JP3489505B2 - 半導体センサ - Google Patents
半導体センサInfo
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0805—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
- G01P2015/0808—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
- G01P2015/0811—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass
- G01P2015/0814—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for one single degree of freedom of movement of the mass for translational movement of the mass, e.g. shuttle type
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Gyroscopes (AREA)
- Pressure Sensors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板に絶縁層を介
して振動可能に支持された可動部と、前記可動部の変位
を検出する検出部とを備えた加速度や角速度等を検出す
る半導体センサに関する。
して振動可能に支持された可動部と、前記可動部の変位
を検出する検出部とを備えた加速度や角速度等を検出す
る半導体センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の半導体センサは、例えば特開平
１０−１０３９６０号公報に開示されているように、基
板に絶縁層を介して支持され同基板上にて互いに直交す
る振動軸方向及び検出軸方向に振動可能な可動部と、可
動部を振動軸方向に励振するための電圧が印加される駆
動部と、検出軸方向における可動部の変位（振動）を検
出する検出部とを備えてなり、可動部を振動軸方向に振
動させた状態で、振動軸及び検出軸に直交する軸回りに
作用する角速度を同可動部の検出軸方向の変位に基づい
て検出するように構成されている。
１０−１０３９６０号公報に開示されているように、基
板に絶縁層を介して支持され同基板上にて互いに直交す
る振動軸方向及び検出軸方向に振動可能な可動部と、可
動部を振動軸方向に励振するための電圧が印加される駆
動部と、検出軸方向における可動部の変位（振動）を検
出する検出部とを備えてなり、可動部を振動軸方向に振
動させた状態で、振動軸及び検出軸に直交する軸回りに
作用する角速度を同可動部の検出軸方向の変位に基づい
て検出するように構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記半
導体センサにおいては、何らかの原因により基板と可動
部との間に電位差が生じると、同基板と同可動部との間
に静電引力（静電気力）が発生し、これにより可動部の
振動特性が変化して検出精度が低下するという問題があ
る。
導体センサにおいては、何らかの原因により基板と可動
部との間に電位差が生じると、同基板と同可動部との間
に静電引力（静電気力）が発生し、これにより可動部の
振動特性が変化して検出精度が低下するという問題があ
る。
【０００４】
【本発明の概要（構成・作用・効果）】本発明は、上記
課題に対処すべくなされたものであり、基板に絶縁層を
介して支持されるとともに同基板上で互いに直交する振
動軸方向及び検出軸方向に振動可能な可動部と、前記基
板に絶縁層を介して配設されるとともに印加される電圧
に基づいて前記可動部を前記振動軸方向に振動させる駆
動部と、前記基板に絶縁層を介して配設される検出用電
極を含むとともに前記可動部の前記検出軸方向の変位を
同可動部と同検出用電極とにより構成されるコンデンサ
の静電容量の変化として検出する検出部と、前記基板に
絶縁層を介して配設された基板電極を含むとともに、同
基板と同基板電極との間の静電容量が同基板と前記可動
部との間の静電容量を実質的に無視できる程度に大きく
なるように構成され、同基板電極と同可動部とが電気回
路装置に接続されることにより、同可動部と同基板とを
同電位に維持する同電位維持手段と、を備えたことを特
徴とする。
課題に対処すべくなされたものであり、基板に絶縁層を
介して支持されるとともに同基板上で互いに直交する振
動軸方向及び検出軸方向に振動可能な可動部と、前記基
板に絶縁層を介して配設されるとともに印加される電圧
に基づいて前記可動部を前記振動軸方向に振動させる駆
動部と、前記基板に絶縁層を介して配設される検出用電
極を含むとともに前記可動部の前記検出軸方向の変位を
同可動部と同検出用電極とにより構成されるコンデンサ
の静電容量の変化として検出する検出部と、前記基板に
絶縁層を介して配設された基板電極を含むとともに、同
基板と同基板電極との間の静電容量が同基板と前記可動
部との間の静電容量を実質的に無視できる程度に大きく
なるように構成され、同基板電極と同可動部とが電気回
路装置に接続されることにより、同可動部と同基板とを
同電位に維持する同電位維持手段と、を備えたことを特
徴とする。
【０００５】 これによれば、駆動部は、可動部を振動
軸方向に振動させる。検出部は、この振動状態にある可
動部の検出軸方向の変位を可動部と検出用電極とにより
構成されるコンデンサの容量変化として検出する。
軸方向に振動させる。検出部は、この振動状態にある可
動部の検出軸方向の変位を可動部と検出用電極とにより
構成されるコンデンサの容量変化として検出する。
【０００６】 また、上記同電位維持手段によれば、前
記可動部と前記基板電極間に電位差Ｖ１が生じたと考え
た場合、基板電極と基板間の静電容量をＣ１、可動部と
基板間の静電容量をＣ２とすると、基板電極と基板間の
電位差Ｖ２は、Ｖ２＝（Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２））×Ｖ１
となり、Ｃ１はＣ２を無視しうる程度に大きいのでＶ２
≒０となる。
記可動部と前記基板電極間に電位差Ｖ１が生じたと考え
た場合、基板電極と基板間の静電容量をＣ１、可動部と
基板間の静電容量をＣ２とすると、基板電極と基板間の
電位差Ｖ２は、Ｖ２＝（Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２））×Ｖ１
となり、Ｃ１はＣ２を無視しうる程度に大きいのでＶ２
≒０となる。
【０００７】 従って、基板に接続導線を直接接合する
ことなく、基板電極に基板の電位を実質的に取出すこと
ができる。そして、基板電極と可動部とが電気回路装置
に接続されることにより、可動部と基板とが同電位に維
持される。
ことなく、基板電極に基板の電位を実質的に取出すこと
ができる。そして、基板電極と可動部とが電気回路装置
に接続されることにより、可動部と基板とが同電位に維
持される。
【０００８】 このように、本発明によれば、基板と可
動部とが同電位に保たれるため、これらの間に静電引力
が発生することがない。従って、可動部の振動特性が安
定した検出精度の高い半導体センサが提供される。
動部とが同電位に保たれるため、これらの間に静電引力
が発生することがない。従って、可動部の振動特性が安
定した検出精度の高い半導体センサが提供される。
【０００９】 ところで、基板と可動部とを同電位にす
るためには、基板及び可動部に導線を接続し、これらの
導線を適当な回路に接続することが必要となる。しかし
ながら、基板上には絶縁層や可動部等が形成されている
ため、基板に導線を直接的に接合することが困難な場合
が多い。
るためには、基板及び可動部に導線を接続し、これらの
導線を適当な回路に接続することが必要となる。しかし
ながら、基板上には絶縁層や可動部等が形成されている
ため、基板に導線を直接的に接合することが困難な場合
が多い。
【００１０】 これに対し、本発明によれば、基板電極
は絶縁層の上に設けられているので、基板電極に導線を
接合することは容易である。以上のことから、本発明に
よれば、振動特性が安定し、しかも製造が容易な半導体
センサが提供される。
は絶縁層の上に設けられているので、基板電極に導線を
