JP2004354350A - 半導体加速度センサの製造方法、及びその製造方法により製造された半導体加速度センサ - Google Patents
半導体加速度センサの製造方法、及びその製造方法により製造された半導体加速度センサ Download PDFInfo
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Abstract
【課題】信頼性の高い半導体加速度センサを製造する方法及び、その製造方法により製造された半導体加速度センサを提供する。
【解決手段】中間絶縁層２２を挟んで活性層２１及び支持層２３が積層された半導体基板Ｂ内に加速度センサチップＣを複数形成する工程と、その各加速度センサチップＣ，Ｃ‥に、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２を陽極接合する工程と、スクライブレーン７５に沿って当該半導体基板Ｂを切断して、個々の半導体加速度センサに切り分ける工程とを有する半導体加速度センサの製造方法において、スクライブレーン７５のうち、各加速度センサチップＣ，Ｃ‥間に位置するスクライブレーン７５内に、活性層２１及び中間絶縁層２２を貫通して支持層２３を露出させる凹部７３を形成する工程と、凹部７３内に金属膜７１を形成して活性層２１及び支持層２３を導通させる工程とを上記陽極接合の工程の前に有する。
【選択図】 図１
【解決手段】中間絶縁層２２を挟んで活性層２１及び支持層２３が積層された半導体基板Ｂ内に加速度センサチップＣを複数形成する工程と、その各加速度センサチップＣ，Ｃ‥に、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２を陽極接合する工程と、スクライブレーン７５に沿って当該半導体基板Ｂを切断して、個々の半導体加速度センサに切り分ける工程とを有する半導体加速度センサの製造方法において、スクライブレーン７５のうち、各加速度センサチップＣ，Ｃ‥間に位置するスクライブレーン７５内に、活性層２１及び中間絶縁層２２を貫通して支持層２３を露出させる凹部７３を形成する工程と、凹部７３内に金属膜７１を形成して活性層２１及び支持層２３を導通させる工程とを上記陽極接合の工程の前に有する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体加速度センサの製造方法及びその製造方法により製造された半導体加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車、航空機、家電製品等に搭載され、それらに加わる加速度を検出するものに、半導体基板から形成された半導体加速度センサがある。この半導体加速度センサには、その形状や検出方法の違いにより種々のものが存在する。例えば、形状に関しては、印加された加速度に応じて揺動する錘部を支持するフレーム部が、１つの梁部だけを介して支持する片持ち梁構造と、複数の梁部を介して支持する両持ち梁構造とがある。また、検出方法に関しても、錘部の揺動量に応じた梁部の撓み量を電気抵抗の変化として検出するものや、錘部の揺動量に応じ変化する静電容量の変化量を検出するものなどがある。図６に示すものは、片持ち梁構造で、その梁部３の機械的な歪みを電気抵抗の変化として検出する半導体加速度センサの側断面図である。
【０００３】
この半導体加速度センサは、半導体基板をエッチングして形成された加速度センサチップＣ、並びに、この加速度センサチップＣに陽極接合された上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２を具備して構成されており、加速度センサチップＣは、加速度を受けて変位する錘部１と、この錘部１の外周縁を空間を設けて外囲するフレーム部２と、この錘部１及びフレーム部２間に張架され、錘部１の変位に応じて撓む梁部３と、この梁部３の撓み量に応じた電気信号を出力するピエゾ抵抗４と、このピエゾ抵抗４の出力を取り出す電極パッド９と、ピエゾ抵抗４及び電極パッド９を電気的に接続する電極配線８とを備えている。また、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２は、ガラス材料よりなり、フレーム部２の厚み方向の両端面２１１，２３１にそれぞれ陽極接合されている。この上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２は、錘部１がフレーム部２の厚み方向に沿って過剰に変位したときに、その錘部１と当接して、その錘部１の変位量を所定の範囲内に制限することで、梁部３が破損してしまうのを防止する機能を奏する。
【０００４】
しかしながらこのような半導体加速度センサは、フレーム部２が、中間絶縁層２２を挟んで活性層２１及び支持層２３が積層されたもので形成されているため、活性層２１と支持層２３とが、中間絶縁層２２により電気的に切断された状態になっている。そのため、活性層２１の端面２１１と、支持層２３の端面２３１とにそれぞれ上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２を陽極接合する際には、端面２１１及び上部ストッパ５１を陽極接合する工程と、端面２３１及び下部ストッパ５２を陽極接合する工程とが別々に必要となり、例えば、まず端面２３１及び下部ストッパ５２を陽極接合し、その後で端面２１１及び上部ストッパ５１を陽極接合する、といったように、２回の工程に分けて接合を行なう必要がある。
【０００５】
このように２回必要となる陽極接合の工程を簡略化するため、図７の側断面図に示すように、半導体基板Ｂの周縁部分Ａにおいて、活性層２１及び支持層２３を電気的に導通させることで、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２と、フレーム部２とを１回の接合工程で行なえるようにしたものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
このものは、半導体基板Ｂに複数形成された加速度センサチップＣ，Ｃ‥を、ダイシング等により個々の加速度センサチップＣに切り分ける前に、その複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥にまとめて、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２を１回の工程で陽極接合しようとするものである。そして、それを実現するために、複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥がエッチング形成された半導体基板Ｂの周縁部分Ａの活性層２１及び中間絶縁層２２をエッチングすると共に、そのエッチングした部分に金属薄膜７２を形成して、活性層２１及び支持層２３を導通させる。そして、金属薄膜７２を形成した半導体基板Ｂの厚み方向の両端面に、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２を配置すると共に、正電位を印加する正電極Ｖ１を金属薄膜７２に、負電位を印加する負電極Ｖ２を上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２にそれぞれ接触させると共に正電位及び負電位をそれぞれ印加して、陽極接合する。これにより、半導体基板Ｂに形成された複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥は、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２と、各フレーム部２，２‥の両端面で陽極接合される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１８５７３７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このものでは、活性層２１及び支持層２３の導通を、半導体基板Ｂの周縁部分Ａで行なっているため、正電極Ｖ１からの電流は、半導体基板Ｂの周縁部分Ａからその中心部方向に向かって流れる。そのため、半導体基板Ｂと上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２との接合も、半導体基板Ｂの周縁部から中央部方向に向かって行なわれることとなる。