JPH07128365A

JPH07128365A - 半導体加速度センサとその製造方法

Info

Publication number: JPH07128365A
Application number: JP27803293A
Authority: JP
Inventors: Hideo Muro; 英夫室; Shigeyuki Kiyota; 茂之清田; Takeshi Mitamura; 健三田村; Teruyoshi Mihara; 輝儀三原
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1993-11-08
Publication date: 1995-05-19
Anticipated expiration: 2016-06-04
Also published as: JP3173256B2

Abstract

(57)【要約】【目的】センサチップのシリコン面と台座側のガラス面
との陽極接合が確実強固で、検出感度自己診断用静電ア
クチュエータの電極の形成、其の電極の取り出しが容易
な構造の半導体加速度センサを提供することにある。【構成】センサチップの重錘部に静電力を及ぼす台座基
板側に設けられた電極の引出し部が、センサチップ２１
と台座基板側ガラス面との陽極接合部を通過せず、台座
基板２５側に設けられた電極のための引出し部用外部配
線接続個所が、センサチップ対向部の外に在るか、台座
基板の外部底面に在るか、又は、センサチップの電気的
孤立部表面に在るような構造にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加速度検出用重錘部を
静電力により変位させるための電極を設け、その電極に
電圧を印加して加速度検出感度を自己診断できるように
した半導体加速度センサの、上記電極を製造し易く利用
し易い構造にしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体加速度センサとしては、例
えば図１７に示すようなものがある。これは静電駆動形
自己診断機能を有する両持ち梁式半導体加速度センサの
断面図で、その詳細についてはStephen C. Terry, Die
derik W. De Bruin, Henry V.Allen, “Self-testable
Accelerometer Microsystem”, Micro System Techno-
logies 1990, Berlin, Garmany, pp.611-616 (1990) に
述べられている。図１７において１はセンサチップのシ
リコン基板よりなる支持部であり、裏面からの異方性エ
ッチングにより肉薄の梁２が形成されていて、これが中
央の重錘部３を両側から支持するいわゆる両持ち梁構造
となっている。このシリコン基板の上面には凹部７を有
するシリコンのキャップ４が、下面には凹部８を有する
シリコンの台座５が合金接合等により接着されていて、
加速度に応じて重錘部３が上下に変位でき、かつその変
位が凹部７、８中の突起部９、１０により制限され、過
大加速度印加時の梁の破損を防止するような構成となっ
ている。梁２の表面にはピエゾ抵抗６が形成されてい
て、加速度印加により重錘部３が変位し、梁の表面に応
力が生じるとその抵抗値が変化して加速度を検出できる
ようになっている。ここではピエゾ抵抗が梁の支持部側
と重錘部側に形成されていて、応力が逆極性となること
を利用してフルブリッジを構成している（図示せず）。
これにより他軸感度の低減が可能となっている。キャッ
プ４及び台座５により形成された狭いギャップは重錘部
３のストッパとして機能するばかりでなく、梁の共振を
抑制するエアダンピングを可能としている。重錘部３の
上には自己診断用の金属電極１１が形成されていて、上
側のキャップ４と狭いギャップを挾んで対向している。
キャップ４の凹部にも金属電極（図示せず）が形成され
ており、この電極は接着部において、シリコン基板上の
金属電極（図示せず）と電気接続されて、ボンディング
パッド１２に引き出されている。この上側キャップ４の
電極と重錘部３上の電極１１の間に電圧を印加すると静
電力により重錘部３は上側に変位し、加速度を印加した
時と同様な応力を梁に発生させることができる。この時
の出力をチェックすることによりセンサの加速度検出機
能すなわち感度を確認するいわゆる自己診断が可能とな
る。図１８に第２の従来例を示す。この内容については
特開平２−１１６７５５号公報に開示されている。加速
度センサとしての基本構成は図１と同じであるが、静電
駆動式自己診断の構成が異なっている。ここでは上側キ
ャップが無く、台座５の表面に形成された凹部８の表面
と重錘部３の底面に、それぞれ、金属電極膜３０が対向
して形成されていて、静電アクチュエータを構成してい
る。通常このような構成は台座５をパイレックスガラス
を用いて加工し、最後にシリコンのセンサチップと陽極
接合することにより作製される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の半導体加速度センサでは、第１従来例の場
合、上側のキャップ基板をエッチして凹部を形成後、金
属電極を蒸着、パターニングした後、それをマイクロマ
シーニングで形成した加速度センサ基板に合金接着し
て、自己診断用静電アクチュエータを構成するような構
造であり、第２の従来例では重錘部と下側電極が直接対
向するような構成となっていたため、（１）キャップ及
び台座の加工工程並びにそれらのセンサ基板への接着工
程が複雑かつ手間がかかり、実装コストが極めて高くな
る、（２）エッチングでギャップを決めるため、広いギ
ャップ（例えばオイルダンプ用）に対応できず、かつそ
の段差のためフォトリソグラフィーの精度が悪く、微細
化が困難、（３）キャップの電極取り出しのための絶縁
及び電気接続のために、センサ基板の製造プロセスが複
雑になる（また接続不良を起こしやすい）、という問題
点があり、また、第２従来例では下側電極の絶縁及び取
り出しのための構造が極めて複雑であり、さらに陽極接
合時に重錘部底面が台座に接着されたり、電極を破損す
るというような問題があった。

