(57)【要約】【課題】耐衝撃性に優れ、且つ微小な加速度を感度良く検出可能な加速度センサを提供する。【解決手段】気体に加わった加速度の大きさを検出する加速度センサであって、気体が充填された空間を有する筐体１と、筐体１内に配置され、気体を加熱するヒータ３と、筐体１内にヒータ３を挟んで対称に配置され、且つ電気的に極性が同じ向きに互いに直列接続された一対の温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２と、一対の温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２の間に電気的に接続され、一対の温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２間の温度差により生じる電流差分を、加速度を検出するための電圧に変換する電流電圧変換回路１００とを備える。【選択図】図１
2012202759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体に加わった加速度の大きさを検出する加速度センサであって、
前記気体が充填された空間を有する筐体と、
前記筐体内に配置され、前記気体を加熱するヒータと、
前記筐体内に前記ヒータを挟んで対称に配置され、且つ電気的に極性が同じ向きに互いに直列接続された一対の温度検出ダイオードと、
前記一対の温度検出ダイオードの間に電気的に接続され、前記一対の温度検出ダイオード間の温度差により生じる電流差分を、前記加速度を検出するための電圧に変換する電流電圧変換回路と
を備えることを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
前記電流電圧変換回路が、
前記一対の温度検出ダイオードの間に第１の入力端子が接続され、第２の入力端子が接地されたオペアンプと、
前記オペアンプの前記第１の入力端子と出力端子との間に接続された抵抗と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記ヒータが、前記一対の温度検出ダイオードと同じ構造のダイオードであることを特徴とする請求項１又は２に記載の加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体に加わる加速度の大きさを検出するための加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、物体に加わる加速度の大きさを検出するための加速度センサとしては、センサ基板上に、可撓性を有する梁部材で錘体を揺動可能に支持し、梁部材に生じた歪量を検出することで加わった加速度の大きさを測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このタイプの加速度センサは、重みのある錘体を肉薄な梁部材で支持することで良好な応答速度が得られる反面、高い位置から落下した場合等に梁部材が破損しやすく耐衝撃性に劣るという問題がある。
【０００３】
一方、従来用いられている他のタイプの加速度センサとして、いわゆる熱感知型加速度センサがある（例えば、特許文献２参照。）。熱感知型加速度センサでは、温度検出素子として、抵抗値が温度で変化するサーミスタや、温度差により起電力が発生する熱電対が使用されている。この熱感知型加速度センサは、特許文献１に記載されたタイプの加速度センサと比較し、可動部分がないため、耐衝撃性に優れている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−０４５０４４号公報
【特許文献２】特開２０００−１９３６７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の熱感知型加速度センサにおいて、サーミスタや熱電対を温度検出素子に使用する場合、加わる加速度に対しての出力は小さく、微小な加速度を検知することが困難であった。
【０００６】
上記問題点を鑑み、本発明の目的は、耐衝撃性に優れ、且つ微小な加速度を感度良く検出可能な加速度センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、気体に加わった加速度の大きさを検出する加速度センサであって、気体が充填された空間を有する筐体（１，２）と、筐体（１，２）内に配置され、気体を加熱するヒータ（３）と、筐体（１，２）内にヒータ（３）を挟んで対称に配置され、且つ電気的に極性が同じ向きに互いに直列接続された一対の温度検出ダイオード（Ｄ１，Ｄ２）と、一対の温度検出ダイオード（Ｄ１，Ｄ２）の間に電気的に接続され、一対の温度検出ダイオード（Ｄ１，Ｄ２）間の温度差により生じる電流差分を、加速度を検出するための電圧に変換する電流電圧変換回路（１００）とを備える加速度センサが提供される。
