JP2012220376A - Acceleration sensor - Google Patents

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Kazuo Eda
和夫 江田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the service life and yield of an acceleration sensor.SOLUTION: A main body 1 includes a box-like frame part 1a, one side of which is opened, and a movable part 1b located inside a side wall portion 1a1 thereof. The movable part 1b is mounted rotatably on a pair of beams 1c as a rotation shaft which connects between the both sides of the movable part 1b and insides of the side face of the frame part 1a. The movable part 1b is provided with a movable electrode 6 at a first fixed board 2 side thereof. The first fixed board 2 is provided, at both sides of the rotation shaft in plan view, with first and second fixed electrodes 4A and 4B facing the movable electrode 6. Defining an area of the first fixed board 2, which is located between the first fixed electrode 4A and the second fixed electrode 4B in plan view, as a space portion 7A; and an area of the movable part 1b, which faces the space portion 7A, as a space-facing portion 7B, at least one of the space portion 7A and the space-facing portion 7B has a concave portion 8 formed therein.

Description

本願発明は、加速度センサに関するものである。   The present invention relates to an acceleration sensor.

従来から、マイクロマシンニング技術を利用して可動電極と固定電極が形成された加速度センサチップが提案されている。   Conventionally, an acceleration sensor chip in which a movable electrode and a fixed electrode are formed using a micromachining technique has been proposed.

例えば、特開2010−272696号公報(特許文献1)に記載された加速度センサである。   For example, an acceleration sensor described in JP 2010-272696 A (Patent Document 1).

この加速度センサは、静電容量型の加速度センサであって、図13に示すように、半導体基板であるSOI基板を用いて形成されたセンサ本体1’と、第一のガラス基板を用いて形成されセンサ本体1’の一表面側(図13における上面側)に固定された第一の固定基板2’と、第2のガラス基板を用いて形成されセンサ本体1’の他表面側に固定された第2の固定基板3’とを備えている。   This acceleration sensor is a capacitance-type acceleration sensor, and as shown in FIG. 13, formed using a sensor body 1 ′ formed using an SOI substrate, which is a semiconductor substrate, and a first glass substrate. The first fixed substrate 2 ′ fixed to one surface side (upper surface side in FIG. 13) of the sensor body 1 ′ and the second glass substrate are formed and fixed to the other surface side of the sensor body 1 ′. And a second fixed substrate 3 ′.

センサ本体1’は、2つの平面視矩形状の開口窓が上記一表面に沿って並設されたフレーム部11’と、フレーム部11’の各開口窓の内側において各固定基板2’,3’から離間して配置された2つの平面視矩形状の重り部13’と、フレーム部11’の各開口窓の内側で重り部13’を挟む形で配置され上記一表面側においてフレーム部11’と重り部13’とを連結した各一対の支持ばね部14’とを備えており、フレーム部11’が各固定基板2’,3’と接合されている。   The sensor body 1 ′ includes a frame portion 11 ′ in which two opening windows having a rectangular shape in plan view are arranged along the one surface, and the fixed substrates 2 ′ and 3 inside the opening windows of the frame portion 11 ′. The two weight parts 13 ′ having a rectangular shape when viewed from above and the weight parts 13 ′ are disposed inside the respective opening windows of the frame part 11 ′, and the frame part 11 is disposed on the one surface side. A pair of support spring portions 14 ′ connecting the “and the weight portions 13” are provided, and the frame portion 11 ′ is joined to the fixed substrates 2 ′ and 3 ′.

第一の固定基板2’において各重り部13’それぞれに対向する部位ごとに金属薄膜(例えば、Al−Si膜など)からなる2つの固定電極25’が並設されるとともに、各重り部13’に可動電極15’が設けられており、また、センサ本体1の重り部13は、支持ばね部14’の両側の部分で平面サイズが同じであるにもかかわらず互いに質量が異なっている。   In the first fixed substrate 2 ′, two fixed electrodes 25 ′ made of a metal thin film (for example, an Al—Si film) are arranged in parallel for each portion facing each weight 13 ′, and each weight 13 'Is provided with a movable electrode 15', and the weights 13 of the sensor body 1 are different in mass from each other in spite of having the same planar size at both sides of the support spring part 14 '.

そして注目すべきは、センサ本体1’は、隣り合う開口窓それぞれに配置された2つの重り部13’に関して、平面視において一方の重り部13’が他方の重り部13’を180°回転させた形で形成されており、これらの重り部13’が振動することにより、対をなす固定電極25’と可動電極15’との対向面積が変化し、可変容量コンデンサの静電容量が変化する。当該静電容量の変化を検出することで図13におけるx軸方向とz軸方向の加速度を検知することが可能となる。   It should be noted that the sensor body 1 ′ has one weight portion 13 ′ that rotates the other weight portion 13 ′ by 180 ° in plan view with respect to the two weight portions 13 ′ disposed in the adjacent opening windows. When these weight portions 13 'vibrate, the opposing area of the paired fixed electrode 25' and movable electrode 15 'changes, and the capacitance of the variable capacitor changes. . By detecting the change in the capacitance, acceleration in the x-axis direction and the z-axis direction in FIG. 13 can be detected.

特開2010−272696号公報JP 2010-272696 A

ところで、図13に示すように、上記従来の加速度センサは平面視において二つの固定電極2’に挟まれた第一の固定基板2’の領域を間隔部分7A’とし、間隔部分7A’と対向する重り部13’上の領域を間隔対向部分7B’とした場合、間隔部分7A’と間隔対向部分7Bとの間の距離が近接していた。   By the way, as shown in FIG. 13, in the conventional acceleration sensor, the area of the first fixed substrate 2 ′ sandwiched between the two fixed electrodes 2 ′ in the plan view is defined as an interval portion 7A ′ and is opposed to the interval portion 7A ′. When the region on the weight portion 13 ′ to be used is the interval facing portion 7B ′, the distance between the interval portion 7A ′ and the interval facing portion 7B is close.

その結果、第一の固定基板2’と重り部13’が帯電した際、両者間に静電気力に加わり重り部13’が変位し、第一の固定基板2’と接触する可能性があった。例えば第一の固定基板2’とフレーム部11’を陽極接合によって直接接合すると、大きな静電気力が加わることで第一の固定基板2’と重り部13’が強い力で接触し、両者が固着することが考えられ、その結果として特性異常が起こる。   As a result, when the first fixed substrate 2 ′ and the weight portion 13 ′ are charged, there is a possibility that the weight portion 13 ′ is displaced due to an electrostatic force between them and comes into contact with the first fixed substrate 2 ′. . For example, when the first fixed substrate 2 ′ and the frame portion 11 ′ are directly bonded by anodic bonding, a large electrostatic force is applied so that the first fixed substrate 2 ′ and the weight portion 13 ′ come into contact with each other with a strong force, and both are fixed. As a result, characteristic abnormalities occur.

本願発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、加速度センサの可動部が対向部分に接触しづらい加速度センサを提供することにある。   This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide the acceleration sensor in which the movable part of an acceleration sensor is hard to contact an opposing part.

本願発明の加速度センサは本体と、本体の一面に形成された第一の固定基板とを有し、前記本体は前記一面が開口した箱状の枠体部とその枠体部内側に位置する可動体部とを有し、前記可動体部は当該可動体部両側と前記枠体部の内側とを接続する一対のビームを回動軸として回動可能に設けられており、前記可動体部の前記第一の固定基板側には可動電極が設けられており、前記第一の固定基板には平面視で前記回動軸を挟んだ両側となる部分に第一および第二の固定電極が前記可動電極に対向するように設けられており、平面視において前記第一の固定電極と前記第二の固定電極に挟まれた前記第一の固定基板の領域を間隔部分とし、前記間隔部分と対向する可動体部の領域を間隔対向部分とした場合において、前記間隔部分と前記間隔対向部分の少なくともいずれか一方に凹部を設けたこと特徴とする。   The acceleration sensor according to the present invention includes a main body and a first fixed substrate formed on one surface of the main body, and the main body is a box-shaped frame body having an opening on the one surface and a movable body positioned inside the frame body. The movable body portion is provided so as to be rotatable about a pair of beams that connect both sides of the movable body portion and the inside of the frame body portion. A movable electrode is provided on the first fixed substrate side, and the first and second fixed electrodes are disposed on both sides of the first fixed substrate on both sides of the rotation shaft in plan view. An area of the first fixed substrate sandwiched between the first fixed electrode and the second fixed electrode in the plan view is provided as an interval portion, and is opposed to the interval portion in plan view. In the case where the region of the movable body portion to be used is the interval facing portion, the interval portion and the interval Wherein the provision of the recess in at least one countercurrent part.

