JP2518072B2 - 半導体加速度センサの製造方法 - Google Patents
半導体加速度センサの製造方法Info
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- JP2518072B2 JP2518072B2 JP1340109A JP34010989A JP2518072B2 JP 2518072 B2 JP2518072 B2 JP 2518072B2 JP 1340109 A JP1340109 A JP 1340109A JP 34010989 A JP34010989 A JP 34010989A JP 2518072 B2 JP2518072 B2 JP 2518072B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体加速度センサ及びその製造方法に関
し、特にシリコン基板にカンチレバーやマルチビーム等
のマイクロマシーニング部を形成する半導体加速度セン
サ及びその製造方法に関する。
し、特にシリコン基板にカンチレバーやマルチビーム等
のマイクロマシーニング部を形成する半導体加速度セン
サ及びその製造方法に関する。
従来、この種の半導体加速度センサよびその製造方法
はシリコン基板状にエピタキシャル層を形成し、それを
裏面から複数回エッチングして形成された薄膜部に抵抗
ゲージからなる歪み一電気変換部を設けている。
はシリコン基板状にエピタキシャル層を形成し、それを
裏面から複数回エッチングして形成された薄膜部に抵抗
ゲージからなる歪み一電気変換部を設けている。
第４図は従来の半導体加速度の一例を示す一部を断面
にした斜視図である。
にした斜視図である。
第４図に示すように、かかる従来の半導体加速度セン
サは、マルチビーム型加速度センサ、いわゆる両持ちタ
イプの構造例である。すなわち、かかるセンサはＰ型シ
リコン基板１上に成長させたエピタキシャル層11と、シ
リコン基板１の裏面からエッチングして溝５や中間領域
７を形成したマイクロマシーニング部６と、このマイク
ロマシーニング部６とＰ型シリコン基板１との結合部で
ある薄膜部に拡散により形成したゲージ抵抗からなる歪
み−電気変換素子３とを有している。上述したゲージ抵
抗３は、自動車等の移動体の加速度あるいは衝撃等を検
出して外部に出力する機能を有する。
サは、マルチビーム型加速度センサ、いわゆる両持ちタ
イプの構造例である。すなわち、かかるセンサはＰ型シ
リコン基板１上に成長させたエピタキシャル層11と、シ
リコン基板１の裏面からエッチングして溝５や中間領域
７を形成したマイクロマシーニング部６と、このマイク
ロマシーニング部６とＰ型シリコン基板１との結合部で
ある薄膜部に拡散により形成したゲージ抵抗からなる歪
み−電気変換素子３とを有している。上述したゲージ抵
抗３は、自動車等の移動体の加速度あるいは衝撃等を検
出して外部に出力する機能を有する。
また、従来の半導体加速度センサとしてはこの他にカ
ンチレバー型（片持ちタイプ）加速度センサもあり、片
持ちであるため動き易いという利点がある。
ンチレバー型（片持ちタイプ）加速度センサもあり、片
持ちであるため動き易いという利点がある。
第５図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ従来の半導体加速度
センサの製造方法の一例を説明するための工程順に示し
た断面図である。
センサの製造方法の一例を説明するための工程順に示し
た断面図である。
第５図（ａ）〜（ｃ）に示すように、この半導体加速
度センサの製造方法はカンチレバー型加速度センサ、い
わゆる片持ちタイプのセンサを製造するものであり、以
下順に説明する。
度センサの製造方法はカンチレバー型加速度センサ、い
わゆる片持ちタイプのセンサを製造するものであり、以
下順に説明する。
第５図（ａ）に示すように、従来からある半導体拡散
プロセスにより、シリコン基板１にエピタキシャル層11
を生成させ、そのエピタキシャル層11の中に加速度を検
出するゲージ抵抗等の歪み−電気変換素子３を形成す
る。しかる後、そのゲージ抵抗３と電気的接続を行なう
ためのアルミ配線８およびパッド９等を形成する。
プロセスにより、シリコン基板１にエピタキシャル層11
を生成させ、そのエピタキシャル層11の中に加速度を検
出するゲージ抵抗等の歪み−電気変換素子３を形成す
る。しかる後、そのゲージ抵抗３と電気的接続を行なう
ためのアルミ配線８およびパッド９等を形成する。
次に、第５図（ｂ）に示すように、シリコン基板１の
裏面よりシリコンをエッチングして薄膜部12および溝５
を形成する。
裏面よりシリコンをエッチングして薄膜部12および溝５
を形成する。
更に、第５図（ｃ）に示すように、シリコン基板１の
表面側からエピタキシャル層11をエッチングしてカンチ
