JP2001066319A - 半導体加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配線抵抗が僅かに増加するような微少クラッ
クの検出を可能にし、カンチレバー外の重り部に発生し
たクラックも検出可能にする。 【解決手段】 孔１１０ａを有するチップ本体１１０
と、孔１１０ａの左方から右側に延出された一対のカン
チレバー１１１と、これらの各カンチレバー１１１の先
端側に一体に形成されて片側の内側で支持される重り部
１１２とを有する形状に形成された加速度センサチップ
１１に対して、複数のゲージ抵抗１１１ａで構成される
ブリッジ回路とは別系統のクラック検出配線１を設け、
重り部１１２内におけるその引き回しを、下方のカンチ
レバー１１１と重り部１１２との境界から、左右方向に
沿って重り部１１２内に所定距離進み、左右方向と直交
する上下方向に沿って内向きに上方のカンチレバー１１
１に対応する位置まで進み、左右方向に沿って上方のカ
ンチレバー１１１に向かう状態にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加速度をこれに比
例する電気信号で検出する半導体加速度センサに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来の半導体加速度センサの一
例を示す断面図、図１２は図１１に示す加速度センサチ
ップの上面図である。

【０００３】図１１に示す半導体加速度センサは、いわ
ゆるカンチレバー型に属し、シリコン基板９１ａにより
形成される加速度センサチップ９１と、この加速度セン
サチップ９１の上面上に接合された上ガラスストッパ１
２と、加速度センサチップ９１の下面上に接合された下
ガラスストッパ１３とにより構成されている。なお、Ｗ
はワイヤボンディングによるワイヤである。

【０００４】加速度センサチップ９１は、図１１に示す
ように、シリコン基板９１ａの上面に酸化膜９１ｂが積
層され、この上に窒化膜９１ｃが積層されるなどの断面
構造に形成されるとともに、図１２に示すように、四角
形状に形成されて成り中央部に穿設された長方形状の孔
１１０ａを有するチップ本体９１０と、このチップ本体
９１０における孔１１０ａの左方から一の方向（図では
左右方向）の右側に延出された弾性のある一対のカンチ
レバー１１１と、これらの各カンチレバー１１１の先端
側に一体に形成されて片側の内側で支持される重り部１
１２とを有する形状に形成されている。

【０００５】また、図１２の例では、各カンチレバー１
１１には、重り部１１２が受けた力（Ｆ）の加速度（α
＝Ｆ／ｍ；ｍは重り部１１２の質量）に比例する電圧を
出力として取り出すセンシングエレメントとしてのゲー
ジ抵抗１１１ａが２個形成されている。一方、チップ本
体９１０の上面上の左端側には、パッド１１０ｂが５個
互いに等間隔離れて上記一の方向と直交する方向に沿う
ように、つまり図１２では上下方向に沿うように配置さ
れている。そして、それらのうちの上方４個のパッド１
１０ｂは、ブリッジ回路を構成する複数のゲージ抵抗１
１１ａと電気的に接続されている。具体的には、そのブ
リッジ回路に接続される各パッド１１０ｂはアルミ配線
１１０ｃを介してコンタクト部１１０ｄと接続され、各
コンタクト部１１０ｄはこの本体のＰ＋拡散層の配線１
１０ｅを介してゲージ抵抗１１１ａと電気的に接続され
ている。さらに、ゲージ抵抗１１１ａの下面側は、ダイ
ヤフラムが形成されている（図１１参照）。

【０００６】図１３および図１４にそれぞれ各パッドと
ゲージ抵抗との接続部の拡大図およびその接続部の回路
構成図を示す。ただし、識別のため、図１３に示すよう
に、ブリッジ回路に接続される４個のパッド１１０ｂに
対して、上方から順に括弧内の符号ｐ１〜ｐ４をそれぞ
れ使用し、また４個のゲージ抵抗１１１ａに対してＲ１
〜Ｒ４を使用する。

【０００７】図１３の例では、パッド１１０ｂ（ｐ１）
は、アルミ配線１１０ｃ、コンタクト部１１０ｄおよび
Ｐ＋拡散層の配線１１０ｅを介してゲージ抵抗１１１ａ
（Ｒ１），１１１ａ（Ｒ４）の各一端に接続している。
同様に、パッド１１０ｂ（ｐ４）は、アルミ配線１１０
ｃ、コンタクト部１１０ｄおよびＰ＋拡散層の配線１１
０ｅを介してゲージ抵抗１１１ａ（Ｒ２），１１１ａ
（Ｒ３）の各一端に接続している。そして、ゲージ抵抗
１１１ａ（Ｒ１）の他端は、Ｐ＋拡散層の配線１１０
ｅ、コンタクト部１１０ｄおよびアルミ配線１１０ｃを
介してパッド１１０ｂ（ｐ２）に接続し、ゲージ抵抗１
１１ａ（Ｒ２），１１１ａ（Ｒ４）の各他端は、個別の
Ｐ＋拡散層の配線１１０ｅ、共通のコンタクト部１１０
ｄおよびアルミ配線１１０ｃを介してパッド１１０ｂ
（ｐ３）に接続している。また、ゲージ抵抗１１１ａ
（Ｒ３）の他端は、Ｐ＋拡散層の配線１１０ｅ、コンタ
クト部１１０ｄおよびアルミ配線１１０ｃを介してパッ
ド１１０ｂ（ｐ２）側のコンタクト部１１０ｄに接続し
ている。したがって、これら接続によって構成される回
路は図１４に示すブリッジ回路になり、パッド１１０ｂ
（ｐ１），１１０ｂ（ｐ４）に定電圧源が接続され、パ
ッド１１０ｂ（ｐ２），１１０ｂ（ｐ３）がＲ１〜Ｒ４
の抵抗値の変化に応じて変動する電圧を出力する出力端
子となる。

