(57)【要約】【課題】高耐衝撃性を有するとともに小型・薄型で高感度な半導体加速度センサを低コストで提供する。【解決手段】本発明の半導体加速度センサは、質量部と、空隙を介し質量部を囲み周設した枠部と、質量部と枠部とを連結した互いに直交する２対の弾性部と、弾性部の上部に配設した検出軸ごとに複数のピエゾ抵抗素子とを有する半導体加速度センサであって、質量部又は／及び枠部との弾性部の連結端部の幅をその連結端側に向かい広くしたものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量部と、空隙を介し質量部を囲み周設した枠部と、質量部と枠部とを連結した互いに直交する２対の弾性部と、弾性部の上部に配設した検出軸ごとに複数のピエゾ抵抗素子とを有する半導体加速度センサであって、質量部又は／及び枠部との弾性部の連結端部の幅をその連結端側に向かい広くしたことを特徴とする半導体加速度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体加速度センサであって、前記ピエゾ抵抗素子は、前記弾性部の長さ方向において前記連結端部の内側に配設したことを特徴とする半導体加速度センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の半導体加速度センサであって、前記弾性部の中央部の幅に対するその連結端の幅を１．４〜３倍としたことを特徴とする半導体加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、玩具、自動車、航空機、携帯端末機器等に搭載する加速度検出用の半導体加速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、加速度センサとしてピエゾ抵抗効果、静電容量変化等の物理量変化を利用したものが製品化されている。これらの加速度センサは、様々な分野で広く用いることができるが、近年小型、高感度で多軸方向の加速度を同時に検出できるものが要求されている。
【０００３】
特にシリコン単結晶は、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、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等の特徴を有し、前記したような小型で高感度の加速度センサを製造するのに好適な素材である。もって、そのシリコン単結晶を母体として薄肉の弾性部を設け、この薄肉の弾性部の変位をピエゾ抵抗素子により電気信号に変換して出力するピエゾ抵抗素子を用いた半導体加速度センサが注目されている。
【０００４】
従来の３軸の半導体加速度センサ（以下センサと称する。）の一例が、下記特許文献１に開示されている。特許文献１のセンサの平面視を図１０（ａ）に、図１０（ａ）のＸ−Ｘ線に沿った断面視を図１０（ｂ）に示す。特許文献１には、シリコン単結晶基板（以下、Ｓｉ単結晶基板と称する）の薄肉部から成る梁構造の弾性部を有し、Ｓｉ単結晶基板の厚肉部から成る中央の質量部と周辺の枠部とは該弾性部で接続され、弾性部上には各軸複数個のピエゾ抵抗素子が形成されてなる基本構造が示されている。
【０００５】
センサ９は、図１０に示すように、Ｓｉ単結晶基板の厚肉部から成る中央の質量部９２と、質量部９２を囲み周設した枠部９１と、質量部９２と枠部９１とを連結したＳｉ単結晶基板の薄肉部からなる互いに直交した２対の梁状の弾性部９３と、弾性部９３の上面に設定した２つの直交する検出軸（Ｘ軸、Ｙ軸）およびその上面に垂直な１つの検出軸（Ｚ軸）に沿い弾性部１３の上部に配設した各軸ごとに複数のピエゾ抵抗素子９４ｘ、９４ｙ、９４ｚとを有している。弾性部９３は、図１０（ａ）において符号９５で示す薄肉部に空隙を設けて梁状としており、変形しやすく高感度化に向いた構造となっている。
【０００６】
