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JPH0797644B2 - Semiconductor acceleration sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor acceleration sensor and manufacturing method thereof

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Publication number
JPH0797644B2
JPH0797644B2 JP23217488A JP23217488A JPH0797644B2 JP H0797644 B2 JPH0797644 B2 JP H0797644B2 JP 23217488 A JP23217488 A JP 23217488A JP 23217488 A JP23217488 A JP 23217488A JP H0797644 B2 JPH0797644 B2 JP H0797644B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protrusion
forming
acceleration sensor
diffusion layer
type diffusion
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
Application number
JP23217488A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0281477A (en
Inventor
範彦 桐谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP23217488A priority Critical patent/JPH0797644B2/en
Publication of JPH0281477A publication Critical patent/JPH0281477A/en
Publication of JPH0797644B2 publication Critical patent/JPH0797644B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明と利用分野〕 この発明は、バッチ処理で形成可能なストッパ構造を有
する半導体加速度センサに関する。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a semiconductor acceleration sensor having a stopper structure that can be formed by batch processing.

〔従来技術〕[Prior art]

従来の半導体加速度センサとしては、例えば、アイ イ
ー イー イー エレクトロン デバイセス(I E E E
Electron Devices,vol.ED−26,No.12,p.1911,Dec.197
9“A Batch−Fabricated Silicon Accelerometer")
に記載されているものがある。
A conventional semiconductor acceleration sensor is, for example, the IE Electron Devices (IEEE).
Electron Devices, vol.ED-26, No.12, p.1911, Dec.197
9 "A Batch-Fabricated Silicon Accelerometer")
Are listed in.

第2図は、上記の装置の斜視図及びA−A′、B−B′
断面図である。
FIG. 2 is a perspective view of the above device and AA ′, BB ′.
FIG.

第2図において、21はSi基板、22はSi片持梁、23はSiお
もり、24は空隙、25はピエゾ抵抗である。
In FIG. 2, 21 is a Si substrate, 22 is a Si cantilever, 23 is a Si weight, 24 is a void, and 25 is a piezoresistor.

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おもり23が変位し、それによってSi片
持梁22に歪を生ずる。このSi片持梁22の表面にはピエゾ
抵抗25が形成されており、Si片持梁22に歪を生ずるとピ
エゾ抵抗効果によってピエゾ抵抗25の抵抗値が変化す
る。この抵抗値の変化を検出することによって、加速度
を検出することができる。
In the semiconductor acceleration sensor shown in FIG. 2, when the acceleration is applied, the Si weight 23 is displaced, and thereby the Si cantilever 22 is distorted. A piezoresistor 25 is formed on the surface of the Si cantilever 22, and when strain occurs in the Si cantilever 22, the resistance value of the piezoresistor 25 changes due to the piezoresistive effect. Acceleration can be detected by detecting the change in the resistance value.

また、上記のセンサチップの実装構造としては、第3図
(斜視図及びX−X′断面図)に示すような構造が示さ
れている。これは、落下等の過大加速度による片持梁の
折れを防ぐための構造であり、Si片持梁22、Siおもり23
を有するSi基板21を下部ストッパ26、上部ストッパ27の
2つのストッパで挾んだ構造となっている。
Further, as a mounting structure of the above-mentioned sensor chip, a structure as shown in FIG. 3 (perspective view and XX ′ sectional view) is shown. This is a structure to prevent the cantilever from breaking due to excessive acceleration such as dropping.
It has a structure in which the Si substrate 21 having the above is sandwiched by two stoppers, a lower stopper 26 and an upper stopper 27.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、上記のような構造の加速度センサにおい
ては、次のごとき問題がある。
However, the acceleration sensor having the above structure has the following problems.

