JPH07211923A - 半導体加速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 新規な構成にて、半導体基板と可動電極との
間の静電気力による悪影響を回避できる半導体加速度セ
ンサを提供することにある。 【構成】 Ｐ型シリコン基板１の上方には、所定の間隔
を隔てて梁構造の可動電極４が配置されている。Ｐ型シ
リコン基板１における可動電極４の両側には、不純物拡
散層よりなる固定電極８，９が形成され、この固定電極
８，９は可動電極４に対し自己整合的に形成されたもの
である。加速度の作用に伴い可動電極４が変位し、この
変位によって生じる固定電極８，９間の電流の変化（増
減）で加速度が検出される。又、可動電極４の上方に可
動電極上動用電極１８が配置され、可動電極４と可動電
極上動用電極１８との間に電位差を生じさせて可動電極
４のシリコン基板１への引力が軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体加速度センサ
に係り、特に、自動車の車体制御、エンジン制御、エア
バック制御等に好適な半導体加速度センサに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の加速度センサに要求される性
能としては、比較的低レベルの加速度（０〜±１Ｇ）を
低レベルの周波数（０〜１００Ｈｚ）で精度よく検出す
ることが挙げられる。尚、ここで、１Ｇは加速度の単位
で、９．８ｍ／ｓｅｃ² を表す。

【０００３】ところで、このような加速度センサとして
は、従来から圧電効果を利用した圧電式、差動トランス
を利用した磁気式、あるいは半導体式でシリコンの微細
加工技術を駆使した半導体歪ゲージ式や静電容量式等が
広く知られている。この中でも低加速度レベル、低周波
数レベルを精度良く検出でき、安価で大量生産に向く方
式としては半導体式は最も有望と考えられている。

【０００４】又、静電容量式は歪ゲージ式に比較して、
検出感度が大きいという特徴を有している。このような
静電容量型加速度センサの従来例として特開平２−１３
４５７０号公報に開示されているものを図２７に示す。
図２７において静電容量型加速度センサの検出部は３枚
のシリコン基板２０１，２０２，２０３を絶縁膜である
熱酸化膜２０４を介して直接張り合わせ、接合したもの
である。シリコン基板２０１には、エッチング加工によ
り、接合前にシリコンビーム（梁状部）２０５と可動電
極２０６が予め形成されている。さらに、シリコン基板
２０２，２０３にも接合前に予めポリシリコンによる固
定電極２０７，２０８が形成されている。重り機能を有
する可動電極２０６はシリコンビーム２０５によって支
持されており、これに作用する図の上下方向の加速度の
大きさに応じて、可動電極２０６と固定電極２０７，２
０８との間の空隙の寸法が変化する。即ち、検出部に作
用する加速度に応じて空隙部の静電容量が変化し、この
変化をボンディングパッド２０９を介して、外部の電子
回路に取り出すことで加速度を検出しようとするもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成の静電容量型加速度センサにおいては、シリコ
ン基板自身を１００〜２００μｍ程も加工してビームを
形成するために生じる高度な加工技術が要求されるとと
もに製造コストも増大する。

【０００６】つまり、可動電極を形成するシリコン基板
１枚と固定電極を形成するシリコン基板２枚の合計３枚
のシリコン基板が必要であり、低コスト化が困難なこと
である。さらに、熱酸化膜を介してシリコン基板同志を
接合しなければならないため、プロセス上の熱的制約を
受ける。さらには、加速度の検出を静電容量の変化で行
うため、静電容量を形成する電極面積をその測定下限よ
り小さくできず、小型化が望めなかった。

【０００７】そこで、少ない基板数からなる新規な半導
体加速度センサを提供すべく、本出願人は、特願平５−
２３０５２０号にて、以下に示す半導体加速度センサを
提案している。

