WO2015033543A1 - 加速度センサ - Google Patents

加速度センサ Download PDF

Info

Publication number
WO2015033543A1
WO2015033543A1 PCT/JP2014/004460 JP2014004460W WO2015033543A1 WO 2015033543 A1 WO2015033543 A1 WO 2015033543A1 JP 2014004460 W JP2014004460 W JP 2014004460W WO 2015033543 A1 WO2015033543 A1 WO 2015033543A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
movable electrode
fixed electrode
portions
acceleration
semiconductor layer
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2014/004460
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
酒井　峰一
圭正 杉本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to DE112014004013.4T priority Critical patent/DE112014004013B4/de
Priority to US14/911,288 priority patent/US9791472B2/en
Publication of WO2015033543A1 publication Critical patent/WO2015033543A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • G01P2015/0805—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 being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration
    • G01P2015/0808—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 being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate
    • G01P2015/082—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 being provided with a particular type of spring-mass-system for defining the displacement of a seismic mass due to an external acceleration for defining in-plane movement of the mass, i.e. movement of the mass in the plane of the substrate for two degrees of freedom of movement of a single mass

Definitions

  • This disclosure relates to an acceleration sensor that detects acceleration in two orthogonal directions.
  • Patent Document 1 proposes an acceleration sensor configured using a semiconductor substrate in which a semiconductor layer is stacked on a support substrate. That is, in this acceleration sensor, the semiconductor layer is fixed with a movable portion provided with a movable electrode on a frame portion that is displaced according to acceleration in a predetermined direction in the surface direction of the semiconductor layer, and a fixed electrode facing the movable electrode. The part is formed.
  • this acceleration sensor is configured using a semiconductor substrate in which a semiconductor layer J1 is laminated on a support substrate, and the movable portion J3 and the first to fourth fixed portions are formed by forming the groove portion J2 in the semiconductor layer J1. Portions J4 to J7 are formed.
  • the frame portion J8 constituting the movable portion J3 has a rectangular frame shape, and a pair of first side portions J8a extending in the x-axis direction and a pair of second side portions J8b extending in the y-axis direction. And have.
  • the x-axis direction is the left-right direction in FIG. 14
  • the y-axis direction is the direction orthogonal to the x-axis direction in the plane of the semiconductor layer J1
  • the z-axis direction is the x-axis direction and y-axis direction. The direction is orthogonal to.
  • Each first side portion J8a in the frame portion J8 is provided with a first beam portion J9a that displaces the frame portion J8 in the y-axis direction when an acceleration including a component in the y-axis direction is applied.
  • each second side portion J8b in the frame portion J8 is provided with a second beam portion J9b that displaces the frame portion J8 in the x-axis direction when an acceleration including a component in the x-axis direction is applied.
  • the frame portion J8 includes a first connecting portion J10a extending from each first beam portion J9a to the center of the frame portion J8, and a second connecting portion J10b extending from each second beam portion J9b to the center of the frame portion J8.
  • first and fourth movable electrode portions J12b to J15b are provided in the first and second side portions J8a and J8b in the frame portion J8 via the first to fourth support portions J12a to J15d, respectively.
  • first and second movable electrode portions J12b and J13b are provided on the first and second support portions J12a and 13a so as to be parallel to the y-axis direction.
  • the third and fourth movable electrode portions J14b and J15b are provided in the third and fourth support portions J14a and J15a so as to be parallel to the x-axis direction.
  • the first to fourth fixed portions J4 to J7 are formed such that the first to fourth fixed electrode portions J4a to J7a face the first to fourth movable electrode portions J12b to J15b.
  • the frame portion J8 is displaced in the y-axis direction by the first beam portion J9a and the second connecting portion J10b is bent. Then, the distance between the third and fourth movable electrode portions J14b and J15b and the third and fourth fixed electrode portions J6a and J7a changes according to the acceleration. Therefore, acceleration in the y-axis direction is detected based on the capacitance between the third and fourth movable electrode portions J14b and J15b and the third and fourth fixed electrode portions J6a and J7a.
  • the first to fourth movable electrode portions J12b to J15b are respectively connected to the first and second side portions J8a and J8b of the frame portion J8. Is provided. For this reason, as shown in FIG. 15, the mass m of the first to fourth movable electrode portions J12b to J15b (first to fourth support portions J12a to J15a) is applied to the frame portion J8. Further, the movable portion J3 having such a frame portion J8 is supported by the support substrate so as to be rotatable about an axis extending through the center of the frame portion J8 and extending in the z-axis direction.
  • the acceleration sensor the distance between the rotation axis and the first to fourth movable electrode portions J12b to J15b (first to fourth support portions J12a to J15a) is increased, and the rotational moment is increased. In other words, rotational resonance is reduced. For this reason, there exists a problem that detection accuracy falls easily by a frame part rotating.
  • This indication aims at providing the acceleration sensor which can control the fall of detection accuracy in view of the above-mentioned point.
  • the acceleration sensor is provided in the semiconductor substrate in which the semiconductor layer is stacked on the support substrate and the semiconductor layer, and one of the surface directions of the semiconductor layer is defined as the first direction.
  • the second direction is a direction orthogonal to the first direction and parallel to the surface direction
  • the first direction movable electrode extending in the direction parallel to the second direction, and the semiconductor layer are formed.
  • a movable electrode for the second direction extending in a direction parallel to the first direction, a frame portion provided in the semiconductor layer, and an acceleration provided in the frame portion provided in the semiconductor layer and including a component in the second direction Is applied to the first beam portion that is displaced in the second direction, and is provided in the frame portion provided in the semiconductor layer, and is displaced in the first direction when an acceleration including a component in the first direction is applied.
  • a second beam portion, an anchor portion supporting the frame portion via the second beam portion, and a semiconductor layer It comprises a first direction for a fixed electrode arranged to face the direction movable electrode, provided on the semiconductor layer, and a second direction for a fixed electrode arranged opposite to the second direction movable electrode.
  • the semiconductor layer is provided with a rod-shaped weight portion that extends in the second direction through the center of the frame portion and is connected to the frame portion via the first beam portion, and the movable electrode for the first direction is provided. And the movable electrode for 2nd directions is provided in the weight part.
  • the mass of the movable electrodes for the first and second directions is applied near the center of the frame portion (see FIG. 4). For this reason, it is possible to reduce the rotational moment about the axis passing through the center of the frame portion and extending in the direction orthogonal to the surface direction of the semiconductor layer as the rotation axis, and to suppress the rotation of the frame portion (movable portion). Therefore, it can suppress that detection accuracy falls.
  • the center of the frame portion coincides with the center of the support substrate, and the first direction movable electrode and the first direction fixed electrode.
  • the first and second movable electrode portions and first and second fixed electrode portions that are arranged symmetrically with respect to the center of the frame portion, respectively, and the second direction movable electrode and the second direction fixed electrode.
  • Each has third and fourth movable electrode portions and third and fourth fixed electrode portions that are arranged point-symmetrically with respect to the center of the frame portion, and includes a first movable electrode portion and a first fixed electrode portion.
  • the acceleration in the first direction is detected from the difference between the first capacitance between the second capacitance and the second capacitance between the second movable electrode portion and the second fixed electrode portion, and between the third movable electrode portion and the third fixed electrode portion in the third capacitor (C s3) and the second direction from the difference between the fourth capacitance between the fourth movable electrode portion and the fourth fixed electrode portion between For detecting the speed.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. (A)-(d) is sectional drawing which shows the manufacturing process of the acceleration sensor shown in FIG. It is the figure which modeled the movable part shown in FIG. 1 equivalently.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing displacement directions of first to fourth fixing portions when a support substrate is distorted with respect to a first imaginary line.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the displacement directions of the first to fourth fixing portions when the support substrate is distorted with respect to the second imaginary line.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing the displacement directions of the first to fourth fixing portions when the support substrate is distorted with respect to the third imaginary line. It is a top view of the acceleration sensor in a 2nd embodiment of this indication. It is a top view of the acceleration sensor in a 3rd embodiment of this indication. It is a top view of the acceleration sensor in a 4th embodiment of this indication. It is sectional drawing of the acceleration sensor in 5th Embodiment of this indication. It is sectional drawing of the acceleration sensor in 6th Embodiment of this indication. It is sectional drawing of the acceleration sensor in 7th Embodiment of this indication. It is a top view of the acceleration sensor for demonstrating a subject. It is the figure which modeled the movable part shown in FIG. 14 equivalently.
  • the acceleration sensor according to the present embodiment is configured using an SOI (Silicon on Insulator) substrate 14 in which a semiconductor layer 13 is laminated on a support substrate 11 via an insulating film 12. ing.
  • SOI Silicon on Insulator
  • the SOI substrate 14 corresponds to a semiconductor substrate. Further, for example, a silicon substrate or the like is used as the support substrate 11, SiO 2 or SiN or the like is used as the insulating film 12, and a silicon substrate or polysilicon or the like is used as the semiconductor layer 13.
  • the semiconductor layer 13 is subjected to micromachining to form a groove portion 15, and the movable portion 20 and the first to fourth fixed portions 30 to 60 are defined by the groove portion 15.
  • a portion of the semiconductor layer 13 that is not partitioned by the groove 15 is a peripheral portion 70.
  • the insulating film 12 is formed with a recess 16 from which portions corresponding to the movable portion 20 and the first to fourth fixed portions 30 to 60 are removed. Accordingly, predetermined regions of the movable portion 20 and the first to fourth fixed portions 30 to 60 in the semiconductor layer 13 are released from the support substrate 11.
  • the x-axis direction is the left-right direction in FIG. 1
  • the y-axis direction is the direction orthogonal to the x-axis direction in the plane of the SOI substrate 14
  • the z-axis direction is the x-axis direction and the y-axis.
  • the direction is orthogonal to the direction.
  • the x-axis direction corresponds to the first direction
  • the y-axis direction corresponds to the second direction.
  • the movable portion 20 includes a weight portion 21 disposed so as to cross over the recessed portion 16, a frame portion 22 that supports the weight portion 21, and first and second beam portions 23 a and 23 b provided in the frame portion 22. And first to fourth movable electrode portions 24 to 27.
  • the weight portion 21 has a rectangular bar shape, and both end portions in the longitudinal direction are supported by the frame portion 22 via the first beam portion 23a. Specifically, the weight portion 21 is supported by the frame portion 22 so that its longitudinal direction is parallel to the y-axis direction and passes through the center of the frame portion 22.
