KR20060049908A

KR20060049908A - 가속도 센서

Info

Publication number: KR20060049908A
Application number: KR1020050060981A
Authority: KR
Inventors: 아쯔시 마찌다; 스미오 야마다; 히로시 다나까; 히사노리 아이자와; 겐지 나가따; 쯔또무 미야시따; 히로시 이시까와
Original assignee: 후지쓰 메디아 데바이스 가부시키가이샤; 후지쯔 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2005-07-07
Publication date: 2006-05-19
Also published as: EP1655611A2; US20060096379A1; CN1773292A; EP1655611A3; US7360426B2; JP2006133161A

Abstract

본 발명의 과제는 오프셋 전압의 변동을 억제하여, 온도 특성이 개선된 가속도 센서를 제공하는 데 있다.

반도체 기판의 중앙부에 형성된 방추부와, 상기 방추부의 주변부에 형성된 프레임부와, 상기 방추부와 프레임부를 접속하는 빔부 혹은 다이어프램부와, 상기 빔부 혹은 다이어프램부에 형성된, 인가되는 가속도에 대응한 상기 빔부 혹은 다이어프램부의 휨을 검출하는 검출 소자와, 상기 빔부 혹은 다이어프램부 상에 형성되고, 상기 검출 소자의 검출 출력을 상기 프레임부에 설치한 패드로 유도하는 리드를 갖고, 또한 상기 빔부 혹은 다이어프램 상에 형성된 리드와 적어도 전기적으로 독립된 복수의 돗트 패턴으로 이루어지는 더미 리드가, 상기 빔부 혹은 다이어프램 상에 형성되어 있다.

검출 소자, 저항 소자, 방추부, 빔부, 패드

Description

가속도 센서{ACCELERATION SENSOR}

도1은 가속도 센서의 주요부인 센싱부의 1구조를 설명하기 위한 개념도.

도2는 도1의 (b)의 평면도를 확대하여, 피에조 저항 소자와 리드와의 접속 관계를 일반적인 구성으로서 도시한 도면.

도3은 도2의 빔부(13a)의 부분을 확대하여 도시한 도면.

도4는 도2의 빔부(13b)의 부분을 확대하여 도시한 도면.

도5는 본 발명의 제1 실시예를 설명한 도면.

도6은 더미의 리드를 설명한 도면.

도7은 도5의 (b)를 다시 도시한 도면.

도8은 빔부(13b)에 형성된 더미의 리드(17b)의 형태를 바꾸었을 때의 Z축 센서의 오프셋 드리프트 특성을 나타낸 그래프.

도9는 본 발명의 제2 실시예를 설명한 도면.

도10은 도9에 도시한 실시예에 있어서의 응력 분포를 나타낸 그래프.

도11은 제2 실시예로서 빔부(13b) 상의 피에조 저항 소자(11b3)를 제1 영역과 제2 영역을 갖도록 구성한 예.

도12는 도11의 구성에 있어서, 제1 영역이 제2 영역으로 신장되는 오프셋량을 바꾸었을 때의 각 온도에 있어서의 Z축 오프셋 드리프트(mV)를 나타낸 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 검출 소자

11a1, 11a2, 11b1 내지 11b4, 11c1, 11c2, 11d1 내지 11d4 : 피에조 저항 소자

12 : 방추부

13a 내지 13d : 빔부

14 : 프레임부

15 : 유리 기판

16 : 패드

[문헌 1] 일본 특허 공개 제2003-92413호 공보

[문헌 2] 일본 특허 공개 제2003-279592호 공보

[문헌 3] 일본 특허 공개 평11-311631호 공보

본 발명은 가속도 센서에 관한 것이다. 특히, 온도에 의한 오프셋 전압의 변동을 억제한, 3축의 각각의 가속도를 검출 가능한 가속도 센서에 관한 것이다.

자동차, 항공기, 완구, 휴대 단말 등에 이용되는 가속도 검출용 반도체 가속도 센서에는, 피에조 저항 효과, 압전 효과, 정전 용량 변화 등을 이용한 것과 다 양한 검출 수단을 이용한 것이 개발되어 있다. 이들 가속도 센서에는, 소형이고 또한 고성능인 것이 요구되고 있다.

