JP2012220262A

JP2012220262A - Semiconductor microdevice

Info

Publication number: JP2012220262A
Application number: JP2011084018A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Eda; 和夫江田; Koji Goto; 浩嗣後藤
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-04-05
Filing date: 2011-04-05
Publication date: 2012-11-12

Abstract

【課題】半導体マイクロデバイスの可動部への静電気の影響を緩和する。
【解決手段】本体１は枠体部１ａと可動体部１ｂとを有し、可動体部１ｂは枠体部１ａの内側にビーム１ｃを介して設けられており、第一の固定基板２には固定電極４が可動体部１ｂ側表面に設けられており、第二の固定基板３にはダミー電極５が可動体部１ｂ側表面に設けられており、可動体部１ｂは第一の固定基板２と可動体部１ｂとの距離の変化を測定するための可動電極６を有する半導体マイクロデバイスであって、可動体部１ｂには当該可動体部１ｂが固定電極４またはダミー電極５に接触する際に直接接触することを防ぐ第一接触部７が固定電極４側とダミー電極５側に設けられており、固定電極４上とダミー電極５上の少なくともいずれかには可動体部１ｂが近接した際に第一接触部７と接触する第二接触部８が対向して設けられており、第一接触部７と第二接触部８の材料は絶縁体である。
【選択図】図５An object of the present invention is to reduce the influence of static electricity on a movable part of a semiconductor microdevice.
A main body has a frame body portion 1a and a movable body portion 1b. The movable body portion 1b is provided inside the frame body portion 1a via a beam 1c, and is attached to a first fixed substrate 2. The fixed electrode 4 is provided on the surface of the movable body 1b, the dummy electrode 5 is provided on the surface of the movable body 1b on the second fixed substrate 3, and the movable body 1b is fixed to the first fixed substrate 3. A semiconductor microdevice having a movable electrode 6 for measuring a change in the distance between the substrate 2 and the movable body portion 1 b, wherein the movable body portion 1 b contacts the fixed electrode 4 or the dummy electrode 5. The first contact portion 7 is provided on the fixed electrode 4 side and the dummy electrode 5 side to prevent direct contact when the movable body portion 1b is provided on at least one of the fixed electrode 4 and the dummy electrode 5. The second contact portion 8 that comes into contact with the first contact portion 7 when facing is provided to face Are, with the first contact portion 7 material of the second contact portion 8 is an insulator.
[Selection] Figure 5

Description

本願発明は、半導体マイクロデバイスに関するものである。 The present invention relates to a semiconductor microdevice.

従来から、マイクロマシンニング技術を利用して可動電極と固定電極が形成された半導体マイクロデバイスが提案されている。
例えば、特開２００６−１７５５５４号公報（特許文献１）である。
この半導体マイクロデバイスは微小電気機械要素と集積回路とが１つの半導体素子形成基板に形成されたＭＥＭＳデバイスであって、素子形成基板が、第一の半導体基板と、第一の半導体基板の厚み方向の一表面側に設けられ少なくとも一部が第一の半導体基板よりも抵抗率の大きな第二の半導体基板とを有した多層基板であり、微小電気機械要素が少なくとも第一の半導体基板に形成されるとともに、集積回路が第二の半導体基板において第一の半導体基板よりも抵抗率の大きな部分に形成されてなることを特徴とする。
そして注目すべきは前記素子形成基板には検出質量体と固定電極である固定櫛歯片とが設けられ、前記検出質量体には可動電極である可動櫛歯片が設けられている点である。
各固定櫛歯片と各可動櫛歯片とは互いに離間しており、検出質量体が変位する際の固定櫛歯片と可動櫛歯片との距離変化に伴う静電容量の変化を検出できるようにしてある。すなわち、固定櫛歯片と可動櫛歯片とにより検出質量体の変位を検出する検出手段が構成されている。
微小電気機械要素を抵抗率の比較的小さな第一の半導体基板に形成し、集積回路を抵抗率の比較的大きな第二の半導体基板に形成することにより、微小電気機械要素と集積回路との両方の高性能化が可能になり、デバイス全体としての高性能化を図ることが可能となる。 Conventionally, a semiconductor microdevice in which a movable electrode and a fixed electrode are formed using a micromachining technique has been proposed.
For example, it is Unexamined-Japanese-Patent No. 2006-175554 (patent document 1).
This semiconductor microdevice is a MEMS device in which a microelectromechanical element and an integrated circuit are formed on one semiconductor element formation substrate, and the element formation substrate includes a first semiconductor substrate and a thickness direction of the first semiconductor substrate. A multilayer substrate having a second semiconductor substrate having a higher resistivity than the first semiconductor substrate, and the microelectromechanical element is formed on at least the first semiconductor substrate. In addition, the integrated circuit is formed in a portion having a higher resistivity in the second semiconductor substrate than in the first semiconductor substrate.
It should be noted that the element forming substrate is provided with a detection mass body and a fixed comb tooth piece as a fixed electrode, and the detection mass body is provided with a movable comb tooth piece as a movable electrode. .
Each fixed comb tooth piece and each movable comb tooth piece are separated from each other, and it is possible to detect a change in capacitance accompanying a change in the distance between the fixed comb tooth piece and the movable comb tooth piece when the detection mass body is displaced. It is like that. That is, the detection means for detecting the displacement of the detection mass body is constituted by the fixed comb tooth piece and the movable comb tooth piece.
Both the microelectromechanical element and the integrated circuit are formed by forming the microelectromechanical element on the first semiconductor substrate having a relatively low resistivity and forming the integrated circuit on the second semiconductor substrate having a relatively high resistivity. The performance of the entire device can be improved.

特開２００６−１７５５５４号公報JP 2006-175554 A

ところで、上記従来の半導体マイクロデバイスは前記検出質量体が浮遊部となっている。 By the way, in the conventional semiconductor microdevice, the detection mass body is a floating portion.

このような構成の場合、前記固定電極と前記可動電極が直接接触することを防止する為に接触部を設ける必要があるが、その場合、前記接触部での接触帯電によって、静電気が発生し、可動部である可動電極が静電気の影響を受けて特性異常が起こる。 In such a configuration, it is necessary to provide a contact portion to prevent the fixed electrode and the movable electrode from coming into direct contact, but in that case, static electricity is generated due to contact charging at the contact portion, The movable electrode, which is a movable part, is affected by static electricity and a characteristic abnormality occurs.

本願発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、接触部での接触帯電を起こりにくくし、可動部の特性異常をもたらす静電気の影響を緩和する半導体マイクロデバイスを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor microdevice that makes it difficult to cause contact charging at the contact portion and reduces the influence of static electricity that causes abnormal characteristics of the movable portion. is there.

