JP4367165B2 - 半導体力学量センサの検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、支持基板上にこの支持基板と離間して対向するように設けられた可動電極および固定電極を設け、力学量の印加に伴う可動電極と固定電極との間の距離変化に基づいて力学量を検出する半導体力学量センサの検査方法に関する。

この種の半導体力学量センサとしては、可動電極に対して第１の固定電極、第２の固定電極を設け、力学量が印加されたときの可動電極の変位に伴う可動電極と第１の固定電極との間の容量と、可動電極と第２の固定電極との間の容量との差動容量変化に基づいて印加力学量を検出するようにした差動容量式の半導体力学量センサが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

このものは、ＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）基板における下側のシリコン基板を支持基板とし、上側のシリコン基板にトレンチエッチングなどにより溝を形成して可動電極および固定電極、さらに、これら電極の周辺部としての周辺固定部を区画形成したものである。

より具体的に述べると、この差動容量式の半導体力学量センサは、支持基板上において当該支持基板の周辺部にて支持基板に固定支持された周辺固定部と、支持基板上において周辺固定部の内周にて支持基板に支持され基板面と水平方向に変位可能となっている可動電極と、支持基板上において周辺固定部の内周にて支持基板に固定支持され可動電極との間に検出間隔を介して対向する第１の固定電極および第２の固定電極とを備えて構成されている。

そして、可動電極と第１の固定電極との間に第１の容量ＣＳ１が形成され、可動電極と第２の固定電極との間に第２の容量ＣＳ２が形成されており、力学量が印加されたときの可動電極の変位に伴う、第１の容量ＣＳ１と第２の容量ＣＳ２との差動容量変化に基づいて印加力学量を検出するようにしている。

そのため、このような半導体力学量センサにおいては、可動電極と固定電極との間の検出容量部の作動に異常がないかどうかを調べる検査が行われる。

つまり、可動電極は力学量の印加によって基板面と水平方向に変位し、この変位に伴い、可動電極と固定電極との間の距離が変化し、その結果容量が変化するが、このとき、ある大きさの力学量が印加されたときに、所望の容量変化が得られるかどうかを検査するのである。
特開塀１１−３２６３６５号公報

ところで、上記した半導体力学量センサにおいては、支持基板上にこの支持基板と離間して対向するように可動電極を設けた構成となっているため、力学量の印加に伴う可動電極の基板面と垂直方向への変位についても異常があるかどうかを調べる必要がある。

たとえば、可動電極と支持基板との間に、異物が存在するような場合、基板面と垂直方向への力学量の印加により、可動電極が支持基板方向へ変位し、当該異物と接触して、変位の異常をきたす恐れがある。

通常、こうした半導体力学量センサにおいては、可動電極の基板面と垂直方向への変位の異常を検査するためには、支持基板に電位を与える専用の電極を別途形成して支持基板電位を形成する。その場合には、支持基板と可動電極との間に発生する電位差により静電引力を発生させ、当該検査が可能になる。

しかしながら、そのような支持基板に電位を与える専用の電極を別途形成することは、製造工程上、手間がかかり、センサの構成も複雑化する。

なお、上記したような問題は、上記した差動容量式の半導体力学量センサに限らず、支持基板上において上記周辺固定部を設け、その内周に可動電極およびこれに対向する固定電極を設け、力学量が印加されたときの可動電極と固定電極との距離変化に基づいて印加力学量を検出するようにした半導体力学量センサにおいて、共通した問題であると考えられる。

本発明は上記問題に鑑み、半導体力学量センサにおいて、支持基板に電位を与える専用の電極を不要としつつ、可動電極の基板面と垂直方向への変位の異常を検査できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、支持基板（１１）上において当該支持基板（１１）の周辺部にて支持基板（１１）に固定されて支持された半導体からなる周辺固定部（５０）と、支持基板（１１）上において周辺固定部（５０）の内周にて支持基板（１１）に支持され、基板面と水平方向に変位可能となっている半導体からなる可動電極（２４）と、支持基板（１１）上において周辺固定部（５０）の内周にて支持基板（１１）に固定されて支持され、可動電極（２４）との間にそれぞれ検出間隔を介して対向する半導体からなる第１の固定電極（３１）および第２の固定電極（４１）と、を備え、可動電極（２４）と第１の固定電極（３１）との間に第１の容量ＣＳ１が形成され、可動電極（２４）と第２の固定電極（４１）との間に第２の容量ＣＳ２が形成されており、力学量が印加されたときの可動電極（２４）の変位に伴う、第１の容量ＣＳ１と第２の容量ＣＳ２との差動容量変化に基づいて印加力学量を検出するようにした半導体力学量センサを検査する検査方法において、次のような特徴点を有する検査方法が提供される。

