JPS6176961A - 半導体加速度センサ - Google Patents
半導体加速度センサInfo
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- JPS6176961A JPS6176961A JP59196831A JP19683184A JPS6176961A JP S6176961 A JPS6176961 A JP S6176961A JP 59196831 A JP59196831 A JP 59196831A JP 19683184 A JP19683184 A JP 19683184A JP S6176961 A JPS6176961 A JP S6176961A
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- diffused resistor
- acceleration sensor
- semiconductor acceleration
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- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
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- G—PHYSICS
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- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0822—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass
- G01P2015/0825—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0828—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining out-of-plane movement of the mass for one single degree of freedom of movement of the mass the mass being of the paddle type being suspended at one of its longitudinal ends
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体基板上に形成した片持ばりを用いた超
小型の半導体加速度センサに関するものである。
小型の半導体加速度センサに関するものである。
最近半導体基板上に形成された超小型の半導体加速度セ
ンサが開発されている。
ンサが開発されている。
この半導体加速度センサは、エツチング等の薄膜技術を
用いて半導体基板上に形成されるものであり、半導体の
ピエゾ抵抗効果による抵抗変化や偏位による微小な容量
変化を検出することによって加速度を検出するようにな
っている。
用いて半導体基板上に形成されるものであり、半導体の
ピエゾ抵抗効果による抵抗変化や偏位による微小な容量
変化を検出することによって加速度を検出するようにな
っている。
これらの半導体加速度センサは上記のように薄膜技術を
用いて形成されるため、例えば振動部分の長さが１１０
０ａ程度、厚さがＩＩ！ｍ程度、チップ全体の大きさが
１ｍｍ角程度と極めて小型に形成することが出来、又、
集積回路で他の素子と同一基板上に形成することも出来
るという優れた特徴がある。
用いて形成されるため、例えば振動部分の長さが１１０
０ａ程度、厚さがＩＩ！ｍ程度、チップ全体の大きさが
１ｍｍ角程度と極めて小型に形成することが出来、又、
集積回路で他の素子と同一基板上に形成することも出来
るという優れた特徴がある。
上記のごとき半導体加速度センサとしては、例えばＩＥ
ＥＥ Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ、 Ｖｏｌ
、ＥＤ−２６，Ｎｏ、１２゜ｐ、１９１１． Ｄｅｃ、
