WO2013172010A1

WO2013172010A1 - センサ装置

Info

Publication number: WO2013172010A1
Application number: PCT/JP2013/003031
Authority: WO
Inventors: 有木　史芳; 酒井　峰一; 圭正杉本
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2013-11-21
Also published as: JP2013257307A; US20150075285A1; JP5880877B2; US9739797B2; DE112013002514T5

Abstract

　センサ装置は、半導体基板と複数のセンサ部を有する。複数のセンサ部は、前記半導体基板の一面側に配置され、物理量を電気信号に変換する。前記一面は、互いに直交するＸ方向とＹ方向とによって規定される規定平面に平行である。前記半導体基板は、幾何学的及び質量的中心である中心点を有する。前記半導体基板は、前記中心点を通り、前記Ｘ方向に平行する第１基準線、及び、前記中心点を通り、前記Ｙ方向に平行する第２基準線それぞれに対して線対称な形状である。前記複数のセンサ部それぞれは、前記第１基準線と前記第２基準線それぞれに対して線対称な形状である。

Description

センサ装置

関連出願の相互参照

　本開示は、２０１２年５月１５日に出願された日本出願番号２０１２－１１１８２６号と２０１３年２月１４日に出願された日本出願番号２０１３－０２６９７４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、半導体基板と、該半導体基板の一面側に形成された、物理量を電気信号に変換するセンサ部と、を有するセンサ装置に関するものである。

　従来、例えば特許文献１に示されるように、基板と、基板上に形成された支持部と、基板から浮遊した状態で支持部に支持された可動電極と、基板上に形成された固定電極と、を備える静電容量型加速度センサが提案されている。上記した支持部、可動電極、及び、固定電極（以下、これらをまとめてセンサ部と示す）は、基板の一面上に形成されており、この一面は、Ｘ方向とＹ方向とによって規定される規定平面に平行となっている。

　ところで、特許文献１に示される静電容量型加速度センサは、自身の中心を通り、Ｘ方向に沿う第１方向、及び、自身の中心を通り、Ｙ方向に沿う第２方向それぞれに対して線対称な構造を成している。そのため、温度変化によって基板に熱歪みが生じたとしても、その歪みは、第１方向と第２方向それぞれに対して対称となることが期待され、その歪みに起因して生じる熱応力が、センサ部に異方的に印加されることが抑制される。これにより、上記した熱応力によって、加速度の検出精度が低下することが抑制される。

　しかしながら、上記した静電容量型加速度センサの有するセンサ部が、１つの基板に、複数形成された構成の場合、センサ部それぞれは、上記した第１方向、及び、第２方向それぞれに対して線対称とはならない。例えば、第１方向に対して線対称であり、第２方向に対して非対称なセンサ部や、第１方向に対して非対称であり、第２方向に対して線対称なセンサ部それぞれが、１つの基板に形成された構成となる。そのため、温度変化によって基板に熱歪みが生じると、その歪みは、第１方向と第２方向それぞれに対して非対称となる。この結果、その歪みに起因して生じる熱応力が、各センサ部に異方的に印加され、各センサ部の加速度の検出精度が低下する虞がある。また、各センサ部の加速度の検出精度に差が生じる虞がある。

特開２００２－８２１２７号公報

　本開示は、上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、物理量の検出精度の低下が抑制されたセンサ装置を提供することを目的とする。

　本開示の一態様によるセンサ装置は、半導体基板と複数のセンサ部を有する。複数のセンサ部は、前記半導体基板の一面側に配置され、物理量を電気信号に変換する。前記一面は、互いに直交するＸ方向とＹ方向とによって規定される規定平面に平行である。前記半導体基板は、幾何学的及び質量的中心である中心点を有する。前記半導体基板は、前記中心点を通り、前記Ｘ方向に平行する第１基準線、及び、前記中心点を通り、前記Ｙ方向に平行する第２基準線それぞれに対して線対称な形状である。前記複数のセンサ部それぞれは、前記第１基準線と前記第２基準線それぞれに対して線対称な形状である。