接合することは容易である。以上のことから、本発明に
よれば、振動特性が安定し、しかも製造が容易な半導体
センサが提供される。
【００１１】 この場合において、前記電位維持手段
は、前記駆動部に印加される電圧に起因する電流が前記
可動部に実質的に流れないように同可動部と前記基板と
の間のインピーダンスを所定の高インピーダンスに維持
するように構成されることが好適である。
は、前記駆動部に印加される電圧に起因する電流が前記
可動部に実質的に流れないように同可動部と前記基板と
の間のインピーダンスを所定の高インピーダンスに維持
するように構成されることが好適である。
【００１２】 これによれば、駆動部に印加される電圧
に基づく電流は、可動部に実質的に流れない。従って、
可動部と検出用電極とにより構成されるコンデンサの容
量変化を検出する検出部の出力が安定する。この結果、
検出精度が向上した半導体センサが提供される。
に基づく電流は、可動部に実質的に流れない。従って、
可動部と検出用電極とにより構成されるコンデンサの容
量変化を検出する検出部の出力が安定する。この結果、
検出精度が向上した半導体センサが提供される。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施形態につ
いて図１〜図５を参照しつつ説明する。なお、図１
（Ａ）は同実施形態に係る半導体センサの平面図、図１
（Ｂ）は同半導体センサの１−１線に沿った断面図、図
２は図１の１−１線に沿った断面を製造工程別に示した
図、図３，４は図１の２−２線に沿った断面を製造工程
別に示した図、及び図５は本半導体センサの一部をなす
電気回路装置の原理を説明するための回路図である。
いて図１〜図５を参照しつつ説明する。なお、図１
（Ａ）は同実施形態に係る半導体センサの平面図、図１
（Ｂ）は同半導体センサの１−１線に沿った断面図、図
２は図１の１−１線に沿った断面を製造工程別に示した
図、図３，４は図１の２−２線に沿った断面を製造工程
別に示した図、及び図５は本半導体センサの一部をなす
電気回路装置の原理を説明するための回路図である。
【００２０】この半導体センサは、シリコンからなる略
方形状の基板１０と、基板１０上の周縁部に所定幅を有
するように形成されたシリコン酸化膜（絶縁膜）からな
る犠牲層２０と、犠牲層２０の上に形成されたシリコン
からなる枠体３０と、枠体３０の内側に形成されたシリ
コンからなる可動部（振動子）４０と、櫛歯状電極５０
ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂと、基板１０の電位を取出
すための基板電極７０とを備えている。なお、上記シリ
コンはＰ形又はＮ形とされている。
方形状の基板１０と、基板１０上の周縁部に所定幅を有
するように形成されたシリコン酸化膜（絶縁膜）からな
る犠牲層２０と、犠牲層２０の上に形成されたシリコン
からなる枠体３０と、枠体３０の内側に形成されたシリ
コンからなる可動部（振動子）４０と、櫛歯状電極５０
ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂと、基板１０の電位を取出
すための基板電極７０とを備えている。なお、上記シリ
コンはＰ形又はＮ形とされている。
【００２１】可動部４０は、複数の貫通孔４０ａを備
え、枠体３０の内側位置において梁１１ａ〜１１ｄによ
りＸ軸方向（図１（Ａ）の左右方向）及びＹ軸方向（図
１（Ａ）の上下方向）に振動可能となるように基板１０
に空間を挟んで対向する状態（同基板１０から僅かな距
離だけ浮いた状態）に支持されている。
え、枠体３０の内側位置において梁１１ａ〜１１ｄによ
りＸ軸方向（図１（Ａ）の左右方向）及びＹ軸方向（図
１（Ａ）の上下方向）に振動可能となるように基板１０
に空間を挟んで対向する状態（同基板１０から僅かな距
離だけ浮いた状態）に支持されている。
【００２２】可動部４０と同一材料からなる略Ｌ字状の
梁１１ａ〜１１ｄは、各内側端にて可動部４０に接続さ
れるとともに各外側端にて基板１０上に犠牲層２０を挟
んで形成されたベース部１２ａ〜１２ｄに接続されてい
て、可動部４０と同様に基板１０から僅かな距離だけ浮
いた状態となっている。また、梁１１ａ〜１１ｄであっ
て枠体３０の内側面３０ａから外側に延びる部分の側壁
と枠体３０との間、及びベース部１２ａ〜１２ｄの側壁
と枠体３０との間には、一定幅の空間が設けられ、その
空間は基板１０の上面にまで至っている。ベース部１２
ａの上にはアルミニウム等の導電金属からなる方形状の
電極パッド１３が形成されていて、その上面には図示し
ないアルミニウム等からなる接続導線（ワイヤ）が接合
されている。
梁１１ａ〜１１ｄは、各内側端にて可動部４０に接続さ
れるとともに各外側端にて基板１０上に犠牲層２０を挟
んで形成されたベース部１２ａ〜１２ｄに接続されてい
て、可動部４０と同様に基板１０から僅かな距離だけ浮
いた状態となっている。また、梁１１ａ〜１１ｄであっ
て枠体３０の内側面３０ａから外側に延びる部分の側壁
と枠体３０との間、及びベース部１２ａ〜１２ｄの側壁
と枠体３０との間には、一定幅の空間が設けられ、その
空間は基板１０の上面にまで至っている。ベース部１２
ａの上にはアルミニウム等の導電金属からなる方形状の
電極パッド１３が形成されていて、その上面には図示し
ないアルミニウム等からなる接続導線（ワイヤ）が接合
されている。
【００２３】基板１０の上面には同基板１０から可動部
４０に向けて突出する突起部２１が設けられている。こ
の突起部２１は、可動部４０が基板上で互いに直交する
Ｘ軸（振動軸）及びＹ軸（検出軸）の両軸に直交する方
向（Ｚ軸方向）に振動したときに当接するストッパとし
て機能し、鏡面となっている可動部４０の下面（以下、
可動部４０の下面とは「可動部４０の基板１０側の面又
は犠牲層２０側の面」をいう。）が、鏡面となっている
基板１０の上面（以下、基板１０の上面とは「基板１０
の可動部４０側の面又は犠牲層２０側の面」をいう。）
と面接触して固着状態となることを防止するために設け
られている。
４０に向けて突出する突起部２１が設けられている。こ
の突起部２１は、可動部４０が基板上で互いに直交する
Ｘ軸（振動軸）及びＹ軸（検出軸）の両軸に直交する方
向（Ｚ軸方向）に振動したときに当接するストッパとし
て機能し、鏡面となっている可動部４０の下面（以下、
可動部４０の下面とは「可動部４０の基板１０側の面又
は犠牲層２０側の面」をいう。）が、鏡面となっている
基板１０の上面（以下、基板１０の上面とは「基板１０
の可動部４０側の面又は犠牲層２０側の面」をいう。）
と面接触して固着状態となることを防止するために設け
られている。
【００２４】可動部４０のＸ軸方向各外側には、櫛歯状
電極４１ａ，４１ｂが同可動部４０と一体的に形成され
ていて、可動部４０と同様に基板１０から僅かな距離だ
け浮いた状態となっている。この櫛歯状電極４１ａ，４
１ｂは、Ｘ軸方向外側に延設されるとともにＹ軸方向に
等間隔に配置された複数の電極指をそれぞれ備えてい
る。
電極４１ａ，４１ｂが同可動部４０と一体的に形成され
ていて、可動部４０と同様に基板１０から僅かな距離だ
け浮いた状態となっている。この櫛歯状電極４１ａ，４
１ｂは、Ｘ軸方向外側に延設されるとともにＹ軸方向に
等間隔に配置された複数の電極指をそれぞれ備えてい
る。
【００２５】可動部４０のＹ軸方向各外側には、櫛歯状
電極４２ａ，４２ｂが同可動部４０と一体的に形成され
ていて、可動部４０と同様に基板１０から僅かな距離だ
け浮いた状態となっている。この櫛歯状電極４２ａ，４
２ｂは、Ｙ軸方向外側に延設されるとともにＸ軸方向に
等間隔に配置された複数の電極指をそれぞれ備えてい
る。
電極４２ａ，４２ｂが同可動部４０と一体的に形成され
ていて、可動部４０と同様に基板１０から僅かな距離だ
け浮いた状態となっている。この櫛歯状電極４２ａ，４
２ｂは、Ｙ軸方向外側に延設されるとともにＸ軸方向に
等間隔に配置された複数の電極指をそれぞれ備えてい
る。
【００２６】櫛歯状電極５０ａ，５０ｂは、可動部４０
のＸ軸方向外側にそれぞれ形成されている。各櫛歯状電
極５０ａ，５０ｂは、Ｘ軸方向に延設されるとともにＹ
軸方向に等間隔に配置された複数の電極指を備えてい
て、これらの各電極指は櫛歯状電極４１ａ，４１ｂの各
電極指間の幅方向（Ｙ軸方向）中心位置に侵入してい
る。
のＸ軸方向外側にそれぞれ形成されている。各櫛歯状電
極５０ａ，５０ｂは、Ｘ軸方向に延設されるとともにＹ
