| 【発明の名称】 |
加速度検出装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】八木 健
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| 【要約】 |
【課題】個々の歪測定部にバラツキがあっても検出精度を向上させることが可能な加速度検出装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る加速度検出装置１０は、加速度を受けて変形する部材７を有し、該部材７における複数方向の歪を測定して該加速度を検出する装置であって、上記部材７におけるある方向の歪を検出するために２組以上の歪測定部１１ａ〜１１ｘを設けるとともに、該２組以上の歪測定部１１ａ〜１１ｘで各々得た測定値を平均化する回路を設けたことを特徴とする。従って、個々の抵抗部にバラツキがあっても検出精度を向上させることができる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 加速度を受けて変形する部材を有し、該部材における複数方向の歪を測定して該加速度を検出する加速度検出装置であって；上記部材におけるある方向の歪を検出するために２組以上の歪測定部を設けるとともに、該２組以上の歪測定部で各々得た測定値を平均化する回路を設けたことを特徴とする加速度検出装置。
【請求項２】 上記歪測定部が、半導体基板の表面に形成した不純物の拡散層であり、同層の電気抵抗値を測定して同部にかかる歪を測定することを特徴とする請求項１記載の加速度検出装置。
【請求項３】 上記歪測定部が、半導体基板の内部に形成した、該基板表面から所定の深さを有する不純物の拡散層であり、同層の電気抵抗値を測定して同部にかかる歪を測定することを特徴とする請求項１記載の加速度検出装置。
【請求項４】 上記歪測定部が半導体基板表面の上方にマイクロブリッジ状に形成されたものであることを特徴とする請求項１記載の加速度検出装置。
【請求項５】 上記２組以上の抵抗部の相互間の距離を５μm 以上ｒ√２μm 以下とすることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項記載の加速度検出装置；但し、ｒは歪測定部が設けられるメンブレンの外半径とする。
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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、加速度を受けて変形する部材を有し、該部材における複数方向の歪を測定して該加速度を検出する加速度検出装置に関する。特には、個々の歪測定部抵抗部にバラツキがあっても検出精度を向上させることが可能な加速度検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図１７は、従来の加速度検出装置を示すものであり、メンブレン上に形成したピエゾ抵抗部の配置を示す平面図である。
【０００３】この加速度検出装置はＳｉウエハ１０８上に構成されている。このＳｉウエハ１０８は、平面形状が８角形の質量部５と、この質量部５の周囲に形成された８角形のドーナツ型のメンブレン部（薄膜部）７を有する。
【０００４】メンブレン部７には、横一列に第１〜第４のピエゾ抵抗部１０１ａ〜１０１ｄが直線状に配置されており、これらが左右方向（Ｘ軸方向という）の加速度を検出する。また、これらのピエゾ抵抗部と直交する縦方向に、第５〜第８のピエゾ抵抗部１０１ｅ〜１０１ｈが直線状に配置されており、これらが上下方向（Ｙ軸方向という）の加速度を検出する歪測定部を構成する。さらに、これらのピエゾ抵抗部と４５°の角度をなす方向に第９〜第１２のピエゾ抵抗部１０１ｉ〜１０１ｌが、直線状に配置されており、これらが図の紙面の垂直方向（Ｚ軸方向という）の加速度を検出する歪測定部を構成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の加速度検出装置では、１軸あたりの加速度を検出するための４個のピエゾ抵抗部を１組として構成し、それら４個のピエゾ抵抗部をブリッジ状に配置している。