JP6430355B2 - センサ装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、センサ装置に関する。
ＭＥＭＳ（micro-electro-mechanical systems）技術を用いたセンサ装置として、例えば圧力センサが知られている。
上述した圧力センサでは通常、下部電極（固定電極）及び上部電極（可動電極）によって可変キャパシタが構成され、上部電極に接続された圧力検出用の薄膜構造によって可変キャパシタが覆われている。圧力の変化に応じて薄膜構造が変位することで、下部電極と上部電極との間の距離が変化し、可変キャパシタのキャパシタンスが変化する。したがって、可変キャパシタのキャパシタンスを検出することで、圧力を検出することが可能である。
しかしながら、上述した圧力センサでは、キャパシタンスの変化量が必ずしも十分であるとは言えず、従来は高い検出精度を有する圧力センサを得ることが困難であった。
したがって、高い検出精度を有するセンサ装置が望まれている。
高い検出精度を有するセンサ装置を提供する。
実施形態に係るセンサ装置は、基板と、前記基板上に設けられた下部電極と、前記下部電極の上方に設けられ且つ前記下部電極に対向する上部電極と、を含む可変キャパシタと、前記上部電極の上方に位置する部分を含み、所定の物理量に応じて変位可能な変位可能構造と、前記上部電極を支持する少なくとも１つの支持部を含む支持構造と、前記変位可能構造の変位に基づいて前記上部電極を変位させるために、前記変位可能構造と前記上部電極とを接続する接続構造と、を備え、前記上部電極は、前記少なくとも１つの支持部を通る軸を回転軸として変位する。
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
（実施形態１）
図１は、実施形態に係るセンサ装置の基本的な概念を示した説明図である。本実施形態のセンサ装置は、圧力センサとして用いられ、ＭＥＭＳ（micro-electro-mechanical systems）技術を用いて形成される。
図１は、実施形態に係るセンサ装置の基本的な概念を示した説明図である。本実施形態のセンサ装置は、圧力センサとして用いられ、ＭＥＭＳ（micro-electro-mechanical systems）技術を用いて形成される。
図１に示したセンサ装置（圧力センサ）は、基板１０と、下部電極３０及び上部電極４０を含む可変キャパシタ２０と、変位可能構造５０と、支持構造６０と、接続構造７０とを備えている。
後述するように、基板１０には、半導体基板、トランジスタ、配線及び絶縁領域等が含まれている。
可変キャパシタ２０は、基板１０上に設けられた下部電極３０と、下部電極３０の上方に設けられ且つ下部電極３０に対向する上部電極４０とを含んでいる。下部電極３０は、電気的に互いに絶縁された第１の電極部３１及び第２の電極部３２を含んでいる。
変位可能構造５０は、上部電極４０の上方に位置する部分を含み、所定の物理量に応じて変位可能である。本実施形態では、変位可能構造５０は、可変キャパシタ２０を覆う薄膜構造（薄膜ドーム）によって構成されており、可変キャパシタ２０を密封封止している。変位可能構造（薄膜構造）５０の内部にはキャビティ５５が形成されている。また、所定の物理量は、変位可能構造（薄膜構造）５０に加わる圧力である。薄膜構造５０によって薄膜構造５０の内側（キャビティ５５）は薄膜構造５０の外側から隔離されているため、薄膜構造５０の外側から加わる圧力に応じて薄膜構造５０が変位する。
上部電極４０は、支持構造６０によって支持されている。具体的には、支持構造６０は、上部電極４０を支持する少なくとも１つの支持部６１と、基板１０に固定された少なくとも１つの固定部６２とを含んでいる。
変位可能構造（薄膜構造）５０と上部電極４０とは、接続構造７０によって接続されている。この接続構造７０は、変位可能構造（薄膜構造）５０の変位に基づいて上部電極４０を変位させるために設けられている。すなわち、外部からの圧力によって薄膜構造５０が変位すると、接続構造７０を介して上部電極４０が変位する。接続構造７０は、上部電極４０に接続された少なくとも１つの接続部７１と、変位可能構造（薄膜構造）５０に固定された固定部７２とを含む。接続構造７０は、支持構造６０と後述する第１のキャパシタとの間に設けられている。
上部電極４０の主面に垂直な方向から見て、少なくとも１つの接続部７１は少なくとも１つの支持部６１からずれて配置されている。また、上部電極４０の少なくとも１つの支持部６１によって支持されている部分は、少なくとも１つの支持部６１によって固定されており、上部電極４０が変位したときに変位しない。すなわち、上部電極４０は、少なくとも１つの支持部６１を通る軸を回転軸（固定軸）として変位する。したがって、薄膜構造５０が変位すると、テコの原理に基づき、少なくとも１つの支持部６１を通る軸を境として、上部電極４０の一方の側に位置する部分と他方の側に位置する部分とは互いに逆方向に変位する。すなわち、図１に示すように、薄膜構造５０及び接続構造７０の下方への変位によって上部電極４０が変位したときに、上部電極４０と第１の電極部３１との間の第１のキャパシタンスは増加し、上部電極４０と第２の電極部３２との間の第２のキャパシタンスは減少する。したがって、下部電極３０として、電気的に互いに絶縁された第１の電極部３１及び第２の電極部３２を設けることで、第１のキャパシタンスと第２のキャパシタンスとの差動キャパシタンスを取得することができる。そして、この差動キャパシタンスに基づいて、圧力を検出することができる。
また、上部電極４０の主面に垂直な方向から見て、少なくとも１つの支持部６１を通る軸（紙面に垂直な回転軸）は上部電極４０の中心部を通っている。また、接続構造７０の固定部７２は、薄膜構造５０の中心部に固定されている。
図２は、上述した差動キャパシタンスを取得するためのセンス回路の構成を示した電気回路図である。
Ｃ１は上部電極４０と第１の電極部３１とで構成される第１のキャパシタであり、Ｃ２は上部電極４０と第２の電極部３２とで構成される第２のキャパシタである。ノードＮ１とノードＮ２との間に第１のキャパシタＣ１及び第２のキャパシタＣ２が直列に接続され、第１のキャパシタＣ１と第２のキャパシタＣ２との接続点が演算増幅器ＯＰの入力端子に接続されている。演算増幅器ＯＰの入力端子と出力端子との間には、キャパシタＣｆが接続されている。
以下、上述した差動キャパシタンスについて具体的に説明する。
図１に示すように、支持構造６０の高さをｇ０とする。また、支持構造６０の支持部６１の位置を原点とし、基板１０に平行な方向をｘ軸方向とする。第１の電極３１の一端の位置座標をＬ１とし、第１の電極３１の他端の位置座標をＬ２とする。また、第２の電極３２の一端の位置座標を−Ｌ１とし、第２の電極３２の他端の位置座標を−Ｌ２とする。さらに、接続構造７０の接続部７１の位置座標をＤとする。
変位可能構造（薄膜構造）５０の変位量（すなわち、上部電極４０の変位量）がΔｚであるとき、第１のキャパシタＣ１の第１のキャパシタンスＣ+（Δｚ）及び第２のキャパシタＣ２の第２のキャパシタンスＣ-（Δｚ）は、
と表される。ここで、
ａ＝Δｚ／Ｄ
である。
ａ＝Δｚ／Ｄ
である。
このとき、
ΔＣ＝Ｃ+（Δｚ）−Ｃ-（Δｚ）＝２ＣLｒL（Δｚ／ｇ０）＋Ｏ（ａ2）
となる。ただし、
ＣL ＝εＷ（Ｌ２−Ｌ１）／ｇ０
ｒL ＝（Ｌ１＋Ｌ２）／２Ｄ
である。ｒL は、Leverage Ratio すなわち、テコの原理に基づく増幅因子である。また、Ｗは、電極の幅（ｘ軸に垂直な方向の幅）である。
ΔＣ＝Ｃ+（Δｚ）−Ｃ-（Δｚ）＝２ＣLｒL（Δｚ／ｇ０）＋Ｏ（ａ2）
となる。ただし、
ＣL ＝εＷ（Ｌ２−Ｌ１）／ｇ０
