(57)【要約】【課題】本発明は、トリミング用の抵抗を追加することなく電気的出力の調整を行うことができる力学量センサの製造方法を提供することを目的とするものである。【解決手段】本発明の力学量センサの製造方法は、固定部１と、この固定部１に接続された弾性変形可能な第１の片持ち梁部２と、この第１の片持ち梁部２の先端に形成された作用部である第１のおもり部４と、前記第１の片持ち梁部２の上面に形成された第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９と、この第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９の上面でこの第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９と電気的に接続された一対の接続電極１６とを備えた力学量センサにおいて、抵抗値調整のために前記接続電極１６をトリミングする工程を備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、この固定部に接続された弾性変形可能な梁部と、この梁部の先端に形成された作用部と、前記梁部の上面に形成されたピエゾ抵抗素子と、このピエゾ抵抗素子の上面でこのピエゾ抵抗素子と電気的に接続された一対の接続電極とを備えた力学量センサにおいて、抵抗値調整のために前記接続電極をトリミングする工程を備えた力学量センサの製造方法。
【請求項２】
接続電極をトリミングする工程において、一対の接続電極が対向する面を幅方向にトリミングするようにした請求項１記載の力学量センサの製造方法。
【請求項３】
接続電極をトリミングする工程において、接続電極の長さ方向にトリミングするようにした請求項１記載の力学量センサの製造方法。
【請求項４】
接続電極をトリミングする工程において、抵抗値の絶対値と抵抗値変化率が所定の値になるようにトリミング位置を定めるようにした請求項１記載の力学量センサの製造方法。
【請求項５】
接続電極をトリミングする工程において、少なくとも２つの異なる撓み状態の梁におけるピエゾ抵抗素子の抵抗値に基づいてトリミングを行うようにした請求項４記載の力学量センサの製造方法。
【請求項６】
接続電極をトリミングする工程において、トリミングをレーザーで行うようにするとともに、ピエゾ抵抗素子をレーザー光が透過する物質で構成した請求項１〜５のいずれかに記載の力学量センサの製造方法。
【請求項７】
固定部と、この固定部に接続された弾性変形可能な梁部と、この梁部の先端に形成された作用部と、前記梁部の上面に形成されたピエゾ抵抗素子と、このピエゾ抵抗素子の上面でこのピエゾ抵抗素子と電気的に接続された一対の接続電極とを備え、抵抗値調整のために前記接続電極をトリミングするようにした力学量センサ。
【請求項８】
ピエゾ抵抗素子をレーザー光を透過させる物質で構成した請求項７記載の力学量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピエゾ抵抗素子を利用した加速度、慣性力、または応力等を検出することができる力学量センサおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ピエゾ抵抗素子を用いた力学量センサの動作原理は、慣性力や外力等を受けることにより変形をする部材上にピエゾ抵抗素子を形成し、そしてこの部材の変形に伴うピエゾ抵抗素子に生じる歪みにより、ピエゾ抵抗素子の抵抗値が変化することに着目し、この抵抗値変化を電気的出力に置き換えて力学量を検出するものである。
【０００３】
これらの力学量センサにおいて、片持ち梁の先端に作用部としてのおもり部を設け、かつこの片持ち梁の上面にピエゾ抵抗素子を形成し、そしてこのピエゾ抵抗素子の抵抗値変化を検知することにより力学量の一種である加速度を検出するようにした力学量センサは公知である（特許文献１参照）。
【０００４】
また、電気的出力の調整を行うためにトリミング用の抵抗を接続し、そしてこのトリミング用の抵抗をトリミングすることも知られている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平４−１３０２７６号公報
【特許文献２】特開平９−１６６６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
力学量センサの電気的出力の調整方法として、トリミング用の抵抗を追加することは、部品の数が増加するため、機器の小型化を阻害するものである。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、トリミング用の抵抗を追加することなく電気的出力の調整を行うことができる力学量センサおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【０００８】
