加速度傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及使用壓阻元件的加速度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]加速度傳感器使用的結(jié)構(gòu)包括設(shè)有壓阻元件的檢測(cè)梁、支撐檢測(cè)梁的固定部和由檢測(cè)梁支撐的重錘部。這種結(jié)構(gòu)的加速度傳感器在制造中有可能發(fā)生檢測(cè)梁的斷裂，為了檢測(cè)檢測(cè)梁的故障，環(huán)繞壓阻元件的周邊而設(shè)置故障檢測(cè)用的電阻布線(例如參照專利文獻(xiàn)1和2)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0003]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開(kāi)平7 - 43381號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本專利特開(kāi)平7 - 325105號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0004]關(guān)于加速度傳感器，有為了調(diào)整振動(dòng)特性等而在檢測(cè)梁之外另設(shè)置用于支撐重錘部的支撐梁的情況。在這種情況下，如果加速度傳感器的制造中支撐梁上出現(xiàn)破損等，就會(huì)發(fā)生加速度傳感器的特性變動(dòng)。伴隨梁破損的特性變動(dòng)可以通過(guò)檢測(cè)梁上的壓阻元件的輸出變化來(lái)檢測(cè)，但是，根據(jù)壓阻元件的輸出變化進(jìn)行加速度傳感器的特性分選操作很繁雜，另外，很難可靠地分選出發(fā)生了特性不良的加速度傳感器。
[0005]因此，本發(fā)明的目的在于提供這樣的加速度傳感器，其使得特性分選操作易于進(jìn)行，能夠可靠地分選出發(fā)生了特性不良的加速度傳感器。
用于解決技術(shù)問(wèn)題的手段
[0006]本發(fā)明所涉及的加速度傳感器包括固定部、重錘部、檢測(cè)梁、支撐梁以及布線部。重錘部相對(duì)于固定部可自由移位地被支撐。檢測(cè)梁連接于固定部和重錘部，并設(shè)置有壓阻元件。在檢測(cè)梁之外另設(shè)有支撐梁，該支撐梁連接于固定部和重錘部。布線部以穿過(guò)支撐梁的方式布線，其兩端引出到固定部。
[0007]在此結(jié)構(gòu)中，能利用支撐梁中所設(shè)的布線部進(jìn)行加速度傳感器的特性分選。S卩，能分選出因支撐梁的破損而發(fā)生了振動(dòng)特性等的特性變動(dòng)的加速度傳感器。因此，不需要根據(jù)壓阻元件的輸出變化來(lái)進(jìn)行加速度傳感器的特性分選的繁雜的操作，另外，能夠更可靠地分選出因支撐梁的破損而發(fā)生特性不良的加速度傳感器。
[0008]在上述的加速度傳感器中，優(yōu)選的是:在固定部、重錘部、檢測(cè)梁和支撐梁中至少支撐梁由硅襯底制成，布線部包括在硅襯底注入雜質(zhì)而形成的注入布線。
[0009]在此結(jié)構(gòu)中，不存在布線部對(duì)支撐梁的不必要的應(yīng)力作用。假如由金屬布線構(gòu)成布線部，則可能會(huì)有膜應(yīng)力作用于支撐梁，同時(shí)溫度又會(huì)使膜應(yīng)力發(fā)生改變，從而引起加速度傳感器的特性變動(dòng)。然而，如果由注入布線構(gòu)成支撐梁上的布線部，就不會(huì)引起這樣的加速度傳感器的特性變動(dòng)。
[0010]對(duì)于上述的加速度傳感器，優(yōu)選的是:布線部在支撐梁上的布線寬度局部地拓寬。
[0011]在此結(jié)構(gòu)中，能降低注入布線的布線電阻。另外，即使支撐梁的寬度較大，也能在支撐梁的寬度方向的整個(gè)區(qū)域內(nèi)檢測(cè)破損。
[0012]對(duì)于上述的加速度傳感器，布線部可以連接壓阻元件。
[0013]在此結(jié)構(gòu)中，能在測(cè)定壓阻元件的輸出特性的同時(shí)檢測(cè)出伴隨梁的破損的特性變動(dòng)，可以簡(jiǎn)化制造工序。
發(fā)明效果
[0014]按照本發(fā)明，能利用支撐梁中所設(shè)的布線部進(jìn)行加速度傳感器的特性分選，而不需要根據(jù)壓阻元件的輸出變化來(lái)對(duì)產(chǎn)生了伴隨支撐梁破損的加速度傳感器的特性變動(dòng)的加速度傳感器進(jìn)行分選的繁雜的操作。另外，通過(guò)利用支撐梁中所設(shè)的布線部的加速度傳感器的特性分選，能夠更可靠地分選出發(fā)生了特性不良的加速度傳感器。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的加速度傳感器的立體圖。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的加速度傳感器的俯視圖和剖視圖。
圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的加速度傳感器的布線結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖4是用于說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的加速度傳感器的制造方法的剖視圖。
圖5是用于說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施方式所涉及的加速度傳感器的布線結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖6是用于說(shuō)明本發(fā)明第三實(shí)施方式所涉及的加速度傳感器的布線結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖7是用于說(shuō)明本發(fā)明第四實(shí)施方式所涉及的加速度傳感器的布線結(jié)構(gòu)的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]《第一實(shí)施方式》
接著，參照?qǐng)D1?4說(shuō)明本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的加速度傳感器。各圖中，標(biāo)注了沿加速度傳感器的厚度方向的Z軸、沿加速度傳感器的平面方向的、垂直于Z軸的Y軸以及與Z軸和Y軸正交的軸即X軸。
[0017]圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的加速度傳感器11的立體圖。圖2(A)是加速度傳感器11的X-Y面的俯視圖。圖2(B)是沿圖2(A)所示的VA-VA線剖切的加速度傳感器11的X-Z面的剖視圖。圖2(C)是沿圖2㈧所示的VB-VB線剖切的加速度傳感器11的X-Z面的剖視圖。
[0018]加速度傳感器11是通過(guò)對(duì)SOI (Silicon On Insulator:絕緣襯底上的娃)襯底進(jìn)行蝕刻處理等后述的微細(xì)加工而形成的MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems:微機(jī)電系統(tǒng))壓阻式加速度傳感器。
[0019]加速度傳感器11具有以X-Z面為基準(zhǔn)的面對(duì)稱形狀。加速度傳感器11包括固定部12、重錘部13、檢測(cè)梁14A、支撐梁14B、14C以及加速度檢測(cè)電路(未圖示)。檢測(cè)梁14A設(shè)有由壓阻元件構(gòu)成的惠斯頓電橋，如后文詳述。支撐梁14B、14C設(shè)有用于特性分選的布線部，如后文詳述。
[0020]在圖2(A)所示的X-Y面的視圖上看，固定部12設(shè)置在X軸正向側(cè)。固定部12的與重錘部13相對(duì)的X軸負(fù)向側(cè)的面是中央向重錘部13側(cè)(X軸負(fù)向側(cè))突出的凸形。換言之，固定部12包括含有向重錘部13側(cè)突出的部分的區(qū)域即凸部12A、比凸部12A靠近Y軸負(fù)向側(cè)的區(qū)域即凹部12B及比凸部12A靠近Y軸正向側(cè)的區(qū)域即凹部12C。
[0021]在圖2(A)所示的X-Y面的視圖上看，重錘部13設(shè)置在X軸負(fù)向側(cè)。重錘部13的與固定部12相對(duì)的X軸正向側(cè)的面是中央朝固定部12側(cè)的相反側(cè)(X軸負(fù)向側(cè))凹進(jìn)的凹形。換言之，重錘部13包括含有向固定部12側(cè)的相反側(cè)凹進(jìn)的部分的區(qū)域即凹部13A、比凹部13A靠近Y軸負(fù)向側(cè)的區(qū)域即凸部13B及比凹部13A靠近Y軸正向側(cè)的區(qū)域即凸部13C。重錘部13上的X軸負(fù)向側(cè)的面可以為任何形狀，這里為中央突出的凸形。
[0022]另外，這里在圖2(A)所示的X-Y面的視圖上看，重錘部13和固定部12被設(shè)置成各自的凹凸構(gòu)造未進(jìn)入對(duì)方側(cè)。S卩，重錘部13的凸部13B、13C的X軸正向側(cè)的前端相比固定部12的凸部12A的X軸負(fù)向側(cè)的前端，位于X軸負(fù)向側(cè)即重錘部13側(cè)。另外，固定部12的凸部12A的X軸負(fù)向側(cè)的前端相比重錘部13的凸部13B、13C的X軸正向側(cè)的前端，位于X軸正向側(cè)即固定部12側(cè)。再有，固定部12和重錘部13除了按凹凸構(gòu)造不進(jìn)入對(duì)方側(cè)的方式構(gòu)成之外，也可以按凹凸構(gòu)造進(jìn)入對(duì)方側(cè)的方式構(gòu)成。另外，只要凹凸構(gòu)造的凸部和凹部不與各自相對(duì)或相鄰的凹部或凸部發(fā)生干涉，各凸部和各凹部的Y軸方向的寬度和位置怎么設(shè)計(jì)都可以。
