JP2001242191A - Semiconductor acceleration sensor - Google Patents

Semiconductor acceleration sensor

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JP2001242191A
JP2001242191A JP2000055037A JP2000055037A JP2001242191A JP 2001242191 A JP2001242191 A JP 2001242191A JP 2000055037 A JP2000055037 A JP 2000055037A JP 2000055037 A JP2000055037 A JP 2000055037A JP 2001242191 A JP2001242191 A JP 2001242191A
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Japan
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acceleration sensor
semiconductor acceleration
weight
weight portion
silicon substrate
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Application number
JP2000055037A
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Japanese (ja)
Inventor
Sumio Akai
澄夫 赤井
Hiroshi Saito
宏 齊藤
Takuo Ishida
拓郎 石田
Kazushi Kataoka
万士 片岡
Hironori Kami
浩則 上
Takashi Saijo
隆司 西條
Makoto Saito
誠 斉藤
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor acceleration sensor for improving a yield and reducing cost by securing the movable range of a weight part without forming any recessed parts in a glass stopper and at the same time, eliminating spot facing machining for forming the recessed parts. SOLUTION: The semiconductor acceleration sensor is provided with a weight part 10 that is supported by a support 11 where it can be rocked freely via a deflection part 12, a semiconductor acceleration sensor chip that has a piezo resistor 3 for detecting distortion being generated in the deflection part 12 due to the rocking of the weight part 10 at the deflection part 12 and detects acceleration based on the change in the resistance of the piezoresistor 3, and stoppers 6 and 7 for suppressing the excessive displacement of the weight part 10, while they are jointed to the semiconductor acceleration sensor chip. The semiconductor acceleration sensor forms a step part 10a at the weight part 10, to reduce the thickness near the tip part of the weight part 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、加速度を検出する
半導体加速度センサに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor acceleration sensor for detecting acceleration.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、自動車など産業上の様々な分野に
おいて、加速度センサが多岐にわたって用いられるよう
になっている。中でも、信頼性、コスト、小型軽量化の
点から、車載関係や家電製品等における半導体加速度セ
ンサの使用が急増している。
2. Description of the Related Art In recent years, acceleration sensors have been widely used in various industrial fields such as automobiles. Above all, the use of semiconductor acceleration sensors in in-vehicle relations, home electric appliances and the like is rapidly increasing in terms of reliability, cost, and reduction in size and weight.

【0003】従来の半導体加速度センサについて、図1
3を用いて説明する。半導体基板1(シリコン基板1)
に重り部10及び、薄肉の梁構造で重り部10を揺動自
在に支持する撓み部12を形成し、撓み部12に、撓み
部に生じる歪みを検出するピエゾ抵抗3を形成した構造
が知られている。この構造は、重り部10が加速度を受
け揺動した時に撓み部12に発生する歪みの応力をピエ
ゾ抵抗3が電気信号に変換し、ワイヤボンディング用ア
ルミパッド5より外部に出力している。また、撓み部1
2の先端に形成された重り部10が許容範囲以上の上下
運動を防止するために、シリコン基板1の上面(図中に
おいて)にアルミ層4を介して上ガラスストッパ6が陽
極接合されるとともに、また、シリコン基板1の下面に
は下ガラスストッパ7と陽極接合されている。
FIG. 1 shows a conventional semiconductor acceleration sensor.
3 will be described. Semiconductor substrate 1 (silicon substrate 1)
A weight portion 10 and a bending portion 12 that supports the weight portion 10 in a swingable manner with a thin beam structure, and a piezoresistor 3 that detects distortion generated in the bending portion is formed in the bending portion 12. Have been. In this structure, the piezoresistor 3 converts the stress of the distortion generated in the bending portion 12 when the weight portion 10 swings by receiving the acceleration into an electric signal, and outputs the electric signal to the outside from the aluminum pad 5 for wire bonding. In addition, bending portion 1
The upper glass stopper 6 is anodically bonded to the upper surface (in the figure) of the silicon substrate 1 via the aluminum layer 4 in order to prevent the weight 10 formed at the tip of 2 from moving up and down beyond the allowable range. The lower surface of the silicon substrate 1 is anodically bonded to the lower glass stopper 7.

【0004】ここで、重り部10の上下方向の揺動(変
位)の可動領域(空間)を確保するため、上ガラススト
ッパ6と下ガラスストッパ7には、ざぐり加工により凹
部を形成してキャビティ8が設けられている。
Here, in order to secure a movable area (space) for swinging (displacement) of the weight portion 10 in the vertical direction, a concave portion is formed in the upper glass stopper 6 and the lower glass stopper 7 by counterbore processing. 8 are provided.

【0005】また、別の従来例として、重り部10の可
動範囲を調整して、半導体加速度センサの感度を制御す
るために、上ガラスストッパ6及び下ガラスストッパ7
の凹部に、おもりが接触する突起9を形成することがあ
る(図1(b))。上下のガラスストッパがフラットな
場合、ガラスストッパとシリコンウェハとの距離は陽極
接合用のアルミパターンの厚みに制限されることになる
ことから、
As another conventional example, an upper glass stopper 6 and a lower glass stopper 7 are used to adjust the movable range of the weight portion 10 and control the sensitivity of the semiconductor acceleration sensor.
The protrusion 9 with which the weight contacts may be formed in the concave portion (FIG. 1B). If the upper and lower glass stoppers are flat, the distance between the glass stopper and the silicon wafer will be limited by the thickness of the aluminum pattern for anodic bonding,

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ように、重り部10の可動領域を確保するために、上ガ
ラスストッパ6及び下ガラスストッパ7に、ざぐり加工
を行って凹部を形成したり、突起9を形成する必要があ
るが、ガラスの加工は困難であり、歩留まりの問題や、
加工コストが高いという問題があった。
However, as described above, in order to secure the movable area of the weight portion 10, the upper glass stopper 6 and the lower glass stopper 7 are counterbored to form recesses. The projections 9 need to be formed, but it is difficult to process the glass, and there are problems with yield,
There was a problem that processing cost was high.

【0007】本発明は、上記事由に鑑みてなしたもの
で、その目的とするところは、ストッパ(上ガラススト
ッパ,下ガラスストッパ)に凹部を形成することなく、
重り部の可動範囲を確保するとともに、凹部形成のため
のざぐり加工を無くして歩留まりの向上と低コスト化の
図れる半導体加速度センサを提供することにある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object the purpose of forming a concave portion in a stopper (upper glass stopper, lower glass stopper) without forming a concave portion.
It is an object of the present invention to provide a semiconductor acceleration sensor capable of securing a movable range of a weight portion, eliminating counterboring for forming a concave portion, improving yield and reducing cost.

【0008】[0008]

【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記載の発明は、支持部に撓み部を介して揺
動自在に支持された重り部と、前記撓み部に前記重り部
の揺動により前記撓み部に生じる歪みを検出するピエゾ
抵抗を有して、該ピエゾ抵抗の抵抗値変化をもとに加速
度を検知する半導体加速度センサチップと、該半導体加
速度センサチップと接合されて前記重り部の過度の変位
を抑制するストッパとを有する半導体加速度センサにお
いて、前記重り部に段差部を形成して、重り部の先端部
近傍の厚さを減少したことを特徴するものである。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a weight portion swingably supported by a support portion via a bending portion, and the weight portion is supported by the bending portion. A semiconductor acceleration sensor chip having a piezoresistor for detecting distortion generated in the bending portion due to swinging of the portion, detecting acceleration based on a change in the resistance value of the piezoresistance, and being joined to the semiconductor acceleration sensor chip; A semiconductor acceleration sensor having a stopper for suppressing excessive displacement of the weight portion, wherein a step portion is formed in the weight portion to reduce a thickness near a tip portion of the weight portion. .

【0009】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体加速度センサにおいて、前記段差部に突起を形成し
たことを特徴とするものである。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor according to the first aspect, a protrusion is formed on the step portion.

