JPH10111311A - Semiconductor acceleration sensor and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor acceleration sensor and manufacture thereof

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JPH10111311A
JPH10111311A JP8268411A JP26841196A JPH10111311A JP H10111311 A JPH10111311 A JP H10111311A JP 8268411 A JP8268411 A JP 8268411A JP 26841196 A JP26841196 A JP 26841196A JP H10111311 A JPH10111311 A JP H10111311A
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JP
Japan
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semiconductor
acceleration sensor
support
thin
thick portion
Prior art date
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Pending
Application number
JP8268411A
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Japanese (ja)
Inventor
Hajime Nakamura
肇 中村
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
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Publication of JPH10111311A publication Critical patent/JPH10111311A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor acceleration sensor and its manufacturing method reducing residual strain caused by the difference of thermal expansion coefficients between substrates to be jointed objects so as to suppress output hysteresis caused by temperature change. SOLUTION: A semiconductor acceleration sensor is provided with a detector 10 formed of a semiconductor, and a weight body 22 and support bodies 21 cut out from the same glass substrate. The detector 10 is provided with a center thick-walled part 14, thin-walled parts 13 formed around it, and peripheral thick-walled parts 15 formed around them. The weight body 22 is jointed to the lower face of the center thick-walled part 14, and the support bodies 21 are jointed to the lower faces of the peripheral thick-walled parts 15. Resistance parts 11 changed in electric resistance in response to the flexural quantity of the thin-walled parts 13 are formed at the thin-walled parts 13. A plurality of holes are respectively formed at the upper face and lower face of the support body 21 so as to reduce residual strain caused by the difference of thermal expansion coefficients between the substrates.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体加速度セン
サ、および、その製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor acceleration sensor and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】物体の動きを検出するために使用される
検出器の一つとして、半導体加速度センサが知られてい
る。従来の半導体加速度センサは、例えば、図9に示す
ような構成を有する。この半導体加速度センサは、第1
基板としてシリコン基板10、第2基板としてガラス基
板20、第3基板としてシリコン基板30を備えた3層
構造をとる。第1基板10と第2基板20、第2基板2
0と第3基板板30については、それぞれ陽極接合法を
用いて接合されている。陽極接合法は、接合対象とする
部材を例えば400℃以上に加熱し、この状態で高電圧
をかけてイオン移動を両者の間で強制的に引き起こし、
これらを一体化する技術である。第1基板10は、中央
厚肉部14と、中央厚肉部14の周囲に形成された薄肉
部13と、薄肉部13の周囲に形成された周辺厚肉部1
5を有しており、加速度を検出するための検出体として
機能する。薄肉部13には、該薄肉部13の撓み量に応
じて電気抵抗が変化する複数の抵抗部11がそれぞれ所
定の位置に形成されている。中央厚肉部14の下面に
は、重錘体22が接合されている。周辺厚肉部15の下
面には、支持体21が接合されている。第3基板30
は、重錘体22の動きを制限するための台座である。
2. Description of the Related Art A semiconductor acceleration sensor is known as one of detectors used for detecting the movement of an object. A conventional semiconductor acceleration sensor has, for example, a configuration as shown in FIG. This semiconductor acceleration sensor has a first
It has a three-layer structure including a silicon substrate 10 as a substrate, a glass substrate 20 as a second substrate, and a silicon substrate 30 as a third substrate. First substrate 10, second substrate 20, second substrate 2
The 0 and third substrate plates 30 are respectively bonded using an anodic bonding method. In the anodic bonding method, a member to be bonded is heated to, for example, 400 ° C. or more, and in this state, a high voltage is applied to forcibly cause ion transfer between the two members.
This is a technology that integrates these. The first substrate 10 includes a central thick portion 14, a thin portion 13 formed around the central thick portion 14, and a peripheral thick portion 1 formed around the thin portion 13.
5 and functions as a detector for detecting acceleration. In the thin portion 13, a plurality of resistance portions 11 whose electric resistance changes according to the amount of bending of the thin portion 13 are formed at predetermined positions. The weight body 22 is joined to the lower surface of the central thick portion 14. A support 21 is joined to the lower surface of the peripheral thick portion 15. Third substrate 30
Is a pedestal for restricting the movement of the weight body 22.

【0003】このような構成を有する半導体加速度セン
サに対して、例えば、図10に示すような横方向の加速
度が働いた場合には、重錘体22が中央厚肉部14の上
部の中心を基準として回転運動を行い、これにともなっ
て薄肉部13が変形する。薄肉部13に埋め込まれてい
る各抵抗部11は、該変形に応じて、電気的な抵抗値が
変化する。該加速度センサは、この電気抵抗の変化を検
出することで、加速度の向きや大きさを算出している。
When a lateral acceleration as shown in FIG. 10, for example, acts on the semiconductor acceleration sensor having such a configuration, the weight body 22 is positioned at the center of the upper part of the central thick portion 14. Rotational motion is performed as a reference, and the thin portion 13 is deformed accordingly. Each resistance portion 11 embedded in the thin portion 13 has an electrical resistance value that changes according to the deformation. The acceleration sensor calculates the direction and magnitude of the acceleration by detecting the change in the electric resistance.

