JP2811768B2 - 半導体式加速度センサおよびその製造方法 - Google Patents
半導体式加速度センサおよびその製造方法Info
- Publication number
- JP2811768B2 JP2811768B2 JP1184331A JP18433189A JP2811768B2 JP 2811768 B2 JP2811768 B2 JP 2811768B2 JP 1184331 A JP1184331 A JP 1184331A JP 18433189 A JP18433189 A JP 18433189A JP 2811768 B2 JP2811768 B2 JP 2811768B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- stopper
- strain
- substrate
- thin
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/0802—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/12—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by alteration of electrical resistance
- G01P15/123—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by alteration of electrical resistance by piezo-resistive elements, e.g. semiconductor strain gauges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体式加速度センサおよびその製造方法
に関する。
に関する。
従来、半導体式加速度センサにおいて、加速度検出を
高感度に行うようにするためには、感歪素子を設けるビ
ーム薄肉部を薄く形成することは公知である。しかしな
がら、高感度を達成させると過大な加速度を受けた時に
ビーム部に作用する力により、該ビーム部が破断してし
まうという問題があった。
高感度に行うようにするためには、感歪素子を設けるビ
ーム薄肉部を薄く形成することは公知である。しかしな
がら、高感度を達成させると過大な加速度を受けた時に
ビーム部に作用する力により、該ビーム部が破断してし
まうという問題があった。
そこで、加速度をうけて変位するビーム部の変位量を
規定するために、第14図に示すもののように、ストッパ
１を設けることが提案されている。
規定するために、第14図に示すもののように、ストッパ
１を設けることが提案されている。
なお、第14図において、Ｂは感知部としてのビーム部
であり、ビーム重量部２とビーム薄肉部３より構成され
る。ビーム重量部２が加速度を受けて例えば上方向に変
位すると、このビーム重量部２を保持する薄肉となった
ビーム薄肉部３はビーム重量部２の変位に対応した応力
をうけて変形する。ビーム薄肉部３には感歪素子として
ピエゾ抵抗素子６が形成されており、ビーム薄肉部３の
変形に応じた抵抗値変化を生じ、しかして印加された加
速度をこの抵抗値変化によって検出することができる。
また、過大な加速度をうけてビーム重量部２が大きく変
位する時は、ストッパ１によりその変位を停止させる。
であり、ビーム重量部２とビーム薄肉部３より構成され
る。ビーム重量部２が加速度を受けて例えば上方向に変
位すると、このビーム重量部２を保持する薄肉となった
ビーム薄肉部３はビーム重量部２の変位に対応した応力
をうけて変形する。ビーム薄肉部３には感歪素子として
ピエゾ抵抗素子６が形成されており、ビーム薄肉部３の
変形に応じた抵抗値変化を生じ、しかして印加された加
速度をこの抵抗値変化によって検出することができる。
また、過大な加速度をうけてビーム重量部２が大きく変
位する時は、ストッパ１によりその変位を停止させる。
しかしながら、上記構成において、特に加速度を高感
度に検出するべくビーム薄肉部３が非常に薄く形成され
ている場合、過大な加速度をうけてビーム重量部２がス
トッパ１に作用すると、ストッパ１はビーム重量部２の
変位を停止させるものの、ストッパ１とビーム重量部２
の接触部がビーム重量部２の端部にあるためにこの接触
部が支点となり、一方ビーム重量部２はその慣性モーメ
ントによりさらに変位しようとする。そのため、ビーム
部Ｂのビーム重量部２と反対側の端部すなわちビーム薄
肉部３が作用点となり、この薄肉部分で破断してしまう
という問題がある。
度に検出するべくビーム薄肉部３が非常に薄く形成され
ている場合、過大な加速度をうけてビーム重量部２がス
トッパ１に作用すると、ストッパ１はビーム重量部２の
変位を停止させるものの、ストッパ１とビーム重量部２
の接触部がビーム重量部２の端部にあるためにこの接触
部が支点となり、一方ビーム重量部２はその慣性モーメ
ントによりさらに変位しようとする。そのため、ビーム
部Ｂのビーム重量部２と反対側の端部すなわちビーム薄
肉部３が作用点となり、この薄肉部分で破断してしまう
という問題がある。
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、過大な
加速度が加った時において、確実にビーム部の変位を停
止すると共に、薄肉部分での破断を確実に防止すること
ができる半導体式加速度センサを提供することを目的と
する。
加速度が加った時において、確実にビーム部の変位を停
止すると共に、薄肉部分での破断を確実に防止すること
ができる半導体式加速度センサを提供することを目的と
する。
本発明は上記目的を達成するために、請求項１記載の
発明においては、 起歪領域として薄肉状に形成されるとともに歪み量を
検出するために半導体感歪素子を形成されたビーム薄肉
部と、このビーム薄肉部から延在して荷重領域として厚
肉状に形成されたビーム重量部と、このビーム薄肉部と
ビーム重量部とからなるビーム部の変位量を規程して該
変位を停止させるストッパとを有し、前記ビーム重量部
に印加された加速度に応じた前記ビーム薄肉部の歪み量
を前記半導体感歪素子が検出することにより、前記加速
度を検出する半導体式加速度センサにおいて、 前記ストッパは、前記ビーム重量部の重心点の動きに
作用して前記変位を停止させるべく、実質上、前記重心
点の移動線上に配置されており、前記ストッパにも半導
体感歪素子を形成しているという技術的手段を採用し、 さらに、請求項３記載の発明においては、 起歪領域として薄肉状に形成されるとともに歪み量を
検出するために半導体感歪素子を形成されたビーム薄肉
部と、このビーム薄肉部から延在して荷重領域として厚
肉状に形成されたビーム重量部と、このビーム薄肉部と
ビーム重量部とからなるビーム部の変位量を規程して該
変位を停止させるストッパとを有し、前記ビーム重量部
に印加された加速度に応じた前記ビーム薄肉部の歪み量
を前記半導体感歪素子が検出することにより、前記加速
度を検出する半導体式加速度センサにおいて 前記ストッパは、前記ビーム重量部の重心点の動きに
作用して前記変位を停止させるべく、実質上、前記重心
点の移動線上に配置されていると共に、前記ビーム重量
部上面側のストッパは前記ビーム薄肉部と同一材料で一
体に構成されているという技術的手段を採用し、さらに
請求項４記載の発明においては、 第１半導体基板の基板面に充填材を充填した充填層を
形成する第１の工程と、 この第１半導体基板の基板面上に第２半導体基板を接
合し、内部に前記充填層を封入した接合基板を形成する
第２の工程と、 前記第２半導体基板を薄肉化した後、この第２半導体
基板に第１半導体感歪素子を形成する第３の工程と、 前記第２半導体基板の所定位置を前記充填層までエッ
チングし、次いでこの充填層の充填材を選択的に除去し
て空間部を形成するとともに、この空間部上に前記第２
半導体基板によるストッパを形成する第４の工程と、 前記第２半導体基板の所定領域を前記第１半導体基板
までエッチングして上側分離溝を開設する第５の工程
と、 前記第１半導体基板をエッチングして、前記第１半導
体感歪素子内蔵で薄肉のビーム薄肉部を形成するととも
に、前記上側分離溝に連通の下側分離溝を第１半導体基
板に開設し、前記ビーム薄肉部とこのビーム薄肉部より
延在するとともに重心点を実質上前記ストッパの下方に
有する厚肉のビーム重量部とからなるビーム部を前記接
合基板に形成する第６の工程と、 を含むことを特徴とする半導体式加速度センサの製造
方法を提供する。
発明においては、 起歪領域として薄肉状に形成されるとともに歪み量を
検出するために半導体感歪素子を形成されたビーム薄肉
部と、このビーム薄肉部から延在して荷重領域として厚
肉状に形成されたビーム重量部と、このビーム薄肉部と
ビーム重量部とからなるビーム部の変位量を規程して該
変位を停止させるストッパとを有し、前記ビーム重量部
に印加された加速度に応じた前記ビーム薄肉部の歪み量
を前記半導体感歪素子が検出することにより、前記加速
度を検出する半導体式加速度センサにおいて、 前記ストッパは、前記ビーム重量部の重心点の動きに
