JP4637074B2 - Piezoresistive acceleration sensor - Google Patents
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Description
本発明は、自動車や航空機、家電製品、ゲーム機、ロボット、セキュリティーシステム
等に使用される加速度検出用のピエゾ抵抗型加速度センサーに関するものである。
The present invention relates to a piezoresistive acceleration sensor for acceleration detection used in automobiles, aircraft, home appliances, game machines, robots, security systems, and the like.
加速度センサーは、自動車のエアーバッグ作動用の大きな衝撃力を検出する用途や、ブ
レーキ制御システムなどの車両制御用途向けの小さな加速度の検出に使用されてきた。こ
れらの自動車用途ではＸ軸、Ｙ軸の加速度を測定するため１軸もしくは２軸機能で充分で
あった。最近は、携帯端末機器やロボット、人体動作の検出による各種制御等の新しい用
途向けに実用化が進んできている。このような新用途では３次元での動きを検出するため
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の加速度を測定できる３軸加速度センサーが要求されている。また、微小な
加速度を検出するために高分解能で、小型、薄型であることも要求されている。
Accelerometers have been used to detect small accelerations for applications such as detecting large impact forces for automotive airbag actuation and vehicle control applications such as brake control systems. In these automotive applications, a 1-axis or 2-axis function is sufficient to measure the X-axis and Y-axis accelerations. Recently, it has been put into practical use for new applications such as portable terminal devices, robots, and various controls based on human body motion detection. In such a new application, a three-axis acceleration sensor capable of measuring accelerations in the X, Y, and Z axes is required to detect a three-dimensional movement. In addition, in order to detect minute accelerations, high resolution, small size, and thinness are also required.
加速度センサーは可撓部の動きを電気信号に変換する方法で、ピエゾ抵抗型、静電容量
型、圧電型に大別される。用途によって使い分けられるが、静止加速度の検出用途ではピ
エゾ抵抗型と静電容量型に絞られ、これら２つのタイプはシリコン基板に半導体技術やマ
イクロマシン技術により、立体的な構造を形成することにより小型で高感度の加速度セン
サーを一度に大量に製造できる。特に、ピエゾ抵抗型は構造および製造プロセスの構築が
し易く小型、薄型で低価格化に向いた加速度センサーである。また、可撓部の構造で、ダ
イアフラム型と梁型に大別される。電気信号の検出方法と可撓部の構造さらに、検出軸数
を組み合わせることで、種々の加速度センサーを得ることができる。
The acceleration sensor is a method of converting the movement of the flexible portion into an electric signal, and is roughly classified into a piezoresistive type, a capacitance type, and a piezoelectric type. Depending on the application, the static acceleration detection application is limited to the piezoresistive type and the capacitance type. These two types are small by forming a three-dimensional structure on the silicon substrate using semiconductor technology or micromachine technology. High-sensitivity acceleration sensors can be manufactured in large quantities at once. In particular, the piezoresistive type is an acceleration sensor that is easy to construct a structure and a manufacturing process, and is small, thin, and suitable for cost reduction. Further, the structure of the flexible portion is roughly divided into a diaphragm type and a beam type. Various acceleration sensors can be obtained by combining the detection method of the electric signal, the structure of the flexible portion, and the number of detection axes.
梁型のピエゾ抵抗素子型３軸加速度センサーに関しては、多数出願されている。特許文
献１から特許文献６で、錘部の形状や梁部の形状、ピエゾ抵抗素子の配置、ピエゾ抵抗素
子の接続方法、梁部と枠部の接合部の形状等が開示されている。図６に３軸加速度センサ
ーの分解斜視図、図７ａ）に図６のｈ−ｈ’方向の断面図、図７ｂ）に、センサーチップ
の平面図を示す。３軸加速度センサー２０は、ケース１にセンサーチップ２と規制板３が
樹脂などの接着剤１６で所定の間隔で固着されている。センサー素子２のチップ端子４は
ワイヤー５でケース端子６に接続され、センサーの信号は外部端子７から取り出す。ケー
ス１にはケース蓋８を例えば金錫はんだ等の接着剤１７で固着し密封されている。センサ
ーチップ２には、梁型３軸加速度センサー素子９’が形成されている。梁型３軸加速度セ
ンサー素子９’は、方形の枠部１０と錘部１１と対を成す梁部１２で構成され、錘部１１
が２対の梁部１２で枠部１０の中央に保持されている。梁部１２にはピエゾ抵抗素子が形
成されている。一対の梁にはＸ軸ピエゾ１３とＺ軸ピエゾ１５が、他の一対の梁にはＹ軸
ピエゾ１４が形成され、金属配線で接続されている。図７ａ）の錘部１１の下面とケース
１の内底面との間隔ｇ４と、錘部１１の上面と規制板３の間隔ｇ３は、衝撃の様な過度な
加速度がセンサーに加わったとき、錘部１１の動き量を規制して梁部１２の破損を防ぐも
のである。
Many applications have been filed for beam-type piezoresistive element type three-axis acceleration sensors.
Is held at the center of the
ダイアフラム型３軸加速度センサー素子のダイアフラム構造やピエゾ抵抗素子の配置方
法等が、特許文献７から９に開示されている。可撓部は円形や多角形をしたダイアフラム
を外縁を支持枠で支持し、ダイアフラムの内縁に錘を配している。外力で錘が変位すると
ダイアフラムに設けられたピエゾ抵抗素子が変形し、電気信号が得られるものである。梁
型３軸加速度センサー素子９’に比べ、ピエゾ抵抗素子の配置の自由度が高いと言う利点
がある。図７ｃ）に、ダイアフラム型の３軸加速度センサー素子９”の平面図を示す。方
形の枠部１０と錘部１１と可撓部となるダイアフラム１９で構成され、錘部１１がダイア
フラム１９の中央に保持されている。ダイアフラム１９にはピエゾ抵抗素子が、Ｘ軸ピエ
ゾ１３とＹ軸ピエゾ１４、Ｚ軸ピエゾ１５が形成され金属配線で接続されている。本願の
梁型３軸加速度センサー素子とダイアフラム型３軸加速度センサー素子の基本的な構造は
これら特許文献と同じであるので、詳細説明は省略する。本願は、特に断りの無い限り、
梁型でピエゾ抵抗型の３軸加速度センサーで説明を行っている。そのため、可撓部を梁部
と言うこともあるが、可撓部と梁部は同義で使用している。
A beam type and piezoresistive type triaxial acceleration sensor is used for explanation. Therefore, although a flexible part may be called a beam part, a flexible part and a beam part are used synonymously.
錘部１１が外力を受けて動くと梁部１２は変形する。梁部の変形度合いをピエゾ抵抗素
子の抵抗値変化として得ることで、外力がどの方向からどの程度の大きさで加速度センサ
ーに加わったかを知ることができる。しかし、ピエゾ抵抗素子の抵抗変化は微小であるた
め、梁部上に各軸当たり４個のピエゾ抵抗素子を配してフルブリッジ回路を構成し、微小
な抵抗変化を電圧変化として検出している。フルブリッジを構成している４個のピエゾ抵
抗素子の電気抵抗値が同じであれば、ブリッジからの出力は無い。しかし、実際には４個
のピエゾ抵抗素子間でピエゾ抵抗素子特性のばらつきや素子の寸法ばらつき、素子に加わ
る応力の違い等の種々の要因により、４個のピエゾ抵抗素子の抵抗値が異なるため、加速
度も加わらず梁が変形していない状態でブリッジの出力が出てしまう。この出力電圧を、
オフセット電圧と称する。オフセット電圧をキャンセルする様に、加速度センサーに付属
するマイコンに補正回路を設けオフセット値を記憶させて、オフセット電圧を略ゼロにし
て製品出荷されている。
When the
This is called an offset voltage. In order to cancel the offset voltage, the microcomputer attached to the acceleration sensor is provided with a correction circuit to store the offset value, and the product is shipped with the offset voltage set to substantially zero.
オフセット電圧補正した加速度センサーに過度な衝撃を加える規制板の効果確認試験で
、オフセット電圧が許容範囲を越えるものが発生した。該加速度センサーを詳細に調査し
たところ、加速度センサーに加わった過度な衝撃により梁部が規制板に衝突して、梁部に
設けられた金属配線の一部が押し潰された様に変形していた。金属配線が変形し断面積が
変わり、それにより電気抵抗が変わったためオフセット電圧が発生したものであった。市
場で使われている加速度センサーの全てに過度な衝撃が加わることはないし、また加わる
衝撃の大きさも様々である。市場で、衝撃によって金属配線が変形し許容範囲を越えるオ
フセット電圧が発生する不具合の発生率は、限りなくゼロに近いと考えられる。しかし、
１個でも不具合が発生することは信頼性の低下に繋がることであり、無くすことが必要で
ある。
In the effect confirmation test of the regulation plate that applies excessive shock to the offset voltage corrected acceleration sensor, the offset voltage exceeds the allowable range. When the acceleration sensor was examined in detail, the beam part collided with the regulation plate due to excessive impact applied to the acceleration sensor, and a part of the metal wiring provided on the beam part was crushed and deformed. It was. The metal wiring was deformed and the cross-sectional area was changed, thereby changing the electric resistance, and an offset voltage was generated. Excessive impact is not applied to all the acceleration sensors used in the market, and the magnitude of the applied impact varies. In the market, it is considered that the rate of occurrence of defects in which an offset voltage exceeding the allowable range is generated due to deformation of a metal wiring due to an impact is almost zero. But,
The occurrence of even one failure leads to a decrease in reliability, and it is necessary to eliminate it.