【0004】抵抗部11で構成される検出回路の概略
は、図11に示されている。
[0006] FIG. 11 shows an outline of a detection circuit composed of the resistance section 11.

【0005】同図において、4つの抵抗部11(抵抗
値:R1、R2、R3、R4)は、ブリッジ回路を構成して
おり、その変動電圧が加速度として抽出される。
In FIG. 1, four resistance portions 11 (resistance values: R 1 , R 2 , R 3 , R 4 ) form a bridge circuit, and the fluctuating voltage is extracted as acceleration.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】さて、前述した半導体
加速度センサをはじめ、一般の半導体加速度センサにお
いては、ブリッジ回路の出力について固有の温度特性を
有しているのが普通である。したがって、加速度が特に
働いていなくとも、周囲の温度が変化すれば、それに応
じた電圧変動が生じることになる。温度変化に伴う出力
電圧の変化は、例えば、図12に示す通りとなる。
By the way, general semiconductor acceleration sensors such as the above-described semiconductor acceleration sensor usually have an inherent temperature characteristic with respect to the output of the bridge circuit. Therefore, even if the acceleration is not particularly working, if the ambient temperature changes, a voltage change corresponding thereto will occur. The change of the output voltage according to the temperature change is, for example, as shown in FIG.

【0007】しかしながら、従来の半導体加速度センサ
では、同図に示すように、出力のヒステリシスが発生し
てしまい、補正演算が困難であるという問題があった。
However, in the conventional semiconductor acceleration sensor, as shown in FIG. 1, there is a problem that output hysteresis occurs and correction calculation is difficult.

【0008】本願の発明者らは、この問題点について鋭
意研究し、その結果、温度変化による出力のヒステリシ
スの原因が、接合する基板どうしの熱膨張率の違いに因
って生じる、接合後の基板の残留歪にあることを見出し
た。
The inventors of the present application have conducted intensive studies on this problem, and as a result, the cause of output hysteresis due to temperature change is caused by the difference in the coefficient of thermal expansion between substrates to be bonded. It was found that the residual strain was on the substrate.

【0009】本発明の目的は、接合対象とする基板間の
熱膨張率に違いによる残留ひずみが低減され、それによ
り、温度変化に起因する出力のヒステリシスが抑制され
る半導体加速度センサ、及び、その製造方法を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor acceleration sensor in which residual strain due to a difference in the coefficient of thermal expansion between substrates to be bonded is reduced, thereby suppressing output hysteresis due to a change in temperature. It is to provide a manufacturing method.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の半導体加速度センサの一態様によれば、半導
体から成る検出体と、同一のガラス基板から切り出され
た重錘体及び支持体とを備え、前記検出体は、中央厚肉
部、その周囲に形成された薄肉部、その周囲に形成され
た周辺厚肉部を備え、前記重錘体は、前記中央厚肉部の
下面に接合され、前記支持体は、前記周辺厚肉部の下面
に接合され、前記薄肉部には、該薄肉部の撓み量に応じ
て電気抵抗が変化する抵抗部が形成されている半導体加
速度センサにおいて、前記支持体の上面には、複数の穴
が形成されていることを特徴とする半導体加速度センサ
が提供される。
According to one aspect of the present invention, there is provided a semiconductor acceleration sensor, comprising: a detector made of a semiconductor; a weight and a support cut out from the same glass substrate; The detection body comprises a central thick part, a thin part formed around the central part, a peripheral thick part formed around the central part, and the weight body is provided on a lower surface of the central thick part. In the semiconductor acceleration sensor, the support is bonded to the lower surface of the peripheral thick part, and the thin part has a resistance part whose electric resistance changes according to the amount of bending of the thin part. A semiconductor acceleration sensor is provided, wherein a plurality of holes are formed on an upper surface of the support.

