(57)【要約】【課題】振動式トランスデューサにおいて、真空室へのガス透過による動作不良を防ぐ。【解決手段】シリコン基板上の酸化膜で隔てられた活性層に、振動子と、振動子と導通する振動子電極と、振動子に近接した固定電極と、振動子を囲む真空室とが形成され、振動子のシェルを形成するポリシリコン層が酸化膜で隔てられて積層され、ポリシリコン層とシリコン基板とを導通させる基板コンタクト部が、活性層の振動子、振動子電極、固定電極を含まない領域において、真空室を連続的に囲って形成されている振動式トランスデューサ。【選択図】図１
2018080915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板上の酸化膜で隔てられた活性層に、振動子と、前記振動子と導通する振動子電極と、前記振動子に近接した固定電極と、前記振動子を囲む真空室とが形成され、
前記前記振動子のシェルを形成するポリシリコン層が酸化膜で隔てられて積層され、
前記ポリシリコン層と前記シリコン基板とを導通させる基板コンタクト部が、前記活性層の前記振動子、前記振動子電極、前記固定電極を含まない領域において、前記真空室を連続的に囲って形成されていることを特徴とする振動式トランスデューサ。
【請求項２】
前記基板コンタクト部が、多重に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の振動式トランスデューサ。
【請求項３】
前記ポリシリコン層側に、前記振動子電極と導通するパッドと、前記固定電極と導通するパッドと、前記シリコン基板と導通する基板コンタクトパッドと
が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の振動式トランスデューサ。
【請求項４】
前記振動子電極と前記シリコン基板との間および前記固定電極と前記シリコン基板との間にダイオードが形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動式トランスデューサ。
【請求項５】
前記ダイオードは、前記活性層の前記振動子、前記振動子電極、前記固定電極を含まない領域と、当該領域に形成された当該領域の導電型と異なる導電型の拡散とにより形成されていることを特徴とする請求項４に記載の振動式トランスデューサ。
【請求項６】
前記ダイオードは、前記各電極と、前記各電極に形成された前記各電極の導電型と異なる導電型の拡散とにより形成されていることを特徴とする請求項４に記載の振動式トランスデューサ。
【請求項７】
前記活性層の前記振動子、前記振動子電極、前記固定電極を含まない領域に前記ダイオードと別個に温度センサ用のダイオードが形成されていることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の振動式トランスデューサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動式トランスデューサに関し、特に、ガス透過による動作不良を防ぐ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
振動式トランスデューサは、シリコン基板上に形成された振動子の共振周波数の変化を検出することにより、印加された物理量を測定する装置である。振動式トランスデューサは、圧力センサ、加速度センサ、角速度センサ、共振器等のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）デバイスとして伝送器等において広く用いられている。
【０００３】
従来、振動式トランスデューサは、両端が固定された長板状の振動子の平面側をチップ状のシリコン基板と平行に形成し、シリコン基板の上下方向に振動させるようにしていたが、特許文献１には、振動子の平面側をシリコン基板と垂直に形成し、シリコン基板の横方向に振動させる振動式トランスデューサが開示されている。これにより、加工工程が簡略化され、振動式トランスデューサを高精度かつ安価に製造することが可能となる。
【０００４】
図８は、特許文献１に記載された振動式トランスデューサ３００の要部組立構成を示しており、図８（ａ）は断面図、図８（ｂ）は活性層部分の平面図である。
【０００５】