消費電力や耐衝撃性は変わらず検出感度を高める方策として、ピエゾ抵抗素子を複数本
に分割することが特許文献１０に開示されており、採用されることが多くなっている。図
８ａ）は、ピエゾ抵抗素子の分割なし、図８ｂ）は２分割の状態を示す。同じ幅のピエゾ
抵抗素子の場合、長さが半分のピエゾ抵抗素子２本を直列に繋ぐことにより１本の場合と
同じ抵抗値とすることができる。半分の長さのピエゾ抵抗素子１３’と１３”，１５’と
１５”を２本梁部１２上の応力集中部に隣合せて配置することで、梁部の最大応力は同じ
でも検出感度をより高めることができる。ピエゾ抵抗素子を複数個に分割しても、抵抗値
は変わらないため消費電力は変わらず検出感度を高めることができる。しかし、分割する
ことで金属配線２２の数が増えるため、金属配線２２が規制板３と衝突して変形しオフセ
ット電圧の発生率が上がる危険性も増えてきている。図８ａ）で、Ｘ軸ピエゾ１３とＺ軸
ピエゾ１５は接続部２９で各々金属配線２２と接続される。ピエゾ抵抗素子はシリコンに
価数の違う元素を打込んだものであるので、ピエゾ抵抗素子はシリコンと同一面で略同一
色である。そのため、図ではピエゾ抵抗素子を破線で示している。高濃度拡散層も同様で
ある。図８ｂ）は、Ｘ軸ピエゾを１３’と１３”、Ｚ軸ピエゾを１５’と１５”の２分割
し、分割したピエゾ抵抗素子は、高濃度拡散層２４で直列に繋いでいる。Ｚ軸ピエゾ１５
’と１５”は、Ｘ軸ピエゾ１３’と１３”を挟み込む様に配置される。図８ｃ）は、図８
ｂ）のｍ−ｍ’断面である。枠部１０と梁部１２、錘部１１には電気絶縁層２１が形成さ
れ、電気絶縁層２１上に金属配線２２が形成されている。電気絶縁層２１にはスルーホー
ルを設け、接続部２９でピエゾ抵抗素子と金属配線２２が電気的に接続されている。
Dividing the piezoresistive element into a plurality of pieces as a measure for increasing detection sensitivity without changing the power consumption and impact resistance is disclosed in
'And 15 "are arranged so as to sandwich the X-axis piezos 13' and 13". FIG. 8c) is similar to FIG.
It is a mm 'cross section of b). An electrical insulating
可撓部が規制板に衝突しても金属配線が変形しないように、金属配線をアルミナや酸化
シリコンのような、硬くて電気絶縁性を有する膜で厚く被覆することが考えられる。しか
し、この様な膜を厚くつけることで可撓部の変形度合いが変わってくる。可撓部はシリコ
ン、電気絶縁膜、金属配線の熱膨張係数の異なる材料で形成されている。加速度センサー
の温度変化で構成材料の熱膨張係数の違いから、ピエゾ抵抗素子に加わる応力が変化しオ
フセット電圧の発生原因の一つとなっていた。更に、金属配線を硬くて電気絶縁性を有す
る膜で厚く覆うことで、よりオフセット電圧を大きくすることになる。そのため、でき得
る限り構成材料を制限することが好ましく、金属配線を硬くて電気絶縁性を有する厚い膜
で覆うことは避けることが好ましい。
In order to prevent the metal wiring from being deformed even when the flexible portion collides with the regulating plate, it is conceivable to coat the metal wiring thickly with a hard and electrically insulating film such as alumina or silicon oxide. However, the degree of deformation of the flexible portion changes by thickening such a film. The flexible part is formed of materials having different thermal expansion coefficients such as silicon, an electrical insulating film, and metal wiring. The stress applied to the piezoresistive element changes due to the difference in the thermal expansion coefficient of the constituent material due to the temperature change of the acceleration sensor, which is one of the causes of the generation of the offset voltage. Further, the offset voltage can be further increased by covering the metal wiring with a hard and electrically insulating film. For this reason, it is preferable to limit the constituent materials as much as possible, and it is preferable to avoid covering the metal wiring with a hard and electrically thick film.
本願発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、オフセット電圧補
正後に過度の衝撃が加わっても新たなオフセット電圧の発生が起こらない、小型で薄型の
３軸加速度センサーを提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a small and thin three-axis acceleration sensor that does not generate a new offset voltage even if an excessive impact is applied after offset voltage correction. The purpose is to do.
本願発明のピエゾ抵抗型加速度センサーは、枠部と、可撓部を介して枠部に保持される
錘部と、可撓部に設けられたピエゾ抵抗素子と、それらを接続する配線等からなるピエゾ
抵抗型加速度センサー素子を有するピエゾ抵抗型加速度センサーであって、ピエゾ抵抗型
加速度センサー素子の、可撓部のピエゾ抵抗素子形成面側には、少なくとも１本以上の枠
部から錘部に至る溝を有し、少なくとも可撓部のピエゾ抵抗素子面上と溝底面上には電気
絶縁層が形成され、溝底面の電気絶縁層上に金属配線が形成されており、金属配線上面は
ピエゾ抵抗素子上の電気絶縁層上面より凹んでいることが好ましい。
The piezoresistive acceleration sensor according to the present invention includes a frame, a weight held by the frame via the flexible part, a piezoresistive element provided on the flexible part, and a wiring connecting them. A piezoresistive acceleration sensor having a piezoresistive acceleration sensor element, the piezoresistive acceleration sensor element having at least one frame portion and a weight portion on the piezoresistive element forming surface side of the flexible portion. An electrical insulating layer is formed on at least the piezoresistive element surface and the groove bottom surface of the flexible portion, and a metal wiring is formed on the electrical insulating layer on the groove bottom surface. It is preferable to be recessed from the upper surface of the electrical insulating layer on the element.
梁型と梁間が可撓材で連結されたダイアフラム型では、枠部と錘部、ピエゾ抵抗素子の
配置、金属配線の配置は略同じであるので、同じ可撓部として扱うことができる。本願発
明は梁型とダイアフラム型の加速度センサー何れにも適用できるものである。
In the diaphragm type in which the beam type and the beam are connected by a flexible material, the frame part, the weight part, the arrangement of the piezoresistive elements, and the arrangement of the metal wiring are substantially the same, and can be handled as the same flexible part. The present invention can be applied to both beam type and diaphragm type acceleration sensors.
可撓部に溝を形成しその溝底面に金属配線を形成する。金属配線は可撓部上だけでなく
錘部と枠部にも連続して形成されるので、錘部と枠部の金属配線も溝底面に形成すること
が好ましく、可撓部に形成した溝はこれら錘部と枠部に形成された溝と繋がっていること
が好ましい。可撓部と錘部、可撓部と枠部の境界が最も応力が集中するので、ピエゾ抵抗
素子の一方の端部を前記境界部近傍に配置することが行われる。溝部の終端（先端）を前
記境界部近傍に持ってくるとピエゾ抵抗素子の端部と合ってしまい、ピエゾ抵抗素子に加
わる応力分布が変わってくる恐れがある。そのため、溝の終端（先端）は前記境界部より
錘部もしくは枠部に、少なくとも溝幅以上入った位置とすることが好ましい。できれば、
錘部や枠部に形成した溝と連結することが良い。
A groove is formed in the flexible portion, and metal wiring is formed on the bottom surface of the groove. Since the metal wiring is continuously formed not only on the flexible part but also on the weight part and the frame part, it is preferable that the metal wirings of the weight part and the frame part are also formed on the bottom surface of the groove. Is preferably connected to the grooves formed in the weight portion and the frame portion. Since stress is concentrated most at the boundary between the flexible portion and the weight portion and between the flexible portion and the frame portion, one end portion of the piezoresistive element is disposed in the vicinity of the boundary portion. If the terminal end (tip) of the groove portion is brought near the boundary portion, the end portion of the piezoresistive element is aligned, and the stress distribution applied to the piezoresistive element may change. For this reason, it is preferable that the end (tip) of the groove is located at least the width of the groove in the weight portion or the frame portion from the boundary portion. if you can,
It is good to connect with the groove | channel formed in the weight part or the frame part.
溝底面に金属配線を形成するので、溝の断面形状は方形もしくは逆台形が好ましい。溝
の形成にはドライエッチング法とウエットエッチング法を用いることができる。基板材料
に単結晶シリコンを用いた場合、ウエットエッチング法では溝の断面形状が逆三角形とな
り、方形もしくは逆台形の形成が難しい。溝深さの制御のし易さや断面形状形成の自由度
が大きいドライエッチング法を使用することが好ましい。
Since metal wiring is formed on the bottom surface of the groove, the cross-sectional shape of the groove is preferably square or inverted trapezoid. A dry etching method and a wet etching method can be used to form the groove. When single crystal silicon is used as the substrate material, the cross-sectional shape of the groove becomes an inverted triangle by the wet etching method, and it is difficult to form a square or an inverted trapezoid. It is preferable to use a dry etching method that allows easy control of the groove depth and a high degree of freedom in forming the cross-sectional shape.