【0011】上記目的を達成するための本発明の半導体
加速度センサの製造方法の一態様によれば、半導体から
成る検出体と、同一のガラス基板から切り出された重錘
体及び支持体とを備え、前記検出体は、中央厚肉部、そ
の周囲に形成された薄肉部、その周囲に形成された周辺
厚肉部を備え、前記重錘体は、前記中央厚肉部の下面に
接合され、前記支持体は、前記周辺厚肉部の下面に接合
され、前記薄肉部には、該薄肉部の撓み量に応じて電気
抵抗が変化する抵抗部が形成されている半導体加速度セ
ンサを製造する際に、半導体基板上に予め定めたパター
ンの薄膜を形成し、該薄膜をマスクにして前記半導体基
板の一部をエッチングで除去することで、前記中央厚肉
部、前記薄肉部、および、前記周辺厚肉部を形成する半
導体加速度センサの製造方法において、前記半導体基板
の前記周辺厚肉部が形成される領域に、複数の窓を有す
る薄膜を形成し、前記エッチング処理と同時に、前記複
数の窓を有する薄膜をマスクにして前記周辺厚肉部に複
数の穴をエッチングで形成することを特徴とする半導体
加速度センサの製造方法が提供される。
According to one embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor acceleration sensor, comprising: a detection body made of a semiconductor; a weight and a support cut out from the same glass substrate. The detection body includes a central thick portion, a thin portion formed therearound, a peripheral thick portion formed therearound, and the weight body is joined to a lower surface of the central thick portion, When manufacturing a semiconductor acceleration sensor, the support is joined to the lower surface of the peripheral thick part, and the thin part is formed with a resistance part whose electric resistance changes according to the amount of deflection of the thin part. A thin film having a predetermined pattern is formed on a semiconductor substrate, and a part of the semiconductor substrate is removed by etching using the thin film as a mask, so that the central thick portion, the thin portion, and the peripheral portion are removed. Semiconductor acceleration sensor that forms a thick part In the manufacturing method, a thin film having a plurality of windows is formed in a region where the peripheral thick portion of the semiconductor substrate is formed, and simultaneously with the etching process, the thin film having the plurality of windows is used as a mask to form the peripheral thickness. A method of manufacturing a semiconductor acceleration sensor is provided, wherein a plurality of holes are formed in a flesh portion by etching.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体加速度
センサの一実施形態について図面を参照しながら説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a semiconductor acceleration sensor according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0013】まず、本実施形態の半導体加速度センサの
製造方法について説明する。該加速度センサの製造にあ
たっては、まず、シリコン基板を用意し、その上面に、
シリコンのエピタキシャル層を成長させる。続いて、該
基板の両側に、例えば窒化珪素膜を成膜する。裏面の窒
化珪素膜は、エッチング工程(図1(b)の工程)で使
用する。窒化珪素膜の成膜については、例えば、LP−
CVD手法(減圧化学気相堆積手法)を用いることがで
きる。
First, a method for manufacturing the semiconductor acceleration sensor according to the present embodiment will be described. In manufacturing the acceleration sensor, first, a silicon substrate is prepared, and on the upper surface thereof,
A silicon epitaxial layer is grown. Subsequently, for example, a silicon nitride film is formed on both sides of the substrate. The silicon nitride film on the back surface is used in an etching step (step in FIG. 1B). For the formation of the silicon nitride film, for example, LP-
A CVD technique (low pressure chemical vapor deposition technique) can be used.

【0014】その後、前述のエピタキシャル層上に存在
する窒化珪素膜を剥離し、該エピタキシャル層を露出さ
せる。露出させたエピタキシャル層には、例えば、酸化
珪素膜を成長させる。この酸化珪素膜には、フォトリソ
グラフィを用いて所定のパターニングを施し、パターニ
ングされた当該酸化珪素膜を通して所定の不純物をエピ
タキシャル層に拡散させ、複数の抵抗部(具体的には、
ピエゾ抵抗)をそれぞれ所定の位置に形成する。ピエゾ
抵抗等に接続する金属線も、これと同時に配線する。な
お、抵抗部の数と配置を組み変えることで、加速度セン
サとして、1軸〜3軸の任意の加速度を検出することが
できるようになる。一方、シリコン基板の裏面に残され
ている窒化珪素膜には、フォトリソグラフィでエッチン
グマスクのパターンを形成する。
Thereafter, the silicon nitride film existing on the above-mentioned epitaxial layer is peeled off to expose the epitaxial layer. For example, a silicon oxide film is grown on the exposed epitaxial layer. The silicon oxide film is subjected to predetermined patterning using photolithography, and predetermined impurities are diffused into the epitaxial layer through the patterned silicon oxide film, and a plurality of resistance portions (specifically,
Piezoresistors) are formed at predetermined positions. A metal wire connected to a piezo resistor or the like is also wired at the same time. By changing the number and arrangement of the resistance parts, it is possible to detect any one to three axes of acceleration as an acceleration sensor. On the other hand, an etching mask pattern is formed on the silicon nitride film left on the back surface of the silicon substrate by photolithography.

【0015】以上の各工程を経たシリコン基板は、図1
(a)に示されている。以上の各工程については、既に
よく知られているものなので図面を用いた説明を省略し
たが、本発明は、これらの工程に限定されるものではな
い。なお、前述したシリコン基板は、以下、第1基板1
0と呼ぶこととする。また、図1(a)において、11
は、抵抗部、12は、エッチングマスクである。第1基
板(シリコン基板)10の結晶面は、(100)であ
り、紙面と垂直なA面に対して平行である。
The silicon substrate having undergone the above steps is shown in FIG.
This is shown in FIG. Since each of the above steps is already well known, the description using the drawings is omitted, but the present invention is not limited to these steps. The above-mentioned silicon substrate is hereinafter referred to as a first substrate 1
Call it 0. Also, in FIG.
Denotes a resistance part, and 12 denotes an etching mask. The crystal plane of the first substrate (silicon substrate) 10 is (100), which is parallel to the plane A perpendicular to the plane of the drawing.