本願発明の半導体マイクロデバイスは本体と前記本体の一面に形成された第一の固定基板とその反対面に形成された第二の固定基板とを有する半導体素子と、前記半導体素子が収納された表面実装型のパッケージとを備え、前記本体は枠体部と可動体部とを有し、前記可動体部は前記枠体部の内側にビームを介して設けられており、前記第一の固定基板には固定電極が前記可動体部側表面に設けられており、前記第二の固定基板にはダミー電極が前記可動体部側表面に設けられており、前記可動体部は前記第一の固定基板と前記可動体部との距離の変化を測定するための可動電極を有する半導体マイクロデバイスであって、前記可動体部には当該可動体部が前記固定電極または前記ダミー電極に接触する際に直接接触することを防ぐ第一接触部が前記固定電極側と前記ダミー電極側に設けられており、前記固定電極上と前記ダミー電極上の少なくともいずれかには前記可動体部が近接した際に前記第一接触部と接触する第二接触部が対向して設けられており、前記第一接触部と前記第二接触部の材料は絶縁体であることを特徴とする。 A semiconductor microdevice according to the present invention includes a semiconductor element having a main body, a first fixed substrate formed on one surface of the main body, and a second fixed substrate formed on the opposite surface thereof, and a surface on which the semiconductor element is stored A mounting-type package, wherein the main body includes a frame body portion and a movable body portion, and the movable body portion is provided inside the frame body portion via a beam, and the first fixed substrate Is provided with a fixed electrode on the surface of the movable body portion, and the second fixed substrate is provided with a dummy electrode on the surface of the movable body portion, and the movable body portion is fixed to the first fixed body. A semiconductor microdevice having a movable electrode for measuring a change in a distance between a substrate and the movable body portion, wherein the movable body portion is in contact with the fixed electrode or the dummy electrode. First contact to prevent direct contact Is provided on the fixed electrode side and the dummy electrode side, and at least one of the fixed electrode and the dummy electrode is in contact with the first contact portion when the movable body portion approaches. Contact portions are provided opposite to each other, and a material of the first contact portion and the second contact portion is an insulator.

またこの半導体マイクロデバイスは、前記第二接触部と当該第二接触部と対向する前記第一接触部の材料は互いに同一の材料であることが好ましい。 In the semiconductor microdevice, it is preferable that the second contact portion and the material of the first contact portion facing the second contact portion are the same material.

またこの半導体マイクロデバイスは、前記第一接触部と前記第二接触部の材料はいずれもＳｉＯ_２であることが好ましい。 In the semiconductor microdevice, the first contact portion and the second contact portion are preferably made of SiO ₂ .

またこの半導体マイクロデバイスは、対向する前記第一接触部と前記第二接触部はいずれかが他方より平面視で大きいことが好ましい。 In the semiconductor microdevice, it is preferable that one of the opposed first contact portion and the second contact portion is larger in plan view than the other.

またこの半導体マイクロデバイスは、前記第二接触部は当該第二接触部と対向する前記第一接触部より平面視で大きいことが好ましい。 In the semiconductor microdevice, the second contact portion is preferably larger in plan view than the first contact portion facing the second contact portion.

本願発明の半導体マイクロデバイスは、接触部において同一の材料を用いることで接触帯電を起こりにくくし、静電気の影響による半導体マイクロデバイスの固着（スティクション）を生じにくくすることができ、長寿命化を実現することができる。 The semiconductor microdevice of the present invention makes it difficult for contact charging to occur by using the same material at the contact portion, and makes it difficult for the semiconductor microdevice to stick (stiction) due to the influence of static electricity, thus extending the life. Can be realized.

本願実施形態１の半導体マイクロデバイスを示し、（ａ）は概略分解斜視図、（ｂ）は概略断面図である。The semiconductor microdevice of this-application Embodiment 1 is shown, (a) is a schematic exploded perspective view, (b) is a schematic sectional drawing. 同上の半導体マイクロデバイスの概略分解斜視図である。It is a general | schematic disassembled perspective view of a semiconductor microdevice same as the above. 同上の半導体マイクロデバイスにおける半導体素子の概略分解斜視図である。It is a general | schematic disassembled perspective view of the semiconductor element in a semiconductor microdevice same as the above. 同上の半導体マイクロデバイスにおける半導体素子の本体部を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略下面図である。The main-body part of the semiconductor element in a semiconductor microdevice same as the above is shown, (a) is a schematic plan view, (b) is a schematic bottom view. 同上の半導体マイクロデバイスにおける半導体素子の本体部を示し、図４（ａ）のＤ−Ｄ’概略断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view taken along the line D-D ′ of FIG. 同上の半導体マイクロデバイスの要部説明図である。It is principal part explanatory drawing of a semiconductor microdevice same as the above. 同上の半導体マイクロデバイスの要部拡大図である。It is a principal part enlarged view of the semiconductor microdevice same as the above.

以下、図面を参照しながら本願発明の実施形態について説明する。
（実施形態１）
図１〜７は実施形態１にかかる半導体マイクロデバイスを示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
1 to 7 show a semiconductor microdevice according to the first embodiment.

この半導体マイクロデバイスは本体１と本体１の一面に形成された第一の固定基板２とその反対面に形成された第二の固定基板３とを有する半導体素子Ａと、半導体素子Ａが収納された表面実装型のパッケージ１０１とを備え、本体１は枠体部１ａと可動体部１ｂとを有し、可動体部１ｂは枠体部１ａの内側にビーム１ｃを介して設けられており、第一の固定基板２には固定電極４が可動体部１ｂ側表面に設けられており、第二の固定基板３にはダミー電極５が可動体部１ｂ側表面に設けられており、可動体部１ｂは第一の固定基板２と可動体部１ｂとの距離の変化を測定するための可動電極６を有する半導体マイクロデバイスであって、可動体部１ｂには当該可動体部１ｂが固定電極４またはダミー電極５に接触する際に直接接触することを防ぐ第一接触部７が固定電極４側とダミー電極５側に設けられており、固定電極４上とダミー電極５上の少なくともいずれかには可動体部１ｂが近接した際に第一接触部７と接触する第二接触部８が対向して設けられており、第一接触部７と第二接触部８の材料は絶縁体である。 This semiconductor microdevice houses a semiconductor element A having a main body 1, a first fixed substrate 2 formed on one surface of the main body 1, and a second fixed substrate 3 formed on the opposite surface thereof, and the semiconductor element A. The body 1 has a frame body portion 1a and a movable body portion 1b, and the movable body portion 1b is provided inside the frame body portion 1a via a beam 1c. The first fixed substrate 2 is provided with a fixed electrode 4 on the surface of the movable body portion 1b, and the second fixed substrate 3 is provided with a dummy electrode 5 on the surface of the movable body portion 1b. The portion 1b is a semiconductor microdevice having a movable electrode 6 for measuring a change in the distance between the first fixed substrate 2 and the movable body portion 1b, and the movable body portion 1b includes the movable body portion 1b. Direct contact when contacting 4 or dummy electrode 5 The first contact portion 7 to be prevented is provided on the fixed electrode 4 side and the dummy electrode 5 side, and when the movable body portion 1b comes close to at least one of the fixed electrode 4 and the dummy electrode 5, the first contact portion is provided. The second contact portion 8 that comes into contact with the second contact portion 7 is provided opposite to the first contact portion 7 and the material of the second contact portion 8 is an insulator.

またこの半導体マイクロデバイスは、第二接触部８と当該第二接触部８と対向する第一接触部７の材料は互いに同一の材料である。 In this semiconductor microdevice, the second contact portion 8 and the material of the first contact portion 7 facing the second contact portion 8 are the same material.