【０００４】本発明は上記従来の問題を解消し、実際製
造時に製造容易で利用にも好都合な構造を有する半導体
加速度センサとその製造方法を提供することを課題とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、シリコン基板をエッチングして
形成され、重錘部を肉薄の単数または複数の梁で支持す
る構造を有し、上記重錘部に印加された加速度を上記梁
に形成されたピエゾ抵抗の抵抗値変化により検出する加
速度センサ基板と、その表面に上記センサ基板重錘部に
対向する領域からセンサ基板の外側まで延びる溝を設
け、この溝中に重錘部に対向する表面を絶縁膜で被覆し
た金属電極を形成したガラスの台座基板とを陽極接合さ
せて、上記重錘部と上記金属電極とを間隙を挾んで対向
させ、その間に電圧を印加して生ずる静電力により感度
を自己診断できるようにした。陽極接合による接着を確
実にするために、台座材料としてシリコンに膨張係数が
近いパイレックスガラスを用い、また、台座側の静電駆
動用金属電極への配線が容易で然も製造し易い構造にす
るために、台座及びその上の電極をセンサ基板よりも外
側へ長く突出させ、その突出部分にワイヤ・ボンディン
グする構成とした。台座基板の構造を工夫して、製造や
利用を容易にできるように、本発明では上記の他に種々
の構造の台座基板を用いることにした。シリコン基板側
のセンサチップとチップ１個当りの台座基板とを同形、
同大として台座電極取出し領域を無くしてチップ・サイ
ズを小さくし、かつ台座基板側の電極を一層容易に取り
出す目的で、台座基板を導電性シリコン又はモリブデン
よりなる導電性のあるものとし、その台座基板の、セン
サ基板側重錘部に対応する部分以外に、低融点ガラス又
はシリコンと比較的熱膨張係数が近いパイレックスガラ
スよりなる絶縁性接着層を設けて、陽極接合によりセン
サ基板に接着させて台座を接着した加速度センサを、回
路基板に実装する際には台座の裏面を導電性接着剤で回
路基板に接着させるだけで済むようにする。又は、上記
と同様の目的で、半導体基板に接合され上記重錘部より
も大きい貫通孔を穿設されたガラス台座基板と、事実上
は陽極接合用の枠として役立つ上記ガラス台座基板に周
辺部で接合され中央部は上記貫通孔にはまり込んで突出
し上記重錘部との間に間隙を形成する凸形金属台座をシ
リコンのセンサ基板と結合させて用いてもよい。又は、
上記と同様の目的で、パイレックスガラスよりなる台座
基板の重錘部底面側に、重錘部を変位可能にするための
空隙形成用の溝部を設け、この溝部に重錘部底面と所定
長隔てて形成された導電性物質層が、この導電性物質層
の溝部領域内に溝部と反対側の台座底面に達するように
穿設したスルーホールの内壁に形成された導電性物質層
により、台座底面部に電気的に接続されている台座基板
を用いる。又は、上記と同様の目的で、センサチップ
（が形成された半導体基板ウェーハ）と（ウェーハ状
の）ガラス台座基板を陽極接合した後、センサチップの
端部近傍の、チップ半導体基板裏面側から予めエッチし
てあった浅いＶ溝に沿ってダイシングソーで、前記Ｖ溝
に達する縦溝を掘り込んで、個々の加速度センサのチッ
プに分離された状態では、センサチップ端部で電気的に
孤立絶縁される個所を形成させ、この個所を静電アクチ
ュエータのガラス台座側電極への給電経路として用い
る。

【０００６】

【作用】本発明では重錘部の底面に、金属電極を形成さ
せなかったが、これは、重錘部は導電性があるシリコン
で形成されているから静電力を生じさせるために、いわ
ゆる電極面を金属などで特別に形成させる必要はなく、
電極面形成のためのかなり複雑な工程を省略することに
より製品歩留も向上するからである。また、台座を導電
性材料で製作した場合に台座側に特別に電極を形成させ
なくても差支えないことは勿論である。さらに、台座基
板の底面に静電駆動用の一方の電極がとれれば、回路基
板への実装が容易になることは明らかである。台座基板
をシリコンよりなるセンサ基板に陽極接合する個所に、
シリコンに膨張係数が近いパイレックスガラスや低融点
ガラスを配設し、また、接合面に引出し電極などによる
段差が生じないようにしたから、陽極接合部の接着は強
固である。なお、台座基板には種々の構造のものを用い
るが、シリコン製の加速度センサ基板と台座基板とが、
同形、同面積になっている場合には、加工済の加速度セ
ンサ用シリコン基板のウェーハを、個々のセンサチップ
用にダイシングして分離することなく、ウェーハ状態の
ままで台座基板と陽極接合させ、その後で個々のセンサ
チップに分離することが可能になり作業効率が良くな
る。

【０００７】

【実施例】図１、図２は、この発明の第１実施例を示
し、図２はその上面図、図２中に示すＡ−Ａ′線断面図
が図１である。まず構成を説明する。２１はシリコン基
板より形成されたセンサチップで、その裏面側からの異
方性エッチングにより肉薄の梁２２が形成されていて、
これが中央の重錘部２３を支持する構成となっている。
梁２２の表面側には拡散形成されたピエゾ抵抗２６があ
り、重錘部２３に印加される加速度により発生する梁２
２上の応力を電圧に変換するようなブリッジ回路（図示
せず）が構成されている。２７はセンサチップ２１表面
のＳｉＯ₂膜である。センサチップ２１は、シリコンと
熱膨張係数が比較的近いパイレックスガラス製の台座基
板２５に陽極接合されている。台座基板２５は所定の領
域においてセンサチップ２１の端部よりも外側まで延び
ている。台座基板２５表面には上記重錘部２３に対向す
る領域と、そこから上記延長部までの領域において深さ
数μｍの溝２８が形成されていて、溝２８の底面には金
属電極膜３０が形成されている。センサチップの重錘部
２３は金属電極２９に接続したボンディングワイヤ３１
を介して外部に電気接続される。台座基板２５上の金属
電極膜３０も上記台座基板延長部においてボンディング
ワイヤ３１を介して外部に電気接続されている。金属電
極膜３０の上面にはＳｉＯ₂膜３４が形成されている。
センサチップ２１は、ｎ形シリコン基板にボロンを拡散
してｐ形ピエゾ抵抗２６を形成し、裏面にマスク材を付
けた後ＫＯＨ、ヒドラジン等のアルカリ性の異方性エッ
チング液を用いて時間制御エッチで梁２２を形成して、
最後に表面側から梁をリリースするエッチングを行なう
ことにより製造することができる。またｐ形シリコン基
板上にｎ形エピタキシャル層を成長させ、素子形成後こ
のｎ形エピタキシャル層を正にバイアスしながら、異方
性エッチするエレクトロケミカルエッチングを行なうこ
とにより、エピタキシャル層から成る厚さの制御された
薄い梁２２を得ることもできる。台座基板２５のウェー
ハはパイレックス７７４０のウェーハ表面にフッ酸系の
エッチ液で溝２８を形成した後、Ｃｒ／Ａｕを蒸着パタ
ーニングして金属電極膜３０を形成する。ここで後の陽
極接合時の重錘部２３の変位で、重錘部とこれをを所定
の厚さの絶縁性接着層を介して保持する導電性台座基板
の接着や電極破損が起こらないように金属電極膜３０表
面にスパッタにより絶縁性のＳｉＯ₂膜３４がボンディ
ング部以外に形成されている。このようにして作られた
シリコンウェーハとガラスウェーハとを陽極接合した後
ダイシングし、ダイボンディング、ワイヤボンディング
を行なってセンサを完成することができる。このように
本実施例では金属電極の付いたガラス台座をセンサチッ
プに陽極接合し、ガラス台座の延長部からこの金属電極
膜にワイヤボンディングする構成となっているので、対
向電極を引き出すための特殊な合金接着やスルーホール
の技術が不要であり、安価で信頼性の高い静電駆動式自
己診断機能を有する半導体加速度センサを実現すること
ができる。

【０００８】図１と図２に、それぞれ、断面図、上面図
を示した第１実施例のような構成において、重錘部２３
に電気接続された電極と台座基板２５上の金属電極膜３
０の間に所定の電圧Ｖ_Dを印加すると両者の間には静電
引力Ｆが働き、下方向への加速度が印加された場合と同
様な応力を梁２２に発生させることができるので、セン
サの機能の診断、あるいはその感度の較正を行なうこと
ができる。ここで静電力Ｆは次のように表わせる。