軸方向に等間隔に配置された複数の電極指を備えてい
て、これらの各電極指は櫛歯状電極４１ａ，４１ｂの各
電極指間の幅方向（Ｙ軸方向）中心位置に侵入してい
る。
【００２７】また、各櫛歯状電極５０ａ，５０ｂは、Ｘ
軸方向各外側においてパッド部５１ａ，５１ｂに接続さ
れている。パッド部５１ａ，５１ｂは、犠牲層２０の上
面に方形状に形成されていて、その周壁と枠体３０との
間には、一定幅の空間が設けられ、その空間は基板１０
の上面にまで至っている。パッド部５１ａ，５１ｂの上
面には、電極パッド１３と同一平面内に位置する（基板
１０の上面から同じ高さとなる）ようにアルミニウム等
の導電金属で方形状の電極パッド５２ａ，５２ｂが設け
られていて、その上面には図示しないアルミニウム等か
らなる接続導線（ワイヤ）が接合されている。かかる櫛
歯状電極５０ａ，５０ｂは、櫛歯状電極４１ａ，４１ｂ
とともに可動部４０に対する駆動部を構成し、駆動用信
号の印加によって可動部４０を静電引力によりＸ軸方向
に振動させる（励振する）。
軸方向各外側においてパッド部５１ａ，５１ｂに接続さ
れている。パッド部５１ａ，５１ｂは、犠牲層２０の上
面に方形状に形成されていて、その周壁と枠体３０との
間には、一定幅の空間が設けられ、その空間は基板１０
の上面にまで至っている。パッド部５１ａ，５１ｂの上
面には、電極パッド１３と同一平面内に位置する（基板
１０の上面から同じ高さとなる）ようにアルミニウム等
の導電金属で方形状の電極パッド５２ａ，５２ｂが設け
られていて、その上面には図示しないアルミニウム等か
らなる接続導線（ワイヤ）が接合されている。かかる櫛
歯状電極５０ａ，５０ｂは、櫛歯状電極４１ａ，４１ｂ
とともに可動部４０に対する駆動部を構成し、駆動用信
号の印加によって可動部４０を静電引力によりＸ軸方向
に振動させる（励振する）。
【００２８】櫛歯状電極６０ａ，６０ｂは、可動部４０
のＹ軸方向外側にそれぞれ形成されている。各櫛歯状電
極６０ａ，６０ｂは、Ｙ軸方向に延設されるとともにＸ
軸方向に等間隔に配置された複数の電極指を備えてい
て、これらの各電極指は櫛歯状電極４２ａ，４２ｂの各
電極指間の幅方向（Ｘ軸方向）中心位置に侵入してい
る。
のＹ軸方向外側にそれぞれ形成されている。各櫛歯状電
極６０ａ，６０ｂは、Ｙ軸方向に延設されるとともにＸ
軸方向に等間隔に配置された複数の電極指を備えてい
て、これらの各電極指は櫛歯状電極４２ａ，４２ｂの各
電極指間の幅方向（Ｘ軸方向）中心位置に侵入してい
る。
【００２９】また、各櫛歯状電極６０ａ，６０ｂは、Ｙ
軸方向各外側においてパッド部６１ａ，６１ｂに接続さ
れている。パッド部６１ａ，６１ｂは、犠牲層２０の上
面に方形状に形成されていて、その周壁と枠体３０との
間には、一定幅の空間が設けられ、その空間は基板１０
の上面にまで至っている。パッド部６１ａ，６１ｂの上
面には、電極パッド１３と同一平面内に位置するように
アルミニウム等の導電金属で方形状の電極パッド６２
ａ，６２ｂが設けられていて、その上面には図示しない
アルミニウム等からなる接続導線（ワイヤ）が接合され
ている。かかる櫛歯状電極６０ａ，６０ｂは、櫛歯状電
極４２ａ，４２ｂとともに可動部４０に対する検出部を
構成し、可動部４０のＹ軸方向の振動（変位）を、櫛歯
状電極６０ａと櫛歯状電極４２ａの間及び櫛歯状電極６
０ｂと櫛歯状電極４２ｂとの間に構成されるコンデンサ
の容量変化として検出するために用いられる。
軸方向各外側においてパッド部６１ａ，６１ｂに接続さ
れている。パッド部６１ａ，６１ｂは、犠牲層２０の上
面に方形状に形成されていて、その周壁と枠体３０との
間には、一定幅の空間が設けられ、その空間は基板１０
の上面にまで至っている。パッド部６１ａ，６１ｂの上
面には、電極パッド１３と同一平面内に位置するように
アルミニウム等の導電金属で方形状の電極パッド６２
ａ，６２ｂが設けられていて、その上面には図示しない
アルミニウム等からなる接続導線（ワイヤ）が接合され
ている。かかる櫛歯状電極６０ａ，６０ｂは、櫛歯状電
極４２ａ，４２ｂとともに可動部４０に対する検出部を
構成し、可動部４０のＹ軸方向の振動（変位）を、櫛歯
状電極６０ａと櫛歯状電極４２ａの間及び櫛歯状電極６
０ｂと櫛歯状電極４２ｂとの間に構成されるコンデンサ
の容量変化として検出するために用いられる。
【００３０】基板電極７０は、図４（Ｂ）にも示したよ
うに、可動部４０と同一材料（シリコン）からなり、可
動部４０等から離れた位置に独立して設けられていて、
パッド部７０ａ、可撓性の変形部７０ｂ、及び基板接合
部７０ｃから構成されている。また、基板電極７０の周
壁と枠体３０との間には、一定幅の空間が設けられ、そ
の空間は基板１０の上面にまで至っている。
うに、可動部４０と同一材料（シリコン）からなり、可
動部４０等から離れた位置に独立して設けられていて、
パッド部７０ａ、可撓性の変形部７０ｂ、及び基板接合
部７０ｃから構成されている。また、基板電極７０の周
壁と枠体３０との間には、一定幅の空間が設けられ、そ
の空間は基板１０の上面にまで至っている。
【００３１】パッド部７０ａは、方形状であって犠牲層
２０の上面に形成されていて、その上面には電極パッド
１３と同一平面内に位置するようにアルミニウム等の導
電金属で方形状の電極パッド７１が設けられている。電
極パッド７１の上面にはアルミニウム等からなる接続導
線（ワイヤ）Ｗが接合されている。変形部７０ｂは、パ
ッド部７０ａからＸ軸方向に長く延びながら基板１０側
に変形し、方形状の基板接合部７０ｃに接続されてい
る。基板接合部７０ｃは、基板１０の上面に静電接合
（静電引力により密着）されていて、これにより、基板
電極７０と基板１０とは電気的に接続され同電位となっ
ている。
２０の上面に形成されていて、その上面には電極パッド
１３と同一平面内に位置するようにアルミニウム等の導
電金属で方形状の電極パッド７１が設けられている。電
極パッド７１の上面にはアルミニウム等からなる接続導
線（ワイヤ）Ｗが接合されている。変形部７０ｂは、パ
ッド部７０ａからＸ軸方向に長く延びながら基板１０側
に変形し、方形状の基板接合部７０ｃに接続されてい
る。基板接合部７０ｃは、基板１０の上面に静電接合
（静電引力により密着）されていて、これにより、基板
電極７０と基板１０とは電気的に接続され同電位となっ
ている。
【００３２】枠体３０の上面には、梁１１ａ〜１１ｄ、
可動部４０、櫛歯状電極４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２
ｂ、櫛歯状電極５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂ、及び
基板電極７０を覆うように方形状のガラス蓋（図示省
略）が固着されている。これにより、可動部４０は、基
板１０，犠牲層２０、枠体３０と前記ガラス蓋とにより
形成される密閉空間内で振動するようになっている。
可動部４０、櫛歯状電極４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２
ｂ、櫛歯状電極５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂ、及び
基板電極７０を覆うように方形状のガラス蓋（図示省
略）が固着されている。これにより、可動部４０は、基
板１０，犠牲層２０、枠体３０と前記ガラス蓋とにより
形成される密閉空間内で振動するようになっている。
【００３３】次に、上記のように構成した半導体センサ
の製造方法について図２〜図４を参照しつつ工程順に説
明する。 （第１工程）先ず、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示した
ように、シリコンからなる基板１０と、その上面上に約
１μｍの厚さのシリコン酸化膜である犠牲層２０と、約
１０μｍのシリコンからなる上層３１とを積層してなる
ＳＯＩ（Silicon-on-Insulator）ウエハの上面全体にシ
リコン酸化膜３２を形成する。
の製造方法について図２〜図４を参照しつつ工程順に説
明する。 （第１工程）先ず、図２（Ａ）及び図３（Ａ）に示した
ように、シリコンからなる基板１０と、その上面上に約
１μｍの厚さのシリコン酸化膜である犠牲層２０と、約
１０μｍのシリコンからなる上層３１とを積層してなる
ＳＯＩ（Silicon-on-Insulator）ウエハの上面全体にシ
