JPH1187737A - 加速度センサ及び加速度センサの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切り粉が侵入する切断部等がほとんどなく、
正確に加速度を検出することができる加速度センサとそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 第１重錘部１７と、第１重錘部１７の周
りに形成され、かつ、抵抗素子１５が設けられているダ
イヤフラム部１４と、ダイヤフラム部１４の周りに形成
されている支持部２４とからなる第１基板１１と、支持
部２４の下部に固着され、中央部に内空部１６を有し枠
体である第２基板１２と、内空部１６内において第２基
板１２との間に隙間１６ａがある状態で、第１重錘部１
７の下部に固着されている第２重錘部１８と、第２重錘
部１８の下方への変位を規制し隙間１６ａと連続する凹
部１９と、貫通孔２０が設けられ、第２基板１２の下部
に固着されている第３基板１３とからなる加速度センサ
を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抵抗素子が設けら
れている加速度センサ及び加速度センサの製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】物体、例えば自動車やカメラ等に組み込
まれて、それらの移動、衝突などで生じる加速度を、抵
抗素子の抵抗値の変化に基づいて検出する加速度センサ
が知られている。このような加速度センサを図９に示
す。図９（ａ）は、加速度センサ３０の外観斜視図であ
り、同（ｂ）は断面図である。加速度センサ３０は、第
１基板３１、第２基板３２、第３基板３３からなり、第
１基板３１の中央部には第１重錘部３７、その周囲に、
可撓性を有するダイヤフラム部３４が形成されていて、
このダイヤフラム部３４に抵抗素子３５が複数設けられ
ている。また、ダイヤフラム部３４の周りは、支持部４
０となっている。第１基板３１の支持部４０の下部に第
２基板３２が固着され、第１重錘部３７の下部には第２
重錘部３８が固着されている。この第２基板３２と第２
重錘部３８との間には切断部３６が形成されている。第
２基板３２の下には、凹部３９を有する第３基板３３が
固着されている。

【０００３】次に、この加速度センサ３０の製造方法に
ついて、図１０〜図１３を用いて説明する。加速度セン
サ３０は、第１基板３１、第２基板３２、第３基板３３
それぞれが多数形成されている３枚のシリコンウェーハ
を、ウェーハごと固着して、最後に個々の加速度センサ
に切断して、製造される。図１０〜図１２は、第１基板
〜第３基板になる、それぞれのウェーハ、第１ウェーハ
４１、第２ウェーハ４２、第３ウェーハ４３の一部（加
速度センサ４個分）を示したもので、それぞれ（ａ）は
平面図、（ｂ）は断面図である。図１０に示すように、
第１ウェーハ４１には抵抗素子（図示せず）が設けられ
たダイヤフラム部３４、３４…等が形成されている。ま
た、図１１に示すように、第２ウェーハ４２のウェーハ
全体の表面には、縦横に溝部３６ａ、３６ａ…が形成さ
れている。第２重錘部３８は第２基板３２と共に第２ウ
ェーハ４２から得られ、この溝部３６ａは、第２基板３
２と第２重錘部３８とを分離する位置に形成される。図
１２に示すように、第３ウェーハ４３には、凹部３９
が、個々の加速度センサに対応する位置に形成されてい
る。

【０００４】図１３は、これらのウェーハを用いた加速
度センサの製造方法の工程を示す断面図である。図１３
で示される工程を説明すると、まず、溝部３６ａ、３６
ａ…を指標にして、第１重錘部３７の重心と第２重錘部
３８の重心それぞれを通る重力方向の直線が一致するよ
うに、第１ウェーハ４１と第２ウェーハ４２とを位置合
わせをしてから、第１ウェーハ４１の下部に第２ウェー
ハ４２を固着する。そして、第２ウエーハ４２の溝部３
６ａ、３６ａ…の下部を、ダイシングソーによって切り
込んで、切断部３６、３６…を形成し、第２重錘部３８
が分離され、（ａ）の状態になる。（ｂ）では、（ａ）
の状態の第２ウェーハ４２の下に、第３ウェーハ４３を
固着し、（ｃ）において、ダイシングソーによって個々
の加速度センサ３０に切り離す。このようにして、加速
度センサ３０は製造される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１３
（ａ）において、第２重錘部３８がむき出しの状態で、
溝部３６ａ、３６ａ…の下部を切り込んでいる。よっ
て、このとき発生する切り粉が第１重錘部３７や第２重
錘部３８の周りに付着することがある。また、図１３
（ｃ）において、ダイシングソーによって切り離す工程
においても切り粉が生じ、加速度センサ３０は、図９に
示すように、切断部３６が外側面に露出してしまってい
ることから、切り粉が切断部３６を通って、加速度セン
サ３０内部に侵入してしまうことがある。これらの切り
粉は、ある程度はクリーニングによって取り除くことは
できるが、切断部３６、３６…の下部の幅は、数１０μ
ｍ〜１００μｍ程度であり、完全に取り除くことは困難
である。そして、切り粉が加速度センサ３０内部に侵入
すると、第２重錘部３８の変位が制限されるので、適切
に加速度を検出することができないなどの不具合の原因
となる。

【０００６】この問題を解決するためには、第２ウェー
ハ４２に切断部３６のようなものを全く形成せず、加速
度センサ全体を密閉構造にすればよい。しかし、上記の
各基板同士の固着は溶融等で行われることから、かなり
高温になる。密閉構造で高温固着が行われると、室温に
戻ったときに、内部が空気圧に対して減圧になるので、
薄いダイヤフラム部３４が常に内部に引っ張られた状態
になり、適切に加速度を検出することができなくなる。
すなわち、切り粉が侵入する切断部３６、３６…があっ
ても、逆に切り粉が侵入しないような密閉構造であって
も、不良の原因となり得るのである。