【0016】つぎに、第1基板10の裏面から強アルカ
リ水溶液(例えば水酸化カリウム水溶液)でエッチング
を行い、抵抗部11が埋め込まれているエピタキシャル
層16の裏側まで該エッチングを進行させる。図1
(b)には、エッチングが完了した様子が示されてお
り、第1基板10には、中央厚肉部14、周辺厚肉部1
5、および、薄肉部13が形成されている。
Next, etching is performed from the back surface of the first substrate 10 with a strong alkaline aqueous solution (for example, an aqueous solution of potassium hydroxide), and the etching proceeds to the back side of the epitaxial layer 16 in which the resistance portion 11 is embedded. FIG.
(B) shows a state in which the etching has been completed. The first substrate 10 has a central thick portion 14 and a peripheral thick portion 1.
5 and a thin portion 13 are formed.

【0017】続いて、図2および図3に示すようなガラ
ス基板(第2基板)20を用意する。図2は、第2基板
20の上面図、図3は、第2基板20の下面図である。
第2基板20の上面周縁部は、周辺厚肉部15へ接合さ
れる部分であり、ここには、図2に示すように、複数の
穴20aが形成されている。第2基板20の下面周縁部
は、後述する台座への接合部分であり、ここには、図3
に示すように、複数の穴20bが形成されている。複数
の穴20bで囲まれた領域は、正方形状に浅く削り取ら
れている。この部分は、その後、重錘体として切り出さ
れる。これらの穴と、下面中央の浅く削り取られた部分
20cについては、エッチングにより同時に形成する。
Subsequently, a glass substrate (second substrate) 20 as shown in FIGS. 2 and 3 is prepared. FIG. 2 is a top view of the second substrate 20, and FIG. 3 is a bottom view of the second substrate 20.
The peripheral edge of the upper surface of the second substrate 20 is a portion to be joined to the peripheral thick portion 15, where a plurality of holes 20a are formed as shown in FIG. The peripheral edge of the lower surface of the second substrate 20 is a portion to be joined to a pedestal described later.
As shown in FIG. 5, a plurality of holes 20b are formed. The region surrounded by the plurality of holes 20b is shallowly cut off in a square shape. This part is then cut out as a weight. These holes and the shallowly shaved portion 20c at the center of the lower surface are formed simultaneously by etching.

【0018】エッチング作業にあたっては、まず、ガラ
ス基板の各面に金属膜(例えば、クロム膜)を蒸着し、
その上にレジストを塗って露光し、所定のマスクを形成
する。その後、このマスクで該金属膜をエッチングし、
金属膜に所定のパターニングを施す。最後に、該金属膜
をマスクとして、ガラス基板をエッチングする。エッチ
ング液には、例えば、フッ酸を用いることができる。
In the etching operation, first, a metal film (for example, a chromium film) is deposited on each surface of the glass substrate,
A resist is applied thereon and is exposed to light to form a predetermined mask. Then, the metal film is etched with this mask,
A predetermined patterning is performed on the metal film. Finally, the glass substrate is etched using the metal film as a mask. For example, hydrofluoric acid can be used as the etchant.

【0019】第2基板20は、その後、第1基板10に
陽極接合により接合する。陽極接合は、接合する部材間
に高電圧をかけつつ両者を加圧して接合する方法であ
る。第2基板20を第1基板10に接合したら、ダイシ
ングブレードを用いて第2基板20を切断する。該切断
により、重錘体22と支持体21が形成されることとな
る。重錘体22と支持体21が形成された様子は、図1
(c)に示されている。
Thereafter, the second substrate 20 is bonded to the first substrate 10 by anodic bonding. The anodic bonding is a method in which a high voltage is applied between members to be bonded and both members are pressed and bonded. After joining the second substrate 20 to the first substrate 10, the second substrate 20 is cut using a dicing blade. By the cutting, the weight body 22 and the support body 21 are formed. FIG. 1 shows how the weight body 22 and the support body 21 are formed.
It is shown in (c).

【0020】最後に、シリコンから成る台座30を支持
体21の裏面に接合する。なお、台座30は、例えば、
該加速度センサが収納されるパッケージの取付け面その
ものであってもよい。第2基板20と台座30との接合
については、前述と同様、陽極接合法を用いることがで
きる。
Finally, a pedestal 30 made of silicon is bonded to the back surface of the support 21. The pedestal 30 is, for example,
It may be the mounting surface of the package in which the acceleration sensor is stored. The anodic bonding method can be used for bonding the second substrate 20 and the pedestal 30 as described above.

