JP2775578B2 - 加速度センサとその製造方法 - Google Patents
加速度センサとその製造方法Info
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、加速度センサとその
製造方法に関する。この発明は、特にシリコンSiチッ
プ上に形成されたp型半導体によるピエゾ抵抗効果又は
シリコンSiチップの両主面に対向して形成された電極
による可変容量型コンデンサを活かした片持ち梁構造の
加速度センサに好適に利用される。
製造方法に関する。この発明は、特にシリコンSiチッ
プ上に形成されたp型半導体によるピエゾ抵抗効果又は
シリコンSiチップの両主面に対向して形成された電極
による可変容量型コンデンサを活かした片持ち梁構造の
加速度センサに好適に利用される。
【0002】
【従来の技術】加速度を検出するセンサとして、ピエゾ
抵抗型、容量型及び圧電型のものが存在する。ピエゾ抵
抗型と容量型とは、圧電型と異なり連続的な加速度を検
出することが可能である点で優れており、その汎用が期
待されている。
抵抗型、容量型及び圧電型のものが存在する。ピエゾ抵
抗型と容量型とは、圧電型と異なり連続的な加速度を検
出することが可能である点で優れており、その汎用が期
待されている。
【0003】ピエゾ抵抗型の加速度センサとは、構造的
には例えば図5に示すように、固定部15、錘16及び
この錘16と固定部15とを可撓性をもって連結する梁
17よりなるシリコンSiチップ12と、固定部15を
挟持するとともに前記錘16及び梁17を封止する上下
2つのシリコン製蓋13,14とからなる。そして、錘
16は、本体に加速度が加わることによって固定部15
を基準として相対的に変位する。チップ12の梁17内
には、錘16の変位によって撓む梁17の機械的変形量
に応じて電気抵抗が変化する歪ゲージ部(図示省略)
が、チップ12の固定部15上には、このゲージ部の電
気信号を外部に導く電気回路(図示省略)及び外部電極
18がそれぞれ形成されている。
には例えば図5に示すように、固定部15、錘16及び
この錘16と固定部15とを可撓性をもって連結する梁
17よりなるシリコンSiチップ12と、固定部15を
挟持するとともに前記錘16及び梁17を封止する上下
2つのシリコン製蓋13,14とからなる。そして、錘
16は、本体に加速度が加わることによって固定部15
を基準として相対的に変位する。チップ12の梁17内
には、錘16の変位によって撓む梁17の機械的変形量
に応じて電気抵抗が変化する歪ゲージ部(図示省略)
が、チップ12の固定部15上には、このゲージ部の電
気信号を外部に導く電気回路(図示省略)及び外部電極
18がそれぞれ形成されている。
【0004】このような構造を備えることにより、加速
度センサ11に加速度が加わると、錘16に慣性力が働
いて加速度とは逆方向に錘16が変位する。この変位に
応じて梁17が撓み、梁17内に拡散形成された抵抗素
子の電気抵抗がピエゾ抵抗効果により変化する。ピエゾ
抵抗型の加速度センサ11は、その抵抗変化量を検出し
て加速度を測定するものである。尚、上蓋13及び下蓋
14の内面には、錘16の過大変位による梁17の破壊
を防止するために、錘16に向かって突出するストッパ
19が設けられている。
度センサ11に加速度が加わると、錘16に慣性力が働
いて加速度とは逆方向に錘16が変位する。この変位に
応じて梁17が撓み、梁17内に拡散形成された抵抗素
子の電気抵抗がピエゾ抵抗効果により変化する。ピエゾ
抵抗型の加速度センサ11は、その抵抗変化量を検出し
て加速度を測定するものである。尚、上蓋13及び下蓋
14の内面には、錘16の過大変位による梁17の破壊
を防止するために、錘16に向かって突出するストッパ
19が設けられている。
【0005】一方、容量型の加速度センサとは、構造的
には例えば図6に示すように、ピエゾ抵抗型と同じく固
定部25、錘26及び梁27よりなるシリコンSiチッ
プ22と、パイレックスガラス製蓋23,24とからな