ｒL ＝（Ｌ１＋Ｌ２）／２Ｄ
である。ｒL は、Leverage Ratio すなわち、テコの原理に基づく増幅因子である。また、Ｗは、電極の幅（ｘ軸に垂直な方向の幅）である。
図２に示したセンス回路の場合には、
Ｖout ＝（ΔＣ／Ｃｆ）Ｖin
となる。
Ｖout ＝（ΔＣ／Ｃｆ）Ｖin
となる。
一方、従来の圧力センサ（下部電極（固定電極）に対して上部電極（可動電極）が単純にアップ／ダウンする方式）の場合には、
ΔＣinvT＝Ｃsen −Ｃref ＝Ｃ0（Δｚ／ｇ０）
となる。ただし、Ｃsen はセンシングキャパシタ（可変キャパシタ）のキャパシタンス、Ｃref はレファレンスキャパシタのキャパシタンスであり、
Ｃ0 ＝εＳe ／ｇ０
である。Ｓe は電極面積である。
ΔＣinvT＝Ｃsen −Ｃref ＝Ｃ0（Δｚ／ｇ０）
となる。ただし、Ｃsen はセンシングキャパシタ（可変キャパシタ）のキャパシタンス、Ｃref はレファレンスキャパシタのキャパシタンスであり、
Ｃ0 ＝εＳe ／ｇ０
である。Ｓe は電極面積である。
ここで、
Ｃ0 ＝２ＣL
Ｌ１＝１００μｍ
Ｌ２＝２００μｍ
Ｄ＝１５μｍ
と仮定する。この場合、本実施形態の構成では、ｒL が１０となる。したがって、従来に比べて１０倍の感度が得られる。
Ｃ0 ＝２ＣL
Ｌ１＝１００μｍ
Ｌ２＝２００μｍ
Ｄ＝１５μｍ
と仮定する。この場合、本実施形態の構成では、ｒL が１０となる。したがって、従来に比べて１０倍の感度が得られる。
以上のように、本実施形態のセンサ装置（圧力センサ）は、テコの原理を利用した可変キャパシタ２０を用いている。そのため、変位可能構造（薄膜構造）５０の変位に基づく上部電極４０の変位を増幅することができる。したがって、検出感度を増加させることができ、高い検出精度を有するセンサ装置を得ることができる。
また、本実施形態では、上部電極４０と下部電極３０の第１の電極部３１とで第１のキャパシタンスを有する第１のキャパシタを構成し、上部電極４０と第２の電極部３２とで第２のキャパシタンスを有する第２のキャパシタを構成することにより、第１のキャパシタンスと第２のキャパシタンスとの差動キャパシタンスを取得することができる。その結果、線形性に優れたセンシング特性を得ることができ、ダイナミックレンジの広いセンサ装置を得ることができる。また、第１のキャパシタンスと第２のキャパシタンスとの差動キャパシタンスを取得することにより、レファレンスキャパシタを設けなくてもよい。したがって、装置構成を簡単化することができる。
次に、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の具体的な基本構成例について説明する。
図３は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第１の基本構成例を模式的に示した図である。なお、図１に示した構成要素に対応する構成要素には、図１と同一の参照番号を付している。また、図３では、説明の簡単化のために、図１に示した基板１０及び変位可能構造（薄膜構造）５０は省略されているが、実際には、基板１０及び変位可能構造（薄膜構造）５０も設けられている。
本構成例では、支持構造６０は、２つの支持部６１と、２つの固定部６２と、２つのトーションバー部６３とを含んでいる。２つの支持部６１は上部電極４０に接続され、２つの固定部６２は基板１０に対するアンカーとして機能する。なお、本構成例を一般化すると、支持構造６０は、少なくとも１つの支持部６１と、少なくとも１つの固定部６２と、少なくとも１つの支持部６１と少なくとも１つの固定部６２との間に設けられた少なくとも１つのトーションバー部６３とを含んでいる。
また、接続構造７０は、２つの接続部７１と、１つの固定部７２と、２つのトーションバー部７３とを含んでいる。２つの接続部７１は上部電極４０に接続され、固定部７２は薄膜構造５０に対するアンカーとして機能する。なお、本構成例を一般化すると、接続構造７０は、固定部７２と、少なくとも１つの接続部と７１と、固定部７２と少なくとも１つの接続部７１との間に設けられた少なくとも１つのトーションバー部７３とを含んでいる。
トーションバー部６３とトーションバー部７３とは、互いに平行に配置され、且つ互いにずれている。すなわち、トーションバー部６３を通る第１の回転軸とトーションバー部７３を通る第２の回転軸とは、互いに平行であり、且つ互いにずれている。なお、回転軸とは、回転の中心となる軸である。第１の回転軸は固定軸であるが、第２の回転軸は変位可能構造（薄膜構造）５０の変位に伴って変位する。
トーションバー部６３及び７３は、脆性材料で形成されている。また、本構成例では、トーションバー部６３及び７３は、上部電極４０の材料とは異なる材料で形成されている。トーションバー部６３及び７３は、絶縁材料で形成されていてもよいし、導電材料で形成されていてもよい。絶縁材料としては、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＡｌＯ等を用いることができる。導電材料としては、クリープ変形を起こしにくい材料を用いることが好ましく、ＴｉＡｌ、Ｓｉ、ＳｉＧｅ等を用いることができる。Ｓｉとしては、ポリＳｉやアモルファスＳｉを用いることができる。
上部電極４０の材料には、Ａｌ合金（ＡｌＣｕ、ＴｉＡｌ等）、Ｃｕ、Ａｕ、Ｓｉ、ＳｉＧｅ等を用いることができる。
このように、本構成例では、支持構造６０がトーションバー部６３を含んでいるため、トーションバー部６３を回転軸（固定軸）として上部電極４０を変位させる（回転させる）ことができる。したがって、上部電極４０の変位動作（回転動作）を確実に行うことができる（基本的効果）。
また、本構成例では、トーションバー部６３が上部電極４０の材料とは異なる材料で形成されているため、トーションバー部６３に用いる脆性材料の選択肢を広げることができる。
図４は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第２の基本構成例を模式的に示した図である。なお、図１及び図３に示した構成要素に対応する構成要素には、図１及び図３と同一の参照番号を付している。また、図４では、説明の簡単化のために、図１に示した基板１０及び変位可能構造（薄膜構造）５０は省略されているが、実際には、基板１０及び変位可能構造（薄膜構造）５０も設けられている。
本構成例の基本的な構成は、図３に示した第１の基本構成例と同様である。すなわち、本構成例でも、支持構造６０が脆性材料で形成されたトーションバー部６３を含んでいる。ただし、本構成例では、トーションバー部６３は、上部電極４０の材料と同じ材料で形成されている。上部電極４０には導電材料が用いられるため、本構成例では、トーションバー部６３は導電材料で形成されている。トーションバー部６３の導電材料としては、クリープ変形を起こしにくい材料を用いることが好ましく、ＴｉＡｌ、Ｓｉ、ＳｉＧｅ等を用いることができる。Ｓｉとしては、ポリＳｉやアモルファスＳｉを用いることができる。
本構成例でも、支持構造６０がトーションバー部６３を含んでいるため、第１の基本構成例と同様の基本的効果を得ることができる。また、本構成例では、トーションバー部６３が上部電極４０の材料と同じ材料で形成されているため、トーションバー部６３と上部電極４０とを同一工程で形成することができ、製造工程を簡単化することができる。
次に、図５（断面図）を参照して、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）を半導体基板上に形成したときの構成例を説明する。なお、図１に示した構成要素に対応する構成要素には、図１と同一の参照番号を付している。
