JPH1032341A - 半導体加速度センサ - Google Patents
半導体加速度センサInfo
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- JPH1032341A JPH1032341A JP9023060A JP2306097A JPH1032341A JP H1032341 A JPH1032341 A JP H1032341A JP 9023060 A JP9023060 A JP 9023060A JP 2306097 A JP2306097 A JP 2306097A JP H1032341 A JPH1032341 A JP H1032341A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/12—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by alteration of electrical resistance
- G01P15/123—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by alteration of electrical resistance by piezo-resistive elements, e.g. semiconductor strain gauges
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加速度検出の誤差となる、ねじれによる加速
度成分の検出を除去する加速度センサの提供。 【解決手段】 センサ素子の対向する二面にブリッジ回
路を構成した加速度検出部を作製し、各ブリッジ回路か
らの出力を平均化処理し、ねじれによる加速度検出を除
去した。さらに重りを両側面に構成し、他軸の影響をう
けずらくした。また、半導体集積回路を支持基板としバ
ンプを介して電気的接続をし、ノイズを減少し、歩留り
を向上させた。
度成分の検出を除去する加速度センサの提供。 【解決手段】 センサ素子の対向する二面にブリッジ回
路を構成した加速度検出部を作製し、各ブリッジ回路か
らの出力を平均化処理し、ねじれによる加速度検出を除
去した。さらに重りを両側面に構成し、他軸の影響をう
けずらくした。また、半導体集積回路を支持基板としバ
ンプを介して電気的接続をし、ノイズを減少し、歩留り
を向上させた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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加速度センサを含む半導体装置に係
わる。
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
わる。
【０００２】
【従来の技術】図４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２１の支持体２４近傍に
エッチングにより溝部２３を形成し、薄肉部２２を設け
たものである。センサの上面には拡散抵抗２があり、ブ
リッジ回路を構成している。
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２１の支持体２４近傍に
エッチングにより溝部２３を形成し、薄肉部２２を設け
たものである。センサの上面には拡散抵抗２があり、ブ
リッジ回路を構成している。
【０００３】また、片持ち梁の先端部に重り４を有する
構成である。図１０には、実公平３−２０７８０には、
金属重りを電気メッキにより形成した例が記載されてい
る。また、図１５は、特開平５−３１２８２７号公報に
開示される半導体加速度センサを示す図であり、片持ち
梁のセンサ素子１の支持体２４近傍にエッチングにより
溝部２３を形成し、薄肉部２２を設けたものである。セ
ンサの上面には拡散抵抗２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆがあ
り、ブリッジ回路を構成している。拡散抵抗２ｂと２ｄ
は、参照抵抗として働き支持体２４の上部に配置され
る。拡散抵抗２ａと２ｃは、薄肉部２２の変形量を検出
する可変抵抗として働き、参照抵抗と直交する位置に配
置される。
構成である。図１０には、実公平３−２０７８０には、
金属重りを電気メッキにより形成した例が記載されてい
る。また、図１５は、特開平５−３１２８２７号公報に
開示される半導体加速度センサを示す図であり、片持ち
梁のセンサ素子１の支持体２４近傍にエッチングにより
溝部２３を形成し、薄肉部２２を設けたものである。セ
ンサの上面には拡散抵抗２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆがあ
り、ブリッジ回路を構成している。拡散抵抗２ｂと２ｄ
は、参照抵抗として働き支持体２４の上部に配置され
る。拡散抵抗２ａと２ｃは、薄肉部２２の変形量を検出
する可変抵抗として働き、参照抵抗と直交する位置に配
置される。
【０００４】加速度を片持ち梁のセンサ素子１に受けた
場合、片持ち梁のセンサ素子１は変位し拡散抵抗２ａと
２ｃは抵抗値が大きくなり、参照抵抗２ｃ、２ｆの差に
より加速度に応じた電圧が発生する。この電圧はワイヤ
１１６から外部に設置された半導体集積回路基板１１０
に接続され微少な電圧の増幅や温度補償など信号処理が
行われる。
場合、片持ち梁のセンサ素子１は変位し拡散抵抗２ａと
２ｃは抵抗値が大きくなり、参照抵抗２ｃ、２ｆの差に
より加速度に応じた電圧が発生する。この電圧はワイヤ
１１６から外部に設置された半導体集積回路基板１１０
に接続され微少な電圧の増幅や温度補償など信号処理が
行われる。
【０００５】また、特開平６−３３１６４７にマイクロ
マシニングを用い片持ち梁のセンサ素子１を形成した例
を図１６に示す。この場合、センサ素子１の片持ち梁周
辺のリム１１３に、検出回路やＥＥＰＲＯＭなどの信号
処理回路１１２を形成し、センサの出力特性を補償する
ものである。
マシニングを用い片持ち梁のセンサ素子１を形成した例
を図１６に示す。この場合、センサ素子１の片持ち梁周
辺のリム１１３に、検出回路やＥＥＰＲＯＭなどの信号
処理回路１１２を形成し、センサの出力特性を補償する
ものである。
【０００６】
【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４に示すように加速度を検出するた
めの拡散抵抗が一組表面にブリッジ回路を構成する。加
速度センサは、検出軸以外の方向である他軸方向におけ
る感度を低減する必要がある。上記が代表的なセンサの
構成であるが、他軸方向における感度を低減する方策が
されていなかった。
ンサにおいては、図４に示すように加速度を検出するた
めの拡散抵抗が一組表面にブリッジ回路を構成する。加
速度センサは、検出軸以外の方向である他軸方向におけ
る感度を低減する必要がある。上記が代表的なセンサの
構成であるが、他軸方向における感度を低減する方策が
されていなかった。
【０００７】他軸方向による感度は、センサ素子の台座
固定時の傾き、重りとセンサ素子の重心位置ずれ等に起
因する。図５に示す実開昭６１−１０２８７１において
は、センサ素子の片持ち梁２１の先端部の上面と下面の
両面に重り４を設け、ふたつの重りの全体の重心を片持
ち梁の厚さ方向の中心に一致させるように構成してい
る。つまり、センサ素子１と重り４の重心位置の関係が
如何に重要であるかを示している。
固定時の傾き、重りとセンサ素子の重心位置ずれ等に起
因する。図５に示す実開昭６１−１０２８７１において
は、センサ素子の片持ち梁２１の先端部の上面と下面の
両面に重り４を設け、ふたつの重りの全体の重心を片持
ち梁の厚さ方向の中心に一致させるように構成してい
る。つまり、センサ素子１と重り４の重心位置の関係が
如何に重要であるかを示している。
【０００８】重り４を付加する方法では、重り４が拡散
抵抗を有するセンサ素子の重心位置に設置する必要があ
るが、重り４の位置づれにより、センサ素子へのねじれ
応力を増加させ、検出軸以外からの加速度検出を受ける
ため特性を悪化させる。加速度センサの他軸感度特性で
ある。検出軸以外からの加速度検出は誤動作の原因とな
る。
抵抗を有するセンサ素子の重心位置に設置する必要があ
るが、重り４の位置づれにより、センサ素子へのねじれ
応力を増加させ、検出軸以外からの加速度検出を受ける
ため特性を悪化させる。加速度センサの他軸感度特性で
ある。検出軸以外からの加速度検出は誤動作の原因とな
る。
【０００９】このように加速度センサの特性上、センサ
素子にねじれなどの影響を受けないようにする必要があ
る。また、従来の加速度センサにおいては、重りをセン