このセンサ９は、Ｘ、Ｙ及びＺ軸の３軸方向の加速度を検出するものであり、その検出原理は、加速度に比例した力で中央の質量部９２が移動したときのその力の作用による弾性部９３の変位を弾性部９３に形成されたピエゾ抵抗素子９４ｘ、９４ｙ、９４ｚの抵抗値変化として検出するものである。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６３−１６９０７８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
近年、例えば携帯端末機器や玩具などに組み込むためセンサ９の小型・薄型化及び高感度化が求められている。センサ素子９を高感度化するためにはピエゾ抵抗素子９４ｘ、９４ｙ、９４ｚの抵抗値変化をより大きくすることが重要であり、そのためには質量部９２の質量を増やして弾性部９３に作用する力を大きくするとともに、弾性部９３の長さを長く又は／及びその断面積を小さくして弾性部９３を低剛性化し、検出できるよう設定した所定範囲の加速度における弾性部９３の変位を大きくすることが効果的であることが知られている。
しかしながら、センサ９を高感度化するためそのように質量部９２の質量を増加し弾性部９３を低剛性化すると、次述するように製造工程中や使用中に弾性部９３に作用する所定以上の力で弾性部９３が破損するという問題があった。
従来、質量部９２及び枠部９１との弾性部９３の連結端の角部には、製造プロセス例えばエッチングの際に、長さ方向において弾性部９３の中央部の幅の１０％程度のＲが無制御に形成されていた。ここで、前記「長さ」とは弾性部９３の各検出軸に沿う方向の大きさのことであり、以下でいう「幅」とは、平面視において弾性部９３の前記各検出軸に直交する方向の大きさのこと定義する。
【０００９】
弾性部９３に力が作用すると前記角部には応力集中が発生する。製造工程中、例えばセンサ９の取り扱いで所定以上の過大な力が弾性部９３に作用すると、前記した程度のＲでは応力集中を低減することができず、その角部には過度な応力集中が発生し、その角部を起点として連結端部が破損し、センサ９の歩留が低下するという工業生産上の問題があった。
また、携帯端未機器や玩具などに搭載するセンサ９には例えば使用時の落下衝撃に対する耐衝撃性が要求される。しかしながら、前記のように質量部９２の質量を増加し弾性部９３を低剛性化すると、所定の力以上の衝撃力により上記と同様に弾性部９３の連結端部が破損して耐衝撃性が低下する。そのため、センサ９の耐衝撃性を担保するためには質量部９２の質量を増加し弾性部９３を低剛性化することができず、特に小型・薄型のセンサ９で高感度なものを実現することが出来なかった。
【００１０】
すなわち本発明の課題は、センサ、特に小型・薄型のセンサにおいて、そのセンサを高感度化するための質量部の質量増加及び弾性部の低剛性化という要求と、そのセンサの工業生産上の歩留向上と使用中の耐衝撃性向上のための弾性部の破損防止という要求、この矛盾する２つの要求を解決することにある。もって、本発明の目的は、高耐衝撃性を有するとともに小型・薄型で高感度なセンサを低コストで提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の第１の発明は、質量部と、空隙を介し質量部を囲み周設した枠部と、質量部と枠部とを連結した互いに直交する２対の弾性部と、弾性部の上部に配設した検出軸ごとに複数のピエゾ抵抗素子とを有する半導体加速度センサであって、質量部又は／及び枠部との弾性部の連結端部の幅をその連結端側に向かい広くしたものである。この第１の発明によれば、特に耐衝撃性の低い弾性部の連結端部の幅を連結端側に向かい連続的にまたは断続的に広くする、具体的にはその連結端の角部を例えばＲ状、逆Ｒ状若しくは階段形状とするまたは面取りすることにより、所定の力以上の衝撃力が弾性部に作用した場合でも角部の応力集中によるその角部を起点とした連結端部の破損を防止することができる。