加速度传感器的制作方法

本披露涉及一种加速度传感器。

背景技术：

1、在专利文献1中公开了一种静电电容型mems(micro electro mechanicalsystem，微机电系统)加速度传感器。所述加速度传感器具备：第1半导体衬底，在表面上形成着电极；以及第2半导体衬底，具有与电极对向地配置之重量部且与第1半导体衬底接合；且构成为检测在第1及第2半导体衬底的厚度方向上对向之电极与重量部之间的静电电容且检测所述厚度方向的加速度。

2、[现有技术文献]

3、[专利文献]

4、[专利文献1]日本专利特开平8-285884号公报

技术实现思路

1、[发明要解决的问题]

2、在所述专利文献1中所记载的加速度传感器中，由于在第1半导体衬底上形成电极，所以存在以下的可能性：如果在模塑封装的情况下封装产生应力，那么会对电极与重量部之间的静电电容带来不良影响，而使传感器的可靠性降低。在所述加速度传感器中，又由于将第1半导体衬底与第2半导体衬底使用作为接合层的玻璃层接合，所以存在以下的可能性：因接合层的高度精度而对电极与重量部之间的静电电容带来不良影响，而使传感器的可靠性降低。

3、对此，作为静电电容型mems加速度传感器，考虑以下的加速度传感器：具备能够移动地支撑在衬底的惯性质量部、形成在惯性质量部的梳齿状的可动电极、以及以与可动电极啮合的方式支撑在衬底的梳齿状的固定电极，且根据惯性质量部的位移来检测在衬底的厚度方向上位移的可动电极与固定电极之间的静电电容且检测衬底的厚度方向的加速度。

4、在这样的加速度传感器中，由于固定电极及可动电极支撑在1个衬底，所以能够抑制因接合层带来的不良影响，另外，即使在封装产生应力的情况下也能够抑制对固定电极及可动电极之间的静电电容带来不良影响。这样，在具备能够移动地支撑在衬底的质量部与相互啮合的梳齿状的可动电极及固定电极且检测衬底的厚度方向的加速度的加速度传感器中，期望提高传感器的灵敏度。

5、本披露的课题在于提供一种能够提高传感器的灵敏度的加速度传感器。

6、[解决问题的技术手段]

7、本披露提供一种加速度传感器，具备：衬底；第1质量部，能够在所述衬底的厚度方向上移动地支撑在所述衬底；以及梁部，将所述第1质量部支撑在所述衬底；所述梁部具有：第2质量部，质量比所述第1质量部小；第1弹簧部，连结所述第1质量部与所述第2质量部；以及第2弹簧部，弹簧常数比所述第1弹簧部小且连结所述第2质量部与所述衬底；在所述第2质量部设置着检测所述衬底的厚度方向的加速度的传感器元件的可动电极，在所述衬底设置着所述传感器元件的固定电极。

8、根据本披露，当衬底的厚度方向的加速度作用于加速度传感器时，第1质量部相对于衬底而在衬底的厚度方向上位移。随着第1质量部的位移，第2质量部比第1质量部质量小且第2弹簧部的弹簧常数比第1弹簧部小，所以第2质量部在与衬底的厚度方向正交的方向上向接近第1质量部的方向位移。通过将分别形成在第2质量部及衬底的可动电极及固定电极在与衬底的厚度方向正交的方向上对向地配置，能够检测在与衬底的厚度方向正交的方向上位移的可动电极与固定电极之间的静电电容且检测衬底的厚度方向的加速度，与检测在衬底的厚度方向上位移的可动电极与固定电极之间的静电电容的情况相比，能够提高传感器的灵敏度。

9、检测在衬底的厚度方向上位移的可动电极与固定电极之间的静电电容的变化且检测衬底的厚度方向的加速度的加速度传感器，是电极间的重叠的面积根据加速度而可变的电极间面积可变型的加速度传感器。在该情况下，与电容变化量相对于位移量的比率成比例的电容灵敏度能够表示为ε·s/d(ε：介电常数，s：电极间面积，d：电极间距离)，能够通过增大电极间面积或者减小电极间距离而变大，但由于电容本身也与电容灵敏度的增加成比例地增加，所以无法提高与电容灵敏度相对于电容变化量的比率成比例的s/n比(信噪比)。

10、根据本披露，检测在与衬底的厚度方向正交的方向上位移的可动电极与固定电极之间的静电电容的变化且检测衬底的厚度方向的加速度的加速度传感器，是电极间的距离根据加速度而可变的电极间距离可变型的加速度传感器。在该情况下，与电容变化量相对于位移量的比率成比例的电容灵敏度能够表示为ε·s/d2(ε：介电常数，s：电极间面积，d：电极间距离)，能够通过减小电极间距离而与电极间距离的平方成反比例地变大，与电容本身的增加相比，电容灵敏度能够增加更多，能够提高与电容灵敏度相对于电容变化量的比率成比例的s/n比。

技术特征：

1.一种加速度传感器，具备：

2.根据权利要求1所述的加速度传感器，其中

3.根据权利要求2所述的加速度传感器，其中

4.根据权利要求1至3中任一项所述的加速度传感器，其中

5.根据权利要求1至4中任一项所述的加速度传感器，其中

6.根据权利要求5所述的加速度传感器，其中

7.根据权利要求5所述的加速度传感器，其中

8.根据权利要求1至7中任一项所述的加速度传感器，其具备方向检测机构，所述方向检测机构检测所述衬底的厚度方向上的加速度的方向。

9.根据权利要求8所述的加速度传感器，其中

10.根据权利要求9所述的加速度传感器，其中

11.根据权利要求9或10所述的加速度传感器，其具备：

12.根据权利要求9或10所述的加速度传感器，其具备：

技术总结本披露提供一种能够提高传感器的灵敏度的加速度传感器。加速度传感器具备衬底、能够在厚度方向上移动地支撑在衬底的第1质量部、以及将第1质量部支撑在衬底的梁部。梁部具有质量比第1质量部小的第2质量部、连结第1质量部与第2质量部的第1弹簧部、以及弹簧常数比第1弹簧部小且连结第2质量部与衬底的第2弹簧部。在第2质量部设置着检测衬底的厚度方向的加速度的传感器元件的可动电极，在衬底设置着传感器元件的固定电极。技术研发人员：西之原大介受保护的技术使用者：罗姆股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12