る。そして、錘26は、本体に加速度が加わることによ
って固定部25を基準として相対的に変位する点でもピ
エゾ抵抗型と同様である。但し、チップ22の梁27内
には抵抗素子が形成されておらず、錘26の両主面に対
向する上下両蓋23,24の内面にそれぞれ電極28,
29が形成され、錘26と電極28,29との間の空隙
をもってコンデンサを構成する。
には例えば図6に示すように、ピエゾ抵抗型と同じく固
定部25、錘26及び梁27よりなるシリコンSiチッ
プ22と、パイレックスガラス製蓋23,24とからな
る。そして、錘26は、本体に加速度が加わることによ
って固定部25を基準として相対的に変位する点でもピ
エゾ抵抗型と同様である。但し、チップ22の梁27内
には抵抗素子が形成されておらず、錘26の両主面に対
向する上下両蓋23,24の内面にそれぞれ電極28,
29が形成され、錘26と電極28,29との間の空隙
をもってコンデンサを構成する。
【0006】センサ21に加速度が加わると、ピエゾ型
の場合と同様に錘26が変位する。この変位に応じて錘
26と電極28(29)との距離が変わる。すなわち、
錘26と上部電極28との距離が増し(又は減り)、錘
26と下部電極29との距離が減り(又は増し)、上下
の静電容量に差が生じる。従って、相補型方形波電圧を
上下両電極28,29にそれぞれ印加すると、加速度が
加わらないときは相殺されて出力がゼロとなるが、加速
度が加わると静電容量差によって方形波が出力される。
容量型の加速度センサ21は、その方形波を検出して加
速度を測定するものである。これらピエゾ抵抗型及び容
量型の加速度センサの製造方法は、簡単に述べると次の
通りである。
の場合と同様に錘26が変位する。この変位に応じて錘
26と電極28(29)との距離が変わる。すなわち、
錘26と上部電極28との距離が増し(又は減り)、錘
26と下部電極29との距離が減り(又は増し)、上下
の静電容量に差が生じる。従って、相補型方形波電圧を
上下両電極28,29にそれぞれ印加すると、加速度が
加わらないときは相殺されて出力がゼロとなるが、加速
度が加わると静電容量差によって方形波が出力される。
容量型の加速度センサ21は、その方形波を検出して加
速度を測定するものである。これらピエゾ抵抗型及び容
量型の加速度センサの製造方法は、簡単に述べると次の
通りである。
【0007】先ず、ピエゾ抵抗型の場合、公知の半導体
チップの製造方法と同様にして、n型半導体よりなるシ
リコンSiウェハーの片側主面(面方位(100))にp型
半導体よりなる低抵抗拡散リード、ピエゾ抵抗及びAl
電極を形成する。次にSiの酸化膜を全表面に設けた
後、フォトリソグラフィ工程にて前記ピエゾ抵抗形成面
と反対側の面に方形環状のSiを露出させる。そして、
その露出部分より前記ピエゾ抵抗形成面に向かって水酸
化カリウムKOH水溶液にて異方性エッチングを行う。
このエッチングにより、梁に相当する部分のみ所定の厚
さ(通常8〜20μm程度)だけ残し、その他の部分を
くり貫く。こうして、くり貫き部分の内側が錘、外側が
固定部、所定厚さだけ残された薄肉部が梁となる。ウェ
ハーをエッチング液から取り出し、洗浄し乾燥し、Si
チップの両主面に蓋を陽極接合する。その後に個々のチ
ップに切断する。こうして加速度センサが完成する。
チップの製造方法と同様にして、n型半導体よりなるシ
リコンSiウェハーの片側主面(面方位(100))にp型
半導体よりなる低抵抗拡散リード、ピエゾ抵抗及びAl
電極を形成する。次にSiの酸化膜を全表面に設けた
後、フォトリソグラフィ工程にて前記ピエゾ抵抗形成面
と反対側の面に方形環状のSiを露出させる。そして、
その露出部分より前記ピエゾ抵抗形成面に向かって水酸
化カリウムKOH水溶液にて異方性エッチングを行う。
このエッチングにより、梁に相当する部分のみ所定の厚
さ(通常8〜20μm程度)だけ残し、その他の部分を
くり貫く。こうして、くり貫き部分の内側が錘、外側が
固定部、所定厚さだけ残された薄肉部が梁となる。ウェ
