JP2012183612A - Ｍｅｍｓデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 積層構造を有する可動質量体に固定された可動電極における反りの発生を抑制する技術を提供する。
【解決手段】 本明細書が開示するＭＥＭＳデバイスは、基板と、第１導電領域に第１絶縁領域を介して第２導電領域が積層されて形成されており、基板に対して相対的に移動可動な可動質量体と、基板と可動質量体を連結する弾性支持部材と、基板に固定された固定電極と、可動質量体に固定されており、固定電極に対向して配置された可動電極と、第１導電補強領域に絶縁補強領域を介して第２導電補強領域が積層されて形成されており、可動質量体に固定されており、可動電極を少なくとも両側から支持する補強部材を備えている。
【選択図】 図３

Description

本明細書はＭＥＭＳデバイスに関する技術を開示する。

近年、半導体集積回路作製技術を利用して３次元構造を備えるＭＥＭＳデバイスを製造する技術が開発されており、圧力センサ、加速度センサ、ジャイロスコープ、光偏向装置、ＲＦスイッチ、可変容量キャパシタ等の各種デバイスが実現されている。半導体集積回路作製技術で３次元構造を実現するために、犠牲層である絶縁層を含む積層板を選択的かつ局所的にエッチングする技術が利用される。本明細書でいうＭＥＭＳデバイスとは、成膜技術とエッチング技術に代表される半導体集積回路作製技術を利用し、犠牲層である絶縁層を含む積層板を選択的かつ局所的にエッチングすることによって実現された３次元構造を備える装置をいう。

従来から知られているＭＥＭＳデバイスとして、基板と、基板に対して相対的に移動可動な可動質量体と、基板と可動質量体を連結する弾性支持部材と、基板に固定された固定電極と、可動質量体に固定されており、固定電極に対向して配置された可動電極を備えるものがある。このようなＭＥＭＳデバイスは、可動質量体の変位を検出して各種の物理量を検出する半導体センサに広く用いられている。このようなＭＥＭＳデバイスにおいて、固定電極と可動電極の組み合わせは、可動質量体の変位に起因する静電容量の変化を検出するために用いられることもあるし、静電引力によって可動質量体に力やトルクを印加するために用いられることもある。

可動質量体にある程度の重量が必要とされる場合、可動質量体は２以上の導電領域が絶縁領域を挟んで積層された構造に形成されることがある。他方、可動質量体に固定された可動電極は、導電体から形成される。このようなＭＥＭＳデバイスでは、多くの場合、可動電極は可動質量体の複数の導電領域の一つの端部から連続的に形成される。このような構成のＭＥＭＳデバイスが、例えば特許文献１に開示されている。

特開２００５−２９２１２５号公報

一般的に、可動質量体の導電領域に用いられる導電性材料と絶縁領域に用いられる絶縁性材料では、線膨張係数が相違している。従って、ＭＥＭＳデバイスの製造過程において、高温での熱処理を経て常温まで冷却する際に、両者の線膨張係数の相違に起因して、導電領域と絶縁領域に残留歪が生じる。例えば、導電性材料として単結晶シリコンを用い、絶縁性材料として酸化シリコンを用いる場合、単結晶シリコンの線膨張係数は約２．６×１０^−６℃であり、酸化シリコンの線膨張係数は約５．５×１０^−７℃であり、導電領域の線膨張係数は絶縁領域の線膨張係数より大きい。従って、高温での熱処理を経て常温まで冷却すると、絶縁領域に比べて導電領域の方が強く収縮しようとする。導電領域と絶縁領域は互いの変形を拘束し合う関係にあるから、導電領域には面内方向および厚み方向に収縮しようとする残留歪が生じ、絶縁領域には面内方向に膨張しようとする残留歪が生じる。

導電領域のうち、絶縁領域に接する側の部分では、絶縁領域によって面内方向の変形が拘束されているので、残留歪を解消しようとする変形を生じない。しかしながら、導電領域のうち、絶縁領域に接する側の反対側の部分では、上記のような残留歪を解消するように、面内方向に収縮する変形を生じる。このような変形が可動質量体の全体に亘って蓄積することで、可動質量体の端部近傍では、導電領域を絶縁領域から引き離す方向の曲げが導電領域に作用する。これによって、可動質量体の端部から連続的に形成された可動電極に反りを生じてしまう。

可動電極に反りを生じてしまうと、固定電極との間の位置関係が本来想定しているものとは異なったものとなってしまう。可動質量体の積層方向に関して可動電極と固定電極が対向している場合には、上記のように可動電極に反りを生じてしまうと、可動電極と固定電極の間の間隔が変化してしまう。可動質量体の積層方向に直交する方向に関して可動電極と固定電極が対向している場合には、上記のように可動電極に反りを生じてしまうと、可動電極と固定電極の対向面積が変化してしまう。可動電極に反りを生じてしまうと、ＭＥＭＳデバイスの動作に影響を及ぼすおそれがある。

本明細書では、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、積層構造を有する可動質量体に固定された可動電極における反りの発生を抑制する技術を提供する。

本明細書が開示するＭＥＭＳデバイスは、基板と、第１導電領域に第１絶縁領域を介して第２導電領域が積層されて形成されており、基板に対して相対的に移動可動な可動質量体と、基板と可動質量体を連結する弾性支持部材と、基板に固定された固定電極と、可動質量体に固定されており、固定電極に対向して配置された可動電極と、第１導電補強領域に絶縁補強領域を介して第２導電補強領域が積層されて形成されており、可動質量体に固定されており、可動電極を少なくとも両側から支持する補強部材を備えている。

上記のＭＥＭＳデバイスでは、可動電極の両側が補強部材によって支持されている。この補強部材は積層構造を有しているため剛性が高く、かつ可動質量体に固定されている。上記のような構成とすることで、補強部材が可動電極の可動質量体に対する相対変形を拘束して、可動電極における反りの発生を抑制することができる。

上記のＭＥＭＳデバイスは、第１導電補強領域が第１導電領域から連続的に形成されており、絶縁補強領域が第１絶縁領域から連続的に形成されており、第２導電補強領域が第２導電領域から連続的に形成されているように構成することができる。

上記のような構成とした場合、積層構造を有し、かつ可動質量体に固定されている補強部材を、簡易な製造プロセスで形成することができる。

あるいは、上記のＭＥＭＳデバイスは、可動電極が第２導電領域から連続的に形成されており、可動質量体が、第２導電領域に第２絶縁領域を介して第３導電領域がさらに積層されて形成されており、第１導電補強領域が第２導電領域から連続的に形成されており、絶縁補強領域が第２絶縁領域から連続的に形成されており、第２導電補強領域が第３導電領域から連続的に形成されているように構成することができる。

上記のような構成とした場合も、積層構造を有し、かつ可動質量体に固定されている補強部材を、簡易な製造プロセスで形成することができる。

本発明が開示する他のＭＥＭＳデバイスは、基板と、第１導電領域に第１絶縁領域を介して第２導電領域が積層されて形成されており、基板に対して相対的に移動可動な可動質量体と、基板と可動質量体を連結する弾性支持部材と、基板に固定された固定電極と、第２導電領域から連続的に形成されており、固定電極に対向して配置された可動電極を備えており、可動質量体が、第２導電領域の第１絶縁領域に接する面の反対側の面に積層されており、第１絶縁領域と略等しい線膨張係数を有する材質の第２絶縁領域を備えている。

