JP2000121662A - Semiconductor acceleration sensor - Google Patents

Semiconductor acceleration sensor

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JP2000121662A
JP2000121662A JP10293179A JP29317998A JP2000121662A JP 2000121662 A JP2000121662 A JP 2000121662A JP 10293179 A JP10293179 A JP 10293179A JP 29317998 A JP29317998 A JP 29317998A JP 2000121662 A JP2000121662 A JP 2000121662A
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JP
Japan
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electrode
insulating layer
movable
fixed electrode
fixed
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Application number
JP10293179A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsumi Hosoya
克己 細谷
Takayuki Haruyama
隆之 春山
Masatoshi Oba
正利 大場
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Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor acceleration sensor in which an insulating film for inhibiting contact of a movable electrode with a fixed electrode is kept from dielectric breakdown due to discharge caused in anode joining. SOLUTION: A silicon substrate 2 having an overlap part 6 displaced by acceleration is anode joined to the upper surface of a glass substrate 1 having a fixed electrode 8 to be integrated. The overlap part and the fixed electrode are opposite to each other, and the opposite surface of the overlap part is taken as a movable electrode 7. On the surface of the glass substrate, an insulating layer 11 is provided through an electrode material 10 in a fixed electrode unformed area 8a in a position opposite to the movable electrode 7. Thus, when the overlap part is largely displaced, the movable electrode 7 and the insulating layer 11 first come into contact with each other so that both electrodes are kept from electric contact. Further, since the fixed electrode 8 and the insulating layer 11 are out of contact, in anode joining, discharge is caused between both electrodes, and at that time, high voltage is applied to the insulating layer 11 not to cause dielectric breakdown.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体加速度セン
サに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor acceleration sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体加速度センサは、例えば地震の振
動を検知する感震器や自動車のエアバックシステム,ナ
ビゲーションシステムの力学的振動・衝撃検知器などに
用いられている。
2. Description of the Related Art Semiconductor acceleration sensors are used for, for example, seismic detectors for detecting earthquake vibration, airbag systems for automobiles, and mechanical vibration / shock detectors for navigation systems.

【0003】係る半導体加速度センサの構成としては、
一般に加速度を受けて変位する可動部(重り部等と称さ
れる)を有する半導体基板と、固定基板とを接合した積
層構造をとり、その可動部に対向する固定基板表面に金
属膜を成膜して固定電極を形成するとともに、その固定
電極に対向する可動部表面に可動電極を形成するように
なっている。さらに、半導体基板としては通常シリコン
基板がよく使われ、また、固定基板としてはガラス基板
が使われる。そして、係る組み合わせの場合には、一般
的に陽極接合により両基板を接合するようにしている。
The configuration of such a semiconductor acceleration sensor is as follows.
In general, a laminated structure is used in which a semiconductor substrate having a movable portion (referred to as a weight portion or the like) that is displaced by acceleration and a fixed substrate are joined, and a metal film is formed on the surface of the fixed substrate facing the movable portion. As a result, a fixed electrode is formed, and a movable electrode is formed on the surface of the movable portion facing the fixed electrode. Further, a silicon substrate is often used as a semiconductor substrate, and a glass substrate is used as a fixed substrate. In the case of such a combination, the two substrates are generally bonded by anodic bonding.

【0004】係る構成にすると、可動電極と固定電極の
間に距離に応じた静電容量が発生する。そして、加速度
が加わり可動電極が変位すると、上記距離も変動するの
で、静電容量も変化する。つまり、可変コンデンサとし
て機能する。よって、その可変コンデンサの静電容量か
ら変位量、ひいては加速度を計測できるようになってい
る。
[0004] With this configuration, a capacitance corresponding to the distance is generated between the movable electrode and the fixed electrode. When the movable electrode is displaced by the acceleration, the distance also fluctuates, so that the capacitance also changes. That is, it functions as a variable capacitor. Therefore, the amount of displacement, and thus the acceleration, can be measured from the capacitance of the variable capacitor.

【0005】さらに、この陽極接合時や、その後の使用
中に固定電極と可動電極が接触して導通するのを防止す
るため、固定電極或いは可動電極の表面に絶縁膜を成膜
するようにしたものもある。そして、係る絶縁膜を付加
したタイプのものとしては、従来例えば特開平4−32
773号公報に開示されたものがある。この公報に開示
された加速度センサでは、可動電極に対向する固定電極
の全面または一部に絶縁膜を形成している。これによ
り、可動部の変位量が大きくなっても、可動電極と固定
電極の間には係る絶縁層が介在しているため、両電極が
接触するのが阻止できる。
Furthermore, in order to prevent the fixed electrode and the movable electrode from contacting and conducting during the anodic bonding or during subsequent use, an insulating film is formed on the surface of the fixed electrode or the movable electrode. There are also things. As a type to which such an insulating film is added, a conventional type is disclosed, for example, in JP-A-4-32
773 discloses this. In the acceleration sensor disclosed in this publication, an insulating film is formed on the entire surface or a part of the fixed electrode facing the movable electrode. Thereby, even if the displacement amount of the movable part becomes large, the contact between the two electrodes can be prevented because the insulating layer is interposed between the movable electrode and the fixed electrode.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の加速度センサでは、以下に示す問題を有する。
すなわち、従来の絶縁層は、コンデンサの電極部分に形
成されている。よって、仮に陽極接合時の静電引力によ
って可動部が固定電極側に引き寄せられたとしても両電
極が直接接触することはない。但し、両電極間の距離が
近づくことと相俟って、電極間で放電が発生することが
ある。すると、その放電により電極材が絶縁層の上を飛
散し、その後、可動電極の変位を抑制したり、溶着が発
生して所望の加速度検出特性を得られなくなるおそれが
ある。さらに、その放電により、絶縁破壊を生じ絶縁層
の効果が低下或いはなくなるおそれがある。
However, the above-described conventional acceleration sensor has the following problems.
That is, the conventional insulating layer is formed on the electrode portion of the capacitor. Therefore, even if the movable part is drawn to the fixed electrode side by the electrostatic attractive force at the time of anodic bonding, the two electrodes do not come into direct contact with each other. However, a discharge may occur between the electrodes in combination with the approach of the distance between the two electrodes. Then, the discharge causes the electrode material to scatter on the insulating layer, and thereafter, there is a possibility that the displacement of the movable electrode is suppressed, or welding occurs, and a desired acceleration detection characteristic cannot be obtained. Further, the discharge may cause dielectric breakdown, and the effect of the insulating layer may be reduced or eliminated.