　上記センサ装置によると、物理量の検出精度の低下が抑制される。

　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。その図面は、
図１は、本開示の第１実施形態に係るセンサ装置の概略構成を示す上面図であり、図２は、図１のＩＩ－ＩＩ線に沿う断面図であり、図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面図であり、図４は、センサ装置の変形例を示す上面図であり、図５は、センサ装置の変形例を示す上面図であり、図６は、センサ装置の変形例を示す上面図であり、図７は、センサ装置の変形例を示す上面図であり、図８は、センサ装置の変形例を示す上面図であり、図９は、図８のＩＸ－ＩＸ線に沿う断面図であり、図１０は、加速度が印加された際の変位状態を示す断面図であり、図１１は、加速度が印加された際の変位状態を示す断面図であり、図１２は、センサ装置の変形例を示す上面図であり、図１３は、蓋部が半導体基板に貼り付けられた場合における、半導体基板に生じる熱歪みを示す断面図であり、図１４は、蓋部が半導体基板に貼り付けられていない場合における、半導体基板に生じる熱歪みを示す断面図である。

　以下、本開示の一実施形態による半導体基板と、該半導体基板の一面に近い部位に形成された、物理量を電気信号に変換するセンサ部と、を有するセンサ装置に関して図面を参照しながら説明する。本開示において、センサ部は、加速度センサを有する。
（第１実施形態）
　図１～図３に基づいて、第１実施形態に係るセンサ装置を説明する。なお、以下においては、互いに直交の関係にある２方向をＸ方向、Ｙ方向と示し、これら２つの方向に直交する方向をＺ方向と示す。

　図１に示すように、センサ装置１００は、半導体基板１０に微細構造が形成されたものである。図２及び図３に示すように、半導体基板１０は、第１半導体層１１，第２半導体層１２の間に絶縁層１３が挟まれて成るＳｉｌｉｃｏｎ　Ｏｎ　Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ（ＳＯＩ）基板であり、この半導体基板１０の一面１０ａに近い部位に、上記した微細構造に相当するセンサ部１４，１５が形成されている。つまり、半導体基板１０は、一面１０ａから反対側に位置するもう１つの面に向かう方向に、第２半導体層１２，絶縁層１３、第１半導体層１１を有し、第２半導体層１２により、センサ部１４，１５が提供されている。なお、一面１０ａは、Ｘ方向とＹ方向とによって規定される規定平面に平行となっている。

　センサ部１４，１５は、周知の露光技術を用いて、第２半導体層１２と絶縁層１３とを所定形状にエッチングすることで形成される。センサ部１４，１５は、絶縁層１３を介さずに、第１半導体層１１に対して第２半導体層１２が浮いた浮遊部１６と、絶縁層１３を介して、第１半導体層１１に対して第２半導体層１２が固定された固定部１７と、を有する。即ち、センサ部１４，１５は、半導体基板１０の第２半導体層１２により提供されている。

　浮遊部１６は、質量中心を成す錘部１８、該錘部１８に形成された可動電極１９、該可動電極１９と対向する固定電極２０、固定電極２０を支持する支持部２１、及び、電極１９，２０が互いに対向する方向にバネ性を有する第１梁部２２を有する。

　固定部１７は、錘部１８を支持する第１アンカー２３、及び、支持部２１を支持することで、固定電極２０を支持する第２アンカー２４を有する。第１アンカー２３には一定電圧を入力するための第１パッド２５が形成され、第２アンカー２４には、可動電極１９と固定電極２０とによって構成されるコンデンサの静電容量変化を外部素子（図示略）に出力するための第２パッド２６が形成されている。加速度がセンサ装置１００に印加されると、その印加された加速度の大きさに応じて錘部１８（可動電極１９）が変位し、その変位量が、上記したコンデンサの静電容量に変換される。この変換された静電容量が、物理量（加速度）の検出信号として、第２パッド２６を介して外部素子に出力される。

　図１～図３に示すように、第１センサ部１４と第２センサ部１５とは、それぞれ形状が異なる。そのため、先ず、第１センサ部１４について説明した後、第２センサ部１５について説明する。

　第１センサ部１４の錘部１８は、Ｘ方向に長手方向が沿う第１アンカー２３の周囲を囲む枠部１８ａを有する。アンカー２３と枠部１８ａとは、アンカー２３の両端それぞれに連結された、Ｘ方向にバネ性を有する第１梁部２２を介して連結されている。この構成により、枠部１８ａがＸ方向に変位可能となっている。