まず第1に、上記の構造では、梁を形成してからストッ
パを形成するまでの間はおもりの変位を抑える機能が無
いので、チップの取り扱いに多大の注意を払う必要が生
じ、また、取り扱いが悪いと梁の破壊を招き、歩留まり
が低下するという問題がある。
First of all, in the above structure, since there is no function of suppressing the displacement of the weight between the formation of the beam and the formation of the stopper, it is necessary to take great care in handling the chip. If the value is bad, there is a problem that the beam is broken and the yield is reduced.

第2に、ストッパ形成工程が複雑になり、コストが上昇
するという問題がある。すなわち、加速度センサを半導
体で形成する目的の一つは、バッチ処理によって1チッ
プ当りのコスト低減を図ることであり、IC製造で明らか
なように、ウェハ上に多数のチップを作り、同時に処理
することによって安定した品質でコストの安い製品を生
産できるのであるが、第3図のように梁形成後に上下ス
トッパを接着して形成する構造ではコストが大幅に上昇
してしまう。
Secondly, there is a problem that the stopper forming process becomes complicated and the cost increases. That is, one of the purposes of forming the acceleration sensor with a semiconductor is to reduce the cost per chip by batch processing. As is clear from IC manufacturing, many chips are formed on a wafer and processed at the same time. By doing so, it is possible to produce a product of stable quality and low cost, but the structure in which the upper and lower stoppers are bonded to each other after forming the beam as shown in FIG. 3 causes a significant increase in cost.

第3に、ストッパ形成の困難さの問題がある。すなわ
ち、第3図の構造では、梁の設計によってはストッパと
おもりの距離を数μm〜数十μmの精度で制御せねばな
らず、ストッパの形成及びチップとの接着に高い精度が
要求され、高度なストッパ製造技術、ストッパ接着技術
が必要となり、そのため、実装コストも高くなる、とい
う問題がある。
Thirdly, there is a problem of difficulty in forming a stopper. That is, in the structure shown in FIG. 3, the distance between the stopper and the weight must be controlled with an accuracy of several μm to several tens of μm depending on the design of the beam, and high accuracy is required for forming the stopper and adhering to the chip. There is a problem in that a high stopper manufacturing technique and a stopper bonding technique are required, which increases the mounting cost.

更に、前記のごとき加速度センサにおいては、他軸感度
を小さくするため、Siおもり23の上面に金属等のおもり
を付加することがあるが、そのような金属おもりの厚さ
には、どうしてもバラツキが生じるので、おもりとスト
ッパとの距離(第3図のSiおもり23の上面に形成した金
属おもりと上部ストッパ27との間隔)を精密に設定する
ことが難しく、そのため高精度の効果が得られるストッ
パを実現するのが困難になる、という問題もある。
Furthermore, in the acceleration sensor as described above, a weight such as a metal may be added to the upper surface of the Si weight 23 in order to reduce the sensitivity of the other axis, but the thickness of such a metal weight inevitably varies. Since it occurs, it is difficult to precisely set the distance between the weight and the stopper (the distance between the metal weight formed on the upper surface of the Si weight 23 in FIG. 3 and the upper stopper 27), and therefore a stopper with a high precision effect can be obtained. There is also the problem that it will be difficult to realize.

本発明は、上記のごとき従来技術の種々の問題を解決す
るためになされたものであり、センサチップ形成時、即
ちウェハプロセス中にストッパを形成することが出来、
性能が安定で均一であり、かつ、安価で量産に適した半
導体加速度センサを提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve various problems of the prior art as described above, and it is possible to form a stopper during sensor chip formation, that is, during a wafer process,
An object of the present invention is to provide a semiconductor acceleration sensor which has stable and uniform performance, is inexpensive, and is suitable for mass production.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記の目的を達成するため、本発明の半導体加速度セン
サにおいては、おもり部の支持部と対向する部分に設け
られた複数の第1の突起部と、支持部のおもり部と対向
する部分に上記第1突起部と一部分が垂直方向で重なる
位置に形成された複数の第2の突起部とを備え、かつ、
上記複数の第1および第2の突起部のうち、その一部の
ものは垂直方向で第1の突起部が上になり、その他のも
のは第2の突起部が上になって、相互に所定の空隙を介
して重なるように構成している。なお、上記の第1と第
2の突起部の上下関係は、例えば、一方が上で他方が下
の関係を交互に繰り返すように設定する。
In order to achieve the above object, in the semiconductor acceleration sensor of the present invention, the plurality of first protrusions provided in a portion of the weight portion facing the support portion and the portion of the support portion facing the weight portion in the above are provided. A plurality of second protrusions formed at positions where the first protrusions and a portion thereof overlap in the vertical direction, and
Some of the plurality of first and second protrusions have the first protrusions in the vertical direction in the vertical direction, and the others have the second protrusions in the upper direction. It is configured to overlap with each other through a predetermined gap. The above-described vertical relationship between the first and second protrusions is set so that, for example, one relationship is upper and the other relationship is lower.

