JP5092462B2 - 力学量センサ - Google Patents
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Description
前記ハンダは、前記第2力学量検出手段の信号を前記第1基板に設けられた配線に伝達することを特徴とする。
本実施例では、図1から図8および図22を用いて説明を行う。
図9(a)〜(c)を用いて実施例2について説明する。この実施例2は、ピエゾ式圧力センサ30と容量式加速度センサ20とをハンダ(91,92)によって接着し、基準圧力室37の気密性を気密リング93によって確保している点で、実施例1と異なる。なお、前述の実施例1と同等の構成については、実施例1と同様の符号を付し、本実施例2における説明を省略する。
図10(a)〜(c)を用いて実施例3について説明する。この実施例3は、基準圧力室37の気密性がNCF(Non Conductive Film)101によって確保されている点で、実施例2と異なる。なお、前述の実施例1または実施例2と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例3における説明を省略する。
図11を用いて実施例4について説明する。この実施例4は、ダイヤフラム31に貫通電極111が設けられ、この貫通電極111を通じて、ダイヤフラム31上から容量式加速度センサ20の信号が取り出し可能となっている点で、実施例1と異なる。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例4における説明を省略する。
図12を用いて実施例5について説明する。この実施例5は、固定部用配線24cおよび可動部用配線23cが、絶縁膜26の上に設置され、この固定部用配線24cおよび可動部用配線23cがポリシリコン膜121を通じて貫通電極111に接続されている点で、前述の実施例4と異なる。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例5における説明を省略する。
図13を用いて実施例6について説明する。この実施例6は、容量式圧力センサ130と容量式加速度センサ20とを積層する点で前述の実施例3と異なる。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例6における説明を省略する。
図14を用いて実施例7について説明する。この実施例7は、容量式圧力センサ130が上部電極を備える点で前述の実施例6と異なる。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例7における説明を省略する。
図15を用いて実施例8について説明する。この実施例8は、ピエゾ式圧力センサ30の圧力センサ基板151にピエゾ式圧力センサの圧力センサ処理回路40aが設置されている点と、容量式加速度センサ20の外枠に加速度センサ処理回路40bが設置されている点で、前述の各実施例と異なる。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例8における説明を省略する。
図16を用いて実施例9について説明する。この実施例9は、圧力を検出するセンサが容量式圧力センサである点で、前述の実施例8と異なる。なお、前述の各実施例と同等の構成については、各実施例と同様の符号を付し、本実施例9における説明を省略する。
図17および図18を用いて実施例10について説明する。この実施例10は、前述の実施例1の複合型力学量センサ1を、複数同時に半導体プロセスを用いて製造する実施例である。なお、前述の各実施例と同等の構成については、前述の各実施例と同様の符号を付し、本実施例10における説明を省略する。
図19および図20を用いて実施例11について説明する。この実施例11は、加速度センサ側ウェハ基板171に積層されるピエゾ式圧力センサ30が、圧力センサ側ウェハ基板172の状態で積層される点で、前述の実施例10と異なる。なお、前述の各実施例と同等の構成については、前述の各実施例と同様の符号を付し、本実施例11における説明を省略する。
前述の実施例1〜10では、容量式加速度センサに、ピエゾ式もしくは容量式圧力センサを積層していた。しかし、積層する組合せは、これに限定されない。たとえば、容量式角速度(ヨーレート)センサに容量式加速度センサを積層しても良いし、容量式角速度センサに圧力センサを積層しても良い。ピエゾ抵抗型の圧力センサとピエゾ抵抗型の加速度センサを積層してもよい。さらに、検出方向が異なる加速度センサ同士を対向させて積層しても良い。また一方の基板側にはX,Y軸方向、別の基板にはZ軸方向と3軸の加速度センサを形成することもできる。さらに検出方向が同じではあるが図19に示すように感度の異なる加速度センサ同士を積層する事もできる。
20 容量式加速度センサ
21 N型シリコン基板
22 外枠
23 可動部
23a 可動電極
23b 錘
23c 可動部用配線
23d 支柱
23e 梁
23f 可動部用パッド
24 固定部
24a 固定電極
24b 連結部
24c 固定部用配線
24d 固定部用パッド
24e N+領域
25 支持基板
26 絶縁膜
27 SiN膜
27a コンタクトホール
28 表面保護膜
30 ピエゾ式圧力センサ
31 ダイヤフラム
31a 変形部
31b 接地枠
31c N型シリコン基板
31d 絶縁膜(SiO2)
31e コンタクトホール
32 ピエゾ抵抗
33 圧力センサ用配線
34 圧力センサ用パッド
35 表面保護膜
36 絶縁膜
37 基準圧力室
40 処理回路
40a 圧力センサ処理回路
40b 加速度センサ処理回路
41 処理回路用パッド
50 パーケージ
60 低融点ガラス
91 導通用ハンダ
92 連結用ハンダ
93 気密リング
94 圧力センサ用配線
95 絶縁膜
101 NCF
111 貫通電極
112 絶縁膜
121 ポリシリコン膜
122 絶縁膜
130 容量式圧力センサ
131 基部
132 下部電極
133 上部電極
134 絶縁膜
135 上部電極穿設配線
136 下部電極穿設配線
151 圧力センサ基板
152 加速度センサ出力配線
161 配線
171 加速度センサ側ウェハ基板(ウェハ基板)
172 圧力センサ側ウェハ基板
