(57)【要約】【課題】ＭＥＭＳセンサによる物理量の検出精度を高める。【解決手段】ＭＥＭＳセンサの製造方法は、支持部と、支持部に一端が結合し支持部よりも薄い梁部と、梁部の他端に結合し梁部よりも厚い錘部と、梁部に設けられ梁部の歪みを検出する歪み検出手段と、を備えるＭＥＭＳセンサの製造方法であって、基板の表面上に膜を積層することによって膜によって構成される歪み検出手段と基板とを含む積層構造体を形成し、第一の通孔が形成されている第一の保護膜を積層構造体の薄膜上に形成し、第一の通孔から露出している積層構造体を貫通するまでエッチングすることによって、梁部の側面と錘部の側面の梁部から離間している部分とを形成し、錘部の側面の梁部から離間している部分を覆い第二の通孔が形成されている第二の保護膜を基板の裏面上に形成し、第二の通孔から露出している基板をエッチングすることによって梁部の厚さを調整するとともに錘部の側面の基板からなる残部を形成する、ことを含む。【選択図】図４Ｃ
2010091350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部と、
前記支持部に一端が結合し前記支持部よりも薄い梁部と、
前記梁部の他端に結合し前記梁部よりも厚い錘部と、
前記梁部に設けられ前記梁部の歪みを検出する歪み検出手段と、
を備えるＭＥＭＳセンサの製造方法であって、
基板の表面上に膜を積層することによって、前記膜により構成される前記歪み検出手段と前記基板とを含む積層構造体を形成し、
第一の通孔が形成されている第一の保護膜を前記積層構造体の前記膜上に形成し、
前記第一の通孔から露出している前記積層構造体を貫通するまでエッチングすることによって、前記梁部の側面と前記錘部の側面の前記梁部から離間している部分とを形成し、
前記錘部の側面の前記梁部から離間している部分を覆い第二の通孔が形成されている第二の保護膜を前記基板の裏面上に形成し、
前記第二の通孔から露出している前記基板をエッチングすることによって前記梁部の厚さを調整するとともに前記錘部の前記側面の前記基板からなる残部を形成する、
ことを含むＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項２】
前記第一の通孔から露出している前記積層構造体を貫通するまでエッチングすることによって、前記錘部の両側に２つづつ結合し長手方向が互いに平行な４つの前記梁部の側面と前記錘部の側面の前記梁部の側面と平行な部分を含み前記梁部から離間している部分を形成する、
ことを含む請求項１に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、錘部に作用する慣性力によって生ずる梁部の変形をピエゾ抵抗素子などで検出することにより、加速度、姿勢（傾斜角）、角速度、振動などを検出するＭＥＭＳセンサが知られている。このようなＭＥＭＳセンサでは、錘部に作用する力に応じて錘部から梁部に作用する力が梁部を変形させるため、加速度、姿勢（傾斜角）、角速度、振幅などの物理量の検出精度は錘部と梁部との位置合わせ精度に依存する。
特許文献１、２には、基板の表裏両側からのエッチングにより錘部と梁部とを形成するＭＥＭＳセンサの製造方法が記載されている。
特許文献３には、梁部に低融点金属体を溶着することによって梁部と錘部とを形成するＭＥＭＳセンサの製造方法が記載されている。
【特許文献１】特開２００７−６１９５６号公報
【特許文献２】特開２００５−６１８４０号公報
【特許文献３】特開平９−８００７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１、２に記載された製造方法では、基板の表裏両側からエッチングすることによって錘部と梁部の形状が形成されるため、表裏両側からエッチングする際に用いる保護膜の位置のずれによって錘部と梁部の位置がずれる。また特許文献３に記載された製造方法では、梁部に低融点金属体を機械的に位置合わせする精度が問題となって錘部と梁部の位置合わせ精度を高くすることが困難であるし、機械的な逐次処理のために製造コストが増大する。
【０００４】
本発明はこれらの問題に鑑みて創作されたものであって、ＭＥＭＳセンサによる物理量の検出精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）上記目的を達成するためのＭＥＭＳセンサの製造方法は、支持部と、支持部に一端が結合し支持部よりも薄い梁部と、梁部の他端に結合し梁部よりも厚い錘部と、梁部に設けられ梁部の歪みを検出する歪み検出手段と、を備えるＭＥＭＳセンサの製造方法であって、基板の表面上に膜を積層することによって膜によって構成される歪み検出手段と基板とを含む積層構造体を形成し、第一の通孔が形成されている第一の保護膜を積層構造体の薄膜上に形成し、第一の通孔から露出している積層構造体を貫通するまでエッチングすることによって、梁部の側面と錘部の側面の梁部から離間している部分とを形成し、錘部の側面の梁部から離間している部分を覆い第二の通孔が形成されている第二の保護膜を基板の裏面上に形成し、第二の通孔から露出している基板をエッチングすることによって梁部の厚さを調整するとともに錘部の側面の基板からなる残部を形成する、ことを含む。