【０００８】図２８は、その半導体加速度センサの平面
図を示す。又、図２９には図２８のＩ−Ｉ断面を示し、
図３０には図２８のＪ−Ｊ断面を示し、図３１には図２
８のＫ−Ｋ断面を示す。半導体基板２１０の上方には所
定の間隔を隔てて梁構造の可動電極２１１が配置され、
その可動電極２１１の一部に電極部２１２，２１３が突
設されている。又、半導体基板２１０における可動電極
２１１の電極部２１２，２１３の両側には不純物拡散層
よりなる固定電極２１４，２１５，２１６，２１７が形
成されている。電極部２１２，２１３と基板２１０間に
電圧が加えられ、固定電極２１４と２１５間、２１６と
２１７間に反転層２１８，２１９が形成される。この反
転層２１８，２１９により固定電極２１４と２１５との
間、２１６と２１７との間にそれぞれ電流が流れるよう
になっている。そして、加速度の作用に伴う可動電極２
１１の変位によって生じる固定電極間の電流の変化で加
速度が検出される。

【０００９】又、同半導体加速度センサにおいては、セ
ンシングにトランジスタを形成するためのソース・ドレ
インのある基板２１０とエアギャップをもって対向する
可動電極２１１との間に電圧を印加する必要があり、基
板２１０と可動電極２１１との間に静電気力が働いて可
動電極２１１が基板２１０に引き寄せられ接触してしま
いセンサとして作動しなくなるおそれがある。そこで、
半導体基板２１０における可動電極２１１と対向した部
分での少なくとも固定電極２１４〜２１７のない領域に
おいて下部電極２２０を配置し、この下部電極２２０の
電位を可動電極２１１の電位と等電位にすることによ
り、半導体基板２１０と可動電極２１１との間で発生す
る静電気力を極力小さくするようにしている。

【００１０】しかしながら、半導体基板２１０と可動電
極２１１との間の静電気力による接近動作を回避するた
めに、図３２に示すように、可動電極２１１と対向する
基板部分に可動電極２１１と等電位となるような下部電
極２２０を設けると、下部電極２２０を設けることで、
センシング領域となる固定電極２１４，２１５（ソース
・ドレイン領域）との電気的分離が困難になってしま
う。即ち、図３３に示すように、半導体基板２１０に形
成した固定電極２１４，２１５（ソース・ドレイン領
域）に近接して配置した下部電極２２０がゲートとして
機能してしまっていた。さらに、固定電極２１４，２１
５と下部電極２２０との間にリーク電流が発生してしま
う。又、可動電極２１１と下部電極２２０の位置合わせ
精度等の問題が生じてくる。

【００１１】そこで、この発明の目的は、新規な構成に
て、半導体基板と可動電極との間の静電気力による悪影
響を回避できる半導体加速度センサを提供することにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、半導
体基板と、前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて
配置された梁構造の可動電極と、前記半導体基板におけ
る前記可動電極の両側に形成された不純物拡散層よりな
る固定電極とを備え、加速度の作用に伴う前記可動電極
の変位によって生じる前記固定電極間の電流の変化で加
速度を検出するようにした半導体加速度センサにおい
て、前記可動電極が配置されている高さ以上の高さに可
動電極上動用電極を配置し、可動電極と可動電極上動用
電極との間に電位差を生じさせて可動電極の半導体基板
への引力を軽減するようにした半導体加速度センサをそ
の要旨とする。

【００１３】請求項２の発明は、請求項１の半導体加速
度センサにおいて、前記可動電極上動用電極を、可動電
極の上方に配置した半導体加速度センサをその要旨とす
る。請求項３の発明は、請求項１の半導体加速度センサ
において、前記可動電極上動用電極を、可動電極が配置
されている高さと同じ高さに配置した半導体加速度セン
サをその要旨とする。

【００１４】

【作用】請求項１の発明は、加速度が作用すると、可動
電極が変位し固定電極間の電流が変化し、この固定電極
間の電流の増減により加速度が検出される。又、可動電
極上動用電極が可動電極の高さ以上の高さに配置され、
可動電極と可動電極上動用電極との間に電位差を生じさ
せる。その結果、可動電極の半導体基板への引力が軽減
される。

