JPH11230985A - Semiconductor dynamic quantity sensor - Google Patents

Semiconductor dynamic quantity sensor

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JPH11230985A
JPH11230985A JP10036325A JP3632598A JPH11230985A JP H11230985 A JPH11230985 A JP H11230985A JP 10036325 A JP10036325 A JP 10036325A JP 3632598 A JP3632598 A JP 3632598A JP H11230985 A JPH11230985 A JP H11230985A
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stopper
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誠一郎 石王
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    • G01PMEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P15/00Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
    • G01P15/02Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
    • G01P15/08Measuring 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
    • G01P2015/0805Measuring 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
    • G01P2015/0808Measuring 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
    • G01P2015/0811Measuring 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 one single degree of freedom of movement of the mass
    • G01P2015/0814Measuring 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 one single degree of freedom of movement of the mass for translational movement of the mass, e.g. shuttle type

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the adhesion of a movable electrode and a fixed electrode even when a beam displaces in various directions under resonant state, for example. SOLUTION: Stopper parts 101, 101 for regulating horizontal movement of a movable part 2A supported by anchor parts 100a, 101a are formed as fixed parts B at positions adjacent to beam parts 4, 5. The stopper parts 101, 101 are connected electrically with the movable part 2A through anchor parts 3a, 3b and 100a, 101a. Since the stopper parts 101, 101 are provided at the fixed parts B separated from the movable part 2A in order to regulate horizontal movement of the movable part 2A, the stopper parts 101 does not displace even at the time of resonance thus preventing the adhesion of a movable electrode 7a and a fixed electrode 9a.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、梁構造の可動部を
有し、例えば加速度、ヨーレート、振動等の力学量を検
出する半導体力学量センサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor dynamic quantity sensor having a movable portion having a beam structure and detecting dynamic quantities such as acceleration, yaw rate, and vibration.

【0002】[0002]

【従来の技術】可動電極と固定電極との容量変化によっ
て加速度等の検出を行う差動容量型半導体力学量センサ
では、可動電極及び固定電極をエッチング形成した後の
乾燥工程において、可動電極と固定電極との間に介在す
る純水の表面張力によって、可動電極及びこれに対向す
る固定電極が付着したり、梁とこれに対向する基板が同
様に付着したりすることが問題となっている。また、上
記乾燥工程以外の時、例えば梁のバネ定数により決定さ
れる力よりも大きな加速度が発生した場合にも、可動電
極が固定電極に引き寄せられ、加速度が小さくなったの
ちにもファンデルワールス力により、可動電極と固定電
極とが付着してしまうという問題がある。
2. Description of the Related Art In a differential capacitance type semiconductor dynamic quantity sensor that detects acceleration or the like by a change in capacitance between a movable electrode and a fixed electrode, a movable electrode and a fixed electrode are fixed in a drying process after the movable electrode and the fixed electrode are formed by etching. There is a problem that the movable electrode and the fixed electrode opposed thereto adhere to each other or the beam and the substrate opposed thereto adhere to each other due to the surface tension of pure water interposed between the electrodes. Also, at times other than the drying step, for example, when an acceleration larger than the force determined by the spring constant of the beam occurs, the movable electrode is attracted to the fixed electrode, and even after the acceleration is reduced, van der Waals There is a problem that the movable electrode and the fixed electrode adhere to each other due to the force.

【0003】このような問題を解決するものとして、米
国特許第5,542,295号明細書に示されるセンサ
がある。このセンサでは、図16に示すように折り曲げ
梁タイプのものにおいて、梁部201から錘部202の
方向に突出するストッパー部203を設け、さらに梁部
201と錘部202との間隔を可動電極と固定電極との
間隔よりも小さくすることで、可動電極と固定電極との
付着を防止するようにしている。
In order to solve such a problem, there is a sensor disclosed in US Pat. No. 5,542,295. In this sensor, as shown in FIG. 16, in a bent beam type, a stopper portion 203 protruding from a beam portion 201 in a direction of a weight portion 202 is provided, and a distance between the beam portion 201 and the weight portion 202 is set to be equal to that of a movable electrode. The distance between the movable electrode and the fixed electrode is prevented by making the distance smaller than the distance between the fixed electrode and the fixed electrode.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記米
国特許第5,542,295号明細書に示されるセンサ
においては、折り曲げ梁タイプのものを用いることか
ら、梁部201の変位に伴いストッパー部が図17の点
線部に示すように変位して、梁部201と錘部202と
の間隔を大きくし、可動電極と固定電極との間隔以上に
可動部が変位できるようになってしまって付着防止がで
きなくなるという問題がある。差動容量型半導体力学量
センサのように可動電極と固定電極との間隔が非常に狭
く、この間隔と梁と錘との間隔とにあまり差を設けられ
ないものにおいては、この問題が顕著に発生し、特に共
振状態のように梁部201が基板面方向のみならず基板
面垂直方向にも変位するような場合に発生し易くなる。
However, in the sensor disclosed in the above-mentioned U.S. Pat. No. 5,542,295, a bent beam type is used. 17, the distance between the beam 201 and the weight 202 is increased, and the movable portion can be displaced more than the distance between the movable electrode and the fixed electrode. There is a problem that can not be. In a sensor such as a differential capacitance type semiconductor dynamic quantity sensor, in which the distance between the movable electrode and the fixed electrode is very narrow, and there is not much difference between this distance and the distance between the beam and the weight, this problem is remarkable. This is particularly likely to occur when the beam portion 201 is displaced not only in the direction of the substrate surface but also in the direction perpendicular to the substrate surface as in a resonance state.

【0005】本発明は上記問題に鑑みてなされ、共振状
態のように梁が様々な方向に変位するような場合にも可
動電極と固定電極とが付着しない半導体力学量検出セン
サを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor dynamic quantity detection sensor in which a movable electrode and a fixed electrode do not adhere even when a beam is displaced in various directions such as a resonance state. Aim.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、以下の技術的手段を採用する。請求項1に記
載の発明においては、固定部(2B)は、第2のアンカ
ー部(100a、101a)に支持され可動部(2A)
の水平方向の移動を規制するストッパー部(100、1
01)を有しており、ストッパー部と可動部(7a、7
b、8a、8b)とは、可動部を支持する第1のアンカ
ー部(3a、3b)及び第2のアンカー部を介して電気
的に接続されていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. According to the first aspect of the present invention, the fixed portion (2B) is supported by the second anchor portions (100a, 101a) and the movable portion (2A).
Stoppers (100, 1) that restrict the horizontal movement of
01), a stopper portion and a movable portion (7a, 7a).
b, 8a, 8b) are characterized in that they are electrically connected via a first anchor (3a, 3b) supporting the movable part and a second anchor.

【0007】このように、可動部と分離された固定部に
ストッパー部を備え、このストッパー部によって可動部
の水平方向の移動を規制するようにすれば、共振時等に
おいてもストッパー部が変位しないため、共振時におい
ても可動電極と固定電極とが付着しないようにできる。
さらに、第1のアンカー部と第2のアンカー部を介して
可動部とストッパー部とを電気的に接続するようにすれ
ば、可動部とストッパー部との電位差を無くすことがで
きるため、静電気力によってストッパー部に可動部が付
着することを防止することができる。
As described above, if the fixed portion separated from the movable portion is provided with the stopper portion, and the horizontal movement of the movable portion is regulated by the stopper portion, the stopper portion is not displaced even at the time of resonance or the like. Therefore, it is possible to prevent the movable electrode and the fixed electrode from adhering even during resonance.
Furthermore, if the movable part and the stopper part are electrically connected via the first anchor part and the second anchor part, the potential difference between the movable part and the stopper part can be eliminated, so that the electrostatic force Accordingly, it is possible to prevent the movable portion from attaching to the stopper portion.