またこの半導体マイクロデバイスは、第一接触部７と第二接触部８の材料はいずれもＳｉＯ_２である。 In this semiconductor microdevice, the materials of the first contact portion 7 and the second contact portion 8 are both SiO ₂ .

またこの半導体マイクロデバイスは、対向する第一接触部７と第二接触部８はいずれかが他方より平面視で大きい。 In the semiconductor microdevice, one of the opposed first contact portion 7 and second contact portion 8 is larger in plan view than the other.

ここで、この半導体マイクロデバイスは、第二接触部８は当該第二接触部８と対向する第一接触部７より平面視で大きい。 Here, in this semiconductor microdevice, the second contact portion 8 is larger in plan view than the first contact portion 7 facing the second contact portion 8.

以下、実施形態１のより具体的な説明を行う。 Hereinafter, a more specific description of the first embodiment will be given.

本実施形態の半導体マイクロデバイスは、図１および図２に示すように、ＭＥＭＳチップの一種である加速度センサチップからなる半導体素子Ａと、半導体素子Ａが収納された表面実装型のパッケージ１０１とを備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor microdevice of this embodiment includes a semiconductor element A made of an acceleration sensor chip, which is a kind of MEMS chip, and a surface-mount package 101 in which the semiconductor element A is housed. I have.

パッケージ１０１は、一面（図１（ｂ）における上面）が開放された箱状に形成されるとともに半導体素子Ａに電気的に接続される複数のリード１１２のアウタリード１１２ｂが外側面から導出された中空のプラスチックパッケージ本体１０２と、プラスチックパッケージ本体１０２の上記一面を閉塞する形でプラスチックパッケージ本体１０２に気密的に接合されるパッケージ蓋（リッド）１０３とで構成されている。なお、パッケージ蓋１０３の適宜部位には、レーザマーキング技術により製品名称や製造日時などを示す表記１１３が形成されている。 The package 101 is formed in a box shape in which one surface (the upper surface in FIG. 1B) is open, and the outer leads 112b of the plurality of leads 112 electrically connected to the semiconductor element A are hollow from the outer surface. The plastic package main body 102 and a package lid (lid) 103 that is airtightly bonded to the plastic package main body 102 so as to close the one surface of the plastic package main body 102. Note that a notation 113 indicating a product name, a manufacturing date and the like is formed at an appropriate portion of the package lid 103 by a laser marking technique.

半導体素子Ａは、静電容量型の加速度センサチップであって、図３ないし図５に示すように、半導体基板であるＳＯＩ基板を用いて形成された本体１と、ガラス基板を用いて形成され本体１の一表面側（図５における上面側）に固定された第一の固定基板２と、ガラス基板を用いて形成され本体１の他表面側に固定された第二の固定基板３とを備えている。ここにおいて、本体１および各固定基板２，３の外周形状は矩形状であり、各固定基板２，３は本体１と同じ外形寸法に形成されている。また、本実施形態では、半導体基板として、シリコン基板からなる支持基板上のシリコン酸化膜からなる絶縁層（埋込酸化膜）上にｎ形のシリコン層（活性層）を有するＳＯＩ基板を用いているが、ＳＯＩ基板に限らず、例えば、シリコン基板を用いてもよい。また、各固定基板２，３が、ガラス基板を用いて形成されているが、ガラス基板に限らず、シリコン基板を用いて形成してもよい。 The semiconductor element A is a capacitance type acceleration sensor chip, and as shown in FIGS. 3 to 5, is formed using a main body 1 formed using an SOI substrate which is a semiconductor substrate and a glass substrate. A first fixed substrate 2 fixed to one surface side (upper surface side in FIG. 5) of the main body 1 and a second fixed substrate 3 formed using a glass substrate and fixed to the other surface side of the main body 1 I have. Here, the outer peripheral shape of the main body 1 and each fixed substrate 2, 3 is rectangular, and each fixed substrate 2, 3 is formed to have the same outer dimensions as the main body 1. In this embodiment, an SOI substrate having an n-type silicon layer (active layer) on an insulating layer (buried oxide film) made of a silicon oxide film on a support substrate made of a silicon substrate is used as the semiconductor substrate. However, it is not limited to the SOI substrate, and for example, a silicon substrate may be used. Moreover, although each fixed substrate 2 and 3 is formed using the glass substrate, you may form using not only a glass substrate but a silicon substrate.

本体１は、２つの平面視矩形状の開口窓１４が上記一表面に沿って並設された枠体部１ａと、枠体部１ａの各開口窓１４の内側において各固定基板２，３からそれぞれ２μｍ離間して配置された２つの平面視矩形状の可動体部１ｂと、枠体部１ａの各開口窓１４の内側で可動体部１ｂを挟む形で配置され上記一表面側において枠体部１ａと可動体部１ｂとを連結した各一対のビーム１ｃとを備えており、枠体部１ａが各固定基板２，３と接合されている。なお、半導体素子Ａは、枠体部１ａの周部が全周に亘って各固定基板２，３の周部と接合されており、枠体部１ａと各固定基板２，３とで、チップサイズパッケージが構成されている。 The main body 1 includes a frame body portion 1a in which two opening windows 14 having a rectangular shape in plan view are arranged along the one surface, and the fixed substrates 2 and 3 on the inner side of the opening windows 14 of the frame body portion 1a. Two movable bodies 1b having a rectangular shape in plan view, which are spaced apart from each other by 2 μm, and the movable body 1b sandwiched between the opening windows 14 of the frame 1a, the frame on the one surface side. Each of the pair of beams 1c connecting the portion 1a and the movable body portion 1b is provided, and the frame portion 1a is joined to each of the fixed substrates 2 and 3. In the semiconductor element A, the peripheral part of the frame part 1a is joined to the peripheral parts of the fixed substrates 2 and 3 over the entire periphery, and the chip part is formed by the frame part 1a and the fixed substrates 2 and 3. Size package is configured.

ところで、本体１の枠体部１ａには、各開口窓１４それぞれに連通する平面視矩形状の窓孔１５が２つの開口窓１４と同じ方向に並設されており、各窓孔１５の内側には、それぞれ２つの固定子１６が一対のビーム１ｃの並設方向に沿って配置されている。 By the way, in the frame 1 a of the main body 1, rectangular window holes 15 in a plan view that communicate with the respective opening windows 14 are arranged in parallel in the same direction as the two opening windows 14. Each of the two stators 16 is disposed along the parallel direction of the pair of beams 1c.

各固定子１６は、窓孔１５の内周面との間、可動体部１ｂの外周面との間、および隣り合う固定子１６との間に隙間が形成されており、互いに分離独立して電気的に絶縁されており、枠体部１ａとも電気的に絶縁されている。ここにおいて、各固定子１６は、両固定基板２，３と接合されている。また、本体１の上記一表面側において、各固定子１６には、金属薄膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）からなる円形状のパッド１８が形成され、枠体部１ａにおいて隣り合う窓孔１５の間の部位にも、金属薄膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜）からなる円形状のパッド１８が形成されている。 A gap is formed between each stator 16 and the inner peripheral surface of the window hole 15, between the outer peripheral surface of the movable body portion 1 b, and between the adjacent stators 16. It is electrically insulated and is also electrically insulated from the frame 1a. Here, each stator 16 is joined to both fixed substrates 2 and 3. Further, on the one surface side of the main body 1, each stator 16 is formed with a circular pad 18 made of a metal thin film (for example, an Al—Si film), and the adjacent window holes 15 in the frame 1 a. A circular pad 18 made of a metal thin film (for example, an Al—Si film) is also formed at the intermediate portion.