【０００７】また、密閉構造については製造工程時の問
題点もある。加速度センサ３０は重錘の揺れによって加
速度を検出するもので、外部から加速度が加わえられて
いない状態、すなわち重力のみが加えられているとき、
第１重錘部３７と第２重錘部３８それぞれの重心を通る
重力方向の直線が一致するように、第１ウェーハ４１と
第２ウェーハ４２との位置を合わせなければならない。
前述のように、従来の第２ウェーハ４２においては、溝
部３６ａ、３６ａ…が縦横に形成されていて、溝部３６
ａ、３６ａ…の断面を見て、第１重錘部が形成されてい
る第１ウェーハ４１と第２重錘部が形成されている第２
ウェーハ４２を合わせることで、容易に重心の位置合わ
せを行うことができた。しかし、密閉構造にするという
ことは、第２ウェーハ４２に縦横に走る溝部３６ａを形
成しないということになるから、位置合わせの指標とな
るものがなく、従来の方法では位置合わせができない。

【０００８】本発明の目的は、密閉構造ではないが、切
り粉が侵入する切断部等がほとんどなく、正確に加速度
を検出することができる加速度センサを提供することに
ある。また、そのような加速度センサを製造することが
でき、各重錘部の位置合わせが容易である加速度センサ
の製造方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべ
く、本発明の請求項１に記載の発明は、第１重錘部と、
前記第１重錘部の周りに形成され、かつ、抵抗素子が設
けられているダイヤフラム部と、前記ダイヤフラム部の
周りに形成されている支持部とからなる第１基板と、前
記支持部の下部に固着され、中央部に空間を有する第２
基板と、前記空間内において前記第２基板との間に隙間
がある状態で、前記第１重錘部の下部に固着されている
第２重錘部と、前記第２重錘部の下方への変位を規制し
前記隙間と連続する凹部が中央部に形成され、前記第２
基板の下部に固着されている第３基板とからなる加速度
センサにおいて、前記第２基板は枠体であって、外部と
前記隙間とを連通し、前記第１基板の上部または前記第
３基板の下部のいずれか一方を貫通する貫通孔が設けら
れていることを特徴とする。

【００１０】請求項１に記載の加速度センサによれば、
第２基板は枠体であることから、加速度センサには、従
来の加速度センサの外側面に形成されていた切断部のよ
うな切り粉が侵入できる部分がない。したがって、第２
重錘部の変位が切り粉によって妨げられることはない。
加えて、この加速度センサには、外部と前記隙間とを連
通し、前記第１基板の上部または前記第３基板の下部の
いずれか一方を貫通する貫通孔が設けられていることか
ら、加速度センサは密閉構造にはならない。したがっ
て、各基板同士の固着が溶融等の高温下で行われたとし
ても、冷却後に内部は減圧にならず、ダイヤフラム部が
悪影響を受けることはない。そして、製造工程時に、ウ
ェーハが積層された状態から個々の加速度センサ単位ご
とにダイシングソーなどによって切り離すときに、この
貫通孔が形成されている側にウェーハを固定するための
ダイシングテープを貼り付ければ、貫通孔が塞がれるこ
とになり、切断時に切り粉が侵入することはない。した
がって、この加速度センサならば、切り粉等による不具
合の発生を防いで、正確に加速度の検出を行うことがで
きる。

【００１１】ここで、抵抗素子とは、ダイヤフラム部が
歪むと抵抗値が変化する素子のことであり、ピエゾ抵抗
素子等が挙げられる。

【００１２】また、請求項２に記載の発明は、第１重錘
部と、前記第１重錘部の周りに形成され、かつ、抵抗素
子が設けられているダイヤフラム部と、前記ダイヤフラ
ム部の周りに形成されている支持部とからなる第１基板
の、前記支持部の下部に、中央部に空間を有する枠体で
ある第２基板を固着する第１の工程と、前記第１重錘部
の下部に、第２重錘部を、前記空間内において前記第２
基板との間に隙間がある状態で、固着する第２の工程
と、前記第２基板の下部に、前記第２重錘部の下方への
変位を規制するための凹部が中央部に形成されている第
３基板を、前記凹部が前記隙間に連続するように、固着
する第３の工程とを有する加速度センサの製造方法であ
って、前記空間は直方体形状であって、前記第２重錘部
は、その側部の任意の箇所に対して、互いに直交する２
つの平面が同時に接触した場合、前記第２重錘部の重心
から、前記２つの平面に対してそれぞれ同じ長さの垂線
を引くことが可能であるような形状であり、前記第１の
工程では、前記第１重錘部に重力以外の力が加えられて
いないとき、前記第１重錘部の重心を通る重力方向の直
線が、前記空間を上下方向から見た場合の４つの角から
等距離にある点を通るように、前記支持部の下部に前記
第２基板を固着することを特徴とする。上記において、
直方体形状の中には、立方体形状も含む。

