JP2001153882A - Semiconductor acceleration sensor, and method of maunfacturing same - Google Patents
Semiconductor acceleration sensor, and method of maunfacturing sameInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体加速度セン
サ及びその製造方法に関するものである。The present invention relates to a semiconductor acceleration sensor and a method for manufacturing the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来より、半導体加速度センサとして、
図８及び図９に示すように、矩形枠状の支持部１６に一
対の薄肉の撓み部４を介して揺動自在に支持された重り
部５を有し、各撓み部４にそれぞれ撓み部４の変形を検
出する２つのゲージ抵抗６が形成され、各ゲージ抵抗６
から支持部１６の所定部位にわたってｐ+形拡散抵抗配
線１１が形成されたセンシングエレメント１を備えたも
のが提案されている（特開平７−１５９４３２号公報参
照）。2. Description of the Related Art Conventionally, as a semiconductor acceleration sensor,
As shown in FIGS. 8 and 9, a weight 5 is swingably supported by a rectangular frame-shaped support 16 via a pair of thin flexible portions 4, and each flexible portion 4 has a flexible portion. 4 are formed, and two gauge resistors 6 for detecting deformation of each gauge resistor 6 are formed.
There is proposed a sensor element having a sensing element 1 in which ap + -type diffusion resistance wiring 11 is formed over a predetermined portion of a support portion 16 (see Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-159432).
【０００３】ここで、重り部５と撓み部４と支持部１６
とはｎ形シリコン基板１ａをエッチング加工することに
より一体に形成されている。すなわち、センシングエレ
メント１は、ｎ形シリコン基板１ａの裏面側において重
り部５を全周にわたって囲む凹所１０ａが異方性エッチ
ングなどを利用して形成され、ｎ形シリコン基板１ａの
主表面側において撓み部４を残して重り部５を略全周に
わたって囲み且つ凹所１０ａに連通するスリット１０が
反応性イオンエッチングなどを利用して形成されてい
る。要するに、ｎ形シリコン基板１ａの主表面側におい
て、支持部１６の内周面と重り部５の外周面との間に
は、スリット１０の幅だけの隙間があることになる。
尚、ゲージ抵抗６はｎ形シリコン基板１ａの一部よりな
る撓み部４の主表面側の適宜位置にｐ形不純物を拡散さ
せることにより形成されている。Here, the weight portion 5, the bending portion 4, and the supporting portion 16
Are integrally formed by etching the n-type silicon substrate 1a. That is, in the sensing element 1, a recess 10 a surrounding the weight portion 5 over the entire circumference is formed on the back surface side of the n-type silicon substrate 1 a by using anisotropic etching or the like, and on the main surface side of the n-type silicon substrate 1 a. A slit 10 which surrounds the weight portion 5 over substantially the entire circumference except for the bending portion 4 and communicates with the recess 10a is formed by using reactive ion etching or the like. In short, on the main surface side of the n-type silicon substrate 1a, there is a gap of the width of the slit 10 between the inner peripheral surface of the support portion 16 and the outer peripheral surface of the weight portion 5.
The gauge resistor 6 is formed by diffusing a p-type impurity at an appropriate position on the main surface side of the bending portion 4 formed of a part of the n-type silicon substrate 1a.
【０００４】また、センシングエレメント１の主表面側
には、支持部１６において上記ｐ+形拡散抵抗配線１１
にコンタクト部１２を介して接続されたアルミニウム配
線１３が設けられており、さらに、アルミニウム配線１
３に接続されたワイヤボンディング用のパッド１４が設
けられている。パッド１４には、一端が外部接続される
金やアルミニウムなどの金属細線よりなるボンディング
ワイヤ７の他端がボンディングされる。On the main surface side of the sensing element 1, the p + -type diffusion resistance wiring 11
Is provided with an aluminum wiring 13 connected via a contact portion 12 to the aluminum wiring 1.
3 is provided with a pad 14 for wire bonding. The other end of the bonding wire 7 made of a thin metal wire such as gold or aluminum to which one end is externally connected is bonded to the pad 14.
【０００５】ここで、上述した４つのゲージ抵抗６はブ
リッジ接続されており、センシングエレメント１の厚み
方向（図８における上下方向）に加速度αが印加される
と、重り部５（以下、重り部５の重さをＭとする）に力
Ｆ（Ｆ＝Ｍ×α）が発生し、重り部５が揺動することで
撓み部４が撓められる。その結果、撓み部４に歪みによ
る応力が生じ、ピエゾ抵抗効果によって各ゲージ抵抗６
の抵抗値が変化するので、この抵抗値変化を電圧信号と
して取り出すことで、印加された加速度を検出できるよ
うになっている。Here, the four gauge resistors 6 described above are bridge-connected, and when an acceleration α is applied in the thickness direction of the sensing element 1 (vertical direction in FIG. 8), the weight portion 5 (hereinafter, weight portion) is applied. A force F (F = M × α) is generated at a weight M of 5 and the weight portion 5 swings, whereby the bending portion 4 is bent. As a result, a stress is generated in the bending portion 4 due to the distortion, and each gauge resistor 6 is caused by the piezoresistance effect.
, The applied acceleration can be detected by extracting the change in the resistance value as a voltage signal.
【０００６】センシングエレメント１の主表面側（図８
における上面側）には、撓み部４及び重り部５を覆う上
部キャップ２が接合用アルミニウム薄膜９を介して陽極
接合により接合されている。上部キャップ２はシリコン
と略等しい熱膨張率を有する耐熱ガラスから形成され、
センシングエレメント１の主表面側に設けられた接合用
アルミニウム薄膜９を介してセンシングエレメント１に
接合されている。ここに、接合用アルミニウム薄膜９は
膜厚が約１〜２μｍであって、ｎ形シリコン基板１ａの
主表面側において、重り部５を全周にわたって囲むよう
に形成されている。The main surface side of the sensing element 1 (FIG. 8)
The upper cap 2 covering the bending portion 4 and the weight portion 5 is joined to the upper portion 2 by anodic bonding via an aluminum thin film 9 for bonding. The upper cap 2 is formed from heat-resistant glass having a coefficient of thermal expansion substantially equal to silicon,
The sensing element 1 is joined to the sensing element 1 via a joining aluminum thin film 9 provided on the main surface side. Here, the bonding aluminum thin film 9 has a thickness of about 1 to 2 μm and is formed on the main surface side of the n-type silicon substrate 1a so as to surround the weight portion 5 over the entire circumference.
【０００７】また、センシングエレメント１の裏面側
（図８における下面側）には、撓み部４及び重り部５を
覆う下部キャップ３が陽極接合により接合されている。
ここに、下部キャップ３は、上部キャップ２と同様に、
シリコンと略等しい熱膨張率を有する耐熱ガラスから形
成され、周部が全周にわたって支持部１６に接合されて
いる。A lower cap 3 that covers the bending portion 4 and the weight portion 5 is joined to the back surface of the sensing element 1 (the bottom surface in FIG. 8) by anodic bonding.
Here, the lower cap 3 is, like the upper cap 2,
It is formed from heat-resistant glass having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of silicon, and has a peripheral portion joined to the support portion 16 over the entire periphery.
【０００８】上部キャップ２及び下部キャップ３は、そ
れぞれ重り部５との対向面に重り部５の揺動空間（重り
部５との間のエアギャップ）を確保する凹所２ａ，３ａ
がエッチングやサンドブラスト加工などにより形成され
ている。The upper cap 2 and the lower cap 3 are provided with recesses 2a, 3a for securing a swinging space of the weight 5 (air gap between the weight 5) on the surface facing the weight 5.
Are formed by etching or sand blasting.
【０００９】この半導体加速度センサでは、上記エアギ
ャップを形成することにより、エアダンピング効果を利
用してセンサ自体の周波数特性を制御するようになって
いる。ここに、各凹所２ａ，３ａの底面と重り部５との
間の距離や各凹所２ａ，３ａの形状は、センサ自体の周
波数特性が最適となるように設定してある。つまり、共
振を起こさないようにエアダンピング効果を利用して減
衰特性を持たせてある。要するに、センシングエレメン
ト１の感知部（すなわち撓み部４及び重り部５）を上部
キャップ２及び下部キャップ３にて密閉された空間に収
納し、エアダンピングを大気圧下で行わせることによ
り、過大な加速度が加わった場合でも、重り部５の移動
を抑制して撓み部４の破壊を防止している。In this semiconductor acceleration sensor, by forming the air gap, the frequency characteristic of the sensor itself is controlled by utilizing the air damping effect. Here, the distance between the bottom surface of each of the recesses 2a and 3a and the weight 5 and the shape of each of the recesses 2a and 3a are set so that the frequency characteristics of the sensor itself are optimized. That is, a damping characteristic is provided by utilizing the air damping effect so as not to cause resonance. In short, the sensing part (that is, the bending part 4 and the weight part 5) of the sensing element 1 is housed in a space sealed by the upper cap 2 and the lower cap 3, and the air damping is performed under the atmospheric pressure. Even when acceleration is applied, the movement of the weight portion 5 is suppressed to prevent the bending portion 4 from being broken.
【００１０】また、上部キャップ２及び下部キャップ３
では、それぞれ凹所２ａ，３ａの底面の適宜位置に、過
大な加速度が印加された時に重り部５の移動範囲を規制
するストッパ２ｂ，３ｂが形成されている。要するに、
過大な加速度が印加された場合には、重り部５がストッ
パ２ｂ，３ｂに当接することにより、それ以上変位する
ことがないから、重り部５が過大に変位して撓み部４が
破壊するのを防止できる。ここに、上部キャップ２が第
１のストッパ部材を構成し、下部キャップ３が第２のス
トッパ部材を構成している。The upper cap 2 and the lower cap 3
In the figure, stoppers 2b, 3b are formed at appropriate positions on the bottom surfaces of the recesses 2a, 3a, respectively, for restricting the moving range of the weight portion 5 when an excessive acceleration is applied. in short,
When an excessive acceleration is applied, the weight portion 5 abuts against the stoppers 2b and 3b, so that the weight portion 5 is not further displaced. Therefore, the weight portion 5 is excessively displaced and the bending portion 4 is broken. Can be prevented. Here, the upper cap 2 constitutes a first stopper member, and the lower cap 3 constitutes a second stopper member.
【００１１】ところで、接合用アルミニウム薄膜９は、
センシングエレメント１の主表面側において、重り部５
の周りを囲むように全周にわたって形成されているので
あるが、図１０に示すように、接合用アルミニウム薄膜
９とセンシングエレメント１の主表面との間にはシリコ
ン酸化膜１９が形成され、このシリコン酸化膜１９によ
ってｐ+形拡散抵抗配線１１と接合用アルミニウム薄膜
９との間が電気的に絶縁されている。ここで、シリコン
酸化膜１９は、ｐ+形拡散抵抗配線１１を形成する際に
マスクとして用いたシリコン酸化膜の表面に、さらにシ
リコン酸化膜を形成することによって形成されているの
で、シリコン酸化膜１９の表面はｐ+形拡散抵抗配線１
１に対応する部位が窪んでいる。したがって、シリコン
酸化膜１９上に形成された接合用アルミニウム薄膜９も
ｐ+形拡散抵抗配線１１に対応する部位が窪んでおり、
この部分に１００〜２００ｎｍ（１０００〜２０００
Å）程度の間隔の隙間２０が発生し、この隙間２０を介
して上部キャップ２及び下部キャップ３で囲まれるエア
ギャップ（キャビティ）と外部とが通気している。The aluminum thin film 9 for bonding is
On the main surface side of the sensing element 1, a weight 5
The silicon oxide film 19 is formed between the bonding aluminum thin film 9 and the main surface of the sensing element 1 as shown in FIG. The silicon oxide film 19 electrically insulates the p + type diffusion resistance wiring 11 from the bonding aluminum thin film 9. Here, since the silicon oxide film 19 is formed by further forming a silicon oxide film on the surface of the silicon oxide film used as a mask when forming the p + -type diffusion resistance wiring 11, the silicon oxide film 19 is formed. 19 is a p + type diffusion resistance wiring 1
The part corresponding to 1 is depressed. Therefore, the bonding aluminum thin film 9 formed on the silicon oxide film 19 also has a recessed portion corresponding to the p + type diffusion resistance wiring 11,
100-200 nm (1000-2000 nm)
隙間) A gap 20 is formed at a distance of about Å), and an air gap (cavity) surrounded by the upper cap 2 and the lower cap 3 and the outside are ventilated through the gap 20.