  • the frame portion 22 has a rectangular frame shape, and has a pair of first side portions 22a extending in the x-axis direction and a pair of second side portions 22b extending in the y-axis direction. .
  • the frame portion 22 is formed so that the center thereof coincides with the center of the support substrate 11 (semiconductor layer 13).
  • the first and second beam portions 23a and 23b have a rectangular frame shape in which two parallel beams are connected at both ends thereof, and have a spring function of being displaced in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the two beams.
  • the first beam portion 23a has a frame so that when acceleration including a component in the y-axis direction is applied, the weight portion 21 is displaced in the y-axis direction and restored to the original state in accordance with the disappearance of the acceleration. It is provided between each first side portion 22 a of the portion 22 and each end portion of the weight portion 21.
  • the second beam portion 23b displaces the frame portion 22 in the x-axis direction and restores the original state according to the disappearance of the acceleration.
  • Each second side portion 22 b of the portion 22 is provided.
  • the second beam portion 23 b is formed in line symmetry with respect to the weight portion 21, and is formed inside the second side portion 22 b of the frame portion 22.
  • An anchor portion 28 supported by the support substrate 11 via the insulating film 12 is formed on the opposite side of the frame portion 22 from the second side portion 22b across the second beam portion 23b, and the frame portion 22 is anchored. It is supported by the support substrate 11 via the part 28. In other words, the frame portion 22 is supported on the support substrate 11 by the anchor portion 28 formed inside the frame portion 22.
  • the anchor portions 28 connected to the second beam portions 23b are formed symmetrically with respect to the weight portion 21.
  • the first and second movable electrode portions 24 and 25 and the third and fourth movable electrode portions 26 and 27 are arranged on the weight portion 21 so as to be point-symmetric with respect to the center of the frame portion 22. Two are provided.
  • the weight portion 21 has first and second support portions 24 a and 25 a that protrude in opposite directions from both side surfaces of the weight portion 21 so as to be point-symmetric with respect to the center of the frame portion 22. Is provided.
  • the first and second movable electrode portions 24 and 25 extend from the first and second support portions 24a and 25a toward the first imaginary line K1 extending in the direction parallel to the x-axis direction through the center of the frame portion 22. It is provided in the 1st, 2nd support parts 24a and 25a so that it may protrude.
  • the third and fourth movable electrode portions 26 and 27 are provided on the weight portion 21 so as to protrude in opposite directions from both side surfaces of the weight portion 21.
  • the first and second movable electrode portions 24 and 25 are extended in a direction parallel to the y-axis direction, and the third and fourth movable electrode portions 26 and 27 are parallel to the x-axis direction. It extends in various directions. That is, in the present embodiment, the first and second movable electrode portions 24 and 25 correspond to the first direction movable electrode, and the third and third movable electrode portions 26 and 27 correspond to the second direction movable electrode. ing.
  • the first and second support portions 24a and 25a correspond to the first direction support portions.
  • the first to fourth fixing portions 30 to 60 are respectively supported by the first to fourth wiring portions 31 to 61 and the first to fourth wiring portions 31 to 61 supported by the insulating film 12, respectively.
  • the first to fourth fixed electrode portions 32 to 62 are formed so as to mesh with the comb teeth of the four movable electrode portions 24 to 27.
  • the first to fourth fixing portions 30 to 60 are formed so as to be point-symmetric with respect to the center of the frame portion 22 (support substrate 11).
  • the first and second fixed electrode portions 32 and 42 correspond to the first direction fixed electrode
  • the third and fourth fixed electrode portions 52 and 62 correspond to the second direction fixed electrode. ing.
  • pads 81 to 85 are respectively formed in the anchor portion 28 and the first to fourth wiring portions 31 to 61 in the semiconductor layer 13 so as to be electrically connected to an external circuit through wires or the like. ing. Although not particularly shown in FIG. 1, a pad may be formed on the peripheral portion 70 of the semiconductor layer 13 so that the peripheral portion 70 can be fixed to a predetermined potential.
  • FIG. 3 corresponds to a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
  • an SOI substrate 14 in which a support substrate 11, an insulating film 12, and a semiconductor layer 13 are sequentially laminated is prepared.
  • a metal film is formed on the semiconductor layer 13 by a CVD method or the like.
  • pads 81 to 85 are formed by appropriately patterning the metal film using a mask or the like (not shown).
  • the pads 81, 83, and 84 are formed in a cross section different from that shown in FIG.
  • a mask such as a resist or an oxide film is formed on the semiconductor layer 13.
  • the groove portion 15 is formed in the semiconductor layer 13 by reactive ion etching or the like using the mask, thereby forming the movable portion 20 and the first to fourth fixed portions 30 to 60.
  • the predetermined regions of the insulating film 12 are removed by wet etching or the like, so that the predetermined regions of the movable portion 20 and the first to fourth fixed portions 30 to 60 are changed to the support substrate 11. Release from In other words, a predetermined region of the insulating film 12 is sacrifice layer etched. Thereby, the acceleration sensor is manufactured.
  • the acceleration sensor when detecting acceleration, a predetermined potential is applied to the first to fourth movable electrode portions 24 to 27 (pad 81) and the first to fourth fixed electrode portions 32 to 62 (pads 82 to 85). Is done.
  • the first and second fixed electrode portions 32 and 42 are applied with potentials (carrier waves) that are 180 ° out of phase with each other, and the third and fourth fixed electrode portions 52 and 62 (pads 84). , 85) are applied with potentials (carrier waves) that are 180 ° out of phase with each other.
  • a first capacitor C s1 is formed between the first movable electrode portion 24 and the first fixed electrode portion 32, and the second movable electrode portion 25 and the second fixed electrode are formed.
  • a second capacitor C s2 is formed between the unit 42 and the unit 42.
  • a third capacitor C s3 is formed between the third movable electrode portion 26 and the fourth fixed electrode portion 52, and a fourth capacitor C s is formed between the fourth movable electrode portion 27 and the fourth fixed electrode portion 62.
  • s4 is configured.
  • the first and second capacitors C s1 and C s2 change in accordance with the displacement of the first and second movable electrode portions 24 and 25.
  • the third and fourth capacitors C s3 and C s4 change with the displacement of the third and fourth movable electrode portions 26 and 27. Therefore, the acceleration in the x-axis direction is detected based on the difference between the first and second capacitors C s1 and C s2 , and the acceleration in the y-axis direction is detected based on the difference between the third and fourth capacitors C s3 and C s4. Is done.
  • the weight portion 21 is formed so as to pass through the center of the frame portion 22, and the weight portion 21 is provided with the first to fourth movable electrode portions 24 to 27. Therefore, as shown in FIG. 4, the mass m of the first to fourth movable electrode portions 24 to 27 (first and second support portions 24 a and 25 a) is near the center of the frame portion 22. Therefore, it is possible to reduce the rotational moment with the axis passing through the center of the frame portion 22 and extending in the z-axis direction as the rotation axis. In other words, rotational resonance can be increased. For this reason, it can suppress that the frame part 22 rotates, and can suppress that detection accuracy falls.
  • the first to fourth fixing portions 30 to 60 are formed point-symmetrically with respect to the center of the support substrate 11 (frame portion 22). For this reason, it can also suppress that detection accuracy falls by thermal distortion.
  • C 0 is an initial capacity
  • ⁇ C t1 is a thermal strain term related to a change in the facing area between the electrode portions due to thermal strain
  • ⁇ C t2 is a thermal strain term related to a change in the interval between the electrode portions due to thermal strain
  • the first to fourth capacitors C s1 to C s4 are expressed by the following equations.
  • a virtual line extending in the direction parallel to the y-axis direction through the center of the support substrate 11 is defined as a second virtual line K2.
  • the distance between the first and second movable electrode portions 24 and 25 and the first and second fixed electrode portions 32 and 42 is shortened. Further, the facing areas of the third and fourth movable electrode portions 26 and 27 and the third and fourth fixed electrode portions 52 and 62 are reduced. Therefore, the first to fourth capacitors C s1 to C s4 are expressed by the following equations.
  • a virtual line that passes through the center of the semiconductor layer 13 and is inclined by 45 ° from the x-axis direction and the y-axis direction is defined as a third virtual line K3.
  • the first to fourth wiring portions 31 to 61 first to fourth
  • the fixed electrode portions 32 to 62 are distorted so as to be separated from the third virtual line K3 (see arrow A3 in FIG. 7).
  • the distance between the first and second movable electrode portions 24 and 25 and the first and second fixed electrode portions 32 and 42 becomes shorter and the facing area increases.
  • the distance between the third and fourth movable electrode portions 26 and 27 and the third and fourth fixed electrode portions 52 and 62 becomes shorter and the facing area decreases. Therefore, the first to fourth capacitors C s1 to C s4 are expressed by the following equations.
  • the acceleration sensor of this embodiment it can also suppress that detection accuracy falls by thermal distortion.
  • each anchor portion 28 is disposed inside the frame portion 22, and therefore, each anchor portion 28 is formed in comparison with a case where each anchor portion 28 is formed outside the frame portion 22.
  • the distance between the parts 28 can be shortened. For this reason, when the support substrate 11 is distorted by thermal strain, the difference in stress applied to each anchor portion 28 can be reduced. Therefore, it is possible to suppress variation in stress transmitted to the second beam portion 23b via the anchor portion 28.
  • first and second beam portions 23a and 23b are formed in a rectangular frame shape in which two parallel beams are connected at both ends of the beam. For this reason, for example, when the first and second beam portions 23a and 23b are configured with a polygonal spring function, the rigidity can be increased and the support substrate 11 is distorted due to thermal strain. Can be prevented from being transmitted to the frame portion 22. That is, the frame portion 22 can be prevented from being distorted by thermal strain.
  • the first and second movable electrode portions 24 and 25 are provided on the weight portion 21 so as to be line-symmetric with respect to the first virtual line K1
  • Third and fourth movable electrode portions 26 and 27 are provided on the weight portion 21.
  • the third and fourth fixing portions 50 and 60 are formed so as to be line symmetric with respect to the first virtual line K1.
  • fixed part 30 and 40 are formed so that it may become substantially line symmetrical about the 1st virtual line K1. It is to be noted that being formed substantially line symmetrical means that the first movable electrode portion 24 and the first fixed electrode portion 32 are arranged in the x-axis direction, and the second movable electrode portion 25 and the second fixed electrode portion 42 are x-axis. Although the arrangement in the direction is opposite, the distances from the first imaginary line K1 to the first and second fixing portions 30 and 40 are equal and are substantially line symmetrical.
  • the third portion is displaced by the displacement of the frame portion 22 due to the acceleration.
  • the opposing areas of the fourth movable electrode portions 26 and 27 and the third and fourth fixed electrode portions 52 and 62 are increased.
  • C 0 is an initial capacitance
  • ⁇ C t3 is an acceleration term relating to a change in the facing area between the electrodes due to the component in the x-axis direction
  • the third and fourth capacitances C s3 and C s4 are expressed by the following equations. It is.
