FR2725028A1 - Detecteur d'acceleration a semi-conducteur - Google Patents

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FR2725028A1
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acceleration sensor
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Masataka Shinogi
Yutaka Saitoh
Yoshidumi Yoshida
Hirofumi Harada
Kenji Katoh
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Abstract

Le dispositif à semiconducteur est disposé de manière que des résistances diffusées (505) sont prévues au voisinage d'une poutre en porte-à-faux (501) d'un substrat semiconducteur dont l'une des extrémités est supportée, par un support (502), une épaisseur de la partie des résistances diffusée étant rendue égale à l'épaisseur de la poutre en porte-à-faux (501), la poutre en porte-à-faux (501) étant munie d'une fonction d'amplification et d'une fonction d'ajustage et chaque composant étant facilement lié. Des éléments semiconducteurs peuvent être fabriqués simplement en découpant un substrat semiconducteur au moyen d'une découpe par quadrillage ou analogue, permettant d'obtenir des éléments à bas coût de fabrication. Parce que la base support et l'élément sont fabriqués séparément, le procédé de fabrication est peut être plus simple, des étapes étant réduites en temps et le rendement étant amélioré.

Description

DETECTEUR D'ACCELERATION A SEMI-CONDUCTEUR
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un dispositif à semi-conducteur et un capteur d'accélération et un capteur de pression destinés en particulier à convertir un déplacement en un signal électrique en utilisant un effet piézo résistif d'un cristal semi-conducteur tel que le silicium. Grâce au développement récent d'une technologie de micro-usinage, il est devenu possible de fabriquer des capteurs d'accélération à semi-conducteur sur un substrat
semi-conducteur en formant et en gravant une pellicule mince. Un capteur d'accélération fabriqué classiquement par la technique de micro-usinage est décrit dans L.M. ROYLANCE,15 J.B. Angell: IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. ED-
26, N012, Déc. 1979 par exemple. Le micro-usinage permet d'amincir une épaisseur d'une partie de résistance diffusée pour détecter chimiquement un déplacement en l'aidant à se déplacer. Selon la demande de brevet japonaise publiée NI20 Hei. 1-302167, une partie de résistance diffusée a été amincie au moyen d'une gravure isotropique afin d'améliorer sa sensibilité. La figure 6 montre un exemple de l'art antérieur d'un capteur d'accélération à semi-conducteur. Cet exemple de l'art antérieur nécessite l'utilisation d'une25 pellicule 21 de protection afin de protéger le câblage en surface afin d'amincir la partie de résistance diffusée au moyen d'une gravure isotropique. En outre, afin d'empêcher la destruction de la partie mince, il est prévu des butoirs 1008 et 1009 destinés
à restreindre une déformation qui sont représentés à la figure 70.
On va maintenant décrire une technologie de l'art antérieur d'un capteur de pression à semi-conducteur. Jusqu'à présent, on a connu des capteurs de pression à semi- conducteur dans lesquels une base 705 en verre, à laquelle une base 702 en silicium est fixée sur le dessus, et une borne 707 sont collées sur une base support en céramique et la base 702 est reliée à la borne 707 par un fil 709, comme10 représenté à la figure 34. Une structure de ce genre est décrite dans "Electronics" 29, 6(1984) 17 par exemple. Dans un exemple de ce genre de l'art antérieur, une chambre 703 de référence de pression est prévue, ainsi qu'une membrane 704 formée sur le dessus.15 En outre, un capteur à micro-pression ayant une membrane 704 carrée ayant un côté de 80 micro-mètres a été mis à l'essai par application de la technologie de micro- usinage. Ce capteur à pression est caractérisé principalement en ce que la membrane 704 et la chambre de référence de20 pression sont formées par gravure de la surface du substrat 702 en silicium. La figure 35 représente un diagramme qui montre une structure en coupe du capteur de pression fabriqué par micro- usinage. Du silicium de face (100) est utilisé comme substrat et la membrane 704 est revêtue d'une pellicule25 713 de Si3N4. Des trous de gravure sont percés autour de la membrane 704 et la partie juste en- dessous de la membrane est
creusée pour former une cavité. Les trous de gravure sont ensuite fermés de manière étanche par la pellicule 713 en Si3N4. Dans le cas d'un capteur d'accélération, des butoirs30 sont utilisés pour empêcher un déplacement excessif afin d'améliorer la résistance à un choc.
La figure 60 représente une vue en coupe d'un capteur d'accélération à semi-conducteur de l'art antérieur.
A la figure 60, il consiste en une poutre 8102 en porte-à-35 faux formée par gravure et en un poids 8103 qui est une partie de masse sur une base 8101 en silicium, et des résistances diffusées destinées à convertir une accélération en un signal électrique sont formées sur la poutre 8102 en porte-à-faux. Un butoir 8105 supérieur et un butoir 81065 inférieur destinés à empêcher une destruction de la poutre en porte-à-faux qui pourrait être la conséquence de l'application d'une accélération excessive sont disposés sur et en- dessous de la base 8101 en silicium. Lorsqu'une accélération est appliquée au capteur d'accélération en provenance d'une direction représentée dans les figures, c'est-à-dire depuis le dessus vers le bas de la
figure, la poutre 8102 en porte-à-faux subit une déflexion et la valeur des résistances des résistances diffusées varie en fonction de la contrainte. Le capteur d'accélération détecte15 l'accélération en prélevant cette variation.
Cependant, les capteurs d'accélération à semi- conducteur de l'art antérieur du dispositif à semi-conducteur fabriqué par la technologie de micro-usinage et le procédé d'amélioration de la sensibilité par amincissement des20 sections des résistances diffusées au moyen de la gravure présentent les inconvénients suivants: 1) un procédé destiné à protéger d'autres fils ou analogues est nécessaire afin d'effectuer la gravure pour amincir une partie de détection de déplacement;25 2) un procédé de fabrication est rallongé en temps du fait d'un procédé lithographique tel que l'application d'une matière de résist; 3) un temps de gravure et une épaisseur de partie de détection de déplacement varient considérablement en fonction de l'agent de gravure du fait de l'utilisation d'un procédé du type mouillé; 4) sa résistance aux chocs est faible du fait que la partie des résistances diffusées est amincie; et ) fabriquer l'élément prend du temps du fait que la partie
de résistance diffusée est amincie.
La présente invention permet d'obtenir un grand ncmbre d'éléments capteurs d'accélération à partir d'un
substrat semi-conducteur et donc de fournir des capteurs d'accélération à bas coût par un procédé simple qui consiste5 à former, en les extrayant du substrat des poutres en porte-
à-faux qui ont des résistances diffusées.
En outre, il permet d'obtenir une structure ayant une grande résistance aux chocs du fait que la poutre en
porte-à-faux est fabriquée sous forme d'un plan ayant une10 épaisseur unique et aucune contrainte n'y est concentrée en une cartie.
Bien que le procédé d'amincissement par le procédé du type mouillé est utilisé lorsque la chambre de référence de pression est prévue pour détecter un déplacement par la15 membrane dans le cas d'un capteur de pression d'un dispositif à semi-conducteur, les problèmes suivants se posent, de manière similaire à un capteur d'accélération: 1) parce que l'on utilise un procédé de photolithographie, le procédé de fabrication est prolongé, du fait par exemple de l'application d'une matière de résist; 2) du fait que l'on utilise une base solide ou analogue pour graver la membrane et que le produit chimique a une influence sur des parties autres que la membrane, le procédé ne peut pas être utilisé dans la fabrication de parties autres que la25 membrane; 3) le temps de traitement de la membrane et l'épaisseur finale varient considérablement en fonction de l'agent de gravure du fait de l'utilisation d'un procédé du type mouillé, ce qui abaisse le rendement de celui-ci; et30 4) du fait que l'on utilise un procédé du type mouillé, le temps de traitement de la membrane et l'épaisseur finale varient considérablement en fonction de l'agent de gravure, entraînant un rendement inférieur de celui-ci. Par conséquent un but de la présente invention est de résoudre les problèmes mentionnés ci-dessus de l'art
antérieur en procurant un capteur de pression à semi-
conducteur dont les résistances diffusées peuvent être fabriquées aisément et qui a une grande sensibilité. Ensuite, un mécanisme empêchant la destruction conforme à l'art antérieur est décrit en se reportant aux figures 61 à 63. Aux figures 61 à 63, une base 801 est intercalée entre un butoir 803 supérieur et un butoir 803 inférieur et une déformation de la base 801 est limitée dans le cas d'une accélération excessive. La figure 62 montre des10 positions de la base 801, le butoir 803 supérieur et le butoir 803 inférieur étant dans un état dans lequel aucune accélération n'est appliquée. Dans des états dans lesquels une accélération est appliquée dans les figures 61 et 63, la figure 61 représente un cas dans lequel une destruction de la15 base 801 est empêchée par le butoir 803 supérieur. Cependant une charge est appliquée à une partie amincie et il y a une possibilité que la base 801 soit détruite au niveau de la partie amincie. A la figure 63, il y a une possibilité que la base 801 soit détruite par le butoir 804 inférieur.20 Ainsi, les mécanismes d'empêchement de destruction des capteurs d'accélération de l'art antérieur présentent les inconvénients suivants: ') du fait que le butoir qui empêche un déplacement excessif entraîné par une grande accélération vient buter avec une extrémité distale de la poutre en porte-à-faux, entraînant un déplacement excessif, un impact est exercé sur la poutre en porte-à-faux; 2) une charge est appliquée à la partie amincie ayant les résistances diffusées; et 3) bien qu'une mesure consistant à remplir d'huile de silicium l'intérieur d'un boîtier du capteur d'accélération a été prise pour réduire l'impact, l'installation d'un système de fabrication pour remplir le boîtier d'huile de silicium est coûteux.35 Par conséquent, un but de la présente invention est: ) de fournir une structure qui permet de réduire l'effet d'un impact sur le capteur; 2) de réduire la charge appliquée sur la partie amincie ayant les résistances diffusées; et 3) réduire les coûits de fabrication et améliorer la résistance aux chocs de celui-ci.
RESUME DE L'INVENTION
Afin de résoudre les problèmes mentionnés
précédemment, les moyens suivants ont été utilisés.
Comme premier moyen, un élément, par exemple une poutre en porte-à- faux, d'un dispositif semi-conducteur
comportant un capteur d'accélération à semi-conducteur et un capteur de pression à semi-conducteur a été formé sous une15 forme de pilier (parallélipède rectangle).
En tant que deuxième moyen, une partie de résistance diffusée destinée à détecter une contrainte a été
formée de manière à avoir une épaisseur identique à celle de la poutre en porte-à-faux et ne pas avoir à l'amincir.20 L'élément a une surface plane sans avoir de partie amincie.
En tant que troisième moyen, l'élément de capteur d'accélération à semi-conducteur est extrait du substrat à semi-conducteur de manière à être lié à un support. En tant que quatrième moyen, un connecteur destiné à connecter une partie défléchie (poutre en porte-à- faux) qui est déplacée par une contrainte à un support destiné à supporter la partie défléchie est formé en un matériau polymère ou également en un matériau métallique. En tant que cinquième moyen, la partie défléchie
(poutre en porte-à-faux) est connectée au support destiné à supporter la partie défléchie de manière mécanique.
En tant que sixième moyen, du verre est utilisé pour le support et la poutre en porte-à-faux et le support
est connecté au moyen d'une liaison anodique.
En tant que septième moyen, un circuit électrique, prévu sur la poutre en porte-à-faux, est réalisé sous la forme d'une structure CMOS. En tant que huitième moyen, un circuit de compensation de température destiné à éliminer une dérive due
à la température est monté sur l'élément semi-conducteur de la poutre en porte-à-faux.
En tant que neuvième moyen, un circuit destiné à amplifier une sortie d'un potentiel proportionnel à une accélération est placé avec la poutre en porte-à-faux de manière à pouvoir s'adapter suffisamment à une sortie de très faible valeur provenant de la poutre en porte-à-faux déplacée, même s'il s'agit d'une mesure de l'ordre du micro- volt, en l'amplifiant.15 En tant que dixième moyen, un ajustage destiné à ajuster une sortie de tension du circuit d'amplification à
une valeur de sortie de manière à obtenir une valeur de sortie souhaitée, est effectué en prévoyant plusieurs résistances destinées à réguler une tension de sortie et en20 éliminant les résistances en fonction de la sortie.
En tant que onzième moyen, des poids sont disposés à plusieurs endroits de la poutre en porte-à-faux et les poids sont choisis ou ajustés conformément à la sortie, du
fait qu'il est très difficile de conserver le poids à une25 masse adéquate.
En tant que douzième moyen, un procédé d'emballage d'un capteur d'accélération, qui permet l'ajustage après l'installation de l'emballage en utilisant un faisceau laser, est utilisé.30 En tant que treizième moyen, des résistances diffusées et des fils électriques sont disposés sur le côté de la poutre en porte-à-faux dans le dispositif à semi- conducteur comportant le capteur d'accélération à semi- conducteur de la présente invention. On peut par exemple35 disposer une première résistance diffusée au voisinage de la surface supérieure d'un substrat à semiconducteur et une
seconde résistance diffusée au voisinage de la surface inférieure du substrat à semiconducteur, la première et la deuxième résistance formant un circuit en pont destiné à5 détecter les contraintes subies par le poutre en porte-à-faux dues à une accélération.
