JPH0526901A - Semiconductor acceleration sensor - Google Patents
Semiconductor acceleration sensorInfo
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- JPH0526901A JPH0526901A JP20330391A JP20330391A JPH0526901A JP H0526901 A JPH0526901 A JP H0526901A JP 20330391 A JP20330391 A JP 20330391A JP 20330391 A JP20330391 A JP 20330391A JP H0526901 A JPH0526901 A JP H0526901A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、自動車、航空機、家
電製品等に用いられる加速度検出用の半導体加速度セン
サに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor acceleration sensor for acceleration detection used in automobiles, aircrafts, home appliances and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、加速度検出用のセンサとしては、
圧電セラミックス、有機薄膜、シリコン単結晶板等様々
な材料を用いた多種多様の加速度センサが開発され製品
化されている。これらの加速度センサは、ヒステリシ
ス、クリープ、疲労等がなく、また、構造が簡単、電圧
感度が極めて大、簡単に増幅可能等、使い勝手の面にお
いても非常に優れていることから、現在様々な分野で広
く用いられている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a sensor for detecting acceleration,
A wide variety of acceleration sensors using various materials such as piezoelectric ceramics, organic thin films, and silicon single crystal plates have been developed and commercialized. These acceleration sensors have no hysteresis, creep, fatigue, etc., are simple in structure, have extremely large voltage sensitivity, and can be easily amplified. Widely used in.
【０００３】特に、シリコン単結晶を用いた半導体加速
度センサは、シリコン自体の格子欠陥が極めて少ないた
めに理想的な弾性体となること、半導体プロセス技術を
そのまま転用することができること等の特徴を有するこ
とから、近年では特に注目されている加速度センサであ
る。In particular, a semiconductor acceleration sensor using a silicon single crystal has features that it becomes an ideal elastic body because the lattice defects of silicon itself are extremely small and that the semiconductor process technology can be diverted as it is. Therefore, it is an acceleration sensor that has been receiving a lot of attention in recent years.
【０００４】図１７は、上記の半導体加速度センサの一
例を示す平面図、図１８は、図１７のＡーＡ線に沿う断
面図である。この半導体加速度センサ１は、シリコン基
板（半導体基板：以下、Ｓｉ基板と略称する）２の中央
部に設けられた質量部３と、このＳｉ基板２を下方から
エッチングすることにより質量部３の周囲に設けられた
ロの字型の薄肉のダイアフラム部（弾性部）４と、この
ダイアフラム部４の上面４ａに不純物拡散により形成さ
れた互いに平行な複数対のピエゾ抵抗５，５，…とを具
備したものである。FIG. 17 is a plan view showing an example of the above semiconductor acceleration sensor, and FIG. 18 is a sectional view taken along the line AA of FIG. The semiconductor acceleration sensor 1 includes a mass portion 3 provided in a central portion of a silicon substrate (semiconductor substrate: hereinafter referred to as Si substrate) 2 and a periphery of the mass portion 3 by etching the Si substrate 2 from below. Is provided with a square-shaped thin diaphragm portion (elastic portion) 4 provided in a square shape, and a plurality of parallel pairs of piezoresistors 5, 5, ... Formed on the upper surface 4a of the diaphragm portion 4 by impurity diffusion. It was done.
【０００５】このＳｉ基板２の上面側２ａには上部スト
ッパ６が、また下面側２ｂには下部ストッパ７がそれぞ
れ設けられており、前記ダイアフラム部４の弾性限界内
で質量部３を支持する構成である。上記のダイアフラム
部４は、質量部３の角部の周囲にそれぞれ貫通孔を設け
てこれらの貫通孔の間に梁部を設けた構成とすることも
あり、またＳｉ基板２の中央部に略Ｃ字状の空隙部を形
成し、質量部３を片持ちの梁で支持した構成とすること
もある。An upper stopper 6 is provided on the upper surface side 2a of the Si substrate 2, and a lower stopper 7 is provided on the lower surface side 2b, so that the mass portion 3 is supported within the elastic limit of the diaphragm portion 4. Is. The diaphragm part 4 may have a structure in which through holes are provided around the corners of the mass part 3 and beam parts are provided between these through holes, and the central part of the Si substrate 2 may be substantially formed. A C-shaped void may be formed and the mass part 3 may be supported by a cantilever beam.
