JP2009174907A - 力学量センサおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】陽極接合の確実性を向上した力学量センサを提供できる。
【解決手段】力学量センサが，固定部，変位部，接続部，これらに接続されず，かつ互いに離隔される複数の第１のブロック部材と，を有する，第１の半導体材料の第１の構造体と，台座，重量部，複数の第２のブロック部材とを有する，導電性を有する第２の半導体材料の第２の構造体と，絶縁材料から構成され第１，第２の構造体を接合する接合部と，第２の構造体に積層配置される第１の基体と，第１の構造体に積層配置される第２の基体と，第３の構造体を貫通して，複数の第１，第２のブロック部材をそれぞれ電気的に接続する複数の第１の導通部と，第２の基体を貫通して，複数の第２のブロック部材それぞれと電気的に接続される複数の第２の導通部と，を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は，力学量を検出する力学量センサおよびその製造方法に関する。

半導体からなるセンサ構造体を一対のガラス基板で挟み，それぞれ陽極接合により接合して構成された加速度および角速度を検出する力学量センサの技術が開示されている（特許文献１参照）。また，センサの内部の配線を簡便にするために，シリコン基板内に孤立した配線用柱状体を形成し，配線に必要な箇所において導電部を形成し，基板の上下を電気的に導通させる技術が開示されている（特許文献２参照）。
特開２００２−３５０１３８号公報 特開２００７−３１９２号公報，段落番号０１０８

しかしながら，上述の力学量センサの製造において第１のガラス基板との陽極接合後に第２のガラス基板を陽極接合しようとした場合に，接合後の第１のガラス基板が電気的絶縁材料（あるいは導電性に乏しい材料）となっているため，第１のガラス基板を介してセンサ構造体の第２のガラス基板との接合面に適切に電圧を印加できず，第２のガラス基板との接合に不良が生じる。より具体的には，第２のガラス基板と半導体基板との間で真空封止に必要な接合強度が得られない例や，全く接合しない例が見られ，センサ構造体と第２のガラス基板との陽極接合の際に加工の再現性が得られなかった。
とりわけ，特許文献２における配線用柱状体においてはシリコン基板内で電気的に孤立して配置されているため，当該配線用柱状体には陽極接合に必要とされる電圧を印加することができない。すると，当該配線用柱状体部分において上述のような接合不良が起こり，良好な電気接続が得られないことが鋭意実験の結果判った。

そこで上記に鑑み，本発明は，上述したような陽極接合法を用いてセンサ構造体を真空封止する際に，接合部分での不良を抑ることが可能な力学量センサおよびその製造方法であって，さらに陽極接合時にセンサ構造体の接合面を略等電位にすることで接合および電気接続を好ましいものとする力学量センサおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る力学量センサは，開口を有する固定部と，この開口内に配置され，かつ前記固定部に対して変位する変位部と，前記固定部と前記変位部とを接続する接続部と，前記固定部，前記変位部，および前記接続部の何れにも接続されず，かつ互いに離隔される複数の第１のブロック部材と，を有し，かつ第１の半導体材料から構成される第１の構造体と，前記固定部に接合される台座と，前記変位部に接合される重量部と，前記複数の第１のブロック部材にそれぞれ接合され，かつ互いに離隔される複数の第２のブロック部材とを有し，導電性を有する第２の半導体材料から構成され，かつ前記第１の構造体に積層して配置される第２の構造体と，絶縁材料から構成され，前記第１，第２の構造体を接合する接合部と，前記固定部に接続されて前記第１の構造体に積層配置される第１の基体と，前記台座に接続されて前記第２の構造体に積層配置される第２の基体と，前記第３の構造体を貫通して，前記複数の第１，第２のブロック部材をそれぞれ電気的に接続する複数の第１の導通部と，前記第１の基体または前記第２の基体を貫通して，前記複数の第１のブロック部材あるいは前記複数の第２のブロック部材それぞれと電気的に接続される複数の第２の導通部と，具備することを特徴とする。

本発明の一態様に係る力学量センサの製造方法は，第１の半導体材料からなる第１の層，絶縁性材料からなる第２の層，および導電性を有する第２の半導体材料からなる第３の層が順に積層されてなる半導体基板の前記第１の層から，開口を有する台座と，前記開口内に配置される重量部と，前記台座および前記重量部の何れにも接続されず，かつ互いに離隔される複数の第１のブロック部材と，を有する第１の構造体を形成するステップと，前記第２の層を貫通して，前記複数の第１のブロック部材と前記第３の層を電気的に接続する複数の第１の導通部を形成するステップと，絶縁性材料から構成される第１の基体を前記台座に陽極接合するステップと，前記第１の基体を貫通して，前記複数の第１のブロック部材とそれぞれに電気的に接続される複数の第２の導通部を形成するステップと，前記第３の層から，前記台座に接合される固定部と，前記重量部に接続される変位部と，前記固定部と前記変位部とを接続する接続部と，前記複数の第１のブロック部材に接続される複数の第２のブロック部材と，を有する第２の構造体を形成するステップと，絶縁性材料から構成される第２の基体を前記固定部に接合するステップと，を具備することを特徴とする。

本発明によれば，陽極接合法を用いてセンサ構造体を真空封止する際に，接合部分での不良を抑ることが可能であって，さらに陽極接合時にセンサ構造体の接合面を略等電位にすることで接合および電気接続を好ましいものとすることができる。

以下，図面を参照して，本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は，本発明の一実施形態に係る力学量センサ１００を分解した状態を表す分解斜視図である。力学量センサ１００は，互いに積層して配置される構造体１１０，接合部１２０，構造体１３０，及び基体１４０，基体１５０を有する。

図２は，力学量センサ１００の一部（構造体１１０，構造体１３０）をさらに分解した状態を表す分解斜視図である。図３，４，５はそれぞれ，構造体１１０，接合部１２０，構造体１３０の上面図である。図６，図７，図８はそれぞれ，基体１５０の下面図，基体１４０の上面図，および基体１４０の下面図である。図９，図１０はそれぞれ，力学量センサ１００を図１のＢ−Ｂ及びＣ−Ｃに沿って切断した状態を表す断面図である。なお，図６，図７では，後述のブロック上層部１１４，ブロック下層部１３４をそれぞれ破線で示している。

力学量センサ１００は，それ単体，あるいは回路基板と組み合わされて（例えば，基板への搭載），電子部品として機能する。電子部品としての力学量センサ１００は，ゲーム機やモバイル端末機（例えば，携帯電話）等への搭載が可能である。なお，力学量センサ１００と回路基板（回路基板上のＩＣ等の能動素子，配線用端子）は，ワイヤボンディング，フリップチップ等によって電気的に接続される。

力学量センサ１００は，加速度α，角速度ωの一方，または双方を測定できる。即ち，力学量は加速度α，角速度ωの一方，または双方を意味する。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向それぞれでの力Ｆ０ｘ，Ｆ０ｙ，Ｆ０ｚによる変位部１１２（後述する）の変位を検出することで，加速度αｘ，αｙ，αｚを測定できる。また，変位部１１２をＺ軸方向に振動させ，Ｙ，Ｘ軸方向それぞれでのコリオリ力Ｆｙ，Ｆｘによる変位部１１２の変位を検出することで，Ｘ，Ｙ軸方向それぞれの角速度ωｘ，ωｙを測定できる。このように，力学量センサ１００は，３軸の加速度αｘ，αｙ，αｚおよび２軸の角速度ωｘ，ωｙを測定できる。なお，この詳細は後述する。

構造体１１０，接合部１２０，構造体１３０，基体１５０，基体１４０は，その外周が例えば，５ｍｍの辺の略正方形状であり，これらの高さはそれぞれ，例えば，２０μｍ，２μｍ，６００μｍ，５００μｍ，５００μｍである。
構造体１１０，接合部１２０，構造体１３０はそれぞれ，シリコン，酸化シリコン，シリコンから構成可能であり，力学量センサ１００は，シリコン／酸化シリコン／シリコンの３層構造をなすＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を用いて製造可能である。構造体１１０，構造体１３０を構成するシリコンには，全体に例えばボロン等の不純物が含まれる導電性材料を使用することが好ましい。後述するように，構造体１１０，構造体１３０を不純物が含まれるシリコンで構成することにより，力学量センサ１００の配線を簡略化できる。本実施の形態では，構造体１１０及び構造体１３０に不純物が含まれるシリコンを使用している。
また，基体１４０，基体１５０はそれぞれ，可動イオンを含むガラス材料から構成できる。なお，ガラスが可動イオンを含むのは，後の陽極接合のためである。

