JP2663710B2 - 半導体式加速度センサ及びその製造方法 - Google Patents
半導体式加速度センサ及びその製造方法Info
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- JP2663710B2 JP2663710B2 JP2312028A JP31202890A JP2663710B2 JP 2663710 B2 JP2663710 B2 JP 2663710B2 JP 2312028 A JP2312028 A JP 2312028A JP 31202890 A JP31202890 A JP 31202890A JP 2663710 B2 JP2663710 B2 JP 2663710B2
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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、半導体式加速度センサ及びその製造方法に
関し、更に詳細には、半導体基板をエッチングして形成
する錘部、梁部および支持部を有する加速度センサの形
状、および異方性プラズマエッチング法を使用したその
製造方法に関する。
関し、更に詳細には、半導体基板をエッチングして形成
する錘部、梁部および支持部を有する加速度センサの形
状、および異方性プラズマエッチング法を使用したその
製造方法に関する。
従来の半導体式加速度センサの形状としては、添付第
３図乃至第５図の平面図及び第６図の断面図に示すよう
に厚肉部の支持部１と、この支持部１より張り出した梁
部２と、この梁部２と連結した錘部３により構成されて
いる。さらに、加速度が加わることにより変位する錘部
３に伴う梁部２の変形を検知する半導体歪みゲージ４が
前記梁部２に設定されている。この梁部２は薄肉状であ
り、支持部１より直角方向に張り出している。また前記
厚肉の支持部１と同じく厚肉の錘部３は、間隙５により
分離されている。この薄肉状の梁部２および間隙５によ
り分離されている支持部１、錘部３は半導体基板をエッ
チング加工して形成される。このエッチング法として
は、加工精度を要求されることより、KOH（水酸化カリ
ウム）、ヒドラジン、EDP（エチレンジアミンプロカテ
コール）等を使用したアルカリ異方性エッチング法を採
用している。アルカリ異方性エッチング法はシリコンの
結晶面方位のエッチング選択比を利用しており、結晶面
に沿ったエッチングが精度良く得られる。しかしなが
ら、その反面、結晶面を利用していることによりこのエ
ッチングにて形成される錘部３、梁部２、支持部１は互
いに直角もしくは平行とならざるをえない。この結果添
付第３図乃至第５図に示す従来例のような、梁部２が支
持部３より直角方向に張り出した形状となっている。
３図乃至第５図の平面図及び第６図の断面図に示すよう
に厚肉部の支持部１と、この支持部１より張り出した梁
部２と、この梁部２と連結した錘部３により構成されて
いる。さらに、加速度が加わることにより変位する錘部
３に伴う梁部２の変形を検知する半導体歪みゲージ４が
前記梁部２に設定されている。この梁部２は薄肉状であ
り、支持部１より直角方向に張り出している。また前記
厚肉の支持部１と同じく厚肉の錘部３は、間隙５により
分離されている。この薄肉状の梁部２および間隙５によ
り分離されている支持部１、錘部３は半導体基板をエッ
チング加工して形成される。このエッチング法として
は、加工精度を要求されることより、KOH（水酸化カリ
ウム）、ヒドラジン、EDP（エチレンジアミンプロカテ
コール）等を使用したアルカリ異方性エッチング法を採
用している。アルカリ異方性エッチング法はシリコンの
結晶面方位のエッチング選択比を利用しており、結晶面
に沿ったエッチングが精度良く得られる。しかしなが
ら、その反面、結晶面を利用していることによりこのエ
ッチングにて形成される錘部３、梁部２、支持部１は互
いに直角もしくは平行とならざるをえない。この結果添
付第３図乃至第５図に示す従来例のような、梁部２が支
持部３より直角方向に張り出した形状となっている。
例えば、半導体基板として使用しているシリコンの結
晶面方位｛100｝面を基板面とした場合、アルカリ異方
性エッチングのエッチング速度比は｛100｝面を１とす
ると｛110｝面は約２、｛111｝面は約0.003であること
より｛111｝面にて錘部、梁部、支持部を構成する。こ
の｛111｝面同士は｛100｝面において直交または平行し
ており、これにて構成される錘部、梁部、支持部も直交
または平行をなす。
晶面方位｛100｝面を基板面とした場合、アルカリ異方
性エッチングのエッチング速度比は｛100｝面を１とす
ると｛110｝面は約２、｛111｝面は約0.003であること
より｛111｝面にて錘部、梁部、支持部を構成する。こ