　図１に示すように、第１アンカー２３と第１梁部２２とによって、枠部１８ａによって囲まれた領域が二等分され、二等分された領域は、半導体基板１０の幾何学的及び質量的中心である中心点を通り、Ｘ方向に平行する第１基準線Ｌ１に対して対称配置されている。そして、二等分された領域それぞれに、可動電極１９と、固定電極２０と、固定電極２０を支持する支持部２１と、が配置されている。枠部１８ａにおけるＸ方向に沿う部位の内面から、Ｙ方向に長手方向が沿う可動電極１９が櫛歯状に形成され、支持部２１における枠部１８ａとの対向面から、Ｙ方向に長手方向が沿う固定電極２０が櫛歯状に形成されている。そして、Ｘ方向にて互いに対向するように、櫛歯状の電極１９，２０が互いに噛み合わさり、第１コンデンサが構成されている。第１コンデンサの静電容量は、枠部１８ａ（可動電極１９）のＸ方向への変位によって変動される。

　上記したように、枠部１８ａによって囲まれた領域は、第１アンカー２３と第１梁部２２とによって二等分されているが、紙面上方に位置する一方の領域（以下、上領域と示す）に位置する可動電極１９は、対向する固定電極２０よりも紙面左方に位置し、紙面下方に位置する他方の領域（以下、下領域と示す）に位置する可動電極１９は、対向する固定電極２０よりも紙面右方に位置している。そのため、枠部１８ａが紙面右方向に移動した場合、上領域に位置する可動電極１９と固定電極２０とが、互いに離れるように変位する一方、下領域に位置する可動電極１９と固定電極２０とは、互いに近づくように変位する。そのため、上領域の電極１９，２０によって構成される第１コンデンサと、下領域の電極１９，２０によって構成される第１コンデンサそれぞれの静電容量の増減が逆となる。本実施形態では、これら２つの第１コンデンサの静電容量の差分に基づいて、Ｘ方向の加速度を検出している。なお、第１センサ部１４では、第１アンカー２３が半導体基板１０の中心に位置し、第２アンカー２４と微小な空隙（アンカー２３，２４を区画するための空隙）を介してＹ方向に並んでいる。

　次に、第２センサ部１５について説明する。第２センサ部１５の錘部１８は、第１センサ部１４の周囲を囲む枠部１８ｂを有する。枠部１８ｂによって囲まれた領域の外に、第１アンカー２３が配置され、枠部１８ｂにおけるＸ方向に沿う部位と第１アンカー２３とが、Ｙ方向にバネ性を有する第１梁部２２を介して連結されている。この構成により、枠部１８ｂがＸ方向に変位可能となっている。

　また、枠部１８ｂにおけるＹ方向に沿う部位と第１センサ部１４との間に矩形状の２つの領域（破線で囲まれた領域）が形成され、これら２つの領域は、半導体基板１０の幾何学的及び質量的中心である中心点を通り、Ｙ方向に平行する第２基準線Ｌ２に対して対称配置されている。そして、これら２つの領域それぞれに、可動電極１９と、固定電極２０と、固定電極２０を支持する支持部２１と、が配置されている。枠部１８ｂにおけるＹ方向に沿う部位の内面から、Ｘ方向に長手方向が沿う可動電極１９が櫛歯状に形成され、支持部２１における枠部１８ｂとの対向面から、Ｘ方向に長手方向が沿う固定電極２０が櫛歯状に形成されている。そして、Ｙ方向にて互いに対向するように、櫛歯状の電極１９，２０が互いに噛み合わさり、第２コンデンサが構成されている。第２コンデンサの静電容量は、枠部１８ｂ（可動電極１９）のＹ方向への変位によって変動される。

　なお、上記したように、枠部１８ｂにおけるＹ方向に沿う部位と第１センサ部１４との間に２つの領域が形成されているが、紙面左方に位置する一方の領域（以下、左領域と示す）に位置する可動電極１９は、対向する固定電極２０よりも紙面下方に位置し、紙面右方に位置する他方の領域（以下、右領域と示す）に位置する可動電極１９は、対向する固定電極２０よりも紙面上方に位置している。そのため、枠部１８ｂが紙面下方向に移動した場合、左領域に位置する可動電極１９と固定電極２０とが、互いに離れるように変位する一方、右領域に位置する可動電極１９と固定電極２０とは、互いに近づくように変位する。そのため、左領域の電極１９，２０によって構成される第２コンデンサと、右領域の電極１９，２０によって構成される第２コンデンサそれぞれの静電容量の増減が逆となる。本実施形態では、これら２つの第２コンデンサの静電容量の差分に基づいて、Ｙ方向の加速度を検出している。