その結果、半導体基板Ｂの中央部分から切り出される半導体加速度センサは、半導体基板Ｂの周縁部分Ａ近傍から切り出される半導体加速度センサよりも、その加速度センサチップＣと上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２との接合面に大きな応力が生じてしまっているものがある。この接合面に生じた応力は、加速度の検出特性や、信頼性等に影響を及ぼしてしまうことがあり、また、半導体加速度センサを安定した品質で製造することが困難になる、という問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、信頼性の高い半導体加速度センサを製造するための製造方法、及びその製造方法により製造された半導体加速度センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る半導体加速度センサの製造方法は、加速度を受けて変位する錘部と、この錘部に一端が接続された可撓部と、この可撓部の他端に接続されて上記錘部を揺動自在に支持するフレーム部と、上記錘部の変位に応じて上記可撓部に生じる撓み量を検出するセンサ部とを備えた加速度センサチップ、並びに、上記フレーム部の厚み方向の両端面にそれぞれ陽極接合され、上記フレーム部の厚み方向に沿った、上記錘部の所定の大きさ以上の変位を制限する第１及び第２のストッパ部材を具備してなる半導体加速度センサであって、上記加速度センサチップを、中間絶縁層を挟んで第１及び第２のシリコン層が積層された半導体基板内に複数形成する工程と、その形成した各加速度センサチップに、上記第１及び第２のストッパ部材を陽極接合する工程と、その半導体基板のスクライブレーンに沿って当該半導体基板を切断して、個々の上記半導体加速度センサに切り分ける工程と、を有する半導体加速度センサの製造方法において、上記半導体基板のスクライブレーンのうち、加速度センサチップ間に位置するスクライブレーン内の少なくとも１ヶ所に、上記第１のシリコン層及び上記中間絶縁層を貫通して、上記第２のシリコン層を露出させる凹部を形成する工程と、その凹部内に導電膜を形成して上記第１及び第２のシリコン層を導通させる工程とを、上記陽極接合の工程の前に有してなることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る半導体加速度センサの製造方法は、加速度を受けて変位する錘部と、この錘部に一端が接続された可撓部と、この可撓部の他端に接続されて上記錘部を揺動自在に支持するフレーム部と、上記錘部の変位に応じて上記可撓部に生じる撓み量を検出するセンサ部とを備えた加速度センサチップ、並びに、上記フレーム部の厚み方向の両端面にそれぞれ陽極接合され、上記フレーム部の厚み方向に沿った、上記錘部の所定の大きさ以上の変位を制限する第１及び第２のストッパ部材を具備してなる半導体加速度センサであって、上記加速度センサチップを、中間絶縁層を挟んで第１及び第２のシリコン層が積層された半導体基板内にマトリクス状に複数形成する工程と、その形成した各加速度センサチップに、上記第１及び第２のストッパ部材を陽極接合する工程と、その半導体基板のスクライブレーンに沿って当該半導体基板を切断して、個々の上記半導体加速度センサを切り分ける工程と、を有する半導体加速度センサの製造方法において、上記マトリクス状に形成した複数の加速度センサチップのうち、その外周部分に位置する加速度センサチップから少なくとも１つ内側に位置する加速度センサチップに、上記第１のシリコン層及び上記中間絶縁層を貫通して、上記第２のシリコン層を露出させる凹部を形成する工程と、その凹部内に導電膜を形成して上記第１及び第２のシリコン層を導通させる工程とを、上記陽極接合の工程の前に有してなることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る半導体加速度センサの製造方法は、加速度を受けて変位する錘部と、この錘部に一端が接続された可撓部と、この可撓部の他端に接続されて上記錘部を揺動自在に支持するフレーム部と、上記錘部の変位に応じて上記可撓部に生じる撓み量を検出するセンサ部とを備えた加速度センサチップ、並びに、上記フレーム部の厚み方向の両端面にそれぞれ陽極接合され、上記フレーム部の厚み方向に沿った、上記錘部の所定の大きさ以上の変位を制限する第１及び第２のストッパ部材を具備してなる半導体加速度センサであって、上記加速度センサチップを、中間絶縁層を挟んで第１及び第２のシリコン層が積層された半導体基板内に複数形成する工程と、その半導体基板内の各加速度センサチップに、上記第１及び第２のストッパ部材を陽極接合する工程と、その半導体基板のスクライブレーンに沿って当該半導体基板を切断して、個々の上記半導体加速度センサに切り分ける工程と、を備える半導体加速度センサの製造方法において、上記半導体基板の上記第１のシリコン層表面のうち、上記複数の加速度センサチップを形成した、又は形成を予定する領域の中央部分に、上記第１のシリコン層及び上記中間絶縁層を貫通して、上記第２のシリコン層を露出させる凹部を形成する工程と、その凹部内に導電膜を形成して上記第１及び第２のシリコン層を導通させる工程とを、上記陽極接合の工程の前に備えてなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る半導体加速度センサの製造方法では、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、上記第１のシリコン層表面に陽極接合する上記第１のストッパ部材は、その厚み方向の全体を貫通する貫通孔を有してなると共に、上記陽極接合の工程の前には、当該貫通孔を通して、上記半導体基板に形成した上記凹部が露出するよう、当該第１のストッパ部材を上記半導体基板に配置する工程をも有してなることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る半導体加速度センサは、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体加速度センサの製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は、本発明の半導体加速度センサの製造方法の工程を示す図であり、図２は、複数の加速度センサチップが形成された半導体基板の上面を示す図である。また、本実施の形態により製造された個々の半導体加速度センサは、図６の側断面図に示すものとなる。図１及び図２において、２１は活性層、２２は中間絶縁層、２３は支持層、７２は金属膜、７３は凹部、５１は上部ストッパ、５２は下部ストッパ、７５はスクライブレーン、Ｂは半導体基板、Ｃは加速度センサチップをそれぞれ示している。
【００１６】
半導体加速度センサは、第１のストッパ部材としての上部ストッパ５１と、第２のストッパ部材としての下部ストッパ５２とが、加速度センサチップＣに陽極接合されて形成されており、加速度センサチップＣは、フレーム部２と錘部１と梁部３とピエゾ抵抗４と電極配線８と電極パッド９とを備えて構成されている。この加速度センサチップＣは、その厚み方向に第１のシリコン層としての活性層２１、中間絶縁層２２、第２のシリコン層としての支持層２３が、この順に積層された半導体基板Ｂがエッチングされ形成されており、各層の厚みは、例えば活性層２１が数μｍ〜１０μｍ程度、中間絶縁層２２が０．１μｍ以下、支持層２３が３００〜６００μｍ程度の厚みを有する。このような半導体基板Ｂがエッチングされ形成された加速度センサチップＣの錘部１及びフレーム部２は共に、その厚み方向に活性層２１、中間絶縁層２２、支持層２３を有し、また梁部３は支持層２３及び中間絶縁層２２がエッチングされて活性層２１だけからなっている。
【００１７】
凹部７３は、図２に示すように、半導体基板Ｂに形成された複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥の間に位置するスクライブレーン７５，７５‥内に形成されている。このスクライブレーン７５，７５‥は、半導体基板Ｂから個々の加速度センサチップＣを切り出すときに、ダイシングブレードが切削する部分である。この凹部７３は、スクライブレーン７５内における活性層２１及び中間絶縁層２２の厚み方向の全体を貫通して、その中間絶縁層２２の下にある支持層２３を、活性層２１側に露出させる。
【００１８】
金属膜７１は、例えばアルミニウムのような金属材料で構成されており、凹部７３内と活性層２１の表面全体とに形成されている。凹部７３内においては、この金属膜７１が、その底面及び側壁面の全体を覆うように形成されているので、凹部７３の底面、すなわち露出された支持層２３と、凹部７３の側壁、すなわち活性層２１とが、この金属膜７１を介して導通される。なお、金属膜７１の材料には、アルミニウムを用いることに限定されるものではなく、導電性を有するものであればどのようなものを用いてもよい。
