JPH08233852A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH08233852A
JPH08233852A JP7183784A JP18378495A JPH08233852A JP H08233852 A JPH08233852 A JP H08233852A JP 7183784 A JP7183784 A JP 7183784A JP 18378495 A JP18378495 A JP 18378495A JP H08233852 A JPH08233852 A JP H08233852A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐衝撃性に優れた半導体加速度・圧力センサ
を含む半導体装置を得る。 【構成】 一端が支持された半導体基板で片持ち梁1近
傍に拡散抵抗を有し、拡散抵抗部の厚みが片持ち梁1と
同一の厚みとし、片持ち梁1に増幅機能やトリミング機
能を有し、各構成が簡単に接合できる構成とした。ま
た、拡散抵抗や配線、増幅回路等が片持ち梁の加速度検
出方向の側面にある構成とした。さらに、側面に拡散抵
抗があることにより変位による圧縮抵抗、引っ張り抵抗
を同時に検出でき出力の増加を図れる。また、圧力セン
サの場合、圧力基準室に対し垂直方向に拡散抵抗を圧力
基準室の上部側と下部側にブリッジ回路を形成するよう
に設ける。 【効果】 半導体基板よりダイシング等の切り出しで簡
単に半導体素子を作製でき製造原価の安い素子ができ
る。また、支持台や素子を別々に作製するため、製造プ
ロセスを容易にまた工程を削減でき、歩留まり向上がで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シリコンなどの半導体
結晶のもつピエゾ抵抗効果を利用して変位を電気信号に
変換する半導体装置の特に加速度センサおよび圧力セン
サに係わる。
【0002】
【従来の技術】近年、マイクロマシニング技術の発展に
より、半導体基板上に半導体加速度センサを薄膜形成、
エッチングにより形成できるようになってきた。たとえ
ば、L.M.ROYLANCE, J.B.Angell:IEEE Transactions on
Electron Devices, Vol. ED-26, No.12, Dec 1979に代
表的なマイクロマシニングで作製した加速度センサがあ
る。マイクロマシニングによれば、化学的に変位を検出
する拡散抵抗部を変位を容易にするために薄肉にするこ
とができる。また、特開平1−302167によれば、
感度向上のため拡散抵抗部を等方性エッチングにより薄
肉化したとある。半導体加速度センサの従来例を図6に
示す。この従来例においては、等方性エッチングにより
拡散抵抗部を薄肉化するため、表面の配線を保護するた
めの保護膜21が必要である。
【0003】また薄肉部の破壊を防止するために、図7
0に示すように変形量を制限するためのストッパー10
08やストッパー1009が用いられていた。次に、半
導体圧力センサの従来技術を説明する。従来、図34に
示すように、セラミックからなる支持台706にシリコ
ンからなる基体702を接合したガラスからなる基体7
05と、端子707を接着し、基体702と端子707
を接着し、基体702と端子707をワイヤ709で接
続した半導体圧力センサが知られていた。例えば、エレ
クトロニクス、29、6(1984)17にこのような
構造が開示されている。この従来例においても、圧力基
準室703が設けられその上部にダイヤフラム704が
形成されている。
【0004】また、マイクロマシニング技術を応用し
て、1辺の長さ80μmの正方形ダイヤフラム704を
もつマイクロ圧力センサが試作されている。この圧力セ
ンサの最大の特徴は、シリコン基板702の表面からの
エッチング加工を行い、ダイヤフラム704および圧力
基準室を形成したことである。図35にマイクロマシニ
ングで作製した圧力センサの断面構造の模式図を示す。
基板は(100)面のシリコンを用い、ダイヤフラム7
04はSi34膜713で包まれている。ダイヤフラム
704の周辺にエッチング穴をあけ、その穴からダイヤ
フラムの直下をくりぬき空洞を形成し、エッチング穴は
後で、Si34膜713で封止している。
【0005】さらに加速度センサの場合、耐衝撃性を向
上させるための方策として、過剰変位を阻止するための
ストッパを用いている。従来の半導体加速度センサの断
面図を図60に示す。図60において、シリコン基体8
101に、エッチングにより形成した片持ち梁810
2、質量部である重り8103により構成され、片持ち
梁8102上には加速度を電気信号に変換するための拡
散抵抗が形成されている。また、シリコン基体8101
上には、多大な加速度を生じたとき破壊を防止するため
の上部ストッパ8105、下部ストッパ8106が構成
されている。また、電気信号の取り出しは、取り出し線
8107で行う。
【0006】この加速度センサに、図示した方向から、
すなわち図面の上部から下部に向かって加速度が加わる
と片持ち梁8102にたわみが生じ拡散抵抗の抵抗値が
応力により変化するのでその変化量を取り出すことによ
り加速度を検出する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のマイク
ロマシニング技術で作製した半導体装置の半導体加速度
センサやエッチングにより拡散抵抗部を薄くし感度を向
上させるという方法では、下記の課題があった。 変位検出部を薄肉化するためのエッチングを行うため
に、他の配線などを保護する工程をとらなければならな
い。 レジストの塗布などリソグラフィの工程のため製造工
程が長い。 湿式プロセスのためエッチング液の状態により、エッ
チング時間や変位検出部の厚みのばらつきが大きい。 拡散抵抗部を薄肉化しているため、耐衝撃性に弱い。 拡散抵抗部を薄肉化しているため、素子作製に手間が
かかる。
【0008】本発明は、拡散抵抗を有する基板から取り
出し、片持ち梁を形成するという簡単な手法で、半導体
基板から取り個数の多い加速度センサ素子を得ることが
でき、しいては低価格の加速度センサを供給できる。ま
た、片持ち梁が単一の厚みの平面である構成をとってい
るため、一部に応力集中することがないため耐衝撃性に
強い構造が得られる。
【0009】また、半導体装置の圧力センサにおいて
は、圧力基準室を設けダイヤフラムにより変位を検出す
る場合、湿式プロセスにより薄くする方法が用いられる
が下記に示す加速度センサと類似の課題が生じていた。 フォトリソグラフィーの工程を使用するため、レジス
ト塗布など製造工程が長くなる。 ダイヤフラムのエッチングに強アルカリ等を使用する
ため、ダイヤフラムを除く部分に対して薬品の影響があ
るため、ダイヤフラム以外の部分の製造に使用できるプ
ロセスの制限がある。 湿式プロセスのためエッチング液の状態によりダイヤ
フラムの加工時間や仕上げ厚みにばらつきが大きく、歩
留まりが低下する。 湿式プロセスを使用するため、エッチング液の状態に
よりダイヤフラムの加工時間や仕上げ厚みにばらつきが
大きく、歩留まりが低下する。
【0010】そこで、本発明の目的は、従来のこのよう
な課題を解決するため、拡散抵抗の加工を容易にし、か
つ検出感度の高い半導体圧力センサを得ることである。
次に、従来の破壊防止機構について図61から図63を
もちいて説明する。図61から図63において、基体8
01は上部ストッパ803と下部ストッパ804に挟ま
れており、課題な加速度に対して、基体801の変形量
は制限されている。図62は加速度の加わっていない状
態の基体801と上部ストッパ803と下部ストッパ8
04の位置を示す。図61と図63の加速度の加わった
状態で、図61においては、上部ストッパ803で、基
体801の破壊を防止した例であるが、この場合負荷
は、薄片部にかかり薄片部より破壊してしまう恐れがあ
った。また図63においては、下部ストッパ804によ
り基体801を破壊する可能性があった。
【0011】従って、従来の加速度センサの破壊防止機
構においては、下記の課題があった。 多大な加速度に対して変位を防止するためのストッパ
と、片持ち梁の先端があたり課題な変位をとるため、片
持ち梁に衝撃を生じる。 拡散抵抗を有する薄片部に負荷がかかる。 衝撃を緩和するために、加速度センサのケース内にシ
リコンオイルを封入し衝撃力を緩和する方法がとられて
いるが、シリコンオイルを封入するために製造設備など
コストがかかる。
【0012】そこで、本発明は下記の目的とする。 (1)衝撃力を緩和するための構造とする。 (2)拡散抵抗を有する薄片部の負荷を緩和する。 (3)製造コストを低減し、耐衝撃性の向上を図る。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、以下の手段を取った。第1の手段として、半導体加
速度センサおよび半導体圧力センサを含む半導体装置の
素子構造を柱状(直方体)とした。
【0014】第2の手段として、変位を検出するための
拡散抵抗部を薄くすることなく、応力を検出するための
拡散抵抗部を片持ち梁と同一の厚みにより構成する。素
子が薄肉部を作ることなく平面でできている。第3の手
段として、半導体基板から半導体加速度センサの素子を
取り出し、支持体に接合する。
【0015】第4の手段として、応力により変位するた
わみ部分(梁)とたわみ部分を支持する支持体の接続を
高分子材料で形成する。第5の手段として、応力により
変位するたわみ部分(梁)とたわみ部分を支持する支持
体の接続を機械的に勘合する。
【0016】第6の手段として、支持体にガラスを用い
陽極接合により梁と支持体を接続する。第7の手段とし
て、電気回路をCMOS構造とした。第8の手段とし
て、温度によるドリフトを除去するため温度補償回路を
梁部の半導体素子上に内蔵する。
【0017】第9の手段として、加速度に比例した電位
差出力を増幅するための回路を併用した構成により、微
弱な出力を増幅することによりたとえ変位する梁部から
の出力がマイクロボルトでも充分対応可能とした。第1
0の手段として、所望の出力値を得るため、出力値に合
わせるためのトリミングを増幅回路より出力される電圧
を数個の抵抗を設置し、出力に合わせ抵抗を削除しトリ
ミングすることとした。
【0018】第11の手段として、重りを適正な質量に
残存させることは非常にむずかしいため、梁の数カ所に
重りを有する構成として、出力により取るべき重りを選
択し、トリミングする方法としたものである。第12の
手段として、加速度センサをパッケージする方法でレー
ザ光を用いパッケージ設置後トリミングできる方法とし
た。
【0019】第13の手段として、この発明は半導体加
速度センサを含む半導体装置において、拡散抵抗や電気
配線など片持ち梁の側面にある構成とした。第14の手
段として、拡散抵抗を片持ち梁の表面近傍と裏面近傍に
配置する構成により圧縮応力と引っ張り応力に対応する
抵抗値変化を検出する方法とした。
【0020】圧力センサの課題を解決するためについて
は、以下の手段を取った。第15の手段として、ダイヤ
フラムを有する基体702と検出素子701を別体と