【0010】請求項3記載の発明は、請求項2記載の半
導体加速度センサにおいて、前記突起が、複数個の柱状
の突起であることを特徴とするものである。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor according to the second aspect, the projection is a plurality of columnar projections.

【0011】請求項4記載の発明は、請求項2記載の半
導体加速度センサにおいて、前記突起が、前記重り部の
揺動先端の辺に対して平行に形成される線状の突起であ
ることを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor according to the second aspect, the projection is a linear projection formed in parallel with a side of a swinging tip of the weight portion. It is a feature.

【0012】請求項5記載の発明は、請求項4記載の半
導体加速度センサにおいて、前記線状の突起を、前記重
り部の揺動先端に形成したことを特徴とするものであ
る。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor according to the fourth aspect, the linear projection is formed at a swinging tip of the weight portion.

【0013】請求項6記載の発明は、請求項1乃至請求
項5記載の半導体加速度センサにおいて、前記重り部の
前記段差形成面又は反対面に凹部を形成したことを特徴
とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor according to any one of the first to fifth aspects, a recess is formed on the step-forming surface or the opposite surface of the weight.

【0014】請求項7記載の発明は、請求項1乃至請求
項6記載の半導体加速度センサにおいて、前記凹部の側
壁に切欠き部を形成したことを特徴とするものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor acceleration sensor according to any one of the first to sixth aspects, a notch is formed in a side wall of the concave portion.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
半導体加速度センサについて図1乃至図12にもとづき
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A semiconductor acceleration sensor according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0016】図1は本発明の第1の実施の形態の半導体
加速度センサを示すもので、特に重り部10を示す斜視
図である。図中において、左端が撓み部12により支持
され、右端が揺動する先端部である。段差10aを形成
することにより先端部近傍における重り部10の厚さを
減少させ、全体に比し肉厚が薄くなるように形成してい
る。この重り部10をシリコン基板1に形成し、上ガラ
スストッパ6及び下ガラスストッパを接合して、半導体
加速度センサを形成した図を図7(I)に示す。重り部
10先端部の厚さが段差10aにより薄くなっているた
め、図に示すように上ガラスストッパ5及び下ガラスス
トッパ6に凹部を形成しない平板を用いても、重り部1
0の上下方向の稼動領域が確保することができる。
FIG. 1 shows a semiconductor acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention, and is a perspective view particularly showing a weight 10. In the figure, the left end is supported by the bending portion 12, and the right end is a swinging tip. By forming the step 10a, the thickness of the weight portion 10 near the distal end portion is reduced, and the weight portion 10 is formed so as to be thinner than the whole. FIG. 7 (I) shows a diagram in which the weight portion 10 is formed on the silicon substrate 1 and the upper glass stopper 6 and the lower glass stopper are joined to form a semiconductor acceleration sensor. Since the thickness of the tip portion of the weight portion 10 is reduced by the step 10a, even if a flat plate having no recess is formed in the upper glass stopper 5 and the lower glass stopper 6 as shown in the figure, the weight portion 1
An operation area in the vertical direction of 0 can be secured.

【0017】このように、重り部10に段差を形成し
て、重り部10の先端部近傍の厚さを減少するようにし
たので、上ガラスストッパ5及び下ガラスストッパ6に
凹部を形成しない平板を用いても、重り部10の上下方
向の稼動領域が確保することができるとともに、凹部形
成のためのざぐり加工が不要になり半導体加速度センサ
の歩留まりの向上と低コスト化を図ることができるとい
う効果を奏する。
As described above, since a step is formed in the weight portion 10 to reduce the thickness near the tip of the weight portion 10, a flat plate in which no concave portion is formed in the upper glass stopper 5 and the lower glass stopper 6 is formed. In this case, the vertical operation area of the weight portion 10 can be secured, and the counterbore processing for forming the concave portion is not required, so that the yield of the semiconductor acceleration sensor can be improved and the cost can be reduced. It works.

【0018】図2は本発明の第2の実施の形態の半導体
加速度センサを示すもので、特に重り部10を示す斜視
図である。図中において、左端が撓み部12により支持
され、右端が揺動する先端部である。第1の実施の形態
と同様、段差10aを形成することにより先端部近傍に
おける重り部10の厚さを減少させ、全体に比し肉厚が
薄くなるように形成している。さらに、本実施の形態で
は、段差10aに2個の柱状の突起10bを形成してい
る。この重り部10をシリコン基板1に形成し、上ガラ
スストッパ6及び下ガラスストッパを接合して、半導体
加速度センサを形成した図を図8(I)に示す。重り部
10先端部の厚さが段差10aにより薄くなっているた
め、図に示すように上ガラスストッパ5及び下ガラスス
トッパ6に凹部を形成しない平板を用いても、重り部1
0の上下方向の稼動領域が確保することができる。さら
に、柱状の突起10bが、従来例の図13(b)に示し
たと突起9の同様の作用をし、重り部10の可動範囲を
調整して、半導体加速度センサの感度を制御することが
できる。
FIG. 2 shows a semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention, and is a perspective view particularly showing the weight 10. In the figure, the left end is supported by the bending portion 12, and the right end is a swinging tip. As in the first embodiment, by forming the step 10a, the thickness of the weight portion 10 near the distal end portion is reduced, and the weight portion 10 is formed to be thinner than the whole. Further, in the present embodiment, two columnar projections 10b are formed on the step 10a. FIG. 8 (I) shows the semiconductor acceleration sensor formed by forming the weight portion 10 on the silicon substrate 1 and joining the upper glass stopper 6 and the lower glass stopper. Since the thickness of the tip portion of the weight portion 10 is reduced by the step 10a, even if a flat plate having no recess is formed in the upper glass stopper 5 and the lower glass stopper 6 as shown in the figure, the weight portion 1
An operation area in the vertical direction of 0 can be secured. Further, the columnar projection 10b performs the same operation as the projection 9 shown in FIG. 13B of the conventional example, and can adjust the movable range of the weight portion 10 to control the sensitivity of the semiconductor acceleration sensor. .

【0019】このように、重り部10に段差10aを形
成して、重り部10の先端部近傍の厚さを減少するとと
もに、この段差10aに柱状の突起10bを形成するよ
うにしたので第1の実施の形態の効果に加え、重り部1
0の可動範囲を調整して、半導体加速度センサの感度を
制御することができるとともに、上ガラスストッパ及び
下ガラスストッパにおける突起(9)形成のための加工
が不要になり半導体加速度センサの歩留まりの向上と低
コスト化を図ることができるという効果を奏する。
As described above, the step 10a is formed in the weight 10 to reduce the thickness near the tip of the weight 10, and the columnar projection 10b is formed in the step 10a. In addition to the effects of the first embodiment, the weight 1
By adjusting the movable range of 0, the sensitivity of the semiconductor acceleration sensor can be controlled, and processing for forming the projections (9) in the upper glass stopper and the lower glass stopper is not required, thereby improving the yield of the semiconductor acceleration sensor. And an effect that cost reduction can be achieved.

