(57)【要約】【課題】  初期オフセットずれおよびオフセット変動の小さい３軸加速度センサーを小さい面積に低コストで製造する。【解決手段】  第１層から第２層にかけて形成された枠部および錘部と、第１層に形成され、錘部を枠部内に支持する、対を成す梁２対からなる梁部と、梁部に設けられた半導体ピエゾ抵抗素子と、それらを接続する配線を有する３軸加速度センサーであって、梁部の枠部および錘部との接続部付近において、梁部の両側に、梁部の接続端よりも梁部中央に向けて突き出した枠側突出部および錘側突出部を、少なくとも第２層の第１層との接続面と反対の面において形成されるようにする。梁部の両端のエッチング溝形状が一致するため、接続部形状が一致させやすく、応力による出力変動を小さくできる。【選択図】      図１
2008224525.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１層および第２層よりなり、第１層から第２層にかけて形成された枠部および錘部と
、第１層に形成され、錘部を枠部内に支持する、対を成す梁２対からなる梁部と、梁部に
設けられた半導体ピエゾ抵抗素子と、それらを接続する配線を有する３軸加速度センサー
であって、梁部の枠部および錘部との接続領域において、梁部の両側に、梁部の接続端よ
りも梁部中央に向けて突き出した枠側突出部および錘側突出部が、少なくとも第２層の第
１層との接続面と反対の面において形成されていることを特徴とする３軸加速度センサー
。
【請求項２】
枠側突出部および錘側突出部は、梁部の両側に突き出た部分の、梁部と対向する側面間
の距離が、枠側と錘側で等しいことを特徴とする請求項１に記載の加速度センサー。
【請求項３】
梁部が枠部と錘部に対して、第１層に梁部よりも幅が広く形成された接続領域を介して
接続することを特徴とする請求項１ないし２のいずれかに記載の３軸加速度センサー。
【請求項４】
梁部の接続端から突き出した長さが、枠側突出部の方が錘側突出部よりも短いことを特
徴とする請求項１から３のいずれかに記載の３軸加速度センサー。
【請求項５】
枠部の内側が略正方形形状であり、正方形の対角線に沿って梁部が配置されることを特
徴とする請求項１から４のいずれかに記載の３軸加速度センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車、航空機、携帯端末機器、玩具等に用いられる加速度検出用の半導体
加速度センサーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加速度センサーは、エアーバッグ作動用に多く用いられ自動車衝突した衝撃を加速度と
してとらえていた。自動車ではＸ軸，Ｙ軸の加速度を測定するため１軸もしくは２軸機能
で充分であった。また、測定する加速度が非常に大きいため、加速度を検知する加速度セ
ンサー素子も頑丈に製作されている。最近は、携帯端末機器やロボット等にも使用される
ことが多くなり、空間の動きを検出するためＸ，Ｙ，Ｚ軸の加速度を測定する３軸加速度
センサーが要求されてきている。また、微小な加速度を検出するために高分解能で、小型
であることが要求されている。
【０００３】
加速度は可撓部の動きを電気信号に変換する方法で、ピエゾ抵抗型と静電容量型、圧電
型に大別され、センサーの出力の大きさや応答周波数特性、耐電磁ノイズ、出力の直線性
、静止加速度の検出、温度特性等を考慮し選ばれている。小型で高感度の要求から微細加
工が必要なため、シリコン基板にフォトリソ技術を用いて形状を形成し、半導体技術でシ
リコンに不純物を打ち込みピエゾ抵抗を形成するピエゾ抵抗型３軸加速度センサーが実用
化されてきている。
【０００４】
ピエゾ抵抗素子型３軸加速度センサーに関して出願人は広範囲に多数出願している。特
許文献１から特許文献６で、錘部の形状や梁部の形状、ピエゾ抵抗素子の配置、ピエゾ抵
抗素子の接続方法、梁部と枠部の接合部の形状等を明らかにしている。図９に３軸加速度
センサーの分解斜視図、図１０ａ）に図９のｈ−ｈ’方向の断面図、図１０ｂ）にセンサ
ーチップの平面図を示す。３軸加速度センサー２０は、ケース１にセンサーチップ２と規
