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JPH06169094A - Semiconductor acceleration sensor - Google Patents

Semiconductor acceleration sensor

Info

Publication number
JPH06169094A
JPH06169094A JP32163492A JP32163492A JPH06169094A JP H06169094 A JPH06169094 A JP H06169094A JP 32163492 A JP32163492 A JP 32163492A JP 32163492 A JP32163492 A JP 32163492A JP H06169094 A JPH06169094 A JP H06169094A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffusion layer
type diffusion
type
wiring
concentration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP32163492A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2936926B2 (en
Inventor
Takeshi Mitamura
健 三田村
Shigeyuki Kiyota
茂之 清田
Hideo Muro
英夫 室
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP32163492A priority Critical patent/JP2936926B2/en
Publication of JPH06169094A publication Critical patent/JPH06169094A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2936926B2 publication Critical patent/JP2936926B2/en
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  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ピエゾ抵抗のブリッジ回路出力の
ヒステリシス発生を抑え、梁上へのピエゾ抵抗の配置を
容易にし、さらに梁形成時のエッチング液による配線の
侵食を解消することを目的とする。 【構成】 枠部6と重り部5とを接続支持する少なくと
も一つのN型の梁7と、梁7の表面部に形成されたP型
の拡散抵抗r1,r2と、梁部7付近に形成され表面部
に高濃度のN型拡散層13を有するP型拡散層12と、
拡散抵抗r1,r2とN型拡散層13とを接続する金属
配線14とを有することを特徴とする。
(57) [Summary] [Object] The present invention suppresses the occurrence of hysteresis in the output of a piezoresistive bridge circuit, facilitates the placement of piezoresistors on the beam, and eliminates the erosion of the wiring by the etching solution when forming the beam. The purpose is to do. [Structure] At least one N-type beam 7 connecting and supporting the frame portion 6 and the weight portion 5, P-type diffusion resistances r1 and r2 formed on the surface portion of the beam 7, and formed near the beam portion 7. A P-type diffusion layer 12 having a high-concentration N-type diffusion layer 13 on its surface,
It is characterized by having metal wirings 14 connecting the diffusion resistors r1 and r2 and the N-type diffusion layer 13.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体加速度センサに
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor acceleration sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体加速度センサとしては、例
えば図11ないし図13に示すようなものがある(「A
SILICONBASED MICROMECHAN
ICAL ACCELEROMETER WITH C
ROSS ACCELERATION SENSITI
VITY COMPENSATION」E.Oberm
eier et.al TRANSDUCERS87
pp.339〜402)。図11及び図12中、31
はシリコン基板であり、選択的なエッチングにより、溝
部32の部分が除去されて重り部33と、それを取り囲
む枠部34と、重り部33の両側を枠部34に接続支持
する肉薄の梁部35とが形成されている。このような構
成により半導体加速度センサはいわゆる両持梁構造とな
っている。両梁部35の表面部には拡散抵抗により8個
のピエゾ抵抗36a〜36hが形成され、加速度により
梁部35がたわんだ時その応力により抵抗値が変化する
ようになっている。37はSiO2 膜、38はピエゾ抵
抗36a〜36h等の間を電気的に接続する金属配線で
あり、Al等の金属が用いられている。このような半導
体加速度センサは、半導体ICの製造プロセスとほぼ同
様のプロセスによりバッチ処理で作ることが可能であ
る。ピエゾ抵抗36a〜36hは図13に示すようにフ
ルブリッジに組まれている。そして、図12に示すよう
に、Z軸方向に加速度が加わると、例えば同図の上図に
示すような応力が梁部35の表面部に生じて、ピエゾ抵
抗36a〜36hの抵抗値が変化し、図13に示すΔV
=V1 −V2 の出力が得られる。図13のようなブリッ
ジの構成は、センサの主検出方向(この場合、Z軸方
向)以外の方向、即ち他軸方向(x軸方向)に加速度が
加わった時、出力ΔVがキャンセルされるようにピエゾ
抵抗36a〜36hの抵抗値が変化するので、いわゆる
他軸感度を大幅に低減できるという利点を持っている。
しかし、このような半導体加速度センサにあっては、ピ
エゾ抵抗36a〜36hを電気的に接続する梁部35に
おける配線はAl等の金属が用いられていたため、残留
応力によりブリッジ出力にヒステリシスを生じたり、梁
部35形成時のエッチングにおいて金属配線が侵食され
易いという問題があった。
2. Description of the Related Art Conventional semiconductor acceleration sensors include those shown in FIGS. 11 to 13 (see "A").
SILICONBASED MICROMECHAN
ICAL ACCELERO METER WITH C
ROSS ACCELERATION SENSITI
VITY COMPENSATION "E. Oberm
eier et. al TRANSDUCERS , 87
pp. 339-402). 31 in FIGS. 11 and 12
Is a silicon substrate, the groove portion 32 is removed by selective etching, the weight portion 33, a frame portion 34 surrounding the weight portion 33, and thin beam portions for connecting and supporting both sides of the weight portion 33 to the frame portion 34. And 35 are formed. With such a configuration, the semiconductor acceleration sensor has a so-called double-supported beam structure. Eight piezoresistors 36a to 36h are formed on the surface portions of both beam portions 35 by diffusion resistance, and when the beam portions 35 are deflected by acceleration, the stress changes the resistance value. 37 is a SiO 2 film, and 38 is a metal wiring that electrically connects the piezoresistors 36a to 36h and the like, and a metal such as Al is used. Such a semiconductor acceleration sensor can be manufactured by batch processing by a process substantially similar to the manufacturing process of a semiconductor IC. The piezoresistors 36a to 36h are assembled into a full bridge as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 12, when acceleration is applied in the Z-axis direction, for example, stress as shown in the upper diagram of the figure is generated on the surface portion of the beam portion 35, and the resistance values of the piezoresistors 36a to 36h change. And ΔV shown in FIG.
= Output of V 1 -V 2 is obtained. The bridge configuration as shown in FIG. 13 is designed so that the output ΔV is canceled when acceleration is applied in a direction other than the main detection direction of the sensor (in this case, the Z-axis direction), that is, the other axis direction (x-axis direction). In addition, since the resistance values of the piezoresistors 36a to 36h change, there is an advantage that so-called other axis sensitivity can be significantly reduced.
However, in such a semiconductor acceleration sensor, since metal such as Al is used for the wiring in the beam portion 35 that electrically connects the piezoresistors 36a to 36h, residual stress may cause hysteresis in the bridge output. However, there is a problem that the metal wiring is easily corroded during etching when forming the beam portion 35.

