(57)【要約】【課題】ピエゾ抵抗体が形成された可撓部を撓みやすくするための重錘部を備えた半導体センサにおいて、カバー板を支持部に取り付けるための陽極接合時に、静電気力によってカバー板に重錘部が貼り付くのを防止し、貼り付いても容易に取れるようにする。【解決手段】半導体センサ１は、重錘部４と、重錘部４の周囲に設けられた支持部６と、重錘部４と支持部６の間で支持部６の一表面側に設けられた可撓部８と、可撓部８に設けられたピエゾ抵抗体１０と、重錘部４上及び可撓部８上に、重錘部４及び可撓部８とは間隔をもって設けられたカバー板２４と、重錘部４のカバー板２４が設けられている表面上に設けられ、重錘部４がカバー板２４に貼り付くのを防止するための突起部２２と、を備えている。【選択図】図１
2007057517.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重錘部と、
前記重錘部の周囲に設けられ、少なくともシリコン層をもつ支持部と、
前記重錘部と前記支持部の間で前記支持部の一表面側に設けられ、前記重錘部を支持するための可撓部と、
前記可撓部に設けられたピエゾ抵抗体と、
少なくとも前記支持部の前記一表面上に形成され、前記ピエゾ抵抗体と電気的に接続された金属配線パターン及びパッド電極と、
前記重錘部上及び前記可撓部上に、前記重錘部及び前記可撓部とは間隔をもって前記支持部の前記一表面側に配置され、前記支持部の前記一表面に設けられたカバー板固定領域に固定されたカバー板と、
前記一表面側の前記重錘部上に設けられ、前記重錘部が前記カバー板に貼り付くのを防止するための突起部と、を備えていることを特徴とする半導体センサ。
【請求項２】
前記カバー板は、前記一表面側から前記重錘部及び前記可撓部を目視できる程度に透明である請求項１に記載の半導体センサ。
【請求項３】
前記カバー板固定領域に前記金属配線パターンと同時に形成されたダミーパターンを備えている請求項１又は２に記載の半導体センサ。
【請求項４】
前記可撓部と前記支持部の前記一表面は同一シリコン層により形成されたものであり、前記金属配線パターンと前記ダミーパターンは絶縁膜を介して前記シリコン層上に形成されており、前記ダミーパターンは前記絶縁膜に形成されたスルーホールを介して前記シリコン層に電気的に接続されている請求項３に記載の半導体センサ。
【請求項５】
前記シリコン層はＮ型シリコン層からなり、前記ピエゾ抵抗体はＰ型拡散層からなり、前記金属配線パターンと前記ダミーパターンは電気的に分離されており、前記金属配線パターンは前記重錘部上にも形成されている請求項４に記載の半導体センサ。
【請求項６】
前記突起部は前記金属配線パターンと同じ金属材料からなり、前記金属配線パターンと同時に形成されたものである請求項１から５のいずれかに記載の半導体センサ。
【請求項７】
前記突起部は電気的に独立している請求項６に記載の半導体センサ。
【請求項８】
前記重錘部と前記カバー板との間隔は１３μｍ〜１７μｍである請求項１から７のいずれかに記載の半導体センサ。
【請求項９】
前記可撓部上に、金属材料の形成領域が前記可撓部の長手方向の中心線に対して略対称になるように前記金属配線パターン及び第２ダミーパターンが配置されている請求項１から８のいずれかに記載の半導体センサ。
【請求項１０】
前記第２ダミーパターンは電気的に独立している請求項９に記載の半導体センサ。
【請求項１１】
前記第２ダミーパターンは前記金属配線パターンと電気的に接続されている請求項９に記載の半導体センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体加速度センサや半導体角速度センサなどピエゾ抵抗体を用いた半導体センサに関するものである。
半導体センサは、例えば走行中の自動車に加わる進行方向又は横方向の加速度の測定やビデオカメラの手ぶれ測定などに用いられる。
【背景技術】
【０００２】
半導体センサとして、シリコン単結晶ウェハの表面にＩＣ（integrated circuit）製造技術と同様の方法でピエゾ抵抗体を形成し、これを歪ゲージとして用いるものがある（例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３を参照。）。ピエゾ抵抗体を利用した半導体センサは、ピエゾ抵抗体が形成された領域のシリコンウェハの裏面にエッチングなどによって凹部を設けて薄肉な可撓部を設けて、可撓部が加速度で変形するようにし、その変形によって変化するピエゾ抵抗体の抵抗値を測定することで、加速度に対応する電気信号を得る。
【０００３】
半導体センサには、可撓部を撓みやすくするために重錘部が設けられている。重錘部の周囲には支持部が設けられており、可撓部の一端は重錘部に固定されており他端は支持部に固定されている。支持部には、ピエゾ抵抗体に電気的に接続された金属配線パターン及びパッド電極が形成されている。
【０００４】
ところで、強い衝撃によって可撓部が損傷するのを防止するために、重錘部の変位を規制するためのカバー板を可撓部及び重錘部とは間隔をもって配置することが提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
特許文献４に記載されている半導体センサでは、支持部表面の複数箇所にカバー板を固定するための凹部を設け、その凹部において支持部にカバー板を固定して可撓部上及び重錘部上にカバー板を配置している。
【０００５】
