JP2012242201A - Capacity type physical quantity detector - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a capacity type physical quantity detector for performing appropriate self-diagnosis regardless of a detection range.SOLUTION: The capacity type physical quantity detector includes: a movable part 20; first fixed parts 30, 40 which are placed opposite to the movable part 20 in the direction of displacement and comprise first capacity parts 16a, 16b together with the movable par 20; and a second fixed part 17 which is placed orthogonally opposite to the direction of displacement of the movable part 20 and comprises a second capacity part 17 together with the movable part 20. When self-diagnosis is performed, a first displacement signal is applied to the first capacity parts 16a, 16b to displace the movable part 20 in the direction of displacement of the movable part 20 by an electrostatic force generated by the first capacity parts 16a, 16b, and a second displacement signal is applied to the second capacity part 17 to displace the movable part 20 in the vertical direction by an electrostatic force generated by the second capacity part 17.

Description

本発明は、加速度、角速度、圧力等の物理量を検出する容量式物理量検出装置に関するものである。   The present invention relates to a capacitive physical quantity detection device that detects physical quantities such as acceleration, angular velocity, and pressure.

従来より、物理量を検出する容量式物理量検出装置として、例えば、特許文献１に自己診断を行うことのできる加速度センサが提案されている。具体的には、この加速度センサは、加速度の印加に応じて弾性的に変位する梁部に一体成型された可動電極と、この可動電極に対向配置された２つの固定電極とを備え、これら可動電極と固定電極との間に形成された２つの容量差をＣ−Ｖ変換して出力を計測するようになっている。   Conventionally, as a capacitive physical quantity detection device that detects a physical quantity, for example, an acceleration sensor capable of performing self-diagnosis is proposed in Patent Document 1. Specifically, this acceleration sensor includes a movable electrode integrally formed on a beam portion that is elastically displaced in response to the application of acceleration, and two fixed electrodes disposed opposite to the movable electrode. An output is measured by CV conversion of two capacitance differences formed between the electrode and the fixed electrode.

また、この加速度センサは、周期的に変化する信号であり、物理量を検出するための検出信号と周期的に変化する信号であって自己診断を行うための自己診断信号とを切り替えて可動電極と固定電極との間に印加する自己診断信号印加手段を備えている。そして、自己診断時には、可動電極と固定電極との間に自己診断信号を印加することによって、可動電極と固定電極との間に静電気力を発生させて可動電極を変位させている。   Further, this acceleration sensor is a periodically changing signal, and switches between a detection signal for detecting a physical quantity and a self-diagnostic signal for periodically performing a self-diagnosis signal, and a movable electrode. Self-diagnosis signal applying means for applying between the fixed electrodes is provided. At the time of self-diagnosis, a self-diagnosis signal is applied between the movable electrode and the fixed electrode, thereby generating an electrostatic force between the movable electrode and the fixed electrode to displace the movable electrode.

これによれば、自己診断時には、静電気力にて可動電極を変位させているため、可動電極の変位をＣ−Ｖ変換回路の出力電圧に基づいて検出することによって自己診断を行うことができる。   According to this, since the movable electrode is displaced by electrostatic force during the self-diagnosis, the self-diagnosis can be performed by detecting the displacement of the movable electrode based on the output voltage of the CV conversion circuit.

特開２００１−９１５３５号公報JP 2001-91535 A

しかしながら、上記のような加速度センサでは、２００〜４００Ｇ程度の大きな加速度を検出する場合には、梁部の剛性を高くしたりして当該梁部を変位しにくくしている。このため、自己診断においては、可動電極と固定電極との間に静電気力を発生させて可動電極を変位させ、可動電極の変位（容量変化）を電圧に変換することで自己診断を行っていたが、梁部の剛性が高くなると自己診断時における可動電極の変位量が小さくなって自己診断に必要な出力を得ることができなくなる、または得にくくなるという問題がある。   However, the acceleration sensor as described above makes it difficult to displace the beam portion by increasing the rigidity of the beam portion when detecting a large acceleration of about 200 to 400G. For this reason, in self-diagnosis, an electrostatic force is generated between the movable electrode and the fixed electrode to displace the movable electrode, and the displacement (capacitance change) of the movable electrode is converted into a voltage to perform self-diagnosis. However, when the rigidity of the beam portion is increased, there is a problem that the displacement amount of the movable electrode at the time of self-diagnosis becomes small and an output necessary for self-diagnosis cannot be obtained or is difficult to obtain.

なお、上記では、加速度を検出する加速度センサを例に挙げて説明したが、可動電極と固定電極との間の容量変化に基づいて角速度や圧力等を検出するセンサについても同様の問題が発生する。   In the above description, the acceleration sensor that detects acceleration is described as an example. However, the same problem occurs in a sensor that detects angular velocity, pressure, and the like based on a change in capacitance between the movable electrode and the fixed electrode. .

本発明は上記点に鑑みて、検出範囲によらず、適切な自己診断を行うことのできる容量式物理量検出装置を提供することを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide a capacity-type physical quantity detection device that can perform an appropriate self-diagnosis regardless of a detection range.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、物理量に応じて所定方向へ変位する可動部（２０）と、可動部（２０）に対向して配置され、可動部（２０）と共に第１容量部（１６ａ、１６ｂ）を構成する第１固定部（３０、４０）と、可動部（２０）に対して所定方向と垂直方向に対向して配置され、可動部（２０）と共に第２容量部（１７）を構成する第２固定部（１１、９０）と、自己診断時には、第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に可動部（２０）を変位させるための第１変位信号を印加すると共に第２容量部（１７）に可動部（２０）を変位させるための第２変位信号を印加した後、第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に当該第１容量部（１６ａ、１６ｂ）の容量変化を検出するための検出信号を印加する自己診断信号印加手段（２２０）と、検出信号が第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に印加されているときに、第１容量部（１６ａ、１６ｂ）の容量変化に応じた電圧を出力するＣ−Ｖ変換回路（２１０）と、を備え、可動部（２０）は、第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に第１変位信号が印加されると第１容量部（１６ａ、１６ｂ）で発生する静電気力によって所定方向に変位し、第２容量部（１７）に第２変位信号が印加されると、第２容量部（１７）で発生する静電気力によって垂直方向に変位することを特徴としている。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the movable part (20) that is displaced in a predetermined direction according to the physical quantity, the movable part (20), and the movable part (20) are disposed so as to face each other. The first fixed portion (30, 40) constituting the first capacitor portion (16a, 16b) and the movable portion (20) are arranged to face each other in a direction perpendicular to a predetermined direction, and the first fixed portion (16, 16b) The first fixed signal for displacing the movable part (20) is applied to the second fixed part (11, 90) constituting the two capacity part (17) and the first capacity part (16a, 16b) at the time of self-diagnosis. In addition, after applying a second displacement signal for displacing the movable part (20) to the second capacitor part (17), the first capacitor part (16a, 16b) is applied to the first capacitor part (16a, 16b). Self-diagnosis signal applying means for applying detection signal for detecting capacitance change 220) and a CV conversion circuit (210) that outputs a voltage corresponding to the capacitance change of the first capacitor unit (16a, 16b) when the detection signal is applied to the first capacitor unit (16a, 16b). ), And the movable part (20) is moved in a predetermined direction by an electrostatic force generated in the first capacitor part (16a, 16b) when the first displacement signal is applied to the first capacitor part (16a, 16b). When the second displacement signal is applied to the second capacitor portion (17), the second capacitor portion (17) is displaced in the vertical direction by the electrostatic force generated in the second capacitor portion (17).

このような容量式物理量検出装置では、自己診断時には、第１容量部（１６ａ、１６ｂ）容量は、可動部（２０）が所定方向に変位して間隔が変化することに伴って変化すると共に可動部（２０）が垂直方向に変位して対向面積が変化することに伴って変化する。このため、従来の容量式物理量検出装置と比較して、自己診断時における容量の変化を大きくすることができる。したがって、例えば、大きな加速度を検出する加速度センサにおいても、自己診断の感度を確保することができ、適切な自己診断を行うことができる。   In such a capacity-type physical quantity detection device, during self-diagnosis, the capacity of the first capacity parts (16a, 16b) changes and moves as the movable part (20) is displaced in a predetermined direction and the interval changes. The part (20) changes in the vertical direction and changes as the facing area changes. For this reason, the change of the capacity | capacitance at the time of a self-diagnosis can be enlarged compared with the conventional capacity-type physical quantity detection apparatus. Therefore, for example, even in an acceleration sensor that detects a large acceleration, the sensitivity of self-diagnosis can be ensured, and appropriate self-diagnosis can be performed.

また、請求項２に記載の発明のように、可動部（２０）は可動電極（２４）を有し、第１固定部（３０、４０）は固定電極（３１、４１）を有し、第１容量部（１６ａ、１６ｂ）は、可動電極（２４）および固定電極（３１、４１）によって構成されるものとすることができる。   Further, as in the second aspect of the invention, the movable part (20) has a movable electrode (24), the first fixed part (30, 40) has a fixed electrode (31, 41), One capacity part (16a, 16b) shall be constituted by movable electrode (24) and fixed electrode (31, 41).

この場合、請求項３に記載の発明のように、可動電極（２４）を櫛歯構造とし、固定電極（３１、４１）を可動電極（２４）の櫛歯の隙間にかみ合う櫛歯構造とすることができる。   In this case, as in the third aspect of the invention, the movable electrode (24) has a comb-tooth structure, and the fixed electrodes (31, 41) have a comb-tooth structure that meshes with a gap between comb teeth of the movable electrode (24). be able to.

