JPH07273352A - 半導体センサ - Google Patents

半導体センサ

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JPH07273352A
JPH07273352A JP8570094A JP8570094A JPH07273352A JP H07273352 A JPH07273352 A JP H07273352A JP 8570094 A JP8570094 A JP 8570094A JP 8570094 A JP8570094 A JP 8570094A JP H07273352 A JPH07273352 A JP H07273352A
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JP
Japan
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silicon substrate
semiconductor sensor
conductive film
step portion
weight portion
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Pending
Application number
JP8570094A
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English (en)
Inventor
Yutaka Shimotori
裕 霜鳥
Kazunori Sakai
一則 坂井
Takeshi Nakahara
剛 中原
Kazuo Igarashi
和夫 五十嵐
Kazuya Naito
和哉 内藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Seiki Co Ltd
Original Assignee
Nippon Seiki Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 段差部を複数の段差に分けて形成したことに
より、あるいは、段差部を傾斜面で形成することによ
り、深い凹部に導電性膜を形成する時に、導電性膜が断
線することを防止できる半導体センサを提供する。 【構成】 重り部5を備えたシリコン基板1と、シリコ
ン基板1の上,下側に固定される接合部材7,8とから
なり、重り部5の変位により外力を検知する半導体セン
サ18である。接合部材7,8のシリコン基板1と対向す
る内面に段差部22と半導体センサ18の外部に電気的に接
続される導電性膜19とを備え、この段差部22を複数の段
差24にて形成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車両の加速
度等をシリコン基板に設けた重り部の変位により検出す
る半導体センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】かかる半導体センサを、例えばピエゾ抵
抗の変化により検出する加速度センサとして利用した従
来の技術として、例えばIEEE TRANS. Vol. ED-26 DEC.
1979."A Batch-Fabricated Silicon Accelerometer"に
開示され、図5〜7に示すものがある。図5は断面図
で、1は固定部2を有するP型シリコン基板であり、シ
リコン基板1は選択的なエッチングにより溝3の部分が
取り除かれ、固定部2の所定位置には薄肉の梁部4が固
定され、その自由端部には略正方形の重り部5が設けら
れている。また、梁部4の上面には複数のピエゾ抵抗6
がブリッジ回路を構成するように形成されていて、重り
部5に加わる加速度により梁部4が撓んだ時、その応力
によってピエゾ抵抗6の抵抗値が変化するようになって
いる。また、シリコン基板1の上,下側には絶縁材料か
らなる接合部材7,8が固定され、重り部5の上下方向
への変位を規制することにより、過大な加速度に対する
梁部4の応力破壊を防止するストッパの役割を果してい
る。そして、前記ブリッジ回路にはリード線9が接続さ
れ、ピエゾ抵抗6の抵抗値の変化を外部へ出力するよう
になっている。
【0003】図6は、図5の梁部4付近のピエゾ抵抗6
の配置例を示す平面図で、10は端部にリード線9接続用
の電極端子10aを有する配線電極、11は配線電極10とピ