En tant que quatorzième moyen, on utilise un procédé de détection des variations des valeurs de résistance qui correspondent à des contraintes dues aux efforts de10 traction et de compression, qui consiste à disposer des résistances diffusées au voisinage de la surface de la poutre
en porte-à-faux ainsi qu'à l'arrière de celle-ci. Les moyens suivants ont été adoptés pour résoudre ies problèmes du capteur de pression.
En tant que quinzième moyen, une base 702 ayant une membrane et un élément 701 capteur sont réalisés de manière à
être des éléments distincts et sont liés l'un à l'autre.
En tant que seizième moyen, l'élément 701 capteur ayant les résistances diffusées sur son côté (en des positions verticales à la membrane) est prévu sur la base 702 ayant la membrane qui constitue une chambre de référence de pression. En tant que dix-septième moyen, on utilise un procédé de détection des variations des valeurs de résistance qui correspondent à des contraintes d'efforts en traction et en compression par un circuit en pont consistant à disposer les résistances diffusées au voisinage de la surface (sur le côté o la pression est appliquée) et au voisinage de l'arrière (sur le côté de la membrane) de l'élément.30 En tant que 18ème moyen, seul un bord de l'élément
701 capteur ayant les résistances 708 diffusées est lié.
En tant que 19ème moyen, l'élément 701 capteur ayant les résistances 708 diffusées est découpé et est lié à
la base 702 ayant la membrane 704.
En tant que 20ème moyen, l'élément 701 capteur est lié à une surface 716 de base ayant une ouverture.
En tant que 2lème moyen, l'élément 701 capteur est coli de manière à être aminci après l'avoir découpé d'un substrat semi-conducteur et est fixé à la base 702 ayant la membrane 704. En tant que 22ème moyen, le butoir destiné à empêcher une destruction est formé de manière à épouser une forme de la poutre en porte-à-faux qui est déformée par une10 accélération afin d'améliorer une résistance aux chocs. On notera qu'un mode de réalisation préféré de la présente
invention consiste à former le butoir de manière à ce qu'il épouse la forme de la courbe de déflexion de la poutre en porte-à-faux.
En tant que 23ème moyen, le côté des résistances diffusées du capteur d'accélération ayant les résistances diffusées est fixé de manière à faire face au substrat de support de manière à pouvoir protéger le capteur d'accélérateur par le substrat de support même lorsqu'il20 reçoit une accélération excessive. En outre, les plots de sortie de l'élément 1001 capteur d'accélération sont liés par
fusion au panneau de câblage de manière à pouvoir fixer l'élément 1001 capteur d'accélération au panneau de câblage et de manière à mettre en oeuvre le procédé d'extraction des25 signaux électriques simultanément.
En tant que 24ème moyen, on forme un dispositif à semiconducteur comportant un capteur d'accélération à semi-
conducteur qui comprend une poutre en porte à faux qui a une surface plane ayant une épaisseur donnée et un support,30 caractérisé en ce que des parties de plot de sortie sont disposées dans une rangée.
En tant que 25ème moyen, on forme un dispositif à semiconducteur comportant un capteur de pression à semi-
conducteur comprenant une base ayant une membrane, un35 substrat qui forme une chambre fermée de manière étanche dans une partie de la base et un élément capteur destiné à convertir une déformation mécanique en un signal électrique, ayant une partie liée entre l'élément capteur et la base. En tant que 26ème moyen, on forme un dispositif à semiconducteur comportant un capteur de pression à semi- conducteur qui comprend une base 702 ayant une membrane 704, un substrat qui forme une chambre fermée de manière étanche dans une partie de la base, des moyens de sortie de signaux électriques destinés à extraire un signal électrique et un élément capteur, prévu sur la membrane et comprenant des résistances diffusées destinées à détecter une déformation de la membrane, destiné à convertir une déformation mécanique en un signal électrique, dans lequel un circuit de détection de l'élément capteur forme un circuit en pont, l'élément capteur15 ayant les résistances diffusées sur un côté de l'élément capteur qui est vertical à une surface dans laquelle l'élément capteur vient en contact avec la base. En tant que 27ème moyen, on forme un dispositif à semiconducteur caractérisé en ce que les résistances diffusées forment un circuit en pont comprenant des résistances diffusées et détectent des contraintes en compression et en traction créées par une déformation de l'élément capteur dûe à une pression. En tant que 28ème moyen, on forme un dispositif à semiconducteur caractérisé en ce que les résistances diffusées forment un circuit en pont comprenant des
résistances diffusées et ces résistances diffusées sont situées sur le côté o la pression est appliquée et ces résistances diffusées sont situées sur le côté de la30 membrane.
En tant que 29ème moyen, on forme un dispositif à semiconducteur ayant une base qui a une ouverture, un élément capteur qui coopère avec l'ouverture pour convertir une déformation mécanique en un signal électrique, un substrat35 qui forme une chambre fermée de manière étanche dans une ll partie de la base et des moyens de sortie de signaux électriques destinés à extraire le signal électrique, un circuit de détection de l'élément capteur formant un circuit en pont, les résistances diffusées étant en position verticale par rapport à la membrane.
En tant que 30ème moyen, on forme un dispositif à semiconducteur comportant un capteur d'accélération à semi-
conducteur qui comprend une poutre en porte à faux réalisée à partir d'une base semi-conductrice dont l'une des extrémités10 est supportée, un support destiné à supporter la poutre en porte à faux et des résistances diffusées, prévues sur la poutre en porte à faux, destinées à détecter un déplacement et à détecter une accélération par des moyens de détection d'accélération qui sont destinés à détecter un déplacement,15 du à une accélération appliquée, à partir des variations des valeurs de résistance des résistances diffusées, la poutre en porte à faux étant fixée au support de manière que le côté de la poutre en porte à faux qui se
trouve du côté des résistances diffusées soit fixé au20 support.
En tant que 3lème moyen, on forme un dispositif à semiconducteur caractérisé en ce que il est prévu un
écartement entre les résistances diffusées et le support.
En tant que 32ème moyen, on forme un dispositif à semiconducteur caractérisé en ce que les signaux électriques produits par les résistances diffusées sont extraits par des câbles prévus sur le support qui fixent la poutre en porte à faux au support. La figure 1 est un schéma fonctionnel représentant
un exemple d'une structure classique d'un capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention.
Une poutre en porte-à-faux 1 est connectée à un support 2 par des moyens 101 de connexion de support. Un signal d'accélération détecté par la poutre en porte-à-faux 1 est35 amplifié par un circuit 103 d'amplification et est transmis à des moyens 104 de sortie. Simultanément, une dérive due à la température peut être éliminée par un circuit 102 de compensation de température. La figure 2 est un schéma fonctionnel représentant un procédé destiné à fabriquer le capteur d'accélération de la présente invention. La poutre en porte-à-faux est fabriquée à l'étape 201, le support est fabriqué dans un autre procédé à l'étape 202 et la poutre en porte-à-faux est ensuite connectée au support à l'étape 203. 10 La figure 3 est un schéma fonctionnel représentant un procédé destiné à fabriquer le capteur d'accélération de la présente invention. Des éléments semi-conducteurs comportant le circuit d'amplification et le circuit de compensation de température sont fabriqués à l'étape 301,15 l'ajustage sur une tranche du gain et du décalage est effectué à l'étape 302 et les éléments sont individualisés en éléments individuels par quadrillage à l'étape 303. L'élément semi-conducteur est fixé au support à l'étape 304 et un boîtier est fixé à la base formant borne à l'étape 305.20 Ensuite, un décalage de tension et un gain sont mesurés à l'étape 306, et à partir de ces données, des résistances R
sont découpées au moyen d'un laser pour ajuster le gain et le décalage en tension à l'étape 307. Enfin, des caractéristiques en fréquences et des caractéristiques en25 température sont mesurées à l'étape 308 aux fins d'inspection avant fourniture. Le capteur peut ensuite être expédié.
La figure 4 est un schéma fonctionnel représentant un autre procédé de fabrication du capteur d'accélération de la présente invention. L'ajustage du gain et du décalage sur30 la tranche peut être évitée. Les moyens mentionnés précédemment permettent d'obtenir les fonctionnements suivants. En utilisant les premiers moyens, la poutre en porte-à-faux peut être formée facilement sans amincir la
partie de résistance diffusée.
En utilisant les deuxièmes moyens, la poutre en porte-à-faux peut être réalisée aisément sans amincir la partie de résistances diffusées. En utilisant les troisièmes moyens, le procédé n'est pas prolongé par un procédé au silicium, comme c'est le cas du procédé monolithique, car chaque fonction individuelle
peut être fabriquée séparément. En outre, il permet de résoudre le problème qui consiste dans la déformation créée par une contrainte sur une pellicule qui est un problème dans10 les procédés à base de pellicule mince. Il permet de former la partie de poutre en porte-à- faux dans le procédé de semi-
conducteur existant et de former un élément semi-conducteur ayant une taille de 8 mm en longueur, 0,5 mm en largeur et 0,1 mm en épaisseur dans le procédé semi-conducteur présent.
En utilisant les quatrièmes moyens, la poutre en porte-à-faux I peut être reliée au support 2 à des basses températures et des parties de la poutre 1 en porte-à-faux ou du support 2 peuvent être remplacées aisément. En utilisant les cinquièmes moyens, la poutre 1 en porte-à-faux peut être reliée au support 2 de manière rigide et les parties de la poutre. en porte-à-faux ou du support 2
peuvent être remplacés aisément. En utilisant les sixièmes moyens, la poutre 1 en porte-à-faux peut être aisément reliée au support 2.
En utilisant les septièmes moyens, un circuit à faible consommation de puissance peut être réalisé.
En utilisant les huitièmes moyens, le circuit de compensation de température peut être facilement installé sur
la poutre 1 en porte-à-faux car la poutre 1 en porte-à-faux30 est formée lors du procédé semi-conducteur.
En utilisant les neuvièmes moyens, le circuit d'amplification peut être facilement installé sur la poutre 1
en porte-à-faux car la poutre 1 en porte-à-faux est formée lors du procédé semi-conducteur.
En utilisant les dixièmes moyens, il est possible d'obtenir la valeur souhaitée en éliminant et ajustant les résistances conformément à la sortie. En utilisant les onzièmes moyens de la poutre en porte-à-faux, la dispersion de la sortie entraînée par une dispersion de l'épaisseur de la poutre 1 en porte-à-faux peut
être ajustée finement par des moyens extérieurs.
En utilisant les douzièmes moyens de la poutre en porte-à-faux, la dispersion de la sortie entraînée par la dispersion de l'épaisseur de la poutre en porte-à-faux 1 peut
être ajustée finement par des moyens extérieurs.
En utilisant les treizièmes moyens, c'est-à-dire en disposant une configuration de circuit électrique telle que
les résistances diffusées et la partie de sortie sur le côté15 du capteur d'accélération à semi-conducteur, on peut augmenter le nombre d'éléments extraits du substrat semi-
conducteur, permettant ainsi de réduire les coûts de production. En outre, comme il peut être fabriqué en ayant une épaisseur unique, on obtient une excellente résistance20 aux chocs.
En utilisant les 14èmes moyens, on peut obtenir une valeur de sortie ayant le double de sensibilité comparativement à ce que l'on obtient lorsque les résistances diffusées sont disposées sur la surface de l'élément.25 En utilisant les 15èmes moyens, c'est-à-dire en ayant l'étape de traitement de l'élément 701 capteur
indépendante de l'étape de formation de la membrane 704 de la base 702, l'élément 701 capteur peut être formé sans être influencé par les étapes de formation de la base 702, c'est-30 à-dire que les résistances diffusées peuvent être réalisées avec une haute précision.
En utilisant les i6èmes moyens, c'est-à-dire en prévoyant de placer l'élément 701 capteur comprenant les résistances 708 diffusées sur son côté (à des positions35 verticales à la membrane) sur la base 702 ayant la membrane 704 qui constitue la membrane 704, le dispositif semi- conducteur peut être fabriqué en ayant un bon rendement car l'élément n'est pas formé d'une pièce avec la chambre de référence de pression.5 En utilisant les 17èmes moyens, des variations des valeurs de résistance obtenus en multipliant une contrainte
de compression appliqué aux résistances 783 et 784 diffusées et une contrainte en traction appliquée aux résistances 781 et 782 diffusées à la figure 36 sont obtenues comme valeurs10 de sortie.
En utilisant les 18èms moyens, seules les caractéristiques positives peuvent être fournies en sortie par la pression de référence de la membrane. En utilisant les 19èmes moyens, c'est-à- dire en découpant l'élément 701 capteur du substrat semi-conducteur et en le liant à la surface 702 de base ayant la membrane
704, l'élément 701 capteur peut être facilement fabriqué avec un bon rendement.
En utilisant les 20èmes moyens, aucune étape de formation de la membrane 704 dans la base 702 n'est nécessaire et la base 702 peut être fabriquée très facilement. En utilisant les 21èmes moyens, c'est à dire en amincissant l'élément capteur, la sensibilité de détection
peut être améliorée.
En utilisant les 22èmes moyens, le butoir peut amortir un choc par uncontact en surface, et non pas en un
point, et empêcher une destruction car la structure du butoir est la même que la courbe de déflexion de la poutre en porte30 à faux même si la poutre en porte à faux se déplace en recevant une accélération excessive.
