JPH0830718B2 - Semiconductor acceleration sensor - Google Patents
Semiconductor acceleration sensorInfo
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- JPH0830718B2 JPH0830718B2 JP1128639A JP12863989A JPH0830718B2 JP H0830718 B2 JPH0830718 B2 JP H0830718B2 JP 1128639 A JP1128639 A JP 1128639A JP 12863989 A JP12863989 A JP 12863989A JP H0830718 B2 JPH0830718 B2 JP H0830718B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、片持梁式の半導体加速度センサに関す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Object of the Invention (Industrial field of application) The present invention relates to a cantilever type semiconductor acceleration sensor.
(従来の技術) 従来の片持梁式の半導体加速度センサとしては、例え
ば第10図ないし第12図に示すようなものがある(「A Ba
tch-Fabricated Silicon A ccelerometer」IEEE ED-26,
No.12,p1911,Dec.1979)。(Prior Art) As a conventional cantilever type semiconductor acceleration sensor, for example, there is one as shown in FIGS.
tch-Fabricated Silicon A ccelerometer '' IEEE ED-26,
No. 12, p1911, Dec. 1979).
第10図中、41はSi基板であり、Si基板41には、その裏
面側及び表面側からエッチング加工が施されて基板両面
間にギャップ部42が貫通され、一端が固定部43に支持さ
れた片持梁44が形成され、その片持梁44の先端部には被
検出加速度が加わる質量部45が形成されている。46は裏
面エッチング用のマスクである。また、片持梁44上に
は、図示省略の拡散層抵抗により加速度検出用のピエゾ
抵抗が形成されている。このように、従来の半導体加速
度センサは、Si基板41上に片持梁44及び質量部45等が平
面的に形成されている。In FIG. 10, reference numeral 41 denotes a Si substrate, and the Si substrate 41 is subjected to etching processing from its back surface side and front surface side so that a gap portion 42 is penetrated between both surfaces of the substrate and one end is supported by a fixing portion 43. A cantilever 44 is formed, and a mass portion 45 to which a detected acceleration is applied is formed at the tip of the cantilever 44. Reference numeral 46 is a backside etching mask. A piezoresistor for acceleration detection is formed on the cantilever 44 by a diffusion layer resistance not shown. As described above, in the conventional semiconductor acceleration sensor, the cantilever 44, the mass portion 45, and the like are planarly formed on the Si substrate 41.
そして、使用時において、質量部45に加速度が加わる
と、質量部45が変位して片持梁44がたわみ、片持梁44の
表面部に加速度に比例した応力が発生する。この応力に
よりピエゾ抵抗の抵抗値が変化し、この抵抗値変化から
加速度が検出される。When acceleration is applied to the mass portion 45 during use, the mass portion 45 is displaced and the cantilever 44 is bent, and a stress proportional to the acceleration is generated on the surface portion of the cantilever 44. Due to this stress, the resistance value of the piezoresistor changes, and the acceleration is detected from the change in the resistance value.
このように、半導体加速度センサは、加速度が加わる
と片持梁44がたわんで質量部45が上下に変位する。この
ため、第11図に示すように、Si基板41の表面部及び裏面
部には、過大Gから片持梁44を保護するための上部スト
ッパ47及び下部ストッパ48が質量部45の変位する微小な
間隔を保って取付けられている。As described above, in the semiconductor acceleration sensor, the cantilever 44 bends when the acceleration is applied, and the mass portion 45 is vertically displaced. For this reason, as shown in FIG. 11, an upper stopper 47 and a lower stopper 48 for protecting the cantilever 44 from the excessive G are formed on the front surface and the back surface of the Si substrate 41 by the displacement of the mass portion 45. It is installed at a certain interval.
(発明が解決しようとする課題) 従来の半導体加速度センサは、Si基板の裏面側及び表
面側からのエッチング加工を必要とするため、両面アラ
イメント等の複雑なプロセスが必要となり、また質量部
と微小な間隔を保って取付けることの必要なストッパを
後工程で付け加えねばならず、その取付けが困難で歩留
り低下を招き、コスト高になるという問題があった。(Problems to be Solved by the Invention) The conventional semiconductor acceleration sensor requires etching processing from the back side and the front side of the Si substrate, and therefore requires complicated processes such as double-sided alignment, and the mass portion and minute Since it is necessary to add a stopper that needs to be installed at a certain interval in a later step, the installation is difficult, which leads to a decrease in yield and an increase in cost.
