JP2006126007A

JP2006126007A - Acceleration sensor

Info

Publication number: JP2006126007A
Application number: JP2004314575A
Authority: JP
Inventors: Maria Zanardi Ocampo Jose; マリアサナルディオカンポホセ; Kazuyoshi Kubota; 和芳久保田; Vaccaro Pablo; バッカロパブロ; Nobuo Saito; 信雄斎藤
Original assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Current assignee: ATR Advanced Telecommunications Research Institute International
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2006-05-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new and small acceleration sensor capable of detecting acceleration in any direction. <P>SOLUTION: The acceleration sensor comprises a substrate 101, and at least one sensor section 102a formed on the substrate 101. The sensor section 102a comprises a stacked section 103 including first and second layers (semiconductor layers 123 and 124) arranged sequentially from the substrate 101 side on the substrate 101, an erected section 104a formed by folding at least the first and second layers, and a detecting means (piezo-resistance element 132) for detecting the tilt of the erected section 104a. The lattice constant of the first layer is different from that of the second layer, and the erected section 104a is tilted by movement of the sensor section 102a accompanied by acceleration. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、加速度センサに関する。 The present invention relates to an acceleration sensor.

加速度センサは、自動車や航空機などの移動手段、家電製品、玩具、携帯用通信機器など、様々な分野で用いられている。小型の加速度センサとして、従来から、半導体基板を用いた加速度センサが提案されている（たとえば特許文献１および２）。 Acceleration sensors are used in various fields such as moving means such as automobiles and airplanes, home appliances, toys, and portable communication devices. Conventionally, an acceleration sensor using a semiconductor substrate has been proposed as a small acceleration sensor (for example, Patent Documents 1 and 2).

これらの加速度センサでは、半導体基板を用いて、可撓性を有するピエゾ抵抗素子で支えられた錘部を形成する。この錘部が移動するときのピエゾ抵抗素子の抵抗の変化を用いて、加速度が測定される。
特開２００４−１８４３７３号公報特開２００４−１９８２４３号公報 In these acceleration sensors, a weight portion supported by a flexible piezoresistive element is formed using a semiconductor substrate. The acceleration is measured using the change in the resistance of the piezoresistive element as the weight moves.
JP 2004-184373 A JP 2004-198243 A

しかしながら、従来の加速度センサでは、基板に対して特定の方向の加速度しか検出できなかった。また、製造工程が複雑であり、小型化にも限界があった。 However, the conventional acceleration sensor can only detect acceleration in a specific direction with respect to the substrate. In addition, the manufacturing process is complicated and there is a limit to downsizing.

このような状況に鑑み、本発明は、小型で且つ任意の方向の加速度を検出することが可能な新規な加速度センサを提供することを目的の１つとする。 In view of such a situation, an object of the present invention is to provide a novel acceleration sensor that is small and capable of detecting acceleration in an arbitrary direction.

上記目的を達成するため、本発明の第１の加速度センサは、基板と、前記基板上に形成された少なくとも１つのセンサ部とを備える加速度センサであって、前記センサ部は、前記基板上に前記基板側から順に配置された第１および第２の層を含む積層部と、少なくとも前記第１および第２の層が折り曲げられることによって形成された起立部と、前記起立部の傾きを検出するための検出手段とを含み、前記第１の層の格子定数と前記第２の層の格子定数とは異なり、加速度を伴う前記センサ部の移動によって前記起立部が傾くものである。 To achieve the above object, a first acceleration sensor of the present invention is an acceleration sensor comprising a substrate and at least one sensor unit formed on the substrate, wherein the sensor unit is formed on the substrate. A laminated portion including first and second layers arranged in order from the substrate side, an upright portion formed by bending at least the first and second layers, and an inclination of the upright portion are detected. Unlike the lattice constant of the first layer and the lattice constant of the second layer, the upright portion is inclined by the movement of the sensor portion accompanied by acceleration.

また、本発明の第２の加速度センサは、基板と、前記基板上に形成された少なくとも１つのセンサ部とを備える加速度センサであって、前記センサ部は、前記基板上に前記基板側から順に配置された第１および第２の層を含む積層部と、少なくとも前記第１および第２の層が折り曲げられることによって形成された起立部と、前記起立部から突き出すように形成された薄膜と、前記薄膜の変形を検出するための検出手段とを含み、前記第１の層の格子定数と前記第２の層の格子定数とは異なり、加速度を伴う前記センサ部の移動によって前記薄膜が変形するものである。 The second acceleration sensor of the present invention is an acceleration sensor comprising a substrate and at least one sensor unit formed on the substrate, wherein the sensor unit is sequentially formed on the substrate from the substrate side. A laminated portion including the arranged first and second layers, an upright portion formed by folding at least the first and second layers, and a thin film formed so as to protrude from the upright portion, Detecting means for detecting deformation of the thin film, and unlike the lattice constant of the first layer and the lattice constant of the second layer, the thin film is deformed by the movement of the sensor unit accompanying acceleration. Is.

本発明によれば、小型で且つ任意の方向の加速度を検出することが可能な加速度センサが得られる。特に、本発明によれば、２次元方向または３次元方向の加速度を検出できる加速度センサを、同一基板を用いてモノリシックに形成できる。この加速度センサは、半導体プロセスを用いて作製することができるため、複数の加速度センサを一度に製造することが可能である。 According to the present invention, it is possible to obtain an acceleration sensor that is small and capable of detecting acceleration in an arbitrary direction. In particular, according to the present invention, an acceleration sensor capable of detecting acceleration in a two-dimensional direction or a three-dimensional direction can be formed monolithically using the same substrate. Since this acceleration sensor can be manufactured using a semiconductor process, a plurality of acceleration sensors can be manufactured at a time.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下で説明する加速度センサは本発明の一例であり、本発明は以下の説明に限定されない。 Embodiments of the present invention will be described below. The acceleration sensor described below is an example of the present invention, and the present invention is not limited to the following description.

本発明の第１の加速度センサは、基板と、基板上に形成された少なくとも１つのセンサ部とを備える加速度センサであって、センサ部は、基板上に基板側から順に配置された第１および第２の層を含む積層部と、少なくとも第１および第２の層が折り曲げられることによって形成された起立部と、起立部の傾きを検出するための検出手段とを含み、第１の層の格子定数と第２の層の格子定数とは異なり、加速度を伴うセンサ部の移動によって起立部が傾くものである。 A first acceleration sensor according to the present invention is an acceleration sensor including a substrate and at least one sensor unit formed on the substrate, and the sensor unit is arranged on the substrate in order from the substrate side. A laminated portion including the second layer, an upright portion formed by folding at least the first and second layers, and a detecting means for detecting the inclination of the upright portion, Unlike the lattice constant and the lattice constant of the second layer, the upright portion is inclined by the movement of the sensor portion with acceleration.