し、接合した構造とする。第16の手段として、圧力基
準室となるダイヤフラムを有する基体702に拡散抵抗
を検出素子の側面(ダイヤフラムと垂直の位置)に配置
した検出素子701を設ける構成とする。
【0021】第17の手段として、拡散抵抗を素子側面
の表面近傍(圧力印加側)と裏面近傍(ダイヤフラム
側)に配置する構成により圧縮応力と引っ張り応力に対
応する抵抗値変化をブリッジ回路より検出する方法とし
た。第18の手段として、拡散抵抗708を有する検出
素子701の端部のみを固定する構成とした。
【0022】第19の手段として、拡散抵抗708を有
する検出素子701を切り出し、ダイヤフラム704を
有する基体702に接合した。第20の手段として、開
口部を有する基体716に検出素子701を接合した。
【0023】第21の手段として、半導体基板より検出
素子701を切りだし、ダイヤフラム704を有する基
体702に接合した後、研削により薄片化する。第22
の手段として、加速度センサの耐衝撃性を向上するため
に、破壊防止のためのストッパが加速度により変形する
片持ち梁の形状に合わせた構造よりなり、耐衝撃性の向
上を実現した。なお、本発明は、片持ち梁のたわみ曲線
に準ずる構造にすることが好ましい。
【0024】第23の手段として、拡散抵抗を有する加
速度センサの拡散抵抗側を支持基板に対向するように固
定する構成とし、加速度センサ素子が多大な加速度をう
けた場合でも支持基板で加速度センサを保護する構成と
し、さらに加速度センサの出力パッドと配線基板とをリ
フローにより接合し、加速度センサ素子1001と配線
基板の固着と電気信号を取り出す方法を同時に行える構
成とした。
【0025】
【作用】図1は、本発明の半導体加速度センサの代表的
な構成の一例を示すブロック図である。片持ち梁1を支
持体接続手段101により支持体2と接続する。片持ち
梁1で検出した加速度信号は増幅回路103により増幅
し出力手段104に伝達する。この時温度補償回路10
2により温度補償回路102により温度によりドリフト
除去できる。
【0026】図2は、本発明の加速度センサの製造方法
を示すブロック図である。片持ち梁を製作し(工程20
1)と、別工程で支持体を作製し(工程202)片持ち
梁と支持体を接続する(工程203)。図3は、本発明
の加速度センサの製造工程を示すブロック図である。増
幅回路と温度補償回路を内蔵した半導体素子を作製し
(工程301)、ウェハでのゲイン・オフセットトリミ
ングを行い(工程302)、ダイシングにより個々の素
子を分ける(工程303)、半導体素子と支持台を固定
し(工程304)、ケースと端子台を固定する(工程3
05)、次にオフセット電圧、ゲインを測定し(工程3
06)、そのデータにより抵抗(R)をレーザにより切
断しオフセットおよびゲインをトリミング(工程30
7)する。最後に、周波数特性や温度特性などを測定し
(工程308)、出荷検査とする。この後出荷する。
【0027】図4は、本発明の加速度センサーの別の製
造工程を示すブロック図である。ウエハのゲイン・オフ
セットトリミングを省略することもできる。以上の手段
により、以下のような作用が得られる。第1の手段を取
ることで、拡散抵抗部を薄くすることなく簡単に片持ち
梁を形成できる。
【0028】第2の手段を取ることで、拡散抵抗部を薄
くすることなく簡単に片持ち梁を形成できる。第3の手
段を取ることで、個々の機能を別々に作製できることに
より、シリコンプロセスによる一体加工のようにプロセ
スが長くならない。また、薄膜プロセスで問題となる膜
ストレスによる変形の問題も解除できる。既存の半導体
プロセスにおいて梁部を形成できる効果があり、現在の
半導体プロセスにおいては、長さ8mm幅0.5mm厚
さ0.1mmの大きさの半導体素子も可能である。
【0029】第4の手段を取ることで、低温で片持ち梁
1と支持体2を接続でき、さらに片持ち梁1または支持
体2の部品交換を容易に行うことができる。第5の手段
を取ることで、強固に片持ち梁1と支持体を接続でき、
さらに片持ち梁1または支持体2の部品交換を容易に行
うことができる。
【0030】第6の手段を取ることで、容易に梁部と支
持体を接続できる。第7の手段を取ることで、低消費電
力の回路を構成できる。第8の手段を取ることで、片持
ち梁1は半導体プロセスにおいて片持ち梁1を形成する
ため、容易に温度補償回路を設置できる。
【0031】第9に手段を取ることで、片持ち梁1は半
導体プロセスにおいて片持ち梁1を形成するため、容易
に出力増幅回路を設置できる。第10の手段をとること
で、所望の出力値を得るため出力に合わせ抵抗を削除し
トリミングするという方法で可能となる。
【0032】第11に手段を取ることで、片持ち梁1の
厚さのばらつきなどによる出力のばらつきに対し、外部
からの手段により微調できる。第12の手段を取ること
で、梁部の厚さのばらつきなどによる出力のばらつきに
対し、外部からの手段により微調できる。
【0033】第13の手段を取ることで、拡散抵抗や出
力部などの電気回路パターンを半導体加速度センサの側
面に配置することにより、半導体基板からの取り個数を
多くすることができ、製造単価の削減ができる。また、
単一の厚みで作製できることにより耐衝撃性に優れてい
る。
【0034】第14の手段を取ることで、出力値とし
て、表面に拡散抵抗を設けものと比較して2倍の感度が
得られる。圧力センサの場合、以下のような作用が得ら
れる。第15の手段を取ることで、基体702のダイヤ
フラム704形成の加工工程と独立に検出素子701の
加工工程を取ることで、そこで、検出素子701の加工
工程において基体702の加工工程の影響を受けること
がなく、すなわち拡散抵抗8の加工を精度良く行うこと
ができる。
【0035】第16の手段を取ることで、圧力基準室と
なるダイヤフラム704を有する基体702に拡散抵抗
708を検出素子701の側面(ダイヤフラムと垂直の
位置)に配置した素子の構成により、圧力基準室とは一
体加工ではないため、歩留まり良く製造することができ
る。
【0036】第17の手段をとることで、図36の拡散
抵抗783と拡散抵抗784に加わる圧縮応力と、拡散
抵抗781と拡散抵抗782に加わる引っ張り応力を掛
け合わせた抵抗値変化を出力値として得ることができ
る。これに対して、検出素子701の表面にのみ拡散抵
抗を設けた場合、検出素子701に加わる圧縮応力また
は引っ張り応力のどちらか一方の抵抗値変化を出力とす
るのみである。したがって、表面のみに拡散抵抗を設け
た場合と比較して2倍の感度が得られる。
【0037】第18の手段をとることで、図40から図
42に示すようにダイヤフラムの基準圧力より正の特性
のみ出力できる。第19の手段をとることで、半導体基
板より検出素子701を切り出し、ダイヤフラム704
を有する基体702に接合するため、検出素子701を
容易に歩留まり良く製造できる。
【0038】第20の手段を取ることで、基体702に
ダイヤフラム704形成のための加工を行う工程が不要
となり、基体702の製造が極めて容易となる。第21
の手段をとることで、検出素子の薄片化により検出感度
を向上できる。第22の手段をとることで、片持ち梁と
対面する破壊防止用ストッパの面が片持ち梁のたわみ曲
線と同一の曲線を有することにより多大な加速度を受け
片持ち梁が変位しても、破壊防止用のストッパの構造
が、片持ち梁のたわみ曲線と同一のため、点での接触で
はなく、面での接触により衝撃を緩和でき破壊を防ぐこ
とができる。
【0039】なお、片持ち梁で均一に加速度がかかる場
合、たわみ曲線は、 y=Wl4/8EI(1−4x/3l+x4/3l4) ・・・(1) で表される。 y:たわみ量 W:質量 l:片持ち梁長さ E:縦弾性係数 I:断面二次モーメント 第23の手段をとることで、拡散抵抗や出力部などの電
気回路パターンを半導体加速度センサの側面に配置する
構成において、拡散抵抗側を配線基板に対向することに
よりねじれなどの影響を受けにくく、他軸の影響を受け
ない良好な素子を提供できる。また、従来品の拡散抵抗
部を薄片化する方法においても以下のような理由により
良好な特性を示す。半導体加速度センサに用いられる材
料は、一般的にいえばシリコンが用いられる。シリコン
素材は、信号変換効果に優れた素材であるが機械的性質
においても特質した性質を持つ。例えば、シリコンのヤ
ング係数は結晶方向によって若干異なるが、その最大値
は鋼に近い値であり、良好なばね特性を示している。
【0040】一端を支持された片持ち梁で構成された加
速度センサ素子においては、図72に示すように、加速
度センサの薄肉部を有する側から加速度を検出した場
合、と拡散抵抗側から加速度を受ける場合では、後者の
方が破壊しずらい。そこで本発明では、拡散抵抗を有す
る加速度センサの拡散抵抗側を配線基板に対向するよう
にする構成とし、以下の作用が得られた。 (1)拡散抵抗側を支持基板に対向するようにする構成
により、拡散抵抗側に変位しようとする場合、配線基板
に接触し破壊防止を防ぐことができる。拡散抵抗側への
変位は、拡散抵抗部の薄肉部がひっぱりの場合破壊しや
すい。圧縮の場合、その数倍破壊しずらいとされてい
る。 (2)加速度センサの配線と配線基板を対向することに
より、容易に配線接続でき出力できる。
【0041】
【実施例】以下に、この発明の実施例を図に基づいて説
明する。 (実施例1)図5は、本発明の半導体装置の半導体加速
度センサの斜視図である。片持ち梁1に拡散抵抗Rをブ
リッジ回路で接続し、温度補償回路や増幅回路を付加
し、その片持ち梁1に支持体2と接合した構成で半導体
加速度センサがある。本実施例では、一体加工ではなく
片持ち梁1、支持体2を独立の構成とした。本実施例で
は、長さ8mm、幅0.5mm、厚さ0.1mmであ
り、半導体の素子としてかなり小さなサイズの素子を実
現している。
【0042】本発明の半導体加速度センサの製造方法
は、片持ち梁1となる半導体素子を作製する。次に、支
持体2を作製する。支持体2は、できるだけ熱応力の影
響をさけるため半導体素子と同様の材料でおこなった。
ここでは、シリコンを材料として用いている。つぎに、
片持ち梁1と支持体2との接続であるが、本発明では、
図7から図10に片持ち梁1と支持体2の接続方法を示
す。
【0043】(実施例2)まず容易な固定は、図7に示
す機械的に固定する方法である。支持体2に取り付けよ
うボルト穴を設置し、梁を押さえるためのステイ22と
一緒に締め付ければ固定できる。
【0044】(実施例3)また、図8に示すように、支
持体にガラス5を使用し、陽極接合で梁部1と接続し
た。 (実施例4)また図9に示すように接着材やエポキシ樹
脂6に代表される高分子材料を用いることにより容易に
接続した。
【0045】(実施例5)また図10に示すように金属
の溶融結合により接合することも可能で、半田バンプ7
を介在し接合した。 (実施例6)しかし、熱応力を除外するためにも片持ち
梁1と支持体2と同一の熱膨張係数の材料の接合材を用
いることが好ましい。
【0046】(実施例7)本発明による半導体加速度セ
ンサの素子の構成は図11に示すように、出力値は重り
を2.8mgとして上記サイズにて計算したところ0.
