JPH11174079A

JPH11174079A - 加速度検出装置

Info

Publication number: JPH11174079A
Application number: JP9356373A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yagi; 健八木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1997-12-10
Filing date: 1997-12-10
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】個々の歪測定部にバラツキがあっても検出精
度を向上させることが可能な加速度検出装置を提供す
る。【解決手段】本発明に係る加速度検出装置１０は、加
速度を受けて変形する部材７を有し、該部材７における
複数方向の歪を測定して該加速度を検出する装置であっ
て、上記部材７におけるある方向の歪を検出するために
２組以上の歪測定部１１ａ〜１１ｘを設けるとともに、
該２組以上の歪測定部１１ａ〜１１ｘで各々得た測定値
を平均化する回路を設けたことを特徴とする。従って、
個々の抵抗部にバラツキがあっても検出精度を向上させ
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加速度を受けて変
形する部材を有し、該部材における複数方向の歪を測定
して該加速度を検出する加速度検出装置に関する。特に
は、個々の歪測定部抵抗部にバラツキがあっても検出精
度を向上させることが可能な加速度検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１７は、従来の加速度検出装置を示す
ものであり、メンブレン上に形成したピエゾ抵抗部の配
置を示す平面図である。

【０００３】この加速度検出装置はＳｉウエハ１０８上
に構成されている。このＳｉウエハ１０８は、平面形状
が８角形の質量部５と、この質量部５の周囲に形成され
た８角形のドーナツ型のメンブレン部（薄膜部）７を有
する。

【０００４】メンブレン部７には、横一列に第１〜第４
のピエゾ抵抗部１０１ａ〜１０１ｄが直線状に配置され
ており、これらが左右方向（Ｘ軸方向という）の加速度
を検出する。また、これらのピエゾ抵抗部と直交する縦
方向に、第５〜第８のピエゾ抵抗部１０１ｅ〜１０１ｈ
が直線状に配置されており、これらが上下方向（Ｙ軸方
向という）の加速度を検出する歪測定部を構成する。さ
らに、これらのピエゾ抵抗部と４５°の角度をなす方向
に第９〜第１２のピエゾ抵抗部１０１ｉ〜１０１ｌが、
直線状に配置されており、これらが図の紙面の垂直方向
（Ｚ軸方向という）の加速度を検出する歪測定部を構成
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の加速度検出
装置では、１軸あたりの加速度を検出するための４個の
ピエゾ抵抗部を１組として構成し、それら４個のピエゾ
抵抗部をブリッジ状に配置している。このため、この１
組の個々の抵抗が等しく同じように作られておらず、個
々の抵抗の性能にバラツキ（通常は数％程度のバラツキ
が生じると考えられる）が生じている場合は、出力信号
のオフセットや感度などのバラツキにつながり、検出精
度の低下の原因となる。つまり、個々の抵抗を見ればわ
ずかなバラツキであってもブリッジによる組み合わせで
バラツキが大きくなってしまう。このような個々の抵抗
の性能のバラツキは主に素子製造プロセス（ピエゾ抵抗
部の製造プロセス）などに起因する。また、個々の抵抗
の性能のバラツキが生じることは避けられないのが通常
である。

【０００６】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、個々の歪測定部にバラツ
キがあっても検出精度を向上させることが可能な加速度
検出装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る加速度検出装置は、加速度を受けて変
形する部材を有し、該部材における複数方向の歪を測定
して該加速度を検出する加速度検出装置であって；上記
部材におけるある方向の歪を検出するために２組以上の
歪測定部を設けるとともに、該２組以上の歪測定部で各
々得た測定値を平均化する回路を設けたことを特徴とす
る。

【０００８】上記加速度検出装置では、２組以上の歪測
定部を設けるとともに、該２組以上の歪測定部で各々得
た測定値を平均化する回路を設けているため、該歪測定
部により測定される測定値を平均化回路を用いて平均化
することができる。従って、個々の歪測定部の性能にバ
ラツキがあったとしても、歪測定部のバラツキによる誤
差を小さくすることができる。したがって、加速度の検
出精度を向上させることができる。

【０００９】また、上記歪測定部が、半導体基板の表面
に形成した不純物の拡散層であり、同層の電気抵抗値を
測定して同部にかかる歪を測定することが好ましい。ま
た、上記歪測定部が、半導体基板の内部に形成した、該
基板表面から所定の深さを有する不純物の拡散層であ
り、同層の電気抵抗値を測定して同部にかかる歪を測定
することが好ましい。また、上記歪測定部が半導体基板
表面の上方にマイクロブリッジ状に形成されたものであ
ることが好ましい。