１９７９“Ａ Ｂａｔｃｈ−Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｓ
ｉｌｉｃｏｎＡｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ”に記載され
ているものがある。
ＥＥ Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ、 Ｖｏｌ
、ＥＤ−２６，Ｎｏ、１２゜ｐ、１９１１． Ｄｅｃ、
１９７９“Ａ Ｂａｔｃｈ−Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ Ｓ
ｉｌｉｃｏｎＡｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒ”に記載され
ているものがある。
第２図は上記の半導体加速度センサを示す図であり（ａ
）は平面図、（ｂ）は断面図を示す。
）は平面図、（ｂ）は断面図を示す。
第２図において、２１はＳｉ加速度センサチップ、２２
はＳＬ片持ばり、２３はＳｉ重り、２４はｐ型の拡散抵
抗、２５はＰ＋型の拡散電極である。
はＳＬ片持ばり、２３はＳｉ重り、２４はｐ型の拡散抵
抗、２５はＰ＋型の拡散電極である。
第２図に示す半導体加速度センサにおいては。
加速度が加わったときにＳｉ重り２３が偏位し、そのた
めＳｉ片持ばり２２に歪を生ずる。
めＳｉ片持ばり２２に歪を生ずる。
このＳｉ片持ばり２２の支持部付近にはＰ型の拡散抵抗
２４が形成されており、片持ばりに歪を生ずるとピエゾ
抵抗効果によって拡散抵抗２４の抵抗値が変化する。
２４が形成されており、片持ばりに歪を生ずるとピエゾ
抵抗効果によって拡散抵抗２４の抵抗値が変化する。
この抵抗値の変化をｐ＋型の拡散電極２５を介して検出
することにより加速度を検出することが出来る。
することにより加速度を検出することが出来る。
上記のごとき従来の半導体加速度センサにおいては、後
工程での実装を容易にするためＳｉの熱酸化膜は除去さ
れているものが多い。
工程での実装を容易にするためＳｉの熱酸化膜は除去さ
れているものが多い。
しかし、その結果としてＳｉ地肌が剥き出しになってい
るため、ＰＮ接合でのリーク電流が増大し拡散抵抗２４
の安定性が悪化するという問題がある。
るため、ＰＮ接合でのリーク電流が増大し拡散抵抗２４
の安定性が悪化するという問題がある。
特にこの種のセンサにおいては、歪による抵抗の微小変
化を検出するようになっているので、上記のようにリー
ク電流が増大すると精度の良い加速度検出が困難になる
という問題がある。
化を検出するようになっているので、上記のようにリー
ク電流が増大すると精度の良い加速度検出が困難になる
という問題がある。
一方、Ｓｉ熱酸化膜を残しておく方法も考えられる。
その場合には、表面がＳｉ熱酸化膜で蔽われているので
ＰＮ接合でのリーク電流は減少し、拡散抵抗２４の安定
性は増大する。
ＰＮ接合でのリーク電流は減少し、拡散抵抗２４の安定
性は増大する。
しかし、Ｓｉ熱酸化膜を残しておくと熱歪を生ずるとい
う別の欠点が発生する。
う別の欠点が発生する。
すなわちＳｉ熱酸化膜は１１００〜１２００℃の高温で
で形成されるため、ＳＬとＳｉｎ、との熱膨張係数の違
いによる熱歪が発生し、製造後室温に戻したときに片持
ばりが変形してしまうという問題が生ずる。
で形成されるため、ＳＬとＳｉｎ、との熱膨張係数の違
いによる熱歪が発生し、製造後室温に戻したときに片持
ばりが変形してしまうという問題が生ずる。
第３図は上記の熱歪を示す図であり、３１はＳｉ片持ば
り、３２はＳｉ片持ばりの上に形成した熱酸化膜である
。また、Δαは熱歪による撓みである。
り、３２はＳｉ片持ばりの上に形成した熱酸化膜である
。また、Δαは熱歪による撓みである。
第３図に示した片持ばりの熱歪による反りは下記（１）
式で与えられる。
式で与えられる。
なお上式において、ｒは反りの曲率半径、Δｔは加工温
度と室温との温度差、αは熱膨張率、Ｅは弾性定数、ｄ
は膜厚であり、添字の、はＳｉ、ｆは熱酸化膜（Ｓｉｎ
、）の値を示す。
度と室温との温度差、αは熱膨張率、Ｅは弾性定数、ｄ
は膜厚であり、添字の、はＳｉ、ｆは熱酸化膜（Ｓｉｎ
、）の値を示す。
また１片持ばりの長さを２とすれば片持ばりの先端の撓