基板１０には、半導体基板１１と、半導体基板１１上に設けられた絶縁領域１２と、半導体基板１１の表面領域に設けられたＭＯＳトランジスタ１３と、絶縁領域１２内に設けられた配線１４とが含まれている。ＭＯＳトランジスタ１３及び配線１４によってＣＭＯＳ回路が構成されている。
基板１０上には、ＭＥＭＳ素子が設けられている。ＭＥＭＳ素子は、下部電極３０及び上部電極４０を含む可変キャパシタ２０と、変位可能構造（薄膜構造）５０と、支持構造６０と、接続構造７０とを備えている。可変キャパシタ２０は薄膜構造５０によって覆われ、薄膜構造５０の内側にはキャビティ５５が形成されている。薄膜構造５０は、第１の層５１、第２の層５２及び第３の層５３によって形成されている。また、下部電極３０は、絶縁膜８１によって覆われている。
次に、図６〜図１１（断面図）を参照して、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の製造方法を説明する。ここでは、一例として、図５に示したセンサ装置の製造方法を説明する。
まず、図６に示すように、基板１０上に、第１の電極部３１及び第２の電極部３２を含む下部電極３０を形成する。続いて、下部電極３０を覆う絶縁膜８１を形成し、さらに絶縁膜８１上に犠牲層８２を形成する。続いて、犠牲層８２をパターニングして、犠牲層８２に支持構造用の穴を形成する。続いて、金属膜等の導電膜を形成した後、この導電膜をパターニングして、上部電極４０及び支持構造６０を形成する。さらに、接続構造用の材料膜（例えば、ＳｉＮ膜）を形成し、この材料膜をパターニングして接続構造の下部分７０ａを形成する。
次に、図７に示すように、全面に犠牲膜８３を形成し、さらに犠牲膜８３をパターニングする。
次に、図８に示すように、全面に薄膜構造５０の第１の層５１を形成する。さらに、第１の層５１をパターニングして、第１の層５１に犠牲層８２及び８３を除去するための穴を形成する。この第１の層５１の一部は、接続構造の上部分７０ｂとして機能する。
次に、図９に示すように、第１の層５１に形成された穴を通してドライエッチングガスを供給し、犠牲層８２及び８３を除去する。その結果、第１の層５１内にキャビティ５５が形成される。
次に、図１０に示すように、第１の層５１上に第２の層５２を形成し、第２の層５２によって第１の層５１の穴を塞ぐ。
次に、図１１に示すように、第２の層５２上に第３の層５３を形成する。これにより、第１の層５１、第２の層５２及び第３の層５３を含む薄膜構造５０が形成される。その結果、図５に示すようなセンサ装置を形成することができる。
図１２は、図４に示した第２の基本構成例に基づくセンサ装置（圧力センサ）の構成を模式的に示した平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。基本的な事項は、図１及び図４等においてすでに説明しているため、図１及び図４に示した構成要素に対応する構成要素には同一の参照番号を付し、図１２についての説明は省略する。以降では、図１２に示した構成をベースとした図面に基づいて説明を行う。また、以降で説明する事項は、図３に示したような第１の基本構成例についても適用可能である。
図１３は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第１の変更例の構成を模式的に示した図である。
図１２に示した基本構成例では、支持構造６０の２つの固定部６２が上部電極４０の外側の領域に設けられていた。本変更例では、上部電極４０に囲まれた中央の領域に、接続構造７０の固定部７２に近接して１つの固定部６２が設けられている。このような構成を採用することにより、薄膜構造５０の変位量（上部電極４０の変位量）Δｚに対する差動キャパシタンスΔＣの変化量の割合（ｄΔＣ／ｄＺ）を大きくすることができる。以下、この点について説明する。
図１４は、ｄΔＣ／ｄＺの値を求める際の各部の寸法を示した図である。図１５は、各部の寸法を変えたときのｄΔＣ／ｄＺの値を示した図である。図１５のタイプＡ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４はいずれも、図１２に示したように、固定部６２が上部電極４０の外側の領域に設けられている場合のｄΔＣ／ｄＺの値を示した図である。図１５のタイプＢは、図１３に示したように、上部電極４０に囲まれた領域に、固定部７２に近接して固定部６２が設けられている場合のｄΔＣ／ｄＺの値を示した図である。タイプＡ１、Ａ２、Ａ３及びＡ４の各部の寸法及びタイプＢの各部の寸法は、以下の通りである。
タイプＡ１ Ｈ＝１５０μｍ、Ｌｔｓ＝２５μｍ、Ｌｄｓ＝２０μｍ
タイプＡ２ Ｈ＝１００μｍ、Ｌｔｓ＝２５μｍ、Ｌｄｓ＝２０μｍ
タイプＡ３ Ｈ＝５０μｍ、Ｌｔｓ＝２５μｍ、Ｌｄｓ＝２０μｍ
タイプＡ４ Ｈ＝５０μｍ、Ｌｔｓ＝１０μｍ、Ｌｄｓ＝１０μｍ
タイプＢ Ｈ＝２００μｍ、Ｌｔｓ＝１０μｍ、Ｌｄｓ＝１０μｍ
図１５からわかるように、図１３に示した本変更例の構成を採用することにより、ｄΔＣ／ｄＺの値を大きくすることができる。これは、本変更例の構成では、図１２に示した基本構成例に比べて、上部電極４０の変形を抑制することができるためである。
タイプＡ２ Ｈ＝１００μｍ、Ｌｔｓ＝２５μｍ、Ｌｄｓ＝２０μｍ
タイプＡ３ Ｈ＝５０μｍ、Ｌｔｓ＝２５μｍ、Ｌｄｓ＝２０μｍ
タイプＡ４ Ｈ＝５０μｍ、Ｌｔｓ＝１０μｍ、Ｌｄｓ＝１０μｍ
タイプＢ Ｈ＝２００μｍ、Ｌｔｓ＝１０μｍ、Ｌｄｓ＝１０μｍ
図１５からわかるように、図１３に示した本変更例の構成を採用することにより、ｄΔＣ／ｄＺの値を大きくすることができる。これは、本変更例の構成では、図１２に示した基本構成例に比べて、上部電極４０の変形を抑制することができるためである。
図１６は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第２の変更例の構成を模式的に示した図である。本変更例では、上部電極４０に囲まれた３つの領域にそれぞれ、支持構造６０の固定部６２が設けられている。このような構成を採用することにより、上部電極４０をより強固に支持することができ、衝撃が加わった際のダメージを抑制することが可能である。
図１７は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第３の変更例の構成を模式的に示した図である。本変更例では、上部電極４０の周辺部にバンパー部４１が設けられている。
図１８は、本変更例の効果を示した図である。例えば、図１８（ａ）に示すように、衝撃や外部圧力の低下等によって薄膜構造５０が外側に急激に膨らんだ場合に、上部電極４０の代わりにバンパー部４１が基板１０に接触する。その結果、図１８（ｂ）に示すように、バンパー部４１が変形することで、上部電極４０の変形を防止することができる。衝撃や外部圧力の増大等によって薄膜構造５０が内側に急激に凹んだ場合にも、同様の効果を得ることができる。
図１９は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第４の変更例の構成を模式的に示した図である。本変更例でも、上部電極４０の周辺部にバンパー部４１が設けられている。本変更例では、バンパー部４１にくびれ部を設けている。このように、バンパー部４１にくびれ部を設けることで、変形箇所を制御することができ、形状のばらつきを抑制することができる。
（実施形態２）
次に、第２の実施形態に係るセンサ装置ついて説明する。本実施形態のセンサ装置も、圧力センサとして用いられ、ＭＥＭＳ技術を用いて形成される。なお、基本的な事項は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で説明した事項の説明は省略する。