の｛111｝面同士は｛100｝面において直交または平行し
ており、これにて構成される錘部、梁部、支持部も直交
または平行をなす。
また、従来の半導体式加速度センサに於いては｛11
1｝面を基板面としてセンサは存在しないが、これは上
記のアルカリ異方性エッチングが使用できないためであ
る。
1｝面を基板面としてセンサは存在しないが、これは上
記のアルカリ異方性エッチングが使用できないためであ
る。
前記従来の半導体式加速度センサにおいては、梁部２
と支持部１のなす角度がアルカリ異方性エッチング法を
使用せざるを得ないため、直角とならざるを得ずセンサ
の形状が規制される。つまりセンサの構造的感度は、錘
部の質量及び、梁部の長さ、厚さ、幅による梁部のたわ
みに依存するが、梁部はその連結する支持部より直角方
向に張り出しているため形状の変更による面積効率の向
上、ひいては半導体式加速度センサの小型化、高感度化
が図れなかった。さらに、｛111｝面を半導体式加速度
センサの基板面とできれば、半導体歪みゲージの軸とし
て＜111＞軸（シリコンの結晶軸方位＜111＞の軸）が使
用可能となる。従来の｛100｝面および｛110｝面を基板
面としたセンサが使用している＜110＞軸の軸感度を１
とした場合、＜111＞軸は軸感度比において1.32であり
半導体式加速度センサの小型化、高感度化を図れる。し
かしながら、｛111｝面を基板面としてエッチングがで
きないため、この基板面は使用されていなかった。
と支持部１のなす角度がアルカリ異方性エッチング法を
使用せざるを得ないため、直角とならざるを得ずセンサ
の形状が規制される。つまりセンサの構造的感度は、錘
部の質量及び、梁部の長さ、厚さ、幅による梁部のたわ
みに依存するが、梁部はその連結する支持部より直角方
向に張り出しているため形状の変更による面積効率の向
上、ひいては半導体式加速度センサの小型化、高感度化
が図れなかった。さらに、｛111｝面を半導体式加速度
センサの基板面とできれば、半導体歪みゲージの軸とし
て＜111＞軸（シリコンの結晶軸方位＜111＞の軸）が使
用可能となる。従来の｛100｝面および｛110｝面を基板
面としたセンサが使用している＜110＞軸の軸感度を１
とした場合、＜111＞軸は軸感度比において1.32であり
半導体式加速度センサの小型化、高感度化を図れる。し
かしながら、｛111｝面を基板面としてエッチングがで
きないため、この基板面は使用されていなかった。
そこで本発明は上記の問題点を解決し、小型化および
高感度化を目的とする半導体式加速度センサ及びその製
造方法を提供することにある。
高感度化を目的とする半導体式加速度センサ及びその製
造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、肉厚状の支持部と、該支
持部より張り出した１又は２以上の薄肉状の梁部と、該
梁部を介して該支持部と連結された肉厚状の錘部とを備
え、前記梁部少なくとも１つに半導体歪みゲージを有
し、半導体基板よりエッチングを用い形取りされた半導
体式加速度センサであって、前記支持部は少なくとも連
結された２辺からなり、該２辺の連結部に前記歪みゲー
ジを持つ梁部が連結され、前記梁部は前記２辺の間に張
り出しているものとする。
持部より張り出した１又は２以上の薄肉状の梁部と、該
梁部を介して該支持部と連結された肉厚状の錘部とを備
え、前記梁部少なくとも１つに半導体歪みゲージを有
し、半導体基板よりエッチングを用い形取りされた半導
体式加速度センサであって、前記支持部は少なくとも連
結された２辺からなり、該２辺の連結部に前記歪みゲー
ジを持つ梁部が連結され、前記梁部は前記２辺の間に張
り出しているものとする。
また、前記支持部は連結された４辺からなり、該４辺
の各連結部のうち少なくとも向かい合う２つの連結部に
前記半導体歪みゲージを持つ梁部がそれぞれ連結され、
それぞれの梁部は前記向かい合う連結部の方向に張り出
しているものでもよい。
の各連結部のうち少なくとも向かい合う２つの連結部に
前記半導体歪みゲージを持つ梁部がそれぞれ連結され、
それぞれの梁部は前記向かい合う連結部の方向に張り出
しているものでもよい。
また、前記半導体式加速度センサの製造方法において
は、半導体基板表面を第１面、この第１面の反対側面を
第２面とし、第２面より前記錘部と前記支持部との間を
前記梁部の厚みまで異方性プラズマエッチング法により
エッチングする第１の工程と、前記梁部を残し前記錘部
と前記支持部の間を異方性プラズマエッチング法により
エッチングする第２の工程と、を有するものとする。そ
して、前記異方性プラズマエッチング法は、低圧力の６
フッ化硫黄（SF6）と酸素雰囲気における高周波を使用
したプラズマエッチング法であって、圧力が0.1〜0.3To