レバー型マイクロマシーニング部６を形成し、半導体加
速度センサを製造している。
表面側からエピタキシャル層11をエッチングしてカンチ
レバー型マイクロマシーニング部６を形成し、半導体加
速度センサを製造している。
上述した従来の半導体加速度センサ及びその製造方法
は、マイクロマシーニング部等の形成にあたり、シリコ
ン基板上にエピタキシャル層を積層しているので、エッ
チングを基板の表面側と裏面側からと２回必要である。
従って、裏面側および表面側と２度の露光や現像工程を
要し、エッチング時間が長くなるだけでなく基板のエピ
タキシャル層のばらつきがそのままセンサの感度のばら
つきになるという欠点がある。
は、マイクロマシーニング部等の形成にあたり、シリコ
ン基板上にエピタキシャル層を積層しているので、エッ
チングを基板の表面側と裏面側からと２回必要である。
従って、裏面側および表面側と２度の露光や現像工程を
要し、エッチング時間が長くなるだけでなく基板のエピ
タキシャル層のばらつきがそのままセンサの感度のばら
つきになるという欠点がある。
特に、エピタキシャル層のばらつきについてはセンサ
感度のばらつきが基板間によって生ずることになり、製
品の歩留りを劣化される。また、これを解決するのに感
度を補償して規格値にするためには、精密な測定と補償
の技術が必要となり、センサの価格を高価なものとす
る。
感度のばらつきが基板間によって生ずることになり、製
品の歩留りを劣化される。また、これを解決するのに感
度を補償して規格値にするためには、精密な測定と補償
の技術が必要となり、センサの価格を高価なものとす
る。
本発明の目的は、かかる感度のばらつきを無くし、エ
ッチング時間を短縮するとともに、簡単にして安価に製
造できる半導体加速度センサ及びその製造方法を提供す
ることにある。
ッチング時間を短縮するとともに、簡単にして安価に製
造できる半導体加速度センサ及びその製造方法を提供す
ることにある。
本発明の半導体加速度センサの製造方法は、カンチレ
バー，マルチビーム等のシリコン基板を３次元加工して
島状領域あるいは中間領域を形成したマイクロマシーニ
ング部にゲージ抵抗からなる歪み−電気変換部を形成す
る半導体加速度センサの製造方法において、一導電型シ
リコン基板の島状領域あるいは中間領域を結合する部分
に不純物拡散を行って逆導電型のウェル部を形成する工
程と、前記ウェル部に不純物拡散により歪み−電気変換
部を形成する工程と、前記シリコン基板のウェル部とは
反対の面より前記シリコン基板を陽極酸化法によりエッ
チングし、前記ウェル部では酸化膜を形成することによ
り前記エッチングを停止させる一方、前記ウェル部が形
成されていない個所では表面までエッチングする工程と
を含んで構成される。
バー，マルチビーム等のシリコン基板を３次元加工して
島状領域あるいは中間領域を形成したマイクロマシーニ
ング部にゲージ抵抗からなる歪み−電気変換部を形成す
る半導体加速度センサの製造方法において、一導電型シ
リコン基板の島状領域あるいは中間領域を結合する部分
に不純物拡散を行って逆導電型のウェル部を形成する工
程と、前記ウェル部に不純物拡散により歪み−電気変換
部を形成する工程と、前記シリコン基板のウェル部とは
反対の面より前記シリコン基板を陽極酸化法によりエッ
チングし、前記ウェル部では酸化膜を形成することによ
り前記エッチングを停止させる一方、前記ウェル部が形
成されていない個所では表面までエッチングする工程と
を含んで構成される。
次に、本発明の実施例について図面を用いて説明す
る。
る。
第１図（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の半導体加速
度センサの第一の実施例を示すカンチレバー型半導体加
速度センサの斜視図およびそのＡ−Ａ′線断面図であ
る。
度センサの第一の実施例を示すカンチレバー型半導体加
速度センサの斜視図およびそのＡ−Ａ′線断面図であ
る。
第１図（ａ），（ｂ）に示すように、本実施例はｐ型
シリコン基板１と、この基板１に不純物拡散で形成され
たｎ型ウェル部２と、基板１の裏面よりエッチングによ
り形成された島状領域４および溝５を有するマイクロマ
シーニング部６と、島状領域４およびシリコン基板１を
接合するウェル部２に不純物拡散で形成されたゲージ抵
抗からなる歪み−電気変換素子３とを有している。かか
る加速度センサはシリコン基板１の表面にゲージ抵抗を
拡散形成しているので、加速度が加わった場合には、ｎ
型ウェル部２と歪み−電気変換素子３および島状領域４
からなるカンチレバーが加速度を加えられた方向に力を
受けてたわむ。このたわみによるひずみを受けて、ゲー
ジ抵抗からなる歪み−電気変換素子３の抵抗値が変化し
て加速度を検出する。このカンチレバー型センサは動き
やすくも感度も敏感である。