本発明の請求項１に記載の発明は、固定部と、この固定部に接続された弾性変形可能な梁部と、この梁部の先端に形成された作用部と、前記梁部の上面に形成されたピエゾ抵抗素子と、このピエゾ抵抗素子の上面でこのピエゾ抵抗素子と電気的に接続された一対の接続電極とを備えた力学量センサにおいて、抵抗値調整のために前記接続電極をトリミングする工程を備えたもので、この製造方法によれば、抵抗値調整のために前記接続電極をトリミングする工程を備えているため、トリミング用の抵抗を追加することなく電気的出力の調整を行うことができ、これにより、機器の小型化を図ることができるという作用効果を有するものである。
【０００９】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、接続電極をトリミングする工程において、一対の接続電極が対向する面を幅方向にトリミングするようにしたもので、この製造方法によれば、トリミング用の抵抗を追加することなく抵抗値の絶対値の調整をすることができるという作用効果を有するものである。
【００１０】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、接続電極をトリミングする工程において、接続電極の長さ方向にトリミングするようにしたもので、この製造方法によれば、トリミング用の抵抗を追加することなく抵抗値変化率の調整をすることができるという作用効果を有するものである。
【００１１】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、接続電極をトリミングする工程において、抵抗値の絶対値と抵抗値変化率が所定の値になるようにトリミング位置を定めるようにしたもので、この製造方法によれば、トリミング用の抵抗を追加することなく抵抗値の絶対値と抵抗値変化率を調整することができるという作用効果を有するものである。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、接続電極をトリミングする工程において、少なくとも２つの異なる撓み状態の梁におけるピエゾ抵抗素子の抵抗値に基づいてトリミングを行うようにしたもので、この製造方法によれば、抵抗値変化率の調整をすることができるという作用効果を有するものである。
【００１３】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、接続電極をトリミングする工程において、トリミングをレーザーで行うようにするとともに、ピエゾ抵抗素子をレーザー光が透過する物質で構成したもので、この製造方法によれば、レーザートリミングにおけるレーザーの出力の設定や、レーザーの走査速度の設定が緩やかになされ、そして接続電極をトリミングするエネルギーを大幅に超えるエネルギーが照射されても、ピエゾ抵抗素子にトリミングがなされるのを防止することができるため、ピエゾ抵抗素子にトリミング痕を残すことなく抵抗値調整をすることができるという作用効果を有するものである。
【００１４】
本発明の請求項７に記載の発明は、固定部と、この固定部に接続された弾性変形可能な梁部と、この梁部の先端に形成された作用部と、前記梁部の上面に形成されたピエゾ抵抗素子と、このピエゾ抵抗素子の上面でこのピエゾ抵抗素子と電気的に接続された一対の接続電極とを備え、抵抗値調整のために前記接続電極をトリミングするようにしたもので、この構成によれば、抵抗値調整のために前記接続電極をトリミングするようにしているため、トリミング用の抵抗を追加することなく電気的出力の調整を行うことができ、これにより、機器の小型化を図ることができるという作用効果を有するものである。
【００１５】
本発明の請求項８に記載の発明は、特に、ピエゾ抵抗素子をレーザー光を透過させる物質で構成したもので、この構成によれば、レーザートリミングにおけるレーザーの出力の設定や、レーザーの走査速度の設定が緩やかになされ、そして接続電極をトリミングするエネルギーを大幅に超えるエネルギーが照射されても、ピエゾ抵抗素子にトリミングがなされるのを防止することができるため、ピエゾ抵抗素子にトリミング痕を残すことなく抵抗値調整をすることができるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように本発明の力学量センサの製造方法は、固定部と、この固定部に接続された弾性変形可能な梁部と、この梁部の先端に形成された作用部と、前記梁部の上面に形成されたピエゾ抵抗素子と、このピエゾ抵抗素子の上面でこのピエゾ抵抗素子と電気的に接続された一対の接続電極とを備えた力学量センサにおいて、抵抗値調整のために前記接続電極をトリミングする工程を備えているため、トリミング用の抵抗を追加することなく電気的出力の調整を行うことができ、これにより、機器の小型化を図ることができるという優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態における力学量センサについて、図面を参照しながら説明する。なお、本発明の一実施の形態では、力学量センサの一形態である加速度センサについて説明するが、本発明は、加速度以外の慣性力を検出するセンサや、外力を検出する応力センサ等にも適用可能なものである。
【００１８】
