專利名稱：半導(dǎo)體加速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括半導(dǎo)體加速度傳感器的半導(dǎo)體器件，該半導(dǎo)體加速度傳感器用諸如硅的半導(dǎo)體晶體的壓力電阻效應(yīng)而將位移轉(zhuǎn)變成電信號。
圖4展示出由由日本未審特許公開平1-302167公開的用微切削加工制造的半導(dǎo)體加速度傳感器。懸梁21在支承體24附近由腐蝕形成的槽23，因而在此形成薄的部分22。在構(gòu)成橋式電路的傳感器的頂表面上形成壓敏電阻器2。
懸梁的末端加有砝碼4。
如

圖10所示，日本審查的實用新案公開平3-20780公開了用電鍍法制成的金屬砝碼的實例。
而且，圖15展示了日本未審查的特許公開平5-312827公開的半導(dǎo)體加速度傳感器。懸梁傳感器元件1在支承體24附近由腐蝕形成的槽23，因而，形成了薄的部分22。構(gòu)成橋式電路的傳感器頂表面上形成有壓敏電阻器2c、2d和2e。用作參考電阻器的壓敏電阻器2b和2d位于支承體24上。用于檢測薄部分22的形變量的可變電阻器的壓敏電阻器2a和2c設(shè)置成垂直于參考電阻器。
設(shè)置接收加速度的懸梁的傳感器元件1時，壓敏電阻器2a和2c的阻值增大。壓敏電阻器2a和2c之間的電阻值之差，以及參考電阻器2c與2f之間的電阻值之差引起相應(yīng)于加速度的電壓。該電壓疊加到通過布線116而在外部設(shè)置的半導(dǎo)體集成電路襯底110上，它進(jìn)行諸如將極小電壓放大和溫度補償?shù)男盘柼幚怼?br> 而且，圖16展示了日本未審特許公開平6-331647所公開的用微切削加工制成的懸梁傳感器元件1的實例。本例中，傳感器元件1的懸梁周圍邊框113上形成有諸如檢測電路和EEPROM的信號處理電路，以補償傳感器的輸出特性。
如圖4所示，普通半導(dǎo)體加速度傳感器中，構(gòu)成橋式電路的表面上設(shè)置有檢測加速度用的一組壓敏電阻器。
加速度傳感器中，除檢測軸方向以外的其它方向的靈敏度應(yīng)降低。上述的典型傳感器結(jié)構(gòu)，不測試靈敏度降低的其它軸方向。
傳感器固定至底座上時，從傳感器的斜角，砝碼的重力中心與傳感器元件之間偏差和其它因素得出其它軸向的靈敏度。
日本未審查的實用新案公開昭61-102871(見圖5)所公開的傳感器中，傳感器元件的懸梁21端部的上下表面上均設(shè)置有砝碼4，所以兩個砝碼的重力中心與懸梁的重力中心在厚度方向是完全重合的。砝碼4的傳感器元件1的重力中心的這種重合對其位置關(guān)系是非常重要。
加砝碼4的方法中，砝碼4必須位于有壓敏電阻器的傳感器元件的重力中心。但是，由于傳感器元件上的扭應(yīng)力增大和除檢測軸外的其它方向也檢測到了加速度，而使砝碼4的位置偏差損壞了特性。這是加速度傳感器的其它軸的靈敏特性。檢測軸以外的其它方向中的加速度檢測引起錯誤動作。
如上所述，就加速度傳感器的特性而言，傳感器元件不應(yīng)受扭應(yīng)力等因素的影響。
此外，普通加速度傳感器中，用粘接等方式將砝碼連接到傳感器元件的端部。這樣出現(xiàn)的主要問題是，增加了制造工藝步驟和傳感器元件與砝碼的重力中心之間出現(xiàn)位置偏差。因此，很重要的一點是如何減少砝碼與傳感器之間的位置偏差。
再來看半導(dǎo)體加速度傳感器的另一方案。為提高傳感器的功能性，必須將用作信號處理的半導(dǎo)體集成電路襯底110連到傳感器的輸出端。
通常，加速度傳感器輸出的電加速度位置引起的電壓為幾毫伏。因此，應(yīng)與放大電路111連接。而且，由于由壓力敏電阻器構(gòu)成的應(yīng)變敏感部分會出現(xiàn)溫度變化，因此，必須有溫度補償電路。