rrで、SF6と酸素の混合比が0.2〜0.4で高周波の出力が7
5W程度であることでよい。
は、半導体基板表面を第１面、この第１面の反対側面を
第２面とし、第２面より前記錘部と前記支持部との間を
前記梁部の厚みまで異方性プラズマエッチング法により
エッチングする第１の工程と、前記梁部を残し前記錘部
と前記支持部の間を異方性プラズマエッチング法により
エッチングする第２の工程と、を有するものとする。そ
して、前記異方性プラズマエッチング法は、低圧力の６
フッ化硫黄（SF6）と酸素雰囲気における高周波を使用
したプラズマエッチング法であって、圧力が0.1〜0.3To
rrで、SF6と酸素の混合比が0.2〜0.4で高周波の出力が7
5W程度であることでよい。
さらに、半導体式加速度センサにおいては、前記梁部
と錘部との連結部は、梁部に対し直角をなすように錘部
が形成されていることも有効であり、また梁部に対し直
角をなすように錘部が形成されている連結部に対向して
前記支持部の張り出し部が形成されていることも有効で
ある。
と錘部との連結部は、梁部に対し直角をなすように錘部
が形成されていることも有効であり、また梁部に対し直
角をなすように錘部が形成されている連結部に対向して
前記支持部の張り出し部が形成されていることも有効で
ある。
かかる手段によれば、支持部は少なくとも連結された
２辺からなり、この２辺の連結部に歪みゲージを持つ梁
部が連結され、この梁部は前記２辺の間に張り出すこと
によって、同じ面積を占めるセンサにおいてその梁部の
長さを最も有効に確保可能な形状を選択でき、センサの
感度が上昇する。例えば、正方形を基本とするセンサに
おいて、梁部をその連結摺る支持部に対し45゜方向をな
すように張り出すことにより、梁部の位置が対角線上に
形成でき、従来の加速度センサに比べ の感度を得、面積効率の良いセンサ、ひいては小型化、
高感度化に適した半導体式加速度センサを得る。これ
は、センサの構造的感度が錘部の質量、梁部の長さ、厚
さ、幅による梁部のたわみという条件に影響され、この
なかの梁部の長さを長くしたためである。
２辺からなり、この２辺の連結部に歪みゲージを持つ梁
部が連結され、この梁部は前記２辺の間に張り出すこと
によって、同じ面積を占めるセンサにおいてその梁部の
長さを最も有効に確保可能な形状を選択でき、センサの
感度が上昇する。例えば、正方形を基本とするセンサに
おいて、梁部をその連結摺る支持部に対し45゜方向をな
すように張り出すことにより、梁部の位置が対角線上に
形成でき、従来の加速度センサに比べ の感度を得、面積効率の良いセンサ、ひいては小型化、
高感度化に適した半導体式加速度センサを得る。これ
は、センサの構造的感度が錘部の質量、梁部の長さ、厚
さ、幅による梁部のたわみという条件に影響され、この
なかの梁部の長さを長くしたためである。
さらに、｛100｝面、｛110｝面に加え、｛111｝面を
基板面としたセンサとし、｛111｝面内にある高感度な
＜111＞軸を半導体歪みゲージの軸として使用すること
により小型化、高感度化に適した半導体式加速度センサ
を得る。
基板面としたセンサとし、｛111｝面内にある高感度な
＜111＞軸を半導体歪みゲージの軸として使用すること
により小型化、高感度化に適した半導体式加速度センサ
を得る。
一方、上記形状の半導体式加速度センサを得るエッチ
ング方法として異方性プラズマエッチング法を採用し
た。これにより、従来半導体式加速度センサ等の基板の
加工に要求される精度が良く深いエッチングを得る方法
としてシリコン結晶の面方位に規制されるアルカリ異方
性エッチング法に代わり、シリコン面方位とは無関係で
かつ精度の良い異方性プラズマエッチング法が確立さ
れ、半導体式加速度センサなどにおいて製造方法から
の、つまりエッチング方法に起因する形状の束縛が除か
れた。さらに、この異方性プラズマエッチング法により
加工された面は基板面に対し垂直な面とすることがで
き、またエッチングされた溝の凹部において曲面となる
という特徴がある。この特徴はアルカリ異方性エッチン
グ法による面が例えば、｛100｝面を基板面とした場合
のエッチング面｛111｝面が基板面に対し54゜をなすこ
と、またエッチングされた溝は角度を有することにおい
て異なる。
ング方法として異方性プラズマエッチング法を採用し
た。これにより、従来半導体式加速度センサ等の基板の
加工に要求される精度が良く深いエッチングを得る方法
としてシリコン結晶の面方位に規制されるアルカリ異方
性エッチング法に代わり、シリコン面方位とは無関係で
かつ精度の良い異方性プラズマエッチング法が確立さ
れ、半導体式加速度センサなどにおいて製造方法から
の、つまりエッチング方法に起因する形状の束縛が除か
れた。さらに、この異方性プラズマエッチング法により
加工された面は基板面に対し垂直な面とすることがで
