JP2012083304A - Mems sensor - Google Patents

Mems sensor Download PDF

Info

Publication number
JP2012083304A
JP2012083304A JP2010231576A JP2010231576A JP2012083304A JP 2012083304 A JP2012083304 A JP 2012083304A JP 2010231576 A JP2010231576 A JP 2010231576A JP 2010231576 A JP2010231576 A JP 2010231576A JP 2012083304 A JP2012083304 A JP 2012083304A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wiring
piezoelectric
piezoelectric element
electrode
inter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010231576A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Sakuragi
正広 櫻木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP2010231576A priority Critical patent/JP2012083304A/en
Publication of JP2012083304A publication Critical patent/JP2012083304A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a MEMS sensor in which a plurality of wiring elements to be insulated from each other can cross while suppressing increase in manufacturing costs and further, physical quantity detection can be maintained excellent.SOLUTION: On a second inter-layer film 20 on a SOI substrate 2 with which a pair of X-detection elements Dare provided on a surface 21, inter-element wiring 43 is laid which connects these X-detection elements D. On the other hand, on the second inter-layer film 20, there are provided main wiring 36 of X-bridge wiring 31 and main wiring 36 of Z-detection upper electrode wiring 33 in a direction crossing the inter-element wiring 43. In order to avoid contact with the main wiring 36, relay wiring 45 is formed in the same layer as a lower electrode 25 of the X-detection element D, and the relay wiring 45 is utilized to detour a circuit composed of the inter-element wiring 43 to the inside of the second inter-layer film 20.

Description

本発明は、MEMSセンサに関する。   The present invention relates to a MEMS sensor.

MEMS(Micro Electro Mechanical Systems:微小電気機械システム)センサは、外力の作用により変化する「構造」を利用することにより、物体に生じる加速度、角速度、圧力などを検出する。
たとえば、特許文献1の図1に開示されたモーションセンサ(1)は、枠形の支持部(S)と、支持部(S)の内側に十文字形に配置された4つの梁(F)と、当該4つの梁(F)のそれぞれに結合した柱形の連結部(C)と、連結部(C)に結合した錘(M)と、4つの梁(F)のそれぞれに設けられたピエゾ抵抗素子(131)・検出圧電素子(30b)と、4つの梁(F)のそれぞれに設けられ4つの梁(F)を撓ませることにより錘(M)を駆動する駆動圧電素子(30a)と、各圧電素子(30a・30b)を被覆するように支持部(S)および梁(F)上に積層された絶縁層(40)と、この絶縁層(40)上に形成され、各圧電素子(30a・30b)に接続された表面配線層(50)とを備えている。
MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) sensors detect acceleration, angular velocity, pressure, and the like generated in an object by using a “structure” that changes due to the action of an external force.
For example, the motion sensor (1) disclosed in FIG. 1 of Patent Document 1 includes a frame-shaped support portion (S), and four beams (F) arranged in a cross shape inside the support portion (S). The columnar connecting part (C) connected to each of the four beams (F), the weight (M) connected to the connecting part (C), and the piezo provided on each of the four beams (F) A resistance element (131), a detection piezoelectric element (30b), a driving piezoelectric element (30a) that is provided on each of the four beams (F) and drives the weight (M) by bending the four beams (F); An insulating layer (40) laminated on the support portion (S) and the beam (F) so as to cover each piezoelectric element (30a, 30b), and each piezoelectric element formed on the insulating layer (40). And a surface wiring layer (50) connected to (30a, 30b).

特開2010−145259号公報JP 2010-145259 A

たとえば、特許文献1のモーションセンサのようなMEMSセンサにおいて、圧電素子などの容量素子間を配線で接続する場合がある。そのとき、配線を敷設可能なスペースに対して配線の数が多いと、或る回路を形成する配線を引き回すにあたって、他の回路を形成する配線を横切らなければならない箇所が生じる。
そのような場合、いわゆる多層配線構造を採用し、一方の回路を形成する配線を上位の配線層に迂回させれば、当該配線同士を互いに接触しないように交差させることができる。特許文献1のモーションセンサにおいては、たとえば、絶縁層(40)の上にさらに絶縁層を積層し、駆動圧電素子(30a)に接続された表面配線層(50)を当該絶縁層上に迂回させれば、駆動圧電素子(30a)に接続された表面配線層(50)と、検出圧電素子(30b)に接続された表面配線層(50)とを接触しないように交差させることができると考えられる。
For example, in a MEMS sensor such as the motion sensor disclosed in Patent Document 1, capacitive elements such as piezoelectric elements may be connected by wiring. At that time, when the number of wirings is large with respect to a space where wirings can be laid, there is a place where a wiring that forms another circuit must be crossed when routing a wiring that forms a certain circuit.
In such a case, if a so-called multilayer wiring structure is adopted and the wiring forming one circuit is detoured to the upper wiring layer, the wirings can be crossed so as not to contact each other. In the motion sensor of Patent Document 1, for example, an insulating layer is further laminated on the insulating layer (40), and the surface wiring layer (50) connected to the driving piezoelectric element (30a) is bypassed on the insulating layer. If so, the surface wiring layer (50) connected to the driving piezoelectric element (30a) and the surface wiring layer (50) connected to the detection piezoelectric element (30b) can be crossed so as not to contact each other. It is done.

しかしながら、絶縁層を積層する工程、当該絶縁層に迂回させるための配線を形成する工程などの工程を追加しなければならず、全体としての工程数が増えてしまう。この工程数の増加に伴い、製造コストが嵩むという不具合を生じる。また、繊細な構造を有する梁(F)などの可動部に多層配線構造が形成されると、繊細な梁(F)に余計なストレスが加わり、物理量の検出に悪影響を及ぼすおそれもある。   However, steps such as a step of laminating an insulating layer and a step of forming a wiring for bypassing the insulating layer must be added, which increases the number of steps as a whole. With the increase in the number of steps, there is a problem that the manufacturing cost increases. In addition, when a multilayer wiring structure is formed on a movable part such as a beam (F) having a delicate structure, extra stress is applied to the delicate beam (F), which may adversely affect the detection of physical quantities.

そこで、本発明の目的は、製造コストの増加を抑制しながら、互いに絶縁すべき複数の配線を交差させることができ、しかも物理量検出を良好に維持することができるMEMSセンサを提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a MEMS sensor capable of crossing a plurality of wirings to be insulated from each other while suppressing an increase in manufacturing cost and maintaining a good physical quantity detection. .

上記の目的を達成するための請求項1に記載のMEMSセンサは、半導体基板と、前記半導体基板上に設けられ、誘電体と、この誘電体を挟んで対向する下部電極および上部電極とを有する容量素子と、前記半導体基板上に積層され、前記容量素子を被覆する絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、第1配線および当該絶縁層上において前記第1配線により分断された第2配線を含む主配線と、前記下部電極または前記上部電極と同一層に形成され、当該層において前記下部電極または前記上部電極の表面に沿う横方向に沿って前記第1配線を横切るように延びる中継配線とを含み、前記絶縁層上において分断された前記第2配線は、前記中継配線を介して互いに電気的に接続されている。   The MEMS sensor according to claim 1 for achieving the above object includes a semiconductor substrate, a dielectric provided on the semiconductor substrate, and a lower electrode and an upper electrode facing each other with the dielectric interposed therebetween. A capacitive element, an insulating layer stacked on the semiconductor substrate and covering the capacitive element, a first wiring, and a second wiring separated on the insulating layer by the first wiring And a relay wiring that is formed in the same layer as the lower electrode or the upper electrode and extends across the first wiring along a horizontal direction along the surface of the lower electrode or the upper electrode in the layer And the second wiring divided on the insulating layer is electrically connected to each other through the relay wiring.

この構成によれば、絶縁層上で分断された第2配線が、絶縁層内部において第1配線を横切る中継配線を介して互いに電気的に接続されている。これにより、第1配線に接触しないように第2配線の導通を図ることができる。しかも、容量素子の上部電極または下部電極の形成時に、第2配線の迂回路を形成する配線(中継配線)を同時に形成することができる。そのため、工程数の増加を防止することができるので、製造コストの増加を抑制することができる。   According to this configuration, the second wirings separated on the insulating layer are electrically connected to each other via the relay wiring crossing the first wiring inside the insulating layer. Thereby, conduction of the second wiring can be achieved so as not to contact the first wiring. In addition, when forming the upper electrode or the lower electrode of the capacitive element, it is possible to simultaneously form a wiring (relay wiring) that forms a bypass of the second wiring. Therefore, an increase in the number of steps can be prevented, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.

また、半導体基板は、請求項2に記載のように、外力により変形可能な薄膜部および当該薄膜部を支持するフレームを有していてもよい。その場合、前記第1配線、前記第2配線および前記中継配線は、前記薄膜部上に敷設されていてもよい。薄膜部上に配線が敷設される場合でも、本発明の構成によれば、第1配線と交差する中継配線のベースを形成するために、主配線のベースとなる絶縁層上に絶縁層をさらに積層する必要がない。そのため、薄膜部に余計なストレスが加わることを抑制することができる。   Further, as described in claim 2, the semiconductor substrate may have a thin film portion that can be deformed by an external force and a frame that supports the thin film portion. In that case, the first wiring, the second wiring, and the relay wiring may be laid on the thin film portion. Even when the wiring is laid on the thin film portion, according to the configuration of the present invention, in order to form the base of the relay wiring crossing the first wiring, an insulating layer is further formed on the insulating layer serving as the base of the main wiring. There is no need to stack. For this reason, it is possible to suppress an excessive stress from being applied to the thin film portion.

また、請求項3に記載のように、前記容量素子が、前記薄膜部上に配置され、それぞれ前記誘電体が圧電体である第1圧電素子および第2圧電素子を含み、前記薄膜部上の前記第2配線が、前記第1圧電素子と前記第2圧電素子とを電気的に接続する素子間配線と、当該素子間配線に電気的に接続されたパッド配線とを含んでいてもよい。
その場合、請求項4に記載のように、素子間配線が、絶縁層上で第1配線により分断されていてもよい。素子間配線が分断される構成では、請求項4に記載のように、前記中継配線が、前記第1圧電素子の前記下部電極および前記第2圧電素子の前記下部電極と同一層においてそれら下部電極のいずれからも分離され、前記横方向に沿って前記第1配線を横切るように形成された下部金属層からなり、当該下部金属層と、分断された各前記素子間配線とを接続するプラグをさらに含むことが好ましい。
According to a third aspect of the present invention, the capacitive element includes a first piezoelectric element and a second piezoelectric element, each of which is disposed on the thin film portion, and the dielectric is a piezoelectric body. The second wiring may include an inter-element wiring that electrically connects the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, and a pad wiring that is electrically connected to the inter-element wiring.
In that case, as described in claim 4, the inter-element wiring may be divided by the first wiring on the insulating layer. In the configuration in which the inter-element wiring is divided, as described in claim 4, the relay wiring is formed in the same layer as the lower electrode of the first piezoelectric element and the lower electrode of the second piezoelectric element. A lower metal layer formed so as to cross the first wiring along the lateral direction, and a plug that connects the lower metal layer and each of the divided inter-element wirings. Furthermore, it is preferable to include.

この構成では、中継配線が第1および第2圧電素子の各下部電極のいずれからも分離されているので、第1および第2圧電素子の各電極(上部電極および下部電極)から中継配線を電気的に絶縁することができる。そのため、素子間配線における中継配線との接続側とは反対側の接続対象を適宜設定することにより、第1圧電素子と第2圧電素子とを直列に接続することもできるし、並列に接続することもできる。   In this configuration, since the relay wiring is separated from both the lower electrodes of the first and second piezoelectric elements, the relay wiring is electrically connected from the electrodes (upper electrode and lower electrode) of the first and second piezoelectric elements. Can be electrically insulated. Therefore, the first piezoelectric element and the second piezoelectric element can be connected in series by appropriately setting the connection target on the side opposite to the connection side with the relay wiring in the inter-element wiring, or connected in parallel. You can also.

たとえば、分断された一方および他方の素子間配線の接続対象が、同種の電極である場合(つまり、接続対象が、第1圧電素子の上部電極および第2圧電素子の上部電極である場合、または第1圧電素子の下部電極および第2圧電素子の下部電極である場合)には、第1および第2圧電素子の並列接続を達成することができる。また、分断された一方および他方の素子間配線の接続対象が、異種の電極である場合(つまり、接続対象が、第1圧電素子の上部電極および第2圧電素子の下部電極である場合、または第1圧電素子の下部電極および第2圧電素子の上部電極である場合)には、第1および第2圧電素子の直列接続を達成することができる。   For example, when the connection target of the divided one and other inter-element wiring is the same type of electrode (that is, when the connection target is the upper electrode of the first piezoelectric element and the upper electrode of the second piezoelectric element, or In the case of the lower electrode of the first piezoelectric element and the lower electrode of the second piezoelectric element), parallel connection of the first and second piezoelectric elements can be achieved. Further, when the connection target of the divided one and other inter-element wirings is a heterogeneous electrode (that is, when the connection target is the upper electrode of the first piezoelectric element and the lower electrode of the second piezoelectric element, or In the case of the lower electrode of the first piezoelectric element and the upper electrode of the second piezoelectric element), a series connection of the first and second piezoelectric elements can be achieved.

