JP2003090845A - 半導体加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程において薄肉状の撓み部に加わる過
度な振動や衝撃等によるストレスを効果的に弱めること
ができる半導体加速度センサを提供する。 【解決手段】 半導体基板からなる枠状の支持体１６内
側に設けられたマス部５の変位を前記支持体１６と前記
マス部５とを連結するカンチレバー４に設けたゲージ抵
抗６で計測し、前記各部を備えてなるセンサチップ１の
配線電極１４を有してなる面に第１のキャップの凹部を
対向させ、前記センサチップ１の配線電極１４を有して
なる面の裏面側に第２のキャップの凹部を対向させるよ
うに、前記支持体１６上に形成された金属薄膜を介して
接合されてなる半導体加速度センサにおいて、前記第２
のキャップ３には、前記支持体１６と接合する側に、前
記支持体１６の外部及び凹部３ａとが連通する第１連通
部２を少なくとも１つ備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば自動車、航
空機及び家電製品等に用いられる半導体加速度センサに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体加速度センサとしては、例
えば、特開２０００−２７７７５３号公報に開示されて
いる、いわゆる片持ち梁方式のものを挙げることができ
る。

【０００３】図１９（ａ）は、第１のキャップとしての
上部ガラスキャップ３０を取り除いた状態での半導体加
速度センサを示す上面図であり、図１９（ｂ）、（ｃ）
は、ａ−ａ’線で切断した断面図である。また、図２０
は、センシングエレメントを示す下面図であり、図２１
（ａ）は、上部ガラスキャップ３０を示す上面図であ
り、図２１（ｂ）は、上部ガラスキャップ３０を示す断
面図である。図２２（ａ）は、第２のキャップとしての
下部ガラスキャップ３を示す上面図であり、図２２
（ｂ）は、下部ガラスキャップ３を示す断面図である。

【０００４】この半導体加速度センサは、図１９（ｃ）
に示すように、半導体基板として、酸化膜、窒化膜等の
中間絶縁層１８を、活性層１７である上面のシリコン基
板と支持層１９である下面のシリコン基板で挟んで加工
して形成されるセンシングエレメントとしての加速度セ
ンサチップ１（以降、センサチップ１と称する。）と、
その上下に配置される上部ガラスキャップ３０と下部ガ
ラスキャップ３とを備えている。なお、図１９に示すよ
うに、上部ガラスキャップ３０は、センサチップ１の配
線電極１４を備えた面に設けられ、下部ガラスキャップ
３は、センサチップ１の配線電極１４を備えていない面
に設けられている。

【０００５】センサチップ１は、中間絶縁層１８を挟ん
だシリコン基板からなる支持体１６と、支持体１６の内
側に設けられ印加された加速度により変位する前述の基
板からなるマス部５と、該基板の下面に凹部を設けて薄
膜形状とし支持体１６の一側辺１６ｃとマス部５とを連
結する撓み部としての一対のカンチレバー４と、カンチ
レバー４の上面に形成されたゲージ抵抗６と、支持体１
６上に形成されたワイヤボンディングパッド等の配線電
極１４とを有しており、マス部５はカンチレバー４を介
して支持体１６により撓み自由に支持されている。

【０００６】このカンチレバー４は、弾性のあるビーム
構造を有しており、一対のカンチレバー４には、それぞ
れに２個のゲージ抵抗６が形成されており、これらの４
つのゲージ抵抗６がブリッジ接続されており、マス部５
が上下に可動することによりカンチレバー４上のゲージ
抵抗６の値が変化し、このときの出力電圧が配線電極１
４から出力される。

【０００７】また、支持体１６上の一側辺１６ｃには、
センサチップ１と外部とをＡｕやＡｌ等のボンディング
ワイヤ（図示せず）で電気的に接続するための配線電極
１４が設けられている。この、ワイヤボンディングパッ
ドは、コンタクト部１２とアルミニウム配線１３により
接続され、コンタクト部１２と、カンチレバー４に形成
されたゲージ抵抗６とが、Ｐ＋拡散層の配線１１で接続
されている。なお、接続の信頼性を確保するため、ワイ
ヤと配線電極１４との接続部及びワイヤ全体を覆うよう
に柔軟なＪＣＲ（ジャンクションコーティングレンジ）
等の保護樹脂（図示せず）を塗布して、ＪＣＲを設けた
部分に対する振動や衝撃によるストレスを緩和するよう
にしている。

【０００８】また、図２１及び図２２に示すように、上
部ガラスキャップ３０及び下部ガラスキャップ３は、中
間絶縁層１８を挟んでなるセンサチップ１と略等しい熱
膨張率を有する耐熱ガラス製のキャップであり、センサ
チップ１の両面（上下面）にそれぞれ対向して配置さ
れ、支持体１６の上部と下部にそれぞれ後述のように陽
極接合にて接合されている。なお、この上部ガラスキャ
ップ３０と下部ガラスキャップ３のセンサチップ１と対
向する面には、マス部５の揺動空間を確保するためのそ
れぞれ凹部３０ａ、凹部３ａがエッチングやサンドブラ
スト加工等により形成されている。

