(57)【要約】【課題】検出感度を低下させることなく、大きな物理量が加わった場合にマス部が固定電極に貼り付くことを防止する。【解決手段】マス部５と下ガラス基板４の間には、通常の加速度ではマス部５が下ガラス基板４に接触しないように溝部９が形成されている。マス部５の溝部９の底面との対向面には金属膜１２が形成され、溝部９の底面には金属膜１３が形成されている。金属膜１３は下ガラス基板４に形成されたスルーホール１４においてフリップ実装用バンプ１５に接続されている。このような構成によれば、金属膜１２と金属膜１３間に電圧を印加することによりマス部５を静電気力によって下ガラス基板４側に吸引し、マス部５が固定電極８に貼り付いたとしても固定電極８からマス部５を剥がすことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を上ガラス基板と下ガラス基板により挟持した構成を有し、前記半導体基板は揺動自在に支持されたマス部を有し、前記上ガラス基板の前記マス部との対向面にはマス部に対し所定間隔をあけて固定電極が設けられ、前記下ガラス基板の前記マス部との対向面にはマス部が接触しないように溝部が形成され、物理量が加わることによるマス部の変位に伴う固定電極とマス部との間の静電容量の変化を検出することにより物理量を検出する半導体物理量センサにおいて、前記マス部を前記下ガラス基板側に吸引する吸引手段を備えることを特徴とする半導体物理量センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体物理量センサにおいて、前記吸引手段は、前記溝部底面に形成された第１金属膜と、前記マス部の第１金属膜との対向面に形成された第２金属膜と、前記第１金属膜と前記第２金属膜間に電圧を印加する電圧印加部を備えることを特徴とする半導体物理量センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体物理量センサにおいて、前記吸引手段は、前記溝部底面に形成された電磁石と、前記マス部の電磁石との対向面に形成された磁性体と、前記電磁石に通電する通電部を備えることを特徴とする半導体物理量センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体物理量センサにおいて、前記電磁石の前記磁性体との対向面以外の領域にヨーク部材が設けられていることを特徴とする半導体物理量センサ。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体物理量センサにおいて、前記ヨーク部材が前記半導体基板に接合されていることを特徴とする半導体物理量センサ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のうち、いずれか１項に記載の半導体物理量センサにおいて、前記固定電極は弾性部材を介して前記上ガラス基板の前記マス部との対向面に設けられていることを特徴とする半導体物理量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定電極と可動電極間の静電容量を検出することにより加速度等の物理量を検出する半導体物理量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、揺動自在に支持されたマス部と、マス部に対向配置された固定電極とを備える半導体物理量センサが知られている（特許文献１参照）。このような半導体物理量センサによれば、物理量が加わることに伴うマス部の変位を固定電極とマス部間の静電容量の変化として検出することにより加速度や角速度等の物理量を検出することができる。
【特許文献１】特開2001-308347号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の半導体物理量センサでは、固定電極とマス部間の距離が短く、またマス部はビーム部を介してフレーム部に揺動自在に支持されることにより中空に浮遊している状態にある。このため従来の半導体物理量センサによれば、マス部に大きな物理量が加わった場合、マス部が固定電極に貼り付いてしまい、物理量を検出することができなくなる。なおこのような問題が発生することを防止するために、固定電極とマス部間の距離を長くする方法が考えられるが、半導体物理量センサの検出感度はこの距離に反比例することから、この方法を用いた場合には半導体物理量センサの検出感度が低下してしまう。