JPH07117553B2 - 半導体加速度センサの製造方法 - Google Patents
半導体加速度センサの製造方法Info
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- JPH07117553B2 JPH07117553B2 JP4142602A JP14260292A JPH07117553B2 JP H07117553 B2 JPH07117553 B2 JP H07117553B2 JP 4142602 A JP4142602 A JP 4142602A JP 14260292 A JP14260292 A JP 14260292A JP H07117553 B2 JPH07117553 B2 JP H07117553B2
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
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- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体基板上に形成
した片持ばりを用いた超小型の半導体加速度センサの製
造方法に関するものである。
した片持ばりを用いた超小型の半導体加速度センサの製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近半導体基板上に形成された超小型の
半導体加速度センサが開発されている。この半導体加速
度センサは、エッチング等の薄膜技術を用いて半導体基
板上に形成されるものであり、半導体のピエゾ抵抗効果
による抵抗変化や偏位による微小な容量変化を検出する
ことによって加速度を検出するようになっている。これ
らの半導体加速度センサは上記のように薄膜技術を用い
て形成されるため、例えば振動部分の長さが１００μm
程度、厚さが１μm程度、チップ全体の大きさが１mm角
程度と極めて小型に形成することが出来、又、集積回路
で他の素子と同一基板上に形成することも出来るという
優れた特徴がある。上記のごとき半導体加速度センサと
しては、例えば「IEEE Electron Devices,Vol.ED-26, N
o.12, p.1911, Dec. 1979. “ A Batch-Fabricated Si
liconAccelerometer"に記載されているものがある。
半導体加速度センサが開発されている。この半導体加速
度センサは、エッチング等の薄膜技術を用いて半導体基
板上に形成されるものであり、半導体のピエゾ抵抗効果
による抵抗変化や偏位による微小な容量変化を検出する
ことによって加速度を検出するようになっている。これ
らの半導体加速度センサは上記のように薄膜技術を用い
て形成されるため、例えば振動部分の長さが１００μm
程度、厚さが１μm程度、チップ全体の大きさが１mm角
程度と極めて小型に形成することが出来、又、集積回路
で他の素子と同一基板上に形成することも出来るという
優れた特徴がある。上記のごとき半導体加速度センサと
しては、例えば「IEEE Electron Devices,Vol.ED-26, N
o.12, p.1911, Dec. 1979. “ A Batch-Fabricated Si
liconAccelerometer"に記載されているものがある。
【０００３】図２は上記の半導体加速度センサの斜視図
及び断面図である。図２において、２１はｎ型のＳｉ基
板、２２はＳｉ片持ばり、２３はＳｉ重り、２４は重り
２３の重心、２５は拡散抵抗である。図２に示す半導体
加速度センサにおいては、加速度が加わったときにＳｉ
重り２３が偏位し、そのためＳｉ片持ばり２２に歪を生
じる。このＳｉ片持ばり２２の支持部付近には拡散抵抗
２５が形成されており、片持ばりに歪を生ずるとピエゾ
抵抗効果によって上記の拡散抵抗２５の抵抗値が変化す
る。この抵抗値の変化を検出することによって加速度を
検出することが出来る。
及び断面図である。図２において、２１はｎ型のＳｉ基
板、２２はＳｉ片持ばり、２３はＳｉ重り、２４は重り
２３の重心、２５は拡散抵抗である。図２に示す半導体
加速度センサにおいては、加速度が加わったときにＳｉ
重り２３が偏位し、そのためＳｉ片持ばり２２に歪を生
じる。このＳｉ片持ばり２２の支持部付近には拡散抵抗
２５が形成されており、片持ばりに歪を生ずるとピエゾ
抵抗効果によって上記の拡散抵抗２５の抵抗値が変化す
る。この抵抗値の変化を検出することによって加速度を
検出することが出来る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記のごとき半
導体加速度センサにおいては、一枚のＳｉ基板２１をエ
ッチングすることによって重り２３を形成しているの
で、その構造上、重り２３の重心が片持ばり２２の重心