このため、この１組の個々の抵抗が等しく同じように作られておらず、個々の抵抗の性能にバラツキ（通常は数％程度のバラツキが生じると考えられる）が生じている場合は、出力信号のオフセットや感度などのバラツキにつながり、検出精度の低下の原因となる。つまり、個々の抵抗を見ればわずかなバラツキであってもブリッジによる組み合わせでバラツキが大きくなってしまう。このような個々の抵抗の性能のバラツキは主に素子製造プロセス（ピエゾ抵抗部の製造プロセス）などに起因する。また、個々の抵抗の性能のバラツキが生じることは避けられないのが通常である。
【０００６】本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、個々の歪測定部にバラツキがあっても検出精度を向上させることが可能な加速度検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため、本発明に係る加速度検出装置は、加速度を受けて変形する部材を有し、該部材における複数方向の歪を測定して該加速度を検出する加速度検出装置であって；上記部材におけるある方向の歪を検出するために２組以上の歪測定部を設けるとともに、該２組以上の歪測定部で各々得た測定値を平均化する回路を設けたことを特徴とする。
【０００８】上記加速度検出装置では、２組以上の歪測定部を設けるとともに、該２組以上の歪測定部で各々得た測定値を平均化する回路を設けているため、該歪測定部により測定される測定値を平均化回路を用いて平均化することができる。従って、個々の歪測定部の性能にバラツキがあったとしても、歪測定部のバラツキによる誤差を小さくすることができる。したがって、加速度の検出精度を向上させることができる。
【０００９】また、上記歪測定部が、半導体基板の表面に形成した不純物の拡散層であり、同層の電気抵抗値を測定して同部にかかる歪を測定することが好ましい。また、上記歪測定部が、半導体基板の内部に形成した、該基板表面から所定の深さを有する不純物の拡散層であり、同層の電気抵抗値を測定して同部にかかる歪を測定することが好ましい。また、上記歪測定部が半導体基板表面の上方にマイクロブリッジ状に形成されたものであることが好ましい。
【００１０】また、上記２組以上の抵抗部の相互間の距離を５μm 以上ｒ√２μm 以下とすることが好ましい。但し、ｒは抵抗部が形成されるメンブレンの外半径とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による加速度検出装置を示すものであり、メンブレン上に形成したピエゾ抵抗部の配置を示す平面図である。図２は、図１に示す２−２線に沿った断面図である。
【００１２】加速度検出装置１０の主要部は、図２に示すＳｉウエハ８上に構成されている。このＳｉウエハ８は、中央部の平面形状が８角形をなす質量部５と、この質量部５の周囲に形成された８角形のドーナツ型のメンブレン部（薄膜部）７と、このメンブレン部７の周辺に連結された支持部９から構成されている。質量部５にかかる加速度によってメンブレン部７が歪むのを測定して加速度を検出する。メンブレン部７の上表面には、歪測定部としての第１〜第２４のピエゾ抵抗部（ｎ型又はｐ型のピエゾ抵抗）１１ａ〜１１ｘが形成されている。このピエゾ抵抗部はＳｉウエハ８の表面にｎ型不純物又はｐ型不純物の拡散層を形成したものである。
【００１３】質量部５の下面には加速度が作用する重錘体３が接合されている。支持部９の下には連結部１３を介してシリコン台座１５が接合されている。重錘体３の側面及び底部は連結部１３及びシリコン台座１５により覆われており、重錘体３の側面と連結部１３との間、及び、重錘体３の底部とシリコン台座１５との間には所定の隙間が設けられている。また、支持部９の上にはメンブレン部７及び質量部５を覆うように上蓋１７が取り付けられている。上蓋１７及びシリコン台座１５は、重錘体３に通常を越える加速度が作用した際に、重錘体３が過大に振れるのを防止するストッパーとしての役割を果たす。