【０００９】このように、上部ガラスキャップ３０及び
下部ガラスキャップ３に凹部３０ａ、凹部３ａを形成し
てエアギャップを設けることで、半導体加速度センサに
過度（例えば数千Ｇ）の加速度が加わった際に、カンチ
レバー４が多く撓んで破壊されるのを防止し、上部ガラ
スキャップ３０の凹部３０ａ及び下部ガラスキャップ３
の凹部３ａによりダンピング効果を利用して、カンチレ
バー４に加わる衝撃を吸収する。また、最大加速度が印
加されたときに、マス部５が一定以上変化してカンチレ
バー４が破損しないように規制するストッパ１５が、こ
の凹部３０ａ、凹部３ａ内に突出形成されている。

【００１０】なお、センサチップ１の支持体１６の上面
のマス部５を挟んで相対する２辺１６ａ、１６ｂに金属
薄膜であるアルミニウム薄膜９ａ、９ｂが形成され、ア
ルミニウム薄膜９ａ、９ｂと、図２１に示すような上部
ガラスキャップ３０の接合部３０ｂの２辺とがブリッジ
状に陽極接合されている。また、センサチップ１の支持
体１６の下面には、各４辺に形成された略四角形状の例
えば金属薄膜であるアルミニウム薄膜（図示せず）が形
成されており、このアルミニウム薄膜と、図２２に示す
ような下部ガラスキャップ３との接合部３ｂとが陽極接
合により接合されている。

【００１１】この半導体加速度センサの製造方法は、例
えば、まずＰ型不純物拡散によって中間絶縁層１８を挟
んだシリコン基板の上面にゲージ抵抗６を形成し、この
後中間絶縁層１８を挟んだシリコン基板の両面にシリコ
ン酸化膜を形成してさらに窒化膜を形成する。

【００１２】次に、シリコン酸化膜及び窒化膜に対して
レジストパターンニング及びエッチングを行い、これを
マスクに用いてシリコン基板の裏面からＫＯＨ、ＴＭＡ
Ｈ等のアルカリ異方性エッチング液によるエッチング
や、誘導結合型プラズマエッチャー等によるドライエッ
チングを行って、撓み部及びスリット部１０（マス部の
離間部分）を例えば１０μｍ程度まで薄くする。

【００１３】次いでコンタクト窓あけと配線電極１４及
びアルミニウム配線１３の形成を行い、シリコン基板の
裏面に残ったシリコン酸化膜及び窒化膜をエッチングに
より除去する。

【００１４】次いで、スリット部１０を形成する除去処
理を、フッ酸及びエチレングリコール等の混合液により
行い、マス部５と支持体１６とをカンチレバー４を残し
て離間して、センサチップ１を形成する。そして最後
に、上部ガラスキャップ３０及び下部ガラスキャップ３
をセンサチップ１ヘ接合する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な半導体加速度センサにおいては、加速度の検出感度を
向上させるためには、撓み量が大きくなるように、撓み
部の厚みの更なる薄型化やマス部の重量増加が必要とな
る。しかしながら、このようにして感度を上げると、製
造過程のパターンニング工程における真空におけるチャ
ッキング、液体による洗浄及びエッチング工程等で、撓
み部が破壊しやすくなり、歩留まりや製造装置の汚染等
が発生するという問題点があった。

【００１６】本発明は上記問題点を改善するためになさ
れたものであり、製造工程において薄肉状の撓み部に加
わる過度な振動や衝撃等によるストレスを効果的に弱め
ることができる半導体加速度センサを提供することを目
的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の半導体
加速度センサは、図１にその一例を示すように、半導体
基板からなる枠状の支持体１６と、該支持体１６の内側
に設けられたマス部５と、前記支持体１６の一側辺と前
記マス部５を連結し該マス部５の変位により撓む撓み部
としてのカンチレバー４と、該撓み部に形成され該撓み
部の撓みにより抵抗値が変化するゲージ抵抗６とを備え
たセンシングエレメントとしてのセンサチップ１を有す
るとともに、凹部３０ａ、３ａが各々形成された第１の
キャップ３０及び第２のキャップ３を有し、前記第１の
キャップ３０の凹部３０ａを前記センシングエレメント
の配線電極１４を有してなる面に対向させ、前記第２の
キャップ３の凹部３ａを前記センシングエレメントの前
記面の裏面に対向させるように、前記支持体１６上に形
成された金属薄膜を介して、前記第１のキャップ３０及
び前記第２のキャップ３と前記支持体１６とがそれぞれ
接合されてなる半導体加速度センサにおいて、前記第２
のキャップ３には、前記支持体１６と接合する側に、前
記支持体１６の外部及び前記第２のキャップ３の凹部３
ａとが連通する第１連通部２を少なくとも１つ備えてな
ることを特徴とするものである。

【００１８】また、請求項２に記載の半導体加速度セン
サは、図２にその一例を示すように、請求項１に記載の
発明において、前記第１連通部２を、前記支持体１６と
接合する前記第２のキャップ３のそれぞれ相対する側
に、少なくとも１つずつ設けるようにことを特徴とする
ものである。

【００１９】また、請求項３に記載の半導体加速度セン
サは、図４にその一例を示すように、請求項１に記載の
発明において、前記第１連通部２を、前記支持体１６と
接合する前記第２のキャップ３の凹部３ａの少なくとも
２つの隅部を含んで、１つずつ設けるようにしたことを
特徴とするものである。

