KR100266822B1 - Semiconductor acceleration sensor and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A semiconductor acceleration sensor and a method for manufacturing the same are provided to protect a vibration movement of a mass from the outside by forming a support plate as a silicon material. CONSTITUTION: A mass(16) is formed at a lower face of a silicon wafer(10). A piezoresistor(14) and an aluminium(15) are deposited on the silicon wafer(10). An upper support plate(20) and a lower support plate(30) are formed with a silicon material. Reception portions(24,34) are formed on a bottom face of the upper support plate(20) and an upper face of the lower support plate(30), respectively. A multitude of hole(13,23,33) is formed on edge portions of the silicon wafer(10), the upper support plate(20), and the lower support plate(30).

Description

반도체 가속도 센서와 이의 제조방법Semiconductor Acceleration Sensor and Its Manufacturing Method

본 발명은 반도체 가속도 센서와 이의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실리콘 기판의 일면에 마련되어 매스의 진동운동을 외부로부터 보호하는 지지판에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor acceleration sensor and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a support plate provided on one surface of a silicon substrate to protect the vibration movement of the mass from the outside.

일반적으로 사용되는 반도체 가속도 센서는 압저항체의 저항값 변화를 감지하여 물체의 가속도를 측정하는 것으로, 이의 구조는 도 1에 개략적으로 도시되어 있다.In general, a semiconductor acceleration sensor is used to measure the acceleration of an object by detecting a change in resistance of a piezoresistor, the structure of which is schematically illustrated in FIG. 1.

반도체 가속도 센서는 이에 도시한 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(1) 상면에 소정의 반도체 공정을 거쳐 가속도에 의해 저항값이 변하는 압저항체(3)가 구성되고, 압저항체(3) 위에 다시 전기적 도선 역할을 수행하는 알루미늄(4)이 증착된다. 실리콘 웨이퍼(1)의 하면 중심부분에는 가속도를 힘으로 변환하여 빔에 전달하는 운동질량, 즉 상하방향으로 진동하는 매스(2)가 형성되어 있다. 그리고 실리콘 웨이퍼(1)의 하부에는 이를 지지하도록 지지판(5)이 접합되어 있다. 그라스(Glass) 재질의 지지판(5)은 실리콘 웨이퍼(1)와 동일크기로 구성되어 있으며, 이의 상면에는 오목하게 패인 수용부(5a)가 형성되어 매스(2)의 상하 진동에 지장을 주지 않는다.As shown in the figure, the semiconductor accelerometer includes a piezoresistor 3 whose resistance value is changed by acceleration through a predetermined semiconductor process on the upper surface of the silicon wafer 1, and again serves as an electrical conductor on the piezoresistor 3. The aluminum 4 to be carried out is deposited. In the central portion of the lower surface of the silicon wafer 1, a mass 2 that oscillates in the vertical direction is formed in a moving mass that converts the acceleration into a force and transmits it to the beam. The support plate 5 is bonded to the lower portion of the silicon wafer 1 so as to support it. The glass support plate 5 is made of the same size as the silicon wafer 1, and a recessed recess 5a is formed on the upper surface thereof so as not to disturb the vertical vibration of the mass 2. .

