JPH07325105A - 半導体センサ - Google Patents

半導体センサ

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JPH07325105A
JPH07325105A JP6142499A JP14249994A JPH07325105A JP H07325105 A JPH07325105 A JP H07325105A JP 6142499 A JP6142499 A JP 6142499A JP 14249994 A JP14249994 A JP 14249994A JP H07325105 A JPH07325105 A JP H07325105A
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JP
Japan
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silicon substrate
beam portion
conductor path
conductor
damage
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Application number
JP6142499A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Komagata
信幸 駒形
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Nippon Seiki Co Ltd
Original Assignee
Nippon Seiki Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 梁折れ検知精度の向上を図ること。 【構成】 シリコン基板14をエッチング等により加工し
て枠状の支持部12に梁部11を介して片持ち状に支持され
る重り部13を設ける。梁部11には重り部13の変位により
加速度を検出するピエゾ抵抗15を形成する。シリコン基
板14の上,下面側に梁部11及び重り部13の一部を経由し
て支持部12まで延長する損傷検知用の第1,第2の導体
路18,21をそれぞれ設ける。第2の導体路21は導体部23
及びコンタクトホール24を介してシリコン基板14の上面
に導出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車両の加速
度や圧力を検出する半導体センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】かかる半導体センサを加速度センサとし
て利用した従来の技術として、例えばTRANS. Vol. ED-2
6 DEC. 1979. "A Batch-Fabricated Silicon Accelerom
eter"に開示され、図5に示すように、シリコン基板1
をエッチング等により加工して支持部2及び、この支持
部2から薄肉の梁部3を介して連続する厚肉の重り部4
を設けるとともに、梁部3上面に複数のピエゾ抵抗5を
ブリッジ回路を構成するように形成し、重り部4が加速
度により変位して梁部3が撓んだ時、その応力でピエゾ
抵抗5の抵抗値が変化し、この抵抗値変化によって加速
度を検出するものや、例えば実開平5−52763号公
報に開示され、図6に示すように、シリコン基板1をエ
ッチング等により加工して支持部2及び、この支持部2
から薄肉の梁部3を介して連続する厚肉の重り部4を設
け、この重り部4の下面に可動電極6を形成するととも
に、この可動電極6と対向する静止電極7を有するガラ
ス等からなる基板8をシリコン基板1に接合して両電極
6,7間にギャップを設け、重り部4が加速度により変
位した時、重り部4の変位量に応じて両電極6,7間の
ギャップ量が変化し、静電容量が変化することにより加
速度を検出するものが知られている。
【0003】そして上述した図5,図6の加速度センサ
にあっては、シリコン基板1の薄肉である梁部3に大き
な応力が集中するため、梁部3やその周辺部分にひび割
れが生じたり、梁部3が折れてしまいやすく、このよう
に梁部3が機械的に損傷してしまうと加速度の正確な検
出ができなくなってしまうため、図7に示すように、シ
リコン基板1表面に梁部3を経て支持部2まで連続する
アルミニウム等の導電性金属層からなる導電路9を引き
回し形成し、この導電路9が梁部3の損傷に伴い破断す
るよう構成し、導電路9が破断して不導通状態となるこ
とにより、梁部3の損傷を検知できるよう構成した半導
体センサが知られている(例えば特公平5−58140