【0003】この問題を解決するための他の従来例とし
て図14に示すようなものがある。同図は梁部近傍部分
のみを拡大して示したものであり、この従来例は、重り
部43が厚さの薄い片持梁構造の梁部45により枠部4
4に接続支持され、その枠部44の表面部に拡散抵抗で
ピエゾ抵抗が形成されている。42は溝部である。ピエ
ゾ抵抗は、そのパターンが所要回数の折返しにより抵抗
値が所定値になるように調整され、電流の方向に対して
応力方向が平行なもの46と、垂直なもの47が各2個
づつ形成されている。この合計4個のピエゾ抵抗でフル
ブリッジ回路が形成され、両者の応力に対する抵抗値変
化が逆であることを利用してブリッジ感度の向上が計ら
れている。ピエゾ抵抗46,47等の間を電気的に接続
するための梁部45上の配線48は、ピエゾ抵抗46,
47と同じ高抵抗P型半導体拡散層が用いられ、応力が
加わった場合の配線48部分のピエゾ抵抗変化が無視で
きるように配線48の幅が広くしてある。配線部のP型
半導体拡散層の不純物濃度を高くすれば、その抵抗値を
低く抑えることができる。しかし図15に示すように、
P型半導体のピエゾ抵抗係数は不純物濃度の増加に対し
て減少するがその割合は不純物の1桁の増加に対してほ
ぼ20×10-12 cm2 /dyn 程度の減少である。このた
め高濃度のP型半導体拡散層で梁部上の配線を形成した
場合においても、そのピエゾ効果の影響を除くためには
ある程度の広幅の拡散層が必要となる。
Another conventional example for solving this problem is shown in FIG. This figure shows only a portion near the beam portion in an enlarged manner. In this conventional example, the weight portion 43 is constituted by the beam portion 45 having a thin cantilever structure and the frame portion 4 is formed.
A piezoresistor is formed by diffusion resistance on the surface of the frame portion 44, which is connected to and supported by No. 4. 42 is a groove. The piezoresistor is adjusted so that the resistance value becomes a predetermined value by folding the pattern a required number of times, and two 46 each having a stress direction parallel to the current direction and two perpendicular 47 are formed. ing. A full bridge circuit is formed by a total of four piezoresistors, and it is attempted to improve the bridge sensitivity by utilizing the fact that the changes in the resistance values with respect to the stress of both are opposite. The wiring 48 on the beam portion 45 for electrically connecting the piezoresistors 46, 47, etc.
The same high resistance P-type semiconductor diffusion layer as 47 is used, and the width of the wiring 48 is wide so that the piezo resistance change in the wiring 48 portion when stress is applied can be ignored. If the impurity concentration of the P-type semiconductor diffusion layer in the wiring portion is increased, the resistance value can be suppressed low. However, as shown in FIG.
The piezoresistive coefficient of the P-type semiconductor decreases with an increase in the impurity concentration, but the ratio is about 20 × 10 −12 cm 2 / dyn with respect to the increase of the impurity by one digit. Therefore, even when the wiring on the beam portion is formed of the high-concentration P-type semiconductor diffusion layer, a diffusion layer having a certain width is required to eliminate the influence of the piezoelectric effect.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体加速度セ
ンサにあっては、ピエゾ抵抗を電気的に接続するための
梁部上の配線にAl等の金属が用いられていたため、残
留応力によりピエゾ抵抗のブリッジ回路出力にヒステリ
シスが生じたり、梁部形成時のエッチング液の回り込み
により配線が侵食され易いという問題があった。また、
梁部上の配線に金属を用いずに、ピエゾ抵抗と同じのP
型半導体拡散層を用いた他の従来例にあっては、その配
線部分のピエゾ効果の影響を除くためには、拡散層の幅
を広くせざるを得ない。このため、梁部の幅が狭い場合
やピエゾ抵抗でフルブリッジ回路を構成しようとすると
その配置が困難になるという問題があった。
In the conventional semiconductor acceleration sensor, since metal such as Al is used for the wiring on the beam portion for electrically connecting the piezoresistor, the piezoresistive resistance is caused by residual stress. There was a problem that hysteresis was generated in the output of the bridge circuit, and the wiring was easily eroded by the sneak of the etching solution when forming the beam portion. Also,
The same P as the piezoresistor without using metal for the wiring on the beam
In another conventional example using the type semiconductor diffusion layer, the width of the diffusion layer must be widened in order to eliminate the influence of the piezoelectric effect of the wiring portion. For this reason, there is a problem in that when the width of the beam portion is narrow or when an attempt is made to construct a full bridge circuit with piezoresistors, the arrangement becomes difficult.