次に、第２の実施形態に係るセンサ装置ついて説明する。本実施形態のセンサ装置も、圧力センサとして用いられ、ＭＥＭＳ技術を用いて形成される。なお、基本的な事項は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で説明した事項の説明は省略する。
本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）では、第１の実施形態で示した可変キャパシタに加えて、さらにレファレンスキャパシタが設けられている。
図２０は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第１の構成例を模式的に示した図である。図２０（ａ）は平面図であり、図２０（ｂ）は断面図である。
図２０に示したセンサ装置（圧力センサ）は、基板１１０と、下部電極１３０及び上部電極１４０を含むレファレンスキャパシタ１２０と、薄膜構造（変位可能構造）１５０と、支持構造１６０とを備えている。
基板１１０は、第１の実施形態の基板１０と共通の基板である。したがって、レファレンスキャパシタ１２０は、第１の実施形態の可変キャパシタ２０と同一の基板（１０、１１０）上に形成されている。また、レファレンスキャパシタ１２０（下部電極１３０及び上部電極１４０）、薄膜構造１５０及び支持構造１６０はそれぞれ、第１の実施形態の可変キャパシタ２０（下部電極３０及び上部電極４０）、薄膜構造５０及び支持構造６０と同一の工程で形成される。また、薄膜構造１５０の内側にはキャビティ１５５が形成されている。なお、本構成例では、第１の実施形態で示した接続構造７０に対応する構造は設けられていない。
下部電極１３０の第１の電極部１３１の面積は、第１の実施形態の下部電極３０の第１の電極部３１の面積に対応しており、下部電極１３０の第２の電極部１３２の面積は、第１の実施形態の下部電極３０の第２の電極部３２の面積に対応している。また、上部電極１４０の面積は、第１の実施形態の上部電極４０の面積に対応している。さらに、下部電極１３０と上部電極１４０との距離（間隔）は、第１の実施形態の下部電極３０と上部電極４０との定常時（上部電極４０が変位していないとき）の距離（間隔）に対応している。したがって、第１の電極部１３１と上部電極１４０とで構成される第１のキャパシタの第１のキャパシタンスは、第１の実施形態の第１のキャパシタの定常時の第１のキャパシタンスに対応している。同様に、第２の電極部１３２と上部電極１４０とで構成される第２のキャパシタの第２のキャパシタンスは、第１の実施形態の第２のキャパシタの定常時の第２のキャパシタンスに対応している。
以上のように、本実施形態では、第１の実施形態で示した可変キャパシタ２０に加えて、さらにレファレンスキャパシタ１２０が設けられている。このような構成を採用することで、製造ばらつきの影響や温度変化等に起因する経時変化の影響をレファレンスキャパシタ１２０によって相殺することができ、より高い検出精度を有するセンサ装置を得ることができる。
また、上述した第１の構成例を採用することで、可変キャパシタにおける上部電極４０と薄膜構造５０との距離（間隔）のばらつきの影響を低減することができる。
図２１は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第２の構成例の構成を模式的に示した図である。本構成例では、接続構造１７０が設けられており、第１の実施形態で示した支持構造６０に対応する構造は設けられていない。接続構造１７０は、第１の実施形態の接続構造７０と同一の工程で形成される。
本構成例を用いた場合にも、上述した第１の構成例の場合と同様に、種々の影響をレファレンスキャパシタ１２０によって相殺することができ、高い検出精度を有するセンサ装置を得ることができる。
また、本構成例の構成を採用することで、可変キャパシタにおける上部電極４０と基板１０との距離（間隔）のばらつきの影響を低減することができる。
図２２は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第３の構成例の構成を模式的に示した図である。本構成例では、支持構造１６０及び接続構造１７０の両方が設けられている。また、本構成例では、薄膜構造１５０に穴１５６が形成されている。
本構成例を用いた場合にも、上述した第１の構成例の場合と同様に、種々の影響をレファレンスキャパシタ１２０によって相殺することができ、高い検出精度を有するセンサ装置を得ることができる。
また、本構成例の構成を採用することで、薄膜構造１５０の内側の圧力と外側の圧力とを等しくすることができるため、薄膜構造５０の実効的なバネ定数のレファレンスとして用いることができる。
図２３は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第４の構成例の構成を模式的に示した図である。本構成例では、第１の電極部１３１と上部電極１４０とで構成される第１のレファレンスキャパシタの面積が、第２の電極部１３２と上部電極１４０とで構成される第２のレファレンスキャパシタの面積よりも小さい。具体的には、第１の電極部１３１の電極幅をＷとし、第２の電極部１３２の電極幅をＷ＋ΔＷとしている。このような構成を採用した場合、第１のレファレンスキャパシタの第１のキャパシタンスＣ+（Δｚ）及び第２のレファレンスキャパシタの第２のキャパシタンスＣ-（Δｚ）は、
ΔＣ＝Ｃ+（Δｚ）−Ｃ-（Δｚ）
＝εΔＷ（Ｌ２−Ｌ１）／ｇ０＋２ＣLｒL（Δｚ／ｇ０）＋Ｏ（ａ2） （式１）
となる。
ΔＣ＝Ｃ+（Δｚ）−Ｃ-（Δｚ）
＝εΔＷ（Ｌ２−Ｌ１）／ｇ０＋２ＣLｒL（Δｚ／ｇ０）＋Ｏ（ａ2） （式１）
となる。
本構成例を用いた場合にも、上述した第１の構成例の場合と同様に、種々の影響をレファレンスキャパシタ１２０によって相殺することができ、高い検出精度を有するセンサ装置を得ることができる。
また、本構成例の構成を採用することで、可変キャパシタ２０における上部電極４０と基板１０との距離（間隔）のばらつきの影響や薄膜構造５０の実効的なバネ定数の影響を低減することができる。
図２４は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第５の構成例の構成を模式的に示した図である。本構成例では、支持構造１６０の固定部１６２と接続構造１７０の固定部１７２との距離Ｄ２を、第１の実施形態で示した支持構造６０の固定部６２と接続構造７０の固定部７２との距離Ｄと異ならせている。なお、第１の実施形態で示した可変キャパシタと本実施形態のレファレンスキャパシタとで、Ｌ１、Ｌ２或いはｇの値を異ならせるようにしてもよい。
図２５は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第６の構成例の構成を模式的に示した図である。本構成例では、可変キャパシタンス２０の上方に薄膜構造５０が設けられ、レファレンスキャパシタ１２０の上方に別の薄膜構造１５０が設けられている。すなわち、本構成例では、可変キャパシタンス２０とレファレンスキャパシタ１２０とが互いに独立して設けられている。
図２６は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第７の構成例の構成を模式的に示した図である。本構成例では、可変キャパシタンス２０の上方に薄膜構造５０が設けられ、レファレンスキャパシタ１２０の上方にも共通の薄膜構造５０が設けられている。すなわち、本構成例では、薄膜構造５０は、可変キャパシタンス２０の上部電極４０の上方に位置する部分を含み、且つレファレンスキャパシタ１２０の上部電極１４０の上方に位置する部分をさらに含んでいる。
