(57)【要約】【課題】  センサチップの温度特性が良好に保たれ、センシング性能の信頼性が高い半導体加速度センサを提供する。【解決手段】  本発明に係る半導体加速度センサは、半導体基板からなるフレーム１と、フレーム１に配置された錘部２と、錘部２フレーム１吊り下げるように連結するビーム３と、錘部２に作用する加速度により抵抗値が変化するビーム３に設けた感応抵抗４と、感応抵抗４と電気的に接続する電極５と、感応抵抗４が形成される側の表面上に対して設けた保護膜６とを備えた半導体加速度センサであって、保護膜６は、少なくとも感応抵抗４の表面には設けず、感応抵抗４を外部に露出させた構成である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板からなるフレームと、該フレーム内に配置された錘部と、該錘部を前記フレームに吊り下げるように連結するビームと、前記錘部に作用する加速度により抵抗値が変化する前記ビームに設けた感応抵抗と、該感応抵抗と電気的に接続する電極と、前記感応抵抗が形成される側の表面上に対して設けた保護膜とを備えた半導体加速度センサであって、
前記保護膜は、少なくとも前記感応抵抗の表面には設けず、前記感応抵抗を外部に露出させたことを特徴とする半導体加速度センサ。
【請求項２】
前記保護膜は、前記ビームの表面にも設けず、前記ビームを外部に露出させた請求項１に記載の半導体加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車、航空機及び家電製品に用いられる半導体加速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体加速度センサとしては、図７に示すように、半導体基板１０の表面に絶縁膜１１を形成し、この絶縁膜１１の表面に歪ゲージ１２と、歪ゲージ１２と接して端部側に引き出される電極１３とを備え、歪ゲージ１２の全面及び電極１３の一部を外部に露出させるように表面にＳｉＯ2からなる保護膜１４にて被覆したものを挙げることができる（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平５−１４９９７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上述のような従来の半導体加速度センサにおいては、保護膜形成時に歪ゲージに対して過大な熱応力が加わり、センサチップの温度特性に悪影響を及ぼし、信頼性を損なう可能性があった。
【０００４】
本発明は上記問題点を改善するためになされたものであり、センサチップの温度特性が良好に保たれ、センシング性能の信頼性が高い半導体加速度センサ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】
【０００５】
上述の目的を達成するために、本発明の請求項１に係る半導体加速度センサは、半導体基板からなるフレームと、該フレーム内に配置された錘部と、該錘部を前記フレームに吊り下げるように連結するビームと、前記錘部に作用する加速度により抵抗値が変化する前記ビームに設けた感応抵抗と、該感応抵抗と電気的に接続する電極と、前記感応抵抗が形成される側の表面上に対して設けた保護膜とを備えた半導体加速度センサであって、前記保護膜は、少なくとも前記感応抵抗の表面には設けず、前記感応抵抗を外部に露出させる。
【０００６】
また、本発明の請求項２に係る半導体加速度センサは、請求項１に記載の半導体加速度センサにおいて、前記保護膜は、前記ビームの表面にも設けず、前記ビームを外部に露出させる。
【発明の効果】
【０００７】
このような構成の半導体加速度センサは、センサチップの温度特性に悪影響が及ばないようにしてセンシング性能の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【０００９】
本発明の第１実施形態を図１乃至図３に基づいて説明する。図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る半導体加速度センサを示すＡ−Ａ断面における断面図であり、図１（ｂ）は、平面図である。また、図２は、本発明の第１実施形態に係る半導体加速度センサの製造工程の一例を示した断面図である。また、図３は、本発明の第１実施形態に係る半導体加速度センサの変形形態を示す断面図及び平面図である。
【００１０】
第１実施形態においては、半導体加速度センサは、図１に示すように、半導体基板であるＳｉからなるフレーム１と、フレーム１内に配置された錘部２と、錘部２をフレーム１に吊り下げるように連結したビーム３と、錘部２に作用する加速度により抵抗値が変化するビーム３に設けた例えばピエゾ抵抗のような感応抵抗４と、感応抵抗４と電気的に接続され外部回路（不図示）と接続した電極５と、後述の所定の領域に設けてこの領域を保護する保護膜６とを備えた構成である。なお、錘部２は、ビーム３により両持ち支持されている、つまり、半導体加速度センサは、両持ち梁構造である。
【００１１】
ここで、感応抵抗４の表面（上面）は、保護膜６を備えずに外部に露出させた構成である。また、電極５は、Ａｌからなり、センサチップの表面（上面）両端部に例えば５箇所づつ形成され、電極５の表面（上面）には、保護膜６を備えずに外部に露出させた構成である。なお、保護膜６は、第１実施形態においては、前述の所定の領域として、感応抵抗４の表面（上面）及び電極５の表面（上面）を除くセンサチップの上側表面全体の領域に設けた構成であるが、平面視にて、少なくとも感応抵抗４の表面以外のフレーム１、錘部２、ビーム３のいずれかの表面（上面）領域を所定の領域として形成する構成であればよい。第１実施形態では、感応抵抗４が形成される側の表面は、センサチップの上側表面である。
【００１２】
また、ここで、保護膜６は、例えばＳｉＮ4を用いるが、他に、ポリイミド、プラズマ保護膜、ＳｉＯ2等を用いてもよい。特に、保護膜６としてプラズマ保護膜を用いる場合、膜形成が例えば２００℃程度の比較的低温で可能であり、また、パターンニングも容易に行なうことができる。
【００１３】