上記のＭＥＭＳデバイスでは、可動質量体の第２導電領域の両面とも、それぞれ第１絶縁領域と第２絶縁領域に接しており、面内方向での変形が同程度に拘束される。従って、第２導電領域の何れの面においても、第２導電領域の残留歪を解消しようとして面内方向に収縮する変形が生じず、このような変形が可動質量体の全体に亘って蓄積することもない。可動質量体の端部近傍において、第２導電領域を第１絶縁領域から離す方向の曲げが作用することを防ぐことができる。このような構成とすることでも、可動電極における反りの発生を抑制することができる。

上記のＭＥＭＳデバイスは、可動質量体がさらに、第２絶縁領域に積層された第３導電領域を備えるように構成してもよい。

上記のような構成とした場合、第２導電領域から見ると、一方の面には第１絶縁領域を介して第１導電領域が積層され、他方の面には第２絶縁領域を介して第３導電領域が積層された構造になる。第２導電領域の両面側での剛性のバランスをとることが出来る。また第３導電領域により第２絶縁領域を保護し、耐薬品性を向上することが出来る。

上記した各種のＭＥＭＳデバイスは、可動電極と固定電極が可動質量体の積層方向に関して対向している場合に、特に有利な効果を生じる。

可動電極と固定電極が可動質量体の積層方向に関して対向している場合、仮に可動電極に反りが生じると、可動電極と固定電極の間の間隔が変化してしまう。可動電極と固定電極の間の静電容量を検出して可動質量体の変位を検出する場合には、可動電極に反りが生じると、両者間の静電容量が変化してしまい、正確に変位を検出することができなくなってしまう。また、可動電極と固定電極の間に静電引力を印加して可動質量体を振動させる場合には、可動電極に反りが生じると、両者間の静電引力が変化してしまい、可動質量体の運動を適切に制御することができなくなってしまう。上記のＭＥＭＳデバイスによれば、可動電極における反りの発生を抑制して、可動電極の反りによってもたらされる上述の問題の発生を防ぐことができる。

本明細書が開示する技術によれば、積層構造を有する可動質量体に固定された可動電極における反りの発生を抑制することができる。

第１実施例の加速度センサ２の平面図である。 第１実施例の加速度センサ２について図１のＡ−Ａ断面で見た縦断面図である。 第１実施例の加速度センサ２について図１のＢ−Ｂ断面で見た縦断面図である。 第１実施例の加速度センサ２の第１層５０のみを示す平面図である。 第１実施例の加速度センサ２の第１層５０および第２層６０のみを示す平面図である。 第１実施例に係る加速度センサ２の製造工程を示す図である。 第１実施例に係る加速度センサ２の製造工程を示す図である。 第１実施例に係る加速度センサ２の製造工程を示す図である。 第１実施例に係る加速度センサ２の製造工程を示す図である。 第１実施例に係る加速度センサ２の製造工程を示す図である。 第１実施例に係る加速度センサ２の製造工程を示す図である。 第１実施例に係る加速度センサ２の製造工程を示す図である。 第１実施例に係る加速度センサ２の製造工程を示す図である。 第２実施例の加速度センサ４の平面図である。 第２実施例の加速度センサ４について図１４のＣ−Ｃ断面で見た縦断面図である。 第２実施例の加速度センサ４について図１４のＤ−Ｄ断面で見た縦断面図である。 第２実施例の加速度センサ４の第１層５０のみを示す平面図である。 第２実施例の加速度センサ４の第１層５０および第２層６０のみを示す平面図である。 第３実施例の加速度センサ６の平面図である。 第３実施例の加速度センサ６について図１９のＥ−Ｅ断面で見た縦断面図である。 第３実施例の加速度センサ６について図１９のＦ−Ｆ断面で見た縦断面図である。 第４実施例の加速度センサ８の平面図である。 第４実施例の加速度センサ８について図２２のＧ−Ｇ断面で見た縦断面図である。 第４実施例の加速度センサ８について図２２のＨ−Ｈ断面で見た縦断面図である。 第５実施例の加速度センサ１０の平面図である。 第５実施例の加速度センサ１０について図２５のＩ−Ｉ断面で見た縦断面図である。 第５実施例の加速度センサ１０について図２６のＪ−Ｊ断面で見た縦断面図である。 第６実施例の加速度センサ１２の平面図である。 第６実施例の加速度センサ１２について図２８のＫ−Ｋ断面で見た縦断面図である。 第６実施例の加速度センサ１２について図２８のＬ−Ｌ断面で見た縦断面図である。 第７実施例の加速度センサ１４の平面図である。 第７実施例の加速度センサ１４について図３１のＭ−Ｍ断面で見た縦断面図である。 第７実施例の加速度センサ１４について図３１のＮ−Ｎ断面で見た縦断面図である。 第８実施例の加速度センサ１６の平面図である。 第８実施例の加速度センサ１６について図３４のＯ−Ｏ断面で見た縦断面図である。 第８実施例の加速度センサ１６について図３４のＰ−Ｐ断面で見た縦断面図である。 第９実施例の加速度センサ１８の平面図である。 第９実施例の加速度センサ１８について図３７のＱ−Ｑ断面で見た縦断面図である。 第９実施例の加速度センサ１８について図３７のＲ−Ｒ断面で見た縦断面図である。 第１実施例の加速度センサ２のプルーフマス１０２の構造を示す斜視図である。 第４実施例の加速度センサ８のプルーフマス５０２の構造を示す斜視図である。

好ましい実施例の特徴を最初に列記する。
（特徴１）ＭＥＭＳデバイスは、不純物を添加した単結晶シリコンからなる第１導電層と、酸化シリコンからなる第１絶縁層と、不純物を添加した単結晶シリコンからなる第２導電層が順に積層されたＳＯＩウェハから製造される。

（第１実施例）
以下では図１−図５、図４０を参照しながら、第１実施例に係る加速度センサ２の構造について説明する。加速度センサ２は、導電体からなる第１層５０と、絶縁体からなる第２層６０と、導電体からなる第３層７０が順に積層された積層構造を有している。具体的には、本実施例の加速度センサ２は、第１層５０は不純物を添加した単結晶シリコンからなり、第２層６０は酸化シリコンからなり、第３層７０は不純物を添加した単結晶シリコンからなる、いわゆるＳＯＩ（Silicon on Insulator）構造を有している。

図１−図５に示すように、加速度センサ２は、支持基板１００と、プルーフマス１０２と、支持梁１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄと、支持部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄを備えている。支持基板１００は第１層５０に形成されている。支持基板１００の外周縁には、枠部１７０が形成されている。枠部１７０は、第２層６０に形成された絶縁枠部１７２と、第３層７０に形成された導電枠部１７４を備えている。導電枠部１７４は絶縁枠部１７２を介して支持基板１００に対して固定されている。