【0008】なお、可動部とストッパー部との電気的に
接続は、例えば請求項2に示すように、基板にポリシリ
コン層からなる電極パターン(26)を形成することに
よって行うことができる。請求項3に記載の発明におい
ては、ストッパー部(100、101)は、梁部(4、
5)が構成する略多角形の内側に配されていると共に、
第1、第2のアンカー部(3a、3b、100a、10
1a)を介して可動部(2A)と電気的に接続されてい
ることを特徴としている。
The electrical connection between the movable portion and the stopper portion can be made by, for example, forming an electrode pattern (26) made of a polysilicon layer on the substrate. In the invention described in claim 3, the stopper portion (100, 101) is provided with the beam portion (4,
5) is arranged inside the substantially polygonal shape,
First and second anchor portions (3a, 3b, 100a, 10a)
It is characterized by being electrically connected to the movable part (2A) via 1a).

【0009】このように、梁部が構成する略多角形の内
側にストッパー部を配置するようにすれば、折り曲げ型
の梁を部を有するものにおいても、請求項1と同様の効
果を得ることができる。請求項4に記載の発明において
は、ストッパー部(100、101、153、154)
は、梁部(4、5)に対して質量部(6)とは反対側に
配置されていると共に、第1、第2のアンカー部(3
a、3b、150a〜150d、100a、101a、
153a、154a)を介して可動部(2A)と電気的
に接続されていることを特徴としており、請求項1と同
様の効果を得ることができる。
As described above, if the stopper portion is arranged inside the substantially polygonal shape of the beam portion, the same effect as in claim 1 can be obtained even in the case of having a bent beam portion. Can be. In the invention according to claim 4, the stopper portion (100, 101, 153, 154)
Are arranged on the opposite side of the beam part (4, 5) from the mass part (6), and the first and second anchor parts (3
a, 3b, 150a to 150d, 100a, 101a,
153a, 154a), and is electrically connected to the movable portion (2A), so that the same effect as in claim 1 can be obtained.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】(第1実施気形態)図1に、本発
明の一実施形態にかかる半導体加速度センサの斜視図を
示す。また、図2に図1に示す半導体加速度センサの平
面図を示し、図3、図4に、図2におけるA−A断面
図、B−B断面図を示す。
FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor acceleration sensor according to an embodiment of the present invention. 2 shows a plan view of the semiconductor acceleration sensor shown in FIG. 1, and FIGS. 3 and 4 show AA cross section and BB cross section in FIG.

【0011】図1〜図3において、基板1の上面には、
単結晶シリコン(単結晶半導体材料)を溝によって分離
して形成された梁構造体(可動部)2Aと固定部2Bと
が配置されている。図2、図3に示されるように、梁構
造体2Aは、基板1側から突出する2つのアンカー部3
a、3bにより架設されており、基板1の上面において
固定部2Bから所定間隔を隔てた位置に配置されてい
る。アンカー部3a、3bはポリシリコン薄膜よりな
る。
1 to 3, on the upper surface of a substrate 1,
A beam structure (movable part) 2A and a fixed part 2B formed by separating single crystal silicon (single crystal semiconductor material) by a groove are arranged. As shown in FIGS. 2 and 3, the beam structure 2 </ b> A has two anchor portions 3 protruding from the substrate 1 side.
(a) and (3b), and are arranged on the upper surface of the substrate 1 at a predetermined distance from the fixed portion 2B. The anchor portions 3a and 3b are made of a polysilicon thin film.

【0012】アンカー部3a、3bは、それぞれ梁部
4、梁部5を支持している。梁部4、5は、略長方形状
(多角形状)に折り曲げられた折り曲げ型の梁で構成さ
れている。換言すれば、梁部4、5は、その長手方向が
図2の左右方向となる略長方形で構成されており、内周
を開口させることによって2本の梁を構成し、2つの梁
の変位によって梁構造体2Aを可動とするようになって
いる。
The anchor portions 3a and 3b support the beam portions 4 and 5, respectively. The beam portions 4 and 5 are configured by bending-type beams that are bent into a substantially rectangular shape (polygonal shape). In other words, the beam portions 4 and 5 are formed in a substantially rectangular shape whose longitudinal direction is the left-right direction in FIG. 2, and two beams are formed by opening the inner periphery, and the displacement of the two beams Thereby, the beam structure 2A is made movable.

【0013】また、梁部4、5の内周の開口部分には、
図2に示す梁部4、5の紙面上下方向への移動を規制す
るストッパー部100、101が形成されている。具体
的には、図3に示すように、このストッパー部100、
101は、梁構造体2Aとは分離して構成されていると
共にアンカー部100a、101aにて基板49側に固
定され、固定部2Bの一部を成している。そして、この
ストッパー部100、101は、アンカー部3a、3b
を介して梁構造体2Aと電気的に接続されており、梁構
造体2Aと等電位になっている。また、ストッパー部1
00、101は、梁部との接触面積を小さくするために
部分的に突出した形状(突出部分100b、101b)
で構成されており、この突出部分100b、101bが
実質的なストッパーとしての役割を果たすようになって
いる。そして、この突出部分100b、101bは梁部
4、5の端から所定の間隔(例えば2μm)をもって形
成されており、この間隔以上に梁構造体2Aが移動でき
ないようにしている。
[0013] In addition, in the opening portion on the inner periphery of the beam portions 4, 5,
Stoppers 100 and 101 for restricting the movement of the beams 4 and 5 shown in FIG. 2 in the vertical direction on the paper are formed. Specifically, as shown in FIG.
101 is configured separately from the beam structure 2A, and is fixed to the substrate 49 side by anchor portions 100a and 101a, and forms a part of the fixed portion 2B. The stopper portions 100 and 101 are connected to the anchor portions 3a and 3b.
And is electrically connected to the beam structure 2A through the same, and is at the same potential as the beam structure 2A. Stopper part 1
00 and 101 are partially projected shapes to reduce the contact area with the beam portion (projected portions 100b and 101b).
The protruding portions 100b and 101b serve as a substantial stopper. The projecting portions 100b and 101b are formed at predetermined intervals (for example, 2 μm) from the ends of the beam portions 4 and 5, so that the beam structure 2A cannot move beyond this interval.

【0014】梁部4と梁部5との間には、長方形状を成
す錘部(質量部)6が架設されている。なお、図示しな
いが、エッチング液の進入を行い易くするために、この
錘部6の上下に貫通する透孔を形成してもよい。さら
に、錘部6における一方の側面(図2においては左側
面)から2つの可動電極7a、7bが突出している。こ
の可動電極7a、7bは棒状を成し、等間隔をおいて平
行に、例えば200〜400μmの長さを有して延びて
いる。また、錘部6における他方の側面(図1において
は右側面)からは2つの可動電極8a、8bが突出して
いる。この可動電極8a、8bは棒状を成し、等間隔に
平行に、例えば200〜400μmの長さを有して延び
ている。ここで、梁部4、5室梁部6、可動電極7a、
7b、8a、8bは後述する犠牲層酸化膜の一部若しく
は全部をエッチング除去することにより、可動となって
いる。そして、これらが可動部を構成している。
A rectangular weight (mass part) 6 is provided between the beam part 4 and the beam part 5. Although not shown, through holes may be formed through the upper and lower portions of the weight portion 6 in order to facilitate entry of the etching solution. Further, two movable electrodes 7a and 7b protrude from one side surface (the left side surface in FIG. 2) of the weight portion 6. The movable electrodes 7a and 7b have a rod shape and extend in parallel at equal intervals, for example, with a length of 200 to 400 μm. Two movable electrodes 8a and 8b protrude from the other side surface (right side surface in FIG. 1) of the weight portion 6. The movable electrodes 8a and 8b have a rod shape and extend in parallel at equal intervals and have a length of, for example, 200 to 400 μm. Here, the beam part 4, the five-chamber beam part 6, the movable electrode 7a,
7b, 8a, and 8b are movable by removing a part or all of a sacrificial layer oxide film described later by etching. These constitute a movable portion.