構造体１１０は，外形が略正方形であり，固定部１１１（１１１ａ〜１１１ｃ），変位部１１２（１１２ａ〜１１２ｅ），接続部１１３（１１３ａ〜１１３ｄ），ブロック上層部（ブロック部材）１１４（１１４ａ〜１１４ｊ）から構成される。構造体１１０は，半導体材料の膜をエッチングして開口１１５ａ〜１１５ｄ及びブロック上層部１１４ａ〜１１４ｊを形成することで作成できる。

固定部１１１は，枠部１１１ａと突出部１１１ｂ，１１１ｃとに区分できる。枠部１１１ａは，外周，内周が共に略正方形の枠形状の基板である。突出部１１１ｂは，枠部１１１ａの内周のコーナー部に配置され，変位部１１２ｂに向かって（Ｘ−Ｙ平面のＸ方向を０°としたとき，０°方向に）突出する略正方形の基板である。突出部１１１ｃは，枠部１１１ａの内周のコーナー部に配置され，変位部１１２ｄに向かって（Ｘ−Ｙ平面のＸ方向を０°としたとき，１８０°方向に）突出する略正方形の基板である。枠部１１１ａと突出部１１１ｂ，１１１ｃは，一体的に構成されている。

変位部１１２は，変位部１１２ａ〜１１２ｅから構成される。変位部１１２ａは，外周が略正方形の基板であり，固定部１１１の開口の中央近傍に配置される。変位部１１２ｂ〜１１２ｅは，外周が略正方形の基板であり，変位部１１２ａを４方向（Ｘ軸正方向，Ｘ軸負方向，Ｙ軸正方向，Ｙ軸負方向）から囲むように接続，配置される。変位部１１２ａ〜１１２ｅはそれぞれ，接合部１２０によって後述の重量部１３２ａ〜１３２ｅと接合され，固定部１１１に対して一体的に変位する。

変位部１１２ａの上面は，駆動用電極Ｅ１（後述する）として機能する。この変位部１１２ａの上面の駆動用電極Ｅ１は，基体１５０の下面に設置された後述する駆動用電極１５４ａと容量性結合し，この間に印加された電圧によって変位部１１２をＺ軸方向に振動させる。なお，この駆動の詳細は後述する。

変位部１１２ｂ〜１１２ｅの上面は，変位部１１２のＸ軸およびＹ軸方向の変位を検出する検出用電極Ｅ１（後述する）としてそれぞれ機能する。この変位部１１２ｂ〜１１２ｅの上面の検出用電極は，基体１５０の下面に設置された後述する検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅとそれぞれ容量性結合する（変位部１１２のｂ〜ｅのアルファベットと，検出用電極１５４のｂ〜ｅのアルファベットは，それぞれ順に対応している）。なお，この検出の詳細は後述する。

接続部１１３ａ〜１１３ｄは略長方形の基板であり，固定部１１１と変位部１１２ａとを４方向（Ｘ−Ｙ平面のＸ方向を０°としたとき，４５°，１３５°，２２５°，３１５°方向）で接続する。

接続部１１３ａ〜１１３ｄは，枠部１１１ａに近い側の領域では，台座１３１の突出部１３１ｃ（後述する）と接合部１２０によって接合されている。接続部１１３ａ〜１１３ｄのその他の領域，すなわち変位部１１２ａに近い側の領域では，対応する領域に突出部１３１ｃが形成されておらず，厚みが薄いため，可撓性を有している。接続部１１３ａ〜１１３ｄの枠部１１１ａに近い側の領域が，突出部１３１ｃと接合されているのは，大きな撓みにより接続部１１３ａ〜１１３ｄが損傷することを防止するためである。

接続部１１３ａ〜１１３ｄは，撓みが可能な梁として機能する。接続部１１３ａ〜１１３ｄが撓むことで，変位部１１２が固定部１１１に対して変位可能である。具体的には，変位部１１２が固定部１１１に対して，Ｚ正方向，Ｚ負方向に直線的に変位する。また，変位部１１２は，固定部１１１に対してＸ軸およびＹ軸を回転軸とする正負の回転が可能である。即ち，ここでいう「変位」には，移動および回転（Ｚ軸方向での移動，Ｘ，Ｙ軸での回転）の双方を含めることができる。

ブロック上層部（ブロック部材）１１４は，ブロック上層部１１４ａ〜１１４ｊから構成される。ブロック上層部１１４ａ〜１１４ｊは，略正方形の基板であり，固定部１１１の内周に沿い，かつ変位部１１２を周囲から囲むように配置される。ブロック上層部１１４ａ〜１１４ｊは，互いに離隔される複数の第１のブロック部材に対応する。

ブロック上層部１１４ｈ，１１４ａは，変位部１１２ｅの端面と対向する端面を有し，ブロック上層部１１４ｂ，１１４ｃは，変位部１１２ｂの端面と対向する端面を有し，ブロック上層部１１４ｄ，１１４ｅは，変位部１１２ｃの端面と対向する端面を有し，ブロック上層部１１４ｆ，１１４ｇは，変位部１１２ｄの端面と対向する端面を有している。図１に示すように，ブロック上層部１１４ａ〜１１４ｈはそれぞれ，変位部１１２の８つの端面のうちの１つと対向する端面を有して，アルファベット順に右回りで配置されている。ブロック上層部１１４ｉ，ブロック上層部１１４ｊは，Ｘ−Ｙ平面のＸ方向を０°としたとき，それぞれ９０°，２７０°の方向に配置される。

ブロック上層部１１４ａ〜１１４ｈはそれぞれ，接合部１２０によって後述するブロック下層部１３４ａ〜１３４ｈと接合される（ブロック上層部１１４のａ〜ｈのアルファベットと，ブロック下層部１３４のａ〜ｈのアルファベットは，それぞれ順に対応している）。

ブロック上層部１１４ｉ，１１４ｊは，接合部１２０によって後述するブロック下層部１３４ｉ，１３４ｊとそれぞれ接合され，変位部１１２をＺ軸方向に振動させるための配線の用途で用いられる。なお，この詳細は後述する。

構造体１３０は，外形が略正方形であり，台座１３１（１３１ａ〜１３１ｄ），重量部１３２（１３２ａ〜１３２ｅ），及びブロック下層部（ブロック部材）１３４(１３４ａ〜１３４ｊ）から構成される。構造体１３０は，半導体材料の基板をエッチングして開口１３３，ブロック下層部１３４ａ〜１３４ｊ，及びポケット１３５（後述する）を形成することで，作成可能である。
なお，台座１３１と，ブロック下層部１３４ａ〜１３４ｊは，互いに高さがほぼ等しく，重量部１３２は，台座１３１及びブロック下層部１３４ａ〜１３４ｊよりも高さが低い。重量部１３２と基体１４０との間に間隙（ギャップ）を確保し，重量部１３２の変位を可能にするためである。台座１３１と，ブロック下層部１３４ａ〜１３４ｊと，重量部１３２は，それぞれ離間して配置される。

台座１３１は，枠部１３１ａと突出部１３１ｂ〜１３１ｄとに区分できる。
枠部１３１ａは，外周，内周が共に略正方形の枠形状の基板であり，固定部１１１の枠部１１１ａと対応した形状を有する。
突出部１３１ｂは，枠部１３１ａの内周のコーナー部に配置され，重量部１３２ｂに向かって（Ｘ−Ｙ平面のＸ方向を０°としたとき，０°方向に）突出する略正方形の基板であり，固定部１１１の突出部１１１ｂと対応した形状を有する。

突出部１３１ｃは，４つの略長方形の基板であり，Ｘ−Ｙ平面のＸ方向を０°としたとき，４５°，１３５°，２２５°，３１５°方向に枠部１３１ａから重量部１３２ａに向かってそれぞれ突出し，一端が台座１３１の枠部１３１ａと接続され，他端は重量部１３２ａと離間して配置されている。突出部１３１ｃは，接続部１１３ａ〜１１３ｄと対応する領域のうち，枠部１３１ａ側の略半分の領域に形成されており，他の領域，すなわち，重量部１３２側の略半分の領域には形成されていない。