【０００９】

【数１】

【００１０】但し、ε：ギャップ部の誘電率、Ｓ：重錘
部２３の底面積、ｄ：ギャップ長この（数１）式は上記第１実施例だけでなく、後述のす
べての実施例に対しても適用できることは云うまでもな
い。以上単純なセンサチップについて説明してきたが、
本発明は周辺回路を内蔵するような集積化センサについ
ても容易に適用することができる。

【００１１】図３をもとに、バイポーラ回路をオン−チ
ップで（センサチップと共に）集積する場合の処理の過
程を説明する。（ａ）（１００）ｐ形Ｓｉ基板５１上のバイポーラトラ
ンジスタ領域にｎ+埋込層５３を形成し、さらにｎ形エ
ピタキシャル層５２を成長させる。（ｂ）ｎ形エピタキシャル層５２を貫き、ｐ形基板５１
に達するようなｐ形拡散を行ない素子分離拡散領域５４
を形成する。この時、図１、図２中の溝２８に対応する
（重錘部両側の凹部となる）領域にもこの拡散を行な
い、後のＥＣＥ（エレクトロ・ケミカル・エッチング）
で除去されるようにする（図示せず）。（ｃ）ボロンのイオン注入を行ない、ピエゾ抵抗２６を
形成後、拡散によりｐ形ベース領域５５、ｎ+エミッタ
領域５６、ｎ+コレクタ領域５７を形成する。（ｄ）裏面ＳｉＯ₂膜５８をパターニングした後、表面
側のＳｉＯ₂膜２７にコンタクトホールをエッチし、Ａ
ｌ配線５９を形成する。（ｅ）ｎ形エピタキシャル層５２を正にバイアスしなが
らＳｉ基板５１を裏面からＫＯＨ等の異方性エッチ液で
エッチし、ｐ形領域を選択的に除去して、梁２２と重錘
部２３を形成し、最後に裏面ＳｉＯ₂膜を除去する。なお、回路を集積しない場合はｎ+埋込層５３、ｐ形ベ
ース領域５５等を省けばよい。

【００１２】図４に本発明の自己診断機能付半導体加速
度センサのシステム構成の具体例を示す。４０はセンサ
のパッケージ、４１はセンサチップの検出部である梁／
重錘の部分を示している。ここに形成されたピエゾ抵抗
ブリッジ回路４２は正の温度依存性を有する温度補償回
路４３により駆動され、ピエゾ抵抗効果の負の温度依存
性をキャンセルするようになっている。ピエゾ抵抗ブリ
ッジ回路４２の出力は増幅器４４で増幅された後Ａ／Ｄ
変換器４７でＡ／Ｄ変換されて、コントローラ４８に入
力される。一方重錘部下方の台座の下部電極４５は共通
の安定化電源４６により電圧駆動されて、静電力を発生
するようになっている。今、コントローラ４８によって
所定値の方形波状電圧が下部電極４５に印加されると加
速度印加時と同様に梁に応力が生じ、増幅器４４から対
応する方形波状信号が出力される。これを通常の加速度
信号と同様にコントローラ４８で読み取ることによりセ
ンサの機能診断をすることができる。またセンサの感度
が経時変化した場合でも診断時の出力レベルをもとにコ
ントローラで補正することができる。

【００１３】図５には、本発明を片持ち梁式加速度セン
サに適用した第２実施例を示すが、基本構成は第１実施
例における両持ち梁式と同じである。但し、片持ち梁式
は重錘部２３の先端側が開放であり、電源に接続するワ
イヤボンディングのためのスペースを取りやすい構成と
なっている。この実施例では台座基板２５上の金属電極
膜３０の上に直接ワイヤボンディングせず、金属電極膜
３０上に半田３２により金属製のパッド２９ａを接着
し、その上にワイヤボンディングを行なっている。これ
により、ワイヤボンディングの高さを揃えられるのでボ
ンディング工程を容易にすることができる。

【００１４】本発明の利点を図１８に示した下部電極形
静電力利用自己診断センサの従来例と比較して更に具体
的に述べれば、図１８の従来例では台座５の上に形成さ
れた金属電極膜３０が溝からのり上げて、シリコン基板
と接触して電気接続するような構成となっているため、
基板がｐ形で、ｎ形エピ層をつらぬくｐ形拡散を介して
電気接続することとなり、このｐｎ接合を順バイアスさ
せないようにするため下部電極には負の電圧しか印加で
きず、したがって±電源が必要となり、片側電源しかな
い自動車用エアバッグ・システム等では極めて高価なも
のとなり、また金属電極膜３０を押しつぶすようにシリ
コン基板１とガラス台座５を陽極接合する形となるの
で、金属電極膜近傍に未接着領域を生じて、接着強度が
低下し、更にそこで熱膨張係数の違いによる熱応力を生
じるのでオフセットの温度ドリフトが大きくなる、とい
うような問題があるのに対して、本発明では、台座の寸
法をシリコンのセンサ基板からはみ出すように設定し、
金属電極の付いたガラス台座をセンサチップに陽極接合
し、ガラス台座の延長部からこの金属電極にワイヤボン
ディングする構成となっているので、対向電極を引き出
すための特殊な合金接着やスルーホールの技術は不要で
あり、安価で信頼性の高い静電駆動式自己診断機能を有
する半導体加速度センサを実現することができる。しか
し、上記第１、第２実施例では、台座基板２５をパイレ
ックスガラスで製作し、溝２８内に形成させた金属電極
膜３０をセンサチップ２１の外側へ（数百μｍ〜１ｍｍ
程度）引き延ばして其処にボンディングワイヤ用のボン
ディングパッドを設けているため、広いスペースを必要
とする。かかる問題を解消するために、後述する各実施
例では、センサ基板と台座基板とを同形同大とし、チッ
プの小型化を図ったものである。