みΔＱは、 ΔＱ＝ｒ（１−ｃｏｓ −） ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）となる。
みΔＱは、 ΔＱ＝ｒ（１−ｃｏｓ −） ・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・（２）となる。
上記の（１）、（２）式において、ｄｇ＝１０声、ｄｆ
” １ ａｍ、 ｆｌ ＝ ２ ｎｕｎ、 Δｔ＝
１２００℃とすると、α５＝３．５ Ｘ １０−’、α
ｆ＝５Ｘ１０−’、Ｅ 、 ＝ １．９ Ｘ １０１２
ｄｙｎｅ／ｃｉ、 Ｅｆ＝０．６Ｘ１０”ｄｙｎｅ／ｃ
ｎｆであるから、ｒ＝■、４７■、Δ１２＝１３６岬と
なる。
” １ ａｍ、 ｆｌ ＝ ２ ｎｕｎ、 Δｔ＝
１２００℃とすると、α５＝３．５ Ｘ １０−’、α
ｆ＝５Ｘ１０−’、Ｅ 、 ＝ １．９ Ｘ １０１２
ｄｙｎｅ／ｃｉ、 Ｅｆ＝０．６Ｘ１０”ｄｙｎｅ／ｃ
ｎｆであるから、ｒ＝■、４７■、Δ１２＝１３６岬と
なる。
このようにＳｉ熱酸化膜をそのまま表面保護膜として用
いると、熱歪が生じ、そのためオフセット電圧が増加し
たりして温度特性が悪化する等の問題が生ずる。
いると、熱歪が生じ、そのためオフセット電圧が増加し
たりして温度特性が悪化する等の問題が生ずる。
上記のように従来の半導体加速度センサにおいては、Ｓ
ｉ熱酸化膜を除去したものにおいてはリーク電流が増大
するという問題があり、またＳｉ熱酸化膜をそのまま表
面保護膜として用いているものにおいては熱歪による種
々の障害が発生するという問題があった。
ｉ熱酸化膜を除去したものにおいてはリーク電流が増大
するという問題があり、またＳｉ熱酸化膜をそのまま表
面保護膜として用いているものにおいては熱歪による種
々の障害が発生するという問題があった。
本発明は上記のごとき従来技術の問題点を解決すること
を目的とするものである。
を目的とするものである。
上記の目的を達成するため本発明においては、Ｓｉ片持
ばり上の表面保護膜として気相成長法（ＣＶ Ｄ ；
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）による保護膜を形成するように構成している。
ばり上の表面保護膜として気相成長法（ＣＶ Ｄ ；
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）による保護膜を形成するように構成している。
なお、ＣＶＤ膜としては例えばＰ Ｓ Ｇ （Ｐｈｏｓ
ｐｈ。
ｐｈ。
５ｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）膜やＳＬ、Ｎ、膜を用
いることが出来る。
いることが出来る。
第１図は、本発明の一実施例の主要部断面図である。
第１図において、Ｓｉ基板１１ （単結晶シリコン）上
にＳｉ片持ばり１２が形成され、そのＳｉ片持ばり１２
の支持部付近にｐ型の拡散抵抗１７が形成されている。
にＳｉ片持ばり１２が形成され、そのＳｉ片持ばり１２
の支持部付近にｐ型の拡散抵抗１７が形成されている。
また、熱酸化膜１３はＳｉ片持ばり１２上からは除去さ
れており、Ｓｉ片持ばり１２上には直接にＣｖＤ膜１４
が形成されている。また、拡散抵抗１７と外部とを接続
する晟配線１６が形成されている６次に上記第１図に示
す半導体加速度センサの製造工程を第４図を用いて説明
する。
れており、Ｓｉ片持ばり１２上には直接にＣｖＤ膜１４
が形成されている。また、拡散抵抗１７と外部とを接続
する晟配線１６が形成されている６次に上記第１図に示
す半導体加速度センサの製造工程を第４図を用いて説明
する。
第４図において、まず（ａ）においては、Ｓｉ基板１１
上に形成されたｎ型層の一部にｐ型の不純物を拡散して
ｐ型の拡散抵抗１７を形成する。
上に形成されたｎ型層の一部にｐ型の不純物を拡散して
ｐ型の拡散抵抗１７を形成する。
その後、Ｓｉ片持ばり１２となる部分の熱酸化膜１３を
除去する。
除去する。
次に（ｂ）において、全面に中間絶縁層としてのＣＶＤ
膜１４を形成する。
膜１４を形成する。
次に（ｃ）において、拡散抵抗１７に接続するための穴
をＣＶＤ膜１４に開ける。
をＣＶＤ膜１４に開ける。
次に（ｄ）において、上記の穴にＭ配線１６を形成する