【００１３】請求項２に記載の加速度センサの製造方法
によれば、第１重錘部と、第１重錘部の周りに形成さ
れ、かつ、抵抗素子が設けられているダイヤフラム部
と、ダイヤフラム部の周りに形成されている支持部とか
らなる第１基板と、支持部の下部に固着され、中央部に
空間を有する枠体である第２基板と、空間内で第２基板
との間に隙間がある状態で、第１重錘部の下部に固着さ
れている第２重錘部と、第２重錘部の下方への変位を規
制し前記隙間と連続する凹部が中央部に形成され、第２
基板の下部に固着されている第３基板とからなる加速度
センサを製造することができる。この加速度センサの第
２基板は枠体であることから、従来の加速度センサの外
側面に形成されていた切断部のような切り粉が侵入でき
る部分がない。したがって、この加速度センサならば、
切り粉による加速度検出の不具合は起こらず、正確に加
速度の検出を行うことができる。

【００１４】上記の製造方法の場合、第２基板が枠体で
あり、第２重錘部は第２基板とは別途、第２の工程にお
いて第１重錘部に固着することから、第１重錘部と第２
重錘部の重心を合わせる、すなわち、それぞれの重心を
通る重力方向の直線を一致させるための位置合わせが必
要になる。請求項２に記載の加速度センサの製造方法に
よれば、この位置合わせを容易に行うことができるよう
になる。つまり、本発明の製造方法の第１の工程によっ
て、第１重錘部に重力以外の力が加えられていないと
き、第１重錘部の重心を通る重力方向の直線が、第２基
板の直方体形状の空間を上下方向から見た場合の４つの
角から等距離にある点を通るようになる。そこで、第２
重錘部の重心を通る重力方向の直線も、同様に、前記の
４つの角から等距離にある点を通るように位置合わせす
ればよい。一方、本発明の製造方法において用いられる
第２重錘部は、その側部の任意の箇所に対して、互いに
直交する２つの平面が同時に接触した場合、第２重錘部
の重心から、前記２つの平面に対してそれぞれ同じ長さ
の垂線を引くことが可能であるような形状、例えば、上
下方向から見た形状が正方形である直方体形状（立方体
形状も含む）、球状、円柱状等である。したがって、１
個ずつ加速度センサを製造する場合は勿論のこと、ウェ
ーハから一度に複数の加速度センサを製造するような場
合であっても、第２基板の空間１つの中に、第２重錘部
を置いた状態で、第２基板（あるいは第２基板となるウ
ェーハ）を第１基板（あるいは第１基板となるウェー
ハ）ごと少し持ち上げて、適宜移動させれば、前記空間
を画成している上下方向に平行で互いに直交する２つの
側面に第２重錘部が当接した状態で、前記空間内の同じ
角に第２重錘部をそれぞれ寄せることができる。この状
態では、第２重錘部の重心を通る重力方向の直線から、
前記空間を上下方向から見た場合の４つの角から等距離
にある点への距離は明らかであるから、その距離が分か
れば、第２基板（ウェーハ）を移動させることによっ
て、容易に第２重錘部の重心を通る重力方向の直線と第
１重錘部の重心を通る重力方向の直線とを一致させるこ
とができる。

【００１５】この請求項２の作用は、本発明の実施の形
態の図面である図７及び図８において、具体的に示すこ
とができる。図７及び図８中、２１は第１基板となる第
１ウェーハ、２２は第２基板となる第２ウェーハ、１６
は第２基板の空間である内空部、１７は第１重錘部、１
８は第２重錘部、Ｍ１は第１重錘部の重心、Ｍ２は第２
重錘部の重心である。また、内空部１６及び第２重錘部
１８の上下方向から見た形状は正方形である。図７
（ａ）は、第１ウェーハ２１（省略）に固着されている
第２ウェーハ２２の全ての内空部１６に第２重錘部１８
を置いた状態を示している。この状態から、図８に示す
ように、第２ウェーハ２２を第１ウェーハ２１ごと少し
持ち上げて、図７の＋Ｙ方向に移動させると（ｂ）の状
態になる。次に、持ち上げた状態のままで、＋Ｘ方向に
移動させる。これによって、同（ｃ）のように、全ての
第２重錘部１８は、内空部１６を画成し互いに直交する
２つの側面に当接する状態になる。この状態では、重心
Ｍ２を通る重力方向の直線から、内空部１６を上下方向
から見た場合の４つの角から等距離にある点への距離が
全て等しいことになり、該点に重心Ｍ２が一致するよう
に第２ウェーハ２２全体を移動させれば、同（ｄ）のよ
うに、全ての重心Ｍ２を通る重力方向の直線は、第１重
錘部の重心を通る重力方向の直線に一致するようにな
る。

【００１６】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の加速度センサの製造方法において、前記第１の工程
は、前記第１基板の上部を貫通する貫通孔を予め形成し
た後に、前記貫通孔によって外部と前記隙間が連通する
ように、前記支持部の下部に前記第２基板を固着するこ
とを特徴とする。

【００１７】請求項３に記載の加速度センサの製造方法
によれば、請求項２に記載の製造方法によって製造され
る加速度センサであって、さらに第１基板の上部には、
外部と前記隙間を連通させる貫通孔が設けられている加
速度センサを製造することができる。したがって、この
加速度センサならば、密閉構造ではないので、各基板同
士の固着が高温下で行われたとしても、冷却後に内部は
減圧にはならず、ダイヤフラム部が悪影響を受けること
はない。この場合、第３の工程の後に、ウェーハが積層
された状態から個々の加速度センサ単位ごとにダイシン
グソーなどによって切り離すときには、第１基板の上面
にウェーハを固定するためのダイシングテープを貼り付
ければ、貫通孔が塞がれることから切断時に切り粉が侵
入することはない。したがって、この加速度センサなら
ば、切断時に発生する切り粉等による不具合の発生を防
ぐことができる。

