加速度センサ
【課題】 帯電による特性悪化を抑制し、信頼度の高い加速度センサを提供する。
【解決手段】 シリコン活性層、埋め込み絶縁層、支持基板からなるＳＯＩ基板から形成され、ＳＯＩ基板の上面から下面へ貫通する窓部１０を有するフレーム部１１と、ＳＯＩ基板から形成され、窓部１０の内部に配置される可動電極４と、フレーム部１１のシリコン活性層と可動電極４のシリコン活性層とを連結し、フレーム部１１に対して可動電極を揺動可能に支持するビーム部４１，４２と、可動電極４と対向する面に可動電極４と離間して配置される固定電極２１，２２とを備え、可動電極４及びフレーム部１１が、それぞれシリコン活性層と支持基板とを電気的に接続するコンタクト部６１〜６３を備える。
【解決手段】 シリコン活性層、埋め込み絶縁層、支持基板からなるＳＯＩ基板から形成され、ＳＯＩ基板の上面から下面へ貫通する窓部１０を有するフレーム部１１と、ＳＯＩ基板から形成され、窓部１０の内部に配置される可動電極４と、フレーム部１１のシリコン活性層と可動電極４のシリコン活性層とを連結し、フレーム部１１に対して可動電極を揺動可能に支持するビーム部４１，４２と、可動電極４と対向する面に可動電極４と離間して配置される固定電極２１，２２とを備え、可動電極４及びフレーム部１１が、それぞれシリコン活性層と支持基板とを電気的に接続するコンタクト部６１〜６３を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電による特性悪化を防止し、信頼度の高い加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造技術を発展させた微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術により、ごく微小に製造され、固定電極と、印加される加速度によって固定電極との距離が変化する可動電極との間の静電容量の変化を検出することにより、印加された加速度を検出する加速度センサが知られている。可動電極部では、可動電極をなす基板と同一の基板からなり、可動電極を可動支持する梁部（ビーム部）が、設計上高精度な厚み管理が要求されること、基板を深堀エッチング加工する際にボックス層（埋め込み絶縁層）が、エッチングストップとして利用されること等の製造工程の簡便さから、ＳＯＩ基板が用いられる。
【０００３】
このような加速度センサでは、可動電極の支持基板とシリコン活性層とは互いに絶縁されており、同様に、フレーム部の支持基板とシリコン活性層、ビーム部とも互いに絶縁されている。シリコン酸化膜である埋め込み絶縁層は誘電体であり、ＳＯＩ基板がコンデンサを構成するので、可動電極が、対向するガラス板に接触する際等に生じる静電気の電荷の蓄積により、シリコン活性層と支持基板との間に電位差が生じてしまう。ピエゾ抵抗型加速度センサにおいても、ＳＯＩ基板からなる可動部の変位を抑制するためのガラス板が接合され、可動部が静電気により帯電する。静電容量式加速度センサ及びピエゾ抵抗型加速度センサにおいて、可動電極の主面とその裏面との電位差は、出力誤差の要因となる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３５７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、帯電による特性悪化を抑制し、信頼度の高い加速度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、シリコン活性層、埋め込み絶縁層、支持基板からなるＳＯＩ基板から形成され、ＳＯＩ基板の上面から下面へ貫通する窓部を有するフレーム部と、ＳＯＩ基板から形成され、窓部の内部に配置される可動電極と、フレーム部のシリコン活性層と可動電極のシリコン活性層とを連結し、ビーム部に対して可動電極を揺動可能に支持するビーム部と、可動電極と対向する面に可動電極と離間して配置される固定電極とを備え、可動電極及びフレーム部が、それぞれシリコン活性層と支持基板とを電気的に接続するコンタクト部を備えることを特徴とする加速度センサであることを要旨とする。
【０００７】
また、本発明の第１の態様に係る加速度センサにおいては、コンタクト部は、ＳＯＩ基板の上面から、シリコン活性層、埋め込み絶縁層を介して、支持基板まで貫通するコンタクトホールに設けられる、金属からなるコンタクトプラグによって、シリコン活性層と支持基板とを電気的に接続する。
【０００８】
また、本発明の第１の態様に係る加速度センサにおいては、コンタクト部は、ＳＯＩ基板の上面から、シリコン活性層、埋め込み絶縁層を介して、支持基板まで貫通するコンタクトホールに設けられる、半導体からなるコンタクトプラグによって、シリコン活性層と支持基板とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【０００９】
また、本発明の第１の態様に係る加速度センサにおいては、コンタクトプラグが、銅からなる。
【００１０】
また、本発明の第１の態様に係る加速度センサにおいては、コンタクトプラグが、アルミニウムからなる。
【００１１】
また、本発明の第１の態様に係る加速度センサにおいては、コンタクトプラグが、クロムからなる。
【００１２】
また、本発明の第１の態様に係る加速度センサにおいては、コンタクトプラグが、多結晶シリコンからなる。
【００１３】
また、本発明の第１の態様に係る加速度センサにおいては、コンタクトプラグが、ＳＯＩ基板と同じ導電型である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、帯電による特性悪化を抑制し、信頼度の高い加速度センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る加速度センサの基本的な構成を説明する模式的な斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る加速度センサが備えるセンサチップの模式的な上面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る加速度センサを、図２のII−II方向から見た模式的な断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る加速度センサのコンタクト部を説明する模式的な断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る加速度センサのコンタクト部を説明する模式的な断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る加速度センサのコンタクト部を説明する模式的な断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る加速度センサのコンタクト部を説明する模式的な断面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る加速度センサのコンタクト部を説明する模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法の関係、各層の厚みの比率等は、現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１７】
