JP2003092413A

JP2003092413A - 半導体加速度センサー

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Publication number: JP2003092413A
Application number: JP2001281644A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Saito; 正勝斎藤; Yoshio Ikeda; 由夫池田; Shigenori Tanaka; 茂徳田中
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2003-03-28
Anticipated expiration: 2021-09-17
Also published as: JP3985214B2

Abstract

(57)【要約】各軸４ケづつのピエゾ抵抗素子を可撓部に設けた３軸の
半導体加速度センサーにおいて、従来は引き出し電極を
可撓部上でパターンレイアウトを対称、均一化できてい
なかった。【課題】このため、４ケのピエゾ素子に加わる電極薄
膜による内部応力や周囲温度変化による熱応力等に違い
が出るため、オフセット電圧が大きくかつオフセット電
圧が変動するという問題があった。【解決手段】本発明では引き出し電極と同一の製造工
程で同一幅の電極薄膜パターンを新たに設けることによ
り、ピエゾ抵抗素子を形成する可撓部領域の電極薄膜パ
ターンレイアウトを検出軸方向および検出軸方向と垂直
な方向の両方ともに均一化した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は可撓部に形成したピ
エゾ抵抗素子の抵抗変化を検出する３軸の半導体型加速
度センサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体加速度センサーとしては、
例えば、特開２０００−１４７０００に記載されている
ものがあり、図７、８、９にその構造を示す。図７は平
面図、図８は図７のＺ−Ｚ線断面図、図９は図７のＺ−
Ｚ方向の点線で囲んだピエゾ抵抗素子部の構成例を示す
図である。以下この従来技術について説明する。これは
Ｓｉ単結晶基板の厚肉部から成る中央重錘体２とそれを
取り囲むように配置した固定部１と、該重錘体２および
固定部１とを連結するＳｉ単結晶基板の薄肉部よりなる
ダイヤフラム状の可撓部３と、該可撓部３上の２つの方
向（ＸとＹ）及び該可撓部３に垂直な方向（Ｚ）に対応
するように設けられた各軸４ケのピエゾ抵抗素子１１〜
３４とから構成され、更に該ピエゾ抵抗素子群１１〜３
４の上にはＳｉＯ_２やＳｉＮなどの薄膜から成る保護膜
４１が形成され、その上にピエゾ抵抗素子の両端部にス
ルーホール（例えば図９の４０ａ）を介して接続された
アルミニウムなどの金属薄膜からなる引き出し電極４０
が形成されてなる構造をしている。この中央の重錘体２
が加速度により作用する力を受けて変位したときに、可
撓部３がたわみ、該可撓部３に形成されたピエゾ抵抗素
子１１〜３４に応力が加わり抵抗値が変化する。この抵
抗変化を検出することで３軸方向の加速度を検出するも
のである。

【０００３】次に図１０および図１１を用いて加速度の
検出原理を説明する。Ｘ方向とＹ方向とは検出原理は同
じなので、これらの図では、代表してＸ方向とＺ方向と
を示す。図１０（ａ）は、Ｘ方向の加速度による可撓部
３の変形の様子を模式的に示す断面図で、ピエゾ抵抗素
子Ｒｘ１、Ｒｘ３には引っ張り応力が、Ｒｘ２、Ｒｘ４
には圧縮応力が加わり、この時、ピエゾ抵抗素子Ｒｘ
１、Ｒｘ３及びＲｘ２、Ｒｘ４の抵抗値はそれぞれ増加
および減少する。図１０（ｂ）は、Ｚ方向の加速度によ
る可撓部３の変形の様子を模式的に示す断面図である。
また、図１１に、各軸のブリッジの組み方および検出回
路を示す。図１０（ａ）において、Ｘ方向の加速度によ
り重錘体にＦｘの力を受けた時、ピエゾ抵抗Ｒｘ１およ
びＲｘ３はその値が増加し、Ｒｘ２およびＲｘ４は減少
するが、この変化により図１１（ａ）に示す検出回路に
より、Ｘ方向には電圧が出力されるが、図１１（ｂ）に
示すＺ方向の電圧は、Ｘ方向とブリッジの抵抗の接続が
異なるために各々の抵抗値の増減は相殺され電圧は零で
ある。逆に、図１０（ｂ）に示したようにＺ方向の加速
度によりＦｚの力を受けた時には、ピエゾ抵抗Ｒｚ１お
よびＲｚ２はその値が増加し、Ｒｚ２およびＲｚ３は減
少するが、この変化により図１１（ｂ）に示す検出回路
により、Ｚ方向には電圧が出力されるが、Ｘ方向の電圧
は、Ｚ方向とブリッジの抵抗の接続が異なるために各々
の抵抗値の増減は相殺され電圧は零である。このように
してＸ、Ｙ、Ｚ方向の３軸の加速度を検出できる。