またこの加速度センサの前記凹部は前記第一の固定基板を薄肉にすることで前記間隔部分に形成することが好ましい。   Moreover, it is preferable to form the said recessed part of this acceleration sensor in the said space | interval part by making said 1st fixed board | substrate thin.

またこの加速度センサの前記凹部は前記第一の固定基板を貫通することで前記間隔部分に形成することが好ましい。   Moreover, it is preferable to form the said recessed part of this acceleration sensor in the said space | interval part by penetrating said 1st fixed board | substrate.

またこの加速度センサの前記凹部は前記第一及び第二の固定電極を厚肉にすることで前記間隔部分に形成することが好ましい。   Moreover, it is preferable to form the said recessed part of this acceleration sensor in the said space | interval part by thickening said 1st and 2nd fixed electrode.

またこの加速度センサの前記凹部は前記可動体部における前記間隔対向部分以外の前記可動電極上の領域に導電性部材からなる可動厚肉層を堆積させる事で前記間隔対向部分に形成することが好ましい。   Moreover, it is preferable to form the said recessed part of this acceleration sensor in the said space | interval opposing part by depositing the movable thick layer which consists of an electroconductive member in the area | region on the said movable electrode other than the said space | interval opposing part in the said movable body part. .

またこの加速度センサの前記凹部は前記可動体部を薄肉にすることで前記間隔対向部分に形成することが好ましい。   Moreover, it is preferable to form the said recessed part of this acceleration sensor in the said space | interval opposing part by making the said movable body part thin.

またこの加速度センサの前記枠体部は側壁部と底板部とを有し、前記底板部は第二の固定基板で形成され、前記第二の固定基板にはダミー電極が前記可動体部側表面に設けられ前記第一の固定基板と前記第二の固定基板はそれぞれ前記側壁部と陽極接合によって直接接合することが好ましい。   The frame body portion of the acceleration sensor has a side wall portion and a bottom plate portion, and the bottom plate portion is formed of a second fixed substrate, and a dummy electrode is provided on the surface of the movable body portion on the second fixed substrate. It is preferable that the first fixed substrate and the second fixed substrate are provided directly on the side wall portion by anodic bonding, respectively.

本願発明の加速度センサは、間隔部分と間隔対向部分の少なくともいずれか一方に凹部を設けることで第一の固定基板と可動体部が帯電した場合であっても可動体部が対向する固定基板に接触しづらくすることができ、長寿命化、歩留率の向上を実現することができる。   In the acceleration sensor of the present invention, the concave portion is provided in at least one of the interval portion and the interval opposing portion, so that the movable body portion is opposed to the fixed substrate even when the first fixed substrate and the movable body portion are charged. It is possible to make it difficult to make contact, and it is possible to realize a longer life and an improved yield.

本願実施形態1の半導体マイクロデバイスを示し、(a)は概略分解斜視図、(b)は概略断面図である。The semiconductor microdevice of this-application Embodiment 1 is shown, (a) is a schematic exploded perspective view, (b) is a schematic sectional drawing. 同上の半導体マイクロデバイスの概略分解斜視図である。It is a general | schematic disassembled perspective view of a semiconductor microdevice same as the above. 同上の半導体マイクロデバイスにおける加速度センサの説明分解斜視図である。It is a description exploded perspective view of the acceleration sensor in the semiconductor microdevice same as the above. 同上の半導体マイクロデバイスにおける加速度センサの概略分解斜視図である。It is a general | schematic disassembled perspective view of the acceleration sensor in a semiconductor microdevice same as the above. 同上の半導体マイクロデバイスにおける加速度センサの本体部を示し、(a)は概略平面図、(b)は概略下面図である。The main part of the acceleration sensor in a semiconductor microdevice same as the above is shown, (a) is a schematic plan view, (b) is a schematic bottom view. 同上の半導体マイクロデバイスにおける加速度センサを示し、図5(a)のD−D’における概略断面図である。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view taken along line D-D ′ of FIG. 5A, showing an acceleration sensor in the semiconductor microdevice same as above. 同上の半導体マイクロデバイスの要部説明図である。It is principal part explanatory drawing of a semiconductor microdevice same as the above. 同上の半導体マイクロデバイスにおける加速度センサの概略図である。It is the schematic of the acceleration sensor in a semiconductor microdevice same as the above. 本願実施形態2の半導体マイクロデバイスにおける加速度センサの概略図である。It is the schematic of the acceleration sensor in the semiconductor microdevice of this-application Embodiment 2. FIG. 本願実施形態3の半導体マイクロデバイスにおける加速度センサの概略図である。It is the schematic of the acceleration sensor in the semiconductor microdevice of this-application Embodiment 3. FIG. 本願実施形態4の半導体マイクロデバイスにおける加速度センサの概略図である。It is the schematic of the acceleration sensor in the semiconductor microdevice of this-application Embodiment 4. 本願実施形態5の半導体マイクロデバイスにおける加速度センサの概略図である。It is the schematic of the acceleration sensor in the semiconductor microdevice of this-application Embodiment 5. FIG. 特許文献1の半導体マイクロデバイスにおける加速度センサの概略分解斜視図である。10 is a schematic exploded perspective view of an acceleration sensor in a semiconductor microdevice of Patent Document 1. FIG.

以下、図面を参照しながら本願発明の実施形態について説明する。
(実施形態1)
図1〜8は実施形態1にかかる半導体マイクロデバイスおよび加速度センサを示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
1 to 8 show a semiconductor microdevice and an acceleration sensor according to the first embodiment.

この半導体マイクロデバイスは本体1と、本体1の一面に形成された第一の固定基板2とを有する加速度センサAを備え、本体1は前記一面が開口した箱状の枠体部1aとその側壁部1a1内側に位置する可動体部1bとを有し、可動体部1bは当該可動体部1b両側と枠体側面部1aの内側とを接続する一対のビーム1cを回動軸として回動可能に設けられており、可動体部1bの第一の固定基板2側には可動電極6が設けられており、第一の固定基板2には平面視で前記回動軸を挟んだ両側となる部分に第一および第二の固定電極4A,4Bが可動電極6に対向するように設けられており、平面視において第一の固定電極4Aと第二の固定電極4Bに挟まれた第一の固定基板2の領域を間隔部分7Aとし、間隔部分7Aと対向する可動体部1bの領域を間隔対向部分7Bとした場合において、間隔部分7Aと間隔対向部分7Bの少なくともいずれか一方(本実施形態では間隔対向部分7B)に凹部8が設けられている。   This semiconductor microdevice includes an acceleration sensor A having a main body 1 and a first fixed substrate 2 formed on one surface of the main body 1, and the main body 1 has a box-shaped frame portion 1a having an opening on the one surface and its side wall. The movable body 1b is rotatable about a pair of beams 1c that connect both sides of the movable body 1b and the inside of the side surface 1a of the frame. A movable electrode 6 is provided on the first fixed substrate 2 side of the movable body portion 1b, and the first fixed substrate 2 is on both sides of the rotation shaft in plan view. The first and second fixed electrodes 4A and 4B are provided in the portion so as to face the movable electrode 6, and the first fixed electrode 4A and the second fixed electrode 4B sandwiched between the first fixed electrode 4B and the first fixed electrode 4B in a plan view. The region of the fixed substrate 2 is the interval portion 7A, and the movable body is opposed to the interval portion 7A. In the case where the region of 1b was intervals facing portion 7B, recesses 8 are provided in the (interval facing portion 7B in this embodiment) at either one of the pitch area 7A and spacing opposed portion 7B.

また、この加速度センサAの凹部8は可動体部1bを薄肉にすることで間隔対向部分7Bに形成されている。   Further, the concave portion 8 of the acceleration sensor A is formed in the interval facing portion 7B by making the movable body portion 1b thin.

また、この加速度センサAの枠体部1aは側壁部1a1と底板部1a2とを有し、底板部1a2は第二の固定基板3で形成され、第二の固定基板3にはダミー電極5が可動体部1a側表面に設けられ、第一の固定基板2と第二の固定基板3はそれぞれ側壁部1a1と陽極接合によって直接接合されている。   The frame portion 1a of the acceleration sensor A has a side wall portion 1a1 and a bottom plate portion 1a2. The bottom plate portion 1a2 is formed of a second fixed substrate 3, and a dummy electrode 5 is formed on the second fixed substrate 3. Provided on the surface of the movable body 1a side, the first fixed substrate 2 and the second fixed substrate 3 are directly bonded to the side wall 1a1 by anodic bonding, respectively.