また、請求項４に記載の発明のように、第２固定部としての支持基板（１１）と、支持基板（１１）上に配置される埋込絶縁膜（１２）と、埋込絶縁膜（１２）を挟んで支持基板（１１）と反対側に配置される半導体層（１３）と、を有する半導体基板（１０）を備え、半導体層（１３）は、可動部（２０）および第１固定部（３０、４０）が形成されていると共に、可動部（２０）および第１固定部（３０、４０）を囲み、埋込絶縁膜（１２）を介して支持基板（１１）に支持されている周辺固定部（５０）が構成されているものとすることができる。そして、支持基板（１１）は、周辺固定部（５０）に電圧が印加されると所定電圧に固定されて可動部（２０）と共に第２容量部（１７）を構成するものとすることができる。   Further, as in the invention described in claim 4, the supporting substrate (11) as the second fixing portion, the embedded insulating film (12) disposed on the supporting substrate (11), and the embedded insulating film ( 12), and a semiconductor substrate (10) having a semiconductor layer (13) disposed on the opposite side of the support substrate (11), with the semiconductor layer (13) including the movable portion (20) and the first fixed portion. Part (30, 40) is formed, surrounds the movable part (20) and the first fixed part (30, 40), and is supported by the support substrate (11) via the buried insulating film (12). The peripheral fixing portion (50) that is present may be configured. The support substrate (11) can be fixed to a predetermined voltage when a voltage is applied to the peripheral fixed portion (50) and constitute the second capacitor portion (17) together with the movable portion (20). .

さらに、請求項５に記載の発明のように、半導体層（１３）には可動部（２０）および固定部（３０、４０）を覆う蓋部（８０）が備えられ、蓋部（８０）のうち可動部（２０）と対向する部分には第２固定部としての自己診断用電極（９０）が形成されているものとすることができる。そして、第２容量部（１７）は、可動部（２０）と支持基板（１１）とによって構成されていると共に、可動部（２０）と自己診断用電極（９０）とによって構成されるものとすることができる。   Further, as in the invention described in claim 5, the semiconductor layer (13) is provided with a lid portion (80) that covers the movable portion (20) and the fixed portion (30, 40). Of these, a self-diagnosis electrode (90) as a second fixed portion may be formed on a portion facing the movable portion (20). The second capacitor portion (17) includes a movable portion (20) and a support substrate (11), and also includes a movable portion (20) and a self-diagnosis electrode (90). can do.

この場合、請求項６に記載の発明のように、自己診断信号印加手段（２２０）は、自己診断時において、第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に第１変位信号を印加すると共に、可動部（２０）と支持基板（１１）とによって構成される第２容量部（１７）または可動部（２０）と自己診断用電極（９０）とによって構成される第２容量部（１７）のいずれか一方に第２変位信号を印加した後に第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に検出信号を印加し、続いて第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に第１変位信号を印加すると共に、可動部（２０）と支持基板（１１）とによって構成される第２容量部（１７）または可動部（２０）と自己診断用電極（９０）とによって構成される第２容量部（１７）の他方に第２変位信号を印加した後に第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に検出信号を印加するものとすることができる。   In this case, as in the sixth aspect of the invention, the self-diagnosis signal applying means (220) applies the first displacement signal to the first capacitance part (16a, 16b) and the movable part during the self-diagnosis. Either the second capacitor part (17) constituted by (20) and the support substrate (11) or the second capacitor part (17) constituted by the movable part (20) and the self-diagnosis electrode (90). After the second displacement signal is applied to one side, the detection signal is applied to the first capacitor parts (16a, 16b), the first displacement signal is subsequently applied to the first capacitor parts (16a, 16b), and the movable part ( 20) and the support substrate (11), the second capacitor part (17) or the second capacitor part (17) constituted by the movable part (20) and the self-diagnostic electrode (90) After the two displacement signals are applied, the first capacitor portion (16a Can be used to apply a detection signal to 16b).

これによれば、可動部（２０）は、支持基板（１１）側および自己診断用電極（９０）側に交互に引き寄せられることになる。このため、例えば、可動部（２０）が支持基板（１１）側に引き寄せられたときの容量と、自己診断用電極（９０）側に引き寄せられたときの容量とを比較することによって、可動部（２０）上、または支持基板（１１）と可動部（２０）との間にゴミ等の異物が付着しているか否かを容易に判定することができる。   According to this, the movable part (20) is alternately drawn toward the support substrate (11) side and the self-diagnosis electrode (90) side. Therefore, for example, by comparing the capacity when the movable part (20) is pulled toward the support substrate (11) and the capacity when the movable part (20) is pulled toward the self-diagnosis electrode (90), the movable part is compared. (20) It is possible to easily determine whether or not foreign matter such as dust adheres on the top or between the support substrate (11) and the movable portion (20).

また、請求項７に記載の発明のように、半導体基板（１０）を備え、半導体基板（１０）の一面側には、可動部（２０）および第１固定部（３０、４０）が形成されていると共に、可動部（２０）および第１固定部（３０、４０）を覆う蓋部（８０）が備えられており、蓋部（８０）のうち可動部（２０）と対向する部分には第２固定部としての自己診断用電極（９０）が形成されており、第２容量部（１７）は、可動部（２０）と自己診断用電極（９０）とによって構成されるものとすることができる。   According to a seventh aspect of the present invention, the semiconductor substrate (10) is provided, and the movable portion (20) and the first fixed portion (30, 40) are formed on one surface side of the semiconductor substrate (10). And a cover part (80) covering the movable part (20) and the first fixed part (30, 40) is provided, and a part of the cover part (80) facing the movable part (20) The self-diagnosis electrode (90) as the second fixed part is formed, and the second capacitor part (17) is composed of the movable part (20) and the self-diagnosis electrode (90). Can do.

そして、請求項８に記載の発明のように、可動部（２０）に対して、自己診断時には、ｎを自然数としたとき、自己診断信号印加手段（２２０）から可動部（２０）の変位方向と垂直方向における共振周波数のｎ倍、または、（１／ｎ）倍の周波数を有する信号を印加することができる。   As in the invention described in claim 8, when the self-diagnosis is performed on the movable part (20), when n is a natural number, the displacement direction of the movable part (20) from the self-diagnosis signal applying means (220). A signal having a frequency n times or (1 / n) times the resonance frequency in the vertical direction can be applied.

これによれば、可動部（２０）には垂直方向における共振周波数のｎ倍、または、（１／ｎ）倍の周波数が印加されるため、可動部（２０）の垂直方向における変位を大きくすることができる。   According to this, since the frequency of n times or (1 / n) times the resonance frequency in the vertical direction is applied to the movable portion (20), the displacement in the vertical direction of the movable portion (20) is increased. be able to.

また、請求項９に記載の発明のように、検出する物理量を加速度とすることができる。   Further, as in the invention described in claim 9, the physical quantity to be detected can be acceleration.

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

本発明の第１実施形態における加速度センサの平面図である。It is a top view of the acceleration sensor in a 1st embodiment of the present invention. 図１中のＡ−Ａ線に沿った断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure along the AA in FIG. 回路手段の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a circuit means. 図１に示す加速度センサの作動時のタイミングチャートである。It is a timing chart at the time of the action | operation of the acceleration sensor shown in FIG. 本発明の第２実施形態における加速度センサの断面構成を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the acceleration sensor in 2nd Embodiment of this invention. 図５に示す加速度センサの作動時のタイミングチャートである。It is a timing chart at the time of the action | operation of the acceleration sensor shown in FIG.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、容量式物理量検出装置として、差動容量式の加速度センサに本発明を適用したものである。図１は、加速度センサの平面図であり、図２は図１中のＡ−Ａ線に沿った断面構成を示す図である。この加速度センサは、例えば、エアバッグ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の作動制御を行うための自動車用加速度センサやジャイロセンサ等に適用されると好適である。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In this embodiment, the present invention is applied to a differential capacitive acceleration sensor as a capacitive physical quantity detection device. FIG. 1 is a plan view of an acceleration sensor, and FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional configuration along the line AA in FIG. This acceleration sensor is preferably applied to, for example, an automobile acceleration sensor or a gyro sensor for performing operation control of an airbag, ABS, VSC, or the like.

加速度センサ１００は、半導体基板１０に周知のマイクロマシン加工を施すことにより形成される。本実施形態では、加速度センサ１００を構成する半導体基板１０は、図１および図２に示されるように、支持基板１１と、支持基板１１上に形成された埋込絶縁膜１２と、埋込絶縁膜１２を挟んで支持基板１１と反対側に配置された半導体層１３とを有するＳＯＩ基板とされている。なお、本実施形態では、半導体層１３の表面が本発明の半導体基板１０の一面に相当している。   The acceleration sensor 100 is formed by performing known micromachining on the semiconductor substrate 10. In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor substrate 10 constituting the acceleration sensor 100 includes a support substrate 11, an embedded insulating film 12 formed on the support substrate 11, and embedded insulation. The SOI substrate includes a semiconductor layer 13 disposed on the opposite side of the support substrate 11 with the film 12 interposed therebetween. In the present embodiment, the surface of the semiconductor layer 13 corresponds to one surface of the semiconductor substrate 10 of the present invention.

半導体層１３には、溝部１４を形成することにより、可動部２０および固定部３０、４０よりなる櫛歯形状を有する梁構造体が形成されている。また、埋込絶縁膜１２のうち梁構造体２０〜４０の形成領域に対応した部位は、犠牲層エッチング等により矩形状に除去されて開口部１５を形成している。   By forming the groove portion 14 in the semiconductor layer 13, a beam structure having a comb tooth shape including the movable portion 20 and the fixed portions 30 and 40 is formed. Further, a portion of the embedded insulating film 12 corresponding to the region where the beam structures 20 to 40 are formed is removed in a rectangular shape by sacrificial layer etching or the like to form the opening 15.