シリコン基板１と、この基板１に不純物拡散で形成され
たｎ型ウェル部２と、基板１の裏面よりエッチングによ
り形成された島状領域４および溝５を有するマイクロマ
シーニング部６と、島状領域４およびシリコン基板１を
接合するウェル部２に不純物拡散で形成されたゲージ抵
抗からなる歪み−電気変換素子３とを有している。かか
る加速度センサはシリコン基板１の表面にゲージ抵抗を
拡散形成しているので、加速度が加わった場合には、ｎ
型ウェル部２と歪み−電気変換素子３および島状領域４
からなるカンチレバーが加速度を加えられた方向に力を
受けてたわむ。このたわみによるひずみを受けて、ゲー
ジ抵抗からなる歪み−電気変換素子３の抵抗値が変化し
て加速度を検出する。このカンチレバー型センサは動き
やすくも感度も敏感である。
第２図は本発明の半導体加速度センサの第二の実施例
を示すマルチビーム型半導体加速度センサの一部を断面
した斜図である。
を示すマルチビーム型半導体加速度センサの一部を断面
した斜図である。
第２図に示すように、本実施例はシリコン基板１にウ
ェル部２を２個所形成し、裏面からエッチングして溝５
と中間領域７からなるマイクロマシーニング部６を形成
する。すなわち、本実施例は前述した第一の実施例と比
較し、片持ちタイプのカンチレバーを両持ちタイプのマ
ルチビームにした点がなり、縦および横のゲージ抵抗か
らなる歪み−電気変換素子３をウェル部２に形成するこ
とは同一である。この両持ちタイプのセンサは歪み−電
気変換素子３を中間領域の両側に設けているので、検出
部が動きにくいにもかかわらず、より正確に加速度を検
出することができる。
ェル部２を２個所形成し、裏面からエッチングして溝５
と中間領域７からなるマイクロマシーニング部６を形成
する。すなわち、本実施例は前述した第一の実施例と比
較し、片持ちタイプのカンチレバーを両持ちタイプのマ
ルチビームにした点がなり、縦および横のゲージ抵抗か
らなる歪み−電気変換素子３をウェル部２に形成するこ
とは同一である。この両持ちタイプのセンサは歪み−電
気変換素子３を中間領域の両側に設けているので、検出
部が動きにくいにもかかわらず、より正確に加速度を検
出することができる。
第３図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の半導体加速
度センサの製造方法の一例を説明するための工程図であ
る。尚、ここではカンチレバー型センサの製造例を示し
ている。
度センサの製造方法の一例を説明するための工程図であ
る。尚、ここではカンチレバー型センサの製造例を示し
ている。
第３図（ａ）に示すように、まずｐ型シリコン基板１
にカンチレバーとなる部分に不純物を拡散してｎ型のウ
ェル部２を形成する。このウェル部２はｐ型シリコン基
板１とは逆導電型の不純物、例えばりんを拡散して形成
する。
にカンチレバーとなる部分に不純物を拡散してｎ型のウ
ェル部２を形成する。このウェル部２はｐ型シリコン基
板１とは逆導電型の不純物、例えばりんを拡散して形成
する。
次に、第３図（ｂ）に示すように、シリコン基板１中
のウェル部２に不純物拡散を行なって衝撃等を検出する
ためのゲージ抵抗からなく歪み−電気変換素子３を形成
する。
のウェル部２に不純物拡散を行なって衝撃等を検出する
ためのゲージ抵抗からなく歪み−電気変換素子３を形成
する。
次に、第３図（ｃ）に示すように、ゲージ抵抗をアル
ミ配線８により結線し、パッド９を被着して外部と電気
的接続を可能にする。
ミ配線８により結線し、パッド９を被着して外部と電気
的接続を可能にする。
更に、第３図（ｄ）に示すように、シリコン基板１の
裏面から所定個所マスクしてエッチングする。かかるエ
ッチングには陽極酸化法（ANOX法）を用いている。この
陽極酸化方法によると、シリコン基板１がエッチングさ
れてウェル部２がエッチング液にさらされたときに、ウ
ェル部２の表層部分に酸化反応が起こり、表面に酸化膜
10が生成されウェル部２に対するエッチングがストップ
する。従って、ウェル部２以外とシリコン基板１の部分
のエッチングは進行し、シリコン基板の表面にまて貫通
し、島状領域４および溝５が形成されてエッチングは終
了する。
裏面から所定個所マスクしてエッチングする。かかるエ
ッチングには陽極酸化法（ANOX法）を用いている。この
陽極酸化方法によると、シリコン基板１がエッチングさ
れてウェル部２がエッチング液にさらされたときに、ウ
ェル部２の表層部分に酸化反応が起こり、表面に酸化膜
10が生成されウェル部２に対するエッチングがストップ
する。従って、ウェル部２以外とシリコン基板１の部分
のエッチングは進行し、シリコン基板の表面にまて貫通
し、島状領域４および溝５が形成されてエッチングは終
了する。
尚、このカンチレバー型センサと同様にマルチビーム
型センサーも一回のエッチングで製造することができ
る。
