JPH01110262A - 半導体加速度センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、半導体基板上に形成した片持ばシを白） 用いた半導体加速度センサの製造方法に関するものであ
る。

〈従来技術〉 最近、半導体基板上に形成された超小型の半導体加速度
センサが開発されている。

この半導体加速度センサは、エツチング等の薄膜技術を
用いて半導体基板上に形成されるものであり、半導体の
ピエゾ抵抗効果による抵抗変化によって加速度を検出す
るようになっている。

上記のごとき半導体加速度センサ及びその製造方法とし
ては、例えば特開昭６１−９７５７２号公報に記載され
ているものがある。

第３図に基づき構造を説明する。第３図は半導体加速度
センサの斜視図及び断面図である。同図において、４１
はＰ型Ｓｔ基板、４２はＮ型Ｓ１層、４３は空隙、４４
はＳｔ重り、４５はＳｔ片持ばシ、４６はピエゾ抵抗、
４７はＳｌ裏面エッチ用マスクであり、半導体加速度セ
ンサに加速度が加わると８１重り４４が変位し、その変
位にもとづいて８１片持ばり４５に応力がかかつて、歪
が生じる。

同時にピエゾ抵抗４らにも歪が生じ、その歪に対応して
ピエゾ抵抗４Ｇの抵抗値が変化する。従ってこの抵抗値
の変化に基づいてセンサに印加された加速度を検出する
ことができる。

次に第４図に基づいて第３図に示した加速度センサの製
造工程を説明する。

同図において、まず（ａ）では、Ｐ型Ｓｔ基板５１上に
ｎ型のＳ１層５２を形成する。また、８１層５２上に熱
酸化膜、ＰＳＧ等の上部絶縁層５３を形成する。

次に（ｂ）において、ｎ型のＳｔ層５２中にＰ型Ｓｔ領
域５４を不純物拡散によって形成する。このＳｉ領域５
４は片持ばり４５とＳｉ重り４４の外形を定める空隙４
３となる部分であり、Ｓ１層５２の表面からＳｌ基板５
１に達するまで深く拡散する必要がある。

次に（Ｃ）においてエレクトロΦケミカル・エツチング
を行う際にＳｔ層５２に電圧を印加するだめのコンタク
ト部５５を形成する目的で上部絶縁膜５３の一部を除去
する。次に（ｄ）において、表面全面に金属（Ａｎ等）
膜を形成して電極５６とする。次に（ｅ）において％Ｓ
１基板５１の裏面に形成された下部絶縁膜の一部、すな
わち片持ばシ用開部５８と空隙用穴開部５９との部分を
ホトエツチングによって除去し、裏面エツチング用マス
ク５７を形成する。次に（ｆ）において、上記（ｅ）で
穴開けしたマスク５７を用いてＳｉ基板５１の裏面から
エレクトロ・ケミカル・エツチングを行う。

尚、エレクトロ・ケミカル・エツチングは、特開昭６１
−９７５７２号公報に詳細に記載されている。

上記のＳｉエツチングを行なった後、裏面からエツチン
グを行なって空隙６２上の上部絶縁膜５３を除去する。

次に（ｇ）において、裏面全面に形成された電極５６を
エツチングによって除去すると８１片持ばＪ６０Ｓｉ重
り６１及びそれらの外形を定める空隙６２が形成され、
ウニへプロセスは完了し半導体加速度センサの検出部が
形成されるその後、この検出部には８１重り６１の変位
を規制するストッパが検出部を覆うように形成される。

〈発明が解決しようとする問題点〉 上記のように従来の半導体加速度センサの製造方法にお
いては、８１重り６１を形成してからＳｉ重り先端とＳ
ｔ基板側を切り離して空隙６２を形成して変位可能なＳ
ｉ重りを有する半導体加速度センサの検出部を作成した
後ストッパで覆うようにした為たとえ第４図の工程の（
ｆ）まで上部絶縁膜５３によってＳ１重りが固定されて
いても、Ｓ１重りの質量によりＳｉ重りが変位し片持ば
υに応力が加わる。

又、ウニへプロセスで形成された検出部をストッパに実
装するときも僅かな振動でＳｉ重りが変位し、片持ばり
に応力が加わシ片持ばりの破損が起り、製造歩留シが悪
くなるという問題点があった。

本発明は、製造歩留シの良い半導体加速度センサの製造
方法を提供することを目的としている。

〈発明の構成〉 本発明は半導体基板上に形成され、一端を支持された片
持ばりの先端に重り部を有し、前記重り部の少なくとも
一方の変位を規制するストッパを有する半導体加速度セ
ンサの製造方法において前記半導体基板の表裏面にパタ
ーンニングされたマスクを形成する工程と、前記半導体
基板の表面及する工程と前記マスクを除去する工程と前
記半導体基板側に前記ストッパを固定した後前記孔部に
別の重りを固定する工程とから構成される。

〈実施例〉 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。まず第２図
は、本発明の方法で製造した半導体加速度センサの一実
施例の断面図（ａ）及び平面図（ｂ）である。第２図に
おいて、１はＳｔ基板、２はＳ１片持ばり、４は貫通孔
３を有する８１重シ、５はＳｔ片持ばり２に形成された
ピエゾ抵抗、６は貫通孔３に固着された球状重り６であ
り、Ｓｉ重り４及び球状重り６のトータルの重りの重心
Ｇは８１片持ばり、２の延長線上になるように設定され
ている。