また、本発明の製造方法においては、Si基板表面上の所
定の位置に前記第1の突起部と第2の突起部との間の空
隙部分となる高濃度n形拡散層を形成する工程と、上記
Si基板表面上にSi層を形成する工程と、少なくとも上記
高濃度n形拡散層に接するように上記Si層の所定の位置
に高濃度p形拡散層を形成する工程と、上記Si基板の裏
面の所定の位置にSiエッチング用マスクとなる膜を形成
した後、裏面からエレクトロケミカルエッチングを用い
て、単数あるいは複数の梁部と該梁部の端部に設けられ
た単一のおもり部と該梁部の他端に接続され該おもり部
の外周をとり囲むように形成された支持部とを形成する
工程と、上記高濃度p形拡散層を除去する工程と、上記
エレクトロケミカルエッチングによって露出した上記高
濃度n形拡散層を電解エッチングによって除去すること
によって上記第1の突起部と第2の突起部の間に空隙を
形成し、上記Siおもり部を上記支持部から切り離す工程
と、を備えるように構成している。
In the manufacturing method of the present invention, a step of forming a high-concentration n-type diffusion layer, which is a void portion between the first protrusion and the second protrusion, at a predetermined position on the surface of the Si substrate, ,the above
A step of forming a Si layer on the surface of the Si substrate, a step of forming a high concentration p-type diffusion layer at a predetermined position of the Si layer so as to contact at least the high concentration n-type diffusion layer, and a back surface of the Si substrate After forming a film to be a mask for Si etching at a predetermined position, a single or a plurality of beam portions and a single weight portion provided at an end portion of the beam portion are formed by using electrochemical etching from the back surface. A step of forming a support portion connected to the other end of the beam portion and surrounding the outer periphery of the weight portion; a step of removing the high-concentration p-type diffusion layer; and an exposure step by the electrochemical etching. Removing the high-concentration n-type diffusion layer by electrolytic etching to form a gap between the first protrusion and the second protrusion, and separating the Si weight portion from the support portion. Like It is.

〔作用〕[Action]

上記のように構成したことにより、本発明の半導体加速
度センサにおいては、過大な加速度が印加されて、おも
り部と支持部との相互位置の変位が大きくなった場合に
は、上記第1の突起部と第2の突起部とが当たってそれ
以上の変位を阻止し、かつ、第1の突起部と第2の突起
部とは、一部のものは第1の突起部が上に、他のものは
第2の突起部が上になるように重なっているので、上下
どちらの方向の加速度が印加された場合でも、確実に過
大な変位を阻止することが出来、梁部に損傷が生じない
ように有効に保護することが出来る。
With the above configuration, in the semiconductor acceleration sensor of the present invention, when excessive acceleration is applied and displacement of the mutual position of the weight portion and the support portion becomes large, the first protrusion is formed. Part and the second protrusion part to prevent further displacement, and some of the first protrusion part and the second protrusion part have the first protrusion part on top and the other part. Since the second protrusion is overlapped with the second protrusion facing upward, it is possible to reliably prevent excessive displacement even when acceleration in either the upper or lower direction is applied, and the beam portion is damaged. It can be effectively protected so that it does not exist.

