(57)【要約】【課題】付属部をより大きくして感度を向上させることができる加速度センサ素子を提供することにある。【解決手段】加速度センサ素子１は、開口部１３が形成された固定部３と、開口部１３内に配置される重り部７と、一方端が重り部７に連結され、他方端が固定部３に連結される梁部５と、梁部５に設けられ、梁部５の変形に伴って抵抗値が変化する抵抗素子９とを有する。重り部７は、梁部５の一方端が連結される主部１５と、主部１５に連結され、梁部５の一方端（主部１５側の端部）よりも他方端側へ突出する付属部１７とを有する。付属部１７は、開口部１３の開口方向の一方側（第１主面Ｓａ側）へ開口する第１溝部２５によって梁部５と隔てられ、梁部５よりも開口方向の他方側（第２主面Ｓｂ側）へ厚い基部１９を有する。また、付属部１７は、梁部５よりも第２主面Ｓｂ側の位置にて基部１９から梁部５側へ張り出した張出部２１を有する。【選択図】図３
2010197307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部が形成された固定部と、
前記開口部内に配置される重り部と、
一方端が前記重り部に連結され、他方端が前記固定部に連結される梁部と、
前記梁部に設けられ、前記梁部の変形に伴って抵抗値が変化する抵抗素子と、
を有し、
前記重り部は、
前記梁部の前記一方端が連結される主部と、
前記主部に連結され、前記梁部の前記一方端よりも前記他方端側へ突出する付属部と、
を有し、
前記付属部は、
前記開口部の開口方向の一方側へ開口する第１溝部によって前記梁部と隔てられ、且つ前記梁部の厚みよりも前記開口方向の他方側への厚みが大きい基部と、
前記梁部よりも前記開口方向の前記他方側の位置にて前記基部から前記梁部側へ張り出した張出部と、
を有する
加速度センサ素子。
【請求項２】
前記付属部は、前記梁部の側方両側にそれぞれ設けられており、
前記張出部同士は、前記梁部に対して前記開口方向の前記他方側に位置し、前記開口方向の前記他方側に開口する第２溝部によって互いに隔てられている
請求項１に記載の加速度センサ素子。
【請求項３】
前記開口方向に見て前記張出部と前記梁部との間に所定の間隔が設けられている
請求項２に記載の加速度センサ素子。
【請求項４】
前記開口方向の前記一方側から前記他方側へ順に積層された半導体層、絶縁層及び支持層を有し、
前記固定部、前記主部及び前記基部は、前記半導体層、前記絶縁層及び前記支持層により構成され、
前記梁部は、前記半導体層により構成され、
前記張出部は、前記支持層により、若しくは、前記支持層及び前記絶縁層により構成され、
前記張出部の前記開口方向の前記一方側の面と、前記梁部の前記開口方向の前記他方側の面との前記開口方向における距離は、前記絶縁層の厚さ以下である
請求項３に記載の加速度センサ素子。
【請求項５】
前記張出部は、前記開口方向の前記一方側の面と前記梁部側の面との稜部が丸みを帯びている
請求項２〜４のいずれか１項に記載の加速度センサ素子。
【請求項６】
前記付属部は、前記梁部の側方両側にそれぞれ設けられており、
前記張出部同士は連結されている
請求項１に記載の加速度センサ素子。
【請求項７】
前記開口方向の前記一方側から前記他方側へ順に積層された半導体層、絶縁層及び支持層を有し、
前記固定部、前記主部及び前記基部は、前記半導体層、前記絶縁層及び前記支持層により構成され、
前記梁部は、前記半導体層により構成され、
前記張出部は、前記支持層により、若しくは、前記支持層及び前記絶縁層により構成され、
前記張出部の前記開口方向の前記一方側の面と、前記梁部の前記開口方向の前記他方側の面との前記開口方向における距離は、前記絶縁層の厚さと同等である
請求項６に記載の加速度センサ素子。
【請求項８】
固定部と、
重り部と、
一方端が前記重り部に連結され、他方端が前記固定部に連結される梁部と、
前記梁部に設けられ、前記梁部の変形に伴って抵抗値が変化する抵抗素子と、
を有し、
前記重り部は、
前記梁部の前記一方端が連結される主部と、
前記主部に連結され、前記梁部の前記一方端よりも前記他方端側へ突出する付属部と、
を有し、
前記付属部は、
前記梁部に直交する所定方向の一方側へ開口する第１溝部によって前記梁部と隔てられ、前記梁部よりも前記所定方向の他方側へ厚い基部と、
前記梁部よりも前記所定方向の前記他方側の位置にて前記基部から前記梁部側へ張り出した張出部と、
を有する
加速度センサ素子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の加速度センサ素子と、
前記加速度センサ素子の出力信号を信号処理するＩＣチップと
を有する加速度センサ装置。
【請求項１０】
半導体基板に対して加工を行い、前記半導体基板の一方主面から他方主面に貫通する開口部が形成された固定部と、前記開口部内に配置される重り部と、一方端が前記重り部に連結され、他方端が前記固定部に連結される梁部と、前記梁部に設けられ、前記梁部の変形に伴って抵抗値が変化する抵抗素子と、を有し、前記重り部が、前記梁部の前記一方端が連結される主部と、前記主部に連結され、前記梁部の前記一方端よりも前記他方端側へ突出する、前記梁部の側方両側に設けられた２つの付属部と、を有する加速度センサ素子を製造する方法であって、
前記一方主面に対して前記半導体基板の厚さ方向の所定位置までエッチングを行い、前記梁部の側方と、前記２つの付属部の前記一方主面側の部分とを隔てる２つの第１溝部を形成する工程と、
前記他方主面に対して前記所定位置までエッチングを行い、前記梁部の前記他方主面側に位置し、前記２つの付属部同士を隔てる第２溝部を形成する工程と、
を有し、
前記第２溝部の幅は、前記梁部の幅以上且つ前記２つの付属部の前記一方主面側の部分間の距離よりも小さい