【０００８】図１１に戻って、上ガラスキャップ１２
は、シリコン基板とほぼ等しい熱膨張率を有する耐熱ガ
ラスにより、板状で且つ加速度センサチップ９１と対向
する下面の中央部に凹部１２ａを有する形状に形成され
て構成される。これと同様に、下ガラスキャップ１３
は、シリコン基板とほぼ等しい熱膨張率を有する耐熱ガ
ラスにより、板状で且つ加速度センサチップ９１と対向
する上面の中央部に凹部１３ａを有する形状に形成され
て構成される。そして、これら上ガラスキャップ１２お
よび下ガラスキャップ１３における加速度センサチップ
１１と対向する凹部１２ａ，１３ａの底面内には、加速
を受けた際の重り部１１２の動きを規制する突起１２
ｂ，１３ｂがそれぞれ２個形成されている。

【０００９】次に、上記構造の半導体加速度センサの製
造方法を説明すると、まず、結晶面が（１００）のシリ
コン単結晶のウエハを酸化して酸化膜を形成し、この
後、カンチレバー１１１および重り部１１２を形成すべ
き領域の酸化膜だけをフォトリソ技術により除去する。
続いて、酸化膜をエッチングマスクとしてシリコンのエ
ッチングを行う。このとき、エッチングの深さは一般に
６〜３０μｍ程度に設定される。

【００１０】この後、再度酸化処理を実行し、アルミニ
ウムのコンタクトをとるためにＰ＋拡散層を形成する。
続いて、イオン注入によりゲージ抵抗（拡散ゲージ抵
抗）１１１ａを２つのカンチレバー１１１上に各２個互
いにブリッジの構造になるように組み合わせて形成す
る。

【００１１】この後、ゲージ抵抗１１１ａと接続したＰ
＋拡散の配線１１０ｅのコンタクト部１１０ｄとこのコ
ンタクト部１１０ｄに対応するパッド１１０ｂとの間を
アルミ配線１１０ｃで接続する。そして、各パッド１１
０ｂと外部端子の電源用配線と出力配線とをワイヤボン
ディングで接続する。

【００１２】この後、アルミ配線１１０ｃの保護膜とし
て窒化膜でパッシベーションし、続いて、上ガラススト
ッパ１２と接合するアルミ薄膜１１０ｆを形成し、この
保護膜の窒化膜をパッシベーションする。そして、加速
度センサチップ９１の裏面からアルカリ異方性エッチン
グにより、カンチレバー１１１を薄くするとともに、重
り部１１２の周囲に一対のカンチレバー１１１を残して
スリット状の孔を形成する。この後、パッド１１０ｂ、
アルミ配線１１０ｃおよびアルミ薄膜の上に形成した窒
化膜を除去する。

【００１３】そして、このように構成された加速度セン
サチップ９１の上下面にそれぞれ上ガラスストッパ１２
および下ガラスストッパ１３を陽極接合で接合する。

【００１４】これにより、エアーダンピング構造が形成
され、過度の加速を受けた際のカンチレバー１１１の破
壊（折れ）防止が可能になる。また、図１３の例では、
パッド１１０ｂ（ｐ１），１１０ｂ（ｐ４）側のＰ＋拡
散層の配線１１０ｅが、それぞれ上方のカンチレバー１
１１および下方のカンチレバー１１１に引き回されてい
るので、図１５〜図１７に示すようなカンチレバー１１
１に生じ得るクラックＣ１〜Ｃ３を検出することが可能
になる。そして、これらの結果、自動車のエアバックな
どの加速度検出に使用可能で、信頼性が高く、故障原因
を明確に判断できる故障診断機能を具備した半導体加速
度センサの提供を可能にしている。

【００１５】なお、この種の半導体加速度センサとして
は、例えば特開平９−１６６６１８号公報に開示されて
いる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１３
に示すような配線構造では、断線には至らずクラックが
非常に小さい場合、すなわち将来的に衝撃や振動が加わ
ると断線する恐れのある状態で配線抵抗が僅かに増加す
るような場合には、その増加をブリッジ回路のオフセッ
ト電圧の微少変動として捉えることしかできないので、
初期の加速度センサチップへの歪みによるものか、ある
いはクラックによるものかの判断を下すことができな
い。また、カンチレバーの外の重り部にクラックが発生
した場合にそのクラックを検出することができない。

【００１７】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、配線抵抗が僅かに増加するような微少クラック
の検出が可能でカンチレバー外の重り部に発生したクラ
ックも検出が可能な半導体加速度センサを提供すること
を目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明の半導体加速度センサは、一の方
向に延出された弾性のある一対のカンチレバー、および
これらの各カンチレバーの先端側に一体に形成されて片
側の内側で支持される重り部を中央部に有して成る加速
度センサチップを備え、前記一対のカンチレバーの各々
には一対のピエゾ抵抗が形成されて、これら複数のピエ
ゾ抵抗がブリッジ回路を構成し、前記加速度センサチッ
プにおける前記重り部の外側の所定位置には、前記複数
のピエゾ抵抗と電気的に接続されるとともに、前記ブリ
ッジ回路とは別系統の１本のクラック検出配線と接続さ
れる複数の電極パッドが形成され、前記クラック検出配
線は、前記複数の電極パッドのうち、一の電極パッド側
から前記一対のカンチレバーのうちの一方を通り抜け、
前記重り部内に進入するように引き回され、他方のカン
チレバーを通り抜けて他の電極パッド側に至る配線状態
になっているのである。

