JPH07245416A - Acceleration detector and its manufacture - Google Patents
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-
- G—PHYSICS
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、加速度を検出するのに
好適に用いられる加速度検出装置およびその製造方法に
関し、特に加速度を検出するセンサ部と該センサ部から
の検出信号を処理する回路部とを一体に形成してなる加
速度検出装置およびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acceleration detecting device preferably used for detecting acceleration and a method of manufacturing the same, and more particularly to a sensor section for detecting acceleration and a circuit section for processing a detection signal from the sensor section. The present invention relates to an acceleration detecting device integrally formed with and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、車両等の加速度や回転方向を検
出するのに用いるセンサ部(加速度検出要素)となる加
速度センサは、電極板間の静電容量を利用して検出する
もので、例えば特開平3−94169号公報および特開
昭62−232171号公報等によって知られている。2. Description of the Related Art Generally, an acceleration sensor, which is a sensor section (acceleration detecting element) used to detect the acceleration and the rotation direction of a vehicle or the like, uses electrostatic capacitance between electrode plates to detect, for example, It is known from JP-A-3-94169 and JP-A-62-232171.
【0003】しかし、これらの加速度センサは、固定部
と可動部との対向する電極のなす面積(以下、「有効面
積」という)が小さくその離間寸法が大きいために、検
出感度が小さくなり高精度の加速度検出を行うことがで
きなかった。However, since these acceleration sensors have a small area (hereinafter referred to as "effective area") formed by the electrodes facing each other between the fixed portion and the movable portion, and the distance between them is large, the detection sensitivity becomes small and the accuracy is high. Could not detect the acceleration.
【0004】このような欠点を改良するために、従来技
術として特開平4−115165号公報に記載の加速度
センサでは、固定電極と可動電極にくし状電極を用い、
電極間の有効面積を大きくして検出感度を向上させるよ
うにしている。In order to improve such a drawback, in the acceleration sensor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-115165, a fixed electrode and a movable electrode are provided with a comb-shaped electrode as a prior art.
The effective area between the electrodes is increased to improve the detection sensitivity.
【0005】ここで、図18に従来技術による加速度セ
ンサを示し、説明する。An acceleration sensor according to the prior art is shown in FIG. 18 and will be described below.
【0006】図中、1は加速度センサ、2は該加速度セ
ンサ1の基体をなす正方形状の絶縁基板としてのガラス
基板を示し、該ガラス基板2上には、後述する固定部
3,3と可動部5が形成されている。また、該ガラス基
板2上面には方形状の凹溝2Aが形成され、該凹溝2A
上に位置する可動部5の質量部8と可動側くし状電極9
は矢示A方向(加速度が加わる方向)に変位可能となっ
ている。In the figure, 1 is an acceleration sensor, 2 is a glass substrate as a square insulating substrate which is the base of the acceleration sensor 1, and is movable on the glass substrate 2 with fixed parts 3 and 3 described later. The part 5 is formed. Further, a rectangular concave groove 2A is formed on the upper surface of the glass substrate 2, and the concave groove 2A is formed.
The mass part 8 of the movable part 5 and the comb-shaped electrode 9 on the movable side located above.
Is displaceable in the direction of arrow A (direction in which acceleration is applied).
【0007】3,3は低抵抗(例えば、抵抗率が0.0
1〜0.02〔Ωcm〕)なシリコン材料により形成され
た一対の固定部を示し、該各固定部3は、前記ガラス基
板2の左,右側に離間して位置し、それぞれ対向する内
側面には複数(例えば3枚)の薄板状の電極板4A,4
A,…が突出形成され、該各電極板4Aは固定電極とし
ての固定側くし状電極4,4をそれぞれ構成している。3 and 3 have low resistance (for example, a resistivity of 0.0
1 to 0.02 [Ωcm]) is a pair of fixing parts formed of a silicon material, and the fixing parts 3 are located on the left and right sides of the glass substrate 2 and are spaced apart from each other, and inner surfaces facing each other. Includes a plurality of (eg, three) thin electrode plates 4A, 4A.
.. are formed in a protruding manner, and each of the electrode plates 4A constitutes a fixed-side comb-shaped electrode 4, 4 as a fixed electrode.
【0008】5は低抵抗なシリコン材料により形成され
た可動部を示し、該可動部5は、前記ガラス基板2の
前,後側に離間してガラス基板2に固着された支持部
6,6と、該各支持部6に梁7,7を介して両持支持さ
れ、前記各固定部3の間に配設された質量部8と、該質
量部8から左,右方向にそれぞれ突出形成された複数
(例えば3枚)の薄板状の電極板9A,9A,…を有す
る可動側くし状電極9,9とから構成され、前記各梁7
は質量部8を矢示A方向に変位可能となるように薄板状
に形成されている。そして、前記各可動側くし状電極9
の各電極板9Aは前記各固定側くし状電極4の各電極板
4Aと微小隙間を介して互いに対向するようになってい
る。Reference numeral 5 denotes a movable portion formed of a low-resistance silicon material, and the movable portion 5 is separated from the front and rear sides of the glass substrate 2 and is supported by the support portions 6 and 6 fixed to the glass substrate 2. A mass portion 8 supported by the supporting portions 6 via beams 7 and 7 and disposed between the fixing portions 3, and protruding from the mass portion 8 in the left and right directions, respectively. And a plurality of (for example, three) thin plate-shaped electrode plates 9A, 9A ,.
Is formed in a thin plate shape so that the mass portion 8 can be displaced in the direction of arrow A. Then, each movable side comb-shaped electrode 9
The respective electrode plates 9A of the above-mentioned are opposed to the respective electrode plates 4A of the above-mentioned fixed side comb-shaped electrodes 4 with a minute gap therebetween.
【0009】上述した如く、従来技術による加速度セン
サ1は、質量部8に作用する加速度を、可動側くし状電
極9の電極板9Aと固定側くし状電極4の電極板4Aと
の間で静電容量の変化を電気的な検出信号として検出し
ている。また、前記各電極板9A,4Aはそれぞれ電気
的に並列接続されているから、各電極板9A,4A間の
静電容量をそれぞれ加算した値となって全体の静電容量
から加速度を検出でき、検出感度を高め、加速度の検出
精度を向上させることができるようになっている。As described above, in the acceleration sensor 1 according to the prior art, the acceleration acting on the mass portion 8 is statically measured between the electrode plate 9A of the movable side comb-shaped electrode 9 and the electrode plate 4A of the fixed side comb-shaped electrode 4. The change in capacitance is detected as an electrical detection signal. Further, since the electrode plates 9A and 4A are electrically connected in parallel, the capacitances between the electrode plates 9A and 4A are added to each other, and the acceleration can be detected from the overall capacitance. The detection sensitivity can be increased and the acceleration detection accuracy can be improved.
【0010】さらに、前記加速度センサ1の各固定部3
と可動部5とは、別の基板に設けられた静電容量として
出力される検出信号を電圧に変換する回路,変換された
電圧を増幅する増幅回路,ノイズを除去するフィルタ回
路等からなる処理回路にリード線等(いずれも図示せ
ず)を介して接続され、該処理回路は加速度センサ1に
よって検出された検出信号を電圧信号に変換するように
なっている。Further, each fixing portion 3 of the acceleration sensor 1
The movable unit 5 and the movable unit 5 include a circuit that converts a detection signal output as a capacitance provided on another substrate into a voltage, an amplifier circuit that amplifies the converted voltage, a filter circuit that removes noise, and the like. The processing circuit is connected to a circuit via a lead wire or the like (none of which is shown), and the processing circuit converts a detection signal detected by the acceleration sensor 1 into a voltage signal.
【0011】このように、従来技術による加速度センサ
1においては、処理回路を別の基板に実装し、該処理回
路と加速度センサ1とをリード線等を介して接続するよ
うにしていたための、リード線の浮遊容量が検出信号に
重畳され、正確な加速度検出を行うことができないとい
う問題があった。As described above, in the acceleration sensor 1 according to the prior art, the processing circuit is mounted on another substrate, and the processing circuit and the acceleration sensor 1 are connected via a lead wire or the like. There is a problem that the stray capacitance of the line is superimposed on the detection signal, and accurate acceleration detection cannot be performed.
【0012】さらに、加速度センサ1と処理回路を有す
る基板とを合わせて一体化し、加速度検出装置とした場
合には、基板が大きくなってしまい、その占有面積が広
くなるという問題がある。Further, when the acceleration sensor 1 and the substrate having the processing circuit are combined and integrated to form an acceleration detecting device, there is a problem that the substrate becomes large and the occupied area becomes large.
【0013】この問題を解決するために、他の従来技術
として、図19および図20に示すように、高抵抗な単
結晶のシリコン基板上に膜形成技術を用いて低抵抗なポ
リシリコンからなるセンサ部を形成すると共に、半導体
製造技術を用いて回路部を一体化してなる加速度検出装
置としたものが知られている。In order to solve this problem, as another conventional technique, as shown in FIGS. 19 and 20, it is made of low resistance polysilicon by using a film forming technique on a high resistance single crystal silicon substrate. There is known an acceleration detecting device in which a sensor part is formed and a circuit part is integrated by using a semiconductor manufacturing technique.
