KR101633027B1 - Mems sensor - Google Patents

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KR101633027B1
KR101633027B1 KR20150000652A KR20150000652A KR101633027B1 KR 101633027 B1 KR101633027 B1 KR 101633027B1 KR 20150000652 A KR20150000652 A KR 20150000652A KR 20150000652 A KR20150000652 A KR 20150000652A KR 101633027 B1 KR101633027 B1 KR 101633027B1
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electrode pad
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KR20150000652A
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Korean (ko)
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KR20150082119A (en )
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겐이치 다나카
히사노부 오카와
히사유키 야자와
히로유키 아사히나
마나부 우스이
마사히코 이시조네
에이지 우메츠
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알프스 덴키 가부시키가이샤
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Abstract

알루미늄에 의한 배선층을 형성해도 열 히스테리시스에 의한 출력 변동을 억제할 수 있는 MEMS 센서를 제공한다. To form a wiring layer by aluminum also provides a MEMS sensor that can suppress the output variation due to thermal hysteresis.
정방형의 MEMS 센서(1)의 4개의 모서리부에 금인 전극 패드(16a, 16b, 16c, 16d)가 형성되어 있다. The gold seal in the four corner portions of the MEMS sensor 1 is a square electrode pads (16a, 16b, 16c, 16d) are formed. 전극 패드(16a, 16b, 16c, 16d)와 검지 소자부(15a, 15b, 15c)가 연결 배선층(20, 25)에서 도통하고 있다. And conduction from the electrode pad (16a, 16b, 16c, 16d) and a detecting element part (15a, 15b, 15c) is connected to the wiring layer (20, 25). 연결 배선층(20, 25)은 알루미늄인 하부 배선층(21, 26)과 금인 상부 배선층(22, 27)으로 구성되어 있다. Connection wiring layer (20, 25) is composed of aluminum in the lower wiring layers 21 and 26 and the gold seal the upper wiring layer (22, 27). 알루미늄인 하부 배선층(21, 26)을 적당한 길이로 밸런스 좋게 배치함으로써, 열 히스테리시스에 의한 잔류 응력에 따른 출력 변동을 억제할 수 있게 된다. Good balance by the placing of the lower aluminum wiring layers 21 and 26 to the appropriate length, it is possible to suppress the output variation of the residual stress due to thermal hysteresis.

Description

MEMS 센서{MEMS SENSOR} MEMS sensor MEMS SENSOR {}

본 발명은, 실리콘 기판에 외력에 의해 변형되는 감지부와 상기 변형을 검지하는 검지 소자부가 형성된 MEMS 센서에 관한 것이다. The present invention relates to a MEMS sensor element detecting section is formed for detecting the detection portion and the deformation which is deformed by an external force to the silicon substrate.

특허문헌 1과 특허문헌 2에 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)로 구성된 압력 센서가 개시되어 있다. Is configured as a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) in Patent Document 1 and Patent Document 2, a pressure sensor is disclosed. 압력 센서는 실리콘으로 형성된 센서 칩을 가지고 있고, 센서 칩에, 압력에 의해 변형되는 다이어프램부와, 다이어프램부의 변형을 검지하는 변형 게이지가 형성되어 있다. Pressure sensor may have a sensor chip formed of silicon, the sensor chip, the strain gauge to the diaphragm to be deformed by the pressure detecting diaphragm deformation is formed. 변형 게이지는 실리콘에 불순물을 확산시킴으로써 형성되어 있다. The strain gage is formed by diffusing an impurity into the silicon.

특허문헌 1에 기재된 압력 센서는, 센서 칩이 실리콘계 접착제에 의해 유리 받침대에 접착 고정되어 있다. A pressure sensor described in Patent Document 1, the sensor chip is bonded and fixed to the glass base by a silicon-based adhesive. 특허문헌 1에는, 이 구성에 의하면, 분위기 온도를 저온으로부터 고온 등으로 변화시켰을 때에, 열 히스테리시스에 의한 응력이 센서 칩에 작용하여 출력 변동이 발생한다고 기재되어 있고, 이를 방지하기 위해, 다이어프램부를 둘러싸도록 알루미늄막이 형성되어, 알루미늄막의 잔류 변형에 의해, 센서 칩에 설치된 변형 게이지에 대한 응력의 영향을 저감시키는 것이 나타내어져 있다. According to Patent Document 1, a configuration, when was changed to a high temperature such as the ambient temperature from a low temperature, thermal stress due to the hysteresis, and by acting on the sensor chip is described that the output variation occurs, in order to prevent this, surrounding the diaphragm so that the aluminum film is formed, by an aluminum film, the residual strain, it is shown to reduce the effect of stress on the strain gauge installed on the sensor chip.

다음에, 특허문헌 2에 기재된 압력 센서에서는, N형 실리콘 기판에 P형 보론을 주입하여 변형 게이지가 되는 피에조 저항이 형성되는데, 이 피에조 저항으로부터 연장되는 배선으로서 알루미늄막이 사용되고, 또는, 배선이 알루미늄막으로 형성되며, 도통용 땜납이 놓여지는 부분에만 알루미늄막에 Ti, Ni, Au 등이 적층되는 구성이 개시되어 있다. Next, in the pressure sensor described in Patent Document 2, a piezo resistance by implanting P-type boron in the N-type silicon substrate on which the strain gauge is formed, an aluminum film is used as a wiring extending from the piezo-resistive, or, wiring is aluminum It is formed in a film, only the portion where the interconnecting solder placed is configured such that the Ti, Ni, Au stacked on an aluminum film is disclosed.

일본국 공개특허 특개평11-344402호 공보 Japanese Unexamined Patent Application Laid Open Patent Application No. 11-344402 일본국 공개특허 특개2008-20433호 공보 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-20433 No.

알루미늄은 열의 변화가 주어졌을 때의 잔류 응력의 히스테리시스가 크다. Aluminum is large hysteresis of residual stress at the time given the change in the column. 특허문헌 1에 기재된 발명은, 다이어프램부의 외주를 알루미늄막으로 둘러싸는 구성으로 함으로써, 외주에 형성된 알루미늄막에 발생하는 잔류 응력으로 알루미늄 배선의 잔류 응력을 상쇄시켜, 열 히스테리시스에 의한 출력 변동을 저감시킨다는 것이다. The invention described in Patent Document 1, by a structure surrounding the diaphragm portion outer periphery of an aluminum film, followed by a residual stress generated in the aluminum film formed on the outer circumferential offset the residual stress in the aluminum wiring, it sikindaneun reduce the output variations caused by thermal hysteresis will be.

그러나, 상기 구조에서는 다이어프램부의 외주에 알루미늄막을 형성하기 위한 스페이스를 넓게 형성해 두는 것이 필요하여, 센서 칩의 사이즈를 작게 하는 것이 곤란하다. However, in the above structure, it is necessary to put widely to form a space for forming an aluminum film on the outer peripheral parts of the diaphragm, it is difficult to reduce a size of the sensor chip.

또한, 특허문헌 2에 기재된 압력 센서와 같이, 피에조 저항으로부터 연장되는 배선이 알루미늄막으로 형성되어 있는 것에서는, 온도 변화가 있었을 때에 알루미늄막에 잔류하는 응력이 피에조 저항에 작용하여, 압력의 검지 출력에 변동이 생기기 쉬워진다. Further, as in the pressure sensor described in Patent Document 2, and the wiring from being formed in the aluminum film is, when there was a temperature change in a stress remaining in the aluminum film acting on the piezo-resistive extending from the piezo resistor, the detection output of the pressure this variation is likely to occur.

이러한 문제에 대처하는 위해서는, 피에조 저항(변형 게이지)으로부터 연장되는 배선을 온도 변화에 의한 잔류 응력의 변동이 작은 금 등으로 형성하는 것도 생각할 수 있다. In order to cope with this problem, the variation of the residual stress by the wiring to the temperature changes extending from the piezo resistors (strain gauges), it is conceivable to form such a small gold. 그러나, 금은 실리콘과의 상용성(相溶性)이 있기 때문에, 열이 가해지면 금이 실리콘 기판에 스며들어, 배선층으로서 기능할 수 없게 된다. However, gold is because the compatibility (相溶 性) with silicon, cracked when heat is applied to penetrate the silicon substrate, it is impossible to function as a wiring layer.

본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로서, 실리콘 기판에 형성된 검지 소자부로부터의 배선층을 안정적으로 형성할 수 있고, 게다가, 제품 사이즈를 크게 하지 않고 열 히스테리시스의 영향을 저감할 수 있는 구조의 MEMS 센서를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. The present invention for solving the above conventional problems, it is possible to stably form the wiring from the sensor element portion is formed on a silicon substrate, in addition, a structure capable of reducing the influence of the thermal hysteresis without increasing the product size MEMS and to provide a sensor for the purpose.