【００１２】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上記構成の半導体加速
度センサでは、センシングエレメント１の主表面側及び
裏面側に、重り部５及び撓み部４を覆うように上部キャ
ップ２及び下部キャップ３をそれぞれ接合し、エアギャ
ップを形成することにより、エアダンピング効果を利用
して減衰特性を持たせているが、上部キャップ２をセン
シングエレメント１に接合するために、センシングエレ
メント１の主表面側に重り部５の周りを囲むようにして
接合用アルミニウム薄膜９を形成しているので、重り部
５の大きさを大きくすることができず、重り部５を大き
くしようとするとセンシングエレメント１が大型化して
いた。また、重り部５を大きくできないため、センサの
感度を高めることができず、またセンサの小型化を図る
ことができなかった。尚、センシングエレメント１の感
度は、立方結晶の主軸に対する独立なピエゾ抵抗係数を
π44、重り部５の重さをＭ、重り部５の中心からゲージ
抵抗６の中心までの重心距離をＬ、撓み部４の幅をＨ、
撓み部４の厚みをＴ、印加電圧をＥとすると、その感度
は次式で表される。In the semiconductor acceleration sensor having the above-mentioned structure, the upper cap 2 and the lower cap 3 are respectively joined to the main surface side and the back surface side of the sensing element 1 so as to cover the weight portion 5 and the bending portion 4. By forming an air gap, damping characteristics are provided by utilizing an air damping effect. However, in order to join the upper cap 2 to the sensing element 1, a weight 5 is provided on the main surface side of the sensing element 1. Since the bonding aluminum thin film 9 is formed so as to surround the periphery of the sensing element 1, the size of the weight 5 cannot be increased, and if the weight 5 is increased, the sensing element 1 becomes large. Further, since the weight 5 cannot be made large, the sensitivity of the sensor cannot be increased, and the size of the sensor cannot be reduced. Note that the sensitivity of the sensing element 1 is such that the independent piezoresistance coefficient with respect to the main axis of the cubic crystal is π 44 , the weight of the weight 5 is M, the center of gravity distance from the center of the weight 5 to the center of the gauge resistor 6 is L, The width of the bending portion 4 is H,
Assuming that the thickness of the bending portion 4 is T and the applied voltage is E, the sensitivity is expressed by the following equation.
【００１３】（感度）＝６×π44×｛（Ｍ×Ｌ）／（Ｈ
×Ｔ2）｝×Ｅ この式から分かるように、感度を高めるためには重り部
５の重さＭを重くしたり、重心距離Ｌを長くする必要が
あるが、そのためには重り部５の大きさを大きくする必
要があった。しかしながら、上述のようにセンシングエ
レメント１の主表面側には重り部５の周りを囲むように
接合用アルミニウム薄膜９が形成されているので、重り
部５の重さＭを増すために重り部５を大きくしたり、重
心距離Ｌを長くしようとすると、センシングエレメント
１全体が大型化するという問題がある。(Sensitivity) = 6 × π 44 × ｛(M × L) / (H
× T 2 )｝ E As can be seen from this equation, it is necessary to increase the weight M of the weight portion 5 or to increase the center-of-gravity distance L in order to increase the sensitivity. It was necessary to increase the size. However, since the bonding aluminum thin film 9 is formed on the main surface side of the sensing element 1 so as to surround the weight portion 5 as described above, the weight portion 5 is increased in order to increase the weight M of the weight portion 5. However, there is a problem in that the size of the sensing element 1 is increased if the distance L is increased or the distance L between the centers of gravity is increased.
【００１４】また、パッド１４が設けられたセンシング
エレメント１の部位は保護されていないため、パッド１
４に接続されたボンディングワイヤ７が振動や衝撃によ
って切断される虞があり、センサの信頼性が低いという
問題がある。そこで、パッド１４に接続されたボンディ
ングワイヤ７を保護するために、パッド１４に粘性を有
する保護樹脂（例えばＪＣＲ（半導体ジャンクションコ
ーティングレジン）などの用途に用いられるシリコーン
樹脂など）を塗布して、ボンディングワイヤ７を保護す
ることが考えられるが、上述のように、上部キャップ２
と接合用アルミニウム薄膜９との間には隙間２０が形成
されているので、この隙間２０を介して保護樹脂がエア
ギャップ内部に流れ込み、撓み部４付近に付着してセン
サの特性が変化する虞がある。Further, since the portion of the sensing element 1 provided with the pad 14 is not protected, the pad 1
There is a possibility that the bonding wire 7 connected to the wire 4 may be cut by vibration or impact, and there is a problem that the reliability of the sensor is low. Therefore, in order to protect the bonding wire 7 connected to the pad 14, the pad 14 is coated with a viscous protective resin (for example, a silicone resin used for applications such as JCR (semiconductor junction coating resin)) and bonded. It is conceivable to protect the wire 7, but as described above, the upper cap 2
Since a gap 20 is formed between the gap and the aluminum thin film 9 for bonding, the protective resin flows into the air gap through the gap 20 and adheres to the vicinity of the bent portion 4 to change the characteristics of the sensor. There is.
【００１５】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、その目的とするところは、小型で感度が高く、
且つ、信頼性の高い半導体加速度センサ及びその製造方
法を提供することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object the purpose of the present invention is to have a small size, high sensitivity,
Another object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor acceleration sensor and a method for manufacturing the same.
【００１６】[0016]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明では、半導体基板よりなる枠状の支
持部の一つの枠片に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支
持され支持部から離間した重り部を有し、撓み部に撓み
部の変形を検出するゲージ抵抗が形成されたセンシング
エレメントと、センシングエレメントの主表面側におい
て撓み部及び重り部を覆うように支持部に接合され少な
くとも重り部に対向する部位に凹所が形成された第１の
ストッパ部材と、センシングエレメントの裏面側におい
て撓み部及び重り部を覆うように支持部に接合され少な
くとも重り部に対向する部位に凹所が形成された第２の
ストッパ部材と、撓み部の一端が結合された支持部の枠
片の主表面側に形成され前記ゲージ抵抗と電気的に接続
されたボンディング用のパッドとを備え、支持部と撓み
部と重り部とを結ぶ直線と交差する方向において対向す
る支持部の２つの枠片の主表面側に金属薄膜よりなる２
つの接合層をそれぞれ設け、該接合層を介して第１のス
トッパ部材とセンシングエレメントとを陽極接合し、前
記直線の方向において対向する支持部の２つの枠片と第
１のストッパ部材との間に隙間を形成すると共に、前記
直線の方向において対向する第１のストッパ部材の２辺
の内、前記パッド側の一辺にセンシングエレメント側に
突出する突出片を形成し、前記突出片の先端面と対向す
るセンシングエレメントの部位に、突出片側に突出して
突出片の先端面と接触する接触片を形成したことを特徴
としている。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, one frame piece of a frame-shaped support portion made of a semiconductor substrate is swingably movable through a thin flexible portion. A sensing element having a weight portion supported and separated from the support portion and having a gauge resistor formed on the bending portion to detect deformation of the bending portion; and a supporting portion for covering the bending portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element. A first stopper member joined to the portion and having a recess formed at least in a portion facing the weight portion; and a supporting portion joined to the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion on the back surface side of the sensing element, and facing at least the weight portion. A second stopper member having a recess formed at a portion to be bent, and a bond formed on the main surface side of the frame of the support portion to which one end of the flexible portion is coupled and electrically connected to the gauge resistor. And a pad of use, composed of a metal thin film on the main surface side of the two frame pieces of the support portions facing in a direction intersecting a straight line connecting the a flexure portion and the weight portion support 2
The first stopper member and the sensing element are anodic-bonded via the respective bonding layers, and between the two frame pieces of the supporting portion and the first stopper member which face each other in the linear direction. And a protruding piece that protrudes toward the sensing element side is formed on one side of the pad side of the two sides of the first stopper member facing each other in the linear direction. A contact piece that protrudes toward the protruding piece and is in contact with the distal end surface of the protruding piece is formed at the opposing sensing element.
【００１７】このように、支持部と撓み部と重り部とを
結ぶ直線の方向と交差する方向において対向する支持部
の２つの枠片に接合層が形成され、この接合層を介して
第１のストッパ部材とセンシングエレメントとが陽極接
合されており、前記直線の方向において対向する支持部
の他の２つの枠片と第１のストッパ部材とは陽極接合さ
れていないので、他の２つの枠片に第１のストッパ部材
を接合するための接合層を形成する必要はなく、その分
重り部の大きさを大きくすることができ、且つ、前記直
線の方向において重り部の中心位置とゲージ抵抗の中心
位置との間の距離を長くとることができるから、センシ
ングエレメント全体の大きさを大きくすることなく、重
り部の大きさを大きくして感度を高めた半導体加速度セ
ンサを実現することができる。しかも前記直線の方向に
おいて対向する第１のストッパ部材の２辺の内、前記パ
ッド側の一辺からはセンシングエレメント側に突出する
突出片が形成され、この突出片の先端面と対向する支持
部の部位には、突出片側に突出して突出片の先端面と接
触する接触片が形成されているので、突出片と接触片と
により第１のストッパ部材とセンシングエレメントとの
間の隙間を塞ぐことができ、ダイボンディング用のパッ
ドに配線を保護するための保護用樹脂を塗布したとして
も、保護用樹脂が第１のストッパ部材とセンシングエレ
メントとの間の隙間から内部に侵入するのを防止するこ
とができ、信頼性を高めた半導体加速度センサを実現で
きる。As described above, the joining layer is formed on the two frame pieces of the supporting portion facing each other in the direction intersecting the direction of the straight line connecting the supporting portion, the bending portion, and the weight portion, and the first layer is formed via the joining layer. The other two frame pieces are not anodically bonded to the first stopper member and the other two frame pieces of the support portion facing each other in the straight line direction. It is not necessary to form a joining layer for joining the first stopper member to the piece, the size of the weight portion can be increased by that amount, and the center position of the weight portion in the direction of the straight line and the gauge resistance Since the distance between the sensor and the center position can be increased, it is possible to realize a semiconductor acceleration sensor with increased sensitivity by increasing the size of the weight without increasing the size of the entire sensing element. Can. Moreover, of the two sides of the first stopper member facing in the direction of the straight line, a protruding piece protruding from the one side on the pad side toward the sensing element side is formed. Since a contact piece that protrudes to the protruding piece side and contacts the tip end face of the protruding piece is formed at the portion, the gap between the first stopper member and the sensing element can be closed by the protruding piece and the contact piece. Even if a protective resin for protecting the wiring is applied to the die bonding pad, it is possible to prevent the protective resin from entering the inside through a gap between the first stopper member and the sensing element. Thus, a semiconductor acceleration sensor with improved reliability can be realized.
