| 【発明の名称】 |
半導体加速度センサ及びその製造方法並びに検査方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】山本 治彦
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| 【要約】 |
【課題】重り部に重力のかかっていない状態での特性検査の行える半導体加速度センサ及びその製造方法並びに検査方法を提供する。
【解決手段】半導体基板１により、外周をなす支持部１０と重り部８と両者を接続する梁部１１とを形成し、梁部１１には、重り部８に加わる加速度により抵抗値の変化する歪み検出部２が形成され、半導体基板１の両面側に台座６，９が接合されてなる半導体加速度センサにおいて、歪み検出部は、梁部１１の表面と裏面の各々に、同一構造の歪み検出素子２，２０を形成することにより構成するようにし、半導体基板１の表面側の歪み検出素子２の出力と裏面側の歪み検出素子２０の出力の両方の出力を用いて算出した値を重り部８に加速度がかかっていない状態での特性検査の値とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 半導体基板により、外周をなす支持部と重り部と両者を接続する梁部とを形成し、前記梁部には、重り部に加わる加速度により抵抗値の変化する歪み検出部が形成され、前記半導体基板の両面側に台座が接合されてなる半導体加速度センサにおいて、前記歪み検出部は、前記梁部の表面と裏面の各々に、同一構造の歪み検出素子を形成することにより構成するように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記載の半導体加速度センサの製造方法であって、半導体基板の表面側にイオン注入や熱拡散により歪み検出素子及び配線抵抗を形成し、半導体基板の裏面側をエッチングすることにより薄膜部を形成し、半導体基板の裏面側にイオン注入や熱拡散により表面側の歪み検出素子と同一構造の歪み検出素子及び配線抵抗を形成し、半導体基板の表面側に、前記半導体基板の両面に形成された歪み検出素子の各々に前記配線抵抗を介して接続される電極を形成し、半導体基板の裏面側に台座を接合し、前記薄膜部の１部を梁部として残すようにエッチングにより空隙部を形成することにより重り部を形成し、次いで、半導体基板の表面側に台座を接合するようにしたことを特徴とする半導体加速度センサの製造方法。
【請求項３】 請求項１記載の半導体加速度センサの特性を検査する検査方法であって、前記半導体基板の表面側の歪み検出素子の出力と裏面側の歪み検出素子の出力の両方の出力を用いて算出した値を重り部に加速度がかかっていない状態での特性検査の値とするようにしたことを特徴とする半導体加速度センサの検査方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体基板により形成された重り部に加わる加速度を、梁部に形成された歪み検出部の抵抗値の変化として検出するようにした半導体加速度センサ及びその製造方法並びに検査方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、加速度検出用のセンサとしては、圧電セラミック、有機薄膜、シリコン単結晶等、様々な材料を用いた多種多様の加速度センサが開発され、商品化されている。これらの加速度センサは、ヒステリシス、クリープ、疲労等がなく、また、構造が簡単で、電圧感度が極めて高い、容易に増幅できる、使い勝手が優れている等の利点があり、様々な分野で広く用いられている。
【０００３】これらの加速度センサの中でも特に、シリコン単結晶を用いた半導体加速度センサは、シリコン自体の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から、特に、近年注目されている。
【０００４】この半導体加速度センサの製造方法の一例を図３に示す。まず、図３（ａ）に示すように、半導体基板１の表面側に、イオン注入や熱拡散により、歪み検出部としてのピエゾ抵抗２により構成されたブリッジ回路を形成し、半導体基板１の裏面側を異方性エッチングすることにより薄膜部３を形成する。次に、図３（ｂ）に示すように、半導体基板１の表面側に電極４や配線５等を形成した後、裏面側からガラス製等の台座６を陽極接合等により接合する。さらに、ＲＩＥ等により空隙部７を形成することにより重り部８が形成される。次に、図３（ｃ）に示すように、半導体基板１の表面側にガラス製等の台座９を陽極接合等により接合することにより完成する。なお、図４は、半導体加速度センサの台座６，９等を省略した状態を示す外観図である。