【００１０】また、上記２組以上の抵抗部の相互間の距
離を５μm 以上ｒ√２μm 以下とすることが好ましい。
但し、ｒは抵抗部が形成されるメンブレンの外半径とす
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形
態による加速度検出装置を示すものであり、メンブレン
上に形成したピエゾ抵抗部の配置を示す平面図である。
図２は、図１に示す２−２線に沿った断面図である。

【００１２】加速度検出装置１０の主要部は、図２に示
すＳｉウエハ８上に構成されている。このＳｉウエハ８
は、中央部の平面形状が８角形をなす質量部５と、この
質量部５の周囲に形成された８角形のドーナツ型のメン
ブレン部（薄膜部）７と、このメンブレン部７の周辺に
連結された支持部９から構成されている。質量部５にか
かる加速度によってメンブレン部７が歪むのを測定して
加速度を検出する。メンブレン部７の上表面には、歪測
定部としての第１〜第２４のピエゾ抵抗部（ｎ型又はｐ
型のピエゾ抵抗）１１ａ〜１１ｘが形成されている。こ
のピエゾ抵抗部はＳｉウエハ８の表面にｎ型不純物又は
ｐ型不純物の拡散層を形成したものである。

【００１３】質量部５の下面には加速度が作用する重錘
体３が接合されている。支持部９の下には連結部１３を
介してシリコン台座１５が接合されている。重錘体３の
側面及び底部は連結部１３及びシリコン台座１５により
覆われており、重錘体３の側面と連結部１３との間、及
び、重錘体３の底部とシリコン台座１５との間には所定
の隙間が設けられている。また、支持部９の上にはメン
ブレン部７及び質量部５を覆うように上蓋１７が取り付
けられている。上蓋１７及びシリコン台座１５は、重錘
体３に通常を越える加速度が作用した際に、重錘体３が
過大に振れるのを防止するストッパーとしての役割を果
たす。

【００１４】このような加速度検出装置１０に加速度が
加わると、当然に重錘体３にも加速度が加わり重錘体３
が揺動する。この重錘体３の揺動が質量部５を介してメ
ンブレン部７に及び同部７が撓んで変形する。その結
果、メンブレン部７に形成されているピエゾ抵抗部も歪
む（伸び縮みする）ため、ピエゾ抵抗部の抵抗値が変化
し、この抵抗値の変化を検出することによって加速度等
を検出することができる。

【００１５】図１に示すように、左右横方向に配置され
ている第１〜第８のピエゾ抵抗部１１ａ〜１１ｈは、Ｘ
軸方向の加速度を検出するためのものである。上下方向
に配置されている第９〜第１６のピエゾ抵抗部１１ｉ〜
１１ｐは、Ｙ軸方向の加速度を検出するためのものであ
る。斜め４５°方向に配置されている第１７〜第２４の
ピエゾ抵抗部１１ｑ〜１１ｘは、Ｚ軸方向の加速度を検
出するためのものである。

【００１６】Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれにおいて、１軸
あたりの加速度（力）を検出するためのピエゾ抵抗部は
各２組形成されている。つまり、第１〜第４のピエゾ抵
抗部１１ａ〜１１ｄが、メンブレン部７上に配置されて
おり、これらがＸ軸方向の加速度を検出するための１組
の検出部である。第５〜第８のピエゾ抵抗部１１ｅ〜１
１ｈがもう１組の検出部である。第１〜第４のピエゾ抵
抗部１１ａ〜１１ｄと第５〜第８のピエゾ抵抗部１１ｅ
〜１１ｈとは互いに同じものである。

【００１７】Ｙ軸、Ｚ軸についても同様である。第９〜
第１２のピエゾ抵抗部１１ｉ〜１１ｌはメンブレン部７
上でＸ軸方向の加速度を検出する検出部と直角方向に配
置されており、これらがＹ軸方向の加速度を検出するた
めの１組の検出部である。第１３〜第１６のピエゾ抵抗
部１１ｍ〜１１ｐがもう１組の検出部である。第９〜第
１２のピエゾ抵抗部１１ｉ〜１１ｌと第１３〜第１６の
ピエゾ抵抗部１１ｍ〜１１ｐとは互いに同じものであ
る。