作用して前記変位を停止させるべく、実質上、前記重心
点の移動線上に配置されており、前記ストッパにも半導
体感歪素子を形成しているという技術的手段を採用し、 さらに、請求項３記載の発明においては、 起歪領域として薄肉状に形成されるとともに歪み量を
検出するために半導体感歪素子を形成されたビーム薄肉
部と、このビーム薄肉部から延在して荷重領域として厚
肉状に形成されたビーム重量部と、このビーム薄肉部と
ビーム重量部とからなるビーム部の変位量を規程して該
変位を停止させるストッパとを有し、前記ビーム重量部
に印加された加速度に応じた前記ビーム薄肉部の歪み量
を前記半導体感歪素子が検出することにより、前記加速
度を検出する半導体式加速度センサにおいて 前記ストッパは、前記ビーム重量部の重心点の動きに
作用して前記変位を停止させるべく、実質上、前記重心
点の移動線上に配置されていると共に、前記ビーム重量
部上面側のストッパは前記ビーム薄肉部と同一材料で一
体に構成されているという技術的手段を採用し、さらに
請求項４記載の発明においては、 第１半導体基板の基板面に充填材を充填した充填層を
形成する第１の工程と、 この第１半導体基板の基板面上に第２半導体基板を接
合し、内部に前記充填層を封入した接合基板を形成する
第２の工程と、 前記第２半導体基板を薄肉化した後、この第２半導体
基板に第１半導体感歪素子を形成する第３の工程と、 前記第２半導体基板の所定位置を前記充填層までエッ
チングし、次いでこの充填層の充填材を選択的に除去し
て空間部を形成するとともに、この空間部上に前記第２
半導体基板によるストッパを形成する第４の工程と、 前記第２半導体基板の所定領域を前記第１半導体基板
までエッチングして上側分離溝を開設する第５の工程
と、 前記第１半導体基板をエッチングして、前記第１半導
体感歪素子内蔵で薄肉のビーム薄肉部を形成するととも
に、前記上側分離溝に連通の下側分離溝を第１半導体基
板に開設し、前記ビーム薄肉部とこのビーム薄肉部より
延在するとともに重心点を実質上前記ストッパの下方に
有する厚肉のビーム重量部とからなるビーム部を前記接
合基板に形成する第６の工程と、 を含むことを特徴とする半導体式加速度センサの製造
方法を提供する。
上記構成において、ストッパは、ビーム重量部の重心
点の移動線上に配置されているために、ビームの変位を
前記重心点の動きに作用して確実に停止することができ
ると共に、前記ストッパにも半導体感歪素子を形成して
いるので過大な加速度の大きさも測定することができる
という優れた効果がある。
点の移動線上に配置されているために、ビームの変位を
前記重心点の動きに作用して確実に停止することができ
ると共に、前記ストッパにも半導体感歪素子を形成して
いるので過大な加速度の大きさも測定することができる
という優れた効果がある。
さらに、ビーム重量部上面側のストッパはビーム薄肉
部と同一材料で一体に構成されているために、ストッパ
面をビーム薄肉部と同一平面内に構成してセンサ素子全
体を薄肉にできると共にストッパの強度を高めることが
できるという優れた効果がある。さらに、上記製造方法
によれば、上記効果を有する半導体式加速度センサを製
造することができるという優れた効果がある。
部と同一材料で一体に構成されているために、ストッパ
面をビーム薄肉部と同一平面内に構成してセンサ素子全
体を薄肉にできると共にストッパの強度を高めることが
できるという優れた効果がある。さらに、上記製造方法
によれば、上記効果を有する半導体式加速度センサを製
造することができるという優れた効果がある。
以下、本発明を実施例について説明する。
（第１実施例） 第１図は本発明第１実施例の半導体式加速度センサの
構造図であり、同図（ａ）に平面図、同図（ｂ）に同図
（ａ）に示すもののXX断面図、同図（ｃ）に斜視断面図
を示す。
構造図であり、同図（ａ）に平面図、同図（ｂ）に同図
（ａ）に示すもののXX断面図、同図（ｃ）に斜視断面図
を示す。
図において、１はビーム重量部２の上方向変位を停止
する上部ストッパ、３はビーム薄肉部、４はビーム重量
部２の下方向変位を停止する下部ストッパ、５はスリッ
ト、6,7は感歪素子としてのピエゾ抵抗素子,Cはビーム
重量部２の重心点、l1,l2はそれぞれビーム重量部２の
上部あるいは下部ストッパまでのギャップ距離である。
なお、このギャップ距離l1,l2によりビーム重量部２の
変位量が規定される。本実施例の加速度センサはいわゆ
る片持ちばり形状を有しており、ビーム重量部２が加速
度を受けて、第１図（ｂ）において上方向あるいは下方
向に変位する。しかして、薄肉となったビーム薄肉部３
のつけ根に形成されたピエゾ抵抗素子６はその変位に応
じた応力が印加され、その応力によって抵抗値変化す
る。すなわち、ピエゾ抵抗素子６の抵抗値変化によって
ビーム重量部２のうけた加速度が検出できることにな
る。
する上部ストッパ、３はビーム薄肉部、４はビーム重量
部２の下方向変位を停止する下部ストッパ、５はスリッ
ト、6,7は感歪素子としてのピエゾ抵抗素子,Cはビーム
重量部２の重心点、l1,l2はそれぞれビーム重量部２の
上部あるいは下部ストッパまでのギャップ距離である。
なお、このギャップ距離l1,l2によりビーム重量部２の
変位量が規定される。本実施例の加速度センサはいわゆ
る片持ちばり形状を有しており、ビーム重量部２が加速
度を受けて、第１図（ｂ）において上方向あるいは下方
向に変位する。しかして、薄肉となったビーム薄肉部３
のつけ根に形成されたピエゾ抵抗素子６はその変位に応
じた応力が印加され、その応力によって抵抗値変化す
る。すなわち、ピエゾ抵抗素子６の抵抗値変化によって
ビーム重量部２のうけた加速度が検出できることにな
る。
また、本実施例では上部ストッパ１および下部ストッ
パ４はビーム重量部２の重心点Ｃの変位延長線上（第１
図（ｂ）において破線で示す）に配設されているため、
過大な加速度を受けた時、ビーム重量部２はその加速度
による変位を重心部近傍で停止させられることになる。
そのため、従来のもののように薄肉となったビーム薄肉
部において破断してしまうことが防止できる。なお、上
部ストッパ１は、実質上ビーム重量部２の重心点Ｃの変
位延長線上にあるように、ある程度許容範囲をもたせる
ようにして位置決めされていてもよい。
パ４はビーム重量部２の重心点Ｃの変位延長線上（第１
図（ｂ）において破線で示す）に配設されているため、
過大な加速度を受けた時、ビーム重量部２はその加速度
による変位を重心部近傍で停止させられることになる。
そのため、従来のもののように薄肉となったビーム薄肉
部において破断してしまうことが防止できる。なお、上
部ストッパ１は、実質上ビーム重量部２の重心点Ｃの変
位延長線上にあるように、ある程度許容範囲をもたせる
ようにして位置決めされていてもよい。
また、本実施例では上部ストッパ１にもピエゾ抵抗素
子７が形成されている。ビーム重量部２が過大な加速度
をうけて上部ストッパ１に接触すると、ビーム重量部２
は上部ストッパ１に歪みを加える。そして、この歪み量
が上部ストッパ１に形成したピエゾ抵抗素子７の抵抗値
変化によって検出される。すなわち、ビーム重量部２が
うけた過大な加速度の絶対値が、上部ストッパ１に形成
されたピエゾ抵抗素子によって検出することができる。
さらに、上部ストッパ１の破断を監視することもでき
る。なお、従来、過大な加速度が加わった場合にその過
大な加速度の絶対値を検出するためには、通常の微少加
速度を検出を行う高感度な加速度センサの他に、感度領
域すなわち検出加速度の周波数領域の異なる別の加速度
センサを設ける必要があった。しかしながら、上部スト
ッパ１にピエゾ抵抗素子７を配設することで上記の如く
過大な加速度の絶対値が検出できるため、従来のように
別の加速度センサを特別に設ける必要がなく、センサ全
体に小型に構成することができる。さらに、本実施例で
は、上部ストッパ１がビーム重量部２の変位をその重心
部近傍で停止させるべく配置されているため、より正確
にビーム重量部２が上部ストッパ１に加える歪み量すな
わち印加された過大な加速度の絶対値を検出することが
できる。
子７が形成されている。ビーム重量部２が過大な加速度
をうけて上部ストッパ１に接触すると、ビーム重量部２
は上部ストッパ１に歪みを加える。そして、この歪み量
が上部ストッパ１に形成したピエゾ抵抗素子７の抵抗値
変化によって検出される。すなわち、ビーム重量部２が
うけた過大な加速度の絶対値が、上部ストッパ１に形成
されたピエゾ抵抗素子によって検出することができる。
さらに、上部ストッパ１の破断を監視することもでき
る。なお、従来、過大な加速度が加わった場合にその過
大な加速度の絶対値を検出するためには、通常の微少加
速度を検出を行う高感度な加速度センサの他に、感度領
域すなわち検出加速度の周波数領域の異なる別の加速度
センサを設ける必要があった。しかしながら、上部スト
ッパ１にピエゾ抵抗素子７を配設することで上記の如く
過大な加速度の絶対値が検出できるため、従来のように
別の加速度センサを特別に設ける必要がなく、センサ全
体に小型に構成することができる。さらに、本実施例で