【０００８】
本発明の一態様において、電流電圧変換回路（１００）が、一対の温度検出ダイオード（Ｄ１，Ｄ２）の間に第１の入力端子が接続され、第２の入力端子が接地されたオペアンプ（１０１）と、オペアンプ（１０１）の第１の入力端子と出力端子との間に接続された抵抗（ＲＬ）とを備えていても良い。
【０００９】
本発明の一態様において、ヒータ（３）が温度検出ダイオード（Ｄ１，Ｄ２）と同じ構造のダイオードであっても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、耐衝撃性に優れ、且つ微小な加速度を感度良く検出可能な加速度センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る加速度センサの基板側の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る加速度センサのカバー部材側の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る加速度センサの一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る加速度センサの一例を示す断面図（図１のＡ−Ａ断面図）である。
【図５】本発明の実施の形態に係る加速度センサの一例を示す回路図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る加速度検出方法を説明するための概略図（図３のＢ−Ｂ断面図）である。
【図７】本発明の実施の形態に係る加速度検出方法を説明するための概略図（図３のＢ−Ｂ断面図）である。
【図８】本発明の実施の形態に係るショットキーバリアダイオードの電流電圧特性を表すグラフである。
【図９】本発明の実施の形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための工程断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための図９に引き続く工程断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための図１０に引き続く工程断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための図１１に引き続く工程断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための図１２に引き続く工程断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための図１３に引き続く工程断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る加速度センサの製造方法を説明するための図１４に引き続く工程断面図である。
【図１６】本発明の実施の形態の第１の変形例に係る加速度センサの一例を示す断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態の第２の変形例に係る加速度センサの一例を示す断面図である。
【図１８】本発明の実施の形態の第３の変形例に係る加速度センサの基板側の一例を示す上面図である。
【図１９】比較例に係る加速度センサを示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
【００１３】
また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る加速度センサは、気体に加わった加速度の大きさを検出する加速度センサであって、図１及び図２に示すように、気体が充填された空間を有する筐体１，２と、筐体１，２内に配置され、気体を加熱するヒータ３と、筐体１，２内にヒータ３を挟んで対称に配置され、且つ電気的に極性が同じ向きに互いに直列接続された一対の温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２と、一対の温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２の間に電気的に接続され、一対の温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２間の温度差により生じる電流差分を、加速度を検出するための電圧に変換する電流電圧変換回路１００とを備える。
【００１５】