しかし、重錘部の変位を規制するためのカバー板を配置する場合、支持部にカバー板を固定するための専用の領域を設けると、半導体センサのチップ面積が大きくなるという問題があった。そこで、半導体センサのチップ面積が大きくならないようにエポキシ系の接着剤を用いてカバー板を支持部に接合する方法がある。しかし、エポキシ系の接着剤では接合時の熱収縮によって残留応力が生じ、半導体センサの感度などに悪影響を与える。また、接着剤の塗布ムラが生じたり接着剤がはみ出したりするという問題もあった。
また、接着剤の代わりとして溶着ガラスを用いる方法もある。しかし、溶着ガラスを用いた場合にも接合時の熱収縮によって残留応力が生じるという問題があった。
【０００６】
そこで、カバー板を支持部に接合するために、陽極接合を用いる方法がある。
図７は従来の半導体センサの一例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図、（Ｃ）は陽極接合時の状態を示す断面図である。
半導体センサ１ａは、シリコン層２ａと、シリコン層２ａ下に形成された絶縁層５と、絶縁層５下に形成されたシリコン層２ｂにより構成されるＳＯＩ（Silicon-on-Insulator）基板２により形成されている。
ＳＯＩ基板２からなる枠状の支持部６のＳＯＩ基板２の一表面側に連続してシリコン層２ａからなる可撓部８が形成されている。可撓部８のシリコン層２ａにピエゾ抵抗体１０が形成されている。
支持部６の中央側に、支持部６とは間隔をもって重錘部４が配置されている。重錘部４の一表面側はシリコン層２ａによって可撓部８と連続して形成されており、重錘部４は可撓部８によって支持されている。
【０００７】
ＳＯＩ基板２の一表面に絶縁膜１２が形成されている。図７（Ａ）では便宜上、ピエゾ抵抗体１０を図示している。絶縁膜１２上には、複数の金属配線パターン２０及び複数のパッド電極１６が形成されており、絶縁膜１２に形成されているスルーホール１２ａを介してピエゾ抵抗体１０と電気的に接続されている。
金属配線パターン２０の形成領域を含んで絶縁膜１２上に保護膜２１（（Ａ）での図示は省略）が形成されている。パッド電極１６上の保護膜２１には開口部が形成されており、パッド電極１６の表面は露出している。
支持部６の裏面にガラス基板３が陽極接合により接合されている。重錘部４の端面とガラス基板３は間隔をもっている。
【０００８】
支持部６表面の周囲部にはカバー板固定領域１８が設けられており、ガラス基板からなるカバー板２４がカバー板固定領域１８に陽極接合により固定されている。カバー板２４は下面中央部に凹部２４ａが形成されており、凹部２４ａ表面は重錘部４及び可撓部８とは間隔をもっている。
【特許文献１】特許第２６７００４８号公報
【特許文献２】特開２００４−２３３０８０号公報
【特許文献３】特開２００４−２５７８３２号公報
【特許文献４】特開２００４−２３３０７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図７を用いて説明した従来の半導体センサでは、カバー板２４が支持部６に設けられたカバー板固定領域１８に陽極接合により接合されている。陽極接合は接着剤や溶着ガラスによる接合に比べて工程が簡素であり、安定した接合強度を得ることができる。
【００１０】
しかし、陽極接合によりカバー板２４を支持部６に固定しようとすると、接合時に印加する直流電流によって静電気力が生じ、重錘部４がカバー板２４に吸い寄せられて、凹部２４ａの底部に貼り付いてしまうという問題があった（図７（Ｃ）参照）。例えば、カバー板２４の凹部２４ａの底面に租面加工を施しても、重錘部４が貼り付くのを完全に防止することはできなかった。
【００１１】
陽極接合によって重錘部がカバー板に貼り付いた場合、接合時とは逆バイアスの電界を加えたり、静電気の除電処理を行なったりしてもカバー板から重錘部を容易には外すことができない。超音波洗浄やファインジェット処理による振動エネルギによって重錘部をカバー板から外すことは可能であるが、この方法では可撓部が折れてしまう可能性が大きく、歩留まりが低下してしまうという問題があった。
【００１２】
重錘部とカバー板の間隔を大きくとって重錘部がカバー板に貼り付くのを防止することも考えられるが、この場合には、接合時に静電気力によって重錘部がカバー板に引き寄せられ、可撓部が折れてしまうという問題が生じる。
また、カバー板の凹部の深さを部分的に変化させて重錘部との接合面積を小さくすることも可能であるが、カバー板の凹部の深さを部分的に変化させるための加工工程が必要となり、製造コストを増大させてしまうという問題があった。
【００１３】
そこで本発明は、カバー板を支持部に取り付けるための陽極接合時に、静電気力によってカバー板に重錘部が貼り付くのを防止し、貼り付いても容易に取れるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の半導体センサは、重錘部と、上記重錘部の周囲に設けられ、少なくともシリコン層をもつ支持部と、上記重錘部と上記支持部の間で上記支持部の上記一表面側に設けられ、上記重錘部を支持するための可撓部と、上記可撓部に設けられたピエゾ抵抗体と、少なくとも上記支持部の上記一表面上に形成され、上記ピエゾ抵抗体と電気的に接続された金属配線パターン及びパッド電極と、上記重錘部上及び上記可撓部上に、上記重錘部及び上記可撓部とは間隔をもって上記支持部の上記一表面側に配置され、上記支持部の上記一表面に設けられたカバー板固定領域に固定されたカバー板と、上記一表面側の上記重錘部上に設けられ、上記重錘部が上記カバー板に貼り付くのを防止するための突起部と、を備えていることを特徴とするものである。