き、またエッチングされた溝の凹部において曲面となる
という特徴がある。この特徴はアルカリ異方性エッチン
グ法による面が例えば、｛100｝面を基板面とした場合
のエッチング面｛111｝面が基板面に対し54゜をなすこ
と、またエッチングされた溝は角度を有することにおい
て異なる。
次に、本発明の実施例と添付第１図および第２図に基
づいて説明する。
づいて説明する。
（第１実施例） 第１図（ａ）は本発明による、梁部がその連結する支
持部より45゜方向に張り出す形状の正方形を基本とした
半導体式加速度センサの平面、第１図（ｂ）は同センサ
の断面、及び第１図（ｃ）は同センサの後述する錘部３
の断面をそれぞれ示す。
持部より45゜方向に張り出す形状の正方形を基本とした
半導体式加速度センサの平面、第１図（ｂ）は同センサ
の断面、及び第１図（ｃ）は同センサの後述する錘部３
の断面をそれぞれ示す。
図における半導体式加速度センサはＮ型シリコン単結
晶基板から成るカンチレバー型の加速度センサである。
晶基板から成るカンチレバー型の加速度センサである。
支持部１は略正方形の外形状を持ち後述する梁部２及
び錘部３を囲んでおり、その断面は厚肉状である。この
支持部１の１つのコーナ1aより支持部１と45゜の方向で
同支持部の対面するコーナ1bに向け薄肉状で帯状の梁部
２が張り出している。この梁部２に厚肉状の錘部３が連
結しており、この錘部３は厚肉状の略正方形状をなし、
前記支持部１に囲まれている。前記梁部２と錘部３との
連結部3aは梁部２に対し直角をなすように錘部３の梁部
２に向いた角を落としてある。前記支持部１、梁部２及
び錘部３の片方の面は平面でセンサの基板面をなす。支
持部１は錘部３を囲んでいるが、支持部１と錘部３はエ
ッチングにより形成された間隙５で分離されており、こ
の間隙５は支持部１、梁部２、錘部３のなす基板面に対
し垂直に形成されている。支持部１と錘部３を連結する
梁部２の基板面側には半導体歪みゲージ４が設定され、
反対側の面はエッチングされており梁部２は薄肉状をな
している。梁部２に設定された半導体歪みゲージ４は、
公知の半導体加工技術、例えばボロン等のＰ型不純物を
熱拡散又はイオン注入することにより構成される。
び錘部３を囲んでおり、その断面は厚肉状である。この
支持部１の１つのコーナ1aより支持部１と45゜の方向で
同支持部の対面するコーナ1bに向け薄肉状で帯状の梁部
２が張り出している。この梁部２に厚肉状の錘部３が連
結しており、この錘部３は厚肉状の略正方形状をなし、
前記支持部１に囲まれている。前記梁部２と錘部３との
連結部3aは梁部２に対し直角をなすように錘部３の梁部
２に向いた角を落としてある。前記支持部１、梁部２及
び錘部３の片方の面は平面でセンサの基板面をなす。支
持部１は錘部３を囲んでいるが、支持部１と錘部３はエ
ッチングにより形成された間隙５で分離されており、こ
の間隙５は支持部１、梁部２、錘部３のなす基板面に対
し垂直に形成されている。支持部１と錘部３を連結する
梁部２の基板面側には半導体歪みゲージ４が設定され、
反対側の面はエッチングされており梁部２は薄肉状をな
している。梁部２に設定された半導体歪みゲージ４は、
公知の半導体加工技術、例えばボロン等のＰ型不純物を
熱拡散又はイオン注入することにより構成される。
加速度センサはシリコンの単結晶基板に上記半導体歪
みゲージ４が形成された後、基板より錘部３および梁部
２を分離するために間隙５を形成し製造するが、この間
隙５を形成する工程に対し異方性エッチング法が使用さ
れる。半導体歪みゲージ４が導入された基板面に対し下
方より異方性プラズマエッチング法により第１図Ａ−Ｂ
部までエッチングを行い、基板面に対しほぼ垂直なエッ
チング面を得る。この工程により錘部３および支持部１
の形状が決定され梁部２については厚みが数〜数10μｍ
にきまる。
みゲージ４が形成された後、基板より錘部３および梁部
２を分離するために間隙５を形成し製造するが、この間
隙５を形成する工程に対し異方性エッチング法が使用さ
れる。半導体歪みゲージ４が導入された基板面に対し下
方より異方性プラズマエッチング法により第１図Ａ−Ｂ
部までエッチングを行い、基板面に対しほぼ垂直なエッ
チング面を得る。この工程により錘部３および支持部１
の形状が決定され梁部２については厚みが数〜数10μｍ
にきまる。
次に半導体歪みゲージを導入した面より梁部２を除き
異方性プラズマエッチング法を行い錘部３と支持部１と
の間隙５を形成する。本実施例として梁部２とこの梁部
２が連結して張り出している支持部１とのなす角度を45
゜にて梁部２を形成し、加速度センサの小型化、高感度
化に寄与する形状としている。この工程においてアルカ
リ異方性エッチング法では支持部１の辺に対し直角な方
向にのみ梁部２は形成されるが、異方性プラズマエッチ
ング法により、面方位に無関係にエッチング面を選ぶこ