からずれるため、横方向加速度感度が増大するという問
題がある。
導体加速度センサにおいては、一枚のＳｉ基板２１をエ
ッチングすることによって重り２３を形成しているの
で、その構造上、重り２３の重心が片持ばり２２の重心
からずれるため、横方向加速度感度が増大するという問
題がある。
【０００５】一般に、このような片持ばり構造では、必
要とするｘ方向の加速度にのみ感じ、ｙ、ｚ方向の加速
度には感度を有しないことが望ましい。しかし、従来の
半導体加速度センサにおいては、図３に示すごとく、片
持ばり２２の重心２６と重り２３の重心２４とがｈだけ
ずれているため、ｙ方向の加速度にも感度を有してしま
う。このｙ方向の感度Ｓｙは通常のｘ方向の感度をＳ
ｘ、片持ばり２２の支持端から重心２６までの長さをｌ
とすれば、下記（数１）式で与えられる。 Ｓｙ≒Ｓｘ・ｈ／ｌ …（数１） なお、片持ばりの重心２６と重り２３の重心２４とのず
れｈは、重り２３の厚さのほぼ１／２に等しい。したが
って、例えばＳｉ基板の厚さを１μm、ｌ＝３μmとすれ
ば、Ｓｙ≒０.１Ｓｘとなる。そのため、例えばｙ方向
に１Ｇの加速度が加わった場合には、ｘ方向の０.１Ｇ
の加速度と見なしてしまうことになる。上記のごとく、
半導体基板をエッチングすることによって片持ばりと半
導体重りを形成する半導体加速度センサにおいては、超
小型に形成することが出来、しかも集積回路で他の素子
と同一基板上に形成することも出来るという優れた特徴
を有するが、１枚の半導体基板をエッチングすることに
よって片持ばりと半導体重りを形成しているため、片持
ばりの重心と重りの重心とがずれるため、不必要な横方
向感度が大きくなってしまうという問題があった。
要とするｘ方向の加速度にのみ感じ、ｙ、ｚ方向の加速
度には感度を有しないことが望ましい。しかし、従来の
半導体加速度センサにおいては、図３に示すごとく、片
持ばり２２の重心２６と重り２３の重心２４とがｈだけ
ずれているため、ｙ方向の加速度にも感度を有してしま
う。このｙ方向の感度Ｓｙは通常のｘ方向の感度をＳ
ｘ、片持ばり２２の支持端から重心２６までの長さをｌ
とすれば、下記（数１）式で与えられる。 Ｓｙ≒Ｓｘ・ｈ／ｌ …（数１） なお、片持ばりの重心２６と重り２３の重心２４とのず
れｈは、重り２３の厚さのほぼ１／２に等しい。したが
って、例えばＳｉ基板の厚さを１μm、ｌ＝３μmとすれ
ば、Ｓｙ≒０.１Ｓｘとなる。そのため、例えばｙ方向
に１Ｇの加速度が加わった場合には、ｘ方向の０.１Ｇ
の加速度と見なしてしまうことになる。上記のごとく、
半導体基板をエッチングすることによって片持ばりと半
導体重りを形成する半導体加速度センサにおいては、超
小型に形成することが出来、しかも集積回路で他の素子
と同一基板上に形成することも出来るという優れた特徴
を有するが、１枚の半導体基板をエッチングすることに
よって片持ばりと半導体重りを形成しているため、片持
ばりの重心と重りの重心とがずれるため、不必要な横方
向感度が大きくなってしまうという問題があった。
【０００６】本発明は、上記のごとき薄膜技術によって
製造される超小型の半導体加速度センサに特有の問題を
解決するためになされたものであり、必要な方向のみに
感度を有し、不必要な横方向には感度を有しない半導体
加速度センサを製造する方法を提供することを目的とす
るものである。
製造される超小型の半導体加速度センサに特有の問題を
解決するためになされたものであり、必要な方向のみに
感度を有し、不必要な横方向には感度を有しない半導体
加速度センサを製造する方法を提供することを目的とす
るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、本発明の請求項１に記載の
発明においては、第１の半導体基板をエッチングするこ
とによって、片持ばりと、上記片持ばりの先端部の一方
の面に第１の半導体重りを形成し、上記片持ばりの他方
の面にエッチングストッパとなる薄膜を介して第２の半
導体基板を接着し、上記エッチングストッパとなる薄膜
によって上記第１の半導体基板を保護しながら上記第２
の半導体基板をエッチングすることによって、上記第１
の重りと概略同じ重さの第２の半導体重りを上記片持ば
りの他方の面の上記第１の重りと対称位置に形成するこ
とにより、上記二つの重りの全体の重心を上記片持ばり
の厚さ方向の中心に一致させた半導体加速度センサを製
造するように構成したものである。
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、本発明の請求項１に記載の
発明においては、第１の半導体基板をエッチングするこ
とによって、片持ばりと、上記片持ばりの先端部の一方
の面に第１の半導体重りを形成し、上記片持ばりの他方
の面にエッチングストッパとなる薄膜を介して第２の半
導体基板を接着し、上記エッチングストッパとなる薄膜
によって上記第１の半導体基板を保護しながら上記第２