또한, 1칩으로 다축 검출을 가능하게 하는 센서의 개발이 진행되어, 이미 제품화되어 있다. 그 중에서도, 반도체 기판을 이용하여 일반적인 반도체 기술을 사용하여 제조 가능한 피에조 저항형의 다축 가속도 센서의 개발이 진행되고 있다.

일반적인 가속도 센서는, 방추부와 그것을 둘러싸도록 배치한 프레임부와, 프레임부와 방추부를 연결하는 복수개의 빔부(Beam)로 지지한 빔부 구조나, 얇은 막으로 방추부를 지지하고 있는 다이어프램 구조가 일반적이다. 그리고, 가속도가 인가된 경우의 검출은, 빔부 혹은 다이어프램에 발생된 휨을 검출 소자로 검출하는 것이다.

검출 소자로서, 피에조 저항 소자를 빔부 혹은 다이어프램에 형성하여 가속도가 인가된 경우, 방추부가 상하, 좌우로 흔들려 방추부를 지지하고 있는 빔부 혹은 다이어프램부에 응력이 가해지고, 가속도를 응력에 의한 빔의 휨에 따른 피에조 저항 소자의 저항 변화로서 파악할 수 있다.

도1은 가속도 센서의 주요부인 센싱부의 1구조를 설명하기 위한 개념도이다. 도1의 (a)는 센싱부의 사시도, 도1의 (b)는 센싱부의 평면도, 그리고 도1의 (c)는 센싱부를 유리 기판 상에 적재한 상태의 단면도이다.

도1의 (a) 및 (b)에 있어서, 가속도 센서의 센싱부를 제작하기 위한 기판인 SOI 기판(10)은 프레임부(14), 후술하는 프로세스에 의해 SOI 기판(10)에 넣어진 피에조 저항 소자(11), 센싱부의 가동부인 방추부(12), 방추부(12)와 프레임부(14) 를 이어 방추부(12)의 움직임을 지지하는 빔부(13)를 갖고 구성된다. 또한, 도1의 (c)에 도시한 바와 같이 유리 기판(15)이 방추부(12)의 축 방향의 일단부면에 대향하도록 빔부(13)를 지지하여 방추부(12)를 보유 지지하기 위한 프레임(14)에 고정 부착된다.

이러한 구성에 있어서, 가동부인 방추부(12)가 움직이면 그 움직임은 빔부(13)의 흔들림이나 휨이 되어 빔부(13) 상에 설치된 피에조 저항 소자(11)의 저항치가 변화되고, 이 저항치의 변화가 휘스톤·브릿지 회로를 이용하여 전기 신호 출력으로서 검출된다.

여기서, 도1에 도시한 바와 같이 피에조 저항 소자를 검출 소자로서 이용하는 구성에서는, 빔부(13)의 휨을 피에조 저항 소자의 저항 변화로서 파악하는 것이며, 피에조 저항 소자의 저항 변화를 검출하기 위해 외부의 검출 회로와 피에조 저항 소자를 연결하는 인출 배선(리드)을 설치하는 것이 필요하다.

도2는 도1의 (b)의 평면도를 확대하여, 피에조 저항 소자와 배선 리드와의 접속 관계를 일반적인 구성으로서 도시한 도면이다.

도2에 있어서, 4개의 빔부(13a 내지 13d) 상의 각각에 검출 소자로서 피에조 저항 소자가 형성 배치되어 있다.

도2에 나타낸 실시예에서는, 빔부(13a) 상에 피에조 저항 소자(11a1, 11a2)가, 빔부(13b) 상에 피에조 저항 소자(11b1 내지 11b4)가, 빔부(13c) 상에 피에조 저항 소자(11c1, 11c2)가, 빔부(13d) 상에 피에조 저항 소자(11d1 내지 11d4)가 형성되어 있다.