本図に示すように、振動式トランスデューサ３００は、シリコン基板３１０と表面シリコン層（活性層３２０の下部）との間にＢＯＸ層酸化膜３１１を挿入した構造のＳＯＩ基板上に、シリコンの活性層３２０を加工して振動子３３０と第１電極板３４１と第２電極板３４２とが形成され、さらに絶縁酸化膜３６０、上部ポリシリコン層３５０が積層され、上部ポリシリコン層３５０によりシェル３５１が形成された構造となっている。
【０００６】
固定電極である第１電極板３４１、第２電極板３４２は、振動子３３０を挟むようにして形成されており、振動子３３０の周囲は真空室３７０となっている。また、振動子３３０の端側にも電極が形成されており、振動子電極板３３１として機能する。
【０００７】
振動子３３０と第１電極板３４１との間および振動子３３０と第２電極板３４２との間の対向する各面には、相互の付着を防止するための凸凹部３８０が形成されている。
【０００８】
この構成において、振動子電極板３３１と第２電極板３４２との間にバイアス電圧を印加した状態で、第１電極板３４１に励振信号を印加すると、振動子３３０が共振周波数で振動し、振動子３３０と第２電極板３４２との間の静電容量が変化することにより、第２電極板３４２から電流が出力される。出力される電流は不図示の演算増幅器を用いた電流電圧変換回路で電圧に変換され出力センサで周波数が検出される。ただし、各電極板に印加する電圧や信号の組み合わせ、電極板の数は変更することができる。
【０００９】
振動式トランスデューサ３００の上下に異なった圧力が印加されると、振動式トランスデューサ３００に歪みが生じ、歪みの大きさに応じて振動子３３０の共振周波数が変化する。このため、検出された周波数の変化に基づいて印加された圧力の差圧を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−５８１２７号公報
【特許文献２】特表２０１４−５１５８８４公報
【特許文献３】国際公開第ＷＯ２０１４／０５０２２９号
【特許文献４】特開２００２−２８９６８７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従来の振動式トランスデューサ３００では、ＢＯＸ層酸化膜３１１および絶縁酸化膜３６０が振動式トランスデューサ３００の側面から真空室３７０まで通じている。酸化膜は、シリコン層、ポリシリコン層よりもガス透過性が高く、振動式トランスデューサ３００の周辺に水素やヘリウム等の分子の小さなガスが存在すると、酸化膜を経路として真空室３７０にガスが透過する場合がある。真空室３７０にガスが透過すると、真空度が低下するため、振動子３３０の励振不良が発生するおそれがある。
【００１２】
そこで、本発明は、振動式トランスデューサにおいて、真空室へのガス透過による動作不良を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の振動式トランスデューサは、シリコン基板上の酸化膜で隔てられた活性層に、振動子と、前記振動子と導通する振動子電極と、前記振動子に近接した固定電極と、前記振動子を囲む真空室とが形成され、前記前記振動子のシェルを形成するポリシリコン層が酸化膜で隔てられて積層され、前記ポリシリコン層と前記シリコン基板とを導通させる基板コンタクト部が、前記活性層の前記振動子、前記振動子電極、前記固定電極を含まない領域において、前記真空室を連続的に囲って形成されていることを特徴とする。
ここで、前記基板コンタクト部が、多重に形成されていてもよい。
前記ポリシリコン層側に、前記振動子電極と導通するパッドと、前記固定電極と導通するパッドと、前記シリコン基板と導通する基板コンタクトパッドとが設けられていてもよい。
前記振動子電極と前記シリコン基板との間および前記固定電極と前記シリコン基板との間にダイオードが形成されていてもよい。
この場合、前記ダイオードは、前記活性層の前記振動子、前記振動子電極、前記固定電極を含まない領域と、当該領域に形成された当該領域の導電型と異なる導電型の拡散とにより形成されていることができる。
あるいは、前記ダイオードは、前記各電極と、前記各電極に形成された前記各電極の導電型と異なる導電型の拡散とにより形成されていてもよい。