【００１８】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の加速度センサにおいて、前記第３の工程は、前記第３
基板の下部を貫通する貫通孔を予め形成した後に、前記
貫通孔によって外部と前記隙間が連通するように、前記
第２基板の下部に前記第３基板を固着することを特徴と
する。

【００１９】請求項４に記載の加速度センサの製造方法
によれば、請求項２に記載の製造方法によって製造され
る加速度センサであって、さらに第３基板の下部には、
外部と前記空間を連通させる貫通孔が設けられている加
速度センサを製造することができる。したがって、この
加速度センサならば、密閉構造ではないので、各基板同
士の固着が高温下で行われたとしても、冷却後に内部は
減圧にはならず、ダイヤフラム部が悪影響を受けること
はない。この場合、第３の工程の後に、ウェーハが積層
された状態から個々の加速度センサ単位ごとにダイシン
グソーなどによって切り離すときには、第３基板の下面
にウェーハを固定するためのダイシングテープを貼り付
ければ、貫通孔が塞がれることから切断時に切り粉が侵
入することはない。したがって、この加速度センサなら
ば、切断時に発生する切り粉等による不具合の発生を防
ぐことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の加速度センサ及び
加速度センサの製造方法について図面に基づいて説明す
る。

【００２１】まず、加速度センサについて説明する。図
１は、本発明の加速度センサの一例を示すもので、
（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線
に沿った断面図である。加速度センサ１は、上下方向か
ら見た形状が一辺が５ｍｍ程度の正方形で、側面から見
た形状が厚み方向が２〜３ｍｍ程度の長方形で、全体と
して直方体形状をなす。この加速度センサ１は、第１基
板１１、第２基板１２、第２重錘部１８、及び第３基板
１３とからなり、これらは全てシリコン基板から作製さ
れる。

【００２２】第１基板１１は、例えば全体の厚みが３０
０μｍ程度である。第１基板１１の中央部は第１重錘部
１７をなしている。この第１重錘部１７の上下方向から
見た形状はほぼ円である。また、第１重錘部１７の周り
には、第１基板１１の下面を異方性エッチングすること
により、１０〜３０μｍ程度の厚さの肉薄で可撓性を有
するダイヤフラム部１４がドーナツ状に形成されてい
る。ダイヤフラム部１４の上面には、複数の抵抗素子１
５、１５…が配設されている。抵抗素子１５、１５…は
ダイヤフラム部１４が歪むと、ピエゾ抵抗効果によって
抵抗値が変化する素子である。ダイヤフラム部１４の周
囲は、支持部２４をなす。

【００２３】第１基板１１の下面には第２基板１２が設
けられている。第２基板１２は、厚みが３００μｍ〜２
ｍｍ程度である。この第２基板１２の中央部には、上下
方向から見た形状がダイヤフラム部１４を形成している
外円の直径とほぼ同じ一辺の長さを有する正方形であ
る、直方体形状の空間である、内空部１６が形成されて
いて（図３参照）、第２基板１２全体は枠体となってい
る。この第２基板１２は、第１基板１１の支持部２４の
下部に、第１重錘部Ｍ１を通る重力方向の直線Ｌがこの
内空部１６の中心、すなわち上下方向から見れば正方形
の４つの角から等距離にある点を通るように、枠体の上
面において固着している。第２基板１２として枠体のも
のを用いたことにより、図１（ａ）が示すように、この
第２基板１２の外側面には、従来例の第２基板３２の切
断部３６のような切り粉が侵入できる部分は、一切形成
されていない。

【００２４】第２基板１２の内空部１６の中には、第２
重錘部１８が設けられている。この第２重錘部１８は、
第２基板１２と同じ厚みの直方体形状であって、上下方
向から見ると、一辺の長さが、内空部１６より短い正方
形である。よって、第２重錘部１８の側面部の周囲には
第２基板との間に隙間１６ａがあり、第２重錘部１８は
横方向に変位することができるようになっている。そし
て、第２重錘部１８は、第１重錘部１７の下部に、前述
の中心線Ｌが第２重錘部１８の重心Ｍ２を通る重力方向
の直線と一致するように、固着されている。したがっ
て、第１重錘部１７と第２重錘部１８それぞれの重心を
通る重力方向の直線は一致していることになる。第１重
錘部１７及び第２重錘部１８により、加速度センサ１の
重錘１０となる。

【００２５】第２基板１２の下面には、第３基板１３が
設けられている。第３基板１３は、厚みが３００μｍ〜
２ｍｍ程度である。その上面に、上方向から見た形状が
内空部１６に対応する一辺の長さを有する略正方形状で
ある、凹部１９が形成されている。この凹部１９は５μ
ｍ〜１５μｍ程度である。この凹部１９によって、第２
重錘部１８の下方向の変位が規制される。すなわち、凹
部１９の深さ分、第２重錘部１８の下方への変位は許容
されるが、それ以上の変位は制限される。この結果、重
錘１０全体が下方に変位することによるダイヤフラム部
１４の撓みも規制されることになり、ダイヤフラム部１
４が撓み過ぎることで破損することを防止している。こ
の凹部１９は、隙間１６ａに連続し、一体の空間をなし
ている。

【００２６】さらに、凹部１９のほぼ中央には、貫通穴
２０が形成されている。これは、以下の理由により設け
られている。加速度センサ１の製造工程時において各基
板等を固着は溶融等で行われ、かなりの高温になる。も
し、この貫通穴２０が設けられていなければ、加速度セ
ンサ１は密閉構造になることから、固着後冷えると内部
が大気圧に対して減圧になり、非常に薄いダイヤフラム
部１４が常に内部に引っ張られ、加速度センサとして不
具合の原因となる。この貫通穴２０は、外部と、隙間１
６ａ及び凹部１９とを連通させる、空気穴の役割を果た
すものであり、これにより、加速度センサ１の内部は冷
却後に減圧になることはない。