201 積層型力学量センサ
240 回路基板
241 保護膜
242 酸化膜
243 コンタクトホール
244 窪み
245 取出電極
246 封止空間
247 入力配線
248 出力配線
249 パッド
250 セラミックチップ
251 配線
252 バンプ
253 パッケージ
254 スペーサ
Claims (16)
- 第1力学量検出手段(23,24)を有する第1基板(21)と、
第2力学量検出手段(32,132,133)を有するとともに、前記第1基板(21)に当接する第2基板(31,151)とを備え、
前記第1基板(21)に、前記第2基板(31,151)が対向して当接することにより封止空間(37)が形成され、
前記第1力学量検出手段(23,24)と前記第2力学量検出手段(32,132,133)が、前記封止空間(37)に配置され、前記第1力学量検出手段(23,24)と前記第2力学量検出手段(32,132,133)とが前記封止空間(37)内にて対向していることを特徴とする力学量センサ。 - 前記第1力学量検出手段(23,24)は、可動電極(23a)と該可動電極(23a)に対向する固定電極(24a)とを備えるとともに、該可動電極(23a)と該固定電極(24a)との間の静電容量の変化に基づき力学量を検出することを特徴とする請求項1に記載の力学量センサ。
- 前記第1基板(21)と前記第2基板(32,132,133)とは、直接接合されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の力学量センサ。
- 前記第1基板(21)と前記第2基板(32,132,133)は、それぞれシリコン基板であることを特徴とする請求項3に記載の力学量センサ。
- 前記第2力学量検出手段は、可動電極と該可動電極に対向する固定電極を備えるとともに、該可動電極と該固定電極との間の静電容量の変化に基づき力学量を検出することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の力学量センサ。
- 前記第2基板(31,151)には、前記第1力学量検出手段(23,24)の入力信号または出力信号を該第2基板上に伝達する貫通電極(111)が設けられることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の力学量センサ。
- 前記第2基板は、力学量検出方向に対して垂直な方向に延設されたダイヤフラム(31)を有し、
前記第2力学量検出手段は、前記ダイヤフラム(31)の該力学量検出方向への歪量を検出する歪量検出素子(32)であり、
前記歪量検出素子(32)が検出した歪量から力学量が検出されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の力学量センサ。 - 前記第2基板は、力学量検出方向に対して垂直な方向に延設されるとともに、可動電極(23a)を有するダイヤフラム(31)を有し、
前記第2力学量検出手段は、前記可動電極(132)と、該可動電極(132)に対向する固定電極(133)とからなり、
前記可動電極(132)と前記固定電極(133)との間の静電容量の変化量に基づいて、前記ダイヤフラム(31)に印加された力学量が検出されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の力学量センサ。 - 前記封止空間は、前記第2力学量検出手段(32,132,133)が力学量を検出する際の基準圧力室(37)であることを特徴とする請求項1または請求項2または請求項7または請求項8に記載の力学量センサ。
- 前記ダイヤフラム(31)は、圧力により変形する変形部(31a)と、
前記変形部(31a)を支持する枠部(31b)とからなり、
前記枠部(31b)に、前記第1力学量検出手段(23,24)の入力信号または出力信号を枠部上に伝達する貫通電極(111)が設けられることを特徴とする請求項7から請求項9のいずれかに記載の力学量センサ。 - 前記第1基板(21)と、前記第2基板(31,151)とは、ハンダ(91,92)を介して固定され、
前記ハンダ(91)は、前記第2力学量検出手段(32,132,133)の信号を前記第1基板(21)に設けられた配線に伝達することを特徴とする請求項1から請求項10のいずれかに記載の力学量センサ。 - 前記第1基板(21)は、支持層(25)に絶縁層(26)を積層し、さらに該絶縁層(26)に導電層(21)を積層した構造を有し、
前記第1力学量検出手段(23,24)は前記導電層(21)に形成されるとともに、該第1力学量検出手段(23,24)の検出信号は、前記絶縁層(26)と該導電層(21)との間に挟設された下部配線(24c)を通じて、前記導電層(21)の前記第2基板(31,151)側端面に伝達されることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれかに記載の力学量センサ。 - 前記第1基板(21)と、前記第2基板(31,151)との間には、気密リング(93,101)が挟設されることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれかに記載の力学量センサ。
- 前記第1基板(21)は、第1処理回路(40b)と、該第1処理回路(40b)と前記第1力学量検出手段(23,24)とを電気的に接続する配線とを備えることを特徴とする請求項1から13のいずれかに記載の力学量センサ。
- 前記第2基板(151)は、第2処理回路(40a)と、該第2処理回路(40a)と前記第2力学量検出手段(32,132,133)とを電気的に接続する配線とを備えることを特徴とする請求項1から14のいずれかに記載の力学量センサ。
- 前記第1力学量検出手段(23,24)と前記第2力学量検出手段(32,132,133)とは、半導体プロセスによって生成された半導体力学量センサであり、
前記第1力学量検出手段(23,24)と前記第2力学量検出手段(32,132,133)とは、互いに異なる方向の力学量を検出可能であることを特徴とする請求項1から請求項15のいずれかに記載の力学量センサ。
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