【０００６】
本発明によると、積層構造体の薄膜上に形成した第一の保護膜を用いたエッチングにより梁部の側面と錘部の側面の梁部から離間した部分の側面の全部または一部とが確定するため、錘部と梁部の位置合わせ精度を高めることができる。したがって、本発明によるとＭＥＭＳセンサによる物理量の検出精度を高めることができる。なお、梁部の側面および錘部の側面は、基板の主面に対して垂直な面である。
【０００７】
（２）上記目的を達成するためのＭＥＭＳセンサの製造方法において、第一の通孔から露出している積層構造体を貫通するまでエッチングすることによって、錘部の両側に２つづつ結合し長手方向が互いに平行な４つの梁部の側面と錘部の側面の梁部の側面と平行な部分を含み梁部から離間している部分を形成する、ことを含んでもよい。
【０００８】
錘部の両側に２つづつ結合し長手方向が互いに平行な４つの梁部を備え、それぞれの梁部の歪みを検出することによって３次元運動の物理量を検出するＭＥＭＳセンサでは、梁部の短手方向における錘部の寸法精度がＭＥＭＳセンサによる物理量の検出精度に大きく影響する。本発明によると、第一の保護膜のパターンによって錘部の側面の梁部の側面と平行な部分が確定するため、梁部の短手方向における錘部の寸法精度が高くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。ただし、各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
１．第一実施形態
（構成）
本発明の第一実施形態により製造されるＭＥＭＳセンサであるピエゾ抵抗型の加速度センサを図１に示す。加速度センサ１は互いに直交する３軸の加速度成分を検出するためのＭＥＭＳセンサである。
【００１０】
加速度センサ１は、矩形枠の形態を有する支持部Ｓと、一端が支持部Ｓに結合している片持ち型の梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４と、梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の他端に結合している十文字形の錘部Ｍと歪み検出手段としてのピエゾ抵抗素子４０とを備え、図示しないパッケージに収容される。加速度センサ１を構成しているこれらの構造要素や電気的機能要素は、板状のバルク材料からなる基板１００とシリコン層１０４と絶縁層１０６と配線層１０８とが一体に接合されている積層構造体によって構成されている。
【００１１】
支持部Ｓは梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４を支持するための構造要素である。支持部Ｓの形態は、梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の形態および配置と錘部Ｍの形態および配置とに応じて設計される。支持部Ｓは基板１００とシリコン層１０４と絶縁層１０６とからなる。支持部Ｓは梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に比べて十分厚い基板１００を含む複層構造体である。したがって支持部Ｓは実質的に変形しない。
【００１２】
同一形態を有する梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４のそれぞれの一端は支持部Ｓに結合している。梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４と支持部Ｓとは通孔であるスリットＨ１によって隔てられ、梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４と錘部Ｍとは通孔であるスリットＨ２によって隔てられている。梁部Ｆ１、Ｆ２は支持部Ｓおよび錘部Ｍの長手方向と平行に錘部Ｍを間に挟んで直列的に配列されている。また、梁部Ｆ３、Ｆ４は支持部Ｓおよび錘部Ｍの長手方向と平行に錘部Ｍを間に挟んで直列的に配列されている。梁部Ｆ１、Ｆ３のそれぞれの他端は錘部Ｍの一方の側面に結合し、梁部Ｆ２、Ｆ４のそれぞれの他端は錘部Ｍの他方の側面に結合している。梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４は、シリコン層１０４絶縁層１０６とからなる。
【００１３】
