(57)【要約】【課題】櫛歯のような複雑な構造を採用しなくても、可動部と駆動部の対向面積を広く確保することができる機能素子を提供する。【解決手段】本発明の機能素子１は、可動部５と、可動部５を静電力により動作させる駆動部６と、駆動部６を支持する支持部７とを備え、可動部５、駆動部６及び支持部７は、第１導電層１１と第２導電層１２との間に絶縁層１３が設けられた基板２を用いて構成されている。駆動部６は、第１導電層１１、第２導電層１２及び絶縁層１３により形成されるとともに、導電層同士を導通させるコンタクト部１７を有する。可動部５は、駆動部６の内側にこれと電気的に分離された状態で、第１導電層１１、第２導電層１２及び絶縁層１３により形成されている。支持部７は、駆動部６の外側にこれと電気的に分離された状態で、第１導電層１１、第２導電層１２及び絶縁層１３により形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動部と、
前記可動部を静電力により動作させる駆動部と、
前記駆動部を支持する支持部とを備え、
前記可動部、前記駆動部及び前記支持部は、第１導電層と第２導電層との間に絶縁層が設けられた基板を用いて構成され、
前記駆動部は、前記第１導電層、前記第２導電層及び前記絶縁層により形成されるとともに、当該第１導電層と第２導電層とを導通させるコンタクト部を有し、
前記可動部は、前記駆動部の内側に当該駆動部と電気的に分離された状態で、前記第１導電層、前記第２導電層及び前記絶縁層により形成され、
前記支持部は、前記駆動部の外側に当該駆動部と電気的に分離された状態で、前記第１導電層、前記第２導電層及び前記絶縁層により形成されている
機能素子。
【請求項２】
前記基板としてＳＯＩ基板を用いてなる
請求項１記載の機能素子。
【請求項３】
前記駆動部は、前記第１導電層により形成される第１電極と前記第２導電層により形成される第２電極とを有する駆動電極を備え、前記第１電極の一部を、前記絶縁層を介して前記支持部に乗り上げた構造としてなる
請求項１又は２記載の機能素子。
【請求項４】
前記支持部は、前記第１導電層により形成される第１支持部と前記第２導電層により形成される第２支持部とを有し、前記第１支持部の一部を、前記絶縁層を介して前記駆動部に乗り上げた構造としてなる
請求項１又は２記載の機能素子。
【請求項５】
前記可動部は、平行平板の一方の電極を構成する部分を有し、
前記駆動部は、前記平行平板の他方の電極を構成する部分を有し、
前記平行平板の各電極部分は、前記第１導電層及び前記第２導電層により形成されている
請求項１記載の機能素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能素子に関する。詳しくは、静電駆動型の機能素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な技術分野において、マイクロマシニング技術により形成される微小構造を有する機能素子の応用化が図られている。この機能素子に関して、例えば、光通信技術の分野では、光反射機能を有する微小なマイクロミラー素子が注目されている。また、センシングの技術分野では、加速度検出機能を有する微小な加速度センサや、角速度検出機能を有する微小な角速度センサなどが注目されている。
【０００３】
このうち、例えば、角速度を検出する方法の一つとして、振動する物体に加わるコリオリ力を検出する方法がある。この検出原理を利用した角速度センサとしては、例えば、主な構成要素として、フレームと、振動質量体と、検出質量体とを有するものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００４】
一般に、加速度センサや角速度センサなどに用いられる機能素子として、静電駆動型の機能素子が知られている（例えば、特許文献２を参照）。この種の機能素子は、可動部と駆動部と支持部とを有し、駆動部に電圧を印加した際に、駆動部と可動部の間に生じる静電力により、可動部を動作させる仕組みになっている。そして、可動部の動作中に加わるコリオリ力による変位を、可動部と検出電極の間の静電容量の変化によって検出する仕組みになっている。
【０００５】
