JPH07307478A - 半導体加速度センサ及びその製造方法 - Google Patents

半導体加速度センサ及びその製造方法

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JPH07307478A
JPH07307478A JP7023162A JP2316295A JPH07307478A JP H07307478 A JPH07307478 A JP H07307478A JP 7023162 A JP7023162 A JP 7023162A JP 2316295 A JP2316295 A JP 2316295A JP H07307478 A JPH07307478 A JP H07307478A
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electrode portion
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竹内  幸裕
Takamoto Watanabe
高元 渡辺
Kenichi Ao
青  建一
Shiyouwa Karesue
将和 彼末
Hirobumi Uenoyama
博文 上野山
Kenichi Nara
健一 奈良
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゲート電極部を半導体基板に対して平行に保
つことができるMISFET型加速度センサ及びその製
造方法を提供することにある。 【構成】 シリコン基板1の上方には、可動部5が所定
の間隔を隔てて配置されている。この可動部5は梁部
8,9,10,11と重り部12と可動電極部13,1
4とを備えている。可動部5の各梁部8,9,10,1
1には、ブリッジ23が配置され、ブリッジ23は梁部
8,9,10,11の周囲に所定間隔を隔てて位置し、
梁部8,9,10,11の可動範囲を制限している。シ
リコン基板1における可動電極部13,14の両側に不
純物拡散層よりなる固定電極15,16,17,18が
形成され、加速度による可動電極部13,14との相対
的位置の変化により固定電極15,16間および固定電
極17,18間に流れる電流が変化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体加速度センサに
係り、詳しくは、MISFET(Metal−Insu
lator−Semiconductor Field
Effect Transistor)型の半導体加
速度センサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車用の加速度センサにおいて
低加速度レベル、低周波数レベルを精度良く検出でき、
安価で大量生産に向いている方式として半導体加速度セ
ンサが有望視されており、その中でも低加速度レベル,
低周波数レベルを精度良く検出でき、安価で大量生産に
向いている方式として、特開平2−134570号公報
に開示された静電容量式加速度センサや、特開平4−2
5764号公報に開示されたMISFET型加速度セン
サがある。そして、この中でも特に小型化が可能なもの
として、後者のMISFET型加速度センサが有望視さ
れている。図39,40は特開平4−25764号公報
に示されたMISFET型加速度センサを示す図であ
る。これは、加速度検出基板91に梁状部を介して保持
されたゲート電極93が加速度に伴って上下運動する
と、P型半導体基板92内に形成されるチャネル領域の
キャリア密度が変化し、ソース・ドレイン間に流れる電
流量が増減することを利用して加速度を検出するもので
ある。尚、図中、94はカンチレバー、95はソース電
極、96はドレイン電極、97は溝、98,99,10
0は配線、101はパッケージである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図39,40
に示された従来のMISFET型加速度センサはゲート
電極93を取り付けたカンチレバー94が一本の梁状部
によって加速度検出基板91に保持されているため、梁
状部がねじれた場合に検出誤差が大きくなってしまうと
いう問題が生じた。即ち、静電容量式加速度センサでは
二枚の電極間に加速度を検出する可動電極が取り付けら
れた構造になっているため、可動電極がねじれた場合に
おいてもその変化が相殺されて問題とならないが、MI
SFET型加速度センサにおいて可動電極のねじれが生
じた場合、検出誤差や誤作動を引き起こしてしまう。
【0004】そこで、この発明の目的は、ゲート電極部
を半導体基板に対して平行に保つことができるMISF
ET型加速度センサ及びその製造方法を提供することに
ある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、半導体基板と、前記半導体基板の上方に所定の間隔
を隔てて両持ち梁状部によって支えられ、加速度に伴っ
て変位するゲート電極部と、前記半導体基板に不純物拡
散層を形成することで構成され、加速度による前記ゲー
ト電極部との相対的位置の変化により、流れる電流が変
化するソース・ドレイン部とを備える半導体加速度セン
サをその要旨とする。
【0006】請求項2に記載の発明は、半導体基板と、
前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて両持ち梁状
部によって支えられ、加速度に伴って変位するゲート電
極部と、前記半導体基板に設けられ、前記ゲート電極部
の可動範囲を制限する可動範囲制限部材と、前記半導体
基板に不純物拡散層を形成することで構成され、加速度
による前記ゲート電極部との相対的位置の変化により、
流れる電流が変化するソース・ドレイン部とを備える半
導体加速度センサをその要旨とする。
【0007】請求項3に記載の発明は、半導体基板と、
前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて両持ち梁状
部によって支えられ、加速度に伴って変位するゲート電
極部と、前記半導体基板に設けられ、前記ゲート電極部
の可動範囲を制限する可動範囲制限部材と、前記半導体
基板に不純物拡散層を形成することで構成され、加速度
による前記ゲート電極部との相対的位置の変化により、
流れる電流が変化するソース・ドレイン部とを備えた半
導体加速度センサの製造方法であって、前記ゲート電極
部の配線またはソース・ドレイン部の配線の少なくとも
いずれか一方と前記可動範囲制限部材とを同一材料にて
同時に形成するようにした半導体加速度センサの製造方
法をその要旨とする。
【0008】請求項4に記載の発明は、半導体基板と、
前記半導体基板の上方に配置された両持ち梁部と、前記
両持ち梁部に設けられ、重心を両持ち梁部の軸線上から
ズラすための重り部と、前記半導体基板の上方に所定の
間隔を隔てた状態で前記両持ち梁部の両側からそれぞれ
突設され、半導体基板の表面に垂直な加速度に伴って半
導体基板との距離が互いに逆相で変位する第1および第
2のゲート電極部と、前記半導体基板に不純物拡散層を
形成することで構成され、前記加速度による前記第1の
ゲート電極部との距離の変化により、流れる電流が変化
する第1のソース・ドレイン部と、前記半導体基板に不
純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度によ
る前記第2のゲート電極部との距離の変化により流れる
電流が変化する第2のソース・ドレイン部とを備える半
導体加速度センサをその要旨とする。
【0009】請求項5に記載の発明は、半導体基板と、
前記半導体基板の上に配置された両持ち梁構造の可動部
と、前記可動部に前記半導体基板の上方に所定の間隔を
隔てた状態で設けられ、半導体基板の表面に平行な加速
度検出方向に対し直交する方向に延びる帯状のゲート電
極部と、前記ゲート電極部の下方での前記半導体基板に
おける前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、