【０００６】この種の半導体加速度センサ１は、質量部
３が加速度に応じて変位する時の変位差を、ダイアフラ
ム部４のピエゾ抵抗の抵抗値の変化に変換することで加
速度の変化を検出している。The semiconductor acceleration sensor 1 of this type detects a change in acceleration by converting a displacement difference when the mass portion 3 is displaced according to the acceleration into a change in the resistance value of the piezoresistor of the diaphragm portion 4. ing.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の半導
体加速度センサ１では、質量部３の角度（図１８中の
θ）はＳｉの異方性エッチングの特性により一定の値と
なるために、半導体加速度センサ１の感度を低下させず
に小型化しようとすると、必然的にダイアフラム部４の
幅（ｗ1a）が狭くなりセンサとしての感度が低下すると
いう欠点があった。In the semiconductor acceleration sensor 1 described above, the angle of the mass portion 3 (θ in FIG. 18) has a constant value due to the characteristics of anisotropic etching of Si. If the acceleration sensor 1 is attempted to be downsized without lowering its sensitivity, there is a drawback that the width (w 1a ) of the diaphragm 4 is inevitably narrowed and the sensitivity of the sensor is lowered.
【０００８】また、質量部３の上端の幅（ｗ2a）のみを
狭くすると質量部３の質量が小さくなるためにセンサと
しての感度が低下するという欠点があった。したがっ
て、感度を低下させずにいかにして半導体加速度センサ
１を小型化するかが、センサメーカーの大きな課題にな
っていた。Further, if only the width (w 2a ) of the upper end of the mass part 3 is narrowed, the mass of the mass part 3 becomes small, so that the sensitivity of the sensor decreases. Therefore, how to downsize the semiconductor acceleration sensor 1 without lowering the sensitivity has been a major issue for sensor manufacturers.
【０００９】この発明は、上記の事情に鑑みてなされた
もので、以上の欠点を有効に解決するとともに、小型
化、高感度化、高性能化が可能な半導体加速度センサを
提供することにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a semiconductor acceleration sensor which can effectively solve the above-mentioned drawbacks and can be made compact, highly sensitive, and highly efficient. .
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明は次の様な半導体加速度センサを採用し
た。すなわち、請求項１記載の半導体加速度センサとし
ては、半導体基板に設けられた質量部と、該質量部の周
囲に設けられ前記半導体基板を薄肉化してなる弾性部
と、該弾性部の上面側に設けられた複数対のピエゾ抵抗
とを具備してなる半導体加速度センサにおいて、前記質
量部は、該質量部の上端の面積より小さい面積を有する
接続部を介して前記弾性部に接続してなることを特徴と
している。In order to solve the above problems, the present invention employs the following semiconductor acceleration sensor. That is, the semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein a mass portion provided on the semiconductor substrate, an elastic portion provided around the mass portion and formed by thinning the semiconductor substrate, and an upper surface side of the elastic portion. In a semiconductor acceleration sensor including a plurality of pairs of piezoresistors provided, the mass part is connected to the elastic part via a connection part having an area smaller than an area of an upper end of the mass part. Is characterized by.
【００１１】また、請求項２記載の半導体加速度センサ
としては、請求項１記載の半導体加速度センサにおい
て、前期弾性部は複数の貫通孔の間に設けられた梁部で
あることを特徴としている。A semiconductor acceleration sensor according to a second aspect is the semiconductor acceleration sensor according to the first aspect, characterized in that the elastic portion is a beam portion provided between a plurality of through holes.
【００１２】[0012]
【作用】この発明に係る半導体加速度センサでは、該半
導体加速度センサにある加速度が作用すると、質量部は
この加速度の方向にこの加速度の大きさに比例して変位
する。質量部の周囲に設けられた弾性部は、この質量部
の変位に対応して特定方向にたわみ、同時にこの弾性部
に設けられた複数対のピエゾ抵抗も歪む。したがって、
この歪によりピエゾ抵抗の抵抗値が変化し、４本のピエ
ゾ抵抗を用いてホイートストンブリッジを構成すれば前
記歪量の大きさに応じた電圧出力が得られる。この電圧
出力の値から前記質量部の変位量が求められ、この変位
量の大きさから前記質量部にかかる加速度の大きさを求
めることができる。In the semiconductor acceleration sensor according to the present invention, when a certain acceleration acts on the semiconductor acceleration sensor, the mass portion is displaced in the direction of this acceleration in proportion to the magnitude of this acceleration. The elastic portion provided around the mass portion bends in a specific direction corresponding to the displacement of the mass portion, and at the same time, the plurality of pairs of piezoresistors provided in the elastic portion also distort. Therefore,
Due to this distortion, the resistance value of the piezoresistor changes, and if a Wheatstone bridge is constructed using four piezoresistors, a voltage output according to the magnitude of the distortion amount can be obtained. The amount of displacement of the mass portion can be obtained from the value of the voltage output, and the magnitude of acceleration applied to the mass portion can be obtained from the amount of displacement amount.
