JP5146097B2

JP5146097B2 - Ｍｅｍｓ

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Publication number: JP5146097B2
Application number: JP2008127902A
Authority: JP
Inventors: 優典佐藤
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2008-05-15
Filing date: 2008-05-15
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2028-05-15
Also published as: JP2009276210A

Description

本発明はＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）に関する。

従来、錘部に作用する慣性力によって生ずる梁の変形をピエゾ抵抗などで検出することにより、加速度を検出するＭＥＭＳが知られている。
特許文献１には、直交する２本の両端固定梁の中間部に錘部が結合された構造を有し、３次元の加速度を検出できる加速度センサが開示されている。

特許文献２には、平行に架設された二本の両端固定梁の中間部に錘部が結合され、両端固定梁の幅方向の中央にピエゾ抵抗が設けられた加速度センサが開示されている。平行に架設された二本の両端固定梁の幅方向の中央にピエゾ抵抗が設けられた加速度センサでは、２次元の加速度を検出することができる。
特開２００２−２９６２９３号公報特開平１１−４４７０５号公報

ところで、錘部が特定の方向に回転すると錘部の回転軸に対して平行に架設されている梁のそれぞれがねじれる。このねじれによって生ずる応力は梁の固定端との近接領域と梁の錘部との近接領域とに集中するとともに、これらの領域内において梁の幅方向の位置によって大きく異なる。すなわち、梁の歪みを検出するための検出手段の位置がわずかでもずれると、加速度などの検出結果の誤差が大きくなるという問題がある。

直交する２本の両端固定梁の変形を検出することにより３次元の慣性力を検出する構成では、平行な２本の両端固定梁の変形を検出する構成に比べてねじれによる検出結果のばらつきを低減しやすい。一方、直交する２本の両端固定梁の変形を検出することにより３次元の慣性力を検出する構成では、等方的な感度を実現するために各梁の長さを均等にしなければないため、ＭＥＭＳのセンサ部を構成するダイの平面形状の自由度に制約がある。

本発明はこれらの問題に鑑みて創作されたものであって、３次元の慣性力を検出するＭＥＭＳのセンサ部を構成するダイの平面形状の自由度を高めることを目的の１つとする。

（１）上記目的を達成するためのＭＥＭＳは、支持部と、前記支持部に架設された互いに平行な二本の両端固定梁と、二本の前記両端固定梁の中間部に結合している錘部と、前記両端固定梁の幅方向の中央より外側の領域における前記支持部または前記錘部との近接領域に設けられ当該近接領域の歪みを検出する歪み検出手段と、前記歪み検出手段の出力を、前記両端固定梁の長さ方向に平行な軸の周りの前記錘部の回転に相関する電気信号に変換する信号処理手段と、を備える。

本発明によると、両端固定梁がねじれるときに応力が集中する部分に設けられた歪み検出手段の出力を、両端固定梁の長さ方向に平行な軸の周りの錘部の回転に相関する電気信号に変換するため、両端固定梁の長さ方向に平行な軸の周りに錘部を回転させる力を検出することができる。互いに平行な２本の両端固定梁に接する平面と平行であって２本の両端固定梁に対して垂直な方向な慣性力は、両端固定梁の長さ方向に平行な軸の周りに錘部を回転させる。したがって本発明によると互いに平行な２本の両端固定梁に接する平面と平行であって２本の両端固定梁に対して垂直な方向の慣性力の分力を検出できる。この方向に直交する別の二方向の慣性力の分力は、両端固定梁がねじれるときに応力が集中する部分に設けられた歪み検出手段によっても検出できるし、２本の両端固定梁の別の部分の歪みを検出する他の歪み検出手段によって検出することもできる。したがって本発明によると３次元の慣性力を検出することができる。そして本発明によると、３次元の慣性力を検出するために互いに平行な二本の両端固定梁を用いるため、３次元の慣性力を検出するために直交する梁を用いる場合に比べてＭＥＭＳのセンサ部を構成するダイの平面形状の自由度を高めることができる。なお、本明細書において両端固定梁の幅方向について外側または内側というときは、基準から見て他方の両端固定梁がある側を内側とし、その反対側を外側としている。