加速度センサ素子の製造方法。
【請求項１１】
半導体基板に対して加工を行い、前記半導体基板の一方主面から他方主面に貫通する開口部が形成された固定部と、前記開口部内に配置される重り部と、一方端が前記重り部に連結され、他方端が前記固定部に連結される梁部と、前記梁部に設けられ、前記梁部の変形に伴って抵抗値が変化する抵抗素子と、を有し、前記重り部が、前記梁部の前記一方端が連結される主部と、前記主部に連結され、前記梁部の前記一方端よりも前記他方端側へ突出する付属部と、を有する加速度センサ素子を製造する方法であって、
前記一方主面を構成する半導体層と、前記他方主面を構成する支持層と、前記半導体層と前記支持層との間に配置された絶縁層とを有する前記半導体基板を準備する工程と、
前記一方主面側から前記半導体層に対してエッチングを行い、前記梁部の側方と、前記付属部の前記一方主面側の部分とを隔てる２つの第１溝部を形成する工程と、
前記一方主面側から前記絶縁層に対してウェットエッチングを行い、前記２つの第１溝部の底部並びに当該２つの底部の間の絶縁層を除去して前記梁部を形成する工程と、
を有する加速度センサ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサ素子、加速度センサ装置及び加速度センサ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピエゾ抵抗効果を利用して加速度を検出する加速度センサ素子が知られている（例えば、特許文献１）。図１２は、特許文献１等に記載された加速度センサ素子５０１の斜視図である。図１３は、図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における断面図である。
【０００３】
加速度センサ素子５０１は、固定部３と、一端が固定部３に支持される梁部５と、梁部５の他端に支持される重り部５０７と、梁部５に設けられた抵抗素子９とを有している。加速度センサ素子５０１に加速度に比例した外力が加えられると、重り部５０７が固定部３に対して変位するとともに梁部５に曲げ変形が生じる。そして、梁部５とともに曲げ変形が生じた抵抗素子９の抵抗値の変化を検出することにより、加速度が検出される。
【０００４】
加速度センサ素子５０１では、重り部５０７を大きくするほど、重り部５０７が重くなって加速度に対する梁部５の撓みが大きくなり、加速度の検出感度が高くなる。そこで、重り部５０７は、いわゆるクローバー型に形成されている。すなわち、重り部５０７は、梁部５に固定される主部１５と、主部１５から固定部３側に突出する複数の付属部５１７とを有している。これにより、重り部５０７の体積が大きくなり、加速度センサ素子５０１は、感度が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１７２７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
付属部５１７を大きくすると、付属部５１７と梁部５とを隔てる第１溝部２５等が細くなる。しかし、第１溝部２５を細くすることには制限がある。例えば、半導体基板をエッチングして第１溝部２５を形成することにより、付属部５１７や梁部５を形成する場合には、第１溝部２５の幅を、エッチングを行うのに必要な幅未満にすることはできない。また、溝部を極限的に細くすることができる溝部の形成方法が存在したとしても、第１溝部２５を細くし過ぎると、重り部５０７が固定部３に対して揺動したときに、付属部５１７が梁部５に接触してしまう。以上のとおり、第１溝部２５を細くすることには限界があり、その結果、付属部５１７を十分に大きくすることができない。
【０００７】
本発明の目的は、付属部をより大きくして感度を向上させることができる加速度センサ素子、加速度センサ装置及び加速度センサ素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の観点の加速度センサ素子は、開口部が形成された固定部と、前記開口部内に配置される重り部と、一方端が前記重り部に連結され、他方端が前記固定部に連結される梁部と、前記梁部に設けられ、前記梁部の変形に伴って抵抗値が変化する抵抗素子と、を有し、前記重り部は、前記梁部の前記一方端が連結される主部と、前記主部に連結され、前記梁部の前記一方端よりも前記他方端側へ突出する付属部と、を有し、前記付属部は、前記開口部の開口方向の一方側へ開口する第１溝部によって前記梁部と隔てられ、前記梁部よりも前記開口方向の他方側へ厚い基部と、前記梁部よりも前記開口方向の前記他方側の位置にて前記基部から前記梁部側へ張り出した張出部と、を有する。
【０００９】
好適には、前記付属部は、前記梁部の側方両側にそれぞれ設けられており、前記張出部同士は、前記梁部に対して前記開口方向の前記他方側に位置し、前記開口方向の前記他方側に開口する第２溝部によって互いに隔てられている。
【００１０】
好適には、前記開口方向に見て前記張出部と前記梁部との間に所定の間隔が設けられている。
【００１１】
好適には、前記開口方向の前記一方側から前記他方側へ順に積層された半導体層、絶縁層及び支持層を有し、前記固定部、前記主部及び前記基部は、前記半導体層、前記絶縁層及び前記支持層により構成され、前記梁部は、前記半導体層により構成され、前記張出部は、前記支持層により、若しくは、前記支持層及び前記絶縁層により構成され、前記張出部の前記開口方向の前記一方側の面と、前記梁部の前記開口方向の前記他方側の面との前記開口方向における距離は、前記絶縁層の厚さ以下である。
【００１２】
好適には、前記張出部は、前記開口方向の前記一方側の面と前記梁部側の面との稜部が丸みを帯びている。