型センサーも一回のエッチングで製造することができ
る。
上述したように、本実施例の半導体加速度センサ及び
その製造方法は、ウェル部の厚さを製造できるので感度
が安定し、しかもエッチング工程および露光・現像工程
が１回で済むという利点があう。また、本実施例ではセ
ンサの感度を決定するカンチレバーやマルチビーム等の
マイクロシーニング部の厚さを通常の半導体拡散プロセ
ンスにより制御でき、簡単且つ安価に製造できるという
利点がある。
その製造方法は、ウェル部の厚さを製造できるので感度
が安定し、しかもエッチング工程および露光・現像工程
が１回で済むという利点があう。また、本実施例ではセ
ンサの感度を決定するカンチレバーやマルチビーム等の
マイクロシーニング部の厚さを通常の半導体拡散プロセ
ンスにより制御でき、簡単且つ安価に製造できるという
利点がある。
以上説明したように、本発明の半導体加速度センサ及
びその製造方法は、シリコン基板を３次元加工して形成
するマイクロマシーニング部の形成を不純物を拡散した
ウェルの形状により決定することにより、感度を均一化
されることができるという効果がある。また、本発明は
カンチレバーやマルチビームの形状を３次元加工である
一回のエッチングで形成でき、エッチング時間を短縮す
るとともにエッチングを２回する際の基板操作の困難さ
がないという効果がある。更に、本発明はセンサ感度を
決定するカンチレバーやマルチビーム等のマイクロシー
ニング部の厚さを通常の半導体拡散プロセスにより制御
でき、センサを簡単且つ安価に製造できるという高価が
ある。
びその製造方法は、シリコン基板を３次元加工して形成
するマイクロマシーニング部の形成を不純物を拡散した
ウェルの形状により決定することにより、感度を均一化
されることができるという効果がある。また、本発明は
カンチレバーやマルチビームの形状を３次元加工である
一回のエッチングで形成でき、エッチング時間を短縮す
るとともにエッチングを２回する際の基板操作の困難さ
がないという効果がある。更に、本発明はセンサ感度を
決定するカンチレバーやマルチビーム等のマイクロシー
ニング部の厚さを通常の半導体拡散プロセスにより制御
でき、センサを簡単且つ安価に製造できるという高価が
ある。
第１図（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の半導体加速度
センサの第一の実施例を示すカンチレバー型半導体加速
度センサの斜視図およびそのＡ−Ａ′線断面図、第２図
は本発明の半導体加速度センサの第二の実施例を示すマ
ルチビーム型半導体加速度センサの一部を断面した斜視
図、第３図は（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の半導体
加速度センサの製造方法の一例を説明するための工程
図、第４図は従来の半導体加速度センサの一例を示す一
部を断面にした斜視図、第５図（ａ）〜（ｃ）はそれぞ
れ従来の半導体加速度センサの製造方法を一例を説明す
るための工程順に示した断面図である。 １……Ｐ型シリコン基板、２……ｎ型ウェル部、３……
歪み−電気変換素子、４……島状領域、５……溝、６…
…マイクロマシーニング部、７……中間領域、８……ア
ルミ配線、９……パッド、10……酸化膜。
センサの第一の実施例を示すカンチレバー型半導体加速
度センサの斜視図およびそのＡ−Ａ′線断面図、第２図
は本発明の半導体加速度センサの第二の実施例を示すマ
ルチビーム型半導体加速度センサの一部を断面した斜視
図、第３図は（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の半導体
加速度センサの製造方法の一例を説明するための工程
図、第４図は従来の半導体加速度センサの一例を示す一
部を断面にした斜視図、第５図（ａ）〜（ｃ）はそれぞ
れ従来の半導体加速度センサの製造方法を一例を説明す
るための工程順に示した断面図である。 １……Ｐ型シリコン基板、２……ｎ型ウェル部、３……
歪み−電気変換素子、４……島状領域、５……溝、６…
…マイクロマシーニング部、７……中間領域、８……ア
