JP4540467B2 - 加速度センサの構造及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、加速度センサに関するものであり、特に微細加工プロセスによって製造される加速度センサにおいて感度を容易に調節することが可能となり、形成された加速度センサの形成不良に関して、良否判定を容易に行うことを可能にする技術に関するものである。

一般に、従来の三次元加速度センサは、加速度センサを外部の基板等に固定する台座部と、錘部と、錘部と台座部を可撓的に接続して加速度を検知する検知部が設けられる梁部とにより構成される。また、従来の三次元加速度センサは、大別すると台座部、錘部、梁部等が形成された複数の層を張り合わせることにより形成される積層構造体と、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）等の予め積層されている積層基板に微細加工プロセスによって錘部等を加工することにより形成される積層構造体とがある。

本発明は、積層基板に微細加工プロセスを行うことによって形成される３軸加速度センサに関するものである。

従来の加速度センサの構造及び製造方法について、図２１〜図２８を用いて説明する。
図２１は従来の加速度センサの斜視図であり、図２２は図２１の上面図である。図２３は図２１におけるＡ−Ａ´での断面図である。図２４は図２１におけるＢ−Ｂ´での断面図である。図２５は、図２１の加速度センサの上面図である。

図２１に示すように、従来の加速度センサは３層からなる積層基板に微細加工プロセスを行うことによって形成される。ここでは、説明の便宜上、上の層からそれぞれ第１の層、第２の層、第３の層として説明する。また、以下の説明において「上」は第３の層側から第１の層側、「下」は第１の層側から第３の層側へ向かう方向を表現するものとする。
さらに、説明の便宜上、梁部の長さと梁部の幅を定義する。梁部の長さは、台座部と梁部とが接続する部分から錘部と梁部とが接続する部分までの距離を指す。さらに梁部の幅とは、梁部において台座部から錘部に向かう方向に対して垂直な方向の距離を指す。以下の説明においても梁部の長さ及び梁部の幅との表現を用いた場合にはこれらの定義をもとに説明されるものとする。

図２１に示すように、この加速度センサの構造は、枠状の台座部と、台座部各辺の中央部に接続される梁部と、梁部に接続される錘接続部分及び梁部周辺に設けられ錘接続部分から台座部方向に突出している補助錘部分により構成される錘部とを有している。梁部は、台座部と錘部との接続する距離が可能な限り大きくなることが感度向上の面から望ましい。そのため錘部において、梁部と錘部とを接続する錘接続部分は台座部から可能な限り距離が離れた位置に設けられる。さらに錘部は、可能な限り大きい体積となることが感度向上の面から望ましい。そのため錘部において、梁部の周辺に配置される補助錘部分は錘接続部分から台座方向に可能な限り突出するように設けられる。

台座部は、錘を囲むように形成されている。図２２に記載されている破線は、第２の層と第３の層とにおいての台座部との境界線及び錘部との境界線を示している。加速度センサの最上層より下の層においては、補助錘部分と台座部と離間する幅と、接続部と台座部とを離間する幅の二種類の幅を有する貫通孔によって形成されているとも換言することができる。

この加速度センサの製造方法は、３層からなる積層基板を準備する（図２５）。次に最上面の梁部となる部分にピエゾ抵抗素子を形成し、その後第１の層を図２６（ｃ）に示すような形状にパターニングする。このときＡ−Ａ´断面及びＢ−Ｂ´断面はそれぞれ図２６（ａ）及び図２６（ｂ）となる。次に第３の層側から第３の層を図２７（ｃ）に示すような形状にパターニングする。このときＡ−Ａ´断面及びＢ−Ｂ´断面はそれぞれ図２７（ａ）及び図２７（ｂ）となる。最後に第２の層を図２８（ｃ）に示すような形状にパターニングする。このときＡ−Ａ´断面及びＢ−Ｂ´断面はそれぞれ図２８（ａ）及び図２８（ｂ）となる。これら工程を経て従来の加速度センサが完成する。

このような工程を用いて積層基板に微細加工プロセスによって形成される加速度センサとして、たとえば特許文献１がある。
特許文献１では、従来の加速度センサに対して耐衝撃性を向上させるためにストッパーを設け、さらにストッパーを補強するための補強部材をストッパー上に設けた構造及びその製造方法を開示している。
特開２００４−１９８２４３

従来の加速度センサにおいて、加速度センサの感度を調節する場合、台座部と錘部の位置を変更して梁部の長さを変更しなくてはならず、上面側からの貫通孔形成及び下面側からの貫通孔形成位置をそれぞれ変更し梁部の長さを調節することによって感度の調節を行っていた。このため、上面側のレイアウトと下面側のレイアウトをそれぞれ変更する必要があり、感度を調節することが困難であった。
さらに、従来の加速度センサにおいて、上面側から形成された貫通孔と下面側から形成された貫通孔との位置合わせを確認することが困難であった。そのため、従来の加速度センサの位置合わせを確認する場合においては、複数形成された加速度センサのいくつかを破壊して断面構造をＳＥＭ等で観察するか、あるいはＴＥＭ等を用いて観察しなくてはならなかった。したがって、形成された加速度センサ自体を破壊することなく位置合わせ確認することが困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものである。上記課題を解決するに当たり本発明の加速度センサ及びその製造方法は、以下のような特徴を有している。
本願発明の加速度センサは、台座部と、台座部に接続される梁部と、梁部に接続される錘部とを有する半導体加速度センサであり、梁部の直下に梁部を支持する第１の突起部分、及び第１の突起部分に隣接し、梁部を支持しない第２の突起部分を備え、台座部に接続された突起部を有することを特徴とする。