【００１５】請求項２の発明は、請求項１の半導体加速
度センサの作用に加え、可動電極上動用電極により可動
電極を上方に持ち上げる力が作用する。請求項３の発明
は、請求項１の半導体加速度センサの作用に加え、可動
電極が基板のある下方に下がろうとすると、可動電極上
動用電極により上方に持ち上げる力が作用する。

【００１６】

【実施例】

（第１実施例）以下、この発明を具体化した第１実施例
を図面に従って説明する。

【００１７】図１は、本実施例の半導体加速度センサの
平面図を示す。又、図２には図１のＡ−Ａ断面を示し、
図３には図１のＢ−Ｂ断面を示す。尚、図２，３に示す
ように、可動電極４の上方には可動電極上動用電極１８
（シリコン基板１７）が配置されているが、図１におい
てはこの可動電極上動用電極１８（シリコン基板１７）
を一点鎖線で示す。

【００１８】Ｐ型シリコン基板１上には絶縁膜２が形成
され、絶縁膜２はＳｉＯ₂ ，Ｓｉ₃Ｎ₄ 等よりなる。
又、Ｐ型シリコン基板１上には、絶縁膜２の無い長方形
状の領域、即ち、空隙部３が形成されている（図１参
照）。絶縁膜２の上には、空隙部３を架設するように両
持ち梁構造の可動電極４が配置されている。この可動電
極４は帯状にて直線的に延びるポリシリコンよりなる。
又、絶縁膜２によりＰ型シリコン基板１と可動電極４と
が絶縁されている。

【００１９】尚、可動電極４の下部における空隙部３
は、絶縁膜２の一部が犠牲層としてエッチングされるこ
とにより形成されるものである。この犠牲層エッチング
の際には、エッチング液として、可動電極４がエッチン
グされず、犠牲層である絶縁膜２がエッチングされるエ
ッチング液が使用される。

【００２０】又、絶縁膜２上には層間絶縁膜５が配置さ
れ、その上にはコンタクトホール７を介して可動電極４
と電気的接続するためのアルミ配線６が配置されてい
る。図３において、Ｐ型シリコン基板１上における可動
電極４の両側には不純物拡散層からなる固定電極８，９
が形成され、この固定電極８，９はＰ型シリコン基板１
にイオン注入等によりＮ型不純物を導入することによっ
て形成されたものである。

【００２１】尚、可動電極（両持ち梁）４はポリシリコ
ンの他にも、タングステン等の耐熱金属を用いてもよ
い。又、図１に示すように、Ｐ型シリコン基板１には不
純物拡散層からなる配線１０，１１が形成され、配線１
０，１１はＰ型シリコン基板１にイオン注入等によりＮ
型不純物を導入することによって形成されたものであ
る。そして、固定電極８と配線１０、固定電極９と配線
１１とはそれぞれ電気的に接続されている。

【００２２】さらに、配線１０はコンタクトホール１２
を介してアルミ配線１３と電気的に接続されている。
又、配線１１はコンタクトホール１４を介してアルミ配
線１５と電気的に接続されている。そして、アルミ配線
１３，１５及び６は外部の電子回路と接続されている。

【００２３】又、図３に示すように、Ｐ型シリコン基板
１における固定電極８，９間には、反転層１６が形成さ
れ、同反転層１６はシリコン基板１と可動電極（両持ち
梁）４との間に電圧を印加することにより生じたもので
ある。

【００２４】さらに、層間絶縁膜５の上における可動電
極４の上方には所定間隔を隔てて高抵抗のシリコン基板
１７が配置されている。このシリコン基板１７での下
面、即ち、可動電極４と対向する面には、不純物拡散層
からなる可動電極上動用電極１８が形成され、この可動
電極上動用電極１８はシリコン基板１７にイオン注入等
により不純物を導入することによって形成されたもので
ある。さらに、この可動電極上動用電極１８には配線が
なされている。