본 발명은, 모두 실리콘 기판인 제 1 기판 및 제 2 기판이 포개진 MEMS 센서에 있어서, The present invention, both the first substrate and the second substrate the silicon substrate is in the folded MEMS sensor,

상기 제 1 기판은, 공간부와 이 공간부를 둘러싸는 프레임체부를 가지고, 상기 제 2 기판에는, 상기 공간부에 대향하는 휨 변형 가능한 감지부와, 상기 감지부의 휨 변형에 따른 검지 출력을 얻는 검지 소자부가 형성되며, The first substrate, the space part and the space has a surrounding frame body portion, the second substrate, and bending the deformable sensor facing the space portion, is detected to obtain a detection output in accordance with the bending deformation the sensing unit element portions are formed,

상기 제 2 기판의 표면에 절연층이 형성되어, 상기 절연층의 표면에 전극 패드가 형성되고, 상기 전극 패드와 상기 검지 소자부의 사이에 연결 배선층이 형성되어 있어 있으며, Wherein the insulating layer is formed on the surface of the second substrate, on the surface of the insulating layer and the electrode pad is formed, and it is connected to a wiring layer is formed between the electrode pad and the sensor element portion,

상기 연결 배선층은, 상기 제 2 기판과 상기 절연층의 사이에 형성되어 상기 검지 소자부에 접속되는 알루미늄인 하부 배선층과, 상기 절연층의 표면에서 상기 전극 패드로부터 연장되는 상부 배선층으로 이루어지고, 상기 상부 배선층이 알루미늄보다 온도 변화에 의한 잔류 응력의 변동이 작은 도전성 금속 재료로 형성되어 있으며, 상기 상부 배선층과 상기 하부 배선층이, 상기 절연층에 설치된 개구에 있어서 도통되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. The connecting wiring layer, is formed between the second substrate and the insulating layer is made from the surface of the aluminum of a lower wiring layer and the insulating layer to be connected to said detection element to the upper wiring layer extending from the electrode pad, wherein and an upper wiring layer is formed of a conductive metal material is a small variation in the residual stress due to temperature changes than aluminum, to characterized in that the upper wiring and the lower wiring layer, the conduction is in the opening provided in the insulating layer.

본 발명의 MEMS 센서는, 실리콘 기판인 제 2 기판의 표면에 알루미늄인 하부 배선층이 형성되어 있기 때문에, 하부 배선층을 안정된 상태로 형성할 수 있다. MEMS sensor of the present invention, it is possible to form the lower wiring layer because the surface of the lower aluminum wiring layer on the second substrate the silicon substrate is formed in a stable condition. 또한, 연결 배선층이 상기 하부 배선층과, 알루미늄보다 온도 변화에 의한 잔류 응력의 변동이 작은 도전성 금속 재료의 상부 배선층으로 구성되어 있기 때문에, 알루미늄의 열 히스테리시스가 과대해지는 것을 제한할 수 있고, 열에 의한 출력 변동을 억제할 수 있게 된다. Further, the connection wiring layer, because the variation of the residual stress due to temperature change than the lower wiring layer with aluminum is composed of an upper wiring layer of small conductive metal material, it is possible to limit that becomes a thermal hysteresis of aluminum excessive, the output due to heat the variation can be suppressed.

본 발명은 상기 상부 배선층이 금으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. The present invention is preferably formed in the upper wiring layer of gold.

본 발명은, 상기 제 2 기판은 정방형이고, 상기 전극 패드가 정방형의 모든 모서리부에 위치하고 있으며, 상기 연결 배선층은, 정방형의 각 변과 평행하게 형성되어 있고, 상기 연결 배선층의 길이 및 상기 하부 배선층과 상기 상부 배선층의 길이의 비는, 정방형의 각각의 변에 있어서 동일한 것이 바람직하다. The present invention, the second substrate is a square, and wherein the electrode and the pads are located in all of the corner portions of the square, the connection wiring layer, are formed in parallel to respective sides of the square, and the length and the lower wiring layer of the connecting wiring and the length of the ratio of the upper wiring layer, it is preferably the same in each of the sides of the square.

또한, 상기 연결 배선층의 배선 패턴은, 상기 제 2 기판의 도심(圖心)을 중심(中心)으로 하여 180도의 회전 대칭인 것이 바람직하다. In addition, the wiring pattern of the wiring layer is connected, it is preferable that the rotational symmetry of 180 degrees with a base (圖 心) of the second substrate to the center (中心).

본 발명에서는, 하부 배선층과 상부 배선층을 정방형의 각 변에 있어서 동일한 상태로 형성함으로써, 알루미늄인 하부 배선층의 잔류 응력이 각 변의 상호간에 밸런스를 잡을 수 있게 되고, 따라서 검지 소자부에 작용하는 잔류 응력의 영향을 저감할 수 있게 된다. In the present invention, by forming the lower wiring layer and an upper wiring layer to the same state in each of the sides of the square, the residual stress of the aluminum of a lower wiring layer to be able to take a balance on each side of each other, and therefore the residual stress acting on the sensor element section for it is possible to reduce the influence.

본 발명의 MEMS 센서는, 상기 하부 배선층과 상기 검지 소자부와의 도통부와 상기 전극 패드를 제외한 상기 연결 배선층의 전체 길이를 L0으로 하고, 상기 상부 배선층과 상기 하부 배선층과의 도통부를 포함하면서 상기 전극 패드를 제외한 상기 상부 배선층의 길이를 L1로 했을 때에, L1/L0은 0.46∼0.88인 것이 바람직하다. MEMS sensor of the present invention, the entire length of the connecting wiring layer other than the conductive portion and the electrode pad with the lower wiring layer and the sensing element portion as L0, and while including the upper wiring layer and the conductive portion of the lower interconnection layer above when the length of the upper wiring layer excluding the pad electrode to L1, L1 / L0 is preferably from 0.46 to 0.88.

나아가서는, L1/L0이 0.76∼0.88인 것이 바람직하다. Further is preferably, L1 / L0 is from 0.76 to 0.88.

본 발명의 MEMS 센서는, 예를 들면, 상기 제 2 기판과 반대측에서, 상기 제 2 기판에 접합된 지지 기판이 설치되어, 상기 공간부가 폐쇄되고, 상기 감지부가 기체의 압력으로 변형되는 압력 센서이다. MEMS sensor of the present invention include, for example, in the second substrate and the opposite side, the bonded support substrate to the second substrate is provided, the additional the space is closed, and a pressure sensor is deformed by the pressure of the sensing portion substrate .

본 발명의 MEMS 센서는, 실리콘 기판인 제 2 기판의 위에 형성된 하부 배선층이 알루미늄이기 때문에, 하부 배선층은 항상 안정된 상태를 유지할 수 있게 된다. MEMS sensor of the present invention, since the lower wiring layer formed on the second substrate the silicon substrate of aluminum, the lower wiring layer is always possible to maintain a stable state. 알루미늄은 잔류 응력이 열 히스테리시스를 가지는 특성이 있으나, 검지 소자부와 전극 패드를 도통시키는 연결 배선층을, 알루미늄인 하부 배선층과, 금 등의 도전성 금속 재료로 형성된 상부 배선층으로 형성하고 있기 때문에, 알루미늄인 하부 배선층을 잔류 응력에 의한 영향이 작아지는 길이 치수로 조정할 수 있게 된다. Because aluminum is so formed in the upper wiring layer to connect the wiring layer, formed of a conductive metallic material of aluminum in the lower wiring layer and gold such that the residual stress is conductive to, sensing element section and the electrode pad, but properties with the thermal hysteresis, the aluminum is the effect of the lower wiring layer to the residual stresses can be adjusted to be small length dimension. 그 때문에, 알루미늄의 잔류 응력에 의한 검지 출력의 변동을 억제할 수 있게 된다. Therefore, it is the variation of the detection output due to the residual stress of the aluminum can be suppressed.

[도 1] (A)는 본 발명의 실시형태의 MEMS 센서의 평면도, (B)는 검지 소자부의 패턴 구성을 나타내는 설명도 [Figure 1] (A) is a plan view of the MEMS sensor of the embodiment of the present invention, (B) is an illustration of the sensor element the pattern configuration
[도 2] 도 1에 나타내는 MEMS 센서를 Ⅱ-Ⅱ선으로 절단한 단면도 [Figure 2] Figure a cross-sectional view taken the MEMS sensor shown in FIG. 1 by the line Ⅱ-Ⅱ
[도 3] 도 1에 나타내는 MEMS 센서를 Ⅲ-Ⅲ선으로 절단한 단면도 [Figure 3] Figure a cross-sectional view taken the MEMS sensor shown in FIG. 1 as Ⅲ-Ⅲ line
[도 4] 비교예 1의 MEMS 센서를 나타내는 평면도 [4] a plan view showing a MEMS sensor of Comparative Example 1
[도 5] 비교예 2의 MEMS 센서를 나타내는 평면도 [5] a plan view showing a MEMS sensor according to Comparative Example 2
[도 6] 도 5에 나타내는 비교예 2의 MEMS 센서를 Ⅵ-Ⅵ선으로 절단한 단면도 [6] In Comparative Example 2, a cross-sectional view cutting the MEMS sensor Ⅵ Ⅵ-line shown in Fig. 5
[도 7] 알루미늄을 배선층으로서 사용한 MEMS 센서의 열 히스테리시스에 의한 출력 변동을 설명하는 선도(線圖) Leader (線 圖) illustrating the output variation due to thermal hysteresis of the MEMS sensor using [7] as an aluminum wiring layer
[도 8] 실시예와 비교예의 출력 변동을 비교한 선도 [8] a graph comparing the embodiment and the comparative example output variations

도 1 내지 도 3에 나타내는 MEMS 센서(1)는 압력 센서로서 사용된다. MEMS sensor 1 in Fig. 1 to 3 is used as a pressure sensor. 본 발명의 MEMS 센서(1)는, 압력 센서 이외에 가압력을 검지하는 힘 센서 등으로서 구성하는 것도 가능하다. MEMS sensor 1 of the present invention, can be configured as a force sensor for detecting pressing force other than the pressure sensor.