まず、第１の固定電極（３１）と支持基板（１１）との間の寄生容量をＣＫ１、第２の固定電極（４１）と支持基板（１１）との間の寄生容量をＣＫ２、可動電極（２４）と支持基板（１１）との間の寄生容量をＣＫ３、周辺固定部（５０）と支持基板（１１）との間の寄生容量をＣＫ４とする。

そして、第１の固定電極（３１）に電位Ｖ１、第２の固定電極（４１）に電位Ｖ２、可動電極（２４）に電位Ｖ３、周辺固定部（５０）に電位Ｖ４を印加した場合の支持基板（１１）の電位Ｖ５は、次の数式２にて表される。

（数２）
Ｖ５＝（ＣＫ１・Ｖ１＋ＣＫ２・Ｖ２＋ＣＫ３・Ｖ３＋ＣＫ４・Ｖ４）／（ＣＫ１＋ＣＫ２＋ＣＫ３＋ＣＫ４）
そして、この数式２に示される関係を利用して、第１の固定電極（３１）に印加する電圧Ｖ１、第２の固定電極（４１）に印加する電圧Ｖ２、可動電極（２４）に印加する電圧Ｖ３を一定にしつつ、周辺固定部（５０）に印加する電位Ｖ４を変化させることにより、可動電極（２４）と支持基板（１１）との間の電位差を変化させ、可動電極（２４）を基板面と垂直方向へ変位させる。

これらの点を特徴とする本発明の検査方法によれば、差動容量式の半導体力学量センサにおいて、固定電極（３１、４１）および可動電極（２４）に一定の電位を印加しつつ、周辺固定部（５０）に印加する電位を変化させるだけで、可動電極（２４）を基板面と垂直方向へ変位させることができるため、支持基板（１１）に電位を形成する専用の電極を不要としつつ、可動電極（２４）の基板面と垂直方向への変位の異常を検査することができる。

ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の半導体力学量センサの検査方法においては、可動電極（２４）は、櫛歯状に複数本配列されたものであり、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たものにできる。

また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または請求項２に記載の半導体力学量センサの検査方法においては、支持基板（１１）、周辺固定部（５０）、可動電極（２４）および固定電極（３１、４１）は、シリコン半導体からなるものにできる。

なお、上記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一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

本実施形態は、半導体力学量センサとしての差動容量式の半導体加速度センサについて、本発明を適用したものである。この半導体加速度センサは、たとえば、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などに適用することができる。

［センサ構成等］
図１は、本発明の実施形態に係る半導体加速度センサ１００の全体構成を示す概略平面図、図２は図１中のＡ−Ａ線に沿ったセンサ１００の概略断面図、図３は図１中のＢ−Ｂ線に沿ったセンサ１００の概略断面図である。

この半導体加速度センサ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。

本例では、半導体加速度センサ１００を構成する半導体基板１０は、図２および図３に示されるように、第１の半導体層としての第１シリコン基板１１と第２の半導体層としての第２シリコン基板１２との間に、絶縁層としての酸化膜１３を有する矩形状のＳＯＩ基板１０である。ここで、第１シリコン基板１１は支持基板として構成されている。

第２シリコン基板１２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、第２シリコン基板１２のうち上記梁構造体２０〜４０の形成領域に対応した部位は、図１中の破線の矩形１５に示されるように、酸化膜１３と離間するように薄くなっている。この矩形１５の部分は、第２シリコン基板１２における薄肉部１５ということにする。

このような半導体加速度センサ１００は、たとえば、次のようにして製造される。ＳＯＩ基板１０の第２シリコン基板１２にフォトリソグラフ技術を用いて梁構造体に対応した形状のマスクを形成する。