もって、質量部の質量を増加し弾性部を低剛性化してセンサの高感度化を実現することができる一方で、前記弾性部の連結端部を上記形状としてセンサの高耐衝撃性を実現することができ、特に寸法制約の厳しい小型・薄型のセンサにおいて、高耐衝撃性を有するとともに高感度なセンサを実現することが可能となる。更に、弾性部の連結端部を上記形状とすれば、製造工程中の過大な力による弾性部の破損も減少して工業生産上の歩留が向上するので、上記センサを低コストで提供することが可能となる。
【００１２】
本発明の第２の発明は、前記第１の発明において、さらに前記ピエゾ抵抗素子は、前記弾性部の長さ方向において前記連結端部の内側に配設したものである。この発明によれば、そのピエゾ抵抗素子を配設する位置を最適化しているので、上記のような連結端部の形状とした場合でもセンサの出力低下を抑制することができ、もって更に高感度なセンサを実現することが可能となる。
本発明の第３の発明は、前記第１または第２の発明において、望ましくは、前記弾性部の中央部の幅に対するその連結端の幅を１．４〜３倍としたものである。この第２の発明によれば、センサは、その弾性部の中央部の幅に対する連結端の幅を１．４倍以上とすることにより、そのセンサの通常の使用中の落下衝撃に対する耐衝撃性を担保できるとともに、その幅を３．０倍以下とすることによりそのセンサを実用上は十分に高感度なものとすることができ好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のセンサについて、以下その実施態様に基づき説明する。
（実施態様１）
本発明の実施態様の一例について図面に基づき説明する。図１はセンサ１の上面の平面視、図２は図１のＸ−Ｘ線（Ｘ軸）に沿う断面拡大視、図３は図１のｃ部の要部拡大視である。なお、センサ１の上面にはピエゾ抵抗素子との入出力を行う電極パターンを配設しているが、理解のために図１〜図３ではその電極パターンを省略している。
【００１４】
センサ１は、図１及び図２に示すように、質量部１２と、空隙１５を介して質量部１２を囲み周設した枠部１１と、質量部１２と枠部１１を連結して互いに直交する２対の弾性部１３と、弾性部１３の上部に配設した検出軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）ごとに複数のピエゾ抵抗素子１４ｘ、１４ｙ、１４ｚとを有し、質量部１２及び枠部１１との弾性部１３の連結端部の幅を連結端側に向かい広くしたものである。ここで、上記説明と同様に、以下でいう「幅」とは、平面視において弾性部１３の前記各検出軸に直交する方向の大きさのことであり、「長さ」とは各検出軸に沿う方向の大きさのことと定義する。以下、質量部１２、枠部１１、弾性部１３、ピエゾ抵抗素子１４ｘ、１４ｙ、１４ｚの構造を順に説明し、更に本発明の特徴である質量部１２及び枠部１１との弾性部１３の連結端部の形状について詳述する。
【００１５】
質量部１２は、平面視において略矩形状のＳｉ単結晶基板の厚肉部からなるものであり、センサ１の中央部に配設している。なお質量部１２の平面形状は、特にこれに限定されず、図１で示す検出軸（Ｘ（Ｚ）軸、Ｙ軸）に対し線対称な形状であれば好ましく、例えば略円形状、六角形状、八角形状としてもよい。
【００１６】
枠部１１は、その質量部１２の周囲に略同一の幅で連続して配設したＳｉ単結晶基板の厚肉部からなる枠状のものであり、センサ１を筐体へパッケージする際には枠部１１を筐体へ固定するものである。なお、枠部１１の幅は不均一のものとしてもよく、その形状は例えば略円環状のものとしてもよく、不連続に配設したものであってもよい。
【００１７】
弾性部１３は、Ｓｉ単結晶基板の薄肉部からなる厚みの薄い梁状のものである。