可撓部を形成する単結晶シリコンの市販材は、Ｐ型かＮ型にドープされているので電気
抵抗は１〜１００（Ω−ｃｍ）と小さいため、溝底面と金属配線は電気的に絶縁する必要
がある。また、ピエゾ抵抗素子を外部のイオンから保護するために、ピエゾ抵抗素子表面
を電気絶縁材で覆うことが必要である。溝底面とピエゾ抵抗素子表面に酸化シリコンの様
な電気絶縁材を、０．０２〜０．８μｍ厚で同時に形成することで対応できる。ピエゾ抵
抗素子を複数本に分割した場合、分割部は結線する必要がある。この結線は梁部の幅方向
になるため、ピエゾ抵抗素子ブリッジを組むための金属配線と交差することになる。その
ため、金属配線ではなくピエゾ抵抗素子部より、１００〜１０００倍の濃度で価数の異な
る元素をドープした高濃度拡散層で接続することが好ましい。しかし、高濃度拡散層は溝
の側壁や底面部にも形成されるため、溝部の電気絶縁は欠くことができない。
Since the commercial material of single crystal silicon forming the flexible part is doped P-type or N-type, the electrical resistance is as small as 1 to 100 (Ω-cm), so the bottom of the groove and the metal wiring are electrically insulated. There is a need to. Further, in order to protect the piezoresistive element from external ions, it is necessary to cover the surface of the piezoresistive element with an electrical insulating material. This can be dealt with by simultaneously forming an electrically insulating material such as silicon oxide with a thickness of 0.02 to 0.8 μm on the groove bottom surface and the surface of the piezoresistive element. When the piezoresistive element is divided into a plurality of pieces, the divided portions need to be connected. Since this connection is in the width direction of the beam portion, it intersects the metal wiring for assembling the piezoresistive element bridge. For this reason, it is preferable to connect with a high-concentration diffusion layer doped with an element having a different valence at a concentration 100 to 1000 times from the piezoresistive element portion instead of the metal wiring. However, since the high-concentration diffusion layer is also formed on the side wall and bottom surface of the groove, electrical insulation of the groove is indispensable.
溝部を埋めるように金属配線を形成することは好ましくない。溝側壁と金属配線が一体
化した場合、可撓部の温度が上がるとシリコンと金属配線の熱膨張係数の違いにより、ピ
エゾ抵抗素子に不要な応力が加わりオフセット電圧発生の原因となる。応力の発生を少な
くするため、溝断面の３面で金属配線を固定せず溝底面のみとすることが良い。また、溝
側面は溝底面に比べ電気絶縁層の厚みが薄くなることは避けられないため、溝側面から金
属配線を離すことが好ましい。
It is not preferable to form the metal wiring so as to fill the groove. When the trench side wall and the metal wiring are integrated, if the temperature of the flexible portion rises, unnecessary stress is applied to the piezoresistive element due to the difference in thermal expansion coefficient between silicon and the metal wiring, causing an offset voltage. In order to reduce the generation of stress, it is preferable that the metal wiring is not fixed on the three surfaces of the groove cross section but only the groove bottom surface. Further, since it is inevitable that the thickness of the electrical insulating layer is thinner on the side surface of the groove than on the bottom surface of the groove, it is preferable to separate the metal wiring from the side surface of the groove.
溝部に形成した金属配線の上面をピエゾ抵抗素子上の電気絶縁層上面より凹ませること
で、可撓部が撓んでも金属配線面が規制板と接触することはない。錘部は撓むことは無い
が、最も規制板と接触し易い箇所であるので、錘部の金属配線も溝部に形成することが良
い。
By denting the upper surface of the metal wiring formed in the groove portion from the upper surface of the electrical insulating layer on the piezoresistive element, the metal wiring surface does not come into contact with the regulating plate even if the flexible portion is bent. Although the weight portion does not bend, the metal wiring of the weight portion is preferably formed in the groove portion because it is the place where the weight plate is most easily contacted.
検出感度を上げるため、ピエゾ抵抗素子を複数個に分割した場合、分割したピエゾ抵抗
素子は高濃度拡散層で直列に繋ぐことが好ましい。高濃度拡散層は価数の異なる元素の濃
度が異なるだけで、可撓部を形成するシリコンと物理定数は変わらないため、配線による
応力の変化を考慮する必要が無いので、配線の幅や長さの設計の自由度が高い。配線設計
に自由度があるので、分割したピエゾ抵抗素子を梁の長手方向中心線に対し対称に配置す
ることができる。例えば、Ｘ軸とＺ軸のピエゾ抵抗素子を一つの梁に配置するときは、Ｘ
軸ピエゾ抵抗素子−中心線−Ｚ軸ピエゾ抵抗素子となるが、分割した場合はＸ軸ピエゾ抵
抗素子−Ｚ軸ピエゾ抵抗素子−中心線−Ｚ軸ピエゾ抵抗素子−Ｘ軸ピエゾ抵抗素子と、中
心線に対し対称配置ができ、梁の幅方向の捩れに対して安定な配置とすることができる。
When the piezoresistive element is divided into a plurality of pieces in order to increase the detection sensitivity, it is preferable that the divided piezoresistive elements are connected in series with a high concentration diffusion layer. The high-concentration diffusion layer has only different concentrations of elements with different valences, and the physical constant does not change from that of silicon forming the flexible part, so there is no need to consider the stress change caused by the wiring. The design freedom is high. Since there is a degree of freedom in wiring design, the divided piezoresistive elements can be arranged symmetrically with respect to the longitudinal center line of the beam. For example, when placing X-axis and Z-axis piezoresistive elements on one beam, X
Axis piezoresistive element-center line-Z axis piezoresistive element, but when divided, X axis piezoresistive element-Z axis piezoresistive element-center line-Z axis piezoresistive element-X axis piezoresistive element, center A symmetrical arrangement can be made with respect to the line, and a stable arrangement can be obtained with respect to torsion in the width direction of the beam.
本願発明のピエゾ抵抗型加速度センサーは、ピエゾ抵抗型加速度センサー素子の、ピエ
ゾ抵抗素子上の電気絶縁層上面からの金属配線上面の凹み量は、０．０５μｍ以上０．５
μｍ以下であることが好ましい。
In the piezoresistive acceleration sensor of the present invention, the dent amount of the upper surface of the metal wiring from the upper surface of the electrically insulating layer on the piezoresistive element of the piezoresistive acceleration sensor element is 0.05 μm or more and 0.5.
It is preferable that it is below μm.
ピエゾ抵抗素子上の電気絶縁層上面からの金属配線上面の間隔を０．０５μｍ以上とす
ることで、可撓部が幾等撓んで変形しても金属配線が規制板と接触することはない。該間
隔を大きくすることで安全率も大きくなるが、溝の深さを深くする必要があるため０．５
μｍ以下が良い。溝を深くすると、溝を形成するドライエッチング時間が長くなり製造コ
ストが増加する。
By setting the distance between the upper surface of the metal wiring and the upper surface of the metal insulating layer on the piezoresistive element to be 0.05 μm or more, the metal wiring does not come into contact with the regulating plate even if the flexible portion is bent and deformed somewhat. Increasing the distance also increases the safety factor, but it is necessary to increase the depth of the groove.
μm or less is good. When the groove is deepened, the dry etching time for forming the groove becomes longer and the manufacturing cost increases.
可撓部上のピエゾ抵抗素子上の電気絶縁層上面からの金属配線上面の間隔の違いにより
部分的に撓み量が変わり、応力の歪な分布を起こすことが考えられる。少なくともピエゾ
抵抗素子と並行する部分では該間隔は一定であることが好ましい。
It is conceivable that the amount of deflection partially changes due to the difference in the distance from the upper surface of the metal wiring to the upper surface of the electrical insulating layer on the piezoresistive element on the flexible portion, causing a distorted distribution of stress. It is preferable that the distance is constant at least in a portion parallel to the piezoresistive element.
本願発明のピエゾ抵抗型加速度センサーは、ピエゾ抵抗型加速度センサー素子の可撓部
に形成された溝の深さｄは、可撓部厚みｔの１５％以下であることが好ましい。
In the piezoresistive acceleration sensor of the present invention, the depth d of the groove formed in the flexible portion of the piezoresistive acceleration sensor element is preferably 15% or less of the flexible portion thickness t.
溝底面に形成する金属配線は薄っぺらい形状が好ましい。金属配線を薄っぺらくするこ
とで、梁の厚み方向の変形を阻害することなく、梁の幅方向に掛かる捩れを少なくするこ
とができる。そのため、溝深さは可撓部の厚みの１５％以下が好ましい。１５％以下とす
ることで、溝の加工時間が短縮できるのと、可撓部の機械的強度の低下を防ぐことができ
る。
The metal wiring formed on the bottom of the groove is preferably thin. By thinning the metal wiring, it is possible to reduce the twist applied to the width direction of the beam without hindering deformation in the thickness direction of the beam. Therefore, the groove depth is preferably 15% or less of the thickness of the flexible portion. By setting it to 15% or less, it is possible to shorten the groove processing time and to prevent the mechanical strength of the flexible portion from being lowered.
可撓部上の溝深さの違いにより部分的に撓み量が変わり、応力の歪な分布を起こすこと
が考えられる。少なくともピエゾ抵抗素子と並行する部分では溝深さは一定であることが
好ましい。
It is conceivable that the amount of deflection partially changes due to the difference in groove depth on the flexible part, causing a distorted distribution of stress. It is preferable that the groove depth is constant at least in a portion parallel to the piezoresistive element.
可撓部上の溝幅も同じであり、少なくともピエゾ抵抗素子と並行する部分の溝幅は一定
であることが好ましい。
The groove width on the flexible portion is also the same, and it is preferable that the groove width of at least the portion parallel to the piezoresistive element is constant.
本願発明のピエゾ抵抗型加速度センサーは、ピエゾ抵抗型加速度センサー素子の可撓部
に形成された溝は、直線もしくは曲線、直線と曲線の組合せで形成されており、少なくと
もピエゾ抵抗素子と並行する部位の溝は直線であることが好ましい。
In the piezoresistive acceleration sensor of the present invention, the groove formed in the flexible portion of the piezoresistive acceleration sensor element is formed by a straight line or a curve, or a combination of a straight line and a curve, and at least a portion parallel to the piezoresistive element The grooves are preferably straight.