ハーをエッチング液から取り出し、洗浄し乾燥し、Si
チップの両主面に蓋を陽極接合する。その後に個々のチ
ップに切断する。こうして加速度センサが完成する。
【0008】容量型の場合、低抵抗拡散リード、ピエゾ
抵抗及びAl電極を有していないシリコンSiウェハー
を準備し、梁に相当する部分が厚さ方向の中央に位置す
るように、両側主面より異方性エッチングを行う以外、
ピエゾ抵抗型とほぼ同様の工程を経ることにより製造さ
れる。
抵抗及びAl電極を有していないシリコンSiウェハー
を準備し、梁に相当する部分が厚さ方向の中央に位置す
るように、両側主面より異方性エッチングを行う以外、
ピエゾ抵抗型とほぼ同様の工程を経ることにより製造さ
れる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】いずれのタイプの加速
度センサにおいても、チップに蓋が接合された後は、既
述のように、蓋の内面に、錘に向かって突出するストッ
パが設けられているので、錘が過大変位することはな
く、従って、梁の破壊が未然に防止される。
度センサにおいても、チップに蓋が接合された後は、既
述のように、蓋の内面に、錘に向かって突出するストッ
パが設けられているので、錘が過大変位することはな
く、従って、梁の破壊が未然に防止される。
【0010】しかし、異方性エッチング後、蓋が接合さ
れる迄の間は、錘を支えているのは薄肉の梁のみであ
る。従って、ウェハーをエッチング液から取り出す際、
洗浄する際、個々のチップに切断する際又は蓋と組み合
わせる際に、相当な注意をしていても梁が破壊してしま
い、不良チップが多数発生する。その結果、従来の加速
度センサの製造過程は、製品歩留まりが非常に低かっ
た。かといって、梁の厚さをもっと厚くするとセンサの
感度が鈍ってしまう。すなわち、従来、センサの感度向
上と歩留まり向上とは両立し得ない課題があった。
れる迄の間は、錘を支えているのは薄肉の梁のみであ
る。従って、ウェハーをエッチング液から取り出す際、
洗浄する際、個々のチップに切断する際又は蓋と組み合
わせる際に、相当な注意をしていても梁が破壊してしま
い、不良チップが多数発生する。その結果、従来の加速
度センサの製造過程は、製品歩留まりが非常に低かっ
た。かといって、梁の厚さをもっと厚くするとセンサの
感度が鈍ってしまう。すなわち、従来、センサの感度向
上と歩留まり向上とは両立し得ない課題があった。
【0011】この発明の目的は、このような課題を解決
し、製造過程での梁の破壊を防止し、感度向上と歩留ま
り向上とを両立できる加速度センサの製造方法を提供す
ることにある。
し、製造過程での梁の破壊を防止し、感度向上と歩留ま
り向上とを両立できる加速度センサの製造方法を提供す
ることにある。
【0012】
【0013】
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するこの
発明の加速度センサ製造方法は、 固定部、錘及び錘と固
定部とを可撓性をもって連結する複数の梁を備えたチッ
プを準備し、このチップの錘及び梁を蓋によって封止し
た後、少なくとも一つの所望の梁が残るように他の梁を
切断することを特徴とする。上記チップは、好ましくは
梁内にピエゾ抵抗効果を生じるゲージ部が形成され、し
かもゲージ部の電気抵抗を外部に導く電気回路が配線さ
れたものである。
発明の加速度センサ製造方法は、 固定部、錘及び錘と固
定部とを可撓性をもって連結する複数の梁を備えたチッ
プを準備し、このチップの錘及び梁を蓋によって封止し
た後、少なくとも一つの所望の梁が残るように他の梁を
切断することを特徴とする。上記チップは、好ましくは
梁内にピエゾ抵抗効果を生じるゲージ部が形成され、し
かもゲージ部の電気抵抗を外部に導く電気回路が配線さ
れたものである。
【0015】この製造方法において、望ましいのは、梁
を切断する前のチップが、錘を中心として幾何学的に対
称な形状をしている場合である。同じく望ましいのは、