また、第一の固定基板２には、各パッド１８を各別に露出させる複数（ここでは、５つ）のテーパ状の貫通孔１７が形成されている。ここで、第一の固定基板２は、各貫通孔１７を、本体１から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなるテーパ状に形成してあり、本体１において各パッド１８それぞれの外周縁から離れた各部位に各貫通孔１７の周部が接合されるように開口面積を設定してある。本実施形態における半導体素子Ａは、静電容量型の加速度センサチップであり、各固定子１６に形成された各パッド１８は後述の各固定電極４に電気的に接続され、枠体部１ａに形成されたパッド１８は後述の各可動電極６に電気的に接続されている。以上説明した複数のパッド１８は、半導体素子Ａの矩形状の外周形状の１辺に沿って配置されている。なお、半導体素子Ａは、各パッド１８を、第一の固定基板２における本体１側とは反対側の表面において当該半導体素子Ａの矩形状の外周形状の１辺に沿って配置して適宜の配線により各固定電極４および各可動電極６と電気的に接続するようにしてもよい。 The first fixed substrate 2 is formed with a plurality of (here, five) tapered through holes 17 that expose the pads 18 separately. Here, in the first fixed substrate 2, each through hole 17 is formed in a tapered shape in which the opening area gradually increases as the distance from the main body 1 increases, and the first fixed substrate 2 is separated from the outer peripheral edge of each pad 18 in the main body 1. The opening area is set so that the peripheral part of each through-hole 17 is joined to each part. The semiconductor element A in the present embodiment is a capacitance type acceleration sensor chip, and each pad 18 formed on each stator 16 is electrically connected to each fixed electrode 4 described later, and is attached to the frame body portion 1a. The formed pad 18 is electrically connected to each movable electrode 6 described later. The plurality of pads 18 described above are arranged along one side of the rectangular outer peripheral shape of the semiconductor element A. In the semiconductor element A, each pad 18 is arranged along one side of the rectangular outer peripheral shape of the semiconductor element A on the surface of the first fixed substrate 2 opposite to the main body 1 side. You may make it electrically connect with each fixed electrode 4 and each movable electrode 6 by wiring.

以下、図３の左側に示した直交座標系のように、可動体部１ｂが並ぶ方向をｙ軸方向、本体１の上記一表面に沿う面内でｙ軸方向に直交する方向をｘ軸方向、ｘ軸方向とｙ軸方向とに直交する方向（つまり、本体１の厚み方向）をｚ軸方向として説明する。 Hereinafter, as in the orthogonal coordinate system shown on the left side of FIG. 3, the direction in which the movable body portions 1 b are arranged is the y-axis direction, and the direction orthogonal to the y-axis direction in the plane along the one surface of the main body 1 is the x-axis direction. The direction orthogonal to the x-axis direction and the y-axis direction (that is, the thickness direction of the main body 1) will be described as the z-axis direction.

半導体素子Ａにおける各ビーム１ｃは、ねじれ変形が可能なトーションばね（トーションバー）の役割を果たし、枠体部１ａおよび可動体部１ｂに比べて薄肉に形成されており、可動体部１ｂは、枠体部１ａに対して一対のビーム１ｃの回りで変位可能となっている（ｙ軸方向の軸回りで回動可能となっている）。つまり、一対のビーム１ｃは、枠体部１ａに対して可動体部１ｂが揺動自在となるように枠体部１ａと可動体部１ｂとを連結している。言い換えれば、枠体部１ａの開口窓１４の内側に配置される可動体部１ｂは、当該可動体部１ｂから相反する２方向へ延長された２つのビーム１ｃを介して枠体部１ａに揺動自在に支持されている。ここにおいて、枠体部１ａは、ＳＯＩ基板の支持基板１ａａ、絶縁層１ａｂ、シリコン層１ａｃそれぞれを利用して形成してある。これに対して、ビーム１ｃは、ＳＯＩ基板におけるシリコン層を利用して形成してあり、枠体部１ａよりも薄肉となっている。また、可動体部１ｂは、ＳＯＩ基板の支持基板１ｂａ、絶縁層１ｂｂ、シリコン層１ｂｃそれぞれを利用して形成してある。半導体素子Ａの本体１は、バルクマイクロマシニング技術などを利用して形成してある。 Each beam 1c in the semiconductor element A plays a role of a torsion spring (torsion bar) capable of torsional deformation, and is formed thinner than the frame body portion 1a and the movable body portion 1b. It can be displaced around the pair of beams 1c with respect to the frame portion 1a (it can be rotated around an axis in the y-axis direction). In other words, the pair of beams 1c connect the frame body 1a and the movable body 1b so that the movable body 1b can swing with respect to the frame 1a. In other words, the movable body portion 1b disposed inside the opening window 14 of the frame body portion 1a swings to the frame body portion 1a via two beams 1c extended in two opposite directions from the movable body portion 1b. It is supported freely. Here, the frame portion 1a is formed using a support substrate 1aa, an insulating layer 1ab, and a silicon layer 1ac of an SOI substrate. On the other hand, the beam 1c is formed using a silicon layer in the SOI substrate, and is thinner than the frame 1a. In addition, the movable body portion 1b is formed using a support substrate 1ba, an insulating layer 1bb, and a silicon layer 1bc, which are SOI substrates. The main body 1 of the semiconductor element A is formed using a bulk micromachining technique or the like.

また、各固定子１６は、ＳＯＩ基板に適宜加工を施してから当該ＳＯＩ基板を第二の固定基板３に陽極接合により接合した後に、枠体部１ａから分離されている。 Further, each stator 16 is separated from the frame body 1a after appropriately processing the SOI substrate and bonding the SOI substrate to the second fixed substrate 3 by anodic bonding.

ところで、可動体部１ｂには、当該可動体部１ｂの過度の変位を規制する第一接触部７が設けられており、これらに対向するように固定電極４上とダミー電極４上に第二接触部８が設けられている（図５参照）。これによって、可動体部１ｂの過度の変位によるビーム１ｃの破損や各固定基板２，３の破損などを防止することができる。 By the way, the movable body portion 1b is provided with a first contact portion 7 for restricting excessive displacement of the movable body portion 1b, and the second contact portion is disposed on the fixed electrode 4 and the dummy electrode 4 so as to oppose them. A contact portion 8 is provided (see FIG. 5). Thereby, it is possible to prevent the beam 1c from being damaged or the fixed substrates 2 and 3 from being damaged due to excessive displacement of the movable body 1b.

ここで図６を参照して第一接触部７と第二接触部８の構造について詳しく説明する。 Here, with reference to FIG. 6, the structure of the 1st contact part 7 and the 2nd contact part 8 is demonstrated in detail.