【0015】また、基板1の上面には、2つの第1の固
定電極9a、9b及び第2の固定電極11a、11bが
固定されている。第1の固定電極9a、9bは基板1側
から突出するアンカー部10a、10bにより支持され
ており、梁構造体2の各可動電極7a、7bの一方向の
側面に対向して配置されている。また、第2の固定電極
11a、11bは基板1側から突出するアンカー部12
a、12bにより支持されており、梁構造体2の各可動
電極7a、7bの他方の側面に対向して配置されてい
る。これら第1、第2の固定電極9a、9b、11a、
11bは、可動電極7a、7bと略等間隔で配置されて
おり、梁部4、5とストッパー部100、101との間
隔よりも大きい間隔(例えば2.5〜3.0μm)とな
っている。
On the upper surface of the substrate 1, two first fixed electrodes 9a, 9b and a second fixed electrode 11a, 11b are fixed. The first fixed electrodes 9a and 9b are supported by anchor portions 10a and 10b protruding from the substrate 1 side, and are disposed to face the side surfaces of the beam structure 2 in one direction of the movable electrodes 7a and 7b. . Further, the second fixed electrodes 11a and 11b are connected to anchor portions 12 protruding from the substrate 1 side.
The movable electrodes 7a and 7b of the beam structure 2 face the other side surfaces of the movable electrodes 7a and 7b. These first and second fixed electrodes 9a, 9b, 11a,
11b is arranged at substantially equal intervals with the movable electrodes 7a and 7b, and has an interval (for example, 2.5 to 3.0 μm) larger than the interval between the beams 4 and 5 and the stoppers 100 and 101. .

【0016】同様に、基板1の上面には、第1の固定電
極13a、13b及び第2の固定電極15a、15bが
固定されている。第1の固定電極13a、13bはアン
カー部14a、14bにより支持され、かつ、梁構造体
2の各可動電極8a、8bの一方の側面に対向して配置
されている。また、第2の固定電極15a、15bは、
アンカー部16a、16bにより支持され、かつ、梁構
造体2の各可動電極8a、8bの他方の側面に対向して
配置されている。なお、本実施形態では、可動電極及び
第1、第2の固定電極を左右両側面に2つづつ設けたも
のを示しているが、実際には30〜100個の可動電極
等を設けるようにしている。これは、可動電極等の数を
増加させることにより容量を増加させ、より好適に容量
検出が行えるようにするためである。
Similarly, first fixed electrodes 13a and 13b and second fixed electrodes 15a and 15b are fixed on the upper surface of the substrate 1. The first fixed electrodes 13a and 13b are supported by the anchor portions 14a and 14b, and are disposed to face one side surface of each of the movable electrodes 8a and 8b of the beam structure 2. Also, the second fixed electrodes 15a and 15b
The movable electrodes 8 a and 8 b of the beam structure 2 are supported by the anchor portions 16 a and 16 b and are arranged to face the other side surfaces of the movable electrodes 8 a and 8 b. In the present embodiment, two movable electrodes and first and second fixed electrodes are provided on each of the left and right sides, but in practice, 30 to 100 movable electrodes and the like are provided. ing. This is because the capacitance is increased by increasing the number of movable electrodes and the like, so that capacitance detection can be performed more appropriately.

【0017】なお、図示しないが、基板の上面には、電
極取出部が形成されており、この電極取出部から可動電
極及び第1、第2の固定電極による容量変化に基づく電
位が取り出せるようになっている。この電極取出部は基
板1から突出するアンカー部により支持されている。基
板1は、図3、図4に示すように、シリコン基板49の
上に、貼り合わせ用薄膜(ポリシリコン薄膜)48とシ
リコン酸化膜47とシリコン窒化膜46と導電性薄膜
(リン等の不純物をドーピングしたポリシリコン薄膜)
45とシリコン窒化膜43とを積層した構成となってお
り、導電性薄膜45がシリコン窒化膜43、46の内部
に埋め込まれた構造となっている。
Although not shown, an electrode extraction portion is formed on the upper surface of the substrate, and an electric potential based on a capacitance change by the movable electrode and the first and second fixed electrodes can be extracted from the electrode extraction portion. Has become. This electrode take-out portion is supported by an anchor portion projecting from the substrate 1. As shown in FIGS. 3 and 4, a substrate 1 is formed on a silicon substrate 49 by bonding a thin film (polysilicon thin film) 48, a silicon oxide film 47, a silicon nitride film 46, and a conductive thin film (impurity such as phosphorus). Doped polysilicon thin film)
45 and the silicon nitride film 43 are laminated, and the conductive thin film 45 is embedded in the silicon nitride films 43 and 46.

【0018】導電性薄膜45は、図3に示すように、ア
ンカー部3a、3b、100a、101aを構成し、ま
た図4に示すように、アンカー部10a、10b、12
aを構成している。なお、図3、図4に図示されていな
いアンカー部12b、14a、14b、16a、16b
についても導電性薄膜45により構成されている。ま
た、導電性薄膜45は、第1の固定電極9a、9bと電
極取出部との間、第1の固定電極13a、13bと電極
取出部との間、第2の固定電極11a、11dと電極取
出部との間、及び第2の固定電極15a、15bと電極
取出部との間をそれぞれ電気的に接続する配線を形成す
ると共に、下部電極(静電気力相殺用固定電極)26を
形成している。図5に下部電極26のパターンを斜線で
示す。この図に示されるように、下部電極26は基板1
の上面部における梁構造体2Aと対向する領域に形成さ
れている。
The conductive thin film 45 constitutes anchor portions 3a, 3b, 100a and 101a as shown in FIG. 3, and as shown in FIG. 4, the anchor portions 10a, 10b and 12a.
a. Note that the anchor portions 12b, 14a, 14b, 16a, 16b not shown in FIGS.
Is also constituted by the conductive thin film 45. In addition, the conductive thin film 45 is provided between the first fixed electrodes 9a and 9b and the electrode extraction portion, between the first fixed electrodes 13a and 13b and the electrode extraction portion, and between the second fixed electrodes 11a and 11d and the electrode. A wiring is formed to electrically connect between the extraction portion and between the second fixed electrodes 15a and 15b and the electrode extraction portion, and a lower electrode (fixed electrode for canceling electrostatic force) 26 is formed. I have. FIG. 5 shows the pattern of the lower electrode 26 by oblique lines. As shown in this figure, the lower electrode 26 is
Is formed in a region facing the beam structure 2A on the upper surface of the light emitting device.

【0019】また、図3、図4に示すように、アンカー
部3aの上方にはアルミ薄膜よりなる電極(ボンディン
グパッド)51が設けられている。そして、本実施形態
では、さらに梁構造体2Aを構成する梁部4、5、錘部
6、可動電極7a、7b、8a、8bの下部において、
シリコン窒化膜43を部分的に突出させたストッパー5
0が形成されている。図6に、ストッパー50の形成位
置を三角形で示す。この図に示されるように、梁部4、
5、錘部6、可動電極7a、7b、8a、8bの下部の
全ての部分に形成されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, an electrode (bonding pad) 51 made of an aluminum thin film is provided above the anchor portion 3a. In the present embodiment, further, in the lower portions of the beam portions 4, 5, the weight portion 6, and the movable electrodes 7a, 7b, 8a, 8b constituting the beam structure 2A,
Stopper 5 partially projecting silicon nitride film 43
0 is formed. FIG. 6 shows the formation position of the stopper 50 by a triangle. As shown in FIG.
5, the weight portion 6, and the movable electrodes 7a, 7b, 8a, and 8b are formed on all lower portions.

【0020】上記構成において、梁構造体2Aの可動電
極7a、7bと第1の固定電極9a、9bとの間に第1
のコンデンサが、また梁構造体2Aの可動電極7a、7
bと第2の固定電極11a、11bとの間に第2のコン
デンサが形成される。同様に、梁構造体2Aの可動電極
8a、8bと第1の固定電極13a、13bとの間に第
1のコンデンサが、また梁構造体2Aの可動電極8a、
8bと第2の固定電極15a、15bとの間に第2のコ
ンデンサが形成される。
In the above configuration, the first electrode is provided between the movable electrodes 7a and 7b of the beam structure 2A and the first fixed electrodes 9a and 9b.
Are movable electrodes 7a, 7a of the beam structure 2A.
A second capacitor is formed between b and the second fixed electrodes 11a and 11b. Similarly, a first capacitor is provided between the movable electrodes 8a, 8b of the beam structure 2A and the first fixed electrodes 13a, 13b, and the movable electrodes 8a, 8b,
A second capacitor is formed between the second fixed electrode 8b and the second fixed electrodes 15a and 15b.