本発明の加速度センサによれば、梁部を支持する突起部が形成される。突起部が形成されることによって突起部が接する領域分だけ梁部の可撓する部分の長さを短くすることができるため感度を調節することができる。さらにこの場合においては、梁部の長さを変更する必要がないため上面側のレイアウトを変更する必要がなく、容易に感度を調節することができる。

また、従来及び本発明の加速度センサは、上面側及び下面側から各層に貫通孔を形成することによって形成されている。加速度センサにおいて上面側から形成された貫通孔と下面側から形成された貫通孔の位置合わせを確認することが必要である。従来の加速度センサにおける貫通孔の位置合わせを確認する場合において、上面側から確認する場合、下面側から形成される貫通孔は上面側に形成される層に隠れてしまうため位置合わせを確認することが困難であった。また、下面側から確認する場合、下面側から形成される貫通孔は上面側から形成される貫通孔よりも深さが深く形成される。このため、上面側から形成される貫通孔と下面側から形成される貫通孔が合わさる位置から遠く、確認することが極めて困難である。

本発明の加速度センサによれば、梁部を支持する突起部が形成されるように下面側から貫通孔を設けるため、上面側から観察する場合に、下面側の貫通孔の位置合わせを突起部を確認することによって容易に行うことができる。

以下、図面を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、説明上垂直方向（及び平行な面）という表現を用いるが、これは複数の層を貼り合わせるときの接合面に対して垂直の方向（及び平行な面）を意味している。また、この発明の加速度センサ及びその製造方法に関して、シリコン基板等の従来公知の材料やエッチング等の従来公知の手段を用いる場合があるが、この場合は、これら材料及び手段の詳細な説明を省略する場合がある。

［構造］
以下、図１〜図８を用いて、本発明の実施例１に関する加速度センサについて説明する。
図１は、本発明の実施例１における加速度センサの斜視図である。図２は、図１に示す本発明の実施例１における加速度センサのＡ−Ａ′における断面図である。図３は、図１に示す本発明の実施例１における加速度センサのＢ−Ｂ′における断面図である。図４は、図１に示す本発明の実施例１における加速度センサの上面図である。図５（ａ）は、図１に示す本発明の実施例１における加速度センサのＣにおける部分拡大図である。図６は、本発明の実施例１における加速度センサの第１の層（最上層）１０１の平面図である。図７は、本発明の実施例１における加速度センサの第１の層１０１の直下に形成される第２の層１０２の平面図である。図８は、本発明の実施例１における加速度センサの第３の層（最下層）１０３の平面図である。

本発明の実施例１に関する加速度センサは、図１に示すとおり、第１の層１０１、第２の層１０２及び第３の層１０３がこの順番に積層され、かつ、各々の各上面が同一方向になるように積層された、３層からなる積層基板により構成される。また、本発明の実施例１に関する加速度センサは、台座部１１０と、梁部１２０と、錘接続部分１３０と補助錘部分１４０とを具えた錘部１５０と、突起部１６０とを有している。

台座部１１０は、方形状である上面及び下面を有する積層基板である。台座部１１０は、上面と下面とに亘って貫通孔が形成される。換言すれば、台座部１１０は貫通孔を画成する内壁が形成される。台座部１１０の最上層は後述する梁部１２０の第１の端部と接続しており、最上層の直下の層から最下層までの層は後述する突起部１６０が形成される。

梁部１２０は、台座部１１０の内壁に接続される第１の端部と、後述する錘部１５０の錘接続部分１３０に接続される第２の端部とを有する。さらに、梁部１２０は、可撓性を有し、梁部１２０上には加速度によって梁部１２０が歪んだときに梁部１２０の歪みを検知するピエゾ抵抗素子が形成される（図示せず）。

錘部１５０は、錘接続部分１３０と補助錘部分１４０とにより形成される。錘接続部分１３０は、梁部１２０の第２の端部が接続される部分を含み、錘部１５０の中央部に位置する。補助錘部分１４０は、錘接続部分１３０の周辺に形成される。さらに補助錘部分１４０は、梁部１２０の周辺に梁部１２０とは離間して配置され、錘接続部分１３０から台座部１１０に向かって突出している。すなわち、錘接続部分１３０は、梁部１２０の第１の端部と第２の端部との距離を大きくするために、錘接続部分１３０と台座部１１０との距離を可能な限り大きくとるように形成される。また、補助錘部分１４０は、錘部１５０の質量を大きくするために、台座部１１０と梁部１２０と錘接続部分１３０とによって囲まれる空間内に錘接続部分１３０に隣接しかつ台座部１１０及び梁部１２０に離間して、台座部１１０方向へ可能な限り突出させるように形成される。ここで、錘部１５０を構成する錘接続部分１３０と補助錘部分１４０とを別々に説明したが、本発明の実施例１においては、錘接続部分１３０と補助錘部分１４０とが一体に形成されることによって錘部１５０が形成される。また、他の適用例として、錘接続部分１３０を形成した後に補助錘部分１４０を錘接続部分１３０に接続したことにより錘部１５０を形成したものであっても良い。