可撓部に形成される溝は応力集中を避けるために直線であることが好ましいが、ピエゾ
抵抗素子と金属配線の接続部の位置等から、一本の直線とすることは難しい。直線もしく
は曲線、直線と曲線の組合せとすることができるが、これらの配線は梁の長手方向中心線
に対して、対称であることが好ましい。例えば、中心線の片側が直線溝で他の片側が曲線
とすると、梁の撓みが歪（いびつ）となり不要なオフセット電圧の発生に繋がる。
The groove formed in the flexible part is preferably a straight line in order to avoid stress concentration, but it is difficult to make a single straight line from the position of the connection part between the piezoresistive element and the metal wiring. The wiring can be a straight line or a curve, or a combination of a straight line and a curve, but these wirings are preferably symmetric with respect to the longitudinal center line of the beam. For example, if one side of the center line is a straight groove and the other side is a curve, the deflection of the beam becomes distorted, leading to generation of an unnecessary offset voltage.
ピエゾ抵抗素子は梁の長手方向に長辺を持つ長方形をしている。少なくともピエゾ抵抗
素子と並行する部分の溝を直線とすることで、ピエゾ抵抗素子に不要な応力を与えず、オ
フセット電圧の発生を抑えることができる。
The piezoresistive element has a rectangular shape with long sides in the longitudinal direction of the beam. By forming at least a portion of the groove parallel to the piezoresistive element as a straight line, unnecessary stress is not applied to the piezoresistive element, and generation of an offset voltage can be suppressed.
本願発明のピエゾ抵抗型加速度センサーは、ピエゾ抵抗型加速度センサー素子の可撓部
に形成された溝の断面形状は、溝幅方向の中心線に対し対称形状であることが好ましい。
In the piezoresistive acceleration sensor of the present invention, the cross-sectional shape of the groove formed in the flexible portion of the piezoresistive acceleration sensor element is preferably symmetrical with respect to the center line in the groove width direction.
可撓部上の溝は、溝の幅方向の中心線は可撓部に対し垂直で、溝壁面は中心線に対し対
称であることが好ましい。可撓部に斜めの溝を形成すると、可撓部の正常な撓みを阻害す
ることになり好ましくない。また、片側の壁面が垂直で他の片側の壁面がオーバーハング
状になっているような、非対称形状も可撓部の正常な撓みを阻害することになり好ましく
ない。
The groove on the flexible part preferably has a center line in the width direction of the groove perpendicular to the flexible part, and the groove wall surface is symmetric with respect to the center line. If an oblique groove is formed in the flexible part, normal bending of the flexible part is hindered. Further, an asymmetrical shape in which the wall surface on one side is vertical and the wall surface on the other side is in an overhang shape is not preferable because it inhibits normal bending of the flexible portion.
溝上部幅が溝底部幅より狭くなるオーバーハング状態では、電気絶縁材を付加したとき
溝底面と側壁面に絶縁膜の形成されない部分が発生する。ピエゾ抵抗素子を分割し高濃度
拡散層で接続した構造では、溝を横断するように溝表面に高濃度拡散層が形成される。金
属配線と溝側壁面との絶縁不良を防ぐため、溝の断面は方形もしくは逆台形形状とするこ
とが好ましい。
In the overhang state in which the groove top width is narrower than the groove bottom width, when an electrical insulating material is added, portions where no insulating film is formed on the groove bottom surface and the side wall surface are generated. In a structure in which the piezoresistive elements are divided and connected by a high concentration diffusion layer, the high concentration diffusion layer is formed on the groove surface so as to cross the groove. In order to prevent insulation failure between the metal wiring and the side wall surface of the groove, the cross section of the groove is preferably square or inverted trapezoidal.
本願発明のピエゾ抵抗型加速度センサーは、ピエゾ抵抗型加速度センサー素子の可撓部
に形成された溝の底幅ｗは、金属配線幅ａの１１０％以上であることが好ましい。
In the piezoresistive acceleration sensor of the present invention, the bottom width w of the groove formed in the flexible portion of the piezoresistive acceleration sensor element is preferably 110% or more of the metal wiring width a.
溝部を埋めるように金属配線を形成して溝側壁と金属配線が一体化した場合、可撓部の
温度が上がるとシリコンと金属配線の熱膨張係数の違いにより、ピエゾ抵抗素子に不要な
応力が加わりオフセット電圧発生の原因となる。応力の発生を少なくするため、金属配線
は溝底面のみに固定することが良い。また、溝側面は溝底面に比べ電気絶縁材の厚みが薄
くなることは避けられないため、溝側面から金属配線を離すことが好ましい。溝の底幅ｗ
や金属配線幅ａはフォトリソ時の位置合わせ誤差や、スパッター製膜時の膜の回り込み等
の製造工程でのバラツキを考慮すると、溝の底幅ｗは金属配線幅ａの１１０％以上あるこ
とが好ましい。一本の溝に複数の金属配線を形成する場合は、複数の金属配線幅の合計を
金属配線幅ａとして計算するものとする。
When metal wiring is formed so as to fill the groove and the groove sidewall and the metal wiring are integrated, unnecessary stress is applied to the piezoresistive element due to the difference in thermal expansion coefficient between silicon and metal wiring when the temperature of the flexible part rises. In addition, an offset voltage is generated. In order to reduce the generation of stress, the metal wiring is preferably fixed only to the bottom surface of the groove. Moreover, since it is inevitable that the thickness of the electrical insulating material is thinner on the side surface of the groove than on the bottom surface of the groove, it is preferable to separate the metal wiring from the side surface of the groove. Groove bottom width w
And the metal wiring width a may be 110% or more of the metal wiring width a in consideration of alignment errors during photolithography and variations in the manufacturing process such as wraparound of the film during sputtering. preferable. When a plurality of metal wirings are formed in one groove, the total of the plurality of metal wiring widths is calculated as the metal wiring width a.
本願発明のピエゾ抵抗型加速度センサーは、ピエゾ抵抗型加速度センサー素子の可撓部
に形成された溝は、ピエゾ抵抗素子ｎ個と交互に配されており、溝は（ｎ−１）個で各溝
に１本の配線が形成されていることが好ましい。
In the piezoresistive acceleration sensor according to the present invention, the grooves formed in the flexible portion of the piezoresistive acceleration sensor element are alternately arranged with n piezoresistive elements, each having (n-1) grooves. One wiring is preferably formed in the groove.
可撓部に形成する溝とピエゾ抵抗素子は梁の幅方向に交互に配置し、各溝に１本の配線
を形成することが好ましい。ピエゾ抵抗素子−溝−ピエゾ抵抗素子の構成を何個繰返して
形成しても良い。ピエゾ抵抗素子の数が溝より一つ多いので、両端にはピエゾ抵抗素子が
配されることになる。交互に配することで梁の幅方向の捩れる力は均等になり、可撓部の
正常な撓みを阻害することはない。また、ピエゾ抵抗素子と溝は等間隔であることが好ま
しい。等間隔にできない場合は、中央の溝の中心線に対して対称とすることが良い。
It is preferable that grooves and piezoresistive elements formed in the flexible portion are alternately arranged in the beam width direction, and one wiring is formed in each groove. Any number of piezoresistive elements-grooves-piezoresistive elements may be formed. Since the number of piezoresistive elements is one more than the groove, piezoresistive elements are arranged at both ends. By alternately arranging, the twisting force in the width direction of the beam becomes uniform, and normal deflection of the flexible portion is not hindered. The piezoresistive element and the groove are preferably equidistant. If it is not possible to equidistantly, it is preferable that the center line of the central groove be symmetric.
中央の溝の中心線で対称となるようにピエゾ抵抗素子、溝と金属配線を配置することで
、溝と溝に形成された金属配線が梁幅方向に与える応力の影響を最小限にすることができ
る。溝とピエゾ抵抗素子の数が合わず溝が不足する場合は、ピエゾ抵抗素子に配線しない
ダミーの溝と金属配線を形成することが好ましい。ダミーの溝だけでなくダミーの金属配
線も形成することで、梁幅方向の応力を均一化できる。
By arranging the piezoresistive element, the groove and the metal wiring so as to be symmetric with respect to the center line of the central groove, the influence of the stress applied to the beam width direction by the groove and the metal wiring formed in the groove is minimized. Can do. When the number of grooves and piezoresistive elements do not match and the number of grooves is insufficient, it is preferable to form dummy grooves and metal wirings that are not wired to the piezoresistive elements. By forming not only the dummy groove but also the dummy metal wiring, the stress in the beam width direction can be made uniform.
中央の溝の中心線で対称となるようにピエゾ抵抗素子、溝と金属配線を配置しても、中
央の溝の中心線が梁の幅方向の中心線から大きくずれていては、対称配置した効果がない
。そのため、中央の溝の中心線と梁の幅方向中心線を一致させることが重要である。
Even if the piezoresistive element, the groove and the metal wiring are arranged so as to be symmetric with respect to the center line of the center groove, if the center line of the center groove is greatly deviated from the center line in the beam width direction, it is arranged symmetrically. has no effect. Therefore, it is important to match the center line of the central groove with the center line in the width direction of the beam.
溝とピエゾ抵抗素子の数が合わずピエゾ抵抗素子が不足する場合もある。ピエゾ抵抗素
子はシリコンに価数違いの元素を打ち込むだけで、元のシリコンと機械的特性は殆ど変わ
らないため、ダミーのピエゾ抵抗素子を形成する必要は無く、その分の領域を確保すれば
よいものである。勿論、ピエゾ抵抗素子のダミーを形成しても良いことは言うまでもない
。
In some cases, the number of grooves and piezoresistive elements do not match and the piezoresistive elements are insufficient. A piezoresistive element simply implants an element having a different valence into silicon, and the mechanical characteristics of the piezoresistive element are almost the same as that of the original silicon. Therefore, it is not necessary to form a dummy piezoresistive element, and it is sufficient to secure a corresponding area. Is. Needless to say, a piezoresistive element dummy may be formed.