また、本発明の製造方法においては、ウェハプロセス中
にストッパ(突起部)を形成することが出来るため、歩
留まりが向上し、さらに後にストッパを形成する必要が
ないため実装コストを少なくすることが出来る。
Further, in the manufacturing method of the present invention, since the stopper (projection) can be formed during the wafer process, the yield is improved, and since it is not necessary to form the stopper later, the mounting cost can be reduced. .

また、Si基板表面上の所定の位置に前記第1の突起部と
第2の突起部との間の空隙部分となる高濃度n形拡散層
を形成し、後にそれを電極エッチングで除去することに
よって第1、第2突起部間の空隙を形成するように構成
しているので、空隙寸法を高精度で形成することが出
来、ストッパによる保護特性を均一にすることが出来
る。
In addition, a high-concentration n-type diffusion layer, which serves as a void portion between the first protrusion and the second protrusion, is formed at a predetermined position on the surface of the Si substrate, and is then removed by electrode etching. Since the gap is formed between the first and second protrusions by the above, the size of the gap can be formed with high accuracy, and the protection characteristics of the stopper can be made uniform.

また、上記の空隙部分となる高濃度n形拡散層の形成
は、加速度センサの信号処理回路等における埋込層(高
濃度n形拡散層)の形成工程時に同時に行うことが出来
るので、製造工程を簡略化し、コストを低減することが
出来る。
Further, since the formation of the high-concentration n-type diffusion layer serving as the void portion can be performed simultaneously with the step of forming the embedded layer (high-concentration n-type diffusion layer) in the signal processing circuit of the acceleration sensor, etc. Can be simplified and the cost can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の一実施例図であり、(a)は平面図、
(b)は(a)のA−B−C断面図、(c)は(a)の
A−B′−C′断面図である。
FIG. 1 is an embodiment of the present invention, (a) is a plan view,
(B) is an A-B-C sectional view of (a), (c) is an A-B'-C 'sectional view of (a).

まず、構造を説明すると、一端にSiおもり部12を持つSi
片持梁13がSi支持部11に固定されており、Si片持梁13の
表面にはピエゾ抵抗14が形成されている。ここまでは前
記第2図の従来例と同様である。
First, the structure will be explained. Si having a Si weight portion 12 at one end
A cantilever 13 is fixed to the Si support portion 11, and a piezoresistor 14 is formed on the surface of the Si cantilever 13. The process up to this point is the same as the conventional example shown in FIG.

また、Siおもり部12の周辺部及びSi支持部11のSiおもり
部12側の所定の領域には、それぞれSiおもり側に第1の
突起部15、Si支持部側に第2の突起部16が次のように形
成されている。すなわち、第1の突起部15と第2の突起
部16とは所定の空隙17を介して一部が重なり合うように
形成されている。この重なり方は、第1図(b)のABC
断面に示すように第1の突起部15が第2の突起部16の上
になるように重なり方と、第1図(c)のAB′C′断面
に示すように第2の突起部16が第1の突起部15の上にな
るように重なり方とがあり、両方の重なり方を持つよう
な構造となっている。
In addition, in the peripheral portion of the Si weight portion 12 and the predetermined region of the Si support portion 11 on the Si weight portion 12 side, the first protrusion 15 is located on the Si weight side, and the second protrusion 16 is located on the Si support portion side. Is formed as follows. That is, the first protrusion 15 and the second protrusion 16 are formed so as to partially overlap each other with a predetermined gap 17 therebetween. This overlap is the ABC of Fig. 1 (b).
As shown in the cross-section, the first protrusion 15 overlaps with the second protrusion 16 and the second protrusion 16 as shown in the AB′C ′ cross-section of FIG. 1C. Overlaps so that it is on the first protrusion 15, and the structure is such that both overlap.