起立部を形成するための層の組み合わせとしては、たとえば、III−Ｖ族化合物半導体、II−VI族化合物半導体、Ｓｉ／ＳｉＧｅ、亜鉛／カドミウム、銅／銀／金、ニッケル／パラジウム／白金、コバルト／ロジウム／イリジウム、クロム／モリブデン／タングステン、バナジウム／ニオブといった組み合わせを用いることができる（第２の加速度センサにおいても同様である）。これらの中でも、III−Ｖ族化合物半導体、II−VI族化合物半導体、Ｓｉ／ＳｉＧｅの組み合わせは、組成比を変えることによって格子定数を簡単に制御でき、また、半導体プロセスで形成・加工できるため好ましい。 Examples of the combination of layers for forming the standing portion include, for example, a III-V group compound semiconductor, a II-VI group compound semiconductor, Si / SiGe, zinc / cadmium, copper / silver / gold, nickel / palladium / platinum, cobalt A combination of / rhodium / iridium, chromium / molybdenum / tungsten, and vanadium / niobium can be used (the same applies to the second acceleration sensor). Among these, the combination of III-V group compound semiconductor, II-VI group compound semiconductor, and Si / SiGe is preferable because the lattice constant can be easily controlled by changing the composition ratio and can be formed and processed by a semiconductor process. .

上記第１の加速度センサでは、基板の表面に平行な方向の加速度を検出できる。また、第１の加速度センサは半導体プロセスを用いて形成できるため、小型化が可能であり、たとえば１００μｍ角（たとえば数百ｎｍ角〜１ｍｍ角の範囲）のサイズに形成することが可能である。 The first acceleration sensor can detect acceleration in a direction parallel to the surface of the substrate. In addition, since the first acceleration sensor can be formed using a semiconductor process, the first acceleration sensor can be downsized. For example, the first acceleration sensor can be formed in a size of 100 μm square (for example, a range of several hundred nm square to 1 mm square).

上記第１の加速度センサでは、検出手段は、第１および第２の層の折れ曲がり部に形成された歪み計測手段を含み、起立部が傾くことによって歪み計測手段の抵抗が変化するものであってもよい。この構成によれば、起立部の傾きを簡単に検出できる。なお、検出手段には他の手段を適用してもよい。たとえば、起立部と基板のそれぞれの上に、対抗するように複数の電極を形成し、その電極間の静電容量を測定することによって起立部の傾きを検出してもよい。 In the first acceleration sensor, the detection means includes strain measurement means formed at the bent portions of the first and second layers, and the resistance of the strain measurement means changes as the upright portion tilts. Also good. According to this configuration, the inclination of the standing portion can be easily detected. Note that other means may be applied to the detection means. For example, the inclination of the rising portion may be detected by forming a plurality of electrodes so as to oppose each other on each of the rising portion and the substrate and measuring the capacitance between the electrodes.

上記第１の加速度センサでは、加速度を伴うセンサ部の移動によって生じる起立部の傾きを大きくするための膜が、起立部の一部に形成されていてもよい。この構成によれば、センサの感度を変更することができる。 In the first acceleration sensor, a film for increasing the inclination of the rising portion caused by the movement of the sensor portion accompanying acceleration may be formed on a part of the rising portion. According to this configuration, the sensitivity of the sensor can be changed.

また、本発明の第２の加速度センサは、基板と、基板上に形成された少なくとも１つのセンサ部とを備える加速度センサであって、センサ部は、基板上に基板側から順に配置された第１および第２の層を含む積層部と、少なくとも第１および第２の層が折り曲げられることによって形成された起立部と、起立部から突き出すように形成された薄膜と、薄膜の変形を検出するための検出手段とを含み、第１の層の格子定数と第２の層の格子定数とは異なり、加速度を伴うセンサ部の移動によって薄膜が変形する。本発明の第２の加速度センサによれば、上記第１の加速度センサと同様の効果に加えて、繰り返しの変形に対する機械的強度が高いという効果が得られる。 The second acceleration sensor of the present invention is an acceleration sensor including a substrate and at least one sensor unit formed on the substrate, and the sensor unit is arranged on the substrate in order from the substrate side. A laminated portion including first and second layers, an upright portion formed by bending at least the first and second layers, a thin film formed so as to protrude from the upright portion, and deformation of the thin film are detected Unlike the lattice constant of the first layer and the lattice constant of the second layer, the thin film is deformed by the movement of the sensor unit accompanying acceleration. According to the second acceleration sensor of the present invention, in addition to the same effect as the first acceleration sensor, an effect that the mechanical strength against repeated deformation is high can be obtained.

上記第２の加速度センサでは、検出手段は、薄膜上に形成された歪み計測手段を含み、薄膜が曲がることによって歪み計測手段の抵抗が変化してもよい。この構成によれば、薄膜の曲がりを簡単に検出できる。なお、検出手段には他の検出手段を適用してもよい。たとえば、薄膜と基板のそれぞれの上に対向するように複数の電極を形成し、その電極間の静電容量を測定することによって薄膜の変形を検出してもよい。 In the second acceleration sensor, the detection means may include strain measurement means formed on the thin film, and the resistance of the strain measurement means may be changed by bending the thin film. According to this configuration, the bending of the thin film can be easily detected. Note that other detection means may be applied to the detection means. For example, the deformation of the thin film may be detected by forming a plurality of electrodes so as to face each of the thin film and the substrate and measuring the capacitance between the electrodes.

上記第２の加速度センサでは、加速度を伴うセンサ部の移動によって生じる薄膜の曲がりを大きくするための膜が、薄膜の一部に形成されていてもよい。この構成によれば、センサの感度を変更することができる。 In the second acceleration sensor, a film for increasing the bending of the thin film caused by the movement of the sensor unit accompanied by the acceleration may be formed on a part of the thin film. According to this configuration, the sensitivity of the sensor can be changed.

上記本発明の加速度センサでは、第１の層の格子定数は第２の層の格子定数よりも大きく、積層部と起立部との境界において、第１の層の格子定数と第２の層の格子定数との差によって生じる力によって第１および第２の層が第２の層側に折り曲げられていてもよい。 In the acceleration sensor of the present invention described above, the lattice constant of the first layer is larger than the lattice constant of the second layer, and the lattice constant of the first layer and the second layer are separated at the boundary between the stacked portion and the standing portion. The first and second layers may be bent toward the second layer by a force generated by a difference from the lattice constant.