突起部１６０は、台座部１１０の内壁に形成され、梁部１２０の直下に梁部１２０を支持するように形成される。ここで、突起部１６０の長さ及び突起部１６０の幅とは、上述の梁部１２０の長さ及び幅と同一の方向の突起部１６０の距離を指す。突起部１６０が形成されることによって、突起部１６０が接する分だけ梁部１２０の可撓する部分の長さを短くすることができる。このため、突起部１６０において梁部１２０と接する長さを調節することによって容易に加速度センサの感度を調節することができる。さらに、台座部１１０において、突起部１６０を形成することによって台座部１１０の四隅以外に応力を集中させる部分が形成されるため、加速度センサにおける固定部の強度を上げることができる。

図２は、図１に示す本発明の加速度センサのＡ−Ａ′における断面図であり、Ａ−Ａ′断面においては台座部１１０と、梁部１２０と、補助錘部分１４０とが示されている。
図３は、図１に示す本発明の加速度センサのＢ−Ｂ′における断面図であり、Ｂ−Ｂ′断面においては台座部１１０と、梁部１２０と、錘接続部分１３０と、突起部１６０とが示されている。図３において、突起部１６０が形成されることによって、梁部１２０の可撓する部分の長さが短くなっている。このことから、加速度センサの感度を容易に調節することができる。

図４は、図１に示す本発明の加速度センサの上面図であり、図４に示すように突起部１６０の幅は、梁部１２０の幅よりも広く形成される。梁部の感度を調節し、かつ加速度センサの強度を上げる効果は、梁部１２０の幅よりも突起部１６０の幅が短い場合であっても、同様の効果を有する。

図５（ａ）は、図１に示す本発明の実施例１における加速度センサのＣにおける部分拡大図である。また、図５（ｂ）及び図５（ｃ）は、本発明の突起部１６０の適応例を示す図である。図５（ａ）を用いて本発明の実施例１における突起部１６０の位置を説明する。図５（ａ）において、突起部１６０は、梁部１２０の直下に形成され梁部１２０を支持する第１の突起部分１６０ａと第１の突起部分に隣接し上方に梁部１２０が形成されない第２の突起部分１６０ｂとにより形成される。

図５（ａ）に示すように積層基板によって形成される台座部１１０の最上層である第１の層１０１に梁部１２０が接続される。突起部１６０は、第１の層１０１の直下に形成される第２の層１０２から最下層である第３の層１０３に亘って、梁部１２０の直下に設けられる。
図５（ａ）においては第２の突起部分１６０ｂは第１の突起部分１６０ａの両側にそれぞれ延在して形成されているが、第２の突起部分１６０ｂは第１の突起部分１６０ａの片側のみに形成されてもよい。第１の突起部分１６０ａの長さを調節することによって加速度センサの感度を容易に調節することができる。さらに、第２の突起部分１６０ｂによって、感度を容易に調節する効果に加え、形成された加速度センサにおいて、加速度センサの良否判定を容易に行うことができる。例えば、形成された第２の突起部分１６０ｂの幅と予め設計された第２の突起部分１６０ｂの幅とを比較することによって良否判定を行うことができる。

さらに、良否判定を容易に行うための突起部１６０の配置として、図５（ｂ）、図５（ｃ）のような配置を例示する。図５（ｂ）においては錘部１５０を省略してある。図５（ｂ）は、台座部１１０に接続され、第１の突起部分１６０ａと第１の突起部分１６０ａの片側のみに隣接する第２の突起部分１６０ｂとを有する突起部１６０が配置される。この場合であっても形成された第２の突起部分１６０ｂの幅と予め設計された第２の突起部分１６０ｂの幅とを比較することによって位置合わせのずれを確認し良否判定を行うことができる。また、形成された第２の突起部１６０ｂの長さと予め設計された第２の突起部１６０ｂの長さとを比較することによって位置合わせのずれを確認し良否判定を行うことができる。さらに、複数の突起部１６０におけるそれぞれ対向する第２の突起部１６０ｂの幅を比較することによって位置合わせのずれを確認し良否判定をすることができる。この場合は予め設計された第２の突起部１６０ｂの幅と比較することなく位置合わせのずれを確認することができる。

図５（ｃ）においては台座部１１０を省略してある。図５（ｃ）は、錘部１５０に接続され、第１の突起部分１６０ａと第１の突起部分１６０ａに隣接する第２の突起部分１６０ｂとを有する突起部１６０が配置される。この場合であっても台座部１１０に接続された突起部１６０を有する場合と同様の効果を有する。さらに、錘部１５０に接続し第１の突起部分１６０ａの片側のみに隣接する第２の突起部１０６ｂを有する突起部１６０を有する場合においても、台座部１１０に接続し第１の突起部分１６０ａの片側のみに隣接する第２の突起部分１０６ｂを有する突起部１６０を有する場合と同様の効果を有する。また、台座部及び錘部に形成される突起部１６０は第１の突起部分１６０ａと第１の突起部分１６０ａの両端に隣接する第２の突起部分１６０ｂとを有する突起部１６０と第１の突起部分１６０ａと第１の突起部分１６０ａの片側に隣接する第２の突起部分１６０ｂとを有する突起部分１６０とをそれぞれ具えた複数の突起部１６０としてもよい。