빔부(13a) 상의 피에조 저항 소자(11a1, 11a2)와 빔부(13c) 상의 피에조 저항 소자(11c1, 11c2)에 접속되는 리드에 패드(16)를 통해 연결되는 외부 검출부에 있어서 브릿지 회로에 접속되어, Y축 방향의 가속도가 검지된다. 마찬가지로, 빔부(13b) 상의 피에조 저항 소자(11b1과 11b2)와 빔부(13d) 상의 피에조 저항 소자(11d3, 11d4)에 접속되는 배선 리드에 패드(16)를 통해 연결되는 외부 검출부에 있어서 브릿지 회로에 접속되어, X축 방향의 가속도가 검지된다. 또한, 빔부(13b) 상의 피에조 저항 소자(11b3과 11b4)와 빔부(13d) 상의 피에조 저항 소자(11d1, 11d2)에 접속되는 배선 리드에 패드(16)를 통해 연결되는 외부 검출부에 있어서 브릿지 회로에 접속되어, Z축 방향의 가속도가 검지된다.

여기서, 상기한 바와 같은 가속도 센서에 있어서 문제가 되는 것이 온도 특성에 기인하는 오프셋치의 존재이다.

즉, 온도 특성에 기인하는 요인으로서 피에조 저항 소자의 온도 특성이나 저항 변동, 배선의 내부 응력이나 열응력, 소자를 형성하는 반도체 기판과 그에 양극 접합 등을 이용하여 접속한 유리 기판 등의 열팽창 계수의 차이 등 여러 요인을 예로 들 수 있다.

특히, 검출 소자(피에조 저항 소자)(11)와 패드(16)를 잇는 리드(배선)가 검출축(X축 방향 혹은, Y축 방향)에 있어서, 또는 검출 소자(피에조 저항 소자)를 중심으로 하는 대칭으로는 되어 있지 않은 경우, 배선에 의한 막 응력(분포)이 빔부(13a 내지 13d)에 있어서 다른 것이 된다.

도3은 이러한 모습을 이해하기 위해, 도2의 빔부(13a)의 부분을 확대하여 도 시한 도면이다. 도4는 도2의 빔부(13b)의 부분을 확대하여 도시한 도면이다.

도3에 있어서, 빔부(13a) 상에 형성되는 피에조 저항 소자(11a1, 11b1)를 중심으로 하면, 그 양측에 배치되는 리드(배선)가 비대칭으로 형성되어 있다. 한편, 도4에 있어서 빔부(13b) 상에 형성되는 피에조 저항 소자(11b1, 11b3 및 11b2, 11b4)와의 사이에서는, 이들의 양측에 배치되는 리드(배선)가 비대칭으로 형성되어 있다.

이러한 빔부(13a, 13b) 상의 배선 리드의 비대상 배치에 의해, 각 피에조 저항 소자의 근방에서는 막 응력 밸런스가 미묘하게 달라, 저항치에도 어긋남이 발생된다. 따라서, 결과적으로 브릿지 회로의 저항 밸런스가 무너져 오프셋 전압이 증가한다. 또한, 배선에 이용하고 있는 순Al이나, Al 합금(Al-Si, Al-Cu 등)의 열응력에 관해서도 마찬가지로 오프셋 전압이 증가한다.

그로 인해, 이러한 문제의 해결을 위해 여러 제안이 되어 있다.

제1 예로서, 특허 문헌 1에 개시되는 발명에서는 배선 저항과는 별도로 더미의 배선을 형성하고, 빔부 상의 배선 패턴을 검출축과 검출축에 수직인 방향에 대해 대칭이 되도록 되어 있다.

제2 예로서, 특허 문헌 2에 개시되는 발명은, Z축 방향의 가속도를 검출하기 위한 빔부 상에 배치되는 피에조 저항 소자의 상기 배치 위치를 응력이 집중하는 점으로부터 떨어뜨리는 방법이며, 1개의 빔부 상에 빔부의 축 방향에 배치한 2개의 피에조 저항 소자의 간격을 확대하거나 좁히거나 하여 출력을 조정하는 방법을 취하고 있다.

