(57)【要約】【課題】Ｘ軸方向およびＺ軸方向の加速度を検出するに際し、Ｚ軸方向における出力の非対称性をなくすようにする。【解決手段】第１半導体チップ１の第１シリコン基板１０と第２半導体チップ２の第１シリコン基板１０とを張り合わせ、フィルタ回路３ｂにて第１半導体チップ１の出力のうち、可動電極１５が第１半導体チップ１の第２シリコン基板１１側から第１シリコン基板１０側に振動することを示す成分Ａ１と、第２半導体チップ２の出力のうち、可動電極１５が第２半導体チップ２の第２シリコン基板１１側から第１シリコン基板１０側に振動することを示す成分Ｂ２とを組み合わせてセンサ出力として出力する。これにより、各半導体チップ１、２において可動電極１５のダンピングが反映された出力波形の非対称性をなくす。【選択図】図１
2009115635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面および他面を有する板状の第１半導体チップ（１）および第２半導体チップ（２）を有し、前記第１半導体チップ（１）および前記第２半導体チップ（２）は、前記一面に可動電極（１５）を含む同一のセンサ構造体（１４、１６〜１８、１９ａ、１９ｂ、２２、２３）をそれぞれ備え、前記一面の面内の一方向と前記一面に垂直な方向とについてそれぞれ物理量を検出するセンサ装置であって、
前記第１半導体チップ（１）の他面と前記第２半導体チップ（２）の他面とが互いに逆方向に向けられており、
前記第１半導体チップ（１）の出力のうち、前記可動電極（１５）が前記第１半導体チップ（１）の一面側から他面側に振動することを示す成分（Ａ１）と、前記第２半導体チップ（２）の出力のうち、前記可動電極（１５）が前記第２半導体チップ（２）の一面側から他面側に振動することを示す成分（Ｂ２）とを組み合わせてセンサ出力として出力するフィルタ回路（３ｂ）を備えていることを特徴とするセンサ装置。
【請求項２】
前記第１半導体チップ（１）の一面の面内の一方向と、前記第２半導体チップ（２）の一面の面内の一方向とが直角になっていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記第１半導体チップ（１）の他面と前記第２半導体チップ（２）の他面とが張り合わされていることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記フィルタ回路（３ｂ）を備えた回路基板（３）を有し、
前記第１半導体チップ（１）と前記第２半導体チップ（２）とが張り合わされたもののうち一方が前記回路基板（３）にバンプ（５）を介して実装されていると共に、他方がボンディングワイヤ（７）によって前記回路基板（３）に接続されていることを特徴とする請求項３に記載のセンサ装置。
【請求項５】
前記フィルタ回路（３ｂ）を備えた回路基板（３）を有し、
前記第１半導体チップ（１）と前記第２半導体チップ（２）とが張り合わされたものの一方が前記回路基板（３）にバンプ（５）を介して実装されていると共に、他方が前記第１半導体チップ（１）内および前記第２半導体チップ（２）内を貫通する貫通電極（８）およびバンプ（５）によって前記回路基板（３）に電気的に接続されていることを特徴とする請求項３に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記フィルタ回路（３ｂ）を備えた回路基板（３）を有し、
前記第１半導体チップ（１）と前記第２半導体チップ（２）とが張り合わされたものの一側面が前記回路基板（３）に取り付けられ、前記一側面の反対側の側面と前記回路基板（３）とがボンディングワイヤ（７）によって電気的に接続されていることを特徴とする請求項３に記載のセンサ装置。
【請求項７】
前記フィルタ回路（３ｂ）を備えた回路基板（３）を有し、
前記第１半導体チップ（１）と前記第２半導体チップ（２）とが張り合わされたものの一側面がバンプ（５）を介して前記回路基板（３）に実装されていることを特徴とする請求項３に記載のセンサ装置。
【請求項８】
前記第１半導体チップ（１）の一面および前記第２半導体チップ（２）の一面それぞれに回路基板（３）が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のセンサ装置。
【請求項９】
前記フィルタ回路（３ｂ）を備えた回路基板（３）を有し、
