(57)【要約】【課題】センサ特性をより容易に向上させることのできる半導体物理量センサを得る。【解決手段】半導体物理量センサ１０は、フレーム部３１に支持され、外部から印加される物理量を受けて変位する被印加部３２を備えている。この被印加部３２は、バネ部３３を介してフレーム部３１に接続されており、この被印加部３２には、外部から印加される物理量を受けて撓み変形する可撓部３５が形成されている。さらに、被印加部３２の第１電極５０と第２電極３５ａとが近づく方向への平行移動を規制部４１によって規制できるようにしている。そして、被印加部３２を、平行移動が許容される状態では、バネ部３３の弾性変形および可撓部３５の撓み変形のうち少なくともいずれか一方によって変位させ、規制部４１によって平行移動が規制された状態では、可撓部３５の撓み変形によって変位させるようにした。【選択図】図４
2015059780.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と、
前記ベース部上に形成された第１電極と、
前記ベース部に取り付けられるフレーム部と、
前記フレーム部に支持され、外部から印加される物理量を受けて変位する被印加部と、
前記被印加部に形成され、外部から印加される物理量を受けて撓み変形する可撓部と、
前記可撓部に形成され、前記第１電極と対向する第２電極と、
一端が前記フレーム部に接続されるとともに他端が前記被印加部に接続され、前記被印加部が前記第１電極と前記第２電極との間隔が変化するように平行移動することを許容するバネ部と、
前記被印加部の前記第１電極と前記第２電極とが近づく方向への平行移動を、前記第１電極と前記第２電極とが空間を介して対向した状態で規制することが可能な規制部と、
を備え、
前記被印加部は、前記第１電極と前記第２電極とが近づく方向への平行移動が許容された状態では、前記バネ部の弾性変形および前記可撓部の撓み変形のうち少なくともいずれか一方によって変位し、前記規制部によって前記第１電極と前記第２電極とが近づく方向への平行移動が規制された状態では、前記可撓部の撓み変形によって変位することを特徴とする半導体物理量センサ。
【請求項２】
前記第１電極と前記第２電極との間に誘電体が介在していることを特徴とする請求項１に記載の半導体物理量センサ。
【請求項３】
前記誘電体は、前記第１電極および前記第２電極のうち少なくともいずれか一方の電極に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の半導体物理量センサ。
【請求項４】
前記バネ部の方が、前記可撓部よりも変形しやすいことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の半導体物理量センサ。
【請求項５】
前記フレーム部と前記被印加部と前記バネ部とが、半導体基材をエッチング加工することで形成されていることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか１項に記載の半導体物理量センサ。
【請求項６】
前記バネ部と前記可撓部とが略同一の厚さとなるように形成されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体物理量センサ。
【請求項７】
前記可撓部が略円板状をしていることを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の半導体物理量センサ。
【請求項８】
前記規制部が略円環状に形成されていることを特徴とする請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の半導体物理量センサ。
【請求項９】
前記規制部は、前記被印加部に一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項に記載の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、半導体物理量センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体物理量センサとして、基板の上面に電極を形成するとともに、電極に対して空間を介して対面するようにダイヤフラムを配置したものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この特許文献１では、外部から印加される