1mVの出力であるため出力値としては小さいため出力
増幅回路をいれ100倍のゲインを得るようにした。
【0047】(実施例8)また、本発明での片持ち梁1
は、半導体素子のため、素子内に、温度ドリフトなどの
影響を避けるための温度補償回路も設置できる。また、
回路にトリミング機能をもたせられることが可能であ
る。その時の回路のブロック図12、図13に示す。図
12は、ブリッジ回路20に差動増幅回路を設置したも
のである。差動増幅回路にトリミングするための回路9
を設置する。トリミング回路9は図14(A)のような
構成であり、図15のように出力に合わせ不要の抵抗を
レーザ光で切断することによりトリミングを行った。
【0048】トリミングするための抵抗の位置は、セン
サの支持部に形成した。また、トリミング方法は図14
(B)のような方法でも良い。 (実施例9)また、図13のブロック図のブリッジ回路
20に図示のごとくR5、R6を設け出力に合わせトリミ
ングする素子を設けた。さらに、演算増幅回路に図11
に示すようにオフセットのための抵抗を設けることによ
りオフセット調整を行う。オフセット、増幅のトリミン
グを図14、15に示すように、数個の抵抗を用意しレ
ーザ光などで不要の抵抗を削除する前記したトリミング
方法と同等の方法で行った。
【0049】(実施例10)図16に示すように、変位
量を増加するために、片持ち梁1の先端に重り3を設置
した。 (実施例11)図17に重り3をトリミングした例を示
す。片持ち梁1の端部に重り3を数個設けた。あらかじ
め重り3の位置と出力の関係を計算し、仕様の出力値に
合わせ適合する番地のおもりをレーザ光17で削除する
方法を取った。この方法により、さらに出力値の精度の
良い加速度センサが得られた。
【0050】(実施例12)さらに、ガラス管10など
を梁部、支持体、重りの部分を覆う構造にしておけば、
レーザ光17の波長であれば容易にガラス管を通し外部
から容易に微調整できる。このパッケージの構成を図1
8に示す。さらに、パッケージ構造において、パッケー
ジと半導体センサ構造体を取り付ける部分を弾性体とす
ることで耐衝撃性を向上できる。
【0051】(実施例13)次に、図19から23に本
実施例における半導体センサの作製例を詳細に示す。ま
ず図19(A)の模式図に示すように、増幅回路、温度
補償回路を内蔵した半導体素子15を作製した。図19
(B)は半導体素子15のパターンを示す。続いて図2
0に示すように、半導体素子15を変位するための支持
台16と固定した。次に図21に示すように中空の管に
端子となるステンレス12を通し、溶融したガラスを流
し固定した端子台13を作製した。次に図22に示すよ
うに、端子台13を支持台16を固定した半導体素子1
5を取り付ける。最後に図23に示すように保護用の管
14を取り付け加速度センサを完成した。保護用の管1
4は外部よりレーザ光17を導入できるガラス管を用い
ると良い。ここでは、衝撃の際の過剰の変位に対し、ス
トッパを用いていないが、ストッパを用いた方がよい。
但し、拡散抵抗部を薄肉化させる方法に比較し、本発明
は耐衝撃性に強い (実施例14)次に、本発明半導体加速度センサの片持
ち梁の側面に拡散抵抗を設けた場合の実施例を記する。
【0052】以下に、この発明の実施例を図に基づいて
説明する。図24は、本発明半導体加速度センサの片持
ち梁の側面に電気回路を設けた実施例の斜視図である。
図24において、応力を検出するための片持梁501、
梁部を支持するための支持体502、出力値によつては
重りが片持梁の先端部に設置される構成である。片持梁
501の側面では、拡散抵抗や出力するためのパット
部、配線やさらには、温度補償回路、増幅回路などが片
持ち梁501の側面に配置されている。その出力値を支
持台502上の配線504を介してパッケージに付加し
てある端子512により出力する。
【0053】本発明の製造方法であるが、まず半導体基
板507上に拡散抵抗505を有する片持ち梁の形状の
半導体素子を形成する。半導体素子の外形部にスクライ
ブするためのラインを設け、このスクライブライン50
8を基準にダイシングにより切削する。その時の半導体
基板507を図29に示す。パターンの外形寸法として
は、本実施例としては長さ6mm幅、0.1mm、高さ
は半導体基板に通常用いられる0.525mmを用い
た。この形状は片持ち梁にした場合、長さ6mm、幅
0.525mm、高さ0.1mmとなる。ダイシングで
形成できた半導体素子を図30に示す。ダイシングによ
れば、0.1mmの幅の作製は容易にできる。
【0054】次に、片持ち梁501と支持部502との
接合であるが、熱膨張係数を同一にしたいため、シリコ
ン系の接着剤により行った。また、片持梁501と支持
部502との配線の接続は、パット部503を金で作製
し、片持ち梁501と支持部502のパッドを近接し半
田509にて接合した。このときの接合部を図31に示
す。片持梁ち501と支持部502との接合は完了し、
最後にパッケージより外に出力するため、パッケージの
端子512と支持部502上の端子パッドをワイヤボン
ディングすることにより出力できる。
【0055】つぎに、本発明の電気回路を図25を用い
説明する。片持ち梁501の変位によりブリッジ回路5
11により圧縮応力、引っ張り応力の差により出力を検
出し、出力パッド503より出力する。さらに詳細に説
明するため図27、28を用い説明する。従来の平面に
拡散抵抗がある場合、R2を参照用抵抗、R1を測定用抵
抗のブリッジ回路511を形成する。R2をRとした
時、R1はR+△Rで表される。このときの出力VOUT
すると以下の(2)式で示される。
【0056】 V1=(R/2R+△R)V V2=(R+△R/2R+△R)V VOUT=V2−V1=(△R/2R+△R)V ・・・(2) また、図28の本発明の電気回路においては、R1を圧
縮応力による抵抗値R+△R、R2の引っ張り応力によ
る抵抗値をR−△Rとすると以下の式で示される。
【0057】 V1=(R−△R/2R)V V2=(R+△R/2R)V VOUT=V2−V1=(△R/R)V ・・・(3) (2)、(3)式より△Rが非常に小さい値とし無視す
ると、本発明の電気回路では2倍の出力がある。
【0058】本発明において、長さ6mm、幅0.52
5mm、厚さ0.1mmの半導体加速度センサを作製し
た。この半導体加速度センサでは、電圧を5Vと印加し
たこのときの出力電圧は0.7mVであった。さらに出
力を増加させるため重りを付加し3mVの出力を得た。
この時の出力は、増幅回路を通さない場合である。
【0059】本実施例においては、片持ち梁の側面の片
側のみに拡散抵抗を設けたことを示したが、片持ち梁の
側面の両側に設けた場合においては、捻れの検出も可能
であり、側面に拡散抵抗を設けることが有効であること
がわかる。また、本実施例では半導体加速度センサの大
きさを、長さ6mm、幅0.525mm、厚さ0.1m
mとしたが、使用する半導体基板によって、幅0.3m
m等に変更可能である。通常の半導体基板の厚みから考
えて、0.2から1mm程度である。
【0060】次に、片持ち梁の加速度検出方向に対する
側面に拡散抵抗を有する構成について述べる。 (実施例15)図45に本発明の加速度検出方向の側面
に設けた拡散抵抗を有する加速度センサの構成(位置関
係)を説明する。
【0061】片持ち梁501と支持体502との関係で
あるが、この両者の位置関係は、最大感度を出力するた
めには重要である。まず基準位置は、図45に図示する
ように全体の拡散抵抗の長さLの1/2Lの位置より、
支持体側に設置する。最適値に関しては、図46と図4
7を用い説明する。支持体側の拡散抵抗をL1とした場
合、±1/2L1(使用できる範囲)の範囲で出力でき
る。最適値は、応力の集中からプラス方向にシフトした
位置(1/8L1付近)にある。その時の結果を図47
に示す。
【0062】次に、拡散抵抗の素子幅に対する位置関係
を図45において説明する。図示するt1はより外周に
配置する方が、高感度が得られる。また感度の調整とし
てtXとt0を調整することにより行うことができる。ま
た、感度の調整としてtXとt0の関係式は以下の式
(4)、 VOUT=V2−V1=(△R/R)V×(tX+2W)/t0 ・・・(4) に示される。つまり、tXがt0に対し占める割合が大き
いとき感度が向上する。
【0063】次に加速度センサ素子の構造仕様を決める
ための方法について説明する。図48は、例えば加速度
1G〜5Gで同一の出力を出すために必要なチップ長さ
およびチップ厚の関係を示す。ダイシングによる製法の
限界からチップ厚が決まる(0.08mm以上必要:ダ
イシングのチッピングの問題さらに出力パッドの大き
さ)。図中の実線は、加速度1Gから5Gに対する出力
を得るためのチップの大きさを示す。
【0064】まず、の1Gの曲線では図中a点以上の
領域で素子を作製するため、チップサイズ領域が広くな
るため、増幅回路を内蔵した方が有利である。の1G
〜5Gの曲線は、重りを付加した場合であるが、b点の
ケースのように増幅回路内蔵では作製できない領域も存
在するため、重りを付加した方が良い場合が生じる。つ
まりトレードオフの関係にある。
【0065】しかし、(重りなし)(重りあり)の
ような高Gの場合最低チップサイズにてサイズが決定す
るため(c点、d点)、重りをのせることはコスト増に
なるのみである。また前記した出力パッドであるが、チ
ップ厚の関係でセンサの支持部分に、センサ長手方向に
一列にパッドを並べた。