リコン酸化膜３２を形成する。
【００３４】（第２工程）次に、図２（Ｂ）及び図３
（Ｂ）に示したように、酸化膜３２の上面であって可動
部４０（貫通孔４０ａを除く）、櫛歯状電極４１ａ，４
１ｂ，４２ａ，４２ｂ，５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０
ｂ、パッド部５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂ、梁１１
ａ〜１１ｄ、ベース部１２ａ〜１２ｄ、枠体３０、及び
基板電極７０に相当する部分とこの部分に僅かな幅を加
えた部分とをレジスト膜Ｒにてマスクする。
（Ｂ）に示したように、酸化膜３２の上面であって可動
部４０（貫通孔４０ａを除く）、櫛歯状電極４１ａ，４
１ｂ，４２ａ，４２ｂ，５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０
ｂ、パッド部５１ａ，５１ｂ，６１ａ，６１ｂ、梁１１
ａ〜１１ｄ、ベース部１２ａ〜１２ｄ、枠体３０、及び
基板電極７０に相当する部分とこの部分に僅かな幅を加
えた部分とをレジスト膜Ｒにてマスクする。
【００３５】（第３工程）次に、図２（Ｃ）及び図３
（Ｃ）に示したように、上層３１及び酸化膜３２をＲＩ
Ｅ（反応性イオンエッチング）等でエッチングして、後
に可動部４０となる部分（以下「可動部層４０ｂ」とい
う。）に貫通孔４０ａを形成するとともに、犠牲層２０
上にベース部１２ａ〜１２ｄ、櫛歯状電極５０ａ，５０
ｂ，６０ａ，６０ｂ、パッド部５１ａ，５１ｂ，６１
ａ，６１ｂ、及び枠体３０を形成し、可動部層４０ｂ、
櫛歯状電極４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ、梁１１ａ
〜１１ｄ、及び基板電極７０に相当する部分を残す。
（Ｃ）に示したように、上層３１及び酸化膜３２をＲＩ
Ｅ（反応性イオンエッチング）等でエッチングして、後
に可動部４０となる部分（以下「可動部層４０ｂ」とい
う。）に貫通孔４０ａを形成するとともに、犠牲層２０
上にベース部１２ａ〜１２ｄ、櫛歯状電極５０ａ，５０
ｂ，６０ａ，６０ｂ、パッド部５１ａ，５１ｂ，６１
ａ，６１ｂ、及び枠体３０を形成し、可動部層４０ｂ、
櫛歯状電極４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ、梁１１ａ
〜１１ｄ、及び基板電極７０に相当する部分を残す。
【００３６】（第４工程）次に、図２（Ｄ）及び図３
（Ｄ）に示したように、レジストＲを除去し、次いで、
酸化シリコンを溶解するがシリコンを溶解することのな
いフッ酸水溶液（エッチング液）で満たされた槽内にウ
エハを浸漬し、可動部層４０ｂ、櫛歯状電極４１ａ，４
１ｂ，４２ａ，４２ｂ、梁１１ａ〜１１ｄ、基板電極７
０の変形部７０ｂ及び基板接合部７０ｃと基板１０とに
挟まれる犠牲層２０をエッチングして除去する。これに
より、可動部４０、櫛歯状電極４１ａ，４１ｂ，４２
ａ，４２ｂ、及び梁１１ａ〜１１ｄが形成される。ま
た、基板電極７０となる部分については、一部が犠牲層
２０の上面に残されてパッド部７０ａとなり、他の部分
が基板１０から浮いた状態となって変形部７０ｂ及び基
板接合部７０ｃとなる。なお、この時点で突起部２１が
可動部４０の下部に形成される。
（Ｄ）に示したように、レジストＲを除去し、次いで、
酸化シリコンを溶解するがシリコンを溶解することのな
いフッ酸水溶液（エッチング液）で満たされた槽内にウ
エハを浸漬し、可動部層４０ｂ、櫛歯状電極４１ａ，４
１ｂ，４２ａ，４２ｂ、梁１１ａ〜１１ｄ、基板電極７
０の変形部７０ｂ及び基板接合部７０ｃと基板１０とに
挟まれる犠牲層２０をエッチングして除去する。これに
より、可動部４０、櫛歯状電極４１ａ，４１ｂ，４２
ａ，４２ｂ、及び梁１１ａ〜１１ｄが形成される。ま
た、基板電極７０となる部分については、一部が犠牲層
２０の上面に残されてパッド部７０ａとなり、他の部分
が基板１０から浮いた状態となって変形部７０ｂ及び基
板接合部７０ｃとなる。なお、この時点で突起部２１が
可動部４０の下部に形成される。
【００３７】（第５工程）次いで、図２（Ｅ）及び図３
（Ｅ）に示したように、アルミ膜を電極パッド１３，５
２ａ，５２ｂ，６１ａ，６１ｂ，７１に相当する部分に
スパッタリング法等により形成し、電極パッド１３，５
２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７１を形成する。
（Ｅ）に示したように、アルミ膜を電極パッド１３，５
２ａ，５２ｂ，６１ａ，６１ｂ，７１に相当する部分に
スパッタリング法等により形成し、電極パッド１３，５
２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７１を形成する。
【００３８】（第６工程）次に、図４（Ａ）に示したよ
うに、上記の状態となったウエハを金属ステージ９０の
上に載せ、この金属ステージ９０と基板電極７０の電極
パッド７１との間に電圧を印加する。これにより、基板
電極７０の変形部７０ｂ及び基板接合部７０ｃと基板１
０との間に静電引力が発生し、変形部７０ｂが基板１０
方向に変形する。この結果、鏡面状態である基板１０の
上面と鏡面状態である基板接合部７０ｃとの間がファン
デルワールス力により密着（静電接合）する。なお、こ
の金属ステージ９０に載置された状態で、半導体センサ
としての機能チェックも実施される。
うに、上記の状態となったウエハを金属ステージ９０の
上に載せ、この金属ステージ９０と基板電極７０の電極
パッド７１との間に電圧を印加する。これにより、基板
電極７０の変形部７０ｂ及び基板接合部７０ｃと基板１
０との間に静電引力が発生し、変形部７０ｂが基板１０
方向に変形する。この結果、鏡面状態である基板１０の
上面と鏡面状態である基板接合部７０ｃとの間がファン
デルワールス力により密着（静電接合）する。なお、こ
の金属ステージ９０に載置された状態で、半導体センサ
としての機能チェックも実施される。
【００３９】（第７工程）次いで、電極パッド１３，５
２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７１の上面にアルミニ
ウムからなる接続導線（ワイヤ）Ｗを超音波ワイヤボン
ディング法等により接合する。そして、これらの接続導
線を電気回路装置（図示省略）の端子と接続する。 （第８工程）最後に、真空中において前述したガラス蓋
（図示省略）を枠体３０上面に陽極接合等により固着す
る。
２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７１の上面にアルミニ
ウムからなる接続導線（ワイヤ）Ｗを超音波ワイヤボン
ディング法等により接合する。そして、これらの接続導
線を電気回路装置（図示省略）の端子と接続する。 （第８工程）最後に、真空中において前述したガラス蓋
（図示省略）を枠体３０上面に陽極接合等により固着す
る。
【００４０】次に、上記のように構成した半導体センサ
の使用態様について説明すると、電気回路装置は、可動
部４０をその固有振動数ｆ０でＸ軸方向に一定振幅で振
動させるために、互いに逆相の駆動用信号を電極パッド
５２ａ，５２ｂにそれぞれ供給する。また、可動部４０
のＹ軸方向の振動を検出するために、互いに逆相の検出
用信号を電極パッド６２ａ，６２ｂに供給する。
の使用態様について説明すると、電気回路装置は、可動
部４０をその固有振動数ｆ０でＸ軸方向に一定振幅で振
動させるために、互いに逆相の駆動用信号を電極パッド
５２ａ，５２ｂにそれぞれ供給する。また、可動部４０
のＹ軸方向の振動を検出するために、互いに逆相の検出
用信号を電極パッド６２ａ，６２ｂに供給する。
【００４１】以上により、可動部４０は前記駆動部に発
生する静電引力により固有振動数ｆ０でＸ軸方向に一定
振幅で振動し、この状態においてＸ，Ｙ軸に直行するＺ
軸回りの角速度が働くと、可動部４０はコリオリ力によ
り同角速度に比例した振幅でＹ軸方向にも振動する。こ
の可動部４０のＹ軸方向の振動に伴い、可動部４０に接
続された櫛歯状電極４２ａ，４２ｂもＹ軸方向に振動す
るため、櫛歯状電極４２ａ，６０ａにおける静電容量
と、櫛歯状電極４２ｂ，６０ｂにおける静電容量とは互
いに逆方向に変化する。この静電容量の変化を表す信号
が、静電容量信号として電極パッド１３を介して電気回
路装置に入力される。電気回路装置は、この静電容量信