【0014】図中、11は加速度検出装置、12は該加
速度検出装置11の基体をなす長方形状の高抵抗(例え
ば、抵抗率が数〔Ωcm〕)な単結晶のシリコン基板を示
し、該シリコン基板12上には、後述するセンサ部13
と回路部21が形成されている。In the figure, 11 is an acceleration detecting device, and 12 is a rectangular high-resistance (for example, a resistivity of several [Ωcm]) single-crystal silicon substrate which is the base of the acceleration detecting device 11. A sensor unit 13 described later is provided on the substrate 12.
And a circuit portion 21 are formed.
【0015】13はシリコン基板12上にポリシリコン
の膜形成技術によって形成されたセンサ部を示し、該セ
ンサ部13は、前記シリコン基板12の左,右側に離間
して設けれた固定部14,14と、該各固定部14間に
位置して前後方向に伸びる可動部16とからなり、該各
固定部14には、それぞれ対向する内側面に複数(例え
ば3枚)の薄板状の電極板15A,15A,…(以下、
全体として「固定側くし状電極15」という)が突出形
成されている。Reference numeral 13 denotes a sensor portion formed on the silicon substrate 12 by a polysilicon film forming technique. The sensor portion 13 is a fixing portion 14 provided on the left and right sides of the silicon substrate 12 so as to be spaced apart from each other. 14 and a movable portion 16 which is located between the fixed portions 14 and extends in the front-rear direction. Each fixed portion 14 has a plurality of (for example, three) thin plate-shaped electrode plates on inner surfaces facing each other. 15A, 15A, ... (hereinafter,
As a whole, a "fixed-side comb-shaped electrode 15") is formed so as to project.
【0016】また、前記可動部16は、前記シリコン基
板12の前,後側に離間して固着された支持部17,1
7と、該各支持部17に梁18を介して両持支持され、
前記各固定部14の間に配設された質量部19と、該質
量部19から左,右方向にそれぞれ突出形成された複数
(例えば3枚)の薄板状の電極板20A,20A,…
(以下、全体として「可動側くし状電極20」という)
とからなる。なお、前記各可動側くし状電極20の各電
極板20Aは前記各固定側くし状電極15の各電極板1
5Aと微小隙間を介して互いに対向するようになってい
る。The movable portion 16 is provided with support portions 17 and 1 which are fixed to the front and rear sides of the silicon substrate 12 with a space therebetween.
7, and both supporting portions 17 are supported by the supporting portions 17 via beams 18.
A mass portion 19 arranged between the respective fixing portions 14, and a plurality of (for example, three) thin plate-shaped electrode plates 20A, 20A, ...
(Hereinafter, referred to as "movable side comb-shaped electrode 20" as a whole)
Consists of. The electrode plates 20A of the movable side comb-shaped electrodes 20 are the electrode plates 1 of the fixed side comb-shaped electrodes 15.
5A and 5A are opposed to each other with a minute gap therebetween.
【0017】そして、前記可動部16の各梁18、質量
部19および可動側くし状電極20は矢示A方向に変位
可能とするために、図20のように、シリコン基板12
との間には隙間Sが形成されている。このため、センサ
部13の製造工程においては、犠牲層をシリコン基板1
2上に堆積させ、膜形成技術(例えば、減圧CVD法)
によってポリシリコンの各固定部14と可動部16を形
成し、この後に、犠牲層をエッチング除去することによ
り、隙間Sを形成していた。Then, in order to displace each beam 18, mass portion 19 and movable side comb-shaped electrode 20 of the movable portion 16 in the direction of arrow A, as shown in FIG.
A gap S is formed between and. Therefore, in the manufacturing process of the sensor unit 13, the sacrificial layer is formed on the silicon substrate 1.
2 film deposition technology (eg low pressure CVD method)
The fixed portion 14 and the movable portion 16 made of polysilicon are formed by using the above method, and the sacrifice layer is removed by etching after that to form the gap S.
【0018】さらに、21はシリコン基板12に半導体
製造技術を用いて形成された回路部を示し、該回路部2
1は、静電容量として出力される検出信号を電圧に変換
する回路,変換された電圧を増幅する増幅回路,ノイズ
を除去するフィルタ回路等から構成されている。Further, reference numeral 21 denotes a circuit portion formed on the silicon substrate 12 using a semiconductor manufacturing technique, and the circuit portion 2
Reference numeral 1 is composed of a circuit for converting a detection signal output as electrostatic capacitance into a voltage, an amplifier circuit for amplifying the converted voltage, a filter circuit for removing noise, and the like.
【0019】22,22,22は各固定部14と可動部
16と接触するように、前記シリコン基板12上に形成
された拡散層を示し、該各拡散層22は、基板12がn
型半導体のときにはボロン、p型半導体のときにはヒ
素,リン等をドーピングすることによって、シリコン基
板12上に導電性の部分を形成するようになっている。Reference numerals 22, 22, 22 denote diffusion layers formed on the silicon substrate 12 so as to come into contact with the fixed portions 14 and the movable portion 16, respectively.
A conductive portion is formed on the silicon substrate 12 by doping boron in the case of a p-type semiconductor and arsenic, phosphorus in the case of a p-type semiconductor.
【0020】23,23,23は金属製の接続部材を示
し、該各接続部材23は、前記各拡散層22と回路部2
1とを接続するもので、銅,アルミニウム,金,タング
ステン等の材料によって薄板状に形成されている。Reference numerals 23, 23, and 23 denote connecting members made of metal, and each connecting member 23 includes each diffusion layer 22 and the circuit portion 2.
1, which is connected to 1 and is formed in a thin plate shape with a material such as copper, aluminum, gold, or tungsten.
【0021】なお、前記シリコン基板12の表面は図示
しないSiO4 の保護膜で覆われている。The surface of the silicon substrate 12 is covered with a SiO 4 protective film (not shown).
【0022】以上の如く構成される他の従来技術による
加速度検出装置11においては、高抵抗なシリコン基板
12を用いることにより、回路部21を半導体製造技術
によって容易に形成することができると共に、ポリシリ
コンの膜形成技術によってセンサ部13を製造すること
ができ、センサ部13と回路部21とを一体形成するこ
とができる。In the acceleration detecting device 11 according to another prior art configured as described above, by using the high resistance silicon substrate 12, the circuit portion 21 can be easily formed by the semiconductor manufacturing technique, and the poly The sensor unit 13 can be manufactured by a silicon film forming technique, and the sensor unit 13 and the circuit unit 21 can be integrally formed.
【0023】さらに、矢示A方向における加速度の検出
動作おいては、先に述べた従来技術の加速度センサ1と
ほぼ同様であり、しかもセンサ部13と回路部21とを
シリコン基板12上に一体形成することにより、浮遊容
量等のノイズが検出信号に重畳するのを防止することが
できる。Further, the operation of detecting the acceleration in the direction of arrow A is almost the same as that of the acceleration sensor 1 of the prior art described above, and the sensor portion 13 and the circuit portion 21 are integrated on the silicon substrate 12. By forming it, it is possible to prevent noise such as stray capacitance from being superimposed on the detection signal.
【0024】[0024]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した他
の従来技術における加速度検出装置11では、センサ部
13と回路部21とを同一のシリコン基板12上に形成
し、該センサ部13の各固定部14および可動部16と
回路部21とを各接続部材23を介して接続しているか
ら、図18に示す従来技術による加速度センサ1のよう
に、処理回路とリード線を介して接続するものと比較
し、リード線等に生じる浮遊容量によるノイズの重畳を
防止することができると共に、基板がシリコン基板12
だけですむから加速度検出装置11の占有面積を小さく
することができる。しかし、この他の従来技術によるも
のも、次のような問題点がある。By the way, in the acceleration detecting device 11 according to the above-mentioned other prior art, the sensor portion 13 and the circuit portion 21 are formed on the same silicon substrate 12, and the respective fixing portions of the sensor portion 13 are fixed. Since the portion 14 and the movable portion 16 are connected to the circuit portion 21 via the respective connecting members 23, the acceleration sensor 1 according to the prior art shown in FIG. 18 is connected to the processing circuit via the lead wire. Compared with the above, it is possible to prevent the superposition of noise due to the stray capacitance generated in the lead wire and the like, and the substrate is the silicon substrate 12.
Therefore, the area occupied by the acceleration detecting device 11 can be reduced. However, the other conventional techniques also have the following problems.
【0025】第1に、センサ部13の厚さ寸法は数μm
の膜状に形成されているために、質量部19の重さが軽
くなり、加速度に対する反応が緩慢になる。First, the thickness of the sensor portion 13 is several μm.
Since it is formed in a film shape, the weight of the mass portion 19 becomes light and the reaction to acceleration becomes slow.