Lorsqu'une accélération est appliquée de manière homogène à la poutre en porte à faux, la courbe de déflexion peut être représentée par l'équation suivante:35 Y = W14/SEI(l - 4x/31 + X4/314)... (1) o Y est une déflexion, o W est une masse, L est une longueur de la poutre en porte à faux, E est un module élastique longitudinal et i est un moment secondaire de section. En utilisant les 23ème moyens, des éléments qui peuvent à peine être déformés par torsion ou analogue et ne peuvent pas être déformés suivant un autre axe peuvent être prévus en mettant face à face le côté des résistances10 diffusées et le panneau de câblage dans l'agencement dans lequel la configuration du circuit électrique tel que les résistances diffusées et la partie de sortie sont disposées sur le côté du capteur d'accélération à semi-conducteur. En outre, les éléments présentent de bonnes caractéristiques15 pour les raisons suivantes, même dans le procédé d'amincissement de la partie des résistances diffusées et des produits de l'art antérieur. En effet, généralement du silicium est utilisé en tant que matériau pour le capteur d'accélération à semi-conducteur. Tandis que le silicium a un20 excellent effet de conversion de signal, il a également des qualités caractéristiques bonnes en terme de qualité
mécanique. Par exemple, bien que le module d'Young du silicium varie plus ou moins en fonction des directions du cristal, sa valeur maximale est proche de celle de l'acier et25 présente de bonne caractéristiques d'élasticité.
Quant à l'élément capteur d'accélération dont la structure comprend une poutre en porte à faux dont une extrémité est supportée, il lui est difficile d'être détruit lorsqu'il reçoit une accélération par le côté des résistances30 diffusées comparativement à un cas o il reçoit une accélération provenant du côté ayant la partie amincie du capteur d'accélération représenté à la figure 72. La présente invention est donc construite de manière que le côté des résistances diffusées du capteur d'accélération et ayant les résistances diffusées fasse face au panneau de câblage et il s'ensuit que les fonctionnements suivants peuvent être obtenus. 1) La construction qui consiste à mettre face à face le côté des résistances diffusées et le substrat de support, permet d'obtenir que l'élément capteur vienne en contact avec le panneau de câblage lorsqu'il se déplace vers le côté des résistances diffusées, empêchant ainsi la destruction de l'élément, et 2) le fait de placer face à face le câblage du capteur d'accélération et le panneau de câblage permet d'obtenir que la câblage soit connecté facilement et fournisse facilement
des signaux de sortie.
DESCRIPTION SUCCINCTE DES DESSINS
Afin de mieux comprendre les dessins utilisés dans la description de la présente invention, une description
succincte de chaque dessin est fournie. La figure 1 est un schéma fonctionnel d'un capteur20 d'accélération à semi-conducteur de la présente invention; la figure 2 est un schéma fonctionnel représentant un procédé de fabrication du capteur d'accélération à semi- conducteur de la présente invention. La figure 3 est un schéma fonctionnel représentant un procédé25 de fabrication du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention; la figure 4 un schéma fonctionnel représentant un procédé de fabrication du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention;30 la figure 5 est une vue en perspective du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention; la figure 6 est une vue en perspective d'un capteur d'accélération à semi-conducteur de l'art antérieur; la figure 7 est une vue de côté représentant la manière de fixer une poutre en porte à faux à un support de la présente invention; la figure 8 est une vue de côté montrant comment fixer la5 poutre en porte faux à un support de la présente invention; la figure 9 est une vue de côté représentant comment fixer la poutre en porte à faux à un support de la présente invention; la figure 10 est une vue de côté représentant la manière de fixer la poutre en porte à faux au support de la présente10 invention. La figure 11 est un schéma de circuit d'un circuit amplificateur du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention; la figure 12 est un schéma de circuit d'un circuit15 amplificateur du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention; la figure 13 est un schéma de circuit représentant des parties d'ajustage d'un circuit d'amplification différentiel de la présente invention;20 la figure 14 est un schéma descriptif représentant un procédé d'ajustage d'un circuit en pont de la présente invention; la figure 15 est un schéma descriptif représentant un procédé d'ajustage du circuit en pont de la présente invention; la figure 16 est une vue de côté du capteur d'accélération à25 semi-conducteur de la présente invention; la figure 17 est un schéma descriptif représentant un procédé d'ajustage au moyen d'une lumière laser de la présente invention; la figure 18 est un dessin représentant un procédé30 d'emballage du capteur d'accélération de la présente invention; la figure 19 est un dessin représentant un élément à semi- conducteur de la présent invention; la figure 20 est un dessin représentant l'élément à semi-35 conducteur de la présente invention; la figure 21 est un dessin représentant une base formant borne de la présente invention; la figure 22 est un dessin représentant le capteur d'accélération de la présente invention;5 la figure 23 est un dessin représentant le capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention; la figure 24 est une vue en perspective d'un mode de réalisation du capteur d'accélération à semi- conducteur de la présente invention;10 la figure 25 est une vue schématique représentant un circuit électrique du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présent invention;
la figure 26 est une vue en perspective d'un capteur d'accélération à semi-conducteur de l'art antérieur;15 la figure 27 est un schéma fonctionnel représentant un circuit électrique d'un capteur d'accélération à semi-
conducteur de l'art antérieur; la figure 28 est un schéma fonctionnel représentant le circuit électrique d'un capteur d'accélération à semi-20 conducteur de la présente invention;: la figure 29 est un dessin destiné à décrire des positions
d'éléments à l'intérieur d'une plaque en silicium à l'état de tranche dans un mode de réalisation de la présente invention; la figure 30 est un dessin de description représentant un25 état dans lequel un élément est extrait conformément à un mode de réalisation de la présent invention;
la figure 31 est un dessin descriptif représentant une connexion de l'élément à une base de support conformément à un mode de réalisation de la présente invention;30 la figure 32 est une vue en coupe représentant un mode de réalisation d'un capteur de pression à semi- conducteur de la présente invention; la figure 33 est une vue en coupe représentant une partie de détection de pression du mode de réalisation du capteur de35 pression à semi-conducteur de la présente invention; la figure 34 est une vue en coupe d'un capteur de pression à semi-conducteur de l'art antérieur; la figure 35 est une vue en coupe d'un capteur de pression fabriqué par micro usinage du capteur de pression à semi-5 conducteur de l'art antérieur; la figure 36 est un dessin représentant un circuit électrique du capteur de pression à semi- conducteur de la présent invention; la figure 37 est un dessin représentant un procédé de10 fabrication du capteur de pression à semi- conducteur de la présente invention; la figure 38 est un dessin représentant un procédé de fabrication du capteur de pression à semi- conducteur de la présente invention;15 la figure 39 est un dessin représentant un procédé de fabrication du capteur de pression à semi-conducteur de la présent invention; la figure 40 est un dessin descriptif représentant un fonctionnement d'un élément capteur de la présente invention;20 la figure 41 est un dessin descriptif représentant le fonctionnement de l'élément capteur de la présente invention; la figure 42 est un dessin descriptif représentant le fonctionnement de l'élément capteur de la présent invention; la figure 43 est une vue en coupe du mode de réalisation du25 capteur de pression à semi-conducteur de la présente invention; la figure 44 est une vue en coupe représentant la partie de détection de pression du mode de réalisation du capteur de pression à semi-conducteur de la présente invention;30 la figure 45 est un dessin descriptif représentant un agencement des résistances diffusées de la présent invention; la figure 46 est un dessin descriptif représentant une relation entre les résistances diffusées et la base de support de la présente invention; la figure 47 est un graphe décrivant la sensibilité obtenue en sortie vis à vis des résistances diffusées et de la base de support de la présente invention; la figure 48 est un graphe montrant la relation entre une5 taille de puce et la sensibilité en sortie de la présente invention; la figure 49 est un graphe représentant une tension en sortie allant de 0 à 360 conformément à la présente invention; la figure 50 est un graphe représentant une tension en sortie10 allant de 0 à 360 conformément à l'art antérieur; la figure 51 est un graphe décrivant la relation entre la largeur de puce, l'épaisseur de puce et le rapport S/B signal/bruit conformément à la présente invention; la figure 52 est un graphe représentant une tension en sortie15 allant de 0 à 360 d'un capteur à deux axes de la présente invention; la figure 53 est un dessin descriptif d'un capteur à deux axes de la présente invention; la figure 54 est un schéma décrivant un circuit en pont du20 capteur à deux axes de la présente invention; la figure 55 est un schéma décrivant le circuit en pont du capteur à deux axes de la présente invention; la figure 56 est un schéma de circuit électrique de la présente invention;25 la figure 57 est une vue en plan représentant la disposition suivant un plan du circuit électrique de la présente invention; la figure 58 est une vue en coupe du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention;30 la figure 59 est une vue en perspective du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention; la figure 60 est une vue en coupe du capteur d'accélération à semi-conducteur de l'art antérieur; la figure 61 est un dessin décrivant le capteur35 d'accélération à semi-conducteur de l'art antérieur; la figure 62 est un dessin décrivant le capteur d accélération à semi-conducteur de l'art antérieur, la figure 63 est un dessin décrivant le capteur d'accélération à semi- conducteur de l'art antérieur;5 la figure 64 est un dessin décrivant le capteur d'accélération à semi-conducteur de la présent invention; la figure 65 est un dessin décrivant le capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention; la figure 66 est un dessin décrivant le capteur10 d'accélération à semi-conducteur de la présente invention; la figure 67 est une vue en perspective d'un capteur d'accélération à semi-conducteur conformément à un second mode de réalisation de la présente invention; la figure 68 est une vue en perspective d'un capteur15 d'accélération à semi-conducteur conformément à un troisième mode de réalisation de la présente invention;
la figure 69 représente des vues en perspective et de face du mode de réalisation du capteur d'accélération à semi- conducteur de la présent invention.20 La figure 70 est une vue de face du capteur d'accélération à semi-conducteur de l'art antérieur.
La figure 71 est un dessin descriptif représentant un procédé de fabrication du capteur d'accélération à semi-conducteur conformément à un vingt-cinquième mode réalisation de la25 présente invention; la figure 72 est un dessin descriptif du mode de réalisation du capteur d'accélération à semi-conducteur de l'art antérieur; la figure 73 est un dessin descriptif représentant un procédé30 de fabrication du capteur d'accélération à semi-conducteur conformément à un vingt- sixième mode de réalisation de la présente invention; la figure 74 est un dessin représentant un procédé de fabrication du capteur d'accélération à semi-conducteur de la35 présente invention; la figure 75 est un dessin descriptif représentant un procédé de fabrication du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention; la figure 76 est un dessin descriptif représentant un procédé5 de fabrication du capteur d'accélération du semi-conducteur conformément à un vingt-septième mode de réalisation de la présente invention; la figure 77 est un dessin descriptif représentant un procédé de fabrication du capteur d'accélération à semi-conducteur10 conformément à un vingt-neuvième mode de réalisation de la présente invention; la figure 78 est un dessin descriptif représentant un procédé de fabrication du capteur d'accélération à semi-conducteur conformément à un vingt-neuvième mode de réalisation de la15 présente invention; la figure 79 est un dessin descriptif représentant un procédé de fabrication du capteur d'accélération à semi-conducteur conformément à un vingt-neuvième mode de réalisation de la présente invention;20 et la figure 80 est un dessin descriptif représentant un capteur d'accélération à semi-conducteur conformément à un trentième mode de réalisation de la présente invention;
DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES
Des modes de réalisation préférés de la présente invention sont décrits ci-dessous en se reportant aux dessins. Premier mode de réalisation La figure 5 est une vue en perspective d'un capteur d'accélération à semi-conducteur d'un dispositif à semi- conducteur de la présente invention. Dans le capteur d'accélération à semi-conducteur, des résistances R diffusées35 sont reliées à une poutre 1 en porte à faux suivant un circuit en pont, un circuit de compensation de température et un circuit d'amplification sont ajoutés et la poutre 1 en porte à faux est liée à un support. Dans le mode de réalisation présent, la poutre 1 en porte à faux et le5 support 2 sont réalisés sous forme de parties indépendantes, et non produits de manière monolithique. Le mode de
réalisation présent permet de réaliser un dispositif ayant une longueur de 8mm, une largeur de 0,5 mm et une épaisseur de 0,1 mm, ce qui est particulièrement petit pour un10 dispositif semi-conducteur.
Dans un procédé de fabrication du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention, un dispositif semi-conducteur qui devient la poutre 1 en porte à faux est fabriquée d'abord et le support 2 est ensuite15 fabriqué. Le support 2 est fabriqué en utilisant le même matériau que le dispositif à semi-conducteur afin d'éviter
une influence de contrainte thermique autant que possible. Ensuite, en ce qui concerne la connexion de la poutre 1 en porte à faux et du support 2, les figures 7 à 10 montrent des20 procédés pour connecter la poutre 1 en porte à faux au support 2.
[Second mode de réalisation] Une manière facile de fixer la poutre 1 en porte à faux et le support 2 et des les fixer mécaniquement comme il est représenté à la figure 7. Ils peuvent être fixés en
perçant un trou à vis sur le support 2 et en fixant la poutre 1 en porte à faux avec une entretoise 22 destinée à presser sur la poutre en porte à faux.
[Troisième mode de réalisation] Comme représenté à la figure 8, un verre 5 est utilisé pour le support et est fixé à la poutre 1 en porte à faux ou par liaison anodique.35 [Quatrième mode de réalisation] La liaison peut simplement être réalisée en utilisant un adhésif ou un matériau polymère, classiquement une résine époxy comme représenté à la figure 9.5 [Cinquième mode de réalisation] Ils peuvent également être liés par couplage de fusion métallique, avec interposition d'une perle de soudure
7, comme représenté à la figure 10.
