(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の上方に配置された両持ち梁部と、
前記両持ち梁部に設けられ、重心を両持ち梁部の軸線上からズラすための重り部と、
前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てた状態で前記両持ち梁部の両側からそれぞれ突設され、半導体基板の表面に垂直な加速度に伴って半導体基板との距離が互いに逆相で変位する第１および第２のゲート電極部と、
前記半導体基板に不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度による前記第１のゲート電極部との距離の変化により、流れる電流が変化する第１のソース・ドレイン部と、
前記半導体基板に不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度による前記第２のゲート電極部との距離の変化により、流れる電流が変化する第２のソース・ドレイン部と
を備えることを特徴とする半導体加速度センサ。
【請求項２】
半導体基板と、
前記半導体基板の上に配置された両持ち梁構造の可動部と、
前記可動部に前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てた状態で設けられ、半導体基板の表面に平行な加速度検出方向に対し直交する方向に延びる帯状のゲート電極部と、
前記ゲート電極部の下方での前記半導体基板における前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度検出方向への前記ゲート電極部の変位により、流れる電流が変化する第１のソース・ドレイン部と、
前記ゲート電極部の下方での前記半導体基板における前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度検出方向への前記ゲート電極部の変位により、流れる電流が前記第１のソース・ドレイン部での電流とは逆相で変化する第２のソース・ドレイン部と
を備えることを特徴とする半導体加速度センサ。
【請求項３】
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両持ち梁状部によって支えられ、前記半導体基板の表面に平行な加速度検出方向において対向する面を有するゲート電極部と、
前記ゲート電極部の下方での前記半導体基板における前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度検出方向への前記ゲート電極部の一方の対向面の変位により、流れる電流が変化する第１のソース・ドレイン部と、
前記ゲート電極部の下方での前記半導体基板における前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度検出方向への前記ゲート電極部の他方の対向面の変位により、流れる電流が前記第１のソース・ドレイン部での電流とは逆相で変化する第２のソース・ドレイン部と
を備えることを特徴とする半導体加速度センサ。
【請求項４】
半導体基板と、
前記半導体基板の上に配置された両持ち梁構造の可動部と、
前記可動部に前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てた状態で設けられ、半導体基板の表面に平行な加速度検出方向に延びる帯状の第１のゲート電極部と、  前記可動部に前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てた状態で設けられ、半導体基板の表面に平行な加速度検出方向において前記第１のゲート電極部とは反対の向きに延びる帯状の第２のゲート電極部と、
前記第１のゲート電極部の下方での前記半導体基板における前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度検出方向への前記第１のゲート電極部の変位により、流れる電流が変化する第１のソース・ドレイン部と、
前記第２のゲート電極部の下方での前記半導体基板における前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度検出方向への前記第２のゲート電極部の変位により、流れる電流が前記第１のソース・ドレイン部での電流とは逆相で変化する第２のソース・ドレイン部と
を備えることを特徴とする半導体加速度センサ。
【請求項５】
半導体基板にそれぞれ不純物拡散層よりなるソース・ドレイン部として形成された固定電極と、前記半導体基板の表面に垂直および平行な方向にそれぞれ変位可能な可動部の前記固定電極と一部が対向する位置にゲート電極部として設けられた可動電極部とを備え、前記半導体基板に印加される加速度に応じて前記可動電極部が変位するときの前記固定電極間に流れる電流量の変化に基づいて同半導体基板に印加される加速度の検出を行なう半導体加速度センサにおいて、
前記可動部は、両持ち梁状部によって前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて配設されてなるとともに、
前記固定電極は、前記可動電極部の変位量に応じてその間を流れる電流が変化する第１の固定電極と、同可動電極部の変位量に応じてその間を流れる電流が前記第１の固定電極間に流れる電流とは逆相で変化する第２の固定電極とからなり、
これら第１の固定電極間および第２の固定電極間に流れる電流の差動成分の検出に基づいて前記加速度の検出を行なう
ことを特徴とする半導体加速度センサ。
【請求項６】
前記可動電極部は、前記半導体基板の表面に平行な加速度検出方向に延伸する帯状の第１の可動電極部と、同半導体基板の表面に平行な加速度検出方向において前記第１の可動電極部とは反対の向きに延伸する帯状の第２の可動電極部とからなり、
前記第１の固定電極を形成するソース・ドレイン部は、前記第１の可動電極部の下方に、同第１の可動電極部の延伸方向に対して直交する方向に並設されてなり、
前記第２の固定電極を形成するソース・ドレイン部は、前記第２の可動電極部の下方に、同第２の可動電極部の延伸方向に対して直交する方向に並設されてなる
請求項５に記載の半導体加速度センサ。
【請求項７】
前記可動電極部は、前記半導体基板の表面に平行な加速度検出方向に対して直交する方向に延伸された単一の可動電極部からなり、
前記第１および第２の固定電極をそれぞれ形成するソース・ドレイン部は、前記単一の可動電極部の下方に、同可動電極部の延伸方向と同一方向にそれぞれ並設されてなる
請求項５に記載の半導体加速度センサ。
【請求項８】
前記可動部は、それ自体が前記ゲート電極部を形成するとともに、その中央がくり抜かれた開口部を有し、
前記第１の固定電極を形成するソース・ドレイン部は、前記開口部の前記半導体基板の表面に平行な加速度検出方向に直交する第１の辺の下方に、該第１の辺と平行に並設されてなり、
前記第２の固定電極を形成するソース・ドレイン部は、前記開口部の前記第１の辺と対向する第２の辺の下方に、該第２の辺と平行に並設されてなる
請求項５に記載の半導体加速度センサ。
【請求項９】
前記開口部の前記半導体基板の表面に平行な加速度検出方向に直交して対向する第１および第２の辺にはそれぞれ、同加速度検出方向と直交する方向に位相を変えて且つ、加速度検出方向に突設された第１および第２の可動電極部が設けられてなり、
前記第１および第２の固定電極をそれぞれ形成するソース・ドレイン部は、前記位相を変えて突設された前記第１および第２の可動電極部の下方に一列に配列されるかたちで並設されてなる
請求項８に記載の半導体加速度センサ。
【請求項１０】
前記一列に配列されて前記第１および第２の固定電極をそれぞれ形成するソース・ドレイン部の中央の２つが１つのソース・ドレイン部として共通電極化されてなる
請求項９に記載の半導体加速度センサ。
【請求項１１】
前記第１および第２の固定電極をそれぞれ形成するソース・ドレイン部は、前記加速度検出方向に直交する方向において互いにその離間距離が徐変されるかたちで配設されてなる