【0026】第2に、固定側くし状電極15の各電極板
15Aと可動側くし状電極20の各電極板20Aの面積
が小さくなり、センサ部13における加速度の検出精度
が低下する。Second, the area of each electrode plate 15A of the fixed-side comb-shaped electrode 15 and each electrode plate 20A of the movable-side comb-shaped electrode 20 becomes small, and the accuracy of acceleration detection in the sensor unit 13 decreases.
【0027】第3に、可動部16の各梁18は、加速度
に対する質量部19の変位に伴って撓むために、ある程
度の強度が必要であるが、ポリシリコンではそのヤング
率は単結晶のシリコンに比べて約1/10であるため
に、機械的強度の面で信頼性に欠ける。Thirdly, each beam 18 of the movable portion 16 needs to have a certain degree of strength in order to bend with the displacement of the mass portion 19 with respect to acceleration, but in the case of polysilicon, its Young's modulus is that of single crystal silicon. Since it is about 1/10 of that in comparison, it lacks reliability in terms of mechanical strength.
【0028】本発明は上述した従来技術および他の従来
技術による問題に鑑みなされたもので、センサ部と処理
回路となる回路部とを単結晶のシリコン基板で一体形成
でき、かつ高精度な加速度検出を行うことのできる加速
度検出装置およびその製造方法を提供することを目的と
する。The present invention has been made in view of the problems of the above-described conventional technique and other conventional techniques. The sensor unit and the circuit unit serving as a processing circuit can be integrally formed with a single crystal silicon substrate, and highly accurate acceleration is achieved. An object of the present invention is to provide an acceleration detecting device capable of detecting and a manufacturing method thereof.
【0029】[0029]
【課題を解決するための手段】請求項1による加速度検
出装置は、低抵抗領域が形成された高抵抗な単結晶のシ
リコン基板と、該シリコン基板の低抵抗領域に形成され
たセンサ部と、前記シリコン基板の高抵抗領域に形成さ
れた回路部と、前記シリコン基板に固着して設けられた
絶縁基板と、前記センサ部と回路部とを接続するため、
該絶縁基板に設けられた配線パターンとから構成したこ
とにある。An acceleration detecting device according to a first aspect of the present invention is a high-resistance single crystal silicon substrate having a low resistance region formed therein, and a sensor portion formed in the low resistance region of the silicon substrate. In order to connect the circuit portion formed in the high resistance region of the silicon substrate, the insulating substrate fixedly provided to the silicon substrate, the sensor portion and the circuit portion,
And the wiring pattern provided on the insulating substrate.
【0030】また、請求項2のように、前記センサ部
は、前記シリコン基板の一方に形成された低抵抗領域を
エッチング処理することにより互いに分離して形成され
た固定部と可動部を備え、前記固定部には固定電極を一
体に形成し、前記可動部は、前記絶縁基板に固着された
支持部と、梁を介して該支持部と連結され、加速度が作
用したときに該加速度に応じて変位する質量部と、該質
量部に前記固定部に形成された固定電極との間で微小隙
間を介して対向するように設けられ、該質量部の変位に
よって近接,離間する可動電極とから一体に形成でき
る。According to a second aspect of the present invention, the sensor portion includes a fixed portion and a movable portion which are formed separately from each other by etching a low resistance region formed on one side of the silicon substrate. A fixed electrode is formed integrally with the fixed part, and the movable part is connected to the support part fixed to the insulating substrate and the support part via a beam so that the movable part responds to the acceleration when the acceleration acts. From a movable electrode that is provided so as to face a fixed electrode formed on the fixed portion with a minute gap between the movable portion and the movable portion that moves close to and away from the fixed portion. It can be formed integrally.
【0031】この場合、請求項3のように、前記センサ
部の固定電極と可動電極は、互いに微小隙間を介して対
向するくし状電極とすることができる。In this case, as in the third aspect, the fixed electrode and the movable electrode of the sensor section can be comb-shaped electrodes facing each other with a minute gap therebetween.
【0032】さらに、請求項4のように、前記シリコン
基板には、前記センサ部を覆うカバーを設けることが望
ましい。Further, it is preferable that a cover for covering the sensor portion is provided on the silicon substrate.
【0033】一方、請求項5による加速度検出装置の製
造方法は、高抵抗な単結晶のシリコン基板の一側面に低
抵抗領域を形成する低抵抗領域形成工程と、前記シリコ
ン基板の高抵抗領域に半導体製造技術によって回路部を
形成する回路部形成工程と、前記シリコン基板の低抵抗
領域にエッチング処理によって溝部を形成する溝部形成
工程と、配線パターンを有する絶縁基板を溝部が形成さ
れたシリコン基板の一側面に接合する接合工程と、前記
シリコン基板の他側面からエッチング処理を施し、前記
シリコン基板に形成された溝部によって固定部と可動部
とを分離してセンサ部を形成するセンサ部形成工程とか
らなる。On the other hand, a method of manufacturing an acceleration detecting device according to a fifth aspect comprises a low resistance region forming step of forming a low resistance region on one side surface of a high resistance single crystal silicon substrate, and a high resistance region of the silicon substrate. A circuit portion forming step of forming a circuit portion by a semiconductor manufacturing technique, a groove portion forming step of forming a groove portion in a low resistance region of the silicon substrate by an etching process, and an insulating substrate having a wiring pattern of a silicon substrate in which the groove portion is formed. A joining step of joining to one side surface, and a sensor section forming step of forming a sensor section by performing etching processing from the other side surface of the silicon substrate and separating the fixed section and the movable section by the groove section formed in the silicon substrate. Consists of.
【0034】[0034]
【作用】請求項1による加速度検出装置においては、高
抵抗なシリコン基板の一部に低抵抗領域を形成し、該低
抵抗領域にセンサ部を形成し、高抵抗領域には回路を形
成することにより、センサ部と回路部とを同一のシリコ
ン基板上に形成することができると共に、センサ部を単
結晶なシリコンによって形成することにより、センサ部
の強度を向上できる。さらに、低抵抗領域の大きさ、深
さを任意に選択することにより、センサ部の検出感度を
調整することができる。In the acceleration detecting device according to the present invention, the low resistance region is formed in a part of the high resistance silicon substrate, the sensor portion is formed in the low resistance region, and the circuit is formed in the high resistance region. Thus, the sensor portion and the circuit portion can be formed on the same silicon substrate, and the strength of the sensor portion can be improved by forming the sensor portion from single crystal silicon. Furthermore, the detection sensitivity of the sensor unit can be adjusted by arbitrarily selecting the size and depth of the low resistance region.
【0035】また、請求項2では、固定部と可動部とか
らなるセンサ部をシリコン基板の低抵抗領域に形成して
いるから、加速度を質量部の変位として検出し、固定電
極と可動電極との近接,離間を静電容量変化として検出
すると共に、単結晶のシリコンによってセンサ部を形成
しているから、該センサ部の強度を向上することができ
る。Further, according to the second aspect, since the sensor portion including the fixed portion and the movable portion is formed in the low resistance region of the silicon substrate, the acceleration is detected as the displacement of the mass portion, and the fixed electrode and the movable electrode are detected. Since the proximity and the separation of the sensor are detected as a change in capacitance, and the sensor portion is formed of single crystal silicon, the strength of the sensor portion can be improved.
【0036】さらに、請求項3では、前記センサ部の固
定電極と可動電極を、互いに対向するくし状電極として
形成することにより、固定電極と可動電極間の有効面積
を大きくする。Further, in the third aspect, the fixed electrode and the movable electrode of the sensor section are formed as comb-shaped electrodes facing each other, thereby increasing the effective area between the fixed electrode and the movable electrode.
【0037】また、請求項4では、前記センサ部の固定
部と可動部をカバーで覆うことにより、加速度を検出す
る部分となるセンサ部の固定部と可動部内に塵埃等が侵
入するのを防止する。Further, in the present invention, by covering the fixed part and the movable part of the sensor part with a cover, it is possible to prevent dust and the like from entering the fixed part and the movable part of the sensor part which are the parts for detecting acceleration. To do.
【0038】一方、請求項5の加速度検出装置の製造方
法により、低抵抗領域形成工程では、高抵抗な単結晶の
シリコン基板に低抵抗領域を形成し、回路部形成工程で
は、半導体製造技術を利用して、前記シリコン基板の高
抵抗領域に回路部を形成し、溝部形成工程では、低抵抗
領域にセンサ部の固定部と可動部を形成するための溝部
を形成し、接合工程では、シリコン基板の一側面を絶縁
基板と接合し、さらにセンサ部形成工程では、シリコン
基板の他側面からエッチング処理を施し、該シリコン基
板に固定部と可動部とを分離形成し、センサ部を形成す
る。On the other hand, according to the method for manufacturing an acceleration detecting device of the fifth aspect, the low resistance region is formed in the low resistance region forming step, and the semiconductor manufacturing technique is used in the circuit part forming step. Utilizing this, a circuit portion is formed in the high resistance region of the silicon substrate, a groove portion for forming a fixed portion and a movable portion of the sensor portion is formed in the low resistance region in the groove portion forming step, and a silicon portion is formed in the joining step. One side surface of the substrate is joined to the insulating substrate, and in the sensor section forming step, the other side surface of the silicon substrate is subjected to etching treatment to separately form the fixed section and the movable section on the silicon substrate to form the sensor section.