サ素子の端部に接着剤等で付加するため、工程が多くな
ることとセンサ素子と重りの重心位置との位置ずれが大
きな問題であった。重りのセンサ素子に対する位置ずれ
をいかに軽減するかが重要である。
素子にねじれなどの影響を受けないようにする必要があ
る。また、従来の加速度センサにおいては、重りをセン
サ素子の端部に接着剤等で付加するため、工程が多くな
ることとセンサ素子と重りの重心位置との位置ずれが大
きな問題であった。重りのセンサ素子に対する位置ずれ
をいかに軽減するかが重要である。
【００１０】つぎに半導体加速度センサにおいては、セ
ンサの機能を高機能にするためにはセンサの出力段に信
号処理のための半導体集積回路基板１１０を接続するこ
とが必要がある。一般的に加速度センサからの加速度に
よる変位による出力電圧は数ｍＶであり、増幅回路１１
１を接続する必要性が高い。また、感歪部が拡散抵抗で
構成されているため、温度により変動する。そのため温
度補償用回路が必要である。
ンサの機能を高機能にするためにはセンサの出力段に信
号処理のための半導体集積回路基板１１０を接続するこ
とが必要がある。一般的に加速度センサからの加速度に
よる変位による出力電圧は数ｍＶであり、増幅回路１１
１を接続する必要性が高い。また、感歪部が拡散抵抗で
構成されているため、温度により変動する。そのため温
度補償用回路が必要である。
【００１１】従来のセンサ素子１と信号処理のための半
導体集積回路基板１１０との接続は、近接して設置し、
ワイヤボンディングで接続するものである。この場合、
微少な信号の取り出しのため、ノイズがワイヤ１１６を
介してのる恐れがあった。このノイズを削減するための
ものが本発明の目的である。また、支持体２４に半導体
集積回路基板１１０を使用することにより、従来の支持
体２４材料を不要としコストダウンを実現するものであ
る。
導体集積回路基板１１０との接続は、近接して設置し、
ワイヤボンディングで接続するものである。この場合、
微少な信号の取り出しのため、ノイズがワイヤ１１６を
介してのる恐れがあった。このノイズを削減するための
ものが本発明の目的である。また、支持体２４に半導体
集積回路基板１１０を使用することにより、従来の支持
体２４材料を不要としコストダウンを実現するものであ
る。
【００１２】特開平４−６４７１号公報に、拡散抵抗を
有する片持ち梁のセンサ素子１に、拡散抵抗からの加速
度による電圧変化を、他端に設置した重り４に増幅回路
１１１を内蔵した半導体集積回路基板１１０を用い、バ
ンプ３を用い電気的に片持ち梁２と半導体集積回路基板
１１０を接続し信号処理を行った例がある。この例を図
１７に示す。この方法では、信号処理のための半導体集
積回路基板１１０が微少な動作するとともに、高周波で
あるためノイズの原因になる。
有する片持ち梁のセンサ素子１に、拡散抵抗からの加速
度による電圧変化を、他端に設置した重り４に増幅回路
１１１を内蔵した半導体集積回路基板１１０を用い、バ
ンプ３を用い電気的に片持ち梁２と半導体集積回路基板
１１０を接続し信号処理を行った例がある。この例を図
１７に示す。この方法では、信号処理のための半導体集
積回路基板１１０が微少な動作するとともに、高周波で
あるためノイズの原因になる。
【００１３】また図１６の上面図に示すように、特開平
６−３３１６４７のように、センサ素子１の外周部に信
号処理回路１１２を形成する例がある。この場合、エッ
チングによりセンサ素子１の片持ち梁を形成するととも
に、外周部の半導体集積回路をエッチング液により保護
しながら作製するため、工程数が増えるためコストダウ
ンできない。また歩留りが悪くなる問題がある。
６−３３１６４７のように、センサ素子１の外周部に信
号処理回路１１２を形成する例がある。この場合、エッ
チングによりセンサ素子１の片持ち梁を形成するととも
に、外周部の半導体集積回路をエッチング液により保護
しながら作製するため、工程数が増えるためコストダウ
ンできない。また歩留りが悪くなる問題がある。
【００１４】本発明は、上記の問題を解決するためのも
のであり、センサ素子１と信号処理のための半導体集積
回路基板１１０を、ワイヤ１１６等を介せずに直接接合
することによりノイズを軽減し高性能化を果たすととも
に支持体２４を半導体集積回路基板１１０とすることに
よりコストダウンを図るものである。
のであり、センサ素子１と信号処理のための半導体集積
回路基板１１０を、ワイヤ１１６等を介せずに直接接合
することによりノイズを軽減し高性能化を果たすととも
に支持体２４を半導体集積回路基板１１０とすることに
よりコストダウンを図るものである。
【００１５】
【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、半導体ウェハーの両面に拡散抵抗や出力端子８
などのパターン形成を行い、二面に加速度検出手段を対
向させてセンサ素子に構成した。各面の加速度検出手段
はブリッジ回路により構成され、二面からの出力を、平
均化処理することにより、ねじれ応力を軽減し、加速度
センサの他軸感度特性を良好にした。
ために、半導体ウェハーの両面に拡散抵抗や出力端子８
などのパターン形成を行い、二面に加速度検出手段を対
向させてセンサ素子に構成した。各面の加速度検出手段
はブリッジ回路により構成され、二面からの出力を、平
均化処理することにより、ねじれ応力を軽減し、加速度
センサの他軸感度特性を良好にした。
【００１６】これにより、重り４の取り付け精度や接合
精度の向上の問題も解消され、歩留りの良い、低価格の
半導体加速度センサを供給できる。また、半導体基板の
両面（表裏）にパターン形成できることにより、重りを
加速度検出面に対し直交する側の両側面に形成する構成
にすることにより、センサ素子と重りの重心位置とを合
致でき、他軸からの加速度を検知しなくなる構成とし
た。
精度の向上の問題も解消され、歩留りの良い、低価格の
半導体加速度センサを供給できる。また、半導体基板の
両面（表裏）にパターン形成できることにより、重りを
加速度検出面に対し直交する側の両側面に形成する構成
にすることにより、センサ素子と重りの重心位置とを合
致でき、他軸からの加速度を検知しなくなる構成とし
た。
【００１７】さらに、上記の問題点を解決するために、
半導体ウェハーから拡散抵抗を含む直方体の構造体を、
半導体集積回路基板に直接固定する方法によりセンサ素
子の固定をした。このようにセンサを支持するための支
持体２４を半導体集積回路基板とすることにより、ノイ
ズに強く、高精度でかつ部品点数の少ない安価な半導体
装置を供給することができる。
半導体ウェハーから拡散抵抗を含む直方体の構造体を、
半導体集積回路基板に直接固定する方法によりセンサ素
子の固定をした。このようにセンサを支持するための支
持体２４を半導体集積回路基板とすることにより、ノイ
ズに強く、高精度でかつ部品点数の少ない安価な半導体
装置を供給することができる。
【００１８】また、本発明では、直方体のセンサ素子の
拡散抵抗がある面を、バンプを介して、半導体集積回路
に接続することにより、水平方向の加速度を容易に検出
することができる。
拡散抵抗がある面を、バンプを介して、半導体集積回路
に接続することにより、水平方向の加速度を容易に検出
することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明の構成を図１に基づいて具
体的に説明する。図１（ａ）は本発明の加速度センサの
右側面図、図１（ｂ）は上面図、図１（ｃ）は正面図、
図１（ｄ）は左側面図である。
体的に説明する。図１（ａ）は本発明の加速度センサの
右側面図、図１（ｂ）は上面図、図１（ｃ）は正面図、
図１（ｄ）は左側面図である。
【００２０】半導体加速度センサは半導体ウェハー１０
から切り出した拡散抵抗２および出力端子８などが形成
された直方体の構造体であり、この構造体のことを以降
センサ素子１と呼ぶ。センサ素子１の側面に拡散抵抗２
および出力端子８等をパターン形成してあり、両側面に
拡散抵抗２および出力端子８がある構成である。拡散抵
抗２は、本発明では、Ｐ型の拡散抵抗２を用いた。出力
端子８には、電気信号を取り出すためのバンプ３を形成
してある。ここでは、金バンプ３を形成した。センサ素
子１の大きさは、長さｌが６ｍｍ（Ｌ１＝４ｍｍ、Ｌ２
＝２ｍｍ）、幅ｗが０．６ｍｍ、厚さ０．１２とした。
出力端子８のバンプ３の大きさは、０．１×０．０８ｍ
ｍとし、高さは０．１ｍｍである。
から切り出した拡散抵抗２および出力端子８などが形成
された直方体の構造体であり、この構造体のことを以降
センサ素子１と呼ぶ。センサ素子１の側面に拡散抵抗２
および出力端子８等をパターン形成してあり、両側面に
拡散抵抗２および出力端子８がある構成である。拡散抵
抗２は、本発明では、Ｐ型の拡散抵抗２を用いた。出力