【００１５】図６に示す第３実施例では、台座として導
電性（シリコン又は金属）基板を用い、それに印刷もし
くはスパッタ等により低融点ガラス等の接着層を重錘部
に対応する部分以外に形成し、この接着層にシリコンよ
りなる加速度センサ基板を接合して、静電駆動の電極の
一方を導電性の台座下面から取り出すような構成として
いる。２１はシリコン基板より形成されたセンサチップ
で、裏面側からの異方性エッチングにより肉薄の梁２２
が形成されていて、この梁が中央の重錘部２３を支持す
る構成となっている。センサチップ２１は、ｎ形シリコ
ン基板にボロンを拡散してｐ形ピエゾ抵抗２６を形成
し、裏面にマスク材を付けた後ＫＯＨ、ヒドラジン等の
アルカリ性の異方性エッチング液を用いて時間制御エッ
チで梁２２を形成し、最後に表面側から梁をリリースす
るエッチングを行なうことにより製造することができ
る。またｐ形シリコン基板上にｎ形エピタキシャル層を
成長させ、素子形成後このｎ形エピタキシャル層を正に
バイアスしながら、異方性エッチするエレクトロケミカ
ルエッチングを使うことにより、エピタキシャル層から
なる厚さの制御された薄い梁２２を得ることもできる。
梁２２の表面側には拡散形成された上記ピエゾ抵抗２６
があり、重錘部２３に印加される加速度により発生する
梁２２上の応力を電圧に変換するようなブリッジ回路
（図示せず）が構成されている。２７はセンサチップ２
１表面のＳｉＯ₂膜である。センサチップ２１は所定の
厚さを有する低融点ガラス層もしくはシリコンと熱膨張
係数が比較的近い絶縁性接着層２４により導電性シリコ
ンまたはモリブデンから成る導電性の台座基板２５に例
えば熱圧着よって接着されている。或いは接着層とし
て、薄く加工されたパイレックスガラスのシートを用い
て陽極接合により接着することも可能である。台座基板
２５を接着したセンサチップ２１は実装用回路基板３３
上の金属電極膜３０に導電性接着剤３２ａを用いて固定
されている。センサチップ２１の重錘部２３はチップ表
面の金属電極２９からボンディングワイヤ３１を介し
て、回路基板３３上の他の金属電極膜３０’に電気的に
接続されている。なお、センサチップ２１上の他の回路
端子についても同様にワイヤボンディングされている
が、ここでは簡単のために省略した。今、このような回
路基板３３をダンピングのため、シリコンオイルを封入
して実装する場合、例えばＳ＝３ｍｍ×３ｍｍ、ｄ＝２
０μｍとすると１０Ｖ印加により、既述の（数１）式に
より１０Ｇ相当の力が発生することが判る。

【００１６】本発明の半導体加速度センサの製造方法は
次の通りである。上記のようにＩＣプロセス、異方性エ
ッチング等でセンサチップ２１のウェーハを作成する一
方、台座２５のための他のシリコンウェーハ表面に低融
点ガラス層２４を印刷、スパッタ等で形成する。両ウェ
ーハをアライメント後接着してからダイシングしても、
両ウェーハをダイシング後接着しても、加速度センサチ
ップを製造できる。センサチップに形成後、回路基板３
３に実装する。このように本実施例では台座として導電
性基板を用い、通常の接着技術だけで実現できるので、
対向電極を引き出すための特殊な合金接着やスルーホー
ルの技術や対向電極をスパッタ蒸着により形成する工程
が不要であり、安価で高信頼性の自己診断形加速度セン
サを実現することができる。またエッチした溝の中に電
極を形成するような段差部でのフォトリソグラフィーが
不要で加工精度低下によるチップサイズの増加がなく、
またオイルダンピングに適した広いギャップ（〜数十μ
ｍ）にも適用することができる。

【００１７】図７は第４実施例図である。第４実施例
は、基本的には第３実施例と同じで、異なる点は台座基
板２５表面の重錘部２３に対向している領域に溝２８を
形成している点である。この溝は等方性もしくは異方性
のエッチングにより形成することができる。この溝２８
の深さを調整することによりダンピングファクタの制御
が可能となり、所望の周波数特性を得ることができるよ
うになる。以上説明したように、第３、第４実施例では
シリコンのセンサチップを所定の厚さの接着層により、
導電性の台座基板に接着し、台座と重錘部の間に電圧を
印加してセンサ機能の自己診断を行なうような構成とし
たため、対向電極を作るための電極形成工程及びその電
極への電気接続のための特殊な接着工程が不要になり、
また段差部のフォトリソグラフィーも用いないので低価
格化、高信頼性化が可能で、また、オイルダンピングの
ための広いギャップも容易に実現できるという効果が得
られる。

【００１８】図８は第５実施例図である。この実施例で
は、重錘部よりも大きな貫通孔をもつ接合用ガラス台座
と、その貫通孔にはまり込み、かつセンサ基板の重錘部
に対向して、重錘部との間にギャップを形成する凸型金
属台座とを接合した構造とし、重錘部と凸型金属台座間
に電圧を印加して生ずる静電力を利用した自己診断用静
電アクチュエータとしている。図８によって構成を説明
すると、２１はシリコン基板を用いて形成されたセンサ
チップ、２４ａは内部に大きな貫通孔がある枠状の接合
用ガラス台座、２５ａはガラス台座の貫通孔にはまり込
んでいる凸型金属台座、３３ａはＨＩＣ基板である。セ
ンサチップ２１は、支持部１、梁部２、重錘部３から構
成され、センサに加速度が加わると、ピエゾ抵抗６の抵
抗値が変化することにより加速度を検知する。１３はセ
ンサチップ２１の基板電位をとる電極で、１４はＳｉＯ
₂膜である。接合用ガラス台座２４ａは、シリコンと熱
膨張係数が近いパイレックスガラス等で構成され、セン
サチップ２１の重錘部３より大きな貫通孔のあいた構造
をしている。凸型金属台座２５ａは、シリコンと熱膨張
係数が近いモリブデン等で構成され、接合用ガラス台座
２４ａの貫通孔にはまり込む形の凸型をしている。この
凸型金属台座２５ａの凸部の高さは、接合用ガラス台座
２４ａの厚さよりもやや低く、センサチップ２１の重錘
部３と所望のギャップ１５が得られるように設定する。
凸型金属台座２５ａは導電性接着剤（銀ペーストなど）
３２ａを用いてＨＩＣ基板３３ａの金属配線１７に接着
されている。凸型金属台座２５ａは自己診断用の電極で
ある。センサチップの基板電極１３したがって重錘部３
と、凸型金属台座２５ａと接続されているＨＩＣ基板３
３ａ上の金属配線１７の間に電圧を印加すると、静電力
により、重錘部３は下側に変位し、加速度を印加したの
と同様な応力を梁部２に与えることができる。これによ
り、センサの検出機能をチェックする自己診断が可能と
なる。本実施例によれば、自己診断用のセンサチップに
対向する電極を、接合用ガラス台座２４ａに接着された
凸型金属台座２５ａから導電性接着剤３２ａを介してＨ
ＩＣ基板３３ａ上の金属配線１７に取り出しているた
め、実装工程が簡略で安価に製造することが可能であ
る。また、センサチップ２１は、この静電式自己診断を
するために、なんら設計の追加をする必要がなく、静電
式自己診断を行なわないチップと同一のものを用いるこ
とができる。また、自己診断をするための静電力を発生
する電極間のギャップ１５の値が、凸型金属台座２５ａ
の凸部の高さと接合用ガラス台座２４ａの厚さの差で決
定できるため、エッチングにより決定する従来例に比
べ、ギャップ値の設計自由度が非常に広い。従って、所
望の静電力に対し、自由に印加電圧とギャップ値を設計
することが可能で、また、センサチップ２１のダンピン
グをオイルダンピングにするかエアダンピングにするか
も設計により選択できる。