前記第１半導体チップ（１）の他面と前記第２半導体チップ（２）の他面とによって前記回路基板（３）が挟まれていることを特徴とする請求項１または２に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量を検出するための同一の可動電極がそれぞれ設けられた第１半導体チップおよび第２半導体チップを備えたセンサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、先に出願した特願２００６−２７５１１０号において、加速度を検出するセンサ装置を提案している。このセンサ装置は、第１シリコン基板と第２シリコン基板とで絶縁層を挟み込んだＳＯＩ基板のうち、第２シリコン基板に可動電極および固定電極よりなる櫛歯形状が設けられた梁構造体を有するものである。可動電極と第１シリコン基板との間の絶縁層は取り除かれており、可動電極は第１シリコン基板に対して浮いた状態とされている。
【０００３】
可動電極は、細長四角形状の錘部と、錘部の長手方向（Ｘ軸方向）に対して垂直方向に突出した櫛歯電極部と、錘部の両端に連結されたバネ部とを備えている。このうち、バネ部は、２本の平行な梁がその両端で連結された矩形枠状をなしており、２本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を有している。
【０００４】
このようなバネ部を介して、可動電極は、加速度の印加に応じてＸ軸方向に変位する。これにより、可動電極の櫛歯電極部と固定電極との間の静電容量が変化することで加速度の検出が可能となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術では、Ｘ軸方向における加速度の検出を行っているが、可動電極と第１シリコン基板との間の静電容量の変化を検出することで、第１シリコン基板に対して垂直な方向（Ｚ軸方向）における加速度を検出することも可能である。
【０００６】
しかし、可動電極がＺ軸方向に変位すると、可動電極において第１シリコン基板側とその反対側とでは、可動電極のダンピング力に差が生じてしまう。ここで、ダンピング力とは「減衰力」を指し、ダンピング力が大きいとは可動電極の変位が小さく、ダンピング力が小さいとは可動電極の変位が大きいことを意味している。
【０００７】
すなわち、可動電極と第１シリコン基板との間の空気が抵抗力となって可動電極のダンピング力が大きくなる一方、可動電極において第１シリコン基板とは反対側は空気の他に何も存在せず、当該空気の抵抗力は小さいために可動電極のダンピング力が小さくなる。このようなＺ軸方向における可動電極のダンピング力の非対称性により、センサ装置が受ける衝撃とセンサ装置の出力とが一致せずに非対称性が生じてしまうという問題がある。
【０００８】
なお、可動電極と第１シリコン基板との間のギャップを狭くしたり、センサ装置内の内圧を調整したり、粘性の高いオイル等の媒体を用いることが考えられる。しかし、いずれの方法においても、Ｚ軸方向におけるダンピング力の非対称性が発生してしまい、センサ出力の改善には至っていない。
【０００９】
本発明は、上記点に鑑み、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の加速度を検出するに際し、Ｚ軸方向におけるセンサ出力の非対称性をなくすようにすることができるセンサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、一面および他面を有する板状の第１半導体チップ（１）および第２半導体チップ（２）を有し、第１半導体チップ（１）および第２半導体チップ（２）は、一面に可動電極（１５）を含む同一のセンサ構造体（１４、１６〜１８、１９ａ、１９ｂ、２２、２３）をそれぞれ備え、一面の面内の一方向と一面に垂直な方向とについてそれぞれ物理量を検出するセンサ装置であって、第１半導体チップ（１）の他面と第２半導体チップ（２）の他面とが互いに逆方向に向けられており、第１半導体チップ（１）の出力のうち、可動電極（１５）が第１半導体チップ（１）の一面側から他面側に振動することを示す成分（Ａ１）と、第２半導体チップ（２）の出力のうち、可動電極（１５）が第２半導体チップ（２）の一面側から他面側に振動することを示す成分（Ｂ２）とを組み合わせてセンサ出力として出力するフィルタ回路（３ｂ）を備えていることを特徴とする。
【００１１】
これによると、可動電極（１５）が各チップ（１、２）の一面側に振動するときのダンピング力と、一面側に振動するときのダンピング力よりも大きい他面側に振動するときのダンピング力とが非対称になったとしても、第１半導体チップ（１）の他面と第２半導体チップ（２）の他面とを互いに逆方向に向けて、フィルタ回路（３ｂ）にて各チップ（１、２）の出力のうち各可動電極（１５）が他面側に振動することを示す成分（Ａ１、Ｂ２）を組み合わせることで、可動電極（１５）が各チップ（１、２）の一面側および他面側に振動するときのダンピング力を対称にすることができる。これにより、各可動電極（１５）が各チップ（１、２）の一面に垂直方向に振動する場合におけるセンサ出力の非対称性をなくすことができる。