図１に示すように、ヒータ３及び温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２は、空洞部４上に宙に浮いた状態で互いに離間して平行に延伸する。ヒータ３及び温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２のそれぞれは、５０μｍ〜５００μｍ程度の幅を有し、１００μｍ〜２ｍｍ程度の長さを有する。ヒータ３及び温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２のそれぞれには、配線１１ａ〜１６ａを介して、外部と電気的な接続をするためのパッド１１ｂ〜１６ｂがそれぞれ接続されている。
【００１６】
筐体（基板）１は、内側に空洞部４を有する。基板１の材料としては、例えばシリコン（Ｓｉ）等が使用可能である。ヒータ３としては、例えば発熱抵抗として機能する白金（Ｐｔ）等の薄膜が使用可能である。
【００１７】
温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２は、ショットキーバリアダイオードやｐｎダイオード等のダイオードである。本発明の実施の形態においては、温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２がショットキーバリアダイオードの場合を説明する。
【００１８】
図２に示すように、筐体（カバー部材）２は、図１に示した基板１の空洞部４と同じ開口形状の凹部５を有する。図１に示した基板１の上面に図２に示したカバー部材２の上面を下向きにして図３に示すように被せ、接着剤等により接着することにより、一つの筐体１，２となる。図１に示したヒータ３及び温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２は、基板１の空洞部４とカバー部材２の凹部５が一体化した空間の中央に浮いた状態となる。この空間は一辺の長さが１ｍｍ〜５ｍｍ程度の立方体又は直方体となる。この空間が大きいほど熱は対流しやすいために感度は良くなる。
【００１９】
図１に示した温度検出ダイオードＤ１の周辺部分の詳細構造Ａ−Ａ断面図を図４に示す。本発明の実施の形態に係る加速度センサは、図４に示すように、基板１及び空洞部４上に延伸するように配置された直線状（バー状）の第１の絶縁膜２１と、第１の絶縁膜２１上に配置された半導体層２２と、半導体層２２上に配置された第１の金属膜２４と、半導体層２２及び第１の絶縁膜２１上に配置された第２の絶縁膜２３と、第２の絶縁膜２３、半導体層２２及び第１の金属膜２４上に配置された第２の金属膜２７を備える。第２の金属膜２７は、図１に示した配線１１ａ，１４ａの一部である。
【００２０】
第１の絶縁膜２１は、基板１に架橋し、半導体層２２を空中に保持する。第１の絶縁膜２１及び第２の絶縁膜２３の厚さは０．１μｍ〜２μｍ程度である。第１の絶縁膜２１及び第２の絶縁膜２３の材料としては、半導体層２２の熱を逃がさないように熱伝導率の低い、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）又はシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜）等の材料が使用可能である。
【００２１】
半導体層２２の材料としては、例えばｎ型のシリコン（Ｓｉ）が使用可能である。半導体層２２は、例えば不純物密度は１×１０１６ｃｍ−３程度であり、厚さは１μｍ〜５μｍ程度である。半導体層２２は第１の金属膜２４とショットキー接合し、半導体層２２と第１の金属膜２４によりショットキーバリアダイオードである温度検出ダイオードＤ１が形成されている。
【００２２】
半導体層２２の上部には、第１の金属膜２４直下の領域を囲むようにガードリング領域２５が形成されている。ガードリング領域２５は、逆耐圧が低い領域をガードする。ガードリング領域２５は、例えばｐ型で不純物密度１×１０１６〜１０１８ｃｍ−３程度である。ガードリング領域２５はｎ−型であっても良く、その場合は不純物密度１×１０１４〜５×１０１５ｃｍ−３程度である。
【００２３】
また、半導体層２２の上部には、半導体層２２よりも不純物密度が高いｎ＋型の半導体領域２６が形成されている。半導体領域２６は、半導体層２２と電気的に接続し、第２の金属膜２７とオーミック接触している。半導体領域２６は、不純物密度が１×１０２０ｃｍ−３程度である。
【００２４】
第１の金属膜２４及び第２の金属膜２７の材料としては、例えばクロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）又はアルミニウム（Ａｌ）等がそれぞれ使用可能である。第１の金属膜２４及び第２の金属膜２７は、同じ材料を用いても良く、異なる材料を用いても良い。
【００２５】
