JP2617531B2 - Semiconductor sensor - Google Patents

Semiconductor sensor

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JP2617531B2
JP2617531B2 JP63248066A JP24806688A JP2617531B2 JP 2617531 B2 JP2617531 B2 JP 2617531B2 JP 63248066 A JP63248066 A JP 63248066A JP 24806688 A JP24806688 A JP 24806688A JP 2617531 B2 JP2617531 B2 JP 2617531B2
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acceleration
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semiconductor
acceleration sensor
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恵三 山田
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体センサに関する。The present invention relates to a semiconductor sensor.

(従来の技術) 従来より半導体加速度センサは、作製されており、例
えばアイトリプルイートランザクションズ オン エレ
クトロンデバイセズ(IEEETRANSACTIONS ON ELECTRON D
EVICES)、VOL.ED−26,P1911、1979に紹介されている様
なものがある。第2図にその半導体加速度センサの構造
を示す。(a)は平面図であり、(b)はY−Y′に沿
った断面図である。
(Prior Art) Conventionally, a semiconductor acceleration sensor has been manufactured, and for example, an IE TRANSACTIONS ON ELECTRON D
EVICES), VOL.ED-26, P1911, 1979. FIG. 2 shows the structure of the semiconductor acceleration sensor. (A) is a plan view, and (b) is a cross-sectional view along YY '.

通常、加速度を検出するためには、被加速度検出物に
固定し、加速度を検出するための基準点と、外部からの
振動に追随して振動する。梁、及びおもりを必要とす
る。従来の加速度センサにおいては、加速度を検出する
ための、おもり1を加速度センサのほぼ中心部分に形成
し、1つの梁2で支える構造となっている。加速度を検
出するための梁は、先ず、基板裏面より異方性エッチン
グを行ない、適当な方法で途中でエッチングを停止し
て、シリコンの薄膜を作製し、表面より再度異方性エッ
チングを行なって、必要形状に形成する。加速度を効率
良く検出するために、梁の先端部分に設けられるおもり
は、梁を作製した際に、残った半導体基板を直接用いる
か、もしくはその表面に金属を厚く盛る事によって形成
される。半導体基板より、直接おもりを作製する場合に
は、基板に<100>面配向のシリコンを用い、異方性エ
ッチングを適用して、V溝をおもりとなる部分の周囲に
基板を貫通するまで堀り、固定部分から片持ち梁の部分
を除いて、分離し作製される。更に金属を盛る場合に
は、金属を付ける場所を指定するためと、シリコンは電
気伝導性、密着性に乏しく、電気鍍金に必要とされる電
流を効率良く流し、密着層を設けるために、銀もしくは
ニッケルを予め蒸着し、その後に、電気鍍金法などによ
り、金などの重量密度の大きな金属を厚く付ける事が行
なわれている。そしてその外周部に、半導体回路を含む
加速度検出のための、固定点3を設けている。そして、
おもりの振動によって生じた、梁の支持部分に生じる応
力をゲージ抵抗体5によって電気信号に変換している。
Usually, in order to detect acceleration, it is fixed to an object to be accelerated, and vibrates following a reference point for detecting acceleration and external vibration. Requires beams and weights. In a conventional acceleration sensor, a weight 1 for detecting acceleration is formed substantially at the center of the acceleration sensor, and is supported by one beam 2. First, the beam for detecting the acceleration is subjected to anisotropic etching from the back surface of the substrate, the etching is stopped halfway by an appropriate method, a silicon thin film is formed, and the anisotropic etching is again performed from the surface. , Formed into the required shape. In order to detect acceleration efficiently, the weight provided at the tip of the beam is formed by directly using the remaining semiconductor substrate when the beam is manufactured, or by forming a thick metal on the surface. When a weight is directly manufactured from a semiconductor substrate, silicon having <100> plane orientation is used for the substrate, anisotropic etching is applied, and a trench is formed around the portion where the V groove is to be weighted until the substrate is penetrated. It is separated and manufactured except for the cantilever beam portion from the fixed portion. In addition, when adding metal, silicon is poor in electrical conductivity and adhesion, and silicon is poor in electrical conductivity and adhesion. Alternatively, nickel is vapor-deposited in advance, and thereafter, a metal having a large weight density such as gold is thickly applied by an electroplating method or the like. A fixed point 3 for detecting acceleration including a semiconductor circuit is provided on the outer peripheral portion. And
The stress generated in the supporting portion of the beam caused by the vibration of the weight is converted into an electric signal by the gauge resistor 5.