上記本発明の加速度センサでは、第１および第２のセンサ部を備え、第１のセンサ部は、第１および第２の層を第２の層側に２回折り曲げることによって形成された第１の起立部を含み、第１のセンサ部は、基板の表面に垂直な方向の加速度を検出するものであってもよい。この場合、第１および第２のセンサ部に加えて第３のセンサ部を含んでもよい。これらの構成によれば、２次元的または３次元的に加速度を検出できる。 The acceleration sensor according to the present invention includes first and second sensor portions, and the first sensor portion is formed by bending the first and second layers twice into the second layer side. The first sensor unit may detect acceleration in a direction perpendicular to the surface of the substrate. In this case, a third sensor unit may be included in addition to the first and second sensor units. According to these configurations, acceleration can be detected two-dimensionally or three-dimensionally.

上記本発明の加速度センサでは、検出する加速度の方向が異なる複数のセンサ部を備えてもよい。この場合、検出する加速度の方向が互いにほぼ直交していることが好ましい。この構成によれば、２次元的または３次元的に加速度を検出できる。 The acceleration sensor of the present invention may include a plurality of sensor units having different acceleration directions to be detected. In this case, it is preferable that the detected acceleration directions are substantially orthogonal to each other. According to this configuration, acceleration can be detected two-dimensionally or three-dimensionally.

以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明では、同様の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。また、以下の説明ではIII−Ｖ族化合物半導体の組成比を示していない場合があるが、III族元素の組成比とＶ族元素の組成比とはほぼ等しい。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts may be denoted by the same reference numerals and overlapping description may be omitted. In the following description, the composition ratio of the group III-V compound semiconductor may not be shown, but the composition ratio of the group III element and the composition ratio of the group V element are substantially equal.

（実施形態１）
実施形態１では、本発明の第１の加速度センサの例を示す。実施形態１の加速度センサ１００ａの断面図を図１（ａ）に示す。 (Embodiment 1)
Embodiment 1 shows an example of a first acceleration sensor of the present invention. A sectional view of the acceleration sensor 100a according to the first embodiment is shown in FIG.

図１（ａ）を参照して、加速度センサ１００ａは、基板１０１と、基板１０１上に形成されたセンサ部１０２ａとを備える。センサ部１０２ａは、積層部１０３と、起立部１０４ａと、膜１３１と、起立部１０４ａの傾きを検出するためのピエゾ抵抗素子１３２とを備える。なお、図１には図示していないが、ピエゾ抵抗素子１３２には配線が接続されている。また、膜１３１は、状況に応じて省略してもよい。 Referring to FIG. 1A, an acceleration sensor 100a includes a substrate 101 and a sensor unit 102a formed on the substrate 101. The sensor unit 102a includes a stacked unit 103, an upright part 104a, a film 131, and a piezoresistive element 132 for detecting the inclination of the upright part 104a. Although not shown in FIG. 1, wiring is connected to the piezoresistive element 132. Further, the film 131 may be omitted depending on the situation.

基板１０１は、その上に半導体層を成長させることができるように、積層される半導体層に応じて選択される。基板１０１としては、たとえば、ＧａＡｓ基板や、ＩｎＰ基板、Ａｌ₂Ｏ₃基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板を用いることができる。 The substrate 101 is selected according to the stacked semiconductor layers so that a semiconductor layer can be grown thereon. As the substrate 101, for example, a GaAs substrate, InP substrate, Al ₂ O ₃ substrate, SiC substrate, or Si substrate can be used.

積層部１０３は、基板１０１上に基板１０１側から順に積層されたバッファ層１２１、層１２２、半導体層１２３〜１２５を含む多層膜で構成される。なお、積層部１０３および起立部１０４ａは、必要に応じて他の層を含んでもよい。半導体層１２３〜１２５は、内部応力によって半導体層を所定の位置で折り曲げるための層である。そのため、半導体層１２３〜１２５を構成する半導体は、半導体層１２３（第１の層）および半導体層１２５（第３の層）の格子定数が半導体層１２４（第２の層）の格子定数よりも大きくなるように選択される。 The stacked unit 103 is formed of a multilayer film including a buffer layer 121, a layer 122, and semiconductor layers 123 to 125 stacked on the substrate 101 in order from the substrate 101 side. In addition, the lamination | stacking part 103 and the standing part 104a may also contain another layer as needed. The semiconductor layers 123 to 125 are layers for bending the semiconductor layer at a predetermined position by internal stress. Therefore, in the semiconductor constituting the semiconductor layers 123 to 125, the lattice constants of the semiconductor layer 123 (first layer) and the semiconductor layer 125 (third layer) are higher than the lattice constant of the semiconductor layer 124 (second layer). Selected to be larger.

起立部１０４ａは、半導体層１２３および１２４を、半導体層１２４側に折り曲げることによって基板から立ち上がっている。起立部１０４ａは、基板１０１の表面に対して略垂直となるように形成されており、加速度を伴う移動によって揺動する揺動板として機能する。起立部１０４ａの先端には、膜１３１が形成されている。膜１３１は、センサ部１０２ａの移動によって生じる起立部１０４ａの傾きを大きくするための膜である。膜１３１の材料に特に限定はないが、たとえば、フォトレジスト膜（たとえばマイクロケム株式会社（ＭｉｃｒｏＣｈｅｍＣｏｒｐ．）のＳＵ−８）や樹脂などで形成できる。 The standing portion 104a rises from the substrate by bending the semiconductor layers 123 and 124 toward the semiconductor layer 124 side. The standing portion 104a is formed so as to be substantially perpendicular to the surface of the substrate 101, and functions as a swinging plate that swings due to movement accompanied by acceleration. A film 131 is formed at the tip of the upright portion 104a. The film 131 is a film for increasing the inclination of the upright part 104a caused by the movement of the sensor part 102a. The material of the film 131 is not particularly limited. For example, the film 131 can be formed of a photoresist film (for example, SU-8 of MicroChem Corp.) or a resin.