한편, 실리콘 웨이퍼(1)와 지지판(5)은 양극접합(Anodic Bonding)에 의한 방법으로 결합되어 있다. 즉, 매스(2)가 지지판(5)에 형성된 수용부(5a) 상부에 위치되도록 실리콘 웨이퍼(1)의 하면과 지지판(5) 상면을 일치시키면, 가장자리부분이 서로 접하게 된다. 그리고 여기에 DC 500V의 고전압을 걸어주어 정전력을 발생시키고, 약 500 ℃의 열을 가하면 실리콘 웨이퍼(1)와 그라스 재질의 지지판(5) 가장자리부분이 접합된다. 이에 따라 움직이는 물체의 가속도에 따라 진동하는 매스(2)는 지지판(5)에 의해 외부와 차단되기 때문에 이의 운동에 지장을 받지 않게 되고, 수용부(5a)에 잔존하는 공기는 매스(2)의 댐핑역할을 수행한다.On the other hand, the silicon wafer 1 and the support plate 5 are joined by anodic bonding. That is, when the lower surface of the silicon wafer 1 and the upper surface of the support plate 5 are aligned so that the mass 2 is positioned above the receiving portion 5a formed on the support plate 5, the edge portions are in contact with each other. Then, a high voltage of DC 500 mA is applied thereto to generate an electrostatic power, and when heat is applied at about 500 ° C., the silicon wafer 1 and the edge of the support plate 5 made of glass are joined. As a result, the mass 2 vibrating according to the acceleration of the moving object is blocked from the outside by the support plate 5, so that the mass 2 does not interfere with its movement, and the air remaining in the accommodating part 5a is prevented. Perform a damping role.

이러한 반도체 센서를 움직이는 물체에 장착하면, 물체의 가속도에 비례하여 매스(2)가 상하방향으로 진동하며 이를 지지하고 있는 빔이 휘게 된다. 아울러 빔에 응력이 발생하고 여기에 있는 압저항체(3)의 저항값이 변화되며, 이것을 전기적 도선 역할을 수행하는 알루미늄(4)을 통해 감지함으로써, 물체의 가속도를 측정하게 된다.When the semiconductor sensor is mounted on a moving object, the mass 2 oscillates in the vertical direction in proportion to the acceleration of the object, and the beam supporting the semiconductor sensor is bent. In addition, the stress is generated in the beam and the resistance value of the piezoresistor 3 therein is changed, and this is sensed through the aluminum 4 serving as the electrical conductor, thereby measuring the acceleration of the object.

그러나 종래 반도체 가속도 센서는 실리콘 웨이퍼(1)와 지지판(5)이 양극접합방법과 고온에 의해 접합되기 때문에, 알루미늄(4)이 단락되는 경우가 발생되며 열적인 스트래스를 받아 이의 감도가 저하되는 문제점이 있다.However, in the conventional semiconductor acceleration sensor, since the silicon wafer 1 and the support plate 5 are bonded by the anodic bonding method and the high temperature, the aluminum 4 may be short-circuited and the thermal stress may reduce the sensitivity thereof. There is this.

즉, 실리콘 웨이퍼(1)와 그라스 재질의 지지대(5)를 접합하기 위해서 앞에서 설명한 바와 같이 DC 500 V의 고전압과 약 500℃의 열을 가하는데, 이러한 과정에서 실리콘 웨이퍼(1)에 제작되어 있는 압저항체(3)와 전기적 도선 기능을 하는 알루미늄(4) 등의 소자배선 및 회로에 항복(Break down) 현상이 발생된다. 또한, 지지판(5)을 그라스 재질로 구성한 이유는 실리콘과 열팽창 계수가 거의 비슷하기 때문이지만, 접합이 완료된 후 냉각하는 과정에서 열팽창 계수의 미소한 차이로 인해 실리콘 웨이퍼(1)와 지지판(5)이 뒤틀리게 된다. 열적인 스트래스에 의해 뒤틀리는 정도는 아주 미소하지만, 이러한 것은 가속도 감지에 많은 악영향을 미치게 된다.That is, in order to bond the silicon wafer 1 and the support 5 made of glass material, as described above, a high voltage of DC 500 V and heat of about 500 ° C. are applied. In this process, the silicon wafer 1 is manufactured. A breakdown phenomenon occurs in the element wiring and circuit of the piezo resistor 3 and the aluminum 4 which functions as an electrical conductor. In addition, the reason why the support plate 5 is made of a glass material is that the silicon and the thermal expansion coefficients are almost similar, but due to the slight difference in the thermal expansion coefficient during cooling after the bonding is completed, the silicon wafer 1 and the support plate 5 This is twisted. The degree of distortion caused by thermal stress is very small, but this has a lot of negative effect on acceleration detection.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실리콘 웨이퍼를 지지하는 지지판을 실리콘 재질로 구성하며 Au층을 이용하여 이들을 낮은 온도에서 접합함으로써, 실리콘 웨이퍼에 제작되어 있는 소자 배선 및 회로가 손상되는 것을 방지하며 또한 냉각과정시 실리콘 웨이퍼와 지지판이 뒤틀리는 것이 방지되는 반도체 가속도 센서와 이의 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to fabricate a support plate for supporting a silicon wafer made of a silicon material and joining them at a low temperature using an Au layer, thereby forming device wirings and circuits fabricated on the silicon wafer. Is to provide a semiconductor acceleration sensor and a method of manufacturing the same to prevent damage to the silicon wafer and to prevent distortion of the silicon wafer and the support plate during the cooling process.