  • the acceleration sensor when the support substrate 11 is deformed symmetrically with respect to the x axis so as to protrude toward the semiconductor layer 13 with the first imaginary line K1 as the central axis (see FIG. 5), the first and second movable electrodes The opposing areas of the portions 24 and 25 and the first and second fixed electrode portions 32 and 42 are increased. Similarly, the distance between the third and fourth movable electrode portions 26 and 27 and the third and fourth fixed electrode portions 52 and 62 becomes longer. For this reason, when the acceleration is detected based on the difference between the first and second capacitors C s1 and C s2 , the thermal strain term related to the change in the facing area between the electrode portions due to the thermal strain is canceled. Further, if acceleration is detected based on the difference between the third and fourth capacitors C s3 and C s4 , the thermal strain term related to the change in the interval between the electrode portions due to thermal strain is canceled.
  • the third and fourth movable electrode portions 26 and 27 The facing areas of the third and fourth fixed electrode portions 52 and 62 are reduced. For this reason, when the acceleration is detected based on the difference between the third and fourth capacitors C s3 and C s4 , the thermal strain term related to the facing area between the electrode portions due to the thermal strain is canceled.
  • the acceleration sensor can reduce the other-axis sensitivity of the third and fourth movable electrode portions 26 and 27 and the third and fourth fixed electrode portions 52 and 62 that detect acceleration in the y-axis direction. Further, even if the support substrate 11 is deformed symmetrically with respect to the x axis about the first imaginary line K1, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy of acceleration in the x axis direction and the y axis direction. Furthermore, even if the support substrate 11 is deformed symmetrically with respect to the y axis about the second imaginary line K2, it is possible to suppress a decrease in acceleration detection accuracy in the y axis direction.
  • the first and second movable electrode portions 24 and 25 are provided in the weight portion 21 so as to be line symmetric with respect to the second virtual line K2, Third and fourth movable electrode portions 26 and 27 are provided on the weight portion 21.
  • first and second fixing portions 30 and 40 are formed so as to be symmetric with respect to the second virtual line K2.
  • third and fourth fixing portions 60 are formed so as to be substantially line symmetric with respect to the second virtual line K2.
  • being formed substantially line symmetrically means that the third movable electrode portion 26 and the third fixed electrode portion 52 are arranged in the y-axis direction, and the fourth movable electrode portion 27 and the fourth fixed electrode portion 62 are y-axis. Although the arrangement in the direction is opposite, the distances from the second imaginary line K2 to the third and fourth fixing portions 30 and 40 are equal and are substantially line symmetrical.
  • the first portion is displaced by the displacement of the weight portion 21 due to the acceleration.
  • the opposing areas of the second movable electrode portions 24 and 25 and the first and second fixed electrode portions 32 and 42 are increased.
  • the first and second capacitances C s1 and C s2 are expressed by the following equations. It is.
  • the acceleration sensor when the support substrate 11 is deformed symmetrically with respect to the x axis so as to protrude toward the semiconductor layer 13 with the first imaginary line K1 as the central axis (see FIG. 5), the first and second movable electrodes The opposing areas of the portions 24 and 25 and the first and second fixed electrode portions 32 and 42 are increased. For this reason, when the acceleration is detected based on the difference between the first and second capacitors C s1 and C s2 , the thermal strain term related to the facing area between the electrode portions due to the thermal strain is canceled.
  • the first and second movable electrode portions 24, 25 The distance between the first and second fixed electrode portions 32 and 42 is shortened.
  • the facing areas of the third and fourth movable electrode portions 26 and 27 and the third and fourth fixed electrode portions 52 and 62 are reduced. For this reason, when the acceleration is detected based on the difference between the first and second capacitors C s1 and C s2 , the thermal strain term related to the interval between the electrode portions due to the thermal strain is canceled. In addition, when acceleration is detected based on the difference between the third and fourth capacitors C s3 and C s4 , the thermal strain term related to the facing area between the electrode portions due to thermal strain is canceled.
  • the acceleration sensor can reduce the other-axis sensitivity of the first and second movable electrode portions 24 and 25 and the first and second fixed electrode portions 32 and 42 that detect acceleration in the x-axis direction. Further, even if the support substrate 11 is deformed symmetrically with respect to the x axis about the first imaginary line K1, it is possible to suppress a decrease in the acceleration detection accuracy in the x axis direction. Furthermore, even if the support substrate 11 is deformed symmetrically with respect to the y axis about the second imaginary line K2, it is possible to suppress a decrease in acceleration detection accuracy in the x axis direction and the y axis direction.
  • the first and second movable electrode portions 24 and 25 protrude from the first and second support portions 24a and 25a on the side opposite to the first virtual line K1 side.
  • the first and second support portions 24a and 25a are provided. That is, the first and second support portions 24a and 25a are formed on the first virtual line K1 side with respect to the first and second support portions 24a and 25a of the first embodiment, respectively.
  • the third and fourth movable electrode portions 26 and 27 are formed on the first virtual line K1 side with respect to the third and fourth movable electrode portions 26 and 27 of the first embodiment.
  • the first and second fixed electrode portions 32 and 42 are provided in the first and second wiring portions 31 and 41 so as to protrude from the first and second wiring portions 31 and 41 toward the first virtual line L1. It has been.
  • the first and second wiring portions 31 and 41 are formed in portions away from the first virtual line K1 with respect to the first and second wiring portions 31 and 41 of the first embodiment.
  • fixed part 50, 60 is formed in the part away from the 1st virtual line K1 with respect to the 3rd, 4th fixing
  • the mass of the first to fourth movable electrode portions 24 to 27 (first and second support portions 24a and 25a) can be further applied to the vicinity of the center of the frame portion 22. For this reason, a rotation moment can be made still smaller and it can control further that frame part 22 rotates.
  • a recess 17 is formed in a portion of the support substrate 11 exposed from the insulating film 12.
  • the concave portion 17 is formed in a portion of the support substrate 11 that faces the portion of the movable portion 20 and the first to fourth fixed portions 30 to 60 that are released from the support substrate 11.
  • the support substrate 11 has a recess 17 in a portion facing the recess 16.
  • the portion released from the support substrate 11 of the movable portion 20 and the first to fourth fixed portions 30 to 60 is prevented from coming into contact with the support substrate 11, and the same as in the first embodiment.
  • the effect of can be obtained.
  • the SOI substrate 14 is provided with a cap 90 that seals the movable portion 20 and the first to fourth fixed portions 30 to 60.
  • the cap 90 includes a substrate 91 having one surface 91a and another surface 91b opposite to the one surface 91a, an insulating film 92 formed on one surface 91a on the SOI substrate 14 side of the substrate 91, and the substrate 91. And an insulating film 93 formed on the other surface 91b.
  • An insulating film 92 formed on one surface 91 a of the substrate 91 is bonded to the SOI substrate 14.
  • the pads 81 to 85 are not provided in the semiconductor layer 13, and the insulating film 92 is bonded to the semiconductor layer 13 in the SOI substrate 14 by direct bonding or the like.
  • the substrate 91 As the substrate 91, a silicon substrate or the like is used, and a recessed portion 91c is formed in a portion of the one surface 91a facing the portion released from the support substrate 11 in the movable portion 20 and the first to fourth fixed portions 30 to 60. ing.
  • the recessed portion 91c prevents the portions of the movable portion 20 and the first to fourth fixed portions 30 to 60 that are released from the support substrate 11 from coming into contact with the cap 90.
  • the insulating film 92 is not formed on the wall surface of the recess 91c, but the insulating film 92 may be formed on the wall surface of the recess 91c.
  • the cap 90 is formed with a plurality of through electrode portions 94 that penetrate the cap 90 in the stacking direction of the SOI substrate 14 and the cap 90.
  • the insulating film 94b is formed on the wall surface of the through hole 94a that penetrates the insulating film 93, the substrate 91, and the insulating film 92 and exposes the anchor portion 28 and a part of the first to fourth wiring portions 31 to 61.
  • a through electrode 94c electrically connected to the anchor portion 28 and the first to fourth wiring portions 31 to 61 is formed on each insulating film 94b.
  • the portion disposed on the insulating film 93 that is connected to the through electrode 94c is a pad 94d that is electrically connected to an external circuit through a wire or the like, whereby each through electrode portion 94 is configured. Yes.
  • pads 81 to 85 are formed in the semiconductor layer 13.
  • a recess 91d is formed at a portion facing the pads 81 to 85.
  • the insulating film 92 is also formed on the wall surface of the recess 91d in addition to the one surface 91a.
  • a wiring portion 95 is formed which is metal-bonded to the pads 81 to 85 and is also formed on the bottom surface of the recess 91d.
  • the through electrode portion 94 is configured such that a through hole 94a is formed so as to expose the wiring portion 95 from the bottom surface of the recess 91d, and the through electrode 94c is electrically connected to the wiring portion 95.
  • peripheral portion 70 in the semiconductor layer 13 and the insulating film 92 facing the peripheral portion 70 are bonded via a bonding member 96 made of an oxide film, low dielectric glass, or the like.
  • the anchor portion 28 has been described as being formed inside the frame portion 22, but the anchor portion 28 may be formed outside the frame portion 22. That is, the second beam portion 23b may be provided outside the second side portion 22b.
  • the first and second beam portions 23a and 23b may be configured with a polygonal spring function.
  • the frame part 22 may be cyclic
  • the center of the frame portion 22 may not coincide with the center of the support substrate 11. Even with such an acceleration sensor, the rotational moment can be reduced (rotational resonance can be increased), and therefore the rotation of the frame portion 22 can be suppressed.
  • an acceleration sensor having only the first and third movable electrode portions 24 and 26 and the first and third fixed portions 30 and 50 may be used. That is, the acceleration in the x-axis direction may be detected based on the first capacitance C s1 and the acceleration in the y-axis direction may be detected based on the third capacitance C s3 .
  • the potential applied to the pads 82 to 85 may be controlled independently. That is, when detecting acceleration in the x-axis direction, a predetermined potential is applied only to the pads 81 to 83, and when detecting acceleration in the y-axis direction, a predetermined potential is applied only to the pads 81, 84, and 85. You may make it do.
  • the above embodiments can be appropriately combined.
  • the second embodiment is combined with the fourth to seventh embodiments, and the first to fourth movable electrode portions 24 to 27 and the first to fourth embodiments are arranged so as to be symmetric with respect to the first virtual line K1.
  • Four fixing portions 30 to 60 may be formed.
  • the third embodiment is combined with the fourth to seventh embodiments, and the first to fourth movable electrode portions 24 to 27 and the first to fourth are arranged so as to be symmetric with respect to the second virtual line K2.
  • the fixing portions 30 to 60 may be formed.
  • the fourth embodiment may be combined with the fifth to seventh embodiments, and the first to fourth movable electrode portions 24 to 27 may be formed near the center of the frame portion 22.
  • the fifth embodiment may be combined with the sixth and seventh embodiments to form the recess 17 in the support substrate 11.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