【００２７】上記の加速度センサ１は、外部から加速度
が加えられると、重錘１０全体が揺れ、それによってダ
イヤフラム部１４が歪み、各抵抗素子１５、１５…の抵
抗値が変化する。そして、抵抗値の変化により生じる電
気的な変位を検出することによって、加速度を検出する
ものである。

【００２８】上記の本発明の加速度センサ１によれば、
第１重錘部１７と、第１重錘部１７の周りに形成され、
かつ、抵抗素子１５、１５…が設けられているダイヤフ
ラム部１４と、ダイヤフラム部１４の周りに形成されて
いる支持部２４とからなる第１基板１１と、支持部２４
の下部に固着され、中央部に内空部１６を有する第２基
板１２と、前記内空部１６内において第２基板１２との
間に隙間１６ａがある状態で、第１重錘部１７の下部に
固着されている第２重錘部１８と、第２重錘部１８の下
方への変位を規制し隙間１６ａと連続する凹部１９が中
央部に形成され、第２基板１２の下部に固着されている
第３基板１３とからなる加速度センサにおいて、第２基
板１２は枠体であることから、加速度センサ１には、従
来の加速度センサ３０の外側面に形成されていた切断部
３６のような、切り粉が侵入できる部分がない。したが
って、第２重錘部１８の変位が切り粉によって妨げられ
ることはない。

【００２９】加えて、この加速度センサ１には、外部と
隙間１６ａとを連通し、第３基板１３の下部を貫通する
貫通孔２０が設けられていることから、加速度センサ１
は密閉構造にはならない。したがって、各基板同士の固
着が高温下で行われたとしても、冷却後に内部が減圧に
なることはないので、ダイヤフラム部１４が悪影響を受
けることはない。そして、この加速度センサ１が積層さ
れたウェーハから個々の加速度センサ単位ごとにダイシ
ングソーなどによって切り離して製造されるときには、
第３基板１３の下面にウェーハを固定するダイシングテ
ープを貼り付ければ、貫通孔２０は塞がれ、切断時に切
り粉が侵入することもない。以上のように、この加速度
センサ１ならば、切り粉等による不具合の発生を防い
で、正確に加速度の検出を行うことができる。

【００３０】なお、上記の実施の形態例において記載し
た本発明の加速度センサの各部の大きさ、形状等は適宜
変更可能である。

【００３１】次に、加速度センサ１の製造方法について
図２〜図８に基づいて説明する。加速度センサ１は、第
１基板１１、第２基板１２、第３基板１３それぞれが多
数形成されている３枚のシリコンウェーハを、ウェーハ
ごと固着して、最後に個々の加速度センサに切断して、
製造される。したがって、以下ではウェーハ単位で製造
方法を説明する。図２、図３及び図５は、第１基板〜第
３基板になる、それぞれのシリコンウェーハ、第１ウェ
ーハ２１、第２ウェーハ２２、第３ウェーハ２３の一部
（加速度センサ４個分に相当する）を示したもので、そ
れぞれ（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。また、
図４は第２重錘部１８の（ａ）平面図と（ｂ）断面図を
示したものである。

【００３２】まず、これらのウェーハは、加速度センサ
として組み立てられる前に、以下に述べるように、あら
かじめ必要な部位がそれぞれ形成される。図２に示すよ
うに、第１ウェーハ２１は、ダイヤフラム部１４の所定
の場所に不純物を拡散により打ち込み、抵抗素子１５、
１５…（図示せず）を配設する。次に、その下面側をフ
ォトリソグラフィ技術を利用した異方性エッチングによ
りエッチングして、ドーナツ状で肉薄のダイヤフラム部
１４、１４…を形成する。またこのダイヤフラム部１
４、１４…の形成により、個々の第１基板１１の中央部
には、下方向から見た形状がほぼ円である第１重錘部１
７が形成されることになる。また、ダイヤフラム部１
４、１４…の周囲の部分は、支持部２４、２４…とな
る。

【００３３】第２ウェーハ２２には、上下方向から見た
形状がダイヤフラム部１４、１４…の外円の直径とほぼ
同じ一辺の長さを有する正方形である、直方体形状の空
間である内空部１６、１６…を、フォトリソグラフィ技
術と異方性エッチングを用いて形成する。これにより、
図３に示すように、第２ウェーハ２２の加速度センサ１
個に相当する部分は、枠状に形成されることになる。

【００３４】第２重錘部１８は、第２ウェーハ２２（第
２基板１２）と同じ厚みを有し、上下方向から見ると一
辺の長さが内空部１６の一辺の長さより短い正方形であ
るように、シリコンウェーハからダイシングソーによっ
て切り出されて形成される。

【００３５】第３ウェーハ２３には、上方向から見ると
内空部１６に対応する一辺の長さを有する略正方形であ
る、凹部１９、１９…を、フォトリソグラフィ技術と異
方性エッチングにより形成する。そして、凹部１９、１
９…の中央部には、貫通穴２０、２０…をフォトリソグ
ラフィ技術と異方性エッチングによって形成する。

【００３６】上記の各ウェーハ２１、２２、２３と第２
重量部１８を用いて加速度センサを製造する。図６に
は、上記の各ウェーハ２１〜２３及び第２重錘部１８を
用いて、加速度センサ１を製造する際の工程を示す。