なお、上記の第1と第2の突起部の上下関係は、例え
ば、一方が上で他方が下の関係を交互に繰り返すように
設定する。すなわち、或る個所で第1の突起部が上であ
った場合は、その隣は第2の突起部が上になるようにす
るとよい。
The above-described vertical relationship between the first and second protrusions is set so that, for example, one relationship is upper and the other relationship is lower. That is, when the first protrusion is at a certain position, the second protrusion may be adjacent to the first protrusion.

次に作用を説明する。Next, the operation will be described.

第1図のセンサにおいては、Si支持部11、Siおもり部1
2、Si片持梁13、第1の突起部15、第2の突起部16がウ
ェハプロセス中に形成される。
In the sensor shown in FIG. 1, the Si support portion 11 and the Si weight portion 1
2, Si cantilever 13, first protrusion 15, second protrusion 16 are formed during the wafer process.

このセンサに加速度が印加されると、Siおもり部12は第
1図のα方向あるいはα方向に変位する。そして過
大な加速度が印加された場合は、変位が大きくなるが、
変位が所定値以上になると第1の突起部15と第2の突起
部16とが当ることによって変位が止められる。
When acceleration is applied to this sensor, the Si weight portion 12 is displaced in the α 1 direction or the α 2 direction in FIG. And if an excessive acceleration is applied, the displacement will increase,
When the displacement exceeds a predetermined value, the first protrusion 15 and the second protrusion 16 come into contact with each other to stop the displacement.

例えば(b)のABC断面で見ると、α方向の過大な変
位に対しては、第1の突起部15が第2の突起部16で止め
られ、また(c)のAB′C′断面で見ると、α方向の
過大な変位に対しては、やはり第1の突起部15が第2の
突起部16で止められることになる。したがって過大な加
速度が印加された場合にも、Si片持梁13に過大な応力が
加わることがなく、Si片持梁13の破損を防ぐことが出来
る。
For example, in the ABC cross section of (b), the first projection 15 is stopped by the second projection 16 against excessive displacement in the α 2 direction, and the AB′C ′ cross section of (c). In view of the above, the first protrusion 15 is also stopped by the second protrusion 16 with respect to an excessive displacement in the α 1 direction. Therefore, even if excessive acceleration is applied, excessive stress is not applied to the Si cantilever 13, and damage to the Si cantilever 13 can be prevented.

また、ウェハプロセス中にSi片持梁折れ防止用のストッ
パとなる突起部を形成することが出来るため、ストッパ
を精度良く形成出来ると共に、加速度センサ製造の歩留
りが向上し、さらにストッパを実装時に形成する必要が
ないので実装コストが軽減する。
In addition, since the protrusion that serves as a stopper for preventing Si cantilever bending can be formed during the wafer process, the stopper can be formed with high accuracy, the yield of manufacturing the acceleration sensor is improved, and the stopper is formed during mounting. Implementation cost is reduced because it is not necessary.

次に、第4図は本発明の第2の実施例図であり、両持梁
構造の加速度センサの平面図を示す。
Next, FIG. 4 is a second embodiment of the present invention and shows a plan view of an acceleration sensor having a cantilever structure.

この実施例は、Siおもり部12の両端部に、Si梁131と132
とを有する、いわゆる両持梁構造の加速度センサに本発
明を適用した場合を示すものである。本発明はこのよう
な複数の梁構造の場合にも前記第1図の場合と同様に適
用することが出来る。
In this embodiment, Si beams 131 and 132 are provided on both ends of the Si weight portion 12.
The present invention is applied to an acceleration sensor having a so-called double-supported beam structure having a. The present invention can be applied to the case of such a plurality of beam structures as in the case of FIG.

次に、第5図に基づいて第1図に示した加速度センサの
製造方法を説明する。
Next, a method of manufacturing the acceleration sensor shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.