　加速度センサにおいて、半導体層（１３）に、枠部（２２）の中心を通り、第２方向に延設されると共に第１梁部（２３ａ）を介して枠部（２２）と連結された棒状の錘部（２１）を設ける。そして、当該錘部（２１）に、第１方向用可動電極（２４、２５）および第２方向用可動電極（２６、２７）を備える。これによれば、第１、第２方向用可動電極（２４～２７）の質量を枠部（２２）の中心近傍にかけることができ、回転モーメントを小さくできるため、検出精度が低下することを抑制できる。

Description

加速度センサ 関連出願の相互参照
　本出願は、２０１３年９月３日に出願された日本出願番号２０１３－１８２２９２号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、直交する２つの方向の加速度を検出する加速度センサに関するものである。
　従来より、例えば、特許文献１には、支持基板上に半導体層が積層された半導体基板を用いて構成した加速度センサが提案されている。すなわち、この加速度センサでは、半導体層に、半導体層の面方向における所定方向の加速度に応じて変位する枠部に可動電極が備えられた可動部と、当該可動電極と対向する固定電極を有する固定部とが形成されている。
　このような加速度センサでは、所定方向の加速度が印加されると加速度に応じて可動電極と固定電極との間隔が変化するため、可動電極と固定電極との間の容量に基づいて加速度の検出が行われる。
特開２００７－１３９５０５号公報
　ところで、近年では、このような加速度センサにおいて、上記所定方向と直交し、かつ、半導体層の面方向と平行となる方向の加速度も検出したいという要望がある。このため、本願発明者らは、図１４に示されるような加速度センサについて検討した。
　すなわち、この加速度センサは、支持基板上に半導体層Ｊ１が積層された半導体基板を用いて構成されており、半導体層Ｊ１に溝部Ｊ２が形成されることによって可動部Ｊ３および第１～第４固定部Ｊ４～Ｊ７が形成されている。
　具体的には、可動部Ｊ３を構成する枠部Ｊ８は、矩形枠状とされており、ｘ軸方向に延びる一対の第１辺部Ｊ８ａと、ｙ軸方向に延びる一対の第２辺部Ｊ８ｂとを有している。なお、図１４中では、ｘ軸方向を図１４中紙面左右方向とし、ｙ軸方向を半導体層Ｊ１の面内においてｘ軸方向と直交する方向とし、ｚ軸方向をｘ軸方向およびｙ軸方向と直交する方向としている。
　枠部Ｊ８における各第１辺部Ｊ８ａには、ｙ軸方向の成分を含む加速度が印加されたときに枠部Ｊ８をｙ軸方向に変位させる第１梁部Ｊ９ａが備えられている。同様に、枠部Ｊ８における各第２辺部Ｊ８ｂには、ｘ軸方向の成分を含む加速度が印加されたときに枠部Ｊ８をｘ軸方向に変位させる第２梁部Ｊ９ｂが備えられている。そして、枠部Ｊ８は、各第１梁部Ｊ９ａから枠部Ｊ８の中心に伸びる第１連結部Ｊ１０ａ、および各第２梁部Ｊ９ｂから枠部Ｊ８の中心に伸びる第２連結部Ｊ１０ｂが支持基板に支持されたアンカー部Ｊ１１に連結されることにより、支持基板に支持されている。つまり、枠部Ｊ８は、支持基板からリリースされた状態となっている。
　また、枠部Ｊ８における各第１、第２辺部Ｊ８ａ、Ｊ８ｂには、第１～第４支持部Ｊ１２ａ～Ｊ１５ｄを介して第１～第４可動電極部Ｊ１２ｂ～Ｊ１５ｂが備えられている。詳述すると、第１、第２可動電極部Ｊ１２ｂ、Ｊ１３ｂは、ｙ軸方向と平行となるように、第１、第２支持部Ｊ１２ａ、１３ａに備えられている。また、第３、第４可動電極部Ｊ１４ｂ、Ｊ１５ｂは、ｘ軸方向と平行となるように、第３、第４支持部Ｊ１４ａ、Ｊ１５ａに備えられている。
　そして、第１～第４固定部Ｊ４～Ｊ７は、第１～第４固定電極部Ｊ４ａ～Ｊ７ａが第１～第４可動電極部Ｊ１２ｂ～Ｊ１５ｂと対向するように形成されている。
　このような加速度センサでは、ｘ軸方向の成分を含む加速度が印加されると、第２梁部Ｊ９ｂによって枠部Ｊ８がｘ軸方向に変位すると共に第１連結部Ｊ１０ａが撓む。そして、当該加速度に応じて第１、第２可動電極部Ｊ１２ｂ、Ｊ１３ｂと第１、第２固定電極部Ｊ４ａ、Ｊ５ａとの間隔が変化する。このため、第１、第２可動電極部Ｊ１２ｂ、Ｊ１３ｂと第１、第２固定電極部Ｊ４ａ、Ｊ５ａとの間の容量に基づいてｘ軸方向の加速度の検出が行われる。
　同様に、ｙ軸方向の成分を含む加速度が印加されると、第１梁部Ｊ９ａによって枠部Ｊ８がｙ軸方向に変位すると共に第２連結部Ｊ１０ｂが撓む。そして、当該加速度に応じて第３、第４可動電極部Ｊ１４ｂ、Ｊ１５ｂと第３、第４固定電極部Ｊ６ａ、Ｊ７ａとの間隔が変化する。このため、第３、第４可動電極部Ｊ１４ｂ、Ｊ１５ｂと第３、第４固定電極部Ｊ６ａ、Ｊ７ａとの間の容量に基づいてｙ軸方向の加速度の検出が行われる。
　しかしながら、このような加速度センサでは、第１～第４可動電極部Ｊ１２ｂ～Ｊ１５ｂ（第１～第４支持部Ｊ１２ａ～Ｊ１５ａ）は、枠部Ｊ８における第１、第２辺部Ｊ８ａ、Ｊ８ｂにそれぞれ備えられている。このため、図１５に示されるように、第１～第４可動電極部Ｊ１２ｂ～Ｊ１５ｂ（第１～第４支持部Ｊ１２ａ～Ｊ１５ａ）の質量ｍが枠部Ｊ８にかかる。また、このような枠部Ｊ８を有する可動部Ｊ３は、枠部Ｊ８の中心を通り、ｚ軸方向に延びる軸を回転軸として回転可能な状態で支持基板に支持されている。したがって、上記加速度センサでは、回転軸と第１～第４可動電極部Ｊ１２ｂ～Ｊ１５ｂ（第１～第４支持部Ｊ１２ａ～Ｊ１５ａ）との距離が長くなり、回転モーメントが大きくなる。言い換えると、回転共振が小さくなる。このため、枠部が回転することで検出精度が低下し易いという問題がある。
　本開示は上記点に鑑みて、検出精度の低下を抑制できる加速度センサを提供することを目的とする。
　本開示の第一の態様によれば、加速度センサは、支持基板上に半導体層が積層された半導体基板と、半導体層に設けられ、半導体層の面方向のうちの一方向を第１方向とし、第１方向と直交し、かつ面方向と平行となる方向を第２方向としたとき、第２方向と平行な方向に延設された第１方向用可動電極と、半導体層に形成され、第１方向と平行な方向に延設された第２方向用可動電極と、半導体層に設けられた枠部と、半導体層に設けられて枠部に備えられ、第２方向の成分を含む加速度が印加されると当該第２方向に変位する第１梁部と、半導体層に設けられて枠部に備えられ、第１方向の成分を含む加速度が印加されると当該第１方向に変位する第２梁部と、第２梁部を介して枠部を支持するアンカー部と、半導体層に設けられ、第１方向用可動電極と対向して配置された第１方向用固定電極と、半導体層に設けられ、第２方向用可動電極と対向して配置された第２方向用固定電極とを備える。
　さらに、半導体層には、枠部の中心を通り、第２方向に延設されると共に第１梁部を介して枠部と連結された棒状の錘部が設けられ、第１方向用可動電極および第２方向用可動電極は、錘部に備えられている。
　これによれば、第１、第２方向用可動電極の質量が枠部の中心近傍にかかることになる（図４参照）。このため、枠部の中心を通り、半導体層の面方向と直交する方向に延びる軸を回転軸とした回転モーメントを小さくでき、枠部（可動部）が回転することを抑制できる。したがって、検出精度が低下することを抑制できる。
　本開示の第二の態様によれば、第一の態様に係る加速度センサにおいて、枠部は、中心が支持基板の中心と一致しており、第１方向用可動電極および第１方向用固定電極は、それぞれ枠部の中心に対して点対称に配置された第１、第２可動電極部および第１、第２固定電極部を有し、第２方向用可動電極および第２方向用固定電極は、それぞれ枠部の中心に対して点対称に配置された第３、第４可動電極部および第３、第４固定電極部を有し、第１可動電極部と第１固定電極部との間の第１容量と第２可動電極部と第２固定電極部との間の第２容量との差から第１方向における加速度を検出し、第３可動電極部と第３固定電極部との間の第３容量（Ｃｓ３）と第４可動電極部と第４固定電極部との間の第４容量との差から第２方向における加速度を検出する。
　これによれば、支持基板が熱歪みによって歪んだとしても、熱歪みによって検出精度が低下することを抑制できる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。図面において、
本開示の第１実施形態における加速度センサの平面図である。 図１中のII－II線に沿った断面図である。 （ａ）～（ｄ）は図１に示す加速度センサの製造工程を示す断面図である。 図１に示す可動部を等価的にモデル化した図である。 支持基板が第１仮想線に対して歪んだ場合の第１～第４固定部の変位方向を示す模式図である。 支持基板が第２仮想線に対して歪んだ場合の第１～第４固定部の変位方向を示す模式図である。 支持基板が第３仮想線に対して歪んだ場合の第１～第４固定部の変位方向を示す模式図である。 本開示の第２実施形態における加速度センサの平面図である。 本開示の第３実施形態における加速度センサの平面図である。 本開示の第４実施形態における加速度センサの平面図である。 本開示の第５実施形態における加速度センサの断面図である。 本開示の第６実施形態における加速度センサの断面図である。 本開示の第７実施形態における加速度センサの断面図である。 課題を説明するための加速度センサの平面図である。 図１４に示す可動部を等価的にモデル化した図である。
　以下、本開示の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
　（第１実施形態）
　本開示の第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１および図２に示されるように、本実施形態の加速度センサは、支持基板１１上に絶縁膜１２を介して半導体層１３が積層されたＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板１４を用いて構成されている。
　なお、本実施形態では、ＳＯＩ基板１４が半導体基板に相当している。また、支持基板１１は、例えば、シリコン基板等が用いられ、絶縁膜１２はＳｉＯ２やＳｉＮ等が用いられ、半導体層１３はシリコン基板やポリシリコン等が用いられる。
　半導体層１３には、マイクロマシン加工が施されて溝部１５形成され、溝部１５によって可動部２０および第１～第４固定部３０～６０が区画形成されている。なお、半導体層１３のうち、溝部１５で区画されていない部分は、周辺部７０とされている。
　そして、絶縁膜１２には、可動部２０および第１～第４固定部３０～６０に対応する部分が除去された窪み部１６が形成されている。これにより、半導体層１３のうち可動部２０および第１～第４固定部３０～６０の所定領域が支持基板１１からリリースされた状態となっている。
　ここで、図１および図２中のｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の各方向について説明する。図１および図２中では、ｘ軸方向を図１中紙面左右方向とし、ｙ軸方向をＳＯＩ基板１４の面内においてｘ軸方向と直交する方向とし、ｚ軸方向をｘ軸方向およびｙ軸方向と直交する方向としている。なお、本実施形態では、ｘ軸方向が第１方向に相当し、ｙ軸方向が第２方向に相当している。
　可動部２０は、窪み部１６上を横断するように配置された錘部２１と、錘部２１を支持する枠部２２と、枠部２２に備えられた第１、第２梁部２３ａ、２３ｂと、第１～第４可動電極部２４～２７とを有している。
　錘部２１は、矩形棒状とされており、長手方向の両端部が第１梁部２３ａを介して枠部２２に支持されている。具体的には、錘部２１は、長手方向がｙ軸方向と平行となり、枠部２２の中心を通るように枠部２２に支持されている。
　枠部２２は、本実施形態では、矩形枠状とされており、ｘ軸方向に延びる一対の第１辺部２２ａと、ｙ軸方向に延びる一対の第２辺部２２ｂとを有している。そして、枠部２２は、中心が支持基板１１（半導体層１３）の中心と一致するように形成されている。
　第１、第２梁部２３ａ、２３ｂは、平行な２本の梁がその両端で連結された矩形枠状とされており、２本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を有している。そして、第１梁部２３ａは、ｙ軸方向の成分を含む加速度が印加されたとき、錘部２１をｙ軸方向へ変位させると共に加速度の消失に応じて元の状態に復元させるように、枠部２２の各第１辺部２２ａと錘部２１の各端部との間に備えられている。また、第２梁部２３ｂは、ｘ軸方向の成分を含む加速度が印加されたとき、枠部２２をｘ軸方向へ変位させると共に加速度の消失に応じて元の状態に復元させるように、枠部２２の各第２辺部２２ｂに備えられている。本実施形態では、第２梁部２３ｂは、錘部２１を基準として線対称に形成されており、それぞれ枠部２２の第２辺部２２ｂの内側に形成されている。
　そして、第２梁部２３ｂを挟んで枠部２２の第２辺部２２ｂと反対側には、絶縁膜１２を介して支持基板１１に支持されたアンカー部２８が形成され、枠部２２がアンカー部２８を介して支持基板１１に支持されている。言い換えると、枠部２２は、枠部２２の内側に形成されたアンカー部２８によって支持基板１１に支持されている。本実施形態では、各第２梁部２３ｂと連結されるアンカー部２８は、錘部２１を基準として線対称に形成されている。