【００１３】
好適には、前記付属部は、前記梁部の側方両側にそれぞれ設けられており、前記張出部同士は連結されている。
【００１４】
好適には、前記開口方向の前記一方側から前記他方側へ順に積層された半導体層、絶縁層及び支持層を有し、前記固定部、前記主部及び前記基部は、前記半導体層、前記絶縁層及び前記支持層により構成され、前記梁部は、前記半導体層により構成され、前記張出部は、前記支持層により、若しくは、前記支持層及び前記絶縁層により構成され、前記張出部の前記開口方向の前記一方側の面と、前記梁部の前記開口方向の前記他方側の面との前記開口方向における距離は、前記絶縁層の厚さと同等である。
【００１５】
本発明の第２の観点の加速度センサ素子は、固定部と、重り部と、一方端が前記重り部に連結され、他方端が前記固定部に連結される梁部と、前記梁部に設けられ、前記梁部の変形に伴って抵抗値が変化する抵抗素子と、を有し、前記重り部は、前記梁部の前記一方端が連結される主部と、前記主部に連結され、前記梁部の前記一方端よりも前記他方端側へ突出する付属部と、を有し、前記付属部は、前記梁部に直交する所定方向の一方側へ開口する第１溝部によって前記梁部と隔てられ、前記梁部よりも前記所定方向の他方側へ厚い基部と、前記梁部よりも前記所定方向の前記他方側の位置にて前記基部から前記梁部側へ張り出した張出部と、を有する。
【００１６】
本発明の第３の観点の加速度センサ装置は、上記いずれかに記載の加速度センサ素子と、前記加速度センサ素子の出力信号を信号処理するＩＣチップとを有する。
【００１７】
本発明の第４の観点の加速度センサ素子の製造方法は、半導体基板に対して加工を行い、前記半導体基板の一方主面から他方主面に貫通する開口部が形成された固定部と、前記開口部内に配置される重り部と、一方端が前記重り部に連結され、他方端が前記固定部に連結される梁部と、前記梁部に設けられ、前記梁部の変形に伴って抵抗値が変化する抵抗素子と、を有し、前記重り部が、前記梁部の前記一方端が連結される主部と、前記主部に連結され、前記梁部の前記一方端よりも前記他方端側へ突出する、前記梁部の側方両側に設けられた２つの付属部と、を有する加速度センサ素子を製造する方法であって、前記一方主面に対して前記半導体基板の厚さ方向の所定位置までエッチングを行い、前記梁部の側方と、前記２つの付属部の前記一方主面側の部分とを隔てる２つの第１溝部を形成する工程と、前記他方主面に対して前記所定位置までエッチングを行い、前記梁部の前記他方主面側に位置し、前記２つの付属部同士を隔てる第２溝部を形成する工程と、を有し、前記第２溝部の幅は、前記梁部の幅以上且つ前記２つの付属部の前記一方主面側の部分間の距離よりも小さい。
【００１８】
本発明の第５の観点の加速度センサ素子の製造方法は、半導体基板に対して加工を行い、前記半導体基板の一方主面から他方主面に貫通する開口部が形成された固定部と、前記開口部内に配置される重り部と、一方端が前記重り部に連結され、他方端が前記固定部に連結される梁部と、前記梁部に設けられ、前記梁部の変形に伴って抵抗値が変化する抵抗素子と、を有し、前記重り部が、前記梁部の前記一方端が連結される主部と、前記主部に連結され、前記梁部の前記一方端よりも前記他方端側へ突出する付属部と、を有する加速度センサ素子を製造する方法であって、前記一方主面を構成する半導体層と、前記他方主面を構成する支持層と、前記半導体層と前記支持層との間に配置された絶縁層とを有する前記半導体基板を準備する工程と、前記一方主面側から前記半導体層に対してエッチングを行い、前記梁部の側方と、前記付属部の前記一方主面側の部分とを隔てる２つの第１溝部を形成する工程と、前記一方主面側から前記絶縁層に対してウェットエッチングを行い、前記２つの第１溝部の底部並びに当該２つの底部の間の絶縁層を除去して前記梁部を形成する工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、付属部をより大きくして感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る加速度センサ素子の斜視図。
【図２】図１の加速度センサ素子の平面図。
【図３】図２のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線乃至ＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線における断面図。
【図４】図３（ａ）の領域ＩＶの拡大図。
【図５】図１のセンサ素子の製造方法を説明する断面図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る加速度センサ素子の斜視図。
【図７】図６の加速度センサ素子の平面図。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図。
【図９】図６のセンサ素子の製造方法を説明する断面図。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る加速度センサ装置の構成を示す断面図。
【図１１】本発明の変形例を示す断面図。
【図１２】従来の加速度センサ素子の斜視図。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に図面を参照して、本発明に係る加速度センサ素子、加速度センサ装置及び加速度センサ素子の製造方法の実施の形態を説明する。なお、以下の実施の形態で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率は現実のものとは必ずしも一致していない。