号を用いて前記Ｚ軸回りの角速度を導出する。
生する静電引力により固有振動数ｆ０でＸ軸方向に一定
振幅で振動し、この状態においてＸ，Ｙ軸に直行するＺ
軸回りの角速度が働くと、可動部４０はコリオリ力によ
り同角速度に比例した振幅でＹ軸方向にも振動する。こ
の可動部４０のＹ軸方向の振動に伴い、可動部４０に接
続された櫛歯状電極４２ａ，４２ｂもＹ軸方向に振動す
るため、櫛歯状電極４２ａ，６０ａにおける静電容量
と、櫛歯状電極４２ｂ，６０ｂにおける静電容量とは互
いに逆方向に変化する。この静電容量の変化を表す信号
が、静電容量信号として電極パッド１３を介して電気回
路装置に入力される。電気回路装置は、この静電容量信
号を用いて前記Ｚ軸回りの角速度を導出する。
【００４２】ここで、上記電気回路装置の具体例につい
て図５を参照しつつ説明する。なお、図５に示した電気
回路装置は、簡単のために、上記電極パッド１３，５２
ａ，６２ａ，７１を使用するものとしたが、電極パッド
１３，５２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７１の全てを
使用する上記電気回路装置も原理的には図５に図示した
ものと同様である。
て図５を参照しつつ説明する。なお、図５に示した電気
回路装置は、簡単のために、上記電極パッド１３，５２
ａ，６２ａ，７１を使用するものとしたが、電極パッド
１３，５２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７１の全てを
使用する上記電気回路装置も原理的には図５に図示した
ものと同様である。
【００４３】この電気回路装置においては、電圧ｖ、周
波数ωの検出用高周波電源Ｖが電極パッド６２ａに接続
されている。この電極パッド６２ａは、櫛歯状電極６０
ａと櫛歯状電極４２ａ（可動部４０）との間に形成され
るコンデンサＣ１０を介して電極パッド１３に接続され
ている。電極パッド１３は、オペアンプＯＰ１のマイナ
ス側入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ１の出
力端子は帰還抵抗ｒを介してオペアンプＯＰ１のマイナ
ス側入力端子に接続され、プラス側入力端子は接地され
ている。一方、電圧ｖｄ、周波数ωｄの駆動用高周波電
源Ｖｄが、電極パッド５２ａに接続されている。電極パ
ッド５２ａは、櫛歯状電極５０ａ（及びパッド部５１
ａ）と基板１０との間に形成されるコンデンサＣ２０を
介して基板電極７０の電極パッド７１に接続され、電極
パッド７１は接地されている。
波数ωの検出用高周波電源Ｖが電極パッド６２ａに接続
されている。この電極パッド６２ａは、櫛歯状電極６０
ａと櫛歯状電極４２ａ（可動部４０）との間に形成され
るコンデンサＣ１０を介して電極パッド１３に接続され
ている。電極パッド１３は、オペアンプＯＰ１のマイナ
ス側入力端子に接続されている。オペアンプＯＰ１の出
力端子は帰還抵抗ｒを介してオペアンプＯＰ１のマイナ
ス側入力端子に接続され、プラス側入力端子は接地され
ている。一方、電圧ｖｄ、周波数ωｄの駆動用高周波電
源Ｖｄが、電極パッド５２ａに接続されている。電極パ
ッド５２ａは、櫛歯状電極５０ａ（及びパッド部５１
ａ）と基板１０との間に形成されるコンデンサＣ２０を
介して基板電極７０の電極パッド７１に接続され、電極
パッド７１は接地されている。
【００４４】以上により、抵抗ｒには可動部４０に加わ
る角速度により変動するコンデンサＣ１０の容量に比例
した電流が流れ、オペアンプＯＰ１の出力端子には同コ
ンデンサＣ１０の容量に比例した電圧（−ｊωｒｖＣ）
が出力される。電気回路装置は、このオペアンプＯＰ１
の出力を使用して角速度を検出する。
る角速度により変動するコンデンサＣ１０の容量に比例
した電流が流れ、オペアンプＯＰ１の出力端子には同コ
ンデンサＣ１０の容量に比例した電圧（−ｊωｒｖＣ）
が出力される。電気回路装置は、このオペアンプＯＰ１
の出力を使用して角速度を検出する。
【００４５】また、オペアンプＯＰ１のマイナス側入力
端子は可動部４０の電極パッド１３に接続され、オペア
ンプＯＰ１のプラス側入力端子は接地されるとともに、
基板１０は基板電極７０の電極パッド７１を介して接地
されている。従って、基板１０と可動部４０はオペアン
プＯＰ１のイマジナリショートによって同電位に維持さ
れる。更に、基板１０と可動部４０との間のインピーダ
ンスはオペアンプＯＰ１のプラス側入力端子とマイナス
側入力端子間のインピーダンスとなるため、実質的に無
限大となる。
端子は可動部４０の電極パッド１３に接続され、オペア
ンプＯＰ１のプラス側入力端子は接地されるとともに、
基板１０は基板電極７０の電極パッド７１を介して接地
されている。従って、基板１０と可動部４０はオペアン
プＯＰ１のイマジナリショートによって同電位に維持さ
れる。更に、基板１０と可動部４０との間のインピーダ
ンスはオペアンプＯＰ１のプラス側入力端子とマイナス
側入力端子間のインピーダンスとなるため、実質的に無
限大となる。
【００４６】以上に説明したように、第１実施形態に係
る半導体センサにおいては、接地される基板電極７０及
び上記結線がなされたオペアンプＯＰ１（同電位維持手
段の一部）により基板１０と可動部４０との間が同電位
に維持されるため、基板１０と可動部４０との間に静電
引力が発生せず、可動部４０の振動特性が安定する。ま
た、基板１０と可動部４０との間のインピーダンスは無
限大に維持されるため、駆動用高周波電源Ｖｄに起因す
る電流が基板経由で可動部４０に流れ込むことがなく、
櫛歯状電極４２ａ，６０ａと櫛歯状電極４２ｂ，６０ｂ
における静電容量の変化が正確に検出され、その結果、
角速度が正確に検出される。
る半導体センサにおいては、接地される基板電極７０及
び上記結線がなされたオペアンプＯＰ１（同電位維持手
段の一部）により基板１０と可動部４０との間が同電位
に維持されるため、基板１０と可動部４０との間に静電
引力が発生せず、可動部４０の振動特性が安定する。ま
た、基板１０と可動部４０との間のインピーダンスは無
限大に維持されるため、駆動用高周波電源Ｖｄに起因す
る電流が基板経由で可動部４０に流れ込むことがなく、
櫛歯状電極４２ａ，６０ａと櫛歯状電極４２ｂ，６０ｂ
における静電容量の変化が正確に検出され、その結果、
角速度が正確に検出される。
【００４７】また、基板電極７０（電極パッド７１）
は、他の電極の電極パッド１３，５２ａ，５２ｂ，６２
ａ，６２ｂとともに同一平面内に位置するように形成さ
れているので、これらに接続導線を接合する際の作業が
簡単になるという利点を有している。更に、この製造方
法においては、基板電極７０の一部（基板接合部７０
ｃ）を基板１０の上面と静電接合するので、基板電極７
０と基板１０とを簡単な工程により確実に電気的に接合
することが可能となるという利点を有している。
は、他の電極の電極パッド１３，５２ａ，５２ｂ，６２
ａ，６２ｂとともに同一平面内に位置するように形成さ
れているので、これらに接続導線を接合する際の作業が
簡単になるという利点を有している。更に、この製造方
法においては、基板電極７０の一部（基板接合部７０
ｃ）を基板１０の上面と静電接合するので、基板電極７
０と基板１０とを簡単な工程により確実に電気的に接合
することが可能となるという利点を有している。
【００４８】次に、本発明による半導体センサの第２実
施形態について図６を参照しながら説明すると、この第
２実施形態は、構造に関しては、基板電極が二つ設けら
れている点においてのみ、基板電極７０が一つだけ設け
られる第１実施形態と異なっている。従って、以下、図
６において第１実施形態と同一の部分には図１と同一の
参照符号を付し、その詳細説明を省略する。
施形態について図６を参照しながら説明すると、この第
２実施形態は、構造に関しては、基板電極が二つ設けら
れている点においてのみ、基板電極７０が一つだけ設け
られる第１実施形態と異なっている。従って、以下、図
６において第１実施形態と同一の部分には図１と同一の
参照符号を付し、その詳細説明を省略する。
【００４９】第２実施形態においては、シリコンからな
る基板電極８０が、基板電極７０の近傍位置であって可
動部４０等とは離れた位置に独立して形成されている。
基板電極８０は、構造に関し基板電極７０と同様であ
り、パッド部８０ａ、可撓性の変形部８０ｂ、及び基板
接合部８０ｃとから構成されていて、その周壁と枠体３