図６から図８を用いて、本発明の実施例１における加速度センサが形成される積層基板の各層について説明する。
図６は、本発明の実施例１における加速度センサの第１の層（最上層）１０１の平面図である。第１の層１０１は、第１の台座部１１１と、梁部１２０と、第１の錘接続部分１３１及び第１の錘接続部分１３１に接続する第１の補助錘部分１４１からなる第１の錘部１５１とにより構成される。第１の台座部１１１、梁部１２１、第１の錘接続部分１３１、第１の補助錘部分１４１は、第１の層１０１に第１の貫通孔１７１を設けることにより形成される。このため、第１の層１０１に形成される各構成要素についての明確な境界は外見からは判断されず、各構成要素は、それらが有する作用及び効果によって説明の便宜上決められるに過ぎない。第１の層１０１は、例えば４〜８μｍの厚さのであって、材料としてはシリコンが用いられる。他の材料としては、化合物半導体材料等を用いても良く、梁部１２０上に抵抗素子を形成することを可能にする材料であれば良い。

図７は、本発明の実施例１における加速度センサの第１の層１０１の直下に形成される第２の層１０２の平面図である。第２の層１０２は、第１の台座部１１１に対応する第２の台座部１１２と、梁部１２０の直下であって第２の台座部１１２に接続される第１の突起部１６１と、第１の錘接続部分１３１及び第１の補助錘部分１４１に対応する第２の錘接続部分１３２及び第２の補助錘部分１４２により構成される第２の錘部１５２とにより構成される。第２の台座部１１２、第１の突起部１６１、第２の錘接続部分１３２及び第２の補助錘部分１４２は、第２の層１０２に第２の貫通孔１７２を設けることにより形成される。第２の層１０２は、例えば２〜３μｍの厚さであって、材料としてはシリコン酸化膜が用いられる。

図８は、本発明の実施例１における加速度センサの第３の層（最下層）１０３の平面図である。第３の層１０３は、第２の台座部１１２に対応する第３の台座部１１３と、第１の突起部１６１に対応する第２の突起部１６２と、第２の錘接続部分１３２及び第２の補助錘部分１４２に対応する第３の錘接続部分１３３及び第３の補助錘部分１４３により構成される第３の錘部１５３とにより構成される。第３の台座部１１３、第２の突起部１６２、第３の錘接続部分１３３及び第３の補助錘部分１４３は、第３の層１０３に第３の貫通孔１７３を設けることにより形成される。第３の層１０３は、例えば２５０〜４００μｍの厚さであって、材料としてはシリコンが用いられる。

本発明の実施例１における加速度センサは図６〜図８に示す第１の層１０１、第２の層１０２及び第３の層１０３の各層を積層した構造となっている。台座部１１０は、第１の層１０１に形成される第１の台座部１１１と第２の層１０２に形成される第２の台座部１１２と第３の層１０３に形成される第３の台座部１１３とにより構成され、突起部１６０は、第２の層１０２に形成される第１の突起部１６１と第３の層１０３に形成される第２の突起部１６２とにより構成され、錘接続部分１３０は、第１の層１０１に形成される第１の錘接続部分１３１と第２の層１０２に形成される第２の錘接続部分１３２と第３の層１０３に形成される第３の錘接続部分１３３とにより構成され、補助錘部分１４０は、第１の層１０１に形成される第１の補助錘部分１４１と第２の層１０２に形成される第２の補助錘部分１４２と第３の層１０３に形成される第３の補助錘部分１４３とにより構成される。

本発明の実施例１における加速度センサによれば、梁部１２０の直下であって台座部１１０に接続する突起部１６０を有するため、加速度センサの感度を安価かつ容易に調節することができる効果を有する。さらに、突起部１６０は、梁部１２０の直下に形成される第１の突起部１６０ａと第１の突起部１６０ａに隣接する第２の突起部１６０ｂを有することによって従来の方法に比較して容易に位置合わせのずれを確認し、形成された加速度センサの良否判定を行うことができる。さらに、台座部に形成された突起部１６０を有することによって、加速度センサの強度を上げることができる。