とが可能となる。
異方性プラズマエッチング法を行い錘部３と支持部１と
の間隙５を形成する。本実施例として梁部２とこの梁部
２が連結して張り出している支持部１とのなす角度を45
゜にて梁部２を形成し、加速度センサの小型化、高感度
化に寄与する形状としている。この工程においてアルカ
リ異方性エッチング法では支持部１の辺に対し直角な方
向にのみ梁部２は形成されるが、異方性プラズマエッチ
ング法により、面方位に無関係にエッチング面を選ぶこ
とが可能となる。
以上の工程に使用するプラズマエッチング法において
パラメータを高周波出力は従来の150Wを75W程度に，圧
力は0.1〜0.3Torr、SF6は毎分約80CC（標準状態）、酸
素は従来の毎分約35CCを約20CC（標準状態）に制御し、
異方性としてエッチングファクター0.1程度の方法を使
用した。
パラメータを高周波出力は従来の150Wを75W程度に，圧
力は0.1〜0.3Torr、SF6は毎分約80CC（標準状態）、酸
素は従来の毎分約35CCを約20CC（標準状態）に制御し、
異方性としてエッチングファクター0.1程度の方法を使
用した。
本実施例において基板面として｛100｝面、｛110｝面
および｛111｝面のそれぞれを採用可能である。本実施
例にて使用可能となる｛111｝面は、従来のアルカリ異
方性エッチング法では基板面として使用できなかった
が、｛111｝面内の＜111＞軸を梁部２の方向、すなわち
半導体歪みゲージ４の軸方向とすることにより高感度な
軸を使用した半導体式加速度センサとなる。
および｛111｝面のそれぞれを採用可能である。本実施
例にて使用可能となる｛111｝面は、従来のアルカリ異
方性エッチング法では基板面として使用できなかった
が、｛111｝面内の＜111＞軸を梁部２の方向、すなわち
半導体歪みゲージ４の軸方向とすることにより高感度な
軸を使用した半導体式加速度センサとなる。
さらに本実施例に於いて｛100｝面を基板面とした場
合、従来のアルカリ異方性エッチング法では｛111｝面
にて錘部３および支持部１が構成され、この｛111｝面
は基板面に垂直でないため添付第６図に示すように錘部
３、支持部１の断面は台形をなしたが、この異方性プラ
ズマエッチング法にて加工することにより、エッチング
ファクター0.1程度の垂直面が得られる。例えば、錘部
３の断面を比較した場合、添付第７図に示すように、ア
ルカリ異方性エッチング法によると、エッチングにより
得られる面は｛111｝面であり、垂直な面とはならない
が、この異方性プラズマエッチング法で得られる面は添
付第１図（ｃ）に示すように垂直な面となる。添付第７
および１図（ｃ）に於いて、l2tの容量の錘部を考えた
場合錘部の基板面に占める面積を比較すると、アルカリ
異方性エッチング法による錘部は、TAN（90−54）＝0.7
26より（１＋0.726t）２の面積を占め、異方性プラズマ
エッチング法によると、エッチングファクター0.1よ
り、（ｌ＋0.2t）２の面積を占めるのみであり、異方性
プラズマエッチングにより面積効率の良いセンサとを得
られることがわかる。また、支持部に於いても断面積の
増加により強度の上昇が得られ、センサの面積効率が上
がる。
合、従来のアルカリ異方性エッチング法では｛111｝面
にて錘部３および支持部１が構成され、この｛111｝面
は基板面に垂直でないため添付第６図に示すように錘部
３、支持部１の断面は台形をなしたが、この異方性プラ
ズマエッチング法にて加工することにより、エッチング
ファクター0.1程度の垂直面が得られる。例えば、錘部
３の断面を比較した場合、添付第７図に示すように、ア
ルカリ異方性エッチング法によると、エッチングにより
得られる面は｛111｝面であり、垂直な面とはならない
が、この異方性プラズマエッチング法で得られる面は添
付第１図（ｃ）に示すように垂直な面となる。添付第７
および１図（ｃ）に於いて、l2tの容量の錘部を考えた
場合錘部の基板面に占める面積を比較すると、アルカリ
異方性エッチング法による錘部は、TAN（90−54）＝0.7
26より（１＋0.726t）２の面積を占め、異方性プラズマ
エッチング法によると、エッチングファクター0.1よ
り、（ｌ＋0.2t）２の面積を占めるのみであり、異方性
プラズマエッチングにより面積効率の良いセンサとを得
られることがわかる。また、支持部に於いても断面積の
増加により強度の上昇が得られ、センサの面積効率が上
がる。
さらに、異方性プラズマエッチング法による加工され
た溝の部分、例えば梁部２のエッチングによる加工部分
は曲面を生すため錘部３の変位に伴いたわむ際の応力の
分散が図られ強度の強い加速度センサとなる。
た溝の部分、例えば梁部２のエッチングによる加工部分
は曲面を生すため錘部３の変位に伴いたわむ際の応力の
分散が図られ強度の強い加速度センサとなる。
