JPH03200373A - 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〕 本発明は半導体加速度センサ及びその製造方法に関し、
特にシリコン基板にカンチレバーやマルチビーム等のマ
イクロマシーニング部を形成する半導体加速度センサ及
びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の半導体加速度センサおよびその製造方法
はシリコン基板状にエピタキシャル層を形成し、それを
裏面から複数回エツチングして形成された薄膜部に抵抗
ゲージからなる歪み一電気変換部を設けている。

第４図は従来の半導体加速度の一例を示す一部を断面に
した斜視図である。

第４図に示すように、かかる従来の半導体装置度センサ
は、マルチビーム型加速度センサ、いわゆる両持ちタイ
プの構造例である。すなわち、かかるセンサはＰ型シリ
コン基板１上に成長させたエピタキシャル層１１と、シ
リコン基板１の裏面からエツチングして溝５や中間領域
７を形成したマイクロマシーニング部６と、このマイク
ロマシーニング部６とＰ型シリコン基板１との結合部で
ある薄膜部に拡散により形成したゲージ抵抗からなる歪
み一電気変換素子３とを有している。上述したゲージ抵
抗３は、自動車等の移動体の加速度あるいは衝撃等を検
出して外部に出力する機能を有する。

また、従来の半導体加速度センサとしてはこの他にカン
チレバー型（片持ちタイプ）加速度センサもあり、片持
ちであるため動き易いという利点がある。

第５図（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ従来の半導体加速度セ
ンサの製造方法の一例を説明するための工程順に示した
断面図である。

第５図（ａ）〜（Ｃ）に示すように、この半導体加速度
センサの製造方法はカンチレバー型加速度センサ、いわ
ゆる片持ちタイプのセンサを製造するものであり、以下
順に説明する。

第５図（ａ）に示すように、従来からある半導体拡散プ
ロセスにより、シリコン基板１にエピタキシャル層１１
を生成させ、そのエピタキシャル層１１の中に加速度を
検出するゲージ抵抗等の歪み一電気変換素子３を形成す
る。しかる後、そのゲージ抵抗３と電気的接続を行なう
ためのアルミ配線８およびパッド９等を形成する。

次に、第５図（ｂ）に示すように、シリコン基板１の裏
面よりシリコンをエツチングして薄膜部１２および溝５
を形成する。

更に、第５図（Ｃ）に示すように、シリコン基板１の表
面側からエピタキシャル層１１をエツチングしてカンチ
レバー型マイクロマシーニング部６を形成し、半導体加
速度センサを製造している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の半導体加速度センサ及びその製造方法は
、マイクロマシーニング部等の形成にあたり、シリコン
基板上にエピタキシャル層を積層しているので、エツチ
ングを基板の表面側と裏面側からと２回必要である。従
って、裏面側および表面側と２度の露光や現像工程を要
し、エツチング時間が長くなるだけでなく基板のエピタ
キシャル層のばらつきがそのままセンサの感度のばらつ
きになるという欠点がある。

特に、エピタキシャル層のばらつきについてはセンサ感
度のばらつきが基板間によって生ずることになり、製品
の歩留りを劣化される。また、これを解決するのに感度
を補償して規格値にするためには、精密な測定と補償の
技術が必要となり、センサの価格を高価なものとする。

本発明の目的は、かかる感度のばらつきを無くし、エツ
チング時間を短縮するとともに、簡単にして安価に製造
できる半導体加速度センサ及びその製造方法を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体加速度センサは、カンチレバー、マルチ
ビーム等のシリコン基板を３次元加工して島状領域ある
いは中間領域を形成したマイクロマシーニング部にゲー
ジ抵抗からなる歪み一電気変換部を形成する半導体加速
度センサにおいて、前記マイクロマシーニング部の島状
領域あるいは中間領域と前記シリコン基板とを結合する
部分が不純物拡散によるｐ型もしくはｎ型のウェル部で
形成するように構成される。

また、本発明の半導体加速度センサの製造方法は、一導
電型シリコン基板の島状領域あるいは中間領域を結合す
る部分に不純物拡散を行って逆導電型のウェル部を形成
する工程と、前記ウェル部に不純物拡散により歪み一電
気変換部を形成する工程と、前記シリコン基板のウェル
部とは反対の面より前記シリコン基板をエツチングし、
前記ウェル部が形成されていない個所では表面までエツ
チングする工程とを含んで構成される。

〔実施例〕 次に、本発明の実施例について図面を用いて説明す〜る
。

第１図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明の半導体加速度
センサの第一の実施例を示すカンチレバー型半導体加速
度センサの斜視図およびそのＡ−Ａ′線断面図である。

第１図（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施例はｐ型シ
リコン基板１と、この基板１に不純物拡散で形成された
ｎ型中エル部２と、基板１の裏面よりエツチングにより
形成された島状領域４および溝５を有するマイクロマシ
ーニング部６と、島状領域４およびシリコン基板１を接
合するウェル部２に不純物拡散で形成されたゲージ抵抗
からなる歪み一電気変換素子３とを有している。かかる
加速度センサはシリコン基板１の表面にゲージ抵抗を拡
散形成しているので、加速度が加わった場合には、ｎ型
中エル部２と歪み一電気変換素子３および島状領域４か
らなるカンチレバーが加速度を加えられた方向に力を受
けてたわむ。このたわみによるひずみを受けて、ゲージ
抵抗からなる歪み一電気変換素子３の抵抗値が変化して
加速度を検出する。このカンチレバー型センサは動きや
すく感度も敏感である。