【0007】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、上記した問題を解決
し、可動電極と固定電極の接触を抑制するとともに、そ
の抑制をするための絶縁膜が、陽極接合時などに生じる
放電により絶縁破壊されることがなく、しかも、製造も
容易で歩留まりも高い半導体加速度センサを提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above background, and has as its object to solve the above-mentioned problems, to suppress the contact between the movable electrode and the fixed electrode, and to reduce the contact. An object of the present invention is to provide a semiconductor acceleration sensor in which an insulating film is not broken down by a discharge generated at the time of anodic bonding or the like, and is easy to manufacture and has a high yield.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る半導体加速度センサでは、加速度
を受けて変位する可動部を有する半導体基板と、その半
導体基板と接合する固定基板とを有し、前記固定基板に
対向する前記可動部の表面に可動電極を設けるととも
に、その可動電極と対向する前記固定基板の表面に固定
電極を設けた半導体加速度センサを前提とする。
In order to achieve the above-mentioned object, a semiconductor acceleration sensor according to the present invention comprises a semiconductor substrate having a movable portion which is displaced by receiving an acceleration, and a fixed substrate joined to the semiconductor substrate. A semiconductor acceleration sensor having a movable electrode provided on a surface of the movable portion facing the fixed substrate and a fixed electrode provided on a surface of the fixed substrate facing the movable electrode.

【0009】そして、上記前提のセンサにおいて、前記
固定基板の表面に、前記固定電極の未形成領域であっ
て、かつ前記可動部に対向する位置に絶縁層を設け、前
記可動部が変位した際に、前記可動部と前記絶縁層が接
触することにより前記可動電極と前記固定電極が電気的
に接触しないように構成した(請求項1)。
In the above-described sensor, an insulating layer is provided on a surface of the fixed substrate in a region where the fixed electrode is not formed and opposed to the movable portion, and when the movable portion is displaced. Furthermore, the movable electrode and the fixed electrode are configured not to be in electrical contact with each other due to the contact between the movable portion and the insulating layer (claim 1).

【0010】また、別の解決手段としては、上記と同一
の前提のセンサにおいて、前記固定基板に対向する前記
可動部の表面であって、前記固定電極の未形成領域に対
向する位置に絶縁層を設け、前記可動部が変位した際
に、前記固定電極の未形成領域と前記絶縁層が接触する
ことにより前記可動電極と前記固定電極が電気的に接触
しないように構成してもよい(請求項2)。
Further, as another solution, in the sensor based on the same premise as described above, an insulating layer is provided on a surface of the movable portion facing the fixed substrate and at a position facing a region where the fixed electrode is not formed. May be provided so that when the movable portion is displaced, the region where the fixed electrode is not formed is in contact with the insulating layer, so that the movable electrode and the fixed electrode do not come into electrical contact with each other (claim). Item 2).

【0011】センサにかかった加速度が許容量以上に大
きいと、可動部の変位量も大きくなり、可動電極と固定
電極間の距離が非常に短くなる。すると、本発明では、
固定基板(請求項1)或いは半導体基板(請求項2)の
所定位置に絶縁層を設けており、両電極が接触する前に
この絶縁層が対向する基板と接触しそれ以上の可動部の
変位を阻止する。これにより、可動電極と固定電極が接
触して導通することが阻止される。よって、導通に伴い
電流が流れて、センサが故障することもない。また、固
定電極と絶縁層が接触していないため、両基板を接合す
る際に陽極接合等を行う場合、両電極間で放電が発生し
て可動電極から絶縁層を介して固定電極に電流が流れる
ことがなく、放電により電極材が絶縁層上を飛散するこ
ともなく、可動部を所望の変位特性にすることができ
る。同様の原理に従い、絶縁層に高電圧が印加すること
もなく、絶縁破壊も生じない。
If the acceleration applied to the sensor is larger than the allowable amount, the displacement of the movable part also increases, and the distance between the movable electrode and the fixed electrode becomes very short. Then, in the present invention,
An insulating layer is provided at a predetermined position on the fixed substrate (Claim 1) or the semiconductor substrate (Claim 2). Before the two electrodes come into contact with each other, the insulating layer comes into contact with the opposing substrate, and the displacement of the movable part is increased. To block. This prevents the movable electrode and the fixed electrode from contacting and conducting. Therefore, current does not flow due to conduction and the sensor does not break down. In addition, since the fixed electrode and the insulating layer are not in contact with each other, when performing anodic bonding or the like when bonding the two substrates, a discharge occurs between the two electrodes, and a current flows from the movable electrode to the fixed electrode via the insulating layer. The movable portion can have a desired displacement characteristic without flowing and without causing the electrode material to scatter on the insulating layer due to discharge. According to the same principle, no high voltage is applied to the insulating layer, and no dielectric breakdown occurs.