【０００４】

【発明の解決しようとする課題】ところで上述した従来
の素子構造において、各ピエゾ抵抗素子の引き出し電極
４０の本数は中央の重錘体２側と周辺の固定部１側とで
異なっている。すなわち、各検出軸はそれぞれ４_ケのピ
エゾ抵抗素子で構成されるが、その引き出し電極は、重
錘体２側に引き出されたピエゾ抵抗素子の引き出し電極
と固定部１側に引き出されたピエゾ抵抗素子の引き出し
電極とは、ダイヤフラムの中央を折返しとする線対称の
レイアウトにはなっていない。また、検出軸を中心とす
る線対称にもなっていない。例えば、図7のＺ軸につい
て見ると、重錘体部２側のピエゾ抵抗素子３２、３３の
引き出し電極４０の本数はそれぞれ２本と１本、また、
固定部１側のピエゾ抵抗素子３１、３４の引き出し電極
４０の本数はそれぞれ３本、２本であり、ダイヤフラム
の中央部、検出軸のいずれにも線対称ではない。したが
って、引き出し電極４０による膜応力は各ピエゾ抵抗素
子３１〜３４の近傍で微妙に異なってしまい、加速度に
よる力が加わらずとも各ピエゾ抵抗素子３１〜３４の抵
抗値は微妙に異なった値となっている。先に図１０、１
１を用いて説明した検出原理から考えると、加速度が印
加されていない状態での各抵抗値が設計値から微妙に異
なった値となると、フルブリッジを用いた検出回路でも
キャンセルできず、オフセット電圧が発生してしまう。

【０００５】更にこの引き出し電極４０は一般にアルミ
やアルミニウム合金薄膜が、ピエゾ抵抗の保護膜４１と
してはＳｉＯ_２薄膜が使われるが、これらの材料の熱膨
張率を考えると上述した引き出し電極４０の非対称性が
オフセット電圧にもたらす影響は更に大きくなる。例え
ば、配線材料としてアルミニウム薄膜、保護膜材料とし
てＳｉＯ_２を使う時、それぞれの熱膨張係数は、２３Ｘ
１０^−６／℃、０．３Ｘ１０^−６／℃と約１００倍も異
なる。したがって、引き出し電極の非対称性により、通
電時のジュール熱発生あるいは使用環境の温度変化等に
よる熱応力の値が各ピエゾ抵抗素子によって異なるため
に、検出回路の抵抗バランスがくずれ、オフセット電圧
が変化することになる。

【０００６】更にまた、ここで例に挙げた一般的な材料
構成の場合の熱伝導率について見てみると、アルミニウム；２４０ｋ／Ｗ／ｍ／ｋＳｉ;１７０Ｓｉ０２；１．４と保護膜と配線材料とは大きく異なる。このことは引き
出し電極４０の非対称性によって各部の放熱特性が違っ
てしまい、通電時に発生するジュール熱に対する放熱の
程度が場所によって異なるため熱応力差のため、抵抗値
差を拡大することになり、オフセット電圧変動の要因と
なる。