【0066】半導体加速度センサを含む半導体装置の製
造方法は、半導体基板からダイシングにより素子を切り
出し、素子を半導体加速度センサの片持ち張りの加速度
検出方向側面に形成する。その際、非常に幅の小さい素
子をダイシングにより切り出すため水圧で流されないよ
うに、粘着力の高い固定用テープで半導体基板を固定し
紫外線照射などにより粘着力を弱め、取り出す方法で行
った。
【0067】チップ厚(幅)の小さい素子内に、電気回
路を形成するための実施例を記す。電気回路は、センサ
のセンサ部分にMOSトランジスタのソースドレインの
w長方向をセンサのL長方向の中心線を対称にして上下
2列にMOSトランジスタを形成したこのことによりチ
ップ厚(幅)の小さい素子に電気回路を設けることがで
きた。また、配線に関しては、電気回路を構成している
MOSトランジスタ間電気的に結びつけているアルミ配
線又はそのMOSトランジスタと抵抗部を形成している
ポリシリコンとを電気的に結びつけているアルミ配線を
MOSトランジスタおよびポリシリコン抵抗部の外側に
形成した。なお、配線をアルミ2層構造とすることで、
本発明の素子内に電気回路を配置することができた。
【0068】また、拡散抵抗の形成においては、ウェル
により形成することにより、より一層感度の向上が望め
る。次に、この発明の実施例を図に基づいて説明する。 (実施例16)図32は、本発明の圧力センサである。
【0069】図32において、ダイヤフラム704を有
する基体702、応力により変形するダイヤフラム70
4、ダイヤフラム704上に拡散抵抗により変位を抵抗
値の変動により検出する検出素子701が配置されてい
る。検出素子701は、電気信号を出力するためのパッ
ト部、配線やさらには温度補償回路、増幅回路、を側面
に形成した構成である。その出力値を基体702からワ
イヤ709を介してパッケージに付加してある端子70
7から出力する。図33は、検出素子部分の拡大図で、
圧力により変化する圧力基準室703上のダイヤフラム
704の上に側面に拡散抵抗8を設けた検出素子701
を有する。
【0070】本発明の製造方法であるが、図37から図
39に本発明の製造方法を示す。まず図37に示すよう
に半導体基板710上に拡散抵抗708を有する半導体
素子を形成する続いて検出素子701の外形部にスクラ
イブするためのラインを設け、このスクライブライン7
11を基準にダイシングにより切削する。図37におい
て長さ6mm幅、0.1mmで切断を行った。図37
(B)の拡大図は、ダイシングで切り出した個々の素子
を示す図であるが、つまり、この製法はダイシング(ダ
イス、個分けにすること)で、変位部(図45のt0
を決定する製法である。この製法で作製した検出素子1
を図38に示す。高さは半導体基板厚みの0.525m
mである。ダイシングによれば、0.1mmの幅の作製
は容易にできる。
【0071】次に、図39に基体702に検出素子70
1を接合した図を示す。図39において基体702と検
出素子701の接合部の熱膨張係数を同一とするため、
シリコン系の接着剤で接着した。このような接合により
熱応力の影響がない圧力センサを供給することができ
た。
【0072】次に、本発明において使用したの電気回路
を図36を用い説明する。図36において、検出素子7
01の側面に拡散抵抗781と拡散抵抗782と拡散抵
抗783と拡散抵抗784からなるブリッジ回路714
とグランド端子751と出力端子752と出力端子75
3と入力電圧端子754が構成されており、さらに、検
出素子701はダイヤフラム704に接合されている。
ここで、検出素子1の変位により、検出素子701の上
端と下端に圧縮応力、引っ張り応力がかかりブリッジ回
路714によりその圧縮応力、引っ張り応力を拡散抵抗
により検出し圧縮応力、引っ張り応力の差により出力す
る。その出力を出力パッド703より出力する。検出素
子の側面に拡散抵抗708がある優位性について説明す
る。従来の平面に拡散抵抗がある場合、R2を参照用抵
抗、R1を測定用抵抗のブリッジ回路711を形成す
る。R2をRとした時、R1はR+△Rで表される。この
ときの出力VOUTとすると以下の式で示される。
【0073】 V1=(R/2R+△R)V ・・・(5) V2=(R+△R/2R+△R)V ・・・(6) VOUT=V2−V1=(△R/2R+△R)V ・・・(7) また、本発明の電気回路においては、R1を圧縮応力に
よる抵抗値R+△R、R2の引っ張り応力による抵抗値
をR−△Rとすると以下の式で示される。
【0074】 V1=(R−△R/2R)V ・・・(8) V2=(R+△R/2R)V ・・・(9) VOUT=V2−V1=(△R/R)V ・・・(10) (7)、(10)式より△Rが非常に小さい値とし無視
すると、本発明の電気回路で従来の回路と比較して2倍
の出力がある。
【0075】本発明において、長さ6mm、幅0.52
5mm、厚さ0.1mmの半導体加速度センサを作製し
た。この半導体加速度センサでは、電圧を5Vと印加し
たこのときの出力電圧は1.4mVであった。なお、こ
の出力値は、増幅回路を通さない場合である。
【0076】(実施例17)次に検出素子701の端部
のみ固定した実施例を図40から図42に示す。図40
において検出素子701は基体702のダイヤフラム7
04を有していない部分に対して接合する。図40は、
圧力基準室703と外部の圧力が平衡状態である。図4
1は、基準圧力より周囲の圧力が高い場合でダイヤフラ
ム704は変形するが、検出素子701は、端部で支持
された形となり圧力による変位を検出しない。しかし、
図42のように基準圧力よりも周囲の圧力が低い場合、
図示のごとくダイヤフラム704は変位し、圧力の検出
素子701も変位する。これにより周囲が圧力基準室よ
り低い場合のみ検出できる。
【0077】また図41(B)、図42(B)に片側の
みを固定した実施例を記載する。図41(B)は、基準
圧力より周囲の圧力が高い場合でダイヤフラム704は
変形するが、検出素子701は、端部で支持された形と
なり圧力による変位を検出しない。図42(B)は、基
準圧力よりも周囲の圧力が低い場合、図示のごとくダイ
ヤフラム704は変位し、圧力の検出素子701も変位
する。これにより周囲が圧力基準室より低い場合のみ検
出できる。
【0078】本発明の感度向上方法について記述する。
図37の本発明の製造方法において、シリコン基体70
2に、検出素子701を具備したのち、検出素子701
側からポリシングを行うことにより、検出素子701を
薄片化することを行った。このことにより、本発明の検
出素子701の感度が向上した。
【0079】(実施例18)図43は本発明の第18実
施例の正面図である。また、図44は、第18実施例の
圧力検出部を示す図である。検出手段として、基体71
6に開口部を形成し、その開口部に検出素子715を勘
合させる構成とした。
【0080】このような構成とすることにより、基体7
16はダイヤフラム形成のためのエッチング加工を必要
とせず、製造工程の短縮と基体の歩留まりの向上ができ
た。 (実施例19)図49、図50は、本発明を利用した加
速度センサの各角度による電圧出力例を示す。図49が
本発明の柱状のセンサ素子を利用した場合の電圧出力例
であり、図50が、従来のエッチングプロセスを利用し
た場合の電圧出力例である。図の中に線は素子の幅と厚
さの比(W/H=1/2、1/3)を記載してある。従
来の構造の場合、エッチング部がねじれやすいため、ね
じれによる抵抗変化がおこり電圧を出力してしまう。そ
のため、図50に示すように、出力0の中心部で結ぶこ
とがない。この部分の構造からくるノイズ成分を除去す
るには、電気回路による除去をする方法をとる必要があ
る。
【0081】本発明の加速度センサを用いての柱状の構
造の幅/高さ(W/H)の関係を図51に示す。横軸が
チップ幅/チップ厚を示し、縦軸がノイズレベルを示
す。1G用においては、チップ幅/チップ厚の関係は6
以下であればノイズレベルは小さく使用しやすい。20
G用においては、2以下がねじれの影響を受けず、より
精度の良いセンサを供給できる。
【0082】(実施例20)2軸センサに利用した例を
説明する。本発明の柱状(直方体)加速度センサをチッ
プ幅を小さくしてくると、拡散抵抗側からも変位による
抵抗変化が生じる。この原理を利用したのが、本発明の
2軸加速度センサである。図52、図53、図54、図
55を用い説明する。
【0083】本発明の加速度検出側の側面に拡散抵抗を
設けた場合、前述したように従来例に比較し2倍の出力
が得られる。しかし、2軸センサに用いる場合、、本発
明の柱状(直方体)加速度センサをチップ幅を小さくし
ていく必要があるが、図53に示すブリッジ回路の拡散
抵抗の配置では出力が小さい(ブリッジ回路図54)。
そこで2軸センサとして作製する場合より高感度の加速
度センサを得るために支持台近傍の拡散抵抗(56では
R1とR4)を参照抵抗とする方法を取り入れた。図5
2は、その時の出力例であるが、O1が加速度検出方向
からの出力パターンであり、O2は拡散抵抗側からの出
力を示す。O1とO2においての出力形状の差は、前記
した拡散抵抗に加わる変位量の違いによるものである。
この変位量の差異を調整することにより、両軸の出力感
度を調整し2軸の加速度センサを得る。本実施例では、
出力感度調整をトリミングにより行ったが、チップ幅/
チップ厚の関係を調整しても目的を達成できる。図52
に調整後の曲線O1’、O2’(点線)を示す。この結
果より、2軸とも均一の出力であり2軸センサとしても