両接触部７，８はともに同じ絶縁体材料であるＳｉＯ_２で形成されている。帯電列が同じ材料を用いることによって、両接触部７，８が互いに接触、摩擦した際に生じる接触帯電の発生を低減し、帯電による可動体部１ａの固着の発生を低減することができる。 Both contact portions 7 and 8 are made of SiO ₂ which is the same insulator material. By using the same material in the charging train, it is possible to reduce the occurrence of contact charging that occurs when the contact portions 7 and 8 contact and rub against each other, and to reduce the occurrence of sticking of the movable body portion 1a due to charging.

また、第一接触部７は可動体部１ｂ表面を熱酸化して生成したＳｉＯ_２形成することが可能なため、これに接触する第二接触部８をＳｉＯ_２のＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）酸化膜によって形成することで別途別部材で第一接触部７を形成する必要がなくなり、製造容易とすることができる。 Further, since the first contact portion 7 can form SiO ₂ generated by thermally oxidizing the surface of the movable body portion 1b, the second contact portion 8 in contact therewith is oxidized by CVD (Chemical Vapor Deposition) of SiO _2. By forming with a film, it is not necessary to separately form the first contact portion 7 with a separate member, and manufacturing can be facilitated.

第二接触部８は平面視において第一接触部７よりも大きく形成されている。一方が他方より大きいため、両接触部７，８同士が接触しやすくすることができる。なお、第一接触部７を第二接触部８よりも平面視で大きくすることによっても同様の効果を奏することが可能であるが、第二接触部８が設けられる固定電極４、ダミー電極５上の方が、第一接触部７が設けられる可動体部１ｂ上よりも形成可能な領域が多いため、第二接触部８が第一接触部７よりも平面視で大きい方が、より好ましい。
ここで第一接触部７は厚みが１μｍ、面積が６００μｍ^２であり、第二接触部８は厚みが０．１μｍであり面積が２０００μｍ^２である。第二接触部８の厚みを第一接触部７の厚みより大きくすることでより両接触部７，８同士が接触しやすくすることができる。 The second contact portion 8 is formed larger than the first contact portion 7 in plan view. Since one is larger than the other, both contact portions 7 and 8 can be easily contacted. Although the same effect can be obtained by making the first contact portion 7 larger than the second contact portion 8 in plan view, the fixed electrode 4 and the dummy electrode 5 provided with the second contact portion 8 can be obtained. Since the upper region has a larger area that can be formed than on the movable body portion 1b on which the first contact portion 7 is provided, it is more preferable that the second contact portion 8 is larger than the first contact portion 7 in plan view. .
Here, the first contact portion 7 has a thickness of 1 μm and an area of 600 μm ² , and the second contact portion 8 has a thickness of 0.1 μm and an area of 2000 μm ² . By making the thickness of the second contact portion 8 larger than the thickness of the first contact portion 7, both contact portions 7, 8 can be more easily brought into contact with each other.

また、第二接触部８は固定電極４上とダミー電極５上のいずれにも設けることが好ましいが、片側にのみ設けることによっても部品点数、製造プロセス数を削減しつつ一定の効果を奏することができる。 The second contact portion 8 is preferably provided on both the fixed electrode 4 and the dummy electrode 5, but providing a certain effect while reducing the number of parts and the number of manufacturing processes can also be provided only on one side. Can do.

この場合、可動体部１ｂと第一の固定基板２，可動体部１ｂと第二の固定基板３とでより接触頻度が高い側に両接触部７，８を設けることが好ましい。例えば可動体部１ｂと第二の固定基板３との間を離間させた場合、両者の接触頻度が低くなるため、反対側の可動体部１ｂと第一の固定基板２間に、第一接触部７と第二接触部８とを設けることで部品点数、製造プロセス数を削減しつつ高い効果を奏することができる。 In this case, it is preferable to provide both contact portions 7 and 8 on the side where the movable body portion 1b and the first fixed substrate 2 and the movable body portion 1b and the second fixed substrate 3 have a higher contact frequency. For example, when the movable body portion 1b and the second fixed substrate 3 are separated from each other, the frequency of contact between the two is reduced, so that the first contact is made between the movable body portion 1b on the opposite side and the first fixed substrate 2. By providing the part 7 and the second contact part 8, it is possible to achieve a high effect while reducing the number of parts and the number of manufacturing processes.

あるいは、本実施例のように可動体部１ｂと両固定基板２，３の間隔がそれぞれ等間隔（２μｍ）である場合は、両固定基板２，３のいずれかに０．１μｍ程度の厚みを有する第二接触部８を設けることでも部品点数、製造プロセス数を削減しつつ一定の効果を奏することができる。なお、当然のことながら、当該第二接触部８の厚みをさらに大きくすることで、より当該第二接触部８の接触頻度が高くなり当該第二接触部８が設けられていない固定基板に接触する可能性を小さくすることができる。 Or when the space | interval of the movable body part 1b and both the fixed board | substrates 2 and 3 is respectively equal intervals (2 micrometers) like a present Example, the thickness of about 0.1 micrometer is set in either of both the fixed board | substrates 2 and 3. Providing the second contact portion 8 can also provide certain effects while reducing the number of parts and the number of manufacturing processes. As a matter of course, by increasing the thickness of the second contact portion 8, the contact frequency of the second contact portion 8 is increased, and the second contact portion 8 is brought into contact with the fixed substrate on which the second contact portion 8 is not provided. The possibility of doing can be reduced.

また可動体部１ｂが、本体１の上記一表面側に接合される第一の固定基板２側への変位するための空間を確保するために、可動体部１ｂは、支持基板１ｂａ、シリコン層１ｂｃをエッチングすることによって薄肉に形成している。 Moreover, in order to ensure the space for the movable body part 1b to displace to the 1st fixed board | substrate 2 side joined to the said one surface side of the main body 1, the movable body part 1b is composed of the support substrate 1ba, the silicon layer. It is formed thin by etching 1bc.

これら各部位の厚みを薄くせずに、第一の固定基板２の基礎となるガラス基板における本体１との対向面に可動体部１ｂの変位空間形成用凹部を形成し、当該変位空間形成用凹部の内底面に固定電極４を形成するようにしてもよい。また、半導体素子Ａは、本体１の上記他表面側に接合される第二の固定基板３側への可動体部１ｂの変位空間を確保するために、可動体部１ｂおよび枠体部１ａにおける開口窓１４の周部それぞれに対応する各部位における支持基板の厚みを薄くしてあるが、これら各部位の厚みを薄くせずに、第二の固定基板３の基礎となるガラス基板における本体１との対向面に可動体部１ｂの変位空間形成用凹部を形成するようにしてもよい。なお、本実施形態では、ＳＯＩ基板を用いて半導体素子Ａを形成しているので、シリコン基板を用いて形成する場合に比べて、各ビーム１ｃの厚み寸法の精度を高めることができる。 Without reducing the thickness of each of these parts, a displacement space forming recess of the movable body portion 1b is formed on the surface of the glass substrate serving as the basis of the first fixed substrate 2 facing the main body 1, and the displacement space forming The fixed electrode 4 may be formed on the inner bottom surface of the recess. Further, the semiconductor element A has a movable body portion 1b and a frame body portion 1a in order to secure a displacement space of the movable body portion 1b toward the second fixed substrate 3 joined to the other surface side of the main body 1. Although the thickness of the support substrate in each part corresponding to each peripheral part of the opening window 14 is reduced, the main body 1 in the glass substrate serving as the basis of the second fixed substrate 3 without reducing the thickness of each part. You may make it form the recessed part for displacement space formation of the movable body part 1b in the opposing surface. In the present embodiment, since the semiconductor element A is formed using the SOI substrate, the accuracy of the thickness dimension of each beam 1c can be improved as compared with the case where it is formed using the silicon substrate.