【０００７】このように、従来のダイヤフラム構造にお
ける引き出し電極の非対称性がもたらす問題点について
説明したが、他の従来例として、特開昭６３−１６９０
７８に記載されるような梁構造のものがあり、以下に説
明する。図１２は、その梁構造の従来例を示す正面図で
ある。本例では、Ｓｉ単結晶の厚肉部よりなる中央の重
錘体部２と周辺の固定部１とは４つのＳｉ単結晶の薄肉
部よりなる梁３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄで接続され、これ
らの梁部が可撓部に相当し、これらの上にピエゾ抵抗素
子群１０が形成されている。同公知例では引き出し電極
についての記載はなく、従来引き出し電極の応力の影響
については全く配慮されていない。ダイヤフラム構造よ
りもこのような梁構造の方がピエゾ抵抗素子に効果的に
応力集中させやすいため、小型で高感度のセンサー実現
には有利であり、梁幅を薄く、かつ狭くすればするほど
高感度にできる。しかし、逆に梁は、その幅が薄く、狭
くなればなるほど梁上の薄膜応力によって変形し易くな
る。したがって、この引き出し電極の非対称性の影響を
考慮していないため、例えば２Ｇぐらいの小さい加速度
を高感度で精度良く検出する場合には、オフセット電圧
がよりおおきくなり、かつ変動しやすいという問題を抱
えていた。

【０００８】以上、説明したように従来技術ではピエゾ
抵抗素子の引き出し電極のレイアウト、均一性について
は配慮されておらず、オフセット電圧の発生およびその
変動をきたすという大きな問題があった。本発明は、こ
のような事情に鑑みてなされたものであり、オフセット
電圧が小さくかつ、オフセット電圧の温度による変動
や、通電時の変動を改善し、高感度の３軸の加速度セン
サーを提供することが目的である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願第１の発明は、可撓
部のほぼ中央部においてピエゾ抵抗素子の一端に接続さ
れた引出し電極から重錘体部側まで延伸された第２の電
極薄膜パターンや上記引出し電極および第２の電極薄膜
パターンとは独立に略同一間隔離して設けられた固定部
と重錘体部にまたがる第３の電極パターンのいずれかあ
るいは両方を新たに設けたことである。また、第２の発
明は、各検出軸に設けられた４_ケのピエゾ抵抗素子に接
続された引き出し電極を、保護膜４１を介して当該ピエ
ゾ抵抗素子上に、一方のピエゾ抵抗素子の接続端子から
他の一方の接続端子近傍まで延伸してなる第４の電極薄
膜パターンを設けたことである。更に第３の発明は、上
記第１及び第２の発明になるそれぞれ第２の電極薄膜パ
ターンおよび第３の電極薄膜パターンのいずれかあるい
は両方の新たなパターンと第４の電極薄膜パターンとを
同時に設置したことである。更にまた、第４の発明は、
上記第２、第３および第４の電極薄膜パターンは引き出
し電極と同一材料で、略同一膜厚、略同一パターン幅に
形成されたものである。

【００１０】

【作用】第１の発明によれば、各軸の検出回路を構成す
る可撓部上には、４_ケのピエゾ抵抗素子、引き出し電極
および新たに設置された第２の電極薄膜パターンや第３
の電極薄膜パターンのいずれかあるいは両方が設置され
ることにより、電極薄膜は均一なパターンレイアウトと
なり、少なくとも各軸毎に４ケのピエゾ抵抗素子に加わ
る電極薄膜に起因する内部応力や周辺温度変化による熱
応力はほぼ等しくなる。また、当然均一な電極薄膜のレ
イアウトにより、該薄膜電極による放熱効果もそれぞれ
のピエゾ抵抗素子において等しくなる。したがって、少
なくとも各検出軸毎の４_ケのピエゾ抵抗素子に加わる初
期の応力や放熱特性をほぼ等しくできるため、初期のピ
エゾ抵抗のバラツキを抑える事ができ、オフセット電圧
を小さくすることができる。更に、通電や周囲温度変化
による各ピエゾ抵抗素子の抵抗値の変化もほぼ等しくな
り、オフセット電圧の変動も小さく抑えられる。

