JPH0562828B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0562828B2 JPH0562828B2 JP60048838A JP4883885A JPH0562828B2 JP H0562828 B2 JPH0562828 B2 JP H0562828B2 JP 60048838 A JP60048838 A JP 60048838A JP 4883885 A JP4883885 A JP 4883885A JP H0562828 B2 JPH0562828 B2 JP H0562828B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- silicon substrate
- bridge circuit
- view
- pedestal
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D48/00—Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
- H10D48/50—Devices controlled by mechanical forces, e.g. pressure
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は半導体装置に関し、特にロボツトの手
などに触覚センサとして使用される半導体装置に
関する。
などに触覚センサとして使用される半導体装置に
関する。
近年、安価で高性能なマイクロコンピユータが
普及し、それらを用いることにより様々な産業分
野で自動化あるいはロボツト化が進められつつあ
る。しかし、現在実用化されているロボツトは、
ある定まつた形、定まつた大きさあるいは定まつ
た重さの物体を持ち上げたり、運んだりあるいは
加工、組立等の作業を一定のプログラムによつて
しか行うことができない。
普及し、それらを用いることにより様々な産業分
野で自動化あるいはロボツト化が進められつつあ
る。しかし、現在実用化されているロボツトは、
ある定まつた形、定まつた大きさあるいは定まつ
た重さの物体を持ち上げたり、運んだりあるいは
加工、組立等の作業を一定のプログラムによつて
しか行うことができない。
一方、消費者層の多様化により、多品種少量生
産の傾向が強くなり、FMS（Flexible
Manufacturing System）と呼ばれる自動化技術
の開発が叫ばれている。この様な自動化の流れに
於ては人間の感覚器官に代る様々なセンサをロボ
ツトあるいは自動機械に装備し、制御するための
情報をセンサから取入れる必要がある。そのよう
なセンサの中でもロボツトの指あるいは手に装備
され、対象物に直接触れることにより、対象物の
形状を認識したりあるいはその圧覚から、対象物
の硬さを判断したり、また細かい部品の組立作業
の際の対象物からの力を測定したりするための触
覚センサの必要性が認識されている。
産の傾向が強くなり、FMS（Flexible
Manufacturing System）と呼ばれる自動化技術
の開発が叫ばれている。この様な自動化の流れに
於ては人間の感覚器官に代る様々なセンサをロボ
ツトあるいは自動機械に装備し、制御するための
情報をセンサから取入れる必要がある。そのよう
なセンサの中でもロボツトの指あるいは手に装備
され、対象物に直接触れることにより、対象物の
形状を認識したりあるいはその圧覚から、対象物
の硬さを判断したり、また細かい部品の組立作業
の際の対象物からの力を測定したりするための触
覚センサの必要性が認識されている。
従来報告されている触覚センサとしては、感圧
導電性ゴムを用いたもの、マイクロスイツチを用
いたもの、あるいはカーボンフアイバを用いたも
の等様々である（自動化技術第14巻第６号37頁〜
42頁及び61頁〜70頁）。これらの触覚センサは大
きすぎたり、あるいは直線性や再現性が悪かつた
り、あるいはオン−オフ情報しか検出できないと
いう欠点がある。また圧覚分布を測定したりする
場合、単一の圧覚センサをアレイ状に並べる必要
があるが、信号処理のための配線が極めて多くな
り、かつロボツトの指や手の可動部にとりつけら
れた場合、信頼性に劣る。
導電性ゴムを用いたもの、マイクロスイツチを用
いたもの、あるいはカーボンフアイバを用いたも
の等様々である（自動化技術第14巻第６号37頁〜
42頁及び61頁〜70頁）。これらの触覚センサは大
きすぎたり、あるいは直線性や再現性が悪かつた
り、あるいはオン−オフ情報しか検出できないと
いう欠点がある。また圧覚分布を測定したりする
場合、単一の圧覚センサをアレイ状に並べる必要
があるが、信号処理のための配線が極めて多くな
り、かつロボツトの指や手の可動部にとりつけら
