JPH11160346A - 半導体加速度センサ及びその製造方法並びに検査方法 - Google Patents

半導体加速度センサ及びその製造方法並びに検査方法

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JPH11160346A
JPH11160346A JP32727797A JP32727797A JPH11160346A JP H11160346 A JPH11160346 A JP H11160346A JP 32727797 A JP32727797 A JP 32727797A JP 32727797 A JP32727797 A JP 32727797A JP H11160346 A JPH11160346 A JP H11160346A
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JP
Japan
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semiconductor substrate
semiconductor
strain detecting
acceleration sensor
detecting element
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JP32727797A
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English (en)
Inventor
Haruhiko Yamamoto
治彦 山本
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 重り部に重力のかかっていない状態での特性
検査の行える半導体加速度センサ及びその製造方法並び
に検査方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板1により、外周をなす支持部
10と重り部8と両者を接続する梁部11とを形成し、
梁部11には、重り部8に加わる加速度により抵抗値の
変化する歪み検出部2が形成され、半導体基板1の両面
側に台座6,9が接合されてなる半導体加速度センサに
おいて、歪み検出部は、梁部11の表面と裏面の各々
に、同一構造の歪み検出素子2,20を形成することに
より構成するようにし、半導体基板1の表面側の歪み検
出素子2の出力と裏面側の歪み検出素子20の出力の両
方の出力を用いて算出した値を重り部8に加速度がかか
っていない状態での特性検査の値とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板により
形成された重り部に加わる加速度を、梁部に形成された
歪み検出部の抵抗値の変化として検出するようにした半
導体加速度センサ及びその製造方法並びに検査方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、加速度検出用のセンサとしては、
圧電セラミック、有機薄膜、シリコン単結晶等、様々な
材料を用いた多種多様の加速度センサが開発され、商品
化されている。これらの加速度センサは、ヒステリシ
ス、クリープ、疲労等がなく、また、構造が簡単で、電
圧感度が極めて高い、容易に増幅できる、使い勝手が優
れている等の利点があり、様々な分野で広く用いられて
いる。
【0003】これらの加速度センサの中でも特に、シリ
コン単結晶を用いた半導体加速度センサは、シリコン自
体の格子欠陥が極めて少ないために理想的な弾性体とな
ることと、半導体プロセス技術をそのまま転用すること
ができることから、特に、近年注目されている。
【0004】この半導体加速度センサの製造方法の一例
を図3に示す。まず、図3(a)に示すように、半導体
基板1の表面側に、イオン注入や熱拡散により、歪み検
出部としてのピエゾ抵抗2により構成されたブリッジ回
路を形成し、半導体基板1の裏面側を異方性エッチング
することにより薄膜部3を形成する。次に、図3(b)
に示すように、半導体基板1の表面側に電極4や配線5
等を形成した後、裏面側からガラス製等の台座6を陽極
接合等により接合する。さらに、RIE等により空隙部
7を形成することにより重り部8が形成される。次に、
図3(c)に示すように、半導体基板1の表面側にガラ
ス製等の台座9を陽極接合等により接合することにより
完成する。なお、図4は、半導体加速度センサの台座
6,9等を省略した状態を示す外観図である。
【0005】ここで、重り部8は、薄膜部3の残った部
分により周囲の支持部10と接続されており、この残っ
た部分が梁部11となる。つまり、重り部8は梁部11
の弾性により支持部10に支えられているのである。そ
して、梁部11にはピエゾ抵抗2が形成されており、重
り部8に加えられた加速度は、梁部11の歪みとなり、
ピエゾ抵抗2の抵抗値の変化として検出されるのであ
る。
【0006】通常、半導体素子の場合、パッケージに組
み込む前にウエハの状態で特性の検査が行われる。プロ
ーブ検査装置を用い、検査ステージにウエハを自動搬送
し、ボンディングパッドへプロービングすることによ
り、電気的特性の計測を行い、不良のチップにマーキン
グを行うのである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような半導体加速度センサでは、ウエハの状態でプロー