【００１９】図９（ａ）〜（ｄ）に、本実施例の製造方
法を示す。（ａ）シリコンウェーハにＩＣ製造プロセスを用いて、
ピエゾ抵抗６、シリコン基板電極１３を形成した後、裏
面からのアルカリ性溶液を用いた時間制御異方性エッチ
ングにより、支持部１、梁部２、重錘部３を形成する。
１８はスクライブラインである。（ｂ）センサチップ２１の重錘部３よりも大きな貫通孔
をもつように、パイレックス等のガラス板を超音波加工
などで加工する。出来あがった接合用ガラス台座２４ａ
とセンサチップ２１を陽極接合する。このとき、センサ
チップ２１と接合用ガラス台座２４ａはウェーハ状態で
接合が可能である。（ｃ）接合したセンサチップ２１と接合用ガラス台座２
４ａをスクライブライン１８に沿ってダイシングする。（ｄ）モリブデンやコバール等の金属を接合用ガラス台
座２４ａの貫通孔にはまり込むような凸形に加工する。
この時凸部の高さは、自己診断時に静電力を発生するた
めの所望のギャップ値１５となるように、ガラス台座の
厚さよりもギャップ値１５の値だけ低くする。加工され
た凸型金属台座２５ａを、センサチップ２１を接合され
た接合用ガラス台座２５ａに陽極接合する。最後に、導電性接着剤３２ａ（例えば銀ペースト等）を
用いてＨＩＣ基板３３ａ上の金属配線１７上にダイボン
ドすることにより図８に示した第５実施例加速度センサ
が得られる。以上のように、本実施例の製造方法によれば、従来例に
比べ、自己診断のための対向電極の製造工程が簡略で、
安価に製造することができる。

【００２０】上記製造方法では、センサチップ形成工程
でのエッチングを、アルカリ性溶液の時間制御エッチン
グとしたが、ｎ型エピタキシャル層に正電位を印加しな
がらアルカリ性溶液でエッチングするエレクトロケミカ
ルエッチングを用いてもよい。ただし、この場合、重錘
部３の凸型金属台座２５ａ側のｐ型領域に電圧を印加す
るために、図１０に示す第６実施例のように、電極１３
をｐ型拡散層１９の上に形成することが必要である。第
６実施例と第５実施例とは電極位置が相違するだけであ
る。また、図９（ｂ）〜（ｃ）の製造工程において、セ
ンサチップ２１と接合用ガラス台座２４ａをウエハ状態
で陽極接合して、ダイシング工程を行なうことにした
が、センサチップ２１と接合用ガラス台座２４ａをそれ
ぞれダイシングしたのち、チップ毎に陽極接合を行なっ
ても勿論差支えない。本実施例において、センサチップ
２１に増幅回路や温度補償回路等を形成し、集積型セン
サとすることも可能である。なお、本実施例では、セン
サチップ２１の構造を両持ち梁構造としたが、片持ち梁
構造でもかまわない。以上説明してきたように、第５、
第６実施例では、センサチップを支持する台座側の構造
を、重錘部よりも大きな貫通孔をもつ枠型の接合用ガラ
ス台座と、その貫通孔にはまり込み重錘部との間にギャ
ップを形成するような凸型金属台座とを接合した形と
し、重錘部と凸型金属台座に電圧を印加するような自己
診断用静電アクチュエータとしたため、静電力を発生さ
せるギャップ値の設計自由度が広く、エアダンピング、
オイルダンピングの両方に対応可能となり、また、利用
するセンサチップとして、自己診断用静電駆動アクチュ
エータを持たないセンサチップと同一のものを用いるこ
とができるなどの、効果が得られる。

【００２１】図１１は本発明の第７実施例図である。こ
の実施例では、加速度センサ基板が、重錘部底面との間
に空隙を形成して重錘部を変位可能にするための溝部を
設けたガラス製台座に固定されており、上記溝部に重錘
部底面と所定長隔てて形成された導電性物質層が、この
導電性物質層の溝部領域内に溝部と反対側の台座底面に
達するように穿設されたスルーホールの内壁に形成され
た導電性物質層により、台座底面部に電気的に接続され
ている。センサチップ２１は上記各実施例と全く同様
で、ｐ型の半導体基板上に、薄い厚さを正確に制御され
たｎ型のエピタキシャル層が形成されている。１は支持
部、２は梁部、３は半導体加速度センサの重錘部、６は
梁部の上面に形成されたピエゾ抵抗で、支持部、梁部、
重錘部は、それぞれ例えばエレクトロケミカルエッチン
グ（ＥＣＥ）法を用いた異方性エッチングで形成する。
１４はセンサチップの外表面保護用のＳｉＯ₂膜であ
る。電極１３の下にはｎ型エピタキシャル層内に形成さ
れたｐ型拡散層があり、上記センサ表面部に形成された
電極１３を通して重錘部３を電気的に接地している。２
５はパイレックスガラスで形成され陽極接合法によりセ
ンサチップ２１の支持部１と接合された台座基板であ
り、センサチップの重錘部と対向する部分に溝２８が形
成されている。溝２８は例えばフッ酸系薬液を用いたエ
ッチングにより形成される。２５ｂは台座基板２５の溝
２８の領域内に形成され台座基板裏面にまで到達してい
るスルーホールで、例えば超音波加工法を用いることに
より形成される。３０は台座基板の溝２８の表面、スル
ーホール内壁面、台座基板裏面に蒸着された金属電極膜
であって、溝２８の表面側と台座裏面側はスルーホール
２５ｂを通じて金属電極膜３０により電気的に接続され
ている。３３は半導体加速度センサが実装されている回
路基板であり、１７はその上に印刷された金属配線であ
る。３２ａは導電性接着剤であり、自己診断のための静
電駆動電圧２０を台座基板２５の溝２８上の金属電極膜
３０にまで伝達する。センサ部には信号処理等のための
周辺回路が具備されているがここではその詳細は示さな
い。