カバー板が配置されている一表面側の上記重錘部上に、上記重錘部が上記カバー板に貼り付くのを防止するための突起部が設けられているので、陽極接合時の静電気力によって重錘部がカバー板に吸い寄せられても、突起部がカバー板に接触するので、突起部がない場合に比べてカバー板に接触する面積が小さくなり、重錘部がカバー板に貼り付きにくくなる。
本明細書及び特許請求の範囲において、突起部を含む重錘部上に絶縁膜が形成されている場合には、突起部及び重錘部は絶縁膜を含むものとする。この場合、「重錘部がカバー板に貼り付く」とは重錘部上の絶縁膜がカバー板に貼り付くことを意味し、「突起部がカバー板に接触する」とは突起部上の絶縁膜がカバー板に接触することを意味する。
【００１５】
上記カバー板は、上記一表面側から上記重錘部及び上記可撓部を目視できる程度に透明であるのが好ましい。
カバー板が重錘部及び可撓部を目視できる程度に透明であれば、カバー板を支持部に固定した後に目視で半導体センサの内部を確認することができる。
【００１６】
上記カバー板固定領域に上記金属配線パターンと同時に形成されたダミーパターンを備えているのが好ましい。
カバー板固定領域に金属配線パターンと同時に形成されたダミーパターンを備えているようにすれば、カバー板固定領域を金属配線パターンが形成されている領域と同じ高さにすることができる。
【００１７】
さらに、可撓部と支持部の一表面は同一シリコン層により形成されたものであって、金属配線パターンとダミーパターンは絶縁膜を介してシリコン層上に形成され、ダミーパターンは絶縁膜に形成されたスルーホールを介して上記シリコン層に電気的に接続されているのが好ましい。
ダミーパターンがシリコン層と電気的に接続されているようにすれば、陽極接合によってダミーパターンとカバー板とを接合することができる。
さらに、上記シリコン層はＮ型シリコン層からなり、上記ピエゾ抵抗体はＰ型拡散層からなり、上記金属配線パターンと上記ダミーパターンは電気的に分離されており、上記金属配線パターンは上記重錘部上にも形成されているようにしてもよい。
陽極接合の際には、シリコン層をプラス電位、カバー板をマイナス電位にして直流の電界がかけられるが、シリコン層をＮ型、ピエゾ抵抗体をＰ型にすることにより、Ｎ型シリコン層とＰ型ピエゾ抵抗体の接合面では逆バイアスになり、ピエゾ抵抗体ひいては金属配線パターンには電流が流れない。
【００１８】
また、重錘部上に設けられた突起部は、金属配線パターンと同じ金属材料からなり、金属配線パターンと同時に形成されているようにしてもよい。
重錘部に設けられた突起部が金属配線パターンと同時に形成されていれば、突起部を形成するための専用の工程を必要としない。
【００１９】
さらに、上記突起部は電気的に独立しているのが好ましい。そうすれば、陽極接合時に電圧を印加しても突起部に電流が流れないので、突起部がカバー板に貼り付くことはない。
【００２０】
重錘部とカバー板との好ましい間隔の一例は１３μｍ〜１７μｍである。
また、上記可撓部上に、金属材料の形成領域が上記可撓部の長手方向の中心線に対して略対称になるように上記金属配線パターン及び第２ダミーパターンが配置されているようにしてもよい。
さらに、上記第２ダミーパターンは電気的に独立している例を挙げることができる。そうすれば、陽極接合時に電圧を印加しても第２ダミーパターンに電流が流れないので、第２ダミーパターンがカバー板に貼り付くことはない。
また、上記第２ダミーパターンは上記金属配線パターンと電気的に接続されている例を挙げることができる。そうすれば、陽極接合時に電圧を印加しても第２ダミーパターンに電流が流れないので、第２ダミーパターンがカバー板に貼り付くことはない。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の半導体センサは、重錘部上及び可撓部上に配置され、支持部に設けられたカバー板固定領域に陽極接合により固定されたカバー板を備えたものであって、上記重錘部上に突起部を備えているようにしたので、陽極接合時の静電気力によって重錘部がカバー板に吸い寄せられても、突起部がカバー板と接触するのでカバー板と重錘部との接触面積が突起部を設けない場合と比べて小さくなり、重錘部がカバー板に貼り付くのを防止することができる。また、カバー板との接触面積が小さいので、カバー板と重錘部が貼り付いても容易に取り外すことができる。これにより、重錘部がカバー板に貼り付いて取れなくなることがなくなり、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００２２】
カバー板が重錘部及び可撓部を目視できる程度に透明であれば、カバー板を支持部に固定した後で水や異物の混入、可撓部の破損、重錘部とカバー板との貼り付きの有無を出荷前に目視で確認することができ、不良品を除去して品質の良い半導体センサを提供することができる。
【００２３】
カバー板固定領域に金属配線パターンと同時に形成されたダミーパターンを備えているようにすれば、カバー板固定領域を金属配線パターンが形成されている領域と同じ高さにすることができる。
【００２４】