【００２０】また、請求項４に記載の半導体加速度セン
サは、図６にその一例を示すように、請求項１に記載の
発明において、前記第１連通部２を、前記支持体１６と
接合する前記第２のキャップ３の１辺に対して、複数箇
所設けるようにしたことを特徴とするものである。

【００２１】また、請求項５に記載の半導体加速度セン
サは、図７乃至図１０にその一例を示すように、半導体
基板からなる枠状の支持体１６と、該支持体１６の内側
に設けられたマス部５と、前記支持体１６の一側辺と前
記マス部５を連結し該マス部５の変位により撓む撓み部
としてのカンチレバー４と、該撓み部に形成され該撓み
部の撓みにより抵抗値が変化するゲージ抵抗６とを備え
たセンシングエレメントとしてのセンサチップ１を複数
個含んでなる第３ウエハ１００を有するとともに、各々
凹部３０ａ、３ａが形成された第１のキャップ３０及び
第２のキャップ３を各々予め複数個含んでなる第１ウエ
ハ３０ｃ及び第２ウエハ３ｃを有し、前記第１ウエハ３
０ｃ内の各第１のキャップ３０の凹部３０ａを各センシ
ングエレメントの配線電極１４を有してなる面に対向さ
せ、前記第２ウエハ３ｃ内の各第２のキャップ３の凹部
３ａを前記センシングエレメントの前記面の裏面に対向
させるように、前記第３ウエハ１００内の各支持体１６
上に形成された各金属薄膜を介して、前記第１ウエハ３
０ｃ及び前記第２ウエハ３ｃと前記第３ウエハ１００と
がそれぞれ接合されてウエハ構造体を形成してなる半導
体加速度センサにおいて、前記第２ウエハ３ｃ内の各第
２のキャップ３には、前記第３ウエハ１００内の各支持
体１６と接合する側に、前記各支持体１６の外部及び前
記各第２のキャップ３の凹部３ａとが連通する第１連通
部２を少なくとも１つ備えるとともに、前記第１連通部
２と連通し、前記第２ウエハ３ｃを貫通する貫通部７、
８を設けるようにしたことを特徴とするものである。

【００２２】また、請求項６に記載の半導体加速度セン
サは、図１５及び図１６にその一例を示すように、半導
体基板からなる枠状の支持体１６と、該支持体１６の内
側に設けられたマス部５と、前記支持体１６の一側辺と
前記マス部５を連結し該マス部５の変位により撓む撓み
部としてのカンチレバー４と、該撓み部に形成され該撓
み部の撓みにより抵抗値が変化するゲージ抵抗６とを備
えたセンシングエレメントとしてのセンサチップ１を有
するとともに、凹部３０ａ、３ａが各々形成された第１
のキャップ３０及び第２のキャップ３を有し、前記第１
のキャップ３０の凹部３０ａを前記センシングエレメン
トの配線電極１４を有してなる面に対向させ、前記第２
のキャップ３の凹部３ａを前記センシングエレメントの
前記面の裏面に対向させるように、前記支持体１６上に
形成された金属薄膜を介して、前記第１のキャップ３０
及び前記第２のキャップ３と前記支持体１６とがそれぞ
れ接合されてなる半導体加速度センサにおいて、前記第
２のキャップ３の凹部３ａの端辺と対向する箇所を含む
前記支持体１６の所定箇所に、外部と連通する第２連通
部２０を少なくとも１つ備えてなることを特徴とするも
のである。

【００２３】また、請求項７に記載の半導体加速度セン
サは、図１７にその一例を示すように、請求項６に記載
の発明において、前記支持体１６の所定箇所は、前記第
２のキャップ３の凹部３ａの端辺の相対する２辺のそれ
ぞれと対向する２箇所を少なくとも含むことを特徴とす
るものである。

【００２４】また、請求項８に記載の半導体加速度セン
サは、図１８にその一例を示すように、請求項６に記載
の発明において、前記支持体１６の所定箇所は、前記第
２のキャップ３の凹部３ａの端辺から形成される少なく
とも２つのコーナー部と対向する箇所を含むことを特徴
とするものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】本発明の第１実施形態を図１に基
づいて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る
半導体加速度センサの下部ガラスキャップ３を示す説明
図であり、図１（ａ）は、上面図であり、図１（ｂ）
は、断面図である。また、本発明の前提部分である基本
的構成は、従来の技術に詳細の説明は前述しているた
め、同一箇所には同一符号を付して、共通部分の説明は
省略する。

【００２６】第１実施形態において、従来例と異なる点
は、従来例では、支持体１６上（下面）の各４辺に四角
形状に金属薄膜であるアルミニウム薄膜（図示せず）が
形成されているのに対し、図１に示すように、マス部５
の先端側に対向する側の辺に、下部ガラスキャップ３の
凹部３ａと外部とが連通する第１連通部２を設けるよう
にし、支持体１６と下部ガラスキャップ３とを、金属薄
膜を介して陽極接合により接合する点である。なお、第
１連通部２の形状としては、任意のものが含まれる。

【００２７】ここで、従来例にも記載しているように、
支持体１６上の一側辺１６ｃとマス部５を連結する連結
方向（Ａ方向）には、支持体１６と上部ガラスキャップ
３０とが接合されておらず、隙間を持っている構造にな
っているが、支持体１６の３辺又は１辺にて支持体１６
と上部ガラスキャップ３０とを接合するような構成であ
れば、シリコン基板の中間絶縁層１８をエッチングする
薬液や例えば純水等の洗浄液等の流れがよくなる。