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでなく、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１８】
（加速度センサ）
本発明の実施の形態に係る加速度センサは、図１に示すように、矩形のＳＯＩ基板からなるセンサチップ１と、矩形のガラス基板からなり、センサチップ１の上下面をそれぞれ挟み込んで固定する上部固定板２、下部固定板３とを備える。
【００１９】
センサチップ１は、センサチップ１上に並ぶ２つの矩形状の領域をそれぞれ縁取るように形成された、センサチップ１の上面から下面へ貫通する窓部１０ａ，１０ｂと、窓部１０ａ，１０ｂをそれぞれ囲む枠となるフレーム部１１とを有する。
【００２０】
センサチップ１は、窓部１０ａ，１０ｂのそれぞれ内部に、それぞれフレーム部１１から離間するように形成された矩形平板状の可動電極４ａ，４ｂを備える。可動電極４ａ，４ｂは、それぞれ一対のビーム部４１ａ，４２ａ、ビーム部４１ｂ，４２ｂによって、フレーム部１１と連結されている。可動電極４ａ，４ｂ、ビーム部４１ａ，４２ａ，４１ｂ，４２ｂは、それぞれセンサチップ１をなす同一のＳＯＩ基板から微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術により形成可能である。ビーム部４１ａ，４２ａ，４１ｂ，４２ｂは、ＳＯＩ基板のシリコン活性層からなり、ＳＯＩ基板の埋め込み絶縁層をエッチングストップとして深堀エッチングし、更に埋め込み絶縁層を選択的にエッチング除去して形成される。
【００２１】
ビーム部４１ａ，４２ａは、可動電極４ａ上面の対向する２辺上にそれぞれ位置し、ビーム部４１ａ，４２ａがねじれることにより、可動電極４ａは、ビーム部４１ａ，４２ａを互いに結ぶ直線を回転軸として揺動する。同様に、ビーム部４１ｂ，４２ｂは、可動電極４ｂ上面の対向する２辺上にそれぞれ位置し、可動電極４ｂは、ビーム部４１ｂ，４２ｂを互いに結ぶ直線を回転軸として揺動する。
【００２２】
図１及び図２に示すように、可動電極４ａは、上面の、ビーム部４１ａ，４２ａと連結しない２辺の内の１辺を共有する領域に、厚さが可動電極４ａの他所より薄い、平面パターンが帯状の段差部４３ａを有する。段差部４３ａは、センサチップ１を構成するＳＯＩ基板のシリコン活性層（活性層）を選択的に除去することにより形成される。ビーム部４１ａ，４２ａは、可動電極４ａの段差部４３ａを除く上面の２辺の、それぞれ中点に位置している。
【００２３】
図２及び図３に示すように、可動電極４ａは、それぞれビーム部４１ａ，４２ａの近傍の上部に、それぞれＳＯＩ構造のシリコン活性層１１１と支持基板１１３とを、埋め込み絶縁層１１２を介して電気的に接続するコンタクト部６１ａ，６２ａを備える。可動電極４ｂは、可動電極４ａと同様に、段差部４３ｂを有し、コンタクト部６１ｂ，６２ｂ等を備えるが、可動電極４ｂは、可動電極４ａと２回回転対称の配置となっている。すなわち、可動電極４ａ及び可動電極４ｂは、フレーム部１１の、２つの窓部１０ａ，１０ｂの互いに隣り合う２辺に挟まれる領域の中心を通る、センサチップ１に対する垂線を回転軸（対称の中心）とした２回回転対称のトポロジーを有している。
【００２４】
センサチップ１は、窓部１０ａ，１０ｂにそれぞれ近接し、それぞれ平面パターンが概略として矩形状の領域を縁取るように形成された、センサチップ１の上面から下面へ貫通する検出電極窓部５０ａ，５０ｂを有する。検出電極窓部５０ａの内部には、それぞれ平面パターンが矩形状の２つの検出電極部５１ａ，５２ａが互いに離間して配置される。同様に、検出電極窓部５０ｂの内部には、それぞれ平面パターンが矩形状の２つの検出電極部５１ｂ，５２ｂが互いに離間して配置される。検出電極部５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂは、それぞれフレーム部１１から離間して配置され、上部固定板２及び下部固定板３により上下面を固定される。
【００２５】
図２及び図３に示すように、各検出電極部５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂは、それぞれ上部に、それぞれＳＯＩ構造のシリコン活性層１１１と支持基板１１３とを、埋め込み絶縁層１１２を介して電気的に接続するコンタクト部６３ａ，６４ａ，６３ｂ，６４ｂを有する。検出電極部５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂは、それぞれ上面の中央部に、それぞれ金属膜からなる検出電極５０-1，５０-2，５０-4，５０-5を備える。検出電極部５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂは、それぞれセンサチップ１をなす同一のＳＯＩ基板から、ＭＥＭＳ技術により形成可能である。
【００２６】
センサチップ１の上面の検出電極窓部５０ａ，５０ｂの間には、センサチップ１の外部に配線される接地電極１２が設けられ、フレーム部１１は接地電極１２により接地電位をとる。フレーム部１１の上部の接地電極１２近傍には、ＳＯＩ構造のシリコン活性層１１１と支持基板１１３とを、埋め込み絶縁層１１２を介して電気的に接続するコンタクト部６５が設けられている。
【００２７】
可動電極４ａは、図３に示すように、下面に、ビーム部４１ａ，４２ａを互いに結ぶ直線を境界線として、上面に段差部４３ａを有しない一方側に、厚さが可動電極４ａの他所よりも薄くなるように形成された凹部４４ａを有する。凹部４４ａは、平面パターン上、４辺に側壁を持つ矩形に形成され、内部に、可動電極４ａに対して垂直に設けられた補強壁４５ａを備える。
【００２８】