【0020】図3は本発明の第3の実施の形態の半導体
加速度センサを示すもので、特に重り部10を示す斜視
図である。図中において、左端が撓み部12により支持
され、右端が揺動する先端部である。第1の実施の形態
と同様、段差10aを形成することにより先端部近傍に
おける重り部10の厚さを減少させ、全体に比し肉厚が
薄くなるように形成している。さらに、本実施の形態で
は、段差10aに重り部10aの揺動先端の辺に対して
平行に、線状の柱状の突起10cを形成している。この
重り部10をシリコン基板1に形成し、上ガラスストッ
パ6及び下ガラスストッパを接合して、半導体加速度セ
ンサを形成した図を図9(m)に示す。重り部10先端
部の厚さが段差10aにより薄くなっているため、図に
示すように上ガラスストッパ5及び下ガラスストッパ6
に凹部を形成しない平板を用いても、重り部10の上下
方向の稼動領域が確保することができる。さらに、線状
の突起10cが、従来例の図13(b)に示したと突起
9の同様の作用をし、重り部10の可動範囲を調整し
て、半導体加速度センサの感度を制御することができ
る。また、線状の突起10cは、段差10aで重り部1
0の揺動時に流れる空気流を包み込むように作用すた
め、重り部10に対して揺動を緩衝するエアーダンピン
グ効果をもたらして、揺動範囲を適正化することができ
るという効果ももたらす。
FIG. 3 shows a semiconductor acceleration sensor according to a third embodiment of the present invention, and is a perspective view particularly showing the weight 10. In the figure, the left end is supported by the bending portion 12, and the right end is a swinging tip. As in the first embodiment, by forming the step 10a, the thickness of the weight portion 10 near the distal end portion is reduced, and the weight portion 10 is formed to be thinner than the whole. Further, in the present embodiment, a linear columnar projection 10c is formed on the step 10a in parallel with the side of the swinging tip of the weight 10a. FIG. 9 (m) shows a diagram in which the weight portion 10 is formed on the silicon substrate 1 and the upper glass stopper 6 and the lower glass stopper are joined to form a semiconductor acceleration sensor. Since the thickness of the tip of the weight portion 10 is reduced by the step 10a, the upper glass stopper 5 and the lower glass stopper 6 as shown in FIG.
Even if a flat plate having no concave portion is used, a vertical operating area of the weight portion 10 can be secured. Further, the linear projection 10c acts in the same manner as the projection 9 shown in FIG. 13B of the conventional example, and adjusts the movable range of the weight 10 to control the sensitivity of the semiconductor acceleration sensor. it can. In addition, the linear projection 10c has a weight 10 with a step 10a.
Since it acts so as to wrap the airflow flowing at the time of the swing of 0, an air damping effect of buffering the swing with respect to the weight portion 10 is provided, and the swing range can be optimized.

【0021】このように、重り部10に段差10aを形
成して、重り部10の先端部近傍の厚さを減少するとと
もに、この段差10aに、重り部10aの揺動先端の辺
に対して平行に線状の突起10bを形成するようにした
ので、第1及び第2の実施の形態の効果に加え、重り部
10に対して揺動を緩衝するエアーダンピング効果をも
たらして、揺動範囲を適正化することができるという効
果を奏する。
As described above, the step 10a is formed in the weight portion 10 to reduce the thickness in the vicinity of the tip of the weight portion 10, and the step 10a is formed with respect to the side of the swinging tip of the weight 10a. Since the linear projections 10b are formed in parallel, in addition to the effects of the first and second embodiments, an air damping effect of buffering the swing with respect to the weight 10 is provided, and the swing range is increased. This makes it possible to optimize the value.

【0022】図4は本発明の第4の実施の形態の半導体
加速度センサを示すもので、特に重り部10を示す斜視
図である。図中において、左端が撓み部12により支持
され、右端が揺動する先端部である。第1の実施の形態
と同様、段差10aを形成することにより先端部近傍に
おける重り部10の厚さを減少させ、全体に比し肉厚が
薄くなるように形成している。さらに、本実施の形態で
は、段差10aに重り部10aの揺動先端の辺に対して
平行にかつ揺動先端に、線状の柱状の突起10dを形成
している。尚、この線状の突起10dの高さは、段差1
0aの段差の高さ(深さ)よりも低くする必要がある。
この重り部10をシリコン基板1に形成し、上ガラスス
トッパ6及び下ガラスストッパを接合して、半導体加速
度センサを形成した図を図10(m)に示す。重り部1
0先端部の厚さが段差10aにより薄くなり、また線状
の突起10dの高さが段差10aの高さ(深さ)よりも
低いものであるため、図に示すように上ガラスストッパ
5及び下ガラスストッパ6に凹部を形成しない平板を用
いても、重り部10の上下方向の稼動領域が確保するこ
とができる。さらに、線状の突起10dが、従来例の図
13(b)に示したと突起9の同様の作用をし、重り部
10の可動範囲を調整して、半導体加速度センサの感度
を制御することができる。また、線状の突起10dは、
段差10aで重り部10の揺動時に流れる空気流を包み
込むように作用すため、重り部10に対して揺動を緩衝
するエアーダンピング効果をもたらして、揺動範囲を適
正化することができるという効果ももたらす。特に線状
の突起10dは、重り部10の揺動先端に形成している
ことから、第3の実施の形態に比しより多くの空気流を
包み込むように作用し、より効果の高いエアーダンピン
グ効果をもたらすとともに、重り部10の揺動の慣性力
が増して加速度検知の感度を上げることができるという
効果を奏する。
FIG. 4 shows a semiconductor acceleration sensor according to a fourth embodiment of the present invention, and is a perspective view particularly showing the weight 10. In the figure, the left end is supported by the bending portion 12, and the right end is a swinging tip. As in the first embodiment, by forming the step 10a, the thickness of the weight portion 10 near the distal end portion is reduced, and the weight portion 10 is formed to be thinner than the whole. Further, in this embodiment, a linear columnar projection 10d is formed on the step 10a in parallel with the side of the swinging tip of the weight portion 10a and at the swinging tip. The height of the linear projection 10d is the same as that of the step 1.
It is necessary to lower the height (depth) of the step of 0a.
FIG. 10 (m) shows the semiconductor acceleration sensor formed by forming the weight portion 10 on the silicon substrate 1 and joining the upper glass stopper 6 and the lower glass stopper. Weight part 1
0 Since the thickness of the leading end portion is reduced by the step 10a and the height of the linear projection 10d is lower than the height (depth) of the step 10a, the upper glass stopper 5 and the Even if a flat plate having no concave portion is used for the lower glass stopper 6, a vertical operating area of the weight 10 can be ensured. Further, the linear projection 10d acts in the same manner as the projection 9 shown in FIG. 13B of the conventional example, and adjusts the movable range of the weight 10 to control the sensitivity of the semiconductor acceleration sensor. it can. In addition, the linear protrusion 10d
Since the step 10a acts to wrap the airflow flowing when the weight portion 10 swings, the air damping effect of buffering the swing with respect to the weight portion 10 is provided, and the swing range can be optimized. It also has an effect. In particular, since the linear projection 10d is formed at the swinging tip of the weight portion 10, it acts so as to enclose more airflow as compared with the third embodiment, so that more effective air damping is achieved. In addition to the effect, the inertial force of the swing of the weight portion 10 is increased, and the sensitivity of acceleration detection can be increased.

【0023】このように、重り部10に段差10aを形
成して、重り部10の先端部近傍の厚さを減少するとと
もに、この段差10aに、重り部10aの揺動先端の辺
に対して平行に線状の突起10bを形成するようにした
ので、第1及び第2及び第3の実施の形態の効果に加
え、重り部10に対して揺動を緩衝するエアーダンピン
グ効果をより向上させて、揺動範囲を適正化することが
できるという効果を奏する。さらに重り部10の揺動の
慣性力が増して加速度検知の感度を上げることができる
という効果を奏する。
As described above, the step 10a is formed in the weight 10 to reduce the thickness near the tip of the weight 10, and the step 10a is formed with respect to the side of the swinging tip of the weight 10a. Since the linear projections 10b are formed in parallel, in addition to the effects of the first, second, and third embodiments, the air damping effect of buffering the swing with respect to the weight 10 is further improved. As a result, the swing range can be optimized. Further, the inertial force of the swing of the weight portion 10 is increased, and the sensitivity of acceleration detection can be increased.