エゾ抵抗6とを接続するリード、12は配線電極10とリー
ド11とを接続するためのコンタクトホールであり、ピエ
ゾ抵抗6とリード11とは直に接続されている。そして、
配線電極10及び電極端子10aを除いて他の上面には、外
部からの影響を阻止するための後述する各種絶縁層(図
示しない)が設けられている(このような配置例とし
て、例えば特開平4- 13975号公報参照)。
【0004】このような加速度センサの製造方法の一例
を図7を用いて説明すると、P型(100)シリコン基
板1の表面にN型エピタキシャル層1aを成長形成し、
この層1aの表面の一部から重り部5を囲むようにP型
素子分離拡散領域1bをシリコン基板1へ達するように
形成する(図7(a))。
【0005】次に、エピタキシャル層1aの所定個所
に、リンの拡散等によりウエハコンタクト1c、ボロン
の拡散等によりリード11、ボロンのイオン注入等により
ピエゾ抵抗6を夫々<110>方向に設け、その上面に
SiO2 からなる安定化膜(絶縁層)13及びSi34
らなる保護膜(絶縁層)14を形成する(図7(b))。
【0006】次に、ウエハコンタクト1c及びリード11
の所定個所に対応する安定化膜13及び保護膜14にコンタ
クトホール12を形成し、保護膜14の上面にアルミの印刷
等によりコンタクトホール12に合わせて配線電極10及び
電極端子10aを形成する。また、シリコン基板1の下面
には、Si34からなる耐エッチング膜15をパターン形
成する(図7(c))。
【0007】そして、N型エピタキシャル層1aを正電
位にバイアスしながらシリコン基板1をKOH等のアル
カリエッチング液により異方性エッチングする。これに
より、P型シリコン基板1は、(111)面を残すよう
にエッチングが進行し、同時にP型素子分離拡散領域1
bまでエッチングが行われ、梁部4はN型エピタキシャ
ル層1aが残り、耐エッチング膜15を除去すると、梁部
4や重り部5を有するウエハ構造が得られる(図7
(d))。
【0008】このようなシリコンウエハは、パイレック
スガラス等の絶縁部材からなる接合部材7,8を陽極接
合等により固定した後、個々のチップにダイシングさ
れ、電極端子10aにリード線9をワイヤボンディング等
により接続することにより、図5で示した加速度センサ
が完成する。
【0009】前述した加速度センサにおいて、シリコン
基板と接合部材7,8とを陽極接合により固定する際、
シリコン基板1の重り部5が静電引力により接合部材
7,8の何れかの方向へ引き付けられて固着する(マス
スタック現象)という問題があった。
【0010】前記問題を解決する手段として、図8,9
で示すように、重り部5を支持する梁部4にピエゾ抵抗
6を形成して絶縁層13,14を上面に形成したシリコン基
板1と、シリコン基板1の重り部5に対向した位置に複
数個からなる突出部16,17を有し、シリコン基板1の
上,下側に陽極接合で固定した接合部材7,8とからな
りピエゾ抵抗6の抵抗値変化により外力を検出する半導
体センサ18に接合部材7、8の内面でシリコン基板1と
対向する少なくとも一部にアルミ等の導電部材からなる
導電性膜19を形成したものである。
【0011】前記従来例の半導体センサ18において、接
合部材7,8に導電性膜19を形成する工程を、シリコン
基板1の上側に接合する接合部材7を用いて説明する。
【0012】まず、重り部5の過度の変位量を規制する
突出部16を備えた凹部20を接合部材7に設け、この接合
部材7にアルミからなる導電性膜19を一面に形成する
(図10(a))。次に、図9に示すように所望の形状に
導電性膜19を形作るためにレジスト21を導電性膜19の上
に形成する(図10(b))。
【0013】次に、導電性膜19の不要部分をエッチング
により除去する(図10(c))。そして、レジスト21を
除去し、接合部材7に導電性膜19が所望の形状に形成さ
れる(図10(d))。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】前記導電性膜19の形成
工程中、図10(c)に示す導電性膜19の不要部分を除去
する工程において、接合部材7の凹部20が深い場合(深
さが6μm以上)、導電性膜19を覆うレジスト21が段差
部22や突出部16の角部23でとぎれてしまい、導電性膜19
の不要部分をエッチングで除去する時に必要部分まで除
去されてしまい導電性膜19の形成がうまくいかず、断線