かつ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成する
ことで構成され、前記加速度検出方向への前記ゲート電
極部の変位により、流れる電流が変化する第1のソース
・ドレイン部と、前記ゲート電極部の下方での前記半導
体基板における前記加速度検出方向に対し直交方向に並
設され、かつ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を
形成することで構成され、前記加速度検出方向への前記
ゲート電極部の変位により、流れる電流が前記第1のソ
ース・ドレイン部での電流とは逆相で変化する第2のソ
ース・ドレイン部とを備える半導体加速度センサをその
要旨とする。
【0010】請求項6に記載の発明は、半導体基板と、
前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて両持ち梁状
部によって支えられ、前記半導体基板の表面に平行な加
速度検出方向において対向する面を有するゲート電極部
と、前記ゲート電極部の下方での前記半導体基板におけ
る前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、か
つ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成するこ
とで構成され、前記加速度検出方向への前記ゲート電極
部の一方の対向面の変位により、流れる電流が変化する
第1のソース・ドレイン部と、前記ゲート電極部の下方
での前記半導体基板における前記加速度検出方向に対し
直交方向に並設され、かつ、加速度検出方向に延びる不
純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度検出
方向への前記ゲート電極部の他方の対向面の変位によ
り、流れる電流が前記第1のソース・ドレイン部での電
流とは逆相で変化する第2のソース・ドレイン部とを備
える半導体加速度センサをその要旨とする。
【0011】請求項7に記載の発明は、半導体基板と、
前記半導体基板の上に配置された両持ち梁構造の可動部
と、前記可動部に前記半導体基板の上方に所定の間隔を
隔てた状態で設けられ、半導体基板の表面に平行な加速
度検出方向に延びる帯状の第1のゲート電極部と、前記
可動部に前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てた状
態で設けられ、半導体基板の表面に平行な加速度検出方
向において前記第1のゲート電極部とは反対の向きに延
びる帯状の第2のゲート電極部と、前記第1のゲート電
極部の下方での前記半導体基板における前記加速度検出
方向に対し直交方向に並設され、かつ、加速度検出方向
に延びる不純物拡散層を形成することで構成され、前記
加速度検出方向への前記第1のゲート電極部の変位によ
り、流れる電流が変化する第1のソース・ドレイン部
と、前記第2のゲート電極部の下方での前記半導体基板
における前記加速度検出方向に対し直交方向に並設さ
れ、かつ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成
することで構成され、前記加速度検出方向への前記第2
のゲート電極部の変位により、流れる電流が前記第1の
ソース・ドレイン部での電流とは逆相で変化する第2の
ソース・ドレイン部とを備える半導体加速度センサをそ
の要旨とする。
【0012】請求項8に記載の発明は、半導体基板と、
前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて両持ち梁状
部によって支えられ、加速度に伴って変位するゲート電
極部と、前記半導体基板に不純物拡散層を形成すること
で構成され、半導体基板の表面に平行な加速度検出方向
に直交する方向においてその離間距離を変えて配置さ
れ、前記加速度検出方向への前記ゲート電極部の変位に
より、流れる電流が変化するソース・ドレイン部とを備
える半導体加速度センサをその要旨とする。
【0013】
【作用】請求項1に記載の発明によれば、加速度が加わ
ると、ソース・ドレイン部とゲート電極部との相対的位
置が変化し、この位置変化によりソース・ドレイン部に
流れる電流が変化して加速度が検出される。又、本構成
では、ゲート電極部が両持ち梁状部によって支えられて
いるので、ゲート電極部のねじれが防止される。
【0014】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
に記載の発明の作用に加え、可動範囲制限部材によりゲ
ート電極部の可動範囲が制限される。よって、突発的に
大きな力(加速度)が加わった場合においても梁状部が
破損してしまうことが防止される。
【0015】請求項3に記載の発明によれば、ゲート電
極部の配線またはソース・ドレイン部の配線の少なくと
もいずれか一方と可動範囲制限部材とが同一材料にて同
時に形成される。その結果、プロセスを増やすことなく
請求項2に記載の半導体加速度センサが製造される。
【0016】請求項4に記載の発明によれば、請求項1
に記載の発明の作用に加え、重り部にて重心が両持ち梁
部の軸線上からズレており、半導体基板の表面に垂直な
加速度が加わると、両持ち梁部にねじりが発生して各ゲ
ート電極部における半導体基板との距離が互いに逆相で
変位する。その結果、各ゲート電極部に対応して設けら
れたソース・ドレイン部におけるドレイン電流が逆相で
変化し、その電流を差動回路にて検出することができ
る。
【0017】請求項5に記載の発明によれば、請求項1
に記載の発明の作用に加え、加速度が加わると、半導体
基板の表面に平行な加速度検出方向にゲート電極部が変
位し、第1のソース・ドレイン部を流れる電流と第2の
ソース・ドレイン部を流れる電流とが互いに逆相にて変
化する。又、本構成では、第1のソース・ドレイン部と
第2のソース・ドレイン部とが接近して配置される。
【0018】請求項6に記載の発明によれば、請求項1
に記載の発明の作用に加え、加速度が加わると、半導体
基板の表面に平行な加速度検出方向にゲート電極部が変
位し、第1のソース・ドレイン部を流れる電流と第2の
ソース・ドレイン部を流れる電流とが互いに逆相にて変
化する。又、本構成では、第1のソース・ドレイン部と
第2のソース・ドレイン部とが接近して配置される。
【0019】請求項7に記載の発明によれば、請求項1
に記載の発明の作用に加え、加速度が加わると、半導体
基板の表面に平行な加速度検出方向に第1および第2の
ゲート電極部が変位し、第1のソース・ドレイン部を流
れる電流と第2のソース・ドレイン部を流れる電流とが
互いに逆相にて変化する。又、本構成では、第1のソー
ス・ドレイン部と第2のソース・ドレイン部とが接近し
て配置される。
【0020】請求項8に記載の発明によれば、請求項1
に記載の発明の作用に加え、加速度が加わると半導体基
板の表面に平行な加速度検出方向にゲート電極部が変位
するが、その変位に伴いソース・ドレイン部での加速度
検出方向に直交するチャネル長も変化し、ソース・ドレ
イン間を等距離にした場合に比べドレイン電流の変化が
大きくなる。
【0021】
【実施例】
(第1実施例)以下、この発明を具体化した第1実施例
を図面に従って説明する。
【0022】図1は、本実施例の半導体加速度センサの
平面図を示す。又、図2には図1のA−A断面を示し、
図3には図1のB−B断面を示し、図4には図1のC−
C断面を示し、図5には図1のD−D断面を示す。
【0023】半導体基板としてのP型シリコン基板1に
はゲート絶縁膜としてのシリコン窒化膜2が全面に形成
されている。このシリコン窒化膜2は基板表面のリーク
電流を低減するとともにトランジスタ特性の経時変化を
抑制するためのものである。シリコン窒化膜2の上には
所定の厚みを有するシリコン酸化膜3,4が形成されて
いる。このシリコン酸化膜3,4は帯状をなし、直線的
にかつ互いに平行に延設されている。シリコン酸化膜
3,4上にはポリシリコン薄膜よりなる可動部5が架設
されている。この可動部5は、アンカー部6,7と梁部