は、上部ストッパ１がビーム重量部２の変位をその重心
部近傍で停止させるべく配置されているため、より正確
にビーム重量部２が上部ストッパ１に加える歪み量すな
わち印加された過大な加速度の絶対値を検出することが
できる。
次に、第１図に示す半導体式加速度センサの製造方法
の一例を第２図を用いて説明する。
の一例を第２図を用いて説明する。
まず、ｎ型で比抵抗５〜20Ω・cm,面方位（100）を有
するSi基板101の表面にSiO2膜102を形成し、公知のフォ
トエッチング法によりSiO2膜102に所定のパターンを蝕
刻し、このSiO2膜102をマスクとして第２図（ａ）に示
う如く、KOHにより所定の深さl1（例えば５〜50μｍ）
を有する溝部103を形成する。
するSi基板101の表面にSiO2膜102を形成し、公知のフォ
トエッチング法によりSiO2膜102に所定のパターンを蝕
刻し、このSiO2膜102をマスクとして第２図（ａ）に示
う如く、KOHにより所定の深さl1（例えば５〜50μｍ）
を有する溝部103を形成する。
次に、SiO2膜102を除去し、新たにSiO2膜104を形成す
る。そして、例えば減圧CVD法によってpolySi層105を堆
積する（第２図（ｂ）参照）。次いで、基板表面を平滑
化研磨し、第２図（ｃ）に示す如く、溝部103内のpolyS
i層105のみを残留させる。
る。そして、例えば減圧CVD法によってpolySi層105を堆
積する（第２図（ｂ）参照）。次いで、基板表面を平滑
化研磨し、第２図（ｃ）に示す如く、溝部103内のpolyS
i層105のみを残留させる。
一方、ｐ型で比抵抗５〜20Ω・cm,面方位（100）を有
するSi基板106上にエピタキシャル成長により、比抵抗
５〜20Ω・cm,面方位（100）を有するｎ型Si層107を形
成する。この後、必要ならば鏡面研磨して表面をさらに
平滑化する。次いで、熱酸化によりSi層107上にSiO膜10
8を形成する。そして、基板101および基板106とをSiO2
膜104および108を介して、第２図（ｄ）に示すようにい
わゆるウェハ直接接合にて接合する。なお、基板106上
のSiO2膜108の代わりに例えばBPSG膜を形成して、溶融
化接着するようにしてもよい。
するSi基板106上にエピタキシャル成長により、比抵抗
５〜20Ω・cm,面方位（100）を有するｎ型Si層107を形
成する。この後、必要ならば鏡面研磨して表面をさらに
平滑化する。次いで、熱酸化によりSi層107上にSiO膜10
8を形成する。そして、基板101および基板106とをSiO2
膜104および108を介して、第２図（ｄ）に示すようにい
わゆるウェハ直接接合にて接合する。なお、基板106上
のSiO2膜108の代わりに例えばBPSG膜を形成して、溶融
化接着するようにしてもよい。
次に、電解エッチング法により、接合した基板106の
ｐ型部106のみを除去する（第２図（ｅ）参照）。そし
て、表面にSiO2膜109を形成し、所定の領域すなわち第
２図（ｆ）のａおよびｂ部にボロンイオンをイオン注入
し、ｐ型ピエゾ抵抗6,7を形成する。なお、後にａ部に
ビーム薄肉部、ｂ部に上部ストッパが形成される。次い
で、所定位置に通常のIC製造方法によりCMOSデバイス回
路，配線層等を形成する（図示略）。なお、CMOSデバイ
スに限らず、埋込み層，エピタキシャル層を形成してバ
イポーラIC等を形成してもよい。
ｐ型部106のみを除去する（第２図（ｅ）参照）。そし
て、表面にSiO2膜109を形成し、所定の領域すなわち第
２図（ｆ）のａおよびｂ部にボロンイオンをイオン注入
し、ｐ型ピエゾ抵抗6,7を形成する。なお、後にａ部に
ビーム薄肉部、ｂ部に上部ストッパが形成される。次い
で、所定位置に通常のIC製造方法によりCMOSデバイス回
路，配線層等を形成する（図示略）。なお、CMOSデバイ
スに限らず、埋込み層，エピタキシャル層を形成してバ
イポーラIC等を形成してもよい。
次に、所定のパターンを有するＰ−SiN膜110をSiO2膜
109上に形成する。また基板101裏面には0.1〜２μｍ厚
のCr蒸着膜111を形成する。（第２図（ｇ）参照） そして、Ｐ−SiN膜110をマスクとしてSiO2膜109を除
去し、続いてKOH等のアルカリエッチングによる異方性
エッチング液でｎ型Si層107をエッチングする。さら
に、SiO2膜108,104をエッチングして、続いて再びアル
カリエッチングにより溝部103のpolySi層105を除去し、
空間部112を構成する（第２図（ｈ）参照）。この時、
空間部112上には上部ストッパ１が構成される。またギ
ャップ長l1はpolrSi層105の厚みで決定される。なお、p
olySi層105は多結晶状態であるためにエッチングは等方
的に進行し、容易に空間部112が構成できる。また、同
時に第２図（ｈ）においてＣ部には溝113が形成され
る。
109上に形成する。また基板101裏面には0.1〜２μｍ厚
のCr蒸着膜111を形成する。（第２図（ｇ）参照） そして、Ｐ−SiN膜110をマスクとしてSiO2膜109を除
去し、続いてKOH等のアルカリエッチングによる異方性
エッチング液でｎ型Si層107をエッチングする。さら
に、SiO2膜108,104をエッチングして、続いて再びアル
カリエッチングにより溝部103のpolySi層105を除去し、
空間部112を構成する（第２図（ｈ）参照）。この時、
空間部112上には上部ストッパ１が構成される。またギ
ャップ長l1はpolrSi層105の厚みで決定される。なお、p
olySi層105は多結晶状態であるためにエッチングは等方
的に進行し、容易に空間部112が構成できる。また、同
時に第２図（ｈ）においてＣ部には溝113が形成され
る。
次いで、基板101裏面のCr蒸着膜111に所定のパターン
を形成し、表面をワックス等で覆い（図示略）、弗硝酢
酸等の等方性エッチング液でSiO2膜104までエッチング
する（第２図（ｉ）参照）。この時、エッチング液を適
切に選択すればSiO2膜104でエッチングをストップさせ
ることができる。しかして、第１図に示す加速度センサ
のビーム重量部２およびビーム薄肉部３が形成され、一
方、基板101の表面方向からのエッチングによる溝113
（第２図（ｈ）参照）と裏面からのエッチングによりス
リット５が形成される。このスリット５は、第１図
（ａ），（ｃ）に示すようにビームの三方に形成され、
いわゆる片持ちばり型の加速度センサ感知部を形成させ
ている。
を形成し、表面をワックス等で覆い（図示略）、弗硝酢
酸等の等方性エッチング液でSiO2膜104までエッチング
する（第２図（ｉ）参照）。この時、エッチング液を適
切に選択すればSiO2膜104でエッチングをストップさせ
ることができる。しかして、第１図に示す加速度センサ
のビーム重量部２およびビーム薄肉部３が形成され、一
方、基板101の表面方向からのエッチングによる溝113
（第２図（ｈ）参照）と裏面からのエッチングによりス
リット５が形成される。このスリット５は、第１図
（ａ），（ｃ）に示すようにビームの三方に形成され、
いわゆる片持ちばり型の加速度センサ感知部を形成させ
ている。
次に、Cr蒸着膜111をエッチング除去する。そして、
面方位（100）を有するSi基板114に所定のギャップ長l2
を有する突部すなわち下部ストッパ４を形成し、このSi
基板114の表面に0.5〜10μｍ厚のパイレックスガラス層
115をスパッタリング析出法により形成する。そして、
このパイレックスガラス層115を介して、基板101と基板
114とを公知の陽極接合法により360〜400℃で接合し、
第２図（ｊ）に示す如く、Siで一体形成した第１図に示
す半導体式加速度センサを製造することができる。
面方位（100）を有するSi基板114に所定のギャップ長l2
を有する突部すなわち下部ストッパ４を形成し、このSi
基板114の表面に0.5〜10μｍ厚のパイレックスガラス層
115をスパッタリング析出法により形成する。そして、
このパイレックスガラス層115を介して、基板101と基板
114とを公知の陽極接合法により360〜400℃で接合し、
第２図（ｊ）に示す如く、Siで一体形成した第１図に示
す半導体式加速度センサを製造することができる。
上記製造方法によっては、第２図（ｆ）に示す工程時
にIC回路部を形成しており、該工程時のウェハには汚染
物，ゴミ，薬品等が溜まり易い空間部あるいは溝部が存
在しないため、作動安定性および信頼性等に優れる加速
度センサが作製できる。
にIC回路部を形成しており、該工程時のウェハには汚染
物，ゴミ，薬品等が溜まり易い空間部あるいは溝部が存
在しないため、作動安定性および信頼性等に優れる加速
度センサが作製できる。
また、第１図（ｂ）においてビーム重量部２の変位量
を規定するギャップ距離l1およびl1をpolySi層の厚さあ
るいは基板接合時の隙間厚によって決定しているため、
このギャップ距離l1,l2は自由に設定できるとともに正
確に形成することができる。
を規定するギャップ距離l1およびl1をpolySi層の厚さあ
るいは基板接合時の隙間厚によって決定しているため、
このギャップ距離l1,l2は自由に設定できるとともに正