以下、実施形態1のより具体的な説明を行う。   Hereinafter, a more specific description of the first embodiment will be given.

本実施形態の半導体マイクロデバイスは、図1および図2に示すように、MEMSチップの一種である加速度センサチップからなる加速度センサAと、加速度センサAが収納された表面実装型のパッケージ101とを備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor microdevice of this embodiment includes an acceleration sensor A composed of an acceleration sensor chip which is a kind of MEMS chip, and a surface-mount package 101 in which the acceleration sensor A is housed. I have.

パッケージ101は、一面(図1(b)における上面)が開放された箱状に形成されるとともに加速度センサAに電気的に接続される複数のリード112のアウタリード112bが外側面から導出された中空のプラスチックパッケージ本体102と、プラスチックパッケージ本体102の上記一面を閉塞する形でプラスチックパッケージ本体102に気密的に接合されるパッケージ蓋(リッド)103とで構成されている。なお、パッケージ蓋103の適宜部位には、レーザマーキング技術により製品名称や製造日時などを示す表記113が形成されている。   The package 101 is formed in a box shape in which one surface (the upper surface in FIG. 1B) is opened, and the outer leads 112b of a plurality of leads 112 that are electrically connected to the acceleration sensor A are hollow from the outer surface. The plastic package main body 102 and a package lid (lid) 103 that is airtightly bonded to the plastic package main body 102 so as to close the one surface of the plastic package main body 102. Note that a notation 113 indicating a product name, a manufacturing date and the like is formed at an appropriate portion of the package lid 103 by a laser marking technique.

加速度センサAは、静電容量型の加速度センサチップであって、図3ないし図6に示すように、半導体基板であるSOI基板を用いて形成された本体1と、ガラス基板を用いて形成され枠体部1aの開口面側(図6における上面側)に固定された第一の固定基板2と、ガラス基板を用いて枠体部1aの底板部1a2として形成され前記開口面側と反対面側に固定された第二の固定基板3とを備えている。ここにおいて、本体1および各固定基板2,3の外周形状は矩形状であり、各固定基板2,3は本体1と同じ外形寸法に形成されている。また、本実施形態では、半導体基板として、シリコン基板からなる支持基板上のシリコン酸化膜からなる絶縁層(埋込酸化膜)上にn形のシリコン層(活性層)を有するSOI基板を用いているが、SOI基板に限らず、例えば、シリコン基板を用いてもよい。また、枠体部1aは側壁部1a1と底板部1a2が別部材となっていることで容易に製造することが可能となるが、例えば、一枚のシリコン基板をくりぬいて一体に形成してもよい。   The acceleration sensor A is a capacitance type acceleration sensor chip, and as shown in FIGS. 3 to 6, is formed using a main body 1 formed using an SOI substrate which is a semiconductor substrate and a glass substrate. A first fixed substrate 2 fixed to the opening surface side (upper surface side in FIG. 6) of the frame body portion 1a and a bottom plate portion 1a2 of the frame body portion 1a using a glass substrate, and the surface opposite to the opening surface side. And a second fixed substrate 3 fixed to the side. Here, the outer peripheral shape of the main body 1 and each fixed substrate 2, 3 is rectangular, and each fixed substrate 2, 3 is formed to have the same outer dimensions as the main body 1. In this embodiment, an SOI substrate having an n-type silicon layer (active layer) on an insulating layer (buried oxide film) made of a silicon oxide film on a support substrate made of a silicon substrate is used as the semiconductor substrate. However, it is not limited to the SOI substrate, and for example, a silicon substrate may be used. Further, the frame portion 1a can be easily manufactured because the side wall portion 1a1 and the bottom plate portion 1a2 are separate members. For example, even if a single silicon substrate is hollowed out and formed integrally. Good.

本体1は、2つの平面視矩形状の開口窓14が上記一表面に沿って並設された側壁部1a1と、側壁部1a1の各開口窓14の内側において各固定基板2,3からそれぞれ2μm離間して配置された2つの平面視矩形状の可動体部1bと、側壁部1a1の各開口窓14の内側で可動体部1bを挟む形で配置され上記一表面側において側壁部1a1と可動体部1bとを連結した各一対のビーム1cとを備えており、側壁部1a1が各固定基板2,3と接合されている。なお、加速度センサAは、側壁部1a1の周部が全周に亘って各固定基板2,3の周部と接合されており、側壁部1a1と各固定基板2,3とで、チップサイズパッケージが構成されている。   The main body 1 includes a side wall portion 1a1 in which two rectangular opening windows 14 in a plan view are arranged side by side along the one surface, and 2 μm from each fixed substrate 2 and 3 inside each opening window 14 of the side wall portion 1a1. Two movable bodies 1b having a rectangular shape in plan view, which are spaced apart from each other, and movable bodies 1b are arranged inside each opening window 14 of the side wall 1a1, and movable with the side walls 1a1 on the one surface side. Each pair of beams 1c connected to the body portion 1b is provided, and the side wall portions 1a1 are joined to the fixed substrates 2 and 3, respectively. In the acceleration sensor A, the peripheral portion of the side wall portion 1a1 is joined to the peripheral portions of the fixed substrates 2 and 3 over the entire periphery, and the side wall portion 1a1 and the fixed substrates 2 and 3 are connected to the chip size package. Is configured.

ところで、本体1の側壁部1a1には、各開口窓14それぞれに連通する平面視矩形状の窓孔15が2つの開口窓14と同じ方向に並設されており、各窓孔15の内側には、それぞれ2つの固定子16が一対のビーム1cの並設方向に沿って配置されている。   By the way, in the side wall 1a1 of the main body 1, a rectangular window hole 15 in plan view communicating with each of the respective opening windows 14 is juxtaposed in the same direction as the two opening windows 14. Each of the two stators 16 is disposed along the parallel direction of the pair of beams 1c.

各固定子16は、窓孔15の内周面との間、可動体部1bの外周面との間、および隣り合う固定子16との間に隙間が形成されており、互いに分離独立して電気的に絶縁されており、側壁部1a1とも電気的に絶縁されている。ここにおいて、各固定子16は、両固定基板2,3と接合されている。また、本体1の上記一表面側において、各固定子16には、金属薄膜(例えば、Al−Si膜)からなる円形状のパッド18が形成され、側壁部1a1において隣り合う窓孔15の間の部位にも、金属薄膜(例えば、Al−Si膜)からなる円形状のパッド18が形成されている。   A gap is formed between each stator 16 and the inner peripheral surface of the window hole 15, between the outer peripheral surface of the movable body portion 1 b, and between the adjacent stators 16. It is electrically insulated and is also electrically insulated from the side wall 1a1. Here, each stator 16 is joined to both fixed substrates 2 and 3. In addition, on the one surface side of the main body 1, each stator 16 is formed with a circular pad 18 made of a metal thin film (for example, an Al—Si film), and between the adjacent window holes 15 in the side wall 1 a 1. A circular pad 18 made of a metal thin film (for example, an Al—Si film) is also formed in this part.