【0024】図11(I)及び同図(m)に、本発明の
第5の実施の形態の半導体加速度センサを示す。図11
(I)に示す重り部10の段差10a形成部の面に図1
1(e)に示す凹部10eを形成している。第1の実施
の形態と同様、重り部10先端部の厚さが段差10aに
より薄くなっているため、図に示すように上ガラススト
ッパ5及び下ガラスストッパ6に凹部を形成しない平板
を用いても、重り部10の上下方向の稼動領域が確保す
ることができる。さらに本実施の形態では、凹部10e
が、重り部10の揺動時に流れる空気流を包み込むよう
に作用すため、重り部10に対して揺動を緩衝するエア
ーダンピング効果をもたらして、揺動範囲を適正化する
ことができるという効果をもたらす。
FIGS. 11I and 11M show a semiconductor acceleration sensor according to a fifth embodiment of the present invention. FIG.
FIG. 1 shows the surface of the weight portion 10 where the step 10a is formed, as shown in FIG.
The recess 10e shown in FIG. 1 (e) is formed. As in the first embodiment, since the thickness of the distal end of the weight portion 10 is reduced by the step 10a, a flat plate without a concave portion is formed in the upper glass stopper 5 and the lower glass stopper 6 as shown in the figure. Also, an operating area in the vertical direction of the weight unit 10 can be secured. Further, in the present embodiment, the concave portion 10e
However, since it acts so as to wrap the airflow flowing when the weight portion 10 swings, the air damping effect of buffering the swing with respect to the weight portion 10 is provided, and the swing range can be optimized. Bring.

【0025】このように、重り部10に段差10aを形
成して、重り部10の段差10aの形成部の面に凹部1
0eを形成するようにしたので、第1の実施の形態の効
果に加え、重り部10に対して揺動を緩衝するエアーダ
ンピング効果をもたらして、揺動範囲を適正化すること
ができるという効果を奏する。
As described above, the step 10a is formed in the weight 10 and the recess 1 is formed in the surface of the weight 10 where the step 10a is formed.
0e is formed, so that in addition to the effect of the first embodiment, an air damping effect of buffering the swing with respect to the weight portion 10 is provided, and the swing range can be optimized. To play.

【0026】図12(j)に、本発明の第6の実施の形
態の半導体加速度センサを示す。図11(I)に示す重
り部10の段差10a形成部の反対面に凹部10e’を
形成している。第1の実施の形態と同様、重り部10先
端部の厚さが段差10aにより薄くなっているため、図
に示すように上ガラスストッパ5及び下ガラスストッパ
6に凹部を形成しない平板を用いても、重り部10の上
下方向の稼動領域が確保することができる。さらに本実
施の形態では、凹部10e’が、重り部10の揺動時に
流れる空気流を包み込むように作用すため、重り部10
に対して揺動を緩衝するエアーダンピング効果をもたら
して、揺動範囲を適正化することができるという効果を
もたらす。
FIG. 12 (j) shows a semiconductor acceleration sensor according to a sixth embodiment of the present invention. A recess 10e 'is formed on the opposite surface of the weight 10 from the step 10a where the weight 10 is formed as shown in FIG. 11 (I). As in the first embodiment, since the thickness of the distal end of the weight portion 10 is reduced by the step 10a, a flat plate without a concave portion is formed in the upper glass stopper 5 and the lower glass stopper 6 as shown in the figure. Also, an operating area in the vertical direction of the weight unit 10 can be secured. Further, in the present embodiment, since the concave portion 10e 'acts so as to wrap the airflow flowing when the weight portion 10 swings, the weight portion 10e'
In this case, an air damping effect of buffering the swing is provided, and the swing range can be optimized.

【0027】このように、重り部10に段差10aを形
成して、重り部10の段差10aの形成部の反対面に凹
部10e’を形成するようにしたので、第5の実施の形
態と同様、第1の実施の形態の効果に加え、重り部10
に対して揺動を緩衝するエアーダンピング効果をもたら
して、揺動範囲を適正化することができるという効果を
奏する。
As described above, the step 10a is formed in the weight 10 and the recess 10e 'is formed on the surface of the weight 10 opposite to the step where the step 10a is formed. In addition to the effects of the first embodiment, the weight 10
In this case, an air damping effect of buffering the swing is provided, so that the swing range can be optimized.

【0028】図12に、本発明の第7の実施の形態の半
導体加速度センサの重り部10の段差10aを示す。第
6の実施の形態の凹部10eの側壁に切欠き部10fを
形成している。切欠き部10fにより、凹部10eに包
み込まれる空気を逃がすことにより、エアーダンピング
効果を微調整することができるという効果を奏する。
FIG. 12 shows a step 10a of the weight 10 of the semiconductor acceleration sensor according to the seventh embodiment of the present invention. A notch 10f is formed in the side wall of the recess 10e according to the sixth embodiment. By releasing the air wrapped in the concave portion 10e by the notch portion 10f, there is an effect that the air damping effect can be finely adjusted.

【0029】以上、本発明の第1乃至第7の実施の形態
を示したが、次に、その内、第1乃至第6の実施の形態
の製造工程について示す。尚、半導体基板(シリコン基
板)1の図中における上側の主表面を上面、下側の主表
面を下面と称することとする。
While the first to seventh embodiments of the present invention have been described above, the manufacturing steps of the first to sixth embodiments will now be described. The upper main surface of the semiconductor substrate (silicon substrate) 1 in the drawing is called an upper surface, and the lower main surface is called a lower surface.

【0030】図6及び図7は、本発明の第1の実施の形
態の製造工程(第1の製造工程と称する)を示すもので
ある。両主表面に鏡面研磨処理を施したn型単結晶シリ
コン基板1上に熱酸化によりシリコン酸化膜2を形成し
た後、所定の位置にフォトレジストマスク14によりパ
ターニングした後、シリコン酸化膜2をエッチングによ
り除去する。次にイオン注入法により、p型不純物3a
をシリコン基板1に注入した後(図6(a))、酸化雰
囲気及び窒素雰囲気中で活性化処理を行い、拡散抵抗配
線(ピエゾ抵抗)3とシリコン酸化膜2を形成する(図
6(b))。
FIGS. 6 and 7 show a manufacturing process (referred to as a first manufacturing process) according to the first embodiment of the present invention. After a silicon oxide film 2 is formed by thermal oxidation on an n-type single crystal silicon substrate 1 having both main surfaces subjected to mirror polishing, the silicon oxide film 2 is patterned at a predetermined position by a photoresist mask 14, and then the silicon oxide film 2 is etched. To remove. Next, a p-type impurity 3a is formed by ion implantation.
Is implanted into the silicon substrate 1 (FIG. 6A), an activation process is performed in an oxidizing atmosphere and a nitrogen atmosphere to form a diffusion resistance wiring (piezo resistor) 3 and a silicon oxide film 2 (FIG. 6B). )).

【0031】次に、減圧CVD法によりシリコン窒化膜
15を形成した後、シリコン基板1の下面の所定の位置
にフォトレジストマスク14にてパターニングした後
(図6(c))、RIE等のドライエッチング技術によ
り下面に形成されているシリコン窒化膜15をエッチン
グにより除去する。フォトレジストマスク14を除去し
た後、80℃の水酸化カリウム水溶液にてシリコン窒化
膜15をマスクとして異方性エッチングを行う。この
時、シリコン基板1のエッチングは上面側に貫通しない
程度とする(図6(d))。
Next, after a silicon nitride film 15 is formed by a low pressure CVD method, the silicon nitride film 15 is patterned at a predetermined position on the lower surface of the silicon substrate 1 with a photoresist mask 14 (FIG. 6C). The silicon nitride film 15 formed on the lower surface by the etching technique is removed by etching. After the photoresist mask 14 is removed, anisotropic etching is performed using an aqueous solution of potassium hydroxide at 80 ° C. using the silicon nitride film 15 as a mask. At this time, the etching of the silicon substrate 1 does not penetrate the upper surface side (FIG. 6D).