その弾性部１３の上部に配設したピエゾ抵抗素子１４ｘ、１４ｙ、１４ｚは、弾性部１３の上面に設定した２つの直交する検出軸（Ｘ軸、Ｙ軸）及びその上面に垂直な１つの検出軸（Ｚ軸）に沿い、各検出軸ごとに４個、フルブリッジ検出回路をなすよう配設している。センサ１を高感度化するためには、ピエゾ抵抗素子１４ｘ、１４ｙ、１４ｚを、弾性部１３が変位した際に弾性部１３の上面に発生する応力が最大となる領域、すなわち長さ方向において弾性部１３の両端部に配設すれば好ましく、詳しくは質量部１２及び枠部１１との弾性部１３の連結端部の内側で連結端部よりやや中央よりに配設するとよい。また、センサ１の出力を安定化するためには、ピエゾ抵抗素子１４ｘ、１４ｙ、１４ｚを幅方向において弾性部１３の中央部に配設すれば好ましい。
【００１８】
図３（ａ）に示すように、質量部１２及び枠部１１との弾性部１３の連結端部は、平面視においてその連結端の両方の角部をＲ状とし、その幅が連結端側に向かい広い略山形状のものとした。以下、その効果について詳述する。
弾性部１３の連結端の幅（ｂ２）をその中央部の幅（ｂ１）に対して従来と同程度である１．２倍及び１．４、１．８、２．６、３．０、３．４倍と設定する。例えば倍数を１．８倍とした場合には、連結端の角部のＲ半径は中央部の幅（ｂ１）の０．４倍となる。
その弾性部１３にある力が作用した時の、その連結端の角部に生じる応力（σｍａｘ）と長さ方向において弾性部１３の中央部に生じる応力（σ１）の比、すなわち応力拡大係数（Ｋ）と連結端の幅（ｂ２）との関係を図８に示す。更に、ピエゾ抵抗素子１４ｘ、１４ｙ、１４ｚを配設した、幅方向においてその連結端部の中央部に作用する応力（α２）と連結端の幅（ｂ２）との関係も併せて図８に示す。ここで、前記応力拡大係数（Ｋ）は下記数式１により算出したものである。また、前記幅方向において連結端の中央部に作用する応力（α２）は、その連結端の幅（ｂ２）が中央部（ｂ１）の１．２倍の時の応力を基準とし比較して示したものである。
【００１９】
【数１】
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【００２０】
一般的に携帯端末機器や玩具などに組込まれるセンサ１の耐衝撃性は、センサ１を製品に搭載してまたはその製品と等価な質量の筐体にセンサ１を組込んで、その製品の通常の使用時における落下衝撃を想定した高さ、例えば所定の床面より１〜２ｍの高さからその製品または筐体を落下させ、床面に衝突させて確認するものである。図８に示すように、本発明者らが試験やシミュレーション等で確認したところ、その耐衝撃試験において弾性部１３の連結端部が破損しないためには、少なくとも応力拡大係数（Ｋ）を２．７以下、すなわち連結端の幅（ｂ２）を中央部（ｂ１）の１．４倍以上とすればよいことが判った。さらに応力拡大係数（Ｋ）を２．３以下、すなわち連結端の幅（ｂ２）を２倍以上とすれば更に耐衝撃性が向上するとともに製造工程中の歩留も向上して好適であることが判った。
そのように弾性部１３の連結端の角部をＲ状としその連結端の幅を広げても、ピエゾ抵抗素子１４ｘ、１４ｙ、１４ｚを配設した、その連結端の幅方向において中央部の応力（α２）は従来（１．２倍）に比べて０．１（１０％）程度低下するのみであった。
【００２１】
図９に、センサ１の出力と弾性部１３の連結端の幅（ｂ２）との関係を示す。ここで、各幅におけるセンサ１の出力は、その連結端の幅（ｂ２）が中央部（ｂ１）の１．２倍の時の出力を基準値とし比較して示したものである。
前記したような連結端の中央部における応力（α２）の低下に比例してセンサ１の出力は低下するが、その低下が０．１（１０％）程度以内、すなわち弾性部１３の連結端の幅（ｂ２）が中央部（ｂ１）の３．０倍以内であれば実用上問題のないことが判った。
【００２２】