まず、(a)において、<111>面のp形Si基板41の主
面上の所定の位置に、P+などをイオン注入法等によって
高濃度に導入し、熱拡散させて高濃度n形拡散層42を形
成する。
First, in (a), P + or the like is introduced at a high concentration at a predetermined position on the main surface of the p-type Si substrate 41 of the <111> plane by a high concentration by an ion implantation method or the like, and is thermally diffused to form a high concentration n-type. A diffusion layer 42 is formed.

次に、(b)において、エピタキシャル成長法により、
p形Si基板41の主面上に、n形を形成する不純物を低濃
度に導入したn形の上部Si層43を形成する。
Next, in (b), by the epitaxial growth method,
On the main surface of the p-type Si substrate 41, the n-type upper Si layer 43 in which the impurities forming the n-type are introduced at a low concentration is formed.

次に、(c)において、上部Si層43上で高濃度n形拡散
層42に接するように、p形を形成する不純物(例えばB+
など)をイオン注入法によって高濃度に導入し、熱拡散
させてp形拡散層44を形成する。
Next, in (c), an impurity (for example, B +) that forms p-type is formed on the upper Si layer 43 so as to be in contact with the high-concentration n-type diffusion layer 42.
Etc.) is introduced at a high concentration by an ion implantation method and thermally diffused to form a p-type diffusion layer 44.

次に、(d)において、加速度センサの梁となる所定の
位置に熱拡散法を用いてピエゾ抵抗14を形成した後、p
形Si基板41の裏面の所定の位置にSiエッチング用マスク
となるSiO2、SiN4膜を形成する。次に、n形の上部Si層
43を陽極としてアルカリエッチング液を用いてエレクト
ロケミカルエッチング法を用いて、p形Si基板41の所定
領域と上部Si層43中に形成されているp形拡散層44とを
エッチングする。なお、エレクトロケミカルエッチング
法については、特開昭61−97572号(半導体加速度セン
サの製造方法)に詳細に記載されている。最後に高濃度
n形拡散層42を5%HF電解エッチングを用いてエッチン
グすると、第1の突起部15と第2の突起部16が分離さ
れ、ストッパが形成される。また、このウェハプロセス
により、Si支持部11、Siおもり部12、Si片持梁13が同時
に形成される。
Next, in (d), after forming the piezoresistor 14 using a thermal diffusion method at a predetermined position to be a beam of the acceleration sensor, p
At a predetermined position on the back surface of the Si substrate 41, a SiO 2 and SiN 4 film to be a mask for Si etching is formed. Next, the n-type upper Si layer
A predetermined region of the p-type Si substrate 41 and the p-type diffusion layer 44 formed in the upper Si layer 43 are etched by an electrochemical etching method using an alkaline etching solution with 43 as an anode. The electrochemical etching method is described in detail in JP-A-61-97572 (method for manufacturing a semiconductor acceleration sensor). Finally, the high-concentration n-type diffusion layer 42 is etched using 5% HF electrolytic etching to separate the first protrusion 15 and the second protrusion 16 and form a stopper. Further, by this wafer process, the Si support portion 11, the Si weight portion 12, and the Si cantilever 13 are simultaneously formed.

なお、現在行われているバイポーラトランジスタと製造
方法においては、npnトランジスタのコレクタ抵抗を減
少させるため、p形Si基板の所定位置に高濃度n形拡散
層、いわゆる埋込層を形成し、この埋込層の形成後に、
n形エピタキシャル層を成長させ、この部分に、トラン
ジスタ回路を構成するエミッタ、ベース、コレクタ等の
不純物拡散層を形成するようになっている。したがっ
て、前記本発明の製造方法における第5図(a)に示し
た高濃度n形拡散層42の形成を、加速度センサの信号処
理回路等における上記の埋込層(高濃度n形拡散層)の
形成工程時に同時に行うことが出来るので、製造工程を
簡略化し、コストを低減することが出来る。
In the current bipolar transistor and manufacturing method, in order to reduce the collector resistance of the npn transistor, a high-concentration n-type diffusion layer, that is, a so-called buried layer is formed at a predetermined position of the p-type Si substrate. After forming the embedded layer,
An n-type epitaxial layer is grown, and an impurity diffused layer such as an emitter, a base and a collector forming a transistor circuit is formed in this portion. Therefore, the formation of the high-concentration n-type diffusion layer 42 shown in FIG. 5 (a) in the manufacturing method of the present invention is performed by the above-mentioned buried layer (high-concentration n-type diffusion layer) in the signal processing circuit of the acceleration sensor. Since it can be performed at the same time as the forming step, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.