【００１４】このような加速度検出装置１０に加速度が加わると、当然に重錘体３にも加速度が加わり重錘体３が揺動する。この重錘体３の揺動が質量部５を介してメンブレン部７に及び同部７が撓んで変形する。その結果、メンブレン部７に形成されているピエゾ抵抗部も歪む（伸び縮みする）ため、ピエゾ抵抗部の抵抗値が変化し、この抵抗値の変化を検出することによって加速度等を検出することができる。
【００１５】図１に示すように、左右横方向に配置されている第１〜第８のピエゾ抵抗部１１ａ〜１１ｈは、Ｘ軸方向の加速度を検出するためのものである。上下方向に配置されている第９〜第１６のピエゾ抵抗部１１ｉ〜１１ｐは、Ｙ軸方向の加速度を検出するためのものである。斜め４５°方向に配置されている第１７〜第２４のピエゾ抵抗部１１ｑ〜１１ｘは、Ｚ軸方向の加速度を検出するためのものである。
【００１６】Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸それぞれにおいて、１軸あたりの加速度（力）を検出するためのピエゾ抵抗部は各２組形成されている。つまり、第１〜第４のピエゾ抵抗部１１ａ〜１１ｄが、メンブレン部７上に配置されており、これらがＸ軸方向の加速度を検出するための１組の検出部である。第５〜第８のピエゾ抵抗部１１ｅ〜１１ｈがもう１組の検出部である。第１〜第４のピエゾ抵抗部１１ａ〜１１ｄと第５〜第８のピエゾ抵抗部１１ｅ〜１１ｈとは互いに同じものである。
【００１７】Ｙ軸、Ｚ軸についても同様である。第９〜第１２のピエゾ抵抗部１１ｉ〜１１ｌはメンブレン部７上でＸ軸方向の加速度を検出する検出部と直角方向に配置されており、これらがＹ軸方向の加速度を検出するための１組の検出部である。第１３〜第１６のピエゾ抵抗部１１ｍ〜１１ｐがもう１組の検出部である。第９〜第１２のピエゾ抵抗部１１ｉ〜１１ｌと第１３〜第１６のピエゾ抵抗部１１ｍ〜１１ｐとは互いに同じものである。
【００１８】また、第１７〜第２０のピエゾ抵抗部１１ｑ〜１１ｔはメンブレン部７上でＹ軸方向の加速度を検出する検出部と４５度の角度を有して配置されており、これらがＺ軸方向の加速度を検出するための１組の検出部である。第２１〜第２４のピエゾ抵抗部１１ｕ〜１１ｘがもう１組の検出部である。第１７〜第２０のピエゾ抵抗部１１ｑ〜１１ｔと第２１〜第２４のピエゾ抵抗部１１ｕ〜１１ｘとは互いに同じものである。
【００１９】Ｘ軸、Ｙ軸において並べて配置されている２組の検出部の相互間には所定の距離が必要となる。つまり、ピエゾ抵抗部の間隔Ｌ（例えば図１に示す第１のピエゾ抵抗部１１ａと第５のピエゾ抵抗部１１ｅとの間隔Ｌ）を一定の範囲内とする必要がある。この抵抗間の距離の制限について以下に説明する。
【００２０】抵抗間でパンチスルーなどによる短絡などが起きる距離Ｌは、一方のピエゾ抵抗部にかかった電位により発生した空乏層が他方のピエゾ抵抗部に到達する距離に等しい。このため、該到達する距離よりも長い距離（該空乏層が他方の抵抗部に届かない距離）を保つように設定しておけば、抵抗間での短絡などの電気的な不都合は生じなくなる。従って、必要となる距離Ｌの最低値は以下の式で求めることができる。
Ｌ＝｛２Ｋs ｅ0 （ＮA ＋ＮD ）φＴ／ｑＮA ＮD ｝1/2 ・・・（１）
ここで、φＴは静電ポテンシャルの全変動量、ｑは電子の電荷量、ＮA は抵抗間のＰ型不純物濃度、ＮD は抵抗間のＮ型不純物濃度、Ｋs は半導体の誘電率、ｅ0 は真空の誘電率である。
【００２１】式（１）及び実験と計算値を考慮すると、抵抗の間隔Ｌは５μm 以上必要である（Ｌ≧５μm ）。
【００２２】また、抵抗はメンブレン部上で線対称の配置にできれば良いということを考慮すると、抵抗の間隔Ｌはｒ√２μm 以下である必要がある（Ｌ≦ｒ√２μm ）。但し、ｒはメンブレンの外半径とする。よって、５≦Ｌ≦ｒ√２ （μm ）
【００２３】図３は、Ｘ，Ｙ．Ｚの各軸についての加速度を検出する２組の歪測定部それぞれにより検出した値を平均化するための回路の図である。
