JPH07245416A

JPH07245416A - 加速度検出装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH07245416A
Application number: JP5657894A
Authority: JP
Inventors: Kaneo Yachi; 兼雄矢地
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-03-02
Filing date: 1994-03-02
Publication date: 1995-09-19

Abstract

(57)【要約】【目的】加速度検出装置において、高抵抗な単結晶の
シリコン基板にセンサ部と回路部を一体形成し、検出感
度と小型化を図る。【構成】高抵抗な単結晶のシリコン基板３２に低抵抗
領域を形成する。低抵抗領域にはエッチング処理によっ
てセンサ部３４を形成し、高抵抗領域には処理回路とな
る回路部４２を形成する。そして、回路部４２とセンサ
部３４を電気的に接続するための配線パターン４４を有
するガラス基板４３を接合する。これにより、センサ部
３４の検出感度を低抵抗領域の大きさ、深さによって任
意に設定でき、検出感度を向上させる。また、センサ部
３４と回路部４２を一体形成しているから、コンパクト
にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加速度を検出するのに
好適に用いられる加速度検出装置およびその製造方法に
関し、特に加速度を検出するセンサ部と該センサ部から
の検出信号を処理する回路部とを一体に形成してなる加
速度検出装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両等の加速度や回転方向を検
出するのに用いるセンサ部（加速度検出要素）となる加
速度センサは、電極板間の静電容量を利用して検出する
もので、例えば特開平３−９４１６９号公報および特開
昭６２−２３２１７１号公報等によって知られている。

【０００３】しかし、これらの加速度センサは、固定部
と可動部との対向する電極のなす面積（以下、「有効面
積」という）が小さくその離間寸法が大きいために、検
出感度が小さくなり高精度の加速度検出を行うことがで
きなかった。

【０００４】このような欠点を改良するために、従来技
術として特開平４−１１５１６５号公報に記載の加速度
センサでは、固定電極と可動電極にくし状電極を用い、
電極間の有効面積を大きくして検出感度を向上させるよ
うにしている。

【０００５】ここで、図１８に従来技術による加速度セ
ンサを示し、説明する。

【０００６】図中、１は加速度センサ、２は該加速度セ
ンサ１の基体をなす正方形状の絶縁基板としてのガラス
基板を示し、該ガラス基板２上には、後述する固定部
３，３と可動部５が形成されている。また、該ガラス基
板２上面には方形状の凹溝２Ａが形成され、該凹溝２Ａ
上に位置する可動部５の質量部８と可動側くし状電極９
は矢示Ａ方向（加速度が加わる方向）に変位可能となっ
ている。

【０００７】３，３は低抵抗（例えば、抵抗率が０．０
１〜０．０２〔Ωcm〕）なシリコン材料により形成され
た一対の固定部を示し、該各固定部３は、前記ガラス基
板２の左，右側に離間して位置し、それぞれ対向する内
側面には複数（例えば３枚）の薄板状の電極板４Ａ，４
Ａ，…が突出形成され、該各電極板４Ａは固定電極とし
ての固定側くし状電極４，４をそれぞれ構成している。

【０００８】５は低抵抗なシリコン材料により形成され
た可動部を示し、該可動部５は、前記ガラス基板２の
前，後側に離間してガラス基板２に固着された支持部
６，６と、該各支持部６に梁７，７を介して両持支持さ
れ、前記各固定部３の間に配設された質量部８と、該質
量部８から左，右方向にそれぞれ突出形成された複数
（例えば３枚）の薄板状の電極板９Ａ，９Ａ，…を有す
る可動側くし状電極９，９とから構成され、前記各梁７
は質量部８を矢示Ａ方向に変位可能となるように薄板状
に形成されている。そして、前記各可動側くし状電極９
の各電極板９Ａは前記各固定側くし状電極４の各電極板
４Ａと微小隙間を介して互いに対向するようになってい
る。

【０００９】上述した如く、従来技術による加速度セン
サ１は、質量部８に作用する加速度を、可動側くし状電
極９の電極板９Ａと固定側くし状電極４の電極板４Ａと
の間で静電容量の変化を電気的な検出信号として検出し
ている。また、前記各電極板９Ａ，４Ａはそれぞれ電気
的に並列接続されているから、各電極板９Ａ，４Ａ間の
静電容量をそれぞれ加算した値となって全体の静電容量
から加速度を検出でき、検出感度を高め、加速度の検出
精度を向上させることができるようになっている。

【００１０】さらに、前記加速度センサ１の各固定部３
と可動部５とは、別の基板に設けられた静電容量として
出力される検出信号を電圧に変換する回路，変換された
電圧を増幅する増幅回路，ノイズを除去するフィルタ回
路等からなる処理回路にリード線等（いずれも図示せ
ず）を介して接続され、該処理回路は加速度センサ１に
よって検出された検出信号を電圧信号に変換するように
なっている。