錘部Ｍは、十文字形の底面を有する柱形であって、その重心が梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に接する面から離れて位置する形態を有する。錘部Ｍは梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の長手方向に長く、梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の短手方向に短い。錘部Ｍの側面は、梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の側面と平行な部分Ｍｔと、梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の側面と垂直な残りの部分とで構成されている。錘部Ｍは梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に比べて十分厚い基板１００を含む。したがって、錘部Ｍは支持部Ｓに対して相対的に運動する剛体として振る舞う。
【００１４】
梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の、支持部Ｓとの近接領域と錘部Ｍの近接領域とに合計１２個のピエゾ抵抗素子４０が設けられている。ピエゾ抵抗素子４０は不純物濃度が相対的に低い抵抗部４２と不純物濃度が高い接続抵抗低減部４１とからなる。これらのピエゾ抵抗素子４０はすべて、梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４と支持部Ｓとの境界、あるいは梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４と錘部Ｍとの境界をまたいでいる。ピエゾ抵抗素子４０はシリコン層１０４に形成されている。梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の変形によって生ずる応力の向きは梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の表面と裏面とで逆になる。このため、ピエゾ抵抗素子４０はシリコン層１０４の界面の近くに薄く形成される。ピエゾ抵抗素子４０は４つ１組で１つのブリッジ回路を構成し、各ブリッジ回路から直交する３軸の加速度成分に相当する出力信号が取り出せるように結線される。なお、ピエゾ抵抗素子４０をブリッジ回路として接続するための配線の一部を構成する配線層１０８の線幅が狭くなっている部分は図１Ａにおいて省略されている。
【００１５】
（製造方法）
次に図２から図６に基づいて加速度センサ１の製造方法を説明する。
はじめに立体的な機械構造が形成されていない図２に示す積層構造体Ｗを基板１００の表面に薄膜を積層したり改質したりエッチングする公知の方法によって形成する。例えば、単結晶シリコン（Ｓｉ）からなり厚さ４００〜６２５μｍのベースウエハの表面を熱酸化することによって二酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる厚さ１μｍのエッチストッパ層１０２を形成し、残部からなる厚いシリコン層１０１とエッチストッパ層１０２とからなる基板１００を形成する。ここで基板１００は、基板１００の表面上に積層される薄膜に対して十分厚く、支持部Ｓおよび錘部Ｍの剛性をほぼ支配する程度の厚さの板状のバルク材料からなるものであればよい。そして図２に示す積層構造体Ｗは基板１００の２つの主面の一方である表面側から施す加工によって形成される。例えば、単結晶シリコンからなり厚さ５〜２０μｍの薄いシリコン層１０４となるボンドウェハを基板１００のエッチストッパ層１０２に接合し、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハを得る。次に薄いシリコン層１０４の表面から不純物イオンを注入し、活性化することによりシリコン層１０４にピエゾ抵抗素子４０を形成する。次に絶縁層１０６として、例えば厚さ１μｍの二酸化シリコン、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の膜を熱酸化法や堆積法によってシリコン層１０４の表面に形成する。次に絶縁層１０６の表面にアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ＡｌＳｉ等からなる配線層１０８を形成し、コンタクトホールを介して配線層１０８とピエゾ抵抗素子４０とを接続する。
【００１６】
次に図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示すように積層構造体Ｗの基板１００上に積層された膜の表面上に第一の保護膜Ｒ１を形成する。第一の保護膜Ｒ１は、感光性樹脂であるフォトレジストからなり、図１に示した通孔であるスリットＨ１、Ｈ２を形成するための第一の通孔であるスリットＲＳが形成されている。第一の保護膜Ｒ１の厚さは例えば２μｍとする。
【００１７】