【００１２】
第１半導体チップ（１）の一面の面内の一方向と、第２半導体チップ（２）の一面の面内の一方向とが直角になっている構造とすることができる。これにより、センサ装置において、三軸方向における物理量の検出を行うことができる。
【００１３】
第１半導体チップ（１）の他面と第２半導体チップ（２）の他面とが張り合わされている構造とすることができる。
【００１４】
これによると、第１半導体チップ（１）と第２半導体チップ（２）とがほぼ同じ場所で物理量を検出することができ、センサ装置の出力の精度を向上させることができる。
【００１５】
この場合、第１半導体チップ（１）と第２半導体チップ（２）とが張り合わされたもののうち一方が回路基板（３）にバンプ（５）を介して実装されていると共に、他方がボンディングワイヤ（７）によって回路基板（３）に接続される構造とすることができる。
【００１６】
ここで、上記フィルタ回路（３ｂ）は、回路基板（３）に備えられた構成とすることができる。
【００１７】
そして、第１半導体チップ（１）と第２半導体チップ（２）とが張り合わされたものの一方が回路基板（３）にバンプ（５）を介して実装されていると共に、他方が第１半導体チップ（１）内および第２半導体チップ（２）内を貫通する貫通電極（８）およびバンプ（５）によって回路基板（３）に電気的に接続される構造とすることができる。
【００１８】
また、第１半導体チップ（１）と第２半導体チップ（２）とが張り合わされたものの一側面が回路基板（３）に取り付けられ、一側面の反対側の側面と回路基板（３）とがボンディングワイヤ（７）によって電気的に接続される構造とすることもできる。
【００１９】
一方、第１半導体チップ（１）と第２半導体チップ（２）とが張り合わされたものの一側面がバンプ（５）を介して回路基板（３）に実装される構造とすることもできる。
【００２０】
他方、第１半導体チップ（１）の一面および第２半導体チップ（２）の一面それぞれに回路基板（３）が設けられる構造とすることもできる。
【００２１】
そして、第１半導体チップ（１）の他面と第２半導体チップ（２）の他面とによって回路基板（３）が挟まれる構造とすることもできる。
【００２２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。本実施形態に係るセンサ装置は、可動部を有する差動容量式の加速度センサを備えたものであり、例えば、エアバッグ、ＡＢＳ、ＶＳＣ等の作動制御を行うために用いられる。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。この図に示されるように、センサ装置は、一面および他面を有する板状の第１半導体チップ１および第２半導体チップ２と、回路基板３とを備えて構成されている。
【００２６】
第１半導体チップ１の他面と第２半導体チップ２の他面とが例えば陽極接合の方法により張り合わされて一体化されている。これによると、第１半導体チップ１と第２半導体チップ２との間に絶縁層４が配置された形態になっている。
【００２７】
そして、第２半導体チップ２がバンプ５を介して回路基板３に実装されている。バンプ５は、回路基板３内の内部配線６に電気的に接続される。また、第１半導体チップ１がボンディングワイヤ７によって回路基板３に設けられた配線ブロック３ａに接続されている。そして、ボンディングワイヤ７は図示しない配線ブロック３ａ内の配線に電気的に接続されている。
【００２８】
図１に示される第１半導体チップ１および第２半導体チップ２は、加速度を検出するためのものであり、静電容量検出方式のものである。これら第１半導体チップ１および第２半導体チップ２は、同じ材質、同じ特性を有する同一のものである。
【００２９】
図２（ａ）は第１半導体チップ１および第２半導体チップ２の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。以下、図２を参照して、第１半導体チップ１および第２半導体チップ２の構造について説明する。
【００３０】