また、前記活性層の前記振動子、前記振動子電極、前記固定電極を含まない領域に前記ダイオードと別個に温度センサ用のダイオードが形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、振動式トランスデューサにおいて、真空室へのガス透過による動作不良を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る振動式トランスデューサの基本構造を示す図である。
【図２】真空室の周りを囲む基板コンタクト部を３重化した例を示す図である。
【図３】本発明に係る振動式トランスデューサの第１実施例を示す図である。
【図４】第１実施例における振動式トランスデューサの動作時の回路を説明する図である。
【図５】本発明に係る振動式トランスデューサの第２実施例を示す図である。
【図６】第２実施例における振動式トランスデューサの動作時の回路を説明する図である。
【図７】本発明に係る振動式トランスデューサの第３実施例を示す図である。
【図８】特許文献１に記載された振動式トランスデューサの要部組立構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明に係る振動式トランスデューサ１０の基本構造を示す図であり、図１（ａ）は、活性層を示した平面図、図１（ｂ）はＡ−Ｂ断面図を示している。
【００１７】
本図に示すように、振動式トランスデューサ１０は、シリコン基板１３０と表面シリコン層（活性層１５０）との間にＢＯＸ層酸化膜１３５を挿入した構造のＳＯＩ基板上に、シリコンの活性層１５０を加工して振動子１００と第１電極板１１１と第２電極板１２１とが形成され、さらに絶縁酸化膜１５２、上部ポリシリコン層１５３が積層されている。
【００１８】
固定電極である第１電極板１１１、第２電極板１２１は、振動子１００を挟むようにして形成されており、振動子１００の周囲は真空室となっている。また、振動子１００の端側にも電極が形成されており、振動子電極板１０１として機能する。
【００１９】
振動式トランスデューサ１０では、シリコン基板１３０が、ポリシリコンあるいはシリコンの基板コンタクト部１３１を通じて、電極板と振動子とを除いた活性層１５０（「周辺活性層１５１」と称する）および上部ポリシリコン層１５３と電気的に接続されている。
【００２０】
そして、基板コンタクト部１３１は、真空室の周りを切れ目なく連続的に囲むように形成されている。ポリシリコンあるいはシリコンの基板コンタクト部１３１で真空室を囲むことにより、酸化膜によるガス透過経路が分断されるため、真空室の真空度劣化による振動子１００の励振不良を防ぐことができる。
【００２１】
酸化膜のガス透過は、ガスの拡散で進行すると考えられるため、ガス透過による振動式トランスデューサの寿命は、透過する膜の厚さの２乗に比例する。基板コンタクト部１３１を多重化すると、酸化膜のガス透過経路を分断するシリコンまたはポリシリコンの幅も増加するため、振動式トランスデューサの寿命をさらに延ばすことが可能となる。図２は、基板コンタクト部１３１を３重化した場合の例を示している。基板コンタクト部１３１の多重化は、以下のいずれの実施例にも適用することができる。
【００２２】
図３は、上記基本構造を適用した本発明に係る振動式トランスデューサ１０の第１実施例を示す図であり、図３（ａ）は、活性層を示した平面図、図３（ｂ）は断面図を示している。ただし、図３（ａ）では、振動子、電極板以外の活性層は省略している。
【００２３】
第１実施例では、シリコン基板１３０と表面シリコン層（活性層１５０）との間にＢＯＸ層酸化膜１３５を挿入した構造のＳＯＩ基板上に、シリコンの活性層１５０を加工して振動子１００と第１電極板１１１と第２電極板１２１とが形成され、さらに絶縁酸化膜１５２、上部ポリシリコン層１５３を積層し、上部ポリシリコン層１５３によりシェル１５４が形成された構造となっている。
【００２４】
固定電極である第１電極板１１１、第２電極板１２１は、振動子１００を挟むようにして形成されており、振動子の周囲は真空室となっている。また、振動子１００の端側にも電極が形成されており、振動子電極板１０１として機能する。振動子１００と第１電極板１１１および振動子１００と第２電極板１２１との間の対向する各面に凸凹部を形成してもよい。また、固定電極の数を変更してもよい。
【００２５】