これまで機能素子のセンサ感度を向上させる技術が種々提案されている。その中の一つとして、例えば、対になる二つの櫛歯電極を用いて可動部と駆動部を構成し、それらの櫛歯電極を噛み合うように配置した櫛歯型静電駆動機構がある（例えば、特許文献３を参照）。この機構では、二つの櫛歯電極の一方を可動部、他方を駆動部として、当該駆動部に電圧を印加したときに、二つの櫛歯電極の間に生じる静電力が、可動部を動作（例えば、振動）させる駆動力となる。櫛歯型静電駆動機構を採用した場合は、可動部と駆動部の対向面積が櫛歯の噛み合わせ部分で広く確保される。このため、可動部と駆動部の間の静電容量が増大し、より大きな駆動力が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２２０１２５号公報
【特許文献２】特開平３−９４１６８号公報
【特許文献３】特開平１１−１３２７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の櫛歯型静電駆動機構を採用した場合は、可動部と駆動部が構造的に複雑になる。また、従来においては、基板上に形成された薄膜（導電膜）をパターニングして可動部と駆動部を形成している。このため、櫛歯構造の採用により可動部と駆動部の対向面積を広く確保したとしても、電圧の印加によって静電力を発生させる部分が薄膜部分に限られてしまい、十分に大きな駆動力が得られていない。
【０００８】
本発明は、静電駆動型の機能素子において、櫛歯のような複雑な構造を採用しなくても、可動部と駆動部の対向面積を広く確保することができる機能素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、可動部と、前記可動部を静電力により動作させる駆動部と、前記駆動部を支持する支持部とを備え、前記可動部、前記駆動部及び前記支持部は、第１導電層と第２導電層との間に絶縁層が設けられた基板を用いて構成され、前記駆動部は、前記第１導電層、前記第２導電層及び前記絶縁層により形成されるとともに、当該第１導電層と第２導電層とを導通させるコンタクト部を有し、前記可動部は、前記駆動部の内側に当該駆動部と電気的に分離された状態で、前記第１導電層、前記第２導電層及び前記絶縁層により形成され、前記支持部は、前記駆動部の外側に当該駆動部と電気的に分離された状態で、前記第１導電層、前記第２導電層及び前記絶縁層により形成されている機能素子に係るものである。
【００１０】
請求項１に記載の発明においては、駆動部と支持部を構造的に分離して、可動部と駆動部をそれぞれ第１導電層、第２導電層及び絶縁層により形成しているため、第１導電層（又は第２導電層）だけで可動部と駆動部を形成する場合に比較して、可動部と駆動部の対向面積が広くなる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の機能素子において、基板としてＳＯＩ基板を用いたものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明においては、ＳＯＩ基板の表裏に存在するシリコン層の厚みで第１導電層と第２導電層の厚みが規定される。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の機能素子において、前記駆動部は、前記第１導電層により形成される第１電極と前記第２導電層により形成される第２電極とを有する駆動電極を備え、前記第１電極の一部を、前記絶縁層を介して前記支持部に乗り上げた構造としたものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２記載の機能素子において、前記支持部は、前記第１導電層により形成される第１支持部と前記第２導電層により形成される第２支持部とを有し、前記第１支持部の一部を、前記絶縁層を介して前記駆動部に乗り上げた構造としたものである。
【００１５】
請求項３，４に記載の発明においては、駆動部と支持部との間に絶縁層を介在させた状態で、駆動部が支持部により支持される。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１記載の機能素子において、前記可動部は、平行平板の一方の電極を構成する部分を有し、前記駆動部は、前記平行平板の他方の電極を構成する部分を有し、前記平行平板の各電極部分は、前記第１導電層及び前記第２導電層により形成されたものである。
【００１７】
請求項５に記載の発明においては、駆動部によって可動部を動作させる場合に、可動部に対して基板厚み方向全体に静電力が作用するようになる。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、静電駆動型の機能素子において、櫛歯のような複雑な構造を採用しなくても、可動部と駆動部の対向面積を広く確保することができる。また、可動部と駆動部の対向面積が広くなることで、より大きな静電力を発生させることができる。このため、当該機能素子を慣性センサ等として用いる場合に、ノイズの少ない検出信号を得ることが可能となる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、基板にＳＯＩ基板を用いることにより、可動部、駆動部及び支持部の各部の厚み寸法を精度良く規定することができる。