【００１８】また、第１７〜第２０のピエゾ抵抗部１１
ｑ〜１１ｔはメンブレン部７上でＹ軸方向の加速度を検
出する検出部と４５度の角度を有して配置されており、
これらがＺ軸方向の加速度を検出するための１組の検出
部である。第２１〜第２４のピエゾ抵抗部１１ｕ〜１１
ｘがもう１組の検出部である。第１７〜第２０のピエゾ
抵抗部１１ｑ〜１１ｔと第２１〜第２４のピエゾ抵抗部
１１ｕ〜１１ｘとは互いに同じものである。

【００１９】Ｘ軸、Ｙ軸において並べて配置されている
２組の検出部の相互間には所定の距離が必要となる。つ
まり、ピエゾ抵抗部の間隔Ｌ（例えば図１に示す第１の
ピエゾ抵抗部１１ａと第５のピエゾ抵抗部１１ｅとの間
隔Ｌ）を一定の範囲内とする必要がある。この抵抗間の
距離の制限について以下に説明する。

【００２０】抵抗間でパンチスルーなどによる短絡など
が起きる距離Ｌは、一方のピエゾ抵抗部にかかった電位
により発生した空乏層が他方のピエゾ抵抗部に到達する
距離に等しい。このため、該到達する距離よりも長い距
離（該空乏層が他方の抵抗部に届かない距離）を保つよ
うに設定しておけば、抵抗間での短絡などの電気的な不
都合は生じなくなる。従って、必要となる距離Ｌの最低
値は以下の式で求めることができる。Ｌ＝｛２Ｋ_s ｅ₀ （Ｎ_A ＋Ｎ_D ）φＴ／ｑＮ_A Ｎ_D ｝^1/2 ・・・（１）ここで、φＴは静電ポテンシャルの全変動量、ｑは電子
の電荷量、Ｎ_A は抵抗間のＰ型不純物濃度、Ｎ_D は抵抗
間のＮ型不純物濃度、Ｋ_s は半導体の誘電率、ｅ₀ は真
空の誘電率である。

【００２１】式（１）及び実験と計算値を考慮すると、
抵抗の間隔Ｌは５μm 以上必要である（Ｌ≧５μm ）。

【００２２】また、抵抗はメンブレン部上で線対称の配
置にできれば良いということを考慮すると、抵抗の間隔
Ｌはｒ√２μm 以下である必要がある（Ｌ≦ｒ√２μm
）。但し、ｒはメンブレンの外半径とする。よって、
５≦Ｌ≦ｒ√２（μm ）

【００２３】図３は、Ｘ，Ｙ．Ｚの各軸についての加速
度を検出する２組の歪測定部それぞれにより検出した値
を平均化するための回路の図である。

【００２４】図３に示す接続端子Ａ，Ｃ，Ｄ，Ｆは図１
に示すＹ軸についての接続端子Ａ，Ｃ，Ｄ，Ｆに対応す
る。また、図１に示すＸ軸についての接続端子と図３の
平均化回路の接続端子との関係はＹ軸の場合と同様であ
る。また、図１に示すＺ軸についての接続端子と図３の
平均化回路の接続端子との関係はＹ軸の場合と異なる。
つまり、図３に示す接続端子ａ，ｃ，ｄ，ｆが図１に示
すＺ軸についての接続端子ａ，ｃ，ｄ，ｆに対応する。
接続端子Ａ，Ｆ又はａ，ｆは第１のオペアンプ４１の入
力端子に接続されており、第１のオペアンプ４１の出力
端子は抵抗器Ｒ１の一端に接続されている。また、接続
端子Ｃ，Ｄ又はｃ，ｄは第２のオペアンプ４３の入力端
子に接続されており、第２のオペアンプ４３の出力端子
は抵抗器Ｒ２の一端に接続されている。抵抗器Ｒ２の他
端は、抵抗器Ｒ１の他端、抵抗器Ｒ３の一端及び第３の
オペアンプ４５の反転入力端子に接続されている。第３
のオペアンプ４５の非反転入力端子は接地されており、
第３のオペアンプ４５の出力端子は抵抗器Ｒ３の他端に
接続されている。