の半導体基板をエッチングすることによって、上記第１
の重りと概略同じ重さの第２の半導体重りを上記片持ば
りの他方の面の上記第１の重りと対称位置に形成するこ
とにより、上記二つの重りの全体の重心を上記片持ばり
の厚さ方向の中心に一致させた半導体加速度センサを製
造するように構成したものである。
【０００８】
【０００９】
【発明の実施例】図１は本発明の方法によって製造した
半導体加速度センサの一実施例の主要部断面図である。
図１において、２７はＳｉ重りであり、Ｓｉ重り２３と
同一材質で形成され、かつ同一の重量を有するものであ
る。したがって、Ｓｉ重り２３と２７との全体の重心２
８は、片持ばり２２の重心にほぼ一致することになる。
上記のように構成することにより、本来必要とされるｘ
方向にのみ感度を有する半導体加速度センサを実現する
ことができる。なお、図１において、前記図２と同符号
は同一物を示す。
半導体加速度センサの一実施例の主要部断面図である。
図１において、２７はＳｉ重りであり、Ｓｉ重り２３と
同一材質で形成され、かつ同一の重量を有するものであ
る。したがって、Ｓｉ重り２３と２７との全体の重心２
８は、片持ばり２２の重心にほぼ一致することになる。
上記のように構成することにより、本来必要とされるｘ
方向にのみ感度を有する半導体加速度センサを実現する
ことができる。なお、図１において、前記図２と同符号
は同一物を示す。
【００１０】次に、図４は本発明の製造方法の第１の実
施例図であり、前記図１の半導体加速度センサの製造工
程を示す。図４において、（ａ）は、前記図２に示すご
とき従来の構造と同一のＳｉ基板２１を示し、エッチン
グによってＳｉ片持ばり２２とＳｉ重り２３とが既に形
成されている状態を示す。次に（ｂ）において、前記の
Ｓｉ基板２１と同じ厚さを持つＳｉ基板３１をＳｉ基板
２１に接着する。なお、上記のＳｉ基板３１の両面に
は、予め酸化膜３２及び３３を形成しておく。又、接着
剤としては、低融点ガラスやエポキシ等を用いることが
出来る。次に（ｃ）においては、酸化膜３３の一部をホ
トエッチングによって除去し、上面に設けるＳｉ重り２
７の部分に相当する酸化膜３３'のみを残す。次に
（ｄ）において、上記の残した酸化膜３３'をマスクと
して、Ｓi基板３１をエッチングし、上面に設ける重り
となる部分３１'のみを残す。なお、この際、下部のＳ
ｉ基板２１はエッチングされないように樹脂などでコー
ティングしておく。次に（ｅ）において、酸化膜３３'
及び酸化膜３２をエッチングによって除去することによ
り、上面のＳｉ重り２７が形成される。
施例図であり、前記図１の半導体加速度センサの製造工
程を示す。図４において、（ａ）は、前記図２に示すご
とき従来の構造と同一のＳｉ基板２１を示し、エッチン
グによってＳｉ片持ばり２２とＳｉ重り２３とが既に形
成されている状態を示す。次に（ｂ）において、前記の
Ｓｉ基板２１と同じ厚さを持つＳｉ基板３１をＳｉ基板
２１に接着する。なお、上記のＳｉ基板３１の両面に
は、予め酸化膜３２及び３３を形成しておく。又、接着
剤としては、低融点ガラスやエポキシ等を用いることが
出来る。次に（ｃ）においては、酸化膜３３の一部をホ
トエッチングによって除去し、上面に設けるＳｉ重り２
７の部分に相当する酸化膜３３'のみを残す。次に
（ｄ）において、上記の残した酸化膜３３'をマスクと
して、Ｓi基板３１をエッチングし、上面に設ける重り
となる部分３１'のみを残す。なお、この際、下部のＳ
ｉ基板２１はエッチングされないように樹脂などでコー
ティングしておく。次に（ｅ）において、酸化膜３３'
及び酸化膜３２をエッチングによって除去することによ
り、上面のＳｉ重り２７が形成される。
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【発明の効果】以上説明したごとく本発明によれば、半
導体基板をエッチングすることによって、片持ばりと、
該片持ばりの一方の面に重りを形成した半導体加速度セ
ンサにおいて、必要な方向の加速度のみに感度を有し、
不必要な横方向に対しては感度を有しない良好な特性の
半導体加速度センサを製造することが出来る、という効
果が得られる。また、本発明においては、半導体のエッ
チング技術のみで第１の半導体重りの対称位置に第２の
半導体重りを形成するので、μｍオーダーの微小な片持
ばりの上に微小な重りを正確な位置に精密に形成するこ
とが容易にできる、という効果が得られる。
導体基板をエッチングすることによって、片持ばりと、
該片持ばりの一方の面に重りを形成した半導体加速度セ
ンサにおいて、必要な方向の加速度のみに感度を有し、
不必要な横方向に対しては感度を有しない良好な特性の
半導体加速度センサを製造することが出来る、という効
果が得られる。また、本発明においては、半導体のエッ
チング技術のみで第１の半導体重りの対称位置に第２の