【００１１】このように、従来技術による加速度センサ
１においては、処理回路を別の基板に実装し、該処理回
路と加速度センサ１とをリード線等を介して接続するよ
うにしていたための、リード線の浮遊容量が検出信号に
重畳され、正確な加速度検出を行うことができないとい
う問題があった。

【００１２】さらに、加速度センサ１と処理回路を有す
る基板とを合わせて一体化し、加速度検出装置とした場
合には、基板が大きくなってしまい、その占有面積が広
くなるという問題がある。

【００１３】この問題を解決するために、他の従来技術
として、図１９および図２０に示すように、高抵抗な単
結晶のシリコン基板上に膜形成技術を用いて低抵抗なポ
リシリコンからなるセンサ部を形成すると共に、半導体
製造技術を用いて回路部を一体化してなる加速度検出装
置としたものが知られている。

【００１４】図中、１１は加速度検出装置、１２は該加
速度検出装置１１の基体をなす長方形状の高抵抗（例え
ば、抵抗率が数〔Ωcm〕）な単結晶のシリコン基板を示
し、該シリコン基板１２上には、後述するセンサ部１３
と回路部２１が形成されている。

【００１５】１３はシリコン基板１２上にポリシリコン
の膜形成技術によって形成されたセンサ部を示し、該セ
ンサ部１３は、前記シリコン基板１２の左，右側に離間
して設けれた固定部１４，１４と、該各固定部１４間に
位置して前後方向に伸びる可動部１６とからなり、該各
固定部１４には、それぞれ対向する内側面に複数（例え
ば３枚）の薄板状の電極板１５Ａ，１５Ａ，…（以下、
全体として「固定側くし状電極１５」という）が突出形
成されている。

【００１６】また、前記可動部１６は、前記シリコン基
板１２の前，後側に離間して固着された支持部１７，１
７と、該各支持部１７に梁１８を介して両持支持され、
前記各固定部１４の間に配設された質量部１９と、該質
量部１９から左，右方向にそれぞれ突出形成された複数
（例えば３枚）の薄板状の電極板２０Ａ，２０Ａ，…
（以下、全体として「可動側くし状電極２０」という）
とからなる。なお、前記各可動側くし状電極２０の各電
極板２０Ａは前記各固定側くし状電極１５の各電極板１
５Ａと微小隙間を介して互いに対向するようになってい
る。

【００１７】そして、前記可動部１６の各梁１８、質量
部１９および可動側くし状電極２０は矢示Ａ方向に変位
可能とするために、図２０のように、シリコン基板１２
との間には隙間Ｓが形成されている。このため、センサ
部１３の製造工程においては、犠牲層をシリコン基板１
２上に堆積させ、膜形成技術（例えば、減圧ＣＶＤ法）
によってポリシリコンの各固定部１４と可動部１６を形
成し、この後に、犠牲層をエッチング除去することによ
り、隙間Ｓを形成していた。

【００１８】さらに、２１はシリコン基板１２に半導体
製造技術を用いて形成された回路部を示し、該回路部２
１は、静電容量として出力される検出信号を電圧に変換
する回路，変換された電圧を増幅する増幅回路，ノイズ
を除去するフィルタ回路等から構成されている。

【００１９】２２，２２，２２は各固定部１４と可動部
１６と接触するように、前記シリコン基板１２上に形成
された拡散層を示し、該各拡散層２２は、基板１２がｎ
型半導体のときにはボロン、ｐ型半導体のときにはヒ
素，リン等をドーピングすることによって、シリコン基
板１２上に導電性の部分を形成するようになっている。

【００２０】２３，２３，２３は金属製の接続部材を示
し、該各接続部材２３は、前記各拡散層２２と回路部２
１とを接続するもので、銅，アルミニウム，金，タング
ステン等の材料によって薄板状に形成されている。

【００２１】なお、前記シリコン基板１２の表面は図示
しないＳｉＯ₄ の保護膜で覆われている。

【００２２】以上の如く構成される他の従来技術による
加速度検出装置１１においては、高抵抗なシリコン基板
１２を用いることにより、回路部２１を半導体製造技術
によって容易に形成することができると共に、ポリシリ
コンの膜形成技術によってセンサ部１３を製造すること
ができ、センサ部１３と回路部２１とを一体形成するこ
とができる。

【００２３】さらに、矢示Ａ方向における加速度の検出
動作おいては、先に述べた従来技術の加速度センサ１と
ほぼ同様であり、しかもセンサ部１３と回路部２１とを
シリコン基板１２上に一体形成することにより、浮遊容
量等のノイズが検出信号に重畳するのを防止することが
できる。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した他
の従来技術における加速度検出装置１１では、センサ部
１３と回路部２１とを同一のシリコン基板１２上に形成
し、該センサ部１３の各固定部１４および可動部１６と
回路部２１とを各接続部材２３を介して接続しているか
ら、図１８に示す従来技術による加速度センサ１のよう
に、処理回路とリード線を介して接続するものと比較
し、リード線等に生じる浮遊容量によるノイズの重畳を
防止することができると共に、基板がシリコン基板１２
だけですむから加速度検出装置１１の占有面積を小さく
することができる。しかし、この他の従来技術によるも
のも、次のような問題点がある。

