JPH01301177A - 半導体加速度センサ - Google Patents
半導体加速度センサInfo
- Publication number
- JPH01301177A JPH01301177A JP13307588A JP13307588A JPH01301177A JP H01301177 A JPH01301177 A JP H01301177A JP 13307588 A JP13307588 A JP 13307588A JP 13307588 A JP13307588 A JP 13307588A JP H01301177 A JPH01301177 A JP H01301177A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thickness
- cantilever
- semiconductor
- insulating film
- acceleration sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、半導体支持ばりの薄肉部にピエゾ抵抗を形
成し加速度を検出する半導体加速度センサに関し、特に
薄肉部のバイメタル効果の低減にかかわる。
成し加速度を検出する半導体加速度センサに関し、特に
薄肉部のバイメタル効果の低減にかかわる。
第３図は例えば特開昭６２−２１３２８０号公報に示さ
れた従来の半導体加速度センサの平面図である。
れた従来の半導体加速度センサの平面図である。
シリコン単結晶からなる基板１に空隙３が形成され、薄
肉部を形成してたわみ部とする溝部５と、基板１の一部
により重り７とを有する加速度検知用片持ばり１３が形
成されている。この片持ばり１３の近くにこれと同じ薄
肉部にされた温度補償用片持ばり１５が形成されている
。片持ばり１３の薄肉部の表面には拡散により２個のピ
エゾ抵抗１９＆、１９ｂが形成され、片持ばり１５の表
面には拡散により、加速度に対し感度の小さい温度補償
用の２個のピエゾ抵抗１９ｅ、 １９ｄが形成されてい
る。ピエゾ抵抗１９ａ〜１９ｄはブリッジ回路を構成す
るように接続され、その出力電圧を外部に取出すための
配線（図示は略す）が設けられている。
肉部を形成してたわみ部とする溝部５と、基板１の一部
により重り７とを有する加速度検知用片持ばり１３が形
成されている。この片持ばり１３の近くにこれと同じ薄
肉部にされた温度補償用片持ばり１５が形成されている
。片持ばり１３の薄肉部の表面には拡散により２個のピ
エゾ抵抗１９＆、１９ｂが形成され、片持ばり１５の表
面には拡散により、加速度に対し感度の小さい温度補償
用の２個のピエゾ抵抗１９ｅ、 １９ｄが形成されてい
る。ピエゾ抵抗１９ａ〜１９ｄはブリッジ回路を構成す
るように接続され、その出力電圧を外部に取出すための
配線（図示は略す）が設けられている。
第４図は第３図のＩＩ／−Ｉｔ／線における断面図であ
り、シリコン単結晶の基板１にｎ型のエピタキシャル層
１７が厚さ１０μ門程度に形成されている。したがって
、片持ばり１３はこの厚さになっている。
り、シリコン単結晶の基板１にｎ型のエピタキシャル層
１７が厚さ１０μ門程度に形成されている。したがって
、片持ばり１３はこの厚さになっている。
エピタキシャル層１７には、ピエゾ抵抗１９ａが形成さ
れ、酸化膜（Ｓｉ０２ ）２１が厚さ１μ〃Ｌ程度に形
成され、その上に配ＩＩＪ！２３が形成され、ピエゾ抵
抗１９ａを接続している。２５は保護膜である。
れ、酸化膜（Ｓｉ０２ ）２１が厚さ１μ〃Ｌ程度に形
成され、その上に配ＩＩＪ！２３が形成され、ピエゾ抵
抗１９ａを接続している。２５は保護膜である。
上記従来の加速度センサにおいて、片持ばす１３のエピ
タキシャル層１７のＳｉの熱膨張率は約２４×ｉｏ’７
℃であり、酸化膜２１の５ｉ０２の熱膨張率は約０．
４Ｘ１０／℃である。片持ばり１３はエピタキシャルＮ
１７と酸化膜２１との熱膨張率の差により、温度上昇に
よりバイメタル効果で熱応力が応じ湾曲する。
タキシャル層１７のＳｉの熱膨張率は約２４×ｉｏ’７
℃であり、酸化膜２１の５ｉ０２の熱膨張率は約０．
４Ｘ１０／℃である。片持ばり１３はエピタキシャルＮ
１７と酸化膜２１との熱膨張率の差により、温度上昇に
よりバイメタル効果で熱応力が応じ湾曲する。
この双方の厚さの割合に対する熱応力及びその変動幅を
計算した例を第２図に示す。横軸は半導体（Ｓｉ）の厚
さａと酸化膜（Ｓｉ０２ ）の厚さｂとの割合ａ／ｂを
示し、縦軸は熱応力又は熱応力の変動幅をａ／ｂ＝２０
０のときの変動応力幅を１とした相対値で示している。
計算した例を第２図に示す。横軸は半導体（Ｓｉ）の厚
さａと酸化膜（Ｓｉ０２ ）の厚さｂとの割合ａ／ｂを
示し、縦軸は熱応力又は熱応力の変動幅をａ／ｂ＝２０
０のときの変動応力幅を１とした相対値で示している。