本実施形態では、各半導体チップ１、２は、図２（ｂ）および図２（ｃ）に示されるように、第１の半導体層としての第１シリコン基板１０と第２の半導体層としての第２シリコン基板１１との間に、絶縁層としての酸化膜１２を有する矩形状のＳＯＩ基板１３である。このようなＳＯＩ基板１３において、各半導体チップ１、２の一面とは第２シリコン基板１１において酸化膜１２に接する面とは反対側の面に該当し、各半導体チップ１、２の他面とは、第１シリコン基板１０において酸化膜１２に接する面とは反対側の面に該当する。
【００３１】
第２シリコン基板１１には、その厚さ方向に貫通する溝部１４を形成することにより、可動電極１５および固定電極１６、１７よりなる櫛歯形状を有する梁構造体が形成されている。また、酸化膜１２のうち上記梁構造体が形成されている領域に対応した部位は、図２（ａ）中の破線四角形に示されるように矩形状に除去されており、開口部１８として形成されている。
【００３２】
ここで、図２に示されるように、可動電極１５は、細長四角形状の錘部１５ａと、その両端に連結されたバネ部１５ｂとを備えたものであり、この可動電極１５は、バネ部１５ｂにてアンカー部１９ａ、１９ｂに一体に連結され、支持されている。
【００３３】
アンカー部１９ａ、１９ｂは、図２に示されるように、酸化膜１２における開口部１８の開口縁部に固定されており、第１シリコン基板１０上に支持されている。これによって、錘部１５ａおよびバネ部１５ｂは、開口部１８に臨んだ状態となっている。
【００３４】
ここでは、バネ部１５ｂは、図２に示されるように、平行な２本の梁がその両端で連結された矩形枠状をなしており、２本の梁の長手方向と直交する方向に変位するバネ機能を有するものである。このようなバネ部１５ｂを介して可動電極１５は、第１シリコン基板１０上において、加速度の印加に応じて、図２（ａ）中のＸ軸方向および図２（ｂ）中のＺ軸方向へ変位可能となっている。つまり、可動電極１５は、第１シリコン基板１０に対して変位可能な状態で支持されたものである。
【００３５】
ここで、Ｘ軸方向とは、錘部１５ａの長手方向に平行な方向である。また、Ｚ軸方向とは、第１シリコン基板１０において酸化膜１２が設けられる面に垂直な方向である。
【００３６】
また、図２に示されるように、可動電極１５は櫛歯状の櫛歯電極部２０を備えている。この櫛歯電極部２０は、錘部１５ａの左側および右側にそれぞれ４個ずつ突出して形成された断面矩形の角柱であり、開口部１８に臨んだ状態となっている。この櫛歯電極部２０は、可動電極１５の一部として、バネ部１５ｂおよび錘部１５ａと一体的に形成されており、上記Ｘ軸方向またはＺ軸方向に変位可能となっている。
【００３７】
また、図２において、錘部１５ａの左側に位置する固定電極１６は、第１の固定電極１６であり、錘部１５ａの右側に位置する固定電極１７は、第２の固定電極１７である。本実施形態では、図２に示されるように、各固定電極１６、１７は、可動電極１５における櫛歯電極部２０の隙間にかみ合うように櫛歯状に複数本配列された断面矩形の梁である。
【００３８】
そして、個々の櫛歯電極部２０に対して、それぞれ固定電極１６、１７が対向して配置されており、各対向間隔において、櫛歯電極部２０の側面と固定電極１６、１７の側面との間に容量を検出するための検出間隔２１が形成されている。
【００３９】
これら各固定電極１６、１７は、それぞれ固定電極用配線２２、２３に一体に連結されている。各固定電極用配線２２、２３は、各固定電極１６、１７を取り出すための取り出し用の配線である。
【００４０】
これら第１の固定電極１６の固定電極用配線２２と第２の固定電極１７の固定電極用配線２３上の所定位置には、それぞれ、第１の固定電極用パッド２４および第２の固定電極用パッド２５が形成されている。
【００４１】
また、一方のアンカー部１９ｂと一体に連結された状態で、可動電極用配線２６が形成されている。この可動電極用配線２６は、可動電極１５を取り出すための取り出し用の配線である。そして、この可動電極用配線２６上の所定位置には、可動電極用パッド２７が形成されている。
【００４２】
固定電極用パッド２４、２５、可動電極用パッド２７は、例えばアルミニウムをスパッタや蒸着する等により形成されている。そして、これら各パッド２４、２５、２７にボンディングワイヤ７やバンプ５が接続され、回路基板３に電気的に接続される。
【００４３】
なお、第２シリコン基板１１に形成される構造、すなわち溝部１４、開口部１８、アンカー部１９ａ、１９ｂ、固定電極１６、１７、固定電極用配線２２、２３等は本発明のセンサ構造体に相当する。
【００４４】