（２）上記目的を達成するためのＭＥＭＳにおいて、前記錘部から前記支持部までの長さより短く前記支持部または前記錘部まで延びるスリットが前記両端固定梁に形成され、前記スリットより外側の前記両端固定梁の幅は前記スリットより内側の前記両端固定梁の幅以下に狭く、前記歪み検出手段は前記両端固定梁の前記スリットより外側に設けられていることが望ましい。

両端固定梁のねじれによる応力は両端固定梁の支持部近傍と錘部近傍とに集中する。ねじれによる応力が集中するこれらの長さ方向の区間がスリットによって外側の狭い部分と内側の広い部分とに幅方向に分断されると、スリットが無い場合に比べて外側の部分にさらに応力が集中する。その結果、スリットより外側の狭い部分における応力の幅方向の位置による差は低減する。すなわち、スリットより外側の狭い部分においては応力の大きさの幅方向の勾配が小さくなる。したがって、両端固定梁のねじれによる応力が集中する長さ方向の区間をスリットによって外側の狭い部分と内側の広い部分とに幅方向に分断し、狭い部分に歪み検出手段を設けることにより、両端固定梁のねじれを検出する感度が増大するとともに、歪み検出手段の位置のばらつきによる検出結果のばらつきを低減できる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら以下の順に説明する。尚、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
１．第一実施形態
（構成）
本発明のＭＥＭＳの第一実施形態であるピエゾ抵抗型の加速度センサのセンサ部を構成するセンサダイを図１に示す。センサダイ１は互いに直交する３軸の加速度成分を検出するためのＭＥＭＳのセンサ部を構成する。

センサダイ１は、矩形枠の形態を有する支持部Ｓと、支持部Ｓに架設された２本の両端固定梁Ｂ１、Ｂ２と、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２の中間部に結合している錘部Ｍとを備え、図示しないパッケージに収容される。加速度センサのセンサダイ１を構成しているこれらの構造要素や電気的機能要素はシリコン（Ｓｉ）やガラスなどのバルク材料からなる基層１０と二酸化シリコン（ＳｉＯ_２）などからなるエッチストッパ層２０とシリコンなどからなる半導体層３０と図示しない絶縁層と配線層とからなる。

支持部Ｓは両端固定梁Ｂ１、Ｂ２のそれぞれの両端を固定するための構造要素である。支持部Ｓの形態は、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２の形態および配置と錘部Ｍの形態および配置とに応じて設計される。支持部Ｓは基層１０とエッチストッパ層２０と半導体層３０と図示しない絶縁層とからなる。支持部Ｓは両端固定梁Ｂ１、Ｂ２に比べて十分厚い基層１０を含む複層構造体である。したがって支持部Ｓは実質的に変形しない。

同一形態を有する両端固定梁Ｂ１、Ｂ２は、互いに平行になる姿勢でそれぞれ支持部Ｓに架設されている。すなわち両端固定梁Ｂ１、Ｂ２のそれぞれの両端は支持部Ｓに結合し、両端固定梁Ｂ１の長さ方向と両端固定梁Ｂ２の長さ方向とは平行である。両端固定梁Ｂ１、Ｂ２は、エッチストッパ層２０と半導体層３０と図示しない絶縁層とからなる。

両端固定梁Ｂ１の中間部と両端固定梁Ｂ２の中間部とはエッチストッパ層２０、半導体層３０および絶縁層によって連結されている。そして両端固定梁Ｂ１の中間部と、両端固定梁Ｂ２の中間部と、エッチストッパ層２０、半導体層３０、絶縁層および配線層のこれらを連結している部分（連結部）とには錘部Ｍが結合している。

錘部Ｍの形態は、その重心Ｇ（図１Ｅ参照）が両端固定梁Ｂ１、Ｂ２に接する面から離れて位置する形態を有する。したがって錘部Ｍに作用する慣性力は、その方向が両端固定梁Ｂ１、Ｂ２と接する平面と平行であるとき、モーメントとして両端固定梁Ｂ１、Ｂ２に作用して両端固定梁Ｂ１、Ｂ２を変形させる（図３Ａ、図３Ｃ参照）。錘部Ｍは両端固定梁Ｂ１、Ｂ２に比べて十分厚い基層１０からなる。したがって錘部Ｍに結合している両端固定梁Ｂ１、Ｂ２の中間部は実質的に変形しない。