【0021】そして、第1、第2のコンデンサの容量に
基づいて梁構造体2Aに作用する加速度を検出できるよ
うになっている。より詳しくは、可動電極と固定電極と
により2つの差動静電容量を形成し、2つの容量が等し
くなるようにサーボ動作を行う。このような構成、作動
となる本実施形態に示す加速素センサにおいて、上述し
たように、ストッパー50が梁部4、5、錘部6、可動
電極7a、7b、8a、8bの下部全てに形成されてい
るため、梁構造体2Aが自重によって下方に移動した時
にも面積が小さなストッパー50にしか触れなくなり、
犠牲層エッチング後の乾燥工程の際等において、梁構造
体2Aのいずれの部分も下方の基板49側に付着しない
ようにすることができる。
The acceleration acting on the beam structure 2A can be detected based on the capacitances of the first and second capacitors. More specifically, two differential capacitances are formed by the movable electrode and the fixed electrode, and the servo operation is performed so that the two capacitances become equal. In the acceleration element sensor according to the present embodiment having such a configuration and operation, as described above, the stopper 50 is formed on all of the lower portions of the beams 4, 5, the weight 6, and the movable electrodes 7a, 7b, 8a, 8b. Therefore, even when the beam structure 2A moves downward due to its own weight, it only touches the stopper 50 having a small area,
At the time of the drying step after the etching of the sacrifice layer, any portion of the beam structure 2A can be prevented from adhering to the substrate 49 below.

【0022】さらに、梁構造体2Aと下部電極26とを
等電位にすることにより梁構造体2Aと基板1との間に
生じる静電気力を相殺する。つまり、下部電極26はア
ンカー部3a、3bを通じて梁部4、5及び錘部6と結
合されているため、電気的に等電位であり、梁部4、5
及び静電気力により基板1に付着することを防止するこ
とができる。すなわち、梁構造体2Aはシリコン基板4
9に対して絶縁されているため、梁構造体2Aとシリコ
ン基板49間のわずかな電位差によっても梁構造体2A
が基板49側に付着しようとするが、それを防止するこ
とができる。
Further, by making the beam structure 2A and the lower electrode 26 equipotential, the electrostatic force generated between the beam structure 2A and the substrate 1 is canceled. That is, since the lower electrode 26 is connected to the beams 4 and 5 and the weight 6 through the anchors 3a and 3b, the lower electrode 26 is electrically equipotential, and
In addition, it is possible to prevent adhesion to the substrate 1 due to electrostatic force. That is, the beam structure 2A is
9 is insulated from the beam structure 2A even by a slight potential difference between the beam structure 2A and the silicon substrate 49.
Tends to adhere to the substrate 49 side, which can be prevented.

【0023】また、折り曲げ型の梁部4、5の内部に、
部分的に突出した突出部分100b、101bを備えた
ストッパー部100、101を設けると共に、突出部分
100b、101bと梁部4、5との間隔よりも可動電
極と第1、第2の固定電極との間隔の方を大きくしてい
るため、図2の紙面上下方向に梁構造体2Aが移動して
も、可動電極と第1、第2の固定電極とが接触しないよ
うにすることができる。このため、可動電極と第1、第
2の固定電極との付着を防止することができる。そし
て、ストッパー部100、101を梁構造体2Aとは分
離しているため、梁部4、5が共振してもストッパー部
100、101が変位せず、可動電極と第1、第2の固
定電極との間隔以上に梁構造体が移動することがない。
このため、共振時においても固定電極と可動電極とが付
着しないようにできる。
In addition, the inside of the bending type beam portions 4 and 5
The stopper portions 100 and 101 having the projecting portions 100b and 101b which are partially projected are provided, and the distance between the movable electrodes and the first and second fixed electrodes is larger than the distance between the projecting portions 100b and 101b and the beam portions 4 and 5. Is larger, the movable electrode can be prevented from coming into contact with the first and second fixed electrodes even if the beam structure 2A moves in the vertical direction on the paper of FIG. Therefore, it is possible to prevent the movable electrode from adhering to the first and second fixed electrodes. Since the stoppers 100 and 101 are separated from the beam structure 2A, even if the beams 4 and 5 resonate, the stoppers 100 and 101 are not displaced, and the movable electrode is fixed to the first and second fixed members. The beam structure does not move beyond the distance from the electrode.
Therefore, it is possible to prevent the fixed electrode and the movable electrode from adhering even at the time of resonance.

【0024】また、ストッパー部100、101をアン
カー部100a、101aを介して梁構造体2aと等電
位としているため、梁構造体2aとストッパー部10
0、101との間に静電気力が発生しないようにでき
る。このため、静電気力による梁構造体2Aとストッパ
ー部100、101との付着も防止できる。このよう
に、ストッパー部100、101を梁構造体2Aとは分
離して構成すると共に、突出部分100b、101bと
梁部4、5との間隔を可動電極と第1、第2の固定電極
との間隔よりも狭くし、さらにアンカー部100a、1
01aを介してストッパー部100、101と梁構造体
2Aとを等電位にすることで、梁構造体2Aと固定部2
Bとが付着することを防止することができる。なお、ス
トッパー部100、101を梁部4、5と分離して(別
体で)設けているため、梁部4、5を形成するときの自
由度を備えているという効果もある。
Further, since the stopper portions 100 and 101 have the same potential as the beam structure 2a via the anchor portions 100a and 101a, the beam structure 2a and the stopper portion 10
Electrostatic force can be prevented from being generated between 0 and 101. Therefore, adhesion between the beam structure 2A and the stopper portions 100 and 101 due to electrostatic force can be prevented. As described above, the stopper portions 100 and 101 are configured separately from the beam structure 2A, and the distance between the projecting portions 100b and 101b and the beam portions 4 and 5 is set to be equal to the distance between the movable electrode and the first and second fixed electrodes. Of the anchor portions 100a, 1
By setting the stopper portions 100 and 101 and the beam structure 2A at the same potential through the first portion 01a, the beam structure 2A and the fixed portion 2
B can be prevented from adhering. In addition, since the stopper portions 100 and 101 are provided separately (separately) from the beam portions 4 and 5, there is also an effect of providing a degree of freedom in forming the beam portions 4 and 5.

【0025】次に、図1〜図6に示した加速度センサの
製造工程を図7〜図13を用いて説明する。なお、図7
〜図13は、図2におけるB−B断面での製造工程を示
す概略断面図である。 〔図7に示す工程〕まず、第1の半導体基板としての単
結晶シリコン基板40を用意する。そして、このシリコ
ン基板40にn型不純物をイオンを注入し、シリコン基
板40の表層部にコンタクト用のn+ 型層40aを形成
する。その後、n+ 型層40a上に犠牲層用薄膜として
のシリコン酸化膜41を熱酸化、CVD法等により成膜
する。
Next, a manufacturing process of the acceleration sensor shown in FIGS. 1 to 6 will be described with reference to FIGS. FIG.
FIG. 13 to FIG. 13 are schematic cross-sectional views showing manufacturing steps along the line BB in FIG. [Step shown in FIG. 7] First, a single crystal silicon substrate 40 as a first semiconductor substrate is prepared. Then, ions of an n-type impurity are implanted into the silicon substrate 40, and an n + -type layer 40 a for contact is formed on the surface of the silicon substrate 40. Thereafter, a silicon oxide film 41 as a sacrificial layer thin film is formed on the n + -type layer 40a by thermal oxidation, a CVD method, or the like.

【0026】〔図8に示す工程〕フォトリソグラフィに
より、レジスト膜80をマスクとしてシリコン酸化膜4
1を一部エッチングし、凹部42を形成する。これは、
犠牲層エッチング工程において梁構造体2Aがリリース
された後に表面張力等で基板に付着するのを防止すべ
く、付着面積を減らすために形成する。
[Step shown in FIG. 8] The silicon oxide film 4 is formed by photolithography using the resist film 80 as a mask.
1 is partially etched to form a concave portion 42. this is,
In order to prevent the beam structure 2A from adhering to the substrate due to surface tension or the like after the beam structure 2A is released in the sacrificial layer etching step, the beam structure 2A is formed to reduce the adhering area.