可動部２０は、開口部１５上を横断するように配置されており、矩形状の錘部２１の両端が梁部２２を介してアンカー部２３ａおよび２３ｂに一体に連結した構成とされている。アンカー部２３ａおよび２３ｂは、埋込絶縁膜１２における開口部１５の開口縁部に固定されて支持基板１１に支持されている。これによって、錘部２１および梁部２２は、開口部１５に臨んだ状態となっている。   The movable portion 20 is disposed so as to cross over the opening 15, and both ends of the rectangular weight portion 21 are integrally connected to the anchor portions 23 a and 23 b via the beam portion 22. The anchor portions 23 a and 23 b are fixed to the opening edge of the opening 15 in the buried insulating film 12 and supported by the support substrate 11. Thereby, the weight portion 21 and the beam portion 22 are in a state of facing the opening portion 15.

梁部２２は、平行な２本の梁がその両端で連結された矩形枠状をなしており、２本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を有する。具体的には、梁部２２は、図１中のｘ方向の成分を含む加速度を受けたときに錘部２１をｘ方向へ変位させると共に、加速度の消失に応じて元の状態に復元させるようになっている。したがって、このような梁部２２を介して半導体基板１０に連結された可動部２０は、加速度の印加に応じて、開口部１５上にて梁部２２の変位方向（ｘ方向）へ変位可能となっている。   The beam portion 22 has a rectangular frame shape in which two parallel beams are connected at both ends thereof, and has a spring function of being displaced in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the two beams. Specifically, the beam portion 22 displaces the weight portion 21 in the x direction when receiving an acceleration including a component in the x direction in FIG. 1 and restores the original state according to the disappearance of the acceleration. It has become. Therefore, the movable part 20 connected to the semiconductor substrate 10 through such a beam part 22 can be displaced in the displacement direction (x direction) of the beam part 22 on the opening part 15 according to the application of acceleration. It has become.

ここで、図１および図２中のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の各方向について説明する。上記のように、ｘ軸方向は梁部２２の変位方向であると共に、錘部２１および可動電極２４の変位方向である。また、ｙ軸方向は、半導体基板１０の面内においてｘ軸と直交する方向である。また、ｚ軸方向は、半導体基板１０の面方向と直交する方向である。   Here, each direction of the x-axis, the y-axis, and the z-axis in FIGS. 1 and 2 will be described. As described above, the x-axis direction is the displacement direction of the beam portion 22 and the displacement direction of the weight portion 21 and the movable electrode 24. The y-axis direction is a direction orthogonal to the x-axis in the plane of the semiconductor substrate 10. Further, the z-axis direction is a direction orthogonal to the surface direction of the semiconductor substrate 10.

可動部２０は、梁部２２の変位方向（ｘ方向）と直交した方向にて、錘部２１の両側面から互いに反対方向へ一体的に突出形成された複数個の可動電極２４を備えている。図１では、可動電極２４は、錘部２１の左側および右側に各々４個ずつ突出して形成されており、断面矩形が梁状とされていると共に開口部１５に臨んだ状態となっている。このように、各可動電極２４は、梁部２２および錘部２１と一体的に形成され、梁部２２および錘部２１と共に梁部２２の変位方向へ変位可能となっている。   The movable portion 20 includes a plurality of movable electrodes 24 that are integrally formed to project in opposite directions from both side surfaces of the weight portion 21 in a direction orthogonal to the displacement direction (x direction) of the beam portion 22. . In FIG. 1, four movable electrodes 24 are formed so as to protrude from the left and right sides of the weight portion 21, respectively, and a rectangular cross section is formed in a beam shape and faces the opening 15. As described above, each movable electrode 24 is formed integrally with the beam portion 22 and the weight portion 21 and can be displaced together with the beam portion 22 and the weight portion 21 in the displacement direction of the beam portion 22.

固定部３０、４０は、埋込絶縁膜１２における開口部１５の開口縁部における対向辺部のうち、アンカー部２３ａ、２３ｂが支持されていないもう１組の対向辺部に支持されている。ここで、固定部３０、４０は、錘部２１を挟んで２個設けられており、図１中の左側に位置する固定部３０と、図１中の右側に位置する固定部４０とより成り、両固定部３０、４０は互いに電気的に独立している。なお、本実施形態では、固定部３０、４０が本発明の第１固定部に相当している。   The fixing portions 30 and 40 are supported by another set of opposing side portions where the anchor portions 23a and 23b are not supported among the opposing side portions at the opening edge of the opening 15 in the buried insulating film 12. Here, two fixing parts 30 and 40 are provided with the weight part 21 in between, and are composed of a fixing part 30 located on the left side in FIG. 1 and a fixing part 40 located on the right side in FIG. Both the fixing portions 30 and 40 are electrically independent from each other. In the present embodiment, the fixing portions 30 and 40 correspond to the first fixing portion of the present invention.

各固定部３０、４０は、可動電極２４の側面と所定の検出間隔を有するように平行した状態で対向配置された複数個（図示例では４個ずつ）の固定電極３１、４１と、埋込絶縁膜１２における開口部１５の開口縁部に固定されて支持基板１１に支持された配線部３２、４２とを有した構成となっている。すなわち、各固定電極３１、４１は、可動電極２４における櫛歯の隙間にかみ合うように櫛歯状に複数本配列されている。また、各固定電極３１、４１は断面矩形が梁状とされ、各配線部３２、４２に片持ち状に支持された状態となっており、開口部１５に臨んだ状態となっている。   Each fixed portion 30, 40 is embedded with a plurality of (four in the illustrated example) fixed electrodes 31, 41 arranged in parallel with the side surface of the movable electrode 24 so as to have a predetermined detection interval. The insulating film 12 includes a wiring portion 32 and 42 that are fixed to the opening edge portion of the opening portion 15 and supported by the support substrate 11. That is, a plurality of the fixed electrodes 31 and 41 are arranged in a comb-teeth shape so as to engage with the gaps of the comb teeth in the movable electrode 24. Each of the fixed electrodes 31 and 41 has a beam-like cross section and is supported in a cantilevered manner by the wiring portions 32 and 42 and faces the opening 15.

また、図１に示されるように、半導体基板１０における半導体層１３のうち可動電極２４および固定電極３１、４１の溝部１４を介した外周部は、周辺固定部５０として構成されている。この周辺固定部５０は、埋込絶縁膜１２を介して支持基板１１に固定されて支持されており、支持基板１１との対向面積が各電極２４、３１、４１と支持基板１１との対向面積に対して非常に大きくされている。   As shown in FIG. 1, the outer peripheral portion of the semiconductor layer 13 in the semiconductor substrate 10 through the groove portion 14 of the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 41 is configured as a peripheral fixed portion 50. The peripheral fixing portion 50 is fixed and supported by the support substrate 11 via the buried insulating film 12, and the area facing the support substrate 11 is the area facing each electrode 24, 31, 41 and the support substrate 11. Against being very large.

各固定部３０、４０の各配線部３２、４２上の所定位置には、それぞれワイヤボンディング用の固定電極パッド３２ａ、４２ａが形成されている。また、一方のアンカー部２３ｂと一体に連結された状態で、可動電極用配線部２５が形成されており、この可動電極用配線部２５上の所定位置には、ワイヤボンディング用の可動電極パッド２５ａが形成されている。さらに、周辺固定部５０の所定位置には、周辺固定部パッド５０ａが形成されている。上記各電極パッド２５ａ、３２ａ、４２ａ、５０ａは、例えば、アルミニウムをスパッタや蒸着すること等により形成されている。   Fixed electrode pads 32a and 42a for wire bonding are formed at predetermined positions on the wiring portions 32 and 42 of the fixed portions 30 and 40, respectively. In addition, a movable electrode wiring portion 25 is formed in a state of being integrally connected to one anchor portion 23b, and a movable electrode pad 25a for wire bonding is formed at a predetermined position on the movable electrode wiring portion 25. Is formed. Further, a peripheral fixing portion pad 50 a is formed at a predetermined position of the peripheral fixing portion 50. Each of the electrode pads 25a, 32a, 42a, and 50a is formed by sputtering or vapor-depositing aluminum, for example.

また、図２に示されるように、加速度センサ１００は、支持基板１１の裏面（埋込絶縁膜１２とは反対側の面）側において接着剤６０を介してパッケージ７０に接着固定されている。このパッケージ７０には、後述する回路手段が収納されている。そして、この回路手段と上記の各電極パッド２５ａ、３２ａ、４２ａ、５０ａとは、金またはアルミニウムのワイヤボンディング等により形成されたワイヤＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４により電気的に接続されている。   As shown in FIG. 2, the acceleration sensor 100 is bonded and fixed to the package 70 via an adhesive 60 on the back surface (surface opposite to the embedded insulating film 12) side of the support substrate 11. The package 70 contains circuit means to be described later. The circuit means and the electrode pads 25a, 32a, 42a, 50a are electrically connected by wires W1, W2, W3, W4 formed by gold or aluminum wire bonding or the like.

このような構成においては、図１中にコンデンサ記号で示す様に、固定電極３１と可動電極２４とによって容量ＣＳ１を有する第１容量部１６ａが構成され、固定電極４１と可動電極２４とによって容量ＣＳ２を有する第１容量部１６ｂが構成されている。そして、加速度を受けると、梁部２２のバネ機能により、アンカー部を除く可動部２０全体が一体的にｘ方向へ変位し、可動電極２４の変位に応じて上記第１容量部１６ａ、１６ｂの容量ＣＳ１、ＣＳ２が変化する。そして、上記回路手段は、第１容量部１６ａ、１６ｂの差動容量（ＣＳ１−ＣＳ２）の変化に基づいて加速度を検出する。   In such a configuration, as indicated by a capacitor symbol in FIG. 1, the fixed electrode 31 and the movable electrode 24 constitute a first capacitor portion 16a having a capacitance CS1, and the fixed electrode 41 and the movable electrode 24 have a capacitance. A first capacitor 16b having CS2 is configured. When the acceleration is received, the entire movable portion 20 excluding the anchor portion is integrally displaced in the x direction by the spring function of the beam portion 22, and according to the displacement of the movable electrode 24, the first capacitance portions 16 a and 16 b are displaced. Capacitors CS1 and CS2 change. And the said circuit means detects an acceleration based on the change of the differential capacity | capacitance (CS1-CS2) of 1st capacity | capacitance part 16a, 16b.