その後、ＣＦ₄やＳＦ₆等のガスを用いてドライエッチング等にてトレンチエッチングを行い、溝１４を形成することによって、梁構造体２０〜４０のパターンを一括して形成する。

続いて、さらにエッチングを進め、サイドエッチングにより、さらに第２シリコン基板１２の下部を除去し、上記薄肉部１５を形成する。このようにして半導体加速度センサ１００を製造することができる。

この半導体加速度センサ１００において、薄肉部１５としての可動部２０は、細長四角形状の錘部２１の両端が、バネ部２２を介してアンカー部２３ａおよび２３ｂに一体に連結された構成となっている。

これらアンカー部２３ａおよび２３ｂは、図３に示されるように、酸化膜１３に固定されており、酸化膜１３を介して支持基板としての第１シリコン基板１１上に支持されている。これによって、薄肉部１５である錘部２１およびバネ部２２は、酸化膜１３から離間した状態となっている。

ここでは、バネ部２２は、図１に示されるように、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ものである。

具体的に、バネ部２２は、図１中の矢印Ｘ方向の成分を含む加速度を受けたときに錘部２１を基板面水平方向にて矢印Ｘ方向へ変位させるとともに、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。

よって、このようなバネ部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、酸化膜１３すなわち支持基板１１上において基板面水平方向にて上記矢印Ｘ方向へ変位可能となっている。

また、図１に示されるように、可動部２０は、薄肉部１５としての櫛歯状の可動電極２４を備えている。この可動電極２４は、上記錘部２１の長手方向（矢印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延びる梁形状をなす複数本のものである。

言い換えれば、可動電極２４は、上記錘部２１の長手方向（バネ部２２の変位方向、矢印Ｘ方向）を配列方向とし、この配列方向に沿って櫛歯状に複数本配列されたものとなっている。

図１では、可動電極２４は、錘部２１の左側および右側にそれぞれ４個ずつ突出して形成されており、各可動電極２４は断面矩形の梁状に形成されて、酸化膜１３から離間した状態となっている。

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ることにより、梁部２２および錘部２１とともに、基板面水平方向にて矢印Ｘ方向へ変位可能となっている。

また、図１〜図３に示されるように、固定部３０、４０は、薄肉部１５の外周部のうちアンカー部２３ａ、２３ｂが支持されていないもう１組の対向辺部の外周にて、酸化膜１３に固定されている。そして、固定部３０、４０は酸化膜１３を介して支持基板としての第１シリコン基板１１上に支持されている。

図１において、錘部２１の左側に位置する固定部３０は、左側固定電極３１および左側固定電極用配線部３２とから構成されている。一方、図１において、錘部２１の右側に位置する固定部４０は、右側固定電極４１および右側固定電極用配線部４２とから構成されている。

本例では、図１に示されるように、各固定電極３１、４１は薄肉部１５であり、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たものである。

ここで、図１においては、錘部２１の左側については、個々の可動電極２４に対して矢印Ｘ方向に沿って上側に左側固定電極３１が設けられており、一方、錘部２１の右側については、個々の可動電極２４に対して矢印Ｘ方向に沿って下側に右側固定電極４１が設けられている。

このように、基板面水平方向において個々の可動電極２４に対して、それぞれ固定電極３１、４１が対向して配置されており、各対向間隔において、可動電極２４の側面（つまり検出面）と固定電極３１、４１の側面（つまり検出面）との間に容量を検出するための検出間隔が形成されている。

また、左側固定電極３１と右側固定電極４１とは、それぞれ互いに電気的に独立している。そして、各固定電極３１、４１は、可動電極２４に対して略平行に延びる断面矩形の梁状に形成されている。

ここで、左側固定電極３１および右側固定電極４１は、それぞれ、酸化膜１３を介して支持基板１１に固定されている各固定電極用配線部３２、４２に片持ち状に支持された状態となっている。そして、各固定電極３１、４１は、酸化膜１３から離間した状態となっている。

このように、左側固定電極３１および右側固定電極４１については、それぞれの複数本の電極が、電気的に共通した各配線部３２、４２にまとめられた形となっている。

また、図１に示されるように、半導体基板１０における第２シリコン基板１２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、支持基板である第１シリコン基板１１上において当該第１シリコン基板１１の周辺部にて酸化膜１３を介して第１シリコン基板１１に固定されて支持された部位である。