【0005】本発明は、このような従来の問題に着目し
てなされたもので、ピエゾ抵抗のブリッジ回路出力のヒ
ステリシス発生を抑制し、梁部上へのフルブリッジ回路
形成用の複数のピエゾ抵抗の配置性を容易にし、さらに
梁部形成時のエッチング液の回り込みによる配線の侵食
を解消することができる半導体加速度センサを提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made by paying attention to such a conventional problem, and suppresses the occurrence of hysteresis in the bridge circuit output of the piezoresistor, and a plurality of piezoresistors for forming a full bridge circuit on the beam portion. It is an object of the present invention to provide a semiconductor acceleration sensor capable of facilitating the disposition property of the above and further eliminating the erosion of the wiring due to the wraparound of the etching solution when forming the beam portion.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、第1に、半導体基板の略中央部に形成さ
れた重り部と、該重り部を囲むように形成された枠部
と、該枠部と前記重り部とを接続支持するように当該重
り部より延出形成された少なくとも一つのN型の梁と、
該梁の表面部に形成されたP型の拡散抵抗と、前記梁部
付近に形成され表面部に高濃度のN型拡散層を有するP
型拡散層と、前記半導体基板上に形成され前記拡散抵抗
と前記N型拡散層とを前記梁部を除く部分で接続する金
属配線とを有することを要旨とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention firstly proposes a weight portion formed in a substantially central portion of a semiconductor substrate and a frame formed so as to surround the weight portion. A part, and at least one N-type beam extending from the weight part so as to connect and support the frame part and the weight part,
A P-type diffusion resistance formed on the surface of the beam and a P-type diffusion layer formed near the beam and having a high-concentration N-type diffusion layer on the surface.
The gist is to have a type diffusion layer and a metal wiring formed on the semiconductor substrate and connecting the diffusion resistance and the N type diffusion layer at a portion excluding the beam portion.

【0007】第2に、半導体基板の略中央部に形成され
た重り部と、該重り部を囲むように形成された枠部と、
該枠部と前記重り部とを接続支持するように当該重り部
より延出形成された少なくとも一つのP型の梁と、該梁
の表面部に形成され、表面部にP型の拡散抵抗を有する
第1のN型拡散層と、前記梁部付近に形成された高濃度
の第2のN型拡散層と、前記半導体基板上に形成され前
記拡散抵抗と前記N型拡散層とを前記梁部を除く部分で
接続する金属配線とを有することを要旨とする。
Secondly, a weight portion formed in a substantially central portion of the semiconductor substrate, and a frame portion formed so as to surround the weight portion,
At least one P-type beam extended from the weight portion so as to connect and support the frame portion and the weight portion, and a P-type diffusion resistance is formed on the surface portion of the beam. The first N-type diffusion layer having the high-concentration second N-type diffusion layer formed in the vicinity of the beam portion, the diffusion resistance and the N-type diffusion layer formed on the semiconductor substrate are provided in the beam. The gist of the present invention is to have a metal wiring connected at a portion other than the portion.

【0008】[0008]

【作用】上記構成において、第1に、N型の梁の表面部
に形成されたP型の拡散抵抗がピエゾ抵抗として機能す
る。このピエゾ抵抗に対する配線パターンのうち、梁上
の部分はN型の梁の表面部に形成されたP型拡散層内の
高濃度のN型拡散層で構成される。
In the above structure, first, the P type diffusion resistance formed on the surface of the N type beam functions as a piezo resistance. In the wiring pattern for this piezo resistance, the portion on the beam is formed of a high concentration N type diffusion layer in the P type diffusion layer formed on the surface of the N type beam.

【0009】また、第2に、梁をP型としてピエゾ抵抗
をP型の拡散抵抗で形成し、梁上部分の配線となる高濃
度の第2のN型拡散層をP型の梁上に直接形成される。
Secondly, the beam is P-type and the piezoresistance is formed by P-type diffusion resistance, and a high-concentration second N-type diffusion layer to be wiring on the beam is formed on the P-type beam. Formed directly.