次に、回路手段の構成について説明する。図３は、回路手段の構成を示す図である。図３に示されるように、回路手段２００は、Ｃ−Ｖ変換回路（スイッチドキャパシタ回路）２１０およびスイッチ回路２２０を有する。Ｃ−Ｖ変換回路２１０は、可動電極２４と固定電極３１、４１とからなる第１容量部１６ａ、１６ｂの容量変化を電圧に変換して出力するもので、演算増幅器２１１、コンデンサ２１２、およびスイッチ２１３から構成されている。   Next, the configuration of the circuit means will be described. FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the circuit means. As shown in FIG. 3, the circuit means 200 includes a CV conversion circuit (switched capacitor circuit) 210 and a switch circuit 220. The CV conversion circuit 210 converts the capacitance change of the first capacitors 16a and 16b composed of the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 41 into a voltage and outputs the voltage. The operational amplifier 211, the capacitor 212, and the switch 213.

演算増幅器２１１の反転入力端子は、可動電極パッド２５ａを介して可動電極２４に接続されており、反転入力端子と出力端子との間には、コンデンサ２１２およびスイッチ２１３が並列に接続されている。また、演算増幅器２１１の非反転入力端子には、スイッチ回路２２０を介してＶ／２の電圧とＶ１の電圧のいずれかが入力されるようになっている。   The inverting input terminal of the operational amplifier 211 is connected to the movable electrode 24 via the movable electrode pad 25a, and a capacitor 212 and a switch 213 are connected in parallel between the inverting input terminal and the output terminal. In addition, either the voltage V / 2 or the voltage V1 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 211 via the switch circuit 220.

スイッチ回路２２０は、Ｃ−Ｖ変換回路２１０における演算増幅器２１１の非反転入力端子に、図示しないそれぞれの電圧源からのＶ／２の電圧とＶ１（Ｖ／２とは異なる）の電圧のいずれかを入力するもので、スイッチ２２１とスイッチ２２２から構成されている。スイッチ２２１とスイッチ２２２は、一方が閉じているときに他方が開くようになっている。   The switch circuit 220 has either a V / 2 voltage or a V1 (different from V / 2) voltage from each voltage source (not shown) at the non-inverting input terminal of the operational amplifier 211 in the CV conversion circuit 210. , And is composed of a switch 221 and a switch 222. The switch 221 and the switch 222 are configured such that the other opens when one is closed.

また、回路手段２００は図示しない制御回路を有しており、この制御回路は、固定電極パッド３２ａから、一定振幅Ｖで周期的に変化する搬送波Ｐ１を固定電極３１へ入力し、固定電極パッド４２ａから、搬送波Ｐ１と位相が１８０°ずれ且つ同一振幅Ｖである搬送波Ｐ２を固定電極４１へ入力する。また、この制御回路は、上記の各スイッチ２１３、２２１、２２２の開閉を所定のタイミングにて制御できるようになっている。さらに、制御回路は、本実施形態では、周辺固定部パッド５０ａから周辺固定部５０にＶ／２の電圧を入力する。本実施形態では、この制御回路と上記スイッチ回路２２０とにより本発明の自己診断信号印加手段が構成されている。   Further, the circuit means 200 has a control circuit (not shown). This control circuit inputs a carrier wave P1, which periodically changes with a constant amplitude V, from the fixed electrode pad 32a to the fixed electrode 31, and the fixed electrode pad 42a. Therefore, the carrier wave P2 having a phase difference of 180 ° and the same amplitude V as that of the carrier wave P1 is inputted to the fixed electrode 41. The control circuit can control the opening / closing of the switches 213, 221, and 222 at a predetermined timing. Further, in the present embodiment, the control circuit inputs a voltage of V / 2 from the peripheral fixing portion pad 50a to the peripheral fixing portion 50. In the present embodiment, the control circuit and the switch circuit 220 constitute a self-diagnosis signal applying unit of the present invention.

続いて、上記加速度センサ１００の作動について説明する。図４は、加速度センサ１００のタイミングチャートである。まず、加速度センサ１００の通常作動時の作動について説明する。   Next, the operation of the acceleration sensor 100 will be described. FIG. 4 is a timing chart of the acceleration sensor 100. First, the operation of the acceleration sensor 100 during normal operation will be described.

自己診断信号印加手段としての上記制御回路から出力される搬送波Ｐ１（例えば、周波数１００ｋＨｚ、振幅０〜５Ｖ）は、図４に示すように、期間φ１を１周期（例えば１０μｓ）としてハイレベルとローレベルが変化する一定振幅の矩形波信号となっており、搬送波Ｐ２は、搬送波Ｐ１に対して電圧レベルが反転した矩形波信号となっている。   As shown in FIG. 4, the carrier wave P1 (for example, frequency 100 kHz, amplitude 0 to 5 V) output from the control circuit as the self-diagnostic signal application means has a period φ1 of one cycle (for example, 10 μs) and is at a high level and a low level. The carrier wave P2 is a rectangular wave signal whose voltage level is inverted with respect to the carrier wave P1.

また、通常動作時では、上記の各搬送波Ｐ１およびＰ２が固定電極３１、４１へ印加されているとき、スイッチ回路２２０においてスイッチ２２１は閉、スイッチ２２２は開になっている。それによって、演算増幅器２１１の非反転入力端子にＶ／２（例えば、２．５Ｖ）の電圧が印加され、可動電極２４にはＶ／２の一定電圧（可動電極信号）が印加されている。また、周辺固定部５０には、可動電極２４と同様に、制御回路からＶ／２（例えば、２．５Ｖ）の一定電圧が印加されている。   In the normal operation, when the carrier waves P1 and P2 are applied to the fixed electrodes 31, 41, the switch 221 is closed and the switch 222 is opened in the switch circuit 220. Thereby, a voltage of V / 2 (for example, 2.5 V) is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 211, and a constant voltage of V / 2 (movable electrode signal) is applied to the movable electrode 24. Similarly to the movable electrode 24, a constant voltage of V / 2 (for example, 2.5V) is applied to the peripheral fixed portion 50 from the control circuit.

この状態において加速度が印加されていない場合には、固定電極３１と可動電極２４との電位差、および、固定電極４１と可動電極２４との電位差は、共にＶ／２となり、固定電極３１と可動電極２４との間の静電気力、および、固定電極４１と可動電極２４との間の静電気力は、略等しく釣り合っている。   When no acceleration is applied in this state, the potential difference between the fixed electrode 31 and the movable electrode 24 and the potential difference between the fixed electrode 41 and the movable electrode 24 are both V / 2. The electrostatic force between the stationary electrode 41 and the movable electrode 24 is substantially equally balanced.

また、通常動作時では、Ｃ−Ｖ変換回路２１０において、スイッチ２１３は図４に示すタイミングで開閉される。このスイッチ２１３が閉のとき（期間φ２）、コンデンサ２１２がリセットされる。一方、スイッチ２１３が開のときに、加速度検出が行われる。つまり、期間φ１のうち期間φ２以外の期間が加速度を検出する期間である。この検出期間において、Ｃ−Ｖ変換回路２１０からの出力電圧Ｖ０は、次の数式１で示される。   Further, during normal operation, in the CV conversion circuit 210, the switch 213 is opened and closed at the timing shown in FIG. When the switch 213 is closed (period φ2), the capacitor 212 is reset. On the other hand, acceleration detection is performed when the switch 213 is opened. That is, the period other than the period φ2 in the period φ1 is a period for detecting acceleration. In this detection period, the output voltage V0 from the CV conversion circuit 210 is expressed by the following formula 1.

（数１）Ｖ０＝（ＣＳ１−ＣＳ２）・Ｖ’／Ｃｆ
ここで、Ｖ’は両パッド３２ａ、４２ａの間、すなわち、固定電極３１、４１の間の電圧であり、Ｃｆはコンデンサ２１２の容量である。 (Equation 1) V0 = (CS1-CS2) · V ′ / Cf
Here, V ′ is a voltage between both pads 32a and 42a, that is, between the fixed electrodes 31 and 41, and Cf is a capacitance of the capacitor 212.

加速度が印加されると、各第１容量部１６ａ、１６ｂの容量ＣＳ１、ＣＳ２のバランスが変化する。すると、上記数式１に基づき容量差（ＣＳ１−ＣＳ２）に応じた電圧が、加速度が印加されていないときの出力Ｖ０にバイアスとして加わった形で出力Ｖ０（例えば０〜５Ｖ）として出力される。この出力Ｖ０は、この後、増幅回路やローパスフィルタ等を備えた信号処理回路（図示せず）にて信号処理され、加速度検出信号として検出される。   When acceleration is applied, the balance of the capacitors CS1 and CS2 of the first capacitor portions 16a and 16b changes. Then, a voltage corresponding to the capacitance difference (CS1−CS2) based on the above formula 1 is output as an output V0 (for example, 0 to 5V) in a form added as a bias to the output V0 when no acceleration is applied. Thereafter, the output V0 is subjected to signal processing by a signal processing circuit (not shown) including an amplifier circuit, a low-pass filter, and the like, and is detected as an acceleration detection signal.

次に、加速度センサ１００の自己診断時の作動について説明する。まず支持基板１１の電位について説明する。   Next, the operation at the time of self-diagnosis of the acceleration sensor 100 will be described. First, the potential of the support substrate 11 will be described.