突出部１３１ｄは，枠部１３１ａの内周のコーナー部に配置され，重量部１３２ｄに向かって（Ｘ−Ｙ平面のＸ方向を０°としたとき，１８０°方向に）突出する略正方形の基板内に，この基板の表面と裏面とを貫通するポケット１３５（開口）が形成されたもので，固定部１１１の突出部１１１ｃと接合されている。

ポケット１３５は，高真空を維持するためのゲッター材料を入れる，例えば直方体形状の空間である。ポケット１３５の一方の開口端は接合部１２０によって蓋がされている。ポケット１３５の他方の開口端は基体１４０によって大部分に蓋がされているが，重量部１３２寄りの一部は蓋がされておらず，この他方の開口端と重量部１３２等が形成されている開口１３３とは一部で通じている（図示せず）。ゲッター材料は，真空封入された力学量センサ１００内の真空度を高める目的で残留気体を吸着するもので，例えば，ジルコニウムを主成分とする合金等で構成することができる。

枠部１３１ａと突出部１３１ｂ〜１３１ｄは，一体的に構成されている。
台座１３１は，接合部１２０によって固定部１１１，及び接続部１１３ａ〜１１３ｄの所定の領域と接続される。

重量部１３２は，質量を有し，加速度α，角速度ωそれぞれに起因する力Ｆ０，コリオリ力Ｆを受ける重錘，あるいは作用体として機能する。即ち，加速度α，角速度ωが印加されると，重量部１３２の重心に力Ｆ０，コリオリ力Ｆが作用する。

重量部１３２は，略直方体形状の重量部１３２a〜１３２ｅに区分される。中心に配置された重量部１３２aに４方向から重量部１３２ｂ〜１３２ｅが接続され，全体として一体的に変位（移動，回転）が可能となっている。即ち，重量部１３２ａは，重量部１３２ｂ〜１３２ｅを接続する接続部として機能する。

重量部１３２ａ〜１３２ｅはそれぞれ，変位部１１２ａ〜１１２ｅと対応する略正方形の断面形状を有し，接合部１２０によって変位部１１２ａ〜１１２ｅと接合される。重量部１３２に加わった力Ｆ０，コリオリ力Ｆに応じて変位部１１２が変位し，その結果，加速度α，角速度ωの測定が可能となる。

重量部１３２ａの裏面は，駆動用電極Ｅ１（後述する）として機能する。この重量部１３２ａの裏面の駆動用電極Ｅ１は，基体１４０の上面に設置された後述する駆動用電極１４４ａと容量性結合し，この間に印加された電圧によって変位部１１２をＺ軸方向に振動させる。なお，この駆動の詳細は後述する。

重量部１３２ｂ〜１３２ｅの裏面は，変位部１１２のＸ軸およびＹ軸方向の変位を検出する検出用電極Ｅ１（後述する）としてそれぞれ機能する。この重量部１３２ｂ〜１３２ｅの裏面の検出用電極Ｅ１は，基体１４０の上面に設置された後述する検出用電極１４４ｂ〜１４４ｅとそれぞれ容量性結合する（重量部１３２のｂ〜ｅのアルファベットと，検出用電極１４４のｂ〜ｅのアルファベットは，それぞれ順に対応している）。なお，この検出の詳細は後述する。

ブロック下層部（ブロック部材）１３４ａ〜１３４ｊは，それぞれブロック上層部１１４ａ〜１１４ｊと対応する略正方形の断面形状を有し，接合部１２０によってブロック上層部１１４ａ〜１１４ｊと接合される。ブロック下層部１３４ａ〜１３４ｊは，複数の第１のブロック部材とそれぞれ対応する形状の複数の第２のブロック部材に対応する。

ブロック上層部１１４ａ〜１１４ｊ及びブロック下層部１３４ａ〜１３４ｊを接合したブロックを，以下，それぞれ「ブロックａ〜ｊ」と称する。ブロックａ〜ｈは，それぞれ駆動用電極１５４ｂ〜１５４ｅ，１４４ｂ〜１４４ｅに電源を供給するための配線の用途で用いられる。ブロックｉ，ｊは，変位部１１２をＺ軸方向に振動させるための配線の用途で用いられる。構造体１１０と基体１５０の陽極接合時に，ブロックａ〜ｊの全てが固定部１１１と略等電位に揃うため，陽極接合時の不具合の低減が図られる。なお，これらの詳細は後述する。

接合部１２０は，既述のように，構造体１１０，１３０を接続するものである。接合部１２０は，接続部１１３の所定の領域及び固定部１１１と，台座１３１とを接続する接合部１２１と，変位部１１２ａ〜１１２ｅと重量部１３２ａ〜１３３ｅを接続する接合部１２２（１２２ａ〜１２２ｅ）と，ブロック上層部１１４ａ〜１１４ｊとブロック下層部１３４ａ〜１３４ｊを接続する接合部１２３（１２３ａ〜１２３ｊ）と，に区分される。接合部１２０は，これ以外の部分では，構造体１１０，１３０を接続していない。接続部１１３ａ〜１１３ｄの撓み，および重量部１３２の変位を可能とするためである。
なお，接合部１２１，１２２，１２３は，シリコン酸化膜をエッチングすることで構成可能である。

構造体１１０と構造体１３０とを必要な部分で導通させるため，導通部１６０〜１６３を形成している。

導通部１６０は，固定部１１１と台座１３１とを導通するものであり，固定部１１１の突出部１１１ｂ及び接合部１２１を貫通している。
導通部１６１は，変位部１１２と重量部１３２とを導通するものであり，変位部１１２ａ及び接合部１２２を貫通している。

導通部１６２は，ブロック上層部１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｅ，１１４ｆ，１１４ｉとブロック下層部１３４ａ，１３４ｂ，１３４ｅ，１３４ｆ，１３４ｉとをそれぞれ導通するものであり，ブロック上層部１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｅ，１１４ｆ，１１４ｉ及び接合部１２３をそれぞれ貫通している。導通部１６２は，後述の配線層Ｌ１，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７それぞれと，配線用端子Ｔ１０，Ｔ３，Ｔ６，Ｔ７，Ｔ２を電気的に接続する。即ち，導通部１６２は力学量センサ１００の動作時に使用される。

導通部１６３は，ブロック上層部１１４ｃ，１１４ｄ，１１４ｇ，１１４ｈ，１１４ｊとブロック下層部１３４ｃ，１３４ｄ，１３４ｇ，１３４ｈ，１３４ｊとをそれぞれ導通するものであり，ブロック上層部１１４ｃ，１１４ｄ，１１４ｇ，１１４ｈ，１１４ｊ及び接合部１２３をそれぞれ貫通している。導通部１６３は，構造体１１０と基体１５０の陽極接合時に構造体１１０への電圧印加に用いられ，陽極接合時での不具合の低減に寄与する。

導通部１６０〜１６３は，例えば，貫通孔の縁，壁面及び底部にＡｌのような金属層が形成されたものである。なお，貫通孔の形状は特に制限されないが，Ａｌ等のスパッタ等により金属層を効果的に形成できるため，導通部１６０〜１６３の貫通孔を上広の錐状の形状にすることが好ましい。

基体１４０は，例えばパイレックス（登録商標）ガラスなどの可動イオンを含むガラス材料からなり，略正方形の基板形状である。
重量部１３２以外の構造体１３０，すなわち台座１３１及びブロック下層部１３４ａ〜１３４ｊは，基体１４０と，陽極接合によって接合される。重量部１３２は，台座１３１及びブロック下層部１３４ａ〜１３４ｊよりも高さが低いため，基体１４０と接合されない。重量部１３２と基体１４０との間に間隙（ギャップ）を確保し，重量部１３２の変位を可能にするためである。
なお，基体１４０は，所定位置に錐状貫通孔１１が形成された絶縁性基板であれば足り，ポリイミド樹脂などの絶縁性基板を用いることも可能である。この場合，接着剤を塗布して加圧して接合，あるいは共晶接合などの方法により接合できる。

基体１４０の上面上には，重量部１３２と対向するように駆動用電極１４４ａ，検出用電極１４４ｂ〜１４４ｅが配置されている。駆動用電極１４４ａ，検出用電極１４４ｂ〜１４４ｅは，いずれも導電性材料で構成することができる。駆動用電極１４４ａは，例えば十字形状で，重量部１３２ａに対向するように基体１４０の上面の中央近傍に形成されている。検出用電極１４４ｂ〜１４４ｅは，それぞれ略正方形で，駆動用電極１４４ａを４方向（Ｘ軸正方向，Ｘ軸負方向，Ｙ軸正方向，Ｙ軸負方向）から囲み，それぞれ順に重量部１３２ｂ〜１３２ｅに対向して配置される。駆動用電極１４４ａ，検出用電極１４４ｂ〜１４４ｅは，それぞれ離間している。