積層部１０３と起立部１０４ａとの境界、すなわち、半導体層１２３および１２４の折れ曲がり部には、起立部１０４ａの傾きを検出するためのピエゾ抵抗素子１３２が形成されている。ピエゾ抵抗素子（ストレインゲージ）は、歪みによって抵抗が変化する素子である。図１（ｂ）に示すように、センサ部が矢印Ｘの方向に加速度を伴って移動すると、起立部１０４ａは、通常の位置から、矢印Ｘとは逆方向に傾く。起立部１０４ａが傾くと、ピエゾ抵抗素子１３２の抵抗が変化する。起立部１０４ａの傾きは、加速度の大きさによって変化する。その結果、ピエゾ抵抗素子１３２の抵抗をモニタしたり、ピエゾ抵抗素子１３２を流れる電流をモニタしたりすることによって、基板とほぼ平行な方向における加速度の大きさを測定できる。 A piezoresistive element 132 for detecting the inclination of the rising portion 104a is formed at the boundary between the stacked portion 103 and the rising portion 104a, that is, at the bent portion of the semiconductor layers 123 and 124. Piezoresistive elements (strain gauges) are elements whose resistance changes due to strain. As shown in FIG. 1B, when the sensor unit moves in the direction of the arrow X with acceleration, the upright portion 104a is tilted in the direction opposite to the arrow X from the normal position. When the standing portion 104a is tilted, the resistance of the piezoresistive element 132 changes. The inclination of the standing portion 104a varies depending on the magnitude of acceleration. As a result, by monitoring the resistance of the piezoresistive element 132 or monitoring the current flowing through the piezoresistive element 132, the magnitude of acceleration in a direction substantially parallel to the substrate can be measured.

図２に、本発明の他の加速度センサを示す。図２の加速度センサ１００ｂは、基板１０１と、基板１０１上に形成されたセンサ部１０２ｂとを備える。センサ部１０２ｂでは、起立部１０４ｂが、半導体層１２３および１２４を折れ曲がり部１３３ａおよび１３３ｂの２箇所で折り曲げることによって形成されている。各部材は、加速度センサ１００ａと同様であるため、重複する説明を省略する。 FIG. 2 shows another acceleration sensor of the present invention. The acceleration sensor 100b of FIG. 2 includes a substrate 101 and a sensor unit 102b formed on the substrate 101. In the sensor part 102b, the standing part 104b is formed by bending the semiconductor layers 123 and 124 at two places, that is, the bent parts 133a and 133b. Since each member is the same as that of the acceleration sensor 100a, overlapping description is omitted.

加速度センサ１００ｂでは、折れ曲がり部１３３ｂから先の部分が、加速度を伴う移動によって揺動する揺動板として機能する。加速度センサ１００ｂでは、折れ曲がり部１３３ｂの部分にピエゾ抵抗素子１３２が形成され、上記揺動板の傾きが検出される。なお、折れ曲がり部１３３ｂの部分に加えて、折れ曲がり部１３３ａの部分にピエゾ抵抗素子を形成してもよい。折れ曲がり部１３３ｂの部分に形成されたピエゾ抵抗素子１３２は、図２の矢印Ｚの方向、すなわち、基板１０１の表面に対してほぼ垂直な方向における加速度を検出する。 In the acceleration sensor 100b, the portion beyond the bent portion 133b functions as a rocking plate that rocks due to the movement accompanied by the acceleration. In the acceleration sensor 100b, a piezoresistive element 132 is formed in the bent portion 133b, and the inclination of the swing plate is detected. Note that a piezoresistive element may be formed in the bent portion 133a in addition to the bent portion 133b. The piezoresistive element 132 formed at the bent portion 133b detects acceleration in the direction of arrow Z in FIG. 2, that is, in a direction substantially perpendicular to the surface of the substrate 101.

以下に、加速度センサ１００ｂの具体的な構成の一例およびその製造方法の一例について、図面を参照しながら説明する。なお、図３（ｂ）〜図６（ｂ）は上面図であり、図３（ａ）〜図６（ａ）は図３（ｂ）〜図６（ｂ）の点線部分における断面図である。 Hereinafter, an example of a specific configuration of the acceleration sensor 100b and an example of a manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings. 3 (b) to 6 (b) are top views, and FIGS. 3 (a) to 6 (a) are cross-sectional views taken along dotted lines in FIGS. 3 (b) to 6 (b). .

まず、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、基板１０１上に、バッファ層１２１、層１２２、半導体層１２３、半導体層１２４、半導体層１２５を含む多層膜１３０を形成する。バッファ層１２１は、結晶性が良好な半導体層を基板１０１上に形成するための層である。層１２２は、エッチングによって選択的に除去しやすい材料で形成される。 First, as illustrated in FIGS. 3A and 3B, a multilayer film 130 including a buffer layer 121, a layer 122, a semiconductor layer 123, a semiconductor layer 124, and a semiconductor layer 125 is formed on a substrate 101. The buffer layer 121 is a layer for forming a semiconductor layer with favorable crystallinity over the substrate 101. The layer 122 is formed using a material that can be selectively removed by etching.

半導体層１２３〜１２５を構成する半導体は、半導体層１２３および１２５の格子定数が半導体層１２４の格子定数よりも大きくなるように選択される。また、実施形態１の加速度センサでは、半導体層１２３と半導体層１２５とは、ほぼ同じ組成の材料で形成することが好ましい。これらの半導体層は、化合物半導体（たとえばIII−Ｖ族化合物半導体）で形成することが好ましい。III−Ｖ族化合物半導体などの化合物半導体の格子定数は、組成によって変化させることができる。半導体層１２４／半導体層１２３（および１２５）の具体的な組み合わせとしては、たとえば、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ、Ｓｉ／ＳｉＧｅ、ＧａＮ／ＡｌＧａＮ、ＧａＮ／ＩｎＧａＮなどが挙げられる。これらの半導体層の組成比、厚さおよび折れ曲がり部の長さを変化させることによって、半導体層１２４が折れ曲がる角度を調節することができる。 The semiconductors constituting the semiconductor layers 123 to 125 are selected so that the lattice constants of the semiconductor layers 123 and 125 are larger than the lattice constant of the semiconductor layer 124. In the acceleration sensor according to the first embodiment, the semiconductor layer 123 and the semiconductor layer 125 are preferably formed using materials having substantially the same composition. These semiconductor layers are preferably formed of a compound semiconductor (for example, a III-V group compound semiconductor). The lattice constant of a compound semiconductor such as a III-V compound semiconductor can be changed depending on the composition. Specific examples of the combination of the semiconductor layer 124 / semiconductor layer 123 (and 125) include GaAs / InGaAs, Si / SiGe, GaN / AlGaN, GaN / InGaN, and the like. The angle at which the semiconductor layer 124 is bent can be adjusted by changing the composition ratio, thickness, and length of the bent portion of these semiconductor layers.

なお、本発明の加速度センサは、必要に応じて、図３に図示していない層を備えてもよい（以下の実施形態においても同様である）。本発明の加速度センサで用いられる多層膜の一例の構成を表１に示す。 In addition, the acceleration sensor of this invention may be provided with the layer which is not illustrated in FIG. 3 as needed (this is the same also in the following embodiment). Table 1 shows an example of the structure of the multilayer film used in the acceleration sensor of the present invention.