【0039】[0039]
【実施例】以下、本発明の実施例を図1ないし図17に
基づいて説明する。なお、実施例では前述した従来技術
による図18ないし図20に示す構成と同一の構成要素
に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the embodiments, the same components as those shown in FIGS. 18 to 20 according to the above-described conventional technique are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
【0040】まず、図1ないし図13は第1の実施例を
示す。First, FIGS. 1 to 13 show a first embodiment.
【0041】図中、31は本実施例による加速度検出装
置を示し、該加速度検出装置31は、後述する高抵抗な
単結晶のシリコン基板32と、該シリコン基板32の一
方に形成されたセンサ部34と、前記シリコン基板32
の一方に形成された回路部42と、前記シリコン基板3
2の一側面に接合されたガラス基板43とから大略構成
されている。In the figure, reference numeral 31 denotes an acceleration detecting device according to this embodiment. The acceleration detecting device 31 includes a high-resistance single crystal silicon substrate 32 described later and a sensor portion formed on one of the silicon substrates 32. 34 and the silicon substrate 32
Circuit part 42 formed on one side of the silicon substrate 3
The glass substrate 43 is bonded to one side surface of the second substrate 2.
【0042】32はシリコン基板を示し、該シリコン基
板32は、例えば抵抗率が数〔Ωcm〕となる高抵抗な単
結晶によって長方形状に形成されている。また、該シリ
コン基板32の一方には、図4に示すように、後述する
低抵抗領域形成工程によって一側面から他側面に向けて
低抵抗領域33が形成されている。Reference numeral 32 denotes a silicon substrate, and the silicon substrate 32 is formed in a rectangular shape by a high resistance single crystal having a resistivity of several [Ωcm], for example. Further, on one side of the silicon substrate 32, as shown in FIG. 4, a low resistance region 33 is formed from one side surface to the other side surface by a low resistance region forming step described later.
【0043】34は本実施例によるセンサ部を示し、該
センサ部34は、後述のセンサ部形成工程によって、シ
リコン基板32中の低抵抗領域33をエッチング処理す
ることによって形成される固定部35,35と可動部3
7から構成されている。Reference numeral 34 denotes a sensor portion according to this embodiment. The sensor portion 34 is a fixing portion 35 formed by etching the low resistance region 33 in the silicon substrate 32 in a sensor portion forming step described later. 35 and movable part 3
It is composed of 7.
【0044】35,35は左,右側に位置した固定部を
示し、該各固定部35には、それぞれ対向する方向に突
出形成された薄板状の電極板36A,36A,…(例え
ば3枚)を有する固定側くし状電極36が形成されてい
る。Denoted at 35 and 35 are fixed portions located on the left and right sides, and each of the fixed portions 35 has thin plate-like electrode plates 36A, 36A, ... A fixed-side comb-shaped electrode 36 having a is formed.
【0045】37は可動部を示し、該可動部37は、
上,下側に位置した支持部38,38と、該各支持部3
8に梁39,39を介して両持支持され、前記各固定部
35の間に配設された質量部40と、該質量部40から
各固定側くし状電極36に向けて突出形成された薄板状
の電極板41A,41A,…(例えば3枚)を有する可
動側くし状電極41とから構成されている。Reference numeral 37 denotes a movable portion, which is
The support portions 38, 38 located on the upper and lower sides and the respective support portions 3
8 is supported on both sides via beams 39, 39, and is formed so as to protrude from the mass portion 40 disposed between the fixed portions 35 and the fixed side comb-shaped electrodes 36. The movable-side comb-shaped electrode 41 has thin plate-shaped electrode plates 41A, 41A, ...
【0046】42は回路部を示し、該回路部42は、後
述する回路部形成工程によって、シリコン基板32の高
抵抗領域(低抵抗領域33以外の領域)に半導体製造技
術を利用して形成されている。また、該回路部42は具
体的には、前記センサ部34からの静電容量としての検
出信号を電圧信号に変換する変換回路,変換された電圧
を増幅する増幅回路,ノイズを除去するフィルタ回路等
からなる処理回路から構成されている。Reference numeral 42 denotes a circuit portion, which is formed in a high resistance region (a region other than the low resistance region 33) of the silicon substrate 32 by a semiconductor manufacturing technique by a circuit portion forming process described later. ing. Further, the circuit section 42 is specifically, a conversion circuit for converting the detection signal as the electrostatic capacitance from the sensor section 34 into a voltage signal, an amplification circuit for amplifying the converted voltage, and a filter circuit for removing noise. And the like.
【0047】43はシリコン基板32の一側面に接合さ
れ、該シリコン基板32よりも短い長方形状に形成され
た絶縁基板としてのガラス基板を示し、該ガラス基板4
3には、図2,図9および図10に示すように凹溝43
Aが形成され、該凹溝43Aによって、各梁39、質量
部40および各電極板36A,41Aがガラス基板43
と離間され、質量部40が矢示A方向に移動可能になっ
ている。さらに、該ガラス基板43の表面には図10に
示すように、金属材料(金,アルミニウム,銅,タング
ステン等)からなる配線パターン44,44,44が形
成され、該各配線パターン44は各固定部35および可
動部37と回路部42とをそれぞれ電気的に接続するよ
うになっている。また、45,45,…は前記回路部4
2からの信号を外部に導出する引出し電極となってい
る。Reference numeral 43 denotes a glass substrate as an insulating substrate which is bonded to one side surface of the silicon substrate 32 and is formed in a rectangular shape shorter than the silicon substrate 32.
3 has a recessed groove 43 as shown in FIGS. 2, 9 and 10.
A is formed, and the beams 39, the mass parts 40, and the electrode plates 36A and 41A are formed by the concave groove 43A.
And the mass portion 40 is movable in the direction of arrow A. Further, as shown in FIG. 10, wiring patterns 44, 44, 44 made of a metal material (gold, aluminum, copper, tungsten, etc.) are formed on the surface of the glass substrate 43, and each wiring pattern 44 is fixed. The section 35, the movable section 37, and the circuit section 42 are electrically connected to each other. Also, 45, 45, ...
It is an extraction electrode that leads the signal from 2 to the outside.
【0048】本実施例による加速度検出装置31は上述
の如き構成を有するもので、次に、図3ないし図12を
参照しつつ、当該加速度検出装置31の製造方法につい
て述べる。The acceleration detecting device 31 according to the present embodiment has the above-described structure. Next, a method of manufacturing the acceleration detecting device 31 will be described with reference to FIGS.
【0049】まず、図3は低抵抗領域形成工程前の準備
工程となるマスキング工程で、該マスキング工程は高抵
抗な単結晶シリコンによって形成されたシリコン基板3
2の一側面に、低抵抗領域33以外の部分にシリコン酸
化膜による保護膜51を形成するものである。First, FIG. 3 shows a masking step which is a preparatory step before the low resistance region forming step. The masking step is a silicon substrate 3 formed of high resistance single crystal silicon.
The protective film 51 made of a silicon oxide film is formed on one side surface of No. 2 except the low resistance region 33.
【0050】図4に示す低抵抗領域形成工程では、シリ
コン基板32に不純物を熱拡散法やイオン注入法等によ
り導入し、低抵抗領域33を形成する。In the low resistance region forming step shown in FIG. 4, impurities are introduced into the silicon substrate 32 by a thermal diffusion method, an ion implantation method or the like to form the low resistance region 33.
【0051】即ち、シリコン基板32がn型ならばB
(ボロン)を導入することにより、低抵抗領域33はp
型シリコンになり、シリコン基板32がp型シリコンな
らばP(リン),As(ヒ素)を導入することにより、
低抵抗領域33はn型シリコンとなる。That is, if the silicon substrate 32 is n-type, B
By introducing (boron), the low resistance region 33 becomes p
Type silicon, and if the silicon substrate 32 is p-type silicon, by introducing P (phosphorus) and As (arsenic),
The low resistance region 33 becomes n-type silicon.
【0052】次に、図5は回路部形成工程の前の準備工
程となるマスキング工程で、該マスキング工程では、前
記保護膜51を除去した後に、回路部形成工程時に低抵
抗領域33が破壊されないようにするために、回路部4
2(図6、参照)以外の部分を熱酸化膜による保護膜5
2で覆う。Next, FIG. 5 shows a masking step which is a preparatory step before the circuit section forming step. In the masking step, the low resistance region 33 is not destroyed during the circuit section forming step after the protective film 51 is removed. Circuit section 4
The portion other than 2 (see FIG. 6) is a protective film 5 made of a thermal oxide film.
Cover with 2.
【0053】図6に示す回路部形成工程では、半導体製
造技術を用いて、回路部42をシリコン基板32のうち
高抵抗な部分に形成する。In the circuit portion forming step shown in FIG. 6, the circuit portion 42 is formed in the high resistance portion of the silicon substrate 32 by using a semiconductor manufacturing technique.