本願発明のピエゾ抵抗型加速度センサーは、ピエゾ抵抗型加速度センサー素子の可撓部
に形成された溝は、ピエゾ抵抗素子ｎ個と交互に配されており、溝は（ｎ＋１）個で各溝
に１本の配線が形成されていることが好ましい。
In the piezoresistive acceleration sensor of the present invention, the grooves formed in the flexible portion of the piezoresistive acceleration sensor element are alternately arranged with n piezoresistive elements, and (n + 1) grooves are provided in each groove. It is preferable that one wiring is formed.
可撓部に形成する溝とピエゾ抵抗素子は梁の幅方向に交互に配置し、各溝に１本の配線
を形成することが好ましい。溝−ピエゾ抵抗素子−溝の構成を何個繰返して形成しても良
い。溝の数がピエゾ抵抗素子より一つ多いので、両端には溝が配されることになる。交互
に配することで梁の幅方向の捩れる力は均等になり、可撓部の正常な撓みを阻害すること
はない。また、ピエゾ抵抗素子と溝の間隔は等間隔であることが好ましい。等間隔にでき
ない場合は、中央のピエゾ抵抗素子の中心線に対して対称とすることが良い。
It is preferable that grooves and piezoresistive elements formed in the flexible portion are alternately arranged in the beam width direction, and one wiring is formed in each groove. Any number of groove-piezoresistive element-groove structures may be formed. Since the number of grooves is one more than that of the piezoresistive element, grooves are arranged at both ends. By alternately arranging, the twisting force in the width direction of the beam becomes uniform, and normal deflection of the flexible portion is not hindered. In addition, the distance between the piezoresistive element and the groove is preferably equal. If it is not possible to equidistantly, it is preferable to make it symmetrical with respect to the center line of the central piezoresistive element.
中央のピエゾ抵抗素子の中心線で対称となるようにピエゾ抵抗素子、溝と金属配線を配
置することで、溝と溝に形成された金属配線が梁幅方向に与える応力の影響を最小限にす
ることができる。溝とピエゾ抵抗素子の数が合わず溝が不足する場合は、配線しないダミ
ーの溝と金属配線を形成することが好ましい。ダミーの溝だけでなくダミーの金属配線も
形成することで、梁幅方向の応力を均一化できる。
By arranging the piezoresistive element, groove and metal wiring so as to be symmetric with respect to the center line of the central piezoresistive element, the influence of stress on the beam width direction by the metal wiring formed in the groove and groove is minimized. can do. If the number of grooves and the number of piezoresistive elements do not match and the number of grooves is insufficient, it is preferable to form dummy grooves and metal wiring that are not wired. By forming not only the dummy groove but also the dummy metal wiring, the stress in the beam width direction can be made uniform.
中央のピエゾ抵抗素子の中心線で対称となるようにピエゾ抵抗素子、溝と金属配線を配
置しても、中央のピエゾ抵抗素子の中心線が梁の幅方向の中心線から大きくずれていては
、対称配置した効果がない。そのため、中央のピエゾ抵抗素子の中心線と梁の幅方向中心
線を一致させることが重要である。
Even if the piezoresistive element, the groove and the metal wiring are arranged so as to be symmetric with respect to the centerline of the central piezoresistive element, the centerline of the central piezoresistive element is not greatly deviated from the centerline in the beam width direction. There is no effect of symmetrical arrangement. Therefore, it is important to match the center line of the central piezoresistive element with the center line in the width direction of the beam.
溝とピエゾ抵抗素子の数が合わず溝が不足する場合もある。溝が不足した場合は、配線
しないダミーの溝と金属配線を形成することが好ましい。ダミーの溝だけでなくダミーの
金属配線も形成することで、梁幅方向の応力を均一化できる。
In some cases, the number of grooves and piezoresistive elements do not match and the number of grooves is insufficient. When the grooves are insufficient, it is preferable to form dummy grooves and metal wirings that are not wired. By forming not only the dummy groove but also the dummy metal wiring, the stress in the beam width direction can be made uniform.
本願発明のピエゾ抵抗型加速度センサーは、ピエゾ抵抗型加速度センサー素子の可撓部
に形成された溝は、ピエゾ抵抗素子間に形成されており、溝に１本以上の金属配線が形成
されていることが好ましい。
In the piezoresistive acceleration sensor of the present invention, the groove formed in the flexible portion of the piezoresistive acceleration sensor element is formed between the piezoresistive elements, and one or more metal wirings are formed in the groove. It is preferable.
溝とピエゾ抵抗素子を交互に配置するのではなく、ピエゾ抵抗素子間に溝を形成して、
その溝に複数本の金属配線を形成することもできる。例えば、ピエゾ抵抗素子−溝−ピエ
ゾ抵抗素子の組合わせ、ピエゾ抵抗素子−ピエゾ抵抗素子−溝−ピエゾ抵抗素子−ピエゾ
抵抗素子の組合せ等々が考えられる。一つの溝に複数本の金属配線を形成することで、溝
に１本の金属配線を同数設けたものに比べ、全体の溝幅を小さくできる。溝幅を小さくす
ることで、梁幅が一定ならピエゾ抵抗素子と溝の配置間隔の自由度が大きくなる。同じ配
置間隔であれば梁幅を狭くできるので梁を撓み易くでき、加速度の検出感度を上げること
ができる。逆に溝幅を大きくすることもできるので、金属配線の厚みを変えずに断面積を
大きくして金属配線の電気抵抗を下げることもできる。また、ピエゾ抵抗素子数と電気配
線数の差が２本以上であっても、溝に複数本の金属配線を形成することで、本数の差は解
消することができる。
Instead of alternately arranging grooves and piezoresistive elements, forming grooves between piezoresistive elements,
A plurality of metal wirings can also be formed in the groove. For example, a combination of a piezoresistive element-groove-piezoresistive element, a piezoresistive element-piezoresistive element-groove-piezoresistive element-piezoresistive element, and the like are conceivable. By forming a plurality of metal wirings in one groove, the entire groove width can be reduced as compared with the case where the same number of metal wirings are provided in the groove. By reducing the groove width, if the beam width is constant, the degree of freedom of the spacing between the piezoresistive element and the groove increases. Since the beam width can be narrowed with the same arrangement interval, the beam can be easily bent, and the acceleration detection sensitivity can be increased. Conversely, since the groove width can be increased, the electrical resistance of the metal wiring can be lowered by increasing the cross-sectional area without changing the thickness of the metal wiring. Further, even if the difference between the number of piezoresistive elements and the number of electrical wirings is two or more, the difference in the number can be eliminated by forming a plurality of metal wirings in the groove.
溝中の金属配線は溝の中心線に対し対称に形成することで、梁幅方向の応力を均一化で
きる。中央の溝の中心線は梁の幅方向の中心線と一致させることは重要である。
By forming the metal wiring in the groove symmetrically with respect to the center line of the groove, the stress in the beam width direction can be made uniform. It is important that the center line of the central groove coincides with the center line in the beam width direction.
本願発明のピエゾ抵抗型加速度センサーは、ピエゾ抵抗型加速度センサー素子の可撓部
に形成された溝は、ピエゾ抵抗素子の両側に形成されており、溝に１本以上の金属配線が
形成されていることが好ましい。
In the piezoresistive acceleration sensor of the present invention, the groove formed in the flexible portion of the piezoresistive acceleration sensor element is formed on both sides of the piezoresistive element, and one or more metal wirings are formed in the groove. Preferably it is.
複数のピエゾ抵抗素子を梁の幅方向の中心線に対称となるように形成し、ピエゾ抵抗素
子の両外側に溝を配することができる。溝には複数の金属配線を形成することができる。
中央の複数のピエゾ抵抗素子の並びの中心線と梁の幅方向の中心線は一致させる。中央の
複数のピエゾ抵抗素子の並びの中心線に対し、ピエゾ抵抗素子と溝は対称に形成する。ま
た、溝の幅方向中心線に対し、金属配線は対称配置とする。溝間で金属配線数が異なる場
合は、ダミー配線を形成して梁の幅方向の対称性を確保することが好ましい。
A plurality of piezoresistive elements can be formed so as to be symmetric with respect to the center line in the width direction of the beam, and grooves can be provided on both outer sides of the piezoresistive elements. A plurality of metal wirings can be formed in the groove.
The center line of the plurality of central piezoresistive elements is aligned with the center line in the beam width direction. The piezoresistive element and the groove are formed symmetrically with respect to the center line of the plurality of piezoresistive elements arranged in the center. The metal wiring is symmetrically arranged with respect to the center line in the width direction of the groove. When the number of metal wirings differs between the grooves, it is preferable to form a dummy wiring to ensure symmetry in the beam width direction.
本願発明のピエゾ抵抗型加速度センサーは、ピエゾ抵抗型加速度センサー素子の錘部と
枠部に形成された金属配線の少なくとも一部の金属配線上面が、ピエゾ抵抗素子上の電気
絶縁層上面より凹んでいることが好ましい。
In the piezoresistive acceleration sensor of the present invention, the upper surface of at least a part of the metal wiring formed on the weight portion and the frame portion of the piezoresistive acceleration sensor element is recessed from the upper surface of the electrical insulating layer on the piezoresistive element. Preferably it is.
