JPH10253656A - 半導体加速度センサ - Google Patents

半導体加速度センサ

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JPH10253656A
JPH10253656A JP9059525A JP5952597A JPH10253656A JP H10253656 A JPH10253656 A JP H10253656A JP 9059525 A JP9059525 A JP 9059525A JP 5952597 A JP5952597 A JP 5952597A JP H10253656 A JPH10253656 A JP H10253656A
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正隆 新荻
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豊 斉藤
Kenji Kato
健二 加藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で2軸の加速度を検出可能な加速度セン
サを提供する。 【解決手段】センサ素子を機械的手法により、加速度を
受ける面に対し側面に検出部を作製する手法で、拡散抵
抗を左右加速度検出用、上下加速度検出用をブリッジ回
路で結線することにより、容易に作製できるようにし、
低価格の加速度センサを供給できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】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
半導体加速度センサを含む半導体装置に係わり、特に2
方向の加速度を一つの構造体から得る分野に係る。
【0002】
【従来の技術】図2は、特開平1−302167号公報
に開示されるマイクロマシニングによる半導体加速度セ
ンサを示す図であり、片持ち梁の支持体近傍にエッチン
グにより溝部23を形成し、薄肉部を設けたものであ
る。センサの上面には拡散抵抗があり、ブリッジ回路を
構成している。この構造体においては、1方向の加速度
を検出するものである。また、図3の特開昭63−11
8667図4、特開平3―202778に示すような構
造においては、3方向の加速度を検出する構造体が開示
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体加速度セ
ンサにおいては、図2に示すように加速度を検出するた
めの拡散抵抗2が一組表面にブリッジ回路を構成する。
この加速度センサは、ピエゾ抵抗効果を利用したもの
で、応力により比抵抗の変化する現象を利用するもので
ある。この構造体を用いた2軸、3軸方向の加速度を検
出する場合、検出可能な方向に少なくとも2個以上の加
速度センサを設置する必要がある。また、図3や図4の
構造体を作製する場合、エッチングなどの3次元構造体
を作るための手法が必要であり、以上の方法においては
センサを作るうえでの手間、コスト高の課題を生じる。
本発明においては、安価に容易に2軸加速度センサを作
製できる方法を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、半導体ウェハ10に拡散抵抗2や出力端子4な
どのパターン形成を行う。ここで、拡散抵抗2を同一面
に、左右20、上下方向21の加速度を検出するように
配置する。パターン形成が素子をダイス状に切り出す。
ここでは、ダイシングによる手法を用いた。ワイヤーソ
ーでも良い。その素子の拡散抵抗2を有する面を、加速
度検出面に対し直交するように支持台に実装する。片持
ち梁構造の素子の先端に重りを形成する手法により行っ
た。なお、拡散抵抗2は、P型を用いた。シリコンなど
の半導体のピエゾ抵抗係数の値は、金属材料に比べて非
常に大きく、かつ著しい異方性を示す。P型シリコンで
は引っ張り応力のもとでは、比抵抗が増加し、圧縮応力
では、比抵抗が減少する。また、N型シリコンではこの
逆である。本発明においては、加速度による素子の変位
を、圧縮応力、引っ張り応力を同時に検出することによ
り、加速度を検出することを応用したものである。2方
向の加速度を検出するために、本発明では、拡散抵抗2
を有する面に、左右20、上下方向21の加速度を検出
できるようにした。また、対向する2面に左右20、上
下方向21を検出するための拡散抵抗2を形成すること
により、2方向の加速度を検出することを実現した。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明のセンサ素子1を図1に示
す。センサ素子1には、検出用の拡散抵抗2、出力端子
4、他の回路が表面に形成されている。拡散抵抗2に
は、左右20、上下検出用21の拡散抵抗を有する構成
である。本発明の加速度センサの作製方法を説明する。
【0006】製造方法を図5、図6を用いて説明する。
初めに図5(a)に示すように、半導体ウェハ10に、
図示しない拡散抵抗や出力端子をパターン形成する。こ
の時、半導体ウェハ10は(100)を用い、〈11
0〉方向にパターンを配列した。また、切り出しのため
のスクライブラインを形成しておく。さらに、図示しな
い出力端子部分に金バンプを形成する。ここまでの工程
を、半導体ウェハ10の両面について行ってもよい。な
お、パターン形成のなかには、増幅回路や温度補償回路
などを形成してももちろん良い「図5(a)」。
【0007】つぎに、スクライブラインを基準にダイシ
ング装置により素子を取り出す。素子には、バンプが形
成されているためダイシング装置のステージへの半導体
ウェハの固定方法が難しいが、本実施例では、ワックス