【００１１】第２の発明によれば、全てのピエゾ抵抗素
子上に薄い保護膜を介して設置される第４の電極薄膜パ
ターンは引き出し電極とほぼ同じ応力および放熱特性を
もたせられるため、各検出軸４_ケのピエゾ抵抗素子に加
わる薄膜に起因する初期応力を略等しくできるため、オ
フセット電圧低減に効果がある。更に、周囲温度変化に
よる熱応力等による抵抗変化もほぼ等しくできるため、
オフセット電圧の変動を小さく抑えることができる。本
発明では、ピエゾ抵抗の保護膜は電極薄膜で保護される
ことになるため、本センサーの製造工程における後工程
において可動イオンの付着を完全になくすることがで
き、通電変動を効果的に抑えることができる。

【００１２】第３の発明によれば、全てのピエゾ抵抗素
子上を含め、検出回路が設置される可撓部の全領域にお
いて電極薄膜に起因する応力及び放熱特性を最も均一化
できる。すなわち、全てのピエゾ抵抗素子に加わる電極
薄膜に起因する応力を一定にできるため、初期の抵抗値
をほぼ同じ値にでき、オフセット電圧を極小化できると
共に周囲温度変化や通電による熱応力による抵抗変化を
全てのピエゾ抵抗素子においてほぼ完全に等しくできる
ため、オフセット電圧の変動も最小化できる。

【００１３】次に第４の発明によれば、従来の引き出し
電極と上記第１および第２の発明になる第２、第３及び
第４の電極薄膜パターンとは、同一のパターン幅に設計
されて同一の製造工程で形成されるため、それぞれの電
極薄膜による応力を容易に一定に制御でき、加速度検出
特性の揃ったものを安価に製造できるようになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例を用いて詳
細に説明する。図１に本発明の第１の実施例を示す。本
実施例は、７図に示したダイヤフラム構造に本発明を適
用したものであり、説明を分かり易くするため、両図の
符号は同一部分には同一の符号を付した。すなわち、本
発明は、Ｓｉ単結晶基板の厚肉部からなる中央重錘体２
とそれを取り囲むように配置した固定部１と、該重錘体
２および固定部１とを連結するＳｉ単結晶基板の薄肉部
よりなるダイヤフラム状の可撓部３と、該可撓部３上の
２つの方向（ＸとＹ方向）及び該可撓部３に垂直な方向
（Ｚ方向）に対応するように設けられた各軸４_ケのピエ
ゾ抵抗素子群１１〜３４とから構成され、更に該ピエゾ
抵抗素子群の上にはＳｉＯ_２薄膜から成る保護膜４１が
形成され、該保護膜上に、ピエゾ抵抗素子の両端にスル
ーホールを介して接続されたアルミ薄膜からなる引き出
し電極群４０が形成され、更に、Ｘ、ＹおよびＺ軸方向
の全てにおいて、略ダイヤフラム中央でピエゾ抵抗素子
の１端に接続された引き出し電極４０から延伸されて中
央重錘体２端部にかかる第２の電極パターン４０２を設
け、また、Ｚ軸方向の可撓部上において、引き出し電極
４０及び上記第２の電極薄膜パターン４０２とは全く独
立して、固定部１の端部から重錘体２の端部まで伸びた
第３の電極パターン４０３を形成したものである。これ
らの第２および第３の電極パターン群４０２、４０３
は、本来の引き出し電極群４０を形成する時に同時に略
同一パターン幅に作製した。