【００２２】図１２（ａ）〜（ｅ）にこの半導体加速度
センサの台座を形成するための製造法の一例を示す。ま
ず図１２（ａ）に示すように、パイレックスガラス板６
０にフォトリソグラフィー技術を用いてエッチングマス
ク材６１を台座基板の溝に合わせてパターニングを行な
う。その後、フッ酸系のエッチング液を用いて溝６２を
所定の深さまでエッチングする。その後台基板座裏面か
ら超音波加工法を用いて溝６２の領域内にスルーホール
２５ｂを形成する。次に図１２（ｂ）に示すように、再
びフォトリソグラフィー技術を用いてマスク材６３を台
座基板の溝の側の面にパターニングする。次に図１２
（ｃ）に示すように、台座基板の溝の側の全面に金属電
極膜３０の蒸着を行なう。次に図１２（ｄ）に示すよう
に、台座基板の裏面にも金属電極膜３０の全面蒸着を行
ない、その後マスク材６３を化学的に除去してリフトオ
フ法により溝内部を除く台座基板表面の金属電極膜だけ
を、マスク材と一緒に除去し、マスク材６３のパターン
によって被覆されていなかった、台座の溝の内部、スル
ーホール２５ｂの内壁、台座基板裏面の金属電極膜を残
留させて、金属電極膜３０のパターニングを行なう。完
成した台座部を、図１２（ｅ）に示すように、陽極接合
法によりセンサチップ２１に接合させる。以上述べてき
た製造プロセスはセンサ部、台座部ともウェーハ状態に
おいても適用可能である。印加された電圧２０は基板３
３上の金属配線１７、導電性接着剤３２ａを通じて、パ
イレックスガラス台座基板２５の溝２８に形成された金
属電極膜３０に伝達される。金属電極膜３０に対向する
センサチップ２１の重錘部３は電気的に接地されている
ため、金属電極膜３０と重錘部３の底面との間のギャッ
プ１５の大きさｄと、このギャップを満たしている物質
と、重錘部の底面積によって決まる静電力Ｆが生ずる。
この力Ｆの大きさは、既述の式１により算出され、例え
ば重錘部３の質量を２ｍｇ、底面積を（１．５ｍｍ)²、
ギャップの大きさｄ＝５μｍとすると、空気中で印加電
圧を２２．２Ｖとした場合、加速度にして１０Ｇに相当
する。この力により、重錘部は下向きに１０Ｇが加わっ
た場合と同様に撓み、その時のピエゾ抵抗６の抵抗値変
化に対応した電気出力が得られる。この出力をモニター
することにより自己診断が実現できる。

【００２３】図１３には、第８実施例を示す。この実施
例は、台座基板２５の溝２８内部の電極を導電性半導体
層３０ａにし、台座基板２５裏面側ではこの半導体層３
０ａの上にさらに金属電極膜３０を蒸着したものであ
る。その他の部分は第７実施例と同様であり詳細な説明
は省略する。

【００２４】図１４（ａ）〜（ｄ）は、第８実施例の台
座の製造方法を示す。まず図１４（ａ）に示すように、
第７実施例の場合と同様にフォトリソグラフィーとエッ
チングを用いてパイレックスガラス板６０に溝６２を形
成し、その後、台座基板の裏面側より超音波加工を行な
い、溝６２の領域内にスルーホール２５ｂを形成する。
次に、図１４（ｂ）に示すように、台座基板両面にＣＶ
Ｄ法を用いてアモルファスシリコン等の導電性半導体層
３０ａを堆積させる。ドープ量や堆積後のアニールによ
り半導体層のシート抵抗を所定の値にする。この後、図
１４（ｃ）に示すように、台座基板上面のセンサチップ
との接合面となる個所に堆積した半導体層をラッピング
により除去し、さらに台座裏面側から第７実施例と同様
に金属電極膜３０を全面蒸着する。金属電極膜３０の蒸
着後に水素シンターを行なう。その後、図１４（ｄ）に
示すように、センサチップ側と台座基板側を陽極接合す
る。以上の方法は第７実施例の場合と同様にウェーハ状
態同士のプロセスに適用可能である。以上説明してきた
ように、上記第７、第８実施例発明によれば、静電駆動
型自己診断機能実現のために、パイレックスガラス板の
溝部に重錘部底面と所定長隔てて形成された導電性物質
層が、この導電性物質層の溝部領域内に溝部と反対側の
台座基板底面に達するように穿設されたスルーホールの
内壁に形成された導電性物質層により、台座基板底面部
に電気的に接続されているために、静電自己診断用の対
向電極の取り出しが容易にできるという効果が得られ
る。すなわち、台座基板にスルーホールがあるために、
例えばウェーハ同士で陽極接合を行ない、これをダイシ
ングした後でも重錘底面と溝部電極間のギャップの洗浄
が可能であり、ダイシング時のグズ等による歩留まりの
低下が防止できる。さらに、溝部と反対側の台座基板底
面に形成した導電性物質層は、陽極接合時のパイレック
スガラス側の電極として利用可能であり、これを適当に
パターニングすること（例えば、同心円状等）により陽
極接合に要する時間を短縮でき、かつ接合不良の発生を
抑えることが期待できる。

【００２５】図１５は、この発明の第９実施例図であ
る。センサチップ２１は既述の各実施例と同様に、支持
部１、梁部２、重錘部３及びピエゾ抵抗６を有するが、
その端部近傍に、センサチップ２１（が形成された半導
体基板ウェーハ）と（ウェーハ状の）ガラス台座基板２
５を陽極接合した後、ダイシングソーで形成させた縦溝
７１により、センサチップ２１の上記各部から電気的に
孤立絶縁された個所７２に、静電アクチュエータのガラ
ス台座側電極の接続用パッド２９ａが配設されている。
ガラス台座基板２５は、センサチップ２１の重錘部３に
加速度や静電力が加わったときに移動できるように、エ
ッチングにより溝２８を形成させた後、静電力発生用の
金属電極膜３０を蒸着し、さらに其の不要部を除去パタ
ーニングして作成する。なお、半導体加速度センサの個
々のチップに分割するためには、陽極接合後の両ウェー
ハを、上記ダイシングの方向とは直交する方向にもダイ
シングしなければならないが、図１５は分割された加速
度センサチップの、上記ダイシングの方向に直交する面
に投影した断面図である。センサチップ２１の裏面には
あらかじめ所定位置にＶ溝７０を形成しておき、センサ
チップ２１とガラス台座基板２５を陽極接合した後、ダ
イシングソーにより縦溝７１を掘り込み、センサチップ
２１の一部領域７２を孤立させる。孤立絶縁されたセン
サチップ領域７２のみが、ガラス台座基板２５の溝２８
内部の金属電極膜３０の延長端部と接触するようにして
あり、金属電極膜３０の電位は、孤立領域７２を介して
接続用パッド２９ａから配線に取り出される。重錘部３
の底面と、ガラス台座基板２５の溝２８内部の金属電極
膜３０との間には狭いギャップ１５が形成されており、
このギャップ間に電圧をかけることにより静電力が発生
し、重錘部３が下側に変位して、加速度を印加した場合
と同様な応力を梁に発生させることができる。フルブリ
ッジ回路を形成させてあるピエゾ抵抗６の、上記応力に
よる変化を、電気出力としてチェックすることにより加
速度検出感度の自己診断が可能となる。