図２７は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第８の構成例の構成を模式的に示した図である。本構成例は、図２６に示した第７の構成例の構成を拡張したものと言える。すなわち、本構成例では、可変キャパシタンス２０の上方に薄膜構造５０が設けられ、且つ複数のレファレンスキャパシタ１２０の上方にも共通の薄膜構造５０が設けられている。
図２８は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第９の構成例の構成を模式的に示した図である。本構成例は、図２５に示した第６の構成例と図２６に示した第７の構成例とを組み合わせたものと言える。すなわち、本構成例では、可変キャパシタンス２０の上方に薄膜構造５０が設けられ、レファレンスキャパシタ１２０の上方にも共通の薄膜構造５０が設けられており、さらに別のレファレンスキャパシタ１２０の上方に別の薄膜構造１５０が設けられている。
次に、レファレンスキャパシタを用いて可変キャパシタのばらつき要因を除去する方法について説明する。
薄膜構造の面積をＳｄ、薄膜構造の実効バネ定数をｋとする。圧力がｐからｐ＋Δｐに変化したときに、薄膜構造の中央部がΔｚ変位したとする。この場合、
ｋΔｚ＝ＳｄΔｐ
という関係が成り立つ。したがって、
ΔＣ＝Δｐ×Ｑ１×Ｑ２
Ｑ１＝εＳｄＷ（Ｌ２2 −Ｌ１2 ）／Ｄ
Ｑ２＝１／ｇ０2 ｋ
となる。Δｐが、求めたい物理量である。Ｑ１は、ばらつきが少なく、設計によって制御可能な量である。Ｑ２は、プロセスばらつきが比較的多い量である。Ｑ２を消去してΔｐを抽出することが、レファレンスキャパシタの目的である。
ｋΔｚ＝ＳｄΔｐ
という関係が成り立つ。したがって、
ΔＣ＝Δｐ×Ｑ１×Ｑ２
Ｑ１＝εＳｄＷ（Ｌ２2 −Ｌ１2 ）／Ｄ
Ｑ２＝１／ｇ０2 ｋ
となる。Δｐが、求めたい物理量である。Ｑ１は、ばらつきが少なく、設計によって制御可能な量である。Ｑ２は、プロセスばらつきが比較的多い量である。Ｑ２を消去してΔｐを抽出することが、レファレンスキャパシタの目的である。
図２０や図２２に示したような圧力変化の影響がないレファレンスキャパシタを用いる場合には、レファレンスキャパシタ部では、
ΔＣ’＝ｐ０×Ｑ１×Ｑ２
となる。したがって、テスト工程でｐ０を把握していれば、
ΔＣ／ΔＣ’＝Δｐ／ｐ０
なる式から、Ｑ２を消去することができる。
ΔＣ’＝ｐ０×Ｑ１×Ｑ２
となる。したがって、テスト工程でｐ０を把握していれば、
ΔＣ／ΔＣ’＝Δｐ／ｐ０
なる式から、Ｑ２を消去することができる。
圧力変化の影響があるレファレンスキャパシタを用いる場合にも、式１の関係が成立する場合には、レファレンスキャパシタ部の寄与が、
ΔＣ”＝（Δｐ＋ｐ１）×Ｑ１×Ｑ２
となる。したがって、この場合にも、
ΔＣ／ΔＣ”＝Δｐ／（Δｐ＋ｐ１）
なる式から、Ｑ２を消去することができる。
ΔＣ”＝（Δｐ＋ｐ１）×Ｑ１×Ｑ２
となる。したがって、この場合にも、
ΔＣ／ΔＣ”＝Δｐ／（Δｐ＋ｐ１）
なる式から、Ｑ２を消去することができる。
以上のように、レファレンスキャパシタを用いることにより、種々の影響をレファレンスキャパシタによって低減することができ、高い検出精度を有するセンサ装置を得ることができる。
（実施形態３）
次に、第３の実施形態に係るセンサ装置ついて説明する。本実施形態のセンサ装置も、圧力センサとして用いられ、ＭＥＭＳ技術を用いて形成される。なお、基本的な事項は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で説明した事項の説明は省略する。
次に、第３の実施形態に係るセンサ装置ついて説明する。本実施形態のセンサ装置も、圧力センサとして用いられ、ＭＥＭＳ技術を用いて形成される。なお、基本的な事項は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で説明した事項の説明は省略する。
本実施形態は、センサ装置（圧力センサ）の構成要素の位置に関するものである。
図２９は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第１の構成例を模式的に示した図である。
第１の実施形態では、図１に示すように、上部電極４０の主面に垂直な方向から見て、少なくとも１つの支持部６１を通る軸（紙面に垂直な回転軸）は上部電極４０の中心部を通っている。また、接続構造７０の固定部７２は、変位可能構造（薄膜構造）５０の中心部に固定されている。そのため、第１の実施形態では、上部電極４０の主面に垂直な方向から見て、少なくとも１つの支持部６１を通る軸は変位可能構造（薄膜構造）５０の中心部からずれた位置を通っている。したがって、第１の実施形態では、図１に示すように、可変キャパシタ２０は、変位可能構造（薄膜構造）５０の一方の側にずれて配置されている。
本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、上部電極４０の主面に垂直な方向から見て、少なくとも１つの支持部６１を通る軸（紙面に垂直な回転軸）は上部電極４０の中心部を通っている。しかしながら、本実施形態では、接続構造７０の固定部７２は、変位可能構造（薄膜構造）５０の中心部からずれた位置に配置されている。そして、上部電極４０の主面に垂直な方向から見て、少なくとも１つの支持部６１を通る軸は変位可能構造（薄膜構造）５０の中心部を通っている。したがって、本実施形態では、図２９に示すように、可変キャパシタ２０は、変位可能構造（薄膜構造）５０の中心部を中心として配置されている。
このような構成により、本構成例では、変位可能構造（薄膜構造）５０内の領域を最大限に活用することができ、変位可能構造（薄膜構造）５０内の領域のデッドスペースを低減することが可能である。
図３０は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第２の構成例を模式的に示した図である。本構成例では、下部電極３０、上部電極４０、変位可能構造（薄膜構造）５０、支持構造６０及び接続構造７０の位置関係は、第１の実施形態の図１と同様である。本構成例では、変位可能構造（薄膜構造）５０内の領域のデッドスペースに、下部電極２３０、上部電極２４０及び支持構造２６０を含むレファレンスキャパシタ２２０を設けている。このような構成により、初期ギャップｇ０のばらつきのモニタ及び補正をすることができる。
図３１は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第３の構成例を模式的に示した図である。本構成例でも、下部電極３０、上部電極４０、変位可能構造（薄膜構造）５０、支持構造６０及び接続構造７０の位置関係は、第１の実施形態の図１と同様である。本構成例では、変位可能構造（薄膜構造）５０内の領域のデッドスペースに、下部電極２３０、上部電極２４０及び接続構造２７０を含むレファレンスキャパシタ２２０を設けている。このような構成により、製造ばらつきや温度変化等に起因する変位可能構造（薄膜構造）５０の高さばらつきのモニタ及び補正をすることができる。
図３２は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第４の構成例を模式的に示した図である。本構成例でも、下部電極３０、上部電極４０、変位可能構造（薄膜構造）５０、支持構造６０及び接続構造７０の位置関係は、第１の実施形態の図１と同様である。本構成例では、変位可能構造（薄膜構造）５０内の領域のデッドスペースに、下部電極２３０、上部電極２４０及び支持構造２６０を含むレファレンスキャパシタ２２０を設けている。本構成例では、支持構造２６０は、ＳｉＮ或いはＡｌを用いたバネによって構成されている。このような構成により、機械的Ｑ値の測定に用いる内部気圧をモニタすることができる。