도 1은 종래 반도체 가속도 센서를 보인 개략적으로 보인 것이다.1 is a schematic view showing a conventional semiconductor acceleration sensor.

도 2는 본 발명에 따른 반도체 가속도 센서를 보인 것이다.2 illustrates a semiconductor acceleration sensor according to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 반도체 가속도 센서의 제조과정을 개략적으로 보인 블록도이다.3 is a block diagram schematically illustrating a manufacturing process of a semiconductor acceleration sensor according to the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호설명** Description of Signs of Main Parts of Drawings *

10..실리콘 웨이퍼 14..압저항체 15..알루미늄10. Silicon wafer 14. Resistive resistor 15 Aluminum

16..매스 20..상부지지판 30..하부지지판16. Mass 20. Upper support plate 30. Lower support plate

11,21,31..Cr층 12,22,32..Au층 13,23,33..홀11,21,31..Cr layer 12,22,32..Au layer 13,23,33..hole

24,34..수용부 41..가이드봉 50..가중물체24, 34. Receptacle 41. Guide rod 50. Weighted object

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반도체 가속도 센서는, 상면에 압저항체와 전기적 도선 기능을 수행하는 알루미늄이 마련되며 하면의 중심부위에 매스가 형성된 실리콘 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼의 상하면을 덮도록 마련되는 지지판을 갖춘 반도체 가속도 센서에 있어서, 지지판의 일면에는 매스가 상하 방향으로 진동운동 할 수 있도록 수용부가 마련되어 있으며, 지지판은 실리콘 재질로 이루어 진 것을 특징으로 한다.The semiconductor acceleration sensor according to the present invention for achieving the above object, the upper surface is provided with aluminum to perform the electrical conductor function and the piezoresistor, the silicon wafer formed on the center of the lower surface, the support plate is provided to cover the upper and lower surfaces of the silicon wafer In the semiconductor acceleration sensor provided with, the receiving portion is provided on one surface of the support plate to vibrate in the vertical direction, the support plate is characterized in that made of silicon material.

그리고 본 발명에 따른 반도체 가속도 센서의 제조방법은, 상면에 압저항체와 전기적 도선 기능을 수행하는 알루미늄이 마련되며 하면의 중심부위에 매스가 형성된 실리콘 웨이퍼, 실리콘 웨이퍼의 상하면을 덮도록 접합되어 매스가 진동할 수 있도록 수용부가 형성된 실리콘 재질의 상,하부지지판을 구비하는 반도체 가속도 센서의 제조방법에 있어서, 실리콘 웨이퍼 상하면의 가장자리부분에 Au층을 형성하며, 실리콘 웨이퍼의 Au층과 상응하도록 상,하부지지판의 가장자리부분에 Au층을 형성하는 단계, 실리콘 웨이퍼의 상하면에 각각의 Au층이 대응하게 상,하부지지판을 일치시키는 단계, 실리콘 웨이퍼와 상,하부지지판의 Au층이 접합되어 실리콘 웨이퍼와 상,하부지지판이 결합되도록 열과 압력을 가하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.In the method for manufacturing a semiconductor accelerometer according to the present invention, a piezo resistor and an aluminum conducting electrical conductor function are provided on an upper surface thereof, and a silicon wafer on which a mass is formed on a central portion of a lower surface of the semiconductor acceleration sensor is bonded to cover the upper and lower surfaces of the silicon wafer. In the method of manufacturing a semiconductor acceleration sensor having a silicon support upper and lower support plate formed in the receiving portion, the Au layer is formed on the upper and lower edges of the silicon wafer, and the upper and lower support plates to correspond to the Au layer of the silicon wafer. Forming an Au layer on the edge of the silicon wafer, and matching the upper and lower support plates to the upper and lower surfaces of the silicon wafer, and bonding the Au layer of the silicon wafer and the upper and lower support plates to the upper and lower surfaces of the silicon wafer. And applying heat and pressure to couple the lower support plate.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명에 따른 반도체 가속도 센서를 개략적으로 보인 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 반도체 가속도 센서의 제조과정을 공정순으로 보인 블록도이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 2 is a schematic view of a semiconductor acceleration sensor according to the present invention, Figure 3 is a block diagram showing a manufacturing process of the semiconductor acceleration sensor according to the present invention in the order of process.