【0054】ここで、回路部42の半導体製造技術を説
明すれば、熱酸化処理、熱拡散処理、イオン注入処理、
フォトエッチング処理、ウエット,ドライエッチング処
理、CVD法等を介して製造する工程である。これによ
り、C−MOS等による回路部42を形成する。なお、
回路部42の表面は図10に点線で示す接続端子42
A,42A,42Aおよび引出し電極45,45,…以
外の部分は、プラズマ窒化膜による保護膜(図示せず)
で覆われている。Here, the semiconductor manufacturing technique of the circuit portion 42 will be described. Thermal oxidation treatment, thermal diffusion treatment, ion implantation treatment,
It is a process of manufacturing through photo etching processing, wet etching, dry etching processing, CVD method and the like. As a result, the circuit section 42 of C-MOS or the like is formed. In addition,
The surface of the circuit portion 42 has a connection terminal 42 indicated by a dotted line in FIG.
A portion other than A, 42A, 42A and extraction electrodes 45, 45, ... Protective film made of plasma nitride film (not shown)
Is covered with.
【0055】次に、図7は溝部形成工程前の準備工程と
なるマスキング工程で、該マスキング工程では、前記保
護膜52を除去した後に、シリコン基板32の一側全面
を酸化膜(または窒化膜)からなる保護膜53とフォト
レジスト54で覆い、各固定部35と可動部37を分離
して形成するための溝部55(図8、参照)が形成され
る部分を、保護膜53とフォトレジスト54をフォトエ
ッチングにより除去する。Next, FIG. 7 shows a masking step which is a preparatory step before the groove forming step. In the masking step, after the protective film 52 is removed, one surface of the silicon substrate 32 is entirely covered with an oxide film (or a nitride film). Of the protective film 53 and the photoresist 54, and the groove 55 (see FIG. 8) for separately forming the fixed portion 35 and the movable portion 37 is formed in the protective film 53 and the photoresist. 54 is removed by photoetching.
【0056】図8に示す溝部形成工程では、フォトレジ
スト54を除去した後に、異方性エッチングを行い、溝
部55を低抵抗領域33に形成する。なお、シリコン基
板32の一側面の面方位が(110)面の場合には、ウ
エットエッチングによって行うこともできる。In the groove forming step shown in FIG. 8, after removing the photoresist 54, anisotropic etching is performed to form the groove 55 in the low resistance region 33. When the surface orientation of one side surface of the silicon substrate 32 is the (110) plane, wet etching can also be used.
【0057】次に、図9および図10に示す接合工程で
は、シリコン基板32上の保護膜53を除去し、予め別
工程によって形成された凹溝43Aと各配線パターン4
4を有するガラス基板43を陽極接合により、シリコン
基板32に接合して図11のように一体に形成する。こ
のときには、各配線パターン44の一方が回路部42
に、他側が固定部35,35と可動部37の支持部38
に電気的に接続されるようになっている。また、回路部
42の各引出し電極45はガラス基板43に覆われない
ようになっているから、該各引出し電極45は回路部4
2からの信号を外部に導出するようになっている。さら
に、ガラス基板43の凹溝43Aにより、可動部37の
各梁39、質量部40および可動側くし状電極41をガ
ラス基板43に接触しないようにして、質量部40を矢
示A方向に変位可能としている。Next, in the bonding step shown in FIGS. 9 and 10, the protective film 53 on the silicon substrate 32 is removed, and the recessed grooves 43A and the wiring patterns 4 formed in advance in another step.
The glass substrate 43 having No. 4 is bonded to the silicon substrate 32 by anodic bonding and integrally formed as shown in FIG. At this time, one of the wiring patterns 44 is connected to the circuit portion 42.
On the other side, the fixed portion 35, 35 and the support portion 38 of the movable portion 37 are provided on the other side.
It is designed to be electrically connected to. Further, since each extraction electrode 45 of the circuit section 42 is not covered with the glass substrate 43, each extraction electrode 45 is not
The signal from 2 is derived to the outside. Furthermore, the concave portion 43A of the glass substrate 43 prevents the beams 39, the mass portion 40, and the movable comb-shaped electrode 41 of the movable portion 37 from coming into contact with the glass substrate 43, and the mass portion 40 is displaced in the arrow A direction. It is possible.
【0058】さらに、図12に示すセンサ部形成工程で
は、図12中の二点鎖線で示す部分を除去するため、シ
リコン基板32の他側面からドライエッチングを施し、
このエッチングを低抵抗領域33に形成した溝部55が
貫通するまで行なう。かくして、二点鎖線の部分を除去
することにより、センサ部34をシリコン基板32に形
成する。このとき、センサ部34のうち、各固定部3
5、可動部37の各支持部38は、前述した接合工程で
ガラス基板43に固着されているから、既に一体化され
ている。Further, in the step of forming the sensor portion shown in FIG. 12, dry etching is performed from the other side surface of the silicon substrate 32 in order to remove the portion indicated by the chain double-dashed line in FIG.
This etching is performed until the groove 55 formed in the low resistance region 33 penetrates. Thus, the sensor portion 34 is formed on the silicon substrate 32 by removing the portion indicated by the alternate long and two short dashes line. At this time, of the sensor unit 34, each fixing unit 3
5. The supporting portions 38 of the movable portion 37 are already integrated because they are fixed to the glass substrate 43 in the above-described joining process.
【0059】本実施例による加速度検出装置31は、以
上の如く構成されるもので、加速度の検出動作において
は従来技術と差異はなく、加速度によって質量部40の
矢示A方向に変位すると、この変位を各電極板36A,
41A間の静電容量の変化として検出し、この検出信号
をセンサ部34から各配線パターン44を介して回路部
42に導出し、該回路部42では、センサ部34からの
静電容量による信号を電圧信号に変換して、外部に出力
するようになっている。The acceleration detecting device 31 according to the present embodiment is constructed as described above, and there is no difference in the acceleration detecting operation from the prior art, and when the mass portion 40 is displaced in the arrow A direction by the acceleration, Displacement of each electrode plate 36A,
41A is detected as a change in capacitance, and the detection signal is derived from the sensor unit 34 to the circuit unit 42 via each wiring pattern 44. In the circuit unit 42, a signal based on the capacitance from the sensor unit 34 is output. Is converted into a voltage signal and output to the outside.
【0060】さらに、図13に参考図として、加速度検
出装置31の装着状態を示すに、実装基板56には凹溝
56Aが形成され、該実装基板56上に接着剤等によっ
て固定され、凹溝56Aにより、センサ部34の各固定
部35と可動部37は実装基板56に接触しないように
なっているから、質量部40は検出方向(矢示A方向)
に変位するようになる。Further, as a reference diagram in FIG. 13, a mounting groove 56A is formed in the mounting board 56 to show the mounting state of the acceleration detecting device 31, and the mounting groove is fixed on the mounting board 56 with an adhesive or the like. 56A prevents the fixed portion 35 and the movable portion 37 of the sensor portion 34 from coming into contact with the mounting substrate 56, so that the mass portion 40 is in the detection direction (the arrow A direction).
Will be displaced.
【0061】然るに、本実施例による加速度検出装置3
1においては、加速度を検出するセンサ部34を単結晶
のシリコン基板32によって形成し、該センサ部34の
厚さ寸法を数十μmに形成でき、各電極板36A,41
A間の有効面積を大きくすることによって、検出感度を
向上することができる。Therefore, the acceleration detecting device 3 according to the present embodiment.
In No. 1, the sensor unit 34 for detecting acceleration can be formed of the single crystal silicon substrate 32, and the thickness dimension of the sensor unit 34 can be set to several tens of μm.
By increasing the effective area between A, the detection sensitivity can be improved.
【0062】また、シリコン基板32は高抵抗な単結晶
のシリコンによって形成しているから、回路部42の形
成においては、半導体製造技術を利用することができ、
センサ部34の形成においては、シリコンのエッチング
処理を利用することができ、単一のシリコン基板32上
に回路部42とセンサ部34とを形成することができ
る。この結果、センサ部34と回路部42とを別の基板
に設ける必要がなく、加速度検出装置31をコンパクト
に形成することができる。そして、加速度検出装置31
の占有面積を小さくでき、狭いところでも接地すること
ができる。Further, since the silicon substrate 32 is formed of high-resistance single crystal silicon, a semiconductor manufacturing technique can be used for forming the circuit portion 42.
In forming the sensor section 34, an etching process of silicon can be used, and the circuit section 42 and the sensor section 34 can be formed on a single silicon substrate 32. As a result, it is not necessary to provide the sensor section 34 and the circuit section 42 on different substrates, and the acceleration detection device 31 can be formed compactly. Then, the acceleration detection device 31
Can occupy a small area and can be grounded even in a narrow space.
