JPH037796Y2 - - Google Patents
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Landscapes
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔考案の利用分野）
本考案は、半導体基板上に形成された超小形の
振動分析装置に関するものである。
振動分析装置に関するものである。
最近、半導体基板上に形成された超小形の半導
体振動分析装置が開発されている。
体振動分析装置が開発されている。
この半導体振動分析装置は、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、片持梁の共振周波数を検出することによ
つて振動を分析するように構成されている。
膜技術を用いて、半導体基板上に形成されるもの
であり、片持梁の共振周波数を検出することによ
つて振動を分析するように構成されている。
この半導体振動分析装置は、上記のように薄膜
技術を用いて形成されるため、例えば振動部分の
長さが数百μm程度、厚さが数μm程度、チツプ全
体の大きさが数mm角程度と極めて小形に形成する
ことが出来、また集積回路で他の素子と同一基板
上に形成することも出来るという優れた特徴があ
る。
技術を用いて形成されるため、例えば振動部分の
長さが数百μm程度、厚さが数μm程度、チツプ全
体の大きさが数mm角程度と極めて小形に形成する
ことが出来、また集積回路で他の素子と同一基板
上に形成することも出来るという優れた特徴があ
る。
上記のごとき、半導体振動分析装置としては、
例えば特許願昭和57年148874号（特開昭59−
38621号）または特許願昭和58年163270号（特開
昭60−55655号）に記載されたものがある。
例えば特許願昭和57年148874号（特開昭59−
38621号）または特許願昭和58年163270号（特開
昭60−55655号）に記載されたものがある。
第２図は上記の半導体振動分析装置の断面図で
ある。
ある。
第２図において、１はｎ形シリコン基板、２は
p+拡散領域、３はフイールド酸化膜、４および
４′はAl配線層、５はボロンを高濃度にドープし
た多結晶シリコンの片持梁、６はPSG保護膜、
７はエツチングストツパ用の窒化シリコン膜であ
る。
p+拡散領域、３はフイールド酸化膜、４および
４′はAl配線層、５はボロンを高濃度にドープし
た多結晶シリコンの片持梁、６はPSG保護膜、
７はエツチングストツパ用の窒化シリコン膜であ
る。
上記の高濃度のボロンは、エツチングストツパ
として働くと同時に、片持梁５を導電性にして、
電極として機能させる作用を有している。
として働くと同時に、片持梁５を導電性にして、
電極として機能させる作用を有している。
第２図の装置においては、p+拡散領域２と片
持梁５とが微小な空間を隔てて対向した形となつ
ており、この間に静電容量が生じる。
持梁５とが微小な空間を隔てて対向した形となつ
ており、この間に静電容量が生じる。
そして、片持梁５が振動すると、上記の静電容
量が変化し、この容量変化分を固定容量との分圧
によつて電圧として取出すことにより、振動を検
出することが出来る。
量が変化し、この容量変化分を固定容量との分圧
によつて電圧として取出すことにより、振動を検
出することが出来る。
上記のごとき従来の半導体振動分析装置におい
ては、p+拡散領域２と片持梁５とによつて形成
される微小な静電容量（1pF以下）が振動電圧の
信号源となるため、信号源インピーダンスが極め
て高くなり、そのためノイズが混入しやすいの
で、ノイズの多い環境ではＳ／Ｎ比が悪くなると
いう問題がある。
ては、p+拡散領域２と片持梁５とによつて形成
される微小な静電容量（1pF以下）が振動電圧の
信号源となるため、信号源インピーダンスが極め
て高くなり、そのためノイズが混入しやすいの
で、ノイズの多い環境ではＳ／Ｎ比が悪くなると
いう問題がある。
また、容量性の信号源であるため、出力電圧の
直流レベルの制御が難しく、また増幅する場合に
は、増幅器との間にカツプリング・コンデンサが
必要になるので、半導体基板上の占有面積が大き
くなり、コストが上昇するという問題もある。
直流レベルの制御が難しく、また増幅する場合に
は、増幅器との間にカツプリング・コンデンサが
必要になるので、半導体基板上の占有面積が大き
くなり、コストが上昇するという問題もある。
本考案は、上記のごとき従来技術の問題を解決
することを目的とするものである。
することを目的とするものである。
上記の目的を達成するため、本考案において
は、多結晶シリコンの片持梁の周辺部にp+領域
を形成し、また上記p+領域の内側の上記片持梁