また、片持梁及び質量部がSi基板の表面部に平面的に
形成されているため、その表面に対し垂直方向の加速度
を検出する半導体加速度センサだけしか作り得ず、例え
ばX、Yの2次元方向に感度を有するセンサ部を単一の
Si基板上に同時に形成することはできなかった。Moreover, since the cantilever and the mass portion are formed on the surface of the Si substrate in a plane, only a semiconductor acceleration sensor that detects acceleration in the direction perpendicular to the surface can be manufactured. A single sensor unit with sensitivity in the dimension
It could not be formed on the Si substrate at the same time.
さらに、第12図に示すように、質量部45の重心49が片
持梁44の延長上からhだけ下方にずれた位置にあるた
め、他軸感度、即ちx方向の加速度Axにも感度が生じて
しまう。これをさらに説明すると、x、y方向の感度を
それぞれSx、Syとし、片持梁44の支持部から重心49まで
の距離をlとすると、他軸感度Sx=0が望ましいにも拘
らず、 SxSy・h/l の他軸感度が生じてしまうという問題があった。Further, as shown in FIG. 12, since the center of gravity 49 of the mass portion 45 is located at a position shifted downward by h from the extension of the cantilever 44, the sensitivity to the other axis, that is, the acceleration Ax in the x direction is also high. Will occur. To further explain this, assuming that the sensitivities in the x and y directions are Sx and Sy, respectively, and the distance from the support portion of the cantilever 44 to the center of gravity 49 is 1, although the other axis sensitivity Sx = 0 is desirable, There was a problem that the other axis sensitivity of SxSy · h / l would occur.
そこで、この発明は、ストッパを片持梁及び質量部等
と同時に形成してプロセス歩留りを向上させ、これとと
もに両面アライメント等の複雑なプロセスを不要として
コストを低減させることができ、また単一の半導体基板
上に2次元方向に感度を有するセンサ部を同時に形成す
ることができ、さらには他軸感度が生じることのない半
導体加速度センサを提供することを目的とする。Therefore, the present invention improves the process yield by forming the stopper at the same time as the cantilever, the mass part, etc., and at the same time, it is possible to reduce the cost by eliminating the complicated process such as double-sided alignment. An object of the present invention is to provide a semiconductor acceleration sensor in which a sensor section having a sensitivity in a two-dimensional direction can be simultaneously formed on a semiconductor substrate, and further, the sensitivity of another axis does not occur.
[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明は上記課題を解決するために、半導体基板
に、当該半導体基板の表面からのエッチング加工を用い
て形成される半導体加速度センサであって、前記半導体
基板の表面から適宜の深さ位置に当該表面に垂直方向
に、且つ当該表面に向かって形成された片持梁と、該片
持梁の先端部に形成され当該表面に対して平行方向の被
検出加速度が加わる質量部と、該質量部の側方部に所要
間隔をおいて形成されストッパとなる側壁部と、当該質
量部及び側壁部の対向両面部に形成され被検出加速度に
応じた前記質量部の変位を容量変化として検出する検出
部とを有することを要旨とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a semiconductor acceleration sensor formed on a semiconductor substrate using etching processing from the surface of the semiconductor substrate. , A cantilever beam formed at an appropriate depth position from the surface of the semiconductor substrate in a direction perpendicular to the surface and toward the surface, and parallel to the surface formed at the tip of the cantilever beam. Direction, the mass portion to which the detected acceleration is applied, the side wall portion which is formed at a side portion of the mass portion at a required interval and serves as a stopper, and the both side portions of the mass portion and the side wall facing each other are provided with the detected acceleration. The gist of the present invention is to have a detection unit that detects the displacement of the mass unit according to the change as a capacitance change.
(作用) 半導体基板に対し、その表面部のみからのエッチング
加工によりストッパとなる側壁部が片持梁及び質量部と
ともに同時に形成される。したがってプロセス歩留りが
向上し、これとともに両面アライメント等の複雑なプロ
セスが不要となる。また、片持梁が基板表面に垂直で、
その基板表面に平行な加速度を検出するため、単一の半
導体基板上に、例えばX、Y等の2次元方向に感度を有
するセンサ部を同時に形成することが可能となる。さら
に、片持梁に対し質量部を対称形状に作製することがで
きて質量部の重心を片持梁の延長上に位置させることが
可能なため、他軸感度が無くなる。(Function) A side wall portion serving as a stopper is simultaneously formed on the semiconductor substrate together with the cantilever and the mass portion by etching processing only from the surface portion thereof. Therefore, the process yield is improved, and complicated processes such as double-sided alignment are not necessary. Also, the cantilever is perpendicular to the substrate surface,
Since the acceleration parallel to the substrate surface is detected, it is possible to simultaneously form a sensor section having sensitivity in a two-dimensional direction such as X and Y on a single semiconductor substrate. Furthermore, since the mass portion can be formed symmetrically with respect to the cantilever and the center of gravity of the mass portion can be located on the extension of the cantilever, the sensitivity of the other axis is lost.