なお、連結端部の形状は上記に限定されず、例えば図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、前記連結端の角部を逆Ｒ状として連結端部の形状を略椀形状とし、またはその角部を面取りして連結端部の形状を略扇形状として、連結端部の幅を連結端に向かい連続的に広くしてもよい。また、図３（ｄ）に示すように、その角部を略階段状とし、連結端部の幅を連結端に向かい断続的に広くしてもよく、そのようにすれば応力を複数の角部に分散して応力集中を緩和し、上記と同様な効果を奏することができる。
センサ１の仕様、例えば弾性部１３との枠部１１及び質量部１２の接続部の形状により、弾性部１３の連結端部の破損は質量部１２または枠部１１の側のどちらか一方に集中する傾向にある。もって、すくなくとも一方の連結端部の幅のみを連結端側に向かい広くするようにしてもよい。
以上説明したように弾性部１３の連結端部の幅を連結端に向かい広くする、具体的には連結端の角部をＲ状、逆Ｒ状若しくは階段状とする又は面取りをしてその角部における応力集中を緩和することにより使用中の衝撃力によるその角部を起点とした連結端部の破損を防止できる。もって、特に小型・薄型のセンサ１において、センサ１の耐衝撃性を犠牲にすることなく、質量部１２の質量増加及び弾性部１３の低剛性化してセンサ１の高感度化を実現することが可能になる。
【００２３】
上記センサ１の製造方法について図６に基づいて説明する。図６は図１のＸ軸方向断面視の一部であり、主要工程を説明するための図である。
センサ１は、図６（ａ）に示すように弾性部１３の厚さを高精度に制御できるようＳｉＯ２絶縁層５２を介してＳＯＩ層５３を形成したＳｉの支持基板５１からなるＳｉ単結晶基板、いわゆるＳＯＩウエハー５に多数のセンサ１を形成する半導体プロセスを用いて製造した。ここで、ＳＯＩとはＳｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒの略である。Ｓｉ活性層であるＳＯＩ層５３はＮ型のＳｉ単結晶のものを用いその厚みは１０μｍ前後とし、エッチングストッパーとして使われるＳｉＯ２層５２の厚みは１μｍとし、支持基板５１の厚みは５００〜６２５μｍとした。
【００２４】
〈素子形成工程〉
図６（ａ）に示すように、ＳＯＩ層５３の表面に、フォトレジストあるいは熱酸化ＳｉＯ２膜などをマスクとして所定形状のパターンを作り、イオン打ち込みなどの不純物拡散手段によりボロンを拡散してピエゾ抵抗素子１４ｘ、１４ｙ、１４ｚを形成する。表面の不純物濃度としては、温度特性および感度の点から２×１０１８原子／ｃｍ３付近を選択した。
【００２５】
〈保護膜形成工程〉
図６（ｂ）に示すように、ピエゾ抵抗素子１４ｘ、１４ｙ、１４ｚを保護するため保護膜６を形成する。保護膜６としては、半導体プロセスで一般的に使われているＳｉＯ２とＰＳＧ（Ｐｈｏｓｐｈｏｒｏｕｓ  ｓｉｌｉｃａｔｅｄ  ｇｌａｓｓ）の多層膜を使用して可動イオンのゲッタリング効果を持たせている。センサ１の高感度化のためには保護膜６の厚みは薄くして応力を小さくすることが好ましく、本実施態様では０．３〜０．５μｍとした。なお、保護膜６はＳｉＯ２とＳｉＮの２層膜で形成してもよい。
【００２６】
〈スルーホール形成工程〉
図６（ｃ）に示すように、各々の検出軸方向においてピエゾ抵抗素子１４ｘ、１４ｙ、１４ｚの両端部の上方にある保護膜６に電極を接続するためのスルーホール７ａを、フッ酸主体の湿式エッチングにより形成した。
【００２７】
〈電極形成工程〉
電極パターンを形成するために、アルミニウム、銅、Ｓｉなどを主組成としたアルミニウム合金膜をスパッターにより成膜する。その厚みは０．３〜０．５μｍとした。その後、図６（ｄ）に示すように、フォトエッチングにより引き出し電極７を形成した。
【００２８】
〈弾性部形成工程〉
まず、ドライエッチング法等によりＳＯＩ層５３をエッチングして、ＳＯＩ層５３に空隙１５を形成する。