또한, 제3 예로서 특허 문헌 3에서는 다른 관점으로부터 Si 기판과 양극 접합한 유리 기판과의 열팽창 계수의 차이에 의한 온도 특성으로의 영향을 문제로 하고, 이 영향을 줄이기 위해 홈을 유리 기판에 형성하여 열팽창 계수의 차이에 의해 발생되는 응력을 흡수 또는 경감시키고 있다.

[특허 문헌 1]

일본 특허 공개 제2003-92413호 공보

[특허 문헌 2]

일본 특허 공개 제2003-279592호 공보

[특허 문헌 3]

일본 특허 공개 평11-311631호 공보

상기한 특허 문헌 1, 2에 기재된 더미 배선을 설치하는 방법이나 피에조 저항 소자 위치를 응력이 집중하는 점으로부터 떨어뜨리는 방법에 따라서는, 더미 배선을 설치할 때에 배선과는 다른 재료를 이용하지 않으면 공정이 증가하는 일은 없다. 따라서, 생산성, 비용의 면에서 종래 공정에 비해 악화되는 일은 없다.

그러나, 특허 문헌 1에 기재된 더미 배선을 설치하는 경우, 대칭성을 고려하여 배치해야만 하며, 예를 들어 빔부의 폭 치수를 정할 때에 더미 배선의 폭과 인출선(배선 리드)과의 간격만큼의 공간이 필요해져 빔부 폭을 가늘게 하는 것이 어려워진다.

또한, 특허 문헌 2에 기재된 피에조 저항 위치의 시프트에 관해서도, 피에조 저항 소자의 간격을 좁게 하는 경우에는 피에조 저항 소자 형상을 바꾸지 않으면 빔부 길이를 짧게 하는 것이 어렵다. 반대로, 빔부 길이를 길게 할 수는 있지만, 지나치게 길면 제조 변동이 커져 바람직하지 않다. 또한, 빔부 길이를 바꾸면, 빔부 등의 막 응력에 대한 변형량도 바뀐다. 이로 인해, 그 때마다 막 응력의 두께나 성막 방법(조건)을 바꿀 필요가 발생된다.

또한, 피에조 저항 소자(11)를 프레임부(14)측, 방추부(12)측 방향으로 시프트시켜 피에조 저항 소자의 간격을 확대한 경우(빔의 중심에 대해 외측 방향으로 시프트), 프레임부(14) 상의 배선을 피에조 저항 소자의 시프트량만큼 그대로 외측으로 시프트시키는 것은 프레임부의 배선 레이아웃의 변경을 수반한다. 이 때, 프레임 사이즈가 고정인 경우, 배선을 인출하는 공간이 제한되어 배선의 변경이 곤란해진다. 또한, 배선을 인출할 수 있는 공간이 제한된다고 하는 것은, 프레임부를 작게 하는 것이 어려워져 소형화의 면에서도 어려워진다.

또한, 특허 문헌 3에 기재된 발명에 의한 반도체 기판으로 제작한 소자 혹은 유리 기판에 응력 완화를 위한 홈을 형성하는 방법에서는, 양극 접합용 유리 기판에 홈을 파는 공정이 추가되기 때문에 비용 상승은 피할 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 이러한 점에 비추어 상기 특허 문헌 1 내지 3에 기재된 발명에 있어서의 문제를 해결하여, 오프셋 전압의 변동을 억제하고 온도 특성이 개선된 가속도 센서를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 문제점을 개선하기 위해 소자 치수, 제조 조건 등을 크게 바꾸는 일 없이 설계 자유도를 확보하면서 온도 특성, 특 히 오프셋 전압의 온도 특성을 개선한 가속도 센서를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 달성하는 본 발명에 수반되는 가속도 센서의 제1 형태는, 반도체 기판의 중앙부에 형성된 방추부와, 상기 방추부의 주변부에 형성된 프레임부와, 상기 방추부와 프레임부를 접속하는 빔부 혹은 다이어프램부와, 상기 빔부 혹은 다이어프램부에 형성된, 인가되는 가속도에 대응한 상기 빔부 혹은 다이어프램부의 휨을 검출하는 검출 소자와, 상기 빔부 혹은 다이어프램부 상에 형성되어 상기 검출 소자의 검출 출력을 상기 프레임부에 설치한 패드로 유도되는 배선 리드를 갖고, 또한 상기 빔부 혹은 다이어프램 상에 형성된 배선 리드와 독립된 복수의 돗트 패턴으로 이루어지는 더미 리드가 상기 빔부 혹은 다이어프램 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제를 달성하는 본 발명에 수반되는 가속도 센서의 제2 형태는, 제1 형태에 있어서 상기 배선 리드와는 독립된 더미 리드의 패턴은 상기 배선 리드의 형성과 동일 공정에서 형성한 것을 특징으로 한다.