続いて図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃに示すように第一の保護膜Ｒ１のスリットＲＳから露出している積層構造体Ｗを貫通すまでエッチングする。その結果、図１に示す梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の側面全部と錘部Ｍの側面の梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４から離間している部分とが形成される。このとき、錘部Ｍの側面の梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の側面と平行な部分Ｍｔが形成される。具体的には例えば、ＣＨＦ３ガスを用いた反応性イオンエッチングにより二酸化シリコンからなる絶縁層１０６をエッチングする。続いてＣＦ４ガスを用いた反応性イオンエッチングによって単結晶シリコンからなる薄いシリコン層１０４をエッチングする。続いて、ＣＨＦ３ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって基板１００の二酸化シリコンからなるエッチストッパ層１０２をエッチングする。続いてＣ４Ｆ８プラズマを用いたパッシベーションとＳＦ６プラズマを用いたエッチングとを短い間隔で交互に繰り返すボッシュプロセスといわれるＤｅｅｐ−ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によって基板１００の厚いシリコン層１０１をエッチングする。
【００１８】
次に第一の保護膜Ｒ１を除去した後に積層構造体Ｗを犠牲基板９９に一時的に接着し、積層構造体Ｗの基板１００の表面上に図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｅに示すように第二の保護膜Ｒ２を形成する。犠牲基板９９と積層構造体Ｗとはワックス、フォトレジスト、両面粘着シートなどからなる接着手段Ｂを用いて一時的に接着することができる。第二の保護膜Ｒ２は、感光性樹脂であるフォトレジストからなり、梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の厚さをエッチングによって調整するための第二の通孔ＲＴがフォトリソグラフィ技術によって形成されている。第二の保護膜Ｒ２の厚さは例えば６μｍとする。
【００１９】
図４Ｃおよび図４Ｅに示すように第二の保護膜Ｒ２は、第一の保護膜Ｒ１によって形成された錘部Ｍの梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４から離間している部分を覆う寸法に形成する。すなわち第一の保護膜Ｒ１によって形成された錘部Ｍの梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４から離間している部分のうち梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の側面と平行な部分Ｍｔについては、その部分Ｍｔが図４Ｃに示すように覆われるように、錘部Ｍの梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４から離間している部分を覆う第二の保護膜Ｒ２の部分の幅（梁部の短手方向の長さ。図４Ｂ、図４Ｃにおける水平方向）は、錘部Ｍの梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４から離間している部分の幅（梁部の短手方向の長さ）よりも広く設定する。一方、第一の保護膜Ｒ１によって形成された錘部Ｍの梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４から離間している部分のうち梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の側面に対して垂直な部分についても、図４Ｅに示すように第二の保護膜Ｒ２によって完全に覆う。
【００２０】
そして図４Ｃに示すように、錘部Ｍの梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４から離間している部分から梁部の短手方向にはみ出す第二の保護膜Ｒ２の幅Ｄ２は、錘部Ｍと梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４とを隔てるスリットＨ２の幅Ｌ２よりも狭く設定する。すなわち基板１００の梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に重なる部分は第二の保護膜Ｒ２の開口ＲＴから完全に露出させる。また錘部Ｍの梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４から離間している部分からはみ出す第二の保護膜Ｒ２の幅Ｄ２は、図４Ｄに示す第二の保護膜Ｒ２のアライメント公差ＥＹよりも大きく設定する。より具体的には、錘部Ｍの梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４から離間している部分からはみ出す第二の保護膜Ｒ２の幅Ｄ２は、次式を満たす範囲に設定される。