第１実施例においては、シリコン基板１３０、活性層１５０、上部ポリシリコン層１５３ともＰ型で形成されている。そして、シリコン基板１３０は、基板コンタクト部１３１を通じて、電極板と振動子とを除いた活性層１５０（「周辺活性層１５１」と称する）およびシェル１５４を含む上部ポリシリコン層１５３と電気的に接続されている。ここで、基板コンタクト部１３１は、真空室の周りを切れ目なく連続的に囲むように形成されている（図３（ｂ）では一部のみを示している）。
【００２６】
基板コンタクト部１３１と導通する上部ポリシリコン層１５３は、振動式トランスデューサ１０の表面に形成された基板コンタクトパッド１３２と導通している。なお、基板コンタクト部１３１は、周辺活性層１５１とその下のＢＯＸ層酸化膜１３５を部分的に除去し、Ｐ型不純物拡散されたポリシリコンを埋め戻すことにより形成することができる。
【００２７】
このように、シリコン基板１３０と電気的に接続された基板コンタクトパッド１３２を振動式トランスデューサ１０の表面（上部ポリシリコン層１５３側）に形成しているため、他の電極板と同様に表面からシリコン基板１３０に電位を与えることができる。このため、裏面（シリコン基板１３０側）から、振動式トランスデューサ１０のチップを固定する台座等を介して電位を与える手間を省くことができ、簡易な構造とすることができる。
【００２８】
このとき、基板コンタクトパッド１３２からシリコン基板１３０に電位を与えると、周辺活性層１５１、上部ポリシリコン層１５３にもまとめて同じ電位を与えることができる。本例では、基板コンタクトパッド１３２を接地するため、周辺活性層１５１、上部ポリシリコン層１５３とも接地される。
【００２９】
なお、振動式トランスデューサ１０は、シリコン基板１３０を電気的に固定しないと、各電極とシリコン基板１３０とが容量接続し、十分な出力を得ることができなくなるおそれがあることから、シリコン基板１３０に電気的にコンタクトする必要がある。本実施例では、上述のように、基板コンタクトパッド１３２を設けているため、他の電極板と同様に表面からシリコン基板１３０に電位を与えることができる。後述する実施例でも同様である。
【００３０】
第１実施例では、Ｐ型の周辺活性層１５１にＮ型拡散を形成することで保護用のダイオードを構成し、振動子電極板１０１、第１電極板１１１、第２電極板１２１と接続するようにしている。Ｎ型拡散は、例えば、酸化膜をマスクとして不純物拡散を行なうことで形成することができる。
【００３１】
ここで、保護用のダイオードを構成しているのは以下の理由による。すなわち、図８に示した従来の振動式トランスデューサでは、振動子３３０と第１電極板３４１および振動子３３０と第２電極板３４２との間の対向する各面に凸凹部３８０が形成されているため、通常の使用態様においては相互の付着を防ぐことができる。
【００３２】
しかしながら、電極板やシリコン基板３１０等に静電気放電（ＥＳＤ）等が加わり、大きな放電電流が流れた場合には、凸凹部３８０では防ぎきることができずに、振動子３３０が周囲の部材、例えば、第１電極板３４１や第２電極板３４２、シリコン基板３１０、シェル３５１と接触し、融着してしまうおそれがある。
【００３３】
そこで、振動子電極板１０１、第１電極板１１１、第２電極板１２１のいずれかに静電気放電（ＥＳＤ）が加わったとしても、保護ダイオードを介して電気を接地に逃がすことで、振動子３３０が周囲の部材と接触して融着することを防いでいる。
【００３４】
保護ダイオードは電極板の外部の周辺活性層１５１に形成し、電極パッドを介して電極板と導通している。具体的には、図３（ｂ）に示すように、第２電極板１２１は、第２電極板パッド１２２を介して周辺活性層１５１に形成された保護ダイオード拡散１２３と導通している。振動子電極板１００、第１電極板１１１についても同様である。
【００３５】
周辺活性層１５１は、基板コンタクト部１３１によりシリコン基板１３０と電気的に接続しているため、振動子電極板１０１、第１電極板１１１、第２電極板１２１のそれぞれがシリコン基板１３０とダイオード接続していることになる。第１実施例では、振動子電極板１０１、第１電極板１１１、第２電極板１２１がカソード側となる。
【００３６】