【００２４】図３に示す接続端子Ａ，Ｃ，Ｄ，Ｆは図１に示すＹ軸についての接続端子Ａ，Ｃ，Ｄ，Ｆに対応する。また、図１に示すＸ軸についての接続端子と図３の平均化回路の接続端子との関係はＹ軸の場合と同様である。また、図１に示すＺ軸についての接続端子と図３の平均化回路の接続端子との関係はＹ軸の場合と異なる。つまり、図３に示す接続端子ａ，ｃ，ｄ，ｆが図１に示すＺ軸についての接続端子ａ，ｃ，ｄ，ｆに対応する。接続端子Ａ，Ｆ又はａ，ｆは第１のオペアンプ４１の入力端子に接続されており、第１のオペアンプ４１の出力端子は抵抗器Ｒ１の一端に接続されている。また、接続端子Ｃ，Ｄ又はｃ，ｄは第２のオペアンプ４３の入力端子に接続されており、第２のオペアンプ４３の出力端子は抵抗器Ｒ２の一端に接続されている。抵抗器Ｒ２の他端は、抵抗器Ｒ１の他端、抵抗器Ｒ３の一端及び第３のオペアンプ４５の反転入力端子に接続されている。第３のオペアンプ４５の非反転入力端子は接地されており、第３のオペアンプ４５の出力端子は抵抗器Ｒ３の他端に接続されている。
【００２５】図１に示すＹ軸方向の加速度を検出する検出部の接続関係を説明する。接続端子Ｂの一端は接地されており、接続端子Ｂの他端は第９のピエゾ抵抗部１１ｉの一端及び第１３のピエゾ抵抗部１１ｍの一端それぞれに接続されている。第９のピエゾ抵抗部１１ｉの他端は接続端子Ａ及び第１０のピエゾ抵抗部１１ｊの一端それぞれに接続されている。第１０のピエゾ抵抗部１１ｊの他端は第１４のピエゾ抵抗部１１ｎの他端と接続端子４７に接続されており、第１４のピエゾ抵抗部１１ｎの一端は接続端子Ｃ及び第１３のピエゾ抵抗部１１ｍの他端それぞれに接続されている。
【００２６】接続端子Ｅの一端は接地されており、接続端子Ｅの他端は第１２のピエゾ抵抗部１１ｌの一端及び第１６のピエゾ抵抗部１１ｐの一端それぞれに接続されている。第１２のピエゾ抵抗部１１ｌの他端は接続端子Ｆ及び第１１のピエゾ抵抗部１１ｋの一端それぞれに接続されている。第１１のピエゾ抵抗部１１ｋの他端は第１５のピエゾ抵抗部１１ｏの他端と接続端子４７に接続されており、第１５のピエゾ抵抗部１１ｏの一端は接続端子Ｄ及び第１６のピエゾ抵抗部１１ｐの他端それぞれに接続されている。また、接続端子４７は図示せぬ電源に接続されている。
【００２７】図３はＹ軸方向の加速度を検出する検出部に接続する平均化回路を示しているが、図１に示すＸ軸方向の加速度を検出する検出部についても同様の回路を同様の接続方法により接続する必要がある。
【００２８】尚、この平均化回路は単なる例示であり、検出部から得られる２つの値の平均値をとることができれば、他の回路を用いることも可能である。
【００２９】次に、図１に示すＺ軸方向の加速度を検出する検出部の接続関係を説明する。接続端子ｂの一端は接地されており、接続端子ｂの他端は第１８のピエゾ抵抗部１１ｒの一端に接続されている。第１８のピエゾ抵抗部１１ｒの他端は接続端子ａ及び第１７のピエゾ抵抗部１１ｑの一端それぞれに接続されている。第１７のピエゾ抵抗部１１ｑの他端は接続端子４７’に接続されている。また、接続端子ｅ’の一端は接地されており、接続端子ｅ’の他端は接続端子ｆ及び第１９のピエゾ抵抗部１１ｓの一端それぞれに接続されている。
【００３０】接続端子ｂ’の一端は接地されており、接続端子ｂ’の他端は第２１のピエゾ抵抗部１１ｕの一端に接続されている。第２１のピエゾ抵抗部１１ｕの他端は第２２のピエゾ抵抗部１１ｖの一端及び接続端子ｃに接続されている。また、接続端子ｅの一端は接地されており、接続端子ｅの他端は第２３のピエゾ抵抗部１１ｗの一端に接続されている。第２３のピエゾ抵抗部１１ｗの他端は接続端子ｄ及び第２４のピエゾ抵抗部１１ｘの一端それぞれに接続されており、第２４のピエゾ抵抗部１１ｘの他端は接続端子４７に接続されている。
【００３１】上記第１の実施の形態によれば、メンブレン部７に１軸あたりの加速度を検出するための４個からなるピエゾ抵抗部を各２組形成し、加速度を検出する際に該ピエゾ抵抗部により測定される測定値を図３に示す平均化回路を用いて平均化することができる。このため、個々の抵抗部の性能に例えば素子製造プロセスなどに起因するバラツキがあったとしても、抵抗部のバラツキによる誤差を小さくすることができる。したがって、加速度の検出精度を向上させることができる。