駆動用電極１４４ａには，ブロック下層部１３４ｊの裏面と電気的に接続される配線層Ｌ２が接続されている。
検出用電極１４４ｂには，ブロック下層部１３４ｃの裏面と電気的に接続される配線層Ｌ８，検出用電極１４４ｃには，ブロック下層部１３４ｄの裏面と電気的に接続される配線層Ｌ９，検出用電極１４４ｄには，ブロック下層部１３４ｇの裏面と電気的に接続される配線層Ｌ１０，検出用電極１４４ｅには，ブロック下層部１３４ｈの裏面と電気的に接続される配線層Ｌ１１がそれぞれ接続されている。

基体１４０には，基体１４０を貫通する配線用端子Ｔ（Ｔ１〜Ｔ１１）が設けられており，力学量センサ１００の外部から駆動用電極１５４ａ，１４４ａ，検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅ，１４４ｂ〜１４４ｅへの電気的接続を可能としている。

配線用端子Ｔ１の上端は，台座１３１の突出部１３１ｂの裏面に接続されている。配線用端子Ｔ２〜Ｔ９は，それぞれブロック下層部１３４ａ〜１３４ｈの裏面に接続されている（配線用端子Ｔ２〜Ｔ９のＴ２〜Ｔ９の番号順と，ブロック下層部１３４ａ〜１３４ｈの１３４ａ〜１３４ｈのアルファベット順とは，それぞれ対応している）。配線用端子Ｔ１０，Ｔ１１は，それぞれブロック下層部１３４ｉ，１３４ｊの裏面に接続されている。

配線用端子Ｔは，図９，図１０に示すように，例えば上広の錐状貫通孔の縁，壁面及び底部に，例えばＡｌ等の金属膜が形成されたものであり，導通部１６０〜１６２と同様の構造をしている。配線用端子Ｔは，外部回路と，例えばワイヤボンディングで接続するための接続端子として使用できる。

基体１５０は，パイレックス（登録商標）ガラスなどの可動イオンを含むガラス材料からなり，略直方体の外形を有し，枠部１５１と底板部１５２とを有する。枠部１５１及び底板部１５２は，基板に変位部が変位可能なように，略直方体状（例えば，縦横２．５ｍｍ，深さ５μｍ）の凹部１５３を形成することで作成できる。

枠部１５１は，外周，内周が共に略正方形の枠形状の基板形状である。枠部１５１の外周は，固定部１１１の外周と一致し，枠部１５１の内周は，固定部１１１の内周よりも小さい。
底板部１５２は，外周が枠部１５１と略同一の略正方形の基板形状である。
基体１５０に凹部１５３が形成されているのは，変位部１１２が変位するための空間を確保するためである。変位部１１２以外の構造体１１０，すなわち固定部１１１及びブロック上層部１１４ａ〜１１４ｊは，基体１５０と，陽極接合によって接合される。

底板部１５２上（基体１５０の裏面上）には，変位部１１２と対向するように駆動用電極１５４ａ，検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅが配置されている。駆動用電極１５４ａ，検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅは，いずれも導電性材料で構成することができる。駆動用電極１５４ａは，例えば十字形状で，変位部１１２ａに対向するように凹部１５３の中央近傍に形成されている。検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅは，それぞれ略正方形で，駆動用電極１５４ａを４方向（Ｘ軸正方向，Ｘ軸負方向，Ｙ軸正方向，Ｙ軸負方向）から囲み，それぞれ順に変位部１１２ｂ〜１１２ｅと対向して配置される。駆動用電極１５４ａ，検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅは，それぞれ離間している。

駆動用電極１５４ａには，ブロック上層部１１４ｉの上面と電気的に接続される配線層Ｌ１が接続されている。検出用電極１５４ｂには，ブロック上層部１１４ｂの上面と電気的に接続される配線層Ｌ４，検出用電極１５４ｃには，ブロック上層部１１４ｅの上面と電気的に接続される配線層Ｌ５，検出用電極１５４ｄには，ブロック上層部１１４ｆの上面と電気的に接続される配線層Ｌ６，検出用電極１５４ｅには，ブロック上層部１１４ａの上面と電気的に接続される配線層Ｌ７がそれぞれ接続されている。

なお，図１〜図１０では，構造体１１０，接合部１２０，構造体１３０の見やすさを考慮して，基体１４０が下に配置されるように図示している。配線用端子Ｔと外部回路とを，例えばワイヤボンディングで接続する場合には，力学量センサ１００の基体１４０を例えば上になるように配置して容易に接続することができる。

（力学量センサ１００の動作，配線）
力学量センサ１００の配線，及び電極について説明する。
図１３は，図９に示す力学量センサ１００における６組の容量素子を示す断面図である。図１３では，電極として機能する部分をハッチングで示している。なお，図１３では６組の容量素子を図示しているが，前述したように力学量センサ１００には，１０組の容量素子が形成される。
１０組の容量素子の一方の電極は，基体１５０に形成された駆動用電極１５４ａ，検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅ，及び基体１４０に形成された駆動電極１４４ａ，検出用電極１４４ｂ〜１４４ｅである。
もう一方の電極は，変位部１１２ａの上面の駆動用電極Ｅ１，変位部１１２ｂ〜１１２ｅの上面にそれぞれ形成された検出用電極Ｅ１，重量部１３２ａの下面の駆動用電極Ｅ１，及び重量部１３２ｂ〜１３２ｅの下面にそれぞれ形成された検出用電極Ｅ１である。すなわち，変位部１１２及び重量部１３２を接合したブロックは，１０組の容量性結合の共通電極として機能する。構造体１１０及び構造体１３０は，導電性材料（不純物が含まれるシリコン）から構成されているため，変位部１１２及び重量部１３２を接合したブロックは，電極として機能することができる。

コンデンサーの容量は，電極間の距離に反比例するため，変位部１１２の上面及び重量部１３２の下面に駆動用電極Ｅ１や検出用電極Ｅ１があるものと仮定している。すなわち，駆動用電極Ｅ１や検出用電極Ｅ１は，変位部１１２の上面や，重量部１３２の下面の表層に別体として形成されているわけではない。変位部１１２の上面や，重量部１３２の下面が駆動用電極Ｅ１や検出用電極Ｅ１として機能すると捉えている。

基体１５０に形成された駆動用電極１５４ａ，検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅは，それぞれ順に，配線層Ｌ１，Ｌ４〜Ｌ７を介してブロック上層部１１４ｉ，１１４ｂ，１１４ｅ，１１４ｆ，１１４ａと電気的に接続されている。また，ブロック上層部１１４ｉ，１１４ｂ，１１４ｅ，１１４ｆ，１１４ａとブロック下層部１３４ｉ，１３４ｂ，１３４ｅ，１３４ｆ，１３４ａとはそれぞれ導通部１６２で導通されている。

図６に示すように，この配線層Ｌ１，Ｌ４〜Ｌ７は，ブロック上層部１１４と基体１４０との間に挟まれて配置される第１の部材（踏みつけ部）と，この第１の部材と駆動用電極１５４ａ等を接続する第２の部材に区分して考えることができる。図１１は，図６の検出用電極１４４ｂ，配線層Ｌ４，およびブロック上層部１１４ｂを拡大した状態を表す平面図である。配線層Ｌ４が，第１の部材Ｌ４ａ，第２の部材Ｌ４ｂに区分されている。第１，第２の部材Ｌ４ａ，Ｌ４ｂの境界は，ブロック上層部１１４ｂの上面の外に配置され，第１の部材Ｌ４ａとブロック上層部１１４ｂとの電気的接続が良好になるようにしている。

基体１４０に形成された駆動用電極１４４ａ，検出用電極１４４ｂ〜１４４ｅは，それぞれ順に，配線層Ｌ２，Ｌ８〜Ｌ１１を介してブロック下層部１３４ｊ，１３４ｃ，１３４ｄ，１３４ｇ，１３４ｈと電気的に接続されている。