[Sixième mode de réalisation] Cependant, il est préférable d'utiliser une fixation ayant le même coefficient de dilatation thermique
que la poutre 1 en porte à faux et le support 2 afin15 d'éliminer toute contrainte thermique.
[Septième mode de réalisation] Parce qu'un signal de sortie du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention ayant les dimensions mentionnées précédemment a été de 0, 1 millivolts, lorsqu'il a été calculé en considérant que le poids était de 2,8 milligrammes, et que cela est une petite valeur de sortie, un circuit d'amplification de signal de sortie est installé dans la structure du capteur25 d'accélération à semi-conducteur pour obtenir des gains de 100. [Huitième mode de réalisation] Parce que la poutre en porte à faux 1 de la orésente invention est un élément semi- conducteur, un circuit de compensation de température pour éviter une influence d'une dérive de température peut être installée à l'intérieur de l'élément. Il est également possible de donner une fonction d'ajustage au circuit. Les figure 12 et 1335 représentent des schémas fonctionnels du circuit. La figure !2 représente un circuit d'amplification différentiel installé en connexion avec un circuit 20 en pont. Un circuit 9 destiné à ajuster est prévu dans le circuit d'amplification différentielle. Le circuit 9 d'ajustage est réalisé comme prévu à la figure 14a et l'ajustage est réalisé en découpant une résistance qui n'est pas nécessaire par lumière laser conformément à un signal de sortie, comme représenté à la figure 15. Les résistances à ajuster sont formées sur la
O10 partie de support du capteur.
Un procédé d'ajustage comme représenté à la figure
14B peut également être utilisé.
[Neuvième mode de réalisation] Des résistances R5 et R6 sont prévues dans le circuit en pont 20 comme représenté à la figure 13 pour former un élément destiné à ajuster conformément à un signal de sortie. Une résistance pour le décalage est prévue dans le circuit d'amplification opérationnel comme représenté à la20 figure 11 pour réguler le décalage. L'ajustage du décalage et l'amplification sont réalisés de la même manière que le
procédé d'ajustage mentionné précédemment dans lequel plusieurs résistances sont préparées et des résistances qui ne sont pas nécessaires sont éliminées par lumière laser ou25 analogue comme représenté aux figures 14 et 15.
[Dixième mode de réalisation] Comme représenté à la figure 16, le poids 3 est prévu à l'extrémité distale de la poutre 1 en porte-à-faux de
manière à accroître un déplacement.
[Onzième mode de réalisation] La figure 17 représente un cas dans lequel le poids 3 est ajusté. Plusieurs poids 3 sont prévus sur le bord de la poutre 1 en porte-à-faux. Une relation entre la position des poids 3 et un signal de sortie est calculée à l'avance et le
poids situé en une position appropriée est éliminé par lumière laser 17, conformément à une valeur de sortie spécifiée. Ce procédé permet d'obtenir un capteur5 d'accélération qui produit des valeurs de signal de sortie plus précises.
[Douzième mode de réalisation] Lorsque la poutre en porte-à-faux, le support et le poids sont enveloppés d'un tube 10 en verre ou analogue, il est possible de les ajuster facilement et finement de l'extérieur à travers le tube de verre, la longueur d'onde de la lumière 17 laser traversant ce tube de verre facilement. La figure 18 représente cette structure d'emballage. Il est15 également possible d'améliorer la résistance au choc de la structure d'emballage en utilisant un corps élastique en tant
que partie destinée à fixer l'emballage à une structure de capteur à semi-conducteur.
[Treizième mode de réalisation]
Les figures 19 à 23 représentent un exemple détaillé d'un procédé de fabrication du capteur à semi-
conducteur du présent mode de réalisation. Comme représenté suivant une vue schématique à la figure 19A, un dispositif 15 à semi- conducteur comportant un circuit d'amplification et un circuit de compensation de température est d'abord fabriqué. La figure 19B représente une configuration du dispositif 15 à semi- conducteur. Ensuite, comme représenté à la figure 20, le dispositif 15 à30 semi-conducteur est fixé à une base 16 de support permettant de le déplacer. Ensuite, une base 13 formant borne, dans laquelle des fils 12 en acier inoxydables qui deviennent des bornes s'étendent dans le tube creux et sont fixés en les noyant dans le tube dans du verre fondu, est fabriquée comme35 représenté à la figure 21. Ensuite, comme représenté à la figure 22, la base 13 formant borne est reliée au dispositif à semi-conducteur en étant fixée à la base 16 formant support. Enfin, le capteur d'accélération est terminé en montant un tube 14 de protection comme représenté à la figure5 23. Il est préférable d'utiliser un tube en verre qui permet d'introduire la lumière laser 17 de l'extérieur du tube 14 de protection. Bien qu'aucun butoir ne soit utilisé dans le cas d'un déplacement excessif entraîné par un impact dans cet exemple, il est préférable d'utiliser des butoirs. Cependant10 la présente invention a une résistance au choc très grande comparativement au procédé qui consiste à amincir la partie
de résistance diffusée.
[Quatorzième mode de réalisation] On va maintenant décrire un mode de réalisation dans lequel une résistance diffusée est prévue sur le côté de la poutre 1 en porte-à-faux du capteur d'accélération à semi- conducteur de la présente invention. Le mode de réalisation présent est décrit ci-dessous en se reportant au dessin. La20 figure 24 est une vue en perspective du mode de réalisation dan lequel un circuit électrique est installé sur le côté du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention. A la figure 24, le capteur comprend une poutre 501 en porte-à-faux destinée à détecter une contrainte et un support 502 destiné à supporter la partie de la poutre en porte-à-faux. Des poids sont prévus à l'extrémité distale de la poutre en porte-à-faux en fonction de la valeur du signal de sortie. Des résistances diffusées, des plots de sortie,30 des fils, un circuit de compensation de température et un circuit d'amplification sont disposés sur le côté de la
poutre 501 en porte-à-faux. La valeur du signal de sortie est extraite des bornes 512 qui sont ajoutées à l'emballage par l'intermédiaire des fils 504 sur la base 502 de support.
Un procédé pour fabriquer le capteur de la présente invention est décrit ci-dessous. Tout d'abord, des éléments semi-conducteurs ayant une forme de poutre en porte-à-faux et des résistances diffusées 505 sont formées sur un substrat5 507 semi-conducteur comme représenté à la figure 29. Une ligne 508 pour trancher en micro-plaquettes est dessinée sur la partie périphérique de chaque élément semi-conducteur pour découper par quadrillage en fonction de cette ligne. Une dimension extérieure du motif est de 6 mm en longueur, 0,1 mm10 en largeur et 0,525 mm en hauteur, ce qui correspond à des valeurs classiques pour le dispositif semi-conducteur de la
présente invention. La figure 30 représente l'élément semi- conducteur formé par découpage par quadrillage. Le quadrillage permet une fabrication d'un élément ayant une15 largeur de 0,1 mm de manière aisée.
La poutre 501 en porte-à-faux est ensuite liée au support 502 en utilisant un adhésif au silicium afin d'égaliser leur ratio de dilatation thermique. Les fils de la poutre 501 en porte-à-faux et du support 502 sont reliés en20 fabriquant les plots 503 en or et en rapprochant les plots de la poutre 501 en porte-à-faux de ceux du support 502 pour les fixer par point de soudage 509. La figure 31 représente les parties qui sont liées ensemble à cet instant. La poutre 501 en porte-à-faux et le support 502 sont ensuite liés et25 finalement, les bornes 512 de l'emballage et les plots de borne de la base 502 de support sont reliés par fil pour permettre de fournir un signal de sortie à l'extérieur de l'emballage. On va maintenant décrire en se reportant à la figure 25 le circuit électrique de la présente invention. Un signal de sortie est détecté à partir d'une différence entre une contrainte en compression et une contrainte en traction dû à un déplacement de la poutre 501 en porte-à-faux par le circuit 511 en pont. Cela sera expliqué plus en détail en se35 reportant aux figures 27 et 28. Dans le passé, lorsque des résistances diffusées se trouvent sur un plan, un circuit 511 en pont ayant des résistances R2 de référence et des résistances R1 de mesure a été réalisé. Lorsque R2 vaut R, R1 peut être représenté par R - AR. Un signal de sortie Vout à5 cet instant peut être représenté par les équations suivantes:
V1 = (R/2R + A R)V
V2 = (R +A R/2R + A R)V
Vout = V2 - V = (A R/2R + A R)V... (2) Dans le circuit électrique de la présente invention représenté à la figure 28, lorsque R1 a une valeur de résistance due à la contrainte en compression R + AR et R2 a une valeur de résistance dû à la contrainte en traction R - AR, le signal de sortie Vout peut être représenté par les équations suivantes:
V1 = (R - A R/2R)V
V2 = (R + A R/2R)V
Vout = V2 - V1 = (A R/R)V... (3) Lorsque R peut être négligé comme étant de valeur très faible dans les équations (2) et (3), le circuit
électrique de la présente invention double le signal de sortie.
Suivant la présente invention, un capteur d'accélération à semi-conducteur ayant une longueur de 6 mm, une largeur de 0,525 mm et une épaisseur de 0,1 mm a été fabriqué. Lorsqu'une tension de 5 volts est appliquée au capteur d'accélération à semi-conducteur, une tension de35 sortie est de 0,7 millivolts. Les poids destinés à accroître le signal de sortie ont en outre été ajoutés, ce qui a permis d'obtenir un signal de sortie de 3 millivolts. Le signal de sortie à ce moment-là a été obtenu sans utiliser le circuit d'amplification. Bien que les résistances diffusées soient prévues d'un seul côté de la poutre en porte-à-faux dans le mode de réalisation présent, il va de soi qu'on peut efficacement prévoir des résistances diffusées sur les côtés car il devient alors possible de détecter également une torsion lorsqu'on prévoit des résistances sur les deux côtés de la poutre en porte-à-faux.10 Bien que la taille du capteur à accélération à semi-conducteur soit de 6 mm en longueur, 0,525 mm en largeur
et 0,1 mm en épaisseur dans le mode de réalisation présent, il est possible de changer la largeur jusqu'à 0,3 mm par exemple en fonction du substrat à semi-conducteur utilisé.15 Pour des substrats de semi-conducteurs classiques, l'épaisseur est d'environ 0,2 mm à 1 mm.
On va maintenant décrire une structure dans laquelle les résistances diffusées sont prévues sur le côté
de la poutre en porte-à-faux suivant la direction d'une20 accélération à appliquer.
[Quinzième mode de réalisation] La figure 45 représente une structure (relation entre les différentes positions) du capteur d'accélération ayant des résistances diffusées prévues sur le côté de la poutre en porte-à-fauxsuivant la direction de détection d'accélération. Les relations entre les différentes positions entre la poutre 501 en porte-à-faux et le support 502 sont importantes afin d'avoir en sortie une sensibilité maximale. Une position de référence est fixée sur le côté du support à une position à L/2 (L étant la longueur totale des résistances diffusées) comme représenté à la figure 45. On va décrire une valeur optimale en se reportant aux figures 46 et35 47. Lorsque la résistance diffusée sur le côté du support a une longueur LI, elle peut être fournie en sortie dans une
gamme allant de + à - L1/2 (gamme utile). La valeur de l'optimum est située en une position décalée dans la direction positive (environ L1/8) à partir d'un point de5 concentration d'une contrainte. La figure 47 montre un résultat correspondant.
On va maintenant décrire une relation de position des résistances diffusées vis-à-vis des largeurs de l'élément en se reportant à la figure 45. Une grande sensibilité peut10 être obtenue lorsque t1 représenté à la figure est proche de la périphérie extérieure. La sensibilité peut également être ajustée en ajustant tx et to. Une relation entre tx et to peut être représentée par l'équation suivante:15 Vout = V2 - V1 = (A R/R)V x (tx + 2W)/tO... (4)
C'est-à-dire, que la sensibilité est améliorée lorsque tx est plus grand que to.
On va maintenant décrire un procédé pour déterminer une particularité structurale de l'élément capteur d'accélération. La figure 48 représente une relation entre une longueur et l'épaisseur d'une puce nécessaire pour obtenir en sortie la même sortie avec une accélération allant25 de 1 G à 5 G par exemple. L'épaisseur de la puce est déterminée par une limitation du procédé de fabrication au moyen d'un quadrillage (il est nécessaire qu'il soit supérieur à 0,08 mm: cela étant du à un problème dû au fait qu'il faut mettre en puces des quadrillages et à la taille30 d'un plot de sortie). Les lignes continues à la figure représentent les tailles de puce destinées à obtenir les signaux de sortie de 1 G à 5 G de l'accélération. Il est avantageux d'inclure un circuit d'amplification car l'élément est fabriqué avec des dimensions se trouvant dans la zone au-dessus d'un point a d'une courbe (1) correspondant à 1 G à la figure et la zone des tailles de puce devient plus large. Une courbe (2) allant de 1 G à 5 G représente un cas o un poids est ajouté. Il s'agit d'un cas o il vaut mieux ajouter un poids car il5 existe une zone dans laquelle l'élément ne peut pas être fabriqué en incluant un circuit amplificateur comme par exemple le cas du point b. I1 y a donc un compromis à réaliser. Cependant dans le cas des courbes, représentant les G élevés, (3) (sans poids) et les courbes 4 (avec poids), ajouter un poids ne fait qu'augmenter le coût car la taille est déterminée par la taille de puce minimale (points c et d). On notera que les plots de sortie décrits ci-dessus sont disposés en rangée suivant la direction longitudinale du capteur dans la partie de support du capteur conformément à l'épaisseur du capteur. Le dispositif à semi-conducteur comportant le capteur d'accélération à semi-conducteur est fabriqué en découpant les éléments d'un substrat semi-conducteur au moyen d'un découpage par quadrillage et en formant les éléments sur le côté de la poutre en porte-à-faux du capteur d'accélération à semi-conducteur suivant la direction de détection d'accélération. A cette étape, afin d'empêcher que25 les éléments ayant une très petite largeur soient évacués par écoulement d'eau utilisée lors du découpage par quadrillage, le substrat à semi- conducteur est fixé par un ruban de
fixation ayant une grande force adhésive et en affaiblissant la force adhésive par rayonnement ultra-violet lorsqu'on30 extrait les éléments.