請求項５〜１０のいずれか一項に記載の半導体加速度センサ。
【請求項１２】
前記可動部には、前記半導体基板の表面に垂直な加速度検出方向に対し直交する方向に直線的に延伸されるかたちで前記両持ち梁状部が形成され、且つ、該両持ち梁状部の軸線に直交する方向に前記半導体基板との距離が互いに逆相で変化するかたちで前記可動電極部としての第１および第２の可動電極部が突設されてなるとともに、これら第１および第２の可動電極部の一方の端部には、当該可動部の重心を前記軸線上からずらすための重り部が形成されてなり、
前記第１および第２の固定電極をそれぞれ形成するソース・ドレイン部は、前記突設された第１および第２の可動電極部の各々下方に、それら第１および第２の可動電極部の突設方向に対して直交する方向に並設されてなる
請求項５に記載の半導体加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体加速度センサに係り、詳しくは、ＭＩＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）型の半導体加速度センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用の加速度センサにおいて低加速度レベル、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いている方式として半導体加速度センサが有望視されており、そ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いている方式として、特開平２−１３４５７０号公報に開示された静電容量式加速度センサや、特開平４−２５７６４号公報に開示されたＭＩＳＦＥＴ型加速度センサがある。そして、この中でも特に小型化が可能なものとして、後者のＭＩＳＦＥＴ型加速度センサが有望視されている。図３９，４０は特開平４−２５７６４号公報に示されたＭＩＳＦＥＴ型加速度センサを示す図である。これは、加速度検出基板９１に梁状部を介して保持されたゲート電極９３が加速度に伴って上下運動すると、Ｐ型半導体基板９２内に形成されるチャネル領域のキャリア密度が変化し、ソース・ドレイン間に流れる電流量が増減することを利用して加速度を検出するものである。尚、図中、９４はカンチレバー、９５はソース電極、９６はドレイン電極、９７は溝、９８，９９，１００は配線、１０１はパッケージである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図３９，４０に示された従来のＭＩＳＦＥＴ型加速度センサはゲート電極９３を取り付けたカンチレバー９４が一本の梁状部によって加速度検出基板９１に保持されているため、梁状部がねじれた場合に検出誤差が大きくなってしまうという問題が生じた。即ち、静電容量式加速度センサでは二枚の電極間に加速度を検出する可動電極が取り付けられた構造になっているため、可動電極がねじれた場合においてもその変化が相殺されて問題とならないが、ＭＩＳＦＥＴ型加速度センサにおいて可動電極のねじれが生じた場合、検出誤差や誤作動を引き起こしてしまう。
【０００４】
そこで、この発明の目的は、ゲート電極部を半導体基板に対して平行に保つことができるＭＩＳＦＥＴ型加速度センサを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、半導体基板と、前記半導体基板の上方に配置された両持ち梁部と、前記両持ち梁部に設けられ、重心を両持ち梁部の軸線上からズラすための重り部と、前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てた状態で前記両持ち梁部の両側からそれぞれ突設され、半導体基板の表面に垂直な加速度に伴って半導体基板との距離が互いに逆相で変位する第１および第２のゲート電極部と、前記半導体基板に不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度による前記第１のゲート電極部との距離の変化により、流れる電流が変化する第１のソース・ドレイン部と、前記半導体基板に不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度による前記第２のゲート電極部との距離の変化により流れる電流が変化する第２のソース・ドレイン部とを備える半導体加速度センサをその要旨とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、半導体基板と、前記半導体基板の上に配置された両持ち梁構造の可動部と、前記可動部に前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てた状態で設けられ、半導体基板の表面に平行な加速度検出方向に対し直交する方向に延びる帯状のゲート電極部と、前記ゲート電極部の下方での前記半導体基板における前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度検出方向への前記ゲート電極部の変位により、流れる電流が変化する第１のソース・ドレイン部と、前記ゲート電極部の下方での前記半導体基板における前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度検出方向への前記ゲート電極部の変位により、流れる電流が前記第１のソース・ドレイン部での電流とは逆相で変化する第２のソース・ドレイン部とを備える半導体加速度センサをその要旨とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、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両持ち梁状部によって支えられ、前記半導体基板の表面に平行な加速度検出方向において対向する面を有するゲート電極部と、前記ゲート電極部の下方での前記半導体基板における前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度検出方向への前記ゲート電極部の一方の対向面の変位により、流れる電流が変化する第１のソース・ドレイン部と、前記ゲート電極部の下方での前記半導体基板における前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度検出方向への前記ゲート電極部の他方の対向面の変位により、流れる電流が前記第１のソース・ドレイン部での電流とは逆相で変化する第２のソース・ドレイン部とを備える半導体加速度センサをその要旨とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、半導体基板と、前記半導体基板の上に配置された両持ち梁構造の可動部と、前記可動部に前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てた状態で設けられ、半導体基板の表面に平行な加速度検出方向に延びる帯状の第１のゲート電極部と、前記可動部に前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てた状態で設けられ、半導体基板の表面に平行な加速度検出方向において前記第１のゲート電極部とは反対の向きに延びる帯状の第２のゲート電極部と、前記第１のゲート電極部の下方での前記半導体基板における前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度検出方向への前記第１のゲート電極部の変位により、流れる電流が変化する第１のソース・ドレイン部と、前記第２のゲート電極部の下方での前記半導体基板における前記加速度検出方向に対し直交方向に並設され、かつ、加速度検出方向に延びる不純物拡散層を形成することで構成され、前記加速度検出方向への前記第２のゲート電極部の変位により、流れる電流が前記第１のソース・ドレイン部での電流とは逆相で変化する第２のソース・ドレイン部とを備える半導体加速度センサをその要旨とする。