【００２５】次に、このように構成した半導体加速度セ
ンサの製造工程を図４〜図１４を用いて説明する。ここ
で、図面の左側にセンサ、右側には処理回路に必要なト
ランジスタの工程を示す。

【００２６】図４に示すように、Ｐ型シリコン基板１９
を用意し、フォトリソ工程を経て、イオン注入等により
センサやトランジスタのソース・ドレインの配線部分と
なるＮ型拡散層２０，２１，２２，２３を形成する。

【００２７】そして、図５に示すように、その一部が犠
牲層となる絶縁膜２４をセンサ作製部に形成する。尚、
このとき、基板全体に絶縁膜２４を成膜し後からトラン
ジスタ作製部上の絶縁膜を除去してもよい。

【００２８】さらに、図６に示すように、ゲート酸化に
よりトランジスタ作製部分上にゲート酸化膜２５を形成
する。そして、図７に示すように、ポリシリコンを成膜
し、フォトリソ工程を経てドライエッチ等でセンサの可
動電極２６及びトランジスタのゲート電極２７をパター
ニングする。

【００２９】引き続き、図８に示すように、Ｎ型拡散層
からなるセンサの固定電極を形成するために、フォトリ
ソ工程を経て絶縁膜２４に可動電極２６に対して自己整
合的に開口部２８，２９を形成する。又、トランジスタ
のソース・ドレインを形成するために、フォトリソ工程
を経てレジスト３０により開口部３１，３２を形成す
る。

【００３０】さらに、絶縁膜２４及びレジスト３０の開
口部２８，２９、レジスト３０の開口部３１，３２から
可動電極２６，ゲート電極２７に対して自己整合的にイ
オン注入等によって不純物を導入して、図９に示すよう
に、Ｎ型拡散層からなるセンサの固定電極３３，３４、
トランジスタのソース・ドレイン領域３５，３６を形成
する。

【００３１】次に、図１０に示すように、可動電極２
６，ゲート電極２７とアルミ配線を電気的に絶縁するた
めの層間絶縁膜３７を成膜する。そして、図１１に示す
ように、層間絶縁膜３７に配線用拡散層２０，２１，２
２，２３とアルミ配線を電気的に接続するためのコンタ
クトホール３８，３９，４０，４１をフォトリソ工程を
経て形成する。

【００３２】さらに、図１２に示すように、電極材料で
あるアルミニウムを成膜して、フォトリソ工程を経てア
ルミ配線４２，４３，４４，４５等を形成する。そし
て、図１３に示すように、層間絶縁膜３７の一部と絶縁
膜２４の一部である犠牲層をエッチングする。

【００３３】引き続き、図１４に示すように、可動電極
２６の上方に絶縁膜４６を介してシリコン基板４７を配
置する。このシリコン基板４７の下面（可動電極２６と
の対向面）は可動電極２６と所定間隔を隔てて離間して
いる。又、シリコン基板４７の下面（可動電極２６との
対向面）には不純物拡散層からなる可動電極上動用電極
４８が形成され、この可動電極上動用電極４８はシリコ
ン基板４７にイオン注入等により不純物を導入すること
によって形成されたものである。さらに、この可動電極
上動用電極４８には配線がなされている。

【００３４】このようにして、トランジスタ型半導体加
速度センサの製作工程が終了する。次に、加速度センサ
の作動を図３を用いて説明する。可動電極４とシリコン
基板１との間及び固定電極８，９間に電圧をかけると、
反転層１６が形成され、固定電極８，９間に電流が流れ
る。本加速度センサが加速度を受けて、図中に示すＺ方
向（基板に垂直方向）に可動電極４が変位した場合には
電界強度の変化によって反転層１６のキャリア濃度が増
大し電流が増大する。このように本加速度センサは電流
量の増減で加速度を検出することができる。

【００３５】又、可動電極４と可動電極上動用電極１８
との間に電位差を生じさせる。その結果、可動電極４の
シリコン基板１への引力が軽減される。つまり、シリコ
ン基板１と可動電極４との間の静電気力による接近動作
が発生するが、可動電極４と可動電極上動用電極１８と
の間に電位差を生じさせ、可動電極４のシリコン基板１
への引力が低減される。