【0027】〔図9に示す工程〕さらに、犠牲層エッチ
ング時のエッチングストッパとなるシリコン窒化膜43
をデポジションする。その後、シリコン酸化膜41とシ
リコン窒化膜との積層体に対してフォトリソグラフィを
経てドライエッチング等によりアンカー部形成領域に開
口部44a、44b、44c、44dを形成する。この
開口部44a〜44dは、梁構造体2Aと基板(下部電
極)とを接続するため、及び固定電極(及び電極取出
部)と配線パターンとを接続するためのものである。
[Step shown in FIG. 9] Further, the silicon nitride film 43 serving as an etching stopper in etching the sacrificial layer
Is deposited. Thereafter, openings 44a, 44b, 44c, and 44d are formed in the anchor portion forming region by dry etching or the like through photolithography on the stacked body of the silicon oxide film 41 and the silicon nitride film. The openings 44a to 44d are for connecting the beam structure 2A to the substrate (lower electrode), and for connecting the fixed electrode (and the electrode extraction portion) to the wiring pattern.

【0028】そして、開口部44a〜44dを含むシリ
コン窒化膜43上に導電性薄膜となるポリシリコン薄膜
45をデポジションし、その後、ポリシリコン薄膜45
にリン拡散等により不純物を導入し、フォトリソグラフ
ィを経てシリコン窒化膜43上の所定領域に配線パター
ン45aと下部電極45b及びアンカー部45cを形成
する。そして、ポリシリコン薄膜45を含むシリコン窒
化膜43上にシリコン窒化膜46をデポジションし、さ
らにシリコン酸化膜47をCVD法等により成膜する。
Then, a polysilicon thin film 45 serving as a conductive thin film is deposited on the silicon nitride film 43 including the openings 44a to 44d.
The wiring pattern 45a, the lower electrode 45b, and the anchor portion 45c are formed in predetermined regions on the silicon nitride film 43 through photolithography by introducing an impurity into the silicon nitride film 43 or the like. Then, a silicon nitride film 46 is deposited on the silicon nitride film 43 including the polysilicon thin film 45, and a silicon oxide film 47 is formed by a CVD method or the like.

【0029】〔図10に示す工程〕さらに、シリコン酸
化膜47の上に貼り合わせ用薄膜としてのポリシリコン
薄膜48を成膜する。その後、このポリシリコン薄膜4
8に対して表面研磨を施し、貼り合わせ用の面として平
坦化する。 〔図11に示す工程〕シリコン基板40とは別の単結晶
シリコン基板(支持板)49を用意し、ポリシリコン薄
膜48の表面に貼り合わせる。
[Step shown in FIG. 10] Further, a polysilicon thin film 48 as a bonding thin film is formed on the silicon oxide film 47. Then, the polysilicon thin film 4
8 is subjected to surface polishing and flattened as a surface for bonding. [Step shown in FIG. 11] A single-crystal silicon substrate (support plate) 49 different from the silicon substrate 40 is prepared and bonded to the surface of the polysilicon thin film 48.

【0030】〔図12に示す工程〕シリコン基板40と
シリコン基板49の表裏を逆にして、シリコン基板40
側を表面研磨し、シリコン基板40を所望の厚さ(例え
ば2〜20μm)まで薄膜化する。その後、シリコン基
板40にn型不純物をイオン注入し、シリコン基板40
の表層部にコンタクト用のn+ 型層40bを形成する。
[Step shown in FIG. 12] The silicon substrate 40 and the silicon substrate 49 are turned upside down,
The surface is polished, and the silicon substrate 40 is thinned to a desired thickness (for example, 2 to 20 μm). Then, an n-type impurity is ion-implanted into the silicon substrate 40,
An n + -type layer 40b for contact is formed in the surface layer portion of.

【0031】〔図13に示す工程〕シリコン基板40の
所定領域に電極(パッド)51を形成したのち、フォト
リソグラフィを経てシリコン基板40をエッチングし、
梁部4、錘部6、可動電極7a及び第1、第2の固定電
極9a、9b、11aを分離する一定幅のトレンチを形
成する。なお、ここでシリコン基板40に対し、リン拡
散等により不純物を導入し、後に静電容量を検出するた
めの電極となるようにする。
[Step shown in FIG. 13] After an electrode (pad) 51 is formed in a predetermined region of the silicon substrate 40, the silicon substrate 40 is etched through photolithography.
A trench having a constant width separating the beam portion 4, the weight portion 6, the movable electrode 7a, and the first and second fixed electrodes 9a, 9b, 11a is formed. Here, an impurity is introduced into the silicon substrate 40 by phosphorus diffusion or the like so that the silicon substrate 40 becomes an electrode for detecting capacitance later.

【0032】続いて、HF系のエッチング液を用いて犠
牲層エッチングを行い、犠牲酸化膜を除去する。これに
より、梁構造体2Aを構成する梁部4(5)、錘部6、
可動電極7a(7b、8a、8b)等がリリースされ、
可動となる。この際、エッチング後の乾燥の過程で可動
部が基板に付着するのを防止するために、パラジクロロ
ベンゼン等の昇華材を用いる。
Subsequently, the sacrificial layer is etched using an HF-based etchant to remove the sacrificial oxide film. Thereby, beam part 4 (5), weight part 6,
The movable electrodes 7a (7b, 8a, 8b) and the like are released,
It becomes movable. At this time, a sublimation material such as paradichlorobenzene is used in order to prevent the movable portion from adhering to the substrate during the drying process after the etching.

【0033】そして、凹部43が形成されていた部分
は、シリコン窒化膜43が部分的に突出したストッパー
50となる。このようにして、埋め込みSOI基板を用
い、配線パターン及び下部電極を絶縁体分離により形成
した加速度センサを形成することができる。なお、図1
4は上記のように製造した図13に示す加速度センサの
斜視断面図である。
The portion where the concave portion 43 is formed becomes a stopper 50 from which the silicon nitride film 43 partially protrudes. In this manner, an acceleration sensor in which the wiring pattern and the lower electrode are formed by insulator isolation using the embedded SOI substrate can be formed. FIG.
FIG. 4 is a perspective sectional view of the acceleration sensor shown in FIG. 13 manufactured as described above.

【0034】上述した実施形態においては、犠牲層用薄
膜41としてシリコン酸化膜を用い、導電性薄膜45と
してポリシリコン薄膜を用いているため、犠牲層エッチ
ング工程において、HF系エッチング液を用いた場合、
シリコン酸化膜はHFに溶けるがポリシリコン薄膜は溶
けないので、HF系エッチング液の濃度や温度を正確に
管理したり、エッチングの終了を正確なる時間管理にて
行う必要がなく、製造が容易となる。
In the above-described embodiment, the silicon oxide film is used as the sacrificial layer thin film 41 and the polysilicon thin film is used as the conductive thin film 45. ,
Since the silicon oxide film dissolves in HF but the polysilicon thin film does not, it is not necessary to accurately control the concentration and temperature of the HF-based etchant or to perform the end of etching with precise time management, which facilitates manufacturing. Become.

【0035】そして、この犠牲層エッチング工程におい
て、図8に示す凹部42により図4に示すストッパー5
0が形成されているので、梁構造体2Aがリリースされ
た後におけるエッチング液の置換工程において梁構造体
2Aと基板1との間に純水等のリンス液(置換液)の液
滴が残るが、この液滴の付着面積を減らして液滴による
表面張力を小さくしてリンス液の蒸発の際に可動部が基
板に固着するのが防止される。
In the sacrificial layer etching step, the stopper 5 shown in FIG.
Since 0 is formed, droplets of a rinsing liquid (substitution liquid) such as pure water remain between the beam structure 2A and the substrate 1 in the etching liquid replacement step after the beam structure 2A is released. However, the surface area of the droplets is reduced by reducing the adhesion area of the droplets, thereby preventing the movable portion from sticking to the substrate during evaporation of the rinsing liquid.