上部固定板２は、図１及び図３に示すように、センサチップ１と対向する下面の、可動電極４ａと対向する領域に、それぞれ矩形の電極膜である第１の固定電極２１ａ及び第２の固定電極２２ａを備える。第１の固定電極２１ａ及び第２の固定電極２２ａは、ビーム部４１ａ，４２ａを互いに結ぶ直線を境界線として、互いに離間して配置されている。同様に、上部固定板２の下面の可動電極４ｂと対向する領域には、第１の固定電極２１ｂ及び第２の固定電極２２ｂが設けられ、第１の固定電極２１ｂ及び第２の固定電極２２ｂは、ビーム部４１ｂ，４２ｂを互いに結ぶ直線を境界線として、互いに離間して配置されている。固定電極２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂは、例えば、アルミニウム系合金等の金属からなる。
【００２９】
検出電極部５１ａ，５２ａは、第１の固定電極２１ａ及び第２の固定電極２２ａに、検出電極部５１ｂ，５２ｂは、第１の固定電極２１ｂ及び第２の固定電極２２ｂにそれぞれ電気的に接続されている。検出電極部５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂは、互いに離間し、それぞれフレーム部１１、可動電極４ａ，４ｂから離間しているので、各検出電極部が互いに絶縁され、各検出電極部の寄生容量や、各検出電極部間のクロストークを低減し、高精度な容量検出を行うことができる。上部固定板２は更に、上面から下面へ貫通する貫通口２０-1〜２０-5を有し、検出電極５０-1，５０-2、接地電極１２、検出電極５０-4，５０-5は、それぞれ５つの貫通口２０-1〜２０-5を介して、外部に露出、配線される。
【００３０】
下部固定板３は、センサチップ１と対向する上面の、可動電極４ａと対向する領域に付着防止膜３１ａを備える。同様に、下部固定板３は、上面の、可動電極４ｂと対向する領域に付着防止膜３１ｂを備える。付着防止膜３１ａ，３１ｂは、例えば、固定電極２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂと同じ材料で形成可能である。
【００３１】
（コンタクト部）
以下、可動電極４ａのコンタクト部６１ａの構造を例として説明するが、他の可動電極４ａのコンタクト部６２ａ、可動電極４ｂのコンタクト部６１ｂ，６２ｂ、検出電極部５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂのコンタクト部６３ａ，６４ａ，６３ｂ，６４ｂ、及びフレーム部１１のコンタクト部６５も同様の構造を採用可能である。
【００３２】
コンタクト部６１ａは、エッチングにより形成されたコンタクトホールを有する。例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等の垂直異方性のドライエッチングによりコンタクトホール６０１を形成する場合、コンタクトホール６０１は、図４に示すように、ＳＯＩ基板の上面から、シリコン活性層１１１、埋め込み絶縁層１１２を介して、支持基板１１３まで直線状に貫通する形状となる。
【００３３】
一方、ウェットエッチングによりコンタクトホール６０２を形成する場合は、先ずシリコン活性層１１１を、水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ溶液）、テトラメチルアンモニウム水酸化水溶液（ＴＭＡＨ溶液）等のアルカリ系エッチング液により、シリコン（Ｓｉ）の結晶性を利用した異方性エッチングを行う。シリコン活性層１１１の表面を、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等をエッチングマスクとして、コンタクトホール６０２の形成予定領域以外を保護した状態でエッチングすればよい。アルカリ系のエッチングにより、シリコン活性層１１１が貫通し、埋め込み絶縁層１１２が露出した時点で、エッチング液をフッ酸（ＨＦ）系のエッチング液に変更し、埋め込み絶縁層１１２をエッチングする。シリコン酸化層のウェットエッチングは等方性エッチングとなるため、コンタクトホール６０２は、図５に示すように、ＳＯＩ基板の上面から、シリコン活性層１１１、埋め込み絶縁層１１２を介して、支持基板１１３まで貫通し、埋め込み絶縁層１１２が水平方向へのサイドエッチをされた形状となる。
【００３４】
図６に示すように、ドライエッチングにより形成されたコンタクトホール６０１に、コンタクトプラグ７０を埋め込み、シリコン活性層１１１と、支持基板１１３とを電気的に接続することによりコンタクト部６１ａを構成できる。コンタクトプラグ７０は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）等の金属、或いは多結晶シリコン（Ｓｉ）等の半導体を、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により形成可能である。
【００３５】
一方、図７に示すように、ウェットエッチングにより形成されたコンタクトホール６０２に、スパッタ装置により、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）等の金属からなるコンタクトプラグ７０１を形成し、シリコン活性層１１１と、支持基板１１３とを電気的に接続することによりコンタクト部６１ａを構成する場合は、図７に示すように、コンタクトプラグ７０１と、埋め込み絶縁層１１２との間に間隙が空いてしまう。温度変化の激しい環境下では、埋め込み絶縁層１１２中の間隙により、断線等の破損が生じる可能性がある。
【００３６】
図８に示すように、コンタクトホール６０２に埋め込み絶縁層１１２との間隙のないようなコンタクトプラグ７０２を形成されたコンタクト部６１ａを構成するには、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）等の金属、或いは多結晶シリコン（Ｓｉ）等の半導体をＣＶＤ法により成膜すればよい。例えば、多結晶シリコン等をＣＶＤ法によりコンタクトプラグ７０２として形成することにより、コンタクトホール６０２が、埋め込み絶縁層１１２をサイドエッチされた形状であっても、コンタクトプラグ７０２との間に間隙が空かず、信頼性の高いコンタクト部を形成可能である。
【００３７】
アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）等の金属は、低抵抗であり配線材料としては優れているが、シリコン（Ｓｉ）との接触部ではショットキー障壁により両者間でのオーミック特性が非線形となってしまう。オーミック特性は、熱処理（アニーリング）等により改善させることができる。
【００３８】
また、コンタクトプラグ７０，７０２として多結晶シリコンを用いた場合は、必要に応じてセンサチップ１をなすＳＯＩ基板の導電型と同じ導電型の不純物を拡散させてもよい。