また、左側固定電極用配線部３２および右側固定電極用配線部４２上の所定位置には、それぞれ、左側固定電極用パッド３０ａおよび右側固定電極用パッド４０ａ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、この配線部２５上の所定位置には、可動電極用パッド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、周辺固定部用パッド５０ａが形成されている。

上記の各電極用パッド２５ａ、３０ａ、４０ａ、５０ａは、たとえばアルミニウムをスパッタや蒸着することなどにより形成されている。そして、これら各電極用パッド２５ａ、３０ａ、４０ａ、５０ａは、図示しない回路チップとボンディングワイヤを介して電気的に接続されるものである。

この回路チップは、半導体加速度センサ１００からの出力信号を処理するための検出回路（後述の図４参照）や、検査用の回路が形成されたものである。

［センサの検出動作］
次に、本半導体加速度センサ１００の検出動作について説明する。本実施形態では、加速度の印加に伴う可動電極２４と固定電極３１、４１との間の容量変化に基づいて加速度を検出するようになっている。

上述したように、本半導体加速度センサ１００においては、個々の可動電極２４の側面（つまり検出面）に対してそれぞれ固定電極３１、４１の側面（つまり検出面）が対向して設けられており、これら両電極３１、４２の側面の各対向間隔において、容量を検出するための検出間隔が形成されている。

ここで、左側固定電極３１と可動電極２４との間隔に、検出容量として第１の容量ＣＳ１が形成されており、一方、右側固定電極４１と可動電極２４との間隔に、検出容量として第２の容量ＣＳ２が形成されているとする。

そして、基板面水平方向において上記図１中の矢印Ｘ方向へ加速度が印加されると、バネ部２２のバネ機能により、アンカー部を除く可動部２０全体が一体的に矢印Ｘ方向へ変位し、当該矢印Ｘ方向への可動電極２４の変位に応じて上記各容量ＣＳ１、ＣＳ２が変化する。

たとえば、上記図１において、可動部２０が、矢印Ｘ方向に沿って下方へ変位したときを考える。このとき、左側固定電極３１と可動電極２４との間隔は広がり、一方、右側固定電極４１と可動電極２４との間隔は狭まる。

よって、可動電極２４と固定電極３１、４１による差動容量（ＣＳ１−ＣＳ２）の変化に基づいて、矢印Ｘ方向の加速度を検出することができる。

具体的には、この容量の差（ＣＳ１−ＣＳ２）に基づく信号が半導体加速度センサ１００から出力信号として出力され、この信号は上記回路チップにて処理され、最終的に出力される。

図４は、本半導体加速度センサ１００における加速度を検出するための検出回路４００の一例を示す回路図である。

この検出回路４００において、スイッチドキャパシタ回路（ＳＣ回路）４１０は、容量がＣｆであるコンデンサ４１１、スイッチ４１２および差動増幅回路４１３を備え、入力された容量差（ＣＳ１−ＣＳ２）を電圧に変換するものとなっている。

そして、本半導体加速度センサ１００においては、たとえば、左側固定電極用パッド３０ａから振幅Ｖｃｃの搬送波１、右側固定電極用パッド４０ａから搬送波１と位相が１８０°ずれた搬送波２を入力し、ＳＣ回路４１０のスイッチ４１２を所定のタイミングで開閉する。

そして、矢印Ｘ方向の印加加速度は、下記の数式３に示す様に、電圧値Ｖ０として出力される。

（数３）
Ｖ０＝（ＣＳ１−ＣＳ２）・Ｖｃｃ／Ｃｆ
このようにして、加速度の検出がなされる。なお、この加速度検出時では、周辺固定部５０は、基準電位すなわち０Ｖの状態となっている。

［センサの検査方法］
このような基本構成および作動を行う本半導体加速度センサ１００において、上述したように、加速度の印加に伴う可動電極２４の基板面と垂直方向への変位の異常を調べる検査が必要である。ここで、基板面と垂直方向は図２、図３において矢印Ｚにて示されている。