（第２実施例） 添付第２図（ａ）は本発明の第２実施例である２つの
梁部2a、2bを持ち各々の連結する支持部１に対し45゜の
方向に張り出すことを特徴とする半導体式加速度センサ
の平面、第２図（ｂ）は同センサの断面をそれぞれ示
す。なお、第２図において第１図に示す部分と同一部分
には同一参照符号を付し、その説明は省略する。
梁部2a、2bを持ち各々の連結する支持部１に対し45゜の
方向に張り出すことを特徴とする半導体式加速度センサ
の平面、第２図（ｂ）は同センサの断面をそれぞれ示
す。なお、第２図において第１図に示す部分と同一部分
には同一参照符号を付し、その説明は省略する。
図における半導体式加速度センサはＮ型シリコン単結
晶基板から成る両端支持型の加速度センサである。
晶基板から成る両端支持型の加速度センサである。
実施例２において実施例１との形状の違いは次の点に
ある。支持部１の１つのコーナ1aより支持部１と45゜の
方向で同支持部の対面するコーナ1bに向け薄肉状で帯状
の第１の梁部2aが張り出している。さらにこのコーナ1b
より対面するコーナ1aに向け支持部１より第２の梁部2b
が張り出している。この第１の梁部2a及び第２の梁部2b
に厚肉状の錘部３が連結し、両端支持の形状をなす。他
の部分、支持部１、半導体歪みゲージ、隙間５は実施例
１と略同形状をなしている。さらに第１の梁部2a及び第
２の梁部2bが支持部１より張り出しているコーナ1a、1b
のそれぞれの梁部側に間隙５を作りながら支持部１を張
り出すことにより張出部６が形成される。この張出部６
を電極パッド、補償抵抗、モニター抵抗等の信号取り出
し、回路、プロセス管理等に必要な補助パーツの取付け
スペースとすることにより、面積利用率を上げている。
ある。支持部１の１つのコーナ1aより支持部１と45゜の
方向で同支持部の対面するコーナ1bに向け薄肉状で帯状
の第１の梁部2aが張り出している。さらにこのコーナ1b
より対面するコーナ1aに向け支持部１より第２の梁部2b
が張り出している。この第１の梁部2a及び第２の梁部2b
に厚肉状の錘部３が連結し、両端支持の形状をなす。他
の部分、支持部１、半導体歪みゲージ、隙間５は実施例
１と略同形状をなしている。さらに第１の梁部2a及び第
２の梁部2bが支持部１より張り出しているコーナ1a、1b
のそれぞれの梁部側に間隙５を作りながら支持部１を張
り出すことにより張出部６が形成される。この張出部６
を電極パッド、補償抵抗、モニター抵抗等の信号取り出
し、回路、プロセス管理等に必要な補助パーツの取付け
スペースとすることにより、面積利用率を上げている。
本実施例の製造方法については第１実施例と同じであ
り、異方性プラズマエッチング法では、シリコンの結晶
面方位は何ら制約とならなりため第１の梁部2a及び第２
の梁部2bを有する加速度センサにおいても第１の梁部2a
及び第２の梁部2b支持部３より張り出す角度を面積利用
率の高い45゜に選択している。
り、異方性プラズマエッチング法では、シリコンの結晶
面方位は何ら制約とならなりため第１の梁部2a及び第２
の梁部2bを有する加速度センサにおいても第１の梁部2a
及び第２の梁部2b支持部３より張り出す角度を面積利用
率の高い45゜に選択している。
以上説明したように、本発明は、支持部は少なくとも
連結された２辺からなり、この２辺の連結部に歪みゲー
ジを持つ梁部が連結され、この梁部は前記２辺の間に張
り出すようにしたので、半導体加速度センサの限られた
領域に形成される梁部において、梁部の有効長を最も長
く確保する形状とすることができる。これにより面積の
効率の最も良いセンサの形状を選択でき、小型化、高感
度化に適したセンサの形状を得ることができる。
連結された２辺からなり、この２辺の連結部に歪みゲー
ジを持つ梁部が連結され、この梁部は前記２辺の間に張
り出すようにしたので、半導体加速度センサの限られた
領域に形成される梁部において、梁部の有効長を最も長
く確保する形状とすることができる。これにより面積の
効率の最も良いセンサの形状を選択でき、小型化、高感
度化に適したセンサの形状を得ることができる。
また、上記の形状のセンサを加工するために、従来の
アルカリ異方性エッチング法に代わり異方性プラズマエ
ッチング法を使用した。この異方性プラズマエッチング
はシリコンの結晶面と無関係に基板を加工でき上記の形
状のセンサを得ることができる。よって、すべての基板
面に対し垂直な断面を形成することにより、通常の（10
0）面を基板としたセンサにおける従来の台形の断面形
状を垂直なものとし、センサの面積効率をあげることが
できる。また、従来使用されていなかったシリコン結晶
面（111）を基板面としたセンサとすることによって、
高感度な＜111＞軸を半導体歪みゲージの軸とすること
ができ、上記と同様センサの面積効率の上昇したセンサ