도 2의 단면도에 나타내는 바와 같이, MEMS 센서(1)는, SOI 기판(Silicon On Insuratorwafer)(2)의 도시 하측에 지지 기판(3)이 접합되어 구성되어 있다. As shown in Fig. 2 a sectional view of, MEMS sensor 1, SOI substrate (Silicon On Insuratorwafer) is composed is a supporting substrate (3) bonded to the lower side of the city (2). SOI 기판(2)은, 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12)이 산화 절연층(13)을 개재하여 접합되어 있다. SOI substrate 2, a first substrate 11 and second substrate 12 are bonded through an insulating oxide layer 13. 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12)은 실리콘(Si) 기판이고, 산화 절연층(13)은 산화규소(SiO 2 )층이다. The first substrate 11 and second substrate 12 is a silicon (Si) substrate, and the insulating oxide layer 13 is silicon oxide (SiO 2) layer.

도 1의 (A)에 나타내는 바와 같이, MEMS 센서(1)를 평면에서 보았을 때의 형상은 정방형이고, 제 1 변(1a)과 제 2 변(1b)과 제 3 변(1c) 및 제 4 변(1d)을 가지고 있다. As shown in figure 1 (A), and the shape when viewed a MEMS sensor (1) in plan is a square, a first side (1a) and a second side (1b) and the third side (1c) and fourth It has a side (1d). 제 1 기판(11)과 제 2 기판(12)도 정방형이며, 그 형상 및 치수는 MEMS 센서(1)의 평면 형상 및 치수와 동일하다. The first substrate 11 and is also square the second substrate 12, the shape and dimensions are the same as the planar shape and dimensions of the MEMS sensor (1).

도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 기판(11)은 중앙부의 공간부(11a)와, 공간부(11a)를 둘러싸는 프레임체부(11b)를 가지고 있다. 2, the first substrate 11 has a frame body (11b) to surround the space portion (11a), and a space portion (11a) of the central portion. 공간부(11a)는 제 1 기판(11)을 상하로 관통하여 형성되어 있다. The space portion (11a) is formed through the first substrate 11 in the vertical direction. 도 1의 (A)에, 공간부(11a)의 내벽면(11c)이 파선으로 나타내져 있다. Also in 1 (A), the inner wall surface (11c) of the recess (11a) is turned indicated by a broken line. 제 1 변(1a)과 제 2 변(1b)과 제 3 변(1c) 및 제 4 변(1d)의 각각과 내벽면(11c)과의 간격은 모두 동일하다. The distance between the first side (1a) and a second side (1b) and the third side (1c) and a fourth side (1d), respectively, and the inner wall surface (11c) of the are all the same. 즉, 프레임체부(11b)의 폭 치수는 모든 변(1a, lb, 1c, 1d)에서 균일하다. That is, the width of the frame body (11b) is uniform on all sides (1a, lb, 1c, 1d).

제 2 기판(12)은, 상기 공간부(11a)를 덮고 있는 부분(공간부(11a)와 대향하는 부분)이 휨 변형 가능한 감지부(변형부 또는 휨부)(12a)이고, 프레임체부(11b)와 포개져 있는 프레임 형상 부분이 배선부(배선 영역)(12b)이다. The second substrate 12, the portion covering the recess (11a) (the space portion (11a) and the opposite part of) bending a deformable sensor (deformation or hwimbu) (12a), and the frame body (11b ) and a wiring part frame-like portion which is superimposed (wiring region) (12b).

도 3에 확대하여 나타내는 바와 같이, 제 2 기판(12)의 표면(12c)에 절연층(14)이 형성되어 있다. As shown enlarged in Figure 3, has the insulating layer 14 on a surface (12c) of the second substrate 12 is formed. 절연층(14)은, 제 2 기판(12)의 표면(12c)에 얇게 형성된 하부 절연층(14a)과 그 위에 적층된 상부 절연층(14b)으로 구성되어 있다. Insulating layer 14 is composed of a second substrate (12) surface (12c), a lower insulating layer (14a) and an upper insulating layer (14b) stacked on top of the formed thin. 두 절연층(14a, 14b)은 무기 절연층이다. Two insulating layers (14a, 14b) is an inorganic insulating layer. 하부 절연층(14a)는 산화규소(SiO 2 )층이고, 상부 절연층(14b)은 질화규소(Si 2 N 3 )층이다. A lower insulating layer (14a) is a layer of silicon oxide (SiO 2), an upper insulating layer (14b) is a silicon nitride (Si 2 N 3) layers.

도 1의 (A)에 나타내는 바와 같이, 제 2 기판(12)의 4군데에 검지 소자부(15a, 15b, 15c, 15d)가 형성되어 있다. Also, the first sensor element part (15a, 15b, 15c, 15d) are formed in four positions of the second substrate 12, as shown in FIG. 1 (A). 제 1 검지 소자부(15a)는 제 1 변(1a)으로부터 떨어져서 위치하고, 제 2 검지 소자부(15b)는 제 2 변(1b)으로부터 떨어져서 위치하며, 제 3 검지 소자부(15c)는 제 3 변(1c)으로부터 떨어져서 위치하고, 제 4 검지 소자부(15d)는 제 4 변(1d)으로부터 떨어져서 위치하고 있다. A first sensor element part (15a) is first located away from the first side (1a), a second sensor element part (15b) is a second and off position from the second side (1b), a third detection element section (15c) is a third located away from the side (1c), the fourth detection element section (15d) is located away from the fourth side (1d).

검지 소자부(15a, 15b, 15c, 15d)는 적어도 일부가 감지부(12a)에 위치하여, 감지부(12a)가 변형되었을 때에 변형이 생기는 영역에 형성되어 있다. Sensing element section (15a, 15b, 15c, 15d) is formed in a region where deformation occurs when at least a part is located in the sensing unit (12a), a strain sensor (12a). 검지 소자부(15a, 15b, 15c, 15d)는, N형 실리콘 기판인 제 2 기판(12)의 표면(12c)에 P형 보론 등의 불순물이 도핑되어(doped) 제 2 기판(12)의 일부에 형성된 피에조 저항이며, 이 피에조 저항은 변형 게이지로서 기능한다. The detection element part (15a, 15b, 15c, 15d) is, the impurities such as P-type boron doped on a surface (12c) of the second substrate 12. N-type silicon substrate (doped) second substrate 12 the piezo resistors formed on a part, the piezo resistor functions as a strain gauge.

도 1의 (A)에 나타내는 바와 같이, 제 2 기판(12)의 표면(12c)에 형성되어 있는 절연층(14)의 표면(14c)에 전극 패드(16a, 16b, 16c, 16d)가 형성되어 있다. As it is shown in figure 1 (A), the second substrate 12 formed on the surface of the electrode pad (16a, 16b, 16c, 16d) on a surface (14c) of the formed on the insulating layer 14 in (12c) It is. 전극 패드(16a, 16b, 16c, 16d)는 정방형의 MEMS 센서(1)의 모서리부의 각각에 배치되어 있다. An electrode pad (16a, 16b, 16c, 16d) is disposed at each corner portion of the MEMS sensor 1 is a square. 전극 패드(16a, 16b, 16c, 16d)는, 열 히스테리시스에 관하여 알루미늄보다 온도 변화에 의한 잔류 응력의 변동이 작은 도전성 금속 재료로 형성되어 있고, 예를 들면 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu) 등이며, 이하에서 설명하는 바람직한 실시형태에서는 금으로 형성되어 있다. An electrode pad (16a, 16b, 16c, 16d) has, and the variation of the residual stress due to temperature change than that of the aluminum is formed with a small conductive metallic material with respect to thermal hysteresis, for example, gold (Au), silver (Ag), and copper (Cu), in the preferred embodiment to be described below it is formed of gold. 도전성 금속 재료는 스퍼터 공정 등에 의해 형성되어 있다. The conductive metal material may be formed by a sputtering process.

