[发明专利]半导体加速度传感器

说明书

具体地说，本发明涉及利用诸如硅等半导体晶体所固有的压电电阻效应，将位移转换成电信号的半导体器件中的加速度传感器和压力传感器。利用最近开发的微切削加工工艺，借助于在半导体晶片上进行的薄膜形成或蚀刻，制造了半导体加速度传感器。(例如，见IEEEtransaction on Electron Device，Vol.ED-26，No.12，Dec.1979)

图3是一个视图，表示按微切削加工方法生产的先有技术的半导体加速度传感器。其中图3A是顶视图，而图3B是剖面图。硅衬底1蚀刻形成悬臂梁2和静负荷3。这里，悬臂梁2用蚀刻做得比其他部分薄，并沿着图3B箭头所示的方向受加速度作用而变形。悬臂梁2的变形量，用在悬臂梁2上表面上形成的扩散电阻4a的压电电阻效应检测，并通过与用扩散电阻4b求出的量加以比较而获得加速度。这里，扩散电阻4a和4b与高扩散区5及输出端8连接。另外，设置了上挡块6和下挡块7来防止悬臂梁2破坏，并且整个系统装在陶瓷板10上。

图4A是一个视图，表示按日本专利公开第1-302167号所公开的微切削加工方法制造的半导体加速度传感器，其中凹槽部分35用蚀刻方法在悬臂梁2的支持体9附近形成，以提供薄部36。扩散电阻4c，4c，4e和4f设置在传感器的顶面，构成桥路50。扩散电阻4c和4f起基准电阻的作用，设置在支持体9的顶面。扩散电阻4d和4e起可变电阻作用，检测薄部36的变形量，并设在与基准电阻垂直的位置上。图4B表示图4A所示器件的检测回路。

在先有技术的半导体加速度传感器上，必须形成图4A所示的薄部36，以提高检测的灵敏度，但却降低了整体的机械强度。

这里，薄部36的厚度涉及检测的灵敏度，而且蚀刻剂的成分、温度和搅拌条件必须严加管理，以便蚀刻形成薄部36时能够得到均匀的厚度，这增加了诸如掩模形成等制造步骤。

另外，加速度传感器顶面的面积变大，例如，由一个硅衬底切割出的传感器的数量受到限制，如图3A所示，由于扩散电阻4a和4b设在加速度传感器的顶面上，并要形成静负荷3，故制造成本难以降低。悬臂梁2的宽度，亦即从图中前侧到另一侧的宽度要有一个预定的值，以维持图4A中加速度传感器薄部36的强度。因此，在像图3A所示的加速度传感器中，传感器顶面的面积不能减小，从而限制了从半导体晶片切割出的传感器的数目，成本难以降低。

此外，因为用来检测加速度的扩散电阻4设置在加速度传感器施加加速度的面上，扩散电阻4必须设置得能够扩大设置在支持体9顶面上的基准电阻和可变电阻之间的阻值差。

因此，为了消除这些问题，本发明的一个目标是使制造易于进行，并能从一块半导体晶片生产出大量的传感器，从而获得廉价的半导体加速度传感器和压力传感器。

为此目的，按照本发明，扩散电阻4设置在传感器的侧面上，以便从一块半导体晶片上能够取出大量的传感器。这样，在传感器的侧面上提供检测变形量的检测手段，不必采用蚀刻过程，以较少的加工处理步骤，就可以得到高精度低成本的传感器。

可以提供高产的半导体器件和半导体加速度传感器。

另外，按照扩散电阻的布置、固定方法及引线连接方法，就可以以较高的产量容易地进行制造。

为了更充分地了解本发明详细说明中所使用的图表，现对每个图作一简要说明。

图1是说明按本发明的半导体加速度传感器结构的透视图；

图2A是说明先有技术半导体加速度传感器结构的顶视平面图，而图2B是说明传统半导体加速度传感器结构的侧视图；

图3A是说明传统半导体加速度传感器结构的顶视平面图，而图3B是说明传统半导体加速度传感器结构的剖面图；

图4A是说明传统半导体加速度传感器的透视图，而图4B是说明传统半导体加速度传感器的桥路；

图5A是正面视图，说明按本发明的半导体加速度传感器的配置，而图5B是说明按本发明的半导体加速度传感器的桥路；

图6是解释性视图，说明按本发明的固定方法；

图7是一些说明按本发明的半导体加速度传感器制造方法的视图；

图8是说明性示意图，用来解释本发明一个实施例中的电泳现象；

图9是按本发明一个实施例的切割设备的说明性视图；

图10是按本发明一个实施例的切割方法的说明性视图；

图11是按本发明一个实施例的切割方法的说明性视图；

图12是说明性示意图，用来解释本发明一个实施例的切削过程中的电蚀现象；

图13是半导体加速度传感器的透视图，其中按本发明设置多个桥路；