次に、図６（ｅ）に示すように、ＳＯＩ層５３に形成した空隙１５及びピエゾ抵抗素子１４ｘ、１４ｙ、１４ｚの位置に合わせ両面アライナー装置を用いて支持基板５１の位置決めをする。質量部１２および枠部１１の形状に対応したフォトレジストマスクをその支持基盤５１の表面（ＳＯＩウエハー５の裏面）に形成し、ドライエッチング法で支持基板５１をエッチングし、更にエッチングストッパーのＳｉＯ２層５２を湿式エッチングで除去する。なお、湿式エッチングのエッチング液にはバッファードフッ酸を用いた。
なお、前記したようにＳｉＯ２層５２を除去せず、適宜設定した一部または全部のＳｉＯ２層５２とＳＯＩ層５３により弾性部１３を形成してもよい。そのようにＳｉＯ２層５２一部または全部残すことにより、例えばピエゾ抵抗素子１４ｘ、１４ｙ、１４ｚ、電極パターン７やＳＯＩウエハー５の膨張率の差により発生する応力を適宜調整してセンサ１の全体的な応力を均衡することができ、更に高感度なセンサ１とすることができる。
【００２９】
ＳＯＩウエハー５に形成した多数のセンサ１をダイサー等で個々に切断し、個々のセンサ１を得ることができる。
【００３０】
（実施態様２）
本発明の別の実施態様について図４、５に基づいて説明する。図４は、センサ２の上面の平面視、図５は図４の裏面視である。なお、図１で示したセンサ１と同一部には同一符号を付し、以下の説明を省略する。
センサ２は基本的に上記センサ１と同様な構造であり、その質量部２２には、Ｘ（Ｚ）およびＹの２つの検出軸方向に沿い、平面視において弾性部１３の幅より広い略矩形状の２対の切欠き２２１を形成している。それぞれの弾性部１３の一端は、その切欠き２２１の上部で質量部２２と連結する。このように切欠き２２１で質量部２２と弾性部１３を連結する構造とすることにより、弾性部１３の長さは切欠き２２１の長さにより、質量部２２の質量は平面視における質量部２２の大きさにより、互いに影響を受けることなく独立して任意に設定することできる。もって、寸法が制約される小型・薄型のセンサ２において、質量部２２の質量を増加しつつ弾性部１３を低剛性化することができ、高い耐衝撃性を有するとともに更に高感度のセンサ２を得ることが可能となる。なお、センサ２の製造方法は、基本的には前記センサ１と同様である。
【００３１】
（実施態様３）
図７に本発明のさらに別の実施態様を示す。図７は、そのセンサ３の正面視であり、図４、５で示したセンサ２と同一部には同一符号を付し以下の説明を省略する。
センサ３は基本的にセンサ２と同様な構造であるが、質量部３２の４つ葉クローバー状に４方向に張り出した部位の角部とその角部に相対する枠部３１の角部を曲面状とし、空隙３５の幅を略均一とした。このようなセンサ３とすれば、前記センサ２と同様に小型・薄型で高感度化することが可能であるとともに、前記製造工程の弾性部形成工程におけるドライエッチングのエッチングガスの流れを改善してエッチング速度をより均一にすることができるので好適である。加えて、枠部３１を上記のような形状とすることによりその機械的強度を増加させることもできる。なお、センサ３の製造方法は、基本的には上記したセンサ１の製造方法と同様である。
【００３２】
上記したセンサ２叉は３では、空隙１５及び切欠き１２１はＳＯＩウエハー５の厚み方向において貫通して形成しているが、切欠き１２１の大きさや形状は弾性部１３の大きさや形状により、空隙１５の大きさや形状は質量部１２の移動量を考慮して適宜設定すればよい。
また、上記したセンサ１〜３は、その枠部１１、３１を筐体へ固定してあり質量部１２、２２が加速度により移動して加速度を検出するものであったが、質量部１３、２３を筐体へ固定して枠部１１、３１が移動するものであってもよい。
【００３３】
【実施例】
