电容式动态量传感器制造技术

在电容式动态量传感器中，在垂直于预定变形方向的方向延伸的横梁部分（２２）中的横梁的宽度（Ｂ）与设置在可移动电极（２４）和固定电极（３２，４２）之间在预定变形方向上的缝隙（Ｄ）基本上一致。因此，防止了制造误差对该电容式动态量传感器的灵敏度的影响。例如，由于将该横梁的宽度和该缝隙设计成长度一致，允许有±２．５％的制造容限误差。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及动态量传感器，尤其涉及电容式动态量传感器，它利用在可移动电极和固定电极之间形成的电容检测动态量。
技术介绍
按照常规，例如在图7中所示出了一种电容式动态量传感器，它一般是通过刻蚀衬底10(例如半导体衬底)而构成。该刻蚀在衬底10上形成沟槽，以便将包括横梁部分22和可移动电极24的可移动部分与固定电极组32、34的电极分开。横梁部分22在垂直于图7中的Y方向的方向上延伸并在工作中是弹簧状的，它们相对于施加其上的力在Y方向上变形。可移动电极24也在垂直于Y方向的方向上延伸并与横梁部分22一起在Y方向上移动。例如，可移动电极24具有梳形结构。固定电极组32、42的梳形电极由衬底10支撑并且固定在衬底10上以分别面对可移动电极24。根据上述电容式动态量传感器，在位于图7中左侧上的可移动电极24和固定电极组32的电极之间的缝隙D中形成总电容CS1，在位于图7中右侧上的可移动电极24和固定电极组42的电极之间的缝隙D中形成总电容CS2。当一个物理量(例如加速度)施加到电容式动态量传感器时，电容CS1、CS2对应于物理量的大小而变化。因此，基于在电容CS1、CS2之间差值的变化检测该物理量。在上述电容式动态量传感器中，通过在衬底10中刻蚀沟槽，同时形成固定电极组32、42和包括横梁部分22和可移动电极24的可移动部分。因此，对于各横梁部分22以及设置在可移动电极24和固定电极组32、42的电极之间的缝隙D而言，宽度B的制造误差差不多是相同的。例如，随着横梁部分22的宽度B在宽度方向增加，在可移动电极24和固定电极组32、42的电极之间设置的缝隙D在宽度方向上减少。因此，制造误差引起宽度B和缝隙D的变化，所以电容式动态量传感器的性能的不均匀性变得更显著。顺便提及，通过增大宽度B和缝隙D，可以使电容式动态传感器性能的不均匀性减至最小。然而，电容CS1、CS2因此而减小，并且传感器灵敏度也降低了。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种能够避免上述问题的物理量传感器。本专利技术的另一个目的是提供一种具有高灵敏度的物理量传感器。根据本专利技术的电容式动态量传感器，在相对于预定变形方向的垂直方向上延伸的横梁部分(22)的横梁的宽度(B)以及在可移动电极(24)和固定电极(32，42)之间设置的缝隙(D)在该预定变形方向上是大致相同的。因此，该电容式动态量传感器的灵敏度未受影响。例如，在设计横梁的宽度以及在可移动电极和固定电极之间的缝隙中允许有±2.5％的制造公差。附图简述以下参考附图进行详细描述，从而更全面地理解本专利技术的其它目的、特征和优点。在附图中 附图说明图1示出根据本专利技术第一实施例的电容式动态量传感器的平面图；图2示出沿图1的线II-II截取的电容式动态量传感器的剖面图；图3示出沿图1的线III-III截取的电容式动态量传感器的剖面图；图4示出根据第一实施例的电容式动态量传感器的电路。图5示出根据本专利技术第一实施例在宽度变化ΔD和灵敏度ΔC之间关系的示意图；图6A和6B示出根据第一实施例的改型方案的横梁部分；以及图7示出根据相关技术的电容式动态量传感器的电容式动态量传感器的平面图。具体实施例的详细说明以下将参考附图中所示的各种实施例进一步描述本专利技术。(第一实施例)在本实施例中，示出了一种差动电容式半导体加速度传感器(加速度传感器)S1，或者更概括地说，是一种电容式动态量传感器。图1示出了加速度传感器S1的平面图。图2和3示出了沿图1的线II-II和III-III截取的加速度传感器S1的剖面图。例如，加速度传感器S1被用作车辆加速度传感器或者陀螺传感器，用来控制安全气囊系统、防锁制动系统(ABS)、侧滑控制系统以及任何其它需要对动态量进行检测的类似系统。