　第１、第２可動電極部２４、２５および第３、第４可動電極部２６、２７は、本実施形態では、それぞれ枠部２２の中心に対して点対称となるように、錘部２１に２本ずつ備えられている。
　具体的には、錘部２１には、枠部２２の中心に対して点対称となるように、錘部２１の両側面から互いに反対方向へ突出する第１、第２支持部２４ａ、２５ａが備えられている。そして、第１、第２可動電極部２４、２５は、枠部２２の中心を通ってｘ軸方向と平行な方向に延びる第１仮想線Ｋ１側に第１、第２支持部２４ａ、２５ａから突出するように、第１、第２支持部２４ａ、２５ａに備えられている。また、第３、第４可動電極部２６、２７は、錘部２１の両側面から互いに反対方向へ突出するように、錘部２１に備えられている。
　つまり、本実施形態では、第１、第２可動電極部２４、２５は、ｙ軸方向と平行な方向に延設され、第３、第４可動電極部２６、２７は、ｘ軸方向と平行な方向に延設されている。すなわち、本実施形態では、第１、第２可動電極部２４、２５が第１方向用可動電極に相当し、第３、第３可動電極部２６、２７が第２方向用可動電極に相当している。また、第１、第２支持部２４ａ、２５ａが第１方向用支持部に相当している。
　第１～第４固定部３０～６０は、それぞれ絶縁膜１２に支持された第１～第４配線部３１～６１と、第１～第４配線部３１～６１に支持され、第１～第４可動電極部２４～２７の櫛歯に噛み合うように形成された第１～第４固定電極部３２～６２とを有している。そして、これら第１～第４固定部３０～６０は、枠部２２（支持基板１１）の中心に対して点対称となるように形成されている。
　なお、本実施形態では、第１、第２固定電極部３２、４２が第１方向用固定電極に相当し、第３、第４固定電極部５２、６２が第２方向用固定電極に相当している。
　また、半導体層１３のうちアンカー部２８および第１～第４配線部３１～６１には、それぞれパッド８１～８５が形成され、ワイヤ等を介して外部回路と電気的な接続が図れるようになっている。なお、図１では、特に図示していないが、半導体層１３のうちの周辺部７０にもパッドを形成し、周辺部７０を所定の電位に固定できるようにしてもよい。
　以上が本実施形態における加速度センサの構造である。次に、このような加速度センサの製造方法について図３を参照しつつ説明する。なお、図３は、図１中のII－II線に沿った断面図に相当している。
　まず、図３（ａ）に示されるように、支持基板１１、絶縁膜１２、半導体層１３が順に積層されたＳＯＩ基板１４を用意する。
　そして、図３（ｂ）に示されるように、半導体層１３上にＣＶＤ法等によって金属膜を形成する。次に、図示しないマスク等を用いて金属膜を適宜パターニングすることにより、パッド８１～８５を形成する。なお、パッド８１、８３、８４は、図３（ｂ）とは別断面において形成されている。
　続いて、図３（ｃ）に示されるように、半導体層１３上にレジストや酸化膜等のマスク（図示せず）を形成する。そして、当該マスクを用いて反応性イオンエッチング等で半導体層１３に溝部１５を形成することにより、可動部２０および第１～第４固定部３０～６０を形成する。
　その後、図３（ｄ）に示されるように、ウェットエッチング等で絶縁膜１２の所定領域を除去することにより、可動部２０および第１～第４固定部３０～６０の所定領域を支持基板１１からリリースする。言い換えると、絶縁膜１２の所定領域を犠牲層エッチングする。これにより、上記加速度センサが製造される。
　次に、上記加速度センサの作動について説明する。上記加速度センサでは、加速度を検出する際、第１～第４可動電極部２４～２７（パッド８１）および第１～第４固定電極部３２～６２（パッド８２～８５）に所定の電位が印加される。なお、第１、第２固定電極部３２、４２（パッド８２、８３）には、互いに位相が１８０°異なる電位（搬送波）が印加され、第３、第４固定電極部５２、６２（パッド８４、８５）には互いに位相が１８０°異なる電位（搬送波）が印加される。
　そして、図１中のコンデンサ記号で示すように、第１可動電極部２４と第１固定電極部３２との間に第１容量Ｃｓ１が構成され、第２可動電極部２５と第２固定電極部４２との間に第２容量Ｃｓ２が構成される。同様に、第３可動電極部２６と第４固定電極部５２との間に第３容量Ｃｓ３が構成され、第４可動電極部２７と第４固定電極部６２との間に第４容量Ｃｓ４が構成される。
　このため、ｘ軸方向の加速度が印加されると、第１、第２可動電極部２４、２５の変位に伴って第１、第２容量Ｃｓ１、Ｃｓ２が変化する。また、ｙ軸方向の加速度が印加されると、第３、第４可動電極部２６、２７の変位に伴って第３、第４容量Ｃｓ３、Ｃｓ４が変化する。したがって、第１、第２容量Ｃｓ１、Ｃｓ２の差に基づいてｘ軸方向の加速度が検出され、第３、第４容量Ｃｓ３、Ｃｓ４の差に基づいてｙ軸方向の加速度の検出が行われる。
　以上説明したように、本実施形態では、錘部２１は枠部２２の中心を通るように形成され、当該錘部２１に第１～第４可動電極部２４～２７が備えられている。このため、図４に示されるように、第１～第４可動電極部２４～２７（第１、第２支持部２４ａ、２５ａ）の質量ｍは枠部２２の中心近傍にかかる。したがって、枠部２２の中心を通り、ｚ軸方向に延びる軸を回転軸とした回転モーメントを小さくできる。言い換えると、回転共振を大きくできる。このため、枠部２２が回転することを抑制でき、検出精度が低下することを抑制できる。
　また、本実施形態の加速度センサは、第１～第４固定部３０～６０が支持基板１１（枠部２２）の中心に対して点対称に形成されている。このため、熱歪みによって検出精度が低下することも抑制できる。
　すなわち、図５に示されるように、支持基板１１が第１仮想線Ｋ１を中心軸として半導体層１３側に凸となるようにｘ軸対称に変形した場合、第１～第４配線部３１～６１（第１～第４固定電極部３２～６２）は、それぞれ第１仮想線Ｋ１から離間するように歪む（図５中、矢印Ａ１参照）。
　この場合、第１、第２可動電極部２４、２５と第１、第２固定電極部３２、４２との対向面積がそれぞれ増加する。また、第３、第４可動電極部２６、２７と第３、４固定電極部５２、６２との間隔がそれぞれ長くなる。このため、Ｃ０を初期容量、ΔＣｔ１を熱歪みに起因する電極部同士の対向面積の変化に関する熱歪み項、ΔＣｔ２を熱歪みに起因する電極部同士の間隔の変化に関する熱歪み項とすると、第１～第４容量Ｃｓ１～Ｃｓ４は次式で示される。
　（数１）Ｃｓ１＝Ｃ０＋ΔＣｔ１
　（数２）Ｃｓ２＝Ｃ０＋ΔＣｔ１
　（数３）Ｃｓ３＝Ｃ０－ΔＣｔ２
　（数４）Ｃｓ４＝Ｃ０－ΔＣｔ２
　したがって、上記のように、第１、第２容量Ｃｓ１、Ｃｓ２の差、第３、第４容量Ｃｓ３、Ｃｓ４の差に基づいて加速度の検出を行うと、ΔＣｔ１およびΔＣｔ２がキャンセルされる。なお、第１～第４可動電極部２４～２７は、第１、第２梁部２３ａ、２３ｂによって熱歪みによる影響（応力）が緩和されるため、ほとんど変位しない。
　また、図６に示されるように、支持基板１１（枠部２２）の中心を通ってｙ軸方向と平行な方向に延びる仮想線を第２仮想線Ｋ２とする。このとき、支持基板１１が第２仮想線Ｋ２を中心軸として半導体層１３側に凸となるようにｙ軸対称に変形した場合、第１～第４配線部３１～６１（第１～第４固定電極部３２～６２）は、それぞれ第２仮想線Ｋ２から離間するように歪む（図６中、矢印Ａ２参照）。
　この場合、第１、第２可動電極部２４、２５と第１、第２固定電極部３２、４２との間隔がそれぞれ短くなる。また、第３、第４可動電極部２６、２７と第３、４固定電極部５２、６２との対向面積がそれぞれ減少する。このため、第１～第４容量Ｃｓ１～Ｃｓ４は次式で示される。
　（数５）Ｃｓ１＝Ｃ０＋ΔＣｔ２
　（数６）Ｃｓ２＝Ｃ０＋ΔＣｔ２
　（数７）Ｃｓ３＝Ｃ０－ΔＣｔ１
　（数８）Ｃｓ４＝Ｃ０－ΔＣｔ１
　したがって、上記のように、第１、第２容量Ｃｓ１、Ｃｓ２の差、第３、第４容量Ｃｓ３、Ｃｓ４の差に基づいて加速度の検出を行うと、ΔＣｔ１およびΔＣｔ２がキャンセルされる。
　さらに、図７に示されるように、半導体層１３の中心を通り、ｘ軸方向およびｙ軸方向から４５°傾いた仮想線を第３仮想線Ｋ３とする。このとき、支持基板１１が第３仮想線Ｋ３を中心線として半導体層１３側に凸となるように斜め軸対称に変形した場合、第１～第４配線部３１～６１（第１～第４固定電極部３２～６２）は、第３仮想線Ｋ３から離間するように歪む（図７中、矢印Ａ３参照）。
　この場合、第１、第２可動電極部２４、２５と第１、第２固定電極部３２、４２とは、間隔がそれぞれ短くなると共に対向面積がそれぞれ増加する。また、第３、第４可動電極部２６、２７と第３、４固定電極部５２、６２とは、間隔がそれぞれ短くなると共に対向面積がそれぞれ減少する。このため、第１～第４容量Ｃｓ１～Ｃｓ４は次式で示される。
　（数９）Ｃｓ１＝Ｃ０＋ΔＣｔ１＋ΔＣｔ２
　（数１０）Ｃｓ２＝Ｃ０＋ΔＣｔ１＋ΔＣｔ２
　（数１１）Ｃｓ３＝Ｃ０－ΔＣｔ１＋ΔＣｔ２
　（数１２）Ｃｓ４＝Ｃ０－ΔＣｔ１＋ΔＣｔ２
　したがって、上記のように、第１、第２容量Ｃｓ１、Ｃｓ２の差、第３、第４容量Ｃｓ３、Ｃｓ４の差に基づいて加速度の検出を行うと、ΔＣｔ１およびΔＣｔ２がキャンセルされる。
　以上より、本実施形態の加速度センサによれば、熱歪みによって検出精度が低下することも抑制できる。
　なお、上記では、支持基板１１が半導体層１３側に凸となるように変形した場合を説明した。しかしながら、支持基板１１が半導体層１３側に凹となるように変形した場合も同様に、第１、第２容量Ｃｓ１、Ｃｓ２の差、第３、第４容量Ｃｓ３、Ｃｓ４の差に基づいて加速度の検出を行うことにより、熱歪み項がキャンセルされる。
　さらに、本実施形態の加速度センサでは、各アンカー部２８が枠部２２の内側に配置されているため、各アンカー部２８が枠部２２の外側に形成されている場合と比較して、各アンカー部２８の間の距離を短くできる。このため、熱歪みによって支持基板１１が歪んだ場合、各アンカー部２８に印加される応力の差を小さくできる。したがって、アンカー部２８を介して第２梁部２３ｂに伝達される応力がばらつくことを抑制できる。
　さらに、第１、第２梁部２３ａ、２３ｂは、平行な２本の梁が当該梁の両端で連結された矩形枠状とされている。このため、例えば、第１、第２梁部２３ａ、２３ｂが折れ線状のバネ機能を有するもので構成されている場合と比較して、剛性を高くでき、熱歪みによって支持基板１１が歪んだ場合の応力が枠部２２に伝達されることを抑制できる。つまり、熱歪みによって枠部２２が歪むことを抑制できる。
　（第２実施形態）
　本開示の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して第２、第３可動電極部２５、２６および第２、第３固定電極部４２、５２の形成場所を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　図８に示されるように、本実施形態では、第１仮想線Ｋ１に対して線対称となるように、第１、第２可動電極部２４、２５が錘部２１に備えられていると共に、第３、第４可動電極部２６、２７が錘部２１に備えられている。
　同様に、第１仮想線Ｋ１に対して線対称となるように、第３、第４固定部５０、６０が形成されている。また、第１仮想線Ｋ１を挟んで略線対称となるように、第１、第２固定部３０、４０が形成されている。なお、略線対称に形成されているとは、第１可動電極部２４および第１固定電極部３２のｘ軸方向における配列と、第２可動電極部２５および第２固定電極部４２のｘ軸方向における配列とが反対となっているが、第１仮想線Ｋ１から第１、第２固定部３０、４０までの距離が等しく、ほぼ線対称に形成されていることである。
　これによれば、例えば、第４可動電極部２７から第１可動電極部２４に向かうｘ軸方向の成分を含む加速度が印加されると、当該加速度に起因する枠部２２の変位により、第３、第４可動電極部２６、２７と第３、第４固定電極部５２、６２との対向面積がそれぞれ増加する。このため、Ｃ０を初期容量、ΔＣｔ３をｘ軸方向の成分に起因する電極部同士の対向面積の変化に関する加速度項とすると、第３、第４容量Ｃｓ３、Ｃｓ４は次式で示される。
　（数１３）Ｃｓ３＝Ｃ０＋ΔＣｔ３
　（数１４）Ｃｓ４＝Ｃ０＋ΔＣｔ３
　したがって、上記のように、第３、第４容量Ｃｓ３、Ｃｓ４の差に基づいて加速度の検出を行うと、ΔＣｔ３をキャンセルできる。つまり、本実施形態の加速度センサによれば、ｙ軸方向の加速度を検出する第３、第４可動電極部２６、２７および第３、第４固定電極部５２、６２の他軸（ｘ軸）感度を低減できる。
　なお、上記加速度センサでは、支持基板１１が第１仮想線Ｋ１を中心軸として半導体層１３側に凸となるようにｘ軸対称に変形した場合（図５参照）、第１、第２可動電極部２４、２５と第１、第２固定電極部３２、４２との対向面積がそれぞれ増加する。同様に、第３、第４可動電極部２６、２７と第３、第４固定電極部５２、６２との間隔がそれぞれ長くなる。このため、第１、第２容量Ｃｓ１、Ｃｓ２の差に基づいて加速度の検出を行うと、熱歪みに起因する電極部同士の対向面積の変化に関する熱歪み項がキャンセルされる。また、第３、第４容量Ｃｓ３、Ｃｓ４の差に基づいて加速度の検出を行うと、熱歪みに起因する電極部同士の間隔の変化に関する熱歪み項がキャンセルされる。