【００１３】この発明の請求項１記載の半導体加速度セ
ンサでは、前記質量部を該質量部の上端の面積より小さ
い面積の接続部を介して前記弾性部に接続することによ
り、この拡幅された弾性部がセンサとしての感度を向上
させる。In the semiconductor acceleration sensor according to claim 1 of the present invention, by connecting the mass portion to the elastic portion via a connecting portion having an area smaller than the area of the upper end of the mass portion, the expanded elasticity is obtained. The part improves the sensitivity as a sensor.
【００１４】また、請求項２記載の半導体加速度センサ
では、前期弾性部は複数の貫通孔の間に設けられた梁部
とすることにより、この拡幅された梁部がセンサとして
の感度を向上させる。In the semiconductor acceleration sensor according to the second aspect, the elastic portion is a beam portion provided between the plurality of through holes, and the beam portion thus widened improves the sensitivity as a sensor. .
【００１５】[0015]
【実施例】以下、この発明の各実施態様について説明す
る。
（第１実施例）まず、この発明の請求項１記載の一実施
例について図１及び図２を参照して説明する。図１は半
導体加速度センサ１１の平面図、図２は、図１のＢーＢ
線に沿う断面図である。Embodiments of the present invention will be described below. (First Embodiment) First, one embodiment of the first aspect of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a plan view of the semiconductor acceleration sensor 11, and FIG. 2 is BB of FIG.
It is sectional drawing which follows the line.
【００１６】この半導体加速度センサ１１は、ｎ型のシ
リコン基板（１００）（半導体基板：以下、Ｓｉ基板と
略称する）１２の中央部を下方からロの字型にエッチン
グし、該ロの字型の上端部１３をサイドエッチングによ
り水平方向に拡幅して形成された薄厚かつ幅広のダイア
フラム部（弾性部）１４と、このダイアフラム部１４に
より囲まれ板状の接続部１５を介してダイアフラム部１
４に接続された肉厚の質量部１６と、前記ダイアフラム
部１４の上面１４ａに不純物拡散により形成された複数
対のピエゾ抵抗１７，１７，…とから略構成されてい
る。In this semiconductor acceleration sensor 11, an n-type silicon substrate (100) (semiconductor substrate: hereinafter abbreviated as Si substrate) 12 is etched in a square shape from below to form a square shape. A thin and wide diaphragm portion (elastic portion) 14 formed by laterally widening the upper end portion 13 of the diaphragm 13 and a diaphragm portion 1 surrounded by the diaphragm portion 14 and a plate-like connecting portion 15
4, and a plurality of pairs of piezoresistors 17, 17, ... Formed by impurity diffusion on the upper surface 14a of the diaphragm portion 14.
【００１７】これらのピエゾ抵抗１７，…は、ゲージ方
向＜１１０＞の横方向のピエゾ抵抗効果を用いたもの
で、これらのピエゾ抵抗１７，…はＳｉ基板１２の平面
内で互いに平行に配置されている。These piezoresistors 17, ... Use the lateral piezoresistive effect in the gauge direction <110>. These piezoresistors 17, ... Are arranged parallel to each other in the plane of the Si substrate 12. ing.
【００１８】このＳｉ基板１２の上面側１２ａには上部
ストッパ１８が、また下面側１２ｂには下部ストッパ１
９がそれぞれ設けられており、前記ダイアフラム部１４
の弾性限界内で質量部１６を支持している。An upper stopper 18 is provided on the upper surface side 12a of the Si substrate 12, and a lower stopper 1 is provided on the lower surface side 12b.
9 are provided respectively, and the diaphragm portion 14
The mass portion 16 is supported within the elastic limit of.