図７に示すように，この配線層Ｌ２，Ｌ８〜Ｌ１１は，ブロック下層部１３４と基体１５０との間に挟まれて配置される第１の部材（踏みつけ部）と，この第１の部材と駆動用電極１５４ａ等を接続する第２の部材に区分して考えることができる。図１２は，図７の検出用電極１５４ｄ，配線層Ｌ１０，およびブロック下層部１３４ｇを拡大した状態を表す平面図である。配線層Ｌ１０が，第１の部材Ｌ１０ａ，第２の部材Ｌ１０ｂに区分されている。第１，第２の部材Ｌ１０ａ，Ｌ１０ｂの境界は，ブロック下層部１３４ｇの底面の外に配置され，第１の部材Ｌ１０ａとブロック上層部１３４ｇとの電気的接続が良好になるようにしている。

したがって，これらの駆動用電極１５４ａ，１４４ａ，検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅ，１４４ｂ〜１４４ｅに対する配線は，ブロック下層部１３４ａ〜１３４ｊの下面に接続すればよい。配線用端子Ｔ２〜Ｔ９は，それぞれブロック下層部１３４ａ〜１３４ｈの下面に配置され，配線用端子Ｔ１０，Ｔ１１は，それぞれブロック下層部１３４ｉ，１３４ｊの下面に配置されている。

以上より，配線用端子Ｔ２〜Ｔ１１は，それぞれ順に，検出用電極１５４ｅ，１５４ｂ，１４４ｂ，１４４ｃ，１５４ｃ，１５４ｄ，１４４ｄ，１４４ｅ，駆動用電極１５４ａ，１４４ａと電気的に接続されている。

駆動用電極Ｅ１，検出用電極Ｅ１は，変位部１１２の上面及び重量部１３２の下面からそれぞれなっている。変位部１１２及び重量部１３２は，導通部１６１で導通されており，いずれも導電性材料で構成されている。台座１３１及び固定部１１１は，導通部１６０で導通されており，いずれも導電性材料で構成されている。変位部１１２と接続部１１３と固定部１１１は，導電性材料により一体的に構成されている。したがって，駆動用電極Ｅ１，検出用電極Ｅ１に対する配線は，台座１３１の下面に接続すればよい。配線用端子Ｔ１は，台座１３１の突出部１３１ｂの下面に配置されて，配線用端子Ｔ１は，駆動用電極Ｅ１，検出用電極Ｅ１と電気的に接続されている。

以上のように，構造体１１０，及び構造体１３０を導電性材料（不純物が含まれるシリコン）で構成しているので，ブロック上層部１１４ａ〜１１４ｊ，及びブロック下層部１３４ａ〜１３４ｊが接合されたブロックａ〜ｊに配線としての機能をもたせることができ，容量素子に対する配線を簡略にすることが可能である。

力学量センサ１００による加速度および角速度の検出の原理を説明する。
（１）変位部１１２の振動
駆動用電極１５４ａ，Ｅ１間に電圧を印加すると，クーロン力によって駆動用電極１５４ａ，Ｅ１が互いに引き合い，変位部１１２（重量部１３２も）はＺ軸正方向に変位する。また，駆動用電極１４４ａ，Ｅ１間に電圧を印加すると，クーロン力によって駆動用電極１４４ａ，Ｅ１が互いに引き合い，変位部１１２（重量部１３２も）はＺ軸負方向に変位する。即ち，駆動用電極１５４ａ，Ｅ１間，駆動用電極１４４ａ，Ｅ１間への電圧印加を交互に行うことで，変位部１１２（重量部１３２も）はＺ軸方向に振動する。この電圧の印加は正又は負の直流波形（非印加時も考慮するとパルス波形），半波波形等を用いることができる。

なお，駆動用電極１５４ａ，Ｅ１（変位部１１２ａの上面），駆動用電極１４４ａ，Ｅ１（重量部１３２ａの下面）は振動付与部として，検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅ，１４４ｂ〜１４４ｅ，Ｅ１（変位部１１２ｂ〜１１２ｅの上面，重量部１３２ｂ〜１３２ｅの下面）は変位検出部として機能する。

変位部１１２の振動の周期は電圧を切り換える周期で決まってくる。この切換の周期は変位部１１２の固有振動数にある程度近接していることが好ましい。変位部１１２の固有振動数は，接続部１１３の弾性力や重量部１３２の質量等で決定される。変位部１１２に加えられる振動の周期が固有振動数に対応しないと，変位部１１２に加えられた振動のエネルギーが発散されてエネルギー効率が低下する。

なお，駆動用電極１５４ａ，Ｅ１間，又は駆動用電極１４４ａ，Ｅ１間のいずれか一方のみに，変位部２１２の固有振動数の１／２の周波数の交流電圧を印加してもよい。

（２）加速度に起因する力の発生
重量部１３２（変位部１１２）に加速度αが印加されると重量部１３２に力Ｆ０が作用する。具体的には，Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向それぞれの加速度αｘ，αｙ，αｚに応じて，Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の力Ｆ０ｘ（＝ｍ・αｘ），Ｆ０ｙ（＝ｍ・αｙ），Ｆ０ｚ（＝ｍ・αｚ）が重量部１３２に作用する（ｍは，重量部１３２の質量）。その結果，変位部１１２にＸ，Ｙ方向への傾き，およびＺ方向への変位が生じる。このように，加速度αｘ，αｙ，αｚによって変位部１１２にＸ，Ｙ，Ｚ方向の傾き（変位）が生じる。

（３）角速度に起因するコリオリ力の発生
重量部１３２（変位部１１２）がＺ軸方向に速度ｖｚで移動しているときに角速度ωが印加されると重量部１３２にコリオリ力Ｆが作用する。具体的には，Ｘ軸方向の角速度ωｘおよびＹ軸方向の角速度ωｙそれぞれに応じて，Ｙ軸方向のコリオリ力Ｆｙ（＝２・ｍ・ｖｚ・ωｘ）およびＸ軸方向のコリオリ力Ｆｘ（＝２・ｍ・ｖｚ・ωｙ）が重量部１３２に作用する（ｍは，重量部１３２の質量）。

Ｘ軸方向の角速度ωｘによるコリオリ力Ｆｙが印加されると，変位部１１２にＹ方向への傾きが生じる。このように，角速度ωｘ，ωｙに起因するコリオリ力Ｆｙ，Ｆｘによって変位部１１２にＹ方向，Ｘ方向の傾き（変位）が生じる。

（４）変位部１１２の変位の検出
以上のように，加速度αおよび角速度ωによって，変位部１１２の変位（傾き）が生じる。検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅ，１４４ｂ〜１４４ｅによって，変位部１１２の変位を検出することができる。

変位部１１２にＺ正方向の力Ｆ０ｚが印加されると，検出用電極Ｅ１（変位部１１２ｃの上面），１５４ｃ間および検出用電極Ｅ１（変位部１１２ｅの上面），１５４ｅ間の距離は共に小さくなる。この結果，検出用電極Ｅ１（変位部１１２ｃの上面），１５４ｃ間および検出用電極Ｅ１（変位部１１２ｅの上面），１５４ｅ間の容量は共に大きくなる。即ち，検出用電極Ｅ１と検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅ間の容量の和（あるいは，検出用電極Ｅ１と検出用電極１４４ｂ〜１４４ｅ間の容量の和）に基づいて，変位部１１２のＺ方向の変位を検出し，検出信号として取り出すことができる。

一方，変位部１１２にＹ正方向の力Ｆ０ｙまたはコリオリ力Ｆｙが印加されると，駆動用電極Ｅ１（変位部１１２ｃの上面），１５４ｃ間，検出用電極Ｅ１（重量部１３２ｅの下面），１４４ｅ間の距離は小さくなり，検出用電極Ｅ１（変位部１１２ｅの上面），１５４ｅ間，検出用電極Ｅ１（重量部１３２ｃの下面），１４４ｃ間の距離は大きくなる。この結果，検出用電極Ｅ１（変位部１１２ｃの上面），１５４ｃ間，検出用電極Ｅ１（重量部１３２ｅの下面），１４４ｅ間の容量は大きくなり，検出用電極Ｅ１（変位部１１２ｅの上面），１５４ｅ間，検出用電極Ｅ１（重量部１３２ｃの下面），１４４ｃ間の容量は小さくなる。即ち，検出用電極Ｅ１と検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅ，１４４ｂ〜１４４ｅとの間の容量の差に基づいて，変位部１１２のＸ，Ｙ方向の傾きの変化を検出し，検出信号として取り出すことができる。