【００３９】
（加速度の検出方法）
以下、実施の形態に係る加速度センサによる加速度の検出方法を説明する。可動電極４ａにｘ方向の加速度が印加された場合、可動電極４ａと、固定電極２１ａ，２２ａとの間の静電容量Ｃ１，Ｃ２も変化する。ここで、ｘ方向の加速度が印加されていないときの可動電極４ａと、固定電極２１ａ，２２ａとの間の静電容量をＣ０とし、加速度の印加によって生じる静電容量の変化分をΔＣとすれば、ｘ方向の加速度が印加されたときの静電容量Ｃ１，Ｃ２は、
Ｃ１＝Ｃ０−ΔＣ …（１）
Ｃ２＝Ｃ０＋ΔＣ …（２）
と表すことができる。
【００４０】
同様に、他方の可動電極４ｂにｘ方向の加速度が印加された場合、可動電極４ｂと各固定電極２１ｂ，２２ｂとの間の静電容量Ｃ３，Ｃ４は、
Ｃ３＝Ｃ０−ΔＣ …（３）
Ｃ４＝Ｃ０＋ΔＣ …（４）
と表すことができる。
【００４１】
静電容量Ｃ１〜Ｃ４の値は、検出電極部５１ａ，５２ａ及び５１ｂ，５２ｂから取出す電圧信号を演算処理することで検出することができる。静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分値ＣＡ（＝Ｃ１−Ｃ２）と、静電容量Ｃ３，Ｃ４の差分値ＣＢ（＝Ｃ３−Ｃ４）との和（±４ΔＣ）を算出すれば、この差分値ＣＡ，ＣＢの和に基づいて、印加されたｘ方向の加速度を検出できる。
【００４２】
一方、可動電極４ａにｚ方向の加速度が印加された場合、ｚ方向の加速度が印加されていないときの可動電極４ａと、固定電極２１ａ，２２ａとの間の静電容量をＣ０とし、加速度の印加によって生じる静電容量の変化分をΔＣとすれば、ｚ方向の加速度が印加されたときの静電容量Ｃ１，Ｃ２は、
Ｃ１＝Ｃ０＋ΔＣ …（５）
Ｃ２＝Ｃ０−ΔＣ …（６）
と表すことができる。
【００４３】
同様に、他方の可動電極４ｂにｚ方向の加速度が印加された場合、可動電極４ｂと各固定電極２１ｂ，２２ｂとの間の静電容量Ｃ３，Ｃ４は、
Ｃ３＝Ｃ０−ΔＣ …（７）
Ｃ４＝Ｃ０＋ΔＣ …（８）
と表すことができる。
【００４４】
静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分値ＣＡ（＝Ｃ１−Ｃ２）と、静電容量Ｃ３，Ｃ４の差分値ＣＢ（＝Ｃ３−Ｃ４）との差（±４ΔＣ）を算出すれば、この差分値ＣＡ，ＣＢの差に基づいて、印加されたｚ方向の加速度を検出できる。
【００４５】
本発明の実施の形態に係る加速度センサによれば、それぞれＳＯＩ基板からなる可動電極、フレーム部、検出電極部のシリコン活性層と支持基板とを電気的に接続するコンタクト部を備えるので、各シリコン活性層と支持基板との電位差がなくなり、帯電によるセンサの特性悪化を抑制し、センサの検出精度、信頼度を向上できる。
【００４６】
また、本発明の実施の形態に係る加速度センサによれば、サイドエッチされたコンタクトホールであっても、多結晶シリコン等をＣＶＤ法によりコンタクトプラグとして形成することにより、埋め込み絶縁層に間隙を生じず、断線等の破損の恐れが少ないコンタクト部を構成できる。
【００４７】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４８】
既に述べた実施の形態においては、可動電極、固定電極間の静電容量の変位から、印加された加速度を検出する静電容量式加速度センサについて説明したが、コンタクト部は、ピエゾ抵抗型加速度センサの、ＳＯＩ基板からなる可動部等に設けても良い。
【００４９】
また、既に述べた実施の形態においては、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により形成されたコンタクトプラグ７０，７０１，７０２を説明したが、一例であり、コンタクトプラグ７０，７０１，７０２は，めっき法により形成されてもよい。
【００５０】
このように、発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１…センサチップ
２…上部固定板
３…下部固定板
４ａ，４ｂ…可動電極
１０ａ，１０ｂ…窓部
１１…フレーム部
１２…接地電極
２０-1〜２０-5…貫通口
２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂ…固定電極
３１ａ，３１ｂ…付着防止膜
４１ａ，４２ａ，４１ｂ，４２ｂ…ビーム部
４３ａ，４３ｂ…段差部
４４ａ…凹部
４５ａ…補強壁
５０-1，５０-2，５０-4，５０-5…検出電極
５０ａ，５０ｂ…検出電極窓部
５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂ…検出電極部
６１ａ，６２ａ，６１ｂ，６２ｂ，６３ａ，６４ａ，６３ｂ，６４ｂ，６５…コンタクト部
７０，７０１，７０２…コンタクトプラグ
１１１…シリコン活性層
１１２…絶縁層
１１３…支持基板
６０１，６０２…コンタクトホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電による特性悪化を防止し、信頼度の高い加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造技術を発展させた微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術により、ごく微小に製造され、固定電極と、印加される加速度によって固定電極との距離が変化する可動電極との間の静電容量の変化を検出することにより、印加された加速度を検出する加速度センサが知られている。可動電極部では、可動電極をなす基板と同一の基板からなり、可動電極を可動支持する梁部（ビーム部）が、設計上高精度な厚み管理が要求されること、基板を深堀エッチング加工する際にボックス層（埋め込み絶縁層）が、エッチングストップとして利用されること等の製造工程の簡便さから、ＳＯＩ基板が用いられる。
【０００３】