さらに、第１実施例では、電極板、周辺活性層１５１とは独立したＰ型活性層部分にＮ型の温度センサ拡散１４３を形成することで温度センサダイオード１４０を構成している。ここで、ダイオードの電気的特性は温度に大きく依存し、電流一定の条件下では、順方向電圧は温度の上昇とともにほぼ直線的に減少する。このため、Ｎ型の温度センサ拡散１４３と導通する電極パッドと、周辺活性層１５１と独立したＰ型活性層部分の電極パッドとを形成し、定電流下での順方向電圧を測定することで、ダイオード１４０を温度センサとして機能させることができる。
【００３７】
一般に、振動式トランスデューサ１０を実装する際には、温度補償用の温度センサを用意する必要があるが、本例では、電極板に接続する保護ダイオードと同じ工程で振動式トランスデューサ１０内に温度センサダイオード１４０を容易に構成できるため、温度補償用の温度センサを、別チップで用意することなく、振動子１００と同一チップ内に配置することができる。
【００３８】
なお、振動子１００や各電極パッド、各保護ダイオード、温度センサダイオード１４０の形状や大きさ、配置は本図の例に限られない。例えば、塑性変形するアルミニウムで形成される各電極パッドは出力のドリフトを避けるため、実装上は振動子１００から離して配置することが望ましい。この場合、保護ダイオード、温度センサダイオード１４０も振動子１００から離れて配置されることになる。
【００３９】
図４は、第１実施例における振動式トランスデューサ１０の動作時の回路を説明する図である。本図に示すように、振動子電極板１０１と第２電極板１２１との間にバイアス電圧を印加した状態で、第１電極板１１１に励振信号を印加すると、振動子１００が共振周波数で振動し、振動子１００と第２電極板１２１との間の静電容量が変化することにより、第２電極板１２１から電流が出力される。出力される電流は演算増幅器を用いた電流電圧変換回路で電圧に変換され出力センサで周波数が検出される。ただし、動作時回路は本図の例に限られない。
【００４０】
振動式トランスデューサ１０の上下に異なった圧力が印加されると、振動式トランスデューサ１０に歪みが生じ、歪みの大きさに応じて振動子１００の共振周波数が変化する。このため、検出された周波数の変化に基づいて印加された圧力の差圧を求めることができる。
【００４１】
振動子電極板１０１、第１電極板１１１、第２電極板１２１とカソード側が導通した各保護ダイオードのアノード側は、接地されたシリコン基板１３０と導通している。また、上部ポリシリコン層１５３、周辺活性層１５１ともシリコン基板１３０と同電位となる。
【００４２】
この構成において、振動子電極板１０１、第１電極板１１１、第２電極板１２１のいずれかに静電気放電（ＥＳＤ）が加わったとしても、保護ダイオードを介して電気を接地に逃がすことができる。具体的には、電極側に低い電圧が印加されると保護ダイオードがオンすることで電気を接地に逃がし、電極側に高い電圧が印加されると保護ダイオードが降伏して電気を接地に逃がすことができる。
【００４３】
このため、静電気放電等による放電電流で振動子１００と第１電極板１１１、第２電極板１２１とが接触し、融着することを防ぐことができる。なお、通常の使用態様で各電極板に印加される電圧レンジにおいては、いずれの保護ダイオードとも導通しないため測定に影響することはない。
【００４４】
また、上部ポリシリコン層１５３や周辺活性層１５１、シリコン基板１３０のいずれかに静電気放電（ＥＳＤ）が加わったとしても、これらは接地されているため影響を受けない。
【００４５】
ところで、第１実施例では、シリコン基板１３０と、上部ポリシリコン層１５３、周辺活性層１５１とは基板コンタクト部１３１を介してチップ内で導通しているため、固定用の台座等を介して裏面から接続する場合よりも抵抗を小さくすることができる。抵抗が大きいと、いずれかに静電気放電（ＥＳＤ）が加わった場合に電位差が発生し、放電電流で振動子１００とシリコン基板１３０、シェル１５４とが接触し、融着するリスクが高まるため、この点からも第１実施例の構成は有利である。
【００４６】
次に、本発明に係る振動式トランスデューサ１０の第２実施例について図５を参照して説明する。以下では、第１実施例と異なる部分を中心に説明する。
【００４７】
第２実施例においては、シリコン基板１３０、活性層１５０は、第１実施例と同様にＰ型で形成しているが、上部ポリシリコン層１５３をＮ型で形成している。そして、シリコン基板１３０は、基板コンタクト部１３１を通じて、周辺活性層１５１と導通している。第２実施例では、薄い活性層のＳＯＩ基板の活性層とＢＯＸ層酸化膜１３５とを部分的に除去して、エピ成長で活性層１５０を所望の厚さに調整するようにしている。部分的に除去した箇所が基板コンタクト部１３１となり、シリコン基板１３０と周辺活性層１５１とを導通させる。
【００４８】
本図の例では、真空室の周りを切れ目なく連続的に囲む基板コンタクト部１３７を基板コンタクト部１３１とは別に形成しているが、基板コンタクト部１３１を上部ポリシリコン層１５３と接した状態で真空室の周りを切れ目なく連続的に囲むように形成してもよい。（図５（ｂ）では基板コンタクト部１３７の記載を省略している）。
【００４９】
シェル１５４を含む上部ポリシリコン層１５３は、振動式トランスデューサ１０の表面に形成された基板コンタクトパッド１３２によりシリコン基板１３０と導通することになる。このため、第２実施例においても表面からシリコン基板１３０に電位を与えることができ、さらに、周辺活性層１５１、上部ポリシリコン層１５３にも同時に同電位を与えることができる。
【００５０】
第２実施例では、Ｐ型の各電極板（振動子電極板１０１、第１電極板１１１、第２電極板１２１）にＮ型拡散を形成することで保護用のダイオードのカソードを構成し、カソードが上部ポリシリコン層１５３と接触して導通するようにしている。このとき、各電極の活性層１５０がアノードとなる。
【００５１】
具体的には、図５（ｂ）に示すように、第２電極板１２１に保護ダイオード拡散１２３を形成することでカソードとし、カソードが上部ポリシリコン層１５３と導通している。振動子電極板１０１、第１電極板１１１についても同様である。そして、上部ポリシリコン層１５３は、基板コンタクトパッド１３２を介して周辺活性層１５１と導通し、さらに基板コンタクト部１３１を介してシリコン基板１３０と導通している。
【００５２】
温度センサダイオード１４０については、Ｐ型の周辺活性層１５１と独立したＰ型活性層部分にＮ型の温度センサ拡散１４３を形成し、不純物濃度を高めた上部ポリシリコン層１５３を介して温度センサ用の電極パッドを形成することで構成している。このため、第２実施例における振動式トランスデューサ１０の動作時の回路は、図６に示すものとなり、保護ダイオードの極性が入れ替わるが、動作については第１実施例と実質的に同一である。
【００５３】
製造工程においては、Ｐ型の各電極板のＮ型拡散を形成する部分と上部ポリシリコン層１５３とを直接接触させた構造とし、上部ポリシリコン層１５３に不純物を拡散する際に、各電極板のＮ型拡散も同時に行なうことができる。
【００５４】
第２実施例の構成において、振動子電極板１０１、第１電極板１１１、第２電極板１２１のいずれかに静電気放電（ＥＳＤ）が加わったとしても、保護ダイオードを介して電気を接地に逃がすことができる。具体的には、電極側に高い電圧が印加されると保護ダイオードがオンすることで電気を接地に逃がし、電極側に低い電圧が印加されると保護ダイオードが降伏して電気を接地に逃がすことができる。
【００５５】
このため、静電気放電等による放電電流で振動子１００と第１電極板１１１、第２電極板１２１とが接触し、融着することを防ぐことができる。なお、通常の使用態様で各電極板に印加される電圧レンジにおいては、いずれの保護ダイオードとも導通しないため測定に影響することはない。
【００５６】
また、上部ポリシリコン層１５３や周辺活性層１５１、シリコン基板１３０のいずれかに静電気放電（ＥＳＤ）が加わったとしても、これらは接地されているため影響を受けない。その他の利点についても第１実施例と同様である。
【００５７】
次に、本発明に係る振動式トランスデューサ１０の第３実施例について図７を参照して説明する。以下では、第１実施例、第２実施例と異なる部分を中心に説明する。
【００５８】
第３実施例においては、シリコン基板１３０はＮ型で形成し、活性層１５０はＰ型で形成し、上部ポリシリコン層１５３はＮ型で形成している。そして、シリコン基板１３０は、周辺活性層１５１とＢＯＸ層酸化膜１３５の一部を除去してＮ型ポリシリコンを埋め戻すことで形成された基板コンタクト部１３１を通じて、周辺活性層１５１および表面に形成された基板コンタクトパッド１３２と導通している。
【００５９】