【００３６】このように本実施例では、図１〜３に示す
ように、Ｐ型シリコン基板１（半導体基板）と、Ｐ型シ
リコン基板１（半導体基板）の上方に所定の間隔を隔て
て配置された梁構造の可動電極４と、Ｐ型シリコン基板
１（半導体基板）における可動電極４の両側に可動電極
４に対し自己整合的に形成された不純物拡散層よりなる
固定電極８，９とを備え、加速度の作用に伴う可動電極
４の変位によって生じる固定電極８，９間の電流の変化
（増減）で加速度を検出するようにした。さらに、可動
電極４の上方に可動電極上動用電極１８を配置し、可動
電極４と可動電極上動用電極１８との間に電位差を生じ
させて可動電極４のシリコン基板１への引力を軽減する
ようにした。つまり、可動電極上動用電極１８により可
動電極４を上方に持ち上げる力が作用するようにした。
このように可動電極４が配置されている高さ以上の高さ
に可動電極上動用電極１８を配置するという新規な構造
にて、シリコン基板１と可動電極４との間の静電気力に
よるシリコン基板１と可動電極４との間の静電気力によ
る接近動作を回避することができる。

【００３７】又、本出願人が先に提案した半導体加速度
センサにおいては、半導体基板と可動電極との間の静電
気力による接近動作を回避するために、梁（可動電極）
と対向する基板部分に梁と等電位となるような下部電極
を設けると、梁と下部電極の位置合わせ精度等の問題が
生じてくる。しかし、本実施例においては、可動電極４
の上方に可動電極上動用電極１８を配置し可動電極上動
用電極１８により可動電極４を上方に持ち上げる力が作
用するようにしたので、可動電極４と可動電極上動用電
極１８とを高精度に位置合わせする必要がなくなる。

【００３８】さらに、従来、図３２，３３を用いて説明
したように下部電極２２０を設けることでセンシング領
域となる固定電極２１４，２１５（ソース・ドレイン領
域）との電気的分離が困難になってしまうが、本実施例
では下部電極がないので固定電極（ソース・ドレイン領
域）との電気的分離を考慮する必要がなくなる。さら
に、従来（図３２，３３）では固定電極２１４，２１５
と下部電極２２０との間にリーク電流が発生することが
あったが、本実施例では下部電極がないのでリーク電流
の発生を回避することができる。

【００３９】さらには、シリコン基板１７がパッケージ
ならびにストッパの役目を果たすことができ、梁構造の
センサでは過大な加速度による梁（可動電極）の破損が
問題となるが、可動電極がシリコン基板１７側に変形し
た場合は可動電極４がシリコン基板１７に当たって大き
く変形せずに済み破損を防止できる。 （第２実施例）次に、第２実施例を第１実施例との相違
点を中心に説明する。

【００４０】図１５に本実施例の加速度センサの平面図
を示し、図１６に図１５のＣ−Ｃ断面を示し、図１７に
図１５のＤ−Ｄ断面を示し、図１８に図１５のＥ−Ｅ断
面を示す。

【００４１】図１に示す第１実施例では、１本の両持ち
梁が弾性体としての機能と重りとしての機能と電極とし
ての機能を有しているが、図１５に示す第２実施例では
弾性体としての機能と重りとしての機能を有する１本の
梁部４９と、重りとしての機能と電極としての機能を有
する２本の電極部５０，５１とでポリシリコンよりなる
可動電極５２が形成されている。

【００４２】電極部５０，５１の下部のＰ型シリコン基
板５３には、可動電極５２の電極部５０，５１に対しそ
の両側にＮ型拡散層よりなる固定電極５４，５５及び５
６，５７が形成されている。それぞれの固定電極５４，
５５，５６，５７は配線用の拡散層５８，５９，６０，
６１と接続されており、コンタクトホール６２，６３，
６４，６５を介してアルミ配線６６，６７，６８，６９
と接続されている。可動電極５２はコンタクトホール７
０を介してアルミ配線７１と接続されている。