【００２８】かかる半導体加速度センサにおいては、支
持体１６と接合する下部ガラスキャップ３の１辺に、支
持体１６の外部及び下部ガラスキャップ３の凹部３ａと
連通する第１連通部２を１つ設けるようにすることで、
シリコン基板の中間絶縁層１８をエッチングする薬液や
洗浄液等の流れがよくなり、製造工程において撓み部で
あるカンチレバー４に加わる過度な振動や衝撃等による
ストレスを効果的に弱めることができる。

【００２９】次に、下部ガラスキャップ３に設ける第１
連通部２の、第１実施形態とは異なる実施形態を、本発
明の第２実施形態として図２及び図３に基づいて説明す
る。図２及び図３は、本発明の第２実施形態に係る半導
体加速度センサの下部ガラスキャップ３を示す説明図で
ある。図２及び図３は、本発明の第２実施形態に係る半
導体加速度センサの下部ガラスキャップ３を示す説明図
であり、図２（ａ）、図３（ａ）は、上面図であり、図
２（ｂ）、図３（ｂ）は、断面図である。なお、第１実
施形態との同一箇所には同一符号を付して、共通部分の
説明は省略する。

【００３０】第２実施形態において、第１実施形態と異
なる点は、マス部５の先端側に対向する側の辺に、下部
ガラスキャップ３の凹部３ａと外部とが連通する第１連
通部２を設けているのに対し、マス部５を挟んで前述の
Ａ方向に略平行な下部ガラスキャップ３のそれぞれ相対
する側の辺に、１つずつ、下部ガラスキャップ３の凹部
３ａと外部とが連通する第１連通部２を設けるようにし
ている点である。

【００３１】なお、下部ガラスキャップ３は、図３に示
すように、図２に示した第１連通部２と第１実施形態に
示した第１連通部２とを加えたような構造であってもよ
い。

【００３２】かかる半導体加速度センサにおいては、下
部ガラスキャップ３のそれぞれ相対する辺に、１つず
つ、下部ガラスキャップ３の凹部３ａと支持体１６の外
部とが連通する第１連通部２を設けるようにすること
で、従来のものに比べても、さらに、第１実施形態のも
のと比べても、シリコン基板の中間絶縁層１８をエッチ
ングする薬液や洗浄液等の流れがよくなり、製造工程に
おいて撓み部であるカンチレバー４に加わる過度な振動
や衝撃等によるストレスを効果的に弱めることができ
る。

【００３３】次に、第１実施形態とは異なる他の下部ガ
ラスキャップ３に設ける第１連通部２を示す実施形態
を、本発明の第３実施形態として図４及び図５に基づい
て説明する。図４及び図５は、本発明の第３実施形態に
係る半導体加速度センサの下部ガラスキャップ３を示す
上面図である。なお、第１実施形態との同一箇所には同
一符号を付して、共通部分の説明は省略する。

【００３４】第３実施形態において、第１実施形態と異
なる点は、図４に示すように、下部ガラスキャップ３の
凹部３ａのコーナー部うち、マス部５の先端側に対向す
る凹部３ａの２つのコーナー部に、１つずつ第１連通部
２を設けるようにしている点である。

【００３５】なお、下部ガラスキャップ３は、図５に示
すように、下部ガラスキャップ３の凹部３ａの４隅部に
全てに第１連通部２を設けるような構造であってもよ
い。

【００３６】かかる半導体加速度センサにおいては、支
持体１６と接合する下部ガラスキャップ３の凹部３ａの
少なくとも２つの隅部に、１つずつ第１連通部２を設け
るようにすることで、従来のものに比べても、さらに、
第１実施形態のものと比べても、シリコン基板の中間絶
縁層１８をエッチングする薬液や洗浄液等の流れがよく
なり、製造工程において撓み部であるカンチレバー４に
加わる過度な振動や衝撃等によるストレスを効果的に弱
めることができる。

【００３７】次に、第１実施形態とは異なる他の下部ガ
ラスキャップ３に設ける第１連通部２を示す実施形態
を、本発明の第４実施形態として図６に基づいて説明す
る。図６は、本発明の第４実施形態に係る半導体加速度
センサの下部ガラスキャップ３を示す上面図である。な
お、第１実施形態との同一箇所には同一符号を付して、
共通部分の説明は省略する。

【００３８】第４実施形態において、第１実施形態と異
なる点は、図６に示すように、下部ガラスキャップ３の
凹部３ａの外周辺で、配線電極１４を設けた側の辺を除
く３辺に、下部ガラスキャップ３の凹部３ａと外部とが
連通する第１連通部２を、各々２つずつ設けるようにし
ている点である。

【００３９】かかる半導体加速度センサにおいては、支
持体１６と接合する下部ガラスキャップ３の１辺に対し
て、下部ガラスキャップ３の凹部３ａと外部とが連通す
る第１連通部２を複数個設けるようにすることで、従来
のものに比べても、さらに、第１実施形態のものと比べ
ても、シリコン基板の中間絶縁層１８をエッチングする
薬液や洗浄液等の流れがよくなり、製造工程において撓
み部であるカンチレバー４に加わる過度な振動や衝撃等
によるストレスを効果的に弱めることができる。