8,9,10,11と重り部12とゲート電極部として
の可動電極部13,14とからなり、梁部8,9,1
0,11と重り部12と可動電極部13,14とがシリ
コン基板1(シリコン窒化膜2)の上方に所定の間隔を
隔てて配置されている。シリコン酸化膜3,4上には、
このシリコン酸化膜3,4と同一寸法のアンカー部6,
7が配置され、アンカー部6,7から帯状の梁部8,
9,10,11が延び、四角形状の重り部12が支持さ
れている。重り部12には長方形状の可動電極部13,
14が相反する方向に突設されている。つまり、可動電
極部13,14は両持ち梁状部(梁部8,9,10,1
1)によって支えられ、シリコン基板1の表面に垂直な
方向と平行な方向とに変位できるようになっている。
【0024】図4に示すように、可動部5の可動電極部
14の下方でのシリコン基板1には、可動電極部14に
対しその両側にN型不純物拡散層よりなるソース・ドレ
イン部としての固定電極15,16が形成されている。
同様に、図1に示すように、可動部5の可動電極部13
の下方でのシリコン基板1には、可動電極部13に対し
その両側にN型不純物拡散層よりなるソース・ドレイン
部としての固定電極17,18が形成されている。図4
に示すように、シリコン基板1における固定電極15,
16間にはチャネル領域19が形成され、同チャネル領
域19はシリコン基板1と可動電極部14との間に電圧
を印加することにより生じたものである。そして、固定
電極15,16間に電圧を印加することによりこのチャ
ネル領域19にドレイン電流が流れる。同様に、シリコ
ン基板1における固定電極17,18間にはチャネル領
域(図示略)が形成され、同チャネル領域はシリコン基
板1と可動電極部13との間に電圧を印加することによ
り生じたものである。そして、固定電極17,18間に
電圧を印加することによりこのチャネル領域にドレイン
電流が流れる。
【0025】可動部5のアンカー部6の上には層間絶縁
膜20が形成され、その層間絶縁膜20には開口部21
が形成されている(図1,2参照)。この開口部21内
にはアルミ配線22が形成され、アルミ配線22と可動
部5との電気的コンタクトがとられている。アルミ配線
22は、図1,3に示すように、層間絶縁膜20上を延
設され、さらに、シリコン基板1上に延びている。
【0026】図1に示すように、可動部5の各梁部8,
9,10,11における重り部12の近接位置には、そ
れぞれ可動範囲制限部材としてのブリッジ23が配置さ
れている。図5に示すように、ブリッジ23は全体とし
て帯状をなし、アルミよりなる。又、ブリッジ23はア
ンカー部24とストッパ部25とからなる。アンカー部
24がシリコン基板1に固定されるとともに、ストッパ
部25が梁部8,9,10,11の周囲に所定間隔を隔
てて配置されている。つまり、基板表面に平行な方向と
垂直な方向に所定の間隔を隔てて配置されている。そし
て、このブリッジ23により梁部8,9,10,11の
可動範囲が制限されている。
【0027】又、シリコン基板1の表面には、可動部5
と対向した部分での固定電極15,16,17,18の
ない領域においてN型不純物拡散層よりなる下部電極2
6が形成されている。この下部電極26は可動部5の電
位と等電位に保たれており、シリコン基板1と可動部5
との間で発生する静電気力を抑えるものである。又、上
記ブリッジ23は下部電極26と接続されており、下部
電極26とブリッジ23は等電位である。
【0028】シリコン基板1における可動部5の配置領
域の周辺には周辺回路(図示略)が形成されている。そ
して、周辺回路とアルミ配線22とが接続されるととも
に、周辺回路と固定電極15,16,17,18とが電
気的に接続され、さらに、周辺回路と下部電極26とが
電気的に接続されている。
【0029】次に、この半導体加速度センサの動作を説
明する。可動部5とシリコン基板1との間、および固定
電極15,16(17,18)間に電圧をかけると、チ
ャネル領域19が形成され、固定電極15,16(1
7,18)間に電流が流れる。ここで、本加速度センサ
が加速度を受けて、図1に示すX+ 方向(基板1の表面
に平行な方向)に可動電極部13,14(可動部5)が
変位した場合には、固定電極間のチャネル領域の面積
(トランジスタでいうチャネル幅)が変わることによ
り、固定電極15,16に流れる電流は減少し、固定電
極17,18に流れる電流は増大する。又、図1に示す
- 方向(基板1の表面に平行な方向)に可動電極部1
3,14(可動部5)が変位した場合には、固定電極間
のチャネル領域の面積(トランジスタでいうチャネル
幅)が変わることにより、固定電極15,16に流れる
電流は増加し、固定電極17,18に流れる電流は減少
する。一方、本加速度センサが加速度を受けて、図4に
示すZ方向(基板1の表面に垂直な方向)に可動電極部
13,14が変位した場合には、電界強度の変化によっ
てチャネル領域19のキャリア濃度が減少するため、前
記電流は同時に減少する。
【0030】このように本加速度センサは、加速度によ
る可動電極部13,14と固定電極15,16,17,
18との相対的位置の変化により固定電極15,16間
と固定電極17,18間に流れる電流が変化し、この電
流変化の大きさ、位相により二次元の加速度を検出する
ことができる。
【0031】又、ブリッジ23を設けたことにより可動
部5の可動範囲が制限されている。よって、通常の加速
度範囲であれば、正常に加速度センサとして作用する。
又、製造時の落下等により過大な力(加速度)が加わっ
た場合には可動部5はその衝撃力により過大変形しよう
とするがブリッジ23によりその過大変形が基板表面に
平行および垂直方向ともに抑えられ過大な力(加速度)
による梁部8,9,10,11の破壊が回避される。
【0032】次に、加速度センサの製造工程を、図6〜
図12を用いて説明する。尚、図6(a),図7
(a),図8(a),図9(a),図10(a),図1
1(a),図12(a)は、図1におけるA−A断面で
の製造工程を示し、図6(b),図7(b),図8
(b),図9(b),図10(b),図11(b),図
12(b)は、図1におけるB−B断面での製造工程を
示す。
【0033】図6(a),(b)に示すように、P型シ
リコン基板27を用意し、その表面の所定領域にN型不
純物拡散層よりなる下部電極28並びに図1に示す不純
物拡散層よりなる固定電極15,16,17,18を形
成するとともに、シリコン基板1の表面にシリコン窒化
膜29を全面に形成する。そして、図7(a),(b)
に示すように、シリコン基板27の全面にシリコン酸化
膜30を堆積する。さらに、図8(a),(b)に示す
ように、シリコン基板27の全面に可動部31となるポ
リシリコン薄膜を堆積し、所定の形状にパターニングす
る。
【0034】引き続き、図9(a),(b)に示すよう
に、シリコン基板27の全面にPSG等よりなる層間絶
縁膜32を堆積する。そして、図10(a),(b)に
示すように、層間絶縁膜32における可動部31へのコ
ンタク箇所に開口部33を形成するとともに、ブリッジ
形成箇所における層間絶縁膜32およびシリコン酸化膜
30およびシリコン窒化膜29に開口部34を形成す
る。
【0035】さらに、図11(a),(b)に示すよう
に、開口部33,34の中を含む層間絶縁膜32の上
に、図1でのゲート電極配線22およびブリッジ23と
なるアルミ薄膜35を堆積し、所定の形状にパターニン
グする。そして、図12(a),(b)に示すように、
所定領域のシリコン酸化膜30及び層間絶縁膜32を残
してシリコン酸化膜30及び層間絶縁膜32を犠牲層と
してエッチング除去する。このとき、図5に示すよう
に、梁部8,9,10,11とブリッジ23との間にあ
ったシリコン酸化膜30並びに層間絶縁膜32が除去さ
れ、梁部8,9,10,11とブリッジ23との間に空
間が形成される。
【0036】引き続き、可動部31の下のシリコン酸化
膜30を犠牲層としてエッチング除去して図2,3に示
すように、可動部を可動状態にする。このように本実施
例では、可動電極部13,14を両持ち梁にて保持して
いるので、可動電極部13,14をシリコン基板1に対