【００２５】第１に、センサ部１３の厚さ寸法は数μｍ
の膜状に形成されているために、質量部１９の重さが軽
くなり、加速度に対する反応が緩慢になる。

【００２６】第２に、固定側くし状電極１５の各電極板
１５Ａと可動側くし状電極２０の各電極板２０Ａの面積
が小さくなり、センサ部１３における加速度の検出精度
が低下する。

【００２７】第３に、可動部１６の各梁１８は、加速度
に対する質量部１９の変位に伴って撓むために、ある程
度の強度が必要であるが、ポリシリコンではそのヤング
率は単結晶のシリコンに比べて約１／１０であるため
に、機械的強度の面で信頼性に欠ける。

【００２８】本発明は上述した従来技術および他の従来
技術による問題に鑑みなされたもので、センサ部と処理
回路となる回路部とを単結晶のシリコン基板で一体形成
でき、かつ高精度な加速度検出を行うことのできる加速
度検出装置およびその製造方法を提供することを目的と
する。

【００２９】

【課題を解決するための手段】請求項１による加速度検
出装置は、低抵抗領域が形成された高抵抗な単結晶のシ
リコン基板と、該シリコン基板の低抵抗領域に形成され
たセンサ部と、前記シリコン基板の高抵抗領域に形成さ
れた回路部と、前記シリコン基板に固着して設けられた
絶縁基板と、前記センサ部と回路部とを接続するため、
該絶縁基板に設けられた配線パターンとから構成したこ
とにある。

【００３０】また、請求項２のように、前記センサ部
は、前記シリコン基板の一方に形成された低抵抗領域を
エッチング処理することにより互いに分離して形成され
た固定部と可動部を備え、前記固定部には固定電極を一
体に形成し、前記可動部は、前記絶縁基板に固着された
支持部と、梁を介して該支持部と連結され、加速度が作
用したときに該加速度に応じて変位する質量部と、該質
量部に前記固定部に形成された固定電極との間で微小隙
間を介して対向するように設けられ、該質量部の変位に
よって近接，離間する可動電極とから一体に形成でき
る。

【００３１】この場合、請求項３のように、前記センサ
部の固定電極と可動電極は、互いに微小隙間を介して対
向するくし状電極とすることができる。

【００３２】さらに、請求項４のように、前記シリコン
基板には、前記センサ部を覆うカバーを設けることが望
ましい。

【００３３】一方、請求項５による加速度検出装置の製
造方法は、高抵抗な単結晶のシリコン基板の一側面に低
抵抗領域を形成する低抵抗領域形成工程と、前記シリコ
ン基板の高抵抗領域に半導体製造技術によって回路部を
形成する回路部形成工程と、前記シリコン基板の低抵抗
領域にエッチング処理によって溝部を形成する溝部形成
工程と、配線パターンを有する絶縁基板を溝部が形成さ
れたシリコン基板の一側面に接合する接合工程と、前記
シリコン基板の他側面からエッチング処理を施し、前記
シリコン基板に形成された溝部によって固定部と可動部
とを分離してセンサ部を形成するセンサ部形成工程とか
らなる。

【００３４】

【作用】請求項１による加速度検出装置においては、高
抵抗なシリコン基板の一部に低抵抗領域を形成し、該低
抵抗領域にセンサ部を形成し、高抵抗領域には回路を形
成することにより、センサ部と回路部とを同一のシリコ
ン基板上に形成することができると共に、センサ部を単
結晶なシリコンによって形成することにより、センサ部
の強度を向上できる。さらに、低抵抗領域の大きさ、深
さを任意に選択することにより、センサ部の検出感度を
調整することができる。

【００３５】また、請求項２では、固定部と可動部とか
らなるセンサ部をシリコン基板の低抵抗領域に形成して
いるから、加速度を質量部の変位として検出し、固定電
極と可動電極との近接，離間を静電容量変化として検出
すると共に、単結晶のシリコンによってセンサ部を形成
しているから、該センサ部の強度を向上することができ
る。

【００３６】さらに、請求項３では、前記センサ部の固
定電極と可動電極を、互いに対向するくし状電極として
形成することにより、固定電極と可動電極間の有効面積
を大きくする。

【００３７】また、請求項４では、前記センサ部の固定
部と可動部をカバーで覆うことにより、加速度を検出す
る部分となるセンサ部の固定部と可動部内に塵埃等が侵
入するのを防止する。