ルミ配線、９……パッド、10……酸化膜。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−76483（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−221164（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−41080（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−169078（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−82986（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−305256（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−28565（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−117173（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−110478（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−158566（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】カンチレバー，マルチビーム等のシリコン
基板を３次元加工して島状領域あるいは中間領域を形成
したマイクロマシーニング部にゲージ抵抗からなる歪み
−電気変換部を形成する半導体加速度センサの製造方法
において、一導電型シリコン基板の島状領域あるいは中
間領域を結合する部分に不純物拡散を行って逆導電型の
ウェル部を形成する工程と、前記ウェル部に不純物拡散
により歪み−電気変換部を形成する工程と、前記シリコ
ン基板のウェル部とは反対の面より前記シリコン基板を
陽極酸化法によりエッチングし、前記ウェル部では酸化
膜を形成することにより前記エッチングを停止させる一
方、前記ウェル部が形成されていない個所では表面まで
エッチングする工程とを含むことを特徴とする半導体加
速度センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1340109A JP2518072B2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 半導体加速度センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1340109A JP2518072B2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 半導体加速度センサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03200373A JPH03200373A (ja) | 1991-09-02 |
| JP2518072B2 true JP2518072B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=18333807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1340109A Expired - Lifetime JP2518072B2 (ja) | 1989-12-27 | 1989-12-27 | 半導体加速度センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2518072B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2586359B2 (ja) * | 1990-12-17 | 1997-02-26 | 日本電気株式会社 | 半導体加速度センサおよびその製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62221164A (ja) * | 1986-03-24 | 1987-09-29 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体加速度センサ |
| JPS6341080A (ja) * | 1986-08-06 | 1988-02-22 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体加速度センサ |
| JPS6376483A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Fujitsu Ltd | 半導体加速度センサの製造方法 |
| JPS63169078A (ja) * | 1987-01-06 | 1988-07-13 | Nippon Denso Co Ltd | 半導体振動・加速度センサ |
-
1989
- 1989-12-27 JP JP1340109A patent/JP2518072B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03200373A (ja) | 1991-09-02 |
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