表１の多層膜は、バッファ層１２１からキャップ層までこの順序で積層されている。エッチングストップ層〜キャップ層までが図３（ａ）の多層膜１３０に相当する。

The multilayer films in Table 1 are laminated in this order from the buffer layer 121 to the cap layer. The layers from the etching stop layer to the cap layer correspond to the multilayer film 130 in FIG.

半導体層１２４の折れ曲がり部の曲率半径Ｒは、通常、以下の式で表される。
Ｒ＝（ａ／Δａ）・｛（ｔ１＋ｔ２）／２｝
ここで、ａは半導体層１２４（ＧａＡｓ層）の格子定数であり、５．６５３３オングストロームである。また、Δａは、半導体層１２３（Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.8Ａｓ層）の格子定数（５．７３４３オングストローム）と半導体層１２４（ＧａＡｓ層）の格子定数との差である。また、ｔ１は半導体層１２３の厚さ（単位：オングストローム）であり、ｔ２は半導体層１２４の厚さ（単位：オングストローム）である。 The radius of curvature R of the bent portion of the semiconductor layer 124 is usually represented by the following equation.
R = (a / Δa) · {(t1 + t2) / 2}
Here, a is a lattice constant of the semiconductor layer 124 (GaAs layer) and is 5.6533 angstroms. Δa is the difference between the lattice constant (5.7343 Å) of the semiconductor layer 123 (In _0.2 Ga _0.8 As layer) and the lattice constant of the semiconductor layer 124 (GaAs layer). Further, t1 is the thickness (unit: angstrom) of the semiconductor layer 123, and t2 is the thickness (unit: angstrom) of the semiconductor layer 124.

折れ曲がり部の長さを適切な長さとすることによって、半導体層１２４は約９０°の角度に折り曲げられる。表１中、エッチングストップ層は、溝４１および４２を形成する際に、半導体層１２４の表面でエッチングを止めるために形成される。キャップ層は、ＩｎＧａＡｓ層中のＩｎの蒸発を防止するための層である。 By setting the length of the bent portion to an appropriate length, the semiconductor layer 124 is bent at an angle of about 90 °. In Table 1, the etching stop layer is formed to stop etching on the surface of the semiconductor layer 124 when the grooves 41 and 42 are formed. The cap layer is a layer for preventing evaporation of In in the InGaAs layer.

上述したように、ＩｎＧａＡｓからなる半導体層１２３および１２５の格子定数は、ＧａＡｓからなる半導体層１２４の格子定数よりも大きい。ＩｎＧａＡｓ層におけるＩｎの組成比を多くするほどＧａＡｓ層との格子定数の差を大きくでき、両者の格子定数の差を７％程度とすることも可能である。 As described above, the lattice constants of the semiconductor layers 123 and 125 made of InGaAs are larger than the lattice constant of the semiconductor layer 124 made of GaAs. As the In composition ratio in the InGaAs layer is increased, the difference in lattice constant with the GaAs layer can be increased, and the difference in lattice constant between the two can be set to about 7%.

基板１０１上の各層は公知の方法で形成でき、たとえば、分子線エピタキシャル成長法（ＭＢＥ法）、有機金属化学的気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）などで形成できる。 Each layer on the substrate 101 can be formed by a known method, for example, a molecular beam epitaxial growth method (MBE method), a metal organic chemical vapor deposition method (MOCVD method), a chemical vapor deposition method (CVD method), or the like. it can.

次に、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィおよびエッチングによって、多層膜１３０の一部を除去して溝４１および４２を形成する。溝４１および４２は、半導体層１２３および１２４を折り曲げる部分に形成する。溝４１および４２は、半導体層１２４がエッチングされないような条件で形成することが好ましい。そのために、半導体層１２４のエッチングレートよりもエッチングストップ層のエッチングレートが高いエッチング条件でエッチングストップ層をエッチングする。エッチングは、公知の方法で行うことができ、ウエットエッチングであってもドライエッチングであってもよい。 Next, as shown in FIGS. 4A and 4B, grooves 41 and 42 are formed by removing a part of the multilayer film 130 by photolithography and etching. The grooves 41 and 42 are formed in portions where the semiconductor layers 123 and 124 are bent. The grooves 41 and 42 are preferably formed under conditions such that the semiconductor layer 124 is not etched. For this purpose, the etching stop layer is etched under etching conditions in which the etching rate of the etching stop layer is higher than the etching rate of the semiconductor layer 124. Etching can be performed by a known method, and may be wet etching or dry etching.

次に、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、膜１３１、ピエゾ抵抗素子１３２、配線１３４および電極パッド１３５を形成する。ピエゾ抵抗素子１３２は、配線１３４によって電極パッド１３５に接続される。これらは、蒸着法、スパッタリング法、フォトリソ・エッチング法などを含む公知の方法で形成できる。膜１３１には、たとえば、フォトレジスト膜を用いることができる。膜１３１のサイズは、膜１３１が慣性質量として機能するサイズであればよい。一例では、厚さ１μｍ〜３００μｍのレジスト膜（上記ＳＵ−８）を用いることができる。配線１３４および電極パッド１３５は、導電性が高い材料で形成でき、たとえば、Ｔｉ膜とＡｕ膜との積層膜を用いることができる。 Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, a film 131, a piezoresistive element 132, a wiring 134, and an electrode pad 135 are formed. The piezoresistive element 132 is connected to the electrode pad 135 by a wiring 134. These can be formed by a known method including a vapor deposition method, a sputtering method, a photolithographic etching method, and the like. For the film 131, for example, a photoresist film can be used. The size of the film 131 may be any size as long as the film 131 functions as an inertial mass. In one example, a resist film (SU-8) having a thickness of 1 μm to 300 μm can be used. The wiring 134 and the electrode pad 135 can be formed of a material having high conductivity. For example, a laminated film of a Ti film and an Au film can be used.