両端固定梁Ｂ１、Ｂ２にはそれぞれ４つ、合計８つのスリットＳ１〜Ｓ８が形成されている。両端固定梁Ｂ１には、支持部Ｓとの近接領域に位置するスリットＳ１、Ｓ４と錘部Ｍとの近接領域に位置しているスリットＳ２、Ｓ３が形成されている。スリットＳ１〜Ｓ４が形成されている区間では両端固定梁Ｂ１が二分されている。スリットＳ１〜Ｓ４より外側における両端固定梁Ｂ１の幅はスリットＳ１〜Ｓ４より内側における両端固定梁Ｂ１の幅よりも狭くなっている。

支持部Ｓとの近接領域に位置するスリットＳ１、Ｓ４は支持部Ｓと両端固定梁Ｂ１との境界である両端固定梁Ｂ１の固定端から錘部Ｍの手前まで延びている。すなわちスリットＳ１、Ｓ４は錘部Ｍから固定端までの長さより短く支持部Ｓまで延びている。
錘部Ｍとの近接領域に位置するスリットＳ２、Ｓ３は錘部Ｍの側面の位置から支持部Ｓの手前まで延びている。すなわちスリットＳ２、Ｓ３は錘部Ｍから固定端までの長さより短く錘部Ｍまで延びている。

両端固定梁Ｂ１、Ｂ２の、支持部Ｓとの近接領域と錘部Ｍの近接領域とに合計１６個のピエゾ抵抗部３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂが設けられている。これらのピエゾ抵抗部はすべて、両端固定梁Ｂ１または両端固定梁Ｂ２と支持部Ｓとの境界、あるいは錘部Ｍの側面をまたいでいる。ピエゾ抵抗部３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂは半導体層３０に形成されている。両端固定梁Ｂ１、Ｂ２の変形によって生ずる応力の向きは両端固定梁Ｂ１、Ｂ２の表面と裏面とで逆になる。このため、ピエゾ抵抗部３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂは半導体層３０の界面の近くに薄く形成される。

両端固定梁Ｂ１、Ｂ２をねじる慣性力の分力を検出するためのピエゾ抵抗部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａは、スリットＳ１〜Ｓ８より外側にあって内側の領域よりも幅が狭い領域に設けられている。ピエゾ抵抗部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａは、これらが形成されている領域の歪みを検出するための歪み検出手段である。両端固定梁のねじれを検出するためのピエゾ抵抗部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａの幅はスリットＳ１〜Ｓ８よりも外側における両端固定梁Ｂ１、Ｂ２の幅と等しいことが望ましい。

両端固定梁Ｂ１、Ｂ２をねじらずに曲げる慣性力の分力（撓み）を検出するためのピエゾ抵抗部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、３６ｂ、３７ｂ、３８ｂはスリットＳ１〜Ｓ８より内側にあって外側の領域よりも幅が広い領域の幅方向の中央に設けられている。ピエゾ抵抗部３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、３６ｂ、３７ｂ、３８ｂは、これらが形成されている領域の歪みを検出するための歪み検出手段である。

図２は合計１２個のピエゾ抵抗部の抵抗値から３軸の加速度成分を表す電気信号を生成するための信号処理手段としてのブリッジ回路の一例を示している。ここでｘ、ｙ、ｚ軸方向を次のように定義する。
ｘ軸方向：両端固定梁Ｂ１、Ｂ２の長さ方向（図１Ａの左右方向）
ｙ軸方向：両端固定梁Ｂ１、Ｂ２に接する平面に平行で両端固定梁Ｂ１、Ｂ２に垂直な方向（図１Ａの上下方向）
ｚ軸方向：両端固定梁Ｂ１、Ｂ２に接する平面に垂直な方向（図１Ａの紙面垂直方向）

慣性力のｘ、ｙ、ｚ軸の成分を検出するためのピエゾ抵抗部はそれぞれ別々のブリッジ回路に接続される。各ピエゾ抵抗部を慣性力のｘ、ｚ軸のいずれの成分を検出するために用いるかは適宜選択可能であるが、本実施形態では以下のようにピエゾ抵抗部を選択し、図２に示すようにブリッジ回路として接続している。
ｘ軸成分検出用：ピエゾ抵抗部３１ｂ、３２ｂ、３７ｂ、３８ｂ
ｙ軸成分検出用：ピエゾ抵抗部３１ａ、３４ａ、３５ａ、３８ａ
ｚ軸成分検出用：ピエゾ抵抗部３５ｂ、３６ｂ、３３ｂ、３４ｂ