ＥＹ＜Ｄ２＜Ｌ２−ＥＹ
【００２１】
錘部Ｍと梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４とを隔てるスリットＨ２の幅Ｌ２は、例えば５０μｍ〜１００μｍ程度に設定することができ、フォトリソグラフィ技術における保護膜Ｒ２のアライメント公差ＥＹは２μｍ程度の範囲内に収めることができる。したがって、錘部Ｍの梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４から離間している部分からはみ出す第二の保護膜Ｒ２の幅Ｄ２を第二の保護膜Ｒ２のアライメント公差ＥＹより大きく設定し、かつ、錘部Ｍと梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４とを隔てるスリットＨ２の幅Ｌ２よりも狭く設定することは、非常に容易である。すなわち、第二の保護膜Ｒ２のアライメントのずれが最大となる場合であっても図４Ｄに示すように錘部Ｍの梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４から離間している部分のうち梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の側面と平行な部分Ｍｔが第二の保護膜Ｒ２によって覆われ、かつ基板１００の梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に重なる部分が開口ＲＴから完全に露出するような第二の保護膜Ｒ２を形成することは十分可能であるし、容易である。
【００２２】
以上説明したように第二の保護膜Ｒ２を形成することによって、錘部Ｍの側面の梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の側面と平行な部分Ｍｔを第一の保護膜Ｒ１のパターンによって確定させることができる。
【００２３】
次に図５Ａおよび図５Ｂに示すように第二の保護膜Ｒの第二の通孔ＲＴから露出している基板１００をエッチングすることによって基板１００の図１に示す梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４に重なっている部分を除去する。その結果、図１に示す梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の厚さが調整されるとともに、錘部Ｍの側面の基板１００からなる残部Ｍｓが形成される。前述したように、第二の保護膜Ｒ２を用いて基板１００をエッチングするこの工程では、錘部Ｍの側面の梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の側面と平行な部分Ｍｔは変形しない。具体的には例えば、前述したボッシュプロセスによって基板１００の厚いシリコン層１０１の一部を除去し、ＣＨＦ３ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって基板１００のエッチストッパ層１０２の一部を除去する。エッチストッパ層１０２は、緩衝フッ酸または希フッ酸によって等法的にエッチングしても良いし、無水ＨＦとアルコールの混合ガスを用いて気相で等方的にエッチングしても良い。
【００２４】
その後、第二の保護膜Ｒと接着手段Ｂとを除去し、ダイシング等の工程を実施すると図１に示す加速度センサ１が完成する。
【００２５】
以上説明した製造方法によると、第一の保護膜Ｒ１を用いたエッチングにより梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の側面全部と錘部Ｍの側面の梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の側面と平行な部分Ｍｔとが形成されるため、梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４と錘部Ｍとの位置合わせ精度を高めることができる。その結果、加速度センサ１の可動部の形状精度を高めることができる。そして、長手方向が互いに平行な４つの梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の歪みを検出することによって加速度を検出する加速度センサ１において、梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の側面全部と錘部Ｍの側面の梁部Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４の側面と平行な部分Ｍｔとの位置合わせ精度が１つの保護膜Ｒ１を用いた１度のエッチングで高められることは、加速度センサ１の検出精度の向上に大きく寄与する。