この加速度センサは、上下方向の加速度を検出するた
め、振動子1、2は基板面に対して上下に変位し、振動
子の運動可能な空間を与えるためと、大きな加速度が加
えられた際に、振動子の破壊を防止するためガラスの台
座8、およびガラスカバー7が設けられている。
This acceleration sensor detects the acceleration in the vertical direction, so that the vibrators 1 and 2 are displaced up and down with respect to the substrate surface to provide a space in which the vibrator can move. A glass pedestal 8 and a glass cover 7 are provided to prevent breakage of the vibrator.

(発明が解決しようとする課題) 半導体加速度センサにおいては、加速度の検出は、外
部からの加速度信号に対応して、梁の支持部分に生じる
応力を、ゲージ抵抗体の抵抗値の変化を用いて、電気信
号に変換しているため、検出感度は梁の先端に取り付け
られた、おもりの重量に比例する性質がある。そこで、
加速度の検出度を上げるためには、比較的大きな質量の
シリコン、ないしは金属のおもりを、梁の先端部分に設
ける事が必要である。そのため従来の加速度センサにお
いては、大きなおもりを、センサの中心部分に設置して
それを一つの梁で支える構造を採用していた。しかし、
通常、基板にはシリコン<100>配向の単結晶を用い、
おもり部分は異方性エッチング法を用いて作製されるた
め、周囲部分とおもりの間には、角度が54.7゜より成る
V溝の隙間があり、必然的にその溝幅は、基板厚に相当
する程度に広いものとなり場所をとるという問題があっ
た。更に、センサを小型化していくと、中心に作製す
る。おもりの大きさも小型化しなくてはいけないが、お
もりの幅が、ウェハーの厚み程度の長さになってくる
と、加速度センサ作製のために用いた基板が<100>配
向シリコン単結晶の場合には、横方向の望ましくないエ
ッチングが生じ、異方性エッチングによって、設計値ど
おりに、おもりを残すことが、困難になる。従って、こ
の様に構造物の大きさが小さくなって来ると、半導体加
速度センサの周波数特性を決定するのに、大きい影響を
持つ、おもり重量を、精度良く設定することが非常に困
難であるという問題があった。更に、エッチングが良好
に実行可能な大きさを持つおもりを、形成する場合でさ
え、任意の重さを持つおもりを、固定点となる外周部に
よって制限された空間内に形成することは不可能であ
り、加速度の検出に必要な、おもり重量を満たすために
は、外周を大きく広げる以外に方法がないため、小型化
が難しかった。
(Problems to be Solved by the Invention) In the semiconductor acceleration sensor, the acceleration is detected by using a change in the resistance value of a gauge resistor in response to an external acceleration signal. Since the signal is converted into an electric signal, the detection sensitivity has a property proportional to the weight of the weight attached to the tip of the beam. Therefore,
In order to increase the degree of acceleration detection, it is necessary to provide a relatively large mass of silicon or metal at the tip of the beam. Therefore, a conventional acceleration sensor employs a structure in which a large weight is installed at the center of the sensor and supported by a single beam. But,
Usually, a single crystal of silicon <100> orientation is used for the substrate,
Since the weight is made using an anisotropic etching method, there is a V-groove gap with an angle of 54.7 ° between the surrounding part and the weight, and the groove width inevitably corresponds to the substrate thickness. There was a problem that it became large enough to take up space. Furthermore, when the size of the sensor is reduced, it is mainly manufactured. The size of the weight must also be reduced, but when the width of the weight becomes about the thickness of the wafer, if the substrate used to make the acceleration sensor is a <100> oriented silicon single crystal, In this case, undesirable etching occurs in the lateral direction, and it becomes difficult to leave the weight as designed according to the anisotropic etching. Therefore, as the size of the structure becomes smaller in this way, it is extremely difficult to determine the frequency characteristics of the semiconductor acceleration sensor, and it is very difficult to accurately set the weight, which has a large effect. There was a problem. Furthermore, even when forming a weight having a size that can be etched well, it is impossible to form a weight having an arbitrary weight in the space limited by the outer peripheral portion serving as a fixing point. In order to satisfy the weight required for detecting the acceleration, there is no other way than to widen the outer circumference, and it has been difficult to reduce the size.