【００３８】一方、請求項５の加速度検出装置の製造方
法により、低抵抗領域形成工程では、高抵抗な単結晶の
シリコン基板に低抵抗領域を形成し、回路部形成工程で
は、半導体製造技術を利用して、前記シリコン基板の高
抵抗領域に回路部を形成し、溝部形成工程では、低抵抗
領域にセンサ部の固定部と可動部を形成するための溝部
を形成し、接合工程では、シリコン基板の一側面を絶縁
基板と接合し、さらにセンサ部形成工程では、シリコン
基板の他側面からエッチング処理を施し、該シリコン基
板に固定部と可動部とを分離形成し、センサ部を形成す
る。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１ないし図１７に
基づいて説明する。なお、実施例では前述した従来技術
による図１８ないし図２０に示す構成と同一の構成要素
に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

【００４０】まず、図１ないし図１３は第１の実施例を
示す。

【００４１】図中、３１は本実施例による加速度検出装
置を示し、該加速度検出装置３１は、後述する高抵抗な
単結晶のシリコン基板３２と、該シリコン基板３２の一
方に形成されたセンサ部３４と、前記シリコン基板３２
の一方に形成された回路部４２と、前記シリコン基板３
２の一側面に接合されたガラス基板４３とから大略構成
されている。

【００４２】３２はシリコン基板を示し、該シリコン基
板３２は、例えば抵抗率が数〔Ωcm〕となる高抵抗な単
結晶によって長方形状に形成されている。また、該シリ
コン基板３２の一方には、図４に示すように、後述する
低抵抗領域形成工程によって一側面から他側面に向けて
低抵抗領域３３が形成されている。

【００４３】３４は本実施例によるセンサ部を示し、該
センサ部３４は、後述のセンサ部形成工程によって、シ
リコン基板３２中の低抵抗領域３３をエッチング処理す
ることによって形成される固定部３５，３５と可動部３
７から構成されている。

【００４４】３５，３５は左，右側に位置した固定部を
示し、該各固定部３５には、それぞれ対向する方向に突
出形成された薄板状の電極板３６Ａ，３６Ａ，…（例え
ば３枚）を有する固定側くし状電極３６が形成されてい
る。

【００４５】３７は可動部を示し、該可動部３７は、
上，下側に位置した支持部３８，３８と、該各支持部３
８に梁３９，３９を介して両持支持され、前記各固定部
３５の間に配設された質量部４０と、該質量部４０から
各固定側くし状電極３６に向けて突出形成された薄板状
の電極板４１Ａ，４１Ａ，…（例えば３枚）を有する可
動側くし状電極４１とから構成されている。

【００４６】４２は回路部を示し、該回路部４２は、後
述する回路部形成工程によって、シリコン基板３２の高
抵抗領域（低抵抗領域３３以外の領域）に半導体製造技
術を利用して形成されている。また、該回路部４２は具
体的には、前記センサ部３４からの静電容量としての検
出信号を電圧信号に変換する変換回路，変換された電圧
を増幅する増幅回路，ノイズを除去するフィルタ回路等
からなる処理回路から構成されている。

【００４７】４３はシリコン基板３２の一側面に接合さ
れ、該シリコン基板３２よりも短い長方形状に形成され
た絶縁基板としてのガラス基板を示し、該ガラス基板４
３には、図２，図９および図１０に示すように凹溝４３
Ａが形成され、該凹溝４３Ａによって、各梁３９、質量
部４０および各電極板３６Ａ，４１Ａがガラス基板４３
と離間され、質量部４０が矢示Ａ方向に移動可能になっ
ている。さらに、該ガラス基板４３の表面には図１０に
示すように、金属材料（金，アルミニウム，銅，タング
ステン等）からなる配線パターン４４，４４，４４が形
成され、該各配線パターン４４は各固定部３５および可
動部３７と回路部４２とをそれぞれ電気的に接続するよ
うになっている。また、４５，４５，…は前記回路部４
２からの信号を外部に導出する引出し電極となってい
る。

【００４８】本実施例による加速度検出装置３１は上述
の如き構成を有するもので、次に、図３ないし図１２を
参照しつつ、当該加速度検出装置３１の製造方法につい
て述べる。

【００４９】まず、図３は低抵抗領域形成工程前の準備
工程となるマスキング工程で、該マスキング工程は高抵
抗な単結晶シリコンによって形成されたシリコン基板３
２の一側面に、低抵抗領域３３以外の部分にシリコン酸
化膜による保護膜５１を形成するものである。

【００５０】図４に示す低抵抗領域形成工程では、シリ
コン基板３２に不純物を熱拡散法やイオン注入法等によ
り導入し、低抵抗領域３３を形成する。

【００５１】即ち、シリコン基板３２がｎ型ならばＢ
（ボロン）を導入することにより、低抵抗領域３３はｐ
型シリコンになり、シリコン基板３２がｐ型シリコンな
らばＰ（リン），Ａｓ（ヒ素）を導入することにより、
低抵抗領域３３はｎ型シリコンとなる。