【0032】次に、シリコン基板1の所定の位置のフォ
トレジストマスク14をパターニングした後(図6
(e))、後工程で重り部10の下面となる部位をドラ
イエッチング技術により、エッチングする。(図6
(f))。次に、シリコン基板1上面にスパッタリング
法または蒸着法にてアルミ層4を形成した後、フォトレ
ジストマスク14により所定のパターンを形成し、RI
E等のドライエッチングによりパターニングを行う(図
7(g))。
Next, after the photoresist mask 14 at a predetermined position on the silicon substrate 1 is patterned (FIG. 6).
(E)) A portion to be a lower surface of the weight portion 10 in a later step is etched by a dry etching technique. (FIG. 6
(F)). Next, after an aluminum layer 4 is formed on the upper surface of the silicon substrate 1 by a sputtering method or an evaporation method, a predetermined pattern is formed by using
Patterning is performed by dry etching such as E (FIG. 7 (g)).

【0033】次に、フォトレジストマスク14により所
定のパターンを形成し、シリコン窒化膜15及びシリコ
ン酸化膜2をエッチングした後、シリコン基板1の一部
を上面よりRIE等のドライエッチング技術によりエッ
チングにより除去する(図7(h))。次に、フォトレ
ジストマスク14により所定のパターンを形成した後、
シリコン基板1の一部を上面よりRIE等のドライエッ
チング技術によりエッチングにより除去する。この時、
シリコン基板1は下面より異方性エッチングにより掘り
込み部が形成されていることから、表面からのドライエ
ッチングと合わせて、貫通孔13が形成されることにな
り、加速度を検知する重り部10の周囲がシリコン基板
1と切り離され、薄肉の撓み部12で支持される片持梁
の状態となる(図7(i))。
Next, after a predetermined pattern is formed by the photoresist mask 14 and the silicon nitride film 15 and the silicon oxide film 2 are etched, a part of the silicon substrate 1 is etched from the upper surface by a dry etching technique such as RIE. It is removed (FIG. 7 (h)). Next, after a predetermined pattern is formed by the photoresist mask 14,
A part of the silicon substrate 1 is removed from the upper surface by etching using a dry etching technique such as RIE. At this time,
Since the silicon substrate 1 has a dug portion formed from the lower surface by anisotropic etching, the through hole 13 is formed together with the dry etching from the surface, so that the weight portion 10 for detecting the acceleration is formed. The periphery is cut off from the silicon substrate 1 to be in a cantilever state supported by the thin flexible portion 12 (FIG. 7 (i)).

【0034】次に、フォトレジストマスク14を除去す
ることにより、重り部10の上面に段差10aが形成さ
れた構造体を得る(図7(j))。図7(j)の重り部
10の斜視図を、図7(k)に示す。
Next, by removing the photoresist mask 14, a structure having a step 10a formed on the upper surface of the weight 10 is obtained (FIG. 7 (j)). FIG. 7 (k) is a perspective view of the weight portion 10 of FIG. 7 (j).

【0035】次に、シリコン基板1上のアルミ層4と上
ガラスストッパ6とを、例えば400℃の温度のもと
で、上ガラスストッパ6を−極、アルミ層4を+極とし
て600Vの直流電圧を印加することにより陽極接合す
る。同様の条件で、シリコン基板1と下ガラスストッパ
7とを陽極接合することにより、図7(l)に示す構造
体を得る。この時、上ガラスストッパ5は平板であり、
シリコン基板1と向かい合う面は平坦であるが、上ガラ
スストッパ5と陽極接合するアルミ層4の厚みと、シリ
コン基板1に形成したおもりの表面に段差を形成したこ
とにより、重り部10が動くことができる領域を確保す
ることができる。また、重り部10の下側をエッチング
していることにより、おもりが動くことのできる領域を
確保することができる。この構造により、上ガラススト
ッパ5及び下ガラスストッパ6にざぐり加工などの処理
を行って凹部形成を行わなくてもよくなることから、半
導体加速度センサ製造コストを下げることができる。
Next, the aluminum layer 4 and the upper glass stopper 6 on the silicon substrate 1 are connected to each other at a temperature of, for example, 400.degree. Anodic bonding is performed by applying a voltage. Under the same conditions, the silicon substrate 1 and the lower glass stopper 7 are anodically bonded to obtain the structure shown in FIG. At this time, the upper glass stopper 5 is a flat plate,
Although the surface facing the silicon substrate 1 is flat, the weight 10 moves due to the thickness of the aluminum layer 4 to be anodically bonded to the upper glass stopper 5 and the step formed on the surface of the weight formed on the silicon substrate 1. Can be secured. Further, since the lower side of the weight portion 10 is etched, an area where the weight can move can be secured. With this structure, it is not necessary to form a concave portion by performing processing such as counterbore processing on the upper glass stopper 5 and the lower glass stopper 6, so that the manufacturing cost of the semiconductor acceleration sensor can be reduced.

【0036】図6及び図8は、本発明の第2の実施の形
態の製造工程(第2の製造工程と称する)を示すもので
ある。製造工程は基本的に、第1の製造工程に準じ、図
6の製造工程は共通であるが、重り部10上面をエッチ
ングする工程において、フォトレジストマスク14のパ
ターンを変更することにより柱状の突起10bを形成す
ることができる(図8(h))。この第2の製造工程に
関するその他の工程は第1の製造工程と同様であるの
で、説明は省略する。
FIGS. 6 and 8 show a manufacturing process (referred to as a second manufacturing process) according to the second embodiment of the present invention. The manufacturing process is basically the same as the first manufacturing process, and the manufacturing process of FIG. 6 is common. However, in the process of etching the upper surface of the weight 10, the columnar projections are formed by changing the pattern of the photoresist mask 14. 10b can be formed (FIG. 8 (h)). The other steps related to the second manufacturing step are the same as those in the first manufacturing step, and a description thereof will be omitted.

【0037】図6及び図9は、本発明の第3の実施の形
態の製造工程(第3の製造工程と称する)を示すもので
ある。製造工程は基本的に、第1の製造工程に準じ、図
6の製造工程は共通であるが、重り部10上面をエッチ
ングする工程において、フォトレジストマスク14のパ
ターンを変更することにより線状の突起10cを形成す
ることができる(図8(h))。この第3の製造工程に
関するその他の工程は第1の製造工程と同様であるの
で、説明は省略する。
FIGS. 6 and 9 show a manufacturing process (referred to as a third manufacturing process) according to the third embodiment of the present invention. The manufacturing process is basically the same as the first manufacturing process, and the manufacturing process of FIG. 6 is common. However, in the process of etching the upper surface of the weight 10, the linear shape is obtained by changing the pattern of the photoresist mask 14. The protrusion 10c can be formed (FIG. 8H). The other steps related to the third manufacturing step are the same as those in the first manufacturing step, and a description thereof will be omitted.

【0038】図6及び図10は、本発明の第4の実施の
形態の製造工程(第4の製造工程と称する)を示すもの
である。製造工程は基本的に、第1及び第3の製造工程
に準じ、図6の製造工程は共通であるが、重り部10上
面をエッチングする工程において、フォトレジストマス
ク14のパターンを変更(第3の製造工程に対しては開
口部の位置変更)することにより線状の突起10dを形
成することができる(図10(h))。この第4の製造
工程に関するその他の工程は第1の製造工程と同様であ
るので、説明は省略する。
FIGS. 6 and 10 show a manufacturing process (referred to as a fourth manufacturing process) according to the fourth embodiment of the present invention. The manufacturing process is basically similar to the first and third manufacturing processes, and the manufacturing process of FIG. 6 is common. However, in the process of etching the upper surface of the weight 10, the pattern of the photoresist mask 14 is changed (third process). By changing the position of the opening in the manufacturing process (1), a linear projection 10d can be formed (FIG. 10 (h)). The other steps related to the fourth manufacturing step are the same as those in the first manufacturing step, and a description thereof will be omitted.