使用できる。
【0084】(実施例21)本実施例において、作製し
た半導体加速度センサの詳細を説明する。増幅回路を内
蔵した電気回路を図56を用い説明する。電気回路とし
てフルブリッジ回路2002が構成され、加速度により
生じたひずみに応じて、ピエゾ抵抗ゲージの抵抗値が変
化し、これをブリッジ回路2002で電圧変化として検
出する。センサの差動出力は、CMOS単電源オペアン
プをシングルエンドで3つ揃えた差動増幅回路2001
で単一出力に変換される。なお、差動増幅回路内には感
度調整用、またバッファを通してオフセット調整用トリ
ミング回路を含んでいる。なお本実施例では、支持部を
いれた全長12mm、増幅回路内蔵で幅0.16mmで
作製した。
【0085】さらに、S/Nの向上方法として、全差動
アンプ・シングルエンドを二つ使用・チョッパアンプを
使用すると良い。図59に本発明の半導体加速度センサ
の電気回路のレイアウトを示す平面図を示す。出力パッ
ド部2004、ブリッジ回路(ピエゾ抵抗)2002、
オペアンプ部2001バイアス回路部が内蔵されてい
る。幅が狭い領域のレイアウトにおいて、前記したよう
に以下のことに留意した。センサのセンサ部分にMOS
トランジスタのソースドレインのw長方向をセンサのL
長方向の中心線を対称にして上下2列にMOSトランジ
スタを形成したこのことによりチップ厚(幅)の小さい
素子に電気回路を設けることができた。また、配線に関
しては、電気回路を構成しているMOSトランジスタ間
電気的に結びつけているアルミ配線又はそのMOSトラ
ンジスタと抵抗部を形成しているポリシリコンとを電気
的に結びつけているアルミ配線をMOSトランジスタお
よびポリシリコン抵抗部の外側に形成した。
【0086】(実施例22)図58は、本発明の半導体
加速度センサの断面図である。図59は、本発明の半導
体加速度センサの斜視図である。図59(B)は、拡散
抵抗が加速度検出方向の側面にある場合の斜視図であ
る。図58において材質がシリコンからなるシリコン基
体801に、薄片部を形成し、変位により生じた応力を
電気信号にするための拡散抵抗805がある。基体80
1上には、多大な加速度を生じたとき破壊を防止するた
めの上部ストッパ803と下部ストッパ804が構成さ
れている。基体801には、拡散抵抗805の他、出力
するためのパット部806、配線やさらには、温度補償
回路、増幅回路などが側面に配置された構成となってい
る。その出力値を基体801からワイヤ807を介して
パッケージに付加してある端子により出力する。
【0087】ストッパのシリコン基体に接する面の構造
であるが、本実施例の場合片持ち梁のため、前記たわみ
曲線の式(1)に準ずる、曲面よりなる形状で製作し
た。上部、下部の曲面は同一とした。また、シリコン基
体とストッパとの接点であるが、第58図に示す拡散抵
抗を有する溝部808の端部、図示するa部およびa部
の上のb部が接点となる。シリコン基体とストッパの最
大の間隔であるが、理想的には仕様の加速度を検出した
時のシリコン基体の変位より、若干距離をもたせ、検出
すべき加速度が検出できるようにする。
【0088】次に、本発明の半導体加速度センサの破壊
防止のための機構について図64から図66をもちいて
説明する。図64は、片持ち梁のシリコン基体801
が、下部からの加速度を受け、上部に変位した場合であ
る。この場合基体801は、上部ストッパ803の内面
にそって変位し、部分的な衝撃もなく衝撃に耐え得るこ
とができた。図65は、加速度がかからない状態を示
す。図66は、片持ち梁の基体801が、上部からの加
速度を受け、下部に変位した場合である。この場合基体
801は、下部ストッパの内面にそって変位する。
【0089】本実施例の半導体加速度センサをもちい
て、耐衝撃性の実験を行った。本発明による半導体加速
度センサのセンサ部の長さは、8mm、幅1mm、厚さ
0.6mmとした。拡散抵抗部の厚さは、80μmであ
る。このような仕様の半導体加速度センサにおいて、例
えば100Gの衝撃を受けた場合、半導体加速度センサ
の先端部の最大変位は、12μmである。本半導体加速
度センサの仕様は、重力を検出するためのものであるか
ら仕様は1Gの加速度を検出するものとした。その時の
半導体加速度センサの最大変位は1μm以下である。こ
のため、耐衝撃性を向上するためのストッパの構造は、
最大の変位をする先端部の加速度センサとストッパとの
すきまは、2μmあればよいが製造的にも困難でありす
きまは10μmとし本発明の加速度センサを形成した。
ストッパのシリコン基体に接する面の構造は、たわみ曲
線の式に準ずる、曲面よりなる形状で製作した。
【0090】ストッパと加速度センサを固定する方法
は、ストッパと加速度センサの熱膨張係数を合わせるた
め、本発明では本発明で使用した材料と同一の成分より
なる接着剤により行った。この方法により熱応力による
拡散抵抗をへの影響を防ぎ、温度ドリフトの影響を防ぐ
ことができた。
【0091】本発明の加速度センサを用いて耐衝撃性を
測定したところ3000Gの衝撃を与えても本発明の加
速度センサは破壊することはなかった。 (実施例23)図67は本発明の第22実施例の斜視図
である。本実施例では、シリコンを加速度センサの検出
部にもちいている。シリコンは、ばね材として優れた材
料であり良好のばね特性を示すが、片持ち梁で下部に切
込みをいれ、その上部に拡散抵抗をいれた場合、下部へ
の変位は大きくできるが、上部への変位量は小さい。そ
こで、本実施例では、ストッパを拡散抵抗の上側のみ設
けた。このような構造においても耐衝撃性の向上が望め
た。このことにより製造コストを下げる効果がある。
【0092】(実施例24)図68は、本発明の第24
実施例の斜視図である。本実施例は、変位を検出するた
めの拡散抵抗805が、加速度により変位する方向に対
し側面に拡散抵抗が形成されている。側面に拡散抵抗が
形成されている場合、ストッパにより拡散抵抗部に熱応
力が発生し、温度ドリフトの影響が生じることを防げ
る。
【0093】本発明のように側面に変位を検出するため
の拡散抵抗がある本発明の場合、破壊防止のためのスト
ッパとシリコン基体との接点は、拡散抵抗近傍とした。
本実施例では、第22実施例、第23実施例のように拡
散抵抗部を薄片化することはなく、本実施例ではより耐
衝撃の向上が望める。本実施例では、半導体加速度セン
サの長さ8mm、幅1mm、高さ0.2mmで耐衝撃性
は4000Gに向上した。
【0094】(実施例25)第25実施例では、拡散抵
抗側を支持基板に対向するように構成した場合の実施例
を説明する。図69は、本発明の半導体加速度センサの
実施例である。図69(A)が正面図であり、図69
(B)が下図が平面図である。
【0095】図69において構成を説明する。材質がシ
リコンからなるシリコン基体に、薄片部を形成し、変位
により生じた応力を電気信号にするための拡散抵抗3が
ある。その片持ち梁の加速度センサ素子1001は、拡
散抵抗側を配線基板5に対向するように設置する。その
加速度センサ素子1には、予め半田バンププロセスによ
り支持体となる部分1002(台座)と電気信号出力端
子部に半田バンプ1006を形成しておき、加速度セン
サ素子1を配線基板5に設置することにより容易に構成
できることとした。
【0096】図71を用い本発明の加速度センサの製造
プロセスを説明する。図71(A)から図71(C)が
正面図で、図71(D)から図71(E)が平面図であ
る。まず、加速度センサを保護するためのパッケージ1
010に具備してある端子7から電気信号を導くためと
加速度センサ素子1を保持するための配線基板5を作製
する。本発明においては、ガラス上に金配線(下地クロ
ム)で配線11を作製した。配線用膜の厚さは、クロム
1000A、金1000Aとしスパッタリングで膜形成
した。配線パターン内には、端子1012および配線1
011、加速度センサ素子1001を支持するための台
座パターンを形成した。
【0097】次に、加速度センサ素子1001の作製で
あるが、通常のイオン注入などにより拡散抵抗を形成
し、配線、絶縁膜形成などの半導体プロセスにより加速
度センサ素子1を形成する。必要に応じては、増幅回路
および温度補償回路などを形成することもある。本実施
例においては、加速度センサ素子1001自体に配線基
板1005に設置するための台座1002をもうけるた
め、半田バンププロセスを実施し、素子自体に台座を形
成した。加速度センサ素子1001を配線基板1005
に設置する方法であるが、台座を半田バンププロセスで
形成し、配線基板内のパターンに金配線を利用している
ため、半田とは馴染みがよく、200℃程度にすること
により容易に加速度センサ素子1001と配線基板10
05を固着することができる。
【0098】また、本方式によればセルフアライメント
機能により正確に位置出しが実施される。ここで、加速
度センサ素子1001と配線基板1005との隙間を保
持する必要があるため、本実施例としては半田バンプ形
成時に作製する下地の銅パターンを利用することで行っ
た、銅パターンの膜厚を加速度センサ素子1001と配
線基板1005との隙間制御に使用する。銅パターンの
形成は、鍍金により行うためミクロンオーダで隙間制御
できる。
【0099】本実施例では、1Gの加速度を正確に検知
する使用で加速度センサを製作した。そのため、最大変
位量としては、10ミクロン以下であるため、銅めっき
厚としては10ミクロンとし作製した。半田1014を
200℃でリフローし加速度センサー素子1001と配