通常，傳感器元件1和信號處理用的半導(dǎo)體集成電路彼此相鄰設(shè)置，并用布線使其連在一起。這種情況下，由于拾取很小信號，因而可能通過布線116而將噪聲疊加到信號上。
本發(fā)明的目的是減少這類噪聲。而且，本發(fā)明還打算用半導(dǎo)體集成電路襯底110作支承件24，而不需用普通的支承件24的材料，從而使生產(chǎn)成本降低。
日本來審查的特許公開昭4-6471中所公開的實例，由于加速度而引起的懸梁傳感器元件1的壓敏電阻器的電壓變化加到半導(dǎo)體集成電路襯底110，在另一端設(shè)置有砝碼4并裝有放大電路111，在半導(dǎo)體集成電路襯底110中進(jìn)行信號處理。懸梁2和半導(dǎo)體集成電路襯底110經(jīng)凸點3相互連接。本例示于圖17中。該方法中，由于半導(dǎo)體集成電路襯底110處理極小的高頻信號，同樣會出現(xiàn)噪聲。
而且，如圖16的頂視圖所示，日本未審查的特許公開平6-331647中公開的實例，在傳感器元件1的四周形成信號處理電路112。這種情況下，用腐蝕法形成作為傳感器元件1的懸梁，而在周圍形成的半導(dǎo)體集成電路不被腐蝕。這就是說，制造步驟增加，因此不利于降低制造成本。并且，生產(chǎn)合格率下降。
為克服上述缺陷，本發(fā)明的目的是，將傳感器元件1和用于信號處理的半導(dǎo)體集成電路襯底110不用布線116的直接接合在一起，以降低噪聲的具有高性能，并用半導(dǎo)體集成電路襯底110作支承件24以減少生產(chǎn)成本。
為克服上述缺陷，在半導(dǎo)體晶片的兩面上形成壓敏電阻器，輸出端8和其它元器件的圖形，在兩面上設(shè)置加速度檢測裝置構(gòu)成傳感器元件使其彼此相對。每一面上的加速度檢測裝置構(gòu)成橋式電路，從兩面的輸出要平均，由此可減少扭應(yīng)力，使加速度傳感器的其它軸的靈敏特性優(yōu)異。
結(jié)果，能解決提高砝碼4的固定精度和連接精度的問題。因此，能以高合格率供給價格低廉的半導(dǎo)體加速度傳感器。
而且，由于能在半導(dǎo)體襯底的兩邊(前邊和后邊)上形成圖形，在垂直于加速度檢測面的兩個側(cè)面上構(gòu)成砝碼，由此，使傳感器元件和砝碼的重力中心位置相互重合。這種結(jié)構(gòu)能防止從其它軸檢測加速度。
而且，為克服上述缺陷，固定傳感器元件，使包括壓敏電阻器的矩形平行六面體結(jié)構(gòu)直接固定到由半導(dǎo)體晶片構(gòu)成的半導(dǎo)體集成電路襯底上。按此方式，用半導(dǎo)體集成電路襯底作支承傳感器用的支承體24，就能供給抗噪聲，高精度；另件數(shù)量少和價格低廉的半導(dǎo)體器件。
而且，按本發(fā)明，有壓敏電阻器的矩形平行六面體傳感器元件的面經(jīng)凸點接到半導(dǎo)體集成電路。這允許容易地檢測水平加速度。
圖1A-1D是按本發(fā)明的半導(dǎo)體加速度傳感器的平面圖；圖2A-2C是說明按本發(fā)明的半導(dǎo)體加速度傳感器的抽出方法的抽出過程示意圖；圖3A-3B是說明按本發(fā)明的半導(dǎo)體加速度傳感器的制造方法的工藝示意圖；圖4是普通半導(dǎo)體加速度傳感器的結(jié)構(gòu)透視圖；圖5是普通半導(dǎo)體加速度傳感器的結(jié)構(gòu)局部示意圖；圖6是按本發(fā)明的半導(dǎo)體加速度傳感器的電路圖；圖7是按本發(fā)明的半導(dǎo)體加速度傳感器的輸出特性曲線圖；圖8是普通的半導(dǎo)體加速度傳感器的輸出特性曲線圖；圖9A-9E是按本