Un mode de réalisation destiné à former un circuit électrique à l'intérieur de l'élément ayant une petite épaisseur de puce (largeur) va maintenant être décrit. Le circuit électrique peut être installé à l'intérieur de l'élément ayant la petite épaisseur de puce (largeur) en formant des transistors MOS suivant deux rangées au-dessus et en-dessous de façon que la direction suivant le sens de la largeur de la source et du drain du transistor MOS soit symétrique par rapport à une ligne centrale du capteur5 suivant la direction en longueur à la partie de capteur du capteur. En ce qui concerne le câblage, un fil en aluminium connectant électriquement les transistors MOS compose le circuit électrique ou un fil en aluminium connectant électriquement les transistors MOS et un poly-silicium
formant une partie résistance est formé à l'extérieur du transistor MOS et de la partie de résistance en poly-
silicium. La sensibilité peut encore être améliorée en formant les résistances diffusées par perforation.
On va maintenant décrire en se reportant aux dessins des modes de réalisation de la présente invention.
[Seizième mode de réalisation] La figure 32 représente le capteur de pression de
la présente invention.
A la figure 32, il est représentée une base 702 ayant une membrane 704 qui se déforme sous l'effet d'une contrainte et un élément 701 capteur, disposé sur la membrane 704, pour détecter un déplacement par une fluctuation de la valeur de résistance des résistances diffusées. L'élément 701 capteur comprend une partie de plot pour fournir en sortie
des signaux électriques, des fils, un circuit de compensation de température et un circuit d'amplification formés sur le côté. La valeur de sortie est fournie en sortie de la base30 702 à une borne 707 rajoutée à l'emballage par l'intermédiaire d'un fil 709.
La figure 33 est une vue agrandie de la partie d'éléments capteurs dans lequel l'élément 701 capteur ayant les résistances 708 diffusées sur le côté est disposé sur la membrane 704 au-dessus d'une chambre 703 de référence de pression qui varie en fonction de la pression. Les figures 37 à 39 présentent un procédé de fabrication de la présente invention. Comme il est représenté à la figure 37, des éléments semi-conducteurs ayant des résistances 8 diffusées sont formés sur un substrat 710 à semi-conducteur. Des lignes de découpage sont ensuite dessinées à la partie périphérique de l'élément 701 capteur pour quadriller par découpage en fonction des lignes 711 de10 découpage. A la figure 37, les éléments de capteur sont découpés avec une taille de 6 mm de longueur et 0,1 mm de largeur. La figure 37B est une vue agrandie représentant des éléments individuels extraits par découpage en quadrillage. Ainsi, ce procédé de fabrication détermine une partie de déplacement (to à la figure 45) par découpage par quadrillage
(c'est-à-dire en individualisant en parties individuelles).
La figure 38 montre l'élément 1 capteur fabriqué suivant ce procédé. Sa hauteur est de 0,525 mm qui correspond à l'épaisseur du substrat semiconducteur. Le découpage par
quadrillage permet de fabriquer aisément des éléments ayant une épaisseur de 0,1 mm.
La figure 39 représente ensuite un état dans lequel l'élément 701 capteur est lié à la base 702. A la figure 39,
la liaison est réalisée par un adhésif au silicium afin25 d'égaliser les coefficients de dilatation thermique de la base 702 et de l'élément 701 capteur à la partie de liaison.
Une telle liaison permet de fournir un capteur de pression qui n'est pas affecté par des contraintes thermiques. Le circuit électrique employé dans la présente invention est maintenant décrit en se reportant à la figure 36. A la figure 36, l'élément 701 capteur comprend sur son côté un circuit 714 en pont comprenant des résistances 781, 782, 783 et 784 diffusées, une borne 751 à la masse, des bornes 752 et 753 de sortie et une borne 754 d'entrée de
tension et l'élément 701 capteur est lié à la membrane 704.
Lorsque l'élément capteur 1 est déplacé, des contraintes en traction et en compression sont appliquées sur les extrémités supérieures et inférieures de l'élément 701 capteur et sont détectées par le circuit 714 en pont par les résistances5 diffusées et un signal de sortie d'une différence entre les contraintes de compression et de traction est fourni en
sortie à un plot 703 de sortie. On va maintenant décrire l'avantage d'avoir les résistances 708 diffusées sur le côté de l'élément capteur.
Dans le cas de l'art antérieur o les résistances diffusées sont disposées sur un plan, un circuit en pont ayant une résistance R2 de référence et une résistance R1 de mesure est formé. Lorsque R2 vaut R, R1 peut être représenté comme R + AR. Un signal de sortie Vout peut alors être représenté par15 l'équation suivante:
V1 = (R/2R +A R)V (5)
V2 = (R + A R/2R + A R)V) (6) Vout = V2 - V1 ( A R/2R + A R)V (7)20 Dans le circuit électrique de la présente invention, lorsque RI a une valeur de résistance due à la contrainte en compression R + AR et R2 a une valeur de résistance due à l'effort en traction R - AR, le signal de25 sortie Vout peut être représenté par les équations suivantes:
VI = (R - A R/2R)V (8)
V2 = (R + A R/2R)V (9)
Vout = V2 - VI = (A R/R)V (10) Lorsque AR peut être négligé comme étant de très petite valeur dans les équations (7) et (10), le circuit électrique de la présente invention fournit un signal de sortie double comparativement à un circuit de l'art antérieur. Suivant la présente invention, un capteur d'accélération à semi-conducteur ayant une longueur de 6 mm, une largeur de 0,525 mm et une épaisseur de 0,1 mm a donc été fabriqué. Lorsqu'une tension de 5 V est appliquée au capteur
d'accélération à semi-conducteur, une tension de sortie de 1,4 mV est fournie. Il faut noter que cette valeur de sortie est obtenue sans avoir besoin du circuit d'amplification.
[Dix-septième mode de réalisation] Les figures 40 à 42 représentent un mode de réalisation dans lequel seul le bord de l'élément 701 capteur est fixé. A la figure 40, l'élément 701 capteur est lié à une15 partie de la base 702 n'ayant pas la membrane 704. La figure représente un état dans lequel la pression de la chambre 703 de référence de pression et la pression extérieure sont equilibrées entre elles. La figure 41 représente un état dans lequel la pression ambiante est supérieure à la pression de20 référence. Bien que la membrane 704 se déforme, l'élément 701 capteur est supporté par le bord et ne détecte aucun déplacement entraîné par la pression. Cependant, lorsque la pression ambiante est inférieure à la pression de référence, la membrane 704 et l'élément 701 capteur se déforment tous25 les deux comme représenté à la figure 42. Ainsi, seule la pression qui est inférieure à celle de la chambre de pression de référence peut être détectée. Un mode de réalisation dans lequel un seul bord de l'élément capteur est fixé comme représenté aux figures 41B et 42B va maintenant être décrit. A la figure 41B, bien que la membrane 704 se déforme lorsque la pression ambiante est supérieure à la pression de référence, l'élément 701 capteur est supporté par le bord et ne détecte aucun déplacement dû à la pression. A la figure 42B dans laquelle la pression35 ambiante est inférieure à la pression de référence, la membrane 704 et l'élément capteur 701 se déforment tous les deux comme représenté à la figure. Ainsi, seule la pression qui est inférieure à celle de la chambre de référence de pression peut être détectée.5 Un procédé destiné à améliorer la sensibilité de la présente invention va maintenant être décrit. Suivant le procédé de fabrication de la présente invention représenté à la figure 37, l'élément 701 capteur est aminci par polissage du côté de l'élément 701 capteur après avoir installé10 l'élément 701 capteur sur la base 702 en silicium. Ainsi, la sensibilité de l'élément 701 capteur de la présente invention
est améliorée.
[Dix-huitième mode de réalisation] La figure 43 représente une vue de face d'un 18 ème mode de réalisation de la présente invention. La figure 44
représente une partie de détection de pression du 18 ème mode de réalisation. Une ouverture servant de moyen de détection est formée sur une base 716 de manière à la mettre en contact20 avec un élément 715 capteur.
Ainsi, la base 716 ne nécessite aucun procédé de gravure pour former une membrane, ce qui permet une réduction du coût du procédé de fabrication et une amélioration du rendement de la base.25 [Dix- neuvième mode de réalisation] Les figures 49 et 50 représentent des exemples de signaux de sortie de tension pour chaque angle du capteur d'accélération utilisant la présente invention, la figure 4930 représentant l'exemple de signal de sortie de tension lorsque l'élément capteur de forme en pilier de la présente invention est utilisé et la figure 50 représentant l'exemple de signaux de sortie de tension lorsque le procédé de gravure de l'art antérieur est utilisé. Chaque courbe de la figure est35 associée à un rapport de largeur sur épaisseur de l'élément (W/H = 1/2, 1/3). Du fait que la partie gravée est capable de subir une torsion dans le cas de la structure de l'art antérieur, un changement de résistance dû à la torsion est créé, entraînant en sortie une tension. En raison de cela, les courbes ne sont pas liées entre elles au centre de la valeur de sortie 0 comme représenté à la figure 50. Afin d'éliminer une composante de bruit dûe à la structure de cette partie, il est nécessaire d'utiliser un procédé d'élimination au moyen d'un circuit électrique.10 La figure 51 montre une relation du rapport largeur/hauteur (W/H) de la structure en pilier utilisant le capteur d'accélération de la présente invention. L'axe horizontal représente le rapport largeur de la puce sur épaisseur de la puce et l'axe vertical représente le niveau de bruit. Pour une accélération de 1 G, si la relation du rapport largeur de puce sur épaisseur de puce est inférieure à 6, l'élément peut être utilisé de manière convenable car le niveau de bruit est faible. Pour une valeur d'accélération de G, un capteur aura une meilleure précision, si le rapport
largeur/épaisseur est inférieur à 2, car il n'est pas alors affecté par la torsion.
[Vingtième-mode de réalisation] Un cas dans lequel un capteur biaxial est utilisé va maintenant être décrit. Lorsque la largeur de puce du capteur d'accélération en forme de pilier (parallélipède rectangle) de la présente invention est diminuée, une vairation de résistance dû au déplacement est entraînée également du côté des résistances diffusées. Un capteur d'accélération biaxial de la présente invention utilise ce principe. On va décrire cela en se reportant aux figures 52,
53, 54 et 55.
Lorsque les résistances diffusées sont prévues sur le côté lorsqu'une accélération est détectée conformément à la présente invention, on peut obtenir un signal de sortie double par rapport à ce qu'on obtenait dans le cas de l'art antérieur comme décrit précédemment. Cependant lorsque le capteur biaxial est utilisé, alors que la largeur de puce du capteur d'accélération en forme de pilier (parallélipède5 rectangle) de la présente invention nécessite d'être diminuée, le signal de sortie est faible avec l'agencement des résistances diffusées dans le circuit en pont représenté dans la figure 53 (le circuit en pont est représenté à la figure 54). Aussi, afin d'obtenir un capteur d'accélération10 ayant une sensibilité élevée comme le capteur biaxial, un procédé dans lequel les résistances diffusées (R1, R4 à la figure 56) qui se trouvent au voisinage de la base de support sont conçues comme résistance de référence, est utilisé. La figure 52 montre des exemples de signaux de sortie dans ce15 cas, dans lequel 01 représente une configuration de sortie provenant de la direction de détection de l'accélération et 02 représente un signal de sortie provenant du côté des résistances diffusées. Une différence des formes des signaux de sortie de 01 et 02 provient d'une différence des20 déplacements appliqués aux résistances diffusées décrites ci- dessus. Le capteur d'accélération biaxial est obtenu en ajustant les sensibilités de sortie des deux axes en ajustant la différence des déplacements. Bien que l'ajustement des sensibilités de sortie ait été réalisé par ajustage dans le25 mode de réalisation présent, il est également possible de l'obtenir en ajustant le rapport largeur sur épaisseur de
puce. La figure 52 montre des courbes 01' et 02' (lignes pointillés) après l'ajustement. Grâce à cela, des signaux de sortie homogènes sont fournis en sortie en provenance des30 deux axes, permettant d'utiliser ce capteur en tant que capteur biaxial.