【0063】さらに、高抵抗なシリコン基板32に形成
した低抵抗領域33の大きさおよび深さを任意に設定す
ることによって、低抵抗領域33が大きいまたは深い場
合には、センサ部34の固定側くし状電極36と可動側
くし状電極41の大きさを大きくすることにより、有効
面積を大きくでき、センサ部34からの検出感度を向上
することができる。逆に、検出感度を低下させる場合に
は、低抵抗領域33を狭くまたは浅く形成してセンサ部
34を形成することにより、センサ部34の固定側くし
状電極36と可動側くし状電極41との有効面積を小さ
くでき、検出感度を落とすことができる。このように、
検出すべき加速度に応じてセンサ部34のセンサ感度を
調整することもできる。Further, by setting the size and depth of the low resistance region 33 formed on the high resistance silicon substrate 32 arbitrarily, when the low resistance region 33 is large or deep, the fixed side of the sensor portion 34 is fixed. By increasing the sizes of the comb-shaped electrode 36 and the movable-side comb-shaped electrode 41, the effective area can be increased and the detection sensitivity from the sensor unit 34 can be improved. On the contrary, when the detection sensitivity is reduced, the low resistance region 33 is formed narrowly or shallowly to form the sensor section 34, so that the fixed side comb-shaped electrode 36 and the movable side comb-shaped electrode 41 of the sensor section 34 are formed. The effective area can be reduced, and the detection sensitivity can be reduced. in this way,
It is also possible to adjust the sensor sensitivity of the sensor unit 34 according to the acceleration to be detected.
【0064】一方、センサ部34をシリコンの単結晶に
よって形成することにより、該センサ部34の強度(特
に各梁39の強度)を高めることができ、センサ部34
の寿命を延ばすことができる。On the other hand, by forming the sensor portion 34 from a silicon single crystal, the strength of the sensor portion 34 (in particular, the strength of each beam 39) can be increased, and the sensor portion 34 can be increased.
The life of can be extended.
【0065】さらに、回路部42とセンサ部34との接
続は、シリコン基板32に接合されたガラス基板43に
設けられた各配線パターン44によって行っているか
ら、リード線等による接続を廃止でき、該各リード線の
振動によるノイズ発生をなくし、センサ部34から回路
部42までの間に、検出信号にノイズが重畳するのを防
止でき、高精度の加速度検出を行うことができる。Further, since the circuit portion 42 and the sensor portion 34 are connected by the respective wiring patterns 44 provided on the glass substrate 43 joined to the silicon substrate 32, the connection by the lead wire or the like can be eliminated. The generation of noise due to the vibration of each lead wire can be eliminated, noise can be prevented from being superimposed on the detection signal between the sensor unit 34 and the circuit unit 42, and highly accurate acceleration detection can be performed.
【0066】なお、前記第1の実施例による加速度検出
装置31の接地位置が塵埃等の発生の少ない場所であれ
ば、ガラス基板43を接地させて設ければよく、図13
のような実装基板56に凹溝56Aを形成する必要がな
くなくなる。If the grounding position of the acceleration detecting device 31 according to the first embodiment is a place where dust or the like is less likely to occur, the glass substrate 43 may be grounded.
It is not necessary to form the concave groove 56A in the mounting substrate 56 as described above.
【0067】次に、図14ないし図16は、本発明によ
る第2の実施例を示すに、本実施例による加速度検出装
置61の特徴は、前述した第1の実施例による加速度検
出装置31にセンサ部34を覆うカバー62を設けたこ
とにある。なお、本実施例においては前述した第1の実
施例による構成と同一の構成要素に同一の符号を付し、
その説明を省略する。Next, FIGS. 14 to 16 show a second embodiment according to the present invention. The feature of the acceleration detecting device 61 according to the present embodiment is that the acceleration detecting device 31 according to the first embodiment described above is different. This is because a cover 62 that covers the sensor unit 34 is provided. In this embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are designated by the same reference numerals,
The description is omitted.
【0068】図中、61は本実施例による加速度検出装
置を示し、該加速度検出装置61は前記第1の実施例の
加速度検出装置31のシリコン基板32の他側面に後述
するカバー62を設けたものである。In the figure, reference numeral 61 denotes an acceleration detecting device according to the present embodiment, and the acceleration detecting device 61 is provided with a cover 62 described later on the other side surface of the silicon substrate 32 of the acceleration detecting device 31 of the first embodiment. It is a thing.
【0069】62はシリコン基板32の他側面に設けら
れたカバーを示し、該カバー62は例えばガラス等の絶
縁材料によって形成され、図15に示すように、凹溝6
2Aが形成されている。該凹溝62Aによって、カバー
62とセンサ部34の各固定部35および可動部37と
が接触しないようにしている。Reference numeral 62 denotes a cover provided on the other side surface of the silicon substrate 32. The cover 62 is made of an insulating material such as glass, and as shown in FIG.
2A is formed. The concave groove 62A prevents the cover 62 from contacting the fixed portion 35 and the movable portion 37 of the sensor portion 34.
【0070】また、図16に示すように、前述した第1
の実施例中で、図12に示すセンサ部形成工程の後に、
陽極接合を用いてカバー62をシリコン基板32の他側
面に設けたカバー接合工程を行うことによって、簡単に
本実施例による加速度検出装置61を形成することがで
きる。Further, as shown in FIG. 16, the above-mentioned first
In the embodiment of the above, after the sensor portion forming step shown in FIG.
By performing the cover bonding process in which the cover 62 is provided on the other side surface of the silicon substrate 32 by using anodic bonding, the acceleration detecting device 61 according to the present embodiment can be easily formed.
【0071】このように本実施例による加速度検出装置
61は構成されるが、その作用効果においては、第1の
実施例とほぼ同様であり、さらに、本実施例による加速
度検出装置61では、センサ部34を覆うカバー62を
シリコン基板32に設けることにより、各固定部35と
可動部37との間に塵埃等が侵入するのを確実に防止
し、センサ部34の寿命を効果的に延ばすことができ
る。Although the acceleration detecting device 61 according to the present embodiment is constructed in this way, the operation and effect thereof are substantially the same as those of the first embodiment. Furthermore, in the acceleration detecting device 61 according to the present embodiment, the sensor By providing the cover 62 covering the portion 34 on the silicon substrate 32, it is possible to reliably prevent dust and the like from entering between the fixed portion 35 and the movable portion 37, and effectively extend the life of the sensor portion 34. You can
【0072】なお、前記第2の実施例では、カバー62
をガラス材料によって板状に形成するようにしたが、こ
れに限らず、セラミック材料、樹脂材料等によって形成
してもよく、この場合には、シリコン基板32に接着剤
等によって設ければよい。In the second embodiment, the cover 62
The plate is made of a glass material in the form of a plate, but is not limited to this and may be made of a ceramic material, a resin material, or the like. In this case, the silicon substrate 32 may be provided with an adhesive or the like.
【0073】さらに、図17は本発明による第3の実施
例を示すに、本実施例の特徴は、加速度検出装置のセン
サ部における可動部を片持支持にしたものである。な
お、本実施例においては、前述した第1の実施例と同一
の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するも
のとして本実施例の特徴部分のみ説明する。Further, FIG. 17 shows a third embodiment according to the present invention. The feature of this embodiment is that the movable portion in the sensor portion of the acceleration detecting device is supported by a cantilever. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Only the characteristic part of the present embodiment will be described.
【0074】図中、71は本実施例によるセンサ部を示
し、該センサ部71は前述した第1の実施例に用いたセ
ンサ部34に代えて形成され、該センサ部71は高抵抗
な単結晶のシリコン基板72の低抵抗領域に前述した第
1の実施例とほぼ同様の製造工程によって形成されたも
ので、左,右側に位置した固定部73,73と、該各固
定部73の間に位置した可動部74とからなる。そし
て、該可動部74は前述したガラス基板43に固着され
た支持部75,該支持部75から梁76を介して設けら
れた質量部77とからなり、前記各固定部73側面が固
定電極74Aとなり、質量部77の側面が可動電極77
Aとなっている。In the figure, reference numeral 71 denotes a sensor portion according to the present embodiment, which is formed in place of the sensor portion 34 used in the above-mentioned first embodiment, and the sensor portion 71 has a high resistance. Between the fixed portions 73, 73 located on the left and right sides and the respective fixed portions 73, which are formed in the low resistance region of the crystalline silicon substrate 72 by substantially the same manufacturing process as that of the first embodiment described above. And a movable part 74 located at. The movable part 74 is composed of a support part 75 fixed to the glass substrate 43 and a mass part 77 provided from the support part 75 via a beam 76, and the side surfaces of the fixed parts 73 are fixed electrodes 74A. And the side surface of the mass portion 77 is the movable electrode 77.
It is A.
【0075】78はカバーを示し、該カバー78は例え
ばガラス,シリコン等の絶縁材料によって凹溝78Aを
有する板状に形成され、該カバー78はセンサ部71を
覆うようにシリコン基板32の他面側に設けられてい
る。Reference numeral 78 denotes a cover, which is formed of an insulating material such as glass or silicon into a plate shape having a groove 78A. The cover 78 covers the sensor portion 71 and the other surface of the silicon substrate 32. It is provided on the side.