發(fā)明半導(dǎo)體加速度傳感器的平面圖；圖10A-10C是普通半導(dǎo)體加速度傳感器的透視圖和局部圖；圖11A-11C是說明按本發(fā)明半導(dǎo)體加速度傳感器的制造方法的工藝圖；圖12是按本發(fā)明的半導(dǎo)體加速度傳感器的輸出特性曲線圖；圖13是按本發(fā)明的半導(dǎo)體加速度傳感器的結(jié)構(gòu)透視圖；圖14是普通半導(dǎo)體加速度傳感器的封管透視圖；圖15是普通半導(dǎo)體加速度傳感器的結(jié)構(gòu)透視圖；圖16是普通半導(dǎo)體加速度傳感器的結(jié)構(gòu)頂視圖；圖17是普通半導(dǎo)體加速度傳感器的結(jié)構(gòu)局部示意圖；圖18C-18C是按本發(fā)明的半導(dǎo)體加速度傳感器的制造方法的工藝圖；圖19A-19C是按本發(fā)明的半導(dǎo)體加速度傳感器的制造工藝圖。
以下將詳細(xì)說明優(yōu)選實施例。
參見圖1用具體方式說明本發(fā)明結(jié)構(gòu)。圖1A是按本發(fā)明的加速度傳感器的右視圖；圖1B是其頂視圖；圖1C是正視圖；圖1D是左視圖。半導(dǎo)體加速度傳感器是從半導(dǎo)體晶片10切割出來的形成有壓敏電阻器2，輸出端8等的矩形平行六面體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)體以下稱為傳感器元件1。壓力敏電阻器2，輸出端8等的圖形構(gòu)成在傳感器元件1的側(cè)面上；布，壓敏電阻器2和輸出端8位于兩個側(cè)面上。本例中，壓敏電阻器2是P-型壓力敏電阻器2。凸點3用于輸出電信號，它形成在輸出端8上。本例中，形成金凸點3。傳感器元件1的尺寸是，長1為6mm(L1＝4mm，L2＝2mm)，寬W為0.6mm。厚是0.12mm。輸出端8上的凸點3的尺寸是0.1×0.08mm，高度為0.1mm。
半導(dǎo)體加速度傳感器主要由傳感器元件1，用于從傳感器元件1取出電信號并支承傳感器元件1的基體5，提供敏感度的砝碼4和封殼20構(gòu)成。
現(xiàn)在參見圖2和3說明制造方法。在半導(dǎo)體晶片10上構(gòu)成壓敏電阻器2和輸出端8的圖形。構(gòu)成切割劃線、并在輸出端8部分上形成金凸點3。在半導(dǎo)體晶片的兩面上進(jìn)行以上步驟。不用說，圖2A所示的圖形形成中也可形成放大電路，溫度補償電路和其它電路。
之后，用切割機(jī)參照劃線切出元件。由于每個元件上形成有凸點3，它固定到切割機(jī)的工作臺上。本例中用蠟固定。當(dāng)然，頂部可用粘接材料覆蓋。如圖2B所示，從半導(dǎo)體晶片取出有壓敏電阻器2的輸出端8的傳感器元件1。
提供敏感度的砝碼4加到傳感器元件1上。本例中，砝碼4由硅制成，它最好用與傳感器元件1用的材料有相同熱膨脹系數(shù)的材料如硅制造。需要提高敏感度時，也可用諸如鉬的金屬。最好用熱膨脹系數(shù)接近硅的熱膨脹系數(shù)的粘接材料。
這種狀態(tài)下，結(jié)構(gòu)放在基體5上。為了從傳感器元件1的兩個側(cè)面100取出電信號的布線6。在基體5上面形成布線6。本例中，用陶瓷作基體。用金做布線。傳感器元件1用粘接劑(未畫出)固定到基體5上。本例中，基體5的布線和傳感器元件1經(jīng)各向異性的導(dǎo)電膜而相互連接。各向異性導(dǎo)電膜是其中分散小導(dǎo)電顆粒的粘接劑。置于電極之間的有導(dǎo)電顆粒的各向異性導(dǎo)電膜用熱壓焊法使其電連接，而保證相鄰電極之間絕緣。同時，粘接后達(dá)到了機(jī)械連接。按此方式，凸點3與外引出端8之間經(jīng)導(dǎo)電顆粒而實現(xiàn)導(dǎo)電。由于該方法使傳感器1在圖2C和3D所示階段中無機(jī)械應(yīng)力，因此是優(yōu)異的。