可撓部と支持部の一表面が同一シリコン層により形成され、金属配線パターンとダミーパターンは絶縁膜を介してシリコン層上に形成され、ダミーパターンは絶縁膜に形成されたスルーホールを介してシリコン層に電気的に接続されているようにすれば、陽極接合によってダミーパターンとカバー板とを接合することができ、ダミーパターンの表面を接合シロとして用いることができる。
さらに、シリコン層はＮ型シリコン層からなり、ピエゾ抵抗体はＰ型拡散層からなり、金属配線パターンとダミーパターンは電気的に分離されており、金属配線パターンは重錘部上にも形成されているようにすれば、陽極接合の際に、シリコン層をプラス電位、カバー板をマイナス電位にして直流の電界をかけた場合にＮ型シリコン層とＰ型ピエゾ抵抗体の接合面では逆バイアスになるのでピエゾ抵抗体ひいては金属配線パターンには電流が流れない。したがって、金属配線パターンがカバー板に貼り付くのを防止しつつ、金属配線パターンの配置設計の自由度を向上させることができる。
【００２５】
さらに、重錘部上に設けられた突起部が金属配線パターンと同じ金属材料からなり、金属配線パターンと同時に形成されていれば、突起部を形成するための専用の工程を必要としないので、コストの低減を図ることができる。
【００２６】
また、上記金属パターンからなる突起部が電気的に独立しているようにすれば、陽極接合時に電圧を印加しても突起部に電流が流れないので、カバー板と重錘部との貼り付きを防止することができる。
【００２７】
本発明者の研究によれば、重錘部とカバー板との間隔が１３μｍ未満である場合には、陽極接合時の静電気力によって重錘部がカバー板に貼り付きやすくなることがわかった。また、重錘部とカバー板との間隔が１９μｍより大きい場合には、陽極接合時の静電気力や強い衝撃によって可撓部の変形が大きくなって破損してしまうことがわかった。
そこで、本発明の半導体センサにおいて、重錘部とカバー板との間隔を１３μｍ〜１７μｍとすれば、カバー板を支持部に接合するときの静電気力によって重錘部がカバー板に貼り付きにくくなる上、カバー板によって可撓部の歪を可撓部が折れない程度に抑制することができるので、耐衝撃性に優れたセンサを得ることができる。
【００２８】
また、静止状態で可撓部の短手方向にねじれによる変形が生じないように、可撓部上に、金属材料の形成領域が可撓部の長手方向の中心線に対して略対称になるように金属配線パターン及び第２ダミーパターンが配置されているようにすれば、可撓部の強度を可撓部の長手方向の中心線に対してほぼ同じにすることができ、静止状態での可撓部のねじれを防止することができ、静止状態の初期値の補正度合いが大きくなったり、多軸感度の対称性が損なわれたりすることはないので、検出精度を向上させることができる。
さらに、第２ダミーパターンは電気的に独立していようにすれば、陽極接合時に電圧を印加しても第２ダミーパターンに電流が流れないので、第２ダミーパターンがカバー板に貼り付くのを防止することができる。
また、第２ダミーパターンは金属配線パターンと電気的に接続されているようにしても、陽極接合時に電圧を印加しても第２ダミーパターンに電流が流れないので、第２ダミーパターンがカバー板に貼り付くことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下に、図面を参照しながら本発明の半導体センサにおける好適な実施形態を説明する。図１は一実施例の半導体センサを説明するための図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ位置での断面図、（Ｃ）は陽極接合時の状態を示す断面図である。
【００３０】
半導体センサ１は、例えば平面サイズが２.０×２.５ｍｍ（ミリメートル）、厚みが４００μｍ（マイクロメートル）のＳＯＩ基板２により構成されている。ＳＯＩ基板２は上面側に位置するシリコン層２ａと、シリコン層２ａ下に形成された絶縁層５と、絶縁層５下に形成されたシリコン層２ｂから構成されている。シリコン層２ａはリンなどのＮ型不純物が導入されてＮ型になっている。
【００３１】
ＳＯＩ基板２の中央部に、加速度が加わると変位する重錘部４が形成されている。重錘部４はシリコン層２ａ、絶縁膜５及びシリコン層２ｂによって形成されている。重錘部４の周囲に重錘部４とは間隔をもって設けられ、重錘部４を支持するための枠状の支持部６が形成されている。支持部６はシリコン層２ａ、絶縁膜５及びシリコン層２ｂによって形成されている。ＳＯＩ基板２の一表面側に、一端が重錘部４に接続され他端が支持部６に接続された可撓部８が形成されている。可撓部８はシリコン層２ａによって形成されている。可撓部８のシリコン層２ａに、可撓部８の歪に応じて抵抗値が変化するピエゾ抵抗体１０が形成されている。ピエゾ抵抗体１０はＰ型不純物であるボロンが導入されて形成されたＰ型拡散層によって形成されている。ＳＯＩ基板２の下面には、ガラス基板からなる台座３が重錘部４の裏面とは間隔をもって陽極接合により取り付けられている。
【００３２】
重錘部４、支持部６及び可撓部８はシリコン層２ａによって連結されている。これにより、重錘部４は可撓部８を介して支持部６に支持されており、可撓部８は重錘部４が支持部６と相対的に変位することで変形するようになっている。
【００３３】