　さらに、支持基板１１が第２仮想線Ｋ２を中心軸として半導体層１３側に凸となるようにｙ軸対称に変形した場合（図６参照）、第３、第４可動電極部２６、２７と第３、第４固定電極部５２、６２との対向面積がそれぞれ減少する。このため、第３、第４容量Ｃｓ３、Ｃｓ４の差に基づいて加速度の検出を行うと、熱歪みに起因する電極部同士の対向面積に関する熱歪み項がキャンセルされる。
　つまり、上記加速度センサでは、ｙ軸方向の加速度を検出する第３、第４可動電極部２６、２７および第３、第４固定電極部５２、６２の他軸感度を低減できる。また、支持基板１１が第１仮想線Ｋ１を中心軸としてｘ軸対称に変形したとしても、ｘ軸方向およびｙ軸方向の加速度の検出精度が低下することを抑制できる。さらに、支持基板１１が第２仮想線Ｋ２を中心軸としてｙ軸対称に変形したとしても、ｙ軸方向の加速度の検出精度が低下することを抑制できる。
　（第３実施形態）
　本開示の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して第２、第４可動電極部２５、２７および第２、第４固定電極部４２、６２の形成場所を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　図９に示されるように、本実施形態では、第２仮想線Ｋ２に対して線対称となるように、第１、第２可動電極部２４、２５が錘部２１に備えられていると共に、第３、第４可動電極部２６、２７が錘部２１に備えられている。
　同様に、第２仮想線Ｋ２に対して線対称となるように、第１、第２固定部３０、４０が形成されている。また、第２仮想線Ｋ２を挟んで略線対称となるように、第３、第４固定部６０が形成されている。なお、略線対称に形成されているとは、第３可動電極部２６および第３固定電極部５２のｙ軸方向における配列と、第４可動電極部２７および第４固定電極部６２のｙ軸方向における配列とが反対となっているが、第２仮想線Ｋ２から第３、第４固定部３０、４０までの距離が等しく、ほぼ線対称に形成されていることである。
　これによれば、例えば、第３可動電極部２６から第１可動電極部２４に向かうｙ軸方向の成分を含む加速度が印加されると、当該加速度に起因する錘部２１の変位により、第１、第２可動電極部２４、２５と第１、第２固定電極部３２、４２との対向面積がそれぞれ増加する。このため、Ｃ０を初期容量、ΔＣｔ４をｙ軸方向の成分に起因する電極部同士の対向面積の変化に関する加速度項とすると、第１、第２容量Ｃｓ１、Ｃｓ２は次式で示される。
　（数１５）Ｃｓ１＝Ｃ０＋ΔＣｔ４
　（数１６）Ｃｓ２＝Ｃ０＋ΔＣｔ４
　したがって、上記のように、第１、第２容量Ｃｓ１、Ｃｓ２の差に基づいて加速度の検出を行うと、ΔＣｔ４をキャンセルできる。つまり、本実施形態の加速度センサによれば、ｘ軸方向の加速度を検出する第１、第２可動電極部２４、２５および第１、第２固定電極部３２、４２の他軸（ｙ軸）感度を低減できる。
　なお、上記加速度センサでは、支持基板１１が第１仮想線Ｋ１を中心軸として半導体層１３側に凸となるようにｘ軸対称に変形した場合（図５参照）、第１、第２可動電極部２４、２５と第１、第２固定電極部３２、４２との対向面積がそれぞれ増加する。このため、第１、第２容量Ｃｓ１、Ｃｓ２の差に基づいて加速度の検出を行うと、熱歪みに起因する電極部同士の対向面積に関する熱歪み項がキャンセルされる。
　また、支持基板１１が第２仮想線Ｋ２を中心軸として半導体層１３側に凸となるようにｙ軸対称に変形した場合（図６参照）、第１、第２可動電極部２４、２５と第１、第２固定電極部３２、４２との間隔がそれぞれ短くなる。同様に、第３、第４可動電極部２６、２７と第３、第４固定電極部５２、６２との対向面積がそれぞれ減少する。このため、第１、第２容量Ｃｓ１、Ｃｓ２の差に基づいて加速度の検出を行うと、熱歪みに起因する電極部同士の間隔に関する熱歪み項がキャンセルされる。また、第３、第４容量Ｃｓ３、Ｃｓ４の差に基づいて加速度の検出を行うと、熱歪みに起因する電極部同士の対向面積に関する熱歪み項がキャンセルされる。
　つまり、上記加速度センサでは、ｘ軸方向の加速度を検出する第１、第２可動電極部２４、２５および第１、第２固定電極部３２、４２の他軸感度を低減できる。また、支持基板１１が第１仮想線Ｋ１を中心軸としてｘ軸対称に変形したとしても、ｘ軸方向の加速度の検出精度が低下することを抑制できる。さらに、支持基板１１が第２仮想線Ｋ２を中心軸としてｙ軸対称に変形したとしても、ｘ軸方向およびｙ軸方向の加速度の検出精度が低下することを抑制できる。
　（第４実施形態）
　本開示の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して第１～第４可動電極部２４～２７および第１、第４固定部３０～６０の形成箇所を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　図１０に示されるように、本実施形態では、第１、第２可動電極部２４、２５は、第１仮想線Ｋ１側と反対側に第１、第２支持部２４ａ、２５ａから突出するように、第１、第２支持部２４ａ、２５ａに備えられている。つまり、第１、第２支持部２４ａ、２５ａは、第１実施形態の第１、第２支持部２４ａ、２５ａに対して、それぞれ第１仮想線Ｋ１側に形成されている。同様に、第３、第４可動電極部２６、２７は、第１実施形態の第３、第４可動電極部２６、２７に対して、第１仮想線Ｋ１側に形成されている。
　また、第１、第２固定電極部３２、４２は、第１仮想線Ｌ１側に第１、第２配線部３１、４１から突出するように、第１、第２配線部３１、４１に備えられている。つまり、第１、第２配線部３１、４１は、第１実施形態の第１、第２配線部３１、４１に対して、第１仮想線Ｋ１から離れた部分に形成されている。同様に、第３、第４固定部５０、６０は、第１実施形態の第３、第４固定部５０、６０に対して、第１仮想線Ｋ１から離れた部分に形成されている。
　これによれば、第１～第４可動電極部２４～２７（第１、第２支持部２４ａ、２５ａ）の質量をさらに枠部２２の中心近傍にかけることができる。このため、回転モーメントをさらに小さくでき、枠部２２が回転することをさらに抑制できる。
　（第５実施形態）
　本開示の第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して支持基板１１に凹部が形成されたものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　図１１に示されるように、本実施形態では、支持基板１１のうち絶縁膜１２から露出する部分に凹部１７が形成されている。言い換えると、支持基板１１のうち可動部２０および第１～第４固定部３０～６０における支持基板１１からリリースされている部分と対向する部分に凹部１７が形成されている。すなわち、支持基板１１には、窪み部１６と対向する部分に凹部１７が形成されている。
　これによれば、可動部２０および第１～第４固定部３０～６０のうち支持基板１１からリリースされている部分が支持基板１１と接触することを抑制しつつ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　（第６実施形態）
　本開示の第６実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してキャップを備えるものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　図１２に示されるように、本実施形態では、ＳＯＩ基板１４に、可動部２０および第１～第４固定部３０～６０を封止するキャップ９０が備えられている。具体的には、キャップ９０は、一面９１ａおよび一面９１ａと反対側の他面９１ｂを有する基板９１と、基板９１のうちＳＯＩ基板１４側の一面９１ａに形成された絶縁膜９２と、基板９１の他面９１ｂに形成された絶縁膜９３とを有している。そして、基板９１の一面９１ａに形成された絶縁膜９２がＳＯＩ基板１４と接合されている。なお、本実施形態では、半導体層１３にパッド８１～８５が備えられておらず、絶縁膜９２はＳＯＩ基板１４における半導体層１３と直接接合等によって接合されている。
　基板９１は、シリコン基板等が用いられ、一面９１ａのうち可動部２０および第１～第４固定部３０～６０における支持基板１１からリリースされている部分と対向する部分に窪み部９１ｃが形成されている。この窪み部９１ｃは、可動部２０および第１～第４固定部３０～６０における支持基板１１からリリースされている部分がキャップ９０と接触することを抑制するものである。なお、図１２では、窪み部９１ｃの壁面に絶縁膜９２が形成されていないものを図示しているが、窪み部９１ｃの壁面に絶縁膜９２が形成されていてもよい。
　また、キャップ９０には、キャップ９０をＳＯＩ基板１４とキャップ９０との積層方向に貫通する複数の貫通電極部９４が形成されている。具体的には、絶縁膜９３、基板９１、絶縁膜９２を貫通してアンカー部２８および第１～第４配線部３１～６１の一部を露出させる貫通孔９４ａの壁面に絶縁膜９４ｂが形成されている。また、各絶縁膜９４ｂ上にアンカー部２８および第１～第４配線部３１～６１と電気的に接続される貫通電極９４ｃが形成されている。そして、貫通電極９４ｃと接続されて絶縁膜９３上に配置された部分がワイヤ等を介して外部回路と電気的に接続されるパッド９４ｄとされることにより、各貫通電極部９４が構成されている。
　これによれば、可動部２０および第１～第４固定部３０～６０に異物が付着することを抑制しつつ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
　（第７実施形態）
　本開示の第７実施形態について説明する。本実施形態は、第６実施形態に対してキャップ９０の構成を変更したものであり、その他に関しては第６実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
　図１３に示されるように、本実施形態では、半導体層１３には、パッド８１～８５が形成されている。
　そして、基板９１には、パッド８１～８５と対向する部分に凹部９１ｄが形成されている。なお、絶縁膜９２は、一面９１ａに加えて、凹部９１ｄの壁面上にも形成されている。そして、絶縁膜９２上には、パッド８１～８５と金属接合されると共に凹部９１ｄの底面にも形成された配線部９５が形成されている。
　また、貫通電極部９４は、凹部９１ｄの底面から配線部９５を露出させるように貫通孔９４ａが形成され、貫通電極９４ｃが配線部９５と電気的に接続された構成とされている。
　そして、半導体層１３における周辺部７０と当該周辺部７０と対向する絶縁膜９２とは、酸化膜や低誘電ガラス等からなる接合部材９６を介して接合されている。
　このように、配線部９５を介して貫通電極部９４とパッド８１～８５とを電気的に接続するようにしても、上記第６実施形態と同様の効果を得ることができる。
　（他の実施形態）
　本開示は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
　例えば、上記各実施形態では、アンカー部２８は、枠部２２の内側に形成されているものを説明したが、アンカー部２８は枠部２２の外側に形成されていてもよい。つまり、第２梁部２３ｂは、第２辺部２２ｂの外側に備えられていてもよい。
　また、上記各実施形態において、第１、第２梁部２３ａ、２３ｂが折れ線状のバネ機能を有するもので構成されていてもよい。
　そして、上記各実施形態において、枠部２２は、矩形枠状でなく、例えば、環状であってもよい。
　さらに、上記各実施形態において、枠部２２は、中心が支持基板１１の中心と一致していなくてもよい。このような加速度センサとしても、回転モーメントを小さく（回転共振を大きく）できるため、枠部２２が回転することを抑制できる。
　そして、上記第１、第４～第７実施形態において、第１、第３可動電極部２４、２６および第１、第３固定部３０、５０のみを有する加速度センサとしてもよい。つまり、第１容量Ｃｓ１に基づいてｘ軸方向の加速度を検出し、第３容量Ｃｓ３に基づいてｙ軸方向の加速度を検出するようにしてもよい。
　さらに、上記各実施形態において、パッド８２～８５に印加される電位を独立して制御するようにしてもよい。すなわち、ｘ軸方向の加速度を検出する際にはパッド８１～８３のみに所定の電位を印加し、ｙ軸方向の加速度を検出する際にはパッド８１、８４、８５のみに所定の電位を印加するようにしてもよい。
　また、上記各実施形態を適宜組み合わせることもできる。例えば、上記第２実施形態を上記第４～第７実施形態に組み合わせ、第１仮想線Ｋ１に対して線対称となるように、第１～第４可動電極部２４～２７および第１～第４固定部３０～６０を形成するようにしてもよい。また、上記第３実施形態を第４～第７実施形態に組み合わせ、第２仮想線Ｋ２に対して線対称となるように、第１～第４可動電極部２４～２７および第１～第４固定部３０～６０を形成するようにしてもよい。さらに、上記第４実施形態を第５～第７実施形態に組み合わせ、枠部２２の中心近傍に第１～第４可動電極部２４～２７を形成するようにしてもよい。そして、上記第５実施形態を第６、第７実施形態に組み合わせ、支持基板１１に凹部１７を形成するようにしてもよい。