도 1의 (A)에 나타내는 바와 같이, 전극 패드(16a)와 제 1 검지 소자부(15a)의 사이 및 전극 패드(16a)와 제 3 검지 소자부(15c)의 사이가, 제 1 연결 배선층(20)에 의해 도통되어 있다. As it is shown in figure 1 (A), between the electrode pads (16a) and the first sensor element part (15a) and between the electrode pads (16a) and the third detecting element section (15c) of the first connecting wiring It is conducted by 20. 전극 패드(16a)와 대각선측에 위치하고 있는 전극 패드(16c)와 제 2 검지 소자부(15b)의 사이 및 전극 패드(16c)와 제 4 검지 소자부(15d)의 사이도, 제 1 연결 배선층(20)에 의해 연결되어 있다. Between the electrode pads (16a) and the electrode pad (16c) located at the diagonal side and a second sensor element part (15b), and between the electrode pad (16c) of the fourth sensing element section (15d) also, the first connecting wiring It is connected by 20.

도 1의 (A)와 도 3에 나타내는 바와 같이, 제 1 연결 배선층(20)은, 제 2 기판(12)의 표면의 하부 절연층(14a)과 상부 절연층(14b)의 사이에 형성된 하부 배선층(21)과, 상부 절연층(14b)의 표면(14c)에 형성된 상부 배선층(22)으로 구성되어 있다. As shown in Fig. 1 (A) and 3, the first connection wiring 20, the lower portion formed between the insulating lower surface of the second substrate (12) layer (14a) and an upper insulating layer (14b) is composed of the wiring layer 21 and the upper wiring layer 22 formed on the surface (14c) of the upper insulating layer (14b). 상부 배선층(22)은 전극 패드(16a) 및 전극 패드(16c)와 일체로 형성되어 있다. An upper wiring layer 22 is formed integrally with the electrode pad (16a) and the electrode pad (16c). 즉, 제 2 기판(12)의 대각선 상에 설치된 전극 패드(16a)와 전극 패드(16c)를 페어로 하여 제 1 전극 패드쌍으로 했을 때, 제 1 전극 패드쌍을 구성하는 전극 패드(16a)와 전극 패드(16c)로부터 연장되는 제 1 연결 배선층(20)은, 각각 길이가 동일하고, 하부 배선층(21)과 상부 배선층(22)의 길이의 비도 동일하다. That is, when the electrode pad (16a) and the electrode pad (16c) provided on the diagonal of the second substrate 12 to the first electrode pad pairs as a pair, the electrode pad (16a) constituting the first electrode pad pairs and the first connection wiring 20 extending from the electrode pad (16c) are, respectively, a length of the same, and the same non-length of the lower wiring layer 21 and the upper wiring layer (22).

하부 배선층(21)은 알루미늄에 의해, 하부 절연층(14a)의 표면에 형성되어 있다. A lower wiring layer 21 is formed on the surface of the lower insulating layer (14a) by the aluminum. 하부 배선층(21)의 일부는, 검지 소자부(15a, 15b, 15c, 15d) 중 어느 하나와 도통하는 도통부(21a)로 되어 있다. Part of the lower wiring layer 21, is a conductive portion (21a) for interconnecting any one of the detecting element part (15a, 15b, 15c, 15d). 도 3에 나타내는 바와 같이, 도통부(21a)에서는, 하부 절연층(14a)에 개구가 설치되어 있고, 그 개구에서 하부 배선층(21)의 일부가 검지 소자부(15a, 15b, 15c, 15d)와 접촉하고 있다. In 3, the conductive portion (21a), a lower insulating layer (14a) and an opening is provided, a portion of the lower wiring layer 21 in the opening detecting element section (15a, 15b, 15c, 15d) and in contact. 상부 배선층(22)의 일부는 하부 배선층(21)과 도통하는 도통부(22a)로 되어 있다. Part of the upper wiring layer 22 is a conductive portion (22a) to electrically continuous with the lower wiring layer 21. 도 3에 나타내는 바와 같이, 도통부(22a)에서는, 상부 절연층(14b)에 개구가 설치되어 있고, 그 개구에서 상부 배선층(22)이 하부 배선층(21)과 접촉하고 있다. In 3, the conductive portion (22a), and an opening provided at the upper insulating layer (14b), and an upper wiring layer 22 is in contact with the lower wiring layer 21 in the opening.

본 명세서에서의 제 1 연결 배선층(20)의 길이(L0)는, 전극 패드(16a, 16c)와 상기 도통부(21a)를 제외한 부분에서의, 하부 배선층(21)과 상부 배선층(22)의 길이의 합계를 의미하고 있다. A first connection wiring 20, the length (L0), the electrode pad (16a, 16c) and in a portion except for the conductive portion (21a), the lower wiring layer 21 and the upper wiring layer 22 of the herein and it refers to the sum of the length. 또한, 상부 배선층(22)의 길이(L1)는, 전극 패드(16a, 16c)를 제외하면서 도통부(22a)를 포함하는 길이 치수를 의미하고 있다. Further, the length (L1) of the upper wiring layer 22, meaning the length dimension of the conductive portion include (22a) and except for the electrode pads (16a, 16c). 제 1 연결 배선층(20)을 구성하는 하부 배선층(21)과 상부 배선층(22)은, MEMS 센서(1)의 각 변(1a, lb, 1c, 1d)과 평행이며 직선적으로 연장되어 있다. The lower wiring layer 21 and the upper wiring layer (22) constituting one connection wiring 20 is parallel to the respective sides (1a, lb, 1c, 1d) of a MEMS sensor (1) and is linearly extended.

도 1의 (A)에 나타내는 바와 같이, 전극 패드(16b)와 제 1 검지 소자부(15a)의 사이 및 전극 패드(16b)와 제 4 검지 소자부(15d)의 사이는, 제 2 연결 배선층(25)에 의해 도통시켜져 있다. As it is shown in figure 1 (A), between the electrode pads (16b) and the first sensor element part (15a) and between the electrode pads (16b) and the fourth detection element section (15d) of the second connecting wiring It is on when conducted by 25. 전극 패드(16b)와 대각선측에 위치하고 있는 전극 패드(16d)와 제 2 검지 소자부(15b)의 사이 및 전극 패드(16d)와 제 3 검지 소자부(15c)의 사이는, 제 2 연결 배선층(25)에 의해 도통시켜져 있다. Between the electrode pads (16b) and between the electrode pads (16d) located at the diagonal side and a second sensor element part (15b) and the electrode pad (16d) and the third detecting element section (15c), the second connecting wiring It is on when conducted by 25. 즉, 제 2 기판(12)에 있어서 제 1 전극 패드쌍과는 다른 대각선 상에 설치된 전극 패드(16b)와 전극 패드(16d)를 페어로 하여 제 2 전극 패드쌍으로 했을 때, 제 2 전극 패드쌍을 구성하는 전극 패드(16b)와 전극 패드(16d)로부터 연장되는 제 2 연결 배선층(25)은, 각각 길이가 동일하고, 하부 배선층(26)과 상부 배선층(27)의 길이의 비도 동일하다. That is, when the second electrode pad pairs by a second substrate 12, first electrode pad pair and the pair of electrode pads (16b) and the electrode pad (16d) provided on the other diagonal line in the second electrode pad a second connection wiring (25) extending from the electrode pads (16b) and the electrode pad (16d) constituting a pair are each a length of the same, and the same non of the length of the lower wiring layer 26 and the upper wiring layer 27 .

제 2 연결 배선층(25)은 하부 배선층(26)과 상부 배선층(27)을 가지고 있다. A second connection wiring (25) has a lower wiring 26 and upper wiring 27. 하부 배선층(26)은 제 1 연결 배선층(20)의 하부 배선층(21)과 마찬가지로, 하부 절연층(14a)의 위에 형성되어, 그 일부가 검지 소자부(15a, 15b, 15c, 15d)에 접촉하는 도통부로 되어 있다. In contact with the lower wiring layer 26 is first connected, like the lower wiring layer 21 of the wiring layer 20, is formed on the lower insulating layer (14a), that part of the detecting element part (15a, 15b, 15c, 15d) conductive and it is part of. 상부 배선층(27)은, 제 1 연결 배선층(20)의 상부 배선층(22)과 동일하여, 상부 절연층(14b)의 표면(14c)에 있어서 전극 패드(16b, 16d)와 일체로 형성되어 있고, 그 일부가 상부 절연층(14b)의 부분 제거부에 있어서 하부 배선층(26)에 접촉하는 도통부로 되어 있다. An upper wiring layer 27, the first in the same and the upper wiring layer 22 of the connection wiring layer 20, the surface (14c) of the upper insulating layer (14b) is formed integrally with the electrode pads (16b, 16d), and of some of that the conduction portion in contact with the lower wiring layer 26 in the reject portion of the upper insulating layer (14b).