【００１９】次に、図３乃至図１５を参照して上記の半
導体加速度センサ１１の製造方法について説明する。Next, a method for manufacturing the semiconductor acceleration sensor 11 will be described with reference to FIGS.
【００２０】（１）図３参照
ｎ型のＳｉ基板（１００）２１を用意し、表裏各々の面
に鏡面研磨を施す。(1) Referring to FIG. 3, an n-type Si substrate (100) 21 is prepared, and the front and back surfaces are mirror-polished.
【００２１】（２）図４参照
Ｓｉ基板２１の表面にシリコン酸化膜（以下、ＳｉＯ2
膜と称する）２２を形成する。(2) See FIG. 4. A silicon oxide film (hereinafter referred to as SiO 2 ) is formed on the surface of the Si substrate 21.
(Referred to as a film) 22 is formed.
【００２２】（３）図５参照
２枚のＳｉ基板２１のＳｉＯ2膜２２同士を貼着し、３
００〜４００℃の大気中においてこれらのＳｉ基板２
１，２１間に５００〜６００Ｖの電圧を印加し（陽極接
合）、これらのＳｉ基板２１，２１同士を接合し、ＳＯ
Ｉ（Ｓilicon ＯnＩnsulator）基板２３とする。前記Ｓ
ｉＯ2膜２２，２２同士は強固に接合されて一体化され
ＳｉＯ2膜２４となる。上記のＳＯＩ基板２３は、上述
した陽極接合以外に、気相成長による方法、あるいはイ
オン注入による方法等によっても製造することができ
る。(3) Referring to FIG. 5, the SiO 2 films 22 of the two Si substrates 21 are adhered to each other, and 3
These Si substrates 2 in the atmosphere of 00 to 400 ° C.
A voltage of 500 to 600 V is applied between the No. 1 and No. 21 (anodic bonding) to bond these Si substrates 21 and 21 to each other, and SO
The substrate is an I (Silicon On Insulator) substrate 23. The S
The iO 2 films 22 and 22 are firmly bonded and integrated to form a SiO 2 film 24. The SOI substrate 23 described above can be manufactured by a method by vapor phase growth, a method by ion implantation, or the like, other than the above-described anodic bonding.
【００２３】（４）図６参照
ＳＯＩ基板２３の一方のＳｉ基板２１を所定の厚みまで
研磨し、Ｓｉ膜２５とする。(4) See FIG. 6 One Si substrate 21 of the SOI substrate 23 is polished to a predetermined thickness to form a Si film 25.
【００２４】（５）図７参照
ＳＯＩ基板２３の表裏各々の面にＳｉＯ2膜２６，２７
を形成する。(5) See FIG. 7 SiO 2 films 26 and 27 are formed on the front and back surfaces of the SOI substrate 23, respectively.
To form.
【００２５】（６）図８参照
ホトリソグラフィにより、表面側のＳｉＯ2膜２６に不
純物拡散用窓３１，３１，…を形成する。次に、不純物
拡散用窓３１，３１，…からホウ素（ボロン：Ｂ）を供
給し、ｐ型拡散層（以下、ピエゾ抵抗と称する）１７，
１７，…を形成する。さらに、ドライブイン処理によ
り、ピエゾ抵抗１７上にＳｉＯ2膜２６を成長させる。(6) Referring to FIG. 8, impurity diffusion windows 31, 31, ... Are formed in the SiO 2 film 26 on the front surface side by photolithography. Next, boron (boron: B) is supplied from the impurity diffusion windows 31, 31, ..., And the p-type diffusion layer (hereinafter referred to as piezoresistance) 17,
17 are formed. Further, the SiO 2 film 26 is grown on the piezoresistor 17 by the drive-in process.
【００２６】（７）図９参照
プラズマＣＶＤ法、あるいは常圧ＣＶＤ法や減圧ＣＶＤ
法により、ＳｉＯ2膜２６，２７のそれぞれの面の上に
窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）膜（以下、ＳＮ膜と称する）３
２，３３を成長させる。(7) See FIG. 9 Plasma CVD method, atmospheric pressure CVD method or low pressure CVD method
By a silicon nitride (Si 3 N 4 ) film (hereinafter referred to as an SN film) 3 on each surface of the SiO 2 films 26 and 27.