ここでＳｉ重り４と球状重り６で重り部が構成され重り
部の大半の重量を球状重り６がしめている。

又、１２は重り部の下方への変位を制限する下部ストッ
パであり１３は重り部の上方への変位を制限する上部ス
トッパである。更に上下部ストンバ１２．１３内にはダ
ンパオイル１４が封入されている。

上記の様な構成によると、球状重り６を重り部の一部と
する為、過大加速度が印加されても、球状重りをストッ
パとの間隔を僅かにすれば変位し部又は下部ストッパに
当接する。これにより、重り部はこれ以上変位せずＳ１
片持ばす２に発生する応力は当接した状態以上発生しな
いのでＳｔ片持ばシ２の破損が防止される。

更に、１９部がダンパオイル１４中にあるので重り部の
重量を重くでき、検出感度の低下を小さくすることがで
きる。

次に、第１図は第２図の半導体加速度センサの製造方法
の説明図である。まず、（ａ）ではＰ型Ｓｔ基板１０表
面上の所定領域にリン等の拡散によりＮ型ウェル領域１
１が形成され、Ｎ型ウェル領域中には梁の長平方向にＰ
型ピエゾ抵抗５が形成されている。尚図示しないが配線
、電極等も形成されている。ここではリンを拡散した中
にピエゾ抵抗を形成しているが、Ｐ型Ｓ１基板１上にＮ
型エピ層を成長させ、所定領域以外にＰ型不純物を拡散
し基板と同一導電形として、Ｎ型エピ層中にピエゾ抵抗
を形成してもよい。

次に（ｂ）では、２ｍ５ｌ基板１０表面及び裏面の所定
場所にエツチングマスク７がフォトエツチングにより形
成されている。このエツチングマスク７には５ｉＱ２　
、　Ｓｉ３Ｎ４等が用いられる。

更に（ｅ）では、エツチングマスク７以外のＳｔ基板１
をエレクトロΦケミカル・エツチングする。この際、エ
レクトロ・ケミカル・エツチングにおいては、ｎ型ウェ
ル領域１１のＳｔ層のみが電圧で保護されて、対エツチ
ング性が増し、Ｐ型Ｓｉ基板１のみエツチングが進み、
Ｐ型Ｓ１基板１とＮ型ウェル領域１１との境界のＰＮ接
合面でエツチングが止まる。その結果、貫通孔３が形成
されたＳｔ重り４を先端に有する８１片持ばシ２が形成
される。そして（ｄ）では、エツチングマスク７を除去
してウェハプロセスは完了する。

その後、下部ストッパ１２を８１基板１に接着し第１図
（Ｅ）で示すように８１重り４の貫通孔３に球状おもり
６を接着させる。その後上部ストッパ１３ンサが完成す
る。

尚、半導体基板の表裏面のエツチングは表裏面を同時に
エツチングしてもよいし、別々にエツチングしてもよい
。

以上説明したように、Ｓｔ片持ばりの折れなどの最も歩
留）に影響する工程である第１図（ｃ）に示す８１基板
のエツチングからチップ実装するまでの工程において、
本実施例の製造方法では、チップ実装した第１図（ｅ）
の状態までＴｏＴａノおもりの大部分の重量を占める球
状おもり６が形成されていない為Ｓｔ片持ばシに加わる
応力は小さく、ｓｉ片持ばりの破損が減シ、歩留わが向
上する。

更に、エレクトロ・ケミカル・エツチングによるとＳｔ
基板のエツチング角は精度良く制御でき、又、球状重り
も、ハンダボール等の様に精度良く球状に形成されたも
のもアシ、Ｓｔ重りと球状重りの重心を片持ばりの延長
上に精度よくかつ容易に設置でき、他軸感度をより小さ
くすることができる。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、半導体基板の表
裏面に形成したマスク以外の半導体基板の表裏面の部分
を、エツチングすることにより、一端を支持された片持
ばりの先端に孔部な有する重り部が形成され１９部の少
くとも一方の変位を規制するストッパを半導体基板側に
固定した後側の重りを孔部に固定した為、センサチップ
実装時まで半導体加速度センサの重り部は軽く、片持ば
りにかかる応力は小さいので片持ばりの破損発生が低減
され、製造歩留まりは向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る半導体加速度センサ
の製造工程図である。 第２図は本発明の一実施例に係る半導体加速度センサの
断面図及び平面図。 第３図は従来の半導体加速度センサの斜視図及び断面図
である。 第４図は従来の半導体加速度センサの製造工程図である
。 １・・・Ｓｔ基板、２・・・Ｓｔ片持ば夛、３・・・孔
部、４・・・Ｓ１重り、６・・・球状重り、７・・・マ
スク、１１・・・拡散領域 特許出願人　日産自動車株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　半導体基板上に形成され、一端を支持された片持ばり
   の先端に重り部を有し、前記重り部の少なくとも一方の
   変位を規制するストツパを有する半導体加速度センサの
   製造方法において 前記半導体基板の表裏面にパターンニングされたマスク
   を形成する工程と、 前記半導体基板の表面及び裏面をエツチングすることに
   よつて一端を支持された片持ばりの先端に孔部を有する
   重り部を形成する工程と 前記マスクを除去する工程と 前記半導体基板側に前記ストツパを固定した後前記孔部
   に別の重りを固定する工程とから成ることを特徴とする
   半導体加速度センサの製造方法。