請求項５に記載の発明は、半導体基板にそれぞれ不純物拡散層よりなるソース・ドレイン部として形成された固定電極と、前記半導体基板の表面に垂直および平行な方向にそれぞれ変位可能な可動部の前記固定電極と一部が対向する位置にゲート電極部として設けられた可動電極部とを備え、前記半導体基板に印加される加速度に応じて前記可動電極部が変位するときの前記固定電極間に流れる電流量の変化に基づいて同半導体基板に印加される加速度の検出を行なう半導体加速度センサとして、前記可動部は、両持ち梁状部によって前記半導体基板の上方に所定の間隔を隔てて配設されてなるとともに、前記固定電極は、前記可動電極部の変位量に応じてその間を流れる電流が変化する第１の固定電極と、同可動電極部の変位量に応じてその間を流れる電流が前記第１の固定電極間に流れる電流とは逆相で変化する第２の固定電極とからなり、これら第１の固定電極間および第２の固定電極間に流れる電流の差動成分の検出に基づいて前記加速度の検出を行なうことをその要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の半導体加速度センサにおいて、前記可動電極部は、前記半導体基板の表面に平行な加速度検出方向に延伸する帯状の第１の可動電極部と、同半導体基板の表面に平行な加速度検出方向において前記第１の可動電極部とは反対の向きに延伸する帯状の第２の可動電極部とからなり、前記第１の固定電極を形成するソース・ドレイン部は、前記第１の可動電極部の下方に、同第１の可動電極部の延伸方向に対して直交する方向に並設されてなり、前記第２の固定電極を形成するソース・ドレイン部は、前記第２の可動電極部の下方に、同第２の可動電極部の延伸方向に対して直交する方向に並設されてなることをその要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の半導体加速度センサにおいて、前記可動電極部は、前記半導体基板の表面に平行な加速度検出方向に対して直交する方向に延伸された単一の可動電極部からなり、前記第１および第２の固定電極をそれぞれ形成するソース・ドレイン部は、前記単一の可動電極部の下方に、同可動電極部の延伸方向と同一方向にそれぞれ並設されてなることをその要旨とする。
請求項８に記載の発明は、請求項５に記載の半導体加速度センサにおいて、前記可動部は、それ自体が前記ゲート電極部を形成するとともに、その中央がくり抜かれた開口部を有し、前記第１の固定電極を形成するソース・ドレイン部は、前記開口部の前記半導体基板の表面に平行な加速度検出方向に直交する第１の辺の下方に、該第１の辺と平行に並設されてなり、前記第２の固定電極を形成するソース・ドレイン部は、前記開口部の前記第１の辺と対向する第２の辺の下方に、該第２の辺と平行に並設されてなることをその要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の半導体加速度センサにおいて、前記開口部の前記半導体基板の表面に平行な加速度検出方向に直交して対向する第１および第２の辺にはそれぞれ、同加速度検出方向と直交する方向に位相を変えて且つ、加速度検出方向に突設された第１および第２の可動電極部が設けられてなり、前記第１および第２の固定電極をそれぞれ形成するソース・ドレイン部は、前記位相を変えて突設された前記第１および第２の可動電極部の下方に一列に配列されるかたちで並設されてなることをその要旨とする。
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の半導体加速度センサにおいて、前記一列に配列されて前記第１および第２の固定電極をそれぞれ形成するソース・ドレイン部の中央の２つが１つのソース・ドレイン部として共通電極化されてなることをその要旨とする。
請求項１１に記載の発明は、請求項５〜１０のいずれか一項に記載の半導体加速度センサにおいて、前記第１および第２の固定電極をそれぞれ形成するソース・ドレイン部は、前記加速度検出方向に直交する方向において互いにその離間距離が徐変されるかたちで配設されてなることをその要旨とする。
請求項１２に記載の発明は、請求項５に記載の半導体加速度センサにおいて、前記可動部には、前記半導体基板の表面に垂直な加速度検出方向に対し直交する方向に直線的に延伸されるかたちで前記両持ち梁状部が形成され、且つ、該両持ち梁状部の軸線に直交する方向に前記半導体基板との距離が互いに逆相で変化するかたちで前記可動電極部としての第１および第２の可動電極部が突設されてなるとともに、これら第１および第２の可動電極部の一方の端部には、当該可動部の重心を前記軸線上からずらすための重り部が形成されてなり、前記第１および第２の固定電極をそれぞれ形成するソース・ドレイン部は、前記突設された第１および第２の可動電極部の各々下方に、それら第１および第２の可動電極部の突設方向に対して直交する方向に並設されてなることをその要旨とする。
【００１６】
【作用】
請求項１に記載の発明によれば、重り部にて重心が両持ち梁部の軸線上からズレており、半導体基板の表面に垂直な加速度が加わると、両持ち梁部にねじりが発生して各ゲート電極部における半導体基板との距離が互いに逆相で変位する。その結果、各ゲート電極部に対応して設けられたソース・ドレイン部におけるドレイン電流が逆相で変化し、その電流を差動回路にて検出することができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、加速度が加わると、半導体基板の表面に平行な加速度検出方向にゲート電極部が変位し、第１のソース・ドレイン部を流れる電流と第２のソース・ドレイン部を流れる電流とが互いに逆相にて変化する。又、本構成では、第１のソース・ドレイン部と第２のソース・ドレイン部とが接近して配置される。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、加速度が加わると、半導体基板の表面に平行な加速度検出方向にゲート電極部が変位し、第１のソース・ドレイン部を流れる電流と第２のソース・ドレイン部を流れる電流とが互いに逆相にて変化する。又、本構成では、第１のソース・ドレイン部と第２のソース・ドレイン部とが接近して配置される。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、加速度が加わると、半導体基板の表面に平行な加速度検出方向に第１および第２のゲート電極部が変位し、第１のソース・ドレイン部を流れる電流と第２のソース・ドレイン部を流れる電流とが互いに逆相にて変化する。又、本構成では、第１のソース・ドレイン部と第２のソース・ドレイン部とが接近して配置される。
請求項５〜１１に記載の発明によれば、半導体基板の表面に加速度が加わると、第１のソース・ドレイン部を流れる電流と第２のソース・ドレイン部を流れる電流とが互いに逆相にて変化する。そして、この第１のソース・ドレイン部間の電流と第２のソース・ドレイン部間の電流とが差動回路にて差動で検出される。このように差動回路で加速度を検出できるので検出精度が向上する。
【００２０】
特に、請求項１１に記載の発明によれば、加速度が加わると半導体基板の表面に平行な加速度検出方向にゲート電極部が変位するが、その変位に伴いソース・ドレイン部での加速度検出方向に直交するチャネル長も変化し、ソース・ドレイン間を等距離にした場合に比べドレイン電流の変化が大きくなる。
一方、請求項１２に記載の発明によれば、重り部にて重心が両持ち梁部の軸線上からズレており、半導体基板の表面に垂直な加速度が加わると、両持ち梁部にねじりが発生して各ゲート電極部における半導体基板との距離が互いに逆相で変位する。その結果、各ゲート電極部に対応して設けられたソース・ドレイン部におけるドレイン電流が逆相で変化し、その電流を差動回路にて検出することができる。
【００２１】