の支持部付近に略Ｕ字形の抵抗領域を形成し、該
抵抗のピエゾ抵抗効果によつて振動を検出するよ
うに構成している。
は、多結晶シリコンの片持梁の周辺部にp+領域
を形成し、また上記p+領域の内側の上記片持梁
の支持部付近に略Ｕ字形の抵抗領域を形成し、該
抵抗のピエゾ抵抗効果によつて振動を検出するよ
うに構成している。
第１図は本考案の一実施例図であり、Ａは平面
図、Ｂは断面図である。
図、Ｂは断面図である。
第１図において、４ａと４ｂはAl配線層、８
は多結晶シリコンの片持梁、８ａは高濃度にボロ
ンがドープされたp+領域、８ｂは低濃度にボロ
ンがドープされた抵抗領域、８ｃは非ドープ領
域、８ｄは高濃度にボロンがドープされた接続領
域であり、その他第２図と同符号は同一物を示
す。
は多結晶シリコンの片持梁、８ａは高濃度にボロ
ンがドープされたp+領域、８ｂは低濃度にボロ
ンがドープされた抵抗領域、８ｃは非ドープ領
域、８ｄは高濃度にボロンがドープされた接続領
域であり、その他第２図と同符号は同一物を示
す。
上記のごとき第１図の装置においては、片持梁
８の周辺部にエツチングストツパとなるp+領域
８ａが形成されており、また片持梁８の支持部付
近には略Ｕ字形の抵抗領域８ｂが形成されてい
る。
８の周辺部にエツチングストツパとなるp+領域
８ａが形成されており、また片持梁８の支持部付
近には略Ｕ字形の抵抗領域８ｂが形成されてい
る。
この抵抗領域８ｂの両端は、接続領域８ｄを介
してそれぞれAl配線４ａ，４ｂに接続されてお
り、このAl配線４ａ，４ｂによつて外部へ接続
される。
してそれぞれAl配線４ａ，４ｂに接続されてお
り、このAl配線４ａ，４ｂによつて外部へ接続
される。
上記の構造において、例えば片持梁８の長さを
500μm、厚さを1μmとすると、1Gの加速度を印
加したときに片持梁８の支持部には１〜２×104
ダイン／cm2の応力が生ずる。
500μm、厚さを1μmとすると、1Gの加速度を印
加したときに片持梁８の支持部には１〜２×104
ダイン／cm2の応力が生ずる。
この応力によつて略Ｕ字形の抵抗領域８ｂには
ピエゾ抵抗効果による抵抗値の変化が生じる。
ピエゾ抵抗効果による抵抗値の変化が生じる。
なお上記のごとく略Ｕ字形にすることにより、
ピエゾ抵抗変化を大きくすることが出来ると共に
該変化を取り出しやすくすることが出来る。
ピエゾ抵抗変化を大きくすることが出来ると共に
該変化を取り出しやすくすることが出来る。
片持梁８は多結晶シリコンで出来ているので、
抵抗領域８ｂを作るためのボロンのイオン注入量
を1014〜1015／cm2とすれば、シート抵抗は500Ω
〜1kΩとなり、またピエゾ抵抗は単結晶シリコ
ンの値の1/3〜1/5になる。
抵抗領域８ｂを作るためのボロンのイオン注入量
を1014〜1015／cm2とすれば、シート抵抗は500Ω
〜1kΩとなり、またピエゾ抵抗は単結晶シリコ
ンの値の1/3〜1/5になる。
従つて、共振点の尖鋭度Ｑを100とすれば、抵
抗領域８ｂの両端に10Vの電圧を印加したとき
に、10Gの加速度に対して数mVの出力を発生す
る。
抗領域８ｂの両端に10Vの電圧を印加したとき
に、10Gの加速度に対して数mVの出力を発生す
る。
また、抵抗領域８ｂの長さを120μm、幅を
10μmとすれば、同じ抵抗値の抵抗で分圧したと
きに、信号源インピーダンスが３〜6kΩとなり、
十分小さな値となる。
10μmとすれば、同じ抵抗値の抵抗で分圧したと
きに、信号源インピーダンスが３〜6kΩとなり、
十分小さな値となる。
次に、第３図は第１図の装置の製造工程図であ
る。
る。
第３図において、まず、Ａではシリコン基板１
を熱酸化し、厚さ7000Å程度のフイールド酸化膜
３を形成する。
を熱酸化し、厚さ7000Å程度のフイールド酸化膜
３を形成する。
次に、減圧CVD法により、多結晶シリコンを
約1μmの厚さにデポジシヨンし、パターニングす
ることによつて、スペーサ９を形成する。
約1μmの厚さにデポジシヨンし、パターニングす
ることによつて、スペーサ９を形成する。
次にＢにおいて、減圧CVD法により窒化シリ
コン膜７を厚さ400Å、多結晶シリコン膜８′を厚
さ1μmに順次デポジシヨンする。
コン膜７を厚さ400Å、多結晶シリコン膜８′を厚
さ1μmに順次デポジシヨンする。
次に、常圧CVD法により、全面にSiO2膜１０
を約5000Åの厚さにデポジシヨンし、ボロンを高
濃度にドープする領域の上だけをエツチングによ
つて取り除く。
を約5000Åの厚さにデポジシヨンし、ボロンを高
濃度にドープする領域の上だけをエツチングによ
つて取り除く。
次に上記のSiO2膜１０を取り除いた部分に、
BBr3を1050℃で30分間デポジシヨンし、高濃度
