JP3310154B2 - 半導体式加速度センサおよびその製造方法 - Google Patents
半導体式加速度センサおよびその製造方法Info
- Publication number
- JP3310154B2 JP3310154B2 JP03697096A JP3697096A JP3310154B2 JP 3310154 B2 JP3310154 B2 JP 3310154B2 JP 03697096 A JP03697096 A JP 03697096A JP 3697096 A JP3697096 A JP 3697096A JP 3310154 B2 JP3310154 B2 JP 3310154B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- silicon
- acceleration sensor
- silicon substrate
- support frame
- weight
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は加速度を検出する
ための加速度センサに関し、特に半導体ストレンゲージ
の抵抗値変化によって加えられた加速度の大きさを検出
する半導体式加速度センサおよびその製造方法に関す
る。
ための加速度センサに関し、特に半導体ストレンゲージ
の抵抗値変化によって加えられた加速度の大きさを検出
する半導体式加速度センサおよびその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来から、加速度センサには、おもりや
薄板に加速度が加わった時の平衡位置からのずれを検出
するサーボ型、ひずみに比例して電圧や電荷を発生する
圧電型、金属や半導体の伸縮による抵抗変化を利用する
ひずみゲージ型などの種類があり、いろいろな分野にお
いて利用されている。例えば、自動車産業では自動車事
故に際して搭乗者の安全を確保するための、いわゆるエ
アバックシステムに適用される。このエアバックシステ
ムは、自動車が衝突等により急激に速度を落とすと、エ
アバックが瞬時に膨らむことによって、ドライバがハン
ドル等に衝突するのを防ぐものである。したがって、エ
アバックシステムに用いられる加速度センサは、ちょっ
とした不具合が人命に直接影響するものなので、信頼性
が高いものであることが望ましい。そのため、半導体基
板にひずみゲージ（ストレインゲージ）を組み込んだ小
型の半導体式加速度センサを用いる試みがなされてい
る。
薄板に加速度が加わった時の平衡位置からのずれを検出
するサーボ型、ひずみに比例して電圧や電荷を発生する
圧電型、金属や半導体の伸縮による抵抗変化を利用する
ひずみゲージ型などの種類があり、いろいろな分野にお
いて利用されている。例えば、自動車産業では自動車事
故に際して搭乗者の安全を確保するための、いわゆるエ
アバックシステムに適用される。このエアバックシステ
ムは、自動車が衝突等により急激に速度を落とすと、エ
アバックが瞬時に膨らむことによって、ドライバがハン
ドル等に衝突するのを防ぐものである。したがって、エ
アバックシステムに用いられる加速度センサは、ちょっ
とした不具合が人命に直接影響するものなので、信頼性
が高いものであることが望ましい。そのため、半導体基
板にひずみゲージ（ストレインゲージ）を組み込んだ小
型の半導体式加速度センサを用いる試みがなされてい
る。
【０００３】一般に、半導体ひずみゲージはバルク型と
拡散型とがある。拡散型の半導体ひずみゲージでは集積
回路技術が使えるので、同一基板上に増幅回路や補償回
路などを集積することも可能である。このため、半導体
ひずみゲージの欠点である温度の影響もブリッジ回路を
組み込むことによって精密な補償が行われている。
拡散型とがある。拡散型の半導体ひずみゲージでは集積
回路技術が使えるので、同一基板上に増幅回路や補償回
路などを集積することも可能である。このため、半導体
ひずみゲージの欠点である温度の影響もブリッジ回路を
組み込むことによって精密な補償が行われている。
【０００４】さらに、上記半導体式加速度センサの作動
は、一般に大型の振動試験機を用いて試験される。そし
て、振動試験機による振動試験（加速度印加試験）によ
って得られたセンサ感度のバラツキを補正回路によって
調整する方法を採用することによって、常に安定した作
動特性を示す半導体式加速度センサを製造する。
は、一般に大型の振動試験機を用いて試験される。そし
て、振動試験機による振動試験（加速度印加試験）によ
って得られたセンサ感度のバラツキを補正回路によって
調整する方法を採用することによって、常に安定した作
動特性を示す半導体式加速度センサを製造する。
【０００５】ここで、従来の半導体センサの一例を図７
および図８を参照しながら説明する。図７は半導体セン
サの平面図、図８は図７のＡ−Ａ′線を沿う断面図であ
る。
および図８を参照しながら説明する。図７は半導体セン
サの平面図、図８は図７のＡ−Ａ′線を沿う断面図であ
る。
【０００６】半導体式加速度センサは、厚肉状の支持枠
部１６、該支持枠部１６から突出した複数本の薄肉状の
梁部１１、該梁部１１により支持された重り部１２が単
結晶シリコンから一体的に形成されたシリコン検出体１
０と、該シリコン検出体１０が積層されたガラス基板２
０と、上記シリコン検出体１０とガラス基板２０との間
に設けられた導電膜１６とからなる。すなわち、シリコ
ン検出体１０は半導体ストレンゲージ１３が形成された
薄肉状の４本の梁１１、重り１２、および外部への信号
