DE112014004013B4

DE112014004013B4 - Beschleunigungssensor

Info

Publication number: DE112014004013B4
Application number: DE112014004013.4T
Authority: DE
Inventors: Minekazu Sakai; Kiyomasa Sugimoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-09-03
Filing date: 2014-09-01
Publication date: 2022-02-24
Anticipated expiration: 2034-09-02
Also published as: JP2015049190A; WO2015033543A1; JP6020392B2; DE112014004013T5; US9791472B2; US20160187371A1

Abstract

Beschleunigungssensor umfassend:
ein Halbleitersubstrat (14), welches ein Trägersubstrat (11) und eine auf das Trägersubstrat aufgeschichtete Halbleiterschicht (13) hat;
eine in einer ersten Richtung bewegliche Elektrode (24, 25), welche in der Halbleiterschicht angeordnet ist und sich in einer Richtung parallel zu einer zweiten Richtung erstreckt, wobei eine in einer Ebene der Halbleiterschicht beinhaltete Richtung als die erste Richtung bezeichnet wird und die zweite Richtung in der Ebene der Halbleiterschicht beinhaltet ist und orthogonal zu der ersten Richtung ist;
eine in der zweiten Richtung bewegliche Elektrode (26, 27), welche in der Halbleiterschicht angeordnet ist und sich in einer Richtung parallel zu der ersten Richtung erstreckt;
einen Rahmenteil (22), welcher in der Halbleiterschicht angeordnet ist;
einen ersten Balkenteil (23a), welcher in der Halbleiterschicht angeordnet und an dem Rahmenteil vorgesehen ist und beim Empfangen einer eine Komponente in der zweiten Richtung beinhaltenden Beschleunigung in der zweiten Richtung verschoben wird;
einen zweiten Balkenteil (23b), welcher in der Halbleiterschicht angeordnet und an dem Rahmenteil vorgesehen ist und beim Empfangen einer eine Komponente in der ersten Richtung beinhaltenden Beschleunigung in der ersten Richtung verschoben wird;
einen Ankerteil (28), welcher den Rahmenteil über den zweiten Balkenteil trägt; eine in der ersten Richtung fixierte Elektrode (32, 42), welche in der Halbleiterschicht angeordnet und gegenüberliegend der in der ersten Richtung beweglichen Elektrode angeordnet ist; und
eine in der zweiten Richtung fixierte Elektrode (52, 62), welche in der Halbleiterschicht angeordnet und gegenüberliegend der in der zweiten Richtung beweglichen Elektrode angeordnet ist, wobei
die Halbleiterschicht mit einem stabförmigen Gewichtsteil (21) versehen ist, welcher durch eine Mitte des Rahmenteils verläuft, sich in der zweiten Richtung erstreckt und mit dem Rahmenteil über den ersten Balkenteil verbunden ist, und
die in der ersten Richtung bewegliche Elektrode und die in der zweiten Richtung bewegliche Elektrode an dem Gewichtsteil vorgesehen sind.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
Diese Erfindung ist auf der am 03. September 2013 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2013-182292 mit der Publikationsnummer JP 2015 - 049 190 A basiert, deren Offenbarung durch Bezugnahme hiervon Bestandteil wird.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Beschleunigungssensor, welcher Beschleunigungen in zwei orthogonalen Richtungen detektiert.
STAND DER TECHNIK
Zum Beispiel hat Patentliteratur 1 einen Beschleunigungssensor vorgeschlagen, welcher unter Verwendung eines Halbleitersubstrats konfiguriert ist, in welchem eine Halbleiterschicht auf ein Trägersubstrat aufgeschichtet ist. In anderen Worten ist bei dem Beschleunigungssensor die Halbleiterschicht mit einem beweglichen Teil, welcher eine bewegliche Elektrode an einem Rahmenteil vorgesehen hat, welcher in Abhängigkeit von einer Beschleunigung in einer in einer Ebene der Halbleiterschicht beinhalteten vorbestimmten Richtung verschoben wird, und einem Fixierungsteil, welcher eine der beweglichen Elektrode gegenüber liegende fixierte Elektrode hat, ausgebildet.
Bei dem Beschleunigungssensor wird, weil ein Zwischenraum zwischen der beweglichen Elektrode und der fixierten Elektrode in Abhängigkeit von der Beschleunigung mit der Anwendung der Beschleunigung in der vorbestimmten Richtung geändert wird, die Beschleunigung auf der Basis einer Kapazität zwischen der beweglichen Elektrode und der fixierten Elektrode detektiert.
STAND-DER-TECHNIK-LITERATUR
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: JP2007-139505A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Übrigen gibt es in den letzten Jahren bei einem solchen Beschleunigungssensor einen Bedarf für ein Detektieren einer Beschleunigung auch in einer Richtung, welche orthogonal zu der vorbestimmten Richtung und parallel zu der Ebene der Halbleiterschicht ist. Aus diesem Grunde haben die vorliegenden Erfinder einen in 14 dargestellten Beschleunigungssensor untersucht.
In anderen Worten hat der Beschleunigungssensor ein Halbleitersubstrat, in welchem eine Halbleiterschicht J1 auf ein Trägersubstrat aufgeschichtet ist. Ein beweglicher Teil J3 und erste bis vierte Fixierungsteile J4 bis J7 sind durch Definieren eines Rillenteils J2 in der Halbleiterschicht J1 gebildet.
Insbesondere ist ein Rahmenteil J8, welcher den beweglichen Teil J3 bereitstellt, in einen rechteckigen Rahmen geformt und hat ein Paar von ersten Seitenteilen J8a, welche sich in einen X-Achsen-Richtung erstrecken, und ein Paar von zweiten Seitenteilen J8b, welche sich in einer Y-Achsen-Richtung erstrecken. In 14 entspricht die X-Achsen-Richtung einer horizontalen Richtung einer Papieroberfläche von 14, die Y-Achsen-Richtung entspricht einer Richtung orthogonal zu der X-Achsen-Richtung auf einer Ebene der Halbleiterschicht J1, und eine Z-Achsen-Richtung entspricht einer Richtung orthogonal zu der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung.
Jeder der ersten Seitenteile J8a in dem Rahmenteil J8 ist mit einem ersten Balkenteil J9a versehen, welcher den Rahmenteil J8 in der Y-Achsen-Richtung verschiebt, wenn eine Beschleunigung, welche eine Komponente in der Y-Achsen-Richtung beinhaltet, auf den ersten Balkenteil J9a angewandt wird. In gleicher Weise ist jeder der zweiten Seitenteile J8b in dem Rahmenteil J8 mit einem zweiten Balkenteil J9b versehen, welcher den Rahmenteil J8 in der X-Achsen-Richtung verschiebt, wenn eine Beschleunigung, welche eine Komponente in der X-Achsen-Richtung beinhaltet, auf den zweiten Balkenteil J9b angewandt wird. Der Rahmenteil J8 wird von dem Trägersubstrat in solch einer Weise getragen, dass erste Verbindungsteile J10a, welche sich von den jeweiligen ersten Balkenteilen J9a zu einer Mitte des Rahmenteils J8 erstrecken, und zweite Verbindungsteile J10b, welche sich von den jeweiligen zweiten Balkenteilen J9b zu einer Mittel des Rahmenteils J8 erstrecken, mit einem von dem Trägersubstrat getragenen Ankerteil J11 verbunden sind. In anderen Worten ist der Rahmenteil J8 in einem Zustand, von dem Trägersubstrat freigegeben zu sein.
Die jeweiligen ersten und zweiten Seitenteile J8a und J8b in dem Rahmenteil J8 sind mit ersten bis vierten beweglichen Elektrodenteilen J12b bis J15b über die jeweiligen ersten bis vierten Trägerteile J12a bis J15d versehen. Im Detail sind der erste und der zweite bewegliche Elektrodenteil J12b und J13b an dem ersten und dem zweiten Trägerteil J12a und J13a parallel zu der Y-Achsen-Richtung vorgesehen. Der dritte und der vierte bewegliche Elektrodenteil J14b und J15b sind an dem dritten und dem vierten Trägerteil J14a und J15b parallel zu der X-Achsen-Richtung vorgesehen.
Die ersten bis vierten Fixierungsteile J4 bis J8 sind ausgebildet, sodass erste bis vierte fixierte Elektrodenteile J4a bis J7a den ersten bis vierten beweglichen Elektrodenteilen J12b bis J15b gegenüber liegen.
Bei solch einem Beschleunigungssensor, wird der Rahmenteil J8, wenn die Beschleunigung, welche die Komponente in der X-Achsen-Richtung beinhaltet, auf den Beschleunigungssensor angewandt wird, durch den zweiten Balkenteil J9b in der X-Achsen-Richtung verschoben, und der erste Verbindungsteil J10a wird gebogen. Zwischenräume zwischen dem ersten und dem zweiten beweglichen Elektrodenteil J12b, J13b und dem ersten und dem zweiten fixierten Elektrodenteil J4a, J5a werden in Abhängigkeit von der Beschleunigung geändert. Aus diesem Grunde wird die Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung auf der Basis von jeweiligen Kapazitäten zwischen dem ersten und dem zweiten beweglichen Elektrodenteil J12b, J13b und dem ersten und dem zweiten fixierten Elektrodenteil J4a, J5a detektiert.
In gleicher Weise wird der Rahmenteil J8, wenn die Beschleunigung, welche die Komponente in der Y-Achsen-Richtung beinhaltet, auf den Beschleunigungssensor angewandt wird, durch den ersten Balkenteil J9a in der Y-Achsen-Richtung verschoben, und der zweite Verbindungsteil J10b wird gebogen. Zwischenräume zwischen dem dritten und dem vierten beweglichen Elektrodenteil J14b, J15b und dem dritten und dem vierten fixierten Elektrodenteil J6a, J7a werden in Abhängigkeit von der Beschleunigung geändert. Aus diesem Grunde wird die Beschleunigung in der Y-Achsen-Richtung auf der Basis von jeweiligen Kapazitäten zwischen dem dritten und dem vierten beweglichen Elektrodenteil J14b, J15b und dem dritten und dem vierten fixierten Elektrodenteil J6a, J7a detektiert.