【００２０】
請求項３，４に記載の発明によれば、駆動部と支持部を電気的に分離した状態で、支持部に駆動部を支持させることができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、駆動部が発生する静電力により可動部をバランス良く動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態に係る機能素子の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る機能素子の構成を示す分解断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る機能素子の主要部の構成を示す平面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ′断面図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ′断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る機能素子の製造方法の説明図（その１）である。
【図７】本発明の実施の形態に係る機能素子の製造方法の説明図（その２）である。
【図８】本発明の実施の形態に係る機能素子の製造方法の説明図（その３）である。
【図９】本発明の実施の形態に係る機能素子の動作を説明する図である。
【図１０】駆動部で第１導電層の部分だけしか電圧が印加されない場合の動作状態を示す図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る機能素子の構成を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本発明の技術的範囲は以下に記述する実施の形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
【００２４】
本発明の実施の形態については、以下の順序で説明する。
１．機能素子の構成
２．機能素子の製造方法
３．機能素子の動作
【００２５】
＜１．機能素子の構成＞
図１は本発明の実施の形態に係る機能素子の構成を示す断面図であり、図２は当該機能素子の構成を示す分解断面図である。また、図３は本発明の実施の形態に係る機能素子の主要部の構成を示す平面図である。なお、ここでは機能素子の一例として慣性センサ（加速度センサ、角速度センサなどを含む）を想定しているが、本発明はこれに限らず、例えば、可動部を動かして素子の機能を発現させるようなアクチュエーターなどにも適用可能である。
【００２６】
機能素子１は、大きくは、中間基板２と、上部基板３と、下部基板４とを用いて構成されている。中間基板２は、上部基板３と下部基板４の間に配置されている。中間基板２は、例えば、ＳＯＩ(Silicon On Insulator)基板を用いて構成されている。上部基板３と下部基板４は、例えば、シリコン基板やガラス基板などを用いて構成されている。各々の基板２，３，４は、平面視矩形（本書で記述する矩形とは、長方形、正方形の両方を含む）に形成されている。
【００２７】
中間基板２は、第１導電層１１と第２導電層１２との間に絶縁層１３が設けられた基板構造を有している。第１導電層１１は、第２導電層１２よりも薄く、かつ絶縁層１３よりも厚く形成されている。図３は中間基板２の平面図を示している。また、図４は図３のＡ−Ａ′断面図を示し、図５は図３のＢ−Ｂ′断面図を示している。
【００２８】
（中間基板の構成）
中間基板２は、機能素子１を構成する主要な要素として、可動部５と、駆動部６と、支持部７とを有している。可動部５は、駆動部６の内側に配置され、支持部７は、駆動部６の外側に配置されている。可動部５は、中間基板２の中心部に配置され、支持部７は、中間基板２の外周部に配置されている。駆動部６は、可動部５と支持部７の間に配置されている。
【００２９】
（可動部の構成）