錘部は可撓部の中央部に位置するため錘部の動き量は大きいため、錘部の金属配線は梁
部の金属配線より規制板と接触する機会が多いと考えられる。そのため、錘部の金属配線
上面を錘部に形成された電気絶縁層上面より凹ませることが好ましい。枠部に形成された
金属配線は、加速度センサーに過度な衝撃が加わった場合でも規制板に接触することは無
いが、溝を形成し溝の底面に形成することが好ましい。金属配線上面を電気絶縁層上面よ
り凹ませることで、ピエゾ抵抗型加速度センサー製造工程で加速度センサー素子をエアピ
ンセット等で把持したときに発生する金属配線の損傷を防止できる。可撓部の溝底面に形
成された金属配線と枠部の金属配線の高さ方向の位置を合わせることで、金属配線を連続
的に形成することができる。枠部に溝を設けず高さ方向に位置ずれ（段差）が生じると、
当該部で金属配線の厚みが薄くなる危険性が高くなるため、枠部にも段差を形成すること
が好ましい。
Since the weight portion is located at the central portion of the flexible portion, and the amount of movement of the weight portion is large, it is considered that the metal wiring of the weight portion has more opportunities to contact the regulating plate than the metal wiring of the beam portion. Therefore, it is preferable that the metal wiring upper surface of the weight portion is recessed from the upper surface of the electrical insulating layer formed in the weight portion. The metal wiring formed on the frame portion does not come into contact with the regulating plate even when an excessive impact is applied to the acceleration sensor, but it is preferable to form a groove on the bottom surface of the groove. By denting the upper surface of the metal wiring from the upper surface of the electrical insulating layer, it is possible to prevent the metal wiring from being damaged when the acceleration sensor element is gripped by air tweezers or the like in the piezoresistive acceleration sensor manufacturing process. By aligning the metal wiring formed on the bottom surface of the groove of the flexible portion and the metal wiring of the frame portion in the height direction, the metal wiring can be continuously formed. If there is a position shift (step) in the height direction without providing a groove in the frame,
Since there is a high risk that the thickness of the metal wiring is reduced in the portion, it is preferable to form a step in the frame portion.
枠部に形成する溝の深さは可撓部厚とすることもできる。枠部のシリコンを酸化層まで
貫通するようにエッチングして、酸化層を電気絶縁層として使用することもできる。この
深い枠部の溝は可撓部形成時に同時に形成することができる。しかし、梁部に形成する溝
深さと深さが違いすぎるので、溝が接続される部分の段差を解消するため傾斜面加工等の
工程が必要となる。可撓部の厚みが数μｍ以下と薄くなった時は、段差を解消するため傾
斜面加工等は不要となり貫通溝を使用することもできる。
The depth of the groove formed in the frame part may be the flexible part thickness. It is also possible to use the oxide layer as an electrical insulating layer by etching the frame portion silicon so as to penetrate the oxide layer. The deep frame groove can be formed simultaneously with the formation of the flexible portion. However, since the depth of the groove formed in the beam portion is too different from that of the groove portion, a step such as an inclined surface machining is required to eliminate the step at the portion where the groove is connected. When the thickness of the flexible part is as thin as several μm or less, the inclined surface processing or the like is not necessary to eliminate the step, and a through groove can be used.
本願発明のピエゾ抵抗型加速度センサーは、オフセット電圧補正後に過度の衝撃が加わ
っても、金属配線の変形による新たなオフセット電圧の発生が起こらず、小型で薄型のピ
エゾ抵抗型加速度センサーを提供することができた。
The piezoresistive acceleration sensor of the present invention provides a small and thin piezoresistive acceleration sensor that does not generate new offset voltage due to deformation of metal wiring even if an excessive impact is applied after offset voltage correction. I was able to.
以下本発明を図面を参照しながら実施例に基づいて詳細に説明する。説明を判り易くす
るため、同一の部品、部位には同じ符号を用いている。
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples with reference to the drawings. In order to make the explanation easy to understand, the same reference numerals are used for the same parts and parts.
図１ａ）に、梁型ピエゾ抵抗型加速度センサー素子９の斜視図を、図１ｂ）に図１ａ）
のＡ部拡大図を示す。図２ａ）〜ｅ）に、図１のａ−ａ’〜ｅ−ｅ’断面図を示す。加速
度センサー２０の構成は図６と同じであるので省略している。梁型３軸加速度センサー素
子９の外形寸法は、縦１．５ｍｍｘ横１．５ｍｍで厚さは約０．４ｍｍである錘部１１は
一辺４２０μｍとした。梁部１２は長さ２８０μｍで幅９０μｍ、厚み６μｍとした。錘
部１１と枠部１０の厚みは４１０μｍとした。
FIG. 1a) is a perspective view of a beam-type piezoresistive
The A section enlarged view of is shown. 2a) to 2e) are sectional views taken along the line aa 'to ee' of FIG. The configuration of the
図１ｂ）は、図１ａ）の梁部１２と枠部１０の接続部でＹ軸ピエゾを含む部位の拡大斜視図である。梁部１２の幅方向に溝２３が３本形成されており、溝２３の間にＹ軸ピエゾ１４’と１４”を配置した。溝２３間の中央部位にピエゾ抵抗素子は配置している。溝の底面には金属配線２２を形成した。金属配線２２の側壁面は溝２３の側壁面とは接触していない。溝２３は枠部１０にも形成しており、梁部１２に形成した溝２３と部分的に接続している。Ｙ軸ピエゾ１４’と１４”は高濃度拡散層２４で直列に接続している。高濃度拡散層２４は中央の溝２３を横断する様に形成しているので、溝２３の側壁面と底面は高濃度拡散層が存在している。本実施例のＹ軸はピエゾ抵抗素子が２本と金属配線が３本の構成となっているので、金属配線がピエゾ抵抗素子を挟む配置となっている。金属配線２２は２列で配線の役目は果すが、梁の幅方向に対して対称の構造とすることで、梁の幅方向の捩れ（すなわち左右の捩れ）を等しくする。
FIG. 1b) is an enlarged perspective view of a portion including the Y-axis piezo at the connection portion between the
図２ａ）から図２ｅ）に、図１のａ−ａ’からｅ−ｅ’断面を示す。図２ａ）は梁部１２のＹ軸ピエゾ１４’，１４”を含む位置の断面、図２ｂ）は梁部１２のＹ軸ピエゾの無い位置の断面、図２ｃ）は枠部１０の断面、図２ｄ）は錘部１１の断面、図２ｅ）は梁部１２のＸ軸ピエゾ１３’，１３”とＺ軸ピエゾ１５’，１５”を含む位置の断面である。図２ａ）で、ピエゾ抵抗素子と溝、金属配線の形成方法と、寸法関係を説明する。シリコン基板の所定の位置に各軸のピエゾ抵抗素子とピエゾ抵抗素子を繋ぐ高濃度拡散層２４を形成する。ピエゾ抵抗素子の幅は３μｍで長さ３０μｍとした。ピエゾ抵抗素子が形成された基板に、溝底面幅４μｍで深さ０．３μｍの溝２３を４μｍピッチで、ドライエッチングで３本形成した後、ピエゾ抵抗素子面上と溝底面を含むシリコン表面上に、酸化シリコンの電気絶縁層２１を厚み０．１μｍ形成した。溝２３の側壁面にも絶縁層が形成されるように、基板を１５度程度傾け回転させながらスパッターで酸化シリコンの電気絶縁層２１を形成した。溝２３の底面には、幅３μｍで厚み０．２μｍのアルミ系金属配線２２を、スパッターで形成した。溝２３の底面に形成した金属配線２２上面とＹ軸ピエゾ１４’、１４”上の電気絶縁層２１上面の間隔ｇ５は０．１μｍとした。４μｍピッチで形成した溝２３間には、Ｙ軸ピエゾ１４’、１４”が形成された構成である。本実施例では、中央部の溝２３は梁の幅方向の捩れを等しくするために、梁部１２の中心線に対し左右対称形状にするため中央部にダミーの溝を設けている。中央部のダミーの溝の底面に、端部が接続されていないダミー金属配線２２’を形成した。中央部のダミーの溝の中心線と梁部１２の幅方向の中心線は一致させている。梁部１２の幅方向の中心線とピエゾ素子と金属配線を有する溝の組合わせの中心線を一致させ、梁部中心線に対しピエゾ素子と金属配線を有する溝を対称配置することで、梁部の幅方向に不要な捩れを生じることがない。また、金属配線上面をｇ５の間隔を開けるため、加速度センサーに過度な衝撃が加わり梁部１２が大きく変形しても金属配線２２の上面は規制板に衝突しない。そのため、金属配線２２の変形による新たなオフセット電圧の発生を防ぐことができた。
FIGS. 2a) to 2e) show cross sections aa ′ to ee ′ of FIG. 2a) is a cross-section of the
図２ｂ）は、梁部１２の長手方向の中央部近傍であるので、図２ａ）からＹ軸ピエゾ１
４’、１４”が除かれた構造である。図２ｃ）は、枠部であるので溝の形成は無くても良
いが、梁部１２の溝２３に形成された金属配線２２と同一面で梁部１２の金属配線と接続
するため、梁部１２にも梁部と同じ深さで溝２３を形成した。枠部は変形しないので、溝
２３は幅１５０μｍの１本とし、溝の底面に形成する金属配線の幅と配置は任意とした。
また、枠部は断面の箇所によって金属配線２２の本数が異なっている。枠部と錘部、梁部
の金属配線は同時に形成するので、枠部の金属配線厚みは梁部と同じ０．２μｍとした。
図２ｄ）は、錘部で規制板と接触する危険性が高いので溝部２３を形成し溝底面に金属配
線２２を形成した。錘部１１の重心位置が変わることを避けるため、溝２３は錘部の中心
対称となるように配置した。図２ｅ）は、梁部１２にＸ軸ピエゾとＺ軸ピエゾが形成され
ている部位である。
2b) is near the central portion of the
4 'and 14 "are removed. FIG. 2c) is a frame portion, so that there is no need to form a groove, but on the same surface as the
Further, the number of the
In FIG. 2d), since there is a high risk of contact with the regulating plate at the weight portion, the
前述した溝部と金属配線以外の、加速度センサー素子９の製造方法を簡単に説明する。
４１０μｍ厚のシリコン板に約１μｍ厚のシリコン酸化層と６μｍのシリコン層の積層構
造を有するＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェファーを使用した
。フォトレジストでパターニングを行い、シリコン層にボロンを１〜３×１０１８原子／
ｃｍ３を打ち込みピエゾ抵抗素子を作製した後、ピエゾ抵抗素子間を接続する高濃度拡散
層を形成した。高濃度拡散層はボロンを１〜３×１０２１原子／ｃｍ３を打ち込んだ。ピ
エゾ抵抗素子を外部のイオンから保護するためと、シリコンと金属配線、電極の絶縁を確
保するために、０．１μｍ厚に酸化シリコンの電気絶縁層を形成した。フォトレジストで