【００１９】この構造では、ブリッジ回路とは別系統の
１本のクラック検出配線が設けられているので、このク
ラック検出配線の抵抗の増加を監視することで、配線抵
抗が僅かに増加するような微少クラックの検出が可能に
なる。また、クラック検出配線が重り部内に進入するよ
うに引き回されるので、カンチレバー外の重り部に発生
したクラックも検出可能になる。

【００２０】なお、請求項１記載の半導体加速度センサ
において、前記重り部内における前記クラック検出配線
の引き回しは、前記一方のカンチレバーと前記重り部と
の境界から、前記一の方向に沿って前記重り部内に所定
距離進み、前記一の方向と直交する方向に沿って内向き
に他方のカンチレバーに対応する位置まで進み、前記一
の方向に沿って前記他方のカンチレバーに向かう状態に
なっている構造でもよい（請求項２）。この（配線）構
造によれば、カンチレバー内のクラック検出が可能にな
るほか、カンチレバー外の重り部との連通部周辺のクラ
ック検出が可能になる。

【００２１】また、請求項１記載の半導体加速度センサ
において、前記重り部内における前記クラック検出配線
の引き回しは、前記一方のカンチレバーと前記重り部と
の境界近傍から、前記一の方向と直交する方向に沿って
外向きに前記重り部の縁部近傍まで進み、前記一の方向
に沿って前記重り部内に所定距離進み、前記直交する方
向に沿って内向きに前記重り部の別の縁部近傍まで進
み、前記一の方向に沿って前記所定距離戻り、前記直交
する方向に沿って前記他方のカンチレバーに向かう状態
になっている構造でもよい（請求項３）。この構造によ
れば、請求項２記載の発明よりも好適にカンチレバー外
の重り部に発生したクラックを検出することができる。

【００２２】また、請求項１記載の半導体加速度センサ
において、前記重り部内における前記クラック検出配線
の引き回しは、前記一方のカンチレバーと前記重り部と
の境界近傍から、前記一の方向と直交する方向に沿って
外向きに前記重り部の隅近傍まで進み、前記一の方向に
沿って前記重り部の別の隅近傍まで進み、前記直交する
方向に沿って前記重り部の別の隅近傍まで進み、一の方
向に沿って前記重り部の別の隅近傍まで進み、前記直交
する方向に沿って前記他方のカンチレバーに向かう状態
になっている構造でもよい（請求項４）。この構造によ
れば、請求項３記載の発明よりも好適にカンチレバー外
の重り部に発生したクラックを検出することができる。

【００２３】さらに、請求項１記載の半導体加速度セン
サにおいて、前記重り部内における前記クラック検出配
線の引き回しは、前記一方のカンチレバーと前記重り部
との境界近傍から、前記一の方向と直交する方向に沿っ
て内向きに前記一対のカンチレバー間中央近傍まで進
み、前記直交する方向に沿って外向きに折り返して前記
重り部の隅近傍まで進み、前記一の方向に沿って前記重
り部の別の隅近傍まで進み、前記直交する方向に沿って
前記重り部の別の隅近傍まで進み、一の方向に沿って前
記重り部の別の隅近傍まで進み、前記一の方向と直交す
る方向に沿って内向きに前記一対のカンチレバー間中央
近傍まで進み、前記直交する方向に沿って外向きに折り
返して前記他方のカンチレバーに向かう状態になってい
る構造でもよい（請求項５）。この構造によれば、請求
項４記載の発明よりも好適にカンチレバー外の重り部に
発生したクラックを検出することができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態に係
る半導体加速度センサに具備される加速度センサチップ
の上面図、図２はその半導体加速度センサの断面図で、
これらの図を用いて第１実施形態の説明を行う。

【００２５】本半導体加速度センサは、図２に示すよう
に、シリコン基板１１ａにより形成される加速度センサ
チップ１１と、この加速度センサチップ１１の上面上に
接合された上ガラスストッパ１２と、加速度センサチッ
プ１１の下面上に接合された下ガラスストッパ１３とに
より構成されている。なお、Ｗはワイヤボンディングに
よるワイヤである。

【００２６】加速度センサチップ１１は、図２に示すよ
うに、一例を挙げるとシリコン基板１１ａの上面に酸化
膜（自然酸化膜）１１ｂが積層され、この上に窒化膜１
１ｃが積層されるなどの断面構造に形成されるととも
に、図１に示すように、四角形状（図では長方形状）に
形成されて成り中央部に穿設された長方形状の孔１１０
ａを有するチップ本体１１０と、このチップ本体１１０
における孔１１０ａの左方から一の方向（図では左右方
向）の右側に延出された弾性のある一対のカンチレバー
１１１と、これらの各カンチレバー１１１の先端側に一
体に形成されて片側の内側で支持される重り部１１２と
を有する形状に形成されている。ただし、上記長方形状
の孔１１０ａは、この中に一対のカンチレバー１１１お
よび重り部１１２が存在することで、図１に示すスリッ
ト状の孔になるから、加速度センサチップ１１の製造の
際には、そのスリット状の孔を形成すればよいのは言う
までもない。