図１は本発明の一実施の形態における力学量センサの平面図、図２は同力学量センサの回路図、図３は同力学量センサにおけるウェハの斜視図、図４〜図６は同力学量センサの製造工程図、図７は同力学量センサにおけるトリミング後の梁部の平面図、図８は図７のＡ−Ａ線断面図、図９は同力学量センサにおける梁の幅方向の位置と歪みの関係を示す図、図１０は同力学量センサにおける梁の長さ方向の位置と歪みの関係を示す図、図１１は同力学量センサにおける梁の変位と抵抗値の関係を示す図である。
【００１９】
図１において、１は固定部で、この固定部１はＳｉで構成された基板から形成されているものである。２は固定部１に形成された梁部としての第１の片持ち梁部、３は固定部１に第１の片持ち梁部２と並ぶように形成された梁部としての第２の片持ち梁部である。４は第１の片持ち梁部２の先端に形成され、この第１の片持ち梁部２に力を加える作用部としての第１のおもり部である。５は第２の片持ち梁部３の先端に形成され、この第２の片持ち梁部３に力を加える作用部としての第２のおもり部で、この第２のおもり部５は第１のおもり部４と並ぶように形成されているものである。
【００２０】
上記した固定部１、第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３、第１のおもり部４および第２のおもり部５は同一平面上に一体的に形成されているものである。また、前記第１の片持ち梁部２および第１のおもり部４と、第２の片持ち梁部３および第２のおもり部５は同じ向きに並べて構成されているものであり、さらに第１の片持ち梁部２と第２の片持ち梁部３、および第１のおもり部４と第２のおもり部５はそれぞれ形状が同一になるように構成されているものである。
【００２１】
６，７はそれぞれ第１の片持ち梁部２に形成された第１のピエゾ抵抗素子および第２のピエゾ抵抗素子、８，９は第２の片持ち梁部３に形成された第３のピエゾ抵抗素子および第４のピエゾ抵抗素子である。これらの第１のピエゾ抵抗素子６、第２のピエゾ抵抗素子７、第３のピエゾ抵抗素子８および第４のピエゾ抵抗素子９は、いずれも歪みが生じると抵抗値が変化する特性を有しているものである。
【００２２】
１０は固定部１に形成された第１の印加電極、１１は固定部１に形成された第１の中間電極、１２は固定部１に形成された第１のグランド電極である。そして前記第１のピエゾ抵抗素子６は第１の印加電極１０と第１の中間電極１１との間に電気的に接続され、また第２のピエゾ抵抗素子７は第１の中間電極１１と第１のグランド電極１２との間に電気的に接続されるものである。
【００２３】
１３は固定部１に形成された第２の印加電極、１４は固定部１に形成された第２の中間電極、１５は固定部１に形成された第２のグランド電極である。そして前記第３のピエゾ抵抗素子８は第２のグランド電極１５と第２の中間電極１４との間に電気的に接続され、また第４のピエゾ抵抗素子９は第２の中間電極１４と第２の印加電極１３との間に電気的に接続されるものである。
【００２４】
１６は第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９の各ピエゾ抵抗素子と第１の印加電極１０〜第２のグランド電極１５の各電極間を電気的に接続する導電体からなる接続電極である。
【００２５】
１７は固定部１における第１の片持ち梁部２が形成された部分の外側に、第１のおもり部４と空間を挟んで対向するように形成された第１のストッパ部で、この第１のストッパ部１７は固定部１と一体的に形成されている。１８は固定部１における第２の片持ち梁部３が形成された部分の外側に、第２のおもり部５と空間を挟んで対向するように形成された第２のストッパ部で、この第２のストッパ部１８も固定部１と一体的に形成されている。１９は第１のストッパ部１７と第２のストッパ部１８を連結する連結部である。そして前記第１のストッパ部１７、第２のストッパ部１８および連結部１９は、Ｓｉからなる基板をエッチングする際に得られるものである。これらを設けることにより、過大な加速度が加わった場合であっても、第１のおもり部４または第２のおもり部５が第１のストッパ部１７または第２のストッパ部１８に当接することになり、これにより、第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３が限界を超えて撓むのを防止することができるため、加速度センサの破損を防止することができる。
【００２６】
２０は第１の片持ち梁部２または第２の片持ち梁部３と空間を挟んで対向するように形成された延設部で、この延設部２０は第１のおもり部４または第２のおもり部５と一体的に、かつ固定部１側へ延設するように形成されているものである。また、この延設部２０は第１のおもり部４に２箇所形成されるとともに、第２のおもり部５にも２箇所形成されており、さらにこれら４個の延設部２０の形状は対称形状または同形状に構成されているものである。
【００２７】
そしてまた、上記延設部２０は、第１の片持ち梁部２との間隔、第２の片持ち梁部３との間隔、固定部１との間隔、第１のストッパ部１７との間隔、第２のストッパ部１８との間隔がすべて等しくなるように構成するとともに、第１のおもり部４と第１のストッパ部１７との間隔、第２のおもり部５と第２のストッパ部１８との間隔、第１のおもり部４と連結部１９との間隔および第１のおもり部４と第２のおもり部５との間隔もすべて等しくなるように構成しているものである。すなわち、固定部１、第１のストッパ部１７、第２のストッパ部１８および延設部２０で囲まれた部分の空間部の距離がすべて等しくなるように構成したものである。このようにすることにより、エッチングにおける加工精度が向上するため、力学量センサの形状精度が向上し、測定精度の向上を図ることができるものである。