Jedoch sind bei dem Beschleunigungssensor von diesem Typ die ersten bis vierten beweglichen Elektrodenteile J12b bis J15b (erste bis vierte Trägerteile J12a bis J15a) an den ersten bzw. zweiten Seitenteilen J8a und J8b bei dem Rahmenteil J8 vorgesehen. Aus diesem Grunde wird, wie in 15 dargestellt, eine Masse m der ersten bis vierten beweglichen Elektrodenteile J12b bis J15b (erste bis vierte Trägerteile J12a bis J15a) auf den Rahmenteil J8 angewandt. Der bewegliche Teil J3, welcher den Rahmenteil J8 wie oben beschrieben hat, wird durch das Trägersubstrat in einem drehbaren Zustand getragen mit einer Achse, welche durch eine Mitte des Rahmenteils J8 verläuft und sich in der Z-Achsen-Richtung erstreckt, als einer Drehachse. Deshalb wird bei dem Beschleunigungssensor ein Abstand zwischen der Drehachse und den ersten bis vierten beweglichen Elektrodenteilen J12b bis J15b (erste bis vierte Trägerteile J12a bis J15a) länger, und ein Drehmoment wird größer. In anderen Worten wird eine Drehresonanz kleiner. Daher wird voraussichtlich wegen der Drehung des Rahmenteils eine Detektionsgenauigkeit reduziert werden.
Im Lichte des Obigen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Beschleunigungssensor bereitzustellen, welcher fähig ist, eine Reduktion bei einer Detektionsgenauigkeit zu unterdrücken.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Beschleunigungssensor ein Halbleitersubstrat, welches ein Trägersubstrat und eine auf das Trägersubstrat aufgeschichtete Halbleiterschicht hat; eine in einer ersten Richtung bewegliche Elektrode, welche in der Halbleiterschicht angeordnet ist und sich in einer Richtung parallel zu einer zweiten Richtung erstreckt, wobei eine in einer Ebene der Halbleiterschicht beinhaltete Richtung als die erste Richtung bezeichnet wird und die zweite Richtung in der Ebene der Halbleiterschicht beinhaltet ist und orthogonal zu der ersten Richtung ist; eine in der zweiten Richtung bewegliche Elektrode, welche in der Halbleiterschicht angeordnet ist und sich in einer Richtung parallel zu der ersten Richtung erstreckt; einen Rahmenteil, welcher in der Halbleiterschicht angeordnet ist; einen ersten Balkenteil, welcher in der Halbleiterschicht angeordnet ist und an dem Rahmenteil vorgesehen ist und beim Empfangen einer eine Komponente in der zweiten Richtung beinhaltenden Beschleunigung in der zweiten Richtung verschoben wird; einen zweiten Balkenteil, welcher in der Halbleiterschicht angeordnet ist und an dem Rahmenteil vorgesehen ist und beim Empfangen einer eine Komponente in der ersten Richtung beinhaltenden Beschleunigung in der ersten Richtung verschoben wird; einen Ankerteil, welcher den Rahmenteil über den zweiten Balkenteil trägt; eine in der ersten Richtung fixierten Elektrode, welche in der Halbleiterschicht angeordnet ist und gegenüberliegend der in der ersten Richtung beweglichen Elektrode angeordnet ist; und eine in der zweiten Richtung fixierte Elektrode, welche in der Halbleiterschicht angeordnet ist und gegenüberliegend der in der zweiten Richtung beweglichen Elektrode angeordnet ist.
Zusätzlich ist die Halbleiterschicht mit einem stabförmigen Gewichtsteil versehen, welches durch eine Mitte des Rahmenteils verläuft und sich in der zweiten Richtung erstreckt und mit dem Rahmenteil über den ersten Balkenteil verbunden ist. Die in der ersten Richtung bewegliche Elektrode und die in der zweiten Richtung bewegliche Elektrode sind an dem Gewichtsteil vorgesehen.
Gemäß der obigen Ausgestaltung wird die Masse der in der ersten und in der zweiten Richtung beweglichen Elektroden auf die Nähe der Mitte des Rahmenteils angewandt (siehe 4). Aus diesem Grunde kann ein Drehmoment mit der Achse, welche durch die Mitte des Rahmenteils verläuft und sich in der Richtung orthogonal zu der Ebene der Halbleiterschicht erstreckt, als der Drehachse, reduziert werden, und der Rahmenteil (beweglicher Teil) kann an einem Drehen gehindert werden. Deshalb kann eine Reduzierung einer Detektionsgenauigkeit unterbunden werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung deckt sich bei dem Beschleunigungssensor gemäß dem ersten Aspekt die Mitte des Rahmenteils mit einer Mitte des Trägersubstrats. Die in der ersten Richtung bewegliche Elektrode und die in der ersten Richtung fixierte Elektrode beinhalten erste und zweite bewegliche Elektrodenteile und erste und zweite fixierte Elektrodenteile, welche jeweils punktsymmetrisch in Bezug auf die Mitte des Rahmenteils angeordnet sind. Die in der zweiten Richtung bewegliche Elektrode und die in der zweiten Richtung fixierte Elektrode beinhalten dritte und vierte bewegliche Elektrodenteile und dritte und vierte fixierte Elektrodenteile, welche jeweils punktsymmetrisch in Bezug auf die Mitte des Rahmenteils angeordnet sind. Die Beschleunigung in der ersten Richtung wird in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einer ersten Kapazität zwischen dem ersten beweglichen Elektrodenteil und dem ersten fixierten Elektrodenteil und einer zweiten Kapazität zwischen dem zweiten beweglichen Elektrodenteil und dem zweiten fixierten Elektrodenteil detektiert. Die Beschleunigung in der zweiten Richtung wird in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einer dritten Kapazität zwischen dem dritten beweglichen Elektrodenteil und dem dritten fixierten Elektrodenteil und einer vierten Kapazität zwischen dem vierten beweglichen Elektrodenteil und dem vierten fixierten Elektrodenteil detektiert.
Gemäß der obigen Ausgestaltung kann, selbst wenn das Trägersubstrat durch thermische Spannung gedehnt wird, die Reduktion der Detektionsgenauigkeit wegen der thermischen Spannung unterdrückt werden.
Figurenliste
Die obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden von der folgenden detaillierten Beschreibung, welche mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen gemacht wird, deutlicher werden, in welchen:

1 eine Draufsicht auf einen Beschleunigungssensor gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Schnittdarstellung entlang einer Linie II-II in 1 ist;
3A bis 3D Schnittdarstellungen zum Veranschaulichen eines Herstellungsprozesses eines in 1 dargestellten Beschleunigungssensors sind;
4 ein Diagramm ist, welches ein äquivalentes Modell eines in 1 dargestellten beweglichen Teils darstellt;
5 eine schematische Darstellung zum Veranschaulichen von Verschiebungsrichtungen von ersten bis vierten Fixierungsteilen ist, wenn ein Trägersubstrat in Bezug auf eine erste virtuelle Linie gedehnt wird;
6 eine schematische Darstellung zum Veranschaulichen der Verschiebungsrichtungen der ersten bis vierten Fixierungsteile ist, wenn das Trägersubstrat in Bezug auf eine zweite virtuelle Linie gedehnt wird;
7 eine schematische Darstellung zum Veranschaulichen der Verschiebungsrichtungen der ersten bis vierten Fixierungsteile ist, wenn das Trägersubstrat in Bezug auf eine dritte virtuelle Linie gedehnt wird;
8 eine Draufsicht auf einen Beschleunigungssensor gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
9 eine Draufsicht auf einen Beschleunigungssensor gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
10 eine Draufsicht auf einen Beschleunigungssensor gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
11 eine Schnittdarstellung eines Beschleunigungssensors gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
12 eine Schnittdarstellung eines Beschleunigungssensors gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
13 eine Schnittdarstellung eines Beschleunigungssensors gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
14 eine Draufsicht auf einen Beschleunigungssensor ist, welcher ein Problem veranschaulicht; und
15 ein Diagramm ist, welches ein äquivalentes Modell eines in 14 dargestellten beweglichen Teils darstellt.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden. In jedem der folgenden Ausführungsbeispiele wird die Beschreibung unter Verwendung der gleichen Bezugsziffern für die gleichen oder äquivalente Teile bereitgestellt werden.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden. Wie in 1 und 2 dargestellt, ist ein Beschleunigungssensor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein SOI(Silicium auf einem Isolator)-Substrat 14 gebildet, in welchem eine Halbleiterschicht 13 über eine Isolierungsschicht 12 auf ein Trägersubstrat 11 aufgeschichtet ist.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht das SOI-Substrat 14 einem Halbleitersubstrat. Das Trägersubstrat 11 wird zum Beispiel aus einem Siliciumsubstrat gebildet. Die Isolierungsschicht 12 ist aus SiO₂ oder SiN gemacht, und die Halbleiterschicht 13 ist aus einem Siliciumsubstrat oder einem Polysilicium hergestellt.
Die Halbleiterschicht 13 wird mikrobearbeitet, sodass sie mit Rillenteilen 15 ausgebildet ist. Ein beweglicher Teil 20 und erste bis vierte Fixierungsteile 30 bis 60 werden durch die Rillenteile 15 in der Halbleiterschicht 13 aufgeteilt und gebildet. In der Halbleiterschicht 13 stellt ein Teil, welcher nicht durch die Rillenteile 15 aufgeteilt ist, einen peripheren Teil 70 bereit.