取り出し用パッド１４が形成された厚肉状の支持枠１６
から一体的に形成されている。シリコン検出体１０の４
本の梁１１と重り１２は、１自由度のバネ質量系を構成
し、ある固有振動数ωn をもち、外部から周波数ωn の
加振力が加わると共振して重りには大きな変位を発生
し、極端な場合には梁１１が折れる恐れがある。この共
振現象を防止するために、重り１２の下面をあらかじめ
除去加工しておき、シリコン検出体１０とガラス２０を
静電接合してエアギャップ１７を形成し、エアギャップ
１７に存在する空気のスクイズフィルム効果により、重
り１２の運動にダンピングをかけて極端な共振を防止し
ている。
部１６、該支持枠部１６から突出した複数本の薄肉状の
梁部１１、該梁部１１により支持された重り部１２が単
結晶シリコンから一体的に形成されたシリコン検出体１
０と、該シリコン検出体１０が積層されたガラス基板２
０と、上記シリコン検出体１０とガラス基板２０との間
に設けられた導電膜１６とからなる。すなわち、シリコ
ン検出体１０は半導体ストレンゲージ１３が形成された
薄肉状の４本の梁１１、重り１２、および外部への信号
取り出し用パッド１４が形成された厚肉状の支持枠１６
から一体的に形成されている。シリコン検出体１０の４
本の梁１１と重り１２は、１自由度のバネ質量系を構成
し、ある固有振動数ωn をもち、外部から周波数ωn の
加振力が加わると共振して重りには大きな変位を発生
し、極端な場合には梁１１が折れる恐れがある。この共
振現象を防止するために、重り１２の下面をあらかじめ
除去加工しておき、シリコン検出体１０とガラス２０を
静電接合してエアギャップ１７を形成し、エアギャップ
１７に存在する空気のスクイズフィルム効果により、重
り１２の運動にダンピングをかけて極端な共振を防止し
ている。
【０００７】また加速度センサが正常に動作するか否か
をチェックするために、ガラス２０の表面に導電膜２１
の電極を形成し、導電膜２１と重り１２の下面との間に
電圧を印加して静電吸引力を発生させ、重り１２をガラ
ス２０側に近づけることにより疑似加速度を与えてセル
フチェックを行う。
をチェックするために、ガラス２０の表面に導電膜２１
の電極を形成し、導電膜２１と重り１２の下面との間に
電圧を印加して静電吸引力を発生させ、重り１２をガラ
ス２０側に近づけることにより疑似加速度を与えてセル
フチェックを行う。
【０００８】図９は、従来の半導体式加速度センサの製
造方法において、シリコン検出体１０の重り１２の下面
を、支持枠１６に対して凹ませてギャップ１７を形成す
るプロセスを説明するための模式的断面図であって、
（ａ）〜（ｄ）は各工程を示す。すなわち、図９（ａ）
に示すように、重り１２の下面に相当する部分に窓３２
を明けたマスク３３をシリコン基板３１の表面に形成す
る。つぎに、図９（ｂ）に示すようにエッチングにより
ギャップ１７に相当する寸法だけシリコン基板３１を凹
ませる。そして、図９（ｃ）に示すように、重りの外周
部に相当する深い溝を加工するために溝部に相当する部
分に窓３４を明けたマスク３５をシリコン基板３１の表
面に形成する。さらに、図９（ｄ）に示すように、シリ
コン基板の下側から深い溝３６を加工することにより支
持枠１６、重り１２、梁１１を形成する。
造方法において、シリコン検出体１０の重り１２の下面
を、支持枠１６に対して凹ませてギャップ１７を形成す
るプロセスを説明するための模式的断面図であって、
（ａ）〜（ｄ）は各工程を示す。すなわち、図９（ａ）
に示すように、重り１２の下面に相当する部分に窓３２
を明けたマスク３３をシリコン基板３１の表面に形成す
る。つぎに、図９（ｂ）に示すようにエッチングにより
ギャップ１７に相当する寸法だけシリコン基板３１を凹
ませる。そして、図９（ｃ）に示すように、重りの外周
部に相当する深い溝を加工するために溝部に相当する部
分に窓３４を明けたマスク３５をシリコン基板３１の表
面に形成する。さらに、図９（ｄ）に示すように、シリ
コン基板の下側から深い溝３６を加工することにより支
持枠１６、重り１２、梁１１を形成する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記製造方法
は以下のような解決しようとする課題を有する。すなわ
ち、図９（ｃ）に示す工程で重り部に対応するマスク３
５−１は段差を越えて形成する必要がある。このため段
差の高さやマスク材料の粘度によっては段差部で膜切れ
を起こし、その部分がエッチングされて希望どおりの形
状が加工できないという問題が生じる。
は以下のような解決しようとする課題を有する。すなわ
ち、図９（ｃ）に示す工程で重り部に対応するマスク３
５−１は段差を越えて形成する必要がある。このため段
差の高さやマスク材料の粘度によっては段差部で膜切れ
を起こし、その部分がエッチングされて希望どおりの形
状が加工できないという問題が生じる。
【００１０】また、従来の半導体式加速度センサでは、
セルフチェック機能を実現するためにガラス２０の表面
に導電膜２１を形成し、導電膜２１と外部の電源端子と
の接続のために、シリコン検出体１０に貫通部１５を開
けなければならない。その結果、構造および加工プロセ
スが複雑になるという問題がある。
セルフチェック機能を実現するためにガラス２０の表面
に導電膜２１を形成し、導電膜２１と外部の電源端子と
の接続のために、シリコン検出体１０に貫通部１５を開
けなければならない。その結果、構造および加工プロセ
スが複雑になるという問題がある。
【００１１】したがって、本発明は上記問題点を解決