ビングにより特性を検査する場合、検査ステージに水平
にウエハがセットされるので、ウエハに形成されている
半導体加速度センサの重り部8に重力が加わり、梁部1
1に応力がかかり歪んでしまい、重力がかかっていない
状態での特性の計測ができないという問題があった。
【0008】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、重り部に重力のかかっ
ていない状態での特性検査の行える半導体加速度センサ
及びその製造方法並びに検査方法を提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
半導体基板により、外周をなす支持部と重り部と両者を
接続する梁部とを形成し、前記梁部には、重り部に加わ
る加速度により抵抗値の変化する歪み検出部が形成さ
れ、前記半導体基板の両面側に台座が接合されてなる半
導体加速度センサにおいて、前記歪み検出部は、前記梁
部の表面と裏面の各々に、同一構造の歪み検出素子を形
成することにより構成するようにしたことを特徴とする
ものである。
【0010】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体加速度センサの製造方法であって、半導体基板の表
面側にイオン注入や熱拡散により歪み検出素子及び配線
抵抗を形成し、半導体基板の裏面側をエッチングするこ
とにより薄膜部を形成し、半導体基板の裏面側にイオン
注入や熱拡散により表面側の歪み検出素子と同一構造の
歪み検出素子及び配線抵抗を形成し、半導体基板の表面
側に、前記半導体基板の両面に形成された歪み検出素子
の各々に前記配線抵抗を介して接続される電極を形成
し、半導体基板の裏面側に台座を接合し、前記薄膜部の
1部を梁部として残すようにエッチングにより空隙部を
形成することにより重り部を形成し、次いで、半導体基
板の表面側に台座を接合するようにしたことを特徴とす
るものである。
【0011】請求項3記載の発明は、請求項1記載の半
導体加速度センサの特性を検査する検査方法であって、
前記半導体基板の表面側の歪み検出素子の出力と裏面側
の歪み検出素子の出力の両方の出力を用いて算出した値
を重り部に加速度がかかっていない状態での特性検査の
値とするようにしたことを特徴とするものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づき説明する。図1は、本発明の実施の形態
の一例に係る半導体圧力センサの表面状態を示す模式図
であり、図2は、図1のA−A’における断面状態を示
す模式図である。本実施形態の半導体圧力センサの基本
的構成は、従来例として説明した図3、図4のものと同
等であるので、同一個所には同一符号を付して説明を省
略する。
【0013】本実施形態の半導体圧力センサは、図3、
図4で示した半導体圧力センサにおいて、さらに、半導
体基板1の裏面側に、表面側のピエゾ抵抗2と同一構造
(寸法、濃度等が同一)のピエゾ抵抗20からなるブリ
ッジ回路が形成されるとともに、このブリッジ回路の出
力電圧を取り出すための拡散抵抗による配線50、5a
及び電極4aが形成されている。
【0014】本実施形態の半導体圧力センサの製造方法
は、まず、図2(a)に示すように、半導体基板1の表
面側に、イオン注入や熱拡散により、歪み検出部として
のピエゾ抵抗2により構成されたブリッジ回路及び拡散
抵抗による配線5、5aを形成する。図1に示すよう
に、配線5は表面側のピエゾ抵抗2間の接続及びピエゾ
抵抗2と表面側のピエゾ抵抗2用の電極4を接続させる
ためのものであり、配線5aは裏面側のピエゾ抵抗20
(後述)と裏面側のピエゾ抵抗20用の電極4a(後
述)を接続させるためのものである。従って、半導体基
板1の表面側のピエゾ抵抗2は配線5を介して電極4に
接続され、半導体基板1の裏面側のピエゾ抵抗20は配
線50、5aを介して電極4aに接続される。
【0015】次に、図2(b)に示すように、水酸化カ
リウムを主成分とするエッチング液により、半導体基板
1の裏面側を異方性エッチングし、薄膜部3を形成し、
裏面側にイオン注入や熱拡散によりピエゾ抵抗20によ
り構成されたブリッジ回路及び拡散抵抗による配線50
を形成する。ここで、裏面側のピエゾ抵抗20は表面側
のピエゾ抵抗2と同一構造(寸法、濃度等が同一)とな
るように形成する。また、配線50は拡散の深さを調節
させる等により表面側の配線5aと電気的に接続される
ようにする。次に、図4(c)に示すように、半導体基
板1の表面側に、ピエゾ抵抗2用の電極4とピエゾ抵抗
20用の電極4aをAl−Siのスパッタリング、エッ
チングにより形成した後、裏面側からガラス製等の台座
6を陽極接合等により接合する。さらに、RIE等によ
り空隙部7を形成することにより重り部8が形成され
る。次に、図2(d)に示すように、半導体基板1の表
面側にガラス製等の台座9を陽極接合等により接合する
ことにより半導体加速度センサが完成する。重り部8
は、薄膜部3の残った部分により周囲の支持部10と接
続されており、この残った部分が梁部11となる。つま
り、重り部8は梁部11の弾性により支持部10に支え
られているのである。そして、梁部11の両面にはピエ
ゾ抵抗2、20が形成されており、重り部8に加えられ
た加速度は、梁部11の歪みとなり、ピエゾ抵抗2、2
0の抵抗値の変化として検出されるのである。
【0016】本実施形態の半導体圧力センサを用いてウ
エハ状態での特性検査を行う場合、プローブ検査装置を