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、検出感度を低下させることなく、大きな物理量が加わった場合にマス部が固定電極に貼り付くことを防止可能な半導体物理量センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る半導体物理量センサは、半導体基板を上ガラス基板と下ガラス基板により挟持した構成を有し、半導体基板は揺動自在に支持されたマス部を有し、上ガラス基板のマス部との対向面にはマス部に所定間隔をあけて固定電極が設けられ、下ガラス基板のマス部との対向面にはマス部が接触しないように溝部が形成され、物理量が加わることによるマス部の変位に伴う固定電極とマス部との間の静電容量の変化を検出することにより物理量を検出する半導体物理量センサにおいて、マス部を下ガラス基板側に吸引する吸引手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る半導体物理量センサによれば、マス部が固定電極に貼り付いたとしても吸引手段により固定電極からマス部を剥がすことができるので、検出感度を低下させることなく、大きな物理量が加わった場合にマス部が固定電極に貼り付くことを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図１，図２を参照して、本発明の実施形態となる半導体物理量センサの構成について説明する。なお図１は図２に示す線分ＡＡにおける半導体物理量センサの断面図を示し、図２は半導体物理量センサを構成するセンサチップの平面図を示す。
【０００８】
本発明の実施形態となる半導体物理量センサは、シリコン基板により形成されたセンサチップ２と、このセンサチップ２を上下からカバーして封止する上ガラス基板３及び下ガラス基板４とにより構成されている。センサチップ２は、半導体微細加工により形成されたマス部５、ビーム部６を介してマス部６を揺動自在に支持するフレーム部７とを備える。上ガラス基板３は、マス部５の中心付近の対向する位置に固定電極８を備え、固定電極８は上ガラス基板３に形成されたスルーホール１０において取出電極１１に接続されている。この半導体物理量センサでは、物理量が印加されるのに伴いビーム部６が変形することで固定電極８とマス部５間の間隔が変化し、この変化により両電極間に発生する静電容量の変化を静電容量―電圧変換用のＩＣで電圧に変換することで物理量の大きさを検出することができる。
【０００９】
本実施形態では、マス部５と下ガラス基板４の間には、通常の加速度ではマス部５が下ガラス基板４に接触しないように溝部９が形成されている。マス部５の溝部９の底面との対向面には金属膜１２が形成され、溝部９の底面には金属膜１３が形成されている。金属膜１３は下ガラス基板４に形成されたスルーホール１４においてフリップ実装用バンプ１５に接続されている。このような構成によれば、金属膜１２と金属膜１３間に電圧を印加することによりマス部５を静電気力によって下ガラス基板４側に吸引し、マス部５が固定電極８に貼り付いたとしても固定電極８からマス部５を剥がすことができる。従って本実施形態によれば、検出感度を低下させることなく、大きな物理量が加わった場合にマス部５が固定電極８に貼り付くことを防止できる。
【００１０】
なお本実施形態では、静電気力によってマス部５を下ガラス基板４側に吸引したが、電磁力を利用してマス部５を下ガラス基板４側に吸引してもよい。すなわち図３に示すように、マス部５の溝９底面との対向面に磁性体１６を設け、溝部９底面に電磁石１７を設け、電磁石１７に通電することによって磁性体１６に対する電磁石１７の電磁力によりマス部５を下ガラス基板４側に吸引するようにしてもよい。またこの場合、図４に示すように、電磁石１７の磁性体１６との対向面以外の領域にヨーク部材１８を設けることにより電磁石１７の吸引力を向上させるようにしてもよい。さらにこの場合、図５に示すように、弾性部材１９を介して上ガラス基板３のマス部５との対向面に固定電極８を設けることによりマス部５が固定電極８に貼り付くことを防止するようにしてもよい。またこの場合、図６に示すように、ヨーク部材１８をセンサチップ２に接合することにより下ガラス基板４を不要にして軽量小型化を実現してもよい。
【００１１】
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態となる半導体物理量センサの構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す半導体物理量センサを形成するセンサチップの構成を示す平面図である。
【図３】本発明の他の実施形態となる半導体物理量センサの構成を示す断面図である。
【図４】図３に示す半導体物理量センサの変形例の構成を示す断面図である。
【図５】図４に示す半導体物理量センサの変形例の構成を示す断面図である。
【図６】図５に示す半導体物理量センサの変形例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１３】
２：センサチップ
３：上ガラス基板
４：下ガラス基板
５：マス部
６：ビーム部
７：フレーム部
８：固定電極
９：溝部
１０，１４：スルーホール
１１：取出電極
１２，１３：金属膜
１５：フリップ実装用バンプ
１６：磁性体
１７：電磁石
１８：ヨーク部材
１９：弾性部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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