本加速度センサ１００においては、固定電極３１と支持基板１１との間には寄生容量ＣＫ１が形成され、固定電極４１と支持基板１１との間には寄生容量ＣＫ２が形成され、可動電極２４と支持基板１１との間には寄生容量ＣＫ３が形成され、周辺固定部５０と支持基板１１との間には寄生容量ＣＫ４が形成されている。この場合、周辺固定部５０と支持基板１１との間には埋込絶縁膜１２が存在すること、周辺固定部５０と支持基板１１との対向面積が各電極２４、３１、４１と支持基板１１との対向面積に対して非常に大きいことから、寄生容量ＣＫ４が他の寄生容量ＣＫ１〜ＣＫ３に対して非常に大きくなる。このため、支持基板１１の電位は、容量カップリングによって周辺固定部５０と同電位に引き上げられて固定される。すなわち、支持基板１１にはＶ／２の電圧が印加されている状態となる。   In the present acceleration sensor 100, a parasitic capacitance CK1 is formed between the fixed electrode 31 and the support substrate 11, a parasitic capacitance CK2 is formed between the fixed electrode 41 and the support substrate 11, and the movable electrode 24 and the support substrate 11 are supported. A parasitic capacitance CK3 is formed between the substrate 11 and a parasitic capacitance CK4 is formed between the peripheral fixing portion 50 and the support substrate 11. In this case, the buried insulating film 12 exists between the peripheral fixing unit 50 and the support substrate 11, and the opposing area between the peripheral fixing unit 50 and the support substrate 11 is determined by the electrodes 24, 31, 41 and the support substrate 11. The parasitic capacitance CK4 is very large with respect to the other parasitic capacitances CK1 to CK3. For this reason, the potential of the support substrate 11 is raised and fixed to the same potential as that of the peripheral fixing unit 50 by capacitive coupling. That is, a voltage of V / 2 is applied to the support substrate 11.

そして、自己診断時では、自己診断信号印加手段としての上記制御回路により、図４に示す様に、一定振幅Ｖ（図示例では振幅０〜５Ｖ）の矩形波信号である搬送波Ｐ１およびＰ２が入力される。ここで、期間φ３（例えば１００μｓ）において、搬送波Ｐ１と搬送波Ｐ２とは、互いに電圧レベルが反転した一定電圧信号（例えば搬送波Ｐ１が５Ｖ、搬送波Ｐ２が０Ｖ）となっている。   At the time of self-diagnosis, as shown in FIG. 4, carrier waves P1 and P2 which are rectangular wave signals having a constant amplitude V (amplitude 0 to 5V in the illustrated example) are input by the control circuit as a self-diagnosis signal applying unit. Is done. Here, in the period φ3 (for example, 100 μs), the carrier wave P1 and the carrier wave P2 are constant voltage signals (for example, the carrier wave P1 is 5 V and the carrier wave P2 is 0 V) whose voltage levels are inverted.

また、この期間φ３では、つまり上記各搬送波Ｐ１およびＰ２が固定電極３１、４１へ印加されているときでは、スイッチ回路２２０においてスイッチ２２１は開、スイッチ２２２は閉になっている。そのため、演算増幅器２１１の非反転入力端子へ、Ｖ／２とは異なるＶ１（例えば３Ｖ）の電圧が印加され、可動電極２４には、この電圧Ｖ１が可動電極信号として印加されている。   In this period φ3, that is, when the carrier waves P1 and P2 are applied to the fixed electrodes 31, 41, the switch 221 is open and the switch 222 is closed in the switch circuit 220. Therefore, a voltage V1 (for example, 3V) different from V / 2 is applied to the non-inverting input terminal of the operational amplifier 211, and this voltage V1 is applied to the movable electrode 24 as a movable electrode signal.

そして、可動電極２４に電圧Ｖ１が印加されると、上記通常動作時における静電気力の釣り合いが崩れ、可動電極２４は、固定電極３１、４１のうち可動電極２４との間の電位差が大きい方の固定電極へ引き寄せられる。すなわち、図４に示されるように静電気力Ｆｘが発生し、可動電極２４が図１および図２中のｘ方向に変位する。図４に示す例では、可動電極２４と固定電極４１の電位差が可動電極２４と固定電極３１の電位差より大きいため、固定電極４１の方へ引き寄せられるように梁部２２がたわみ、それと一体的に可動電極２４が固定電極４１側に変位する。   When the voltage V1 is applied to the movable electrode 24, the balance of the electrostatic force in the normal operation is lost, and the movable electrode 24 has a larger potential difference between the fixed electrodes 31 and 41 and the movable electrode 24. It is drawn to the fixed electrode. That is, as shown in FIG. 4, an electrostatic force Fx is generated, and the movable electrode 24 is displaced in the x direction in FIGS. In the example shown in FIG. 4, since the potential difference between the movable electrode 24 and the fixed electrode 41 is larger than the potential difference between the movable electrode 24 and the fixed electrode 31, the beam portion 22 bends so as to be drawn toward the fixed electrode 41, and integrally therewith. The movable electrode 24 is displaced toward the fixed electrode 41 side.

また、上記のように、支持基板１１はＶ／２の電圧が印加されている状態となっているため、可動電極２４に電圧Ｖ１が印加されると、可動電極２４と支持基板１１との間に静電気力（図４中静電気力Ｆｚ）が発生し、可動電極２４は支持基板１１側へ引き寄せられる。すなわち、可動電極２４が支持基板１１（半導体基板１０）の面方向と垂直方向、つまり図１および図２中のｚ方向に変位する。つまり、本実施形態では、支持基板１１が本発明の第２固定部に相当しており、支持基板１１と可動部２０とによって第２容量部１７が構成されている。   Further, as described above, since the support substrate 11 is in a state where a voltage of V / 2 is applied, when the voltage V1 is applied to the movable electrode 24, the distance between the movable electrode 24 and the support substrate 11 is increased. An electrostatic force (electrostatic force Fz in FIG. 4) is generated in the movable electrode 24, and the movable electrode 24 is drawn toward the support substrate 11 side. That is, the movable electrode 24 is displaced in the direction perpendicular to the surface direction of the support substrate 11 (semiconductor substrate 10), that is, in the z direction in FIGS. That is, in the present embodiment, the support substrate 11 corresponds to the second fixed portion of the present invention, and the second capacitor portion 17 is configured by the support substrate 11 and the movable portion 20.

このように、期間φ３は、可動電極２４を変位させる期間である。なお、期間φ３においては、Ｃ−Ｖ変換回路２１０のスイッチ２１３は閉であるため、コンデンサ２１２がリセット状態にある。   Thus, the period φ3 is a period during which the movable electrode 24 is displaced. Note that in the period φ3, the switch 213 of the CV conversion circuit 210 is closed, and thus the capacitor 212 is in a reset state.

次に、期間φ４（例えば１０μｓ）は、上記期間φ１と同様の信号波形を、可動電極２４と固定電極３１、４１との間に印加することにより、直前の期間φ３にて変位させた可動電極２４と固定電極３１、４１との間の容量、つまり第１容量部１６ａ、１６ｂの容量を検出する期間である。すなわち、Ｃ−Ｖ変換回路２１０のスイッチ２１３を所定期間（期間φ２）後に開から閉としてコンデンサ２１２を加速度検出可能な状態と同じにする。また、上記通常動作時と同様の搬送波Ｐ１およびＰ２を印加する。そして、スイッチ回路２２０においてスイッチ２２１を閉、スイッチ２２２を開として可動電極２４にＶ／２（例えば２．５Ｖ）の一定電圧を可動電極信号として印加する。   Next, in the period φ4 (for example, 10 μs), the same waveform as that in the period φ1 is applied between the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 41, so that the movable electrode displaced in the immediately preceding period φ3 is applied. This is a period for detecting the capacitance between the first electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 41, that is, the capacitance of the first capacitors 16a and 16b. That is, the switch 213 of the CV conversion circuit 210 is opened to closed after a predetermined period (period φ2), so that the capacitor 212 is in a state where acceleration can be detected. Further, carrier waves P1 and P2 similar to those in the normal operation are applied. In the switch circuit 220, the switch 221 is closed, the switch 222 is opened, and a constant voltage of V / 2 (for example, 2.5 V) is applied to the movable electrode 24 as a movable electrode signal.

すると、この期間φ４にて、例えば、固定電極３１の方へ引き寄せられていると共に支持基板１１の方へ引き寄せられていた可動電極２４が元の位置に戻ろうとするため、この容量変化に応じてＣ−Ｖ変換回路２１０のコンデンサ２１２に電荷が発生し、期間φ３にて変位させた可動電極２４と固定電極３１、４１の容量変化を検出することができる。このように、期間（φ３＋φ４）を１周期とした自己診断信号（上記搬送波、可動電極信号、周辺固定部信号）を可動電極２４と固定電極３１、４１との間に印加することにより、自己診断が可能となっている。   Then, in this period φ4, for example, the movable electrode 24 that is attracted toward the fixed electrode 31 and is attracted toward the support substrate 11 tries to return to the original position. Charges are generated in the capacitor 212 of the CV conversion circuit 210, and the capacitance change of the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 41 displaced in the period φ3 can be detected. As described above, the self-diagnosis signal (the carrier wave, the movable electrode signal, and the peripheral fixed portion signal) having the period (φ3 + φ4) as one cycle is applied between the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31, 41, thereby self-diagnosis. Is possible.

なお、上記のように、支持基板１１は通常動作時および自己診断時においてＶ／２の電圧が印加されている状態となっているが、通常動作時では可動電極２４にもＶ／２の電圧が印加されており、支持基板１１と可動電極２４とが同電位となるため、支持基板１１と可動電極２４との間に静電気力は発生していない。   As described above, the support substrate 11 is in a state where a voltage of V / 2 is applied during normal operation and during self-diagnosis, but the voltage of V / 2 is also applied to the movable electrode 24 during normal operation. Is applied, and the support substrate 11 and the movable electrode 24 are at the same potential, so that no electrostatic force is generated between the support substrate 11 and the movable electrode 24.