可動部５は、基板厚み方向（図１の上下方向）で上部基板３と下部基板４との間に浮遊した状態で配置されている。可動部５は、振動子８と、４つの梁部９と、可動枠部１０とを有している。可動部５は、上記の第１導電層１１、第２導電層１２及び絶縁層１３により形成されている。さらに詳述すると、振動子８は、上記の第１導電層１１、第２導電層１２及び絶縁層１３により形成されている。梁部９は、上記に第１導電層１１により形成されている。可動枠部１０は、上記の第１導電層１１、第２導電層１２及び絶縁層１３により形成されている。
【００３０】
振動子８は、平面視矩形のブロック状に形成されている。振動子８は、それ自身が変位する変位電極となるもので、中間基板２の中心部に配置されている。梁部９は、ビーム状形成されている。梁部９は、振動子８の外形部を規定する４つの辺部と、これに対応する可動枠部１０の４つの辺部との間に架け渡されている。４つの梁部９は、全体に十字形に配置されている。梁部９が延在する方向（十字の方向）では、可動部５と駆動部６との間に両者を分離する空隙Ｇ１が介在し、かつ駆動部６と支持部７との間にも両者を分離する空隙Ｇ２が介在している。また、各々の梁部９は、振動子８の各辺部の中央部とこれに対応する可動枠部１０の各辺の中央部とを接続する状態で設けられている。４つの梁部９は、それぞれ弾性を有するもので、振動子８を変位可能な状態で４方向から弾性的に支持している。
【００３１】
可動枠部１０は、平面視矩形のフレーム状（環状）に形成されている。可動枠部１０の内側には、上述した４つの梁部９を介して振動子８が配置されている。可動枠部１０の４つのコーナー部分には、それぞれ対角線方向に突出する状態で突起部２５が設けられている。各々の突起部２５には、基板の各辺に沿う２方向から２つのバネ部２６が接続されている。各々のバネ部２６の一端は支持部７に接続されている。これにより、可動部５は、可動枠部１０のコーナー部分を合計８つのバネ部２６に吊られた状態で、各々のバネ部２６の弾性により、支持部７によって変位可能に支持（弾性的に支持）されている。各々の突起部２５とバネ部２６は、いずれも可動部５の一構成要素となるもので、上記の第１導電層１１により形成されている。また、可動枠部１０の各辺部には引き出し電極２７が一つずつ設けられている。
【００３２】
（駆動部の構成）
駆動部６は、上記の第１導電層１１、第２導電層１２及び絶縁層１３により形成されている。駆動部６は、４つの独立した駆動電極１４を有している。さらに詳述すると、駆動電極１４は、可動部５の可動枠部１０の４つの辺部に１：１の関係で対応するように４つ設けられている。また、各々の駆動電極１４は、上記の第１導電層１１により形成された第１電極１５と、上記の第２導電層１２により形成された第２電極１６とを有し、これらの電極１５，１６をコンタクト部１７で導通させた構造になっている。また、第１電極１５の一部１５Ａは、上記の絶縁層１３を介して支持部７の上に乗り上げた構造になっている。このため、駆動部６は支持部７により支持されている。また、駆動部５と支持部７は電気的に分離（絶縁）されている。
【００３３】
各々の駆動電極１４には、その長手方向の両側に、それぞれ上記のコンタクト部１７につながる引き出し電極１８が設けられている。第１電極１５及び第２電極１６は、中間基板２の基板面に沿う方向で、それぞれ可動部５の可動枠部１０に対向する状態で配置されている。駆動部６と可動部５は空隙（Ｇ１を含む）の介在により電気的に分離されている。また、駆動部６の内側面と可動部５の外側面は、平行平板を構成するように近接して対向する状態に配置されている。さらに詳述すると、可動部５の可動枠部１０は、平行平板の一方の電極を構成する部分（導体）に相当し、駆動部６の駆動電極１４は、平行平板の他方の電極を構成する部分（導体）に相当するものとなっている。
【００３４】
（支持部の構成）
支持部７は、可動部５と駆動部６を囲むように、それらの外側に平面視矩形の環状に形成されている。支持部７は、上記の第１導電層１１、第２導電層１２及び絶縁層１３により構成されている。さらに詳述すると、支持部７は、第１導電層１１により形成された第１支持部７１と、第２導電層１２により形成された第２支持部７２とを有し、これらの支持部７１，７２の間に絶縁層１３が介在した構造になっている。支持部７の各辺の一部７Ａは、第１導電層１１を島状に孤立させた形態で形成され、そこに引き出し電極１９が形成されている。また、支持部７の各辺部には、当該辺部の長さ方向で引き出し電極１９から距離を隔てた位置に、引き出し電極２０が形成されている。これらの引き出し電極１９，２０は、可動部５を吊っている二つのバネ部２６から等距離を隔てた位置に設けられている。また、支持部７の引き出し電極２０は、当該支持部７内で第１導電層１１と第２導電層１２を電気的に接続するコンタクト部２４につながっている。
【００３５】
（上部基板の構成）