し、製造が容易で、かつ高精度な半導体式加速度センサ
と該半導体式加速度センサの製造方法を提供することを
目的とする。
し、製造が容易で、かつ高精度な半導体式加速度センサ
と該半導体式加速度センサの製造方法を提供することを
目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】これらの問題を解決する
ために、本発明にもとづく半導体式加速度センサは、厚
肉状の支持枠部と、該支持枠部から突出した複数本の薄
肉状の梁部と、該梁部により支持された重り部とが単結
晶シリコンから一体的に形成されたシリコン検出体と、
該シリコン検出体の前記支持枠部と接合した基体と、前
記重り部の下部と前記基体の表面との間に形成された隙
間部とを有する半導体式加速度センサであって、前記基
体はシリコン基体からなり、さらに前記シリコン基体は
凸部を有し、該凸部によって前記シリコン検出体の前記
支持枠部と接合し、前記シリコン基体の凸部は、前記支
持枠部に対向する部分に、少なくとも１層の絶縁層を介
して複数層の金属がスパッタまたは蒸着により積層さ
れ、かつ該積層された複数層の金属上に金がメッキまた
は蒸着されてなることを特徴とする。したがって、上記
凸部の高さを希望するギャップの寸法に等しくすること
ができる。また、それによって、重りの下面を加工せず
とも所望のギャップを確保することが可能となる。さら
に、シリコン基体の凸部と支持枠部との密着性が向上す
る。
ために、本発明にもとづく半導体式加速度センサは、厚
肉状の支持枠部と、該支持枠部から突出した複数本の薄
肉状の梁部と、該梁部により支持された重り部とが単結
晶シリコンから一体的に形成されたシリコン検出体と、
該シリコン検出体の前記支持枠部と接合した基体と、前
記重り部の下部と前記基体の表面との間に形成された隙
間部とを有する半導体式加速度センサであって、前記基
体はシリコン基体からなり、さらに前記シリコン基体は
凸部を有し、該凸部によって前記シリコン検出体の前記
支持枠部と接合し、前記シリコン基体の凸部は、前記支
持枠部に対向する部分に、少なくとも１層の絶縁層を介
して複数層の金属がスパッタまたは蒸着により積層さ
れ、かつ該積層された複数層の金属上に金がメッキまた
は蒸着されてなることを特徴とする。したがって、上記
凸部の高さを希望するギャップの寸法に等しくすること
ができる。また、それによって、重りの下面を加工せず
とも所望のギャップを確保することが可能となる。さら
に、シリコン基体の凸部と支持枠部との密着性が向上す
る。
【００１３】
【００１４】好ましくは、支持枠部のシリコン面と凸部
にメッキまたは蒸着された金とが共晶接合され、シリコ
ン検出体とシリコン基体とが一体化されて設けれられて
いる。これによって、シリコン基体とシリコン検出体と
が一体化する。
にメッキまたは蒸着された金とが共晶接合され、シリコ
ン検出体とシリコン基体とが一体化されて設けれられて
いる。これによって、シリコン基体とシリコン検出体と
が一体化する。
【００１５】好ましくは、シリコン基体の凸部は、該凸
部の高さが重り部に作用するエアダンピングに必要なギ
ャップ幅に等しいか、あるいは好ましくは、シリコン基
体の凸部に囲まれ、かつ重り部と対抗するシリコン基体
上に凹部が設けられ、さらに、凹部の深さと凸部の高さ
を加算した値が重り部に作用するエアダンピングに必要
なギャップ幅に等しい。これによって、ギャップの空気
によるスクイズフィルム効果を得ることができる。ま
た、凸部の高さと凹部の深さとの和によってエアダンピ
ングに必要なギャップ幅を得ることができる。
部の高さが重り部に作用するエアダンピングに必要なギ
ャップ幅に等しいか、あるいは好ましくは、シリコン基
体の凸部に囲まれ、かつ重り部と対抗するシリコン基体
上に凹部が設けられ、さらに、凹部の深さと凸部の高さ
を加算した値が重り部に作用するエアダンピングに必要
なギャップ幅に等しい。これによって、ギャップの空気
によるスクイズフィルム効果を得ることができる。ま
た、凸部の高さと凹部の深さとの和によってエアダンピ
ングに必要なギャップ幅を得ることができる。
【００１６】好ましくは、シリコン基板は、比抵抗が１
〜２Ωｃｍの単結晶シリコンからなる。したがって、シ
リコン基板を直接電極として用いることができる。
〜２Ωｃｍの単結晶シリコンからなる。したがって、シ
リコン基板を直接電極として用いることができる。
【００１７】つぎに、本発明にもとづく半導体式加速度
センサの製造方法は、厚肉状の支持枠部と、該支持枠部
から突出した複数本の薄肉状の梁部と、該梁部により支
持された重り部とが単結晶シリコンから一体的に形成さ
れたシリコン検出体と、該シリコン検出体の前記支持枠
部と接合した基体と、前記重り部の下部と前記基体の表
面との間に形成された隙間部とを有する半導体式加速度
センサの製造方法であって、前記基体をシリコン基体と
して設ける工程と、前記シリコン基体上に凸部を設ける
工程と、前記凸部によって前記シリコン基体と前記シリ
コン検出体の前記支持枠部とを接合する工程とを備え、
前記シリコン基体の凸部は、前記支持枠部に対向する部
分に、少なくとも１層の絶縁層を介して複数層の金属が
スパッタまたは蒸着により積層され、かつ該積層された
複数層の金属上に金がメッキまたは蒸着することによっ
て設けられることを特徴とする。
センサの製造方法は、厚肉状の支持枠部と、該支持枠部
から突出した複数本の薄肉状の梁部と、該梁部により支
持された重り部とが単結晶シリコンから一体的に形成さ
れたシリコン検出体と、該シリコン検出体の前記支持枠