そして、質量部が被検出加速度に応じて変位すると、
その変位が検出部から容量変化として取出されて加速度
が検出される。Then, when the mass part is displaced according to the detected acceleration,
The displacement is taken out as a capacitance change from the detection unit and the acceleration is detected.
(実施例) 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。Embodiment An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図ないし第3図は、この発明の第1実施例を示す
図である。1 to 3 are views showing a first embodiment of the present invention.
まず、半導体加速度センサの構成を説明すると、第1
図中、1はSiの半導体基板であり、その基板表面1aから
のエッチング加工により、次に述べる片持梁、質量部及
びストッパとなる側壁部が同時に形成されている。First, the configuration of the semiconductor acceleration sensor will be described.
In the figure, reference numeral 1 denotes a Si semiconductor substrate, and a cantilever, a mass portion, and a side wall portion serving as a stopper, which will be described below, are simultaneously formed by etching the substrate surface 1a.
即ち、基板表面1aから適宜の深さ位置に、その表面に
対して垂直方向に片持梁2が形成されている。片持梁2
の先端部には被検出加速度が加わる質量部3が当該片持
梁2に対し対称形状に形成されている。また、質量部3
の両側方部には所要間隔をおいてストッパとなる側壁部
4が形成されている。ストッパは過大Gから片持梁2を
保護するためのものである。そして、質量部3及び側壁
部4の対向両面部には、検出部となる電極5がそれぞれ
被着されている。検出部は被検出加速度に応じた質量部
3の変位を容量変化として検出するものである。That is, the cantilever 2 is formed at an appropriate depth position from the substrate surface 1a in a direction perpendicular to the surface. Cantilever 2
A mass portion 3 to which the acceleration to be detected is applied is formed at the tip of the symmetric shape with respect to the cantilever 2. Also, the mass part 3
Side wall portions 4 serving as stoppers are formed at required intervals on both side portions. The stopper is for protecting the cantilever 2 from excessive G. Then, electrodes 5 serving as detecting portions are respectively attached to the facing both surface portions of the mass portion 3 and the side wall portion 4. The detection unit detects the displacement of the mass unit 3 according to the detected acceleration as a capacitance change.
次いで、第2図を用いて、製造方法の一例を説明する
ことにより、その構成をさらに詳述する。なお、以下の
説明において、(a)〜(e)の各項目記号は、第2図
の(a)〜(e)のそれぞれに対応する。Next, an example of the manufacturing method will be described with reference to FIG. 2 to further detail the configuration. In the following description, the item symbols (a) to (e) correspond to (a) to (e) in FIG.
(a)(100)面のSi半導体基板1を準備する。(A) A Si semiconductor substrate 1 having a (100) plane is prepared.
(b)質量部予定領域等をマスクし、RIE等の異方性エ
ッチングを用いて基板表面1aに垂直にトレンチ6を形成
する。(B) The trench 6 is formed perpendicularly to the substrate surface 1a by masking the planned region of the mass part and the like and using anisotropic etching such as RIE.
(c)表面全体に熱酸化等の方法で、絶縁膜7を形成
し、コンタクト孔8を開孔した後、MOCVD等の方法で、
基板表面1a及びトレンチ6の側壁部に電極5となる金属
膜を形成する。(C) After forming the insulating film 7 on the entire surface by a method such as thermal oxidation and opening the contact holes 8, a method such as MOCVD is used.
A metal film to be the electrode 5 is formed on the substrate surface 1a and the sidewalls of the trench 6.
(d)再びRIE等の異方性エッチングで、トレンチ6aを
掘り下げる。(D) The trench 6a is dug down again by anisotropic etching such as RIE.