【００１５】次に本実施例の製造方法について説明す
る。図２は、主要工程を説明するためのＸ−Ｘ方向断面
の一部を示している。なお、本製造プロセスの説明にお
いては、可撓部３の厚さを高精度に制御できるようにＳ
ＯＩウェーハを用いた例で説明する。ＳＯＩとはＳｉｌ
ｉｃｏｎＯｎＩｎｓｈｕｌａｔｏｒのことであり、
Ｎ型のＳｉを使った。ＳＯＩウェーハとは図２に符号を
つけたように、Ｓｉのベース基板６００、Ｓｉ活性層で
ある表面のＳＯＩ層８００および両者の間にあり、エッ
チングストッパーとして使われるＳｉＯ_２層７００とで
構成されたＳｉ半導体基板である。それぞれの厚さとし
ては、例えば、高感度な加速度センサー用としては、ベ
ース基板は５００〜６２５μｍ、ＳｉＯ_２は１μｍそし
てＳＯＩ層は１０μｍ前後としている。

【００１６】製造プロセスの最初は、まず、ＳＯＩ層８
００の表面に、フォトレジストあるいは熱酸化ＳｉＯ_２
膜などをマスクとして所定形状のパターンを作り、イオ
ン打ち込みなどの不純物拡散工程によってボロンを拡散
したピエゾ抵抗体１１、１２を作る（図２（ａ））。表
面不純物濃度としては、温度特性および感度の両方の観
点から、約２Ｘ１０^１８付近を選んだ。

【００１７】次にピエゾ抵抗体１１、１２の保護を目的
として（保護膜４１０を作製する（図２（ｂ））。保護
膜としては、一般に半導体で使われているＳｉＯ_２とＰ
ＳＧ（ＰｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓＳｉｌｉｃａｔｅｄ
ｇｌａｓｓ）の多層膜を使い可動イオンのゲッタリング
効果を持たせている。ＳｉＯ_２とＰＳＧの２層膜の代わ
りにＳｉＯ_２とＳｉNの２層膜を使ってもよい。保護膜
の厚さは、できるだけ薄くして応力を小さくした方が高
感度化の点では好ましく、０．３〜０．５μｍとした。

【００１８】次にピエゾ抵抗体１１、１２の両端部上の
保護膜４１０に電極接続用のスルーホール４００ａをフ
ッ酸を主体にした湿式エッチングにより形成した（図２
（ｃ））。

【００１９】次に、電極配線を作るために、まずスパッ
ターによりアルミニウム合金（アルミニウム、銅、Ｓｉ
などが主組成）を成膜する。厚さは、０．３〜０．５μ
ｍほどとしたが、この厚さもできるだけ応力は小さい方
が好ましく薄い方が良い。フォトエッチングにより電極
配線４００および図２には図示されていない領域に形成
される第２薄膜電極パターン４０２および第３薄膜電極
パターン４０３を同一幅に同時にハ゜ターニンク゛した（図２
（ｄ））。

【００２０】次に裏面のベース基板６００に、両面アラ
イナー装置を用いて表面のピエゾ抵抗素子１１、１２な
どとの位置をあわせて重錘体２および固定部１の形状に
フォトレジストマスクを形成し、ドライエッチング法で
Ｓｉベース基板６００をエッチングし、更にエッチング
ストッパーのＳｉＯ_２層８００を湿式エッチングで除去
した（図２（ｅ））。この工程で可撓部３が形成される
が、エッチングストッパーのＳｉＯ_２を除去せず残した
方が、全体の応力バランスをとるのに良い場合もあり、
エッチングストッパーのＳｉＯ_２を一部残す方法も適用
可能である。その後に、ウェーハ上に形成した多数の加
速度センサー素子をダイサー等を用い、チップ切断し、
パッケージ等の組み立て工程を経て、加速度センサーを
完成させた。

