(57)【要約】【課題】  絶縁膜が加速度の検出値に及ぼす影響を低減し、出力特性の安定した加速度センサを提供すること。【解決手段】  半導体基板からなり、内方を開口したフレーム部２から開口内に延設されたビーム部３と、ビーム部３に支持されて遊動自在に可動する錘部４とからなり、ビーム部の表層に作用する加速度の大きさにより抵抗値の変化するピエゾ抵抗５と、ピエゾ抵抗と接続される拡散配線７ｂと、基板のピエゾ抵抗５を形成した面側に設けられた絶縁膜とを有する加速度センサ。  絶縁膜６は、基板の線膨張係数に対して小さい線膨張係数を有し、かつビーム部３上の絶縁膜６は、フレーム部２側からビーム部３の中央位置までの領域の平均膜厚と中央位置から錘部４側までの領域の平均膜厚との関係において、フレーム部２側からビーム部３の中央位置までの領域の平均膜厚が中央位置から錘部４側までの領域の平均膜厚より大きく形成されている。【選択図】          図１
2005241307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板からなり、内方を開口したフレーム部と、フレーム部から前記開口内に延設された弾性を有するビーム部と、ビーム部に支持されて遊動自在に可動する錘部と、ビーム部の表層に設けられて作用する加速度の大きさにより抵抗値の変化するピエゾ抵抗と、少なくともビーム部上に設けられてピエゾ抵抗と接続される拡散配線と、前記基板の前記ピエゾ抵抗を形成した面側に設けられた絶縁膜と、を備えた加速度センサであって、
前記絶縁膜は、前記基板の線膨張係数に対して小さい線膨張係数を有しており、かつ前記ビーム部に位置する絶縁膜は、前記フレーム部側からビーム部の中央位置までの領域の平均膜厚と前記中央位置から前記錘部側までの領域の平均膜厚との関係において、フレーム部側からビーム部の中央位置までの領域の平均膜厚が前記中央位置から錘部側までの領域の平均膜厚より大きく形成されてなり、
フレーム部に前記開口を縮小させる方向の力が作用していない状態において、錘部はビーム部の前記表層とは反対側の方向に変位しており、フレーム部に開口を縮小させる方向の力が作用している状態において、錘部はビーム部の表層側に変位することを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記ビーム部上の前記絶縁膜は、その膜厚を前記フレーム部側から前記錘部側に向かって薄くしてなる請求項１記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記拡散配線は、少なくともビーム部上を通過する領域において、その線幅を前記フレーム部側から前記錘部側に向かって幅を広くしてなる請求項１又は２に記載の加速度センサ。
【請求項４】
前記ビーム部は、その中央位置から錘部側の領域の表層に電気的に絶縁された不純物拡散領域からなる膜厚調整部を有する請求項１乃至３いずれかに記載の加速度センサ。
【請求項５】
半導体基板からなり、内方を開口したフレーム部と、フレーム部から前記開口内に延設された弾性を有するビーム部と、ビーム部により支持されて遊動自在に可動する錘部と、ビーム部の表層に設けられて作用する加速度の大きさにより抵抗値の変化するピエゾ抵抗と、少なくともビーム上を通過してピエゾ抵抗と接続される拡散配線と、前記半導体基板のピエゾ抵抗を形成した面側に設けられた絶縁膜と、を備えた加速度センサであって、
前記絶縁膜は、前記基板の線膨張係数に対して小さい線膨張係数を有しており、かつ前記ピエゾ抵抗及び前記拡散配線を形成した後にビーム部上の絶縁膜を一旦除去して再度厚みを均一に再形成したものであり、
フレーム部に前記開口を縮小させる方向の力が作用していない状態において、錘部はビーム部の前記表層とは反対側の方向に変位しており、フレーム部に開口を縮小させる方向の力が作用している状態において、錘部はビーム部の表層側に変位することを特徴とする加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、応力を電気信号に変換することにより作用した加速度を検知する加速度センサに関し、特に、出力特性に優れた加速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の背景技術として、例えば、特開平５−２８１２５１号公報（特許文献１）に提案されている加速度センサがあり、これを図５に示す。図５はその中央付近の切断面を示す断面図である。