れた場合、信頼性に劣る。
また、ピエゾ抵抗効果を用いた半導体圧力セン
サのダイヤフラム部を直接あるいは間接的に押す
という方法も考えられる。半導体圧力センサを用
いる方法は、感度や直線性に優れ、かつ信号処理
部も集積化可能なため、優れた方法であるが、ダ
イヤフラムの膜厚を一定に制御することが困難で
あることから、アレイ化した場合に、ばらつきが
大きくなる。一方、それを避けるために膜厚を厚
くすると感度が非常に悪くなるという欠点があ
る。
サのダイヤフラム部を直接あるいは間接的に押す
という方法も考えられる。半導体圧力センサを用
いる方法は、感度や直線性に優れ、かつ信号処理
部も集積化可能なため、優れた方法であるが、ダ
イヤフラムの膜厚を一定に制御することが困難で
あることから、アレイ化した場合に、ばらつきが
大きくなる。一方、それを避けるために膜厚を厚
くすると感度が非常に悪くなるという欠点があ
る。
本発明の目的は、以上のような従来な欠点を排
した触覚センサ用半導体装置を提供することにあ
る。
した触覚センサ用半導体装置を提供することにあ
る。
本発明の特徴は、シリコン基板にたがいに平行
に形成された二つの貫通孔間のシリコン基板の部
分から成る両端支持の梁と、前記梁の両端を支持
するシリコン基板の部分から成る支持部と、前記
梁上でかつ前記支持部に近い部分に設けられた少
くとも一つの拡散層抵抗と、前記支持部に設けら
れかつ前記梁上の拡散層抵抗とでブリツジ回路も
しくはハーフブリツジ回路を構成する拡散層抵抗
と、前記梁の中央部の上に設けられた突起部とを
含む触覚センサ用の半導体装置にある。
に形成された二つの貫通孔間のシリコン基板の部
分から成る両端支持の梁と、前記梁の両端を支持
するシリコン基板の部分から成る支持部と、前記
梁上でかつ前記支持部に近い部分に設けられた少
くとも一つの拡散層抵抗と、前記支持部に設けら
れかつ前記梁上の拡散層抵抗とでブリツジ回路も
しくはハーフブリツジ回路を構成する拡散層抵抗
と、前記梁の中央部の上に設けられた突起部とを
含む触覚センサ用の半導体装置にある。
次に、本発明の実施例について図面を用いて説
明する。
明する。
第１図ａ〜ｄは本発明の第１の実施例の製造方
法を説明するための平面図及び断面図であつて、
第１図ａは途中工程における半導体装置の平面
図、第１図ｂはそのＡ−A′断面図、第１図ｃは
次の工程における半導体装置の平面図、第１図ｄ
はそのＢ−B′断面図である。
法を説明するための平面図及び断面図であつて、
第１図ａは途中工程における半導体装置の平面
図、第１図ｂはそのＡ−A′断面図、第１図ｃは
次の工程における半導体装置の平面図、第１図ｄ
はそのＢ−B′断面図である。
まず、第１図ａ，ｂに示すように、シリコン基
板１０に幅10μm、長さ100μmの拡散層抵抗１１，
１２，１３，１４を形成し、ブリツジ回路用の抵
抗とする。本実施例の場合、抵抗値は一つの抵抗
体で約2KΩである。次に、表面を酸化膜１５で
覆う。そして酸化膜１５を選択除去して間隔をお
いた平行な二つの窓１６，１６′をあける。
板１０に幅10μm、長さ100μmの拡散層抵抗１１，
１２，１３，１４を形成し、ブリツジ回路用の抵
抗とする。本実施例の場合、抵抗値は一つの抵抗
体で約2KΩである。次に、表面を酸化膜１５で
覆う。そして酸化膜１５を選択除去して間隔をお
いた平行な二つの窓１６，１６′をあける。
次に、第１図ｃ，ｄに示すように、酸化膜１５
をマスクにしてシリコン基板１０を90℃のヒドラ
ジン液でエツチングして底面まで突抜ける貫通孔
１７，１７′をあける。
をマスクにしてシリコン基板１０を90℃のヒドラ
ジン液でエツチングして底面まで突抜ける貫通孔
１７，１７′をあける。
本実施例においては、（110）面方位のシリコン
基板１０を異方性エツチング液であるヒドラジン
でエツチングしているので、貫通孔１７，１７′
のパターン精度は酸化膜１５のマスク、即ち窓１
６，１６′の精度で決まり、かつ垂直にエツチン
グ除去される。これにより両端支持の梁１８が形
成される。次に、アルミニウム配線１９を形成
し、表面を保護酸化膜１５′を被覆する。アルミ
ニウム配線１９は四つの抵抗１１〜１４を直列に
かつ環状に接続していて、四つの抵抗はブリツジ
回路となつている。そして一組の対角点を入力端
子、他の組の対角点を出力端子としている。
基板１０を異方性エツチング液であるヒドラジン
でエツチングしているので、貫通孔１７，１７′
のパターン精度は酸化膜１５のマスク、即ち窓１
６，１６′の精度で決まり、かつ垂直にエツチン
グ除去される。これにより両端支持の梁１８が形
成される。次に、アルミニウム配線１９を形成
し、表面を保護酸化膜１５′を被覆する。アルミ
ニウム配線１９は四つの抵抗１１〜１４を直列に
かつ環状に接続していて、四つの抵抗はブリツジ
回路となつている。そして一組の対角点を入力端