パターニングを行い、イオンミリング装置を用い枠部から錘部に至る可撓部に溝２３を形
成した。溝幅は４μｍで溝深さは０．３μｍとした。溝形成後０．１μｍ厚に酸化シリコ
ンの絶縁膜を形成した。ピエゾ抵抗素子に接続する金属配線と電極、可撓部等を、フォト
レジストのパターニングとスパッタリング成膜装置、ドライエッチング装置等を用いて形
成した。溝底面に形成した金属配線膜の厚みは０．２μｍとし、金属配線上面はピエゾ抵
抗素子上の電気絶縁層上面より０．１μｍ凹ませた。錘部と枠部に形成した金属配線も可
撓部と同じく、金属配線上面はピエゾ抵抗素子上の電気絶縁層上面より０．１μｍ凹ませ
た。シリコン酸化層がエッチングストッパーとなるため、エッチングされるのはシリコン
層のみである。
A method of manufacturing the
An SOI (Silicon on Insulator) wafer having a laminated structure of a silicon oxide layer of about 1 μm and a silicon layer of 6 μm was used on a 410 μm thick silicon plate. Patterning is performed with a photoresist, and boron is added to the
After producing piezoresistive elements by implanting cm 3 , a high concentration diffusion layer connecting the piezoresistive elements was formed. The high-concentration diffusion layer was implanted with 1 to 3 × 10 21 atoms / cm 3 of boron. In order to protect the piezoresistive element from external ions and to ensure insulation between silicon, metal wiring, and electrodes, an electrically insulating layer of silicon oxide was formed to a thickness of 0.1 μm. Patterning was performed with a photoresist, and a
加速度センサー素子９が多数形成されたウェファーのピエゾ抵抗素子面側を下にして、
熱伝導の高い金属粉末を樹脂に混錬したものを用いて、ダミー基板に接着した。ＳＯＩウ
ェファーのシリコン板部分の４００μｍをドライエッチングするには、ＳＦ６と酸素を導
入したプラズマ内で長時間行うため、被加工物の冷却が重要であるので、熱伝導の良い接
着剤で放熱性の高いダミー基板に接着するものである。ドライエッチングされるのはシリ
コンのみであるので、シリコン板はエッチングされるが、シリコン酸化層は残っている。
ダミー基板に付けたまま弗酸溶液に浸け、シリコン酸化層を化学エッチングで除去した。
梁部と錘部、支持枠部が形成されたＳＯＩウェファーがダミー基板に接着された状態で、
切断砥石を使って加速度センサー素子９のチップに分離した後、溶剤で接着剤を除去し加
速度センサー素子単体を得た。
With the piezoresistive element side of the wafer on which many
A metal plate having a high thermal conductivity kneaded with a resin was adhered to the dummy substrate. In order to dry-etch 400 μm of silicon wafer part of SOI wafer, it is important to cool the work piece because it takes a long time in plasma with SF 6 and oxygen introduced. It adheres to a high dummy substrate. Since only silicon is dry etched, the silicon plate is etched but the silicon oxide layer remains.
The silicon oxide layer was removed by chemical etching while immersed in a hydrofluoric acid solution while attached to the dummy substrate.
With the SOI wafer on which the beam part, the weight part, and the support frame part are formed bonded to the dummy substrate,
After separating into chips of the
本願発明の実施例２は、ダミーの溝とダミーの金属配線の形成をしない構造であり、ピ
エゾ部ではピエゾ本数と金属配線の本数が同じものである。図３ｂ）は図３ａ）の梁部１
２のＹ軸ピエゾ１４’，１４”を含む位置のｆ−ｆ’断面、図３ｃ）は図３ａ）の梁部１
２のＹ軸ピエゾの無い位置のｇ−ｇ’断面である。図３は図１のダミーの溝とダミー配線
を形成しない構造である。図３ｂ）で、ダミーの溝を形成しないので、Ｙ軸ピエゾ１４’
と１４”の間隔は８μｍとしている。Ｙ軸ピエゾ１４’と１４”の中間の中心線と梁幅の
中心線は一致させている。図３ｃ）は、ピエゾが無いだけで図ｂ）と同じである。溝や金
属配線等の寸法は、実施例１と同じとしている。図３には図示していないが、Ｘ軸ピエゾ
とＺ軸ピエゾの梁も同様に、中心部のダミーの溝とダミー配線を形成しなかった。
The second embodiment of the present invention has a structure in which a dummy groove and a dummy metal wiring are not formed, and the number of piezos and the number of metal wirings are the same in the piezo part. FIG. 3b) shows the
FIG. 3c) shows the
2 is a gg ′ cross section at a position without Y-axis piezo. FIG. 3 shows a structure in which the dummy grooves and dummy wirings in FIG. 1 are not formed. In FIG. 3b), since no dummy groove is formed, the Y-axis piezo 14 '
And 14 ″ is 8 μm. The center line between the Y-
本願発明の実施例３は、溝の本数よりピエゾの本数が多い場合である。梁上でもピエゾ
の配線方法で金属配線の本数が異なる場合がでる。図４ａ）は、梁部１２のＹ軸ピエゾ１
４’，１４”を含む位置の断面図、図４ｂ）は、梁部１２のＹ軸ピエゾの無い位置の断面
図、図４ｃ）はＸ軸，Ｚ軸ピエゾを含む位置の断面図である。ピエゾ抵抗素子で金属配線
が形成された溝を挟む様な配置となる。溝やピエゾ抵抗素子、金属配線等の寸法は、実施
例１と同じとしている。ピエゾ抵抗素子の幅は３μｍでピッチは１０μｍとした。溝幅は
４μｍで溝深さは０．３μｍとし、溝形成後０．１μｍ厚に酸化シリコンの電気絶縁膜２
１を形成した。溝２３の底面には幅３μｍで厚み０．２μｍのアルミ系金属配線２２を形
成した。図４ａ）、図４ｂ）の溝２３の中心線と梁部１２の幅方向の中心線は一致させた
。図４ｃ）は、Ｘ軸ピエゾ１３’と１３”を挟むようにＺ軸ピエゾ１５’と１５”を配置
し、ピエゾ抵抗素子間に金属配線２２を有する溝２３を配している。中央部の溝２３の中
心線と梁部１２の幅方向の中心線は一致させた。梁部１２の幅方向の中心線と中央部の金
属配線を有する溝の中心線を一致させ、梁部中心線に対しピエゾ素子と金属配線を有する
溝を対称配置することで、梁部の幅方向に不要な捩れ生じることがない。また、金属配線
上面をｇ５の間隔開けるため、加速度センサーに過度な衝撃が加わり梁部１２が大きく変
形しても金属配線２２の上面は規制板に衝突しない。そのため、金属配線２２の変形によ
る新たなオフセット電圧の発生を防ぐことができた。
In the third embodiment of the present invention, the number of piezos is greater than the number of grooves. Even on the beam, the number of metal wiring may differ depending on the piezo wiring method. FIG. 4 a) shows the Y-
4b) is a cross-sectional view of the
1 was formed. An aluminum-based
本願発明の実施例４は、梁部の溝内に複数の金属配線を形成したものである。Ｘ軸ピエ
ゾとＺ軸ピエゾを含む位置の断面を示す。一つの溝に何本の金属配線を形成するかで、実
施形態が変わってくるが、ピエゾ抵抗素子４本と金属配線４本での代表的な断面構造を図
５ａ）から図５ｄ）に示している。何れの実施例も、梁部１２の幅方向の中心線とピエゾ
素子と金属配線を有する溝の組合わせの中心線を一致させ、梁部中心線に対しピエゾ素子
と金属配線を有する溝を対称配置している。また、金属配線上面とピエゾ抵抗素子上の電
気絶縁層上面とは、ｇ５の間隔を設けている。図５ａ）は、中央の溝２３にＸ軸用の金属
配線２２を２本配置し、両側に金属配線側からＸ軸ピエゾ、Ｚ軸ピエゾを配し、Ｚ軸ピエ
ゾの外側に金属配線を２２を有する溝２３を形成した。図５ｂ）は、中央の溝２３に４本
全ての金属配線を配している。図５ｃ）は、中央にピエゾ抵抗素子４本を配し、ピエゾの
両側に溝２３を形成し溝底面上に２本の金属配線２２を設けている。図５ｄ）は、図５ａ
）のピエゾ抵抗素子と溝の位置を逆にした構造である。何れも、溝２３の幅方向の中心線
に対し金属配線２２は対称配置としている。
In the fourth embodiment of the present invention, a plurality of metal wirings are formed in the groove of the beam portion. A cross section of a position including an X-axis piezo and a Z-axis piezo is shown. The embodiment varies depending on how many metal wirings are formed in one groove. Typical cross-sectional structures of four piezoresistive elements and four metal wirings are shown in FIGS. 5a) to 5d). ing. In any of the embodiments, the center line of the
) Of the piezoresistive element and the groove are reversed. In any case, the
実施例１の加速度センサー（試料＃１）と実施例２の加速度センサー（試料＃２）、実
施例３の加速度センサー（試料＃３）、実施例４の図５ａ）から図５ｄ）の加速度センサ
ー（試料＃４〜７）を作製し、過度の加速度が加わった際の金属配線の変形による新たな
オフセット電圧の発生の有無を調査した。比較のため従来品の加速度センサー（試料＃８
）も供試した。オフセット電圧の変化率を測定するため、オフセット電圧の測定はオフセ
ット補正回路を通さない値である。また、衝撃印加前後でオフセット電圧を測定する時は
、測定温度変動を１℃以内に抑えているので温度変化よるオフセット電圧の発生はない。
オフセット電圧測定時の加速度センサーの保持角度等の測定条件は一定としているので、
衝撃印加前後のオフセット電圧の変化は、金属配線の変形によるものと考えられる。各々
、１，０００個の加速度センサーを製作し試験を行った。評価は次の手順で行った。イ）
オフセット電圧測定、ロ）衝撃印加、ハ）オフセット電圧測定、ニ）オフセット電圧が±
１０％以上変動した試料は不具合発生品とし、試料は分解調査へ、オフセット電圧が±１
０％未満の変動試料は、ロ）の衝撃印加とハ）のオフセット電圧測定を繰返した。ロ）ハ
）の繰返しを５０回行うことで最大５１回の衝撃が加わったことになり、言い換えると約
５１，０００個の試料＃１〜＃８の加速度センサーを供試したこととなる。従来品でのオ
フセット電圧が許容範囲を越えるものの発生率は、０．０２％程度と低いため数多くの加
速度センサーを供試する必要があるが、供試できる数にも限度があるため、前述した試験
方法を採用した。０．０２％の発生率は５，０００個の加速度センサーで１個のオフセッ
ト電圧が許容範囲を越えるものが発生することになる。実質５１，０００個の試料＃１〜
＃８の加速度センサーを供試することで、効果を判定できる結果を得ることができる。
The acceleration sensor of Example 1 (Sample # 1), the acceleration sensor of Example 2 (Sample # 2), the acceleration sensor of Example 3 (Sample # 3), and the acceleration sensors of FIGS. 5a) to 5d) of Example 4 (
) Was also tested. In order to measure the change rate of the offset voltage, the measurement of the offset voltage is a value that does not pass through the offset correction circuit. In addition, when measuring the offset voltage before and after the impact application, the measurement temperature fluctuation is suppressed to within 1 ° C., so that no offset voltage is generated due to temperature change.