本図の例では、真空室の周りを切れ目なく連続的に囲む基板コンタクト部１３７を基板コンタクト部１３１とは別に形成しているが、基板コンタクト部１３１を上部ポリシリコン層１５３と接した状態で真空室の周りを切れ目なく連続的に囲むように形成してもよい（図７（ｂ）では基板コンタクト部１３７の記載を省略している）。
【００６０】
また、シリコン基板１３０は、電極板を構成する活性層１５０とＢＯＸ層酸化膜１３５の一部を除去してＮ型ポリシリコンを埋め戻すことで形成された上層コンタクト部１５６を介して上部ポリシリコン層１５３と導通している。
【００６１】
このため、第３実施例においても表面からシリコン基板１３０に電位を与えることができ、さらに、周辺活性層１５１、上部ポリシリコン層１５３にも同時に同電位を与えることができる。
【００６２】
第３実施例では、上層コンタクト部１５６を形成する際に埋め戻されたＮ型ポリシリコンから電極板を形成している周囲の活性層１５０にＮ型不純物を拡散することで、保護ダイオードのカソードを形成し、カソードが上層コンタクト部１５６を介して上部ポリシリコン層１５３と導通するようにしている。このとき、各電極の活性層１５０がアノードとなる。Ｎ型拡散は活性層１５０の単結晶部に形成されるので、良好なダイオードが得られる。
【００６３】
具体的には、図７（ｂ）に示すように、第２電極板１２１に保護ダイオード拡散１２３を形成することでカソードを構成し、カソードが上部ポリシリコン層１５３と導通している。振動子電極板１０１、第１電極板１１１についても同様である。そして、上部ポリシリコン層１５３は、上部コンタクト部１５６を介してシリコン基板１３０と導通し、さらに基板コンタクト部１３１を介して周辺活性層１５１と導通している。
【００６４】
温度センサダイオード１４０は、周辺活性層１５１と独立したＰ型活性層部分で活性層とＢＯＸ層酸化膜１３５の一部を除去してＮ型ポリシリコンを埋め戻すことで温度センサコンタクト部１４６を形成し、周囲の周辺活性層１５１にＮ型不純物を拡散することで、温度センサ拡散１４３を形成している。このため、第３実施例における振動式トランスデューサ１０の動作時の回路は、図６に示した第２実施例の回路において温度センサダイオード１４０のカソードがシリコン基板１３０と接続したものとなる。
【００６５】
第２実施例と同様に、この構成において振動子電極板１０１、第１電極板１１１、第２電極板１２１のいずれかに静電気放電（ＥＳＤ）が加わったとしても、保護ダイオードを介して電気を接地に逃がすことができる。具体的には、電極側に高い電圧が印加されると保護ダイオードがオンすることで電気を接地に逃がし、電極側に低い電圧が印加されると保護ダイオードが降伏して電気を接地に逃がすことができる。
【００６６】
このため、静電気放電等による放電電流で振動子１００と第１電極板１１１、第２電極板１２１とが接触し、融着することを防ぐことができる。なお、通常の使用態様で各電極板に印加される電圧レンジにおいては、いずれの保護ダイオードとも導通しないため測定に影響することはない。
【００６７】
また、上部ポリシリコン層１５３や周辺活性層１５１、シリコン基板１３０のいずれかに静電気放電（ＥＳＤ）が加わったとしても、これらは接地されているため影響を受けない。その他の利点についても第１実施例と同様である。
【符号の説明】
【００６８】
１０…振動式トランスデューサ、１００…振動子、１０１…振動子電極板、１１１…第１電極板、１２１…第２電極板、１３０…シリコン基板、１３１…基板コンタクト部、１３２…基板コンタクトパッド、１３５…ＢＯＸ層酸化膜、１３７…基板コンタクト部、１４０…温度センサダイオード、１４３…温度センサ拡散、１４６…温度センサコンタクト部、１５０…活性層、１５１…周辺活性層、１５２…絶縁酸化膜、１５３…上部ポリシリコン層、１５４…シェル、１５６…上層コンタクト部
【図１】
2018080915.tif 000003
【図２】
2018080915.tif 000004
【図３】
2018080915.tif 000005
【図４】
2018080915.tif 000006
【図５】
2018080915.tif 000007
【図６】
2018080915.tif 000008
【図７】
2018080915.tif 000009
【図８】
2018080915.tif 000010