さらに、ここにおいて、本実施形態の半導体マイクロデバイスは、半導体素子Ａの各接触部を接触させるに十分な静電界を印加するバイアスユニット９を備えたチップ検査測定部９を有するＩＣチップＢが、半導体素子Ａとともにパッケージ１０１に収納されている。なお、本実施形態はあくまで一例であり、バイアスユニット９を用いることなくチップ検査測定部９を構成してもよい。また、製造時点においてチップ検査を行う場合、チップ検査部１０は必ずしも有する必要はない。
ＩＣチップＢは、ＡＳＩＣ（Application Specific ＩＣ）であり、シリコン基板を用いて形成されており、裏面全面がシリコーン系樹脂を用いて接着されている。また、ＩＣチップＢには半導体素子Ａの出力信号を信号処理する信号処理回路も形成されている。なお、ＩＣチップＢの機能は、半導体素子Ａの機能に応じて適宜設計すればよく、半導体素子Ａと協働するものであればよい。また、ＩＣチップＢは、必ずしも、半導体素子Ａと同一のパッケージ１０１に収納する必要はなく、この場合は、半導体素子Ａの各パッド１８に一端部が接続されるボンディングワイヤＷの他端部をプラスパッケージ本体１０２のリード１１２のインナリード１１２ａに接続すればよい。ただし、ＩＣチップＢを半導体素子Ａと同じパッケージ１０１に収納した場合のほうが、異なるパッケージに収納する場合に比べて、半導体マイクロデバイス全体の小型化および低コスト化を図れるとともに加速度の検出精度の向上を図れる。 Furthermore, here, the semiconductor microdevice of the present embodiment includes an IC chip B having a chip inspection / measurement unit 9 including a bias unit 9 for applying an electrostatic field sufficient to bring each contact part of the semiconductor element A into contact. It is housed in the package 101 together with the semiconductor element A. Note that this embodiment is merely an example, and the chip inspection measurement unit 9 may be configured without using the bias unit 9. Moreover, when performing chip | tip inspection at the time of manufacture, the chip | tip inspection part 10 does not necessarily need to have.
The IC chip B is an ASIC (Application Specific IC) and is formed using a silicon substrate, and the entire back surface is bonded using a silicone-based resin. The IC chip B is also formed with a signal processing circuit for processing the output signal of the semiconductor element A. The function of the IC chip B may be designed as appropriate according to the function of the semiconductor element A, and may be any one that cooperates with the semiconductor element A. Further, the IC chip B is not necessarily housed in the same package 101 as the semiconductor element A. In this case, the other end of the bonding wire W whose one end is connected to each pad 18 of the semiconductor element A is connected. What is necessary is just to connect to the inner lead 112a of the lead 112 of the plus package main body 102. However, when the IC chip B is accommodated in the same package 101 as the semiconductor element A, the entire semiconductor microdevice can be reduced in size and cost and the acceleration detection accuracy can be improved as compared with the case where the IC chip B is accommodated in a different package. Can be planned.

本実施形態では、ＩＣチップＢが１枚のシリコン基板を用いて形成されているのに対して、半導体素子ＡがＳＯＩ基板と２つのガラス基板とを用いて形成されており、半導体素子Ａの厚みがＩＣチップＢの厚みに比べて大きくなっているので、上述のプラスチックパッケージ本体１０２の底部において半導体素子Ａを搭載する搭載面をＩＣチップＢの搭載部位よりも凹ませてある（したがって、半導体素子Ａを搭載する部位は底部の肉厚が他の部位に比べて薄くなっている）。なお、本実施形態では、プラスチックパッケージ本体１０２の外形を１０ｍｍ×７ｍｍ×３ｍｍの直方体としてあるが、この数値は一例であり、半導体素子ＡやＩＣチップＢの外形、リード１１２の本数やピッチなどに応じて適宜設定すればよい。 In this embodiment, the IC chip B is formed using one silicon substrate, whereas the semiconductor element A is formed using an SOI substrate and two glass substrates. Since the thickness is larger than the thickness of the IC chip B, the mounting surface on which the semiconductor element A is mounted is recessed from the mounting portion of the IC chip B at the bottom of the plastic package main body 102 (therefore, the semiconductor chip). The part where the element A is mounted has a thinner bottom than the other part). In this embodiment, the outer shape of the plastic package main body 102 is a rectangular parallelepiped of 10 mm × 7 mm × 3 mm. However, this numerical value is an example, and the outer shape of the semiconductor element A and the IC chip B, the number and the pitch of the leads 112, etc. What is necessary is just to set suitably according to.

本実施形態における半導体素子Ａは、上述の説明から分かるように、各可動体部１ｂがｙ軸方向に沿って延長された一対のビーム１ｃを介して枠体部１ａに連結され、第一の固定基板２において各可動体部１ｂそれぞれに対向する部位ごとにｘ軸方向に沿って金属薄膜（例えば、Ａｌ−Ｓｉ膜など）からなる２つの固定電極４１、５２が並設されるとともに、各可動体部１ｂに可動電極６が設けられており、ｚ軸方向において対向して対をなす可動電極６と固定電極４との対の間に空隙が形成されている。ここで、各一対のビーム１ｃは、平面視における可動体部１ｂのｙ軸方向に沿った中心線の延長線上に形成されている。 As can be seen from the above description, the semiconductor element A in the present embodiment is connected to the frame body portion 1a through a pair of beams 1c in which each movable body portion 1b extends along the y-axis direction. In the fixed substrate 2, two fixed electrodes 41 and 52 made of a metal thin film (for example, an Al—Si film) are arranged in parallel along the x-axis direction for each portion facing each movable body portion 1 b. A movable electrode 6 is provided on the movable body 1b, and a gap is formed between the pair of the movable electrode 6 and the fixed electrode 4 that are opposed to each other in the z-axis direction. Here, each pair of beams 1c is formed on an extension of the center line along the y-axis direction of the movable body portion 1b in plan view.