상기한 과제를 달성하는 본 발명에 수반되는 가속도 센서의 제3 형태는, 제1 형태에 있어서 상기 더미 리드의 복수의 돗트 패턴이 직선 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제를 달성하는 본 발명에 수반되는 가속도 센서의 제4 형태는, 반도체 기판의 중앙부에 형성된 방추부와, 상기 방추부의 주변부에 형성된 프레임부와, 상기 방추부와 프레임부를 접속하는 빔부 혹은 다이어프램부와, 상기 빔부 혹 은 다이어프램부에 형성된, 인가되는 가속도에 대응한 상기 빔부 혹은 다이어프램부의 휨을 검출하는 피에조 저항 소자를 갖고, 상기 피에조 저항 소자는 제1 영역과, 상기 제1 영역보다 폭이 좁은 제2 영역을 갖고, 상기 제1 영역이 상기 방추부와 빔부 혹은 다이어프램부와의 경계, 또는 상기 프레임부와 빔부 혹은 다이어프램부와의 경계를 걸친 위치에 형성되고, 상기 제2 영역이 상기 빔부 혹은 다이어프램부 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기한 과제를 달성하는 본 발명에 수반되는 가속도 센서의 제5 형태는, 제4 형태에 있어서 상기 피에조 저항 소자의 제1 영역에 있어서의 상기 경계 위치는 상기 제1 영역의 상기 방추부 또는 프레임부에 위치하는 영역보다도 상기 빔부 혹은 다이어프램부에 위치하는 영역의 비율이 커지도록 위치 결정되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하에, 본 발명의 실시예를 도면에 따라서 설명한다. 또한, 도면에 도시된 실시예는 본 발명의 설명을 위한 것으로, 본 발명의 기술적 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다.

[제1 실시예]

도5는 본 발명의 제1 실시예를 설명한 도면이며, 도5의 (a)는 도2에 대응하는 평면도이다. 또한, 도5의 (b)는 도5의 (a)의 굵은 선으로 둘러싼 빔부(13b)의 부분 확대도이다. 도5에 있어서, 도2와 참조 번호를 동일하게 하는 부위는 동일한 것을 가리키고 있다.

본 실시예의 특징은, 각 빔부 상에 피에조 저항 소자(11a1-11a2, 11b1-11b4, 11c1-11c2, 11d1-11d4)에 대해 이들과 접속한 리드 및 더미의 리드(17a), 리드(17b), 리드(17c), 리드(17d)가 설치되어 있는 점에 있다.

또한, 빔부(13a)와 빔부(13d)를 잇는 배선 리드(18a), 빔부(13b)와 빔부(13c)를 잇는 배선 리드(18b)와 균형을 맞추기 위해, 빔부(13a)와 빔부(13b)의 사이에 더미의 리드(18a1), 빔부(13c)와 빔부(13d) 사이에 더미의 리드(18b1)가 형성되어 있다.

특히, 본 발명에 있어서 이들 더미의 리드는, 도5의 (b)에 확대하여 도시한 바와 같이 복수의 돗트 형상을 이루고 있다. 그리고, 돗트 형상을 위해 돗트 간격, 각 돗트의 길이 및 돗트수를 조정함으로써 더미 리드의 등가적인 길이를 조정하는 것이 가능하다.