図５は、その可動電極２４の矢印Ｚ方向への変位異常の検査の一例を示す図である。図５（ａ）に示されるように、可動電極２４と支持基板である第１シリコン基板１１との間に、異物Ｋが存在するような場合を考える。

この場合、加速度の印加により、矢印Ｚ方向へ可動電極２４がへ変位し、図５（ｂ）に示されるように、当該異物Ｋと可動電極２４とが接触した場合、可動電極２４の変位の異常をきたし、ひいてはセンサ特性を損なう恐れがある。

そこで、本実施形態では、各電極２４、３１、４１と第１シリコン基板１１との間に寄生容量が存在することに着目し、各固定電極３１、４１および可動電極２４に一定の電位を印加しつつ、周辺固定部５０に印加する電位を変化させることにより、支持基板である第１シリコン基板１１に形成される電位を変化させるようにしている。

それによれば、可動電極２４と支持基板である第１シリコン基板１１との間の電位差を変化させ、可動電極２４を基板面と垂直方向すなわち矢印Ｚ方向へ変位させることができる。このような検査方法について、図６を参照して具体的に説明する。

本半導体加速度センサ１００においては、各部間に各種の容量が形成されている。図６（ａ）は、本センサ１００における各部間の容量を示す図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示される各容量の関係を示す回路図である。

図６（ａ）に示されるように、上述したが、検出容量として、可動電極２４と第１の固定電極３１との間に第１の容量ＣＳ１が形成され、可動電極２４と第２の固定電極４１との間に第２の容量ＣＳ２が形成されている。

また、第１の固定電極３１と第１シリコン基板１１との間には、酸化膜１３を介して寄生容量ＣＫ１が形成され、第２の固定電極４１と第１シリコン基板１１との間には、酸化膜１３を介して寄生容量ＣＫ２が形成され、可動電極２４と第１シリコン基板１１との間には、酸化膜１３を介して寄生容量ＣＫ３が形成され、周辺固定部５０と第１シリコン基板１１との間には、酸化膜１３を介して寄生容量ＣＫ４が形成されている。

また、第１の固定電極３１と周辺固定部５０との間には、溝部１４を介して寄生容量ＣＰ１が形成され、第２の固定電極４１と周辺固定部５０との間には、溝部１４を介して寄生容量ＣＰ２が形成され、図６（ａ）では示さないが、可動電極２４と周辺固定部５０との間には、溝部１４を介して寄生容量ＣＰ３が形成されている。

ここで、これら各容量の関係は図６（ｂ）に示され、第１の固定電極３１に電位Ｖ１、第２の固定電極４１に電位Ｖ２、可動電極２４に電位Ｖ３、周辺固定部５０に電位Ｖ４を印加するとする。これら電位Ｖ１〜Ｖ４の印加は、上述した回路チップにおける検査用の回路から、上記各パッド２５ａ、３１ａ、４１ａ、５０ａを介して行われる。

そして、このように各電位Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４を印加した場合の第１シリコン基板（支持基板）１１の電位Ｖ５は、電荷Ｑと容量Ｃとの関係に基づいて次の数式４のように表される。

（数４）
Ｖ５＝Ｑ／Ｃ
＝（ＣＫ１・Ｖ１＋ＣＫ２・Ｖ２＋ＣＫ３・Ｖ３＋ＣＫ４・Ｖ４）／（ＣＫ１＋ＣＫ２＋ＣＫ３＋ＣＫ４）
本実施形態では、この数式４に示される関係を利用して、第１の固定電極３１に印加する電圧Ｖ１、第２の固定電極４１に印加する電圧Ｖ２、可動電極２４に印加する電圧Ｖ３を一定にしつつ、周辺固定部５０に印加する電位Ｖ４を変化させる。

それにより、第１シリコン基板１１に形成される電位Ｖ５は、上記数式４に基づいて変化し、可動電極２４と第１シリコン基板１１との間の電位差（Ｖ２とＶ５との差）も変化する。すると、可動電極２４を基板面と垂直方向（矢印Ｚ方向）へ適宜変位させることができる。

