[发明专利]电容式传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容式传感器，所述电容式传感通过检测固定电极和 可动电极之间的电容检测预定物理值。

背景技术

传统地，具有一种电容式传感器，其中形成具有通过弹性件由固定部 分支撑的可动电极的结构，可动电极可以根据外力移近或远离固定电极， 检测这些电极之间的电容，从而检测例如加速度和角速度(参见专利文献 1)的各种物理值。作为此电容式传感器，具有可以通过例如加速度的物 理值的位移的一个质量部分检测在垂直轴的方向的物理值的公知的电容 式传感器(参见专利文献2和专利文献3)。

根据专利文献1的电容式传感器，弹性件形成作为从固定部分螺旋延 伸的梁形成，而通过弹性件由固定部分可动支撑的可动电极主要在沿传感 器(半导体层)的表面延伸的方向上位移。根据专利文献2和3的每个的电 容式传感器，不对称的质量部分通过在对称的水平方向从称为支座部分的 固定部分延伸的扭转梁支撑，使得失去质量平衡，而物理值可以根据在垂 直方向增加的物理值通过由扭转梁造成的该质量部分的位置位移检测。

根据专利文献2的电容式传感器，此电容式传感器通过加工金属材料 形成。根据专利文献3，电容式传感器通过例如利用公知的半导体加工工 艺加工例如硅的半导体基板形成。当装置通过半导体加工工艺由加工硅形 成时，由于可以进行微细加工，所以，与如在专利文献3中的情况一样的 电容式传感器通过加工金属材料形成的情况相比，可以形成较小和更精确 的电容式传感器。

在可动电极如专利文献1那样通过梁由固定部分可动支撑的结构的情 况下，在梁中产生的应力根据作为弹性件的梁的形状和施加到传感器的最 大加速度变化，但当设置薄和长的梁时，当传感器制作为紧凑或设定弹簧 常数时，在梁中产生的应力倾向于变大，且在一些情况下，很难设定例如 移动电极的位移量或重量的规格到理想值。

根据在专利文献3中公开的电容式传感器，由于单晶硅板通过晶体各 向异性刻蚀形成，所以，具有例如支座部分的各个部分为锥形的问题，且 件的缺陷(deficit)或粘着通过增加器件尺寸或移动可动电极产生。当基 板通过晶体各向异性刻蚀加工时，因为质量部分具有一定程度的质量，所 以，具有很难形成增强检测灵敏度的质量部分的问题。

鉴于以上情况，提出了本发明，本发明的目的是在具有通过梁由固定 部分可动支撑的可动电极的电容式传感器中减少梁的应力。本发明的另一 目的是提供具有可以避免通过装置尺寸增加或可动电极移动产生部件的 缺陷或粘着的结构的电容式传感器。

专利文献1：日本专利申请公开号：第2000-28634

专利文献2：美国专利说明书：第4736629

专利文献3：美国专利说明书：第6000287

发明内容

本发明的第一方面提供一种电容式传感器，所述电容式传感器包括固 定电极和通过梁由半导体层的固定部分可动支撑的可动电极，其中固定电 极和可动电极彼此相对，在其间夹有间隙，从而组成检测单元，检测适合 所述间隙的尺寸的电容，从而检测预定的物理值，其中连接到固定部分的 梁的端部和连接到可动电极的梁的端部至少之一设置有调节局部应力集 中的应力调节单元。

本发明的第二方面提供一种电容式传感器，所述电容式传感器包括通 过梁部分由半导体层的固定部分可动支撑的第一检测单元，使得保持不对 称重量平衡，其中根据在半导体层的厚度方向上的物理值的位移移动的第 一可动电极、以及形成于支撑半导体层的支撑基板上的第一固定电极彼此 相对，在其间夹有间隙，而第一检测单元根据基于第一可动电极和第一固 定电极的尺寸检测的电容检测所述物理值，半导体层为单晶硅层，而电容 式传感器包括第一可动电极的移动机构，所述移动机构包括固定部分、梁 部分以及通过垂直刻蚀单晶硅层形成的第一可动电极。

根据本发明的第一方面的电容式传感器，应力倾向于在梁中变大的部 分，即，连接到梁的固定部分的端部和连接到可动电极的梁的端部的至少 之一设置有调节应力的应力调节单元。因此，可以减少在梁中产生应力。

根据本发明的第二方面的电容式传感器，可以增强检测的灵敏度，并 可以避免通过装置尺寸的增加或可动电极的运动产生部件的缺陷或粘着。 通过垂直刻蚀加工工艺形成移动机构，可以获得均匀的横截面形状，因此， 可以大大减少另一轴的灵敏度。此外，由于半导体层为单晶硅，所以，没 有膜应力，且容易加工。

附图说明