제 2 연결 배선층(25)의 길이 치수(La)는, 전극 패드(16b, 16d)를 제외하면서 하부 배선층(26) 중의 검지 소자부(15a, 15b, 15c, 15d)와의 도통부를 제외하는 길이 치수이다. A second length dimension (La) of the connecting wiring layer 25 is excluded, excluding the electrode pads (16b, 16d), the lower wiring layer 26 of the sensor element part (15a, 15b, 15c, 15d) with the conductive portion length dimensions to be. 상부 배선층(27)의 길이 치수(Lb)는, 전극 패드(16b, 16d)를 제외하면서 상부 배선층(27) 중의 하부 배선층(26)과의 도통부를 포함하는 길이 치수이다. The length dimension (Lb) of the upper wiring layer 27 is a length dimension, including, excluding the electrode pads (16b, 16d), the upper wiring layer 27 of the conductive part and the lower wiring layer 26 of the. 즉, 길이 치수(La)는 L0과 동일한 기준으로 설정되고, 길이 치수(Lb)는 길이 치수(L1)와 동일한 기준으로 설정되어 있다. That is, the length dimension (La) is set on the same basis is set to the same criteria as L0, and a length dimension (Lb) is a length dimension (L1).

제 2 연결 배선층(25)은, MEMS 소자(1)의 각 변(1a, lb, 1c, 1d)과 평행이며 직선적으로 형성되어 있다. The second connection wiring 25, and parallel to respective sides of the MEMS element (1), (1a, lb, 1c, 1d) is formed linearly. 단, 제 2 연결 배선층(25)의 길이 치수(La)는, 제 1 연결 배선층(20)의 길이 치수(L0)보다 짧다. However, the second length of the connecting wiring (25), (La), the first is shorter than the length dimension (L0) of the connecting wiring (20). 또한, 제 2 연결 배선층(25)의 하부 배선층(26)과 상부 배선층(27)의 길이의 비는, 제 1 연결 배선층(20)의 하부 배선층(21)과 상부 배선층(22)의 길이의 비에 비해, 하부 배선층(26)의 길이의 비율이 작다. In addition, the second length of the ratio of the connection wiring 25, the lower wiring layer 26 and the upper wiring layer 27 of, the length ratio of the first connection wiring 20, the lower wiring layer 21 and the upper wiring layer 22 of the than, the length ratio of the lower wiring layer 26 is small. 바꿔 말하면, 제 1 연결 배선층(20)의 하부 배선층(21)과 상부 배선층(22)의 길이의 비는, 제 2 연결 배선층(25)에 있어서의 하부 배선층(26)과 상부 배선층(27)의 길이의 비에 비해, 하부 배선층(21)의 길이의 비율이 크다. In other words, the first connection wiring 20, the lower wiring layer 21 and the upper wiring layer 22, the lower wiring layer 26 and the upper wiring layer 27 of the ratio of the length of the second connection wiring 25 of the relative to the length ratio, the greater the ratio of the length of the lower wiring layer 21.

전극 패드(16a, 16b, 16c, 16d)의 패턴과 제 1 연결 배선층(20) 및 제 2 연결 배선층(25)의 패턴은, 도 1의 (A)에 나타내어지는 MEMS 센서(1)의 도심(중심(重心))(O)을 중심(中心)으로 하는 180도의 회전 대칭 형상이다. Centroid of the pattern and the first connection wiring 20 and the second connection wiring (25) pattern is, MEMS sensor 1 is shown in (A) of Figure 1 of the electrode pads (16a, 16b, 16c, 16d) ( center (重心)) is a rotation of 180 degrees symmetrical with respect to the center (中心) to (O). 또한, 전극 패드(16a, 16b, 16c, 16d) 및 제 1 연결 배선층(20)과 제 2 연결 배선층(25)은, 모두 제 2 기판(12)의 배선부(12b)의 위에 형성되어 있다. In addition, the electrode pad (16a, 16b, 16c, 16d) and the first connection wiring 20 and the second connection wiring (25), all of which are formed on the wiring portion (12b) of the second substrate 12.

도 2에 나타내는 바와 같이, 지지 기판(3)은 제 1 기판(11)의 도시 하면측에 접합되고, 공간부(11a)가 지지 기판(3)에 의해 하측으로부터 막혀 있다. 2, the supporting substrate 3 is closed from the lower side by the city when being joined to the side, the space portion (11a) the support substrate 3 of the first substrate 11.

도 1의 (B)에 나타내는 바와 같이, 검지 소자부(15a, 15b, 15c, 15d)에서는, 피에조 저항층이 소위 미앤더 형상으로 형성되어 있고, 저항체의 길이 방향이 모든 검지 소자부에서 동일한 방향을 향하게 되어 있다. As shown in figure 1 (B), the detection element part (15a, 15b, 15c, 15d) in the piezo resistance layer is formed into a so-called meander-shaped, the longitudinal directions of the resistors in the same direction in all the detecting element section a is facing. 따라서, 제 2 기판(12)의 감지부(12a)가 도 2의 하방을 향해 휘었을 때에, 검지 소자부(15a, 15b)에서 저항이 증대하고 검지 소자부(15c, 15d)에서 저항이 저하되도록, 서로 역극성의 저항값이 된다. Accordingly, when the bent toward the sensing unit (12a) is the lower side of Fig. 2 of the second substrate 12, a detection element portion (15a, 15b) in the resistance increases and decreases the resistance in the sensor element portion (15c, 15d) that is, the resistance value of the opposite polarity to each other.

도 1의 (A)에 나타내는 바와 같이, 4개의 전극 패드(16a, 16b, 16c, 16d)에 의해, 검지 소자부(15a, 15b, 15c, 15d)가 브리지 회로를 구성하도록 접속되어 있다. As shown in figure 1 (A), is connected to four electrode pads (16a, 16b, 16c, 16d), the sensor element part (15a, 15b, 15c, 15d) is configured by a bridge circuit. 예를 들면, 전극 패드(16a)에 전원 전압이 인가되고, 전극 패드(16c)가 접지된다. For example, the power supply voltage to the electrode pad (16a) is applied, the electrode pad (16c) is grounded. 감지부(12a)가 변형되어, 검지 소자부(15a, 15b, 15c, 15d)에 변형이 가해지면, 전극 패드(16b)와 전극 패드(16d)의 각각의 중점 전위가 변화한다. Is a sensing unit (12a) deformed, the detection element part is applied to the deformation (15a, 15b, 15c, 15d), and change each of the middle point potential of the electrode pads (16b) and the electrode pad (16d). 전극 패드(16b)의 중점 전위와 전극 패드(16d)의 중점 전위는 역극성으로 변화하기 때문에, 2개의 중점 전위의 차동(差動)을 취함으로써, 감지부(12a)에 작용하는 기체의 압력에 비례한 검지 출력을 얻을 수 있다. Focusing potential of the middle point potential and the electrode pad (16d) of the electrode pads (16b) is because the change in the reverse polarity, the two focus by taking the differential (差動) of potential, the pressure of the gas acting on the sensing portion (12a) a detection output proportional to can be obtained.

도 1 내지 도 3에 나타내는 본 발명의 실시형태의 MEMS 센서(1)에서는, 제 1 연결 배선층(20)이 알루미늄인 하부 배선층(21)과 금인 상부 배선층(22)으로 구성되고, 제 2 연결 배선층(25)도 알루미늄인 하부 배선층(26)과 금인 상부 배선층(27)으로 형성되어 있다 In Figures 1 to MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention shown in Figure 3, consists of a first connection wiring 20 is aluminum in the lower wiring layer 21 and the gold seal the upper wiring layer 22, the second connecting wiring 25 are also formed of aluminum in the lower wiring layer 26 and the gold seal the upper wiring layer 27

도 3에 나타내는 바와 같이, 금인 상부 배선층(22, 27)은 상부 절연층(14b)의 표면(14c)에 형성되어, 금인 층이 제 2 기판(12)으로부터 떨어져 있다. 3, the gold seal the upper wiring layer (22, 27) is formed on a surface (14c) of the upper insulating layer (14b), away from the gold seal layer is a second substrate (12). 그 때문에, 고온이 되어도, 상부 배선층(22, 27)의 금이 제 2 기판(12)인 실리콘 기판에 확산될 일이 없어, 전극 패드(16a, 16b, 16c, 16d)와 상부 배선층(22, 27)을 안정된 상태로 유지할 수 있다. Therefore, even if a high temperature, do this job gold of the upper wiring layer (22, 27) to be spread on the silicon substrate a second substrate 12, an electrode pad (16a, 16b, 16c, 16d) and the upper wiring layer (22, 27) it can be maintained in a stable condition. 한편, 제 2 기판(12)의 표면의 하부 절연층(14a)의 위에 형성되어 있는 하부 배선층(21, 26)은 알루미늄인데, 알루미늄은, 실리콘 기판에 확산되기 어려워 안정된 상태를 유지하기 때문에, 고온이 되었을 때에도 하부 배선층(21, 26)의 패턴은 안정된 상태를 유지할 수 있다. On the other hand, the lower wiring layer is formed on the second substrate 12 the surface of the lower insulating layer (14a) of the (21, 26) is inde aluminum, since aluminum maintains the stable condition hard to be diffused to the silicon substrate, a high temperature the pattern of the lower wiring layers (21, 26) even when it is in a stable state.