傳感器元件1連到基體5上的結(jié)構(gòu)安裝在電路板上。電路板上設(shè)置有從傳感器元件1的兩個側(cè)面100提取信號的電路，并消除了因扭應(yīng)力而產(chǎn)生的位錯。因此本例的結(jié)構(gòu)封殼20有襯底的功能。用陶瓷制造封殼20。如圖3E所示，電路板上形成用于消除其它軸敏感度的電阻器2。
本例的制造方法中，為了獲得有優(yōu)異性能的半導(dǎo)體加速度傳感器，制造工藝中重要的問題是，如何將砝碼4放置在傳感器元件1的重力中心，和如何在傳感器元件1中使切割面與具有壓敏電阻器2的側(cè)面有高度的垂直性。為提高制造穩(wěn)定性和合格率，必須消除由于重力中心的位置偏差和其它因素造成的扭應(yīng)力。
發(fā)明中，用以下將要說明的電路消除扭應(yīng)力的影響。
以下參見圖6說明本例中用的消除扭應(yīng)力的電路結(jié)構(gòu)。
由傳感器元件1的兩側(cè)面上形成的兩個橋式電路的輸出a和b經(jīng)電阻器6而互連，信號由輸出端8e輸出。同樣地，輸出c和d經(jīng)電阻器6而互連，信號從輸出端8f輸出。每個輸出信號8e和8f構(gòu)成為由電阻器6構(gòu)成的平均部件4使從兩個橋式電路輸出的信號平均，由此消除扭應(yīng)力造成的壓力敏電阻器2的阻值變化。就各個電阻器的電阻值而言，壓敏電阻器2的電阻值為1kΩ，電阻器6的電阻值是10kΩ。即，誤差變化量下降1/10。為消除加速度傳感器中的扭應(yīng)力影響，最好設(shè)定電阻器6的電阻值是壓敏電阻器2的電阻值的5倍以上。
關(guān)于電信號的流動，傳感器元件1中產(chǎn)生的電信號加到電路板，該電路板往基體5的電極與封裝殼關(guān)聯(lián)。電路板設(shè)置有電阻器2，本例中電阻器2是片式電阻器。電信號最后經(jīng)片式電阻器加到封裝殼的輸出端8。
下面將說明本例的輸出結(jié)果。圖7表示出本例的輸出結(jié)果。有標(biāo)記“0”的曲線表示加速度傳感器轉(zhuǎn)動時所獲得的數(shù)據(jù)。加速度傳感器接收到平均加速度時獲得在0°，180°，和360°的最大輸出電壓。假設(shè)作為控制軸的X軸是正弦曲線。另一方面，有標(biāo)記“△”的Z軸敏感性曲線表示加速度傳感器用壓力敏電阻器的側(cè)面對著重力方向轉(zhuǎn)動時獲得的數(shù)據(jù)。理想情況下，Z軸敏感度不應(yīng)引起任何輸出。在180°和360°的檢測軸的輸出敏感度是2V，而當(dāng)加速度傳感器用有壓敏電阻器2的面對著平均加速度方向轉(zhuǎn)動時獲得的數(shù)據(jù)是輸出敏感度為20mV，它是檢測軸輸出敏感度的1％，這表示其它軸敏感度特性優(yōu)異。
圖8是不進(jìn)行本例的電路處理獲得的值，若其它軸敏感度值為10％，這表示本發(fā)明的電路處理有效。
關(guān)于其它軸的敏感度特性，以在角度檢測為基礎(chǔ)進(jìn)行圖像處理的裝置中，如在仿真裝置中，檢測不必要的方向中的加速度會出問題，如會出現(xiàn)圖像斜移的錯誤動作。在氣袋之類的救生裝置中也會出現(xiàn)其它軸敏感度特性差引起的錯誤動作。
之后，將說明為改善其它軸敏感性和簡化制造工藝而采用的構(gòu)形。