（実施形態４）
次に、第４の実施形態に係るセンサ装置ついて説明する。本実施形態のセンサ装置も、圧力センサとして用いられ、ＭＥＭＳ技術を用いて形成される。なお、基本的な事項は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で説明した事項の説明は省略する。
次に、第４の実施形態に係るセンサ装置ついて説明する。本実施形態のセンサ装置も、圧力センサとして用いられ、ＭＥＭＳ技術を用いて形成される。なお、基本的な事項は第１の実施形態と同様であるため、第１の実施形態で説明した事項の説明は省略する。
図３３は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第１の構成例を模式的に示した平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。なお、説明の簡単化のため、変位可能構造（薄膜構造）５０は描いていない。
第１の実施形態では、支持構造６０及び接続構造７０にそれぞれトーションバー部６３及びトーションバー部７３を設けていたが、本構成例ではトーションバー部を設けていない。また、本構成例では、上部電極４０の内側に突起部４３を設け、突起部４３に支持構造６０の固定部６２及び接続構造７０の固定部７２を接続している。本構成例では、このような構成により、上部電極４０と突起部４３とを同一材料を用いて同一工程で形成することができるため、製造工程を簡単化することができる。
図３４は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第２の構成例を模式的に示した平面図である。基本的な構成は第１の構成例と同様である。本構成例では、上部電極４０の内側に２つの突起部４３を設けており、２つの突起部４３にそれぞれ固定部６２を接続している。また、突起部４３に接続された領域に、固定部７２が配置されるようにしている。このような構成を用いても、上述した第１の構成例と同様の効果を得ることが可能である。
図３５は、本実施形態に係るセンサ装置（圧力センサ）の第３の構成例を模式的に示した平面図である。基本的な構成は第１の構成例と同様である。本構成例でも、上部電極４０の内側に２つの突起部４３を設けており、２つの突起部４３にそれぞれ固定部６２を接続している。また、上部電極４０の本体に接続された領域に、固定部７２が配置されるようにしている。このような構成を用いても、上述した第１の構成例と同様の効果を得ることが可能である。
以上のように、第１〜第４の実施形態で示したセンサ装置（圧力センサ）は、テコの原理を利用した可変キャパシタ２０を用いている。そのため、変位可能構造（薄膜構造）５０の変位に基づく上部電極４０の変位を増幅することができる。したがって、検出感度を増加させることができ、高い検出精度を有するセンサ装置を得ることができる。
図３６は、上述した効果を示した図である。上述した実施形態の圧力センサを用いることにより、従来型の圧力センサ（下部電極（固定電極）に対して上部電極（可動電極）が単純にアップ／ダウンする方式）に比べて、ノイズを大幅に低減させることができる。その結果、実施形態の圧力センサを高度計に使用した場合には、２ｃｍ以下の分解能を得ることが可能である。
図３７及び図３８は、第１〜第４の実施形態で示したセンサ装置（圧力センサ）をチップ内に配置したときの構成例を模式的に示した図である。図３７はレファレンスキャパシタを設けていない場合の構成例であり、図３８はレファレンスキャパシタを設けている場合の構成例である。
図３９は、第１〜第４の実施形態で示したセンサ装置と同様の原理を用いた加速度センサの構成例を模式的に示した図である。図３９（ａ）は定常状態を示しており、図３９（ｂ）は加速度が加わった状態を示している。
図３９に示したセンサ装置（加速度センサ）も、第１〜第４の実施形態で示したセンサ装置と同様に、基板１０と、下部電極３０及び上部電極４０を含む可変キャパシタ２０と、変位可能構造５０と、支持構造６０と、接続構造７０とを備えている。本構成例では、変位可能構造５０がマス構造として機能する。変位可能構造（マス構造）５０は、バネ９１を介して壁部９２に接続されている。
センサ装置に加速度（所定の物理量）が加わると、変位可能構造（マス構造）５０が変位し、接続構造７０を介して上部電極４０が変位する。その結果、第１の実施形態で述べた原理と同様の原理により、差動キャパシタンスを取得することができる。そして、この差動キャパシタンスに基づいて、加速度を検出することができる。
このように、センサ装置を加速度センサとして用いた場合にも、テコの原理を利用した可変キャパシタ２０を構成することにより、高い検出精度を有するセンサ装置を得ることができる。
以下、上述した実施形態の内容について付記する。
［付記１］
基板と、
前記基板上に設けられた下部電極と、前記下部電極の上方に設けられ且つ前記下部電極に対向する上部電極と、を含む可変キャパシタと、
前記上部電極の上方に位置する部分を含み、所定の物理量に応じて変位可能な変位可能構造と、
前記上部電極を支持する少なくとも１つの支持部を含む支持構造と、
前記変位可能構造の変位に基づいて前記上部電極を変位させるために、前記変位可能構造と前記上部電極とを接続する接続構造と、
を備え、
前記上部電極は、前記少なくとも１つの支持部を通る軸を第１の回転軸として変位する
ことを特徴とするセンサ装置。
基板と、
前記基板上に設けられた下部電極と、前記下部電極の上方に設けられ且つ前記下部電極に対向する上部電極と、を含む可変キャパシタと、
前記上部電極の上方に位置する部分を含み、所定の物理量に応じて変位可能な変位可能構造と、
前記上部電極を支持する少なくとも１つの支持部を含む支持構造と、
前記変位可能構造の変位に基づいて前記上部電極を変位させるために、前記変位可能構造と前記上部電極とを接続する接続構造と、
を備え、
前記上部電極は、前記少なくとも１つの支持部を通る軸を第１の回転軸として変位する
ことを特徴とするセンサ装置。
［付記２］
前記支持構造は、前記基板に固定された少なくとも１つの固定部をさらに含む
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
前記支持構造は、前記基板に固定された少なくとも１つの固定部をさらに含む
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
［付記３］
前記支持構造は、前記少なくとも１つの支持部と前記少なくとも１つの固定部との間に設けられた少なくとも１つのトーションバー部をさらに含む
ことを特徴とする付記２に記載のセンサ装置。
前記支持構造は、前記少なくとも１つの支持部と前記少なくとも１つの固定部との間に設けられた少なくとも１つのトーションバー部をさらに含む
ことを特徴とする付記２に記載のセンサ装置。
［付記４］
前記少なくとも１つのトーションバー部は、前記上部電極の材料とは異なる材料で形成されている
ことを特徴とする付記３に記載のセンサ装置。
前記少なくとも１つのトーションバー部は、前記上部電極の材料とは異なる材料で形成されている
ことを特徴とする付記３に記載のセンサ装置。
［付記５］
前記少なくとも１つのトーションバー部は、前記上部電極の材料と同じ材料で形成されている
ことを特徴とする付記３に記載のセンサ装置。
前記少なくとも１つのトーションバー部は、前記上部電極の材料と同じ材料で形成されている
ことを特徴とする付記３に記載のセンサ装置。
［付記６］