物理量に応じてダイヤフラムを撓ませることで半導体物理量センサの静電容量を変化させ、当該静電容量の変化を検出することで物理量の変化を検出できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表平１０−５０９２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１のように、ダイヤフラムを撓ませることで物理量の変化を検出する半導体物理量センサを用いる場合、ダイヤフラムと電極との距離をなるべく小さくして、ダイヤフラムの撓みによる静電容量の変化をより確実に検知できるようにする必要がある。しかしながら、ダイヤフラムと電極との距離を小さくすると、初期状態（外部から物理量が印加されていない状態）における半導体物理量センサの静電容量が大きくなってしまう。そのため、静電容量の変位幅を増大させることが難しく、センサ特性を向上させ難いという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、センサ特性をより容易に向上させることのできる半導体物理量センサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴は、半導体物理量センサであって、ベース部と、前記ベース部上に形成された第１電極と、前記ベース部に取り付けられるフレーム部と、前記フレーム部に支持され、外部から印加される物理量を受けて変位する被印加部と、前記被印加部に形成され、外部から印加される物理量を受けて撓み変形する可撓部と、前記可撓部に形成され、前記第１電極と対向する第２電極と、一端が前記フレーム部に接続されるとともに他端が前記被印加部に接続され、前記被印加部が前記第１電極と前記第２電極との間隔が変化するように平行移動することを許容するバネ部と、前記被印加部の前記第１電極と前記第２電極とが近づく方向への平行移動を、前記第１電極と前記第２電極とが空間を介して対向した状態で規制することが可能な規制部と、を備え、前記被印加部は、前記第１電極と前記第２電極とが近づく方向への平行移動が許容された状態では、前記バネ部の弾性変形および前記可撓部の撓み変形のうち少なくともいずれか一方によって変位し、前記規制部によって前記第１電極と前記第２電極とが近づく方向への平行移動が規制された状態では、前記可撓部の撓み変形によって変位することを要旨とする。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、前記第１電極と前記第２電極との間に誘電体が介在していることを要旨とする。
【０００９】
本発明の第３の特徴は、前記誘電体は、前記第１電極および前記第２電極のうち少なくともいずれか一方の電極に設けられていることを要旨とする。
【００１０】
本発明の第４の特徴は、前記バネ部の方が、前記可撓部よりも変形しやすいことを要旨とする。
【００１１】
本発明の第５の特徴は、前記フレーム部と前記被印加部と前記バネ部とが、半導体基板をエッチング加工することで形成されていることを要旨とする。
【００１２】
本発明の第６の特徴は、前記バネ部と前記可撓部とが略同一の厚さとなるように形成されていることを要旨とする。
【００１３】
本発明の第７の特徴は、前記可撓部が略円板状をしていることを要旨とする。
【００１４】
本発明の第８の特徴は、前記規制部が略円環状に形成されていることを要旨とする。
【００１５】
本発明の第９の特徴は、前記規制部は、前記被印加部に一体に形成されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、センサ特性をより容易に向上させることのできる半導体物理量センサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態にかかる半導体物理量センサを模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる半導体物理量センサを模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる半導体物理量センサの可動部がガラス基板に当接した状態を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる半導体物理量センサのダイヤフラムが撓んだ状態を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる半導体物理量センサのダイヤフラムがさらに撓んだ状態を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１９】