ここで、限定するものではないが、図７に第１シリコン基板（支持基板）１１に形成される電位Ｖ５の変化の様子の一例を示す。

図７は、ＣＫ１〜ＣＫ４の関係を、ＣＫ１：ＣＫ２：ＣＫ３：ＣＫ４＝１：１：０．１：ｎ（ｎは１〜１０の変数）とした場合における周辺固定部５０の電位Ｖ４と第１シリコン基板（支持基板）１１の電位Ｖ５との関係を示す図である。

図７では、第１の固定電極３１に印加する電圧Ｖ１を５Ｖ、第２の固定電極４１に印加する電圧Ｖ２を２Ｖ、可動電極２４に印加する電圧Ｖ３を２．５Ｖというように一定にしつつ、周辺固定部５０に印加する電位Ｖ４を変化させている。そして、図７では、ｎ＝１の場合を白三角プロット、ｎ＝５の場合を白四角プロット、ｎ＝１０の場合を黒菱形プロットにて示している。

図７に示されるように、周辺固定部５０の電位Ｖ４を変化させることで、第１シリコン基板１１に形成される電位Ｖ５を変化させることができる。そして、このような関係を利用して可動電極２４と支持基板１１との間の電位差を変化させ、矢印Ｚ方向の検査を行うことができる。

［効果等］
以上述べてきたように、本実施形態によれば、支持基板１１上において当該支持基板１１の周辺部にて支持基板１１に固定されて支持された半導体からなる周辺固定部５０と、支持基板１１上において周辺固定部５０の内周にて支持基板１１に支持され、基板面と水平方向に変位可能となっている半導体からなる可動電極２４と、支持基板１１上において周辺固定部５０の内周にて支持基板１１に固定されて支持され、可動電極２４に対向する半導体からなる固定電極３１、４１と、を備え、加速度が印加されたときの可動電極２４の変位に伴う可動電極２４と固定電極３１、４１との距離変化に基づいて印加加速度を検出するようにした半導体加速度センサ１００を検査する検査方法において、次のような特徴点を有する検査方法が提供される。

すなわち、固定電極３１、４１および可動電極２４に一定の電位を印加しつつ、周辺固定部５０に印加する電位を変化させることにより、可動電極２４と支持基板１１との間の電位差を変化させ、可動電極２４を基板面と垂直方向へ変位させるようにしている。

このような点を特徴とする本実施形態の検査方法によれば、固定電極３１、４１および可動電極２４に一定の電位を印加しつつ、周辺固定部５０に印加する電位を変化させるだけで、可動電極２４を基板面と垂直方向へ変位させることができるため、支持基板１１に電位を形成する専用の電極を不要としつつ、可動電極２４の基板面と垂直方向への変位の異常を検査することができる。

特に、本実施形態では、支持基板１１上において周辺固定部５０と、可動電極２４と、第１の固定電極３１および第２の固定電極４１と、を備え、加速度が印加されたときの可動電極２４の変位に伴う、第１の容量ＣＳ１と第２の容量ＣＳ２との差動容量変化に基づいて印加加速度を検出するようにした半導体加速度センサ１００を検査する検査方法において、次のような特徴点を有する検査方法が提供される。

すなわち、上記数式４に示される関係を利用して、第１の固定電極３１に印加する電圧Ｖ１、第２の固定電極４１に印加する電圧Ｖ２、可動電極２４に印加する電圧Ｖ３を一定にしつつ、周辺固定部５０に印加する電位Ｖ４を変化させることにより、可動電極２４と支持基板１１との間の電位差を変化させ、可動電極２４を基板面と垂直方向へ変位させる検査方法である。

つまり、本実施形態によれば、支持基板１１に電位を形成する専用の電極を不要としつつ、可動電極２４の基板面と垂直方向への変位の異常を検査することのできる差動容量式の半導体力学量センサの検査方法を提供することができる。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態の半導体加速度センサ１００では、可動電極２４は櫛歯状に複数本配列されたものであり、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たものであるが、これら電極の構成は、これに限定されるものではない。

また、本発明は、上記した加速度センサ以外にも、力学量として角速度を検出する角速度センサ等の半導体力学量センサに対しても適用可能である。

要するに、本発明は、支持基板上において周辺固定部と、可動電極と、固定電極と、を備え、力学量が印加されたときの可動電極の変位に伴う可動電極と固定電極との距離変化に基づいて印加力学量を検出するようにした半導体力学量センサを検査する検査方法において、検査方法を上記特徴点のように規定したものであり、その他の細部については適宜設計変更が可能である。