０との間には基板１０の上面にまで至る一定幅の空間が
形成されている。
る基板電極８０が、基板電極７０の近傍位置であって可
動部４０等とは離れた位置に独立して形成されている。
基板電極８０は、構造に関し基板電極７０と同様であ
り、パッド部８０ａ、可撓性の変形部８０ｂ、及び基板
接合部８０ｃとから構成されていて、その周壁と枠体３
０との間には基板１０の上面にまで至る一定幅の空間が
形成されている。
【００５０】パッド部８０ａは、犠牲層２０の上面に方
形状に形成されていて、その上面にはアルミニウム等の
導電金属で方形状の電極パッド８１が電極パッド１３と
同一平面内に位置するように形成されている。変形部８
０ｂは、パッド部８０ａからＸ軸方向に長く延びながら
基板１０側に変形し、方形状の基板接合部８０ｃに接続
され、基板接合部８０ｃは基板１０に静電接合（密着）
されている。
形状に形成されていて、その上面にはアルミニウム等の
導電金属で方形状の電極パッド８１が電極パッド１３と
同一平面内に位置するように形成されている。変形部８
０ｂは、パッド部８０ａからＸ軸方向に長く延びながら
基板１０側に変形し、方形状の基板接合部８０ｃに接続
され、基板接合部８０ｃは基板１０に静電接合（密着）
されている。
【００５１】次に、上記のように構成した第２実施形態
に係る半導体センサの製造方法について説明すると、こ
の製造方法は、基板電極８０を基板電極７０と同時に形
成する点、及び基板電極７０の基板接合部７０ｃを基板
１０に静電接合させる際に、基板電極７０と基板電極８
０との間に電圧を印加する点においてのみ第１実施形態
に係る半導体センサの製造方法と異なっている。
に係る半導体センサの製造方法について説明すると、こ
の製造方法は、基板電極８０を基板電極７０と同時に形
成する点、及び基板電極７０の基板接合部７０ｃを基板
１０に静電接合させる際に、基板電極７０と基板電極８
０との間に電圧を印加する点においてのみ第１実施形態
に係る半導体センサの製造方法と異なっている。
【００５２】具体的には、先ず第１実施形態の第１，第
２工程と同一の工程を実施する。このとき、ＳＯＩ上に
形成するマスクを、基板電極８０に相当する部分及びそ
の部分に僅かな幅だけ加えた部分の上部にも残存するよ
うに形成しておく。
２工程と同一の工程を実施する。このとき、ＳＯＩ上に
形成するマスクを、基板電極８０に相当する部分及びそ
の部分に僅かな幅だけ加えた部分の上部にも残存するよ
うに形成しておく。
【００５３】次いで、第１実施形態の第３工程と同様の
ＲＩＥ工程を実施し、第１実施形態の第４工程と同様の
犠牲層２０のエッチング工程を実施する。この結果、可
動部層４０ｂ、櫛歯状電極４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４
２ｂ、及び梁１１ａ〜１１ｄ、と基板１０とに挟まれる
犠牲層２０が除去され、可動部４０の下部には突起部２
１が形成される。また、基板電極７０，８０となる部分
については、変形部７０ｂ，８０ｂ、基板接合部７０
ｃ，８０ｃと基板１０との間に挟まれる犠牲層２０が除
去される結果、一部が犠牲層２０の上面に残されてパッ
ド部７０ａ，８０ａとなり、他の部分が基板１０から浮
いた状態となって変形部７０ｂ，８０ｂ及び基板接合部
７０ｃ，８０ｃとなる。その後、アルミ膜を所定の部位
に成膜して、電極パッド１３，５２ａ，５２ｂ，６２
ａ，６２ｂ，７１，８１を形成する。
ＲＩＥ工程を実施し、第１実施形態の第４工程と同様の
犠牲層２０のエッチング工程を実施する。この結果、可
動部層４０ｂ、櫛歯状電極４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４
２ｂ、及び梁１１ａ〜１１ｄ、と基板１０とに挟まれる
犠牲層２０が除去され、可動部４０の下部には突起部２
１が形成される。また、基板電極７０，８０となる部分
については、変形部７０ｂ，８０ｂ、基板接合部７０
ｃ，８０ｃと基板１０との間に挟まれる犠牲層２０が除
去される結果、一部が犠牲層２０の上面に残されてパッ
ド部７０ａ，８０ａとなり、他の部分が基板１０から浮
いた状態となって変形部７０ｂ，８０ｂ及び基板接合部
７０ｃ，８０ｃとなる。その後、アルミ膜を所定の部位
に成膜して、電極パッド１３，５２ａ，５２ｂ，６２
ａ，６２ｂ，７１，８１を形成する。
【００５４】次に、図６（Ａ）に破線で示したように、
基板電極７０の電極パッド７１と基板電極８０の電極パ
ッド８１との間に電圧を印加する。これにより、基板電
極７０と基板１０との間には、パッド部７０ａの下部に
存在する犠牲層２０を介して電位差が生じ、基板電極８
０と基板１０との間にはパッド部８０ａの下部に存在す
る犠牲層２０を介して電位差が生じる。この結果、変形
部７０ｂ，８０ｂ、及び基板接合部７０ｃ，８０ｃの各
々と基板１０との間に静電引力が発生し、変形部７１
ｂ，８１ｂの各々が基板１０に向けて変形するため、基
板１０の上面と基板接合部７０ｃの下面との間、及び基
板１０の上面と基板接合部８０ｃの下面とがファンデル
ワールス力により密着（静電接合）する。
基板電極７０の電極パッド７１と基板電極８０の電極パ
ッド８１との間に電圧を印加する。これにより、基板電
極７０と基板１０との間には、パッド部７０ａの下部に
存在する犠牲層２０を介して電位差が生じ、基板電極８
０と基板１０との間にはパッド部８０ａの下部に存在す
る犠牲層２０を介して電位差が生じる。この結果、変形
部７０ｂ，８０ｂ、及び基板接合部７０ｃ，８０ｃの各
々と基板１０との間に静電引力が発生し、変形部７１
ｂ，８１ｂの各々が基板１０に向けて変形するため、基
板１０の上面と基板接合部７０ｃの下面との間、及び基
板１０の上面と基板接合部８０ｃの下面とがファンデル
ワールス力により密着（静電接合）する。
【００５５】次いで、電極パッド１３，５２ａ，５２
ｂ，６２ａ，６２ｂ，７１の上面にアルミニウムからな
る接続導線（ワイヤ）を超音波ワイヤボンディング法等
により接合する。そして、これらの接続導線を電気回路
装置の端子と接続する。最後に、真空中において前述し
たガラス蓋（図示省略）を枠体３０上面に陽極接合等に
より固着する。
ｂ，６２ａ，６２ｂ，７１の上面にアルミニウムからな
る接続導線（ワイヤ）を超音波ワイヤボンディング法等
により接合する。そして、これらの接続導線を電気回路
装置の端子と接続する。最後に、真空中において前述し
たガラス蓋（図示省略）を枠体３０上面に陽極接合等に
より固着する。
【００５６】以上、説明したように、本発明の第２実施
形態に係る半導体センサにおいては、二つの基板電極７
０，８０となる部分を形成し、これらの電極パッド７
１，８１間に電位差を与えて、基板接合部７０ｃ，８０
ｃと基板１０とを密着（静電接合）させる。従って、基
板１０の下面に酸化膜或いは窒化膜等の絶縁性の膜が形
成されていて、金属ステージに搭載した基板１０の下面
を介して基板１０と基板電極７０（８０）との間に電圧
を印加できない場合であっても、基板接合部７０ｃ，８
０ｃと基板１０とを確実に静電接合させることができ
る。
形態に係る半導体センサにおいては、二つの基板電極７
０，８０となる部分を形成し、これらの電極パッド７
１，８１間に電位差を与えて、基板接合部７０ｃ，８０
ｃと基板１０とを密着（静電接合）させる。従って、基
板１０の下面に酸化膜或いは窒化膜等の絶縁性の膜が形
成されていて、金属ステージに搭載した基板１０の下面
を介して基板１０と基板電極７０（８０）との間に電圧
を印加できない場合であっても、基板接合部７０ｃ，８
０ｃと基板１０とを確実に静電接合させることができ
る。
【００５７】なお、上記においては、基板電極８０は、
パッド部８０ａ、変形部８０ｂ、及び基板接合部８０ｃ
とから構成されていたが、パッド部８０ａのみから構成
させておくこともできる。この意味において、上記基板
電極８０は、基板電極７０に対する電圧印加用電極とし
て機能する。また、第２実施形態に係る半導体センサの
使用態様については第１実施形態と同様である。
パッド部８０ａ、変形部８０ｂ、及び基板接合部８０ｃ
とから構成されていたが、パッド部８０ａのみから構成
させておくこともできる。この意味において、上記基板
電極８０は、基板電極７０に対する電圧印加用電極とし
て機能する。また、第２実施形態に係る半導体センサの
使用態様については第１実施形態と同様である。
【００５８】次に、本発明による半導体センサの第３実