号公報,特公平1−163637号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来例は、導電路9が破断しないと損傷を検知すること
ができないために、梁部3の受けた損傷が片面側のみに
留まった状態のとき、例えば導電路9の形成されない梁
部3の裏面側からひび割れが生じ、このひび割れが梁部
3表面側の導電路9まで到達しない状態(ハーフクラッ
ク)であるときは、導電路9は破断せず、したがって梁
部3の損傷を検知することができないという問題があ
る。
【0005】本発明はこの点に着目してなされたもの
で、その主な目的は、梁部に片面側のみの損傷が生じた
場合あってもこれを検知し、損傷検知精度を高めること
が可能な半導体センサを提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、支持部から梁
部を介して連続形成される重り部を有するシリコン基板
からなり、前記重り部の変位により外力を検出する半導
体センサにおいて、前記梁部の上,下面側に前記梁部の
損傷を検知する導体路を形成したものである。
【0007】また本発明は前記構成において、前記梁部
に前記重り部の変位により外力を検出するピエゾ抵抗を
備え、このピエゾ抵抗の外側に前記上面側の導体路を引
き回し形成したものである。
【0008】
【作用】本発明によれば、損傷検知用の導体路が梁部の
上,下面側双方に形成されることにより、ハーフクラッ
ク等片面側のみの損傷であっても、梁部の損傷に伴い
上,下面側のいづれかの導体路が破断されるため、梁部
の損傷が検知される。
【0009】また本発明によれば、上面側の導体路がピ
エゾ抵抗の外側に引き回し形成されることにより、ピエ
ゾ抵抗が損傷する前に上面側の導体路が破断されるた
め、梁部の損傷が早期に検知される。
【0010】
【実施例】以下、図1〜図4に基づき本発明の実施例を
説明する。
【0011】図1は本発明の一実施例による加速度セン
サ(半導体センサ)の概要を示す要部断面図である。図
1において加速度センサは、選択的なエッチングにより
溝部10及び薄肉の梁部11が形成され、枠状の支持部12に
梁部11を介して連続する厚肉の重り部13を片持ち状に支
持するN型シリコン基板14と、このシリコン基板14の梁
部11にブリッジ回路を構成するよう形成されたピエゾ抵
抗15とを備え、重り部13に加わる加速度により梁部11が
撓んだとき、その応力によってピエゾ抵抗15の抵抗値が
変化するようになっている。またシリコン基板14の上,
下側にはガラス等の絶縁材料からなる一対の上,下スト
ッパ16,17が固着されており、これらストッパ16,17
は、重り部13の上下方向への変位を規制することによ
り、過大な加速度に対する梁部11の応力破壊を防止する
ものである。そして前記ブリッジ回路にはリード線15a
が接続され、ピエゾ抵抗15の抵抗値変化を外部へ出力す
るようになっている。
【0012】図2は図1に示したシリコン基板14の基板
面を示す平面図であり、図2(a)はシリコン基板14の
上面を、図2(b)はシリコン基板14の下面をそれぞれ
示している。図2(a)においてシリコン基板14の上面
には、ピエゾ抵抗15の外側を囲むように梁部11の平面方
向両側端部及び重り部13の一部を経由して支持部12まで
延びる一本の連続した導電路からなる第1の導体路18が
アルミ等の導電性材料により引き回し形成され、その延
長端には支持部12上に位置して2つの第1の端子部19,
20が一体に形成されている。また図2(b)においてシ
リコン基板14の下面側表層内部には、梁部11の平面方向
両側端部及び重り部13の一部を経由して支持部12までに
延びる拡散層からなる第2の導体路21が形成され、この
第2の導体路21は、図3に示すようにトレンチ部22を通
じて上面側からシリコン基板14の内部に拡散形成された
中継接続用の導体部23及びコンタクトホール24を介して
シリコン基板14上面に形成されたアルミ等の導電性材料
からなる配線部25に接続され、この配線部25の端部には
支持部12上に位置して2つの第2の端子部26,27(図2
(a)参照)が一体に形成されている。なお、図2,図
3ではピエゾ抵抗15周辺部の配線構造を省略して示して
いる。
【0013】そして第1の端子部19,20及び第2の端子
部26,27を通じて第1の導体路18並びに第2の導体路21
には、所定量の電流が供給され、通常時にはこれら導体
路18,21が通電状態となるようにし、梁部11あるいは重
り部13に折れやひび割れが発生した損傷時にはその損傷
に伴い第1の導体路18もしくは第2の導体路21のいづれ
か、あるいは第1の導体路18及び第2の導体路21の双方
が破断して不導通状態となるようにしており、このよう
に第1の導体路18あるいは第2の導体路21の破断により