【0076】79はシリコン基板72のセンサ部71外
に半導体製造技術によって形成された回路部を示し、該
回路部79は前記第1の実施例による回路部42と同様
に、センサ部71からの検出信号を電圧信号に変換処理
するものである。また、80,80,…は前記回路部7
9からの信号を外部に導出する引出し電極となってい
る。Reference numeral 79 denotes a circuit portion formed outside the sensor portion 71 of the silicon substrate 72 by a semiconductor manufacturing technique. The circuit portion 79 is similar to the circuit portion 42 according to the first embodiment. The detection signal is converted into a voltage signal. Further, 80, 80, ...
It is an extraction electrode that leads the signal from 9 to the outside.
【0077】このように構成される本実施例による加速
度検出装置においても、その作用効果は変わるところは
ない。Even in the acceleration detecting device according to the present embodiment having the above-mentioned structure, the function and effect are the same.
【0078】なお、前記各実施例では、絶縁基板にガラ
ス基板43を用いるようにしたが、本発明はこれに限ら
ず、セラミック,樹脂材料等の絶縁材料でもよい。Although the glass substrate 43 is used as the insulating substrate in each of the above-described embodiments, the present invention is not limited to this, and an insulating material such as ceramic or resin material may be used.
【0079】また、前記第3の実施例においては、第2
の実施例と同様にカバー78を設けるものとして述べた
が、本発明はこれに限らず、第1の実施例による加速度
検出装置31と同様に、カバー78を除去して用いても
よいことは勿論である。In addition, in the third embodiment, the second
Although the cover 78 is provided in the same manner as in the first embodiment, the present invention is not limited to this, and the cover 78 may be removed and used similarly to the acceleration detecting device 31 according to the first embodiment. Of course.
【0080】さらに、前記各実施例では、シリコン基板
32に半導体製造技術とシリコンのエッチング技術によ
り、回路部42(79)とセンサ部34(71)を形成
するものとしたが、本発明はこれに限らず、シリコン基
板32にシリコンウェハを用いて形成してもよいことは
勿論である。Further, in each of the above embodiments, the circuit portion 42 (79) and the sensor portion 34 (71) are formed on the silicon substrate 32 by the semiconductor manufacturing technique and the silicon etching technique. However, it is needless to say that the silicon substrate 32 may be formed using a silicon wafer.
【0081】さらにまた、前記各実施例では、シリコン
基板32(72)よりもガラス基板43を小さくするこ
とで、回路部42からの信号を外部に導出する引出し電
極45,45,…を形成するようにしたが、本発明はこ
れに限らず、ガラス基板43をシリコン基板32(7
2)よりも大きくして、該ガラス基板43側に引出し電
極を形成し、該引出し電極によって回路部42からの信
号を外部に導出するようにしてもよい。Furthermore, in each of the above-described embodiments, the glass substrate 43 is made smaller than the silicon substrate 32 (72) to form the extraction electrodes 45, 45, ... Which lead the signal from the circuit section 42 to the outside. However, the present invention is not limited to this, and the glass substrate 43 is replaced by the silicon substrate 32 (7).
The extraction electrode may be formed to be larger than that in 2) and the extraction electrode may be formed on the glass substrate 43 side, and the signal from the circuit unit 42 may be extracted to the outside by the extraction electrode.
【0082】[0082]
【発明の効果】請求項1による加速度検出装置において
は、センサ部と回路部とを同一のシリコン基板上に形成
すると共に、センサ部と回路部とは絶縁基板に形成した
配線パターンによって電気的に接続するようにしたか
ら、高抵抗なシリコン基板の一部に低抵抗領域を形成
し、該低抵抗領域にセンサ部を形成し、高抵抗領域には
回路を形成することにより、センサ部と回路部とを同一
のシリコン基板上に形成することができると共に、セン
サ部を単結晶シリコンによって形成することにより、セ
ンサ部の強度を向上できる。さらに、低抵抗領域の大き
さ、深さを任意に選択することにより、センサ部の検出
感度を調整することができ、任意に検出感度を設定する
ことができる。In the acceleration detecting device according to the first aspect of the present invention, the sensor section and the circuit section are formed on the same silicon substrate, and the sensor section and the circuit section are electrically formed by the wiring pattern formed on the insulating substrate. Since the connection is made, the low resistance region is formed in a part of the high resistance silicon substrate, the sensor portion is formed in the low resistance region, and the circuit is formed in the high resistance region. The sensor part can be formed on the same silicon substrate, and the strength of the sensor part can be improved by forming the sensor part from single crystal silicon. Further, the detection sensitivity of the sensor unit can be adjusted by arbitrarily selecting the size and depth of the low resistance region, and the detection sensitivity can be set arbitrarily.
【0083】また、請求項2による加速度検出装置にお
いては、単結晶のシリコン基板の低抵抗領域にシリコン
のエッチングによって、固定部と可動部からなるセンサ
部を形成し、該可動部の質量部の変位によって、該質量
部の可動電極と固定部の固定電極との近接,離間を静電
容量の変化として検出するようにしたから、固定電極と
可動電極との離間寸法を小さくし、各電極との有効面積
を大きくでき、センサ部の検出感度を向上することがで
きる。さらに、単結晶のシリコンにセンサ部を形成する
ことにより、センサ部の強度を向上させることができ
る。Further, in the acceleration detecting device according to the second aspect of the present invention, the sensor portion including the fixed portion and the movable portion is formed by etching silicon in the low resistance region of the single crystal silicon substrate, and the mass portion of the movable portion is formed. Since the displacement and the proximity of the movable electrode of the mass portion and the fixed electrode of the fixed portion are detected as a change in electrostatic capacitance, the distance between the fixed electrode and the movable electrode is reduced to reduce the distance between each electrode. The effective area can be increased, and the detection sensitivity of the sensor unit can be improved. Furthermore, the strength of the sensor portion can be improved by forming the sensor portion in single crystal silicon.
【0084】さらに、請求項3の発明のように、前記セ
ンサ部の固定電極と可動電極をくし状電極としたから、
各電極間の有効面積を大きくし、加速度の検出感度を向
上できる。Further, as in the invention of claim 3, since the fixed electrode and the movable electrode of the sensor section are comb-shaped electrodes,
The effective area between the electrodes can be increased, and the acceleration detection sensitivity can be improved.
【0085】さらにまた、請求項4の発明のように、前
記センサ部には、固定部と可動部を覆うカバーを形成す
ることにより、各電極間に塵埃等が侵入するのを防止で
き、加速度検出装置の寿命を延ばすことができる。Furthermore, as in the invention of claim 4, by forming a cover for covering the fixed part and the movable part in the sensor part, it is possible to prevent dust and the like from entering between the electrodes, and to accelerate the acceleration. The life of the detection device can be extended.
【0086】一方、請求項5による加速度検出装置の製
造方法は、高抵抗な単結晶のシリコン基板を用いて、低
抵抗領域形成工程によってシリコン基板に低抵抗領域を
形成し、回路部形成工程では、シリコン基板の高抵抗領
域に回路部を形成し、溝部形成工程では、前記低抵抗領
域にセンサ部の固定部と可動部を形成するための溝部を
形成し、接合工程では前記シリコン基板に配線パターン
を有する絶縁基板を接合してセンサ部と回路部とを電気
的に接続し、センサ部形成工程では、前記シリコン基板
の他側面からエッチング処理を施し、前記シリコン基板
に固定部と可動部とを分離して形成することにより、セ
ンサ部の固定部と可動部との厚さを厚くでき、検出感度
を向上することができる。On the other hand, in the method of manufacturing the acceleration detecting device according to the fifth aspect, the high resistance single crystal silicon substrate is used to form the low resistance region in the silicon substrate in the low resistance region forming step, and in the circuit part forming step. A circuit portion is formed in a high resistance region of the silicon substrate, a groove portion for forming a fixed portion and a movable portion of the sensor portion is formed in the low resistance region in the groove portion forming step, and a wiring is formed in the silicon substrate in the joining step. An insulating substrate having a pattern is joined to electrically connect the sensor unit and the circuit unit, and in the sensor unit forming step, an etching process is performed from the other side surface of the silicon substrate to provide a fixed unit and a movable unit on the silicon substrate. By separately forming, the thickness of the fixed portion and the movable portion of the sensor portion can be increased, and the detection sensitivity can be improved.
【図1】本発明の第1の実施例による加速度検出装置の
ガラス基板を一部破断にして示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a partially broken glass substrate of an acceleration detecting device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1中の矢示II−II方向からみた縦断面図であ
る。FIG. 2 is a vertical sectional view as seen from the direction of arrows II-II in FIG.
【図3】加速度検出装置の製造工程による高抵抗な単結
晶のシリコン基板に低抵抗領域形成工程に備えた予備工
程としてのマスキング処理を施した状態を示す縦断面図
である。FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing a state in which a masking process is performed as a preliminary process in preparation for a low resistance region forming process on a high resistance single crystal silicon substrate in the manufacturing process of the acceleration detecting device.
【図4】低抵抗領域形成工程によってシリコン基板に低
抵抗領域を形成した状態を示す縦断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing a state in which a low resistance region is formed on a silicon substrate by a low resistance region forming step.
【図5】回路部形成工程に備えた予備工程としてのマス
キング処理を施した状態を示す縦断面図である。FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing a state in which a masking process is performed as a preliminary process to prepare for the circuit portion forming process.