図２、図４０に示すように、プルーフマス１０２は、第１層５０に形成された下部領域１０８と、第２層６０に形成された絶縁領域１１０と、第３層７０に形成された上部領域１１２を備えている。図１や図４に示すように、プルーフマス１０２の下部領域１０８は、第１分離溝１１４によって支持基板１００から分離されている。プルーフマス１０２の下部領域１０８と絶縁領域１１０と上部領域１１２は互いに固定されている。図１の支持部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄはそれぞれ、第２層６０に形成された絶縁支持部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ（図５参照）と、第３層７０に形成された導電支持部１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄ（図１参照）を備えている。導電支持部１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄはそれぞれ、絶縁支持部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄを介して支持基板１００に固定されている。支持梁１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄは第３層７０に形成されている。支持梁１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄは、プルーフマス１０２の上部領域１１２の四隅と、支持部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄの導電支持部１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄの間をそれぞれ連結している。プルーフマス１０２は、支持梁１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄと支持部１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄを介して、支持基板１００に対して支持されている。支持梁１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄは、曲げ剛性およびせん断剛性が低くなるように、細長い形状に形成されている。従って、プルーフマス１０２にＺ方向（図１の紙面垂直方向）の慣性力が作用すると、支持梁１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄがＺ方向に撓んで、プルーフマス１０２は支持基板１００に対してＺ方向に相対変位する。このときの支持梁１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄの撓み量は、プルーフマス１０２に作用する慣性力の大きさに応じたものとなる。言い換えると、支持基板１００に対するプルーフマス１０２の相対変位量は、プルーフマス１０２に作用する加速度の大きさに応じたものとなる。従って、支持基板１００に対するプルーフマス１０２のＺ方向の変位量を検出することで、加速度センサ２に作用しているＺ方向の加速度を検出することができる。

加速度センサ２は、Ｚ方向変位検出部１１８ａ、１１８ｂを備えている。Ｚ方向変位検出部１１８ａ、１１８ｂはそれぞれ、固定電極１２０ａ、１２０ｂと可動電極１２２ａ、１２２ｂを備えている。

図２に示すように、固定電極１２０ａ、１２０ｂは第１層５０に形成されている。固定電極１２０ａ、１２０ｂは第２分離溝１２４ａ、１２４ｂによって支持基板１００およびプルーフマス１０２から分離されている。固定電極１２０ａ、１２０ｂはそれぞれ、連結部１２６ａ、１２６ｂを介して支持基板１００に連結している。連結部１２６ａ、１２６ｂは、第２層６０に形成された絶縁連結部１２８ａ、１２８ｂと、第３層７０に形成された導電連結部１３０ａ、１３０ｂを備えている。固定電極１２０ａ、１２０ｂは絶縁連結部１２８ａ、１２８ｂによって、支持基板１００に対して絶縁されている。連結部１２６ａ、１２６ｂは、導電連結部１３０ａ、１３０ｂと絶縁連結部１２８ａ、１２８ｂを貫通して固定電極１２０ａ、１２０ｂに接触する導電性の貫通電極１３２ａ、１３２ｂを備えている。貫通電極１３２ａ、１３２ｂによって、固定電極１２０ａ、１２０ｂと導電連結部１３０ａ、１３０ｂは同電位に維持される。連結部１２６ａ、１２６ｂは、導電連結部１３０ａ、１３０ｂの電位を検出する表面電極１３４ａ、１３４ｂを備えている。表面電極１３４ａ、１３４ｂの電位を検出することで、固定電極１２０ａ、１２０ｂの電位をそれぞれ検出することができる。

図２に示すように、可動電極１２２ａ、１２２ｂは第３層７０に形成されている。可動電極１２２ａ、１２２ｂには、加速度センサ２を製造する際に、犠牲層である第２層６０を選択的に除去するための複数のエッチングホールが形成されている。可動電極１２２ａ、１２２ｂは、プルーフマス１０２の上部領域１１２からＸ軸方向（図１の左右方向）に沿って連続的に伸びている。可動電極１２２ａ、１２２ｂと、上部領域１１２と、支持梁１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄと、導電支持部１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄは、導電性の第３層７０において継ぎ目無く一体的に形成されており、これらは全て同電位に維持される。図１に示すように、１つの導電支持部１１６ｂには表面電極１３６が形成されている。表面電極１３６の電位を検出することで、可動電極１２２ａ、１２２ｂの電位を検出することができる。なお、プルーフマス１０２には上部領域１１２と絶縁領域１１０を貫通して下部領域１０８に接触する貫通電極１３８が設けられている。貫通電極１３８によって、下部領域１０８と上部領域１１２が同電位に維持される。

図２に示すように、固定電極１２０ａ、１２０ｂと可動電極１２２ａ、１２２ｂは、第２層６０の厚さによって規定される間隔Ｄを隔てて、互いに対向して配置されている。これにより、固定電極１２０ａ、１２０ｂと可動電極１２２ａ、１２２ｂの間には、間隔Ｄに応じた静電容量が構成される。プルーフマス１０２が支持基板１００に対してＺ方向に相対変位すると、可動電極１２２ａ、１２２ｂと固定電極１２０ａ、１２０ｂの間の間隔Ｄが変化し、それによって固定電極１２０ａ、１２０ｂと可動電極１２２ａ、１２２ｂの間の静電容量が変化する。表面電極１３４ａ、１３４ｂと表面電極１３６を用いて固定電極１２０ａ、１２０ｂと可動電極１２２ａ、１２２ｂの間の静電容量の変化を検出することで、プルーフマス１０２の支持基板１００に対するＺ方向の変位量を算出することができる。

なお、本実施例の加速度センサ２では、Ｚ方向変位検出部１１８ａで検出される変位量と、Ｚ方向変位検出部１１８ｂで検出される変位量の双方を用いることで、プルーフマス１０２の支持基板１００に対する、Ｘ軸方向の相対変位や、Ｙ軸（図１の上下方向に伸びる軸）周りの相対回転の影響を除去することができる。

図１や図３、図４０に示すように、本実施例の加速度センサ２は、可動電極１２２ａ、１２２ｂに対応して、第１補強部１４０ａ、１４０ｂと第２補強部１４２ａ、１４２ｂを備えている。図１に示すように、第１補強部１４０ａ、１４０ｂと第２補強部１４２ａ、１４２ｂは、プルーフマス１０２からＸ軸方向に沿って直線状に伸び、可動電極１２２ａ、１２２ｂの先端まで達している。図３−図５、図４０に示すように、第１補強部１４０ａ、１４０ｂは、第１層５０に形成された下側補強部１４４ａ、１４４ｂと、第２層６０に形成された絶縁補強部１４６ａ、１４６ｂと、第３層７０に形成された上側補強部１４８ａ、１４８ｂを備えている。下側補強部１４４ａと絶縁補強部１４６ａと上側補強部１４８ａは互いに固定されており、下側補強部１４４ｂと絶縁補強部１４６ｂと上側補強部１４８ｂは互いに固定されている。図４に示すように、下側補強部１４４ａ、１４４ｂは、プルーフマス１０２の下部領域１０８と継ぎ目なく一体的に形成されている。図５に示すように、絶縁補強部１４６ａ、１４６ｂは、プルーフマス１０２の絶縁領域１１０と継ぎ目なく一体的に形成されている。図１に示すように、上側補強部１４８ａ、１４８ｂは、プルーフマス１０２の上部領域１１２と継ぎ目なく一体的に形成されている。また、上側補強部１４８ａ、１４８ｂは、第３層７０に形成された第１電極連結部１５０ａ、１５０ｂを介して、可動電極１２２ａ、１２２ｂに連結している。