梁部11付近の損傷を検知する構成となっている。
【0014】図4は図1から図3に示した加速度センサ
の製造方法の一例を示す説明図であり、まずN型シリコ
ン基板14の上面に所定領域を除いてSiO2 からなる酸
化膜28を形成し、この酸化膜28を除いた領域にボロンの
拡散等により第2の導体路21を形成する(図4
(a))。
【0015】つぎにシリコン基板14の上面にN型エピタ
キシャル層(以下、エピ層という)14aを成長形成する
(図4(b))。
【0016】つぎに第2の導体路21の端部上方に位置す
るエピ層14aの上面にレジスト(図示しない)をパター
ン形成し、このレジストを除いた領域を例えばフッ硝酸
からなるエッチング液にて部分的に取り除いてトレンチ
部22を形成する(図4(c))。
【0017】つぎに前記レジストを除去した後、トレン
チ部22及びエピ層14aの所定個所に、ボロンの拡散等に
より導体部23とリード29、ボロンのイオン注入等により
ピエゾ抵抗15をそれぞれ設け、エピ層14aの上面に再び
酸化膜28を形成する(図4(d))。
【0018】つぎに導体部23及びリード29の所定個所に
対応する酸化膜28にコンタクトホール24,30を形成し、
酸化膜28の上面に蒸着等により配線部25,第2の端子部
26,27(図2(a)参照)及び配線電極31、第1の導体
路18,第1の端子部19,20(図2(a)参照)を形成す
る(図4(e))。これによりピエゾ抵抗15はリード29
を介して配線電極31と接続される。
【0019】つぎにシリコン基板14の下面にSi3 N4
からなる耐エッチング膜32をパターン形成し、シリコン
基板14をKOH等のアルカリエッチング液により異方性
エッチングする。これによりN型シリコン基板14は、梁
部11を残すよう第2の導体路21付近までエッチングが進
行し、同時に溝部10がエッチングにより除去され、耐エ
ッチング膜31を除去すると溝部10,梁部11,支持部12,
重り部13を有したウェハ構造が得られる(図4
(f))。
【0020】このようなシリコンウェハは、パイレック
スガラスからなる上,下ストッパ16,17を陽極接合等に
より固着した後、個々のチップにダイシングされ、配線
電極32の電極端子(図示しない)にリード線15aをワイ
ヤボンディング等により接続するとともに、第1の端子
部19,20及び第2の端子26,27を図示しない適宜接続手
段(例えばワイヤボンディング)により外部と接続する
ことにより、図1から図3に示した加速度センサが完成
する。
【0021】以上、詳述したように本実施例では、シリ
コン基板14の上面及び下面側に梁部11及び重り部13の一
部を経由して支持部12まで延びる第1,第2の導体路1
8,21を形成し、これら導体路18,21のうち少なくとも
一方の導体路18,21が梁部11の損傷に伴い破断するよう
構成したことにより、ハーフクラック等片面側のみの梁
部11の損傷であっても、上,下面側のいづれかの導体路
18,21が破断されて不導通状態となるため、梁部の損傷
を検知することができる。
【0022】また本実施例によれば、ピエゾ抵抗15の外
側に第1の導体路18を引き回し形成したことにより、例
えば梁部11の側端から損傷が生じた場合、外側に位置す
る第1の導体路18がピエゾ抵抗15の損傷に先立って破断
するため、ピエゾ抵抗15が損傷する前に梁部11の損傷を
検知することができる。
【0023】なお本実施例では、第1,第2の導体路1
8,21を梁部11及び重り部13の一部を経由して支持部12
まで延びるよう形成したが、これら導体路18,21は、例
えば第1の導体路18を溝部10に沿って重り部13の全周を
囲むように延長して設け、重り部13の損傷を検知可能に
設けたり、あるいは第2の導体路21を重り部13側に延長
して設けることも可能であり、第1,第2の導体路18,
21の少なくとも一部が梁部11を経由するよう形成されて
いれば適宜設計変更が可能である。
【0024】また本実施例では、第1の導体路18をアル
ミの印刷,蒸着等により独立した導体路として形成した
が、拡散等からなる導体を部分的に交えて一本の導体路
として設けることも可能であり、さらにピエゾ抵抗16の
配線電極31の一部を利用することも可能である。
【0025】また本実施例では、第2の導体路21を梁部
11の下面側外部に露出しないよう形成したが、外部に露
出する場合は、第2の導体路21の表面を例えばSiO2
からなる酸化膜で被覆すれば良い。
【0026】また本実施例では、第1,第2の導体路1
8,21からなる損傷検知手段をピエゾ抵抗15の抵抗値変
化により加速度を検出する加速度センサに適用したが、
このような損傷検知手段は、従来例の図6に示すような
静電容量型の加速度センサに適用することも可能であ
る。