(e)KOH、ヒドラジン等の異方性エッチングにより、
下部のトレンチ6aのみをエッチングし、片持梁2及び質
量部3を形成する。9はエッチングされた空隙である。(E) By anisotropic etching of KOH, hydrazine, etc.,
Only the lower trench 6a is etched to form the cantilever 2 and the mass portion 3. 9 is an etched void.
このようにしてエッチング加工により、片持梁2、質
量部3及びストッパとなる側壁部4が同時に形成され
る。In this way, the cantilever 2, the mass portion 3 and the side wall portion 4 serving as a stopper are simultaneously formed by the etching process.
次に、第3図を用いて作用を説明する。加速度gが基
板表面1aに平行な矢印の向きに印加されると、質量部3
が変位し、検出部における電極5間の距離が変化する。
電極5間の距離の変化をそれぞれ(d−δ)、(d+
δ)、電極5間の間隙部(空気)の誘電率をεとし、電
極5の面積をSとすると、(C−C1)、(C−C2)間の
容量の変化はそれぞれ ε・S/(d−δ) ε・S/(d+δ) となり、この差ΔCをとれば、 ΔC2ε・S・δ/d2 …(1) となり加速度を容量変化として検出することができる。Next, the operation will be described with reference to FIG. When acceleration g is applied in the direction of the arrow parallel to the substrate surface 1a, the mass part 3
Is displaced, and the distance between the electrodes 5 in the detection unit changes.
The changes in the distance between the electrodes 5 are (d−δ) and (d +
δ), the dielectric constant of the gap (air) between the electrodes 5 is ε, and the area of the electrode 5 is S, the change in capacitance between (C-C 1 ) and (C-C 2 ) is ε ・S / (d−δ) ε · S / (d + δ), and if this difference ΔC is taken, then ΔC2ε · S · δ / d 2 (1) and acceleration can be detected as a capacitance change.
上述のように、この実施例によれば、次のような効果
が得られる。As described above, according to this embodiment, the following effects can be obtained.
ストッパが片持梁2及び質量部3の形成と同時に形成
されるので、プロセス歩留りが向上する。このように、
後工程で外部ストッパを付け加える必要がないので、コ
ストが低く抑えられる。エッチング等の加工が基板表面
1aのみから行われるため両面アライメント等の複雑なプ
ロセスが不要となる。加速度の検出方向が基板表面1aに
平行なため、単一の半導体基板上に2次元方向のセンサ
部を同時に作ることが可能となる。さらに片持梁2に対
し質量部3の形状が対称なため、質量部3の重心を片持
梁2の延長上に位置させることが可能となり、他軸感度
を殆んどゼロとすることができる。Since the stopper is formed simultaneously with the formation of the cantilever 2 and the mass portion 3, the process yield is improved. in this way,
Since it is not necessary to add an external stopper in a subsequent process, the cost can be kept low. Processing such as etching is the substrate surface
Since it is performed only from 1a, complicated processes such as double-sided alignment are unnecessary. Since the acceleration detection direction is parallel to the substrate surface 1a, it is possible to simultaneously form a two-dimensional sensor section on a single semiconductor substrate. Further, since the shape of the mass part 3 is symmetrical with respect to the cantilever 2, it becomes possible to position the center of gravity of the mass part 3 on the extension of the cantilever 2, and the sensitivity of the other axis can be almost zero. it can.
次いで、第4図ないし第6図には、この発明の第2実
施例を示す。Next, FIGS. 4 to 6 show a second embodiment of the present invention.
この実施例は、片持梁の形成にp+エッチストップ層を
用いて、非常に薄い高精度な片持梁を形成し、検出感度
を上げるようにしたものである。In this embodiment, a p + etch stop layer is used to form a cantilever, a very thin and highly accurate cantilever is formed, and detection sensitivity is increased.
第4図を用いて、その製造方法の一例を説明する。 An example of the manufacturing method will be described with reference to FIG.
(a)p+(100)面のSi半導体基板11上に、n-エピタキ
シャル層を成長させる。(A) An n - epitaxial layer is grown on the Si semiconductor substrate 11 having the p + (100) plane.
(b)半導体基板11に達するまで表面からRIE等の異方
性エッチングより、トレンチ13を形成する。トレンチ13
の開口部は〈110〉方向である。(B) The trench 13 is formed from the surface by anisotropic etching such as RIE until the semiconductor substrate 11 is reached. Trench 13
The opening is in the <110> direction.
(c)マスクパターニング後、再びRIE等により浅いト
レンチ14を形成する。(C) After the mask patterning, the shallow trench 14 is formed again by RIE or the like.