【００２５】図１に示すＹ軸方向の加速度を検出する検
出部の接続関係を説明する。接続端子Ｂの一端は接地さ
れており、接続端子Ｂの他端は第９のピエゾ抵抗部１１
ｉの一端及び第１３のピエゾ抵抗部１１ｍの一端それぞ
れに接続されている。第９のピエゾ抵抗部１１ｉの他端
は接続端子Ａ及び第１０のピエゾ抵抗部１１ｊの一端そ
れぞれに接続されている。第１０のピエゾ抵抗部１１ｊ
の他端は第１４のピエゾ抵抗部１１ｎの他端と接続端子
４７に接続されており、第１４のピエゾ抵抗部１１ｎの
一端は接続端子Ｃ及び第１３のピエゾ抵抗部１１ｍの他
端それぞれに接続されている。

【００２６】接続端子Ｅの一端は接地されており、接続
端子Ｅの他端は第１２のピエゾ抵抗部１１ｌの一端及び
第１６のピエゾ抵抗部１１ｐの一端それぞれに接続され
ている。第１２のピエゾ抵抗部１１ｌの他端は接続端子
Ｆ及び第１１のピエゾ抵抗部１１ｋの一端それぞれに接
続されている。第１１のピエゾ抵抗部１１ｋの他端は第
１５のピエゾ抵抗部１１ｏの他端と接続端子４７に接続
されており、第１５のピエゾ抵抗部１１ｏの一端は接続
端子Ｄ及び第１６のピエゾ抵抗部１１ｐの他端それぞれ
に接続されている。また、接続端子４７は図示せぬ電源
に接続されている。

【００２７】図３はＹ軸方向の加速度を検出する検出部
に接続する平均化回路を示しているが、図１に示すＸ軸
方向の加速度を検出する検出部についても同様の回路を
同様の接続方法により接続する必要がある。

【００２８】尚、この平均化回路は単なる例示であり、
検出部から得られる２つの値の平均値をとることができ
れば、他の回路を用いることも可能である。

【００２９】次に、図１に示すＺ軸方向の加速度を検出
する検出部の接続関係を説明する。接続端子ｂの一端は
接地されており、接続端子ｂの他端は第１８のピエゾ抵
抗部１１ｒの一端に接続されている。第１８のピエゾ抵
抗部１１ｒの他端は接続端子ａ及び第１７のピエゾ抵抗
部１１ｑの一端それぞれに接続されている。第１７のピ
エゾ抵抗部１１ｑの他端は接続端子４７’に接続されて
いる。また、接続端子ｅ’の一端は接地されており、接
続端子ｅ’の他端は接続端子ｆ及び第１９のピエゾ抵抗
部１１ｓの一端それぞれに接続されている。

【００３０】接続端子ｂ’の一端は接地されており、接
続端子ｂ’の他端は第２１のピエゾ抵抗部１１ｕの一端
に接続されている。第２１のピエゾ抵抗部１１ｕの他端
は第２２のピエゾ抵抗部１１ｖの一端及び接続端子ｃに
接続されている。また、接続端子ｅの一端は接地されて
おり、接続端子ｅの他端は第２３のピエゾ抵抗部１１ｗ
の一端に接続されている。第２３のピエゾ抵抗部１１ｗ
の他端は接続端子ｄ及び第２４のピエゾ抵抗部１１ｘの
一端それぞれに接続されており、第２４のピエゾ抵抗部
１１ｘの他端は接続端子４７に接続されている。

【００３１】上記第１の実施の形態によれば、メンブレ
ン部７に１軸あたりの加速度を検出するための４個から
なるピエゾ抵抗部を各２組形成し、加速度を検出する際
に該ピエゾ抵抗部により測定される測定値を図３に示す
平均化回路を用いて平均化することができる。このた
め、個々の抵抗部の性能に例えば素子製造プロセスなど
に起因するバラツキがあったとしても、抵抗部のバラツ
キによる誤差を小さくすることができる。したがって、
加速度の検出精度を向上させることができる。

【００３２】図４は、図２に示すピエゾ抵抗部の変形例
を示す断面図であり、図２と同一部分には同一符号を付
し、異なる部分についてのみ説明する。

【００３３】Ｐ型のＳｉウエハ８のメンブレン部７には
ｎ型不純物の拡散層からなるピエゾ抵抗部１２が形成さ
れており、このピエゾ抵抗部１２の表面にはｐ型不純物
の拡散層１４が形成されている。つまり、ピエゾ抵抗部
１２はその一部がメンブレン部７の表面から所定の深さ
を有するｎ型不純物の拡散層である。メンブレン部７の
上には絶縁膜（シリコン酸化膜）１８が形成されてお
り、この絶縁膜１８にはピエゾ抵抗部１２上に位置する
コンタクトホール１８ａが形成されている。コンタクト
ホール１８ａ内及び絶縁膜１８上にはＡｌ配線１９が形
成されており、このＡｌ配線１９はピエゾ抵抗部１２に
電気的に接続されている。