［製造方法］
以下、図１、図９から図１２を用いて本発明の実施例１における加速度センサの製造方法について説明する。
本実施例では、図９に示すように、第１の層１０１、第２の層１０２、第３の層１０３を積層したＳＯＩ基板を用いる。第１の層１０１、第２の層１０２、第３の層１０３はそれぞれ上面及び下面を有し、各々の上面が同一方向で積層される。図１０（ａ）、図１１（ａ）及び図１２（ａ）は図１のＡ−Ａ´断面における形成工程を示し、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）は図１のＢ−Ｂ´断面における形成工程を示し、図１０（ｃ）、図１１（ｃ）及び図１２（ｃ）はそれぞれ第１の層１０１、第２の層１０２及び第３の層１０３の上面図を示す。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、第１の層１０１において半導体回路形成プロセスを用いて梁部上に配置されるようにピエゾ抵抗素子を形成し（図示せず）、第１の層１０１の上面図が図１０（ｃ）となるように第１の貫通孔１７１を形成する。ここで、第１の貫通孔１７１は、第１の台座部１１１、梁部１２０、第１の接続部１３１、第１の補助錘部分１４１が設けられるように形成される。第１の層１０１は、第１の領域１０１ａと、第１の領域１０１ａに隣接する４ヶ所の第２の領域１０１ｂと、第１の領域１０１ａ及び第２の領域１０１ｂを離間して囲む第３の領域１０１ｃと、第１の領域１０１ａと第３の領域１０１ｃとを接続し４ヵ所の第２の領域１０１ｂのそれぞれの間に１つずつ設けられる４ヶ所の第４の領域１０１ｄと、第１の領域１０１ａと第２の領域１０１ｂと第３の領域１０１ｃと第４の領域１０１ｄとに囲まれる４ヶ所の第５の領域１０１ｅとに別けられる。第１の層１０１は、第１の領域１０１ａには第１の錘接続部分１３１が設けられ、４ヵ所の第２の領域１０１ｂにはそれぞれ４つの第１の補助錘部分１４１が設けられ、第３の領域１０１ｃには第１の台座部１１１が設けられ、４ヶ所の第４の領域１０１ｄにはそれぞれ４つの梁部１２０が設けられるように、４ヶ所の第５の領域１０１ｅにそれぞれ４つの第１の貫通孔１７１が形成される。

次に図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、第３の層１０３において半導体回路形成プロセスを用いて第３の層１０３の下面側から、第３の層１０３の上面図が図１１（ｃ）となるように第３の貫通孔１７３を形成する。ここで第３の貫通孔１７３は第３の台座部１１３、第３の錘接続部分１３３、第３の補助錘部分１４３及び第２の突起部１６２が形成されるように形成される。第３の層１０３は、第１の層１０１の第１の錘接続部分１３１に対応する第６の領域１０３ａと、第１の層１０１の第１の補助錘部分１４１に対応し第６の領域１０３ａに隣接する４ヶ所の第７の領域１０３ｂと、第１の層１０１の第１の台座部１１１に対応し第６の領域１０３ａ及び第７の領域１０３ｂを離間して囲む第８の領域１０３ｃと、第１の層１０１の梁部１２０の少なくとも一部に対応し第８の領域１０３ｃに隣接する４ヶ所の第９の領域１０３ｄと、第６の領域１０３ａと第７の領域１０３ｂと第８の領域１０３ｃと第９の領域１０３ｄとに囲まれる第１０の領域１０３ｅとに別けられる。第３の層１０３は、第６の領域１０３ａには第３の錘接続部分１３３が設けられ、４ヵ所の第７の領域１０３ｂにはそれぞれ４つの第３の補助錘部分１４３が設けられ、第８の領域１０３ｃには第３の台座部１１３が設けられ、４ヶ所の第９の領域１０３ｄにはそれぞれ４つの第２の突起部１６２が設けられるように、第１０の領域１０３ｅに第３の貫通孔１７３が形成される。

次に図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、第２の層１０２において半導体回路形成プロセスを用いて、第２の層１０２の上面図が図１２（ｃ）となるように第２の貫通孔１７２を形成する。第２の層１０２は、第１の層１０１の第１の錘接続部分１３１及び第３の錘接続部分１３３に対応する第１１の領域１０２ａと、第１の層の第１の補助錘部分１４１及び第３の層の第３の補助錘部分１４３に対応し第１１の領域１０２ａに隣接する４ヶ所の第１２の領域１０２ｂと、第１の層の第１の台座部１１１及び第３の層の第３の台座部１１３に対応し第１１の領域１０２ａ及び第１２の領域１０２ｂを離間して囲む第１３の領域１０２ｃと、第３の層の第２の突起部１６２に対応する第１４の領域１０２ｄと、第１１の領域１０２ａと第１２の領域１０２ｂと第１３の領域１０２ｃと第１４の領域１０２ｄとに囲まれる第１５の領域１０２ｅとに別けられる。第２の層１０２は、第１１の領域１０２ａには第２の錘接続部分１３２が設けられ、４ヶ所の第１２の領域１０２ｂにはそれぞれ４つの第２の補助錘部分１４２が設けられ、第１３の領域１０２ｃには第２の台座部１１２が設けられ、４ヶ所の第１４の領域１０２ｄにはそれぞれ４つの第１の突起部１６１が設けられるように、第１５の領域１０２ｅに第２の貫通孔１７２が形成される。

従来の加速度センサの場合、第３の層において、第３の錘接続部分と第３の台座部とを離間するための第３の貫通孔の幅は、第３の補助錘部分と第３の台座部とを離間するための第３の貫通孔の幅よりも大きい。このため、エッチングによって貫通孔を形成する場合にこの貫通孔の幅の差により局所的にエッチング不足が生じて第３の貫通孔が形成できない、または、逆に局所的にエッチング過剰が生じて第３の貫通孔の幅を制御することができないという問題点があった。