본 발명에 따른 반도체 가속도 센서는 이들에 도시한 바와 같이, 압저항체(14)와 알루미늄(15) 및 매스(16) 등이 형성된 실리콘 웨이퍼(10), 이의 상하면을 덮도록 마련되는 상,하부지지판(20,30)으로 구성되어 있다.As shown in the semiconductor acceleration sensor according to the present invention, the silicon wafer 10 formed with the piezoresistor 14, the aluminum 15, the mass 16 and the like, and upper and lower support plates provided to cover the upper and lower surfaces thereof. It consists of (20,30).

실리콘 웨이퍼(10)의 하면에는 중심부위에 상하방향으로 진동운동하는 매스(16,mass)가 이루어져 있으며, 이의 상면에는 압저항체(14)와 전기적 도선 기능을 하는 알루미늄(15)이 증착되어 있다. 그리고 상,하부지지판(20,30)은 실리콘 재질로 구성되어 있으며, 실리콘 웨이퍼(10)의 상면과 대응하는 상부지지판(20)의 하면과 실리콘 웨이퍼(10)의 하면과 대응하는 하부지지판(30)의 상면에는 각각 오목하게 패여 매스(16)의 진동운동시 간섭되지 않도록 여유공간을 형성하는 수용부(24,34)가 이루어져 있다. 미설명부호 13,23,33은 실리콘 웨이퍼(10)와 상,하부지지판(20,30)의 가장자리부분에 천공된 홀인데, 이것은 후술하는 가이드봉(41)에 끼우기 위한 것으로 가속도 센서의 제조방법에서 상세히 설명한다.On the lower surface of the silicon wafer 10, a mass 16, which vibrates in the vertical direction, is formed on the center of the silicon wafer 10, and on the upper surface thereof, a piezo resistor 14 and aluminum 15, which functions as an electrical conductor, are deposited. The upper and lower support plates 20 and 30 are made of a silicon material, and the lower support plate 30 corresponding to the lower surface of the upper support plate 20 and the lower surface of the silicon wafer 10 correspond to the upper surface of the silicon wafer 10. Each of the receiving surfaces 24 and 34 is formed in the upper surface of the crest to form a free space so as not to interfere with each other in the vibration movement of the mass (16). Reference numerals 13, 23, and 33 are holes drilled in the edges of the silicon wafer 10 and the upper and lower support plates 20 and 30, which are inserted into the guide rods 41 to be described later. This will be described in detail.