半導体（Ｓｉｌ上に発生する熱応力及びその変動量は、
この図のようにａ／ｂに反比例する。
この図のようにａ／ｂに反比例する。
上記従来の加速度センサでは、エピタキシャル層１７の
厚さが１０μ九で、酸化膜２１の厚さが１μＨ−の場合
、ａ ／ ｂ ＝１０／ １ ＝１０となり、応力の変
動幅は約１７となる。
厚さが１０μ九で、酸化膜２１の厚さが１μＨ−の場合
、ａ ／ ｂ ＝１０／ １ ＝１０となり、応力の変
動幅は約１７となる。
上記片持ばり１３ではａ／ｂ＝ｔｏであり、温度による
バイメタル効果が大きく、熱応力の変動幅及び絶対値が
大きい。このため、上記片持ばり１３と同じバイメタル
効果をもつと考えられる片持ばり１５を設け、ピエゾ抵
抗１９ｃ、１９ｄを配置し、片持ばり１３上に配置され
たピエゾ抵抗１９ａ、 １９ｂとでハーフブリッジ回路
を構成し、熱応力の変動を原因とするオフセットドリフ
トを抑制していた。
バイメタル効果が大きく、熱応力の変動幅及び絶対値が
大きい。このため、上記片持ばり１３と同じバイメタル
効果をもつと考えられる片持ばり１５を設け、ピエゾ抵
抗１９ｃ、１９ｄを配置し、片持ばり１３上に配置され
たピエゾ抵抗１９ａ、 １９ｂとでハーフブリッジ回路
を構成し、熱応力の変動を原因とするオフセットドリフ
トを抑制していた。
上記のような従来の半導体センサでは、片持ばり１３，
１５のエピタキシャル層１７の厚さと酸化！１５ｉｉ２
１の厚さとの割合があまり大きくなく、熱応力の絶対値
及び温度変化による応力変動幅それ自体が大きい。この
ため、温度補償用はりを利用しても、片持ばり１３と１
５のそれぞれに生じる熱応力の変動が一致せず、バイメ
タル効果によるオフセットドリフトが残留し、検出精度
が低下するという問題点があった。
１５のエピタキシャル層１７の厚さと酸化！１５ｉｉ２
１の厚さとの割合があまり大きくなく、熱応力の絶対値
及び温度変化による応力変動幅それ自体が大きい。この
ため、温度補償用はりを利用しても、片持ばり１３と１
５のそれぞれに生じる熱応力の変動が一致せず、バイメ
タル効果によるオフセットドリフトが残留し、検出精度
が低下するという問題点があった。
この発明はこのような問題点を解決するためになされた
もので、熱応力の変動幅及びその絶対値を低減し、この
結果、バイメタル効果によるセンサオフセットドリフト
を抑制した半導体加速度センサを得ることを目的として
いる。
もので、熱応力の変動幅及びその絶対値を低減し、この
結果、バイメタル効果によるセンサオフセットドリフト
を抑制した半導体加速度センサを得ることを目的として
いる。
この発明にかかる半導体加速度センサは、半導体支持ば
りの固定端近くに形成された薄肉部の半導体部厚さと、
表面の絶縁膜の厚さとの比を、４０以上にしたものであ
る。
りの固定端近くに形成された薄肉部の半導体部厚さと、
表面の絶縁膜の厚さとの比を、４０以上にしたものであ
る。
この発明においては、支持ばりの薄肉部は、半導体部と
絶縁膜との厚さの比が４０以上あり、熱応力の絶対値及
び温度変化による変動幅が大きく低下される。
絶縁膜との厚さの比が４０以上あり、熱応力の絶対値及
び温度変化による変動幅が大きく低下される。
第１図はこの発明による半導体加速度センサの一実施例
を示す概要斜視図である。図において、３１は半導体例
えばシリコンからなる片持ばりで、固定端近くに溝部３
１＆が設けられ、上部に薄肉部３１ｂが形成されている
。薄肉部３１ｂの表面部に拡散により４個のピエゾ抵抗
３２が形成され、配線（図示は略す）によりブリッジ回
路に構成されている。
を示す概要斜視図である。図において、３１は半導体例
えばシリコンからなる片持ばりで、固定端近くに溝部３
１＆が設けられ、上部に薄肉部３１ｂが形成されている
。薄肉部３１ｂの表面部に拡散により４個のピエゾ抵抗
３２が形成され、配線（図示は略す）によりブリッジ回
路に構成されている。
片持ばり３１の表面には絶縁膜（酸化膜（Ｓｉ０２ ）
など）３３が形成されている。
など）３３が形成されている。
上記片持ば９３１のシリコン層の厚さａは、絶縁膜３３
の厚さｂに対し、ａ／ｂを４０以上にしである。
の厚さｂに対し、ａ／ｂを４０以上にしである。
第２図において、ａ／ｂが４０の場合応力の変動は５と
なり、上記従来の場合に比べて大幅に低下する。これに
より、温度変化があっても、熱応力とその変動幅を小さ
くでき、検出誤差が低減されろ。
なり、上記従来の場合に比べて大幅に低下する。これに
より、温度変化があっても、熱応力とその変動幅を小さ
くでき、検出誤差が低減されろ。
したがって、従来のような温度補償抵抗を形成し、ハー
フブリッジ構成にする必要がなく、フルブリッジ回路に
構成し、検出感度を２倍に向上することができる。
フブリッジ構成にする必要がなく、フルブリッジ回路に
構成し、検出感度を２倍に向上することができる。