예를 들어, 더미 리드를 설명하는 도6에 도시된 바와 같이, 필요로 하는 더미 리드의 패턴 길이가 260 ㎛일 때[도6의 (b) 참조], 이 상태로 빔부 상에 형성하는 경우는 빔부 상에 편재되는, 즉 방추부(12)측, 중앙부 혹은, 프레임부(14)측 중 어느 한 방향으로 치우치게 하여 배치해야만 한다. 이러한 경우에는, 빔부의 왜곡이 되어 나타날 가능성이 크다.

이에 대해, 본 발명에서는 도6의 (a)에 도시된 바와 같이 리드 패턴 길이가 260 ㎛의 더미 리드를, 복수의 L1의 돗트 패턴으로 분할하여 간격을 두고 빔부 상에 균등하게 배치할 수 있다. 이에 의해, 빔부 상에 더미 리드가 편재되는 것을 피할 수 있다.

도7 및 도8은 제1 실시예의 효과를 설명하는 도면이다. 도7은, 도5의 (b)를 다시 도시한 도면이다. 도8은 빔부(13b)에 형성된 더미의 리드(17b)의 형태를 바꾸었을 때의 Z축 센서의 오프셋 드리프트 특성을 나타낸 그래프이다.

도8에 있어서, 특성 A는 도7에 도시한 바와 같이 빔부(13b) 상에 패턴 길이 260 ㎛를 복수의 길이(L1)의 돗트 패턴으로 분할하여 분산 배치한 실시예이다.

특성 B는, 도6의 (b)에 도시한 바와 같이 패턴 길이 260 ㎛를 분할하지 않고 빔부(13b) 상에 배치한 예이다. 특성 C는 더미 패턴을 형성하지 않는 경우의 특성이다.

어떠한 특성도, 온도 25 ℃를 기준으로 하여 온도를 변화시켰을 때의 오프셋 드리프트(mV)를 플롯한 것이다.

이 도8로부터, 더미 리드를 각각의 길이가 L1인 복수의 돗트 패턴으로 분할하여, 분산 배치한 본 발명의 실시예가 비교예에 대해 온도 특성이 양호한 것을 이해할 수 있다.

상기한 바와 같이, 제1 실시예에 있어서 피에조 저항 소자의 배치에 의해 완전한 패턴의 대칭은 어렵지만, 도8에 도시한 바와 같이 완전하게 대칭으로 하지 않아도 빔부나 다이어프램에 가해지는 막 응력의 분포를 균일하게 하도록 개선되어, 그 결과 온도 특성이 개선되는 것을 이해할 수 있다.

여기서, 상기 복수의 돗트에 의한 더미 리드의 형성은, 배선 리드의 형성과 동일 행정으로 형성하는 것이 가능하다.

또한, 상기 제1 실시예에 있어서 검출 소자로서 오로지 피에조 저항 소자를 이용하는 예를 설명하였다. 그러나, 본 발명의 제1 실시예는 이에 한정되지 않고 검출 소자로서, 예를 들어 압전 소자를 이용한 것이나 검출 방법으로서 정전 용량의 변화를 이용한 것에 의해서도 동일하게 적용 가능하다.

[제2 실시예]

도9는 본 발명의 제2 실시예를 설명하는 도면이다. 이 제2 실시예는, 가속도 센서의 온도 특성의 개선이라는 의미에 있어서, 상기 제1 실시예와 독립적으로 실시하는 것도, 또한 제1 실시예의 구성을 갖는 것을 전제로 하여 이하에 설명하는 제2 실시예 특징을 단독으로 구비하도록 구성하는 것도 가능하다.

이 제2 실시예의 특징은, 검출 소자인 피에조 저항 소자를 제1 영역과 제2 영역을 갖는 구성으로 하여, 응력이 집중되는 방추부(12)와 빔부(13)의 경계 혹은 프레임부(14)와 빔부(13)의 경계 상에 걸치도록 제1 피에조 저항 소자 영역을 배치하는 데 있다. 또한, 제1 피에조 저항 소자 영역의 폭을, 다른 제2 피에조 저항 소자 영역의 폭보다 큰 형상으로 한다. 이에 의해, 제1 피에조 저항 소자 영역 부분의 저항치를 작게 할 수 있다.