【００２６】
２．第二実施形態
本発明の第二実施形態により製造されるＭＥＭＳセンサである６軸のモーションセンサを図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄに示す。モーションセンサ２は互いに直交する３軸の加速度成分と互いに直交する３軸の角速度成分を検出するためのＭＥＭＳセンサを構成するダイである。
【００２７】
モーションセンサ２は、矩形枠の形態を有する支持部Ｓと、固定端が支持部Ｓに結合している片持ち型の梁部Ｆと、梁部Ｆの自由端に結合している錘部Ｍと、ひずみ検出手段としてのピエゾ抵抗素子４０と、ひずみ検出手段または駆動手段としての圧電素子Ｐとを備え、図示しないパッケージに収容される。モーションセンサ２を構成しているこれらの構造要素や電気的機能要素は、板状のバルク材料からなる基板１００とシリコン層１０４と絶縁層１０６と配線層１０８と圧電層１１０と電極層１１２と保護層１１４と配線層１１５が一体に接合されている積層構造体によって構成されている。
【００２８】
支持部Ｓは４つの梁部Ｆを支持するための枠形の構造要素である。支持部Ｓは基板１００と薄いシリコン層１０４と絶縁層１０６と保護層１１４とからなる。支持部Ｓは梁部Ｆに比べて十分厚い基板１００を含む複層構造体である。したがって支持部Ｓは実質的に変形しない。
【００２９】
同一形態を有する４つの梁部Ｆは支持部Ｓの内側において十文字形に配列され、それぞれの一端が支持部Ｓに結合し、それぞれの他端が錘部Ｍに結合している。それぞれの梁部Ｆは薄いシリコン層１０４と絶縁層１０６と保護層１１４とからなる。
【００３０】
錘部Ｍは、梁部Ｆに結合しているほぼ直方体形の中央部の４つの角部にそれぞれ直方体形の部分が結合している形態を有する。錘部Ｍは梁部Ｆに比べて十分厚い基板１００を含む。したがって、錘部Ｍは支持部Ｓに対して相対的に運動する剛体として振る舞う。
【００３１】
錘部Ｍと支持部Ｓと梁部Ｆとは通孔である４つのスリットＨによって隔てられている。
梁部Ｆの支持部Ｓとの近接領域と錘部Ｍとの近接領域とに合計１２個のピエゾ抵抗素子４０が設けられている。ピエゾ抵抗素子４０はシリコン層１０４に形成されている。梁部Ｆの変形によって生ずる応力の向きは梁部Ｆの表面と裏面とで逆になる。このため、ピエゾ抵抗素子４０はシリコン層１０４の界面の近くに薄く形成される。ピエゾ抵抗素子４０は４つ１組で１つのブリッジ回路を構成し、各ブリッジ回路から直交する３軸の加速度成分に相当する出力信号が取り出せるように結線される。
【００３２】
圧電素子Ｐは、薄いシリコン層１０４の表面上に設けられる。圧電素子Ｐは、電極として機能する配線層１０８と電極層１１２との間に圧電層１１０が挟まれた構造を有する。複数の圧電素子Ｐの一部は、梁部Ｆを歪ませることによって錘部Ｍを周回運動させる駆動手段として機能し、残部は角速度に伴うコリオリ力によって生ずる梁部Ｆの歪みを検出する検出手段として機能する。
【００３３】
（製造方法）
図７から図１０に基づいてモーションセンサ２の製造方法を説明する。
はじめに立体的な機械構造が形成されていない図７に示す積層構造体Ｗを基板１００の表面に薄膜を積層したり改質したりエッチングする公知の方法によって形成する。例えば、第一実施形態と同様にして基板１００、薄いシリコン層１０４、絶縁層１０６を形成し、ピエゾ抵抗素子４０を形成した後に、厚さ０．１μｍの白金（Ｐｔ）からなる配線層１０８を絶縁層１０６の表面全体に形成する。次に、配線層１０８の表面全体に厚さ３μｍのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）からなる圧電層１１０をスパッタ法またはゾルゲル法によって形成する。次に圧電層１１０の表面全体に白金からなる厚さ０．１μｍの電極層１１２を形成する。その後、３種類の保護膜を用いて電極層１１２、圧電層１１０、配線層１０８を順にエッチングする。次に感光性ポリイミドからなる厚さ１０μｍの保護層１１４を形成し、露光・現像によってコンタクトホールを形成する。次にコンタクトホールから露出している配線層１０８および電極層１１２に接続するアルミニウム（Ａｌ）からなる厚さ０．５μｍの配線層１１８を形成する。次に配線層１１８をエッチングによりパターニングすると、図８に示す積層構造体Ｗが得られる。
【００３４】
次に図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃに示すように積層構造体Ｗの基板１００上に積層された膜の表面上に第一の保護膜Ｒ１を形成する。第一の保護膜Ｒ１は、感光性樹脂であるフォトレジストからなり、図６に示した通孔であるスリットＨを形成するための第一の通孔であるスリットＲＳが形成されている。第一の保護膜Ｒ１の厚さは例えば６μｍとする。
【００３５】
続いて、第一の実施形態と同様に、第一の保護膜Ｒ１のスリットＲＳから露出している積層構造体Ｗを貫通するまでエッチングする。
