(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサ領域および当該センサ領域を取り囲む周辺領域を有する半導体基板の前記センサ領域の表層部を選択的にエッチングすることにより、前記半導体基板の厚さ方向の途中部まで掘り下げた凹部を形成し、同時に、当該凹部を隔てて互いに噛み合う櫛歯状の固定電極および可動電極を形成する工程と、
前記センサ領域を覆い、かつ前記周辺領域を露出させるように犠牲層を形成する工程と、
その周縁部が前記周辺領域に対して接着するように、かつ当該周縁部に取り囲まれた中央部が前記犠牲層を覆うように、前記半導体基板上に第１無機材料からなる保護層を形成する工程と、
前記保護層の直下の前記犠牲層を除去することにより、当該保護層と前記センサ領域との間に空間を形成する工程と、
前記犠牲層の除去後、前記凹部にエッチング媒体を供給する等方性エッチングにより、前記固定電極および前記可動電極の下方部を連続させて空洞を形成する工程とを含み、
前記犠牲層を形成する工程は、
前記センサ領域に形成された前記凹部の開口端を塞ぐように、前記保護層とは異なる第２無機材料からなる第１犠牲層を形成する工程と、
前記第１犠牲層の形成後、前記センサ領域を覆うように、金属材料からなる第２犠牲層を前記第１犠牲層上に形成する工程とを含む、ＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項２】
前記第１犠牲層がフッ素系ガスでエッチング可能な無機材料からなり、前記第２犠牲層
が塩素系ガスでエッチング可能な金属材料からなる、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項３】
前記保護層がＳｉＯ２からなり、前記第１犠牲層がＳｉＮからなり、前記第２犠牲層がＡｌからなる、請求項１または２に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項４】
前記犠牲層の形成に先立って、前記固定電極および前記可動電極の側壁を覆うように、前記犠牲層に対してエッチング選択比を有する保護膜を形成する工程をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項５】
前記犠牲層を除去する工程は、前記保護層の前記中央部に貫通孔を形成し、当該貫通孔から前記犠牲層をエッチング可能なエッチング媒体を供給する工程を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の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センサの製造方法および当該製造方法により製造されたＭＥＭＳセンサ、ならびに当該ＭＥＭＳセンサを備えるＭＥＭＳパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量型の加速度センサは、互いに対向する電極間（固定電極−可動電極間）の静電容量の変化量を検出することにより、加速度を検出する。
この種の加速度センサでは、可動電極が設計通りに動かないと、検出精度が低下する場合がある。そのため、固定電極および可動電極が形成されたセンサ部を、シリコン基板等の蓋によって保護する必要がある。
【０００３】
特許文献１の図１〜図４に開示されたマイクロリレーは、固定電極（１１）および可動素子（２０）が設けられたベースウエハ（１０）と、環状のガラスフリット（３０）を介してベースウエハ（１０）に貼り付けられたキャップウエハ（４０）とを備えている。固定電極（１１）および可動素子（２０）は、ベースウエハ（１０）とキャップウエハ（４０）との間に形成された空間内に気密封止されることにより、外部のゴミ等に対して保護されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３０７０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のようにベースウエハ（１０）に対してキャップウエハ（４０）を貼り付ける方策は、２枚のウエハ同士を貼り合わせるためのガラスフリット（３０）等の接合材が必要となる。この接合材の使用が、デバイスの製造コストの低減を妨げている。
また、ウエハ同士の貼り合わせの作業性に関して、可動素子（２０）に衝撃を与えないように、ベースウエハ（１０）に対してキャップウエハ（４０）を位置合わせする必要があり、しかも、その位置合わせを精度よく行わなければならない。そのため、作業が非常に複雑となる。
【０００６】
本発明の目的は、低コストで簡単な方法により、固定電極および可動電極を保護する層を形成することができるＭＥＭＳセンサの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、センサ領域および当該センサ領域を取り囲む周辺領域を有する半導体基板の前記センサ領域の表層部を選択的にエッチングすることにより、前記半導体基板の厚さ方向の途中部まで掘り下げた凹部を形成し、同時に、当該凹部を隔てて互いに噛み合う櫛歯状の固定電極および可動電極を形成する工程と、前記センサ領域を覆い、かつ前記周辺領域を露出させるように犠牲層を形成する工程と、その周縁部が前記周辺領域に対して接着するように、かつ当該周縁部に取り囲まれた中央部が前記犠牲層を覆うように、前記半導体基板上に第１無機材料からなる保護層を形成する工程と、前記保護層の直下の前記犠牲層を除去することにより、当該保護層と前記センサ領域との間に空間を形成する工程と、前記犠牲層の除去後、前記凹部にエッチング媒体を供給する等方性エッチングにより、前記固定電極および前記可動電極の下方部を連続させて空洞を形成する工程とを含み、前記犠牲層を形成する工程は、前記センサ領域に形成された前記凹部の開口端を塞ぐように、前記保護層とは異なる第２無機材料からなる第１犠牲層を形成する工程と、前記第１犠牲層の形成後、前記センサ領域を覆うように、金属材料からなる第２犠牲層を前記第１犠牲層上に形成する工程とを含む、ＭＥＭＳセンサの製造方法である。