制板３が樹脂などの接着剤１６で所定の間隔で固着されている。センサーチップ２のチッ
プ端子４はワイヤー５でケース端子６に接続され、センサーの信号は外部端子７から取り
出す。ケース１にはケース蓋８を例えばＡｕＳｕはんだ等の接着材１７で固着し密封され
ている。センサーチップ２には、３軸加速度センサー素子９が形成されている。３軸加速
度センサー素子９は、方形の枠部１０と錘部１１と対を成す梁部１２で構成され、錘部１
１が２対の梁部１２で枠部１０の中央に保持されている。梁部１２にはピエゾ抵抗素子が
形成されている。一対の梁にはＸ軸ピエゾ１３とＺ軸ピエゾ１５が、他の一対の梁にはＹ
軸ピエゾ１４が形成されている。図１０ａ）の錘部１１の下面とケース１の内底面との間
隔ｇ４と、錘部１１の上面と規制板３の間隔ｇ３は、衝撃の様な過度な加速度がセンサー
に加わったとき、錘部１１の動き量を規制して梁部１２の破損を防ぐものである。本願の
ピエゾ抵抗素子型３軸加速度センサーの基本的な構造はこれら特許文献と同じであるので
、特に断りのない限り詳細説明は省略する。
【０００５】
上記の３軸加速度センサー素子の製作方法としては、梁部の厚さを高精度に加工する必
要があるために、厚いシリコン層の表面に、シリコン酸化膜層を介して薄いシリコン層が
積層したＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウエハを用いるのが一般
的である。シリコン酸化膜層をエッチングストップとして用い、薄いシリコン層に梁部な
どの形状を加工した後、厚いシリコン層に溝を加工して枠部と錘部を分離することで、薄
いシリコン層の厚さの梁部によって錘部が枠部に支持された構造を製作することができる
。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１７２７４５号  公報
【特許文献２】特開２００３−２７９５９２号  公報
【特許文献３】特開２００４−１８４３７３号  公報
【特許文献４】特開２００６−０９８３２３号  公報
【特許文献５】特開２００６−０９８３２１号  公報
【特許文献６】ＷＯ２００５／０６２０６０  Ａ１
【０００７】
ピエゾ抵抗素子型３軸加速度センサーでは、錘に切り欠き部分を設け、その切り欠き部
分に梁部を接続することで小型化と高感度を両立できる。こうした構造の加速度センサー
に関して、例えば特許文献７から特許文献１０に記載がある。その代表的な構造を図１１
に示す。センサーチップ２１は、錘部１１の、梁部１２が接続する部分に切り欠きを設け
ている。それにより、錘部１１を枠部１０の内部一杯に形成しても、梁部１２の長さを長
くとることができ、小さい面積でも感度の高いセンサーにすることができる。
【０００８】
【特許文献７】特開平１１−２１４７０５号  公報
【特許文献８】特開２００２−２９６２９３号  公報
【特許文献９】特開２００３−１０１０３２号  公報
【特許文献１０】特開平９−２３７９０２号  公報
【０００９】
梁をセンサーチップの対角線に沿って配置することでも小型化と高感度を両立できる。
こうした構造の加速度センサーに関して、例えば特許文献８および１１に記載がある。対
角線上に梁を配置することにより、梁の長さを長くとることができ、同じチップ面積でも
感度を高くすることができる。
【００１０】
【特許文献１１】特開２００６−１７０９６２号  公報
【００１１】
特許文献１２に記載された加速度センサーでは、梁部の枠部および錘部との付根におい
て、梁部と同じ厚さの接続領域を介して接続する。これにより、過大な加速度が印加され
た際にも、梁の付根での破壊をしにくくすることができる。
【００１２】
【特許文献１２】特開２００４−１９８２８０号  公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
従来の加速度センサーの、厚みが薄い梁部の付根が厚い錘部および枠部に直接接続する
構造であると、梁部の付根に応力が集中するため耐衝撃性が低くなる課題がある。そこで
、枠部と錘部に梁部と同じ厚みの接続領域を設けることが考案されている。接続領域を梁