　次に、本実施形態に係るセンサ装置１００の特徴点を説明する。図１に示すように、半導体基板１０は、自身の幾何学的及び質量的中心である中心点を通り、Ｘ方向に平行する第１基準線Ｌ１、及び、自身の幾何学的及び質量的中心である中心点を通り、Ｙ方向に平行する第２基準線Ｌ２それぞれに対して線対称な形状となっている。そして、センサ部１４，１５それぞれも、第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２それぞれに対して線対称な形状となっている。なお、本実施形態で示した可動電極１９と固定電極２０は、厳密に言えば、基準線Ｌ１，Ｌ２それぞれに対して対称とはなっていない。しかしながら、電極１９，２０それぞれの質量と数は、基準線Ｌ１，Ｌ２それぞれに対して対称となっており、その総質量は、錘部１８と比較して、ずいぶんと小さい。そのため、後述する、半導体基板１０に生じる熱歪みには、ほとんど影響を及ぼさない。

　更に、本実施形態では、第２センサ部１５の枠部１８ｂによって囲まれた領域内に、第１センサ部１４が配置される態様で、センサ部１４，１５が、入れ子状に配置されている。また、第１アンカー２３及び第２アンカー２４は、第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２に並んでいる。

　次に、本実施形態に係るセンサ装置１００の作用効果を説明する。上記したように、１つの半導体基板１０に複数のセンサ部１４，１５が形成され、これらセンサ部１４，１５と半導体基板１０それぞれが、第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２それぞれに対して線対称な形状となっている。これによれば、第１基準線Ｌ１に対して線対称であり、第２基準線Ｌ２に対して非対称なセンサ部や、第１基準線Ｌ１に対して非対称であり、第２基準線Ｌ２に対して線対称なセンサ部それぞれが、１つの半導体基板に形成された構成とは異なり、温度変化によって半導体基板１０に熱歪みが生じたとしても、その歪みは、第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２それぞれに対して対称となることが期待される。したがって、その歪みに起因して生じる熱応力が、各センサ部１４，１５に対して異方的に印加されることが抑制され、各センサ部１４，１５の物理量の検出精度の低下が抑制される。また、各センサ部１４，１５の物理量の検出精度に差が生じることが抑制される。

　センサ部１４，１５が、入れ子状に配置されている。これによれば、各センサ部が単に半導体基板に並んで形成された構成と比べて、センサ装置１００の体格の増大が抑制される。また、各センサ部１４，１５の体格が異なるので、各センサ部１４，１５の構成要素の大きさも異なることとなる。そのため、各センサ部１４，１５の検出レンジを異ならせることもできる。

　アンカー２３，２４は、第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２に並んでいる。これによれば、複数のアンカーが、第１基準線Ｌ１及び第２基準線Ｌ２それぞれに位置していない構成と比べて、センサ部１４，１５の形状が簡素化される。

　上記したように、温度変化によって半導体基板１０に熱歪みが生じたとしても、その歪みは、第１基準線Ｌ１と第２基準線Ｌ２それぞれに対して対称となることが期待される。これに対して、本実施形態では、第１基準線Ｌ１に対して対称配置された２つの第１コンデンサそれぞれの静電容量の増減が逆となっており、これら２つの第１コンデンサの静電容量の差分に基づいて、Ｘ方向の加速度を検出している。また、第２基準線Ｌ２に対して対称配置された２つの第２コンデンサそれぞれの静電容量の増減が逆となっており、これら２つの第２コンデンサの静電容量の差分に基づいて、Ｘ方向の加速度を検出している。これらによれば、熱応力によって生じた誤差が、キャンセルされる。