図１に示した温度検出ダイオードＤ２の周辺部分は、図４に示した温度検出ダイオードＤ１の周辺部分の構造と実質的に同様である。
【００２６】
図５に示すように、温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２は、極性が同じ向きで直列接続されている。温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２は電気的に絶縁されているために、極性を同じ向きに接続が可能である。温度検出時には、両端に正負の電圧Ｖ＋，Ｖ−が印可される。印加する電圧は０．１Ｖ〜１Ｖで、電流は１００μＡ〜数ｍＡである。電流は多く流す方が感度は高いが、加速度がないときの温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２の温度が上昇しないよう、ヒータ３で発生させる熱量に比べ１／１０程度とすることが望ましい。また、製造上の理由で温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２の特性が相対的に若干ずれている場合、正負の電圧Ｖ＋，Ｖ−の値を若干ずらすことによりオフセット補正することも可能である。なお、温度検出時は、温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２に順方向電圧を印加しても良いし、逆方向電圧を印加しても良い。
【００２７】
温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２の接続ノードＮ０には電流電圧変換回路１００が接続されている。電流電圧変換回路１００は、一対の温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２の間に第１の入力端子（−の入力端子）が接続され、第２の入力端子（＋の入力端子）が接地されたオペアンプ１０１と、オペアンプ１０１の第１の入力端子と出力端子との間に接続された抵抗ＲＬを備える。オペアンプ１０１の第２の入力端子は接地され、出力端子は図示を省略した外部回路に接続されている。
【００２８】
電流電圧変換回路１００では、入力電流Ｉに対して出力電圧ＶｏｕｔはＩ×ＲＬとなるので、抵抗ＲＬの抵抗値は高いほど出力電圧Ｖｏｕｔは高くなる。出力電圧Ｖｏｕｔは１００ｋ〜数ＭΩ程度となるのが好ましい。この出力電圧Ｖｏｕｔに応じて外部回路により加速度を検出することが可能である。
【００２９】
次に、本発明の実施の形態に係る加速度センサを用いた加速度検出方法を、図６及び７を用いて説明する。なお、図６及び図７において複数の楕円６は等温線を示し、楕円６の中の３本の矢印は熱広がる様子を示す。
【００３０】
図６に示すように、加速度がない状態では、ヒータ３により加熱された空気は、ヒータ３の周囲に分布する。通常の地上では垂直方向に重力加速度Ｇがあるため、加熱された空気は上昇する。加熱された空気は若干であるが、水平方向にも拡散し、温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２部分の温度も若干上昇する。しかし、温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２は水平に対称に配置されているので温度差はない。
【００３１】
一方、図７に示すように、水平方向に加速度Ｘがかかった状態では、ヒータ３で加熱された空気は、垂直方向の重力加速度Ｇと水平方向の加速度Ｘとの合計の加速度Ｔがかかっており、空気は加速度Ｔの反対方向に対流を起こす。すなわち、加熱された空気の流れは垂直より加速度Ｘと反対の方向の傾いた状態になる。その傾き量は加速度Ｘが大きいとより傾く。加熱された空気の流れが垂直より傾くと、温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２の温度に差が生じる。図７では加速度Ｘの反対方向の温度検出ダイオードＤ１の方の温度が相対的に高くなる。温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２に温度差が発生すると、例えば、温度検出ダイオードＤ１の電流が増えようとし、温度検出ダイオードＤ２の電流が減少し、両温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２間の電流に差が生じる。この電流の差を電流電圧変換回路１００が電圧に変換する。電流電圧変換回路１００の出力電圧Ｖｏｕｔに応じて、外部回路により加速度が検出可能である。
【００３２】