【0010】これにより、梁上の部分を金属配線で形成
した場合のように、残留応力によりピエゾ抵抗で構成さ
れるブリッジ回路出力にヒステリシスの生じることがな
くなる。高濃度のN型拡散層はシート抵抗が低いので配
線を細くすることができて片持梁構造のように梁の幅が
狭い場合でも、その梁上へのフルブリッジ回路構成用の
ピエゾ抵抗の配置及び配線の形成が容易となる。また、
高濃度のN型拡散層は<110>方向に対するピエゾ抵
抗係数が小さいのでその形成方向をこの<110>方向
に合わせることにより、この部分でのピエゾ効果を抑え
ることができてピエゾ抵抗ブリッジの感度に影響を与え
ることが防止される。さらに、梁上の部分の配線をN型
拡散層で形成することにより梁形成時のエッチング液の
回り込みによる配線の侵食を解消することが可能とな
る。
As a result, hysteresis does not occur in the output of the bridge circuit composed of piezoresistors due to residual stress as in the case where the portion on the beam is formed of metal wiring. Since the high-concentration N-type diffusion layer has a low sheet resistance, the wiring can be made thin, and even if the width of the beam is narrow as in the cantilever structure, the piezo resistance for full bridge circuit configuration on the beam can be reduced. Arrangement and formation of wiring are facilitated. Also,
Since the high-concentration N-type diffusion layer has a small piezoresistive coefficient in the <110> direction, the piezo effect in this portion can be suppressed by adjusting the forming direction to the <110> direction, and the sensitivity of the piezoresistive bridge can be suppressed. Is prevented from affecting the. Furthermore, by forming the wiring on the beam with the N-type diffusion layer, it is possible to eliminate the erosion of the wiring due to the sneak of the etching solution when the beam is formed.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1ないし図7は、本発明の第1実施例を
示す図である。まず、半導体加速度センサの構成を説明
すると、図1及び図2において1はP型半導体(10
0)基板であり、その上にN型エピタキシャル層2が形
成されて半導体基板3が構成されている。半導体基板3
にはエレクトロケミカルエッチング法を用いた選択的異
方性エッチングが施されて溝部4の部分が除去され、そ
のほぼ中央部に重り部5と、それを取り囲む枠部6と、
重り部5の両側を枠部6に接続支持する肉薄の梁部7と
が形成されている。肉薄の梁部7はN型エピタキシャル
層2の部分により形成されている。このような構成によ
り半導体加速度センサはいわゆる両持梁構造となってい
る。8は台座であり、半導体基板3への熱歪み等による
応力の伝達を緩和するためにその底面部に取り付けられ
ている。台座8は、例えばシリコン基板にアルカリ溶液
による異方性エッチングを用いて凹部8aを形成したも
のが用いられている。両梁部7の部分のN型エピタキシ
ャル層2の表面部にはP型高抵抗の拡散抵抗により8個
のピエゾ抵抗r1〜r8が形成されている。梁部7にお
ける応力分布は前記図12中に示したようになるので、
応力に対してピエゾ抵抗r1〜r8の抵抗値変化が最大
となるように抵抗の長手方向が<110>方向になるよ
うに配置されている。また、8個のピエゾ抵抗r1〜r
8でブリッジ回路を組んだとき、その出力電圧ΔV=V
1 −V2 が最大となるように、各ピエゾ抵抗r1〜r8
は図1中の配線パターン11で示すように接続され、図
5に示すブリッジ回路が形成されている。J9,J1
0,Rd1,Rd2はそれぞれ配線が交差するために必
要なジャンパ抵抗である。図3は梁部7上のピエゾ抵抗
r1,r2の部分の拡大図、図4は図3中のB−B線の
断面図である。配線パターン11のうち、梁部7上の部
分は、N型エピタキシャル層2の表面部に形成されたP
型拡散層12内の高濃度のN型拡散層13により形成さ
れている。高濃度のN型拡散層13は、応力の加わらな
い重り部5又は枠部6上でSiO2 膜15に開けられた
コンタクト孔16を通してAl配線14に電気的に接続
されている。Al配線14の他端は、他のピエゾ抵抗又
は高濃度のN型拡散層に接続され、全体で図5に示すピ
エゾ抵抗のフルブリッジ回路が形成されている。図1、
図2中、10はブリッジ出力信号処理などのための周辺
回路である。周辺回路10内の配線パターンは簡略化の
ため省略してある。
1 to 7 are views showing a first embodiment of the present invention. First, the structure of the semiconductor acceleration sensor will be described. In FIGS. 1 and 2, 1 is a P-type semiconductor (10
0) substrate on which the N-type epitaxial layer 2 is formed to form the semiconductor substrate 3. Semiconductor substrate 3
Is subjected to selective anisotropic etching using an electrochemical etching method to remove the portion of the groove portion 4, and a weight portion 5 and a frame portion 6 surrounding the weight portion 5 at approximately the center thereof,
A thin beam portion 7 that connects and supports both sides of the weight portion 5 to the frame portion 6 is formed. The thin beam portion 7 is formed by the portion of the N-type epitaxial layer 2. With such a configuration, the semiconductor acceleration sensor has a so-called double-supported beam structure. Reference numeral 8 denotes a pedestal, which is attached to the bottom surface of the semiconductor substrate 3 in order to reduce transmission of stress due to thermal strain or the like. As the pedestal 8, for example, a silicon substrate having a concave portion 8a formed by anisotropic etching using an alkaline solution is used. Eight piezoresistors r1 to r8 are formed on the surface portion of the N-type epitaxial layer 2 in the portions of both beam portions 7 by the diffusion resistance of P-type high resistance. Since the stress distribution in the beam portion 7 is as shown in FIG. 12,
The resistors are arranged such that the longitudinal direction of the resistors is the <110> direction so that the change in the resistance value of the piezoresistors r1 to r8 is maximized with respect to the stress. Also, eight piezoresistors r1 to r
When the bridge circuit is assembled with 8, its output voltage ΔV = V
As 1 -V 2 is maximized, each piezoresistive r1~r8
Are connected as shown by the wiring pattern 11 in FIG. 1, and the bridge circuit shown in FIG. 5 is formed. J9, J1
0, Rd1, and Rd2 are jumper resistances required for the wirings to cross each other. FIG. 3 is an enlarged view of a portion of the piezoresistors r1 and r2 on the beam portion 7, and FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB in FIG. A portion of the wiring pattern 11 on the beam portion 7 is a P formed on the surface portion of the N-type epitaxial layer 2.
It is formed by a high-concentration N type diffusion layer 13 in the type diffusion layer 12. The high-concentration N-type diffusion layer 13 is electrically connected to the Al wiring 14 through the contact hole 16 formed in the SiO 2 film 15 on the weight portion 5 or the frame portion 6 where stress is not applied. The other end of the Al wiring 14 is connected to another piezoresistive or high-concentration N-type diffusion layer, and the piezoresistive full bridge circuit shown in FIG. 5 is formed as a whole. Figure 1,
In FIG. 2, reference numeral 10 is a peripheral circuit for bridge output signal processing and the like. Wiring patterns in the peripheral circuit 10 are omitted for simplification.