にボロンがドープされた領域、即ち前記第１図の
p+領域８ａと接続領域８ｄとを形成する。
BBr3を1050℃で30分間デポジシヨンし、高濃度
にボロンがドープされた領域、即ち前記第１図の
p+領域８ａと接続領域８ｄとを形成する。
なおこのとき、シート抵抗は10〜15Ωとなる。
次にＣにおいて、上記のSiO2膜１０をエツチ
ングによつて取り除き、再び減圧CVD法によつ
て窒化シリコン膜７を500Åの厚さに形成し、窒
化シリコン（Si3N4）膜、多結晶シリコン膜、窒
化シリコン膜の３層構造を形成する。
ングによつて取り除き、再び減圧CVD法によつ
て窒化シリコン膜７を500Åの厚さに形成し、窒
化シリコン（Si3N4）膜、多結晶シリコン膜、窒
化シリコン膜の３層構造を形成する。
次に、全面にホトレジスト１１を塗布し、抵抗
領域８ｂを形成する部分の窓あけをした後、B+
を1014〜1015／cm2程度イオン注入する。
領域８ｂを形成する部分の窓あけをした後、B+
を1014〜1015／cm2程度イオン注入する。
これによつて、前記第１図の抵抗領域８ｂを形
成する。
成する。
次にＤにおいて、ホトレジスト１１を除去し、
アニールした後、再びホトレジストを塗布し、片
持梁８のパターニングを行なう。
アニールした後、再びホトレジストを塗布し、片
持梁８のパターニングを行なう。
そして、CF4のドライエツチングにより、片持
梁８以外の部分を取り除き、レジストを除去する
と、片持梁８およびスペーサ９の部分が残る。
梁８以外の部分を取り除き、レジストを除去する
と、片持梁８およびスペーサ９の部分が残る。
次にＥにおいて、窒化シリコン膜７上にコンタ
クト用の孔をドライエツチングによつて開け、
Alを約1.3μmの厚さで全面に蒸着し、パターニン
グを行なうことによつて、Al配線４を形成する。
クト用の孔をドライエツチングによつて開け、
Alを約1.3μmの厚さで全面に蒸着し、パターニン
グを行なうことによつて、Al配線４を形成する。
次に、最終保護膜となるPSG膜６を約1μmの厚
さにデポジシヨンし、パツドの部分および片持梁
の部分をエツチングによつて取り除く。
さにデポジシヨンし、パツドの部分および片持梁
の部分をエツチングによつて取り除く。
その後、エチレンジアミン−ピロカテコールの
エツチング液によつて、多結晶シリコンのスペー
サ９をエツチングして取り除くことにより、第１
図のごとき片持梁が形成される。
エツチング液によつて、多結晶シリコンのスペー
サ９をエツチングして取り除くことにより、第１
図のごとき片持梁が形成される。
なおこのとき、片持梁８の上面及び下面は窒化
シリコン膜７で覆われ、かつ側面はボロンが高濃
度にドープされたp+領域で囲まれており、また
支持部付近は、PSG膜で覆われているため、上
記のエツチング液によつてエツチングされず、ス
ペーサ９のみがエツチングされる。
シリコン膜７で覆われ、かつ側面はボロンが高濃
度にドープされたp+領域で囲まれており、また
支持部付近は、PSG膜で覆われているため、上
記のエツチング液によつてエツチングされず、ス
ペーサ９のみがエツチングされる。
次に、第４図は本考案の他の実施例図であり、
第１図及び第３図と同符号は同一物を示す。
第１図及び第３図と同符号は同一物を示す。
第４図の実施例は、片持梁と分圧を行なうため
の抵抗とを同一の製造工程によつて同時に形成し
たものである。
の抵抗とを同一の製造工程によつて同時に形成し
たものである。
即ち、片持梁８と同じ構造を有する抵抗体１２
を一対として形成しておき、前記第３図のＥの工
程において、上記抵抗体１２の部分のPSG膜６
は残したままにしておくことにより、次のエツチ
ング工程において、抵抗体１２の下部のスペーサ
９はエツチングされずに残ることになる。
を一対として形成しておき、前記第３図のＥの工
程において、上記抵抗体１２の部分のPSG膜６
は残したままにしておくことにより、次のエツチ
ング工程において、抵抗体１２の下部のスペーサ
９はエツチングされずに残ることになる。
そのため、抵抗体１２は片持梁とはならず、全
体が固定された梁となる。
体が固定された梁となる。
これによつて、振動はしないが、他の条件は全
て片持梁８と等しい抵抗が形成され、この抵抗と
片持梁８の抵抗領域８ｂとを直列に接続して分圧
すれば、温度特性がよく、かつばらつきの少ない
振動検出装置を構成することが可能となる。
て片持梁８と等しい抵抗が形成され、この抵抗と
片持梁８の抵抗領域８ｂとを直列に接続して分圧
すれば、温度特性がよく、かつばらつきの少ない
振動検出装置を構成することが可能となる。
なお、これまでの説明においては、片持梁を形
成する工程についてだけ説明したが、信号処理回