（作用）
ｙ軸方向の慣性力が錘部Ｍに作用すると、錘部Ｍは両端固定梁Ｂ１の長さ方向と平行な軸を中心として図３Ａに示すように回転するため、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２のそれぞれがねじれる。このとき、支持部Ｓと錘部Ｍは実質的に変形しないため、両端固定梁Ｂ１に生ずる応力は、その固定端である支持部Ｓとの境界との近接領域の外側の領域（両端固定梁Ｂ１から遠い辺に接する領域）と、錘部Ｍとの近接領域の外側の領域とに集中する(図１０Ａ、図１０Ｂ参照）。なお、図１０Ｂでは応力が大きいほどハッチングの間隔を狭くして応力分布を示している。

両端固定梁Ｂ１のねじれによって生ずるこのような応力集中について詳細に説明すると次の通りである。支持部Ｓとの近接領域においては、スリットＳ１、Ｓ４が形成されているため、応力はスリットＳ１、Ｓ４より外側の狭い領域にさらに集中する。錘部Ｍの側面との近接領域においては、スリットＳ２、Ｓ３が形成されているため、応力はスリットＳ２、Ｓ３より外側の狭い領域にさらに集中する。すなわち、図３Ａに示すように錘部Ｍが回転することによって両端固定梁Ｂ１に生ずる応力は、支持部Ｓとの近接領域のスリットＳ１、Ｓ４より外側の領域と、錘部Ｍとの近接領域のスリットＳ２、Ｓ３より外側の領域とをあわせた４つの狭い領域に集中する。そして両端固定梁Ｂ１の支持部Ｓとの近接領域と両端固定梁Ｂ１の錘部Ｍとの近接領域に生ずる応力の大きさは、図１０Ｂに示すように、両端固定梁Ｂ２の内側からスリットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に向かって緩やかに高くなり、スリットＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を超えると急激に高くなる。すなわち両端固定梁Ｂ１の支持部Ｓとの近接領域と両端固定梁Ｂ１の錘部Ｍとの近接領域とにおいて、応力の大きさは幅方向に不連続である。

両端固定梁Ｂ２に形成されているスリットＳ５〜Ｓ８はそれぞれ両端固定梁Ｂ１に形成されているスリットＳ１〜Ｓ４と同一である。したがって錘部Ｍが図３Ａに示すように回転することによって両端固定梁Ｂ２に生ずる応力は、支持部Ｓとの近接領域のスリットＳ５、Ｓ８より外側の領域と、錘部Ｍとの近接領域のスリットＳ６、Ｓ７より外側の領域とをあわせた４カ所の狭い領域に集中する。

そして、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２のねじれによって合計８カ所に集中した歪みは慣性力のｙ軸方向の分力を検出するためのピエゾ抵抗部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａによって検出される。すなわち歪みは抵抗値としてピエゾ抵抗部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａから出力される。そしてピエゾ抵抗部３１ａ、３４ａ、３５ａ、３８ａで構成された図２に示すブリッジ回路からは慣性力のｙ軸方向の成分に相関する信号Ｖ_ｙが出力される。すなわち、両端固定梁の長さ方向に平行な軸の周りの錘部Ｍの回転角度に相関する電気信号としてＶ_ｙがブリッジ回路から出力される。

一方、ｘ軸方向の慣性力が錘部Ｍに作用するとき、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２は図３Ｃに示すように変形するがねじれることはない。またｚ軸方向の慣性力が錘部Ｍに作用するとき、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２は図３Ｂに示すように変形するがねじれることはない。したがってｘ軸方向またはｚ軸方向の慣性力が錘部Ｍに作用するとき、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２に生ずる応力は、その固定端である支持部Ｓとの境界との近接領域と、錘部Ｍとの近接領域とに集中するものの、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２の幅方向における応力の空間勾配は小さい。したがって慣性力のｘ軸方向およびｚ軸方向の分力は１６個のピエゾ抵抗のうち、ｙ軸方向の成分検出用に使用しないピエゾ抵抗のいずれで検出してもよい。