【００３４】上記変形例においても第１の実施の形態と
同様の効果を得ることができる。また、この変形例では
ウエハ８の内部に抵抗部１２を形成しているため、図２
に示すようにウエハ８の表面に抵抗部を形成するのに比
べて抵抗部が表面の電気的影響を受けず、ノイズやリー
ク電流を下げる効果があり、加速度検出装置の感度を向
上させることができる。

【００３５】図５は、図２に示すピエゾ抵抗部の他の変
形例を示す断面図である。抵抗素子５１は、ピエゾ抵抗
効果により電気抵抗が変化するＰ型単結晶シリコンから
なり、その第一部分である両端下部が、起歪体であるＳ
ｉウエハ８に固定されている。これと共に、第二部分で
ある端部と端部との間の部位（抵抗素子の可撓部）が、
Ｓｉウエハ８の表面から離れて構成されたマイクロブリ
ッジ状となっている。尚、この抵抗素子５１を構成する
物質としては、Ｐ型単結晶シリコンに限らず、ピエゾ抵
抗効果により電気抵抗が変化する他の物質を用いても良
い。

【００３６】また、抵抗素子５１とＳｉウエハ８とが接
触する位置にはＰ型拡散層よりなるコンタクト部５４
ａ，５４ｂが設けられている。このコンタクト部５４
ａ，５４ｂはＡｌ配線５３ａ，５３ｂと連結する構成と
なっている。更に、このＡｌ配線５３ａ，５３ｂは、絶
縁膜であるシリコン酸化膜５５によりＳｉウエハ８とは
電気的に絶縁されている。

【００３７】このコンタクト部５４ａ，５４ｂには、図
示せぬ電源からの一定電流又は一定電圧がＡｌ配線５３
ａ，５３ｂを介して供給されている。従って、抵抗素子
５１に対して、常に一定電流又は一定電圧がコンタクト
部５４ａ，５４ｂから供給される構成となっている。

【００３８】上記構成において、Ｓｉウエハ８が計測目
的とする加速度の影響で歪んだ場合、この歪みに応じて
抵抗素子５１の可撓部も歪むため、抵抗素子５１の電気
抵抗値がＳｉウエハ８の歪みに応じて変化することにな
る。この変化量を検出することにより加速度を測定する
ことができる。

【００３９】上記他の変形例においても第１の実施の形
態と同様の効果を得ることができる。尚、上記他の変形
例では、コンタクト部５４ａ，５４ｂがＡｌ配線５３
ａ，５３ｂと連結する構成としているが、これに限られ
ず、コンタクト部５４ａ，５４ｂが例えばＳｉなどを含
むＡｌ合金配線と連結する構成とすることも可能であ
る。

【００４０】図６〜図１５は、本発明の第２の実施の形
態による加速度検出装置の製造方法を示す断面図であ
る。

【００４１】先ず、図６に示すように、Ｐ型のＳｉウエ
ハ２１の表面上に例えば厚さが５μm 程度のｎ型のエピ
タキシャル成長層２３を形成する。このｎ型のエピタキ
シャル成長層２３は後工程のメンブレン形成時のエッチ
ング停止層となるものである。次に、ｎ型のエピタキシ
ャル成長層２３の上に例えば厚さが１０μm 程度のｐ型
のエピタキシャル成長層２５を形成する。このｐ型のエ
ピタキシャル成長層２５は後の工程で素子が形成される
層である。

【００４２】次に、図７に示すように、ｐ型のエピタキ
シャル成長層２５上及びＳｉウエハ２１裏面上に熱酸化
法により厚さが５００オングストローム程度の酸化膜
（ＳｉＯ₂ ）２７ａ，２７ｂを形成する。この後、ウエ
ハ２１裏面側の酸化膜２７ｂの上に低圧ＣＶＤ(Chemica
l Vapor Deposition）やプラズマＣＶＤにより例えば膜
厚が１０００〜５０００オングストローム程度のＳｉ₃
Ｎ₄ 膜２９を形成する。次に、ウエハ２１表面側の酸化
膜２７ａの膜厚が５０００オングストローム程度となる
ように熱酸化する。