路等を内蔵したセンサ集積回路のために、バイポ
ーラプロセスあるいはCMOSプロセスの後に片
持梁を形成することももちろん可能である。
成する工程についてだけ説明したが、信号処理回
路等を内蔵したセンサ集積回路のために、バイポ
ーラプロセスあるいはCMOSプロセスの後に片
持梁を形成することももちろん可能である。
以上説明したごとく本考案においては、片持梁
の周辺部にエツチングストツパのp+領域を形成
し、その内側の片持梁の支持部付近に略Ｕ字形の
ピエゾ抵抗を形成するように構成しているので、
従来の容量検出方式とほぼ同様な製造工程によつ
てピエゾ抵抗を備えた片持梁を形成することが出
来、そのため、信号源インピーダンスが小さく、
雑音を拾いにくい半導体振動分析装置を実現する
ことが出来、自動車のエンジンルーム内のような
ノイズの多い環境でもＳ／Ｎ比の良い振動検出を
行なうことが可能となる。
の周辺部にエツチングストツパのp+領域を形成
し、その内側の片持梁の支持部付近に略Ｕ字形の
ピエゾ抵抗を形成するように構成しているので、
従来の容量検出方式とほぼ同様な製造工程によつ
てピエゾ抵抗を備えた片持梁を形成することが出
来、そのため、信号源インピーダンスが小さく、
雑音を拾いにくい半導体振動分析装置を実現する
ことが出来、自動車のエンジンルーム内のような
ノイズの多い環境でもＳ／Ｎ比の良い振動検出を
行なうことが可能となる。
また、分圧用の抵抗を一対として同時に形成す
るものにおいては、温度特性が良く、ばらつきの
少ない振動検出装置を低コストで容易に実現する
ことが出来る。
るものにおいては、温度特性が良く、ばらつきの
少ない振動検出装置を低コストで容易に実現する
ことが出来る。
第１図は本考案の一実施例図、第２図は従来装
置の一例図、第３図は本考案の製造工程図、第４
図は本考案の他の実施例図である。 符号の説明、１……シリコン基板、３……酸化
膜、４ａ，４ｂ……Al配線、６……PSG膜、７
……窒化シリコン膜、８……片持梁、８ａ……
p+領域、８ｂ……抵抗領域、８ｃ……非ドープ
領域、８ｄ……接続領域。
置の一例図、第３図は本考案の製造工程図、第４
図は本考案の他の実施例図である。 符号の説明、１……シリコン基板、３……酸化
膜、４ａ，４ｂ……Al配線、６……PSG膜、７
……窒化シリコン膜、８……片持梁、８ａ……
p+領域、８ｂ……抵抗領域、８ｃ……非ドープ
領域、８ｄ……接続領域。
Claims (1)
- 半導体基板上に形成され、一端を支持された多
結晶シリコンの片持梁の周辺部にp+領域を形成
し、また上記p+領域の内側の上記片持梁の支持
部付近に、上記片持梁の支持端に開口部を向けた
形状で略Ｕ字形の抵抗領域を形成し、上記片持梁
の偏位に応じて上記抵抗領域の両端間の抵抗値に
生じる変化を検出することによつて振動を検出す
ることを特徴とする半導体振動分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18608284U JPH037796Y2 (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18608284U JPH037796Y2 (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61102828U JPS61102828U (ja) | 1986-06-30 |
| JPH037796Y2 true JPH037796Y2 (ja) | 1991-02-26 |
Family
ID=30743544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18608284U Expired JPH037796Y2 (ja) | 1984-12-10 | 1984-12-10 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH037796Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005098726A (ja) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Hosiden Corp | 振動センサ |
-
1984
- 1984-12-10 JP JP18608284U patent/JPH037796Y2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61102828U (ja) | 1986-06-30 |
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