WO2009099124A1 - 物理量センサ - Google Patents

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WO2009099124A1
WO2009099124A1 PCT/JP2009/051934 JP2009051934W WO2009099124A1 WO 2009099124 A1 WO2009099124 A1 WO 2009099124A1 JP 2009051934 W JP2009051934 W JP 2009051934W WO 2009099124 A1 WO2009099124 A1 WO 2009099124A1
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WO
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anchor
movable
portions
physical quantity
quantity sensor
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/051934
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hisayuki Yazawa
Original Assignee
Alps Electric Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alps Electric Co., Ltd. filed Critical Alps Electric Co., Ltd.
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
    • G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/18—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration in two or more dimensions

Definitions

  • the present invention particularly relates to a physical quantity sensor such as an acceleration sensor formed using an SOI substrate.
  • an acceleration sensor formed using an SOI substrate includes a movable portion that is displaced by acceleration on an SOI layer (active layer) located above the support substrate, a detection unit that measures the displacement of the movable portion, and the like. Is provided.
  • the anchor part that supports the movable part and the like is located outside the outer periphery of the movable part, and by using such a configuration, multilayer wiring and through wiring are not used. In both cases, the wiring layer electrically connected to the detection unit can be easily pulled out from the connection position with the anchor unit to the connection position with the external circuit.
  • the wiring layer had to be easily pulled out from the connection position with the anchor portion without using multilayer wiring or through wiring.
  • the present invention is for solving the above-described conventional problems.
  • the influence of the distortion propagated to each element portion connected to the anchor portion can be reduced. It is an object of the present invention to provide a physical quantity sensor capable of appropriately pulling out a layer from the connection position with the anchor portion along the surface to the outside of the element portion.
  • the present invention relates to a physical quantity sensor formed using an SOI substrate including a support substrate, an insulating layer, and an SOI layer.
  • the SOI layer includes a movable portion positioned above the support substrate from which the insulating layer has been removed and a detection portion for detecting a displacement amount of the movable portion, and the movable portion.
  • An anchor portion formed on the insulating layer for supporting is formed, The anchor portion is located inside an area surrounding the outermost periphery of the movable portion, A wiring layer electrically connected to the detection unit is pulled out of the element unit through a slit formed by removing the SOI layer formed in the element unit from a connection position with the anchor unit. It is characterized by being.
  • the wiring layer can be appropriately drawn out of the element portion along the surface from the connection position with the anchor portion.
  • a rib portion in which the SOI layer is left through the insulating layer is formed in the slit so as to extend from the anchor portion to the outside of the element portion. It is preferable that the rib portion is formed on the surface from the connection position with the anchor portion.
  • the wiring layer can be formed on the surface of the same SOI layer as the anchor portion surface, so that the wiring layer can be formed appropriately and easily without causing poor connection.
  • the rib portion can be firmly fixed to the support substrate and the electrical stability can be improved.
  • the anchor portions are concentrated at a substantially central position of the movable portion.
  • the detection unit includes a comb-like movable electrode and a fixed electrode arranged alternately in a plane, and the movable electrode is positioned above the support substrate from which the insulating layer has been removed.
  • the fixed electrode is provided at a position separated from the movable part, and the anchor part includes an anchor part that supports the movable part and an anchor part that supports the fixed electrode.
  • the movable portion is provided with a space for providing the fixed electrode inside a region surrounding the outermost periphery of the movable portion, and the fixed electrode is provided in the space.
  • An anchor portion is provided to support the slit, the slit continuing from the outermost peripheral surface of the movable portion to the space is provided, and the wiring layer is drawn out of the element portion through the space and the slit.
  • it is.
  • the physical quantity sensor of the present invention even if the support substrate is deformed, the influence of the distortion propagated to each element portion connected to the anchor portion can be reduced, and the detection accuracy can be improved.
  • the wiring layer can be appropriately drawn out of the element portion along the surface from the connection position with the anchor portion.
  • FIG. 1A is a plan view of the acceleration sensor according to the present embodiment
  • FIG. 1B is a side view of the beam portion viewed from the direction of arrow A
  • FIG. 1C is a diagram in which acceleration acts in the height direction.
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view showing a part of the spring part, the beam part, and the arm part
  • FIG. 3 is taken along the line BB shown in FIG. It is the fragmentary sectional view which looked at the cut surface cut
  • the acceleration sensor 1 is formed using an SOI (Silicon on Insulator) substrate 2 as shown in FIG.
  • the SOI substrate 2 is formed of a support substrate 3 formed of a silicon substrate, an SOI layer (active layer) 5 formed of a silicon substrate, and, for example, SiO 2 positioned between the support substrate 3 and the SOI layer 5. This is a laminated structure of the oxide insulating layer 4.
  • the element portion 13 is formed in the SOI layer 5.
  • a movable part (weight) 6, detection parts 61 and 62 for detecting a displacement amount of the movable part 6, and support parts 8 to 11 are formed.
  • the movable portion 6 is supported by the anchor portions 21 and 23 via the support portions 8 to 11.
  • the oxide insulating layer 4 shown in FIG. 3 is not formed under the movable part 6 and the detection parts 61 and 62 and is floating on the support substrate 3, but the anchor parts 21 to 24 are formed on the support substrate 3. 4 is fixedly supported.
  • the movable portion 6 has a rectangular region C (indicated by a dotted line in FIG. 1 (a)) surrounding its outermost peripheral surface.
  • a concave portion 7 is formed which is recessed from the position of the width center of the outermost surfaces 6a, 6b in the left-right direction (X1 direction, X2 direction) of the movable portion 6 toward the center O direction of the movable portion 6.
  • two arm portions 25 and 26 extending in the X2 direction are provided from the first anchor portion 21.
  • two arm portions 27 and 28 extending in the X1 direction are provided from the second anchor portion 23.
  • slits 40 having a predetermined interval are formed between the arm portions 25 and 26 extending from the first anchor portion 21 in the Y1-Y2 direction.
  • slits 41 with a predetermined interval are formed between the arm portions 27 and 28 extending from the second anchor portion 23 in the Y1-Y2 direction.
  • These arm portions 25 to 28 may be supported on the support substrate 3 through the oxide insulating layer 4 or may be floated on the support substrate 3 after the oxide insulating layer 4 is removed. It is preferable that the elements 28 to 28 float from the support substrate 3 because the influence of the distortion can be reduced when the support substrate 3 is distorted, for example.
  • the end portions of the arm portions 25 to 28 opposite to the anchor portions 21 and 23 have a width dimension W1 narrower than the width dimension W2 of the arm portions 25 to 28.
  • the anchor side spring part 29 which has is linearly connected.
  • the arm portions 25 to 28 are more rigid than the anchor side spring portion 29.
  • the anchor side spring portion 29 has a shape in which the height dimension (thickness dimension) H1 is longer than the width dimension W1.