しかしながら、本発明の実施例１における加速度センサにおいては、第２の突起部が形成されるため第３の貫通孔の幅の差が低減される効果を有する。したがって、突起部を有することによる加速度センサの感度を容易に調節することができる効果及び位置合わせのずれを容易に確認することができる効果に加え、貫通孔を形成する場合におけるエッチング不足またはエッチング過剰が起こりにくくなるため局所的に貫通孔の幅を制御することが可能な貫通孔を形成することができる効果を有する。

以下、図１３〜図１７を用いて本発明の実施例２における加速度センサについて説明する。
図１３は、本発明の実施例２における加速度センサの斜視図である。図１４は、図１３に示す本発明の実施例２における加速度センサのＡ−Ａ´における断面図である。図１５は、図１３に示す本発明の実施例２における加速度センサのＢ−Ｂ´における断面図である。図１６は、図１３に示す本発明の実施例２における加速度センサの上面図である。図１７（ａ）は、図１３に示す本発明の実施例２における加速度センサのＣにおける部分拡大図である。

本発明の実施例２における加速度センサは、ストッパー部を有する加速度センサに本発明の実施例１における発明を適応させた例である。
本発明の実施例２に関する加速度センサは、図１３に示すとおり、第１の層２０１、第２の層２０２及び第３の層２０３がこの順番に積層され、かつ、各々の各上面が同一方向になるように積層された、３層からなる積層基板により構成される。また、本発明の実施例２に関する加速度センサは、台座部２１０と、梁部２２０と、錘接続部分２３０と補助錘部分２４０とを具えた錘部２５０と、突起部２６０と、ストッパー部２８０とを有している。ここで構造において実施例１と同一の構造である部分に関しては、ここでは詳細な構造の説明を省略する。

ストッパー部２８０は、台座部２１０の上部に形成され、錘部２５０の上方に錘部２５０とは離間して配置される。ストッパー部２８０を錘部２５０の上方に設けることにより、錘部２５０が垂直方向に多大に変位しようとしてもストッパー部２８０によって変位量を制限することができることから、従来の加速度センサよりも垂直方向の耐衝撃性を向上させる効果を有する。また、梁部２２０の上方にストッパー部２８０を設けないように梁部２２０を設けることにより、錘部２５０が加速度を受けて変位し、それに伴って梁部が変位するときに梁部２２０がストッパー部２８０に衝突し梁部２２０が破損することを防ぐ効果を有する。

ストッパー部２８０を有する加速度センサの場合、最上層である第１の層２０１にストッパー部２８０が形成される。したがって、ストッパー部２８０が形成された面積だけ第１の層２０１の面積が大きくなる。よって、上面側から貫通孔の位置合わせを確認する場合、下面側から形成された貫通孔はストッパー部２８０が形成された第１の層２０１により隠れてしまう。ストッパー部２８０が形成される加速度センサの場合、ストッパー部が形成されない加速度センサと比較して、より顕著に隠れてしまうため位置合わせを確認することがより困難となる。

本発明の実施例２における加速度センサによれば、突起部２６０を有するため、ストッパーを有する加速度センサにおいても容易に加速度センサの感度を調節できる効果を有し、貫通孔の位置合わせの確認を容易にするため加速度センサの良否判定を容易に行うことができる効果を有し、台座部２１０に接続する突起部２６０を有する場合においては、さらに加速度センサの強度を向上させることができる。

また、突起部２６０の位置においては、図１７（ｂ）及び図１７（ｃ）に例示する位置に配置することによって実施例１における突起部１６０の位置（図５（ｂ）及び図５（ｃ）に例示される）と同様の良否判断を行うことができる。

さらに、図１８〜図２０には、本発明の実施例１及び実施例２における突起部の形状について例示する。これら例示される形状は、実施例１及び実施例２において説明した効果を有するとともに以下に説明する効果を併有する。

図１８においては、突起部は台座部に接続する面に対して突出する第１の面３１０、第２の面３２０及び第３の面３３０の３つの面により構成される。第１の面３１０及び第３の面３３０は、第２の面３２０が突起部と台座部とを接続する面よりも小さくなるように形成される。さらに第１の面３１０及び第３の面３３０はそれぞれ台座部と接続される内壁との角度が鈍角になるように形成されており、上面からみた場合には台形状となるように形成されている。このような突起部を有する加速度センサにおいては、突起部が鈍角部を有することにより、実施例１及び実施例２に記載の突起部１６０及び突起部２６０よりも加速度センサにかかる応力を分散させることが出来るためさらに加速度センサの強度が向上する効果を有する。

図１９は、図１８における第１の面３１０及び第３の面３３０に対応する位置に配置される面が、台座部と接続される面に向かって窪むように湾曲した形状となるように形成される。このような突起部を有する加速度センサにおいては、図１８に記載の突起部の形状よりも湾曲部を有するため、より加速度センサにかかる応力を分散させることができるため、さらに加速度センサの強度が向上する効果を有する。また、第１の面３１０及び第３の面３３０が台座部と接続される面方向に窪むように湾曲した形状を有することから、加速度によって錘部が変位する場合においても、錘部の水平方向の変位量を実施例１及び実施例２に記載の突起部１６０及び突起部２６０よりも多くすることができる効果を有する。さらに突起部に錘部が衝突した場合においても、湾曲した形状が衝突時の応力を分散させるため錘部または突起部が破損しにくい形状となるため、長期信頼性が向上する効果を有する。