【0021】以上の工程を経て完成した半導体加速度セ
ンサは、図4に示す構成を有することとなる。すなわ
ち、該半導体加速度センサは、半導体から成る検出体1
0と、同一のガラス基板から切り出された重錘体22及
び支持体21とを備え、検出体10は、中央厚肉部1
4、その周囲に形成された薄肉部13、その周囲に形成
された周辺厚肉部15を備え、重錘体22は、中央厚肉
部14の下面に接合され、支持体21は、周辺厚肉部1
5の下面に接合され、薄肉部13には、該薄肉部13の
撓み量に応じて電気抵抗が変化する抵抗部11が形成さ
れている。そして、該半導体加速度センサの特徴とする
ところは、支持体21の上面と下面のそれぞれに複数の
穴が形成されている点にある。
The semiconductor acceleration sensor completed through the above steps has the configuration shown in FIG. That is, the semiconductor acceleration sensor is a detection object 1 made of a semiconductor.
0, and a weight body 22 and a support body 21 cut out from the same glass substrate.
4, a thin portion 13 formed around the periphery, a thick peripheral portion 15 formed around the thin portion 13, the weight body 22 is joined to the lower surface of the central thick portion 14, and the support 21 is Meat part 1
5, the thin portion 13 is formed with a resistance portion 11 whose electric resistance changes according to the amount of deflection of the thin portion 13. The semiconductor acceleration sensor is characterized in that a plurality of holes are formed on each of the upper surface and the lower surface of the support 21.

【0022】支持体21の上面と下面のそれぞれに複数
の穴を形成しておけば、支持体21と周辺厚肉部15と
の接合面積、支持体21と台座30との接合面積がそれ
ぞれ減少する。
If a plurality of holes are formed on each of the upper surface and the lower surface of the support 21, the joint area between the support 21 and the peripheral thick portion 15 and the joint area between the support 21 and the pedestal 30 are reduced. I do.

【0023】したがって、ガラス部材をシリコン部材に
接合した後に通常発生する、熱膨張率の相違による残留
ひずみの影響は、本実施形態では、接合面積が少ない分
だけ減少し、その結果、抵抗部11を含んだブリッジ回
路の出力の温度特性が、図7に示すように直線的なもの
となる。
Therefore, in the present embodiment, the effect of the residual strain due to the difference in the coefficient of thermal expansion, which usually occurs after the glass member is bonded to the silicon member, is reduced by the small bonding area. , The temperature characteristic of the output of the bridge circuit becomes linear as shown in FIG.

【0024】このような出力が得られれば、周囲温度と
回路出力との関係を単純な比例関係として捉えることが
できるようになり、補正演算は非常に簡単なものとな
る。
If such an output is obtained, the relationship between the ambient temperature and the circuit output can be grasped as a simple proportional relationship, and the correction calculation becomes very simple.

【0025】なお、支持体21の上面と下面のそれぞれ
に形成する複数の穴については、本実施形態のような
“くぼみ”に限定されるわけでなく、貫通孔であっても
構わない。
The plurality of holes formed on the upper surface and the lower surface of the support 21 are not limited to the "dents" as in this embodiment, but may be through holes.

【0026】つぎに、本発明のその他の実施形態につい
て説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described.

【0027】本実施形態では、図5に示すように、第1
基板10の裏面に複数の穴15aが形成され、かつ、図
6に示すように、第3基板30の表面に複数の穴30a
が形成されている。第1基板10の複数の穴15aにつ
いては、支持体上面との接合領域に設けられており、第
3基板30の複数の穴30aについては、支持体下面と
の接合領域に設けられている。複数の穴30aで囲まれ
た領域には、正方形状に浅く削り取られた部分30bが
存在する。この部分は、重錘体に隙間をあけて対向する
部分である。
In this embodiment, as shown in FIG.
A plurality of holes 15a are formed on the back surface of the substrate 10, and a plurality of holes 30a are formed on the surface of the third substrate 30 as shown in FIG.
Are formed. The plurality of holes 15a of the first substrate 10 are provided in a joint region with the upper surface of the support, and the plurality of holes 30a of the third substrate 30 are provided in a joint region with the lower surface of the support. In a region surrounded by the plurality of holes 30a, there is a portion 30b which is shaved into a square shape. This portion is a portion facing the weight body with a gap.

【0028】以上のように構成しても、前述の残留歪は
低減されることとなる。
Even with the above configuration, the above-mentioned residual strain is reduced.

【0029】第1基板10の下面の複数の穴15aにつ
いては、中央厚肉部14と周辺厚肉部15と共に、エッ
チングにより形成することができる。
The plurality of holes 15a on the lower surface of the first substrate 10 can be formed by etching together with the central thick portion 14 and the peripheral thick portion 15.