【００４３】エッチング領域７２は、図示されていない
絶縁膜のうち犠牲層としてエッチングされる領域を示
し、犠牲層エッチングを行うことで、可動電極５２（ポ
リシリコン）は２ヶ所の固定端７３，７４で固定され、
電極部５０，５１が可動構造となる。

【００４４】図１６において、電極部５０，５１よりも
固定電極５４，５５，５６，５７が図の両側で長めに形
成されていることを示している。図１７，図１８におい
て、電極部５０，５１と基板５３間に電圧が加えられる
と、固定電極５４と５５間、５６と５７間に反転層７
５，７６が形成される。そして、固定電極５４と５５と
の間、５６と５７との間にそれぞれ電流が流れる。

【００４５】さらに、可動電極５２の上方には所定間隔
を隔てて高抵抗のシリコン基板７７が配置されている。
このシリコン基板７７での下面、即ち、可動電極５２と
対向する面には、不純物拡散層からなる可動電極上動用
電極７８が形成され、この可動電極上動用電極７８はシ
リコン基板７７にイオン注入等により不純物を導入する
ことによって形成されたものである。さらに、この可動
電極上動用電極７８には配線がなされている。

【００４６】次に、二次元検出可能な加速度センサの作
動を、図１６，１７，１８を用いて説明する。本加速度
センサは加速度を受けて、図１６に示すＸ方向（基板の
水平方向）に電極部（可動電極）５０，５１が変位した
場合には、両固定電極間の反転層領域の面積（トランジ
スタでいうゲート幅）が変わることにより、固定電極５
４，５５に流れる電流は減少し、固定電極５６，５７に
流れる電流は逆に増大する。一方、本加速度センサが加
速度を受けて、図中に示すＺ方向に電極部５０，５１が
変位した場合には、反転層７５，７６のキャリア濃度が
減少するため、前記電流は同時に減少する。

【００４７】このように本加速度センサは、２つの電流
量の増減で二次元の加速度を検出することができる。つ
まり、可動電極と二つの固定電極の組み合わせを一対設
け水平方向の変位により両固定電極間の反転層領域、即
ち、ゲート幅が一方は増加し他方は減少する構造（例え
ば、可動電極（梁）で十字型を形成する）とした。よっ
て、二つの電流量の増減から梁の水平および垂直それぞ
れの方向の加速度を検出することが可能となる。即ち、
二つの電流量が同相で変化した場合には、梁は垂直方法
に変位し、逆に二つの電流量が逆相で変化した場合に
は、梁は水平方向に変位したものとして加速度を検出す
ることができる。このことは一つの加速度検出構成で二
次元の検出方向を持つことを可能とするものである。

【００４８】又、可動電極５２と可動電極上動用電極７
８との間に電位差を生じさせる。その結果、可動電極５
２のシリコン基板５３への引力が軽減される。つまり、
シリコン基板５３と可動電極５２との間の静電気力によ
る接近動作が発生するが、可動電極５２と可動電極上動
用電極７８との間に電位差を生じさせることにより、可
動電極５２のシリコン基板５３への引力が低減される。

【００４９】さらに、本実施例においても、従来、図３
２，３３を用いて説明したように下部電極２２０を設け
ることでセンシング領域となる固定電極２１４，２１５
（ソース・ドレイン領域）との電気的分離が困難になっ
てしまうが、下部電極がないので固定電極（ソース・ド
レイン領域）との電気的分離を考慮する必要がなくな
る。 （第３実施例）次に、第３実施例を第１実施例との相違
点を中心に説明する。