端子８には、電気信号を取り出すためのバンプ３を形成
してある。ここでは、金バンプ３を形成した。センサ素
子１の大きさは、長さｌが６ｍｍ（Ｌ１＝４ｍｍ、Ｌ２
＝２ｍｍ）、幅ｗが０．６ｍｍ、厚さ０．１２とした。
出力端子８のバンプ３の大きさは、０．１×０．０８ｍ
ｍとし、高さは０．１ｍｍである。
【００２１】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５、感度を得るための重
り４、パッケージ２０が主な構成である。製造方法を図
２、図３を用いて説明する。半導体ウェハー１０に、拡
散抵抗２や出力端子８をパターン形成する。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、出力端子８部分に金バンプ３を形成する。ここまで
の工程を、半導体ウェハーの両面について行う。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２（ａ）」。
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５、感度を得るための重
り４、パッケージ２０が主な構成である。製造方法を図
２、図３を用いて説明する。半導体ウェハー１０に、拡
散抵抗２や出力端子８をパターン形成する。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、出力端子８部分に金バンプ３を形成する。ここまで
の工程を、半導体ウェハーの両面について行う。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２（ａ）」。
【００２２】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３が
形成されているためダイシング装置のステージへの固定
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。半導体ウェハーから、拡散抵抗２、出力端子８
を有するセンサ素子１を取り出した「図２（ｂ）」。
ング装置により素子を取り出す。素子には、バンプ３が
形成されているためダイシング装置のステージへの固定
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。半導体ウェハーから、拡散抵抗２、出力端子８
を有するセンサ素子１を取り出した「図２（ｂ）」。
【００２３】センサ素子１に感度を得るための重り４を
付加した。重り４の材料は、センサ素子１の材料である
シリコンと熱膨張係数を同一にしたほうが良いため、本
実施例では、シリコンを用いた。しかし、感度を向上さ
せたい時は、モリブデンなどの金属を用いても良いが、
接着するための接着剤をシリコンの熱膨張係数に近い接
着剤を用いると良い。
付加した。重り４の材料は、センサ素子１の材料である
シリコンと熱膨張係数を同一にしたほうが良いため、本
実施例では、シリコンを用いた。しかし、感度を向上さ
せたい時は、モリブデンなどの金属を用いても良いが、
接着するための接着剤をシリコンの熱膨張係数に近い接
着剤を用いると良い。
【００２４】この状態のものを台座５上に設置する。台
座５には、センサ素子１の両側面１００からの電気的情
報を取り出すため、配線６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６は金により行った。
台座５に図示しない接着剤によりセンサ素子１を固定す
る。台座５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３と出力端子８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「図２
（ｃ）、図３（ｄ）」。
座５には、センサ素子１の両側面１００からの電気的情
報を取り出すため、配線６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６は金により行った。
台座５に図示しない接着剤によりセンサ素子１を固定す
る。台座５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３と出力端子８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「図２
（ｃ）、図３（ｄ）」。
【００２５】台座５上にセンサ素子１を設置したものを
基板に取り付ける。基板には、センサ素子１の両側面１
００からの情報を取り出し、ねじれ応力による変位を除
去するための電気回路を有する構成を設ける。本実施例
では、パッケージ２０が回路基板の機能を有するように
構成した。なおこの時のパッケージ２０の材料は、セラ
ミックである。なお、回路基板上に、他軸感度をキャン
セルするための抵抗２を形成してある「図３（ｅ）」。
基板に取り付ける。基板には、センサ素子１の両側面１
００からの情報を取り出し、ねじれ応力による変位を除
去するための電気回路を有する構成を設ける。本実施例
では、パッケージ２０が回路基板の機能を有するように
構成した。なおこの時のパッケージ２０の材料は、セラ
ミックである。なお、回路基板上に、他軸感度をキャン
セルするための抵抗２を形成してある「図３（ｅ）」。
【００２６】本実施例の製造方法においては、特性の良
い半導体加速度センサを得るための重要な製造工程の項
目は、重り４をセンサ素子１の重心に以下に合わせる
か、センサ素子１の拡散抵抗２を有する側面に対し、ダ
イシングで切り出した面の直交度をいかに良くするかが
重要であるが、製造の安定化や歩留りを向上するために
重心位置ずれなどによるねじれの除去が必要である。
い半導体加速度センサを得るための重要な製造工程の項
目は、重り４をセンサ素子１の重心に以下に合わせる
か、センサ素子１の拡散抵抗２を有する側面に対し、ダ
イシングで切り出した面の直交度をいかに良くするかが
重要であるが、製造の安定化や歩留りを向上するために
重心位置ずれなどによるねじれの除去が必要である。
【００２７】本発明では、ねじれの影響をキャンセルす
る方法を電気回路を用いて行ったので以下に記述する。
本実施例では用いたねじれをキャンセルするための回路
構成について図６を用いて説明する。
る方法を電気回路を用いて行ったので以下に記述する。
本実施例では用いたねじれをキャンセルするための回路
構成について図６を用いて説明する。
【００２８】センサ素子１の両側面１００の二つのブリ
ッジ回路を、各ブリッジ回路からの出力ａ、ｂを抵抗６
を介して接続し、出力端子８ｅより信号を出力する。ま
た、ｃ，ｄの出力端を抵抗６を介して接続し、出力端子
８ｆより信号を出力する。出力端子８ｅおよびｆの信号
は、ふたつのブリッジ回路からの信号を抵抗６で構成さ
れる平均化処理部４で平均化され、ねじれにより発生す
る拡散抵抗２への抵抗値変化をキャンセルする構成であ
る。この時の各抵抗の抵抗値は、拡散抵抗２が１ｋΩで
ある。また、抵抗６は１０ｋΩにした。つまり、誤差変
動分が１／１０になる。加速度センサのねじれの影響を
キャンセルするには、抵抗６を拡散抵抗２の抵抗値の５
倍以上にすると良い。
ッジ回路を、各ブリッジ回路からの出力ａ、ｂを抵抗６
を介して接続し、出力端子８ｅより信号を出力する。ま
た、ｃ，ｄの出力端を抵抗６を介して接続し、出力端子
８ｆより信号を出力する。出力端子８ｅおよびｆの信号
は、ふたつのブリッジ回路からの信号を抵抗６で構成さ
れる平均化処理部４で平均化され、ねじれにより発生す
る拡散抵抗２への抵抗値変化をキャンセルする構成であ
る。この時の各抵抗の抵抗値は、拡散抵抗２が１ｋΩで
ある。また、抵抗６は１０ｋΩにした。つまり、誤差変
動分が１／１０になる。加速度センサのねじれの影響を
キャンセルするには、抵抗６を拡散抵抗２の抵抗値の５
倍以上にすると良い。
【００２９】電気信号のながれは、センサ素子１からの
電気信号を台座５の電極を介して、パッケージに付随す
る基板に伝達する。基板には、抵抗２があり、ここで
は、チップ抵抗を基板に設置しておいた。このチップ抵
抗を介して最終的にパッケージの出力端子８に電気信号
を伝達する。
電気信号を台座５の電極を介して、パッケージに付随す
る基板に伝達する。基板には、抵抗２があり、ここで
は、チップ抵抗を基板に設置しておいた。このチップ抵
抗を介して最終的にパッケージの出力端子８に電気信号
を伝達する。
【００３０】本実施例の出力結果を示す。図７が本実施
例の出力結果である。○印のデータ曲線は、加速度セン
サを回転させた時のデータであるが、重力加速度を受け
るとき０、１８０、３６０度の時が最大の出力電圧を示
す。そのため、検出軸方向であるＸ軸は、サインカーブ
を描く。また、Ｚ軸感度の△印の曲線では、拡散抵抗側
を重力方向側に向け回転した場合のデータである。理想