【００３６】
次に図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃに示すように、積層構造体Ｗを接着手段Ｂを用いて犠牲基板９９に仮接着し、積層構造体Ｗの基板１００の表面上に第二の保護膜Ｒ２を形成する。第二の保護膜Ｒ２は、感光性樹脂であるフォトレジストからなり、梁部Ｆの厚さをエッチングによって調整するための第二の通孔ＲＴがフォトリソグラフィ技術によって形成されている。第二の保護膜Ｒ２の厚さは例えば６μｍとする。第一実施形態と同様に、錘部Ｍの側面の梁部Ｆから離間している部分を覆うように、第二の保護膜Ｒ２の形状と寸法は設定される。
【００３７】
次に図１０Ａ、図１０Ｂに示すように、第一実施形態と同様に、第二の保護膜Ｒの第二の通孔ＲＴから露出している基板１００をエッチングすることによって基板１００の梁部Ｆに重なっている部分を除去し、梁部Ｆの厚さを調整するとともに錘部Ｍの側面の基板１００からなる残部Ｍｓを形成する。その結果、図６に示す梁部Ｆと錘部Ｍとが完成する。
【００３８】
本実施形態においても、第一の保護膜Ｒ１を用いたエッチングにより梁部Ｆの側面全部と錘部Ｍの側面の梁部Ｆから離間した部分の全部又は一部とが形成されるため、梁部Ｆと錘部Ｍとの位置合わせ精度を高めることができる。
【００３９】
３．他の実施形態
尚、本発明の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記実施形態で示した材質や寸法や成膜方法やパターン転写方法はあくまで例示であるし、当業者であれば自明である工程の追加や削除や工程順序の入れ替えについては説明が省略されている。たとえば本発明は、振動センサ等の他のＭＥＭＳセンサに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】本発明の第一実施形態にかかる平面図。
【図１Ｂ】図１Ａに示すＢＢ線に対応する断面図。
【図１Ｃ】図１Ａに示すＣＣ線に対応する断面図。
【図１Ｄ】図１Ａに示すＤＤ線に対応する断面図。
【図２】図１Ａに示すＢＢ線に対応する工程断面図。
【図３Ａ】図１Ａに示すＢＢ線に対応する工程断面図。
【図３Ｂ】図１Ａに示すＤＤ線に対応する工程断面図。
【図３Ｃ】図３Ａおよび図３Ｂに対応する工程にかかる平面図。
【図４Ａ】図１Ａに示すＢＢ線に対応する工程断面図。
【図４Ｂ】図１Ａに示すＤＤ線に対応する工程断面図。
【図４Ｃ】図４Ｂに示す４Ｃ部分の拡大図。
【図４Ｄ】図４Ｂに示す４Ｃ部分の拡大図。
【図４Ｅ】図４Ａおよび図４Ｂに対応する工程にかかる平面図。
【図５Ａ】図１Ａに示すＢＢ線に対応する工程断面図。
【図５Ｂ】図１Ａに示すＤＤ線に対応する工程断面図。
【図６Ａ】本発明の第二実施形態にかかる平面図。
【図６Ｂ】図６Ａに示すＢＢ線に対応する断面図。
【図６Ｃ】図６Ａに示すＣＣ線に対応する断面図。
【図６Ｄ】本発明の第二実施形態にかかる底面図。
【図７】図６Ａに示すＢＢ線に対応する工程断面図。
【図８Ａ】図６Ａに示すＢＢ線に対応する工程断面図。
【図８Ｂ】図６Ａに示すＣＣ線に対応する工程断面図。
【図８Ｃ】図６Ａおよび図６Ｂに対応する工程にかかる平面図。
【図９Ａ】図６Ａに示すＢＢ線に対応する工程断面図。
【図９Ｂ】図６Ａに示すＣＣ線に対応する工程断面図。
【図９Ｃ】図９Ａおよび図９Ｂに対応する工程にかかる平面図。
【図１０Ａ】図６Ａに示すＢＢ線に対応する工程断面図。
【図１０Ｂ】図６Ａに示すＣＣ線に対応する工程断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１：加速度センサ、２：モーションセンサ、４０：ピエゾ抵抗素子、４１：接続抵抗低減部、４２：抵抗部、９９：犠牲基板、１００：基板、１０１：シリコン層、１０２：エッチストッパ層、１０４：シリコン層、１０６：絶縁層、１０８：配線層、１１０：圧電層、１１２：電極層、１１４：保護層、１１５：配線層、１１８：配線層、Ｂ：接着手段、Ｆ：梁部、Ｈ：スリット、Ｍ：錘部、Ｐ：圧電素子、Ｒ１：第一の保護膜、Ｒ２：第二の保護膜、ＲＳ：スリット、ＲＴ：通孔、Ｓ：支持部、Ｗ：積層構造体
【図１Ａ】
2010091350.tif 000003
【図１Ｂ】
2010091350.tif 000004
【図１Ｃ】
2010091350.tif 000005
【図１Ｄ】
2010091350.tif 000006
【図２】
2010091350.tif 000007
【図３Ａ】
2010091350.tif 000008
【図３Ｂ】
2010091350.tif 000009
【図３Ｃ】
2010091350.tif 000010
【図４Ａ】
2010091350.tif 000011
【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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