Claims (8)

  1. 　支持基板（１１）上に半導体層（１３）が積層された半導体基板（１４）と、
    　前記半導体層に設けられ、前記半導体層の面方向のうちの一方向を第１方向とし、前記第１方向と直交し、かつ前記面方向と平行となる方向を第２方向としたとき、前記第２方向と平行な方向に延設された第１方向用可動電極（２４、２５）と、
    　前記半導体層に設けられ、前記第１方向と平行な方向に延設された第２方向用可動電極（２６、２７）と、
    　前記半導体層に設けられた枠部（２２）と、
    　前記半導体層に設けられて前記枠部に備えられ、前記第２方向の成分を含む加速度が印加されると当該第２方向に変位する第１梁部（２３ａ）と、
    　前記半導体層に設けられて前記枠部に備えられ、前記第１方向の成分を含む加速度が印加されると当該第１方向に変位する第２梁部（２３ｂ）と、
    　前記第２梁部を介して前記枠部を支持するアンカー部（２８）と、
    　前記半導体層に設けられ、前記第１方向用可動電極と対向して配置された第１方向用固定電極（３２、４２）と、
    　前記半導体層に設けられ、前記第２方向用可動電極と対向して配置された第２方向用固定電極（５２、６２）と、を備え、
    　前記半導体層には、前記枠部の中心を通り、前記第２方向に延設されると共に前記第１梁部を介して前記枠部と連結された棒状の錘部（２１）が設けられ、
    　前記第１方向用可動電極および前記第２方向用可動電極は、前記錘部に備えられている加速度センサ。
  2. 　前記第１梁部は、前記錘部の端部と前記枠部との間にそれぞれ設けられ、
    　前記第２梁部は、前記錘部を基準として線対称に設けられている請求項１に記載の加速度センサ。
  3. 　前記アンカー部は、前記枠部内に配置されている請求項１または２に記載の加速度センサ。
  4. 　前記枠部は、中心が前記支持基板の中心と一致しており、
    　前記第１方向用可動電極および前記第１方向用固定電極は、それぞれ前記枠部の中心に対して点対称に配置された第１、第２可動電極部および第１、第２固定電極部を有し、
    　前記第２方向用可動電極および前記第２方向用固定電極は、それぞれ前記枠部の中心に対して点対称に配置された第３、第４可動電極部および第３、第４固定電極部を有し、
    　前記第１可動電極部と前記第１固定電極部との間の第１容量（Ｃｓ１）と前記第２可動電極部と前記第２固定電極部との間の第２容量（Ｃｓ２）との差から前記第１方向における加速度を検出し、前記第３可動電極部と前記第３固定電極部との間の第３容量（Ｃｓ３）と前記第４可動電極部と前記第４固定電極部との間の第４容量（Ｃｓ４）との差から前記第２方向における加速度を検出する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の加速度センサ。
  5. 　前記枠部は、中心が前記支持基板の中心と一致しており、
    　前記第１方向用可動電極は、それぞれ前記枠部の中心を通り、前記第１方向と平行となる第１仮想線（Ｋ１）に対して線対称に配置された第１、第２可動電極部を有し、
    　前記第１方向用固定電極は、前記第１仮想線（Ｋ１）を挟んで配置された第１、第２固定電極部を有し、
    　前記第２方向用可動電極および前記第２方向用固定電極は、それぞれ前記第１仮想線に対して線対称に配置された第３、第４可動電極部および第３、第４固定電極部を有し、
    　前記第１可動電極部と前記第１固定電極部との間の第１容量（Ｃｓ１）と前記第２可動電極部と前記第２固定電極部との間の第２容量（Ｃｓ２）との差から前記第１方向における加速度を検出し、前記第３可動電極部と前記第３固定電極部との間の第３容量（Ｃｓ３）と前記第４可動電極部と前記第４固定電極部との間の第４容量（Ｃｓ４）との差から前記第２方向における加速度を検出する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の加速度センサ。
  6. 　前記枠部は、中心が前記支持基板の中心と一致しており、
    　前記第１方向用可動電極および前記第１方向用固定電極は、それぞれ前記枠部の中心を通り、前記第２方向と平行となる第２仮想線（Ｋ２）に対して線対称に配置された第１、第２可動電極部および第１、第２固定電極部を有し、
    　前記第２方向用可動電極は、前記第２仮想線に対して線対称に配置された第３、第４可動電極部を有し、
    　前記第２方向用固定電極は、前記第２仮想線を挟んで配置された第３、第４固定電極部を有し、
    　前記第１可動電極部と前記第１固定電極部との間の第１容量（Ｃｓ１）と前記第２可動電極部と前記第２固定電極部との間の第２容量（Ｃｓ２）との差から前記第１方向における加速度を検出し、前記第３可動電極部と前記第３固定電極部との間の第３容量（Ｃｓ３）と前記第４可動電極部と前記第４固定電極部との間の第４容量（Ｃｓ４）との差から前記第２方向における加速度を検出する請求項１ないし３のいずれか１つに記載の加速度センサ。
  7. 　前記枠部の中心を通り、前記第１方向と平行となる仮想線を第１仮想線（Ｋ１）としたとき、前記錘部には、前記第１仮想線と平行となる第１方向用支持部（２４ａ、２５ａ）が備えられ、
    　前記第１方向用可動電極は、前記第１方向用支持部から前記第１仮想線と反対側に突出するように当該第１方向用支持部に備えられることによって前記錘部に備えられている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の加速度センサ。
  8. 　前記第１、第２梁部は、平行な２本の梁が当該梁の両端で連結された矩形枠状とされている請求項１ないし７のいずれか１つに記載の加速度センサ。
PCT/JP2014/004460 2013-09-03 2014-09-01 加速度センサ Ceased WO2015033543A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112014004013.4T DE112014004013B4 (de) 2013-09-03 2014-09-01 Beschleunigungssensor
US14/911,288 US9791472B2 (en) 2013-09-03 2014-09-01 Acceleration sensor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-182292 2013-09-03
JP2013182292A JP6020392B2 (ja) 2013-09-03 2013-09-03 加速度センサ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015033543A1 true WO2015033543A1 (ja) 2015-03-12