【0036】なお、従来技術として、特開平6−347
474号公報に示されるセンサのように、可動電極や固
定電極に突起状のストッパーを設けることにより可動電
極と固定電極との接触面積を少なくし、可動電極と固定
電極とが付着しないようにするものもあるが、このよう
に可動電極や固定電極に突起状のストッパーを直接形成
すると、容量が変化して正しく容量検出が行え無くなる
場合があると考えられる。また、このような場合におい
て、可動電極と固定電極との間に電位差が発生すると、
静電気力によって可動電極と固定電極とが付着する場合
もあるため、好ましくないといえる。
The prior art is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-347.
As in the sensor disclosed in Japanese Patent No. 474, a contact area between the movable electrode and the fixed electrode is reduced by providing a protruding stopper on the movable electrode or the fixed electrode so that the movable electrode and the fixed electrode do not adhere to each other. However, if the protruding stopper is directly formed on the movable electrode or the fixed electrode in this way, it is considered that the capacitance may change and the capacitance detection may not be performed correctly. In such a case, when a potential difference occurs between the movable electrode and the fixed electrode,
Since the movable electrode and the fixed electrode may adhere to each other due to the electrostatic force, it is not preferable.

【0037】(第2実施形態)本実施形態では両持ち型
の梁部を有する加速度センサの例について説明する。上
記第1実施形態では、折り曲げ型の梁部を有する加速度
センサを示したが、ストッパーを梁構造体2Aと分離し
て構成するというものは、このような折り曲げ型の梁部
ではないもの、本実施形態のような両持ち型の梁部を有
する加速度センサにおいても適用できる。この両持ち型
の梁部を有する加速度センサの斜視図を図15に示し、
この図に基づいて本実施形態における加速度センサを説
明する。但し、第1実施形態と同様の部分については同
じ符号を付し、異なる部分のみ説明する。
(Second Embodiment) In this embodiment, an example of an acceleration sensor having a doubly supported beam will be described. In the above-described first embodiment, the acceleration sensor having the bending beam is shown. However, the configuration in which the stopper is separated from the beam structure 2A is not the bending beam, but the present invention is not limited thereto. The present invention can also be applied to an acceleration sensor having a double-supported beam as in the embodiment. FIG. 15 is a perspective view of the acceleration sensor having the double-supported beam,
The acceleration sensor according to the present embodiment will be described with reference to FIG. However, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and only different parts will be described.

【0038】梁構造体2Aは基板1から突出する4つの
アンカー部150a、150b、150c、150dに
よって架設されており、基板1の上面において所定間隔
隔てた位置に配置されている。アンカー部150a〜1
50dはポリシリコン薄膜よりなる。アンカー部150
aとアンカー部150bとの間には梁部151が架設さ
れており、アンカー部150cとアンカー部150dと
の間には梁部152が架設されている。梁部151、1
52は1つの梁で構成されている。
The beam structure 2A is bridged by four anchor portions 150a, 150b, 150c, 150d protruding from the substrate 1, and is arranged at predetermined intervals on the upper surface of the substrate 1. Anchor parts 150a-1
50d is made of a polysilicon thin film. Anchor part 150
A beam 151 is provided between the anchor portion 150a and the anchor portion 150b, and a beam portion 152 is provided between the anchor portion 150c and the anchor portion 150d. Beam 151, 1
52 is composed of one beam.

【0039】梁部151に対して、錘部6の反対側に
は、ストッパー部153が配置されている。また、梁部
152に対して、錘部6の反対側には、ストッパー部1
54が配置されている。このストッパー部153、15
4に設けられた突出部153b、154bによって、梁
構造体2Aの紙面左右方向への移動が規制されている。
これらのストッパー部153、154は、梁構造体2A
や固定部2Bとは分離して構成されており、アンカー部
153a、154aを介して基板1側に固定され、アン
カー部150a〜150dを介して梁構造体2Aと電気
的に接続されている。これにより、ストッパー部15
3、154が梁構造体2Aと等電位になるようになって
いる。これにより、ストッパー部153、154と梁構
造体2Aとの電位差による静電気力が発生しないように
でき、静電気力によって梁構造体2Aがストッパー部1
53、154に付着するのを防止することができる。
A stopper 153 is arranged on the side opposite to the weight 6 with respect to the beam 151. The stopper 1 is located on the side opposite to the weight 6 with respect to the beam 152.
54 are arranged. These stopper portions 153, 15
The movement of the beam structure 2A in the left-right direction of the drawing is restricted by the protruding portions 153b and 154b provided on the fourth member 4.
These stopper portions 153 and 154 are connected to the beam structure 2A.
And is fixed to the substrate 1 side via anchor portions 153a and 154a, and is electrically connected to the beam structure 2A via anchor portions 150a to 150d. As a result, the stopper 15
3, 154 have the same potential as the beam structure 2A. Accordingly, it is possible to prevent the electrostatic force due to the potential difference between the stopper portions 153 and 154 and the beam structure 2A from being generated, and the beam structure 2A is moved by the electrostatic force due to the electrostatic force.
53 and 154 can be prevented.

【0040】また、ストッパー部153、154は、梁
部151、152との接触面積を小さくするために部分
的に突出した形状(突出部分153b、154b)で構
成されており、この突出部分153b、154bが実質
的なストッパーとしての役割を果たすようになってい
る。そして、この突出部分153b、154bは梁部1
51、152の端から所定の間隔(例えば2μm)をも
って形成されており、この間隔以上に梁構造体2Aが移
動できないようにしている。なお、可動電極7a等と第
1、第2の固定電極9a等との間は、梁部151、15
2と突出部153b、154bとの間の間隔よりも大き
くなっており、梁構造体2Aが移動しても可動電極7a
等が第1、第2の固定電極9a等に付着しないようにな
っている。
The stopper portions 153 and 154 are formed in a shape (projection portions 153b and 154b) partially projecting in order to reduce the contact area with the beam portions 151 and 152. 154b serves as a substantial stopper. The projecting portions 153b and 154b are connected to the beam 1
The beams 51 and 152 are formed at a predetermined interval (for example, 2 μm) from the ends of the beams 51 and 152 so that the beam structure 2A cannot move beyond this interval. In addition, between the movable electrode 7a and the like and the first and second fixed electrodes 9a and the like, beams 151 and 15 are provided.
2 and the protrusions 153b and 154b, the movable electrode 7a is movable even when the beam structure 2A moves.
Are not attached to the first and second fixed electrodes 9a and the like.

【0041】このように、両持ち型の梁部151、15
2を有する加速度センサにおいても、ストッパー部15
3、154を梁部151、152と分離して設けると共
に、ストッパー部153、154を梁部151、152
と等電位とし、さらに突出部分153b、154bと梁
部151、152との間よりも可動電極7a等と第1、
第2の固定電極9a等との間の間隔を大きくすることに
より、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
As described above, the double-supported beam portions 151, 15
In the acceleration sensor having the stopper 2, the stopper 15
3, 154 are provided separately from the beam portions 151, 152, and the stopper portions 153, 154 are provided with the beam portions 151, 152.
And the movable electrode 7a and the like, between the projecting portions 153b and 154b and the beam portions 151 and 152,
By increasing the distance between the second fixed electrode 9a and the like, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

【0042】なお、ストッパー部153、154を他の
固定部2Bと分離せずに設け、固定部2Bの任意の箇所
に設けたパッドを介して梁構造体2Aと等電位とするこ
とも可能であるが、梁構造体2A若しくは固定部2Bに
印加される電位のいずれか一方が変化した場合には、ス
トッパー部153、154と梁構造体2Aとの間に電位
差が生じてしまうため、梁構造体2Aと直接電気的に接
続することにより、このような不都合を回避することが
できる。また、このように他の固定部2Bと一体とした
場合には、拡散層等を介してストッパー部153、15
4を梁構造体2Aと等電位にすることになるが、拡散抵
抗等によって電位差が発生するため、ストッパー部15
3、154とパッドとの距離に相応して正確に等電位に
することができない。従って、本実施形態のように固定
部2Bと分離してストッパー部153、154を設ける
ことにより、正確に等電位とすることができるという効
果もある。
Note that the stopper portions 153 and 154 can be provided without being separated from the other fixed portion 2B, and can have the same potential as the beam structure 2A via a pad provided at an arbitrary portion of the fixed portion 2B. However, if any one of the potentials applied to the beam structure 2A or the fixed portion 2B changes, a potential difference occurs between the stopper portions 153 and 154 and the beam structure 2A. Such inconvenience can be avoided by directly electrically connecting to the body 2A. In addition, when integrated with the other fixing portion 2B as described above, the stopper portions 153, 15 are provided via a diffusion layer or the like.
4 has the same potential as the beam structure 2A, but a potential difference occurs due to diffusion resistance or the like.
It is not possible to make the potential equal to exactly the distance between the pads 3 and 154 and the pad. Therefore, by providing the stopper portions 153 and 154 separately from the fixing portion 2B as in the present embodiment, there is also an effect that the equipotential can be accurately set.