【００２７】また、図１の例では、各カンチレバー１１
１には、重り部１１２が受けた力の加速度に比例する電
圧を出力として取り出すセンシングエレメントとしての
ゲージ抵抗１１１ａが２個形成されている。一方、チッ
プ本体１１０の上面上の左端側には、複数のゲージ抵抗
１１１ａと電気的に接続されるとともに、複数のゲージ
抵抗１１１ａで構成されるブリッジ回路とは別系統の１
本のクラック検出配線１と接続される複数（図の例では
５個）のパッド１１０ｂ（電極パッド）が互いに等間隔
離れて上記一の方向と直交する方向に沿うように、つま
り図１では上下方向に沿うように配置されている。そし
て、上記ブリッジ回路に接続される各パッド（ワイヤボ
ンディング用のパッド）１１０ｂはアルミ配線１１０ｃ
を介してコンタクト部１１０ｄと接続され、各コンタク
ト部１１０ｄはこの本体のＰ＋拡散層の配線１１０ｅを
介してゲージ抵抗１１１ａと電気的に接続されている
（図２参照）。なお、ブリッジ回路は、図１３および図
１４と同様に構成される。

【００２８】さらに、チップ本体１１０の上面における
孔１１０ａの外側、つまり上ガラスキャップ１２との接
合面には、上ガラスキャップ１２接合用のアルミ薄膜１
１０ｆが形成されている。同様に、チップ本体１１０の
下面における下ガラスキャップ１３との接合面には、下
ガラスキャップ１３接合用のアルミ薄膜（図示せず）が
形成されている。

【００２９】上ガラスキャップ１２は、シリコン基板と
ほぼ等しい熱膨張率を有する耐熱ガラスにより、板状で
且つ加速度センサチップ１１と対向する下面の中央部に
凹部１２ａを有する形状に形成されて構成される。これ
と同様に、下ガラスキャップ１３は、シリコン基板とほ
ぼ等しい熱膨張率を有する耐熱ガラスにより、板状で且
つ加速度センサチップ１１と対向する上面の中央部に凹
部１３ａを有する形状に形成されて構成される。そし
て、これら上ガラスキャップ１２および下ガラスキャッ
プ１３における加速度センサチップ１１と対向する凹部
１２ａ，１３ａの底面内には、図２に示すように、加速
を受けた際の重り部１１２の動きを規制する突起１２
ｂ，１３ｂがそれぞれ２個形成されている。これらの各
突起は凹部の深さより低い高さに設定される。そして、
上ガラスキャップ１２は凹部１２ａの外周４辺でアルミ
薄膜１１０ｆを介して加速度センサチップ１１の上面に
陽極接合で固定され、また下ガラスキャップ１３は凹部
１３ａの外周４辺でアルミ薄膜を介して加速度センサチ
ップ１１の下面に陽極接合で固定されている。

【００３０】ここで、上記構造の半導体加速度センサの
製造方法を説明すると、まず、結晶面が（１００）のシ
リコン単結晶のウエハを酸化して酸化膜を形成し、この
後、カンチレバー１１１および重り部１１２を形成すべ
き領域の酸化膜だけをフォトリソ技術により除去する。
続いて、酸化膜をエッチングマスクとしてシリコンのエ
ッチングを行う。このとき、エッチングの深さは一般に
６〜３０μｍ程度に設定される。

【００３１】この後、再度酸化処理を実行し、アルミニ
ウムのコンタクトをとるためにＰ＋拡散層を形成する。
続いて、イオン注入によりゲージ抵抗（拡散ゲージ抵
抗）１１１ａを２つのカンチレバー１１１上に各２個互
いにブリッジの構造になるように組み合わせて形成す
る。

【００３２】この後、アルミニウムのスパッタリングと
シンターリング（約４５０℃）を行い、パッド１１０
ｂ、アルミ配線１１０ｃおよびアルミ薄膜を形成する。
このとき、ゲージ抵抗１１１ａと接続したＰ＋（ボロ
ン）拡散の配線１１０ｅには、このコンタクト部１１０
ｄでアルミ配線１１０ｃが接続され、このアルミ配線１
１０ｃは加速度センサチップ１１に形成したパッド１１
０ｂに接続される。

【００３３】この後、上記アルミニウム上に窒化膜また
はレジストをパッシベーションし、加速度センサチップ
１１の裏面（下面）からアルカリ異方性エッチングによ
り、カンチレバー１１１を薄くするとともに、重り部１
１２の周囲に一対のカンチレバー１１１を残して上述の
スリット状の孔を形成する。

【００３４】この後、パッド１１０ｂ、アルミ配線１１
０ｃおよびアルミ薄膜の上に形成した窒化膜またはレジ
ストをプラズマアッシャー、バッファフッ酸または有機
溶剤などで除去する。

【００３５】この後、上ガラスストッパ１２および下ガ
ラスストッパ１３を陽極接合で加速度センサチップの上
下面にそれぞれ接合する。これにより、エアーダンピン
グ構造が形成され、過度の加速を受けた際のカンチレバ
ー１１１の破壊（折れ）防止が可能になる。