部よりも十分幅を広くしておけば、錘部および枠部との接続面積を大きくでき、耐衝撃性
が向上する。こうした構造に関しては特許文献１２で詳しく述べている。
【００１４】
しかしながら、上記接続領域の形状が、センサーの特性に少なからず影響を与える。梁
部や接続領域の表面には、ピエゾ抵抗素子間を接続する配線や、配線とシリコン層との間
の絶縁またはピエゾ抵抗素子の保護のための絶縁膜、さらに配線の上の保護膜などが形成
される。配線にはアルミニウムなどの金属材料が、絶縁膜や保護膜にはシリコン酸化膜や
シリコン窒化膜などが用いられる。これらの材料はシリコンと熱膨張係数が異なるため、
成膜時に高温となった後に常温に戻ると、大きな応力を発生する。錘部および枠部は厚い
ため、このような応力に対してもほとんど変形しないが、梁部および接続領域は同じ厚み
であり、また薄いので変形が起こる。接続領域の変形は連続している梁部の変形にも影響
を与えるので、ピエゾ抵抗素子に発生する応力にも影響がある。ピエゾ抵抗素子は、応力
変化の大きい梁部の付根付近に配置されるので、錘部側と枠部側の接続領域の形状が異な
ると、両側のピエゾ抵抗素子の応力バランスが変化する恐れがある。上記従来の加速度セ
ンサーでは、対となる梁部の付根４箇所に配置したピエゾ抵抗素子で構成したブリッジ回
路のバランス変化により加速度を検知するが、上記の膜の応力による応力バランス変化は
、ブリッジ回路の初期オフセットを発生させるとともに、膜の応力が変動した場合には、
オフセットが変動する原因ともなる。
【００１５】
オフセットの変動を抑えるため、梁両端の接続部の形状を同じに加工することが望まし
いが、実際上は容易ではない。前記のＳＯＩを用いた場合は、厚いシリコン層の裏面（薄
いシリコン層との接合面の反対面）側から、錘部と枠部を分離する溝をドライエッチング
により加工することで、枠部と錘部を形成する。この際に、加工溝のパターン形状が異な
る部分では、エッチングガスの濃度などが一定にならず、加工速度が異なるという課題が
ある。梁部の付根においては、エッチング加工の終点位置により梁部両端の接続領域の形
状が決まるが、上記課題のようにエッチング速度が異なると、オーバーエッチ量に差異が
生じ、接続領域の形状が錘側と枠側で同じにならない恐れがある。図１１に示した従来例
の構造では、加工溝パターンの形状が、錘側では切り欠き形状の端部であるのに対して、
枠側ではＴ字形状と異なるため、上記課題が発生し易い。この様な加工溝形状の差異によ
る加工速度の変化は、加工速度を極端に遅くすることで低減できるが、作業時間の増加に
よるコスト上昇が起こるため、量産工程で用いることは現実的ではない。
【００１６】
以上のような課題を解決し、特性のばらつきや変動の少ない加速度センサーを、小型か
つ現実的なコストで実現するのが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本願発明の３軸加速度センサーは、第１層および第２層よりなり、第１層から第２層に
かけて形成された枠部および錘部と、第１層に形成され、錘部を枠部内に支持する、対を
成す梁２対からなる梁部と、梁部に設けられた半導体ピエゾ抵抗素子と、それらを接続す
る配線を有する３軸加速度センサーであって、梁部の枠部および錘部との接続領域におい
て、梁部の両側に、梁部の接続端よりも梁部中央に向けて突き出した枠側突出部および錘
側突出部が、少なくとも第２層の第１層との接続面と反対の面において形成されることが
好ましい。
【００１８】
前述のＳＯＩウエハを用いた加工方法では、薄いシリコン層が第１層に、厚いシリコン
層が第２層に相当する。第２層の溝加工を開始する第２層表面（第１層との接続面の反対
面）に、錘側突出部と枠側突出部を設けることで、枠側の加工溝形状がＴ字にならず、枠
部側と錘部側の接続部とも溝の端部となるため、加工パターンを類似させることができ、
加工の終点である第２層内面（第１層との接続面）においても、端部位置が錘部側と枠部
側で一致させ易い。
【００１９】
本願発明の３軸加速度センサーは、枠側突出部および錘側突出部は、梁部の両側に突き
出た部分の梁部と対向する側面間の距離が、枠側と錘側で等しいことが好ましい。
