JP2001281264A - 半導体力学量センサ - Google Patents
半導体力学量センサInfo
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- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0808—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
- G01P2015/0811—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0814—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for translational movement of the mass, e.g. shuttle type
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- Pressure Sensors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 支持基板上に設けられた半導体層をエッチン
グすることにより形成されたものであって、矩形枠状の
梁部により変位可能な可動電極と支持基板に固定された
固定電極との間隔の変化に基づいて印加加速度を検出す
る半導体加速度センサにおいて、梁部の加工ばらつきを
低減する。 【解決手段】 梁部２２の変位方向Ｙにおける梁部２２
と固定部３０との対向間隔ｄ２、ｄ３を、変位方向Ｙに
おける梁部２２の枠中空部の幅ｄ１と同一とすることに
より、変位方向Ｙにおいて梁部２２及び固定部３０間と
梁部２２における枠中空部とで、エッチング開口幅を同
一とし、これら両エッチング部のエッチングレートを略
同一とする。
グすることにより形成されたものであって、矩形枠状の
梁部により変位可能な可動電極と支持基板に固定された
固定電極との間隔の変化に基づいて印加加速度を検出す
る半導体加速度センサにおいて、梁部の加工ばらつきを
低減する。 【解決手段】 梁部２２の変位方向Ｙにおける梁部２２
と固定部３０との対向間隔ｄ２、ｄ３を、変位方向Ｙに
おける梁部２２の枠中空部の幅ｄ１と同一とすることに
より、変位方向Ｙにおいて梁部２２及び固定部３０間と
梁部２２における枠中空部とで、エッチング開口幅を同
一とし、これら両エッチング部のエッチングレートを略
同一とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、支持基板上に設け
られた半導体層をエッチングして溝を形成することによ
り、矩形枠状の梁部、この梁部のバネ変形により変位可
能な可動電極、及び固定電極を形成し、可動電極と固定
電極との間隔の変化に基づいて印加力学量を検出する半
導体力学量センサに関し、特に、梁部の加工ばらつきの
低減に関する。
られた半導体層をエッチングして溝を形成することによ
り、矩形枠状の梁部、この梁部のバネ変形により変位可
能な可動電極、及び固定電極を形成し、可動電極と固定
電極との間隔の変化に基づいて印加力学量を検出する半
導体力学量センサに関し、特に、梁部の加工ばらつきの
低減に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、この種の半導体力学量センサ
として、特開平１１−３２６３６５号公報に記載のもの
が提案されている。このものは、支持基板上に設けられ
た半導体層をエッチングすることにより、力学量の印加
により所定方向に変位するバネ機能を有する矩形枠状の
梁部、この梁部に連結されて梁部とともに変位可能な錘
部、この錘部に一体形成された櫛歯状の可動電極、及
び、可動電極の櫛歯と噛み合うように対向配置された固
定電極を、形成してなる。
として、特開平１１−３２６３６５号公報に記載のもの
が提案されている。このものは、支持基板上に設けられ
た半導体層をエッチングすることにより、力学量の印加
により所定方向に変位するバネ機能を有する矩形枠状の
梁部、この梁部に連結されて梁部とともに変位可能な錘
部、この錘部に一体形成された櫛歯状の可動電極、及
び、可動電極の櫛歯と噛み合うように対向配置された固
定電極を、形成してなる。
【０００３】そして、力学量（例えば加速度）の印加に
応じて可動電極が所定方向へ変位したとき、可動電極と
固定電極との間の間隔が変化するため、両電極間の静電
容量が変化し、この静電容量の変化に基づいて印加力学
量が検出されるようになっている。従って、力学量が印
加されたときの電極間隔の変位は、梁部の動きで決定さ
れるため、梁部の加工ばらつきを抑えることが重要とな
ってくる。
応じて可動電極が所定方向へ変位したとき、可動電極と
固定電極との間の間隔が変化するため、両電極間の静電
容量が変化し、この静電容量の変化に基づいて印加力学
量が検出されるようになっている。従って、力学量が印
加されたときの電極間隔の変位は、梁部の動きで決定さ
れるため、梁部の加工ばらつきを抑えることが重要とな
ってくる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者等の検討によれば、上記従来の半導体力学量センサに
おいて、矩形枠状の梁部をエッチングしたところ、梁部
の枠中空部（開口部）の幅と、梁部と固定部とを区画す
る溝幅とが異なるため、梁部におけるエッチング方向
（つまり、半導体層の厚み方向）の断面形状が大きくば
らつくことがわかった。この加工ばらつきの一例を図７
に示す。
者等の検討によれば、上記従来の半導体力学量センサに
おいて、矩形枠状の梁部をエッチングしたところ、梁部
の枠中空部（開口部）の幅と、梁部と固定部とを区画す
る溝幅とが異なるため、梁部におけるエッチング方向
（つまり、半導体層の厚み方向）の断面形状が大きくば
らつくことがわかった。この加工ばらつきの一例を図７
に示す。
【０００５】図７に示す様に、枠中空部Ｊ２を有する梁
部Ｊ１が、溝Ｊ３によって固定部Ｊ４から区画形成され
ている。この梁部Ｊ１は、通常、図中の上方からドライ
エッチングを行い、半導体層を貫通する枠中空部Ｊ２及
び溝Ｊ３を形成することによって作られる。このような
ドライエッチングのエッチングレートは、エッチングの
開口幅により大きく左右される。一般に、エッチングレ
ートは、該開口幅が狭いと遅く、該開口幅が広いと早
い。
部Ｊ１が、溝Ｊ３によって固定部Ｊ４から区画形成され
ている。この梁部Ｊ１は、通常、図中の上方からドライ
エッチングを行い、半導体層を貫通する枠中空部Ｊ２及
び溝Ｊ３を形成することによって作られる。このような
ドライエッチングのエッチングレートは、エッチングの
開口幅により大きく左右される。一般に、エッチングレ
ートは、該開口幅が狭いと遅く、該開口幅が広いと早
い。
【０００６】例えば、図７に示す様に、梁部Ｊ１の枠中
空部Ｊ２の幅Ｊ５は、梁部Ｊ１周囲の溝Ｊ３の幅Ｊ６よ
りも小さい。この場合、枠中空部Ｊ２のエッチングレー
トが、溝Ｊ３のエッチングレートよりも遅いため、図に
示す様に、梁部Ｊ１における外側と枠中空部Ｊ２側とで
トレンチ角度が大きくばらついてしまう。このような梁
部の加工ばらつきが発生すると、均一なバネ機能が得ら
れず、センサ特性に悪影響を及ぼす。