し平行に保つことができる。。その結果、可動電極部1
3,14に対し基板表面に垂直および平行な方向に加速
度が加わった場合でも可動電極部13,14とシリコン
基板1の表面とを平行に保つことができる。よって、固
定電極15,16間および固定電極17,18間に流れ
る電流の変化を所望の値にでき、極めて正確に加速度検
出を行うことができる。
【0037】又、ブリッジ23を設けたことにより可動
電極部13,14(可動部5)の可動範囲を制限するこ
とができる。従って、可動電極部13,14(可動部
5)に対して基板表面に平行な方向だけでなく垂直な方
向に突発的に大きな力(加速度)が加わっても、梁部8
〜11が破損したり曲がってしまうことがない。よって
耐久性に優れ、常に安定した正確な加速度検出を行うこ
とができる。
【0038】さらに、可動電極部13,14の配線22
とブリッジ23とを同一材料(アルミ)にて同時に形成
するようにしたので、プロセスを増やすことなく容易に
ブリッジ23を形成することができる。
【0039】本実施例の応用例を以下に説明する。上記
実施例では可動電極部(ゲート電極部)13,14の配
線とブリッジ(可動範囲制限部材)23とを同一部材に
て同時に形成したが、固定電極(ソース・ドレイン部)
15,16,17,18の配線とブリッジ23とを同一
部材にて同時に形成したり、可動電極部13,14の配
線および固定電極15,16,17,18の配線とブリ
ッジ23とを同一部材にて同時に形成してもよい。
【0040】又、4本の梁部のそれぞれに可動範囲制限
部材であるブリッジ23を配置したが、ブリッジ23の
形状,構成位置,数等は任意に変更することができ、例
えば図13のように二箇所のみとしてもよいし、図14
のように重り部12全体を覆う構造としてもよい。
【0041】又、図15に示すように、P型シリコン基
板1上に可動部5の梁部8〜11と所定の間隔を隔てて
サイドストッパ36(可動範囲制限部材)を取り付けて
もよい。このサイドストッパ36はアルミ又はポリシリ
コンよりなり、可動電極部13,14のアルミ配線又は
梁状部と同時に形成されたものである。このように、サ
イドストッパ36を設けたことにより可動部5の可動範
囲を制限することができる。従って、可動部5に対して
基板表面に平行な方向に突発的に大きな加速度が加わっ
ても、梁部8〜11が破損したり曲がってしまうことが
ない。よって、耐久性に優れ、常に安定した正確な加速
度検出を行うことができる。又、サイドストッパ36は
アルミ配線又はポリシリコンを形成する過程で同時に形
成されるため、サイドストッパ36を形成するために特
別な工程を増加する必要はない。尚、図15において、
サイドストッパ36は4本の梁部の外側近傍にそれぞれ
一個づつ(計4個)形成しているが、形成する位置,数
は任意に変更しても構わず、例えば図16のように4本
の梁部8,9,10,11の内側近傍にそれぞれ一個づ
つ(計4個)配置したり、図17のように内側と外側に
それぞれ一個づつ(計8個)配置したり、図18のよう
に可動部5の変位方向にそれぞれ一個(計2個)配置し
てもよい。
【0042】さらに、図19に示すように重り部12の
内部にセンターストッパ37を形成させても同様な効果
を得ることができる。 (第2実施例)次に、第2実施例を第1実施例との相違
点を中心に説明する。
【0043】図20は、本実施例の半導体加速度センサ
の平面図を示す。又、図21には図20のE−E断面を
示し、図22には図20のF−F断面を示す。半導体基
板としてのP型シリコン基板41上にはシリコン酸化膜
42,43が離間して配置され、そのシリコン酸化膜4
2,43上に可動部44が架設されている。可動部44
は、両持ち梁部としての梁部45と、第1のゲート電極
部としての可動電極部47と、第2のゲート電極部とし
ての可動電極部48と、重り部49とからなり、可動部
44はシリコン基板41の上方に所定間隔を隔てて配置
されている。シリコン酸化膜42,43上には、一定幅
を有し、かつ、直線的に延びる梁部45が架設され、梁
部45の中央部には梁部45の軸線Yに直交する方向に
長方形状の可動電極部47,48がそれぞれ相反する方
向に突設されている。又、可動電極部48の端部には重
り部49が形成されている。
【0044】このように、重り部49により梁部45の
軸線Y上から可動部44の重心がズレている。そして、
可動部44はシリコン基板41の表面に垂直な方向に変
位できるようになっている。
【0045】一方、可動部44の可動電極部47の下方
でのシリコン基板41には、可動電極部47に対しその
両側にN型不純物拡散層よりなる第1のソース・ドレイ
ン部としての固定電極50,51が形成されている。そ
して、可動電極部47との距離の変化により固定電極5
0,51間に流れる電流が変化するようになっている。
同様に、可動部44の可動電極部48の下方でのシリコ
ン基板41には、可動電極部48に対しその両側にN型
不純物拡散層よりなる第2のソース・ドレイン部として
の固定電極52,53が形成されている。そして、可動
電極部48との距離の変化により固定電極52,53間
に流れる電流が変化するようになっている。
【0046】次に、この半導体加速度センサの動作を説
明する。本加速度センサは、図22に示すZ方向(基板
1の表面に垂直な方向)に加速度を受けると、可動部4
4は梁部45の軸線Y上にその重心がズレているので、
梁部45の軸線Yに対しねじりが発生する。その結果、
図23に示すように、可動電極部47はシリコン基板4
1に接近するように動き、可動電極部48はシリコン基
板41から離れるように動く。その結果、固定電極5
0,51間のチャネル領域のキャリア濃度が増加するた
め、チャネル領域を流れる電流も増加し、一方、固定電
極52,53間のチャネル領域のキャリア濃度が減少す
るため、チャネル領域を流れる電流も減少する。このよ
うに、図22に示すZ方向(基板41の表面に垂直な方
向)に加速度を受けると、可動電極部47,48はシリ
コン基板41との距離が互いに逆相で変位し、固定電極
50,51と固定電極52,53に流れる電流も互いに
逆相で変化する。
【0047】この固定電極50,51間の電流と固定電
極52,53間の電流が差動回路にて差動で検出され
る。このように差動回路で加速度を検出できるので検出
精度が向上する。
【0048】つまり、基板表面に垂直な方向の加速度に
対し図1に示したように2つのトランジスタ(固定電極
15,16と固定電極17,18)の出力を同相に変化
させると差動回路での検出ができず検出精度が高くな
い。即ち、トランジスタの温度特性によるゼロ点のシフ
トが発生して検出精度が落ちてしまう。これに対し、本
実施例では差動回路で加速度を検出できるので検出精度
が向上する。
【0049】本実施例の応用例を図24に示す。本実施
例では、閉ループ(サーボ)制御により加速度検出を行
うものである。重り部49には、互いに所定間隔を隔て
て平行に延びるサーボ用電極54,55が突設されてい
る。又、シリコン基板41の上面には、サーボ用電極5
4,55に対し所定間隔だけ離れた状態で櫛歯状のサー
ボ用対向電極56,57が対向配置されている。そし
て、重り部49が加速度を受けて基板表面から離れる方
向に移動しようとしたときにサーボ用対向電極56,5
7に電圧を加えると、静電気力により重り部49を基板
表面に接近させる力を付与することができる。つまり、
サーボ用対向電極56,57に加える電圧を調整するこ
とによりサーボ用対向電極56,57とサーボ用電極5
4,55との間で発生する静電気力を調節できる。そし
て、基板表面に垂直な加速度が加わった際に、固定電極
50,51間のドレイン電流と固定電極52,53間の
ドレイン電流が等しくなるようにサーボ用対向電極5
6,57に加える電圧が調整される。このサーボ用対向
電極56,57に印加する電圧により加わっている加速
度が検出される。 (第3実施例)次に、第3実施例を第1実施例との相違
点を中心に説明する。
【0050】図25は、本実施例の半導体加速度センサ
の平面図を示す。又、図26には図25のG−G断面を