なお、本発明の検査方法は、上記した半導体力学量センサを製造する場合には、その製造工程における検査工程として用いられるものであり、その場合には、本検査方法は、半導体力学量センサの製造方法として特定されるものである。

本発明の実施形態に係る半導体加速度センサの全体構成を示す概略平面図である。 図１中のＡ−Ａ線に沿ったセンサの概略断面図である。 図１中のＢ−Ｂ線に沿ったセンサの概略断面図である。 図１に示される半導体加速度センサにおける加速度を検出するための検出回路の一例を示す回路図である。 可動電極の矢印Ｚ方向への変位異常の検査の一例を示す図である。 （ａ）は、図１に示されるセンサにおける各部間の容量を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示される各容量の関係を示す回路図である。 支持基板に形成される電位Ｖ５の変化の様子の一例を示す図である。

符号の説明

１１…支持基板としての第１シリコン基板、２４…可動電極、
３１…第１の固定電極、４１…第２の固定電極、５０…周辺固定部。

Claims (3)

1. 支持基板（１１）上において当該支持基板（１１）の周辺部にて前記支持基板（１１）に固定されて支持された半導体からなる周辺固定部（５０）と、
   前記支持基板（１１）上において前記周辺固定部（５０）の内周にて前記支持基板（１１）に支持され、基板面と水平方向に変位可能となっている半導体からなる可動電極（２４）と、
   前記支持基板（１１）上において前記周辺固定部（５０）の内周にて前記支持基板（１１）に固定されて支持され、前記可動電極（２４）との間にそれぞれ検出間隔を介して対向する半導体からなる第１の固定電極（３１）および第２の固定電極（４１）と、を備え、
   前記可動電極（２４）と前記第１の固定電極（３１）との間に第１の容量ＣＳ１が形成され、前記可動電極（２４）と前記第２の固定電極（４１）との間に第２の容量ＣＳ２が形成されており、
   力学量が印加されたときの前記可動電極（２４）の変位に伴う、前記第１の容量ＣＳ１と前記第２の容量ＣＳ２との差動容量変化に基づいて印加力学量を検出するようにした半導体力学量センサを検査する検査方法において、
   前記第１の固定電極（３１）と前記支持基板（１１）との間の寄生容量をＣＫ１、前記第２の固定電極（４１）と前記支持基板（１１）との間の寄生容量をＣＫ２、前記可動電極（２４）と前記支持基板（１１）との間の寄生容量をＣＫ３、前記周辺固定部（５０）と前記支持基板（１１）との間の寄生容量をＣＫ４とし、
   前記第１の固定電極（３１）に電位Ｖ１、前記第２の固定電極（４１）に電位Ｖ２、前記可動電極（２４）に電位Ｖ３、前記周辺固定部（５０）に電位Ｖ４を印加した場合の前記支持基板（１１）の電位Ｖ５は、次の数式１
   （数１）
   Ｖ５＝（ＣＫ１・Ｖ１＋ＣＫ２・Ｖ２＋ＣＫ３・Ｖ３＋ＣＫ４・Ｖ４）／（ＣＫ１＋ＣＫ２＋ＣＫ３＋ＣＫ４）
   にて表され、
   この数式１に示される関係を利用して、前記第１の固定電極（３１）に印加する電圧Ｖ１、前記第２の固定電極（４１）に印加する電圧Ｖ２、前記可動電極（２４）に印加する電圧Ｖ３を一定にしつつ、前記周辺固定部（５０）に印加する電位Ｖ４を変化させることにより、
   前記可動電極（２４）と前記支持基板（１１）との間の電位差を変化させ、前記可動電極（２４）を前記基板面と垂直方向へ変位させるようにしたことを特徴とする半導体力学量センサの検査方法。
2. 前記可動電極（２４）は、櫛歯状に複数本配列されたものであり、
   前記固定電極（３１、４１）は、前記可動電極（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たものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体力学量センサの検査方法。
3. 前記支持基板（１１）、前記周辺固定部（５０）、前記可動電極（２４）および前記固定電極（３１、４１）は、シリコン半導体からなるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体力学量センサの検査方法。

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