【0039】図11は、本発明の第5の実施の形態の製
造工程(第5の製造工程と称する)を示すものである。
両面に鏡面研磨処理を施したn型単結晶シリコン基板1
上に熱酸化によりシリコン酸化膜2を形成した後、所定
の位置にフォトレジスト14によりパターニングした
後、シリコン酸化膜2をエッチングにより除去する。次
にイオン注入法により、p型不純物3aをシリコン基板
1に注入した後(図11(a))、酸化雰囲気及び窒素
雰囲気中で活性化処理を行い、拡散抵抗配線(ピエゾ抵
抗)3とシリコン酸化膜2を形成する(図11
(b))。
FIG. 11 shows a manufacturing process (referred to as a fifth manufacturing process) according to the fifth embodiment of the present invention.
N-type single crystal silicon substrate 1 with mirror-polished surfaces on both sides
After the silicon oxide film 2 is formed thereon by thermal oxidation, the silicon oxide film 2 is patterned at a predetermined position by a photoresist 14, and then the silicon oxide film 2 is removed by etching. Next, after the p-type impurity 3a is implanted into the silicon substrate 1 by an ion implantation method (FIG. 11A), activation is performed in an oxidizing atmosphere and a nitrogen atmosphere, and the diffusion resistance wiring (piezo resistance) 3 and the silicon An oxide film 2 is formed (FIG. 11
(B)).

【0040】次に、減圧CVD法によりシリコン窒化膜
15を形成した後、シリコン基板1の下面の所定の位置
にフォトレジストマスク14にてパターニングした後
(図11(c))、RIE等のドライエッチング技術に
より下面に形成されているシリコン窒化膜15をエッチ
ングにより除去する。フォトレジストマスク14を除去
した後、80℃の水酸化カリウム水溶液にてシリコン窒
化膜15をマスクとして異方性エッチングを行う。この
時、シリコン基板1のエッチングは、上面に貫通しない
程度とする。但しこのエッチングで、重り部10を支持
する撓み部12の厚みが決定することになるが、後に別
工程で異方性エッチングの行うので、アンダーエッチン
グさせておく(図11(d))。
Next, after a silicon nitride film 15 is formed by a low pressure CVD method, patterning is performed at a predetermined position on the lower surface of the silicon substrate 1 with a photoresist mask 14 (FIG. 11C), and a dry process such as RIE is performed. The silicon nitride film 15 formed on the lower surface by the etching technique is removed by etching. After the photoresist mask 14 is removed, anisotropic etching is performed using an aqueous solution of potassium hydroxide at 80 ° C. using the silicon nitride film 15 as a mask. At this time, the etching of the silicon substrate 1 is performed so as not to penetrate the upper surface. However, this etching determines the thickness of the bending portion 12 supporting the weight portion 10, but since the anisotropic etching is performed in a separate step later, the underetching is performed (FIG. 11D).

【0041】次に、シリコン基板1の所定の位置のフォ
トレジストマスク14をパターニングした後、シリコン
窒化膜15とシリコン酸化膜2をドライエッチング技術
により、除去する(図11(e))。次に、フォトレジ
ストマスク14を除去した後、80℃の水酸化カリウム
水溶液にてシリコン窒化膜15をマスクとして異方性エ
ッチングを行う。この時、シリコン基板1の下面も同時
にエッチングされることになり、撓み部12の厚みとシ
リコン基板1に形成する凹部の大きさにより、エッチン
グ時間を決定する。これにより、シリコン基板1の上面
と下面に異方性エッチングされた構造体を得る(図11
(f))。
Next, after patterning the photoresist mask 14 at a predetermined position on the silicon substrate 1, the silicon nitride film 15 and the silicon oxide film 2 are removed by a dry etching technique (FIG. 11E). Next, after the photoresist mask 14 is removed, anisotropic etching is performed using an aqueous solution of potassium hydroxide at 80 ° C. using the silicon nitride film 15 as a mask. At this time, the lower surface of the silicon substrate 1 is also etched at the same time, and the etching time is determined by the thickness of the bent portion 12 and the size of the concave portion formed in the silicon substrate 1. As a result, an anisotropically etched structure is obtained on the upper and lower surfaces of the silicon substrate 1 (FIG. 11).
(F)).

【0042】次に、シリコン基板1の下面に形成された
シリコン窒化膜15とシリコン酸化膜2をエッチングに
より除去し、所定の位置にフォトレジストマスク14を
形成した後、シリコン基板1の下面をエッチングする
(図11(g))。その後、フォトレジストマスク14
を除去することにより、図11(h)に示す構造体を得
る。
Next, the silicon nitride film 15 and the silicon oxide film 2 formed on the lower surface of the silicon substrate 1 are removed by etching, a photoresist mask 14 is formed at a predetermined position, and the lower surface of the silicon substrate 1 is etched. (FIG. 11 (g)). After that, the photoresist mask 14
Is obtained to obtain the structure shown in FIG.

【0043】次に、スパッタリング法または蒸着法にて
アルミ層4を形成した後、フォトレジストマスク14に
より所定のパターンを形成した後、RIE等のドライエ
ッチングにより該アルミ層のパターニングを行う(図1
1(i))。次に、フォトレジストマスク14により所
定のパターンを形成した後、シリコン基板1の上面を一
部エッチングする。この処理により、重り部10の先端
の高さは支持部側と比較して、少し低くなる(図11
(j))。
Next, after the aluminum layer 4 is formed by the sputtering method or the vapor deposition method, a predetermined pattern is formed by the photoresist mask 14, and then the aluminum layer is patterned by dry etching such as RIE (FIG. 1).
1 (i)). Next, after a predetermined pattern is formed using the photoresist mask 14, the upper surface of the silicon substrate 1 is partially etched. By this processing, the height of the distal end of the weight portion 10 becomes slightly lower than that of the support portion side (FIG. 11).
(J)).

【0044】次に、フォトレジストマスク14により所
定のパターンを形成した後、シリコン基板1の上面より
エッチングすることにより、図11(f)で形成した裏
面からの異方性エッチングによる掘り込み部とにより貫
通孔13が形成され(図11(k))、フォトレジスト
マスク14を除去することにより、図11(l)に示す
構造体を得る。この時、シリコン基板1を真上面から見
たとき、重り部10の中央には図11(m)に示すよう
に、凹部10eが形成されている。重り部10が揺動す
るときに、この凹部に空気が溜まることにより、ダンピ
ング効果が得られることになる。
Next, after a predetermined pattern is formed by the photoresist mask 14, the silicon substrate 1 is etched from the upper surface to form a dug portion by anisotropic etching from the rear surface formed in FIG. Thus, through holes 13 are formed (FIG. 11 (k)), and the photoresist mask 14 is removed to obtain a structure shown in FIG. 11 (l). At this time, when the silicon substrate 1 is viewed from right above, a concave portion 10e is formed in the center of the weight portion 10 as shown in FIG. When the weight portion 10 swings, air accumulates in the concave portion, so that a damping effect can be obtained.

【0045】次に、シリコン基板1上のアルミ層4と上
ガラスストッパ5とを、例えば400℃の温度のもと
で、上ガラスストッパ5を−極、アルミ層4を+極とし
て600Vの直流電圧を印加することにより陽極接合す
る。同様の条件で、シリコン基板1と下ガラスストッパ
6とを陽極接合することにより、図11(n)に示す構
造体を得る。
Next, the aluminum layer 4 and the upper glass stopper 5 on the silicon substrate 1 are connected to each other at a temperature of, for example, 400.degree. Anodic bonding is performed by applying a voltage. Under the same conditions, the silicon substrate 1 and the lower glass stopper 6 are anodically bonded to obtain a structure shown in FIG.