的には、Ｚ軸感度は、出力がないほうが良い。検出する
軸の出力感度は、１８０、３６０度の位置で２Ｖであ
り、拡散抵抗２がある面を重力加速度方向に向け一回転
させた時のデータが２０ｍＶであった。この値は、出力
感度軸の１％にあたり、他軸感度特性として良好な値が
得られた。
例の出力結果である。○印のデータ曲線は、加速度セン
サを回転させた時のデータであるが、重力加速度を受け
るとき０、１８０、３６０度の時が最大の出力電圧を示
す。そのため、検出軸方向であるＸ軸は、サインカーブ
を描く。また、Ｚ軸感度の△印の曲線では、拡散抵抗側
を重力方向側に向け回転した場合のデータである。理想
的には、Ｚ軸感度は、出力がないほうが良い。検出する
軸の出力感度は、１８０、３６０度の位置で２Ｖであ
り、拡散抵抗２がある面を重力加速度方向に向け一回転
させた時のデータが２０ｍＶであった。この値は、出力
感度軸の１％にあたり、他軸感度特性として良好な値が
得られた。
【００３１】図８が、本実施例の回路処理を行わなかっ
た時の値である。他軸感度の値は１０％であり、本発明
の電気回路処理が有効であることがわかる。他軸感度特
性は、バーチャルリアリティのような角度検出を行い、
画像処理を行うような機器の場合、必要ない方向からの
加速度検出は、画像が斜めに誤動作するなどの弊害が起
こる。また、エアバックなどの人命保護手段に用いる場
合においても、他軸感度特性が悪いと誤動作の原因とな
る。つぎに、他軸感度を向上する構成、および製造工程
を簡略化するための構成を説明する。
た時の値である。他軸感度の値は１０％であり、本発明
の電気回路処理が有効であることがわかる。他軸感度特
性は、バーチャルリアリティのような角度検出を行い、
画像処理を行うような機器の場合、必要ない方向からの
加速度検出は、画像が斜めに誤動作するなどの弊害が起
こる。また、エアバックなどの人命保護手段に用いる場
合においても、他軸感度特性が悪いと誤動作の原因とな
る。つぎに、他軸感度を向上する構成、および製造工程
を簡略化するための構成を説明する。
【００３２】本発明の加速度を受ける面に対し直交する
面に重りを形成した発明の構成を具体的に説明する。ま
ず、製造方法は、半導体加速度センサは半導体ウェハー
１０から切り出した拡散抵抗２および出力端子８などが
形成された直方体の構造体である。センサ素子１の側面
に拡散抵抗２および出力端子８等をパターン形成してあ
る。本発明では、半導体ウェハー１０の両面に、プロセ
スにおいて拡散抵抗２およびバンプ３、重り４となる金
属を形成する。この半導体基板１０を、ダイシング装置
により切り出すことにより、センサ素子１を取り出す。
センサ素子１は、両側面に拡散抵抗２および出力端子
８、重り４がある構成である。重りは、出力端子８に用
いられるバンプ３と同様な方法で形成した。本発明で
は、金を鍍金により作製したが、半田を用いてももちろ
ん良い。図９を用いて本発明の構成を説明する。図９
（ｂ）は、上面図、図９（ｄ）、（ｅ）は、側面図、図
（ａ）、（ｃ）が正面図である。センサ素子１の大きさ
は、長さが１０ｍｍ（センサ部＝７ｍｍ、支持部＝３ｍ
ｍ）、幅ｗが０．６ｍｍ、厚さ０．２５とした。両側面
に有する重りの形状は、長さ４ｍｍ、幅０．２ｍｍ、高
さは、０．０２ｍｍとした。重りの重量は、２．４ｍｇ
である。ただし、シリコンの片持ち梁部が１．８ｍｇの重
量があり、金バンプの重りとなる重量が、０．６ｍｇあ
る。
面に重りを形成した発明の構成を具体的に説明する。ま
ず、製造方法は、半導体加速度センサは半導体ウェハー
１０から切り出した拡散抵抗２および出力端子８などが
形成された直方体の構造体である。センサ素子１の側面
に拡散抵抗２および出力端子８等をパターン形成してあ
る。本発明では、半導体ウェハー１０の両面に、プロセ
スにおいて拡散抵抗２およびバンプ３、重り４となる金
属を形成する。この半導体基板１０を、ダイシング装置
により切り出すことにより、センサ素子１を取り出す。
センサ素子１は、両側面に拡散抵抗２および出力端子
８、重り４がある構成である。重りは、出力端子８に用
いられるバンプ３と同様な方法で形成した。本発明で
は、金を鍍金により作製したが、半田を用いてももちろ
ん良い。図９を用いて本発明の構成を説明する。図９
（ｂ）は、上面図、図９（ｄ）、（ｅ）は、側面図、図
（ａ）、（ｃ）が正面図である。センサ素子１の大きさ
は、長さが１０ｍｍ（センサ部＝７ｍｍ、支持部＝３ｍ
ｍ）、幅ｗが０．６ｍｍ、厚さ０．２５とした。両側面
に有する重りの形状は、長さ４ｍｍ、幅０．２ｍｍ、高
さは、０．０２ｍｍとした。重りの重量は、２．４ｍｇ
である。ただし、シリコンの片持ち梁部が１．８ｍｇの重
量があり、金バンプの重りとなる重量が、０．６ｍｇあ
る。
【００３３】拡散抵抗２は、本発明では、Ｐ型の拡散抵
抗２を用いた。出力端子８には、電気信号を取り出すた
めのバンプ３を形成してある。本発明のダイシングによ
る切り出し方法を図１１を用い説明する。半導体ウェハ
ーの両面にバンプがある場合、ダイシングにより素子を
切り出す時、チッピングが生じる。特に、固定側のチッ
ピングが大きくなる。本発明においては、そのチッピン
グをへらすため、ダイシングのための治具２０１を作製
した（ａ）。治具は、凹形状部分を有する平板であり、
凹部に出力端子８の金バンプおよび、重り部を挿入し
（ｂ）、固定する形態をとった。半導体ウェハー１０
と、ダイシング用治具２０１の固定は、ワックスにより
実施した。この方法により、半導体ウェハが固定される
ことより、チッピングのないセンサ素子を切り出すこと
ができる。本方法によれば、重りを後工程で実装する手
間のない、非常に効率的方法である。また、検出部であ
る拡散抵抗が加速度方向の面に対し、側面に有する構成
においては、両側面に重りを有することにより、他軸か
らの影響をうけずらい構成にできる効果がある。
抗２を用いた。出力端子８には、電気信号を取り出すた
めのバンプ３を形成してある。本発明のダイシングによ
る切り出し方法を図１１を用い説明する。半導体ウェハ
ーの両面にバンプがある場合、ダイシングにより素子を
切り出す時、チッピングが生じる。特に、固定側のチッ
ピングが大きくなる。本発明においては、そのチッピン
グをへらすため、ダイシングのための治具２０１を作製
した（ａ）。治具は、凹形状部分を有する平板であり、
凹部に出力端子８の金バンプおよび、重り部を挿入し
（ｂ）、固定する形態をとった。半導体ウェハー１０
と、ダイシング用治具２０１の固定は、ワックスにより
実施した。この方法により、半導体ウェハが固定される
ことより、チッピングのないセンサ素子を切り出すこと
ができる。本方法によれば、重りを後工程で実装する手
間のない、非常に効率的方法である。また、検出部であ
る拡散抵抗が加速度方向の面に対し、側面に有する構成
においては、両側面に重りを有することにより、他軸か
らの影響をうけずらい構成にできる効果がある。
【００３４】本発明の加速度センサ素子を用い、３０Ｇ
の加速度による出力電圧特性をみた。この時の出力電圧
特性を図１２に示す。出力は、３０Ｇに対し出力電圧
０．１５ｍＶ／Ｇあった。これを増幅回路により、増幅
することによりエアバックの衝突検知のセンサとしても
充分使用することができる。
の加速度による出力電圧特性をみた。この時の出力電圧
特性を図１２に示す。出力は、３０Ｇに対し出力電圧
０．１５ｍＶ／Ｇあった。これを増幅回路により、増幅
することによりエアバックの衝突検知のセンサとしても
充分使用することができる。
【００３５】この方法により、加速度を受ける面に対
し、両側面に重りを形成するという簡単な方法で、製造
方法も用意な加速度センサを実現できる。次に、半導体
集積回路基板１１０を支持体として、半導体加速度セン
サを作製した、本発明について記載する。
し、両側面に重りを形成するという簡単な方法で、製造
方法も用意な加速度センサを実現できる。次に、半導体
集積回路基板１１０を支持体として、半導体加速度セン
サを作製した、本発明について記載する。
【００３６】
【実施例】以下に、本発明の具体的実施例を図１３に基
づいて説明する。図１３は、本発明の半導体加速度セン
サの斜視図である。図１３の半導体加速度センサの構成
は、半導体ウェハー１０から切り出した拡散抵抗２およ
び出力端子８などが形成された直方体の基体がある。こ
の基体のことを以降センサ素子と呼ぶ。このセンサ素子
１には、重り４が接着されている。また、出力端子８に
は、支持体２４との電気的接触を得るためバンプ３が形
成されている。このバンプ３は、金または半田バンプ３
が用いられる。詳細な製造方法を図１９を用いて説明す
る。半導体ウェハー１０の表面に拡散抵抗２と出力端子
８をパターンニング（ａ）し、拡散抵抗２と出力端子８
を同一平面に有するように半導体ウェハー１０を切断