確に形成することができる。
なお、さらに第２図（ｊ）においてビーム重量部２の
上部ストッパ１あるいは下部ストッパ４との接触に丸
み、あるいは均一に接触するべくテーパを設けるように
してもよい。
上部ストッパ１あるいは下部ストッパ４との接触に丸
み、あるいは均一に接触するべくテーパを設けるように
してもよい。
なお、上記製造方法例では、第２図（ｂ）でpolySi層
105を堆積した後に、第２図（ｃ）に示すようにSiO2膜1
04まで平滑化研磨して溝部103にのみpolySi層105を残留
させるようにしているが、第３図に示すようにpolySi層
105を基板101表面上全面に例えば0.5〜２μｍ程度残し
て平滑化研磨して、後工程は上記例と同様に行うように
してもよい。
105を堆積した後に、第２図（ｃ）に示すようにSiO2膜1
04まで平滑化研磨して溝部103にのみpolySi層105を残留
させるようにしているが、第３図に示すようにpolySi層
105を基板101表面上全面に例えば0.5〜２μｍ程度残し
て平滑化研磨して、後工程は上記例と同様に行うように
してもよい。
さらに、第４図（ａ），（ｂ）に示すようにpolySi層
105を残留させる溝部103の形状は製造する加速度センサ
のビーム部形状に合わせて自由に設定できる。第４図
（ｂ）を適用し、例えば第５図の斜視断面図に示す半導
体式加速度センサを製造できる。なお、第５図におい
て、第１図に示すものと同一構成部には同一符号が付し
てある。第５図において、2aはビーム重量部２が加速度
をうけて変位した時に、上部ストッパ１がビーム重量部
２の変位をその重心点Ｃ近傍で停止させるべくビーム重
量部２に設けられた突起である。また、第５図に示すも
のも、上部ストッパ１にピエゾ抵抗素子７を形成したた
め、前述の如く、過大な加速度の絶対値の測定をこのピ
エゾ抵抗素子７で行うことができる。
105を残留させる溝部103の形状は製造する加速度センサ
のビーム部形状に合わせて自由に設定できる。第４図
（ｂ）を適用し、例えば第５図の斜視断面図に示す半導
体式加速度センサを製造できる。なお、第５図におい
て、第１図に示すものと同一構成部には同一符号が付し
てある。第５図において、2aはビーム重量部２が加速度
をうけて変位した時に、上部ストッパ１がビーム重量部
２の変位をその重心点Ｃ近傍で停止させるべくビーム重
量部２に設けられた突起である。また、第５図に示すも
のも、上部ストッパ１にピエゾ抵抗素子７を形成したた
め、前述の如く、過大な加速度の絶対値の測定をこのピ
エゾ抵抗素子７で行うことができる。
（第２実施例） また、片持ちばり型のように、加速度センサの加速度
感知部としてビーム部に重量の偏りがある場合は、該加
速度センサを高感度にするためにビーム薄肉部が非常に
薄く形成してあると、例えは第１図（ｂ）において横方
向に加速度が作用した場合にはビーム部にひねりが発生
してしまうことがある。
感知部としてビーム部に重量の偏りがある場合は、該加
速度センサを高感度にするためにビーム薄肉部が非常に
薄く形成してあると、例えは第１図（ｂ）において横方
向に加速度が作用した場合にはビーム部にひねりが発生
してしまうことがある。
そのため、第６図に示す本発明第２実施例のもののよ
うに、ビーム部に重り201を加え、ビーム部の重量の偏
りを補正すれば、ビーム部のひねり発生を抑制すること
ができる。なお、本実施例では重り201は金属、例えば
金で形成し、第１図に示すものの製造工程の第２図
（ｇ）において、Ｐ−SiN膜110を形成した後に金蒸着に
よって形成した。なお、本実施例では他の構成部は第１
図に示すものと同一としている。
うに、ビーム部に重り201を加え、ビーム部の重量の偏
りを補正すれば、ビーム部のひねり発生を抑制すること
ができる。なお、本実施例では重り201は金属、例えば
金で形成し、第１図に示すものの製造工程の第２図
（ｇ）において、Ｐ−SiN膜110を形成した後に金蒸着に
よって形成した。なお、本実施例では他の構成部は第１
図に示すものと同一としている。
（第３実施例） さらに、上記第１実施例，第２実施例において、上部
ストッパ１のストッパとしての性能（ビーム重量部２の
上方向変位を停止させること）を向上させるために、第
７図（ａ），（ｂ）に示すように、上部ストッパ１上に
補強部301を形成してもよい。例えば、第２実施例のも
のにおいては第２図（ｇ）の工程時の重り201形成時に
同時に形成すればよい。また、アルミ配線層を上部スト
ッパ１上に形成するようにしてもよい。なお、第７図
（ａ），（ｂ）は第２実施例のものに補強部301を形成
したものを示す図で、（ａ）に平面図，（ｂ）にそのXX
断面図を示す。
ストッパ１のストッパとしての性能（ビーム重量部２の
上方向変位を停止させること）を向上させるために、第
７図（ａ），（ｂ）に示すように、上部ストッパ１上に
補強部301を形成してもよい。例えば、第２実施例のも
のにおいては第２図（ｇ）の工程時の重り201形成時に
同時に形成すればよい。また、アルミ配線層を上部スト
ッパ１上に形成するようにしてもよい。なお、第７図
（ａ），（ｂ）は第２実施例のものに補強部301を形成
したものを示す図で、（ａ）に平面図，（ｂ）にそのXX
断面図を示す。
なお、上記種々の実施例においては、下部ストッパ４
が基台114に形成されているが、第８図に示すもののよ
うに、下部ストッパに対応した凸部４′がビーム重量部
２下に形成されたものであってもよい。
が基台114に形成されているが、第８図に示すもののよ
うに、下部ストッパに対応した凸部４′がビーム重量部
２下に形成されたものであってもよい。
（第４実施例） 次に、第９図（ａ）に本発明第４実施例による半導体
式加速度センサの斜視断面図を示し、同図（ｂ）に同正
面断面図を示す。
式加速度センサの斜視断面図を示し、同図（ｂ）に同正
面断面図を示す。
第９図において、Ｓは加速度検知部であるビーム部Ｂ
の上方向あるいは下方向の変位を停止させるストッパ、
2uはビーム重量部２の上側重量部、2dはビーム重量部２
の下側重量部、400は台座であり、他の構成で第１図に
示すものと同一構成には同一符号が付してある。なお、
本実施例では、ストッパＳと下側重量部2dとのギャップ
距離L1とストッパＳと上側重量部2uとのギャップ距離L2
とは等しく、上側重量部2u下側重量部2dはそれぞれ同一
材質，同一形状に構成している。
の上方向あるいは下方向の変位を停止させるストッパ、
2uはビーム重量部２の上側重量部、2dはビーム重量部２
の下側重量部、400は台座であり、他の構成で第１図に
示すものと同一構成には同一符号が付してある。なお、
本実施例では、ストッパＳと下側重量部2dとのギャップ
距離L1とストッパＳと上側重量部2uとのギャップ距離L2
とは等しく、上側重量部2u下側重量部2dはそれぞれ同一
材質，同一形状に構成している。
そのため、ストッパＳはビーム重量部２の重心点に位
置し、ビーム部Ｂの上方向あるいは下方向の変位をビー
ム重心の動きをうけて停止させることができる。すなわ
ち、従来のもののようにビーム部Ｂがその薄肉部３にお
いて破断してしまうことが防止できる。
置し、ビーム部Ｂの上方向あるいは下方向の変位をビー
ム重心の動きをうけて停止させることができる。すなわ
ち、従来のもののようにビーム部Ｂがその薄肉部３にお
いて破断してしまうことが防止できる。
また、第１実施例のものと同様にストッパＳにもピエ
ゾ抵抗素子７が形成されているため、前述のように過大
な加速度の絶対値を検出することができる。
ゾ抵抗素子７が形成されているため、前述のように過大
な加速度の絶対値を検出することができる。
また、ビーム部Ｂ形状と上下対称形といているため
に、ビーム部Ｂの上方向あるいは下方向の変位を両者均
一に検出することができる。また、上下対称構造のため
に、ビーム部Ｂの重量偏りが精度よく補正ができ、第２
実施例のものと同様にビーム部Ｂのひねりの発生を抑制
することができる。
に、ビーム部Ｂの上方向あるいは下方向の変位を両者均
一に検出することができる。また、上下対称構造のため
に、ビーム部Ｂの重量偏りが精度よく補正ができ、第２
実施例のものと同様にビーム部Ｂのひねりの発生を抑制
することができる。
なお、台座400と下側重量部2dとのギャップ距離L
3は、ビーム部Ｂが下方向へ変位したときに下側重量部2
dが台座400に接触しないように充分大きくしてもよい。
3は、ビーム部Ｂが下方向へ変位したときに下側重量部2
dが台座400に接触しないように充分大きくしてもよい。
次に本第４実施例の製造方法一例を第10図を用いて説
明する。
明する。
まず、第１実施例時と同様に第２図（ａ）〜（ｆ）に
示す工程を経た後に、公知のフォトエッチング法によっ
て第10図（ａ）に示すように、表面のSiO2膜109に所定
のパターンを蝕刻する。
示す工程を経た後に、公知のフォトエッチング法によっ
て第10図（ａ）に示すように、表面のSiO2膜109に所定
のパターンを蝕刻する。
一方、第10図（ｂ）に示す如く、Si基板401に所定形
状の溝部402を形成し、熱酸化してSiO2膜を403を形成す
る。
状の溝部402を形成し、熱酸化してSiO2膜を403を形成す