【００２０】
枠部側と錘部側の第２層表面での溝パターンの幅が一致し、加工終端である第２層内面
での端部形状をより一致させることができる。
【００２１】
本願発明の３軸加速度センサーは、梁部が枠部と錘部に対して、第１層に梁部よりも幅
が広く形成された接続領域を介して接続することが好ましい。
【００２２】
接続領域を設けることにより、錘部と枠部との接続部の面積を梁部が直接接続する場合
よりも大きくすることができ、耐衝撃性が向上する。接続領域は、梁部の端部において第
２層内面のエッチング端部の位置を、第１層での端部位置よりも外側になるようにするこ
とで形成することができる。梁部の両端の接続領域の形状が異なると、薄膜応力の影響に
よる変形の差異が生じ、オフセットずれや変動が起こり易い。本願発明では梁部の両端の
加工溝パターンが一致していることで、第２層内面のエッチング端部位置も両端で一致さ
せることができるので、オフセットずれや変動が起き難い。
【００２３】
本願発明の３軸加速度センサーは、梁部の接続端から突き出した長さが、枠側突出部の
方が錘側突出部よりも短いことが好ましい。
【００２４】
梁部の両側の加工溝パターンを完全に一致させるには、錘側突出部および枠側突出部の
梁長手方向に沿った突き出し長さを等しくすることが好ましい。許容できるエッチング速
度の差範囲であれば、枠側突出部の方を短くすることができる。また、梁部の両側の突出
部間隔（突出部の向かい合う側面間の距離）と同じ程度の長さ以上に突出部を形成するこ
とが好ましい。枠側突出部の長さを短くすることで、枠部の大きさと梁部の長さが同じで
も、錘部の面積を大きくして感度を向上することができる。
【００２５】
本願発明の３軸加速度センサーは、枠部の内側が略正方形状であり、正方形の対角線に
沿って梁部が配置されることが好ましい。
【００２６】
略正方形の枠部に対して、略正方形の各辺に垂直または平行な方向に梁部を配置した場
合、枠部に枠側突出部を形成すると枠部に梁部が突き出した構造となり、枠部の幅を全周
にわたって一定以上確保して強度を維持するためには、センサーチップのサイズが大きく
なる。そこで、梁部を対角線方向に配置することにより、枠部への梁部の突き出しを、コ
ーナーに配置できることから、センサーチップを大きくすることなく本願発明の効果を得
ることができる。
【００２７】
梁部と枠部、錘部との接続部は直角である必要はなく、円弧形状や面取り形状とするこ
とで、接続部の破壊耐性を大きくすることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本願発明の加速度センサーによれば、ドライエッチングの加工速度を均一にでき、梁部
の両端の形状を同一にできるので、絶縁膜や配線などの膜の応力に起因する初期オフセッ
トやその時間変動などを小さくでき、かつ耐衝撃性に優れた小型の加速度センサーを提供
することできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下本発明を図面を参照しながら実施例に基づいて詳細に説明する。説明を判り易くす
るため、同一の部品、部位には同じ符号を用いている。
【実施例１】
【００３０】
本願発明の第一実施例の加速度センサーについて、図１〜図３を用いて以下説明する。
図１は、第一実施例の加速度センサーのセンサーチップの構造を示し、図１ａ）が断面図
、図１ｂ）がセンサーチップの第１面から見た平面図、図１ｃ）がセンサーチップの第２
面から見た平面図である。図２は、接続領域を説明する図である。図２ａ）は本第１実施
例であり、図２ｂ）〜図２ｄ）は本実施例の変形である。図３は接続領域の接続領域の分
解斜視図で、第１層と第２層の枠部と錘部、梁部の位置関係を示している。図１のセンサ
ーチップ３０は、例えば図９の従来例のように組み立てられる加速度センサーの中のセン
サーチップであり、本願発明はこのセンサーチップの構造に特徴があるので、以下センサ
ーチップついて実施例に基づいて詳細に説明する。
【００３１】
第１実施例のセンサーチップ３０は、枠部３１内に錘部３２がそれぞれ２本の梁から成