以上半導体加速度センサについてだけ述べた。しかし
半導体力センサ、圧力センサ等の力学量センサも同様の
課題がある。また検出したい物理量(例えば温度、光な
ど)をおもりや梁に加わる力学量に変換して検出する半
導体センサが考えられるがこれも同様な課題がある。
Only the semiconductor acceleration sensor has been described above. However, dynamic quantity sensors such as semiconductor force sensors and pressure sensors also have similar problems. A semiconductor sensor that converts a physical quantity to be detected (for example, temperature, light, or the like) into a mechanical quantity applied to a weight or a beam can be considered, but this also has a similar problem.

本発明の目的は、上記の問題点を除去するために、物
理量検出のために必要とされるおもりを、限られた空間
に有効に形成し、センサの検出感度を上昇させしかも素
子感度のばらつきを低減させた、センサ構造を提供する
ことにある。
An object of the present invention is to form a weight required for physical quantity detection effectively in a limited space in order to eliminate the above-described problems, to increase the detection sensitivity of the sensor, and to increase the variation in element sensitivity. Another object of the present invention is to provide a sensor structure in which the number is reduced.

(課題を解決するための手段) 本発明は中心部分に計測の基準点となる固定点を有し
上記中心部分の周囲におもりを有し、かつ、その固定点
とおもりを結び付ける、所定幅を持つ梁を有するととも
に、これらの固定点、おもり、及び梁あるいは膜が、半
導体ウェハの加工により一体形成されていることを特徴
とする半導体センサである。
(Means for Solving the Problems) The present invention has a fixed point serving as a measurement reference point in a central portion, has a weight around the central portion, and has a predetermined width for connecting the fixed point and the weight. A semiconductor sensor having a beam having a fixed point, a weight, a beam or a film formed integrally by processing a semiconductor wafer.

(作用) センサにおいては、計測のため被計測体に力学的接続
をするための、固定点が、必要であるが、その上大きさ
は、加速度を検出するための梁が、十分に固定される程
度の大きさを有していれば良い。よって固定点を従来の
センサ形状のままで、小さくしてみると、センサの対称
性、つまり重心の位置がおもりの中に位置することが分
かる。本発明のセンサにおいては、従来のセンサ構造と
は全く逆に、測定のために固定点をセンサの中心部分の
小さな領域に設定したため、重心位置に固定点を設定す
ることが可能であり、固定点が非常に小さいにもかかわ
らず、非常に安定した構造とすることが出来る。更に、
固定点の周囲にある梁部分以外の半導体部分は、すべて
おもりとして活用可能であり、従来の様にチップの周り
全てを固定点とした場合に比較して、全体のチップ面積
および重量に対する、おもりの割合を増加させることが
はるかに容易である。よって、物理量の検出感度を上げ
るために必要な、おもりの重量増加が無理なく行なえ
る。更に、おもりの占める体積が大きいため従来の様に
小さな体積の場合と比較して、設計精度を出し易いた
め、素子の感度ばらつきを低減できる。また、この様に
固定点を設置すると、良を複数設けたり、その長さを稼
ぐ事が容易となり、さらに、指向性や検出感度を上昇さ
せる事が出来る。
(Operation) In the sensor, a fixed point is required for making a mechanical connection to the object to be measured for measurement, but the size of the beam is large enough that the beam for detecting the acceleration is sufficiently fixed. What is necessary is just to have the magnitude | size of a certain degree. Therefore, when the fixed point is reduced while keeping the conventional sensor shape, it is understood that the symmetry of the sensor, that is, the position of the center of gravity is located in the weight. In the sensor of the present invention, the fixing point is set in a small area in the center portion of the sensor for measurement, which is completely opposite to the conventional sensor structure, so that it is possible to set the fixing point at the position of the center of gravity. Although the point is very small, a very stable structure can be obtained. Furthermore,
All the semiconductor parts other than the beam part around the fixed point can be used as weights, and the weight for the entire chip area and weight compared to the case where the whole area around the chip is fixed point as before. It is much easier to increase the percentage. Therefore, it is possible to increase the weight of the weight, which is necessary for increasing the detection sensitivity of the physical quantity, without difficulty. Further, since the volume occupied by the weight is large, design accuracy can be easily obtained as compared with the case of a small volume as in the related art, so that the sensitivity variation of the element can be reduced. Further, when the fixed points are provided in this manner, it is easy to provide a plurality of good points and to increase the length thereof, and it is possible to further increase the directivity and the detection sensitivity.