子、他の組の対角点を出力端子としている。
次に、本発明の最も重要な部分である突起部２
０を梁１８の中央に形成する。この突起部２０
は、梁１８の寸法が１mm以上の大きさの場合はガ
ラスやシリコンを貼付けても良いが、本実施例の
ように梁１８が100μm幅、500μm長さというよう
に小さい寸法の場合は、フイルムレジストを用い
る。本実施例ではフイルムレジストを厚さ100μm
に貼付け、感光させて突起部２０を形成した。
０を梁１８の中央に形成する。この突起部２０
は、梁１８の寸法が１mm以上の大きさの場合はガ
ラスやシリコンを貼付けても良いが、本実施例の
ように梁１８が100μm幅、500μm長さというよう
に小さい寸法の場合は、フイルムレジストを用い
る。本実施例ではフイルムレジストを厚さ100μm
に貼付け、感光させて突起部２０を形成した。
第２図ａ，ｂは第１図ｃ，ｄに示す半導体装置
を搭載する台座の第１の例の平面図及びＣ−C′断
面図である。
を搭載する台座の第１の例の平面図及びＣ−C′断
面図である。
台座２１は中央に開孔２２を有し、この開孔２
２に第１図ｃ，ｄに示す半導体装置の貫通孔１
７，１７′と梁１８とが位置するように台座の表
面に半導体装置が貼付けられる。貼付け後、表面
をシリコンゴムで被覆して保護する。
２に第１図ｃ，ｄに示す半導体装置の貫通孔１
７，１７′と梁１８とが位置するように台座の表
面に半導体装置が貼付けられる。貼付け後、表面
をシリコンゴムで被覆して保護する。
第３図は本第１の実施例の印加荷重と電気的出
力との関係を示す特性図である。
力との関係を示す特性図である。
横軸は梁１８に印加される荷重、縦軸はブリツ
ジの両端における出力電圧を示す。荷重と出力電
圧Ｖとは非常に良い線型関係にあり、再現性も良
好である。
ジの両端における出力電圧を示す。荷重と出力電
圧Ｖとは非常に良い線型関係にあり、再現性も良
好である。
第４図ａ，ｂは第１図ｃ，ｄに示す半導体装置
と搭載する台座の第２の例の平面図及びＤ−
D′断面図である。
と搭載する台座の第２の例の平面図及びＤ−
D′断面図である。
台座４０は凹部４１を有し、この凹部４１に、
第１図ｃ，ｄに示す半導体装置の貫通孔１７，１
７′及び梁１８が位置するように、貼付けられる。
この台座４０は、凹部４１に底面があるから、梁
１８に許容値以上の荷重がかかつても梁１８の中
央部が凹部４１の底に接触して止まるので梁の撓
みは一定量以上にならず梁の破壊を防ぐことがで
きる。
第１図ｃ，ｄに示す半導体装置の貫通孔１７，１
７′及び梁１８が位置するように、貼付けられる。
この台座４０は、凹部４１に底面があるから、梁
１８に許容値以上の荷重がかかつても梁１８の中
央部が凹部４１の底に接触して止まるので梁の撓
みは一定量以上にならず梁の破壊を防ぐことがで
きる。
第５図は本発明の第２の実施例の断面図であ
る。
る。
この実施例は、梁１８の裏面を少しエツチング
してシリコン基板１０の裏面５１よりも梁１８の
裏面５２の方が少し高くなるようにする。この形
状にすると平板の台座が使用でき、また許容値以
上の力が加わつても梁１８が平板の台座に接して
止まるから梁１８の破壊を防ぐことができるとい
う二つの効果が得られる。
してシリコン基板１０の裏面５１よりも梁１８の
裏面５２の方が少し高くなるようにする。この形
状にすると平板の台座が使用でき、また許容値以
上の力が加わつても梁１８が平板の台座に接して
止まるから梁１８の破壊を防ぐことができるとい
う二つの効果が得られる。
上記二つの実施例では、梁の寸法を500μm幅、
500μm長とし、この梁の上に幅10μm、長さ
100μmの抵抗体を作製したが、この寸法に限定さ
れない。また、突起物としてフイルムレジストを
用いたが、材料及び形成方法についてもこれに限
定されない。また、出力電圧は四つの抵抗１１〜
１４を用い、ブリツジ回路を構成して取出すよう
にしたが、ブリツジ回路の半分だけで構成される
ハーフブリツジ回路、つまり二つの抵抗（例えば
抵抗１１と１２）を直列に接続し、その接続点と
接地電源とを出力端子、両端を電圧入力端子とす
るハーフブリツジ回路にすることもできる。ハー
フブリツジ回路の場合も第３図に示したものと同
様の相関関係を得ることができる。
500μm長とし、この梁の上に幅10μm、長さ
100μmの抵抗体を作製したが、この寸法に限定さ
れない。また、突起物としてフイルムレジストを
用いたが、材料及び形成方法についてもこれに限
定されない。また、出力電圧は四つの抵抗１１〜
１４を用い、ブリツジ回路を構成して取出すよう
にしたが、ブリツジ回路の半分だけで構成される
ハーフブリツジ回路、つまり二つの抵抗（例えば
抵抗１１と１２）を直列に接続し、その接続点と
接地電源とを出力端子、両端を電圧入力端子とす
るハーフブリツジ回路にすることもできる。ハー