Die Isolierungsschicht 12 ist mit einem Ausschnittsteil 16 ausgebildet, in welchem Teile, welche dem beweglichen Teil 20 und den ersten bis vierten Fixierungsteilen 30 bis 60 zugeordnet sind, entfernt sind. Mit dieser Ausgestaltung werden vorbestimmte Bereiche des beweglichen Teils 20 und der ersten bis vierten Fixierungsteile 30 bis 60 in der Halbleiterschicht 13 frei von dem Trägersubstrat 11.
Nun wird jede von einer X-Achsen-Richtung, einer Y-Achsen-Richtung und einer Z-Achsen-Richtung in 1 und 2 beschrieben werden. In den 1 und 2 entspricht die X-Achsen-Richtung einer horizontalen Richtung einer Papieroberfläche in 1, die Y-Achsen-Richtung ist eine Richtung orthogonal zu der X-Achsen-Richtung in einer Oberfläche des SOI-Substrats 14, und die Z-Achsen-Richtung ist eine Richtung orthogonal zu der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht die X-Achsen-Richtung einer ersten Richtung, und die Y-Achsen-Richtung entspricht einer zweiten Richtung.
Der bewegliche Teil 20 beinhaltet einen Gewichtsteil 21, welcher angeordnet ist, den Ausschnittsteil 16 zu überqueren, einen Rahmenteil 22, welcher den Gewichtsteil 21 trägt, erste und zweite Balkenteile 23a und 23b, welche an dem Rahmenteil 22 vorgesehen sind, und erste bis vierte bewegliche Elektrodenteile 24 bis 27.
Der Gewichtsteil 21 ist in einen rechteckigen Stab geformt, und beide Enden des Gewichtsteils 21 in einer Längsrichtung werden von dem Rahmenteil 22 über die ersten Balkenteile 23a getragen. Insbesondere ist eine Längsrichtung des Gewichtsteils 21 parallel zu der Y-Achsen-Richtung, und der Gewichtsteil 21 wird von dem Rahmenteil 22 so getragen, dass er durch eine Mitte des Rahmenteils 22 hindurchgeht.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Rahmenteil 22 in einen rechteckigen Rahmen geformt und hat ein Paar von ersten Seitenteilen 22a, welche sich in der X-Achsen-Richtung erstrecken, und ein Paar von zweiten Seitenteilen 22b, welche sich in der Y-Achsen-Richtung erstrecken. Der Rahmenteil 22 ist so ausgebildet, dass sich eine Mitte des Rahmenteils 22 mit einer Mitte des Trägersubstrats 11 (Halbleiterschicht 13) deckt.
Die ersten und zweiten Balkenteile 23a und 23b haben jeder eine rechteckige Rahmenform, in welcher zwei parallele Balken miteinander an beiden Enden dieser Balken verbunden sind, und sie haben eine Federfunktion, eine Verschiebung in einer Richtung orthogonal zu einer Längsrichtung der zwei Balken zu verursachen. Die ersten Balkenteile 23a sind zwischen den jeweiligen ersten Seitenteilen 22a des Rahmenteils 22 und den jeweiligen Enden des Gewichtsteils 21 vorgesehen, um dem Gewichtsteil 21 zu erlauben, sich in der Y-Achsen-Richtung zu verschieben, wenn eine Beschleunigung, welche eine Komponente in der Y-Achsen-Richtung beinhaltet, auf die ersten Balkenteile 23a angewandt wird, und um den Gewichtsteil 21 in Abhängigkeit von einem Verlust der Beschleunigung in einen Originalzustand zurückzubringen. Die zweiten Balkenteile 23b sind an den jeweiligen zweiten Seitenteilen 22b des Rahmenteils 22 vorgesehen, um dem Rahmenteil 22 zu erlauben, sich in der X-Achsen-Richtung zu verschieben, wenn eine Beschleunigung, welche eine Komponente in der X-Achsen-Richtung beinhaltet, auf die zweiten Balkenteile 23b angewandt wird, und um den Rahmenteil 22 in Abhängigkeit von einem Verlust der Beschleunigung in einen Originalzustand zurückzubringen. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die zweiten Balkenteile 23b achsensymmetrisch in Bezug auf den Gewichtsteil 21 ausgebildet und innerhalb der jeweiligen zweiten Seitenteile 22b des Rahmenteils 22 ausgebildet.
Ankerteile 28, welche von dem Trägersubstrat 11 über die Isolierungsschicht 12 getragen werden, werden auf gegenüberliegenden Seiten der jeweiligen zweiten Seitenteile 22b des Rahmenteils 22 in Bezug auf die zweiten Balkenteile 23b ausgebildet. Der Rahmenteil 22 wird von dem Trägersubstrat 11 über die Ankerteile 28 getragen. In anderen Worten wird der Rahmenteil 22 von dem Trägersubstrat 11 mittels der Ankerteile 28, welche im Rahmenteil 22 ausgebildet sind, gestützt. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden die mit den jeweiligen zweiten Balkenteilen 23b verbundenen Ankerteile 28 achsensymmetrisch in Bezug auf den Gewichtsteil 21 ausgebildet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste und der zweite bewegliche Elektrodenteil 24, 25 und der dritte und der vierte bewegliche Elektrodenteil 26, 27 an dem Gewichtsteil 21 paarweise vorgesehen, sodass sie jeweils punktsymmetrisch in Bezug auf die Mitte des Rahmenteils 22 sind.
Insbesondere ist der Gewichtsteil 21 mit einem ersten und einem zweiten Trägerteil 24a und 25a, welche von beiden Seitenflächen des Gewichtsteils 21 in voneinander entgegengesetzte Richtungen hinausragen, sodass sie punktsymmetrisch in Bezug auf die Mitte des Rahmenteils 22 sind. Der erste und der zweite bewegliche Elektrodenteil 24 und 25 sind an dem ersten und dem zweiten Trägerteil 24a und 25a so vorgesehen, dass sie von dem ersten und dem zweiten Trägerteil 24a und 25a in Richtung auf eine erste virtuelle Linie K1, welche durch die Mitte des Rahmenteil 22 verläuft, hervorstehen, und sie erstrecken sich in einer Richtung parallel zu der X-Achsen-Richtung. Der dritte und der vierte bewegliche Elektrodenteil 26 und 27 sind an den Gewichtsteil 21 so vorgesehen, dass sie von beiden Seitenflächen des Gewichtsteils 21 in entgegengesetzten Richtungen zueinander herausragen.
In anderen Worten erstrecken sich bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste und der zweite bewegliche Elektrodenteil 24 und 25 in einer Richtung parallel zu der Y-Achsen-Richtung, und der dritte und der vierte bewegliche Elektrodenteil 26 und 27 erstrecken sich in einer Richtung parallel zu der X-Achsen-Richtung. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechen der erste und der zweite bewegliche Elektrodenteil 24 und 25 einer in einer ersten Richtung beweglichen Elektrode, und der dritte und der vierte bewegliche Elektrodenteil 26 und 27 entsprechen einer in einer zweiten Richtung beweglichen Elektrode. Der erste und der zweite Trägerteil 24a und 25a entsprechen einem Erste-Richtungs-Trägerteil.
Die ersten bis vierten Fixierungsteile 30 bis 60 beinhalten erste bis vierte Verdrahtungsteile 31 bis 61, welche von der Isolierungsschicht 12 getragen werden, und erste bis vierte fixierte Elektrodenteile 32 bis 62, welche von den ersten bis vierten Verdrahtungsteilen 31 bis 61 getragen werden, und sind ausgebildet, in Kammzähne der ersten bis vierten beweglichen Elektrodenteile 24 bis 27 einzugreifen. Diese ersten bis vierten Fixierungsteile 30 bis 60 sind punktsymmetrisch in Bezug auf die Mitte des Rahmenteils 22 (Trägersubstrat 11) ausgebildet.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entsprechen der erste und der zweite fixierte Elektrodenteil 32 und 42 einer in einer ersten Richtung fixierten Elektrode, und der dritte und der vierte fixierte Elektrodenteil 52 und 62 entsprechen einer in einer zweiten Richtung fixierten Elektrode.
Die Ankerteile 28 und die ersten bis vierten Verdrahtungsteile 31 bis 61 der Halbleiterschicht 13 sind jeweils mit Pads 81 bis 85 ausgebildet, welche elektrisch über ein Kabel mit einem externen Schaltkreis verbunden sind. Obwohl nicht in 1 gezeigt, kann ein Pad an dem peripheren Teil 70 in der Halbleiterschicht 13 ausgebildet sein, und der periphere Teil 70 kann auf einem vorbestimmten Potenzial festgelegt sein.
Ein Aufbau des Beschleunigungssensors gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist hierin oben stehend beschrieben. Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen des Beschleunigungssensors dieses Typs mit Bezug auf 3A bis 3D beschrieben werden. 3A bis 3D entsprechen entlang einer Linie II-II in 1 genommener Schnittdarstellungen.
Als erstes wird, wie in 3A dargestellt, das SOI-Substrat 14, in welchem das Trägersubstrat 11, die Isolierungsschicht 12 und die Halbleiterschicht 13 aufeinander aufsteigend aufgeschichtet sind, vorbereitet.
Wie in 3B dargestellt wird eine Metallschicht auf der Halbleiterschicht 13 mittels einer CVD-Technik oder ähnlichem ausgebildet. Dann wird die Metallschicht geeignet durch die Verwendung einer nicht gezeigten Maske oder ähnlichem gemustert, um die Pads 81 bis 85 zu bilden. Die Pads 81, 83 und 84 werden in einer Schnittansicht unterschiedlich zu der von 3B gebildet.
Anschließend wird, wie in 3C dargestellt, eine Maske (nicht dargestellt) wie beispielsweise eine Abdecklack- oder eine Oxidschicht auf der Halbleiterschicht 13 gebildet. Die Rillenteile 15 werden in der Halbleiterschicht 13 durch reaktives lonenätzen mit der Verwendung der Maske definiert, um dadurch den beweglichen Teil 20 und die ersten bis vierten Fixierungsteile 30 bis 60 zu bilden.
Danach wird, wie in 3D dargestellt, ein vorbestimmter Bereich der Isolierungsschicht 12 durch Nassätzen entfernt, um dadurch vorbestimmte Bereiche des beweglichen Teil 20 und der ersten bis vierten Fixierungsteile 30 bis 60 von dem Trägersubstrat 11 zu lösen. In anderen Worten wird der vorbestimmte Bereich der Isolierungsschicht 12 einem Opferschichtätzen unterzogen. Als ein Ergebnis ist der Beschleunigungssensor hergestellt.
Als nächstes wird der Betrieb des obigen Beschleunigungssensors beschrieben werden. Bei dem Beschleunigungssensor wird beim Detektieren der Beschleunigung ein vorbestimmtes Potenzial an die ersten bis vierten beweglichen Elektrodenteile 24 bis 27 (Pad 81) und die ersten bis vierten fixierten Elektrodenteile 32 bis 62 (Pads 82 bis 85) angelegt. Ein Potenzial (Trägerwelle) unterschiedlich in einer Phase voneinander um 180° wird an den ersten und den zweiten fixierten Elektrodenteil 32 und 42 (Pads 82, 83) angelegt, und ein Potenzial (Trägerwelle) unterschiedlich in einer Phase voneinander um 180° wird an den dritten und den vierten fixierten Elektrodenteil 52 und 62 (Pads 84, 85) angelegt.
Wie durch Kapazitätssymbole in 1 angegeben wird eine erste Kapazität C_s1 zwischen dem ersten beweglichen Elektrodenteil 24 und dem ersten fixierten Elektrodenteil 32 erzeugt, und eine zweite Kapazität C_s2 wird zwischen dem zweiten beweglichen Elektrodenteil 25 und dem zweiten fixierten Elektrodenteil 42 erzeugt. In gleicher Weise wird eine dritte Kapazität C_s3 zwischen dem dritten beweglichen Elektrodenteil 26 und dem vierten fixierten Elektrodenteil 52 erzeugt, und eine vierte Kapazität C_s4 wird zwischen dem vierten beweglichen Elektrodenteil 27 und dem vierten fixierten Elektrodenteil 62 erzeugt.
Aus diesem Grunde werden, wenn die Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung angewandt wird, die erste und die zweite Kapazität C_s1 und C_s2 mit einer Verschiebung des ersten und des zweiten beweglichen Elektrodenteils 24 und 25 geändert. Wenn die Beschleunigung in der Y-Achsen-Richtung angewandt wird, werden die dritte und die vierte Kapazität C_s3 und C_s4 mit einer Verschiebung des dritten und des vierten beweglichen Elektrodenteils 26 und 27 geändert. Deshalb wird die Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung auf der Basis eine Differenz zwischen der ersten und der zweiten Kapazität C_s1 und C_s2 detektiert, und die Beschleunigung in der Y-Achsen-Richtung wird auf der Basis einer Differenz zwischen der dritten und der vierten Kapazität C_s3 und C_s4 detektiert.
Wie oben beschrieben ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Gewichtsteil 21 ausgebildet, durch die Mitte des Rahmenteils 22 zu verlaufen, und der Gewichtsteil 21 ist mit den ersten bis vierten beweglichen Elektrodenteilen 24 bis 27 versehen. Aus diesem Grunde wird, wie in 4 dargestellt, eine Masse m der ersten bis vierten beweglichen Elektrodenteile 24 bis 27 (erster und zweiter Trägerteil 24a und 25a) auf die Nähe der Mitte des Rahmenteils 22 angewandt. Daher kann ein Drehmoment an der Achse, welche durch die Mitte des Rahmenteils 22 verläuft und sich in der Z-Achsen-Richtung erstreckt, als einer Drehachse reduziert werden. In anderen Worten kann die Drehresonanz erhöht werden. Aus diesem Grunde kann der Rahmenteil 22 am Drehen gehindert werden, und die Detektionsgenauigkeit kann gehindert werden, reduziert zu werden.
Bei dem Beschleunigungssensor gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die ersten bis vierten Fixierungsteile 30 bis 60 punktsymmetrisch in Bezug auf die Mitte des Trägersubstrats 11 (Rahmenteils 22) ausgebildet. Aus diesem Grunde kann die Detektionsgenauigkeit gehindert werden, durch thermische Spannung reduziert zu werden.
In anderen Worten werden, wie in 5 dargestellt, wenn das Trägersubstrat 11 symmetrisch in Bezug auf die X-Achse verformt wird, sodass es konvex in Richtung der Halbleiterschicht 13 mit der ersten virtuellen Linie K1 als einer Mittelachse wird, die ersten bis vierten Verdrahtungsteile 31 bis 61 (erste bis vierte fixierte Elektrodenteile 32 bis 62) so gedehnt, dass sie von der ersten virtuellen Linie K1 getrennt werden (siehe Pfeile A1 in 5).
In diesem Fall werden entsprechende gegenüberliegende Bereiche des ersten und des zweiten beweglichen Elektrodenteils 24, 25 und des ersten und des zweiten fixierten Elektrodenteils 32, 42 vergrößert. Entsprechende Zwischenräume zwischen dem dritten und dem vierten beweglichen Elektrodenteil 26, 27 und dem dritten und dem vierten fixierten Elektrodenteil 52, 62 werden länger. Aus diesem Grunde werden, wenn angenommen wird, dass Co eine Anfangskapazität ist, ΔC_t1 ein thermischer Spannungsausdruck bezogen auf eine Änderung in dem gegenüberliegenden Bereich der entsprechenden Elektrodenteile, welche durch die thermische Spannung verursacht wird, ist, und ΔC_t2 ein thermischer Spannungsausdruck bezogen auf eine Änderung in dem Zwischenraum der entsprechenden Elektrodenteile verursacht durch die thermische Spannung ist, die ersten bis vierten Kapazitäten C_s1 bis C_s4 durch die folgenden Gleichungen repräsentiert.
$C_{s 1} = C_{0} + Δ C_{t 1}$
$C_{s 2} = C_{0} + Δ C_{t 1}$
$C_{s 3} = C_{0} - Δ C_{t 2}$
$C_{s 4} = C_{0} - Δ C_{t 2}$
Deshalb werden ΔC_t1 und ΔC_t2 gelöscht, wenn die Beschleunigung auf der Basis der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Kapazität C_s1 und C_s2 und der Differenz zwischen der dritten und der vierten Kapazität C_s3 und C_s4 detektiert wird, wie oben beschrieben. Die ersten bis vierten beweglichen Elektrodenteile 24 bis 27 werden kaum verschoben, weil ein Einfluss (eine Dehnung), welcher durch die thermische Spannung verursacht wird, durch die ersten und zweiten Balkenteile 23a und 23b entspannt wird.
Wie in 6 dargestellt, wird angenommen, dass eine virtuelle Linie, welche durch die Mitte des Trägersubstrats 11 (Rahmenteils 22) verläuft und sich in einer Richtung parallel zu der Y-Achsen-Richtung erstreckt, eine zweite virtuelle Linie K2 ist. In diesem Fall werden, wenn das Trägersubstrat 11 symmetrisch in Bezug auf die Y-Achse verformt wird, sodass es konvex in Richtung auf die Halbleiterschicht 13 mit der zweiten virtuellen Linie K2 als einer Mittelachse ist, die ersten bis vierten Verdrahtungsteile 31 bis 61 (erste bis vierte fixierte Elektrodenteile 32 bis 62) so gedehnt, dass sie von der zweiten virtuellen Linie K2 separiert werden (siehe Pfeile A2 in 6).
In diesem Fall werden entsprechende Zwischenräume zwischen dem ersten und dem zweiten beweglichen Elektrodenteil 24, 25 und dem ersten und dem zweiten fixierten Elektrodenteil 32, 42 kürzer. Entsprechende gegenüberliegende Bereiche des dritten und des vierten beweglichen Elektrodenteils 26, 27 und des dritten und des vierten fixierten Elektrodenteils 52, 62 werden verkleinert. Aus diesem Grunde werden die ersten bis vierten Kapazitäten C_s1 bis C_s4 durch die folgenden Gleichungen repräsentiert.
$C_{s 1} = C_{0} + Δ C_{t 2}$
$C_{s 2} = C_{0} + Δ C_{t 2}$
$C_{s 3} = C_{0} - Δ C_{t 1}$
$C_{s 4} = C_{0} - Δ C_{t 1}$
Deshalb werden ΔC_t1 und ΔC_t2 gelöscht, wenn die Beschleunigung auf der Basis der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Kapazität C_s1 und C_s2 und der Differenz zwischen der dritten und der vierten Kapazität C_s3 und C_s4 detektiert wird, wie oben beschrieben.
Ferner wird, wie in 7 dargestellt, angenommen, dass eine virtuelle Linie, welche durch die Mitte der Halbleiterschicht 13 verläuft und von der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung um 45° geneigt ist, eine dritte virtuelle Linie K3 ist. In diesem Fall werden, wenn das Trägersubstrat 11 symmetrisch in Bezug auf eine diagonale Achse verformt wird, sodass es konvex in Richtung der Halbleiterschicht 13 mit der dritten virtuellen Linie K3 als einer Mittelachse ist, die ersten bis vierten Verdrahtungsteile 31 bis 61 (erste bis vierte fixierte Elektrodenteile 32 bis 62) so gedehnt, dass sie von der dritten virtuellen Linie K3 separiert werden (siehe Pfeile A3 in 7).
In diesem Fall werden der erste und der zweite bewegliche Elektrodenteil 24, 25 und der erste und der zweite fixierte Elektrodenteil 32, 42 kürzer in den entsprechenden Zwischenräumen, und sie werden in den entsprechenden gegenüberliegenden Bereichen vergrößert. Der dritte und der vierte bewegliche Elektrodenteil 26, 27 und der dritte und der vierte fixierte Elektrodenteil 52, 62 werden in den entsprechenden Zwischenräumen kürzer, und sie werden in den entsprechenden gegenüberliegenden Bereichen verringert. Aus diesem Grunde werden die ersten bis vierten Kapazitäten C_s1 bis C_s4 durch die folgenden Gleichungen repräsentiert.
$C_{s 1} = C_{0} + Δ C_{t 1} + Δ C_{t 2}$
$C_{s 2} = C_{0} + Δ C_{t 1} + Δ C_{t 2}$
$C_{s 3} = C_{0} - Δ C_{t 1} + Δ C_{t 2}$
$C_{s 4} = C_{0} - Δ C_{t 1} + Δ C_{t 2}$
Deshalb werden ΔC_t1 und ΔC_t2 gelöscht, wenn die Beschleunigung auf der Basis der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Kapazität C_s1 und C_s2 und der Differenz zwischen der dritten und der vierten Kapazität C_s3 und C_s4 detektiert wird, wie oben beschrieben.
Mit der obigen Ausgestaltung kann gemäß dem Beschleunigungssensor des vorliegenden Ausführungsbeispiels die Detektionsgenauigkeit gehindert werden, durch die thermische Spannung reduziert zu werden.
Der Fall, in welchem das Trägersubstrat 11 verformt wird, konvex in Richtung auf die Halbleiterschicht 13 zu sein, ist oben beschrieben worden. Jedoch kann in gleicher Weise in dem Fall, in welchem das Trägersubstrat 11 verformt wird, konkav in Richtung der Halbleiterschicht 13 zu sein, die Beschleunigung auf der Basis der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Kapazität C_s1 und C_s2 und der Differenz zwischen der dritten und der vierten Kapazität C_s3 und C_s4 detektiert werden, um dadurch den thermischen Spannungsausdruck zu löschen.
Ferner können bei dem Beschleunigungssensor des vorliegenden Ausführungsbeispiels, weil die jeweiligen Ankerteile 28 innerhalb des Rahmenteils 22 angeordnet sind, die Abstände zwischen den jeweiligen Ankerteilen 28 verkürzt werden verglichen mit einem Fall, bei welchem die jeweiligen Ankerteile 28 außerhalb des Rahmenteils 22 ausgebildet sind. Aus diesem Grunde kann, wenn das Trägersubstrat 11 durch die thermische Spannung gedehnt wird, eine Differenz in einer auf die jeweiligen Ankerteile 28 anzuwendenden Spannung reduziert werden. Dadurch kann die an die zweiten Balkenteile 23b über die Ankerteile 28 zu übertragende Spannung gehindert werden, variiert zu werden.
Ferner sind die ersten und zweiten Balkenteile 23a und 23b in einen rechteckigen Rahmen geformt, in welchem zwei parallele Balken an beiden Enden dieser Balken miteinander verbunden sind. Aus diesem Grunde kann zum Beispiel verglichen mit einem Fall, in welchem die ersten und zweiten Balkenteile 23a und 23b eine Funktion einer polygonal geformten Feder haben, eine Steifigkeit erhöht werden, und die Spannung, wenn das Trägersubstrat 11 durch die thermische Spannung gedehnt wird, kann daran gehindert werden, an den Rahmenteil 22 übertragen zu werden. In anderen Worten kann der Rahmenteil 22 daran gehindert werden, durch die thermische Spannung gedehnt zu werden.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beschrieben werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Ausbildungsstellen des zweiten und des dritten beweglichen Elektrodenteils 25, 26 und des zweiten und des dritten fixierten Elektrodenteils 42, 52 von denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels geändert, und die anderen Konfigurationen sind identisch zu denjenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel und deren Beschreibung wird weggelassen werden.
Wie in 8 dargestellt, sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste und der zweite bewegliche Elektrodenteil 24 und 25 an dem Gewichtsteil 21 vorgesehen, und der dritte und der vierte bewegliche Elektrodenteil 26 und 27 sind an dem Gewichtsteil 21 vorgesehen, sodass sie achsensymmetrisch in Bezug auf die erste virtuelle Linie K1 sind.
In gleicher Weise sind der dritte und der vierte Fixierungsteil 50 und 60 achsensymmetrisch in Bezug auf die erste virtuelle Linie K1 ausgebildet. Der erste und der zweite Fixierungsteil 30 und 40 sind so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen achsensymmetrisch in Bezug auf die erste virtuelle Linie K1 sind. Das „im Wesentlichen achsensymmetrisch ausgebildet“ bedeutet, dass, obgleich eine Anordnung des ersten beweglichen Elektrodenteils 24 und des ersten fixierten Elektrodenteils 32 in der X-Achsen-Richtung gegenüberliegend zu einer Anordnung des zweiten beweglichen Elektrodenteils 25 und des zweiten fixierten Elektrodenteils 42 in der X-Achsen-Richtung ist, Abstände von der ersten virtuellen Linie K1 zu dem ersten und dem zweiten Fixierungsteil 30 und 40 gleich zueinander sind und der erste und der zweite Fixierungsteil 30 und 40 im Wesentlichen achsensymmetrisch ausgebildet sind.
Gemäß der obigen Ausgestaltung werden, wenn die Beschleunigung, welche die Komponente in der X-Achsen-Richtung von dem vierten beweglichen Elektrodenteil 27 gen den ersten beweglichen Elektrodenteil 24 beinhaltet, angewandt wird, die entsprechenden gegenüberliegenden Bereiche des dritten und des vierten beweglichen Elektrodenteils 26, 27 und des dritten und des vierten fixierten Elektrodenteils 52, 62 wegen der durch die Beschleunigung verursachten Verschiebung des Rahmenteils 22 vergrößert. Aus diesem Grunde werden, wenn angenommen wird, dass Co eine Anfangskapazität ist, ΔC_t3 ein Beschleunigungsausdruck ist, welcher sich auf eine Änderung in dem gegenüberliegenden Bereich der entsprechenden Elektrodenteile verursacht durch die Komponente in der X-Achsen-Richtung bezieht, die dritte und die vierte Kapazität C_s3 und C_s4 durch die folgenden Gleichungen repräsentiert. $C_{s 3} = C_{0} + Δ C_{t 3}$
$C_{s 4} = C_{0} - Δ C_{t 3}$
Deshalb wird, wie oben beschrieben, ΔC_t3 gelöscht, wenn die Beschleunigung auf der Basis der Differenz zwischen der dritten und der vierten Kapazität C_s3 und C_s4 detektiert wird. In anderen Worten können gemäß dem Beschleunigungssensor des vorliegenden Ausführungsbeispiels die anderen Achs(X-Achsen)-Empfindlichkeiten des dritten und des vierten beweglichen Elektrodenteils 26, 27 und des dritten und des vierten fixierten Elektrodenteils 52, 62 zum Detektieren der Beschleunigung in der Y-Achsen-Richtung reduziert werden.
Bei dem Beschleunigungssensor werden, wenn das Trägersubstrat 11 symmetrisch in Bezug auf die X-Achse verformt wird, sodass es konvex in Richtung auf die Halbleiterschicht 13 mit der ersten virtuellen Linie K1 als einer Mittelachse ist (siehe 5), die entsprechenden gegenüberliegenden Bereiche des ersten und des zweiten beweglichen Elektrodenteils 24, 25 und des ersten und des zweiten fixierten Elektrodenteils 32, 42 vergrößert. In gleicher Weise werden die entsprechenden Zwischenräume zwischen dem dritten und dem vierten beweglichen Elektrodenteil 26, 27 und dem dritten und dem vierten fixierten Elektrodenteil 52, 62 länger. Aus diesem Grunde wird, wenn die Beschleunigung auf der Basis der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Kapazität C_s1 und C_s2 detektiert wird, der thermische Spannungsausdruck, welcher eine Änderung in dem gegenüberliegenden Bereich der entsprechenden Elektrodenteile betrifft, welche durch die thermische Spannung verursacht wird, gelöscht. Wenn die Beschleunigung auf der Basis der Differenz zwischen der dritten und der vierten Kapazität C_s3 und C_s4 detektiert wird, wird der thermische Spannungsausdruck, welcher eine Änderung in dem Zwischenraum der entsprechenden Elektrodenteile betrifft, welche durch die thermische Spannung verursacht wird, gelöscht.
Ferner werden, wenn das Trägersubstrat 11 symmetrisch in Bezug auf die Y-Achse verformt wird, sodass es konvex in Richtung auf die Halbleiterschicht 13 mit der zweiten virtuellen Linie K2 als einer Mittelachse ist (siehe 6), die entsprechenden gegenüberliegenden Bereiche des dritten und des vierten beweglichen Elektrodenteils 26, 27 und des dritten und des vierten fixierten Elektrodenteils 52, 62 vermindert. Aus diesem Grunde wird, wenn die Beschleunigung auf der Basis der Differenz zwischen der dritten und der vierten Kapazität C_s3 und C_s4 detektiert wird, der thermische Spannungsausdruck, welcher den gegenüberliegenden Bereich der entsprechenden Elektrodenteile betrifft, welcher durch die thermische Spannung verursacht wird, gelöscht.
In anderen Worten können gemäß dem Beschleunigungssensor die anderen Achsempfindlichkeiten des dritten und des vierten beweglichen Elektrodenteils 26, 27 und des dritten und des vierten fixierten Elektrodenteils 52, 62 zum Detektieren der Beschleunigung in der Y-Achsen-Richtung reduziert werden. Selbst wenn das Trägersubstrat 11 symmetrisch in Bezug auf die X-Achse mit der ersten virtuellen Linie K1 als der Mittelachse verformt wird, kann die Detektionsgenauigkeit der Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung gehindert werden, reduziert zu werden. Zusätzlich kann, selbst wenn das Trägersubstrat 11 symmetrisch in Bezug auf die Y-Achse mit der zweiten virtuellen Linie K2 als der Mittelachse verformt wird, die Detektionsgenauigkeit der Beschleunigung in der Y-Achsen-Richtung gehindert werden, reduziert zu sein.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beschrieben werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden Ausbildungsstellen des zweiten und des vierten beweglichen Elektrodenteils 25, 27 und des zweiten und des vierten fixierten Elektrodenteils 42, 62 von denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels geändert, und die anderen Konfigurationen sind identisch mit denjenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel und deren Beschreibung wird weggelassen werden.
Wie in 9 dargestellt sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste und der zweite bewegliche Elektrodenteil 24 und 25 an dem Gewichtsteil 21 vorgesehen, und der dritte und der vierte bewegliche Elektrodenteil 26 und 27 sind an dem Gewichtsteil 21 vorgesehen, sodass sie achsensymmetrisch in Bezug auf die zweite virtuelle Linie K2 sind.
In gleicher Weise sind der erste und der zweite Fixierungsteil 30 und 40 achsensymmetrisch in Bezug auf die zweite virtuelle Linie K2 ausgebildet. Der dritte und der vierte Fixierungsteil 50 und 60 sind ausgebildet, im Wesentlichen achsensymmetrisch in Bezug auf die zweite virtuelle Linie K2 zu sein. Das „im Wesentlichen achsensymmetrisch ausgebildet“ bedeutet, dass, obgleich eine Anordnung des dritten beweglichen Elektrodenteils 26 und des dritten fixierten Elektrodenteils 52 in der Y-Achsen-Richtung gegenüberliegend einer Anordnung des vierten beweglichen Elektrodenteils 27 und des vierten fixierten Elektrodenteils 62 in der Y-Achsen-Richtung sind, Abstände von der zweiten virtuellen Linie K2 zu dem dritten und dem vierten Fixierungsteil 30 und 40 gleich zu einander sind, und der dritte und der vierte Fixierungsteil 30 und 40 im Wesentlichen achsensymmetrisch ausgebildet sind.
Gemäß der obigen Ausgestaltung werden, wenn die Beschleunigung, welche die Komponente in der Y-Achsen-Richtung von dem dritten beweglichen Elektrodenteil 26 in Richtung des ersten beweglichen Elektrodenteils 24 beinhaltet, angewandt wird, die entsprechenden gegenüberliegenden Bereiche des ersten und des zweiten beweglichen Elektrodenteils 24, 25 und des ersten und des zweiten fixierten Elektrodenteils 32 und 42 wegen der Verschiebung des Gewichtsteils 21, welche durch die Beschleunigung verursacht wird, vergrößert. Aus diesem Grunde werden, wenn angenommen wird, dass Co eine Anfangskapazität ist, ΔC_t4 ein Beschleunigungsausdruck ist, welcher eine Änderung in dem gegenüberliegenden Bereich der entsprechenden Elektrodenteile, welche durch die Komponente der Y-Achsen-Richtung verursacht wird, betrifft, die erste und die zweite Kapazität C_s1 und C_s2 durch die folgenden Gleichungen repräsentiert.
$C_{s 1} = C_{0} + Δ C_{t 4}$
$C_{s 2} = C_{0} + Δ C_{t 4}$
Deshalb wird, wie oben beschrieben, ΔC_t4 gelöscht, wenn die Beschleunigung auf der Basis der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Kapazität C_s1 und C_s2 detektiert wird. In anderen Worten können gemäß dem Beschleunigungssensor des vorliegenden Ausführungsbeispiels die anderen Achs(Y-Achsen)-Empfindlichkeiten des ersten und des zweiten beweglichen Elektrodenteils 24, 25 und des ersten und des zweiten fixierten Elektrodenteils 32, 42 zum Detektieren der Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung reduziert werden.
Bei dem Beschleunigungssensor werden, wenn das Trägersubstrat 11 symmetrisch in Bezug auf die X-Achse verformt wird, sodass es konvex in Richtung auf die Halbleiterschicht 13 mit der ersten virtuellen Linie K1 als einer Mittelachse ist (siehe 5), die entsprechenden gegenüberliegenden Bereiche des ersten und des zweiten beweglichen Elektrodenteils 24, 25 und des ersten und des zweiten fixierten Elektrodenteils 32, 42 vergrößert. Aus diesem Grunde wird, wenn die Beschleunigung auf der Basis der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Kapazität C_s1 und C_s2 detektiert wird, der thermische Spannungsausdruck, der den gegenüberliegenden Bereich der entsprechenden Elektrodenteile betrifft, welcher durch die thermische Spannung verursacht wird, gelöscht.
Ferner werden, wenn das Trägersubstrat 11 symmetrisch in Bezug auf die Y-Achse verformt wird, sodass es konvex in Richtung auf die Halbleiterschicht 13 mit der zweiten virtuellen Linie K2 als einer Mittelachse ist (siehe 6), die entsprechenden Zwischenräume des ersten und des zweiten beweglichen Elektrodenteils 24, 25 und des ersten und des zweiten fixierten Elektrodenteils 32, 42 kürzer. In gleicher Weise werden entsprechende gegenüberliegende Bereiche des dritten und des vierten beweglichen Elektrodenteils 26, 27 und des dritten und des vierten fixierten Elektrodenteil 52, 62 verkleinert. Aus diesem Grunde wird, wenn die Beschleunigung auf der Basis der Differenz zwischen der ersten und der zweiten Kapazität C_s1 und C_s2 detektiert wird, der thermische Spannungsausdruck, welcher den Zwischenraum der entsprechenden Elektrodenteile betrifft, welcher durch die thermische Spannung verursacht wird, gelöscht. Ferner wird, wenn die Beschleunigung auf der Basis der Differenz zwischen der dritten und der vierten Kapazität C_s3 und C_s4 detektiert wird, der thermische Spannungsausdruck, der den gegenüberliegenden Bereich der entsprechenden Elektrodenteile betrifft, welcher durch die thermische Spannung verursacht wird, gelöscht.
In anderen Worten können gemäß dem Beschleunigungssensor die anderen Achsempfindlichkeiten des ersten und des zweiten beweglichen Elektrodenteils 24, 25 und des ersten und des zweiten fixierten Elektrodenteils 32, 42 zum Detektieren der Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung reduziert werden. Selbst wenn das Trägersubstrat 11 symmetrisch in Bezug auf die X-Achse mit der ersten virtuellen Linie K1 als der Mittelachse verformt wird, kann die Detektionsgenauigkeit der Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung daran gehindert werden, reduziert zu werden. Selbst wenn das Trägersubstrat 11 symmetrisch in Bezug auf die Y-Achse mit der zweiten virtuellen Linie K2 als der Mittelachse verformt wird, kann die Detektionsgenauigkeit der Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung daran gehindert werden, reduziert zu werden.
(Viertes Ausführungsbeispiel)
Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beschrieben werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind Ausbildungsstellen der ersten bis vierten beweglichen Elektrodenteile 24 bis 27 und der ersten und vierten Fixierungsteile 30 bis 60 von denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels geändert, und die anderen Konfigurationen sind identisch mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels und deren Beschreibung wird weggelassen werden.
Wie in 10 dargestellt sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der erste und der zweite bewegliche Elektrodenteil 24 und 25 an dem ersten und dem zweiten Trägerteil 24a und 25a so vorgesehen, dass sie von dem ersten und dem zweiten Trägerteil 24a und 25a in zu der ersten virtuellen Linie K1 entgegengesetzten Richtungen herausragen. In anderen Worten werden der erste und der zweite Trägerteil 24a und 25a verglichen mit dem ersten und dem zweiten Trägerteil 24a und 25a bei dem ersten Ausführungsbeispiel benachbart zu der virtuellen Linie K1 ausgebildet. In gleicher Weise sind der dritte und der vierte bewegliche Elektrodenteil 26 und 27 verglichen mit dem dritten und dem vierten beweglichen Elektrodenteil 26 und 27 bei dem ersten Ausführungsbeispiel benachbart zu der ersten virtuellen Linie K1 ausgebildet.
Ein erster und ein zweiter fixierter Elektrodenteil 32 und 42 sind an einem ersten und einem zweiten Verdrahtungsteil 31 und 41 so vorgesehen, dass sie von dem ersten und dem zweiten Verdrahtungsteil 31 und 41 in Richtung auf die erste virtuelle Linie K1 hinausragen. In anderen Worten sind der erste und der zweite Verdrahtungsteil 31 und 41 verglichen mit dem ersten und dem zweiten Verdrahtungsteil 31 und 41 des ersten Ausführungsbeispiels an Positionen weiter von der ersten virtuellen Linie K1 entfernt ausgebildet. In gleicher Weise sind der dritte und der vierte bewegliche Elektrodenteil 50 und 60 verglichen mit dem dritten und dem vierten Fixierungsteil 50 und 60 bei dem ersten Ausführungsbeispiel an weiter von der ersten virtuellen Linie K1 entfernten Positionen ausgebildet.
Gemäß der obigen Ausgestaltung kann eine Masse der ersten bis vierten beweglichen Elektrodenteile 24 bis 27 (erstes und zweites Trägerteil 24a und 25a) weiter auf die Nähe der Mitte des Rahmenteils 22 angewandt werden. Aus diesem Grunde kann ein Drehmoment weiter reduziert werden, und der Rahmenteil 22 kann weiter am Drehen gehindert werden.
(Fünftes Ausführungsbeispiel)
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beschrieben werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird verglichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel ein Trägersubstrat 11 mit einem konkaven Teil ausgebildet. Die anderen Konfigurationen sind mit denjenigen des ersten Ausführungsbeispiels identisch, und deshalb wird deren Beschreibung weggelassen werden.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist, wie in 11 dargestellt, ein konkaver Teil 17 in einem von einer Isolierungsschicht 12 freigelegten Teil in dem Trägersubstrat 11 ausgebildet. In anderen Worten ist der konkave Teil 17 in Teilen des Trägersubstrats 11 ausgebildet, welche Teilen eines beweglichen Teils 20 und von ersten bis vierten Fixierungsteilen 30 bis 60 gegenüberliegen, welche von dem Trägersubstrat 11 gelöst sind. In anderen Worten ist in dem Trägersubstrat 11 der konkave Teil 17 in einem dem Ausschnittsteil 16 gegenüberliegenden Teil definiert.
Gemäß der obigen Ausgestaltung können die gleichen Vorteile wie diejenigen bei dem obigen ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden, während die Teile des beweglichen Teil 20 und der ersten bis vierten Fixierungsteile 30 bis 60, welche von dem Trägersubstrat 11 gelöst sind, daran gehindert sind, in Kontakt mit dem Trägersubstrat 11 zu kommen.
(Sechstes Ausführungsbeispiel)
Ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beschrieben werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Abdeckung zu der Ausgestaltung des ersten Ausführungsbeispiels hinzugefügt, und die anderen Konfigurationen sind identisch zu denjenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel und deren Beschreibung wird weggelassen werden.
Wie in 12 dargestellt ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Abdeckung 90, welche einen beweglichen Teil 20 und erste bis vierte Fixierungsteile 30 bis 60 verschließt, an einem SOI-Substrat 14 angeordnet. Insbesondere beinhaltet die Abdeckung 90 ein Substrat 91, welches eine Oberfläche 91a und die andere Oberfläche 91b an einer der einen Oberfläche 91a gegenüberliegenden Seite hat, eine Isolierungsschicht 92, welche an der einen Oberfläche 91a des Substrats 91 benachbart zu dem SOI-Substrat 14 ausgebildet ist, und eine Isolierungsschicht 93, welche an der anderen Oberfläche 91b des Substrats 91 ausgebildet ist. Die an der einen Oberfläche 91a des Substrats 91 ausgebildete Isolierungsschicht 92 ist mit dem SOI-Substrat 14 verbunden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind keine Pads 81 bis 85 an der Halbleiterschicht 13 vorgesehen, und die Isolationsschicht 92 ist direkt mit der Halbleiterschicht 13 des SOI-Substrats 14 durch Verklebung verbunden.
Das Substrat 91 ist durch ein Siliciumsubstrat gebildet, und ein Ausschnittsteil 91c ist in einem Teil der einen Oberfläche 91a, welche Teilen des beweglichen Teils 20 und der ersten bis vierten Fixierungsteilen 30 bis 60 gegenüberliegt, welche von dem Trägersubstrat 11 gelöst sind, ausgebildet. Der Ausschnittsteil 91c ist ausgestaltet, die Teile des beweglichen Teils 20 und der ersten bis vierten Fixierungsteile 30 bis 60, welche von dem Trägersubstrat gelöst sind, daran zu hindern, in Kontakt mit der Abdeckung 90 zu kommen. In 12 ist keine Isolierungsschicht 92 an einer Wandoberfläche des Ausschnittsteil 91c ausgebildet, aber die Isolierungsschicht 92 kann an der Wandoberfläche des Ausschnittsteils 91c ausgebildet sein.
Mehrfache Penetrierungselektrodenteile 94, welche die Abdeckung 90 in einer Aufschichtungsrichtung des SOI-Substrats 14 und der Abdeckung 90 durchdringen, sind in der Abdeckung 90 ausgebildet. Insbesondere ist eine Isolierungsschicht 94b an einer Wandoberfläche von jeder Durchgangsbohrung 94a, welche die Isolierungsschicht 93, das Substrat 91 und den Isolierungsfilm 92 durchdringt und Teile von Ankerteilen 28 und ersten bis vierten Verdrahtungsteilen 31 bis 61 freilegt, ausgebildet. Eine Durchgangsbohrungselektrode 94c ist an jeder Isolierungsschicht 94b ausgebildet, und die Durchgangsbohrungselektrode 94c ist elektrisch mit den Ankerteilen 28 und den ersten bis vierten Verdrahtungsteilen 31 bis 61 verbunden. Ein Teil, welcher mit der Durchgangsbohrungselektrode 94c verbunden und an der Isolierungsschicht 93 angeordnet ist, bildet ein Pad 94d, welches elektrisch über einen Draht mit einem externen Schaltkreis verbunden ist, um dadurch jeden Durchgangsbohrungselektrodenteil 94 zu bilden.
Gemäß der obigen Ausgestaltung können die gleichen Vorteile wie diejenigen bei dem obigen ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden, während ein Fremdkörper daran gehindert ist, sich an den beweglichen Teil 20 und die ersten bis vierten Fixierungsteile 30 bis 60 anzuhängen.
(Siebtes Ausführungsbeispiel)
Ein siebtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird beschrieben werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist eine Ausgestaltung der Abdeckung 90 verglichen mit dem sechsten Ausführungsbeispiel geändert. Die anderen Konfigurationen sind identisch mit denjenigen bei dem sechsten Ausführungsbeispiel, und deshalb wird deren Beschreibung weggelassen werden.
Wie in 13 dargestellt sind bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Pads 81 bis 85 an der Halbleiterschicht 13 ausgebildet.
In einem Substrat 91 sind konkave Teile 91d in Teilen definiert, welche den Pads 81 bis 85 gegenüber liegen. Eine Isolierungsschicht 92 ist auch an einer Wandoberfläche von jedem konkaven Teil 91 d zusätzlich zu der einen Oberfläche 91a ausgebildet. Ein Verdrahtungsteil 95 ist an der Isolierungsschicht 92 ausgebildet und mit jedem der Pads 81 bis 85 metallverbunden und auch an einer unteren Oberfläche des konkaven Teils 91d ausgebildet.
Ein Durchgangsbohrungselektrodenteil 94 hat eine Durchgangsbohrung 94a, welche ausgebildet ist, den Verdrahtungsteil 95 von der unteren Oberfläche des konkaven Teils 91d freizulegen, und die Durchgangsbohrungselektrode 94c ist elektrisch mit dem Verdrahtungsteil 95 verbunden.
Ein peripherer Teil 70 der Halbleiterschicht 13 ist mit einer Isolierungsschicht 92, welche dem peripheren Teil gegenüberliegt, über ein Verbindungselement 96 verbunden, welches aus einer Oxidschicht oder einem niedrig-dielektrischen Glas hergestellt ist.
Wie oben beschrieben können die gleichen Vorteile wie diejenigen bei dem sechsten Ausführungsbeispiel erzielt werden, selbst wenn der Durchgangsbohrungselektrodenteil 94 elektrisch mit den Pads 81 bis 85 über den Verdrahtungsteil 95 verbunden ist.
(Andere Ausführungsbeispiele)
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese oben beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt und Modifikationen können angemessen innerhalb eines Schutzbereichs der angehängten Ansprüche durchgeführt werden.
Zum Beispiel sind bei den obigen jeweiligen Ausführungsbeispielen die Ankerteile 28 innerhalb des Rahmenteils 22 ausgebildet, aber die Ankerteile 28 können auch außerhalb des Rahmenteils 22 ausgebildet sein. In anderen Worten können die zweiten Balkenteile 23b außerhalb der zweiten Seitenteile 22b angeordnet sein.
Bei den jeweiligen Ausführungsbeispielen können die ersten und die zweiten Balkenteile 23a und 23b eine Funktion einer polygonal geformten Feder haben.
Bei den jeweiligen Ausführungsbeispielen ist die Form des Rahmenteils 22 nicht auf einen rechteckigen Rahmen beschränkt, sondern er kann zum Beispiel auch eine ringförmige Form haben.
Ferner muss bei den jeweiligen Ausführungsbeispielen der Rahmenteil 22 nicht mit der Mitte des Trägersubstrats 11 zusammenfallen. Selbst wenn solch ein Beschleunigungssensor konfiguriert wird, kann der Rahmenteil 22 am Drehen gehindert werden, weil das Drehmoment reduziert werden kann (Drehresonanz ist größer).
Bei den obigen ersten und vierten bis siebten Ausführungsbeispielen kann der Beschleunigungssensor nur den ersten und den dritten beweglichen Elektrodenteil 24, 26 und den ersten und den dritten Fixierungsteil 30, 50 haben. In anderen Worten kann die Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung auf der Basis der ersten Kapazität C_s1 detektiert werden, und die Beschleunigung in der Y-Achsen-Richtung kann auf der Basis der dritten Kapazität C_s3 detektiert werden.
Ferner können bei den obigen jeweiligen Ausführungsbeispielen an die Pads 82 bis 85 anzulegende Potenziale unabhängig gesteuert werden. In anderen Worten kann ein vorbestimmtes Potenzial beim Detektieren der Beschleunigung in der X-Achsen-Richtung nur an die Pads 81 bis 83 angelegt werden, und ein vorbestimmtes Potenzial kann beim Detektieren der Beschleunigung in der Y-Achsen-Richtung nur an die Pads 81, 84 und 85 angelegt werden.
Die obigen jeweiligen Ausführungsbeispiele können angemessen miteinander kombiniert werden. Zum Beispiel kann das zweite Ausführungsbeispiel mit den vierten bis siebten Ausführungsbeispielen kombiniert werden, sodass die ersten bis vierten beweglichen Elektrodenteile 24 bis 27 und die ersten bis vierten Fixierungsteile 30 bis 60 achsensymmetrisch in Bezug auf die erste virtuelle Linie K1 ausgebildet sind. Das dritte Ausführungsbeispiel kann mit den vierten bis siebten Ausführungsbeispielen kombiniert werden, sodass die ersten bis vierten beweglichen Elektrodenteile 24 bis 27 und die ersten bis vierten Fixierungsteile 30 bis 60 achsensymmetrisch in Bezug auf die zweite virtuelle Linie K2 ausgebildet sind. Ferner kann das vierte Ausführungsbeispiel mit den fünften bis siebten Ausführungsbeispielen kombiniert werden, sodass die ersten bis vierten beweglichen Elektrodenteile 24 bis 27 in der Nähe der Mitte des Rahmenteils 22 ausgebildet sind. Das obige fünfte Ausführungsbeispiel kann mit dem sechsten und dem siebten Ausführungsbeispiel kombiniert werden, sodass der konkave Teil 17 in dem Trägersubstrat 11 definiert werden kann.