【００５０】図１９に本実施例の加速度センサの平面図
を示し、図２０に図１９のＦ−Ｆ断面を示し、図２１に
図１９のＧ−Ｇ断面を示す。図１９に示す第３実施例で
は２本の梁部７９，８０と重り部８１と２本の電極部８
２，８３とでポリシリコンよりなる可動電極８４が形成
されている。梁部７９，８０は互いに平行に、かつ直線
的に延びている。重り部８１は梁部７９と８０との間に
形成されている。電極部８２，８３は梁部７９，８０か
ら図１９中、上・下方向に延設されている。電極部８
２，８３の下方のＰ型シリコン基板８５には、可動電極
８４の電極部８２，８３に対しその両側にＮ型拡散層よ
りなる固定電極８６，８７及び８８，８９が形成されて
いる。

【００５１】梁構造の形成に際しては、図示されていな
い絶縁膜が犠牲層としてエッチングされ、この犠牲層エ
ッチングを行うことで、可動電極８４（ポリシリコン）
は固定部９１，９２，９３，９４にて固定され、電極部
８２，８３が可動構造となる。

【００５２】又、可動電極８４の重り部８１には、図１
９中、左右方向に電極部９５，９６，９７，９８が突設
されている。シリコン基板８５の上面からは電極部９５
に対向する一対の可動電極上動用電極９９，１００が同
じ高さに配置されている。同様に、電極部９６に対して
は可動電極上動用電極１０１，１０２が、電極部９７に
対しては可動電極上動用電極１０３，１０４が、電極部
９８に対しては可動電極上動用電極１０５，１０６がそ
れぞれ同じ高さに配置されている。

【００５３】又、可動電極上動用電極９９〜１０６と電
極部９５〜９８との間に電位差を生じさせる。その結
果、可動電極８４のシリコン基板８５への引力が軽減さ
れる。つまり、図２０，２１にて示すように可動電極８
４と可動電極上動用電極９９〜１０６とが同じ高さとな
っている状態で、シリコン基板８５と可動電極８４との
間に電圧が印加されると、シリコン基板８５と可動電極
８４との間の静電気力が作用する。そうすると、図２
２，２３に示すように、可動電極８４がシリコン基板８
５に引き寄せられ、可動電極８４が下動する。しかし、
このとき、図２２，２３に示すように、電極部９５と可
動電極上動用電極９９および１００との間、電極部９６
と可動電極上動用電極１０１および１０２との間、電極
部９７と可動電極上動用電極１０３および１０４との
間、電極部９８と可動電極上動用電極１０５および１０
６との間に、可動電極８４の重り部８１を引き上げる力
Ｆが作用する。その結果、センサ構造体が基板に引き寄
せられなくて済む。

【００５４】このように本実施例においては、可動電極
８４が配置されている高さと同じ高さに可動電極上動用
電極９９〜１０６を配置し、可動電極８４と可動電極上
動用電極９９〜１０６との間に電位差を生じさせて可動
電極８４のシリコン基板８５への引力を軽減するように
した。つまり、可動電極８４が基板８５のある下方に下
がろうとすると、可動電極上動用電極９９〜１０６によ
り上方に持ち上げる力が作用するようにした。その結
果、従来の下部電極を用いることなく、新規な構造に
て、シリコン基板８５と可動電極８４との間の静電気力
によるシリコン基板８５と可動電極８４との間の静電気
力による接近動作を回避することができる。

【００５５】尚、本実施例では可動電極上動用電極の組
を４組としたが、それ以外の組数でもよい。 （第４実施例）次に、第４実施例を第３実施例との相違
点を中心に説明する。

【００５６】図２４に本実施例の加速度センサの平面図
を示し、図２５に図２４のＨ−Ｈ断面を示す。可動電極
８４の重り部８１における、図２４中に左面には、同重
り部８１の側面と対向するように可動電極上動用電極１
０７がシリコン基板８５から可動電極８４と同じ高さに
突設されている。又、可動電極８４の重り部８１におけ
る、図２４中に右面には、同重り部８１の側面と対向す
るように可動電極上動用電極１０８がシリコン基板８５
から可動電極８４と同じ高さに突設されている。さら
に、可動電極８４の重り部８１における、図２４中に上
・下面には、同重り部８１の側面と対向するように可動
電極上動用電極１０９，１１０，１１１，１１２がシリ
コン基板８５から可動電極８４と同じ高さに突設されて
いる。