【００２６】図１６（ａ）〜（ｄ）に、本実施例の製造
方法を示す。図１６（ａ）に示すように、センサチップ
２１用の半導体基板ウェーハに、ＩＣ製造プロセスを用
いてピエゾ抵抗６と、ウェーハにコンタクトされた接続
用パッド２９ａを形成する。この時、トランジスタ等の
デバイスを作り込み、増幅回路や温度補償回路等を形成
し、集積型加速度センサ（システム）とすることも可能
である。半導体ウェーハ裏面には耐エッチ膜１９を形成
しパターニングする。１８はスクライブラインである。
図１６（ｂ）に示すように、ウェーハ裏面からのアルカ
リ性溶液の異方性エッチングにより、支持部１、梁部
２、重錘部３及びＶ溝７０が形成される。Ｖ溝７０は、
耐エッチ膜１９の、この溝のための窓あけ幅を小さくし
て、途中でエッチングがストップするようにしてある。
Ｖ溝７０の深さは数１０μｍ〜１００μｍ程度になるよ
うに設計しておく。エッチング後耐エッチ膜１９を除去
する。図１６（ｃ）に示すようにガラス台座基板２５の
パイレックス等のガラスよりなるウェーハをエッチング
して溝２８を形成し、この溝の内部に静電アクチュエー
タ用金属電極膜３０を蒸着し、パターニングする。この
とき、静電アクチュエータの下部電極となる金属電極膜
に接続するため、センサチップ２１を、後にガラス台座
基板２５と陽極接合させ、ダイシングソーにより縦溝７
１を掘り込むことにより孤立絶縁される、センサチップ
２１の孤立領域７２に接触するように、金属電極膜３０
のパターンを形成させる。また、溝２８内部に形成され
センサチップの重錘部３と対向する部分の金属電極膜３
０の上に、保護用絶縁性カバー膜を形成してもよい。そ
の後、センサチップ２１用の半導体基板ウェーハとガラ
ス台座基板２５（のウェーハ）を陽極接合する。その
後、図１６（ｄ）に示すように、ダイシング装置によ
り、センサチップ２１（のウェーハ）の、縦溝７１とス
クライブライン１８に対応する２個所をダイシングす
る。センサチップ２１の縦溝７１をダイシングする際に
は、Ｖ溝７０の頂点でダイシングを終了するようにし、
ガラス台座基板２５、特に静電アクチュエータの下部電
極となる金属電極膜３０を傷つけないように作業する。
次にスクライブライン１８に沿ってガラス台座基板２５
までダイシングし、図１５に示した第９実施例加速度セ
ンサチップに分割する。その後さらに（図示しない）Ｈ
ＩＣ基板等に実装し、ワイヤボンディングを行なう。第
９実施例では、静電アクチュエータの下部電極の電位の
取り出しが、センサチップの孤立領域を介して、センサ
表面の接続用パッド２９ａから行なわれるため、図１８
に示した従来例のときに生じていたワイヤボンダとチッ
プの干渉を回避でき、小型化することが可能である。ま
た、下部電極の電位取り出し線接続用パッド２９ａが、
センサチップ本体のパッドと同一の高さであるため、ワ
イヤボンディングの効率が向上する。さらに、センサチ
ップ２１とガラス台座基板２５の大きさを等しくできる
ことと、Ｖ溝７０と縦溝７１とで、センサチップの孤立
領域７２を形成させることによって、センサチップ２１
とガラス台座基板２５とをウエハ状態で接合することが
可能となり、製造工数を大幅に削減することができる。
なお、第９実施例の製造方法において、半導体ウエハ裏
面からのエッチングをアルカリ性溶液の異方性エッチン
グとしたが、これに限らず、等方性のエッチングでもよ
い。また、図１５の第９実施例図では、両持ち梁構造の
センサチップ例を示したが、片持ち梁構造であってもよ
い。上記の如く第９実施例では、ガラス台座に形成され
た下部電極の電位の取り出しを、センサチップの一部
を、裏面からのＶエッチと表面からのダイシングソーに
よる縦溝によって孤立させてできた領域を介して、セン
サチップ表面のボンディングパッドからとることとした
ため、（１）下部電極の取り出しのために広いスペース
を必要とせず、（２）下部電極の取り出し用のボンディ
ングパッドがセンサチップ表面と同じ高さにあり、他の
パッドと同一の高さになるためワイヤボンディング効率
が向上し、（３）センサチップとガラス台座をウェーハ
状態で接合可能で製造工程を簡略化でき。

【００２７】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、その構成を重錘部を梁で支持し、梁に形成されたピ
エゾ抵抗の変化により印加加速度を検出するような半導
体加速度センサを、センサチップのシリコン面と台座側
のガラス面との陽極接合が確実強固に実現され、しか
も、加速度検出感度を自己診断するための静電アクチュ
エータの電極の形成、其の電極の取り出しが容易な構造
としたので、製造歩留が向上し、安価で信頼性が高い自
己診断機能付き半導体加速度センサが得られるという顕
著な効果が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明第１実施例の（Ａ−Ａ’線）断面図であ
る。