【００４３】この後、図８に示すように、ｎ型のエピタ
キシャル層２３と配線とを接続するコンタクト領域２５
ａを形成する工程をウエハ２１に施す。すなわち、フォ
トリソグラフィー法とエッチングを用いてウエハ２１表
面側の熱酸化膜２７ａをパターニングする。次に、この
熱酸化膜２７ａをマスクとしてイオン注入又はＰＯＣｌ
₃ 拡散を行うことにより、ｐ型のエピタキシャル成長層
２５にｎ型不純物であるＰをドープする。この後、この
不純物をｐ型のエピタキシャル成長層２５内で熱拡散さ
せることにより、ｎ型のエピタキシャル成長層２３に到
達するｎ型不純物の拡散層２５ａを形成する。この熱拡
散を行う時に併せてｐ型のエピタキシャル成長層２５の
表面が露出している部分を酸化することにより、ｎ型不
純物の拡散層２５ａの上に図示せぬ熱酸化膜を形成す
る。この熱酸化膜は後の工程でマスクとして用いる。

【００４４】次に、図９に示すように、ピエゾ抵抗部２
５ｂを形成する工程をウエハ２１に施す。すなわち、フ
ォトリソグラフィー法とエッチングを用いて熱酸化膜２
７ａをパターニングする。次に、この熱酸化膜２７ａを
マスクとしてイオン注入又はＰＯＣｌ₃ 拡散を行うこと
により、ｐ型のエピタキシャル成長層２５にｎ型不純物
であるＰをドープする。この後、この不純物を熱拡散さ
せることにより、ｐ型のエピタキシャル成長層２５内に
例えば３μm の深さのｎ型不純物の拡散層２５ｂを形成
する。この熱拡散を行う時に併せてｐ型のエピタキシャ
ル成長層２５の表面が露出している部分を酸化すること
により、ｎ型不純物の拡散層２５ｂの上に図示せぬ熱酸
化膜を形成する。この熱酸化膜は後の工程でマスクとし
て用いる。

【００４５】この後、図１０に示すように、ピエゾ抵抗
部２５ｂと配線とを接続するコンタクト領域２５ｃを形
成する工程をウエハ２１に施す。すなわち、フォトリソ
グラフィー法とエッチングを用いて熱酸化膜２７ａをパ
ターニングする。次に、この熱酸化膜２７ａをマスクと
してイオン注入又はＰＯＣｌ₃ 拡散を行うことにより、
ｐ型のエピタキシャル成長層２５にｎ型不純物であるＰ
をドープする。この後、この不純物をｐ型のエピタキシ
ャル成長層２５内で熱拡散させることにより、ｎ型不純
物の拡散層２５ｂ内の一部に例えば３μm の深さのｎ型
不純物の拡散層２５ｃを形成する。この熱拡散を行う時
に併せてｐ型のエピタキシャル成長層２５の表面が露出
している部分を酸化することにより、ｎ型不純物の拡散
層２５ｃの上に図示せぬ熱酸化膜を形成する。この熱酸
化膜は後の工程でマスクとして用いる。

【００４６】次に、図１１に示すように、ｐ型のエピタ
キシャル層２５と配線とを接続するコンタクト領域２５
ｄを形成する。工程をウエハ２１に施す。すなわち、フ
ォトリソグラフィー法とエッチングを用いて熱酸化膜２
７ａをパターニングする。次に、この熱酸化膜２７ａを
マスクとしてイオン注入又はＢＮ拡散を行うことによ
り、ｐ型のエピタキシャル成長層２５にｐ型不純物であ
るＢをドープする。この後、この不純物を熱拡散させる
ことにより、ｐ型のエピタキシャル成長層２５内に例え
ば１μm の深さのｐ型不純物の拡散層２５ｄを形成す
る。この熱拡散を行う時に併せてｐ型のエピタキシャル
成長層２５の表面が露出している部分を酸化することに
より、ｐ型不純物の拡散層２５ｄの上に図示せぬ熱酸化
膜を形成する。この熱酸化膜は後の工程でマスクとして
用いる。

