(57)【要約】【課題】本発明は半導体バックエンド工程で製作されたシングルチップジャイロ装置を提供する。より優れたレイアウトによってジャイロ装置の回路を簡単にして、従来のジャイロに対して体積、性能、コストなど各方面の欠点を改善することを目的とする。【解決手段】基板と、前記基板に形成された複数の金属層と、前記基板と一番下の前記金属層の間に形成された一番下の誘電層とどの層も前記複数の金属層の間に形成されたその他の誘電層とを含んでなる複数の誘電層と、前記金属層と接続され前記誘電層から露出され前記誘電層がアンダーカットされないようにする複数のバイア穴とを備えてなり、前記複数の金属層と前記複数の誘電層が機械結構になることを特徴とするシングルチップジャイロ装置を提供する。【選択図】      図６
2007057520.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に形成された複数の金属層と、
前記基板と一番下の前記金属層の間に形成された一番下の誘電層と、どの層も前記複数の金属層の間に形成されたその他の誘電層と、を含んでなる複数の誘電層と、
前記金属層と接続され、前記誘電層から露出され、前記誘電層がアンダーカットされないようにする複数のバイア穴と、を備えてなり、
前記複数の金属層と前記複数の誘電層が機械結構になる、ことを特徴とするシングルチップジャイロ装置。
【請求項２】
前記基板は回路層を有し、
該回路層は前記複数の金属層によって前記機械結構に電氣接続され、
前記複数のバイア穴は複数の金属側壁を形成し前記複数の金属層と共に平坦な該機械結構になる、ことを特徴とする請求項１記載のシングルチップジャイロ装置。
【請求項３】
前記機械結構は半導体バックエンド工程で製作され、該半導体バックエンド工程はエッチング工程、化学蒸着工程及び平坦化工程を含み、
前記機械結構は環状の対称な結構又は円形の対称な結構であり、
適宜のレイアウトを有する前記基板はエッチング工程によりエッチングされて、該機械結構を自由に回転させる、ことを特徴とする請求項１記載のシングルチップジャイロ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシングルチップジャイロ装置に関し、特に半導体バックエンド工程で製作されたシングルチップジャイロ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
伝統のジャイロスコープは角運動量保存の法則によって固定の方向に向かって作動する。その設計ルールは主にコリオリの力を検出することである。こんなジャイロは飛行機、人工衛星、潜水艦、船、ミサイルなどに応用されることがある。機械の方式によって製作されたジャイロは体積も大きく重量も重い。一方、半導体工程でジャイロを製作する時、その感知の機能を保つため、多分機械結構と回路をそれぞれに製作して導線で接続する。しかし、この結構はノイズの多い問題がある。例えば、図１は従来の機械式ジャイロを表示した図示である。このジャイロは機械結構チップ１と回路チップ２を有している。機械結構チップ１と回路チップ２は導線３によって互いに接続された。その欠点は寄生効果、大きな体積、高いコストなどのものである。
【０００３】
図２は従来のシングルチップジャイロを表示した図示である。その中、バイポーラＣＭＯＳ４と多結晶層５はシングルチップによって製作された。しかし、こんな結構は長方形なので、感知した信号も非線形になりやすい。そのほか、温度で信号が漂動しやすいから、プロセスは安定性を欠くこともある。
【０００４】
ジャイロの感知機能の原理から見ると、それを環状の対称な結構に製作するのが最適な設計であることが分かる。しかし、従来の技術だけで実現することはできない。その原因は、信号の非線形の変化だけでなく、漂動しやすい信号と不安定のプロセスも改善しなければならないからである。そのうえ、従来の技術は、外形を改善するのを除いて、成熟した半導体工程も採用しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は半導体バックエンド工程で製作されたシングルチップジャイロ装置を提出する。より優れたレイアウトによってジャイロ装置の回路を簡単にして、従来のジャイロに対して体積、性能、コストなど各方面の欠点を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係るシングルチップジャイロ装置は、基板と、前記基板に形成された複数の金属層と、前記基板と一番下の前記金属層の間に形成された一番下の誘電層とどの層も前記複数の金属層の間に形成されたその他の誘電層とを含んでなる複数の誘電層と、前記金属層と接続され前記誘電層から露出され前記誘電層がアンダーカットされないようにする複数のバイア穴と、を備えてなり、前記複数の金属層と前記複数の誘電層が機械結構になることを特徴とする。
【０００７】
上記機械結構は半導体バックエンド工程で製作されたことを特徴とする。
上記半導体バックエンド工程はエッチング工程、化学蒸着工程及び平坦化工程を含むことを特徴とする。
上記基板は回路層を有し、該回路層は前記複数の金属層によって前記機械結構に電氣接続されることを特徴とする。
【０００８】
上記複数のバイア穴は複数の金属側壁を形成し前記複数の金属層と共に平坦な該機械結構になることを特徴とする。
上記機械結構は環状の対称な結構であることを特徴とする。
上記機械結構は円形の対称な結構であることを特徴とする。
適宜のレイアウトを有する上記基板はエッチング工程によりエッチングされて、該機械結構を自由に回転させることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図３はエッチングされる前の従来のシングルチップジャイロを表示した図示である。エッチングされる前のシングルチップジャイロは、基板１０、回路層１１、誘電層２０、第１の金属層３１、第２の金属層３２、第３の金属層３３及び第４の金属層３４を有している。