第２図は本発明の半導体加速度センサの第二の実施例を
示すマルチビーム型半導体加速度センサの一部を断面し
た斜図である。

第２図に示すように、本実施例はシリコン基板１にウェ
ル部２を２個所形成し、裏面からエツチングして溝５と
中間領域７からなるマイクロマシーニング部６を形成す
る。すなわち、本実施例は前述した第一の実施例と比較
し、片持ちタイプのカンチレバーを両持ちタイプのマル
チビームにした点がなり、縦および横のゲージ抵抗から
なる歪み一電気変換素子３をウェル部２に形成すること
は同一である。この両持ちタイプのセンサは歪み一電気
変換素子３を中間領域の両側に設けているので、検出部
が動きにくいにもかかわらず、より正確に加速度を検出
することができる。

第３図（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ本発明の半導体加速度
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
。尚、ここ、ではカンチレバー型センサの製造例を示し
ている。

第３図（ａ）に示すように、まずｐ型シリコン基板１に
カンチレバーとなる部分に不純物を拡散してｎ型のウェ
ル部２を形成する。このウェル部２はｐ型シリコン基板
１とは逆導電型の不純物、例えばりんを拡散して形成す
る。

次に、第３図（ｂ）に示すように、シリコン基板１中の
ウェル部２に不純物拡散を行なって衝撃等を検出するた
めのゲージ抵抗からなく歪み一電気変換素子３を形成す
る。

次に、第３図（ｃ’）に示すように、ゲージ抵抗をアル
ミ配線８により結線し、パッド９を被着して外部と電気
的接続を可能にする。

更に、第３図（ｄ）に示すように、シリコン基板１の裏
面から所定個所マスクしてエツチングする。かかるエツ
チングには陽極酸化法（ＡＮＯＸ法）を用いている。こ
の陽極酸化方法によると、シリコン基板１がエツチング
されてウェル部２がエツチング液にさらされたときに、
ウェル部２の表層部分に酸化反応が起こり、表面に酸化
膜１０が生成されウェル部２に対するエツチングがスト
ップする。従って、ウェル部２以外のシリコン基板１の
部分のエツチングは進行し、シリコン基板の表面にまて
貫通し、島状領域４および溝５が形成されてエツチング
は終了する。

尚、このカンチレバー型センサと同様にマルチビーム型
センサーも一回のエツチングで製造することができる。

上述したように、本実施例の半導体加速度センサ及びそ
の製造方法は、ウェル部の厚さを製造できるので感度が
安定し、しかもエツチング工程および露光・現像工程が
１回で済むという利点があう。また、本実施例ではセン
サの感度を決定するカンチレバーやマルチビーム等のマ
イクロシー二ング部の厚さを通常の半導体拡散プロセン
スにより制御でき、簡単且つ安価に製造できるという利
点がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の半導体加速度センサ及び
その製造方法は、シリコン基板を３次元加工して形成す
るマイクロマシーニング部の形状を不純物を拡散したウ
ェルの形状により決定することにより、感度を均一化さ
れることができるという効果がある。また、本発明はカ
ンチレバーやマルチビームの形状を３次元加工である一
回のエツチングで形成でき、エツチング時間を短縮する
とともにエツチングを２回する際の基板操作の困難さが
ないという効果がある。更に、本発明はセンサ感度を決
定するカンチレバーやマルチビーム等のマイクロシーニ
ング部の厚さを通常の半導体拡散プロセスにより制御で
き、センサを簡単且つ安価に製造できるという高価があ
る。

センサの製造方法の一例を説明するための工程図、第４
図は従来の半導体加速度センサの一例を示す一部を断面
にした斜視図、第５図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ従来の
半導体加速度センサの製造方法を一例を説明するための
工程順に示した断面図である。

１・・・Ｐ型シリコン基板、２・・・ｎ型ウェル部、３
・・・歪み一電気変換素子、４・・・島状領域、５・・
・溝、６・・・マイクロマシーニング部、７・・・中間
領域、８・・・アルミ配線、９・・・パッド、１０・・
・酸化膜。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、カンチレバー、マルチビーム等のシリコン基板を３
   次元加工して島状領域あるいは中間領域を形成したマイ
   クロマシーニング部にゲージ抵抗からなる歪み−電気変
   換部を形成する半導体加速度センサにおいて、前記マイ
   クロマシーニング部の島状領域あるいは中間領域と前記
   シリコン基板とを結合する部分が不純物拡散によるｐ型
   もしくはｎ型のウェル部で形成されることを特徴とする
   半導体加速度センサ。 ２、一導電型シリコン基板の島状領域あるいは中間領域
   を結合する部分に不純物拡散を行って逆導電型のウェル
   部を形成する工程と、前記ウェル部に不純物拡散により
   歪み一電気変換部を形成する工程と、前記シリコン基板
   のウェル部とは反対の面より前記シリコン基板をエッチ
   ングし、前記ウェル部が形成されていない個所では表面
   までエッチングする工程とを含むことを特徴とする半導
   体加速度センサ製造方法。