空部Ｊ２の幅Ｊ５は、梁部Ｊ１周囲の溝Ｊ３の幅Ｊ６よ
りも小さい。この場合、枠中空部Ｊ２のエッチングレー
トが、溝Ｊ３のエッチングレートよりも遅いため、図に
示す様に、梁部Ｊ１における外側と枠中空部Ｊ２側とで
トレンチ角度が大きくばらついてしまう。このような梁
部の加工ばらつきが発生すると、均一なバネ機能が得ら
れず、センサ特性に悪影響を及ぼす。
【０００７】本発明は上記問題に鑑み、支持基板上に設
けられた半導体層をエッチングすることにより形成され
たものであって、矩形枠状の梁部により変位可能な可動
電極と支持基板に固定された固定電極との間隔の変化に
基づいて印加力学量を検出する半導体力学量センサにお
いて、梁部の加工ばらつきを低減することを目的とす
る。
けられた半導体層をエッチングすることにより形成され
たものであって、矩形枠状の梁部により変位可能な可動
電極と支持基板に固定された固定電極との間隔の変化に
基づいて印加力学量を検出する半導体力学量センサにお
いて、梁部の加工ばらつきを低減することを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１〜請求項５記載の発明は、支持基板（１
１）上に設けられた半導体層（１２）をエッチングして
溝（１４）を形成することにより、可動部（２０）と、
この可動部と該溝を介して区画されるとともに支持基板
に固定された固定部（３０）とを形成してなり、可動部
は、力学量の印加に応じて所定方向へ変位するバネ機能
を有する矩形枠状の梁部（２２）と、この梁部に連結さ
れ梁部とともに梁部の変位方向（Ｙ）へ変位可能な可動
電極（２４）とを備えており、固定部は、可動電極に対
向して配置された固定電極（３１、３２）を備えてお
り、力学量の印加に応じて可動電極が変位したとき、可
動電極と固定電極との間隔の変化に基づいて印加力学量
を検出する半導体力学量センサについて、なされたもの
である。
め、請求項１〜請求項５記載の発明は、支持基板（１
１）上に設けられた半導体層（１２）をエッチングして
溝（１４）を形成することにより、可動部（２０）と、
この可動部と該溝を介して区画されるとともに支持基板
に固定された固定部（３０）とを形成してなり、可動部
は、力学量の印加に応じて所定方向へ変位するバネ機能
を有する矩形枠状の梁部（２２）と、この梁部に連結さ
れ梁部とともに梁部の変位方向（Ｙ）へ変位可能な可動
電極（２４）とを備えており、固定部は、可動電極に対
向して配置された固定電極（３１、３２）を備えてお
り、力学量の印加に応じて可動電極が変位したとき、可
動電極と固定電極との間隔の変化に基づいて印加力学量
を検出する半導体力学量センサについて、なされたもの
である。
【０００９】まず、請求項１の発明では、梁部の変位方
向（Ｙ）における梁部（２２）と固定部（３０）との対
向間隔（ｄ２、ｄ３）を、梁部の変位方向における梁部
の枠中空部の幅（ｄ１）と同一としたことを特徴として
いる。それによれば、梁部の変位方向において梁部及び
固定部間と矩形枠状の梁部における枠中空部とで、エッ
チング開口幅が同一となり、これら両エッチング部のエ
ッチングレートを略同一とすることができるため、梁部
の加工ばらつきを低減することができる。
向（Ｙ）における梁部（２２）と固定部（３０）との対
向間隔（ｄ２、ｄ３）を、梁部の変位方向における梁部
の枠中空部の幅（ｄ１）と同一としたことを特徴として
いる。それによれば、梁部の変位方向において梁部及び
固定部間と矩形枠状の梁部における枠中空部とで、エッ
チング開口幅が同一となり、これら両エッチング部のエ
ッチングレートを略同一とすることができるため、梁部
の加工ばらつきを低減することができる。
【００１０】また、請求項２の発明では、固定部（３
０）のうち梁部の変位方向（Ｙ）にて梁部（２２）と対
向する部位（３３）に、梁部との対向端部から梁部の変
位方向へ所定幅（Ｗ３、Ｗ４）を残して開口部（３４）
を形成し、該所定幅と梁部の変位方向における梁部の枠
縁部の幅（Ｗ１、Ｗ２）とを同一としたことを特徴とし
ている。
０）のうち梁部の変位方向（Ｙ）にて梁部（２２）と対
向する部位（３３）に、梁部との対向端部から梁部の変
位方向へ所定幅（Ｗ３、Ｗ４）を残して開口部（３４）
を形成し、該所定幅と梁部の変位方向における梁部の枠
縁部の幅（Ｗ１、Ｗ２）とを同一としたことを特徴とし
ている。
【００１１】それによれば、上記梁部との対向端部との
間に残される所定幅の領域、及び、梁部の変位方向にお
ける梁部の枠縁部の領域は、エッチングの際に、レジス
ト等のマスク部材が形成される残し部となる。そして、
これら両領域におけるマスク部材の幅を同一とできるた
め、該両領域に形成されるマスク部材において硬化時の
収縮等による変形度合を同程度のものとでき、該残し部
の寸法精度を向上させることができる。
間に残される所定幅の領域、及び、梁部の変位方向にお
ける梁部の枠縁部の領域は、エッチングの際に、レジス
ト等のマスク部材が形成される残し部となる。そして、
これら両領域におけるマスク部材の幅を同一とできるた
め、該両領域に形成されるマスク部材において硬化時の
収縮等による変形度合を同程度のものとでき、該残し部
の寸法精度を向上させることができる。
【００１２】また、請求項３の発明のように、梁部の変
位方向（Ｙ）において、梁部と固定部との対向間隔（ｄ
２、ｄ３）、梁部の枠中空部の幅（ｄ１）、及び開口部
（３４）の幅（ｄ４、ｄ５）を全て同一とすれば、請求
項２のセンサにおいて、開口部のエッチングレートも、
上記梁部及び固定部間のエッチングレート及び枠中空部
のエッチングレートと同一となり、開口部の加工ばらつ
きが低減される。
位方向（Ｙ）において、梁部と固定部との対向間隔（ｄ
２、ｄ３）、梁部の枠中空部の幅（ｄ１）、及び開口部
（３４）の幅（ｄ４、ｄ５）を全て同一とすれば、請求
項２のセンサにおいて、開口部のエッチングレートも、
上記梁部及び固定部間のエッチングレート及び枠中空部
のエッチングレートと同一となり、開口部の加工ばらつ
きが低減される。
【００１３】また、請求項４の発明では、請求項２及び
請求項３記載の開口部（３４）を、複数個の矩形状開口
部（３４ａ）を梁部の変位方向（Ｙ）と直交する方向へ
一列に並べたものとしたことを特徴としており、該開口
部は、複数個の矩形状開口部を一列に連結したラーメン
構造形状を構成するため、単一の開口部に比べて強度向
上が図れる。
請求項３記載の開口部（３４）を、複数個の矩形状開口
部（３４ａ）を梁部の変位方向（Ｙ）と直交する方向へ
一列に並べたものとしたことを特徴としており、該開口
部は、複数個の矩形状開口部を一列に連結したラーメン
構造形状を構成するため、単一の開口部に比べて強度向
上が図れる。
【００１４】また、請求項５の発明では、固定部（３
０）のうち梁部の変位方向（Ｙ）と直交する方向におけ
る梁部（２２）と対向する部位（３３）に、梁部との対
向端部から梁部の変位方向と直交する方向へ所定幅（Ｗ
６）を残して開口部（３５）を形成し、該所定幅と梁部
の変位方向と直交する方向における梁部の枠縁部の幅
（Ｗ５）とを同一としたことを特徴としている。それに
より、梁部の変位方向と直交する方向において、請求項
２の発明と同様の作用効果を発揮することができる。
０）のうち梁部の変位方向（Ｙ）と直交する方向におけ
る梁部（２２）と対向する部位（３３）に、梁部との対
向端部から梁部の変位方向と直交する方向へ所定幅（Ｗ
６）を残して開口部（３５）を形成し、該所定幅と梁部
の変位方向と直交する方向における梁部の枠縁部の幅
（Ｗ５）とを同一としたことを特徴としている。それに
より、梁部の変位方向と直交する方向において、請求項
２の発明と同様の作用効果を発揮することができる。
【００１５】なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一
例である。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。本実施形態は、静電容量式の半導体
力学量センサとして、差動容量式の半導体加速度センサ
について本発明を適用したものである。図１に半導体加
速度センサ１００の平面構成を示し、図２に図１中のＡ
−Ａ線に沿った模式的な断面構造を示す。この半導体加
速度センサ１００は、例えば、エアバッグ、ＡＢＳ、Ｖ
ＳＣ等の作動制御を行うための自動車用加速度センサや
ジャイロセンサ等に適用できる。
について説明する。本実施形態は、静電容量式の半導体
力学量センサとして、差動容量式の半導体加速度センサ
について本発明を適用したものである。図１に半導体加
速度センサ１００の平面構成を示し、図２に図１中のＡ
−Ａ線に沿った模式的な断面構造を示す。この半導体加
速度センサ１００は、例えば、エアバッグ、ＡＢＳ、Ｖ
ＳＣ等の作動制御を行うための自動車用加速度センサや
ジャイロセンサ等に適用できる。
【００１７】半導体加速度センサ（以下、単にセンサと
いう）１００は、半導体基板に周知のマイクロマシン加
工を施すことにより形成される。センサ１００を構成す
る半導体基板は、図２に示す様に、第１の半導体層とし
ての第１シリコン基板（本発明でいう支持基板）１１と
第２の半導体層としての第２シリコン基板１２との間
に、絶縁層としての酸化膜１３を有する矩形状のＳＯＩ
基板１０である。
いう）１００は、半導体基板に周知のマイクロマシン加
工を施すことにより形成される。センサ１００を構成す
る半導体基板は、図２に示す様に、第１の半導体層とし
ての第１シリコン基板（本発明でいう支持基板）１１と
第２の半導体層としての第２シリコン基板１２との間
に、絶縁層としての酸化膜１３を有する矩形状のＳＯＩ
基板１０である。
【００１８】第２シリコン基板１２には、溝１４を形成
することにより、可動部２０、及び、この可動部２０と
溝１４を介して区画された固定部３０よりなる梁構造体
が形成されている。また、酸化膜１３及び第１のシリコ
ン基板１１のうち上記梁構造体２０、３０の形成領域に
対応した部位は、エッチング等により矩形状に除去され
て開口部１３ａを形成している。そして、固定部３０
は、開口部１３ａの開口縁部にて、酸化膜１３を介して
第１のシリコン基板１１に支持されている。
することにより、可動部２０、及び、この可動部２０と
溝１４を介して区画された固定部３０よりなる梁構造体
が形成されている。また、酸化膜１３及び第１のシリコ
ン基板１１のうち上記梁構造体２０、３０の形成領域に
対応した部位は、エッチング等により矩形状に除去され
て開口部１３ａを形成している。そして、固定部３０
は、開口部１３ａの開口縁部にて、酸化膜１３を介して
第１のシリコン基板１１に支持されている。
【００１９】開口部１３ａ上を横断するように配置され
た可動部２０は、矩形状の錘部２１の両端を、梁部２２
を介してアンカー部２３ａ及び２３ｂに一体に連結した
構成となっている。これらアンカー部２３ａ及び２３ｂ
は、酸化膜１３における開口部１３ａの開口縁部に固定
され、第１シリコン基板１１上に支持されている。これ
により、錘部２１及び梁部２２は開口部１３ａに臨んだ
状態となっている。
た可動部２０は、矩形状の錘部２１の両端を、梁部２２
を介してアンカー部２３ａ及び２３ｂに一体に連結した
構成となっている。これらアンカー部２３ａ及び２３ｂ
は、酸化膜１３における開口部１３ａの開口縁部に固定
され、第１シリコン基板１１上に支持されている。これ
により、錘部２１及び梁部２２は開口部１３ａに臨んだ
状態となっている。
【００２０】また、梁部２２は、２本の梁がその両端で
連結された矩形枠状をなしており、梁の長手方向と直交
する方向に変位するバネ機能を有する。具体的には、梁
部２２は、図１中の矢印Ｙ方向の成分を含む加速度を受
けたときに錘部２１を矢印Ｙ方向へ変位させるととも
に、加速度の消失に応じて元の状態に復元させるように
なっている。このように、錘部２１は、加速度の印加に
応じて、開口部１３ａ上にて梁部２２の変位方向（矢印
Ｙ方向に相当、以下、変位方向Ｙという）へ変位可能と
なっている。
連結された矩形枠状をなしており、梁の長手方向と直交
する方向に変位するバネ機能を有する。具体的には、梁
部２２は、図１中の矢印Ｙ方向の成分を含む加速度を受
けたときに錘部２１を矢印Ｙ方向へ変位させるととも
に、加速度の消失に応じて元の状態に復元させるように
なっている。このように、錘部２１は、加速度の印加に
応じて、開口部１３ａ上にて梁部２２の変位方向（矢印
Ｙ方向に相当、以下、変位方向Ｙという）へ変位可能と
なっている。
【００２１】また、矩形状の錘部２１における変位方向
Ｙに平行な両辺（図１中の左右両側の辺）には、それぞ
れ、櫛歯状の可動電極２４が、変位方向Ｙと直交する方
向において、互いに反対方向へ突出して形成されてい
る。図１では、可動電極２４は、錘部２１の左側及び右
側に各々４個ずつ突出して形成され、個々の可動電極２
４は断面矩形の梁状に形成されて、開口部１３ａに臨ん
だ状態となっている。このように、錘部２１と一体的に
形成された可動電極２４は、梁部２２及び錘部２１とと
もに変位方向Ｙへ変位可能となっている。
Ｙに平行な両辺（図１中の左右両側の辺）には、それぞ
れ、櫛歯状の可動電極２４が、変位方向Ｙと直交する方
向において、互いに反対方向へ突出して形成されてい
る。図１では、可動電極２４は、錘部２１の左側及び右
側に各々４個ずつ突出して形成され、個々の可動電極２
４は断面矩形の梁状に形成されて、開口部１３ａに臨ん
だ状態となっている。このように、錘部２１と一体的に
形成された可動電極２４は、梁部２２及び錘部２１とと
もに変位方向Ｙへ変位可能となっている。
【００２２】固定部３０は、錘部２１の左右一対の櫛歯
状の可動電極２４における櫛歯の隙間に噛み合うように
対向して配置された櫛歯状の固定電極３１、３２を備え
ている。この左右一対の固定電極３１、３２は、錘部２
１を挟んで設けられ、図１中の左側に位置する第１の固
定電極３１と、右側に位置する第２の固定電極３２とよ
り成る。
状の可動電極２４における櫛歯の隙間に噛み合うように
対向して配置された櫛歯状の固定電極３１、３２を備え
ている。この左右一対の固定電極３１、３２は、錘部２
１を挟んで設けられ、図１中の左側に位置する第１の固
定電極３１と、右側に位置する第２の固定電極３２とよ
り成る。
【００２３】第１の固定電極３１と第２の固定電極３２
とは、互いに電気的に独立しており、それぞれ、各可動
電極２４における櫛歯の隙間に噛み合うように対向して
配置されている。また、固定電極３１、３２における個
々の電極（図示例では４個ずつ）は断面矩形の梁状に形
成されており、各配線部３１ａ、３２ａにて第１のシリ
コン基板１１に片持ち状に支持された状態で、開口部１
３ａに臨んだ状態となっている。そして、固定電極３
１、３２における個々の電極の側面は、個々の可動電極
２４の側面と所定の間隔（検出間隔）４０を存して平行
した状態で対向配置されている。
とは、互いに電気的に独立しており、それぞれ、各可動
電極２４における櫛歯の隙間に噛み合うように対向して
配置されている。また、固定電極３１、３２における個
々の電極（図示例では４個ずつ）は断面矩形の梁状に形
成されており、各配線部３１ａ、３２ａにて第１のシリ
コン基板１１に片持ち状に支持された状態で、開口部１
３ａに臨んだ状態となっている。そして、固定電極３
１、３２における個々の電極の側面は、個々の可動電極
２４の側面と所定の間隔（検出間隔）４０を存して平行
した状態で対向配置されている。
【００２４】また、固定部３０のうち梁部２２の周囲を
溝１４を隔てて取り囲み、梁部２２と対向する部位（以
下、梁部周辺固定部という）３３は、固定電極３１、３
２と溝１４にて区画されており、可動部２０及び固定電
極３１、３２とは電気的に独立している。ここで、梁部
２２及び梁部周辺固定部３３近傍の拡大図を図３に示
す。図３において、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中
のＢ−Ｂ断面図である。なお、図３（ａ）中、第２のシ
リコン基板１２に対応する平面部には、識別のため便宜
上ハッチングを付してある。
溝１４を隔てて取り囲み、梁部２２と対向する部位（以
下、梁部周辺固定部という）３３は、固定電極３１、３
２と溝１４にて区画されており、可動部２０及び固定電
極３１、３２とは電気的に独立している。ここで、梁部
２２及び梁部周辺固定部３３近傍の拡大図を図３に示
す。図３において、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）中
のＢ−Ｂ断面図である。なお、図３（ａ）中、第２のシ
リコン基板１２に対応する平面部には、識別のため便宜
上ハッチングを付してある。
【００２５】図３（ｂ）において、ｄ１は、変位方向Ｙ
における梁部２２の枠中空部の幅であり、ｄ２及びｄ３
は、変位方向Ｙにおける梁部２２と梁部周辺固定部３３
との対向間隔（つまり、当該対向間隔を構成する溝１４
の幅）である。そして、本センサ１００では、これら幅
ｄ１と対向間隔ｄ２及びｄ３とを、同一幅としている。
つまり、ｄ１＝ｄ２＝ｄ３、の関係としている。
における梁部２２の枠中空部の幅であり、ｄ２及びｄ３
は、変位方向Ｙにおける梁部２２と梁部周辺固定部３３
との対向間隔（つまり、当該対向間隔を構成する溝１４
の幅）である。そして、本センサ１００では、これら幅
ｄ１と対向間隔ｄ２及びｄ３とを、同一幅としている。
つまり、ｄ１＝ｄ２＝ｄ３、の関係としている。
【００２６】また、図３（ａ）に示す様に、梁部周辺固
定部３３のうち変位方向Ｙにて梁部２２と対向する部位
には、梁部２２との対向端部から変位方向Ｙへ所定幅Ｗ
３及びＷ４を残した位置に、第２のシリコン基板１２を
除去してなる開口部３４が形成されている。そして、該
所定幅Ｗ３及びＷ４と変位方向Ｙにおける梁部２２の枠
縁部の幅Ｗ１及びＷ２とを同一としている。つまり、Ｗ
１＝Ｗ２＝Ｗ３＝Ｗ４、の関係としている。
定部３３のうち変位方向Ｙにて梁部２２と対向する部位
には、梁部２２との対向端部から変位方向Ｙへ所定幅Ｗ
３及びＷ４を残した位置に、第２のシリコン基板１２を
除去してなる開口部３４が形成されている。そして、該
所定幅Ｗ３及びＷ４と変位方向Ｙにおける梁部２２の枠
縁部の幅Ｗ１及びＷ２とを同一としている。つまり、Ｗ
１＝Ｗ２＝Ｗ３＝Ｗ４、の関係としている。
【００２７】さらに、変位方向Ｙにおいて、梁部２２と
梁部周辺固定部３３との対向間隔ｄ２及びｄ３、梁部２
２の枠中空部の幅ｄ１、及び開口部３４の幅ｄ４及びｄ
５を、全て同一（つまり、ｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝ｄ４＝ｄ
５）としている。ここで、例えば、ｄ１〜ｄ５は２μｍ
〜４μｍの範囲で全て等しいものとでき、Ｗ１〜Ｗ４は
３μｍ〜５μｍの範囲で全て等しいものとできる。
梁部周辺固定部３３との対向間隔ｄ２及びｄ３、梁部２
２の枠中空部の幅ｄ１、及び開口部３４の幅ｄ４及びｄ
５を、全て同一（つまり、ｄ１＝ｄ２＝ｄ３＝ｄ４＝ｄ
５）としている。ここで、例えば、ｄ１〜ｄ５は２μｍ
〜４μｍの範囲で全て等しいものとでき、Ｗ１〜Ｗ４は
３μｍ〜５μｍの範囲で全て等しいものとできる。
【００２８】なお、図１において、開口部３４は変位方
向Ｙにて梁部２２の上下両側に形成されており、上方の
アンカー部２３ａ側の梁部２２周囲では、両側の開口部
３４が連続した一体のものとなっているのに対し、下方
のアンカー部２３ｂ側の梁部２２周囲では、上下の矩形
状の開口部３４が別体のものとなっている。これは、開
口部３４における形成スペースや強度を考慮したもので
あり、梁部２２の上下両側の開口部３４は、一体でも別
体でも構わない。
向Ｙにて梁部２２の上下両側に形成されており、上方の
アンカー部２３ａ側の梁部２２周囲では、両側の開口部
３４が連続した一体のものとなっているのに対し、下方
のアンカー部２３ｂ側の梁部２２周囲では、上下の矩形
状の開口部３４が別体のものとなっている。これは、開
口部３４における形成スペースや強度を考慮したもので
あり、梁部２２の上下両側の開口部３４は、一体でも別
体でも構わない。
【００２９】さらに、図３（ａ）に示す様に、梁部周辺
固定部３３のうち変位方向Ｙと直交する方向にて梁部２
２と対向する部位には、梁部２２との対向端部との間に
所定幅Ｗ６を残して、第２のシリコン基板１２を除去し
てなる開口部３５が形成されている。そして、該所定幅
Ｗ６と変位方向Ｙと直交する方向における梁部２２の枠
縁部の幅Ｗ５とを同一としている。これら幅Ｗ５及びＷ
６も、例えば、３μｍ〜５μｍの範囲で互いに等しいも
のとできる。
固定部３３のうち変位方向Ｙと直交する方向にて梁部２
２と対向する部位には、梁部２２との対向端部との間に
所定幅Ｗ６を残して、第２のシリコン基板１２を除去し
てなる開口部３５が形成されている。そして、該所定幅
Ｗ６と変位方向Ｙと直交する方向における梁部２２の枠
縁部の幅Ｗ５とを同一としている。これら幅Ｗ５及びＷ
６も、例えば、３μｍ〜５μｍの範囲で互いに等しいも
のとできる。
【００３０】また、各固定電極３１、３２の各配線部３
１ａ、３２ａ上の所定位置には、それぞれワイヤボンデ
ィング用の固定電極パッド３１ｂ、３２ｂが形成されて
いる。また、一方のアンカー部２３ｂと一体に連結され
た状態で、可動電極用配線部２５が形成されており、こ
の配線部２５上の所定位置には、ワイヤボンディング用
の可動電極パッド２５ａが形成されている。
１ａ、３２ａ上の所定位置には、それぞれワイヤボンデ
ィング用の固定電極パッド３１ｂ、３２ｂが形成されて
いる。また、一方のアンカー部２３ｂと一体に連結され
た状態で、可動電極用配線部２５が形成されており、こ
の配線部２５上の所定位置には、ワイヤボンディング用
の可動電極パッド２５ａが形成されている。
【００３１】また、梁部周辺固定部３３上の所定位置に
は、ワイヤボンディング用の電極パッド３３ａ、３３ｂ
が形成されている。この梁部周辺固定部３３上の電極パ
ッド３３ａ、３３ｂは、センサの動作中に、可動部２０
に余分な信号が加わらないように、梁部周辺固定部３３
を一定の電位に維持しておくためのものである。上記の
各電極パッド２５ａ、３１ｂ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ
は、例えばアルミニウムにより形成されている。
は、ワイヤボンディング用の電極パッド３３ａ、３３ｂ
が形成されている。この梁部周辺固定部３３上の電極パ
ッド３３ａ、３３ｂは、センサの動作中に、可動部２０
に余分な信号が加わらないように、梁部周辺固定部３３
を一定の電位に維持しておくためのものである。上記の
各電極パッド２５ａ、３１ｂ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ
は、例えばアルミニウムにより形成されている。
【００３２】更に、錘部２１、可動電極２４、及び各固
定電極３１、３２には、開口部１３ａ側から反対側に貫
通する矩形状の貫通孔５０が複数形成されており、これ
ら貫通孔５０により、矩形枠状部を複数組み合わせた所
謂ラーメン構造形状が形成されている。これにより、可
動部２０及び各固定電極３１、３２の軽量化、捩じり強
度の向上がなされている。
定電極３１、３２には、開口部１３ａ側から反対側に貫
通する矩形状の貫通孔５０が複数形成されており、これ
ら貫通孔５０により、矩形枠状部を複数組み合わせた所
謂ラーメン構造形状が形成されている。これにより、可
動部２０及び各固定電極３１、３２の軽量化、捩じり強
度の向上がなされている。
【００３３】また、図２に示す様に、本センサ１００
は、第１シリコン基板１１の裏面（酸化膜１３とは反対
側の面）側において接着剤６０を介してパッケージ７０
に接着固定されている。このパッケージ７０には、後述
する回路手段１１０が収納されている。そして、この回
路手段１１０と上記の各電極パッド２５ａ、３１ｂ、３
２ｂ、３３ａ、３３ｂとは、金もしくはアルミニウムの
ワイヤボンディング等により形成されたワイヤ（図示せ
ず）により電気的に接続されている。
は、第１シリコン基板１１の裏面（酸化膜１３とは反対
側の面）側において接着剤６０を介してパッケージ７０
に接着固定されている。このパッケージ７０には、後述
する回路手段１１０が収納されている。そして、この回
路手段１１０と上記の各電極パッド２５ａ、３１ｂ、３
２ｂ、３３ａ、３３ｂとは、金もしくはアルミニウムの
ワイヤボンディング等により形成されたワイヤ（図示せ
ず）により電気的に接続されている。
【００３４】このような構成においては、第１の固定電
極３１と可動電極２４との検出間隔４０に第１の容量
（ＣＳ１とする）、第２の固定電極３２と可動電極２４
との検出間隔４０に第２の容量（ＣＳ２とする）が形成
されている。そして、加速度を受けると、梁部２２のバ
ネ機能により、可動部２０全体が一体的に矢印Ｙ方向へ
変位し、可動電極２４の変位に応じて検出間隔４０が変
化し、上記各容量ＣＳ１、ＣＳ２が変化する。そして、
上記検出回路１１０は、可動電極２４と固定電極３１、
３２による差動容量（ＣＳ１−ＣＳ２）の変化に基づい
て加速度を検出する。
極３１と可動電極２４との検出間隔４０に第１の容量
（ＣＳ１とする）、第２の固定電極３２と可動電極２４
との検出間隔４０に第２の容量（ＣＳ２とする）が形成
されている。そして、加速度を受けると、梁部２２のバ
ネ機能により、可動部２０全体が一体的に矢印Ｙ方向へ
変位し、可動電極２４の変位に応じて検出間隔４０が変
化し、上記各容量ＣＳ１、ＣＳ２が変化する。そして、
上記検出回路１１０は、可動電極２４と固定電極３１、
３２による差動容量（ＣＳ１−ＣＳ２）の変化に基づい
て加速度を検出する。
【００３５】図４に、本センサ１００の検出回路図を示
す。検出回路１１０において、１１１はスイッチドキャ
パシタ回路（ＳＣ回路）であり、このＳＣ回路１１１
は、容量がＣｆであるコンデンサ１１２、スイッチ１１
３及び差動増幅回路１１４を備え、入力された容量差
（ＣＳ１−ＣＳ２）を電圧に変換するものである。
す。検出回路１１０において、１１１はスイッチドキャ
パシタ回路（ＳＣ回路）であり、このＳＣ回路１１１
は、容量がＣｆであるコンデンサ１１２、スイッチ１１
３及び差動増幅回路１１４を備え、入力された容量差
（ＣＳ１−ＣＳ２）を電圧に変換するものである。
【００３６】なお、ＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３は寄生容量
を示している。ＣＰ１は第１の固定電極３１の配線部３
１ａと支持基板１１との間の容量、ＣＰ２は第２の固定
電極３２の配線部３２ａと支持基板１１との間の容量、
ＣＰ３は可動電極２４の配線部２５と支持基板１１との
間の容量である。
を示している。ＣＰ１は第１の固定電極３１の配線部３
１ａと支持基板１１との間の容量、ＣＰ２は第２の固定
電極３２の配線部３２ａと支持基板１１との間の容量、
ＣＰ３は可動電極２４の配線部２５と支持基板１１との
間の容量である。
【００３７】また、この検出回路１１０に対するタイミ
ングチャートの一例を図５に示す。上記センサ１００に
おいては、例えば、固定電極パッド３１ｂから搬送波１
（例えば、周波数１００ｋＨｚ、振幅０〜５Ｖ）、固定
電極パッド３２ｂから搬送波１と位相が１８０°ずれた
搬送波２（例えば、周波数１００ｋＨｚ、振幅０〜５
Ｖ）を入力し、ＳＣ回路１１１のスイッチ１１３を図に
示すタイミングで開閉する。そして、印加加速度は、下
記の数式１に示す様に、電圧値Ｖ0 として出力される。
なお、数式１中、Ｖは両パッド３１ｂ、３２ｂの間の電
圧である。
ングチャートの一例を図５に示す。上記センサ１００に
おいては、例えば、固定電極パッド３１ｂから搬送波１
（例えば、周波数１００ｋＨｚ、振幅０〜５Ｖ）、固定
電極パッド３２ｂから搬送波１と位相が１８０°ずれた
搬送波２（例えば、周波数１００ｋＨｚ、振幅０〜５
Ｖ）を入力し、ＳＣ回路１１１のスイッチ１１３を図に
示すタイミングで開閉する。そして、印加加速度は、下
記の数式１に示す様に、電圧値Ｖ0 として出力される。
なお、数式１中、Ｖは両パッド３１ｂ、３２ｂの間の電
圧である。
【００３８】
【数１】V0＝｛（CS1 −CS2 ）+ （CP1 −CP2 ）・CP3
｝・V ／Cf 次に、上記構成に基づき、本実施形態に係る半導体加速
度センサ１００の製造方法の一例を説明する。まず、上
記ＳＯＩ基板１０を用意し、第２のシリコン基板１２の
全面にアルミニウムを蒸着した後に、そのアルミニウム
膜をフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用
してパターニングすることにより、上記電極パッド２５
ａ、３１ｂ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂを形成する。
｝・V ／Cf 次に、上記構成に基づき、本実施形態に係る半導体加速
度センサ１００の製造方法の一例を説明する。まず、上
記ＳＯＩ基板１０を用意し、第２のシリコン基板１２の
全面にアルミニウムを蒸着した後に、そのアルミニウム
膜をフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を利用
してパターニングすることにより、上記電極パッド２５
ａ、３１ｂ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂを形成する。
【００３９】次に、ＳＯＩ基板１０の裏面（第１のシリ
コン基板１１の表面）をバックポリッシュしてから、プ
ラズマＳｉＮ膜を堆積し、そのプラズマＳｉＮ膜をエッ
チングすることにより、開口部１３ａをエッチングによ
り形成する際のマスクとする。
コン基板１１の表面）をバックポリッシュしてから、プ
ラズマＳｉＮ膜を堆積し、そのプラズマＳｉＮ膜をエッ
チングすることにより、開口部１３ａをエッチングによ
り形成する際のマスクとする。
【００４０】続いて、ＳＯＩ基板１０の表面（第２のシ
リコン基板１２の表面）に、ＰＩＱ（ポリイミド）膜を
塗布し、そのＰＩＱをエッチングして、可動部２０及び
固定部３０に対応した形状にパターニングしてから、Ｐ
ＩＱの上に、保護膜としてのレジストを塗布し、裏面の
プラズマＳｉＮ膜をマスクとして、ＳＯＩ基板１０を例
えばＫＯＨ水溶液で深堀エッチングする。この深堀エッ
チングにおいては、酸化膜１３のエッチング速度がＳｉ
に比較して遅いため、酸化膜１３がエッチングストッパ
として機能する。
リコン基板１２の表面）に、ＰＩＱ（ポリイミド）膜を
塗布し、そのＰＩＱをエッチングして、可動部２０及び
固定部３０に対応した形状にパターニングしてから、Ｐ
ＩＱの上に、保護膜としてのレジストを塗布し、裏面の
プラズマＳｉＮ膜をマスクとして、ＳＯＩ基板１０を例
えばＫＯＨ水溶液で深堀エッチングする。この深堀エッ
チングにおいては、酸化膜１３のエッチング速度がＳｉ
に比較して遅いため、酸化膜１３がエッチングストッパ
として機能する。
【００４１】この後、ＨＦ水溶液により、露出している
酸化膜１３及びプラズマＳｉＮ膜を除去してから、ＳＯ
Ｉ基板１０の表面を保護しているレジストを除去し、Ｐ
ＩＱ膜をマスクにして、ドライエッチングにより、第２
のシリコン基板１２中に、溝１４、開口部３４、３５及
び貫通孔５０を形成する。これによって、可動部２０及
び固定部３０が形成される。そして、表面のＰＩＱをＯ
2アッシングによって除去することにより、上記センサ
１００が完成する。
酸化膜１３及びプラズマＳｉＮ膜を除去してから、ＳＯ
Ｉ基板１０の表面を保護しているレジストを除去し、Ｐ
ＩＱ膜をマスクにして、ドライエッチングにより、第２
のシリコン基板１２中に、溝１４、開口部３４、３５及
び貫通孔５０を形成する。これによって、可動部２０及
び固定部３０が形成される。そして、表面のＰＩＱをＯ
2アッシングによって除去することにより、上記センサ
１００が完成する。
【００４２】ところで、本実施形態によれば、変位方向
Ｙにおいて、梁部２２と梁部周辺固定部３３との対向間
隔ｄ２及びｄ３を、梁部２２の枠中空部の幅ｄ１と同一
としているため、梁部２２及び梁部周辺固定部３３間と
梁部２２における枠中空部とで、上記製法中のドライエ
ッチングにおけるエッチング開口幅が同一とできる。
Ｙにおいて、梁部２２と梁部周辺固定部３３との対向間
隔ｄ２及びｄ３を、梁部２２の枠中空部の幅ｄ１と同一
としているため、梁部２２及び梁部周辺固定部３３間と
梁部２２における枠中空部とで、上記製法中のドライエ
ッチングにおけるエッチング開口幅が同一とできる。
【００４３】そのため、これら両エッチング部のエッチ
ングレートを略同一とする（つまり、抜き幅を同一とす
る）ことができ、梁部２２の加工ばらつきを低減するこ
とができる。そして、本センサ１００では、梁部２２に
おけるエッチング方向の断面形状を均一にできる（図３
（ｂ）参照）ため、梁部２２のバネ機能を安定して均一
なものとでき、安定したセンサ特性を発揮することがで
きる。
ングレートを略同一とする（つまり、抜き幅を同一とす
る）ことができ、梁部２２の加工ばらつきを低減するこ
とができる。そして、本センサ１００では、梁部２２に
おけるエッチング方向の断面形状を均一にできる（図３
（ｂ）参照）ため、梁部２２のバネ機能を安定して均一
なものとでき、安定したセンサ特性を発揮することがで
きる。
【００４４】また、本実施形態によれば、梁部周辺固定
部３３において、変位方向Ｙにて梁部２２と対向する端
部との間に所定幅Ｗ３及びＷ４を残して、開口部３４を
形成し、該所定幅Ｗ３及びＷ４と変位方向Ｙにおける梁
部２２の枠縁部の幅Ｗ１及びＷ２とを同一としたことを
特徴としている。
部３３において、変位方向Ｙにて梁部２２と対向する端
部との間に所定幅Ｗ３及びＷ４を残して、開口部３４を
形成し、該所定幅Ｗ３及びＷ４と変位方向Ｙにおける梁
部２２の枠縁部の幅Ｗ１及びＷ２とを同一としたことを
特徴としている。
【００４５】ここで、上記ドライエッチングの際、梁部
周辺固定部３３における所定幅Ｗ３及びＷ４の領域、及
び、梁部２２の枠縁部の幅Ｗ１及びＷ２の領域は、マス
ク部材であるＰＩＱ等が形成される残し部となる。ま
た、ＰＩＱのようなマスク部材は、硬化の際の体積収縮
等により多少変形するが、これら両領域における幅Ｗ１
〜Ｗ４が同一となっていれば、該両領域に形成されるマ
スク部材の変形度合を同程度のものとできる。従って、
ドライエッチングにおいて、上記残し部の寸法精度を向
上させることができる。
周辺固定部３３における所定幅Ｗ３及びＷ４の領域、及
び、梁部２２の枠縁部の幅Ｗ１及びＷ２の領域は、マス
ク部材であるＰＩＱ等が形成される残し部となる。ま
た、ＰＩＱのようなマスク部材は、硬化の際の体積収縮
等により多少変形するが、これら両領域における幅Ｗ１
〜Ｗ４が同一となっていれば、該両領域に形成されるマ
スク部材の変形度合を同程度のものとできる。従って、
ドライエッチングにおいて、上記残し部の寸法精度を向
上させることができる。
【００４６】また、本実施形態によれば、変位方向Ｙに
おいて、上記梁部２２と梁部周辺固定部３３との対向間
隔ｄ２、ｄ３、梁部２２の枠中空部の幅ｄ１、及び開口
部３４の幅ｄ４、ｄ５を全て同一としているため、開口
部３４のエッチングレートも、上記対向間隔ｄ２、ｄ３
及び枠中空部と同一となり、開口部３４の加工ばらつき
が低減される。
おいて、上記梁部２２と梁部周辺固定部３３との対向間
隔ｄ２、ｄ３、梁部２２の枠中空部の幅ｄ１、及び開口
部３４の幅ｄ４、ｄ５を全て同一としているため、開口
部３４のエッチングレートも、上記対向間隔ｄ２、ｄ３
及び枠中空部と同一となり、開口部３４の加工ばらつき
が低減される。
【００４７】また、本実施形態によれば、梁部周辺固定
部３３のうち変位方向Ｙと直交する方向における梁部２
２と対向する部位に、梁部２２との対向端部との間に所
定幅Ｗ６を残して開口部３５を形成し、該所定幅Ｗ６と
変位方向Ｙと直交する方向における梁部２２の枠縁部の
幅Ｗ５とを同一としている。そのため、変位方向Ｙと直
交する方向においても、残し部の寸法精度向上が図れ、
梁部２２の枠縁部を精度良く形成することができる。
部３３のうち変位方向Ｙと直交する方向における梁部２
２と対向する部位に、梁部２２との対向端部との間に所
定幅Ｗ６を残して開口部３５を形成し、該所定幅Ｗ６と
変位方向Ｙと直交する方向における梁部２２の枠縁部の
幅Ｗ５とを同一としている。そのため、変位方向Ｙと直
交する方向においても、残し部の寸法精度向上が図れ、
梁部２２の枠縁部を精度良く形成することができる。
【００４８】なお、梁部周辺固定部３３のうち変位方向
Ｙにて梁部２２と対向する部位に形成された開口部３４
は、図６の平面図に示す様な形状であっても良い。ここ
で、図６においても、第２のシリコン基板１２に対応す
る平面部には、識別のため便宜上ハッチングを付してあ
る。図６に示す開口部３４は、複数個の矩形状開口部３
４ａを変位方向Ｙと直交する方向へ一列に並べたものと
しており、開口部３４は、複数個の矩形状開口部３４ａ
を一列に連結したラーメン構造形状を構成するため、図
１のような単一の開口部３４に比べて強度向上が図れ
る。
Ｙにて梁部２２と対向する部位に形成された開口部３４
は、図６の平面図に示す様な形状であっても良い。ここ
で、図６においても、第２のシリコン基板１２に対応す
る平面部には、識別のため便宜上ハッチングを付してあ
る。図６に示す開口部３４は、複数個の矩形状開口部３
４ａを変位方向Ｙと直交する方向へ一列に並べたものと
しており、開口部３４は、複数個の矩形状開口部３４ａ
を一列に連結したラーメン構造形状を構成するため、図
１のような単一の開口部３４に比べて強度向上が図れ
る。
【００４９】以上のように、本実施形態では、梁部２２
における梁形状を均一に加工可能し、梁部２２の変位方
向Ｙへのバネ機能を安定させるために、変位方向Ｙにお
ける梁部２２と固定部３０（梁部周辺固定部３３）との
対向間隔ｄ２、ｄ３を、変位方向Ｙにおける梁部２２の
枠中空部の幅ｄ１と同一としたことを主たる特徴として
おり、他の部分は適宜設計変更可能である。
における梁形状を均一に加工可能し、梁部２２の変位方
向Ｙへのバネ機能を安定させるために、変位方向Ｙにお
ける梁部２２と固定部３０（梁部周辺固定部３３）との
対向間隔ｄ２、ｄ３を、変位方向Ｙにおける梁部２２の
枠中空部の幅ｄ１と同一としたことを主たる特徴として
おり、他の部分は適宜設計変更可能である。
【００５０】ちなみに、この種の半導体力学量センサに
おいて、矩形状梁部の周囲の開口部の幅を可動電極と固
定電極との間隔（検出間隔）と同一としたものが、米国
特許第５８８０３６９号明細書に記載されている。この
ものは、例えば、エッチングによって開口部幅及び検出
間隔が狭くなると、残し部である梁部の枠縁幅が広くな
り、梁部の変位が少なくなるが、逆に、検出間隔は狭く
なった分、感度が向上することを利用して、センサ感度
のばらつきを抑制しようとするものである。従って、梁
部の加工ばらつきを低減しようとする本発明とは、異な
るものである。
おいて、矩形状梁部の周囲の開口部の幅を可動電極と固
定電極との間隔（検出間隔）と同一としたものが、米国
特許第５８８０３６９号明細書に記載されている。この
ものは、例えば、エッチングによって開口部幅及び検出
間隔が狭くなると、残し部である梁部の枠縁幅が広くな
り、梁部の変位が少なくなるが、逆に、検出間隔は狭く
なった分、感度が向上することを利用して、センサ感度
のばらつきを抑制しようとするものである。従って、梁
部の加工ばらつきを低減しようとする本発明とは、異な
るものである。
【００５１】なお、本発明は、支持基板上に設けられた
半導体層をエッチングすることにより形成されたもので
あって、矩形枠状の梁部により変位可能な可動電極と支
持基板に固定された固定電極との間隔の変化に基づいて
印加力学量を検出する半導体力学量センサであれば、加
速度センサだけでなく、圧力センサ、角速度センサ等、
種々の力学量センサに適用することができる。
半導体層をエッチングすることにより形成されたもので
あって、矩形枠状の梁部により変位可能な可動電極と支
持基板に固定された固定電極との間隔の変化に基づいて
印加力学量を検出する半導体力学量センサであれば、加
速度センサだけでなく、圧力センサ、角速度センサ等、
種々の力学量センサに適用することができる。
【図１】本発明の実施形態に係る半導体加速度センサの
平面構成を示す図である。
平面構成を示す図である。
【図２】図１中のＡ−Ａ断面図である。
【図３】梁部及び梁部と対向する固定部近傍の拡大図で
ある。
ある。
【図４】図１に示す半導体加速度センサの検出回路を示
す図である。
す図である。
【図５】図４に示す検出回路に対するタイミングチャー
トの一例を示す図である。
トの一例を示す図である。
【図６】固定部のうち変位方向にて梁部と対向する部位
に形成された開口部の変形例を示す平面図である。
に形成された開口部の変形例を示す平面図である。
【図７】従来の半導体力学量センサにおける梁部の断面
形状を示す図である。
形状を示す図である。
１１…第１のシリコン基板、１２…第２のシリコン基
板、１４…溝、２０…可動部、２２…梁部、２４…可動
電極、３０…固定部、３１…第１の固定電極、３２…第
２の固定電極、３３…梁部周辺固定部、３４、３５…開
口部、３４ａ…矩形状開口部、４０…検出間隔、ｄ１…
梁部の変位方向における梁部の枠中空部の幅、ｄ２、ｄ
３…梁部の変位方向における梁部と梁部周辺固定部との
対向間隔、ｄ４、ｄ５…梁部の変位方向における開口部
の幅、Ｗ１、Ｗ２…梁部の変位方向における梁部の枠縁
部の幅、Ｗ３、Ｗ４…梁部の変位方向における固定部の
所定幅、Ｗ５…梁部の変位方向と直交する方向における
梁部の枠縁部の幅、Ｗ６…梁部の変位方向と直交する方
向における固定部の所定幅、Ｙ…梁部の変位方向。
板、１４…溝、２０…可動部、２２…梁部、２４…可動
電極、３０…固定部、３１…第１の固定電極、３２…第
２の固定電極、３３…梁部周辺固定部、３４、３５…開
口部、３４ａ…矩形状開口部、４０…検出間隔、ｄ１…
梁部の変位方向における梁部の枠中空部の幅、ｄ２、ｄ
３…梁部の変位方向における梁部と梁部周辺固定部との
対向間隔、ｄ４、ｄ５…梁部の変位方向における開口部
の幅、Ｗ１、Ｗ２…梁部の変位方向における梁部の枠縁
部の幅、Ｗ３、Ｗ４…梁部の変位方向における固定部の
所定幅、Ｗ５…梁部の変位方向と直交する方向における
梁部の枠縁部の幅、Ｗ６…梁部の変位方向と直交する方
向における固定部の所定幅、Ｙ…梁部の変位方向。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F105 AA02 BB20 CC04 CD03 CD05 CD13 4M112 AA02 BA07 CA24 CA26 CA36 DA03 DA04 DA05 EA03 EA06
Claims (5)
- 【請求項１】 支持基板（１１）上に設けられた半導体
層（１２）をエッチングして溝（１４）を形成すること
により、可動部（２０）と、この可動部と前記溝を介し
て区画されるとともに前記支持基板に固定された固定部
（３０）とを形成してなるものであって、 前記可動部は、力学量の印加に応じて所定方向へ変位す
るバネ機能を有する矩形枠状の梁部（２２）と、この梁
部に連結され前記梁部とともに前記梁部の変位方向
（Ｙ）へ変位可能な可動電極（２４）とを備えており、 前記固定部は、前記可動電極に対向して配置された固定
電極（３１、３２）を備えており、 力学量の印加に応じて前記可動電極が変位したとき、前
記可動電極と前記固定電極との間隔（４０）の変化に基
づいて印加力学量を検出する半導体力学量センサにおい
て、 前記梁部の変位方向における前記梁部と前記固定部との
対向間隔（ｄ２、ｄ３）は、前記梁部の変位方向におけ
る前記梁部の枠中空部の幅（ｄ１）と同一であることを
特徴とする半導体力学量センサ。 - 【請求項２】 前記固定部（３０）のうち前記梁部の変
位方向（Ｙ）にて前記梁部（２２）と対向する部位（３
３）には、前記梁部との対向端部から前記梁部の変位方
向へ所定幅（Ｗ３、Ｗ４）を残して開口部（３４）が形
成されており、 前記所定幅と前記梁部の変位方向における前記梁部の枠
縁部の幅（Ｗ１、Ｗ２）とは同一となっていることを特
徴とする請求項１に記載の半導体力学量センサ。 - 【請求項３】 前記梁部の変位方向（Ｙ）において、前
記梁部と前記固定部との対向間隔（ｄ２、ｄ３）、前記
梁部の枠中空部の幅（ｄ１）、及び前記開口部（３４）
の幅（ｄ４、ｄ５）は全て同一であることを特徴とする
請求項２に記載の半導体力学量センサ。 - 【請求項４】 前記開口部（３４）は、複数個の矩形状
開口部（３４ａ）を前記梁部の変位方向（Ｙ）と直交す
る方向へ一列に並べたものであることを特徴とする請求
項２または３に記載の半導体力学量センサ。 - 【請求項５】 前記固定部（３０）のうち前記梁部の変
位方向（Ｙ）と直交する方向にて前記梁部（２２）と対
向する部位（３３）には、前記梁部との対向端部から前
記梁部の変位方向と直交する方向へ所定幅（Ｗ６）を残
して開口部（３５）が形成されており、 前記所定幅と前記梁部の変位方向と直交する方向におけ
る前記梁部の枠縁部の幅（Ｗ５）とは同一となっている
ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記
載の半導体力学量センサ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000097907A JP2001281264A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 半導体力学量センサ |
| US09/818,624 US6430999B2 (en) | 2000-03-30 | 2001-03-28 | Semiconductor physical quantity sensor including frame-shaped beam surrounded by groove |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000097907A JP2001281264A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 半導体力学量センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001281264A true JP2001281264A (ja) | 2001-10-10 |
Family
ID=18612468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000097907A Pending JP2001281264A (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 半導体力学量センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001281264A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004068591A1 (ja) * | 2003-01-29 | 2004-08-12 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | 半導体装置の製造方法及び加速度センサ |
| WO2004083781A1 (ja) * | 2003-03-19 | 2004-09-30 | Sumitomo Precision Products Co., Ltd. | 振動子の製造方法、振動子及びフォトマスク |
| JP2008519695A (ja) * | 2004-11-09 | 2008-06-12 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | ばね解放ブリッジを備えたマイクロ電気機械（ｍｅｍ）装置およびその製造方法 |
| CN100416227C (zh) * | 2001-12-03 | 2008-09-03 | 株式会社电装 | 半导体动态量传感器 |
| KR101854604B1 (ko) | 2010-04-30 | 2018-05-04 | 퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스 인크. | 마이크로 머시닝된 압전 3-축 자이로스코프 및 적층된 측면 오버랩 트랜스듀서 (ｓｌｏｔ) 기반의 3-축 가속도계 |
-
2000
- 2000-03-30 JP JP2000097907A patent/JP2001281264A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN100416227C (zh) * | 2001-12-03 | 2008-09-03 | 株式会社电装 | 半导体动态量传感器 |
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| US7094620B2 (en) | 2003-01-29 | 2006-08-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device manufacturing method |
| DE10392426B4 (de) * | 2003-01-29 | 2008-12-11 | Mitsubishi Denki K.K. | Halbleitervorrichtungs-Herstellungsverfahren |
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| US10209072B2 (en) | 2010-04-30 | 2019-02-19 | Snaptrack Inc. | Stacked lateral overlap transducer (SLOT) based three-axis accelerometer |
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Legal Events
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| A621 | Written request for application examination |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070731 |
|
| A521 | Written amendment |
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