ここで、温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２で使用するショットキーバリアダイオードの電圧Ｖと電流密度Ｊの関係は一般に次のように表すことができる。
【数１】
2012202759.tif 000003
【数２】
2012202759.tif 000004
【数３】
2012202759.tif 000005
【００３３】
式（１）〜（３）において、Ｅｇはショットキー接合を構成するＳｉのバンドギャップ、ｈはプランク定数、ｑは電子の電荷、ｍ＊は電子の有効質量、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度、ＮＤはＳｉの不純物密度、ｎｉはＳｉの真性キャリア密度、εはＳｉの誘電率、ΦＢ０は金属とＳｉの間の障壁高さ、Ｖｄはビルトイン電圧である。
【００３４】
ΦＢ０は金属とＳｉの仕事関数の差であり、例えば、Ｓｉがｎ型半導体の場合、ΦＢ０は金属がクロム（Ｃｒ）であれば０．６０Ｖ、モリブデン（Ｍｏ）であれば０．６７Ｖ、パラジウム（Ｐｄ）であれば０．７Ｖ、白金（Ｐｔ）であれば０．８０Ｖである。Ｓｉがｐ型半導体の場合、ΦＢ０は金属がクロム（Ｃｒ）であれば０．５２Ｖ、モリブデン（Ｍｏ）であれば０．４５Ｖ、パラジウム（Ｐｄ）であれば０．４２Ｖ、白金（Ｐｔ）であれば０．３２Ｖである。よって、金属の種類と、Ｓｉにドープされる不純物種、不純物密度、及び素子面積が決まれば、電流−電圧特性は決まる。
【００３５】
ショットキーバリアダイオードでは、一定の電圧を印可させ、１℃温度が変化すると、電流変化は５〜１０％程度である。例えば、Ｓｉがｐ型で不純物密度が１×１０１７ｃｍ−３、金属にＭｏを使用し、形状を５００μｍ×１００μｍとして、温度３００Ｋ（２７℃）と３０１Ｋ（２８℃）のときの逆方向電圧と電流の関係のシミュレーション結果を図８に示す。印加電圧が１Ｖでは、３００Ｋのときに５．９０８ｍＡ、３０１Ｋのときに６．２２９ｍＡであり、変化率は１℃あたり５．６％である。このように、ショットキーバリアダイオードでは、電流の温度係数が大きく、不純物密度や動作点を選ぶことにより、従来の温度検出素子として使用されるサーミスタと比して、低い電圧で大きな電流を流すことができる。
【００３６】
また、図８に示した電流電圧特性を有するショットキーバリアダイオードを温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２として使った場合、電圧Ｖ＋，Ｖ−に±０．２Ｖを印可させると、加速度がない状態では、両温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２には同じ３．４ｍＡの電流が流れ、電流電圧変換回路１００には電流が流れないので、電圧は発生しない。１Ｇの加速度がかかると、０．０５℃の温度差すなわち、温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２が片方ずつ０．０２５℃変化する。電流は１℃当たり５．６％変化するので、３．４ｍＡ×５．６％×０．０２５＝０．４８μＡの電流変化である。電流電圧変換回路１００に流れ出す電流は０．９６μＡとなり、抵抗ＲＬが１ＭΩであれば、０．９６Ｖの電圧出力となる。また、温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２での消費電力は０．２Ｖ×３．４ｍＡ＝０．６８ｍＷであり、ヒータ３で発生させる熱１０ｍＷより十分低く問題はない。
【００３７】
次に、比較例に係る加速度センサとして、２つのサーミスタを温度検出素子として用い、図１９に示す検出回路を用いて加速度を検出する場合を説明する。サーミスタに相当する抵抗Ｒ１，Ｒ２は負荷となる抵抗Ｒ３，Ｒ４を介して接地されている。抵抗Ｒ１，Ｒ２には数Ｖの電圧Ｖが印加されており、それぞれの抵抗値はＲ３／Ｒ１、Ｒ４／Ｒ２が同じになるよう設定されている。抵抗Ｒ３，Ｒ４と抵抗Ｒ１，Ｒ２との接続ノードＮ１，Ｎ２との間の電圧が出力となる。
【００３８】
比較例に係る加速度センサにおいて、加速度がなく、サーミスタに相当する抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値が同じであるときは、接続ノードＮ１，Ｎ２間の電圧は０Ｖである。加速度が生じ、抵抗Ｒ１，Ｒ２に温度差が発生すると、例えば、抵抗Ｒ１の抵抗値が高くなり、抵抗Ｒ２の抵抗値は低くなる。そして、接続ノードＮ１，Ｎ２間には電圧は発生し、加速度に応じた出力電圧となる。
【００３９】
比較例に係る加速度センサにおいて、加速度による温度差は、例えば、１００μｍ×１００μｍ×１ｍｍのヒータを設置し、その両側に１００μｍ離間してヒータと同形状のサーミスタを設置し、ヒータを中央にして１ｍｍ×１ｍｍ×１ｍｍの空洞部を設け、乾燥した空気が密閉されているとする。ヒータは１０ｍＷ加熱されていると、ヒータ及びサーミスタはシリコン（Ｓｉ）として、流体シミュレーションにより、１Ｇで約０．０５℃の温度差になる。