Family

ID=52628043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/004460 Ceased WO2015033543A1 (ja) 2013-09-03 2014-09-01 加速度センサ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9791472B2 (ja)
JP (1) JP6020392B2 (ja)
DE (1) DE112014004013B4 (ja)
WO (1) WO2015033543A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107782914A (zh) * 2016-08-27 2018-03-09 深迪半导体(上海)有限公司 一种三轴加速计

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6020392B2 (ja) 2013-09-03 2016-11-02 株式会社デンソー 加速度センサ
JP6464738B2 (ja) 2014-12-26 2019-02-06 株式会社デンソー 加速度センサ
JP6354603B2 (ja) 2015-01-21 2018-07-11 株式会社デンソー 加速度センサおよび加速度センサの実装構造
JP6657626B2 (ja) * 2015-07-10 2020-03-04 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体
JP6575187B2 (ja) * 2015-07-10 2019-09-18 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサー装置、電子機器および移動体
JP6558110B2 (ja) 2015-07-10 2019-08-14 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体
TWI570054B (zh) * 2015-12-28 2017-02-11 財團法人工業技術研究院 具中央固定座的微機電裝置
JP2018081176A (ja) * 2016-11-15 2018-05-24 株式会社デンソー Ｍｅｍｓデバイス
CN106918720B (zh) * 2017-04-10 2019-05-14 浙江大学 一种细丝约束型加速度传感器
DE102017108136B4 (de) * 2017-04-13 2019-03-14 X-Fab Semiconductor Foundries Ag Geometrisch geformte Bauelemente in einer Anordnung für einen Überführungsdruck (Transfer Print) und zugehörige Verfahren
GB2565295A (en) 2017-08-07 2019-02-13 Atlantic Inertial Systems Ltd Accelerometer
JP6922594B2 (ja) 2017-09-22 2021-08-18 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、物理量センサーデバイス、電子機器、携帯型電子機器および移動体
JP6763458B2 (ja) * 2019-07-17 2020-09-30 セイコーエプソン株式会社 物理量センサー、電子機器および移動体
US11377346B2 (en) * 2019-09-11 2022-07-05 Murata Manufacturing Co., Ltd. Low-noise multi axis MEMS accelerometer
EP3792637B1 (en) 2019-09-11 2023-05-03 Murata Manufacturing Co., Ltd. Low-noise multi-axis mems accelerometer
IT202000005563A1 (it) * 2020-03-16 2021-09-16 St Microelectronics Srl Sensore inerziale mems con elevata resistenza al fenomeno della adesione
CN113494908B (zh) * 2020-03-19 2024-11-22 华为技术有限公司 Mems惯性传感器、惯性测量单元及惯性导航系统
IT202200016986A1 (it) * 2022-08-08 2024-02-08 St Microelectronics Srl Dispositivo sensore microelettromeccanico con compensazione attiva di offset

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006263902A (ja) * 2005-02-25 2006-10-05 Hitachi Ltd 集積化マイクロエレクトロメカニカルシステムおよびその製造方法
JP2007139505A (ja) * 2005-11-16 2007-06-07 Denso Corp 容量式力学量センサ
JP2010029966A (ja) * 2008-07-28 2010-02-12 Fujitsu Ltd マイクロ可動素子製造方法、マイクロ可動素子、および光スイッチング装置
JP2010181240A (ja) * 2009-02-04 2010-08-19 Murata Mfg Co Ltd 複合センサ
JP2011112455A (ja) * 2009-11-25 2011-06-09 Seiko Epson Corp Ｍｅｍｓセンサー及びその製造方法並びに電子機器
JP2012163507A (ja) * 2011-02-09 2012-08-30 Mitsubishi Electric Corp 加速度センサ
US20120240679A1 (en) * 2009-12-16 2012-09-27 Y-Sensors Ltd. Tethered, levitated-mass accelerometer

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5233213A (en) * 1990-07-14 1993-08-03 Robert Bosch Gmbh Silicon-mass angular acceleration sensor
JP2765316B2 (ja) * 1991-11-21 1998-06-11 日本電気株式会社 容量型三軸加速度センサ
US5734105A (en) 1992-10-13 1998-03-31 Nippondenso Co., Ltd. Dynamic quantity sensor
DE19639946B4 (de) 1996-09-27 2006-09-21 Robert Bosch Gmbh Mikromechanisches Bauelement
US6223598B1 (en) 1997-06-18 2001-05-01 Analog Devices, Inc. Suspension arrangement for semiconductor accelerometer
JP4238437B2 (ja) * 1999-01-25 2009-03-18 株式会社デンソー 半導体力学量センサとその製造方法
JP3666370B2 (ja) * 2000-07-06 2005-06-29 株式会社村田製作所 外力検知センサ
JP2002131331A (ja) 2000-10-24 2002-05-09 Denso Corp 半導体力学量センサ
JP2002228680A (ja) * 2001-02-02 2002-08-14 Denso Corp 容量式力学量センサ
JP4000936B2 (ja) * 2002-07-26 2007-10-31 株式会社デンソー 容量式力学量センサを有する検出装置
JP2004294332A (ja) 2003-03-27 2004-10-21 Denso Corp 半導体力学量センサ
US7013730B2 (en) * 2003-12-15 2006-03-21 Honeywell International, Inc. Internally shock caged serpentine flexure for micro-machined accelerometer
DE602004031938D1 (de) * 2004-08-13 2011-05-05 St Microelectronics Srl Mikroelektromechanische Struktur, insbesondere Beschleunigungssensor, mit verbesserter Unempfindlichkeit gegenüber thermischen und mechanischen Spannungen
US7140250B2 (en) * 2005-02-18 2006-11-28 Honeywell International Inc. MEMS teeter-totter accelerometer having reduced non-linearty
WO2007061756A2 (en) * 2005-11-22 2007-05-31 Kionix, Inc. A tri-axis accelerometer
JP2007218608A (ja) 2006-02-14 2007-08-30 Denso Corp 半導体力学量センサ
DE102006059928A1 (de) * 2006-12-19 2008-08-21 Robert Bosch Gmbh Beschleunigungssensor mit Kammelektroden
US8047075B2 (en) 2007-06-21 2011-11-01 Invensense, Inc. Vertically integrated 3-axis MEMS accelerometer with electronics
TWI374268B (en) * 2008-09-05 2012-10-11 Ind Tech Res Inst Multi-axis capacitive accelerometer
JP5316479B2 (ja) * 2009-06-09 2013-10-16 株式会社デンソー 半導体力学量センサの製造方法及び半導体力学量センサ
US20110174074A1 (en) * 2010-01-15 2011-07-21 Freescale Semiconductor, Inc. Framed transducer device
JP5527015B2 (ja) * 2010-05-26 2014-06-18 セイコーエプソン株式会社 素子構造体、慣性センサー、電子機器
CN101871952B (zh) * 2010-06-11 2012-07-11 瑞声声学科技(深圳)有限公司 Mems加速度传感器
IT1405796B1 (it) 2010-11-26 2014-01-24 St Microelectronics Srl Struttura di accelerometro biassiale risonante di tipo microelettromeccanico
US9010184B2 (en) * 2011-05-23 2015-04-21 Senodia Technologies (Shanghai) Co., Ltd. MEMS devices sensing both rotation and acceleration
TWI467179B (zh) * 2011-12-02 2015-01-01 Pixart Imaging Inc 三維微機電感測器
JP2013182292A (ja) 2012-02-29 2013-09-12 Keepdata Ltd クラウドシステム
JP6020392B2 (ja) 2013-09-03 2016-11-02 株式会社デンソー 加速度センサ
CN105785072A (zh) * 2014-12-25 2016-07-20 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种mems加速度传感器及其制造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006263902A (ja) * 2005-02-25 2006-10-05 Hitachi Ltd 集積化マイクロエレクトロメカニカルシステムおよびその製造方法
JP2007139505A (ja) * 2005-11-16 2007-06-07 Denso Corp 容量式力学量センサ
JP2010029966A (ja) * 2008-07-28 2010-02-12 Fujitsu Ltd マイクロ可動素子製造方法、マイクロ可動素子、および光スイッチング装置
JP2010181240A (ja) * 2009-02-04 2010-08-19 Murata Mfg Co Ltd 複合センサ
JP2011112455A (ja) * 2009-11-25 2011-06-09 Seiko Epson Corp Ｍｅｍｓセンサー及びその製造方法並びに電子機器
US20120240679A1 (en) * 2009-12-16 2012-09-27 Y-Sensors Ltd. Tethered, levitated-mass accelerometer
JP2012163507A (ja) * 2011-02-09 2012-08-30 Mitsubishi Electric Corp 加速度センサ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107782914A (zh) * 2016-08-27 2018-03-09 深迪半导体(上海)有限公司 一种三轴加速计

Also Published As

Publication number Publication date
DE112014004013B4 (de) 2022-02-24
US9791472B2 (en) 2017-10-17
JP6020392B2 (ja) 2016-11-02
US20160187371A1 (en) 2016-06-30
DE112014004013T5 (de) 2016-05-25
JP2015049190A (ja) 2015-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6020392B2 (ja) 加速度センサ
US9970956B2 (en) Inertial sensor
JP3941694B2 (ja) 加速度センサ
US8610222B2 (en) MEMS device with central anchor for stress isolation
US8736254B2 (en) Physical quantity sensor and electronic apparatus
US8418557B2 (en) Physical quantity sensor
US10371714B2 (en) Teeter-totter type MEMS accelerometer with electrodes on circuit wafer
CN102128953B (zh) 对称倾斜折叠梁结构电容式微加速度传感器
JP6020341B2 (ja) 容量式物理量センサおよびその製造方法
CN106597016A (zh) 一种电容式mems双轴加速度计
EP3227691A1 (en) A mems sensor and a semiconductor package
WO2014181518A1 (ja) Ｓｏｉ基板、物理量センサ、ｓｏｉ基板の製造方法、および物理量センサの製造方法
JP5900398B2 (ja) 加速度センサ
JP6123613B2 (ja) 物理量センサおよびその製造方法
JP5816320B2 (ja) Ｍｅｍｓ素子
JP2011196966A (ja) 慣性センサ
JP6354603B2 (ja) 加速度センサおよび加速度センサの実装構造
JP5783222B2 (ja) 加速度センサ
JP2012220262A (ja) 半導体マイクロデバイス
JP5783201B2 (ja) 容量式物理量センサ
JP2010107240A (ja) １軸加速度センサ及びそれを用いた３軸加速度センサ
JP4665733B2 (ja) センサエレメント
JP2012247204A (ja) 加速度センサおよび加速度の測定方法
JP5046240B2 (ja) 加速度センサの製造方法
JP2007199077A (ja) 振動型角速度センサ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14841920

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14911288

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1120140040134

Country of ref document: DE

Ref document number: 112014004013

Country of ref document: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14841920

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1