【００３６】図３はクラック検出配線１により検出可能
なクラックの例を示す図で、この図を用いて以下に第１
実施形態の特徴となるクラック検出配線１の配線構造を
説明する。クラック検出配線１は、Ｐ＋拡散層の配線１
１０ｅと同様に形成され、図１に示すように、複数のパ
ッド１１０ｂのうち、最下段のパッド１１０ｂから下方
のカンチレバー１１１を通り抜け、重り部１１２内に進
入するように引き回され、上方のカンチレバー１１１を
通り抜けて最上段のパッド１１０ｂ側に至る配線状態、
すなわち高濃度の拡散抵抗（あるいは高抵抗のポリシリ
コン抵抗体でも可）１１０ｇ、コンタクト部１１０ｄお
よびアルミ配線１１０ｃを介して最上段のパッド１１０
ｂに接続される配線状態になっている。そして、重り部
１１２内におけるクラック検出配線１の引き回しは、下
方のカンチレバー１１１と重り部１１２との境界から、
上記一の方向、つまり図１では左右方向に沿って重り部
１１２内に所定距離進み、左右方向と直交する上下方向
に沿って内向き（図１では上向き）に上方のカンチレバ
ー１１１に対応する位置まで進み、左右方向に沿って上
方のカンチレバー１１１に向かう状態になっている。上
記所定距離は、図１の例では、クラック検出配線１を重
り部１１２の底面１１２ａの外周に対応する位置まで進
入させる値に設定されている。なお、クラック検出配線
１は一部がアルミ配線で形成される構造でもよい。ま
た、最上段および最下段の両パッド１１０ｂ間はブリッ
ジ回路とは別系統になっているのは言うまでもない。

【００３７】このように、異方性エッチングで薄くなり
クラックの発生しやすい重り部１１２の一部をカバーす
るように、ブリッジ回路とは別系統のクラック検出配線
１を引き回すことにより、例えば図３に示すように、上
方のカンチレバー１１１と重り部１１２との境界付近か
ら重り部１１２の中心に向かって延びるクラックＣ１１
や、一対のカンチレバー１１１間から下方のカンチレバ
ー１１１を若干越える付近まで下方に延びるクラックＣ
１２が発生すると、クラック検出配線１が断線しあるい
はその抵抗値が増大するので、図１の配線例では、最上
段および最下段の両パッド１１０ｂ間の例えば電圧変動
を監視することで、クラックＣ１１，Ｃ１２の検出が可
能になり、カンチレバー１１１の重り部１１２との連通
部周辺のクラック検出が可能になる。これにより、クラ
ック検出配線１の配線抵抗が僅かに増加するような微少
クラックの検出が可能になるとともに、カンチレバー外
の重り部に発生したクラックも検出可能になる。

【００３８】また、各カンチレバー１１１内の配線本数
が４本で済むので（図１３の従来例では５本）、各カン
チレバー１１１の幅を縮小することができ、半導体加速
度センサの感度向上が可能になる。

【００３９】なお、第１実施形態では、最下段のパッド
１１０ｂはクラック検出配線１専用に使用され、最上段
のパッド１１０ｂはブリッジ回路およびクラック検出配
線１で共用される構造になっているが、これに限らず、
ブリッジ回路用の４個のパッドに加えてクラック検出配
線１専用の２個のパッドを設ける構造でもよい。この構
造例を図４に示す。図４に示す加速度センサチップ２１
は、チップ本体２１０以外は加速度センサチップ１１と
同様に構成されている。チップ本体２１０の上面上の左
端側には、複数のゲージ抵抗１１１ａと電気的に接続さ
れるとともに、複数のゲージ抵抗１１１ａで構成される
ブリッジ回路とは別系統の１本のクラック検出配線２と
接続される６個のパッド２１０ｂが互いに等間隔離れて
上下方向に沿うように配置されている。これら６個のパ
ッド２１０ｂのうち、最上段および最下段のパッド２１
０ｂはクラック検出配線２用に設けられ、その他の４個
のパッド２１０ｂは、ブリッジ回路用に設けられて、ア
ルミ配線２１０ｃを介してコンタクト部２１０ｄと接続
され、各コンタクト部２１０ｄはこの本体のＰ＋拡散層
の配線２１０ｅを介してゲージ抵抗１１１ａと電気的に
接続されている。そして、クラック検出配線２は、Ｐ＋
拡散層の配線２１０ｅと同様に形成され、最下段のパッ
ド２１０ｂから下方のカンチレバー１１１を通り抜け、
上記同様に重り部１１２内に進入するように引き回さ
れ、上方のカンチレバー１１１を通り抜けて最上段のパ
ッド２１０ｂに至る配線状態、すなわち最上段のパッド
２１０ｂに接続される配線状態になっている。この構造
でも上記同様にカンチレバー１１１の重り部１１２との
連通部周辺のクラック検出が可能になる。また、このよ
うな構造は、以下の第２〜第４実施形態にも適用可能で
ある。

【００４０】図５は本発明の第２実施形態に係る半導体
加速度センサに具備される加速度センサチップの上面
図、図６は図５に示すクラック検出配線により検出可能
なクラックの例を示す図で、これらの図を用いて第２実
施形態の説明を行う。

【００４１】本半導体加速度センサは、第１実施形態と
同様に上ガラスストッパ１２および下ガラスストッパ１
３を備えるほか、図５に示すように、第１実施形態との
相違点として加速度センサチップ３１を備えている。

【００４２】この加速度センサチップ３１は、重り部１
１２内における引き回しが第１実施形態とは異なるクラ
ック検出配線３が当該加速度センサチップ３１に形成さ
れている以外は第１実施形態の加速度センサチップ１１
と同様に構成されている。このため、第１実施形態と同
様である部分には同じ符号を付し、またその説明は省略
する。