この実施例の半導体センサは、製造工程の初期段階においては一枚のＳＯＩ基板２からなっており、ＳＯＩ基板２を裏面側から対して深堀エッチングが行なわれて重錘部４、支持部６及び可撓部８が形成されている。重錘部４、支持部６及び可撓部８を形成するための深堀エッチングでは、ＳＯＩ基板２の裏面に重錘部４と支持部６との間の領域に対応する領域と、可撓部８に対応する領域に開口部をもつレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクにしてエッチングが行なわれる。その際、絶縁層５はエッチングストッパー層として用い、絶縁層５が形成されている深さまでシリコン層２ｂがエッチングされる。レジストパターンを除去した後、露出している領域の絶縁層５が除去される。そのため、図１では、可撓部８のシリコン層２ａ下には絶縁層５が存在していない。その後、重錘部４を支持部６から分離するために、可撓部８の形成予定領域を除いて、露出しているシリコン層２ａがエッチング除去される。
ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、可撓部８に絶縁層５が残存していてもよいし、ＳＯＩ基板ではないシリコン基板によって形成されていてもよい。
【００３４】
シリコン層２ａ表面に、例えば膜厚が０.８μｍのＮＳＧ（non-doped silicon glass）膜又はＢＰＳＧ（boron phosphorus silicon glass）膜からなる絶縁膜１２が形成されている。絶縁膜１２上に、例えば膜厚が１.０μｍのアルミニウムからなる複数の金属配線パターン１４及び複数のパッド電極１６が形成されている。パッド電極１６は支持部６の一端の周縁部近傍に並んで配置されている。金属配線パターン１４は、例えば線幅が１.４μｍ、ピッチが１.５μｍであり、パッド電極１６の平面サイズは、例えば７０×７０μｍ〜１００×１００μｍである。
ただし、ここでは平面形状が正方形のパッド電極１６が示されているが、パッド電極１６は電気特性を測定するために図１に示されているものよりも大きくてもよいし、正方形以外の形状、例えば長方形であってもよい。
【００３５】
絶縁膜１２にはピエゾ抵抗体１０の両端部に対応してスルーホール１２ａが形成されている。金属配線パターン１４はスルーホール１２ａを介してピエゾ抵抗体１０に電気的に接続されている。ピエゾ抵抗体１０のスルーホール１２ａに対応する部分にはＰ型不純物であるボロンが高濃度に導入されて金属配線パターン１４とのコンタクト抵抗が下げられている。
【００３６】
支持部６に、重錘部４及び可撓部８の形成領域を囲むようにしてカバー板固定領域１８が設けられている。カバー板固定領域１８には、金属配線パターン１４と同時に形成されたダミーパターン２０が形成されている。ダミーパターン２０の線幅は、例えば１.４〜１３０μｍ、ピッチは１.４〜２.０μｍである。
ダミーパターン２０は絶縁膜１２に形成されたスルーホール１２ａを介して支持部６表面のシリコン層２ａに電気的に接続されており、ダミーパターン２０はシリコン層２ａと同じ電位となっている。
【００３７】
重錘部４上及び可撓部８上に、重錘部４及び可撓部８とは間隔をもってカバー板２４が配置されている。カバー板２４はカバー板固定領域１８に陽極接合により接合されている。
カバー板２４は、例えば厚みが２００〜３００μｍのパイレックスガラス７７４０（コーニング社（米国）の製品、パイレックスは登録商標）によって形成されている。カバーガラス２４には、重錘部４及び可撓部８に対応する領域に１５μｍのザクリ加工が施されて凹部２４ａが形成されている。凹部２４ａの底面と対向する重錘部４との間隔は通常状態で、例えば１３μｍ〜１７μｍ、ここでは１５μｍである。
【００３８】
ここで、カバー板２４は４２０℃以下の温度条件で陽極接合されているのが好ましい。そうすれば、接合後の残留応力が小さくなり、重錘部４及び可撓部８が測定対象となる加速度による応力以外の応力によって変形するのを防止することができる。
陽極接合では、Ｎ型シリコン層２ａにプラス電位を、カバー板２４にマイナス電位を印加して直流の電界をかける。ダミーパターン２０はシリコン層２ａと同じ電位なので、ダミーパターン２０とカバー板２４が接する部分が接合される。このとき、金属配線パターン１４とダミーパターン２０は電気的に分離されており、Ｎ型シリコン層２ａとＰ型ピエゾ抵抗体１０の接合面では逆バイアスになるので、Ｐ型ピエゾ抵抗体１０及び金属配線パターン１４には電流は流れない。したがって、陽極接合時の静電気力によって重錘部４及び可撓部８がカバー板２４に吸い寄せられても、可撓部８上に形成された金属配線パターン１４がカバー板２４に貼り付くことはない。また、Ｐ型ピエゾ抵抗体１０と電気的に接続された金属配線パターンが重錘部４上に形成されている場合であっても、同様に、重錘部４上に形成された金属配線パターンがカバー板２４に貼り付くことはない。
【００３９】
重錘部４上の絶縁膜１２上に金属材料からなる突起部２２が設けられている。突起部２２は金属配線パターン１４、パッド電極１６及びダミーパターン２０と同じ材料で同時に形成されたものである。突起部２２下の絶縁膜１２にはスルーホールは形成されておらず、突起部２２は電気的に独立している。
絶縁膜１２上に金属配線パターン１４、ダミーパターン２０及び突起部２２を覆って最終保護膜としての絶縁膜２１（（Ａ）での図示は省略）が形成されている。絶縁膜２１はパッド電極１６上に開口部をもっており、パッド電極１６表面は露出した状態となっている。突起部２２上の絶縁膜２１は突起部２２の形成領域以外の重錘部４上の絶縁膜２１に比べて突出している。