단, 알루미늄은 열 사이클 내에 두면 응력 잔류가 크게 변동하는 성질을 가지고 있어, 이 응력이 검지 소자부(15a, 15b, 15c, 15d)에 직접적으로 작용하면, 압력을 검지해야 하는 검지 출력에 변동이 생긴다. However, aluminum is a variation of the detection output to leave in the heat cycle there have the property of stress remaining a significant variation, when the act directly on the stress detection element part (15a, 15b, 15c, 15d), be detected pressure It occurs. 그러나, 도 1 내지 도 3에 나타내는 본 발명의 실시형태의 MEMS 센서(1)에서는, 제 1 연결 배선층(20)이 알루미늄인 하부 배선층(21)과 금인 상부 배선층(22)으로 구성되고, 제 2 연결 배선층(25)이 알루미늄인 하부 배선층(26)과 금인 상부 배선층(27)으로 구성되어 있기 때문에, 알루미늄의 잔류 응력에 기인하는 검지 소자부(15a, 15b, 15c, 15d)로의 잔류 변형의 영향을 저감할 수 있게 되어 있다. However, also in the MEMS sensor 1 according to an embodiment of the present invention shown in Figs. 1 to 3, is composed of a first connection wiring 20 is aluminum in the lower wiring layer 21 and the gold seal the upper wiring layer 22, the second connection wiring 25 is aluminum in the lower wiring layer 26 and the gold seal residual strain effects of to the upper wiring layer 27 is composed of it due to, the detection element portion due to the residual stress of the aluminum (15a, 15b, 15c, 15d) It is able to be reduced.

도 7은, 나중에 설명하는 실시예 3의 MEMS 센서(1)를 온도 사이클하에 두었을 때의 검지 출력의 변화를 나타내고 있다. Figure 7 shows the change in the detected output when the rolls the MEMS sensor 1 according to the third embodiment described later under the temperature cycle. 가로축이 환경 온도이고, 세로축이 대기압하에 있어서의 검지 출력의 변화를 나타내고 있다. And the horizontal axis represents the environmental temperature, and the vertical axis represents the change in the detection output in under atmospheric pressure. 도 7에서는, 대기압하에서 환경 온도를 25℃에서 80℃까지 상승시키고, 그 후 25℃까지 되돌리고 있다. In Figure 7, the ambient temperature under atmospheric pressure was raised from 25 ℃ to 80 ℃, it has returned to the post 25 ℃. 온도를 초기의 25℃로 했을 때의 검지 출력과, 온도를 80℃에서 25℃로 되돌렸을 때의 검지 출력의 차이가 출력 변동(Pa:파스칼)이다. And detection output when the temperature of the initial 25 ℃, the output variation of the difference detection output when turned back the temperature at 80 ℃ to 25 ℃: a (Pa Pascal). 이 출력의 변동은, 열 히스테리시스에 의한 MEMS 센서(1) 내의 잔류 응력의 변동이 원인으로 생각되는데, 본 발명의 실시형태의 바람직한 예인 실시예 3에서는, 열 히스테리시스에 의한 출력 변동이 20Pa(파스칼) 정도의 극히 미세한 값으로 되어 있다. Variation in the output is open there is variation in the residual stress in the MEMS sensor 1 according to the hysteresis thought to be caused, in the preferred towing the practice of embodiments of the invention Example 3, the 20Pa (Pascal), output variations due to thermal hysteresis It is a very small value of about.

그 제 1 이유는 다음과 같이 예측할 수 있다. The first reason is that it can be predicted as follows: 제 1 연결 배선층(20)과 제 2 연결 배선층(25)에서는, 알루미늄인 하부 배선층(21, 26)을 배선 길이의 일부분에만 형성하고, 그 이외를 금인 상부 배선층(22, 27)으로 형성하고 있다. First to form a first connection wiring 20 and the second connection wiring (25), the aluminum of a lower wiring layer (21, 26) to form only a portion of the wire length, the other gold seal the upper wiring layer (22, 27) . 그 때문에, 알루미늄의 길이를 잔류 응력의 영향을 미치게 하기 어려운 최적의 길이로 설정하는 것이 가능하다. As a result, to affect the residual stress of the length of the aluminum it is possible to set to the optimum length is difficult. 즉, 도 1에 나타내는 상부 배선층(22, 27)의 길이 치수(L1, Lb)를 선택함으로써, 알루미늄인 하부 배선층(21, 26)을 잔류 응력의 영향을 미치게 하기 어려운 치수로 설정하기 쉬워진다. That is, by selecting the length dimensions (L1, Lb) of the upper wiring layer (22, 27) shown in Figure 1, it is easy to set the aluminum of a lower wiring layer (21, 26) to affect the residual stress difficult dimensions.

제 2 이유는 다음과 같이 예측할 수 있다. The second reason can be estimated as follows: 도 1의 (A)에 나타내는 전극 패드(16a)에 착안하면, 1개의 전극 패드(16a)로부터 서로 직교 방향으로 연장되는 2개의 배선층이, 동일한 길이의 제 1 연결 배선층(20)으로 되어 있다. There is shown focusing on the electrode pad (16a) shown in FIG. 1 (A), it is in two first connection wiring 20 of the one wiring layer, the same length extending in the direction orthogonal to each other from one electrode pad (16a). 이로 인해, 전극 패드(16a)를 기점으로 하여, 그 양측에 2개의 알루미늄인 하부 배선층(22)이 동일한 길이로 동일한 거리를 두고 균등하게 배치된다. Accordingly, by starting from an electrode pad (16a), with the same distance to two of the lower aluminum wiring layer 22 is the same length on both sides are arranged evenly. 그 때문에, 알루미늄에 내부 응력이 잔류한다고 해도, 그 응력이 전극 패드(16a)의 양측에서 균등하게 작용하게 된다. Therefore, even if an internal stress remaining in the aluminum, is that the stress is uniformly acts on both sides of the electrode pads (16a). 게다가, 전극 패드(16a)의 양측에 서로 역극성의 저항 변화가 되는 제 1 검지 소자부(15a)와 제 3 검지 소자부(15c)가 배치되어 있기 때문에, 하부 배선층(22)에 응력이 잔류해도, 2개의 검지 소자부(15a와 15c)에, 저항 변화를 없애도록 균등한 응력이 주어진다. In addition, since the each first sensor element part (15a) and the third detecting element section (15c) that the resistance changes in opposite polarities on the two sides of the electrode pads (16a) are disposed, the stress on the lower wiring layer 22, the residual even, and is given a uniform stress to eliminate the resistance to the two detector element part (15a and 15c). 게다가, 상부 배선층(22)의 길이 치수(L1)를 적정하게 선택함으로써, 검지 소자부(15a, 15c)에 작용하는 응력을 밸런스가 좋은 값으로 설정할 수 있게 된다. In addition, by properly selecting the length dimension (L1) of the upper wiring layer 22, the stress acting on the detection element part (15a, 15c), it is possible to set the balance as a good value.

상기 이유는, 전극 패드(16c)와 그 양측의 제 1 연결 배선층(20, 20)의 관계에 있어서 동일하다. The reason is the same in relation to the electrode pad (16c) and the first connection wiring (20, 20) of both sides. 전극 패드(16b, 16d)는 그 양측에 동일한 길이의 제 2 연결 배선층(25)이 더 배치되어 있다. Electrode pads (16b, 16d) have the same second connecting wiring layers 25 on both sides of the length being further arranged. 따라서, 이 구조도 밸런스가 좋은 것이고, 하부 배선층(26)에 응력이 잔류한다고 해도 검지 소자부에 대해 밸런스 좋게 작용하는 것이 된다. Therefore, this structure also will a well-balanced, even if the stress is left in the lower wiring layer 26 is to effect a good balance for the sensor element portion.

(실시예) (Example)

실시예 1 내지 4로서, 도 1 내지 3이 나타내는 구조의 MEMS 센서(1)에 대하여 시뮬레이션을 행하였다. Performed as Examples 1 to 4 was subjected to the simulated road with respect to the MEMS sensor (1) of the structure is from 1 to 3 showing. 도 1에 나타내는 정방형의 한 변의 치수는 500㎛, 제 2 기판(12)의 두께를 5㎛로 하였다. FIG dimension of one side of a square shown in FIG. 1 was set to the thickness of the 5㎛ 500㎛, the second substrate 12. 상부 배선층(22, 27)의 폭 치수를 각각 18㎛로 하고, 하부 배선층(21, 26)의 폭 치수를 각각 10㎛로 하였다. To the width of the upper wiring layer (22, 27) each 18㎛, and the width of the lower wiring layers 21 and 26 was set to 10㎛ respectively.