る第１梁部３３ａおよび第２梁部３３ｂによって支持されている。第１梁部３３ａおよび
第２梁部３３ｂを合わせて以下梁部３３と呼ぶ。センサーチップ３０の平面方向にＸ軸お
よびＹ軸、垂直方向にＺ軸を設定したとき、Ｘ軸に沿って形成した第１梁部３３ａ上にＸ
軸方向加速度検出用のピエゾ抵抗素子のＸ軸ピエゾ１３を、Ｙ軸に沿って形成した第２梁
部３３ｂ上にＹ軸方向加速度検出用のＹ軸ピエゾ１４を形成した。Ｚ軸加速度検出用のＺ
軸ピエゾ１５はどちらの梁部上でも良いが、本実施例では第１梁部３３ａ上に形成した。
ピエゾ抵抗素子は各軸ごとに４つずつ対となる梁部の付根付近に形成し、図示していない
配線で接続してブリッジ回路を構成した。加速度が加わることにより錘部３２に力が加わ
って変位し、梁部３３が変形することでピエゾ抵抗素子の電気抵抗が変化する。各軸の４
つのピエゾ抵抗素子の抵抗変化量差により生じる電位差を、ブリッジ回路で取り出すこと
で加速度の値として検出できる。
【００３２】
加速度センサー素子の製造方法と寸法関係を簡単に説明する。約４００μｍ厚のシリコ
ン層に約１μｍのシリコン酸化層と約６μｍのシリコン層を有するＳＯＩウエハを使用し
た。シリコン酸化膜層はドライエッチングのエッチングストップ層として用い、構造体は
２層のシリコン層に形成した。以下、薄い方のシリコン層を第１層４１、厚い方のシリコ
ン層を第２層４２と称し、シリコン酸化膜層と接合していない第１層の表面を第１面４３
、第２層の表面を第２面４４、シリコン酸化膜層を介した接続面を第３面４５と称す。フ
ォトレジストでパターニングを行い第１層にボロンを１〜３ｘ１０１８原子／ｃｍ３打ち
込みピエゾ抵抗素子を形成した。ピエゾ抵抗素子に接続する配線は、金属スパッタ−とド
ライエッチング装置を用いて形成した。次に、第１層の第１面にフォトレジストマスクを
形成した後、ドライエッチングにより梁部と錘部、枠部の形状を加工した。第２層の第２
面にフォトレジストマスクを形成した後、ドライエッチングにより錘部と枠部の形状を加
工した。第１層と第２層の間に残ったシリコン酸化膜層は、ウェットエッチングで除去し
た。１枚のウエハに多数のチップを作製しているので、ドライエッチングあるいはダイシ
ングにより個片化しセンサーチップ３０を得た。
【００３３】
本願発明の特徴として、第２面４４から見た枠部３１および錘部３２の形状を、梁部３
３の枠部３１および錘部３２との接続領域に、枠側突出部３５および錘側突出部３６を設
けた形状である。枠側突出部３５は梁部３３の枠部側にあり、梁部３３の枠側接続部３７
よりも錘部３２側に向けて突き出している。同様に、錘側突出部３６は梁部３３の錘部側
にあり、梁部３３の錘側接続部３８よりも枠部側（梁部長手方向の中央方向側）に向けて
突き出している。
【００３４】
本実施例のような構造の加速度センサーでは、Ｘ軸およびＹ軸方向の加速度に対する検
出感度を十分に得るためには、錘部３２の重心位置が、梁部３３の位置から十分に離れて
いる必要があるため、第２層４２は厚くする必要がある。厚い第２層４２をドライエッチ
ング加工するとき、加工の深さが増すに従いフォトレジスト形成と加工形状間に誤差が発
生し易くなり、加工終端である第３面４５における加工溝端部形状は、第２面４４に形成
したフォトレジストマスクの形状と異なったものとなってしまう。特に、前述したように
加工溝の形状パターンが異なる部分では、エッチングガスの濃度などが一定とならないた
め、エッチング速度が異なるという問題がある。エッチング速度が異なるとオーバーエッ
チ量に差異が生じるため、枠部３１または錘部３２の加工終端部の形状が所望形状からず
れが生じる。
【００３５】
本実施例では、枠部側に枠側突出部３５を、錘部側に錘側突出部３６を設けている。梁
部３３の両側に突き出した突出部間の距離である、枠側突出部間隔ａと錘側突出部間隔ｂ
を同じ値にした。また、枠側突出部長さｄと錘側突出部長さｅも同じ値とした。これによ
り、枠側と錘側の加工溝形状パターンを一致させてエッチング速度を同じとしたので、第
３面４５での端部形状も一致させることができた。これにより、特性のばらつきや変動の
少ない加速度センサーが実現できた。