また、第一の固定基板2には、各パッド18を各別に露出させる複数(ここでは、5つ)のテーパ状の貫通孔17が形成されている。ここで、第一の固定基板2は、各貫通孔17を、本体1から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなるテーパ状に形成してあり、本体1において各パッド18それぞれの外周縁から離れた各部位に各貫通孔17の周部が接合されるように開口面積を設定してある。本実施形態における加速度センサAは、静電容量型の加速度センサチップであり、各固定子16に形成された各パッド18は後述の各固定電極4に電気的に接続され、側壁部1a1に形成されたパッド18は後述の各可動電極6に電気的に接続されている。以上説明した複数のパッド18は、加速度センサAの矩形状の外周形状の1辺に沿って配置されている。なお、加速度センサAは、各パッド18を、第一の固定基板2における本体1側とは反対側の表面において当該加速度センサAの矩形状の外周形状の1辺に沿って配置して適宜の配線により各固定電極4および各可動電極6と電気的に接続するようにしてもよい。ここで、図3に示すとおり、平面視において固定電極4A,4Bに挟まれた第一の固定基板2の領域を間隔部分7Aとし、これに対向する可動体部1bの領域を間隔対向部分7Bとしてある。   The first fixed substrate 2 is formed with a plurality of (here, five) tapered through holes 17 that expose the pads 18 separately. Here, in the first fixed substrate 2, each through hole 17 is formed in a tapered shape in which the opening area gradually increases as the distance from the main body 1 increases, and the first fixed substrate 2 is separated from the outer peripheral edge of each pad 18 in the main body 1. The opening area is set so that the peripheral part of each through-hole 17 is joined to each part. The acceleration sensor A in this embodiment is a capacitance type acceleration sensor chip, and each pad 18 formed on each stator 16 is electrically connected to each fixed electrode 4 described later and formed on the side wall 1a1. The pad 18 is electrically connected to each movable electrode 6 described later. The plurality of pads 18 described above are arranged along one side of the rectangular outer peripheral shape of the acceleration sensor A. In the acceleration sensor A, each pad 18 is arranged along one side of the outer peripheral shape of the rectangular shape of the acceleration sensor A on the surface of the first fixed substrate 2 opposite to the main body 1 side. You may make it electrically connect with each fixed electrode 4 and each movable electrode 6 by wiring. Here, as shown in FIG. 3, the region of the first fixed substrate 2 sandwiched between the fixed electrodes 4A and 4B in plan view is defined as a spacing portion 7A, and the region of the movable body portion 1b facing this is defined as a spacing facing portion 7B. It is as.

以下、図3の左側に示した直交座標系のように、可動体部1bが並ぶ方向をy軸方向、本体1の上記一表面に沿う面内でy軸方向に直交する方向をx軸方向、x軸方向とy軸方向とに直交する方向(つまり、本体1の厚み方向)をz軸方向として説明する。   Hereinafter, as in the orthogonal coordinate system shown on the left side of FIG. 3, the direction in which the movable body portions 1 b are arranged is the y-axis direction, and the direction orthogonal to the y-axis direction in the plane along the one surface of the main body 1 is the x-axis direction. The direction orthogonal to the x-axis direction and the y-axis direction (that is, the thickness direction of the main body 1) will be described as the z-axis direction.

加速度センサAにおける各ビーム1cは、ねじれ変形が可能なトーションばね(トーションバー)の役割を果たし、側壁部1a1および可動体部1bに比べて薄肉に形成されており、可動体部1bは、側壁部1a1に対して一対のビーム1cの回りで変位可能となっている(y軸方向の軸回りで回動可能となっている)。つまり、一対のビーム1cは、側壁部1a1に対して可動体部1bが揺動自在となるように側壁部1a1と可動体部1bとを連結している。言い換えれば、側壁部1a1の開口窓14の内側に配置される可動体部1bは、当該可動体部1bから相反する2方向へ延長された2つのビーム1cを介して側壁部1a1に揺動自在に支持されている。ここにおいて、側壁部1a1は、SOI基板の支持基板、絶縁層、シリコン層それぞれを利用して形成してある。これに対して、ビーム1cは、SOI基板におけるシリコン層を利用して形成してあり、側壁部1a1よりも薄肉となっている。また、可動体部1bは、SOI基板の支持基板1ba、絶縁層1bb、シリコン層1bcそれぞれを利用して形成してある。加速度センサAの本体1は、バルクマイクロマシニング技術などを利用して形成してある。さらにシリコン層1bcは可動電極6を構成している。また、各固定子16は、SOI基板に適宜加工を施してから当該SOI基板を第二の固定基板3に陽極接合により接合した後に、側壁部1a1から分離されている。   Each beam 1c in the acceleration sensor A serves as a torsion spring (torsion bar) capable of torsional deformation, and is formed thinner than the side wall portion 1a1 and the movable body portion 1b. It can be displaced around the pair of beams 1c with respect to the portion 1a1 (can be rotated around an axis in the y-axis direction). In other words, the pair of beams 1c connect the side wall 1a1 and the movable body 1b so that the movable body 1b can swing with respect to the side wall 1a1. In other words, the movable body portion 1b disposed inside the opening window 14 of the side wall portion 1a1 is swingable to the side wall portion 1a1 via two beams 1c extending in two opposite directions from the movable body portion 1b. It is supported by. Here, the side wall portion 1a1 is formed using a support substrate, an insulating layer, and a silicon layer of an SOI substrate. On the other hand, the beam 1c is formed using a silicon layer in the SOI substrate and is thinner than the side wall 1a1. In addition, the movable body portion 1b is formed using a support substrate 1ba, an insulating layer 1bb, and a silicon layer 1bc, which are SOI substrates. The main body 1 of the acceleration sensor A is formed using a bulk micromachining technique or the like. Further, the silicon layer 1bc constitutes the movable electrode 6. Each stator 16 is separated from the side wall 1a1 after appropriately processing the SOI substrate and bonding the SOI substrate to the second fixed substrate 3 by anodic bonding.

可動体部1b及び第一の固定基板2には、絶縁体材料であるSiOによって当該可動体部1bの過度の変位を規制するストッパ部11が設けられている(図6参照)。これによって、可動体部1bの過度の変位によるビーム1cの破損や各固定基板2,3の破損などを防止することができる。 The movable body portion 1b and the first fixed substrate 2 are provided with a stopper portion 11 that restricts excessive displacement of the movable body portion 1b by SiO 2 that is an insulating material (see FIG. 6). Thereby, it is possible to prevent the beam 1c from being damaged or the fixed substrates 2 and 3 from being damaged due to excessive displacement of the movable body 1b.

また可動体部1bが、本体1の上記一表面側に接合される第一の固定基板2側への変位するための空間を確保するために、可動体部1bは、支持基板1ba、シリコン層1bc表面をそれぞれ2.2μmの深さ分だけエッチングすることによって薄肉に形成している。これら各部位の厚みを薄くせずに、第一及び第二の固定基板2,3をエッチングすることで薄肉に形成してもよく、後述の通り、凹部8の形成が容易なプロセスを採用することが好ましい。
なお、本実施形態では、SOI基板を用いて加速度センサAを形成しているので、シリコン基板を用いて形成する場合に比べて、各ビーム1cの厚み寸法の精度を高めることができる。
Moreover, in order to ensure the space for the movable body part 1b to displace to the 1st fixed board | substrate 2 side joined to the said one surface side of the main body 1, the movable body part 1b is composed of the support substrate 1ba, the silicon layer. Each 1bc surface is formed thin by etching by a depth of 2.2 μm. The first and second fixed substrates 2 and 3 may be etched thinly without reducing the thickness of each of these parts, and a process that facilitates formation of the recesses 8 is adopted as will be described later. It is preferable.
In the present embodiment, since the acceleration sensor A is formed using an SOI substrate, the accuracy of the thickness dimension of each beam 1c can be increased as compared with the case where the acceleration sensor A is formed using a silicon substrate.

ここで図7,8を参照して凹部8の構造について詳しく説明する。   Here, the structure of the recess 8 will be described in detail with reference to FIGS.

凹部8は可動体部1bにおける間隔対向部分7Bをほぼ全面薄肉にすることで形成されている。本実施形態では可動体部1bの第一の固定基板2側表面の間隔対向部分7B(面積1000×40μm)のうち、800×40μmの領域を深さ11μmだけエッチングにより除去している。なお、SOI基板の絶縁層1bbをエッチングストッパに用いると製造容易とすることができる。よって予めシリコン層1bcの厚みを、凹部8の深さに合わせて設定することが好ましい。 The concave portion 8 is formed by making the interval facing portion 7B in the movable body portion 1b thin on the entire surface. In the present embodiment, a region of 800 × 40 μm 2 is removed by etching by a depth of 11 μm from the interval facing portion 7B (area 1000 × 40 μm 2 ) on the surface of the movable body 1b on the first fixed substrate 2 side. Note that, when the insulating layer 1bb of the SOI substrate is used as an etching stopper, manufacturing can be facilitated. Therefore, it is preferable to set the thickness of the silicon layer 1bc in advance according to the depth of the recess 8.

なお、支持基板1ba、シリコン層1bcをエッチングする際に、あわせて凹部8を設けることが可能なため、プロセス数の増加を招かず、容易に製造することができる。   In addition, when etching the support substrate 1ba and the silicon layer 1bc, it is possible to provide the recesses 8 together, so that the number of processes is not increased and the manufacturing can be easily performed.