【００１８】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、前記接触片は、表面が粗化され前記突出片の先端
面に陽極接合される金属薄膜から成ることを特徴とし、
金属薄膜の表面は粗化され、凹凸が形成されているの
で、突出片の先端面と接触片とを陽極接合すると、金属
薄膜の表面において突出している部位のみが突出片の先
端面に接合され、金属薄膜の表面において窪んでいる部
位は突出片の先端面に接合されていないので、この部分
に微少な隙間が形成されるが、この隙間は充分小さいの
で、ダイボンディング用のパッドに配線を保護するため
の保護用樹脂を塗布したとしても、保護用樹脂が第１の
ストッパ部材とセンシングエレメントとの間の隙間から
内部に侵入するのを防止した半導体加速度センサを実現
することができる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the contact piece is made of a metal thin film having a roughened surface and anodically bonded to a tip end face of the protruding piece.
Since the surface of the metal thin film is roughened and irregularities are formed, when the tip of the protruding piece and the contact piece are anodically bonded, only the protruding portion on the surface of the metal thin film is joined to the tip of the protruding piece. However, since the recessed portion on the surface of the metal thin film is not joined to the tip end surface of the protruding piece, a minute gap is formed in this portion, but since this gap is sufficiently small, wiring is provided to the die bonding pad. Even if a protective resin for protection is applied, it is possible to realize a semiconductor acceleration sensor in which the protective resin is prevented from intruding into the inside from the gap between the first stopper member and the sensing element.
【００１９】請求項３の発明では、請求項１の発明にお
いて、前記接触片は、センシングエレメントの他の部位
と電気的に絶縁された金属薄膜から成ることを特徴と
し、接触片はセンシングエレメントの他の部位と電気的
に絶縁されているので、第１のストッパ部材と接合層と
の間に電圧を印加して、第１のストッパ部材をセンシン
グエレメントに陽極接合する際に、第１のストッパ部材
と接触片との間には電圧が印加されないから、第１のス
トッパ部材と接触片とは陽極接合されずに圧接された状
態となる。したがって、突出片の先端面と接触片とが圧
接されることにより、第１のストッパ部材とセンシング
エレメントとの間の隙間が塞がれ、ダイボンディング用
のパッドに配線を保護するための保護用樹脂を塗布した
としても、保護用樹脂が第１のストッパ部材とセンシン
グエレメントとの間の隙間から内部に侵入するのを防止
した半導体加速度センサを実現することができる。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the contact piece is made of a metal thin film electrically insulated from other parts of the sensing element. Since it is electrically insulated from other parts, when a voltage is applied between the first stopper member and the bonding layer and the first stopper member is anodically bonded to the sensing element, the first stopper Since no voltage is applied between the member and the contact piece, the first stopper member and the contact piece are brought into pressure contact with each other without being anodically joined. Therefore, when the distal end surface of the protruding piece and the contact piece are pressed against each other, the gap between the first stopper member and the sensing element is closed, and the die bonding pad is used for protecting the wiring. Even if the resin is applied, it is possible to realize a semiconductor acceleration sensor in which the protection resin is prevented from entering the inside from the gap between the first stopper member and the sensing element.
【００２０】請求項４の発明では、請求項１の発明にお
いて、前記２つの接合層の内の一方の接合層における前
記パッド側の端部から連続一体に形成され、他方の接合
層に向かって突出する１乃至複数の第１の金属薄膜と、
他方の接合層における前記パッド側の端部から連続一体
に形成され、一方の接合層に向かって突出し、前記第１
の金属薄膜との間に所定の間隔をおいて配置される１乃
至複数の第２の金属薄膜とで、前記接触片を構成したこ
とを特徴とし、一方の接合層の端部から他方の接合層に
向かって突出する第１の金属薄膜と、他方の接合層の端
部から一方の接合層に向かって突出する第２の金属薄膜
とを所定の間隔をおいて配置しているので、ダイボンデ
ィング用のパッドに配線を保護するための保護用樹脂を
塗布したとしても、第１及び第２の金属薄膜により第１
のストッパ部材とセンシングエレメントとの間の隙間か
ら保護用樹脂が内部に侵入するのを防止した半導体加速
度センサを実現することができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, one of the two bonding layers is formed continuously and integrally from an end of the one of the two bonding layers on the pad side, and is moved toward the other bonding layer. One or more first metal thin films protruding;
The first bonding layer is formed continuously and integrally from an end of the other bonding layer on the pad side, protrudes toward one bonding layer,
The contact piece is constituted by one or a plurality of second metal thin films arranged at a predetermined distance from the metal thin film of the first bonding layer. Since the first metal thin film protruding toward the layer and the second metal thin film protruding from one end of the other bonding layer toward one bonding layer are arranged at a predetermined interval, the die Even if a protective resin for protecting the wiring is applied to the bonding pad, the first and second metal thin films can be used to form the first resin.
A semiconductor acceleration sensor can be realized in which the protective resin is prevented from entering the inside from the gap between the stopper member and the sensing element.
【００２１】請求項５の発明では、半導体基板よりなる
枠状の支持部の一つの枠片に薄肉の撓み部を介して揺動
自在に支持され支持部から離間した重り部を有し、撓み
部に撓み部の変形を検出するゲージ抵抗が形成されたセ
ンシングエレメントと、センシングエレメントの主表面
側において撓み部及び重り部を覆うように支持部に接合
され少なくとも重り部に対向する部位に凹所が形成され
た第１のストッパ部材と、センシングエレメントの裏面
側において撓み部及び重り部を覆うように支持部に接合
され少なくとも重り部に対向する部位に凹所が形成され
た第２のストッパ部材と、撓み部の一端が結合された支
持部の枠片の主表面側に形成され前記ゲージ抵抗と電気
的に接続されたボンディング用のパッドとを備え、支持
部と撓み部と重り部とを結ぶ直線と交差する方向におい
て対向する支持部の２つの枠片の主表面側に金属薄膜よ
りなる２つの接合層をそれぞれ設け、該接合層を介して
第１のストッパ部材とセンシングエレメントとを陽極接
合し、前記直線の方向において対向する支持部の２つの
枠片と第１のストッパ部材との間に隙間を形成すると共
に、前記直線の方向において対向する第１のストッパ部
材の２辺の内、前記パッド側の一辺にセンシングエレメ
ント側に突出する突出片を形成し、前記突出片の先端面
と対向するセンシングエレメントの部位に、突出片側に
突出して突出片の先端面と接触する接触片を形成して成
る半導体加速度センサの製造方法であって、前記直線の
方向において対向する支持部の２つの枠片と第１のスト
ッパ部材との間に隙間を形成するとともに、第１のスト
ッパ部材に設けられた突出片の先端面とセンシングエレ
メントの接触片とを接触させた状態で、第１のストッパ
部材を前記接合層を介してセンシングエレメントに陽極
接合することを特徴としている。According to the fifth aspect of the present invention, one of the frame-shaped supporting portions made of a semiconductor substrate has a weight portion which is swingably supported via a thin bending portion and is separated from the supporting portion. A sensing element formed with a gauge resistor for detecting deformation of the bent portion at the portion, and a recess at at least a portion opposed to the weight portion which is joined to the support portion on the main surface side of the sensing element so as to cover the bent portion and the weight portion. And a second stopper member formed on the back side of the sensing element and joined to the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion, and a recess is formed at least in a portion facing the weight portion. And a bonding pad formed on the main surface side of the frame piece of the supporting portion to which one end of the bending portion is coupled and electrically connected to the gauge resistor. Are provided on the main surface side of the two frame pieces of the support portion facing each other in the direction intersecting the straight line connecting the first and second members, and the first stopper member and the sensing element are provided via the bonding layers. Are anodically bonded to form a gap between the two frame pieces of the support portion facing each other in the linear direction and the first stopper member, and two sides of the first stopper member facing each other in the linear direction. A contact piece protruding toward the sensing element is formed on one side of the pad side, and a portion of the sensing element facing the tip face of the projection piece is contacted with the tip face of the projection piece to project toward the tip side. A method of manufacturing a semiconductor acceleration sensor comprising forming a piece, wherein a gap is formed between two frame pieces of a support portion facing each other in the linear direction and a first stopper member. Anodically joining the first stopper member to the sensing element via the joining layer in a state where the tip end surface of the projecting piece provided on the first stopper member is in contact with the contact piece of the sensing element. It is characterized by.
【００２２】このように、第１のストッパ部材を接合層
を介してセンシングエレメントに接合する際に、前記直
線の方向において対向する支持部の他の２つの枠片と第
１のストッパ部材との間に隙間を設けているので、他の
２つの枠片に第１のストッパ部材を接合するための接合
層を形成する必要はなく、その分重り部の大きさを大き
くすることができ、且つ、前記直線の方向において重り
部の中心位置とゲージ抵抗の中心位置との間の距離を長
くとることができるから、センシングエレメント全体の
大きさを大きくすることなく、重り部の大きさを大きく
して加速度の感度を高めることができ、さらに前記直線
の方向において対向する第１のストッパ部材の２辺の
内、前記パッド側の一辺からはセンシングエレメント側
に突出する突出片が形成され、この突出片の先端面と対
向する支持部の部位には、突出片側に突出して突出片の
先端面と接触する接触片が形成されており、接合時に突
出片の先端面と接触片とを接触させているので、突出片
と接触片とにより第１のストッパ部材とセンシングエレ
メントとの間の隙間を塞ぐことができ、ダイボンディン
グ用のパッドに配線を保護するための保護用樹脂を塗布
したとしても、保護用樹脂が第１のストッパ部材とセン
シングエレメントとの間の隙間から内部に侵入するのを
防止することができ、センサの信頼性を高めることがで
きる。As described above, when the first stopper member is joined to the sensing element via the joining layer, the other two frame pieces of the support portion opposed to each other in the linear direction and the first stopper member are connected to each other. Since a gap is provided between the two frame pieces, there is no need to form a joining layer for joining the first stopper member to the other two frame pieces, and the size of the weight portion can be increased by that amount, and Since the distance between the center position of the weight portion and the center position of the gauge resistance can be increased in the direction of the straight line, the size of the weight portion can be increased without increasing the size of the entire sensing element. Of the first stopper member facing each other in the direction of the straight line, a protruding piece protruding toward the sensing element from one side of the pad side. A contact piece projecting toward the projecting piece and contacting the tip face of the projecting piece is formed at a portion of the support portion facing the tip face of the projecting piece. The contact between the first stopper member and the sensing element can be closed by the protruding piece and the contact piece, and the die bonding pad is provided with a protective resin for protecting the wiring. Even if it is applied, it is possible to prevent the protective resin from entering the inside from the gap between the first stopper member and the sensing element, and it is possible to improve the reliability of the sensor.
【００２３】請求項６の発明では、請求項５の発明にお
いて、接触片を金属薄膜で形成し、接触片の表面をエッ
チングして粗化した後、前記突出片の先端面と接触片と
を陽極接合したことを特徴とし、金属薄膜の表面は粗化
され、凹凸が形成されているので、突出片の先端面と接
触片とを陽極接合すると、金属薄膜の表面において突出
している部位のみが突出片の先端面に接合され、金属薄
膜の表面において窪んでいる部位は突出片の先端面に接
合されていないので、この部分に微少な隙間が形成され
るが、この隙間は充分小さいので、ダイボンディング用
のパッドに配線を保護するための保護用樹脂を塗布した
としても、保護用樹脂が第１のストッパ部材とセンシン
グエレメントとの間の隙間から内部に侵入するのを防止
した半導体加速度センサを実現することができる。According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the contact piece is formed of a metal thin film, and after roughening the surface of the contact piece by etching, the tip end surface of the projecting piece and the contact piece are separated. It is characterized by anodic bonding, the surface of the metal thin film is roughened and irregularities are formed, so when the tip surface of the protruding piece and the contact piece are anodically bonded, only the protruding part on the surface of the metal thin film Since a portion that is joined to the tip surface of the protruding piece and that is depressed on the surface of the metal thin film is not joined to the tip face of the protruding piece, a minute gap is formed in this portion, but since this gap is sufficiently small, Even if a protective resin for protecting the wiring is applied to the pad for die bonding, a semiconductor acceleration that prevents the protective resin from entering into the inside from the gap between the first stopper member and the sensing element. It is possible to realize a capacitor.