図２０は、図１８における第１の面３１０及び第３の面３３０に対応する位置に配置される面が、台座部と接続される面とは逆の方向に向かって突出するように湾曲した形状となるように形成される。このような突起部を有する加速度センサにおいては、図１９に記載の突起部の形状と同様に加速度センサにかかる応力を分散させることができるため、加速度センサの強度が向上する効果を有し、錘部と突起部が衝突した場合にも湾曲した形状が衝突時の応力を分散させるため錘部及び突起部が破損しにくく長期信頼性が向上する効果を有する。さらに、突出させた形状であるため加速度センサの平面方向の変位量を調節するストッパーとしても作用するため平面方向に過大な加速度が生じた場合においても梁部の限界歪み量を超えない範囲で錘部の水平方向の変位量を調節することができるため梁部の破損を防ぐことができる効果を有する。

図１８〜図２０に記載の突起部の形状は要求される条件等によって、最適なものを選び用いることができる。

本発明の実施例１における加速度センサの斜視図。 図１でのＡ−Ａ'断面図。 図１でのＢ−Ｂ'断面図。 本発明の実施例１における加速度センサの上面図。 本発明の実施例１における加速度センサの突起部の位置を説明する図。 本発明の実施例１における加速度センサの第１の層の平面図。 本発明の実施例１における加速度センサの第２の層の平面図。 本発明の実施例１における加速度センサの第３の層の平面図。 本発明の実施例１における加速度センサの製造方法を説明する図。 本発明の実施例１における加速度センサの製造方法を説明する図。 本発明の実施例１における加速度センサの製造方法を説明する図。 本発明の実施例１における加速度センサの製造方法を説明する図。 本発明の実施例２における加速度センサの斜視図。 図１３でのＡ−Ａ'断面図。 図１３でのＢ−Ｂ'断面図。 本発明の実施例２における加速度センサの上面図。 本発明の実施例２における加速度センサの突起部の位置を説明する図。 本発明の突起部の適応例。 本発明の突起部の適応例。 本発明の突起部の適応例。 従来の加速度センサの斜視図。 図２１でのＡ−Ａ'断面図。 図２１でのＢ−Ｂ'断面図。 従来の加速度センサの上面図。 従来の加速度センサの製造方法を説明する図。 従来の加速度センサの製造方法を説明する図。 従来の加速度センサの製造方法を説明する図。 従来の加速度センサの製造方法を説明する図。

符号の説明

１０１、２０１ … 第１の層
１０２、２０２ … 第２の層
１０３、２０３ … 第３の層
１１０、２１０ … 台座部
１１１、２１１ … 第１の台座部
１１２、２１２ … 第２の台座部
１１３、２１３ … 第３の台座部
１２０、２２０ … 梁部
１３０、２３０ … 錘接続部分
１３１、２３１ … 第１の錘接続部分
１３２、２３２ … 第２の錘接続部分
１３３、２３３ … 第３の錘接続部分
１４０、２４０ … 補助錘部分
１４１、２４１ … 第１の補助錘部分
１４２、２４２ … 第２の補助錘部分
１４３、２４３ … 第３の補助錘部分
１５０、２５０ … 錘部
１５１、２５１ … 第１の錘部
１５２、２５２ … 第２の錘部
１５３、２５３ … 第３の錘部
１６０、２６０ … 突起部
１６１、２６１ … 第１の突起部
１６２、２６２ … 第２の突起部
１７０、２７０ … 貫通孔
１７１、２７１ … 第１の貫通孔
１７２、２７２ … 第２の貫通孔
１７３、２７３ … 第３の貫通孔
２８０ … ストッパー部
３１０ … 第１の面
３２０ … 第２の面
３３０ … 第３の面

Claims (18)

