JP5130237B2 - 半導体物理量センサ - Google Patents

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Description

本発明は、加速度などの所定の物理量を検出する半導体物理量センサに関する。
従来、可動電極とこの可動電極に対向配置された固定電極との間の静電容量の変化を検知することにより加速度などの所定の物理量を検出する半導体物理量センサが知られている（特許文献１参照）。
特開２００６−３１７１８２号公報
従来の半導体物理量センサでは、可動電極となるおもり部をばね部を介して規定方向へ揺動自在に支持する支持部がおもり部の両側の支持基板上に形成されている。そして、センサの温度が変動した場合には、支持部の熱膨張係数と支持基板の熱膨張係数との違いによって各支持部からおもり部へ熱応力が加わるが、この熱応力がおもり部の両側で均等でなく、また、センサの温度特性を調整することができず、任意の温度特性を持たせることができない。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、任意の温度特性を持たせることができる半導体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、上記の課題を解決するために、可動電極とこの可動電極に対向配置された固定電極との間の静電容量の変化を検知することにより所定の物理量を検出する半導体物理量センサにおいて、可動電極となるおもり部と、おもり部の一方端側に形成され、第１のばね部を介しておもり部を規定方向へ揺動自在に支持する第１の支持部と、おもり部の他方端側に形成され、第２のばね部を介しておもり部を規定方向へ揺動自在に支持する一組の第２の支持部と、第１の支持部に一又は複数設けられた所定の大きさの欠如部とを備えたことを特徴としている。
また、本発明は、上記に加えて、欠如部は、支持部のおもり部側端部に形成された切り欠きであることを特徴としている。
さらにまた、本発明は、上記に加えて、欠如部は、支持部のおもり部側端部から規定方向へ直線状に伸び、その後、電極端子の形成位置において当該電極端子の略周囲を囲むように湾曲する溝であることを特徴としている。
本発明によれば、欠如部の大きさや個数を変更することにより第１の支持部からおもり部へ加わる熱応力が変化するので、センサの温度特性を調整することができ、任意の温度特性を持たせることができる。
本発明の実施形態となる半導体物理量センサの構成を示す（ａ）上面図、（ｂ）断面図である。 本発明の他の実施形態となる半導体物理量センサの構成を示す（ａ）上面図、（ｂ）断面図である。 本発明の他の実施形態となる半導体物理量センサの構成を示す（ａ）上面図、（ｂ）断面図である。 本発明の他の実施形態となる半導体物理量センサの構成を示す（ａ）上面図、（ｂ）断面図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる半導体物理量センサについて説明する。
本発明の実施形態となる半導体物理量センサ１は、図１に示すように、半導体基板２（たとえば、シリコン基板）と、半導体基板２の下部を支持する下部支持基板３（たとえば、ガラス基板）と、半導体基板２の上部を支持する図示省略した上部支持基板（たとえば、ガラス基板）とを備えており、半導体基板２には、図１（ａ）に示すように、エッチングによって可動電極部４と固定電極部５とが形成されている。
可動電極部４は、可動電極となる櫛状のおもり部４１と、おもり部４１の一方端側に形成され、ばね部４２を介しておもり部４１を規定方向へ揺動自在に支持する支持部４３と、おもり部４２の他方端側に形成され、ばね部４４を介しておもり部４１を規定方向へ揺動自在に支持する一組の支持部４５，４６とを備えている。なお、支持部４３の上面には、金属薄膜によって電極端子６ａが形成されている。
固定電極部５は、可動電極部４のおもり部４１に所定間隔をもって対向配置された櫛状の固定電極５１と、金属薄膜によって電極端子６ｂが上面に形成された端子部５２とを備えている。
なお、可動電極部４のおもり部４１及びばね部４２，４４の上面は、図１（ｂ）に示すように、当該おもり部４１及びばね部４２，４４が上部支持基板から所定間隔離間するようエッチング加工されている。また、下部支持基板３の上面は、図１（ｂ）に示すように、可動電極部４のおもり部４１及びばね部４２，４４が当該下部支持基板３から所定間隔離間するよう加工されている。
以上のように構成された半導体物理量センサ１では、加速度などの所定の物理量が規定方向から加わると、可動電極部４のおもり部４１が揺動しておもり部４１と固定電極５１との間の静電容量が変化する。このため、本発明の実施形態によれば、電極端子６ａ，６ｂを介してこの静電容量の変化を検知することにより所定の物理量を検出することができる。
また、この半導体物理量センサ１では、所定の大きさの欠如部７が支持部４３に一又は複数設けられている。このため、本発明の実施形態によれば、欠如部７の大きさや個数を変更することにより支持部４３からおもり部４１へ加わる熱応力が変化するので、センサの温度特性を調整することができ、任意の温度特性を持たせることができる。したがって、本発明の実施形態によれば、生産歩留まりを向上することができ、また、温度センサとして利用することもできる。
なお、本実施形態では、欠如部７は、図１に示すような、可動電極部４の支持部４３のおもり部側端部に形成された切り欠きであるが、他の実施形態では、欠如部７は、図２に示すような、可動電極部４の支持部４３のおもり部側端部から規定方向へ直線状に伸びる溝であってもよく、また、図３に示すような、可動電極部４の支持部４３のおもり部側端部から規定方向へ直線状に伸び、その後、電極端子６ａの形成位置において当該電極端子６ａの略周囲を囲むように湾曲する溝であってもよく、さらに、図４に示すような、可動電極部４の支持部４３の略中央部に形成された穴であってもよい。これらの場合においても、本実施形態と同様の効果を奏することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、上記の実施形態に基づいて当業者によってなされる他の実施形態、実施例及び運用技術などはすべて本発明の範囲に含まれることを付け加えておく。
１：半導体物理量センサ
２：半導体基板
３：下部支持基板
４：可動電極部
４１：おもり部
４２，４４：ばね部
４３，４５，４６：支持部
５：固定電極部
５１：固定電極
５２：端子部
６ａ，６ｂ：電極端子
７：欠如部

Claims (2)

  1. 可動電極と該可動電極に対向配置された固定電極との間の静電容量の変化を検知することにより所定の物理量を検出する半導体物理量センサにおいて、
    前記可動電極となるおもり部と、
    前記おもり部の一方端側に形成され、第１のばね部を介して前記おもり部を規定方向へ揺動自在に支持する第１の支持部と、
    前記おもり部の他方端側に形成され、第２のばね部を介して前記おもり部を規定方向へ揺動自在に支持する一組の第２の支持部と、
    前記第１の支持部に一又は複数設けられた所定の大きさの欠如部とを備え、
    前記欠如部は、前記支持部の前記おもり部側端部に形成された切り欠きであることを特徴とする半導体物理量センサ。
  2. 可動電極と該可動電極に対向配置された固定電極との間の静電容量の変化を検知することにより所定の物理量を検出する半導体物理量センサにおいて、
    前記可動電極となるおもり部と、
    前記おもり部の一方端側に形成され、第１のばね部を介して前記おもり部を規定方向へ揺動自在に支持する第１の支持部と、
    前記おもり部の他方端側に形成され、第２のばね部を介して前記おもり部を規定方向へ揺動自在に支持する一組の第２の支持部と、
    前記第１の支持部に一又は複数設けられた所定の大きさの欠如部とを備え、
    前記欠如部は、前記支持部の前記おもり部側端部から規定方向へ直線状に伸び、その後、電極端子の形成位置において当該電極端子の略周囲を囲むように湾曲する溝であることを特徴とする半導体物理量センサ。
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