蓋の少なくとも梁を覗くことができる部分がガラスより
なり、切断がそのガラスを透過するレーザーにて行われ
る場合である。
を切断する前のチップが、錘を中心として幾何学的に対
称な形状をしている場合である。同じく望ましいのは、
蓋の少なくとも梁を覗くことができる部分がガラスより
なり、切断がそのガラスを透過するレーザーにて行われ
る場合である。
【0016】
【作用】蓋によって封止する迄は、複数(例えばn本)
の梁にて錘を支えているから、錘に対して不測の力が加
わっても1本の梁に作用する力は、1本の梁で支えてい
る場合の1/nに減る。従って、梁が破壊しにくく、梁
の厚さを薄くすることができる。また、蓋によって封止
した後は、不要の梁が切断されるので、梁の厚さに応じ
て切断前の梁の数を増減すれば良い。
の梁にて錘を支えているから、錘に対して不測の力が加
わっても1本の梁に作用する力は、1本の梁で支えてい
る場合の1/nに減る。従って、梁が破壊しにくく、梁
の厚さを薄くすることができる。また、蓋によって封止
した後は、不要の梁が切断されるので、梁の厚さに応じ
て切断前の梁の数を増減すれば良い。
【0017】梁内にピエゾ抵抗効果を生じるゲージ部が
形成されたピエゾ抵抗型センサの場合、抵抗値が規定範
囲に属する梁を残し、その他の梁を切断することによ
り、抵抗値のばらつきを少なくすることができる。特
に、梁内の抵抗が、各梁毎に線形的に異なるように設計
されていると、多少抵抗値がばらついたとしても、少な
くともいずれかの梁内の抵抗が規定値に合致する。例え
ば、梁の配列順に徐々に抵抗値が増加するように設計し
ておき、蓋によって封止した後、梁の配列順に抵抗値を
測定し、抵抗が規定値に合致したところの梁を残して、
他の梁を切断すれば良い。
形成されたピエゾ抵抗型センサの場合、抵抗値が規定範
囲に属する梁を残し、その他の梁を切断することによ
り、抵抗値のばらつきを少なくすることができる。特
に、梁内の抵抗が、各梁毎に線形的に異なるように設計
されていると、多少抵抗値がばらついたとしても、少な
くともいずれかの梁内の抵抗が規定値に合致する。例え
ば、梁の配列順に徐々に抵抗値が増加するように設計し
ておき、蓋によって封止した後、梁の配列順に抵抗値を
測定し、抵抗が規定値に合致したところの梁を残して、
他の梁を切断すれば良い。
【0018】梁を切断する前のチップが、錘を中心とし
て幾何学的に対称な形状をしている場合、どの梁も同じ
機械的性質を有する。従って、チップ間で梁の可撓性の
ばらつきを少なくすることができる。また、切断する梁
を誤るおそれがない。
て幾何学的に対称な形状をしている場合、どの梁も同じ
機械的性質を有する。従って、チップ間で梁の可撓性の
ばらつきを少なくすることができる。また、切断する梁
を誤るおそれがない。
【0019】蓋の少なくとも梁を覗くことができる部分
をガラスで構成し、そのガラスを透過するレーザーにて
梁の切断を行うと、梁の面積が微細であっても瞬時且つ
正確に切断操作を実行することが可能となる。
をガラスで構成し、そのガラスを透過するレーザーにて
梁の切断を行うと、梁の面積が微細であっても瞬時且つ
正確に切断操作を実行することが可能となる。
【0020】
【実施例】この発明の実施例を図面を参照しながら説明
する。図1は、ピエゾ抵抗型加速度センサを示し、
(A)は、その平面図、(B)は、(A)のX−Y線に
沿って切断したところを左から眺めた断面図、(C)
は、(A)のP−Q線に沿う断面図である。図2は、上
記加速度センサの組立前における主要部品としてのSi
チップの平面図、図3は、それを長尺方向に二等分断し
たところの断面図、図4は、底面図である。
する。図1は、ピエゾ抵抗型加速度センサを示し、
(A)は、その平面図、(B)は、(A)のX−Y線に
沿って切断したところを左から眺めた断面図、(C)
は、(A)のP−Q線に沿う断面図である。図2は、上
記加速度センサの組立前における主要部品としてのSi
チップの平面図、図3は、それを長尺方向に二等分断し
たところの断面図、図4は、底面図である。