이러한 실리콘 웨이퍼(10)와 상,하부지지판(20,30)의 결합구조는 다음과 같다. 우선, 실리콘 웨이퍼(10)의 가장자리부분에는 Cr / Au층(11,12)이 형성되어 있는데, 이것은 상하면의 테두리부분을 따라 이루어져 있다. 그리고 실리콘 재질의 상부지지판(20)의 하면과 하부지지판(30)의 상면에도 역시 가장자리부분을 따라 Cr / Au층(11,12)이 형성되어 있다. 이 때, 실리콘 웨이퍼(10)와 상,하부지지판(20,30)에 형성된 Cr / Au층은 모두다 Au층이 외부로 노출되게 이루어져 있다.The bonding structure of the silicon wafer 10 and the upper and lower support plates 20 and 30 is as follows. First, Cr / Au layers 11 and 12 are formed at the edge of the silicon wafer 10, which is formed along the upper and lower edges. Further, Cr / Au layers 11 and 12 are formed on the lower surface of the upper support plate 20 and the upper support plate 30 of the silicon material along the edges thereof. At this time, both of the Cr / Au layers formed on the silicon wafer 10 and the upper and lower support plates 20 and 30 are made to expose the Au layer to the outside.

따라서 실리콘 웨이퍼(10)의 상하면에 상부지지판(20)과 하부지지판(30)을 결합하면, 각각의 Cr / Au층이 일치하게 되며, 여기에 소정의 열과 압력을 가하게 되면 각각의 Au층(12,22,32)이 접합된다. 즉, 상부지지판(20)은 실리콘 웨이퍼(10)의 상부에 접합되고, 하부지지판(30)은 실리콘 웨이퍼(10)의 하부에 접합됨으로써, 수용부(24,34)에 의해 여유공간이 형성되어 매스(16)의 진동이 간섭을 받지 않는다.Therefore, when the upper support plate 20 and the lower support plate 30 are bonded to the upper and lower surfaces of the silicon wafer 10, the respective Cr / Au layers coincide with each other, and when a predetermined heat and pressure are applied thereto, each Au layer 12 , 22,32 are joined. That is, the upper support plate 20 is bonded to the upper portion of the silicon wafer 10, and the lower support plate 30 is bonded to the lower portion of the silicon wafer 10, so that the free space is formed by the receiving portions 24 and 34. The vibration of the mass 16 is not interfered.

이 때, 이들의 접합시 가하는 열은 375 ℃ 정도인데, 실리콘과 Au의 유테틱(eutectic) 온도, 즉 공융 온도인 350 - 400 ℃ 정도의 범위로 하는 것이 바람직하며, 이와 동시에 상부지지판(20)의 상부에 가중물체(50,도 3참조)를 올려 놓아 이들을 누르게 되면 견고하게 접합된다. 한편, 소정의 열을 가해 접합된 실리콘 웨이퍼(10)와 상,하부지지판(20,30)은 냉각이 필요한데, 모두다 실리콘 재질로 구성되어 열팽창 계수가 동일함으로써 냉각과정에서 뒤틀리지 않고 접합된 상태를 그대로 유지하게 된다.At this time, the heat applied during the bonding is about 375 ℃, the eutectic temperature of silicon and Au, that is, the eutectic temperature is preferably in the range of 350 ~ 400 ℃, and at the same time the upper support plate 20 Put the weighted object (50, see Fig. 3) on the upper side of the pressing firmly bonded. On the other hand, the silicon wafer 10 and the upper and lower support plates 20 and 30 bonded by applying a predetermined heat are required to be cooled, and both are made of silicon and have the same thermal expansion coefficient, so that the bonded state is not twisted during the cooling process. Will remain the same.

즉, 실리콘 웨이퍼(10)의 상하면을 덮도록 마련되어 매스(16)의 상하측방향으로 진동을 가능하게 하는 실리콘 재질의 상,하부지지판(20,30)이 Au층을 이용, 실리콘과 Au의 공융온도인 375℃에서 압력을 가해 접합된다. 이에 따라 실리콘 웨이퍼(10)의 상면에 제작되어 있는 압저항체(14), 알루미늄(15)이 손상되는 것이 방지되며, 아울러 이들의 냉각시에도 열적인 스트레스에 의해 변형되지 않는다.In other words, the upper and lower support plates 20 and 30 made of silicon are formed to cover the upper and lower surfaces of the silicon wafer 10 to enable vibration in the vertical direction of the mass 16. The eutectic eutectic of silicon and Au is performed by using an Au layer. It joins by applying pressure at the temperature of 375 degreeC. As a result, the piezoresistor 14 and aluminum 15 formed on the upper surface of the silicon wafer 10 are prevented from being damaged, and at the time of cooling thereof, they are not deformed by thermal stress.