【０００５】ここで、重り部８は、薄膜部３の残った部分により周囲の支持部１０と接続されており、この残った部分が梁部１１となる。つまり、重り部８は梁部１１の弾性により支持部１０に支えられているのである。そして、梁部１１にはピエゾ抵抗２が形成されており、重り部８に加えられた加速度は、梁部１１の歪みとなり、ピエゾ抵抗２の抵抗値の変化として検出されるのである。
【０００６】通常、半導体素子の場合、パッケージに組み込む前にウエハの状態で特性の検査が行われる。プローブ検査装置を用い、検査ステージにウエハを自動搬送し、ボンディングパッドへプロービングすることにより、電気的特性の計測を行い、不良のチップにマーキングを行うのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述のような半導体加速度センサでは、ウエハの状態でプロービングにより特性を検査する場合、検査ステージに水平にウエハがセットされるので、ウエハに形成されている半導体加速度センサの重り部８に重力が加わり、梁部１１に応力がかかり歪んでしまい、重力がかかっていない状態での特性の計測ができないという問題があった。
【０００８】本発明は、上記の点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、重り部に重力のかかっていない状態での特性検査の行える半導体加速度センサ及びその製造方法並びに検査方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、半導体基板により、外周をなす支持部と重り部と両者を接続する梁部とを形成し、前記梁部には、重り部に加わる加速度により抵抗値の変化する歪み検出部が形成され、前記半導体基板の両面側に台座が接合されてなる半導体加速度センサにおいて、前記歪み検出部は、前記梁部の表面と裏面の各々に、同一構造の歪み検出素子を形成することにより構成するようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】請求項２記載の発明は、請求項１記載の半導体加速度センサの製造方法であって、半導体基板の表面側にイオン注入や熱拡散により歪み検出素子及び配線抵抗を形成し、半導体基板の裏面側をエッチングすることにより薄膜部を形成し、半導体基板の裏面側にイオン注入や熱拡散により表面側の歪み検出素子と同一構造の歪み検出素子及び配線抵抗を形成し、半導体基板の表面側に、前記半導体基板の両面に形成された歪み検出素子の各々に前記配線抵抗を介して接続される電極を形成し、半導体基板の裏面側に台座を接合し、前記薄膜部の１部を梁部として残すようにエッチングにより空隙部を形成することにより重り部を形成し、次いで、半導体基板の表面側に台座を接合するようにしたことを特徴とするものである。
【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１記載の半導体加速度センサの特性を検査する検査方法であって、前記半導体基板の表面側の歪み検出素子の出力と裏面側の歪み検出素子の出力の両方の出力を用いて算出した値を重り部に加速度がかかっていない状態での特性検査の値とするようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形態の一例に係る半導体圧力センサの表面状態を示す模式図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’における断面状態を示す模式図である。本実施形態の半導体圧力センサの基本的構成は、従来例として説明した図３、図４のものと同等であるので、同一個所には同一符号を付して説明を省略する。
【００１３】本実施形態の半導体圧力センサは、図３、図４で示した半導体圧力センサにおいて、さらに、半導体基板１の裏面側に、表面側のピエゾ抵抗２と同一構造（寸法、濃度等が同一）のピエゾ抵抗２０からなるブリッジ回路が形成されるとともに、このブリッジ回路の出力電圧を取り出すための拡散抵抗による配線５０、５ａ及び電極４ａが形成されている。
【００１４】本実施形態の半導体圧力センサの製造方法は、まず、図２（ａ）に示すように、半導体基板１の表面側に、イオン注入や熱拡散により、歪み検出部としてのピエゾ抵抗２により構成されたブリッジ回路及び拡散抵抗による配線５、５ａを形成する。図１に示すように、配線５は表面側のピエゾ抵抗２間の接続及びピエゾ抵抗２と表面側のピエゾ抵抗２用の電極４を接続させるためのものであり、配線５ａは裏面側のピエゾ抵抗２０（後述）と裏面側のピエゾ抵抗２０用の電極４ａ（後述）を接続させるためのものである。従って、半導体基板１の表面側のピエゾ抵抗２は配線５を介して電極４に接続され、半導体基板１の裏面側のピエゾ抵抗２０は配線５０、５ａを介して電極４ａに接続される。