(d)基板表面及び各トレンチ13、14の側壁に高濃度p+
層15を形成する。表面全体に絶縁膜16を被着し、これを
パターニングした後、開孔部を介してp+層15に接続され
る電極17を形成する。半導体基板11の裏面にも電極18を
形成する。(D) High concentration p + on the substrate surface and the side walls of each trench 13 and 14
Form layer 15. An insulating film 16 is deposited on the entire surface and patterned, and then an electrode 17 connected to the p + layer 15 via an opening is formed. The electrode 18 is also formed on the back surface of the semiconductor substrate 11.
(e)前記(c)の工程で形成した浅いトレンチ14を、
RIE等の異方性エッチングによりp+半導体基板11に達す
るまでさらに掘り下げ、トレンチ14aを形成する。(E) The shallow trench 14 formed in the step (c) is
Further trenches are formed by anisotropic etching such as RIE until the p + semiconductor substrate 11 is reached to form trenches 14a.
(f)KOH等を用いた異方性エッチングを行う。p+層15
ではエッチングが進行しないため、このp+層15による片
持梁15a及び質量部19が形成される。(F) Anisotropic etching using KOH or the like is performed. p + layer 15
In this case, since etching does not proceed, the cantilever 15a and the mass portion 19 are formed by the p + layer 15.
このように、片持梁形成にp+エッチストップ層を用い
ているため、非常に薄い高精度な片持梁15aが形成さ
れ、これと同時に質量部19、ストッパとなる側壁部21及
び検出部を構成する電極15bが形成される。As described above, since the p + etch stop layer is used for forming the cantilever, a very thin and highly accurate cantilever 15a is formed, and at the same time, the mass portion 19, the side wall portion 21 serving as a stopper, and the detecting portion are formed. The electrode 15b forming the electrode is formed.
次に、第5図を用いて作用を説明する。 Next, the operation will be described with reference to FIG.
質量部19に加速度gが加わった場合のその先端部の変
位Δyは次式で表される。The displacement Δy of the tip of the mass portion 19 when the acceleration g is applied to the mass portion 19 is expressed by the following equation.
Δy〔(2m・g)/(E・w・d3)〕・(2l3+9l2・
C+12l・C2) …(2) m:質量部19の質量、E:ヤング率、 w:片持梁15aの幅、 d:片持梁15aの厚さ、 l:片持梁15aの長さ、 2C:質量部19のサイズ、 上記(2)式から、片持梁15aを非常に薄く高精度に
形成してあるので検出感度の向上が実現される。Δy [(2m · g) / (E · w · d 3) ] · (2l 3 + 9l 2 ·
C + 12l · C 2 ) (2) m: mass of mass part 19, E: Young's modulus, w: width of cantilever beam 15a, d: thickness of cantilever beam 15a, l: length of cantilever beam 15a , 2C: the size of the mass part 19, and from the above formula (2), the cantilever 15a is formed to be very thin and highly accurate, so that the detection sensitivity can be improved.
そして、前記第1実施例の(1)式で示した場合と全
く同様にして両電極間の容量差をとることにより、加速
度を容量変化として検出することができる。Then, the acceleration can be detected as a capacitance change by taking the capacitance difference between both electrodes in exactly the same manner as in the case of the equation (1) of the first embodiment.
なお、この実施例では、基板表面に垂直な方向の加速
度が加わった場合、両質量部19は第6図に示すように変
位するが、同図に示すC1、C2間の容量差 ΔCY=C1−C2=0 をとることにより、他軸感度はゼロにすることができ
る。第6図中、22は各質量部19の重心である。In this embodiment, both mass parts 19 are displaced as shown in FIG. 6 when acceleration in the direction perpendicular to the substrate surface is applied, but the capacitance difference ΔCY between C 1 and C 2 shown in FIG. = by taking C 1 -C 2 = 0, the other axis sensitivity can be made zero. In FIG. 6, 22 is the center of gravity of each mass part 19.
第7図及び第8図には、この発明の第3実施例を示
す。なお、第7図及び第8図において、前記第4図及び
第5図における部材及び部位と同一ないし均等のもの
は、前記と同一符号を以って示し重複した説明を省略す
る。FIGS. 7 and 8 show a third embodiment of the present invention. In FIGS. 7 and 8, the same or equivalent members and parts as those in FIGS. 4 and 5 are designated by the same reference numerals as those used above, and a duplicate description will be omitted.