【0013】次に、本実施例を実現するための製造工程
の一例を図6及び図7を用いて説明する。図6及び図7
は、梁部上に形成されたピエゾ抵抗同士が高濃度のN型
拡散層で接続される部分及び周辺回路部分の断面を示し
ている。
Next, an example of a manufacturing process for realizing this embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. 6 and 7
Shows a cross section of a portion where the piezoresistors formed on the beam portion are connected to each other by a high-concentration N-type diffusion layer and a peripheral circuit portion.

【0014】まず、P型半導体(100)基板1の表面
部に高濃度のN型埋込層17を形成し、その上にN型エ
ピタキシャル層2をエピタキシャル成長させて半導体基
板3とする(図6(a))。次いで、N型エピタキシャ
ル層2の表面にSiO2 膜15を形成し、周辺回路10
となる部分に高濃度のP型層を拡散し、素子分離領域1
8を形成する(図6(b))。P型不純物のイオン注入
を行い、ピエゾ抵抗r、P型拡散層12及びP型ベース
領域19を同時に形成する(図6(c))。N型不純物
の拡散を行い、配線パターンの一部となる高濃度のN型
拡散層13、N型エミッタ領域20を形成する。さら
に、半導体基板3の裏面にSiO2 膜15を形成する
(図6(d))。表面のSiO2 膜15にコンタクト孔
16を開け、Al膜の蒸着後これをパターニングしてA
l配線14を形成する(図7(a))。裏面のSiO2
膜15をパターニングしてエレクトロケミカルエッチン
グ用のマスクを形成する(図7(b))。表面に保護膜
としてPSG膜21を堆積し、これをパターニングする
(図7(c))。作図上、図7(c)(次の図7(d)
も同様)ではPSG膜21のパターニングによりAl配
線の一部が露出するように画かれているが、実際はAl
配線の部分はPSG膜21で被覆される(図3のパター
ン参照)。最後に裏面より強アルカリ溶液、例えば泡水
ヒドラジンを用いたエレクトロケミカルエッチングを行
い、P型半導体(100)基板1部のみを選択的にエッ
チングして梁部7を形成する(図7(d))。このよう
に、本実施例における高濃度のN型拡散層13による配
線は、通常のバイポーラプロセスで形成することが可能
である。
First, a high-concentration N-type buried layer 17 is formed on the surface of a P-type semiconductor (100) substrate 1, and an N-type epitaxial layer 2 is epitaxially grown thereon to obtain a semiconductor substrate 3. (A)). Next, a SiO 2 film 15 is formed on the surface of the N-type epitaxial layer 2 and the peripheral circuit 10 is formed.
A high-concentration P-type layer is diffused into the portion to be the element isolation region 1
8 is formed (FIG. 6B). Ion implantation of P-type impurities is performed to simultaneously form the piezoresistor r, the P-type diffusion layer 12, and the P-type base region 19 (FIG. 6C). N-type impurities are diffused to form a high-concentration N-type diffusion layer 13 and an N-type emitter region 20 which will be part of the wiring pattern. Further, a SiO 2 film 15 is formed on the back surface of the semiconductor substrate 3 (FIG. 6D). A contact hole 16 is formed in the SiO 2 film 15 on the surface, an Al film is deposited, and then patterned to form A
The l wiring 14 is formed (FIG. 7A). SiO 2 on the back
The film 15 is patterned to form a mask for electrochemical etching (FIG. 7B). A PSG film 21 is deposited on the surface as a protective film and is patterned (FIG. 7C). In drawing, Fig. 7 (c) (Next Fig. 7 (d)
In the same manner), the PSG film 21 is patterned so that a part of the Al wiring is exposed.
The wiring portion is covered with the PSG film 21 (see the pattern in FIG. 3). Finally, electrochemical etching using a strong alkaline solution, for example, foamed hydrazine from the back surface is performed, and only one part of the P-type semiconductor (100) substrate is selectively etched to form the beam part 7 (FIG. 7D). ). As described above, the wiring with the high-concentration N-type diffusion layer 13 in this embodiment can be formed by a normal bipolar process.