1. 台座部と、前記台座部に接続される梁部と、前記梁部に接続される錘部とを有する半導体加速度センサであって、
   前記梁部の直下に該梁部を支持する第１の突起部分、及び該第１の突起部分に隣接し、該梁部を支持しない第２の突起部分を備え、前記台座部に接続された突起部を有することを特徴とする半導体加速度センサ
2. 第１の端部及び第２の端部を有し、可撓性を有する梁部と、
   前記梁部の前記第１の端部と接続する台座部と、
   前記梁部を支持する第１の突起部分、及び該第１の突起部分に隣接し、該梁部を支持しない第２の突起部分を備え、前記台座部に接続された突起部と、
   前記梁部の前記第２の端部と接続する接続部分と、該梁部周辺に設けられ該接続部分よりも前記台座部方向に突出している補助錘部分とを具えた錘部と、
   を有することを特徴とする加速度センサ。
3. 請求項１または請求項２に記載の加速度センサにおいて、
   前記突起部の幅は、前記梁部の幅よりも広く設けられることを特徴とする加速度センサ。
4. 請求項１または請求項２に記載の加速度センサにおいて、
   前記台座部は、前記梁部が接続される層と、前記梁部が接続される層の直下に形成される層であって該梁部を支持する前記突起部が形成される層とを有する積層基板によって形成されることを特徴とする加速度センサ。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の加速度センサにおいて、
   前記台座部に接続され前記錘部上方に延在するストッパー部を有することを特徴とする加速度センサ。
6. 第１の台座部と第１の接続部分及び該第１の接続部分に接続する第１の補助錘部分により構成される第１の錘部と該第１の台座部及び該第１の錘接続部分を接続する梁部とを画成する第１の貫通孔を具えた第１の層と、
   前記第１の層の直下に設けられ、前記第１の台座部の直下に設けられる第２の台座部と前記第１の接続部分の直下に設けられる第２の接続部分及び前記第１の補助錘部分の直下に設けられる第２の補助錘部分により構成される第２の錘部と前記梁部の直下に設けられる第１の突起部分及び該第１の突起部分に隣接する第２の突起部分により構成される突起部とを画成する第２の貫通孔を具えた第２の層と、
   を有する加速度センサであって、
   前記突起部は前記第２の台座部に接続され、前記第１の突起部分は前記梁部を支持することを特徴とする加速度センサ。
7. 請求項６に記載の加速度センサにおいて、
   前記第１の補助錘部及び前記第２の補助錘部は前記梁部周辺に設けられ、前記第１の接続部分及び前記第２の接続部分よりも前記第１の台座部方向及び前記第２の台座部方向へ突出していることを特徴とする加速度センサ。
8. 請求項６または請求項７に記載の加速度センサにおいて、
   前記突起部の幅は、前記梁部の幅よりも広く設けられることを特徴とする加速度センサ。
9. 第１の台座部と第１の接続部分により構成される第１の錘部と該第１の台座部及び該第１の錘接続部分を接続する梁部とストッパー部とを画成する第１の貫通孔を具えた第１の層と、
   前記第１の層の直下に設けられ、前記第１の台座部の直下に設けられる第２の台座部と前記第１の接続部分の直下に設けられる第２の接続部分により構成される第２の錘部と前記梁部の直下に設けられる第１の突起部分及び該第１の突起部分に隣接する第２の突起部分により構成される突起部とを画成する第２の貫通孔を具えた第２の層と、
   前記第２の層の直下に設けられ、前記第２の台座部の直下に設けられる第３の台座部と前記第２の接続部分の直下に設けられる第３の接続部分及び該第３の接続部分に接続される補助錘部分により構成される第３の錘部とを画成する第３の貫通孔を具えた第３の層と、からなる加速度センサであって、
   前記突起部は前記第２の台座部に接続され、前記第１の突起部分は前記梁部を支持することを特徴とする加速度センサ。
10. 請求項９に記載の加速度センサにおいて、
    前記補助錘部分は前記梁部周辺に設けられ、前記第３の接続部分よりも前記第３の台座部方向へ突出していることを特徴とする加速度センサ。
11. 請求項９または請求項１０に記載の加速度センサにおいて、
    前記突起部の幅は、前記梁部の幅よりも広く設けられることを特徴とする加速度センサ。
12. 請求項９乃至請求項１１のいずれか１つに記載の加速度センサにおいて、
    前記第３の層の前記第３の貫通孔は、前記突起部の直下に位置する第２の突起部を画成することを特徴とする加速度センサ。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか１つに記載の加速度センサにおいて、
    前記突起部は、第１の面、該第１の面に隣接する第２の面、該第２の面に隣接する第３の面、及び該突起部が接続される面であって該第１の面と該第３の面とに接続される接続面を有し、
    前記第１の面及び前記第３の面は、前記第２の面から前記接続面に向かって該第２の面と平行な幅が大きくなるように形成されることを特徴とする加速度センサ。
14. 請求項１３に記載の加速度センサにおいて、
    前記突起部の前記第１の面及び前記第３の面は、前記接続面へ向かって窪むように湾曲して形成されることを特徴とする加速度センサ。
15. 請求項１４に記載の加速度センサにおいて、
    前記突起部の前記第１の面及び前記第３の面は、前記接続面へ向かう方向とは逆の方向へ向かって突出するように湾曲して形成されることを特徴とする加速度センサ。
16. 第１の端部及び第２の端部を有し、可撓性を有する梁部と、前記梁部の前記第１の端部と接続する台座部と、前記梁部の前記第２の端部と接続する接続部及び該梁部周辺に設けられ前記台座部方向に突出している補助錘部分を有する錘部とを形成する工程と、
    前記台座部に前記梁部を支持する第１の突起部分及び該第１の突起部分に隣接し該梁部を支持しない第２の突起部分により構成される突起部を形成する工程と
    を有することを特徴とする加速度センサの製造方法。
17. 請求項１乃至請求項１５のいずれか１つに記載の半導体加速度センサにおいて、
    前記突起部の位置によって前記半導体加速度センサの良否判定を行うことを特徴とする半導体加速度センサの検査方法。
18. 請求項１７に記載の半導体加速度センサの検査方法において、
    前記良否判定は、該突起部の位置と前記梁部の位置とを比較することによって行うことを特徴とする半導体加速度センサの検査方法。

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