また、本実施形態では、期間φ３に可動電極２４と固定電極３１、４１との間（第１容量部１６ａ、１６ｂ）に印加される信号が本発明の第１変位信号に相当しており、期間φ３に可動電極２４と支持基板１１（周辺固定部５０）との間（第２容量部１７）に印加される信号が本発明の第２変位信号に相当している。なお、上記のように、第１、第２変位信号における可動電極２４に印加される信号（可動電極信号）は同一の信号である。そして、期間φ４に可動電極２４と固定電極３１、４１との間（第１容量部１６ａ、１６ｂ）に印加される信号が本発明の検出信号に相当している。   In the present embodiment, the signal applied between the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 41 (the first capacitor portions 16a and 16b) in the period φ3 corresponds to the first displacement signal of the present invention, A signal applied between the movable electrode 24 and the support substrate 11 (peripheral fixed portion 50) (second capacitor portion 17) in the period φ3 corresponds to the second displacement signal of the present invention. As described above, the signals (movable electrode signals) applied to the movable electrode 24 in the first and second displacement signals are the same signal. A signal applied between the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 41 (first capacitor portions 16a and 16b) in the period φ4 corresponds to the detection signal of the present invention.

また、本実施形態では、効率的な自己診断を可能とするために、自己診断時において、可動電極２４には、ｎを自然数とすると、ｚ方向の共振周波数のｎ倍、または（１／ｎ）倍の周波数を有する信号を回路手段２００から印加するようにしている。これによって、自己診断時に可動電極２４をｚ方向に大きく変位させることができる。また、より好ましくは、可動電極２４には、ｘ方向の共振周波数のｎ倍、または（１／ｎ）倍の周波数を有する信号を回路手段２００から印加されるようにするのがよい。これによって、自己診断時に可動電極２４をｘ方向に大きく変位させることができる。   Further, in the present embodiment, in order to enable efficient self-diagnosis, at the time of self-diagnosis, when n is a natural number, n times the resonance frequency in the z direction or (1 / n ) A signal having a double frequency is applied from the circuit means 200. Thus, the movable electrode 24 can be greatly displaced in the z direction during self-diagnosis. More preferably, a signal having a frequency n times or (1 / n) times the resonance frequency in the x direction is applied to the movable electrode 24 from the circuit means 200. Thus, the movable electrode 24 can be greatly displaced in the x direction during self-diagnosis.

以上のように、本実施形態によれば、自己診断時には、自己診断信号が周期的に可動電極２４と固定電極３１、４１との間（第１容量部１６ａ、１６ｂ）に印加されると共に、可動電極２４と周辺固定部５０（支持基板１１）との間（第２容量部１７）に印加される。そして、可動電極２４と固定電極３１、４１との間に静電気力を発生させて可動電極２４をｘ方向に変位させると共に、可動電極２４と支持基板１１との間に静電気力を発生させて可動電極２４をｚ方向に変位させている。   As described above, according to the present embodiment, at the time of self-diagnosis, the self-diagnosis signal is periodically applied between the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 41 (first capacitance units 16a and 16b), The voltage is applied between the movable electrode 24 and the peripheral fixed portion 50 (support substrate 11) (second capacitor portion 17). Then, an electrostatic force is generated between the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 41 to displace the movable electrode 24 in the x direction, and an electrostatic force is generated between the movable electrode 24 and the support substrate 11 to move the movable electrode 24. The electrode 24 is displaced in the z direction.

このため、自己診断時では、可動電極２４と固定電極３１、４１との間の容量（第１容量部１６ａ、１６ｂの容量）は、可動電極２４がｘ方向に変位して間隔が変化することに伴って変化すると共に可動電極２４がｚ方向に変位して対向面積が変化することに伴って変化する。このため、従来の容量式物理量検出装置と比較して、自己診断時における容量の変化を大きくすることができる。したがって、大きな加速度を検出する加速度センサにおいても、自己診断の感度を確保することができ、適切な自己診断を行うことができる。 For this reason, at the time of self-diagnosis, the capacitance between the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 41 (capacity of the first capacitance portions 16a and 16b) is changed by the displacement of the movable electrode 24 in the x direction. Change as the movable electrode 24 is displaced in the z direction and the opposing area changes. For this reason, the change of the capacity | capacitance at the time of a self-diagnosis can be enlarged compared with the conventional capacity-type physical quantity detection apparatus. Therefore, even in an acceleration sensor that detects a large acceleration, the sensitivity of self-diagnosis can be ensured, and appropriate self-diagnosis can be performed.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態に対して、可動電極２４および固定電極３１、４１を覆う蓋部を半導体層１３に接合し、蓋部に自己診断用電極を備えたものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, a lid that covers the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 41 is joined to the semiconductor layer 13 with respect to the first embodiment, and the lid is provided with a self-diagnosis electrode. Since this is the same as that of the first embodiment, description thereof is omitted here.

図５に示されるように、本実施形態の加速度センサ１００は、半導体層１３に可動電極２４および固定電極３１、４１を覆うように蓋部８０が接合されている。具体的には、蓋部８０は、各パッド２５ａ、３２ａ、４２ａ、５０ａを露出させるように半導体層１３に接合されている。   As shown in FIG. 5, in the acceleration sensor 100 of the present embodiment, a lid 80 is joined to the semiconductor layer 13 so as to cover the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 41. Specifically, the lid 80 is bonded to the semiconductor layer 13 so as to expose the pads 25a, 32a, 42a, and 50a.

また、蓋部８０は、半導体層１３と対向する一面のうち、可動部２０と対向する部分に凹部８１が形成されている。そして、凹部８１の底面には、自己診断用電極９０が備えられている。この自己診断用電極９０は、蓋部８０に形成されたスルーホール等を介して回路手段２００と電気的に接続されており、回路手段２００から所定の信号が印加されるようになっている。   In addition, the lid portion 80 has a concave portion 81 formed in a portion facing the movable portion 20 on one surface facing the semiconductor layer 13. A self-diagnosis electrode 90 is provided on the bottom surface of the recess 81. The self-diagnosis electrode 90 is electrically connected to the circuit means 200 through a through hole or the like formed in the lid portion 80, and a predetermined signal is applied from the circuit means 200.

次に、本実施形態の自己診断時の作動について説明する。図６は、本実施形態における容量式物理量検出装置のタイミングチャートである。   Next, the operation at the time of self-diagnosis of this embodiment will be described. FIG. 6 is a timing chart of the capacitive physical quantity detection device according to this embodiment.

図６に示されるように、自己診断信号印加手段としての上記制御回路により、期間φ３では、一定振幅Ｖ（図示例では振幅０〜５Ｖ）の矩形波信号である搬送波Ｐ１およびＰ２が入力されており、可動電極２４には、電圧Ｖ１（例えば、３Ｖ）が可動電極信号として印加されている。   As shown in FIG. 6, the control circuit as the self-diagnosis signal applying means receives the carrier waves P1 and P2 which are rectangular wave signals having a constant amplitude V (amplitude 0 to 5V in the illustrated example) in the period φ3. The voltage V1 (for example, 3V) is applied to the movable electrode 24 as a movable electrode signal.

また、周辺固定部５０（支持基板１１）には、上記第１実施形態と同様に、自己診断信号印加手段としての制御回路から電圧Ｖ／２（例えば、２．５Ｖ）が印加されている。そして、自己診断用電極９０には、自己診断信号印加手段としての制御回路から可動電極２４に印加される電圧Ｖ１と同じ電圧Ｖ１が印加されている。すなわち、期間φ３では、可動電極２４は、固定電極４１側に引き寄せられていると共に支持基板１１側に引き寄せられている。   Similarly to the first embodiment, a voltage V / 2 (for example, 2.5 V) is applied to the peripheral fixing unit 50 (support substrate 11) from a control circuit serving as a self-diagnosis signal application unit. The self-diagnosis electrode 90 is applied with the same voltage V1 as the voltage V1 applied to the movable electrode 24 from a control circuit as self-diagnosis signal application means. That is, in the period φ3, the movable electrode 24 is attracted to the fixed electrode 41 side and is attracted to the support substrate 11 side.

そして、期間φ４では、上記期間φ１と同様の信号波形を、可動電極２４と固定電極３１、４１との間に印加することにより、直前の期間φ３にて変位させた第１容量部１６ａ、１６ｂの容量を検出する。   In the period φ4, a signal waveform similar to that in the period φ1 is applied between the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 41, so that the first capacitors 16a and 16b displaced in the immediately preceding period φ3 are applied. Detect the capacity of

その後、期間φ５では、周辺固定部５０（支持基板１１）には、自己診断信号印加手段としての制御回路から可動電極２４に印加する電圧Ｖ１（例えば、３Ｖ）と同じ電圧Ｖ１が印加される。すなわち、可動電極２４と支持基板１１との間に静電気力が発生しないようにしている。そして、自己診断用電極９０には、自己診断信号印加手段としての制御回路から可動電極２４に印加する電圧Ｖ１と異なる電圧Ｖ／２（例えば、２．５Ｖ）が印加される。すなわち、期間φ５では、可動電極２４は、固定電極４１側へ引き寄せられていると共に自己診断用電極９０側に引き寄せられている。つまり、可動電極２４は、期間φ５では、ｚ方向において、期間φ３と反対側に変位する。   Thereafter, in the period φ5, the same voltage V1 as the voltage V1 (for example, 3V) applied to the movable electrode 24 from the control circuit as the self-diagnosis signal applying unit is applied to the peripheral fixing unit 50 (support substrate 11). That is, no electrostatic force is generated between the movable electrode 24 and the support substrate 11. The self-diagnosis electrode 90 is applied with a voltage V / 2 (for example, 2.5 V) different from the voltage V1 applied to the movable electrode 24 from a control circuit serving as a self-diagnosis signal application unit. That is, in the period φ5, the movable electrode 24 is attracted to the fixed electrode 41 side and is also attracted to the self-diagnosis electrode 90 side. That is, the movable electrode 24 is displaced to the opposite side to the period φ3 in the z direction in the period φ5.