凹部8を設けなければ、例えば、図3のように第一の固定基板2表面の間隔部分7Aに形成した第一および第二の固定電極4A,4Bの距離Lが40μm、可動体部1bの幅Dが1000μm、第一の固定基板2の間隔部分7Aと可動体部1bの間隔対向部7Bとの距離が2.2μm、固定電極4A,4Bと可動電極6との距離が2.0μmであるとき、側壁部1a1と第一の固定基板2を600Vの電圧で陽極接合した場合、可動体部1bには約16mNの吸引力が発生する。これに対し、側壁部1a1と可動体部1bを連結するビーム1cの幅が12μm、厚みが11μm、長さが150μmで、可動体部1b上に形成したストッパ部の高さが1.1μmであるとき、側壁部1a1が0.9μm吸引されたときのバネ反力は3.6mNであり、吸引力がバネ反力を上回り、固着してしまう場合が生じる。   If the concave portion 8 is not provided, for example, the distance L between the first and second fixed electrodes 4A and 4B formed in the interval portion 7A on the surface of the first fixed substrate 2 as shown in FIG. The width D is 1000 μm, the distance between the spacing portion 7A of the first fixed substrate 2 and the spacing facing portion 7B of the movable body portion 1b is 2.2 μm, and the distance between the fixed electrodes 4A and 4B and the movable electrode 6 is 2.0 μm. In some cases, when the side wall portion 1a1 and the first fixed substrate 2 are anodically bonded at a voltage of 600V, a suction force of about 16 mN is generated in the movable body portion 1b. On the other hand, the width of the beam 1c connecting the side wall 1a1 and the movable body 1b is 12 μm, the thickness is 11 μm, the length is 150 μm, and the height of the stopper formed on the movable body 1b is 1.1 μm. In some cases, the spring reaction force when the side wall 1a1 is sucked by 0.9 μm is 3.6 mN, and the suction force exceeds the spring reaction force and may be fixed.

一方で、本実施形態の凹部8を設けることで、例えば、上記陽極接合を行った際の吸引力は3.5mNに低減でき、バネ反力が吸引力を上回るようにすることができ、可動体部1bの固着や接合不良発生を防止することができる。   On the other hand, by providing the concave portion 8 of the present embodiment, for example, the suction force when the anodic bonding is performed can be reduced to 3.5 mN, the spring reaction force can exceed the suction force, and is movable. It is possible to prevent the body part 1b from sticking or from causing poor bonding.

なお、凹部8の平面視による面積、深さの値は大きいほど本願発明の効果は顕著になるので、例えば、凹部8の深さは可動体部1bを貫通する値に設定してもよいし本実施形態でエッチング除去した800×40μmの領域より広い面積をエッチング除去し凹部8を作成してもよい。一方、当然のことながら凹部8が大きくなると可動体部1bの機械的強度は低下するので、凹部8の形状はばね反力との関係で適宜設定されるべきである。 In addition, since the effect of this invention becomes so remarkable that the value of the area by the planar view of the recessed part 8 and depth is large, you may set the depth of the recessed part 8 to the value which penetrates the movable body part 1b, for example. The recess 8 may be formed by etching away an area larger than the 800 × 40 μm 2 region etched away in the present embodiment. On the other hand, as a matter of course, since the mechanical strength of the movable body portion 1b decreases when the concave portion 8 becomes large, the shape of the concave portion 8 should be appropriately set in relation to the spring reaction force.

さらに、ここにおいて、本実施形態の半導体マイクロデバイスは、加速度センサAの各ストッパ部11を接触させるに十分な静電界を印加するバイアスユニット9を備えたチップ検査部10を有するICチップBが、加速度センサAとともにパッケージ101に収納されている。なお、本実施形態はあくまで一例であり、バイアスユニット9を用いることなくチップ検査部10を構成してもよい。また、製造時点においてチップ検査を行う場合、チップ検査部10は必ずしも有する必要はない。   Further, here, in the semiconductor microdevice of the present embodiment, the IC chip B including the chip inspection unit 10 including the bias unit 9 that applies an electrostatic field sufficient to bring each stopper unit 11 of the acceleration sensor A into contact is provided. It is housed in the package 101 together with the acceleration sensor A. Note that this embodiment is merely an example, and the chip inspection unit 10 may be configured without using the bias unit 9. Moreover, when performing chip | tip inspection at the time of manufacture, the chip | tip inspection part 10 does not necessarily need to have.

ICチップBは、ASIC(Application Specific IC)であり、シリコン基板を用いて形成されており、裏面全面がシリコーン系樹脂を用いて接着されている。また、ICチップBには加速度センサAの出力信号を信号処理する信号処理回路も形成されている。なお、ICチップBの機能は、加速度センサAの機能に応じて適宜設計すればよく、加速度センサAと協働するものであればよい。また、ICチップBは、必ずしも、加速度センサAと同一のパッケージ101に収納する必要はなく、この場合は、加速度センサAの各パッド18に一端部が接続されるボンディングワイヤWの他端部をプラスパッケージ本体102のリード112のインナリード112aに接続すればよい。ただし、ICチップBを加速度センサAと同じパッケージ101に収納した場合のほうが、異なるパッケージに収納する場合に比べて、半導体マイクロデバイス全体の小型化および低コスト化を図れるとともに加速度の検出精度の向上を図れる。   The IC chip B is an ASIC (Application Specific IC) and is formed using a silicon substrate, and the entire back surface is bonded using a silicone-based resin. The IC chip B is also formed with a signal processing circuit for processing the output signal of the acceleration sensor A. The function of the IC chip B may be designed as appropriate according to the function of the acceleration sensor A, and may be any one that cooperates with the acceleration sensor A. Further, the IC chip B is not necessarily housed in the same package 101 as the acceleration sensor A. In this case, the other end of the bonding wire W whose one end is connected to each pad 18 of the acceleration sensor A is used. What is necessary is just to connect to the inner lead 112a of the lead 112 of the plus package main body 102. However, when the IC chip B is housed in the same package 101 as the acceleration sensor A, the entire semiconductor microdevice can be reduced in size and cost and the acceleration detection accuracy can be improved as compared with the case where the IC chip B is housed in a different package. Can be planned.

本実施形態では、ICチップBが1枚のシリコン基板を用いて形成されているのに対して、加速度センサAがSOI基板と2つのガラス基板とを用いて形成されており、加速度センサAの厚みがICチップBの厚みに比べて大きくなっているので、上述のプラスチックパッケージ本体102の底部において加速度センサAを搭載する搭載面をICチップBの搭載部位よりも凹ませてある(したがって、加速度センサAを搭載する部位は底部の肉厚が他の部位に比べて薄くなっている)。なお、本実施形態では、プラスチックパッケージ本体102の外形を10mm×7mm×3mmの直方体としてあるが、この数値は一例であり、加速度センサAやICチップBの外形、リード112の本数やピッチなどに応じて適宜設定すればよい。   In this embodiment, the IC chip B is formed using a single silicon substrate, whereas the acceleration sensor A is formed using an SOI substrate and two glass substrates. Since the thickness is larger than the thickness of the IC chip B, the mounting surface on which the acceleration sensor A is mounted is recessed from the mounting portion of the IC chip B at the bottom of the plastic package main body 102 (accordingly, acceleration). The part where the sensor A is mounted is thinner at the bottom than the other parts). In this embodiment, the outer shape of the plastic package main body 102 is a rectangular parallelepiped of 10 mm × 7 mm × 3 mm. However, this numerical value is an example, and the external shape of the acceleration sensor A and the IC chip B, the number and the pitch of the leads 112, etc. What is necessary is just to set suitably according to.

本実施形態における加速度センサAは、上述の説明から分かるように、各可動体部1bがy軸方向に沿って延長された一対のビーム1cを介して側壁部1a1に連結され、第一の固定基板2において各可動体部1bそれぞれに対向する部位ごとにx軸方向に沿って金属薄膜(例えば、Al−Si膜など)からなる2つの固定電極4が並設されるとともに、各可動体部1bにシリコン層1bcからなる可動電極6が設けられており、z軸方向において対向して対をなす可動電極6と固定電極4との対の間に空隙が形成されている。ここで、各一対のビーム1cは、平面視における可動体部1bのy軸方向に沿った中心線の延長線上に形成されている。   As can be seen from the above description, the acceleration sensor A in the present embodiment is connected to the side wall portion 1a1 through a pair of beams 1c extending along the y-axis direction, and the first fixed portion. In the substrate 2, two fixed electrodes 4 made of a metal thin film (for example, an Al—Si film) are arranged in parallel along the x-axis direction for each portion facing each movable body portion 1 b, and each movable body portion. A movable electrode 6 made of a silicon layer 1bc is provided on 1b, and a gap is formed between the pair of the movable electrode 6 and the fixed electrode 4 that are opposed to each other in the z-axis direction. Here, each pair of beams 1c is formed on an extension of the center line along the y-axis direction of the movable body portion 1b in plan view.