【0012】なお、本発明では、絶縁層は固定電極と接
触しなければよい。よって、実施の形態に示すように、
固定基板であるガラス基板1の表面であって、固定電極
未形成領域8aに固定電極と電気的に分離した状態で電
極材を設け、その電極材の上に絶縁層を設けたり、可動
部側に絶縁層を設けた場合にはその絶縁層が上記電極材
に接触可能としたものでもよいし、係る電極材を設けな
いものでもよい。
In the present invention, the insulating layer only needs to be in contact with the fixed electrode. Therefore, as shown in the embodiment,
On the surface of the glass substrate 1 which is a fixed substrate, an electrode material is provided in a region 8a where no fixed electrode is formed, in a state electrically separated from the fixed electrode, and an insulating layer is provided on the electrode material, In the case where an insulating layer is provided, the insulating layer may be in contact with the above-mentioned electrode material, or may not be provided with such an electrode material.

【0013】但し、実施の形態でも説明しているよう
に、電極材を設けたほうがより好ましい。すなわち、固
定電極未形成領域に、電極材を設けると、その電極材の
膜厚分だけ絶縁層の膜厚を薄くすることができる。よっ
て、絶縁層を堆積したり、エッチングする処理時間が短
縮でき、そのように短時間で処理できることによる製造
効率の向上や、絶縁層を製造するために必要となる材料
の使用量が少なくなることからコストダウンを図れる。
さらには、このように処理時間の短縮から、絶縁層を形
成する際に必要な絶縁膜を成膜したり、その絶縁膜をパ
ターニングするためのレジスト膜の成膜及び各膜をパタ
ーニングするための各種のエッチングを行う際に生じる
基板へのダメージを極力小さくすることができる。よっ
て、この工程に起因する不具合の発生を減少でき、歩留
まりの向上を図ることができるからである。これは、絶
縁層を固定基板,半導体基板のいずれに形成する場合に
も言える。
However, as described in the embodiment, it is more preferable to provide an electrode material. That is, when the electrode material is provided in the region where the fixed electrode is not formed, the thickness of the insulating layer can be reduced by the thickness of the electrode material. Therefore, the processing time for depositing or etching the insulating layer can be shortened, and the processing time can be reduced in such a short time, so that the manufacturing efficiency can be improved and the amount of material required for manufacturing the insulating layer can be reduced. Cost can be reduced.
Further, since the processing time is shortened in this manner, an insulating film necessary for forming an insulating layer is formed, a resist film for patterning the insulating film is formed, and each film is patterned. Damage to the substrate caused when performing various types of etching can be minimized. Therefore, it is possible to reduce the occurrence of inconveniences caused by this step, and to improve the yield. This can be said when the insulating layer is formed on either the fixed substrate or the semiconductor substrate.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体加速度
センサの好適な実施の形態を添付図面を参照にして詳述
する。図1,図2は、本発明の第1の実施の形態を示し
ている。同図に示すように、固定基板たるガラス基板1
の上面に半導体基板たるシリコン基板2を積層形成し、
両者を陽極接合して一体化している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a semiconductor acceleration sensor according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 show a first embodiment of the present invention. As shown in FIG.
A silicon substrate 2 as a semiconductor substrate is formed on the upper surface of
Both are integrated by anodic bonding.

【0015】シリコン基板2には、部分エッチングを行
い周囲を略ロ字状の支持枠4に形成し、その支持枠4の
内側に薄肉の梁部5を介して重り部6を片持ち支持する
ように一体形成している。そして、この重り部6の下面
が可動電極7となる。また、この重り部6の下面側は、
所定量だけ削られており、対向するガラス基板1の表面
との間で一定の距離だけ離れている。よって、加速度が
かかると、梁部5が撓み、重り部6が変位するようにな
っている。
The silicon substrate 2 is partially etched to form a substantially rectangular support frame 4 around the periphery thereof, and the weight 6 is cantilevered inside the support frame 4 via a thin beam 5. So that they are integrally formed. The lower surface of the weight 6 becomes the movable electrode 7. The lower surface of the weight 6 is
It is shaved by a predetermined amount and is separated from the surface of the glass substrate 1 by a certain distance. Therefore, when acceleration is applied, the beam 5 is bent, and the weight 6 is displaced.

【0016】一方、ガラス基板1の可動電極7と対向す
る部位には金属を蒸着或いはスパッタリングするととも
にパターニングして固定電極8を形成する。これによ
り、可動電極7と固定電極8の間に、距離に応じた静電
容量が発生する。そして、上記したように、加速度がか
かると可動電極7が変位するので、電極間距離も変化
し、静電容量も変化する。そこで、係る静電容量の変化
を外部に取り出すために、センサの所定位置に設けた端
子パッドと上記両電極とを導通させるようにしている。
On the other hand, a fixed electrode 8 is formed on a portion of the glass substrate 1 facing the movable electrode 7 by vapor deposition or sputtering and patterning. Thereby, a capacitance corresponding to the distance is generated between the movable electrode 7 and the fixed electrode 8. Then, as described above, when the acceleration is applied, the movable electrode 7 is displaced, so that the distance between the electrodes is changed, and the capacitance is also changed. Therefore, in order to take out such a change in the capacitance, the terminal pad provided at a predetermined position of the sensor is electrically connected to the two electrodes.