本実施形態にかかる半導体物理量センサ１０は、図１〜図５に示すように、略矩形板状のガラス基板（ベース部）２０を備えている。そして、このガラス基板２０の上面（半導体基材が固定される側の面）２０ａには、第１電極５０が形成されている。この第１電極５０は、クロム（Ｃｒ）またはチタンアルミ合金（ＡｌＴｉ）またはアルミニウム合金（ＡｌＳｉやＡｌＳｉＣｕ等）等の金属材料（クロム、アルミニウム、チタンアルミ合金およびアルミニウム合金のうち少なくともいずれか１つの材料）で形成されており、プラズマＣＶＤ法、反応性スパッタ法、イオンビームスパッタリング法等によってガラス基板２０の上面２０ａに成膜されている。このように、プラズマＣＶＤ法、反応性スパッタ法、イオンビームスパッタリング法等を用いることで、厚みがより均一となるように第１電極５０を成膜することができる。なお、第１電極５０の材料としては、上述した材料以外のもの、例えば、金（Ａｕ）等の金属材料や金属以外の導電性材料を用いることもできる。
【００２０】
さらに、半導体物理量センサ１０は、ガラス基板２０に接合固定される（取り付けられる）半導体基板（半導体基材）３０を備えており、この半導体基板３０の下面３０ａ側（他側）が、ガラス基板２０の上面２０ａ側（一側）に接合固定されている（取り付けられている）。
【００２１】
この半導体基板３０は、単結晶シリコンを用いて形成されており、平面視で輪郭形状が矩形状となるように形成されている。この半導体基板３０には、半導体基板３０の厚み方向（図２中上下方向：第１電極５０と後述する第２電極３５ａとの間隔Ｄが変化する方向）に変位（平行移動）可能な可動部（被印加部）３２が設けられている。この可動部３２は、当該可動部３２を囲むように配置されたフレーム部３１に４本のビーム（バネ部）３３を介して支持されている。なお、各ビーム３３は、厚み方向に可撓性を有するように形成されている。すなわち、ビーム３３は、フレーム部３１に対して可動部３２を弾性的に可動支持するバネ要素として機能している。
【００２２】
このように、本実施形態では、可動部３２に、バネ要素としてのビーム３３によって可動支持される質量要素としての機能を与え、これらバネ要素と質量要素とによってバネ−マス系を構成し、質量要素としての可動部３２の変位から、外部から印加される物理量を得ることができるようになっている。
【００２３】
また、本実施形態では、可動部３２は、図１および図２に示すように、平面視（可動部３２が平行移動する方向から視た状態）で略円形となる略円板状に形成されており、各ビーム３３は、可動部３２の外周縁に沿って湾曲した形状に形成されている。そして、全てのビーム３３で可動部３２の外周縁の略全周を囲むように形成されている。
【００２４】
具体的には、各ビーム３３は、可動部３２の外周縁に沿った四半円弧状に形成されており、各ビーム３３は、一端がフレーム部３１に接続されるとともに、他端が可動部３２に接続されている。また、可動部３２の周囲にはビーム３３の厚み方向に貫通した４つのスリット３４が形成されており、各ビーム３３は、これら４つのスリット３４により幅寸法が規定されている。
【００２５】
４つのスリット３４は、それぞれ略Ｓ字状に形成されており、ビーム３３の内周側に周方向に延在するように形成される四半円弧状の内周側スリット３４ａと、ビーム３３の外周側に周方向に延在するように形成される四半円弧状の外周側スリット３４ｂと、径方向に延在し、内周側スリット３４ａと外周側スリット３４ｂとを連結する連結スリット３４ｃと、を備えている。そして、このような形状のスリット３４を、可動部３２の中心を中心として約９０度ずつ回転させた位置に４つ配置されるように形成することで、可動部３２が４本のビーム３３を介してフレーム部３１に支持されるようにしている。したがって、１つのスリット３４の内周側スリット３４ａが、１つのビーム３３の内周側に配置されるとともに、当該スリット３４の外周側スリット３４ｂが、周方向で隣り合う別のビーム３３の外周側に配置されることとなる。言い換えると、１つのビーム３３は、１つのスリット３４の内周側スリット３４ａと、周方向で隣り合う別のスリット３４の外周側スリット３４ｂとの間に形成されている。
【００２６】