【００３２】図４は、図２に示すピエゾ抵抗部の変形例を示す断面図であり、図２と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３３】Ｐ型のＳｉウエハ８のメンブレン部７にはｎ型不純物の拡散層からなるピエゾ抵抗部１２が形成されており、このピエゾ抵抗部１２の表面にはｐ型不純物の拡散層１４が形成されている。つまり、ピエゾ抵抗部１２はその一部がメンブレン部７の表面から所定の深さを有するｎ型不純物の拡散層である。メンブレン部７の上には絶縁膜（シリコン酸化膜）１８が形成されており、この絶縁膜１８にはピエゾ抵抗部１２上に位置するコンタクトホール１８ａが形成されている。コンタクトホール１８ａ内及び絶縁膜１８上にはＡｌ配線１９が形成されており、このＡｌ配線１９はピエゾ抵抗部１２に電気的に接続されている。
【００３４】上記変形例においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、この変形例ではウエハ８の内部に抵抗部１２を形成しているため、図２に示すようにウエハ８の表面に抵抗部を形成するのに比べて抵抗部が表面の電気的影響を受けず、ノイズやリーク電流を下げる効果があり、加速度検出装置の感度を向上させることができる。
【００３５】図５は、図２に示すピエゾ抵抗部の他の変形例を示す断面図である。抵抗素子５１は、ピエゾ抵抗効果により電気抵抗が変化するＰ型単結晶シリコンからなり、その第一部分である両端下部が、起歪体であるＳｉウエハ８に固定されている。これと共に、第二部分である端部と端部との間の部位（抵抗素子の可撓部）が、Ｓｉウエハ８の表面から離れて構成されたマイクロブリッジ状となっている。尚、この抵抗素子５１を構成する物質としては、Ｐ型単結晶シリコンに限らず、ピエゾ抵抗効果により電気抵抗が変化する他の物質を用いても良い。
【００３６】また、抵抗素子５１とＳｉウエハ８とが接触する位置にはＰ型拡散層よりなるコンタクト部５４ａ，５４ｂが設けられている。このコンタクト部５４ａ，５４ｂはＡｌ配線５３ａ，５３ｂと連結する構成となっている。更に、このＡｌ配線５３ａ，５３ｂは、絶縁膜であるシリコン酸化膜５５によりＳｉウエハ８とは電気的に絶縁されている。
【００３７】このコンタクト部５４ａ，５４ｂには、図示せぬ電源からの一定電流又は一定電圧がＡｌ配線５３ａ，５３ｂを介して供給されている。従って、抵抗素子５１に対して、常に一定電流又は一定電圧がコンタクト部５４ａ，５４ｂから供給される構成となっている。
【００３８】上記構成において、Ｓｉウエハ８が計測目的とする加速度の影響で歪んだ場合、この歪みに応じて抵抗素子５１の可撓部も歪むため、抵抗素子５１の電気抵抗値がＳｉウエハ８の歪みに応じて変化することになる。この変化量を検出することにより加速度を測定することができる。
【００３９】上記他の変形例においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。尚、上記他の変形例では、コンタクト部５４ａ，５４ｂがＡｌ配線５３ａ，５３ｂと連結する構成としているが、これに限られず、コンタクト部５４ａ，５４ｂが例えばＳｉなどを含むＡｌ合金配線と連結する構成とすることも可能である。
【００４０】図６〜図１５は、本発明の第２の実施の形態による加速度検出装置の製造方法を示す断面図である。
【００４１】先ず、図６に示すように、Ｐ型のＳｉウエハ２１の表面上に例えば厚さが５μm 程度のｎ型のエピタキシャル成長層２３を形成する。このｎ型のエピタキシャル成長層２３は後工程のメンブレン形成時のエッチング停止層となるものである。次に、ｎ型のエピタキシャル成長層２３の上に例えば厚さが１０μm 程度のｐ型のエピタキシャル成長層２５を形成する。このｐ型のエピタキシャル成長層２５は後の工程で素子が形成される層である。
【００４２】次に、図７に示すように、ｐ型のエピタキシャル成長層２５上及びＳｉウエハ２１裏面上に熱酸化法により厚さが５００オングストローム程度の酸化膜（ＳｉＯ2 ）２７ａ，２７ｂを形成する。この後、ウエハ２１裏面側の酸化膜２７ｂの上に低圧ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition）やプラズマＣＶＤにより例えば膜厚が１０００〜５０００オングストローム程度のＳｉ3 Ｎ4 膜２９を形成する。次に、ウエハ２１表面側の酸化膜２７ａの膜厚が５０００オングストローム程度となるように熱酸化する。