(実施例) 第1図に本発明の実施例の加速度センサを示す。この
センサは第5図(a)〜(e)に示した製造工程を用い
て作製する。第5図(a)〜(e)は第1図の点線で示
された、x−x′線上での断面を表している。基板には
<100>配向のP型単結晶シリコン9を用いる。表面に
はN型のエピ層10を設ける。このエピ層が梁となる。最
初に通常の半導体製造プロセスにおいてゲージ部分を作
製する。基板両面に酸化シリコン膜11を形成する。次に
表面の酸化シリコン膜をエッチングにより一部分を除
き、イオン打ち込みによってゲージ抵抗を作製するため
の窓とする。その窓に対してホウ素を打ち込んで、N型
エピ層中にP型不純物打ち込み層12、つまり、第1図で
示すところの、加速度検出のためのP型歪みゲージ抵抗
体5を得る(a図)。次に、上記P型抵抗体の両端にP+
拡散13を行ない、電気信号を取り出すためのオーミック
コンタクトの形成を行なう(b図)。その上にCVD法に
より酸化シリコンを堆積させ、上記コンタクト部分の酸
化シリコンを開口した後アルミの蒸着を行ない、エッチ
ングを施して、配線14およびパッド4の形成を行なう
(c図)。その後に、半導体基板裏面の酸化シリコン膜
の一部分を取り除いて、これをマスクとしてKOH、ヒド
ラジンなどの溶液を用いて異方性エッチングする。エッ
チングはN型エピ層に予め適当な電圧を加え続けておく
ことにより、自動的にエピ層と基板の界面付近で停止す
る。従って中心固定部分および周辺のおもり部分以外の
部分がダイアフラム状に形成される(d図)。第2図に
示した従来例などではシリコンだけでは、おもり1の重
量が加速度を検出するのに不十分であるため、通常、金
などの重量密度の大きな金属を、シリコンの上に更に積
載している。おもりとして金属を載せる場合には、通常
めっき法が用いられるが、電解鍍金を用いた場合には、
シリコンに、めっきに必要とされる良好な電気の導通を
取るためと、おもりを形成する範囲を指定、および密着
強度を向上するために、銀、ニッケルなどを蒸着したり
する、煩雑な前処理を必要とし、コストの上昇、歩留り
の減少を伴うという問題があった。しかし本発明ではこ
のような金属のメッキは特に必要がなくなり製造工程が
短くできる。なお本発明においても、検出感度をさらに
高くしたいならば金属のメッキをすればよい。
(Embodiment) FIG. 1 shows an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention. This sensor is manufactured using the manufacturing steps shown in FIGS. 5 (a) to 5 (e). 5 (a) to 5 (e) show cross sections along the line xx 'shown by the dotted line in FIG. As the substrate, a P-type single crystal silicon 9 of <100> orientation is used. An N-type epi layer 10 is provided on the surface. This epi layer becomes a beam. First, a gauge portion is formed in a normal semiconductor manufacturing process. A silicon oxide film 11 is formed on both surfaces of the substrate. Next, a portion of the silicon oxide film on the surface is removed by etching to form a window for producing a gauge resistor by ion implantation. Boron is implanted into the window to obtain a P-type impurity implanted layer 12 in the N-type epi layer, that is, a P-type strain gauge resistor 5 for acceleration detection as shown in FIG. ). Next, P + is added to both ends of the P-type resistor.
Diffusion 13 is performed to form an ohmic contact for extracting an electric signal (FIG. 2B). Silicon oxide is deposited thereon by CVD, and after opening the silicon oxide in the contact portion, aluminum is deposited and etched to form wirings 14 and pads 4 (FIG. 3C). After that, a part of the silicon oxide film on the back surface of the semiconductor substrate is removed, and using this as a mask, anisotropic etching is performed using a solution such as KOH or hydrazine. The etching automatically stops near the interface between the epi layer and the substrate by continuously applying an appropriate voltage to the N type epi layer in advance. Therefore, portions other than the center fixing portion and the peripheral weight portion are formed in a diaphragm shape (FIG. 4D). In the conventional example shown in FIG. 2, the weight of the weight 1 is not enough to detect acceleration by using only silicon. Therefore, usually, a metal having a large weight density such as gold is further loaded on the silicon. ing. When placing metal as a weight, the plating method is usually used, but when electrolytic plating is used,
Complicated pretreatment, such as depositing silver, nickel, etc. on silicon to provide good electrical continuity required for plating and to specify the range in which weights are to be formed, and to improve adhesion strength However, there is a problem that the cost increases and the yield decreases. However, in the present invention, such metal plating is not particularly required, and the manufacturing process can be shortened. In the present invention, if it is desired to further increase the detection sensitivity, metal plating may be performed.