【００４０】
サーミスタは、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ等の遷移金属の酸化物やそれらの混合物が使われ、素子の抵抗値は数１０ｋΩ〜１００ｋΩで抵抗値の変化率は１℃当たり、０．数％〜２％程度である。
【００４１】
図１９に示した検出回路にて、サーミスタが５０ｋΩ、抵抗変化率が１％／Ｋ、負荷抵抗５０ｋΩとすると、１Ｇで両サーミスタの温度差が０．０５℃であるので、一方のサーミスタの温度変化は０．０２５℃であり、抵抗変化は片方のサーミスタで１％×０．０２５＝０．０２５％である。１Ｖの電圧が印可されていると、出力電圧は０．２５ｍＶである。一方、温度検出素子として熱電対を使用した場合でも、１℃当たりの起電力の変化はさらに小さく数１０μＶと小さい。このように、サーミスタや熱電対を温度検出素子として用いて、図１９に示すような検出回路で小さな加速度を検知することは困難である。
【００４２】
これに対して、本発明の実施の形態に係る加速度センサによれば、上述したように、ショットキーバリアダイオード等の温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２は、温度による電流の変化がサーミスタより著しく大きく、且つ大きな電流を流すことができる。この結果、温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２間の小さな温度差で、絶対値として大きな電流差を得ることができる。そして、その電流差が電流電圧変換回路１００で電圧に変換されるため、微小な電流差、すなわち微小な温度差を検出することが可能となり、微小な加速度を感度良く検出することが可能となる。
【００４３】
次に、本発明の実施の形態に係る加速度センサの製造方法の一例を、図９〜図１５を用いて説明する。なお、図９〜図１５に示す製造方法は一例であり、この変形例を含めてこれ以外の種々の製造方法により実現可能であることは勿論である。また、図９〜図１５では温度検出ダイオードＤ１周辺を図示して説明するが、温度検出ダイオードＤ２も同様に作製されるのは勿論である。
【００４４】
（イ）図９に示すように、Ｓｉ等からなる基板１を用意する。例えばサイモックス（ＳＩＭＯＸ）法により基板１に酸素をイオン注入して熱処理を行い、図１０に示すように基板１内部に、厚さ０．１μｍ〜２μｍ程度の第１の絶縁膜（ＢＯＸ膜）２１、及び第１の絶縁膜２１上に半導体層（ＳＯＩ層）２２を形成する。或いは、張り合わせ法により、２枚のシリコン（Ｓｉ）ウェハのうち一方に第１の絶縁膜２１を形成して互いに張り合わせて熱処理を行い、一方のウェハを平坦研削して薄膜化させ半導体層２２を形成しても良い。
【００４５】
（ロ）次に、半導体層２２上に図示を省略したレジスト膜を塗布し、リソグラフィ技術を用いてレジスト膜をパターニングする。引き続き、パターニングされたレジスト膜をマスクとしてｐ型不純物の場合はボロン（11Ｂ+）等、ｎ型不純物の場合は燐（31Ｐ+）又は砒素（75Ａｓ+）等をイオン注入する。残存したレジスト膜はレジストリムーバ等を用いて除去される。その後、熱処理を行い半導体層２２に注入された不純物イオンを活性化して、図１１に示すようにガードリング領域２５及び半導体領域２６を形成する。なお、ガードリング領域２５及び半導体領域２６の導電型が異なる場合は、ガードリング領域２５及び半導体領域２６のそれぞれについてこの工程を繰り返す。
【００４６】
（ハ）半導体層２２上に図示を省略したレジスト膜を塗布し、リソグラフィ技術を用いてレジスト膜をパターニングする。引き続き、パターニングされたレジスト膜をマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法等により半導体層２２の一部を選択的に除去する。残存したレジスト膜はレジストリムーバ等を用いて除去される。この結果、図１２に示すように、直線状の半導体層２２が形成される。その後、リソグラフィ技術を用いて第１の絶縁膜を半導体層２２と同じ直線状にパターニングする。
【００４７】
（ニ）蒸着法等により、半導体層２２及び第１の絶縁膜２１上に、クロム（Ｃｒ）等の第１の金属膜２４を堆積する。その後、熱処理を行い、第１の金属膜２４をシリサイド化する。第１の金属膜２４上に図示を省略したレジスト膜を塗布し、リソグラフィ技術を用いてレジスト膜をパターニングする。引き続き、パターニングされたレジスト膜をマスクとして、ＲＩＥ法等により第１の金属膜２４の一部を選択的に除去する。残存したレジスト膜はレジストリムーバ等を用いて除去される。この結果、図１３に示すように、半導体層２２上に第１の金属膜２４のパターンが形成され、第１の金属膜２４と半導体層２２とによりショットキーダイオードである温度検出ダイオードＤ１が形成される。なお、この工程において同時に温度検出ダイオードＤ２も形成される。