る。
さらに、Si基板401表面のSiO2膜403上に低融点ガラス
膜（図示略）を0.5〜５μｍ厚に形成し、第10図（ｃ）
に示す如く、低融点ガラス膜を介して第10図（ａ）に示
すものと同図（ｂ）に示すものを450〜500℃においてガ
ラス接着する。続いて、Ｐ−SiN膜404,Cr蒸着膜405,111
を形成する（第10図（ｃ）参照）。
膜（図示略）を0.5〜５μｍ厚に形成し、第10図（ｃ）
に示す如く、低融点ガラス膜を介して第10図（ａ）に示
すものと同図（ｂ）に示すものを450〜500℃においてガ
ラス接着する。続いて、Ｐ−SiN膜404,Cr蒸着膜405,111
を形成する（第10図（ｃ）参照）。
次に、Ｐ−SiN膜404,Cr蒸着膜405に所定のパターンを
形成し、弗硝酢酸系の等方性エッチングを行い、第10図
（ｄ）に示す如く上側重量部2uを形成する。
形成し、弗硝酢酸系の等方性エッチングを行い、第10図
（ｄ）に示す如く上側重量部2uを形成する。
続いて、第２図（ｈ）に示す工程と同様にして、前述
SiO2膜109をマスクとして、Si層107,SiO2膜108,104をエ
ッチングして、さらにpolySi層105をエッチング除去
し、第９図に示すストッパＳを形成する（図示略）。
SiO2膜109をマスクとして、Si層107,SiO2膜108,104をエ
ッチングして、さらにpolySi層105をエッチング除去
し、第９図に示すストッパＳを形成する（図示略）。
さらに、第２図（ｉ）に示す工程と同様にして、基板
101裏面のCr蒸着膜111に所定パターンを形成して、これ
をマスクとして裏面よりエッチングする（図示略）。
101裏面のCr蒸着膜111に所定パターンを形成して、これ
をマスクとして裏面よりエッチングする（図示略）。
以上工程を経て、第９図に示すスリット5,下側重量部
2d,ビーム薄肉部３が形成され、第１実施例のときと同
様にしてパイレックスガラス層115を形成して、台座と
してのSi基台400を陽極接合法によって接合する（第10
図（ｅ）参照）。
2d,ビーム薄肉部３が形成され、第１実施例のときと同
様にしてパイレックスガラス層115を形成して、台座と
してのSi基台400を陽極接合法によって接合する（第10
図（ｅ）参照）。
以上により、Siで一体形成した第４実施例による半導
体式加速度センサを製造することができる。
体式加速度センサを製造することができる。
なお、ビーム重量部２の変位量をきめるギャップ距離
L1,L2はそれぞれpolySi層105厚さおよび基板401の溝部4
02の深さにて規定される。
L1,L2はそれぞれpolySi層105厚さおよび基板401の溝部4
02の深さにて規定される。
また、上記一例においては、基板101と基板401とをガ
ラス接着により接合しているが、公知のウェハ直接接合
によって接合するものであってもよい。
ラス接着により接合しているが、公知のウェハ直接接合
によって接合するものであってもよい。
また、本第４実施例においても、第３実施例を適用す
ることができる。すなわち、第10図（ａ）に示す工程時
において、polySi層105直上のSiO2膜109表面に蒸着等に
よって補強部を形成すればよく、該補強部によってスト
ッパＳのストッパ性能を向上させることができる。
ることができる。すなわち、第10図（ａ）に示す工程時
において、polySi層105直上のSiO2膜109表面に蒸着等に
よって補強部を形成すればよく、該補強部によってスト
ッパＳのストッパ性能を向上させることができる。
なお、上記種々の実施例においては、台座としSi基台
114,400を使用し、陽極接合により接合するようにして
いるが、例えば低融点ガラスによるガラス接合によるも
のでもよく、さらにSi基台に替えてSiと熱膨張係数のほ
ぼ等しいパイレックス基台を用いてもよい。
114,400を使用し、陽極接合により接合するようにして
いるが、例えば低融点ガラスによるガラス接合によるも
のでもよく、さらにSi基台に替えてSiと熱膨張係数のほ
ぼ等しいパイレックス基台を用いてもよい。
また、上記種々の実施例において、高感度に加速度を
検出するために、ビーム薄肉部３の厚みを薄くすると、
検出時に温度変化がある場合、ビーム薄肉部３表面等に
形成されている絶縁膜あるいはAl配線層との熱膨張係数
の差異によりバイメタル変形が生じ、検出出力が変化し
てしまうことがある。従って、第11図に示すもののよう
に、ビーム薄肉部３のSiO2膜104,108,109およびＰ−SiN
膜110等を除去し、ｎ型Si層107を露出させるようにして
もよい。その場合、ｐ型ピエゾ抵抗素子６は第11図に示
すように、ｎ型Si層107内部に形成されるようにしてい
るため、上記絶縁膜は除去することができる。さらに、
Si層107にｎ型不純物として例えばP,As等をイオン注入
するようにしてもよく、このものはSi層107内部に確実
なPN接合を形成することができる。また、第11図におい
て、ピエゾ抵抗素子６の電気的接続は表面部に形成した
P+層500によって可能とされる。なお、Ｐ型ピエゾ抵抗
素子６およびP+層500は第２図（ｆ）に示す工程時に形
成するようにすればよい。そして、その後のストッパ，
ビーム重量部の形成時に上記絶縁膜をエッチング除去し
て、Si層107を露出させるようにすればよい。
検出するために、ビーム薄肉部３の厚みを薄くすると、
検出時に温度変化がある場合、ビーム薄肉部３表面等に
形成されている絶縁膜あるいはAl配線層との熱膨張係数
の差異によりバイメタル変形が生じ、検出出力が変化し
てしまうことがある。従って、第11図に示すもののよう
に、ビーム薄肉部３のSiO2膜104,108,109およびＰ−SiN
膜110等を除去し、ｎ型Si層107を露出させるようにして
もよい。その場合、ｐ型ピエゾ抵抗素子６は第11図に示
すように、ｎ型Si層107内部に形成されるようにしてい
るため、上記絶縁膜は除去することができる。さらに、
Si層107にｎ型不純物として例えばP,As等をイオン注入
するようにしてもよく、このものはSi層107内部に確実
なPN接合を形成することができる。また、第11図におい
て、ピエゾ抵抗素子６の電気的接続は表面部に形成した
P+層500によって可能とされる。なお、Ｐ型ピエゾ抵抗
素子６およびP+層500は第２図（ｆ）に示す工程時に形
成するようにすればよい。そして、その後のストッパ，
ビーム重量部の形成時に上記絶縁膜をエッチング除去し
て、Si層107を露出させるようにすればよい。
さらに、例えば第１図，第７図，第９図に示すように
上記種々の実施例においては、上部ストッパ１あるいは
ストッパＳは二方向において周縁の基板部に支持される
ものであったが、例えば第12図（ａ），（ｂ）に示すよ
うに三方向、あるいは四方向にて支持するようにしても
よい。第12図において、Ｓはストッパ、ＪはストッパＳ
と周縁の基板部との接続部、Ｂは感知部としてのビーム
部である。ストッパＳを周縁の基板部に多方向において
支持するようにすれば、ストッパの強度は向上し、ビー
ム部の重心の変位を過大な加速度に対して停止させるこ
とができる。
上記種々の実施例においては、上部ストッパ１あるいは
ストッパＳは二方向において周縁の基板部に支持される
ものであったが、例えば第12図（ａ），（ｂ）に示すよ
うに三方向、あるいは四方向にて支持するようにしても
よい。第12図において、Ｓはストッパ、ＪはストッパＳ
と周縁の基板部との接続部、Ｂは感知部としてのビーム
部である。ストッパＳを周縁の基板部に多方向において
支持するようにすれば、ストッパの強度は向上し、ビー
ム部の重心の変位を過大な加速度に対して停止させるこ
とができる。
さらに、上記種々の実施例では、片持ちばり型のもの
において本発明を実施したものであったが、両持ちばり
型、あるいは四方向を支持するもの等、その他のはり構
造をもつものに対して適用するようにしてもよい。
において本発明を実施したものであったが、両持ちばり
型、あるいは四方向を支持するもの等、その他のはり構
造をもつものに対して適用するようにしてもよい。
（他の製造方法） 上記種々の実施例において、上部ストッパ１あるいは
ストッパＳは、位置決めするために溝部103を形成（第
２図（ａ）参照）し、さらにpolySi層105を溝部103に埋
め込むようにして形成している（第２図，第10図参照）
が、以下のようにして製造してもよい。
ストッパＳは、位置決めするために溝部103を形成（第
２図（ａ）参照）し、さらにpolySi層105を溝部103に埋
め込むようにして形成している（第２図，第10図参照）
が、以下のようにして製造してもよい。
例えば、第１図に示すものの製造方法を第13図に示
す。
す。
まず、第13図（ａ）に示すように、ｎ型で比抵抗３〜
５Ω・cm,面方位（100）を有するSi基板601に熱酸化に
よりSiO2膜602を0.1〜10μｍ形成し、所定の領域にボロ
ンのイオン注入によりｎ型拡散層603を形成する。
５Ω・cm,面方位（100）を有するSi基板601に熱酸化に
よりSiO2膜602を0.1〜10μｍ形成し、所定の領域にボロ
ンのイオン注入によりｎ型拡散層603を形成する。