다음에는 이러한 반도체 가속도 센서의 제조방법에 대해 도 2와 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.Next, a method of manufacturing the semiconductor acceleration sensor will be described in detail with reference to FIGS. 2 and 3.

먼저, 압저항체(14)와 매스(16)가 형성되며 알루미늄(15)이 압저항체(14) 위에 증착되어 있는 실리콘 웨이퍼(10)의 상하면에 앞에서 설명한 바와 같이, Cr / Au층(11,12)을 가장자리부분을 따라 형성하는데, Au층(12)이 외부로 노출되게 한다(단계 가). 그리고 매스(16)의 진동이 가능하도록 수용부(24,34)가 형성된 실리콘 재질의 상,하부지지판(20,30)에 Cr / Au층(21,22,31,32)을 가장자리를 따라 형성하는데, 이 때에도 역시 Au층(22,32)이 외부로 노출되게 한다(단계 나). 한편, 실리콘 웨이퍼(10)와 상,하부지지판(20,30)의 가장자리부분에는 홀(12,23,33)이 천공되어 있는데, 이들을 겹쳐 놓으면 서로 연통된다. 또한 단계 가와 단계 나를 바꾸어서 수행하여도 무방하다.First, the piezo resistor 14 and the mass 16 are formed, and as described above on the upper and lower surfaces of the silicon wafer 10 on which the aluminum 15 is deposited on the piezo resistor 14, the Cr / Au layers 11 and 12. ) Is formed along the edge, which causes the Au layer 12 to be exposed to the outside (step a). Cr / Au layers (21,22,31,32) are formed along the edges of the upper and lower support plates (20,30) made of silicon material having the receiving portions (24,34) formed to enable the vibration of the mass (16). In this case, too, the Au layers 22 and 32 are exposed to the outside (step b). On the other hand, the holes 12, 23, 33 are drilled in the edges of the silicon wafer 10 and the upper and lower support plates 20, 30, and when they are overlapped, they communicate with each other. It is also possible to change the steps A and I.

계속하여 소정의 길이를 갖는 가이드봉(41)이 거치대(40) 위에 세워져 설치되어 있는데, 가이드봉(41)에 홀(13,23,33)을 이용하여 하부지지판(30)과 실리콘 웨이퍼(10), 그리고 상부지지판(20) 순으로 끼워설치하면, 서로 인접하는 면에 형성된 Cr / Au층이 접하게 된다. 이 상태에서 상부지지판(20) 위에 소정의 무게가 나가는 가중물체(50)를 가이드봉(41)의 단부에 끼워서 올려 놓은 후, 여기에 Au와 실리콘의 공융온도인 375℃ 정도의 열을 가하면, Au층(12,22,32)끼리 접합되어 결과적으로 실리콘 웨이퍼(10)의 상하면에 상부지지판(20)과 하부지지판(30)이 결합된다(단계 다). 이 때, 가중물체(50)의 자중에 의해 이들은 눌려지게 됨으로써, 접합이 견고하게 이루어진다.Subsequently, a guide rod 41 having a predetermined length is installed on the holder 40, and the lower support plate 30 and the silicon wafer 10 are formed by using the holes 13, 23, and 33 in the guide rod 41. And, when installed in the order of the upper support plate 20, the Cr / Au layer formed on the surface adjacent to each other is in contact. In this state, the weighted object 50 weighing a predetermined weight on the upper support plate 20 is placed on the end of the guide rod 41, and then heat is applied to the eutectic temperature of Au and silicon at about 375 ° C. The Au layers 12, 22, and 32 are bonded to each other, and as a result, the upper and lower support plates 20 and 30 are bonded to the upper and lower surfaces of the silicon wafer 10 (step C). At this time, they are pressed by the weight of the weighted object 50, so that the bonding is securely performed.