図１、３（ａ）で示したセンサ１において、弾性部１３の連結端の幅（ｂ２）をその中央部の幅（ｂ１）に対し、従来と同程度の１．２倍（比較例）、１．４、１．８、２．０、２．３、２．６倍（実施例）としたものを準備した。具体的には、その弾性部１３は、質量部１２及び枠部１１との連結端の両方の角部をＲ状とし、弾性部１３の中央部の幅が１００μｍのものを作製し、上記の倍数に応じてそのＲの半径を設定したものである。例えば、倍数を２．０倍と設定した時の連結端の幅（ｂ２）は、中央部の幅（ｂ１）が１００μｍであるので２００μｍとなり、もってそのＲの半径は５０μｍとなる。
【００３４】
上記条件で作製したセンサ１の出力特性を確認するとともに、下記の条件の耐衝撃性試験に付しその破損率を確認した。
耐衝撃性試験：質量３００ｇｆの筐体にセンサ１を搭載する。コンクリート製の平坦な床面より１．８ｍの高さからその筐体を落下させ、床面に衝突させる。
【００３５】
上記耐衝撃試験におけるセンサ１の破損率（衝撃破損率）、その製造中の破損率（製造破損率）及び出力を表１に示す。ここでセンサ１の出力は、その連結端の幅（ｂ２）が中央部の１．２倍の時の出力を基準値とし比較して示したものである。
本実施例によれば、弾性部１３の連結端の幅（ｂ２）が中央部（ｂ１）の１．４倍とすれば、１．２倍の時に比べ出力はほぼ同程度（０．９９）で、耐衝撃試験における衝撃破損率が０．３％程度と実用的に充分な耐衝撃性を有するセンサ１を実現できることが判った。更に、その連結端の幅（ｂ２）を中央部（ｂ１）の２．０倍とすれば、出力は０．０４（４％）と低下するものの実用範囲内で、衝撃破損率がほぼ０のセンサ１を実現できるとともに、製造工程中の破損が０．３％程度と歩留が高く低コストなセンサ９を実現できることが判った。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、特に耐衝撃性の低い弾性部の連結端部の幅を連結端側に向かい連続的にまたは断続的に広くする、具体的にはその連結端の角部を例えばＲ状、逆Ｒ状若しくは階段形状とする又は面取りすることにより、所定の力以上の衝撃力が弾性部に作用した場合でも角部の応力集中によるその角部を起点とした連結端部の破損を防止することができる。もって、質量部の質量を増加し弾性部を低剛性化してセンサの高感度化を実現することができる一方で、前記弾性部の連結端部を上記形状としてセンサの高耐衝撃性を実現することができ、特に寸法制約の厳しい小型・薄型のセンサにおいて、高耐衝撃性を有するとともに高感度なセンサを実現することが可能となる。更に、弾性部の連結端部を上記形状とすれば、製造工程中の過大な力による弾性部の破損も減少して工業生産上の歩留が向上するので、上記センサを低コストで提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の半導体加速度センサの一実施態様の平面視である。
【図２】図１のＸ−Ｘ断面の拡大断面視である。
【図３】図１のＣ部の拡大視であり、弾性部の詳細を説明する図である。
【図４】本発明の半導体加速度センサの別の実施態様の平面視である。
【図５】図４の裏面視である。
【図６】図１の半導体加速度センサの製造方法を説明するための図である。
【図７】本発明の半導体加速度センサの更に別の実施態様の平面視である。
【図８】弾性部の中央部と連結端部の幅の比と応力拡大係数の関係を示す図である。
【図９】弾性部の中央部と連結端部の幅の比と半導体加速度センサの出力の関係を示す図である。
【図１０】従来の半導体加速度センサの図である。
【符号の説明】
１（２）：半導体加速度センサ、１１：枠部、１２：質量部、１３：弾性部、１４ｘ・１４ｙ・１４ｚ：ピエゾ抵抗素子、１５：空隙
５：ＳＯＩウエハー、５１：支持基盤、５２：ＳｉＯ２絶縁層、５３：ＳＯＩ層
６：保護膜
７：電極、７ａ：スルーホール
【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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