続いて、期間φ６では、期間φ４と同様に、第１容量部１６ａ、１６ｂの容量を検出する。   Subsequently, in the period φ6, as in the period φ4, the capacities of the first capacitor portions 16a and 16b are detected.

なお、本実施形態では、支持基板１１および自己診断用電極９０が本発明の第２固定部に相当しており、支持基板１１と可動部２０とによって第２容量部１７が構成されていると共に自己診断用電極９０と可動部２０とによって第２容量部１７が構成されている。   In the present embodiment, the support substrate 11 and the self-diagnosis electrode 90 correspond to the second fixed portion of the present invention, and the support substrate 11 and the movable portion 20 constitute the second capacitor portion 17. The self-diagnosis electrode 90 and the movable part 20 constitute a second capacitor part 17.

また、期間φ３、期間φ５に可動電極２４と固定電極３１、４１との間（第１容量部１６ａ、１６ｂ）に印加される信号が本発明の第１変位信号に相当している。そして、期間φ３に可動電極２４と支持基板１１（周辺固定部５０）との間（第２容量部１７）に印加される信号が本発明の第２変位信号に相当しており、期間φ５に可動電極２４と自己診断用電極９０との間（第２容量部１７）に印加される信号が本発明の第２変位信号に相当している。なお、上記のように、第１、第２変位信号における可動電極２４に印加される信号（可動電極信号）は同一の信号である。また、期間φ４、期間φ６に可動電極２４と固定電極３１、４１との間（第１容量部１６ａ、１６ｂ）に印加される信号が本発明の検出信号に相当している。   In addition, a signal applied between the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 41 (first capacitor portions 16a and 16b) in the period φ3 and the period φ5 corresponds to the first displacement signal of the present invention. A signal applied between the movable electrode 24 and the support substrate 11 (peripheral fixed part 50) (second capacitor part 17) in the period φ3 corresponds to the second displacement signal of the present invention, and in the period φ5 A signal applied between the movable electrode 24 and the self-diagnosis electrode 90 (second capacitor portion 17) corresponds to the second displacement signal of the present invention. As described above, the signals (movable electrode signals) applied to the movable electrode 24 in the first and second displacement signals are the same signal. In addition, a signal applied between the movable electrode 24 and the fixed electrodes 31 and 41 (the first capacitors 16a and 16b) in the periods φ4 and φ6 corresponds to the detection signal of the present invention.

このような加速度センサ１００では、自己診断時には、可動電極２４は、支持基板１１側および自己診断用電極９０側に交互に引き寄せられることになる。このため、例えば、可動電極２４が支持基板１１側に引き寄せられたときの容量と可動電極２４が自己診断用電極９０側に引き寄せられたときの容量とを比較することによって、可動電極２４上、または可動電極２４と支持基板１１との間にゴミ等の異物が付着しているか否かを容易に判定することができる。   In such an acceleration sensor 100, at the time of self-diagnosis, the movable electrode 24 is alternately drawn toward the support substrate 11 side and the self-diagnosis electrode 90 side. For this reason, for example, by comparing the capacity when the movable electrode 24 is attracted to the support substrate 11 side and the capacity when the movable electrode 24 is attracted to the self-diagnosis electrode 90 side, Alternatively, it is possible to easily determine whether or not foreign matter such as dust adheres between the movable electrode 24 and the support substrate 11.

（他の実施形態）
上記第１実施形態では、自己診断時において、周辺固定部５０（支持基板１１）にＶ／２の電圧を印加するものを説明したが、周辺固定部５０（支持基板１１）に印加する電圧は可動電極２４に印加する電圧と異なる電圧であればよい。すなわち、自己診断時において、周辺固定部５０（支持基板１１）にＶ（例えば、５Ｖ）の電圧を印加したり、周辺固定部５０をグランドに接続したりすることによって可動電極２４との間の電位差を大きくすることにより、ｚ方向の変位を大きくすることができる。 (Other embodiments)
In the first embodiment described above, a voltage of V / 2 is applied to the peripheral fixing unit 50 (support substrate 11) during self-diagnosis. However, the voltage applied to the peripheral fixing unit 50 (support substrate 11) is Any voltage different from the voltage applied to the movable electrode 24 may be used. That is, at the time of self-diagnosis, a voltage of V (for example, 5V) is applied to the peripheral fixed part 50 (support substrate 11), or the peripheral fixed part 50 is connected to the ground by being connected to the ground. By increasing the potential difference, the displacement in the z direction can be increased.

同様に、第２実施形態においても、周辺固定部５０（支持基板１１）に印加する電圧や自己診断用電極９０に印加する電圧は適宜変更可能である。   Similarly, also in the second embodiment, the voltage applied to the peripheral fixing unit 50 (support substrate 11) and the voltage applied to the self-diagnosis electrode 90 can be appropriately changed.

また、上記各実施形態では、通常動作時と自己診断時とで、可動電極２４に印加する電圧を変えて可動電極２４を変位させているが、固定電極３１、４１に印加する搬送波Ｐ１、Ｐ２において電圧を変えることにより、可動電極２４をｘ方向に変位させるようにしてもよい。この場合、上記第１実施形態では、周辺固定部５０に印加する電圧を変えて可動電極２４をｚ方向に変位させることができる。また、上記第２実施形態では、周辺固定部５０（支持基板１１）や自己診断用電極９０に印加する電圧を変えて可動電極２４をｚ方向に変位させることができる。   In each of the above embodiments, the movable electrode 24 is displaced by changing the voltage applied to the movable electrode 24 during normal operation and during self-diagnosis. However, the carrier waves P1 and P2 applied to the fixed electrodes 31 and 41 are used. The movable electrode 24 may be displaced in the x direction by changing the voltage at. In this case, in the first embodiment, the voltage applied to the peripheral fixed portion 50 can be changed to displace the movable electrode 24 in the z direction. In the second embodiment, the movable electrode 24 can be displaced in the z direction by changing the voltage applied to the peripheral fixing unit 50 (support substrate 11) and the self-diagnosis electrode 90.

さらに、上記各実施形態では、自己診断時において、可動電極２４をｘ方向およびｚ方向に変位させるものについて説明したが、可動電極２４をｘ方向およびｙ方向に変位させるようにしてもよい。この場合は、例えば、図１において、固定電極３１、４１を３個ずつとし、固定電極３１、４１と対向配置されない可動電極２４に対して、埋込絶縁膜１２における開口部１５の開口縁部における対向辺部のうち、アンカー部２３ａ、２３ｂが支持されていないもう１組の対向辺部に自己診断用電極を配置する。そして、自己診断時において、当該自己診断用電極と可動電極２４との間に静電気力を発生させて可動電極２４をｙ方向に変位させるようにしてもよい。   Furthermore, in each of the above-described embodiments, the case where the movable electrode 24 is displaced in the x direction and the z direction at the time of self-diagnosis has been described. However, the movable electrode 24 may be displaced in the x direction and the y direction. In this case, for example, in FIG. 1, three fixed electrodes 31 and 41 are provided, and the opening edge of the opening 15 in the buried insulating film 12 with respect to the movable electrode 24 that is not disposed opposite to the fixed electrodes 31 and 41. The self-diagnosis electrodes are arranged on another pair of opposing sides where the anchor portions 23a and 23b are not supported. At the time of self-diagnosis, an electrostatic force may be generated between the self-diagnosis electrode and the movable electrode 24 to displace the movable electrode 24 in the y direction.

また、上記第２実施形態では、各パッド２５ａ、３２ａ、４２ａ、５０ａが蓋部８０から露出しているものを説明したが、各パッド２５ａ、３２ａ、４２ａ、５０ａは周辺固定部５０と共に蓋部８０と接合されていてもよい。この場合は、蓋部８０にスルーホール等を形成し、当該スルーホールが各パッド２５ａ、３２ａ、４２ａ、５０ａと電気的に接続されるように蓋部８０を配置してスルーホールを介して各パッド２５ａ、３２ａ、４２ａ、５０ａと回路手段２００とが電気的に接続されるようにすればよい。   In the second embodiment, the pads 25a, 32a, 42a, and 50a are exposed from the lid 80. However, the pads 25a, 32a, 42a, and 50a are the lids together with the peripheral fixing unit 50. 80 may be joined. In this case, a through hole or the like is formed in the lid portion 80, and the lid portion 80 is arranged so that the through hole is electrically connected to each pad 25a, 32a, 42a, 50a. The pads 25a, 32a, 42a, 50a and the circuit means 200 may be electrically connected.

さらに、上記第２実施形態では、自己診断時には、可動電極２４と自己診断用電極９０との間にのみ静電気力を発生させるようにし、可動電極２４と支持基板１１との間に静電気力を発生させないようにしてもよい。   Further, in the second embodiment, during self-diagnosis, an electrostatic force is generated only between the movable electrode 24 and the self-diagnosis electrode 90, and an electrostatic force is generated between the movable electrode 24 and the support substrate 11. It may not be allowed to.

さらに、本発明の梁部２２は上記のような枠形状でなくてもよく、バネ機能を有するものであれば、どのような形状でも良い。また、本発明は上記加速度センサ１００に適用するものに限らず、圧力センサ、角速度センサ等の静電容量式の物理量検出装置にも同様に適用することができる。   Further, the beam portion 22 of the present invention does not have to have a frame shape as described above, and may have any shape as long as it has a spring function. Further, the present invention is not limited to the one applied to the acceleration sensor 100, but can be similarly applied to a capacitance type physical quantity detection device such as a pressure sensor and an angular velocity sensor.