　第１センサ部１４では、第１アンカー２３が、第２アンカー２４と微小な空隙を介してＹ方向に並んでいる。即ち、最も形状の小さいセンサ部において、第１アンカー２３が、第２アンカー２４と微小な空隙を介して並んでいる。最も形状の小さいセンサ部は、内側センサ部とも称する。これによれば、第１アンカーと第２アンカーとが離れた構成と比べて、半導体基板１０の熱歪みに起因して生じる熱応力による、アンカー２３，２４それぞれに生じる歪みの量を同程度とすることができる。これにより、アンカー２３，２４に懸架された電極１９，２０それぞれの歪み量も同程度となり、電極１９，２０の対向面積や対向間隔の変動が抑制される。この結果、加速度の検出精度の低下が抑制される。

　以上、本開示の好ましい実施形態について説明したが、本開示は上記した実施形態になんら制限されることなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

　本実施形態では、可動電極１９と固定電極２０は、厳密に言えば、基準線Ｌ１，Ｌ２それぞれに対して対称とはなっていない例を示した。しかしながら、可動電極１９と固定電極２０が、厳密に、基準線Ｌ１，Ｌ２それぞれに対して対称な構成を採用することもできる。

　本実施形態では、図１に示すように、第２センサ部１５から離れた領域に、第２半導体層１２と絶縁層１３とが形成されていない例を示した。しかしながら、図示しないが、第２センサ部１５から離れた領域に、センサ部１４，１５それぞれを囲む、絶縁層１３によって第１半導体層１１に第２半導体層１２が連結された囲み部が形成された構成を採用することもできる。

　本実施形態では、第２センサ部１５の枠部１８ｂによって囲まれた領域の外に、枠部１８ｂを支持する第１アンカー２３が配置された例を示した。しかしながら、図４に示すように、第２センサ部１５の枠部１８ｂによって囲まれた領域の内に、枠部１８ｂを支持する第１アンカー２３が配置された構成を採用することもできる。

　図４に示す変形例の場合、複数のセンサ部１４，１５の内で、最も形状の大きい第２センサ部１５の枠部１８ｂは、半導体基板１０の一面１０ａを縁取る縁部に沿う形状を成している。最も形状の大きい第２センサ部１５は、外側センサ部とも称する。これによれば、最も形状の大きいセンサ部の枠部が、半導体基板の一面を構成する縁部に沿わない構成と比べて、センサ部１４，１５の形成されない領域が、最も形状の大きいセンサ部の枠部によって囲まれた領域外に形成されることが抑制される。したがって、センサ装置１００の体格の増大が抑制される。更に、図４に示す変形例では、枠部１８ｂによって囲まれた領域の面積が、一面１０ａの面積よりも若干小さい構成となっている。これによれば、センサ部１４，１５の形成されない領域が、最も形状の大きいセンサ部の枠部によって囲まれた領域外に形成されることが更に効果的に抑制され、センサ装置１００の体格の増大が更に効果的に抑制される。

　本実施形態では、図１に示すように、固定電極２０を支持する支持部２１が、第２アンカー２４に直接連結された例を示した。しかしながら、図５に示すように、支持部２１が、可動電極１９と固定電極２０とが対向する方向とは垂直な方向にバネ性を有する第２梁部２７を介して、第２アンカー２４に間接的に連結された構成を採用することもできる。これによれば、半導体基板１０の熱歪みに起因して生じる熱応力によって、固定電極２０が歪むことが抑制される。そのため、加速度の検出精度が低下することが抑制される。

　なお、図５に示す変形例では、第２センサ部１５の第２アンカー２４に第２梁部２７が形成された例を示した。しかしながら、図６に示すように、第１センサ部１４の第２アンカー２４に第２梁部２７が形成された構成を採用することもできる。図６に示す変形例では、第１センサ部１４が有する第２アンカー２４における第１アンカー２３との対向面とは反対側の面に、第２梁部２７が連結されている。これにより、第１センサ部１４では、第１アンカー２３が、第２アンカー２４と微小な空隙を介してＹ方向に並んでいる。これによれば、本実施形態で示したように、第１アンカーと第２アンカーとが離れた構成と比べて、アンカー２３，２４に懸架された電極１９，２０の対向面積や対向間隔の変動が抑制される。これにより、加速度の検出精度の低下が抑制される。