上記のように、本発明は、本出願人が既に出願した特願
昭62−318752号等に記載の加速度センサよりも更に製造
工程が少なく、歩留まりの向上とコスト低減が可能なも
のである。
As described above, the present invention has fewer manufacturing steps than the acceleration sensor described in Japanese Patent Application No. 62-318752, etc., which the present applicant has already filed, and can improve the yield and reduce the cost.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

上記のように構成したことにより、本発明においては、
過大な加速度が印加されておもり部と支持部との相互位
置の変位が大きくなった場合には、突起部同志が当たっ
てそれ以上の変位を阻止するので、梁部に損傷が生じな
いように有効に保護することができる。
With the above-mentioned configuration, in the present invention,
If excessive displacement is applied to the weight part and the support part, the protrusions will hit each other and prevent further displacement.Be careful not to damage the beam part. Can be effectively protected.

また、ウェハプロセス中にストッパとなる突起部を形成
することが出来るため、歩留まりが向上し、さらに後に
ストッパを形成する必要がないため実装コストを少なく
することが出来る。
In addition, since the protrusion that serves as a stopper can be formed during the wafer process, the yield is improved, and since it is not necessary to form a stopper later, the mounting cost can be reduced.

さらに、突起部間の空隙の精度は、ウェハプロセス中に
形成する高濃度n形拡散層42の厚みで決まるため、非常
に高精度に形成することが可能である。
Furthermore, the accuracy of the voids between the protrusions is determined by the thickness of the high-concentration n-type diffusion layer 42 formed during the wafer process, and therefore can be formed with extremely high accuracy.

したがって、本発明によれば、製造工程中及び実装工程
中における梁の破壊を防止し、かつ完成後には過大加速
度の印加、共振周波数付近の加振に対する梁破壊を防止
するストッパを、バッチ処理で、高精度、低コストで実
現することが出来る、という優れた効果が得られる。
Therefore, according to the present invention, a stopper that prevents the beam from being broken during the manufacturing process and the mounting process, and prevents the beam from being broken due to the application of excessive acceleration or the vibration near the resonance frequency after the completion of the batch process. The excellent effect is that it can be realized with high accuracy and low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の半導体加速度センサの平面図および断
面図、第2図は従来の半導体加速度センサの一例の斜視
図および断面図、第3図は従来の半導体加速度センサの
実装例を示す斜視図および断面図、第4図は本発明の他
の実施例の平面図、第5図は本発明の製造方法を示す断
面図である。 〈符号の説明〉 11……Si支持部 12……Siおもり部 13……Si片持梁 14……ピエゾ抵抗 15……第1の突起部 16……第2の突起部 17……突起部間の空隙 131、132……Si梁
FIG. 1 is a plan view and a sectional view of a semiconductor acceleration sensor of the present invention, FIG. 2 is a perspective view and a sectional view of an example of a conventional semiconductor acceleration sensor, and FIG. 3 is a perspective view showing a mounting example of a conventional semiconductor acceleration sensor. FIG. 4 is a plan view of another embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing method of the present invention. <Description of symbols> 11 …… Si support 12 …… Si weight 13 …… Si cantilever 14 …… Piezoresistance 15 …… First projection 16 …… Second projection 17 …… Projection Void between 131, 132 …… Si beam