上部基板３は、中間基板２よりもやや大きい外形寸法を有している。上部基板３の下面には、第１接続電極２１と第２接続電極２２と検出電極２３とが設けられている。第１接続電極２１は、上記の中間基板２に形成されている引き出し電極１９，２０に電気的かつ機械的に接続されるものである。第２接続電極２２は、上記の中間基板２に形成されている引き出し電極１８に電気的かつ機械的に接続されるものである。検出電極２３は、上記の中間基板２に変位電極として形成されている振動子８に対して、基板厚み方向で対向（対面）する状態に配置されるものである。
【００３６】
第１接続電極２１は、中間基板２に形成されている可動部５と支持部７を同一かつ一定の電位、即ちグランド電位に維持するために設けられたものである。第２接続電極２２は、中間基板２に形成されている駆動部６に、可動部５を動作させるための電圧（駆動電圧）を印加するために設けられたものである。検出電極２３は、可動部５に形成されている振動子８の変位を検出するために設けられたものである。検出電極２３を用いた振動子８の変位は、当該振動子８の変位に伴う、振動子（変位電極）８と検出電極（固定電極）２３との間の静電容量の変化を、電気的な信号（検出信号）として検出電極２３から取り出すことで検出される。
【００３７】
（下部基板の構成）
下部基板４は、上部基板３との間に中間基板２を介在させた状態で、上部基板３と対向する状態に配置されている。下部基板４は、上部基板３との間に、中間基板２の駆動部６と支持部７を同時に挟み込んだ状態で、それらを支持（挟持）している。このため、中間基板２の駆動部６と支持部７の下面は、それぞれ下部基板４の上面に接触した状態に配置されている。これに対して、可動部５の下面は、下部基板４の上面から浮いた状態（非接触状態）に配置されている。
【００３８】
＜２．機能素子の製造方法＞
図６〜図８は本発明の実施の形態に係る機能素子の製造方法を説明する図である。なお、図６〜図８は、上記図２のＡ−Ａ′断面位置での製造途中の素子構造を示している。
【００３９】
まず、図６（Ａ）に示すように、第１導電層１１と第２導電層１２と絶縁層１３の３層構造からなる中間基板２を用意する。中間基板２０としてはＳＯＩ基板を用いることができる。ＳＯＩ基板は、シリコン基板上に酸化シリコン（ＳｉＯ2）層を介してシリコン層を形成した構造の基板である。上記の第１導電層１１と第２導電層１２は、ＳＯＩ基板のシリコン中に不純物（例えば、ボロン、リン、ヒ素など）を導入することで形成される。その場合、第１導電層１１と第２導電層１２は、それぞれ不純物の導入によってシリコン導電層となる。中間基板２にＳＯＩ基板を用いた場合は、上述した梁部９の厚みを精度良く形成することができる。
【００４０】
次に、図６（Ｂ）に示すように、第１導電層１１の上にフォトリソグラフィー法によって図示しないレジストマスクを形成し、このレジストマスクを用いて第１導電層１１をウェットエッチングすることにより、第１導電層１１に凹部３１，３２を形成する。凹部３１，３２の深さ（エッチング量）は、第１導電膜１１の厚さよりも小とする。凹部３１は、可動部５が形成される領域に合わせて、中間基板２の中央部に平面視矩形に形成される。凹部３１の底面は、可動部５の上面を形成するものとなる。このため、凹部３１の深さは、可動部５を構成する振動子８や梁部９、可動枠部１０の厚みを規定するものとなる。凹部３２は、駆動部６と支持部７が形成される領域に合わせて、凹部３１の周囲にこれを囲むように平面視矩形の環状に形成される。凹部３２の底面は、上述した引き出し電極１８，１９，２０が形成される面となる。
【００４１】
次に、図６（Ｃ）に示すように、第１導電層１１の凹部３２の形成領域内に複数のコンタクトホールＣＨを設ける。各々のコンタクトホールＣＨは、第１導電層１１と絶縁層１３を貫通する状態で形成される。このため、各々のコンタクトホールＣＨの底面には、第２導電層１２が露出した状態となる。コンタクトホールＣＨの形成は、例えば、エッチング法によって行なうことができる。
【００４２】
次に、図６（Ｄ）に示すように、各々のコンタクトホールＣＨの内面を被覆する状態で金属膜を成膜するとともに、当該金属膜をパターニングすることにより、上記のコンタクト部１７，２４と引き出し電極１８，１９，２０を形成する。成膜に使用する金属の種類は、第１導電層１１と第２導電層１２を電気的に接続できるものであればよい。例えば、Au/Ti、Au/Cr、Al/Ti、AlSi/Ti、AlSiCu/Ti、Cu/Tiなど、異種金属を積層した構造の積層膜が挙げられる。
【００４３】