【図２】本発明第１実施例の上面図である。

【図３】本発明第１実施例加速度センサのためのバイポ
ーラ回路をセンサチップと共に集積する場合の処理過程
を説明する図である。

【図４】本発明の自己診断機能付き半導体加速度センサ
のシステム構成の具体例説明図である。

【図５】本発明の第２実施例図である。

【図６】本発明の第３実施例図である。

【図７】本発明の第４実施例図である。

【図８】本発明の第５実施例図である。

【図９】本発明の第５実施例の製造方法を示す図であ
る。

【図１０】本発明の第６実施例図である。

【図１１】本発明の第７実施例図である。

【図１２】本発明の第７実施例の製造方法の一例を示す
図である。

【図１３】本発明の第８実施例図である。

【図１４】本発明の第８実施例の製造方法を示す図であ
る。

【図１５】本発明の第９実施例図である。

【図１６】本発明の第９実施例の製造方法を示す図であ
る。

【図１７】自己診断機能付き半導体加速度センサの第１
従来例の図である。

【図１８】自己診断機能付き半導体加速度センサの第２
従来例の図である。

【符号の説明】

２１…センサチップ３４…ＳｉＯ₂
膜２２…梁４０…パッケー
ジ２３…重錘部４１…梁／重錘
の部分２５…台座基板４２…ピエゾ抵
抗ブリッジ回路２６…ピエゾ抵抗４３…温度補償
回路２７…ＳｉＯ₂膜４４…増幅器２８…溝４５…下部電極２９…金属電極４６…安定化電
源３０…金属電極膜４７…Ａ／Ｄ変
換器３１…ボンディングワイヤ４８…コントロ
ーラ５１…ｐ形Ｓｉ基板５６…ｎ+エミ
ッタ領域５２…ｎ形エピタキシャル層５７…ｎ+コレ
クタ領域５３…ｎ+埋込層５８…裏面Ｓｉ
Ｏ₂膜５４…素子分離拡散領域５９…Ａｌ配線５５…ｐ形ベース領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者三原輝儀神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリコン基板をエッチングして形成され、
重錘部を肉薄の単数または複数の梁で支持する構造を有
し、上記重錘部に印加された加速度を上記梁に形成され
たピエゾ抵抗の抵抗値変化により検出する加速度センサ
基板と、その表面に上記センサ基板重錘部に対向する領
域からセンサ基板の外側まで延びる溝を設け、この溝中
に重錘部に対向する表面を絶縁膜で被覆した金属電極を
形成したガラスの台座基板とを陽極接合させて、上記重
錘部と上記金属電極とを間隙を挾んで対向させ、その間
に電圧を印加して生ずる静電力により感度を自己診断で
きるようにしたことを特徴とする半導体加速度センサ。
【請求項２】請求項１記載の半導体加速度センサの台座
基板のガラスの材質として、シリコン基板に膨張係数の
近いパイレックスガラスを用いたことを特徴とする半導
体加速度センサの製造方法。
【請求項３】台座基板の金属電極を対向するセンサ基板
よりも外側に延ばした部分にワイヤボンディングして上
記金属電極に給電するようにしたことを特徴とする請求
項１記載の半導体加速度センサ。
【請求項４】シリコン基板をエッチングして形成され、
重錘部を肉薄の単数または複数の梁で支持する構造を有
し、上記重錘部に印加された加速度を上記梁に形成され
たピエゾ抵抗の抵抗値変化により検出する加速度センサ
基板と、これを所定の厚さの絶縁性接着層を介して保持
する導電性台座基板とからなり、上記重錘部と導電性台
座基板の間に電圧を印加して生ずる静電力により感度を
自己診断できるようにしたことを特徴とする半導体加速
度センサ。
【請求項５】台座基板下面を静電力駆動のための電極に
用いたことを特徴とする請求項４記載の半導体加速度セ
ンサ。
【請求項６】台座基板を導電性単結晶シリコンまたはモ
リブデンで製作したことを特徴とする請求項４記載の半
導体加速度センサ。
【請求項７】接着層がスパッタ又は印刷により形成され
た低融点ガラス層であることを特徴とする請求項４記載
の半導体加速度センサ。
【請求項８】接着層が加速度センサ基板のシリコンに膨
張係数の近いパイレックスガラスよりなることを特徴と
する請求項４記載の半導体加速度センサ。
【請求項９】台座基板表面のセンサ基板側重錘部に対向
する領域に溝を設けて重錘部底面との間に空隙を形成し
たことを特徴とする請求項４記載の半導体加速度セン
サ。
【請求項１０】請求項４記載の半導体加速度センサの、
加速度センサ基板と台座側絶縁性接着層とを、ウェーハ
状態で接合させたのち切断して、個々の加速度センサチ
ップに分割したことを特徴とする半導体加速度センサの
製造方法。
【請求項１１】支持部、支持部に接続された薄肉の梁
部、梁部を介して支持部に支持された重錘部、及び梁部
表面に形成されたピエゾ抵抗からなる半導体基板と、半
導体基板に接合され上記重錘部よりも大きい貫通孔を穿
設された接合用ガラス台座と、ガラス台座に接合され上
記貫通孔にはまり込んで突出し上記重錘部との間に間隙
を形成する凸形金属台座とからなり、重錘部と凸形金属
台座との間に電圧を印加して生ずる静電力により感度を
自己診断できるようにしたことを特徴とする半導体加速
度センサ。
【請求項１２】請求項１１記載の半導体加速度センサ
の、半導体基板と接合用ガラス台座との接合、及び、接
合用ガラス台座と凸形金属台座との接合を陽極接合によ
り行なうことを特徴とする半導体加速度センサの製造方
法。
【請求項１３】請求項１１記載の半導体加速度センサ
の、半導体基板と接合用ガラス台座とを、ウェーハ状態
で陽極接合させたのち切断して、個々の加速度センサチ
ップに分割したことを特徴とする半導体加速度センサの
製造方法。
【請求項１４】シリコン基板をエッチングして形成さ
れ、重錘部を肉薄の単数または複数の梁で支持する構造
を有し、上記重錘部に印加された加速度を上記梁に形成
されたピエゾ抵抗の抵抗値変化により検出する加速度セ
ンサ基板が、重錘部底面との間に空隙を形成して重錘部
を変位可能にするための溝部を設けたガラス台座に固定
されており、上記溝部に重錘部底面と所定長隔てて形成
された導電性物質層が、この導電性物質層の溝部領域内
に溝部と反対側の台座底面に達するように穿設されたス
ルーホールの内壁に形成された導電性物質層により、台
座底面部に電気的に接続されていることを特徴とする半
導体加速度センサ。
【請求項１５】台座がシリコン基板に陽極接合すること
が可能なパイレックスガラスで形成されていることを特
徴とする請求項１４記載の半導体加速度センサ。
【請求項１６】台座の溝部とスルーホールの内壁に形成
された導電性物質層とは、台座部の両面から金属蒸着法
およびフォトリソグラフィー技術を用いて形成された金
属層であることを特徴とする請求項１４記載の半導体加
速度センサ。
【請求項１７】台座の溝部とスルーホールの内壁に形成
された導電性物質層とは、台座の両面に、ＣＶＤ法を用
いて堆積させた多結晶または非晶質半導体層であること
を特徴とする請求項１４記載の半導体加速度センサ。
【請求項１８】請求項１４記載の半導体加速度センサ
の、加速度センサ基板とガラス台座とをウェーハ状態で
陽極接合させたのち切断して、個々の加速度センサチッ
プに分割したことを特徴とする半導体加速度センサの製
造方法。
【請求項１９】支持部、支持部に接続された薄肉の梁
部、梁部を介して支持部に支持された重錘部、及び梁部
表面に形成されたピエゾ抵抗からなる半導体基板と、こ
の基板に陽極接合され、下部電極が形成されているガラ
ス台座基板とからなり、上記重錘部と上記下部電極の間
の狭い間隙に電圧を印加して生ずる静電力により感度を
自己診断できるようにした半導体加速度センサにおい
て、上記下部電極の電位の取出しを、半導体基板の裏面
からのＶ形エッチ溝と表面からのダイシングソーによる
縦溝とによって生じた孤立領域を介して半導体基板の表
面の接続用パッドから行なうことを特徴とする半導体加
速度センサ。
【請求項２０】加速度センサのチップを形成する工程
が、半導体基板にピエゾ抵抗を形成する工程と、半導体
基板裏面からのエッチングにより支持部、梁部、重錘部
およびＶ形エッチ溝を形成する工程と、半導体基板とガ
ラス台座基板とを陽極接合する工程と、半導体基板の表
面から上記Ｖ形エッチ溝に貫通するようにダイシングソ
ーで縦溝を形成する工程とを含んでいることを特徴とす
る請求項１９記載の半導体加速度センサの製造方法。