【００５２】次に、図５は回路部形成工程の前の準備工
程となるマスキング工程で、該マスキング工程では、前
記保護膜５１を除去した後に、回路部形成工程時に低抵
抗領域３３が破壊されないようにするために、回路部４
２（図６、参照）以外の部分を熱酸化膜による保護膜５
２で覆う。

【００５３】図６に示す回路部形成工程では、半導体製
造技術を用いて、回路部４２をシリコン基板３２のうち
高抵抗な部分に形成する。

【００５４】ここで、回路部４２の半導体製造技術を説
明すれば、熱酸化処理、熱拡散処理、イオン注入処理、
フォトエッチング処理、ウエット，ドライエッチング処
理、ＣＶＤ法等を介して製造する工程である。これによ
り、Ｃ−ＭＯＳ等による回路部４２を形成する。なお、
回路部４２の表面は図１０に点線で示す接続端子４２
Ａ，４２Ａ，４２Ａおよび引出し電極４５，４５，…以
外の部分は、プラズマ窒化膜による保護膜（図示せず）
で覆われている。

【００５５】次に、図７は溝部形成工程前の準備工程と
なるマスキング工程で、該マスキング工程では、前記保
護膜５２を除去した後に、シリコン基板３２の一側全面
を酸化膜（または窒化膜）からなる保護膜５３とフォト
レジスト５４で覆い、各固定部３５と可動部３７を分離
して形成するための溝部５５（図８、参照）が形成され
る部分を、保護膜５３とフォトレジスト５４をフォトエ
ッチングにより除去する。

【００５６】図８に示す溝部形成工程では、フォトレジ
スト５４を除去した後に、異方性エッチングを行い、溝
部５５を低抵抗領域３３に形成する。なお、シリコン基
板３２の一側面の面方位が（１１０）面の場合には、ウ
エットエッチングによって行うこともできる。

【００５７】次に、図９および図１０に示す接合工程で
は、シリコン基板３２上の保護膜５３を除去し、予め別
工程によって形成された凹溝４３Ａと各配線パターン４
４を有するガラス基板４３を陽極接合により、シリコン
基板３２に接合して図１１のように一体に形成する。こ
のときには、各配線パターン４４の一方が回路部４２
に、他側が固定部３５，３５と可動部３７の支持部３８
に電気的に接続されるようになっている。また、回路部
４２の各引出し電極４５はガラス基板４３に覆われない
ようになっているから、該各引出し電極４５は回路部４
２からの信号を外部に導出するようになっている。さら
に、ガラス基板４３の凹溝４３Ａにより、可動部３７の
各梁３９、質量部４０および可動側くし状電極４１をガ
ラス基板４３に接触しないようにして、質量部４０を矢
示Ａ方向に変位可能としている。

【００５８】さらに、図１２に示すセンサ部形成工程で
は、図１２中の二点鎖線で示す部分を除去するため、シ
リコン基板３２の他側面からドライエッチングを施し、
このエッチングを低抵抗領域３３に形成した溝部５５が
貫通するまで行なう。かくして、二点鎖線の部分を除去
することにより、センサ部３４をシリコン基板３２に形
成する。このとき、センサ部３４のうち、各固定部３
５、可動部３７の各支持部３８は、前述した接合工程で
ガラス基板４３に固着されているから、既に一体化され
ている。

【００５９】本実施例による加速度検出装置３１は、以
上の如く構成されるもので、加速度の検出動作において
は従来技術と差異はなく、加速度によって質量部４０の
矢示Ａ方向に変位すると、この変位を各電極板３６Ａ，
４１Ａ間の静電容量の変化として検出し、この検出信号
をセンサ部３４から各配線パターン４４を介して回路部
４２に導出し、該回路部４２では、センサ部３４からの
静電容量による信号を電圧信号に変換して、外部に出力
するようになっている。

【００６０】さらに、図１３に参考図として、加速度検
出装置３１の装着状態を示すに、実装基板５６には凹溝
５６Ａが形成され、該実装基板５６上に接着剤等によっ
て固定され、凹溝５６Ａにより、センサ部３４の各固定
部３５と可動部３７は実装基板５６に接触しないように
なっているから、質量部４０は検出方向（矢示Ａ方向）
に変位するようになる。

【００６１】然るに、本実施例による加速度検出装置３
１においては、加速度を検出するセンサ部３４を単結晶
のシリコン基板３２によって形成し、該センサ部３４の
厚さ寸法を数十μｍに形成でき、各電極板３６Ａ，４１
Ａ間の有効面積を大きくすることによって、検出感度を
向上することができる。