【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。
【００２２】
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断面を示し、図４には図１のＣ−Ｃ断面を示し、図５には図１のＤ−Ｄ断面を示す。
【００２３】
半導体基板としてのＰ型シリコン基板１にはゲート絶縁膜としてのシリコン窒化膜２が全面に形成されている。このシリコン窒化膜２は基板表面のリーク電流を低減するとともにトランジスタ特性の経時変化を抑制するためのものである。シリコン窒化膜２の上には所定の厚みを有するシリコン酸化膜３，４が形成されている。このシリコン酸化膜３，４は帯状をなし、直線的にかつ互いに平行に延設されている。シリコン酸化膜３，４上にはポリシリコン薄膜よりなる可動部５が架設されている。この可動部５は、アンカー部６，７と梁部８，９，１０，１１と重り部１２とゲート電極部としての可動電極部１３，１４とからなり、梁部８，９，１０，１１と重り部１２と可動電極部１３，１４とがシリコン基板１（シリコン窒化膜２）の上方に所定の間隔を隔てて配置されている。シリコン酸化膜３，４上には、このシリコン酸化膜３，４と同一寸法のアンカー部６，７が配置され、アンカー部６，７から帯状の梁部８，９，１０，１１が延び、四角形状の重り部１２が支持されている。重り部１２には長方形状の可動電極部１３，１４が相反する方向に突設されている。つまり、可動電極部１３，１４は両持ち梁状部（梁部８，９，１０，１１）によって支えられ、シリコン基板１の表面に垂直な方向と平行な方向とに変位できるようになっている。
【００２４】
図４に示すように、可動部５の可動電極部１４の下方でのシリコン基板１には、可動電極部１４に対しその両側にＮ型不純物拡散層よりなるソース・ドレイン部としての固定電極１５，１６が形成されている。同様に、図１に示すように、可動部５の可動電極部１３の下方でのシリコン基板１には、可動電極部１３に対しその両側にＮ型不純物拡散層よりなるソース・ドレイン部としての固定電極１７，１８が形成されている。図４に示すように、シリコン基板１における固定電極１５，１６間にはチャネル領域１９が形成され、同チャネル領域１９はシリコン基板１と可動電極部１４との間に電圧を印加することにより生じたものである。そして、固定電極１５，１６間に電圧を印加することによりこのチャネル領域１９にドレイン電流が流れる。同様に、シリコン基板１における固定電極１７，１８間にはチャネル領域（図示略）が形成され、同チャネル領域はシリコン基板１と可動電極部１３との間に電圧を印加することにより生じたものである。そして、固定電極１７，１８間に電圧を印加することによりこのチャネル領域にドレイン電流が流れる。
【００２５】
可動部５のアンカー部６の上には層間絶縁膜２０が形成され、その層間絶縁膜２０には開口部２１が形成されている（図１，２参照）。この開口部２１内にはアルミ配線２２が形成され、アルミ配線２２と可動部５との電気的コンタクトがとられている。アルミ配線２２は、図１，３に示すように、層間絶縁膜２０上を延設され、さらに、シリコン基板１上に延びている。
【００２６】
図１に示すように、可動部５の各梁部８，９，１０，１１における重り部１２の近接位置には、それぞれ可動範囲制限部材としてのブリッジ２３が配置されている。図５に示すように、ブリッジ２３は全体として帯状をなし、アルミよりなる。又、ブリッジ２３はアンカー部２４とストッパ部２５とからなる。アンカー部２４がシリコン基板１に固定されるとともに、ストッパ部２５が梁部８，９，１０，１１の周囲に所定間隔を隔てて配置されている。つまり、基板表面に平行な方向と垂直な方向に所定の間隔を隔てて配置されている。そして、このブリッジ２３により梁部８，９，１０，１１の可動範囲が制限されている。
【００２７】
又、シリコン基板１の表面には、可動部５と対向した部分での固定電極１５，１６，１７，１８のない領域においてＮ型不純物拡散層よりなる下部電極２６が形成されている。この下部電極２６は可動部５の電位と等電位に保たれており、シリコン基板１と可動部５との間で発生する静電気力を抑えるものである。又、上記ブリッジ２３は下部電極２６と接続されており、下部電極２６とブリッジ２３は等電位である。
【００２８】
シリコン基板１における可動部５の配置領域の周辺には周辺回路（図示略）が形成されている。そして、周辺回路とアルミ配線２２とが接続されるとともに、周辺回路と固定電極１５，１６，１７，１８とが電気的に接続され、さらに、周辺回路と下部電極２６とが電気的に接続されている。
【００２９】
次に、この半導体加速度センサの動作を説明する。
可動部５とシリコン基板１との間、および固定電極１５，１６（１７，１８）間に電圧をかけると、チャネル領域１９が形成され、固定電極１５，１６（１７，１８）間に電流が流れる。ここで、本加速度センサが加速度を受けて、図１に示すＸ＋  方向（基板１の表面に平行な方向）に可動電極部１３，１４（可動部５）が変位した場合には、固定電極間のチャネル領域の面積（トランジスタでいうチャネル幅）が変わることにより、固定電極１５，１６に流れる電流は減少し、固定電極１７，１８に流れる電流は増大する。又、図１に示すＸ−  方向（基板１の表面に平行な方向）に可動電極部１３，１４（可動部５）が変位した場合には、固定電極間のチャネル領域の面積（トランジスタでいうチャネル幅）が変わることにより、固定電極１５，１６に流れる電流は増加し、固定電極１７，１８に流れる電流は減少する。一方、本加速度センサが加速度を受けて、図４に示すＺ方向（基板１の表面に垂直な方向）に可動電極部１３，１４が変位した場合には、電界強度の変化によってチャネル領域１９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。
【００３０】
このように本加速度センサは、加速度による可動電極部１３，１４と固定電極１５，１６，１７，１８との相対的位置の変化により固定電極１５，１６間と固定電極１７，１８間に流れる電流が変化し、この電流変化の大きさ、位相により二次元の加速度を検出することができる。
【００３１】
又、ブリッジ２３を設けたことにより可動部５の可動範囲が制限されている。よって、通常の加速度範囲であれば、正常に加速度センサとして作用する。又、製造時の落下等により過大な力（加速度）が加わった場合には可動部５はその衝撃力により過大変形しようとするがブリッジ２３によりその過大変形が基板表面に平行および垂直方向ともに抑えられ過大な力（加速度）による梁部８，９，１０，１１の破壊が回避される。
【００３２】
次に、加速度センサの製造工程を、図６〜図１２を用いて説明する。尚、図６（ａ），図７（ａ），図８（ａ），図９（ａ），図１０（ａ），図１１（ａ），図１２（ａ）は、図１におけるＡ−Ａ断面での製造工程を示し、図６（ｂ），図７（ｂ），図８（ｂ），図９（ｂ），図１０（ｂ），図１１（ｂ），図１２（ｂ）は、図１におけるＢ−Ｂ断面での製造工程を示す。
【００３３】
図６（ａ），（ｂ）に示すように、Ｐ型シリコン基板２７を用意し、その表面の所定領域にＮ型不純物拡散層よりなる下部電極２８並びに図１に示す不純物拡散層よりなる固定電極１５，１６，１７，１８を形成するとともに、シリコン基板１の表面にシリコン窒化膜２９を全面に形成する。そして、図７（ａ），（ｂ）に示すように、シリコン基板２７の全面にシリコン酸化膜３０を堆積する。さらに、図８（ａ），（ｂ）に示すように、シリコン基板２７の全面に可動部３１となるポリシリコン薄膜を堆積し、所定の形状にパターニングする。
【００３４】
引き続き、図９（ａ），（ｂ）に示すように、シリコン基板２７の全面にＰＳＧ等よりなる層間絶縁膜３２を堆積する。そして、図１０（ａ），（ｂ）に示すように、層間絶縁膜３２における可動部３１へのコンタク箇所に開口部３３を形成するとともに、ブリッジ形成箇所における層間絶縁膜３２およびシリコン酸化膜３０およびシリコン窒化膜２９に開口部３４を形成する。
【００３５】