【００１０】
図４はエッチングされた後の従来のシングルチップジャイロを表示した図示である。エッチングされた後のシングルチップジャイロは、基板１０、回路層１１、複数の誘電層２０、第１の金属層３１、第２の金属層３２、第３の金属層３３及び第４の金属層３４を有している。明らかに、全ての機械結構はエッチング工程によって製作されてきた。この機械結構は全ての金属層及び該誘電層を含んでいる。そのエッチング工程は湿式のエッチング工程又は完壁な選択係数のあり得ない乾式のエッチング工程であるので、該誘電層に内に窪むこと、いわゆるアンダーカット現象がある。このアンダーカット現象のせいで、結構の表面が粗くなって機械結構の見かけと実質に悪影響を及ぼす。さらに、系統の弾性係数及びダンピングの設計も困難がある。そのほか、該誘電層があるのでジャイロの感知面積も相応に小さくなってその感度も悪くなる。
【００１１】
その従来のジャイロの欠点を改善し感知の機能を増進するために、本発明のシングルチップジャイロ装置を提供する。図５はエッチングされる前の本発明のシングルチップジャイロ装置を表示した図示である。エッチングされる前のシングルチップジャイロ装置は、基板１０、回路層１１、誘電層２０、第１の金属層３１、第２の金属層３２、第３の金属層３３、第４の金属層３４及び複数のバイア穴４０を有している。
【００１２】
図６はエッチングされた後の本発明のシングルチップジャイロ装置を表示した図示である。エッチングされた後のシングルチップジャイロは、基板１０、回路層１１、複数の誘電層２０、第１の金属層３１、第２の金属層３２、第３の金属層３３、第４の金属層３４及び複数のバイア穴４０を有している。それらの金属層は基板１０に形成された。一番下の誘電層２０は基板１０と一番下の金属層３１の間に形成された。そのほかの誘電層２０はどの層もそれらの金属層の間に形成された。それらの金属層とそれらの誘電層は機械結構５０になる。さらに、複数のバイア穴４０はそれらの金属層と接続されて誘電層から露出されて、それらの誘電層がアンダーカットされないようにする。複数のバイア穴４０は金属層の間にある誘電層がエッチング工程によってアンダーカットされないようにする。このように、複数のバイア穴とそれらの金属層は平らな金属表面だけでなく最適の電位連接にもなる。感知の面積も大きくなる。したがって、ジャイロの感度は増進された。
【００１３】
図６に表示した本発明のシングルチップジャイロ装置は普通の半導体工程のバックエンド工程で製作された。このバックエンド工程はエッチング工程、化学蒸着（ＣＶＤ）工程及び平坦化（Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ）工程を含む。そのエッチング工程はイオンエッチングが要らない。一般にエッチング工程は誘電層をアンダーカットするが、バイア穴の存在がアンダーカット現象を防止できる。それゆえに、湿式のエッチング工程も本発明のシングルチップジャイロ装置（機械結構）のプロセスに応用されてもよい。
【００１４】
図６に表示した本発明の機械結構５０は、一番下の金属層３１が基板１０にある回路層１１に電気接続してもよい。より優れた慣性の感知機能及び簡単化した回路になるために、機械結構５０を環状の対称な結構又は円形の対称な結構にしてもよい。
図７は自由に回転できる機械結構になる本発明のシングルチップジャイロ装置を表示した図示である。このシングルチップジャイロは、基板１０、回路層１１、複数の誘電層２０、第１の金属層３１、第２の金属層３２、第３の金属層３３、第４の金属層３４及び複数のバイア穴４０を有している。基板１０の上にある回路がない部分に対して適宜のレイアウトを製作することによって、一番下の誘電層をエッチングして、自由に回転できる機械結構５１を形成する。一方、右方にある機械結構５２は基板１０に固定された。
【００１５】
以上のように構成されたこの発明は次のような優れた効果を有している。
本発明は半導体バックエンド工程で製作されたシングルチップジャイロ装置を提供する。このジャイロ装置は、従来のジャイロに比べて、より優れたレイアウトによってジャイロ装置の回路が簡単にされて、体積、性能、コストなど各方面の欠点も改善された効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来の機械式ジャイロを表示した図示である。
【図２】従来のシングルチップジャイロを表示した図示である。
【図３】エッチングされる前の従来のシングルチップジャイロを表示した図示である。
【図４】エッチングされた後の従来のシングルチップジャイロを表示した図示である。
【図５】エッチングされる前の本発明のシングルチップジャイロ装置を表示した図示である。
【図６】エッチングされた後の本発明のシングルチップジャイロ装置を表示した図示である。
【図７】自由に回転できる機械結構になる本発明のシングルチップジャイロ装置を表示した図示である。
【符号の説明】
【００１７】
１・・・機械結構チップ  ２・・・回路チップ  ３・・・導線  ４・・・バイポーラＣＭＯＳ  ５・・・多結晶層  １０・・・基板  １１・・・回路層  ２０・・・誘電層  ３１・・・第１の金属層  ３２・・・第２の金属層  ３３・・・第３の金属層  ３４・・・第４の金属層  ４０・・・バイア穴  ５０・・・機械結構  ５１・・・回転できる機械結構  ５２・・・固定の機械結構
【図１】
2007057520.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2007057520.tif 000006
【図５】
2007057520.tif 000007
【図６】
2007057520.tif 000008
【図７】
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