図３−図５、図４０に示すように、第２補強部１４２ａ、１４２ｂは、第１層５０に形成された下側補強部１５２ａ、１５２ｂと、第２層６０に形成された絶縁補強部１５４ａ、１５４ｂと、第３層７０に形成された上側補強部１５６ａ、１５６ｂを備えている。下側補強部１５２ａと絶縁補強部１５４ａと上側補強部１５６ａは互いに固定されており、下側補強部１５２ｂと絶縁補強部１５４ｂと上側補強部１５６ｂは互いに固定されている。図４に示すように、下側補強部１５２ａ、１５２ｂは、プルーフマス１０２の下部領域１０８と継ぎ目なく一体的に形成されている。図５に示すように、絶縁補強部１５４ａ、１５４ｂは、プルーフマス１０２の絶縁領域１１０と継ぎ目なく一体的に形成されている。図１に示すように、上側補強部１５６ａ、１５６ｂは、プルーフマス１０２の上部領域１１２と継ぎ目なく一体的に形成されている。また、上側補強部１５６ａ、１５６ｂは、第３層７０に形成された第２電極連結部１５８ａ、１５８ｂを介して、可動電極１２２ａ、１２２ｂに連結している。

図１や図３に示すように、第１補強部１４０ａと第２補強部１４２ａは可動電極１２２ａをＹ軸方向（図１の上下方向）の両側から挟む位置に配置されており、第１補強部１４０ｂと第２補強部１４２ｂは可動電極１２２ｂをＹ軸方向の両側から挟む位置に配置されている。また、第１補強部１４０ａと第２補強部１４２ａは、可動電極１２２ａの先端側（図１の左側）の端部近傍において、第１電極連結部１５０ａ、第２電極連結部１５８ａを介して可動電極１２２ａと連結している。第１補強部１４０ｂ、第２補強部１４２ｂと可動電極１２２ｂの間の関係も同様である。

可動電極１２２ａ、１２２ｂが第３層７０のみから構成されている場合、製造時に可動電極１２２ａ、１２２ｂに反りを生じて、固定電極１２０ａ、１２０ｂとの間の間隔Ｄが変化してしまうおそれがある。しかしながら、本実施例の加速度センサ２では、可動電極１２２ａ、１２２ｂの先端側の端部の両側が、第１補強部１４０ａ、１４０ｂ、第２補強部１４２ａ、１４２ｂによって保持されている。第１補強部１４０ａ、１４０ｂは、製造時にほとんど反りを生じず、かつ剛性が高いので、可動電極１２２ａ、１２２ｂにおける反りの発生を抑制することができる。

また、本実施例の加速度センサ２によれば、可動電極１２２ａ、１２２ｂのＺ方向の曲げ剛性、せん断剛性が向上するため、プルーフマス１０２の運動に対する可動電極１２２ａ、１２２ｂの追従性が向上する。プルーフマス１０２が高速で移動する場合でも、可動電極１２２ａ、１２２ｂがプルーフマス１０２の運動に追従することができる。

以下では図６−図１３を参照しながら、本実施例の加速度センサ２の製造方法について説明する。図６−図１０は図１のＡ−Ａ線断面、すなわち図２の断面に相当し、図１１−図１３は図１のＢ−Ｂ線断面、すなわち図３の断面に相当する。

まず、図６および図１１に示すように、不純物を添加した単結晶シリコンからなる第１層５０と、酸化シリコンからなる第２層６０と、不純物を添加した単結晶シリコンからなる第３層７０の積層構造を有するＳＯＩウェハ２００を用意した後、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching; RIE）によって、第３層７０をトリミングする。これによって、第３層７０に、上部領域１１２、支持梁１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ、導電支持部１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄ、可動電極１２２ａ、１２２ｂ、上側補強部１４８ａ、１４８ｂ、第１電極連結部１５０ａ、１５０ｂ、上側補強部１５６ａ、１５６ｂ、第２電極連結部１５８ａ、１５８ｂが、継ぎ目なく一体的に形成される。さらに、第３層７０に、導電枠部１７４、導電連結部１３０ａ、１３０ｂがそれぞれ形成される。

次いで、図７および図１２に示すように、ディープＲＩＥ法によって、ＳＯＩウェハ２００の第１層５０をトリミングする。これによって、第１層５０に第１分離溝１１４、第２分離溝１２４ａ、１２４ｂが形成され、第１層５０が、支持基板１００と、固定電極１２０ａ、１２０ｂと、継ぎ目なく一体的に形成された下部領域１０８、下側補強部１４４ａ、１４４ｂおよび下側補強部１５２ａ、１５２ｂに分離される。

次いで、図８および図１３に示すように、犠牲層である第２層６０の酸化シリコンを選択的に除去する。これによって、第２層６０に、絶縁枠部１７２、絶縁領域１１０、絶縁支持部１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ、絶縁連結部１２８ａ、１２８ｂ、絶縁補強部１４６ａ、１４６ｂ、絶縁補強部１５４ａ、１５４ｂが形成される。

ＳＯＩウェハ２００には、成形時の１１００℃の高温から室温に冷却したことで、残留歪が存在する。単結晶シリコンからなる第１層５０、第３層７０については、線膨張係数は約２．６×１０^−６℃である。他方、酸化シリコンからなる第２層６０については、線膨張係数は５．５×１０^−７℃である。従って、室温まで冷却された状態では、第１層５０、第３層７０には、面内方向および厚み方向に収縮しようとする残留歪が存在し、第２層６０には面内方向に膨張しようとする歪が存在する。第３層７０に関して言うと、第２層６０と接する側の部分では、第２層６０によって面内方向の変形が拘束されているので、残留歪を解消しようとする変形を生じない。しかしながら、第２層６０と接する側の反対側の部分では、上記のような残留歪を解消するように、面内方向に収縮する変形を生じる。このような変形がプルーフマス１０２の上部領域１１２の面内方向全体に亘って蓄積することで、上部領域１１２の端部近傍には、第３層７０を第２層６０から引き離す方向の曲げが作用する。このため、可動電極１２２ａ、１２２ｂの下方の第２層６０を除去することで、可動電極１２２ａ、１２２ｂには反りを生じる方向の曲げが作用する。しかしながら、本実施例の加速度センサ２では、可動電極１２２ａ、１２２ｂの先端側の端部の両側が、剛性の高い第１補強部１４０ａ、１４０ｂ、第２補強部１４２ａ、１４２ｂによって保持されている。従って、犠牲層である第２層６０を選択的にエッチングした後も、可動電極１２２ａ、１２２ｂが反ってしまうことがない。

次いで、図９に示すように、貫通電極１３２ａ、１３２ｂ、貫通電極１３８を形成する。その後、図１０に示すように、表面電極１３４ａ、１３４ｂ、表面電極１３６を形成することで、図１−図５に示す加速度センサ２が得られる。

（第２実施例）
以下では図１４−図１８を参照しながら、第２実施例に係る加速度センサ４の構造について説明する。本実施例の加速度センサ４は、第１実施例の加速度センサ２とほぼ同様の構成を備えている。以下では第１実施例の加速度センサ２と同様の構成については、同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。