また、請求項5に記載のように、素子間配線がアルミニウムからなり、下部金属層が白金からなる場合には、第1圧電素子と第2圧電素子とを接続する回路を構成する配線のうち、アルミニウムよりも電気伝導率が低い配線(白金配線)を下部金属層の部分に留めることができる。そのため、第1圧電素子と第2圧電素子との距離が遠い場合でも、第1配線の近傍まで素子間配線を利用すれば、第1圧電素子と第2圧電素子との間の平均電気伝導率の低下を抑制することができる。なお、白金配線は、Ptのみからなる配線に限らず、たとえば、Pt/TiのようにPtを主として含む配線を含む概念である。   Further, as described in claim 5, when the inter-element wiring is made of aluminum and the lower metal layer is made of platinum, the wiring constituting the circuit connecting the first piezoelectric element and the second piezoelectric element. The wiring (platinum wiring) whose electric conductivity is lower than that of aluminum can be secured to the lower metal layer. Therefore, even when the distance between the first piezoelectric element and the second piezoelectric element is long, if the inter-element wiring is used up to the vicinity of the first wiring, the average electrical conductivity between the first piezoelectric element and the second piezoelectric element. Can be suppressed. Note that the platinum wiring is not limited to a wiring made of only Pt, but is a concept including a wiring mainly containing Pt such as Pt / Ti.

また、請求項6に記載のように、前記MEMSセンサは、前記下部金属層上に形成され、前記第1圧電素子および前記第2圧電素子の前記圧電体と同一材料からなるダミー圧電体をさらに含んでいてもよい。
この構成では、第1および第2圧電素子の圧電体を圧電材料のエッチングにより形成する際に、当該圧電材料における圧電体を形成すべき領域と同様に、ダミー圧電体を形成すべき領域もマスクで覆われる。これにより、エッチング中、下部金属層(中継配線)におけるダミー圧電体直下の部分をエッチングガス等のエッチング媒体から保護することができる。この保護により、下部金属層へのダメージを抑制し、下部電極層の厚さを維持することができる。その結果、下部金属層の内部抵抗の上昇を抑制することができる。
The MEMS sensor may further include a dummy piezoelectric body formed on the lower metal layer and made of the same material as the piezoelectric bodies of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element. May be included.
In this configuration, when the piezoelectric bodies of the first and second piezoelectric elements are formed by etching the piezoelectric material, the area where the dummy piezoelectric body is to be formed is masked in the same manner as the area where the piezoelectric body is to be formed in the piezoelectric material. Covered with. Thereby, during etching, the portion immediately below the dummy piezoelectric body in the lower metal layer (relay wiring) can be protected from an etching medium such as an etching gas. By this protection, damage to the lower metal layer can be suppressed and the thickness of the lower electrode layer can be maintained. As a result, an increase in internal resistance of the lower metal layer can be suppressed.

また、ダミー圧電体が形成される場合、前記プラグは、請求項7に記載のように、前記ダミー圧電体を厚さ方向に貫通して前記下部金属層に接続されていてもよい。また、請求項8に記載のように、前記ダミー圧電体から前記下部金属層が露出していれば、前記プラグは、前記ダミー圧電体を避けて前記下部金属層の前記露出した部分に接続されていてもよい。   When a dummy piezoelectric body is formed, the plug may penetrate the dummy piezoelectric body in a thickness direction and be connected to the lower metal layer as described in claim 7. Further, according to claim 8, if the lower metal layer is exposed from the dummy piezoelectric body, the plug is connected to the exposed portion of the lower metal layer while avoiding the dummy piezoelectric body. It may be.

また、第2配線がパッド配線と素子間配線とを含む場合、請求項9に記載のように、パッド配線と素子間配線とが、絶縁層上で第1配線により分断されていてもよい。パッド配線と素子間配線との間が分断される構成では、請求項9に記載ように、前記中継配線が、前記第1圧電素子の前記下部電極から前記第1配線を横切るように前記横方向に一体的に引き出された電極引出部を含み、前記パッド配線と前記第1圧電素子の前記上部電極とを接続する第1プラグと、前記素子間配線と前記電極引出部とを接続する第2プラグとをさらに含むことが好ましい。   Further, when the second wiring includes a pad wiring and an inter-element wiring, the pad wiring and the inter-element wiring may be separated by the first wiring on the insulating layer. In the configuration in which the pad wiring and the inter-element wiring are divided, as described in claim 9, the relay wiring crosses the first wiring from the lower electrode of the first piezoelectric element. A first plug that connects the pad wiring and the upper electrode of the first piezoelectric element, and a second plug that connects the inter-element wiring and the electrode extraction part. It is preferable to further include a plug.

この構成では、中継配線と第1圧電素子の下部電極とが一体的に形成されているので、中継配線と当該下部電極とを簡単かつ確実な構造で接続することができる。
また、請求項10に記載のように、前記MEMSセンサは、前記第1圧電素子の前記圧電体から前記電極引出部の表面に沿って一体的に引き出された圧電体引出部をさらに含んでいてもよい。
In this configuration, since the relay wiring and the lower electrode of the first piezoelectric element are integrally formed, the relay wiring and the lower electrode can be connected with a simple and reliable structure.
In addition, according to a tenth aspect of the present invention, the MEMS sensor further includes a piezoelectric lead portion that is integrally drawn along the surface of the electrode lead portion from the piezoelectric body of the first piezoelectric element. Also good.

この構成では、第1および第2圧電素子の圧電体を圧電材料のエッチングにより形成する際に、当該圧電材料における圧電体を形成すべき領域と同様に、圧電体引出部を形成すべき領域もマスクで覆われる。これにより、エッチング中、電極引出部(中継配線)における圧電体引出部直下の部分をエッチングガス等のエッチング媒体から保護することができる。この保護により、電極引出部へのダメージを抑制し、電極引出部の厚さを維持することができる。その結果、電極引出部の内部抵抗の上昇を抑制することができる。   In this configuration, when the piezoelectric bodies of the first and second piezoelectric elements are formed by etching the piezoelectric material, the area where the piezoelectric lead portion is to be formed is also the same as the area where the piezoelectric body is to be formed in the piezoelectric material. Covered with a mask. Thereby, during etching, a portion immediately below the piezoelectric lead portion in the electrode lead portion (relay wiring) can be protected from an etching medium such as an etching gas. By this protection, damage to the electrode lead portion can be suppressed, and the thickness of the electrode lead portion can be maintained. As a result, an increase in internal resistance of the electrode lead portion can be suppressed.

また、前記圧電体引出部が形成される場合、前記第2プラグは、請求項11に記載のように、前記圧電体引出部を厚さ方向に貫通して前記電極引出部に接続されていてもよい。また、請求項12に記載のように、前記圧電体引出部から前記電極引出部が露出していれば、前記第2プラグは、前記圧電体引出部を避けて前記電極引出部の前記露出した部分に接続されていてもよい。   Further, when the piezoelectric lead portion is formed, the second plug is connected to the electrode lead portion through the piezoelectric lead portion in the thickness direction, as recited in claim 11. Also good. According to a twelfth aspect of the present invention, if the electrode lead-out portion is exposed from the piezoelectric lead-out portion, the second plug avoids the piezoelectric lead-out portion and the exposed portion of the electrode lead-out portion is exposed. It may be connected to the part.

また、前記素子間配線が、絶縁層上で第1配線により分断されている場合、請求項13に記載のように、前記中継配線が、前記第1圧電素子の前記上部電極および前記第2圧電素子の前記上部電極と同一層においてそれら上部電極のいずれからも分離され、前記横方向に沿って前記第1配線を横切るように形成された上部金属層からなり、当該上部金属層と、分断された各前記素子間配線とを接続するプラグをさらに含んでいてもよい。   In addition, when the inter-element wiring is divided by the first wiring on the insulating layer, as described in claim 13, the relay wiring includes the upper electrode and the second piezoelectric element of the first piezoelectric element. The upper electrode layer of the device is separated from any of the upper electrodes in the same layer, and is formed of an upper metal layer formed so as to cross the first wiring along the lateral direction, and is separated from the upper metal layer. Furthermore, a plug for connecting each inter-element wiring may be further included.

この構成によれば、請求項4と同様に、中継配線が第1および第2圧電素子の各上部電極のいずれからも分離されているので、第1および第2圧電素子の各電極(上部電極および下部電極)から中継配線を電気的に絶縁することができる。そのため、素子間配線における中継配線との接続側とは反対側の接続対象を適宜設定することにより、第1圧電素子と第2圧電素子とを直列に接続することもできるし、並列に接続することもできる。   According to this configuration, similarly to the fourth aspect, since the relay wiring is separated from each of the upper electrodes of the first and second piezoelectric elements, each electrode of the first and second piezoelectric elements (upper electrode) In addition, the relay wiring can be electrically insulated from the lower electrode). Therefore, the first piezoelectric element and the second piezoelectric element can be connected in series by appropriately setting the connection target on the side opposite to the connection side with the relay wiring in the inter-element wiring, or connected in parallel. You can also.

また、請求項14に記載のように、素子間配線がアルミニウムからなり、上部金属層がイリジウムからなる場合には、第1圧電素子と第2圧電素子とを接続する回路を構成する配線のうち、アルミニウムよりも電気伝導率が低い配線(イリジウム配線)を上部金属層の部分に留めることができる。そのため、第1圧電素子と第2圧電素子との距離が遠い場合でも、第1配線の近傍まで素子間配線を利用すれば、第1圧電素子と第2圧電素子との間の平均電気伝導率の低下を抑制することができる。なお、イリジウム配線は、Irのみからなる配線に限らず、たとえば、Ir/IrO2-のようにIrを主として含む配線を含む概念である。 Further, as described in claim 14, when the inter-element wiring is made of aluminum and the upper metal layer is made of iridium, of the wirings constituting the circuit connecting the first piezoelectric element and the second piezoelectric element. The wiring (iridium wiring) having a lower electrical conductivity than aluminum can be retained in the upper metal layer portion. Therefore, even when the distance between the first piezoelectric element and the second piezoelectric element is long, if the inter-element wiring is used up to the vicinity of the first wiring, the average electrical conductivity between the first piezoelectric element and the second piezoelectric element. Can be suppressed. The iridium wiring is not limited to a wiring made of only Ir, but is a concept including a wiring mainly containing Ir, such as Ir / IrO 2− .

また、請求項15に記載のように、前記第1圧電素子および前記第2圧電素子は、前記薄膜部の変形を検出するために配置された検出用素子であってもよい。   In addition, as described in claim 15, the first piezoelectric element and the second piezoelectric element may be detection elements arranged to detect deformation of the thin film portion.

本発明の一実施形態に係るモーションセンサの模式的な平面図である。It is a typical top view of a motion sensor concerning one embodiment of the present invention. 図1に示すモーションセンサの模式的な斜視図であって、一部を断面で表した図である。It is the typical perspective view of the motion sensor shown in FIG. 1, Comprising: It is the figure which represented one part by the cross section. 図1に示すビームの要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the beam shown in FIG. 図1に示すビームの要部拡大図であって、図3のピエゾ抵抗素子およびピエゾ抵抗素子と同一層に形成された要素のみを表している。FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the beam shown in FIG. 1 and shows only the piezoresistive element and the elements formed in the same layer as the piezoresistive element in FIG. 3. 図1に示すビームの要部拡大図であって、図3の下部電極および圧電体ならびにそれらと同一層に形成された要素のみを表している。FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the beam shown in FIG. 1, showing only the lower electrode and the piezoelectric body of FIG. 3 and elements formed in the same layer as them. 図1に示すビームの要部拡大図であって、図3の上部電極および上部電極と同一層に形成された要素のみを表している。FIG. 4 is an enlarged view of a main part of the beam shown in FIG. 1 and shows only the upper electrode and the elements formed in the same layer as the upper electrode in FIG. 3. 図3に示すビームの切断面A−Aを表す断面図である。It is sectional drawing showing the cut surface AA of the beam shown in FIG. 図3に示すビームの切断面B−Bを表す断面図である。It is sectional drawing showing the cut surface BB of the beam shown in FIG. 図1に示すモーションセンサの製造工程の一部を示す模式的な断面図であって、図8と同じ断面を表している。It is typical sectional drawing which shows a part of manufacturing process of the motion sensor shown in FIG. 1, Comprising: The same cross section as FIG. 8 is represented. 図9Aの次の工程を示す図である。It is a figure which shows the next process of FIG. 9A. 図9Bの次の工程を示す図である。It is a figure which shows the next process of FIG. 9B. 図9Cの次の工程を示す図である。It is a figure which shows the next | following process of FIG. 9C. 図7に示すビームの第1変形例を示す図である。It is a figure which shows the 1st modification of the beam shown in FIG. 図7に示すビームの第2変形例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd modification of the beam shown in FIG. 図7に示すビームの第3変形例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd modification of the beam shown in FIG. 図7に示すビームの第4変形例を示す図である。It is a figure which shows the 4th modification of the beam shown in FIG. 図7に示すビームの第5変形例を示す図である。It is a figure which shows the 5th modification of the beam shown in FIG. 図7に示すビームの第6変形例を示す図である。It is a figure which shows the 6th modification of the beam shown in FIG.

以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
<モーションセンサ1の全体構成>
図1は、本発明の一実施形態に係るモーションセンサ1の模式的な平面図である。図2は、図1に示すモーションセンサ1の模式的な斜視図であって、一部を断面で表した図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<Overall configuration of motion sensor 1>
FIG. 1 is a schematic plan view of a motion sensor 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic perspective view of the motion sensor 1 shown in FIG.