による固定で行った。もちろん粘着材を塗布してあるテ
ープを用いても良い。半導体ウェハ10から、拡散抵
抗、出力端子を有するセンサ素子1を取り出した。「図
5(b)」なお、この製造方法において、上下21方向
の感度を得るためには、素子を薄くしておく必要があ
る。本発明においては、バックグラインダ装置により薄
くする方法を用いた。この方法であれば、ミクロンオー
ダでの基板厚制御ができる。バックグラインダは、ダイ
シングで素子を取り出す前の工程で行う必要がある。感
度比においては用いなくともよい。
【0008】センサ素子1に感度を得るための重りを付
加した。重り3の材料は、モリブデンなどの金属を用い
るのが良い。この状態のものを台座11上に設置する。
台座11には、センサ素子1の両側面からの電気的情報
を取り出すため、配線を付帯してある。本実施例では、
セラミックをもちいた。配線は金により行った。台座1
1に図示しない接着剤によりセンサ素子1を固定する。
固定方法では、水酸基を表面に付着させ、300度程度
で加熱することにより、水素脱離する方法は特に良い。
台座11の配線とセンサ素子1との電気的接続は、本実
施例においては、異方性導電膜を用いた。異方性導電膜
とは、接着剤中に小さな導電粒子が分散されているもの
である。熱圧着により電極間は粒子が挟まれ電気的に導
通され、かつ隣接電極間の絶縁は保たれ、同時に機械的
な接合も接着剤の硬化によって図れるものである。この
方式により、バンプと出力端子4が導電粒子を介在して
導通が得られる。この方法は、センサ素子1への機械的
応力もかからないために良い方法である。また、ワイヤ
を用いての接続でもよい「図6(a)図6(b)」。ま
た、パッケージ30の壁面に液晶ポリマーを利用し配線
を形成できるMID(Mold Inter−cone
ct Device)においては、パッケージ30の壁
面に形成した端子と、センサ素子1の端子をあわせ、接
合剤を間に混入させる方式ができるため、非常に便利な
方法である。半導体加速度センサの構成は、センサ素子
1、センサ素子1から電気信号を取り出し、さらにセン
サ素子1を支持するための台座11、感度を得るための
重り3、パッケージ30が主な構成である。
【0009】検出原理は、側面100の拡散抵抗2が、
印加加速度によりセンサ素子1がたわみ、側面100に
配置された拡散抵抗2が、抵抗値変化し、加速度を検出
する方式である。本発明においては、つの拡散抵抗2が
変化するフルブリッジ回路の構成を使用した。代表的構
成を図7に示す。図の正面に、拡散抵抗が見える。本発
明の2方向検出のための、検出用拡散抵抗2の配置は、
図1に示す用に、台座11近傍に左右検出用の拡散抵抗
2をブリッジ回路により結線した。また、上下21検出
用拡散抵抗は、2つの拡散抵抗を、検出抵抗、2つを参
照抵抗とする、ハーフブリッジ回路を形成した。拡散抵
抗2は、P型とし、ロコスプロセスを用い、拡散領域を
決定してある。拡散抵抗2の大きさは、長さ250ミク
ロン、幅7ミクロンとした。この時の各拡散抵抗2の仕
様は5KΩである。
【0010】他の2方向検出のための、拡散抵抗2の配
置を図8に示す。実線で示す拡散抵抗2が左右方向検出
用であり、斜線で示す拡散抵抗2が上下方向検出用拡散
抵抗21の配置である。図8(a)は、上下方向の拡散
抵抗21が、直交するかたちで配線されている。これ
は、結晶方向〈110〉の歪み抵抗を利用したものであ
る。この方式は、直交する配置なので面積が大きくな
り、センサ素子幅が厚くなる欠点をゆうする。この配置
を利用するには、拡散抵抗の抵抗値が長さが短くとも高
くなる方策が必要である。図8(b)は、センサ素子1
の長手方向に、左右方向検出用20、上下方向の拡散抵
抗21を配置した方式である。この方式は、上下検出用
21が、ハーフブリッジになる。図8(c)は、左右方
向検出20と、上下検出21が、4つの拡散抵抗2で検
出方向を検知するという構成になっている。
【0011】本発明のセンサの仕様について説明する。
センサ素子1の長さlが6mm(L1=4mm、L2=
2mm)、幅wが0.15mm、厚さ0.15mmとし
た。このサイズの仕様のセンサ素子1を得るためには、
半導体ウェハ10をあらかじめバックグラインドし行う
ことが必要である。バックグラインドは、グラインダー
で、ミクロンオーダの制御ができるため、精度よく平坦
に切削できる。出力端子4のバンプの大きさは、0.1
×0.08mmとし、高さは0.1mmである。重り3
を、30mgであった。このサイズで、図8(b)のよ
うな拡散抵抗2の配置で、2方向の加速度を検知した。
拡散抵抗2の仕様は、長さ250ミクロン、幅7ミクロ
ンで行った。重力検出を行ったところ、左右方向で3m
Vの出力であり、上下方向の検出で1.5mVであっ
た。次に、センサ素子1の長さlが6mm(L1=4m
m、L2=2mm)、幅wが0.6mm、厚さ0.15
mmと幅を厚くした。このサイズでは、縦横の感度比が
違う出力が得られる。自動車の分野で、近年用いだされ
たのがサイドエアバックという側面衝突による、人命救
助用の安全装置である。側面衝突は、衝突してから、人
身までの距離が短い、また、ドアの開け閉めによる衝撃
があり、感度的に正面衝突に比べ、一桁程度低い値でよ
い。そこで、本発明の機能を用いることにより、正面衝
突、および側面衝突に対し感知できるセンサを供給でき
る。本発明によれば、2方向の加速度を所望の感度比で
得られるメリットがある。本発明では、機械加工により
精度良い2方向の加速度を検出できるセンサを提供でき
る。
【0012】
【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。 一つの素子で、2方向の加速度検出を容易にできる。 2方向加速度の感度比を変え出力できる。 容易に、低価格で提供できるデバイスを作製でき