【００４３】この後、図８に示すように、ｎ型のエピタキシャル層２３と配線とを接続するコンタクト領域２５ａを形成する工程をウエハ２１に施す。すなわち、フォトリソグラフィー法とエッチングを用いてウエハ２１表面側の熱酸化膜２７ａをパターニングする。次に、この熱酸化膜２７ａをマスクとしてイオン注入又はＰＯＣｌ3 拡散を行うことにより、ｐ型のエピタキシャル成長層２５にｎ型不純物であるＰをドープする。この後、この不純物をｐ型のエピタキシャル成長層２５内で熱拡散させることにより、ｎ型のエピタキシャル成長層２３に到達するｎ型不純物の拡散層２５ａを形成する。この熱拡散を行う時に併せてｐ型のエピタキシャル成長層２５の表面が露出している部分を酸化することにより、ｎ型不純物の拡散層２５ａの上に図示せぬ熱酸化膜を形成する。この熱酸化膜は後の工程でマスクとして用いる。
【００４４】次に、図９に示すように、ピエゾ抵抗部２５ｂを形成する工程をウエハ２１に施す。すなわち、フォトリソグラフィー法とエッチングを用いて熱酸化膜２７ａをパターニングする。次に、この熱酸化膜２７ａをマスクとしてイオン注入又はＰＯＣｌ3 拡散を行うことにより、ｐ型のエピタキシャル成長層２５にｎ型不純物であるＰをドープする。この後、この不純物を熱拡散させることにより、ｐ型のエピタキシャル成長層２５内に例えば３μm の深さのｎ型不純物の拡散層２５ｂを形成する。この熱拡散を行う時に併せてｐ型のエピタキシャル成長層２５の表面が露出している部分を酸化することにより、ｎ型不純物の拡散層２５ｂの上に図示せぬ熱酸化膜を形成する。この熱酸化膜は後の工程でマスクとして用いる。
【００４５】この後、図１０に示すように、ピエゾ抵抗部２５ｂと配線とを接続するコンタクト領域２５ｃを形成する工程をウエハ２１に施す。すなわち、フォトリソグラフィー法とエッチングを用いて熱酸化膜２７ａをパターニングする。次に、この熱酸化膜２７ａをマスクとしてイオン注入又はＰＯＣｌ3 拡散を行うことにより、ｐ型のエピタキシャル成長層２５にｎ型不純物であるＰをドープする。この後、この不純物をｐ型のエピタキシャル成長層２５内で熱拡散させることにより、ｎ型不純物の拡散層２５ｂ内の一部に例えば３μm の深さのｎ型不純物の拡散層２５ｃを形成する。この熱拡散を行う時に併せてｐ型のエピタキシャル成長層２５の表面が露出している部分を酸化することにより、ｎ型不純物の拡散層２５ｃの上に図示せぬ熱酸化膜を形成する。この熱酸化膜は後の工程でマスクとして用いる。
【００４６】次に、図１１に示すように、ｐ型のエピタキシャル層２５と配線とを接続するコンタクト領域２５ｄを形成する。工程をウエハ２１に施す。すなわち、フォトリソグラフィー法とエッチングを用いて熱酸化膜２７ａをパターニングする。次に、この熱酸化膜２７ａをマスクとしてイオン注入又はＢＮ拡散を行うことにより、ｐ型のエピタキシャル成長層２５にｐ型不純物であるＢをドープする。この後、この不純物を熱拡散させることにより、ｐ型のエピタキシャル成長層２５内に例えば１μm の深さのｐ型不純物の拡散層２５ｄを形成する。この熱拡散を行う時に併せてｐ型のエピタキシャル成長層２５の表面が露出している部分を酸化することにより、ｐ型不純物の拡散層２５ｄの上に図示せぬ熱酸化膜を形成する。この熱酸化膜は後の工程でマスクとして用いる。
【００４７】この後、図１２に示すように、フォトリソグラフィー法とエッチングを用いて熱酸化膜２７ａをパターニングすることにより、各ドープ部（各拡散層）２５ａ，２５ｃ，２５ｄそれぞれと配線とを接続するためのコンタクトホール２８を形成する。
【００４８】次に、図１３に示すように、コンタクトホール２８内及び熱酸化膜２７ａの上に蒸着又はスパッタリングなどにより例えばＡｌ膜を形成する。次に、このＡｌ膜をフォトリソグラフィー法とエッチングを用いてパターニングすることにより、コンタクトホール２８内及び熱酸化膜２７ａ上にＡｌ配線３１を形成する。