前記(2)式で示されるように、検出感度を向上させ
るためには、片持梁の幅wを狭くしてもよい。そこで、
この実施例は、前記第2実施例において片持梁の幅wを
狭くして検出感度を一層高めるようにしたものである。As shown in the equation (2), the width w of the cantilever may be narrowed in order to improve the detection sensitivity. Therefore,
In this embodiment, the width w of the cantilever in the second embodiment is narrowed to further enhance the detection sensitivity.
第7図中、25は、幅wを狭くした片持梁であり、その
幅wは10μm程度、厚さdは0.1μm程度に形成されて
いる。前記(2)式において、その他の値を所要値に定
めると、質量部19の先端部の変位Δyは次式のようにな
る。In FIG. 7, reference numeral 25 denotes a cantilever having a narrow width w, and the width w is formed to be about 10 μm and the thickness d is formed to be about 0.1 μm. When the other values are set to the required values in the equation (2), the displacement Δy of the tip end portion of the mass portion 19 is given by the following equation.
Δy0.2μm/1G …(3) この(3)式は容量変化ΔC2fFに相当する。Δy 0.2 μm / 1G (3) This equation (3) corresponds to the capacitance change ΔC2fF.
第8図は、この実施例の製造方法の一例を示してい
る。中央部のトレンチエッチングを2回に分けて行い
(同図(b)、(c))、幅の狭いp+層を形成する。こ
の狭いp+層が片持梁25の幅として形成される。FIG. 8 shows an example of the manufacturing method of this embodiment. Trench etching of the central portion is performed twice (FIGS. 8B and 8C) to form a narrow p + layer. This narrow p + layer is formed as the width of the cantilever 25.
第9図には、この発明の第4実施例を示す。この実施
例は、前記第1実施例の半導体加速度センサにおいて、
質量部3の質量mを増すため、金属等の密度の大きい物
質からなる金属質量部26をその質量部3の上部に付加し
たものである。質量部の質量mが増すと、前記(2)式
で示されるように、質量部先端の変位が大になって検出
感度が一層高められる。FIG. 9 shows a fourth embodiment of the present invention. This embodiment is the same as the semiconductor acceleration sensor of the first embodiment.
In order to increase the mass m of the mass part 3, a metal mass part 26 made of a substance having a high density such as metal is added to the upper part of the mass part 3. As the mass m of the mass part increases, the displacement of the tip of the mass part becomes large and the detection sensitivity is further enhanced, as shown in the equation (2).
なお、上述の各実施例では、片持梁及び質量部形成時
のエッチング(第2図(e)等の工程)に異方性エッチ
ングを用いているため、基板面の方位及びトレンチ開口
部の方向がある程度限定されているが、等方性エッチン
グを用いて片持梁等を形成することもできる。In each of the above-described embodiments, since anisotropic etching is used for etching when forming the cantilever and the mass portion (steps such as FIG. 2E), the orientation of the substrate surface and the trench opening Although the direction is limited to some extent, a cantilever or the like can be formed using isotropic etching.
[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、半導体基板
に対し、その表面部のみからのエッチング加工によりス
トッパとなる側壁部を片持梁及び質量部とともに同時に
形成することができてプロセス歩留りが向上し、これと
ともに両面アライメント等の複雑なプロセスが不要とな
ってコストを低減させることができる。また、片持梁が
基板表面に垂直で、その基板表面に平行方向の加速度を
検出するようになっているため、単一の半導体基板上に
2次元方向に感度を有するセンサ部を同時に形成するこ
とができる。さらに、片持梁に対し質量部を対称形状に
作製することができて質量部の重心を片持梁の延長上に
位置させることが可能なため、他軸感度を殆んどゼロと
することができる。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to simultaneously form a side wall portion serving as a stopper with a cantilever beam and a mass portion on a semiconductor substrate by etching only the surface portion thereof. As a result, the process yield is improved, and at the same time, a complicated process such as double-sided alignment is not necessary and the cost can be reduced. Further, since the cantilever is perpendicular to the substrate surface and detects the acceleration in the direction parallel to the substrate surface, a sensor section having a two-dimensional sensitivity is simultaneously formed on a single semiconductor substrate. be able to. Furthermore, since the mass part can be made symmetrical with respect to the cantilever and the center of gravity of the mass part can be positioned on the extension of the cantilever, the sensitivity of the other axis should be almost zero. You can
第1図ないし第3図はこの発明に係る半導体加速度セン
サの第1実施例を示すもので、第1図は構成断面図、第
2図は製造方法の一例を示す工程図、第3図は作用を説
明するための図、第4図ないし第6図はこの発明の第2
実施例を示すもので、第4図は製造方法の一例を示す工
程図、第5図及び第6図はそれぞれ作用を説明するため
の図、第7図はこの発明の第3実施例を示す要部斜視
図、第8図は第3実施例の製造方法の一例を示す工程
図、第9図はこの発明の第4実施例を示す構成図、第10
図ないし第12図は従来の半導体加速度センサを示すもの
で、第10図はセンサチップを示す図、第11図はセンサチ