Claims

Beschleunigungssensor umfassend: ein Halbleitersubstrat (14), welches ein Trägersubstrat (11) und eine auf das Trägersubstrat aufgeschichtete Halbleiterschicht (13) hat; eine in einer ersten Richtung bewegliche Elektrode (24, 25), welche in der Halbleiterschicht angeordnet ist und sich in einer Richtung parallel zu einer zweiten Richtung erstreckt, wobei eine in einer Ebene der Halbleiterschicht beinhaltete Richtung als die erste Richtung bezeichnet wird und die zweite Richtung in der Ebene der Halbleiterschicht beinhaltet ist und orthogonal zu der ersten Richtung ist; eine in der zweiten Richtung bewegliche Elektrode (26, 27), welche in der Halbleiterschicht angeordnet ist und sich in einer Richtung parallel zu der ersten Richtung erstreckt; einen Rahmenteil (22), welcher in der Halbleiterschicht angeordnet ist; einen ersten Balkenteil (23a), welcher in der Halbleiterschicht angeordnet und an dem Rahmenteil vorgesehen ist und beim Empfangen einer eine Komponente in der zweiten Richtung beinhaltenden Beschleunigung in der zweiten Richtung verschoben wird; einen zweiten Balkenteil (23b), welcher in der Halbleiterschicht angeordnet und an dem Rahmenteil vorgesehen ist und beim Empfangen einer eine Komponente in der ersten Richtung beinhaltenden Beschleunigung in der ersten Richtung verschoben wird; einen Ankerteil (28), welcher den Rahmenteil über den zweiten Balkenteil trägt; eine in der ersten Richtung fixierte Elektrode (32, 42), welche in der Halbleiterschicht angeordnet und gegenüberliegend der in der ersten Richtung beweglichen Elektrode angeordnet ist; und eine in der zweiten Richtung fixierte Elektrode (52, 62), welche in der Halbleiterschicht angeordnet und gegenüberliegend der in der zweiten Richtung beweglichen Elektrode angeordnet ist, wobei die Halbleiterschicht mit einem stabförmigen Gewichtsteil (21) versehen ist, welcher durch eine Mitte des Rahmenteils verläuft, sich in der zweiten Richtung erstreckt und mit dem Rahmenteil über den ersten Balkenteil verbunden ist, und die in der ersten Richtung bewegliche Elektrode und die in der zweiten Richtung bewegliche Elektrode an dem Gewichtsteil vorgesehen sind.
Beschleunigungssensor gemäß Anspruch 1, wobei der erste Balkenteil zwischen einem Ende des Gewichtsteils und dem Rahmenteil angeordnet ist, und der zweite Balkenteil achsensymmetrisch in Bezug auf den Gewichtsteil angeordnet ist.
Beschleunigungssensor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Ankerteil innerhalb des Rahmenteils angeordnet ist.
Beschleunigungssensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mitte des Rahmenteils mit einer Mitte des Trägersubstrats zusammenfällt, die in der ersten Richtung bewegliche Elektrode einen ersten beweglichen Elektrodenteil und einen zweiten beweglichen Elektrodenteil beinhaltet, welche symmetrisch in Bezug auf die Mitte des Rahmenteils angeordnet sind, und die in der ersten Richtung fixierte Elektrode einen ersten fixierten Elektrodenteil und einen zweiten fixierten Elektrodenteil beinhaltet, welche punktsymmetrisch in Bezug auf die Mitte des Rahmenteils angeordnet sind, die in der zweiten Richtung bewegliche Elektrode einen dritten beweglichen Elektrodenteil und einen vierten beweglichen Elektrodenteil beinhaltet, welche punktsymmetrisch in Bezug auf die Mitte des Rahmenteils angeordnet sind, und die in der zweiten Richtung fixierte Elektrode einen dritten fixierten Elektrodenteil und einen vierten fixierten Elektrodenteil beinhaltet, welche punktsymmetrisch in Bezug auf die Mitte des Rahmenteils angeordnet sind, eine Beschleunigung in der ersten Richtung in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einer ersten Kapazität (C_s1), welche zwischen dem ersten beweglichen Elektrodenteil und dem ersten fixierten Elektrodenteil erzeugt wird, und einer zweiten Kapazität (C_s2), welche zwischen dem zweiten beweglichen Elektrodenteil und dem zweiten fixierten Elektrodenteil erzeugt wird, detektiert wird, und eine Beschleunigung in der zweiten Richtung in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einer dritten Kapazität (C_s3), welche zwischen dem dritten beweglichen Elektrodenteil und dem dritten fixierten Elektrodenteil erzeugt wird, und einer vierten Kapazität (C_s4), welche zwischen dem vierten beweglichen Elektrodenteil und dem vierten fixierten Elektrodenteil erzeugt wird, detektiert wird.
Beschleunigungssensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mitte des Rahmenteils mit einer Mitte des Trägersubstrats zusammenfällt, die in der ersten Richtung bewegliche Elektrode einen ersten beweglichen Elektrodenteil und einen zweiten beweglichen Elektrodenteil beinhaltet, welche achsensymmetrisch in Bezug auf eine erste virtuelle Linie (K1) angeordnet sind, welche durch die Mitte des Rahmenteils verläuft und parallel zu der ersten Richtung ist, die in der ersten Richtung fixierte Elektrode einen ersten fixierten Elektrodenteil und einen zweiten fixierten Elektrodenteil beinhaltet, welche auf gegenüberliegenden Seiten der ersten virtuellen Linie (K1) angeordnet sind, die in der zweiten Richtung bewegliche Elektrode einen dritten beweglichen Elektrodenteil und einen vierten beweglichen Elektrodenteil beinhaltet, welche achsensymmetrisch in Bezug auf die erste virtuelle Linie angeordnet sind, und die in der zweiten Richtung fixierte Elektrode einen dritten fixierten Elektrodenteil und einen vierten fixierten Elektrodenteil beinhaltet, welche achsensymmetrisch in Bezug auf die erste virtuelle Linie angeordnet sind, und eine Beschleunigung in der ersten Richtung in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einer ersten Kapazität (C_s1), welche zwischen dem ersten beweglichen Elektrodenteil und dem ersten fixierten Elektrodenteil erzeugt wird, und einer zweiten Kapazität (C_s2), welche zwischen dem zweiten beweglichen Elektrodenteil und dem zweiten fixierten Elektrodenteil erzeugt wird, detektiert wird, und eine Beschleunigung in der zweiten Richtung in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einer dritten Kapazität (C_s3), welche zwischen dem dritten beweglichen Elektrodenteil und dem dritten fixierten Elektrodenteil erzeugt wird, und einer vierten Kapazität (C_s4), welche zwischen dem vierten beweglichen Elektrodenteil und dem vierten fixierten Elektrodenteil erzeugt wird, detektiert wird.
Beschleunigungssensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mitte des Rahmenteils mit einer Mitte des Trägersubstrats zusammenfällt, die in der ersten Richtung bewegliche Elektrode einen ersten beweglichen Elektrodenteil und einen zweiten beweglichen Elektrodenteil beinhaltet, welche achsensymmetrisch in Bezug auf eine zweite virtuelle Linie (K2) angeordnet sind, welche durch die Mitte des Rahmenteils verläuft und parallel zu der zweiten Richtung ist, und die in der ersten Richtung fixierte Elektrode einen ersten fixierten Elektrodenteil und einen zweiten fixierten Elektrodenteil beinhaltet, welche achsensymmetrisch in Bezug auf die zweite virtuelle Linie (K2) angeordnet sind, welche durch die Mitte des Rahmenteils verläuft, die in der zweiten Richtung bewegliche Elektrode einen dritten beweglichen Elektrodenteil und einen vierten beweglichen Elektrodenteil beinhaltet, welche achsensymmetrisch in Bezug auf die zweite virtuelle Linie angeordnet sind, die in der zweiten Richtung fixierte Elektrode einen dritten fixierten Elektrodenteil und einen vierten fixierten Elektrodenteil beinhaltet, welche auf gegenüberliegenden Seiten der zweiten virtuellen Linie angeordnet sind, und eine Beschleunigung in der ersten Richtung in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einer ersten Kapazität (C_s1), welche zwischen dem ersten beweglichen Elektrodenteil und dem ersten fixierten Elektrodenteil erzeugt wird, und einer zweiten Kapazität (C_s2), welche zwischen dem zweiten beweglichen Elektrodenteil und den zweiten fixierten Elektrodenteil erzeugt wird, detektiert wird, und eine Beschleunigung in der zweiten Richtung in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen einer dritten Kapazität (C_s3), welche zwischen dem dritten beweglichen Elektrodenteil und dem dritten fixierten Elektrodenteil erzeugt wird, und einer vierten Kapazität (C_s4), welche zwischen dem vierten beweglichen Elektrodenteil und dem vierten fixierten Elektrodenteil erzeugt wird, detektiert wird.
Beschleunigungssensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Gewichtsteil einen Erste-Richtungs-Trägerteil (24a, 25a) beinhaltet, welcher parallel zu einer ersten virtuellen Linie (K1) ist, welche durch die Mitte des Rahmenteils verläuft und parallel zu der ersten Richtung ist, und die in der ersten Richtung bewegliche Elektrode an dem Gewichtsteil vorgesehen ist, sodass die in der ersten Richtung bewegliche Elektrode an dem Erste-Richtungs-Trägerteil vorgesehen ist und von dem Erste-Richtungs-Trägerteil in einer der ersten virtuellen Linie entgegensetzten Richtung herausragt.
Beschleunigungssensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die ersten und zweiten Balkenteile jeder eine rechteckige Rahmenform haben, in welcher zwei parallele Balken an beiden Enden der Balken verbunden sind.