【００２１】このように第２、第３の電極パターンを設
けることによって、少なくともピエゾ抵抗素子が形成さ
れる領域の可撓部３上の電極薄膜による応力分布や放熱
特性は各軸ともにそれぞれ均一にすることができた。し
たがって、各軸ともそれぞれオフセット電圧は、図７で
示した従来品に比べ１／２以下にすることができた。ま
た、薄膜の多層構造や薄膜パターンレイアウトの対称
性、均一性を確保できたことにより、使用環境や通電等
による温度変化によるピエゾ抵抗素子にかかる熱応力も
ほぼ等しくできたため、オフセット変動も小さく抑える
事ができた。更に、他の効果として、本発明になる第
２、第３の薄膜電極パターンの終点を固定部１および重
錘体２の厚肉部まで延ばす事によって、耐衝撃性を向上
させる効果が得られた。本発明の構造は、応力が集中す
る可撓部３と固定部１および重錘体部２との境界部の強
度を電極材料で補強するものである。この境界領域付近
では全ての薄膜電極パターンをできるだけ幅を広く構成
することが耐衝撃性の面では有利である。以上説明した
第１の実施例においては、Ｘ及びＹ軸は合計の電極薄膜
パターンの本数は２本、また、Ｚ軸は３本であるが、Ｘ
およびＹ軸にＺ軸と同様に第３の電極薄膜パターン４０
３を追加することで、可撓部上の全ての検出軸について
軸方向および可撓部の中央部のいずれに対しても線対称
にすることができたため、第1の実施例よりも応力バラ
ンスおよび放熱特性をより一層均一化することができ、
オフセット電圧をより低減かつ安定なものにできた。

【００２２】次に、第1の発明になる他の実施例を説明
する。本実施例はより高感度を達成しやすいように梁構
造としたものである。図３は、本実施例を示す正面図、
図４は図３の点線で囲んだ梁の拡大図である。本加速度
センサーは、Ｓｉ単結晶基板の厚肉部からなる中央の重
錘体２と周辺の固定部１とはＳｉ単結晶基板の薄肉部か
らなる４本の梁３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄで接続
され、Ｘ方向とＺ方向とを同一の梁３０ａ、３０ｃ上
に、また、Ｙ方向をこれと直交する他の梁３０ｂ、３０
ｄ上に形成したピエゾ抵抗素子群で検出するように、該
梁上にはＸ軸（１１１、１１２、１１３、１１４）およ
びＺ軸（３１１、３１２、３１３、３１４）用の計
８_ケ、また、他の梁上にはＹ軸の計４_ケのピエゾ抵抗素
子（２１１、２１２、２１３、２１４）が形成され、各
ピエゾ抵抗素子は引き出し電極４００で接続しブリッジ
回路を構成した。両図に於いて、第1の発明になる第２
および第３の電極薄膜パターンは、それぞれ図1と同じ
符号４０２、４０３で示してあり、第２の電極薄膜パタ
ーン４０２は３軸全てに形成され、第３の電極薄膜パタ
ーン４０３は、ＸおよびＺ軸に形成され、２対の梁上の
全ての電極パターンは５本と同じとした。したがって、
本実施例によれば、各ピエゾ抵抗素子を形成する梁上で
は、電極薄膜パターンによる応力をほぼ一定、かつ放熱
特性もほぼ同一とできたため、オフセット電圧およびそ
の変動は従来比で約半減できた。

【００２３】次に第2の発明になる実施例について説明
する。本発明は、ピエゾ抵抗素子上において、引き出し
電極を一方の端部から他の端部近傍まで延ばした第４の
電極薄膜パターンを設け、可能な限り電極薄膜パターン
の均一化を図ったものである。よりわかり易くするため
に、図３の実施例に本第2の発明を適用した例で説明す
る。図３の各検出軸の全てのピエゾ抵抗素子の上に、引
き出し電極４００を一方の接続部から他の一方の近傍ま
で延ばし、これを第４の電極パターン４０４とした。こ
の様子を図５および図６で説明する。図５は、図４に相
当するＸおよびＺ軸用の一部拡大平面図、また図６は図
５のＸ軸の断面図、である。両図において、図３および
図４と同一部分については、同じ符号を付した。すなわ
ち、１１１、１１２はＸ軸方向のピエゾ抵抗素子、３１
１、３１２はＺ軸方向のピエゾ抵抗素子、４００は引き
出し電極、４０２および４０３はそれぞれ第２、第３の
電極薄膜パターン、４００ａは保護膜４１０のピエゾ抵
抗素子と引き出し電極との接続部に設けたスルーホール
である。