【００２２】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は、第１の実施形態に係る加速度センサ素子１を第１主面Ｓａから見た斜視図である。図１（ｂ）は、センサ素子１を第１主面Ｓａの背面側（第２主面Ｓｂ側）から見た斜視図である。なお、以下では、第１主面Ｓａの平面視を単に平面視ということがある。
【００２３】
センサ素子１は、例えば、ピエゾ抵抗効果を利用した三次元加速度センサ素子として構成されている。すなわち、センサ素子１は、３次元直交座標系における、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸方向の加速度を検出可能に構成されている。
【００２４】
センサ素子１は、センサ素子１に加えられた加速度をセンサ素子１の変形に変換するために、固定部３と、重り部７と、重り部７を固定部３に対して揺動可能に支持する梁部５（図１（ａ））とを有している。また、センサ素子１は、梁部５の変形を電気的変化に変換して出力するために、梁部５の変形に伴って抵抗値が変化する抵抗素子９（図１（ａ））と、抵抗素子９に接続され、端子として機能する電極パッド１１（図１（ａ））とを有している。
【００２５】
固定部３には、重り部７が配置される開口部１３が形成されている。より具体的には、例えば、固定部３は、平面視において概ね略正方形の枠状に形成され、開口部１３は、概ね正方形に形成されている。固定部３の平面視における一辺の長さは、例えば、０．８ｍｍ〜３．０ｍｍである。固定部３の平面視における各辺の幅は、例えば０．１ｍｍ〜１．８ｍｍである。固定部３の厚み（開口部１３の開口方向における大きさ）は、例えば、０．２ｍｍ〜０．６２５ｍｍである。
【００２６】
梁部５は、一端が重り部７に連結され、他端が固定部３に連結されることにより、重り部７を固定部３に対して揺動可能に支持している。梁部５は、例えば、Ｘ軸方向において重り部７を挟んで２本、Ｙ軸方向において重り部７を挟んで２本、合計４本設けられている。各梁部５は、開口部１３の開口方向の一方側（第１主面Ｓａ側）において設けられている。より具体的には、梁部５は、第１主面Ｓａ側の面が固定部３の第１主面Ｓａ側の面と面一になるように設けられている。また、梁部５の厚さ（開口部１３の開口方向における大きさ）は、固定部３の厚さよりも小さい。梁部５の長さは、例えば、０．１ｍｍ〜０．８ｍｍである。梁部５の平面視における幅は、例えば、０．０１ｍｍ〜０．２ｍｍである。梁部５の厚さは、例えば、５μｍ〜２０μｍである。
【００２７】
重り部７は、いわゆるクローバー型の重り部により構成されている。すなわち、重り部７は、梁部５に連結された主部１５と、主部１５の外周に連結された複数（本実施形態では４つを例示）の付属部１７とを有している。
【００２８】
主部１５は、例えば、平面視において概ね正方形の直方体状（立方体含む）に形成されている。また、主部１５は、例えば、固定部３の厚さ（開口部１３の開口方向における大きさ）と同等の厚さを有し、第１主面Ｓａ側の面及び第２主面Ｓｂ側の面は、それぞれ固定部３の第１主面Ｓａ側の面及び第２主面Ｓｂ側の面と同一平面に収まる。主部１５の平面視における一辺の長さは、例えば、０．２５ｍｍ〜０．５ｍｍである。また、主部１５の厚みは、例えば、０．２ｍｍ〜０．６２５ｍｍである。
【００２９】
付属部１７は、主部１５の平面視における４隅にそれぞれ連結されている。付属部１７は、梁部５の主部１５側の端部よりも梁部５の固定部３側の端部側へ突出している。このように付属部１７が主部１５から突出することにより、梁部５が長く形成されつつ、重り部７の体積が大きくなる。付属部１７の詳細については後述する。
【００３０】
抵抗素子９は、変形に伴って抵抗値が変化するピエゾ抵抗である。抵抗素子９は、各計測方向の加速度を検出するために、適宜な位置に適宜な数で設けられる。例えば、Ｘ軸方向の加速度を検出するために、Ｘ軸方向に延びる２本の梁部５それぞれに抵抗素子９が２個ずつ設けられる。そして、その４個の抵抗素子はブリッジ回路を構成するように、第１主面Ｓａに設けられた不図示の配線により互いに接続される。ブリッジ回路の出力電圧は、梁部５の変形に伴う抵抗素子９の抵抗値の変化により変化する。なお、図１等では、２軸方向に対応する抵抗素子９のみを例示している。
【００３１】
電極パッド１１は、固定部３の第１主面Ｓａに設けられている。電極パッド１１は、第１主面Ｓａに形成された不図示の配線を介して、抵抗素子９を含むブリッジ回路と接続されている。抵抗素子９を含むブリッジ回路は、電極パッド１１を介して、電圧の印加がなされ、また、出力電圧を加速度センサ素子１の外部へ出力する。
【００３２】
なお、特に図示しないが、固定部３、梁部５及び重り部７の連結部分、並びに、主部１５、基部１９及び張出部２１の連結部分においては、応力集中が生じないように、適宜な大きさの丸みが付与されてよい。
【００３３】
図２は、加速度センサ素子１の平面図である。図３（ａ）、図３（ｂ）及び図３（ｃ）は、それぞれ、図２のＩＩＩａ−ＩＩＩａ線、ＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線及びＩＩＩｃ−ＩＩＩｃ線における断面図である。なお、各図において電極パッド１１は省略する。
【００３４】
図１から図３に示すように、付属部１７は、直方体において、第１主面Ｓａ側且つ梁部５側の角部が切り欠かれた形状に形成されている。換言すれば、付属部１７は、主部１５の厚さと同等の厚さを有する基部１９と、第２主面Ｓｂ側において基部１９から梁部５側へ張り出した張出部２１とを有している。なお、図３（ａ）において、１点鎖線Ｌ１は、張出部２１と基部１９との境界を示し、図３（ｂ）において、１点鎖線Ｌ１は、張出部２１と主部１５との境界を示している。
