JP5195102B2

JP5195102B2 - センサおよびその製造方法

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Publication number: JP5195102B2
Application number: JP2008181039A
Authority: JP
Inventors: 和彦相田; 克美橋本; 俊章森
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2008-07-11
Filing date: 2008-07-11
Publication date: 2013-05-08
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Description

本発明は、加速度等の物理量を検出するためのセンサとその製造方法に係り、特に検出素子としてピエゾ抵抗素子を用いたセンサとその製造方法に関する。

近年、ＭＥＭＳ（Micro Electromechanical Systems）技術を用いた小型のセンサの開発が進んでおり、加速度等の物理量を検出するセンサが携帯電話やゲーム機等の種々の用途に使用され、また、応用の検討がなされている。このようなセンサは、例えば、シリコン層／酸化シリコン層／シリコン層の３層構造を有するＳＯＩウェーハを用いて作製され、例えば、ＳＯＩウェーハを刳り貫くように形成された開口を有するフレームと、このフレームに複数の梁を介して支持された変位可能な錘と、梁に配設されたピエゾ抵抗素子を備えている。そして、錘に外力が加わって変位が生じると、この変位に応じて梁が撓み、梁に配設されたピエゾ抵抗素子の抵抗が梁の撓み量に応じて変化するのを検出して加速度等の物理量を検出している。
このようなセンサの高感度化のためには、長さが短いピエゾ抵抗素子を応力集中部へ配置することが好ましい。しかし、駆動時にピエゾ抵抗素子に電圧を印加するため、ピエゾ抵抗素子を単に短くすると、消費電力が大きくなるという問題があった。このため、短くした複数本のピエゾ抵抗素子を、高濃度拡散層で直列に接続したセンサが開発されている（特許文献１）。
特開２００６−９８３２１号公報

しかし、特許文献１に開示されているセンサでは、シリコン基板に不純物を低濃度で拡散させてピエゾ抵抗素子が形成されており、また、複数本のピエゾ抵抗素子を直列に接続する高濃度拡散層もシリコン基板に不純物を高濃度で拡散させたものであり、駆動時にピエゾ抵抗素子に印加する電圧によってピエゾ抵抗素子および高濃度拡散層からジュール熱が発生する。さらに、特許文献１に開示されているセンサでは、ピエゾ抵抗素子と高濃度拡散層が絶縁層に覆われており、外部へ熱を放出し難い構造となっている。このため、発生したジュール熱により、梁や梁上に配設された配線、酸化シリコン層やシリコン層が熱膨張し、センサの出力値の時間的な変動が起こり、センサの信頼性が低下するという問題があった。

また、特許文献１に開示されているセンサは、（１）シリコン基板に不純物を低濃度で拡散させてピエゾ抵抗素子を形成する工程、（２）シリコン基板に不純物を高濃度で拡散させて高濃度拡散層を形成する工程、（３）ピエゾ抵抗素子と高濃度拡散を被覆するように絶縁層を形成し、コンタクトホールを設ける工程、（４）配線を形成する工程、とから製造され、４回のフォトリソグラフィー工程が必要であり生産性が低いという問題があった。さらに、複数本のピエゾ抵抗素子を電気的に直列に接続する配線が高濃度拡散層のみであるため、この部位に欠陥が発生するとセンサ自体の不良に直結するという問題もあった。
本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、高感度のセンサ機能を安定して発現するセンサと、このようなセンサを簡便に製造するための製造方法を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明のセンサは、枠部と、該枠部から内側方向に突出する複数の梁部と、該梁により支持される錘部と、前記梁部に配設されたピエゾ抵抗素子と、該ピエゾ抵抗素子を被覆する絶縁層と、保護膜と、を備え、前記ピエゾ抵抗素子は折り返し部を１個以上有し、該折り返し部に位置する前記絶縁層上には金属配線が配設され、該金属配線は前記絶縁層に形成された２個以上のコンタクトホールを介して折り返し部と接続され、前記ピエゾ抵抗素子の両端部に位置する前記絶縁層にはコンタクトホールが形成され、該コンタクトホールを介してブリッジ回路配線がピエゾ抵抗素子に接続されており、前記保護膜は前記ブリッジ回路配線を被覆すると共に、前記金属配線および前記ブリッジ回路配線の端子を露出させているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記コンタクトホール直下のピエゾ抵抗素子には拡散抵抗層が配設されているような構成とした。
本発明の他の態様として、前記金属配線は前記絶縁層に形成された３個以上のコンタクトホールを介して前記折り返し部と接続されているような構成とした。

また、本発明は、枠部と、該枠部から内側方向に突出する複数の梁部と、該梁により支持される錘部と、前記梁部に配設されたピエゾ抵抗素子と、該ピエゾ抵抗素子を被覆する絶縁層と、を備えるセンサの製造方法において、不純物を拡散させて、折り返し部を１個以上有するピエゾ抵抗素子を形成する第１工程と、ピエゾ抵抗素子を被覆するように絶縁層を形成し、ピエゾ抵抗素子の折り返し部と両端部とにコンタクトホールを設けた後、該絶縁層をマスクとして、コンタクトホールに露出しているピエゾ抵抗素子に不純物を高濃度で拡散させて拡散抵抗層を形成する第２工程と、折り返し部に位置する前記絶縁層上に前記コンタクトホールを介して前記拡散抵抗層に接続するように金属配線を形成すると同時に、ピエゾ抵抗素子の両端部に位置する前記コンタクトホールを介してピエゾ抵抗素子に接続するようにブリッジ回路配線を形成する第３工程と、を有するような構成とした。

このような本発明のセンサは、ピエゾ抵抗素子の折り返し部に位置する絶縁層上に金属配線が配置接続されているので、ピエゾ抵抗素子の折り返し部でのジュール熱の発生を抑制することができるとともに、絶縁層で被覆されているピエゾ抵抗素子で発生するジュール熱を効果的に放熱することができ、センサの出力値の時間的な変動が抑制され、高感度のセンサ機能を安定して発現することができる。また、コンタクトホール直下のピエゾ抵抗素子に拡散抵抗層が配設されている場合には、ピエゾ抵抗素子と金属配線やブリッジ回路配線との接続抵抗を低減することができ、ジュール熱の発生を抑制することができる。
また、本発明のセンサの製造方法は、ピエゾ抵抗素子の形成に要する工程が第１工程から第３工程であり、特に第３工程にて金属配線とブリッジ回路配線とを同時に形成することができ、従来のシリコン基板に不純物を高濃度で拡散させて高濃度拡散層を形成する工程が不要となり、製造コストの低減が可能であり、かつ、高性能のセンサを安定して製造することが可能である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［センサ］
図１は、本発明のセンサの一実施形態である加速度センサを示す平面図であり、図２は図１に示されるセンサのＩ−Ｉ線における断面図であり、図３は図１に示されるセンサのII−II線における断面図である。図１〜図３において、センサ１は、センサ本体２と、このセンサ本体２に接合された支持基板３とを有している。センサ本体２は、酸化シリコン層１３をシリコン層１２（活性層シリコン）とシリコン層１４（基板シリコン）で挟持した３層構造を有するＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板１１からなる。
センサ本体２を構成するシリコン層１２（活性層シリコン）は、錘部２１を構成する錘接合部２４と、この錘接合部２４を支持するための４本の梁部２２と、枠部２３と、各梁部２２と枠部２３で囲まれた４箇所の窓部２５とを備えている。また、４本の梁部２２には、Ｘ軸方向の外力を検出する４個のピエゾ抵抗素子３１Ｘ、３２Ｘ、３３Ｘ、３４Ｘと、Ｙ軸方向の外力を検出する４個のピエゾ抵抗素子３１Ｙ、３２Ｙ、３３Ｙ、３４Ｙと、Ｚ軸方向の外力を検出する４個のピエゾ抵抗素子３１Ｚ、３２Ｚ、３３Ｚ、３４Ｚが配設されている。このように配設されたピエゾ抵抗素子は、後述のように、各軸方向の４個毎にブリッジ回路を構成するように接続されている。

また、センサ本体２を構成するシリコン層１４（基板シリコン）は、錘部２１を構成する錘２６と、この錘２６の周囲に開口部を介して位置する枠部２７とを備えている。錘２６は、その厚みが枠部２７よりも薄いものであり、基部２６Ａと、この基部２６Ａから十字型の梁部２２の間（窓部２５）方向に突出している４個の突出部２６Ｂからなる。そして、錘２６の基部２６Ａは、酸化シリコン層１３を介してシリコン層１２（活性層シリコン）の錘接合部２４に接合され、錘部２１が構成されている。
センサ１を構成する支持基板３は、例えば、ガラス、シリコン、ＳＵＳ板、インバー（Ｆｅ−３６％Ｎｉ合金）等の金属板、絶縁性樹脂板等を用いることができ、厚みは５０〜１０００μｍ程度の範囲で適宜設定することができる。尚、本発明のセンサは、センサ本体２からなり、支持基板３を備えていないものであってもよく、この場合、パッケージ用基板に直接搭載してもよい。
このセンサ１では、４本の梁部２２で支持された錘部２１に、Ｘ軸、Ｙ軸、あるいは、Ｚ軸（図１参照）方向に外力が作用すると、錘部２１に変位が生じる。この変位により、梁部２２に撓みが生じて、錘部２１に作用した外力がピエゾ抵抗素子により検出される。

次に、本発明のセンサを構成するピエゾ抵抗素子について更に詳しく説明する。
図４および図５は、図１において円で囲まれた２箇所の拡大平面図である。図４には、Ｘ軸方向の外力を検出するピエゾ抵抗素子３１Ｘ、３２Ｘと、Ｚ軸方向の外力を検出するピエゾ抵抗素子３１Ｚ、３２Ｚが示されており、図５には、Ｙ軸方向の外力を検出するピエゾ抵抗素子３１Ｙ、３２Ｙが示されている。尚、図４では、梁部２２の中心線に対して対称となる位置にピエゾ抵抗素子３１Ｘ、３２Ｘとピエゾ抵抗素子３１Ｚ、３２Ｚが配設され、図５では、梁部２２の中心線上にピエゾ抵抗素子３１Ｙ、３２Ｙが配設されているが、各ピエゾ抵抗素子の構造は共通である。このため、本発明のセンサを構成するピエゾ抵抗素子を、ピエゾ抵抗素子３１Ｙを例として以下で説明する。
図６、図７、図８には、それぞれ図５のIII−III線における拡大断面図、IV−IV線における拡大断面図、Ｖ−Ｖ線における拡大断面図を示した。本発明では、ピエゾ抵抗素子３１Ｙは１個の折り返し部３０ａを有し、この折り返し部３０ａに位置する絶縁層２８上には金属配線４１が配設されている。また、絶縁層２８上にはブリッジ回路配線４２が配設されている。

ピエゾ抵抗素子３１Ｙは、梁部２２（シリコン層１２（活性層シリコン））に、ボロン、リン等の不純物を拡散させて形成した低濃度拡散層であり、表面不純物濃度は、例えば１０¹⁷〜１０¹⁹ａｔｍ／ｃｍ³程度である。図９は、梁部２２における１個の折り返し部３０ａを有するピエゾ抵抗素子３１Ｙ，３２Ｙを示す図５相当の図であり、絶縁層２８、金属配線４１、ブリッジ回路配線４２が取り去られた状態を示している。このように折り返し部３０ａを有するピエゾ抵抗素子３１Ｙの寸法は適宜設定することができ、例えば、２本のストライプ形状の幅は０．２〜１０μｍ、長さは１０〜１００μｍの範囲、折り返し部３０ａの長さ（図９に矢印ａで示す方向）は２〜２０μｍ、幅は０．２〜１０μｍの範囲で適宜設定することができる。特に、通電変動の抑制効果を考慮すると、２本のストライプ形状の幅は３μｍ以上とすることが好ましく、一方、他の軸成分の物理量（例えば、捻れ）を検出すること（他軸感応）を防止する点から、１０μｍ以下が好ましい。

また、絶縁層２８は、ピエゾ抵抗素子３１Ｙを被覆するように、センサ本体２を構成するシリコン層１２（活性層シリコン）上に形成されている。尚、上述の図１〜図３では、絶縁層２８は省略されている。この絶縁層２８では、ピエゾ抵抗素子３１Ｙの折り返し部３０ａ上に２個のコンタクトホール２８ａが設けられており、また、ピエゾ抵抗素子３１Ｙの両端部３０ｂに位置するようにコンタクトホール２８ｂが設けられている。図１０は、梁部２２における絶縁層２８を示す図５相当の図であり、金属配線４１、ブリッジ回路配線４２が取り去られた状態を示している。このような絶縁層２８は、例えば、二酸化珪素膜であり、厚みは５０〜５００ｎｍ程度の範囲で適宜設定することができる。

金属配線４１は、折り返し部３０ａに位置する絶縁層２８上に配設されており、２個のコンタクトホール２８ａを介してピエゾ抵抗素子３１Ｙの折り返し部３０ａに接続されている。この金属配線４１の平面形状は、折り返し部３０ａの平面形状と同じか、あるいは、面積比で８０〜２００％の範囲で大きさ、形状を適宜設定することができる。金属配線４１の平面形状が折り返し部３０ａの平面形状の８０％未満であると、後述するような本発明の効果が奏されず、また、２００％を超えると、シリコン層１２（活性層シリコン）と金属配線４１との熱膨張係数差によって、梁部２２の反りやオフセット電圧を生じることがあり好ましくない。このような金属配線４１は、例えば、アルミニウム、アルミニウムを主とした合金、銅、チタン、窒化チタン、および、これらの積層膜等の金属材料を用いて形成することができる。
また、ブリッジ回路配線４２は、各軸方向の４個のピエゾ抵抗素子毎にブリッジ回路を構成するように絶縁層２８上に配設されており、２個のコンタクトホール２８ｂを介してピエゾ抵抗素子３１Ｙの両端部３０ｂに接続されている。このようなブリッジ回路配線４２は、金属配線４１と同じ金属材料を用いて形成することができる。

図１１は、ブリッジ回路配線４２の一例を示すセンサの平面図であり、センサ本体２を構成するシリコン層１２（活性層シリコン）のみを示している。図１２は、このように形成されたのブリッジ回路を示す図である。この例では、右側の枠部２３に１１個の端子５１が設けられ、ブリッジ回路配線４２は図示のように配設されて所定の端子５１に接続されている。端子５１は、ブリッジ回路配線４２等と同じ金属材料を用いて形成することができる。
このような本発明のセンサは、ピエゾ抵抗素子の折り返し部に位置する絶縁層上に電気抵抗が低く熱伝導率が大きな金属配線が配置接続されているので、ピエゾ抵抗素子の折り返し部でのジュール熱の発生を抑制することができるとともに、絶縁層２８で被覆されているピエゾ抵抗素子３０で発生するジュール熱を効果的に放熱することができる。したがって、センサの出力値の時間的な変動が抑制され、高感度のセンサ機能を安定して発現することができる

上述のセンサの実施形態は例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図１３に示すように、絶縁層２８のコンタクトホール２８ａ直下のピエゾ抵抗素子３１Ｙの折り返し部３０ａに拡散抵抗層３６が配設され、また、図１４に示すように、絶縁層２８のコンタクトホール２８ｂ直下のピエゾ抵抗素子３１Ｙの両端部３０ｂに拡散抵抗層３６が配設されたものであってもよい。このような拡散抵抗層３６は、ボロン、リン等の不純物を高濃度で拡散させて形成したものであり、ピエゾ抵抗素子３１Ｙよりも低抵抗である。このため、ピエゾ抵抗素子３１Ｙと金属配線４１、ブリッジ回路配線４２との接続抵抗を低減することができ、ジュール熱の発生を抑制することができる。尚、拡散抵抗層３６の表面不純物濃度は、ピエゾ抵抗素子３１Ｙの表面不純物濃度よりも１桁以上高く設定されている。

また、本発明では、ピエゾ抵抗素子３１Ｙの折り返し部３０ａが加速度等の物理量の検出に寄与する部位ではないので、折り返し部３０ａは低濃度拡散層（表面不純物濃度が、例えば１０¹⁷〜１０¹⁹ａｔｍ／ｃｍ³程度）でなくてもよい。例えば、折り返し部３０ａの表面不純物濃度が低濃度拡散層よりも２桁程度の範囲で低い場合、ピエゾ抵抗素子３１Ｙと金属配線４１、ブリッジ回路配線４２との接続抵抗が若干大きくなるが、本発明の効果を奏する上では特に支障はない。一方、折り返し部３０ａの表面不純物濃度が低濃度拡散層よりも１桁以上高く、折り返し部３０ａ全体が上記の拡散抵抗層３６と同様の場合、ピエゾ抵抗素子３１Ｙと金属配線４１、ブリッジ回路配線４２との接続抵抗を低減することができ、ジュール熱の発生を抑制することができる。

また、折り返し部の数は、上述の実施形態では１個であるが、２個以上であってもよく、通常、ピエゾ抵抗素子の両端部が同方向をなるように、折り返し部の個数は奇数であることが好ましい。
また、折り返し部における絶縁層のコンタクトホールの数は、上述の実施形態では２個であるが、３個以上であってもよい。
また、ブリッジ回路配線４２を被覆するように、センサ本体２に保護膜を設けてもよい。保護膜としては、窒化珪素、酸化珪素、および、その積層膜等からなる薄膜をＣＶＤ法により形成することができるが、金属配線４１、端子５１は露出させる。

［センサの製造方法］
本発明のセンサの製造方法の一実施形態を以下に説明する。
まず、本発明のセンサを構成するピエゾ抵抗素子の形成について、上述のセンサ１のピエゾ抵抗素子３１Ｙを例として説明する。図１５は、ピエゾ抵抗素子の形成工程を示す図であり、図６に示される断面に相当する部位を示している。
第１工程において、シリコン層１２（活性層シリコン）にレジスト、酸化珪素、窒化珪素等を成膜した後、フォトリソグラフィーによってパターンＭを形成し、このパターンＭをマスクとして、ボロン、リン等の不純物をイオン注入法等を用いて注入し拡散させて、折り返し部３０ａを有するピエゾ抵抗素子３１Ｙを形成する（図１５（Ａ））。

次いで、第２工程において、ピエゾ抵抗素子３１Ｙを被覆するように絶縁層２８を形成する（図１５（Ｂ））。このように形成された絶縁層２８は、ピエゾ抵抗素子３１Ｙの折り返し部３０ａに２個のコンタクトホール２８ａを有し、ピエゾ抵抗素子３１Ｙの両端部３０ｂにそれぞれコンタクトホール２８ｂ（図示せず）を有するものである。このような絶縁層２８は、例えば、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法等の成膜方法を用いて二酸化珪素膜、窒化珪素、および、その積層膜等の薄膜を形成し、その後、フォトリソグラフィーによってマスクパターンを形成し、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法によりコンタクトホールを穿設して形成することができる。

次に、第３工程において、折り返し部３０ａに位置する絶縁層２８上に金属配線４１を形成すると同時に、ピエゾ抵抗素子３１Ｙの両端部３０ｂに位置するコンタクトホール２８ｂ（図示せず）を介してピエゾ抵抗素子３１Ｙに接続するようにブリッジ回路配線４２を形成する（図１５（Ｃ））。金属配線４１およびブリッジ回路配線４２は、絶縁層２８上にアルミニウム等の金属薄膜を形成し、この金属薄膜上にフォトリソグラフィーによってマスクパターンを形成し、不要箇所をエッチングにより除去して形成することができる。これにより、Ｘ軸方向の外力を検出する４個のピエゾ抵抗素子３１Ｘ、３２Ｘ、３３Ｘ、３４Ｘと、Ｙ軸方向の外力を検出する４個のピエゾ抵抗素子３１Ｙ、３２Ｙ、３３Ｙ、３４Ｙと、Ｚ軸方向の外力を検出する４個のピエゾ抵抗素子３１Ｚ、３２Ｚ、３３Ｚ、３４Ｚが形成される。

尚、上述の図１３、図１４に示されるように、絶縁層２８のコンタクトホール２８ａ直下、コンタクトホール２８ｂの直下のピエゾ抵抗素子３１Ｙに拡散抵抗層３６を設ける場合には、上述の第２工程において、コンタクトホール２８ａ、２８ｂを有する絶縁層２８を形成した後、この絶縁層２８をマスクとして、コンタクトホール２８ａ、２８ｂに露出しているピエゾ抵抗素子３１Ｙに、ボロン、リン等の不純物を高濃度で注入し拡散させて拡散抵抗層３６を形成することができる（図１５（Ｄ））。このように拡散抵抗層３６を形成する場合であっても、形成した絶縁層２８をマスクとして利用するので、新たなフォトリソグラフィー工程は不要である。

次に、本発明のセンサを構成する枠部、梁部、錘部の形成について、上述のセンサ１のセンサ本体２の製造を例として説明する。図１６は、本発明のセンサの製造例を示す工程図であり、図３に示した断面形状に相当する部位を示している。
図１６において、シリコン層１２（活性層シリコン）、酸化シリコン層１３、シリコン層１４（基板シリコン）の３層構造を有するＳＯＩウェーハ１１′に多面付けで加工が行われる。まず、各面付け毎に、梁部２２、枠部２３、錘接合部２４を形成する部位を設定し、梁部２２となるシリコン層１２（活性層シリコン）の所定箇所に熱拡散法あるいはイオン注入法を用いて、折り返し部３０ａを備えたピエゾ抵抗素子（３１Ｘ〜３４Ｘ、３１Ｙ〜３４Ｙ、３１Ｚ〜３４Ｚ）を形成する。次に、梁部２２、枠部２３、錘接合部２４を形成するための溝部１６をシリコン層１２（活性層シリコン）に形成し、また、錘２６の厚みを設定するための凹部１７をシリコン層１４（基板シリコン）に形成する（図１６（Ａ））。この溝部１６、凹部１７の形成は、例えば、マスクパターンを介して、プラズマを利用したドライエッチング法であるＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）法により行うことができる。また、サンドブラスト法、ウエットエッチング法、フェムト秒レーザ法により溝部１６、凹部１７を形成することもできる。

次に、各面付け毎に、ＳＯＩウェーハ１１′のシリコン層１４（基板シリコン）側（凹部１７側）からマスクパターン１９を介して酸化シリコン層１３が露出するまで開口部１８を穿設して錘２６（基部２６Ａ、突出部２６Ｂ）と枠部２７を形成する（図１６（Ｂ））。その後、開口部１８と溝部１６とに露出する酸化シリコン層１３を除去する（図１６（Ｃ））。これによりセンサ本体２が得られる。開口部１８の形成は、マスクパターン１９を介してＤＲＩＥ法により行うことができる。また、酸化シリコン層１３の除去は、例えば、反応性ガスによるドライエッチングにより行うことができる。マスクパターン１９の形成方法には特に制限はなく、例えば、感光性レジストを用いてフォトリソグラフィーによる形成する方法、樹脂層や金属層を配設し、これにレーザ描画により直接パターニングする方法等を用いることができる。
このようなセンサを構成する枠部、梁部、錘部の形成と、上述のようなピエゾ抵抗素子の形成の工程順序は特に制限はない。

そして、ピエゾ抵抗素子が形成されたセンサ本体２に支持基板３を接合することにより上述のセンサ１が得られる。センサ本体２と支持基板３との接合は、例えば、陽極接合、直接接合、共晶接合、接着剤を用いた接合等により行うことができる。
このような本発明のセンサの製造方法は、ピエゾ抵抗素子の形成に要する工程が第１工程から第３工程であり、特に第３工程にて金属配線とブリッジ回路配線とを同時に形成することができ、従来のシリコン基板に不純物を高濃度で拡散させて高濃度拡散層を形成する工程が不要となり、製造コストの低減が可能であり、かつ、高性能のセンサを安定して製造することが可能である。

小型で高信頼性のセンサが要求される種々の分野において適用できる。

本発明のセンサの一実施形態を示す平面図である。図１に示されるセンサのＩ−Ｉ線における断面図である。図１に示されるセンサのII−II線における断面図である。図１に示されるセンサの円で囲まれた箇所の拡大平面図である。図１に示されるセンサの円で囲まれた箇所の拡大平面図である。図５に示されるIII−III線における拡大断面図である。図５に示されるIV−IV線における拡大断面図である。図５に示されるＶ−Ｖ線における拡大断面図である。梁部における１個の折り返し部を有するピエゾ抵抗素子を示す図５相当の図である。梁部における絶縁層を示す図５相当の図である。ブリッジ回路配線の一例を示すセンサの平面図である。ブリッジ回路の一例を示す図である。本発明のセンサの他の実施形態を示す図６相当の断面図である。本発明のセンサの他の実施形態を示す図８相当の断面図である。本発明の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。本発明の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。

符号の説明

１…センサ
２…センサ本体
３…支持基板
２１…錘部
２２…梁部
２３…枠部
２４…錘接合部
２６…錘
２７…枠部
２８…絶縁層
２８ａ，２８ｂ…コンタクトホール
３０ａ…折り返し部
３０ｂ…端部
３１Ｘ，３２Ｘ，３３Ｘ，３４Ｘ，３１Ｙ，３２Ｙ，３３Ｙ，３４Ｙ，３１Ｚ，３２Ｚ，３３Ｚ，３４Ｚ…ピエゾ抵抗素子
３６…拡散抵抗層
４１…金属配線
４２…ブリッジ回路配線

Claims

枠部と、該枠部から内側方向に突出する複数の梁部と、該梁により支持される錘部と、前記梁部に配設されたピエゾ抵抗素子と、該ピエゾ抵抗素子を被覆する絶縁層と、保護膜と、を備え、前記ピエゾ抵抗素子は折り返し部を１個以上有し、該折り返し部に位置する前記絶縁層上には金属配線が配設され、該金属配線は前記絶縁層に形成された２個以上のコンタクトホールを介して折り返し部と接続され、前記ピエゾ抵抗素子の両端部に位置する前記絶縁層にはコンタクトホールが形成され、該コンタクトホールを介してブリッジ回路配線がピエゾ抵抗素子に接続されており、前記保護膜は前記ブリッジ回路配線を被覆するとともに、前記金属配線および前記ブリッジ回路配線の端子を露出させていることを特徴とするセンサ。
前記コンタクトホール直下のピエゾ抵抗素子には拡散抵抗層が配設されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
前記金属配線は、前記絶縁層に形成された３個以上のコンタクトホールを介して前記折り返し部と接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセンサ。
枠部と、該枠部から内側方向に突出する複数の梁部と、該梁により支持される錘部と、前記梁部に配設されたピエゾ抵抗素子と、該ピエゾ抵抗素子を被覆する絶縁層と、を備えるセンサの製造方法において、
不純物を拡散させて、折り返し部を１個以上有するピエゾ抵抗素子を形成する第１工程と、
ピエゾ抵抗素子を被覆するように絶縁層を形成し、ピエゾ抵抗素子の折り返し部と両端部とにコンタクトホールを設けた後、該絶縁層をマスクとして、コンタクトホールに露出しているピエゾ抵抗素子に不純物を高濃度で拡散させて拡散抵抗層を形成する第２工程と、
折り返し部に位置する前記絶縁層上に前記コンタクトホールを介して前記拡散抵抗層に接続するように金属配線を形成すると同時に、ピエゾ抵抗素子の両端部に位置する前記コンタクトホールを介してピエゾ抵抗素子に接続するようにブリッジ回路配線を形成する第３工程と、を有することを特徴とするセンサの製造方法。