【００５７】又、可動電極上動用電極１０７〜１１２と
可動電極８４との間に電位差を生じさせる。その結果、
可動電極８４のシリコン基板８５への引力が軽減され
る。つまり、図２５にて示すように可動電極８４と可動
電極上動用電極１０７〜１１２とが同じ高さとなってい
る状態で、シリコン基板８５と可動電極８４との間に電
圧が印加されると、シリコン基板８５と可動電極８４と
の間の静電気力が作用する。そうすると、図２６に示す
ように、可動電極８４がシリコン基板８５に引き寄せら
れ、可動電極８４が下動する。しかし、このとき、図２
６に示すように、可動電極８４と可動電極上動用電極１
０７〜１１２との間に、可動電極８４の重り部８１を引
き上げる力Ｆが作用する。その結果、可動電極８４とシ
リコン基板８５との間の静電気力による接近動作を回避
することができる。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
新規な構成にて、半導体基板と可動電極との間の静電気
力による悪影響を回避できる優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の半導体加速度センサの平面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図で
ある。

【図５】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図で
ある。

【図６】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図で
ある。

【図７】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図で
ある。

【図８】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図で
ある。

【図９】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図で
ある。

【図１０】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図
である。

【図１１】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図
である。

【図１２】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図
である。

【図１３】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図
である。

【図１４】半導体加速度センサの製造工程を示す断面図
である。

【図１５】第２実施例の半導体加速度センサの平面図で
ある。

【図１６】図１５のＣ−Ｃ断面図である。

【図１７】図１５のＤ−Ｄ断面図である。

【図１８】図１５のＥ−Ｅ断面図である。

【図１９】第３実施例の半導体加速度センサの平面図で
ある。

【図２０】図１９のＦ−Ｆ断面図である。

【図２１】図１９のＧ−Ｇ断面図である。

【図２２】第３実施例の半導体加速度センサの動作を説
明するための断面図である。

【図２３】第３実施例の半導体加速度センサの動作を説
明するための断面図である。

【図２４】第４実施例の半導体加速度センサの断面図で
ある。

【図２５】図２４のＨ−Ｈ断面図である。

【図２６】第４実施例の半導体加速度センサの動作を説
明するための断面図である。

【図２７】従来技術による半導体加速度センサを示す断
面図である。

【図２８】従来技術による半導体加速度センサの平面図
である。

【図２９】図２８のＩ−Ｉ断面図である。

【図３０】図２８のＪ−Ｊ断面図である。

【図３１】図２８のＫ−Ｋ断面図である。

【図３２】従来技術による半導体加速度センサの斜視図
である。

【図３３】従来技術による半導体加速度センサの斜視図
である。

【符号の説明】

１…半導体基板としてのＰ型シリコン基板、４…可動電
極、８…固定電極、９…固定電極、１８，７８，９９〜
１１２…可動電極上動用電極

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板と、 前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて配置された
   梁構造の可動電極と、 前記半導体基板における前記可動電極の両側に形成され
   た不純物拡散層よりなる固定電極とを備え、加速度の作
   用に伴う前記可動電極の変位によって生じる前記固定電
   極間の電流の変化で加速度を検出するようにした半導体
   加速度センサにおいて、 前記可動電極が配置されている高さ以上の高さに可動電
   極上動用電極を配置し、可動電極と可動電極上動用電極
   との間に電位差を生じさせて可動電極の半導体基板への
   引力を軽減するようにしたことを特徴とする半導体加速
   度センサ。
2. 【請求項２】前記可動電極上動用電極は、可動電極の上
   方に配置したものである請求項１に記載の半導体加速度
   センサ。
3. 【請求項３】前記可動電極上動用電極は、可動電極が配
   置されている高さと同じ高さに配置したものである請求
   項１に記載の半導体加速度センサ。