示し、図27には図25のH−H断面を示す。半導体基
板としてのP型シリコン基板58上には両持ち梁構造の
可動部59が配置去れている。可動部59は、アンカー
部60,61,62,63と、梁部64,65,66,
67と、重り部68とからなる。シリコン基板58上に
アンカー部60,61,62,63が突設され、アンカ
ー部60,61,62,63から梁部64,65,6
6,67が延びている。この梁部64,65,66,6
7に四角形状の重り部68が支持されている。可動部5
9は基板表面に垂直および平行な方向にそれぞれ変位で
きるようになっている。図25において、Xで示す方向
が基板表面に平行な可動部59の変位方向、即ち、加速
度検出方向となる。この加速度検出方向Xに直交する方
向に重り部68から帯状のゲート電極部としての可動電
極部69が延設されている。梁部64,65,66,6
7と重り部68と可動電極部69とは、シリコン基板5
8の上方に所定の間隔を隔てた状態で配置されている。
【0051】一方、可動電極部69における端面69a
の下方でのシリコン基板58には、加速度検出方向Xに
直交する方向にN型不純物拡散層よりなる第1のソース
・ドレイン部としての固定電極70,71が所定間隔を
隔てて並設されている。この固定電極70,71は長方
形状をなし、加速度検出方向Xに延びている。同様に、
可動電極部69におけるもう一方の端面69bの下方で
のシリコン基板58には、加速度検出方向Xに直交する
方向にN型不純物拡散層よりなる第2のソース・ドレイ
ン部としての固定電極72,73が所定間隔を隔てて並
設されている。この固定電極72,73は長方形状をな
し、加速度検出方向Xに延びている。
【0052】次に、この半導体加速度センサの動作を説
明する。本加速度センサは加速度を受けて、図25に示
すX方向(基板1の表面に平行な方向)に可動電極部6
9(可動部59)が変位した場合には、固定電極72,
73間のチャネル領域の面積(トランジスタでいうチャ
ネル幅)が増加し固定電極72,73間に流れる電流は
増加する。一方、固定電極70,71間のチャネル領域
の面積(トランジスタでいうチャネル幅)が減少し固定
電極70,71間に流れる電流は減少する。このよう
に、加速度検出方向Xへの可動電極部69の変位により
固定電極72,73に流れる電流と固定電極70,71
に流れる電流とが互いに逆相にて変化する。
【0053】又、本加速度センサが加速度を受けて、図
27に示すZ方向(基板58の表面に垂直な方向)に可
動電極部69が変位した場合には、チャネル領域のキャ
リア濃度が減少するため、両トランジスタのドレイン電
流は同時に減少する。
【0054】このように本実施例では、シリコン基板5
8の表面に平行な方向の加速度に対し差動式で検出する
ための2つのソース・ドレイン部(固定電極70,71
と固定電極72,73)を近接して配置した。その結
果、2つのトランジスタの特性のバラツキを小さくして
検出回路側での制約を小さくすることができる。つま
り、図1のように基板内において2つのトランジスタの
固定電極(17,18と15,16)を離して配置する
と、基板の不純物濃度分布や結晶欠陥の分布さらには犠
牲層の膜厚が面内にバラつくことによりトランジスタの
特性にバラツキが大きくなる。本実施例では、2つのソ
ース・ドレイン部(固定電極70,71と固定電極7
2,73)を近接して配置できるので、そのようなこと
が回避される。
【0055】本実施例の応用例を図28に示す。重り部
を2つに分割して第1重り部68aと第2重り部68b
とし、両重り部68a,68bが帯状の可動電極部69
で連結されている。この可動電極部69の下方のシリコ
ン基板58に、2つのソース・ドレイン部(固定電極7
0,71と固定電極72,73)が近接して配置されて
いる。
【0056】本実施例の他の応用例を図29に示す。可
動部59の重り部68の一部に、加速度検出方向Xに対
し直交方向に延びる長方形のくり抜き部(開口部)10
4,105が形成され、くり抜き部104とくり抜き部
105との間に加速度検出方向Xに対し直交方向に延び
る両持ち梁状可動電極部69が設けられている。可動電
極部69の下方におけるのシリコン基板58には加速度
検出方向Xに直交する方向にN型不純物拡散層よりなる
固定電極70,71および固定電極72,73が並設さ
れている。このように帯状の可動電極部69を形成する
ことにより固定電極(第1のソース・ドレイン部)7
0,71と固定電極(第2のソース・ドレイン部)7
2,73が接近して配置される。又、この場合、可動電
極部69は回りが重り部68にて囲まれ、かつ両持ち梁
構造となっているので強度的に優れたものとなる。 (第4実施例)次に、第4実施例を第3実施例との相違
点を中心に説明する。
【0057】図30は、本実施例の半導体加速度センサ
の平面図を示す。半導体基板としてのP型シリコン基板
58上には両持ち梁構造の可動部59が配置されてい
る。可動部59は、アンカー部60,61,62,63
と、梁部64,65,66,67と、ゲート電極部とし
ての重り部106とからなる。P型シリコン基板58上
にアンカー部60,61,62,63が突設され、アン
カー部60,61,62,63から梁部64,65,6
6,67が延びている。この梁部64,65,66,6
7に四角形状の重り部106が支持されている。梁部6
4,65,66,67と重り部106とは、シリコン基
板58の上方に所定の間隔を隔てた状態で配置され、重
り部106は両持ち梁状部(梁部64,65,66,6
7)によって支えられている。可動部59は基板表面に
垂直および平行な方向にそれぞれ変位できるようになっ
ている。図30において、Xで示す方向が基板表面に平
行な可動部59の変位方向、即ち、加速度検出方向とな
る。
【0058】重り部106の中央部には上下に貫通する
四角形状のくり抜き部(開口部)107が形成され、こ
のくり抜き部(開口部)107は加速度検出方向Xにお
いて端面108,109が対向している。
【0059】一方、重り部106におけるくり抜き部1
07の対向面108の下方でのシリコン基板58には、
加速度検出方向Xに直交する方向にN型不純物拡散層よ
りなる第1のソース・ドレイン部としての固定電極11
0,111が所定間隔を隔てて並設されている。この固
定電極110,111は長方形状をなし、加速度検出方
向Xに延びている。同様に、重り部106におけるくり
抜き部107の対向面109の下方でのシリコン基板5
8には、加速度検出方向Xに直交する方向にN型不純物
拡散層よりなる第2のソース・ドレイン部としての固定
電極112,113が所定間隔を隔てて並設されてい
る。この固定電極112,113は長方形状をなし、加
速度検出方向Xに延びている。
【0060】次に、この半導体加速度センサの動作を説
明する。本加速度センサは加速度を受けて、図30に示
すX方向(基板58の表面に平行な方向)に可動部59
が変位した場合には、固定電極112,113間のチャ
ネル領域の面積(トランジスタでいうチャネル幅)が減
少し固定電極112,113間に流れる電流は減少す
る。一方、固定電極110,111間のチャネル領域の
面積(トランジスタでいうチャネル幅)が増加し固定電
極110,111間に流れる電流は増加する。このよう
に、加速度検出方向Xへの可動部59の変位により固定
電極112,113に流れる電流と固定電極110,1
11に流れる電流とが互いに逆相にて変化する。
【0061】又、本加速度センサが加速度を受けて、Z
方向(基板58の表面に垂直な方向)に可動部59が変
位した場合には、チャネル領域のキャリア濃度が減少す
るため、両トランジスタのドレイン電流は同時に減少
(あるいは増加)する。
【0062】このように本実施例では、重り部106に
四角形状のくり抜き部(開口部)107を設けることに
より加速度検出方向Xにおいて対向する面108,10
9を形成し、この対向面108,109の下方のシリコ
ン基板58に固定電極(第1のソース・ドレイン部)1
10,111と固定電極(第2のソース・ドレイン部)
112,113とを配置した。よって、シリコン基板5