  • the height dimension H1 of the anchor side spring portion 29 is the same as the height dimension H2 of the arm portions 25-28.
  • the length dimension L2 is larger than the width dimension W1.
  • the anchor side spring portion 29 has a width dimension W1 of 0.8 to 2.0 ⁇ m, a length dimension L2 of 50 to 100 ⁇ m, and a height dimension H1 of about 10 to 30 ⁇ m.
  • the arm portion 25 provided in the first anchor portion 21 is parallel to the Y2 direction outside the outer peripheral surface 6 b of the movable portion 6 via the anchor-side spring portion 29.
  • An extending first beam portion 30 is provided continuously.
  • the arm portion 26 provided in the first anchor portion 21 is connected to the Y1 direction on the outer side of the outer peripheral surface 6b of the movable portion 6 via the anchor-side spring portion 29.
  • a second beam portion 31 extending in parallel is provided continuously.
  • the arm portion 27 provided in the second anchor portion 23 is parallel to the Y2 direction outside the outer peripheral surface 6a of the movable portion 6 via the anchor-side spring portion 29.
  • the 3rd beam part 32 extended in this is connected. Further, as shown in FIG. 1 (a), the arm portion 28 provided in the second anchor portion 23 is connected to the Y1 direction on the outer side of the outer peripheral surface 6a of the movable portion 6 via the anchor-side spring portion 29. A fourth beam portion 33 extending in parallel is provided continuously. As shown in FIG. 1A, the rear end portions 30b to 33b of the beam portions 30 to 33 are connected to the anchor side spring portion 29.
  • each of the beam portions 30 to 33 is larger than the width dimension W1 of the anchor side spring portion 29. Therefore, each of the beam portions 30 to 33 is more rigid than the anchor side spring portion 29.
  • each beam part 30 to 33 is substantially the same as the height dimension H1 of the anchor side spring part 29 and the height dimension H2 of the arm part, and each beam part 30 to 33 is supported. It floats on the substrate 3.
  • the length dimension L1 of each beam portion 30 to 33 is such that the tip portions 30a to 33a of each beam portion 30 to 33 are different from each corner of the movable portion 6 and X1. It is formed with a length substantially opposite in the ⁇ X2 direction.
  • the distal end portions 30a to 33a of the beam portions 30 to 33 and the vicinity of the four corners of the movable portion 6 are connected via a movable portion side spring portion 34 extending linearly.
  • the width dimension and height dimension (thickness dimension) of the movable part side spring part 34 are substantially the same as the width dimension W1 and the height dimension H1 of the anchor side spring part 29.
  • the beam portions 30 to 33 have a width dimension W3 of 10 to 30 ⁇ m, a length dimension L1 of 300 to 600 ⁇ m, and a height dimension of about 10 to 30 ⁇ m.
  • the support portion including the arm portions 25 to 28, the anchor side spring portion 29, the beam portions 30 to 33, and the movable portion side spring portion 34 is provided between the movable portion 6 and the first anchor portion 21 and the second anchor portion 23. 8 to 11 are connected.
  • both the anchor side spring part 29 and the movable part side spring part 34 are difficult to bend in the height direction (thickness direction). Therefore, as shown in FIG. 1B, in the initial state where no acceleration is applied in the height direction (Z direction), the beam portions 30 to 33 are parallel to the Y1-Y2 direction and displaced in the height direction. Not.
  • the movable portion 6 is moved to the upper surface 3a (see FIG. 3) of the support substrate 3 by the twist of the spring portions 29 and 34 and the displacement of the tip portions 30a to 33a of the beam portions 30 to 33 in the height direction. And move downward (translate in the height direction) while maintaining a parallel state.
  • slits 43 and 44 are provided at predetermined intervals from the position of the width center of the outermost peripheral surfaces 6c and 6d facing the Y1-Y2 direction of the movable part 6 toward the center O of the movable part 6. It has been.
  • a space 19 having a size necessary for installing the fixed electrodes 57 and 58 constituting the detection parts 61 and 62 is provided in the movable part inside the slits 43 and 44.
  • a recess 19a that is recessed in the center O direction of the movable portion 6 is formed in the space 19, and a third anchor portion 22 and a fourth anchor portion 24 are installed in the recess 19a.
  • slits 54 and 55 are formed at predetermined intervals in the X1-X2 direction, respectively.
  • the slits 54, 55 formed between the arm portions 50, 51 and between the arm portions 52, 53 are spatially continuous with the slits 43, 44 formed in the movable portion 6 and are opened to the outside of the movable portion 6. ing.
  • the two arm portions 50 and 51 extending from the third anchor portion 22 extend in the X1 direction and the X2 direction in the space 19 formed in the movable portion 6, respectively.
  • Comb-shaped first fixed electrodes 57 arranged in parallel at a predetermined interval in the X1-X2 direction are formed.
  • the two arm portions 52 and 53 extending from the fourth anchor portion 24 extend in the X1 direction and the X2 direction in the space 19 formed in the movable portion 6, respectively.
  • Comb-shaped second fixed electrodes 58 arranged in parallel at a predetermined interval in the X1-X2 direction are formed.
  • first movable electrodes 59 that are arranged in parallel with the first fixed electrodes 57 alternately at intervals are formed integrally with the movable portion 6. Yes.
  • second movable electrodes 60 arranged in parallel with the second fixed electrodes 58 alternately with a space are formed integrally with the movable portion 6. Yes.
  • the first detection unit 61 is configured by the first fixed electrode 57 and the first movable electrode 59 shown in FIG. 1A, and the second fixed electrode 58 and the second movable electrode 60 shown in FIG. 2 detection part 62 is comprised.
  • the movable electrodes 59 and 60 and the fixed electrodes 57 and 58 are shown in a cross-sectional shape cut from the thickness direction, but only the movable electrodes 59 and 60 are indicated by hatching so that the movable electrodes and the fixed electrodes can be easily distinguished. ing.
  • the first movable electrode 59, the first fixed electrode 57, the second movable electrode 60, and the second fixed electrode 58 are all formed with the same height dimension (thickness dimension).
  • the upper surface of the first movable electrode 59 and the upper surface of the second fixed electrode 58 are in the same position, and the upper surface of the second movable electrode 60 and the first fixed electrode.
  • the upper surface of 57 is arranged at the same position and shifted to a lower position with respect to the first movable electrode 59 and the second fixed electrode 58.
  • the potentials of the fixed electrodes 57 and 58 and the potentials of the movable electrodes 59 and 60 are the wiring layers 70, 71 and 72 drawn from the connection positions of the first anchor part 21, the third anchor part 22 and the fourth anchor part 24. (See FIG. 1A), respectively, and the differential output of the capacitance of the first detection unit 61 and the second detection unit 62 can be obtained. Based on this differential output, the moving distance and moving direction of the movable part 6 can be known.