等の不具合を生じるという問題を有していた(図11)。
【0015】この問題を解決する方法として、粘性の高
いレジスト21を用いた場合、導電性膜19の上に形成する
ときに、均一な厚さでレジスト21を形成することが難し
くなったり、また、レジスト21の除去時にレジスト21が
残ってしまい、生産性が向上しない等の問題があった。
【0016】
【課題を解決するための手段】前記諸問題を解決するた
めに、本発明は、重り部を備えたシリコン基板と、前記
シリコン基板の上,下側の少なくとも一方に固定される
接合部材からなり、前記重り部の変位により外力を検知
する半導体センサにおいて、前記接合部材の前記シリコ
ン基板と対向する内面に、段差部と前記半導体センサの
外部に電気的に接続される導電性膜とを備え、前記段差
部を複数の段差にて形成したものである。
【0017】また、重り部を備えたシリコン基板と、前
記シリコン基板の上,下側の少なくとも一方に固定され
る接合部材からなり、前記重り部の変位により外力を検
知する半導体センサにおいて、前記接合部材の前記シリ
コン基板と対向する内面に、段差部と前記半導体センサ
の外部に電気的に接続される導電性膜とを備え、前記段
差部を傾斜面にて形成したものである。
【0018】また、ピエゾ抵抗を形成したシリコン基板
と、このシリコン基板の上,下側に陽極接合で固定した
ガラスからなる上,下ストッパとからなり、前記ピエゾ
抵抗の抵抗値変化により外力を検出する半導体センサに
おいて、前記ストッパの前記シリコン基板と対向する内
面に、段差部と前記半導体センサの外部に電気的に接続
される導電性膜とを備え、前記段差部を複数の段差又は
傾斜面にて形成したものである。
【0019】
【作用】段差部を複数の段差に分けて形成したことによ
り、あるいは、段差部を傾斜面で形成することにより、
深い凹部に導電性膜を形成する時に断線することを防止
できる。
【0020】
【実施例】本発明の実施例を図1〜4に基づき説明する
が、前記従来例において同一もしくは相当個所には同一
符号を付してその詳細な説明は省く。
【0021】本発明の第1実施例は、図1,2で示すよ
うに、絶縁材料であるガラスからなる接合部材7,8に
凹部20を形成する段差部22が2段の段差24により形成さ
れている。この接合部材7,8の2段の段差24からなる
段差部22は、従来のガラスのエッチングを行うことによ
り形成する。
【0022】段差部22を複数段の段差24で形成すること
により、接合部材7の段差部22にかかる導電性膜19を所
望の形状に形成する時に、導電性膜19の上にレジスト21
が段差部22でとぎれることなく形成でき、導電性膜19の
断線を防止することができる。
【0023】なお、図示していないが、突出部16,17の
高さが高く、導電性膜19が突出部16,17にかかる場合に
は、突出部16,17にも複数の段差24を設けることによ
り、導電性膜19の断線を防止することができる。
【0024】本発明の第2実施例は、図3,4で示すよ
うに、凹部20を形成する段差部22にゆるやかな傾斜面25
が形成されている。このことにより、接合部材7,8に
導電性膜19を形成する時に導電性膜19の上にレジスト21
がとぎれることなく形成でき、前記第1実施例と同様に
導電性膜19の断線を防止することができる。
【0025】前記第2実施例において、接合部材7,8
に傾斜面25を形成するには、フッ酸(HF)を水あるい
はフッ化アンモン(NH4F )で希釈し、接合部材7,
8をエッチングすることにより段差部22にゆるやかな傾
斜を保ち凹部20を形成する。
【0026】なお、導電性膜19が突出部16,17にかかる
場合には、突出部16,17にもゆるやかな傾斜面25を設け
ることにより、導電性膜19の断線を防止することができ
る。
【0027】なお、前記第1,2実施例において、梁部
4にピエゾ抵抗6を形成した半導体センサ18であった
が、静電容量型の半導体センサ等の接合部材に段差部22
を備えた凹部20を形成し、段差部22に電極等の導電性膜
19を形成する半導体センサ18においても同様に適用する
ことができ、有効なものである。
【0028】また、本発明は、前記第1,2実施例を組
合わせて適用すること、すなわち段差部22を複数の段差
24とゆるい傾斜面25との組合せにより形成することも可
能である。
【0029】
【発明の効果】接合部材の段差が深い凹部に導電性膜を