8の表面に平行な方向の加速度に対し差動式で検出する
ための2つのソース・ドレイン部(固定電極110,1
11と固定電極112,113)とが近接して配置され
る。その結果、2つのトランジスタの特性のバラツキを
小さくして検出回路側での制約を小さくすることができ
る。 (第5実施例)次に、第5実施例を第3実施例との相違
点を中心に説明する。
【0063】図31は、本実施例の半導体加速度センサ
の平面図を示す。半導体基板としてのP型シリコン基板
58上には両持ち梁構造の可動部59が配置されてい
る。可動部59は、アンカー部60,61,62,63
と、梁部64,65,66,67と、重り部68とから
なる。P型シリコン基板58上にアンカー部60,6
1,62,63が突設され、アンカー部60,61,6
2,63から梁部64,65,66,67が延びてい
る。この梁部64,65,66,67に四角形状の重り
部68が支持されている。重り部68には上下に貫通す
る四角形状のくり抜き部(開口部)114が形成され、
このくり抜き部(開口部)114により帯状の片持ち梁
状可動電極部115,116が形成されている。第1の
ゲート電極部としての可動電極部115は、シリコン基
板58の表面に平行な加速度検出方向X+ に延び、又、
第2のゲート電極部としての可動電極部116は、シリ
コン基板58の表面に平行な加速度検出方向X- に延
び、かつ前記可動電極部115と互いに接近する位置に
配置されている。梁部64,65,66,67と重り部
68と可動電極部115,116とは、シリコン基板5
8の上方に所定の間隔を隔てた状態で配置されている。
【0064】一方、可動電極部115の下方のシリコン
基板58には、加速度検出方向Xに直交する方向にN型
不純物拡散層よりなる第1のソース・ドレイン部として
の固定電極117,118が所定間隔を隔てて並設され
ている。この固定電極117,118は長方形状をな
し、加速度検出方向Xに延びている。同様に、可動電極
部116の下方でのシリコン基板58には、加速度検出
方向Xに直交する方向にN型不純物拡散層よりなる第2
のソース・ドレイン部としての固定電極119,120
が所定間隔を隔てて並設されている。この固定電極11
9,120は長方形状をなし、加速度検出方向Xに延び
ている。
【0065】次に、この半導体加速度センサの動作を説
明する。本加速度センサは加速度を受けて、図31に示
すX+ 方向(基板1の表面に平行な方向)に可動電極部
115,116(可動部59)が変位した場合には、固
定電極117,118間のチャネル領域の面積(トラン
ジスタでいうチャネル幅)が増加し固定電極117,1
18間に流れる電流は増加する。一方、固定電極11
9,120間のチャネル領域の面積(トランジスタでい
うチャネル幅)が減少し固定電極119,120間に流
れる電流は減少する。このように、加速度検出方向Xへ
の可動電極部115,116の変位により固定電極11
7,118に流れる電流と固定電極119,120に流
れる電流とが互いに逆相にて変化する。
【0066】又、本加速度センサが加速度を受けて、Z
方向(基板58の表面に垂直な方向)に可動電極部11
5,116(可動部59)が変位した場合には、チャネ
ル領域のキャリア濃度が減少するため、両トランジスタ
のドレイン電流は同時に減少(あるいは増加)する。
【0067】このように実施例では、重り部68にくり
抜き部(開口部)114を設けることにより加速度検出
方向Xに延びる帯状の可動電極部115と、この可動電
極部115とは反対の向きに延びる帯状の可動電極部1
16を形成し、この可動電極部115,116の下方の
シリコン基板58に固定電極(第1のソース・ドレイン
部)117,118と固定電極(第2のソース・ドレイ
ン部)119,120とを配置した。よって、シリコン
基板58の表面に平行な方向の加速度に対し差動式で検
出するための2つのソース・ドレイン部(固定電極11
7,118と固定電極119,120)とが近接して配
置される。その結果、2つのトランジスタの特性のバラ
ツキを小さくして検出回路側での制約を小さくすること
ができる。
【0068】本実施例の応用例を図32,33に示す。
図32は可動電極のくり抜き部114により加速度検出
方向Xに離間した状態で片持ち梁状可動電極部115,
116が配置されている。このように、可動電極11
5,116を配置することにより固定電極117,11
8と固定電極119,120が接近して配置できる。
【0069】又、図33は、図32の固定電極118,
119を共通化し、第1および第2のソース・ドレイン
部としての固定電極(共通固定電極)121としたもの
である。この場合、2つのエアギャップトランジスタを
近接して配置できる。 (第6実施例)次に、第6実施例を第1実施例との相違
点を中心に説明する。
【0070】図34は、本実施例の半導体加速度センサ
の平面図を示す。半導体基板としてのP型シリコン基板
74上には可動部75が設けられている。可動部75は
アンカー部76,77,78,79と梁部80,81,
82,83とゲート電極部としての重り部84とからな
る。シリコン基板74上にアンカー部76,77,7
8,79が突設され、アンカー部76,77,78,7
9から梁部80,81,82,83が延びている。この
梁部80,81,82,83に四角形状の重り部84が
支持されている。可動部75はシリコン基板74の上方
に所定の間隔を隔てて配置され、重り部84は両持ち梁
状部(梁部80,81,82,83)によって支えられ
ている。図34において、X(プラス側X+ およびマイ
ナス側X- )で示す方向が基板表面に平行な可動部75
(重り部84)の変位方向、即ち、加速度検出方向とな
る。
【0071】一方、重り部84の端面部84aにおける
下方のシリコン基板74には、N型不純物拡散層よりな
るソース・ドレイン部としての固定電極85,86が形
成されている。又、重り部84の他方の端面部84bに
おける下方のシリコン基板74には、N型不純物拡散層
よりなるソース・ドレイン部としての固定電極87,8
8が形成されている。固定電極85,86と固定電極8
7,88は重り部84の変位方向(加速度検出方向X)
に直交する方向においてその離間距離が変えられてい
る。即ち、固定電極85における固定電極86との対向
面は加速度検出方向Xに対し所定角度+θ(時計回り方
向を+、反時計回り方向を−とする)だけ傾けて形成さ
れ、固定電極86における固定電極85との対向面は加
速度検出方向Xに対し所定角度−θだけ傾けて形成され
ている。又、固定電極87における固定電極88との対
向面は加速度検出方向Xに対し所定角度−θだけ傾けて
形成され、固定電極88における固定電極87との対向
面は加速度検出方向Xに対し所定角度+θだけ傾けて形
成されている。
【0072】次に、このように構成した加速度センサの
動作を図35,36を用いて説明する。図35において
実線で示すように、重り部84(可動ゲート電極)が加
速度を受けず変位しないときにはチャネル幅W=W0
チャネル長L=L0 である。重り部84(可動ゲート電
極)がプラス側加速度検出方向X+ に変位すると、チャ
ネル幅W=W1 、チャネル長L=L1 となる。つまり、
0 <W1 、L0 >L1となる。ここで、チャネル幅の
変化量はW1 −W0 となり、ドレイン電流Id =A・W
/Lの関係にあるため、ドレイン電流の変化量はΔId1
=A・(W1 −W 0 )/L1 で表される。ただし、Aは
定数。これに対し、図1に示すような構成、即ち、図3
7に示すように固定電極85,86の間隔を等距離にし
た場合、重り部84(可動ゲート電極)が変位してもチ
ャネル長は変化しないため、同量の変位によるドレイン
電流変化はΔId1’=A・(W1 −W0 )/L0 、従っ
て、L1 <L0 より、ΔId1>ΔId1’となる。即ち、
同じ重り部84(可動ゲート電極)の変位量に対して本
実施例は図37に示す構成に対し大きなドレイン電流の
変化を得ることができる。従って、可動部75の大きさ
(重り部、梁の幅等)が同じでも高感度化が可能とな
る。換言すれば、図37に示すように固定電極の間隔が