半導体重りを形成するので、μｍオーダーの微小な片持
ばりの上に微小な重りを正確な位置に精密に形成するこ
とが容易にできる、という効果が得られる。
【図１】本発明の第１の方法で製造した半導体加速度セ
ンサの主要部断面図。
ンサの主要部断面図。
【図２】従来装置の斜視図及び断面図。
【図３】従来装置の作用を説明するための断面図。
【図４】本発明の第１の方法の製造工程図。
２１…Ｓｉ基板 ２２…Ｓｉ片持ばり ２３…Ｓｉ重り ２４…重りの重心 ２５…拡散抵抗 ２６…片持ばりの重心 ２７…Ｓｉ重り ２８…重り全体の重心
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板上に形成され、一端を支持され
た片持ばりの偏位を検出することによって加速度を検出
する半導体加速度センサを製造する方法において、 第１の半導体基板をエッチングすることによって、片持
ばりと、上記片持ばりの先端部の一方の面に第１の半導
体重りを形成する工程と、上記片持ばりの他方の面または第２の半導体基板の一面
に、エッチングストッパとなる薄膜を形成する工程と 、上記エッチングストッパとなる薄膜を介して、 上記片持
ばりの他方の面と上記第２の半導体基板とを接着する工
程と、上記エッチングストッパとなる薄膜によって上記第１の
半導体基板を保護しながら 上記第２の半導体基板をエッ
チングすることによって、上記第１の重りと概略同じ重
さの第２の半導体重りを上記片持ばりの他方の面の上記
第１の重りと対称位置に形成する工程と、を備え、 上記二つの重りの全体の重心を上記片持ばりの厚さ方向
の中心に一致させた半導体加速度センサを製造すること
を特徴とする半導体加速度センサの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4142602A JPH07117553B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 半導体加速度センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4142602A JPH07117553B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 半導体加速度センサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05273230A JPH05273230A (ja) | 1993-10-22 |
| JPH07117553B2 true JPH07117553B2 (ja) | 1995-12-18 |
Family
ID=15319136
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4142602A Expired - Lifetime JPH07117553B2 (ja) | 1992-06-03 | 1992-06-03 | 半導体加速度センサの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07117553B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015010954A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | オムロン株式会社 | 加速度センサおよびその製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7005193B2 (en) * | 2003-04-29 | 2006-02-28 | Motorola, Inc. | Method of adding mass to MEMS structures |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5236395A (en) * | 1975-09-17 | 1977-03-19 | Sintokogio Ltd | Moving type grinding and cleaning apparatus |
-
1992
- 1992-06-03 JP JP4142602A patent/JPH07117553B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015010954A (ja) * | 2013-06-28 | 2015-01-19 | オムロン株式会社 | 加速度センサおよびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05273230A (ja) | 1993-10-22 |
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