즉, 응력이 집중되는 방추부(12)와 빔부(13)의 경계 혹은 프레임부(14)와 빔부(13)의 경계 근방에서의 감도를 낮게 할 수 있다. 따라서, 이 제1 피에조 저항 소자 영역 부분에서의 감도는 낮아지지만 온도에 의한 변동 폭이 줄어, 결과적으로 피에조 저항 소자 전체에 있어서의 온도 특성이 개선된다.

도9에 도시한 실시예에서는, 제1 영역(11A)은 마치 둘러싸인 것과 같이 프레임부(14)와 빔부(13)의 경계(19)를 걸치도록 위치하고 있다. 또한, 도9에 도시한 바와 같이 피에조 저항 소자는, 알루미늄 배선(20)에 의해 리드에 접속되어 있다. Z축 방향 가속도를 검지하는 피에조 저항 소자(11b4)에 대해 제1 영역(11A)과 제2 영역(11B)을 갖도록 하고, 제1 영역(11A)은 제2 영역(11B)보다도 넓은 폭을 갖고 있다(도9b 참조).

도10은 도9에 도시한 실시예에 있어서의 응력 분포를 나타내고 있다. 응력 피크점(P)을 1로 하여 규격화하여 나타낸 도면이다.

도10a에 도시한 바와 같이 응력의 피크(P)는, 프레임부(14)와 빔부(13)의 경계(19)에서 최대가 되어 있다. 이러한 응력이 최대가 되는 영역에서, 피에조 저항 소자(11b4)는 폭이 넓은 제1 영역(11A)을 형성하고 있다. 따라서, 이 제1 영역 부분(11A)의 저항치가 낮아지고, 결과적으로 피에조 저항 소자 전체에 있어서의 감도의 온도 변화에 의한 변동 폭이 줄어 온도 특성이 개선된다.

도11은 이러한 제2 실시예의 구체예로서, 빔부(13b) 상의 피에조 저항 소자(11b3)를 제1 영역과 제2 영역을 갖도록 구성한 예이다. 그리고, 피에조 저항 소자(11b3)의 제1 영역(11A)은 방추부(12)와 빔부(13)의 경계(19)를 걸치도록 배치 형성된다.

도11에 있어서, 도11의 (b)에 확대하여 도시한 바와 같이 피에조 저항 소자(11b3)의 제1 영역(11A)은 방추부(12)와 빔부(13b)의 경계(19)를 걸치도록 형성되어 있다.

즉, 피에조 저항 소자(11b3)의 제1 영역(11A)은 경계(19)를 기준으로 하여 방추부(12)측에 소정 길이(실시예로서 25 ㎛ : - 25 ㎛라 표시)를 갖고, 알루미늄 배선(20)에 의해 프레임부(14) 상의 도시하지 않은 리드에 접속된다.

또한, 피에조 저항 소자(11b3)의 제1 영역(11A)은 경계(19)를 기준으로 하여 피에조 저항 소자(11b3)의 제2 영역(11B) 측에 오프셋(offset)량의 부분을 갖고 있다.

따라서, 도11에 있어서 제1 영역(11A)의 길이는 경계(19)를 기준으로 하여 방추부(12)측의 소정 길이와 제2 영역측으로 신장된 오프셋량을 더한 것이다.

경계(19)를 기준으로 하여 방추부(12)측의 소정 길이를 (- 25 ㎛)로 하고, 폭을 10 ㎛로 하여 제2 영역측(실시예로서 폭은 7 ㎛)으로 신장된 오프셋량을 바꾸어 측정한 결과를 도12에 나타낸다.

도12는 도11에 도시한 구성에 있어서, 빔(13b)에 형성된 피에조 저항 소자(11b3)의 제1 영역(11A)이 제2 영역(11B)으로 신장되는 오프셋량을 바꾸었을 때의 각 온도에 있어서의 Z축 오프셋 드리프트(mV)를 나타낸 것이다.