前記少なくとも１つのトーションバー部は、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＡｌＯ、ＴｉＡｌ、Ｓｉ及びＳｉＧｅから選択された材料で形成されている
ことを特徴とする付記３に記載のセンサ装置。
前記少なくとも１つのトーションバー部は、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＡｌＯ、ＴｉＡｌ、Ｓｉ及びＳｉＧｅから選択された材料で形成されている
ことを特徴とする付記３に記載のセンサ装置。
［付記７］
前記上部電極の主面に垂直な方向から見て、前記少なくとも１つの支持部を通る軸は前記上部電極の中心部を通る
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
前記上部電極の主面に垂直な方向から見て、前記少なくとも１つの支持部を通る軸は前記上部電極の中心部を通る
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
［付記８］
前記上部電極の主面に垂直な方向から見て、前記少なくとも１つの支持部を通る軸は前記変位可能構造の中心部を通る
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
前記上部電極の主面に垂直な方向から見て、前記少なくとも１つの支持部を通る軸は前記変位可能構造の中心部を通る
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
［付記９］
前記接続構造は前記上部電極に接続された少なくとも１つの接続部を含み、前記上部電極の主面に垂直な方向から見て、前記少なくとも１つの接続部は前記少なくとも１つの支持部からずれている
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
前記接続構造は前記上部電極に接続された少なくとも１つの接続部を含み、前記上部電極の主面に垂直な方向から見て、前記少なくとも１つの接続部は前記少なくとも１つの支持部からずれている
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
［付記１０］
前記接続構造は、前記変位可能構造に固定された固定部をさらに含む
ことを特徴とする付記９に記載のセンサ装置。
前記接続構造は、前記変位可能構造に固定された固定部をさらに含む
ことを特徴とする付記９に記載のセンサ装置。
［付記１１］
前記固定部は、前記変位可能構造の中心部に固定されている
ことを特徴とする付記１０に記載のセンサ装置。
前記固定部は、前記変位可能構造の中心部に固定されている
ことを特徴とする付記１０に記載のセンサ装置。
［付記１２］
前記接続構造は、前記固定部と前記少なくとも１つの接続部との間に設けられた少なくとも１つのトーションバー部をさらに含む
ことを特徴とする付記１０に記載のセンサ装置。
前記接続構造は、前記固定部と前記少なくとも１つの接続部との間に設けられた少なくとも１つのトーションバー部をさらに含む
ことを特徴とする付記１０に記載のセンサ装置。
［付記１３］
前記第１の回転軸と前記少なくとも１つのトーションバー部を通る第２の回転軸とは、互いに平行である
ことを特徴とする付記１２に記載のセンサ装置。
前記第１の回転軸と前記少なくとも１つのトーションバー部を通る第２の回転軸とは、互いに平行である
ことを特徴とする付記１２に記載のセンサ装置。
［付記１４］
前記下部電極は、電気的に互いに絶縁された第１の電極部及び第２の電極部を含む
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
前記下部電極は、電気的に互いに絶縁された第１の電極部及び第２の電極部を含む
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
［付記１５］
前記上部電極と前記第１の電極部とによって第１のキャパシタンスを有する第１のキャパシタが形成され、前記上部電極と前記第２の電極部とによって第２のキャパシタンスを有する第２のキャパシタが形成され、
前記上部電極が変位したときに、前記第１のキャパシタンス及び前記第２のキャパシタンスの一方は増加し、前記第１のキャパシタンス及び前記第２のキャパシタンスの他方は減少する
ことを特徴とする付記１４に記載のセンサ装置。
前記上部電極と前記第１の電極部とによって第１のキャパシタンスを有する第１のキャパシタが形成され、前記上部電極と前記第２の電極部とによって第２のキャパシタンスを有する第２のキャパシタが形成され、
前記上部電極が変位したときに、前記第１のキャパシタンス及び前記第２のキャパシタンスの一方は増加し、前記第１のキャパシタンス及び前記第２のキャパシタンスの他方は減少する
ことを特徴とする付記１４に記載のセンサ装置。
［付記１６］
前記第１の電極部及び前記第２の電極部は、前記第１のキャパシタンスと前記第２のキャパシタンスとの差動キャパシタンスを取得するために設けられている
ことを特徴とする付記１５に記載のセンサ装置。
前記第１の電極部及び前記第２の電極部は、前記第１のキャパシタンスと前記第２のキャパシタンスとの差動キャパシタンスを取得するために設けられている
ことを特徴とする付記１５に記載のセンサ装置。
［付記１７］
前記接続構造は、前記支持構造と前記第１のキャパシタ及び前記第２のキャパシタの一方との間に設けられている
ことを特徴とする付記１５に記載のセンサ装置。
前記接続構造は、前記支持構造と前記第１のキャパシタ及び前記第２のキャパシタの一方との間に設けられている
ことを特徴とする付記１５に記載のセンサ装置。
［付記１８］
前記変位可能構造は、前記可変キャパシタを覆い、前記可変キャパシタを密封封止している
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
前記変位可能構造は、前記可変キャパシタを覆い、前記可変キャパシタを密封封止している
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
［付記１９］
前記所定の物理量は、前記変位可能構造に加わる圧力である
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
前記所定の物理量は、前記変位可能構造に加わる圧力である
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
［付記２０］
前記上部電極の周辺部に設けられたバンパー部をさらに含む
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
前記上部電極の周辺部に設けられたバンパー部をさらに含む
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
［付記２１］
前記基板上に設けられた第２の下部電極と、前記第２の下部電極の上方に設けられ且つ前記第２の下部電極に対向する第２の上部電極と、を含むレファレンスキャパシタをさらに備える
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
前記基板上に設けられた第２の下部電極と、前記第２の下部電極の上方に設けられ且つ前記第２の下部電極に対向する第２の上部電極と、を含むレファレンスキャパシタをさらに備える
ことを特徴とする付記１に記載のセンサ装置。
［付記２２］
前記第２の上部電極の上方に位置する部分を含み、前記所定の物理量に応じて変位可能な第２の変位可能構造をさらに含む
ことを特徴とする付記２１に記載のセンサ装置。
