、第1のフォトレジスト層を除去する工程(S19)により第2の金属層18の下部に付着している第1の金属層13を構成するクロム膜と銅膜をそれぞれエッチングする。クロム膜のエッチングには、フェリシアン化カリウムのアルカリ性水溶液をエッチング液として用い、銅膜のエッチングには、過硫酸アンモニウム水溶液にアンモニアを添加したエッチング液を用いることにより、他の部分に影響を及ぼさずに表面に露出している第1の金属層13をエッチングすることができる。
In the step of etching the exposed first metal layer surface (S20), as shown in FIG. 13, among the
第4の金属層を形成する工程(S21)では、図14に示すように、露出している金属部表面の一部または全体に無電解めっき法により第4の金属層22を形成する。無電解めっきには、ニッケル、金およびこれらの合金めっきを用いる。無電解めっきとして、ニッケルまたはニッケル合金めっきを用いる場合、第2および第3の金属層にニッケルを用いているので、無電解めっきはニッケルの自己触媒作用により析出し、一部表面に現れている銅表面にも同時に析出するが、析出が不十分な場合には、置換型パラジウム触媒をニッケルおよび銅の表面に付着せしめ、その後、無電解ニッケルめっきを施しても良い。また、より信頼性を高める場合には、無電解金めっきを直接、もしくは、無電解ニッケルめっきを施した後に施しても良い。この場合、加速度センサの金属部はすべて金により覆われることになるので、電気的な特性に非常に優れたものとなる。また、作製された加速度センサは、基板1を除きすべて金属からなっており、強度、信頼性の点で各段に優れている。
In the step of forming the fourth metal layer (S21), as shown in FIG. 14, the
このように、本発明に係る加速度センサの製造方法を適用することにより、シリコンやシリコン化合物のように脆性を有する材料を使うことなく、強度が高い金属材料で加速度センサを提供できる。また、加速度センサを製造する方法を高額な設備や危険なガス、薬品等を使うことが無いので、比較的安全な方法で、かつ、安価に提供できる。 In this way, by applying the method for manufacturing an acceleration sensor according to the present invention, an acceleration sensor can be provided with a high-strength metal material without using a brittle material such as silicon or a silicon compound. Further, since the method for manufacturing the acceleration sensor does not use expensive equipment, dangerous gas, chemicals, etc., it can be provided in a relatively safe manner and at a low cost.
1 基板
2a,2b、2c、2d 固定電極
3a,3b、3c、3d 配線
4 支持部
5a、5b、5c、5d 梁
6a、6b、6c、6d 可動電極
7 シリコン基板
8 金属層
9 フォトレジスト層
10 配線が施された基板
11 ポジ型フォトレジスト
12 第1のフォトレジスト層
13 第1の金属層
14、19 ドライフィルムフォトレジスト
15 第2のフォトレジスト層
16 ニッケルめっき層
17 銅めっき層
18 第2の金属層
20 第3のフォトレジスト層
21 第3の金属層
22 第4の金属層
1
Claims (8)
少なくとも一表面が電気的絶縁を有する基板上に、固定電極と、外部との接続を行う配線とを形成する工程と、
前記固定電極および配線が形成された前記基板の表面に、所定の開口部を有する第1のフォトレジスト層を形成する工程と、
前記第1のフォトレジスト層が形成された前記基板の表面に、第1の金属層を形成する工程と、
前記第1の金属層の表面に、所定の開口部を有する第2のフォトレジスト層を形成する工程と
前記第2のフォトレジスト層の開口部に、湿式めっき法により第2の金属層を形成する工程と、
前記第2のフォトレジスト層および前記第2の金属層の表面に、所定の開口部を有する第3のフォトレジスト層を形成する工程と、
前記第3のフォトレジスト層の開口部に、湿式めっき法により第3の金属層を形成する工程と、
前記第3および第2のフォトレジスト層を除去する工程と、
前記第1の金属層を、前記第2および第3の金属層をマスクとしてエッチングする工程と
前記第1のフォトレジスト層を除去する工程と、を備えていることを特徴とする加速度センサの製造方法。 A capacitive acceleration sensor that includes a fixed electrode and a movable electrode that face each other with a gap therebetween, and that measures acceleration by detecting changes in capacitance that accompany changes in the distance between these electrode gaps caused by movement of the movable electrode due to acceleration. A manufacturing method comprising:
Forming a fixed electrode and a wiring for connection to the outside on a substrate having at least one surface having electrical insulation;
Forming a first photoresist layer having a predetermined opening on the surface of the substrate on which the fixed electrode and wiring are formed;
Forming a first metal layer on a surface of the substrate on which the first photoresist layer is formed;
Forming a second photoresist layer having a predetermined opening on the surface of the first metal layer; and forming a second metal layer by wet plating on the opening of the second photoresist layer And a process of
Forming a third photoresist layer having a predetermined opening on the surfaces of the second photoresist layer and the second metal layer;
Forming a third metal layer in the opening of the third photoresist layer by a wet plating method;
Removing the third and second photoresist layers;
An acceleration sensor manufacturing method comprising: etching the first metal layer using the second and third metal layers as a mask; and removing the first photoresist layer. Method.
前記第2および第3の金属層の露出表面と前記第1の金属層の断面露出部とに無電解めっきによる第4の金属層を形成する工程と、をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の加速度センサの製造方法。 Etching the remaining exposed surface of the first metal layer after removing the first photoresist layer;
Forming a fourth metal layer by electroless plating on the exposed surfaces of the second and third metal layers and the cross-section exposed portion of the first metal layer. A method for manufacturing the acceleration sensor according to claim 1.
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