【００２４】請求項７の発明では、請求項５の発明にお
いて、接触片を金属薄膜で形成し、第１のストッパ部材
を接合層を介してセンシングエレメントに陽極接合する
際に、接触片とセンシングエレメントの他の部位との間
を電気的に絶縁したことを特徴とし、接触片はセンシン
グエレメントの他の部位と電気的に絶縁されているの
で、第１のストッパ部材と接合層との間に電圧を印加し
て、第１のストッパ部材をセンシングエレメントに陽極
接合する際に、第１のストッパ部材と接触片との間には
電圧が印加されないから、第１のストッパ部材と接触片
とは陽極接合されずに圧接された状態となる。したがっ
て、突出片の先端面と接触片とが圧接されることによ
り、第１のストッパ部材とセンシングエレメントとの間
の隙間が塞がれ、ダイボンディング用のパッドに配線を
保護するための保護用樹脂を塗布したとしても、保護用
樹脂が第１のストッパ部材とセンシングエレメントとの
間の隙間から内部に侵入するのを防止した半導体加速度
センサを実現することができる。According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the contact piece is formed of a metal thin film, and when the first stopper member is anodically joined to the sensing element via the joining layer, the contact piece and the sensing piece are connected. It is characterized in that it is electrically insulated from other parts of the element, and since the contact piece is electrically insulated from other parts of the sensing element, the contact piece is provided between the first stopper member and the bonding layer. When a voltage is applied and the first stopper member is anodically bonded to the sensing element, no voltage is applied between the first stopper member and the contact piece. It is in a state of being pressed without anodic bonding. Therefore, when the distal end surface of the protruding piece and the contact piece are pressed against each other, the gap between the first stopper member and the sensing element is closed, and the die bonding pad is used for protecting the wiring. Even if the resin is applied, it is possible to realize a semiconductor acceleration sensor in which the protective resin is prevented from entering the inside from the gap between the first stopper member and the sensing element.
【００２５】[0025]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２６】（実施形態１）本実施形態の半導体加速度
センサを図１及び図２を参照して説明する。尚、上述し
た従来の半導体加速度センサと同一の構成要素には同一
の符号を付して、その説明を省略する。(Embodiment 1) A semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. Note that the same components as those of the above-described conventional semiconductor acceleration sensor are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００２７】この半導体加速度センサは、シリコン基板
よりなるセンシングエレメント１の主表面側及び裏面側
に上部キャップ（第１のストッパ部材）２及び下部キャ
ップ（第２のストッパ部材）３をそれぞれ接合して構成
される。In this semiconductor acceleration sensor, an upper cap (first stopper member) 2 and a lower cap (second stopper member) 3 are joined to the main surface side and back surface side of a sensing element 1 made of a silicon substrate, respectively. Be composed.
【００２８】センシングエレメント１は、矩形枠状の支
持部１６に一対の薄肉の撓み部４を介して揺動自在に支
持された重り部５を有し、各撓み部４にそれぞれ撓み部
４の変形を検出する２つのゲージ抵抗６が形成され、各
ゲージ抵抗６から支持部１６の所定部位にわたってｐ+
形拡散抵抗配線１１が形成されている。The sensing element 1 has a weight portion 5 swingably supported by a rectangular frame-shaped support portion 16 via a pair of thin bending portions 4. Two gauge resistors 6 for detecting deformation are formed, and p + is extended from each gauge resistor 6 to a predetermined portion of the support portion 16.
A diffused resistance wiring 11 is formed.
【００２９】ここで、重り部５と撓み部４と支持部１６
とはｎ形シリコン基板１ａをエッチング加工することに
より一体に形成されている。すなわち、センシングエレ
メント１は、ｎ形シリコン基板１ａの裏面側において重
り部５を全周にわたって囲む凹所１０ａが異方性エッチ
ングなどを利用して形成され、ｎ形シリコン基板１ａの
主表面側において撓み部４を残して重り部５を略全周に
わたって囲み且つ凹所１０ａに連通するスリット１０が
反応性イオンエッチングなどを利用して形成されてい
る。要するに、ｎ形シリコン基板１ａの主表面側におい
て、支持部１６の内周面と重り部５の外周面との間に
は、スリット１０の幅だけの隙間があることになる。
尚、ゲージ抵抗６はｎ形シリコン基板１ａの一部よりな
る撓み部４の主表面側の適宜位置にｐ形不純物を拡散さ
せることにより形成されている。Here, the weight portion 5, the bending portion 4, and the support portion 16
Are integrally formed by etching the n-type silicon substrate 1a. That is, in the sensing element 1, a recess 10 a surrounding the weight portion 5 over the entire circumference is formed on the back surface side of the n-type silicon substrate 1 a by using anisotropic etching or the like, and on the main surface side of the n-type silicon substrate 1 a. A slit 10 which surrounds the weight portion 5 over substantially the entire circumference except for the bending portion 4 and communicates with the recess 10a is formed by using reactive ion etching or the like. In short, on the main surface side of the n-type silicon substrate 1a, there is a gap of the width of the slit 10 between the inner peripheral surface of the support portion 16 and the outer peripheral surface of the weight portion 5.
The gauge resistor 6 is formed by diffusing a p-type impurity at an appropriate position on the main surface side of the bending portion 4 formed of a part of the n-type silicon substrate 1a.
【００３０】また、撓み部４の一端が結合された支持部
１６の枠片１６ｃの主表面側には、上記ｐ+形拡散抵抗
配線１１にコンタクト部１２を介して接続されたアルミ
ニウム配線１３が設けられており、さらに、アルミニウ
ム配線１３に接続されたワイヤボンディング用のパッド
１４が設けられている。パッド１４には、一端が外部接
続されるボンディングワイヤ７の他端がボンディングさ
れる。On the main surface side of the frame 16c of the support portion 16 to which one end of the bending portion 4 is connected, an aluminum wiring 13 connected to the p + -type diffusion resistance wiring 11 via a contact portion 12 is provided. Further, a pad 14 for wire bonding connected to the aluminum wiring 13 is provided. The other end of the bonding wire 7 whose one end is externally connected is bonded to the pad 14.
【００３１】ここで、上述した４つのゲージ抵抗６はブ
リッジ接続されており、センシングエレメント１の厚み
方向（図１における上下方向）に加速度αが印加される
と、重り部５に力Ｆ（Ｆ＝Ｍ×α）が発生し、重り部５
が揺動することで撓み部４が撓められる。その結果、撓
み部４に歪みによる応力が生じ、ピエゾ抵抗効果によっ
て各ゲージ抵抗６の抵抗値が変化するので、この抵抗値
変化を電圧信号として取り出すことで、印加された加速
度を検出できるようになっている。Here, the four gauge resistors 6 described above are bridge-connected, and when an acceleration α is applied in the thickness direction of the sensing element 1 (vertical direction in FIG. 1), the force F (F = M × α), and the weight 5
Swinging, the bending portion 4 is bent. As a result, a stress is generated in the bending portion 4 due to the strain, and the resistance value of each gauge resistor 6 changes due to the piezoresistance effect. By extracting the change in the resistance value as a voltage signal, the applied acceleration can be detected. Has become.
【００３２】センシングエレメント１の主表面側（図１
における上面側）には、シリコンと略等しい熱膨張率を
有する耐熱ガラスから形成され、撓み部４及び重り部５
を覆う上部キャップ２が接合用アルミニウム薄膜（接合
層）９を介して陽極接合により接合されている。ここ
に、接合用アルミニウム薄膜９は膜厚が約１〜２μｍで
あって、ｎ形シリコン基板１ａの主表面側において、支
持部１６と撓み部４と重り部５とを結ぶ直線と交差する
方向において対向する支持部１６の枠片１６ａ，１６ｂ
のみに形成されている。すなわち、上部キャップ２は枠
片１６ａ，１６ｂ間に橋架するようにしてセンシングエ
レメント１に接合されており、支持部１６と撓み部４と
重り部５とを結ぶ直線の方向において対向する支持部１
６の枠片１６ｃ，１６ｄと上部キャップ２との間は開放
されている。したがって、支持部１６と撓み部４と重り
部５とを結ぶ直線の方向において対向する支持部１６の
枠片１６ｃ，１６ｄに上部キャップ２を接合するための
接合用アルミニウム薄膜９を形成する必要がなく、その
分だけ重り部５の大きさを大きくして、重り部５の重さ
Ｍを重くすることができ、且つ重り部５の中心からゲー
ジ抵抗６の中心までの重心距離Ｌを長くとることができ
るから、センシングエレメント１の大きさを大きくする
ことなく、センサの感度を高めることができる。The main surface side of the sensing element 1 (FIG. 1)
Is formed of heat-resistant glass having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of silicon, and has a bent portion 4 and a weight portion 5.
Is joined by anodic bonding via an aluminum thin film (bonding layer) 9 for bonding. Here, the bonding aluminum thin film 9 has a thickness of about 1 to 2 μm, and a direction intersecting a straight line connecting the supporting portion 16, the bending portion 4 and the weight portion 5 on the main surface side of the n-type silicon substrate 1 a. The frame pieces 16a, 16b of the support portion 16 facing each other
Only formed. That is, the upper cap 2 is joined to the sensing element 1 so as to bridge between the frame pieces 16a and 16b, and opposes in the direction of a straight line connecting the support portion 16, the bending portion 4 and the weight portion 5 to each other.
6 are open between the frame pieces 16c and 16d and the upper cap 2. Therefore, it is necessary to form the joining aluminum thin film 9 for joining the upper cap 2 to the frame pieces 16c and 16d of the supporting portion 16 which are opposed to each other in the direction of a straight line connecting the supporting portion 16, the bending portion 4 and the weight portion 5. Instead, the weight M of the weight portion 5 can be increased by increasing the size of the weight portion 5, and the distance L between the center of the weight portion 5 and the center of the gauge resistor 6 can be increased. Therefore, the sensitivity of the sensor can be increased without increasing the size of the sensing element 1.
【００３３】また、センシングエレメント１の裏面側
（図１における下面側）には、撓み部４及び重り部５を
覆う下部キャップ３が陽極接合により接合されている。
ここに、下部キャップ３はシリコンと略等しい熱膨張率
を有する耐熱ガラスから形成され、その周部は全周にわ
たって支持部１６に接合されている。A lower cap 3 that covers the bending portion 4 and the weight portion 5 is joined to the back surface of the sensing element 1 (the bottom surface in FIG. 1) by anodic bonding.
Here, the lower cap 3 is formed of heat-resistant glass having a thermal expansion coefficient substantially equal to that of silicon, and its peripheral portion is joined to the support portion 16 over the entire circumference.
【００３４】上部キャップ２及び下部キャップ３は、そ
れぞれ重り部５との対向面に重り部５の揺動空間（重り
部５との間のエアギャップ）を確保する凹所２ａ，３ａ
がエッチングやサンドブラスト加工などにより形成され
ている。上述のように、上部キャップ２は支持部１６の
２つの枠片１６ａ，１６ｂに接合されており、支持部１
６の他の２つの枠片１６ｃ，１６ｄと上部キャップ２と
の間は接合されていないのであるが、支持部１６と撓み
部４と重り部５とを結ぶ直線の方向において対向する上
部キャップ２の２辺の内、パッド１４側の一辺にはセン
シングエレメント１側に突出する突出片２ｃが形成され
ている。この突出片２ｃの先端面とセンシングエレメン
ト１表面との間の間隔は約１〜２μｍであり、接合用ア
ルミニウム薄膜９の膜厚と略同じ間隔となっている。The upper cap 2 and the lower cap 3 are respectively provided with recesses 2a, 3a for securing a swinging space of the weight 5 (air gap between the weight 5) on the surface facing the weight 5.