図１４に示すように、本実施例の第１補強部３０２ａ、３０２ｂ、第２補強部３１２ａ、３１２ｂは、プルーフマス１０２から直線状に伸びて、先端が可動電極１２２ａ、１２２ｂ側に折れ曲がった略Ｌ字型の形状に形成されている。

図１６−図１８に示すように、第１補強部３０２ａ、３０２ｂは、第１層５０に形成された下側補強部３０４ａ、３０４ｂと、第２層６０に形成された絶縁補強部３０６ａ、３０６ｂと、第３層７０に形成された上側補強部３０８ａ、３０８ｂを備えている。下側補強部３０４ａと絶縁補強部３０６ａと上側補強部３０８ａは互いに固定されており、下側補強部３０４ｂと絶縁補強部３０６ｂと上側補強部３０８ｂは互いに固定されている。図１７に示すように、下側補強部３０４ａ、３０４ｂは、プルーフマス１０２の下部領域１０８と継ぎ目なく一体的に形成されている。図１８に示すように、絶縁補強部３０６ａ、３０６ｂは、プルーフマス１０２の絶縁領域１１０と継ぎ目なく一体的に形成されている。図１４に示すように、上側補強部３０８ａ、３０８ｂは、プルーフマス１０２の上部領域１１２と継ぎ目なく一体的に形成されている。また、上側補強部３０８ａ、３０８ｂは、第３層７０に形成された第１電極連結部３１０ａ、３１０ｂを介して、可動電極１２２ａ、１２２ｂに連結している。

図１６−図１８に示すように、第２補強部３１２ａ、３１２ｂは、第１層５０に形成された下側補強部３１４ａ、３１４ｂと、第２層６０に形成された絶縁補強部３１６ａ、３１６ｂと、第３層７０に形成された上側補強部３１８ａ、３１８ｂを備えている。下側補強部３１４ａと絶縁補強部３１６ａと上側補強部３１８ａは互いに固定されており、下側補強部３１４ｂと絶縁補強部３１６ｂと上側補強部３１８ｂは互いに固定されている。図１７に示すように、下側補強部３１４ａ、３１４ｂは、プルーフマス１０２の下部領域１０８と継ぎ目なく一体的に形成されている。図１８に示すように、絶縁補強部３１６ａ、３１６ｂは、プルーフマス１０２の絶縁領域１１０と継ぎ目なく一体的に形成されている。図１４に示すように、上側補強部３１８ａ、３１８ｂは、プルーフマス１０２の上部領域１１２と継ぎ目なく一体的に形成されている。また、上側補強部３１８ａ、３１８ｂは、第３層７０に形成された第２電極連結部３２０ａ、３２０ｂを介して、可動電極１２２ａ、１２２ｂに連結している。

図１５に示すように、固定電極３２２ａ、３２２ｂは第１層５０に形成されている。固定電極３２２ａ、３２２ｂは第２分離溝３２４ａ、３２４ｂによって支持基板１００、プルーフマス１０２、第１補強部３０２ａ、３０２ｂおよび第２補強部３１２ａ、３１２ｂから分離されている。

本実施例の加速度センサ４では、可動電極１２２ａ、１２２ｂが、Ｙ方向（図１４の上下方向）に関して両側で変形を拘束されているだけでなく、さらに、Ｘ方向（図１４の左右方向）に関しても両側で変形を拘束されている。このような構成とすることによって、可動電極１２２ａ、１２２ｂの変形をより強固に拘束して、可動電極１２２ａ、１２２ｂにおける反りの発生を抑制することができる。また、可動電極１２２ａ、１２２ｂのＺ方向の曲げ剛性、せん断剛性を向上して、プルーフマス１０２の運動に対する可動電極１２２ａ、１２２ｂの追従性を向上することができる。

なお、本実施例の加速度センサ４は、第１実施例の加速度センサ２と同様の製造方法によって製造することができる。

（第３実施例）
以下では図１９−図２１を参照しながら、第３実施例に係る加速度センサ６の構造について説明する。本実施例の加速度センサ６は、第１実施例の加速度センサ２とほぼ同様の構成を備えている。以下では第１実施例の加速度センサ２と同様の構成については、同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。

図１９、図２０に示すように、本実施例の可動電極４０２ａ、４０２ｂは、分離溝４０４ａ、４０４ｂによって、プルーフマス１０２の上部領域１１２の端部近傍から切り離されている。図１９、図２１に示すように、可動電極４０２ａ、４０２ｂは、Ｙ軸方向（図１９の上下方向）の両端において、第１電極連結部１５０ａ、１５０ｂおよび第２電極連結部１５８ａ、１５８ｂを介して、第１補強部１４０ａ、１４０ｂおよび第２補強部１４２ａ、１４２ｂに支持されている。

本実施例の加速度センサ６では、可動電極４０２ａ、４０２ｂがプルーフマス１０２の上部領域１１２の端部近傍から切り離されているので、上部領域１１２の端部近傍に第３層７０を第２層６０から引き離す方向の曲げが作用していても、可動電極４０２ａ、４０２ｂには反りを生じることがない。これにより、可動電極４０２ａ、４０２ｂにおける反りの発生を確実に抑制することができる。

なお、本実施例の加速度センサ６は、第１実施例の加速度センサ２と同様の製造方法によって製造することができる。

（第４実施例）
以下では図２２−図２４、図４１を参照しながら、第４実施例に係る加速度センサ８の構造について説明する。本実施例の加速度センサ８は、第１実施例の加速度センサ２とほぼ同様の構成を備えている。以下では第１実施例の加速度センサ２と同様の構成については、同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。

図２２や図２４、図４１に示すように、本実施例の加速度センサ８は、第１実施例の加速度センサ２における第１補強部１４０ａ、１４０ｂおよび第２補強部１４２ａ、１４２ｂを備えていない。図２３、図４１に示すように、本実施例の加速度センサ８では、可動電極１２２ａ、１２２ｂは、プルーフマス５０２によって片持ちで支持されている。

プルーフマス５０２は、第１層５０に形成された下部領域１０８と、第２層６０に形成された絶縁領域１１０と、第３層７０に形成された上部領域１１２に加えて、さらに上部領域１１２の上方に積層された上側絶縁領域５０４と、上側絶縁領域の上方に積層された上側保護領域５０６を備えている。上側絶縁領域５０４は酸化シリコンからなり、上側保護領域５０６は窒化シリコンからなる。

本実施例の加速度センサ８では、プルーフマス５０２の上部領域１１２が、絶縁領域１１０と上側絶縁領域５０４によって両面から挟み込まれている。絶縁領域１１０と上側絶縁領域５０４は線膨張係数が同じであるから、上部領域１１２の上面側と下面側では、面内方向での変形が同程度に拘束される。従って、上部領域１１２の何れの面においても、上部領域１１２の残留歪を解消しようとして面内方向に収縮する変形が生じず、このような変形がプルーフマス５０２の全体に亘って蓄積することもない。プルーフマス５０２の端部近傍において、上部領域１１２を絶縁領域１１０から引き離す方向の曲げが作用することを防ぐことができる。このような構成とすることで、可動電極１２２ａ、１２２ｂにおける反りの発生を抑制することができる。