一定であると、変位量に等しいチャネル幅の増減分のみ
で決まってしまい大きなドレイン電流の変化を得るには
大きな重り部84(可動ゲート電極)の変位が必要とな
り、そのためには可動部75の質量を大きくしたり梁を
細くするなど小型化や製造工程の簡略化の妨げとなる。
しかし、本実施例では、ドレイン電流の変化が大きくな
るので、小型化に有利である。さらに、サーボ式検出回
路に適用した場合、サーボ制御に必要な変位を小さくで
き信号検出精度を向上できる。
【0073】本実施例の応用例としては、図38に示す
ように、2つの固定電極の内の一方のみを斜状に形成し
てもよい。
【0074】
【発明の効果】以上詳述したように請求項1に記載の発
明によれば、ゲート電極部を半導体基板に対して平行に
保つことができる。
【0075】請求項2に記載の発明によれば、請求項1
に記載の発明の効果に加え、可動範囲制限部材によりゲ
ート電極部の可動範囲が制限され、梁状部の破損が回避
できる。
【0076】請求項3に記載の発明によれば、請求項2
に記載の半導体加速度センサを容易に製造できる。請求
項4に記載の発明によれば、請求項1に記載の発明の効
果に加え、ゲート電極部が互いに逆相で変位するので差
動回路を用いて高精度に検出することができる。
【0077】請求項5,6,7に記載の発明によれば、
請求項1に記載の発明の効果に加え、第1のソース・ド
レイン部と第2のソース・ドレイン部とが接近して配置
でき、2つのトランジスタ特性のバラツキを小さくする
ことができる。
【0078】請求項8に記載の発明によれば、請求項1
に記載の発明の効果に加え、ドレイン電流の変化が大き
くなり高感度化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例の半導体加速度センサの平面図。
【図2】図1のA−A断面図。
【図3】図1のB−B断面図。
【図4】図1のC−C断面図。
【図5】図1のD−D断面図。
【図6】(a),(b)は半導体加速度センサの製造工
程を示す断面図。
【図7】(a),(b)は半導体加速度センサの製造工
程を示す断面図。
【図8】(a),(b)は半導体加速度センサの製造工
程を示す断面図。
【図9】(a),(b)は半導体加速度センサの製造工
程を示す断面図。
【図10】(a),(b)は半導体加速度センサの製造
工程を示す断面図。
【図11】(a),(b)は半導体加速度センサの製造
工程を示す断面図。
【図12】(a),(b)は半導体加速度センサの製造
工程を示す断面図。
【図13】第1実施例の応用例の半導体加速度センサの
斜視図。
【図14】第1実施例の応用例の半導体加速度センサの
斜視図。
【図15】第1実施例の応用例の半導体加速度センサの
斜視図。
【図16】第1実施例の応用例の半導体加速度センサの
斜視図。
【図17】第1実施例の応用例の半導体加速度センサの
斜視図。
【図18】第1実施例の応用例の半導体加速度センサの
斜視図。
【図19】第1実施例の応用例の半導体加速度センサの
斜視図。
【図20】第2実施例の半導体加速度センサの平面図。
【図21】図20のE−E断面図。
【図22】図20のF−F断面図。
【図23】第2実施例の半導体加速度センサの動作を説
明するための断面図。
【図24】第2実施例の応用例の半導体加速度センサの
平面図。
【図25】第3実施例の半導体加速度センサの平面図。
【図26】図25のG−G断面図。
【図27】図25のH−H断面図。
【図28】第3実施例の応用例の半導体加速度センサの
平面図。
【図29】第3実施例の他の応用例の半導体加速度セン
サの平面図。
【図30】第4実施例の半導体加速度センサの平面図。
【図31】第5実施例の半導体加速度センサの平面図。
【図32】第5実施例の応用例の半導体加速度センサの
平面図。
【図33】第5実施例の応用例の半導体加速度センサの
平面図。
【図34】第6実施例の半導体加速度センサの平面図。
【図35】第6実施例の半導体加速度センサの要部拡大
図。
【図36】第6実施例の半導体加速度センサの動作を示
す説明図。
【図37】比較のための半導体加速度センサの要部拡大
図。
【図38】第6実施例の応用例の半導体加速度センサの
要部拡大図。
【図39】従来の半導体加速度センサの平面図。
【図40】図39のI−I断面図。
【符号の説明】
1…半導体基板としてのシリコン基板、8…梁部、9…
梁部、10…梁部、11…梁部、13…ゲート電極部と
しての可動電極部、14…ゲート電極部としての可動電
極部、15…ソース・ドレイン部としての固定電極、1
6…ソース・ドレイン部としての固定電極、17…ソー
ス・ドレイン部としての固定電極、18…ソース・ドレ
イン部としての固定電極、22…アルミ配線、23…可
動範囲制限部材としてのブリッジ、41…半導体基板と
してのシリコン基板、45…両持ち梁部としての梁部、
47…第1のゲート電極部としての可動電極部、48…
第2のゲート電極部としての可動電極部、49…重り
部、50…第1のソース・ドレイン部としての固定電
極、51…第1のソース・ドレイン部としての固定電
極、52…第2のソース・ドレイン部としての固定電
極、53…第2のソース・ドレイン部としての固定電
極、58…半導体基板としてのシリコン基板、59…可
動部、64…梁部、65…梁部、66…梁部、67…梁
部、69…ゲート電極部としての可動電極部、70…第
1のソース・ドレイン部としての固定電極、70…第1
のソース・ドレイン部としての固定電極、72…第2の
ソース・ドレイン部としての固定電極、73…第2のソ
ース・ドレイン部としての固定電極、74…半導体基板
としてのシリコン基板、80…梁部、81…梁部、82
…梁部、83…梁部、84…ゲート電極部としての重り
部、85…ソース・ドレイン部としての固定電極、86
…ソース・ドレイン部としての固定電極、87…ソース
・ドレイン部としての固定電極、88…ソース・ドレイ
ン部としての固定電極、106…ゲート電極部としての
重り部、108…対向面、109…対向面、110…第
1のソース・ドレイン部としての固定電極、111…第
1のソース・ドレイン部としての固定電極、112…第
2のソース・ドレイン部としての固定電極、113…第
2のソース・ドレイン部としての固定電極、115…第
1のゲート電極部としての可動電極部、116…第2の
ゲート電極部としての可動電極部、117…第1のソー
ス・ドレイン部としての固定電極、118…第1のソー
ス・ドレイン部としての固定電極、119…第2のソー
ス・ドレイン部としての固定電極、120…第2のソー
ス・ドレイン部としての固定電極、121…第1および
第2のソース・ドレイン部としての固定電極(共通固定
電極)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青 建一 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装 株式会社内 (72)発明者 彼末 将和 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装 株式会社内 (72)発明者 上野山 博文 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装 株式会社内 (72)発明者 奈良 健一 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本電 装 株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板と、 前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて両持ち梁状
    部によって支えられ、加速度に伴って変位するゲート電
    極部と、 前記半導体基板に不純物拡散層を形成することで構成さ
    れ、加速度による前記ゲート電極部との相対的位置の変
    化により、流れる電流が変化するソース・ドレイン部と
    を備えることを特徴とする半導体加速度センサ。