このような構造を有する各半導体チップ１、２においては、第１半導体チップ１の一面の面内の一方向と、第２半導体チップ２の一面の面内の一方向とが直角になっている。すなわち、第１半導体チップ１におけるＸ軸方向と第２半導体チップ２におけるＸ軸方向とが直角となるように互いが一体化されている。これによると、第１半導体チップ１のＸ軸方向、第２半導体チップ２のＸ軸方向（センサ装置においてはＹ軸方向）、および各半導体チップ１、２のＺ軸方向の三軸方向の加速度が検出可能となる。
【００４５】
回路基板３は、図２に示される各半導体チップ１、２からの出力信号を処理するためのフィルタ回路３ｂを備えている（後述する図３参照）。このフィルタ回路３ｂは、各半導体チップ１、２において、Ｚ軸方向の加速度を検出する場合、第１半導体チップ１の出力のうち、可動電極１５が第１半導体チップ１の一面側から他面側、すなわち第１シリコン基板１０側に振動することを示す成分（後述する図４（ａ）の波形Ａ１参照）と、第２半導体チップ２の出力のうち、可動電極１５が第２半導体チップ２の一面側から他面側、すなわち第１シリコン基板１０側に振動することを示す成分（後述する図４（ｂ）の波形Ｂ２参照）とを組み合わせてセンサ出力として出力するものである。
【００４６】
可動電極１５が各チップ１、２の一面側に振動するときのダンピング力と、一面側に振動するときのダンピング力よりも大きい他面側に振動するときのダンピング力とが非対称になるため、各チップ１、２の出力波形が非対称になるが、各成分Ａ１、Ｂ２は各チップ１、２の非対称の各出力波形のうち可動電極１５が他面側に振動することによって得られる波形部分に相当する。
【００４７】
後で詳しく説明するが、本実施形態では、フィルタ回路３ｂは、第１半導体チップ１から入力される出力の波形のうち一周期の前半周期の成分（波形）をサンプリングすると共に、第２半導体チップ２から入力される出力の波形のうち一周期の後半周期の成分（波形）をサンプリングし、それぞれサンプリングした前半周期の成分と後半周期の成分を組み合わせることで出力波形を生成する。
【００４８】
Ｘ軸方向における加速度検出では、可動電極１５のダンピングの問題は起きないため、各半導体チップ１、２の出力波形の対称性は保たれている。したがって、フィルタ回路３ｂは、Ｘ軸方向における加速度を検出する場合には各半導体チップ１、２の出力をセンサ出力として出力する。
【００４９】
図３は、上記センサ装置の等価回路図を示したものである。図３に示されるように、第１半導体チップ１に設けられた可動電極１５と固定電極１６、１７とが対向配置された第１コンデンサ３０および第２コンデンサ３１が直列に接続され、各コンデンサ３０、３１における差動容量の変化が出力されるようになっている。ここで、第１コンデンサ３０の容量をＣＺ１、第２コンデンサ３１の容量をＣＺ２とすると、各コンデンサ３０、３１の差動容量の変化（ＣＺ１−ＣＺ２）は、スイッチドキャパシタ回路３２に入力される。
【００５０】
スイッチドキャパシタ回路３２は、オペアンプ３３と容量がＣｆであるコンデンサ３４とスイッチ３５とを有し、各コンデンサ３０、３１の出力、すなわち差動容量の変化を電圧に変換するものである。オペアンプ３３の反転入力端子には各コンデンサ３０、３１の各可動電極１５が接続されており、オペアンプ３３の反転入力端子と出力端子との間にコンデンサ３４およびスイッチ３５が並列に接続されている。
【００５１】
各コンデンサ３０、３１の各固定電極１６、１７に位相差が１８０°の矩形波電圧Ｖｃｃがそれぞれ周期的に印加され、スイッチドキャパシタ回路３２の非反転入力端子に基準電圧（Ｖｃｃ／２）が入力され、スイッチ３５が所定のタイミングで開閉される。そして、第１半導体チップ１にＸ軸方向またはＺ軸方向の加速度が加わり、各コンデンサ３０、３１の各可動電極１５の変位に応じた差動容量変化ＣＺ１−ＣＺ２がスイッチドキャパシタ回路３２に入力されると、スイッチドキャパシタ回路３２から（ＣＺ１−ＣＺ２）・Ｖｃｃ／Ｃｆがフィルタ回路３ｂに入力される。
【００５２】
上記では、第１半導体チップ１に係るスイッチドキャパシタ回路３２について説明したが、第２半導体チップ２に係るスイッチドキャパシタ回路３２も上記と同様の構成になっている。すなわち、第２半導体チップ２に設けられた可動電極１５と固定電極１６、１７とが対向配置された容量がＣＺ３の第３コンデンサ３６および容量がＣＺ４の第４コンデンサ３７が直列に接続され、各コンデンサ３６、３７における差動容量の変化（ＣＺ３−ＣＺ４）に基づいてスイッチドキャパシタ回路３２から（ＣＺ３−ＣＺ４）・Ｖｃｃ／Ｃｆがフィルタ回路３ｂに入力される。
【００５３】