【0030】なお、中央厚肉部14と周辺厚肉部15を
エッチングで形成するためには、前述したように、これ
らの形状に即した開口を有するマスクが必要となるが、
複数の穴15aを同時に形成する場合には、この開口と
共に、小さい四角形の小窓を該マスクに複数設ければよ
い。この際、穴15aの深さと、中央厚肉部14と周辺
厚肉部15との間に形成される多角形状の溝の深さとの
違いは、特に考慮する必要はない。
In order to form the central thick portion 14 and the peripheral thick portion 15 by etching, as described above, a mask having openings conforming to these shapes is required.
When a plurality of holes 15a are simultaneously formed, a plurality of small rectangular windows may be provided in the mask together with the openings. At this time, the difference between the depth of the hole 15a and the depth of the polygonal groove formed between the central thick portion 14 and the peripheral thick portion 15 does not need to be particularly considered.

【0031】シリコンをエッチングする場合、一般に、
その結晶構造に基づいて侵食が進むことになり、具体的
には、エッチング速度が各面によって異なることとな
る。例えば、(111)面については、(100)面よ
りも面の持つポテンシャルが高いため、エッチング速度
が遅くなる。エッチング液としてKOHを用いた場合、
(111)面のエッチング速度は、(100)面の1/
40程度になることもある。
When etching silicon, generally,
Erosion will proceed based on the crystal structure, and specifically, the etching rate will be different for each surface. For example, since the (111) plane has a higher potential than the (100) plane, the etching rate is lower. When KOH is used as an etchant,
The etching rate of the (111) plane is 1/100 that of the (100) plane.
It may be around 40.

【0032】このような作用がある結果、同一のマスク
で同時にエッチングを開始したとしても、図8に示すよ
うに、複数の穴15aと8角形状の溝15bの深さは、
それぞれ異なるものとなる。
As a result of this action, even if etching is started simultaneously with the same mask, as shown in FIG. 8, the depths of the plurality of holes 15a and the octagonal grooves 15b are
Each will be different.

【0033】以上、本発明の2つの実施形態について説
明したが、各実施形態では、周辺厚肉部と支持体との接
合面積と、支持体と台座との接合面積の両方を減じてい
る。しかし、例えば、前者(周辺厚肉部と支持体との接
合面積)のみを減らした場合であっても、それに応じた
効果を得ることが可能である。
Although the two embodiments of the present invention have been described above, in each embodiment, both the joint area between the peripheral thick portion and the support and the joint area between the support and the pedestal are reduced. However, for example, even in the case where only the former (the bonding area between the peripheral thick portion and the support) is reduced, it is possible to obtain an effect corresponding thereto.

【0034】なお、本願発明を否定的に見た場合、温度
変化によって生じる出力のヒステリシスは、接合対象物
の熱膨張率の違いによる残留歪が原因であるから、熱膨
張率が等しい部材を接合対象物として選択すれば問題は
解決するという考え方ができなくもない。
When the invention of the present application is viewed negatively, the hysteresis of the output caused by the temperature change is caused by the residual strain due to the difference in the coefficient of thermal expansion of the object to be joined. It is not impossible to think that the problem will be solved if the object is selected.

【0035】しかしながら、半導体加速度センサを対象
とした場合、熱膨張率が近い部材を採用するということ
は、必然的にシリコン基板どうしを接合することにな
る。この場合、以下の不都合が生じることとなる。
However, in the case of a semiconductor acceleration sensor, the use of a member having a similar coefficient of thermal expansion inevitably involves joining silicon substrates. In this case, the following inconvenience occurs.

【0036】シリコン基板どうしを直接接合するために
は、その接合温度は、800℃以上にする必要がある
が、検出回路を構成する金属線路は、アルミニウム等で
形成されことが多く、このような高温下では、該金属線
路が溶融してしまう。
In order to directly join silicon substrates, the joining temperature must be 800 ° C. or higher. However, metal lines constituting a detection circuit are often made of aluminum or the like. At high temperatures, the metal line melts.

【0037】また、2つのシリコン基板の間に、スパッ
タガラスを接合層として設ける方法も考えられるが、こ
の方法では、スパッタリングに長時間(例えば、1ミク
ロンにつき数時間)を要すると共に、スパッタガラスに
酸素欠陥が発生しやすいという問題がある。もちろん、
酸素雰囲気下でアニーリングを施し、酸素欠陥を修復し
てもよいのであるが、この場合、コストもかかり、セン
サの大量生産にあたっては現実的ではない。
It is also conceivable to provide a sputtered glass as a bonding layer between two silicon substrates. However, this method requires a long time for sputtering (for example, several hours per micron), There is a problem that oxygen vacancies easily occur. of course,
Annealing may be performed in an oxygen atmosphere to repair oxygen defects. However, in this case, the cost is high and it is not practical for mass production of sensors.