次に、上記手法により作製されたダイアフラム50を、
梁2として成形するために、基板上面より、再度エッチ
ングを施す。このようにして本実施例の加速度センサを
得る(e図)。第1図(a)に第1の実施例を示す。a
は本発明の半導体加速度センサの上面斜視図であり、
(b)はその側面斜視図である。1はおもり部分であり
上下方向の加速度が加えられると、その大きさに比例し
て、上下運動をする。2はおもりと基準点を結び付ける
梁である。梁の支持部分に作製されたゲージ抵抗5の変
化より、加速度を電気信号に変換する。6はパッケージ
の一部分を表しており、加速度センサの固定部3と接続
されている。パッケージに、任意の台座6を予め設ける
ことにより、おもり1が振動できる空間を与えることが
可能である。台座の長さは任意である。半導体加速度セ
ンサ固定中心の高さを基板厚さとし、シリコンのおもり
部分1を削って空間を設けても良い。更に、無加速度状
態でのおもり1と台座6との間隙を、適当に設定するこ
とにより、梁に大きな加速度が加えられたときに、振動
子が破壊することを防止するためのストッパの役割を台
座6に兼ねさせることが可能である。
Next, the diaphragm 50 manufactured by the above method is
In order to form the beam 2, etching is performed again from the upper surface of the substrate. Thus, the acceleration sensor of the present embodiment is obtained (FIG. 5E). FIG. 1A shows a first embodiment. a
Is a top perspective view of the semiconductor acceleration sensor of the present invention,
(B) is a side perspective view thereof. Reference numeral 1 denotes a weight portion, and when a vertical acceleration is applied, the weight portion 1 moves up and down in proportion to its magnitude. Reference numeral 2 denotes a beam connecting the weight and the reference point. The acceleration is converted into an electric signal based on a change in the gauge resistance 5 formed on the support portion of the beam. Reference numeral 6 denotes a part of the package, which is connected to the fixed part 3 of the acceleration sensor. By providing an arbitrary pedestal 6 in the package in advance, it is possible to provide a space in which the weight 1 can vibrate. The length of the pedestal is arbitrary. The height of the fixed center of the semiconductor acceleration sensor may be defined as the thickness of the substrate, and a space may be provided by cutting the weight portion 1 of silicon. Further, by appropriately setting the gap between the weight 1 and the pedestal 6 in the non-acceleration state, the stopper functions to prevent the vibrator from being broken when a large acceleration is applied to the beam. The pedestal 6 can also be used.

第3図に第2の実施例を示した。図の様に2つの梁を
設けて、基板面に対して垂直な方向以外の加速度信号
を、無視出来る構造である。この場合2つの梁にピエゾ
抵抗体を作製することが可能であるため、感度を上昇さ
せることが出来る。さらに、第3の実施例である第4図
の様に、梁を4つにすれば、更に指向性、感度を高くす
ることが可能になる。この様に梁の数を増加させ、複数
の梁を設けることにより、より感度、指向性の高い加速
度センサ構造と、することが可能である。
FIG. 3 shows a second embodiment. As shown in the figure, two beams are provided, and the acceleration signal in directions other than the direction perpendicular to the substrate surface can be ignored. In this case, it is possible to form a piezoresistor on the two beams, so that the sensitivity can be increased. Furthermore, as shown in FIG. 4 of the third embodiment, if the number of beams is four, the directivity and sensitivity can be further increased. By thus increasing the number of beams and providing a plurality of beams, it is possible to achieve an acceleration sensor structure with higher sensitivity and directivity.