【００３５】
基部１９は、平面視において概ね正方形の直方体状（立方体含む）に形成されている。換言すれば、基部１９は、開口部１３の開口方向に直交する断面形状が、第１主面Ｓａから第２主面Ｓｂに亘って一定になるように形成されている。基部１９の厚さは、上述のように、主部１５と同等であり、また、基部１９の第１主面Ｓａ側の面及び第２主面Ｓｂ側の面は、主部１５の第１主面Ｓａ側の面及び第２主面Ｓｂ側の面と面一となっている。基部１９の平面視における一辺の長さは例えば０．１ｍｍ〜０．４ｍｍである。
【００３６】
基部１９は、平面視において、梁部５や固定部３と一定の幅の溝部を介して離間するように形成されている。例えば、基部１９は、第１主面Ｓａ側に開口する第１溝部２５（図１（ａ）、図２、図３（ａ））を介して梁部５と隔てられている。
【００３７】
第１溝部２５の幅Ｗ１（図２、図３（ａ））は、基部１９を大きくしてセンサ素子１の感度を向上する観点からは、できるだけ小さいことが好ましい。第１溝部２５の最小幅は、例えば、後述するように第１溝部２５がエッチングによって形成される場合、エッチングに必要な幅によって規定され、４０〜５０μｍである。
【００３８】
張出部２１は、各付属部１７において、隣接する２本の梁部５に対応して２つずつ設けられている。各張出部２１は、例えば、各面が基部１９の各面に平行な直方体状に形成されている。張出部２１は、梁部５よりも第２主面Ｓｂ側において基部１９から張り出しており、張出部２１の第１主面Ｓａ側の面は、梁部５の第２主面Ｓｂ側の面よりも第２主面Ｓｂ側に位置している。張出部２１は、第１主面Ｓａ側を除いては、できるだけ広い範囲において基部１９から突出するように形成されている。すなわち、張出部２１の第２主面Ｓｂ側の面は、基部１９の第２主面Ｓｂ側の面と面一となっており、また、平面視において、張出部２１は基部１９の梁部５に対向する辺に亘って延びている。
【００３９】
梁部５を挟んで互いに隣接する張出部２１同士は、第２主面Ｓｂ側に開口する第２溝部２７（図１（ｂ）及び図３（ａ））を介して互いに隔離されている。第２溝部２７の幅Ｗ２（図２及び図３（ａ））は、張出部２１を大きくしてセンサ素子１の感度を向上する観点からは、できるだけ小さいことが好ましい。なお、幅Ｗ２は張出部２１間の距離であり、また、張出部２１は基部１９から梁部５側に張り出している部分であるから、当然に、幅Ｗ２は、基部１９間の距離Ｗ４（図２及び図３（ａ））よりも小さい。
【００４０】
平面視において、張出部２１と梁部５との間には所定の間隔Ｗ３（図２及び図３（ａ））が設けられている。所定の間隔Ｗ３は、例えば、センサ素子１に要求される計測可能な最大加速度が、センサ素子１に加えられたときにおける、重り部７の変位と同等以上に設定されている。なお、張出部２１は、基部１９から梁部５側に張り出した部分であるから、間隔Ｗ３は、基部１９と梁部５との距離である、第１溝部２５の幅Ｗ１よりも小さい。間隔Ｗ３は、例えば、１０μｍ程度である。
【００４１】
なお、上述の第２溝部２７の幅Ｗ２は、梁部５の幅と間隔Ｗ３によって規定される。すなわち、梁部５の幅と間隔Ｗ３が決定されれば、幅Ｗ２は、梁部５の幅と２つの間隔Ｗ３の和として算出される。梁部５の幅は、センサ素子１に要求される最大加速度、計測精度、梁部５の材質、重り部７の概略の質量等を考慮して適宜に設定される。
【００４２】
図３に示すように、センサ素子１は、例えば、半導体基板２９に加工が施されることにより構成されている。半導体基板２９は、例えば、ＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板である。半導体基板２９は、第１主面Ｓａ側から順に、半導体層３１、絶縁層３３及び支持層３５が積層されて構成されている。
【００４３】
なお、半導体基板２９、半導体層３１、絶縁層３３及び支持層３５、並びに、第１主面Ｓａ及び第２主面Ｓｂは、加工前と加工後とで形状が異なるが、形状が変化するごとに異なる符号を付すと、却って説明が煩雑になることから、加工前と加工後とで共通の符号を用いる。
【００４４】
半導体層３１及び支持層３５は、例えばシリコンにより形成されている。絶縁層３３は、例えばＳｉＯ２により形成されている。半導体層３１の厚さは、例えば、５μｍ〜２０μｍである。絶縁層３３の厚さは、例えば、０．１μｍ〜５μｍである。支持層３５の厚さは、例えば、０．２〜０．６ｍｍである。
【００４５】
固定部３、主部１５及び基部１９は、半導体層３１、絶縁層３３及び支持層３５により構成されている。梁部５は、半導体層３１により構成されている。張出部２１は、支持層３５により構成されている。
【００４６】
梁部５は、半導体層３１のみにより構成され、また、固定部３等よりも薄く形成されることにより、固定部３等に比較して曲げ剛性が小さい。すなわち、梁部５は、可撓性を有している。
【００４７】
梁部５は半導体層３１のみにより構成され、張出部２１は支持層３５のみにより構成されている。従って、図３（ａ）に示すように、張出部２１の第１主面Ｓａ側の面と、梁部５の第２主面Ｓｂ側の面との、開口部１３の開口方向における距離Ｈ（図３（ａ））は、絶縁層３３の厚みと同等である。
【００４８】
図４は、図３（ａ）の領域ＩＶの拡大図である。張出部２１は、第１主面Ｓａ側の面と、梁部５側の面との稜部２１ａが丸みを帯びるように形成されている。当該丸みは、適宜な大きさに形成される。例えば、丸みの第１主面Ｓａ側の面若しくは梁部５側の面に沿う方向の長さは数μｍである。
【００４９】
（センサ素子１の製造方法）