【００３７】まず、（ａ）に示すように、第１ウェーハ
２１の支持部２４の下部に、ダイヤフラム部１４、１４
…と内空部１６、１６…の位置を合わせて、第２ウェー
ハ２２を固着する。この場合、第１重錘部１７の重心Ｍ
１を通る重力方向の直線Ｌが内空部１６の中心、すなわ
ち上下方向から見て正方形の４つの角から等距離にある
点を通るように、固着する。

【００３８】次に、（ｂ）に示すように、第１重錘部１
７それぞれの下部に、つまり内空部１６の中に、第２重
錘部１８を１個ずつ置く。この状態では第１重錘部１７
の重心Ｍ１と第２重錘部１８の重心Ｍ２はずれた状態に
あるので、２つの重錘部の重心を合わせる、すなわち重
心Ｍ１と重心Ｍ２それぞれを通る重力方向の直線が一致
するようにする工程が必要である。上記の（ａ）におい
て、第１重錘部１７の重心Ｍ１を通る重力方向の直線Ｌ
が内空部１６の中心を通ることから、重心Ｍ２を通る重
力方向の直線も、直線Ｌと同様に、内空部１６の中心を
通るように位置合わせすればよい。第２重錘部１８は、
均質のシリコン基板からなり、上下方向から見た形状が
正方形の直方体形状であることから、重心Ｍ２を通る重
力方向の直線は、正方形である上下の面の中心を通って
いる。この重心合わせの工程を図７及び図８に基づいて
説明する。

【００３９】図７では、第１ウェーハ２１は省略して第
２ウェーハ２２と第２重錘部１８との位置関係を示して
いる。図７（ａ）は、図６の（ｂ）の状態を示してい
る。この状態から、図８に示すように、第２ウェーハ２
２を第１ウェーハ２１ごと少し持ち上げて、図７の＋Ｙ
方向に移動させる。これによって、図７（ｂ）のよう
に、個々の第２重錘部１８は、第２ウェーハ２２の内空
部１６、１６…の側面に当接する状態になる。次に、持
ち上げた状態のままで、＋Ｘ方向に移動させる。これに
よって、同（ｃ）のように、全ての第２重錘部１８は、
第２ウェーハ２２の内空部１６、１６…を画成し上下方
向に平行で互いに直交する２つの側面に当接した状態に
なる。それぞれの内空部１６には＋Ｘ方向にΔＸ分、＋
Ｙ方向にはΔＹ分の空間がある。この状態から、持ち上
げた状態のままで、第２ウェーハ２２を−Ｘ方向にΔＸ
の半分の長さ移動させ、次に−Ｙ方向にΔＹの半分の長
さ移動させる。以上の作業によって、同（ｄ）に示すよ
うに、それぞれの内空部１６の中心に第２重錘部１８の
上下の面の中心が位置し、重心Ｍ１と重心Ｍ２とを通る
重力方向の直線が一致するようになる。この状態で、第
１重錘部１７の下部に第２重量部１８を固着し、図６
（ｃ）の状態になる。また、それぞれの第２重量部１８
の周りには、隙間１６ａができる。

【００４０】次に、同（ｄ）に示すように、内空部１
６、１６…に凹部１９、１９…がほぼ対応し、隙間１６
ａ、１６ａ…に凹部１９、１９…が連続するように、第
２ウェーハ２２の下部に、第３ウェーハ２３を固着す
る。そして、同（ｅ）に示すように、貫通孔２０、２０
…を被うようにして、ダイシングテープ２５を第３ウェ
ーハ２３に張り合わせ、ダイシングソーによって切断
し、個々のチップごとに切り離し、加速度センサ１が完
成する。ここで、ダイシングテープは、切断時のウェー
ハの固定のために用いられるものだが、貫通孔２０を塞
ぐことになるので、切断時に生じる切り粉が貫通孔２０
を通って、加速度センサ内部に入り込むことはほとんど
ない。

【００４１】以上の工程において、固着は、例えば、溶
融法、あるいは陽極接合法によって行う。

【００４２】以上の加速度センサの製造方法によれば、
第１重錘部１７と、第１重錘部１７の周りに形成され、
かつ、抵抗素子１５、１５…が設けられているダイヤフ
ラム部１４と、ダイヤフラム部１４の周りに形成されて
いる支持部２４とからなる第１基板１１と、支持部２４
の下部に固着され、中央部に内空部１６を有する枠体で
ある第２基板１２と、内空部１６内において第２基板１
２との間に隙間１６ａがある状態で、第１重錘部１７の
下部に固着されている第２重錘部１８と、第２重錘部１
８の下方への変位を規制し隙間１６ａと連続する凹部１
９が中央部に形成され、第２基板１８の下部に固着され
ている第３基板１３とからなる加速度センサ１を製造す
ることができる。

【００４３】この加速度センサ１には、第２基板１２が
枠体であることから、従来の加速度センサの外側面に形
成されていた切断部のような切り粉が侵入できる部分が
なく、第２重錘部１８の変位が切り粉によって妨げられ
ることはない。加えて、第３基板１３の下部に、外部と
隙間１６ａを連通させる貫通孔２０が設けられているこ
とから、加速度センサ１は密閉構造にはならない。した
がって、各基板同士を高温下で固着しても、冷却後に内
部が減圧になることはないので、ダイヤフラム部１４が
悪影響を受けることはない。ここでは、加速度センサ単
位ごとにダイシングソーによって切り離すときには、第
３基板１３の下面にダイシングテープを貼り付け、貫通
孔２０が塞がれることから切断時に切り粉が侵入するこ
とがない。さらに、この本発明の製造方法によれば、従
来の製造工程における、第２基板を第１基板に固着した
後に、重錘の部分がむき出しの状態で第２基板に形成さ
れている溝部を完全に切り離すという工程が不要にな
り、その工程による切り粉の発生はなくなる。以上のよ
うに、上記の方法で製造された加速度センサ１ならば、
切り粉による不具合の発生を防いで、正確に加速度の検
出を行うことができる。