なお、上述のように、各半導体チップ１、２は同じものであるので、第１コンデンサ３０の容量ＣＺ１と第３コンデンサ３６の容量ＣＺ３は同じであり、第２コンデンサ３１の容量ＣＺ２と第４コンデンサ３７の容量ＣＺ４は同じである。また、上記のスイッチドキャパシタ回路３２は、各半導体チップ１、２にそれぞれ作り込まれていても良いし、回路基板３に設けられていても良い。
【００５４】
以上が、本実施形態に係るセンサ装置の構成である。各半導体チップ１、２の各構造については、例えばＭＥＭＳ技術によって形成することが可能である。
【００５５】
上記センサ装置において、各半導体チップ１、２のＸ軸方向における加速度を検出する場合、可動電極１５と固定電極１６、１７との間に一定電圧を印加することにより、上記のように（ＣＺ１−ＣＺＳ２）・Ｖｃｃ／Ｃｆ、（ＣＺ３−ＣＺ４）・Ｖｃｃ／Ｃｆとしてそれぞれ加速度を検出することができる。
【００５６】
Ｘ軸方向における加速度検出では、フィルタ回路３ｂは、各半導体チップ１、２の出力をセンサ出力として出力する。これにより、センサ装置におけるＸ軸方向およびＹ軸方向の加速度がセンサ装置の外部に出力される。
【００５７】
他方、Ｚ軸方向の加速度を検出する場合、可動電極１５と第１シリコン基板１０との間に一定電圧を印加することとなる。上述のように、各半導体チップ１、２において、可動電極１５が第１シリコン基板１０から浮いた状態とされているため、可動電極１５のうち第１シリコン基板１０側と第１シリコン基板１０とは反対側とで可動電極１５のダンピング力に差が生じる。
【００５８】
したがって、第１半導体チップ１で得られたＺ軸方向の加速度は、スイッチドキャパシタ回路３２を経て図４（ａ）に示される波形となる。この図に示されるように、Ｚ軸方向の加速度の波形は、一周期の前半周期における波形Ａ１と、後半周期において波形Ａ１よりも振幅が大きい波形Ａ２とで構成される。
【００５９】
すなわち、可動電極１５が第１シリコン基板１０側に移動する場合に大きなダンピング力を反映して一周期の前半周期における波形Ａ１は、可動電極１５が第１シリコン基板１０側の反対側に移動する場合に小さなダンピング力を反映する波形Ａ２よりも振幅が小さくなる。
【００６０】
ここで、ダンパはパッシブなので、可動電極１５の伸び側、縮み側共に同じ減衰率である。したがって、可動電極１５の振動開始から初期値に戻る時間は、波形Ａ１および波形Ａ２共に同じである。このため、一周期の前半周期ｔ１と後半周期ｔ２とは、ｔ１＝ｔ２になっている。
【００６１】
他方、第２半導体チップ２で得られたＺ軸方向の加速度は、スイッチドキャパシタ回路３２を経て図４（ｂ）に示される波形となる。すなわち、第２半導体チップ２は、上述のように第１半導体チップ１に張り合わされているため、第１半導体チップ１と反転した挙動となる。したがって、第２半導体チップ２にて検出されるＺ軸方向の加速度の波形は、一周期の前半周期における波形Ｂ１と、後半周期において波形Ｂ１よりも振幅が小さい波形Ｂ２とで構成される。
【００６２】
そして、フィルタ回路３ｂでは、上述のように、第１半導体チップ１の出力波形のうち一周期の前半周期の波形Ａ１がサンプリングされ、第２半導体チップ２の出力波形のうち一周期の後半周期の波形Ｂ２をサンプリングされてそれぞれ組み合わされて、図４（ｃ）に示されるセンサ出力の波形が生成される。これにより、各半導体チップ１、２の出力波形の非対称性がなくされ、対称とされた波形のセンサ出力がセンサ装置におけるＺ軸方向の加速度として外部に出力される。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態では、各半導体チップ１、２を張り合わせた二層構造とし、フィルタ回路３ｂにて各半導体チップ１、２の出力のうち、可動電極１５が第１シリコン基板１０側に移動する振動を示す波形Ａ１、Ｂ２をサンプリングして組み合わせてセンサ出力を生成することが特徴となっている。
【００６４】
これにより、可動電極１５が各半導体チップ１、２の第１シリコン基板１０側に振動するときのダンピング力を対称にすることができ、各可動電極１５が各チップ１、２の一面に垂直方向に振動する場合におけるセンサ出力の非対称性をなくすことが可能となる。
【００６５】
また、第１半導体チップ１におけるＸ軸方向と、第２半導体チップ２におけるＸ軸方向とが直角になるように各半導体チップ１、２を張り合わせることで、センサ装置において三軸方向の加速度を検出することができる。
【００６６】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図５は、本実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。この図に示されるように、各半導体チップ１、２内に貫通電極８が設けられ、第１半導体チップ１がボンディングワイヤ７を介さずに貫通電極８およびバンプ５を介して回路基板３に電気的に接続されている。以上のように、ボンディングワイヤ７を用いない形態とすることができる。