【００２８】
上記した構成の力学量センサについて、次にその製造方法を説明する。
【００２９】
図３において、２１はＳｉで構成された円板状のウェハであり、図１に示す力学量センサはこの１枚のウェハ２１から複数個形成されるものである。２２はこのウェハ２１における１個分の力学量センサの領域である基板である。力学量センサの製造方法は、このウェハ２１の形状のまま、それぞれの基板２２を加工し、最後に基板２２毎に分割を行って個片の力学量センサを得るようにすることにより、効率を向上させることができるが、以下の工程の説明は、基板２２を単位とした説明をする。
【００３０】
図４においては、基板２２上に第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９を形成している。この第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９の形成方法としては、印刷工法や、スパッタなどの薄膜工法を用いることができる。また、マスクを用いて最初から所定の形状に第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９を形成しても良く、あるいは一度全面、または所定の位置を含む大きな領域にピエゾ抵抗層を形成し、その後、エッチングにより所定の形状の第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９を形成してもよい。
【００３１】
図５においては、第１の印加電極１０、第１の中間電極１１、第１のグランド電極１２、第２の印加電極１３、第２の中間電極１４、第２のグランド電極１５および接続電極１６を形成している。この接続電極１６は第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９のそれぞれのピエゾ抵抗素子の上部に重畳させて形成している。この製造工程も印刷工法や、スパッタなどの薄膜工法を用いることができるとともに、最初から所定の形状にこれらを形成してもよく、あるいは一度全面、または所定の位置を含む大きな領域に導電層を形成し、その後、エッチングにより形成してもよい。
【００３２】
図６においては、溝２３を形成することにより、第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３、第１のおもり部４、第２のおもり部５、第１のストッパ部１７、第２のストッパ部１８、連結部１９および延設部２０を形成している。なお、この図６においては、見易くするために、ハッチングを施した部分を溝２３としている。この溝２３はエッチングにより形成することができる。エッチングとしては、ウェットエッチングでもドライエッチングでも可能であるが、ドライエッチングである反応性イオンエッチングが好ましい。
【００３３】
以上の工程により、力学量センサの構成は一応完成し、後は、ウェハ２１を分割することにより、個片の力学量センサを得ることができる。
【００３４】
しかし、第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９の形成時のマスクのずれ等により、所定の抵抗値からずれて形成されてしまうこともある。第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９が所定の抵抗値からずれた値になると、所定の電気的出力が得られなくなってしまう。
【００３５】
例えば、電気的出力は、図２に示すように、第１の中間電極１１と第２の中間電極１４の差動出力として得られる構成においては、通常、加速度が０の場合には、この差動出力が０Ｖとなるように設定される。このためには、第１のピエゾ抵抗素子６と第２のピエゾ抵抗素子７の抵抗値の比と、第３のピエゾ抵抗素子８と第４のピエゾ抵抗素子９の抵抗値の比を等しくする必要がある。しかし、これらの抵抗値がこのような関係の抵抗値からずれると加速度が０の場合でも、この差動出力が０Ｖとならなくなってしまう。従って、この差動出力を０Ｖとするための調整を行う必要が出てくる。
【００３６】
この調整について、図７、図８を用いて説明する。図７、図８において、１６ａは接続電極１６における第１の片持ち梁部２の左側で先端部に位置する部分である左側先端部であり、１６ｂは接続電極１６における第１の片持ち梁部２の左側で根元部に位置する部分である左側根元部であり、１６ｃは接続電極１６における第１の片持ち梁部２の右側で先端部に位置する部分である右側先端部であり、１６ｄは接続電極１６における第１の片持ち梁部２の右側で根元部に位置する部分である右側根元部である。２４はレーザー照射部であり、２５はレーザーにより接続電極１６がトリミングされた部分であるトリミング部である。
【００３７】