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示す斜視図であ
る。
【図2】従来の本発明の半導体加速度センサを示す斜視
図である。
【図3】従来の本発明の半導体加速度センサを示す斜視
図である。
【図4】従来の本発明の半導体加速度センサを示す斜視
図である。
【図5】本発明の半導体加速度センサの製造方法を示す
工程図である。
【図6】本発明の半導体加速度センサの製造方法を示す
工程図である。
【図7】本発明の半導体加速度センサの斜視図である。
【図8】本発明の拡散抵抗の配置を示す図である。
【符号の説明】
1 センサ素子 2 拡散抵抗 3 重り 4 出力端子 5 ワイヤ 10 半導体ウェハ 11 台座 20 水平方向検出用拡散抵抗 21 上下方向検出用拡散抵抗 30 パッケージ 100 側面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 物理量変化を検出する感歪み部を有する
    基体と、前記基体の少なくとも一端を固定するための支
    持体と、前記基体と支持体が接続手段により接続された
    半導体加速度センサにおいて、前記感歪部に二方向の加
    速度を検出するための検出機能を同一面に有する構造を
    特徴とする半導体加速度センサ。
  2. 【請求項2】 物理量変化を検出する感歪み部を有する
    基体と、前記基体の少なくとも一端を固定するための支
    持体と、前記基体と支持体が接続手段により接続された
    半導体加速度センサにおいて、感歪部が対向する二面に
    有し、一面が左右方向、他方が上下方向の加速度を検出
    する構成を特徴とする半導体加速度センサ。
  3. 【請求項3】 請求項1、2記載の半導体加速度センサ
    を含む半導体装置において、前記基体の端部に重りを有
    することを特徴とする半導体加速度センサ。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の半導体加速度センサを含
    む半導体装置の重りが、バンプ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1、2記載の半導体加速度センサ
    を含む半導体装置において、前記感歪部が拡散抵抗で形
    成されていることを特徴とする半導体加速度センサ。
  6. 【請求項6】 請求項1、2記載の半導体加速度センサ
    を含む半導体装置において、拡散抵抗を有する面の側面
    が半導体基板の厚みであることを特徴とする半導体加速
    度センサ。
  7. 【請求項7】 請求項6記載の半導体加速度センサを含
    む半導体装置において、前記拡散抵抗を有する面と拡散
    抵抗を有する面の側面が半導体基板の厚みであり、前記
    拡散抵抗を有する面の幅と拡散抵抗を有する面の側面の
    比が加速度に対する感度比になる構成を特徴とする半導
    体加速度センサ。
  8. 【請求項8】 請求項1、2記載の半導体加速度センサ
    を含む半導体装置において、半導体基板の片面もしくは
    両面に拡散抵抗を形成する工程と前記拡散抵抗が左右方
    向、上下方向の加速度を検出する構成であり、切削によ
    り切り出し素子とする工程、前記素子の拡散抵抗を有す
    る面が加速度方向に対し平行に設置し支持体に実装する
    工程、前記素子の拡散抵抗を有する面の信号出力端子か
    ら信号を取り出すための手段からなることを特徴とする
    半導体加速度センサの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003087719A1 (fr) * 2002-04-02 2003-10-23 Asahi Kasei Emd Corporation Capteur d'inclinaison, procede de fabrication de ce capteur d'inclinaison et procede permettant de mesurer l'inclinaison
JP2005129888A (ja) * 2003-10-03 2005-05-19 Matsushita Electric Works Ltd センサ装置、センサシステム、センサ装置の製造方法及びセンサシステムの製造方法
CN110470373A (zh) * 2019-08-16 2019-11-19 东南大学 一种双向桥梁振动监测装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003087719A1 (fr) * 2002-04-02 2003-10-23 Asahi Kasei Emd Corporation Capteur d'inclinaison, procede de fabrication de ce capteur d'inclinaison et procede permettant de mesurer l'inclinaison
JP2005129888A (ja) * 2003-10-03 2005-05-19 Matsushita Electric Works Ltd センサ装置、センサシステム、センサ装置の製造方法及びセンサシステムの製造方法
JP4539155B2 (ja) * 2003-10-03 2010-09-08 パナソニック電工株式会社 センサシステムの製造方法
CN110470373A (zh) * 2019-08-16 2019-11-19 东南大学 一种双向桥梁振动监测装置

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