【0021】[加速度センサの構造]ピエゾ抵抗型加速
度センサ(以下、単に「センサ」ともいう。)1は、面
方位(100)、厚み300μm、長辺5.0mm、短
辺3.0mmの半導体Siチップ2と、このチップ2の
上下両主面にそれぞれ接合されたパイレックスガラス製
の上蓋3及び下蓋4とからなる。センサ1は、P−Q線
を中心として前後対称の形状をなしている。また、X−
Y線を中心としても後述の一部分を除くほか左右対称と
なっている。
度センサ(以下、単に「センサ」ともいう。)1は、面
方位(100)、厚み300μm、長辺5.0mm、短
辺3.0mmの半導体Siチップ2と、このチップ2の
上下両主面にそれぞれ接合されたパイレックスガラス製
の上蓋3及び下蓋4とからなる。センサ1は、P−Q線
を中心として前後対称の形状をなしている。また、X−
Y線を中心としても後述の一部分を除くほか左右対称と
なっている。
【0022】チップ2は、方形枠状の固定部5と、セン
サ1本体に加速度が加わることによって固定部5を基準
として相対的に変位する矩形の錘6と、この錘6と固定
部5とを一体的に連結する厚さ8μm、幅200μmの
梁7とからなる。そして、梁7は、可撓性を有し、錘6
の変位によって撓む。しかも、梁7内には、梁7の変形
量に応じてピエゾ抵抗効果を生じるp型拡散抵抗よりな
るゲージ部8が形成されている。
サ1本体に加速度が加わることによって固定部5を基準
として相対的に変位する矩形の錘6と、この錘6と固定
部5とを一体的に連結する厚さ8μm、幅200μmの
梁7とからなる。そして、梁7は、可撓性を有し、錘6
の変位によって撓む。しかも、梁7内には、梁7の変形
量に応じてピエゾ抵抗効果を生じるp型拡散抵抗よりな
るゲージ部8が形成されている。
【0023】尚、錘6及び梁7は、固定部5を挟む上蓋
3と下蓋4によって気密封止されている。従って、ゲー
ジ部8の電気抵抗を検出するために、p型拡散低抵抗に
よるリード9が、錘6の端から二股状に梁7内を経由し
て上蓋3の外へ出て固定部5の外部表面にまで形成され
ており、リード9の端部にはAlの電極端子91が形成
されている。
3と下蓋4によって気密封止されている。従って、ゲー
ジ部8の電気抵抗を検出するために、p型拡散低抵抗に
よるリード9が、錘6の端から二股状に梁7内を経由し
て上蓋3の外へ出て固定部5の外部表面にまで形成され
ており、リード9の端部にはAlの電極端子91が形成
されている。
【0024】一方、X−Y線を中心軸として梁7の対称
位置には、梁7と同形同質の梁を切断した痕7’が残っ
ている。上蓋3及び下蓋4は、内側面の中央部が外周部
より薄くなっており、しかもその中央部には、上蓋3に
4つ、下蓋4に1つのストッパ31・・・31,41が
錘6に向けて突出しており、錘6の振幅を制限してい
る。
位置には、梁7と同形同質の梁を切断した痕7’が残っ
ている。上蓋3及び下蓋4は、内側面の中央部が外周部
より薄くなっており、しかもその中央部には、上蓋3に
4つ、下蓋4に1つのストッパ31・・・31,41が
錘6に向けて突出しており、錘6の振幅を制限してい
る。
【0025】[加速度センサの製造方法]上記センサ1
は、大別して(1)固定部5、錘6及び複数の梁7を備
えたチップ2を準備する工程、(2)錘6及び梁7を上
下の蓋3,4によって気密封止する工程、(3)その
後、少なくとも一つの所望の梁7が残るように他の梁を
切断する工程を経て製造される。以下、工程順に説明す
る。
は、大別して(1)固定部5、錘6及び複数の梁7を備
えたチップ2を準備する工程、(2)錘6及び梁7を上
下の蓋3,4によって気密封止する工程、(3)その
後、少なくとも一つの所望の梁7が残るように他の梁を
切断する工程を経て製造される。以下、工程順に説明す
る。
【0026】先ず、(100)面を主面とするシリコン
Siウェハー(図示省略)の表面を高温酸化して、酸化
ケイ素皮膜を設ける。その上にフォトレジストを塗布
し、露光及びエッチングを経てリード9のパターンにシ