Are formed by etching or sand blasting. As described above, the upper cap 2 is joined to the two frame pieces 16 a and 16 b of the support 16, and
The other two frame pieces 16c, 16d and the upper cap 2 are not joined to each other, but the upper cap 2 opposes in the direction of a straight line connecting the support portion 16, the bending portion 4, and the weight portion 5. A protruding piece 2c protruding toward the sensing element 1 is formed on one side of the pad 14 of the two sides. The distance between the tip surface of the protruding piece 2c and the surface of the sensing element 1 is about 1 to 2 μm, which is substantially the same as the thickness of the bonding aluminum thin film 9.
【００３５】そこで、本実施形態では、突出片２ｃの先
端面と対向するセンシングエレメント１の部位に、突出
片２ｃ側に突出して突出片２ｃの先端面と接触するアル
ミニウム薄膜からなる接触片２１を形成している。而し
て、突出片２ｃと接触片２１とによりセンシングエレメ
ント１と上部キャップ２との間の隙間が閉塞されている
ので、ボンディングワイヤ７を保護するためにパッド１
４が形成されたセンシングエレメント１の部位に、例え
ば保護樹脂１８を塗布したとしても、保護樹脂１８がエ
アギャップ内部に侵入することはなく、エアギャップ内
部に侵入した保護樹脂１８が撓み部４に付着するなどし
てセンサの特性が変化することはない。尚、本実施形態
では接触片２１をアルミニウム薄膜で形成しているが、
アルミニウム薄膜の代わりにシリコン酸化膜で接触片２
１を形成しても良い。Therefore, in the present embodiment, a contact piece 21 made of an aluminum thin film projecting toward the projecting piece 2c and in contact with the tip face of the projecting piece 2c is provided at the site of the sensing element 1 facing the tip face of the projecting piece 2c. Has formed. Since the gap between the sensing element 1 and the upper cap 2 is closed by the protruding piece 2 c and the contact piece 21, the pad 1 is used to protect the bonding wire 7.
Even if, for example, the protective resin 18 is applied to the portion of the sensing element 1 on which the protective resin 4 is formed, the protective resin 18 does not enter the inside of the air gap. The characteristics of the sensor do not change due to adhesion or the like. In this embodiment, the contact piece 21 is formed of an aluminum thin film.
Contact piece 2 with silicon oxide film instead of aluminum thin film
1 may be formed.
【００３６】ここで、保護樹脂１８としては例えばＪＣ
Ｒなどの用途に用いられる粘性を有するシリコーン樹脂
などを用いており、保護樹脂１８は硬化後の表面が弾性
に富んでおり、外力によるストレスを吸収することによ
って、チップの破損やボンディングワイヤ７の断線を防
止することができる。なお、保護樹脂１８の粘度は約１
００Ｐ〜６００Ｐ、硬度は約２０〜３０であり、この保
護樹脂１８の粘度や流動性を適当に選択することによっ
て、突出片２ｃと接触片２１との間の隙間内に保護樹脂
１８を適切な深さまで侵入させ、熱硬化や紫外線硬化な
どを行って、硬化させることができる。尚、突出片２ｃ
の厚みは例えば約１００μｍ以上に設定されており、保
護樹脂１８が突出片２ｃと接触片２１との間の隙間を介
してエアギャップ内部まで侵入することはない。Here, as the protective resin 18, for example, JC
For example, the protective resin 18 has a cured surface with high elasticity and absorbs the stress caused by external force, so that the chip may be damaged or the bonding wire 7 may be damaged. Disconnection can be prevented. The viscosity of the protective resin 18 is about 1
00P to 600P and a hardness of about 20 to 30. By appropriately selecting the viscosity and fluidity of the protective resin 18, the protective resin 18 can be appropriately placed in the gap between the projecting piece 2c and the contact piece 21. It can penetrate to the depth and can be cured by performing thermal curing, ultraviolet curing, or the like. The projecting piece 2c
Is set to, for example, about 100 μm or more, so that the protective resin 18 does not enter the air gap through the gap between the protruding piece 2 c and the contact piece 21.
【００３７】一方、支持部１６と撓み部４と重り部５と
を結ぶ直線の方向において対向する上部キャップ２の２
辺の内、パッド１４側と反対側の一辺とセンシングエレ
メント１との間は開放されており、この開口１５を介し
てエアギャップ内部と外部とは連通している。本実施形
態では、上部キャップ２に形成された凹所２ａの深さを
略数１０μｍとし、ストッパ２ｂの高さを、凹所２ａの
底面から数μｍ〜１０μｍ弱程度としているが、凹所２
ａ及びストッパ２ｂの寸法を適切に調節することによっ
て、開口１５を介して流動する空気の影響を無くすこと
ができ、充分なエアダンピング効果を得ることができ
る。尚、上部キャップ２の平面部の外形寸法は数１００
μｍ程度である。また、凹所２ａ，３ａの底面における
ストッパ２ｂ，３ｂの位置は、重り部５の揺動範囲を所
望の範囲に規制することのできる位置であればどのよう
な位置に設けても良い。On the other hand, two upper caps 2 facing each other in the direction of a straight line connecting the support portion 16, the bending portion 4 and the weight portion 5 are formed.
Of the sides, one side opposite to the pad 14 side and the sensing element 1 are open, and the inside of the air gap communicates with the outside via the opening 15. In the present embodiment, the depth of the recess 2a formed in the upper cap 2 is set to approximately several tens μm, and the height of the stopper 2b is set to be approximately several μm to 10 μm below the bottom of the recess 2a.
By appropriately adjusting the dimensions of “a” and the stopper 2b, the influence of the air flowing through the opening 15 can be eliminated, and a sufficient air damping effect can be obtained. The outer dimensions of the plane portion of the upper cap 2 are several hundreds.
It is about μm. The positions of the stoppers 2b and 3b on the bottom surfaces of the recesses 2a and 3a may be provided at any positions as long as the swing range of the weight 5 can be restricted to a desired range.
【００３８】（実施形態２）本実施形態の半導体加速度
センサについて図３（ａ）（ｂ）を参照して説明する。
尚、半導体加速度センサの基本的な構成は実施形態１と
同様であるので、同一の構成要素には同一の符号を付し
て、その説明は省略する。(Embodiment 2) A semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
Since the basic configuration of the semiconductor acceleration sensor is the same as that of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００３９】本実施形態では、実施形態１の半導体加速
度センサにおいて、センシングエレメント１の表面に設
けた接触片２１をアルミニウム薄膜から形成しており、
その表面をフッ酸或いは発煙硝酸でエッチングして粗化
している。而して、図３（ｂ）に示すように、接触片２
１の表面には凹凸が形成されている。In the present embodiment, the contact piece 21 provided on the surface of the sensing element 1 in the semiconductor acceleration sensor of the first embodiment is formed of an aluminum thin film.
The surface is roughened by etching with hydrofluoric acid or fuming nitric acid. Thus, as shown in FIG.
On the surface of No. 1, irregularities are formed.
【００４０】ここで、接触片２１は接合用アルミニウム
薄膜９と電気的に接続されているので、上部キャップ２
をセンシングエレメント１に陽極接合すると、上部キャ
ップ２は接合用アルミニウム薄膜９を介してセンシング
エレメント１に接合されると共に、上部キャップ２の突
出片２ｃが接触片２１を介してセンシングエレメント１
に接合される。この時、接触片２１の表面は粗化されて
いるので、接触片２１の表面における突出している部
位、すなわち突起部２１ａのみが突出片２ｃの先端面に
接合され、接触片２１の表面における突起部２１ａ以外
の窪んでいる部位は突出片２ｃの先端面に接合されず、
その部分には数１００ｎｍ（数１０００Å）の隙間が形
成される。しかしながら、この隙間は充分小さいので、
ボンディングワイヤ７を保護するための保護樹脂１８が
エアギャップ内部に侵入することはなく、エアギャップ
内部に侵入した保護樹脂１８が撓み部４に付着するなど
してセンサの特性が変化することはない。Here, since the contact piece 21 is electrically connected to the aluminum thin film 9 for bonding, the upper cap 2
When the upper cap 2 is anodically bonded to the sensing element 1, the upper cap 2 is bonded to the sensing element 1 via the bonding aluminum thin film 9, and the protruding piece 2 c of the upper cap 2 is connected to the sensing element 1 via the contact piece 21.
Joined to. At this time, since the surface of the contact piece 21 is roughened, only the projecting portion on the surface of the contact piece 21, that is, only the protrusion 21a is joined to the tip end surface of the projecting piece 2c, and the protrusion on the surface of the contact piece 21 is formed. Depressed portions other than the portion 21a are not joined to the distal end surface of the protruding piece 2c,
A gap of several 100 nm (several thousand degrees) is formed in that portion. However, this gap is small enough
The protective resin 18 for protecting the bonding wire 7 does not enter the inside of the air gap, and the characteristics of the sensor do not change because the protective resin 18 that has entered the inside of the air gap adheres to the bent portion 4. .
【００４１】（実施形態３）本実施形態の半導体加速度
センサについて図４及び図５を参照して説明する。尚、
半導体加速度センサの基本的な構成は実施形態１と同様
であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、
その説明を省略する。(Embodiment 3) A semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. still,
Since the basic configuration of the semiconductor acceleration sensor is the same as that of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals,
The description is omitted.
【００４２】本実施形態では、センシングエレメント１
の表面に設けた接触片２１をアルミニウム薄膜から形成
しており、この接触片２１はセンシングエレメント１の
他の部位と電気的に絶縁されている。すなわち、上述し
た従来の半導体加速度センサと同様に、センシングエレ
メント１の表面と接触片２１との間には例えばシリコン
酸化膜が形成され、接触片２１とｐ+形拡散抵抗配線１
１との間を電気的に絶縁している。また、支持部１６の
枠片１６ａ，１６ｂに形成された接合用アルミニウム薄
膜９と接触片２１とは隙間をおいて配設されており、接
合用アルミニウム薄膜９と接触片２１とは電気的に絶縁
されている。このように、接触片２１はセンシングエレ
メント１の他の部位と電気的に絶縁されているので、上
部キャップ２と接合用アルミニウム薄膜９との間に電圧
を印加して、上部キャップ２をセンシングエレメント１
に陽極接合する際に、上部キャップ２と接触片２１との
間に電圧が印加されることはなく、突出片２ｃの先端面
と接触片２１とは互いに接合されず、圧接された状態と
なる。したがって、突出片２ｃの先端面と接触片２１と
が圧接されることにより、突出片２ｃの先端面とセンシ
ングエレメント１の表面との間の隙間が閉塞され、ボン
ディングワイヤ７を保護するための保護樹脂１８がエア
ギャップ内部に侵入することはなく、エアギャップ内部
に侵入した保護樹脂１８が撓み部４に付着するなどして
センサの特性が変化することはない。In this embodiment, the sensing element 1
Is formed from an aluminum thin film, and the contact piece 21 is electrically insulated from other parts of the sensing element 1. That is, similarly to the above-described conventional semiconductor acceleration sensor, for example, a silicon oxide film is formed between the surface of the sensing element 1 and the contact piece 21, and the contact piece 21 and the p + type diffusion resistance wiring 1 are formed.