【図6】回路部形成工程によってシリコン基板に回路部
を形成した状態を示す縦断面図である。FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing a state in which a circuit portion is formed on a silicon substrate by a circuit portion forming step.
【図7】溝部形成工程に備えた予備工程としてのマスキ
ング処理を施した状態を示すシリコン基板の縦断面図で
ある。FIG. 7 is a vertical cross-sectional view of a silicon substrate in a state where a masking process is performed as a preliminary process for the groove forming process.
【図8】溝部形成工程によってシリコン基板の低抵抗領
域に固定部,可動部を形成するための溝部を形成した状
態を示す縦断面図である。FIG. 8 is a vertical cross-sectional view showing a state in which a groove portion for forming a fixed portion and a movable portion is formed in a low resistance region of a silicon substrate by a groove portion forming step.
【図9】シリコン基板とガラス基板を接合する接合工程
を示す縦断面図である。FIG. 9 is a vertical cross-sectional view showing a joining step of joining a silicon substrate and a glass substrate.
【図10】図9によるシリコン基板とガラス基板の接合
工程を示す斜視図である。10 is a perspective view showing a step of joining a silicon substrate and a glass substrate according to FIG.
【図11】接合工程によってシリコン基板とガラス基板
が接合した状態を示す縦断面図である。FIG. 11 is a vertical cross-sectional view showing a state in which a silicon substrate and a glass substrate are bonded by a bonding process.
【図12】センサ部形成工程により、シリコン基板をエ
ッチングしてセンサ部の固定部と可動部とを形成した状
態を示す縦断面図である。FIG. 12 is a vertical cross-sectional view showing a state in which a fixed portion and a movable portion of the sensor unit are formed by etching the silicon substrate in the sensor unit forming step.
【図13】第1の実施例による加速度検出装置を実装基
板に実装する状態を示す斜視図である。FIG. 13 is a perspective view showing a state in which the acceleration detecting device according to the first embodiment is mounted on a mounting board.
【図14】本発明の第2の実施例による加速度検出装置
のガラス基板を破断にして示す斜視図である。FIG. 14 is a perspective view showing a broken glass substrate of an acceleration detecting device according to a second embodiment of the present invention.
【図15】図14中の矢示XV−XV方向からみた縦断面図
である。15 is a vertical cross-sectional view as seen from the direction of arrows XV-XV in FIG.
【図16】センサ部形成工程に続く、カバー接合工程を
示す縦断面図である。FIG. 16 is a vertical cross-sectional view showing a cover joining process subsequent to the sensor portion forming process.
【図17】本発明の第3の実施例による加速度センサを
示すシリコン基板とガラス基板とを分離した状態を示す
斜視図である。FIG. 17 is a perspective view showing a state in which a silicon substrate and a glass substrate showing an acceleration sensor according to a third embodiment of the present invention are separated.
【図18】従来技術による加速度センサを示す斜視図で
ある。FIG. 18 is a perspective view showing a conventional acceleration sensor.
【図19】他の従来技術による加速度センサを示す斜視
図である。FIG. 19 is a perspective view showing an acceleration sensor according to another conventional technique.
【図20】図19中の矢示XX−XX方向からみた縦断面図
である。FIG. 20 is a vertical cross-sectional view taken along the line XX-XX in FIG.
31,61 加速度検出装置 32,72 シリコン基板 33 低抵抗領域 34,71 センサ部 35,73 固定部 36 固定側くし状電極(固定電極) 37,74 可動部 38,75 支持部 39,76 梁 40,77 質量部 41 可動側くし状電極(可動電極) 42,79 回路部 43 ガラス基板(絶縁基板) 44 配線パターン 55 溝部 74A 固定電極 77A 可動電極 31, 61 Acceleration detection device 32, 72 Silicon substrate 33 Low resistance region 34, 71 Sensor part 35, 73 Fixed part 36 Fixed side comb-shaped electrode (fixed electrode) 37, 74 Movable part 38, 75 Support part 39, 76 Beam 40 , 77 mass part 41 movable side comb-shaped electrode (movable electrode) 42, 79 circuit part 43 glass substrate (insulating substrate) 44 wiring pattern 55 groove part 74A fixed electrode 77A movable electrode
Claims (5)
のシリコン基板と、該シリコン基板の低抵抗領域に形成
されたセンサ部と、前記シリコン基板の高抵抗領域に形
成された回路部と、前記シリコン基板に固着して設けら
れた絶縁基板と、前記センサ部と回路部とを接続するた
め、該絶縁基板に設けられた配線パターンとから構成し
てなる加速度検出装置。1. A high resistance single crystal silicon substrate having a low resistance region formed therein, a sensor portion formed in the low resistance region of the silicon substrate, and a circuit portion formed in the high resistance region of the silicon substrate. And an insulating substrate fixed to the silicon substrate and a wiring pattern provided on the insulating substrate for connecting the sensor unit and the circuit unit.
方に形成された低抵抗領域をエッチング処理することに
より互いに分離して形成された固定部と可動部を備え、
前記固定部には固定電極を一体に形成し、前記可動部
は、前記絶縁基板に固着された支持部と、梁を介して該
支持部と連結され、加速度が作用したときに該加速度に
応じて変位する質量部と、該質量部に前記固定部に形成
された固定電極との間で微小隙間を介して対向するよう
に設けられ、該質量部の変位によって近接,離間する可
動電極とから一体に形成してなる加速度検出装置。2. The sensor part includes a fixed part and a movable part which are formed separately from each other by etching a low resistance region formed on one side of the silicon substrate,
A fixed electrode is formed integrally with the fixed portion, and the movable portion is connected to the support portion fixed to the insulating substrate and the support portion via a beam so that the movable portion responds to the acceleration when an acceleration is applied. Between the movable mass electrode and the movable electrode, which is provided so as to face the fixed electrode formed on the fixed portion with a small gap between the movable mass electrode and the movable electrode that moves close to and away from each other by the displacement of the mass portion. An acceleration detection device formed integrally.
互いに微小隙間を介して対向するくし状電極としてなる
請求項1記載の加速度検出装置。3. The fixed electrode and the movable electrode of the sensor section are
The acceleration detection device according to claim 1, wherein the acceleration detection devices are comb-shaped electrodes facing each other with a minute gap therebetween.
覆うカバーを設けてなる請求項1記載の加速度検出装
置。4. The acceleration detection device according to claim 1, wherein the silicon substrate is provided with a cover that covers the sensor unit.
に低抵抗領域を形成する低抵抗領域形成工程と、前記シ
リコン基板の高抵抗領域に半導体製造技術によって回路
部を形成する回路部形成工程と、前記シリコン基板の低
抵抗領域にエッチング処理によって溝部を形成する溝部
形成工程と、配線パターンを有する絶縁基板を溝部が形
成されたシリコン基板の一側面に接合する接合工程と、
前記シリコン基板の他側面からエッチング処理を施し、
前記シリコン基板に形成された溝部によって固定部と可
動部とを分離してセンサ部を形成するセンサ部形成工程
とからなる加速度検出装置の製造方法。5. A low resistance region forming step of forming a low resistance region on one side surface of a high resistance single crystal silicon substrate, and a circuit portion formation of forming a circuit unit in the high resistance region of the silicon substrate by a semiconductor manufacturing technique. A step, a groove forming step of forming a groove in the low resistance region of the silicon substrate by an etching process, and a joining step of joining an insulating substrate having a wiring pattern to one side surface of the silicon substrate in which the groove is formed,
Etching is performed from the other side of the silicon substrate,
A method of manufacturing an acceleration detecting device, comprising: a sensor section forming step of forming a sensor section by separating a fixed section and a movable section by a groove section formed in the silicon substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5657894A JPH07245416A (en) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | Acceleration detector and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5657894A JPH07245416A (en) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | Acceleration detector and its manufacture |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07245416A true JPH07245416A (en) | 1995-09-19 |
Family
ID=13031047
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5657894A Pending JPH07245416A (en) | 1994-03-02 | 1994-03-02 | Acceleration detector and its manufacture |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07245416A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6313529B1 (en) | 1997-08-08 | 2001-11-06 | Denso Corporation | Bump bonding and sealing a semiconductor device with solder |
JP2009014598A (en) * | 2007-07-06 | 2009-01-22 | Mitsubishi Electric Corp | Capacitance type acceleration sensor |
JP2013124933A (en) * | 2011-12-14 | 2013-06-24 | Seiko Epson Corp | Physical quantity sensor, method for manufacturing the same, and electronic apparatus |
JP2013127436A (en) * | 2011-12-19 | 2013-06-27 | Seiko Epson Corp | Physical quantity sensor, method of manufacturing physical quantity sensor and electronic apparatus |
-
1994
- 1994-03-02 JP JP5657894A patent/JPH07245416A/en active Pending
Cited By (5)
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US8312770B2 (en) | 2007-07-06 | 2012-11-20 | Mitsubishi Electric Corporation | Capacitive acceleration sensor |
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