【0046】図12は、本発明の第6の実施の形態の製
造工程(第6の製造工程と称する)を示すものである。
両面に鏡面研磨処理を施したシリコン基板1上に熱酸化
によりシリコン酸化膜2を形成した後、所定の位置にフ
ォトレジストマスク14によりパターニングした後、シ
リコン酸化膜をエッチングにより除去する。次にイオン
注入法により、p型不純物3aをシリコン基板1に注入
した後(図12(a))、酸化雰囲気及び窒素雰囲気中
で活性化処理を行い、拡散抵抗配線(ピエゾ抵抗)3と
シリコン酸化膜2を形成する(図12(b))。
FIG. 12 shows a manufacturing process (referred to as a sixth manufacturing process) of the sixth embodiment of the present invention.
After a silicon oxide film 2 is formed by thermal oxidation on a silicon substrate 1 having both surfaces subjected to mirror polishing, a silicon oxide film is patterned by a photoresist mask 14 at a predetermined position, and then the silicon oxide film is removed by etching. Next, after the p-type impurity 3a is implanted into the silicon substrate 1 by an ion implantation method (FIG. 12A), activation treatment is performed in an oxidizing atmosphere and a nitrogen atmosphere, and the diffusion resistance wiring (piezo resistance) 3 and the silicon An oxide film 2 is formed (FIG. 12B).

【0047】次に、減圧CVD法によりシリコン窒化膜
15を形成した後、シリコン基板1の下面の所定の位置
にフォトレジストマスク14にてパターニングした後
(図12(c))、RIE等のドライエッチング技術に
より下面に形成されているシリコン窒化膜15をエッチ
ングにより除去する。フォトレジストマスク14を除去
した後、80℃の水酸化カリウム水溶液にてシリコン窒
化膜15をマスクとして異方性エッチングを行う。この
時、シリコン基板1のエッチングは表面に貫通しない程
度とする(図12(d))。
Next, after a silicon nitride film 15 is formed by a low pressure CVD method, it is patterned at a predetermined position on the lower surface of the silicon substrate 1 with a photoresist mask 14 (FIG. 12C), and then a dry process such as RIE is performed. The silicon nitride film 15 formed on the lower surface by the etching technique is removed by etching. After the photoresist mask 14 is removed, anisotropic etching is performed using an aqueous solution of potassium hydroxide at 80 ° C. using the silicon nitride film 15 as a mask. At this time, the silicon substrate 1 is etched so as not to penetrate the surface (FIG. 12D).

【0048】次に、シリコン基板1の下面の所定の位置
にフォトレジストマスク14をパターニングした後、シ
リコン基板1をドライエッチング技術により、エッチン
グする。(図12(e))。次に、シリコン基板1下面
の所定の位置にフォトレジストマスク14をパターニン
グした後、シリコン基板1をドライエッチング技術によ
り、エッチングする。(図12(f))。次に、シリコ
ン基板1下面の所定の位置にフォトレジストマスクをパ
ターニングした後、シリコン基板1をドライエッチング
技術により、エッチングする。(図12(g))。これ
らの処理により、重り部10の下面には、段差の異なる
線状の突起による凹部10e’が形成される。
Next, after a photoresist mask 14 is patterned at a predetermined position on the lower surface of the silicon substrate 1, the silicon substrate 1 is etched by a dry etching technique. (FIG. 12 (e)). Next, after the photoresist mask 14 is patterned at a predetermined position on the lower surface of the silicon substrate 1, the silicon substrate 1 is etched by a dry etching technique. (FIG. 12 (f)). Next, after a photoresist mask is patterned at a predetermined position on the lower surface of the silicon substrate 1, the silicon substrate 1 is etched by a dry etching technique. (FIG. 12 (g)). By these processes, a concave portion 10 e ′ is formed on the lower surface of the weight portion 10 by linear projections having different steps.

【0049】次に、フォトレジストマスク14を除去し
た後、スパッタリング技術若しくは蒸着技術により、シ
リコン基板1上面にアルミ層4を堆積させ、所定の位置
にフォトレジストマスク14によりパターンを形成した
後、ドライエッチング技術によりアルミ層4を除去する
(図12(h))。
Next, after the photoresist mask 14 is removed, an aluminum layer 4 is deposited on the upper surface of the silicon substrate 1 by a sputtering technique or a vapor deposition technique, and a pattern is formed at a predetermined position by the photoresist mask 14. The aluminum layer 4 is removed by an etching technique (FIG. 12H).

【0050】次に、シリコン基板1上面の所定の位置に
フォトレジストマスク14によりパターンを形成した
後、シリコン基板1をエッチングする。この時、シリコ
ン基板1の下面からは、KOH溶液で異方性エッチング
されていることから、シリコン基板1に貫通孔13が形
成されることになる(図12(i))。
Next, after a pattern is formed at a predetermined position on the upper surface of the silicon substrate 1 by using a photoresist mask 14, the silicon substrate 1 is etched. At this time, since the lower surface of the silicon substrate 1 is anisotropically etched with the KOH solution, the through-hole 13 is formed in the silicon substrate 1 (FIG. 12 (i)).

【0051】次に、シリコン基板1上のアルミ層4と上
ガラスストッパ5とを、例えば400℃の温度のもと
で、上ガラスストッパ5を−極、アルミ層4を+極とし
て600Vの直流電圧を印加することにより陽極接合す
る。同様の条件で、シリコン基板1と下ガラスストッパ
6とを陽極接合することにより、図12(j)に示す構
造体を得る。以上製造工程により、重り部10の下面
に、凹部10e’を形成できることから、ダンピング効
果等の確保が期待できる。
Next, the aluminum layer 4 and the upper glass stopper 5 on the silicon substrate 1 are connected, for example, at a temperature of 400.degree. Anodic bonding is performed by applying a voltage. Under the same conditions, the structure shown in FIG. 12 (j) is obtained by anodic bonding the silicon substrate 1 and the lower glass stopper 6. Since the concave portion 10e 'can be formed on the lower surface of the weight portion 10 by the manufacturing process described above, it is expected that the damping effect and the like can be secured.

【0052】[0052]

【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項1記載の発
明によれば、支持部に撓み部を介して揺動自在に支持さ
れた重り部と、前記撓み部に前記重り部の揺動により前
記撓み部に生じる歪みを検出するピエゾ抵抗を有して、
該ピエゾ抵抗の抵抗値変化をもとに加速度を検知する半
導体加速度センサチップと、該半導体加速度センサチッ
プと接合されて前記重り部の過度の変位を抑制するスト
ッパとを有する半導体加速度センサにおいて、前記重り
部に段差部を形成して、重り部の先端部近傍の厚さを減
少するようにしたので、ストッパ(上ガラスストッパ,
下ガラスストッパ)に凹部を形成することなく、重り部
の可動範囲を確保するとともに、凹部形成のためのざぐ
り加工を無くして歩留まりの向上と低コスト化の図れる
半導体加速度センサを提供できた。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the weight portion swingably supported by the support portion via the bending portion, and the swinging of the weight portion by the bending portion. Having a piezoresistor for detecting distortion generated in the bending portion due to movement,
A semiconductor acceleration sensor chip having a semiconductor acceleration sensor chip for detecting acceleration based on a change in the resistance value of the piezoresistor, and a stopper joined to the semiconductor acceleration sensor chip to suppress excessive displacement of the weight portion; A step is formed in the weight part to reduce the thickness near the tip of the weight part.
It is possible to provide a semiconductor acceleration sensor that can secure the movable range of the weight portion without forming a concave portion on the lower glass stopper), eliminate counterbore processing for forming the concave portion, and improve the yield and reduce the cost.

【0053】請求項2記載の発明においては、前記段差
部に突起を形成するようにしたので、重り部の可動範囲
を調整して、半導体加速度センサの感度を制御すること
ができるという効果を奏する。
According to the second aspect of the present invention, since the projection is formed on the step portion, the sensitivity of the semiconductor acceleration sensor can be controlled by adjusting the movable range of the weight portion. .