さらに、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、開口部３３，３４の中を含む層間絶縁膜３２の上に、図１でのゲート電極配線２２およびブリッジ２３となるアルミ薄膜３５を堆積し、所定の形状にパターニングする。そして、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、所定領域のシリコン酸化膜３０及び層間絶縁膜３２を残してシリコン酸化膜３０及び層間絶縁膜３２を犠牲層としてエッチング除去する。このとき、図５に示すように、梁部８，９，１０，１１とブリッジ２３との間にあったシリコン酸化膜３０並びに層間絶縁膜３２が除去され、梁部８，９，１０，１１とブリッジ２３との間に空間が形成される。
【００３６】
引き続き、可動部３１の下のシリコン酸化膜３０を犠牲層としてエッチング除去して図２，３に示すように、可動部を可動状態にする。
このように本実施例では、可動電極部１３，１４を両持ち梁にて保持しているので、可動電極部１３，１４をシリコン基板１に対し平行に保つことができる。。その結果、可動電極部１３，１４に対し基板表面に垂直および平行な方向に加速度が加わった場合でも可動電極部１３，１４とシリコン基板１の表面とを平行に保つことができる。よって、固定電極１５，１６間および固定電極１７，１８間に流れる電流の変化を所望の値にでき、極めて正確に加速度検出を行うことができる。
【００３７】
又、ブリッジ２３を設けたことにより可動電極部１３，１４（可動部５）の可動範囲を制限することができる。従って、可動電極部１３，１４（可動部５）に対して基板表面に平行な方向だけでなく垂直な方向に突発的に大きな力（加速度）が加わっても、梁部８〜１１が破損したり曲がってしまうことがない。よって耐久性に優れ、常に安定した正確な加速度検出を行うことができる。
【００３８】
さらに、可動電極部１３，１４の配線２２とブリッジ２３とを同一材料（アルミ）にて同時に形成するようにしたので、プロセスを増やすことなく容易にブリッジ２３を形成することができる。
【００３９】
本実施例の応用例を以下に説明する。
上記実施例では可動電極部（ゲート電極部）１３，１４の配線とブリッジ（可動範囲制限部材）２３とを同一部材にて同時に形成したが、固定電極（ソース・ドレイン部）１５，１６，１７，１８の配線とブリッジ２３とを同一部材にて同時に形成したり、可動電極部１３，１４の配線および固定電極１５，１６，１７，１８の配線とブリッジ２３とを同一部材にて同時に形成してもよい。
【００４０】
又、４本の梁部のそれぞれに可動範囲制限部材であるブリッジ２３を配置したが、ブリッジ２３の形状，構成位置，数等は任意に変更することができ、例えば図１３のように二箇所のみとしてもよいし、図１４のように重り部１２全体を覆う構造としてもよい。
【００４１】
又、図１５に示すように、Ｐ型シリコン基板１上に可動部５の梁部８〜１１と所定の間隔を隔ててサイドストッパ３６（可動範囲制限部材）を取り付けてもよい。このサイドストッパ３６はアルミ又はポリシリコンよりなり、可動電極部１３，１４のアルミ配線又は梁状部と同時に形成されたものである。このように、サイドストッパ３６を設けたことにより可動部５の可動範囲を制限することができる。従って、可動部５に対して基板表面に平行な方向に突発的に大きな加速度が加わっても、梁部８〜１１が破損したり曲がってしまうことがない。よって、耐久性に優れ、常に安定した正確な加速度検出を行うことができる。又、サイドストッパ３６はアルミ配線又はポリシリコンを形成する過程で同時に形成されるため、サイドストッパ３６を形成するために特別な工程を増加する必要はない。尚、図１５において、サイドストッパ３６は４本の梁部の外側近傍にそれぞれ一個づつ（計４個）形成しているが、形成する位置，数は任意に変更しても構わず、例えば図１６のように４本の梁部８，９，１０，１１の内側近傍にそれぞれ一個づつ（計４個）配置したり、図１７のように内側と外側にそれぞれ一個づつ（計８個）配置したり、図１８のように可動部５の変位方向にそれぞれ一個（計２個）配置してもよい。
【００４２】
さらに、図１９に示すように重り部１２の内部にセンターストッパ３７を形成させても同様な効果を得ることができる。
（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。
【００４３】
図２０は、本実施例の半導体加速度センサの平面図を示す。又、図２１には図２０のＥ−Ｅ断面を示し、図２２には図２０のＦ−Ｆ断面を示す。
半導体基板としてのＰ型シリコン基板４１上にはシリコン酸化膜４２，４３が離間して配置され、そのシリコン酸化膜４２，４３上に可動部４４が架設されている。可動部４４は、両持ち梁部としての梁部４５と、第１のゲート電極部としての可動電極部４７と、第２のゲート電極部としての可動電極部４８と、重り部４９とからなり、可動部４４はシリコン基板４１の上方に所定間隔を隔てて配置されている。シリコン酸化膜４２，４３上には、一定幅を有し、かつ、直線的に延びる梁部４５が架設され、梁部４５の中央部には梁部４５の軸線Ｙに直交する方向に長方形状の可動電極部４７，４８がそれぞれ相反する方向に突設されている。又、可動電極部４８の端部には重り部４９が形成されている。
【００４４】
このように、重り部４９により梁部４５の軸線Ｙ上から可動部４４の重心がズレている。そして、可動部４４はシリコン基板４１の表面に垂直な方向に変位できるようになっている。
【００４５】
一方、可動部４４の可動電極部４７の下方でのシリコン基板４１には、可動電極部４７に対しその両側にＮ型不純物拡散層よりなる第１のソース・ドレイン部としての固定電極５０，５１が形成されている。そして、可動電極部４７との距離の変化により固定電極５０，５１間に流れる電流が変化するようになっている。同様に、可動部４４の可動電極部４８の下方でのシリコン基板４１には、可動電極部４８に対しその両側にＮ型不純物拡散層よりなる第２のソース・ドレイン部としての固定電極５２，５３が形成されている。そして、可動電極部４８との距離の変化により固定電極５２，５３間に流れる電流が変化するようになっている。
【００４６】
次に、この半導体加速度センサの動作を説明する。
本加速度センサは、図２２に示すＺ方向（基板１の表面に垂直な方向）に加速度を受けると、可動部４４は梁部４５の軸線Ｙ上にその重心がズレているので、梁部４５の軸線Ｙに対しねじりが発生する。その結果、図２３に示すように、可動電極部４７はシリコン基板４１に接近するように動き、可動電極部４８はシリコン基板４１から離れるように動く。その結果、固定電極５０，５１間のチャネル領域のキャリア濃度が増加するため、チャネル領域を流れる電流も増加し、一方、固定電極５２，５３間のチャネル領域のキャリア濃度が減少するため、チャネル領域を流れる電流も減少する。このように、図２２に示すＺ方向（基板４１の表面に垂直な方向）に加速度を受けると、可動電極部４７，４８はシリコン基板４１との距離が互いに逆相で変位し、固定電極５０，５１と固定電極５２，５３に流れる電流も互いに逆相で変化する。
【００４７】
この固定電極５０，５１間の電流と固定電極５２，５３間の電流が差動回路にて差動で検出される。このように差動回路で加速度を検出できるので検出精度が向上する。
【００４８】
つまり、基板表面に垂直な方向の加速度に対し図１に示したように２つのトランジスタ（固定電極１５，１６と固定電極１７，１８）の出力を同相に変化させると差動回路での検出ができず検出精度が高くない。即ち、トランジスタの温度特性によるゼロ点のシフトが発生して検出精度が落ちてしまう。これに対し、本実施例では差動回路で加速度を検出できるので検出精度が向上する。
【００４９】