【００１９】
梁部３は、薄肉に形成されており、その厚み方向に撓みが可能であると共に、その長手方向を軸にして捻転も可能である。この梁部３は、その長手方向の一端部が錘部１に連結されると共に、他端部はフレーム部２に連結されており、フレーム部２に錘部１を揺動自在に支持させている。
【００２０】
錘部１は、梁部３よりも厚肉に形成されており、厚み方向の断面が略四角状を有する。この錘部１は、半導体加速度センサに印加された加速度に応じて変位する。
【００２１】
フレーム部２は、厚み方向の両端面が開口した断面略ロ字の筒形状を有してなり、その中空部分に配置された錘部１を、その錘部１の外周縁を離間して外囲すると共に、梁部３を介して揺動自在に支持している。このフレーム部２は、自動車や航空機等の移動体に固定して用いられる。また、このフレーム部２は、その厚み方向に沿って活性層２１、中間絶縁層２２、支持層２３を有してなり、この活性層２１及び支持層２３の表面に、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２がそれぞれ陽極接合される。
【００２２】
ピエゾ抵抗４は、梁部３に半導体不純物拡散技術が施されることにより形成されており、梁部３の撓み量に応じてその抵抗値が変化し、その撓み量が大きくなるほど抵抗値も大きくなる。この変化する抵抗値に対応した電圧が、電極配線８と電極パッド９とを介して外部に出力され、この出力された電圧から、半導体加速度センサの受けた加速度を求める。
【００２３】
上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２は、平板状のガラス基板よりなり、フレーム部２の厚み方向の両端面である支持層２３及び活性層２１の表面にそれぞれ接合されている。この上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２が、フレーム部２の両端面に接合されていることで、錘部１がフレーム部２の厚み方向に過剰に変位したときには、その錘部１が、上部ストッパ５１と下部ストッパ５２に当接して、それ以上変位できないようにさせるので、梁部３が破壊されるのを防止することが可能となる。
【００２４】
上記の半導体加速度センサを製造する工程を以下に説明するが、半導体基板Ｂにエッチング等を施し、複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥を形成する工程は、従来と同じ工程であるので図示はせずに説明し、その複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥を形成した後の工程について、図１を参照しながら説明する。
【００２５】
まず、活性層２１、中間絶縁層２２、支持層２３が順に積層された半導体基板Ｂに対し、その支持層２３側から、加速度センサチップＣのフレーム部２及び錘部１を形成しようとする部分以外の部分を、各加速度センサチップＣに対応させて、中間絶縁層２２に達するまでドライエッチングする。
【００２６】
次に、その半導体基板Ｂの活性層２１側から、フレーム部２及び錘部１及び梁部３を形成しようとする部分以外の部分を、各加速度センサチップＣに対応させて、中間絶縁層２２に達するまでウェットエッチングする。
【００２７】
続いて、フレーム部２及び錘部１以外の部分にある中間絶縁層２２を、支持層２３側からフッ酸を含んだ液によりエッチング除去する。これにより、各加速度センサチップＣ，Ｃ‥のフレーム部２及び錘部１及び梁部３間、並びに梁部３下の中間絶縁層２２が除去され、フレーム部２及び錘部１及び梁部３は、そのそれぞれの連結部分だけを残して切り離される。なお、梁部３の表面には、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜よりなる絶縁膜が形成されており、加速度センサチップＣの表面を保護している。
【００２８】
続いて、梁部３の所定の位置に、半導体不純物拡散技術によりピエゾ抵抗４を形成する。このようにして、フレーム部２と錘部１と梁部３とピエゾ抵抗４とを備える加速度センサチップＣが、半導体基板Ｂ内に複数形成される。
【００２９】
続いて、この加速度センサチップＣを複数形成した半導体基板Ｂに対し、図１（ａ）に示すように、スクライブレーン７５，７５‥内に、活性層２１及び中間絶縁層２２を貫通して支持層２３を露出させる凹部７３，７３‥を形成する。
【００３０】
続いて、図１（ｂ）に示すように、この凹部７３，７３‥と、活性層２１の表面全体とに金属膜７１を形成して、活性層２１と支持層２３とを導通させる。
【００３１】
続いて、図１（ｃ）に示すように、凹部７３，７３‥と金属膜７１を形成した半導体基板Ｂの活性層２１表面に上部ストッパ５１、支持層２３表面に下部ストッパ５２を配置する。
【００３２】
続いて、図１（ｄ）に示すように、正電位を印加する正電極Ｖ１を、金属膜７１に接触させると共に、負電位を印加する負電極Ｖ２を、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２に接触させる。そして、正電極Ｖ１と負電極Ｖ２にそれぞれ正電位、負電位を印加すると、金属膜７１と導通した活性層２１及び支持層２３は正電位になると共に、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２は負電位となり、活性層２１及び上部ストッパ５１、並びに、支持層２３及び下部ストッパ５２がそれぞれ陽極接合する。このようにして、半導体基板Ｂ内に複数の半導体加速度センサを形成する。この後で、ダイシングブレード等によりスクライブレーン７５を切削して、各半導体加速度センサに切り分ければ、図６の側断面図に示すような半導体加速度センサが得られる。しかし、上記のような製造方法により得られたものは、従来の半導体加速度センサよりも、加速度センサチップＣと上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２との接合面の応力が小さいので、非常に信頼性の高いものとなる。
【００３３】
なお、上記の製造工程においては、凹部７３，７３‥を形成する工程を、半導体基板Ｂ内に複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥を形成する工程の後で行なうようにしていたが、これは、加速度センサチップＣを形成する工程の途中に入れて行なうようにしたり、加速度センサチップＣを形成する工程の前に行なうようにしてもよい。
【００３４】
また、支持層２３側から中間絶縁層２２をエッチング除去するときに、フッ酸を含んだ液によりエッチング除去したが、これはドライエッチングで行なうようにしてもよい。
【００３５】
また、上部ストッパ５１には、平板状のものを用いたが、例えば図３に示すように、その厚み方向の全体を貫通する貫通孔１２を有するものを用い、その貫通孔１２と、半導体基板Ｂ表面に形成した凹部７３，７３‥とが対向するように、その上部ストッパ５１を半導体基板Ｂ表面に配置して、陽極接合するようにしてもよい。このようにすれば、金属膜７１に正電圧を印加する正電極Ｖ１を、この貫通孔１２を通して金属膜７１に接触させることが可能で、凹部７３，７３‥を設けた位置から直接に電圧印加することが可能になるため、活性層２１表面に形成した金属膜７１の抵抗値による電圧降下の影響を受けにくくなり、ストッパ部材と加速度センサチップとをさらに均一に陽極接合することが可能となり好ましい。
【００３６】
上記のように、半導体基板Ｂのスクライブレーン７５，７５‥内に凹部７３，７３‥を形成すると共に、その凹部７３，７３‥内に、支持層２３及び活性層２１を導通させる金属膜７１を形成したので、金属膜７１に印加した電圧が、半導体基板Ｂの周縁部分からではなく、各加速度センサチップＣ，Ｃ‥に近いスクライブレーン７５，７５‥内から流れ始め、各加速度センサチップＣ，Ｃ‥と上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２との陽極接合を均一に行ない、それらの接合面に生じる応力を緩和させ、信頼性の高い半導体加速度センサを製造及び提供することが可能になった。
【００３７】