【0054】請求項3記載の発明においては、前記突起
が、複数個の柱状の突起であるので、容易に突起を形成
することができ、突起の位置を変更して微調整できると
いう効果を奏する。
According to the third aspect of the present invention, since the projections are a plurality of columnar projections, the projections can be easily formed, and the position of the projections can be changed and finely adjusted. .

【0055】請求項4記載の発明においては、前記突起
が、前記重り部の揺動先端の辺に対して平行に形成され
る線状の突起であるので、重り部の可動範囲を調整し
て、半導体加速度センサの感度を制御することができる
とともに、エアーダンピング効果をもたらすことができ
るという効果を奏する。
According to the fourth aspect of the present invention, since the projection is a linear projection formed in parallel with the side of the swinging tip of the weight, the movable range of the weight is adjusted. In addition, the sensitivity of the semiconductor acceleration sensor can be controlled, and an air damping effect can be provided.

【0056】請求項5記載の発明においては、前記線状
の突起を、前記重り部の揺動先端に形成したので、重り
部の可動範囲を調整して、半導体加速度センサの感度を
制御することができるとともに、エアーダンピング効果
をもたらすことができ、さらに重り部の慣性が増加して
感度が向上するという効果を奏する。
According to the fifth aspect of the present invention, since the linear projection is formed on the swinging tip of the weight, the sensitivity of the semiconductor acceleration sensor is controlled by adjusting the movable range of the weight. And an air damping effect can be provided, and furthermore, the inertia of the weight portion is increased and the sensitivity is improved.

【0057】請求項6記載の発明においては、前記重り
部の前記段差形成面又は反対面に凹部を形成したので、
エアーダンピング効果をもたらすことができるという効
果を奏する。
According to the sixth aspect of the present invention, since the concave portion is formed on the step forming surface or the opposite surface of the weight portion,
An effect that an air damping effect can be provided is achieved.

【0058】請求項7記載の発明においては、前記凹部
の側壁に切欠き部を形成したので、エアーダンピング効
果を微調整することができるという効果を奏する。
According to the seventh aspect of the present invention, since the notch is formed in the side wall of the concave portion, there is an effect that the air damping effect can be finely adjusted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態の半導体加速度セン
サの重り部の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a weight portion of a semiconductor acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態の半導体加速度セン
サの重り部の斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a weight portion of the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態の半導体加速度セン
サの重り部の斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view of a weight portion of the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態の半導体加速度セン
サの重り部の斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of a weight portion of the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施の形態の半導体加速度セン
サの重り部の斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a weight portion of the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第1乃至第4の実施の形態に係わる製
造工程のを示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process according to the first to fourth embodiments of the present invention.

【図7】本発明の第1の実施の形態の製造工程(第1の
製造工程)を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a manufacturing process (first manufacturing process) according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施の形態の製造工程(第2の
製造工程)を示す図である。
FIG. 8 is a diagram illustrating a manufacturing process (second manufacturing process) according to the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第3の実施の形態の製造工程(第3の
製造工程)を示す図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a manufacturing process (third manufacturing process) according to a third embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第4の実施の形態の製造工程(第4
の製造工程)を示す図である。
FIG. 10 shows a manufacturing process (fourth embodiment) of the fourth embodiment of the present invention.
FIG.

【図11】本発明の第5の実施の形態の製造工程(第5
の製造工程)を示す図である。
FIG. 11 shows a manufacturing process (fifth embodiment) of the fifth embodiment of the present invention.
FIG.

【図12】本発明の第6の実施の形態の製造工程(第6
の製造工程)を示す図である。
FIG. 12 shows a manufacturing process (sixth embodiment) of the sixth embodiment of the present invention.
FIG.

【図13】従来の半導体圧力センサを示す図である。FIG. 13 is a view showing a conventional semiconductor pressure sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板(シリコン基板) 3 ピエゾ抵抗 4 アルミ層 6 上ガラスストッパ 7 下ガラスストッパ 10 重り部 10a 段差 10b 柱状突起 10c 線状突起 10d 線状突起 10e 凹部 11 半導体基板(フレーム) 12 撓み部 13 貫通孔 Reference Signs List 1 semiconductor substrate (silicon substrate) 3 piezoresistor 4 aluminum layer 6 upper glass stopper 7 lower glass stopper 10 weight 10a step 10b columnar projection 10c linear projection 10d linear projection 10e recess 11 semiconductor substrate (frame) 12 flexure 13 penetration Hole

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 CA36 DA03 DA04 DA06 DA10 DA11 DA14 EA03 EA06 EA07 EA11 EA13 GA01 Continued on the front page (72) Inventor Takuro Ishida 1048 Kadoma Kadoma, Osaka Pref.Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Inventor Masashi Kataoka 1048 Kadoma Kadoma, Kadoma, Osaka Pref. Inventor Hironori Kami 1048 Kadoma Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture, Japan (72) Inventor Takashi Saijo 1048 Odaka Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Inside the Matsushita Electric Works, Ltd. (72) Makoto Saito, Kadoma, Osaka 1048 Oaza Kadoma Matsushita Electric Works Co., Ltd. F-term (reference) 4M112 AA02 BA01 CA23 CA36 DA03 DA04 DA06 DA10 DA11 DA14 EA03 EA06 EA07 EA11 EA13 GA01

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 支持部に撓み部を介して揺動自在に支持
された重り部と、前記撓み部に前記重り部の揺動により
前記撓み部に生じる歪みを検出するピエゾ抵抗を有し
て、該ピエゾ抵抗の抵抗値変化をもとに加速度を検知す
る半導体加速度センサチップと、該半導体加速度センサ
チップと接合されて前記重り部の過度の変位を抑制する
ストッパとを有する半導体加速度センサにおいて、 前記重り部に段差部を形成して、重り部の揺動する先端
部近傍の厚さを減少したことを特徴する半導体加速度セ
ンサ。
A weight portion rotatably supported by a support portion via a flexure portion, and a piezoresistor for detecting distortion generated in the flexure portion by the flexure portion swinging. A semiconductor acceleration sensor chip having a semiconductor acceleration sensor chip that detects acceleration based on a change in the resistance value of the piezo resistor, and a stopper that is joined to the semiconductor acceleration sensor chip and that suppresses excessive displacement of the weight portion; A semiconductor acceleration sensor, wherein a step portion is formed in the weight portion to reduce the thickness in the vicinity of the swinging tip of the weight portion.
【請求項2】 前記段差部に突起を形成したことを特徴
とする請求項1記載の半導体加速度センサ。
2. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein a projection is formed on the step.
【請求項3】 前記突起が、複数個の柱状の突起である
ことを特徴とする請求項2記載の半導体加速度センサ。
3. The semiconductor acceleration sensor according to claim 2, wherein said projection is a plurality of columnar projections.
【請求項4】 前記突起が、前記重り部の揺動先端の辺
に対して平行に形成される線状の突起であることを特徴
とする請求項2記載の半導体加速度センサ。
4. The semiconductor acceleration sensor according to claim 2, wherein the protrusion is a linear protrusion formed in parallel with a side of the swinging tip of the weight.
【請求項5】 前記線状の突起を、前記重り部の揺動先
端に形成したことを特徴とする請求項4記載の半導体加
速度センサ。
5. The semiconductor acceleration sensor according to claim 4, wherein said linear projection is formed on a swinging tip of said weight portion.
【請求項6】 前記重り部の前記段差形成面又は反対面
に凹部を形成したことを特徴とする請求項1乃至請求項
5のいずれかに記載の半導体加速度センサ。
6. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein a recess is formed in the step forming surface or the opposite surface of the weight portion.
【請求項7】 前記凹部の側壁に切欠き部を形成したこ
とを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載
の半導体加速度センサ。
7. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein a notch is formed in a side wall of the recess.
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