ピエゾ抵抗素子１３２の形成方法の一例について説明する。まず、ピエゾ抵抗素子１３２を形成する部分に、必要に応じて、ＳｉＯ₂膜などの絶縁膜を形成する。その後、絶縁膜上に、ポリシリコン膜を形成し、フォトリソグラフィー・エッチング工程でポリシリコン膜をパターニングすることによってポリシリコン細線を形成する。このポリシリコン細線はピエゾ抵抗を示す。最後に、ポリシリコン細線に接続された配線および電極パッドを形成する。このようにして、ピエゾ抵抗素子１３２が形成される。なお、ピエゾ抵抗素子１３２は、ポリシリコン細線に限らず、他の材料（たとえばＣｕ−Ｎｉ系、Ｎｉ−Ｃｒ系の材料）で形成してもよい。 An example of a method for forming the piezoresistive element 132 will be described. First, an insulating film such as a SiO ₂ film is formed on the portion where the piezoresistive element 132 is formed, if necessary. Thereafter, a polysilicon film is formed on the insulating film, and a polysilicon thin line is formed by patterning the polysilicon film in a photolithography etching process. This polysilicon thin wire shows piezoresistance. Finally, wirings and electrode pads connected to the polysilicon thin wires are formed. In this way, the piezoresistive element 132 is formed. Note that the piezoresistive element 132 is not limited to a polysilicon wire, and may be formed of other materials (for example, Cu—Ni-based or Ni—Cr-based materials).

次に、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、起立部１０４ｂを形成するときに基板１０１から分離する部分に溝５１を形成する。溝５１は、溝４１とともに四角形を形成するように形成される。また、溝５１は、層１２２に到達するように形成される。溝５１は、公知のエッチング法で形成できる。溝５１によって、起立部１０４ｂの大きさが規定される。起立部１０４ｂの大きさに特に制限はなく、たとえば、１００μｍ角〜１０００μｍ角の範囲としてもよい。 Next, as shown in FIGS. 6A and 6B, a groove 51 is formed in a portion that is separated from the substrate 101 when the upstanding portion 104b is formed. The groove 51 is formed so as to form a square together with the groove 41. Further, the groove 51 is formed so as to reach the layer 122. The groove 51 can be formed by a known etching method. The size of the upright portion 104b is defined by the groove 51. There is no restriction | limiting in particular in the magnitude | size of the standing part 104b, For example, it is good also as the range of 100 micrometers square-1000 micrometers square.

次に、層１２２の一部をウエットエッチング法によって選択的に除去する。層１２２は、溝５１を介して除去される。この工程によって、溝４１と溝５１とで囲まれた部分に存在する層１２２を除去する。ウエットエッチングは、層１２２のエッチングレートと層１２２以外の層とのエッチングレートとが異なる条件で行う必要がある。たとえば、Ｈ₃ＰＯ₄：Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝３：１：５（体積比）の割合で混合されたエッチング液を用いてエッチングを行えばよい。 Next, part of the layer 122 is selectively removed by a wet etching method. The layer 122 is removed through the groove 51. By this step, the layer 122 existing in the portion surrounded by the groove 41 and the groove 51 is removed. The wet etching needs to be performed under conditions where the etching rate of the layer 122 is different from the etching rate of the layers other than the layer 122. For example, etching may be performed using an etching solution mixed at a ratio of H ₃ PO ₄ : H ₂ O ₂ : H ₂ O = 3: 1: 5 (volume ratio).

このとき、半導体層１２３の格子定数は半導体層１２４の格子定数よりも大きいため、半導体層１２４は、多層膜１３０が除去された部分、すなわち溝４１（積層部１０３と起立部１０４ｂとの境界部分）および溝４２の部分で半導体層１２４側に折れ曲がる。一方、多層膜１３０が除去されていない部分には半導体層１２５を含む多層膜が存在するため、半導体層１２４が折れ曲がることが抑制される。その結果、図２に示すように、基板１０１から立ち上がった起立部１０４ｂが形成される。このようにして、加速度センサ１００ｂを形成できる。なお、加速度センサ１００ａは溝４１を形成しないことを除いて加速度センサ１００ｂと同様の方法で形成できる。 At this time, since the lattice constant of the semiconductor layer 123 is larger than the lattice constant of the semiconductor layer 124, the semiconductor layer 124 has a portion where the multilayer film 130 is removed, that is, a groove 41 (a boundary portion between the stacked portion 103 and the standing portion 104 b). ) And the groove 42 are bent toward the semiconductor layer 124. On the other hand, since the multilayer film including the semiconductor layer 125 exists in a portion where the multilayer film 130 is not removed, the semiconductor layer 124 is prevented from being bent. As a result, as shown in FIG. 2, an upright portion 104b rising from the substrate 101 is formed. In this way, the acceleration sensor 100b can be formed. The acceleration sensor 100a can be formed by the same method as the acceleration sensor 100b except that the groove 41 is not formed.

（実施形態２）
実施形態２では、本発明の第２の加速度センサの例を示す。実施形態２の加速度センサ１００ｃの斜視図を図７（ａ）に示す。 (Embodiment 2)
Embodiment 2 shows an example of a second acceleration sensor of the present invention. FIG. 7A shows a perspective view of the acceleration sensor 100c according to the second embodiment.

加速度センサ１００ｃは、基板１０１と、基板１０１上に形成されたセンサ部１０２ｃとを備える。センサ部１０２ｃは、起立部１０４ａと、起立部１０４ａから突き出すように形成された薄膜１３６とを備える。薄膜１３６は、基板の表面に対してほぼ垂直になるように形成されている。起立部１０４ａは、加速度センサ１００ａの起立部１０４ａと同様であるため、重複する説明は省略する。 The acceleration sensor 100 c includes a substrate 101 and a sensor unit 102 c formed on the substrate 101. The sensor unit 102c includes an upright part 104a and a thin film 136 formed so as to protrude from the upright part 104a. The thin film 136 is formed so as to be substantially perpendicular to the surface of the substrate. The upright portion 104a is the same as the upright portion 104a of the acceleration sensor 100a, and thus a duplicate description is omitted.

薄膜１３６は、板バネとして機能する。薄膜１３６の材料に特に限定はないが、半導体層１２３および１２４（たとえばIII−Ｖ族化合物半導体）よりも機械的強度が大きい材料で形成することが好ましい。薄膜１３６は、たとえば、ＳｉＯ₂、Ｆｅ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｐｔおよびこれらの複合材で形成できる。薄膜１３６の厚さは、薄膜１３６の材料や加速度センサの用途によって異なるが、たとえば、数十μｍ〜数百μｍの範囲としてもよい。 The thin film 136 functions as a leaf spring. There is no particular limitation on the material of the thin film 136, but it is preferable that the thin film 136 be formed of a material having higher mechanical strength than the semiconductor layers 123 and 124 (for example, III-V compound semiconductor). Film 136 can be formed, for example, in _{SiO 2, Fe, Fe-Ni} , Pt and their composites. The thickness of the thin film 136 varies depending on the material of the thin film 136 and the application of the acceleration sensor, but may be in the range of several tens of μm to several hundreds of μm, for example.

薄膜１３６のうち、起立部１０４ａから飛び出した部分には、ピエゾ抵抗素子１３２が形成されている。薄膜１３６の先端部には、加速度を伴うセンサ部の移動によって生じる薄膜１３６の曲がりを大きくするための膜１３１が形成されている。 A piezoresistive element 132 is formed in a portion of the thin film 136 that protrudes from the standing portion 104a. A film 131 is formed at the tip of the thin film 136 to increase the bending of the thin film 136 caused by the movement of the sensor unit accompanying acceleration.

センサ部が図７（ａ）の矢印Ａの方向に加速度を伴って移動すると、薄膜１３６が曲がり、その曲がりがピエゾ抵抗素子１３２によって検出される。したがって、加速度センサ１００ｃによれば、基板の表面に平行な矢印Ａの方向の加速度を検出できる。 When the sensor unit moves in the direction of arrow A in FIG. 7A with acceleration, the thin film 136 bends and the bend is detected by the piezoresistive element 132. Therefore, according to the acceleration sensor 100c, the acceleration in the direction of the arrow A parallel to the surface of the substrate can be detected.

なお、実施形態２の加速度センサは、起立部１０４ａの代わりに、加速度センサ１００ｂの起立部１０４ｂを用いたものでもよい。その場合の加速度センサ１００ｄを図７（ｂ）に示す。 In addition, the acceleration sensor of Embodiment 2 may use the standing part 104b of the acceleration sensor 100b instead of the standing part 104a. The acceleration sensor 100d in that case is shown in FIG.

加速度センサ１００ｄは、基板１０１と、基板１０１上に形成されたセンサ部１０２ｄとを備える。センサ部１０２ｄは、起立部１０４ｂと、起立部１０４ｂの先端から突き出すように形成された薄膜１３６とを備える。薄膜１３６は、基板の表面に対してほぼ平行になるように形成されている。起立部１０４ｂは、加速度センサ１００ｂの起立部１０４ｂと同様であるため、重複する説明は省略する。 The acceleration sensor 100d includes a substrate 101 and a sensor unit 102d formed on the substrate 101. The sensor unit 102d includes a standing part 104b and a thin film 136 formed so as to protrude from the tip of the standing part 104b. The thin film 136 is formed so as to be substantially parallel to the surface of the substrate. The upright portion 104b is the same as the upright portion 104b of the acceleration sensor 100b, and a duplicate description is omitted.

センサ部１０２ｄでも、センサ部１０２ｃと同様に、薄膜１３６上に、膜１３１およびピエゾ抵抗素子１３２が形成されている。センサ部が図７（ｂ）の矢印Ｂの方向に加速度を伴って移動すると、薄膜１３６が曲がり、その曲がりがピエゾ抵抗素子１３２によって検出される。したがって、加速度センサ１００ｄによれば、基板の表面に垂直な方向の加速度の大きさを測定できる。 Also in the sensor unit 102d, the film 131 and the piezoresistive element 132 are formed on the thin film 136, as in the sensor unit 102c. When the sensor unit moves in the direction of arrow B in FIG. 7B with acceleration, the thin film 136 bends and the bend is detected by the piezoresistive element 132. Therefore, according to the acceleration sensor 100d, the magnitude of acceleration in the direction perpendicular to the surface of the substrate can be measured.

薄膜１３６は、蒸着法やスパッタリング法などで形成できる。薄膜１３６は、たとえば、エッチングによって除去可能な膜の上に形成したのち、その膜を除去することによって下地層から分離できる。それ以外の部分は、実施形態１で説明した加速度センサと同様に形成できる。 The thin film 136 can be formed by an evaporation method, a sputtering method, or the like. The thin film 136 can be separated from the base layer by, for example, forming the thin film 136 on a film that can be removed by etching and then removing the film. Other portions can be formed in the same manner as the acceleration sensor described in the first embodiment.

（実施形態３）
実施形態３では、本発明の加速度センサの他の例を示す。実施形態３の加速度センサ１００ｅの斜視図を図８に示す。 (Embodiment 3)
Embodiment 3 shows another example of the acceleration sensor of the present invention. FIG. 8 shows a perspective view of the acceleration sensor 100e of the third embodiment.

加速度センサ１００ｅは、３つのセンサ部を備える。加速度センサ１００ｅは、基板１０１と、基板１０１上に形成されたセンサ部１０２ａ１、１０２ａ２および１０２ｂを備える。センサ部１０２ａ１および１０２ａ２は実施形態１で説明したセンサ部１０２ａと同様であり、センサ部１０２ｂ（第１のセンサ部）は実施形態１で説明したセンサ部１０２ｂと同様である。 The acceleration sensor 100e includes three sensor units. The acceleration sensor 100e includes a substrate 101 and sensor units 102a1, 102a2, and 102b formed on the substrate 101. The sensor units 102a1 and 102a2 are the same as the sensor unit 102a described in the first embodiment, and the sensor unit 102b (first sensor unit) is the same as the sensor unit 102b described in the first embodiment.

センサ部１０２ａ１、１０２ａ２および１０２ｂは、起立部が傾きやすい方向が、互いに直交するように形成される。具体的には、図８に示すＸＹＺ軸を仮定したときに、センサ部１０２ａ１の起立部、センサ部１０２ａ２の起立部、およびセンサ部１０２ｂの起立部は、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の方向に傾きやすい。そのため、センサ部１０２ａ１は方向Ａ（Ｘ軸方向）における加速度を検出し、センサ部１０２ａ２は方向Ｂ（Ｙ軸方向）における加速度を検出し、センサ部１０２ｂは方向Ｃ（Ｚ軸方向）における加速度を検出する。このように、互いに直交する３方向の加速度を検出できる加速度センサを備える加速度センサ１００ｅによれば、加速度を３次元的に検出できる。 The sensor portions 102a1, 102a2, and 102b are formed so that the directions in which the standing portions are inclined are orthogonal to each other. Specifically, when the XYZ axes shown in FIG. 8 are assumed, the rising part of the sensor unit 102a1, the rising part of the sensor unit 102a2, and the rising part of the sensor unit 102b are respectively the X axis, the Y axis, and the Z axis. Easy to tilt in the direction of the axis. Therefore, the sensor unit 102a1 detects acceleration in the direction A (X-axis direction), the sensor unit 102a2 detects acceleration in the direction B (Y-axis direction), and the sensor unit 102b detects acceleration in the direction C (Z-axis direction). To detect. Thus, according to the acceleration sensor 100e provided with the acceleration sensor which can detect the acceleration of the three directions orthogonal to each other, the acceleration can be detected three-dimensionally.