リコンSiを露出させる。
Siウェハー(図示省略)の表面を高温酸化して、酸化
ケイ素皮膜を設ける。その上にフォトレジストを塗布
し、露光及びエッチングを経てリード9のパターンにシ
リコンSiを露出させる。
【0027】次いでこのようにして得た複数のシリコン
Siウェハーを複数のBN板と交互に並べて石英ボート
に載せ、石英チューブ中、窒素ガスを流しながら温度1
100℃で抵抗加熱を行う。そうすると、露出したSi
ウェハー部分にホウ素Bが拡散し、その部分のみp型半
導体となり、酸化ケイ素皮膜にて覆われた部分はn型半
導体として残る。同様のフォトリソグラフィ工程にてゲ
ージ部8に該当する部分の酸化膜を除去し、再びホウ素
Bを拡散させることにより、ゲージ部8にピエゾ抵抗が
形成され、これに連なる上記p型半導体部分は、リード
9となる。その後、電極端子設置部分の酸化膜を除去
し、Alを全面蒸着し、フォトリソグラフィ工程にてリ
ード上にAlの電極端子91を4つ形成する(図2参
照)。
Siウェハーを複数のBN板と交互に並べて石英ボート
に載せ、石英チューブ中、窒素ガスを流しながら温度1
100℃で抵抗加熱を行う。そうすると、露出したSi
ウェハー部分にホウ素Bが拡散し、その部分のみp型半
導体となり、酸化ケイ素皮膜にて覆われた部分はn型半
導体として残る。同様のフォトリソグラフィ工程にてゲ
ージ部8に該当する部分の酸化膜を除去し、再びホウ素
Bを拡散させることにより、ゲージ部8にピエゾ抵抗が
形成され、これに連なる上記p型半導体部分は、リード
9となる。その後、電極端子設置部分の酸化膜を除去
し、Alを全面蒸着し、フォトリソグラフィ工程にてリ
ード上にAlの電極端子91を4つ形成する(図2参
照)。
【0028】次に、図4の寸法パターンを1つとする多
数の周期的に配列したパターンが得られるように、フォ
トリソグラフィ工程にて前記ピエゾ抵抗形成面と反対側
の面に方形環状のSiを露出させる。但し、この段階で
は梁を形成する部分の酸化膜を残しておく。そして、A
lの電極端子側のシリコンSiウェハーの表面を水酸化
カリウムKOHに侵されないよう保護板を貼り合わせて
から、反対側表面の露出部分より前記ピエゾ抵抗形成面
に向かって水酸化カリウムKOH水溶液にて第一次の異
方性エッチングを行う。続いて梁を形成する表面のSi
酸化膜をフォトリソグラフィ工程にて除去した後、同様
に第二次の異方性エッチングを繰り返す。
数の周期的に配列したパターンが得られるように、フォ
トリソグラフィ工程にて前記ピエゾ抵抗形成面と反対側
の面に方形環状のSiを露出させる。但し、この段階で
は梁を形成する部分の酸化膜を残しておく。そして、A
lの電極端子側のシリコンSiウェハーの表面を水酸化
カリウムKOHに侵されないよう保護板を貼り合わせて
から、反対側表面の露出部分より前記ピエゾ抵抗形成面
に向かって水酸化カリウムKOH水溶液にて第一次の異
方性エッチングを行う。続いて梁を形成する表面のSi
酸化膜をフォトリソグラフィ工程にて除去した後、同様
に第二次の異方性エッチングを繰り返す。
【0029】これらのエッチングにより、梁7に相当す
る部分(本例では紙面の左右に2箇所)のみ8μmの厚
さだけ残し、その他の部分を断面台形状にくり貫く。こ
の場合、結晶学的に(111)面は(100)面に比べ
てエッチングされ難いので、エッチング液は、(11
1)面方向、すなわち、ウェハーの主面に対して54.
7°方向に浸食する。従って、エッチング開始面におい
てSiを露出させる方形環状の面積を決めることによ
り、計算値通りに正確にエッチングすることができる。
こうして、くり貫き部分の内側が錘6、外側が固定部
5、所定厚さだけ残された2箇所の薄肉部が梁7,7と
なる(図3参照)。
る部分(本例では紙面の左右に2箇所)のみ8μmの厚
さだけ残し、その他の部分を断面台形状にくり貫く。こ
の場合、結晶学的に(111)面は(100)面に比べ
てエッチングされ難いので、エッチング液は、(11
1)面方向、すなわち、ウェハーの主面に対して54.