【0043】(他の実施形態)第1、第2実施形態で
は、梁部4、5、151、152に対して錘部6の反対
側に、2つづつ突出部100b、101b、153b、
154bを設けるようにしているが、それよりも多くの
突出部を梁部4、5、151、152の長手方向に併設
するようにしてもよい。
(Other Embodiments) In the first and second embodiments, two protruding portions 100b, 101b, 153b, on the opposite side of the weight portion 6 with respect to the beams 4, 5, 151, 152, respectively.
Although 154b is provided, more protrusions may be provided in the longitudinal direction of the beams 4, 5, 151, 152.

【0044】また、上記実施形態では、ストッパー部1
00、101と梁構造体2Aとの電気的接続をポリシリ
コン膜によって行っているが、シリコン基板に形成した
熱拡散層等によって行うようにしてもよい。
In the above embodiment, the stopper 1
The electrical connection between the beam structure 101 and the beam structure 2A is made by the polysilicon film. However, the electrical connection may be made by a heat diffusion layer or the like formed on the silicon substrate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態にかかる加速度センサの斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view of an acceleration sensor according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1における加速度センサの上面図である。FIG. 2 is a top view of the acceleration sensor in FIG.

【図3】図2におけるA−A断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line AA in FIG. 2;

【図4】図2におけるB−B断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. 2;

【図5】下部電極26を説明するための図である。FIG. 5 is a view for explaining a lower electrode 26;

【図6】ストッパー50の形成位置を説明するための図
である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a formation position of a stopper 50;

【図7】図1に示す加速度センサの製造工程を説明する
ための図である。
FIG. 7 is a view for explaining a manufacturing process of the acceleration sensor shown in FIG. 1;

【図8】図7に続く加速度センサの製造工程を説明する
ための図である。
FIG. 8 is a view illustrating a manufacturing process of the acceleration sensor following FIG. 7;

【図9】図8に続く加速度センサの製造工程を説明する
ための図である。
FIG. 9 is a view for explaining a manufacturing process of the acceleration sensor following FIG. 8;

【図10】図9に続く加速度センサの製造工程を説明す
るための図である。
FIG. 10 is a view illustrating a manufacturing process of the acceleration sensor following FIG. 9;

【図11】図10に続く加速度センサの製造工程を説明
するための図である。
FIG. 11 is a view illustrating a manufacturing process of the acceleration sensor continued from FIG. 10;

【図12】図11に続く加速度センサの製造工程を説明
するための図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating a manufacturing process of the acceleration sensor continued from FIG. 11;

【図13】図12に続く加速度センサの製造工程を説明
するための図である。
FIG. 13 is a view illustrating a manufacturing process of the acceleration sensor continued from FIG. 12;

【図14】図13に示す加速度センサの斜視断面図であ
る。
14 is a perspective sectional view of the acceleration sensor shown in FIG.

【図15】第2実施形態に示す加速度センサの斜視図で
ある。
FIG. 15 is a perspective view of the acceleration sensor according to the second embodiment.

【図16】従来のセンサの構造を説明するための図であ
る。
FIG. 16 is a view for explaining the structure of a conventional sensor.

【図17】図16に示すセンサの共振時を説明するため
の図である。
FIG. 17 is a diagram for explaining the resonance of the sensor shown in FIG. 16;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…基板、2A…梁構造体、2B…固定部、3a、3b
…アンカー部、4、5…梁部、6…錘部、7a、7b、
8a、8b…可動電極、9a、9b…第1の固定電極、
11a、11b…第2の固定電極、13a、13b…第
1の固定電極、15a、15b…第2の固定電極、10
0、101…ストッパー部。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2A ... Beam structure, 2B ... Fixed part, 3a, 3b
... anchor part, 4,5 ... beam part, 6 ... weight part, 7a, 7b,
8a, 8b: movable electrode, 9a, 9b: first fixed electrode,
11a, 11b: second fixed electrode, 13a, 13b: first fixed electrode, 15a, 15b: second fixed electrode, 10
0, 101: stopper part.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板(1)上に可動部(2A)と固定部
(2B)とを備えてなり、 前記可動部は、可動電極(7a、7b、8a、8b)を
有する質量部(6)が、前記基板上に形成された第1の
アンカー部(3a、3b)により梁部(4、5)を介し
て支持され、力学量により変位するように構成されてお
り、 前記固定部は、前記可動電極と対向する形状を成し前記
基板上に固定された固定電極(9a、9b、11a、1
1b、13a、13b、15a、15b)と、前記梁部
に隣接して配置されると共に前記基板上に形成された第
2のアンカー部(100a、101a)に支持され前記
可動部の水平方向の変位を規制するストッパー部(10
0、101)とを有しており、 前記ストッパー部と前記可動部とは前記第1、第2のア
ンカー部を介して電気的に接続されていることを特徴と
する半導体力学量センサ。
A movable part (2A) and a fixed part (2B) are provided on a substrate (1), and the movable part has a mass part (6) having movable electrodes (7a, 7b, 8a, 8b). ) Are supported via beams (4, 5) by first anchors (3a, 3b) formed on the substrate, and are configured to be displaced by a mechanical quantity. , Fixed electrodes (9a, 9b, 11a, 1a,
1b, 13a, 13b, 15a, 15b) and a second anchor portion (100a, 101a) disposed adjacent to the beam portion and formed on the substrate and supported by the horizontal portion of the movable portion. Stopper part (10
0, 101), wherein the stopper portion and the movable portion are electrically connected via the first and second anchor portions.
【請求項2】 前記基板にはポリシリコン層からなる電
極パターン(26)が形成されており、前記第1、第2
のアンカー部は前記電極パターンによって電気的に接続
されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体力
学量センサ。
2. An electrode pattern comprising a polysilicon layer formed on the substrate, wherein the first and second electrode patterns are formed.
2. The semiconductor dynamic quantity sensor according to claim 1, wherein the anchor portions are electrically connected by the electrode pattern.
【請求項3】 基板(1)上に可動部(2A)と固定部
(2B)とを備えてなり、 前記可動部は、前記基板上に形成された第1のアンカー
部(3a、3b)と、可動電極(7a、7b、8a、8
b)を有する質量部(6)と、前記第1のアンカー部と
前記質量部との間において略多角形を構成するように折
り曲げられて配置された梁部(4、5)とを有し、前記
梁部を介して前記質量部が前記第1のアンカー部に支持
されるようになっており、 前記固定部は、前記可動電極と対向する形状を成し前記
基板上に固定された固定電極(9a、9b、11a、1
1b、13a、13b、15a、15b)と、前記基板
上に形成された第2のアンカー部(100a、101
a)に支持され前記可動部の水平方向の変位を規制する
ストッパー部(100、101)とを有しており、 前記ストッパー部は、前記梁部が構成する略多角形の内
側に配されていると共に、前記第1、第2のアンカー部
を介して前記可動部と電気的に接続されていることを特
徴とする半導体力学量センサ。
3. A movable part (2A) and a fixed part (2B) are provided on a substrate (1), and the movable part comprises a first anchor part (3a, 3b) formed on the substrate. And movable electrodes (7a, 7b, 8a, 8
b) and a beam portion (4, 5) that is bent and arranged to form a substantially polygonal shape between the first anchor portion and the mass portion. The mass portion is supported by the first anchor portion via the beam portion, and the fixed portion has a shape facing the movable electrode and is fixed on the substrate. Electrodes (9a, 9b, 11a, 1
1b, 13a, 13b, 15a, 15b) and second anchor portions (100a, 101) formed on the substrate.
and a stopper (100, 101) that is supported by a) and restricts horizontal displacement of the movable part. The stopper is disposed inside a substantially polygonal shape formed by the beam part. A semiconductor dynamic quantity sensor, wherein the semiconductor dynamic quantity sensor is electrically connected to the movable section via the first and second anchor sections.
【請求項4】 基板(1)上に可動部(2A)と固定部
(2B)とを備えてなり、 前記可動部は、前記基板上に形成された第1のアンカー
部(3a、3b、150a〜150d)と、前記第1の
アンカー部に梁部(4、5、151、152))を介し
て支持された質量部(6)と、前記質量部に設けられた
可動電極(7a、7b、8a、8b)とを有し、前記梁
部を介して前記質量部が前記第1のアンカー部に支持さ
れるようになっており、 前記固定部は、前記可動電極と対向する形状を成し前記
基板上に固定された固定電極(9a、9b、11a、1
1b、13a、13b、15a、15b)と、前記基板
上に形成された第2のアンカー部(100a、101
a、153a、154a)に支持され前記可動部の水平
方向の変位を規制するストッパー部(100、101、
153、154)とを有しており、 前記ストッパー部は、前記梁部に対して前記質量部とは
反対側に配置されていると共に、前記第1、第2のアン
カー部を介して前記可動部と電気的に接続されているこ
とを特徴とする半導体力学量センサ。
4. A movable part (2A) and a fixed part (2B) are provided on a substrate (1), and the movable part is provided with a first anchor part (3a, 3b, 150a to 150d), a mass section (6) supported by the first anchor section via a beam section (4, 5, 151, 152)), and a movable electrode (7a, 7b, 8a, 8b), wherein the mass portion is supported by the first anchor portion via the beam portion, and the fixed portion has a shape facing the movable electrode. Fixed electrodes 9a, 9b, 11a, 1
1b, 13a, 13b, 15a, 15b) and second anchor portions (100a, 101) formed on the substrate.
a, 153a, 154a) and stopper portions (100, 101,
153, 154), and the stopper portion is disposed on the opposite side of the beam portion to the mass portion, and is movable via the first and second anchor portions. A semiconductor dynamic quantity sensor characterized by being electrically connected to a part.
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Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007263742A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Matsushita Electric Works Ltd Capacitance type sensor
JP2008180710A (en) * 2008-01-08 2008-08-07 Denso Corp Method for manufacturing acceleration sensor
JP2009122081A (en) * 2007-11-19 2009-06-04 Oki Semiconductor Co Ltd Semiconductor acceleration sensor
JP2009145321A (en) * 2007-11-19 2009-07-02 Hitachi Ltd Inertial sensor
JP2010205766A (en) * 2009-02-27 2010-09-16 Toyota Central R&D Labs Inc Micro device having movable structure
WO2011016348A1 (en) * 2009-08-07 2011-02-10 アルプス電気株式会社 Mems sensor
JP2013178255A (en) * 2009-06-09 2013-09-09 Denso Corp Semiconductor dynamic quantity sensor and method of manufacturing the same
US9718670B2 (en) 2013-07-17 2017-08-01 Seiko Epson Corporation Functional device, electronic apparatus, and moving object
US9746490B2 (en) 2014-08-13 2017-08-29 Seiko Epson Corporation Physical quantity sensor, electronic apparatus, and moving body
US9828235B2 (en) 2014-05-01 2017-11-28 Seiko Epson Corporation Functional element, physical quantity sensor, electronic apparatus and mobile entity
US11519933B2 (en) 2018-07-26 2022-12-06 Seiko Epson Corporation Physical quantity sensor, electronic apparatus, and vehicle

