JP2004109114A

JP2004109114A - Semiconductor multiaxial acceleration sensor

Info

Publication number: JP2004109114A
Application number: JP2003149760A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yoshida; 吉田　仁; Daisuke Wakabayashi; 若林　大介; Kazushi Kataoka; 片岡　万士; Koji Goto; 後藤　浩嗣
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-07-26
Filing date: 2003-05-27
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2023-05-27
Also published as: JP4589605B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor multiaxial acceleration sensor capable of restraining the deterioration of a temperature characteristic caused by a wiring pattern electrically connected to a resistor installed in a flexural part. <P>SOLUTION: A sensor body 1 is provided with a weight part 12 disposed inside an oblong frame-like frame part 11. The weight part 12 has: a rectangular solid-like main weight part 12a supported by the frame part 11 by interlaying the four flexural parts 13; and four rectangular solid-like additional weight parts 12b connected continuously and integrally with the respective four corners of the weight part 12a. The sensor body 1 includes two kinds of wiring patterns such as diffusion layer wiring patterns 15 and metal wiring patterns 17 electrically connected to piezo-resistance R1x-R4x, R1y-R4y and R1z-R4z of resistors, and at least parts thereof formed in the respective flexural parts 13 are formed of the wiring patterns 15. Each wiring pattern 17 is electrically connected to the corresponding wiring pattern 15 at a contact part 20. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、自動車、家電製品などに用いられ複数方向それぞれの加速度に感度を有する半導体多軸加速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から提供されている半導体加速度センサとしては、ピエゾ抵抗式のものや静電容量式のものなどがある。ここにおいて、ピエゾ抵抗式の半導体加速度センサの一例として、複数方向それぞれの加速度に感度を有する半導体多軸加速度センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この種の半導体多軸加速度センサでは、例えば、図１９に示すように、シリコン基板上にシリコンエピタキシャル層を成長した所謂エピ基板を用いて形成したセンサ本体１’の裏面にガラス製のカバー２が接合されている。なお、図１９は一部破断した概略斜視図である。
【０００３】
センサ本体１’は、矩形枠状のフレーム部１１’を備え、フレーム部１１’の内側に配置された重り部１２’がフレーム部１１’よりも薄肉である４つの撓み部１３’を介してフレーム部１１’に連続一体に連結された構造を有している。なお、フレーム部１１’と重り部１２’とは水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ）などのアルカリ系溶液を用いたシリコンの異方性エッチングなどによって上記エピ基板の一部をエッチング除去することにより分離されている。
【０００４】
各撓み部１３’には、それぞれひずみ検出素子として２個ずつのピエゾ抵抗Ｒが形成されている。ピエゾ抵抗Ｒは、ブリッジ回路を構成するように金属配線（例えば、アルミニウム配線）１７によって接続されている。また、ブリッジ回路の各端子となるパッド１６はフレーム部１１’に形成されている。
【０００５】
ここにおいて、図１９の左側に示したように、センサ本体１’の厚み方向をｚ軸方向、ｚ軸方向に直交する平面においてフレーム部１１’の一辺に沿った方向をｘ軸方向、この一辺に直交する辺に沿った方向をｙ軸方向と規定すれば、重り部１２’は、ｘ軸方向に延長された２つ１組の撓み部１３’，１３’と、ｙ軸方向に延長された２つ１組の撓み部１３’，１３’とを介してフレーム部１１’に支持されていることになり、ｘ軸方向に延長された２つの撓み部１３’，１３’に形成された合計４つのピエゾ抵抗Ｒがブリッジ回路を構成するように金属配線１７によって電気的に接続され、ｙ軸方向に延長された２つの撓み部１３’，１３’に形成された合計４つのピエゾ抵抗Ｒが別のブリッジ回路を構成するように金属配線１７によって電気的に接続されている。なお、各ブリッジ回路それぞれの各端子となるパッド１６は各ブリッジ回路ごとに設けられている。つまり、２つのブリッジ回路それぞれについて入力用の２個のパッド１６と出力用の２個のパッド１６とが設けられており、合計８個のパッド１６が設けられている。
【０００６】
したがって、センサ本体１’にｘ軸方向ないしｙ軸方向の成分を含む外力（すなわち、加速度）が作用すると、重り部１２’の慣性によってフレーム部１１’に対して重り部１２’が変位し、結果的に撓み部１３’が撓んで当該撓み部１３’に形成されているピエゾ抵抗Ｒの抵抗値が変化することになる。つまり、ピエゾ抵抗Ｒの抵抗値の変化を検出することによりセンサ本体１’に作用したｘ軸方向ないしｙ軸方向の加速度をそれぞれ検出することができる。
【０００７】
ところで、センサ本体１’では、ｘ軸方向およびｙ軸方向それぞれの加速度の検出感度の高感度化を図るために、各軸方向の加速度が作用した際に撓み部１３’において発生する応力が最大となる重り部１２’近傍の部分にピエゾ抵抗Ｒを配置してある。つまり、ピエゾ抵抗Ｒの形成位置を最適化することでｘ軸方向およびｙ軸方向それぞれの加速度を高感度で検出できるようにしてある。また、ピエゾ抵抗Ｒとパッド１６とを電気的に接続する配線を金属配線１７によって構成することで配線の抵抗値をピエゾ抵抗Ｒの抵抗値に比べて十分小さくでき、配線の抵抗値を無視でき、ブリッジ回路の回路バランスが容易になる。なお、撓み部１３’の延長方向における長さを長くすることによっても高感度化を図ることができる。
【０００８】
上述のカバー２’は、外形が矩形状であって、センサ本体１’の裏面に周部が陽極接合により接合されており、重り部１２’との対向面に重り部１２’の移動範囲を確保するための凹所２ａ’が形成されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１１−１６０３４８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体加速度センサにおいては使用温度範囲におけるブリッジ回路の出力電圧のオフセット電圧（加速度が作用していない状態での出力電圧）が小さいことが望ましく、例えば車載用の半導体加速度センサでは、−４０℃〜８０℃という比較的広い温度範囲におけるオフセット電圧の変動幅が小さいことが望ましい。
【００１１】
しかしながら、上記従来構成の半導体多軸加速度センサでは、フレーム部１１’に対する重り部１２’の変位により撓み部１３’に生じるひずみによって抵抗率の変化する抵抗体であるピエゾ抵抗Ｒとパッド１６とを電気的に接続する配線が金属配線１７により構成されているので、撓み部１３’に金属（金属配線１７）とシリコン（上記シリコンエピタキシャル層において金属配線１７に重なる部分）とからなるバイメタルが形成されることとなる。このため、温度特性の評価中に金属とシリコンとの熱膨張係数差から生じる熱応力による撓みが発生し、加速度以外の要因である熱応力によるピエゾ抵抗Ｒの抵抗値変化が検出されてしまうばかりでなく、使用温度範囲でのオフセット電圧の変動幅が大きくなってしまう（熱ヒステリシスが発生する）という不具合があった。特に、検出感度の高感度を図るために撓み部１３’の長さを長くした場合には、上記バイメタルが温度特性に与える影響が大きくなる。
【００１２】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、撓み部に設けた抵抗体と電気的に接続された配線に起因した温度特性の悪化を抑制できる半導体多軸加速度センサを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、枠状のフレーム部の内側に配置した重り部が重り部を挟んでフレーム部に延長された少なくとも１組の撓み部を介してフレーム部に支持され、フレーム部に対する重り部の変位により撓み部に生じるひずみによって抵抗率の変化する抵抗体が各撓み部に形成されたセンサ本体を備え、複数方向の加速度をそれぞれ検出する半導体多軸加速度センサであって、抵抗体に電気的に接続された配線のうち少なくとも各撓み部に設けられる部分の一部もしくは全部は、拡散層配線からなることを特徴とする。このような構成によれば、配線のうち撓み部に形成される部分の一部もしくは全部が拡散層配線からなるので、抵抗体からフレーム部側へ延設する配線を全長に亘って金属配線により形成しなくてもよく、拡散層配線と撓み部との熱膨張係数が略等しいから、従来のように撓み部の配線が金属配線のみにより構成され金属配線の金属材料と撓み部の材料との熱膨張係数の相違に起因したバイメタルが形成される場合に比べて、抵抗体と電気的に接続された配線に起因した温度特性の悪化を抑制できる。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記撓み部の組として互いに直交する方向に延長された２組を備え、前記各撓み部の延長方向において前記重り部近傍に一対ずつ形成された前記抵抗体および前記配線の一部で構成され互いに異なる方向の加速度を検出するブリッジ回路を前記撓み部の組ごとに有することを特徴とする。このような構成によれば、少なくとも２つの方向それぞれの加速度に応じた前記センサ本体の各出力をそれぞれブリッジ回路の出力電圧として得ることができる。
【００１５】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記各撓み部それぞれに前記一対の抵抗体とは別の抵抗体が形成され、当該別の抵抗体および前記配線の一部で構成され前記各ブリッジ回路とは異なる方向の加速度を検出するブリッジ回路を有することを特徴とする。このような構成によれば、３つの方向それぞれの加速度に応じた前記センサ本体の各出力をそれぞれブリッジ回路の出力電圧として得ることができる。
【００１６】
請求項４の発明は、請求項２または請求項３の発明において、前記各撓み部に形成されている前記抵抗体および前記配線は、前記組をなす前記撓み部にて発熱量が略同等となるように前記抵抗体および前記配線の電気抵抗を設定してなることを特徴とする。このような構成によれば、前記撓み部での発熱に起因した温度上昇による前記各ブリッジ回路それぞれのオフセット電圧の変動を小さくすることができる。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記拡散層配線は、少なくとも前記組をなす前記撓み部において略同形状に形成されてなることを特徴とする。このような構成によれば、前記組をなす前記撓み部において発生する応力が略等しくなるので、前記組をなす前記撓み部において発生する応力が異なる場合に比べてオフセット電圧を小さくすることができる。
【００１８】
請求項６の発明は、請求項２ないし請求項５の発明において、前記重り部に前記配線の一部が形成され、前記配線のうち前記重り部に形成される部分は、拡散層配線と金属配線との少なくとも一方で構成され、互いに交差する前記配線の一方が拡散層配線により構成されるとともに他方が金属配線により構成され、拡散層配線と金属配線との間には絶縁膜が介在することを特徴とする。このような構成によれば、前記重り部に前記配線の一部を形成しない場合に比べて前記配線の引き回しが容易になり、前記配線の抵抗値を小さくすることが可能になるとともに、前記センサ本体の小型化を図ることが可能になる。
【００１９】
請求項７の発明は、請求項１の発明において、前記組をなす前記撓み部の前記各撓み部の延長方向において前記重り部近傍に一対ずつ形成された前記抵抗体および前記配線の一部により構成されるブリッジ回路を有し、前記配線のうち前記重り部に形成される部分は、拡散層配線と金属配線との少なくとも一方で形成され、互いに交差する前記配線の一方が拡散層配線により構成されるとともに他方が金属配線により構成され、拡散層配線と金属配線との間には絶縁膜が介在することを特徴とする。このような構成によれば、前記重り部に前記配線の一部を形成しない場合に比べて前記配線の引き回しが容易になり、前記配線の抵抗値を小さくすることが可能になるとともに、前記センサ本体の小型化を図ることが可能になる。
【００２０】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記撓み部の組として互いに直交する方向に延長された２組を備えることを特徴とする。このような構成によれば、少なくとも２つの方向それぞれの加速度に応じた前記センサ本体の各出力をそれぞれブリッジ回路の出力電圧として得ることができる。
【００２１】
請求項９の発明は、請求項１の発明において、前記抵抗体および前記配線の一部により構成されそれぞれ異なる方向の加速度を検出する複数のブリッジ回路を有し、各ブリッジ回路の入力用のパッドを共通化してフレーム部に設けてあることを特徴とする。このような構成によれば、各ブリッジ回路ごとに入力用のパッドを前記フレーム部に設ける場合に比べて前記配線のレイアウトが容易になるとともにパッドの数を削減でき、前記センサ本体の小型化を図ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本実施形態の半導体多軸加速度センサは、図２に示すように、厚み方向の中間部にシリコン酸化膜からなる埋込酸化膜１０２を有するＳＯＩ基板１００を用いて形成したセンサ本体１の裏面にガラス製のカバー２を陽極接合により固着した構造を有する。なお、ＳＯＩ基板１００は、シリコン基板からなる支持基板１０１とｎ形のシリコン層（シリコン活性層）１０３との間に絶縁膜である埋込酸化膜１０２が形成された所謂ＳＯＩウェハの一部により構成される。
【００２３】
センサ本体１は、図１ないし図３に示すように、矩形枠状のフレーム部１１を備え、フレーム部１１の内側に配置された重り部１２がフレーム部１１よりも薄肉である４つの撓み部１３を介してフレーム部１１に連続一体に連結された構造を有している。ここにおいて、センサ本体１は、重り部１２における埋込酸化膜１０２よりも裏面側の部分の厚さがフレーム部１１における埋込酸化膜１０２よりも裏面側の部分の厚さに比べて薄くなっており、フレーム部１１の裏面が全周にわたって矩形状のカバー２の周部に接合されている。したがって、重り部１２の裏面とカバー２との間には重り部１２の厚さ方向への重り部１２の変位を可能とする隙間が形成されている。なお、各撓み部１３は、上述のシリコン層１０３の一部と当該一部に積層されたシリコン酸化膜からなる絶縁膜（図示せず）とで構成されている。
【００２４】
重り部１２は、上述の４つの撓み部１３を介してフレーム部１１に支持された直方体状の主重り部１２ａと、センサ本体１の主表面側から見て主重り部１２ａの四隅それぞれに連続一体に連結された直方体状の４つの付加重り部１２ｂとを有している。つまり、各付加重り部１２ｂは、フレーム部１１と主重り部１２ａと互いに直交する方向に延長された２つの撓み部１３，１３とで囲まれる空間に配置され、各付加重り部１２ｂそれぞれの周囲には主重り部１２ａとの連結部位を除いてスリット１４が形成されている。
【００２５】
ところで、図１の左下に示したように、センサ本体１の厚み方向をｚ軸方向、ｚ軸方向に直交する平面において矩形枠状のフレーム部１１の一辺に沿った方向をｘ軸方向、この一辺に直交する辺に沿った方向をｙ軸方向と規定すれば、重り部１２は、ｘ軸方向に延長されて主重り部１２ａを挟む２つ１組の撓み部１３，１３と、ｙ軸方向に延長されて主重り部１２ａを挟む２つ１組の撓み部１３，１３とを介してフレーム部１１に支持されていることになる。
【００２６】
ｘ軸方向に延長された２つの撓み部１３，１３のうち図１の左側の撓み部１３は延長方向（長手方向）において主重り部１２ａ近傍に２つのピエゾ抵抗Ｒ１ｘ，Ｒ３ｘが形成されるとともにフレーム部１１近傍に１つのピエゾ抵抗Ｒ４ｚが形成され、図１の右側の撓み部１３は延長方向において主重り部１２ａ近傍に２つのピエゾ抵抗Ｒ２ｘ，Ｒ４ｘが形成されるとともにフレーム部１１近傍に１つのピエゾ抵抗Ｒ２ｚが形成されている。ここに、主重り部１２ａ近傍の４つのピエゾ抵抗Ｒ１ｘ，Ｒ２ｘ，Ｒ３ｘ，Ｒ４ｘは、ｘ軸方向の加速度を検出するために形成されたものであって、長手方向を撓み部１３の延長方向に一致させてあり、図４に示す左側のブリッジ回路を構成するように接続されている。なお、ピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘは、ｘ軸方向の加速度が作用したときに撓み部１３において最大応力が発生する領域に形成されている。
【００２７】
ｙ軸方向に延長された２つの撓み部１３，１３のうち図１の上側の撓み部１３は延長方向において主重り部１２ａ近傍に２つのピエゾ抵抗Ｒ１ｙ，Ｒ３ｙが形成されるとともにフレーム部１１近傍に１つのピエゾ抵抗Ｒ１ｚが形成され、図１の下側の撓み部１３は延長方向において主重り部１２ａ近傍に２つのピエゾ抵抗Ｒ２ｙ，Ｒ４ｙが形成されるとともにフレーム部１１近傍に１つのピエゾ抵抗Ｒ３ｚが形成されている。ここに、主重り部１２ａ近傍の４つのピエゾ抵抗Ｒ１ｙ，Ｒ２ｙ，Ｒ３ｙ，Ｒ４ｙは、ｙ軸方向の加速度を検出するために形成されたものであり、長手方向を撓み部１３の延長方向に一致させてあり、図４に示す中央のブリッジ回路を構成するように接続されている。なお、ピエゾ抵抗Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙは、ｙ軸方向の加速度が作用したときに撓み部１３において最大応力が発生する領域に形成されている。
【００２８】
また、フレーム部１１近傍の４つのピエゾ抵抗Ｒ１ｚ，Ｒ２ｚ，Ｒ３ｚ，Ｒ４ｚは、ｚ軸方向の加速度を検出するために形成されたものであり、図４に示す右側のブリッジ回路を構成するように接続されている。ただし、ピエゾ抵抗Ｒ１ｚ〜Ｒ４ｚは、ｚ軸方向の加速度が作用したときに撓み部１３において最大応力が発生する領域に形成されている。また、２つ１組となる撓み部１３，１３のうち一方の組の撓み部１３，１３に形成したピエゾ抵抗Ｒ１ｚ，Ｒ４ｚは長手方向が撓み部１３，１３の延長方向（長手方向）と一致するように形成されているのに対して、他方の組の撓み部１３，１３に形成したピエゾ抵抗Ｒ２ｚ，Ｒ３ｚは長手方向が撓み部１３，１３の幅方向（短手方向）と一致するように形成されている。
【００２９】
ところで、フレーム部１１には、８個のパッドを設けてある。ここに、上述の各ブリッジ回路それぞれの出力端子となるパッドは各ブリッジ回路ごとに設けてあるが、各ブリッジ回路の入力端子となるパッドは３つのブリッジ回路で共通化されている（つまり、３つのブリッジ回路に対する入力端子としては２つのパッドのみ設けてある）。図４の回路においては、ｘ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路の２つの出力端子Ｘ１，Ｘ２、ｙ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路の２つの出力端子Ｙ１，Ｙ２、ｚ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路の２つの出力端子Ｚ１，Ｚ２、各ブリッジ回路に共通の２つの入力端子ＶＤＤ，ＧＮＤがそれぞれパッドに対応している。なお、図１においてはフレーム部１１上に形成されるパッドおよびフレーム部１１に設けられる配線（拡散層配線および金属配線）のほとんどの図示を省略してあり、フレーム部１１上において図示を省略された各配線は配線ごとに矢印を付して矢先に表記した上記各端子それぞれに対応するＸ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２，Ｚ１，Ｚ２，ＶＤＤ，ＧＮＤのパッドに接続されている。例えば、図１においてピエゾ抵抗Ｒ１ｘの左端に接続されフレーム部１１まで延設された拡散層配線１５は出力端子Ｘ１に対応するパッドに接続されている。また、入力端子ＶＤＤと入力端子ＧＮＤとの間には外部電源（図示せず）から電圧が印加されるが、入力端子ＶＤＤが外部電源の高電位側、入力端子ＧＮＤが低電位側（グランド側）に接続される。
【００３０】
次に、加速度の検出原理について図５ないし図７を参照しながら説明するが、検出原理については周知なので簡単に説明する。なお、図５は上述の各ブリッジ回路を示しており、ｘ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路の場合には図５のピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４が上述のピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘとなるとともに図５の出力端子Ｖ１，Ｖ２が上述の出力端子Ｘ１，Ｘ２となり、ｙ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路の場合には図５中のピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４が上述のピエゾ抵抗Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙとなるとともに図５の出力端子Ｖ１，Ｖ２が上述の出力端子Ｙ１，Ｙ２となり、ｚ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路の場合には図５中のピエゾ抵抗Ｒ１がピエゾＲ４ｚ、ピエゾ抵抗Ｒ２がピエゾＲ１ｚ、ピエゾ抵抗Ｒ３がピエゾＲ２ｚ、ピエゾ抵抗Ｒ４がピエゾＲ３ｚとなるとともに図５の出力端子Ｖ１，Ｖ２が上述の出力端子Ｚ１，Ｚ２となる。
【００３１】
いま、センサ本体１にｘ軸方向の成分を含む外力（すなわち、加速度）が作用したとすると、図６に示すように、重り部１２の慣性によってフレーム部１１に対して重り部１２が変位し、結果的に撓み部１３が撓んで当該撓み部１３に形成されているピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４（Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘ）の抵抗値が変化することになる（なお、図６中の矢印Ｂは重り部１２の変位した向きを示している）。この場合、ピエゾ抵抗Ｒ１，Ｒ３（Ｒ１ｘ，Ｒ３ｘ）は引張応力を受け、ピエゾ抵抗Ｒ２，Ｒ４は圧縮応力を受ける。図６中において「＋」を丸で囲んだ記号は当該直下に形成されているピエゾ抵抗が引張応力を受けることを示し、「−」を丸で囲んだ記号は当該記号直下に形成されているピエゾ抵抗が圧縮応力を受けることを示している。一般的にピエゾ抵抗は引張応力を受けると抵抗値（抵抗率）が増大し、圧縮応力を受けると抵抗値（抵抗率）が減少する特性を有しているので、ピエゾ抵抗Ｒ１，Ｒ３は抵抗値が増大し、ピエゾ抵抗Ｒ２，Ｒ４は抵抗値が減少することになる。したがって、図５における出力端子Ｖ１，Ｖ２（Ｘ１，Ｘ２）間に電位差が生じる。ここに、出力端子Ｖ１の電位をｖ１、出力端子Ｖ２の電位をｖ２、ブリッジ回路の出力電圧をｖとすれば、ｖ＝ｖ１−ｖ２となるから、ピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値の変化を検出することによりセンサ本体１に作用したｘ軸方向の加速度を検出することができるのである。なお、ｘ軸方向の加速度が作用したときには、ｙ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路およびｚ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路では抵抗値の増減が相殺されて出力端子Ｖ１，Ｖ２間に電位差は生じない。
【００３２】
同様に、センサ本体１にｙ軸方向の成分を含む外力（すなわち、加速度）が作用した場合にも、図６に示すように、重り部１２の慣性によってフレーム部１１に対して重り部１２が変位し、結果的に撓み部１３が撓んで当該撓み部１３に形成されているピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４（Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙ）の抵抗値が変化することになり、出力端子Ｖ１，Ｖ２（Ｙ１，Ｙ２）間に電位差が生じるので、出力端子Ｖ１の電位をｖ１、出力端子Ｖ２の電位をｖ２、ブリッジ回路の出力電圧をｖとすれば、ｖ＝ｖ１−ｖ２となるから、ピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値の変化を検出することによりセンサ本体１に作用したｙ軸方向の加速度を検出することができるのである。
【００３３】
また、センサ本体１にｚ軸方向の成分を含む外力（すなわち、加速度）が作用した場合には、図７に示すように、重り部１２の慣性によってフレーム部１１に対して重り部１２が変位し、結果的に撓み部１３が撓んで当該撓み部１３に形成されているピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４（Ｒ１ｚ〜Ｒ４ｚ）の抵抗値が変化することになる（なお、図７中の矢印Ｃは重り部１２の変位した向きを示している）。ここにおいて、ピエゾ抵抗Ｒ１ｚ〜Ｒｚ４は同じ応力（図示例では圧縮応力）を受けるが、ピエゾ抵抗Ｒ１ｚ，Ｒ３ｚでは撓み部１３の延長方向に沿った向きで電流が流れるのに対してピエゾ抵抗Ｒ２ｚ，Ｒ４ｚでは撓み部１３の幅方向に沿った向きで電流が流れることによりピエゾ抵抗Ｒ１ｚ，Ｒ３ｚとピエゾ抵抗Ｒ２ｚ，Ｒ４ｚとで抵抗値の増減が逆となり、出力端子Ｖ１，Ｖ２（Ｚ１，Ｚ２）間に電位差が生じるので、出力端子Ｖ１の電位をｖ１、出力端子Ｖ２の電位をｖ２、ブリッジ回路の出力電圧をｖとすれば、ｖ＝ｖ１−ｖ２となるから、ピエゾ抵抗Ｒ１〜Ｒ４の抵抗値の変化を検出することによりセンサ本体１に作用したｚ軸方向の加速度を検出することができるのである。
【００３４】
なお、本実施形態では、ピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘ，Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙ，Ｒ１ｚ〜Ｒ４ｚそれぞれが、フレーム部１１に対する重り部１２の変位により撓み部１３に生じるひずみによって抵抗率の変化する抵抗体を構成している。
【００３５】
ところで、上述の説明から分かるように、センサ本体１では、ピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘ，Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙ，Ｒ１ｚ〜Ｒ４ｚが上記各ブリッジ回路を構成するように電気的に接続されるとともにパッドに電気的に接続されるが、本実施形態では、ピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘ，Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙ，Ｒ１ｚ〜Ｒ４ｚに電気的に接続された配線として拡散層配線１５と金属配線（例えば、アルミニウム配線）１７との２種類があり、少なくとも各撓み部１３に形成される部分が拡散層配線１５により構成されている。ここにおいて、各ピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘ，Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙ，Ｒ１ｚ〜Ｒ４ｚに電気的に接続された配線のうちフレーム部１１に形成される部分の配線の大部分は金属配線（図示せず）により構成されているが、各ピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘ，Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙ，Ｒ１ｚ〜Ｒ４ｚおよび各パッドのレイアウトの関係で配線を交差させる必要がある場合には、互いに交差する配線の一方を拡散層配線により構成するとともに他方を金属配線により構成するようにしてある。ただし、金属配線は、上述のシリコン層１０３上に形成した上記絶縁膜上に形成してあり、金属配線と拡散層配線とはコンタクト部において電気的に接続されている。ここに、上記絶縁膜は上述のようにシリコン酸化膜により構成されているが、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜により構成してもよく、いずれにしても、コンタクト部は、上記絶縁膜に開孔したコンタクトホールに金属配線の一部を埋め込むことにより形成されている。したがって、コンタクト部を除けば、金属配線と拡散層配線とが交差する部分では、金属配線と拡散層配線との間に上記絶縁膜の一部が介在している。
【００３６】
また、ピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘをブリッジ接続する配線およびピエゾ抵抗Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙをブリッジ接続する配線をフレーム部１１に引き回すようにレイアウトした場合には配線長が長くなりブリッジ回路内で配線の抵抗値が不均一になるばかりでなく、センサ本体１の大型化を招いてしまう。そこで、本実施形態では、ピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘをブリッジ接続する配線およびピエゾ抵抗Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙをブリッジ接続する配線の一部を主重り部１２ａに形成するようにしてある。ただし、このような配線のレイアウトに関しては配線を適宜交差させる必要があるので、互いに交差する配線の一方を拡散層配線１５により構成するとともに他方を金属配線１７により構成するようにしてある。ここに、金属配線１７は、主重り部１２ａにおける上述のシリコン層１０３上のシリコン酸化膜からなる絶縁膜上に形成してあり、金属配線１７と拡散層配線１５とはコンタクト部２０において電気的に接続されている。また、主重り部１２ａに形成される拡散層配線１５の平面形状はＬ字状であって、主重り部１２ａに形成される４つの拡散層配線１５は互いに交差しないように配設している。
【００３７】
なお、本実施形態では、上述のシリコン層１０３の導電形がｎ形なので、各ピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘ、Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙ、Ｒ１ｚ〜Ｒ４ｚの導電形をｐ形としてあり、拡散層配線１５の導電形を高濃度のｐ形としてあるが、シリコン層１０３の導電形がｐ形の場合には各ピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘ，Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙ，Ｒ１ｚ〜Ｒ４ｚの導電形をｎ形とするとともに、拡散層配線１５の導電形を高濃度のｎ形とすればよい。また、ＳＯＩ基板１００については、支持基板１０１の厚さが４００〜６００μｍ程度、埋込酸化膜１０２の厚さが０．３〜１．５μｍ程度、シリコン層１０３の厚さが４〜６μｍ程度に設定してあることが望ましいが、これらの数値は特に限定するものではない。
【００３８】
ところで、上述の図５のようなブリッジ回路において、センサ本体１に加速度が作用していないときの出力電圧（ｖ＝ｖ１−ｖ２）であるオフセット電圧（零点電圧）は小さい方が望ましい。ここに、上述のように各撓み部１３に形成する配線を拡散層配線１５により構成したセンサ本体１では、各撓み部１３に形成する配線を従来例同様に金属配線（例えば、アルミニウム配線）で構成したものに比べて温度特性が優れているが、オフセット電圧が大きくなってしまう恐れがある。すなわち、各撓み部１３に形成する配線を金属配線で構成したものでは、ピエゾ抵抗間を連結する配線に比抵抗の小さな金属（例えば、アルミニウム）を用いていることにより、ピエゾ抵抗間を連結する配線の配線長に長短があってもオフセット電圧を小さくできるのに対して、各撓み部１３に形成する配線をシリコンに不純物をドープして形成する拡散層配線１５で構成した本実施形態のセンサ本体１では、各撓み部１３における配線の比抵抗が大きいので、結果的にピエゾ抵抗を連結する配線の配線抵抗（抵抗値）が大きくなり、ピエゾ抵抗を連結する配線の配線長の差が大きくなるほどオフセット電圧が大きくなってしまう。そこで、本実施形態では、図８に示すように、ピエゾ抵抗Ｒ１とグランド側の入力端子ＧＮＤとの間に介在する配線の抵抗値をｒ１、ピエゾ抵抗Ｒ２とグランド側の入力端子ＧＮＤとの間に介在する配線の抵抗値をｒ２、ピエゾ抵抗Ｒ１と出力端子Ｖ１との間に介在する配線の抵抗値をｒ３、ピエゾ抵抗Ｒ２と出力端子Ｖ２との間に介在する配線の抵抗値をｒ４、ピエゾ抵抗Ｒ１とピエゾ抵抗Ｒ４との間に介在する配線の抵抗値をｒ５、ピエゾ抵抗Ｒ２とピエゾ抵抗Ｒ３との間に介在する配線の抵抗値をｒ６、ピエゾ抵抗Ｒ３と高電位側の入力端子ＶＤＤとの間に介在する配線の抵抗値をｒ７、ピエゾ抵抗Ｒ４と高電位側の入力端子ＶＤＤとの間に介在する配線の抵抗値をｒ８とすれば、抵抗値ｒ１と抵抗値ｒ２とが等しく、抵抗値ｒ３と抵抗値ｒ４とが等しく、抵抗値ｒ５と抵抗値ｒ６とが等しく、抵抗値ｒ７と抵抗値ｒ８とが等しくなるように配線のレイアウトなどを設計してある。
【００３９】
また、本実施形態では、ｘ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路に関して、組をなす撓み部１３，１３では、各撓み部１３，１３に形成されているピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘおよび配線による発熱量が組をなす撓み部１３，１３にて略同等となるようにピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘおよび拡散層配線１５の電気抵抗を設定してあるので、ブリッジ回路の出力電圧のオフセット電圧を小さくすることができる。同様に、ｙ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路に関して、組をなす撓み部１３，１３では、各撓み部１３，１３に形成されているピエゾ抵抗Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙおよび配線による発熱量が組をなす撓み部１３，１３にて略同等となるようにピエゾ抵抗Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙおよび拡散層配線１５の電気抵抗を設定してあるので、ブリッジ回路の出力電圧のオフセット電圧を小さくすることができる。また、ｚ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路に関して、各撓み部１３に形成されているピエゾ抵抗Ｒ１ｚ〜Ｒ４ｚおよび配線による発熱量が組をなす撓み部１３，１３にて略同等となるようにピエゾ抵抗Ｒ１ｚ〜Ｒ４ｚおよび拡散層配線１５の電気抵抗を設定してあるので、ブリッジ回路の出力電圧のオフセット電圧を小さくすることができる。なお、各ピエゾ抵抗Ｒ１ｚ〜Ｒ４ｚそれぞれの両端にそれぞれ接続されている拡散層配線１５，１５は抵抗値が等しくなるように設計することが望ましい。
【００４０】
ここで、上述のように撓み部１３における配線として金属配線に比べて抵抗値（配線抵抗）が大きくなる拡散層配線１５を採用する上で考慮しなければならない点として各撓み部１３での発熱量がある。センサ本体１に投入された電力は配線を電流が流れる際にジュール熱として消費されるから、撓み部１３においては拡散層配線１５が発熱する。しかし、センサ本体１は、拡散層配線１５上にシリコン酸化膜からなる上記絶縁膜が形成されており、上記絶縁膜はシリコンに比べて熱絶縁性が高い（熱伝導率が小さい）ので、各撓み部１３にて発生した熱がシリコン層１０３の厚み方向において拡散層配線１５を形成した側の表面側から放熱されにくくなってフレーム部１１や重り部１２に比べて薄肉の撓み部１３の熱歪みを招いて温度特性に支障をきたす恐れがある。したがって、センサ本体１としては、撓み部１３にて発生した熱を速やかに放熱できることが要求されるが、一般的に放熱量は熱伝達距離に反比例するので、撓み部１３における上記絶縁膜の膜厚を薄くすることにより放熱性を向上させることができる。なお、従来から１方向のみの加速度を検出する半導体加速度センサとして、いわゆる片持ち梁式の半導体加速度センサが知られており、片持ち梁式の半導体加速度センサにおいて撓み部に形成する配線を拡散層配線としたものがあるが、片持ち梁式の半導体加速度センサでは重り部において撓み部に連結されていない側が開放端となっているので、拡散層配線での発熱に起因する熱歪みによる温度特性への影響は少ない。しかしながら、両持ち梁式の半導体加速度センサ、特に本実施形態の半導体多軸加速度センサのように４つの撓み部１３が主重り部１２ａを中心として十字状に配置された両持ち梁式の半導体多軸加速度センサにおいては、撓み部１３の発熱が撓み部１３の変形（曲がり）を誘発する可能性があり、撓み部１３の拡散層配線１５で発生した熱を速やかに放熱させることが望ましい。
【００４１】
さて、上記絶縁膜の膜厚は、製造時にＳＯＩ基板１００の主表面側の全面に形成したシリコン酸化膜を拡散層配線１５の形成のためにパターニングし、パターニングされたシリコン酸化膜をマスクとして拡散層配線１５を形成してから、上記マスクとして利用したシリコン酸化膜を残したままＳＯＩ基板１００の主表面側の全面にシリコン酸化膜を形成するようなプロセスを採用することによって、撓み部１３において拡散層配線１５に重なる部分の膜厚を拡散層配線１５に重ならない部分の膜厚に比べて薄くできる（例えば、後述の実施形態４にて図１４を参照しながら説明する製造方法によれば、上記絶縁膜において拡散層配線１５に重なる部分の膜厚を拡散層配線１５に重ならない部分に比べて３０００Å程度薄くすることができる）ので、放熱性を向上させることができる。なお、拡散層配線１５の不純物濃度は１０^１８〜１０^２１（ｃｍ^−３）であればよく、不純物濃度が高いほど配線抵抗（抵抗値）を小さくでき、結果的にセンサ本体１における消費電力および発熱量を低減できて、温度特性の向上を図れる。
【００４２】
ところで、上述の各ピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘ，Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙ，Ｒｚ１〜Ｒ４ｚおよび各拡散層配線１５は例えばイオン注入装置を用いてボロンなどのｐ形不純物を注入することにより形成してもよいし、ボロンなどのｐ形不純物のプレデポジションを行った後にドライブインを行うことにより形成してもよい。
【００４３】
また、重り部１２は、例えば、ＳＯＩ基板１００においてスリット１４および撓み部１３に対応する部位を裏面側から誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置により埋込酸化膜１０２に達するまで垂直にエッチングした後、ＳＯＩ基板１００においてスリット１４に対応する部位をＳＯＩ基板１００の主表面から埋込酸化膜１０２に達する深さまでエッチング（ドライエッチングないしウェットエッチング）し、その後、ＳＯＩ基板１００においてスリット部１４および撓み部１３に対応する部位の埋込酸化膜１０２をエッチング（ドライエッチングないしウェットエッチング）して除去することにより形成すればよい。このような製造方法によれば、撓み部１３はシリコン層１０３の一部および当該一部上の絶縁膜とで構成されることになり、ＳＯＩ基板１００の裏面側および主表面側それぞれからのエッチング時に埋込酸化膜１０２をエッチングストッパとして利用することで、撓み部１３の厚さ寸法を高精度に管理することが可能となって、歩留まりの向上が図れ、結果的に低コスト化を図れる。また、重り部１２を形成するにあたって、ＳＯＩ基板１００においてスリット１４および撓み部１３に対応する部位を裏面側から誘導結合プラズマ型のドライエッチング装置により埋込酸化膜１０２に達するまで垂直にエッチングしているので、従来のようにＫＯＨなどのアルカリ系溶液を用いたシリコンの異方性エッチングを利用して重り部１２を形成する場合に比べて、重り部１２の外周面とフレーム部１１の内周面との間の間隔を小さくすることができるから、センサ本体１の小型化を図れ、カバー２を含めたセンサチップの小型化を図ることができる。
【００４４】
以上説明した本実施形態の半導体多軸加速度センサでは、ピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘ，Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙ，Ｒ１ｚ〜Ｒ４ｚに電気的に接続された配線のうち少なくとも各撓み部１３に形成される部分が拡散層配線１５からなるので、配線のうち撓み部１３に形成される部分と撓み部１３との熱膨張係数が略等しくなり、図１９に示した従来構成のように撓み部１３’に金属配線１７のみが形成され金属配線１７の材料と撓み部１３’の材料との熱膨張係数の相違に起因したバイメタルが形成される場合に比べて、ピエゾ抵抗Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘ，Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙ，Ｒ１ｚ〜Ｒ４ｚと電気的に接続された配線に起因した温度特性の悪化を防止でき、優れた温度特性を得ることができる。すなわち、本実施形態の半導体多軸加速度センサでは、意図しないバイメタルに起因した温度特性の悪化を防止することができ、使用温度範囲でのオフセット電圧の変動幅を従来に比べて小さくすることができる（熱ヒステリシスを従来に比べて小さくすることができる）。
【００４５】
また、本実施形態では、上述のように３つのブリッジ回路で入力用の２つのパッドを共通化してある（３つのブリッジ回路が並列接続されている）ので、各ブリッジ回路ごとに入力用のパッドをフレーム部１１に設ける場合に比べて配線のレイアウトが容易になるとともにパッドの数を削減でき、センサ本体１の小型化を図ることができ、カバー２を含めたセンサチップ全体の小型化を図ることができる。
【００４６】
（実施形態２）
本実施形態の半導体多軸加速度センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図９に示すように、センサ本体１における拡散層配線１５および金属配線１７の形状やレイアウトが相違し、撓み部１３に形成される拡散層配線１５が、少なくとも組をなす撓み部１３において略同形状に形成されている。ここにおいて、本実施形態の半導体多軸加速度センサのセンサ本体１は、長手方向をｘ軸方向に一致するように配置されて組をなす２つの撓み部１３について見れば、図９における左側の撓み部１３に形成した複数の拡散層配線１５と同図における右側の撓み部１３に形成した複数の拡散層配線１５とが、長手方向をｙ軸方向に一致するように配置されて組をなす２つの撓み部１３の中心軸を結ぶ直線を中心線としてそれぞれ線対称な位置に配置され互いに同形状に形成されている。また、長手方向をｙ軸方向に一致するように配置されて組をなす２つの撓み部１３について見れば、図９における上側の撓み部１３に形成した拡散層配線１５と同図における下側の撓み部１３に形成した拡散層配線１５とが、長手方向をｘ軸方向に一致するように配置されて組をなす２つの撓み部１３の中心軸を結ぶ直線を中心線としてそれぞれ線対称な位置に配置され互いに同形状に形成されている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
しかして、本実施形態の半導体多軸加速度センサでは、撓み部１３に形成される拡散層配線１５が、少なくとも組をなす撓み部１３において略同形状に形成されていることにより、組をなす撓み部１３において発生する応力が略等しくなるので、組をなす撓み部１３において発生する応力が異なる場合に比べてオフセット電圧を小さくすることができる。しかも、組をなす撓み部１３，１３では、各撓み部１３，１３に形成されている抵抗体および配線による発熱量が組をなす撓み部１３，１３にて略同等となるように抵抗体および拡散層配線１５の電気抵抗を設定してあるので、ブリッジ回路の出力電圧のオフセット電圧を小さくすることができる。また、実施形態１にて説明したように、撓み部１３において拡散層配線１５に重なる部分の絶縁膜の膜厚を拡散層配線１５に重ならない部分の絶縁膜の膜厚に比べて薄くすることにより放熱性を向上させることができるが、本実施形態では、各撓み部１３にそれぞれについて、拡散層配線１５の線幅（撓み部１３の幅方向における寸法）を、隣り合う拡散層配線１５間の間隔を電気的な絶縁が確保できる間隔に設定した上で、より大きな寸法に設定しているので（つまり、各撓み部１３それぞれについて、撓み部１３の一部を構成するシリコン層１０３の主表面における拡散層配線１５の占める面積を実施形態１に比べて大きくしてあるので）、撓み部１３においてシリコン層１０３上の絶縁膜の膜厚が薄くなる部分の占める割合が増え、実施形態１に比べてより放熱性を向上させることができる。
【００４８】
（実施形態３）
本実施形態の半導体多軸加速度センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図１０に示すように、センサ本体１における拡散層配線１５および金属配線１７の形状やレイアウトが相違し、撓み部１３に形成される拡散層配線１５が、少なくとも組をなす撓み部１３において略同形状に形成されている。ここにおいて、本実施形態の半導体多軸加速度センサのセンサ本体１は、長手方向をｘ軸方向に一致するように配置されて組をなす２つの撓み部１３について見れば、図１０における左側の撓み部１３に形成した複数の拡散層配線１５と同図における右側の撓み部１３に形成した複数の拡散層配線１５とが、主重り部１２ａの主表面の中心を中心として１８０°回転対称となるような形状に形成されている。また、センサ本体１は、長手方向をｙ軸方向に一致するように配置されて組をなす２つの撓み部１３について見れば、図９における上側の撓み部１３に形成した拡散層配線１５と同図における下側の撓み部１３に形成した拡散層配線１５とが、主重り部１２ａの主表面の中心を中心として１８０°回転対称となるような形状に形成されている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
しかして、本実施形態の半導体多軸加速度センサでは、撓み部１３に形成される拡散層配線１５が、組をなす撓み部１３において略同形状に形成されていることにより、組をなす撓み部１３において発生する応力が略等しくなるので、組をなす撓み部１３において発生する応力が異なる場合に比べてオフセット電圧を小さくすることができる。しかも、組をなす撓み部１３，１３では、各撓み部１３，１３に形成されている抵抗体および配線による発熱量が組をなす撓み部１３，１３にて略同等となるように抵抗体および拡散層配線１５の電気抵抗を設定してあるので、ブリッジ回路の出力電圧のオフセット電圧を小さくすることができる。また、本実施形態では、実施形態２と同様に、各撓み部１３にそれぞれについて、拡散層配線１５の線幅を、隣り合う拡散層配線１５間の間隔を電気的な絶縁が確保できる間隔に設定した上で、より大きな寸法に設定しているので、撓み部１３においてシリコン層１０３上の絶縁膜の膜厚が薄くなる部分の占める割合が増え、実施形態１に比べてより放熱性を向上させることができる。
【００５０】
（実施形態４）
本実施形態の半導体多軸加速度センサの基本構成は実施形態１と略同じであって、図１１に示すように、センサ本体１における拡散層配線１５および金属配線１７の形状やレイアウトが相違し、撓み部１３に形成される拡散層配線１５が、少なくとも組をなす撓み部１３において略同形状に形成されている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５１】
ところで、撓み部１３の寸法は、例えば、幅寸法が１００μｍ、厚さ寸法が５μｍというように厚さ寸法が幅寸法に比べて非常に小さくなっているので、配線のレイアウトによっては、撓み部１３に形成される複数の拡散層配線１５が図１４に示すように撓み部１３の長手方向に直交する断面において撓み部１３の中心線Ｍ１に対して非対称に形成される場合が考えられる。なお、図１４では、中心線Ｍ１よりも左側の拡散層配線１５の方が右側の拡散層配線１５に比べて中心線Ｍ１に近い位置で幅広に形成されている。
【００５２】
以下、図１４に示す撓み部１３の形成方法について図１５を参照しながら簡単に説明するが、ここではＳＯＩウェハとして、支持基板１０１の厚さが４００μｍ、埋込酸化膜１０２の厚さが０．５μｍ、シリコン層１０３の厚さが５μｍに設定してある場合について説明するが、これらの厚さは特に限定するものではない。
【００５３】
まず、ＳＯＩウェハの主表面側にパイロジェニック酸化法によって第１の所定膜厚（例えば、６０００Å）の膜厚のシリコン酸化膜１８ａを形成することによって、図１５（ａ）に示す構造を得る。その後、フォトリソグラフィ技術を利用して拡散層配線１５を形成するためにパターニングされたレジスト層１９をシリコン酸化膜１８ａ上に形成することによって、図１５（ｂ）に示す構造を得る。
【００５４】
続いて、レジスト層１９をマスクとしてシリコン酸化膜１８ａの一部をフッ酸によりエッチングしてから、レジスト層１９を除去することによって、図１５（ｃ）に示す構造を得る。
【００５５】
次に、パターニングされたシリコン酸化膜１８ａをマスクとしてｐ形不純物（例えば、ボロン）１５ａを拡散炉にてシリコン層１０３の内部へ導入することによって、図１５（ｄ）に示す構造を得る。
【００５６】
その後、上記ｐ形不純物１５ａの拡散による拡散層配線１５の形成と同時に、露出したシリコン層１０３表面に第２の所定膜厚（例えば、４０００Å）のシリコン酸化膜の形成を行うことによって、図１５（ｅ）に示す構造を得る。この際に形成されたシリコン酸化膜と上述のシリコン酸化膜１８ａとでシリコン酸化膜からなる絶縁膜１８を構成している。ここにおいて、絶縁膜１８の膜厚は、シリコン酸化膜１８ａが残っていた部分と残っていなかった部分とで異なっており、前者では７０００Å、後者では４０００Åとなる。なお、この工程におけるプロセス条件としては、例えば、処理温度（拡散温度）を１１００℃、処理時間（拡散時間）を３０分に設定してあり、処理炉（拡散炉）内の雰囲気を水蒸気と酸素との混合気体としてある。
【００５７】
続いて、絶縁膜１８にコンタクトホールを形成し絶縁膜１８上に金属配線１７を形成した後で、ＳＯＩウェハにおいてスリット１４および撓み部１３に対応する部位を裏面側から誘導結合型のドライエッチング装置により埋込酸化膜１０２に達するまで垂直にエッチングし、支持基板１０１のうち撓み部１３の形成予定領域に重なる部分を例えばエッチングし、その後、埋込酸化膜１０２をフッ酸によりエッチングして除去することによって、図１５（ｆ）に示す構造を得る。
【００５８】
したがって、上述の図１４に示した撓み部１３では、撓み部１３の長手方向に直交する断面において撓み部１３の中心線Ｍ１に対して拡散層配線１５が非対称に形成されているだけでなく、絶縁膜１８も非対称に形成されており、絶縁膜１８の応力および結晶歪に起因する拡散層配線１５の応力が図１４における左右で異なるので、図１４に示すように撓み部１３の左右両側で矢印Ｄ１，Ｄ２の向きに発生する応力の大きさが異なって、撓み部１３が図１６に示すようにねじれてしまい、加速度がかかっていないにもかかわらず重り部１２が図１７に示すように傾いてしまうことがある。また、このようなセンサ本体１とカバー２とで構成されるチップを、図１８に示すように、シリコンと熱膨張係数の異なるパッケージ３にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などからなる接着部３２を介してダイボンドした場合、高温下で使用すると、上記チップにおける撓み部１３にパッケージ３の応力が伝達されてしまい、重り部１２の傾きがさらに大きくなってオフセット電圧が変動してしまうことがある。
【００５９】
これに対して、本実施形態の半導体多軸加速度センサにおける４本の撓み部１３は、図１２に示すように、撓み部１３の長手方向に直交する断面において撓み部１３の中心線Ｍ１に対して拡散層配線１５が対称となるように形成されるとともに、絶縁膜１８も対称に形成されている。すなわち、図１２に示した撓み部１３では、３つの拡散層配線１５のうち左右両側の拡散層配線１５の幅寸法が同じで且つ中心線Ｍ１からの距離を同じ寸法に設定してあるとともに、真ん中の拡散層配線１５を中心線Ｍ１により二等分されるような位置に形成してあり、絶縁膜１８の膜厚も中心線Ｍ１から同じ位置では同じ膜厚となっている。また、本実施形態では、図１２に示すように撓み部１３の長手方向に直交する断面において撓み部１３の中心線Ｍ１に対して拡散層配線１５が対称となるように形成するために、撓み部１３の厚み方向への不純物濃度分布にも工夫をしてある。すなわち、シリコン層１０３に不純物をドープした拡散層配線１５は、結晶格子歪みにより内部応力が発生するので、シリコン層１０３内においてシリコン層１０３の主表面側に形成する拡散層配線１５となる不純物拡散領域の拡散深さが浅い場合には、シリコン層１０３内におけるシリコン層１０３の裏面側の領域との内部応力の差が大きく、応力歪みがセンサ本体１の温度特性へ悪影響を与える恐れがある。そこで、本実施形態では、拡散層配線１５となる不純物拡散領域の拡散深さをシリコン層１０３の厚さ寸法の略半分程度とすることで応力緩和による温度特性の向上を図っている。なお、拡散層配線１５となる不純物拡散領域の拡散深さを深くすることで配線断面積の増大による配線抵抗の低減も図れる。
【００６０】
以下、図１２に示す撓み部１３の形成方法について図１３を参照しながら説明するが、基本的には上述の図１５を参照しながら説明した形成方法と同じである。
【００６１】
すなわち、まず、ＳＯＩウェハの主表面側にパイロジェニック酸化法によって第１の所定膜厚（例えば、６０００Å）の膜厚のシリコン酸化膜１８ａを形成し（図１３（ａ））、その後、フォトリソグラフィ技術を利用して拡散層配線１５を形成するためにパターニングされたレジスト層１９をシリコン酸化膜１８ａ上に形成する（図１３（ｂ））。続いて、レジスト層１９をマスクとしてシリコン酸化膜１８ａの一部をフッ酸によりエッチングしてから、レジスト層１９を除去し（図１３（ｃ））、次に、パターニングされたシリコン酸化膜１８ａをマスクとしてｐ形不純物（例えば、ボロン）１５ａを拡散炉にてシリコン層１０３の内部へ導入する（図１３（ｄ））。その後、ｐ形不純物１５ａの拡散による拡散層配線１５の形成と同時に、露出したシリコン層１０３表面に第２の所定膜厚（例えば、４０００Å）のシリコン酸化膜を形成する（図１３（ｅ））。この際に形成されたシリコン酸化膜と上述のシリコン酸化膜１８ａとでシリコン酸化膜からなる絶縁膜１８を構成している。ここにおいて、絶縁膜１８の膜厚は、シリコン酸化膜１８ａが残っていた部分と残っていなかった部分とで異なっており、前者では７０００Å、後者では４０００Åとなる。なお、この工程におけるプロセス条件としては、例えば、処理温度（拡散温度）を１１００℃、処理時間（拡散時間）を３０分に設定してあり、処理炉（拡散炉）内の雰囲気を水蒸気と酸素との混合気体としてある。
【００６２】
続いて、絶縁膜１８にコンタクトホールを形成し絶縁膜１８上に金属配線１７を形成した後で、ＳＯＩウェハにおいてスリット１４および撓み部１３に対応する部位を裏面側から誘導結合型のドライエッチング装置により埋込酸化膜１０２に達するまで垂直にエッチングし、支持基板１０１のうち撓み部１３の形成予定領域に重なる部分を例えばエッチングし、その後、埋込酸化膜１０２をフッ酸によりエッチングして除去する（図１３（ｆ））。
【００６３】
しかして、本実施形態の半導体多軸加速度センサでは、各撓み部１３の長手方向に直交する断面において撓み部１３の中心線Ｍ１に対して拡散層配線１５が対称に形成され且つ絶縁膜１８も対称に形成されているので、絶縁膜１８の応力および結晶歪に起因する拡散層配線１５の応力が図１２における左右で同じになるので、図１２に示すように撓み部１３の左右両側で矢印Ｄ１，Ｄ２の向きに発生する応力の大きさが同じとなって、撓み部１３が図１６に示すようにねじれてしまうことがなく、加速度がかかっていないにもかかわらず重り部１２が図１７に示すように傾いてしまうことを防止することができる。その結果、図１８に示すように、シリコンと熱膨張係数の異なるパッケージ３にエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などからなる接着部３２を介してダイボンドした場合に高温下で使用したとして撓み部１３にパッケージ３の応力が伝達されたとしても、重り部１２が傾むくのを防止することができ、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向それぞれの加速度を検出する各ブリッジ回路のオフセット電圧の変動を抑制することができる。また、本実施形態の半導体多軸加速度センサでは、撓み部１３に形成される拡散層配線１５が、組をなす撓み部１３において略同形状に形成されていることにより、組をなす撓み部１３において発生する応力が略等しくなるので、組をなす撓み部１３において発生する応力が異なる場合に比べてオフセット電圧を小さくすることができる。しかも、組をなす撓み部１３，１３では、各撓み部１３，１３に形成されている抵抗体および配線による発熱量が組をなす撓み部１３，１３にて略同等となるように抵抗体および拡散層配線１５の電気抵抗を設定してあるので、ブリッジ回路の出力電圧のオフセット電圧を小さくすることができる。また、本実施形態では、実施形態２と同様に、各撓み部１３にそれぞれについて、拡散層配線１５の線幅を、隣り合う拡散層配線１５間の間隔を電気的な絶縁が確保できる間隔に設定した上で、より大きな寸法に設定しているので、撓み部１３においてシリコン層１０３上の絶縁膜の膜厚が薄くなる部分の占める割合が増え、実施形態１に比べてより放熱性を向上させることができる。
【００６４】
なお、上記各実施形態では、ＳＯＩウェハにセンサ本体１を形成しているが、ＳＯＩウェハに限らず、シリコンウェハ（所謂エピタキシャルウェハを含む）にセンサ本体１を形成するようにしてもよい。また、上記各実施形態におけるカバー２としてはパイレックス（登録商標）を用いているが、カバー２の材料は陽極接合や共晶接合などによりセンサ本体１との接合が可能な材料であればよく、例えばカバー２をシリコン基板により構成してもよい。また、上記各実施形態では、ｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の３軸の加速度を検出する半導体多軸加速度センサについて例示したが、２軸の加速度を検出する半導体多軸加速度センサに本発明の技術思想を適用できることは勿論である。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、上記構成を採用することにより、配線のうち撓み部に形成される部分の一部もしくは全部が拡散層配線からなるので、抵抗体からフレーム部側へ延設する配線を全長に亘って金属配線により形成しなくてもよく、拡散層配線と撓み部との熱膨張係数が略等しいから、従来のように撓み部の配線が金属配線のみにより構成され金属配線の金属材料と撓み部の材料との熱膨張係数の相違に起因したバイメタルが形成される場合に比べて、抵抗体と電気的に接続された配線に起因した温度特性の悪化を抑制できるという効果がある。
【００６６】
請求項２の発明は、上記構成を採用することにより、請求項１の発明の効果に加えて、少なくとも２つの方向それぞれの加速度に応じた前記センサ本体の各出力をそれぞれブリッジ回路の出力電圧として得ることができるという効果がある。
【００６７】
請求項３の発明は、上記構成を採用することにより、請求項２の発明の効果に加えて、３つの方向それぞれの加速度に応じた前記センサ本体の各出力をそれぞれブリッジ回路の出力電圧として得ることができるという効果がある。
【００６８】
請求項４の発明は、上記構成を採用することにより、請求項２または請求項３の発明の効果に加えて、前記撓み部での発熱に起因した温度上昇による前記各ブリッジ回路それぞれのオフセット電圧の変動を小さくすることができるという効果がある。
【００６９】
請求項５の発明は、上記構成を採用することにより、請求項４の発明の効果に加えて、前記組をなす前記撓み部において発生する応力が略等しくなるので、前記組をなす前記撓み部において発生する応力が異なる場合に比べてオフセット電圧を小さくすることができるという効果がある。
【００７０】
請求項６の発明は、上記構成を採用することにより、請求項２ないし請求項５の発明の効果に加えて、前記重り部に前記配線の一部を形成しない場合に比べて前記配線の引き回しが容易になり、前記配線の抵抗値を小さくすることが可能になるとともに、前記センサ本体の小型化を図ることが可能になるという効果がある。
【００７１】
請求項７の発明は、上記構成を採用することにより、請求項１の発明の効果に加えて、前記重り部に前記配線の一部を形成しない場合に比べて前記配線の引き回しが容易になり、前記配線の抵抗値を小さくすることが可能になるとともに、前記センサ本体の小型化を図ることが可能になるという効果がある。
【００７２】
請求項８の発明は、上記構成を採用することにより、請求項７の発明の効果に加えて、少なくとも２つの方向それぞれの加速度に応じた前記センサ本体の各出力をそれぞれブリッジ回路の出力電圧として得ることができるという効果がある。
【００７３】
請求項９の発明は、上記構成を採用することにより、請求項１の発明の効果に加えて、各ブリッジ回路ごとに入力用のパッドを前記フレーム部に設ける場合に比べて前記配線のレイアウトが容易になるとともにパッドの数を削減でき、前記センサ本体の小型化を図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態１の半導体多軸加速度センサにおけるセンサ本体の概略構成図である。
【図２】同上の半導体多軸加速度センサの一部破断した概略斜視図である。
【図３】同上におけるセンサ本体に形成されたピエゾ抵抗の配置説明図である。
【図４】同上におけるセンサ本体に形成された回路の回路図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【図６】同上の動作説明図である。
【図７】同上の動作説明図である。
【図８】同上の要部説明図である。
【図９】実施形態２の半導体多軸加速度センサにおけるセンサ本体の概略構成図である。
【図１０】実施形態３の半導体多軸加速度センサにおけるセンサ本体の概略構成図である。
【図１１】実施形態４の半導体多軸加速度センサにおけるセンサ本体の概略構成図である。
【図１２】同上の要部概略断面図である。
【図１３】同上の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１４】同上の比較例の要部概略断面図である。
【図１５】同上の比較例の製造方法を説明するための主要工程断面図である。
【図１６】同上の比較例の動作説明図である。
【図１７】同上の比較例の動作説明図である。
【図１８】同上の比較例の実装構造例の説明図である。
【図１９】従来例を示す半導体多軸加速度センサの一部破断した概略斜視図である。
【符号の説明】
１　センサ本体
１１　フレーム部
１２　重り部
１２ａ　主重り部
１２ｂ　付加重り部
１３　撓み部
１４　スリット
１５　拡散層配線
１７　金属配線
２０　コンタクト部
Ｒ１ｘ〜Ｒ４ｘ　ピエゾ抵抗
Ｒ１ｙ〜Ｒ４ｙ　ピエゾ抵抗
Ｒ１ｚ〜Ｒ４ｚ　ピエゾ抵抗[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor multi-axis acceleration sensor used for, for example, automobiles and home electric appliances and having sensitivity to acceleration in a plurality of directions.
[0002]
[Prior art]
Conventionally provided semiconductor acceleration sensors include a piezoresistive sensor and a capacitive sensor. Here, as an example of a piezoresistive semiconductor acceleration sensor, a semiconductor multiaxial acceleration sensor having sensitivity to acceleration in a plurality of directions has been proposed (for example, see Patent Document 1). In this type of semiconductor multiaxial acceleration sensor, for example, as shown in FIG. 19, a glass cover 2 is provided on the back surface of a sensor main body 1 'formed by using a so-called epi substrate formed by growing a silicon epitaxial layer on a silicon substrate. Are joined. FIG. 19 is a schematic perspective view partially broken.
[0003]
The sensor main body 1 ′ includes a rectangular frame-shaped frame portion 11 ′, and a weight portion 12 ′ disposed inside the frame portion 11 ′ is provided via four bending portions 13 ′ that are thinner than the frame portion 11 ′. It has a structure that is continuously and integrally connected to the frame portion 11 '. The frame portion 11 'and the weight portion 12' are separated by etching and removing a part of the epi substrate by anisotropic etching of silicon using an alkaline solution such as an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH). ing.
[0004]
Two piezoresistors R are formed in each bending portion 13 'as strain detecting elements. The piezoresistors R are connected by metal wiring (for example, aluminum wiring) 17 so as to form a bridge circuit. In addition, the pads 16 serving as each terminal of the bridge circuit are formed on the frame portion 11 '.
[0005]
Here, as shown on the left side of FIG. 19, the thickness direction of the sensor main body 1 'is the z-axis direction, and the direction along one side of the frame portion 11' on a plane orthogonal to the z-axis direction is the x-axis direction. If the direction along the side perpendicular to is defined as the y-axis direction, the weight portion 12 'is extended in the y-axis direction with a pair of bending portions 13' and 13 'extended in the x-axis direction. It is supported by the frame portion 11 ′ via the pair of bending portions 13 ′, 13 ′, and is formed in the two bending portions 13 ′, 13 ′ extended in the x-axis direction. A total of four piezoresistors R are electrically connected by metal wiring 17 so as to form a bridge circuit, and a total of four piezoresistors R formed on two flexures 13 ', 13' extended in the y-axis direction. Are electrically connected by metal wiring 17 so as to form another bridge circuit. There. In addition, the pad 16 which becomes each terminal of each bridge circuit is provided for each bridge circuit. That is, two pads 16 for input and two pads 16 for output are provided for each of the two bridge circuits, and a total of eight pads 16 are provided.
[0006]
Therefore, when an external force (i.e., acceleration) including a component in the x-axis direction or the y-axis direction acts on the sensor body 1 ', the weight 12' is displaced with respect to the frame 11 'by the inertia of the weight 12', As a result, the bending portion 13 'bends, and the resistance value of the piezo resistor R formed in the bending portion 13' changes. That is, by detecting a change in the resistance value of the piezo resistor R, the acceleration acting on the sensor body 1 'in the x-axis direction or the y-axis direction can be detected.
[0007]
By the way, in the sensor main body 1 ′, in order to increase the sensitivity of detecting the acceleration in each of the x-axis direction and the y-axis direction, the stress generated in the bending portion 13 ′ when the acceleration in each axis direction acts is maximized. The piezoresistor R is arranged in a portion near the weight portion 12 '. That is, the acceleration in the x-axis direction and the acceleration in the y-axis direction can be detected with high sensitivity by optimizing the formation position of the piezoresistor R. Further, since the wiring for electrically connecting the piezoresistor R and the pad 16 is formed by the metal wiring 17, the resistance value of the wiring can be made sufficiently smaller than the resistance value of the piezoresistor R, and the resistance value of the wiring can be ignored. The circuit balance of the bridge circuit is facilitated. The sensitivity can also be increased by increasing the length of the bending portion 13 'in the extension direction.
[0008]
The cover 2 'described above has a rectangular outer shape, and a peripheral portion is joined to the back surface of the sensor main body 1' by anodic bonding, and a movement range of the weight portion 12 'is provided on a surface facing the weight portion 12'. A recess 2a 'is formed for securing.
[0009]
[Patent Document 1]
JP-A-11-160348
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a semiconductor acceleration sensor, it is desirable that an offset voltage (output voltage in a state where no acceleration is applied) of the output voltage of a bridge circuit in an operating temperature range is small. For example, in a vehicle-mounted semiconductor acceleration sensor, −40 ° C. It is desirable that the fluctuation range of the offset voltage in a relatively wide temperature range of up to 80 ° C. is small.
[0011]
However, in the semiconductor multiaxial acceleration sensor having the above-described conventional configuration, the pad 16 and the piezoresistor R, which is a resistor whose resistivity changes due to the strain generated in the bending portion 13 'due to the displacement of the weight portion 12' with respect to the frame portion 11 '. Since the wiring to be electrically connected is constituted by the metal wiring 17, a bimetal made of metal (metal wiring 17) and silicon (a portion overlapping the metal wiring 17 in the silicon epitaxial layer) is formed in the bent portion 13 '. The Rukoto. For this reason, during the evaluation of the temperature characteristics, deflection due to thermal stress caused by a difference in thermal expansion coefficient between metal and silicon occurs, and a change in the resistance value of the piezo resistor R due to thermal stress, which is a factor other than acceleration, is detected. However, there is a problem that the fluctuation range of the offset voltage in the operating temperature range becomes large (thermal hysteresis occurs). In particular, when the length of the bending portion 13 'is increased in order to increase the detection sensitivity, the influence of the bimetal on the temperature characteristics increases.
[0012]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor multi-axis acceleration sensor capable of suppressing deterioration of temperature characteristics due to wiring electrically connected to a resistor provided in a bending portion. To provide.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 has a structure in which a weight portion disposed inside a frame-shaped frame portion extends through at least one set of bending portions extending to the frame portion with the weight portion interposed therebetween. A semiconductor multi-axis acceleration for detecting acceleration in a plurality of directions, comprising a sensor body formed in each of the flexures with a resistor whose resistivity changes due to strain generated in the flexure by displacement of the weight with respect to the frame. The sensor is characterized in that at least a part or the entirety of a portion provided in each of the bending portions of the wiring electrically connected to the resistor is made of a diffusion layer wiring. According to such a configuration, part or all of the portion formed in the bent portion of the wiring is formed of the diffusion layer wiring, so that the wiring extending from the resistor to the frame portion side is formed by metal wiring over the entire length. Since the thermal expansion coefficients of the diffusion layer wiring and the bent portion are substantially equal to each other, the wiring of the bent portion is formed only of the metal wiring as in the related art, and the metal material of the metal wiring and the material of the bent portion do not need to be formed. As compared with a case where a bimetal is formed due to a difference in thermal expansion coefficient, deterioration in temperature characteristics due to wiring electrically connected to the resistor can be suppressed.
[0014]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, two sets of the bent portions are provided extending in directions orthogonal to each other, and one pair is formed near the weight in the extending direction of each of the bent portions. A bridge circuit configured by a part of the resistor and the wiring and detecting accelerations in directions different from each other is provided for each of the sets of the bending portions. According to such a configuration, each output of the sensor body according to the acceleration in at least two directions can be obtained as the output voltage of the bridge circuit.
[0015]
According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, each of the bending portions is formed with a resistor different from the pair of resistors, and is formed of the other resistor and a part of the wiring. A bridge circuit for detecting acceleration in a direction different from each bridge circuit is provided. According to such a configuration, each output of the sensor body according to the acceleration in each of the three directions can be obtained as an output voltage of the bridge circuit.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, in the second or third aspect of the invention, the resistor and the wiring formed in each of the flexures have substantially the same heat value in the flexures forming the set. The electrical resistance of the resistor and the wiring is set so as to be as follows. According to such a configuration, it is possible to reduce a variation in the offset voltage of each of the bridge circuits due to a temperature rise due to heat generation in the bending portion.
[0017]
According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the present invention, the diffusion layer wiring is formed to have substantially the same shape at least in the bending portions forming the set. According to such a configuration, since the stresses generated in the bending portions forming the group are substantially equal, the offset voltage can be reduced as compared with the case where the stresses generated in the bending portions forming the group are different. .
[0018]
According to a sixth aspect of the present invention, in the invention of the second to fifth aspects, a part of the wiring is formed in the weight portion, and a portion of the wiring formed in the weight portion is formed of a diffusion layer wiring and a metal. And at least one of the wirings, one of the wirings intersecting each other is formed of a diffusion layer wiring and the other is formed of a metal wiring, and an insulating film is interposed between the diffusion layer wiring and the metal wiring. It is characterized by. According to such a configuration, it is easier to route the wiring than when a part of the wiring is not formed in the weight portion, it is possible to reduce the resistance value of the wiring, and the sensor The size of the main body can be reduced.
[0019]
According to a seventh aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, a pair of the resistor and the wiring are formed near the weight in the extending direction of each of the bending portions of the pair. A portion formed in the weight portion of the wiring is formed at least one of a diffusion layer wiring and a metal wiring, and one of the wirings crossing each other is formed by a diffusion layer wiring And the other is constituted by a metal wiring, and an insulating film is interposed between the diffusion layer wiring and the metal wiring. According to such a configuration, it is easier to route the wiring than when a part of the wiring is not formed in the weight portion, it is possible to reduce the resistance value of the wiring, and the sensor The size of the main body can be reduced.
[0020]
According to an eighth aspect of the present invention, in the invention of the seventh aspect, two sets of the bending portions extended in directions orthogonal to each other are provided. According to such a configuration, each output of the sensor body according to the acceleration in at least two directions can be obtained as the output voltage of the bridge circuit.
[0021]
According to a ninth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, there are provided a plurality of bridge circuits each configured by the resistor and a part of the wiring to detect acceleration in a different direction, and an input pad of each bridge circuit Are provided in the frame portion in common. According to such a configuration, the layout of the wiring can be simplified and the number of pads can be reduced as compared with the case where input pads are provided in the frame portion for each bridge circuit, and the sensor body can be reduced in size. Can be planned.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 2, the semiconductor multiaxial acceleration sensor according to the present embodiment is formed on a back surface of a sensor main body 1 formed using an SOI substrate 100 having an embedded oxide film 102 made of a silicon oxide film at an intermediate portion in a thickness direction. It has a structure in which a glass cover 2 is fixed by anodic bonding. Note that the SOI substrate 100 is formed by a part of a so-called SOI wafer in which a buried oxide film 102 as an insulating film is formed between a support substrate 101 made of a silicon substrate and an n-type silicon layer (silicon active layer) 103. Be composed.
[0023]
As shown in FIGS. 1 to 3, the sensor main body 1 includes a rectangular frame-shaped frame portion 11, and four weight portions in which a weight portion 12 disposed inside the frame portion 11 is thinner than the frame portion 11. It has a structure that is continuously and integrally connected to the frame unit 11 through the frame 13. Here, in the sensor body 1, the thickness of the weight portion 12 on the back surface side of the buried oxide film 102 is smaller than the thickness of the frame portion 11 on the back surface side of the buried oxide film 102. The rear surface of the frame 11 is joined to the periphery of the rectangular cover 2 over the entire periphery. Therefore, a gap is formed between the back surface of the weight portion 12 and the cover 2 so that the weight portion 12 can be displaced in the thickness direction of the weight portion 12. Each of the flexures 13 includes a part of the silicon layer 103 and an insulating film (not shown) made of a silicon oxide film laminated on the part.
[0024]
The weight portion 12 is continuous with the rectangular parallelepiped main weight portion 12a supported by the frame portion 11 via the above-described four bending portions 13 and at the four corners of the main weight portion 12a as viewed from the main surface side of the sensor main body 1. It has four rectangular parallelepiped additional weights 12b that are integrally connected. That is, each additional weight portion 12b is disposed in a space surrounded by the frame portion 11, the main weight portion 12a, and the two bending portions 13 extending in a direction orthogonal to each other, and is provided around each of the additional weight portions 12b. Is formed with a slit 14 except for a portion connected to the main weight portion 12a.
[0025]
By the way, as shown in the lower left of FIG. 1, the thickness direction of the sensor main body 1 is the z-axis direction, and the direction along one side of the rectangular frame-shaped frame portion 11 on a plane orthogonal to the z-axis direction is the x-axis direction. If the direction along the side orthogonal to one side is defined as the y-axis direction, the weight portion 12 is extended in the x-axis direction and a pair of bending portions 13, 13 sandwiching the main weight portion 12 a, and the y-axis direction. It is supported by the frame portion 11 via the pair of bending portions 13, 13 extending in the direction and sandwiching the main weight portion 12a.
[0026]
Among the two flexures 13, 13 extended in the x-axis direction, the left flexure 13 in FIG. 1 has two piezoresistors R1x, R3x formed near the main weight 12a in the extension direction (longitudinal direction). One piezoresistor R4z is formed in the vicinity of the frame portion 11, and the bending portion 13 on the right side in FIG. 1 has two piezoresistors R2x and R4x formed in the vicinity of the main weight portion 12a in the extension direction and one in the vicinity of the frame portion 11. One piezo resistor R2z is formed. Here, the four piezoresistors R1x, R2x, R3x, and R4x near the main weight portion 12a are formed to detect acceleration in the x-axis direction, and the longitudinal direction is the extension direction of the bending portion 13. They are connected so as to constitute the left bridge circuit shown in FIG. The piezoresistors R1x to R4x are formed in a region where a maximum stress is generated in the bending portion 13 when an acceleration in the x-axis direction is applied.
[0027]
Of the two flexures 13 extended in the y-axis direction, the flexure 13 on the upper side in FIG. 1 has two piezoresistors R1y and R3y formed near the main weight 12a in the extension direction and near the frame 11 in the extension direction. One piezoresistor R1z is formed on the lower bending portion 13 of FIG. 1. Two piezoresistors R2y and R4y are formed near the main weight portion 12a in the extension direction, and one piezoresistor R1y is formed near the frame portion 11 in the extension direction. R3z is formed. Here, the four piezoresistors R1y, R2y, R3y, and R4y near the main weight portion 12a are formed to detect the acceleration in the y-axis direction, and the longitudinal direction of the piezoresistors R1y, R2y, R3y, and R4y coincides with the extension direction of the bending portion 13. And connected to form a central bridge circuit shown in FIG. The piezoresistors R1y to R4y are formed in a region where the maximum stress occurs in the bending portion 13 when an acceleration in the y-axis direction is applied.
[0028]
The four piezoresistors R1z, R2z, R3z, and R4z in the vicinity of the frame 11 are formed to detect acceleration in the z-axis direction, and form a right bridge circuit shown in FIG. It is connected. However, the piezoresistors R1z to R4z are formed in a region where the maximum stress occurs in the bending portion 13 when an acceleration in the z-axis direction acts. Further, the piezoresistors R1z and R4z formed on one of the flexures 13 and 13 of the pair of flexures 13 and 13 have their longitudinal directions corresponding to the extension direction (longitudinal direction) of the flexures 13 and 13. The piezoresistors R2z and R3z formed on the other set of flexures 13 and 13 have their longitudinal directions coincide with the width direction (transverse direction) of the flexures 13 and 13. Is formed.
[0029]
By the way, the frame portion 11 is provided with eight pads. Here, the pad serving as the output terminal of each bridge circuit described above is provided for each bridge circuit, but the pad serving as the input terminal of each bridge circuit is shared by three bridge circuits (that is, three bridge circuits). Only two pads are provided as input terminals for one bridge circuit). In the circuit of FIG. 4, two output terminals X1, X2 of a bridge circuit for detecting acceleration in the x-axis direction, and two output terminals Y1, Y2, z of a bridge circuit for detecting acceleration in the y-axis direction. Two output terminals Z1 and Z2 of the bridge circuit for detecting the acceleration in the axial direction, and two input terminals VDD and GND common to each bridge circuit correspond to pads. In FIG. 1, most of the pads formed on the frame portion 11 and the wirings (diffusion layer wiring and metal wiring) provided on the frame portion 11 are omitted, and are not shown on the frame portion 11. The respective wirings are connected to pads X1, X2, Y1, Y2, Z1, Z2, VDD, and GND corresponding to the respective terminals described above with arrows attached to the respective wirings. For example, in FIG. 1, the diffusion layer wiring 15 connected to the left end of the piezo resistor R1x and extending to the frame section 11 is connected to a pad corresponding to the output terminal X1. A voltage is applied between the input terminal VDD and the input terminal GND from an external power supply (not shown). The input terminal VDD is connected to the high potential side of the external power supply, and the input terminal GND is connected to the low potential side (ground side). ).
[0030]
Next, the principle of detecting acceleration will be described with reference to FIGS. 5 to 7, but the principle of detection will be briefly described because it is well known. FIG. 5 shows the above-described bridge circuits. In the case of a bridge circuit for detecting acceleration in the x-axis direction, the piezo resistors R1 to R4 in FIG. 5 become the above-described piezo resistors R1x to R4x. The output terminals V1 and V2 in FIG. 5 become the above-described output terminals X1 and X2. In the case of a bridge circuit for detecting acceleration in the y-axis direction, the piezo resistors R1 to R4 in FIG. R4y and the output terminals V1 and V2 in FIG. 5 become the above-described output terminals Y1 and Y2. In the case of a bridge circuit for detecting acceleration in the z-axis direction, the piezo resistor R1 in FIG. The resistor R2 becomes the piezo R1z, the piezo resistor R3 becomes the piezo R2z, the piezo resistor R4 becomes the piezo R3z, and the output terminals V1 and V2 in FIG. 5 become the above-mentioned output terminals Z1 and Z2.
[0031]
Now, assuming that an external force (i.e., acceleration) including a component in the x-axis direction acts on the sensor main body 1, as shown in FIG. As a result, the bending portion 13 bends and the resistance values of the piezoresistors R1 to R4 (R1x to R4x) formed on the bending portion 13 change (the arrow B in FIG. 6 indicates the weight portion). 12 displaced directions are shown). In this case, the piezoresistors R1 and R3 (R1x, R3x) receive a tensile stress, and the piezoresistors R2 and R4 receive a compressive stress. In FIG. 6, the symbol encircled with “+” indicates that the piezoresistive formed immediately below receives a tensile stress, and the symbol encircled with “−” is formed immediately below the symbol. This shows that the piezoresistor receives a compressive stress. In general, the piezoresistors have a characteristic that the resistance value (resistivity) increases when subjected to a tensile stress and decreases when subjected to a compressive stress. The value increases, and the resistance values of the piezoresistors R2 and R4 decrease. Therefore, a potential difference occurs between the output terminals V1 and V2 (X1, X2) in FIG. Here, assuming that the potential of the output terminal V1 is v1, the potential of the output terminal V2 is v2, and the output voltage of the bridge circuit is v, v = v1−v2. Therefore, the change in the resistance values of the piezo resistors R1 to R4 is obtained. As a result, the acceleration acting on the sensor body 1 in the x-axis direction can be detected. When the acceleration in the x-axis direction acts, the bridge circuit for detecting the acceleration in the y-axis direction and the bridge circuit for detecting the acceleration in the z-axis direction cancel out the increase or decrease in the resistance value, so that the output terminals V1, No potential difference occurs between V2.
[0032]
Similarly, when an external force (i.e., acceleration) including a component in the y-axis direction acts on the sensor main body 1, as shown in FIG. As a result, the bending portion 13 bends, and the resistance values of the piezoresistors R1 to R4 (R1y to R4y) formed in the bending portion 13 change, and the output terminals V1, V2 (Y1, Y2). ), The potential of the output terminal V1 is v1, the potential of the output terminal V2 is v2, and the output voltage of the bridge circuit is v, v = v1−v2, so that the piezoresistors R1 to R4 By detecting the change in the resistance value, the acceleration acting on the sensor body 1 in the y-axis direction can be detected.
[0033]
When an external force (ie, acceleration) including a component in the z-axis direction acts on the sensor body 1, the weight 12 is displaced with respect to the frame 11 due to the inertia of the weight 12, as shown in FIG. As a result, the bending portion 13 bends and the resistance values of the piezo resistors R1 to R4 (R1z to R4z) formed in the bending portion 13 change (the arrow C in FIG. 7 indicates the weight). The direction in which the portion 12 is displaced is shown). Here, the piezoresistors R1z to Rz4 receive the same stress (compressive stress in the illustrated example). In the piezoresistors R1z and R3z, a current flows in the direction along the extension direction of the bending portion 13, whereas the piezoresistors R2z and R2z. In R4z, a current flows in the direction along the width direction of the bending portion 13, so that the resistance values of the piezoresistors R1z, R3z and the piezoresistors R2z, R4z increase and decrease in reverse, and the output terminals V1, V2 (Z1, Z2) are connected. If the potential of the output terminal V1 is v1, the potential of the output terminal V2 is v2, and the output voltage of the bridge circuit is v, v = v1−v2, so that the resistance values of the piezo resistors R1 to R4 The acceleration in the z-axis direction acting on the sensor main body 1 can be detected by detecting the change in.
[0034]
In the present embodiment, each of the piezoresistors R1x to R4x, R1y to R4y, and R1z to R4z constitutes a resistor whose resistivity changes due to strain generated in the bending portion 13 due to displacement of the weight portion 12 with respect to the frame portion 11. ing.
[0035]
By the way, as can be understood from the above description, in the sensor main body 1, the piezo resistors R1x to R4x, R1y to R4y, and R1z to R4z are electrically connected to each other so as to constitute each of the bridge circuits, and are electrically connected to the pads. In this embodiment, two types of wirings are electrically connected to the piezo resistors R1x to R4x, R1y to R4y, and R1z to R4z: a diffusion layer wiring 15 and a metal wiring (for example, aluminum wiring) 17. At least a portion formed in each bending portion 13 is constituted by the diffusion layer wiring 15. Here, of the wirings electrically connected to the respective piezoresistors R1x to R4x, R1y to R4y, R1z to R4z, most of the wirings formed in the frame portion 11 are constituted by metal wirings (not shown). However, if it is necessary to intersect the wiring due to the layout of the piezoresistors R1x to R4x, R1y to R4y, R1z to R4z and the pads, one of the intersecting wirings is formed by a diffusion layer wiring. And the other is made of metal wiring. However, the metal wiring is formed on the insulating film formed on the silicon layer 103, and the metal wiring and the diffusion layer wiring are electrically connected at the contact portion. Here, the insulating film is composed of a silicon oxide film as described above, but may be composed of a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film. It is formed by embedding a part of a metal wiring in a contact hole opened in a film. Therefore, except for the contact portion, at the portion where the metal wiring and the diffusion layer wiring intersect, a part of the insulating film is interposed between the metal wiring and the diffusion layer wiring.
[0036]
Further, when the wiring connecting the piezoresistors R1x to R4x and the wiring connecting the piezoresistors R1y to R4y are routed to the frame portion 11, the wiring length becomes longer, and the resistance value of the wiring in the bridge circuit becomes longer. Not only becomes non-uniform, but also the size of the sensor body 1 is increased. Therefore, in the present embodiment, a part of the wiring for connecting the piezoresistors R1x to R4x in a bridge and a part of the wiring for connecting the piezoresistors R1y to R4y in a bridge are formed in the main weight portion 12a. However, regarding the layout of such wirings, it is necessary to appropriately cross the wirings. Therefore, one of the wirings that crosses each other is formed by the diffusion layer wiring 15 and the other is formed by the metal wiring 17. Here, the metal wiring 17 is formed on an insulating film made of a silicon oxide film on the above-mentioned silicon layer 103 in the main weight portion 12a, and the metal wiring 17 and the diffusion layer wiring 15 are electrically connected at the contact portion 20. It is connected to the. The planar shape of the diffusion layer wiring 15 formed in the main weight portion 12a is L-shaped, and the four diffusion layer wirings 15 formed in the main weight portion 12a are arranged so as not to cross each other. .
[0037]
In this embodiment, since the conductivity type of the silicon layer 103 is n-type, the conductivity type of each of the piezo resistors R1x to R4x, R1y to R4y, and R1z to R4z is p-type. Is a high-concentration p-type, but when the conductivity type of the silicon layer 103 is the p-type, the conductivity type of each of the piezoresistors R1x to R4x, R1y to R4y, R1z to R4z is set to the n-type, and the diffusion layer wiring is formed. The 15 conductivity types may be high-concentration n-type. In the SOI substrate 100, the thickness of the supporting substrate 101 is about 400 to 600 μm, the thickness of the buried oxide film 102 is about 0.3 to 1.5 μm, and the thickness of the silicon layer 103 is about 4 to 6 μm. It is desirable to set them, but these numerical values are not particularly limited.
[0038]
Incidentally, in the bridge circuit as shown in FIG. 5 described above, it is desirable that the offset voltage (zero-point voltage), which is the output voltage (v = v1−v2) when no acceleration acts on the sensor body 1, is small. Here, as described above, in the sensor main body 1 in which the wiring formed in each bending portion 13 is formed by the diffusion layer wiring 15, the wiring formed in each bending portion 13 is a metal wiring (for example, aluminum wiring) as in the conventional example. Although the temperature characteristic is superior to that of the structure, the offset voltage may be increased. That is, in the case where the wiring formed in each bending portion 13 is formed of a metal wiring, the wiring connecting the piezo-resistors is formed of a metal (for example, aluminum) having a small specific resistance, thereby connecting the piezo-resistances. Although the offset voltage can be reduced even if the wiring length is longer or shorter, the sensor according to the present embodiment is configured such that the wiring formed in each bending portion 13 is formed by a diffusion layer wiring 15 formed by doping impurities into silicon. In the main body 1, since the specific resistance of the wiring in each bending portion 13 is large, the wiring resistance (resistance value) of the wiring connecting the piezoresistives becomes large, and the difference in the wiring length of the wiring connecting the piezoresistances becomes large. Indeed, the offset voltage increases. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, the resistance value of the wiring interposed between the piezo resistor R1 and the ground-side input terminal GND is denoted by r1, and the resistance between the piezo resistor R2 and the ground-side input terminal GND is determined. The resistance value of the wiring interposed between the piezo resistor R1 and the output terminal V2 is r3, the resistance value of the wiring interposed between the piezo resistor R1 and the output terminal V1 is r4, and the resistance value of the wiring interposed between the piezo resistor R2 and the output terminal V2 is r4. The resistance value of the wiring interposed between the piezo resistor R1 and the piezo resistor R4 is r5, the resistance value of the wiring interposed between the piezo resistor R2 and the piezo resistor R3 is r6, and the input terminal on the piezo resistor R3 and the high potential side. Assuming that the resistance value of the wiring interposed between VDD and r7 is r7 and the resistance value of the wiring interposed between the piezo resistor R4 and the input terminal VDD on the high potential side is r8, the resistance values r1 and r2 are Equal to resistance r3 Equal to the value r4, equal to the resistance value r5 and resistance r6 is, the resistance value r7 and resistance r8 is Aru like design the layout of the wiring to be equal.
[0039]
In the present embodiment, with respect to the bridge circuit for detecting the acceleration in the x-axis direction, the flexures 13, 13 forming a pair include the piezo resistors R1 x to R4 x formed on the flexures 13, 13 and wiring. Since the piezoresistors R1x to R4x and the electric resistance of the diffusion layer wiring 15 are set so that the amount of heat generation becomes substantially equal in the pair of bending portions 13, 13, the offset voltage of the output voltage of the bridge circuit is reduced. be able to. Similarly, with respect to the bridge circuit for detecting the acceleration in the y-axis direction, in the flexures 13 forming a set, the piezo resistors R1y to R4y formed in the flexures 13 and 13 and the amount of heat generated by the wiring are set. Since the piezoresistors R1y to R4y and the electric resistance of the diffusion layer wiring 15 are set so as to be substantially equal in the bending portions 13 and 13, the offset voltage of the output voltage of the bridge circuit can be reduced. Further, regarding the bridge circuit for detecting the acceleration in the z-axis direction, the piezoresistors R1z to R4z formed in the respective flexures 13 and the amounts of heat generated by the wiring become substantially equal in the flexures 13 and 13 forming a set. Since the electric resistances of the piezo resistors R1z to R4z and the diffusion layer wiring 15 are set as described above, the offset voltage of the output voltage of the bridge circuit can be reduced. It is desirable that the diffusion layer wirings 15 connected to both ends of each of the piezoresistors R1z to R4z are designed to have the same resistance value.
[0040]
Here, as described above, when adopting the diffusion layer wiring 15 having a larger resistance value (wiring resistance) than the metal wiring as the wiring in the bending portion 13, the heat generation in each bending portion 13 must be considered. There is quantity. The electric power supplied to the sensor body 1 is consumed as Joule heat when a current flows through the wiring, so that the diffusion layer wiring 15 generates heat in the bent portion 13. However, in the sensor main body 1, the insulating film made of a silicon oxide film is formed on the diffusion layer wiring 15, and the insulating film has higher thermal insulation (smaller thermal conductivity) than silicon. The heat generated in the bent portion 13 is less likely to be radiated from the surface on the side where the diffusion layer wiring 15 is formed in the thickness direction of the silicon layer 103, and the heat generated in the thinned portion 13 is thinner than the frame portion 11 and the weight portion 12. There is a possibility that the temperature characteristics may be affected by distortion. Therefore, the sensor body 1 is required to be able to quickly dissipate the heat generated in the flexure 13, but since the amount of radiation is generally inversely proportional to the heat transfer distance, the film thickness of the insulating film in the flexure 13 is generally large. Heat dissipation can be improved by reducing the thickness. Conventionally, a so-called cantilever type semiconductor acceleration sensor is known as a semiconductor acceleration sensor for detecting acceleration in only one direction. In a cantilever type semiconductor acceleration sensor, a wiring formed in a bent portion is formed by a diffusion layer. Although there are wirings, in the case of a cantilever type semiconductor acceleration sensor, the side not connected to the bending part in the weight part is an open end, so the temperature characteristics due to thermal distortion due to heat generation in the diffusion layer wiring There is little effect on However, a doubly-supported semiconductor acceleration sensor, in particular, a doubly-supported semiconductor accelerometer in which four bending portions 13 are arranged in a cross shape around a main weight portion 12a as in the semiconductor multi-axis acceleration sensor of the present embodiment. In the axial acceleration sensor, there is a possibility that heat generated by the bending portion 13 may induce deformation (bending) of the bending portion 13, and it is desirable that the heat generated in the diffusion layer wiring 15 of the bending portion 13 be quickly radiated.
[0041]
The thickness of the insulating film is determined by patterning a silicon oxide film formed on the entire surface on the main surface side of the SOI substrate 100 at the time of manufacturing for forming the diffusion layer wiring 15 and using the patterned silicon oxide film as a mask. After the layer wiring 15 is formed, a process in which a silicon oxide film is formed on the entire surface on the main surface side of the SOI substrate 100 while the silicon oxide film used as the mask is left is adopted. The film thickness of the portion overlapping the diffusion layer wiring 15 can be made smaller than the film thickness of the portion not overlapping the diffusion layer wiring 15 (for example, according to the manufacturing method described with reference to FIG. (The thickness of a portion of the insulating film that overlaps with the diffusion layer wiring 15 can be reduced by about 3000 ° as compared with a portion that does not overlap with the diffusion layer wiring 15). In, it is possible to improve heat dissipation. The impurity concentration of the diffusion layer wiring 15 is 10 ¹⁸ -10 ²¹ (Cm ^-3 ), The higher the impurity concentration, the lower the wiring resistance (resistance value). As a result, the power consumption and the amount of heat generated in the sensor body 1 can be reduced, and the temperature characteristics can be improved.
[0042]
Incidentally, the above-described piezoresistors R1x to R4x, R1y to R4y, Rz1 to R4z and the respective diffusion layer wirings 15 may be formed by injecting a p-type impurity such as boron using an ion implanter, for example. It may be formed by performing drive-in after pre-deposition of a p-type impurity such as boron.
[0043]
Further, the weight portion 12 is, for example, after vertically etching a portion corresponding to the slit 14 and the bent portion 13 on the SOI substrate 100 from the back surface side to reach the buried oxide film 102 by an inductively coupled plasma type dry etching apparatus, A portion corresponding to the slit 14 in the SOI substrate 100 is etched from the main surface of the SOI substrate 100 to a depth reaching the buried oxide film 102 (dry etching or wet etching). May be formed by etching (dry etching or wet etching) the buried oxide film 102 at a portion corresponding to the above. According to such a manufacturing method, the bending portion 13 is constituted by a part of the silicon layer 103 and the insulating film on the part, and the etching is performed from the back surface side and the main surface side of the SOI substrate 100 respectively. At times, by using the buried oxide film 102 as an etching stopper, it is possible to control the thickness dimension of the bending portion 13 with high accuracy, thereby improving the yield and consequently reducing the cost. Further, in forming the weight portion 12, a portion corresponding to the slit 14 and the bent portion 13 in the SOI substrate 100 is vertically etched from the back surface side by an inductively coupled plasma type dry etching apparatus until reaching the buried oxide film 102. Therefore, as compared with the case where the weight portion 12 is formed by using anisotropic etching of silicon using an alkaline solution such as KOH as in the related art, the outer circumferential surface of the weight portion 12 and the inner circumference of the frame portion 11 are formed. Since the distance between the sensor body and the surface can be reduced, the size of the sensor body 1 can be reduced, and the size of the sensor chip including the cover 2 can be reduced.
[0044]
In the semiconductor multiaxial acceleration sensor according to the present embodiment described above, at least a portion formed in each bending portion 13 of the wiring electrically connected to the piezo resistors R1x to R4x, R1y to R4y, and R1z to R4z is a diffusion layer. Since the wiring 15 is used, the thermal expansion coefficient of the portion formed in the bending portion 13 of the wiring and the bending portion 13 become substantially equal, and only the metal wiring 17 is provided in the bending portion 13 'as in the conventional configuration shown in FIG. Is formed, and the piezoresistors R1x to R4x, R1y to R4y, R1z to R4z, and the electric resistance are compared with the case where a bimetal is formed due to a difference in thermal expansion coefficient between the material of the metal wiring 17 and the material of the flexible portion 13 '. It is possible to prevent the temperature characteristics from deteriorating due to the electrically connected wiring, and to obtain excellent temperature characteristics. That is, in the semiconductor multi-axis acceleration sensor according to the present embodiment, it is possible to prevent the temperature characteristics from deteriorating due to an unintended bimetal, and to make the fluctuation range of the offset voltage in the operating temperature range smaller than before. (Thermal hysteresis can be made smaller than before.)
[0045]
Further, in the present embodiment, as described above, the two input pads are shared by the three bridge circuits (three bridge circuits are connected in parallel), so the input pads are provided for each bridge circuit. The layout of the wiring is easier and the number of pads can be reduced, the size of the sensor body 1 can be reduced, and the size of the entire sensor chip including the cover 2 can be reduced as compared with the case where the sensor chip is provided on the frame portion 11. be able to.
[0046]
(Embodiment 2)
The basic configuration of the semiconductor multi-axis acceleration sensor of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and the shapes and layouts of the diffusion layer wiring 15 and the metal wiring 17 in the sensor body 1 are different as shown in FIG. The diffusion layer wiring 15 formed in the bending portion 13 is formed in at least the bending portion 13 forming a pair to have substantially the same shape. Here, when the sensor main body 1 of the semiconductor multi-axis acceleration sensor according to the present embodiment is viewed from the two bending portions 13 which are arranged so that the longitudinal direction thereof coincides with the x-axis direction and form a set, the left bending portion in FIG. The plurality of diffusion layer wirings 15 formed in the portion 13 and the plurality of diffusion layer wirings 15 formed in the bending portion 13 on the right side in FIG. The two bending portions 13 are arranged at line-symmetric positions with respect to a straight line connecting the central axes of the two bending portions 13 and have the same shape. Further, looking at the two flexures 13 which are arranged so that the longitudinal direction coincides with the y-axis direction and form a set, the diffusion layer wiring 15 formed on the upper flexure 13 in FIG. The diffusion layer wirings 15 formed on the flexures 13 are arranged so that their longitudinal directions coincide with the x-axis direction, and are symmetrical with respect to the center line of a straight line connecting the central axes of the two flexures 13 forming a pair. And are formed in the same shape as each other. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0047]
However, in the semiconductor multiaxial acceleration sensor according to the present embodiment, the diffusion layer wirings 15 formed in the flexures 13 are formed in at least the flexures 13 forming a pair in substantially the same shape, so that the flexures forming the pair are formed. Since the stresses generated in the portions 13 are substantially equal, the offset voltage can be reduced as compared with the case where the stresses generated in the bending portions 13 forming a pair are different. Moreover, in the pair of flexures 13, 13, the resistors and the resistors are formed such that the amounts of heat generated by the resistors and wiring formed in the flexures 13, 13 are substantially equal in the flexures 13, 13. Since the electric resistance of the diffusion layer wiring 15 is set, the offset voltage of the output voltage of the bridge circuit can be reduced. Further, as described in the first embodiment, the thickness of the insulating film in the bent portion 13 overlapping the diffusion layer wiring 15 is made smaller than the thickness of the insulating film in the portion not overlapping the diffusion layer wiring 15. However, in the present embodiment, the line width of the diffusion layer wiring 15 (the dimension in the width direction of the bending part 13) is set between the adjacent diffusion layer wirings 15 for each bending part 13. Is set to a distance at which electrical insulation can be ensured, and is set to a larger dimension (that is, for each of the bent portions 13, the main portion of the silicon layer 103 constituting a part of the bent portion 13). Since the area occupied by the diffusion layer wiring 15 on the surface is made larger than that in the first embodiment), the ratio of the portion where the film thickness of the insulating film on the silicon layer 103 becomes thinner in the bent portion 13 increases. It is possible to improve the heat radiation property as compared with the embodiment 1.
[0048]
(Embodiment 3)
The basic configuration of the semiconductor multi-axis acceleration sensor of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and the shapes and layouts of the diffusion layer wiring 15 and the metal wiring 17 in the sensor body 1 are different as shown in FIG. The diffusion layer wiring 15 formed in the bent portion 13 is formed in at least the bent portion 13 forming a pair to have substantially the same shape. Here, when the sensor main body 1 of the semiconductor multi-axis acceleration sensor of the present embodiment is viewed in terms of two bending portions 13 which are arranged so that the longitudinal direction thereof coincides with the x-axis direction, the bending on the left side in FIG. The plurality of diffusion layer wirings 15 formed in the portion 13 and the plurality of diffusion layer wirings 15 formed in the bending portion 13 on the right side in the drawing have a 180 ° rotational symmetry about the center of the main surface of the main weight portion 12a. It is formed in such a shape. The sensor body 1 has the same configuration as the diffusion layer wiring 15 formed on the upper bending portion 13 in FIG. 9 when viewed from the two bending portions 13 which are arranged so that the longitudinal direction coincides with the y-axis direction. The diffusion layer wiring 15 formed on the lower bending portion 13 in the drawing is formed in a shape that is 180 ° rotationally symmetric about the center of the main surface of the main weight portion 12a. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0049]
However, in the semiconductor multiaxial acceleration sensor according to the present embodiment, the diffusion layer wirings 15 formed in the flexures 13 are formed in substantially the same shape in the flexures 13 forming the set, so that the flexures forming the set are formed. Since the stresses generated at the bending portions 13 are substantially equal, the offset voltage can be reduced as compared with the case where the stresses generated at the pair of bending portions 13 are different. Moreover, in the pair of flexures 13, 13, the resistors and the resistors are formed such that the amounts of heat generated by the resistors and wiring formed in the flexures 13, 13 are substantially equal in the flexures 13, 13. Since the electric resistance of the diffusion layer wiring 15 is set, the offset voltage of the output voltage of the bridge circuit can be reduced. Further, in the present embodiment, similarly to the second embodiment, the line width of the diffusion layer wiring 15 is set to the space between adjacent diffusion layer wirings 15 for each bending portion 13 so that electrical insulation can be secured. After setting, the dimension is set to be larger, so that the ratio of the portion where the thickness of the insulating film on the silicon layer 103 becomes thinner in the bent portion 13 increases, and the heat dissipation is further improved as compared with the first embodiment. Can be done.
[0050]
(Embodiment 4)
The basic configuration of the semiconductor multi-axis acceleration sensor of the present embodiment is substantially the same as that of the first embodiment, and the shapes and layouts of the diffusion layer wiring 15 and the metal wiring 17 in the sensor body 1 are different as shown in FIG. The diffusion layer wiring 15 formed in the bending portion 13 is formed in at least the bending portion 13 forming a pair to have substantially the same shape. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0051]
By the way, the dimension of the flexure 13 is very small compared to the width, for example, the width is 100 μm and the thickness is 5 μm. 14 may be formed asymmetrically with respect to the center line M1 of the flexible portion 13 in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the flexible portion 13 as shown in FIG. In FIG. 14, the diffusion layer wiring 15 on the left side of the center line M1 is formed wider than the diffusion layer wiring 15 on the right side at a position closer to the center line M1.
[0052]
Hereinafter, a method of forming the bent portion 13 shown in FIG. 14 will be briefly described with reference to FIG. 15. Here, as the SOI wafer, the thickness of the support substrate 101 is 400 μm, and the thickness of the buried oxide film 102 is 0. The case where the thickness is set to 0.5 μm and the thickness of the silicon layer 103 is set to 5 μm will be described, but the thicknesses are not particularly limited.
[0053]
First, a silicon oxide film 18a having a first predetermined thickness (for example, 6000 °) is formed on the main surface side of the SOI wafer by a pyrogenic oxidation method to obtain a structure shown in FIG. Thereafter, a resist layer 19 patterned to form the diffusion layer wiring 15 by using a photolithography technique is formed on the silicon oxide film 18a to obtain a structure shown in FIG. 15B.
[0054]
Subsequently, a part of the silicon oxide film 18a is etched with hydrofluoric acid using the resist layer 19 as a mask, and then the resist layer 19 is removed to obtain a structure shown in FIG.
[0055]
Next, using the patterned silicon oxide film 18a as a mask, a p-type impurity (for example, boron) 15a is introduced into the silicon layer 103 in a diffusion furnace to obtain the structure shown in FIG.
[0056]
Thereafter, a silicon oxide film having a second predetermined thickness (for example, 4000 °) is formed on the exposed surface of the silicon layer 103 at the same time as the formation of the diffusion layer wiring 15 by the diffusion of the p-type impurity 15a. The structure shown in (e) is obtained. The silicon oxide film formed at this time and the above-mentioned silicon oxide film 18a constitute an insulating film 18 made of a silicon oxide film. Here, the film thickness of the insulating film 18 is different between the portion where the silicon oxide film 18a remains and the portion where the silicon oxide film 18a does not remain. The former is 7000 ° and the latter is 4000 °. As the process conditions in this step, for example, the processing temperature (diffusion temperature) is set to 1100 ° C., the processing time (diffusion time) is set to 30 minutes, and the atmosphere in the processing furnace (diffusion furnace) is set to steam and oxygen. As a gas mixture.
[0057]
Subsequently, after forming a contact hole in the insulating film 18 and forming a metal wiring 17 on the insulating film 18, a portion corresponding to the slit 14 and the bent portion 13 in the SOI wafer is subjected to an inductive coupling type dry etching apparatus from the back surface side. Etching is performed until reaching the buried oxide film 102, a portion of the support substrate 101 overlapping the region where the bent portion 13 is to be formed is etched, for example, and then the buried oxide film 102 is removed by etching with hydrofluoric acid. As a result, the structure shown in FIG.
[0058]
Therefore, in the above-described bending portion 13 shown in FIG. 14, not only the diffusion layer wiring 15 is formed asymmetrically with respect to the center line M1 of the bending portion 13 in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the bending portion 13, but also Since the insulating film 18 is also formed asymmetrically, and the stress of the diffusion layer wiring 15 due to the stress of the insulating film 18 and the crystal strain is different between the left and right in FIG. 14, as shown in FIG. The magnitudes of the stresses generated in the directions of the arrows D1 and D2 are different, and the bending portion 13 is twisted as shown in FIG. 16, and the weight portion 12 as shown in FIG. May tilt. Also, as shown in FIG. 18, a chip composed of the sensor main body 1 and the cover 2 is attached to a package 3 having a different thermal expansion coefficient from silicon via an adhesive portion 32 made of epoxy resin or silicone resin. In the case where the die bonding is performed at a high temperature, the stress of the package 3 is transmitted to the bending portion 13 of the chip, the inclination of the weight portion 12 is further increased, and the offset voltage may fluctuate.
[0059]
On the other hand, as shown in FIG. 12, the four bending portions 13 in the semiconductor multiaxial acceleration sensor of the present embodiment have a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the bending portion 13 with respect to the center line M1 of the bending portion 13. As a result, the diffusion layer wiring 15 is formed symmetrically, and the insulating film 18 is also formed symmetrically. That is, in the bending portion 13 shown in FIG. 12, the width dimensions of the diffusion layer wirings 15 on the left and right sides of the three diffusion layer wirings 15 are the same, and the distance from the center line M1 is set to the same size. The middle diffusion layer wiring 15 is formed at a position bisected by the center line M1, and the thickness of the insulating film 18 is the same at the same position from the center line M1. In the present embodiment, since the diffusion layer wiring 15 is formed so as to be symmetrical with respect to the center line M1 of the bending portion 13 in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of the bending portion 13 as shown in FIG. The impurity concentration distribution in the thickness direction of the portion 13 is also devised. That is, since the internal stress is generated in the diffusion layer wiring 15 in which the impurity is doped in the silicon layer 103 due to the crystal lattice distortion, the impurity diffusion becomes the diffusion layer wiring 15 formed on the main surface side of the silicon layer 103 in the silicon layer 103. If the diffusion depth of the region is shallow, the difference in internal stress between the silicon layer 103 and the region on the back surface side of the silicon layer 103 is large, and stress distortion may adversely affect the temperature characteristics of the sensor body 1. Thus, in the present embodiment, the temperature characteristics are improved by stress relaxation by setting the diffusion depth of the impurity diffusion region serving as the diffusion layer wiring 15 to approximately half the thickness of the silicon layer 103. Note that by increasing the diffusion depth of the impurity diffusion region that becomes the diffusion layer wiring 15, the wiring resistance can be reduced by increasing the wiring cross-sectional area.
[0060]
Hereinafter, a method for forming the bending portion 13 shown in FIG. 12 will be described with reference to FIG. 13, but is basically the same as the method described with reference to FIG.
[0061]
That is, first, a silicon oxide film 18a having a first predetermined thickness (for example, 6000 °) is formed on the main surface side of the SOI wafer by a pyrogenic oxidation method (FIG. 13A), and thereafter, photolithography is performed. Using a technique, a resist layer 19 patterned to form the diffusion layer wiring 15 is formed on the silicon oxide film 18a (FIG. 13B). Subsequently, a part of the silicon oxide film 18a is etched with hydrofluoric acid using the resist layer 19 as a mask, the resist layer 19 is removed (FIG. 13C), and then the patterned silicon oxide film 18a is removed. As a mask, a p-type impurity (for example, boron) 15a is introduced into the silicon layer 103 in a diffusion furnace (FIG. 13D). Thereafter, a silicon oxide film having a second predetermined thickness (for example, 4000 °) is formed on the exposed surface of the silicon layer 103 simultaneously with the formation of the diffusion layer wiring 15 by diffusion of the p-type impurity 15a (FIG. 13E). . The silicon oxide film formed at this time and the above-mentioned silicon oxide film 18a constitute an insulating film 18 made of a silicon oxide film. Here, the film thickness of the insulating film 18 is different between the portion where the silicon oxide film 18a remains and the portion where the silicon oxide film 18a does not remain. The former is 7000 ° and the latter is 4000 °. As the process conditions in this step, for example, the processing temperature (diffusion temperature) is set to 1100 ° C., the processing time (diffusion time) is set to 30 minutes, and the atmosphere in the processing furnace (diffusion furnace) is set to steam and oxygen. As a gas mixture.
[0062]
Subsequently, after forming a contact hole in the insulating film 18 and forming a metal wiring 17 on the insulating film 18, a portion corresponding to the slit 14 and the bent portion 13 in the SOI wafer is subjected to an inductive coupling type dry etching apparatus from the back surface side. Etching is performed until reaching the buried oxide film 102, a portion of the support substrate 101 overlapping the region where the bent portion 13 is to be formed is etched, for example, and then the buried oxide film 102 is removed by etching with hydrofluoric acid. (FIG. 13 (f)).
[0063]
However, in the semiconductor multiaxial acceleration sensor of the present embodiment, the diffusion layer wiring 15 is formed symmetrically with respect to the center line M1 of the bending portion 13 in a cross section orthogonal to the longitudinal direction of each bending portion 13, and the insulating film 18 is also formed. Since they are formed symmetrically, the stress of the diffusion layer wiring 15 caused by the stress of the insulating film 18 and the crystal strain becomes the same on the left and right in FIG. 12, and therefore, as shown in FIG. The magnitudes of the stresses generated in the directions of D1 and D2 become the same, so that the bending portion 13 does not twist as shown in FIG. Can be prevented from tilting as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 18, when the package 3 having a different thermal expansion coefficient from silicon is die-bonded via an adhesive portion 32 made of an epoxy resin, a silicone resin, or the like, it is assumed that the package 3 is used at a high temperature and the package 3 The weight 12 can be prevented from tilting even if the stress is transmitted, and the fluctuation of the offset voltage of each bridge circuit for detecting the acceleration in the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction can be suppressed. can do. Further, in the semiconductor multiaxial acceleration sensor of the present embodiment, the diffusion layer wiring 15 formed in the bending portion 13 is formed in substantially the same shape in the bending portion 13 forming the group, so that the bending portion 13 forming the group is formed. , The stresses generated in the bending portions 13 are substantially equal to each other, so that the offset voltage can be reduced as compared with the case where the stresses generated in the pair of bending portions 13 are different. Moreover, in the pair of flexures 13, 13, the resistors and the resistors are formed such that the amounts of heat generated by the resistors and wiring formed in the flexures 13, 13 are substantially equal in the flexures 13, 13. Since the electric resistance of the diffusion layer wiring 15 is set, the offset voltage of the output voltage of the bridge circuit can be reduced. Further, in the present embodiment, similarly to the second embodiment, the line width of the diffusion layer wiring 15 is set to the space between adjacent diffusion layer wirings 15 for each bending portion 13 so that electrical insulation can be secured. After setting, the dimension is set to be larger, so that the ratio of the portion where the thickness of the insulating film on the silicon layer 103 becomes thinner in the bent portion 13 increases, and the heat dissipation is further improved as compared with the first embodiment. Can be done.
[0064]
In the above embodiments, the sensor main body 1 is formed on an SOI wafer. However, the sensor main body 1 may be formed on a silicon wafer (including a so-called epitaxial wafer) instead of the SOI wafer. Further, Pyrex (registered trademark) is used as the cover 2 in each of the above embodiments, but the cover 2 may be made of any material that can be joined to the sensor body 1 by anodic bonding, eutectic bonding, or the like. For example, the cover 2 may be made of a silicon substrate. Also, in each of the above embodiments, the semiconductor multi-axis acceleration sensor that detects three-axis acceleration in the x-axis direction, the y-axis direction, and the z-axis direction has been described. Of course, the technical idea of the present invention can be applied.
[0065]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, by adopting the above configuration, part or all of the portion formed in the bending portion of the wiring is formed of the diffusion layer wiring, so that the wiring extending from the resistor to the frame portion side is formed. It is not necessary to form the metal layer over the entire length, and since the thermal expansion coefficients of the diffusion layer wiring and the bending portion are substantially equal, the wiring of the bending portion is formed only of the metal wiring as in the related art. As compared with the case where a bimetal is formed due to a difference in thermal expansion coefficient between the material of the bending portion and the material of the bending portion, there is an effect that deterioration in temperature characteristics due to wiring electrically connected to the resistor can be suppressed.
[0066]
According to a second aspect of the present invention, by adopting the above configuration, in addition to the effect of the first aspect, each output of the sensor main body according to acceleration in at least two directions is output as an output voltage of a bridge circuit. There is an effect that it can be obtained.
[0067]
According to a third aspect of the present invention, by adopting the above configuration, in addition to the effect of the second aspect, each output of the sensor body according to the acceleration in each of the three directions is obtained as an output voltage of the bridge circuit. There is an effect that can be.
[0068]
According to a fourth aspect of the present invention, by adopting the above configuration, in addition to the effect of the second or third aspect, the offset voltage of each of the bridge circuits due to a temperature rise caused by heat generation in the bending portion. There is an effect that the fluctuation of can be reduced.
[0069]
According to a fifth aspect of the present invention, by adopting the above configuration, in addition to the effect of the fourth aspect of the present invention, since the stresses generated in the bending portions forming the group become substantially equal, the bending portions forming the group are formed. Has the effect that the offset voltage can be reduced as compared with the case where the stress generated differs.
[0070]
According to a sixth aspect of the present invention, by adopting the above configuration, in addition to the effects of the second to fifth aspects, the routing of the wiring compared to a case where a part of the wiring is not formed in the weight portion is provided. And the resistance value of the wiring can be reduced, and the size of the sensor body can be reduced.
[0071]
According to a seventh aspect of the present invention, by adopting the above configuration, in addition to the effect of the first aspect, routing of the wiring is facilitated as compared with a case where a part of the wiring is not formed in the weight portion. In addition, the resistance value of the wiring can be reduced, and the size of the sensor main body can be reduced.
[0072]
According to an eighth aspect of the present invention, by adopting the above configuration, in addition to the effects of the seventh aspect, each output of the sensor main body according to acceleration in at least two directions is output as an output voltage of a bridge circuit. There is an effect that it can be obtained.
[0073]
According to a ninth aspect of the present invention, by adopting the above configuration, in addition to the effect of the first aspect of the present invention, the layout of the wiring is reduced as compared with a case where an input pad is provided in the frame portion for each bridge circuit. There is an effect that the number of pads can be reduced and the size of the sensor body can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a sensor main body in a semiconductor multiaxial acceleration sensor according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic perspective view of the semiconductor multi-axis acceleration sensor according to the first embodiment, partially broken away;
FIG. 3 is an explanatory view of the arrangement of piezoresistors formed in the sensor main body in the above.
FIG. 4 is a circuit diagram of a circuit formed in the sensor main body in Embodiment 1;
FIG. 5 is an operation explanatory view of the above.
FIG. 6 is an operation explanatory view of the above.
FIG. 7 is an operation explanatory view of the above.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a main part of the above.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram of a sensor main body in the semiconductor multi-axis acceleration sensor according to the second embodiment.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a sensor main body in a semiconductor multi-axis acceleration sensor according to a third embodiment.
FIG. 11 is a schematic configuration diagram of a sensor main body in a semiconductor multi-axis acceleration sensor according to a fourth embodiment.
FIG. 12 is a schematic sectional view of a main part of the above.
FIG. 13 is a cross-sectional view of a main process for describing the manufacturing method same as above.
FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a main part of the comparative example.
FIG. 15 is a main process sectional view for explaining the manufacturing method of the comparative example.
FIG. 16 is an operation explanatory diagram of the comparative example.
FIG. 17 is an operation explanatory diagram of the comparative example.
FIG. 18 is an explanatory diagram of an example of a mounting structure of the comparative example.
FIG. 19 is a schematic perspective view of a semiconductor multi-axis acceleration sensor showing a conventional example, partially cut away.
[Explanation of symbols]
1 Sensor body
11 Frame part
12 Weight
12a Main weight
12b Additional weight
13 Flexure
14 slit
15 Diffusion layer wiring
17 metal wiring
20 Contact part
R1x to R4x piezo resistance
R1y to R4y Piezoresistance
R1z-R4z Piezoresistor

Claims

A weight portion disposed inside the frame-shaped frame portion is supported by the frame portion via at least one set of bending portions extending to the frame portion with the weight portion interposed therebetween, and the weight portion is displaced with respect to the frame portion by the displacement of the weight portion. A semiconductor multi-axis acceleration sensor that includes a sensor body in which a resistor whose resistivity changes due to a generated strain is formed in each bending portion, and detects accelerations in a plurality of directions, respectively, and a wiring electrically connected to the resistor. A semiconductor multi-axis acceleration sensor, wherein at least a part or the whole of a portion provided in each bending portion is formed of a diffusion layer wiring.

The two sets of the bent portions are provided in a direction orthogonal to each other, and are formed of a part of the resistor and a part of the wiring formed one by one near the weight in the extending direction of each of the bent portions. 2. The semiconductor multi-axis acceleration sensor according to claim 1, wherein a bridge circuit for detecting accelerations in different directions is provided for each set of the bending portions.

A bridge circuit is formed on each of the flexures, and a bridge is formed of the other resistor and a part of the wiring, and detects acceleration in a direction different from each of the bridge circuits. The semiconductor multi-axis acceleration sensor according to claim 2, comprising:

The resistor and the wiring formed in each of the flexures are configured by setting the electrical resistance of the resistor and the wiring so that the amount of heat generated by the flexures forming the set is substantially equal. The semiconductor multiaxial acceleration sensor according to claim 2 or 3, wherein:

5. The semiconductor multi-axis acceleration sensor according to claim 4, wherein the diffusion layer wiring is formed in at least the same shape at at least the bending portions forming the set.

A part of the wiring is formed in the weight part, and a part of the wiring formed in the weight part is formed of at least one of a diffusion layer wiring and a metal wiring, and one of the wirings crossing each other is diffused. 6. The semiconductor according to claim 2, wherein the semiconductor device is formed by a layer wiring and the other is formed by a metal wiring, and an insulating film is interposed between the diffusion layer wiring and the metal wiring. Multi-axis acceleration sensor.

A bridge circuit formed by a part of the resistor and the wiring formed in a pair in the vicinity of the weight in the extending direction of the bending portion of the bending portion forming the set; The portion formed in the weight portion is formed by at least one of a diffusion layer wiring and a metal wiring, and one of the wirings crossing each other is formed by the diffusion layer wiring, and the other is formed by the metal wiring. The semiconductor multi-axis acceleration sensor according to claim 1, wherein an insulating film is interposed between the metal wiring and the metal wiring.

8. The semiconductor multi-axis acceleration sensor according to claim 7, comprising two sets of the bending portions extending in directions orthogonal to each other.

It has a plurality of bridge circuits configured by a part of the resistor and the wiring and detecting accelerations in different directions, and a common input pad of each bridge circuit is provided on a frame portion. The semiconductor multi-axis acceleration sensor according to claim 1.