次に、図７（Ａ）に示すように、第１導電層１１側からＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を行なうことにより、上記図３に示す可動部５と駆動部６と支持部７の平面形状に合わせて、第１導電層１１をパターニングする。その際、可動部５と駆動部６の境界部分に上記の空隙Ｇ１を形成し、駆動部６と支持部７の境界部分に上記の空隙Ｇ２を形成する。各々の空隙Ｇ１，Ｇ２は、電気的な絶縁状態を維持する寸法で形成される。このため、第１導電層１１は、可動部５と駆動部６の間で空隙Ｇ１により電気的に分離され、かつ、駆動部６と支持部７の間で空隙Ｇ２により電気的に分離された状態となる。また、第１導電層１１は、可動部５と支持部７がバネ部２６を介して電気的に接続された状態となる。
【００４４】
次に、図７（Ｂ）に示すように、第２導電層１２側からＲＩＥを行なうことにより、第２導電層１２の下面に凹部３３を形成する。凹部３３は、可動部５が形成される領域に合わせて、中間基板２の中央部に平面視矩形に形成される。凹部３３は、可動部５を基板厚み方向に動作（変位）させるための空間（換言すると、上部基板３と下部基板４の間に可動部５を浮遊状態に配置するための空間）として形成される。
【００４５】
次に、図７（Ｃ）に示すように、第２導電層１２側からＲＩＥを行なうことにより、上記図３に示す可動部５と駆動部６と支持部７の平面形状に合わせて、第２導電層１２をパターニングする。その際、可動部５が形成される領域では、振動子８と可動枠部１０の平面形状に合わせて第２導電層１２をエッチングする。また、可動部５と駆動部６の境界部分に空隙Ｇ３を形成し、駆動部６と支持部７の境界部分に空隙Ｇ４を形成する。空隙Ｇ３は、平面的に見て、上記の空隙Ｇ１と重なる位置（同位置）に形成される。空隙Ｇ４は、上記の空隙Ｇ２よりも内側に形成される。このため、駆動部６の駆動電極１４を構成する第１電極１５の一部１５Ａが、支持部７の絶縁層１３の上に乗り上がった状態となる。また、各々の空隙Ｇ３，Ｇ４は、電気的な絶縁状態を維持する寸法で形成される。このため、第２導電層１２は、可動部５と駆動部６の間で空隙Ｇ３により電気的に分離され、かつ、駆動部６と支持部７の間で空隙Ｇ４により電気的に分離された状態となる。
【００４６】
なお、ここでは一例として、第１導電層１１側からＲＩＥを行なった後、第２導電層１２側からＲＩＥを行なうものとしたが、これと反対に、第２導電層１２側からＲＩＥを行なった後、第１導電層１１側からＲＩＥを行なうようにしてもよい。
【００４７】
また、第１導電層１１や第２導電層１２のパターニングに適用するＲＩＥとしては、絶縁層１３を形成する酸化シリコンに対して腐食性がなく、シリコンに対して腐食性を有するエッチング方法を採用することが望ましい。このエッチング方法を採用すれば、絶縁層１３をエッチングのストッパー層として機能させることができる。このため、第１導電層１１や第２導電層１２だけを選択的にエッチングすることが可能となる。
【００４８】
次に、図８（Ａ）に示すように、絶縁層１３の一部をエッチングによって除去する。このとき除去される絶縁層１３は、振動子８と可動枠部１０との間に介在している絶縁層１３や、可動部５と駆動部６との間に介在している絶縁層１３、さらには駆動部６と支持部７の間で空隙Ｇ４の部分に面している絶縁層１３が含まれる。以上で、中間基板２の加工が完了となる。
【００４９】
次に、図８（Ｂ）に示すように、加工済みの中間基板２の上面に上部基板３を接合する。このとき、駆動部６と支持部７の最上面は、それぞれ上部基板３の下面に接触した状態となる。また、上部基板３には、中間基板２と接合する前に、例えば、金属膜の成膜（スパッタリング等）とパターニング（エッチング等）により予め接続電極２１，２２及び検出電極２３を形成しておく。このうち、接続電極２１，２２は、基板同士の接合によって、中間基板２の引き出し電極１８，１９，２０に電気的かつ機械的に接続される。上部基板３の接合方法としては、例えば、陽極接合、溶融接合、常温接合、金属接合などを用いることができる。
【００５０】
次に、図８（Ｃ）に示すように、中間基板２の下面に下部基板４を接合する。このとき、駆動部６と支持部７の最下面は、それぞれ下部基板４の上面に接触した状態となる。下部基板４の接合方法としては、上述した上部基板３の場合と同様の方法を用いることができる。なお、ここでは加工済みの中間基板２に上部基板３を接合した後に下部基板４を接合するものとしたが、これと逆に、中間基板２に下部基板４を接合した後に上部基板３を接合してもよい。
【００５１】
＜３．機能素子の動作＞