し、直方体のセンサ素子１を得る（ｂ）。最後に直方体
のセンサ素子１に重４と接合する（ｃ）。半導体ウェハ
ー１０の切断にはダイシングで行うとよい。ダイシング
は、センサ素子１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を基準にダイシングに
より切削する。加速度センサ素子１が半導体ウェハー２
５内にレイアウトされている。
づいて説明する。図１３は、本発明の半導体加速度セン
サの斜視図である。図１３の半導体加速度センサの構成
は、半導体ウェハー１０から切り出した拡散抵抗２およ
び出力端子８などが形成された直方体の基体がある。こ
の基体のことを以降センサ素子と呼ぶ。このセンサ素子
１には、重り４が接着されている。また、出力端子８に
は、支持体２４との電気的接触を得るためバンプ３が形
成されている。このバンプ３は、金または半田バンプ３
が用いられる。詳細な製造方法を図１９を用いて説明す
る。半導体ウェハー１０の表面に拡散抵抗２と出力端子
８をパターンニング（ａ）し、拡散抵抗２と出力端子８
を同一平面に有するように半導体ウェハー１０を切断
し、直方体のセンサ素子１を得る（ｂ）。最後に直方体
のセンサ素子１に重４と接合する（ｃ）。半導体ウェハ
ー１０の切断にはダイシングで行うとよい。ダイシング
は、センサ素子１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を基準にダイシングに
より切削する。加速度センサ素子１が半導体ウェハー２
５内にレイアウトされている。
【００３７】本実施例では、低加速度の素子を作製し
た。低加速度とは、１から２Ｇ（Ｇ＝９．８ｍ／ｓ２）
を示す。素子全体の長さは、９ｍｍ（Ｌ１＝６ｍｍ、Ｌ
２＝３ｍｍ）、幅Ｗが０．６ｍｍ、高さＺが０．１ｍｍ
とした。ちなみに、低加速度用の加速度センサは、地震
検知のためや、バーチャルリアリティなどの用途に用い
られる。
た。低加速度とは、１から２Ｇ（Ｇ＝９．８ｍ／ｓ２）
を示す。素子全体の長さは、９ｍｍ（Ｌ１＝６ｍｍ、Ｌ
２＝３ｍｍ）、幅Ｗが０．６ｍｍ、高さＺが０．１ｍｍ
とした。ちなみに、低加速度用の加速度センサは、地震
検知のためや、バーチャルリアリティなどの用途に用い
られる。
【００３８】このセンサ素子１に重り４を形成した素子
を、半導体集積回路基板１１０で構成される支持体２４
に固着する。半導体集積回路基板１１０は、センサ素子
１に重り４を付加したセンサ素子１の出力電圧が小さい
ため、増幅回路１１１等の信号処理機能が付加されてい
る。また、半導体集積回路基板１１０にセンサ素子１を
固定するため、センサ素子１の出力端子８のバンプ３部
と半導体集積回路基板１１０の電気的接触を得るため、
半導体集積回路基板１０に端子が作製されている。セン
サ素子１は、加速度を受け揺動する部分と固定する部分
により構成される。その固定部分は、ねじれなどの影響
を受けないために予め固定部分に補強のための台座を設
けても良い。本実施例においては、補強のための補強台
座３８を用いた。また、半導体集積回路基板１１０に
は、補強台１３８を強固に固定するため金を固定エリア
にパターン形成しておく。接合の方法は、異方性導電膜
１２０を用いた手法により電気的接続を行った。異方性
導電膜１２０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
れ電気的に導通がとれ、かつ隣接電極間の絶縁が保たれ
る。さらに機械的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、センサ素子１の出力端子８
のバンプ３と支持体２４である半導体集積回路基板１０
の端子が導電粒子を介在して導通が得られる。
を、半導体集積回路基板１１０で構成される支持体２４
に固着する。半導体集積回路基板１１０は、センサ素子
１に重り４を付加したセンサ素子１の出力電圧が小さい
ため、増幅回路１１１等の信号処理機能が付加されてい
る。また、半導体集積回路基板１１０にセンサ素子１を
固定するため、センサ素子１の出力端子８のバンプ３部
と半導体集積回路基板１１０の電気的接触を得るため、
半導体集積回路基板１０に端子が作製されている。セン
サ素子１は、加速度を受け揺動する部分と固定する部分
により構成される。その固定部分は、ねじれなどの影響
を受けないために予め固定部分に補強のための台座を設
けても良い。本実施例においては、補強のための補強台
座３８を用いた。また、半導体集積回路基板１１０に
は、補強台１３８を強固に固定するため金を固定エリア
にパターン形成しておく。接合の方法は、異方性導電膜
１２０を用いた手法により電気的接続を行った。異方性
導電膜１２０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
れ電気的に導通がとれ、かつ隣接電極間の絶縁が保たれ
る。さらに機械的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、センサ素子１の出力端子８
のバンプ３と支持体２４である半導体集積回路基板１０
の端子が導電粒子を介在して導通が得られる。
【００３９】具体的な固定方法を図１８を用いて説明す
る。図は左図が正面図、右図が側面図である。（ａ）半
導体集積回路基板１１０の出力端子８に異方性導電膜１
２０フィルムを接着する。この時、補強用の台座と半導
体集積回路に設置したランド１１２を固着するために、
異方性導電膜１２０フィルムを使用しても良い。（ｂ）
その上からセンサ素子１のバンプ５が半導体集積回路基
板１０の出力端子８に対向するように設置し、センサ素
子１の上部から荷重をかける。この時の荷重はバンプ５
に約１００Ｋｇｆ／ｃｍである。荷重をかけながら２０
０℃でリフローすることにより、異方性導電膜１２０を
完全に固着し、センサ素子１と半導体集積回路の電気的
接続が得られる。（ｃ）の状態が固着し、電気的接続が
得られた状態である。
る。図は左図が正面図、右図が側面図である。（ａ）半
導体集積回路基板１１０の出力端子８に異方性導電膜１
２０フィルムを接着する。この時、補強用の台座と半導
体集積回路に設置したランド１１２を固着するために、
異方性導電膜１２０フィルムを使用しても良い。（ｂ）
その上からセンサ素子１のバンプ５が半導体集積回路基
板１０の出力端子８に対向するように設置し、センサ素
子１の上部から荷重をかける。この時の荷重はバンプ５
に約１００Ｋｇｆ／ｃｍである。荷重をかけながら２０
０℃でリフローすることにより、異方性導電膜１２０を
完全に固着し、センサ素子１と半導体集積回路の電気的
接続が得られる。（ｃ）の状態が固着し、電気的接続が
得られた状態である。
【００４０】また他の固定方法としては、半田バンプ５
を溶融し固着する方法および、金と金の共晶結合により
結合する方法がある。半田バンプ３の場合、センサ素子
１の出力端子８のバンプ５と半導体集積回路基板１１０
を対向させる。台座は半導体集積回路基板１０のランド
に仮止めしておく。これを、２００℃でリフローするこ
とにより、半田部分を溶融することにより、電気的接続
および機械的接続を行う。
を溶融し固着する方法および、金と金の共晶結合により
結合する方法がある。半田バンプ３の場合、センサ素子
１の出力端子８のバンプ５と半導体集積回路基板１１０
を対向させる。台座は半導体集積回路基板１０のランド
に仮止めしておく。これを、２００℃でリフローするこ
とにより、半田部分を溶融することにより、電気的接続
および機械的接続を行う。
【００４１】また共晶結合を利用する方法においては、
加圧および５００℃の加熱により、共晶結合を生み出
す。このようにして作製した半導体集積回路基板１１０
を図１４に示すようにケース１１５にパッケージし、外
部リード３０に電気的導通をとるため、ワイヤ１１６ボ
ンディングにより接続する。ケース１１５は、セラミッ
ク、プラスチックなどを用いる。本実施例では、表面実
装ができるようなケース１５を用いた。最終的に、表面
に蓋を設置した。蓋は、本実施例においては、ガラスを
用いた。ガラスを用いた理由は、半導体集積回路基板１
０にトリミング回路があり、トリミングのためのレーザ
光を通すためのものである。また、耐衝撃性および周波
数特性向上のためにオイル注入を行う場合もある。
加圧および５００℃の加熱により、共晶結合を生み出
す。このようにして作製した半導体集積回路基板１１０
を図１４に示すようにケース１１５にパッケージし、外
部リード３０に電気的導通をとるため、ワイヤ１１６ボ
ンディングにより接続する。ケース１１５は、セラミッ
ク、プラスチックなどを用いる。本実施例では、表面実
装ができるようなケース１５を用いた。最終的に、表面
に蓋を設置した。蓋は、本実施例においては、ガラスを
用いた。ガラスを用いた理由は、半導体集積回路基板１