また、本体１の可動体部１ｂは、上記他表面側において可動体部１ｂのｙ軸方向の中心線（ここでは、一対のビーム１ｃを結ぶ直線に一致する）におけるｘ軸方向の両側に、矩形状に開口され互いに大きさの異なる凹部１２，１３が形成されており、当該両側の部分で平面サイズが同じであるにもかかわらず互いに質量が異なっている。また、本体１は、可動体部１ｂにおいて開口サイズの大きな凹部１３内に、凹部１３の矩形状の内底面の２つの対角線に沿ったＸ字状の補強壁１９が、凹部１３の内底面と内側面とに連続する形で形成されている。また、本体１は、隣り合う開口窓１４それぞれに配置された２つの可動体部１ｂに関して、当該本体１の上記一表面に沿った面内において一方の可動体部１ｂが他方の可動体部１ｂを１８０°回転させた形で形成されている。 Further, the movable body portion 1b of the main body 1 is on both sides in the x-axis direction on the center line in the y-axis direction of the movable body portion 1b on the other surface side (here, coincides with a straight line connecting the pair of beams 1c). Concave portions 12 and 13 having a rectangular shape and different sizes are formed, and the masses are different from each other even though the planar sizes are the same on both sides. Further, the main body 1 has an X-shaped reinforcing wall 19 along two diagonal lines of the rectangular inner bottom surface of the concave portion 13 in the concave portion 13 having a large opening size in the movable body portion 1b. It is formed so as to be continuous with the inner surface. Further, in the main body 1, with respect to the two movable body portions 1 b disposed in the adjacent open windows 14, one movable body portion 1 b is in the plane along the one surface of the main body 1 and the other movable body portion 1 b. Is rotated 180 °.

半導体素子Ａは、上述の説明から分かるように、対となる可動電極６と固定電極４とを有する構造を二つ有している。よって本体１に設けられた可動電極６と第一の固定基板２に設けられた固定電極４との対を４対有しており、可動電極６と固定電極４との対ごとに可変容量コンデンサが構成されている。要するに、半導体素子Ａは、可動体部１ｂが振動することにより、対をなす固定電極４と可動電極６との対向面積が変化し、可変容量コンデンサの静電容量が変化する。 As can be seen from the above description, the semiconductor element A has two structures having a pair of movable electrode 6 and fixed electrode 4. Therefore, there are four pairs of the movable electrode 6 provided on the main body 1 and the fixed electrode 4 provided on the first fixed substrate 2, and a variable capacitance capacitor is provided for each pair of the movable electrode 6 and the fixed electrode 4. Is configured. In short, in the semiconductor element A, when the movable body portion 1b vibrates, the facing area between the pair of fixed electrode 4 and movable electrode 6 changes, and the capacitance of the variable capacitor changes.

なお、以下では、説明の便宜上、４個の固定電極４について、図３における左上の固定電極４の符号を４Ａａ、左下の固定電極４の符号を４Ａｂ、右上の固定電極４の符号を４Ｂａ、右下の固定電極４の符号を４Ｂｂとし、２個の可動電極６について、図３における左側の可動電極６の符号を６Ａ、右側の可動電極６の符号を６Ｂとして説明する。 In the following, for convenience of explanation, for the four fixed electrodes 4, the upper left fixed electrode 4 in FIG. 3 is denoted by 4Aa, the lower left fixed electrode 4 is denoted by 4Ab, the upper right fixed electrode 4 is denoted by 4Ba, In the following description, the reference sign of the lower right fixed electrode 4 is 4Bb, and the reference sign of the left movable electrode 6 in FIG. 3 is 6A, and the reference sign of the right movable electrode 6 is 6B.

ここにおいて、図３において４つの固定子１６それぞれに形成された４つのパッド１８について、左側から順に符号を１８Ａａ，１８Ａｂ，１８Ｂａ，１８Ｂｂとすれば、各パッド１８Ａａ，１８Ａｂ，１８Ｂａ，１８Ｂｂは、それぞれ、固定子１６、および第二の固定基板２において固定電極４と連続一体に形成された金属配線２６（図５参照）を介して固定電極４Ａａ，４Ａｂ，４Ｂａ，４Ｂｂと電気的に接続されている。ここで、本体１は、各固定子１６における可動体部１ｂ側の端部の表面を本体１の上記一表面よりも後退させてあり、固定子１６における当該端部の表面に、第二の固定基板２の金属配線２６が圧接される連絡用導体部が形成されている。また、枠体部１ａに形成されたパッド１８は、可動電極６Ａ，６Ｂの両方と電気的に接続されている。 Here, regarding the four pads 18 formed on each of the four stators 16 in FIG. 3, if the reference numerals are 18Aa, 18Ab, 18Ba, and 18Bb in order from the left side, the pads 18Aa, 18Ab, 18Ba, and 18Bb are respectively The stator 16 and the second fixed substrate 2 are electrically connected to the fixed electrodes 4Aa, 4Ab, 4Ba, 4Bb through the metal wiring 26 (see FIG. 5) formed integrally with the fixed electrode 4 in a continuous manner. Yes. Here, the main body 1 has the surface of the end on the movable body 1b side of each stator 16 set back relative to the one surface of the main body 1, and the surface of the end of the stator 16 has a second surface. A connecting conductor portion to which the metal wiring 26 of the fixed substrate 2 is pressed is formed. Further, the pad 18 formed on the frame 1a is electrically connected to both the movable electrodes 6A and 6B.

ここで、半導体素子Ａの基本的な動作例について説明する。 Here, a basic operation example of the semiconductor element A will be described.

いま、半導体素子Ａに加速度がかかっていない状態で、半導体素子Ａに対してｘ軸方向（ｘ軸の正方向）の加速度がかかって各可動体部１ｂが一対のビーム１ｃを回動軸として回動して各可変容量コンデンサの静電容量が変化する。ここにおいて、半導体素子Ａに加速度がかかっていない状態での各可変容量コンデンサの静電容量をＣ０とし、ｘ軸方向の加速度がかかったときの、各可変容量コンデンサの静電容量の変化分をΔＣ、可動電極６Ａと固定電極４Ａａとで構成される可変容量コンデンサの静電容量をＣＡａ、可動電極６Ａと固定電極４Ａｂとで構成される可変容量コンデンサの静電容量をＣＡｂ、可動電極６Ｂと固定電極４Ｂａとで構成される可変容量コンデンサの静電容量をＣＢａ、可動電極６Ｂと固定電極４Ｂｂとで構成される可変容量コンデンサの静電容量をＣＢｂとすれば、
ＣＡａ＝Ｃ０＋ΔＣ
ＣＡｂ＝Ｃ０−ΔＣ
ＣＢａ＝Ｃ０＋ΔＣ
ＣＢｂ＝Ｃ０−ΔＣ
となる。ここで、一方の可動体部１ｂ側の２個の可変容量コンデンサの静電容量の差分値（＝ＣＡａ−ＣＡｂ）と、他方の可動体部１ｂ側の２個の可変容量コンデンサの静電容量の差分値（＝ＣＢａ−ＣＢｂ）との和は４ΔＣとなる。 Now, in the state where no acceleration is applied to the semiconductor element A, an acceleration in the x-axis direction (positive direction of the x-axis) is applied to the semiconductor element A, and each movable body portion 1b uses the pair of beams 1c as the rotation axes. By rotating, the capacitance of each variable capacitor changes. Here, the capacitance of each variable capacitor when the acceleration is not applied to the semiconductor element A is C0, and the change in the capacitance of each variable capacitor when the acceleration in the x-axis direction is applied. ΔC, CAa is the capacitance of the variable capacitor composed of the movable electrode 6A and the fixed electrode 4Aa, CAb is the capacitance of the variable capacitor composed of the movable electrode 6A and the fixed electrode 4Ab, and the movable electrode 6B If the electrostatic capacity of the variable capacitor composed of the fixed electrode 4Ba is CBa and the electrostatic capacity of the variable capacitor composed of the movable electrode 6B and the fixed electrode 4Bb is CBb,
CAa = C0 + ΔC
CAb = C0−ΔC
CBa = C0 + ΔC
CBb = C0−ΔC
It becomes. Here, the difference value (= CAa−CAb) of the capacitances of the two variable capacitors on the one movable body 1b side and the capacitances of the two variable capacitors on the other movable body 1b side. The sum of the difference value (= CBa−CBb) is 4ΔC.