また、本実施形態の別の形態として、図４に示すように、半導体基板Ｂ内に、マトリクス状に複数形成した加速度センサチップＣ，Ｃ‥のうち、その外周部分から、１つ内側に位置する加速度センサチップＣ，Ｃ‥内に、凹部７３，７３‥を形成するようにしてもよい。これは、加速度センサチップＣ内の、例えばフレーム部２に凹部７３を形成するもので、その凹部７３が形成された加速度センサチップＣは、半導体基板Ｂから切り出された後、加速度センサとしては使用不可能になってしまう。しかしながら、複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥のうちのいくつかに凹部７３，７３‥を形成するようにすれば、各凹部７３，７３‥内で、より大きな面積で支持層２３を露出させることが可能となるので、活性層２１と支持層２３との導通をより確実に行なわせることが可能となり好ましい。なお、この凹部７３を形成する加速度センサチップＣは、マトリクス状の複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥の外周部分から１つ内側に位置する加速度センサチップＣ，Ｃ‥に形成するのに限定するものではなく、外周部分から２つ内側でも３つ内側でもよく、要は、各加速度センサチップＣ，Ｃ‥と、凹部７３との距離ができるだけ均一になるように、凹部７３の位置を設定して形成すればよく、例えば、凹部７３を１つだけ形成する場合には、その凹部７３の位置は、マトリクス状の複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥の中央部分に形成するのが好ましく、凹部７３を複数形成する場合には、複数の凹部７３，７３‥同士の距離が等距離になるように位置を設定するのが好ましい。なお、この凹部７３，７３‥内に形成する金属膜７１は、上記スクライブレーン７５内に形成したものと同じようにして形成すればよい。
【００３８】
また、本実施形態のさらに別の形態として、図５に示すように、半導体基板Ｂの活性層２１表面のうち、複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥を形成する領域内の、その中央部分に、凹部７３を形成するようにしてもよい。この凹部７３は、形成した複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥の数個にまたがるように、すなわち上記領域の中央部分に位置する複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥間のスクライブレーン７５，７５‥内も含めて、活性層２１及び中間絶縁層２２を貫通させて形成する。このように、複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥にまたがるように、凹部７３を形成すれば、より大きな面積で支持層２３を露出させることができ、金属膜７１による導通を施し易くなる。さらにこの凹部７３は、複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥の形成領域の中央部分に位置するので、この凹部７３と、形成領域内の加速度センサチップＣ，Ｃ‥との距離が近くなり、陽極接合する際に、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２と、各加速度センサチップＣとの接合面に生じる応力を小さくすることができ、信頼性の高い半導体加速度センサを製造することが可能となる。なお、上記の中央部分に形成する凹部７３は、必ずしも複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥にまたがるように形成する必要はなく、１個の加速度センサチップＣ内にだけ形成するようにしてもよい。この場合には、凹部７３を形成することにより、加速度センサとして使用不可能となるものの数を減らすことができ、１枚の半導体基板Ｂから製造できる半導体加速度センサの数を低減させないようにすることが可能となる。また、この凹部７３，７３‥内に形成する金属膜７１は、上記スクライブレーン７５内に形成したものと同じようにして形成すればよい。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限らず、種々の形態で実施することができる。
【００４０】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１乃至請求項３に記載の半導体加速度センサの製造方法によれば、加速度センサチップとストッパ部材とをより均一に陽極接合することが可能となるので、信頼性の高い半導体加速度センサを製造することが可能となる。
【００４１】
本発明の請求項４に記載の半導体加速度センサの製造方法によれば、請求項１乃至請求項３に記載の発明による効果に加えて、導電膜への電圧の印加を、第１のストッパ部材の貫通孔を通して行なうことが可能となり、凹部により近い位置から導電膜に正電位を印加することができ、さらに均一に陽極接合することが可能となる。
【００４２】
本発明の請求項５に記載の半導体加速度センサによれば、請求項１乃至請求項４に記載の製造方法により製造された半導体加速度センサであるので、加速度センサチップとストッパ部材との接合面の応力が小さく、信頼性の高い半導体加速度センサとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体加速度センサの製造方法及びこの製造方法により製造された半導体加速度センサにおける、一実施の形態を示す図である。
【図２】上記半導体加速度センサの製造方法及びこの製造方法により製造された半導体加速度センサの一実施の形態において、凹部及び導電膜を形成した半導体基板の上面図である。
【図３】上記半導体加速度センサの製造方法及びこの製造方法により製造された半導体加速度センサの一実施の形態において、ストッパ部材に貫通孔を設けたものを示す断面図である。
【図４】上記半導体加速度センサの製造方法及びこの製造方法により製造された半導体加速度センサの別の実施の形態を示す図である。
【図５】上記半導体加速度センサの製造方法及びこの製造方法により製造された半導体加速度センサの別の実施の形態において、凹部を半導体基板の中央部分に設けたものを示す図である。
【図６】従来の半導体加速度センサの側断面図である。
【図７】別の従来の半導体加速度センサの側断面図である。
【符号の説明】
１ 錘部
２ フレーム部
３ 梁部
４ ピエゾ抵抗
１２ 貫通孔
２１ 活性層
２２ 中間絶縁層
２３ 支持層
５１ 上部ストッパ
５２ 下部ストッパ
７１ 金属膜
７３ 凹部
７５ スクライブレーン
２１１ 端面
２３１ 端面
Ｂ 半導体基板
Ｃ 加速度センサチップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体加速度センサの製造方法及びその製造方法により製造された半導体加速度センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車、航空機、家電製品等に搭載され、それらに加わる加速度を検出するものに、半導体基板から形成された半導体加速度センサがある。この半導体加速度センサには、その形状や検出方法の違いにより種々のものが存在する。例えば、形状に関しては、印加された加速度に応じて揺動する錘部を支持するフレーム部が、１つの梁部だけを介して支持する片持ち梁構造と、複数の梁部を介して支持する両持ち梁構造とがある。また、検出方法に関しても、錘部の揺動量に応じた梁部の撓み量を電気抵抗の変化として検出するものや、錘部の揺動量に応じ変化する静電容量の変化量を検出するものなどがある。図６に示すものは、片持ち梁構造で、その梁部３の機械的な歪みを電気抵抗の変化として検出する半導体加速度センサの側断面図である。
【０００３】
この半導体加速度センサは、半導体基板をエッチングして形成された加速度センサチップＣ、並びに、この加速度センサチップＣに陽極接合された上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２を具備して構成されており、加速度センサチップＣは、加速度を受けて変位する錘部１と、この錘部１の外周縁を空間を設けて外囲するフレーム部２と、この錘部１及びフレーム部２間に張架され、錘部１の変位に応じて撓む梁部３と、この梁部３の撓み量に応じた電気信号を出力するピエゾ抵抗４と、このピエゾ抵抗４の出力を取り出す電極パッド９と、ピエゾ抵抗４及び電極パッド９を電気的に接続する電極配線８とを備えている。また、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２は、ガラス材料よりなり、フレーム部２の厚み方向の両端面２１１，２３１にそれぞれ陽極接合されている。この上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２は、錘部１がフレーム部２の厚み方向に沿って過剰に変位したときに、その錘部１と当接して、その錘部１の変位量を所定の範囲内に制限することで、梁部３が破損してしまうのを防止する機能を奏する。