7°方向に浸食する。従って、エッチング開始面におい
てSiを露出させる方形環状の面積を決めることによ
り、計算値通りに正確にエッチングすることができる。
こうして、くり貫き部分の内側が錘6、外側が固定部
5、所定厚さだけ残された2箇所の薄肉部が梁7,7と
なる(図3参照)。
【0030】ウェハーをエッチング液から取り出し、保
護板を外して洗浄し乾燥した後に、Siチップの両主面
に上下の蓋3,4を陽極接合する。そして、個々のチッ
プ2,2・・・2に切断する。
護板を外して洗浄し乾燥した後に、Siチップの両主面
に上下の蓋3,4を陽極接合する。そして、個々のチッ
プ2,2・・・2に切断する。
【0031】最後に、電極端子91に抵抗計(図示省
略)のプローブを当てて左右のゲージ部8,8の抵抗値
を測定する。そして、その抵抗値が規定値に近い方の梁
7(本例では図面の左側)を残すこととし、他方の梁7
(同右側)に発振波長1.06μmのYAGレーザーを
ガラス製の上蓋3越しに照射してその梁を切断する。こ
うして加速度センサ1が完成する。尚、照射するレーザ
ーは、上蓋3を透過する性質のものでシリコンが切断で
きる光であれば良く、例えばYAGレーザーに代えてA
rレーザーを用いることも可能である。
略)のプローブを当てて左右のゲージ部8,8の抵抗値
を測定する。そして、その抵抗値が規定値に近い方の梁
7(本例では図面の左側)を残すこととし、他方の梁7
(同右側)に発振波長1.06μmのYAGレーザーを
ガラス製の上蓋3越しに照射してその梁を切断する。こ
うして加速度センサ1が完成する。尚、照射するレーザ
ーは、上蓋3を透過する性質のものでシリコンが切断で
きる光であれば良く、例えばYAGレーザーに代えてA
rレーザーを用いることも可能である。
【0032】[作用効果]本例の加速度センサの場合、
上下の蓋3,4によって封止する前は、2本の梁7,7
にて錘6を支えているから(図2〜4)、錘6に対して
不測の力が加わっても1本の梁に作用する力は、1本の
梁で支えている場合の1/2に減る。従って、梁が破壊
しにくく、梁の厚さを薄くすることができた。その結
果、梁の厚さを5μmまで薄くしても90%以上の歩留
まりが達成できた。
上下の蓋3,4によって封止する前は、2本の梁7,7
にて錘6を支えているから(図2〜4)、錘6に対して
不測の力が加わっても1本の梁に作用する力は、1本の
梁で支えている場合の1/2に減る。従って、梁が破壊
しにくく、梁の厚さを薄くすることができた。その結
果、梁の厚さを5μmまで薄くしても90%以上の歩留
まりが達成できた。
【0033】また、抵抗値が規定範囲に属する梁のみを
残し、他方の梁を切断することにより、抵抗のばらつき
を少なくすることができた。そして、結果として加速度
に対する感度のばらつきが少なくできた。
残し、他方の梁を切断することにより、抵抗のばらつき
を少なくすることができた。そして、結果として加速度
に対する感度のばらつきが少なくできた。
【0034】梁7,7を切断する前のチップ2が、錘6
を中心として幾何学的に対称な形状をしているので、ど
ちらの梁7,7を切断しても抵抗値以外の設計仕様条件
を充足することができる。
を中心として幾何学的に対称な形状をしているので、ど
ちらの梁7,7を切断しても抵抗値以外の設計仕様条件
を充足することができる。
【0035】上蓋3をパイレックスガラス製とし、その
ガラスを透過するYAGレーザーにて梁の切断を行うの
で、梁の面積が微細であっても瞬時且つ正確に切断操作
を実行することができた。更に、上蓋3をパイレックス
ガラス製としているので、完成後にセンサ内部の様子を
知ることができるようになった。
ガラスを透過するYAGレーザーにて梁の切断を行うの
で、梁の面積が微細であっても瞬時且つ正確に切断操作
を実行することができた。更に、上蓋3をパイレックス
ガラス製としているので、完成後にセンサ内部の様子を
知ることができるようになった。
【0036】
【発明の効果】以上の通り、この発明によれば、たとえ
梁を薄くしても製造工程における加速度センサの梁の破
壊を未然に防止することができる。従って、センサの感
度向上と歩留まり向上とが両立する。
梁を薄くしても製造工程における加速度センサの梁の破
壊を未然に防止することができる。従って、センサの感
度向上と歩留まり向上とが両立する。
【図1】実施例のピエゾ抵抗型加速度センサを示し、
(A)は、その平面図、(B)は、(A)のX−Y線に
沿って切断したところを左から眺めた断面図、(C)
は、(A)のP−Q線に沿う断面図である。
(A)は、その平面図、(B)は、(A)のX−Y線に
沿って切断したところを左から眺めた断面図、(C)
は、(A)のP−Q線に沿う断面図である。
【図2】図1の加速度センサの主要部品としてのSiチ
ップの平面図である。
ップの平面図である。
【図3】図3は、図2のSiチップを長尺方向に二等分
断したところの断面図である。
断したところの断面図である。
【図4】図1の加速度センサの主要部品としてのSiチ
ップの底面図である。
ップの底面図である。