また、本体1の可動体部1bは、上記他表面側において可動体部1bのy軸方向の中心線(ここでは、一対のビーム1cを結ぶ直線に一致する)におけるx軸方向の両側に、矩形状に開口され互いに大きさの異なる空間部12,13が形成されており、当該両側の部分で平面サイズが同じであるにもかかわらず互いに質量が異なっている。また、本体1は、可動体部1bにおいて開口サイズの大きな空間部13内に、空間部13の矩形状の内底面の2つの対角線に沿ったX字状の補強壁19が、空間部13の内底面と内側面とに連続する形で形成されている。また、本体1は、隣り合う開口窓14それぞれに配置された2つの可動体部1bに関して、当該本体1の上記一表面に沿った面内において一方の可動体部1bが他方の可動体部1bを180°回転させた形で形成されている。   Further, the movable body portion 1b of the main body 1 is on both sides in the x-axis direction on the center line in the y-axis direction of the movable body portion 1b on the other surface side (here, coincides with a straight line connecting the pair of beams 1c). Space portions 12 and 13 which are opened in a rectangular shape and have different sizes are formed, and their masses are different from each other even though the planar sizes are the same on both sides. The main body 1 has an X-shaped reinforcing wall 19 along two diagonal lines of the rectangular inner bottom surface of the space portion 13 in the space portion 13 having a large opening size in the movable body portion 1b. The inner bottom surface and the inner side surface are formed in a continuous form. Further, in the main body 1, with respect to the two movable body portions 1 b disposed in the adjacent open windows 14, one movable body portion 1 b is in the plane along the one surface of the main body 1 and the other movable body portion 1 b. Is rotated 180 °.

加速度センサAは、上述の説明から分かるように、対となる可動電極6と固定電極4とを有する構造を二つ有している。よって本体1に設けられた可動電極6と第一の固定基板2に設けられた固定電極4との対を4対有しており、可動電極6と固定電極4との対ごとに可変容量コンデンサが構成されている。要するに、加速度センサAは、可動体部1bが揺動することにより、対をなす固定電極4と可動電極6との距離、対向部分の面積が変化し、可変容量コンデンサの静電容量が変化する。   As can be seen from the above description, the acceleration sensor A has two structures having a pair of movable electrode 6 and fixed electrode 4. Therefore, there are four pairs of the movable electrode 6 provided on the main body 1 and the fixed electrode 4 provided on the first fixed substrate 2, and a variable capacitance capacitor is provided for each pair of the movable electrode 6 and the fixed electrode 4. Is configured. In short, in the acceleration sensor A, the distance between the fixed electrode 4 and the movable electrode 6 that make a pair and the area of the opposing portion change as the movable body portion 1b swings, and the capacitance of the variable capacitor changes. .

本実施形態によれば、間隔部分7Aと間隔対向部分7Bの少なくともいずれか一方(本実施形態では間隔対向部分7B)に凹部8が設けられているため、第一の固定基板2と可動体部1bが帯電しても静電気力が加わりづらい構造となり、可動体部1bが対向する第一の固定基板2に接触しづらくすることができ、長寿命化、歩留率の向上を実現することができる。また、凹部8は可動体部1bを薄肉にすることで間隔対向部分7Bに形成されているため、プロセス数の増加を招かず、容易に製造することができる。また、第一の固定基板2と第二の固定基板3はそれぞれ側壁部1a1と陽極接合によって直接接合されているため、特に容易に製造することができる。
(実施形態2)
図9は実施形態2にかかる半導体マイクロデバイスの加速度センサを示している。
According to the present embodiment, since the recess 8 is provided in at least one of the spacing portion 7A and the spacing facing portion 7B (the spacing facing portion 7B in the present embodiment), the first fixed substrate 2 and the movable body portion are provided. Even if 1b is charged, it becomes difficult to apply electrostatic force, and the movable body portion 1b can hardly contact the opposing first fixed substrate 2, thereby realizing a longer life and an improved yield. it can. Moreover, since the recessed part 8 is formed in the space | interval opposing part 7B by making the movable body part 1b thin, it can be easily manufactured, without causing the increase in the number of processes. Further, since the first fixed substrate 2 and the second fixed substrate 3 are directly bonded to the side wall portion 1a1 by anodic bonding, respectively, they can be manufactured particularly easily.
(Embodiment 2)
FIG. 9 shows an acceleration sensor of a semiconductor microdevice according to the second embodiment.

この半導体マイクロデバイスおよび加速度センサの凹部8可動体部1bにおけるは間隔対向部分7B以外の可動電極6上の領域に導電性部材からなる可動厚肉層6Aを堆積させる事で間隔対向部分7Bに形成されている点で、実施形態1に記載した半導体マイクロデバイスおよび加速度センサと相違するがその他の構成は同様である。   In the recess 8 of the semiconductor microdevice and the acceleration sensor, the movable body portion 1b is formed in the interval facing portion 7B by depositing a movable thick layer 6A made of a conductive member in a region on the movable electrode 6 other than the interval facing portion 7B. In this respect, the semiconductor microdevice and the acceleration sensor described in the first embodiment are different from each other, but the other configurations are the same.

ここで図9を参照して凹部8の構造について詳しく説明する。   Here, the structure of the recess 8 will be described in detail with reference to FIG.

本実施形態では可動体部1bの第一の固定基板2側表面に、中心の間隔対向部分7B(面積1000×40μm)領域以外に2.1μmの厚みの導電性材料(例えば、Poly−Si、Al、Cu、Ni等の金属)からなる可動肉厚層6Aを堆積させ可動厚肉層6Aと固定電極4で可変容量コンデンサを形成している。 In the present embodiment, a conductive material (for example, Poly-Si) having a thickness of 2.1 μm is formed on the surface of the movable body portion 1b on the first fixed substrate 2 side, in addition to the centrally opposed portion 7B (area 1000 × 40 μm 2 ). A movable thick layer 6A made of a metal such as Al, Cu, or Ni is deposited to form a variable capacitor by the movable thick layer 6A and the fixed electrode 4.

これにより凹部8は可動体部1bにおける間隔対向部分7B以外の領域に設けた可動厚肉層6Aを側壁とし可動体部1bのシリコン層1bc表面を底面とすることで形成され、間隔対向部分7Bが周囲の可動体部1b表面に比べ相対的に第一の固定基板2から離間した位置に形成されているため、可変容量コンデンサの電気容量を維持しつつ、可動電極6を有する可動体部1bの間隔対向部分7Bを、固定電極4を有する第一の固定基板2から可動厚肉層6Aの厚み分に応じて離間させることができる。   Thus, the concave portion 8 is formed by using the movable thick layer 6A provided in a region other than the interval facing portion 7B in the movable body portion 1b as a side wall and using the surface of the silicon layer 1bc of the movable body portion 1b as a bottom surface. Is formed at a position relatively far from the first fixed substrate 2 relative to the surface of the surrounding movable body portion 1b, so that the movable body portion 1b having the movable electrode 6 while maintaining the electric capacity of the variable capacitor. Can be separated from the first fixed substrate 2 having the fixed electrode 4 according to the thickness of the movable thick layer 6A.

本実施形態では第一の固定基板2と可動体部1bの間隔対向部分7Bの距離を4.3μm、離間させており、可動体部1bにエッチングを用いることなく凹部8を設けることができ、例えば、実施形態1と同様に陽極接合時に600Vを印加しても、吸引力が3.4mNに低減でき、バネ反力が吸引力を上回るようにすることができるため可動体部1bの固着や接合不良発生を防止することができる。   In the present embodiment, the distance between the opposed portion 7B between the first fixed substrate 2 and the movable body portion 1b is 4.3 μm, and the concave portion 8 can be provided without using etching on the movable body portion 1b. For example, even when 600 V is applied during anodic bonding as in the first embodiment, the suction force can be reduced to 3.4 mN, and the spring reaction force can exceed the suction force, so that the movable body portion 1b can be fixed. It is possible to prevent defective bonding.

また、可動体部1b全体の質量を増加させることができるので、より加速度の検知能力が向上する。   Moreover, since the mass of the whole movable body part 1b can be increased, the acceleration detection capability is further improved.

本実施形態によれば、凹部8を間隔対向部分7B以外の可動電極6上の領域に導電性部材からなる可動厚肉層6Aを堆積させることで間隔対向部分7Bに形成しているため、加速度の検知能力を向上させることができる。
(実施形態3)
図10は実施形態3にかかる半導体マイクロデバイスおよび加速度センサを示している。
According to the present embodiment, since the concave portion 8 is formed in the interval facing portion 7B by depositing the movable thick layer 6A made of a conductive member in a region on the movable electrode 6 other than the interval facing portion 7B, acceleration is performed. The detection ability can be improved.
(Embodiment 3)
FIG. 10 shows a semiconductor microdevice and an acceleration sensor according to the third embodiment.

この半導体マイクロデバイスおよび加速度センサの凹部8は第一の固定基板2を薄肉にすることで間隔部分7Aに形成されている点で、実施形態1に記載した半導体マイクロデバイスおよび加速度センサと相違するがその他の構成は同様である。   The recesses 8 of the semiconductor microdevice and acceleration sensor are different from the semiconductor microdevice and acceleration sensor described in the first embodiment in that the first fixed substrate 2 is thinned and formed in the spacing portion 7A. Other configurations are the same.

ここで図10を参照して凹部8の構造について詳しく説明する。   Here, the structure of the recess 8 will be described in detail with reference to FIG.

本実施形態では第一及び第二の固定電極4A,4Bの間に挟まれた第一の固定基板2上の領域である間隔部分7Aの内、可動体部1bと平面視で重なる部分(面積1000×40μm)を、2.3μmの深さでエッチングにより除去している。 In the present embodiment, a portion (area) that overlaps the movable body portion 1b in plan view among the spacing portions 7A that are regions on the first fixed substrate 2 sandwiched between the first and second fixed electrodes 4A and 4B. 1000 × 40 μm 2 ) is removed by etching at a depth of 2.3 μm.

これにより凹部8は第一の固定基板2に形成され、間隔部分7Aが周囲の第一の固定基板2表面に比べに薄肉に形成されているため、可変容量コンデンサの電気容量を維持しつつ、可動電極6を有する可動体部1bを、固定電極4を有する第一の固定基板2の間隔部分7Aからエッチング除去した深さ分に応じて離間させることができる。   Accordingly, the recess 8 is formed in the first fixed substrate 2 and the interval portion 7A is formed thinner than the surrounding first fixed substrate 2 surface, so that the electric capacity of the variable capacitor is maintained, The movable body portion 1 b having the movable electrode 6 can be separated according to the depth removed by etching from the spacing portion 7 A of the first fixed substrate 2 having the fixed electrode 4.

本実施形態では第一の固定基板2の対向部分7Aと可動体部1bの距離を4.3μm、離間させており、例えば、実施形態1と同様に陽極接合時に600Vを印加しても吸引力が3.4mNに低減でき、バネ反力が吸引力を上回るようにすることができるため可動体部1bの固着や接合不良発生を防止することができる。   In the present embodiment, the distance between the facing portion 7A of the first fixed substrate 2 and the movable body portion 1b is separated by 4.3 μm. For example, as in the first embodiment, even if 600 V is applied during anodic bonding, suction force is applied. Can be reduced to 3.4 mN, and the spring reaction force can exceed the suction force, so that it is possible to prevent the movable body portion 1b from being fixed and from being poorly joined.

なお、本実施形態の場合、可動体部1bが、本体1の上記一表面側に接合される第一の固定基板2側への変位するための空間を確保するために、可動体部1bの、支持基板1ba、シリコン層1bc表面の厚みを薄くせずに、第一及び第二の固定基板2,3をエッチングすることで薄肉に形成する場合に、凹部8をあわせて形成することができる。これは可動体部1b全体の質量がエッチングにより減少することによる、加速度の検知能力の低下を回避したい場合に特に有効である。   In the case of the present embodiment, in order to secure a space for the movable body 1b to be displaced toward the first fixed substrate 2 joined to the one surface side of the main body 1, the movable body 1b When the first and second fixed substrates 2 and 3 are formed to be thin by etching without reducing the thickness of the surfaces of the support substrate 1ba and the silicon layer 1bc, the recesses 8 can be formed together. . This is particularly effective when it is desired to avoid a decrease in acceleration detection capability due to a decrease in the mass of the entire movable body portion 1b due to etching.

本実施形態によれば凹部8は第一の固定基板2を薄肉にすることで間隔部分7Aに形成しているため、加速度の検知能力の低下を回避することができる。
(実施形態4)
図11は実施形態4にかかる半導体マイクロデバイスおよび加速度センサを示している。
According to the present embodiment, since the concave portion 8 is formed in the interval portion 7A by making the first fixed substrate 2 thin, it is possible to avoid a decrease in acceleration detection capability.
(Embodiment 4)
FIG. 11 shows a semiconductor microdevice and an acceleration sensor according to the fourth embodiment.

この半導体マイクロデバイスおよび加速度センサの凹部8は第一の固定基板2を貫通することで間隔部分7Aに形成されている点で、実施形態1に記載した半導体マイクロデバイスおよび加速度センサと相違するがその他の構成は同様である。   The recess 8 of the semiconductor microdevice and the acceleration sensor is different from the semiconductor microdevice and the acceleration sensor described in the first embodiment in that the recess 8 of the semiconductor microdevice and the acceleration sensor is formed in the interval portion 7A by penetrating the first fixed substrate 2. The configuration of is the same.

ここで図11を参照して凹部8の構造について詳しく説明する。   Here, the structure of the recess 8 will be described in detail with reference to FIG.

本実施形態では第一及び第二の固定電極4A,4Bの間に挟まれた第一の固定基板2上の領域である間隔部分7Aの内、可動体部1bと平面視で重なる部分(面積1000×40μm)を、エッチングにより貫通して除去している。 In the present embodiment, a portion (area) that overlaps the movable body portion 1b in plan view among the spacing portions 7A that are regions on the first fixed substrate 2 sandwiched between the first and second fixed electrodes 4A and 4B. 1000 × 40 μm 2 ) is removed by etching.

これにより凹部8は第一の固定基板2に貫通して形成されているため、可変容量コンデンサの電気容量を維持しつつ、可動電極6を有する可動体部1bを、固定電極4を有する第一の固定基板2の間隔部分7Aからほぼ完全に離間させることができる。   Accordingly, since the recess 8 is formed so as to penetrate the first fixed substrate 2, the movable body portion 1 b having the movable electrode 6 is replaced with the first electrode having the fixed electrode 4 while maintaining the electric capacity of the variable capacitor. The fixed substrate 2 can be separated from the spacing portion 7A of the fixed substrate 2 almost completely.

本実施形態では吸引力がほぼ発生しない構造であるため、例えば、実施形態1と同様に陽極接合時に600Vを印加しても吸引力はほぼ生じず、静電気力による固着をほぼ防ぐことができる。これによりビーム1cのばね反力が極めて低い場合であっても、可動体部1bの固着を生じにくくすることができ、より加速度の検知能力を向上させることができる。なお、本実施形態の凹部8をパッケージ等で封止することで、内部を気密にすることも可能となる。   Since the present embodiment has a structure in which almost no suction force is generated, for example, as in Embodiment 1, even when 600 V is applied during anodic bonding, the suction force does not substantially occur, and sticking due to electrostatic force can be substantially prevented. As a result, even when the spring reaction force of the beam 1c is extremely low, it is possible to make it difficult for the movable body portion 1b to be fixed, and to further improve the acceleration detection capability. In addition, it becomes possible to make the inside airtight by sealing the concave portion 8 of the present embodiment with a package or the like.

本実施形態によれば凹部8は第一の固定基板2を貫通することで間隔部分7Aに形成しているため、第一の固定基板2と可動体部1bが帯電しても静電気力がほぼ加わらない構造とすることができ、可動体部1bが対向する第一の固定基板2に接触しづらくすることができ、特に歩留率の向上を実現することができる。
(実施形態5)
図12は実施形態5にかかる半導体マイクロデバイスおよび加速度センサを示している。
According to the present embodiment, since the concave portion 8 is formed in the gap portion 7A by penetrating the first fixed substrate 2, the electrostatic force is almost equal even if the first fixed substrate 2 and the movable body portion 1b are charged. It is possible to make the structure not added, and it is possible to make it difficult for the movable body portion 1b to contact the opposing first fixed substrate 2, and it is possible to particularly improve the yield rate.
(Embodiment 5)
FIG. 12 shows a semiconductor microdevice and an acceleration sensor according to the fifth embodiment.

この半導体マイクロデバイスおよび加速度センサの凹部8は第一及び第二の固定電極4A,4Bを厚肉にすることで間隔部分7Aに形成されている点で、実施形態1に記載した半導体マイクロデバイスおよび加速度センサと相違するがその他の構成は同様である。   The recess 8 of the semiconductor microdevice and acceleration sensor is formed in the spacing portion 7A by making the first and second fixed electrodes 4A and 4B thick, and the semiconductor microdevice described in the first embodiment and Although it is different from the acceleration sensor, other configurations are the same.

ここで図12を参照して凹部8の構造について詳しく説明する。   Here, the structure of the recess 8 will be described in detail with reference to FIG.

本実施形態では第一の固定基板2に設けられる第一及び第二の固定電極4A,4Bの厚みを大きくし、2.3μmの厚みを持たせている。   In the present embodiment, the thickness of the first and second fixed electrodes 4A and 4B provided on the first fixed substrate 2 is increased to have a thickness of 2.3 μm.

この第一及び第二の固定電極4A,4Bを側壁とし、深さが2.3μm、幅が40μmの溝状の凹部が形成されている。   Groove-shaped recesses having a depth of 2.3 μm and a width of 40 μm are formed using the first and second fixed electrodes 4A and 4B as side walls.

これにより可変容量コンデンサの電気容量を維持しつつ、可動電極6を有する可動体部1bの間隔対向部分7Bを、固定電極4を有する第一の固定基板2から第一及び第二の固定電極4A,4Bの厚み分に応じて離間させることができる。   As a result, the distance facing portion 7B of the movable body portion 1b having the movable electrode 6 is changed from the first fixed substrate 2 having the fixed electrode 4 to the first and second fixed electrodes 4A while maintaining the electric capacity of the variable capacitor. , 4B can be separated according to the thickness.

本実施形態では第一の固定基板2の対向部分7Aと可動体部1bの距離を4.3μm離間させており、例えば、実施形態1と同様に陽極接合時に600Vを印加しても吸引力が3.4mNに低減でき、バネ反力が吸引力を上回るようにすることができるため可動体部1bの固着や接合不良発生を防止することができる。   In the present embodiment, the distance between the facing portion 7A of the first fixed substrate 2 and the movable body portion 1b is separated by 4.3 μm. For example, as in the first embodiment, even if 600 V is applied at the time of anodic bonding, the suction force is maintained. Since it can be reduced to 3.4 mN and the spring reaction force can exceed the suction force, it is possible to prevent the movable body portion 1b from being fixed and from being poorly joined.

なお、本実施形態の場合、第一及び第二の固定電極4A,4Bを設ける際、金属膜の堆積量を制御するだけで設けることができるため、プロセス数の増加を招かず製造が容易であり、かつ、別部材を設ける必要がないため、部材点数の削減を実現することができる。   In the case of the present embodiment, when the first and second fixed electrodes 4A and 4B are provided, the first and second fixed electrodes 4A and 4B can be provided only by controlling the deposition amount of the metal film, so that the number of processes is not increased and manufacturing is easy. In addition, since there is no need to provide a separate member, the number of members can be reduced.

本実施形態によれば凹部8は第一及び第二の固定電極4A,4Bを厚肉にすることで間隔部分7Aに形成しているため、製造容易とすることができる。   According to this embodiment, since the recessed part 8 is formed in the space | interval part 7A by making 1st and 2nd fixed electrode 4A, 4B thick, it can be manufactured easily.

A 加速度センサ
1 本体
1a 枠体部
1a1 側壁部
1a2 底板部
1b 可動体部
1c ビーム
2 第一の固定基板
3 第二の固定基板
4A 第一の固定電極
4B 第二の固定電極
5 ダミー電極
6 可動電極
6A 可動厚肉層
7A 間隔部分
7B 間隔対向部分
8 凹部
9 バイアスユニット
10 チップ検査部
B ICチップ
101 パッケージ
A Acceleration sensor 1 Main body 1a Frame part 1a1 Side wall part 1a2 Bottom plate part 1b Movable body part 1c Beam 2 First fixed board 3 Second fixed board 4A First fixed electrode 4B Second fixed electrode 5 Dummy electrode 6 Movable Electrode 6A Movable thick layer 7A Spacing part 7B Spacing facing part 8 Recess 9 Bias unit 10 Chip inspection part B IC chip 101 Package

Claims (7)

本体と、
本体の一面に形成された第一の固定基板とを有し、
前記本体は前記一面が開口した箱状の枠体部とその枠体部内側に位置する可動体部とを有し、
前記可動体部は当該可動体部両側と前記枠体部の内側とを接続する一対のビームを回動軸として回動可能に設けられており、
前記可動体部の前記第一の固定基板側には可動電極が設けられており、
前記第一の固定基板には平面視で前記回動軸を挟んだ両側となる部分に第一および第二の固定電極が前記可動電極に対向するように設けられており、
平面視において前記第一の固定電極と前記第二の固定電極に挟まれた前記第一の固定基板の領域を間隔部分とし、
前記間隔部分と対向する可動体部の領域を間隔対向部分とした場合において、
前記間隔部分と前記間隔対向部分の少なくともいずれか一方に凹部を設けたこと特徴とする加速度センサ。
The body,
A first fixed substrate formed on one surface of the main body,
The main body has a box-shaped frame body portion whose one surface is open and a movable body portion located inside the frame body portion,
The movable body portion is provided to be rotatable about a pair of beams that connect both sides of the movable body portion and the inside of the frame body portion,
A movable electrode is provided on the first fixed substrate side of the movable body portion,
The first fixed substrate is provided with first and second fixed electrodes so as to face the movable electrode on both sides of the rotating shaft in plan view.
In the plan view, the region of the first fixed substrate sandwiched between the first fixed electrode and the second fixed electrode as an interval portion,
In the case where the region of the movable body portion facing the spacing portion is a spacing facing portion,
An acceleration sensor, wherein a recess is provided in at least one of the spacing portion and the spacing facing portion.
前記凹部は前記第一の固定基板を薄肉にすることで前記間隔部分に形成されたことを特徴とする請求項1記載の加速度センサ。   The acceleration sensor according to claim 1, wherein the recess is formed in the space portion by thinning the first fixed substrate. 前記凹部は前記第一の固定基板を貫通することで前記間隔部分に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の加速度センサ。   The acceleration sensor according to claim 1, wherein the concave portion is formed in the gap portion by penetrating the first fixed substrate. 前記凹部は前記第一及び第二の固定電極を厚肉にすることで前記間隔部分に形成されたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の加速度センサ。   The acceleration sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the recess is formed in the space portion by thickening the first and second fixed electrodes. 前記凹部は前記可動体部における前記間隔対向部分以外の前記可動電極上の領域に導電性部材からなる可動厚肉層を堆積させる事で前記間隔対向部分に形成されたことを特徴とする請求項1に記載の加速度センサ。   The concave portion is formed in the interval facing portion by depositing a movable thick layer made of a conductive member in a region on the movable electrode other than the interval facing portion in the movable body portion. 2. The acceleration sensor according to 1. 前記凹部は前記可動体部を薄肉にすることで前記間隔対向部分に形成されたことを特徴とする請求項1又は5に記載の加速度センサ。   The acceleration sensor according to claim 1, wherein the concave portion is formed in the interval facing portion by thinning the movable body portion. 前記枠体部は側壁部と底板部とを有し、
前記底板部は第二の固定基板で形成され、
前記第二の固定基板にはダミー電極が前記可動体部側表面に設けられ
前記第一の固定基板と前記第二の固定基板はそれぞれ前記側壁部と陽極接合によって直接接合したことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の加速度センサ。
The frame body portion has a side wall portion and a bottom plate portion,
The bottom plate portion is formed of a second fixed substrate,
A dummy electrode is provided on the surface of the movable body portion on the second fixed substrate, and the first fixed substrate and the second fixed substrate are directly bonded to the side wall portion by anodic bonding, respectively. The acceleration sensor as described in any one of Claims 1-6.
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