【００４７】この後、図１２に示すように、フォトリソ
グラフィー法とエッチングを用いて熱酸化膜２７ａをパ
ターニングすることにより、各ドープ部（各拡散層）２
５ａ，２５ｃ，２５ｄそれぞれと配線とを接続するため
のコンタクトホール２８を形成する。

【００４８】次に、図１３に示すように、コンタクトホ
ール２８内及び熱酸化膜２７ａの上に蒸着又はスパッタ
リングなどにより例えばＡｌ膜を形成する。次に、この
Ａｌ膜をフォトリソグラフィー法とエッチングを用いて
パターニングすることにより、コンタクトホール２８内
及び熱酸化膜２７ａ上にＡｌ配線３１を形成する。

【００４９】この後、図１４に示すように、Ａｌ配線３
１及び熱酸化膜２７ａの上に常圧ＣＶＤ又はプラズマＣ
ＶＤなどによりＰＳＧ膜又はＳｉ₃ Ｎ₄ 膜３３を形成す
る。ＰＳＧ膜又はＳｉ₃ Ｎ₄ 膜３３は素子形成面を保護
するためのものである。次に、ＰＳＧ膜又はＳｉ₃ Ｎ₄
膜３３をフォトリソグラフィー法とエッチングを用いて
パターニングすることにより、ＰＳＧ膜又はＳｉ₃ Ｎ₄
膜３３にＡｌ配線３１上に位置するパッド部３３ａ，３
３ｂを形成する。これらパッド部３３ａ，３３ｂはＡｌ
配線３１と外部とのコンタクトをとるためのものであ
る。

【００５０】次に、図１５に示すように、メンブレンと
なる薄膜部を形成する工程をウエハ２１に施す。すなわ
ち、ウエハ２１裏面側のＳｉ₃ Ｎ₄ 膜２９をフォトリソ
グラフィー法とエッチングを用いてパターニングする。
次に、このパターニングしたＳｉ₃ Ｎ₄ 膜２９をマスク
として、例えばＫＯＨ水溶液を用いた電気化学エッチン
グ法によりＳｉウエハ２１を裏面側からエッチングす
る。この際、ｎ型のエピタキシャル成長層２３がこれに
電圧を印加することによりエッチング停止層として作用
する。この結果、ピエゾ抵抗素子部のＳｉウエハが薄膜
化され（ピエゾ抵抗素子部の下に存在するウエハ２１が
除去され）、ピエゾ抵抗素子部においてメンブレン３５
が形成される。

【００５１】ここで、素子の感度を上げる場合は、続い
てウエハ２１の裏面の中央部に重錘体となる図示せぬガ
ラス基材を陽極接合法などにより接合する。更に、一部
がエッチングされ窪みが形成された図示せぬＳｉウエハ
を、該ガラス基材の反対面に再び陽極接合法などにより
接合し、加速度センサーとする。

【００５２】尚、上記第２の実施の形態では、ｎ型のピ
エゾ抵抗を例にとって製造方法を説明しているが、ｐ型
のピエゾ抵抗も同様な方法により製造することが可能で
ある。

【００５３】図１６は、本発明の第３の実施の形態によ
る加速度検出装置を示す平面構成図であり、図１と同一
部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明
する。

【００５４】図１の加速度検出装置では１軸あたりの加
速度を検出するための抵抗部分を各２組としているが、
図１６の加速度検出装置では１軸あたりの加速度を検出
するための抵抗部分（４つのピエゾ抵抗部１１）を各４
組とし、それぞれにおいて得られる値（４つの値）の平
均値をとる。

【００５５】上記第３の実施の形態においても第１の実
施の形態と同様の効果を得ることができ、しかも、４つ
の値の平均値をとることとしているので、第１の実施の
形態に比べ抵抗部のバラツキによる誤差をより小さくす
ることができ、検出精度をさらに向上させることができ
る。

【００５６】尚、上記第１及び第３の実施の形態では、
１軸あたりの加速度を検出するための抵抗部分を各２
組、各４組としているが、１軸あたりの加速度を検出す
るための抵抗部分を各３組又は各５組以上とすることも
可能である。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、個
々の抵抗部にバラツキがあっても検出精度を向上させる
ことが可能な加速度検出装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による加速度検出装
置を示すものであり、メンブレン上に形成したピエゾ抵
抗部の配置を示す平面構成図である。