以上のように，検出用電極Ｅ１，１５４ｂ〜１５４ｅ，１４４ｂ〜１４４ｅによって変位部１１２のＸ方向，Ｙ方向への傾きおよびＺ方向への変位を検出する。

（５）検出信号からの加速度，角速度の抽出
検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅ，１４４ｂ〜１４４ｅ，Ｅ１から出力される信号には，加速度αｘ，αｙ，αｚ，角速度ωｘ，ωｙに起因する成分の双方が含まれる。これらの成分の相違を利用して，加速度および角速度を抽出できる。

重量部１３２（質量ｍ）に加速度αが印加されたときの力Ｆα（＝ｍ・α）は重量部１３２の振動には依存しない。即ち，検出信号中の加速度成分は，重量部１３２の振動に対応しない一種のバイアス成分である。一方，重量部１３２（質量ｍ）に角速度ωが印加されたときの力Ｆω（＝２・ｍ・ｖｚ・ω）は重量部１３２のＺ軸方向の速度ｖｚに依存する。即ち，検出信号中の角速度成分は，重量部１３２の振動に対応して周期的に変化する一種の振幅成分である。

具体的には，検出信号の周波数分析によって，変位部１１２の振動数より低周波のバイアス成分（加速度），変位部１１２の振動数と同様の振動成分（角速度）を抽出する。この結果，力学量センサ１００によるＸ，Ｙ，Ｚ方向（３軸）の加速度αｘ，αｙ，αｚ，およびＸ，Ｙ方向（２軸）の角速度ωｘ，ωｙの測定が可能となる。

（力学量センサ１００の作成）
力学量センサ１００の作成工程につき説明する。
図１４は，力学量センサ１００の作成手順の一例を表すフロー図である。また，図１５Ａ〜図１５Ｊは，図１４の作成手順における力学量センサ１００の状態を表す断面図である（図１に示す力学量センサ１００をＣ−Ｃで切断した断面に相当する）。図１５Ａ〜図１５Ｊは，図１０の力学量センサ１００を上下逆に配置したものに対応する。

（１）半導体基板Ｗの用意（ステップＳ１０，および図１５Ａ）
図１５Ａに示すように，第１，第２，第３の層１１，１２，１３の３層を積層してなる半導体基板Ｗを用意する。

第１，第２，第３の層１１，１２，１３はそれぞれ，構造体１１０，接合部１２０，構造体１３０を構成するための層であり，ここでは，不純物が含まれるシリコン，酸化シリコン，不純物が含まれるシリコンからなる層とする。
不純物が含まれるシリコン／酸化シリコン／不純物が含まれるシリコンという３層の積層構造をもった半導体基板Ｗは，不純物が含まれるシリコン基板上にシリコン酸化膜を積層した基板と，不純物が含まれるシリコン基板とを接合後，後者の不純物が含まれるシリコン基板を薄く研磨することで作成できる（いわゆるＳＯＩ基板）。

ここで，不純物が含まれるシリコン基板は，例えば，チョクラルスキー法によるシリコン単結晶の製造において，不純物をドープすることにより製造できる。
シリコンに含まれる不純物としては，例えばボロンを挙げることができる。ボロンが含まれるシリコンとしては，例えば，高濃度のボロンを含み，抵抗率が０．００１〜０．０１Ω・ｃｍのものを使用できる。

なお，ここでは第１の層１１と第３の層１３とを同一材料（不純物が含まれるシリコン）によって構成するものとするが，第１，第２，第３の層１１，１２，１３のすべてを異なる材料によって構成してもよい。

（２）構造体１３０の作成（第３の層１３のエッチング，ステップＳ１１，および図１５Ｂ，図１５Ｃ）
構造体１３０の形成は，次のａ，ｂのようにして行われる。
ａ．ギャップ１０の形成（図１５Ｂ）
第３の層１３の上面に，重量部１３２の形成領域及びその近傍を除いてレジスト層を形成し，このレジスト層で覆われていない露出部分（重量部１３２の形成領域及びその近傍）を垂直下方へと侵食させる。この結果，重量部の形成される領域の上部に重量部１３２の変位を可能とするためのギャップ１０が形成される。

ｂ．構造体１３０の形成（図１５Ｃ）
ギャップ１０が形成された第３の層１３をエッチングすることにより，開口１３３，ブロック下層部１３４ａ〜１３４ｊ，及びポケット１３５を形成し，構造体１３０を形成する。即ち，第３の層１３に対して浸食性を有し，第２の層１２に対して浸食性を有しないエッチング方法により，第３の層１３の所定領域（開口１３３）に対して，厚み方向へのエッチングを行う。

第３の層１３の上面に，構造体１３０に対応するパターンをもったレジスト層を形成し，このレジスト層で覆われていない露出部分を垂直下方に侵食する。
図１５Ｃは，第３の層１３に対して，上述のようなエッチングを行い，構造体１３０を形成した状態を示す。

（３）導通部１６０〜１６３の形成（ステップＳ１２，および図１５Ｄ）
導通部１６０〜１６３の形成は，次のａ，ｂのようにして行われる。
ａ．錐状貫通孔の形成
構造体１１０及び第２の層１２の所定の箇所をウエットエッチングし，第２の層１２まで貫通するような錘状貫通孔を形成する。エッチング液としては，構造体１１０のエッチングでは，例えば，２０％ＴＭＡＨ（水酸化テトラメチルアンモニウム）を用いることができ，第２の層１２のエッチングでは，例えば，バッファド弗酸（例えば，ＨＦ＝５．５ｗｔ％，ＮＨ_４Ｆ＝２０ｗｔ％の混合水溶液）を用いることができる。

ｂ．金属層の形成
構造体１１０の上面及び錐状貫通孔内に，例えばＡｌを蒸着法やスパッタ法等により堆積させて，導通部１６０〜１６２を形成する。構造体１１０の上面に堆積した不要な金属層（導通部１６０〜１６２の上端の縁（図示せず）の外側の金属層）はエッチングで除去する。

（４）基体１４０の接合（ステップＳ１３，および図１５Ｅ）
ａ．基体１４０の作成
絶縁性材料からなる基板（可動イオンを含むガラス基板，例えば，パイレックス（登録商標）ガラス）に，駆動用電極１４４ａ，検出用電極１４４ｂ〜１４４ｅ，及び配線層Ｌ２，Ｌ８〜Ｌ１１を，例えばＮｄを含むＡｌからなるパターンによって所定の位置に形成する。また，基体１４０をエッチングすることにより，配線用端子Ｔ１〜Ｔ１１を形成するための上広の錐状貫通孔１０を所定の箇所に１１個形成する。

なお，駆動用電極１４４ａ等の形成に先立ち，エッチング等により基体１４０に凹部を形成しても良い。この場合，構造体１３０へのギャップ１０の形成が不要となる。即ち，重量部１３２と基体１４０間のギャップは，構造体１３０，基体１４０の何れか，または双方に設けに設けることができる。

ｂ．半導体基板Ｗ（構造体１３０）と基体１４０の接合
ポケット１３５にゲッター材料（サエスゲッターズジャパン社製，商品名 非蒸発ゲッター）を入れて，基体１４０と構造体１３０とを，陽極接合により接合する。
図１５Ｅは，構造体１３０と基体１４０とを接合した状態を示す。
このとき，基体１４０との陽極接合前に導通部１６０〜１６３が形成され，半導体基板の上下に導通がとられているため，第２の層１２を貫通していない場合に比べて容易に接合することができる。

（５）配線用端子Ｔ１〜Ｔ１１の形成（ステップＳ１４，および図１５Ｆ）
基体１４０の上面及び錐状貫通孔１０内に，例えばＣｒ層，Ａｕ層の順に金属層を蒸着法やスパッタ法等により形成する。不要な金属層（配線用端子Ｔの上端の縁の外側の金属層）をエッチングにより除去し，配線用端子Ｔ１〜Ｔ１１を形成する。

（６）構造体１１０の作成（第１の層１１のエッチング，ステップＳ１５，および図１５Ｇ）
第１の層１１をエッチングすることにより，開口１１５を形成し，構造体１１０を形成する。即ち，第１の層１１に対して浸食性を有し，第２の層１２に対して浸食性を有しないエッチング方法を用いて，第１の層１１の所定領域（開口１１５ａ〜１１５ｄ）に対して，第２の層１２の上面が露出するまで厚み方向にエッチングする。

第１の層１１の上面に，構造体１１０に対応するパターンをもったレジスト層を形成し，このレジスト層で覆われていない露出部分を垂直下方に侵食する。このエッチング工程では，第２の層１２に対する浸食は行われないので，第１の層１１の所定領域（開口１１５ａ〜１１５ｄ）のみが除去される。
図１５Ｇは，第１の層１１に対して，上述のようなエッチングを行い，構造体１１０を形成した状態を示す。

（７）接合部１２０の作成（第２の層１２のエッチング，ステップＳ１６，および図１５Ｈ）
第２の層１２をエッチングすることにより，接合部１２０を形成する。即ち，第２の層１２に対しては浸食性を有し，第１の層１１および第３の層１３に対しては浸食性を有しないエッチング方法により，第２の層１２に対して，その露出部分から厚み方向および層方向にエッチングする。

このエッチング工程では，別途，レジスト層を形成する必要はない。即ち，第１の層１１の残存部分である構造体１１０が，第２の層１２に対するレジスト層として機能する。エッチングは，第２の層１２の露出部分に対してなされる。

第２の層１２に対するエッチング工程（ステップＳ１２）では，次の２つの条件を満たすエッチング法を行う必要がある。第１の条件は，厚み方向とともに層方向への方向性をもつことであり，第２の条件は，酸化シリコン層に対しては浸食性を有するが，シリコン層に対しては浸食性を有しないことである。
第１の条件は，不要な部分に酸化シリコン層が残存して重量部１３２の変位の自由度を妨げることがないようにするために必要な条件である。第２の条件は，既に所定形状への加工が完了しているシリコンからなる構造体１１０や第３の層１３に浸食が及ばないようにするために必要な条件である。

第１，第２の条件を満たすエッチング方法として，バッファド弗酸（例えば，ＨＦ＝５．５ｗｔ％，ＮＨ_４Ｆ＝２０ｗｔ％の混合水溶液）をエッチング液として用いるウェットエッチングを挙げることができる。また，ＣＦ_４ガスとＯ_２ガスとの混合ガスを用いたＲＩＥ法によるドライエッチングも適用可能である。

以上の製造プロセスにおいて，構造体１１０を形成する工程（ステップＳ１５）と，構造体１３０を形成する工程（ステップＳ１１）では，以下のようなエッチング法を行う必要がある。
第１の条件は，各層の厚み方向への方向性を持つことである，第２の条件は，シリコン層に対しては浸食性を有するが，酸化シリコン層に対しては浸食性を有しないことである。

第１の条件を満たすエッチング方法として，誘導結合型プラズマエッチング法（ＩＣＰエッチング法：Induced Coupling Plasma Etching Method ）を挙げることができる。このエッチング法は，垂直方向に深い溝を掘る際に効果的な方法であり，一般に，ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching ）と呼ばれているエッチング方法の一種である。
この方法では，材料層を厚み方向に浸食しながら掘り進むエッチング段階と，掘った穴の側面にポリマーの壁を形成するデポジション段階と，を交互に繰り返す。掘り進んだ穴の側面は，順次ポリマーの壁が形成されて保護されるため，ほぼ厚み方向にのみ浸食を進ませることが可能になる。

一方，第２の条件を満たすエッチングを行うには，酸化シリコンとシリコンとでエッチング選択性を有するエッチング材料を用いればよい。例えば，エッチング段階では，ＳＦ_６ガス，およびＯ_２ガスの混合ガスを，デポジション段階では，Ｃ_４Ｆ_８ガスを用いることが考えられる。

（８）基体１５０の接合（ステップＳ１７，および図１５Ｉ）
１）基体１５０の作成
絶縁性材料からなる基板（可動イオンを含むガラス基板，例えば，パイレックス（登録商標）ガラス）をエッチングして凹部１５３を形成し，駆動用電極１５４ａ，検出用電極１５４ｂ〜２４４ｅ，及び配線層Ｌ１，Ｌ４〜Ｌ７を，例えばＮｄを含むＡｌからなるパターンによって所定の位置に形成する。

２）半導体基板Ｗ（構造体１１０）と基体１５０の接合
構造体１１０と基体１５０とを陽極接合により接合する。このとき，陽極接合装置における平板電極（図示せず）上に構造体１１０と基体１５０とをアライメントした状態で載置する。そして配線用端子Ｔ１〜Ｔ１１を通じて，構造体１１０の全体に電圧を印加し，構造体１１０全体と基体１５０とを均一に接合することが可能である。即ち，配線用端子Ｔ１〜Ｔ１１，ブロック下層部１３４（および台座１３１），および導通部１６０〜１６３を経由して，ブロック上層部１１４および固定部１１１に電圧が印加され，基体１５０と真空雰囲気下で陽極接合される。既述のように，導通部１６３は，陽極接合時におけるセンサ構造体の接合面を略等電位とするための給電用導通部として用いられる。
図１５Ｉは，半導体基板Ｗと基体１５０とを接合した状態を示す。センサの可動部は真空封止されている。

（９）半導体基板Ｗ，基体１５０，基体１４０のダイシング（ステップＳ１８および図１５Ｊ）
例えば，４５０℃の熱処理によってポケット１３５中のゲッター材料を活性化した後，互いに接合された半導体基板Ｗ，基体１５０，及び基体１４０にダイシングソー等で切れ込みを入れて，個々の力学量センサ１００に分離する。

以上のように，本実施形態は以下を採用している。
・ブロックａ〜ｊの全てについて，導通部１６０〜１６３が配置され，構造体１１０，１３０間の導通が確保されている。
・基体１４０を基体１５０より先に陽極接合している。この順序は，配線用端子Ｔ１〜Ｔ１１の形成の有無と対応する。

基体１５０と構造体１１０の陽極接合時に，配線用端子Ｔ１〜Ｔ１１，ブロック下層部１３４ａ〜１３４ｈ，導通部１６０〜１６３を経由して，ブロック上層部１１４ａ〜１１４ｈへの電圧印加が可能となる。ブロック上層部１１４ａ〜１１４ｈ全てが略等電位となる。この結果，以下の利点が生じる。

（１）陽極接合プロセスが安定する。
全てのブロック上層部１１４ａ〜１１４ｈに導通部を有する構造を採用することにより，フレーム（固定部）とブロック上層部１１４の接合面が略等電位に保った状態で陽極接合を行なうことが可能となった。つまり，接合面全域で略同様の陽極接合プロセスが実現される。踏みつけ部で接合が安定し，電気的接続が安定化する。

（２）フローティング電位による接合面とは反対側の基体側へ生じる静電引力発生を防止する。
「スティッキング」とは，陽極接合の際に重量部１３２が基体に付着することを言う。力学量センサ１００の製造時の歩留まりの低下をもたらす。重量部１３２が基体１４０，１５０の何れかに静電引力により引き寄せられて付着し（スティッキング），力学量センサとして機能しなくなる可能性がある。基体１５０の陽極接合時に，ブロック上層部１１４ａ〜１１４ｈ全てが等電位となる結果，重量部１３２が常に基体１５０側に静電引力が生じ，基体１５０側にのみスティッキング対策を施せば足りる。スティッキング対策として，底板部１５２にスティッキング防止用の膜，例えば，Ｃｒを形成することが挙げられる。フローティング電位をなくすことにより，接合面とは反対側の基体側へのスティッキングによる不良モードが解消される。

ブロックａ〜ｊの一部でも導通部１６０〜１６３を有さなければ，駆動用電極１５４ａ，検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅ，および駆動用電極１４４ａ，検出用電極１４４ｂ〜１４４ｅの電位が定まらなくなり（フローティング），重量部１３２が基体１５０（駆動用電極１５４ａ，検出用電極１５４ｂ〜１５４ｅ）側，基体１４０（駆動用電極１４４ａ，検出用電極１４４ｂ〜１４４ｅ）側の何れにも静電引力によって引き寄せられる可能性があり，重量部１３２の付着（スティッキング）を招く可能性がある。

仮に，導通部１６０〜１６３が配置されない基体１５０を先に陽極接合すると，基体１４０の陽極接合時にブロックａ〜ｊの電位が定まらず，陽極接合プロセスが安定せず，接合不良のみならずスティッキング等を招く可能性がある。台座１３１は力学量センサ１００の外側に位置するため電圧印加が可能であるが，ブロックａ〜ｊは台座１３１と接続されていないため，電位のフローティングが起こる。