【００１５】次に、図２（ｂ）に示すように、水酸化カリウムを主成分とするエッチング液により、半導体基板１の裏面側を異方性エッチングし、薄膜部３を形成し、裏面側にイオン注入や熱拡散によりピエゾ抵抗２０により構成されたブリッジ回路及び拡散抵抗による配線５０を形成する。ここで、裏面側のピエゾ抵抗２０は表面側のピエゾ抵抗２と同一構造（寸法、濃度等が同一）となるように形成する。また、配線５０は拡散の深さを調節させる等により表面側の配線５ａと電気的に接続されるようにする。次に、図４（ｃ）に示すように、半導体基板１の表面側に、ピエゾ抵抗２用の電極４とピエゾ抵抗２０用の電極４ａをＡｌ−Ｓｉのスパッタリング、エッチングにより形成した後、裏面側からガラス製等の台座６を陽極接合等により接合する。さらに、ＲＩＥ等により空隙部７を形成することにより重り部８が形成される。次に、図２（ｄ）に示すように、半導体基板１の表面側にガラス製等の台座９を陽極接合等により接合することにより半導体加速度センサが完成する。重り部８は、薄膜部３の残った部分により周囲の支持部１０と接続されており、この残った部分が梁部１１となる。つまり、重り部８は梁部１１の弾性により支持部１０に支えられているのである。そして、梁部１１の両面にはピエゾ抵抗２、２０が形成されており、重り部８に加えられた加速度は、梁部１１の歪みとなり、ピエゾ抵抗２、２０の抵抗値の変化として検出されるのである。
【００１６】本実施形態の半導体圧力センサを用いてウエハ状態での特性検査を行う場合、プローブ検査装置を用い、検査ステージにウエハを自動搬送し、ボンディングパッド（電極４、４ａ）へプロービングすることにより、電気的特性の計測を行う。まず、電極４へプロービングすることにより、半導体基板１の表面側のピエゾ抵抗２により形成されたブリッジの出力電圧を計測する。この場合は、重力による応力がピエゾ抵抗２にかかっているので＋１Ｇでの出力となる。次に、電極４ａへプロービングすることにより、半導体基板１の裏面側のピエゾ抵抗２０により形成されたブリッジの出力電圧を計測する。この場合は、上述の場合と同じ大きさの応力がピエゾ抵抗２０にかかっているが、向きが反対となるので、−１Ｇの応力が加わった場合の出力と同等となる。
【００１７】従って、重り部８に重力がかかっていない状態、つまり、０Ｇでの特性となるオフセット電圧は、上記＋１Ｇの場合の出力と−１Ｇの場合の出力とから計算により求めることができる。簡易的なけ計算方法としては、０Ｇは＋１Ｇと−１Ｇとの中点であるので、両者の出力電圧を加え、２で割ることにより算出できるのである。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、請求項１乃至請求項３記載の発明によれば、半導体基板により、外周をなす支持部と重り部と両者を接続する梁部とを形成し、前記梁部には、重り部に加わる加速度により抵抗値の変化する歪み検出部が形成され、前記半導体基板の両面側に台座が接合されてなる半導体加速度センサにおいて、前記歪み検出部は、前記梁部の表面と裏面の各々に、同一構造の歪み検出素子を形成することにより構成するようにしたので、前記半導体基板の表面側の歪み検出素子の出力と裏面側の歪み検出素子の出力の両方の出力を用いて算出した値を重り部に加速度がかかっていない状態での特性検査の値とすることにより、重り部に重力のかかっていない状態での特性検査が行えるのである。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００５８３２
【氏名又は名称】松下電工株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１１月２８日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】安藤 淳二 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１６０３４６ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）６月１８日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３２７２７７ |
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