【０００４】
しかしながらこのような半導体加速度センサは、フレーム部２が、中間絶縁層２２を挟んで活性層２１及び支持層２３が積層されたもので形成されているため、活性層２１と支持層２３とが、中間絶縁層２２により電気的に切断された状態になっている。そのため、活性層２１の端面２１１と、支持層２３の端面２３１とにそれぞれ上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２を陽極接合する際には、端面２１１及び上部ストッパ５１を陽極接合する工程と、端面２３１及び下部ストッパ５２を陽極接合する工程とが別々に必要となり、例えば、まず端面２３１及び下部ストッパ５２を陽極接合し、その後で端面２１１及び上部ストッパ５１を陽極接合する、といったように、２回の工程に分けて接合を行なう必要がある。
【０００５】
このように２回必要となる陽極接合の工程を簡略化するため、図７の側断面図に示すように、半導体基板Ｂの周縁部分Ａにおいて、活性層２１及び支持層２３を電気的に導通させることで、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２と、フレーム部２とを１回の接合工程で行なえるようにしたものもある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
このものは、半導体基板Ｂに複数形成された加速度センサチップＣ，Ｃ‥を、ダイシング等により個々の加速度センサチップＣに切り分ける前に、その複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥にまとめて、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２を１回の工程で陽極接合しようとするものである。そして、それを実現するために、複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥がエッチング形成された半導体基板Ｂの周縁部分Ａの活性層２１及び中間絶縁層２２をエッチングすると共に、そのエッチングした部分に金属薄膜７２を形成して、活性層２１及び支持層２３を導通させる。そして、金属薄膜７２を形成した半導体基板Ｂの厚み方向の両端面に、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２を配置すると共に、正電位を印加する正電極Ｖ１を金属薄膜７２に、負電位を印加する負電極Ｖ２を上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２にそれぞれ接触させると共に正電位及び負電位をそれぞれ印加して、陽極接合する。これにより、半導体基板Ｂに形成された複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥は、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２と、各フレーム部２，２‥の両端面で陽極接合される。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１８５７３７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このものでは、活性層２１及び支持層２３の導通を、半導体基板Ｂの周縁部分Ａで行なっているため、正電極Ｖ１からの電流は、半導体基板Ｂの周縁部分Ａからその中心部方向に向かって流れる。そのため、半導体基板Ｂと上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２との接合も、半導体基板Ｂの周縁部から中央部方向に向かって行なわれることとなる。その結果、半導体基板Ｂの中央部分から切り出される半導体加速度センサは、半導体基板Ｂの周縁部分Ａ近傍から切り出される半導体加速度センサよりも、その加速度センサチップＣと上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２との接合面に大きな応力が生じてしまっているものがある。この接合面に生じた応力は、加速度の検出特性や、信頼性等に影響を及ぼしてしまうことがあり、また、半導体加速度センサを安定した品質で製造することが困難になる、という問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、信頼性の高い半導体加速度センサを製造するための製造方法、及びその製造方法により製造された半導体加速度センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る半導体加速度センサの製造方法は、加速度を受けて変位する錘部と、この錘部に一端が接続された可撓部と、この可撓部の他端に接続されて上記錘部を揺動自在に支持するフレーム部と、上記錘部の変位に応じて上記可撓部に生じる撓み量を検出するセンサ部とを備えた加速度センサチップ、並びに、上記フレーム部の厚み方向の両端面にそれぞれ陽極接合され、上記フレーム部の厚み方向に沿った、上記錘部の所定の大きさ以上の変位を制限する第１及び第２のストッパ部材を具備してなる半導体加速度センサであって、上記加速度センサチップを、中間絶縁層を挟んで第１及び第２のシリコン層が積層された半導体基板内に複数形成する工程と、その形成した各加速度センサチップに、上記第１及び第２のストッパ部材を陽極接合する工程と、その半導体基板のスクライブレーンに沿って当該半導体基板を切断して、個々の上記半導体加速度センサに切り分ける工程と、を有する半導体加速度センサの製造方法において、上記半導体基板のスクライブレーンのうち、加速度センサチップ間に位置するスクライブレーン内の少なくとも１ヶ所に、上記第１のシリコン層及び上記中間絶縁層を貫通して、上記第２のシリコン層を露出させる凹部を形成する工程と、その凹部内に導電膜を形成して上記第１及び第２のシリコン層を導通させる工程とを、上記陽極接合の工程の前に有してなることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る半導体加速度センサの製造方法は、加速度を受けて変位する錘部と、この錘部に一端が接続された可撓部と、この可撓部の他端に接続されて上記錘部を揺動自在に支持するフレーム部と、上記錘部の変位に応じて上記可撓部に生じる撓み量を検出するセンサ部とを備えた加速度センサチップ、並びに、上記フレーム部の厚み方向の両端面にそれぞれ陽極接合され、上記フレーム部の厚み方向に沿った、上記錘部の所定の大きさ以上の変位を制限する第１及び第２のストッパ部材を具備してなる半導体加速度センサであって、上記加速度センサチップを、中間絶縁層を挟んで第１及び第２のシリコン層が積層された半導体基板内にマトリクス状に複数形成する工程と、その形成した各加速度センサチップに、上記第１及び第２のストッパ部材を陽極接合する工程と、その半導体基板のスクライブレーンに沿って当該半導体基板を切断して、個々の上記半導体加速度センサを切り分ける工程と、を有する半導体加速度センサの製造方法において、上記マトリクス状に形成した複数の加速度センサチップのうち、その外周部分に位置する加速度センサチップから少なくとも１つ内側に位置する加速度センサチップに、上記第１のシリコン層及び上記中間絶縁層を貫通して、上記第２のシリコン層を露出させる凹部を形成する工程と、その凹部内に導電膜を形成して上記第１及び第２のシリコン層を導通させる工程とを、上記陽極接合の工程の前に有してなることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る半導体加速度センサの製造方法は、加速度を受けて変位する錘部と、この錘部に一端が接続された可撓部と、この可撓部の他端に接続されて上記錘部を揺動自在に支持するフレーム部と、上記錘部の変位に応じて上記可撓部に生じる撓み量を検出するセンサ部とを備えた加速度センサチップ、並びに、上記フレーム部の厚み方向の両端面にそれぞれ陽極接合され、上記フレーム部の厚み方向に沿った、上記錘部の所定の大きさ以上の変位を制限する第１及び第２のストッパ部材を具備してなる半導体加速度センサであって、上記加速度センサチップを、中間絶縁層を挟んで第１及び第２のシリコン層が積層された半導体基板内に複数形成する工程と、その半導体基板内の各加速度センサチップに、上記第１及び第２のストッパ部材を陽極接合する工程と、その半導体基板のスクライブレーンに沿って当該半導体基板を切断して、個々の上記半導体加速度センサに切り分ける工程と、を備える半導体加速度センサの製造方法において、上記半導体基板の上記第１のシリコン層表面のうち、上記複数の加速度センサチップを形成した、又は形成を予定する領域の中央部分に、上記第１のシリコン層及び上記中間絶縁層を貫通して、上記第２のシリコン層を露出させる凹部を形成する工程と、その凹部内に導電膜を形成して上記第１及び第２のシリコン層を導通させる工程とを、上記陽極接合の工程の前に備えてなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る半導体加速度センサの製造方法では、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、上記第１のシリコン層表面に陽極接合する上記第１のストッパ部材は、その厚み方向の全体を貫通する貫通孔を有してなると共に、上記陽極接合の工程の前には、当該貫通孔を通して、上記半導体基板に形成した上記凹部が露出するよう、当該第１のストッパ部材を上記半導体基板に配置する工程をも有してなることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る半導体加速度センサは、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体加速度センサの製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１は、本発明の半導体加速度センサの製造方法の工程を示す図であり、図２は、複数の加速度センサチップが形成された半導体基板の上面を示す図である。また、本実施の形態により製造された個々の半導体加速度センサは、図６の側断面図に示すものとなる。図１及び図２において、２１は活性層、２２は中間絶縁層、２３は支持層、７２は金属膜、７３は凹部、５１は上部ストッパ、５２は下部ストッパ、７５はスクライブレーン、Ｂは半導体基板、Ｃは加速度センサチップをそれぞれ示している。
【００１６】
半導体加速度センサは、第１のストッパ部材としての上部ストッパ５１と、第２のストッパ部材としての下部ストッパ５２とが、加速度センサチップＣに陽極接合されて形成されており、加速度センサチップＣは、フレーム部２と錘部１と梁部３とピエゾ抵抗４と電極配線８と電極パッド９とを備えて構成されている。この加速度センサチップＣは、その厚み方向に第１のシリコン層としての活性層２１、中間絶縁層２２、第２のシリコン層としての支持層２３が、この順に積層された半導体基板Ｂがエッチングされ形成されており、各層の厚みは、例えば活性層２１が数μｍ〜１０μｍ程度、中間絶縁層２２が０．１μｍ以下、支持層２３が３００〜６００μｍ程度の厚みを有する。このような半導体基板Ｂがエッチングされ形成された加速度センサチップＣの錘部１及びフレーム部２は共に、その厚み方向に活性層２１、中間絶縁層２２、支持層２３を有し、また梁部３は支持層２３及び中間絶縁層２２がエッチングされて活性層２１だけからなっている。
【００１７】
凹部７３は、図２に示すように、半導体基板Ｂに形成された複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥の間に位置するスクライブレーン７５，７５‥内に形成されている。このスクライブレーン７５，７５‥は、半導体基板Ｂから個々の加速度センサチップＣを切り出すときに、ダイシングブレードが切削する部分である。この凹部７３は、スクライブレーン７５内における活性層２１及び中間絶縁層２２の厚み方向の全体を貫通して、その中間絶縁層２２の下にある支持層２３を、活性層２１側に露出させる。
【００１８】
金属膜７１は、例えばアルミニウムのような金属材料で構成されており、凹部７３内と活性層２１の表面全体とに形成されている。凹部７３内においては、この金属膜７１が、その底面及び側壁面の全体を覆うように形成されているので、凹部７３の底面、すなわち露出された支持層２３と、凹部７３の側壁、すなわち活性層２１とが、この金属膜７１を介して導通される。なお、金属膜７１の材料には、アルミニウムを用いることに限定されるものではなく、導電性を有するものであればどのようなものを用いてもよい。
【００１９】
梁部３は、薄肉に形成されており、その厚み方向に撓みが可能であると共に、その長手方向を軸にして捻転も可能である。この梁部３は、その長手方向の一端部が錘部１に連結されると共に、他端部はフレーム部２に連結されており、フレーム部２に錘部１を揺動自在に支持させている。
【００２０】
錘部１は、梁部３よりも厚肉に形成されており、厚み方向の断面が略四角状を有する。この錘部１は、半導体加速度センサに印加された加速度に応じて変位する。
【００２１】
フレーム部２は、厚み方向の両端面が開口した断面略ロ字の筒形状を有してなり、その中空部分に配置された錘部１を、その錘部１の外周縁を離間して外囲すると共に、梁部３を介して揺動自在に支持している。このフレーム部２は、自動車や航空機等の移動体に固定して用いられる。また、このフレーム部２は、その厚み方向に沿って活性層２１、中間絶縁層２２、支持層２３を有してなり、この活性層２１及び支持層２３の表面に、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２がそれぞれ陽極接合される。
【００２２】
ピエゾ抵抗４は、梁部３に半導体不純物拡散技術が施されることにより形成されており、梁部３の撓み量に応じてその抵抗値が変化し、その撓み量が大きくなるほど抵抗値も大きくなる。この変化する抵抗値に対応した電圧が、電極配線８と電極パッド９とを介して外部に出力され、この出力された電圧から、半導体加速度センサの受けた加速度を求める。
【００２３】
上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２は、平板状のガラス基板よりなり、フレーム部２の厚み方向の両端面である支持層２３及び活性層２１の表面にそれぞれ接合されている。この上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２が、フレーム部２の両端面に接合されていることで、錘部１がフレーム部２の厚み方向に過剰に変位したときには、その錘部１が、上部ストッパ５１と下部ストッパ５２に当接して、それ以上変位できないようにさせるので、梁部３が破壊されるのを防止することが可能となる。
【００２４】
上記の半導体加速度センサを製造する工程を以下に説明するが、半導体基板Ｂにエッチング等を施し、複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥を形成する工程は、従来と同じ工程であるので図示はせずに説明し、その複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥を形成した後の工程について、図１を参照しながら説明する。
【００２５】
まず、活性層２１、中間絶縁層２２、支持層２３が順に積層された半導体基板Ｂに対し、その支持層２３側から、加速度センサチップＣのフレーム部２及び錘部１を形成しようとする部分以外の部分を、各加速度センサチップＣに対応させて、中間絶縁層２２に達するまでドライエッチングする。
【００２６】
次に、その半導体基板Ｂの活性層２１側から、フレーム部２及び錘部１及び梁部３を形成しようとする部分以外の部分を、各加速度センサチップＣに対応させて、中間絶縁層２２に達するまでウェットエッチングする。
【００２７】
続いて、フレーム部２及び錘部１以外の部分にある中間絶縁層２２を、支持層２３側からフッ酸を含んだ液によりエッチング除去する。これにより、各加速度センサチップＣ，Ｃ‥のフレーム部２及び錘部１及び梁部３間、並びに梁部３下の中間絶縁層２２が除去され、フレーム部２及び錘部１及び梁部３は、そのそれぞれの連結部分だけを残して切り離される。なお、梁部３の表面には、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜よりなる絶縁膜が形成されており、加速度センサチップＣの表面を保護している。
【００２８】
続いて、梁部３の所定の位置に、半導体不純物拡散技術によりピエゾ抵抗４を形成する。このようにして、フレーム部２と錘部１と梁部３とピエゾ抵抗４とを備える加速度センサチップＣが、半導体基板Ｂ内に複数形成される。
【００２９】
続いて、この加速度センサチップＣを複数形成した半導体基板Ｂに対し、図１（ａ）に示すように、スクライブレーン７５，７５‥内に、活性層２１及び中間絶縁層２２を貫通して支持層２３を露出させる凹部７３，７３‥を形成する。
【００３０】
続いて、図１（ｂ）に示すように、この凹部７３，７３‥と、活性層２１の表面全体とに金属膜７１を形成して、活性層２１と支持層２３とを導通させる。
【００３１】
続いて、図１（ｃ）に示すように、凹部７３，７３‥と金属膜７１を形成した半導体基板Ｂの活性層２１表面に上部ストッパ５１、支持層２３表面に下部ストッパ５２を配置する。
【００３２】
続いて、図１（ｄ）に示すように、正電位を印加する正電極Ｖ１を、金属膜７１に接触させると共に、負電位を印加する負電極Ｖ２を、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２に接触させる。そして、正電極Ｖ１と負電極Ｖ２にそれぞれ正電位、負電位を印加すると、金属膜７１と導通した活性層２１及び支持層２３は正電位になると共に、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２は負電位となり、活性層２１及び上部ストッパ５１、並びに、支持層２３及び下部ストッパ５２がそれぞれ陽極接合する。このようにして、半導体基板Ｂ内に複数の半導体加速度センサを形成する。この後で、ダイシングブレード等によりスクライブレーン７５を切削して、各半導体加速度センサに切り分ければ、図６の側断面図に示すような半導体加速度センサが得られる。しかし、上記のような製造方法により得られたものは、従来の半導体加速度センサよりも、加速度センサチップＣと上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２との接合面の応力が小さいので、非常に信頼性の高いものとなる。
【００３３】
なお、上記の製造工程においては、凹部７３，７３‥を形成する工程を、半導体基板Ｂ内に複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥を形成する工程の後で行なうようにしていたが、これは、加速度センサチップＣを形成する工程の途中に入れて行なうようにしたり、加速度センサチップＣを形成する工程の前に行なうようにしてもよい。
【００３４】
また、支持層２３側から中間絶縁層２２をエッチング除去するときに、フッ酸を含んだ液によりエッチング除去したが、これはドライエッチングで行なうようにしてもよい。
【００３５】
また、上部ストッパ５１には、平板状のものを用いたが、例えば図３に示すように、その厚み方向の全体を貫通する貫通孔１２を有するものを用い、その貫通孔１２と、半導体基板Ｂ表面に形成した凹部７３，７３‥とが対向するように、その上部ストッパ５１を半導体基板Ｂ表面に配置して、陽極接合するようにしてもよい。このようにすれば、金属膜７１に正電圧を印加する正電極Ｖ１を、この貫通孔１２を通して金属膜７１に接触させることが可能で、凹部７３，７３‥を設けた位置から直接に電圧印加することが可能になるため、活性層２１表面に形成した金属膜７１の抵抗値による電圧降下の影響を受けにくくなり、ストッパ部材と加速度センサチップとをさらに均一に陽極接合することが可能となり好ましい。
【００３６】
上記のように、半導体基板Ｂのスクライブレーン７５，７５‥内に凹部７３，７３‥を形成すると共に、その凹部７３，７３‥内に、支持層２３及び活性層２１を導通させる金属膜７１を形成したので、金属膜７１に印加した電圧が、半導体基板Ｂの周縁部分からではなく、各加速度センサチップＣ，Ｃ‥に近いスクライブレーン７５，７５‥内から流れ始め、各加速度センサチップＣ，Ｃ‥と上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２との陽極接合を均一に行ない、それらの接合面に生じる応力を緩和させ、信頼性の高い半導体加速度センサを製造及び提供することが可能になった。
【００３７】
また、本実施形態の別の形態として、図４に示すように、半導体基板Ｂ内に、マトリクス状に複数形成した加速度センサチップＣ，Ｃ‥のうち、その外周部分から、１つ内側に位置する加速度センサチップＣ，Ｃ‥内に、凹部７３，７３‥を形成するようにしてもよい。これは、加速度センサチップＣ内の、例えばフレーム部２に凹部７３を形成するもので、その凹部７３が形成された加速度センサチップＣは、半導体基板Ｂから切り出された後、加速度センサとしては使用不可能になってしまう。しかしながら、複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥のうちのいくつかに凹部７３，７３‥を形成するようにすれば、各凹部７３，７３‥内で、より大きな面積で支持層２３を露出させることが可能となるので、活性層２１と支持層２３との導通をより確実に行なわせることが可能となり好ましい。なお、この凹部７３を形成する加速度センサチップＣは、マトリクス状の複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥の外周部分から１つ内側に位置する加速度センサチップＣ，Ｃ‥に形成するのに限定するものではなく、外周部分から２つ内側でも３つ内側でもよく、要は、各加速度センサチップＣ，Ｃ‥と、凹部７３との距離ができるだけ均一になるように、凹部７３の位置を設定して形成すればよく、例えば、凹部７３を１つだけ形成する場合には、その凹部７３の位置は、マトリクス状の複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥の中央部分に形成するのが好ましく、凹部７３を複数形成する場合には、複数の凹部７３，７３‥同士の距離が等距離になるように位置を設定するのが好ましい。なお、この凹部７３，７３‥内に形成する金属膜７１は、上記スクライブレーン７５内に形成したものと同じようにして形成すればよい。
【００３８】
また、本実施形態のさらに別の形態として、図５に示すように、半導体基板Ｂの活性層２１表面のうち、複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥を形成する領域内の、その中央部分に、凹部７３を形成するようにしてもよい。この凹部７３は、形成した複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥の数個にまたがるように、すなわち上記領域の中央部分に位置する複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥間のスクライブレーン７５，７５‥内も含めて、活性層２１及び中間絶縁層２２を貫通させて形成する。このように、複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥にまたがるように、凹部７３を形成すれば、より大きな面積で支持層２３を露出させることができ、金属膜７１による導通を施し易くなる。さらにこの凹部７３は、複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥の形成領域の中央部分に位置するので、この凹部７３と、形成領域内の加速度センサチップＣ，Ｃ‥との距離が近くなり、陽極接合する際に、上部ストッパ５１及び下部ストッパ５２と、各加速度センサチップＣとの接合面に生じる応力を小さくすることができ、信頼性の高い半導体加速度センサを製造することが可能となる。なお、上記の中央部分に形成する凹部７３は、必ずしも複数の加速度センサチップＣ，Ｃ‥にまたがるように形成する必要はなく、１個の加速度センサチップＣ内にだけ形成するようにしてもよい。この場合には、凹部７３を形成することにより、加速度センサとして使用不可能となるものの数を減らすことができ、１枚の半導体基板Ｂから製造できる半導体加速度センサの数を低減させないようにすることが可能となる。また、この凹部７３，７３‥内に形成する金属膜７１は、上記スクライブレーン７５内に形成したものと同じようにして形成すればよい。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限らず、種々の形態で実施することができる。
【００４０】
【発明の効果】
上記のように本発明の請求項１乃至請求項３に記載の半導体加速度センサの製造方法によれば、加速度センサチップとストッパ部材とをより均一に陽極接合することが可能となるので、信頼性の高い半導体加速度センサを製造することが可能となる。
【００４１】
本発明の請求項４に記載の半導体加速度センサの製造方法によれば、請求項１乃至請求項３に記載の発明による効果に加えて、導電膜への電圧の印加を、第１のストッパ部材の貫通孔を通して行なうことが可能となり、凹部により近い位置から導電膜に正電位を印加することができ、さらに均一に陽極接合することが可能となる。
【００４２】
本発明の請求項５に記載の半導体加速度センサによれば、請求項１乃至請求項４に記載の製造方法により製造された半導体加速度センサであるので、加速度センサチップとストッパ部材との接合面の応力が小さく、信頼性の高い半導体加速度センサとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体加速度センサの製造方法及びこの製造方法により製造された半導体加速度センサにおける、一実施の形態を示す図である。
【図２】上記半導体加速度センサの製造方法及びこの製造方法により製造された半導体加速度センサの一実施の形態において、凹部及び導電膜を形成した半導体基板の上面図である。
【図３】上記半導体加速度センサの製造方法及びこの製造方法により製造された半導体加速度センサの一実施の形態において、ストッパ部材に貫通孔を設けたものを示す断面図である。
【図４】上記半導体加速度センサの製造方法及びこの製造方法により製造された半導体加速度センサの別の実施の形態を示す図である。
【図５】上記半導体加速度センサの製造方法及びこの製造方法により製造された半導体加速度センサの別の実施の形態において、凹部を半導体基板の中央部分に設けたものを示す図である。
【図６】従来の半導体加速度センサの側断面図である。
【図７】別の従来の半導体加速度センサの側断面図である。
【符号の説明】
１ 錘部
２ フレーム部
３ 梁部
４ ピエゾ抵抗
１２ 貫通孔
２１ 活性層
２２ 中間絶縁層
２３ 支持層
５１ 上部ストッパ
５２ 下部ストッパ
７１ 金属膜
７３ 凹部
７５ スクライブレーン
２１１ 端面
２３１ 端面
Ｂ 半導体基板
Ｃ 加速度センサチップ
Claims (5)
- 加速度を受けて変位する錘部と、
この錘部に一端が接続された可撓部と、
この可撓部の他端に接続されて上記錘部を揺動自在に支持するフレーム部と、
上記錘部の変位に応じて上記可撓部に生じる撓み量を検出するセンサ部とを備えた加速度センサチップ、並びに、
上記フレーム部の厚み方向の両端面にそれぞれ陽極接合され、上記フレーム部の厚み方向に沿った、上記錘部の所定の大きさ以上の変位を制限する第１及び第２のストッパ部材を具備してなる半導体加速度センサであって、
上記加速度センサチップを、中間絶縁層を挟んで第１及び第２のシリコン層が積層された半導体基板内に複数形成する工程と、その形成した各加速度センサチップに、上記第１及び第２のストッパ部材を陽極接合する工程と、その半導体基板のスクライブレーンに沿って当該半導体基板を切断して、個々の上記半導体加速度センサに切り分ける工程と、を有する半導体加速度センサの製造方法において、
上記半導体基板のスクライブレーンのうち、加速度センサチップ間に位置するスクライブレーン内の少なくとも１ヶ所に、
上記第１のシリコン層及び上記中間絶縁層を貫通して、上記第２のシリコン層を露出させる凹部を形成する工程と、その凹部内に導電膜を形成して上記第１及び第２のシリコン層を導通させる工程とを、上記陽極接合の工程の前に有してなることを特徴とする半導体加速度センサの製造方法。 - 加速度を受けて変位する錘部と、
この錘部に一端が接続された可撓部と、
この可撓部の他端に接続されて上記錘部を揺動自在に支持するフレーム部と、
上記錘部の変位に応じて上記可撓部に生じる撓み量を検出するセンサ部とを備えた加速度センサチップ、並びに、
上記フレーム部の厚み方向の両端面にそれぞれ陽極接合され、上記フレーム部の厚み方向に沿った、上記錘部の所定の大きさ以上の変位を制限する第１及び第２のストッパ部材を具備してなる半導体加速度センサであって、
上記加速度センサチップを、中間絶縁層を挟んで第１及び第２のシリコン層が積層された半導体基板内にマトリクス状に複数形成する工程と、その形成した各加速度センサチップに、上記第１及び第２のストッパ部材を陽極接合する工程と、その半導体基板のスクライブレーンに沿って当該半導体基板を切断して、個々の上記半導体加速度センサを切り分ける工程と、を有する半導体加速度センサの製造方法において、
上記マトリクス状に形成した複数の加速度センサチップのうち、その外周部分に位置する加速度センサチップから少なくとも１つ内側に位置する加速度センサチップに、
上記第１のシリコン層及び上記中間絶縁層を貫通して、上記第２のシリコン層を露出させる凹部を形成する工程と、その凹部内に導電膜を形成して上記第１及び第２のシリコン層を導通させる工程とを、上記陽極接合の工程の前に有してなることを特徴とする半導体加速度センサの製造方法。 - 加速度を受けて変位する錘部と、
この錘部に一端が接続された可撓部と、
この可撓部の他端に接続されて上記錘部を揺動自在に支持するフレーム部と、
上記錘部の変位に応じて上記可撓部に生じる撓み量を検出するセンサ部とを備えた加速度センサチップ、並びに、
上記フレーム部の厚み方向の両端面にそれぞれ陽極接合され、上記フレーム部の厚み方向に沿った、上記錘部の所定の大きさ以上の変位を制限する第１及び第２のストッパ部材を具備してなる半導体加速度センサであって、
上記加速度センサチップを、中間絶縁層を挟んで第１及び第２のシリコン層が積層された半導体基板内に複数形成する工程と、その半導体基板内の各加速度センサチップに、上記第１及び第２のストッパ部材を陽極接合する工程と、その半導体基板のスクライブレーンに沿って当該半導体基板を切断して、個々の上記半導体加速度センサに切り分ける工程と、を備える半導体加速度センサの製造方法において、
上記半導体基板の上記第１のシリコン層表面のうち、上記複数の加速度センサチップを形成した、又は形成を予定する領域の中央部分に、上記第１のシリコン層及び上記中間絶縁層を貫通して、上記第２のシリコン層を露出させる凹部を形成する工程と、その凹部内に導電膜を形成して上記第１及び第２のシリコン層を導通させる工程とを、上記陽極接合の工程の前に備えてなることを特徴とする半導体加速度センサの製造方法。 - 上記第１のシリコン層表面に陽極接合する上記第１のストッパ部材は、
その厚み方向の全体を貫通する貫通孔を有してなると共に、
上記陽極接合の工程の前には、当該貫通孔を通して、上記半導体基板に形成した上記凹部が露出するよう、当該第１のストッパ部材を上記半導体基板に配置する工程をも有してなることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の半導体加速度センサの製造方法。 - 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の半導体加速度センサの製造方法により製造されたことを特徴とする半導体加速度センサ。
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| JP2003155698A JP2004354350A (ja) | 2003-05-30 | 2003-05-30 | 半導体加速度センサの製造方法、及びその製造方法により製造された半導体加速度センサ |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007078378A (ja) * | 2005-09-12 | 2007-03-29 | Seiko Instruments Inc | 力学量センサ及び電子機器並びに力学量センサの製造方法 |
| CN102901534A (zh) * | 2012-09-26 | 2013-01-30 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种薄膜温度烧蚀复合传感器及其制备方法 |
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2003
- 2003-05-30 JP JP2003155698A patent/JP2004354350A/ja active Pending
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