モーションセンサ1は、三次元空間において直交する3軸(X軸、Y軸およびZ軸)に沿って作用する3軸加速度および3軸まわりに作用する3軸角速度を検出する6軸モーションセンサである。
このモーションセンサ1は、表面21および裏面22を有する半導体基板としての平面視矩形状のSOI(Silicon On Insulator)基板2を備えている。SOI基板2の表面21は、たとえば、検出素子や検出回路などが形成される素子形成面であり、裏面22は、たとえば、支持基板(たとえば、ガラス基板などの封止基板)が接合される実装面である。
The motion sensor 1 is a six-axis motion sensor that detects three-axis acceleration acting along three axes (X-axis, Y-axis, and Z-axis) orthogonal in a three-dimensional space and three-axis angular velocity acting around the three axes. .
The motion sensor 1 includes an SOI (Silicon On Insulator) substrate 2 having a rectangular shape in plan view as a semiconductor substrate having a front surface 21 and a back surface 22. The front surface 21 of the SOI substrate 2 is an element formation surface on which, for example, a detection element or a detection circuit is formed, and the back surface 22 is a mounting to which a support substrate (for example, a sealing substrate such as a glass substrate) is bonded. Surface.

説明の便宜上、以下では、SOI基板2の1対の対向辺に平行な方向をX方向とし、SOI基板2の他対の対向辺に平行な方向をY方向とし、SOI基板2の厚さ方向に平行な方向をZ方向として本実施形態を説明する。SOI基板2を水平面に置いたとき、X方向およびY方向は互いに直交する2つの水平な直線(X軸およびY軸)に沿う2つの水平方向(第1水平方向および第2水平方向)となり、Z方向は鉛直な直線(Z軸)に沿う鉛直方向(高さ方向)となる。なお、Z方向については、SOI基板2の裏面22が下側に配置されるモーションセンサ1の基本姿勢を基準として、上下方向ということがある。   For convenience of explanation, in the following, the direction parallel to one pair of opposite sides of the SOI substrate 2 is defined as the X direction, and the direction parallel to the other pair of opposite sides of the SOI substrate 2 is defined as the Y direction. This embodiment will be described with the direction parallel to the Z direction as the Z direction. When the SOI substrate 2 is placed on a horizontal plane, the X direction and the Y direction become two horizontal directions (first horizontal direction and second horizontal direction) along two horizontal straight lines (X axis and Y axis) orthogonal to each other, The Z direction is a vertical direction (height direction) along a vertical straight line (Z axis). Note that the Z direction may be referred to as the vertical direction with reference to the basic posture of the motion sensor 1 in which the back surface 22 of the SOI substrate 2 is disposed on the lower side.

SOI基板2は、その裏面22側から表面21側へ向かって順に、シリコン基板3と、酸化シリコンからなる絶縁層4と、シリコンからなる活性層5とが積層された構造を有している。SOI基板2の総厚さは、たとえば、557.5μm程度であり、各層の厚さは、たとえば、シリコン基板3が550μm程度、絶縁層4が1.5μm程度、活性層5が6μm程度である。   The SOI substrate 2 has a structure in which a silicon substrate 3, an insulating layer 4 made of silicon oxide, and an active layer 5 made of silicon are stacked in order from the back surface 22 side to the front surface 21 side. The total thickness of the SOI substrate 2 is, for example, about 557.5 μm, and the thickness of each layer is, for example, the silicon substrate 3 is about 550 μm, the insulating layer 4 is about 1.5 μm, and the active layer 5 is about 6 μm. .

SOI基板2は、フレーム6と、錘7と、薄膜部としてのビーム8とを有している。この実施形態では、フレーム6および錘7は、SOI基板2のシリコン基板3、絶縁層4および活性層5からなる積層構造で構成され、ビーム8は、SOI基板2の活性層5で構成されている。
フレーム6は、平面視四角環状(枠状)に形成されている。このフレーム6上には、SOI基板2上に形成された各種配線29〜35(後述)に接続される電極パッド9が複数設けられている。複数の電極パッド9は、フレーム6の各辺に複数個同数ずつ(この実施形態では、10個ずつ)設けられ、各辺において互いに等しい間隔を空けて配置されている。
The SOI substrate 2 has a frame 6, a weight 7, and a beam 8 as a thin film portion. In this embodiment, the frame 6 and the weight 7 are configured by a laminated structure including the silicon substrate 3 of the SOI substrate 2, the insulating layer 4 and the active layer 5, and the beam 8 is configured by the active layer 5 of the SOI substrate 2. Yes.
The frame 6 is formed in a square shape (frame shape) in plan view. A plurality of electrode pads 9 connected to various wirings 29 to 35 (described later) formed on the SOI substrate 2 are provided on the frame 6. The plurality of electrode pads 9 are provided in the same number (10 in this embodiment) on each side of the frame 6 and are arranged at equal intervals on each side.

錘7は、フレーム6によって取り囲まれる領域に、フレーム6との間に間隔を空けて配置されている。錘7は、四角柱状の中央柱状部10と、その周囲の4つの四角柱状の周囲柱状部11とからなる。中央柱状部10および各周囲柱状部11は、いずれもフレーム6と同じ厚さ(高さ)を有している。中央柱状部10は、フレーム6によって囲まれる領域の中央部に、外周縁がフレーム6の内周縁(内面)と平行をなすように配置されている。周囲柱状部11は、中央柱状部10の上面の各対角線の両側への延長線上に1つずつ配置されている。そして、中央柱状部10の側面の各角部に対して、周囲柱状部11の側面の1つの角部が接続されている。これにより、中央柱状部10および4つの周囲柱状部11は、一体をなして、フレーム6と同じ厚さを有する錘7を構成している。   The weight 7 is disposed in a region surrounded by the frame 6 with a space between the weight 6. The weight 7 includes a square columnar central columnar portion 10 and four rectangular columnar peripheral columnar portions 11 around it. Each of the central columnar part 10 and each peripheral columnar part 11 has the same thickness (height) as the frame 6. The central columnar part 10 is arranged in the central part of the region surrounded by the frame 6 so that the outer peripheral edge is parallel to the inner peripheral edge (inner surface) of the frame 6. The peripheral columnar portions 11 are arranged one by one on an extension line to both sides of each diagonal line on the upper surface of the central columnar portion 10. Then, one corner of the side surface of the peripheral columnar portion 11 is connected to each corner of the side surface of the central columnar portion 10. Thus, the central columnar portion 10 and the four peripheral columnar portions 11 are integrated to form a weight 7 having the same thickness as the frame 6.

ビーム8は、この実施形態では4本設けられ、互いに隣り合う周囲柱状部11の各間において、それらの周囲柱状部11の側面に対して間隔を空けて平行に延びている。ビーム8の長手方向(以下、この方向を「ビーム8の縦断方向」ということがある。)一端は、フレーム6に接続され、その他端は、中央柱状部10に接続されている。また、ビーム8は、SOI基板2の活性層5で構成されていることにより、捩れ変形および撓み変形が可能である。これにより、4本のビーム8は、錘7をフレーム6に対して揺振可能に支持している。   Four beams 8 are provided in this embodiment, and extend in parallel with each other between the adjacent columnar portions 11 adjacent to each other with a space from the side surfaces of the peripheral columnar portions 11. One end of the beam 8 is connected to the frame 6 in the longitudinal direction (hereinafter, this direction is sometimes referred to as “longitudinal direction of the beam 8”), and the other end is connected to the central columnar portion 10. Further, the beam 8 is composed of the active layer 5 of the SOI substrate 2, so that it can be twisted and bent. Thus, the four beams 8 support the weight 7 so as to be able to oscillate with respect to the frame 6.

各ビーム8には、容量素子としての駆動圧電素子12および検出圧電素子13、ならびにピエゾ抵抗素子14が設けられている。
駆動圧電素子12は、各ビーム8とフレーム6との境界に1個ずつ合計4個設けられ、ビーム8とフレーム6との間に跨るように配置されている。駆動圧電素子12には、錘7をフレーム6の周方向に沿って周回運動させるための交流電圧が印加される。
Each beam 8 is provided with a drive piezoelectric element 12 and a detection piezoelectric element 13 as a capacitive element, and a piezoresistive element 14.
A total of four drive piezoelectric elements 12 are provided at the boundary between each beam 8 and the frame 6, and are arranged so as to straddle between the beam 8 and the frame 6. An AC voltage for causing the weight 7 to circulate along the circumferential direction of the frame 6 is applied to the drive piezoelectric element 12.

検出圧電素子13は、各ビーム8と中央柱状部10との境界に複数個同数ずつ(この実施形態では、3個ずつ)設けられており、センサに作用する角速度成分を検出する。各境界に設けられた複数個の素子は、互いに間隔を空けてビーム8の長手方向に直交する幅方向(以下、この方向を「ビーム8の横断方向」ということがある。)に沿って並べられ、それぞれがビーム8と中央柱状部10との間に跨るように配置されている。   A plurality of detection piezoelectric elements 13 are provided at the boundary between each beam 8 and the central columnar portion 10 (three in this embodiment), and detect angular velocity components acting on the sensor. A plurality of elements provided at each boundary are arranged along a width direction (hereinafter, sometimes referred to as “transverse direction of the beam 8”) that is perpendicular to the longitudinal direction of the beam 8 with a space therebetween. These are arranged so as to straddle between the beam 8 and the central columnar part 10.

ピエゾ抵抗素子14は、各ビーム8に複数個ずつ設けられている。複数のピエゾ抵抗素子14は、X軸、Y軸およびZ軸それぞれに作用する加速度の検出回路として、たとえば4個のピエゾ抵抗素子14からなる3つのブリッジ回路を構成している。たとえば、X軸に対応するブリッジ回路は、X方向に沿って延びるビーム8上の4個のピエゾ抵抗素子14で構成され、Y軸に対応するブリッジ回路は、Y方向に沿って延びるビーム8上の4個のピエゾ抵抗素子14で構成されている。また、Z軸に対応するブリッジ回路は、4つのビーム8それぞれから1個ずつ選ばれた合計4個のピエゾ抵抗素子14で構成されている。なお、図1および図2では、複数のピエゾ抵抗素子14の一部のみを表している。   A plurality of piezoresistive elements 14 are provided for each beam 8. The plurality of piezoresistive elements 14 constitute, for example, three bridge circuits including four piezoresistive elements 14 as detection circuits for acceleration acting on the X axis, the Y axis, and the Z axis. For example, the bridge circuit corresponding to the X axis is configured by four piezoresistive elements 14 on the beam 8 extending along the X direction, and the bridge circuit corresponding to the Y axis is on the beam 8 extending along the Y direction. 4 piezoresistive elements 14. In addition, the bridge circuit corresponding to the Z axis is configured by a total of four piezoresistive elements 14 selected one by one from each of the four beams 8. In FIGS. 1 and 2, only a part of the plurality of piezoresistive elements 14 is shown.

このモーションセンサ1では、駆動圧電素子12に交流の駆動電圧を印加することにより、ビーム8が3次元振動して、錘7がフレーム6の周方向に沿って周回運動する。そして、モーションセンサ1に角速度が作用し、作用した角速度と錘7の速度とに応じたコリオリ力が錘7に発生すると、ビーム8に歪みが生じる。ビーム8の歪みにより、ビーム8上の検出圧電素子13に応力が作用し、その応力が検出圧電素子13で電圧に変換される。そのため、検出圧電素子13で発生した電圧を信号として取り出せば、モーションセンサ1に作用した3軸角速度を検出することができる。   In this motion sensor 1, by applying an alternating drive voltage to the drive piezoelectric element 12, the beam 8 is three-dimensionally oscillated, and the weight 7 rotates around the frame 6 in the circumferential direction. When the angular velocity is applied to the motion sensor 1 and a Coriolis force corresponding to the applied angular velocity and the velocity of the weight 7 is generated in the weight 7, the beam 8 is distorted. Due to the distortion of the beam 8, a stress acts on the detection piezoelectric element 13 on the beam 8, and the stress is converted into a voltage by the detection piezoelectric element 13. Therefore, if the voltage generated in the detection piezoelectric element 13 is taken out as a signal, the triaxial angular velocity acting on the motion sensor 1 can be detected.

また、モーションセンサ1に加速度が作用して錘7が振れると、錘7に慣性力が作用してビーム8に歪みが生じる。このビーム8の歪みにより、ビーム8上のピエゾ抵抗素子14に応力が作用し、ピエゾ抵抗素子14の抵抗率が変化する。そのため、各ピエゾ抵抗素子14の抵抗率の変化量を信号として取り出せば、その信号に基づいて、モーションセンサ1に作用した3軸加速度を検出することができる。
<ピエゾ抵抗素子14、駆動圧電素子12および検出圧電素子13のビーム8上における配置形態>
図3〜図6は、図1に示すビーム8の要部拡大図である。なお、図4は、図3のピエゾ抵抗素子14およびピエゾ抵抗素子14と同一層に形成された要素のみを表している。また、図5は、図3の下部電極および圧電体ならびにそれらと同一層に形成された要素のみを表している。また、図6は、図3の上部電極および上部電極と同一層に形成された要素のみを表している。また、図7は、図3に示すビーム8の切断面A−Aを表す断面図である。図8は、図3に示すビーム8の切断面B−Bを表す断面図である。
In addition, when acceleration acts on the motion sensor 1 and the weight 7 swings, inertial force acts on the weight 7 and distortion occurs in the beam 8. Due to the distortion of the beam 8, stress acts on the piezoresistive element 14 on the beam 8, and the resistivity of the piezoresistive element 14 changes. Therefore, if the amount of change in the resistivity of each piezoresistive element 14 is taken out as a signal, the triaxial acceleration acting on the motion sensor 1 can be detected based on the signal.
<Arrangement Form of Piezoresistive Element 14, Drive Piezoelectric Element 12, and Detection Piezoelectric Element 13 on Beam 8>
3 to 6 are enlarged views of main parts of the beam 8 shown in FIG. FIG. 4 shows only the piezoresistive element 14 and the elements formed in the same layer as the piezoresistive element 14 in FIG. FIG. 5 shows only the lower electrode and the piezoelectric body of FIG. 3 and elements formed in the same layer as them. FIG. 6 shows only the upper electrode in FIG. 3 and elements formed in the same layer as the upper electrode. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a section AA of the beam 8 shown in FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view showing a section BB of the beam 8 shown in FIG.