【００２４】第２の発明になる第４の電極パターン４０
４は、引き出し電極４００をピエゾ抵抗素子の上部にお
いて一方の接続端部からもう一方の接続部近傍まで延ば
した部分をさしている。このように、第４の電極薄膜パ
ターンの設置により、ほぼ完全に梁上の電極パターンを
均一にでき、応力をそろえることができたため、オフセ
ット電圧低減およびその変動低減に効果があった。この
効果は、上記した第１の発明と組み合わせる事で更に大
きくすることができ、従来品に比べ、約１／３にでき
た。更に本第２の発明になる付随効果として、ピエゾ抵
抗素子の保護膜上をアルミニウム薄膜で覆っているた
め、製造工程中の汚れなどによる可動イオンの付着をな
くすことができ、いわゆる通電変動を押さえる効果が得
られ、ピエゾ抵抗値の変動率で見た場合、従来品に比べ
約１桁低減でき安定性を向上できた。

【００２５】以上、実施例を用いて本発明を詳細に説明
したが、上記の第２、第３および第４の電極薄膜パター
ンは、引き出し電極と同一の製造工程で、ほぼ同一のパ
ターン幅で形成することにより、膜厚、形状バラツキが
小さく、特性のそろったものを容易に作製できる。ま
た、第２および第４の電極薄膜パターンは、引き出し電
極を延伸した例で説明したが、引き出し電極とは全く切
り離して形成しても同様な効果が得られることは言うま
でもない。更に本発明は、実施例で説明した引き出し電
極のパターンレイアウトに限定されるものではない。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、オフセット電圧および
その通電変動の小さい、かつオフセット電圧の温度特性
の悪化も小さい、更には通電変動も小さく、高感度な加
速度センサーを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になる第１の実施例を示す正面図。