제 2 연결 배선층(25)의 길이 치수는 La를 60㎛, Lb를 52㎛로 고정하였다. A second length of the connecting wiring layer 25 was fixed to the 60㎛ La, Lb to 52㎛. 제 1 연결 배선층(20)의 L0을 112㎛로 고정하고, 상부 배선층(22)의 길이 치수(L1)를 실시예 마다 변화시켰다. Fixing the L0 of the first connection wiring 20 to the 112㎛ and was changed every embodiment the length dimension (L1) of the upper wiring layer 22, for example.

(실시예 1) : L1=52㎛ (Example 1): L1 = 52㎛

(실시예 2) : L1=60㎛ (Example 2): L1 = 60㎛

(실시예 3) : L1=85㎛ (Example 3): L1 = 85㎛

(실시예 4) : L1=98㎛ (Example 4): L1 = 98㎛

도 4는, (비교예 1)의 MEMS 센서(101)의 평면도이다. 4 is a plan view of the MEMS sensor 101 of (Comparative Example 1). 이 MEMS 센서(101)는, 제 2 기판(12)의 표면에 상부 절연층(14b)이 형성되어 있지 않고, 하부 절연층(14a)의 표면에, 전극 패드(116a, 116b, 116c, 116d) 및 제 1 연결 배선층(120)과 제 2 연결 배선층(125)이 모두 알루미늄으로 형성되어 있다. The MEMS sensor 101 is, on the surface of the second substrate 12, an upper insulating layer (14b), the lower insulation does not have a formed layer (14a) on the surface of the electrode pad (116a, 116b, 116c, 116d) and a first connection wiring 120 and the second connection wiring 125 are both formed of aluminum. 그리고, 알루미늄인 제 1 연결 배선층(120)과 제 2 연결 배선층(125)이 검지 소자부(15a, 15b, 15c, 15d)에 도통하고 있다. And, the aluminum and the conduction to the first connection wiring 120 and the second connection wiring 125, the detection element part (15a, 15b, 15c, 15d). 그 이외의 구조는 상기 실시예와 동일하다. Structure other than that is the same as the above embodiment.

도 5와 도 6은, (비교예 2)의 MEMS 센서(201)를 나타내고 있다. 5 and 6, there is shown the MEMS sensor 201 of (Comparative Example 2). 이 MEMS 센서(201)는, 전극 패드(16a, 16b, 16c, 16d)가 상부 절연층(14b)의 표면(14c)에 있어서 금으로 형성되어 있다. The MEMS sensor 201 is formed of gold in the electrode pad (16a, 16b, 16c, 16d) is a surface (14c) of the upper insulating layer (14b). 전극 패드(16a, 16c)의 양측으로 연장되는 제 1 연결 배선층은, 금인 상부 배선층(22)으로만 형성되고, 전극 패드(16b, 16d)의 양측으로 연장되는 제 2 연결 배선층은, 금인 상부 배선층(27)으로만 형성되어 있다. A first connection wiring which extends in both sides of the electrode pads (16a, 16c), the second connecting wiring extending in a gold seal both sides of the upper wiring layer 22 only is formed on the electrode pads (16b, 16d) is a gold seal the upper wiring layer It is formed only by 27.

그리고, 도 6에 나타내는 바와 같이, 상부 배선층(22)의 선부(先部)의 도통부(22a)와 검지 소자부(15a)의 사이에, 알루미늄인 접속층(121)이 형성되어 있다. And, there is between the conductive portion (22a) and the sensing element part (15a) of the front part (先 部) of the upper wiring layer 22, the aluminum connection layer 121 has been formed, as shown in Fig. 이것은, 상부 배선층(27)과 검지 소자층의 도통부(27a)에 있어서도 동일하다. This same is true for the upper wiring layer 27 and the conductive portion (27a) of the detector element layer. 비교예 2는, 제 1 연결 배선층과 제 2 연결 배선층이 금으로만 형성되고, 금과 검지 소자의 접속부에만 알루미늄이 형성된 것이다. Comparative Example 2, and the first connecting wiring and second connecting wiring is formed only of gold, aluminum is formed only in the connection of the gold and the detector element.

실시예 1 내지 4와 비교예 1 및 비교예 2에 관하여, 도 7에 나타내는 바와 같이, 대기압하에서 초기 검지 출력을 얻는다. Examples 1 to 4 and with respect to Comparative Examples 1 and 2, as shown in Fig. 7, thereby obtaining the initial detection output at atmospheric pressure. 그 후 온도를 25℃에서 80℃까지 상승시키고 25℃까지 저하시켰을 때의 검지 출력과, 상기 초기 검지 출력의 차이를 산출하여 출력 변동으로 하였다. Then by rising the temperature from 25 ℃ to 80 ℃ and the detection output of the time sikyeoteul lowered to 25 ℃, calculating the difference between the initial detection output was the output variations.

결과는 도 8에 나타내는 바와 같고, 실시예 1의 열 히스테리시스에 의한 출력 변동은 -34.16Pa, 실시예 2의 출력 변동은 -27.98Pa, 실시예 3의 출력 변동은 -19.02Pa, 실시예 4의 출력 변동은 +15.66Pa이었다. The results of the output variation of the third embodiment of the output fluctuation is the output fluctuation -34.16Pa, Example 2 by the thermal hysteresis of Example 1 are as shown in Figure 8, is -27.98Pa, is -19.02Pa, Example 4 output variation was + 15.66Pa. 비교예 2의 출력 변동은 -111.11Pa, 비교예 2의 출력 변동은 +52.66Pa이었다. Comparing the output variation of the Example 2 is -111.11Pa, output variations of the comparative example 2 was + 52.66Pa.

비교예 1은, 전극 패드와 검지 소자부를 도통시키는 연결 배선층이 전체 길이에 걸쳐 알루미늄으로 형성되어 있기 때문에, 열 히스테리시스에 의해 알루미늄에 잔류하는 응력의 범위가 넓어지고, 검지 소자부(15a, 15b, 15c, 15d)에 큰 변형을 주는 결과가 되어, 열 히스테리시스에 의한 출력 변동이 커졌다. Comparative Example 1, since a connection wiring of conductive parts of the electrode pad and the detection element are formed of aluminum over the entire length, becoming wider the range of the stress remaining in the aluminum by thermal hysteresis, the detection element part (15a, 15b, the result is that a large strain on 15c, 15d), the increased output variations due to thermal hysteresis.

실시예 1, 2, 3, 4의 MEMS 센서(1)는, 전극 패드(16a, 16c)의 양측에 제 1 연결 배선층(20)이 균일하게 배치되고, 전극 패드(16b, 16d)의 양측에 제 2 연결 배선층(25)이 균일하게 배치되어 있다. On either side of the embodiment 1, 2, 3, MEMS sensor 1 of 4, the electrode pads (16a, 16c), a first connection wiring layer 20 is uniformly arranged, the electrode pads (16b, 16d) on either side of the claim 2 has a connecting wiring layer 25 are arranged uniformly. 이로 인해, 검지 소자부(15a, 15b)와 이것과는 저항값의 변화가 반대가 되는 검지 소자부(15c, 15d)에 대해, 알루미늄의 잔류 응력에 기인하는 밸런스가 좋은 적당한 힘이 작용하고, 이로 인해 출력 변동이 상쇄되어 억제되고 있다. This is because, the detection element part (15a, 15b) with this and is a good balance of for the detection element part (15c, 15d) a change in the resistance value is the opposite, due to the residual stress of the aluminum appropriate force is applied, and this is because of the suppression, the output variation is canceled.

이에 비하여 비교예 2는, 응력의 밸런스를 부여하는 알루미늄층이 거의 없어지기 때문에, 본래는 알루미늄의 응력에 의해 상쇄되어야 할 잠재적인 응력이 MEMS 센서 전체에 작용하고, 그 결과, 비교예 1과는 반대 위상의 출력 변동이 생긴 것으로 예측된다. In Comparative Example 2, since the aluminum layer to impart the balance between the stress is virtually eliminated, originally it has the potential stress can be offset by the stress of the aluminum and acts on the whole MEMS sensor, and as a result, in Comparative Example 1 as compared it is predicted that the output variations caused in the opposite phase.

이와 같이, 실시예 1, 2, 3, 4는 알루미늄에 의한 하부 배선층의 배치와 길이의 밸런스가 좋기 때문에, 열 히스테리시스에 의한 출력 변동을 억제할 수 있게 된다. Thus, Examples 1, 2, 3, and 4 is possible due to the balance of the arrangement and length of the lower wiring layer by aluminum is good, can suppress the output variation due to thermal hysteresis. 실시예 1, 2, 3, 4로부터, 제 1 연결 배선층(20)의 길이(L0)에 대한 상부 배선층(22)의 길이(L1)의 비의 바람직한 범위(L1/L0)는 0.46∼0.88이다. Examples 1, 2, 3, 4 from the first desired range (L1 / L0) of the ratio of the length (L1) of the upper wiring layer 22 to the length (L0) of the connecting wiring layer 20 is from 0.46 to 0.88 .