ここで、上記の製造方法により得られる機能素子１を慣性センサとして動作させる場合について説明する。まず、上部基板３の第１接続電極２１や中間基板２の引き出し電極１９，２０を通して、可動部５と支持部７をグランド電位に維持する。これにより、駆動部６を除いて、中間基板２の導電体部分がすべて同電位（グランド電位）になる。この状態で、上部基板３の第２接続電極２２や中間基板２の引き出し電極１８を通して、駆動部６のいずれかの駆動電極１４に正又は負の駆動電圧を印加する。そうすると、可動部５の可動枠部１０と駆動部６の駆動電極１４との間に電位差が生じる。このため、可動部５と駆動部６の対向部分に静電力が発生し、この静電力を受けて可動部５が動作する。
【００５２】
その際、駆動部６の駆動電極１４は、第１導電膜１１からなる第１電極１５と第２導電膜１２からなる第２電極１６とを有し、これらの電極１５，１６全体に駆動電圧が印加される。一方、可動部５の可動枠部１０は、第１導電膜１１と第２導電膜１２とによって形成されている。このため、駆動部６の駆動電極１４に駆動電圧を印加することで発生する静電力は、第１導電膜１１と第２導電膜１２を含めた可動部５の基板厚み方向全体に駆動力として作用する。したがって、駆動部６の駆動電極１４に駆動電圧を印加すると、図９に示すように、当該駆動電極１４に近づく方向で可動部５が基板面方向（水平方向）に移動する。
【００５３】
このため、例えば、相対向する２つの駆動電極１４に交互に駆動電圧を印加した場合は、基板面方向において、当該２つの駆動電極１４に交互に接離するように可動部１５を往復動作させることができる。また、４つの駆動電極１４に順番に繰り返し駆動電圧を印加した場合は、基板面方向において、中間基板２の中央部で円を描くように可動部１５を動作させることができる。また、こうして基板面方向に可動部１５を動作させると、それと垂直な方向にコリオリ力が作用する。このため、コリオリ力の作用で可動部５（特に、振動子８）を基板厚み方向に振動させることができる。この場合、可動部５の振動子８は、第１導電層１１と第２導電層１２を含んだ厚みで形成されているため、第１導電層１１だけで振動子８を形成する場合に比較して、振動子８の重さが重くなる。振動子８の重さは信号強度と比例する。このため、振動子８の重さが重くなる分だけ、信号強度が大きい（換言すると、ノイズの影響が少ない）検出信号を検出電極２３から取り出すことができる。
【００５４】
ちなみに、駆動電極１４の上層（第１導電層１１）だけしか駆動電圧が印加されない場合は、第１導電層１１の厚み部分だけに駆動力（静電力）が作用するため、可動部５の上層側が静電力で引き込まれる。このため、可動部５の振動振幅が小さくなる上、図１０に示すように、基板厚み方向全体に力が加わらないため、可動部５全体が傾いてバランスを欠いた動きになる。こうしたバランスの悪さは、検出電極２３から取り出される検出信号にノイズとして付加される。このため、検出分解能を落とす要因となる。また、可動部５の構成として、振動子８や可動枠部１０を第１導電層１１だけで形成した場合は、上記バランスの悪さが解消されるものの、得られる検出信号が小さくなるデメリットがある。
【００５５】
これに対して、本発明の実施の形態に係る機能素子１では、中間基板２の駆動部６で基板厚み方向全体に駆動電圧が印加され、これによって発生する静電力により可動部５がバランス良く動作する。このため、大きな信号出力を伴った、ノイズの少ない検出信号を得ることができる。
【００５６】
なお、上記実施の形態においては、駆動部６の駆動電極１４を構成する第１電極１５の一部１５Ａを、支持部７の絶縁層１３の上に乗り上げるかたちで、支持部７により駆動部６を支持する構造を採用したが、本発明はこれに限らない。例えば、図１１に示すように、第１導電層１１によって形成される第１支持部７１の一部７１Ａを駆動部６側に延在し、その延在部分を駆動部６の絶縁層１３の上に乗り上げるかたちで、支持部７により駆動部６を支持する構造を採用してもよい。いずれの構造を採用した場合でも、駆動部６と支持部７は、絶縁層１３の介在によって電気的に分離された状態となる。
【符号の説明】
【００５７】
１…機能素子、２…中間基板、３…上部基板、４…下部基板、５…可動部、６…駆動部、７…支持部、８…振動子、９…梁部、１０…可動枠部、１１…第１導電層、１２…第２導電層、１３…絶縁層、１４…駆動電極、１５…第１電極、１６…第２電極、１７…コンタクト部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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