なお、半導体加速度センサの上下方向は、実際の使用状態での方位性に依存するため一義的に規定できないが、第１実施形態の記述では説明の便宜上、図１に示すように、フレーム１の配置側を下（下面）側、電極５の配置側を上（上面）側というように上下方向を規定するものとする。
【００１４】
以下に、半導体加速度センサの製造工程の一例を図２に基づいて説明する。フレーム１の表面にフォトリソグラフィー工程を施し、酸化膜（不図示）をエッチング除去した後、イオン注入工程、拡散工程によって、配線抵抗７を形成する。また、フレーム１の表面にフォトリソグラフィー工程を行い、酸化膜の一部をエッチング除去した後、イオン注入工程、拡散工程により感応抵抗である感応抵抗４を形成する。その後、形成された酸化膜をエッチング除去する（図２（ａ））。
【００１５】
次に、フレーム１の表面に保護膜６を形成した後、フォトリソグラフィー工程を行ない、感応抵抗４上の保護膜６をエッチング除去する。そして、フレーム１の表面にフォトリソグラフィー工程を行い、保護膜６の一部（電極５形成相当箇所）をエッチング除去した後、電極５を形成する（図２（ｂ））。そして、フレーム１の裏面にフォトリソグラフィー工程を行い、窓開けを行った後、異方性エッチングを行いビーム３を形成する（図１（ａ））。
【００１６】
なお、図１、図２では、半導体加速度センサが両持ち梁構造であるので、感応抵抗４及び配線抵抗７は、フレーム１の所定の対向する２辺からフレーム１の内側に突出したビーム３相当箇所にのみに形成されている。
【００１７】
第１実施形態に係る半導体加速度センサは、感応抵抗４の表面に保護膜６を形成しないことで、感応抵抗４に関わるセンサチップの温度特性に悪影響が及ばないので、センサチップの温度特性が良好に保たれ、センシング性能の信頼性を高めることができる。
【００１８】
なお、第１実施形態における変形形態を図３に基づいて説明する。図３に示すように、図１の構成に加え、ビーム３の表面は、保護膜６を備えずに外部に露出するような構成である。この場合、ビーム３の表面に保護膜６を形成しないことで、感応抵抗４に関わるセンサチップの温度特性に更に悪影響が及ばないようにでき、センシング性能の信頼性を更に高めることができる。
【００１９】
次に、半導体加速度センサが片持ち梁構造である実施形態を、本発明の第２実施形態として図４に基づいて説明する。図４（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る半導体加速度センサを示すＢ−Ｂ断面における断面図であり、図４（ｂ）は、平面図である。また、図５は、本発明の第２実施形態に係る半導体加速度センサの製造工程の一例を示した断面図である。また、図６は、本発明の第２実施形態に係る半導体加速度センサの変形形態を示す断面図及び平面図である。
【００２０】
ここで、第２実施形態においては、図４に示すように、半導体加速度センサは、片持ち梁構造であり、錘部２がビーム３により片持ち支持される点のみ第１実施形態と異なる。
また、半導体加速度センサの製造工程の一例を図５に基づいて説明するが、図１、図２にて説明した共通箇所の説明は簡略化のため省略する。図５（ａ）〜図５（ｃ）は、片持ち梁構造であること以外は、それぞれ図２（ａ）、図２（ｂ）、図１（ａ）に略対応する。
【００２１】
フレーム１の裏面にフォトリソグラフィー工程を行い、窓開けを行った後、異方性エッチングを行いビーム３を形成し、最後にフレーム１の表面にフォトリソグラフィー工程を行い、異方性エッチングを行った後、フレーム１と錘部２とを切り離す（図４（ａ））。なお、図４、図５では、半導体加速度センサが片持ち梁構造であるので、感応抵抗４及び配線抵抗７は、フレーム１の所定の１辺からフレーム１の内側に突出したビーム３相当箇所にのみに形成されている。
【００２２】
第２実施形態に係る半導体加速度センサは、感応抵抗４の表面に保護膜６を形成しないことで、感応抵抗４に関わるセンサチップの温度特性に悪影響が及ばないので、センサチップの温度特性が良好に保たれ、センシング性能の信頼性を高めることができる。
【００２３】
なお、第２実施形態における変形形態として、図６に示すように図４の構成に加え、ビーム３の表面は、保護膜６を備えずに外部に露出するような構成にしてもよい。この場合、ビーム３の表面に保護膜６を形成しないことで、感応抵抗４に関わるセンサチップの温度特性に更に悪影響が及ばないようにでき、センシング性能の信頼性を更に高めることができる。
【００２４】
また、第１実施形態及び第２実施形態の半導体加速度センサを示す平面図（図１（ｂ）、図３（ｂ）、図４（ｂ）、図６（ｂ））においては、配線抵抗７は簡略化のため不図示としている。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体加速度センサを示す断面図及び平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体加速度センサの製造工程の一例を示した断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る半導体加速度センサの変形形態を示す断面図及び平面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る半導体加速度センサを示す断面図及び平面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る半導体加速度センサの製造工程の一例を示した断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る半導体加速度センサの変形形態を示す断面図及び平面図である。
【図７】特許文献１に記載の半導体加速度センサを示す断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  フレーム
２  錘部
３  ビーム
４  感応抵抗
５  電極
６  保護膜
７  配線抵抗
【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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