[0023]在圖2(A)所示的X-Y面的視圖上看，檢測(cè)梁14A和支撐梁14B、14C在X軸上設(shè)于重錘部13和固定部12之間，分別連接于重錘部13和固定部12。更具體地說(shuō)，檢測(cè)梁14A在Y軸上設(shè)置在支撐梁14B和支撐梁14C之間，連接于固定部12的凸部12A和重錘部13的凹部13A。支撐梁14B被設(shè)置在檢測(cè)梁14A的Y軸負(fù)向側(cè)，連接于固定部12的凹部12B和重錘部13的凸部13B。支撐梁14C被設(shè)置在檢測(cè)梁14A的Y軸正向側(cè)，連接于固定部12的凹部12C和重錘部13的凸部13C。
[0024]另外，在圖2(B)、圖2(C)所示的X-Z面的視圖上看，重錘部13和固定部12為長(zhǎng)方形，該長(zhǎng)方形具有與X軸平行的短邊和與Z軸平行的長(zhǎng)邊。檢測(cè)梁14A和支撐梁14B、14C分別為以Z軸方向?yàn)楹穸确较虻钠桨鍫?，在Z軸方向上具有可撓性，連接于重錘部13和固定部12的Z軸負(fù)向側(cè)的端部。
[0025]接著，就加速度傳感器11的壓阻元件的配置結(jié)構(gòu)和布線結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
[0026]圖3是舉例表示壓阻元件的配置結(jié)構(gòu)和布線結(jié)構(gòu)的加速度傳感器11的X-Y面的俯視圖。
[0027]加速度傳感器11包括金屬布線15A、15B、15C、15D、15E、壓阻元件16A、16B、16C、16D和注入布線17。
[0028]壓阻元件16A、16B、16C、16D是構(gòu)成惠斯頓電橋的元件，配置在檢測(cè)梁14A的最大應(yīng)力所作用的區(qū)域。壓阻元件16A、16D被配置成沿X軸的方向?yàn)殚L(zhǎng)度方向。壓阻元件16B、16C被配置成沿Y軸的方向?yàn)殚L(zhǎng)度方向。由于因檢測(cè)梁14A的彎曲而產(chǎn)生的應(yīng)力作用，壓阻元件16A、16B、16C、16D在長(zhǎng)度方向上伸長(zhǎng)或縮短，其電阻值改變。
[0029]各個(gè)壓阻元件16A、16B、16C、16D的長(zhǎng)度方向的兩端與注入布線17電連接。于是，壓阻元件16A經(jīng)由注入布線17電連接于金屬布線15B和金屬布線1?之間。壓阻元件16B經(jīng)由注入布線17電連接于金屬布線15C和金屬布線15D之間。壓阻元件16C經(jīng)由注入布線17電連接于金屬布線15B和金屬布線15E之間。壓阻元件16D經(jīng)由注入布線17電連接于金屬布線15C和金屬布線15E之間。金屬布線15B、15C、15D、15E分別連接于加速度檢測(cè)電路的端子 Vpl、Vp2、Vp3、Vp4o
[0030]另外，金屬布線15A被布線在從固定部12起、依次穿過(guò)支撐梁14C、重錘部13和支撐梁14B再返回固定部12的路徑上。于是，金屬布線15A的兩端連接到用于特性分選的電路端子Vrl、Vr20該金屬布線15A被作為用于特性分選的布線部而設(shè)置，通過(guò)檢測(cè)金屬布線15A的布線電阻，就能掌握金屬布線15A穿過(guò)的支撐梁14B、14C的破損狀態(tài)。
[0031]接著，就本發(fā)明第一實(shí)施方式所涉及的加速度傳感器11的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖4是用于說(shuō)明加速度傳感器11的制造方法的Y-Z面剖視圖。包含加速度傳感器11的裝置用圖4所示的制造方法制造。另外，圖4所示的Y-Z面剖視圖與上述的圖2(B)所示的Y-Z面剖視圖相對(duì)應(yīng)。再有，以下用壓阻元件16代稱壓阻元件16A?16D進(jìn)行說(shuō)明。另外，用金屬布線15代稱金屬布線15A?15E進(jìn)行說(shuō)明。
[0032]首先，如圖4 (A)所示，準(zhǔn)備SOI襯底100。SOI襯底100包括硅襯底101和硅襯底102以及介于它們之間的例如由Si02SSiN構(gòu)成的絕緣層103。硅襯底101、102是以Si為主要成分的絕緣襯底。并且，本實(shí)施方式中硅襯底101的表面形成有絕緣層104。這里，硅襯底101與絕緣層103、104重疊后的厚度優(yōu)選為大體上與檢測(cè)梁14A和支撐梁14B、14C的厚度一致。
[0033]接著，在硅襯底101的表面?zhèn)扔霉饪碳夹g(shù)和雜質(zhì)注入技術(shù)形成壓阻元件16 (p+層)。然后，再在硅襯底101的表面?zhèn)扔霉饪碳夹g(shù)和雜質(zhì)注入技術(shù)以預(yù)定圖案形成注入布線17 (p++ 層)。
[0034]接著，如圖4(B)所不，用光刻技術(shù)和蝕刻技術(shù)從SOI襯底100的背面?zhèn)?娃襯底102側(cè))進(jìn)行使用氟類氣體(CF4、C4Fs、SF6# )或氯類氣體(Cl 2)的干法蝕刻。基于此，在后面形成空