【０００３】
このものは、シリコンからなる基板を加工してなり、支持部９００と、重錘部９１０と、梁部９２０と、ピエゾ抵抗９３０と、拡散配線９４０と、金属配線９５０と、絶縁膜９６０とを備えている。
【０００４】
支持部９００は、平面視において略四角形状をなす枠体をしており、その内方には、一端を支持部９００に連結した薄肉の梁部９２０を介して遊動自在に支持される重錘部９１０が形成されている。また、梁部９２０の表層には不純物を注入して形成されたピエゾ抵抗９３０と、そのピエゾ抵抗９３０と電気的に接続された拡散配線９４０が形成されている。そして、この拡散配線９４０は、基板の拡散配線９４０形成面側に被着された絶縁膜９６０上に形成した金属配線９５０とコンタクトホール９７０を介して電気的に接続されている。さらに、金属配線９５０のパッド部９８０となる所定位置を除いて保護膜９９０が被着されている。
【０００５】
ここにおいて、上記加速度センサは、その絶縁膜９６０及び保護膜９９０の合計の膜厚が支持部９００及び重錘部９１０上の領域と梁部９２０上の領域とにおいて異なるように形成されている。その膜厚は、支持部９００及び重錘部９１０上の領域において１．２μｍ、梁部９２０上の領域において０．１２μｍ〜０．６μｍに形成されており、結果的に、梁部９２０上の膜厚は支持部９００及び重錘部９１０上の膜厚に対して１／２〜１／１０となっている。
【０００６】
したがって、上記構成の加速度センサによれば、梁部９２０上の領域の絶縁膜９６０及び保護膜９９０の膜厚を、支持部９００及び重錘部９１０上の領域の膜厚より薄くすることにより、絶縁膜９６０の応力による梁部９２０の変形を低減して温度特性や感度直線性等の諸特性の安定を図っている。
【特許文献１】特開平５−２８１２５１号公報（第３頁〜第４頁、図１、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような加速度センサは、例えば、パッケージ（図示せず）のような支持部９００と固着されてチップを固定する部材と一体化した場合に、この部材とチップとの間に介在する接着剤等から受ける応力が梁部９２０に影響して梁部９２０の形状を変形させてしまい、結果的に諸特性を再び不安定にしてしまう恐れがある。特に、絶縁膜９６０が薄くなることにより絶縁膜９６０を含めた梁部９２０の曲げ剛性が低下し、例えば、４辺梁式の加速度センサをシリコーン系樹脂からなる前記接着剤を用いて固着した場合、硬化後の樹脂の体積収縮により支持部９００におけるパッケージとの固着面側に、固着面の内方に向かう方向の応力（圧縮応力）が加わり、その結果、梁部９２０及び重錘部９１０が基板のピエゾ抵抗を形成した面側に変形してしまうという現象が発生する可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、絶縁膜が加速度の検出値に及ぼす影響を低減し、出力特性の安定した加速度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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本願発明者らは、種々実験及び検証を繰り返した結果、ビーム部の表層に形成されている絶縁膜の膜厚分布に着目し、以下の手段により課題を解決するに至った。
【００１０】
請求項１に係る発明の加速度センサは、半導体基板からなり、内方を開口したフレーム部と、フレーム部から前記開口内に延設された弾性を有するビーム部と、ビーム部に支持されて遊動自在に可動する錘部と、ビーム部の表層に設けられて作用する加速度の大きさにより抵抗値の変化するピエゾ抵抗と、少なくともビーム部上に設けられてピエゾ抵抗と接続される拡散配線と、前記基板の前記ピエゾ抵抗を形成した面側に設けられた絶縁膜と、を備えた加速度センサであって、前記絶縁膜は、前記基板の線膨張係数に対して小さい線膨張係数を有しており、かつ前記ビーム部に位置する絶縁膜は、前記フレーム部側からビーム部の中央位置までの領域の平均膜厚と前記中央位置から前記錘部側までの領域の平均膜厚との関係において、フレーム部側からビーム部の中央位置までの領域の平均膜厚が前記中央位置から錘部側までの領域の平均膜厚より大きく形成されてなり、フレーム部に前記開口を縮小させる方向の力が作用していない状態において、錘部はビーム部の前記表層とは反対側の方向に変位しており、フレーム部に開口を縮小させる方向の力が作用している状態において、錘部はビーム部の表層側に変位することを特徴とするものである。
【００１１】
ここにおいて、このビーム部は、絶縁膜から受ける応力が一定の場合、その膜厚が薄いほど撓みやすくなり、また、ビーム部の撓む方向は、錘部の自重によりビーム部の表層の反対方向となる。
【００１２】
したがって、この構成によれば、ビーム部のフレーム部側からビーム部の中央位置までの領域とビーム部の中央位置から錘部側までの領域とではビーム部の中央位置から錘部側までの領域がより撓んで変形し、加速度が作用していない状態でビーム部の表層とは反対の方向に変位した状態となる。そして、この状態にある加速度センサにフレーム部の開口を縮小させる方向の力を加える、例えば、接着剤を介してパッケージに固着すれば、接着剤の体積収縮に伴う圧縮応力により、ビーム部は基板のピエゾ抵抗を形成した面側に変形し、錘部の自重により撓んでいたビーム部を直線状に復元させることが可能となる。
【００１３】
また、請求項２に係る発明の加速度センサは、請求項１記載の構成において、前記ビーム部上の前記絶縁膜の膜厚を前記フレーム部側から前記錘部側に向かって薄くしてなるものとしている。
【００１４】
この構成によれば、ビーム部上に位置する絶縁膜において、そのフレーム部側からビーム部の中央位置までの領域における平均膜厚をビーム部の中央位置から錘部側までの領域における平均膜厚より大きくすることが容易に実現可能となる。
【００１５】
また、請求項３に係る発明の加速度センサは、請求項１又は２記載の構成において、前記拡散配線の少なくともビーム部上を通過する領域において、その線幅を前記フレーム部側から前記錘部側に向かって幅を広くしてなるものとしている。
【００１６】
ここにおいて、この拡散配線は、その製造過程（不純物のイオン注入時）において絶縁膜をマスクとしており、その結果、ビーム部上の絶縁膜の膜厚は拡散配線上の領域が薄く形成される。
【００１７】
したがって、この構成によれば、ビーム部上における拡散配線の占める領域は、フレーム部側からビーム部の中央位置までの領域に対し、ビーム部の中央位置から錘部側までの領域において広くなるので、絶縁膜の膜厚の薄い領域がビーム部の中央位置から錘部側までの領域で多くなり、その領域での平均膜厚をフレーム部側からビーム部の中央位置までの領域に対して薄くすることが可能となる。
【００１８】
また、請求項４に係る発明の加速度センサは、請求項１乃至３いずれかに記載の構成において、前記ビーム部の中央位置から錘部側の領域の表層に電気的に絶縁された不純物拡散領域からなる膜厚調整部を有するものとしている。
【００１９】
この構成によれば、ビーム部の中央位置から錘部側の領域に絶縁膜の膜厚の薄い領域が形成されるので、その領域での平均膜厚をフレーム部側からビーム部の中央位置までの領域に対して薄くすることが可能となる。
【００２０】
また、請求項５に係る発明の加速度センサは、半導体基板からなり、内方を開口したフレーム部と、フレーム部から前記開口内に延設された弾性を有するビーム部と、ビーム部により支持されて遊動自在に可動する錘部と、ビーム部の表層に設けられて作用する加速度の大きさにより抵抗値の変化するピエゾ抵抗と、少なくともビーム上を通過してピエゾ抵抗と接続される拡散配線と、前記半導体基板のピエゾ抵抗を形成した面側に設けられた絶縁膜と、を備えた加速度センサであって、前記絶縁膜は、前記基板の線膨張係数に対して小さい線膨張係数を有しており、かつ前記ピエゾ抵抗及び前記拡散配線を形成した後にビーム部上の絶縁膜を一旦除去して再度厚みを均一に再形成したものであり、フレーム部に前記開口を縮小させる方向の力が作用していない状態において、錘部はビーム部の前記表層とは反対側の方向に変位しており、フレーム部に開口を縮小させる方向の力が作用している状態において、錘部はビーム部の表層側に変位することを特徴としている。