前記第２の上部電極の上方に位置する部分を含み、前記所定の物理量に応じて変位可能な第２の変位可能構造をさらに含む
ことを特徴とする付記２１に記載のセンサ装置。
［付記２３］
前記変位可能構造は、前記第２の上部電極の上方に位置する部分をさらに含む
ことを特徴とする付記２１に記載のセンサ装置。
前記変位可能構造は、前記第２の上部電極の上方に位置する部分をさらに含む
ことを特徴とする付記２１に記載のセンサ装置。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１０…基板 １１…半導体基板 １２…絶縁領域
１３…ＭＯＳトランジスタ １４…配線
２０…可変キャパシタ
３０…下部電極 ３１…第１の電極部 ３２…第２の電極部
４０…上部電極 ４１…バンパー部 ４３…突起部
５０…変位可能構造 ５１…第１の層 ５２…第２の層
５３…第３の層 ５５…キャビティ
６０…支持構造 ６１…支持部
６２…固定部 ６３…トーションバー部
７０…接続構造 ７１…接続部
７２…固定部 ７３…トーションバー部
８１…絶縁膜 ８２…犠牲層 ８３…犠牲層
９１…バネ ９２…壁部
１１０…基板 １２０…レファレンスキャパシタ
１３０…下部電極 １３１…第１の電極部 １３２…第２の電極部
１４０…上部電極
１５０…変位可能構造 １５５…キャビティ １５６…穴
１６０…支持構造 １６２…固定部
１７０…接続構造 １７２…固定部
２２０…レファレンスキャパシタ ２３０…下部電極 ２４０…上部電極
２６０…支持構造 ２７０…接続構造
１３…ＭＯＳトランジスタ １４…配線
２０…可変キャパシタ
３０…下部電極 ３１…第１の電極部 ３２…第２の電極部
４０…上部電極 ４１…バンパー部 ４３…突起部
５０…変位可能構造 ５１…第１の層 ５２…第２の層
５３…第３の層 ５５…キャビティ
６０…支持構造 ６１…支持部
６２…固定部 ６３…トーションバー部
７０…接続構造 ７１…接続部
７２…固定部 ７３…トーションバー部
８１…絶縁膜 ８２…犠牲層 ８３…犠牲層
９１…バネ ９２…壁部
１１０…基板 １２０…レファレンスキャパシタ
１３０…下部電極 １３１…第１の電極部 １３２…第２の電極部
１４０…上部電極
１５０…変位可能構造 １５５…キャビティ １５６…穴
１６０…支持構造 １６２…固定部
１７０…接続構造 １７２…固定部
２２０…レファレンスキャパシタ ２３０…下部電極 ２４０…上部電極
２６０…支持構造 ２７０…接続構造
Claims (7)
- 基板と、
前記基板上に設けられた下部電極と、前記下部電極の上方に設けられ且つ前記下部電極に対向する上部電極と、を含む可変キャパシタと、
前記上部電極の上方に位置する部分を含み、所定の物理量に応じて変位可能な変位可能構造と、
前記上部電極を支持する少なくとも１つの支持部を含む支持構造と、
前記変位可能構造の変位に基づいて前記上部電極を変位させるために、前記変位可能構造と前記上部電極とを接続する接続構造と、
を備え、
前記上部電極は、前記少なくとも１つの支持部を通る軸を第１の回転軸として変位し、
前記接続構造は前記上部電極に接続された少なくとも１つの接続部を含み、前記上部電極の主面に垂直な方向から見て、前記少なくとも１つの接続部は前記少なくとも１つの支持部からずれている
ことを特徴とするセンサ装置。 - 基板と、
前記基板上に設けられた下部電極と、前記下部電極の上方に設けられ且つ前記下部電極に対向する上部電極と、を含む可変キャパシタと、
前記上部電極の上方に位置する部分を含み、所定の物理量に応じて変位可能な変位可能構造と、
前記上部電極を支持する少なくとも１つの支持部を含む支持構造と、
前記変位可能構造の変位に基づいて前記上部電極を変位させるために、前記変位可能構造と前記上部電極とを接続する接続構造と、
を備え、
前記上部電極は、前記少なくとも１つの支持部を通る軸を第１の回転軸として変位し、
前記接続構造は、前記上部電極に接続された少なくとも１つの接続部と、前記変位可能構造に固定された固定部と、前記固定部と前記少なくとも１つの接続部との間に設けられた少なくとも１つのトーションバー部と、を含む
ことを特徴とするセンサ装置。 - 前記支持構造は、前記基板に固定された少なくとも１つの固定部と、前記少なくとも１つの支持部と前記少なくとも１つの固定部との間に設けられた少なくとも１つのトーションバー部と、をさらに含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ装置。 - 前記第１の回転軸と前記少なくとも１つのトーションバー部を通る第２の回転軸とは、互いに平行である
ことを特徴とする請求項２に記載のセンサ装置。 - 前記下部電極は、電気的に互いに絶縁された第１の電極部及び第２の電極部を含む
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ装置。 - 前記変位可能構造は、前記可変キャパシタを覆い、前記可変キャパシタを密封封止している
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ装置。 - 前記基板上に設けられた第２の下部電極と、前記第２の下部電極の上方に設けられ且つ前記第２の下部電極に対向する第２の上部電極と、を含むレファレンスキャパシタをさらに備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2015204777A JP6430355B2 (ja) | 2015-10-16 | 2015-10-16 | センサ装置 |
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|---|---|
| JP2017075916A JP2017075916A (ja) | 2017-04-20 |
| JP6430355B2 true JP6430355B2 (ja) | 2018-11-28 |
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ID=58523544
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015204777A Active JP6430355B2 (ja) | 2015-10-16 | 2015-10-16 | センサ装置 |
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| FR3018916B1 (fr) * | 2014-03-19 | 2017-08-25 | Commissariat Energie Atomique | Capteur de mesure de pression differentielle microelectromecanique et/ou nanoelectromecanique |
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-
2015
- 2015-10-16 JP JP2015204777A patent/JP6430355B2/ja active Active
-
2016
- 2016-03-14 US US15/069,216 patent/US20170108391A1/en not_active Abandoned
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|---|---|
| US20170108391A1 (en) | 2017-04-20 |
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