[Vingt-et-unième mode de réalisation]
Les détails du capteur d'accélération à semi-
conducteur fabriqué vont maintenant être décrits dans le présent mode de réalisation. Un circuit électrique comprenant un circuit d'amplification va être décrit en se reportant à la figure 56. Un circuit 2002 en pont complet a la structure du circuit électrique. Une valeur de résistance d'une jauge5 piezo-résistive varie en fonction de la contrainte entraînée par une accélération et le circuit 2002 en pont le détecte sous forme de variation de tension. Des signaux de sortie différentiels du capteur sont convertis en un signal de sortie unique par un circuit 2001 d'amplification10 différentiel dans lequel trois amplificateurs opérationnels CMOS à alimentation simple avec une extrémité unique sont disposes. On notera que le circuit d'amplification différentiel comporte des circuits d'ajustage pour ajuster la sensibilité et pour ajuster le décalage par l'intermédiaire15 d'un tampon. Dans le présent mode de réalisation, le capteur a été fabriqué avec une taille de 12 mm en ce qui concerne la longueur totale qui inclue la partie de support et de 0,16 mm en largeur qui inclue le circuit d'amplification. Il est également possible d'améliorer le rapport signal sur bruit S/B en utilisant deux extrémités uniques d'amplificateur différentiel total et un amplificateur hâcheur. La figure 59 est une vue en plan représentant un plan d'un circuit électrique du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention. Il comporte une partie 2004 de plot de sortie, le circuit en pont (piezo- résistances) 2002, et une partie 2001 d'amplification opérationnelle et une partie de circuit d'excitation. On notera les points suivants dans le plan de la zone ayant une30 largeur étroite qui ont été décrits précédemment. C'est-à- dire que le circuit électrique peut être installé dans l'élément ayant une épaisseur (largeur) de puce petite en formant les transistors MOS en deux rangées au-dessus et en- dessous de façon que la direction suivant la largeur de la35 source et du drain du transistor MOS est symétrique par rapport à une ligne centrale dans la direction suivant la longueur du capteur à la partie formant capteur du capteur. Quant au câblage, des fils en aluminium connectant électriquement les transistors MOS qui composent le circuit électrique ou des fils aluminium qui connectent électriquement les transistors MOS et un poly- silicium formant la partie de résistance est formé à l'extérieur des transistors MOS ou de la partie de résistance en poly- silicium.10 [Vingt-deuxième mode de réalisation] La figure 58 est une vue en coupe du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention. La figure 59 est une vue en perspective du capteur15 d'accélération à semi-conducteur de la présente invention. La figure 59B est une vue en perspective dans le cas o les résistances diffusées sont situées sur le côté dans la direction de la détection d'accélération. A la figure 58, une partie amincie est formée sur une base 801 en silicium dont le matériau est le silicium et il est prévue une résistance 805 diffusée destinée à convertir une contrainte dûe à un déplacement en un signal électrique. Un butoir 803 supérieur et un butoir 804 inférieur destinés à empêcher une destruction lorsqu'une accélération excessive est appliquée sont prévus au sommet et en bas de la base 801. En plus de la résistance diffusée 805, des parties 806 plots destinées à fournir en sortie une valeur de sortie, des fils, un circuit de compensation de température et un circuit d'amplification sont disposés sur30 le côté de la base 801. La valeur de sortie est fournie en sortie à partir des bornes qui sont ajoutées à l'emballage par l'intermédiaire de fils 807 issus de la base 801. La surface du butoir qui vient en contact avec la base en silicium est fabriquée de manière à avoir une face courbe qui épouse l'équation (1) de la courbe de déflexion décrite précédemment puisque la poutre en porte-à-faux est utilisée dans le mode de réalisation présent. Les faces courbées supérieure et inférieure sont réalisées de la même manière.5 Une partie a et une partie b, au-dessus de la partie a dans la figure, formant des points de contact de la base de silicium et des butoirs, au bord de la partie 808 en forme de rainure qui porte les résistances diffusées, sont représentées à la figure 58. Un écartement maximum entre la10 base de silicium et le butoir est formé de manière à ce qu'une accélération à détecter puisse être détectée en procurant une distance plus ou moins idéale à partir d'un dépolacement de la base de silicium lorsqu'une accélération spécifique est détectée.15 Un mécanisme destiné à empêcher la destruction du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention va maintenant être décrit en se référant aux figures 64, 65 et 6. La figure 64 représente un cas dans lequel la base 801 en silicium a reçu une accélération provenant du bas et s'est déplacée vers le haut. Dans ce cas, la base 801 est déplacée le long de la surface intérieure du butoir 803 supérieure et peut supporter un choc, sans recevoir de choc partiel. La figure 65 représente un état dans lequel aucune25 accélération n'est appliquée. La figure 66 représente un cas dans lequel la base 801 de la poutre en porte-à-faux a reçu une accélération provenant du dessus et s'est déplacée vers le bas. Dans ce cas, la base 801 s'est déplacée le long de la surface intérieure du butoir inférieur.30 On a mené une expérience concernant la résistance au choc du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention. La taille de la partie formant capteur du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention était de 8 mm en longueur, 1 mm en largeur et 0,635 mm en épaisseur. Une épaisseur de la partie de résistances diffusées était de 80 micromètres. Lorsque le capteur d'accélération à semi-conducteur ayant ces spécifications a reçu un choc de 100 G par exemple, l'extrémité distale du capteur d'accélération à semi- conducteur s'est déplacée au 5 maximum de 12 micromètres. Parce que le capteur d'accélération à semi-conducteur est utilisé pour détecter une gravité, ces caractéristiques ont été conçues de manière à détecter une accélération de 1 G. Le déplacement maximum du capteur d'accélération à semi-conducteur à ce moment-là est inférieur à un micromètre. C'est pourquoi, bien que deux micromètres suffiraient comme écartement entre le capteur d'accélération à l'extrémité distale qui se déplace le plus et le butoir et la structure du butoir qui permet d'améliorer la résistance au choc, cela est difficile à fabriquer et le15 capteur d'accélération de la présente invention a été formé en réalisant un écartement de 10 micromètres. La surface du butoir en contact avec la base de silicium a été réalisée de manière à avoir une forme courbe conforme à l'équation de la courbe de déflexion.20 Le butoir a été fixé avec le capteur d'accélération en utilisant un adhésif de même composition que le matériau utilisé dans la présente invention afin de faire coincider les coefficients de dilatation thermique du butoir et du capteur d'accélération. Ce procédé permet d'éviter une25 influence des contraintes thermiques sur les résistances diffusées et d'empêcher les effets d'une dérive de température. Lorsque la résistance au choc du capteur d'accélération de la présente invention a été mesurée, le capteur d'accélération de la présente invention n'a pas été détruit même dans le cas d'un choc de 3.000 G. [Vingt-troisième mode réalisation]
La figure 67 est une vue en perspective d'un vingt-
troisième mode de réalisation de la présente invention. Dans le mode de réalisation présent, du silicium est utilisé pour la partie de détection du capteur d'accélération. Le silicium est un matériau excellent en ce qui concerne son élasticité et présente de bonnes caractéristiques d'élasticité. 5 Lorsqu'on découpe une partie de la partie inférieure de la poutre en-porte-à-faux et que des résistances diffusées sont prévues sur la partie supérieure de celui-ci, un déplacement vers le bas peut être très grand, alors que le déplacement vers le haut est faible. Ainsi, un butoir n'est prévu qu'au-10 dessus des résistances diffusées dans le mode de réalisation présent. La résistance au choc a été améliorée même avec une
telle structure. Cela a pour effet de réduire les coûts de production.
[Vingt-quatrième mode de réalisation] La figure 68 est une vue en perspective d'un vingt- quatrième mode de réalisation de la présente invention. Dans le mode de réalisation présent, les résistances 805 diffusées destinées à détecter un déplacement sont formées sur le côté20 suivant la direction déplacée par une accélération. Lorsque les résistances diffusées sont formées sur le côté, il devient cossible d'empêcher qu'une contrainte thermique soit produite sur les résistances diffusées par le butoir ainsi qu'un effet de dérive des températures. Dans le cas de la25 présente invention dans laquelle les résistances diffusées destinées à détecter un déplacement sont situées sur le côté, des points de contact du butoir destinés à empêcher la destruction avec la base de silicium sont disposés au voisinage des résistances diffusées.30 La partie de résistance diffusée n'est pas amincie comme dans les modes de réalisation 22 et 23 dans le mode de réalisation présent et une amélioration supplémentaire de la résistance au choc est attendue dans le mode de réalisation present. Dans le mode de réalisation présent, la résistance35 au choc du capteur d'accélération à semi-conducteur ayant 8 mm en longueur, 1 mm en largeur et 0,2 mm en hauteur est améliorée jusqu'à 4.000 G. [Vingt- cinquième mode de réalisation] Un mode de réalisation construit de manière que le côté de la résistance diffusée fasse face au substrat de support est décrit dans un vingt-cinquième mode de réalisation. La figure 69 représente le mode de réalisation du capteur d'accélération à semi-conducteur de la présente invention dans lequel la figure 69A est une vue de dessus et la figure 69B une vue en plan de celui-ci. La structure est décrite en se reportant à la figure 69. Une partie amincie est formée sur une base en silicium dont le matériau est le silicium et une des résistances 3 diffusée destinée à convertir une contrainte entraînée par un déplacement en un signal électrique sont prévues dessus. L'élément 1001 capteur d'accélération à poutre en porte-à-faux est installé de manière que le côté20 des résistances diffusées fasse face à un panneau 5 de câblage. Une perle 1006 de soudure est formée à l'avance à une partie 1002 (piédestal) qui va devenir unsupport, ainsi qu'une borne destinée à réaliser en sortie des signaux électriques par un procédé de soudage à la perle sur l'élément 1 capteur d'accélération, afin de pouvoir produire aisément le capteur en installant l'élément 1 capteur d'accélération sur le panneau 5 de câblage. Un procédé de fabrication du capteur d'accélération de la présente invention va être décrit en se reportant à la
*figure 71.
Les figures 71A à 71C sont des vues de face et la figure 71D et 71E sont des vues en plan.
On fabrique d'abord le panneau 5 de câblage destiné à acheminer des signaux électriques d'une borne 7 prévue sur un emballage 1010 destiné à protéger le capteur d'accélération et à maintenir l'élément 1 capteur d'accélération. Suivant la présente invention, un câblage 11 est fabriqué sous forme d'un fil en or (à base de chrome) sur du verre. L'épaisseur de la pellicule de câblage est de 1.000 5 angstroms avec du chrome et de 1.000 angstroms avec de l'or et la pellicule est formée par pulvérisation cathodique. Une
configuration de piédestal destinée à supporter une borne 1012, le câblage 1011 et le capteur 1001 d'accélération est formée à l'intérieur de la configuration de câblage.
L'élément 1001 capteur d'accélération est ensuite fabriqué en formant les résistances diffusées par implantation ionique classique ou analogue et au moyen de procédés semi-conducteurs de formation de câblage et d'isolation de pellicules. Le circuit d'amplification et le15 circuit de compensation de température sont formés comme on en a besoin. Dans le mode de réalisation présent, afin de faire coopérer le piédestal 1002 qui est installé sur le panneau 1005 de câblage avec l'élément 1001 capteur d'accélération lui-même, le procédé à base de perles de20 soudage a été mis en oeuvre et le piédestal est formé sur l'élément lui-même. L'élément 1001 capteur d'accélération est installé sur la panneau 1005 de câblage en formant le piédestal par le procédé à base de perles de soudage. Comme on utilise le fil en or pour la configuration à l'intérieur25 du panneau de câblage, il s'adapte bien au soudage, l'élément 1001 capteur d'accélération pouvant être relié au panneau
1005 de câblage facilement en augmentant la température à environ 200 C.
Le procédé présent permet également de situer de manière précise par sa fonction d'auto-alignement. Parce que l'écartement entre l'élément 1001 capteur d'accélération et le panneau 1005 de câblage a besoin d'être maintenu en place, une configuration à base de cuivre qui est fabriquée lorsque la perle de soudage est formée est utilisée dans le présent35 mode de réalisation. Une épaisseur de la configuration en cuivre est utilisée pour commander l'écartement entre
l'élément 1001 capteur d'accélération et le panneau 1005 de câblage. Du fait que la configuration en cuivre est formée par placage d'or, l'écartement peut être commandé à un degré 5 de l'ordre du micron.
Dans le mode de réalisation présent, le capteur d'accélération a été fabriqué de manière à être utilisé pour détecter une accélération de 1 G de manière précise. Parce que son déplacement maximum est inférieur à 10 microns, il10 est fabriqué de manière à avoir 10 microns en tant qu'épaisseur de placage de cuivre. Du métal pour brasage 1014 est remis en fusion à 200 C pour lier l'élément 1001 capteur d'accélération au panneau 1005 de câblage. Le matériau de brasage s'écoule vers la configuration en or sur le panneau15 de câblage et l'écartement est formé et maintenu par le cuivre restant. Le capteur d'accélération ayant le panneau
complet est fixé de manière adhésive au boitier 1010, les bornes 7 prévues sur l'emballage 1010 étant connectées par des fils 1013 de liaison et un couvercle de l'emballage 101020 est fixé de manière adhésive terminant ainsi le capteur d'accélération.
Lorsqu'on a mesuré la résistance au choc du capteur d'accélération fabriqué dans le mode de réalisation présent, le capteur d'accélération de la présente invention n'a pas25 été détruit même sous un choc de 4. 000 G. [Vingt-sixième mode de réalisation] Le cas dans lequel la perle 1006 de soudage est formée sur l'élément 1001 capteur d'accélération sous forme d'un piédestal destiné à le maintenir a été décrit au vingt- cinquième mode de réalisation. Suivant un vingt-sixième mode réalisation, le capteur est fabriqué en formant la perle de soudage sur le panneau 1005 de câblage et en fixant l'élément 1001 capteur d'accélération à celui-ci. Cela sera décrit en
se reportant à la figure 73.