　図５及び図６に示す変形例では、第２アンカー２４に１つの第２梁部２７が形成された例を示した。しかしながら、第２梁部２７の数としては、上記例に限定されず、例えば、図７に示すように、２つの第２梁部２７が第２アンカー２４に形成された構成を採用することもできる。複数の第２梁部２７が形成された構造では、それぞれの第２梁部２７は、第２サブ梁部とも称する。これによれば、半導体基板１０の熱歪みに起因して生じる熱応力によって、固定電極２０が歪むことが更に効果的に抑制される。そのため、加速度の検出精度が低下することが抑制される。

　本実施形態では、Ｘ方向の加速度を検出する第１センサ部１４と、Ｙ方向の加速度を検出する第２センサ部１５とが、半導体基板１０に形成された例を示した。しかしながら、図８及び図９に示すように、半導体基板１０に、上記したセンサ部１４，１５の他に、Ｚ方向の加速度を検出する第３センサ部２８が形成された構成を採用することもできる。

　第３センサ部２８の浮遊部１６は、質量中心を成す枠部１８ｃと、Ｚ方向にバネ性を有する第３梁部２９と、を有する。そして、第３センサ部２８の固定部１７は、第３梁部２９を介して、枠部１８ｃを第１半導体層１１上に支持する第３アンカー３０を有する。枠部１８ｃは、本実施形態で示した可動電極１９としての機能も有しており、枠部１８ｃは、第１半導体層１１に形成された固定電極２０とＺ方向にて対向している。以上の構成により、紙面上方に加速度が印加されると、図１０に破線で示すように、枠部１８ｃは紙面下方に変位し、枠部１８ｃと固定電極２０とは、互いに近づくように変位する。これとは反対に、紙面下方に加速度が印加されると、図１１に破線で示すように、枠部１８ｃは紙面上方に変位し、枠部１８ｃと固定電極２０とは、互いに離れるように変位する。なお、この変形例に示される半導体基板１０は、複数のウェハを接合されることで形成され、各層１１～１３は単層ではない。

　本実施形態では、センサ部１４，１５がそれぞれ加速度を検出する例を示した。しかしながら、例えば、図１２に示すように、センサ部１４，１５がそれぞれ角速度を検出する構成を採用することもできる。この場合、浮遊部１６は、錘部１８に形成された第１駆動電極３１と、電極１９，２０が対向する方向とは直交する方向にて第１駆動電極３１と対向する第２駆動電極３２と、を有する。錘部１８に、一定電圧が印加され、第２駆動電極３２に、周期的に極性が反転する電圧が印加される。これにより、錘部１８は電極１９，２０が対向する方向とは直交する方向に振動するため、Ｚ方向に角速度が印加されると、電極１９，２０が対向する方向に沿うコリオリ力が錘部１８に生じる。この結果、電極１９，２０によって構成されるコンデンサの静電容量が変動する。これにより、変動した静電容量に基づいて、角速度を検出することができる。なお、この変形例の場合、第１センサ部１４と第２センサ部１５それぞれは、Ｚ方向の角速度を検出するが、それぞれが有する第１梁部２２のバネ定数が異なっている。このため、各センサ部１４，１５の検出レンジが異なっている。

　なお、図示しないが、加速度センサと角速度センサがそれぞれ半導体基板１０に形成された構成を採用することもできる。

　図１３に示すように、半導体基板１０の一面１０ａに貼り付けることで、半導体基板１０との間に、センサ部１４，１５を収納する収納空間を形成する蓋部３３を有する構成を採用することもできる。これによれば、半導体基板１０が蓋部３３によって支持されるので、図１３及び図１４に破線で熱によって歪んだ半導体基板１０を示すように、半導体基板１０に蓋部３３が貼り付けられていない構成と比べて、半導体基板１０に熱歪みが生じることが抑制される。そのため、熱歪みに起因して生じる熱応力が、各センサ部１４，１５に印加されることが抑制される。なお、図１３及び図１４にて矢印で示される長さは、半導体基板１０のＺ方向の歪みを示している。また、蓋部３３と半導体基板１０とは、酸化膜３４を介して機械的に連結されており、固定部１７を構成する第２半導体層１２に酸化膜３４が形成されている。なお、図示しないが、蓋部３３と半導体基板１０との固定には、絶縁性を有する酸化膜３４だけではなく、導電性を有する金属膜や低融点ガラスを採用することもできる。