次に、第２図（ｄ）に示す工程と同様にして、SiO2膜
108,602を介して、ｎ型で面方位（100）を有するSi層10
7をエピタキシャル成長させたSi基板106と、基板601と
をウェハ直接接合により接合する（図示略。）続いて、
電解エッチング法により接合した基板106をｎ型Si層107
を残してエッチング除去する（第13図（ｂ）参照）。
108,602を介して、ｎ型で面方位（100）を有するSi層10
7をエピタキシャル成長させたSi基板106と、基板601と
をウェハ直接接合により接合する（図示略。）続いて、
電解エッチング法により接合した基板106をｎ型Si層107
を残してエッチング除去する（第13図（ｂ）参照）。
続いて、第２図（ｆ）に示す工程時と同様にして、Si
O2膜109を形成し、所定の領域にｐ型ピエゾ抵抗素子6,7
を形成し、IC回路部（図略）,Al配線層（図略）を形成
する。そして、第13図（ｃ）に示すように所定のパター
ンを有するＰ−SiN膜110をSiO2膜109上に形成する。
O2膜109を形成し、所定の領域にｐ型ピエゾ抵抗素子6,7
を形成し、IC回路部（図略）,Al配線層（図略）を形成
する。そして、第13図（ｃ）に示すように所定のパター
ンを有するＰ−SiN膜110をSiO2膜109上に形成する。
さらに、KOH等のアルカリエッチング液により異方性
エッチングによりSi層107をエッチングし、続いてHF系
エッチング液にてSiO2膜108,602を除去し、溝604を形成
する（第13図（ｄ）参照）。
エッチングによりSi層107をエッチングし、続いてHF系
エッチング液にてSiO2膜108,602を除去し、溝604を形成
する（第13図（ｄ）参照）。
次に、例えば第13図（ｃ）の工程にて形成したAl配線
層（図示略）を陽極電極として、アルカリ系エッチング
液を入れたエッチング槽へ浸漬する。なお、この陽極電
極は単に金属電極を貼付するようにしたものでもよい。
そして、対向電極として白金の陰極を同エッチング槽へ
浸漬、約0.7〜3Vの電圧を印加すると、例えばIEEE ELE
CTRON DEVICE LETTERS,VOL,EDL−2,No.2,FEB,.1981,4
4〜45に示されているように、ｐ型拡散層603のみがエッ
チング除去されて、第13図（ｃ）に示すように上部スト
ッパ１が形成される。
層（図示略）を陽極電極として、アルカリ系エッチング
液を入れたエッチング槽へ浸漬する。なお、この陽極電
極は単に金属電極を貼付するようにしたものでもよい。
そして、対向電極として白金の陰極を同エッチング槽へ
浸漬、約0.7〜3Vの電圧を印加すると、例えばIEEE ELE
CTRON DEVICE LETTERS,VOL,EDL−2,No.2,FEB,.1981,4
4〜45に示されているように、ｐ型拡散層603のみがエッ
チング除去されて、第13図（ｃ）に示すように上部スト
ッパ１が形成される。
その後、第２図（ｉ），（ｊ）に示す工程と同様にし
て、第１図に示す半導体式加速度センサを構造すること
ができる。なお、第１図において、ギャップ距離l1はｐ
型拡散層３の拡散深さによって決定される。
て、第１図に示す半導体式加速度センサを構造すること
ができる。なお、第１図において、ギャップ距離l1はｐ
型拡散層３の拡散深さによって決定される。
なお、上述した種々の製造方法では、接合する基板の
うち一方の基板のみpolySi層105あるいはｐ型拡散層603
を形成するものであったが、他方あるいは両方に形成す
るようにしてもよい。
うち一方の基板のみpolySi層105あるいはｐ型拡散層603
を形成するものであったが、他方あるいは両方に形成す
るようにしてもよい。
さらに、上記種々の製造方法は、polySi層105,p型拡
散層603によって、製造工程時に汚染物，ゴミ，薬品等
の溜まり易い空間部を構成しなくても加速度センサを製
造することができるものであったが、例えば、第１実施
例においてpolySi層105を堆積せずに、溝部103のままで
第１図示すものを製造するようにしてもよい。
散層603によって、製造工程時に汚染物，ゴミ，薬品等
の溜まり易い空間部を構成しなくても加速度センサを製
造することができるものであったが、例えば、第１実施
例においてpolySi層105を堆積せずに、溝部103のままで
第１図示すものを製造するようにしてもよい。
第１図（ａ）は本発明第１実施例の平面図、第１図
（ｂ）は同図（ａ）に示すもののXX断面図、第１図
（ｃ）は同図（ａ）に示すものの斜視断面図、 第２図（ａ）〜（ｊ）は第１図に示すものの製造方法の
一例を示す製造工程断面図、 第３図はpolySi層105の他例を示す断面図、 第４図（ａ），（ｂ）は、溝部103の他の形状を示す断
面図、 第５図は第４図（ｂ）に示すもので製造した実施例を示
す斜視断面図、 第６図は本発明第２実施例の正面断面図、 第７図（ａ）は本発明第３実施例の平面図、第７図
（ｂ）は同図（ａ）に示すもののXX断面図、 第８図は下部ストッパの他例を示す部分断面図、 第９図（ａ）は本発明第４実施例の斜視断面図、第９図
（ｂ）は同図（ａ）に示すもの正面断面図、 第10図（ａ），（ｅ）は本発明第４実施例のものの製造
方法の一例を示す製造工程断面図、 第11図はピエゾ抵抗素子６の他の形成例を示す部分断面
図、 第12図（ａ），（ｂ）は、ストッパの接続部を示す平面
図、 第13図（ａ）〜（ｅ）は製造方法の他例を示す工程断面
図、 第14図は従来構造を示す正面断面図である。 １……上部ストッパ,2……ビーム重量部,2u……上側重
量部,2d……下側重量部,3……ビーム薄肉部,4……下部
ストッパ,5……スリット,6,7……ピエゾ抵抗素子,105…
…polySi層,201……重り,301……補強部,603……ｐ型拡
散層,B……ビーム部,S……ストッパ,J……接続部。
（ｂ）は同図（ａ）に示すもののXX断面図、第１図
（ｃ）は同図（ａ）に示すものの斜視断面図、 第２図（ａ）〜（ｊ）は第１図に示すものの製造方法の
一例を示す製造工程断面図、 第３図はpolySi層105の他例を示す断面図、 第４図（ａ），（ｂ）は、溝部103の他の形状を示す断
面図、 第５図は第４図（ｂ）に示すもので製造した実施例を示
す斜視断面図、 第６図は本発明第２実施例の正面断面図、 第７図（ａ）は本発明第３実施例の平面図、第７図
（ｂ）は同図（ａ）に示すもののXX断面図、 第８図は下部ストッパの他例を示す部分断面図、 第９図（ａ）は本発明第４実施例の斜視断面図、第９図
（ｂ）は同図（ａ）に示すもの正面断面図、 第10図（ａ），（ｅ）は本発明第４実施例のものの製造
方法の一例を示す製造工程断面図、 第11図はピエゾ抵抗素子６の他の形成例を示す部分断面
図、 第12図（ａ），（ｂ）は、ストッパの接続部を示す平面
図、 第13図（ａ）〜（ｅ）は製造方法の他例を示す工程断面
図、 第14図は従来構造を示す正面断面図である。 １……上部ストッパ,2……ビーム重量部,2u……上側重
量部,2d……下側重量部,3……ビーム薄肉部,4……下部
ストッパ,5……スリット,6,7……ピエゾ抵抗素子,105…
…polySi層,201……重り,301……補強部,603……ｐ型拡
散層,B……ビーム部,S……ストッパ,J……接続部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 29/84 G01P 15/12
Claims (5)
- 【請求項１】起歪領域として薄肉状に形成されるととも
に歪み量を検出するために半導体感歪素子を形成された
ビーム薄肉部と、このビーム薄肉部から延在して荷重領
域として厚肉状に形成されたビーム重量部と、このビー
ム薄肉部とビーム重量部とからなるビーム部の変位量を
規程して該変位を停止させるストッパとを有し、前記ビ
ーム重量部に印加された加速度に応じた前記ビーム薄肉
部の歪み量を前記半導体感歪素子が検出することによ
り、前記加速度を検出する半導体加速度センサにおい
て、 前記ストッパは、前記ビーム重量部の重心点の動きに作
用して前記変位を停止させるべく、実質上、前記重心点
の移動線上に配置されており、 前記起歪領域としてのビーム薄肉部に前記半導体感歪素
子を形成するとともに、前記ストッパにも半導体感歪素
子を形成したことを特徴とする半導体式加速度センサ。 - 【請求項２】前記ストッパは前記ビーム重量部の重心点
に配置され、該ストッパに対して対称に前記ビーム重量
部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の
半導体式加速度センサ。 - 【請求項３】起歪領域として薄肉状に形成されるととも
に歪み量を検出するために半導体感歪素子を形成された
ビーム薄肉部と、このビーム薄肉部から延在して荷重領
域として厚肉状に形成されたビーム重量部と、このビー
ム薄肉部とビーム重量部とからなるビーム部の変位量を
規程して該変位を停止させるストッパとを有し、前記ビ
ーム重量部に印加された加速度に応じた前記ビーム薄肉
部の歪み量を前記半導体感歪素子が検出することによ
り、前記加速度を検出する半導体式加速度センサにおい
て 前記ストッパは、前記ビーム重量部の重心点の動きに作