Une première étape consiste en ce qu'une pellicule de chrome est formée sur la surface totale d'un substrat en verre, une pellicule de cuivre est formée dessus et un câblage est ensuite formé par un procédé lithographique. Une5 seconde étape consiste à former le piédestal destiné à fixer l'élément 1 capteur d'accélération ainsi qu'une perle de
soudage sur le plot destiné à extraire les signaux électriques de l'élément 1 capteur d'accélération.
Le panneau 5 de cablage est fabriqué par ces o10 étapes. La figure 74 est une vue agrandie du piédestal 1002 et du plot de sortie formés par le procédé à base de perle de soudage. Comme pour l'élément 1001 capteur d'accélération, les résistances 1003 diffusées et le circuit d'amplification sont formés à l'avance dans le procédé semi- conducteur. La partie amincie destinée à améliorer la sensibilité peut être formée par gravure. Une troisième étape consiste à fixer le panneau 1005 de câblage à l'élément 1001 capteur d'accélération fabriqué par le procédé semi-conducteur.20 Le procédé destiné à fixer le panneau de câblage 1005 à l'élément 1001 capteur d'accélération fabriqué par le procédé semi-conducteur va être décrit en se reportant aux figures 74 et 75. L'élément 1001 est placé sur le panneau 1005 de câblage formé comme représenté à la figure 75. Lorsqu'après cela il est chauffé à 200 C, le matériau 1014 de brasage s'écoule. Le matériau 1014 de soudage s'écoule vers des parties métalliques configurées sur l'élément capteur d'accélération à l'avance et est placé et fixé par auto-30 alignement. Le panneau 1005 de câblage équipé de l'élément 1 capteur d'accélération est fixé à l'intérieur de l'emballage 1010 et des bornes 1013 à l'intérieur du panneau 1005 de câblage sont connectées aux bornes 1007 prévues sur l'emballage par liaison par fil de manière à pouvoir fournir35 des signaux électriques vers l'extérieur. La fabrication du capteur d'accélération est complétée par un couvercle et par
une fermeture étanche de celui-ci sur l'emballage 1010.
[Vingt-septième mode de réalisation] Tandis que le procédé utilisant une perle de soudage a été utilisé comme procédé pour former le piédestal à la fois dans le vingt-cinquième et le vingt-sixième mode de réalisation, une mince couche de résist 1016 est utilisée
pour former le piédestal dans un vingt-septième mode de10 réalisation.
Un procédé destiné à former le piédestal par la résist 1016 va être décrit en se reportant à la figure 76.
Une première étape du procédé consiste à former une couche de câblage sur un substrat par exemple du verre en utilisant un15 matériau de câblage, par exemple de l'aluminium dans le mode de réalisation présent, et une configuration de câblage
souhaitée est formée sur le substrat 5 par un procédé lithographique. Une seconde étape du procédé consiste à former une mince couche de résist 1016 par revêtement par20 filage.
Il est alors nécessaire de commander l'application de la résist de manière à avoir une épaisseur égale du fait que l'épaisseur de la résist est importante pour une structure résistant au choc. Une configuration est ensuite25 réalisée de manière à obtenir une forme de piédestal. Une troisième étape consiste à fixer l'élément 1001 capteur d'accélération. Après cela, une nouvelle fusion est effectuée pour connecter les bornes de sortie. Le capteur d'accélération peut être facilement fabriqué en utilisant la30 couche mince de résiste 1016. Lorsqu'une résistance au choc du capteur d'accélération du présent mode de réalisation a été mesurée, il pouvait supporter un choc de 4000 G. [Vingt-huitième mode réalisation] Un mode de réalisation dans lequel un élément qui a des résistances diffusées sur le côté de la direction de détection d'accélération est monté de manière que les résistances diffusées fassent face au substrat de support est5 maintenant décrit. De manière similaire au vingt-cinquième mode de réalisation, les perles 1006 de soudage sont formées à l'avance aux parties 1002 (piédestal) qui deviennent le support et aux bornes de signaux électriques sur l'élément 1
capteur d'accélération. Le capteur peut ensuite être fabriqué10 facilement en plaçant l'élément 1001 capteur d'accélération sur le panneau 1005 de câblage.
[Vingt-neuvième mode de réalisation] Un procédé pour installer des poids va être décrit
dans le présent mode de réalisation.
Alors que jusqu'à maintenant des blocs métalliques ont été collés à l'extrémité distale d'un élément par un adhésif ou analogue en tant que procédé pour installer des poids, il est prévu de soumettre à un bain de fusion 110220 l'extrémité distale de l'élément 1101 capteur d'accélération en l'insérant dans le bain 1102 de fusion et en le retirant grâce à un mandrin 1103 comme représenté à la figure 77. Ce procédé permet d'installer facilement un poids 1104 ayant une répartition homogène du poids. La figure 78A est une vue5 agrandie de cela. A la figure 78B, un récipient destiné à mettre en forme le poids 1104 est utilisé. Un poids ayant la
forme souhaitée peut être formé en remplissant le récipient avec le bain 1102 de fusion, en insérant l'élément 1101 capteur dans un boîtier 1106 et en extrayant l'élément après30 coagulation du produit de fusion.
Dans ce procédé, le fait que le poids puisse coaguler et se contracter est utilisé pour empêcher la destruction. Cela est expliqué ci-dessous. Un boîtier 1105 d'emballage comme représenté à la figure 79 est utilisé pour35 immerger une partie qui va devenir le poids 1104 dans le bain
en fusion 1102 comme représenté à la figure 77 décrite ci-
dessus. Le produit 1102 en fusion se contracte alors qu'il se coagule et forme un écartement entre le boîtier d'emballage. Cet écartement permet à l'élément 1001 capteur d'accélération 5 de se déplacer lorsqu'il reçoit une accélération et de bloquer son déplacement excessif lorsqu'il reçoit une
accélération excessive par le boîtier 1105 d'emballage.
[Trentième mode de réalisation] Un exemple d'un capteur d'accélération fixé à une puce 1201 de micro-ordinateur est décrit dans le mode de réalisation présent. La figure 80 montre le mode de réalisation présent. Alors que la figure 80 montre une puce 1201 de micro-ordinateur classique, un bord de la puce de micro ordinateur est découpé par quadrillage ou analogue et est fixé sans découper une extrémité de celui-ci comme représenté à la figure. Ce procédé permet une fabrication du capteur d'accélération dont l'extrémité est fixée. Une mémoire morte programmable électriquement (ou EPROM) ou une20 mémoire morte programmable électriquement effaçable (EEPROM) comportant une fonction d'auto-ajustage a été utilisée en tant que puce 1201 de micro-ordinateur. Le présent mode de réalisation permet la fabrication du capteur d'accélération comportant une puce de micro-ordinateur. Comme décrite ci-dessus, la présente invention a les effets suivants: 1) parce que l'avant et l'arrière du capteur d'accélération à semi-conducteur ayant les résistances diffusées sont plats et que la partie de résistance diffusée n'est pas amincie, le dispositif peut être fabriqué facilement. Il ne nécessite pas de procédé compliqué et présente une forte résistance au choc; 2) parce que l'épaisseur est une conséquence de l'épaisseur du substrat à semi-conducteur, il y a moins de dispersion d'épaisseur et un capteur d'accélération ayant moins de dispersion des signaux de sortie par dispositif peut être obtenu; 3) elle permet un ajustement fin facilement de l'extérieur; 4) elle permet de fournir des dispositifs à haute précision; ) parce que de nombreux éléments de capteurs d'accélération peuvent être obtenus à partir d'un substrat à semi- conducteur, un capteur d'accélération à bas coût est réalisé; 6) comme la partie de résistance diffusée ne nécessite pas de partie amincie, le temps de fabrication est plus court, permettant une production à plus bas coût; 7) parce que les contraintes en compression et en traction sont détectés simultanément, des dispositifs à grande
précision sont obtenus; et15 8) le capteur d'accélération biaxial peut être obtenu en ajustant l'épaisseur et la largeur d'une puce.
Un capteur de pression à semi-conducteur comprend une base ayant une partie creuse dont un côté constitue une membrane, un support destiné à créer une chambre fermée de20 manière étanche à l'intérieur de la base, des moyens émettant des signaux électriques de sortie pour extraire des signaux électriques et un élément capteur, disposé sur la membrane et comprenant des résistances diffusées destinées à détecter une déformation de la membrane, pour convertir la déformation25 mécanique en des signaux électriques, et le circuit de détection de l'élément capteur forme un circuit en pont et les résistances diffusées sont prévues en des positions o les résistances diffusées sont verticales par rapport à la membrane. Ce capteur de pression à semi-conducteur présente30 les effets suivants:
1) parce que de nombreux éléments de capteur de pression peuvent être obtenus à partir d'un substrat à semi-
conducteur, des capteurs de pression à bas coût peuvent être réalisés; 2) parce qu'une partie de détection de pression comportant les résistances diffusées et une chambre de référence de pression sont fabriquées de manière distincte, l'étape de traitement est facilitée permettant une réduction des coûts5 de fabrication; et 3) parce que les contraintes en compression et en traction sont détectés simultanément, des dispositifs ayant une bonne sensibilité de sortie peuvent être obtenus. Parce que le butoir, fourni au support, destiné à limiter un déplacement de la poutre en porte-à-faux a une structure qui épouse la forme de la poutre en porte-à-faux à une structure qui épouse la forme de la poutre en porte-àfaux qui se déforme lorsqu'une accélération lui est appliquée, il a les effets suivants:15 - parce que le butoir destiné à empêcher une destruction amortit un choc par contact avec une de ses faces même lorsqu'une accélération excessive est produite, il peut empêcher la destruction et donc améliorer la fiabilité; et - parce qu'aucun tampon telle qu'une huile de silicium n'est nécessaire, le coût de fabrication du capteur d'accélération à semi-conducteur est réduit. Les effets suivants sont obtenus en fixant la poutre en porte-à-faux et le support de façon que le côté des résistances diffusées soit fixé au support:25 - le coût de fabrication est réduit et les résistances au choc sont améliorées; et parce que les circuits électriques comprenant les résistances diffusées font face au substrat ayant les
fonctions de support et de cablage, des signaux électriques30 sont extraits aisément.

Claims (33)

REVENDICATIONS
1. Dispositif à semi-conducteur comportant un capteur d'accélération à semi conducteur qui comprend une poutre (1) en porte à faux et un support (2) qui supporte la poutre en porte à faux, caractérisé en ce que la poutre (1) en porte à faux est en forme de pilier.
2. Dispositif à semi-conducteur comportant un capteur d'accélération à semi conducteur qui comprend une poutre (1) en porte à faux et un support (2) qui supporte la poutre en porte à faux, caractérisé en ce que la poutre en porte à faux a un plan qui a une épaisseur unique.
3. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 2, comportant des résistances (20) diffusées
qui ont la même épaisseur que la poutre (1) en porte à faux, destinées à détecter une contrainte.
4. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que des moyens destinés à
fixer la poutre en porte à faux au support (2) sont en un20 matériau (6) polymère.
5. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 2 caractérisé en ce que les moyens destinés à fixer la poutre en porte à faux au support (2) est en un matériau métallique.25
6. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens destinés à
fixer la poutre en porte à faux au support (2) sont des moyens (18,22) mécaniques.
7. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens destinés à fixer la poutre (1) en porte à faux au support (2) consistent en une liaison (7) anodique.5
8. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la poutre en porte à faux comporte un circuit électrique qui a une structure CMOS.
9. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la poutre en porte à
faux comporte un circuit de compensation de température.
10. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la poutre en porte à faux comporte un circuit d'amplification.
11. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la poutre en porte à faux comporte des résistances destinées à réguler une tension de sortie.
12. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 2 caractérisé en ce que la poutre en porte à
faux comporte des poids.
13. Procédé de fabrication d'un dispositif à semi conducteur comprenant un capteur d'accélération à semi
conducteur comprenant une poutre en porte à faux et un support, caractérisé en ce que des résistances destinées à25 réguler une tension de sortie sont ajustées.
14. Procédé de fabrication d'un dispositif à semi- conducteur comportant un capteur d'accélération à semi conducteur comprenant une poutre en porte à faux et un support, caractérisé en ce que des poids sont ajustés.30
15. Dispositif à semi-conducteur comportant un capteur d'accélération à semi-conducteur qui comprend un élément (1) à semi-conducteur et un support (2), qui comprend l'élément semi conducteur, la base de support étant connectée à l'élément semi conducteur, une base (13) formant borne
étant connectée à la base (16) de support et un tube (10) en verre étant connecté à la base formant borne.
16. Procédé de fabrication d'un dispositif à semi- conducteur, qui comporte un capteur d'accélération à semi-
conducteur, comprenant un élément à semi-conducteur et un support, qui comprend les étapes qui consistent à: connecter la base de support à une base formant borne; connecter la base formant borne, à un tube en verre; et
ajuster l'élément semi conducteur par laser.
17. Dispositif à semi-conducteur comportant un capteur d'accélération à semi-conducteur comprenant une poutre en porte à faux et un support, qui a une région15 destinée à détecter une accélération sur le côté de la poutre en porte à faux suivant la direction de l'accélération à détecter.
18. Dispositif à semi-conducteur comportant le capteur d'accélération à semi-conducteur suivant la
revendication 17, ayant une première résistance diffusée au voisinage de la surface supérieure d'un substrat à semi-
conducteur et une seconde résistance diffusée au voisinage de la surface inférieur du substrat à semi-conducteur, la première résistance diffusée et la seconde résistance25 diffusée formant un circuit en pont destiné à détecter une contrainte en compression et une contrainte en traction de la
poutre en porte à faux dues à une accélération.