部と接合した基体と、前記重り部の下部と前記基体の表
面との間に形成された隙間部とを有する半導体式加速度
センサの製造方法であって、前記基体をシリコン基体と
して設ける工程と、前記シリコン基体上に凸部を設ける
工程と、前記凸部によって前記シリコン基体と前記シリ
コン検出体の前記支持枠部とを接合する工程とを備え、
前記シリコン基体の凸部は、前記支持枠部に対向する部
分に、少なくとも１層の絶縁層を介して複数層の金属が
スパッタまたは蒸着により積層され、かつ該積層された
複数層の金属上に金がメッキまたは蒸着することによっ
て設けられることを特徴とする。
【００１８】
【００１９】好ましくは、支持枠部のシリコン面と凸部
にメッキまたは蒸着された金とが共晶接合され、シリコ
ン検出体とシリコン基体とが一体化されて設けれられ
る。
にメッキまたは蒸着された金とが共晶接合され、シリコ
ン検出体とシリコン基体とが一体化されて設けれられ
る。
【００２０】好ましくは、シリコン基体の凸部は、該凸
部の高さが重り部に作用するエアダンピングに必要なギ
ャップ幅に等しくなるようして形成されるか、もしくは
好ましくは、シリコン基体の凸部に囲まれ、かつ重り部
と対抗するシリコン基体上に凹部が設けられ、さらに凹
部の深さと凸部の高さを加算した値が重り部に作用する
エアダンピングに必要なギャップ幅に等しい。
部の高さが重り部に作用するエアダンピングに必要なギ
ャップ幅に等しくなるようして形成されるか、もしくは
好ましくは、シリコン基体の凸部に囲まれ、かつ重り部
と対抗するシリコン基体上に凹部が設けられ、さらに凹
部の深さと凸部の高さを加算した値が重り部に作用する
エアダンピングに必要なギャップ幅に等しい。
【００２１】好ましくは、シリコン基板は、比抵抗が１
〜２Ωｃｍの単結晶シリコンからなる。
〜２Ωｃｍの単結晶シリコンからなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】本発明にもとづく半導体式加速度
センサの基本的構成は従来例で説明したものと同じであ
るけれども、以下に説明する点が異なる。すなわち、本
発明による半導体式加速度センサではガラスの代わりに
シリコンを用い、シリコン表面の支持枠に対抗する部分
にギャップに相当する厚さの表面が金の凸部を形成し、
金とシリコンを共晶接合することにより、シリコン検出
体とシリコン基板とを一体化する。
センサの基本的構成は従来例で説明したものと同じであ
るけれども、以下に説明する点が異なる。すなわち、本
発明による半導体式加速度センサではガラスの代わりに
シリコンを用い、シリコン表面の支持枠に対抗する部分
にギャップに相当する厚さの表面が金の凸部を形成し、
金とシリコンを共晶接合することにより、シリコン検出
体とシリコン基板とを一体化する。
【００２３】表面に金が形成された凸部の厚さを、希望
するギャップの寸法に等しくすることができるので、重
りの下面を加工せずとも所望のギャップを確保すること
ができる。
するギャップの寸法に等しくすることができるので、重
りの下面を加工せずとも所望のギャップを確保すること
ができる。
【００２４】さらに非抵抗値が１〜２Ωｃｍ程度の単結
晶シリコンをシリコン基板として用いると、このシリコ
ン基板を直接電極として使うことができ、シリコン基板
と重り間に直接電圧を加えてセルフチェック機能を持た
せることができ、導電膜２１の電極や配線取り出し用の
貫通穴を形成する必要がなく、構造が簡単なセルフチェ
ック機能付き半導体式加速度センサを実現できる。この
とき、シリコン基板とシリコン検出体との間は電気的に
絶縁されていることは言うまでもない。
晶シリコンをシリコン基板として用いると、このシリコ
ン基板を直接電極として使うことができ、シリコン基板
と重り間に直接電圧を加えてセルフチェック機能を持た
せることができ、導電膜２１の電極や配線取り出し用の
貫通穴を形成する必要がなく、構造が簡単なセルフチェ
ック機能付き半導体式加速度センサを実現できる。この
とき、シリコン基板とシリコン検出体との間は電気的に
絶縁されていることは言うまでもない。
【００２５】以下、本発明にもとづく半導体式加速度セ
ンサおよびその製造方法を図面を参照しながら説明す
る。
ンサおよびその製造方法を図面を参照しながら説明す
る。
【００２６】＜実施例１＞本実施例の半導体式加速度セ
ンサは、厚肉状の支持枠部、該支持枠部から突出した複
数本の薄肉状の梁部、該梁部により支持された重り部か
ら構成され、これらの支持枠部、梁部、重り部が単結晶
シリコンから一体的に形成されたシリコン検出体、およ
び該シリコン検出体とほぼ同じ大きさのシリコン基板の
該支持枠部に対抗する部分に、少なくとも１層の絶縁層
を介して複数層の金属をスパッタまたは蒸着により積層
し、さらにその上に金をメッキまたは蒸着して全体の高
さが重り部に作用するエアダンピングに必要なギャップ
幅に等しい凸部を形成し、該支持枠部のシリコン面と該
凸部表面の金とを共晶接合して、シリコン検出体とシリ
コン基板とを一体化したものである。
ンサは、厚肉状の支持枠部、該支持枠部から突出した複
数本の薄肉状の梁部、該梁部により支持された重り部か
ら構成され、これらの支持枠部、梁部、重り部が単結晶
シリコンから一体的に形成されたシリコン検出体、およ
び該シリコン検出体とほぼ同じ大きさのシリコン基板の
該支持枠部に対抗する部分に、少なくとも１層の絶縁層
を介して複数層の金属をスパッタまたは蒸着により積層
し、さらにその上に金をメッキまたは蒸着して全体の高
さが重り部に作用するエアダンピングに必要なギャップ