1 is electrically insulated. The bonding aluminum thin film 9 and the contact piece 21 formed on the frame pieces 16a and 16b of the support portion 16 are arranged with a gap therebetween, and the bonding aluminum thin film 9 and the contact piece 21 are electrically connected. Insulated. As described above, since the contact piece 21 is electrically insulated from other parts of the sensing element 1, a voltage is applied between the upper cap 2 and the bonding aluminum thin film 9, and the upper cap 2 is connected to the sensing element. 1
When anodic bonding is performed, no voltage is applied between the upper cap 2 and the contact piece 21, and the distal end surface of the protruding piece 2 c and the contact piece 21 are not joined to each other, but are brought into pressure contact with each other. . Therefore, when the distal end surface of the protruding piece 2c and the contact piece 21 are pressed against each other, the gap between the distal end surface of the protruding piece 2c and the surface of the sensing element 1 is closed, and protection for protecting the bonding wire 7 is provided. The resin 18 does not enter the inside of the air gap, and the characteristics of the sensor do not change because the protection resin 18 that has entered the inside of the air gap adheres to the bent portion 4.
【００４３】（実施形態４）本実施形態の半導体加速度
センサについて図６及び図７を参照して説明する。尚、
半導体加速度センサの基本的な構成は実施形態１と同様
であるので、同一の構成要素には同一の符号を付して、
その説明を省略する。(Embodiment 4) A semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. still,
Since the basic configuration of the semiconductor acceleration sensor is the same as that of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals,
The description is omitted.
【００４４】本実施形態では、実施形態１の半導体加速
度センサと同様、支持部１６と撓み部４と重り部５とを
結ぶ直線と交差する方向において対向する支持部１６の
２つの枠片１６ａ，１６ｂに接合用アルミニウム薄膜９
を形成している。ここで、一方の枠片１６ａに形成され
た接合用アルミニウム薄膜９における枠片１６ｃ側の端
部からは、他方の枠片１６ｂに形成されたアルミニウム
薄膜９に向かって延びる短冊状の金属薄膜（第１の金属
薄膜）９ｂが連続一体に形成されている。また、他方の
枠片１６ｂに形成された接合用アルミニウム薄膜９にお
ける枠片１６ｃ側の端部からは、一方の枠片１６ａに形
成された接合用アルミニウム薄膜９に向かって延びる短
冊状の一対の金属薄膜（第２の金属薄膜）９ａが連続一
体に形成されている。そして、枠片１６ａ側の接合用ア
ルミニウム薄膜９から延設された金属薄膜９ｂと、枠片
１６ｂ側の接合用アルミニウム薄膜９から延設された金
属薄膜９ａ，９ａとは所定の隙間をおいて交互に配設さ
れている。In the present embodiment, similarly to the semiconductor acceleration sensor of the first embodiment, the two frame pieces 16a, 16a of the support portion 16 which face each other in the direction intersecting the straight line connecting the support portion 16, the bending portion 4 and the weight portion 5 are provided. Aluminum thin film 9 for bonding on 16b
Is formed. Here, a strip-shaped metal thin film (from the end on the frame piece 16c side of the bonding aluminum thin film 9 formed on one frame piece 16a toward the aluminum thin film 9 formed on the other frame piece 16b). (A first metal thin film) 9b is formed continuously and integrally. In addition, a pair of strips extending from the end on the frame piece 16c side of the bonding aluminum thin film 9 formed on the other frame piece 16b toward the bonding aluminum thin film 9 formed on the one frame piece 16a. A metal thin film (second metal thin film) 9a is formed continuously and integrally. The metal thin film 9b extending from the joining aluminum thin film 9 on the frame piece 16a side and the metal thin films 9a, 9a extending from the joining aluminum thin film 9 on the frame piece 16b side are separated by a predetermined gap. They are arranged alternately.
【００４５】而して、上部キャップ２をセンシングエレ
メント１に陽極接合すると、接合用アルミニウム薄膜９
を介して上部キャップ２の両側片がセンシングエレメン
ト１の枠片１６ａ，１６ｂに接合されるとともに、突出
片２ｃの先端面が金属薄膜９ａ，９ｂを介して枠片１６
ｃに接合される。この時、突出片２ｃの先端面とセンシ
ングエレメント１表面との間には蛇行するように延びる
隙間２２が形成されるが、この隙間２２の長さは充分長
いので、ボンディングワイヤ７を保護するためパッド１
４に塗布された保護樹脂１８が隙間２２を介してエアギ
ャップ内部に侵入することはなく、エアギャップ内部に
侵入した保護樹脂１８が撓み部４に付着するなどしてセ
ンサの特性が変化することはない。When the upper cap 2 is anodically bonded to the sensing element 1, the aluminum thin film 9 for bonding is formed.
The two side pieces of the upper cap 2 are joined to the frame pieces 16a and 16b of the sensing element 1 via the metal pieces 9a and 9b.
c. At this time, a gap 22 extending in a meandering manner is formed between the tip end surface of the protruding piece 2 c and the surface of the sensing element 1, but the gap 22 is sufficiently long to protect the bonding wire 7. Pad 1
The protection resin 18 applied to the air gap 4 does not enter the inside of the air gap through the gap 22, and the protection resin 18 that has entered the inside of the air gap adheres to the bent portion 4 and changes the characteristics of the sensor. There is no.
【００４６】[0046]
【発明の効果】上述のように、請求項１の発明は、半導
体基板よりなる枠状の支持部の一つの枠片に薄肉の撓み
部を介して揺動自在に支持され支持部から離間した重り
部を有し、撓み部に撓み部の変形を検出するゲージ抵抗
が形成されたセンシングエレメントと、センシングエレ
メントの主表面側において撓み部及び重り部を覆うよう
に支持部に接合され少なくとも重り部に対向する部位に
凹所が形成された第１のストッパ部材と、センシングエ
レメントの裏面側において撓み部及び重り部を覆うよう
に支持部に接合され少なくとも重り部に対向する部位に
凹所が形成された第２のストッパ部材と、撓み部の一端
が結合された支持部の枠片の主表面側に形成され前記ゲ
ージ抵抗と電気的に接続されたボンディング用のパッド
とを備え、支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線と交差
する方向において対向する支持部の２つの枠片の主表面
側に金属薄膜よりなる２つの接合層をそれぞれ設け、該
接合層を介して第１のストッパ部材とセンシングエレメ
ントとを陽極接合し、前記直線の方向において対向する
支持部の２つの枠片と第１のストッパ部材との間に隙間
を形成すると共に、前記直線の方向において対向する第
１のストッパ部材の２辺の内、前記パッド側の一辺にセ
ンシングエレメント側に突出する突出片を形成し、前記
突出片の先端面と対向するセンシングエレメントの部位
に、突出片側に突出して突出片の先端面と接触する接触
片を形成したことを特徴としている。As described above, according to the first aspect of the present invention, the frame-like supporting portion made of a semiconductor substrate is swingably supported by one frame piece of the frame-shaped supporting portion via a thin bending portion and is separated from the supporting portion. A sensing element having a weight portion, a gauge resistance formed on the bending portion for detecting deformation of the bending portion, and at least the weight portion joined to the supporting portion to cover the bending portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element A first stopper member having a recess formed in a portion opposed to the first portion, and a recess formed in at least a portion opposed to the weight portion which is joined to the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion on the back surface side of the sensing element. A second stopper member, and a bonding pad formed on the main surface side of the frame of the support portion to which one end of the bending portion is coupled and electrically connected to the gauge resistor. Two joining layers made of a metal thin film are respectively provided on the main surface sides of two frame pieces of the supporting portion facing each other in a direction intersecting a straight line connecting the bending portion and the weight portion, and a first stopper is provided via the joining layer. The member and the sensing element are anodically bonded to form a gap between the two frame pieces of the support portion and the first stopper member that face each other in the linear direction, and the first stopper member that faces in the linear direction. A projecting piece projecting toward the sensing element is formed on one side of the pad side of the two sides of the stopper member, and a tip of the projecting piece projecting toward the projecting piece is provided at a portion of the sensing element facing the tip end surface of the projecting piece. It is characterized in that a contact piece that contacts the surface is formed.
【００４７】このように、支持部と撓み部と重り部とを
結ぶ直線の方向と交差する方向において対向する支持部
の２つの枠片に接合層が形成され、この接合層を介して
第１のストッパ部材とセンシングエレメントとが陽極接
合されており、前記直線の方向において対向する支持部
の他の２つの枠片と第１のストッパ部材とは陽極接合さ
れていないので、他の２つの枠片に第１のストッパ部材
を接合するための接合層を形成する必要はなく、その分
重り部の大きさを大きくすることができ、且つ、前記直
線の方向において重り部の中心位置とゲージ抵抗の中心
位置との間の距離を長くとることができるから、センシ
ングエレメント全体の大きさを大きくすることなく、重
り部の大きさを大きくして感度を高めた半導体加速度セ
ンサを実現することができる。しかも前記直線の方向に
おいて対向する第１のストッパ部材の２辺の内、前記パ
ッド側の一辺からはセンシングエレメント側に突出する
突出片が形成され、この突出片の先端面と対向する支持
部の部位には、突出片側に突出して突出片の先端面と接
触する接触片が形成されているので、突出片と接触片と
により第１のストッパ部材とセンシングエレメントとの
間の隙間を塞ぐことができ、ダイボンディング用のパッ
ドに配線を保護するための保護用樹脂を塗布したとして
も、保護用樹脂が第１のストッパ部材とセンシングエレ
メントとの間の隙間から内部に侵入するのを防止するこ
とができ、信頼性を高めた半導体加速度センサを実現で
きる。As described above, the joining layer is formed on the two frame pieces of the supporting portion facing each other in the direction intersecting with the direction of the straight line connecting the supporting portion, the bending portion, and the weight portion, and the first layer is formed via the joining layer. The other two frame pieces are not anodically bonded to the first stopper member and the other two frame pieces of the support portion facing each other in the straight line direction. It is not necessary to form a joining layer for joining the first stopper member to the piece, the size of the weight portion can be increased by that amount, and the center position of the weight portion in the direction of the straight line and the gauge resistance Since the distance between the sensor and the center position can be increased, it is possible to realize a semiconductor acceleration sensor with increased sensitivity by increasing the size of the weight without increasing the size of the entire sensing element. Can. Moreover, of the two sides of the first stopper member facing in the direction of the straight line, a protruding piece protruding from the one side on the pad side toward the sensing element side is formed. Since a contact piece that protrudes to the protruding piece side and contacts the tip end face of the protruding piece is formed at the portion, the gap between the first stopper member and the sensing element can be closed by the protruding piece and the contact piece. Even if a protective resin for protecting the wiring is applied to the die bonding pad, it is possible to prevent the protective resin from entering the inside through a gap between the first stopper member and the sensing element. Thus, a semiconductor acceleration sensor with improved reliability can be realized.
【００４８】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記接触片は、表面が粗化され前記突出片の先端面
に陽極接合される金属薄膜から成ることを特徴とし、金
属薄膜の表面は粗化され、凹凸が形成されているので、
突出片の先端面と接触片とを陽極接合すると、金属薄膜
の表面において突出している部位のみが突出片の先端面
に接合され、金属薄膜の表面において窪んでいる部位は
突出片の先端面に接合されていないので、この部分に微
少な隙間が形成されるが、この隙間は充分小さいので、
ダイボンディング用のパッドに配線を保護するための保
護用樹脂を塗布したとしても、保護用樹脂が第１のスト
ッパ部材とセンシングエレメントとの間の隙間から内部
に侵入するのを防止した半導体加速度センサを実現する
ことができる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the contact piece is made of a metal thin film whose surface is roughened and anodically bonded to the tip end surface of the protruding piece. Since the surface is roughened and irregularities are formed,
When the tip of the protruding piece and the contact piece are anodically bonded, only the protruding portion on the surface of the metal thin film is joined to the tip of the protruding piece, and the recessed portion on the surface of the metal thin film is attached to the tip of the protruding piece. Since it is not joined, a minute gap is formed in this part, but since this gap is small enough,
A semiconductor acceleration sensor that prevents a protective resin from entering a gap between a first stopper member and a sensing element even when a protective resin for protecting a wiring is applied to a die bonding pad. Can be realized.
【００４９】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記接触片は、センシングエレメントの他の部位と
電気的に絶縁された金属薄膜から成ることを特徴とし、
接触片はセンシングエレメントの他の部位と電気的に絶
縁されているので、第１のストッパ部材と接合層との間
に電圧を印加して、第１のストッパ部材をセンシングエ
レメントに陽極接合する際に、第１のストッパ部材と接
触片との間には電圧が印加されないから、第１のストッ
パ部材と接触片とは陽極接合されずに圧接された状態と
なる。したがって、突出片の先端面と接触片とが圧接さ
れることにより、第１のストッパ部材とセンシングエレ
メントとの間の隙間が塞がれ、ダイボンディング用のパ
ッドに配線を保護するための保護用樹脂を塗布したとし
ても、保護用樹脂が第１のストッパ部材とセンシングエ
レメントとの間の隙間から内部に侵入するのを防止した
半導体加速度センサを実現することができる。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the contact piece is made of a metal thin film electrically insulated from other parts of the sensing element.
Since the contact piece is electrically insulated from other parts of the sensing element, when a voltage is applied between the first stopper member and the bonding layer to anodically bond the first stopper member to the sensing element. Since no voltage is applied between the first stopper member and the contact piece, the first stopper member and the contact piece are brought into pressure contact with each other without being anodically joined. Therefore, when the distal end surface of the protruding piece and the contact piece are pressed against each other, the gap between the first stopper member and the sensing element is closed, and the die bonding pad is used for protecting the wiring. Even if the resin is applied, it is possible to realize a semiconductor acceleration sensor in which the protection resin is prevented from entering the inside from the gap between the first stopper member and the sensing element.
【００５０】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、前記２つの接合層の内の一方の接合層における前記
パッド側の端部から連続一体に形成され、他方の接合層
に向かって突出する１乃至複数の第１の金属薄膜と、他
方の接合層における前記パッド側の端部から連続一体に
形成され、一方の接合層に向かって突出し、前記第１の
金属薄膜との間に所定の間隔をおいて配置される１乃至
複数の第２の金属薄膜とで、前記接触片を構成したこと
を特徴とし、一方の接合層の端部から他方の接合層に向
かって突出する第１の金属薄膜と、他方の接合層の端部
から一方の接合層に向かって突出する第２の金属薄膜と
を所定の間隔をおいて配置しているので、ダイボンディ
ング用のパッドに配線を保護するための保護用樹脂を塗
布したとしても、第１及び第２の金属薄膜により第１の
ストッパ部材とセンシングエレメントとの間の隙間から
保護用樹脂が内部に侵入するのを防止した半導体加速度
センサを実現することができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, one of the two bonding layers is formed continuously and integrally from an end of the one of the two bonding layers on the pad side. One or more protruding first metal thin films are formed continuously and integrally from the pad-side end of the other bonding layer, protruding toward one bonding layer, and between the first metal thin film and the first metal thin film. The contact piece is constituted by one or a plurality of second metal thin films arranged at a predetermined interval, and the second metal thin film protrudes from an end of one bonding layer toward the other bonding layer. Since the first metal thin film and the second metal thin film protruding from one end of the other bonding layer toward the one bonding layer are arranged at a predetermined interval, wiring is provided on the die bonding pad. Even if you apply a protective resin to protect it, The first and second metal thin film can be protected resin from a gap between the first stopper member and the sensing element to realize a semiconductor acceleration sensor which is prevented from entering the inside.
【００５１】請求項５の発明は、半導体基板よりなる枠
状の支持部の一つの枠片に薄肉の撓み部を介して揺動自
在に支持され支持部から離間した重り部を有し、撓み部
に撓み部の変形を検出するゲージ抵抗が形成されたセン
シングエレメントと、センシングエレメントの主表面側
において撓み部及び重り部を覆うように支持部に接合さ
れ少なくとも重り部に対向する部位に凹所が形成された
第１のストッパ部材と、センシングエレメントの裏面側
において撓み部及び重り部を覆うように支持部に接合さ
れ少なくとも重り部に対向する部位に凹所が形成された
第２のストッパ部材と、撓み部の一端が結合された支持
部の枠片の主表面側に形成され前記ゲージ抵抗と電気的
に接続されたボンディング用のパッドとを備え、支持部
と撓み部と重り部とを結ぶ直線と交差する方向において
対向する支持部の２つの枠片の主表面側に金属薄膜より
なる２つの接合層をそれぞれ設け、該接合層を介して第
１のストッパ部材とセンシングエレメントとを陽極接合
し、前記直線の方向において対向する支持部の２つの枠
片と第１のストッパ部材との間に隙間を形成すると共
に、前記直線の方向において対向する第１のストッパ部
材の２辺の内、前記パッド側の一辺にセンシングエレメ
ント側に突出する突出片を形成し、前記突出片の先端面
と対向するセンシングエレメントの部位に、突出片側に
突出して突出片の先端面と接触する接触片を形成して成
る半導体加速度センサの製造方法であって、前記直線の
方向において対向する支持部の２つの枠片と第１のスト
ッパ部材との間に隙間を形成するとともに、第１のスト
ッパ部材に設けられた突出片の先端面とセンシングエレ
メントの接触片とを接触させた状態で、第１のストッパ
部材を前記接合層を介してセンシングエレメントに陽極
接合することを特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, one of the frame-shaped support portions made of a semiconductor substrate has a weight portion which is swingably supported via a thin bending portion and is separated from the support portion, and has a flexure. A sensing element formed with a gauge resistor for detecting deformation of the bent portion at the portion, and a recess at at least a portion opposed to the weight portion which is joined to the support portion on the main surface side of the sensing element so as to cover the bent portion and the weight portion. And a second stopper member formed on the back side of the sensing element and joined to the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion, and a recess is formed at least in a portion facing the weight portion. And a bonding pad formed on the main surface side of the frame of the supporting portion to which one end of the bending portion is coupled and electrically connected to the gauge resistor, wherein the supporting portion, the bending portion, and the weight portion are provided. Two joining layers made of a metal thin film are provided on the main surface sides of the two frame pieces of the support portion facing each other in the direction intersecting the straight line connecting the first stopper member and the sensing element via the joining layers. Anodically bonded, a gap is formed between the two frame pieces of the support portion facing each other in the straight line direction and the first stopper member, and two sides of the first stopper member facing each other in the straight line direction are formed. A contact piece that is formed on one side of the pad side and that protrudes toward the sensing element, and that protrudes toward the protruding piece and contacts the distal end face of the protruding piece at a portion of the sensing element that faces the tip face of the protruding piece; Wherein a gap is formed between two frame pieces of a support portion and a first stopper member which are opposed to each other in the direction of the straight line. And anodically bonding the first stopper member to the sensing element via the bonding layer in a state where the tip surface of the protruding piece provided on the first stopper member is in contact with the contact piece of the sensing element. Features.
【００５２】このように、第１のストッパ部材を接合層
を介してセンシングエレメントに接合する際に、前記直
線の方向において対向する支持部の他の２つの枠片と第
１のストッパ部材との間に隙間を設けているので、他の
２つの枠片に第１のストッパ部材を接合するための接合
層を形成する必要はなく、その分重り部の大きさを大き
くすることができ、且つ、前記直線の方向において重り
部の中心位置とゲージ抵抗の中心位置との間の距離を長
くとることができるから、センシングエレメント全体の
大きさを大きくすることなく、重り部の大きさを大きく
して加速度の感度を高めることができ、さらに前記直線
の方向において対向する第１のストッパ部材の２辺の
内、前記パッド側の一辺からはセンシングエレメント側
に突出する突出片が形成され、この突出片の先端面と対
向する支持部の部位には、突出片側に突出して突出片の
先端面と接触する接触片が形成されており、接合時に突
出片の先端面と接触片とを接触させているので、突出片
と接触片とにより第１のストッパ部材とセンシングエレ
メントとの間の隙間を塞ぐことができ、ダイボンディン
グ用のパッドに配線を保護するための保護用樹脂を塗布
したとしても、保護用樹脂が第１のストッパ部材とセン
シングエレメントとの間の隙間から内部に侵入するのを
防止することができ、センサの信頼性を高めることがで
きる。As described above, when the first stopper member is joined to the sensing element via the joining layer, the other two frame pieces of the support portion opposed to each other in the straight line direction are connected to the first stopper member. Since a gap is provided between the two frame pieces, there is no need to form a joining layer for joining the first stopper member to the other two frame pieces, and the size of the weight portion can be increased by that amount, and Since the distance between the center position of the weight portion and the center position of the gauge resistance can be increased in the direction of the straight line, the size of the weight portion can be increased without increasing the size of the entire sensing element. Of the first stopper member facing each other in the direction of the straight line, a protruding piece protruding toward the sensing element from one side of the pad side. A contact piece projecting toward the projecting piece and contacting the tip face of the projecting piece is formed at a portion of the support portion facing the tip face of the projecting piece. The contact between the first stopper member and the sensing element can be closed by the protruding piece and the contact piece, and the die bonding pad is provided with a protective resin for protecting the wiring. Even if it is applied, it is possible to prevent the protective resin from entering the inside from the gap between the first stopper member and the sensing element, and it is possible to improve the reliability of the sensor.
【００５３】請求項６の発明は、請求項５の発明におい
て、接触片を金属薄膜で形成し、接触片の表面をエッチ
ングして粗化した後、前記突出片の先端面と接触片とを
陽極接合したことを特徴とし、金属薄膜の表面は粗化さ
れ、凹凸が形成されているので、突出片の先端面と接触
片とを陽極接合すると、金属薄膜の表面において突出し
ている部位のみが突出片の先端面に接合され、金属薄膜
の表面において窪んでいる部位は突出片の先端面に接合
されていないので、この部分に微少な隙間が形成される
が、この隙間は充分小さいので、ダイボンディング用の
パッドに配線を保護するための保護用樹脂を塗布したと
しても、保護用樹脂が第１のストッパ部材とセンシング
エレメントとの間の隙間から内部に侵入するのを防止し
た半導体加速度センサを実現することができる。According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the contact piece is formed of a metal thin film, and after roughening the surface of the contact piece by etching, the tip face of the projecting piece and the contact piece are separated. It is characterized by anodic bonding, the surface of the metal thin film is roughened and irregularities are formed, so when the tip surface of the protruding piece and the contact piece are anodically bonded, only the protruding part on the surface of the metal thin film Since a portion that is joined to the tip surface of the protruding piece and that is depressed on the surface of the metal thin film is not joined to the tip face of the protruding piece, a minute gap is formed in this portion, but since this gap is sufficiently small, Even when a protective resin for protecting the wiring is applied to the die bonding pad, a semiconductor acceleration sensor that prevents the protective resin from entering the inside through the gap between the first stopper member and the sensing element. It is possible to realize the difference.