形成する時に、段差部を複数の段差に形成するか、ある
いは段差部を傾斜面により形成することにより、段差が
深い凹部に導電性膜を断線することなく形成することが
できる。また、断線していない導電性膜を得ることがで
きるので、半導体センサの生産性が向上する。
【0030】特に、シリコン基板にピエゾ抵抗を形成
し、このシリコン基板の上,下側に陽極接合でガラスか
らなる上,下ストッパを接合部材として固定し、前記ピ
エゾ抵抗の抵抗値変化により外力を検出する半導体セン
サにおいて、前記ストッパの前記シリコン基板と対向す
る内面に、段差部と前記半導体センサの外部に電気的に
接続される導電性膜とを備え、前記段差部を複数の段差
又は傾斜面にて形成することにより、前記の効果に加え
て、段差が深い凹部を加工することが難しいストッパを
従来に比べて容易に製造することができるので、半導体
センサの生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の断面図。
【図2】同上実施例の要部断面図。
【図3】本発明の第2実施例の断面図。
【図4】同上実施例の要部断面図。
【図5】従来例の加速度センサの断面図。
【図6】同上従来例の要部平面図。
【図7】同上従来例の製造方法を説明する工程図。
【図8】他の従来例の断面図。
【図9】同上従来例の分解斜視図。
【図10】同上従来例の導電性膜の製造方法を説明する
工程図。
【図11】同上従来例の要部断面図。
【符号の説明】
1 シリコン基板 4 梁部 5 重り部 6 ピエゾ抵抗 7,8 接合部材(ストッパ) 18 半導体センサ 19 導電性膜 20 凹部 22 段差部 24 段差 25 傾斜面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 五十嵐 和夫 新潟県長岡市藤橋1丁目190番地1 日本 精機株式会社アールアンドデイセンター内 (72)発明者 内藤 和哉 新潟県長岡市藤橋1丁目190番地1 日本 精機株式会社アールアンドデイセンター内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重り部を備えたシリコン基板と、前記シ
    リコン基板の上,下側の少なくとも一方に固定される接
    合部材とからなり、前記重り部の変位により外力を検知
    する半導体センサにおいて、前記接合部材の前記シリコ
    ン基板と対向する内面に、段差部と前記半導体センサの
    外部に電気的に接続される導電性膜とを備え、前記段差
    部を複数の段差にて形成したことを特徴とする半導体セ
    ンサ。
  2. 【請求項2】 重り部を備えたシリコン基板と、前記シ
    リコン基板の上,下側の少なくとも一方に固定される接
    合部材からなり、前記重り部の変位により外力を検知す
    る半導体センサにおいて、前記接合部材の前記シリコン
    基板と対向する内面に、段差部と前記半導体センサの外
    部に電気的に接続される導電性膜とを備え、前記段差部
    を傾斜面にて形成したことを特徴とする半導体センサ。
  3. 【請求項3】 ピエゾ抵抗を形成したシリコン基板と、
    このシリコン基板の上,下側に陽極接合で固定したガラ
    スからなる上,下ストッパとからなり、前記ピエゾ抵抗
    の抵抗値変化により外力を検出する半導体センサにおい
    て、前記ストッパの前記シリコン基板と対向する内面
    に、段差部と前記半導体センサの外部に電気的に接続さ
    れる導電性膜とを備え、前記段差部を複数の段差又は傾
    斜面にて形成したことを特徴とする半導体センサ。
JP8570094A 1994-03-30 1994-03-30 半導体センサ Pending JPH07273352A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014185882A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Seiko Epson Corp 機能素子、センサー素子、電子機器及び移動体
JP2017092115A (ja) * 2015-11-04 2017-05-25 セイコーエプソン株式会社 電子デバイスの製造方法、電子デバイス、電子機器および移動体

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