この実施例では、重錘部４、支持部６及び可撓部８の上に絶縁膜２１が形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、絶縁膜２１は形成されていなくてもよい。
【００４０】
以下、この実施例において、重錘部４、支持部６、可撓部８及び突起部２２はいずれも絶縁膜２１を含むものとする。したがって、「重錘部４がカバー板２４に貼り付く」とは重錘部４上の絶縁膜２１がカバー板２４に貼り付くことを意味し、「突起部２２がカバー板２４に接触する」とは突起部２２上の絶縁膜２１がカバー板２４に接触することを意味する。ただし、本発明は絶縁膜２１が形成されているものに限定されるものではない。
【００４１】
この実施例の半導体センサ１では、カバー板固定領域１８に金属配線パターン１４とダミーパターン２０が形成されている。カバー板固定領域１８にダミーパターン２０が形成されていることにより、カバー板固定領域１８の表面を平坦にすることができるので、カバー板固定領域１８とカバー板２４との接合面積を広くとることができ、カバー板２４の接合が安定する。
【００４２】
ここで、ダミーパターン２０は金属配線パターン１４と合わせて重錘部４及び可撓部８の周囲に均等に配置されているのがよい。そうすれば、支持部６及び可撓部８への残留応力が均等にかかるので、非計測時に可撓部８がいびつに変形するのを防止し、ピエゾ抵抗体１０の初期抵抗値の変動を小さくして高い歩留まりを得ることができる。
【００４３】
この実施例ではダミーパターン２０が板状に形成されているが、板状ではなく線状に形成されていてもよい。ダミーパターン２０が板状に形成されていれば、カバー板２４を接合するための接合シロであるダミーパターン２０の面積が増加するので、カバー板２４の接合強度を高めることができる。
また、金属配線パターン１４とダミーパターン２０を左右対称の形に近づけるために、幅寸法の広い板状のダミーパターンと線状のダミーパターンを混載してもよい。
【００４４】
この実施例では、カバー板２４が重錘部４及び可撓部８上に間隔をもって配置されているので、重錘部４の上方向に対する変位量が制限され、可撓部８が必要以上に変形することがなくなり、可撓部８の破損を防止することができる。一方で、重錘部４の下方向への変位は台座３が制限している。このように、台座３とカバー板２４を支持部６の上面と下面に固定することで、可撓部８が破損する歪むことを防止して、耐衝撃性の高い半導体センサを構成している。
【００４５】
ところで、カバー板２４を支持部６に固定するのに陽極接合を用いると、図１（Ｃ）に示すように、陽極接合時に生じる静電気力によって、可撓部８に保持されている重錘部４がカバー板２４に吸い寄せられる。そして、重錘部４がカバー板２４に貼り付いてしまい製品不良となってしまうことがある。しかし、この実施例の半導体センサ１では、陽極接合時の静電気力で重錘部４がカバー板２４に吸い寄せられても、重錘部４上に突起部２２が設けられているので、重錘部４がカバー板２４に貼り付くのを防止することができる。また、重錘部４がカバー板２４に貼り付いたとしても、突起部２２が重錘部４上に設けられていることによって、重錘部４上に突起部２２が設けられていない場合（図７（Ｃ）を参照。）よりも重錘部４とカバー板２４の接触面積が小さいので、容易に取り外すことができる。
【００４６】
ここで、カバー板２４は重錘部４及び可撓部８が目視できる程度に透明なガラスにより形成されているのが好ましい。カバー板２４が重錘部４及び可撓部８が目視できる程度に透明なガラスにより形成されていれば、支持部６内への水や異物の混入、可撓部８の破損など、半導体センサの不良を目視で容易に確認することができる。
このようなカバー板２４を構成するガラスとしては、シリコンと線膨張係数の近いパイレックスガラスを用いるのが好ましい。
【００４７】
また、この実施例では、突起部２２は金属配線パターン１４及びダミーパターン２０と同じ金属材料で同時に形成されているので、突起部２２を形成するための専用の工程を必要とせず、コストの低減化を図ることができる。
さらに、突起部２２は金属配線パターン１４やダミーパターン２０及びシリコン層２ａとは電気的に独立しているので、陽極接合時に突起部２２がカバー板２４に接触しても、シリコン層２ａから突起部２２を通ってカバー板２４に電流が流れることがなく、突起部２２がカバー板２４に貼り付くのを防止することができる。
【００４８】
この実施例では、重錘部は、重錘部４の体積を大きくするために可撓部８の側方のシリコン層２ａ、２ｂ及び絶縁層５を残在させているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図２に示されるように、可撓部８の側方には存在しないものであってもよい。
なお、図２において、便宜上、ピエゾ抵抗体１０上の絶縁膜の図示を省略してピエゾ抵抗体１０を図示している。
また、図２に示した半導体センサでは支持部６にダミーパターンが形成されていないが、金属配線パターン１４と同時に形成されたダミーパターンを、重錘部４の周囲部に例えば均等に配置するようにしてもよい。また、図２では突起部２２が重錘部４の中央部に１つだけ配置されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、２以上の突起部２２を重錘部４上に配置してもよい。
【００４９】