【００３６】
さらに、錘部と枠部を分離する加工溝幅ｃも、上記枠側突出部間隔ａおよび錘側突出部
間隔ｂと同じ値にすることで、加工溝パターン全体でエッチング速度を一定にできたので
、オーバーエッチングを小さくして精度の高い加工が可能になった。
【００３７】
図２は、梁部の接続部周辺の構造をより詳細に説明する平面図である。第１面４３にお
ける各部の外形線を実線で、第３面４５における外形線を点線で示している。図２ａ）は
本第一実施例の形状で、枠側および錘側の加工溝の端部形状を円弧状にし、突出部の側部
においては、第１面４３と第３面４５とで外形線が一致している。加工溝端部は、コーナ
ー部でエッチング速度が落ちるために、第２面４４での形状パターンが直線でも、第３面
４５では円弧状になりやすく、また、第２面４４の形状パターンをあらかじめ円弧状にし
てもよい。側部は概略一致するためには、第２層４２の加工のテーパーを考慮して、第２
面４４の外形パターンを第１面４３の外形パターンより梁部３３に近く形成した。
【００３８】
図３に接続領域の分解斜視図を示し、第１層４１と第２層４２の枠部３１と錘部３２、
梁部３３の位置関係を判り易く表している。梁部３３の接続端部では、第２層４２の加工
終端が梁の接続端よりも梁から離れた位置にあるため、梁部３３と錘部３２および枠部３
１との間に第１層４１の厚みの接続領域を介した構造となる。第２層４２の加工終端は応
力集中部となるが、梁部３３より幅の広い接続領域を介して接続することにより接続面積
が大きくなり衝撃に対して破壊しにくい構造となった。
【００３９】
本実施例では、枠側と錘側で加工溝の形状パターンを一致させたことで、加工終端の位
置を枠側と錘側で一致させ易くなったため、接続領域の形状も枠側と錘側で一致させるこ
とができた。それにより、接続領域の表面に形成される絶縁膜や配線の応力による変形が
枠側と錘側で同じになり、梁部上の付根付近に配置されたピエゾ抵抗に発生する応力も錘
側と枠側でバランスするため、加速度検出用のブリッジ回路のバランス変化量を最小限に
できた。この効果により、初期オフセット量と接続領域の表面に形成される絶縁膜や配線
の応力の変化によると考えられるオフセット変動量を、それぞれ従来の約１／２に小さく
することができた。
【００４０】
梁部３３上の絶縁膜や保護膜には、シリコン酸化膜やシリコン窒化膜などが用いられる
。これら材料は梁部のシリコンに比べて熱膨張係数が小さいため、梁部の上面に絶縁膜な
どを高温下で成膜した後に常温に戻すと、応力により梁部は凸状に変形する。配線にはア
ルミニウムや銅などの金属材料が用いられるが、これら金属材料はシリコンに比べ熱膨張
係数が大きいため、温度が上がると梁部は凹状に変形する。接続領域はこのような変形を
受け、これらの変形は梁部全体に及ぶため、梁部の表面に形成されたピエゾ抵抗素子にも
応力が発生する。枠側と錘側で接続領域の変形量が異なると、枠側と錘側でピエゾ抵抗素
子に発生する応力がアンバランスになり特性変動の要因となる。本願発明では、枠側と錘
側で接続領域の形状を同じとしているので梁部３３と枠部３１および梁部３３と錘部３２
の接続条件が同じとなるため、枠部と錘部の接続領域の変形量が同じとなり、梁部の両端
でバランスが保てるためにオフセット変動量を小さくできる効果がある。
【００４１】
梁部３３の接続部周辺の形状は図２ａ）に限ったものではなく、例えば図２ｂ）〜図２
ｄ）の形状をとることができる。第２層のドライエッチング時のテーパー角を大きくした
り、オーバーエッチング量を増加させて、加工終端を第１層４１の外形よりも入り込ませ
た、図２ｂ）の形状。図２ｃ）のように、突出部の側部において第２層４２の方が第１層
よりも突き出した構造。図２ｄ）の、加工溝の先端の幅を広くした構造とすることができ
る。
【００４２】
本実施例１では、梁部３３と枠部３１、梁部３３と錘部３２の接続部は略円弧形状とし
たが、これに限るものではない。直角や面取り形状、不定形な形状でも本発明の効果が得
られるものである。円弧形状や面取り形状とすることで、接続部での耐破壊強度を大きく
することができる。
【実施例２】
【００４３】
