JPH05113447A - 加速度センサ素子およびその製造方法 - Google Patents

加速度センサ素子およびその製造方法

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JPH05113447A
JPH05113447A JP27293291A JP27293291A JPH05113447A JP H05113447 A JPH05113447 A JP H05113447A JP 27293291 A JP27293291 A JP 27293291A JP 27293291 A JP27293291 A JP 27293291A JP H05113447 A JPH05113447 A JP H05113447A
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JP
Japan
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electrode
acceleration sensor
sensor element
movable
movable part
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JP27293291A
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English (en)
Inventor
Satoyuki Numata
沼田智行
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Nok Corp
Original Assignee
Nok Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型化および高集積化を目的とする。 【構成】 基板1の上面に平板状の第1電極2aと第2
電極2bとを所定の間隔をおいて配設し、前記第1電極
2aおよび第2電極2bに対して所定の間隔を開けて、
かつ、それぞれに対向して平板状の第3電極6を配設
し、前記第1電極2aおよび第2電極2bと第3電極6
との間に移動可能に誘電体からなる可動部4aを伸縮可
能な支持部を介して絶縁体に支持し、前記可動部4aの
移動方向に加わる加速度を、第1電極2aおよび第2電
極2bと第3電極6との間の静電容量および電位差の変
化によって検出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は加速度センサ素子およ
びその製造方法に関し、特に、小型化、集積化および大
量生産が可能となった加速度センサ素子およびその製造
方法に関するものである。
【0002】
【従来技術および解決しようとする課題】従来の加速度
センサとしては、図15に示すような歪ゲージを用いた
振り子式の加速度センサが知られている。すなわち、こ
の加速度センサは、ケース21内にオイル22を充填
し、このオイル22内にケース21の上部から可撓性部
材24で支持された重り23を懸架し、前記可撓性部材
24に歪ゲージ25を配設したものである。
【0003】そして、この加速度センサは、加速度に応
じて重り23が揺動し、可撓性部材24に設けられた歪
ゲージ25の抵抗値が前記重り23の揺動に伴って変化
し、この変化量を測定して加速度を検出するようになっ
ている。
【0004】しかしながら、この加速度センサは、機械
加工および組立工程を必要とし、小型化および大量生産
が困難であるという問題点を有していた。
【0005】この発明は上記のような従来のもののもつ
問題点を解決したものであって、小型化、集積化および
大量生産が可能となった加速度センサ素子およびその製
造方法を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明は基板の上面に平板状の第1電極と第2
電極とを所定の間隔をおいて配設し、前記第1電極およ
び第2電極に対して所定の間隔を開けて、かつ、それぞ
れに対向して平板状の第3電極を配設し、前記第1電極
および第2電極と第3電極との間に平行移動可能に誘電
体からなる可動部を支持部4bを介して絶縁体に支持
し、前記可動部の移動方向に加わる加速度を、第1電極
および第2電極と第3電極との間の静電容量および電位
差の変化によって検出するという手段を採用したもので
ある。また、基板の上面に所定の間隔をおいて第1電極
と第2電極とを形成し、前記第1電極および第2電極の
上面に犠牲層を介して誘電体からなる可動部および支持
部を形成し、前記可動部を支持部を介して絶縁体層から
形成される支柱部で平行移動可能に支持し、前記犠牲層
を除去した後、前記可動部に対向する第3電極を前記支
柱部で支持して配設し、前記第1電極、第2電極、第3
電極、可動部、支持部、犠牲層および絶縁体層等を真空
成膜法およびホトリソグラフィ法で形成するという手段
を採用したものである。
【0007】
【作用】この発明は上記の手段を採用したことにより、
真空成膜法(PVDまたはCVD)を用いることによ
り、電極膜、犠牲層、誘電体膜および絶縁体層等をきわ
めて薄く形成することができ、ホトリソグラフィ法によ
るウェットエッチングによってパターンエッチングする
ことができるため、小型化および高集積化が可能であ
る。また、加速度センサ素子を小型化および高集積化す
ることができるため、基板上に配設される電極膜のパタ
ーンを変えることにより、複数の加速度とその方向を検