このような加速度センサでは、可動電極の支持基板とシリコン活性層とは互いに絶縁されており、同様に、フレーム部の支持基板とシリコン活性層、ビーム部とも互いに絶縁されている。シリコン酸化膜である埋め込み絶縁層は誘電体であり、ＳＯＩ基板がコンデンサを構成するので、可動電極が、対向するガラス板に接触する際等に生じる静電気の電荷の蓄積により、シリコン活性層と支持基板との間に電位差が生じてしまう。ピエゾ抵抗型加速度センサにおいても、ＳＯＩ基板からなる可動部の変位を抑制するためのガラス板が接合され、可動部が静電気により帯電する。静電容量式加速度センサ及びピエゾ抵抗型加速度センサにおいて、可動電極の主面とその裏面との電位差は、出力誤差の要因となる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３５７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、帯電による特性悪化を抑制し、信頼度の高い加速度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様は、シリコン活性層、埋め込み絶縁層、支持基板からなるＳＯＩ基板から形成され、ＳＯＩ基板の上面から下面へ貫通する窓部を有するフレーム部と、ＳＯＩ基板から形成され、窓部の内部に配置される可動電極と、フレーム部のシリコン活性層と可動電極のシリコン活性層とを連結し、ビーム部に対して可動電極を揺動可能に支持するビーム部と、可動電極と対向する面に可動電極と離間して配置される固定電極とを備え、可動電極及びフレーム部が、それぞれシリコン活性層と支持基板とを電気的に接続するコンタクト部を備えることを特徴とする加速度センサであることを要旨とする。
【０００７】
また、本発明の第１の態様に係る加速度センサにおいては、コンタクト部は、ＳＯＩ基板の上面から、シリコン活性層、埋め込み絶縁層を介して、支持基板まで貫通するコンタクトホールに設けられる、金属からなるコンタクトプラグによって、シリコン活性層と支持基板とを電気的に接続する。
【０００８】
また、本発明の第１の態様に係る加速度センサにおいては、コンタクト部は、ＳＯＩ基板の上面から、シリコン活性層、埋め込み絶縁層を介して、支持基板まで貫通するコンタクトホールに設けられる、半導体からなるコンタクトプラグによって、シリコン活性層と支持基板とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【０００９】
また、本発明の第１の態様に係る加速度センサにおいては、コンタクトプラグが、銅からなる。
【００１０】
また、本発明の第１の態様に係る加速度センサにおいては、コンタクトプラグが、アルミニウムからなる。
【００１１】
また、本発明の第１の態様に係る加速度センサにおいては、コンタクトプラグが、クロムからなる。
【００１２】
また、本発明の第１の態様に係る加速度センサにおいては、コンタクトプラグが、多結晶シリコンからなる。
【００１３】
また、本発明の第１の態様に係る加速度センサにおいては、コンタクトプラグが、ＳＯＩ基板と同じ導電型である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、帯電による特性悪化を抑制し、信頼度の高い加速度センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態に係る加速度センサの基本的な構成を説明する模式的な斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る加速度センサが備えるセンサチップの模式的な上面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る加速度センサを、図２のII−II方向から見た模式的な断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る加速度センサのコンタクト部を説明する模式的な断面図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る加速度センサのコンタクト部を説明する模式的な断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る加速度センサのコンタクト部を説明する模式的な断面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る加速度センサのコンタクト部を説明する模式的な断面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る加速度センサのコンタクト部を説明する模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法の関係、各層の厚みの比率等は、現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１７】
また、以下に示す実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでなく、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１８】
（加速度センサ）
本発明の実施の形態に係る加速度センサは、図１に示すように、矩形のＳＯＩ基板からなるセンサチップ１と、矩形のガラス基板からなり、センサチップ１の上下面をそれぞれ挟み込んで固定する上部固定板２、下部固定板３とを備える。
【００１９】
センサチップ１は、センサチップ１上に並ぶ２つの矩形状の領域をそれぞれ縁取るように形成された、センサチップ１の上面から下面へ貫通する窓部１０ａ，１０ｂと、窓部１０ａ，１０ｂをそれぞれ囲む枠となるフレーム部１１とを有する。
【００２０】
センサチップ１は、窓部１０ａ，１０ｂのそれぞれ内部に、それぞれフレーム部１１から離間するように形成された矩形平板状の可動電極４ａ，４ｂを備える。可動電極４ａ，４ｂは、それぞれ一対のビーム部４１ａ，４２ａ、ビーム部４１ｂ，４２ｂによって、フレーム部１１と連結されている。可動電極４ａ，４ｂ、ビーム部４１ａ，４２ａ，４１ｂ，４２ｂは、それぞれセンサチップ１をなす同一のＳＯＩ基板から微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）技術により形成可能である。ビーム部４１ａ，４２ａ，４１ｂ，４２ｂは、ＳＯＩ基板のシリコン活性層からなり、ＳＯＩ基板の埋め込み絶縁層をエッチングストップとして深堀エッチングし、更に埋め込み絶縁層を選択的にエッチング除去して形成される。
【００２１】
ビーム部４１ａ，４２ａは、可動電極４ａ上面の対向する２辺上にそれぞれ位置し、ビーム部４１ａ，４２ａがねじれることにより、可動電極４ａは、ビーム部４１ａ，４２ａを互いに結ぶ直線を回転軸として揺動する。同様に、ビーム部４１ｂ，４２ｂは、可動電極４ｂ上面の対向する２辺上にそれぞれ位置し、可動電極４ｂは、ビーム部４１ｂ，４２ｂを互いに結ぶ直線を回転軸として揺動する。
【００２２】
図１及び図２に示すように、可動電極４ａは、上面の、ビーム部４１ａ，４２ａと連結しない２辺の内の１辺を共有する領域に、厚さが可動電極４ａの他所より薄い、平面パターンが帯状の段差部４３ａを有する。段差部４３ａは、センサチップ１を構成するＳＯＩ基板のシリコン活性層（活性層）を選択的に除去することにより形成される。ビーム部４１ａ，４２ａは、可動電極４ａの段差部４３ａを除く上面の２辺の、それぞれ中点に位置している。