フブリツジ回路の場合も第３図に示したものと同
様の相関関係を得ることができる。
以上詳細に説明したように、本発明は、梁の中
央部に設けた突起物に集中荷重するような構成に
したので、従来と比べて製造工程が非常に簡略化
され、しかも精度の良い触覚センサ用の半導体装
置を得ることができるという効果を有する。
央部に設けた突起物に集中荷重するような構成に
したので、従来と比べて製造工程が非常に簡略化
され、しかも精度の良い触覚センサ用の半導体装
置を得ることができるという効果を有する。
第１図ａ〜ｄは本発明の第１の実施例の製造方
法を説明するための平面図及び断面図であつて、
第１図ａは途中工程における半導体装置の平面
図、第１図ｂはそのＡ−A′断面図、第１図ｃは
最終工程における半導体装置の平面図、第１図ｄ
はそのＢ−B′断面図、第２図ａ，ｂは第１図ｃ，
ｄに示す半導体装置を搭載する台座の第１の例の
平面図及び断面図、第３図は第１の実施例の印加
荷重と電気的出力との関係を示す特性図、第４図
ａ，ｂは第１図ｃ，ｄに示す半導体装置を搭載す
る台座の第２の例の平面図及び断面図、第５図は
本発明の第２の実施例の断面図である。 １０……シリコン基板、１１，１２，１３，１
４……拡散層抵抗、１５……酸化膜、１５′……
保護膜、１６，１６′……窓、１７，１７′……貫
通孔、１８……梁、１９……アルミニウム配線、
２０……突起部、２１……台座、２２……開孔、
４０……台座、４１……凹部、５１……基板の裏
面、５２……梁の裏面。
法を説明するための平面図及び断面図であつて、
第１図ａは途中工程における半導体装置の平面
図、第１図ｂはそのＡ−A′断面図、第１図ｃは
最終工程における半導体装置の平面図、第１図ｄ
はそのＢ−B′断面図、第２図ａ，ｂは第１図ｃ，
ｄに示す半導体装置を搭載する台座の第１の例の
平面図及び断面図、第３図は第１の実施例の印加
荷重と電気的出力との関係を示す特性図、第４図
ａ，ｂは第１図ｃ，ｄに示す半導体装置を搭載す
る台座の第２の例の平面図及び断面図、第５図は
本発明の第２の実施例の断面図である。 １０……シリコン基板、１１，１２，１３，１
４……拡散層抵抗、１５……酸化膜、１５′……
保護膜、１６，１６′……窓、１７，１７′……貫
通孔、１８……梁、１９……アルミニウム配線、
２０……突起部、２１……台座、２２……開孔、
４０……台座、４１……凹部、５１……基板の裏
面、５２……梁の裏面。
Claims (1)
- １ シリコン基板にたがいに平行に形成された二
つの貫通孔間のシリコン基板の部分から成る両端
支持の梁と、前記梁の両端を支持するシリコン基
板の部分から成る支持部と、前記梁上でかつ前記
支持部に近い部分に設けられた少くとも一つの拡
散層抵抗と、前記支持部に設けられかつ前記梁上
の拡散層抵抗とでブリツジ回路もしくはハーフブ
リツジ回路を構成する拡散層抵抗と、前記梁の中
央部の上に設けられた突起部とを含むことを特徴
とする触覚センサ用の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60048838A JPS61208274A (ja) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60048838A JPS61208274A (ja) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61208274A JPS61208274A (ja) | 1986-09-16 |
| JPH0562828B2 true JPH0562828B2 (ja) | 1993-09-09 |
Family
ID=12814384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60048838A Granted JPS61208274A (ja) | 1985-03-12 | 1985-03-12 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61208274A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07114288B2 (ja) * | 1989-09-26 | 1995-12-06 | 株式会社豊田中央研究所 | 半導体歪測定装置 |
-
1985
- 1985-03-12 JP JP60048838A patent/JPS61208274A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61208274A (ja) | 1986-09-16 |
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