本願発明の第二実施例のセンサーチップを図４に示す。図４は、センサーチップの第２
面４４側から見た平面図である。枠側突出部長さｄが錘側突出部長さｅより短いところが
、第一実施例と異なる。第一実施例では、枠側突出部長さｄ＝錘側突出部長さｅとするこ
とで、枠部側と錘部側の加工溝パターンを略一致させることができたと述べた。しかし、
枠側突出部長さｄを枠側突出部間隔ａよりも長くすることで、枠側突出部長さｄより錘側
突出部長さｅを大きくしても、枠部側と錘部側の加工溝パターンを略一致させることがで
きる。本実施例のように枠側突出部長さｄを短くすることで、枠部３１の大きさおよび梁
部３３の長さが同じでも、錘部３２の面積を大きくすることができるため、より感度を向
上できた。
【実施例３】
【００４４】
本願発明の第三実施例のセンサーチップを図５に示す。図５は、センサーチップの第２
面４４側から見た平面図である。枠部３１の内側の外形線を外側に広げ、それに沿って錘
部３２の外形線も外側に膨らませたところが第一および第二実施例と異なる。第一および
第二実施例では、枠側突出部３５の先端位置が、枠部３１の内側の外形線の位置になって
おり、梁側接続部３７が枠部３１内部に突き出す構造となっていた。本実施例では、枠部
３１の枠側突出部３５以外の部分では、内側の外形線を梁側接続部３７と同じ位置まで広
げ、それに沿って錘部３２も広げた。これにより、枠部３１の剛性を保つための最小幅寸
法を維持したまま、錘部３２の面積を大きくでき、より感度を向上できた。
【実施例４】
【００４５】
本願発明の第四実施例のセンサーチップを図６に示す。図６は、センサーチップの第２
面４４側から見た平面図である。略正方形の枠部３１内部に、その正方形の対角線方向に
梁部３３を配置することで、錘部３２を効率的に配置できる。梁部３３は枠部３１の内側
外形線４６に対して４５度の角度で配置した。よって、梁部３３の枠側接続部３７は、第
一から第三実施例では正方形の辺の中央にあったのに対して、本実施例では正方形のコー
ナーにある。
【００４６】
第三実施例で示したように、枠部３１の内部になるべく大きな面積で錘部３２を配置す
ることを考えたときに、本実施例では枠側突出部３５をコーナーに配置できるため、正方
形のチップ領域内に錘部３２と梁部３３を効率よく配置でき、同等の感度の加速度センサ
ーを実現するセンサーチップのサイズを小さくすることができた。
【実施例５】
【００４７】
本願発明の加速度センサーの全体構成は、図９に示した構成に限るものではない。第五
の実施例としてセンサーチップ３０にウエハーレベルパッケージングを適用した加速度セ
ンサーを、図７および図８の断面図を用いて説明する。図７に示すように、センサーチッ
プ３０の上下に第一キャップ７０および第二キャップ７１を接合した。第一キャップ７０
および第二キャップ７１は中央にキャビティ７２を有し、周辺部でセンサーチップ３０と
接合されている。接合部はセンサーチップ３０のセンサー素子形成領域の外側に配置し、
よってセンサー素子は第一キャップ７０および第二キャップ７１で囲まれた気密パッケー
ジ内に保護され、湿度や異物などの影響でセンサー素子の特性が変動しないようにした。
【００４８】
また、第一キャップ７０および第二キャップ７１は、センサー素子の錘部３２との間に
適切な間隔を有し、過大な加速度が加わったときに錘部３２の変位を規制して梁部３３が
破損するのを防ぐ規制板の役割をする。センサーチップ３０の表面にはチップ保護膜７３
を形成し、気密パッケージの外部に配置されるチップ端子４と、ピエゾ抵抗素子（図示せ
ず）とをつなぐ配線７４は、チップ保護膜７３の下から気密パッケージ外部に引き出され
るようにした。第一キャップ７０および第二キャップ７１はシリコンウエハーを用い、シ
リコンの異方性エッチングまたはドライエッチングでキャビティ７２を加工した。センサ
ーチップ３０と第一キャップ７０および第二キャップ７１の接合はウエハーレベルで行い
、接合後に個々のセンサーチップパッケージ７５に個片化した。接合方法はＡｕ／Ｓｎの
はんだ接合を用い、接合部の幅は６０μｍとした。その他にも、各種金属のはんだ接合お