用い、検査ステージにウエハを自動搬送し、ボンディン
グパッド(電極4、4a)へプロービングすることによ
り、電気的特性の計測を行う。まず、電極4へプロービ
ングすることにより、半導体基板1の表面側のピエゾ抵
抗2により形成されたブリッジの出力電圧を計測する。
この場合は、重力による応力がピエゾ抵抗2にかかって
いるので+1Gでの出力となる。次に、電極4aへプロ
ービングすることにより、半導体基板1の裏面側のピエ
ゾ抵抗20により形成されたブリッジの出力電圧を計測
する。この場合は、上述の場合と同じ大きさの応力がピ
エゾ抵抗20にかかっているが、向きが反対となるの
で、−1Gの応力が加わった場合の出力と同等となる。
【0017】従って、重り部8に重力がかかっていない
状態、つまり、0Gでの特性となるオフセット電圧は、
上記+1Gの場合の出力と−1Gの場合の出力とから計
算により求めることができる。簡易的なけ計算方法とし
ては、0Gは+1Gと−1Gとの中点であるので、両者
の出力電圧を加え、2で割ることにより算出できるので
ある。
【0018】
【発明の効果】以上のように、請求項1乃至請求項3記
載の発明によれば、半導体基板により、外周をなす支持
部と重り部と両者を接続する梁部とを形成し、前記梁部
には、重り部に加わる加速度により抵抗値の変化する歪
み検出部が形成され、前記半導体基板の両面側に台座が
接合されてなる半導体加速度センサにおいて、前記歪み
検出部は、前記梁部の表面と裏面の各々に、同一構造の
歪み検出素子を形成することにより構成するようにした
ので、前記半導体基板の表面側の歪み検出素子の出力と
裏面側の歪み検出素子の出力の両方の出力を用いて算出
した値を重り部に加速度がかかっていない状態での特性
検査の値とすることにより、重り部に重力のかかってい
ない状態での特性検査が行えるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る半導体加速度センサ
の表面状態を示す模式図である。
【図2】同上に係る半導体加速度センサの製造工程を示
す断面の模式図である。
【図3】従来の半導体加速度センサの製造工程を示す模
式図である。
【図4】従来の半導体加速度センサの外観の概略を示す
模式図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 ピエゾ抵抗 20 ピエゾ抵抗 3 薄膜部 4 電極 4a 電極 5 配線 5a 配線 50 配線 6 台座 7 空隙部 8 重り部 9 台座 10 支持部 11 梁部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板により、外周をなす支持部と
    重り部と両者を接続する梁部とを形成し、前記梁部に
    は、重り部に加わる加速度により抵抗値の変化する歪み
    検出部が形成され、前記半導体基板の両面側に台座が接
    合されてなる半導体加速度センサにおいて、前記歪み検
    出部は、前記梁部の表面と裏面の各々に、同一構造の歪
    み検出素子を形成することにより構成するようにしたこ
    とを特徴とする半導体加速度センサ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の半導体加速度センサの製
    造方法であって、半導体基板の表面側にイオン注入や熱
    拡散により歪み検出素子及び配線抵抗を形成し、半導体
    基板の裏面側をエッチングすることにより薄膜部を形成
    し、半導体基板の裏面側にイオン注入や熱拡散により表
    面側の歪み検出素子と同一構造の歪み検出素子及び配線
    抵抗を形成し、半導体基板の表面側に、前記半導体基板
    の両面に形成された歪み検出素子の各々に前記配線抵抗
    を介して接続される電極を形成し、半導体基板の裏面側
    に台座を接合し、前記薄膜部の1部を梁部として残すよ
    うにエッチングにより空隙部を形成することにより重り
    部を形成し、次いで、半導体基板の表面側に台座を接合
    するようにしたことを特徴とする半導体加速度センサの
    製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の半導体加速度センサの特
    性を検査する検査方法であって、前記半導体基板の表面
    側の歪み検出素子の出力と裏面側の歪み検出素子の出力
    の両方の出力を用いて算出した値を重り部に加速度がか
    かっていない状態での特性検査の値とするようにしたこ
    とを特徴とする半導体加速度センサの検査方法。
JP32727797A 1997-11-28 1997-11-28 半導体加速度センサ及びその製造方法並びに検査方法 Pending JPH11160346A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011124344A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Murata Mfg Co Ltd 素子構造および素子製造方法
US8487389B2 (en) 2009-07-10 2013-07-16 Yamaha Corporation Uniaxial acceleration sensor

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