このスリット３４は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）などにより垂直エッチング加工をすることで、スリット３４の側壁面を半導体基板３０の表面と垂直となるように形成される。このようにして、垂直エッチング加工により形成されたスリット３４の側壁面同士は、互いに略平行に対向することになる。反応性イオンエッチングとしては、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を備えたエッチング装置によるＩＣＰ加工を利用することができる。
【００２７】
なお、各ビーム３３の両端部にそれぞれフレーム部３１および可動部３２に滑らかに連続するような弧状部を設け、各ビーム３３の両端部の機械的強度を高めるようにしてもよい。
【００２８】
このように、各ビーム３３を可動部３２の外周縁に沿って延長した形状に形成することで、従来に比べてチップサイズを大型化したり可動部３２の外周形状を小さくしたりすることなく、ビーム３３の長さ寸法を大幅に大きくすることが可能となる。その結果、従来に比べてチップサイズを大型化することなく高感度化を図ることが可能となる。また、可動部３２の外周形状を円形とし、各ビーム３３を可動部３２の外周縁に、可動部３２の中心に対して点対称となるように配置することで、可動部３２における第１電極５０との対向面が第１電極５０に対して傾きにくくなるようにしている。こうすることで、可動部３２の第１電極５０と第２電極３５ａとの間隔Ｄが変化する方向への平行移動が、ビーム３３によって許容される構成としている。
【００２９】
さらに、本実施形態では、単結晶のシリコン基板（Ｓｉ基板）に公知のエッチング加工を施すことでフレーム部３１と可動部３２と各ビーム３３とが形成されるようにしている。
【００３０】
具体的には、半導体基板３０の下側（ガラス基板２０に接合される側：他側）に、当該半導体基板３０の下側に開口するキャビティ３６を形成するとともに、上述したスリット３４を厚さ方向（上下方向）に貫通するように形成することで、フレーム部３１および可動部３２および各ビーム３３を半導体基板３０に一体に形成している。
【００３１】
なお、キャビティ３６も、公知の半導体プロセス、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）などにより垂直エッチング加工を半導体基板３０に施すことで形成することができる。反応性イオンエッチングとしては、例えば、誘導結合型プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を備えたエッチング装置によるＩＣＰ加工を利用することができる。
【００３２】
したがって、スリット３４およびキャビティ３６は、単結晶のシリコン基板（Ｓｉ基板）に同一のエッチング方法を施すことで形成することができる。ただし、スリット３４の形成とキャビティ３６の形成を同一の方法で行う必要はない。
【００３３】
また、本実施形態では、可動部３２に外部から印加される物理量に応じて撓み変形することが可能なダイヤフラム（可撓部）３５を形成している。具体的には、可動部３２を板厚の薄い略円板状に形成することで、可動部３２の中央部が撓み変形するようにしている。このように、本実施形態では、外部から印加される物理量に応じて撓むことのできるダイヤフラム（可撓部）３５も半導体基板３０に一体に形成されるようにしている。
【００３４】
そして、ダイヤフラム３５が第２電極３５ａを構成するようにし、可動部３２の変位やダイヤフラム３５の撓みに応じて第１電極５０と第２電極３５ａとの間の静電容量値が変化するようにしている。そして、この静電容量値の変化から物理量を検知するようにしている。このとき、ダイヤフラム３５は、第１電極５０との対向面が平面になっており、ダイヤフラム３５の第１電極５０との対向面が第２電極３５ａを構成している。なお、ダイヤフラム３５における第１電極５０との対向面に第２電極を別途形成するようにしてもよい。
【００３５】
こうして、第１電極５０と第２電極３５ａとの間に間隔Ｄを形成し、この間隔Ｄを検知ギャップとして、間隔Ｄを介して相互に対向する第１電極５０と第２電極３５ａとの間の静電容量を検出できるようにしている。
【００３６】