【図5】従来のピエゾ抵抗型加速度センサの断面図であ
る。
る。
【図6】従来の容量型加速度センサの断面図である。
1,11,21…加速度センサ 2,12,22
…半導体Siチップ 3,13,23…上蓋 4,14,24
…下蓋 5,15,25…固定部 6,16,26
…錘 7,17,27…梁 8
…ゲージ部
…半導体Siチップ 3,13,23…上蓋 4,14,24
…下蓋 5,15,25…固定部 6,16,26
…錘 7,17,27…梁 8
…ゲージ部
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01P 15/12 H01L 29/84
Claims (5)
- 【請求項1】 固定部、錘及び錘と固定部とを可撓性を
もって連結する複数の梁を備えたチップを準備し、この
チップの錘及び梁を蓋によって封止した後、少なくとも
一つの所望の梁が残るように他の梁を切断することを特
徴とする加速度センサの製造方法。 - 【請求項2】 準備するチップは、梁内にピエゾ抵抗効
果を生じるゲージ部が形成され、しかもゲージ部の電気
抵抗を外部に導く電気回路が配線されたものである請求
項1に記載の加速度センサの製造方法。 - 【請求項3】 梁内の抵抗が、各梁毎に線形的に異なる
ように設計されている請求項2に記載の加速度センサの
製造方法。 - 【請求項4】 梁を切断する前のチップが、錘を中心と
して幾何学的に対称な形状をしている請求項1〜3のい
ずれかに記載の加速度センサの製造方法。 - 【請求項5】 蓋の少なくとも梁を覗くことができる部
分がガラスよりなり、切断がそのガラスを透過するレー
ザーにて行われる請求項1〜4のいずれかに記載の加速
度センサの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5257606A JP2775578B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 加速度センサとその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5257606A JP2775578B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 加速度センサとその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0792188A JPH0792188A (ja) | 1995-04-07 |
JP2775578B2 true JP2775578B2 (ja) | 1998-07-16 |
Family
ID=17308607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5257606A Expired - Lifetime JP2775578B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 加速度センサとその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2775578B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6458513B1 (en) * | 1999-07-13 | 2002-10-01 | Input/Output, Inc. | Temporary bridge for micro machined structures |
JP5370610B1 (ja) * | 2013-04-26 | 2013-12-18 | パナソニック株式会社 | センサ |
WO2014174812A1 (ja) * | 2013-04-26 | 2014-10-30 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | センサ |
JP6205582B2 (ja) * | 2014-02-20 | 2017-10-04 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | センサ |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2951067B2 (ja) * | 1991-10-11 | 1999-09-20 | 三洋電機株式会社 | セルフテスト機能付加速度センサ |
JPH06241932A (ja) * | 1993-02-18 | 1994-09-02 | Hitachi Ltd | マイクロデバイスとその製造方法 |
-
1993
- 1993-09-20 JP JP5257606A patent/JP2775578B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0792188A (ja) | 1995-04-07 |
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