Grow 2, 33.
【００２７】（８）図１０参照
ホトリソグラフィにより、裏面のＳＮ膜３２の上にダイ
アフラムのパターンを形成してＣＦ4プラズマエッチン
グによりこのＳＮ膜３２をエッチングし、さらに弗酸系
のエッチング液によりＳｉＯ2膜２７をエッチングし、
ＳＯＩ基板２３の裏面にダイアフラムエッチング用のマ
スク３４を形成する。(8) Referring to FIG. 10, a diaphragm pattern is formed on the SN film 32 on the back surface by photolithography, the SN film 32 is etched by CF 4 plasma etching, and SiO 2 is further etched by a hydrofluoric acid-based etching solution. 2 Etch the film 27,
A mask 34 for diaphragm etching is formed on the back surface of the SOI substrate 23.
【００２８】（９）図１１参照
水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ液）により、下方からＳ
ＯＩ基板２３をエッチングし、ダイアフラム部３５を形
成する。この場合、ＳｉＯ2膜２４は異方性エッチング
の際のストッパとして用いられる。次に、熱リン酸等を
用いてＳＮ膜３２，３３を除去する。(9) See FIG. 11 From the bottom, S is added with an aqueous potassium hydroxide solution (KOH solution).
The OI substrate 23 is etched to form the diaphragm portion 35. In this case, the SiO 2 film 24 is used as a stopper during anisotropic etching. Next, the SN films 32 and 33 are removed using hot phosphoric acid or the like.
【００２９】（１０）図１２参照
弗酸系のエッチング液により、下方からダイアフラム部
３５のＳｉＯ2膜２４をサイドエッチングし、薄厚かつ
幅広のダイアフラム部１４を形成する。この際、ＳｉＯ
2膜２６，２７も同時に除去される。(10) See FIG. 12 The SiO 2 film 24 of the diaphragm portion 35 is side-etched from below with a hydrofluoric acid-based etching solution to form a thin and wide diaphragm portion 14. At this time, SiO
The two films 26 and 27 are also removed at the same time.
【００３０】（１１）図１３参照
Ｓｉ膜２５の上にレジスト３６を塗布して電気配線用コ
ンタクトホールのパターンを形成し、ホトリソグラフィ
によりＳＯＩ基板２３上に形成されたピエゾ抵抗１７，
１７，…の上にコンタクトホール３７,３７,…を形成す
る。(11) See FIG. 13 A resist 36 is applied on the Si film 25 to form a pattern of a contact hole for electric wiring, and a piezoresistor 17, which is formed on the SOI substrate 23 by photolithography,
Contact holes 37, 37, ... Are formed on 17 ,.
【００３１】（１２）図１４参照
真空蒸着またはスパッタリングにより、ＳＯＩ基板２３
表面に配線パターン（図示せず）を形成するとともに、
コンタクトホール３７，３７，…にオーミック特性を有
するアルミニウム電極３８，３８，…を形成する。な
お、上記のアルミニウム電極３８は、工程上あるいは動
作上において腐食等の恐れがある場合には、Ａｕまたは
金属の多層構造（Ａｕ−Ｍｏ,Ｃｒ−Ｔｉ−Ｃｕ−Ａｕ
等）等を用いてもよい。(12) See FIG. 14 The SOI substrate 23 is formed by vacuum evaporation or sputtering.
A wiring pattern (not shown) is formed on the surface,
Aluminum electrodes 38, 38, ... Having ohmic characteristics are formed in the contact holes 37, 37 ,. The aluminum electrode 38 has a multilayer structure of Au or metal (Au-Mo, Cr-Ti-Cu-Au) when there is a risk of corrosion or the like in the process or operation.
Etc.) may be used.
【００３２】（１３）図１５参照
ＳＯＩ基板２３の上面（Ｓｉ膜２５の上面）に上部スト
ッパ１８を、またＳＯＩ基板２３の下面（Ｓｉ基板２１
の下面）に下部ストッパ１９をそれぞれ取り付ける。以
上により、小型かつ高感度の半導体加速度センサ１１を
得ることができる。(13) See FIG. 15. The upper stopper 18 is provided on the upper surface of the SOI substrate 23 (the upper surface of the Si film 25) and the lower surface of the SOI substrate 23 (Si substrate 21).