第1〜第3の実施例においては、おもりの形を4角形
に限って示したが他の多角形であっても円形や楕円形で
あっても構わない。また同様に、梁の本数も、実施例に
おいては1,2,4本に限って示したが、他の数にしても一
向に構わない。また、対称に設置する必要もない。実施
例においては実際の信号を処理する回路部分の詳細な位
置は示していないが、センサはパッケージごと物理量の
信号を受けるため、従来のセンサにおいても、おもり部
分であっても固定部分であっても同様な加速度衝撃を受
けるため、中心部分の固定部分のみならず、周辺に作製
された、広いおもり部分に半導体回路が作製されていて
も構わない。
In the first to third embodiments, the shape of the weight is limited to a quadrangle, but may be another polygon, a circle or an ellipse. Similarly, the number of beams is limited to 1, 2, and 4 in the embodiment, but any other number may be used. Also, there is no need to install them symmetrically. Although the detailed position of the circuit part that processes the actual signal is not shown in the embodiment, since the sensor receives the signal of the physical quantity for each package, even in the conventional sensor, even if it is a weight part, it is a fixed part. Since a similar acceleration impact is also received, the semiconductor circuit may be formed not only at the fixed portion at the center portion but also at a wide weight portion formed at the periphery.

このセンサは、上記の様な加速度センサとしてだけで
なく、おもり部分に直接荷重を加えることによって、力
センサとしてもそのまま機能する。よって、これを用い
ることにより非常に微小な秤を作製することが可能とな
る。直接荷重を加えるには例えば微小な棒をおもり部分
に接触させればよい。また前述の実施例の場合より梁を
厚くすればその分だけ大きな力を測定できるようにな
る。例えば前記実施例ではmgオーダの力しか測れないと
しても梁を厚くしていけばg、kgオーダーの力を測るこ
とができる。
This sensor functions not only as an acceleration sensor as described above but also as a force sensor by directly applying a load to a weight portion. Therefore, by using this, it is possible to manufacture a very minute balance. To apply a load directly, for example, a minute rod may be brought into contact with the weight portion. Also, if the beam is made thicker than in the case of the above-described embodiment, a larger force can be measured. For example, in the above embodiment, even if only a force on the order of mg can be measured, a force on the order of g or kg can be measured by increasing the thickness of the beam.

さらに本発明のセンサは、何らかの方法で力学量に変
換できれば加速度、力という力学量以外の物理量も検出
することができる。例えば温度を検出したいときは梁の
上に構成する半導体と熱膨張率の異なる材料(金属、絶
縁物など何でもよい)の膜を形成しておくと、梁がバイ
メタルの役割を果たしゲージ抵抗に応力が発生するので
これを測定すればよい。また力センサとして使う場合微
小な棒を使うことを述べたが、温度等の力学量以外の物
理量を棒の動きに変換できれば検出が可能である。
Furthermore, the sensor of the present invention can also detect physical quantities other than the physical quantities such as acceleration and force, if they can be converted into the physical quantities by any method. For example, if you want to detect the temperature, you can form a film of a material (metal, insulator, etc.) that has a different coefficient of thermal expansion from the semiconductor that composes the beam, and the beam acts as a bimetal and stresses the gauge resistance. May be measured, and this may be measured. In addition, although the use of a minute rod has been described when used as a force sensor, detection is possible if a physical quantity other than a mechanical quantity such as temperature can be converted into the movement of the rod.

また強い光が照射されたときに生じる温度変化を前述
の“バイメタル”構造の梁で検出すれば温度を介して光
の強度等を測定できる。すなわち検出したい物理量をい
ったん別の物理量に変換しそれをさらに力学量に変換し
て検出してもよい。
If the temperature change caused by the irradiation of the intense light is detected by the above-mentioned “bimetal” structure beam, the light intensity and the like can be measured through the temperature. That is, the physical quantity to be detected may be converted into another physical quantity, and then converted into a physical quantity and detected.