【００４３】そこで、第２実施形態の特徴となるクラッ
ク検出配線３の配線構造を説明すると、重り部１１２内
におけるクラック検出配線３の引き回しは、下方のカン
チレバー１１１と重り部１１２との境界近傍から、上述
の一の方向と直交する方向、つまり図５では左右方向と
直交する上下方向に沿って外（下）向きに重り部１１２
の縁部近傍まで進み、左右方向に沿って重り部１１２内
に所定距離進み、上下方向に沿って内（上）向きに重り
部１１２の別の縁部近傍まで進み、左右方向に沿って上
記所定距離戻り、上下方向に沿って上方のカンチレバー
１１１に向かう状態になっている。上記所定距離は、図
５の例では、クラック検出配線３を重り部１１２の底面
１１２ａの外周に対応する位置まで進入させる値に設定
されている。

【００４４】このように、異方性エッチングで薄くなり
クラックの発生しやすい重り部１１２の一部をカバーす
るように且つ重り部１１２の上下両端側に回り込むよう
にクラック検出配線３を引き回すことにより、例えば、
図５に示したラックＣ１１，Ｃ１２の検出が可能になる
とともに、図６に示すように、上方のカンチレバー１１
１近傍における重り部１１２の隅からその重り部１１２
の中心に向かって延びるクラックＣ３１が発生すると、
クラック検出配線３が断線しあるいはその抵抗値が増大
するので、クラックＣ３１の検出が可能になる。

【００４５】図７は本発明の第３実施形態に係る半導体
加速度センサに具備される加速度センサチップの上面
図、図８は図７に示すクラック検出配線により検出可能
なクラックの例を示す図で、これらの図を用いて第３実
施形態の説明を行う。

【００４６】本半導体加速度センサは、第１実施形態と
同様に上ガラスストッパ１２および下ガラスストッパ１
３を備えるほか、図７に示すように、第１実施形態との
相違点として加速度センサチップ４１を備えている。

【００４７】この加速度センサチップ４１は、重り部１
１２内における引き回しが第１実施形態とは異なるクラ
ック検出配線４が当該加速度センサチップ４１に形成さ
れている以外は第１実施形態の加速度センサチップ１１
と同様に構成されている。このため、第１実施形態と同
様である部分には同じ符号を付し、またその説明は省略
する。

【００４８】そこで、第３実施形態の特徴となるクラッ
ク検出配線４の配線構造を説明すると、重り部１１２内
におけるクラック検出配線４の引き回しは、下方のカン
チレバー１１１と重り部１１２との境界近傍から、上述
の一の方向と直交する方向、つまり図７では左右方向と
直交する上下方向に沿って外（下）向きに重り部１１２
の隅（左下隅）近傍まで進み、左右方向に沿って重り部
１１２の別の隅（右下隅）近傍まで進み、上下方向に沿
って重り部１１２の別の隅（右上隅）近傍まで進み、左
右方向に沿って重り部１１２の別の隅（左上隅）近傍ま
で進み、上下方向に沿って上方のカンチレバー１１１に
向かう状態になっている。

【００４９】このように、重り部１１２の四隅に回り込
むようにクラック検出配線４を引き回すことにより、例
えば、図３および図６に示したクラックＣ１１，Ｃ１
２，Ｃ３１の検出が可能になるとともに、図８に示すよ
うに、両カンチレバー１１１と対向する重り部１１２の
右端からその重り部１１２の上端側に向かって延びるク
ラックＣ４１が発生すると、クラック検出配線４が断線
しあるいはその抵抗値が増大するので、クラックＣ４１
の検出が可能になる。重り部１１２におけるカンチレバ
ー１１１の反対側は、重り部１１２の上下面がガラスス
トッパの凹部に形成された突起に接触する応力が大き
く、過大な加速や振動が加わった場合にその反対側が欠
けることがあるが、このような欠けの検出が可能になる
のである。

【００５０】また、重り部１１２の外周に沿ってクラッ
ク検出配線４を設けてあるので、重り部１１２の特に薄
い外縁部分に発生しやすいクラックやチッピングに加え
てエッチング不良なども検出することができる。

【００５１】図９は本発明の第４実施形態に係る半導体
加速度センサに具備される加速度センサチップの上面
図、図１０は図９に示すクラック検出配線により検出可
能なクラックの例を示す図で、これらの図を用いて第４
実施形態の説明を行う。

【００５２】本半導体加速度センサは、第１実施形態と
同様に上ガラスストッパ１２および下ガラスストッパ１
３を備えるほか、図９に示すように、第１実施形態との
相違点として加速度センサチップ５１を備えている。

【００５３】この加速度センサチップ５１は、重り部１
１２内における引き回しが第１実施形態とは異なるクラ
ック検出配線５が当該加速度センサチップ５１に形成さ
れている以外は第１実施形態の加速度センサチップ１１
と同様に構成されている。このため、第１実施形態と同
様である部分には同じ符号を付し、またその説明は省略
する。

【００５４】そこで、第４実施形態の特徴となるクラッ
ク検出配線５の配線構造を説明すると、重り部１１２内
におけるクラック検出配線５の引き回しは、下方のカン
チレバー１１１と重り部１１２との境界近傍から、上述
の一の方向と直交する方向、つまり図９では左右方向と
直交する上下方向に沿って内（上）向きに一対のカンチ
レバー１１１間中央近傍まで進み、上下方向に沿って外
（下）向きに折り返して重り部１１２の隅（左下隅）近
傍まで進み、左右方向に沿って重り部１１２の別の隅
（右下隅）近傍まで進み、上下方向に沿って重り部１１
２の別の隅（右上隅）近傍まで進み、左右方向に沿って
重り部１１２の別の隅（左上）近傍まで進み、上下方向
に沿って内（下）向きに一対のカンチレバー１１１間中
央近傍まで進み、上下方向に沿って外（上）向きに折り
返して上方のカンチレバー１１１に向かう状態になって
いる。