本実施例の加速度センサ８の製造方法は、図６−図１３を参照しながら説明した第１実施例の加速度センサ２の製造方法とほぼ同様である。図６および図１１に示すＲＩＥ法による第３層７０のトリミングの前に、酸化シリコンからなる上側絶縁領域５０４を積層する工程と、窒化シリコンからなる上側保護領域５０６を積層する工程を加えることで、本実施例の加速度センサ８を得ることができる。

なお、上側保護領域５０６は、図８および図１３に示す犠牲層エッチングの際に、上側絶縁領域５０４が除去されることを防ぐために設けられている。上側保護領域５０６は、最終的に除去してもよいし、除去せずにそのまま残存させてもよい。

本実施例では、第１層５０に形成された固定電極１２０ａ、１２０ｂに対してＺ方向に対向して配置された、第３層７０に形成された可動電極１２２ａ、１２２ｂにおける反りの発生を抑制する場合について説明した。これ以外にも、例えばプルーフマス１０２に対して固定された可動電極と、支持基板１００に対して固定された固定電極が、いずれも第３層７０に形成されて、Ｘ方向またはＹ方向に対向して配置されている場合でも、本実施例と同様の構成を用いることで、可動電極における反りの発生を抑制することができる。例えば、プルーフマス１０２に対して固定された可動電極がいわゆる櫛歯状電極である場合でも、本実施例と同様に、可動電極と継ぎ目なく一体的に形成された上部領域１１２の上面側と下面側の両方に絶縁膜が積層される構成とすることで、可動電極における反りの発生を抑制することができる。

（第５実施例）
以下では図２５−図２７を参照しながら、第５実施例に係る加速度センサ１０の構造について説明する。本実施例の加速度センサ１０は、第１実施例の加速度センサ２とほぼ同様の構成を備えている。以下では第１実施例の加速度センサ２と同様の構成については、同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。

加速度センサ１０は、導電体からなる第１層５０と、絶縁体からなる第２層６０と、導電体からなる第３層７０と、絶縁体からなる第４層８０と、導電体からなる第５層９０が順に積層された積層構造を有している。具体的には、本実施例の加速度センサ１０では、第１層５０、第３層７０および第５層９０は不純物を添加した単結晶シリコンからなり、第２層６０、第４層８０は酸化シリコンからなる。

図２５、図２７に示すように、本実施例の加速度センサ１０も、第４実施例の加速度センサ８と同様に、第１実施例の加速度センサ２における第１補強部１４０ａ、１４０ｂおよび第２補強部１４２ａ、１４２ｂを備えていない。図２６に示すように、本実施例の加速度センサ１０では、可動電極１２２ａ、１２２ｂは、プルーフマス６０２によって片持ちで支持されている。

本実施例の加速度センサ１０では、支持基板１００の外周縁に、枠部６１０が形成されている。枠部６１０は、第２層６０に形成された絶縁枠部１７２と、第３層７０に形成された導電枠部１７４に加えて、第４層８０に形成された第２絶縁枠部６０９と、第５層９０に形成された第２導電枠部６０８を備えている。第２導電枠部６０８は第２絶縁枠部６０９を介して導電枠部１７４に対して固定されており、導電枠部１７４は絶縁枠部１７２を介して支持基板１００に対して固定されている。

本実施例の加速度センサ１０では、プルーフマス６０２は、第１層５０に形成された下部領域１０８と、第２層６０に形成された絶縁領域１１０と、第３層７０に形成された上部領域１１２に加えて、さらに第４層８０に形成された第２絶縁領域６０４と、第５層９０に形成された第２上部領域６０６を備えている。プルーフマス６０２の下部領域１０８と絶縁領域１１０と上部領域１１２と第２絶縁領域６０４と第２上部領域６０６は互いに固定されている。

本実施例の加速度センサ１０では、プルーフマス６０２の上部領域１１２が、絶縁領域１１０と第２絶縁領域６０４によって両面から挟み込まれている。絶縁領域１１０と第２絶縁領域６０４は線膨張係数が同じであるから、上部領域１１２の上面側と下面側では、面内方向での変形が同程度に拘束される。従って、上部領域１１２の何れの面においても、上部領域１１２の残留歪を解消しようとして面内方向に収縮する変形が生じず、このような変形がプルーフマス６０２の全体に亘って蓄積することもない。プルーフマス６０２の端部近傍において、上部領域１１２を絶縁領域１１０から引き離す方向の曲げが作用することを防ぐことができる。このような構成とすることで、可動電極１２２ａ、１２２ｂにおける反りの発生を抑制することができる。

本実施例の加速度センサ１０の製造方法について説明する。まず、不純物を添加した単結晶シリコンからなる第１層５０と、酸化シリコンからなる第２層６０と、不純物を添加した単結晶シリコンからなる第３層７０と、酸化シリコンからなる第４層８０と、不純物を添加した単結晶シリコンからなる第５層９０の積層構造を有するダブルＳＯＩウェハ６００を用意した後、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching; RIE）によって、第５層９０と第４層８０をそれぞれ選択的に除去する。これによって、第５層９０に第２上部領域６０６と第２導電枠部６０８が形成され、第４層８０に第２絶縁領域６０４と第２絶縁枠部６０９が形成される。

その後は、図６−図１３を参照しながら説明した第１実施例の加速度センサ２の製造方法と同様の工程を経ることで、本実施例の加速度センサ１０を得ることができる。

本実施例では、第１層５０に形成された固定電極１２０ａ、１２０ｂに対してＺ方向に対向して配置された、第３層７０に形成された可動電極１２２ａ、１２２ｂにおける反りの発生を抑制する場合について説明した。これ以外にも、例えばプルーフマス６０２に対して固定された可動電極と、支持基板１００に対して固定された固定電極が、いずれも第３層７０に形成されて、Ｘ方向またはＹ方向に対向して配置されている場合でも、本実施例と同様の構成を用いることで、可動電極における反りの発生を抑制することができる。例えば、プルーフマス６０２に対して固定された可動電極がいわゆる櫛歯状電極である場合でも、本実施例と同様に、可動電極と継ぎ目なく一体的に形成された上部領域１１２の上面側と下面側の両方に絶縁膜が積層される構成とすることで、可動電極における反りの発生を抑制することができる。

（第６実施例）
以下では図２８−図３０を参照しながら、第６実施例に係る加速度センサ１２の構造について説明する。本実施例の加速度センサ１２は、第５実施例の加速度センサ１０とほぼ同様の構成を備えている。以下では第５実施例の加速度センサ１０と同様の構成については、同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。

図２８、図３０に示すように、本実施例の加速度センサ１２では、可動電極１２２ａ、１２２ｂのＹ軸方向（図２８の上下方向）の両側端縁に、第１補強部７０２ａ、７０２ｂと第２補強部７０４ａ、７０４ｂが形成されている。第１補強部７０２ａ、７０２ｂと第２補強部７０４ａ、７０４ｂは、プルーフマス６０２からＸ軸方向に沿って直線状に伸び、可動電極１２２ａ、１２２ｂの先端まで達している。