【0027】また本発明の半導体センサは、実施例で述
べた加速度センサの他、触圧や気圧等の圧力、機械的振
動の物理的な外力等を検出するセンサとしても利用する
ことができる。
【0028】
【発明の効果】以上、詳述したように本発明は、支持部
から梁部を介して連続形成される重り部を有するシリコ
ン基板からなり、前記重り部の変位により外力を検出す
る半導体センサにおいて、少なくとも前記梁部の上,下
面側に前記梁部の損傷を検知する導体路を形成したこと
により、ハーフクラック等片面側のみの損傷であって
も、上,下面側のいづれかの導体路が破断されるため、
梁部の損傷が検知され、これにより損傷検知精度を向上
させることが可能な半導体センサを提供することができ
る。
【0029】また本発明は前記構成において、前記梁部
に前記重り部の変位により外力を検出するピエゾ抵抗を
備え、このピエゾ抵抗の外側に前記上面側の導体路を引
き回し形成したことにより、ピエゾ抵抗が損傷する前に
梁部の損傷を検知することができ、これにより損傷の早
期検知を可能とする半導体センサを提供することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による加速度センサの概要を
示す要部断面図である。
【図2】図1のシリコン基板の上,下面を示す平面図で
ある。
【図3】図2の梁部付近の断面図である。
【図4】同上実施例による加速度センサの製造工程を示
す説明図である。
【図5】従来例を示す断面図である。
【図6】他の従来例を示す断面図である。
【図7】他の従来例を示す平面図である。
【符号の説明】
11 梁部 12 支持部 13 重り部 14 シリコン基板 15 ピエゾ抵抗 18 第1の導体路 21 第2の導体路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 支持部から梁部を介して連続形成される
    重り部を有するシリコン基板からなり、前記重り部の変
    位により外力を検出する半導体センサにおいて、前記梁
    部の上,下面側に前記梁部の損傷を検知する導体路を形
    成したことを特徴とする半導体センサ。
  2. 【請求項2】 前記梁部に前記重り部の変位により外力
    を検出するピエゾ抵抗を備え、このピエゾ抵抗の外側に
    前記上面側の導体路を引き回し形成したことを特徴とす
    る請求項1記載の半導体センサ。
JP6142499A 1994-05-31 1994-05-31 半導体センサ Pending JPH07325105A (ja)

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JP6142499A JPH07325105A (ja) 1994-05-31 1994-05-31 半導体センサ

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JP6142499A JPH07325105A (ja) 1994-05-31 1994-05-31 半導体センサ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990023590A (ko) * 1997-08-16 1999-03-25 클라우스 포스, 게오르그 뮐러 질량 유동 센서
WO2014196320A1 (ja) * 2013-06-04 2014-12-11 株式会社村田製作所 加速度センサ
CN110615402A (zh) * 2018-06-19 2019-12-27 中国科学院声学研究所 一种简支悬臂梁结构mems压电矢量水听器及制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19990023590A (ko) * 1997-08-16 1999-03-25 클라우스 포스, 게오르그 뮐러 질량 유동 센서
WO2014196320A1 (ja) * 2013-06-04 2014-12-11 株式会社村田製作所 加速度センサ
JP5930127B2 (ja) * 2013-06-04 2016-06-08 株式会社村田製作所 加速度センサ
US10156584B2 (en) 2013-06-04 2018-12-18 Murata Manufacturing Co., Ltd. MEMS piezoresistive acceleration sensor
CN110615402A (zh) * 2018-06-19 2019-12-27 中国科学院声学研究所 一种简支悬臂梁结构mems压电矢量水听器及制备方法

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