【0017】すなわち、図2(b)に示すように、ガラ
ス基板1の表面に、固定電極8に連続して引出パターン
9aを設け、また、固定電極8と電気的に分離された位
置に可動電極7用の引出パターン9bを設ける。そし
て、引出パターン9bは、シリコン基板2の支持枠4と
接触する。さらに、両引出パターン9a,9bは、シリ
コン基板2の外部に露出しており、その露出した先端が
端子パッドとなる。これにより、引出パターン9aは、
固定電極8と導通しており、引出パターン9bは、シリ
コン基板2を介して可動電極7と導通するので、各引出
パターン9a,9bの先端に設けた電極パッドを介して
両電極7,8間に発生する静電容量に基づく信号を外部
に取り出すことができる。なお、上記した各構成は、従
来のものと同様であるので、その詳細な説明を省略す
る。
That is, as shown in FIG. 2 (b), a lead pattern 9a is provided on the surface of the glass substrate 1 so as to be continuous with the fixed electrode 8, and is movable to a position electrically separated from the fixed electrode 8. An extraction pattern 9b for the electrode 7 is provided. Then, the extraction pattern 9b comes into contact with the support frame 4 of the silicon substrate 2. Further, both of the extraction patterns 9a and 9b are exposed to the outside of the silicon substrate 2, and the exposed tips serve as terminal pads. Thereby, the withdrawal pattern 9a becomes
Since it is electrically connected to the fixed electrode 8 and the extraction pattern 9b is electrically connected to the movable electrode 7 via the silicon substrate 2, the connection between the electrodes 7 and 8 via the electrode pads provided at the tips of the extraction patterns 9a and 9b. The signal based on the capacitance generated in the above can be taken out to the outside. Note that each of the above-described configurations is the same as the conventional one, and thus detailed description thereof is omitted.

【0018】ここで本発明では、図2に示すように、ガ
ラス基板1の表面(可動電極との対向面)に、電極材1
0を形成するとともに、その電極材10の上面に絶縁層
11を設けている。この電極材10,絶縁層11の形成
位置は、同図(b)に示すように、固定電極8の周囲で
あってその固定電極8と電気的に分離した固定電極未形
成領域8aに形成している。また、同図(a)に示すよ
うに、電極材10と固定電極8は、同一厚さに形成し、
その電極材10の上に絶縁層11を設けることから、絶
縁層11の上面は、固定電極8の上面よりも高く(可動
電極7に近く)なる。また、絶縁層11は、酸化膜例え
ば酸化シリコン等により形成することができる。もちろ
ん酸化膜以外でもよい。
In the present invention, as shown in FIG. 2, an electrode material 1 is provided on the surface of glass substrate 1 (the surface facing the movable electrode).
0 is formed, and an insulating layer 11 is provided on the upper surface of the electrode material 10. As shown in FIG. 1B, the positions where the electrode material 10 and the insulating layer 11 are formed are formed around a fixed electrode 8 and in a fixed electrode-free area 8 a which is electrically separated from the fixed electrode 8. ing. Further, as shown in FIG. 1A, the electrode material 10 and the fixed electrode 8 are formed to have the same thickness.
Since the insulating layer 11 is provided on the electrode material 10, the upper surface of the insulating layer 11 is higher (closer to the movable electrode 7) than the upper surface of the fixed electrode 8. Further, the insulating layer 11 can be formed of an oxide film such as silicon oxide. Of course, it may be other than an oxide film.

【0019】係る構成にすると、図3に示すように、大
きな加速度がかかって可動電極7が大きく変位したとし
ても重り部6(可動電極7)は固定電極8と接触する前
に絶縁層11と接触するため、両電極7,8間で短絡す
るのが抑制できる。よって、センサ使用時に電極同士が
接触して電流が流れることが阻止できる。また、陽極接
合時などに電極間で放電を生じるようなことがあって
も、電極材10は固定電極8と分離されているので、そ
の電極材10側に電流が流れることもなく、絶縁層4が
絶縁破壊をすることも防止できる。
With this configuration, as shown in FIG. 3, even if a large acceleration is applied and the movable electrode 7 is greatly displaced, the weight portion 6 (the movable electrode 7) contacts the insulating layer 11 before coming into contact with the fixed electrode 8. Since they are in contact with each other, a short circuit between the electrodes 7 and 8 can be suppressed. Therefore, when the sensor is used, it is possible to prevent the electrodes from contacting each other and causing a current to flow. Further, even if a discharge may occur between the electrodes during anodic bonding or the like, since the electrode material 10 is separated from the fixed electrode 8, no current flows on the electrode material 10 side, and the insulating layer 4 can also prevent dielectric breakdown.

【0020】なお、この電極材10は、パターニングす
ることにより、固定電極8と同一プロセスで製造できる
ので、従来の加速度センサの製造プロセス(固定電極の
上に絶縁層を設けるタイプ)に対し、工程数は同じで済
む。なお、絶縁層11は、堆積後にエッチング(パター
ニング)することにより製造できる。
Since the electrode material 10 can be manufactured by the same process as the fixed electrode 8 by patterning, the electrode material 10 can be manufactured in a different process from the conventional acceleration sensor manufacturing process (type in which an insulating layer is provided on the fixed electrode). The numbers are the same. The insulating layer 11 can be manufactured by etching (patterning) after deposition.