【００６７】
（第３実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図６は、本実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。この図に示されるように、各半導体チップ１、２が張り合わされたものの一側面が例えば接着剤により回路基板３に取り付けられている。また、各半導体チップ１、２が張り合わされたものの一側面の反対側の側面と回路基板３（配線ブロック３ａ）とがボンディングワイヤ７によって電気的に接続されている。以上により、センサ装置を小型化できる。
【００６８】
（第４実施形態）
本実施形態では、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図７は、本実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。この図に示されるように、ボンディングワイヤ７を用いずに、第１半導体チップ１と第２半導体チップ２とが張り合わされたものの一側面をバンプ５を介して回路基板３に実装することができる。
【００６９】
（第５実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図８は、本実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。この図に示されるように、第１半導体チップ１の他面と第２半導体チップ２の他面とによって回路基板３を挟み込んだ形態とすることができる。この場合、各半導体チップ１、２と回路基板３とは、各半導体チップ１、２内に設けられた貫通電極８により電気的に接続される。
【００７０】
（第６実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。図９は、本実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。この図に示されるように、第１半導体チップ１の一面および第２半導体チップ２の一面それぞれに回路基板３を設けることができる。
【００７１】
（他の実施形態）
上記各実施形態では、三軸方向について検出するものについて説明したが、第１半導体チップ１のＸ軸方向と第２半導体チップ２のＸ軸方向とが直角の関係になっていなくても良い。例えば、第１半導体チップ１のＸ軸方向と第２半導体チップ２のＸ軸方向とが平行になるように各半導体チップ１、２を一体化することで、Ｘ軸方向とＺ軸方向との二軸について検出が可能となる。
【００７２】
上記各実施形態では、各半導体チップ１、２の他面が張り合わされて各半導体チップ１、２が一体化されているものについて説明したが、各半導体チップ１、２は一体化されていなくても良く、第１半導体チップ１の他面が向けられる方向と第２半導体チップ２の他面が向けられる方向とが逆方向になる配置関係になっていれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。
【図２】（ａ）は第１センサおよび第２センサの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】センサ装置の等価回路図である。
【図４】（ａ）は第１半導体チップの出力波形を示した図、（ｂ）は第２半導体チップの出力波形を示した図、（ｃ）はフィルタ回路にて処理されたセンサ出力の波形を示した図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。
【図９】本発明の第６実施形態に係るセンサ装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…第１半導体チップ、２…第２半導体チップ、３…回路基板、３ｂ…フィルタ回路、５…バンプ、７…ボンディングワイヤ、８…貫通電極、１４…溝部、１５…可動電極、１６、１７…固定電極、１８…開口部、１９ａ、１９ｂ…アンカー部、２２、２３…固定電極用配線、Ａ１…第１半導体チップの出力波形の一部、Ｂ２…第２半導体チップの出力成分の一部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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