図３０に示すように、第１補強部７０２ａ、７０２ｂは、第４層８０に形成された絶縁補強部７０６ａ、７０６ｂと、第５層９０に形成された上側補強部７０８ａ、７０８ｂを備えている。上側補強部７０８ａ、７０８ｂは絶縁補強部７０６ａ、７０６ｂを介して可動電極１２２ａ、１２２ｂの縁部に固定されている。絶縁補強部７０６ａ、７０６ｂは、プルーフマス６０２の第２絶縁領域６０４と継ぎ目なく一体的に形成されている。上側補強部７０８ａ、７０８ｂは、プルーフマス６０２の第２上部領域６０６と継ぎ目なく一体的に形成されている。

第２補強部７０４ａ、７０４ｂは、第４層８０に形成された絶縁補強部７１０ａ、７１０ｂと、第５層９０に形成された上側補強部７１２ａ、７１２ｂを備えている。上側補強部７１２ａ、７１２ｂは絶縁補強部７１０ａ、７１０ｂを介して可動電極１２２ａ、１２２ｂの縁部に固定されている。絶縁補強部７１０ａ、７１０ｂは、プルーフマス６０２の第２絶縁領域６０４と継ぎ目なく一体的に形成されている。上側補強部７１２ａ、７１２ｂは、プルーフマス６０２の第２上部領域６０６と継ぎ目なく一体的に形成されている。

本実施例の加速度センサ１２によれば、プルーフマス６０２の上部領域１１２が絶縁領域１１０と第２絶縁領域６０４によって両面から挟み込まれているので、プルーフマス６０２の端部近傍において、上部領域１１２に残留歪の開放に起因する曲げが作用しない。さらに、本実施例の加速度センサ１２では、Ｙ軸方向に関して、可動電極１２２ａ、１２２ｂが第１補強部７０２ａ、７０２ｂと第２補強部７０４ａ、７０４ｂによって両側から支持されている。このような構成とすることによって、可動電極１２２ａ、１２２ｂにおける反りの発生を確実に抑制することができる。

また、本実施例の加速度センサ１２によれば、可動電極１２２ａ、１２２ｂのＺ方向の曲げ剛性、せん断剛性が向上するため、プルーフマス６０２の運動に対する可動電極１２２ａ、１２２ｂの追従性が向上する。プルーフマス６０２が高速で移動する場合でも、可動電極１２２ａ、１２２ｂがプルーフマス６０２の運動に適切に追従することができる。

（第７実施例）
以下では図３１−図３３を参照しながら、第７実施例に係る加速度センサ１４の構造について説明する。本実施例の加速度センサ１４は、第５実施例の加速度センサ１０とほぼ同様の構成を備えている。以下では第５実施例の加速度センサ１０と同様の構成については、同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。

図３１−図３３に示すように、本実施例の加速度センサ１４では、可動電極１２２ａ、１２２ｂのプルーフマス６０２と接していない周縁全体に亘って、補強部８０２ａ、８０２ｂが形成されている。

図３２、図３３に示すように、補強部８０２ａ、８０２ｂは、第４層８０に形成された絶縁補強部８０４ａ、８０４ｂと、第５層９０に形成された上側補強部８０６ａ、８０６ｂを備えている。上側補強部８０６ａ、８０６ｂは絶縁補強部８０４ａ、８０４ｂを介して可動電極１２２ａ、１２２ｂの縁部に固定されている。絶縁補強部８０４ａ、８０４ｂは、プルーフマス６０２の第２絶縁領域６０４と継ぎ目なく一体的に形成されている。上側補強部８０６ａ、８０６ｂは、プルーフマス６０２の第２上部領域６０６と継ぎ目なく一体的に形成されている。

本実施例の加速度センサ１４によれば、プルーフマス６０２の上部領域１１２が絶縁領域１１０と第２絶縁領域６０４によって両面から挟み込まれているので、プルーフマス６０２の端部近傍において、上部領域１１２に残留歪の開放に起因する曲げが作用しない。さらに、本実施例の加速度センサ１４では、Ｙ軸方向に関して、可動電極１２２ａ、１２２ｂが補強部８０２ａ、８０２ｂによって両側から支持されており、さらに、Ｘ軸方向に関して、可動電極１２２ａ、１２２ｂがプルーフマス６０２と補強部８０２ａ、８０２ｂによって両側から支持されている。このような構成とすることによって、可動電極１２２ａ、１２２ｂにおける反りの発生を確実に抑制することができる。

また、本実施例の加速度センサ１４によれば、可動電極１２２ａ、１２２ｂのＺ方向の曲げ剛性、せん断剛性が向上するため、プルーフマス６０２の運動に対する可動電極１２２ａ、１２２ｂの追従性が向上する。プルーフマス６０２が高速で移動する場合でも、可動電極１２２ａ、１２２ｂがプルーフマス６０２の運動に適切に追従することができる。

さらに、本実施例の加速度センサ１４によれば、可動電極１２２ａ、１２２ｂのＸ軸周りのねじり剛性が向上するため、可動電極１２２ａ、１２２ｂの変形を確実に防止することができる。

（第８実施例）
以下では図３４−図３６を参照しながら、第８実施例に係る加速度センサ１６の構造について説明する。本実施例の加速度センサ１６は、第５実施例の加速度センサ１０とほぼ同様の構成を備えている。以下では第５実施例の加速度センサ１０と同様の構成については、同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。

図３４−図３６に示すように、本実施例の加速度センサ１６では、可動電極１２２ａ、１２２ｂの全面に亘って、補強部９０２ａ、９０２ｂが形成されている。

図３５、図３６に示すように、補強部９０２ａ、９０２ｂは、第４層８０に形成された絶縁補強部９０４ａ、９０４ｂと、第５層９０に形成された上側補強部９０６ａ、９０６ｂを備えている。上側補強部９０６ａ、９０６ｂは絶縁補強部９０４ａ、９０４ｂを介して可動電極１２２ａ、１２２ｂに固定されている。図３５に示すように、絶縁補強部９０４ａ、９０４ｂは、プルーフマス６０２の第２絶縁領域６０４と継ぎ目なく一体的に形成されている。上側補強部９０６ａ、９０６ｂは、プルーフマス６０２の第２上部領域６０６と継ぎ目なく一体的に形成されている。

本実施例の加速度センサ１６によれば、プルーフマス６０２の上部領域１１２が絶縁領域１１０と第２絶縁領域６０４によって両面から挟み込まれているので、プルーフマス６０２の端部近傍において、上部領域１１２に残留歪の開放に起因する曲げが作用しない。さらに、本実施例の加速度センサ１６では、可動電極１２２ａ、１２２ｂが全体に亘って補強部９０２ａ、９０２ｂによって支持されている。このような構成とすることによって、可動電極１２２ａ、１２２ｂにおける反りの発生を確実に抑制することができる。

また、本実施例の加速度センサ１６によれば、可動電極１２２ａ、１２２ｂの剛性が向上するため、プルーフマス６０２の運動に対する可動電極１２２ａ、１２２ｂの追従性が向上する。プルーフマス６０２が高速で移動する場合でも、可動電極１２２ａ、１２２ｂがプルーフマス６０２の運動に適切に追従することができる。

（第９実施例）
以下では図３７−図３９を参照しながら、第９実施例に係る加速度センサ１８の構造について説明する。本実施例の加速度センサ１８は、第８実施例の加速度センサ１６とほぼ同様の構成を備えている。以下では第８実施例の加速度センサ１６と同様の構成については、同一の参照符号を付して、詳細な説明を省略する。