【００６２】また、シリコン基板３２は高抵抗な単結晶
のシリコンによって形成しているから、回路部４２の形
成においては、半導体製造技術を利用することができ、
センサ部３４の形成においては、シリコンのエッチング
処理を利用することができ、単一のシリコン基板３２上
に回路部４２とセンサ部３４とを形成することができ
る。この結果、センサ部３４と回路部４２とを別の基板
に設ける必要がなく、加速度検出装置３１をコンパクト
に形成することができる。そして、加速度検出装置３１
の占有面積を小さくでき、狭いところでも接地すること
ができる。

【００６３】さらに、高抵抗なシリコン基板３２に形成
した低抵抗領域３３の大きさおよび深さを任意に設定す
ることによって、低抵抗領域３３が大きいまたは深い場
合には、センサ部３４の固定側くし状電極３６と可動側
くし状電極４１の大きさを大きくすることにより、有効
面積を大きくでき、センサ部３４からの検出感度を向上
することができる。逆に、検出感度を低下させる場合に
は、低抵抗領域３３を狭くまたは浅く形成してセンサ部
３４を形成することにより、センサ部３４の固定側くし
状電極３６と可動側くし状電極４１との有効面積を小さ
くでき、検出感度を落とすことができる。このように、
検出すべき加速度に応じてセンサ部３４のセンサ感度を
調整することもできる。

【００６４】一方、センサ部３４をシリコンの単結晶に
よって形成することにより、該センサ部３４の強度（特
に各梁３９の強度）を高めることができ、センサ部３４
の寿命を延ばすことができる。

【００６５】さらに、回路部４２とセンサ部３４との接
続は、シリコン基板３２に接合されたガラス基板４３に
設けられた各配線パターン４４によって行っているか
ら、リード線等による接続を廃止でき、該各リード線の
振動によるノイズ発生をなくし、センサ部３４から回路
部４２までの間に、検出信号にノイズが重畳するのを防
止でき、高精度の加速度検出を行うことができる。

【００６６】なお、前記第１の実施例による加速度検出
装置３１の接地位置が塵埃等の発生の少ない場所であれ
ば、ガラス基板４３を接地させて設ければよく、図１３
のような実装基板５６に凹溝５６Ａを形成する必要がな
くなくなる。

【００６７】次に、図１４ないし図１６は、本発明によ
る第２の実施例を示すに、本実施例による加速度検出装
置６１の特徴は、前述した第１の実施例による加速度検
出装置３１にセンサ部３４を覆うカバー６２を設けたこ
とにある。なお、本実施例においては前述した第１の実
施例による構成と同一の構成要素に同一の符号を付し、
その説明を省略する。

【００６８】図中、６１は本実施例による加速度検出装
置を示し、該加速度検出装置６１は前記第１の実施例の
加速度検出装置３１のシリコン基板３２の他側面に後述
するカバー６２を設けたものである。

【００６９】６２はシリコン基板３２の他側面に設けら
れたカバーを示し、該カバー６２は例えばガラス等の絶
縁材料によって形成され、図１５に示すように、凹溝６
２Ａが形成されている。該凹溝６２Ａによって、カバー
６２とセンサ部３４の各固定部３５および可動部３７と
が接触しないようにしている。

【００７０】また、図１６に示すように、前述した第１
の実施例中で、図１２に示すセンサ部形成工程の後に、
陽極接合を用いてカバー６２をシリコン基板３２の他側
面に設けたカバー接合工程を行うことによって、簡単に
本実施例による加速度検出装置６１を形成することがで
きる。

【００７１】このように本実施例による加速度検出装置
６１は構成されるが、その作用効果においては、第１の
実施例とほぼ同様であり、さらに、本実施例による加速
度検出装置６１では、センサ部３４を覆うカバー６２を
シリコン基板３２に設けることにより、各固定部３５と
可動部３７との間に塵埃等が侵入するのを確実に防止
し、センサ部３４の寿命を効果的に延ばすことができ
る。

【００７２】なお、前記第２の実施例では、カバー６２
をガラス材料によって板状に形成するようにしたが、こ
れに限らず、セラミック材料、樹脂材料等によって形成
してもよく、この場合には、シリコン基板３２に接着剤
等によって設ければよい。

【００７３】さらに、図１７は本発明による第３の実施
例を示すに、本実施例の特徴は、加速度検出装置のセン
サ部における可動部を片持支持にしたものである。な
お、本実施例においては、前述した第１の実施例と同一
の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するも
のとして本実施例の特徴部分のみ説明する。