０にトリミング回路があり、トリミングのためのレーザ
光を通すためのものである。また、耐衝撃性および周波
数特性向上のためにオイル注入を行う場合もある。
【００４２】本実施例では、直方体の構造のセンサ素子
１を用いた。これは、半導体集積回路基板１１０にセン
サ素子１を固定することにより、容易に水平方向の加速
度を検出できる。これは、車載など例えば衝撃検知用の
エアバックシステムに用いた場合、センサを検出方向に
向けるため、設置方法を考慮するなどの手間がいらない
最大のメリットがある。
１を用いた。これは、半導体集積回路基板１１０にセン
サ素子１を固定することにより、容易に水平方向の加速
度を検出できる。これは、車載など例えば衝撃検知用の
エアバックシステムに用いた場合、センサを検出方向に
向けるため、設置方法を考慮するなどの手間がいらない
最大のメリットがある。
【００４３】このセンサ素子１の特性は、従来の外部に
信号処理のための半導体集積回路基板１１０と接続する
方法に比べて、ノイズの低減ができた。また、信号処理
のための半導体集積回路基板１０を、ケース１１５内に
入れることによるサイズメリットが生じた。
信号処理のための半導体集積回路基板１１０と接続する
方法に比べて、ノイズの低減ができた。また、信号処理
のための半導体集積回路基板１０を、ケース１１５内に
入れることによるサイズメリットが生じた。
【００４４】本発明の半導体加速度センサは、従来のよ
うな信号処理のための半導体集積回路基板１０を外づけ
することなく、支持体２４との兼用およびバンプ３によ
るセンサ素子１と半導体集積回路基板１１０との接続に
よりノイズの低減、サイズ効果によるコストダウンがで
きるようになった。本発明の半導体加速度センサを、自
動車に搭載し衝突時に人命を守るためのエアバック作動
用センサとして用いたところ、所定の特性が得られ充分
使用できる範囲であった。
うな信号処理のための半導体集積回路基板１０を外づけ
することなく、支持体２４との兼用およびバンプ３によ
るセンサ素子１と半導体集積回路基板１１０との接続に
よりノイズの低減、サイズ効果によるコストダウンがで
きるようになった。本発明の半導体加速度センサを、自
動車に搭載し衝突時に人命を守るためのエアバック作動
用センサとして用いたところ、所定の特性が得られ充分
使用できる範囲であった。
【００４５】
【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。 加速度センサ素子がねじれ応力を受け手もキャンセル
できるため、他軸感度特性がよい高精度のセンサを作製
できる。 ねじれの影響を除去できるため、工程が簡略化でき、
コストダウンできる。 半導体集積回路基板を支持体として用いることによ
り、コストダウン効果がある。 半導体集積回路基板にセンサ素子をバンプにより電気
的接続を行うため、ノイズの低減につながる。さらに、
支持体であるため振動の影響をうけずらい。 精度のよいデバイスを供給できる。 センサ素子が直方体であり、半導体集積回路基板の表
面に対し、加速度検出方向が同方向であるため、水平の
加速度を容易に検出できる。 重りを後工程で付加することなく、位置精度よく重り
を有する素子を作製することができる。 センサ素子の重心位置近傍に、重りを付加することが
できる。
より下記の効果を有する。 加速度センサ素子がねじれ応力を受け手もキャンセル
できるため、他軸感度特性がよい高精度のセンサを作製
できる。 ねじれの影響を除去できるため、工程が簡略化でき、
コストダウンできる。 半導体集積回路基板を支持体として用いることによ
り、コストダウン効果がある。 半導体集積回路基板にセンサ素子をバンプにより電気
的接続を行うため、ノイズの低減につながる。さらに、
支持体であるため振動の影響をうけずらい。 精度のよいデバイスを供給できる。 センサ素子が直方体であり、半導体集積回路基板の表
面に対し、加速度検出方向が同方向であるため、水平の
加速度を容易に検出できる。 重りを後工程で付加することなく、位置精度よく重り
を有する素子を作製することができる。 センサ素子の重心位置近傍に、重りを付加することが
できる。
【図１】本発明の半導体加速度センサの示す三面図であ
る。
る。
【図２】本発明の半導体加速度センサの製図方法を示す
工程図である。
工程図である。
【図３】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。
工程図である。
【図４】従来の半導体加速度センサの構成を示す斜視図
である。
である。
【図５】従来の半導体加速度センサの構成を示す断面図
である。
である。
【図６】本発明の半導体加速度の電気回路図である。
【図７】本発明の半導体加速度の出力特性図である。
【図８】従来の半導体加速度の出力特性図である。
【図９】本発明の半導体加速度センサの示す三面図であ
る。
る。
【図１０】従来の半導体加速度センサのを示す斜視図お
よび断面図である。
よび断面図である。
【図１１】本発明の半導体加速度センサの工程図であ
る。
る。
【図１２】本発明の半導体加速度センサの出力特性図で
ある。
ある。
【図１３】本発明の半導体加速度センサの構成を示す斜
視図である。
視図である。
【図１４】従来の半導体加速度センサのパッケージを示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図１５】従来の半導体加速度センサの構成を示す斜視
図である。
図である。
【図１６】従来の半導体加速度センサの構成を示す上面
図である。
図である。
【図１７】従来の半導体加速度センサの構成を示す断面
図である。
図である。
【図１８】本発明の半導体加速度センサの作製工程図で
ある。
ある。
【図１９】本発明の半導体加速度センサ素子の作製工程
図である。
図である。
１ センサ素子 ２ 拡散抵抗 ３ バンプ ４ 重り ５ 台座 ６ 抵抗 １０ 半導体ウェハー １５ ブリッジ回路 １６ 平均化処理部 ２０ パッケージ ２１ 片持ち梁 ２２ 薄肉部 ２３ 溝部 ２４ 支持体 １００ 側面 １１０ 半導体集積回路基板（支持体） １１１ 増幅回路 １１６ ワイヤ ２０１ ダイシング治具
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成９年１０月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】つぎに半導体加速度センサにおいては、セ
ンサの機能を高機能にするためにはセンサの出力段に信
号処理のための半導体集積回路基板１１０を接続するこ
とが必要である。一般的に加速度センサからの加速度に
よる変位による出力電圧は数ｍＶであり、増幅回路１１
１を接続する必要性が高い。また、感歪部が拡散抵抗で
構成されているため、温度により変動する。そのため温
度補償回路が必要である。
ンサの機能を高機能にするためにはセンサの出力段に信
号処理のための半導体集積回路基板１１０を接続するこ
とが必要である。一般的に加速度センサからの加速度に
よる変位による出力電圧は数ｍＶであり、増幅回路１１
１を接続する必要性が高い。また、感歪部が拡散抵抗で
構成されているため、温度により変動する。そのため温
度補償回路が必要である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】以下に、本発明の具体的実施例を図１３に
基づいて説明する。図１３は、本発明の半導体加速度セ
ンサの斜視図である。図１３の半導体加速度センサの構
成は、半導体ウェハー１０から切り出した拡散抵抗２お
よび出力端子８などが形成された直方体の基体がある。
この基体のことを以降センサ素子と呼ぶ。このセンサ素
子１には、重り４が接着されている。また、出力端子８
には、支持体２４との電気的接触を得るためバンプ３が
形成せれている。このバンプ３は、金または半田バンプ
３が用いられる。詳細な製造方法を図１９を用いて説明
する。半導体ウェハー１０の表面に拡散抵抗２と出力端
子８をパターンニング（ａ）し、拡散抵抗２と出力端子
８を同一平面に有するように半導体ウェハー１に重り４
と接合する（ｃ）。半導体ウェハー１０の切断にはダイ
シングで行うとよい。ダイシングは、センサ素子１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
イブラインを基準にダイシングにより切削する。加速度
センサ素子１が半導体ウェハー１０内にレイアウトされ
ている。
基づいて説明する。図１３は、本発明の半導体加速度セ
ンサの斜視図である。図１３の半導体加速度センサの構
成は、半導体ウェハー１０から切り出した拡散抵抗２お
よび出力端子８などが形成された直方体の基体がある。
この基体のことを以降センサ素子と呼ぶ。このセンサ素
子１には、重り４が接着されている。また、出力端子８