本実施例の応用例を図２４に示す。本実施例では、閉ループ（サーボ）制御により加速度検出を行うものである。重り部４９には、互いに所定間隔を隔てて平行に延びるサーボ用電極５４，５５が突設されている。又、シリコン基板４１の上面には、サーボ用電極５４，５５に対し所定間隔だけ離れた状態で櫛歯状のサーボ用対向電極５６，５７が対向配置されている。そして、重り部４９が加速度を受けて基板表面から離れる方向に移動しようとしたときにサーボ用対向電極５６，５７に電圧を加えると、静電気力により重り部４９を基板表面に接近させる力を付与することができる。つまり、サーボ用対向電極５６，５７に加える電圧を調整することによりサーボ用対向電極５６，５７とサーボ用電極５４，５５との間で発生する静電気力を調節できる。そして、基板表面に垂直な加速度が加わった際に、固定電極５０，５１間のドレイン電流と固定電極５２，５３間のドレイン電流が等しくなるようにサーボ用対向電極５６，５７に加える電圧が調整される。このサーボ用対向電極５６，５７に印加する電圧により加わっている加速度が検出される。
（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２５は、本実施例の半導体加速度センサの平面図を示す。又、図２６には図２５のＧ−Ｇ断面を示し、図２７には図２５のＨ−Ｈ断面を示す。
半導体基板としてのＰ型シリコン基板５８上には両持ち梁構造の可動部５９が配置去れている。可動部５９は、アンカー部６０，６１，６２，６３と、梁部６４，６５，６６，６７と、重り部６８とからなる。シリコン基板５８上にアンカー部６０，６１，６２，６３が突設され、アンカー部６０，６１，６２，６３から梁部６４，６５，６６，６７が延びている。この梁部６４，６５，６６，６７に四角形状の重り部６８が支持されている。可動部５９は基板表面に垂直および平行な方向にそれぞれ変位できるようになっている。図２５において、Ｘで示す方向が基板表面に平行な可動部５９の変位方向、即ち、加速度検出方向となる。この加速度検出方向Ｘに直交する方向に重り部６８から帯状のゲート電極部としての可動電極部６９が延設されている。梁部６４，６５，６６，６７と重り部６８と可動電極部６９とは、シリコン基板５８の上方に所定の間隔を隔てた状態で配置されている。
【００５１】
一方、可動電極部６９における端面６９ａの下方でのシリコン基板５８には、加速度検出方向Ｘに直交する方向にＮ型不純物拡散層よりなる第１のソース・ドレイン部としての固定電極７０，７１が所定間隔を隔てて並設されている。この固定電極７０，７１は長方形状をなし、加速度検出方向Ｘに延びている。同様に、可動電極部６９におけるもう一方の端面６９ｂの下方でのシリコン基板５８には、加速度検出方向Ｘに直交する方向にＮ型不純物拡散層よりなる第２のソース・ドレイン部としての固定電極７２，７３が所定間隔を隔てて並設されている。この固定電極７２，７３は長方形状をなし、加速度検出方向Ｘに延びている。
【００５２】
次に、この半導体加速度センサの動作を説明する。
本加速度センサは加速度を受けて、図２５に示すＸ方向（基板１の表面に平行な方向）に可動電極部６９（可動部５９）が変位した場合には、固定電極７２，７３間のチャネル領域の面積（トランジスタでいうチャネル幅）が増加し固定電極７２，７３間に流れる電流は増加する。一方、固定電極７０，７１間のチャネル領域の面積（トランジスタでいうチャネル幅）が減少し固定電極７０，７１間に流れる電流は減少する。このように、加速度検出方向Ｘへの可動電極部６９の変位により固定電極７２，７３に流れる電流と固定電極７０，７１に流れる電流とが互いに逆相にて変化する。
【００５３】
又、本加速度センサが加速度を受けて、図２７に示すＺ方向（基板５８の表面に垂直な方向）に可動電極部６９が変位した場合には、チャネル領域のキャリア濃度が減少するため、両トランジスタのドレイン電流は同時に減少する。
【００５４】
このように本実施例では、シリコン基板５８の表面に平行な方向の加速度に対し差動式で検出するための２つのソース・ドレイン部（固定電極７０，７１と固定電極７２，７３）を近接して配置した。その結果、２つのトランジスタの特性のバラツキを小さくして検出回路側での制約を小さくすることができる。つまり、図１のように基板内において２つのトランジスタの固定電極（１７，１８と１５，１６）を離して配置すると、基板の不純物濃度分布や結晶欠陥の分布さらには犠牲層の膜厚が面内にバラつくことによりトランジスタの特性にバラツキが大きくなる。本実施例では、２つのソース・ドレイン部（固定電極７０，７１と固定電極７２，７３）を近接して配置できるので、そのようなことが回避される。
【００５５】
本実施例の応用例を図２８に示す。重り部を２つに分割して第１重り部６８ａと第２重り部６８ｂとし、両重り部６８ａ，６８ｂが帯状の可動電極部６９で連結されている。この可動電極部６９の下方のシリコン基板５８に、２つのソース・ドレイン部（固定電極７０，７１と固定電極７２，７３）が近接して配置されている。
【００５６】
本実施例の他の応用例を図２９に示す。可動部５９の重り部６８の一部に、加速度検出方向Ｘに対し直交方向に延びる長方形のくり抜き部（開口部）１０４，１０５が形成され、くり抜き部１０４とくり抜き部１０５との間に加速度検出方向Ｘに対し直交方向に延びる両持ち梁状可動電極部６９が設けられている。可動電極部６９の下方におけるのシリコン基板５８には加速度検出方向Ｘに直交する方向にＮ型不純物拡散層よりなる固定電極７０，７１および固定電極７２，７３が並設されている。このように帯状の可動電極部６９を形成することにより固定電極（第１のソース・ドレイン部）７０，７１と固定電極（第２のソース・ドレイン部）７２，７３が接近して配置される。又、この場合、可動電極部６９は回りが重り部６８にて囲まれ、かつ両持ち梁構造となっているので強度的に優れたものとなる。
（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。
【００５７】
図３０は、本実施例の半導体加速度センサの平面図を示す。
半導体基板としてのＰ型シリコン基板５８上には両持ち梁構造の可動部５９が配置されている。可動部５９は、アンカー部６０，６１，６２，６３と、梁部６４，６５，６６，６７と、ゲート電極部としての重り部１０６とからなる。Ｐ型シリコン基板５８上にアンカー部６０，６１，６２，６３が突設され、アンカー部６０，６１，６２，６３から梁部６４，６５，６６，６７が延びている。この梁部６４，６５，６６，６７に四角形状の重り部１０６が支持されている。梁部６４，６５，６６，６７と重り部１０６とは、シリコン基板５８の上方に所定の間隔を隔てた状態で配置され、重り部１０６は両持ち梁状部（梁部６４，６５，６６，６７）によって支えられている。可動部５９は基板表面に垂直および平行な方向にそれぞれ変位できるようになっている。図３０において、Ｘで示す方向が基板表面に平行な可動部５９の変位方向、即ち、加速度検出方向となる。
【００５８】
重り部１０６の中央部には上下に貫通する四角形状のくり抜き部（開口部）１０７が形成され、このくり抜き部（開口部）１０７は加速度検出方向Ｘにおいて端面１０８，１０９が対向している。
【００５９】
一方、重り部１０６におけるくり抜き部１０７の対向面１０８の下方でのシリコン基板５８には、加速度検出方向Ｘに直交する方向にＮ型不純物拡散層よりなる第１のソース・ドレイン部としての固定電極１１０，１１１が所定間隔を隔てて並設されている。この固定電極１１０，１１１は長方形状をなし、加速度検出方向Ｘに延びている。同様に、重り部１０６におけるくり抜き部１０７の対向面１０９の下方でのシリコン基板５８には、加速度検出方向Ｘに直交する方向にＮ型不純物拡散層よりなる第２のソース・ドレイン部としての固定電極１１２，１１３が所定間隔を隔てて並設されている。この固定電極１１２，１１３は長方形状をなし、加速度検出方向Ｘに延びている。
【００６０】
次に、この半導体加速度センサの動作を説明する。
本加速度センサは加速度を受けて、図３０に示すＸ方向（基板５８の表面に平行な方向）に可動部５９が変位した場合には、固定電極１１２，１１３間のチャネル領域の面積（トランジスタでいうチャネル幅）が減少し固定電極１１２，１１３間に流れる電流は減少する。一方、固定電極１１０，１１１間のチャネル領域の面積（トランジスタでいうチャネル幅）が増加し固定電極１１０，１１１間に流れる電流は増加する。このように、加速度検出方向Ｘへの可動部５９の変位により固定電極１１２，１１３に流れる電流と固定電極１１０，１１１に流れる電流とが互いに逆相にて変化する。