図５は、センサ素子１の製造方法を説明する断面図である。当該断面図は、図３（ａ）に対応する位置における断面図である。なお、図５の半導体基板２９において、梁部５や重り部７等のセンサ素子１の各部になるべき個所には、理解を容易にするために、各部の符号を（  ）内に示すことがある。センサ素子１は、上述のように、半導体基板２９に対する加工により形成される。
【００５０】
図５（ａ）に示すように、半導体基板２９の加工では、まず、抵抗素子９の形成が行われる。具体的には、半導体層３１にイオン注入法により不純物を注入することでピエゾ抵抗からなる抵抗素子９が形成される。不純物としては、半導体基板２９としてｎ型のＳＯＩ基板を用いた場合にはＢ（ボロン）が例示でき、半導体基板２９としてｐ型のＳＯＩ基板を用いた場合にはＰ（リン）、Ａｓ（ヒ素）などが例示できる。
【００５１】
抵抗素子９の形成後、半導体層３１には、不図示の配線及び電極パッド１１が形成される。これらは、金属スパッター、ＣＶＤ、蒸着などによりアルミなどの金属材料を成膜した後、成膜した金属材料をドライエッチング、ウェットエッチングなどによりパターニングすることにより形成される。
【００５２】
次に、第１主面Ｓａ及び第２主面Ｓｂに対してエッチングを行うことにより、固定部３、梁部５及び重り部７を形成する。エッチングは、ウェットエッチングでもよいし、ドライエッチングでもよい。好適には、エッチングは、誘導結合型プラズマ反応性イオンエッチング（Inductively Coupled Plasma Reactive Ion Etching:ICP-RIE）である。
【００５３】
具体的には、まず、図５（ｂ）に示すように、第１主面Ｓａに対するエッチングが行われる。このエッチングでは、固定部３、梁部５、主部１５及び基部１９を互いに隔てる溝部に対応する領域において半導体層３１が除去される。この際、絶縁層３３は、半導体層３１のエッチングに対するストッパとして機能する。さらに、半導体層３１の除去後は、その半導体層３１を除去した領域において、絶縁層３３が除去される。なお、第１主面Ｓａに対するエッチングにより形成される溝部には、第１溝部２５が含まれる。
【００５４】
次に、図５（ｃ）に示すように、第２主面Ｓｂに対するエッチングが行われる。このエッチングでは、固定部３、主部１５、基部１９及び張出部２１を互いに隔てる溝部に対応する領域において支持層３５が除去される。この際、絶縁層３３は、支持層３５のエッチングに対するストッパとして機能する。ただし、絶縁層３３は、第１主面Ｓａに対するエッチングによっても除去されているから、ストッパとして機能するのは、梁部５と重なる部分のみである。支持層３５の除去後は、絶縁層３３の梁部５と重なる部分が除去される。なお、この第２主面Ｓｂに対するエッチングにより形成される溝部には、第２溝部２７が含まれる。
【００５５】
張出部２１の稜部２１ａの丸みは、適宜な方法により形成されてよい。例えば、第２溝部２７を形成するためのＩＣＰ−ＲＩＥをボッシュプロセスにより行い、丸みを付ける部分までエッチングを行った段階で、通常より高圧条件（例えば、１．１〜１．８倍の圧力）のイオンエッチングに切りかえることによって、張出部２１の稜部２１ａに丸みを形成することができる。なお、丸みは、第１溝部２５及び第２溝部２７を形成する際に、エッチングの特性上必然的に生じるものであってもよい。
【００５６】
以上の実施形態によれば、加速度センサ素子１は、開口部１３が形成された固定部３と、開口部１３内に配置される重り部７と、一方端が重り部７に連結され、他方端が固定部３に連結される梁部５と、梁部５に設けられ、梁部５の変形に伴って抵抗値が変化する抵抗素子９とを有する。重り部７は、梁部５の一方端が連結される主部１５と、主部１５に連結され、梁部５の一方端（主部１５側の端部）よりも他方端側へ突出する付属部１７とを有する。付属部１７は、開口部１３の開口方向の一方側（第１主面Ｓａ側）へ開口する第１溝部２５によって梁部５と隔てられ、梁部５よりも開口方向の他方側（第２主面Ｓｂ側）へ厚い基部１９を有する。また、付属部１７は、梁部５よりも第２主面Ｓｂ側の位置にて基部１９から梁部５側へ張り出した張出部２１を有する。
【００５７】
従って、梁部５と付属部１７（基部１９）とを隔てる第１溝部２５の幅については、エッチング等の成形に係る制約等に応じた大きさを維持しつつも、付属部１７（張出部２１）を梁部５側へ拡大して、付属部１７を大きくすることができる。その結果、センサ素子１の感度を向上させることができる。
【００５８】
付属部１７は、梁部５の側方両側にそれぞれ設けられており、張出部２１同士は、梁部５に対して開口部１３の開口方向の他方側（第２主面Ｓｂ側）に位置し、第２主面Ｓｂ側に開口する第２溝部２７によって互いに隔てられている。従って、従来どおり第２主面Ｓｂ側に対するエッチングにより梁部５を薄く形成することができ、且つ、その幅Ｗ２を、従来の幅Ｗ４（図１３参照：図３（ａ）の幅Ｗ４も参照）よりも狭くすることができる。
【００５９】
センサ素子１では、開口部１３の開口方向に見て張出部２１と梁部５との間に所定の間隔Ｗ３が設けられている。従って、重り部７の固定部３に対する揺動によって張出部２１が梁部５に接触することが抑制される。張出部２１と梁部５との接触が、平面視における間隔Ｗ３によって抑制されることから、開口部１３の開口方向における梁部５と張出部２１との距離Ｈ（図３（ａ））については、大きくする必要がない。換言すれば、第１溝部２５は浅くすることができる。その結果、製造工程の容易化や短縮化を図ることができる。
【００６０】