図３７、図３８に示すように、本実施例の加速度センサ１８では、プルーフマス９１０の中央部において、第２上部領域６０６と第２絶縁領域６０４が除去されており、露出した上部領域１１２によって第２可動電極９１２が形成されている。また、第２可動電極９１２に対してＺ方向に対向するように、第２固定電極９１４が形成されている。第２固定電極９１４は第５層９０に形成されている。第２固定電極９１４は、第５層９０に形成された支持梁９１６ａ、９１６ｂを介して、枠部６１０の第２導電枠部６０８に固定されている。第２導電枠部６０８には、表面電極９１８が形成されている。表面電極９１８の電位を検出することで、第２固定電極９１４の電位を検出することができる。なお第２固定電極９１４には、直下の第４層８０を犠牲層として選択的に除去するための複数のエッチングホールが形成されている。

図３８に示すように、第２固定電極９１４と第２可動電極９１２は、第４層８０の厚さによって規定される間隔Ｄ２を隔てて、互いに対向して配置されている。これにより、第２固定電極９１４と第２可動電極９１２の間には、間隔Ｄ２に応じた静電容量が構成される。プルーフマス９１０が支持基板１００に対してＺ方向に相対変位すると、第２固定電極９１４と第２可動電極９１２の間の間隔Ｄ２が変化し、それによって第２固定電極９１４と第２可動電極９１２の間の静電容量が変化する。表面電極１３６と表面電極９１８を用いて第２固定電極９１４と第２可動電極９１２の間の静電容量の変化を検出することで、プルーフマス９１０の支持基板１００に対するＺ方向の変位量を算出することができる。Ｚ方向変位検出部１１８ａ、１１８ｂで検出される変位量と組み合わせて評価することで、プルーフマス９１０の支持基板１００に対するＺ方向の変位量をさらに精確に算出することができる。

以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

例えば、上記の実施例では加速度センサを例として本発明のＭＥＭＳデバイスを説明したが、本発明は角速度センサやミラーデバイスなどの各種のＭＥＭＳデバイスにも応用することが出来る。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２，４，６，８，１０，１２，１４，１６，１８ 加速度センサ；５０ 第１層；６０ 第２層；７０ 第３層；８０ 第４層；９０ 第５層；１００ 支持基板；１０２、５０２、６０２、９１０ プルーフマス；１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ、１０４ｄ、９１６ａ、９１６ｂ 支持梁；１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ 支持部；１０８ 下部領域；１１０ 絶縁領域；１１２ 上部領域；１１４ 第１分離溝；１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃ、１１５ｄ 絶縁支持部；１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄ 導電支持部；１１８ａ、１１８ｂ Ｚ方向変位検出部；１２０ａ、１２０ｂ、３２２ａ、３２２ｂ 固定電極；１２２ａ、１２２ｂ、４０２ａ、４０２ｂ 可動電極；１２４ａ、１２４ｂ、３２４ａ、３２４ｂ 第２分離溝；１２６ａ、１２６ｂ 連結部；１２８ａ、１２８ｂ 絶縁連結部；１３０ａ、１３０ｂ 導電連結部；１３２ａ、１３２ｂ、１３８ 貫通電極；１３４ａ、１３４ｂ、１３６、９１８ 表面電極；１４０ａ、１４０ｂ、３０２ａ、３０２ｂ、７０２ａ、７０２ｂ 第１補強部；１４２ａ、１４２ｂ、３１２ａ、３１２ｂ、７０４ａ、７０４ｂ 第２補強部；１４４ａ、１４４ｂ、１５２ａ、１５２ｂ、３０４ａ、３０４ｂ、３１４ａ、３１４ｂ 下側補強部；１４６ａ、１４６ｂ、１５４ａ、１５４ｂ、３０６ａ、３０６ｂ、３１６ａ、３１６ｂ、７０６ａ、７０６ｂ、７１０ａ、７１０ｂ、８０４ａ、８０４ｂ、９０４ａ、９０４ｂ 絶縁補強部；１４８ａ、１４８ｂ、１５６ａ、１５６ｂ、３０８ａ、３０８ｂ、３１８ａ、３１８ｂ、７０８ａ、７０８ｂ、７１２ａ、７１２ｂ、８０６ａ、８０６ｂ、９０６ａ、９０６ｂ 上側補強部；１５０ａ、１５０ｂ、３１０ａ、３１０ｂ 第１電極連結部；１５８ａ、１５８ｂ、３２０ａ、３２０ｂ 第２電極連結部；１７０、６１０ 枠部；１７２ 絶縁枠部；１７４ 導電枠部；２００ ＳＯＩウェハ；４０４ａ、４０４ｂ 分離溝；５０４ 上側絶縁領域；５０６ 上側保護領域；６００ ダブルＳＯＩウェハ；６０４ 第２絶縁領域；６０６ 第２上部領域；６０８ 第２導電枠部；６０９ 第２絶縁枠部；８０２ａ、８０２ｂ、９０２ａ、９０２ｂ 補強部；９１２ 第２可動電極；９１４ 第２固定電極

Claims (7)

1. 基板と、
   第１導電領域に第１絶縁領域を介して第２導電領域が積層されて形成されており、基板に対して相対的に移動可動な可動質量体と、
   基板と可動質量体を連結する弾性支持部材と、
   基板に固定された固定電極と、
   可動質量体に固定されており、固定電極に対向して配置された可動電極と、
   第１導電補強領域に絶縁補強領域を介して第２導電補強領域が積層されて形成されており、可動質量体に固定されており、可動電極を少なくとも両側から支持する補強部材を備えるＭＥＭＳデバイス。
2. 第１導電補強領域が第１導電領域から連続的に形成されており、絶縁補強領域が第１絶縁領域から連続的に形成されており、第２導電補強領域が第２導電領域から連続的に形成されている請求項１のＭＥＭＳデバイス。
3. 可動電極が第２導電領域から連続的に形成されており、
   可動質量体が、第２導電領域に第２絶縁領域を介して第３導電領域がさらに積層されて形成されており、
   第１導電補強領域が第２導電領域から連続的に形成されており、絶縁補強領域が第２絶縁領域から連続的に形成されており、第２導電補強領域が第３導電領域から連続的に形成されている請求項１のＭＥＭＳデバイス。
4. 可動電極と固定電極が可動質量体の積層方向に関して対向している請求項１から３の何れか一項のＭＥＭＳデバイス。
5. 基板と、
   第１導電領域に第１絶縁領域を介して第２導電領域が積層されて形成されており、基板に対して相対的に移動可動な可動質量体と、
   基板と可動質量体を連結する弾性支持部材と、
   基板に固定された固定電極と、
   第２導電領域から連続的に形成されており、固定電極に対向して配置された可動電極を備えており、
   可動質量体が、第２導電領域の第１絶縁領域に接する面の反対側の面に積層されており、第１絶縁領域と略等しい線膨張係数を有する材質の第２絶縁領域を備えているＭＥＭＳデバイス。
6. 可動質量体がさらに、第２絶縁領域に積層された第３導電領域を備える請求項５のＭＥＭＳデバイス。
7. 可動電極と固定電極が可動質量体の積層方向に関して対向している請求項５または６のＭＥＭＳデバイス。

Images