また、同様に、半導体素子Ａにｚ軸方向の加速度がかかったときの、各可変容量コンデンサの静電容量の変化分をΔＣ、可動電極６Ａと固定電極４Ａａとで構成される可変容量コンデンサの静電容量をＣＡａ、可動電極６Ａと固定電極４Ａｂとで構成される可変容量コンデンサの静電容量をＣＡｂ、可動電極６Ｂと固定電極４Ｂａとで構成される可変容量コンデンサの静電容量をＣＢａ、可動電極６Ｂと固定電極４Ｂｂとで構成される可変容量コンデンサの静電容量をＣＢｂとすれば、
ＣＡａ＝Ｃ０＋ΔＣ
ＣＡｂ＝Ｃ０−ΔＣ
ＣＢａ＝Ｃ０−ΔＣ
ＣＢｂ＝Ｃ０＋ΔＣ
となる。ここで、一方の可動体部１ｂ側の２個の可変容量コンデンサの静電容量の差分値（＝ＣＡａ−ＣＡｂ）と、他方の可動体部１ｂ側の２個の可変容量コンデンサの静電容量の差分値（＝ＣＢｂ−ＣＢａ）との和は４ΔＣとなる。 Similarly, when the acceleration in the z-axis direction is applied to the semiconductor element A, the amount of change in capacitance of each variable capacitor is ΔC, and the variable capacitor composed of the movable electrode 6A and the fixed electrode 4Aa CAa is the capacitance, CAb is the capacitance of the variable capacitor composed of the movable electrode 6A and the fixed electrode 4Ab, CBa is the capacitance of the variable capacitor composed of the movable electrode 6B and the fixed electrode 4Ba, If the capacitance of the variable capacitor composed of the movable electrode 6B and the fixed electrode 4Bb is CBb,
CAa = C0 + ΔC
CAb = C0−ΔC
CBa = C0−ΔC
CBb = C0 + ΔC
It becomes. Here, the difference value (= CAa−CAb) of the capacitances of the two variable capacitors on the one movable body 1b side and the capacitances of the two variable capacitors on the other movable body 1b side. The sum of the difference value (= CBb−CBa) is 4ΔC.

しかして、｛（ＣＡａ−ＣＡｂ）＋（ＣＢａ−ＣＢｂ）｝の静電容量の変化に基づいて、半導体素子Ａのｘ軸方向に作用した加速度を検出することができ、｛（ＣＡａ−ＣＡｂ）＋（ＣＢｂ−ＣＢａ）｝の静電容量の変化に基づいて、半導体素子Ａのｚ軸方向に作用した加速度を検出することができる。 Thus, based on the change in capacitance of {(CAa−CAb) + (CBa−CBb)}, the acceleration acting in the x-axis direction of the semiconductor element A can be detected, and {(CAa−CAb) Based on the change in capacitance of + (CBb−CBa)}, the acceleration acting on the z-axis direction of the semiconductor element A can be detected.

本実施形態によれば、第一接触部７、第二接触部８の材料が絶縁体であるため、接触帯電を起こりにくくし、静電気の影響による固着（スティクション）を生じにくくすることができ、特性異常を軽減することができる。また、対向する接触部同士は帯電列に差がない、互いに同一の材料であるため、より接触帯電を起こりにくくすることができる。また、第一接触部７と第二接触部８はＳｉＯ_２で設けられているので製造容易とすることができる。また、第一接触部７と第二接触部８はいずれかが他方より平面視で大きいため、より両者を接触させやすくすることができる。また、第二接触部８はこれに接触する第一接触部７より大きいため、より製造容易とすることができる。 According to this embodiment, since the material of the first contact portion 7 and the second contact portion 8 is an insulator, contact charging is less likely to occur, and sticking (stiction) due to the influence of static electricity is less likely to occur. , Characteristic abnormalities can be reduced. Further, since the contact portions facing each other are the same material with no difference in the charge train, it is possible to make contact charging more difficult. Further, a first contact portion 7 and the second contact portion 8 can be easily manufactured because provided with SiO _2. Moreover, since either the 1st contact part 7 and the 2nd contact part 8 are larger in planar view than the other, they can make both easier to contact. Moreover, since the 2nd contact part 8 is larger than the 1st contact part 7 which contacts this, it can be made easier to manufacture.

Ａ半導体素子
１本体
１ａ枠体部
１ｂ可動体部
１ｃビーム
２第一の固定基板
３第二の固定基板
４固定電極
５ダミー電極
６可動電極
７第一接触部
８第二接触部
９バイアスユニット
１０チップ検査測定部
ＢＩＣチップ
１０１パッケージ A semiconductor element 1 main body 1a frame body portion 1b movable body portion 1c beam 2 first fixed substrate 3 second fixed substrate 4 fixed electrode 5 dummy electrode 6 movable electrode 7 first contact portion 8 second contact portion 9 bias unit 10 Chip inspection and measurement part B IC chip 101 package

Claims

A semiconductor element having a main body and a first fixed substrate formed on one surface of the main body and a second fixed substrate formed on the opposite surface;
A surface-mount package containing the semiconductor element;
The main body has a frame body part and a movable body part,
The movable body part is provided inside the frame body part via a beam,
The first fixed substrate is provided with a fixed electrode on the movable body side surface,
The second fixed substrate is provided with a dummy electrode on the movable body side surface,
The movable body part is a semiconductor microdevice having a movable electrode for measuring a change in the distance between the first fixed substrate and the movable body part,
The movable body portion is provided with a first contact portion on the fixed electrode side and the dummy electrode side to prevent direct contact when the movable body portion contacts the fixed electrode or the dummy electrode,
At least one of the fixed electrode and the dummy electrode is provided with a second contact portion facing the first contact portion when the movable body portion approaches,
A material of the first contact portion and the second contact portion is an insulator, and a semiconductor micro device.

2. The semiconductor microdevice according to claim 1, wherein materials of the second contact portion and the first contact portion facing the second contact portion are the same material.

Semiconductor micro device according to claim 1 or 2, wherein the material of said second contact portion and the first contact portion are all by SiO _2.

4. The semiconductor microdevice according to claim 1, wherein one of the opposed first contact portion and the second contact portion is larger in plan view than the other.

The semiconductor microdevice according to claim 4, wherein the second contact portion is larger in plan view than the first contact portion facing the second contact portion.