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014134481A (en) 2013-01-11 2014-07-24 Seiko Epson Corp Physical quantity sensor, electronic apparatus, and mobile body

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07183543A (en) * 1993-12-22 1995-07-21 Hitachi Ltd Acceleration sensor
JPH0843436A (en) * 1994-08-03 1996-02-16 Murata Mfg Co Ltd Acceleration sensor
JPH0875782A (en) * 1994-09-02 1996-03-22 Robert Bosch Gmbh Acceleration sensor
JPH08111534A (en) * 1994-10-07 1996-04-30 Nippondenso Co Ltd Semiconductor dynamic quantity sensor and manufacture thereof
JPH08178954A (en) * 1990-08-17 1996-07-12 Analog Devices Inc <Adi> Monolithic accelerometer
JPH0918015A (en) * 1995-06-27 1997-01-17 Nippondenso Co Ltd Manufacture of semiconductor dynamic quantity sensor
JPH09127151A (en) * 1995-11-01 1997-05-16 Murata Mfg Co Ltd Acceleration sensor
JPH09211022A (en) * 1996-02-05 1997-08-15 Denso Corp Semiconductor dynamic volume sensor and its manufacture
JPH09260745A (en) * 1996-03-27 1997-10-03 Nissan Motor Co Ltd Micro machine and method of manufacture
JPH102911A (en) * 1996-06-14 1998-01-06 Hitachi Ltd Capacitive sensor and system using it
JPH10104266A (en) * 1996-09-27 1998-04-24 Nissan Motor Co Ltd Dynamic quantity sensor and integrated circuit using the same

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08178954A (en) * 1990-08-17 1996-07-12 Analog Devices Inc <Adi> Monolithic accelerometer
JPH07183543A (en) * 1993-12-22 1995-07-21 Hitachi Ltd Acceleration sensor
JPH0843436A (en) * 1994-08-03 1996-02-16 Murata Mfg Co Ltd Acceleration sensor
JPH0875782A (en) * 1994-09-02 1996-03-22 Robert Bosch Gmbh Acceleration sensor
JPH08111534A (en) * 1994-10-07 1996-04-30 Nippondenso Co Ltd Semiconductor dynamic quantity sensor and manufacture thereof
JPH0918015A (en) * 1995-06-27 1997-01-17 Nippondenso Co Ltd Manufacture of semiconductor dynamic quantity sensor
JPH09127151A (en) * 1995-11-01 1997-05-16 Murata Mfg Co Ltd Acceleration sensor
JPH09211022A (en) * 1996-02-05 1997-08-15 Denso Corp Semiconductor dynamic volume sensor and its manufacture
JPH09260745A (en) * 1996-03-27 1997-10-03 Nissan Motor Co Ltd Micro machine and method of manufacture
JPH102911A (en) * 1996-06-14 1998-01-06 Hitachi Ltd Capacitive sensor and system using it
JPH10104266A (en) * 1996-09-27 1998-04-24 Nissan Motor Co Ltd Dynamic quantity sensor and integrated circuit using the same

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007263742A (en) * 2006-03-28 2007-10-11 Matsushita Electric Works Ltd Capacitance type sensor
JP2009122081A (en) * 2007-11-19 2009-06-04 Oki Semiconductor Co Ltd Semiconductor acceleration sensor
JP2009145321A (en) * 2007-11-19 2009-07-02 Hitachi Ltd Inertial sensor
JP2008180710A (en) * 2008-01-08 2008-08-07 Denso Corp Method for manufacturing acceleration sensor
US8368196B2 (en) 2009-02-27 2013-02-05 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Micro device having a movable structure
JP2010205766A (en) * 2009-02-27 2010-09-16 Toyota Central R&D Labs Inc Micro device having movable structure
JP2013178255A (en) * 2009-06-09 2013-09-09 Denso Corp Semiconductor dynamic quantity sensor and method of manufacturing the same
WO2011016348A1 (en) * 2009-08-07 2011-02-10 アルプス電気株式会社 Mems sensor
US9718670B2 (en) 2013-07-17 2017-08-01 Seiko Epson Corporation Functional device, electronic apparatus, and moving object
US9828235B2 (en) 2014-05-01 2017-11-28 Seiko Epson Corporation Functional element, physical quantity sensor, electronic apparatus and mobile entity
US10421661B2 (en) 2014-05-01 2019-09-24 Seiko Epson Corporation Functional element, electronic apparatus and mobile entity
US9746490B2 (en) 2014-08-13 2017-08-29 Seiko Epson Corporation Physical quantity sensor, electronic apparatus, and moving body
US11519933B2 (en) 2018-07-26 2022-12-06 Seiko Epson Corporation Physical quantity sensor, electronic apparatus, and vehicle

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