  • the comb-like electrode structure shown in FIG. 10 is an example, and other forms may be used.
  • the wiring layer 70 is drawn to the outside of the element portion 13 through the slit 40 between the two arm portions 25 and 26 extending from the first anchor portion 21.
  • the wiring layer 70 is formed on the oxide insulating layer 4 from the connection position with the first anchor portion 21.
  • the wiring layer 71 passes through the slit 54 formed between the two arm portions 50 and 51 extending from the third anchor portion 22 and the slit 44 formed in the movable portion 6, and the element portion. 13 is pulled out to the outside.
  • the wiring layer 71 is also formed, for example, on the oxide insulating layer 4 from the connection position with the anchor portion.
  • the wiring layer 72 passes through the slit 55 formed between the two arm portions 52, 53 extending from the fourth anchor portion 24 and the slit 43 formed in the movable portion 6, and the element portion. 13 is pulled out to the outside.
  • the wiring layer 72 is also formed, for example, on the oxide insulating layer 4 from the connection position with the anchor portion.
  • the anchor portion includes a first anchor portion 21 and a second anchor portion 23 that support the movable portion 6, and a third anchor portion 22 and a fourth anchor that respectively support the fixed electrodes 57 and 58.
  • An anchor portion 24 is provided.
  • all of the anchor portions 21 to 24 are located inside the region C surrounding the outermost periphery of the movable portion 6. Thereby, for example, even if the support substrate 3 is deformed due to the influence of stress, the influence of strain transmitted from the anchor portions 21 to 24 to each element portion such as the movable portion 6 and the detection portion can be reduced.
  • the change in the relative position between the movable electrodes 59 and 60 and the fixed electrodes 57 and 58 due to the distortion can be reduced, the output variation can be reduced, and excellent detection accuracy can be obtained. Also, as shown in FIG. 1 (a), the influence of distortion can be reduced and the detection accuracy can be reduced by consolidating the anchor portions 21 to 24 into a central region within a certain range from the center O of the movable portion 6. It becomes possible to improve.
  • the wiring layers 70 to 72 electrically connected to the first detection unit 61 and the second detection unit 62 are moved from the connection positions to the anchor units 21, 22, and 24. 6 and the slits 40, 43, 44, 54, 55 formed by removing the SOI layer 5 formed between the two arm portions extending from the anchor portions 21, 22, 24 are pulled out to the outside of the movable portion 6. It is. That is, in the present embodiment, even if the anchor portions 21 to 24 are gathered inside the region C surrounded by the outermost periphery of the movable portion 6, the wiring layers 70 to 72 are connected to the surface from the connection position with the anchor portions 21 to 24. And can be connected to the anchor portions 21 to 24 with low load. Further, since it is not necessary to use a multilayer wiring board or the like, manufacturing costs can be reduced.
  • the interval between the slits 40, 43, 44, 54, and 55 is, for example, about 10 to 30 ⁇ m.
  • the slit in the present embodiment refers to a space between two opposing wall surfaces, and the wiring layer serves as the movable portion 6.
  • the space provided to draw out the surface from which the SOI layer has been removed from the inside to the outside is a slit.
  • the movable portion 6 has a space 19 for providing the fixed electrodes 57 and 58 inside the region C surrounding the outermost periphery of the movable portion 6. Is provided. In the space 19, the third anchor portion 22 and the fourth anchor portion 24 that support the fixed electrodes 57 and 58 are provided, and slits 43 and 44 that are continuous from the outermost peripheral surface of the movable portion 6 to the space 19 are provided. Yes. In this embodiment, the two arm portions extend from the anchor portions 22 and 24 through the slits 54 and 55. The wiring layers 71 and 72 are drawn to the outside of the element portion 13 through the space 19 and the slits 43, 44, 54, and 55.
  • the wiring layers 71 and 72 can be easily connected to the anchor portions 22 and 24 provided on the inner side of the movable portion 6 using the fixed electrode forming space. Can be pulled out to the outside.
  • two arm portions 25 and 26 each having a slit 40 are formed in the first anchor portion 21, and the slit 40 is pulled out through the wiring layer 70 to the outside of the element portion 13.
  • the arm portions 25 and 26 may not be provided, but since the first anchor portion 21 and the second anchor portion 23 are provided inside the movable portion 6, the support portions 8 to 11 for the movable portion 6 are disposed outside the movable portion 6.
  • a highly rigid arm part is provided on the first anchor part 21 and the second anchor part 22, and this arm part is away from the center O of the movable part 6. It is preferable to pull out.
  • the wiring layer 70 can be easily and appropriately drawn out of the element portion 13 through the slit 40.
  • FIG. 4 is a plan view of an acceleration sensor 100 according to another embodiment different from FIG. 1A
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the acceleration sensor 100 shown in FIG.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view as seen from the direction of the arrow when the acceleration sensor 100 shown in FIG. 4 is cut in the height direction along the line EE
  • FIG. 7 is the acceleration shown in FIG.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the sensor 100 as viewed from the direction of the arrow when cut in the height direction along the line FF.
  • each arm portion 101, 102, 110, 111 extending from each of the first anchor portion 21 and the second anchor portion 23 is formed in a substantially L shape so as to follow the outer periphery of the movable portion 6. Yes.
  • Each of the arm portions 101, 102, 110, and 111 supports the movable portion 6 via a spring portion 120 formed in a substantially E shape.
  • a slit 146 having a predetermined interval is formed between the two arm portions 101 and 102 extending from the first anchor portion 21, and the oxide insulating layer 4 is interposed in the slit 146.
  • a rib portion 145 is formed by leaving the SOI layer.
  • a wiring layer 130 is formed on the rib portion 145.
  • the rib portion 145 is formed entirely under the wiring layer 130.
  • a slit 121 is formed on the outermost peripheral surface located on the Y ⁇ b> 1 side of the movable portion 6, and a space for forming the fixed electrode 144 is provided in the movable portion 6 inside the slit 121. It has been. Further, a slit 122 is formed on the outermost peripheral surface located on the Y2 side of the movable part 6, and a space for forming the fixed electrode 144 is formed in the movable part 6 on the inner side of the slit 122.
  • a third anchor portion 22 and a fourth anchor portion 24 are formed in a space formed inside the movable portion 6, and two arm portions 123 to 126 are formed from each anchor portion 22, 24. It is formed to extend.
  • slits 127 and 128 having a predetermined interval are formed between the arm portions 123 and 124 and between the arm portions 125 and 126, and the slits 127 and 128 are spaced from the slits 121 and 122 formed in the movable portion 6.
  • a slit that is continuously exposed to the outside is formed.
  • the slits 127 and 121 are formed with rib portions 140 in which the SOI layer is left through the oxide insulating layer 4.