施形態について図７を参照しながら説明すると、この第
３実施形態は、構造に関して基板電極の一部が基板１０
とは静電接合されていない点において、基板電極７０の
一部（基板接合部７０ｃ）が基板１０と静電接合する第
１実施形態と異なっている。以下、図６において第１実
施形態と同一の部分には図１と同一の参照符号を付し、
その詳細説明を省略する。
施形態について図７を参照しながら説明すると、この第
３実施形態は、構造に関して基板電極の一部が基板１０
とは静電接合されていない点において、基板電極７０の
一部（基板接合部７０ｃ）が基板１０と静電接合する第
１実施形態と異なっている。以下、図６において第１実
施形態と同一の部分には図１と同一の参照符号を付し、
その詳細説明を省略する。
【００５９】この第３実施形態においては、基板電極
（基板電極パッド）８５が可動部４０等とは離れた位置
であって、電極パッド１３と同一平面内に位置するよう
に、導電性の枠体３０の上面に形成されている。基板電
極８５は、アルミニウム等の導電金属の薄膜であって、
方形状にスパッタリング法等により形成され、枠体３０
と電気的に接続されている。また、基板電極８５の上面
には図示しない接続導線が接合され、この導線を介して
第１，第２実施形態と同様の電気回路装置に接続されて
いる。
（基板電極パッド）８５が可動部４０等とは離れた位置
であって、電極パッド１３と同一平面内に位置するよう
に、導電性の枠体３０の上面に形成されている。基板電
極８５は、アルミニウム等の導電金属の薄膜であって、
方形状にスパッタリング法等により形成され、枠体３０
と電気的に接続されている。また、基板電極８５の上面
には図示しない接続導線が接合され、この導線を介して
第１，第２実施形態と同様の電気回路装置に接続されて
いる。
【００６０】枠体３０は、犠牲層２０を介して基板１０
との間にコンデンサを構成している。同様に、可動部４
０もベース部１２ａ〜１２ｄにおいて犠牲層２０を介し
て基板１０との間にコンデンサを構成している。また、
枠体３０は可動部４０よりも、極めて大きい面積をもっ
て基板１０の上面と対向している。これにより、枠体３
０と基板１０との間の静電容量Ｃ１、基板１０と可動部
４０との間の静電容量をＣ２とすると、Ｃ１はＣ２に対
して極めて大きい値（Ｃ１はＣ２を実質的に無視し得る
程度の大きさ）となる。なお、可動部４０は空間（密度
の極めて小さい空気）を介して基板１０と対向してい
て、その部分において基板１０との間に静電容量を有す
るが、空間の誘電率が極めて小さいこと及び面積が小さ
いことから、その部分の容量は無視し得る。
との間にコンデンサを構成している。同様に、可動部４
０もベース部１２ａ〜１２ｄにおいて犠牲層２０を介し
て基板１０との間にコンデンサを構成している。また、
枠体３０は可動部４０よりも、極めて大きい面積をもっ
て基板１０の上面と対向している。これにより、枠体３
０と基板１０との間の静電容量Ｃ１、基板１０と可動部
４０との間の静電容量をＣ２とすると、Ｃ１はＣ２に対
して極めて大きい値（Ｃ１はＣ２を実質的に無視し得る
程度の大きさ）となる。なお、可動部４０は空間（密度
の極めて小さい空気）を介して基板１０と対向してい
て、その部分において基板１０との間に静電容量を有す
るが、空間の誘電率が極めて小さいこと及び面積が小さ
いことから、その部分の容量は無視し得る。
【００６１】従って、可動部４０と基板電極８５との間
に電位差Ｖ１が生じたと考えた場合、基板電極８５と基
板間１０の電位差Ｖ２は、Ｖ２＝（Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ
２））×Ｖ１となって、Ｃ１はＣ２に比べて極めて大き
いので、Ｖ２≒０となる。つまり、基板電極８５の電位
は基板１０の電位と等しくなり、基板電極８５に基板１
０の電位が取出されていることとなる。これにより、基
板電極８５と可動部４０とを上記電気回路装置のオペア
ンプを介して接続すれば、基板１０と可動部４０とは同
電位で、且つその間のインピーダンスが無限大となる。
に電位差Ｖ１が生じたと考えた場合、基板電極８５と基
板間１０の電位差Ｖ２は、Ｖ２＝（Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ
２））×Ｖ１となって、Ｃ１はＣ２に比べて極めて大き
いので、Ｖ２≒０となる。つまり、基板電極８５の電位
は基板１０の電位と等しくなり、基板電極８５に基板１
０の電位が取出されていることとなる。これにより、基
板電極８５と可動部４０とを上記電気回路装置のオペア
ンプを介して接続すれば、基板１０と可動部４０とは同
電位で、且つその間のインピーダンスが無限大となる。
【００６２】以上、説明したように、第３実施形態に係
る半導体センサによれば、基板電極８５の一部を基板１
０に接合することなく、基板電極８５に基板１０の電位
を取出すことができるため、基板電極７０，８０を基板
１０に静電接合する工程を省略できる。また、基板電極
８５は絶縁層２０の上に設けられているので、容易に接
続導線を接合することができる。
る半導体センサによれば、基板電極８５の一部を基板１
０に接合することなく、基板電極８５に基板１０の電位
を取出すことができるため、基板電極７０，８０を基板
１０に静電接合する工程を省略できる。また、基板電極
８５は絶縁層２０の上に設けられているので、容易に接
続導線を接合することができる。
【００６３】更に、基板電極８５は上記電気回路装置と
接続されているため、基板１０と可動部４０とが同電位
とされるとともに、基板１０と可動部４０との間のイン
ピーダンスは高インピーダンスに維持されるため、振動
特性が安定し、検出精度の高い半導体センサとなってい
る。
接続されているため、基板１０と可動部４０とが同電位
とされるとともに、基板１０と可動部４０との間のイン
ピーダンスは高インピーダンスに維持されるため、振動
特性が安定し、検出精度の高い半導体センサとなってい
る。
【００６４】以上、各実施形態に基づいて説明したよう
に、本発明によれば出力特性が安定し検出精度の高い半
導体センサが提供される。なお、本発明は、上記実施形
態に限られることはなく、基板上に静電引力等の外力に
より駆動される振動部を有し、その振動部の変位を静電
容量の変化として測定・検出する原理に基づく各種セン
サ（例えば、角速度センサ、振動型加速度センサ、振動
型圧力センサ等）に適用することができる。
に、本発明によれば出力特性が安定し検出精度の高い半
導体センサが提供される。なお、本発明は、上記実施形
態に限られることはなく、基板上に静電引力等の外力に
より駆動される振動部を有し、その振動部の変位を静電
容量の変化として測定・検出する原理に基づく各種セン
サ（例えば、角速度センサ、振動型加速度センサ、振動
型圧力センサ等）に適用することができる。
【図１】 （Ａ）は本発明の第１実施形態の概略平面図
であり、（Ｂ）は（Ａ）の１−１線に沿った断面図であ
る。
であり、（Ｂ）は（Ａ）の１−１線に沿った断面図であ
る。
【図２】 図１の１−１線に沿った断面を製造工程別に
示した図である。
示した図である。
【図３】 図１の２−２線に沿った断面を製造工程別に
示した図である。
示した図である。
【図４】 図１の２−２線に沿った断面を製造工程別に
示した図である。
示した図である。
【図５】 図１の半導体センサが接続される電気回路装
置の概略図である。
置の概略図である。
【図６】 （Ａ）は本発明の第２実施形態の概略平面図
であり、（Ｂ）は（Ａ）の１−１線に沿った断面図であ
る。
であり、（Ｂ）は（Ａ）の１−１線に沿った断面図であ
る。
【図７】（Ａ）は本発明の第３実施形態の概略平面図で
あり、（Ｂ）は（Ａ）の１−１線に沿った断面図であ
る。
あり、（Ｂ）は（Ａ）の１−１線に沿った断面図であ
る。
１０…基板、１１ａ〜１１ｄ…梁、１３，５２ａ，５２
ｂ，６２ａ，６２ｂ…電極パッド、２０…犠牲層、３０
…枠体、４０…可動部（振動子）、４１ａ，４１ｂ，４
２ａ，４２ｂ，５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂ…櫛歯
状電極、７０…基板電極、７０ａ…パッド部、７０ｂ…
変形部、７０ｃ…基板接合部、７１…電極パッド、ＯＰ
１…オペアンプ、Ｖ…検出用高周波電源、Ｖｄ…駆動用
高周波電源。
ｂ，６２ａ，６２ｂ…電極パッド、２０…犠牲層、３０
…枠体、４０…可動部（振動子）、４１ａ，４１ｂ，４