【００２３】
図２及び図３に示すように、可動電極４ａは、それぞれビーム部４１ａ，４２ａの近傍の上部に、それぞれＳＯＩ構造のシリコン活性層１１１と支持基板１１３とを、埋め込み絶縁層１１２を介して電気的に接続するコンタクト部６１ａ，６２ａを備える。可動電極４ｂは、可動電極４ａと同様に、段差部４３ｂを有し、コンタクト部６１ｂ，６２ｂ等を備えるが、可動電極４ｂは、可動電極４ａと２回回転対称の配置となっている。すなわち、可動電極４ａ及び可動電極４ｂは、フレーム部１１の、２つの窓部１０ａ，１０ｂの互いに隣り合う２辺に挟まれる領域の中心を通る、センサチップ１に対する垂線を回転軸（対称の中心）とした２回回転対称のトポロジーを有している。
【００２４】
センサチップ１は、窓部１０ａ，１０ｂにそれぞれ近接し、それぞれ平面パターンが概略として矩形状の領域を縁取るように形成された、センサチップ１の上面から下面へ貫通する検出電極窓部５０ａ，５０ｂを有する。検出電極窓部５０ａの内部には、それぞれ平面パターンが矩形状の２つの検出電極部５１ａ，５２ａが互いに離間して配置される。同様に、検出電極窓部５０ｂの内部には、それぞれ平面パターンが矩形状の２つの検出電極部５１ｂ，５２ｂが互いに離間して配置される。検出電極部５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂは、それぞれフレーム部１１から離間して配置され、上部固定板２及び下部固定板３により上下面を固定される。
【００２５】
図２及び図３に示すように、各検出電極部５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂは、それぞれ上部に、それぞれＳＯＩ構造のシリコン活性層１１１と支持基板１１３とを、埋め込み絶縁層１１２を介して電気的に接続するコンタクト部６３ａ，６４ａ，６３ｂ，６４ｂを有する。検出電極部５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂは、それぞれ上面の中央部に、それぞれ金属膜からなる検出電極５０-1，５０-2，５０-4，５０-5を備える。検出電極部５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂは、それぞれセンサチップ１をなす同一のＳＯＩ基板から、ＭＥＭＳ技術により形成可能である。
【００２６】
センサチップ１の上面の検出電極窓部５０ａ，５０ｂの間には、センサチップ１の外部に配線される接地電極１２が設けられ、フレーム部１１は接地電極１２により接地電位をとる。フレーム部１１の上部の接地電極１２近傍には、ＳＯＩ構造のシリコン活性層１１１と支持基板１１３とを、埋め込み絶縁層１１２を介して電気的に接続するコンタクト部６５が設けられている。
【００２７】
可動電極４ａは、図３に示すように、下面に、ビーム部４１ａ，４２ａを互いに結ぶ直線を境界線として、上面に段差部４３ａを有しない一方側に、厚さが可動電極４ａの他所よりも薄くなるように形成された凹部４４ａを有する。凹部４４ａは、平面パターン上、４辺に側壁を持つ矩形に形成され、内部に、可動電極４ａに対して垂直に設けられた補強壁４５ａを備える。
【００２８】
上部固定板２は、図１及び図３に示すように、センサチップ１と対向する下面の、可動電極４ａと対向する領域に、それぞれ矩形の電極膜である第１の固定電極２１ａ及び第２の固定電極２２ａを備える。第１の固定電極２１ａ及び第２の固定電極２２ａは、ビーム部４１ａ，４２ａを互いに結ぶ直線を境界線として、互いに離間して配置されている。同様に、上部固定板２の下面の可動電極４ｂと対向する領域には、第１の固定電極２１ｂ及び第２の固定電極２２ｂが設けられ、第１の固定電極２１ｂ及び第２の固定電極２２ｂは、ビーム部４１ｂ，４２ｂを互いに結ぶ直線を境界線として、互いに離間して配置されている。固定電極２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂは、例えば、アルミニウム系合金等の金属からなる。
【００２９】
検出電極部５１ａ，５２ａは、第１の固定電極２１ａ及び第２の固定電極２２ａに、検出電極部５１ｂ，５２ｂは、第１の固定電極２１ｂ及び第２の固定電極２２ｂにそれぞれ電気的に接続されている。検出電極部５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂは、互いに離間し、それぞれフレーム部１１、可動電極４ａ，４ｂから離間しているので、各検出電極部が互いに絶縁され、各検出電極部の寄生容量や、各検出電極部間のクロストークを低減し、高精度な容量検出を行うことができる。上部固定板２は更に、上面から下面へ貫通する貫通口２０-1〜２０-5を有し、検出電極５０-1，５０-2、接地電極１２、検出電極５０-4，５０-5は、それぞれ５つの貫通口２０-1〜２０-5を介して、外部に露出、配線される。
【００３０】
下部固定板３は、センサチップ１と対向する上面の、可動電極４ａと対向する領域に付着防止膜３１ａを備える。同様に、下部固定板３は、上面の、可動電極４ｂと対向する領域に付着防止膜３１ｂを備える。付着防止膜３１ａ，３１ｂは、例えば、固定電極２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂと同じ材料で形成可能である。
【００３１】
（コンタクト部）
以下、可動電極４ａのコンタクト部６１ａの構造を例として説明するが、他の可動電極４ａのコンタクト部６２ａ、可動電極４ｂのコンタクト部６１ｂ，６２ｂ、検出電極部５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂのコンタクト部６３ａ，６４ａ，６３ｂ，６４ｂ、及びフレーム部１１のコンタクト部６５も同様の構造を採用可能である。
【００３２】
コンタクト部６１ａは、エッチングにより形成されたコンタクトホールを有する。例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等の垂直異方性のドライエッチングによりコンタクトホール６０１を形成する場合、コンタクトホール６０１は、図４に示すように、ＳＯＩ基板の上面から、シリコン活性層１１１、埋め込み絶縁層１１２を介して、支持基板１１３まで直線状に貫通する形状となる。
【００３３】