幅に等しい凸部を形成し、該支持枠部のシリコン面と該
凸部表面の金とを共晶接合して、シリコン検出体とシリ
コン基板とを一体化したものである。
【００２７】なお、共晶接合するための具体的方法の一
例は以下の通りである。すなわち、 基体を４００〜５００℃に加熱する： シリコン検出体を基体に対向させて乗せ、１０〜１０
０ｇの荷重を加える：そして、 シリコン検出体に１Ｈｚ程度のスクラブをかける（シ
リコン検出体を基体に対して相対的に前後方向に動か
す）。
例は以下の通りである。すなわち、 基体を４００〜５００℃に加熱する： シリコン検出体を基体に対向させて乗せ、１０〜１０
０ｇの荷重を加える：そして、 シリコン検出体に１Ｈｚ程度のスクラブをかける（シ
リコン検出体を基体に対して相対的に前後方向に動か
す）。
【００２８】図１は本発明にもとづく半導体式加速度セ
ンサに適用されるシリコン基板の一例を示す平面図、図
２は図１のＢ−Ｂ′線に沿う断面図である。これらの図
において、シリコン基板４２は、シリコン検出体の支持
枠部に対抗する部分に形成された突起部４１を有する。
この突起部４１の断面構造は、図２に示すように、シリ
コン基板４２の上にＳｉＯ2 等の絶縁膜４３を形成した
後、密着性を高めるために、Ｃｒ膜４４、Ｎｉ膜４５、
およびＡｕ膜４６をスパッタまたは蒸着で付け、その上
にＡｕ膜４７をメッキしてエアギャップに相当する高さ
が確保された凸部構造となっている。その後、シリコン
検出体の支持枠部のシリコンとメッキされたＡｕ膜４７
とを共晶接合することにより、シリコン検出体１０とシ
リコン基板４２とが強固に結合される。図２において、
Ｃｒ膜４４、Ｎｉ膜４５、およびＡｕ膜４６の積層構造
は、密着性を高めるためものであり、必要に応じて層数
を減少させたり別の金属材料を使用しても差し支えな
い。
ンサに適用されるシリコン基板の一例を示す平面図、図
２は図１のＢ−Ｂ′線に沿う断面図である。これらの図
において、シリコン基板４２は、シリコン検出体の支持
枠部に対抗する部分に形成された突起部４１を有する。
この突起部４１の断面構造は、図２に示すように、シリ
コン基板４２の上にＳｉＯ2 等の絶縁膜４３を形成した
後、密着性を高めるために、Ｃｒ膜４４、Ｎｉ膜４５、
およびＡｕ膜４６をスパッタまたは蒸着で付け、その上
にＡｕ膜４７をメッキしてエアギャップに相当する高さ
が確保された凸部構造となっている。その後、シリコン
検出体の支持枠部のシリコンとメッキされたＡｕ膜４７
とを共晶接合することにより、シリコン検出体１０とシ
リコン基板４２とが強固に結合される。図２において、
Ｃｒ膜４４、Ｎｉ膜４５、およびＡｕ膜４６の積層構造
は、密着性を高めるためものであり、必要に応じて層数
を減少させたり別の金属材料を使用しても差し支えな
い。
【００２９】すなわち、このような積層を行うことによ
って上記密着性が高まる理由として、以下のようなこと
が考えられる。すなわち、シリコン（線膨張率β＝２．
６（１／℃））とＡｕ（β＝１４．２（１／℃））とは
線膨張率の差が大きいため、シリコン基体にＡｕを直接
つけると剥がれ易くなる。したがって、それらの間に、
線膨張率がそれらの中間にある材料を挟むと剥がれにく
くすることが可能となる。
って上記密着性が高まる理由として、以下のようなこと
が考えられる。すなわち、シリコン（線膨張率β＝２．
６（１／℃））とＡｕ（β＝１４．２（１／℃））とは
線膨張率の差が大きいため、シリコン基体にＡｕを直接
つけると剥がれ易くなる。したがって、それらの間に、
線膨張率がそれらの中間にある材料を挟むと剥がれにく
くすることが可能となる。
【００３０】＜実施例２＞図３は、本発明にもとづく半
導体式加速度センサに適用されるシリコン基板の他の例
を示す平面図、図４は図３のＣ−Ｃ′線に沿う断面図で
ある。図７に示すように、本実施例ではシリコン基板５
２の上に絶縁体であるＳｉＯ2 膜５３を比較的厚く付
け、その上にＣｒ膜５４、Ｎｉ膜５５、およびＡｕ膜５
６をスパッタまたは蒸着によって積層し、エアギャップ
に相当する高さを確保している。本実施例では、Ａｕ膜
５６をメッキするプロセスが不要なので、突起部５１を
形成するプロセスが簡単で済む。さらに絶縁体であるＳ
ｉＯ2 膜５３を比較的厚く付けるため、シリコン検出体
とシリコン基板間の絶縁が確実になるというメリットが
ある。
導体式加速度センサに適用されるシリコン基板の他の例
を示す平面図、図４は図３のＣ−Ｃ′線に沿う断面図で
ある。図７に示すように、本実施例ではシリコン基板５
２の上に絶縁体であるＳｉＯ2 膜５３を比較的厚く付
け、その上にＣｒ膜５４、Ｎｉ膜５５、およびＡｕ膜５
６をスパッタまたは蒸着によって積層し、エアギャップ
に相当する高さを確保している。本実施例では、Ａｕ膜
５６をメッキするプロセスが不要なので、突起部５１を
形成するプロセスが簡単で済む。さらに絶縁体であるＳ
ｉＯ2 膜５３を比較的厚く付けるため、シリコン検出体
とシリコン基板間の絶縁が確実になるというメリットが
ある。
【００３１】＜実施例３＞図５は、本発明にもとづく半
導体式加速度センサに適用されるシリコン基板の他の例
を示す平面図、図６は図５のＤ−Ｄ′線に沿う断面図で
ある。これらの図において、実施例１および２と同様
に、シリコン検出体の支持枠部に対抗する部分には突起
部６１が形成されている。しかし、本実施例では突起部
６１に囲まれたシリコン基板６２の部分、すなわち重り
部１２と対抗する部分がエッチングなどの手段により凹
状に加工されている点である。そしてこの凹部６３の深
さと突起６１の高さを加えた寸法は、重り部１２にダン