２ａ，４２ｂ，５０ａ，５０ｂ，６０ａ，６０ｂ…櫛歯
状電極、７０…基板電極、７０ａ…パッド部、７０ｂ…
変形部、７０ｃ…基板接合部、７１…電極パッド、ＯＰ
１…オペアンプ、Ｖ…検出用高周波電源、Ｖｄ…駆動用
高周波電源。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 千田 和身
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自
動車株式会社内
(72)発明者 根木 敬子
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自
動車株式会社内
(72)発明者 岡山 倫久
愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自
動車株式会社内
(56)参考文献 独国特許出願公開19906067（ＤＥ，Ａ
１)
Ｓ． Ｓｔｅｆａｎｅｓｃｕ，Ｓｕｒ
ｆａｃｅ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ
Ｌａｔｅｒａｌ Ｒｅｓｏｎａｎｔ
Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｆａｂｒｉｃａ
ｔｅｄ ｆｒｏｍ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｒ
ｙｓｔａｌ ３Ｃ−ＳｉＣ ＦＩＬＭ
Ｓ，Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ’99，日
本，1999年 ６月 ７日，Ｐ．194−Ｐ.
197
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01C 19/56
G01L 9/12
G01P 15/125
H01L 29/84
Claims (2)
- 【請求項１】基板に絶縁層を介して支持されるとともに
同基板上で互いに直交する振動軸方向及び検出軸方向に
振動可能な可動部と、 前記基板に絶縁層を介して配設されるとともに印加され
る電圧に基づいて前記可動部を前記振動軸方向に振動さ
せる駆動部と、 前記基板に絶縁層を介して配設される検出用電極を含む
とともに前記可動部の前記検出軸方向の変位を同可動部
と同検出用電極とにより構成されるコンデンサの静電容
量の変化として検出する検出部と、 前記基板に絶縁層を介して配設された基板電極を含むと
ともに、同基板と同基板電極との間の静電容量が同基板
と前記可動部との間の静電容量を実質的に無視できる程
度に大きくなるように構成され、同基板電極と同可動部
とが電気回路装置に接続されることにより、同可動部と
同基板とを同電位に維持する同電位維持手段と、 を備えた半導体センサ。 - 【請求項２】請求項１に記載の半導体センサにおいて、 前記同電位維持手段は、 前記駆動部に印加される電圧に起因する電流が前記可動
部に実質的に流れないように同可動部と前記基板との間
のインピーダンスを所定の高インピーダンスに維持する
ように構成された半導体センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26944499A JP3489505B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 半導体センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26944499A JP3489505B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 半導体センサ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003314796A Division JP3729192B2 (ja) | 2003-09-05 | 2003-09-05 | 半導体センサ及び同半導体センサの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001091263A JP2001091263A (ja) | 2001-04-06 |
| JP3489505B2 true JP3489505B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=17472530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26944499A Expired - Fee Related JP3489505B2 (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 半導体センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3489505B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014106083A (ja) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Yamaha Corp | 加速度センサ |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7059190B2 (en) * | 2003-10-08 | 2006-06-13 | Denso Corporation | Semiconductor dynamic sensor having variable capacitor formed on laminated substrate |
| JP4444004B2 (ja) | 2004-06-01 | 2010-03-31 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサ |
| JP4743226B2 (ja) * | 2008-05-09 | 2011-08-10 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサ |
| JP5141545B2 (ja) * | 2008-12-26 | 2013-02-13 | 株式会社デンソー | 力学量センサ装置 |
| JP5316479B2 (ja) * | 2009-06-09 | 2013-10-16 | 株式会社デンソー | 半導体力学量センサの製造方法及び半導体力学量センサ |
| JP5425824B2 (ja) * | 2011-02-16 | 2014-02-26 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 複合センサ |
-
1999
- 1999-09-22 JP JP26944499A patent/JP3489505B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｓ． Ｓｔｅｆａｎｅｓｃｕ，Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ Ｌａｔｅｒａｌ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｆｒｏｍ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｒｙｓｔａｌ ３Ｃ−ＳｉＣ ＦＩＬＭＳ，Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ’９９，日本，１９９９年 ６月 ７日，Ｐ．１９４−Ｐ．１９７ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014106083A (ja) * | 2012-11-27 | 2014-06-09 | Yamaha Corp | 加速度センサ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001091263A (ja) | 2001-04-06 |
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Legal Events
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