【0015】次いで、本実施例の作用を説明する。ピエ
ゾ抵抗r1〜r8同士等を電気的に接続するための配線
パターン11のうち、梁部7上の部分は高濃度のN型拡
散層13で形成したので、この部分を金属配線で形成し
た場合のように、残留応力によりピエゾ抵抗のブリッジ
回路の出力電圧にヒステリシスを生じさせることがな
い。高濃度のN型拡散層13は、そのシート抵抗を低く
することができるので、細幅の拡散層で配線を形成する
ことができて梁部7上へのフルブリッジ回路構成用の複
数のピエゾ抵抗の配置が容易になるとともに配線の集積
度を上げることが可能となる。また高濃度のN型拡散層
13は<110>方向に対するピエゾ抵抗係数が小さい
ので配線の方向をこの方向に合わせることにより、この
部分でのピエゾ効果を抑制することができてピエゾ抵抗
ブリッジの感度に影響を与えることが防止される。さら
に、特に梁部7における溝部4とのエッジ部に近接して
配線があった場合に、梁部7形成時のエッチング液が梁
部表面側に回り込んでも配線が侵食されることがない。
Next, the operation of this embodiment will be described. In the wiring pattern 11 for electrically connecting the piezoresistors r1 to r8, etc., the portion on the beam portion 7 is formed by the high-concentration N-type diffusion layer 13, and therefore when this portion is formed by the metal wiring. As described above, the residual stress does not cause hysteresis in the output voltage of the piezoresistive bridge circuit. Since the high-concentration N-type diffusion layer 13 can have a low sheet resistance, it is possible to form a wiring with a narrow diffusion layer and to form a plurality of piezoelectric elements for forming a full-bridge circuit on the beam portion 7. It is possible to easily arrange the resistors and increase the integration degree of the wiring. Further, since the high-concentration N-type diffusion layer 13 has a small piezoresistance coefficient in the <110> direction, the piezo effect in this portion can be suppressed by adjusting the wiring direction to this direction, and the sensitivity of the piezoresistive bridge can be suppressed. Is prevented from affecting the. Furthermore, especially when there is a wiring near the edge of the beam 7 with the groove 4, the wiring is not corroded even if the etching solution for forming the beam 7 wraps around to the surface of the beam.

【0016】次に、図8ないし図10には、本発明の第
2実施例を示す。図9は、図8における梁部近傍部分の
みを拡大して示している。本実施例は、重り部25が肉
薄の片持梁構造の梁部27により枠部26に接続支持さ
れ、その梁部27の表面部にP型高抵抗の拡散抵抗によ
るピエゾ抵抗r9〜r12でフルブリッジを形成したも
のである。24は溝部である。ピエゾ抵抗は、そのパタ
ーンが所要回数の折返しにより抵抗値が所定値になるよ
うに調整され、電流の方向に対して応力方向が平行なも
のr10,r11と、垂直なものr9,r12が各2個
づつ形成されている。この合計4個のピエゾ抵抗で図1
0に示すフルブリッジ回路が形成され、両者の応力に対
する抵抗値変化が逆であることを利用してブリッジ感度
の向上が計られている。ピエゾ抵抗r9〜r12を電気
的に接続するための梁部27上の配線は、前記第1実施
例と同様に、N型エピタキシャル2の表面部に形成され
たP型拡散層12内の高濃度のN型拡散層13により形
成されている。高濃度のN型拡散層13はシート抵抗が
低いため配線を細くすることが可能であり、片持梁構造
のように梁部27の幅が狭い場合でも、その梁部27上
へのフルブリッジ回路構成用の複数のピエゾ抵抗r9〜
r12の配置及び配線の形成が容易となる。その他の作
用は前記第1実施例と同様である。
Next, FIGS. 8 to 10 show a second embodiment of the present invention. FIG. 9 is an enlarged view of only the portion near the beam portion in FIG. In this embodiment, the weight portion 25 is connected to and supported by the frame portion 26 by the beam portion 27 having a thin cantilever structure, and the surface portion of the beam portion 27 is provided with the piezo resistances r9 to r12 due to the diffusion resistance of P-type high resistance. It is a full bridge. 24 is a groove. The piezoresistor is adjusted such that its resistance value becomes a predetermined value by folding the pattern a required number of times, and two of r10 and r11 in which the stress direction is parallel to the direction of the current and two of r9 and r12 in which the stress direction is perpendicular are two. It is formed individually. This total of four piezoresistors is used to
The full bridge circuit shown in 0 is formed, and the bridge sensitivity is improved by utilizing the fact that the changes in the resistance values with respect to both stresses are opposite. The wiring on the beam portion 27 for electrically connecting the piezoresistors r9 to r12 has a high concentration in the P-type diffusion layer 12 formed on the surface portion of the N-type epitaxial layer 2 as in the first embodiment. Of the N-type diffusion layer 13. Since the high-concentration N-type diffusion layer 13 has a low sheet resistance, it is possible to make the wiring thin, and even when the width of the beam portion 27 is narrow as in a cantilever structure, a full bridge onto the beam portion 27 is achieved. A plurality of piezoresistors r9 for circuit configuration
The arrangement of r12 and the formation of wiring are facilitated. Other functions are similar to those of the first embodiment.

【0017】なお、上述の第1及び第2の実施例では、
梁部をN型エピタキシャル層の部分により形成し、ピエ
ゾ抵抗はP型の拡散抵抗で、また梁部上の配線部分とな
る高濃度のN型拡散層13はP型拡散層12内に形成し
たが、梁部はP型のエピタキシャル層等で形成し、この
表面にN型拡散層を形成し、さらにこの表面にピエゾ抵
抗となるP型の拡散抵抗を形成し、また梁部上の配線部
分となる高濃度のN型拡散層は、P型の梁部上に直接形
成してもよい。
In the above-mentioned first and second embodiments,
The beam portion is formed by an N-type epitaxial layer portion, the piezoresistor is a P-type diffusion resistance, and the high-concentration N-type diffusion layer 13 which is a wiring portion on the beam portion is formed in the P-type diffusion layer 12. However, the beam portion is formed of a P-type epitaxial layer or the like, an N-type diffusion layer is formed on this surface, and a P-type diffusion resistance that becomes a piezo resistance is further formed on this surface. The high-concentration N-type diffusion layer may be formed directly on the P-type beam portion.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、第1に、半導体基板の略中央部に形成された重り部
と、この重り部を囲むように形成された枠部と、この枠
部と前記重り部とを接続支持するように当該重り部より
延出形成された少なくとも一つのN型の梁と、この梁の
表面部に形成されたP型の拡散抵抗と、前記梁部付近に
形成され表面部に高濃度のN型拡散層を有するP型拡散
層と、前記半導体基板上に形成され前記拡散抵抗と前記
N型拡散層とを前記梁部を除く部分で接続する金属配線
とを具備させたため、ピエゾ抵抗となるP型の拡散抵抗
に対する配線パターンのうち、梁上の部分はP型拡散層
内の高濃度のN型拡散層で形成されるので、梁上の部分
を金属配線で形成した場合のように、残留応力によりピ
エゾ抵抗で構成されるブリッジ回路出力にヒステリシス
の生じるのを抑制することができる。高濃度のN型拡散
層はシート抵抗が低いので配線を細くすることができて
片持梁構造のように梁の幅が狭い場合でも梁上へのフル
ブリッジ回路構成用のピエゾ抵抗の配置及び配線の形成
を容易にすることができる。また、高濃度のN型拡散層
は<110>方向に対するピエゾ抵抗係数が小さいの
で、その形成方向をこの<110>方向に合わせること
により、この部分でのピエゾ効果を抑えることができて
ピエゾ抵抗ブリッジの感度に影響を与えることを防止す
ることができる。さらに梁形成時のエッチング液の回り
込みによる梁上配線の侵食を解消することができる。
As described above, according to the present invention, firstly, the weight portion formed in the substantially central portion of the semiconductor substrate, and the frame portion formed so as to surround the weight portion, At least one N-type beam extending from the weight portion so as to connect and support the frame portion and the weight portion, a P-type diffusion resistance formed on the surface portion of the beam, and the beam A P-type diffusion layer formed on the surface of the semiconductor substrate and having a high-concentration N-type diffusion layer formed in the vicinity thereof, and the diffusion resistance and the N-type diffusion layer are connected to each other at a portion other than the beam portion. Since the metal wiring is provided, the portion on the beam of the wiring pattern for the P-type diffusion resistance which becomes the piezoresistance is formed by the high-concentration N-type diffusion layer in the P-type diffusion layer. As in the case where the part is formed by metal wiring, it is composed of piezoresistive due to residual stress. A bridge circuit from occurring hysteresis in the output can be suppressed that. Since the high-concentration N-type diffusion layer has a low sheet resistance, the wiring can be made thin, and even if the width of the beam is narrow as in the case of a cantilever structure, the piezoresistor for full bridge circuit configuration and the placement on the beam can be obtained. Wiring can be easily formed. Also, since the high-concentration N-type diffusion layer has a small piezoresistance coefficient in the <110> direction, the piezoeffect in this portion can be suppressed by adjusting the formation direction to the <110> direction, and thus the piezoresistance can be suppressed. It is possible to prevent the sensitivity of the bridge from being affected. Further, it is possible to eliminate the erosion of the wiring on the beam due to the invasion of the etching solution when forming the beam.

【0019】第2に、半導体基板の略中央部に形成され
た重り部と、この重り部を囲むように形成された枠部
と、この枠部と前記重り部とを接続支持するように当該
重り部より延出形成された少なくとも一つのP型梁と、
この梁の表面部に形成され、表面部にP型の拡散抵抗を
有する第1のN型拡散層と、前記梁部付近に形成された
高濃度の第2のN型拡散層と、前記半導体基板上に形成
され前記拡散抵抗と前記N型拡散層とを前記梁部を除く
部分で接続する金属配線とを具備させたため、上述と同
様な効果が得られる。
Secondly, a weight portion formed substantially in the center of the semiconductor substrate, a frame portion formed so as to surround the weight portion, and the frame portion and the weight portion are connected and supported so as to be connected and supported. At least one P-shaped beam extending from the weight portion,
A first N-type diffusion layer formed on the surface of the beam and having P-type diffusion resistance on the surface; a high-concentration second N-type diffusion layer formed near the beam; Since the metal wiring formed on the substrate for connecting the diffusion resistance and the N-type diffusion layer at the portion excluding the beam portion is provided, the same effect as described above can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る半導体加速度センサの第1実施例
を示す平面図である。
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a semiconductor acceleration sensor according to the present invention.