【0038】このような半導体加速度センサ特有の事情
を考慮した場合、本発明は、よりいっそう有意義なもの
となる。
The present invention becomes even more significant when considering the circumstances specific to such a semiconductor acceleration sensor.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明に係る半導体加速度センサによれ
ば、接合対象とする基板間の熱膨張率に違いによる残留
ひずみが低減されるため、温度変化に起因する出力のヒ
ステリシスが抑制される。
According to the semiconductor acceleration sensor of the present invention, since the residual strain due to the difference in the coefficient of thermal expansion between the substrates to be bonded is reduced, the output hysteresis caused by the temperature change is suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る半導体加速度センサの一実施形態
の各製造工程に関する説明図。
FIG. 1 is an explanatory view relating to each manufacturing process of one embodiment of a semiconductor acceleration sensor according to the present invention.

【図2】本発明に係る半導体加速度センサの一実施形態
に用いる第2基板(ガラス基板)の上面図。
FIG. 2 is a top view of a second substrate (glass substrate) used in one embodiment of the semiconductor acceleration sensor according to the present invention.

【図3】本発明に係る半導体加速度センサの一実施形態
に用いる第2基板(ガラス基板)の下面図。
FIG. 3 is a bottom view of a second substrate (glass substrate) used in one embodiment of the semiconductor acceleration sensor according to the present invention.

【図4】本発明に係る半導体加速度センサの一実施形態
の構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram of an embodiment of a semiconductor acceleration sensor according to the present invention.

【図5】本発明に係る半導体加速度センサのその他の実
施形態に用いる第1基板(シリコン基板)の下面図。
FIG. 5 is a bottom view of a first substrate (silicon substrate) used in another embodiment of the semiconductor acceleration sensor according to the present invention.

【図6】本発明に係る半導体加速度センサのその他の実
施形態に用いる第3基板(シリコン基板)の上面図。
FIG. 6 is a top view of a third substrate (silicon substrate) used in another embodiment of the semiconductor acceleration sensor according to the present invention.

【図7】本発明に係る半導体加速度センサの一実施形態
が備えるブリッジ回路の出力の温度特性を示したグラ
フ。
FIG. 7 is a graph showing temperature characteristics of an output of a bridge circuit provided in one embodiment of the semiconductor acceleration sensor according to the present invention.

【図8】本発明に係る半導体加速度センサのその他の実
施形態に用いる第1基板(シリコン基板)のエッチング
速度に関する説明図。
FIG. 8 is an explanatory diagram relating to an etching rate of a first substrate (silicon substrate) used in another embodiment of the semiconductor acceleration sensor according to the present invention.

【図9】従来の半導体加速度センサの構成図。FIG. 9 is a configuration diagram of a conventional semiconductor acceleration sensor.

【図10】従来の半導体加速度センサの動作に関する説
明図。
FIG. 10 is a diagram illustrating the operation of a conventional semiconductor acceleration sensor.

【図11】一般的な半導体加速度センサに用いられてい
るブリッジ回路の基本構成を示した説明図。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing a basic configuration of a bridge circuit used in a general semiconductor acceleration sensor.

【図12】従来の半導体加速度センサのブリッジ回路の
出力を示したグラフ。
FIG. 12 is a graph showing an output of a bridge circuit of a conventional semiconductor acceleration sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10:第1基板、 11:抵抗部、 12:エッチングマスク、 13:薄肉部、 14:中央厚肉部、 15:周辺厚肉部、 16:エピタキシャル層、 20:第2基板、 15a、20a、20b、30a:穴、 21:支持体、 22:重錘体、 30:第3基板 10: first substrate, 11: resistance portion, 12: etching mask, 13: thin portion, 14: central thick portion, 15: peripheral thick portion, 16: epitaxial layer, 20: second substrate, 15a, 20a, 20b, 30a: hole, 21: support, 22: weight, 30: third substrate