用して前記変位を停止させるべく、実質上、前記重心点
の移動線上に配置されていると共に、前記ビーム重量部
上面側のストッパは前記ビーム薄肉部と同一材料で一体
に構成されていることを特徴とする半導体式加速度セン
サ。 - 【請求項４】第１半導体基板の基板面に充填材を充填し
た充填層を形成する第１の工程と、 この第１半導体基板の基板面上に第２半導体基板を接合
し、内部に前記充填層を封入した接合基板を形成する第
２の工程と、 前記第２半導体基板を薄肉化した後、この第２半導体基
板に第１半導体感歪素子を形成する第３の工程と、 前記第２半導体基板の所定位置を前記充填層までエッチ
ングし、次いでこの充填層の充填材を選択的に除去して
空間部を形成するとともに、この空間部上に前記第２半
導体基板によるストッパを形成する第４の工程と、 前記第２半導体基板の所定領域を前記第１半導体基板ま
でエッチングして上側分離溝を開設する第５の工程と、 前記第１半導体基板をエッチングして、前記第１半導体
感歪素子内蔵で薄肉のビーム薄肉部を形成するととも
に、前記上側分離溝に連通の下側分離溝を第１半導体基
板に開設し、前記ビーム薄肉部とこのビーム薄肉部より
延在するとともに重心点を実質上前記ストッパの下方に
有する厚肉のビーム重量部とからなるビーム部を前記接
合基板に形成する第６の工程と、 を含むことを特徴とする半導体式加速度センサの製造方
法。 - 【請求項５】前記第３の工程において、前記第１半導体
感歪素子を形成するとともに、前記第１半導体基板の前
記充填層上に第２半導体感歪素子を形成し、 前記第４の工程において、前記第２半導体感歪素子を内
蔵する前記ストッパを形成することを特徴とする請求項
４に記載の半導体式加速度センサの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184331A JP2811768B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 半導体式加速度センサおよびその製造方法 |
| US07/996,474 US5313836A (en) | 1989-07-17 | 1992-12-23 | Semiconductor sensor for accelerometer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1184331A JP2811768B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 半導体式加速度センサおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0349267A JPH0349267A (ja) | 1991-03-04 |
| JP2811768B2 true JP2811768B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=16151446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1184331A Expired - Lifetime JP2811768B2 (ja) | 1989-07-17 | 1989-07-17 | 半導体式加速度センサおよびその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5313836A (ja) |
| JP (1) | JP2811768B2 (ja) |
Families Citing this family (36)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0569681U (ja) * | 1992-02-26 | 1993-09-21 | 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 | 半導体加速度センサ |
| JP3367113B2 (ja) | 1992-04-27 | 2003-01-14 | 株式会社デンソー | 加速度センサ |
| US5461916A (en) | 1992-08-21 | 1995-10-31 | Nippondenso Co., Ltd. | Mechanical force sensing semiconductor device |
| US5549785A (en) * | 1992-09-14 | 1996-08-27 | Nippondenso Co., Ltd. | Method of producing a semiconductor dynamic sensor |
| KR0155141B1 (ko) * | 1993-12-24 | 1998-10-15 | 손병기 | 다공질실리콘을 이용한 반도체 장치의 제조방법 |
| JP3114006B2 (ja) * | 1994-08-29 | 2000-12-04 | セイコーインスツルメンツ株式会社 | 半導体装置、及び、その製造方法 |
| KR0139506B1 (ko) * | 1994-10-07 | 1998-07-15 | 전성원 | 자체진단 기능을 구비한 대칭질량형 가속도계 및 그 제조방법 |
| WO1996023230A1 (de) * | 1995-01-24 | 1996-08-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Mikromechanisches bauelement |
| US5736430A (en) * | 1995-06-07 | 1998-04-07 | Ssi Technologies, Inc. | Transducer having a silicon diaphragm and method for forming same |
| US6021675A (en) * | 1995-06-07 | 2000-02-08 | Ssi Technologies, Inc. | Resonating structure and method for forming the resonating structure |
| CA2176052A1 (en) * | 1995-06-07 | 1996-12-08 | James D. Seefeldt | Transducer having a resonating silicon beam and method for forming same |
| US5808331A (en) * | 1995-09-05 | 1998-09-15 | Motorola, Inc. | Monolithic semiconductor device having a microstructure and a transistor |
| US5929472A (en) * | 1997-04-07 | 1999-07-27 | Motorola, Inc. | Semiconductor floating gate sensor device |
| US6263735B1 (en) * | 1997-09-10 | 2001-07-24 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Acceleration sensor |
| US6129282A (en) * | 1998-07-20 | 2000-10-10 | Psc Scanning, Inc. | Rugged scanning subsystem for data reading |
| DE19847455A1 (de) * | 1998-10-15 | 2000-04-27 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Bearbeitung von Silizium mittels Ätzprozessen |
| JP4238437B2 (ja) | 1999-01-25 | 2009-03-18 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサとその製造方法 |
| US6433401B1 (en) | 1999-04-06 | 2002-08-13 | Analog Devices Imi, Inc. | Microfabricated structures with trench-isolation using bonded-substrates and cavities |
| KR100343211B1 (ko) * | 1999-11-04 | 2002-07-10 | 윤종용 | 웨이퍼 레벨 진공 패키징이 가능한 ｍｅｍｓ의 구조물의제작방법 |
| US20030048036A1 (en) * | 2001-08-31 | 2003-03-13 | Lemkin Mark Alan | MEMS comb-finger actuator |