この距離Ｈを小さくすることによる製造工程の容易化の効果は、本実施形態のように、絶縁層３３を含む多層の半導体基板２９からセンサ素子１を構成する場合に顕著となる。もし、張出部２１の梁部５への接触を抑制するために、距離Ｈを絶縁層３３の厚み以上にしなければならないとすれば、第１主面Ｓａに対するエッチングにおいて、絶縁層３３の除去後に、第１主面Ｓａ側から支持層３５をエッチングしなければならない。しかし、距離Ｈを絶縁層３３の厚みと同等とできることから、そのような製造工程の増加は生じない。さらに、絶縁層３３が第１溝部２５を形成するときのエッチングストッパとして機能することになるから、オーバーエッチングによる張出部２１の体積の減少も容易に抑制される。
【００６１】
張出部２１は、開口部１３の開口方向の一方側（第１主面Ｓａ側）の面と梁部５側の面との稜部２１ａが丸みを帯びている。従って、張出部２１と梁部５との接触をより抑制できるとともに、接触した場合に梁部５が破損することが抑制される。
【００６２】
センサ素子１の製造方法は、第１主面Ｓａに対して半導体基板２９の厚さ方向の所定位置（絶縁層３３の第１主面Ｓａ側の面）までエッチングを行う工程を有する。この工程では、梁部５の側方と、梁部５の側方両側の２つの付属部１７の第１主面Ｓａ側の部分（基部１９の第１主面Ｓａ側の部分）とを隔てる２つの第１溝部２５が形成される。また、センサ素子１の製造方法は、第２主面Ｓｂに対して前記所定位置までエッチングを行う工程を有する。この工程では、梁部５の第２主面Ｓｂ側に位置し、２つの付属部１７同士（張出部２１同士）を隔てる第２溝部２７が形成される。そして、第２溝部２７の幅Ｗ２は、梁部５の幅以上且つ２つの付属部１７の第１主面Ｓａ側の部分間の距離Ｗ４（２つの基部１９間の距離）よりも小さい。
【００６３】
従って、上記の各種の効果を奏する、張出部２１を有するセンサ素子１を実現するに際し、梁部５等の形成を、従来と同様に、第１主面Ｓａ側からのエッチング及び第２主面Ｓｂ側からのエッチングにより行うことができる。
【００６４】
（第２の実施形態）
図６（ａ）は、第２の実施形態に係る加速度センサ素子１０１の第１主面Ｓａ側から見た斜視図である。図６（ｂ）は、センサ素子１０１の第２主面Ｓｂ側から見た斜視図である。図７は、センサ素子１０１の平面図である。図８は、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線における断面図である。なお、第２の実施形態において、第１の実施形態と同様の構成については、第１の実施形態と同様の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
第２の実施形態は、重り部１０７の形状が第１の実施形態と相違する点のみが第１の実施形態と相違する。具体的には、第２の実施形態においては、梁部５を挟んで互いに隣接する付属部１１７同士は、張出部１２１において互いに連結されている。換言すれば、第２の実施形態では、第１の実施形態における第２溝部２７が形成されていない。
【００６６】
図９は、センサ素子１０１の製造方法を説明する断面図である。具体的には、図９は、図５に対応する断面における、梁部５付近の拡大図である。
【００６７】
図９（ａ）に示すように、センサ素子１０１の製造方法は、半導体基板２９に対して抵抗素子９等を設け、半導体層３１をエッチングするまでは、第１の実施形態と同様である。しかし、図９（ｂ）に示すように、センサ素子１０１の製造方法においては、第１主面Ｓａに対してエッチングを行って絶縁層３３を除去するとき、半導体層３１を除去した領域だけでなく、梁部５と重なる領域においても、絶縁層３３の除去を行う。
【００６８】
このような梁部５と重なる領域における絶縁層３３の除去は、エッチングとしてウェットエッチングを選択し、第１溝部２５を介して梁部５の側方から梁部５と重なる領域の絶縁層３３を除去することにより実現される。すなわち、ウェットエッチングにより、２つの第１溝部２５の底部の絶縁層３３とともに、２つの第１溝部２５の間の絶縁層３３を除去することにより実現される。
【００６９】
なお、ウェットエッチングにより、絶縁層３３は、梁部５と重なる部分だけでなく、基部１９等における外周部分も除去されてしまう。しかし、基部１９等の幅は、梁部５の幅に比較して大きいことから、基部１９等における質量、及び、半導体層３１と支持層３５との絶縁層３３を介した固定は維持される。
【００７０】
第１主面Ｓａに対するエッチングにより絶縁層３３を除去した後は、第１の実施形態と同様に、第２主面Ｓｂに対するエッチングが行われる。ただし、第１の実施形態の第２溝部２７に相当する領域においては、支持層３５の除去は行われない。また、絶縁層３３の除去も行われない。
【００７１】
以上の第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、梁部５と付属部１１７（基部１９）とを隔てる第１溝部２５の幅については、エッチング等の成形に係る制約等に応じた大きさを維持しつつも、付属部１１７（張出部１２１）を梁部５側へ拡大して、付属部１１７を大きくすることができる。センサ素子１の感度を向上させることができる。
【００７２】
しかも、第２の実施形態では、第１の実施形態において第２溝部２７が形成された領域についても、張出部１２１が配置されるから、一層の感度向上が図られる。
【００７３】
距離Ｈ（図８）は、絶縁層３３と同等の厚さであるから、上述のように、絶縁層３３の除去により梁部５を形成することが可能となる。梁部５と重なる絶縁層３３の除去は、第１溝部２５の底部等の絶縁層３３の除去と同時に行われるから、工程数の増加も生じない。
【００７４】
（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る加速度センサ装置２０１の構成を示す断面図である。
【００７５】
加速度センサ装置２０１は、第１の実施形態のセンサ素子１又は第２の実施形態のセンサ素子１０１を有して構成されている。なお、以下では、加速度センサ装置２０１は、センサ素子１を有するものとして説明する。