なお、薄肉部３１ｂの半導体の厚さを従来より厚くする
ことによる感度低下は、支持ばり３１の可動端部の重り
を重くすることによりなくされる。
ことによる感度低下は、支持ばり３１の可動端部の重り
を重くすることによりなくされる。
以上のように、この発明によれば、支持ばりの固定端部
近くの薄肉部の半導体の厚さを、その表面の絶縁膜の厚
さの４０倍以上に形成したので、発生する熱応力と温度
変化によるその変動幅は小さくなり、バイメタル効果に
よるセンサオフセットドリフトを抑制することができ、
検出感度が向上される。
近くの薄肉部の半導体の厚さを、その表面の絶縁膜の厚
さの４０倍以上に形成したので、発生する熱応力と温度
変化によるその変動幅は小さくなり、バイメタル効果に
よるセンサオフセットドリフトを抑制することができ、
検出感度が向上される。
第１図はこの発明による半導体加速度センサの一実施例
を示す概要斜視図、第２図は半導体支持ばりの半導体部
とその表面の絶縁膜との厚さの比に対する熱応力変動幅
の関係を示す曲線図、第３図は従来の半導体加速度セン
サを示す要部平面図、第４図は第３図の］Ｖ−ＩＶ線に
おける断面図である。 図中、３１は半導体支持ぼり（片持ばゆ）、３１ａは溝
部、３１ｂは薄肉部、３２はピエゾ抵抗、３３は絶縁膜
である。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
を示す概要斜視図、第２図は半導体支持ばりの半導体部
とその表面の絶縁膜との厚さの比に対する熱応力変動幅
の関係を示す曲線図、第３図は従来の半導体加速度セン
サを示す要部平面図、第４図は第３図の］Ｖ−ＩＶ線に
おける断面図である。 図中、３１は半導体支持ぼり（片持ばゆ）、３１ａは溝
部、３１ｂは薄肉部、３２はピエゾ抵抗、３３は絶縁膜
である。 尚、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 半導体支持ばりの固定端近くの裏面部に溝部が形成さ
れて上部が薄肉部にされ、この薄肉部の表面部に複数の
ピエゾ抵抗が形成されブリッジ回路に構成された半導体
加速度センサにおいて、上記支持ばりの表面に絶縁膜が
形成され、上記薄肉部の厚さを上記絶縁膜の厚さの４０
倍以上にしたことを特徴とする半導体加速度センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13307588A JPH01301177A (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 半導体加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13307588A JPH01301177A (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 半導体加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01301177A true JPH01301177A (ja) | 1989-12-05 |
Family
ID=15096260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13307588A Pending JPH01301177A (ja) | 1988-05-30 | 1988-05-30 | 半導体加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01301177A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04315477A (ja) * | 1991-04-15 | 1992-11-06 | Nissan Motor Co Ltd | ３次元加速度センサ |
| US6252335B1 (en) * | 1997-05-07 | 2001-06-26 | Pacesetter Ab | Beam-type accelerometer |
-
1988
- 1988-05-30 JP JP13307588A patent/JPH01301177A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04315477A (ja) * | 1991-04-15 | 1992-11-06 | Nissan Motor Co Ltd | ３次元加速度センサ |
| US6252335B1 (en) * | 1997-05-07 | 2001-06-26 | Pacesetter Ab | Beam-type accelerometer |
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