出することができる加速度センサ素子を製造することが
できる。さらに、この加速度センサ素子の製造方法を用
いればウエハによる大量生産が可能となる。
【0008】
【実施例】以下、図面に示すこの発明の実施例について
説明する。図1〜図4にはこの発明による加速度センサ
素子の実施例が示されていて、この加速度センサ素子
は、図1に示すように、基板1の上面に平板状の第1電
極2aと第2電極2bとを所定の間隔をおいて配設し、
前記第1電極2aおよび第2電極2bに対して所定の間
隔を開けて、かつ、それぞれに対向して平板状の第3電
極6を配設し、前記第1電極2aおよび第2電極2bと
第3電極6との間に平行移動可能に可動部4aを配設し
たものである。
【0009】また、前記可動部4aは、図2に示すよう
に誘電体から形成された方形状の薄膜状であるととも
に、両端部と周縁部に形成された支柱部5aとの間を支
持部4bによって支持されている。前記支持部4bは方
形状の枠形で、前記可動部4aと一体に形成され、前記
可動部4aと支柱部5aとの間にその角部が連設し、対
角線方向に伸縮するようになっている。従って、前記可
動部4aは第1電極2aおよび第2電極2bと第3電極
6との間を水平方向に移動可能となっている。
【0010】そして、図3、図4に示すように、前記第
1電極2aおよび第2電極2bと第3電極6との間に電
圧を加え、第1電極2aと第3電極6との間の静電容量
C1および電位差と、第2電極2bと第3電極6との間
の静電容量C2 および電位差とを測定する測定器が接続
されている。
【0011】また、この加速度センサ素子の製造方法は
図5〜図14に示すように、まず、図5に示すように、
基板1の上面に電極膜2を真空成膜法(PVDまたはC
VD)で形成し、ホトリソグラフィ法によるウェットエ
ッチングによって、図6に示すように前記基板1の上面
に所定の間隔をおいて前記電極膜2からなる第1電極2
aおよび第2電極2bを形成する。前記電極膜2として
は、Al、Au、Pt等の導電体が用いられる。
【0012】そして、図7に示すように、前記第1電極
2aおよび第2電極2bの上面に犠牲層3を形成し、ホ
トリソグラフィ法によるウェットエッチングによって図
8に示すように周縁部を除去して前記第1電極2aと第
2電極2bとの上面に渡って犠牲層3を形成する。この
犠牲層3には、Al、Cr等のエッチングが比較的容易
で、前記電極膜2を侵すことがないエッチング液で除去
される物質が用いられる。
【0013】次に、前記第1電極2a、第2電極2bお
よび犠牲層3の上面に図9に示すように誘電体膜4を真
空成膜法(PVDまたはCVD)で形成し、ホトリソグ
ラフィ法によるウェットエッチングによって図10、図
11に示すように前記犠牲層3の上面に可動部4aとこ
の可動部4aの両端部に接続する支持部4bとが一体と
なったものを前記誘電体膜4から形成する。前記誘電体
膜4は、SiO2 (二酸化ケイ素)、TiO2 (二酸化
チタン)等の誘電体が用いられる。
【0014】さらに、前記第1電極2a、第2電極2b
および誘電体膜4の上面に図12に示すように絶縁体層
5を真空成膜法(PVDまたはCVD)で形成し、ホト
リソグラフィ法によるウェットエッチングによって図1
3に示すように前記犠牲層3を除去するとともに、絶縁
体層5からなる支柱部5aを形成し、この支柱部5aに
よって前記可動部4aは支持部4bを介して支持される
ようになっている。前記絶縁体層5には、Al2 O3
(酸化アルミニウム)、Si3 N4 (窒化ケイ素)等が
用いられる。
【0015】そして、別の基板7の上面に電極膜を真空
成膜法(PVDまたはCVD)で形成した第3電極6を
図14に示すように、前記絶縁体層5から形成された前
記支柱部5aの上面に当接させることによって、前記第
1電極2aおよび第2電極2bに対向して配設する。
【0016】次に、上記のように構成された加速度セン
サ素子の作用について説明する。まず、図3に示すよう
に、可動部4aの移動方向に加速度Gが加わっていない
状態においては、支持部4bの作用により前記可動部4
aは第1電極2aと第2電極2bとの中間の位置にある
ため、第1電極2a側の静電容量C1 と第2電極2b側
の静電容量C2 とは等しい大きさとなり、加速度Gが零
の状態が検出できる。
【0017】次に、前記可動部4aの移動方向に加速度
Gが加わると、第1電極2aおよび第2電極2bと第3
電極6との間に配設された可動部4aが第1電極2aま
たは第2電極2b方向に偏る。そして、図4に示すよう
に第1電極2a側に可動部4aが偏ると第1電極2a側
の静電容量C1 が第2電極2b側の静電容量C2 より大
きくなる。このように、第1電極2a側の静電容量C1
と第2電極2b側の静電容量C2との静電容量および電
位差の変化量から加速度Gの大きさと向きとを検出する
ことができる。
【0018】そして、真空成膜法(PVDまたはCV
D)を用いることにより、電極膜2、犠牲層3、誘電体
膜4および絶縁体層5等をきわめて薄く形成することが
でき、ホトリソグラフィ法によるウェットエッチングに
よってパターンエッチングすることによって、パターン
を微細化することができ、加速度センサ素子の小型化お
よび高集積化が可能である。
【0019】また、加速度センサ素子を小型化および高
集積化することができるため、基板1上に配設される電
極膜2のパターンを変えることにより、複数の加速度と
その方向を検出することができる加速度センサ素子を製
造することができる。