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】加速度印加時に歪む単数若しくは複数の梁
部と、該梁部の一端に接続して形成された単一のおもり
部と、上記梁部の他端に接続され上記おもり部の外周を
所定の間隔を開けて取り囲むように形成された支持部
と、上記梁部に形成されたピエゾ抵抗部とが、半導体基
板に形成されている半導体加速度センサにおいて、加速
度検出方向すなわち上記梁部が歪む方向を垂直方向とし
た場合に、上記おもり部の上記支持部と対向する部分に
設けられた複数の第1の突起部と、上記支持部の上記お
もり部と対向する部分に上記第1突起部と一部分が垂直
方向で重なる位置に形成された複数の第2の突起部とを
備え、かつ、上記複数の第1および第2の突起部のう
ち、その一部のものは垂直方向で第1の突起部が上にな
り、その他のものは第2の突起部が上になって、相互に
所定の空隙を介して重なるように形成されたものである
ことを特徴とする半導体加速度センサ。
1. A single or a plurality of beam portions that are distorted when an acceleration is applied, a single weight portion formed by connecting to one end of the beam portion, and an outer periphery of the weight portion connected to the other end of the beam portion. In a semiconductor acceleration sensor formed on a semiconductor substrate, a support portion formed so as to surround with a predetermined interval and a piezoresistive portion formed on the beam portion, the acceleration detection direction, that is, the beam portion is When the direction of distortion is vertical, a plurality of first protrusions provided on a portion of the weight portion facing the support portion and the first protrusion on a portion of the support portion facing the weight portion. A plurality of second protrusions formed at positions that partially overlap each other in the vertical direction, and a part of the plurality of first and second protrusions is the first protrusion in the vertical direction. The protrusion of 1 is on the top, the others are The semiconductor acceleration sensor, wherein the protrusions are turned on, and is formed so as to overlap with a predetermined gap from each other.
【請求項2】Si基板表面上の所定の位置に前記第1の突
起部と第2の突起部との間の空隙部分となる高濃度n形
拡散層を形成する工程と、上記Si基板表面上にSi層を形
成する工程と、少なくとも上記高濃度n形拡散層に接す
るように上記Si層の所定の位置に高濃度p形拡散層を形
成する工程と、上記Si基板の裏面の所定の位置にSiエッ
チング用マスクとなる膜を形成した後、裏面からエレク
トロケミカルエッチングを用いて、単数あるいは複数の
梁部と該梁部の端部に設けられた単一のおもり部と該梁
部の他端に接続され該おもり部の外周をとり囲むように
形成された支持部とを形成する工程と、上記高濃度p形
拡散層を除去する工程と、上記エレクトロケミカルエッ
チングによって露出した上記高濃度n形拡散層を電解エ
ッチングによって除去することによって上記第1の突起
部と第2の突起部の間に空隙を形成し、上記Siおもり部
を上記支持部から切り離す工程と、を備えた半導体加速
度センサの製造方法。
2. A step of forming a high-concentration n-type diffusion layer, which is a void portion between the first protrusion and the second protrusion, at a predetermined position on the surface of the Si substrate, and the surface of the Si substrate. A step of forming a Si layer thereon, a step of forming a high-concentration p-type diffusion layer at a predetermined position of the Si layer so as to contact at least the high-concentration n-type diffusion layer, and a predetermined step on the back surface of the Si substrate. After forming a film to be a mask for Si etching at a position, using electrochemical etching from the back surface, a single or multiple beam portion and a single weight portion provided at the end portion of the beam portion and the beam portion are provided. Forming a support portion connected to the other end so as to surround the outer periphery of the weight portion; removing the high concentration p-type diffusion layer; and the high concentration exposed by the electrochemical etching. Removal of n-type diffusion layer by electrolytic etching Forming a space between the second protruding portions of the first protrusions by Rukoto method of manufacturing a semiconductor acceleration sensor and a step of disconnecting from the support portion to the Si weight portion.
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