  • a wiring layer 129 is formed on the rib portion 140.
  • the rib portion 140 is formed entirely under the wiring layer 129.
  • the wiring layer 131 drawn out through the slits 122 and 128 is also formed on the rib portion 141 in the same manner.
  • the width dimension of the rib portion is about 5 to 20 ⁇ m.
  • the wiring layers 129 to 131 can be formed on the same SOI layer surface as the anchor portion surface, so that the wiring layers 129 to 131 can be connected appropriately and easily. Can be formed without waking up. Further, since the insulating layer 4 remains and is fixedly supported on the support substrate 3 under the rib portions 140, 141, 145, the rib portions 140, 141, 145 can be firmly fixed on the support substrate 3. Accordingly, there is no problem that the wiring layers 129 to 131 move carelessly due to vibration or the like, and the electrical stability can be improved.
  • a plurality of anchor portions 150 to 155, 158 and 159 are gathered inside a region G surrounding the outermost peripheral surface of the movable portion 6, and the spring portions 157 are joined to the anchor portions 150 to 155. 1 is provided, and unlike the case of FIG. 1A and FIG. 4, the movable portion 6 is directly supported inside the region G by the spring portion 157 without using the arm portion.
  • FIG. 9 is an acceleration sensor 160 corresponding to the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • Comb-like movable electrodes 162 and 164 and fixed electrodes 161 and 163 shown in FIG. 9 are for X-axis detection, and comb-like movable electrodes 166 and 167 and fixed electrodes 165 and 168 are for Y-axis detection.
  • anchor portions 170 to 178 are provided inside a region H surrounding the outermost peripheral surface of the movable portion 6.
  • the wiring layers 182 to 189 extending from the connection position with the anchor portion toward the outside of the element portions 180 and 181 have slits 190 to 190 formed in the element portions 180 and 181, respectively. 196 extends outside the element portions 180 and 181.
  • the acceleration sensor of the present embodiment described above is used for individual detection for X-axis detection, Y-axis detection, and Z-axis detection, or for detection of two or more axes as shown in FIG.
  • this embodiment can be applied to other than the comb-like electrode, it can be effectively applied particularly to the configuration of the comb-like electrode.
  • This embodiment can be applied not only to an acceleration sensor but also to an angular velocity sensor or the like.
  • FIG. 1A is a plan view of the acceleration sensor according to the present embodiment
  • FIG. 1B is a side view of the beam portion viewed from the direction of arrow A
  • FIG. 1C is a diagram in which acceleration acts in the height direction.
  • FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a cut surface cut in a height direction along the line BB shown in FIG.
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the acceleration sensor shown in FIG. 4 cut in the height direction along the line DD and viewed from the arrow direction;
  • FIG. 1A is a plan view of the acceleration sensor according to the present embodiment
  • FIG. 1B is a side view of the beam portion viewed from the direction of arrow A
  • FIG. 1C is a diagram in which acceleration acts in