【0020】さらに、この加速度センサ素子の製造方法
を用いればウエハによる大量生産が可能となる。
【0021】
【発明の効果】この発明は前記のように構成したことに
より、真空成膜法(PVDまたはCVD)を用いること
により、電極膜、犠牲層、誘電体膜および絶縁体層等を
きわめて薄く形成することができ、ホトリソグラフィ法
によるウェットエッチングによってパターンエッチング
することによって、パターンを微細化することができ、
加速度センサ素子の小型化および高集積化が可能であ
る。また、加速度センサ素子を小型化および高集積化す
ることができるため、基板上に配設される電極膜のパタ
ーンを変えることにより、複数の加速度とその方向を検
出することができる加速度センサ素子を製造することが
できる。さらに、この加速度センサ素子の製造方法を用
いればウエハによる大量生産が可能となるという優れた
効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による加速度センサ素子の実施例を示
す概略断面図である。
【図2】この発明による加速度センサ素子の実施例を示
す斜視図である。
【図3】この発明による加速度センサ素子を電源および
測定器に接続した状態を示す概略断面図である。
【図4】この発明による加速度センサ素子に加速度Gが
加わった状態を示す概略断面図である。
【図5】基板の上面に電極膜を成膜した状態を示す概略
断面図である。
【図6】基板の上面に成膜された電極膜をパターンエッ
チングして第1電極、第2電極を形成した状態を示す概
略断面図である。
【図7】第1電極および第2電極の上面に犠牲層を成膜
した状態を示す概略断面図である。
【図8】第1電極および第2電極の上面に成膜された犠
牲層をパターンエッチングした状態を示す概略断面図で
ある。
【図9】犠牲層の上面に誘電体層を成膜した状態を示す
概略断面図である。
【図10】犠牲層の上面に成膜された誘電体膜をパター
ンエッチングして可動部および支持部を形成した状態を
示す概略断面図である。
【図11】図10の斜視図である。
【図12】可動部および支持部の上面に絶縁体層を成膜
した状態を示す概略断面図である。
【図13】可動部および支持部の上面に成膜された絶縁
体層および犠牲層をパターンエッチングして絶縁体から
なる支柱部に支持された可動部および支持部を形成した
状態を示す概略断面図である。
【図14】基板に第3電極を成膜したものを第1電極お
よび第2電極に対向して配設した状態を示す概略断面図
である。
【図15】従来の加速度センサ素子を示す概略断面図で
ある。
【符号の説明】
1、7……基板 2……電極膜 2a……第1電極 2b……第2電極 3……犠牲層 4……誘電体膜 4a……可動部 4b……支持部 5……絶縁体層 5a……支柱部 6……第3電極 21……ケース 22……オイル 23……重り 24……可撓性部材 25……歪ゲージ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板(1)の上面に平板状の第1電極
    (2a)と第2電極(2b)とを所定の間隔をおいて配
    設し、前記第1電極(2a)および第2電極(2b)に
    対して所定の間隔を開けて、かつ、それぞれに対向して
    平板状の第3電極(6)を配設し、前記第1電極(2
    a)および第2電極(2b)と第3電極(6)との間に
    平行移動可能に誘電体からなる可動部(4a)を支持部
    (4b)を介して絶縁体に支持し、前記可動部(4a)
    の移動方向に加わる加速度を、第1電極(2a)および
    第2電極(2b)と第3電極(6)との間の静電容量お
    よび電位差の変化によって検出することを特徴とする加
    速度センサ素子。
  2. 【請求項2】 基板(1)の上面に所定の間隔をおいて
    第1電極(2a)と第2電極(2b)とを形成し、前記
    第1電極(2a)および第2電極(2b)の上面に犠牲
    層(3)を介して誘電体からなる可動部(4a)および
    支持部(4b)を形成し、前記可動部(4a)を支持部
    (4b)を介して絶縁体層(5)から形成される支柱部
    (5a)で平行移動可能に支持し、前記犠牲層(3)を
    除去した後、前記可動部(4a)に対向する第3電極
    (6)を前記支柱部(5a)で支持して配設することを
    特徴とする加速度センサ素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記第1電極(2a)、第2電極(2
    b)、第3電極(6)、可動部(4a)、支持部(4
    b)、犠牲層(3)および絶縁体層(5)等を真空成膜
    法およびホトリソグラフィ法で形成した請求項2記載の
    加速度センサ素子の製造方法。
JP27293291A 1991-10-21 1991-10-21 加速度センサ素子およびその製造方法 Pending JPH05113447A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001075457A1 (en) * 2000-03-31 2001-10-11 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Acceleration sensor

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