線基板1005を接合、半田が配線基板上の金パターン
に流出し、残存した銅で保持し隙間を形成する。完成し
た基板を有する加速度センサをケース1010に接着
し、パッケージ1010に具備されている端子7とワイ
ヤボンディング1013により接続し、パッケージング
1010のふたを接着することにより加速度センサがで
きあがる。
【0100】本実施例で作製した加速度センサの耐衝撃
性を測定したところ4000Gの衝撃を与えても本発明
の加速度センサは破壊することはなかった。 (実施例26)第25実施例においては、加速度センサ
素子1001に半田バンプ1006を形成し、保持する
ための台座とする例を記載した。第26実施例において
は、配線基板1005に半田バンプを形成し、加速度セ
ンサ素子1001を固着する方法により作製した。
【0101】図73をもちいて説明する。まず、第一工
程として、ガラス基板に全面クロムを成膜しその上に、
銅を成膜後、リソグラフィ工程により配線を形成する。
第二工程として、加速度センサ素子1を固定するための
台座、加速度センサ素子1からの電気信号を取り出すた
めのパッド上への半田バンプ形成を行う。この工程より
配線基板5が作製される。半田バンププロセスにより形
成した台座1002、出力パッドの拡大図を図74に示
す。
【0102】加速度センサ素子1001については、あ
らかじめ半導体プロセスにおいて、拡散抵抗1003お
よび増幅回路などを形成しておく。ちなみに、感度を向
上させるための薄肉部形成においては、エッチングなど
により行うと良い。第三工程として、配線基板1005
と半導体プロセスで作製した加速度センサ素子1001
を固着する。
【0103】配線基板1005と半導体プロセスで作製
した加速度センサ素子1001を固着する方法を図74
と図75を用いて説明する。第105図(図75に示
す)のように形成された配線基板1005に、加速度セ
ンサ素子1001を乗せる、その後200℃で加熱する
と半田1014が流出する流出した半田1014は、あ
らかじめ加速度センサ素子にパターニングされている金
属の部分に流出し、セルフアライメントにより位置決め
固着される。加速度センサ素子1を具備した配線基板1
005をパッケージング1010内に固定し、配線基板
1005ないの端子1013とパッケージに具備された
端子1007とをワイヤボンディングにより接続し、外
部へ電気信号を供給できるようにする。その後、パッケ
ージ1010に蓋をつけ封止することにより加速度セン
サは作製される。
【0104】(実施例27)第25実施例および第26
実施例とも、台座形成方法として半田バンププロセスを
用い行ったが、本第27実施例においては厚膜レジスト
1016を台座形成に用い実施した。
【0105】図76を用いて、レジスト1016を台座
としたプロセスを説明する。第1プロセスとして、基板
(例えばガラス)に配線材料、本実施例ではアルミニウ
ムを用い配線層を形成し、リソグラフィプロセスにより
所望の配線パターンを基板5上に形成する。第二プロセ
スとして、厚膜のレジスト1016をスピンコートで形
成する。
【0106】その際、レジストの厚みが耐衝撃構造上、
重要であるためレジスト塗布等膜厚制御が必要である。
次に、台座の形状を得るためパターニングを行い。第三
プロセスとして、加速度センサ素子1001を固着す
る。その後、出力端子を接続するため、リフローを行い
接続を完了する。厚膜レジスト1016を使用すること
により容易に、加速度センサーを作ることができる。本
実施例の加速度センサにより耐衝撃性を評価したところ
4000Gの衝撃にも耐え得ることができた。
【0107】(実施例28)拡散抵抗が加速度検出方向
の側面に設置した素子を、拡散抵抗を支持基板に対向さ
せ取り付ける場合の実施例を説明する。第25実施例と
同様に加速度センサ素子1に予め半田バンププロセスに
より支持体となる部分1002(台座)と電気信号端子
ぶ半田バンプ1006を形成しておき、加速度センサ素
子1001を配線基板1005に設置することにより容
易に構成できることとした。
【0108】(実施例29)本実施例においては、重り
の設置方法について記載する。従来、重りの設置方法と
しては、金属塊を素子先端に接着剤等で固着していた
が、本29実施例においては、図77のように加速度セ
ンサ素子1101をチャック1103により溶融物11
02内に挿入し引き出すことにより先端に設ける方法に
て行った。本方法によれば、容易に均一の重量の重り1
104を設置できる。図78(A)にその拡大図を示
す。また、図78(B)では、重り1104の形状を形
成するため容器を用いた。容器のなかに溶融物1102
をいれ、センサ素子1101をチャック1103によ
り、ケース1106内に挿入し、凝固後引き出すことに
より所望の形状の重りを形成できた。
【0109】また、本方法によれば重りが凝固し、収縮
することを利用し破壊防止に利用した。以下その内容を
説明する。図79のようなパッケージケース1105を
用い、前記した図77のような溶融物1102に重り1
104となる部分を浸せきさせる。溶融物1102は凝
固することにより収縮し、パッケージケースとの間に隙
間を生じる。この隙間は、加速度センサ素子1101が
加速度を受けたとき変位でき、過剰の加速度を受けたと
きパッケージケース1105により過剰変位を制止でき
る。
【0110】(実施例30)本実施例において、マイコ
ンチップ1201に付随した加速度センサの例を記す
る。図80に、本実施例を図示する。図80は通常のマ
イコンチップ1201であるが、図示のごとくマイコン
チップの端部をダイシングなどの切削により切り出し、
端部のみを切断しないで固定する構造とする。この方法
により、端部を固定した加速度センサを作製することが
できる。マイコンチップ1201は、セルフトリミング
機能内蔵のE2PROM、EPROMを用いた。
【0111】本実施例によれば、容易にマイコンチップ
内蔵の加速度センサを作製することができる。
【0112】
【発明の効果】この発明は、以上説明したような構成に
より下記の効果を有する。 拡散抵抗部を所持する半導体加速度センサが表裏とも
平面であり、拡散抵抗部が薄肉かされていないためデバ
イスが容易に作れる。煩雑なプロセスを必要としない。
さらには、耐衝撃性に強い。 厚みが、半導体基板の厚さに起因するため厚みのばら
つきが少なくデバイスごとの出力のばらつきの少ない加
速度センサが得られる。 外部から容易に微調整できる。 精度のよいデバイスを供給できる。 半導体基板から多数の加速度センサ素子を得られるた
め、低価格の加速度センサを供給できる。 拡散抵抗部に薄肉部が不要のため製造時間が少なくて
すみ、しいては低価格につながる。 圧縮応力、引っ張り応力を同時に検出するため精度の
良いデバイスを供給できる。 チップ厚、チップ幅を調整することにより2軸加速度
センサを得ることができる。
【0113】半導体圧力センサにおいては、一辺がダイ
ヤフラムの中空部を有する基体と、基体内を気密にする
支持体と、電気信号を取り出す電気信号出力手段と、ダ
イヤフラム上にダイヤフラムの変形を検出する拡散抵抗
を具備し機械的変形を電気信号に変換する検出素子と、
前記検出素子の検出回路がブリッジ回路を構成してなる
半導体圧力センサにおいて、前記拡散抵抗がダイヤフラ
ムに対し垂直になる位置に拡散抵抗を具備した構成によ
り下記の効果を有する。 半導体基板から多数の圧力センサ素子を得られるた
め、低価格の圧力センサを供給できる。 拡散抵抗を含む圧力検出部と圧力基準室を別個に作製
するため、工程が容易になり製造単価の低減につなが
る。 圧縮応力、引っ張り応力を同時に検出するため出力感
度の良いデバイスを供給できる。
【0114】(ストッパ)支持体に具備され片持ち梁の
変位を制限するストッパにおいて、ストッパが加速度に
より変形する片持ち梁の形状に合わせた構造よりなるこ
とにより下記の効果を有する。 ・多大な加速度が生じた場合においても、破壊防止のた
めのストッパが面による接触により衝撃を緩和させるた
め、破壊防止になりしいては、信頼性の向上につなが
る。 ・シリコンオイルなど緩衝剤が不用となり半導体加速度
センサの製造コスト削減になる。
【0115】(拡散抵抗を支持基板と対向して設置)片
持ち梁と支持体の固定を前記拡散抵抗側を支持体に固定
する構成よりなることにより下記の効果を有する。 ・製造コストが安価で、耐衝撃性の向上を得ることがで
きる。 ・拡散抵抗を含む電気回路と支持および配線機能を有し
た基板が対向しているため、容易に電気信号を取り出す
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体加速度センサのブロック図であ
る。
【図2】本発明の半導体加速度センサの製造工程を示す
ブロック図である。
【図3】本発明の半導体加速度センサの製造工程を示す
ブロック図である。
【図4】本発明の半導体加速度センサの製造工程を示す
ブロック図である。
【図5】本発明の半導体加速度センサの斜視図である。
【図6】従来の半導体加速度センサの斜視図である。
【図7】本発明の片持ち梁と支持体の取り付けを示す側
面図である。
【図8】本発明の片持ち梁と支持体の取り付けを示す側
面図である。
【図9】本発明の片持ち梁と支持体の取り付けを示す側
面図である。
【図10】本発明の片持ち梁と支持体の取り付けを示す
側面図である。
【図11】本発明の半導体加速度センサの増幅回路の回
路図である。
【図12】本発明の半導体加速度センサの増幅回路の回
路図である。