【図２】本発明になる第１の実施例の製造工程を示す断
面図。

【図３】本発明になる第２の実施例を示す正面図。

【図４】図３に示した本発明の第２の実施例のＸおよび
Ｚ軸方向の１つの梁付近(点線枠内の拡大)の正面拡大
図。

【図５】本発明になる第３の実施例のＸおよびＺ軸方向
の１つの梁付近の断面拡大図。

【図６】図５に示した本発明の第３の実施例のＸ軸方向
の構造断面図。

【図７】従来の半導体加速度センサーの例を示す正面
図。

【図８】図７に示した従来例のＺ軸方向の構造断面図。

【図９】図７に示した従来例のＺ軸方向の要部の正面
図。

【図１０】従来の加速度センサーのＸおよびＺ軸方向に
加速度が加わった場合の状態を示す断面図。

【図１１】加速度センサーのＸ軸およびＺ軸方向の検出
回路を示す電気回路図。

【図１２】従来の他の半導体加速度センサーの概略構造
を示す正面図。

【符号の説明】

１固定部、２重錘体、３可撓部、４０引出し電
極、４１保護膜、４２電極端子、１１１２１３
１４２１２２２３２４３１３２３３３
４ピエゾ抵抗素子、３ａ〜３ｄ可撓部、１０ピエ
ゾ抵抗素子、１１１１１２１１３１１４２１１
２１２２１３２１４３１１３１２３１３３
１４ピエゾ抵抗素子、４００引き出し電極、４０２
第２の電極薄膜パターン、４０３第３の電極薄膜パ
ターン、４０４第４の電極薄膜パターン、４２０電
極端子、３０ａ３０ｂ３０ｃ３０ｄ可撓部、４
１０保護膜、４００ａ保護膜に形成したスルーホー
ル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4M112 AA02 CA01 CA03 CA04 CA05 CA11 CA13 CA24 CA28 CA31 CA33 DA04 DA12 EA03 EA06 EA07 EA10 EA11 FA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｓｉ単結晶基板の厚肉部から成る中央重
錘体部と、該重錘体部を取り囲むように配置した固定部
と、該重錘体部と固定部とを連結するＳｉ単結晶基板の
薄肉部から成るダイヤフラム状または複数対の梁状の可
撓部と、該可撓部上にある２つの直交する検出軸（Ｘと
Ｙ軸）および該可撓部に垂直な１つの検出軸（Ｚ軸）に
対応して、該可撓部上に設置した各軸それぞれ４ケのピ
エゾ抵抗素子群とからなり、該各軸４_ケのピエゾ抵抗素
子はフルブリッジ検出回路を構成するように薄膜の引き
出し電極パターンで接続されてなる半導体加速度センサ
ーであって、上記可撓部上に、固定部側から延びて可撓
部の中央付近でピエゾ抵抗素子に接続されている引出し
電極から延伸され、上記重錘体部に略あるいは完全にと
どく第２の薄膜電極パターンや、上記引出し電極および
第２の電極パターンとは独立して、該引出し電極や第２
の電極パターン近傍に上記固定部側と重錘体部側に略あ
るいは完全にまたがる第３の薄膜電極パターン、のいず
れかあるいは両方を新たに設けることによって、可撓部
領域の電極薄膜パターンを略均一なレイアウトとしたこ
とを特徴とする半導体加速度センサー。
【請求項２】請求項１項記載の半導体加速度センサー
において、上記第２の薄膜電極パターンは、上記引出し
電極とは電気的および機械的に接続されていないことを
特徴とする半導体加速度センサー。
【請求項３】Ｓｉ単結晶基板の厚肉部から成る中央重
錘体部と、該重錘体部を取り囲むように配置した固定部
と、該重錘体部と固定部とを連結するＳｉ単結晶基板の
薄肉部から成るダイヤフラム状または複数対の梁状の可
撓部と、該可撓部上にある２つの直交する検出軸（Ｘと
Ｙ軸）および該可撓部に垂直な１つの検出軸（Ｚ軸）に
対応して、該可撓部上に設置した各軸それぞれ４_ケのピ
エゾ抵抗素子群とからなり、該各軸４_ケのピエゾ抵抗素
子はフルブリッジ検出回路を構成するように薄膜の引き
出し電極パターンで接続されてなる半導体加速度センサ
ーであって、保護絶縁膜を介して各ピエゾ抵抗素子上
に、少なくとも同一検出軸に対応する４_ケのピエゾ抵抗
素子それぞれに接続された引出し電極の一方の電極接続
部側から延伸し他の電極接続部近傍まで伸びる第４の薄
膜電極パターンを設けたことを特徴とする半導体加速度
センサー。
【請求項４】請求項１項、２項記載の半導体加速度セ
ンサーにおいて、少なくとも同一検出軸に対応する４_ケ
のピエゾ抵抗素子それぞれに接続された引出し電極を、
保護絶縁膜を介して各ピエゾ抵抗素子上に、一方の電極
接続部側から延伸し他の電極接続部近傍まで伸びる第４
の薄膜電極パターンを設けたことを特徴とする半導体加
速度センサー。
【請求項５】請求項３項および４項記載の半導体加速
度センサーにおいて、上記第４の薄膜電極パターンは、
上記引き出し電極とは電気的および機械的に接続されて
いないことを特徴とする半導体加速度センサー。
【請求項６】請求項１項から５項記載の半導体加速度
センサーにおいて、上記引き出し電極および第２から第
４の薄膜電極パターンは、同一材料からなり略同一の膜
厚および略同一のパターン幅であることを特徴とする半
導体加速度センサー。