には、支持体２４との電気的接触を得るためバンプ３が
形成せれている。このバンプ３は、金または半田バンプ
３が用いられる。詳細な製造方法を図１９を用いて説明
する。半導体ウェハー１０の表面に拡散抵抗２と出力端
子８をパターンニング（ａ）し、拡散抵抗２と出力端子
８を同一平面に有するように半導体ウェハー１に重り４
と接合する（ｃ）。半導体ウェハー１０の切断にはダイ
シングで行うとよい。ダイシングは、センサ素子１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
イブラインを基準にダイシングにより切削する。加速度
センサ素子１が半導体ウェハー１０内にレイアウトされ
ている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４２】また共晶結合を利用する方法においては、
加圧および５００℃の加熱により、共晶結合を生み出
す。このようにして製作した半導体集積回路基板１１０
を図１４に示すようにケース１１５にパッケージし、外
部リード３０に電気的導通をとるため、ワイヤ１１６ボ
ンディングにより接続する。ケース１１５は、セラミッ
ク、プラスチックなどを用いる。本実施例では、表面実
装ができるようなケース１１５を用いた。ガラスを用い
た理由は、半導体集積回路基板１１０にトリミング回路
があり、トリミングのためのレーザ光を通すためのもの
である。また、耐衝撃性および周波数特性向上のために
オイル注入を行う場合もある。
加圧および５００℃の加熱により、共晶結合を生み出
す。このようにして製作した半導体集積回路基板１１０
を図１４に示すようにケース１１５にパッケージし、外
部リード３０に電気的導通をとるため、ワイヤ１１６ボ
ンディングにより接続する。ケース１１５は、セラミッ
ク、プラスチックなどを用いる。本実施例では、表面実
装ができるようなケース１１５を用いた。ガラスを用い
た理由は、半導体集積回路基板１１０にトリミング回路
があり、トリミングのためのレーザ光を通すためのもの
である。また、耐衝撃性および周波数特性向上のために
オイル注入を行う場合もある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】このセンサ素子１の特性は、従来の外部に
信号処理のための半導体集積回路基板１１０と接続する
方法に比べて、ノイズの低減ができた。また、信号処理
のための半導体集積回路基板１１０を、ケース１１５内
に入れることによるサイズメリットが生じた。
信号処理のための半導体集積回路基板１１０と接続する
方法に比べて、ノイズの低減ができた。また、信号処理
のための半導体集積回路基板１１０を、ケース１１５内
に入れることによるサイズメリットが生じた。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (23)
- 【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、前記感歪部が前記基体の
対向する面に有することを特徴とする半導体加速度セン
サ。 - 【請求項２】 前記感歪み部が拡散抵抗であることを特
徴とする請求項１記載の半導体加速度センサ。 - 【請求項３】 前記基体の端部に重りを有することを特
徴とする請求項１記載の半導体加速度センサ。 - 【請求項４】 前記基体の対向する二面の出力端子にバ
ンプを有する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５】 前記感歪み部がブリッジ回路を構成し、
前記ブリッジ回路の出力と、前記基体の対向する面のブ
リッジ回路からの出力を平均化して出力することを特徴
とする請求項１記載の半導体加速度センサ。 - 【請求項６】 前記拡散抵抗が、加速度を受ける面の直
交面に拡散抵抗を有することを特徴とする請求項２記載
の半導体加速度センサ。 - 【請求項７】 前記ブリッジ回路からの出力を平均化す
るための抵抗をブリッジ回路を構成する前記拡散抵抗の
抵抗値の５倍以上にしたことを特徴とする請求項５記載
の半導体加速度センサ。 - 【請求項８】 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、前記基体の加速度を受け
る面に対し直交する面に重りを有することを特徴とする
半導体加速度センサ。 - 【請求項９】 前記基体の加速度を受ける面に対し直交
する面の両側面に重りを形成したことを特徴とする請求
項８記載の半導体加速度センサ。 - 【請求項１０】 前記基体上にめっきの重りを有する特
徴とする請求項８記載の半導体加速度センサ。 - 【請求項１１】 前記基体の支持されない片持ち梁の部
位の加速度を受ける面に対し直交する面の両側面に重り
を有することを特徴とする請求項８記載の半導体加速度
センサ。 - 【請求項１２】 前記重りがめっきの金属膜であり厚み
が５ミクロンから１００ミクロンであることを特徴とす
る請求項１１記載の半導体加速度センサ。 - 【請求項１３】 半導体基板の少なくとも一方の面に拡
散抵抗を形成する工程と、前記半導体基板の両面に金属
膜を形成する工程と、前記基板を切削し素子を形成する
工程、前記素子の拡散抵抗を有する面を加速度方向に対
し平行に設置し支持体に実装する工程からなることを特
徴とする半導体加速度センサの製造方法。 - 【請求項１４】 前記支持体に凹部を形成し、厚みを有
する部位を挿入し固定することを特徴とする請求項１３
記載の半導体加速度センサの製造方法。 - 【請求項１５】 前記凹部にワックスを挿入固定するこ
とを特徴とする請求項１３記載の半導体加速度センサ。 - 【請求項１６】 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、前記支持体が半導体集
積回路基板であることを特徴とする半導体加速度セン
サ。 - 【請求項１７】 感歪部を有する半導体ウェハーから取
り出した直方体の基体と、前記半導体ウェハーから取り
出した直方体の構造体を固定し支持する支持体と、固定
するための支持体が半導体集積回路基板により構成さ
れ、少なくとも前記直方体の構造体の一端を固定する手
段からなることを特徴とする半導体加速度センサ。 - 【請求項１８】 前記感歪部が加速度を受ける面に対し
両側面にあることを特徴とする請求項１６または１７記
載の半導体加速度センサ。 - 【請求項１９】 前記基体の支持体の他端に重りを有す
ることを特徴とする請求項１６、１７、１８いづれか記
載の半導体加速度センサを含む半導体装置。 - 【請求項２０】 固定するための支持体である半導体集
積回路基板と感歪部を有する半導体ウェハーから取り出
した直方体の構造の固定手段が異方性導電膜により構成
されることを特徴とする請求項１６、１７、１８いづれ
か記載の半導体加速度センサ。 - 【請求項２１】 固定するための支持体である半導体集
積回路基板と感歪部を有する半導体ウェハーから取り出
した直方体の構造の固定手段が共晶結合により接合され
ることを特徴とする請求項１６、１７、１８いづれか記
載の半導体加速度センサ。 - 【請求項２２】 固定するための支持体である半導体集
積回路基板と感歪部を有する半導体ウェハーから取り出
した直方体の構造の固定手段が溶融により接合されるこ
とを特徴とする請求項１６、１７および１８記載の半導
体加速度センサ。 - 【請求項２３】 前記半導体集積回路基板に、前記直方
体の構造体を固定するためのランドを有する構成を特徴
とする請求項１６、１７、１８記載の半導体加速度セン
サ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09023060A JP3117925B2 (ja) | 1996-04-19 | 1997-02-05 | 半導体加速度センサ |
| CN97113221.6A CN1172250A (zh) | 1996-04-19 | 1997-04-18 | 半导体加速度传感器 |
| US08/844,323 US6006606A (en) | 1996-04-19 | 1997-04-18 | Semiconductor acceleration sensor |
| EP97302664A EP0802417A3 (en) | 1996-04-19 | 1997-04-18 | Semiconductor acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9889096 | 1996-04-19 | ||
| JP8-121953 | 1996-04-19 | ||
| JP8-98890 | 1996-04-19 | ||
| JP12195396 | 1996-05-16 | ||