도 8로부터 실시예 3 내지 실시예 4의 범위에서 출력 변동이 극히 작아진다. Figure 8 is extremely small, the output variation in the range of Examples 3 to Example 4 from. 따라서, L1/L0이 0.76∼0.88인 것이 더욱 바람직하다. Therefore, that the L1 / L0 is from 0.76 to 0.88 it is more preferred.

1 : MEMS 센서 1: MEMS sensors
2 : SOI기판 2: SOI substrate
11 : 제 1 기판 11: first substrate
11a : 공간부 11a: recess
11b : 프레임체부 11b: a frame body
12 : 제 2 기판 12: second substrate
12a : 감지부 12a: sensor
12b : 배선부 12b: wiring portion
14 : 절연층 14: insulating layer
15a, 15b, 15c, 15d : 검지 소자부 15a, 15b, 15c, 15d: detecting element section
16a, 16b, 16c, 16d : 전극 패드 16a, 16b, 16c, 16d: an electrode pad
20 : 제 1 연결 배선층 20: first connecting wiring
21 : 하부 배선층 21: a lower wiring layer
22 : 상부 배선층 22: upper wiring layer
25 : 제 2 연결 배선층 25: second connecting wiring
26 : 하부 배선층 26: lower wiring
27 : 상부 배선층 27: upper wiring

Claims (11)

  1. 모두 실리콘 기판인 제 1 기판 및 제 2 기판이 포개진 MEMS 센서에 있어서, Both the first substrate and the second substrate the silicon substrate is in the folded MEMS sensor,
    상기 제 1 기판은, 공간부와 이 공간부를 둘러싸는 프레임체부를 가지고, 상기 제 2 기판에는, 상기 공간부에 대향하는 휨 변형 가능한 감지부와, 상기 감지부의 휨 변형에 따른 검지 출력을 얻는 검지 소자부가 형성되며, The first substrate, the space part and the space has a surrounding frame body portion, the second substrate, and bending the deformable sensor facing the space portion, is detected to obtain a detection output in accordance with the bending deformation the sensing unit element portions are formed,
    상기 제 2 기판의 표면에 절연층이 형성되어, 상기 절연층의 표면에 전극 패드가 형성되고, 상기 전극 패드와 상기 검지 소자부의 사이에 연결 배선층이 형성되어 있으며, Wherein the insulating layer is formed on the surface of the second substrate, on the surface of the insulating layer and the electrode pad is formed, and the connection wiring is formed between the electrode pad and the sensor element portion,
    상기 연결 배선층은, 상기 제 2 기판과 상기 절연층의 사이에 형성되어 상기 검지 소자부에 접속되는 알루미늄인 하부 배선층과, 상기 절연층의 표면에서 상기 전극 패드로부터 연장되는 상부 배선층으로 이루어지고, 상기 상부 배선층이 알루미늄보다 온도 변화에 의한 잔류 응력의 변동이 작은 도전성 금속 재료로 형성되어 있으며, 상기 상부 배선층과 상기 하부 배선층이, 상기 절연층에 설치된 개구에 있어서 서로 도통되어 있는 것을 특징으로 하는 MEMS 센서. The connecting wiring layer, is formed between the second substrate and the insulating layer is made from the surface of the aluminum of a lower wiring layer and the insulating layer to be connected to said detection element to the upper wiring layer extending from the electrode pad, wherein and an upper wiring layer is formed of a conductive metal material is a small variation in the residual stress due to temperature changes than aluminum, MEMS sensors, it characterized in that the upper wiring and the lower wiring layer, is in continuity with each other in an opening provided in the insulating layer .
  2. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제 2 기판은 정방형이고, 상기 전극 패드가 정방형의 모든 모서리부에 위치하고 있으며, 상기 정방형의 일방의 대각선 상에 설치된 전극 패드를 제 1 전극 패드쌍으로 하고, 타방의 대각선 상에 설치된 전극 패드를 제 2 전극 패드쌍으로 하며, And said second substrate is a square, the electrodes and pads are located in all of the corner portions of the square, and an electrode pad provided on the of the square one diagonal to the first electrode pad pairs, and an electrode pad provided on the other diagonal first and a second pair of electrode pads,
    상기 제 1 전극 패드쌍으로부터 연장되는 복수의 제 1 연결 배선층은 각각 동일한 길이이고, 상기 제 2 전극 패드쌍으로부터 연장되는 복수의 제 2 연결 배선층은 각각 동일한 길이이며, 상기 제 1 연결 배선층의 길이와 상기 제 2 연결 배선층의 길이가 상이한 MEMS 센서. A plurality of first connection wiring extending from the first electrode pad pairs are of equal length, respectively, a plurality of second connection wiring extending from the second electrode pad pair are the same length respectively, and the length of the first connecting wiring different MEMS sensor, the length of the second connection wiring.
  3. 제 2 항에 있어서, 3. The method of claim 2,
    상기 제 1 연결 배선층의 상기 하부 배선층과 상기 상부 배선층의 길이의 비는, 상기 제 2 연결 배선층에 있어서의 상기 하부 배선층과 상기 상부 배선층의 길이의 비에 대해, 상기 하부 배선층의 길이의 비율이 큰 MEMS 센서. The first length of the ratio of the lower wiring and the upper wiring layer of the connection wiring, the second for the ratio of the lower wiring layer and the length of said upper wiring layer of the connection wiring, the length ratio of the lower wiring layer is larger MEMS sensor.
  4. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 제 2 기판은 정방형이고, 상기 전극 패드가 정방형의 모든 모서리부에 위치하고 있으며, 상기 연결 배선층은, 정방형의 각 변과 평행하게 형성되어 있고, 상기 연결 배선층의 길이 및 상기 하부 배선층과 상기 상부 배선층의 길이의 비는, 정방형의 각각의 변에 있어서 동일한 MEMS 센서. The second substrate is a square, and wherein the electrode and the pads are located in all of the corner portions of the square, the connection wiring layer, are formed in parallel to respective sides of the square, and the length and the lower wiring layer of the connection wiring and the upper wiring layer the length of a ratio of the same MEMS sensor in each of the sides of the square.
  5. 제 1 항에 있어서, According to claim 1,
    상기 연결 배선층의 배선 패턴은, 상기 제 2 기판의 도심을 중심(中心)으로 하여 180도의 회전 대칭인 MEMS 센서. The wiring pattern of the wiring layer is connected, MEMS sensors the rotation of 180 degrees symmetrical with the center of the second substrate to the center (中心).
  6. 제 1 항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 5,
    상기 상부 배선층이 금으로 형성되어 있는 MEMS 센서. MEMS sensor with the upper wiring layer is formed of gold.
  7. 제 1 항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 5,
    상기 하부 배선층과 상기 검지 소자부와의 도통부와 상기 전극 패드를 제외한 상기 연결 배선층의 전체 길이를 L0으로 하고, 상기 상부 배선층과 상기 하부 배선층과의 도통부를 포함하면서 상기 전극 패드를 제외한 상기 상부 배선층의 길이를 L1로 했을 때에, L1/L0은 0.46∼0.88인 MEMS 센서. The upper wiring layer, containing the lower wiring layer and the sensor element portion and the conductive portion and the electrode pad than conduction between the connection wiring full length of the upper wiring layer to L0, and from the lower wiring layer of the portion except the electrode pad when the length is L1, L1 / L0 is from 0.46 to 0.88 of the MEMS sensor.
  8. 제 7 항에 있어서, The method of claim 7,
    L1/L0이 0.76∼0.88인 MEMS 센서. L1 / L0 of the MEMS sensor is 0.76 to 0.88.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 5,
    상기 전극 패드가 알루미늄보다 온도 변화에 의한 잔류 응력의 변동이 작은 도전성 재료로 형성되어 있는 MEMS 센서. The electrode pads are MEMS sensor, which has a variation in the residual stress due to temperature change than that of the aluminum is formed with a small conductive material.
  10. 제 9 항에 있어서, 10. The method of claim 9,
    상기 전극 패드가 금, 은, 구리 중 어느 재료로 형성되어 있는 MEMS 센서. The electrode pads are gold, silver, the MEMS sensor is formed by any material of the copper.
  11. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, The method according to any one of claims 1 to 5,
    상기 제 2 기판과 반대측에서, 상기 제 2 기판에 접합된 지지 기판이 설치되어, 상기 공간부가 폐쇄되고, 상기 감지부가 기체의 압력으로 변형되는 압력 센서인 MEMS 센서. In the second substrate opposite to the first a support substrate bonded to the second substrate are installed, wherein the additional space is closed, and the pressure sensor is a MEMS sensor that detects variations in the pressure of said additional gas.
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