ピングを与えるためのエアギャップの寸法に等しくなっ
ている。
導体式加速度センサに適用されるシリコン基板の他の例
を示す平面図、図６は図５のＤ−Ｄ′線に沿う断面図で
ある。これらの図において、実施例１および２と同様
に、シリコン検出体の支持枠部に対抗する部分には突起
部６１が形成されている。しかし、本実施例では突起部
６１に囲まれたシリコン基板６２の部分、すなわち重り
部１２と対抗する部分がエッチングなどの手段により凹
状に加工されている点である。そしてこの凹部６３の深
さと突起６１の高さを加えた寸法は、重り部１２にダン
ピングを与えるためのエアギャップの寸法に等しくなっ
ている。
【００３２】このようにシリコン基板６２に凹部６３を
設けることによって突起部６１の高さを低くすることが
可能となり、金属膜の厚さを薄くできるので加工時間が
短縮され、さらに金属膜に発生する内部応力を小さくし
て、膜付着の信頼性を向上することができる。金属膜の
構成は、実施例１と同様にＳｉＯ2 膜６４、Ｃｒ膜６
５、Ｎｉ膜６６、およびＡｕ膜６７のスパッタまたは蒸
着膜の上にＡｕ膜６８のメッキまたは蒸着を施してもよ
いし、実施例２と同様にＳｉＯ2 膜，Ｃｒ膜、Ｎｉ膜、
およびＡｕ膜のスパッタまたは蒸着を行ってもよい。ま
たこれらの金属膜のうちいずれかを除いても差し支えな
いし、別の金属を用いてもかまわない。
設けることによって突起部６１の高さを低くすることが
可能となり、金属膜の厚さを薄くできるので加工時間が
短縮され、さらに金属膜に発生する内部応力を小さくし
て、膜付着の信頼性を向上することができる。金属膜の
構成は、実施例１と同様にＳｉＯ2 膜６４、Ｃｒ膜６
５、Ｎｉ膜６６、およびＡｕ膜６７のスパッタまたは蒸
着膜の上にＡｕ膜６８のメッキまたは蒸着を施してもよ
いし、実施例２と同様にＳｉＯ2 膜，Ｃｒ膜、Ｎｉ膜、
およびＡｕ膜のスパッタまたは蒸着を行ってもよい。ま
たこれらの金属膜のうちいずれかを除いても差し支えな
いし、別の金属を用いてもかまわない。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にもとづく
半導体式加速度センサの製造方法によれば、シリコン基
板上に金属および絶縁膜を積層して突起を作り、突起の
高さまたは突起の高さとシリコン基板に形成した凹部の
深さとの和をエアギャップとしたため、数μｍのエアギ
ャップを確実に作り出すことができ、ギャップの空気に
よるスクイズフィルム効果によって、重りの運動にダン
ピングを確実に与えることが可能となる。また比抵抗が
１〜２Ωｃｍの単結晶シリコンをベースに用いることに
より、シリコン基板と重りとの間に直接電圧を加えてセ
ルフチェック機能をもたせることができる。これはベー
ス表面や重り底面に導電膜の電極を形成する必要がない
ので、コストダウンと信頼性向上の効果をもたらす。
半導体式加速度センサの製造方法によれば、シリコン基
板上に金属および絶縁膜を積層して突起を作り、突起の
高さまたは突起の高さとシリコン基板に形成した凹部の
深さとの和をエアギャップとしたため、数μｍのエアギ
ャップを確実に作り出すことができ、ギャップの空気に
よるスクイズフィルム効果によって、重りの運動にダン
ピングを確実に与えることが可能となる。また比抵抗が
１〜２Ωｃｍの単結晶シリコンをベースに用いることに
より、シリコン基板と重りとの間に直接電圧を加えてセ
ルフチェック機能をもたせることができる。これはベー
ス表面や重り底面に導電膜の電極を形成する必要がない
ので、コストダウンと信頼性向上の効果をもたらす。
【図１】本発明にもとづく半導体式加速度センサのシリ
コン基板を示す平面図である（実施例１）。
コン基板を示す平面図である（実施例１）。
【図２】図１のＢ−Ｂ′線に沿う断面図である。
【図３】本発明にもとづく半導体式加速度センサのシリ
コン基板を示す平面図である（実施例２）。
コン基板を示す平面図である（実施例２）。
【図４】図３のＣ−Ｃ′線に沿う断面図である。
【図５】本発明にもとづく半導体式加速度センサのシリ
コン基板を示す平面図である（実施例３）。
コン基板を示す平面図である（実施例３）。
【図６】図５のＤ−Ｄ′線に沿う断面図である。
【図７】従来の半導体式加速度センサの斜視図である。
【図８】図７のＡ−Ａ′線に沿う断面図である。
【図９】従来の半導体式加速度センサのシリコン検出体
を加工するプロセスを説明するための略断面図であり、
（ａ）〜（ｄ）は各工程を示す。
を加工するプロセスを説明するための略断面図であり、
（ａ）〜（ｄ）は各工程を示す。
４１ 突起部 ４２ シリコン基板 ４３ ＳｉＯ2 絶縁膜 ４４ Ｃｒ膜 ４５ Ｎｉ膜 ４６ Ａｕ膜 ４７ Ａｕ膜 ５１ 突起部 ５２ シリコン基板 ５３ ＳｉＯ2 絶縁膜 ５４ Ｃｒ膜 ５５ Ｎｉ膜 ５６ Ａｕ膜 ６１ 突起部 ６２ シリコン基板 ６３ 凹部 ６４ ＳｉＯ2 絶縁膜 ６５ Ｃｒ膜 ６６ Ｎｉ膜 ６７ Ａｕ膜 ６８ Ａｕ膜
フロントページの続き (72)発明者 米田 公久 兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28 号 富士通テン株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−130081（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−206778（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/84 G01P 15/12 G02F 1/00