| JP09023060A JP3117925B2 (ja) | 1996-04-19 | 1997-02-05 | 半導体加速度センサ |
| US08/844,323 US6006606A (en) | 1996-04-19 | 1997-04-18 | Semiconductor acceleration sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1032341A true JPH1032341A (ja) | 1998-02-03 |
| JP3117925B2 JP3117925B2 (ja) | 2000-12-18 |
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ID=27457891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09023060A Expired - Fee Related JP3117925B2 (ja) | 1996-04-19 | 1997-02-05 | 半導体加速度センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6006606A (ja) |
| EP (1) | EP0802417A3 (ja) |
| JP (1) | JP3117925B2 (ja) |
| CN (1) | CN1172250A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100844092B1 (ko) | 2006-03-29 | 2008-07-04 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 역학량 측정장치 |
| JP2008203110A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 慣性力センサ素子の製造方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3117925B2 (ja) * | 1996-04-19 | 2000-12-18 | 株式会社エスアイアイ・アールディセンター | 半導体加速度センサ |
| JP2000097707A (ja) * | 1998-09-18 | 2000-04-07 | Fujitsu Ltd | 加速度センサ |
| US7434476B2 (en) * | 2003-05-07 | 2008-10-14 | Califronia Institute Of Technology | Metallic thin film piezoresistive transduction in micromechanical and nanomechanical devices and its application in self-sensing SPM probes |
| US7552645B2 (en) * | 2003-05-07 | 2009-06-30 | California Institute Of Technology | Detection of resonator motion using piezoresistive signal downmixing |
| US7302856B2 (en) * | 2003-05-07 | 2007-12-04 | California Institute Of Technology | Strain sensors based on nanowire piezoresistor wires and arrays |
| TWI220141B (en) * | 2003-08-05 | 2004-08-11 | Ind Tech Res Inst | Performance adjusting apparatus for inertia sensor |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5000817A (en) * | 1984-10-24 | 1991-03-19 | Aine Harry E | Batch method of making miniature structures assembled in wafer form |
| JPH0821722B2 (ja) * | 1985-10-08 | 1996-03-04 | 日本電装株式会社 | 半導体振動・加速度検出装置 |
| US4891982A (en) * | 1986-06-27 | 1990-01-09 | Sundstrand Data Control, Inc. | Temperature compensation of a steady-state accelerometer |
| EP0456285A3 (en) * | 1986-09-22 | 1992-01-02 | Nippondenso Co., Ltd. | Semiconductor accelerometer |
| US5343064A (en) * | 1988-03-18 | 1994-08-30 | Spangler Leland J | Fully integrated single-crystal silicon-on-insulator process, sensors and circuits |
| US4969359A (en) * | 1989-04-06 | 1990-11-13 | Ford Motor Company | Silicon accelerometer responsive to three orthogonal force components and method for fabricating |
| JPH0830716B2 (ja) * | 1990-11-30 | 1996-03-27 | 三菱電機株式会社 | 半導体加速度検出装置 |
| WO1992015018A1 (en) * | 1991-02-14 | 1992-09-03 | Endevco Corporation | Piezoresistive accelerometer and method of fabrication |
| JP3114006B2 (ja) * | 1994-08-29 | 2000-12-04 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 半導体装置、及び、その製造方法 |
| JP3117925B2 (ja) * | 1996-04-19 | 2000-12-18 | 株式会社エスアイアイ・アールディセンター | 半導体加速度センサ |
-
1997
- 1997-02-05 JP JP09023060A patent/JP3117925B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-18 US US08/844,323 patent/US6006606A/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-04-18 CN CN97113221.6A patent/CN1172250A/zh active Pending
- 1997-04-18 EP EP97302664A patent/EP0802417A3/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100844092B1 (ko) | 2006-03-29 | 2008-07-04 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | 역학량 측정장치 |
| JP2008203110A (ja) * | 2007-02-21 | 2008-09-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 慣性力センサ素子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1172250A (zh) | 1998-02-04 |
| EP0802417A3 (en) | 1998-10-14 |
| US6006606A (en) | 1999-12-28 |
| EP0802417A2 (en) | 1997-10-22 |
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| CN116527004A (zh) | 振动器件 |
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