【００５４】請求項７の発明は、請求項５の発明におい
て、接触片を金属薄膜で形成し、第１のストッパ部材を
接合層を介してセンシングエレメントに陽極接合する際
に、接触片とセンシングエレメントの他の部位との間を
電気的に絶縁したことを特徴とし、接触片はセンシング
エレメントの他の部位と電気的に絶縁されているので、
第１のストッパ部材と接合層との間に電圧を印加して、
第１のストッパ部材をセンシングエレメントに陽極接合
する際に、第１のストッパ部材と接触片との間には電圧
が印加されないから、第１のストッパ部材と接触片とは
陽極接合されずに圧接された状態となる。したがって、
突出片の先端面と接触片とが圧接されることにより、第
１のストッパ部材とセンシングエレメントとの間の隙間
が塞がれ、ダイボンディング用のパッドに配線を保護す
るための保護用樹脂を塗布したとしても、保護用樹脂が
第１のストッパ部材とセンシングエレメントとの間の隙
間から内部に侵入するのを防止した半導体加速度センサ
を実現することができる。According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect of the present invention, the contact piece is formed of a metal thin film, and when the first stopper member is anodically joined to the sensing element via the joining layer, the contact piece and the sensing piece are connected. It is characterized by being electrically insulated from other parts of the element, and since the contact piece is electrically insulated from other parts of the sensing element,
By applying a voltage between the first stopper member and the bonding layer,
When the first stopper member is anodically joined to the sensing element, no voltage is applied between the first stopper member and the contact piece, so that the first stopper member and the contact piece are pressed together without being anodically joined. It will be in the state that was done. Therefore,
When the distal end surface of the protruding piece and the contact piece are pressed against each other, the gap between the first stopper member and the sensing element is closed, and the die bonding pad is provided with a protective resin for protecting the wiring. Even if it is applied, it is possible to realize a semiconductor acceleration sensor in which the protective resin is prevented from intruding into the inside from the gap between the first stopper member and the sensing element.
【図１】実施形態１の半導体加速度センサの断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor acceleration sensor according to a first embodiment.
【図２】同上のセンシングエレメントの上面図である。FIG. 2 is a top view of the sensing element.
【図３】実施形態２の半導体加速度センサを示し、
（ａ）は断面図、（ｂ）は要部拡大図である。FIG. 3 shows a semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment;
(A) is sectional drawing, (b) is a principal part enlarged view.
【図４】実施形態３の半導体加速度センサの断面図であ
る。FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor acceleration sensor according to a third embodiment.
【図５】同上のセンシングエレメントの上面図である。FIG. 5 is a top view of the sensing element.
【図６】実施形態４の半導体加速度センサの断面図であ
る。FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor acceleration sensor according to a fourth embodiment.
【図７】同上のセンシングエレメントの上面図である。FIG. 7 is a top view of the sensing element.
【図８】従来の半導体加速度センサの断面図である。FIG. 8 is a sectional view of a conventional semiconductor acceleration sensor.
【図９】同上のセンシングエレメントの上面図である。FIG. 9 is a top view of the sensing element.
【図１０】図９のＤ−Ｄ’断面図である。FIG. 10 is a sectional view taken along line D-D 'of FIG.
１ センシングエレメント ２ 上部キャップ ２ｃ 突出片 ３ 下部キャップ ４ 撓み部 ５ 重り部 ６ ゲージ抵抗 １４ パッド １６ 支持部 １６ｃ，１６ｄ 枠片 ２１ 接触片 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensing element 2 Upper cap 2c Projection piece 3 Lower cap 4 Flexure part 5 Weight part 6 Gauge resistance 14 Pad 16 Support part 16c, 16d Frame piece 21 Contact piece
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 拓郎 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 片岡 万士 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 上 浩則 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 西條 隆司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 斉藤 誠 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 4M112 AA02 BA01 CA23 CA31 CA33 CA34 CA36 DA03 DA04 DA12 DA18 EA02 EA13 EA14 FA10 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (72) Inventor Takuro Ishida 1048 Kadoma Kadoma, Osaka Pref.Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor Hironori Kami 1048 Kadoma, Kadoma, Osaka Pref.Matsushita Electric Works, Ltd. 1048 Kadoma, Kamon, Fumonma-shi F-term (reference) 4M112 AA02 BA01 CA23 CA31 CA33 CA34 CA36 DA03 DA04 DA12 DA18 EA02 EA13 EA14 FA10
Claims (7)
枠片に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持され支持部
から離間した重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検
出するゲージ抵抗が形成されたセンシングエレメント
と、センシングエレメントの主表面側において撓み部及
び重り部を覆うように支持部に接合され少なくとも重り
部に対向する部位に凹所が形成された第１のストッパ部
材と、センシングエレメントの裏面側において撓み部及
び重り部を覆うように支持部に接合され少なくとも重り
部に対向する部位に凹所が形成された第２のストッパ部
材と、撓み部の一端が結合された支持部の枠片の主表面
側に形成され前記ゲージ抵抗と電気的に接続されたボン
ディング用のパッドとを備え、 支持部と撓み部と重り部とを結ぶ直線と交差する方向に
おいて対向する支持部の２つの枠片の主表面側に金属薄
膜よりなる２つの接合層をそれぞれ設け、該接合層を介
して第１のストッパ部材とセンシングエレメントとを陽
極接合し、前記直線の方向において対向する支持部の２
つの枠片と第１のストッパ部材との間に隙間を形成する
と共に、前記直線の方向において対向する第１のストッ
パ部材の２辺の内、前記パッド側の一辺にセンシングエ
レメント側に突出する突出片を形成し、前記突出片の先
端面と対向するセンシングエレメントの部位に、突出片
側に突出して突出片の先端面と接触する接触片を形成し
たことを特徴とする半導体加速度センサ。A weight portion which is swingably supported on a frame piece of a frame-shaped support portion made of a semiconductor substrate via a thin flexible portion and is separated from the support portion; A sensing element in which a gauge resistor for detecting deformation is formed, and a recess formed in at least a portion opposed to the weight portion and joined to the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element. A first stopper member, a second stopper member joined to the supporting portion on the back side of the sensing element so as to cover the bending portion and the weight portion, and having a recess formed at least in a portion facing the weight portion; A bonding pad electrically connected to the gauge resistor, the bonding pad being formed on the main surface side of the frame piece of the support part to which one end is connected, and intersecting with a straight line connecting the support part, the bending part, and the weight part The two joining layers made of a metal thin film are provided on the main surface side of the two frame pieces of the supporting portion facing each other in the direction in which the first stopper member and the sensing element are anodically joined via the joining layers. 2 of the support parts facing each other in the direction of the straight line
A gap is formed between the two frame pieces and the first stopper member, and one of the two sides of the first stopper member opposed in the straight line direction is protruded toward the sensing element side on one side of the pad side. A semiconductor acceleration sensor, wherein a contact piece protruding toward the protruding piece and contacting the tip face of the protruding piece is formed at a portion of the sensing element facing the tip face of the protruding piece.
の先端面に陽極接合される金属薄膜から成ることを特徴
とする請求項１記載の半導体加速度センサ。2. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein said contact piece is made of a metal thin film having a roughened surface and anodically bonded to a tip end surface of said protruding piece.
の部位と電気的に絶縁された金属薄膜から成ることを特
徴とする請求項１記載の半導体加速度センサ。3. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein said contact piece is made of a metal thin film electrically insulated from other parts of the sensing element.
ける前記パッド側の端部から連続一体に形成され、他方
の接合層に向かって突出する１乃至複数の第１の金属薄
膜と、他方の接合層における前記パッド側の端部から連
続一体に形成され、一方の接合層に向かって突出し、前
記第１の金属薄膜との間に所定の間隔をおいて配置され
る１乃至複数の第２の金属薄膜とで、前記接触片を構成
したことを特徴とする請求項１記載の半導体加速度セン
サ。4. One or more first metal thin films formed integrally and continuously from one end of the one of the two bonding layers on the pad side and protruding toward the other bonding layer. One or a plurality of the second bonding layers are formed continuously and integrally from the pad-side end of the other bonding layer, protrude toward the one bonding layer, and are arranged at a predetermined distance from the first metal thin film. 2. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein said contact piece is constituted by said second metal thin film.
枠片に薄肉の撓み部を介して揺動自在に支持され支持部
から離間した重り部を有し、撓み部に撓み部の変形を検
出するゲージ抵抗が形成されたセンシングエレメント
と、センシングエレメントの主表面側において撓み部及
び重り部を覆うように支持部に接合され少なくとも重り
部に対向する部位に凹所が形成された第１のストッパ部
材と、センシングエレメントの裏面側において撓み部及
び重り部を覆うように支持部に接合され少なくとも重り
部に対向する部位に凹所が形成された第２のストッパ部
材と、撓み部の一端が結合された支持部の枠片の主表面
側に形成され前記ゲージ抵抗と電気的に接続されたボン
ディング用のパッドとを備え、支持部と撓み部と重り部
とを結ぶ直線と交差する方向において対向する支持部の
２つの枠片の主表面側に金属薄膜よりなる２つの接合層
をそれぞれ設け、該接合層を介して第１のストッパ部材
とセンシングエレメントとを陽極接合し、前記直線の方
向において対向する支持部の２つの枠片と第１のストッ
パ部材との間に隙間を形成すると共に、前記直線の方向
において対向する第１のストッパ部材の２辺の内、前記
パッド側の一辺にセンシングエレメント側に突出する突
出片を形成し、前記突出片の先端面と対向するセンシン
グエレメントの部位に、突出片側に突出して突出片の先
端面と接触する接触片を形成して成る半導体加速度セン
サの製造方法であって、前記直線の方向において対向す
る支持部の２つの枠片と第１のストッパ部材との間に隙
間を形成するとともに、第１のストッパ部材に設けられ
た突出片の先端面とセンシングエレメントの接触片とを
接触させた状態で、第１のストッパ部材を前記接合層を
介してセンシングエレメントに陽極接合することを特徴
とする半導体加速度センサの製造方法。5. A frame portion of a frame-shaped support portion made of a semiconductor substrate has a weight portion which is swingably supported via a thin flexible portion and is separated from the support portion. A sensing element in which a gauge resistor for detecting deformation is formed, and a recess formed in at least a portion opposed to the weight portion and joined to the support portion so as to cover the bending portion and the weight portion on the main surface side of the sensing element. A first stopper member, a second stopper member joined to the support portion to cover the bending portion and the weight portion on the back surface side of the sensing element, and having a recess formed at least in a portion facing the weight portion; A bonding pad formed on the main surface side of the frame piece of the support portion having one end coupled thereto and electrically connected to the gauge resistor, intersecting a straight line connecting the support portion, the flexure portion, and the weight portion; Two bonding layers made of a metal thin film are respectively provided on the main surface sides of the two frame pieces of the support portion facing each other in the opposite direction, and the first stopper member and the sensing element are anode-bonded via the bonding layers, A gap is formed between two frame pieces of the support portion facing in the straight line direction and the first stopper member, and the pad side of the two sides of the first stopper member facing in the straight line direction. A protruding piece that protrudes toward the sensing element on one side, and a contact piece that protrudes toward the protruding piece and contacts the front face of the protruding piece at a portion of the sensing element that faces the front face of the protruding piece. A method of manufacturing a semiconductor acceleration sensor, comprising: forming a gap between two frame pieces of a support portion facing each other in the linear direction and a first stopper member; A semiconductor acceleration sensor, wherein a first stopper member is anodically bonded to a sensing element via the bonding layer in a state in which a tip end surface of a protruding piece provided on a member is in contact with a contact piece of a sensing element. Manufacturing method.
をエッチングして粗化した後、前記突出片の先端面と接
触片とを陽極接合したことを特徴とする請求項５記載の
半導体加速度センサの製造方法。6. The contact piece is formed of a metal thin film, and after roughening the surface of the contact piece by etching, the tip end of the projecting piece and the contact piece are anodically bonded. Of manufacturing a semiconductor acceleration sensor.
パ部材を接合層を介してセンシングエレメントに陽極接
合する際に、接触片とセンシングエレメントの他の部位
との間を電気的に絶縁したことを特徴とする請求項５記
載の半導体加速度センサの製造方法。7. The contact piece is formed of a metal thin film, and when the first stopper member is anodically bonded to the sensing element via the bonding layer, an electrical connection is made between the contact piece and another portion of the sensing element. 6. The method according to claim 5, wherein the semiconductor acceleration sensor is insulated.
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