| FR2834977B1 (fr) * | 2002-01-18 | 2004-06-25 | Tronic S Microsystems | Composants miniaturises a element mobile et procede de realisation d'un tel composant |
| US7004030B2 (en) * | 2002-09-27 | 2006-02-28 | Oki Electric Industry Co., Ltd. | Acceleration sensor |
| EP1491901A1 (en) * | 2003-06-25 | 2004-12-29 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Semiconductor acceleration sensor and method of manufacturing the same |
| EP1698215A4 (en) * | 2003-12-05 | 2009-06-24 | Commw Of Australia | METHOD FOR PRODUCING AN ELECTRICAL COMPONENT |
| JP4542885B2 (ja) | 2004-12-22 | 2010-09-15 | Ｏｋｉセミコンダクタ株式会社 | 加速度センサ及びその製造方法 |
| JP4617943B2 (ja) * | 2005-03-18 | 2011-01-26 | 株式会社日立製作所 | 力学量測定装置 |
| DE102005032635A1 (de) * | 2005-07-13 | 2007-01-25 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanische Vorrichtung mit zwei Sensorstrukturen, Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Vorrichtung |
| JP5092462B2 (ja) * | 2006-06-13 | 2012-12-05 | 株式会社デンソー | 力学量センサ |
| JP2008039593A (ja) * | 2006-08-07 | 2008-02-21 | Alps Electric Co Ltd | 静電容量型加速度センサ |
| US20090306924A1 (en) * | 2008-06-10 | 2009-12-10 | Datalogic Scanning, Inc. | Automatic calibration system for scanner-scale or other scale system |
| US8604566B2 (en) * | 2008-06-17 | 2013-12-10 | Infineon Technologies Ag | Sensor module and semiconductor chip |
| KR20120119845A (ko) * | 2011-04-22 | 2012-10-31 | 삼성전기주식회사 | 관성센서 및 그의 제조방법 |
| JP6400693B2 (ja) * | 2013-06-27 | 2018-10-03 | ソイテックＳｏｉｔｅｃ | 犠牲材料で充填されたキャビティを含む半導体構造を作製する方法 |
| SG10201407632UA (en) | 2013-11-26 | 2015-06-29 | Agency Science Tech & Res | Transducer and method for forming the same |
| CN106018879B (zh) * | 2016-05-12 | 2019-03-22 | 广东合微集成电路技术有限公司 | 一种mems加速度传感器及制造方法 |
| WO2018026031A1 (ko) * | 2016-08-04 | 2018-02-08 | (주)스탠딩에그 | 충격 특성이 개선된 mems 장치, 이를 포함하는 mems 패키지, 컴퓨팅 시스템, 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS49132989A (ja) * | 1973-04-25 | 1974-12-20 | ||
| JPS60138977A (ja) * | 1983-12-27 | 1985-07-23 | Fuji Electric Co Ltd | 半導体形静電容量式圧力センサ |
| JPS6414711A (en) * | 1987-07-08 | 1989-01-18 | Hitachi Ltd | Production of magnetic head |
| JPS6416966A (en) * | 1987-07-10 | 1989-01-20 | Nissan Motor | Dynamic quantity sensor |
| JPH087227B2 (ja) * | 1988-03-23 | 1996-01-29 | 株式会社日立製作所 | 加速度センサ |
| DE3814952A1 (de) * | 1988-05-03 | 1989-11-23 | Bosch Gmbh Robert | Sensor |
| US4882933A (en) * | 1988-06-03 | 1989-11-28 | Novasensor | Accelerometer with integral bidirectional shock protection and controllable viscous damping |
-
1989
- 1989-07-17 JP JP1184331A patent/JP2811768B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-12-23 US US07/996,474 patent/US5313836A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5313836A (en) | 1994-05-24 |
| JPH0349267A (ja) | 1991-03-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2811768B2 (ja) | 半導体式加速度センサおよびその製造方法 | |
| JP3367113B2 (ja) | 加速度センサ | |
| JP3444639B2 (ja) | 一体型圧力変換器の製造方法および装置 | |
| JP3114570B2 (ja) | 静電容量型圧力センサ | |
| US7786541B2 (en) | Semiconductor pressure sensor and its fabrication method | |
| JP3506932B2 (ja) | 半導体圧力センサ及びその製造方法 | |
| JP3489309B2 (ja) | 半導体力学量センサの製造方法および異方性エッチングマスク | |
| JPS6197572A (ja) | 半導体加速度センサの製造方法 | |
| JPH05190872A (ja) | 半導体圧力センサおよびその製造方法 | |
| JP2560140B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH0567073B2 (ja) | ||
| US8327712B2 (en) | Semiconductor pressure sensor having symmetrical structure, and manufacturing method thereof | |
| JP3290047B2 (ja) | 加速度センサ及びその製造方法 | |
| JP2803321B2 (ja) | 半導体感歪センサ | |
| JPH10239345A (ja) | 半導体センサ | |
| JP2600393B2 (ja) | 半導体加速度センサの製造方法 | |
| JP2540973B2 (ja) | 半導体加速度センサ | |
| JPH11103076A (ja) | 半導体加速度センサの製造方法 | |
| JP3405222B2 (ja) | 半導体加速度センサ素子及びその製造方法 | |
| JP4134367B2 (ja) | 半導体圧力センサの製造方法 | |
| JP2600422B2 (ja) | 半導体加速度センサの製造方法 | |
| JPH05251715A (ja) | 半導体圧力センサとその製造方法 | |
| JPH0740045B2 (ja) | 半導体加速度センサ | |
| JP2680471B2 (ja) | 半導体圧力センサおよびその製造方法 | |
| JPH05335596A (ja) | 半導体加速度センサおよびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090807 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |