KR100213752B1 - 반도체 가속도 감지센서의 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 가속도 감지센서의 구조에 관한 것으로, 실리콘웨이퍼(3)에 형성된 압저항체의 저항값에 따라 가속도를 감지하는 반도체 가속도 감지센서에 있어서, 상기 반도체 가속도 감지센서의 제조공정시 집적도를 높일 수 있도록, 상기 실리콘웨이퍼(3)의 일측면에 상기 압저항체의 저항값의 변화를 전기적 신호로 변환하는 감지부(1)를 형성함과 아울러, 상기 실리콘웨이퍼(3)의 타측면에 상기 감지부(1)에서 감지된 전기적 신호를 직접 전송받아 신호처리하는 신호처리부(2)를 일체로 형성시킨 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명은 실리콘웨이퍼(3)의 양면에 감지부(1)와 신호처리부(2)가 일체로 형성되므로 제조공정시 반도체 가속도 감지센서의 집적도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Description

반도체 가속도 감지센서의 구조

본 발명은 반도체 가속도 감지센서의 구조에 관한 것으로, 특히 실리콘웨이퍼의 양면에 압저항체의 저항값을 전기적 신호로 변환하는 감지부과 감지부의 전기적 신호를 증폭 및 비교하는 신호처리부를 일체로 형성시키므로서 반도체 가속도 감지센서의 제조공정시 집적도를 높일 수 있도록 한 반도체 가속도 감지센서의 구조에 관한 것이다.

가속도센서는 물체의 운동상태를 순시적으로 감지할 수 있어서 자동차, 기차, 선박, 항공기 등의 운송장치와 각종 자동기계장치, 생산자동화설비 등에 적용하고 있으며, 기계식의 가속도센서와 반도체 가속도 센서로 대별할 수 있다. 기계식은 코일내에 장치된 이동체가 움직일때 자장의 변화를 측정하는 원리를 이용한 것이나 구조가 복잡하고 크고 무거우며 신뢰성이 낮은 단점으로 인해 반도체 가속도 센서가 주로 사용된다.

일반적으로는 반도체 가속도 센서는 외부의 충격 일예로, 가속도에 비례하는 운동체[질량; mass]의 유동을 전달받는 압저항체의 저항값의 변화에 따라 전기적 신호로 변환하는 감지부(motion sensing part)와, 감지부에 의해 변환된 전기적 신호(전압)를 증폭 및 비교하여 가속도의 크기를 검출하는 신호처리부 등으로 구성되어 있다.

종래의 반도체 가속도 감지센서에서는 감지부와 신호처리부가 분리된 구조로 형성하였다. 즉, 도 1a에 도시한 바와 같이 감지부(1)는 실리콘웨이퍼(3)의 상면에 미세구조물인 압저항체, 질량이 형성되는데, 표면미세가공(surface micromachining)의 한 기법인 선택확산법을 통해 형성된다. 또, 도 1b에 도시한 바와 같이 신호처리부(2)는 실리콘웨이퍼(3)에 반도체 공정을 통한 베이스단자(B), 컬렉터단자(C), 에미터단자(E)를 갖는 npn형 트랜지스터로 이루어진 신호처리부(2)가 형성된다.

감지부(1)는 압저항체의 저항값에 따라 전기적 신호인 전압의 크기를 변환하여 출력하며, 가속도에 상응하는 전기적 신호를 출력한다. 신호처리부(2)는 압저항체위에 형성되는 금속층을 통해 그 전기적 신호를 입력받고, 적정 크기로 증폭하고 기설정된 기준치와 비교하는 등의 신호처리과정을 통해 가속도를 검출하게 된다.

이와 같이 종래기술에서는 감지부(1)와 신호처리부(2)가 분리되는 구조를 취하고 있으므로 제조공정이 개별적으로 이루어져 복잡하고, 반도체 가속도 감지센서의 고집적화를 저해하게 되는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 실리콘웨이퍼의 양면에 압저항체의 저항값을 전기적 신호로 변환하는 감지부과 감지부의 전기적 신호를 증폭 및 비교하는 신호처리부를 일체로 형성시키므로서 반도체 가속도 감지센서의 제조공정시 집적도를 높일 수 있도록 한 반도체 가속도 감지센서의 구조를 제공함에 있다.

제1a도는 종래기술에 따른 반도체 가속도 감지센서의 감지부에 대한 구조도.

제1b도는 는 종래기술에 따른 반도체 가속도 감지센서의 신호처리부에 대한 구조도.

제2도는 본 발명에 따른 반도체 가속도 감지센서로서 감지부와 신호처리부가 실리콘웨이퍼의 양면에 일체로 형성된 구조도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 감지부 2 : 신호처리부

3 : 실리콘웨이퍼

상기와 같은 본 발명은 실리콘웨이퍼에 형성된 압저항체의 저항값에 따라 가속도를 감지하는 반도체 가속도 감지센서가 있어서, 상기 반도체 가속도 감지센서의 제조공정시 집적도를 높일 수 있도록, 상기 실리콘웨이퍼의 일측면에 상기 압저항체의 저항값의 변화를 전기적 신호로 변환하는 감지부를 형성함과 아울러, 상기 실리콘웨이퍼의 타측면에 상기 감지부에서 감지된 전기적 신호를 전송받아 신호처리하는 신호처리부를 일체로 형성시킨 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 가속도 감지센서로 감지부와 신호처리부가 실리콘웨이퍼의 양면에 일체로 형성된 구조도이다. 본 발명의 감지부와 신호처리부의 동작은 종래와 동등한 기능을 수행하며, 동일 부호를 부여하여 설명하기로 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명은 압저항체의 저항값을 전기적 신호로 변환하는 감지부(1)와 상기 감지부(1)의 전기적 신호를 직접 전송받아 신호처리하는 신호처리부(2)를 실리콘웨이퍼(3)의 양면에 각각 일체로 형성시킨 구조를 취하고 있다.

상기 신호처리부(3)는 상기 실리콘웨이퍼(3)의 하면에 플립칩본딩(Flip Chip Bonding)에 의해 접합시켜 형성된다.

상기 감지부(1)는 상기 실리콘웨이퍼(3)의 상면에 선택환산법에 의해 미세구조물로 형성될 수 있으며, 도시하지 않은 질량의 유동에 의해 압저항체가 저항값을 변화하면 그에 따른 저항값의 변화에 따라 전기적 신호 즉 전압의 크기를 변화시켜 출력하여 상기 신호처리부(2)로 직접 전송하게 된다. 상기 감지부(1)와 상기 신호처리부(2)는 상기 실리콘웨이퍼(3)를 사이에 두고 일체로 형성되어 있으므로 직접 전송이 이루어지게 된다.

상기 신호처리부(2)는 하나의 npn형 트랜지스터를 도시하고 있으나 그 신호처리동작에 따라 여러게의 수동소자와 능동소자로 구성할 수 있으며, 상기 감지부(1)로부터 직접 전송받은 전기적 신호가 미약하므로 적정 레벨로 증폭한후 그 가속도의 크기를 검출하기 위해 기설정된 기준치와 비교하는 신호처리과정을 수행하게 된다.

상기 감지부(1)와 상기 신호처리부(2)는 상기 실리콘웨이퍼(3)의 상면과 하면에 각각 일체로 형성되어 있으므로 하나의 반도체 가속도 감지센서을 만드는데 소요되는 실리콘웨이퍼의 면적이 줄어들게 된다. 즉, 상기 감지부(1)와 상기 신호처리부(2)를 실리콘웨이퍼(3)의 양면에 형성시키므로 실리콘웨이퍼(3)의 일측면에 펼쳐진 형태로 제조하는 경우에 비하여 집적도를 높일 수 있다.

이상과 같은 본 발명은 실리콘웨이퍼의 일측면에 압저항체의 저항값을 전기적 신호로 변환하는 감지부를 형성시킴과 아울러, 실리콘웨이퍼의 타측면에 감지부의 전기적 신호를 증폭 및 비교하는 신호처리부를 일체로 형성시키므로서 반도체 가속도 감지센서의 제조공정시 집적도를 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (1)

1. 실리콘웨이퍼(3)에 형성된 압저항체의 저항값에 따라 가속도를 감지하는 반도체 가속도 감지센서에 있어서, 상기 반도체 가속도 감지센서의 제조공정시 집적도를 높일 수 있도록, 상기 실리콘웨이퍼(3)의 일측면에 상기 압저항체의 저항값의 변화를 전기적 신호로 변환하는 감지부(1)를 형성함과 아울러, 상기 실리콘웨이퍼(3)의 타측면에 상기 감지부(1)에서 감지된 전기적 신호를 직접 전송받아 신호처리하는 신호처리부(2)를 일체로 형성시킨 것을 특징으로 하는 반도체 가속도 감지센서의 구조.