一方、ウェットエッチングによりコンタクトホール６０２を形成する場合は、先ずシリコン活性層１１１を、水酸化カリウム水溶液（ＫＯＨ溶液）、テトラメチルアンモニウム水酸化水溶液（ＴＭＡＨ溶液）等のアルカリ系エッチング液により、シリコン（Ｓｉ）の結晶性を利用した異方性エッチングを行う。シリコン活性層１１１の表面を、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等をエッチングマスクとして、コンタクトホール６０２の形成予定領域以外を保護した状態でエッチングすればよい。アルカリ系のエッチングにより、シリコン活性層１１１が貫通し、埋め込み絶縁層１１２が露出した時点で、エッチング液をフッ酸（ＨＦ）系のエッチング液に変更し、埋め込み絶縁層１１２をエッチングする。シリコン酸化層のウェットエッチングは等方性エッチングとなるため、コンタクトホール６０２は、図５に示すように、ＳＯＩ基板の上面から、シリコン活性層１１１、埋め込み絶縁層１１２を介して、支持基板１１３まで貫通し、埋め込み絶縁層１１２が水平方向へのサイドエッチをされた形状となる。
【００３４】
図６に示すように、ドライエッチングにより形成されたコンタクトホール６０１に、コンタクトプラグ７０を埋め込み、シリコン活性層１１１と、支持基板１１３とを電気的に接続することによりコンタクト部６１ａを構成できる。コンタクトプラグ７０は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）等の金属、或いは多結晶シリコン（Ｓｉ）等の半導体を、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により形成可能である。
【００３５】
一方、図７に示すように、ウェットエッチングにより形成されたコンタクトホール６０２に、スパッタ装置により、アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）等の金属からなるコンタクトプラグ７０１を形成し、シリコン活性層１１１と、支持基板１１３とを電気的に接続することによりコンタクト部６１ａを構成する場合は、図７に示すように、コンタクトプラグ７０１と、埋め込み絶縁層１１２との間に間隙が空いてしまう。温度変化の激しい環境下では、埋め込み絶縁層１１２中の間隙により、断線等の破損が生じる可能性がある。
【００３６】
図８に示すように、コンタクトホール６０２に埋め込み絶縁層１１２との間隙のないようなコンタクトプラグ７０２を形成されたコンタクト部６１ａを構成するには、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）等の金属、或いは多結晶シリコン（Ｓｉ）等の半導体をＣＶＤ法により成膜すればよい。例えば、多結晶シリコン等をＣＶＤ法によりコンタクトプラグ７０２として形成することにより、コンタクトホール６０２が、埋め込み絶縁層１１２をサイドエッチされた形状であっても、コンタクトプラグ７０２との間に間隙が空かず、信頼性の高いコンタクト部を形成可能である。
【００３７】
アルミニウム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）等の金属は、低抵抗であり配線材料としては優れているが、シリコン（Ｓｉ）との接触部ではショットキー障壁により両者間でのオーミック特性が非線形となってしまう。オーミック特性は、熱処理（アニーリング）等により改善させることができる。
【００３８】
また、コンタクトプラグ７０，７０２として多結晶シリコンを用いた場合は、必要に応じてセンサチップ１をなすＳＯＩ基板の導電型と同じ導電型の不純物を拡散させてもよい。
【００３９】
（加速度の検出方法）
以下、実施の形態に係る加速度センサによる加速度の検出方法を説明する。可動電極４ａにｘ方向の加速度が印加された場合、可動電極４ａと、固定電極２１ａ，２２ａとの間の静電容量Ｃ１，Ｃ２も変化する。ここで、ｘ方向の加速度が印加されていないときの可動電極４ａと、固定電極２１ａ，２２ａとの間の静電容量をＣ０とし、加速度の印加によって生じる静電容量の変化分をΔＣとすれば、ｘ方向の加速度が印加されたときの静電容量Ｃ１，Ｃ２は、
Ｃ１＝Ｃ０−ΔＣ …（１）
Ｃ２＝Ｃ０＋ΔＣ …（２）
と表すことができる。
【００４０】
同様に、他方の可動電極４ｂにｘ方向の加速度が印加された場合、可動電極４ｂと各固定電極２１ｂ，２２ｂとの間の静電容量Ｃ３，Ｃ４は、
Ｃ３＝Ｃ０−ΔＣ …（３）
Ｃ４＝Ｃ０＋ΔＣ …（４）
と表すことができる。
【００４１】
静電容量Ｃ１〜Ｃ４の値は、検出電極部５１ａ，５２ａ及び５１ｂ，５２ｂから取出す電圧信号を演算処理することで検出することができる。静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分値ＣＡ（＝Ｃ１−Ｃ２）と、静電容量Ｃ３，Ｃ４の差分値ＣＢ（＝Ｃ３−Ｃ４）との和（±４ΔＣ）を算出すれば、この差分値ＣＡ，ＣＢの和に基づいて、印加されたｘ方向の加速度を検出できる。
【００４２】
一方、可動電極４ａにｚ方向の加速度が印加された場合、ｚ方向の加速度が印加されていないときの可動電極４ａと、固定電極２１ａ，２２ａとの間の静電容量をＣ０とし、加速度の印加によって生じる静電容量の変化分をΔＣとすれば、ｚ方向の加速度が印加されたときの静電容量Ｃ１，Ｃ２は、
Ｃ１＝Ｃ０＋ΔＣ …（５）
Ｃ２＝Ｃ０−ΔＣ …（６）
と表すことができる。
【００４３】
同様に、他方の可動電極４ｂにｚ方向の加速度が印加された場合、可動電極４ｂと各固定電極２１ｂ，２２ｂとの間の静電容量Ｃ３，Ｃ４は、
Ｃ３＝Ｃ０−ΔＣ …（７）
Ｃ４＝Ｃ０＋ΔＣ …（８）
と表すことができる。
【００４４】
静電容量Ｃ１，Ｃ２の差分値ＣＡ（＝Ｃ１−Ｃ２）と、静電容量Ｃ３，Ｃ４の差分値ＣＢ（＝Ｃ３−Ｃ４）との差（±４ΔＣ）を算出すれば、この差分値ＣＡ，ＣＢの差に基づいて、印加されたｚ方向の加速度を検出できる。
【００４５】
本発明の実施の形態に係る加速度センサによれば、それぞれＳＯＩ基板からなる可動電極、フレーム部、検出電極部のシリコン活性層と支持基板とを電気的に接続するコンタクト部を備えるので、各シリコン活性層と支持基板との電位差がなくなり、帯電によるセンサの特性悪化を抑制し、センサの検出精度、信頼度を向上できる。
【００４６】
また、本発明の実施の形態に係る加速度センサによれば、サイドエッチされたコンタクトホールであっても、多結晶シリコン等をＣＶＤ法によりコンタクトプラグとして形成することにより、埋め込み絶縁層に間隙を生じず、断線等の破損の恐れが少ないコンタクト部を構成できる。
【００４７】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００４８】