。
。
次に（ｅ）において、全面に最終保護膜とじてのＣＶＤ
膜１５を形成する。
膜１５を形成する。
次に（ｆ）において、裏面（図面下方）からＳｉエツチ
ングを行ない、Ｓｉ片持ばり１２を形成する。
ングを行ない、Ｓｉ片持ばり１２を形成する。
上記のようにして形成した半導体加速度センサにおいて
は、表面がＣＶＤ膜で蔽われＳｉが地肌のままに露出し
ていないので、表面が安定化され、ＰＮ接合のリーク等
の問題はなくなる。
は、表面がＣＶＤ膜で蔽われＳｉが地肌のままに露出し
ていないので、表面が安定化され、ＰＮ接合のリーク等
の問題はなくなる。
また、ＣＶＤ膜は熱酸化膜に比べて大幅に低温で形成す
ることが可能なため、熱歪も大幅に減少させることがで
きる。
ることが可能なため、熱歪も大幅に減少させることがで
きる。
例えば、ＣＶＤ膜としてＳｉＨ，−０２中にＰＨ。
を混入して反応させたドープドオキサイドであるＰＳＧ
膜を用いた場合には、前記（１）、（２）においてΔｔ
が４００℃になるため、ｒ ＝４．４国、ΔＱ＝４６Ｉ
！ｍとなり、前記の熱酸化膜の場合に比較して熱歪を約
１／３に減少させることが出来る。
膜を用いた場合には、前記（１）、（２）においてΔｔ
が４００℃になるため、ｒ ＝４．４国、ΔＱ＝４６Ｉ
！ｍとなり、前記の熱酸化膜の場合に比較して熱歪を約
１／３に減少させることが出来る。
次に第５図は、本発明の第２の実施例の主要部断面図で
ある。
ある。
第５図の実施例においては、Ｓｉ基板５１上にＳｉ片持
ばり５２が形成され、そのＳｉ片持ばり５２の支持部付
近にｐ型拡散抵抗５６が形成されている。
ばり５２が形成され、そのＳｉ片持ばり５２の支持部付
近にｐ型拡散抵抗５６が形成されている。
また、ｐ型拡散抵抗５６を外部に接続する電線としては
、＋型拡散配線５７が設けられており、晟配線５５及
び熱酸化膜５３はともにＳｉ片持ばり５２の外部におい
てのみ形成されている。
、＋型拡散配線５７が設けられており、晟配線５５及
び熱酸化膜５３はともにＳｉ片持ばり５２の外部におい
てのみ形成されている。
そして、それらの全面を最終保護膜としてのＣＶＤ膜５
４が蔽っている構成となっている。
４が蔽っている構成となっている。
次に上記の半導体加速度センサの製造工程を第６図を用
いて説明する。
いて説明する。
まず（ａ）において、Ｓｉ基板５１上に熱酸化膜５３を
形成する。
形成する。
次に（ｂ）において、Ｓｉ片持ばりの支持部となる部分
の付近にＰ型拡散抵抗５６を形成する。
の付近にＰ型拡散抵抗５６を形成する。
次に（ｃ）において、ｐ型拡散抵抗５６と接続するよう
にｐ＋型拡散配線５７を形成する。
にｐ＋型拡散配線５７を形成する。
次に（ｄ）において、Ｓ１片持ばりどなる部分及びｐ＋
型拡散配線５７に接続する部分の熱酸化膜５３を除去す
る。
型拡散配線５７に接続する部分の熱酸化膜５３を除去す
る。
次に（ｅ）において、ｐ型拡散配線５３に接続するよう
に晟配線５５を形成する。
に晟配線５５を形成する。
次に（ｆ）において、全面に最終保護膜としてのＣＶＤ
膜５４を形成する。
膜５４を形成する。
次に（ｇ）において、８１基板５１の裏面（図面下方）
からエツチングを行ないＳｉ片持ばり５２を形成する。
からエツチングを行ないＳｉ片持ばり５２を形成する。
上記のようにして構成した半導体加速度センサは、ＣＶ
Ｄ膜が最終保護膜としての１層だけで形成されているた
め、前記第１図のセンサに比較してＣＶＤ膜の膜厚を薄
くすることが出来、その結果熱歪による撓みの影響をよ
り小さくすることが出来る。
Ｄ膜が最終保護膜としての１層だけで形成されているた
め、前記第１図のセンサに比較してＣＶＤ膜の膜厚を薄
くすることが出来、その結果熱歪による撓みの影響をよ
り小さくすることが出来る。
なお前記の例では、ＣＶＤ膜としてＰＳＧ膜を用いる場
合を例示したが、その他Ｓｉ３Ｎ４膜を用いても何等差
し支えはない。
合を例示したが、その他Ｓｉ３Ｎ４膜を用いても何等差
し支えはない。
また、ＰＳＧ膜とＳｉ３Ｎ、膜の積層構造にすることも
できる。
できる。
上記のように本発明によれば、８１基板上に形成され支
持部付近に拡散抵抗を有するＳｉ片持ばリの表面に、直
接低温で形成されたＣＶＤ膜を設ける構成としたため、