基体１５０と構造体１１０の陽極接合前において，基体１５０は可動イオンを含むため，陽極接合時の温度下で導電性を有する。この陽極接合の際に基体１５０中の可動イオンが移動し，基体１５０は略絶縁体になる。このため，基体１５０，基体１４０の順で陽極接合を行った場合，基体１４０の陽極接合時に基体１５０は絶縁体となり，基体１５０に電圧を印加しても，ブロックａ〜ｊに電圧が印加されることはなく，基体１５０の陽極接合に寄与しない。

（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張，変更可能であり，拡張，変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

上記実施形態では，配線用端子Ｔ１〜Ｔ１１を基体１４０に配置している。この関係で，図１４に示す作成手順が用いられている。
これに対して，配線用端子Ｔ１〜Ｔ１１を基体１５０に配置しても良い。この場合，例えば，図１６に示す作成手順を採用できる。この図は，図１４でのステップＳ１１とステップＳ１５，１６，およびステップＳ１３とステップＳ１７が入れ替えられている。この場合でも，配線用端子Ｔ１〜Ｔ１１が形成される基体（基体１５０），配線用端子Ｔ１〜Ｔ１１が形成されない基体（基体１４０）の順序で，基体が接合される。この結果，基体１４０と構造体１３０の陽極接合時に，配線用端子Ｔ１〜Ｔ１１を経由して，ブロックａ〜ｊへの電圧印加が可能となる。つまり，センサの可動部を真空封止する側（２枚目に接合される）の基体を陽極接合する際，既に接合された他方の基体側に導通部（第２の導通部）を有し，さらにブロック部にその上下に導通をとる導通部（第１の導通部）を形成しておけばよい。また，この順序で製造すると，２枚目の基体の接合時に重量部１３２と接続部１１３は２枚目の基体との距離（ギャップ間隔）が異なる。したがって，接続部１１３には作用する静電引力は重量部１３２に作用するものよりも小さくなり，接続部１１３自体が基体へ引き寄せられて破断することを防ぐ効果を期待できる。

本発明の一実施形態に係る力学量センサを分解した状態を表す分解斜視図である。 図１の力学量センサを分解した状態を表す分解斜視図である。 構造体１１０の上面図である。 接合部の上面図である。 構造体１３０の上面図である。 基体１５０の下面図である。 基体１４０の上面図である。 基体１４０の下面図である。 図１のＢ−Ｂに沿って切断した状態を表す断面図である。 図１のＣ−Ｃに沿って切断した状態を表す断面図である。 図６の一部を拡大した下面図である。 図７の一部を拡大した上面図である。 図９に示す力学量センサにおける６組の容量素子を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る力学量センサの作成手順の一例を表すフロー図である。 図１４の作成手順における力学量センサの状態を表す断面図である。 図１４の作成手順における力学量センサの状態を表す断面図である。 図１４の作成手順における力学量センサの状態を表す断面図である。 図１４の作成手順における力学量センサの状態を表す断面図である。 図１４の作成手順における力学量センサの状態を表す断面図である。 図１４の作成手順における力学量センサの状態を表す断面図である。 図１４の作成手順における力学量センサの状態を表す断面図である。 図１４の作成手順における力学量センサの状態を表す断面図である。 図１４の作成手順における力学量センサの状態を表す断面図である。 図１４の作成手順における力学量センサの状態を表す断面図である。 本発明の変形例に係る力学量センサの作成手順の一例を表すフロー図である。

符号の説明

１００ 力学量センサ
１１０ 構造体
１１１ 固定部
１１１ａ 枠部
１１１ｂ，１１１ｃ 突出部
１１２（１１２ａ-１１２ｅ） 変位部
１１３（１１３ａ-１１３ｄ） 接続部
１１４（１１４ａ-１１４ｊ） ブロック上層部
１１５（１１５ａ-１１５ｄ） 開口
１２０，１２１，１２２，１２３ 接合部
１３０ 構造体
１３１ 台座
１３１ａ 枠部
１３１ｂ〜１３１ｄ 突出部
１３２（１３２ａ-１３３ｅ） 重量部
１３３ 開口
１３４（１３４ａ-１３４ｊ） ブロック下層部
１３５ ポケット
１５０ 基体
１５１ 枠部
１５２ 底板部
１５３ 凹部
１５４ａ 駆動用電極
１５４ｂ-１５４ｅ 検出用電極
１４０ 基体
１４４ａ 駆動用電極
１４４ｂ-１４４ｅ 検出用電極
１６０-１６３ 導通部
１０ ギャップ
１１ 錘状貫通孔
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ４-Ｌ１１ 配線層
Ｔ１-Ｔ１１ 配線用端子
Ｅ１ 駆動用電極，検出用電極

Claims (4)

1. 開口を有する固定部と，この開口内に配置され，かつ前記固定部に対して変位する変位部と，前記固定部と前記変位部とを接続する接続部と，前記固定部，前記変位部，および前記接続部の何れにも接続されず，かつ互いに離隔される複数の第１のブロック部材と，を有し，かつ第１の半導体材料から構成される第１の構造体と，
   前記固定部に接合される台座と，前記変位部に接合される重量部と，前記複数の第１のブロック部材にそれぞれ接合され，かつ互いに離隔される複数の第２のブロック部材とを有し，導電性を有する第２の半導体材料から構成され，かつ前記第１の構造体に積層して配置される第２の構造体と，
   絶縁材料から構成され，前記第１，第２の構造体を接合する接合部と，
   前記固定部に接続されて前記第１の構造体に積層配置される第１の基体と，
   前記台座に接続されて前記第２の構造体に積層配置される第２の基体と，
   前記接合部を貫通して，前記複数の第１，第２のブロック部材をそれぞれ電気的に接続する複数の第１の導通部と，
   前記第１の基体または前記第２の基体を貫通して，前記複数の第１のブロック部材あるいは前記複数の第２のブロック部材それぞれと電気的に接続される複数の第２の導通部と，
   を具備することを特徴とする力学量センサ。
2. 第１の半導体材料からなる第１の層，絶縁性材料からなる第２の層，および導電性を有する第２の半導体材料からなる第３の層が順に積層されてなる半導体基板の前記第１の層から，開口を有する台座と，前記開口内に配置される重量部と，前記台座および前記重量部の何れにも接続されず，かつ互いに離隔される複数の第１のブロック部材と，を有する第１の構造体を形成するステップと，
   前記第１，２の層を貫通して，前記複数の第１のブロック部材それぞれと前記第３の層を電気的に接続する複数の第１の導通部を形成するステップと，
   絶縁性材料から構成され，貫通孔を有する第１の基体を前記台座に接合するステップと，
   前記第１の基体に，前記複数の第１のブロック部材とそれぞれに電気的に接続される複数の第２の導通部を形成するステップと，
   前記第３の層から，前記台座に接合される固定部と，前記重量部に接合される変位部と，前記固定部と前記変位部とを接続する接続部と，前記複数の第１のブロック部材に接合され，かつ互いに離隔される複数の第２のブロック部材と，を有する第２の構造体を形成するステップと，
   絶縁性材料から構成される第２の基体を前記固定部に陽極接合するステップと，
   を具備することを特徴とする力学量センサの製造方法。
3. 第１の半導体材料からなる第１の層，絶縁性材料からなる第２の層，および導電性を有する第２の半導体材料からなる第３の層が順に積層されてなる半導体基板の前記第１の層から，開口を有する固定部と，この開口内に配置され，かつ前記固定部に対して変位する変位部と，前記固定部と前記変位部とを接続する接続部と，前記固定部，前記変位部，および前記接続部の何れにも接続されず，かつ互いに離隔される複数の第１のブロック部材と，を有する第１の構造体を形成するステップと，
   前記第１，２の層を貫通して，前記複数の第１のブロック部材と前記第３の層を電気的に接続する複数の第１の導通部を形成するステップと，
   絶縁性材料から構成され，貫通孔を有する第１の基体を前記固定部に接合するステップと，
   前記第１の基体に，前記複数の第１のブロック部材とそれぞれに電気的に接続される複数の第２の導通部を形成するステップと，
   前記第３の層から，前記固定部に接合される台座と，前記変位部に接合される重量部と，前記複数の第１のブロック部材に接合され，かつ互いに離隔される複数の第２のブロック部材と，を有する第２の構造体を形成するステップと，
   絶縁性材料から構成される第２の基体を前記台座に陽極接合するステップと，
   を具備することを特徴とする力学量センサの製造方法。
4. 前記第２の基体の接合ステップにおいて，前記第２の導通部を通じて第１，第２のブロック部材に電圧が印加されることを特徴とする請求項２または３に記載の力学量センサの製造方法。

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