一般に抵抗体の抵抗値は、抵抗体の長さに比例し、抵抗体の断面積に反比例するものであるが、図７のように接続電極１６が抵抗体の上面に位置する場合には、電気的な抵抗体の長さは、一対の接続電極１６間の長さ、すなわち、左側先端部１６ａと左側根元部１６ｂの対向する面の長さになる。また、抵抗体の断面積は抵抗体の幅と厚みの積で求まるが、その抵抗体の幅は、一対の接続電極１６における対向している面の幅、すなわち、左側先端部１６ａと左側根元部１６ｂの対向する面の幅になる。以上の点からも判るように、接続電極１６の対向する面の形状をトリミングすることにより、第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９の抵抗値の絶対値の調整を行うことができるものである。
【００３８】
接続電極１６のトリミング方法としては、具体的には、左側先端部１６ａのように左側根元部１６ｂに対向する面を幅方向全面にトリミングする方法がある。こうすることにより、第１のピエゾ抵抗素子６の電気的な抵抗体の長さが長くなるため、抵抗値が上昇する。
【００３９】
また、左側根元部１６ｂのように左側先端部１６ａに対向する面の右側をトリミングする方法もある。このようにすることにより、第１のピエゾ抵抗素子６の電気的な抵抗体の幅が狭くなるため、抵抗値が上昇する。
【００４０】
ここで、図２に示すようにブリッジ回路を用いる場合には、第１の中間電極１１と第２の中間電極１４との電位が逆位相の関係にあることが好ましい。そのためには、第１の片持ち梁部２が撓んでいない状態の抵抗値の絶対値のみを調整するのではなく、抵抗値変化率も調整する必要が出てくる。以下、これについて説明する。
【００４１】
第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９は、歪みにより抵抗値が変化するものであり、また、第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３における歪みは、場所によって異なるものである。これについて、図９を用いて説明する。図９の横軸は第１の片持ち梁部２の幅方向の位置であり、その原点は幅方向の中央部としているものである。縦軸はその位置における歪みを示している。この図９においては、第１の片持ち梁部２が左側に撓んでいる場合を表しており、第１の片持ち梁部２の最も右側の歪みは正の方向、すなわち、伸びの方向に大きく、第１の片持ち梁部２の中央部に近づくにしたがって歪みは減少し、中央部では歪みが０になる。逆に、第１の片持ち梁部２の最も左側は歪みが負の方向、すなわち、縮み方向に大きくなる。言い換えると、第１の片持ち梁部２の外側の歪みの絶対値が大きく、中央側では歪みの絶対値が小さいのである。第１の片持ち梁部２における歪みが大きいことは抵抗値変化率が大きいことを意味するので、接続電極１６における第１の片持ち梁部２の外側をトリミングすると抵抗値変化率は減少し、内側をトリミングすると抵抗値変化率は上昇することになる。この点に着目すると、接続電極１６のトリミング位置を設定することにより、抵抗値変化率を調整することができる。
【００４２】
また、第１の片持ち梁部２の長さ方向によっても歪みは異なるものである。一般に片持ち梁の場合、梁の根元での歪みの絶対値が最も大きく、梁の先端に行くに従って歪みの絶対値は減少し、荷重点での歪みは０になるものである。この現象を図示したものが、図１０である。図１０の横軸は第１の片持ち梁部２の長さ方向位置であり、原点を第１の片持ち梁部２の長さ方向の根元とし、縦軸はその位置における歪みを表している。従って、接続電極１６における長さ方向の位置を設定することにより、抵抗値変化率を調整することができる。すなわち、理論上は、左側先端部１６ａをトリミングすると抵抗値変化率が大きくなり、左側根元部１６ｂをトリミングすると抵抗値変化率は小さくなる。このようにして、向かい合った一対の接続電極１６のいずれの電極をトリミングするかで抵抗値変化率を調整することができる。
【００４３】
但し、第１の片持ち梁部２の長さに比べ、左側先端部１６ａと左側根元部１６ｂとの距離、すなわち、第１のピエゾ抵抗素子６の電気的な抵抗体長さが十分小さい場合には、第１の片持ち梁部２の長さ方向でのトリミング位置による抵抗値変化率の違いは無視できるほどに小さくなるものである。
【００４４】
トリミングの位置による抵抗値の変化について示した図が、図１１である。図１１の横軸は第１の片持ち梁部２の変位であり、縦軸がその変位における第１のピエゾ抵抗素子６の抵抗値を示している。図中の２６は、トリミング前の初期状態を示し、２７は図７の右側根元部１６ｄのように接続電極１６における第１の片持ち梁部２の外側をトリミングした場合、２８は図７の左側根元部１６ｂのように第１の片持ち梁部２の内側をトリミングした場合の抵抗値を示している。外側をトリミングした場合の２７は第１のピエゾ抵抗素子６における電気的に抵抗体としての幅が狭くなっているため、抵抗値の絶対値は大きくなり、かつ外側をトリミングすることにより抵抗値変化率は小さくなるものである。一方、内側をトリミングした場合の２８も同様に抵抗値の絶対値は大きくなり、かつ内側をトリミングすることにより抵抗値変化率は大きくなるものである。なお、図１１ではトリミング位置が第１の片持ち梁部２の長さ方向の位置による違いが抵抗値変化率の違いに与える影響を無視しているが、これを考慮したときには、先端部側と根元部側のいずれの接続電極１６をトリミングするかによっても同様の傾向が出るものである。上記説明においては、第１のピエゾ抵抗素子６についての説明を行ったが、第２のピエゾ抵抗素子７〜第４のピエゾ抵抗素子９についても同様の事が言えるものである。