【図13】本発明の差動増幅回路のトリミング部を示す
回路図である。
【図14】本発明のブリッジ回路のトリミング方法を示
す説明図である。
【図15】本発明のブリッジ回路のトリミング方法を示
す説明図である。
【図16】本発明の半導体加速度センサの側面図であ
る。
【図17】本発明のレーザ光によるトリミング方法を示
す説明図である。
【図18】本発明の半導体加速度センサのパッケージ方
法を示す図である。
【図19】本発明の半導体素子を示す図である。
【図20】本発明の半導体素子を示す図である。
【図21】発明の端子台を示す図である。
【図22】発明の半導体加速度センサを示す図である。
【図23】発明の半導体加速度センサを示す図である。
【図24】本発明の半導体加速度センサの実施例の斜視
図である。
【図25】本発明の半導体加速度センサの電気回路を示
す模式図である。
【図26】従来の半導体加速度センサを示す斜視図であ
る。
【図27】従来の半導体加速度センサの電気回路を示す
ブロック図である
【図28】本発明の半導体加速度センサの電気回路を示
すブロック図である
【図29】本発明の一実施例におけるウェハ状態のシリ
コン板ないの素子を位置の説明図である。
【図30】本発明の一実施例における素子の取り出し状
態の説明図
【図31】本発明の一実施例における素子と支持台との
接続の説明図
【図32】本発明の半導体圧力センサの実施例の断面図
である。
【図33】本発明の半導体圧力センサの実施例の圧力検
出部を示す断面図である。
【図34】従来の半導体圧力センサの断面図である。
【図35】従来の半導体圧力センサのマイクロマシニン
グにより作製した圧力センサの断面図である。
【図36】本発明の半導体圧力センサの電気回路を示す
図である。
【図37】本発明の半導体圧力センサの製造工程を示す
図である。
【図38】本発明の半導体圧力センサの製造工程を示す
図である。
【図39】本発明の半導体圧力センサの製造工程を示す
図である。
【図40】本発明の検出素子の動作を示す説明図であ
る。
【図41】本発明の検出素子の動作を示す説明図であ
る。
【図42】本発明の検出素子の動作を示す説明図であ
る。
【図43】本発明の半導体圧力センサの実施例の断面図
である。
【図44】本発明の半導体圧力センサの実施例の圧力検
出部を示す断面図である。
【図45】本発明の拡散抵抗の配置を示す説明図であ
る。
【図46】本発明の拡散抵抗と支持台の関係の説明図で
ある。
【図47】本発明の拡散抵抗と支持台との関係による出
力感度の説明図である。
【図48】本発明のチップサイズと出力感度の関係の説
明図。
【図49】本発明による0Oから360oの出力電圧を示
す説明図である。
【図50】従来の0Oから360oの出力電圧を示す説明
図である。
【図51】本発明によるチップ幅/チップ厚とS/Nの
関係の説明図である。
【図52】本発明による2軸センサの0Oから360oの
出力電圧を示す説明図である。
【図53】本発明による2軸センサを説明するための説
明図である。
【図54】本発明による2軸センサのブリッジ回路を説
明するための説明図である。
【図55】本発明による2軸センサのブリッジ回路を説
明するための説明図である。
【図56】本発明の電気回路図である。
【図57】本発明の電気回路レイアウトを示す平面図で
ある。
【図58】本発明の半導体加速度センサの断面図であ
る。
【図59】本発明の半導体加速度センサの斜視図であ
る。
【図60】従来の半導体加速度センサの断面図である。
【図61】従来の半導体加速度センサの説明図である。
【図62】従来の半導体加速度センサの説明図である。
【図63】従来の半導体加速度センサの説明図である。
【図64】本発明の半導体加速度センサの説明図であ
る。
【図65】本発明の半導体加速度センサの説明図であ
る。
【図66】本発明の半導体加速度センサの説明図であ
る。
【図67】本発明の半導体加速度センサの第二実施例の
斜視図である。
【図68】本発明の半導体加速度センサの第三実施例の
斜視図である。
【図69】本発明の半導体加速度センサの実施例の正面
図、斜視図である。
【図70】従来の半導体加速度センサの正面図である。
【図71】本発明の半導体加速度センサの第25実施例
の製造方法を示す説明図である。
【図72】従来の半導体加速度センサの実施例の説明図
である。
【図73】本発明の半導体加速度センサの第26実施例
の製造方法を示す説明図である。
【図74】本発明の半導体加速度センサの製造過程を示
す説明図である。
【図75】本発明の半導体加速度センサの製造過程方法
を示す説明図である。
【図76】本発明の半導体加速度センサの第27実施例
の製造方法を示す説明図である。
【図77】本発明の半導体加速度センサの第29実施例
の製造方法を示す説明図である。
【図78】本発明の半導体加速度センサの第29実施例
の製造方法を示す説明図である。
【図79】本発明の半導体加速度センサの第29実施例
の製造方法を示す説明図である。
【図80】本発明の半導体加速度センサの第30実施例
の説明図である。
【符号の説明】
1 梁部 2 支持体 3 重り 4 出力パッド 5 ガラス 6 エポキシ樹脂 7 半田バンプ 8 増幅回路 9 トリミング回路 10 ガラス管 11 ふた 12 ステンレス 13 端子台 14 保護用の管 15 半導体素子 16 支持台 17 レーザ光 18 ねじ 19 薄肉部 20 ブリッジ回路 21 保護膜 22 ステイ 501 片持梁(加速度検出方向の側面に拡散抵抗を設
置) 502 支持部 503 出力パッド 504 配線 505 拡散抵抗 506 おもり 507 半導体基板 508 スクライブライン 509 半田 510 印加電圧 511 ブリッジ回路 512 端子 701 検出素子 702 シリコン基体 703 圧力基準室 704 ダイヤフラム 705 ガラス板 706 支持台 707 端子 708 拡散抵抗 709 ワイヤ 710 半導体基板 711 スクライブライン 712 空洞 713 Si34 714 ブリッジ回路 715 検出素子(第二実施例) 716 シリコン基体(第二実施例) 801 基体 802 支持体 803 上部ストッパ 804 下部ストッパ 805 拡散抵抗 806 パット 807 ワイヤ 808 溝部 1001 加速度センサ素子 1002 支持体(台座) 1003 拡散抵抗 1004 薄肉部 1005 配線基板 1006 半田バンプ 1007 出力端子 1008 上部ストッパ 1009 下部ストッパ 1010 パッケージ 1011 配線 1012 パッド 1013 ワイヤ 1014 半田 1015 銅 1016 レジスト 1017 取り出し線 1101 加速度センサ素子 1102 溶融物 1103 チャック 1104 重り 1105 パッケージケース 1106 ケース 1201 マイコンチップ 1202 加速度センサ素子 2001 オペアンプ 2002 ブリッジ回路 2003 トリミング部 2004 出力パッド
フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平6−204032 (32)優先日 平6(1994)8月29日 (33)優先権主張国 日本(JP) (31)優先権主張番号 特願平6−210208 (32)優先日 平6(1994)9月2日 (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 加藤 健二 千葉県千葉市美浜区中瀬1丁目8番地 株 式会社エスアイアイ・アールディセンター 内

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 片持ち梁(1)と支持体(2)からなる
    半導体加速度センサを含む半導体装置において、前記片
    持ち梁(1)が柱状であることを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 片持ち梁(1)と支持体(2)からなる
    半導体加速度センサを含む半導体装置において、前記片
    持ち梁(1)が単一の厚みの平面を有することを特徴と
    する半導体装置。
  3. 【請求項3】 請求項2項記載の半導体装置において、
    前記片持ち梁(1)と同一の厚みで応力を検出するため
    の拡散抵抗を有することを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項2項記載の半導体装置において、
    前記片持ち梁(1)と前記支持体(2)の固定手段が高
    分子材料であることを特徴とする半導体加速度センサ。
  5. 【請求項5】 請求項2項記載の半導体装置において、
    前記片持ち梁(1)と前記支持体(2)の固定手段が金
    属材料であることを特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項6】 請求項2項記載の半導体装置において、
    前記片持ち梁(1)と前記支持体(2)の固定手段が機
    械的手段であることを特徴とする半導体装置。
  7. 【請求項7】 請求項2項記載の半導体装置において、
    前記片持ち梁(1)と前記支持体(2)の固定手段が、
    陽極接合であることを特徴とする半導体装置。
  8. 【請求項8】 請求項2項記載の半導体装置において、
    前記片持ち梁(1)にCMOS構造の電気回路を有する
    ことを特徴とする半導体装置。
  9. 【請求項9】 請求項2項記載の半導体装置において、