【００４０】次に、第１実施形態乃至第４実施形態に示
した半導体加速度センサを、ウエハ単位で複数個形成す
るような実施形態を、本発明の第５実施形態として図７
乃至図１４に基づいて説明する。図７は、本発明の第５
実施形態に係るウエハ構造体を形成してなる半導体加速
度センサを示す説明図である。なお、図７（ａ）は、ウ
エハ構造体の概略説明図であり、図７（ｂ）は、図７
（ａ）のウエハ構造体の４チップ分（Ｂ部）の拡大図で
あり、第１ウエハとしての上部ガラスウエハ３０ｃを取
り除いた状態での半導体加速度センサの上面図である。

【００４１】また、図８（ｂ）は、図７（ｂ）のａ−
ａ’線で切断した断面図であり、図８（ａ）は、マス部
５と支持体１６とをカンチレバー４を残して離間する前
の状態を示す断面図である。図９は、上部ガラスキャッ
プ３０を含んでなる上部ガラスウエハ３０ｃの一部の上
面図であり、図８乃至図１４は、第２ウエハとしての下
部ガラスキャップ３を含んでなる下部ガラスウエハ３ｃ
の一部の上面図である。

【００４２】図７に示すように、第１実施形態に示した
半導体加速度センサを複数個含んでなるウエハ構造体
は、予め形成したセンサチップ１を複数個含んでなる第
３ウエハとしてのシリコンウエハ１００と、凹部３０ａ
が形成された上部ガラスキャップ３０を予めセンサチッ
プ１の数だけ含んでなる上部ガラスウエハ３０ｃと、凹
部３ａが形成された下部ガラスキャップ３を予めセンサ
チップ１の数だけ含んでなる下部ガラスウエハ３ｃとを
備えてなる。

【００４３】ここで、図９に示すように、各上部ガラス
キャップ３０は、上部ガラスウエハ３０ｃの端部等では
連結しているが、少なくともＢ部内では上部ガラス貫通
溝２１で分割されている構成としている。

【００４４】また、第５実施形態においては、図１０に
示すように、下部ガラスウエハ３ｃには、各下部ガラス
キャップ３に設けた第１連通部２と連通し、下部ガラス
ウエハ３ｃを貫通する貫通溝７を設けている。

【００４５】以下に、半導体加速度センサの製造方法を
示す。まず、シリコンウエハ１００内の各センサチップ
１の支持体１６上の両面のそれぞれに対向して、凹部３
０ａ、３ａが形成された上部ガラスキャップ３０及び下
部ガラスキャップ３を含んでなるそれぞれ含んでなる上
部ガラスウエハ３０ｃ及び下部ガラスウエハ３ｃを、図
８（ａ）に示すように、金属薄膜（図示せず）を介し
て、第１実施形態に示した半導体加速度センサを形成す
るように、各センサチップ１に接合する。

【００４６】次に、図８（ｂ）に示すように、ウエハ単
位で、シリコンウエハ１００内の各センサチップ１のマ
ス部５と支持体１６とをカンチレバー４を残して離間す
るような処理を行う。

【００４７】ここで、隣接する各センサチップ１の境界
部である分割ラインをダイシング等で分割することによ
り、ウエハ状のものは、個々の半導体加速度センサに分
割することができる。

【００４８】なお、図１１に示すように、図１０の下部
ガラスウエハ３ｃを貫通する貫通溝７のかわりに、第１
連通部２と連通する貫通孔８を設けるようにしてもよ
い。

【００４９】また、第２実施形態及び第３実施形態に示
したような半導体加速度センサを複数個含んでなるウエ
ハ構造体は、図１２、１３に示すような下部ガラスウエ
ハ３ｃや、図１４、１５に示すような下部ガラスウエハ
３ｃであってもよい。なお、図１２乃至図１４には、図
１０とは異なる下部ガラスウエハ３ｃの一部の構成のみ
を示しているが、基本的構成は同様であり、第１連通部
２と連通する貫通溝７又は貫通孔８を設けたようなもの
である。

【００５０】かかる半導体加速度センサにおいては、下
部ガラスウエハ３ｃ内の各下部ガラスキャップ３には、
シリコンウエハ１００内の各センサチップ１の支持体１
６と接合する辺に、下部ガラスウエハ３ｃ内の各ガラス
キャップ３の凹部３ａと支持体１６の外部とが連通する
第１連通部２を少なくとも１つ備えるとともに、第１連
通部２と連通し、下部ガラスウエハ３ｃを貫通する貫通
溝７又は貫通孔８である貫通部を設けるようにすること
で、ウエハ単位で一括して、シリコン基板の中間絶縁層
１８をエッチングするとき、エッチングする薬液や洗浄
液等の流れがよくなり、製造工程において撓み部である
カンチレバー４に加わる過度な振動や衝撃等によるスト
レスを効果的に弱めることができる。

【００５１】次に、下部ガラスキャップ３の凹部３ａの
端辺と対向する箇所を含む支持体１６の所定箇所に第２
連通部２０を設けたような実施形態を、本発明の第６実
施形態乃至第８実施形態として以下に示す。