【００２１】
前述したように、拡散配線上の絶縁膜はビーム部上の他の領域に比べて薄く形成されており、結果的にビーム部上の絶縁膜の膜厚にはばらつきが生じている。この膜厚はビーム部の剛性にも影響し、厚いほど撓み難く、薄いほど撓み易くなる。ゆえに、膜厚がばらつくとビーム部の表層とは反対方向の変形を得られない恐れがある。
【００２２】
したがって、この構成によれば、ビーム部上の絶縁膜の膜厚は均一となり、また、絶縁膜の線膨張係数は基板の線膨張係数より小さいのでビーム部の表層とは反対方向の変形を安定して得ることができる。そして、この状態にある加速度センサにフレーム部の開口を縮小させる方向の力を加える、例えば、接着剤を介してパッケージに固着すれば、接着剤の体積収縮に伴う圧縮応力により、ビーム部は基板のピエゾ抵抗を形成した面側に変形し、錘部の自重により撓んでいたビーム部を直線状に復元させることが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の加速度センサによれば、加速度が作用していない状態で錘部がビーム部の表層とは反対の方向に変位した加速度センサを用いることにより、フレーム部の開口を縮小させる方向の力を加えることで、ビーム部は基板のピエゾ抵抗を形成した面側に変形して撓みの少ない状態、すなわち直線状となり、絶縁膜によりビーム部に作用する加速度の検出値に影響を及ぼす応力を低減させて出力特性を安定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
［第１の実施形態］
第１の実施形態に係る加速度センサについて図１に基づき説明する。図１（ａ）はその概略平面図、図１（ｂ）はＡ−Ａ線で切断したときの概略断面図である。
【００２５】
この実施形態の加速度センサは、例えば、シリコン（Ｓｉ）からなる支持層１１上に、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる絶縁層１２を介してシリコンからなる活性層１３を積層したＳＯＩ基板１を加工することにより形成しており、その主要構成要素として、フレーム部２と、ビーム部３と、錘部４と、ピエゾ抵抗５と、絶縁膜６と、を備えている。
【００２６】
このうち、フレーム部２は、加速度センサの基体となるものであり、ビーム部３を介して錘部４を支持するものである。このものは、ＳＯＩ基板１の内方を穿設して開口させた枠体であり、平面視において略四角形状に形成している。また、このフレーム部２は、支持層１１、絶縁層１２、活性層１３の３層で形成しており、その支持層１１の表面側には絶縁膜６を介してピエゾ抵抗５と電気的に接続した、例えば、アルミニウム（Ａｌ）からなる電極（図示せず）を形成している。
【００２７】
ビーム部３は、錘部４が作用する加速度に応じて遊動自在に動くように支持するものである。このものは、ＳＯＩ基板１の活性層１３で形成しており、フレーム部２の各辺の中央付近を基端としてその開口内方に向かって突設して錘部４と開口の中央付近で一体化している。また、このビーム部３は、平面視において略長四角形状の短冊体であり、かつその厚みを活性層１３と同等に形成している。本実施形態では活性層１３の厚みを５μｍ程度としており、このような厚みにおいては、ビーム部３は作用する加速度に応じて可撓する弾性体として機能する。
【００２８】
錘部４は、作用する加速度の大きさに応じてビーム部３の撓み量を変化させるものである。このものは、主錘部４１と４つの補助錘部４２とからなる。
【００２９】
このうち、主錘部４１は、ＳＯＩ基板１の支持層１１、絶縁層１２、活性層１３の３層で形成している。その形状は平面視において略四角形状の塊体であり、その厚みはフレーム部２と同等である。
【００３０】
一方、補助錘部４２は、主錘部４１の支持層１１で形成された部分の角部にそれぞれ一体化させて形成しており、加速度が作用していない状態でＳＯＩ基板１の活性層１３側から見たときに、隣り合うビーム部３とそのビーム部３を支持するフレーム部２とで囲まれた領域に位置するように形成している。その形状は、平面視において略四角形状の塊体であり、その厚みは主錘部４１の支持層１１で形成された部分と同等の厚みを有している。