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the acceleration sensor shown in FIG. 4 cut along the line EE in the height direction and viewed from the arrow direction;
  • FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the acceleration sensor shown in FIG. 4 cut in the height direction along the line FF and viewed from the arrow direction;
  • the top view of the acceleration sensor in another embodiment The top view of the acceleration sensor in another embodiment, It is sectional drawing which cut

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Abstract

【課題】特に、支持基板が変形してもアンカ部に接続している各パーツに伝播される歪みの影響を小さくでき、また、配線層を、アンカ部との接続位置から表面を伝って適切に素子部の外側に引き出すことが出来る物理量センサを提供することを目的としている。 【解決手段】 　ＳＯＩ層には、絶縁層が除去された支持基板３の上方に位置する可動部６及び可動部６の変位量を検出するための検出部６１，６２にて構成される素子部１３と、素子部１３を支持基板３上に支持するための絶縁層上に形成されたアンカ部２１～２４とが形成されている。アンカ部２１～２４は可動部６の最外周を囲んだ領域Ｃよりも内側に位置している。検出部と電気的に接続される配線層７０～７２が、アンカ部２１～２４との接続位置から素子部１３に形成されたＳＯＩ層が除去されて成るスリット４０、４３、４４、５４、５５を通って素子部１３の外側に引き出されている。

Description

物理量センサ
　本発明は、特に、ＳＯＩ基板を用いて形成した加速度センサ等の物理量センサに関する。
　ＳＯＩ基板を用いて形成された例えば加速度センサは、支持基板の上方に位置するＳＯＩ層（活性層）に、加速度を受けて変位する可動部、及び可動部の変位を測定するための検出部等が設けられる。
　例えば下記特許文献に示すように、可動部等を支持するアンカ部は、可動部の外周よりも外側に位置しており、このような構成とすることで、多層配線や貫通配線を利用せずとも、検出部と電気的に接続される配線層をアンカ部との接続位置から外部回路との接続位置まで引き出すことが簡単に出来る。
特開平１１－３０４８３４号公報 特開２００１－１３３４７９号公報 特開２００６－２６６８７３号公報
　しかしながら、従来のように、支持基板に固定支持されるアンカ部を可動部の外側に配置すると、パッケージ応力の影響を受けて支持基板が変形したとき、アンカ部に接続している可動部や検出部等の各素子部分に歪みが伝播されてしまい、検出部を構成する固定電極と可動電極との相対位置が変化して検出精度が低下するといった問題があった。
　また製造費を低減等すべく、多層配線や貫通配線を利用せずとも、配線層を簡単にアンカ部との接続位置から外部に引き出す必要があった。
　そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、支持基板が変形してもアンカ部に接続している各素子部分に伝播される歪みの影響を小さくでき、また、配線層を、アンカ部との接続位置から表面を伝って適切に素子部の外側に引き出すことが出来る物理量センサを提供することを目的としている。
本発明は、支持基板と絶縁層とＳＯＩ層より成るＳＯＩ基板を用いて形成された物理量センサにおいて、
　前記ＳＯＩ層には、前記絶縁層が除去された前記支持基板の上方に位置する可動部及び前記可動部の変位量を検出するための検出部にて構成される素子部と、前記素子部を支持するための絶縁層上に形成されたアンカ部とが形成されており、
　前記アンカ部は前記可動部の最外周を囲んだ領域よりも内側に位置し、
　前記検出部と電気的に接続される配線層が、前記アンカ部との接続位置から前記素子部に形成された前記ＳＯＩ層が除去されて成るスリットを通って前記素子部の外側に引き出されていることを特徴とするものである。
　これにより、支持基板が変形してもアンカ部に接続している各素子部分に伝播される歪みの影響を小さくでき、検出精度を向上させることができる。しかもアンカ部を可動部の最外周を囲む領域の内側に位置させても配線層を、アンカ部との接続位置から表面を伝って適切に素子部の外側に引き出すことが出来る。
　本発明では、前記スリット内には、前記絶縁層を介して前記ＳＯＩ層が残されてなるリブ部が前記アンカ部から前記素子部の外側に延出して形成されており、前記配線層は前記アンカ部との接続位置から前記リブ部の表面に形成されていることが好ましい。これにより、配線層をアンカ部表面と同じＳＯＩ層の表面に形成できるので配線層を適切且つ容易に接続不良等起こすことなく形成できる。またリブ部の下には絶縁層が残されて支持基板に固定支持されているので、リブ部を支持基板にしっかり固定でき電気的安定性を向上させることができる。
　また、前記アンカ部は、前記可動部の略中央位置に集約されていることがより好ましい。
　また、前記検出部は、平面的に交互に並設された櫛歯状の可動電極と固定電極とで構成され、前記可動電極は、前記絶縁層が除去された前記支持基板の上方に位置して前記可動部と一体化しており、前記固定電極は前記可動部から分離した位置に設けられており、前記アンカ部は前記可動部を支持するアンカ部と、前記固定電極を支持するアンカ部を備える構成に対して、本発明を効果的に適用できる。
　また櫛歯状電極構造において、前記可動部には、前記可動部の最外周を囲んだ領域よりも内側に、前記固定電極を設けるための空間が設けられており、前記空間内に前記固定電極を支持するアンカ部が設けられ、前記可動部の最外周面から前記空間に連続する前記スリットが設けられ、前記配線層は、前記空間及び前記スリットを通って前記素子部の外側に引き出されていることが好ましい。
　本発明の物理量センサによれば、支持基板が変形してもアンカ部に接続している各素子部分に伝播される歪みの影響を小さくでき、検出精度を向上させることができる。しかもアンカ部を可動部の最外周を囲む領域の内側に位置させても配線層を、アンカ部との接続位置から表面を伝って適切に素子部の外側に引き出すことが出来る。
　図１（ａ）は本実施形態における加速度センサの平面図、図１（ｂ）は、矢印Ａ方向から見たビーム部の側面図、図１（ｃ）は、高さ方向に加速度が作用して変位したビーム部及び可動部の側面図、図２は、ばね部、ビーム部、及び腕部の一部を示す拡大斜視図、図３は図１（ａ）に示すＢ－Ｂ線に沿って高さ方向に切断した切断面を矢印方向から見た部分断面図、である。
　加速度センサ１は、図３に示すようにＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板２を用いて形成される。ＳＯＩ基板２は、シリコン基板で形成された支持基板３と、シリコン基板で形成されたＳＯＩ層（活性層）５と、支持基板３とＳＯＩ層５の間に位置する例えばＳｉＯ2で形成された酸化絶縁層４の積層構造である。