利用微型机械加工技术在半导体衬底上制造加速度传感器S1。参考图2和3，SOI(绝缘膜上硅)衬底101用于半导体衬底。SOI衬底10包括第一硅衬底11、第二硅衬底12和设置在第一和第二硅衬底11、12之间的氧化膜13。第一硅衬底11对应于第一半导体层，第二硅衬底12对应于第二半导体层，氧化膜13对应于绝缘膜。参考图1-3，第二衬底12具有沟槽14，在沟槽14中形成了通称为横梁20-40的梳形结构的构造，其中包括可移动部分20和固定部分30、40。氧化膜13包括开口部分15，其中形成了横梁20-40的梳形结构。可移动部分20跨过开口部分15得以支撑，它包括矩形垂直部分21、横梁部分22和锚定部分23a、23b。矩形垂直部分21、横梁部分22和锚定部分23a、23b彼此构成一体，锚定部分23a、23b经过横梁部分22支撑垂直部分21。如图3所示，在氧化膜13的开口部分15的外围位置形成锚定部分23a、23b，并且锚定部分23a、23b由第一硅衬底11支撑。因此，横梁部分22和垂直部分21被设置在开口部分15之上。各横梁部分22具有两个横梁，两者都以平行的方向延伸并在其端部彼此连接。因此，横梁部分22形成矩形框架，并且以垂直于横梁轴线侧的方向变形。具体而言，根据横梁部分22，垂直部分21在包括Y方向分量的加速度施加其上时在Y方向移动(图1中的箭头方向)，当加速度减小时返回到它的最初位置。也就是说，当施加了加速度时，可移动部分20在开口部分15之上的横梁部分22的变形方向(即，Y方向)上移动。可移动部分20还包括若干可移动电极组24，这些电极组24从垂直部分21的两侧以垂直于Y方向的方向延伸。在图1中，可移动电极组24的各侧包括四个电极，它们分别从垂直部分21的左右两侧突出出来，可移动电极组24的各电极位于开口部分之上。因此，可移动电极组24与横梁部分22和垂直部分21成为一体，因此与横梁部分22和垂直部分21在Y方向上一起移动。在氧化膜10的开口部分15的各相对外侧上支撑固定部分30、40，其中，各相对外侧与支撑锚定部分23a、23b的各侧边相对。固定部分30、40包括在图1左侧上的第一固定部分30和在其右侧上的第二固定部分40。固定部分30、40包括各布线部分31、41和多个各自的第一和第二固定电极组32、42。在氧化膜10的开口部分15的外围部分的第一硅衬底11上固定布线部分31、41。在图1中，固定电极组32、42之每一个由四个电极形成。固定电极组32、42的各电极被支撑在其端部的布线部分31、41之上，并且以与可移动电极组24的各电极平行且相对的方向延伸，以便在它们之间确定各预定的缝隙D。此后，第一固定部分30的固定电极组32将被称作第一固定电极组32，第二固定部分40的固定电极组42将被称作第二固定电极组42。在第一和第二固定部分30、40的布线部分31、41的预定位置处形成用于引线焊接的固定电极焊盘31a、41a。可移动电极布线部分25被形成在锚定部分23b上并且在其预定位置上具有可移动电极焊盘25a。例如，焊盘25a、31a、41a由铝制成。加速度传感器S1通过粘合剂安装在封装(未示出)之上，该封装位于对应于氧化膜13的相对侧的第一硅衬底11的相反侧。电检测电路100(图4)被包括在封装内并经过布线(例如金、铝或类似材料)电连接到电极焊盘25a、31a、41a。现在描述加速度传感器S1的制造。通过光刻技术在SOI衬底10的第二硅衬底12上形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容式动态量传感器，包括： 横梁部分（２２），它具有基于物理力的施加、用于在预定变形方向（Ｙ）上进行变形的横梁； 可移动电极（２４），它与该横梁部分一体形成以便随其移动，并且它沿着垂直于该预定变形方向的方向延伸；以及 固定电极（３２，４２），面对该可移动电极并且在该预定变形方向上与其隔开预定的缝隙（Ｄ）； 其中，在垂直于该预定变形方向的方向上延伸的该横梁的宽度（Ｂ）和该缝隙是基本上一致的。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：酒井峰一，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：JP[日本]