図２に示した半導体センサにおいても、重錘部４上に突起部２２を配置しているので、陽極接合時の静電気力で重錘部４がカバー板２４に吸い寄せられたときに突起部２２がカバー板２４に接触し、重錘部４がカバー板２４に貼り付くのを防止することができる。また、重錘部４がカバー板２４に貼り付いたとしても、突起部２２によって重錘部４とカバー板２４の接触面積は突起部２２が設けられていない場合よりも小さいので、容易に取り外すことができる。
【００５０】
上記実施例では、突起部２２は金属配線パターン２０と同時に形成されたものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、突起部は金属配線パターンとは別工程で形成された金属材料からなるものであってもよいし、金属材料以外の材料で形成されたものであってもよい。
【００５１】
また、上記の実施例では、突起部２２は絶縁膜２１の下に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば図３に示すように、絶縁膜２１の上に形成された突起部２３であってもよい。突起部２３は、例えば絶縁性樹脂のポッティングにより形成することができる。ただし、突起部２３の材料は絶縁性樹脂に限定されるものではない。
このように、突起部２３が絶縁膜２１上に金属材料とは別の材料で形成されていても、陽極接合時の静電気力で重錘部４がカバー板２４に吸い寄せられたときに、図３（Ｃ）に示すように、突起部２３がカバー板２４に接触し、重錘部４がカバー板２４に貼り付くのを防止することができる。
【００５２】
例えば図１に示した実施例のように、可撓部８上に、金属材料の形成領域が可撓部８の長手方向の中心線に対して略対称には形成されていない場合、金属材料の残留応力が原因で可撓部８の短手方向のねじれによる変形が生じ、静止状態の初期値の補正度合いが大きくなったり、多軸感度の対称性が損なわれたりするという不具合を生じる虞れがあった。ここで静止状態とは、半導体センサの上面が水平に配置された状態で半導体センサが静止している状態をいう。また、多軸感度の対称性とは、１方向に対する検出感度と、その方向とは１８０度反対の方向に対する検出感度の対称性のことをいい、例えば、水平に配置された半導体センサを、Ｘ軸方向を中心に右に９０度だけ回転させた状態でのＹ軸方向の検出感度と、左に９０度だけ回転させた状態でのＹ軸方向の検出感度の対称性をいう。
【００５３】
そこで、図４に示すように、可撓部８上に、金属材料の形成領域が可撓部８の長手方向の中心線に対して略対称になるように、第２ダミーパターン２６を形成してもよい。第２ダミーパターン２６は金属配線パターン１４と同時に形成されたものであり、金属配線パターン１４とほぼ同じ線幅をもっている。ここで、第２ダミーパターン２６の配置領域及び線幅は、可撓部８の強度を可撓部８の長手方向の中心線に対して同程度にして、静止状態で可撓部８の短手方向にねじれによる変形が生じないように設定される。
【００５４】
これにより、可撓部８の強度を可撓部８の長手方向の中心線に対してほぼ同じにすることができ、静止状態での可撓部８のねじれを防止することができ、静止状態の初期値の補正度合いが大きくなったり、多軸感度の対称性が損なわれたりすることはないので、検出精度を向上させることができる。
さらに、第２ダミーパターン２６は電気的に独立している。これにより、陽極接合時に電圧を印加しても第２ダミーパターン２６には電流が流れないので、第２ダミーパターンが２６カバー板２４に貼り付くのを防止することができる。
【００５５】
図５は、さらに他の実施例を説明するための図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＺ−Ｚ位置での断面図、（Ｃ）は配線として用いる不純物拡散層２８近傍を示す断面図である。図１及び図４と同じ部分には同じ符号を付し、それらの部分の説明は省略する。
【００５６】
この実施例では、カバー板固定領域１８に、重錘部４及び可撓部８を囲んでダミーパターン２０ａを備えている。ダミーパターン２０ａ下のシリコン層２ａの所定の領域に、金属配線パターン１４の電位をダミーパターン２０ａで囲まれた領域の外に導くための配線として用いられる不純物拡散層２８が形成されている（（Ａ）及び（Ｃ）を参照。）。
ダミーパターン２０ａで囲まれた領域側の不純物拡散層２８の端部上の絶縁膜１２にスルーホール１２ｃが形成されている。金属配線パターン１４はスルーホール１２ｂを介して不純物拡散層２８の一端と電気的に接続されている。
ダミーパターン２０ａで囲まれた領域の外側の不純物拡散層２８の端部上の絶縁膜１２にスルーホール１２ｃが形成されている。ダミーパターン２０ａで囲まれた領域の外に金属配線パターン１４ａはスルーホール１２ｃを介して不純物拡散層２８の他端と電気的に接続されている。金属配線パターン１４ａの他端はパッド電極１６に接続されている。
【００５７】
金属配線パターン１４の電位はスルーホール１２ｂ、不純物拡散層２８及びスルーホール１２ｃを介して金属配線パターン１４ａに導かれている。
ダミーパターン２０ａは、不純物拡散層２８の形成領域とは異なる領域でスルーホール１２ａを介してシリコン層２ａと電気的に接続されている。
【００５８】
この実施例では、カバー板固定領域１８に重錘部４及び可撓部８を囲んでダミーパターン２０ａが形成されているので、カバー板２４と絶縁膜２１（ダミーパターン２０ａ）が接合されている領域が重錘部４及び可撓部８の形成領域を取り囲んでいる。