また、本実施形態では、ダイヤフラム３５の第１電極５０との対向面（ダイヤフラムのベース部側の面）に、シリコン酸化膜（誘電膜：誘電体）４０を形成している。すなわち、第１電極５０および第２電極３５ａのうち少なくともいずれか一方の電極である第２電極３５ａにシリコン酸化膜４０を設けている。このように、第１電極５０と第２電極３５ａとの間にシリコン酸化膜４０を介在させることで、第１電極５０と第２電極３５ａとが直接当接してしまうこと（第１電極５０と第２電極３５ａとが短絡してしまうこと）を抑制している。なお、シリコン酸化膜４０を第１電極５０に設けてもよいし、第１電極５０および第２電極３５ａの両方に設けてもよい。
【００３７】
本実施形態では、半導体基板３０のダイヤフラム３５が形成される部位の内側を熱酸化させることで、シリコン酸化膜４０を形成している。このように、熱酸化によりシリコン酸化膜４０を形成することで、シリコン酸化膜４０の厚さの調整がより容易になり、厚さをより均一にすることができるようになる。すなわち、シリコン酸化膜４０の厚さをより容易に所望の厚さとすることができるようになる。
【００３８】
具体的には、半導体基板３０にエッチング加工を施すことで、撓み変形可能に形成された薄板部３７を形成し、当該薄板部３７の内側にシリコン酸化膜４０を形成することで、ダイヤフラム３５とシリコン酸化膜４０とが半導体基板３０に一体に形成されるようにしている。このとき、ビーム３３とダイヤフラム３５とが略同一の厚さとなるように、シリコン酸化膜４０の厚さを調整している。
【００３９】
さらに、本実施形態では、シリコン酸化膜４０の周縁部に、第１電極５０側（ベース部２０側）に突出する略円環状の突部（規制部）４１を形成している。この突部４１は、平面視で略円環状に閉じた形状をしており、可動部３２が、第１電極５０と第２電極３５ａとの間隔Ｄが変化する方向に平行移動した際に、第１電極５０（ベース部２０）に当接できるように形成されている。そして、突部４１が第１電極５０（ベース部２０）に当接することで、可動部３２の第１電極５０と第２電極３５ａとが近づく方向への平行移動が規制されるようにしている。このとき、第１電極５０と第２電極３５ａとが空間６０を介して対向した状態で可動部３２の平行移動を規制することができるように突部４１を形成している（図３参照）。
【００４０】
このように、平面視で略円環状に閉じた突部４１を形成することで、平面視で突部４１の内側に配置される略円板状のダイヤフラム３５が、可動部３２に形成されることとなる。
【００４１】
さらに、本実施形態では、ビーム３３の方が、ダイヤフラム３５よりも変形しやすい構成としている。すなわち、外部から物理量が印加された際に、ダイヤフラム３５が撓み変形する前に、ビーム３３が弾性変形するように、それぞれの強度を調整している。この調整は、ビーム３３の厚さや幅、ダイヤフラム３５の厚さや径等を適宜に変えることで設定することができる。本実施形態では、ビーム３３とダイヤフラム３５とが略同一の厚さとなるようにしている（図２参照）。したがって、ビーム３３の幅、ダイヤフラム３５の径等を適宜に変えるだけで、ビーム３３やダイヤフラム３５の強度調整を行うことができる。なお、外部から物理量が印加された際に、ダイヤフラム３５が撓み変形した後に、ビーム３３が弾性変形するようにしてもよいし、ダイヤフラム３５の撓み変形とビーム３３の弾性変形とが同時に行われるようにしてもよい。
【００４２】
そして、ガラス基板２０の上面２０ａ側（一側）に半導体基板３０の下面３０ａ側（他側）を陽極接合等により接合固定する（取り付ける）ことで、第１電極５０に対して間隔Ｄを介して対面するように半導体基板３０に支持されたダイヤフラム３５が形成されることとなる。本実施形態では、半導体基板３０のフレーム部３１がガラス基板２０の上面２０ａ側（一側）に接合固定されている（取り付けられている）。
【００４３】
かかる構成の半導体物理量センサ１０は、例えば、以下の方法で形成することができる。
【００４４】
まず、ガラス基板２０の上面２０ａの可動部３２に対応する部位に第１電極５０を成膜する（第１の工程）。
【００４５】
そして、半導体基板３０の他面側を、エッチングしてキャビティ３６およびスリット３４を形成し、フレーム部３１と、ダイヤフラム３５が形成された可動部３２と、各ビーム３３とが半導体基板３０に一体に形成されるようにする。このとき、ビーム３３とダイヤフラム３５とが略同一の厚さとなるように形成する。なお、キャビティ３６の形成とスリット３４の形成は、一回のエッチングで一度に行ってもよいし、複数回に分けて別個にエッチングを行うようにしてもよい。その後、シリコン酸化膜（誘電膜：誘電体）４０および突部（規制部）４１に相当する部分に熱酸化処理を施しシリコン酸化膜４０および突部４１を形成する（第２の工程）。
【００４６】
なお、第１の工程と第２の工程は、第２の工程を先に行ってもよいし、第１の工程と第２の工程とを同時に並行して行うようにしてもよい。
【００４７】
次に、ガラス基板２０の上面２０ａ側（一側）に半導体基板３０の下面３０ａ側（他側）を陽極接合等により接合固定（取り付け）する（第３の工程）。
【００４８】
こうして、半導体物理量センサ１０が形成される。
【００４９】
かかる構成の半導体物理量センサ１０を用いることで、外部から物理量が印加された際には、印加される物理量に応じてビーム３３が弾性変形して、可動部３２が上下方向（第１電極５０と第２電極３５ａとが対向する対向方向）に平行移動する。その結果、第１電極５０と第２電極３５ａとの間隔Ｄが変化する。このように、第１電極５０と第２電極３５ａとの間隔Ｄが変化することで、半導体物理量センサ１０の静電容量（第１電極５０と第２電極３５ａとの間の静電容量）が変化する。そして、この静電容量の変化から物理量の変化を検出することができるようになっている。
【００５０】
このとき、比較的大きな物理量が印加された場合には、図３に示すように、突部４１が第１電極５０（ベース部２０）に当接する。こうして、可動部３２の第１電極５０と第２電極３５ａとの間隔Ｄが近づく方向への平行移動が突部４１によって規制される。
【００５１】
そして、可動部３２の平行移動が突部４１によって規制された後は、外部から印加される物理量に応じてダイヤフラム３５が撓み、第１電極５０とダイヤフラム３５の第２電極３５ａとの距離Ｄ２が変化する。このように、第１電極５０とダイヤフラム３５の第２電極３５ａとの距離Ｄ２が変化することで、半導体物理量センサ１０の静電容量（ダイヤフラム３５と第１電極５０の間の静電容量）が変化する。そして、この静電容量の変化から物理量の変化を検出することができるようになっている。
【００５２】
また、本実施形態では、さらに大きな物理量が印加されて、ダイヤフラム３５がシリコン酸化膜４０を介して第１電極５０に接触した場合にも、当該物理量を検出できるようにしている。すなわち、ダイヤフラム３５と第１電極５０との接触面積の変化と静電容量の変化との関係から、印加された物理量を検出できるようにしている。
【００５３】
このように、本実施形態にかかる半導体物理量センサ１０は、可動部３２を、突部４１による第１電極５０と第２電極３５ａとの間隔Ｄが近づく方向への平行移動が規制されるまでは、主にビーム３３の弾性変形によって変位させている。そして、突部４１によって第１電極５０と第２電極３５ａとの間隔Ｄが近づく方向への平行移動が規制された状態では、主にダイヤフラム３５の撓み変形によって可動部３２を変位させるようにしている。すなわち、本実施形態にかかる半導体物理量センサ１０は、可動部３２の平行移動と、可動部３２の平行移動が規制された状態でのダイヤフラム３５の撓み変形の２段階で、印加された物理量を検出できるようにしたものである。
【００５４】
なお、可動部３２は、ダイヤフラム３５が撓み変形することなく平行移動しなければならないものではなく、可動部３２の平行移動時に、ダイヤフラム３５が撓み変形していてもよい。可動部３２の平行移動時におけるダイヤフラム３５の変形度合いは、ビーム３３の厚さや幅、ダイヤフラム３５の厚さや径等を適宜に変えることで設定することができる。
【００５５】
このように、可動部３２は、外部から物理量が印加された際に、第１電極５０と第２電極３５ａとが近づく方向への平行移動が許容された状態では、ビーム３３の弾性変形およびダイヤフラム３５の撓み変形のうち少なくともいずれか一方によって変位するようになっていればよい。
【００５６】
したがって、可動部３２の平行移動による変位と、ダイヤフラム３５の撓み変形とが同時に起こる構成とすることができる。
【００５７】
また、可動部３２の平行移動のみが起こるようにすることも可能である。この場合、ダイヤフラム３５が所定の撓み量（撓みがない場合を含む）を維持した状態で、可動部３２が平行移動することとなる。
【００５８】
また、所定の外力が印加されるまでは、ダイヤフラム３５の撓み変形のみが起こるようにし、所定量を超えた外力が印加された場合に、可動部３２の平行移動が起こるようにすることも可能である。可動部３２の平行移動の際には、ダイヤフラム３５の撓み変形が同時に行われていてもよいし、ダイヤフラム３５が所定の撓み量（撓みがない場合を含む）を維持した状態となっていてもよい。
【００５９】
このように、可動部３２の平行移動とは、ダイヤフラム３５の撓み変形が許容された状態での平行移動を意味している。
【００６０】
ただし、センサの測定精度向上の観点からは、本実施形態のように、突部４１による平行移動が規制されていない状態では、可動部３２を主にビーム３３の弾性変形によって変位させるようにするのが好ましい。
【００６１】
一方、突部４１によって第１電極５０と第２電極３５ａとが近づく方向への平行移動が規制された状態では、可動部３２は、ダイヤフラム３５の撓み変形によって変位するようになっていればよい。なお、可動部３２は、突部４１によって第１電極５０と第２電極３５ａとが近づく方向への平行移動が規制された状態であっても、第１電極５０の面方向への変位（第１電極の面方向への平行移動）は可能である。すなわち、突部４１が第１電極５０に当接した状態で、可動部３２が第１電極の面方向へ平行移動する状態も、突部４１によって第１電極５０と第２電極３５ａとが近づく方向への平行移動が規制された状態である。したがって、突部４１によって第１電極５０と第２電極３５ａとが近づく方向への平行移動が規制された状態では、ダイヤフラム３５の撓み変形は、第１電極の面方向への平行移動とともに行われることもあるし、第１電極の面方向には平行移動しない状態で行われることもある。
【００６２】
なお、本実施形態では、ダイヤフラム３５がシリコン酸化膜４０を介して第１電極５０に接触した場合にも印加された物理量を検出できるようにした半導体物理量センサ１０を例示したが、ダイヤフラムと第１電極とが接触しない状態でのみ用いられる半導体物理量センサとすることも可能である。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態では、半導体物理量センサ１０は、フレーム部３１に支持され、外部から印加される物理量を受けて変位する可動部（被印加部）３２を備えている。この可動部３２は、ビーム（バネ部）３３を介してフレーム部３１に接続されており、この可動部３２には、外部から印加される物理量を受けて撓み変形するダイヤフラム（可撓部）３５が形成されている。さらに、可動部３２の第１電極５０と第２電極３５ａとが近づく方向への平行移動を突部（規制部）４１によって規制できるようにしている。そして、突部４１による平行移動が規制されるまで（第１電極５０と第２電極３５ａとが近づく方向への平行移動が許容された状態の時）は、主にビーム３３の弾性変形によって（ビーム３３の弾性変形およびダイヤフラム３５の撓み変形のうち少なくともいずれか一方によって）可動部３２を変位させ、突部４１によって平行移動が規制された状態では、ダイヤフラム３５の撓み変形によって変位させるようにした。
【００６４】
したがって、ダイヤフラム３５の撓み変形による静電容量の変化をより確実に検知できるようにしつつ、初期状態（外部からの物理量が印加されていない状態）における第１電極５０と第２電極３５ａとの間隔Ｄを大きくすることができる。このように、第１電極５０と第２電極３５ａとの間隔Ｄを大きくすることで、初期状態（外部からの物理量が印加されていない状態）における半導体物理量センサ１０の静電容量をより小さくすることができ、静電容量の変位幅をより増大させることが可能となる。その結果、半導体物理量センサ１０のセンサ特性をより容易に向上させることが可能となる。
【００６５】
また、本実施形態では、ビーム（バネ部）３３の方が、ダイヤフラム（可撓部）３５よりも変形しやすい構成としている。そのため、可動部３２の変位が突部（規制部）４１によって規制されていない状態で、ダイヤフラム３５が撓み変形してしまうのをより確実に抑制することができる。すなわち、可動部３２が平行移動しながらダイヤフラム３５が撓み変形してしまう状態となってしまうのをより確実に抑制することができるようになる。その結果、突部４１による平行移動が規制されるまでは、主にビーム３３の弾性変形によって可動部３２を変位させ、突部４１によって平行移動が規制された状態では、ダイヤフラム３５の撓み変形によって変位させる構成をより容易に得ることができる。また、可動部３２の平行移動時にダイヤフラム３５の撓み変形が抑制されるようにすることで、半導体物理量センサ１０による物理量の検出誤差をより小さくすることが可能となる。
【００６６】
さらに、本実施形態では、フレーム部３１と可動部（被印加部）３２とビーム（バネ部）３３とを、半導体基板（半導体基材）３０をエッチング加工することで形成している。すなわち、フレーム部３１と可動部（被印加部）３２とビーム（バネ部）３３とを、半導体基板（半導体基材）３０に一体に形成している。こうすることで、構成の簡素化を図ることができる。