【００５２】まず、第６実施形態を図１５及び図１６に
基づいて説明する。図１５は、本発明の第６実施形態に
係る半導体加速度センサを示す説明図であり、図１５
（ａ）は、上部ガラスキャップ３０を取り除いた状態で
の半導体加速度センサを示す上面図であり、図１５
（ｂ）は、ａ−ａ’線で切断した断面図である。また、
図１６は、センサチップ１を示す下面図である。なお、
第１実施形態との同一箇所には同一符号を付して、共通
部分の説明は省略する。

【００５３】図１５及び図１６に示すように、第６実施
形態において、第１実施形態と異なる点は、下部ガラス
キャップ３の凹部３ａの端辺と対向する部分で、配線電
極１４を設けた側でない支持体１６の部分（３箇所）
に、１つずつ外部と連通する第２連通部２０を設けるよ
うにしている点である。

【００５４】かかる半導体加速度センサにおいては、下
部ガラスキャップ３の凹部３ａの端辺と対向する箇所を
含む支持体１６の所定箇所に、外部と連通する第２連通
部２０を１つ設けることで、シリコン基板の中間絶縁層
１８をエッチングする薬液や洗浄液等の流れがよくな
り、製造工程において撓み部であるカンチレバー４に加
わる過度な振動や衝撃等によるストレスを効果的に弱め
ることができる。

【００５５】次に、第７実施形態を図１７に基づいて説
明する。図１７は、本発明の第７実施形態に係る半導体
加速度センサのセンサチップ１を示す下面図である。な
お、第６実施形態との同一箇所には同一符号を付して、
共通部分の説明は省略する。

【００５６】図７に示すように、第７実施形態において
は、第６実施形態の構成に加え、マス部５を挟んで前述
のＡ方向に略平行な下部ガラスキャップ３の凹部３ａの
それぞれに対向する支持体１６の部分の略中央部に、１
つずつ外部と連通する第２連通部２０を加えて設けるよ
うにしている。

【００５７】かかる半導体加速度センサにおいては、第
６実施形態の構成に、マス部５を挟んで前述のＡ方向に
略平行な下部ガラスキャップ３の凹部３ａのそれぞれに
対向する支持体１６の部分の略中央部に、１つずつ外部
と連通する第２連通部２０を設けることで、従来のもの
に比べても、さらに、第１実施形態のものと比べても、
シリコン基板の中間絶縁層１８をエッチングする薬液や
洗浄液等の流れがよくなり、製造工程において撓み部で
あるカンチレバー４に加わる過度な振動や衝撃等による
ストレスを効果的に弱めることができる。

【００５８】次に、第８実施形態を図１８に基づいて説
明する。図１８は、本発明の第８実施形態に係る半導体
加速度センサのセンサチップ１を示す下面図である。な
お、第１実施形態との同一箇所には同一符号を付して、
共通部分の説明は省略する。

【００５９】図１８に示すように、第８実施形態におい
て、第１実施形態と異なる点は、下部ガラスキャップ３
の凹部３ａの端辺から形成される４箇所のコーナー部と
対向する支持体１６の部分の４箇所に、１つずつ外部と
連通する第２連通部２０を設けるようにしている点であ
る。

【００６０】かかる半導体加速度センサにおいては、下
部ガラスキャップ３の凹部３ａの端辺から形成される少
なくとも２つのコーナー部と対向する箇所を含む支持体
１６の所定箇所に、外部と連通する第２連通部２０を設
けることで、シリコン基板の中間絶縁層１８をエッチン
グする薬液や洗浄液等の流れがよくなり、製造工程にお
いて撓み部であるカンチレバー４に加わる過度な振動や
衝撃等によるストレスを効果的に弱めることができる。

【００６１】

【発明の効果】上記のように本願の請求項１に係る発明
の半導体加速度センサにあっては、配線電極を設けてい
ない側の支持体面と接合する側の第２のキャップの１辺
に、支持体の外部及び第２のキャップの凹部と連通する
第１連通部を少なくとも１つ設けるようにすることで、
シリコン基板の中間絶縁層をエッチングする際、薬液や
洗浄液等の流れがよくなり、製造工程において撓み部に
加わる過度な振動や衝撃等によるストレスを効果的に弱
める半導体加速度センサを提供することができた。ま
た、品質が安定し、収率の向上がはかれるという効果を
奏する。

【００６２】また、請求項２に係る発明の半導体加速度
センサにあっては、請求項１に記載の発明において、第
２のキャップのそれぞれ相対する側に、１つずつ、第２
のキャップの凹部と支持体の外部とが連通する第１連通
部を設けるようにすることで、さらに、シリコン基板の
中間絶縁層をエッチングする薬液や洗浄液等の流れがよ
くなり、製造工程において撓み部に加わる過度な振動や
衝撃等によるストレスを効果的に弱めることができると
いう効果を奏する。

【００６３】また、請求項３に係る発明の半導体加速度
センサにあっては、請求項１に記載の発明において、支
持体と接合する第２のキャップの凹部の少なくとも２つ
の隅部に、１つずつ第１連通部を設けるようにすること
で、さらに、シリコン基板の中間絶縁層をエッチングす
る薬液や洗浄液等の流れがよくなり、製造工程において
撓み部に加わる過度な振動や衝撃等によるストレスを効
果的に弱めることができるという効果を奏する。