これにより、湿式のダイシングによって半導体センサを個片化する際に、重錘部４及び可撓部８の形成領域に水分が浸入するのを防止することができ、重錘部４及び可撓部８の形成領域への水分の浸入に起因する不具合を防止することができる。
ダミーパターン２０ａが重錘部４及び可撓部８を囲んでおり、金属配線パターン１４の電位をダミーパターン２０ａで囲まれた領域外に導くための不純物拡散層２８が形成されている構成は本発明のいかなる実施例にも適用することができる。
【００５９】
図６は、さらに他の実施例を説明するための平面図である。図１、図４及び図５と同じ部分には同じ符号を付し、それらの部分の説明は省略する。
この実施例では、図４及び図５に示した実施例と同様に、可撓部８上に、金属材料の形成領域が可撓部８の長手方向の中心線に対して略対称になるように、第２ダミーパターン２６が形成されている。第２ダミーパターン２６は電気的に独立している。
さらに、図５に示した実施例と同様に、ダミーパターン２０ａが重錘部４及び可撓部８を囲んでおり、金属配線パターン１４の電位をダミーパターン２０ａで囲まれた領域外に導くための不純物拡散層２８が形成されている。
さらに、重錘部４上にピエゾ抵抗体１０と電気的に接続された金属配線パターン１４が形成されている。
【００６０】
ダミーパターン２０及び２０ａとカバー板２４の陽極接合の際に、Ｎ型シリコン層２ａにプラス電位を、カバー板２４にマイナス電位を印加して直流の電界をかける。ダミーパターン２０及び２０ａはシリコン層２ａと同じ電位なので、ダミーパターン２０，２０ａとカバー板２４が接する部分が接合される。このとき、金属配線パターン１４とダミーパターン２０及び２０ａは電気的に分離されており、Ｎ型シリコン層２ａとＰ型ピエゾ抵抗体１０の接合面では逆バイアスになるので、Ｐ型ピエゾ抵抗体１０及び金属配線パターン１４には電流は流れない。
したがって、陽極接合時の静電気力によって重錘部４及び可撓部８がカバー板２４に吸い寄せられても、重錘部４上及び可撓部８上に形成された金属配線パターン１４がカバー板２４に貼り付くことはない。
さらに、第２ダミーパターン２６は電気的に独立しており、ダミーパターン２０及び２０ａとは電気的に分離されているので、陽極接合時の静電気力によって重錘部４及び可撓部８がカバー板２４に吸い寄せられても、可撓部８上に形成された第２ダミーパターン２６がカバー板２４に貼り付くことはない。
【００６１】
図４から図６に示した実施例では、第２ダミーパターン２６は電気的に独立しているが、第２ダミーパターン２６は金属配線パターン１４と接続されていてもよい。第２ダミーパターン２６が金属配線パターン１４と接続されていても、金属配線パターン１４及び第２ダミーパターン２６には電流は流れないので、陽極接合時の静電気力によって重錘部４及び可撓部８がカバー板２４に吸い寄せられても、可撓部８上に形成された第２ダミーパターン２６がカバー板２４に貼り付くことはない。
【００６２】
以上、本発明の実施例を説明したが、本明細書中に示されている材料、寸法、形状、金属配線パターン１４、パッド電極１６、ダミーパターン２０，２０ａ、突起部２２，２３及び第２ダミーパターン２６の配置を含む各部材の配置などはほんの一例に過ぎず、本発明は特許請求の範囲に記載されている範囲内において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】一実施例を説明するための図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ位置での断面図、（Ｃ）は陽極接合時の状態を示す断面図である。
【図２】他の実施例を示す平面図である。
【図３】さらに他の実施例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ位置での断面図、（Ｃ）は陽極接合時の状態を示す断面図である。
【図４】さらに他の実施例を示す平面図である。
【図５】さらに他の実施例を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＺ−Ｚ位置での断面図、（Ｃ）は配線として用いる不純物拡散層２８近傍を示す断面図である。
【図６】さらに他の実施例を示す平面図である。
【図７】従来の半導体センサを説明するための図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ位置での断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
２      ＳＯＩ基板
２ａ，２ｂ      シリコン層
３      台座
４      重錘部
５      絶縁層
６      支持部
８      可撓部
１０      ピエゾ抵抗体
１２      絶縁膜
１２ａ    スルーホール
１４      金属配線パターン
１６      パッド電極
１８      カバー板固定領域
２０      ダミーパターン
２２，２３      突起部
２４      カバー板
２６      第２ダミーパターン
【図１】
2007057517.tif 000003
【図２】
2007057517.tif 000004
【図３】
2007057517.tif 000005
【図４】
2007057517.tif 000006
【図５】
2007057517.tif 000007
【図６】
2007057517.tif 000008
【図７】
2007057517.tif 000009