접합이 완성된 후 실리콘 웨이퍼(10)와 상,하부지지판(20,30)은 냉각이 필요한데, 상,하부지지판(20,30)의 재질이 앞에서 설명한 바와 같이 실리콘으로 이루어져 있기 때문에 열적인 스트레스에 의해 변형되는 현상이 발생되지 않는다. 그리고 냉각이 끝나면 가중물체(50)를 제거하고, 가이드봉(41)으로부터 상,하부지지판(20,30)이 접합된 실리콘 웨이퍼(10)를 빼내면 도 2에 도시한 바와 같은 가속도 센서가 완성된다.After the bonding is completed, the silicon wafer 10 and the upper and lower support plates 20 and 30 need to be cooled, and since the material of the upper and lower support plates 20 and 30 is made of silicon as described above, It does not cause the phenomenon of deformation. After cooling, the weighted object 50 is removed, and the silicon wafer 10 to which the upper and lower support plates 20 and 30 are bonded is removed from the guide rod 41, and the acceleration sensor as shown in FIG. 2 is completed. do.

이러한 일련의 공정을 거쳐 제조된 반도체 가속도 센서를 움직이는 물체에 장착하면, 물체의 가속도가 센서에 전달되고 이에 비례하여 매스(16)가 상하측방향으로 여유있게 진동하게 된다. 이 때, 매스(16)를 지지하고 있는 빔이 휘게 됨으로써, 빔에 응력이 발생되고 위에 있는 압저항체(14)의 저항값이 변화된다. 따라서 이러한 압저항체(14)의 저항값 변화를 감지함으로써 물체의 가속도를 감지하게 된다.When the semiconductor acceleration sensor manufactured through this series of processes is mounted on a moving object, the acceleration of the object is transmitted to the sensor, and the mass 16 vibrates up and down in proportion to the sensor. At this time, the beam supporting the mass 16 is bent, so that stress is generated in the beam and the resistance value of the piezo resistor 14 on the top is changed. Therefore, the acceleration of the object is sensed by detecting the change in the resistance of the piezoresistor 14.

이러한 기능을 하는 본 발명에 따른 반도체 가속도 센서는 상,하부지지판(20,30)이 실리콘 재질로 구성되며, Au층을 이용하여 낮은 온도에서 실리콘 웨이퍼(10)와 접합되기 때문에, 실리콘 웨이퍼(10)에 제작되어 있는 소자배선 및 회로가 손상되지 않으며, 실리콘 웨이퍼(10)와 지지판(20,30)이 동일재질로 구성되어 냉각시 열적인 스트래스를 받지 않아 뒤틀림 현상이 발생되지 않는다.In the semiconductor accelerometer sensor according to the present invention having such a function, the upper and lower support plates 20 and 30 are made of a silicon material, and are bonded to the silicon wafer 10 at a low temperature by using an Au layer. The device wiring and circuit fabricated in) are not damaged, and the silicon wafer 10 and the support plates 20 and 30 are made of the same material, and thus do not receive thermal stress during cooling, so that no distortion occurs.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 반도체 가속도 센서와 이의 제조방법은 실리콘 웨이퍼를 지지하는 상,하부지지판을 실리콘 재질로 구성하며 Au층을 이용하여 이들을 낮은 온도에서 접합하였다. 따라서 실리콘 웨이퍼에 제작되어 있는 소자 배선 및 회로가 손상되는 것이 방지되며, 또한 이들의 냉각과정시 열적인 스트래스를 받지 않아 실리콘 웨이퍼와 지지판의 뒤틀림이 방지되는 이점이 있다.As described in detail above, the semiconductor acceleration sensor and its manufacturing method according to the present invention is composed of a silicon material of the upper and lower support plates for supporting the silicon wafer and bonded them at a low temperature using an Au layer. Therefore, damage to device wirings and circuits fabricated in the silicon wafer is prevented, and also, since there is no thermal stress during the cooling process, the silicon wafer and the support plate are prevented from being warped.