Ｓｉの地肌が剥き出しになっている場合に比べて表面が
安定化され、拡散抵抗のＰＮ接合のリークによる障害が
発生する慣れがなくなる。
持部付近に拡散抵抗を有するＳｉ片持ばリの表面に、直
接低温で形成されたＣＶＤ膜を設ける構成としたため、
Ｓｉの地肌が剥き出しになっている場合に比べて表面が
安定化され、拡散抵抗のＰＮ接合のリークによる障害が
発生する慣れがなくなる。
また、Ｓｉの地肌を熱酸化膜で蔽っている場合に比べて
熱歪による反りの影響を小さくすることが出来、温度特
性等を向上させることが出来るという優れた効果が得ら
れる。
熱歪による反りの影響を小さくすることが出来、温度特
性等を向上させることが出来るという優れた効果が得ら
れる。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図は従来装置
の平面図及び断面図、第３図は２層膜構造の熱歪による
反りの説明図、第４図は第１図の装置の製造工程を示す
図、第５図は本発明の他の実施例の断面図、第６図は第
５図の実施例の製造工程を示す図である。 符号の説明
の平面図及び断面図、第３図は２層膜構造の熱歪による
反りの説明図、第４図は第１図の装置の製造工程を示す
図、第５図は本発明の他の実施例の断面図、第６図は第
５図の実施例の製造工程を示す図である。 符号の説明
Claims (1)
- 半導体基板上に形成され、一端を支持された片持ばり
の支持部付近に拡散抵抗を形成し、上記片持ばりの偏位
に応じて上記拡散抵抗に生じる抵抗値の変化を検出する
ことによって加速度を検出する半導体加速度センサにお
いて、上記片持ばりの表面に直接低温で形成したＣＶＤ
膜を設け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 |
|---|---|---|---|
| JP59196831A JPS6176961A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 半導体加速度センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59196831A JPS6176961A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 半導体加速度センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6176961A true JPS6176961A (ja) | 1986-04-19 |
Family
ID=16364388
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59196831A Pending JPS6176961A (ja) | 1984-09-21 | 1984-09-21 | 半導体加速度センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6176961A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0594749A (ja) * | 1991-10-02 | 1993-04-16 | Nec Corp | 半導体加速度センサ |
| JP2008218464A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Murata Mfg Co Ltd | 半導体装置 |
-
1984
- 1984-09-21 JP JP59196831A patent/JPS6176961A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0594749A (ja) * | 1991-10-02 | 1993-04-16 | Nec Corp | 半導体加速度センサ |
| JP2008218464A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Murata Mfg Co Ltd | 半導体装置 |
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