【００７６】
加速度センサ装置２０１は、センサ素子１に加えて、センサ素子１を収容するケース２０６と、ケース２０６に保持されるＩＣ２０３とを有している。
【００７７】
ケース２０６は、例えば、複数の基板（第１基板２０７Ａ〜第５基板２０７Ｅ）が積層されて構成されている。複数の基板のうち一部の基板に孔部が形成されることにより、センサ素子１が収容される第１収容空間２２３、並びに、ＩＣ２０３が収容される第２収容空間２２４が形成されている。なお、第１収容空間２２３は、ケース２０６に取り付けられた蓋体２０５により塞がれる。ケース２０６の外部若しくは内部には、導電層（電極２１９、端子２１７等）やビア導体２２０が形成されている。
【００７８】
センサ素子１は、固定部３が接着剤２２５によりケース２０６に固定されている。また、センサ素子１の電極パッド１１は、ボンディングワイヤ２１８により電極２１９に接続されている。
【００７９】
ＩＣ２０３は、半田２２１により、ケース２０６に設けられた不図示の電極上に実装されている。そして、ＩＣ２０３は、ビア導体２２０や電極２１９等を介してセンサ素子１に接続される。
【００８０】
ケース２０６の表面には、端子２１７が設けられている。端子２１７は、ビア導体２２０等を介してＩＣ２０３に接続されている。加速度センサ装置２０１は、端子２１７が不図示の回路基板等に半田により固定されることにより、回路基板に実装される。
【００８１】
そして、ＩＣ２０３は、端子２１７からの電気信号に基づいて、センサ素子１に適宜に電圧を印加して出力値を取得し、その出力値に基づく処理を実行し、その処理結果を端子２１７に出力する。ＩＣ２０３の処理は、例えば、電極パッド１１から得られる出力値を３軸の加速度に変換する処理である。
【００８２】
本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。
【００８３】
センサ素子は、３軸の加速度を計測可能なものに限定されず、例えば、１軸の加速度を計測するものであってもよい。センサ素子は、梁部の曲げ変形を利用するものに限定されず、捩り変形を利用するものであってもよい。センサ素子は、重り部の両側に梁部が設けられるものに限定されず、重り部の片側にのみ梁部が設けられるものであってもよい。
【００８４】
重り部の形状は、クローバー型に限定されない。例えば、１軸方向においてのみ梁部が設けられるセンサ素子において、蝶のような形状の重り部が構成されてもよい。また、例えば、梁部の捩りを利用するセンサ素子など、梁部が捩れてよいセンサ素子において、梁部の側方片側のみに付属部が設けられてもよい。
【００８５】
なお、平面視において張出部と梁部との間に所定の間隔（実施形態ではＷ３）を設ける構成や、張出部の稜部（実施形態では２１ａ）が丸みを帯びる構成は、梁部の側方両側に付属部が設けられる態様だけでなく、梁部の側方片側にのみ付属部が設けられる態様においても採用されてよい。
【００８６】
半導体基板は、ＳＯＩ基板等の、導体層、絶縁層及び支持層を有する基板に限定されない。また、半導体基板が３層を有する基板である場合、張出部は、図１１に示す張出部３２１のように、支持層３５及び絶縁層３３により構成されてもよい。この場合、第１主面Ｓａに対するエッチングにおいて絶縁層３３を除去する必要がなく、第２主面Ｓｂに対するエッチングにおいてのみ絶縁層３３を除去すればよい。なお、このように、距離Ｈ（図３（ａ））は、絶縁層３３の厚さと同等だけでなく、絶縁層３３の厚さ未満とすることができる。
【００８７】
センサ素子の製造方法は、実施形態において例示した方法を適宜に変更してよい。例えば、第１の実施形態において、絶縁層３３の梁部５と重なる部分の除去は、第２の実施形態と同様に、第１主面Ｓａに対するウェットエッチングにより行ってもよい。この場合、工程数が削減される。また、第１主面Ｓａに対するエッチングと第２主面Ｓｂに対するエッチングとは順序を逆にすることも可能である。抵抗素子や配線を、重り部等を形成するエッチングの後に行うことも可能である。
【００８８】
また、上述したセンサ素子の製造方法の実施形態では、第１主面Ｓａに対するエッチングを行い、半導体層３１を除去した後に、半導体層３１を除去した部分から露出する絶縁層３３の除去を行うようにしたが（図５（ｂ）、図９（ｂ））、この段階では絶縁層３３を除去せずに残しておき、第２主面Ｓｂ側からエッチングを行い支持層３５の除去を行った後、最後に絶縁層３３の所定部分を除去するようにしてもよい。この場合、第２主面Ｓｂ側からエッチングを行い、支持層３５の所定部分を除去した段階において、絶縁層３３が全面的に残っているため、第２主面Ｓｂ側からのエッチングが絶縁層３３でストップする。これによって、半導体層３１側が全体的に保護され、第２主面Ｓｂ側からのエッチングによって半導体層３１が不要にエッチングされることが殆どなく、所望の形状にセンサ素子を作製しやすくなる。
【符号の説明】
【００８９】
１…加速度センサ素子、３…固定部、５…梁部、７…重り部、９…抵抗素子、１３…開口部、１５…主部、１７…付属部、１９…基部、２１…張出部、２５…第１溝部。
【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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【図１２】
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【図１３】
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