【００４９】この後、図１４に示すように、Ａｌ配線３１及び熱酸化膜２７ａの上に常圧ＣＶＤ又はプラズマＣＶＤなどによりＰＳＧ膜又はＳｉ3 Ｎ4 膜３３を形成する。ＰＳＧ膜又はＳｉ3 Ｎ4 膜３３は素子形成面を保護するためのものである。次に、ＰＳＧ膜又はＳｉ3 Ｎ4 膜３３をフォトリソグラフィー法とエッチングを用いてパターニングすることにより、ＰＳＧ膜又はＳｉ3 Ｎ4 膜３３にＡｌ配線３１上に位置するパッド部３３ａ，３３ｂを形成する。これらパッド部３３ａ，３３ｂはＡｌ配線３１と外部とのコンタクトをとるためのものである。
【００５０】次に、図１５に示すように、メンブレンとなる薄膜部を形成する工程をウエハ２１に施す。すなわち、ウエハ２１裏面側のＳｉ3 Ｎ4 膜２９をフォトリソグラフィー法とエッチングを用いてパターニングする。次に、このパターニングしたＳｉ3 Ｎ4 膜２９をマスクとして、例えばＫＯＨ水溶液を用いた電気化学エッチング法によりＳｉウエハ２１を裏面側からエッチングする。この際、ｎ型のエピタキシャル成長層２３がこれに電圧を印加することによりエッチング停止層として作用する。この結果、ピエゾ抵抗素子部のＳｉウエハが薄膜化され（ピエゾ抵抗素子部の下に存在するウエハ２１が除去され）、ピエゾ抵抗素子部においてメンブレン３５が形成される。
【００５１】ここで、素子の感度を上げる場合は、続いてウエハ２１の裏面の中央部に重錘体となる図示せぬガラス基材を陽極接合法などにより接合する。更に、一部がエッチングされ窪みが形成された図示せぬＳｉウエハを、該ガラス基材の反対面に再び陽極接合法などにより接合し、加速度センサーとする。
【００５２】尚、上記第２の実施の形態では、ｎ型のピエゾ抵抗を例にとって製造方法を説明しているが、ｐ型のピエゾ抵抗も同様な方法により製造することが可能である。
【００５３】図１６は、本発明の第３の実施の形態による加速度検出装置を示す平面構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００５４】図１の加速度検出装置では１軸あたりの加速度を検出するための抵抗部分を各２組としているが、図１６の加速度検出装置では１軸あたりの加速度を検出するための抵抗部分（４つのピエゾ抵抗部１１）を各４組とし、それぞれにおいて得られる値（４つの値）の平均値をとる。
【００５５】上記第３の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができ、しかも、４つの値の平均値をとることとしているので、第１の実施の形態に比べ抵抗部のバラツキによる誤差をより小さくすることができ、検出精度をさらに向上させることができる。
【００５６】尚、上記第１及び第３の実施の形態では、１軸あたりの加速度を検出するための抵抗部分を各２組、各４組としているが、１軸あたりの加速度を検出するための抵抗部分を各３組又は各５組以上とすることも可能である。
【００５７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、個々の抵抗部にバラツキがあっても検出精度を向上させることが可能な加速度検出装置を提供することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４１１２
【氏名又は名称】株式会社ニコン
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１２月１０日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】渡部 温
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１７４０７９ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）７月２日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−３５６３７３ |
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