【００４５】
なお、抵抗値変化率の調整を行う場合には、抵抗値の形状を測定し、抵抗値変化率を調整するために必要となるトリミングを理論的に算出し、そしてこれに基づきトリミングする方法がある。これとは別に、第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３において、異なる二以上の撓み状態でそれぞれ抵抗値を測定し、そしてこれに基づきトリミングする方法もある。後者の場合において、第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３を具体的に撓ませる方法としては、第１には、外力を加えて第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３を撓ませる方法がある。また第２には、加速度運動をさせることによる慣性力により撓ませる方法がある。そしてまた第３には、例えば、第１のストッパ部１７を鉛直上方にし、かつ第２のストッパ部１８を鉛直下方にすることにより、重力加速度を与えて撓ませる方法がある。
【００４６】
以上のようにして構成され、かつ製造された力学量センサについて、次に、その動作を説明する。
【００４７】
図１において、例えば、紙面右向き方向に正の加速度が加わった場合には、第１のおもり部４および第２のおもり部５が左方向に傾くように第１の片持ち梁部２および第２の片持ち梁部３が撓む。このとき、第１のピエゾ抵抗素子６と第３のピエゾ抵抗素子８には圧縮方向の歪みが生じ、第２のピエゾ抵抗素子７と第４のピエゾ抵抗素子９には引張り方向の歪みが生じる。ここで、第１の片持ち梁部２と第２の片持ち梁部３および第１のおもり部４と第２のおもり部５はそれぞれ同一形状に構成しているため、第１の片持ち梁部２と第２の片持ち梁部３の歪みは同じになる。これにより、フルブリッジ回路を構成する対角位置の抵抗体が同じ抵抗値になるため、第１の中間電極１１と第２の中間電極１４の差動出力は、ハーフブリッジ回路の場合に比べて２倍の大きさになり、出力電圧を大きくすることができ、加速度を電気的出力として検出することができる。
【００４８】
以上の説明から明らかなように本発明の一実施の形態における力学量センサの製造方法においては、固定部１と、この固定部１に接続された弾性変形可能な第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３と、この第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３の先端に形成された作用部である第１のおもり部４、第２のおもり部５と、前記第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３の上面に形成された第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９と、この第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９の上面でこの第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９のそれぞれと電気的に接続された一対の接続電極１６とを備えた力学量センサにおいて、抵抗値調整のために前記接続電極１６をトリミングする工程を備えているため、トリミング用の抵抗を追加することなく電気的出力の調整を行うことができ、これにより、機器の小型化を図ることができるという効果が得られるものである。さらに、第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９自体をトリミングするものではないため、第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３が撓むことにより第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９に応力が生じても、トリミングに起因する応力集中が第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９には生じず、信頼性にすぐれた力学量センサとなる。なお、接続電極１６をトリミングすることにより、その下面に位置する第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９の表面において、非常に浅くトリミングされてしまうことがあるが、実用上、その影響は無視することができるものである。
【００４９】