【0021】図4は、本発明の第2の実施の形態の要部
を示している。すなわち、この実施の形態では、上記し
た第1の実施の形態と相違して、絶縁層11をガラス基
板1の表面所定位置(形成箇所は、第1の実施の形態と
同じ)に直接堆積することにより形成している。係る構
成をとっても、上記と同様の作用効果が発揮でき、可動
電極7と固定電極8の導通を防止し、陽極接合時等にお
ける放電により絶縁層11が破壊等されるのを抑止でき
る。なお、その他の構成並びに作用効果は、上記した第
1の実施の形態と同様であるので、同一符号を付しその
詳細な説明を省略する。
FIG. 4 shows a main part of a second embodiment of the present invention. That is, in this embodiment, unlike the above-described first embodiment, the insulating layer 11 is directly deposited at a predetermined position on the surface of the glass substrate 1 (the formation location is the same as in the first embodiment). It is formed by doing. Even with such a configuration, the same operation and effect as described above can be exerted, conduction between the movable electrode 7 and the fixed electrode 8 can be prevented, and breakage of the insulating layer 11 due to discharge at the time of anodic bonding or the like can be suppressed. The other configuration and operation and effect are the same as those of the above-described first embodiment, and therefore, are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0022】なお、第1の実施の形態のように、絶縁層
11を電極材10の上に形成するようにしたほうが、絶
縁層11のパターニング時の基板へのダメージを回避で
きるので、好ましい。また、絶縁層11の表面の高さ位
置を固定電極8の表面に対して所定量だけ上にする場
合、すでに電極材10の表面と固定電極8の表面が一致
している(同じ形成の場合)ため、絶縁層11を成膜す
る際の膜厚が薄くて済む。よって、絶縁層を形成する場
合の堆積時間を短縮できるとともに、エッチング時間も
短縮できるので、製造工程全体の時間を短縮できるとい
うメリットが生じる。このことは、電極材10と固定電
極8とを別途形成した場合であっても、少なくとも電極
材10の厚さ分だけは絶縁層11の膜厚が薄くなる。係
る点から、第1の実施の形態のように電極材10を形成
し、その上に絶縁層11を成膜する構造のほうが、より
好ましい実施の形態となる。
It is preferable to form the insulating layer 11 on the electrode material 10 as in the first embodiment, since damage to the substrate during patterning of the insulating layer 11 can be avoided. When the height position of the surface of the insulating layer 11 is higher than the surface of the fixed electrode 8 by a predetermined amount, the surface of the electrode material 10 and the surface of the fixed electrode 8 already match (in the case of the same formation). Therefore, the film thickness when the insulating layer 11 is formed can be small. Accordingly, the deposition time for forming the insulating layer can be shortened, and the etching time can be shortened. Therefore, there is an advantage that the time for the entire manufacturing process can be shortened. This means that even if the electrode material 10 and the fixed electrode 8 are separately formed, the thickness of the insulating layer 11 is reduced by at least the thickness of the electrode material 10. From such a point, a more preferable embodiment has a structure in which the electrode material 10 is formed and the insulating layer 11 is formed thereon as in the first embodiment.

【0023】また、上記した各実施の形態体では、いず
れも絶縁層11(電極材10)を固定電極8の周囲の一
部に複数の固定電極未形成領域8aを設けるとともに、
その未形成領域8aに絶縁層11等を点在させるように
したが、本発明はこれに限ることはなく、例えば図5に
示すように、固定電極8の周囲を囲むようにしてコ字状
に絶縁層11を形成するようにしてもよい。図示の場合
は絶縁層11をガラス基板1の上面に直接成膜した例を
示しているが、第1の実施の形態と同様に、その下に電
極材(固定電極8と電気的に分離したもの)を形成する
ようにしてももちろんよい。
In each of the above-described embodiments, the insulating layer 11 (electrode material 10) is provided with a plurality of fixed electrode non-formed regions 8a in a part of the periphery of the fixed electrode 8, and
Although the insulating layer 11 and the like are scattered in the unformed region 8a, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. The layer 11 may be formed. In the illustrated example, the insulating layer 11 is formed directly on the upper surface of the glass substrate 1. However, similarly to the first embodiment, an electrode material (which is electrically separated from the fixed electrode 8) is formed thereunder. Of course) may be formed.

【0024】図6は、本発明の第3の実施の形態を示し
ている。上記した各実施の形態及び変形例では、いずれ
もガラス基板1側に絶縁層を設けたが、本実施の形態で
は、可動部(重り部6,可動電極7)側に絶縁層11′
を形成している。同図に示すように、本実施の形態で
は、第1の実施の形態と同様に、ガラス基板1の表面
に、固定電極8と非接触状態で電極材10を形成し、そ
の電極材10と対向する重り部6の表面に絶縁層11′
を成膜している。
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention. In each of the above-described embodiments and modified examples, the insulating layer is provided on the glass substrate 1 side, but in the present embodiment, the insulating layer 11 'is provided on the movable portion (weight portion 6, movable electrode 7) side.
Is formed. As shown in the figure, in the present embodiment, similarly to the first embodiment, an electrode material 10 is formed on the surface of a glass substrate 1 in a non-contact state with a fixed electrode 8, and the electrode material 10 An insulating layer 11 'is provided on the surface of the facing weight portion 6.
Is formed.

【0025】これにより、図示省略するが、重り部6が
大きく変位した場合(固定電極8に近づく方向)、まず
最初に絶縁層11′と電極材10が接触するため、可動
電極7と固定電極8が接触することがない。また、陽極
接合時の放電などがあっても、絶縁層11と固定電極8
が電気的に分離されて非導通であるため、絶縁破壊を生
じることも可及的に抑制できる。なお、その他の構成並
びに作用効果は、上記した第1の実施の形態と同様であ
るので、同一符号を付しその詳細な説明を省略する。
As a result, although not shown, when the weight portion 6 is largely displaced (in a direction approaching the fixed electrode 8), the insulating layer 11 'and the electrode material 10 first come into contact with each other. 8 does not touch. Also, even if there is a discharge during the anodic bonding, the insulating layer 11 and the fixed electrode 8
Are electrically separated and non-conductive, so that occurrence of dielectric breakdown can be suppressed as much as possible. The other configuration and operation and effect are the same as those of the above-described first embodiment, and therefore, are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0026】また、図7に示すように、重り部6側に絶
縁層11′を設けるタイプにおいても、ガラス基板1側
に電極材を設けないようにしてもよい。この場合には、
絶縁層11′と対向するガラス基板1の表面には、固定
電極未形成領域8aを設け、重り部6が大きく変位して
絶縁層11′がガラス基板1と接触するようなことがあ
っても、固定電極8とは接触しないようにすることであ
る。なお、その他の構成並びに作用効果は、上記した第
1の実施の形態と同様であるので、同一符号を付しその
詳細な説明を省略する。
Further, as shown in FIG. 7, even in the type in which the insulating layer 11 'is provided on the weight portion 6 side, the electrode material may not be provided on the glass substrate 1 side. In this case,
On the surface of the glass substrate 1 facing the insulating layer 11 ', a fixed electrode non-formed region 8a is provided, and even if the weight 6 is largely displaced and the insulating layer 11' comes into contact with the glass substrate 1. , So as not to come into contact with the fixed electrode 8. The other configuration and operation and effect are the same as those of the above-described first embodiment, and therefore, are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0027】図8は、本発明の第4の実施の形態を示し
ている。上記した各実施の形態では、絶縁層11,1
1′の取付位置がガラス基板1と重り部6とで異なるも
のの、その絶縁層11を形成する領域或いは、絶縁層1
1′と対向する領域には固定電極8を形成しない点で同
じである。そして、各図に示すように、各実施の形態に
おける固定電極未形成領域8aは、その周囲の一部を凹
状に切り欠いた形状としている。
FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention. In each of the above-described embodiments, the insulating layers 11, 1
Although the mounting position of 1 ′ differs between the glass substrate 1 and the weight portion 6, the region where the insulating layer 11 is formed or the insulating layer 1
This is the same in that the fixed electrode 8 is not formed in the region facing 1 '. As shown in the drawings, the fixed electrode non-formed region 8a in each embodiment has a shape in which a part of the periphery thereof is notched in a concave shape.

【0028】これに対し、本実施の形態では、そのよう
に切り欠くのではなく、固定電極8内の所定位置に窓部
8bを形成し、その窓部8b内に電極材10を固定電極
8と分離した状態で形成する(島状電極にする)ととも
に、その電極材10の上に絶縁層11を形成している。
このようにすることにより、絶縁層11の周囲に固定電
極が配置されることになるが、基本的な作用効果は上記
した第1の実施の形態と同様である。
On the other hand, in the present embodiment, the window 8b is formed at a predetermined position in the fixed electrode 8 instead of the cutout, and the electrode material 10 is placed in the window 8b. And an insulating layer 11 is formed on the electrode material 10.
By doing so, the fixed electrode is arranged around the insulating layer 11, but the basic operation and effect are the same as in the first embodiment.

【0029】なお、その他の構成並びに作用効果は、上
記した第1の実施の形態と同様であるので、同一符号を
付しその詳細な説明を省略する。また、図8に示した例
は、第1の実施の形態を前提としたものであるが、もち
ろん第2,第3の実施の形態等に対しても同様に固定電
極の一部に窓部を設けた構造とすることができるのはも
ちろんである。
The other constructions and functions and effects are the same as those of the first embodiment, and therefore the same reference numerals are given and the detailed description is omitted. Although the example shown in FIG. 8 is based on the first embodiment, it is needless to say that a window part is formed in a part of the fixed electrode similarly to the second and third embodiments. It is needless to say that a structure provided with is provided.

【0030】図9は、本発明の第5の実施の形態を示し
ている。本実施の形態では、上記した各実施の形態と相
違して、固定電極8の周囲に同電位電極12を形成した
タイプに適用した例を示している。すなわち、同電位電
極12は、ガラス基板1の表面に、固定電極8を囲むよ
うにしてパターン形成されている。そして、この同電位
電極12のパターン形状は、固定電極8の外周囲から所
定の距離を置いてほぼ全周を覆う略ロ字状の本体部分1
2aと、その本体部分12aから支持枠に向けて延長す
る接続部分12bとを有している。そして、本体部分1
2aは、固定電極8と絶縁するために、固定電極8と接
続された引出パターン9aの部分で分断されている。つ
まり、厳密にはロ字状にはなっておらず、一部開放した
形状となる。そして、接続部分12bがシリコン基板2
の支持枠と接触するようになっている。
FIG. 9 shows a fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, unlike the above-described embodiments, an example in which the present invention is applied to a type in which the same potential electrode 12 is formed around the fixed electrode 8 is shown. That is, the same potential electrode 12 is pattern-formed on the surface of the glass substrate 1 so as to surround the fixed electrode 8. The pattern shape of the same potential electrode 12 is such that the main body portion 1 has a substantially rectangular shape and covers substantially the entire circumference at a predetermined distance from the outer periphery of the fixed electrode 8.
2a and a connection portion 12b extending from the main body portion 12a toward the support frame. And the body part 1
2 a is cut off at the portion of the extraction pattern 9 a connected to the fixed electrode 8 to insulate it from the fixed electrode 8. In other words, it is not strictly a square shape but a partially open shape. The connecting portion 12b is formed on the silicon substrate 2
To come into contact with the support frame.