  2. 【請求項2】 半導体基板と、 前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて両持ち梁状
    部によって支えられ、加速度に伴って変位するゲート電
    極部と、 前記半導体基板に設けられ、前記ゲート電極部の可動範
    囲を制限する可動範囲制限部材と、 前記半導体基板に不純物拡散層を形成することで構成さ
    れ、加速度による前記ゲート電極部との相対的位置の変
    化により、流れる電流が変化するソース・ドレイン部と
    を備えることを特徴とする半導体加速度センサ。
  3. 【請求項3】 半導体基板と、 前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて両持ち梁状
    部によって支えられ、加速度に伴って変位するゲート電
    極部と、 前記半導体基板に設けられ、前記ゲート電極部の可動範
    囲を制限する可動範囲制限部材と、 前記半導体基板に不純物拡散層を形成することで構成さ
    れ、加速度による前記ゲート電極部との相対的位置の変
    化により、流れる電流が変化するソース・ドレイン部と
    を備えた半導体加速度センサの製造方法であって、 前記ゲート電極部の配線またはソース・ドレイン部の配
    線の少なくともいずれか一方と前記可動範囲制限部材と
    を同一材料にて同時に形成するようにしたことを特徴と
    する半導体加速度センサの製造方法。
  4. 【請求項4】 半導体基板と、 前記半導体基板の上方に配置された両持ち梁部と、 前記両持ち梁部に設けられ、重心を両持ち梁部の軸線上
    からズラすための重り部と、 前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てた状態で前記
    両持ち梁部の両側からそれぞれ突設され、半導体基板の
    表面に垂直な加速度に伴って半導体基板との距離が互い
    に逆相で変位する第1および第2のゲート電極部と、 前記半導体基板に不純物拡散層を形成することで構成さ
    れ、前記加速度による前記第1のゲート電極部との距離
    の変化により、流れる電流が変化する第1のソース・ド
    レイン部と、 前記半導体基板に不純物拡散層を形成することで構成さ
    れ、前記加速度による前記第2のゲート電極部との距離
    の変化により、流れる電流が変化する第2のソース・ド
    レイン部とを備えることを特徴とする半導体加速度セン
    サ。
  5. 【請求項5】 半導体基板と、 前記半導体基板の上に配置された両持ち梁構造の可動部
    と、 前記可動部に前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔て
    た状態で設けられ、半導体基板の表面に平行な加速度検
    出方向に対し直交する方向に延びる帯状のゲート電極部
    と、 前記ゲート電極部の下方での前記半導体基板における前
    記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加
    速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構
    成され、前記加速度検出方向への前記ゲート電極部の変
    位により、流れる電流が変化する第1のソース・ドレイ
    ン部と、 前記ゲート電極部の下方での前記半導体基板における前
    記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加
    速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構
    成され、前記加速度検出方向への前記ゲート電極部の変
    位により、流れる電流が前記第1のソース・ドレイン部
    での電流とは逆相で変化する第2のソース・ドレイン部
    とを備えることを特徴とする半導体加速度センサ。
  6. 【請求項6】 半導体基板と、 前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて両持ち梁状
    部によって支えられ、前記半導体基板の表面に平行な加
    速度検出方向において対向する面を有するゲート電極部
    と、 前記ゲート電極部の下方での前記半導体基板における前
    記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加
    速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構
    成され、前記加速度検出方向への前記ゲート電極部の一
    方の対向面の変位により、流れる電流が変化する第1の
    ソース・ドレイン部と、 前記ゲート電極部の下方での前記半導体基板における前
    記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加
    速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構
    成され、前記加速度検出方向への前記ゲート電極部の他
    方の対向面の変位により、流れる電流が前記第1のソー
    ス・ドレイン部での電流とは逆相で変化する第2のソー
    ス・ドレイン部とを備えることを特徴とする半導体加速
    度センサ。
  7. 【請求項7】 半導体基板と、 前記半導体基板の上に配置された両持ち梁構造の可動部
    と、 前記可動部に前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔て
    た状態で設けられ、半導体基板の表面に平行な加速度検
    出方向に延びる帯状の第1のゲート電極部と、 前記可動部に前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔て
    た状態で設けられ、半導体基板の表面に平行な加速度検
    出方向において前記第1のゲート電極部とは反対の向き
    に延びる帯状の第2のゲート電極部と、 前記第1のゲート電極部の下方での前記半導体基板にお
    ける前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、か
    つ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成するこ
    とで構成され、前記加速度検出方向への前記第1のゲー
    ト電極部の変位により、流れる電流が変化する第1のソ
    ース・ドレイン部と、 前記第2のゲート電極部の下方での前記半導体基板にお
    ける前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、か
    つ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成するこ
    とで構成され、前記加速度検出方向への前記第2のゲー
    ト電極部の変位により、流れる電流が前記第1のソース
    ・ドレイン部での電流とは逆相で変化する第2のソース
    ・ドレイン部とを備えることを特徴とする半導体加速度
    センサ。
  8. 【請求項8】 半導体基板と、 前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて両持ち梁状
    部によって支えられ、加速度に伴って変位するゲート電
    極部と、 前記半導体基板に不純物拡散層を形成することで構成さ
    れ、半導体基板の表面に平行な加速度検出方向に直交す
    る方向においてその離間距離を変えて配置され、前記加
    速度検出方向への前記ゲート電極部の変位により、流れ
    る電流が変化するソース・ドレイン部とを備えることを
    特徴とする半導体加速度センサ。
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