Claims (10)
- 【請求項１】 厚肉状の支持枠部と、該支持枠部から突
出した複数本の薄肉状の梁部と、該梁部により支持され
た重り部とが単結晶シリコンから一体的に形成されたシ
リコン検出体と、 該シリコン検出体の前記支持枠部と接合した基体と、 前記重り部の下部と前記基体の表面との間に形成された
隙間部とを有する半導体式加速度センサであって、 前記基体はシリコン基体からなり、さらに前記シリコン
基体は凸部を有し、該凸部によって前記シリコン検出体
の前記支持枠部と接合し、 前記シリコン基体の凸部は、前記支持枠部に対向する部
分に、少なくとも１層の絶縁層を介して複数層の金属が
スパッタまたは蒸着により積層され、かつ該積層された
複数層の金属上に金がメッキまたは蒸着されてなる こと
を特徴とする半導体式加速度センサ。 - 【請求項２】 前記支持枠部のシリコン面と前記凸部に
メッキまたは蒸着された金とが共晶接合され、前記シリ
コン検出体と前記シリコン基体とが一体化されて設けれ
られたことを特徴とする請求項１に記載の半導体式加速
度センサ。 - 【請求項３】 前記シリコン基体の凸部は、該凸部の高
さが前記重り部に作用するエアダンピングに必要なギャ
ップ幅に等しいことを特徴とする請求項１又は２に記載
の半導体式加速度センサ。 - 【請求項４】 前記シリコン基体の凸部に囲まれ、かつ
前記重り部と対向する前記シリコン基体上に凹部が設け
られ、さらに、 前記凹部の深さと前記凸部の高さを加算した値が前記重
り部に作用するエアダンピングに必要なギャップ幅に等
しいことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体式
加速度センサ。 - 【請求項５】 前記シリコン基板は、比抵抗が１〜２Ω
ｃｍの単結晶シリコンからなることを特徴とする請求項
１乃至４いずれかに記載の半導体式加速度センサ。 - 【請求項６】 厚肉状の支持枠部と、該支持枠部から突
出した複数本の薄肉状の梁部と、該梁部により支持され
た重り部とが単結晶シリコンから一体的に形成されたシ
リコン検出体と、 該シリコン検出体の前記支持枠部と接合した基体と、 前記重り部の下部と前記基体の表面との間に形成された
隙間部とを有する半導体式加速度センサの製造方法であ
って、 前記基体をシリコン基体として設ける工程と、 前記シリコン基体上に凸部を設ける工程と、 前記凸部によって前記シリコン基体と前記シリコン検出
体の前記支持枠部とを接合する工程とを備え、 前記シリコン基体の凸部は、前記支持枠部に対向する部
分に、少なくとも１層の絶縁層を介して複数層の金属が
スパッタまたは蒸着により積層され、かつ該積層された
複数層の金属上に金がメッキまたは蒸着することによっ
て設けられる 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７】 前記支持枠部のシリコン面と前記凸部に
メッキまたは蒸着された金とが共晶接合され、前記シリ
コン検出体と前記シリコン基体とが一体化されて設けれ
られることを特徴とする請求項６に記載の半導体式加速
度センサの製造方法。 - 【請求項８】 前記シリコン基体の凸部は、該凸部の高
さが前記重り部に作用するエアダンピングに必要なギャ
ップ幅に等しくなるようして形成されることを特徴とす
る請求項６又は７に記載の半導体式加速度センサの製造
方法。 - 【請求項９】 前記シリコン基体の凸部に囲まれ、かつ
前記重り部と対向する前記シリコン基体上に凹部が設け
られ、さらに、 前記凹部の深さと前記凸部の高さを加算した値が前記重
り部に作用するエアダンピングに必要なギャップ幅に等
しいことを特徴とする請求項６又は７に記載の半導体式
加速度センサの製造方法。 - 【請求項１０】 前記シリコン基板は、比抵抗が１〜２
Ωｃｍの単結晶シリコンからなることを特徴とする請求
項６乃至９いずれかに記載の半導体式加速度センサの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03697096A JP3310154B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 半導体式加速度センサおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03697096A JP3310154B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 半導体式加速度センサおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09232594A JPH09232594A (ja) | 1997-09-05 |
| JP3310154B2 true JP3310154B2 (ja) | 2002-07-29 |
Family
ID=12484608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03697096A Expired - Fee Related JP3310154B2 (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 半導体式加速度センサおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3310154B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6199430B1 (en) | 1997-06-17 | 2001-03-13 | Denso Corporation | Acceleration sensor with ring-shaped movable electrode |