도12에 있어서, 측정예(a)는 오프셋량을 - 25 ㎛로 한 예이며, 즉 이 경우에는 제1 영역(11A)은 존재하지 않고, 피에조 저항 소자(11b3)의 폭은 균일하며 종래예와 동일하다.

측정예(b 내지 d)는 각각 오프셋량을 + 5, + 15, + 25 ㎛로 한 예이다. 도12로부터 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 온도 25 ℃를 기준으로 하여 온도를 변화시킬 때 오프셋량이 작을수록 Z축 오프셋 드리프트의 온도 변동이 큰 것을 이해할 수 있다. 즉 제1 영역(11A)을, 경계(19)를 기준으로 하여 제2 영역(11B)으로 신장되는 영역을 크게 함으로써, 보다 바람직한 온도 변동을 얻을 수 있는 것을 이해할 수 있다.

또한, 상기 제2 실시예 설명에 있어서 Z축 오프셋 드리프트에 관하여 설명하였지만, X축, Y축에 대해서도 마찬가지로 피에조 저항 소자에 제1 영역 및 제2 영역을 마련하여 오프셋 드리프트를 조정 가능한 것은 물론이다.

상기 실시예에 따라서 본 발명을 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해 간단한 구성으로 오프셋 드리프트의 온도 특성이 우수한 가속도 센서를 제공할 수 있으므로 가격대 성능비가 우수하고, 또한 신뢰성이 향상된 가속도 센서가 제공 가능하다.

본 발명에 의해, 오프셋 드리프트의 온도 특성이 우수한 가속도 센서를 제공할 수 있다.

Claims

반도체 기판의 중앙부에 형성된 방추부와,

상기 방추부의 주변부에 형성된 프레임부와,

상기 방추부와 프레임부를 접속하는 빔부 혹은 다이어프램부와,

상기 빔부 혹은 다이어프램부에 형성된, 인가되는 가속도에 대응한 상기 빔부 혹은 다이어프램부의 휨을 검출하는 검출 소자와,

상기 빔부 혹은 다이어프램부 상에 형성되고, 상기 검출 소자의 검출 출력을 상기 프레임부에 설치한 패드로 유도하는 배선 리드를 갖고, 또한

상기 빔부 혹은 다이어프램 상에 형성된 배선 리드와 독립된 복수의 돗트 패턴으로 이루어지는 더미 리드가, 상기 빔부 혹은 다이어프램 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가속도 센서.
제1항에 있어서, 상기 배선 리드와는 독립된 더미 리드의 패턴은 상기 배선 리드의 형성과 동일 공정에서 형성된 것을 특징으로 하는 가속도 센서.
제1항에 있어서, 상기 더미 리드의 복수의 돗트 패턴이 직선 상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 가속도 센서.
반도체 기판의 중앙부에 형성된 방추부와,

상기 방추부의 주변부에 형성된 프레임부와,

상기 방추부와 프레임부를 접속하는 빔부 혹은 다이어프램부와,

상기 빔부 혹은 다이어프램부에 형성된, 인가되는 가속도에 대응한 상기 빔부 혹은 다이어프램부의 휨을 검출하는 피에조 저항 소자를 갖고,

상기 피에조 저항 소자는 제1 영역과, 상기 제1 영역보다 폭이 좁은 제2 영역을 갖고,

상기 제1 영역이 상기 방추부와 빔부 혹은 다이어프램부와의 경계, 또는 상기 프레임부와 빔부 혹은 다이어프램부와의 경계를 걸친 위치에 형성되고,

상기 제2 영역이 상기 빔부 혹은 다이어프램부 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 가속도 센서.
제4항에 있어서, 상기 피에조 저항 소자의 제1 영역에 있어서의 상기 경계 위치는 상기 제1 영역의 상기 방추부 또는 프레임부에 위치하는 영역보다도 상기 빔부 혹은 다이어프램부에 위치하는 영역의 비율이 커지도록 위치 결정되어 있는 것을 특징으로 하는 가속도 센서.