　図１（ａ）に示すようにＳＯＩ層５には素子部１３が形成される。素子部１３には、可動部（錘）６と、可動部６の変位量を検出するための検出部６１，６２、及び支持部８～１１が形成される。可動部６は支持部８～１１を介してアンカ部２１，２３に支持されている。可動部６や検出部６１，６２の下には図３に示す酸化絶縁層４が形成されておらず支持基板３上に浮いているがアンカ部２１～２４は支持基板３上に酸化絶縁層４を介して固定支持されている。
　図１（ａ）に示す形態では、可動部６は、その最外周面を囲んだ領域Ｃ（図１（ａ）では点線で示す）が矩形状で形成される。可動部６の左右方向（Ｘ１方向、Ｘ２方向）の最外側面６ａ，６ｂの幅中心の位置から可動部６の中心Ｏ方向に向けて窪む凹部７が形成されている。
　そして凹部７の可動部６の中心Ｏ寄りの位置に第１アンカ部２１と第２アンカ部２３が設けられる。
　第１アンカ部２１からはＸ２方向に延びる２本の腕部２５，２６が設けられる。一方、第２アンカ部２３からはＸ１方向に延びる２本の腕部２７，２８が設けられる。図１（ａ）に示すように、第１アンカ部２１から延びる腕部２５，２６の間にはＹ１－Ｙ２方向に所定間隔のスリット４０が形成されている。また同様に、第２アンカ部２３から延びる腕部２７，２８の間にはＹ１－Ｙ２方向に所定間隔のスリット４１が形成されている。
　これら腕部２５～２８は、支持基板３に酸化絶縁層４を介して支持されていてもよいし、酸化絶縁層４が除去されて支持基板３上に浮いていてもよいが、腕部２５～２８は支持基板３上から浮いているほうが、例えば支持基板３が歪んだときにその歪みの影響を小さくでき好適である。
　図１（ａ）、図２に示すように、各腕部２５～２８のアンカ部２１，２３側と反対側の端部には腕部２５～２８の幅寸法Ｗ２よりも細い幅寸法Ｗ１を有するアンカ側ばね部２９が直線的に連設されている。腕部２５～２８はアンカ側ばね部２９よりも高剛性である。
　図２に示すようにアンカ側ばね部２９は、その高さ寸法（厚さ寸法）Ｈ１が、幅寸法Ｗ１に比べて長い形状である。この実施形態では、アンカ側ばね部２９の高さ寸法Ｈ１は腕部２５～２８の高さ寸法Ｈ２と同じである。また、長さ寸法Ｌ２は幅寸法Ｗ１よりも大きい。アンカ側ばね部２９の幅寸法Ｗ１は０．８～２．０μｍ、長さ寸法Ｌ２は、５０～１００μｍ、高さ寸法Ｈ１は１０～３０μｍ程度である。
　図１（ａ）に示すように第１アンカ部２１に設けられた腕部２５には、アンカ側ばね部２９を介して、可動部６の外周面６ｂの外側にて、Ｙ２方向に平行に延びる第１ビーム部３０が連設されている。また図１（ａ）に示すように、第１アンカ部２１に設けられた腕部２６には、アンカ側ばね部２９を介して、可動部６の外周面６ｂの外側にて、Ｙ１方向に平行に延びる第２ビーム部３１が連設されている。また図１（ａ）に示すように第２アンカ部２３に設けられた腕部２７には、アンカ側ばね部２９を介して、可動部６の外周面６ａの外側にて、Ｙ２方向に平行に延びる第３ビーム部３２が連設されている。さらに図１（ａ）に示すように、第２アンカ部２３に設けられた腕部２８には、アンカ側ばね部２９を介して、可動部６の外周面６ａの外側にて、Ｙ１方向に平行に延びる第４ビーム部３３が連設されている。図１（ａ）に示すように、各ビーム部３０～３３の後端部３０ｂ～３３ｂ側がアンカ側ばね部２９に接続される。
　図１（ａ）、図２に示すように各ビーム部３０～３３の幅寸法Ｗ３は、アンカ側ばね部２９の幅寸法Ｗ１よりも大きい。よって各ビーム部３０～３３は、アンカ側ばね部２９よりも高剛性である。
　各ビーム部３０～３３の高さ寸法（厚さ寸法）は、アンカ側ばね部２９の高さ寸法Ｈ１、腕部の高さ寸法Ｈ２と略同一であり、各ビーム部３０～３３は、支持基板３上で浮いている。この実施形態では、図１（ａ）に示すように、各ビーム部３０～３３の長さ寸法Ｌ１は、各ビーム部３０～３３の先端部３０ａ～３３ａが、可動部６の各角とＸ１－Ｘ２方向にてほぼ対向する長さで形成されている。そして、各ビーム部３０～３３の先端部３０ａ～３３ａと可動部６の四つ角近傍間が直線的に延びる可動部側ばね部３４を介して連結されている。可動部側ばね部３４の幅寸法や高さ寸法（厚さ寸法）は、アンカ側ばね部２９の幅寸法Ｗ１及び高さ寸法Ｈ１とほぼ同じである。ビーム部３０～３３の幅寸法Ｗ３は１０～３０μｍ、長さ寸法Ｌ１は、３００～６００μｍ、高さ寸法は１０～３０μｍ程度である。
　このように可動部６と第１アンカ部２１及び第２アンカ部２３の間は、腕部２５～２８、アンカ側ばね部２９、ビーム部３０～３３及び可動部側ばね部３４よりなる支持部８～１１により連結されている。
　アンカ側ばね部２９及び可動部側ばね部３４は、いずれも高さ方向（厚み方向）に撓み難い。よって、図１（ｂ）のように、高さ方向（Ｚ方向）に加速度が作用していない初期状態では、各ビーム部３０～３３はＹ１－Ｙ２方向に平行であり高さ方向に変位していない。
　図１（ｂ）に示す初期状態から例えば加速度に伴う力（慣性力）が可動部６に対して下方向に作用すると、可動部側ばね部３４及びアンカ側ばね部２９は捩れ、図１（ｃ）に示すように、各ビーム部３０～３３の後端部３０ｂ～３３ｂ側を回転中心として、各ビーム部３０～３３の先端部３０ａ～３３ｂが同じ変位量にて下方向に向けて回動変位する。すなわちビーム部３０～３３の先端部３０ａ～３３ａのほうが、後端部３０ｂ～３３ｂよりも下方向に変位する。ビーム部３０～３３の剛性は高いため、ビーム部３０～３３自体が例えば曲がったり捩れたりはほとんどせず、ビーム部３０～３３は直方体形状を保ちながら、ばね部２９，３４の捩れにより高さ方向に変位する。このようにばね部２９，３４の捩れ、及び、各ビーム部３０～３３の先端部３０ａ～３３ａの高さ方向への変位により、可動部６が、支持基板３の上面３ａ（図３参照）と平行な状態を維持しつつ下方向に向けて移動する（高さ方向に平行移動する）。
　図１（ａ）に示すように、可動部６のＹ１－Ｙ２方向に向く最外周面６ｃ，６ｄの幅中心の位置から可動部６の中心Ｏに向けて所定間隔のスリット４３，４４が設けられている。スリット４３，４４よりも内側の可動部には検出部６１，６２を構成する固定電極５７，５８を設置するに必要な大きさの空間１９が設けられている。
　図１（ａ）に示すように、空間１９には、可動部６の中心Ｏ方向に凹む凹部１９ａが形成され、この凹部１９ａ内に、第３アンカ部２２及び第４アンカ部２４が設置される。第３アンカ部２２からは２本の腕部５０，５１（兼固定電極）がＹ２方向に延びている。また、第４アンカ部２４からは２本の腕部５２，５３（兼固定電極）がＹ１方向に延びている。腕部５０，５１間、及び腕部５２，５３間には夫々、Ｘ１－Ｘ２方向に所定間隔のスリット５４，５５が形成されている。腕部５０、５１間及び腕部５２，５３間に形成された各スリット５４，５５は、可動部６に形成されたスリット４３，４４と空間的に連続して可動部６の外側に開放されている。
　図１（ａ）に示すように、第３アンカ部２２から延びる２本の腕部５０，５１から、可動部６に形成された空間１９内にて、夫々Ｘ１方向、及びＸ２方向に延び、Ｘ１－Ｘ２方向に所定の間隔を空けて並設された櫛歯状の第１固定電極５７が形成されている。また図１（ａ）に示すように、第４アンカ部２４から延びる２本の腕部５２，５３から、可動部６に形成された空間１９内にて、夫々Ｘ１方向及びＸ２方向に延び、Ｘ１－Ｘ２方向に所定の間隔を空けて並設された櫛歯状の第２固定電極５８が形成されている。
　図１（ａ）に示すように、空間１９内には、第１固定電極５７と交互に且つ間隔を空けて並設された第１可動電極５９が、可動部６と一体的に形成されている。また図１（ａ）に示すように空間１９内には、第２固定電極５８と交互に且つ間隔を空けて並設された第２可動電極６０が、可動部６と一体的に形成されている。