　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims

　半導体基板（１０）と、
　該半導体基板の一面（１０ａ）側に配置された、物理量を電気信号に変換する複数のセンサ部（１４，１５，２８）とを有するセンサ装置であって、
　前記一面は、互いに直交するＸ方向とＹ方向とによって規定される規定平面に平行であり、
　前記半導体基板は、幾何学的及び質量的中心である中心点を有し、
　前記半導体基板は、前記中心点を通り、前記Ｘ方向に平行する第１基準線（Ｌ１）、及び、前記中心点を通り、前記Ｙ方向に平行する第２基準線（Ｌ２）それぞれに対して線対称な形状であり、
　前記複数のセンサ部それぞれは、前記第１基準線と前記第２基準線それぞれに対して線対称な形状であるセンサ装置。
　前記複数のセンサ部それぞれは枠部（１８ａ～１８ｃ）を有し、
　前記複数のセンサ部それぞれの有する枠部の大きさは各々異なっており、
　前記複数のセンサ部の１つの枠部によって囲まれた領域内に、前記複数のセンサ部の内他の少なくとも１つが配置される態様で、前記複数のセンサ部それぞれが、入れ子状に配置されている請求項１に記載のセンサ装置。
　前記複数のセンサ部は、最も形状の大きい外側センサ部を有し、
　前記外側センサ部の枠部は、前記半導体基板の前記一面の縁部に沿うように配置される請求項２に記載のセンサ装置。
　前記半導体基板は、前記一面の反対側に位置する他の面を有し、
　前記半導体基板は前記一面から前記他の面に向かう方向に配置された第２半導体層（１２）、絶縁層（１３）、第１半導体層（１１）を有し、
　前記絶縁層は、前記第１半導体層と第２半導体層により挟まれ、
　前記複数のセンサ部のそれぞれは、浮遊部（１６）と固定部（１７）を有し、
　前記浮遊部は、前記第２半導体層の一部により提供され、前記絶縁層を介さずに、前記第１半導体層に対して浮いており、
　前記固定部は、前記第２半導体層の他の一部により提供され、前記絶縁層を介して、前記第１半導体層に対して固定され、
　前記浮遊部は、前記枠部、該枠部の所定部位から突出した可動電極（１９）、該可動電極と対向する固定電極（２０）、前記可動電極と前記固定電極とが対向する方向にバネ性を有する第１梁部（２２）、及び、前記可動電極と前記固定電極とが対向する方向とは垂直な方向にバネ性を有する第２梁部（２７）を有し、
　前記固定部は、前記枠部を支持する第１アンカー（２３）、及び、前記固定電極を支持する第２アンカー（２４）を有し、
　前記第１アンカーと前記枠部とは、前記第１梁部を介して連結され、
　前記第２アンカーと前記固定電極とは、前記第２梁部を介して連結されている請求項２又は請求項３に記載のセンサ装置。
　前記第１アンカー及び前記第２アンカーそれぞれは、前記第１基準線及び前記第２基準線の少なくともいずれか一方に沿って並んでいる請求項４に記載のセンサ装置。
　前記複数のセンサ部は、最も形状の小さい内側センサ部を有し、
　前記内側センサ部の前記第１アンカーと前記第２アンカーは、空隙を介して前記第１基準線及び前記第２基準線のいずれか一方に沿って並んでおり、
　前記内側センサ部において、前記第２梁部は、前記第２アンカーにおける前記第１アンカーとの対向面とは反対側の面に連結されている請求項４又は請求項５に記載のセンサ装置。
　前記第２梁部は複数の第２サブ梁部を有し、
　前記第２アンカーと前記固定電極は、前記複数の第２サブ梁部を介して連結されている請求項４又は請求項５に記載のセンサ装置。
　前記半導体基板の前記一面に配置され、前記半導体基板との間に、前記センサ部を収納する収納空間を規定する蓋部（３３）をさらに有する請求項１～７いずれか１項に記載のセンサ装置。
　前記複数のセンサ部は、少なくとも１つの加速度センサを有する請求項１～８いずれか１項に記載のセンサ装置。
　前記複数のセンサ部は、少なくとも１つの角速度センサを有する請求項１～９いずれか１項に記載のセンサ装置。