以下將用具體方式說明砝碼形成在垂直于接收加速度的表面上的本發(fā)明的構(gòu)形。首先，關(guān)于制造方法，半導(dǎo)體加速度傳感器是從半導(dǎo)體晶片10切割出來的，并形成有壓敏電阻器2，輸出端8等的矩形平行六面結(jié)構(gòu)。在傳感器元件1的側(cè)面上構(gòu)成壓力敏電阻器2，輸出端8等的圖形。本發(fā)明中，在半導(dǎo)體10的兩個表面上形成要成為壓敏電阻器2、凸點3和砝碼4的金屬。用切割機(jī)切割出傳感器元件1。傳感器元件1構(gòu)成為某側(cè)面上形成有壓敏電阻器，輸出端8和砝碼4的構(gòu)形。砝碼和用作輸出端8的凸點3的形成方法相同。盡管金是用鍍金法形成的，但也能用適當(dāng)?shù)暮附臃ㄐ纬山稹?br> 參見圖9說明本發(fā)明的構(gòu)形。圖9B是頂視圖，9D和9E是側(cè)視圖，9A和9C是正視圖。
關(guān)于傳感器元件1的尺寸，長為10mm(傳感器部分為7mm，支承件為3mm)，寬W是0.6mm，厚0.25mm。關(guān)于兩個側(cè)面上形成的砝碼的形狀，長為4mm，寬為0.2mm，高為0.02mm。砝碼重2.4mg。注意，硅懸梁部分重1.8mg，用作砝碼的金凸點重0.6mg。
發(fā)明中，壓敏電阻器是P型壓敏電阻器2。輸出端8上形成用于輸出電信號的凸點3。
以下參見圖11說明按本發(fā)明的切割方法。半導(dǎo)體晶片的兩個表面上有凸點，用切割機(jī)切割元件有切屑。固定邊上切屑特別明顯本發(fā)明中，為減少切屑而制成了切割夾具201，如圖11A所示。夾具是有槽的平板。如圖11B所示，輸出端8的金凸點和砝碼部分插入槽中的狀態(tài)下能有效地固定。用蠟將半導(dǎo)體晶片10固定到切割夾具201。由于用該方法固定半導(dǎo)體晶片，可在無切屑的情況下切割傳感器元件。在以后的工藝步驟中，不用努力，本方法就能極有效的安裝砝碼。而且，作為檢測部分的壓力敏電阻器形成在對著加速度方向的側(cè)面上，所提供的構(gòu)形的優(yōu)點是不受其它軸的影響。
用本發(fā)明的加速度傳感器，用加速度為30G測試輸出電壓特性。圖12表示出測得的輸出電壓特性。加速度為30G測得的輸出電壓是0.15mV/G。用放大電路放大該電壓，該傳感器能用作氣袋用的碰撞檢測傳感器。
本方法能容易地制成加速度傳感器，用該方法能使砝碼形成在接收加速度的兩個側(cè)面上。
之后，將說明實施例，實施例中用半導(dǎo)體集成電路襯底110作支承件制造半導(dǎo)體加速度傳感器。
以下參見圖13說明實施例。
圖13是按本發(fā)明的半導(dǎo)體加速度傳感器的透視圖。
圖13所示的半導(dǎo)體加速度傳感器的構(gòu)形，是用壓敏電阻器2、輸出端8等構(gòu)成的從半導(dǎo)體晶片10切割出的矩形平行六面體。該體以后稱作傳感器元件。砝碼4粘到傳感器元件1。與支承件24構(gòu)成電接觸的凸點3形成在輸出端8上。凸點3是金凸點或焊料突點。參見圖19詳細(xì)說明制造方法。圖19A中，半導(dǎo)體晶片10的表面上構(gòu)成壓敏電阻器2和輸出端8的圖形。之后，切割半導(dǎo)體晶片10，使壓敏電阻器2和輸出端8處于同一平面中。因此，獲得圖19B中的矩形平行六面體傳感器元件1。最后，如圖19C所示，砝碼粘接到矩形平行六面體傳感器元件1上?？捎们懈顧C(jī)切割出半導(dǎo)體晶片10。最好沿確定傳感器元件1的外形的劃線進(jìn)行切割，并以劃線為標(biāo)準(zhǔn)切割出半導(dǎo)體晶片10。半導(dǎo)體傳感器1設(shè)置于半導(dǎo)體晶片10中。
本例中，制造用于低加速度的元件。低加速度是指1至2G(1G＝9.8m/S2)。整個元件的尺寸是，長為9mm，(L1＝6mm，L2＝3mm)，寬W為0.6mm，高Z是0.1mm。而且，低加速度用的加速度傳感器用于地震檢測和仿真等。