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体から成る検出体と、同一のガラス基
板から切り出された重錘体及び支持体とを備え、 前記検出体は、中央厚肉部、その周囲に形成された薄肉
部、その周囲に形成された周辺厚肉部を備え、 前記重錘体は、前記中央厚肉部の下面に接合され、前記
支持体は、前記周辺厚肉部の下面に接合され、 前記薄肉部には、該薄肉部の撓み量に応じて電気抵抗が
変化する抵抗部が形成されている半導体加速度センサに
おいて、 前記支持体の上面には、複数の穴が形成されていること
を特徴とする半導体加速度センサ。
1. A detection body comprising a semiconductor, a weight body and a support body cut out from the same glass substrate, wherein the detection body has a central thick portion, a thin portion formed around the central portion, and a thin portion formed around the central portion. The weight body is joined to a lower surface of the central thick portion, the support is joined to a lower surface of the peripheral thick portion, and the thin portion is A semiconductor acceleration sensor in which a resistance portion whose electric resistance changes according to the amount of deflection of the thin portion is formed, wherein a plurality of holes are formed in an upper surface of the support; Sensor.
【請求項2】請求項1において、 前記支持体の下面に接合される、半導体から成る台座を
さらに備え、 前記支持体の下面には、複数の穴が形成されていること
を特徴とする半導体加速度センサ。
2. The semiconductor according to claim 1, further comprising a pedestal made of a semiconductor, which is joined to a lower surface of the support, wherein a plurality of holes are formed in the lower surface of the support. Acceleration sensor.
【請求項3】請求項1において、 前記支持体の下面に接合される、半導体から成る台座を
さらに備え、 前記台座の接合面には、複数の穴が形成されていること
を特徴とする半導体加速度センサ。
3. The semiconductor according to claim 1, further comprising a pedestal made of a semiconductor, which is joined to a lower surface of the support, wherein a plurality of holes are formed in a joining surface of the pedestal. Acceleration sensor.
【請求項4】半導体から成る検出体と、同一のガラス基
板から切り出された重錘体及び支持体とを備え、 前記検出体は、中央厚肉部、その周囲に形成された薄肉
部、その周囲に形成された周辺厚肉部を備え、 前記重錘体は、前記中央厚肉部の下面に接合され、前記
支持体は、前記周辺厚肉部の下面に接合され、 前記薄肉部には、該薄肉部の撓み量に応じて電気抵抗が
変化する抵抗部が形成されている半導体加速度センサに
おいて、 前記周辺厚肉部の下面には、複数の穴が形成されている
ことを特徴とする半導体加速度センサ。
4. A detection body comprising a semiconductor, a weight body and a support body cut out of the same glass substrate, wherein the detection body has a central thick portion, a thin portion formed therearound, The weight body is joined to a lower surface of the central thick portion, the support is joined to a lower surface of the peripheral thick portion, and the thin portion is A semiconductor acceleration sensor having a resistance portion whose electric resistance changes in accordance with the amount of deflection of the thin portion, wherein a plurality of holes are formed on a lower surface of the peripheral thick portion. Semiconductor acceleration sensor.
【請求項5】請求項4において、 前記支持体の下面に接合される、半導体から成る台座を
さらに備え、 前記支持体の下面には、複数の穴が形成されていること
を特徴とする半導体加速度センサ。
5. The semiconductor according to claim 4, further comprising a pedestal made of a semiconductor joined to the lower surface of the support, wherein a plurality of holes are formed in the lower surface of the support. Acceleration sensor.
【請求項6】請求項4において、 前記支持体の下面に接合される、半導体から成る台座を
さらに備え、 前記台座の接合面には、複数の穴が形成されていること
を特徴とする半導体加速度センサ。
6. The semiconductor according to claim 4, further comprising a pedestal made of a semiconductor, which is joined to a lower surface of the support, wherein a plurality of holes are formed in a joining surface of the pedestal. Acceleration sensor.
【請求項7】半導体から成る検出体と、同一のガラス基
板から切り出された重錘体及び支持体とを備え、 前記検出体は、中央厚肉部、その周囲に形成された薄肉
部、その周囲に形成された周辺厚肉部を備え、 前記重錘体は、前記中央厚肉部の下面に接合され、前記
支持体は、前記周辺厚肉部の下面に接合され、 前記薄肉部には、該薄肉部の撓み量に応じて電気抵抗が
変化する抵抗部が形成されている半導体加速度センサを
製造する際に、 半導体基板上に予め定めたパターンの薄膜を形成し、該
薄膜をマスクにして前記半導体基板の一部をエッチング
で除去することで、前記中央厚肉部、前記薄肉部、およ
び、前記周辺厚肉部を形成する半導体加速度センサの製
造方法において、 前記半導体基板の前記周辺厚肉部が形成される領域に、
複数の窓を有する薄膜を形成し、前記エッチング処理と
同時に、前記複数の窓を有する薄膜をマスクにして前記
周辺厚肉部に複数の穴をエッチングで形成することを特
徴とする半導体加速度センサの製造方法。
7. A detection body comprising a semiconductor, a weight body and a support cut out from the same glass substrate, wherein the detection body has a central thick portion, a thin portion formed around the central portion, The weight body is joined to a lower surface of the central thick portion, the support is joined to a lower surface of the peripheral thick portion, and the thin portion is When manufacturing a semiconductor acceleration sensor in which a resistance part whose electric resistance changes according to the amount of deflection of the thin part is formed, a thin film having a predetermined pattern is formed on a semiconductor substrate, and the thin film is used as a mask. A method of manufacturing a semiconductor acceleration sensor that forms the central thick portion, the thin portion, and the peripheral thick portion by removing a part of the semiconductor substrate by etching. In the area where the meat part is formed,
A thin film having a plurality of windows is formed, and simultaneously with the etching process, a plurality of holes are formed in the peripheral thick portion by etching using the thin film having a plurality of windows as a mask. Production method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006242594A (en) * 2005-02-28 2006-09-14 Mitsumi Electric Co Ltd Three-axis acceleration sensor and its manufacturing method

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