既に述べた実施の形態においては、可動電極、固定電極間の静電容量の変位から、印加された加速度を検出する静電容量式加速度センサについて説明したが、コンタクト部は、ピエゾ抵抗型加速度センサの、ＳＯＩ基板からなる可動部等に設けても良い。
【００４９】
また、既に述べた実施の形態においては、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等により形成されたコンタクトプラグ７０，７０１，７０２を説明したが、一例であり、コンタクトプラグ７０，７０１，７０２は，めっき法により形成されてもよい。
【００５０】
このように、発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１…センサチップ
２…上部固定板
３…下部固定板
４ａ，４ｂ…可動電極
１０ａ，１０ｂ…窓部
１１…フレーム部
１２…接地電極
２０-1〜２０-5…貫通口
２１ａ，２２ａ，２１ｂ，２２ｂ…固定電極
３１ａ，３１ｂ…付着防止膜
４１ａ，４２ａ，４１ｂ，４２ｂ…ビーム部
４３ａ，４３ｂ…段差部
４４ａ…凹部
４５ａ…補強壁
５０-1，５０-2，５０-4，５０-5…検出電極
５０ａ，５０ｂ…検出電極窓部
５１ａ，５２ａ，５１ｂ，５２ｂ…検出電極部
６１ａ，６２ａ，６１ｂ，６２ｂ，６３ａ，６４ａ，６３ｂ，６４ｂ，６５…コンタクト部
７０，７０１，７０２…コンタクトプラグ
１１１…シリコン活性層
１１２…絶縁層
１１３…支持基板
６０１，６０２…コンタクトホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン活性層、埋め込み絶縁層、支持基板からなるＳＯＩ基板から形成され、前記ＳＯＩ基板の上面から下面へ貫通する窓部を有するフレーム部と、
前記ＳＯＩ基板から形成され、前記窓部の内部に配置される可動電極と、
前記フレーム部のシリコン活性層と前記可動電極のシリコン活性層とを連結し、前記フレーム部に対して前記可動電極を揺動可能に支持するビーム部と、
前記可動電極と対向する面に前記可動電極と離間して配置される固定電極と、
を備え、
前記可動電極及び前記フレーム部が、それぞれ前記シリコン活性層と前記支持基板とを電気的に接続するコンタクト部を備えることを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記コンタクト部は、前記ＳＯＩ基板の上面から、前記シリコン活性層、前記埋め込み絶縁層を介して、前記支持基板まで貫通するコンタクトホールに設けられる、金属からなるコンタクトプラグによって、前記シリコン活性層と前記支持基板とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記コンタクト部は、前記ＳＯＩ基板の上面から、前記シリコン活性層、前記埋め込み絶縁層を介して、前記支持基板まで貫通するコンタクトホールに設けられる、半導体からなるコンタクトプラグによって、前記シリコン活性層と前記支持基板とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項４】
前記コンタクトプラグが、銅からなることを特徴とする請求項２に記載の加速度センサ。
【請求項５】
前記コンタクトプラグが、アルミニウムからなることを特徴とする請求項２に記載の加速度センサ。
【請求項６】
前記コンタクトプラグが、クロムからなることを特徴とする請求項２に記載の加速度センサ。
【請求項７】
前記コンタクトプラグが、多結晶シリコンからなることを特徴とする請求項３に記載の加速度センサ。
【請求項８】
前記多結晶シリコンが、前記ＳＯＩ基板の導電型と同じ導電型であることを特徴とする請求項７に記載の加速度センサ。
【請求項１】
シリコン活性層、埋め込み絶縁層、支持基板からなるＳＯＩ基板から形成され、前記ＳＯＩ基板の上面から下面へ貫通する窓部を有するフレーム部と、
前記ＳＯＩ基板から形成され、前記窓部の内部に配置される可動電極と、
前記フレーム部のシリコン活性層と前記可動電極のシリコン活性層とを連結し、前記フレーム部に対して前記可動電極を揺動可能に支持するビーム部と、
前記可動電極と対向する面に前記可動電極と離間して配置される固定電極と、
を備え、
前記可動電極及び前記フレーム部が、それぞれ前記シリコン活性層と前記支持基板とを電気的に接続するコンタクト部を備えることを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記コンタクト部は、前記ＳＯＩ基板の上面から、前記シリコン活性層、前記埋め込み絶縁層を介して、前記支持基板まで貫通するコンタクトホールに設けられる、金属からなるコンタクトプラグによって、前記シリコン活性層と前記支持基板とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記コンタクト部は、前記ＳＯＩ基板の上面から、前記シリコン活性層、前記埋め込み絶縁層を介して、前記支持基板まで貫通するコンタクトホールに設けられる、半導体からなるコンタクトプラグによって、前記シリコン活性層と前記支持基板とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項４】
前記コンタクトプラグが、銅からなることを特徴とする請求項２に記載の加速度センサ。
【請求項５】
前記コンタクトプラグが、アルミニウムからなることを特徴とする請求項２に記載の加速度センサ。
【請求項６】
前記コンタクトプラグが、クロムからなることを特徴とする請求項２に記載の加速度センサ。
【請求項７】
前記コンタクトプラグが、多結晶シリコンからなることを特徴とする請求項３に記載の加速度センサ。
【請求項８】
前記多結晶シリコンが、前記ＳＯＩ基板の導電型と同じ導電型であることを特徴とする請求項７に記載の加速度センサ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−８０２３（Ｐ２０１２−８０２３Ａ）
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４４６０１（Ｐ２０１０−１４４６０１）
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月１２日（２０１２．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月２５日（２０１０．６．２５）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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