形成有砝碼4的傳感器元件1固定到由半導(dǎo)體集成電路襯底110構(gòu)成的支承件24上。由于形成有砝碼4的傳感器元件1的輸出電壓小，半導(dǎo)體集成電路襯底110具有諸如放大電路111的信號處理功能。半導(dǎo)體集成電路襯底10上形成的引出端使傳感器元件1固定到半導(dǎo)體集成電路襯底110，并使傳感器元件1的輸出端8的凸點3與半導(dǎo)體集成電路襯底110電接觸。傳感器元件1中響應(yīng)加速度的懸梁和固定部分構(gòu)成。為避免扭應(yīng)力的影響，可將基體連接到固定部分使其加強(qiáng)。本例中，用增強(qiáng)的基體138。為牢固地固定增強(qiáng)基體138，在半導(dǎo)體集成電路襯底110的固定區(qū)域中事先形成金的圖形。關(guān)于連接方法，用各方異性導(dǎo)電膜120實現(xiàn)電連接。各向異性導(dǎo)電膜是其中分散有小導(dǎo)電顆粒的粘接劑。經(jīng)熱壓焊，電極間的導(dǎo)電顆粒實現(xiàn)電連接，而確保相鄰電極之間絕緣。而且，當(dāng)加入粘接劑時機(jī)械連接起作用。按本方法獲得傳感器元件1的輸出端8的凸點3與作為支承件24的半導(dǎo)體集成電路襯底10的引出端之間的導(dǎo)電。
以下參見圖18說明具體的固定方法。圖18包括左邊的正視圖，和右邊的側(cè)視圖。圖18A中，各向異性膜120粘接到半導(dǎo)體集成電路襯底110的輸出端8。此時，各向異性導(dǎo)電膜110可用于將增強(qiáng)基體固定到設(shè)置于半導(dǎo)體集成電路中的區(qū)域112中。
圖18B中，從上面安裝傳感器元件1，傳感器元件1的凸點3對著半導(dǎo)體集成電路襯底10的引出端8，從傳感器元件1上面加用作凸點5的約100kgf/cm的砝碼。在200℃進(jìn)行回流，同時加砝碼，使各向異性導(dǎo)電膜120完全固定，并獲得傳感器元件1與半導(dǎo)體集成電路之間的電連接。圖18C展示出所獲得的電連接狀態(tài)。
其它的固定方法中有熔化焊料凸點3的固定方法，而且，用金-金共晶連接的方法中連接是有效的。
用焊料凸點3的情況下，傳感器元件1的輸出端8的凸點3對著半導(dǎo)體集成電路襯底110。事先將基體瞬時固定到半導(dǎo)體集成電路襯底110的區(qū)域中。用200℃回流將焊料部分熔化，達(dá)到電和機(jī)械連接。
用共晶連接時，在500℃熱壓而實現(xiàn)共晶連接。
如圖14所示，這樣制成的半導(dǎo)體集成電路襯底110封裝在外殼115中。為實現(xiàn)與外引線30的電導(dǎo)通，用粘接實現(xiàn)布線116連接。外殼115用陶瓷、塑料等制成。本例中用適于表面貼裝的外殼115。最后，表面上設(shè)置蓋。本例用玻璃蓋，以允許進(jìn)行激光微調(diào)(半導(dǎo)體集成電路襯底10有微調(diào)電路)。在某些例子中注入油以改善抗沖擊性能和頻率特性。
本例用矩形平行六面體傳感器元件1。結(jié)果，用固定到半導(dǎo)體集成電路襯底110的傳感器元件能容易地檢測水平加速度。在車輛、儀器的氣袋系統(tǒng)中傳感器用于檢測沖擊。上述結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點是，由于傳感器對著檢測方向，因此不需要考慮安裝方法的麻煩了。
關(guān)于傳感器元件1的特性，與傳感器元件連到用于信號處理的外部半導(dǎo)體集成電路襯底110的常規(guī)方法相比，減小了噪聲。而且，用于信號處理的半導(dǎo)體集成電路襯底110裝入外殼115中使其尺寸減小。
本發(fā)明的半導(dǎo)體加速度傳感器中，信號處理用的半導(dǎo)體集成電路襯底110用作支承體24，而不像普通傳感器那樣另需額外的支承件，并且經(jīng)凸點3使支承體連到傳感器元件1。結(jié)果，用尺寸作用使噪聲減小和價格降低。本發(fā)明的半導(dǎo)體加速度傳感器安裝在車輛中時，用作救生用的氣袋操作傳感器，獲得所要求的性能，傳感器具有實用性。
具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的半導(dǎo)體加速度傳感器有以下優(yōu)點<1>，即使收到了扭應(yīng)力加速度傳感器也能將其消除；因而能制成高精度的其它軸敏感度特性優(yōu)異的傳感器。
<2>由于消除了扭應(yīng)力的影響，能簡化制造工藝，降低制造成本。
<3>用半導(dǎo)體集成電路襯底為支承件，降低了價格。
<4>由于經(jīng)凸點實現(xiàn)傳感器元件與半導(dǎo)體集成電路襯底之間的電連接，能減少噪聲。而且，由于用半導(dǎo)體集成電路襯底作支承件，減少了振動影響。
<5>能制成高精度器件。
<6>由于傳感器元件是矩形平行六面體，因此，加速度檢測方向平行于半導(dǎo)體集成電路襯底的表面，能容易地檢測水平加速度。
<7>由于在后面的工藝步驟中不加砝碼，因此能按高的位置精度制造有砝碼的元件。
<8>砝碼能安裝在重力中心附近的傳感器元件中。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體加速度傳感器，包括具有檢測物理量變化用的變形敏感部分的元件體，支承至少一端固定的元件體用的支承件，使元件體與支承體相互連接用的連接裝置，其特征是，所述元件體的各相對面中設(shè)置有所述變形敏感部分。
2.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體加速度傳感器，其特征是，所述變形敏感部分是壓敏電阻器。
3.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體加速度傳感器，其特征是，所述元件體的端部設(shè)置有砝碼。
4.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體加速度傳感器，其特征是，在輸出端上設(shè)置有凸點，該凸點位于所述元件體的兩個相對面上。
5.按權(quán)利要求1的半導(dǎo)體加速度傳感器，其特征是，所述變形敏感部分構(gòu)成橋式電路，從所述元件體的相對面上設(shè)置的所述橋式電路中的輸出在平均后輸出。
6.按權(quán)利要求2的半導(dǎo)體加速度傳感器，其特征是，在垂直于加速度接收表面的表面上設(shè)置有壓敏電阻器。
7.按權(quán)利要求5的半導(dǎo)體加速度傳感器，用于平均橋式電路輸出的電阻器的電阻值是構(gòu)成所述橋式電路的所述壓力敏電阻值的電阻值的5倍。
8.一種半導(dǎo)體加速度傳感器，包括具有用于檢測物理量變化的變形敏感部分的元件體，至少一端固定元件體到其上的支承件，使元件體和支承件相互連接的連接裝置，其特征是，在垂直于所述元件體的加速度接收面的表面上設(shè)置有砝碼。
9.按權(quán)利要求8的半導(dǎo)體加速度傳感器，其特征是，在垂直于所述元件體的加速度接收面的兩個表面中的每個表面上設(shè)置有所述砝碼。
10.按權(quán)利要求8的半導(dǎo)體加速度傳感器，其特征是，所述元件體上設(shè)置鍍敷砝碼。