【００４４】また、上記の製造方法の場合、第２基板１
２が枠体であり、第２重錘部１８は第２基板１２とは別
途、第１重錘部１７に固着することから、第１重錘部１
７と第２重錘部１８の重心を合わせる、すなわち、それ
ぞれの重心を通る重力方向の直線を一致させるための位
置合わせが必要になるが、本発明の製造方法によれば、
この位置合わせを容易に行うことができる。第１重錘部
１８の重心Ｍ１を通る重力方向の直線Ｌが、内空部１６
を上下方向から見た場合に４つの角から等距離にある点
（中心）を通るように、第１基板１１の支持部２４に第
２基板１２は固着されている。したがって、第２重錘部
１２の重心Ｍ２を通る重力方向の直線も、同様に、内空
部１６の中心を通るように位置合わせすればよい。第２
重錘部１８は、上下方向から見ると正方形で、全体が直
方体形状である。したがって、第２ウェーハ２２に複数
形成されている内空部１６の中に、第２重錘部１８を置
いた状態で、第２ウェーハ２２を第１ウェーハ２１ごと
少し持ち上げて、適宜移動させることによって、全ての
第２重錘部１８は、第２ウェーハ２２の内空部１６を画
成し互いに直交する２つの側面に当接した状態になる。
この状態では、重心Ｍ２を通る重力方向の直線から内空
部１６の中心までの距離は明らかであり、所定の距離、
第２ウェーハ２２を移動させることによって、容易に第
２重錘部１８の重心Ｍ２を通る重力方向の直線を、内空
部１６の中心、すなわち直線Ｌに一致させることができ
る。

【００４５】なお、上記の位置合わせが可能な第２重錘
部は、本実施の形態例の第２重錘部１８のような形状で
なくてもよく、例えば、円柱状や球状であっても可能で
ある。要は、内空部１６を画成し互いに直交する２つの
側面が同時に接触するそれぞれの部分において、前記第
２重錘部の重心から前記２つの側面に対して垂線を引く
ことが可能であって、前記垂線の、前記重心から前記２
つの側面までの長さが同じであるような形状であれば、
第２重錘部１８を内空部１６内に置いて第２ウェーハを
移動させることによって、１つの第２ウェーハに多数形
成されている内空部それぞれの同じ角に、第２重錘部の
重心を通る重力方向の直線から内空部の中心までの距離
が明らかな状態で、第２重錘部を寄せることができる。
そして、適宜第２ウェーハを移動させることによって、
容易に第２重錘部の重心を通る重力方向の直線と第１重
錘部の重心を通る重力方向の直線とを一致させることが
できる。

【００４６】なお、本発明の加速度センサの製造方法
は、上記実施の形態例に限定されるものではなく、適宜
変更可能であることは勿論である。

【００４７】また、上記の加速度センサ及びその製造方
法においては、貫通孔は第３基板に設けたが、第１基板
に設けてもよく、例えばダイヤフラム部１４の抵抗素子
１５が配設されていない領域に形成される。また、第２
基板、第３基板は、シリコンを材料として形成される
が、その他の金属やガラスを材料にして形成されていて
もよい。さらに、第２重錘部として、シリコンからなる
ものを用いたが、これに限られるものではなく、第１重
錘部と固着することができるものであればよく、例え
ば、タングステン等の金属やガラスが挙げられる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１に記載の加速度センサによれ
ば、切断部のような切り粉が侵入できる部分がない。し
たがって、第２重錘部の変位が切り粉によって妨げられ
ることはない。また、この加速度センサには貫通孔が設
けられていることから、加速度センサは密閉構造にはな
らない。したがって、各基板同士の固着が高温下で行わ
れたとしても、冷却後に内部は減圧にならず、ダイヤフ
ラム部が悪影響を受けることはない。したがって、この
加速度センサならば、切り粉等による不具合の発生を防
いで、正確に加速度の検出を行うことができる。

【００４９】請求項２に記載の加速度センサの製造方法
によれば、切断部のような切り粉が侵入できる部分がな
い加速度センサを製造することができる。したがって、
第２重錘部の変位が切り粉によって妨げられることがな
く、正確に加速度の検出を行うことができる加速度セン
サを得ることができる。また、この製造方法によれば、
第１重錘部と第２重錘部の重心の位置合わせを容易に行
うことができるようになる。

【００５０】請求項３に記載の加速度センサの製造方法
によれば、請求項２の効果に加えて、貫通孔が設けられ
ている加速度センサを製造することができる。このよう
な、加速度センサは密閉構造にはならないことから、各
基板同士の固着が高温下で行われたとしても、冷却後に
内部は減圧にならず、ダイヤフラム部が悪影響を受ける
ことはない。

【００５１】請求項４に記載の加速度センサの製造方法
によれば、請求項２の効果に加えて、貫通孔が設けられ
ている加速度センサを製造することができる。このよう
な、加速度センサは密閉構造にはならないことから、各
基板同士の固着が高温下で行われたとしても、冷却後に
内部は減圧にならず、ダイヤフラム部が悪影響を受ける
ことはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加速度センサの一例を示したもので、
（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線
に沿った断面図である。