　図１（ａ）に示す第１固定電極５７と第１可動電極５９とで第１検出部６１が構成され、図１（ａ）に示す第２固定電極５８と第２可動電極６０とで第２検出部６２が構成される。
　第１検出部６１と第２検出部６２の具体的構成及び検出原理を以下で説明する。
　図１０では、可動電極５９、６０及び固定電極５７、５８を厚み方向から切断した断面形状で示しているが、可動電極と固定電極を区別しやすいように可動電極５９，６０のみを斜線で示している。
　図１０に示すように、第１可動電極５９、第１固定電極５７、第２可動電極６０及び第２固定電極５８は全て同じ高さ寸法（厚さ寸法）で形成される。図１０（ａ）（ｂ）に示すように、初期状態では、第１可動電極５９の上面と第２固定電極５８の上面が同位置にあり、第２可動電極６０の上面と第１固定電極５７の上面とが同位置で且つ第１可動電極５９及び第２固定電極５８に対して低い位置にずれて配置されている。
　図１０（ａ）に示すように、可動電極５９、６０が下方向に移動すると、第１検出部６１では、第１可動電極５９と第１固定電極５７との対向面積は増大するため、静電容量は増大する。一方、第２検出部６２では、第２可動電極６０と第２固定電極５８との対向面積は減少するため、静電容量は減少する。
　次に、図１０（ｂ）に示すように、可動電極５９、６０が上方向に移動すると、第１検出部６１では、第１可動電極５９と第１固定電極５７との対向面積は減少するため、静電容量は減少する。一方、第２検出部６２では、第２可動電極６０と第２固定電極５８との対向面積が増大するため、静電容量は増大する。
　固定電極５７、５８の電位、及び可動電極５９、６０の電位は、第１アンカ部２１、第３アンカ部２２及び第４アンカ部２４との接続位置から引き出された配線層７０，７１，７２（図１（ａ）参照）を介して夫々取り出され、第１検出部６１及び第２検出部６２の静電容量の差動出力を得ることが出来る。この差動出力に基づき、可動部６の移動距離及び移動方向を知ることができる。
　なお、図１０に示す櫛歯状電極構造は一例であり、他の形態であってもよい。
　図１（ａ）に示すように、配線層７０は、第１アンカ部２１から延びる２本の腕部２５，２６間のスリット４０を通って素子部１３の外側に引き出されている。この実施形態では、図３に示すように配線層７０は、第１アンカ部２１との接続位置から酸化絶縁層４上に形成されている。
　また図１（ａ）に示すように、配線層７１は、第３アンカ部２２から延びる２本の腕部５０，５１間のスリット５４及び可動部６に形成されたスリット４４を通って素子部１３の外側に引き出されている。この配線層７１も配線層７０と同様にアンカ部との接続位置から例えば酸化絶縁層４上に引き出し形成される。
　また図１（ａ）に示すように、配線層７２は、第４アンカ部２４から延びる２本の腕部５２，５３間のスリット５５及び可動部６に形成されたスリット４３を通って素子部１３の外側に引き出されている。この配線層７２も配線層７０と同様にアンカ部との接続位置から例えば酸化絶縁層４上に引き出し形成される。
　本実施形態の特徴的構成について説明する。
　図１（ａ）に示すように、アンカ部には可動部６を支持する第１アンカ部２１及び第２アンカ部２３と、固定電極５７，５８を夫々支持する第３アンカ部２２及び第４アンカ部２４とが設けられる。
　図１（ａ）に示すようにアンカ部２１～２４の全ては可動部６の最外周を囲んだ領域Ｃよりも内側に位置している。これにより、例えば応力の影響を受けて支持基板３が変形しても、各アンカ部２１～２４から可動部６や検出部等の各素子部分に伝播される歪みの影響を小さくできる。特に、素子部１３を構成する可動部６下や可動電極下のみならず固定電極や支持部８～１１を構成する腕部２５～２８、５０～５３の下にも絶縁層がなく支持基板３上から浮いていることが好適である。
　以上により歪みによる可動電極５９，６０と固定電極５７，５８との相対位置の変化を小さくでき、出力のばらつきを小さくでき優れた検出精度を得ることが出来る。また、図１（ａ）に示すように、各アンカ部２１～２４を可動部６の中心Ｏから一定の範囲内の中央領域に集約させることで、より歪みの影響を小さくでき、検出精度を向上させることが可能になる。
　また図１（ａ）に示すように、第１検出部６１及び第２検出部６２と電気的に接続される配線層７０～７２が、アンカ部２１，２２，２４との接続位置から可動部６やアンカ部２１，２２，２４から延びる２本の腕部間に形成されたＳＯＩ層５が除去されて成るスリット４０、４３，４４，５４，５５を通って可動部６の外側にまで引き出されている。すなわち本実施形態では、アンカ部２１～２４を可動部６の最外周で囲まれた領域Ｃよりも内側に集約させても、配線層７０～７２をアンカ部２１～２４との接続位置から表面をつたって形成でき、各アンカ部２１～２４に低負荷な状態で配線を接続することが出来る。また、多層配線基板等を用いる必要もないので、製造費も抑えることが出来る。
　なおスリット４０、４３，４４，５４，５５の間隔は、例えば１０～３０μｍ程度であるが、本実施形態で言うスリットとは、２つの対向する壁面間の空間を指し、配線層を可動部６の内側から外側にＳＯＩ層が除去された表面（例えば酸化絶縁層４の表面）をつたって引き出すために設けた空間はスリットである。
　また図１（ａ）のように櫛歯状電極構造において、可動部６には、可動部６の最外周を囲んだ領域Ｃよりも内側に、固定電極５７，５８を設けるための空間１９が設けられている。そしてこの空間１９内に固定電極５７，５８を支持する第３アンカ部２２及び第４アンカ部２４が設けられ、可動部６の最外周面から空間１９に連続するスリット４３、４４が設けられている。またこの実施形態では、アンカ部２２，２４から２本の腕部がスリット５４，５５を介して延出している。そして配線層７１，７２は、空間１９及びスリット４３、４４，５４，５５を通って素子部１３の外側に引き出されている。このような構成とすることで、固定電極の形成空間を利用して、配線層７１，７２を可動部６の内側に設けられたアンカ部２２，２４との接続位置から容易に素子部１３の外側に引き出すことが出来る。また第１アンカ部２１にはスリット４０を備える２本の腕部２５，２６を形成し、このスリット４０に配線層７０を通して素子部１３の外部に引き出している。例えば腕部２５、２６は無くてもよいが、可動部６の内側に第１アンカ部２１及び第２アンカ部２３があるので、可動部６に対する支持部８～１１を可動部６の外側に設けて可動部６を外側で安定して支持するには、第１アンカ部２１及び第２アンカ部２２に高剛性の腕部を設け、この腕部を可動部６の中心Ｏから離れる方向に引き出すことが好適である。そしてこの腕部にスリット４０を設けることで、配線層７０をスリット４０に通して素子部１３の外部に簡単且つ適切に引き出すことが可能になる。
　図４は、図１（ａ）とは別の実施形態における加速度センサ１００の平面図、図５は、図４に示す加速度センサ１００をＤ－Ｄ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た部分断面図、図６は、図４に示す加速度センサ１００をＥ－Ｅ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た部分断面図、図７は、図４に示す加速度センサ１００をＦ－Ｆ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た部分断面図、である。
　図４に示す構造では、第１アンカ部２１及び第２アンカ部２３の夫々から延びる各腕部１０１，１０２，１１０，１１１が可動部６の外周に沿うように略Ｌ字型で形成されている。また各腕部１０１，１０２，１１０，１１１は、夫々、略Ｅ字状で形成されたばね部１２０を介して可動部６を支持している。