を得ることができる。そして、この異方性プラズマエッ
チング法によると、梁部の加工断面の凹部には必ず曲面
となるため、応力分散が図られ加速度による変位応力に
対し破壊強度が高いという効果も得られる。
アルカリ異方性エッチング法に代わり異方性プラズマエ
ッチング法を使用した。この異方性プラズマエッチング
はシリコンの結晶面と無関係に基板を加工でき上記の形
状のセンサを得ることができる。よって、すべての基板
面に対し垂直な断面を形成することにより、通常の（10
0）面を基板としたセンサにおける従来の台形の断面形
状を垂直なものとし、センサの面積効率をあげることが
できる。また、従来使用されていなかったシリコン結晶
面（111）を基板面としたセンサとすることによって、
高感度な＜111＞軸を半導体歪みゲージの軸とすること
ができ、上記と同様センサの面積効率の上昇したセンサ
を得ることができる。そして、この異方性プラズマエッ
チング法によると、梁部の加工断面の凹部には必ず曲面
となるため、応力分散が図られ加速度による変位応力に
対し破壊強度が高いという効果も得られる。
さらに、梁部と錘部との連結部は、梁部に対し直角を
なすように錘部が形成されているので、梁部の長さを長
くできる。また梁部に対し直角をなすように錘部が形成
されている連結部に対向して支持部の張り出し部が形成
されるので、この張り出し部を半導体式加速度センサの
補助パーツの設置領域とすることができ、さらにセンサ
の面積効率をあげることができる。
なすように錘部が形成されているので、梁部の長さを長
くできる。また梁部に対し直角をなすように錘部が形成
されている連結部に対向して支持部の張り出し部が形成
されるので、この張り出し部を半導体式加速度センサの
補助パーツの設置領域とすることができ、さらにセンサ
の面積効率をあげることができる。
第１図（ａ）は本発明の第１実施例に係る半導体式加速
度センサの平面図である。 第１図（ｂ）は上記半導体加速度センサの断面図であ
る。 第１図（ｃ）は上記半導体加速度センサの錘部の縦断面
図である。 第２図（ａ）は本発明の第２実施例に係る半導体加速度
センサの平面図である。 第２図（ｂ）は上記半導体加速度センサの断面図であ
る。 第３図乃至第５図は従来の半導体式加速度センサの平面
図である。 第６図は上記第３図のVI−VIにおける断面図である。 第７図は上記第６図の錘部の縦断面図である。 〔符号の説明〕 １……支持部 1a、1b……支持部のコーナ ２……梁部 2a……第１の梁部 2b……第２の梁部 ３……錘部 3a、ｂ……錘部と梁部の連結部 ４……半導体歪みゲージ ５……間隙 ６……張出部。
度センサの平面図である。 第１図（ｂ）は上記半導体加速度センサの断面図であ
る。 第１図（ｃ）は上記半導体加速度センサの錘部の縦断面
図である。 第２図（ａ）は本発明の第２実施例に係る半導体加速度
センサの平面図である。 第２図（ｂ）は上記半導体加速度センサの断面図であ
る。 第３図乃至第５図は従来の半導体式加速度センサの平面
図である。 第６図は上記第３図のVI−VIにおける断面図である。 第７図は上記第６図の錘部の縦断面図である。 〔符号の説明〕 １……支持部 1a、1b……支持部のコーナ ２……梁部 2a……第１の梁部 2b……第２の梁部 ３……錘部 3a、ｂ……錘部と梁部の連結部 ４……半導体歪みゲージ ５……間隙 ６……張出部。
Claims (6)
- 【請求項１】肉厚状の支持部と、該支持部より張り出し
た１又は２以上の薄肉状の梁部と、該梁部を介して該支
持部と連結された肉厚状の錘部とを備え、前記梁部少な
くとも１つに半導体歪みゲージを有し、半導体基板より
エッチングを用い形取りされた半導体式加速度センサで
あって、前記支持部は少なくとも連結された２辺からな
り、該２辺の連結部に前記歪みゲージを持つ梁部が連結
され、前記梁部は前記２辺の間に張り出していることを
特徴とする半導体式加速度センサ。 - 【請求項２】請求項第１項に記載の半導体式加速度セン
サにおいて、前記支持部は連結された４辺からなり、該
４辺の各連結部のうち少なくとも向かい合う２つの連結
部に前記半導体歪みゲージを持つ梁部がそれぞれ連結さ
れ、それぞれの梁部は前記向かい合う連結部の方向に張
り出していることを特徴とする半導体式加速度センサ。 - 【請求項３】請求項第１項に記載の半導体式加速度セン
サの製造方法において、前記基板表面を第１面、この第
１面の反対側面を第２面とし、第２面より前記錘部と前
記支持部との間を前記梁部の厚みまで異方性プラズマエ
ッチング法によりエッチングする第１の工程と、前記梁
部を残し前記錘部と前記支持部の間を異方性プラズマエ
ッチング法によりエッチングする第２の工程と、を有す
ることを特徴とする半導体式加速度センサの製造方法。 - 【請求項４】請求項第３項に記載の半導体式加速度セン