【００６４】また、請求項４に係る発明の半導体加速度
センサにあっては、請求項１に記載の発明において、支
持体と接合する第２のキャップの１辺に対して、第２の
キャップの凹部と外部とが連通する第１連通部を複数個
設けるようにすることで、さらに、シリコン基板の中間
絶縁層をエッチングする薬液や洗浄液等の流れがよくな
り、製造工程において撓み部に加わる過度な振動や衝撃
等によるストレスを効果的に弱めることができるという
効果を奏する。

【００６５】また、請求項５に係る発明の半導体加速度
センサにあっては、ウエハの配線電極を設けていない側
と接合する第２ウエハ内の各第２のキャップには、ウエ
ハ内の各センシングエレメントの支持体と接合する側
に、各第２のキャップの凹部と支持体の外部とが連通す
る第１連通部を少なくとも１つ備えるとともに、第１連
通部と連通し、第２ウエハを貫通する貫通部を設けるよ
うにすることで、ウエハ単位で一括して、シリコン基板
の中間絶縁層をエッチングするとき、エッチングする薬
液や洗浄液等の流れがよくなり、製造工程において撓み
部に加わる過度な振動や衝撃等によるストレスを効果的
に弱める半導体加速度センサを提供することができた。
また、品質が安定し、収率の向上がはかれるという効果
を奏する。

【００６６】また、請求項６に係る発明の半導体加速度
センサにあっては、配線電極を設けていない側の支持体
面と接合する第２のキャップの凹部の端辺と対向する箇
所を含む支持体の所定箇所に、外部と連通する第２連通
部を少なくとも１つ設けることで、シリコン基板の中間
絶縁層をエッチングする薬液や洗浄液等の流れがよくな
り、製造工程において撓み部に加わる過度な振動や衝撃
等によるストレスを効果的に弱める半導体加速度センサ
を提供することができた。また、品質が安定し、収率の
向上がはかれるという効果を奏する。

【００６７】また、請求項７に係る発明の半導体加速度
センサにあっては、請求項６に記載の発明において、第
２のキャップの凹部のそれぞれに対向する支持体の部分
に、少なくとも１つずつ外部と連通する第２連通部を設
けることで、さらに、シリコン基板の中間絶縁層をエッ
チングする薬液や洗浄液等の流れがよくなり、製造工程
において撓み部に加わる過度な振動や衝撃等によるスト
レスを効果的に弱めることができるという効果を奏す
る。

【００６８】また、請求項８に係る発明の半導体加速度
センサにあっては、請求項６に記載の発明において、第
２のキャップの凹部の端辺から形成される少なくとも２
つのコーナー部と対向する箇所を含む支持体の所定箇所
に、外部と連通する第２連通部を設けることで、さら
に、シリコン基板の中間絶縁層をエッチングする薬液や
洗浄液等の流れがよくなり、製造工程において撓み部に
加わる過度な振動や衝撃等によるストレスを効果的に弱
めることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体加速度セン
サの第２のキャップを示す説明図である。

【図２】本発明の第２実施形態に係る半導体加速度セン
サの第２のキャップを示す説明図である。

【図３】本発明の第２実施形態に係る半導体加速度セン
サの他の第２のキャップを示す説明図である。

【図４】本発明の第３実施形態に係る半導体加速度セン
サの第２のキャップを示す上面図である。

【図５】本発明の第３実施形態に係る半導体加速度セン
サの他の第２のキャップを示す上面図である。

【図６】本発明の第４実施形態に係る半導体加速度セン
サの第２のキャップを示す上面図である。

【図７】本発明の第５実施形態に係るウエハ構造体を形
成してなる半導体加速度センサを示す説明図である。

【図８】本発明の第５実施形態に係るウエハ構造体を形
成してなる半導体加速度センサを示す断面図である。

【図９】本発明の第５実施形態に係る第１ウエハの上面
図の一部である。

【図１０】本発明の第５実施形態に係る第２ウエハの上
面図の一部である。

【図１１】本発明の第５実施形態に係る他の第２ウエハ
の上面図の一部である。

【図１２】本発明の第５実施形態に係る他の第２ウエハ
の上面図の一部である。

【図１３】本発明の第５実施形態に係る他の第２ウエハ
の上面図の一部である。

【図１４】本発明の第５実施形態に係る他の第２ウエハ
の上面図の一部である。

【図１５】本発明の第６実施形態に係る半導体加速度セ
ンサを示す説明図である。

【図１６】本発明の第６実施形態に係るセンシングエレ
メントを示す下面図である。

【図１７】本発明の第７実施形態に係るセンシングエレ
メントを示す下面図である。

【図１８】本発明の第８実施形態に係る半導体加速度セ
ンサのセンシングエレメントを示す下面図である。

【図１９】従来例に係る半導体加速度センサを示す説明
図である。

【図２０】従来例に係るセンシングエレメントを示す下
面図である。

【図２１】従来例に係る第１のキャップを示す説明図で
ある。

【図２２】従来例に係る第２のキャップを示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ センサチップ ２ 第１連通部 ３、３０ ガラスキャップ ３ａ、３０ａ 凹部 ３ｂ、３０ｂ 接合部 ３ｃ、３０ｃ ガラスウエハ ４ カンチレバー ５ マス部 ６ ゲージ抵抗 ７ 貫通溝 ８ 貫通孔 ９ａ、９ｂ 金属薄膜 １０ スリット部 １１ 配線 １２ コンタクト部 １３ 配線 １４ 配線電極 １５ ストッパ １６ 支持体 １７ 活性層 １８ 中間酸化膜 １９ 支持層 ２０ 第２連通部 ２１ 上部ガラス貫通溝 １００ シリコンウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 Ｆターム(参考） 4M112 AA01 CA21 CA23 CA25 CA28 CA31 CA33 DA04 DA16 EA03 EA11 EA13 FA07