【0031】これにより、ガラス基板1とシリコン基板
2を接触させると、同電位電極12の部分は、シリコン
基板2と導通される。よって、可動電極7と同電位電極
8が導通されるため、可動電極7と同電位電極12との
間で電位差がなく、同電位となる。その結果、陽極接合
時などで重り部6(可動電極7)が引き寄せられて同電
位電極12と可動電極7が接触したとしても、電流が流
れず、電極間の溶着が抑制できるという効果を奏する。
Thus, when the glass substrate 1 and the silicon substrate 2 are brought into contact, the portion of the same potential electrode 12 is conducted to the silicon substrate 2. Therefore, since the movable electrode 7 and the same potential electrode 8 are conducted, there is no potential difference between the movable electrode 7 and the same potential electrode 12, and the potential is the same. As a result, even when the weight portion 6 (movable electrode 7) is drawn and the same potential electrode 12 and the movable electrode 7 are brought into contact with each other at the time of anodic bonding or the like, no current flows and the effect of suppressing the welding between the electrodes can be achieved. .

【0032】しかしながら、実際には同電位であって
も、電位分布が均一ではなく位置関係からわずかに電位
差が生じ、そのままでは可動電極と同電位極が接触した
ときに電流が流れてしまうおそれがある。そこで、図示
するように同電位電極12の所定位置に窓部12aを形
成するとともに、その窓部12a内にその同電位電極1
2とは電気的に分離した状態で電極材10を設け、その
電極材10の上に絶縁層11を設けるようにしている。
これにより、仮に同電位電極12での電位分布がばらつ
いていた場合、上記した各実施の形態と同様の原理か
ら、絶縁層11と可動電極7が接触したとしても、その
絶縁層11を介して可動電極7から同電位電極12側に
電流が流れることがなく、放電時等における絶縁破壊の
問題も抑制できる。
However, even if the potentials are actually the same, the potential distribution is not uniform and a slight potential difference occurs due to the positional relationship. is there. Therefore, as shown, a window 12a is formed at a predetermined position of the same potential electrode 12, and the same potential electrode 1 is formed in the window 12a.
The electrode material 10 is provided in a state electrically separated from the electrode material 2, and the insulating layer 11 is provided on the electrode material 10.
Thus, if the potential distribution at the same potential electrode 12 varies, even if the insulating layer 11 and the movable electrode 7 come into contact with each other, the potential distribution via the insulating layer 11 will be based on the same principle as in each of the above-described embodiments. No current flows from the movable electrode 7 to the same potential electrode 12 side, and the problem of dielectric breakdown at the time of discharge or the like can be suppressed.

【0033】なお、図示のように電極材10を設けるの
は、上記した第1の実施の形態におけるメリットと同様
の効果を得るためであり、係るメリットが不要であれば
電極材を必ずしも設けなくてもよい。また、同電位電極
12に形成した窓部12aに対向する重り部6の表面側
に絶縁層を設けてももちろんよい。
The reason why the electrode material 10 is provided as shown in the drawing is to obtain the same effect as that of the first embodiment described above. If such a merit is unnecessary, the electrode material is not necessarily provided. You may. Also, an insulating layer may be provided on the surface side of the weight portion 6 facing the window portion 12a formed in the same potential electrode 12.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように、本発明に係る半導体加速
度センサでは、可動部及びまたは固定電極の接合面側表
面に絶縁層を設けたため、可動部の変位量が大きくなっ
ても先に絶縁層と対向する表面が接触するので、可動電
極と固定電極が接触することを可及的に抑制することが
できる。しかも、その絶縁層の形成位置が、固定電極未
形成領域としたり(請求項1)、その未形成領域に対向
する可動部表面とした(請求項2)ため、絶縁層が固定
電極と接触することがなく、陽極接合時などに生じる放
電により絶縁破壊されることがない。
As described above, in the semiconductor acceleration sensor according to the present invention, the insulating layer is provided on the surface of the movable part and / or the fixed electrode on the joint surface side. Since the surface facing the layer is in contact, contact between the movable electrode and the fixed electrode can be suppressed as much as possible. In addition, since the insulating layer is formed in a region where the fixed electrode is not formed (claim 1) or on the surface of the movable portion facing the non-formed region (claim 2), the insulating layer comes into contact with the fixed electrode. The dielectric breakdown does not occur due to discharge generated during anodic bonding or the like.

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

【図1】本発明に係る半導体加速度センサの第1の実施
の形態を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of a semiconductor acceleration sensor according to the present invention.

【図2】(a)は第1の実施の形態の要部拡大断面図で
ある。(b)はガラス基板表面を示す平面図である。
FIG. 2A is an enlarged sectional view of a main part of the first embodiment. (B) is a plan view showing the surface of the glass substrate.

【図3】第1の実施の形態の作用を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the first embodiment.

【図4】(a)は本発明に係る半導体加速度センサの第
2の実施の形態を示す要部拡大断面図である。(b)は
ガラス基板表面を示す平面図である。
FIG. 4A is an enlarged sectional view of a main part showing a second embodiment of the semiconductor acceleration sensor according to the present invention. (B) is a plan view showing the surface of the glass substrate.

【図5】第2の実施の形態の変形例を示すガラス基板表
面を示す平面図である。
FIG. 5 is a plan view illustrating a surface of a glass substrate according to a modification of the second embodiment.

【図6】(a)は本発明に係る半導体加速度センサの第
3の実施の形態を示す要部拡大断面図である。(b)は
ガラス基板表面を示す平面図である。
FIG. 6 (a) is an enlarged sectional view of a main part showing a third embodiment of the semiconductor acceleration sensor according to the present invention. (B) is a plan view showing the surface of the glass substrate.

【図7】(a)は本発明に係る半導体加速度センサの第
3の実施の形態の変形例を示す要部拡大断面図である。
(b)はガラス基板表面を示す平面図である。
FIG. 7A is an enlarged sectional view of a main part showing a modification of the third embodiment of the semiconductor acceleration sensor according to the present invention.
(B) is a plan view showing the surface of the glass substrate.

【図8】(a)は本発明に係る半導体加速度センサの第
4の実施の形態を示す要部拡大断面図である。(b)は
ガラス基板表面を示す平面図である。
FIG. 8A is an enlarged sectional view of a main part showing a fourth embodiment of the semiconductor acceleration sensor according to the present invention. (B) is a plan view showing the surface of the glass substrate.

【図9】(a)は本発明に係る半導体加速度センサの第
5の実施の形態を示す要部拡大断面図である。(b)は
ガラス基板表面を示す平面図である。
FIG. 9A is an enlarged sectional view of a main part of a semiconductor acceleration sensor according to a fifth embodiment of the present invention. (B) is a plan view showing the surface of the glass substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ガラス基板(固定基板) 2 シリコン基板(半導体基板) 4 支持枠 5 梁部 6 重り部(可動部) 7 可動電極 8 固定電極 9a,9b 引出パターン 10 電極材 11,11′ 絶縁層 12 同電位電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Glass substrate (fixed substrate) 2 Silicon substrate (semiconductor substrate) 4 Support frame 5 Beam part 6 Weight part (movable part) 7 Movable electrode 8 Fixed electrode 9a, 9b Lead-out pattern 10 Electrode material 11, 11 'Insulating layer 12 Same potential electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大場 正利 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 Fターム(参考) 4M112 AA02 BA07 CA23 CA36 DA18 EA02 EA13  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masatoshi Oba 10F, Hanazono Todocho, Ukyo-ku, Kyoto-shi, Japan OMRON Corporation F-term (reference) 4M112 AA02 BA07 CA23 CA36 DA18 EA02 EA13

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 加速度を受けて変位する可動部を有する
半導体基板と、 その半導体基板と接合する固定基板とを有し、 前記固定基板に対向する前記可動部の表面に可動電極を
設けるとともに、その可動電極と対向する前記固定基板
の表面に固定電極を設けた半導体加速度センサにおい
て、 前記固定基板の表面に、前記固定電極の未形成領域であ
って、かつ前記可動部に対向する位置に絶縁層を設け、 前記可動部が変位した際に、前記可動部と前記絶縁層が
接触することにより前記可動電極と前記固定電極が電気
的に接触しないように構成したことを特徴とする半導体
加速度センサ。
1. A semiconductor substrate having a movable portion that is displaced by receiving an acceleration, and a fixed substrate joined to the semiconductor substrate, wherein a movable electrode is provided on a surface of the movable portion facing the fixed substrate, In a semiconductor acceleration sensor having a fixed electrode provided on the surface of the fixed substrate facing the movable electrode, an insulating region is provided on the surface of the fixed substrate, in a region where the fixed electrode is not formed, and at a position facing the movable portion. A semiconductor acceleration sensor, wherein a layer is provided, and when the movable part is displaced, the movable part and the insulating layer are in contact with each other so that the movable electrode and the fixed electrode are not in electrical contact with each other. .
【請求項2】 加速度を受けて変位する可動部を有する
半導体基板と、 その半導体基板と接合する固定基板とを有し、 前記固定基板に対向する前記可動部の表面に可動電極を
設けるとともに、その可動電極と対向する前記固定基板
の表面に固定電極を設けた半導体加速度センサにおい
て、 前記固定基板に対向する前記可動部の表面であって、前
記固定電極の未形成領域に対向する位置に絶縁層を設
け、 前記可動部が変位した際に、前記固定電極の未形成領域
と前記絶縁層が接触することにより前記可動電極と前記
固定電極が電気的に接触しないように構成したことを特
徴とする半導体加速度センサ。
2. A semiconductor device comprising: a semiconductor substrate having a movable portion that is displaced by receiving an acceleration; and a fixed substrate joined to the semiconductor substrate, wherein a movable electrode is provided on a surface of the movable portion facing the fixed substrate. In a semiconductor acceleration sensor having a fixed electrode provided on a surface of the fixed substrate facing the movable electrode, an insulation is provided at a position on the surface of the movable portion facing the fixed substrate and facing a region where the fixed electrode is not formed. A layer is provided, and when the movable section is displaced, the movable electrode and the fixed electrode are configured so as not to electrically contact with each other by contacting the insulating layer and the region where the fixed electrode is not formed. Semiconductor acceleration sensor.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002257847A (en) * 2001-02-28 2002-09-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Accelerometer
JP2010008127A (en) * 2008-06-25 2010-01-14 Panasonic Electric Works Co Ltd Semiconductor physical quantity sensor
JP5370610B1 (en) * 2013-04-26 2013-12-18 パナソニック株式会社 Sensor

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