【００５５】このように、重り部１１２の四隅に回り込
むとともに一対のカンチレバー１１１間中央近傍まで進
んで折り返すようにクラック検出配線５を引き回すこと
により、例えば、図３、図６および図８に示したクラッ
クＣ１１，Ｃ１２，Ｃ３１，Ｃ４１の検出が可能になる
とともに、図１０に示すように、両カンチレバー１１１
間から重り部１１２の内側に向かって延びるクラックＣ
５１が発生すると、クラック検出配線５が断線しあるい
はその抵抗値が増大するので、クラックＣ５１の検出が
可能になる。

【００５６】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、一の方向に延出された弾性のあ
る一対のカンチレバー、およびこれらの各カンチレバー
の先端側に一体に形成されて片側の内側で支持される重
り部を中央部に有して成る加速度センサチップを備え、
前記一対のカンチレバーの各々には一対のピエゾ抵抗が
形成されて、これら複数のピエゾ抵抗がブリッジ回路を
構成し、前記加速度センサチップにおける前記重り部の
外側の所定位置には、前記複数のピエゾ抵抗と電気的に
接続されるとともに、前記ブリッジ回路とは別系統の１
本のクラック検出配線と接続される複数の電極パッドが
形成され、前記クラック検出配線は、前記複数の電極パ
ッドのうち、一の電極パッド側から前記一対のカンチレ
バーのうちの一方を通り抜け、前記重り部内に進入する
ように引き回され、他方のカンチレバーを通り抜けて他
の電極パッド側に至る配線状態になっているので、配線
抵抗が僅かに増加するような微少クラックの検出が可能
になるとともに、カンチレバー外の重り部に発生したク
ラックも検出可能になる。

【００５７】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の半導体加速度センサにおいて、前記重り部内におけ
る前記クラック検出配線の引き回しは、前記一方のカン
チレバーと前記重り部との境界から、前記一の方向に沿
って前記重り部内に所定距離進み、前記一の方向と直交
する方向に沿って内向きに他方のカンチレバーに対応す
る位置まで進み、前記一の方向に沿って前記他方のカン
チレバーに向かう状態になっているので、カンチレバー
内のクラック検出が可能になるほか、カンチレバー外の
重り部との連通部周辺のクラック検出が可能になる。

【００５８】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の半導体加速度センサにおいて、前記重り部内におけ
る前記クラック検出配線の引き回しは、前記一方のカン
チレバーと前記重り部との境界近傍から、前記一の方向
と直交する方向に沿って外向きに前記重り部の縁部近傍
まで進み、前記一の方向に沿って前記重り部内に所定距
離進み、前記直交する方向に沿って内向きに前記重り部
の別の縁部近傍まで進み、前記一の方向に沿って前記所
定距離戻り、前記直交する方向に沿って前記他方のカン
チレバーに向かう状態になっているので、請求項２記載
の発明よりも好適にカンチレバー外の重り部に発生した
クラックを検出することができる。

【００５９】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の半導体加速度センサにおいて、前記重り部内におけ
る前記クラック検出配線の引き回しは、前記一方のカン
チレバーと前記重り部との境界近傍から、前記一の方向
と直交する方向に沿って外向きに前記重り部の隅近傍ま
で進み、前記一の方向に沿って前記重り部の別の隅近傍
まで進み、前記直交する方向に沿って前記重り部の別の
隅近傍まで進み、一の方向に沿って前記重り部の別の隅
近傍まで進み、前記直交する方向に沿って前記他方のカ
ンチレバーに向かう状態になっているので、請求項３記
載の発明よりも好適にカンチレバー外の重り部に発生し
たクラックを検出することができる。

【００６０】請求項５記載の発明によれば、請求項１記
載の半導体加速度センサにおいて、前記重り部内におけ
る前記クラック検出配線の引き回しは、前記一方のカン
チレバーと前記重り部との境界近傍から、前記一の方向
と直交する方向に沿って内向きに前記一対のカンチレバ
ー間中央近傍まで進み、前記直交する方向に沿って外向
きに折り返して前記重り部の隅近傍まで進み、前記一の
方向に沿って前記重り部の別の隅近傍まで進み、前記直
交する方向に沿って前記重り部の別の隅近傍まで進み、
一の方向に沿って前記重り部の別の隅近傍まで進み、前
記一の方向と直交する方向に沿って内向きに前記一対の
カンチレバー間中央近傍まで進み、前記直交する方向に
沿って外向きに折り返して前記他方のカンチレバーに向
かう状態になっているので、請求項４記載の発明よりも
好適にカンチレバー外の重り部に発生したクラックを検
出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体加速度セン
サに具備される加速度センサチップの上面図である。