The lower stoppers 19 are attached to the lower surfaces of the respective. As described above, the compact and highly sensitive semiconductor acceleration sensor 11 can be obtained.
【００３３】以上説明した様に、上記の半導体加速度セ
ンサ１１によれば、Ｓｉ基板１２に形成された薄厚かつ
幅広のダイアフラム部１４と、このダイアフラム部１４
により囲まれ板状の接続部１５を介してダイアフラム部
１４に接続された肉厚の質量部１６と、前記ダイアフラ
ム部１４の上面１４ａに形成された複数対のピエゾ抵抗
１７，１７，…とから略構成したので、従来と同一の大
きさのＳｉ基板１２に拡幅されたダイアフラム部１４を
形成することができ、センサとしての感度を大幅に向上
させることができる。As described above, according to the semiconductor acceleration sensor 11 described above, the thin and wide diaphragm portion 14 formed on the Si substrate 12 and the diaphragm portion 14 are provided.
Is surrounded by a thick mass portion 16 connected to the diaphragm portion 14 via a plate-like connecting portion 15, and a plurality of pairs of piezoresistors 17, 17, ... Formed on the upper surface 14a of the diaphragm portion 14. Since the configuration is substantially the same, the expanded diaphragm portion 14 can be formed on the Si substrate 12 having the same size as the conventional one, and the sensitivity as a sensor can be significantly improved.
【００３４】また、ＳｉＯ2膜２４は、ＳＯＩ基板２３
の異方性エッチングの際のストッパとして用いることが
できるので、薄厚のＳｉ基板においても制御性良くダイ
アフラム部１４を形成することができる。The SiO 2 film 24 is formed on the SOI substrate 23.
Since it can be used as a stopper during anisotropic etching, the diaphragm portion 14 can be formed with good controllability even on a thin Si substrate.
【００３５】また、従来の片持梁や両持梁の構造のよう
に特別の製造工程を取り入れる必要がなく、通常の半導
体製造プロセスにより作成することができるので、超小
形の半導体加速度センサを作成することができる。Further, unlike the conventional cantilever or double-supported beam structure, there is no need to incorporate a special manufacturing process, and the structure can be manufactured by a normal semiconductor manufacturing process. Therefore, a very small semiconductor acceleration sensor is manufactured. can do.
【００３６】以上により、小型化、高感度化、高性能化
が可能な半導体加速度センサ１１を提供することができ
る。As described above, it is possible to provide the semiconductor acceleration sensor 11 which can be miniaturized, have high sensitivity, and have high performance.
【００３７】なお、ＳＯＩ基板２３の替わりにＳＯＳ
（Ｓilicon Ｏn Ｓapphire）基板を用いても半導体加速
度センサ１１の製造は可能である。この場合は、陽極接
合を用いることなく、通常のエピタキシャル成長により
Ｓｉ膜２５を形成することができる。The SOS is used instead of the SOI substrate 23.
The semiconductor acceleration sensor 11 can be manufactured using a (Silicon On Sapphire) substrate. In this case, the Si film 25 can be formed by normal epitaxial growth without using anodic bonding.
【００３８】（第２実施例）図１６は、この発明の請求
項２記載の一実施例である半導体加速度センサ４１を示
す平面図である。この半導体加速度センサ４１において
上記一実施例の半導体加速度センサ１１と異なる点は、
Ｓｉ基板１２の中央部の質量部１６の周囲に矩形の貫通
孔４２，４２，…を等方的に形成し、これらの隣接する
貫通孔４２，４２間に梁部４３を形成した点であり、こ
の構成以外上記の半導体加速度センサ１１と全く同一で
ある。(Second Embodiment) FIG. 16 is a plan view showing a semiconductor acceleration sensor 41 according to a second embodiment of the present invention. This semiconductor acceleration sensor 41 is different from the semiconductor acceleration sensor 11 of the above embodiment in that
The rectangular through holes 42, 42, ... Isotropically formed around the mass portion 16 at the center of the Si substrate 12, and the beam portion 43 is formed between the adjacent through holes 42, 42. Other than this configuration, the semiconductor acceleration sensor 11 is exactly the same as the semiconductor acceleration sensor 11 described above.