なお、本発明の加速度センサは、センサ部１０２ａ１、１０２ａ２および１０２ｂのうちのいずれか２つのみを備えるものであってもよい。この場合、加速度を２次元的に検出できる。 Note that the acceleration sensor of the present invention may include only two of the sensor units 102a1, 102a2, and 102b. In this case, acceleration can be detected two-dimensionally.

また、センサ部１０２ａ１および１０２ａ２の代わりに実施形態２で説明したセンサ部１０２ｃを用いてもよく、センサ部１０２ｂの代わりに実施形態２で説明したセンサ部１０２ｄを用いてもよい。 Further, the sensor unit 102c described in the second embodiment may be used instead of the sensor units 102a1 and 102a2, and the sensor unit 102d described in the second embodiment may be used instead of the sensor unit 102b.

また、本発明の加速度センサは、感度が異なる複数の加速度センサを備えてもよい。加速度センサの感度は、膜１３１の位置、大きさおよび材質や、半導体層の厚さ、起立部の大きさなどによって制御できる。また、実施形態２で説明したように、バネ材として機能するプレートを用いることによって感度を変化させることも可能である。 The acceleration sensor of the present invention may include a plurality of acceleration sensors having different sensitivities. The sensitivity of the acceleration sensor can be controlled by the position, size, and material of the film 131, the thickness of the semiconductor layer, the size of the upright portion, and the like. Further, as described in the second embodiment, the sensitivity can be changed by using a plate that functions as a spring material.

以上、本発明の実施形態について例を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の技術的思想に基づいて他の実施形態に適用できる。 The embodiments of the present invention have been described above by way of examples, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be applied to other embodiments based on the technical idea of the present invention.

本発明の加速度センサは、加速度センサ、およびそれが用いられる様々な分野に利用できる。特に、微小なサイズに形成できるという点から、本発明の加速度センサは、携帯用通信機器、家電製品、ナビゲーションシステム、玩具などの分野に特に好適に用いられる。 The acceleration sensor of the present invention can be used in an acceleration sensor and various fields in which it is used. In particular, the acceleration sensor of the present invention is particularly suitably used in the fields of portable communication devices, home appliances, navigation systems, toys and the like because it can be formed in a very small size.

本発明の加速度センサの（ａ）一例および（ｂ）機能を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically (a) an example and (b) function of the acceleration sensor of this invention. 本発明の加速度センサの他の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically another example of the acceleration sensor of this invention. 本発明の加速度センサの製造方法について一例の一工程を模式的に示す（ａ）断面図および（ｂ）上面図である。It is (a) sectional drawing and (b) top view which show typically one process of an example about the manufacturing method of the acceleration sensor of this invention. 図３の次の工程の一例を模式的に示す（ａ）断面図および（ｂ）上面図である。It is (a) sectional drawing and (b) top view which show typically an example of the next process of FIG. 図４の次の工程の一例を模式的に示す（ａ）断面図および（ｂ）上面図である。It is (a) sectional drawing and (b) top view which show typically an example of the next process of FIG. 図５の次の工程の一例を模式的に示す（ａ）断面図および（ｂ）上面図である。It is (a) sectional drawing and (b) top view which show typically an example of the next process of FIG. 本発明の加速度センサのその他の例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the other example of the acceleration sensor of this invention. 本発明の加速度センサのその他の例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the other example of the acceleration sensor of this invention.

Explanation of symbols

１００ａ〜１００ｅ加速度センサ
１０１基板
１０２ａ〜１０２ｄセンサ部
１０３積層部
１０４ａ、１０４ｂ起立部
１２１バッファ層
１２２層
１２３半導体層（第１の層）
１２４半導体層（第２の層）
１２５半導体層（第３の層）
１３０多層膜
１３１膜
１３２ピエゾ抵抗素子（歪み計測手段）
１３３ａ、１３３ｂ折れ曲がり部
１３６薄膜 100a to 100e Acceleration sensor 101 Substrate 102a to 102d Sensor part 103 Laminated part 104a, 104b Standing part 121 Buffer layer 122 layer 123 Semiconductor layer (first layer)
124 Semiconductor layer (second layer)
125 Semiconductor layer (third layer)
130 multilayer film 131 film 132 piezoresistive element (strain measuring means)
133a, 133b bent portion 136 thin film

Claims

An acceleration sensor comprising a substrate and at least one sensor unit formed on the substrate,
The sensor unit includes a stacked unit including first and second layers arranged in order from the substrate side on the substrate, and an upright unit formed by bending at least the first and second layers. And detecting means for detecting the inclination of the upright portion,
Unlike the lattice constant of the first layer and the lattice constant of the second layer,
An acceleration sensor in which the upright portion is tilted by movement of the sensor portion with acceleration.

The detection means includes strain measurement means formed in the bent portions of the first and second layers,
The acceleration sensor according to claim 1, wherein a resistance of the strain measuring unit is changed by tilting the upright portion.

The acceleration sensor according to claim 1, wherein a film for increasing the inclination of the upright portion caused by the movement of the sensor portion with acceleration is formed on a part of the upright portion.

An acceleration sensor comprising a substrate and at least one sensor unit formed on the substrate,
The sensor unit includes a stacked unit including first and second layers arranged in order from the substrate side on the substrate, and an upright unit formed by bending at least the first and second layers. A thin film formed so as to protrude from the upright portion, and a detecting means for detecting deformation of the thin film,
Unlike the lattice constant of the first layer and the lattice constant of the second layer,
An acceleration sensor in which the thin film is deformed by movement of the sensor unit accompanied by acceleration.

The detection means includes strain measurement means formed on the thin film,
The acceleration sensor according to claim 4, wherein a resistance of the strain measuring unit is changed by bending the thin film.

The acceleration sensor according to claim 4 or 5, wherein a film for enlarging the bending of the thin film caused by the movement of the sensor unit with acceleration is formed on a part of the thin film.

The lattice constant of the first layer is greater than the lattice constant of the second layer;
At the boundary between the stacked portion and the upright portion, the first and second layers are moved to the second layer by a force generated by the difference between the lattice constant of the first layer and the lattice constant of the second layer. The acceleration sensor according to claim 1, wherein the acceleration sensor is bent sideways.

1st and 2nd sensor part is provided, The said 1st sensor part contains the 1st standing part formed by bending the said 1st and 2nd layer twice to the said 2nd layer side ,
The acceleration sensor according to claim 1, wherein the first sensor unit detects an acceleration in a direction perpendicular to a surface of the substrate.

The acceleration sensor according to any one of claims 1 to 8, further comprising a plurality of sensor units having different directions of acceleration to be detected.