１０ 半導体基板
２０ 可動部
２２ 梁部
２４ 可動電極
３０、４０ 固定部
３１、４１ 固定電極
５０ 周辺固定部
２１０ Ｃ−Ｖ変換回路
２２０ スイッチ回路

DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor substrate 20 Movable part 22 Beam part 24 Movable electrode 30, 40 Fixed part 31, 41 Fixed electrode 50 Peripheral fixed part 210 CV conversion circuit 220 Switch circuit

Claims (9)

物理量に応じて所定方向へ変位する可動部（２０）と、
前記可動部（２０）に対向して配置され、前記可動部（２０）と共に第１容量部（１６ａ、１６ｂ）を構成する第１固定部（３０、４０）と、
前記可動部（２０）に対して前記所定方向と垂直方向に対向して配置され、前記可動部（２０）と共に第２容量部（１７）を構成する第２固定部（１１、９０）と、
自己診断時には、前記第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に前記可動部（２０）を変位させるための第１変位信号を印加すると共に前記第２容量部（１７）に前記可動部（２０）を変位させるための第２変位信号を印加した後、前記第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に当該第１容量部（１６ａ、１６ｂ）の容量変化を検出するための検出信号を印加する自己診断信号印加手段（２２０）と、
前記検出信号が前記第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に印加されているときに、前記第１容量部（１６ａ、１６ｂ）の容量変化に応じた電圧を出力するＣ−Ｖ変換回路（２１０）と、を備え、
前記可動部（２０）は、前記第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に前記第１変位信号が印加されると前記第１容量部（１６ａ、１６ｂ）で発生する静電気力によって前記所定方向に変位し、前記第２容量部（１７）に前記第２変位信号が印加されると前記第２容量部（１７）で発生する静電気力によって前記垂直方向に変位することを特徴とする容量式物理量検出装置。 A movable part (20) that is displaced in a predetermined direction according to a physical quantity;
A first fixed portion (30, 40) disposed opposite to the movable portion (20) and constituting a first capacity portion (16a, 16b) together with the movable portion (20);
A second fixed portion (11, 90) that is disposed opposite to the movable portion (20) in a direction perpendicular to the predetermined direction and constitutes a second capacitor portion (17) together with the movable portion (20);
At the time of self-diagnosis, a first displacement signal for displacing the movable part (20) is applied to the first capacitor part (16a, 16b) and the movable part (20) is attached to the second capacitor part (17). After applying a second displacement signal for displacing, a self-diagnosis signal for applying a detection signal for detecting a change in capacitance of the first capacitor (16a, 16b) to the first capacitor (16a, 16b) Applying means (220);
A CV conversion circuit (210) that outputs a voltage corresponding to a change in capacitance of the first capacitor (16a, 16b) when the detection signal is applied to the first capacitor (16a, 16b). And comprising
The movable part (20) is displaced in the predetermined direction by an electrostatic force generated in the first capacitor part (16a, 16b) when the first displacement signal is applied to the first capacitor part (16a, 16b). When the second displacement signal is applied to the second capacitor unit (17), the capacitance type physical quantity detection is displaced in the vertical direction by an electrostatic force generated in the second capacitor unit (17). apparatus. 前記可動部（２０）は可動電極（２４）を有し、
前記第１固定部（３０、４０）は、固定電極（３１、４１）を有し、
前記第１容量部（１６ａ、１６ｂ）は、前記可動電極（２４）および前記固定電極（３１、４１）によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の容量式物理量検出装置。 The movable part (20) has a movable electrode (24),
The first fixing part (30, 40) has a fixed electrode (31, 41),
2. The capacitive physical quantity detection device according to claim 1, wherein the first capacitor section (16 a, 16 b) includes the movable electrode (24) and the fixed electrode (31, 41). 前記可動電極（２４）は、櫛歯構造とされており、
前記固定電極（３１、４１）は、前記可動電極（２４）の櫛歯の隙間にかみ合う櫛歯構造とされていることを特徴とする請求項２に記載の容量式物理量検出装置。 The movable electrode (24) has a comb structure.
The capacitive physical quantity detection device according to claim 2, wherein the fixed electrode (31, 41) has a comb-tooth structure that engages with a gap between comb teeth of the movable electrode (24). 前記第２固定部としての支持基板（１１）と、前記支持基板（１１）上に配置される埋込絶縁膜（１２）と、前記埋込絶縁膜（１２）を挟んで前記支持基板（１１）と反対側に配置される半導体層（１３）と、を有する半導体基板（１０）を備え、
前記半導体層（１３）には、前記可動部（２０）および前記第１固定部（３０、４０）が形成されていると共に、前記可動部（２０）および前記第１固定部（３０、４０）を囲み、前記埋込絶縁膜（１２）を介して前記支持基板（１１）に支持されている周辺固定部（５０）が構成されており、
前記支持基板（１１）は、前記周辺固定部（５０）に電圧が印加されると所定電圧に固定されて前記可動部（２０）と共に前記第２容量部（１７）を構成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の容量式物理量検出装置。 A supporting substrate (11) as the second fixing portion, a buried insulating film (12) disposed on the supporting substrate (11), and the supporting substrate (11) sandwiching the buried insulating film (12). And a semiconductor layer (13) disposed on the opposite side of the semiconductor substrate (10),
The movable part (20) and the first fixed part (30, 40) are formed in the semiconductor layer (13), and the movable part (20) and the first fixed part (30, 40) are formed. And a peripheral fixing portion (50) supported by the support substrate (11) through the buried insulating film (12) is configured.
The support substrate (11) is fixed to a predetermined voltage when a voltage is applied to the peripheral fixed part (50), and constitutes the second capacitor part (17) together with the movable part (20). The capacity type physical quantity detection device according to any one of claims 1 to 3. 前記半導体層（１３）には前記可動部（２０）および前記固定部（３０、４０）を覆う蓋部（８０）が備えられ、前記蓋部（８０）のうち前記可動部（２０）と対向する部分には前記第２固定部としての自己診断用電極（９０）が形成されており、
前記第２容量部（１７）は、前記可動部（２０）と前記支持基板（１１）とによって構成されていると共に、前記可動部（２０）と前記自己診断用電極（９０）とによって構成されていることを特徴とする請求項４に記載の容量式物理量検出装置。 The semiconductor layer (13) includes a lid (80) that covers the movable part (20) and the fixed part (30, 40), and is opposed to the movable part (20) in the lid (80). A self-diagnosis electrode (90) as the second fixing part is formed on the part to
The second capacitor portion (17) includes the movable portion (20) and the support substrate (11), and includes the movable portion (20) and the self-diagnosis electrode (90). The capacity type physical quantity detection device according to claim 4, wherein 前記自己診断信号印加手段（２２０）は、自己診断時において、前記第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に前記第１変位信号を印加すると共に、前記可動部（２０）と前記支持基板（１１）とによって構成される前記第２容量部（１７）または前記可動部（２０）と前記自己診断用電極（９０）とによって構成される前記第２容量部（１７）のいずれか一方に前記第２変位信号を印加した後に前記第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に前記検出信号を印加し、続いて前記第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に前記第１変位信号を印加すると共に、前記可動部（２０）と前記支持基板（１１）とによって構成される前記第２容量部（１７）または前記可動部（２０）と前記自己診断用電極（９０）とによって構成される前記第２容量部（１７）の他方に前記第２変位信号を印加した後に前記第１容量部（１６ａ、１６ｂ）に前記検出信号を印加することを特徴とする請求項５に記載の容量式物理量検出装置。   The self-diagnosis signal applying means (220) applies the first displacement signal to the first capacitor part (16a, 16b) during the self-diagnosis, and the movable part (20) and the support substrate (11). The second capacitor part (17) constituted by the second capacitor part (17) or the second capacitor part (17) constituted by the movable part (20) and the self-diagnosis electrode (90). After the displacement signal is applied, the detection signal is applied to the first capacitor part (16a, 16b), and then the first displacement signal is applied to the first capacitor part (16a, 16b), and the movable part (20) and the second capacitor portion (17) configured by the support substrate (11) or the second capacitor portion (17) configured by the movable portion (20) and the self-diagnosis electrode (90). 17) Wherein after applying the second displacement signal first capacitor portion (16a, 16b) capacitive physical quantity detecting apparatus according to claim 5, characterized in that applying said detection signal to. 半導体基板（１０）を備え、
前記半導体基板（１０）の一面側には、前記可動部（２０）および前記第１固定部（３０、４０）が形成されていると共に、前記可動部（２０）および前記第１固定部（３０、４０）を覆う蓋部（８０）が備えられており、
前記蓋部（８０）のうち前記可動部（２０）と対向する部分には前記第２固定部としての自己診断用電極（９０）が形成されており、
前記第２容量部（１７）は、前記可動部（２０）と前記自己診断用電極（９０）とによって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の容量式物理量検出装置。 A semiconductor substrate (10);
The movable portion (20) and the first fixed portion (30, 40) are formed on one side of the semiconductor substrate (10), and the movable portion (20) and the first fixed portion (30). , 40) is provided with a lid (80),
A self-diagnosis electrode (90) as the second fixed portion is formed on a portion of the lid portion (80) facing the movable portion (20),
2. The capacitive physical quantity detection device according to claim 1, wherein the second capacitor part (17) includes the movable part (20) and the self-diagnosis electrode (90). 前記可動部（２０）には、自己診断時において、ｎを自然数としたとき、前記自己診断信号印加手段（２２０）から前記垂直方向における共振周波数のｎ倍、または、（１／ｎ）倍の周波数を有する信号が印加されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１つに記載の容量式物理量検出装置。   At the time of self-diagnosis, the movable part (20) has n times or (1 / n) times the resonance frequency in the vertical direction from the self-diagnosis signal applying means (220) when n is a natural number. 8. The capacitive physical quantity detection device according to claim 1, wherein a signal having a frequency is applied. 前記物理量は加速度であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の容量式物理量検出装置。   The capacitive physical quantity detection device according to claim 1, wherein the physical quantity is acceleration.
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