【００３１】
ピエゾ抵抗５は、応力によりビーム部３に生じる撓みを電気信号に変換するものである。このものは、ビーム部３の表面に不純物を注入することにより形成しており、詳細にはビーム部３とフレーム部２との結合部分近傍及びビーム部３と主錘部４１との結合部分近傍に配置している。このうち、主錘部４１との結合部分近傍にあるピエゾ抵抗５は、フレーム部２の辺と平行な方向のベクトル成分を持つ加速度に対して応答し、例えば、フレーム部２の任意の一辺と平行な方向をＸ軸と規定し、Ｘ軸と直交し、かつフレーム部２の辺と平行な方向をＹ軸と規定すると、Ｘ軸と平行なフレーム部２上にある４つのピエゾ抵抗５で１組のホイートストンブリッジを構成し、また、Ｙ軸と平行なフレーム部２上にある４つのピエゾ抵抗５で１組のホイートストンブリッジを構成している。さらに、フレーム部２との結合部分近傍にあるピエゾ抵抗５は、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向のベクトル成分を持つ加速度に対して応答し、例えば、この方向をＺ軸と規定すると、４つのピエゾ抵抗５で１組のホイートストンブリッジを構成している。これらのホイートストンブリッジは、ピエゾ抵抗５を配線７で接続することにより形成される。この配線７は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）からなる金属配線７ａ及び、ピエゾ抵抗５と同様、不純物を注入することにより形成した拡散配線７ｂにて構成している。そして、ビーム部３上を通過する配線７は、全て拡散配線７ｂにて形成している。
【００３２】
絶縁膜６は、例えば、ピエゾ抵抗５を形成する際のマスクとして用いられる、または、活性層１３の表面保護として用いられるものである。このものは、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）にて形成しており、その線膨張係数は２．３×１０−６程度であり、支持層１１を形成するシリコン（Ｓｉ）の線膨張係数２．８×１０−６程度より小さい。また、このものは、活性層１３のピエゾ抵抗５形成面側に被着されており、金属配線７ａと物理的に接続される部分は絶縁膜６が除去されている。
【００３３】
ここにおいて、ビーム部３上に被着されている絶縁膜６は、平面視においてその長手方向と直交する方向に縞状となり、かつその断面視において階段状に形成している。また、その厚みは、フレーム部２との接続部分から錘部４との接続部分へ向かって段階的に薄くなるように形成しており、０．７μｍから０．２μｍまで６個の領域に分割して０．１μｍずつ減少させている。
【００３４】
したがって、本実施形態の加速度センサによれば、ビーム部３上の絶縁膜６をフレーム部２との接続部分から錘部４との接続部分へ向かって段階的に薄くなるように形成することにより、ビーム部３のフレーム部２側からビーム部３の中央位置までの領域の平均膜厚はビーム部３の中央位置から錘部４側までの領域の平均膜厚より大きくなり、ビーム部３の剛性をフレーム部２との接続部分から錘部４との接続部分へ向かって小さくすることができる。すなわち、線膨張係数の違いにより生じる一定の応力に対し、ビーム部３の剛性の小さい領域がより変位するようになり、結果的に加速度が作用していない状態でビーム部３をピエゾ抵抗５の形成面側とは反対方向に変形させることができるので、フレーム部の開口を縮小させる方向の力を加えた際にビーム部３を直線状に復元して加速度の検出値に影響を及ぼす応力を低減させ、出力特性を安定することができる。
【００３５】
なお、ビーム部３上の絶縁膜６において、その分割数は６個に限定されるものではなく、加速度が作用していない状態でビーム部３をピエゾ抵抗５の形成面側とは反対方向に変形させることができればその個数は適宜変更できるものである。また、その断面形状は、階段状に形成して膜厚を変化させるものに限定されるものではなく、例えば、連続的に変化させてもよい。
【００３６】
［第２の実施形態］
第２の実施形態に係る加速度センサを図２に基づき説明する。図２（ａ）はビーム部３付近の概略拡大図、図２（ｂ）はＡ−Ａ線で切断したときの概略断面図である。
【００３７】
本実施形態の加速度センサは、ビーム部３上の拡散配線７１が第１の実施形態と異なるものであり、他の構成要素は第１の実施形態と実質的に同一であるので、同一部材には同一の番号を付して説明を省略する。
【００３８】
本実施形態の拡散配線７１は、その配線幅をビーム部３のフレーム部２側から錘部４側へ向かって広く形成していることが第１の実施形態と異なる部分である。その平面視における形状は、例えば、台形状をなしている。
【００３９】
ここにおいて、ビーム部３上に被着されている絶縁膜６は、その膜厚が拡散配線７１上に形成される領域とそれ以外の領域とにおいて異なっており、詳しくは、拡散配線７１上に形成された領域の絶縁膜６が厚く、それ以外の領域の絶縁膜６が薄く形成されている。
【００４０】
この膜厚の差は、次のようにして実現される。
【００４１】
まず、ＳＯＩ基板１の支持層１１上に絶縁膜６を形成する。ついで、ビーム部３上における拡散配線７１を形成する位置の絶縁膜６を除去し、不純物（例えば、支持層１１がｎ型半導体の場合は、ボロン（Ｂ））を熱拡散法を用いて添加する。この熱拡散法は、不純物の雰囲気中でＳＯＩ基板１を高温（８５０℃〜１７００℃）に加熱して行うため、拡散配線７１上のシリコン（Ｓｉ）が再び酸化（不純物の雰囲気中には若干の酸素が含まれている）されてその領域には薄い絶縁膜６が形成される。この結果、拡散配線７１上の領域とそれ以外の領域との間に絶縁膜６の差が生じるのである。
【００４２】
したがって、本実施形態の加速度センサによれば、ビーム部３上の拡散配線７１の配線幅をビーム部３のフレーム部２側から錘部４側へ向かって広くなる台形状に形成することにより、ビーム部３上の絶縁膜６において薄い絶縁膜６が占める割合は、ビーム部３のフレーム部２側からビーム部３の中央位置までの領域に対し、ビーム部３の中央位置から錘部４側までの絶縁膜６の領域の方が大きくなる。すなわち、ビーム部３のフレーム部２側からビーム部３の中央位置までの領域の平均膜厚は、ビーム部３の中央位置から錘部４側までの領域の平均膜厚より大きくなる。ゆえに、ビーム部３の剛性をフレーム部２との接続部分から錘部４との接続部分へ向かって小さくすることができ、線膨張係数の違いにより生じる一定の応力に対してビーム部３の剛性の小さい領域がより変位するようになり、加速度が作用していない状態でビーム部３をピエゾ抵抗５の形成面側とは反対方向に変形させることができる。そして、フレーム部の開口を縮小させる方向の力を加えた際にビーム部３を直線状に復元して加速度の検出値に影響を及ぼす応力を低減させ、出力特性を安定することができるのである。
【００４３】
なお、本実施形態の加速度センサに第１の実施形態のような絶縁膜６の構成を採用することも可能である。
【００４４】
［第３の実施形態］
第３の実施形態に係る加速度センサを図３に基づき説明する。図３はビーム部３付近の概略拡大図である。
【００４５】
本実施形態の加速度センサは、ビーム部３上に膜厚調整部８を設けたことが上述した実施形態と異なるものであり、他の構成要素は上述した実施形態と実質的に同一であるので、同一部材には同一の番号を付して説明を省略する。
【００４６】
この膜厚調整部８は、ビーム部３の中央位置から錘部４側の領域に形成しており、ピエゾ抵抗５近傍及び拡散配線７の近傍に配設しており、不純物を添加することにより形成している。その形状は平面視において錘部４の方向へ向かって幅が広くなる台形状をなしており、拡散配線７及びピエゾ抵抗５と電気的に絶縁されている。また、このものは、拡散配線７の形成時と同時期に形成しており、その形成方法は上述した拡散配線７の形成方法と同じである。
【００４７】
したがって、本実施形態の加速度センサによれば、ビーム部３のピエゾ抵抗５の近傍に略四角形状の膜厚調整部８を設けることにより、その部分での絶縁膜６の膜厚が減少する。すなわち、ビーム部３のフレーム部２側からビーム部３の中央位置までの領域の平均膜厚は、ビーム部３の中央位置から錘部４側までの領域の平均膜厚より大きくなるため、ビーム部３の剛性をフレーム部２との接続部分から錘部４との接続部分へ向かって小さくすることができ、線膨張係数の違いにより生じる一定の応力に対してビーム部３の剛性の小さい領域がより変位するようになり、加速度が作用していない状態でビーム部３をピエゾ抵抗５の形成面側とは反対方向に変形させることができる。そして、フレーム部の開口を縮小させる方向の力を加えた際にビーム部３を直線状に復元して加速度の検出値に影響を及ぼす応力を低減させ、出力特性を安定することができるのである。