19. Procédé de fabrication d'un dispositif à semi- conducteur comportant un capteur d'accélération à semi-
conducteur qui comprend une poutre en porte à faux en un substrat semiconducteur dont l'une des extrémités est supportée et des résistances diffusées qui se trouvent au voisinage d'un support pour la poutre en porte à faux, comprenant les étapes qui consistent à: découper le substrat à semi-conducteur par quadrillage; et
former le dit élément sur le côté de la poutre en porte à faux du capteur d'accélération à semi conducteur.
20. Dispositif à semi-conducteur comportant un capteur d'accélération à semi-conducteur qui comprend une poutre en porte à faux qui a une surface plane ayant une épaisseur donnée et un support, caractérisé en ce que des parties (503) de plot de sortie sont disposées dans une
rangée.
21. Dispositif à semi-conducteur comportant un capteur de pression à semi-conducteur comprenant une base ayant une membrane, un substrat qui forme une chambre fermée de manière étanche dans une partie de la base et un élément15 capteur destiné à convertir une déformation mécanique en un signal électrique, ayant une partie liée entre l'élément capteur et la base.
22. Dispositif à semi-conducteur comportant un capteur de pression à semi-conducteur qui comprend une base (702) ayant une membrane (704), un substrat qui forme une chambre fermée de manière étanche dans une partie de la base, des moyens de sortie de signaux électriques destinés à extraire un signal électrique et un élément (701) capteur, prévu sur la membrane et comprenant des résistances diffusées25 destinées à détecter une déformation de la membrane, destiné à convertir une déformation mécanique en un signal électrique, dans lequel un circuit de détection de l'élément capteur forme un circuit en pont, l'élément capteur ayant les
résistances diffusées sur un côté de l'élément capteur qui30 est vertical à une surface dans laquelle l'élément capteur vient en contact avec la base.
23. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 22, caractérisé en ce que les résistances diffusées forment un circuit en pont comprenant des35 résistances diffusées et détectent des contraintes en compression et en traction créées par une déformation de l'élément capteur dûe à une pression.
24. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 22, caractérisé en ce que les résistances diffusées forment un circuit en pont comprenant des résistances diffusées et ces résistances diffusées sont situées sur le côté o la pression est appliquée et ces résistances diffusées sont situées sur le côté de la membrane.10
25. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 22, caractérisé en ce que un bord de l'élément
capteur est fixé à la base.
26. Procédé de fabrication d'un dispositif à semi- conducteur comportant un capteur de pression à semi-
conducteur ayant une base ayant une membrane, un substrat qui forme une chambre fermée de manière étanche dans une partie de la base, des moyens de sortie de signaux électriques et un élément capteur, prévu sur la membrane et comprenant des résistances diffusées destinées à détecter une déformation de la membrane, destiné à convertir une déformation mécanique en un signal électrique, comprenant: une première étape qui consiste à former sur le substrat semi-conducteur les résistances diffusées destinées à détecter la pression, une partie de sortie destinée à émettre en sortie des valeurs de résistances et un câblage; une seconde étape qui consiste à découper les éléments capteur à partir d'un substrat semi-conducteur;et
une troisième étape qui consiste à lier l'élément capteur à la base.
27. Procédé de fabrication d'un dispositif à semi- conducteur caractérisé en ce que l'élément capteur est poli de manière à réduire son épaisseur à la suite de la troisième étape.
28. Dispositif à semi-conducteur ayant une base qui a une ouverture, un élément capteur qui coopère avec l'ouverture pour convertir une déformation mécanique en un signal électrique, un substrat qui forme une chambre (703) fermée de manière étanche dans une partie de la base (702) et des moyens (709) de sortie de signaux électriques destinés à 5 extraire le signal électrique, un circuit de détection de l'élément capteur formant un circuit en pont, les résistances diffusées étant en position verticale par rapport à la membrane.
29. Dispositif à semi-conducteur comportant un
capteur d'accélération à semi-conducteur comprenant une poutre en porte à faux réalisée à partir d'une base semi-
conductrice dont une extrémité est supportée, un support destiné à supporter la poutre en porte à faux et des résistances diffusées, prévues sur la poutre en porte à faux,15 destinées à détecter un déplacement et comportant des moyens de détection d'accélération destinés à détecter un déplacement du à une accélération appliquée à partir des variations des valeurs de résistance des résistances diffusées et des butoirs, prévus sur le support, destinés à20 limiter le déplacement de la poutre en porte à faux,
ces butoirs épousant la forme extérieure de la poutre en porte à faux lorsqu'elle se déforme.
30. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 29, caractérisé en ce que une partie du butoir
faisant face à la poutre en porte à faux est identique à une courbe de déflexion de la poutre en porte à faux.
31. Dispositif à semi-conducteur comportant un capteur d'accélération à semi-conducteur qui comprend une poutre en porte à faux réalisée à partir d'une base semi-30 conductrice dont l'une des extrémités est supportée, un support destiné à supporter la poutre en porte à faux et des résistances diffusées, prévues sur la poutre en porte à faux, destinées à détecter un déplacement et à détecter une accélération par des moyens de détection d'accélération qui35 sont destinés à détecter un déplacement, du à une accélération appliquée, à partir des variations des valeurs de résistance des résistances diffusées, la poutre en porte à faux étant fixée au support de manière que le côté de la poutre en porte à faux qui se trouve du côté des résistances diffusées soit fixé au support.
32. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 31, caractérisé en ce que il est prévu un
écartement entre les résistances diffusées et le support.
33. Dispositif à semi-conducteur suivant la revendication 31, caractérisé en ce que les signaux électriques produits par les résistances diffusées sont extraits par des câbles prévus sur le support en fixant la
poutre en porte à faux au support.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0793103A2 (fr) * 1996-02-27 1997-09-03 Seiko Instruments R&D Center Inc. Capteur d'accélération semi-conducteur
EP0802417A2 (fr) * 1996-04-19 1997-10-22 Seiko Instruments R&D Center Inc. Capteur d'accélération à semi-conducteur
US6158283A (en) * 1996-02-28 2000-12-12 Seiko Instruments R&D Center Inc. Semiconductor acceleration sensor

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2939726B2 (ja) * 1996-04-19 1999-08-25 株式会社エスアイアイ・アールディセンター 半導体加速度センサの製造方法
DE10116931A1 (de) 2001-04-05 2002-10-17 Bosch Gmbh Robert Sensor
DE10226683A1 (de) * 2002-06-15 2003-12-24 Bosch Gmbh Robert Fahrstabilitätsmanagement durch einen Fahrzeugreglerverbund
DE10235370A1 (de) * 2002-08-02 2004-02-12 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement
US7297896B2 (en) * 2002-11-21 2007-11-20 Hadco Santa Clara, Inc. Laser trimming of resistors
EP1567302B8 (fr) * 2002-11-21 2013-05-15 Hadco Santa Clara, Inc. Ajustage au laser de resistances
US6972391B2 (en) * 2002-11-21 2005-12-06 Hadco Santa Clara, Inc. Laser trimming of annular passive components
FI119785B (fi) * 2004-09-23 2009-03-13 Vti Technologies Oy Kapasitiivinen anturi ja menetelmä kapasitiivisen anturin valmistamiseksi
US7691723B2 (en) 2005-01-07 2010-04-06 Honeywell International Inc. Bonding system having stress control
JP4957158B2 (ja) * 2006-10-02 2012-06-20 株式会社デンソー 電子装置の製造方法
TWI484149B (zh) 2011-01-17 2015-05-11 Nihon Dempa Kogyo Co 外力檢測裝置及外力檢測感測器
JP5912510B2 (ja) 2011-01-17 2016-04-27 日本電波工業株式会社 外力検出方法及び外力検出装置
DE102011112935B4 (de) * 2011-09-13 2015-02-12 Micronas Gmbh Kraftsensor
JP2014052263A (ja) * 2012-09-06 2014-03-20 Nippon Dempa Kogyo Co Ltd 外力検出装置及び外力検出センサー
JP6468304B2 (ja) * 2017-02-28 2019-02-13 株式会社デンソー 物理量センサ
EP3617686B1 (fr) * 2018-08-31 2021-10-27 Melexis Technologies NV Capteur de pression et procédé de détection de pression

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3304787A (en) * 1962-12-29 1967-02-21 Toyoda Chuo Kenkyusho Kk Three-dimensional accelerometer device
US4141253A (en) * 1976-03-31 1979-02-27 Honeywell Inc. Force transducing cantilever beam and pressure transducer incorporating it
EP0102069A2 (fr) * 1982-08-27 1984-03-07 Nissan Motor Co., Ltd. Dispositif pour analyser des vibrations
US4494409A (en) * 1981-05-29 1985-01-22 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Engine vibration sensor
US5151763A (en) * 1990-01-15 1992-09-29 Robert Bosch Gmbh Acceleration and vibration sensor and method of making the same
US5202281A (en) * 1991-02-12 1993-04-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of manufacturing silicon semiconductor acceleration sensor devices
US5313836A (en) * 1989-07-17 1994-05-24 Nippondenso Co., Ltd. Semiconductor sensor for accelerometer
DE4344284A1 (de) * 1992-12-25 1994-06-30 Mitsubishi Electric Corp Halbleiter-Beschleunigungsmeßvorrichtung

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR414588A (fr) * 1910-04-08 1910-09-06 Robert Haardt Bouton de manchette avec tete garnie d'une montre
US4025942A (en) * 1974-03-18 1977-05-24 Kulite Semiconductor Products, Inc. Low pressure transducers employing large silicon diaphragms having non-critical electrical properties
EP0333091B1 (fr) * 1988-03-15 1992-10-21 Pfister GmbH Transducteur électrique sensible à la pression, vibration et/ou accélération
DE3860447D1 (de) * 1988-04-26 1990-09-13 Landis & Gyr Betriebs Ag Anordnung zur verminderung von piezoeffekten in mindestens einem in einem halbleitermaterial angeordneten piezoeffekt-empfindlichen elektrischen bauelement und verfahren zur herstellung dieser anordnung.
US5101669A (en) * 1988-07-14 1992-04-07 University Of Hawaii Multidimensional force sensor
US5060504A (en) * 1988-09-23 1991-10-29 Automotive Systems Laboratory, Inc. Self-calibrating accelerometer
US4881408A (en) * 1989-02-16 1989-11-21 Sundstrand Data Control, Inc. Low profile accelerometer
US4969359A (en) * 1989-04-06 1990-11-13 Ford Motor Company Silicon accelerometer responsive to three orthogonal force components and method for fabricating
FR2650895B1 (fr) * 1989-08-08 1991-10-11 Onera (Off Nat Aerospatiale) Capteur accelerometrique a poutres vibrant en flexion
DE69232273T2 (de) * 1991-09-24 2002-08-08 Murata Manufacturing Co Beschleunigungsmessaufnehmer
JP2776142B2 (ja) * 1992-05-15 1998-07-16 株式会社日立製作所 加速度センサ
US5536963A (en) * 1994-05-11 1996-07-16 Regents Of The University Of Minnesota Microdevice with ferroelectric for sensing or applying a force

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3304787A (en) * 1962-12-29 1967-02-21 Toyoda Chuo Kenkyusho Kk Three-dimensional accelerometer device
US4141253A (en) * 1976-03-31 1979-02-27 Honeywell Inc. Force transducing cantilever beam and pressure transducer incorporating it
US4494409A (en) * 1981-05-29 1985-01-22 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Engine vibration sensor
EP0102069A2 (fr) * 1982-08-27 1984-03-07 Nissan Motor Co., Ltd. Dispositif pour analyser des vibrations
US5313836A (en) * 1989-07-17 1994-05-24 Nippondenso Co., Ltd. Semiconductor sensor for accelerometer
US5151763A (en) * 1990-01-15 1992-09-29 Robert Bosch Gmbh Acceleration and vibration sensor and method of making the same
US5202281A (en) * 1991-02-12 1993-04-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of manufacturing silicon semiconductor acceleration sensor devices
DE4344284A1 (de) * 1992-12-25 1994-06-30 Mitsubishi Electric Corp Halbleiter-Beschleunigungsmeßvorrichtung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
K. NAJAFI, C. H. MASTRANGELO: "Solid-State Microsensors and Smart Structures", 31 October 1993, IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUM, XP000473576 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0793103A2 (fr) * 1996-02-27 1997-09-03 Seiko Instruments R&D Center Inc. Capteur d'accélération semi-conducteur
EP0793103A3 (fr) * 1996-02-27 1998-10-07 Seiko Instruments R&D Center Inc. Capteur d'accélération semi-conducteur
US6158283A (en) * 1996-02-28 2000-12-12 Seiko Instruments R&D Center Inc. Semiconductor acceleration sensor
EP0802417A2 (fr) * 1996-04-19 1997-10-22 Seiko Instruments R&D Center Inc. Capteur d'accélération à semi-conducteur
EP0802417A3 (fr) * 1996-04-19 1998-10-14 Seiko Instruments R&D Center Inc. Capteur d'accélération à semi-conducteur
US6006606A (en) * 1996-04-19 1999-12-28 Seiko Instruments R&D Center Inc. Semiconductor acceleration sensor

Also Published As

Publication number Publication date
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US6005275A (en) 1999-12-21

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