（効果）
本実施形態によると、ｙ軸方向の慣性力が錘部Ｍに作用するときに応力が集中する狭い範囲にピエゾ抵抗部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａが設けられている。このため、これらのピエゾ抵抗部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａによってこれらのピエゾ抵抗部が形成されている領域の歪みを検出することにより、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２のねじれを高い感度で検出することができる。したがって、本実施形態によるとｙ軸方向の慣性力を高い感度で検出することができる。

そして、本実施形態によるとスリットが形成されている両端固定梁Ｂ１、Ｂ２がねじれるときに生ずる応力が狭い範囲に集中するため、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２にスリットが形成されていない場合に比べると、ピエゾ抵抗部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａによって検出される歪みの総量の、実際に発生する歪みの総量に対する割合が高くなる。したがって、ピエゾ抵抗部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａの位置ずれに対する感度低下が小さくなる。その結果、感度のばらつきが小さくなる。図１１Ａ、図１１Ｂは両端固定梁Ｂ１、Ｂ２にスリットが形成されていない場合の応力分布を示している。図１１Ｂでは応力が大きいほどハッチングの間隔を狭くして応力分布を示している。

さらに、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２が互いに平行に架設され、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２のねじれを含む変形を検出することによって３次元の加速度を検出するため、支持部Ｓの内側の輪郭を等方的な形状（例えば正方形や円形）にする必要はない。このため、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２の長さ方向に対して垂直な方向においてセンサダイ１の長さを短くすることができる。したがってセンサダイ１を小型化したり、パッケージ内のレイアウトに適した形態にセンサダイ１の外形を設計することができる。

（製造方法）
次に図４に基づいてセンサダイ１の製造方法を説明する。
はじめに図４Ａに示すように基層１０とエッチストッパ層２０と半導体層３０と絶縁層４０とを積層する。基層１０とエッチストッパ層２０と半導体層３０としては、例えば単結晶シリコンからなり厚さ４００〜６２５μｍの基層１０となるベースウエハと二酸化シリコンからなり厚さ１μｍのエッチストッパ層２０となる熱酸化層と単結晶シリコンからなり厚さ５〜２０μｍの半導体層３０となるボンドウェハとで構成されるＳＯＩウエハを用いる。絶縁層４０として、例えば厚さ１μｍの二酸化シリコン、窒化シリコン（ＳｉＮ）の膜を熱酸化法や堆積法によって半導体層３０の表面に形成する。

次に図４Ｂに示すようにフォトレジストマスクＲ１を用いて絶縁層４０をエッチングすることにより絶縁層４０にコンタクトホールＨを形成する。続いてコンタクトホールＨから半導体層３０に不純物イオンを導入し、活性化することにより半導体層３０にピエゾ抵抗部３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂを形成する。絶縁層４０を形成する前にピエゾ抵抗部３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ、３３ａ、３３ｂ、３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ、３６ａ、３６ｂ、３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂを形成してもよい。

次に図４Ｃに示すように絶縁層４０とコンタクトホールＨから露出しているピエゾ抵抗部の表面に配線層５１となる導電膜を形成し、導電膜をパターニングすることにより配線層５１を形成する。

次に図４Ｄに示すように基層１０の表面（エッチストッパ層との界面の裏側の面）にフォトレジストマスクＲ２を形成し、フォトレジストマスクＲ２を用いて基層１０をエッチング（Ｄｅｅｐ−ＲＩＥ）することにより、基層１０からなる錘部Ｍと、支持部Ｓの基層１０からなる部分とを形成する。

次に図４Ｅに示すように絶縁層４０および配線層５１の表面にフォトレジストマスクＲ３を形成し、絶縁層４０、半導体層３０およびエッチストッパ層２０をエッチングすることにより、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２、支持部Ｓの間の空隙を形成するとともに、スリットＳ１〜Ｓ８を形成する。