(発明の効果) 本発明では従来のセンサとは全く逆に、物理量検出の
ための基準点をセンサの中心部分に設定している。その
ため、固定部分が従来に比較して小さいにもかかわら
ず、センサの構造は非常に安定したものとなっている。
しかも物理量を検出するためのおもりを中心部分にでは
なく外周部分に形成しているため、中心部分からの距離
の2乗に比例しておもりの重さを増加させることが可能
であり、おもりのための場所を、非常に有効に活用する
ことが可能である。よって、従来と同じの質量のおもり
を用いた場合と比較して、チップの面積を4分の1以下
に容易に出来る。この事により1枚の基板より作製され
るセンサの個数は4倍以上になり、コストはそれ分の1
以下になる。さらに、通常加速度センサは、用いるおも
りの重さによって、加速度検出周波数範囲および感度な
どを可変出来るが、本発明ではおもりが外周部分に存在
し、しかも従来に比べて大きいため、チップを分離する
ための、スクライブの仕方によって、容易に任意の加速
度検出範囲、および加速度感度を持った加速度センサを
精度良く、得ることが可能である。更に、梁を複数用い
ることによって、指向性を上昇させることが可能であ
り、クロストークの小さい加速度センサが容易に得られ
る。
(Effect of the Invention) In the present invention, the reference point for detecting the physical quantity is set at the center of the sensor, which is completely opposite to the conventional sensor. For this reason, the structure of the sensor is very stable even though the fixed part is smaller than the conventional one.
Moreover, since the weight for detecting the physical quantity is formed not on the center but on the outer periphery, it is possible to increase the weight of the weight in proportion to the square of the distance from the center. Can be used very effectively. Therefore, the area of the chip can be easily reduced to 4 or less as compared with the case where the weight having the same mass as the conventional one is used. As a result, the number of sensors manufactured from one substrate is four times or more, and the cost is reduced by one-half.
It becomes below. Further, the acceleration sensor can usually change the acceleration detection frequency range and sensitivity depending on the weight of the weight used. However, in the present invention, since the weight exists in the outer peripheral portion and is larger than the conventional one, it is necessary to separate the chip. According to the scribe method, an acceleration sensor having an arbitrary acceleration detection range and acceleration sensitivity can be easily obtained with high accuracy. Furthermore, by using a plurality of beams, the directivity can be increased, and an acceleration sensor with small crosstalk can be easily obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)(b)は本発明による第1実施例の加速度
センサの斜視図、第2図(a)(b)は従来の加速度セ
ンサの斜視図、第3図は本発明による第2実施例の加速
度センサの斜視図、第4図は本発明による第3実施例の
加速度センサの斜視図、第5図(a)〜(e)は本発明
の半導体加速度センサの製造工程図。 1……おもり、2……梁、3……固定部、 4……アルミパッド、5……ゲージ抵抗、6……台座、 7……ガラスカバー、8……ガラス台座、 9……P型シリコン半導体基板、10……N型エピ層、 11……酸化シリコン膜、12……イオン注入層、 13……P+拡散層、14……アルミ配線、 50……ダイアフラム。
1A and 1B are perspective views of an acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention, FIGS. 2A and 2B are perspective views of a conventional acceleration sensor, and FIG. FIG. 4 is a perspective view of an acceleration sensor of a second embodiment, FIG. 4 is a perspective view of an acceleration sensor of a third embodiment according to the present invention, and FIGS. 5 (a) to (e) are manufacturing process diagrams of the semiconductor acceleration sensor of the present invention. 1 ... weight, 2 ... beam, 3 ... fixed part, 4 ... aluminum pad, 5 ... gauge resistance, 6 ... pedestal, 7 ... glass cover, 8 ... glass pedestal, 9 ... P type Silicon semiconductor substrate, 10 ... N-type epi layer, 11 ... Silicon oxide film, 12 ... Ion implantation layer, 13 ... P + diffusion layer, 14 ... Aluminum wiring, 50 ... Diaphragm.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】中心部分に計測の基準点となる固定点を有
し上記中心部分の周囲におもりを有し、かつ、その固定
点とおもりを結び付ける所定幅を持つ梁を有するととも
に、これらの固定点、おもり、及び前記梁が、半導体ウ
ェハの加工により一体形成されていることを特徴とする
半導体センサ。
1. A beam having a fixed point at a central portion serving as a reference point for measurement, having a weight around the central portion, and having a predetermined width connecting the fixed point and the weight. A semiconductor sensor, wherein the fixed point, the weight, and the beam are integrally formed by processing a semiconductor wafer.
JP63248066A 1988-09-30 1988-09-30 Semiconductor sensor Expired - Lifetime JP2617531B2 (en)

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JPH01161157A (en) * 1987-12-17 1989-06-23 Fujikura Ltd Semiconductor acceleration sensor

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