【００６７】
このとき、ビーム（バネ部）３３とダイヤフラム（可撓部）３５とが略同一の厚さとなるように形成すれば、エッチング加工を行いやすくなる上、ビーム３３の弾性変形のしやすさとダイヤフラム３５の撓み変形しやすさをより容易に設定することが可能となる。
【００６８】
また、本実施形態では、ダイヤフラム（可撓部）３５を略円板状としている。そのため、ダイヤフラム３５が所定の箇所に偏って撓み変形してしまうのを抑制することができ、より均一に撓み変形させることができる。その結果、半導体物理量センサ１０の検出精度を向上させることができる。
【００６９】
また、本実施形態では、突部（規制部）４１を略円環状に形成している。このように、突部４１を略円環状に形成することで、突部４１の内側に空間が形成されることとなる。そのため、より簡素な構成で、可動部３２の第１電極５０と第２電極３５ａとが近づく方向への平行移動を、第１電極５０と第２電極３５ａとが空間６０を介して対向した状態で規制することができるようになる。
【００７０】
ところで、突部（規制部）４１をベース部２０に形成した場合、平行移動時に可動部３２が横方向にずれてしまった際に、可動部３２が突部（規制部）４１によって規制されなくなってしまう可能性がある。しかしながら、突部（規制部）４１を可動部３２に一体に形成した場合には、平行移動時に可動部３２が横方向にずれてしまったとしても、可動部３２を突部（規制部）４１によって規制することができる。すなわち、平行移動時に可動部３２が横方向にずれてしまったとしても、突部（規制部）４１の内側にダイヤフラム（可撓部）３５が位置した状態で、可動部３２の平行移動が規制されることとなる。したがって、突部（規制部）４１を可動部３２に一体に形成した方が、可動部３２の第１電極５０と第２電極３５ａとが近づく方向への平行移動を規制した状態において、ダイヤフラム（可撓部）３５をより確実に撓み変形させることができるようになる。
【００７１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず、種々の変形が可能である。
【００７２】
例えば、上記実施形態では、ダイヤフラムを半導体基材に一体に形成したものを例示したが、ダイヤフラムを半導体基材とは別体に形成することも可能である。
【００７３】
また、規制部を被印加部とは別体に形成することも可能であるし、規制部をベース部側に一体もしくは別体に形成することも可能である。また、規制部の形状も様々な形状とすることができる。また、規制部を任意の箇所に配置するようにしてもよい。
【００７４】
また、被印加部とベース部との間に、比較的変形しにくい第２バネ部（被印加部を支持するバネ部よりも変形しにくいバネ部）を被印加部とは別体に設け、被印加部が第１電極と第２電極とが近づく方向へと平行移動した際に、規制部が第２バネ部に当接するようにしてもよい。こうすれば、被印加部の第１電極と第２電極とが近づく方向への平行移動は、第２バネ部によって一旦規制されることとなる。そして、第２バネ部を変形させる外力が印加された際には、この第２バネ部も弾性変形し、被印加部が再度平行移動することとなる。すなわち、第１電極と第２電極とが近づく方向へと被印加部が変位する際に、被印加部の平行移動が許容された状態、規制された状態、許容された状態となるようにしている。このように、半導体物理量センサは、被印加部の第１電極と第２電極とが近づく方向への平行移動が許容される段階を１つ以上有するとともに、規制される段階を１つ以上有する構成となっていればよい。
【００７５】
また、ベース部や半導体基材その他細部のスペック（形状、大きさ、レイアウト等）も適宜に変更可能である。
【符号の説明】
【００７６】
１０  半導体物理量センサ
２０  ガラス基板（ベース部）
２０ａ  上面
３０  半導体基板（半導体基材）
３１  フレーム部
３２  可動部（被印加部）
３３  ビーム部（バネ部）
３５  ダイヤフラム（可撓部）
３５ａ  第２電極
４０  シリコン酸化膜（誘電体）
４１  突部（規制部）
５０  第１電極
６０  空間
【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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