【００７４】図中、７１は本実施例によるセンサ部を示
し、該センサ部７１は前述した第１の実施例に用いたセ
ンサ部３４に代えて形成され、該センサ部７１は高抵抗
な単結晶のシリコン基板７２の低抵抗領域に前述した第
１の実施例とほぼ同様の製造工程によって形成されたも
ので、左，右側に位置した固定部７３，７３と、該各固
定部７３の間に位置した可動部７４とからなる。そし
て、該可動部７４は前述したガラス基板４３に固着され
た支持部７５，該支持部７５から梁７６を介して設けら
れた質量部７７とからなり、前記各固定部７３側面が固
定電極７４Ａとなり、質量部７７の側面が可動電極７７
Ａとなっている。

【００７５】７８はカバーを示し、該カバー７８は例え
ばガラス，シリコン等の絶縁材料によって凹溝７８Ａを
有する板状に形成され、該カバー７８はセンサ部７１を
覆うようにシリコン基板３２の他面側に設けられてい
る。

【００７６】７９はシリコン基板７２のセンサ部７１外
に半導体製造技術によって形成された回路部を示し、該
回路部７９は前記第１の実施例による回路部４２と同様
に、センサ部７１からの検出信号を電圧信号に変換処理
するものである。また、８０，８０，…は前記回路部７
９からの信号を外部に導出する引出し電極となってい
る。

【００７７】このように構成される本実施例による加速
度検出装置においても、その作用効果は変わるところは
ない。

【００７８】なお、前記各実施例では、絶縁基板にガラ
ス基板４３を用いるようにしたが、本発明はこれに限ら
ず、セラミック，樹脂材料等の絶縁材料でもよい。

【００７９】また、前記第３の実施例においては、第２
の実施例と同様にカバー７８を設けるものとして述べた
が、本発明はこれに限らず、第１の実施例による加速度
検出装置３１と同様に、カバー７８を除去して用いても
よいことは勿論である。

【００８０】さらに、前記各実施例では、シリコン基板
３２に半導体製造技術とシリコンのエッチング技術によ
り、回路部４２（７９）とセンサ部３４（７１）を形成
するものとしたが、本発明はこれに限らず、シリコン基
板３２にシリコンウェハを用いて形成してもよいことは
勿論である。

【００８１】さらにまた、前記各実施例では、シリコン
基板３２（７２）よりもガラス基板４３を小さくするこ
とで、回路部４２からの信号を外部に導出する引出し電
極４５，４５，…を形成するようにしたが、本発明はこ
れに限らず、ガラス基板４３をシリコン基板３２（７
２）よりも大きくして、該ガラス基板４３側に引出し電
極を形成し、該引出し電極によって回路部４２からの信
号を外部に導出するようにしてもよい。

【００８２】

【発明の効果】請求項１による加速度検出装置において
は、センサ部と回路部とを同一のシリコン基板上に形成
すると共に、センサ部と回路部とは絶縁基板に形成した
配線パターンによって電気的に接続するようにしたか
ら、高抵抗なシリコン基板の一部に低抵抗領域を形成
し、該低抵抗領域にセンサ部を形成し、高抵抗領域には
回路を形成することにより、センサ部と回路部とを同一
のシリコン基板上に形成することができると共に、セン
サ部を単結晶シリコンによって形成することにより、セ
ンサ部の強度を向上できる。さらに、低抵抗領域の大き
さ、深さを任意に選択することにより、センサ部の検出
感度を調整することができ、任意に検出感度を設定する
ことができる。

【００８３】また、請求項２による加速度検出装置にお
いては、単結晶のシリコン基板の低抵抗領域にシリコン
のエッチングによって、固定部と可動部からなるセンサ
部を形成し、該可動部の質量部の変位によって、該質量
部の可動電極と固定部の固定電極との近接，離間を静電
容量の変化として検出するようにしたから、固定電極と
可動電極との離間寸法を小さくし、各電極との有効面積
を大きくでき、センサ部の検出感度を向上することがで
きる。さらに、単結晶のシリコンにセンサ部を形成する
ことにより、センサ部の強度を向上させることができ
る。

【００８４】さらに、請求項３の発明のように、前記セ
ンサ部の固定電極と可動電極をくし状電極としたから、
各電極間の有効面積を大きくし、加速度の検出感度を向
上できる。

【００８５】さらにまた、請求項４の発明のように、前
記センサ部には、固定部と可動部を覆うカバーを形成す
ることにより、各電極間に塵埃等が侵入するのを防止で
き、加速度検出装置の寿命を延ばすことができる。

【００８６】一方、請求項５による加速度検出装置の製
造方法は、高抵抗な単結晶のシリコン基板を用いて、低
抵抗領域形成工程によってシリコン基板に低抵抗領域を
形成し、回路部形成工程では、シリコン基板の高抵抗領
域に回路部を形成し、溝部形成工程では、前記低抵抗領
域にセンサ部の固定部と可動部を形成するための溝部を
形成し、接合工程では前記シリコン基板に配線パターン
を有する絶縁基板を接合してセンサ部と回路部とを電気
的に接続し、センサ部形成工程では、前記シリコン基板
の他側面からエッチング処理を施し、前記シリコン基板
に固定部と可動部とを分離して形成することにより、セ
ンサ部の固定部と可動部との厚さを厚くでき、検出感度
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による加速度検出装置の
ガラス基板を一部破断にして示す斜視図である。