【図２】図１の加速度センサの製造に用いられる第１ウ
ェーハの一部を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図３】図１の加速度センサの製造に用いられる第２ウ
ェーハの一部を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

【図４】図１の加速度センサの製造に用いられる第２重
錘部を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）
のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。

【図５】図１の加速度センサの製造に用いられる第３ウ
ェーハの一部を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）
は（ａ）のＥ−Ｅ線に沿った断面図である。

【図６】図１の加速度センサの製造方法の工程を示す断
面図である。

【図７】図６の製造方法の工程の中の、第２重錘部の位
置合わせの工程を示し、第１ウェーハを省略した平面図
である。

【図８】図７の重心合わせの工程において、第１基板と
第２基板を持ち上げた状態を示した断面図である。

【図９】従来の加速度センサを示したもので、（ａ）は
外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のＭ−Ｍ線に沿った
断面図である。

【図１０】図９の加速度センサの製造に用いられる第１
ウェーハの一部を示したもので、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＮ−Ｎ線に沿った断面図である。

【図１１】図９の加速度センサの製造に用いられる第２
ウェーハの一部を示したもので、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ線に沿った断面図である。

【図１２】図９の加速度センサの製造に用いられる第３
ウェーハの一部を示したもので、（ａ）は平面図、
（ｂ）は（ａ）のＷ−Ｗ線に沿った断面図である。

【図１３】図９の加速度センサの製造方法の工程を示す
断面図である。

【符号の説明】

１ 加速度センサ １１ 第１基板 １２ 第２基板 １３ 第３基板 １４ ダイヤフラム部 １５ 抵抗素子 １６ 内空部（空間） １７ 第１重錘部 １８ 第２重錘部 １９ 凹部 ２０ 貫通孔 ２１ 第１ウェーハ ２２ 第２ウェーハ ２３ 第３ウェーハ ２４ 支持部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吾妻 晃広 神奈川県秦野市曽屋1204番地 日本インタ ー株式会社内 (72)発明者 国見 敬 東京都中央区日本橋小網町19番５号 曙ブ レーキ工業株式会社内 (72)発明者 根津 正弘 東京都中央区日本橋小網町19番５号 曙ブ レーキ工業株式会社内 (72)発明者 森 雅友 東京都中央区日本橋小網町19番５号 曙ブ レーキ工業株式会社内 (72)発明者 松永 忠雄 東京都中央区日本橋小網町19番５号 曙ブ レーキ工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１重錘部と、前記第１重錘部の周りに
   形成され、かつ、抵抗素子が設けられているダイヤフラ
   ム部と、前記ダイヤフラム部の周りに形成されている支
   持部とからなる第１基板と、 前記支持部の下部に固着され、中央部に空間を有する第
   ２基板と、 前記空間内において前記第２基板との間に隙間がある状
   態で、前記第１重錘部の下部に固着されている第２重錘
   部と、 前記第２重錘部の下方への変位を規制し前記隙間と連続
   する凹部が中央部に形成され、前記第２基板の下部に固
   着されている第３基板とからなる加速度センサにおい
   て、 前記第２基板は枠体であって、 外部と前記隙間とを連通し、前記第１基板の上部または
   前記第３基板の下部のいずれか一方を貫通する貫通孔が
   設けられていることを特徴とする加速度センサ。
2. 【請求項２】 第１重錘部と、前記第１重錘部の周りに
   形成され、かつ、抵抗素子が設けられているダイヤフラ
   ム部と、前記ダイヤフラム部の周りに形成されている支
   持部とからなる第１基板の、前記支持部の下部に、中央
   部に空間を有する枠体である第２基板を固着する第１の
   工程と、 前記第１重錘部の下部に、第２重錘部を、前記空間内に
   おいて前記第２基板との間に隙間がある状態で、固着す
   る第２の工程と、 前記第２基板の下部に、前記第２重錘部の下方への変位
   を規制するための凹部が中央部に形成されている第３基
   板を、前記凹部が前記隙間に連続するように、固着する
   第３の工程とを有する加速度センサの製造方法であっ
   て、 前記空間は直方体形状であって、 前記第２重錘部は、その側部の任意の箇所に対して、互
   いに直交する２つの平面が同時に接触した場合、前記第
   ２重錘部の重心から、前記２つの平面に対してそれぞれ
   同じ長さの垂線を引くことが可能であるような形状であ
   り、 前記第１の工程では、前記第１重錘部に重力以外の力が
   加えられていないとき、前記第１重錘部の重心を通る重
   力方向の直線が、前記空間を上下方向から見た場合の４
   つの角から等距離にある点を通るように、前記支持部の
   下部に前記第２基板を固着することを特徴とする加速度
   センサの製造方法。
3. 【請求項３】 前記第１の工程は、前記第１基板の上部
   を貫通する貫通孔を予め形成した後に、前記貫通孔によ
   って外部と前記隙間が連通するように、前記支持部の下
   部に前記第２基板を固着することを特徴とする請求項２
   に記載の加速度センサの製造方法。
4. 【請求項４】 前記第３の工程は、前記第３基板の下部
   を貫通する貫通孔を予め形成した後に、前記貫通孔によ
   って外部と前記隙間が連通するように、前記第２基板の
   下部に前記第３基板を固着することを特徴とする請求項
   ２に記載の加速度センサの製造方法。