　図４、図７に示すように、第１アンカ部２１から延びる２本の腕部１０１，１０２の間には所定間隔のスリット１４６が形成され、スリット１４６内には、酸化絶縁層４を介してＳＯＩ層が残されてなるリブ部１４５が形成されている。そしてリブ部１４５上に配線層１３０が形成されている。リブ部１４５は配線層１３０下の全体に形成されている。
　また、図４には、可動部６のＹ１側に位置する最外周面にスリット１２１が形成されており、可動部６にはスリット１２１よりも内側に固定電極１４４を形成するための空間が設けられている。また、可動部６のＹ２側に位置する最外周面にスリット１２２が形成されており、可動部６にはスリット１２２よりも内側に固定電極１４４を形成するための空間が形成されている。
　図４に示すように、可動部６の内側に形成された空間には第３アンカ部２２及び第４アンカ部２４が形成され、各アンカ部２２，２４から２本の腕部１２３～１２６が延出して形成されている。また腕部１２３，１２４の間、及び腕部１２５，１２６の間には所定間隔のスリット１２７，１２８が形成され、各スリット１２７，１２８は、可動部６に形成されたスリット１２１，１２２と空間的に連続して外部にまで露出するスリットが形成されている。
　図４、５、図６に示すように、スリット１２７，１２１には、酸化絶縁層４を介してＳＯＩ層が残されてなるリブ部１４０が形成されている。そしてリブ部１４０上に配線層１２９が形成されている。リブ部１４０は配線層１２９下の全体に形成されている。また図４，図５に示すように、スリット１２２，１２８を通って外部に引き出された配線層１３１も同様にリブ部１４１上に形成される。リブ部の幅寸法は、５～２０μｍ程度である。
　このようにリブ部上に配線層１２９～１３１を形成することで、配線層１２９～１３１をアンカ部表面と同じＳＯＩ層の表面に形成できるので配線層１２９～１３１を適切且つ容易に接続不良等起こすことなく形成できる。またリブ部１４０，１４１，１４５の下には絶縁層４が残されて支持基板３に固定支持されているので、リブ部１４０，１４１，１４５を支持基板３上にしっかり固定できる。よって振動等によっても配線層１２９～１３１が不用意に動くといった問題がなく電気的安定性を向上させることができる。
　次に図８に示す他の実施形態では、可動部６の最外周面を囲む領域Ｇの内側に複数のアンカ部１５０～１５５，１５８，１５９が集約され、アンカ部１５０～１５５にばね部１５７が連設され、図１（ａ）や図４と異なってばね部１５７により腕部を介さずに直接、可動部６を領域Ｇよりも内側にて支持している。
　図９に示す他の実施形態は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向対応型の加速度センサ１６０である。図９に示す櫛歯状の可動電極１６２，１６４と固定電極１６１，１６３とがＸ軸検知用で、櫛歯状の可動電極１６６，１６７と固定電極１６５，１６８とがＹ軸検知用である。図９でも、可動部６の最外周面を囲む領域Ｈの内側にアンカ部１７０～１７８が設けられる。
　また図８，図９に示すように、アンカ部との接続位置から素子部１８０，１８１の外側に向けて延出する配線層１８２～１８９は、素子部１８０，１８１に形成されたスリット１９０～１９６を通って素子部１８０，１８１の外方に延出している。
　上記した本実施形態の加速度センサはＸ軸検知用、Ｙ軸検知用、及びＺ軸検知用の個々の検知用として、あるいは図９のような２軸以上の検知用として用いられる。
　本実施形態では櫛歯状電極以外にも適用できるが、特に櫛歯状電極の構成に効果的に適用できる。
　本実施形態は加速度センサのみならず角速度センサ等にも適用可能である。
図１（ａ）は本実施形態における加速度センサの平面図、図１（ｂ）は、矢印Ａ方向から見たビーム部の側面図、図１（ｃ）は、高さ方向に加速度が作用して変位したビーム部及び可動部の側面図、 ばね部、ビーム部、及び腕部の一部を示す拡大斜視図、 図１（ａ）に示すＢ－Ｂ線に沿って高さ方向に切断した切断面を矢印方向から見た部分断面図、 図１（ａ）とは別の実施形態における加速度センサの平面図、 図４に示す加速度センサをＤ－Ｄ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た部分断面図、 図４に示す加速度センサをＥ－Ｅ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た部分断面図、 図４に示す加速度センサをＦ－Ｆ線に沿って高さ方向に切断し矢印方向から見た部分断面図、 別の実施形態における加速度センサの平面図、 別の実施形態における加速度センサの平面図、 図１に示す加速度センサに用いられる櫛歯状構造の可動電極と固定電極を高さ方向から切断した断面図であり、（ａ）は初期状態と、初期状態から可動部が下方向に移動したときの図、（ｂ）は初期状態と、初期状態から可動部が上方向に移動したときの図、
符号の説明
１、１００、１６０　加速度センサ
２　ＳＯＩ基板
３　支持基板
４　酸化絶縁層
５　ＳＯＩ層（活性層）
６　可動部
８～１１　支持部
１３、１８０、１８１素子部
２１～２４、１５０～１５５、１５８、１５９、１７０～１７８　アンカ部
２９　アンカ側ばね部
３０～３３　ビーム部
３４　可動部側ばね部
４０、４３、４４、５４、５５、１２１、１２２、１２７、１２８、１４６、１９０～１９６　スリット
５７、５８、１６１、１６３、１６５、１６８　固定電極
５９、６０、１６２、１６４、１６６、１６７　可動電極
６１　第１検出部
６２　第２検出部
７０～７２、１２９～１３１、１８２～１８９　配線層
１４０、１４１、１４５　リブ部

Claims (5)

  1. 　支持基板と絶縁層とＳＯＩ層より成るＳＯＩ基板を用いて形成された物理量センサにおいて、
    　前記ＳＯＩ層には、前記絶縁層が除去された前記支持基板の上方に位置する可動部及び前記可動部の変位量を検出するための検出部にて構成される素子部と、前記素子部を支持するための絶縁層上に形成されたアンカ部とが形成されており、
    　前記アンカ部は前記可動部の最外周を囲んだ領域よりも内側に位置し、
    　前記検出部と電気的に接続される配線層が、前記アンカ部との接続位置から前記素子部に形成された前記ＳＯＩ層が除去されて成るスリットを通って前記素子部の外側に引き出されていることを特徴とする物理量センサ。
  2. 　前記スリット内には、前記絶縁層を介して前記ＳＯＩ層が残されてなるリブ部が前記アンカ部から前記素子部の外側に延出して形成されており、前記配線層は前記アンカ部との接続位置から前記リブ部の表面に形成されている請求項１記載の物理量センサ。
  3. 　前記アンカ部は、前記可動部の略中央位置に集約されている請求項１又は２に記載の物理量センサ。
  4. 　前記検出部は、平面的に交互に並設された櫛歯状の可動電極と固定電極とで構成され、前記可動電極は、前記絶縁層が除去された前記支持基板の上方に位置して前記可動部と一体化しており、前記固定電極は前記可動部から分離した位置に設けられており、前記アンカ部は前記可動部を支持するアンカ部と、前記固定電極を支持するアンカ部を備える請求項１ないし３のいずれかに記載の物理量センサ。
  5. 　前記可動部には、前記可動部の最外周を囲んだ領域よりも内側に、前記固定電極を設けるための空間が設けられており、前記空間内に前記固定電極を支持するアンカ部が設けられ、前記可動部の最外周面から前記空間に連続する前記スリットが設けられ、前記配線層は、前記空間及び前記スリットを通って前記素子部の外側に引き出されている請求項４記載の物理量センサ。
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