【図２】図１中の矢示II−II方向からみた縦断面図であ
る。

【図３】加速度検出装置の製造工程による高抵抗な単結
晶のシリコン基板に低抵抗領域形成工程に備えた予備工
程としてのマスキング処理を施した状態を示す縦断面図
である。

【図４】低抵抗領域形成工程によってシリコン基板に低
抵抗領域を形成した状態を示す縦断面図である。

【図５】回路部形成工程に備えた予備工程としてのマス
キング処理を施した状態を示す縦断面図である。

【図６】回路部形成工程によってシリコン基板に回路部
を形成した状態を示す縦断面図である。

【図７】溝部形成工程に備えた予備工程としてのマスキ
ング処理を施した状態を示すシリコン基板の縦断面図で
ある。

【図８】溝部形成工程によってシリコン基板の低抵抗領
域に固定部，可動部を形成するための溝部を形成した状
態を示す縦断面図である。

【図９】シリコン基板とガラス基板を接合する接合工程
を示す縦断面図である。

【図１０】図９によるシリコン基板とガラス基板の接合
工程を示す斜視図である。

【図１１】接合工程によってシリコン基板とガラス基板
が接合した状態を示す縦断面図である。

【図１２】センサ部形成工程により、シリコン基板をエ
ッチングしてセンサ部の固定部と可動部とを形成した状
態を示す縦断面図である。

【図１３】第１の実施例による加速度検出装置を実装基
板に実装する状態を示す斜視図である。

【図１４】本発明の第２の実施例による加速度検出装置
のガラス基板を破断にして示す斜視図である。

【図１５】図１４中の矢示XV−XV方向からみた縦断面図
である。

【図１６】センサ部形成工程に続く、カバー接合工程を
示す縦断面図である。

【図１７】本発明の第３の実施例による加速度センサを
示すシリコン基板とガラス基板とを分離した状態を示す
斜視図である。

【図１８】従来技術による加速度センサを示す斜視図で
ある。

【図１９】他の従来技術による加速度センサを示す斜視
図である。

【図２０】図１９中の矢示XX−XX方向からみた縦断面図
である。

【符号の説明】

３１，６１加速度検出装置３２，７２シリコン基板３３低抵抗領域３４，７１センサ部３５，７３固定部３６固定側くし状電極（固定電極）３７，７４可動部３８，７５支持部３９，７６梁４０，７７質量部４１可動側くし状電極（可動電極）４２，７９回路部４３ガラス基板（絶縁基板）４４配線パターン５５溝部７４Ａ固定電極７７Ａ可動電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低抵抗領域が形成された高抵抗な単結晶
のシリコン基板と、該シリコン基板の低抵抗領域に形成
されたセンサ部と、前記シリコン基板の高抵抗領域に形
成された回路部と、前記シリコン基板に固着して設けら
れた絶縁基板と、前記センサ部と回路部とを接続するた
め、該絶縁基板に設けられた配線パターンとから構成し
てなる加速度検出装置。
【請求項２】前記センサ部は、前記シリコン基板の一
方に形成された低抵抗領域をエッチング処理することに
より互いに分離して形成された固定部と可動部を備え、
前記固定部には固定電極を一体に形成し、前記可動部
は、前記絶縁基板に固着された支持部と、梁を介して該
支持部と連結され、加速度が作用したときに該加速度に
応じて変位する質量部と、該質量部に前記固定部に形成
された固定電極との間で微小隙間を介して対向するよう
に設けられ、該質量部の変位によって近接，離間する可
動電極とから一体に形成してなる加速度検出装置。
【請求項３】前記センサ部の固定電極と可動電極は、
互いに微小隙間を介して対向するくし状電極としてなる
請求項１記載の加速度検出装置。
【請求項４】前記シリコン基板には、前記センサ部を
覆うカバーを設けてなる請求項１記載の加速度検出装
置。
【請求項５】高抵抗な単結晶のシリコン基板の一側面
に低抵抗領域を形成する低抵抗領域形成工程と、前記シ
リコン基板の高抵抗領域に半導体製造技術によって回路
部を形成する回路部形成工程と、前記シリコン基板の低
抵抗領域にエッチング処理によって溝部を形成する溝部
形成工程と、配線パターンを有する絶縁基板を溝部が形
成されたシリコン基板の一側面に接合する接合工程と、
前記シリコン基板の他側面からエッチング処理を施し、
前記シリコン基板に形成された溝部によって固定部と可
動部とを分離してセンサ部を形成するセンサ部形成工程
とからなる加速度検出装置の製造方法。