サの製造方法において、前記異方性プラズマエッチング
法は、低圧力の６フッ化硫黄（SF6）と酸素雰囲気にお
ける高周波を使用したプラズマエッチング法であって、
圧力が0.1〜0.3Torrで、SF6と酸素の混合比が0.2〜0.4
で高周波の出力が75W程度であることを特徴とする半導
体式加速度センサの製造方法。 - 【請求項５】請求項第１又は２項に記載の半導体式加速
度センサにおいて、前記梁部と錘部との連結部は、梁部
に対し直角をなすように錘部が形成されていることを特
徴とする半導体式加速度センサ。 - 【請求項６】請求項第５項に記載の半導体式加速度セン
サにおいて、前記梁部に対し直角をなすように錘部が形
成されている連結部に対向して前記支持部の張り出し部
が形成されていることを特徴とする半導体式加速度セン
サ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2312028A JP2663710B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 半導体式加速度センサ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2312028A JP2663710B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 半導体式加速度センサ及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04186676A JPH04186676A (ja) | 1992-07-03 |
| JP2663710B2 true JP2663710B2 (ja) | 1997-10-15 |
Family
ID=18024353
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2312028A Expired - Lifetime JP2663710B2 (ja) | 1990-11-16 | 1990-11-16 | 半導体式加速度センサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2663710B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006170962A (ja) * | 2004-12-20 | 2006-06-29 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体加速度センサ |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19734530B4 (de) * | 1996-08-09 | 2008-04-24 | Denso Corp., Kariya | Halbleiterbeschleunigungssensor |
| JP2006284441A (ja) * | 2005-04-01 | 2006-10-19 | Sharp Corp | 物理量センサおよび物理量センサの検出方法 |
| JP5888411B2 (ja) * | 2012-04-27 | 2016-03-22 | 株式会社村田製作所 | 加速度センサ |
| JP2019135458A (ja) * | 2018-02-05 | 2019-08-15 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 圧力分布センサ |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01216269A (ja) * | 1988-02-24 | 1989-08-30 | Fujikura Ltd | 半導体加速度センサ |
| JPH0712932Y2 (ja) * | 1990-09-27 | 1995-03-29 | 横河電機株式会社 | 半導体加速度センサ |
-
1990
- 1990-11-16 JP JP2312028A patent/JP2663710B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006170962A (ja) * | 2004-12-20 | 2006-06-29 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体加速度センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04186676A (ja) | 1992-07-03 |
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