その後、ダイシングなどの後工程を実施するとセンサダイ１が完成する。センサダイ１をパッケージすることにより加速度センサが完成する。

２．他の実施形態
図５から図９は、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２に形成されるスリットとピエゾ抵抗部の配置の様々な形態を示している。図５から図９に示すようにスリットＳ１〜Ｓ８は両端固定梁Ｂ１、Ｂ２のねじれを検出するためのピエゾ抵抗部に近接した領域に形成すればよい。また両端固定梁Ｂ１、Ｂ２のねじれを検出するためのピエゾ抵抗部は、図５〜図９に示すように両端固定梁Ｂ１、Ｂ２に各２個合計４個設ければ良い。したがって両端固定梁Ｂ１、Ｂ２のねじれを検出するためのピエゾ抵抗部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａの数は４個あればよい。また両端固定梁Ｂ１、Ｂ２のねじれをともなわない変形を検出するためのピエゾ抵抗部の数は８個必要である。また図９に示すねじれを検出するためのピエゾ抵抗部３２ａ、３３ａ、３６ａ、３７ａを、ねじれをともなわない変形を検出することにも使用できるため、ピエゾ抵抗部３１ｂ、３４ｂ、３５ｂ、３８ｂを省いても良い。

またスリットの長さはピエゾ抵抗部よりも短くても良いし、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２の幅方向においてスリットの全体がピエゾ抵抗部と重なっていても良い。さらにスリットを省略しても３次元の加速度を検出することができる。スリットを省略したとしても図１１Ｂに示すように、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２のねじれによる応力は、両端固定梁Ｂ１、Ｂ２の幅方向の中央より外側の領域における支持部Ｓまたは錘部Ｍとの近接領域に集中するため、その領域にピエゾ抵抗部３１ａ、３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、３７ａ、３８ａを設けることにより、ｙ方向の慣性力を検出できるからである。

また本発明は、振動型ジャイロスコープや振動センサに適用することもできる。また歪み検出手段として圧電膜を用いることもできる。

尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態で示した材質や寸法や成膜方法やパターン転写方法はあくまで例示であるし、当業者であれば自明である工程の追加や削除や工程順序の入れ替えについては説明が省略されている。

図１Ａは本発明の実施形態にかかる平面図。図１Ｂから図１Ｅはいずれも本発明の実施形態にかかる断面図。本発明の実施形態にかかる回路図。本発明の実施形態にかかる断面図。本発明の実施形態にかかる断面図。本発明の実施形態にかかる平面図。本発明の実施形態にかかる平面図。本発明の実施形態にかかる平面図。本発明の実施形態にかかる平面図。本発明の実施形態にかかる平面図。本発明の実施形態にかかる応力の分布を示す図。応力の分布を示す図。

符号の説明

１：センサダイ、１０：基層、２０：エッチストッパ層、３０：半導体層、３１：ピエゾ抵抗部、３２：ピエゾ抵抗部、３３：ピエゾ抵抗部、３４：ピエゾ抵抗部、３５：ピエゾ抵抗部、３６：ピエゾ抵抗部、３７：ピエゾ抵抗部、３８：ピエゾ抵抗部、４０：絶縁層、５１：配線層、Ｂ１：両端固定梁、Ｂ２：両端固定梁、Ｇ：重心、Ｈ：コンタクトホール、Ｍ：錘部、Ｒ１：フォトレジストマスク、Ｒ２：フォトレジストマスク、Ｒ３：フォトレジストマスク、Ｓ：支持部、Ｓ１：スリット、Ｓ２：スリット、Ｓ３：スリット、Ｓ４：スリット、Ｓ５：スリット、Ｓ６：スリット、Ｓ７：スリット、Ｓ８：スリット

Claims

支持部と、
前記支持部に架設された互いに平行な二本の両端固定梁と、
二本の前記両端固定梁の中間部に結合している錘部と、
前記両端固定梁の幅方向の中央より外側の領域における前記支持部または前記錘部との近接領域に設けられ当該近接領域の歪みを検出する歪み検出手段と、
前記歪み検出手段の出力を、前記両端固定梁の長さ方向に平行な軸の周りの前記錘部の回転に相関する電気信号に変換する信号処理手段と、
を備え、
前記錘部から前記支持部までの長さより短く前記支持部または前記錘部まで延びるスリットが前記両端固定梁に形成され、
前記スリットより外側の前記両端固定梁の幅は前記スリットより内側の前記両端固定梁の幅以下に狭く、
前記歪み検出手段は前記両端固定梁の前記スリットより外側に設けられている、
ＭＥＭＳ。