【００３９】この半導体加速度センサ４１においても、
上記一実施例の半導体加速度センサ１１と同様にセンサ
としての感度を大幅に向上させることができる。また、
薄厚のＳｉ基板においても制御性良く梁部４３を形成す
ることができる。したがって、小型化、高感度化、高性
能化が可能な半導体加速度センサ４１を提供することが
できる。Also in this semiconductor acceleration sensor 41,
Similar to the semiconductor acceleration sensor 11 of the above embodiment, the sensitivity as a sensor can be greatly improved. Also,
The beam portion 43 can be formed with good controllability even on a thin Si substrate. Therefore, it is possible to provide the semiconductor acceleration sensor 41 that can be downsized, highly sensitive, and have high performance.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上説明した様に、この発明の請求項１
記載の半導体加速度センサによれば、半導体基板に設け
られた質量部と、該質量部の周囲に設けられ前記半導体
基板を薄肉化してなる弾性部と、該弾性部の上面側に設
けられた複数対のピエゾ抵抗とを具備してなる半導体加
速度センサにおいて、前記質量部は、該質量部の上端の
面積より小さい面積を有する接続部を介して前記弾性部
に接続してなることとしたので、従来と同一の大きさの
半導体基板に拡幅された弾性部を形成することができ、
センサとしての感度を大幅に向上させることができる。As described above, according to the first aspect of the present invention.
According to the semiconductor acceleration sensor described above, a mass portion provided on the semiconductor substrate, an elastic portion which is provided around the mass portion and is made by thinning the semiconductor substrate, and a plurality of elastic portions which are provided on the upper surface side of the elastic portion. In the semiconductor acceleration sensor including a pair of piezoresistors, the mass part is connected to the elastic part through a connection part having an area smaller than the area of the upper end of the mass part. A widened elastic portion can be formed on a semiconductor substrate of the same size as the conventional one,
The sensitivity as a sensor can be significantly improved.
【００４１】また、従来の片持梁や両持梁の構造のよう
に特別の製造工程を取り入れる必要がなく、通常の半導
体製造プロセスにより作成することができるので、超小
形の半導体加速度センサが可能である。Further, unlike the conventional cantilever or double-supported beam structure, there is no need to incorporate a special manufacturing process, and the structure can be manufactured by a normal semiconductor manufacturing process, so that a microminiaturized semiconductor acceleration sensor is possible. Is.
【００４２】また、請求項２記載の半導体加速度センサ
によれば、請求項１記載の半導体加速度センサにおい
て、前期弾性部は複数の貫通孔の間に設けられた梁部で
あることとしたので、従来と同一の大きさの半導体基板
に拡幅された弾性部を形成することができ、センサとし
ての感度を大幅に向上させることができる。According to the semiconductor acceleration sensor of the second aspect, in the semiconductor acceleration sensor of the first aspect, since the elastic portion is the beam portion provided between the plurality of through holes, The widened elastic portion can be formed on the semiconductor substrate having the same size as the conventional one, and the sensitivity as a sensor can be significantly improved.
【００４３】以上により、小型化、高感度化、高性能化
が可能な半導体加速度センサを提供することができる。As described above, it is possible to provide a semiconductor acceleration sensor which can be miniaturized, have high sensitivity, and have high performance.
【図１】本発明の第１実施例の半導体加速度センサを示
す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a semiconductor acceleration sensor according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１のＢーＢ線に沿う断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line BB of FIG.
【図３】本発明の第１実施例の半導体加速度センサの製
造工程の一部を示す一過程図である。FIG. 3 is a process chart showing a part of the manufacturing process of the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the invention.