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板からなる枠状の支持体と、該
   支持体の内側に設けられたマス部と、前記支持体の一側
   辺と前記マス部を連結し該マス部の変位により撓む撓み
   部と、該撓み部に形成され該撓み部の撓みにより抵抗値
   が変化するゲージ抵抗とを備えたセンシングエレメント
   を有するとともに、凹部が形成された第１のキャップ及
   び第２のキャップを有し、前記第１のキャップの凹部を
   前記センシングエレメントの配線電極を有してなる面に
   対向させ、前記第２のキャップの凹部を前記センシング
   エレメントの前記面の裏面に対向させるように、前記支
   持体上に形成された金属薄膜を介して、前記第１のキャ
   ップ及び前記第２のキャップと前記支持体とがそれぞれ
   接合されてなる半導体加速度センサにおいて、 前記第２のキャップには、前記支持体と接合する側に、
   前記支持体の外部及び前記第２のキャップの凹部とが連
   通する第１連通部を少なくとも１つ備えてなることを特
   徴とする半導体加速度センサ。
2. 【請求項２】 前記第１連通部を、前記支持体と接合す
   る前記第２のキャップのそれぞれ相対する側に、少なく
   とも１つずつ設けるようにした請求項１に記載の半導体
   加速度センサ。
3. 【請求項３】 前記第１連通部を、前記支持体と接合す
   る前記第２のキャップの凹部の少なくとも２つの隅部を
   含んで、１つずつ設けるようにした請求項１に記載の半
   導体加速度センサ。
4. 【請求項４】 前記第１連通部を、前記支持体と接合す
   る前記第２のキャップの１辺に対して、複数箇所設ける
   ようにした請求項１に記載の半導体加速度センサ。
5. 【請求項５】 半導体基板からなる枠状の支持体と、該
   支持体の内側に設けられたマス部と、前記支持体の一側
   辺と前記マス部を連結し該マス部の変位により撓む撓み
   部と、該撓み部に形成され該撓み部の撓みにより抵抗値
   が変化するゲージ抵抗とを備えたセンシングエレメント
   を複数個含んでなる第３ウエハを有するとともに、凹部
   が形成された第１のキャップ及び第２のキャップを各々
   予め複数個含んでなる第１ウエハ及び第２ウエハを有
   し、前記第１ウエハ内の各第１のキャップの凹部を各セ
   ンシングエレメントの配線電極を有してなる面に対向さ
   せ、前記第２ウエハ内の各第２のキャップの凹部を前記
   センシングエレメントの前記面の裏面に対向させるよう
   に、前記第３ウエハ内の各支持体上に形成された金属薄
   膜を介して、前記第１ウエハ及び前記第２ウエハと前記
   第３ウエハとがそれぞれ接合されてウエハ構造体を形成
   してなる半導体加速度センサにおいて、 前記第２ウエハ内の各第２のキャップには、前記第３ウ
   エハ内の各支持体と接合する側に、前記各支持体の外部
   及び前記各第２のキャップの凹部とが連通する第１連通
   部を少なくとも１つ備えるとともに、前記第１連通部と
   連通し、前記第２ウエハを貫通する貫通部を設けるよう
   にしたことを特徴とする半導体加速度センサ。
6. 【請求項６】 半導体基板からなる枠状の支持体と、該
   支持体の内側に設けられたマス部と、前記支持体の一側
   辺と前記マス部を連結し該マス部の変位により撓む撓み
   部と、該撓み部に形成され該撓み部の撓みにより抵抗値
   が変化するゲージ抵抗とを備えたセンシングエレメント
   を有するとともに、凹部が形成された第１のキャップ及
   び第２のキャップを有し、前記第１のキャップの凹部を
   前記センシングエレメントの配線電極を有してなる面に
   対向させ、前記第２のキャップの凹部を前記センシング
   エレメントの前記面の裏面に対向させるように、前記支
   持体上に形成された金属薄膜を介して、前記第１のキャ
   ップ及び前記第２のキャップと前記支持体とがそれぞれ
   接合されてなる半導体加速度センサにおいて、 前記第２のキャップの凹部の端辺と対向する箇所を含む
   前記支持体の所定箇所に、外部と連通する第２連通部を
   少なくとも１つ備えてなることを特徴とする半導体加速
   度センサ。
7. 【請求項７】 前記支持体の所定箇所は、前記第２のキ
   ャップの凹部の端辺の相対する２辺のそれぞれと対向す
   る２箇所を少なくとも含む請求項６に記載の半導体加速
   度センサ。
8. 【請求項８】 前記支持体の所定箇所は、前記第２のキ
   ャップの凹部の端辺から形成される少なくとも２つのコ
   ーナー部と対向する箇所を含む請求項６に記載の半導体
   加速度センサ。