【００４８】
（ホ）化学気相成長（ＣＶＤ）法等により、第１の絶縁膜２１、半導体層２２及び第１の金属膜２４上に、厚さ０．１μｍ〜２μｍ程度のシリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）等の第２の絶縁膜２３を形成する。第２の絶縁膜２３上に図示を省略したレジスト膜を塗布し、リソグラフィ技術を用いてレジスト膜をパターニングする。引き続き、パターニングされたレジスト膜をマスクとして、ＲＩＥ法等により第２の絶縁膜２３の一部を選択的に除去する。残存したレジスト膜はレジストリムーバ等を用いて除去される。この結果、図１４に示すように第２の絶縁膜２３のパターンが形成される。
【００４９】
（ヘ）蒸着法等により、第２の絶縁膜２３上に、アルミニウム（Ａｌ）等の第２の金属膜２７を堆積する。第２の金属膜２７上に図示を省略したレジスト膜を塗布し、リソグラフィ技術を用いてレジスト膜をパターニングする。引き続き、パターニングされたレジスト膜をマスクとして、ＲＩＥ法等により第２の金属膜２７の一部を選択的に除去する。残存したレジスト膜はレジストリムーバ等を用いて除去される。この結果、図１３に示すように、半導体層２２上に第２の金属膜２７のパターンが形成される。この工程で同時に、図１に示した配線１１ａ〜１６ａ及びパッド１１ｂ〜１６ｂも形成可能である。
【００５０】
（ト）２フッ化キセノン（ＸｅＦ２）を用いたドライエッチング等により、基板１の一部を除去して、５μｍ〜１０μｍ程度の深さで空洞部４を形成する。或いは、基板１を裏面からエッチングし、そこにシリコン（Ｓｉ）等からなる蓋を張り付けて同じ構造を形成しても良い。
【００５１】
（チ）別途、シリコン（Ｓｉ）等の基板１を用意し、ＲＩＥ法等により基板１の一部を選択的に除去する。この結果、図２に示した凹部５を有するカバー部材２が作製される。なお、パッド１１ｂ〜１６ｂは電流電圧変換回路１００又は電源等に適宜接続される。また、ヒータ３は蒸着法等により第１の絶縁膜２１上に白金（Ｐｔ）等の薄膜を堆積することにより適宜形成可能である。
【００５２】
本発明の実施の形態に係る加速度センサの製造方法によれば、耐衝撃性に優れ、微小な加速度を感度の高く検出可能な加速度センサを製造可能となる。
【００５３】
（第１の変形例）
本発明の実施の形態の第１の変形例として、温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２として他のショットキーバリアダイオードを使用する場合を説明する。本発明の実施の形態の第１の変形例に係る加速度センサは、図１６に示すように、空洞部３２を有する基板３１と、基板３１の空洞部３２の両端を架橋する直線状の金属膜３５，３６と、直線状の半導体層３３とを備える。
【００５４】
半導体層３３はｎ型であり、半導体層３３と金属膜３５がショットキー接合し、半導体層３３と金属膜３５によりショットキーダイオードが温度検出ダイオードＤ１として形成されている。
【００５５】
半導体層３３の上部には、半導体層３３よりも不純物密度の高いｎ＋型の半導体領域３４が金属膜３６に接して設けられている。半導体領域３４と金属膜３６とはオーミック接触されている。図１６では図示を省略するが、対となる温度検出ダイオードＤ２は、温度検出ダイオードＤ１と同様に形成されている。他の構成は、本発明の実施の形態に係る加速度センサと実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【００５６】
本発明の実施の形態の第１の変形例によれば、温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２として種々の構造のショットキーバリアダイオードが使用可能である。
【００５７】
（第２の変形例）
本発明の実施の形態の第２の変形例として、温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２としてｐｎダイオードを使用する場合を説明する。本発明の実施の形態の第２の変形例に係る加速度センサは、図１７に示すように、空洞部３２を有する基板３１と、基板３１の空洞部３２の両端を架橋するように直線状に延伸して配置された金属膜３５，３６と、直線状の半導体層３３とを備える。
【００５８】