【００６１】
又、本加速度センサが加速度を受けて、Ｚ方向（基板５８の表面に垂直な方向）に可動部５９が変位した場合には、チャネル領域のキャリア濃度が減少するため、両トランジスタのドレイン電流は同時に減少（あるいは増加）する。
【００６２】
このように本実施例では、重り部１０６に四角形状のくり抜き部（開口部）１０７を設けることにより加速度検出方向Ｘにおいて対向する面１０８，１０９を形成し、この対向面１０８，１０９の下方のシリコン基板５８に固定電極（第１のソース・ドレイン部）１１０，１１１と固定電極（第２のソース・ドレイン部）１１２，１１３とを配置した。よって、シリコン基板５８の表面に平行な方向の加速度に対し差動式で検出するための２つのソース・ドレイン部（固定電極１１０，１１１と固定電極１１２，１１３）とが近接して配置される。その結果、２つのトランジスタの特性のバラツキを小さくして検出回路側での制約を小さくすることができる。
（第５実施例）
次に、第５実施例を第３実施例との相違点を中心に説明する。
【００６３】
図３１は、本実施例の半導体加速度センサの平面図を示す。
半導体基板としてのＰ型シリコン基板５８上には両持ち梁構造の可動部５９が配置されている。可動部５９は、アンカー部６０，６１，６２，６３と、梁部６４，６５，６６，６７と、重り部６８とからなる。Ｐ型シリコン基板５８上にアンカー部６０，６１，６２，６３が突設され、アンカー部６０，６１，６２，６３から梁部６４，６５，６６，６７が延びている。この梁部６４，６５，６６，６７に四角形状の重り部６８が支持されている。重り部６８には上下に貫通する四角形状のくり抜き部（開口部）１１４が形成され、このくり抜き部（開口部）１１４により帯状の片持ち梁状可動電極部１１５，１１６が形成されている。第１のゲート電極部としての可動電極部１１５は、シリコン基板５８の表面に平行な加速度検出方向Ｘ＋  に延び、又、第２のゲート電極部としての可動電極部１１６は、シリコン基板５８の表面に平行な加速度検出方向Ｘ−  に延び、かつ前記可動電極部１１５と互いに接近する位置に配置されている。梁部６４，６５，６６，６７と重り部６８と可動電極部１１５，１１６とは、シリコン基板５８の上方に所定の間隔を隔てた状態で配置されている。
【００６４】
一方、可動電極部１１５の下方のシリコン基板５８には、加速度検出方向Ｘに直交する方向にＮ型不純物拡散層よりなる第１のソース・ドレイン部としての固定電極１１７，１１８が所定間隔を隔てて並設されている。この固定電極１１７，１１８は長方形状をなし、加速度検出方向Ｘに延びている。同様に、可動電極部１１６の下方でのシリコン基板５８には、加速度検出方向Ｘに直交する方向にＮ型不純物拡散層よりなる第２のソース・ドレイン部としての固定電極１１９，１２０が所定間隔を隔てて並設されている。この固定電極１１９，１２０は長方形状をなし、加速度検出方向Ｘに延びている。
【００６５】
次に、この半導体加速度センサの動作を説明する。
本加速度センサは加速度を受けて、図３１に示すＸ＋  方向（基板１の表面に平行な方向）に可動電極部１１５，１１６（可動部５９）が変位した場合には、固定電極１１７，１１８間のチャネル領域の面積（トランジスタでいうチャネル幅）が増加し固定電極１１７，１１８間に流れる電流は増加する。一方、固定電極１１９，１２０間のチャネル領域の面積（トランジスタでいうチャネル幅）が減少し固定電極１１９，１２０間に流れる電流は減少する。このように、加速度検出方向Ｘへの可動電極部１１５，１１６の変位により固定電極１１７，１１８に流れる電流と固定電極１１９，１２０に流れる電流とが互いに逆相にて変化する。
【００６６】
又、本加速度センサが加速度を受けて、Ｚ方向（基板５８の表面に垂直な方向）に可動電極部１１５，１１６（可動部５９）が変位した場合には、チャネル領域のキャリア濃度が減少するため、両トランジスタのドレイン電流は同時に減少（あるいは増加）する。
【００６７】
このように実施例では、重り部６８にくり抜き部（開口部）１１４を設けることにより加速度検出方向Ｘに延びる帯状の可動電極部１１５と、この可動電極部１１５とは反対の向きに延びる帯状の可動電極部１１６を形成し、この可動電極部１１５，１１６の下方のシリコン基板５８に固定電極（第１のソース・ドレイン部）１１７，１１８と固定電極（第２のソース・ドレイン部）１１９，１２０とを配置した。よって、シリコン基板５８の表面に平行な方向の加速度に対し差動式で検出するための２つのソース・ドレイン部（固定電極１１７，１１８と固定電極１１９，１２０）とが近接して配置される。その結果、２つのトランジスタの特性のバラツキを小さくして検出回路側での制約を小さくすることができる。
【００６８】
本実施例の応用例を図３２，３３に示す。
図３２は可動電極のくり抜き部１１４により加速度検出方向Ｘに離間した状態で片持ち梁状可動電極部１１５，１１６が配置されている。このように、可動電極１１５，１１６を配置することにより固定電極１１７，１１８と固定電極１１９，１２０が接近して配置できる。
【００６９】
又、図３３は、図３２の固定電極１１８，１１９を共通化し、第１および第２のソース・ドレイン部としての固定電極（共通固定電極）１２１としたものである。この場合、２つのエアギャップトランジスタを近接して配置できる。
（第６実施例）
次に、第６実施例を第１実施例との相違点を中心に説明する。
【００７０】
図３４は、本実施例の半導体加速度センサの平面図を示す。
半導体基板としてのＰ型シリコン基板７４上には可動部７５が設けられている。可動部７５はアンカー部７６，７７，７８，７９と梁部８０，８１，８２，８３とゲート電極部としての重り部８４とからなる。シリコン基板７４上にアンカー部７６，７７，７８，７９が突設され、アンカー部７６，７７，７８，７９から梁部８０，８１，８２，８３が延びている。この梁部８０，８１，８２，８３に四角形状の重り部８４が支持されている。可動部７５はシリコン基板７４の上方に所定の間隔を隔てて配置され、重り部８４は両持ち梁状部（梁部８０，８１，８２，８３）によって支えられている。図３４において、Ｘ（プラス側Ｘ＋  およびマイナス側Ｘ−  ）で示す方向が基板表面に平行な可動部７５（重り部８４）の変位方向、即ち、加速度検出方向となる。
【００７１】
一方、重り部８４の端面部８４ａにおける下方のシリコン基板７４には、Ｎ型不純物拡散層よりなるソース・ドレイン部としての固定電極８５，８６が形成されている。又、重り部８４の他方の端面部８４ｂにおける下方のシリコン基板７４には、Ｎ型不純物拡散層よりなるソース・ドレイン部としての固定電極８７，８８が形成されている。固定電極８５，８６と固定電極８７，８８は重り部８４の変位方向（加速度検出方向Ｘ）に直交する方向においてその離間距離が変えられている。即ち、固定電極８５における固定電極８６との対向面は加速度検出方向Ｘに対し所定角度＋θ（時計回り方向を＋、反時計回り方向を−とする）だけ傾けて形成され、固定電極８６における固定電極８５との対向面は加速度検出方向Ｘに対し所定角度−θだけ傾けて形成されている。又、固定電極８７における固定電極８８との対向面は加速度検出方向Ｘに対し所定角度−θだけ傾けて形成され、固定電極８８における固定電極８７との対向面は加速度検出方向Ｘに対し所定角度＋θだけ傾けて形成されている。
【００７２】
次に、このように構成した加速度センサの動作を図３５，３６を用いて説明する。