【図４】本発明の第１実施例の半導体加速度センサの製
造工程の一部を示す一過程図である。FIG. 4 is a process chart showing part of the process of manufacturing the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第１実施例の半導体加速度センサの製
造工程の一部を示す一過程図である。FIG. 5 is a process chart showing part of the process of manufacturing the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第１実施例の半導体加速度センサの製
造工程の一部を示す一過程図である。FIG. 6 is a process chart showing part of the process of manufacturing the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図７】本発明の第１実施例の半導体加速度センサの製
造工程の一部を示す一過程図である。FIG. 7 is a process chart showing part of the process of manufacturing the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図８】本発明の第１実施例の半導体加速度センサの製
造工程の一部を示す一過程図である。FIG. 8 is a process chart showing part of the process of manufacturing the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図９】本発明の第１実施例の半導体加速度センサの製
造工程の一部を示す一過程図である。FIG. 9 is a process chart showing part of the process of manufacturing the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図１０】本発明の第１実施例の半導体加速度センサの
製造工程の一部を示す一過程図である。FIG. 10 is a process chart showing part of the process of manufacturing the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図１１】本発明の第１実施例の半導体加速度センサの
製造工程の一部を示す一過程図である。FIG. 11 is a process chart showing part of the process of manufacturing the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図１２】本発明の第１実施例の半導体加速度センサの
製造工程の一部を示す一過程図である。FIG. 12 is a process chart showing part of the process of manufacturing the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図１３】本発明の第１実施例の半導体加速度センサの
製造工程の一部を示す一過程図である。FIG. 13 is a process chart showing part of the process of manufacturing the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図１４】本発明の第１実施例の半導体加速度センサの
製造工程の一部を示す一過程図である。FIG. 14 is a process chart showing part of the process of manufacturing the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図１５】本発明の第１実施例の半導体加速度センサの
製造工程の一部を示す一過程図である。FIG. 15 is a process chart showing part of the process of manufacturing the semiconductor acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention.
【図１６】本発明の第２実施例の半導体加速度センサを
示す平面図である。FIG. 16 is a plan view showing a semiconductor acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention.
【図１７】従来の半導体加速度センサを示す平面図であ
る。FIG. 17 is a plan view showing a conventional semiconductor acceleration sensor.
【図１８】図１７のＡーＡ線に沿う断面図である。18 is a sectional view taken along the line AA of FIG.
１１ 半導体加速度センサ １２ シリコン基板（半導体基板） １４ ダイアフラム部（弾性部） １５ 接続部 １６ 質量部 １７ ピエゾ抵抗 ４１ 半導体加速度センサ ４２ 貫通孔 ４３ 梁部 11 Semiconductor acceleration sensor 12 Silicon substrate (semiconductor substrate) 14 Diaphragm part (elastic part) 15 Connection 16 parts by mass 17 Piezoresistive 41 Semiconductor acceleration sensor 42 through hole 43 Beam
Claims (2)
量部の周囲に設けられ前記半導体基板を薄肉化してなる
弾性部と、該弾性部の上面側に設けられた複数対のピエ
ゾ抵抗とを具備してなる半導体加速度センサにおいて、 前記質量部は、該質量部の上端の面積より小さい面積を
有する接続部を介して前記弾性部に接続してなることを
特徴とする半導体加速度センサ。1. A mass part provided on a semiconductor substrate, an elastic part which is provided around the mass part and is formed by thinning the semiconductor substrate, and a plurality of pairs of piezoresistors provided on the upper surface side of the elastic part. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the mass part is connected to the elastic part via a connection part having an area smaller than an area of an upper end of the mass part.
た梁部であることを特徴とする請求項１記載の半導体加
速度センサ。2. The semiconductor acceleration sensor according to claim 1, wherein the elastic portion is a beam portion provided between the plurality of through holes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3203303A JP2507840B2 (en) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | Semiconductor acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3203303A JP2507840B2 (en) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | Semiconductor acceleration sensor |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0526901A true JPH0526901A (en) | 1993-02-05 |
| JP2507840B2 JP2507840B2 (en) | 1996-06-19 |
Family
ID=16471803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3203303A Expired - Lifetime JP2507840B2 (en) | 1991-07-19 | 1991-07-19 | Semiconductor acceleration sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2507840B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005010149A (en) * | 2003-05-22 | 2005-01-13 | Seiko Instruments Inc | Capacity-type dynamic amount sensor, and manufacturing method therefor |
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| JPH01248067A (en) * | 1988-03-29 | 1989-10-03 | Fujikura Ltd | Manufacture of semiconductor acceleration sensor |
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| JPH02309259A (en) * | 1989-05-24 | 1990-12-25 | Nissan Motor Co Ltd | Semiconductor acceleration sensor |
| JPH0367177A (en) * | 1989-08-07 | 1991-03-22 | Nippondenso Co Ltd | Semiconductor acceleration sensor |
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1991
- 1991-07-19 JP JP3203303A patent/JP2507840B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JP4628018B2 (en) * | 2003-05-22 | 2011-02-09 | セイコーインスツル株式会社 | Capacitive mechanical quantity sensor and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2507840B2 (en) | 1996-06-19 |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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