【図２】図１に示す２−２線に沿った断面図である。

【図３】１軸あたりの加速度を検出する２組の検出部そ
れぞれにより検出された値を平均化するための回路図で
ある。

【図４】図２に示すピエゾ抵抗部の変形例を示す断面図
である。

【図５】図２に示すピエゾ抵抗部の他の変形例を示す断
面図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態による加速度検出装
置の製造方法を示す断面図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態による加速度検出装
置の製造方法を示すものであり、図６の次の工程を示す
断面図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態による加速度検出装
置の製造方法を示すものであり、図７の次の工程を示す
断面図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態による加速度検出装
置の製造方法を示すものであり、図８の次の工程を示す
断面図である。

【図１０】本発明の第２の実施の形態による加速度検出
装置の製造方法を示すものであり、図９の次の工程を示
す断面図である。

【図１１】本発明の第２の実施の形態による加速度検出
装置の製造方法を示すものであり、図１０の次の工程を
示す断面図である。

【図１２】本発明の第２の実施の形態による加速度検出
装置の製造方法を示すものであり、図１１の次の工程を
示す断面図である。

【図１３】本発明の第２の実施の形態による加速度検出
装置の製造方法を示すものであり、図１２の次の工程を
示す断面図である。

【図１４】本発明の第２の実施の形態による加速度検出
装置の製造方法を示すものであり、図１３の次の工程を
示す断面図である。

【図１５】本発明の第２の実施の形態による加速度検出
装置の製造方法を示すものであり、図１４の次の工程を
示す断面図である。

【図１６】本発明の第３の実施の形態による加速度検出
装置を示す平面構成図である。

【図１７】従来の加速度検出装置を示すものであり、メ
ンブレン上に形成したピエゾ抵抗部の配置を示す平面構
成図である。

【符号の説明】

３…重錘体５…質量部７…メンブレン部８…Ｓｉウエハ９…支持部１０…加速度検出装
置１１ａ〜１１ｘ…第１〜第２４のピエゾ抵抗部１２…ピエゾ抵抗部１３…連結部１４…ｐ型不純物の拡散層１５…シリコン台
座１７…上蓋１８…絶縁膜（シ
リコン酸化膜）１９…Ａｌ配線２１…Ｐ型のＳｉ
ウエハ２３…ｎ型のエピタキシャル成長層２５…ｐ型のエピ
タキシャル成長層２５ａ〜２５ｃ…ｎ型不純物の拡散層２５ｄ…ｐ型不純物の拡散層２７ｂ…酸化膜
（ＳｉＯ₂ ）２８…コンタクトホール２９…Ｓｉ₃ Ｎ₄
膜３１…Ａｌ配線３３…ＰＳＧ膜又
はＳｉ₃ Ｎ₄ 膜３３ａ，３３ｂ…パッド部３５…メンブレン４１…第１のオペアンプ４３…第２のオペ
アンプ４５…第３のオペアンプ４７…電源接続端
子５１…抵抗素子５３ａ，５３ｂ…
Ａｌ配線５４ａ，５４ｂ…コンタクト部５５…シリコン酸
化膜１０１ａ〜１０１ｌ…第１〜第１２のピエゾ抵抗部１０８…Ｓｉウエハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加速度を受けて変形する部材を有し、該
部材における複数方向の歪を測定して該加速度を検出す
る加速度検出装置であって；上記部材におけるある方向
の歪を検出するために２組以上の歪測定部を設けるとと
もに、該２組以上の歪測定部で各々得た測定値を平均化
する回路を設けたことを特徴とする加速度検出装置。
【請求項２】上記歪測定部が、半導体基板の表面に形
成した不純物の拡散層であり、同層の電気抵抗値を測定
して同部にかかる歪を測定することを特徴とする請求項
１記載の加速度検出装置。
【請求項３】上記歪測定部が、半導体基板の内部に形
成した、該基板表面から所定の深さを有する不純物の拡
散層であり、同層の電気抵抗値を測定して同部にかかる
歪を測定することを特徴とする請求項１記載の加速度検
出装置。
【請求項４】上記歪測定部が半導体基板表面の上方に
マイクロブリッジ状に形成されたものであることを特徴
とする請求項１記載の加速度検出装置。
【請求項５】上記２組以上の抵抗部の相互間の距離を
５μm 以上ｒ√２μm 以下とすることを特徴とする請求
項１〜３のうちのいずれか１項記載の加速度検出装置；
但し、ｒは歪測定部が設けられるメンブレンの外半径と
する。