| KR100266822B1 (ko) * | 1997-10-17 | 2000-10-02 | 밍 루 | 반도체가속도센서와이의제조방법 |
| JP4238437B2 (ja) | 1999-01-25 | 2009-03-18 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサとその製造方法 |
| CN102633227B (zh) * | 2012-03-16 | 2014-07-23 | 中北大学 | 一种mems惯性传感器结构压膜阻尼可调装置 |
-
1996
- 1996-02-23 JP JP03697096A patent/JP3310154B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09232594A (ja) | 1997-09-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0490419B1 (en) | Accelerometer | |
| US5616844A (en) | Capacitance type acceleration sensor | |
| EP0762133B1 (en) | Piezoresistive force rebalance accelerometer | |
| JPH11344507A (ja) | マイクロマシンの構成エレメント | |
| US5473930A (en) | Acceleration sensor with oppositely-polarized piezoelectric plates | |
| US5760290A (en) | Semiconductor acceleration sensor and testing method thereof | |
| JPH09113534A (ja) | 加速度センサー | |
| US7263885B2 (en) | Physical quantity sensor having sensor chip and circuit chip | |
| JP2931892B2 (ja) | 容量加速度センサ | |
| JPH07325104A (ja) | 加速度センサ | |
| JP2549815B2 (ja) | 半導体加速度センサおよびその試験方法 | |
| JP3517428B2 (ja) | 容量式加速度センサ | |
| JP3310154B2 (ja) | 半導体式加速度センサおよびその製造方法 | |
| US7225675B2 (en) | Capacitance type dynamic quantity sensor | |
| JP3382030B2 (ja) | フルモールド実装型加速度センサ | |
| JPH05281251A (ja) | 加速度センサおよびその製造方法 | |
| JP2008281351A (ja) | 電子装置 | |
| JPH06160423A (ja) | 容量式加速度検出器 | |
| JPH0833411B2 (ja) | 半導体加速度センサ | |
| JP3189420B2 (ja) | 加速度センサ | |
| JP3378116B2 (ja) | 圧電型加速度センサおよび圧電素子 | |
| JP3938196B1 (ja) | センサモジュール | |
| JPH0961457A (ja) | 加速度センサ | |
| EP1012606A1 (en) | An accelerometer with a symmetrically bonded proof-mass and method of its fabrication method | |
| JPH07174786A (ja) | 半導体加速度センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20020412 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090524 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090524 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100524 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100524 Year of fee payment: 8 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100524 Year of fee payment: 8 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100524 Year of fee payment: 8 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100524 Year of fee payment: 8 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |