JP2002181551A

JP2002181551A - 半導体力学量センサ

Info

Publication number: JP2002181551A
Application number: JP2001310621A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Fujii; 哲夫藤井; Masato Imai; 正人今井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2002-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】梁励振タイプの容量検出方式によるヨーレイ
トセンサ及びそれを容易に製造することができることは
勿論、２方向さらには３方向における可動状態を検出す
ることができる半導体力学センサ及びその製造方法を提
供する。【解決手段】単結晶シリコン基板１０１の主表面に凹
部，トレンチを形成し、基板面方向にトレンチを挟んで
一対の対向電極としてのｎ＋拡散層１１７を形成すると
ともに、基板面方向に直交する方向にｎ＋拡散層１１７
を形成する。そして、凹部，トレンチをポリシリコン膜
にて充填するとともにポリシリコン膜を挟んでｎ＋ポリ
シリコン膜を形成し、さらに、基板１０１の主表面を平
滑化し、基板１０１の主表面とシリコン基板１１０とを
接合する。さらに、基板１０１の裏面側を所定量研摩し
て基板１０１を薄膜化し、基板１０１の裏面側からポリ
シリコン膜をエッチング除去して錘１３９を有する片持
ち梁を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は半導体力学センサ及び
その製造方法に関し、特にヨーレイトセンサ及びその製
造に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】本願出願人はすでに、平成４年特許願第
２２３０７２号にて半導体ヨーレイトセンサを提案して
いる。これは、図１７に示すように、半導体基板の一部
に当該基板と離間した梁構造を形成し、その梁の先端に
形成された錘の一面と同錘面と対向する基板壁面に交流
電力を加えて静電気により錘を励振させ、当該錘の励振
方向に対し直交する軸方向において錘の一面と同錘面と
対向する基板壁面に電極を対向配置して当該対向電極間
の容量の変化を電気的に検出して同方向に働くヨーレイ
トを検出するようにしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この半導体
ヨーレイトセンサの如く２方向に可動する半導体力学セ
ンサにおいては、その具体的構造という観点からは不十
分であるとともにセンサの製造方法については何ら触れ
られておらず今後の課題となっている。

【０００４】そこで、この発明の目的は、梁励振タイプ
の容量検出方式によるヨーレイトセンサ、２方向さらに
は３方向（２個使用することにより）における可動状態
を検出することができる半導体力学センサを提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、請求項１記載の発明では、極を備えた第１
面および第２電極を備えた第２面を有する可動部と、こ
れら第１電極および第２電極に夫々対向した位置に形成
された第１の対向電極及び第２の対向電極と、前記第１
電極から取り出される第１の外部取り出し電極と、前記
第１の対向電極から取り出される第２の外部取り出し電
極と、前記第２電極から取り出される第３の外部取り出
し電極と、前記第２の対向電極から取り出される第４の
外部取り出し電極と、を有し、前記第１乃至第４の外部
取り出し電極は略同一平面に設置され、これら第１電極
及び第１の対向電極によって前記可動部の一方向に作用
する力学量を検出し、第２電極及び第２の対向電極によ
って前記可動部の一方向とは異なる方向に作用する力学
量を検出することを特徴とする半導体力学センサを特徴
とする。請求項２記載の発明では、基板上に所定のギャ
ップを介して配置された導電部に形成され、第１電極を
備えた第１面および第２電極を備えた第２面を有する可
動部と、これら第１電極および第２電極に夫々対向した
位置に形成された第１の対向電極及び第２の対向電極
と、前記第１電極から取り出される第１の外部取り出し
電極と、前記第１の対向電極から取り出される第２の外
部取り出し電極と、前記第２電極から取り出される第３
の外部取り出し電極と、前記第２の対向電極から取り出
される第４の外部取り出し電極と、を有し、前記第１乃
至第４の外部取り出し電極は前記導電部層に設置され、
これら第１電極及び第１の対向電極によって前記可動部
の一方向に作用する力学量を検出し、第２電極及び第２
の対向電極によって前記可動部の一方向とは異なる方向
に作用する力学量を検出することを特徴とする半導体力
学センサを特徴とする。請求項３記載の発明では、基板
上に配置された導電部に形成された第１電極と、前記導
電部層上に所定のギャップを介して形成され前記基板に
対し略垂直方向に可動する可動部と、前記可動部の前記
第１電極と対向する位置に形成された第２電極と、前記
第１電極から取り出される第１の外部取り出し電極と、
前記第２電極から取り出される第２の外部取り出し電極
と、を有し、前記第１及び第２の外部取り出し電極は略
同一平面に設置され、前記第１及び第２の電極によって
前記可動部に作用する力学量を検出することを特徴とす
る半導体力学センサを特徴とする。請求項４記載の発明
では、基板上に配置された第１の導電部に形成された第
１電極と、前記導電部上に所定のギャップを介して配置
された第２の導電部に形成され、前記基板に対し略垂直
方向に可動する可動部と、前記可動部の前記第１電極と
対向する位置に形成された第２電極と、前記第１電極か
ら取り出される第１の外部取り出し電極と、前記第２電
極から取り出される第２の外部取り出し電極と、を有
し、前記第１及び第２の外部取り出し電極は前記第２の
導電部に設置され、前記第１及び第２の電極によって前
記可動部に作用する力学量を検出することを特徴とする
半導体力学センサを特徴とする。請求項５記載の発明で
は、基板上に配置された第１導電部に形成された第１電
極と、前記第１導電部上に所定のギャップを介して形成
され前記基板に対し略垂直方向に可動する第２導電部か
ら成る可動部と、前記可動部の前記第１電極と対向する
位置に形成された第２電極と、を有し、前記基板上に形
成される導電部層は前記第１導電部及び第２導電部のみ
の構造となっており、前記第１及び第２の電極によって
前記可動部に作用する力学量を検出することを特徴とす
る半導体力学センサを特徴とする。

【０００６】

【実施例】（第１実施例）以下、この発明を具体化した
一実施例を図面に従って説明する。

【０００７】図２には、本実施例における半導体ヨーレ
イトセンサの概略平面図を示す。つまり、本センサは単
結晶シリコン基板１０１に片持ち梁１０２が形成され、
その先端に錘１３９が形成されている。又、錘１３９の
先端部には梁の延設方向に３つの突起１０３，１０４，
１０５が離間して延設されている。又、片持ち梁１０２
（錘１３９）の先端面に対向する単結晶シリコン基板１
側には、突起１０３と１０４との間において２つの突起
１０６，１０７が離間して突起１０３，１０４の延設方
向に平行状態にて延設されている。同様に、片持ち梁１
０２（錘１３９）の先端面に対向するシリコン基板１０
１側には、突起１０４と１０５との間において２つの突
起１０８，１０９が離間して突起１０４，１０５の延設
方向に平行状態にて延設されている。

【０００８】又、図３には、電極を含めた半導体ヨーレ
イトセンサの平面図を示す。さらに、図１には、図３の
Ａ−Ａ断面図を示す。尚、ＳＯＩ回路に形成するＩＣ回
路、配線等は省略し、本センサにおける容量を取り出す
電極および振動電極等のみに関して外部取り出し用のア
ルミ電極のみを示してある。つまり、全ての電極取り出
し部が単結晶シリコン基板１０１の主表面上に形成され
ている。

【０００９】図１に示すように、単結晶シリコン基板１
１０上にＳｉＯ₂膜１１１を介して単結晶シリコン基板
１０１が接合され、この単結晶シリコン基板１０１に前
述した梁構造が形成されている。

【００１０】図１，３において、片持ち梁１０２の錘１
３９の表面には可動電極１１２が形成されている。この
可動電極１１２は、錘１３９の３つの突起１０３，１０
４，１０５を含むものである。又、錘１３９の下方に
は、２つの電極１１３，１１４が並設されている。励振
用電極１１４は、交流電力を加えて静電気により錘１３
９を励振させるためのものである。つまり、可動電極１
１２と励振用電極１１４とにより励振用対向電極が形成
されている。

【００１１】一方、センス用電極１１３は錘１３９の励
振を検知するためのものであり、錘１３９の励振に伴う
出力信号に基づいてフィードバック制御により所定の錘
１３９の励振が行われる。つまり、可動電極１１２とセ
ンス用電極１１３とにより励振のフィードバック用対向
電極が形成されている。

【００１２】又、図３に示すように、片持ち梁１０２の
突起１０３を挟んで固定電極１３３と１３４（突起１０
６）が形成されるとともに、突起１０４を挟んで固定電
極１３５（突起１０７）と１３６（突起１０８）が形成
されている。さらに、突起１０５を挟んで固定電極１３
７（突起１０９）と１３８が形成されている。つまり、
突起１０３（可動電極１１２）と固定電極１３３，１３
４とにより対向電極が、又、突起１０４（可動電極１１
２）と固定電極１３５，１３６とにより対向電極が形成
されている。さらに、突起１０５（可動電極１１２）と
固定電極１３７，１３８とにより対向電極が形成されて
いる。

【００１３】図４〜図８にはその製造工程を示す。以
下、製造工程を説明する。図４に示すように、１〜２０
Ω・ｃｍのｎ型（１００）単結晶シリコン基板１０１を
用意し、単結晶シリコン基板１０１の主表面にドライエ
ッチング又はウェットエッチングにより凹部１１５を所
定の深さ、例えば、０．１〜５μｍの深さで形成する。
そして、単結晶シリコン基板１０１の主表面にＳｉＯ₂
膜を形成し、フォトリソグラフィー手法によりパターン
を形成する。続いて、凹部１１５の底部を含む単結晶シ
リコン基板１０１の主表面にドライエッチング等により
０．１〜３０μｍ程度のトレンチ１１６を形成する。

【００１４】本実施例では、この凹部１１５とトレンチ
１１６とにより溝が構成されている。そして、トレンチ
１１６の内壁を含む単結晶シリコン基板１０１の主表面
に、ｎ＋拡散層１１７を形成するとともに、その表面に
熱酸化によりＳｉＯ₂膜１１８を形成する。

【００１５】その後、図５に示すように、凹部１１５、
トレンチ１１６内にＬＰＣＶＤ法によりポリシリコン膜
１１９を埋め込む。引き続き、ＳｉＯ₂膜１１８をスト
ッパーとしてポリシリコン膜１１９の表面を研摩し、表
面を平滑にする。この時、ポリシリコン膜１１９とＳｉ
Ｏ₂膜１１８の表面が平滑になることが望ましい。

【００１６】続いて、表面に例えばＣＶＤ法等により
０．３〜２μｍ程度の厚さのＳｉＯ₂膜１２０を形成
し、ｎ＋拡散層１１７との電気的接続用の下部コンタク
ト１２１を所定の位置に形成する。

【００１７】さらに、Ａｓ，Ｐ（リン）を不純物とした
ｎ＋ポリシリコン１２２を０．２〜１μｍの厚さで形成
して、これを所定の電極パターン及びシールド層とす
る。次に、表面に、例えば絶縁膜であるＢＧＳＰ膜１２
３を０．２〜１μｍの厚さで形成する。そして、このＢ
ＧＳＰ膜１２３の表面を平坦化研摩する。

【００１８】一方、図６に示すように、シリコン基板１
１０を用意し、その表面に熱酸化により０．２〜１μｍ
のＳｉＯ₂膜１１１を形成する。引き続き、図７に示す
ように、シリコン基板１０１及び１１０を、ＳｉＯ₂膜
１１１を介して、例えば１０００℃、Ｎ₂中で接合す
る。そして、単結晶シリコン基板１０１の裏面を、Ｓｉ
Ｏ₂膜１１８をストッパとして選択研摩する。この研摩
によりポリシリコン１１９とそれにより分離されたシリ
コン基板１０１領域を表面に露出させる。

【００１９】続いて、単結晶シリコン基板１０１領域に
公知の方法でＩＣ基板その他のデバイス（図示せず）を
作製するとともに、アルミ配線，パッシベーション膜，
パッド窓（いずれも図示せず）を形成する。

【００２０】続いて、図８に示すように、所定領域のＳ
ｉＯ₂膜１１８を除去し、図３に示すエッチング用孔１
２４を用いて所定領域のポリシリコン膜１１９を除去す
る。一例として、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウム
ハイドロオキサイド）エッチング液を用いる。このエッ
チングにより、可動電極（梁部）が形成される。

【００２１】このようにして製造された半導体ヨーレイ
トセンサにおいては、シリコン基板１１０上にＳｉＯ₂
膜１１１を介して薄膜化された単結晶シリコン基板１０
１が接合され、単結晶シリコン基板１０１には先端に錘
１３９を有する片持ち梁１０２が形成されている。又、
錘１３９の一面（図１の下面）にはｎ＋拡散層１１７
が、又、同錘面と対向する単結晶シリコン基板１０１の
下面にｎ＋ポリシリコン１２２（励振用電極１１４）が
形成され、ｎ＋拡散層１１７とｎ＋ポリシリコン１２２
とにより励振用対向電極が形成される。そして、この励
振用対向電極に交流電力を加えて静電気により錘１３９
が励振する。さらに、錘１３９の励振方向に対し直交す
る軸方向において、錘１３９の一面にはｎ＋拡散層１１
７が、又、同錘面と対向する単結晶シリコン基板１０１
の壁面にｎ＋拡散層１１７が形成され、錘１３９側のｎ
＋拡散層１１７と単結晶シリコン基板１０１の壁面側
のｎ＋拡散層１１７とによりヨーレイト検出用電極が形
成される。このヨーレイト検出用電極により電気容量の
変化を検出して同方向に働くヨーレイトが検出される。

【００２２】つまり、励振用対向電極（ｎ＋拡散層１１
７とｎ＋ポリシリコン１２２）に交流電力を加えて静電
気により錘１３９を励振させる。この状態で、ヨーレイ
ト検出用電極（錘１３９側のｎ＋拡散層１１７と、単結
晶シリコン基板１０１の壁面側のｎ＋拡散層１１７）に
より錘１３９の励振方向に対し直交する軸方向において
電気容量の変化が検出されて同方向に働くヨーレイトが
検出される。

【００２３】このように本実施例では、単結晶シリコン
基板１０１の主表面に、錘１３９を有する片持ち梁１０
２を形成するための所定深さの溝としての凹部１１５，
トレンチ１１６を形成し（第１工程）、錘１３９となる
基板表面領域及びこの錘１３９を囲む凹部１１５，トレ
ンチ１１６の内壁において基板面方向（図４の左右方
向）にトレンチ１１６を挟んで一対の対向電極としての
ｎ＋拡散層１１７を形成するとともに、錘１３９となる
基板表面領域において基板面方向に直交する方向（図５
の上下方向；シリコン基板１０１の厚さ方向）にｎ＋拡
散層１１７（第１電極）を形成する（第２工程）。そし
て、凹部１１５，トレンチ１１６を充填材としてのポリ
シリコン膜１１９にて充填するとともにポリシリコン膜
１１９を挟んでｎ＋拡散層１１７（第１電極）に対し対
向するｎ＋ポリシリコン膜１２２（電極）を形成し、さ
らに、単結晶シリコン基板１０１の主表面を平滑化し
（第３工程）、単結晶シリコン基板１０１の主表面とシ
リコン基板１１０とを接合する（第４工程）。さらに、
単結晶シリコン基板１０１の裏面側を所定量研摩して単
結晶シリコン基板１０１を薄膜化し（第５工程）、単結
晶シリコン基板１０１の裏面側からポリシリコン膜１１
９をエッチング除去して錘１３９を有する片持ち梁１０
２を形成する（第６工程）。

【００２４】その結果、シリコン基板１１０上にＳｉＯ
₂膜１１１（絶縁膜）を介して接合され、かつ薄膜化さ
れた単結晶シリコン基板１０１と、単結晶シリコン基板
１０１に形成され、錘１３９を有する梁１０２と、錘１
３９の一面および同錘面と対応する壁面に形成された可
動電極１１２，励振用電極１１４（第１の対向電極）
と、錘１３９の可動電極１１２，励振用電極１１４に対
して直交する軸方向において錘１３９の一面および同錘
面と対向する壁面に形成された突起１０３〜１０５，固
定電極１３３〜１３８（第２の対向電極）とを備えるこ
ととなる。

【００２５】又、対向電極のどちらか１つ、即ち、可動
電極１１２，励振用電極１１４は単結晶シリコン基板１
０１の主表面に平行に形成されている。さらに、全ての
電極取り出し部を薄膜化された単結晶シリコン基板１０
１の同一面上に形成した。

【００２６】このように、シリコン基板１１０上にＳｉ
Ｏ₂膜１１１を介して接合され、かつ、薄膜化された単
結晶シリコン基板１０１と、単結晶シリコン基板１０１
に形成され、先端に錘１３９を有する片持ち梁１０２
と、錘１３９の一面および同錘面と対向する単結晶シリ
コン基板１０１の壁面に形成され、交流電力を加えて静
電気により錘１３９を励振させる励振用対向電極と、錘
１３９の励振方向に対し直交する軸方向において、錘１
３９の一面および同錘面と対向する単結晶シリコン基板
１０１の壁面に形成され、電気容量の変化を検出して同
方向に働くヨーレイトを検出するためのヨーレイト検出
用電極とを備えた半導体ヨーレイトセンサとなる。

【００２７】このようにして表面マイクロマシーニング
技術を用いて、ウェハプロセス途中、特にＩＣ回路作製
時、ウェハ凹部、貫通孔等のある状態での熱処理、フォ
トリソグラフィー処理等は行わず、プロセスの安定化、
コンタミネーションを防ぎデバイスの安定化、高精度化
を図ることができることとなる。

【００２８】尚、本実施例の応用としては、上記実施例
では励振用電極、センス電極を基板内部に埋め込んだ構
造で説明したが、コスト低減化のためセンス電極を省略
してもよい。この場合、上記構造の他にシリコン基板を
励振用電極としてそのまま利用することもできる。

【００２９】又、本実施例ではウェハ面と平行に形成し
た電極をセンス用電極、励振用電極とし、垂直方向の電
極をコリオリの力を検出するための固定電極として用い
たが、逆に利用することもできる。即ち、シリコン基板
１０１に垂直方向に形成した固定電極の一方を励振用電
極とし、もう一方の垂直方向の電極をフィードバックを
かけるためのセンス用電極として用い、ウェハ面に水平
な電極をコリオリの力を検出するための電極としてもよ
い。

【００３０】さらに、凹部１１５とトレンチ１１６を充
填するためのポリシリコン膜１１９（即ち、多結晶シリ
コン膜）は、非晶質又は多結晶と非晶質の混在したシリ
コン膜を用いてもよい。

【００３１】（第２実施例）次に、第２実施例を第１実
施例との相違点を中心に説明する。

【００３２】本実施例は、第１実施例に対し出力をさら
に増大し、かつ、過剰な衝撃等に対して梁の破壊を防止
しようとするものである。図９〜図１５にはセンサの製
造工程を示す。以下、製造工程を説明する。

【００３３】第１実施例の図４において、図９に示すよ
うに、ＳｉＯ₂膜１１８の形成後、ＬＰＣＶＤ法により
２００〜２０００ÅのＳｉ₃Ｎ₄膜１２５を形成する。本
実施例ではＳｉ₃Ｎ₄膜１２５の膜厚を５００Åとしてい
る。

【００３４】第１実施例と同様なプロセスで第１実施例
の図７に示すような表面平坦化研摩を行う。続いて、フ
ォトリソグラフィーにより図９のレジスト１２６で所定
のパターンを形成する。そして、図１０に示すように、
ドライエッチング等により単結晶シリコン基板１０１の
センサ部になる領域を部分的に除去する。

【００３５】次に、レジスト１２６をマスクとして、例
えばフッ酸を主体とするウェットエッチングによりＳｉ
Ｏ₂膜１１８を除去する。続いて、レジスト１２６を除
去する。

【００３６】以後、説明を分かりやすくするため図１０
のセンサ部Ｂの拡大図を用いて説明していく。図１１は
その拡大部分である。

【００３７】図１２に示すように、Ｓｉ₃Ｎ₄膜１２５を
熱酸化のマスクとしてＳｉＯ₂膜１２７を５００〜１０
０００Å形成する。本実施例では、ＳｉＯ₂膜１２７の
厚さを１０００Åとしている。

【００３８】続いて、図１３に示すように、熱酸化時の
マスクとして用いたＳｉ₃Ｎ₄膜１２５をプラズマエッチ
ングまたは熱リン酸のエッチングにて除去する。続い
て、ＬＰＣＶＤ法等によりポリシリコン１２８を表面に
形成し、ポリシリコン１２８の表面を選択研摩によりＳ
ｉＯ₂膜１２７をストッパとして除去する。

【００３９】さらに、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニ
ウムハイドロオキサイド）液にて表面の仕上げを行う。
ここで、周辺部にＩＣ回路等形成のプロセスを行う（図
示せず）。

【００４０】そして、図１４に示すように、表面にＳｉ
₃Ｎ₄膜１２９を５００〜２０００Å形成し、電極層およ
びセンサの過度の振幅に対するストッパとしてｎ＋ポリ
シリコン層１３０を形成する。続いて、表面保護膜とし
てＢＰＳＧ膜１３１を形する。尚、この膜はＳｉ₃Ｎ₄膜
等で形成することも可能である。続いて、窓部１３２を
明ける。

【００４１】続いて、図１５に示すように、ＴＭＡＨ液
にてポリシリコン１１９，ポリシリコン１２８をこの窓
部１３２よりエッチング除去する。このようにして、全
周を電極及びストッパで包囲された可動部（片持ち梁）
を持つセンサが形成される。又、この構造においては、
基板と垂直方向に錘部分を励振させた場合、図１５に示
すように、ａ＞ｂかつａの範囲内にｂがあるので励振に
よるヨーレイトを検出する場合の容量の変化はほとんど
ない。又、このようにａとｂの関係は第１実施例に作り
込むこともできる。

【００４２】尚、図１６は全体の様子がより詳しく分か
るようにした図である。このように本実施例では、片持
ち梁１０２の上方にストッパ部材を配置したので、第１
実施例に対し出力をさらに増大、かつ、過剰な衝撃等に
対して片持ち梁１０２の破壊が防止できる。

【００４３】尚、この発明は上記各実施例に限定される
ものではなく、例えばセンサユニットを互いに直交する
方向に２組配置して２軸方向でのヨーレイトを検出する
ようにしてもよい。又、片持ち梁に限定されるものでも
ない。さらに、ヨーレイト検出に限らず、例えば、上述
の実施例において励振用電極としたものを、上下方向に
おける変位を容量検出する電極とし、２方向における変
位検出を可能とした力学センサに用いることも可能であ
る。

【００４４】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
梁励振タイプの容量検出方式によるヨーレイトセンサ、
２方向さらには３方向における可動状態を検出すること
ができる半導体力学センサができる優れた効果を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例における半導体ヨーレイトセンサの
断面図である。

【図２】第１実施例における半導体ヨーレイトセンサの
概略平面図である。

【図３】電極を含めた半導体ヨーレイトセンサの平面図
である。

【図４】製造工程を示す断面図である。

【図５】製造工程を示す断面図である。

【図６】製造工程を示す断面図である。

【図７】製造工程を示す断面図である。

【図８】製造工程を示す断面図である。

【図９】第２実施例の半導体ヨーレイトセンサの製造工
程を示す断面図である。

【図１０】製造工程を示す断面図である。

【図１１】製造工程を示す断面図である。

【図１２】製造工程を示す断面図である。

【図１３】製造工程を示す断面図である。

【図１４】製造工程を示す断面図である。

【図１５】製造工程を示す断面図である。

【図１６】製造工程を示す断面図である。

【図１７】センサの原理を説明するための説明図であ
る。

【符号の説明】

１０１単結晶シリコン基板１０２片持ち梁１０３〜１０５突起１１０シリコン基板１１１絶縁膜としてのＳｉＯ₂膜１１２可動電極１１４励振用電極１１５溝を構成する凹部１１６溝を構成するトレンチ１１７ｎ＋拡散層１１９ポリシコン膜１２２ｎ＋ポリシリコン膜１３３〜１３８固定電極１３９錘

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2F105 BB15 BB20 CC04 CD03 CD05 CD13 4M112 AA02 BA07 CA21 CA26 CA31 CA33 DA05 DA12 EA03 EA04 EA07 FA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成され、第１電極を備えた第
１面および第２電極を備えた第２面を有する可動部と、これら第１電極および第２電極に夫々対向した位置に形
成された第１の対向電極及び第２の対向電極と、前記第１電極から取り出される第１の外部取り出し電極
と、前記第１の対向電極から取り出される第２の外部取り出
し電極と、前記第２電極から取り出される第３の外部取り出し電極
と、前記第２の対向電極から取り出される第４の外部取り出
し電極と、を有し、前記第１乃至第４の外部取り出し電極は略同一
平面に設置され、これら第１電極及び第１の対向電極によって前記可動部
の一方向に作用する力学量を検出し、第２電極及び第２
の対向電極によって前記可動部の一方向とは異なる方向
に作用する力学量を検出することを特徴とする半導体力
学センサ。
【請求項２】基板上に所定のギャップを介して配置さ
れた導電部に形成され、第１電極を備えた第１面および
第２電極を備えた第２面を有する可動部と、これら第１電極および第２電極に夫々対向した位置に形
成された第１の対向電極及び第２の対向電極と、前記第１電極から取り出される第１の外部取り出し電極
と、前記第１の対向電極から取り出される第２の外部取り出
し電極と、前記第２電極から取り出される第３の外部取り出し電極
と、前記第２の対向電極から取り出される第４の外部取り出
し電極と、を有し、前記第１乃至第４の外部取り出し電極は前記導
電部層に設置され、これら第１電極及び第１の対向電極によって前記可動部
の一方向に作用する力学量を検出し、第２電極及び第２
の対向電極によって前記可動部の一方向とは異なる方向
に作用する力学量を検出することを特徴とする半導体力
学センサ。
【請求項３】基板上に配置された導電部に形成された
第１電極と、前記導電部層上に所定のギャップを介して形成され前記
基板に対し略垂直方向に可動する可動部と、前記可動部の前記第１電極と対向する位置に形成された
第２電極と、前記第１電極から取り出される第１の外部取り出し電極
と、前記第２電極から取り出される第２の外部取り出し電極
と、を有し、前記第１及び第２の外部取り出し電極は略同一
平面に設置され、前記第１及び第２の電極によって前記可動部に作用する
力学量を検出することを特徴とする半導体力学センサ。
【請求項４】基板上に配置された第１の導電部に形成
された第１電極と、前記導電部上に所定のギャップを介して配置された第２
の導電部に形成され、前記基板に対し略垂直方向に可動
する可動部と、前記可動部の前記第１電極と対向する位置に形成された
第２電極と、前記第１電極から取り出される第１の外部取り出し電極
と、前記第２電極から取り出される第２の外部取り出し電極
と、を有し、前記第１及び第２の外部取り出し電極は前記第
２の導電部に設置され、前記第１及び第２の電極によって前記可動部に作用する
力学量を検出することを特徴とする半導体力学センサ。
【請求項５】基板上に配置された第１導電部に形成さ
れた第１電極と、前記第１導電部上に所定のギャップを介して形成され前
記基板に対し略垂直方向に可動する第２導電部から成る
可動部と、前記可動部の前記第１電極と対向する位置に形成された
第２電極と、を有し、前記基板上に形成される導電部層は前記第１導電部及び
第２導電部のみの構造となっており、前記第１及び第２の電極によって前記可動部に作用する
力学量を検出することを特徴とする半導体力学センサ。
【請求項６】前記可動部の異なる２方向は互いに直交
する方向であることを特徴とする請求項１又は２に記載
の半導体力学センサ。
【請求項７】前記可動部の前記基板が設定される側と
反対側に、前記可動部と所定間隔をもって配置された対
向部材を設けたことを特徴とする請求項１乃至４、又は
６のいずれか１つに記載の半導体力学センサ。
【請求項８】前記対向部材はセンサ出力を増大し、か
つ前記可動部の破壊を防止すべく設定された部材である
請求項７に記載の半導体力学センサ。
【請求項９】前記可動部はシリコン層に形成されてい
ることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体力
学センサ。
【請求項１０】前記可動部はシリコン層に形成されて
いることを特徴とする請求項３乃至８の何れか１つに記
載の半導体力学センサ。
【請求項１１】前記第１、第２の対向電極の何れか１
つは前記シリコン層の主表面に平行に形成されている請
求項９に記載の半導体力学センサ。
【請求項１２】前記基板と前記シリコン層の間には、
少なくとも一方の対向電極と電気的に接続されて前記基
板および前記シリコン層と絶縁されてなる導電層を有す
ることを特徴とする請求項９又は１１に記載の半導体力
学センサ。
【請求項１３】前記シリコン層の表面に窒化珪素が形
成されている請求項９乃至１１の何れか１つに記載の半
導体力学センサ。
【請求項１４】第１の外部取り出し電極と、第３の外
部取り出し電極を共通とした事を特徴とする請求項１又
は２に記載の半導体力学量センサ。