【図2】図1のA−A線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図3】図1におけるピエゾ抵抗部分の拡大図である。FIG. 3 is an enlarged view of a piezoresistive portion in FIG.

【図4】図3のB−B線断面図である。4 is a sectional view taken along line BB of FIG.

【図5】上記第1実施例におけるピエゾ抵抗ブリッジ回
路の回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram of a piezoresistive bridge circuit in the first embodiment.

【図6】上記第1実施例の製造工程の一例を示す工程図
である。
FIG. 6 is a process drawing showing an example of the manufacturing process of the first embodiment.

【図7】上記第1実施例の製造工程の一例を示す工程図
である。
FIG. 7 is a process drawing showing an example of the manufacturing process of the first embodiment.

【図8】本発明の第2実施例を示す平面図である。FIG. 8 is a plan view showing a second embodiment of the present invention.

【図9】図8におけるピエゾ抵抗部分の拡大図である。9 is an enlarged view of a piezoresistive portion in FIG.

【図10】上記第2実施例におけるピエゾ抵抗ブリッジ
回路の回路図である。
FIG. 10 is a circuit diagram of a piezoresistive bridge circuit according to the second embodiment.

【図11】半導体加速度センサの従来例を示す平面図で
ある。
FIG. 11 is a plan view showing a conventional example of a semiconductor acceleration sensor.

【図12】図11のC−C線断面図である。12 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG.

【図13】上記従来例におけるピエゾ抵抗ブリッジ回路
の回路図である。
FIG. 13 is a circuit diagram of a piezoresistive bridge circuit in the conventional example.

【図14】他の従来例におけるピエゾ抵抗部分の拡大図
である。
FIG. 14 is an enlarged view of a piezoresistive portion in another conventional example.

【図15】ピエゾ抵抗係数の表面濃度依存性を示す特性
図である。
FIG. 15 is a characteristic diagram showing the surface concentration dependence of the piezoresistive coefficient.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 半導体基板 5,25 重り部 6,26 枠部 7,27 梁部 12 P型拡散層 13 高濃度のN型拡散層 14 Al配線(金属配線) r1〜r12 P型の拡散抵抗からなるピエゾ抵抗 3 Semiconductor substrate 5,25 Weight part 6,26 Frame part 7,27 Beam part 12 P-type diffusion layer 13 High-concentration N-type diffusion layer 14 Al wiring (metal wiring) r1 to r12 Piezoresistance composed of P-type diffusion resistance

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の略中央部に形成された重り
部と、該重り部を囲むように形成された枠部と、該枠部
と前記重り部とを接続支持するように当該重り部より延
出形成された少なくとも一つのN型の梁と、該梁の表面
部に形成されたP型の拡散抵抗と、前記梁部付近に形成
され表面部に高濃度のN型拡散層を有するP型拡散層
と、前記半導体基板上に形成され前記拡散抵抗と前記N
型拡散層とを、前記梁部を除く部分で接続する金属配線
とを有することを特徴とする半導体加速度センサ。
1. A weight portion formed in a substantially central portion of a semiconductor substrate, a frame portion formed so as to surround the weight portion, and the weight portion so as to connect and support the frame portion and the weight portion. At least one N-type beam extending further, a P-type diffusion resistance formed on the surface of the beam, and a high-concentration N-type diffusion layer formed near the beam on the surface A P-type diffusion layer, the diffusion resistance and the N formed on the semiconductor substrate.
A semiconductor acceleration sensor, comprising: a mold diffusion layer; and a metal wiring connecting the portion except the beam portion.
【請求項2】 半導体基板の略中央部に形成された重り
部と、該重り部を囲むように形成された枠部と、該枠部
と前記重り部とを接続支持するように当該重り部より延
出形成された少なくとも一つのP型の梁と、該梁の表面
部に形成され、表面部にP型の拡散抵抗を有する第1の
N型拡散層と、前記梁部付近に形成された高濃度の第2
のN型拡散層と、前記半導体基板上に形成され前記拡散
抵抗と前記N型拡散層とを前記梁部を除く部分で接続す
る金属配線とを有することを特徴とする半導体加速度セ
ンサ。
2. A weight portion formed in a substantially central portion of a semiconductor substrate, a frame portion formed so as to surround the weight portion, and the weight portion so as to connect and support the frame portion and the weight portion. At least one P-type beam extending further, a first N-type diffusion layer formed on the surface of the beam and having P-type diffusion resistance on the surface, and formed near the beam High concentration second
And an N-type diffusion layer, and a metal wiring formed on the semiconductor substrate for connecting the diffusion resistance and the N-type diffusion layer at a portion excluding the beam portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010025698A (en) * 2008-07-17 2010-02-04 Dainippon Printing Co Ltd Sensor and method of manufacturing the same
JPWO2011161917A1 (en) * 2010-06-25 2013-08-19 パナソニック株式会社 Acceleration sensor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009236756A (en) * 2008-03-27 2009-10-15 Dainippon Printing Co Ltd Sensor and its manufacturing method
JP2010025698A (en) * 2008-07-17 2010-02-04 Dainippon Printing Co Ltd Sensor and method of manufacturing the same
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