11.按權(quán)利要求8的半導(dǎo)體加速度傳感器，其特征是，在垂直于加速度接收面的兩個側(cè)面中的每個側(cè)面上在不被支承件支承的元件體的懸梁部分設(shè)置所述砝碼。
12.按權(quán)利要求11的半導(dǎo)體加速度傳感器，其特征是，所述砝碼有5至100μm厚的金屬鍍膜。
13.半導(dǎo)體加速度傳感器的制造方法，包括以下工藝步驟半導(dǎo)體襯底的至少一個表面上形成壓敏電阻器；所述半導(dǎo)體襯底的兩個表面上形成金屬膜；切割襯底形成元件；和元件安裝到支承件上，使有壓敏電阻器的元件面平行于加速度方向。
14.按權(quán)利要求13的半導(dǎo)體加速度傳感器的制造方法，包括形成所述支承件的槽，厚的部分插入槽，并固定到所述支承件。
15.按權(quán)利要求13的半導(dǎo)體加速度傳感器，包括將蠟插入并固定到槽中。
16.一種半導(dǎo)體加速度傳感器，包括具有用于檢測物理量變化的變形敏感部分的元件體，至少一端固定元件體到其上的支承件，使所述支承件與元件體相互連接的連接裝置，其特征是，所述支承件是半導(dǎo)體集成電路襯底。
17.一種半導(dǎo)體加速度傳感器，其特征是，一個具有變形敏感部分并由半導(dǎo)體晶片取出的矩形平行六面體，支承從半導(dǎo)體晶片取出的矩形平行六面體用的支承件，使后者固定到前者，所述支承件是用于固定的由半導(dǎo)體集成電路襯底構(gòu)成，固定矩形平行六面體的至少一端用的固定裝置。
18.按權(quán)利要求16或17的半導(dǎo)體加速度傳感器，包括設(shè)置于相對于加速度接收面的兩個側(cè)面中的每個側(cè)面上的所述變形敏感部分。
19.一種半導(dǎo)體器件，包括按權(quán)利要求16至18中任一項的半導(dǎo)體加速度傳感器，包括設(shè)置于所述元件體上在所述支承件的相對端的砝碼。
20.按權(quán)利要求16至18中任一項的半導(dǎo)體加速度傳感器，包括作為固定用的所述支承體的所述裝置，它將有變形敏感部分并由所述半導(dǎo)體晶片取出的矩形平行六面體結(jié)構(gòu)固定到所述半導(dǎo)體集成電路襯底，它是由各向異性導(dǎo)電膜構(gòu)成的。
21.按權(quán)利要求16至18中任何一項的半導(dǎo)體加速度傳感器，它包括作為固定支承件的所述固定裝置。用共晶連接將有變形敏感部分并從所述半導(dǎo)體晶片取出的矩形平行六面體結(jié)構(gòu)有效地連接到所述半導(dǎo)體集成電路襯底。
22.按權(quán)利要求16至18中的任何一項的半導(dǎo)體加速度傳感器，包括作為所述固定支承件的所述固定裝置，是用熔化法而將具有所述變形敏感部分的并由所述半導(dǎo)體晶片取出的矩形平行六面體結(jié)構(gòu)有效地連接到所述半導(dǎo)體集成電路襯底。
23.按權(quán)利要求16至18中任何一項的半導(dǎo)體加速度傳感器，包括所述半導(dǎo)體集成電路襯底，它有固定所述矩形平行六面體結(jié)構(gòu)體的區(qū)域。
全文摘要
一種加速度傳感器,在傳感器元件的兩個相對面上有橋式電路,并平均從橋式電路的輸出,防止加速度檢測中引入扭力、兩個側(cè)面上設(shè)置有砝碼,使它減少接收來自軸的干擾,用半導(dǎo)體集成電路作支承襯底,以減小噪聲,提高合格率。
文檔編號H01L29/84GK1172250SQ9711322
公開日1998年2月4日 申請日期1997年4月18日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月19日
發(fā)明者新荻正隆, 齊藤豐, 加藤健二 申請人:株式會社精工電子研究開發(fā)中心