Claims (2)

상면에 압저항체(14)와 전기적 도선 기능을 수행하는 알루미늄(15)이 마련되며 하면의 중심부위에 매스(16)가 형성된 실리콘 웨이퍼(10)의 상하면 가장자리부분에 Au층(12)을 형성하고, 상기 실리콘 웨이퍼(10)의 상하면을 덮도록 결합되되 상기 매스(16)가 진동할 수 있도록 수용부(24)(34)가 형성된 실리콘 재질의 상,하부지지판(20)(30)의 가장자리부분에 상기 실리콘 웨이퍼(10)의 Au층(12)과 상응하도록 Au층(22)(32)을 형성하는 단계와; 상기 실리콘 웨이퍼(10)의 상하면에 각각의 Au층(12)(22)(32)이 대응하도록 상기 상, 하부지지판(20)(30)을 가조립하는 단계와; 상기 실리콘 웨이퍼(10)와 상기 상,하부지지판(20)(30)의 Au층(12)(22)(32)이 접합되어 상기 실리콘 웨이퍼(10)와 상기 상,하부지지판(20)(30)이 결합되도록 열과 압력을 가하여 접합하는 단계를 구비하는 반도체 가속도 센서의 제조방법에 있어서;The Au layer 12 is formed on the upper and lower edges of the silicon wafer 10 on which the piezoelectric body 14 and the electrical conductor 15 functioning as electrical conductors are formed on the upper surface, and the mass 16 is formed on the central portion of the lower surface. The upper and lower surfaces of the silicon wafer 10 are coupled to each other, but the upper and lower support plates 20 and 30 of the silicon material having the receiving portions 24 and 34 formed thereon to allow the mass 16 to vibrate. Forming an Au layer (22) (32) to correspond with the Au layer (12) of the silicon wafer (10); Temporarily assembling the upper and lower support plates (20, 30) so that the respective Au layers (12, 22, 32) correspond to the upper and lower surfaces of the silicon wafer (10); The silicon wafer 10 and the Au layers 12, 22, and 32 of the upper and lower support plates 20 and 30 are bonded to the silicon wafer 10 and the upper and lower support plates 20 and 30. In the method of manufacturing a semiconductor acceleration sensor comprising the step of applying by applying heat and pressure to be coupled (); 상기 실리콘 웨이퍼(10)의 상하면에 상기 상,하부지지판(20)(30)을 가조립하는 단계는;Temporarily assembling the upper and lower support plates 20 and 30 on the upper and lower surfaces of the silicon wafer 10; 상기 실리콘 웨이퍼(10)의 가장자리부분과 상기 상, 하부지지판(20)(30)의 가장자리부분에 서로 연통되게 홀(13)(23)(33)을 각각 천공하며,Holes 13, 23 and 33 are drilled to communicate with each other at the edges of the silicon wafer 10 and the edges of the upper and lower support plates 20 and 30, respectively. 소정의 길이를 갖도록 세워져 설치된 가이드봉(41)에 상기 홀(13)(23)(33)을 이용하여 상기 하부지지판(30)과 상기 실리콘 웨이퍼(10) 및 상기 상부지지판(20)을 순차적으로 끼우는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 반도체 가속도 센서의 제조방법.The lower support plate 30, the silicon wafer 10, and the upper support plate 20 are sequentially formed by using the holes 13, 23, and 33 in the guide rod 41 that is erected to have a predetermined length. Method of manufacturing a semiconductor acceleration sensor comprising the step of fitting. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 열과 압력을 가하여 접합하는 단계는, 상기 상부지지판(20)의 상부에 가중물체(50)를 배치하여 압력을 가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 가속도 센서의 제조방법.Bonding by applying heat and pressure, the method of manufacturing a semiconductor acceleration sensor comprising the step of applying a pressure by placing a weighting object (50) on top of the upper support plate (20).
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