ップに上部ストッパ及び下部ストッパを取付けた状態を
示す図、第12図は問題点を説明するための図である。 1:半導体基板、1a:基板表面、2、15a、25:片持梁、
3、19:質量部、4、21:ストッパとなる側壁部、5、15
b:検出部を構成する電極。1 to 3 show a first embodiment of a semiconductor acceleration sensor according to the present invention. FIG. 1 is a sectional view of the structure, FIG. 2 is a process drawing showing an example of a manufacturing method, and FIG. FIGS. 4 to 6 are views for explaining the operation of the second embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows an embodiment, FIG. 4 is a process chart showing an example of the manufacturing method, FIGS. 5 and 6 are views for explaining the action respectively, and FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a perspective view of an essential part, FIG. 8 is a process drawing showing an example of the manufacturing method of the third embodiment, and FIG. 9 is a configuration drawing showing the fourth embodiment of the present invention.
1 to 12 show a conventional semiconductor acceleration sensor, FIG. 10 is a view showing a sensor chip, FIG. 11 is a view showing a state in which an upper stopper and a lower stopper are attached to the sensor chip, and FIG. It is a figure for demonstrating a problem. 1: semiconductor substrate, 1a: substrate surface, 2, 15a, 25: cantilever,
3, 19: Mass part, 4, 21: Side wall part that serves as stopper, 5, 15
b: An electrode that constitutes the detection unit.
Claims (1)
のエッチング加工を用いて形成される半導体加速度セン
サであって、 前記半導体基板の表面から適宜の深さ位置に当該表面に
垂直方向に、且つ当該表面に向かって形成された片持梁
と、該片持梁の先端部に形成され当該表面に対して平行
方向の被検出加速度が加わる質量部と、該質量部の側方
部に所要間隔をおいて形成されストッパとなる側壁部
と、当該質量部及び側壁部の対向両面部に形成され被検
出加速度に応じた前記質量部の変位を容量変化として検
出する検出部とを有することを特徴とする半導体加速度
センサ。1. A semiconductor acceleration sensor formed on a semiconductor substrate by using an etching process from the surface of the semiconductor substrate, wherein the semiconductor acceleration sensor is provided at an appropriate depth position from the surface of the semiconductor substrate in a direction perpendicular to the surface. In addition, a cantilever formed toward the surface, a mass portion formed at the tip of the cantilever and to which a detected acceleration in a direction parallel to the surface is applied, and a side portion of the mass portion are required. It has a side wall portion which is formed at intervals and serves as a stopper, and a detection portion which is formed on both opposing surfaces of the mass portion and the side wall portion and detects a displacement of the mass portion according to a detected acceleration as a capacitance change. Characteristic semiconductor acceleration sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1128639A JPH0830718B2 (en) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | Semiconductor acceleration sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1128639A JPH0830718B2 (en) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | Semiconductor acceleration sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02309259A JPH02309259A (en) | 1990-12-25 |
| JPH0830718B2 true JPH0830718B2 (en) | 1996-03-27 |
Family
ID=14989795
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1128639A Expired - Lifetime JPH0830718B2 (en) | 1989-05-24 | 1989-05-24 | Semiconductor acceleration sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0830718B2 (en) |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2010175482A (en) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Rohm Co Ltd | Mems sensor |
| JP2013011587A (en) * | 2011-05-27 | 2013-01-17 | Denso Corp | Dynamic quantity sensor device and method for manufacturing the same |
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Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62232171A (en) * | 1986-04-02 | 1987-10-12 | Nissan Motor Co Ltd | Semiconductor acceleration sensor |
-
1989
- 1989-05-24 JP JP1128639A patent/JPH0830718B2/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02309259A (en) | 1990-12-25 |
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