【００４８】
なお、膜厚調整部８は、ビーム部３の中央位置から錘部４側の領域内で、かつ拡散配線７及びピエゾ抵抗５と電気的に絶縁されていればその形成位置は問わない。また、膜厚調整部８を錘部４上まで延長して形成することも可能である。この場合、ビーム部３と錘部４との接続部分での剛性がさらに減少するため好ましい。
【００４９】
また、第２の実施形態のような拡散配線７の構成を採用することも可能であるし、さらに、本実施形態の加速度センサに上述した実施形態のような絶縁膜６の構成を採用することも可能である。
【００５０】
［第４の実施形態］
第４の実施形態に係る加速度センサを図４に基づき説明する。図４はビーム部３をその長手方向に切断したときの概略断面図である。
【００５１】
本実施形態の加速度センサは、絶縁膜６１が上述した実施形態と異なるものであり、他の構成要素は上述した実施形態と実質的に同一であるので、同一部材には同一の番号を付して説明を省略する。
【００５２】
本実施形態の絶縁膜６１は、ピエゾ抵抗５及び拡散配線７の形成後に、不純物の添加時にマスクとして使用したビーム部３上の絶縁膜をすべて除去して再度絶縁膜６１を形成したことが上述した実施形態と異なる部分である。
【００５３】
この絶縁膜６１は、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）にて形成しており、その線膨張係数は２．３×１０−６程度であり、支持層１１を形成するシリコン（Ｓｉ）の線膨張係数２．８×１０−６程度より小さい。また、その厚みはフレーム部２及び錘部４と同等となるように形成している。
【００５４】
したがって、本実施形態の加速度センサによれば、ピエゾ抵抗５及び拡散配線７の形成後に一旦ビーム部３上の絶縁膜６を除去して再度絶縁膜６１形成することにより、絶縁膜６をピエゾ抵抗５や拡散配線７のマスクとして使用したときに生じる段差がなくなり、ビーム部３には一様な応力が加わることとなる。また、その応力は、ビーム部３をピエゾ抵抗５の形成面側とは反対方向に変形させる方向に作用するので、結果的に加速度が作用していない状態でビーム部３をピエゾ抵抗５の形成面側とは反対方向に変形させ、フレーム部の開口を縮小させる方向の力を加えた際にビーム部３を直線状に復元して加速度の検出値に影響を及ぼす応力を低減させ、出力特性を安定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る加速度センサを示すものであり、（ａ）はその概略平面図、（ｂ）はその概略断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る加速度センサのビーム部付近を示すものであり、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る加速度センサのビーム部付近を示す概略平面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る加速度センサのビーム部付近を示すものであり、その長手方向に切断したときの概略断面図である。
【図５】従来の半導体加速度センサを示すものであり、その中央付近を切断したときの概略断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１      ＳＯＩ基板
２      フレーム部
３      ビーム部
４      錘部
５      ピエゾ抵抗
６      絶縁膜
６１    絶縁膜
７ｂ    拡散配線
７１    拡散配線
８      膜厚調整部
【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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