よび共晶接合、表面活性化接合、陽極接合、低融点ガラス接合などを用いることができる
。個片化の際には、チップ端子４を露出する必要があるため、第一キャップ７０には、チ
ップ端子４の上方領域にもキャビティを形成しておき、第一キャップ７０のみを第一ダイ
シング部７６で切断することで、チップ端子４を露出した。その後、センサーチップ３０
と第二キャップ７１を第二ダイシング部７７で切断して個片化した。
【００４９】
センサー素子が気密パッケージ内に保護されているので、センサー全体のパッケージに
は一般的に利用されている安価なプラスチックパッケージを適用できる。金属リードフレ
ームと樹脂封止を用いた構成例を図８に示した。金属リードフレーム８５のチップ支持板
７８上に樹脂製の第一接着剤７９によりＩＣチップ８０を、ＩＣチップ８０上に樹脂製の
第二接着剤８１によりセンサーチップパッケージ７５を接着した。そして、センサーチッ
プパッケージ７５のチップ端子４と、ＩＣチップ８０のＩＣ端子８２、およびＩＣ端子８
２と金属リードフレーム８５の外部端子８３との間をＡｕ製のワイヤー５により接続した
後、エポキシ製の封止樹脂８４により封止した。
【００５０】
ウエハレベルパッケージを用いた本実装構造では、センサーチップ外周に沿って、例え
ば６０μｍ程度の細い接合幅でキャップを接続でき、パッケージへの固定はキャップを介
して行うことができる。一方、図９に示した構造では、センサーチップ上に樹脂接着材を
最低２点以上塗布してキャップを接続する必要がある。第四実施例で示したセンサーチッ
プのように、梁を対角方向に配置してセンサーチップのコーナーを有効利用した構造では
、接着剤塗布領域を確保しにくいので、本実施例の実装構造が特に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】第一実施例のセンサーチップの構造を示す断面図と第１面側と第２面側から見た平面図である。
【図２】第１面側から見た梁部周辺の平面図である。
【図３】接続領域の分解斜視図である。
【図４】第二実施例のセンサーチップの第２面側から見た平面図である。
【図５】第三実施例のセンサーチップの第２面側から見た平面図である。
【図６】第四実施例のセンサーチップの第２面側から見た平面図である。
【図７】第五実施例のセンサーチップパッケージの構造を示す断面図である。
【図８】第五実施例の加速度センサーの構造を示す断面図である。
【図９】従来の３軸加速度センサーの全体構造を示す斜視図である。
【図１０】従来の３軸加速度センサーの断面図およびセンサーチップの平面図である。
【図１１】従来のセンサーチップの構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  ケース、２  センサーチップ、
３  規制板、４  チップ端子、
５  ワイヤー、６  ケース端子、
７  外部端子、８  ケース蓋、
９  ３軸加速度センサー素子、１０  枠部、
１１  錘部、１２  梁部、
１３  Ｘ軸ピエゾ、１４  Ｙ軸ピエゾ、
１５  Ｚ軸ピエゾ、１６  第１接着剤、
１７  第２接着材、２０  ３軸加速度センサー、
２１  センサーチップ、３０  センサーチップ、
３１  枠部、３２  錘部、
３３  梁部、３３ａ  第１梁部、
３３ｂ  第２梁部、３５  枠側突出部、
３６  錘側突出部、３７  枠側接続部、
３８  錘側接続部、４１  第１層、
４２  第２層、４３  第１面、
４４  第２面、４５  第３面、
４６  枠部内側外形線、７０  第一キャップ、
７１  第二キャップ、７２  キャビティ、
７３  チップ保護膜、７４  配線、
７５  センサーチップパッケージ、７６  第一ダイシング部、
７７  第一ダイシング部、７８  チップ支持板、
７９  第一接着剤、８０  ＩＣチップ、
８１  第一接着剤、８２  ＩＣ端子、
８３  外部端子、８４  封止樹脂、
８５  金属リードフレーム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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