半導体層３３はｎ型であり、半導体層３３の上部には半導体層３３よりも不純物密度の高いｐ＋型の半導体領域３７が金属膜３６に接して設けられている。半導体領域３７と金属膜３５はオーミック接触している。半導体領域３７と半導体層３３とによりｐｎダイオードが温度検出ダイオードＤ１として形成されている。半導体層３３と金属膜３５は絶縁膜３７により絶縁されている。
【００５９】
また、半導体層３３の上部には、半導体層３３よりも不純物密度の高いｎ＋型の半導体領域３４が金属膜３６に接して設けられている。半導体領域３４と金属膜３６とはオーミック接触されている。図１７では図示を省略するが、対となる温度検出ダイオードＤ２は、温度検出ダイオードＤ１と同様に形成されている。他の構成は、本発明の実施の形態に係る加速度センサと実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。
【００６０】
本発明の実施の形態の第２の変形例によれば、温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２としてｐｎダイオードを使用した場合でも同様の効果を奏することができる。
【００６１】
（第３の変形例）
本発明の実施の形態の第３の変形例として、２次元方向の加速度を検出する加速度センサを説明する。
【００６２】
本発明の実施の形態の第３の変形例に係る加速度センサは、図１８に示すように、空洞部４０を有する基板４１と、基板４１に４本の梁部４３〜４６を介して接続され、空洞部４０の中央に配置されたヒータ４２と、基板１に２本の梁部を介してそれぞれ接続され、ヒータ４２の四方に配置された４つの温度検出ダイオードＤ１１〜Ｄ１４を備える。
【００６３】
ヒータ４２及び温度検出ダイオードＤ１１〜Ｄ１４は宙に浮いた状態で形成されている。温度検出ダイオードＤ１１〜Ｄ１４としては、ショットキーバリアダイオード等のダイオードが使用可能である。
【００６４】
図５に示した電流電圧変換回路１００と同様の図示を省略した２つの電流電圧変換回路が、温度検出ダイオードＤ１１，Ｄ１３の間及び温度検出ダイオードＤ１２，Ｄ１４の間にそれぞれ接続されている。温度検出ダイオードＤ１１，Ｄ１３の温度差及び温度検出ダイオードＤ１２，Ｄ１４の温度差を検出することができ、Ｙ方向及びＸ方向の２次元の加速度を検出可能である。
【００６５】
本発明の実施の形態の第３の変形例に係る加速度センサは、本発明の実施の形態に係る加速度センサの製造方法と同様の工程で作製可能である。
【００６６】
（その他の実施の形態）
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【００６７】
例えば、本発明の実施の形態において、ヒータ３としてＰｔ等からなる抵抗を用いる場合を説明したが、ヒータ３として温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２と同じショットキーバリアダイオード等のダイオードを使用してもよい。この場合、製造工程において温度検出ダイオードＤ１，Ｄ２を作製するときにヒータ３も同時に作製することができるので、製造時間及び工程数が短縮でき、コストを減少させることができる。
【００６８】
また、基板１の空洞部４及びカバー部材２の凹部５が一体化した空間に密閉される気体を空気として説明したが、気体の種類は特に限定されない。例えば、気体としてキセノン（Ｘｅ）、六フッ化エタン（Ｃ２Ｆ６）、八フッ化プロパン（Ｃ３Ｆ８）、又は六フッ化硫黄（ＳＦ６）等の分子量の大きい気体を使用することで、より感度を上げることもできる。
【００６９】
また、また、本発明の実施の形態において、半導体層２２等の半導体部材について説明したｐ型及びｎ型の導電型を入れ替えても良い。その場合、印加電圧の符号も反転し、したがって電圧の大小関係も逆転する。
【００７０】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００７１】
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ１１〜Ｄ１４…温度検出ダイオード
ＲＬ…抵抗
１，３１，４１…基板
２…カバー部材
３，４２…ヒータ
４，３２…空洞部
５…凹部
６…楕円
１１ａ〜１６ａ…配線
１１ｂ〜１６ｂ…パッド
２１…第１の絶縁膜
２２，３３…半導体層
２３…第２の絶縁膜
２４…第１の金属膜
２５…ガードリング領域
２６，３４，３７…半導体領域
２７…第２の金属膜
３５，３６…金属膜
３７…絶縁膜
４０…空洞部
４３〜４６…梁部
１００…電流電圧変換回路
１０１…オペアンプ
【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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