Because the measurement conditions such as the holding angle of the acceleration sensor at the time of offset voltage measurement are fixed,
The change in the offset voltage before and after the impact application is considered to be due to the deformation of the metal wiring. Each 1,000 acceleration sensors were manufactured and tested. The evaluation was performed according to the following procedure. I)
Offset voltage measurement, b) Impact application, c) Offset voltage measurement, d) Offset voltage is ±
Samples that fluctuate by more than 10% are considered to be defective products.
For the fluctuation sample of less than 0%, the impact application in b) and the offset voltage measurement in c) were repeated. (B) By repeating c) 50 times, a maximum of 51 impacts were applied. In other words, about 51,000 acceleration sensors of
By using the # 8 acceleration sensor, it is possible to obtain a result capable of determining the effect.
１００個の加速度センサーを２ｍｍ厚の鉄製治具に固定しオフセット電圧を測定した後
、鉄製治具に取り付けた状態で厚さ１００ｍｍの木板の上に、高さ１ｍから自然落下させ
て衝撃を与えた。この高さから落下させると約１，５００から２，０００Ｇの衝撃が加速
度センサーに加わる。衝撃を加えた方向はＺ軸方向で、規制板３と梁部１２間の空隙ｇ３
が小さくなる方向である。衝撃を加えた後、オフセット電圧を測定しオフセット電圧が±
１０％以上変動した試料は不具合発生品として鉄製治具から外し分解調査を行った。オフ
セット電圧の変動が±１０％未満の加速度センサーは、再度衝撃を加えて試験を継続した
。
After fixing 100 accelerometers to a 2 mm thick steel jig and measuring the offset voltage, the sensor was naturally dropped from a height of 1 m on a 100 mm thick wooden board attached to the steel jig, giving an impact. It was. When dropped from this height, an impact of about 1,500 to 2,000 G is applied to the acceleration sensor. The direction in which the impact is applied is the Z-axis direction, and the gap g3 between the regulating
This is the direction in which becomes smaller. After applying an impact, the offset voltage is measured and the offset voltage is ±
Samples that fluctuated by more than 10% were removed from the iron jig as a defective product and examined for decomposition. The acceleration sensor with an offset voltage variation of less than ± 10% was subjected to another impact and the test was continued.
試料＃１から試料＃７の本願発明品の加速度センサーでは、オフセット電圧が±１０％
以上変動したものはなかった。比較のために試験した従来の加速度センサーの試料＃８で
は、６個の加速度センサーがオフセット電圧変動±１０％を越えた。発生頻度は約０．０
１２％であった。該加速度センサーを分解して調査したところ、加速度センサー素子の梁
部１２に設けられた金属配線２２の一部が押し潰された様に変形していた。従来品の６個
の不具合品で、金属配線が潰された様に変形していた部位は、梁部の錘部に近い部分が５
個、錘部が１個であった。この結果からも、梁部と錘部の金属配線上面をピエゾ素子上の
電気絶縁層上面より凹ませることは、過度な衝撃が加わっても金属配線の変形が起らず、
金属配線の変形によるオフセット電圧の発生を防ぐこと効果が大きいことが確認できた。
In the acceleration sensor of the invention of the present invention of
None of these changed. In
It was 12%. When the acceleration sensor was disassembled and investigated, a part of the
There were one piece and one weight part. Also from this result, the metal wiring upper surface of the beam portion and the weight portion is recessed from the upper surface of the electrical insulating layer on the piezo element, the deformation of the metal wiring does not occur even if excessive impact is applied,
It was confirmed that the effect of preventing the generation of the offset voltage due to the deformation of the metal wiring is great.
また、規制板３にＩＣチップを用いた加速度センサーを製作し、過度な加速度が加わっ
たときにラッチアップ現象を起こすか否か評価した。実施例１で示した加速度センサー素
子を用い、１００個加速度センサーを作り供試した。金属配線と対向するＩＣチップ裏面
は、シリコン面で絶縁処理は行っていない。加速度センサーを鉄製治具に取り付けた状態
で厚さ１００ｍｍの木板の上に、高さ１ｍから自然落下させて衝撃を与えながら、電気出
力を測定しラッチアップ現象の有無を調べた。１００個の加速度センサーを各１０回試験
（１０００個・回）したが、ラッチアップ現象は発生しなかった。本願発明の加速度セン
サーは、過度な加速度が加わっても加速度センサー素子の金属配線が規制板３に接触しな
い構造としたので、金属配線の変形によるオフセット電圧の発生防止だけでなくラッチア
ップ現象発生防止の効果も得られた。
In addition, an acceleration sensor using an IC chip was manufactured for the regulating
１ ケース、２ センサーチップ、
３ 規制板、４ チップ端子、
５ ワイヤー、６ ケース端子、
７ 外部端子、８ ケース蓋、
９，９’梁型３軸加速度センサー素子、９” ダイアフラム型３軸加速度センサー素子、
１０ 枠部、１１ 錘部、
１２ 梁部、１３，１３’，１３” Ｘ軸ピエゾ、
１４，１４’，１４” Ｙ軸ピエゾ、１５，１５’，１５” Ｚ軸ピエゾ、
１６，１７ 接着剤、１９ ダイアフラム、
２０ ３軸加速度センサー、２１ 絶縁層、
２２ 金属配線、２２’ ダミー金属配線、
２３ 溝、２４ 高濃度拡散層、
２９ 接続部。
1 case, 2 sensor chip,
3 Regulatory plate, 4 chip terminal,
5 wires, 6 case terminals,
7 External terminal, 8 Case lid,
9, 9 'beam type triaxial acceleration sensor element, 9 "diaphragm type triaxial acceleration sensor element,
10 frame, 11 weight,
12 beam, 13, 13 ', 13 "X-axis piezo,
14, 14 ', 14 "Y-axis piezo, 15, 15', 15" Z-axis piezo,
16, 17 Adhesive, 19 Diaphragm,
20 3-axis acceleration sensor, 21 insulating layer,
22 metal wiring, 22 'dummy metal wiring,
23 grooves, 24 high-concentration diffusion layers,
29 Connection part.
Claims (6)
さらにピエゾ抵抗型加速度センサー素子の可撓部に形成された溝の底幅ｗは、金属配線幅ａの１１０％以上であることを特徴とするピエゾ抵抗型加速度センサー。 Piezo resistor having a frame portion, a weight portion is held in the frame portion via a flexible portion, and the piezoresistive elements provided on the flexible portion, a piezoresistive acceleration sensor element having a wiring connecting them In the piezoresistive acceleration sensor element, the piezoresistive element forming surface side of the piezoresistive acceleration sensor element has at least one groove extending from the frame part to the weight part. An electrical insulation layer is formed on the piezoresistive element surface and the groove bottom surface, and metal wiring is formed on the electrical insulation layer on the groove bottom surface. The upper surface of the metal wiring is recessed from the upper surface of the electrical insulation layer on the piezoresistive element. And
Furthermore, the bottom width w of the groove formed in the flexible portion of the piezoresistive acceleration sensor element is 110% or more of the metal wiring width a, and the piezoresistive acceleration sensor.
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