図３５において実線で示すように、重り部８４（可動ゲート電極）が加速度を受けず変位しないときにはチャネル幅Ｗ＝Ｗ０  、チャネル長Ｌ＝Ｌ０  である。重り部８４（可動ゲート電極）がプラス側加速度検出方向Ｘ＋  に変位すると、チャネル幅Ｗ＝Ｗ１  、チャネル長Ｌ＝Ｌ１  となる。つまり、Ｗ０  ＜Ｗ１  、Ｌ０  ＞Ｌ１  となる。ここで、チャネル幅の変化量はＷ１  −Ｗ０  となり、ドレイン電流Ｉｄ  ＝Ａ・Ｗ／Ｌの関係にあるため、ドレイン電流の変化量はΔＩｄ１＝Ａ・（Ｗ１  −Ｗ０  ）／Ｌ１  で表される。ただし、Ａは定数。これに対し、図１に示すような構成、即ち、図３７に示すように固定電極８５，８６の間隔を等距離にした場合、重り部８４（可動ゲート電極）が変位してもチャネル長は変化しないため、同量の変位によるドレイン電流変化はΔＩｄ１’＝Ａ・（Ｗ１  −Ｗ０  ）／Ｌ０  、従って、Ｌ１  ＜Ｌ０  より、ΔＩｄ１＞ΔＩｄ１’となる。即ち、同じ重り部８４（可動ゲート電極）の変位量に対して本実施例は図３７に示す構成に対し大きなドレイン電流の変化を得ることができる。従って、可動部７５の大きさ（重り部、梁の幅等）が同じでも高感度化が可能となる。換言すれば、図３７に示すように固定電極の間隔が一定であると、変位量に等しいチャネル幅の増減分のみで決まってしまい大きなドレイン電流の変化を得るには大きな重り部８４（可動ゲート電極）の変位が必要となり、そのためには可動部７５の質量を大きくしたり梁を細くするなど小型化や製造工程の簡略化の妨げとなる。しかし、本実施例では、ドレイン電流の変化が大きくなるので、小型化に有利である。さらに、サーボ式検出回路に適用した場合、サーボ制御に必要な変位を小さくでき信号検出精度を向上できる。
【００７３】
本実施例の応用例としては、図３８に示すように、２つの固定電極の内の一方のみを斜状に形成してもよい。
【００７６】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１に記載の発明によれば、ゲート電極部が互いに逆相で変位するので差動回路を用いて高精度に検出することができる。
【００７７】
請求項２，３，４に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、第１のソース・ドレイン部と第２のソース・ドレイン部とが接近して配置でき、２つのトランジスタ特性のバラツキを小さくすることができる。
請求項５〜１２に記載の発明によれば、ゲート電極部が互いに逆相で変位するので差動回路を用いて高精度に検出することができる。
【００７８】
特に、請求項１１に記載の発明によれば、請求項５に記載の発明の効果に加え、ドレイン電流の変化が大きくなり高感度化が可能となる。
【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。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図。
【図５】図１のＤ−Ｄ断面図。
【図６】（ａ），（ｂ）は半導体加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図７】（ａ），（ｂ）は半導体加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図８】（ａ），（ｂ）は半導体加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図９】（ａ），（ｂ）は半導体加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１０】（ａ），（ｂ）は半導体加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１１】（ａ），（ｂ）は半導体加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１２】（ａ），（ｂ）は半導体加速度センサの製造工程を示す断面図。
【図１３】第１実施例の応用例の半導体加速度センサの斜視図。
【図１４】第１実施例の応用例の半導体加速度センサの斜視図。
【図１５】第１実施例の応用例の半導体加速度センサの斜視図。
【図１６】第１実施例の応用例の半導体加速度センサの斜視図。
【図１７】第１実施例の応用例の半導体加速度センサの斜視図。
【図１８】第１実施例の応用例の半導体加速度センサの斜視図。
【図１９】第１実施例の応用例の半導体加速度センサの斜視図。
【図２０】第２実施例の半導体加速度センサの平面図。
【図２１】図２０のＥ−Ｅ断面図。
【図２２】図２０のＦ−Ｆ断面図。
【図２３】第２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。
【図２４】第２実施例の応用例の半導体加速度センサの平面図。
【図２５】第３実施例の半導体加速度センサの平面図。
【図２６】図２５のＧ−Ｇ断面図。
【図２７】図２５のＨ−Ｈ断面図。
【図２８】第３実施例の応用例の半導体加速度センサの平面図。
【図２９】第３実施例の他の応用例の半導体加速度センサの平面図。
【図３０】第４実施例の半導体加速度センサの平面図。
【図３１】第５実施例の半導体加速度センサの平面図。
【図３２】第５実施例の応用例の半導体加速度センサの平面図。
【図３３】第５実施例の応用例の半導体加速度センサの平面図。
【図３４】第６実施例の半導体加速度センサの平面図。
【図３５】第６実施例の半導体加速度センサの要部拡大図。
【図３６】第６実施例の半導体加速度センサの動作を示す説明図。
【図３７】比較のための半導体加速度センサの要部拡大図。
【図３８】第６実施例の応用例の半導体加速度センサの要部拡大図。
【図３９】従来の半導体加速度センサの平面図。
【図４０】図３９のＩ−Ｉ断面図。
【符号の説明】
１…半導体基板としてのシリコン基板、８…梁部、９…梁部、１０…梁部、１１…梁部、１３…ゲート電極部としての可動電極部、１４…ゲート電極部としての可動電極部、１５…ソース・ドレイン部としての固定電極、１６…ソース・ドレイン部としての固定電極、１７…ソース・ドレイン部としての固定電極、１８…ソース・ドレイン部としての固定電極、２２…アルミ配線、２３…可動範囲制限部材としてのブリッジ、４１…半導体基板としてのシリコン基板、４５…両持ち梁部としての梁部、４７…第１のゲート電極部としての可動電極部、４８…第２のゲート電極部としての可動電極部、４９…重り部、５０…第１のソース・ドレイン部としての固定電極、５１…第１のソース・ドレイン部としての固定電極、５２…第２のソース・ドレイン部としての固定電極、５３…第２のソース・ドレイン部としての固定電極、５８…半導体基板としてのシリコン基板、５９…可動部、６４…梁部、６５…梁部、６６…梁部、６７…梁部、６９…ゲート電極部としての可動電極部、７０…第１のソース・ドレイン部としての固定電極、７０…第１のソース・ドレイン部としての固定電極、７２…第２のソース・ドレイン部としての固定電極、７３…第２のソース・ドレイン部としての固定電極、７４…半導体基板としてのシリコン基板、８０…梁部、８１…梁部、８２…梁部、８３…梁部、８４…ゲート電極部としての重り部、８５…ソース・ドレイン部としての固定電極、８６…ソース・ドレイン部としての固定電極、８７…ソース・ドレイン部としての固定電極、８８…ソース・ドレイン部としての固定電極、１０６…ゲート電極部としての重り部、１０８…対向面、１０９…対向面、１１０…第１のソース・ドレイン部としての固定電極、１１１…第１のソース・ドレイン部としての固定電極、１１２…第２のソース・ドレイン部としての固定電極、１１３…第２のソース・ドレイン部としての固定電極、１１５…第１のゲート電極部としての可動電極部、１１６…第２のゲート電極部としての可動電極部、１１７…第１のソース・ドレイン部としての固定電極、１１８…第１のソース・ドレイン部としての固定電極、１１９…第２のソース・ドレイン部としての固定電極、１２０…第２のソース・ドレイン部としての固定電極、１２１…第１および第２のソース・ドレイン部としての固定電極（共通固定電極）
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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