また、前記接続電極１６をトリミングする工程において、一対の接続電極１６が対向する面を幅方向にトリミングするようにすれば、トリミング用の抵抗を追加することなく抵抗値の絶対値の調整をすることができるものである。
【００５０】
そしてまた、前記接続電極１６をトリミングする工程において、接続電極１６の長さ方向にトリミングするようにすれば、トリミング用の抵抗を追加することなく抵抗値変化率の調整をすることができるものである。
【００５１】
さらに、前記接続電極１６をトリミングする工程において、抵抗値の絶対値と抵抗値変化率が所定の値になるようにトリミング位置を定めるようにすれば、トリミング用の抵抗を追加することなく抵抗値の絶対値と抵抗値変化率を調整することができるものである。
【００５２】
さらにまた、前記接続電極１６をトリミングする工程において、少なくとも２つの異なる撓み状態の梁における第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９の抵抗値に基づいてトリミングを行うようにすれば、抵抗値変化率の調整をすることができるものである。
【００５３】
また、前記接続電極１６をトリミングする工程において、トリミングをレーザーで行うようにするとともに、第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９をレーザー光が透過する物質で構成すれば、レーザートリミングにおけるレーザーの出力の設定や、レーザーの走査速度の設定が緩やかになされることになり、これにより、接続電極１６をトリミングするエネルギーを大幅に超えるエネルギーが照射されても、第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９にトリミングがなされるのを防止することができるため、第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９にトリミング痕を残すことなく抵抗値調整をすることができる。このようなピエゾ抵抗素子は、例えば、ダイヤモンドで構成することができるものである。
【００５４】
なお、上記本発明の一実施の形態における力学量センサにおいては、第１のピエゾ抵抗素子６〜第４のピエゾ抵抗素子９の各抵抗値を等しくしたものについて説明したが、第１の中間電極１１の電位と、第２の中間電極１４の電位がそれぞれの基準電位に対して互いに正負逆向きの変化をするように、第１のピエゾ抵抗素子６の抵抗値と第２のピエゾ抵抗素子７の抵抗値との比率と、第４のピエゾ抵抗素子９の抵抗値と第３のピエゾ抵抗素子８の抵抗値との比率とを等しくする構成にしてもよいものである。
【００５５】
また、接続電極１６のトリミングを第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３の内側で行うことにより、抵抗値変化率が上昇し、これにより、感度が向上するため、トリミングは接続電極１６における第１の片持ち梁部２、第２の片持ち梁部３の内側で行うように限定することもできる。
【００５６】
そしてまた、作用部としては第１のおもり部４、第２のおもり部５を用い、かつ力学量センサとしては加速度センサを例にとって説明したが、加速度センサ以外の慣性力センサに用いることもでき、さらには、作用部に外力を作用させる構造にした外力センサや、歪みセンサ等に用いてもよいものである。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る力学量センサの製造方法は、固定部と、この固定部に接続された弾性変形可能な梁部と、この梁部の先端に形成された作用部と、前記梁部の上面に形成されたピエゾ抵抗素子と、このピエゾ抵抗素子の上面でこのピエゾ抵抗素子と電気的に接続された一対の接続電極とを備えた力学量センサにおいて、抵抗値調整のために前記接続電極をトリミングする工程を備えたもので、加速度センサや、慣性力センサ、応力センサ等の力学量センサに適用して有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施の形態における力学量センサの平面図
【図２】同力学量センサの回路図
【図３】同力学量センサにおけるウェハの斜視図
【図４】同力学量センサの製造工程図
【図５】同力学量センサの製造工程図
【図６】同力学量センサの製造工程図
【図７】同力学量センサにおけるトリミング後の梁部の平面図
【図８】図７のＡ−Ａ線断面図
【図９】同力学量センサにおける梁の幅方向の位置と歪みの関係を示す図
【図１０】同力学量センサにおける梁の長さ方向の位置と歪みの関係を示す図
【図１１】同力学量センサにおける梁の変位と抵抗値の関係を示す図
【符号の説明】
【００５９】
１  固定部
２  第１の片持ち梁部（梁部）
３  第２の片持ち梁部（梁部）
４  第１のおもり部（作用部）
５  第２のおもり部（作用部）
６  第１のピエゾ抵抗素子
７  第２のピエゾ抵抗素子
８  第３のピエゾ抵抗素子
９  第４のピエゾ抵抗素子
２５  トリミング部
【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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