    前記片持ち梁(1)に温度補償回路を有することを特徴
    とする半導体装置。
  10. 【請求項10】 請求項2項記載の半導体装置におい
    て、前記片持ち梁(1)に、増幅回路を有することを特
    徴とする半導体装置。
  11. 【請求項11】 請求項2項記載の半導体装置におい
    て、前記片持ち梁(1)に、出力電圧調整の抵抗(R)
    を有することを特徴とする半導体加速度センサ。
  12. 【請求項12】 請求項2項記載の半導体加速度センサ
    において、前記片持ち梁(1)に重り(3)を有するこ
    とを特徴とする半導体装置。
  13. 【請求項13】 片持ち梁(1)と支持体(2)からな
    る半導体加速度センサを含む半導体装置の製造方法にお
    いて、出力電圧調整の抵抗をトリミングすることを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  14. 【請求項14】 片持ち梁(1)と支持体(2)からな
    る半導体加速度センサを含む半導体装置の製造方法にお
    いて、重り(3)をトリミングすることを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  15. 【請求項15】 半導体素子(15)と支持体(16)
    からなる半導体加速度センサを含む半導体装置におい
    て、前記半導体素子(15)と、前記半導体素子(1
    5)に接続した支持台(16)と、前記支持台(16)
    に接続した端子台(16)と、前記端子台(16)に接
    続したガラス管(10)を有することを特徴とする半導
    体装置。
  16. 【請求項16】 半導体素子(15)と支持体(16)
    からなる半導体加速度センサを含む半導体装置におい
    て、前記支持台(16)を端子台(13)と接続する工
    程と、前記端子台(16)をガラス管(10)と接続す
    る工程と、レーザにより前記半導体素子(15)をトリ
    ミングする工程からなることを特徴とする半導体装置の
    製造方法。
  17. 【請求項17】 片持ち梁(501)と支持体(50
    2)からなる半導体加速度センサを含む半導体におい
    て、加速度検出方向の側面に加速度を検出する部位を有
    することを特徴とする半導体装置。
  18. 【請求項18】 請求項17項記載の半導体加速度セン
    サを含む半導体装置において、半導体基板の上面近傍に
    第1の拡散抵抗を有し、半導体基板の下面近傍に第2の
    拡散抵抗を有し、第1の拡散抵抗と第2の拡散抵抗がブ
    リッジ回路を有し、該片持ち梁の加速度による圧縮応
    力、引っ張り応力を検出することを特徴とする半導体装
    置。
  19. 【請求項19】 一端が支持された半導体基板よりなる
    片持ち梁と、該片持ち梁の支持部近傍に拡散抵抗を有す
    る半導体加速度センサを含む半導体装置の製造方法にお
    いて、前記半導体基板をダイシングにより切り出す工程
    と、該素子を半導体加速度センサの片持ち梁側面に形成
    する工程を有することを特徴とする半導体装置のの製造
    方法。
  20. 【請求項20】 片持ち梁と支持体からなり、片持ち梁
    が単一の厚みの平面である半導体加速度センサを含む半
    導体装置において、出力パッド部が列状に配列している
    ことを特徴とする半導体装置。
  21. 【請求項21】 ダイヤフラム(704)を有する基体
    (702)と基体(702)の一部を気密にする基板
    (705)と機械的変形を電気信号に変換する検出素子
    (701)からなる半導体圧力センサを含む半導体装置
    において検出素子(701)と基体(702)の間に接
    合部を有することを特徴とする半導体装置。
  22. 【請求項22】 ダイヤフラム(704)を有する基体
    (702)と、基体(702)の一部を気密にする基板
    (705)と、電気信号を取り出す電気信号出力手段
    (707)と、前記ダイヤフラム上にダイヤフラム(7
    04)の変形を検出する拡散抵抗(708)を有し機械
    的変形を電気信号に変換する検出素子(701)と、前
    記検出素子の検出回路がブリッジ回路(714)を構成
    してなる半導体圧力センサを含む半導体装置において、
    前記検出素子(701)と前記基体(702)が接する
    面に対して垂直の前記検出素子(701)の面に前記拡
    散抵抗(708)を有することを特徴とする半導体装
    置。
  23. 【請求項23】 前記拡散抵抗(708)が、拡散抵抗
    (781)と拡散抵抗(782)と拡散抵抗(783)
    と拡散抵抗(784)からなるブリッジ回路を形成し、
    前記検出素子(701)の圧力による変形により生じる
    圧縮応力と引っ張り応力を検出することを特徴とする請
    求項22項記載の半導体装置。
  24. 【請求項24】 前記拡散抵抗(708)が、拡散抵抗
    (781)と拡散抵抗(782)と拡散抵抗(783)
    と拡散抵抗(784)からなるブリッジ回路を形成し、
    拡散抵抗(783)と拡散抵抗(784)が検出素子
    (701)の圧力印加側に、拡散抵抗(781)と拡散
    抵抗(782)が検出素子(701)のダイヤフラム側
    にあることを特徴とする請求項22項記載の半導体装
    置。
  25. 【請求項25】 前記基体(702)に検出素子(70
    1)の端部のみを固定したことを特徴とする請求項22
    項記載の半導体装置。
  26. 【請求項26】 ダイヤフラム(704)を有する基体
    (702)と、基体(702)の一部を気密にする基板
    (705)と、電気信号出力手段(707)と、前記ダ
    イヤフラム上にダイヤフラム(704)の変形を検出す
    る拡散抵抗(708)を具備し機械的変形を電気信号に
    変換する検出素子(701)を有する半導体圧力センサ
    を含む半導体装置の製造方法において、 半導体基板(710)上に圧力を検出するための拡散抵
    抗(708)、抵抗値を出力するための出力部と配線を
    形成する第1の工程と、 前記半導体基板(710)から検出素子(701)を切
    り出す第2の工程と、 前記基体(702)に検出素子(701)を接合する第
    3の工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  27. 【請求項27】 前記第3の工程に続いて、検出素子
    (701)を研削し厚みを減少することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  28. 【請求項28】 開口部を有する基体(716)と、前
    記開口部内に機械的変形を電気信号に変換する検出素子
    (715)と前記基体内を気密にする基板(705)
    と、電気信号を取り出す電気信号出力手段(707)と
    前記検出素子の検出回路がブリッジ回路(714)を構
    成し、前記拡散抵抗(708)がダイヤフラムに対し垂
    直になる位置に拡散抵抗(708)を有することを特徴
    とする半導体装置。
  29. 【請求項29】 一端が支持された半導体基体よりなる
    片持ち梁と、前記片持ち梁を支持する支持体と、前記片
    持ち梁に変位を検出するための拡散抵抗を具備し、加え
    られた加速度に基づく変位を前記拡散抵抗の抵抗値の変
    化に基づき検出する加速度検出手段と、前記支持体に具
    備され前記片持ち梁の変位を制限するストッパを有する
    半導体加速度センサを含む半導体装置において、前記ス
    トッパが変形時の片持ち梁の外形形状に合わせたことを
    特徴とする半導体装置。
  30. 【請求項30】 請求項29項記載の半導体装置におい
    て、前記片持ち梁と対向する前記ストッパの断面が前記
    片持ち梁のたわみ曲線と同一であることを特徴とする半
    導体装置。
  31. 【請求項31】 一端が支持された半導体基体よりなる
    片持ち梁(1001)と、前記片持ち梁を支持する支持
    体(1002)と、前記片持ち梁(1001)に変位を
    検出するための拡散抵抗(1003)を具備し、加えら
    れた加速度に基づく変位を前記拡散抵抗の抵抗値の変化
    に基づき検出する加速度検出手段により加速度を検出す
    る半導体加速度センサを含む半導体装置において、前記
    片持ち梁(1001)と支持体(1002)の固定を前
    記拡散抵抗側を支持体(1002)に固定する構成であ
    ることを特徴とする半導体装置。
  32. 【請求項32】 請求項31項記載の半導体装置におい
    て、前記拡散抵抗と支持体との間に隙間を有することを
    特徴とする半導体装置。
  33. 【請求項33】 請求項31項記載の半導体装置におい
    て、前記片持ち梁(1001)と支持体(1002)と
    の固定により、前記拡散抵抗より生じる電気信号を支持
    体(1002)に具備した配線より取り出すことを特徴
    とする半導体装置。
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