【図２】第１実施形態に係る半導体加速度センサの断面
図である。

【図３】図１に示すクラック検出配線により検出可能な
クラックの例を示す図である。

【図４】クラック検出配線専用に２個のパッドを設けて
成る加速度センサチップの構造例を示す図である。

【図５】本発明の第２実施形態に係る半導体加速度セン
サに具備される加速度センサチップの上面図である。

【図６】図５に示すクラック検出配線により検出可能な
クラックの例を示す図である。

【図７】本発明の第３実施形態に係る半導体加速度セン
サに具備される加速度センサチップの上面図である。

【図８】図７に示すクラック検出配線により検出可能な
クラックの例を示す図である。

【図９】本発明の第４実施形態に係る半導体加速度セン
サに具備される加速度センサチップの上面図である。

【図１０】図９に示すクラック検出配線により検出可能
なクラックの例を示す図である。

【図１１】従来の半導体加速度センサの一例を示す断面
図である。

【図１２】図１１に示す加速度センサチップの上面図で
ある。

【図１３】各パッドとゲージ抵抗との接続部の拡大図で
ある。

【図１４】図１３に示す接続部の回路構成図である。

【図１５】図１３に示す配線構造で検出可能なクラック
の一例を示す図である。

【図１６】図１３に示す配線構造で検出可能なクラック
の別例を示す図である。

【図１７】図１３に示す配線構造で検出可能なクラック
の別例を示す図である。

【符号の説明】

１，２，３，４，５ クラック検出配線 １１，２１，３１，４１，５１ 加速度センサチップ １１ａ シリコン基板 １１ｂ 酸化膜 １１ｃ 窒化膜 １２ 上ガラスストッパ １２ａ 凹部 １２ｂ 突起 １３ 下ガラスストッパ １３ａ 凹部 １３ｂ 突起 １１０，２１０ チップ本体 １１０ａ 孔 １１０ｂ，２１０ｂ パッド １１０ｃ，２１０ｃ アルミ配線 １１０ｄ，２１０ｄ コンタクト部 １１０ｅ，２１０ｅ Ｐ＋拡散層の配線 １１０ｆ アルミ薄膜 １１０ｇ 拡散抵抗 １１１ カンチレバー １１１ａ ゲージ抵抗 １１２ 重り部 １１２ａ 底面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 拓郎 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 片岡 万士 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 上 浩則 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 西條 隆司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 斉藤 誠 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一の方向に延出された弾性のある一対の
   カンチレバー、およびこれらの各カンチレバーの先端側
   に一体に形成されて片側の内側で支持される重り部を中
   央部に有して成る加速度センサチップを備え、 前記一対のカンチレバーの各々には一対のピエゾ抵抗が
   形成されて、これら複数のピエゾ抵抗がブリッジ回路を
   構成し、 前記加速度センサチップにおける前記重り部の外側の所
   定位置には、前記複数のピエゾ抵抗と電気的に接続され
   るとともに、前記ブリッジ回路とは別系統の１本のクラ
   ック検出配線と接続される複数の電極パッドが形成さ
   れ、 前記クラック検出配線は、前記複数の電極パッドのう
   ち、一の電極パッド側から前記一対のカンチレバーのう
   ちの一方を通り抜け、前記重り部内に進入するように引
   き回され、他方のカンチレバーを通り抜けて他の電極パ
   ッド側に至る配線状態になっている半導体加速度セン
   サ。
2. 【請求項２】 前記重り部内における前記クラック検出
   配線の引き回しは、前記一方のカンチレバーと前記重り
   部との境界から、前記一の方向に沿って前記重り部内に
   所定距離進み、前記一の方向と直交する方向に沿って内
   向きに他方のカンチレバーに対応する位置まで進み、前
   記一の方向に沿って前記他方のカンチレバーに向かう状
   態になっている請求項１記載の半導体加速度センサ。
3. 【請求項３】 前記重り部内における前記クラック検出
   配線の引き回しは、前記一方のカンチレバーと前記重り
   部との境界近傍から、前記一の方向と直交する方向に沿
   って外向きに前記重り部の縁部近傍まで進み、前記一の
   方向に沿って前記重り部内に所定距離進み、前記直交す
   る方向に沿って内向きに前記重り部の別の縁部近傍まで
   進み、前記一の方向に沿って前記所定距離戻り、前記直
   交する方向に沿って前記他方のカンチレバーに向かう状
   態になっている請求項１記載の半導体加速度センサ。
4. 【請求項４】 前記重り部内における前記クラック検出
   配線の引き回しは、前記一方のカンチレバーと前記重り
   部との境界近傍から、前記一の方向と直交する方向に沿
   って外向きに前記重り部の隅近傍まで進み、前記一の方
   向に沿って前記重り部の別の隅近傍まで進み、前記直交
   する方向に沿って前記重り部の別の隅近傍まで進み、一
   の方向に沿って前記重り部の別の隅近傍まで進み、前記
   直交する方向に沿って前記他方のカンチレバーに向かう
   状態になっている請求項１記載の半導体加速度センサ。
5. 【請求項５】 前記重り部内における前記クラック検出
   配線の引き回しは、前記一方のカンチレバーと前記重り
   部との境界近傍から、前記一の方向と直交する方向に沿
   って内向きに前記一対のカンチレバー間中央近傍まで進
   み、前記直交する方向に沿って外向きに折り返して前記
   重り部の隅近傍まで進み、前記一の方向に沿って前記重
   り部の別の隅近傍まで進み、前記直交する方向に沿って
   前記重り部の別の隅近傍まで進み、一の方向に沿って前
   記重り部の別の隅近傍まで進み、前記一の方向と直交す
   る方向に沿って内向きに前記一対のカンチレバー間中央
   近傍まで進み、前記直交する方向に沿って外向きに折り
   返して前記他方のカンチレバーに向かう状態になってい
   る請求項１記載の半導体加速度センサ。