まず図3〜図4、図7〜図8を参照して、歪みゲージとしてのピエゾ抵抗素子14は、ビーム8の表層部にその一部として形成されている。ピエゾ抵抗素子14は、たとえば、n型の活性層5へのp型不純物の拡散により導電性が付与されて形成された素子であり、一様なp型不純物濃度を有している。
ピエゾ抵抗素子14は、この実施形態では、たとえば、第1のブリッジ回路としてのX方向検出用のブリッジ回路(つまり、X方向の加速度を検出するためのブリッジ回路)を構成する第1抵抗としてのX−抵抗素子Rと、X方向検出用のブリッジ回路とは異なる第2のブリッジ回路としてのZ方向検出用のブリッジ回路(つまり、Z方向の加速度を検出するためのブリッジ回路)を構成する第2抵抗としてのZ−抵抗素子Rとを含んでいる。
First, referring to FIGS. 3 to 4 and FIGS. 7 to 8, a piezoresistive element 14 as a strain gauge is formed as a part of the surface layer portion of the beam 8. The piezoresistive element 14 is an element formed by imparting conductivity by diffusion of p-type impurities into the n -type active layer 5, for example, and has a uniform p-type impurity concentration.
In this embodiment, the piezoresistive element 14 is, for example, a first resistor constituting a bridge circuit for detecting an X direction as a first bridge circuit (that is, a bridge circuit for detecting acceleration in the X direction). constituting the X- resistance element R X, the bridge circuit for the Z direction detected as a different second bridge circuit to the bridge circuit for the X-direction detecting (i.e., the bridge circuit for detecting the acceleration in the Z-direction) and a Z- resistive elements R Z of the second resistor.

なお、X方向およびZ方向検出用の抵抗として例示された第1および第2抵抗は、たとえば、最終製品の特性に合わせて、X方向検出用、Y方向検出用およびZ方向検出用として設計することができる。
X−抵抗素子RおよびZ−抵抗素子Rは、それぞれビーム8の長手方向に沿う長尺状に形成されており、ビーム8の幅方向中央において、ビーム8の長手方向に沿って配置されている。具体的には、ビーム8とフレーム6との間に跨るように、かつ、平面視で駆動圧電素子12と重なるようにZ−抵抗素子Rが配置され、このX−抵抗素子Rからフレーム6から離れる方向へ向かってX−抵抗素子R、X−抵抗素子RおよびZ−抵抗素子Rという順に配置されている。
The first and second resistors exemplified as the X-direction and Z-direction detection resistors are designed for X-direction detection, Y-direction detection, and Z-direction detection according to the characteristics of the final product, for example. be able to.
X- resistive element R X and Z- resistive element R Z are each being formed in an elongated shape along the longitudinal direction of the beam 8 in the width direction center of the beam 8, are arranged along the longitudinal direction of the beam 8 ing. Specifically, so as to extend between the beam 8 and the frame 6, and is disposed Z- resistive element R Z so as to overlap with the driving piezoelectric element 12 in plan view, the frame from the X- resistive element R X toward a direction away from 6 X- resistive element R X, they are arranged in that order X- resistive element R X and Z- resistance element R Z.

次に、図3および図5、図7〜図8を参照して、SOI基板2の表面21には、SiO膜15(厚さ125Å程度)およびNSG(Nondoped Silicate Glass)からなる第1層間膜16(厚さ2500Å程度)が順に積層されている。
駆動圧電素子12および検出圧電素子13は、この第1層間膜16上に設けられている。
Next, referring to FIGS. 3, 5, and 7 to 8, the surface 21 of the SOI substrate 2 has a first interlayer made of SiO 2 film 15 (about 125 mm thick) and NSG (Nondoped Silicate Glass). A film 16 (having a thickness of about 2500 mm) is sequentially laminated.
The drive piezoelectric element 12 and the detection piezoelectric element 13 are provided on the first interlayer film 16.

駆動圧電素子12は、ビーム8とフレーム6との境界に配置されたZ−抵抗素子Rおよび当該Z−抵抗素子Rに隣接するX−抵抗素子Rからなる1組のピエゾ抵抗素子14を覆うように配置されている。
駆動圧電素子12は、誘電体としての圧電体17と(たとえば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛))、当該圧電体17を上下方向両側から挟む1組の上部電極18(たとえば、Pt/Ti)および下部電極19(たとえば、Ir/IrO)を有している。
Driving the piezoelectric element 12, the beam 8 and Z- resistive element disposed on the boundary between the frame 6 R Z and the Z- resistive element R Z in adjacent X- resistive element consisting of R X 1 pair of piezoresistive elements 14 It is arranged to cover.
The driving piezoelectric element 12 includes a piezoelectric body 17 as a dielectric (for example, PZT (lead zirconate titanate)), and a pair of upper electrodes 18 (for example, Pt / Ti) that sandwich the piezoelectric body 17 from both sides in the vertical direction. And a lower electrode 19 (for example, Ir / IrO 2 ).

検出圧電素子13は、駆動圧電素子12に対してフレーム6に遠い側に間隔を空けて設けられている。
検出圧電素子13は、この実施形態では、第1の方向としてのX方向まわりの角速度を検出するためのX−検出素子Dと、X方向とは異なる第2の方向としてのZ方向まわりの角速度を検出するためのZ−検出素子Dとを含んでいる。
The detection piezoelectric element 13 is provided on the side farther from the frame 6 with respect to the drive piezoelectric element 12 with an interval.
Detecting piezoelectric elements 13, in this embodiment, the X- detection element D X for detecting the angular velocity around the X-direction as a first direction, around the Z direction as a second direction different from the X direction and a Z- detection element D Z for detecting the angular velocity.

Z−検出素子Dは、ビーム8の幅方向中央に配置され、当該Z−検出素子Dに対してビーム8の幅方向両側にX−検出素子Dが配置されている。
なお、X方向およびZ方向検出用の素子として例示された第1および第2の検出用素子は、たとえば、最終製品の特性に合わせて、X方向検出用、Y方向検出用およびZ方向検出用として設計することができる。
Z- detection element D Z is arranged in the center in the width direction of the beam 8, the Z- detection element D Z X- detecting elements on both sides in the width direction of the beam 8 with respect to D X is arranged.
Note that the first and second detection elements exemplified as the elements for detecting the X direction and the Z direction are, for example, for detecting the X direction, for detecting the Y direction, and for detecting the Z direction according to the characteristics of the final product. Can be designed as

X−検出素子DおよびZ−検出素子Dは、誘電体としての圧電体23と(たとえば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛))、当該圧電体23を上下方向両側から挟む上部電極24X,24Z(たとえば、Pt/Ti)および下部電極25(たとえば、Ir/IrO)を有している。
検出圧電素子13では、圧電体23および下部電極25は、X−検出素子DおよびZ−検出素子D間で共有されている。圧電体23および下部電極25は、駆動圧電素子12により覆われた1組のピエゾ抵抗素子14とは異なる、X−抵抗素子Rおよび当該X−抵抗素子Rに隣接するZ−抵抗素子Rからなる他の1組のピエゾ抵抗素子14を覆うように配置されている。
The X-detecting element D X and the Z-detecting element D Z include a piezoelectric body 23 as a dielectric (for example, PZT (lead zirconate titanate)), and upper electrodes 24X sandwiching the piezoelectric body 23 from both sides in the vertical direction. 24Z (for example, Pt / Ti) and a lower electrode 25 (for example, Ir / IrO 2 ).
In the detection piezoelectric element 13, piezoelectric body 23 and the lower electrode 25 is shared between X- detector elements D X and Z- detecting element D Z. The piezoelectric body 23 and the lower electrode 25 is different from the set of piezoresistive elements 14 covered by the driving piezoelectric elements 12, X- resistive element R X and the X- resistive element Z- resistive element adjacent to R X R It is arranged so as to cover another set of piezoresistive elements 14 made of Z.

つまり、この実施形態では、ビーム8の幅方向中央部に、下部電極25、圧電体23および上部電極24Zが順に積層された積層構造を有するZ−検出素子Dが形成されている。このZ−検出素子Dを構成する下部電極25および圧電体23は、ビーム8の幅方向両側にほぼ同じ長さ分引き出された引出部を有している。X−検出素子Dは、当該下部電極25の引出部および圧電体23の引出部、さらに圧電体23の引出部上において、Z−検出素子Dの上部電極24Zのビーム8の幅方向両側に当該上部電極24Zに対して間隔を空けて一つずつ形成された上部電極24Xによって構成されている。この実施形態では、Z−検出素子Dに対してビーム8の幅方向一方側(図3および図5の紙面上側)のX−検出素子Dが、本発明の第1圧電素子の一例であり、他方側(図3および図5の紙面下側)のX−検出素子Dが、本発明の第2圧電素子の一例である。 That is, in this embodiment, the widthwise central portion of the beam 8, the lower electrode 25, Z- detection element D Z comprising a laminate structure in which piezoelectric 23 and the upper electrode 24Z are sequentially stacked is formed. The lower electrode 25 and the piezoelectric body 23 constituting the Z -detecting element DZ have lead-out portions that are pulled out by substantially the same length on both sides in the width direction of the beam 8. X-detection element D X is on both sides in the width direction of the beam 8 of the upper electrode 24Z of the Z -detection element DZ on the extraction part of the lower electrode 25, the extraction part of the piezoelectric body 23, and further on the extraction part of the piezoelectric body 23. The upper electrodes 24X are formed one by one at a distance from the upper electrode 24Z. In this embodiment, Z- X- detector elements D X in the one widthwise side of the beam 8 with respect to the detection device D Z (upper side in FIG. 3 and FIG. 5), an example of a first piezoelectric element of the present invention There, the other side X- detector elements D X of (lower side in FIG. 3 and FIG. 5) is an example of a second piezoelectric element of the present invention.

そして、第1層間膜16上には、駆動圧電素子12および検出圧電素子13を被覆するSiOからなる第2層間膜20(厚さ5000Å程度)が積層されている。絶縁層としての第2層間膜20上には、電極パッド9が形成されている。
第2層間膜20上には、PSG(Phosphorus Silicate Glass)膜26(厚さ750Å程度)およびSiN膜27(厚さ7000Å程度)が順に積層されている。これらPSG膜26およびSiN膜27には、電極パッド9を露出させるパッド開口28が形成されている。
<ビーム8上の配線構造>
次に、図3〜図8を参照して、SOI基板2上には、電極パッド9から、駆動圧電素子12、検出圧電素子13およびピエゾ抵抗素子14などの各種素子に電力を供給する配線29〜35が敷設されている。
On the first interlayer film 16, a second interlayer film 20 (thickness of about 5000 mm) made of SiO 2 covering the drive piezoelectric element 12 and the detection piezoelectric element 13 is laminated. An electrode pad 9 is formed on the second interlayer film 20 as an insulating layer.
On the second interlayer film 20, a PSG (Phosphorus Silicate Glass) film 26 (thickness of about 750 mm) and a SiN film 27 (thickness of about 7000 mm) are sequentially laminated. In the PSG film 26 and the SiN film 27, a pad opening 28 for exposing the electrode pad 9 is formed.
<Wiring structure on beam 8>
Next, referring to FIG. 3 to FIG. 8, on the SOI substrate 2, wiring 29 for supplying power from the electrode pad 9 to various elements such as the driving piezoelectric element 12, the detecting piezoelectric element 13, and the piezoresistive element 14. ~ 35 are laid.

当該配線29〜35は、駆動圧電素子12の上部電極18に電力を供給する駆動上部電極配線29、駆動圧電素子12の下部電極19に電力を供給する駆動下部電極配線30、X−抵抗素子Rに電力を供給するX−ブリッジ配線31、Z−抵抗素子Rに電力を供給するZ−ブリッジ配線32、X−検出素子Dの上部電極24Xに電力を供給するX−検出上部電極配線34、Z−検出素子Dの上部電極24Zに電力を供給するZ−検出上部電極配線33、およびX−検出素子DおよびZ−検出素子Dで共有される下部電極25に電力を供給する検出下部電極配線35を含んでいる。 The wirings 29 to 35 are a driving upper electrode wiring 29 that supplies power to the upper electrode 18 of the driving piezoelectric element 12, a driving lower electrode wiring 30 that supplies power to the lower electrode 19 of the driving piezoelectric element 12, and an X-resistance element R. X -bridge wiring 31 for supplying power to X, Z-bridge wiring 32 for supplying power to Z -resistance element RZ, X-detection upper electrode wiring for supplying power to upper electrode 24X of X -detection element D X 34, Z- detecting element supplying power to the lower electrode 25 that is shared by D for supplying power to the upper electrode 24Z of Z Z- detecting upper electrode wiring 33, and X- detection element D X and Z- detector elements D Z The detection lower electrode wiring 35 is included.

これらの配線29〜35は、電極パッド9と同一層(具体的には、第2層間膜20上)に形成された主配線36と、当該主配線36よりも下層に形成された副配線37D,37Mとを含んでいる。
電極パッド9から各種素子に至る配線は、本来的には、その始端(電極パッド9)から終端に至るまで、内部抵抗などを考慮して選択された材料を用いて、電極パッド9と同一層に敷設された主配線36であることが好ましい。しかしながら、SOI基板2上の配線スペースには制限があり、当該スペースに対して配線数が多いと、異なる回路を構成する配線同士が接触するおそれがある。そこで、この実施形態では、電極パッド9の同一層の主配線36と、ピエゾ抵抗素子14と同一層(具体的には、SOI基板2の活性層5の表層部)の下層拡散配線37D(図4に表された配線)、各下部電極19,25と同一層(具体的には、第1層間膜16上)の下層金属配線37M(図5に表された配線)などの副配線とを組み合わせて配線29〜35を形成することにより、配線間接触の問題を回避する。なお、配線によっては、主配線36のみで構成されるものがある。
These wirings 29 to 35 include a main wiring 36 formed in the same layer as the electrode pad 9 (specifically, on the second interlayer film 20), and a sub wiring 37D formed in a layer lower than the main wiring 36. , 37M.
The wiring from the electrode pad 9 to various elements is essentially the same layer as the electrode pad 9 using a material selected in consideration of internal resistance and the like from the start end (electrode pad 9) to the end. It is preferable that the main wiring 36 is laid on. However, the wiring space on the SOI substrate 2 is limited, and if there are a large number of wirings in the space, the wirings constituting different circuits may come into contact with each other. Therefore, in this embodiment, the main wiring 36 of the same layer of the electrode pad 9 and the lower diffusion wiring 37D (specifically, the surface layer portion of the active layer 5 of the SOI substrate 2) of the same layer as the piezoresistive element 14 (see FIG. 4), and sub-wiring such as lower metal wiring 37M (wiring shown in FIG. 5) on the same layer (specifically on the first interlayer film 16) as the lower electrodes 19 and 25. By forming the wirings 29 to 35 in combination, the problem of contact between wirings is avoided. Note that some wirings are constituted only by the main wiring 36.

主配線36は、この実施形態では、Alからなる配線である。下層拡散配線37D(副配線)は、ピエゾ抵抗素子14と同様に、不純物の拡散により活性層5に部分的に導電性が付与されて形成された配線である。下層金属配線37M(副配線)は、各下部電極19,25と同一材料(この実施形態では、Ir/IrO)からなる配線である。この下層金属配線37Mの上には、駆動圧電素子12の圧電体17および検出圧電素子13の圧電体23と同一材料(たとえば、PZT(チタン酸ジルコン酸鉛))からなる、ダミー圧電体38が形成されている。 The main wiring 36 is a wiring made of Al in this embodiment. Similar to the piezoresistive element 14, the lower layer diffusion wiring 37 </ b> D (sub wiring) is a wiring formed by imparting conductivity to the active layer 5 partially by impurity diffusion. The lower layer metal wiring 37M (sub wiring) is a wiring made of the same material as the lower electrodes 19 and 25 (Ir / IrO 2 in this embodiment). A dummy piezoelectric body 38 made of the same material (for example, PZT (lead zirconate titanate)) as the piezoelectric body 17 of the driving piezoelectric element 12 and the piezoelectric body 23 of the detection piezoelectric element 13 is disposed on the lower layer metal wiring 37M. Is formed.

駆動上部電極配線29は、主配線36のみで構成されており、駆動圧電素子12の上部電極18に対して電気的に接続されている。また、駆動下部電極配線30も同様に、主配線36のみで構成されており、駆動圧電素子12の下部電極19に対して電気的に接続されている。
X−ブリッジ配線31は、ビーム8を縦断するようにビーム8上に敷設され、複数のX−抵抗素子Rを直列に接続している。このX−ブリッジ配線31は、主配線36および下層拡散配線37D(副配線)の組み合わせからなる。副配線としての下層拡散配線37Dは、ビーム8の縦断にあたって、平面視で駆動圧電素子12および検出圧電素子13(Z−検出素子D)に重なる部分に敷設されている。また、ビーム8の縦断方向(長手方向)に沿って延びるX−ブリッジ配線31(主配線36)は、駆動圧電素子12と検出圧電素子13との間の領域において分岐している。分岐された主配線36(分岐配線39)は、ビーム8の横断方向(幅方向)に沿ってビーム8の周縁部へ延び、当該ビーム8の周縁部をビーム8の縦断方向に沿って敷設されている。
The driving upper electrode wiring 29 is composed of only the main wiring 36 and is electrically connected to the upper electrode 18 of the driving piezoelectric element 12. Similarly, the driving lower electrode wiring 30 is composed of only the main wiring 36 and is electrically connected to the lower electrode 19 of the driving piezoelectric element 12.
The X-bridge wiring 31 is laid on the beam 8 so as to traverse the beam 8 and connects a plurality of X-resistance elements RX in series. The X-bridge wiring 31 is composed of a combination of a main wiring 36 and a lower layer diffusion wiring 37D (sub wiring). The lower layer diffusion wiring 37 </ b> D as the sub wiring is laid in a portion overlapping the driving piezoelectric element 12 and the detection piezoelectric element 13 (Z−detection element D Z ) in a plan view when the beam 8 is vertically cut. Further, the X-bridge wiring 31 (main wiring 36) extending along the longitudinal direction (longitudinal direction) of the beam 8 is branched in a region between the driving piezoelectric element 12 and the detection piezoelectric element 13. The branched main wiring 36 (branching wiring 39) extends to the peripheral edge of the beam 8 along the transverse direction (width direction) of the beam 8, and the peripheral edge of the beam 8 is laid along the longitudinal direction of the beam 8. ing.

Z−ブリッジ配線32は、ビーム8を縦断するようにビーム8上に敷設され、複数のZ−抵抗素子Rを直列に接続している。このZ−ブリッジ配線32は、主配線36および下層拡散配線37D(副配線)の組み合わせからなる。副配線としての下層拡散配線37Dは、ビーム8の縦断にあたって、平面視で駆動圧電素子12および検出圧電素子13(Z−検出素子D)に重なる部分に敷設されている。また、ビーム8の縦断方向(長手方向)に沿って延びるZ−ブリッジ配線32(主配線36)は、駆動圧電素子12と検出圧電素子13との間の領域において分岐している。分岐された主配線36(分岐配線40)は、ビーム8の横断方向(幅方向)に沿って、X−ブリッジ配線31が引き回されたビーム8の周縁部とは反対側のビーム8の周縁部へ延び、当該ビーム8の周縁部をビーム8の縦断方向に沿って敷設されている。 Z- bridge wiring 32 is laid on the beam 8 so as to cross the beam 8, by connecting a plurality of Z- resistance elements R Z in series. The Z-bridge wiring 32 is composed of a combination of a main wiring 36 and a lower layer diffusion wiring 37D (sub wiring). The lower layer diffusion wiring 37 </ b> D as the sub wiring is laid in a portion overlapping the driving piezoelectric element 12 and the detection piezoelectric element 13 (Z−detection element D Z ) in a plan view when the beam 8 is vertically cut. Further, the Z-bridge wiring 32 (main wiring 36) extending along the longitudinal direction (longitudinal direction) of the beam 8 is branched in a region between the driving piezoelectric element 12 and the detection piezoelectric element 13. The branched main wiring 36 (branch wiring 40) has a peripheral edge of the beam 8 opposite to the peripheral edge portion of the beam 8 along which the X-bridge wiring 31 is routed along the transverse direction (width direction) of the beam 8. The peripheral edge of the beam 8 is laid along the longitudinal direction of the beam 8.

Z−検出上部電極配線33は、ビーム8の周縁部においてZ−ブリッジ配線32の分岐配線40に並んで敷設されている。そして、X−検出素子Dにおけるフレーム6に遠い側の端部を取り囲むように、当該端部付近でフレーム6に近い側へ平面視U字状に転回し、Z−検出素子Dの上部電極24Zに電気的に接続されている。
この場合、ビーム8の縦断方向に沿って延びるZ−検出上部電極配線33(主配線36)は、駆動圧電素子12と検出圧電素子13との間の領域において、ビーム8の横断方向に延びるZ−ブリッジ配線32の分岐配線40(主配線36)により分断されている。つまり、Z−検出上部電極配線33とZ−ブリッジ配線32との関係において、Z−ブリッジ配線32の分岐配線40が、本発明の第1配線の一例であり、この分岐配線40により分断されたZ−検出上部電極配線33が、本発明の第2配線の一例である。
The Z-detection upper electrode wiring 33 is laid alongside the branch wiring 40 of the Z-bridge wiring 32 at the peripheral portion of the beam 8. Then, the X-detecting element D X is turned in a U-shape in plan view toward the side close to the frame 6 in the vicinity of the end so as to surround the end on the side far from the frame 6 in the X -detecting element D X , and the upper part of the Z -detecting element D Z It is electrically connected to the electrode 24Z.
In this case, the Z-detection upper electrode wiring 33 (main wiring 36) extending along the longitudinal direction of the beam 8 extends in the transverse direction of the beam 8 in a region between the driving piezoelectric element 12 and the detection piezoelectric element 13. -It is divided by the branch wiring 40 (main wiring 36) of the bridge wiring 32. That is, in the relationship between the Z-detection upper electrode wiring 33 and the Z-bridge wiring 32, the branch wiring 40 of the Z-bridge wiring 32 is an example of the first wiring of the present invention, and is divided by the branch wiring 40. The Z-detection upper electrode wiring 33 is an example of the second wiring of the present invention.

そこで、この実施形態では、Z−検出上部電極配線33の主配線36に、ビーム8の縦断方向に沿ってZ−ブリッジ配線32(分岐配線40)を横切るように延びる、本発明の下部金属層の一例としての中継配線41を組み合わせている。中継配線41は、主配線36よりも下層の下層金属配線37Mにより構成されている。これにより、Z−検出上部電極配線33とZ−ブリッジ配線32(分岐配線40)との接触を防止することができる。   Therefore, in this embodiment, the lower metal layer of the present invention extends to the main wiring 36 of the Z-detection upper electrode wiring 33 so as to cross the Z-bridge wiring 32 (branch wiring 40) along the longitudinal direction of the beam 8. As an example, the relay wiring 41 is combined. The relay wiring 41 is configured by a lower layer metal wiring 37 </ b> M below the main wiring 36. Thereby, contact with Z-detection upper electrode wiring 33 and Z-bridge wiring 32 (branch wiring 40) can be prevented.

当該中継配線41(下層金属配線37M)は、駆動圧電素子12の下部電極19および検出圧電素子13の下部電極25のいずれからも分離されており、その上には、中継配線41の長さ方向両端部を露出させるようにダミー圧電体38が設けられている。そして、Z−検出上部電極配線33の主配線36と、Z−検出上部電極配線33の中継配線41(下層金属配線37M)とは、第2層間膜20を厚さ方向に貫通するプラグ42により接続されている。当該プラグ42は、ダミー圧電体38を避けて中継配線41の両端部に接続されている。   The relay wiring 41 (the lower layer metal wiring 37M) is separated from both the lower electrode 19 of the driving piezoelectric element 12 and the lower electrode 25 of the detection piezoelectric element 13, and the length direction of the relay wiring 41 is provided thereon. A dummy piezoelectric body 38 is provided so as to expose both ends. The main wiring 36 of the Z-detection upper electrode wiring 33 and the relay wiring 41 (lower metal wiring 37M) of the Z-detection upper electrode wiring 33 are connected by a plug 42 penetrating the second interlayer film 20 in the thickness direction. It is connected. The plug 42 is connected to both ends of the relay wiring 41 while avoiding the dummy piezoelectric body 38.

X−検出上部電極配線34は、ビーム8の幅方向にZ−検出素子Dを挟んで互いに対向する、Z−検出素子Dに対して一方側のX−検出素子Dの上部電極24Xと他方側のX−検出素子Dの上部電極24Xとを電気的に接続する素子間配線43と、当該素子間配線43と電極パッド9とを電気的に接続するパッド配線44とを含んでいる。
素子間配線43は、ビーム8の幅方向に一方側および他方側のX−検出素子Dに跨るように敷設されている。
X- detecting upper electrode wiring 34, across the Z- detection element D Z in the width direction of the beam 8 facing each other, Z- upper electrode of the sensing element D Z one side of the X- detection element D X with respect to 24X including and inter-element wires 43 for electrically connecting the upper electrode 24X on the other side of the X- detection element D X, the pad wiring 44 for electrically connecting the electrode pad 9 between the element wires 43 Yes.
The inter-element wiring 43 is laid so as to straddle the X -detecting elements DX on one side and the other side in the width direction of the beam 8.

この場合、ビーム8の幅方向に跨るX−検出上部電極配線34の素子間配線43(主配線36)は、Z−検出素子Dにおけるフレーム6に遠い側端部付近において、ビーム8の縦断方向に沿って延びるX−ブリッジ配線31(主配線36)およびビーム8の周縁部からフレーム6に近い側へ平面視U字状に転回してZ−検出素子Dの上部電極24Zに接続されるZ−検出上部電極配線33(主配線36)により分断されている。つまり、X−検出上部電極配線34(素子間配線43)と、X−ブリッジ配線31およびZ−検出上部電極配線33との関係においては、X−ブリッジ配線31およびZ−検出上部電極配線33が、本発明の第1配線の一例であり、これらX−ブリッジ配線31およびZ−検出上部電極配線33により分断された素子間配線43の主配線36が、本発明の第2配線の一例である。 In this case, the inter-element wiring 43 (main wiring 36) of the X-detection upper electrode wiring 34 straddling the width direction of the beam 8 is a longitudinal section of the beam 8 in the vicinity of the side end portion far from the frame 6 in the Z -detection element DZ. The X-bridge wiring 31 (main wiring 36) extending along the direction and the beam 8 are turned from the peripheral edge of the beam 8 to the side close to the frame 6 in a U shape in plan view and connected to the upper electrode 24Z of the Z -detecting element DZ. The Z-detection upper electrode wiring 33 (main wiring 36) is divided. That is, in the relationship between the X-detection upper electrode wiring 34 (inter-element wiring 43), the X-bridge wiring 31 and the Z-detection upper electrode wiring 33, the X-bridge wiring 31 and the Z-detection upper electrode wiring 33 are The main wiring 36 of the inter-element wiring 43 divided by the X-bridge wiring 31 and the Z-detection upper electrode wiring 33 is an example of the second wiring of the present invention. .

そこで、この実施形態では、素子間配線43の主配線36に、ビーム8の横断方向に沿ってX−ブリッジ配線31およびZ−検出上部電極配線33を横切るように延びる、本発明の下部金属層の一例としての中継配線45を組み合わせている。中継配線45は、主配線36よりも下層の下層金属配線37Mにより構成されている。これにより、X−検出上部電極配線34と、X−ブリッジ配線31およびZ−検出上部電極配線33との接触を防止することができる。   Therefore, in this embodiment, the lower metal layer of the present invention extends to the main wiring 36 of the inter-element wiring 43 so as to cross the X-bridge wiring 31 and the Z-detection upper electrode wiring 33 along the transverse direction of the beam 8. As an example, the relay wiring 45 is combined. The relay wiring 45 is configured by a lower layer metal wiring 37 </ b> M below the main wiring 36. As a result, contact between the X-detection upper electrode wiring 34 and the X-bridge wiring 31 and the Z-detection upper electrode wiring 33 can be prevented.

当該中継配線45(下層金属配線37M)は、駆動圧電素子12の下部電極19および検出圧電素子13の下部電極25のいずれからも分離されており、その上には、中継配線45の長さ方向両端部を露出させるようにダミー圧電体38が設けられている。そして、X−検出上部電極配線34の主配線36と、X−検出上部電極配線34の中継配線45(下層金属配線37M)とは、第2層間膜20を厚さ方向に貫通するプラグ46により接続されている。当該プラグ46は、ダミー圧電体38を避けて中継配線45の両端部に接続されている。   The relay wiring 45 (lower metal wiring 37M) is separated from both the lower electrode 19 of the drive piezoelectric element 12 and the lower electrode 25 of the detection piezoelectric element 13, and above that, the length direction of the relay wiring 45 is provided. A dummy piezoelectric body 38 is provided so as to expose both ends. The main wiring 36 of the X-detection upper electrode wiring 34 and the relay wiring 45 (lower metal wiring 37M) of the X-detection upper electrode wiring 34 are connected by a plug 46 that penetrates the second interlayer film 20 in the thickness direction. It is connected. The plug 46 is connected to both ends of the relay wiring 45 so as to avoid the dummy piezoelectric body 38.

パッド配線44は、ビーム8の周縁部においてX−ブリッジ配線31の分岐配線39に並んで敷設されている。そして、一方側のX−検出素子Dにおけるフレーム6に遠い側の端部に沿って屈曲し、素子間配線43に電気的に接続されている。
この場合、ビーム8の縦断方向に沿って延びるパッド配線44(主配線36)は、駆動圧電素子12と検出圧電素子13との間の領域において、ビーム8の横断方向に延びるX−ブリッジ配線31の分岐配線39により分断されている。つまり、X−検出上部電極配線34(パッド配線44)と、X−ブリッジ配線31との関係においては、X−ブリッジ配線31の分岐配線39が、本発明の第1配線の一例であり、この分岐配線39により分断されたパッド配線44の主配線36が、本発明の第2配線の一例である。
The pad wiring 44 is laid alongside the branch wiring 39 of the X-bridge wiring 31 at the periphery of the beam 8. Then, while the bent along the end portion of the side far from the frame 6 in the X- detector elements D X side, is electrically connected to the element-to-element line 43.
In this case, the pad wiring 44 (main wiring 36) extending along the longitudinal direction of the beam 8 is an X-bridge wiring 31 extending in the transverse direction of the beam 8 in a region between the driving piezoelectric element 12 and the detection piezoelectric element 13. This is divided by the branch wiring 39. That is, in the relationship between the X-detection upper electrode wiring 34 (pad wiring 44) and the X-bridge wiring 31, the branch wiring 39 of the X-bridge wiring 31 is an example of the first wiring of the present invention. The main wiring 36 of the pad wiring 44 divided by the branch wiring 39 is an example of the second wiring of the present invention.

そこで、この実施形態では、パッド配線44の主配線36に、ビーム8の縦断方向に沿ってX−ブリッジ配線31を横切り、電極パッド9の直下にまで延びる、本発明の下部金属層の一例としての中継配線47を組み合わせている。中継配線47は、主配線36よりも下層の下層金属配線37Mにより構成されている。これにより、X−検出上部電極配線34(パッド配線44)と、X−ブリッジ配線31との接触を防止することができる。電極パッド9と、X−検出上部電極配線34の中継配線47とは、第2層間膜20を厚さ方向に貫通するプラグ48により接続されている。   Therefore, in this embodiment, as an example of the lower metal layer of the present invention that extends to the main wiring 36 of the pad wiring 44 across the X-bridge wiring 31 along the longitudinal direction of the beam 8 and extends directly below the electrode pad 9. The relay wiring 47 is combined. The relay wiring 47 is configured by a lower layer metal wiring 37M below the main wiring 36. Thereby, contact between the X-detection upper electrode wiring 34 (pad wiring 44) and the X-bridge wiring 31 can be prevented. The electrode pad 9 and the relay wiring 47 of the X-detection upper electrode wiring 34 are connected by a plug 48 that penetrates the second interlayer film 20 in the thickness direction.

検出下部電極配線35は、X−検出素子DおよびZ−検出素子Dで共有される下部電極25に一体的に接続されている。検出下部電極配線35は、図3では、下層金属配線37M(副配線)のみが表されている。
<モーションセンサ1の製造方法>
図9A〜図9Dは、図1に示すモーションセンサ1の製造工程を工程順に示す模式的な断面図であって、図8と同じ断面を表している。
Detecting lower electrode wiring 35 is integrally connected to the lower electrode 25 that is shared by X- detector elements D X and Z- detecting element D Z. In FIG. 3, only the lower metal wiring 37M (sub wiring) is shown as the detection lower electrode wiring 35.
<Manufacturing method of motion sensor 1>
9A to 9D are schematic cross-sectional views showing the manufacturing process of the motion sensor 1 shown in FIG. 1 in the order of steps, and show the same cross section as FIG.

モーションセンサ1を製造するには、まず、図9Aに示すように、シリコン基板3、絶縁層4および活性層5を含むSOI基板2の活性層5に、p型不純物をドーピングすることにより、ピエゾ抵抗素子14および下層拡散配線37Dが形成される。次いで、SOI基板2上に、たとえば、CVD(Chemical Vapor Deposition)法によりSiO膜15および第1層間膜16が順に形成される。 In order to manufacture the motion sensor 1, first, as shown in FIG. 9A, a p-type impurity is doped into the active layer 5 of the SOI substrate 2 including the silicon substrate 3, the insulating layer 4, and the active layer 5. Resistance element 14 and lower layer diffusion wiring 37D are formed. Next, the SiO 2 film 15 and the first interlayer film 16 are sequentially formed on the SOI substrate 2 by, for example, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

次いで、図9Bに示すように、公知のスパッタ技術により、第1層間膜16上に、Ir/IrOからなる金属材料、PZTからなる圧電材料およびPt/Tiからなる金属材料が順に積層される。その後、公知のパターニング技術により、Ir/IrOが選択的にエッチングされ、さらに、PTZが選択的にエッチングされる。当該圧電材料のエッチングにより、駆動圧電素子12の圧電体17、検出圧電素子13の圧電体23、およびダミー圧電体38が同時に形成される。続いて、Pt/Tiが選択的にエッチングされることにより、駆動圧電素子12の下部電極19、検出圧電素子13の下部電極25、下層金属配線37M(中継配線41,45,47を含む)が同時に形成される。 Next, as shown in FIG. 9B, a metal material made of Ir / IrO 2 , a piezoelectric material made of PZT, and a metal material made of Pt / Ti are sequentially stacked on the first interlayer film 16 by a known sputtering technique. . Thereafter, Ir / IrO 2 is selectively etched by a known patterning technique, and further, PTZ is selectively etched. By the etching of the piezoelectric material, the piezoelectric body 17 of the drive piezoelectric element 12, the piezoelectric body 23 of the detection piezoelectric element 13, and the dummy piezoelectric body 38 are simultaneously formed. Subsequently, by selectively etching Pt / Ti, the lower electrode 19 of the driving piezoelectric element 12, the lower electrode 25 of the detecting piezoelectric element 13, and the lower layer metal wiring 37M (including the relay wirings 41, 45, and 47) are formed. Formed simultaneously.

次いで、図9Cに示すように、第1層間膜16上に、駆動圧電素子12および検出圧電素子13を覆うように第2層間膜20が積層される。次いで、第2層間膜20が選択的にエッチングされることにより、中継配線41,45,47を構成する下層金属配線37Mに対してコンタクトをとるためのコンタクトホールが形成される。次いで、電極パッド9および主配線36用の金属材料(たとえば、Al)がスパッタされ、この金属材料がパターニングされることにより、電極パッド9、各種配線の主配線36およびプラグ42,46,48が同時に形成される。   Next, as shown in FIG. 9C, the second interlayer film 20 is laminated on the first interlayer film 16 so as to cover the drive piezoelectric element 12 and the detection piezoelectric element 13. Next, the second interlayer film 20 is selectively etched, so that a contact hole for making contact with the lower layer metal wiring 37M constituting the relay wiring 41, 45, 47 is formed. Next, a metal material (for example, Al) for the electrode pad 9 and the main wiring 36 is sputtered, and this metal material is patterned, whereby the electrode pad 9, the main wiring 36 of various wirings, and the plugs 42, 46, and 48 are formed. Formed simultaneously.

次いで、図9Dに示すように、第2層間膜20上に、PSG膜26およびSiN膜27が順に積層される。そして、公知のエッチング技術により、これらPSG膜26およびSiN膜27を貫通するように、パッド開口28が形成される。続いて、シリコン基板3が裏面22から研削される。研削後、公知のパターニング技術により、錘7およびフレーム6を形成すべき領域上に、フォトレジストからなるマスク(図示せず)が形成される。このマスクを介して、SOI基板2が裏面22側からシリコン基板3の途中までドライエッチングされる。これにより、錘7とフレーム6の形状が成形され、同時に、錘7とフレーム6とを隔てる溝が形成される。この後、溝内にエッチング液が供給されることにより、溝内の絶縁層4がウェットエッチングにより除去され、同時に活性層5からなるビーム8が形成される。以上の工程を経て、図1〜図8に示すモーションセンサ1が得られる。
<本実施形態による作用効果>
以上のように、このモーションセンサ1によれば、図8に示すように、第2層間膜20上において、Z−ブリッジ配線32の分岐配線40により分断されたZ−検出上部電極配線33(主配線36)が、駆動圧電素子12の下部電極19および検出圧電素子13の下部電極25と同一層に形成された中継配線41を介して互いに電気的に接続されている。これにより、Z−ブリッジ配線32に接触しないようにZ−検出上部電極配線33(主配線36)の導通を図ることができる。
Next, as shown in FIG. 9D, the PSG film 26 and the SiN film 27 are sequentially stacked on the second interlayer film 20. Then, a pad opening 28 is formed so as to penetrate the PSG film 26 and the SiN film 27 by a known etching technique. Subsequently, the silicon substrate 3 is ground from the back surface 22. After grinding, a mask (not shown) made of a photoresist is formed on a region where the weight 7 and the frame 6 are to be formed by a known patterning technique. The SOI substrate 2 is dry-etched from the back surface 22 side to the middle of the silicon substrate 3 through this mask. Thereby, the shapes of the weight 7 and the frame 6 are formed, and at the same time, a groove separating the weight 7 and the frame 6 is formed. Thereafter, an etching solution is supplied into the groove, whereby the insulating layer 4 in the groove is removed by wet etching, and at the same time, a beam 8 composed of the active layer 5 is formed. Through the above steps, the motion sensor 1 shown in FIGS. 1 to 8 is obtained.
<Operational effects of this embodiment>
As described above, according to the motion sensor 1, as shown in FIG. 8, the Z-detection upper electrode wiring 33 (mainly divided by the branch wiring 40 of the Z-bridge wiring 32 on the second interlayer film 20. The wiring 36) is electrically connected to each other via a relay wiring 41 formed in the same layer as the lower electrode 19 of the drive piezoelectric element 12 and the lower electrode 25 of the detection piezoelectric element 13. Thereby, conduction of the Z-detection upper electrode wiring 33 (main wiring 36) can be achieved so as not to contact the Z-bridge wiring 32.

しかも、図9Bに示すように、駆動圧電素子12の下部電極19および検出圧電素子13の下部電極25の形成時に、Z−検出上部電極配線33(主配線36)の迂回路を形成する配線(中継配線41)を同時に形成することができる。そのため、工程数の増加を防止することができるので、製造コストの増加を抑制することができる。
とりわけ、このモーションセンサ1のように、薄膜状のビーム8に各種配線29〜35が敷設される場合でも、Z−ブリッジ配線32と交差する中継配線41のベースを形成するために、Z−検出上部電極配線33(主配線36)のベースとなる第2層間膜20上に層間膜をさらに積層する必要がない。そのため、ビーム8に余計なストレスが加わることを抑制することができる。その結果、モーションセンサ1による加速度および角速度の検出を精度よく行うことができる。
In addition, as shown in FIG. 9B, when forming the lower electrode 19 of the drive piezoelectric element 12 and the lower electrode 25 of the detection piezoelectric element 13, a wiring that forms a detour of the Z-detection upper electrode wiring 33 (main wiring 36) ( The relay wiring 41) can be formed simultaneously. Therefore, an increase in the number of steps can be prevented, and an increase in manufacturing cost can be suppressed.
In particular, even when various wirings 29 to 35 are laid on the thin film beam 8 as in the motion sensor 1, the Z-detection is used to form the base of the relay wiring 41 intersecting the Z-bridge wiring 32. There is no need to further stack an interlayer film on the second interlayer film 20 which becomes the base of the upper electrode wiring 33 (main wiring 36). For this reason, it is possible to suppress an excessive stress from being applied to the beam 8. As a result, acceleration and angular velocity can be detected with high accuracy by the motion sensor 1.

また、中継配線41が、駆動圧電素子12の下部電極19および検出圧電素子13の下部電極25から分離されて形成されている。そのため、Z−検出上部電極配線33の大部分をAl配線(主配線36)で形成し、Alよりも電気伝導率が低いPt配線(下層金属配線37M)を中継配線41の部分に留めることができる。その結果、Z−検出上部電極配線33の平均電気伝導率の低下を抑制することができる。   Further, the relay wiring 41 is formed separately from the lower electrode 19 of the drive piezoelectric element 12 and the lower electrode 25 of the detection piezoelectric element 13. Therefore, most of the Z-detection upper electrode wiring 33 may be formed of Al wiring (main wiring 36), and the Pt wiring (lower metal wiring 37M) having a lower electrical conductivity than Al may be retained at the relay wiring 41. it can. As a result, a decrease in the average electrical conductivity of the Z-detection upper electrode wiring 33 can be suppressed.

また、中継配線41上にダミー圧電体38が形成されている。そのため、図9Bに示す工程において圧電材料をエッチングするときに、中継配線41におけるダミー圧電体38直下の部分をエッチングガスから保護することができる。この保護により、中継配線41へのダメージを抑制し、中継配線41の厚さを維持することができる。その結果、中継配線41の内部抵抗の上昇を抑制することができる。   A dummy piezoelectric body 38 is formed on the relay wiring 41. Therefore, when the piezoelectric material is etched in the step shown in FIG. 9B, the portion of the relay wiring 41 immediately below the dummy piezoelectric body 38 can be protected from the etching gas. By this protection, damage to the relay wiring 41 can be suppressed, and the thickness of the relay wiring 41 can be maintained. As a result, an increase in internal resistance of the relay wiring 41 can be suppressed.

また、図7に示すように、第2層間膜20上において、X−ブリッジ配線31およびZ−検出上部電極配線33により分断されたX−検出上部電極配線34の素子間配線43(主配線36)が、駆動圧電素子12および検出圧電素子13の下部電極19,25と同一層に形成された中継配線45を介して互いに電気的に接続されている。これにより、X−ブリッジ配線31およびZ−検出上部電極配線33に接触しないようにX−検出上部電極配線34の素子間配線43(主配線36)の導通を図ることができる。   Further, as shown in FIG. 7, the inter-element wiring 43 (main wiring 36) of the X-detection upper electrode wiring 34 divided by the X-bridge wiring 31 and the Z-detection upper electrode wiring 33 on the second interlayer film 20. ) Are electrically connected to each other via a relay wiring 45 formed in the same layer as the lower electrodes 19 and 25 of the driving piezoelectric element 12 and the detecting piezoelectric element 13. Thereby, the inter-element wiring 43 (main wiring 36) of the X-detection upper electrode wiring 34 can be conducted so as not to contact the X-bridge wiring 31 and the Z-detection upper electrode wiring 33.

この場合にも、前述した製造コストの抑制、検出精度の向上、配線の平均電気伝導率の低下抑制、中継配線45の内部抵抗の上昇抑制といった効果を発現することができる。
とりわけ、中継配線45が、駆動圧電素子12の下部電極19および検出圧電素子13の下部電極25から分離されて形成されている。そのため、当該中継配線45を、検出圧電素子13の下部電極25から電気的に絶縁することができる。したがって、この実施形態のように、素子間配線43の接続対象を2つのX−検出素子Dの上部電極24Xとすることにより、2つのX−検出素子D間を並列に接続することができる。
Also in this case, the effects such as the suppression of the manufacturing cost, the improvement of the detection accuracy, the suppression of the decrease in the average electrical conductivity of the wiring, and the suppression of the increase in the internal resistance of the relay wiring 45 can be exhibited.
In particular, the relay wiring 45 is formed separately from the lower electrode 19 of the drive piezoelectric element 12 and the lower electrode 25 of the detection piezoelectric element 13. Therefore, the relay wiring 45 can be electrically insulated from the lower electrode 25 of the detection piezoelectric element 13. Therefore, as in this embodiment, by the upper electrode 24X two X- detector element D X the connection target of the inter-element wires 43, to be connected between two X- detector elements D X in parallel it can.

また、図3に示すように、第2層間膜20上において、X−ブリッジ配線31の分岐配線39により分断されたX−検出上部電極配線34のパッド配線44(主配線36)についても同様に、駆動圧電素子12および検出圧電素子13の下部電極19,25と同一層に形成された中継配線47を介して互いに電気的に接続されている。これにより、X−ブリッジ配線31の分岐配線39に接触しないようにX−検出上部電極配線34のパッド配線44(主配線36)の導通を図ることができる。   Further, as shown in FIG. 3, the pad wiring 44 (main wiring 36) of the X-detection upper electrode wiring 34 divided on the second interlayer film 20 by the branch wiring 39 of the X-bridge wiring 31 is also the same. The drive piezoelectric element 12 and the detection piezoelectric element 13 are electrically connected to each other through a relay wiring 47 formed in the same layer as the lower electrodes 19 and 25 of the detection piezoelectric element 13. Accordingly, the pad wiring 44 (main wiring 36) of the X-detection upper electrode wiring 34 can be conducted so as not to contact the branch wiring 39 of the X-bridge wiring 31.

この場合にも、前述した製造コストの抑制、検出精度の向上、配線の平均電気伝導率の低下抑制、中継配線47の内部抵抗の上昇抑制といった効果を発現することができる。
<中継配線の変形例>
図10〜図15は、それぞれ図7に示すビーム8の第1〜第6変形例を示す図である。
或る回路を形成する主配線36の中継配線は、前述の実施形態で説明した形態に限らず、他の形態でも構成することができる。なお、図10〜図15では、図1〜図8に示した符号のうち、変形例の説明に必要な符号のみを表している。
Also in this case, effects such as suppression of the manufacturing cost, improvement of detection accuracy, suppression of decrease in average electrical conductivity of the wiring, and suppression of increase in internal resistance of the relay wiring 47 can be exhibited.
<Variation of relay wiring>
10-15 is a figure which shows the 1st-6th modification of the beam 8 shown in FIG. 7, respectively.
The relay wiring of the main wiring 36 forming a certain circuit is not limited to the form described in the above-described embodiment, but can be configured in other forms. 10-15, only the code | symbol required for description of a modification among the codes | symbols shown in FIGS. 1-8 is represented.

図10に示すように、X−検出上部電極配線34の素子間配線43(主配線36)を迂回させる中継配線45の上に設けられたダミー圧電体38は、中継配線45のほぼ全面を覆っていてもよい。この場合、プラグ46は、ダミー圧電体38を貫通して中継配線45に接続されていてもよい。
また、図11に示すように、当該中継配線45上のダミー圧電体38が省略されていてもよい。
As shown in FIG. 10, the dummy piezoelectric body 38 provided on the relay wiring 45 that bypasses the inter-element wiring 43 (main wiring 36) of the X-detection upper electrode wiring 34 covers almost the entire surface of the relay wiring 45. It may be. In this case, the plug 46 may pass through the dummy piezoelectric body 38 and be connected to the relay wiring 45.
Further, as shown in FIG. 11, the dummy piezoelectric body 38 on the relay wiring 45 may be omitted.

図12は、X−検出上部電極配線34のパッド配線44と素子間配線43とが、X−ブリッジ配線31の主配線36に分断される態様を表している。
図12に示すように、中継配線は、Z−検出素子Dに対してビーム8の幅方向一方側のX−検出素子Dの下部電極25からX−ブリッジ配線31の主配線36を横切るように一体的に引き出された電極引出部49であってもよい。また、ダミー圧電体38は、X−検出素子Dの圧電体から当該電極引出部49の表面に沿って一体的に引き出された圧電体引出部50であってもよい。
FIG. 12 shows a mode in which the pad wiring 44 and the inter-element wiring 43 of the X-detection upper electrode wiring 34 are divided into the main wiring 36 of the X-bridge wiring 31.
As shown in FIG. 12, the relay wiring crosses the main wiring 36 of the X-bridge wiring 31 from the lower electrode 25 of the X -detecting element D X on the one side in the width direction of the beam 8 with respect to the Z-detecting element D Z. Thus, the electrode lead portion 49 that is integrally drawn out may be used. Further, the dummy piezoelectric body 38 may be a piezoelectric body extraction portion 50 that is integrally extracted along the surface of the electrode extraction portion 49 from the piezoelectric body of the X -detecting element DX.

この構成では、中継配線(電極引出部49)とX−検出素子Dの下部電極25とが一体的に形成されているので、中継配線(電極引出部49)と当該下部電極25とを簡単かつ確実な構造で接続することができる。
また、パッド配線44と一方側のX−検出素子Dの上部電極24Xとを、第1プラグとしてのプラグ51を用いて接続し、素子間配線43と電極引出部49とを、第2プラグとしてのプラグ52を、圧電体引出部50を貫通させて接続し、さらに、素子間配線43のプラグ52とは反対側の端部の接続対象を他方側のX−検出素子Dの上部電極24Xとすることにより、電極パッド9に対して、一方側および他方側のX−検出素子D間を直列に接続することができる。
In this configuration, since the relay wiring (electrode lead portion 49) and the lower electrode 25 of the X -detecting element DX are integrally formed, the relay wiring (electrode lead portion 49) and the lower electrode 25 can be easily connected. And it can connect with a reliable structure.
Further, the pad wiring 44 and the upper electrode 24X of the X -detecting element DX on one side are connected using the plug 51 as the first plug, and the inter-element wiring 43 and the electrode lead-out portion 49 are connected to the second plug. The plug 52 is connected through the piezoelectric lead portion 50, and the connection target at the end of the inter-element wiring 43 opposite to the plug 52 is the upper electrode of the X -detection element DX on the other side. with 24X, with respect to the electrode pads 9, whereas it is possible to connect the side and the other side X- between detector elements D X in series.

また、図13に示すように、圧電体引出部50は、電極引出部49の端部を露出するように引き出されてよく、その場合、プラグ52は、当該圧電体引出部50を避けて電極引出部49に接続される。また、図14に示すように、電極引出部49上の圧電体引出部50が省略されていてもよい。
また、図15に示すように、X−検出上部電極配線34の素子間配線43(主配線36)を迂回させる中継配線は、駆動圧電素子12の上部電極18および検出圧電素子13の上部電極24X,24Zと同一層に形成され、かつ、これら上部電極18,24X,24Zから分離されて形成された上部金属層53により構成されていてもよい。この場合、素子間配線43と上部金属層53とは、プラグ54により接続されている。
As shown in FIG. 13, the piezoelectric lead portion 50 may be drawn so as to expose the end portion of the electrode lead portion 49, and in this case, the plug 52 avoids the piezoelectric lead portion 50 and the electrode Connected to the drawer 49. Further, as shown in FIG. 14, the piezoelectric lead part 50 on the electrode lead part 49 may be omitted.
Further, as shown in FIG. 15, the relay wiring that bypasses the inter-element wiring 43 (main wiring 36) of the X-detection upper electrode wiring 34 is the upper electrode 18 of the driving piezoelectric element 12 and the upper electrode 24 </ b> X of the detection piezoelectric element 13. , 24Z and the upper metal layer 53 formed separately from these upper electrodes 18, 24X, 24Z. In this case, the inter-element wiring 43 and the upper metal layer 53 are connected by the plug 54.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することもできる。
たとえば、前述の実施形態では、MEMSセンサの一例として、ジャイロセンサを取り上げたが、本発明は、ジャイロセンサに限らず、MEMS技術により作製される加速度センサ、圧力センサなどの各種デバイスに適用することができる。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
For example, in the above-described embodiment, the gyro sensor is taken up as an example of the MEMS sensor. However, the present invention is not limited to the gyro sensor, and is applied to various devices such as an acceleration sensor and a pressure sensor manufactured by the MEMS technology. Can do.

また、前述の実施形態で説明した中継配線を採用した配線構造は、ビーム8に敷設された配線に限らず、フレーム10に敷設された配線に適用することもできる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
In addition, the wiring structure employing the relay wiring described in the above embodiment is not limited to the wiring laid on the beam 8 but can be applied to the wiring laid on the frame 10.
In addition, various design changes can be made within the scope of matters described in the claims.

1 モーションセンサ
2 SOI基板
6 フレーム
7 錘
8 ビーム
9 電極パッド
10 中央柱状部
11 周囲柱状部
12 駆動圧電素子
13 検出圧電素子
17 (駆動圧電素子の)圧電体
18 (駆動圧電素子の)上部電極
19 (駆動圧電素子の)下部電極
20 第2層間膜
21 (SOI基板の)表面
22 (SOI基板の)裏面
23 (検出圧電素子の)圧電体
24X (X−検出素子の)上部電極
24Z (Z−検出素子の)上部電極
25 (検出圧電素子の)下部電極
31 X−ブリッジ配線
32 Z−ブリッジ配線
33 Z−検出上部電極配線
34 X−検出上部電極配線
36 主配線
37D 下層拡散配線
37M 下層金属配線
38 ダミー圧電体
39 (X−ブリッジ配線の)分岐配線
40 (Z−ブリッジ配線の)分岐配線
41 (Z−検出上部電極配線の)中継電極
42 プラグ
43 (X−検出上部電極配線の)素子間配線
44 (X−検出上部電極配線の)パッド配線
45 (素子間配線の)中継電極
46 プラグ
47 (パッド配線の)中継電極
48 プラグ
49 電極引出部
50 圧電体引出部
51 プラグ
52 プラグ
53 上部金属層
54 プラグ
X−抵抗素子
Z−抵抗素子
X−検出素子
Z−検出素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Motion sensor 2 SOI substrate 6 Frame 7 Weight 8 Beam 9 Electrode pad 10 Central columnar part 11 Peripheral columnar part 12 Drive piezoelectric element 13 Detection piezoelectric element 17 Piezoelectric body 18 (of drive piezoelectric element) Upper electrode 19 (of drive piezoelectric element) 19 Lower electrode (of driving piezoelectric element) 20 Second interlayer film 21 Front surface (of SOI substrate) 22 Back surface of (SOI substrate) 23 Piezoelectric body (of detection piezoelectric element) 24X (Upper electrode of X-detection element) 24Z (Z-) Upper electrode 25 (detection element) Lower electrode 31 X-bridge wiring 32 Z-bridge wiring 33 Z-detection upper electrode wiring 34 X-detection upper electrode wiring 36 Main wiring 37D Lower layer diffusion wiring 37M Lower layer metal wiring 38 Dummy piezoelectric element 39 Branch wiring (X-bridge wiring) 40 Branch wiring (Z-bridge wiring) 41 (Z-detection) Relay electrode (for upper electrode wiring) 42 Plug 43 Inter-element wiring (for X-detection upper electrode wiring) 44 Pad wiring (for X-detection upper electrode wiring) 45 Relay electrode (for inter-element wiring) 46 Plug 47 (Pad wiring) Relay electrode 48 plug 49 electrode lead-out part 50 piezoelectric lead-out part 51 plug 52 plug 53 upper metal layer 54 plug R X X -resistance element R Z Z-resistance element D X X -detection element D Z Z-detection element

Claims (15)

半導体基板と、
前記半導体基板上に設けられ、誘電体と、この誘電体を挟んで対向する下部電極および上部電極とを有する容量素子と、
前記半導体基板上に積層され、前記容量素子を被覆する絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、第1配線および当該絶縁層上において前記第1配線により分断された第2配線を含む主配線と、
前記下部電極または前記上部電極と同一層に形成され、当該層において前記下部電極または前記上部電極の表面に沿う横方向に沿って前記第1配線を横切るように延びる中継配線とを含み、
前記絶縁層上において分断された前記第2配線は、前記中継配線を介して互いに電気的に接続されている、MEMSセンサ。
A semiconductor substrate;
A capacitive element provided on the semiconductor substrate and having a dielectric, and a lower electrode and an upper electrode facing each other with the dielectric interposed therebetween;
An insulating layer laminated on the semiconductor substrate and covering the capacitive element;
A main wiring formed on the insulating layer and including a first wiring and a second wiring divided by the first wiring on the insulating layer;
A relay wiring that is formed in the same layer as the lower electrode or the upper electrode, and extends across the first wiring along a horizontal direction along a surface of the lower electrode or the upper electrode in the layer;
The MEMS sensor, wherein the second wiring divided on the insulating layer is electrically connected to each other via the relay wiring.
前記半導体基板は、外力により変形可能な薄膜部および当該薄膜部を支持するフレームを有しており、
前記第1配線、前記第2配線および前記中継配線は、前記薄膜部上に敷設されている、請求項1に記載のMEMSセンサ。
The semiconductor substrate has a thin film part that can be deformed by an external force and a frame that supports the thin film part,
The MEMS sensor according to claim 1, wherein the first wiring, the second wiring, and the relay wiring are laid on the thin film portion.
前記容量素子は、前記薄膜部上に配置され、それぞれ前記誘電体が圧電体である第1圧電素子および第2圧電素子を含み、
前記薄膜部上の前記第2配線は、前記第1圧電素子と前記第2圧電素子とを電気的に接続する素子間配線と、当該素子間配線に電気的に接続されたパッド配線とを含む、請求項2に記載のMEMSセンサ。
The capacitive element includes a first piezoelectric element and a second piezoelectric element that are disposed on the thin film portion and each of the dielectrics is a piezoelectric body,
The second wiring on the thin film portion includes an inter-element wiring that electrically connects the first piezoelectric element and the second piezoelectric element, and a pad wiring that is electrically connected to the inter-element wiring. The MEMS sensor according to claim 2.
前記素子間配線が、前記絶縁層上において前記第1配線により分断されており、
前記中継配線が、前記第1圧電素子の前記下部電極および前記第2圧電素子の前記下部電極と同一層においてそれら下部電極のいずれからも分離され、前記横方向に沿って前記第1配線を横切るように形成された下部金属層からなり、
当該下部金属層と、分断された各前記素子間配線とを接続するプラグをさらに含む、請求項3に記載のMEMSセンサ。
The inter-element wiring is divided by the first wiring on the insulating layer,
The relay wiring is separated from both the lower electrode in the same layer as the lower electrode of the first piezoelectric element and the lower electrode of the second piezoelectric element, and crosses the first wiring along the lateral direction. Consisting of a lower metal layer formed as
The MEMS sensor according to claim 3, further comprising a plug that connects the lower metal layer and the divided inter-element wiring.
前記素子間配線がアルミニウムからなり、
前記下部金属層が白金からなる、請求項4に記載のMEMSセンサ。
The inter-element wiring is made of aluminum,
The MEMS sensor according to claim 4, wherein the lower metal layer is made of platinum.
前記下部金属層上に形成され、前記第1圧電素子および前記第2圧電素子の前記圧電体と同一材料からなるダミー圧電体をさらに含む、請求項4または5に記載のMEMSセンサ。   The MEMS sensor according to claim 4, further comprising a dummy piezoelectric body formed on the lower metal layer and made of the same material as the piezoelectric bodies of the first piezoelectric element and the second piezoelectric element. 前記プラグが、前記ダミー圧電体を厚さ方向に貫通して前記下部金属層に接続されている、請求項6に記載のMEMSセンサ。   The MEMS sensor according to claim 6, wherein the plug penetrates the dummy piezoelectric body in a thickness direction and is connected to the lower metal layer. 前記ダミー圧電体から前記下部金属層が露出しており、
前記プラグが、前記ダミー圧電体を避けて前記下部金属層の前記露出した部分に接続されている、請求項6に記載のMEMSセンサ。
The lower metal layer is exposed from the dummy piezoelectric body;
The MEMS sensor according to claim 6, wherein the plug is connected to the exposed portion of the lower metal layer while avoiding the dummy piezoelectric body.
前記パッド配線と前記素子間配線との間が、前記絶縁層上において前記第1配線により分断されており、
前記中継配線は、前記第1圧電素子の前記下部電極から前記第1配線を横切るように前記横方向に一体的に引き出された電極引出部を含み、
前記パッド配線と前記第1圧電素子の前記上部電極とを接続する第1プラグと、
前記素子間配線と前記電極引出部とを接続する第2プラグとをさらに含む、請求項3に記載のMEMSセンサ。
The pad wiring and the inter-element wiring are divided by the first wiring on the insulating layer,
The relay wiring includes an electrode lead portion that is integrally drawn in the lateral direction so as to cross the first wiring from the lower electrode of the first piezoelectric element,
A first plug connecting the pad wiring and the upper electrode of the first piezoelectric element;
The MEMS sensor according to claim 3, further comprising a second plug that connects the inter-element wiring and the electrode lead portion.
前記第1圧電素子の前記圧電体から前記電極引出部の表面に沿って一体的に引き出された圧電体引出部をさらに含む、請求項9に記載のMEMSセンサ。   10. The MEMS sensor according to claim 9, further comprising a piezoelectric lead portion that is integrally drawn from the piezoelectric body of the first piezoelectric element along a surface of the electrode lead portion. 前記第2プラグが、前記圧電体引出部を厚さ方向に貫通して前記電極引出部に接続されている、請求項10に記載のMEMSセンサ。   The MEMS sensor according to claim 10, wherein the second plug penetrates the piezoelectric lead portion in the thickness direction and is connected to the electrode lead portion. 前記圧電体引出部から前記電極引出部が露出しており、
前記第2プラグが、前記圧電体引出部を避けて前記電極引出部の前記露出した部分に接続されている、請求項10に記載のMEMSセンサ。
The electrode lead portion is exposed from the piezoelectric lead portion,
The MEMS sensor according to claim 10, wherein the second plug is connected to the exposed portion of the electrode lead-out portion while avoiding the piezoelectric lead-out portion.
前記素子間配線が、前記絶縁層上において前記第1配線により分断されており、
前記中継配線が、前記第1圧電素子の前記上部電極および前記第2圧電素子の前記上部電極と同一層においてそれら上部電極のいずれからも分離され、前記横方向に沿って前記第1配線を横切るように形成された上部金属層からなり、
当該上部金属層と、分断された各前記素子間配線とを接続するプラグをさらに含む、請求項3に記載のMEMSセンサ。
The inter-element wiring is divided by the first wiring on the insulating layer,
The relay wiring is separated from both the upper electrode of the first piezoelectric element and the upper electrode of the second piezoelectric element in the same layer and crosses the first wiring along the lateral direction. Consisting of an upper metal layer formed as follows:
The MEMS sensor according to claim 3, further comprising a plug that connects the upper metal layer and each of the divided inter-element wirings.
前記素子間配線がアルミニウムからなり、
前記上部金属層がイリジウムからなる、請求項4に記載のMEMSセンサ。
The inter-element wiring is made of aluminum,
The MEMS sensor according to claim 4, wherein the upper metal layer is made of iridium.
前記第1圧電素子および前記第2圧電素子は、前記薄膜部の変形を検出するために配置された検出用素子である、請求項3〜14のいずれか一項に記載のMEMSセンサ。   The MEMS sensor according to any one of claims 3 to 14, wherein the first piezoelectric element and the second piezoelectric element are detection elements arranged to detect deformation of the thin film portion.
JP2010231576A 2010-10-14 2010-10-14 Mems sensor Pending JP2012083304A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010231576A JP2012083304A (en) 2010-10-14 2010-10-14 Mems sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010231576A JP2012083304A (en) 2010-10-14 2010-10-14 Mems sensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012083304A true JP2012083304A (en) 2012-04-26

Family

ID=46242313

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010231576A Pending JP2012083304A (en) 2010-10-14 2010-10-14 Mems sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012083304A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014122904A (en) * 2012-12-24 2014-07-03 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Inertial sensor and method of manufacturing the same
JP2017118599A (en) * 2015-12-21 2017-06-29 セイコーエプソン株式会社 Piezoelectric drive device, manufacturing method for the same, motor, robot and pump
JP2020122713A (en) * 2019-01-30 2020-08-13 ミネベアミツミ株式会社 Sensor device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014122904A (en) * 2012-12-24 2014-07-03 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd Inertial sensor and method of manufacturing the same
JP2017118599A (en) * 2015-12-21 2017-06-29 セイコーエプソン株式会社 Piezoelectric drive device, manufacturing method for the same, motor, robot and pump
JP2020122713A (en) * 2019-01-30 2020-08-13 ミネベアミツミ株式会社 Sensor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5486271B2 (en) Acceleration sensor and method of manufacturing acceleration sensor
CN101339202B (en) Semiconductor device and manufacturing method of the same
JP4737276B2 (en) Semiconductor dynamic quantity sensor and manufacturing method thereof
JP5605347B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
JP2012083304A (en) Mems sensor
JP6123613B2 (en) Physical quantity sensor and manufacturing method thereof
JP4925272B2 (en) Semiconductor device
JP4925275B2 (en) Semiconductor device
JP2010256234A (en) Acceleration sensor
JP3938199B1 (en) Wafer level package structure and sensor device
JP2007263766A (en) Sensor device
JP3938205B1 (en) Sensor element
JP2008241482A (en) Sensor device
JP3938202B1 (en) Manufacturing method of sensor package
JP4088317B2 (en) Sensor element
JP2006208272A (en) Semiconductor multiaxial acceleration sensor
US20090243005A1 (en) Semiconductor physical quantity sensor and method for manufacturing the same
JP4665733B2 (en) Sensor element
JP4000168B2 (en) Sensor device
JP5395412B2 (en) Interposer
JP5624866B2 (en) Manufacturing method of MEMS sensor
JP2006214963A (en) Acceleration sensor, electronic equipment, and manufacturing method for acceleration sensor
JP2007263767A (en) Sensor device
JP3938203B1 (en) Sensor element and wafer level package structure
JP2008157825A (en) Sensor device