【０００８】
この方法によれば、固定電極および可動電極が形成された半導体基板に対して第１無機材料からなる層を形成することによって、ガラスフリット等の接合材を使用しなくても、固定電極および可動電極を保護する層を形成することができる。そのため、当該保護層を形成するために要するコストが安くて済む。
また、保護層の形成の作業性に関しては、接合材を使用して蓋基板を貼り付ける場合に比べて、より簡易化することができる。
【０００９】
具体的には、この方法によれば、固定電極および可動電極が形成されたセンサ領域を覆うように犠牲層を形成し、この犠牲層を覆うように保護層を形成し、その後、保護層の直下の犠牲層を除去する。これにより、犠牲層が存在していた部分に空間が形成され、センサ領域に対して空間を隔てて固定電極および可動電極を覆う保護層が形成される。そのため、ウエハ同士の位置合わせ等の作業を行なうことなく、公知の半導体デバイス製造技術（たとえば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタ法、フォトリソグラフィ等）を組み合わせることにより、保護層を簡単に形成することができる。しかも、センサ領域と保護層との間の空間を形成するための犠牲層の形成時には、固定電極および可動電極の直下に空洞が形成されておらず、これらの電極の下方部は、半導体基板に一体的に固定されている。そのため、犠牲層が固定電極および可動電極に接触しても、その接触による衝撃により電極が振れることがない。よって、各電極を犠牲層から保護するための工程等を追加する必要がなく、工程の複雑化を防止することができる。
【００１１】
また、この方法によれば、センサ領域が第２犠牲層に覆われるので、保護層とセンサ領域との間に空間は、第２犠牲層の除去（エッチング）によって形成される。すなわち、エッチングにより除去するもの（第２犠牲層）が金属材料からなり、当該エッチング後も残存させるもの（保護層）が第１無機材料からなる。これにより、空間の形成時に、犠牲層（第２犠牲層）に対する保護層のエッチング選択比を大きくすることができる。そのため、保護層が第２犠牲層の除去に用いられるエッチング媒体に長時間にわたって曝されても、当該エッチング媒体は金属材料をエッチングするためのものであるため、第１無機材料からなる保護層の侵食を低減することができる。よって、保護層の形状を良好に維持することができる。
【００１２】
一方、凹部の開口端を塞ぐ犠牲層としても、金属材料からなる第２犠牲層を用いた場合、当該第２犠牲層が固定電極および／または可動電極上に残存すると、当該第２犠牲層によりセンサの動作不良が生じる場合がある。たとえば、第２犠牲層が固定電極および可動電極に跨って残存すると、この第２犠牲層を介して固定電極−可動電極間が短絡（ショート）する。
【００１３】
そこで、この発明では、凹部の開口端を塞ぐ犠牲層として、第２無機材料からなる第１犠牲層を用いている。これにより、第１犠牲層に対する保護層のエッチング選択比を確保しながら、犠牲層の残存によるセンサの動作不良の発生を防止することができる。
なお、犠牲層に対して保護層がエッチング選択比を有するとは、たとえば、或るエッチング媒体に対する犠牲層のエッチングレートと、当該エッチング媒体に対する保護層のエッチングレートとの比（エッチング選択比）＝（保護層のエッチングレート／犠牲層のエッチングレート）≠１を満たす材料のことである。
【００１４】
前記第１犠牲層および前記第２犠牲層は、請求項２記載のように、それぞれフッ素系ガスでエッチング可能な無機材料および塩素系ガスでエッチング可能な金属材料からなっていてもよい。
具体的には、請求項３記載のように、前記保護層がＳｉＯ２からなる場合、前記第１犠牲層はＳｉＮからなり、前記第２犠牲層はＡｌからなることが好ましい。
【００１５】
また、請求項４記載の発明は、前記犠牲層の形成に先立って、前記固定電極および前記可動電極の側壁を覆うように、前記犠牲層に対してエッチング選択比を有する保護膜を形成する工程をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法である。
この方法によれば、固定電極および可動電極の側壁が、犠牲層に対してエッチング選択比を有する保護膜で覆われる。そのため、犠牲層をエッチングにより除去する際、エッチング媒体が固定電極および可動電極の各側壁に接触しても、固定電極および可動電極の侵食（ダメージ）を低減することができる。その結果、固定電極および可動電極の大きさのばらつきを少なくすることができる。
【００１６】
また、前記犠牲層を除去する工程は、請求項５記載のように、前記保護層の前記中央部に貫通孔を形成し、当該貫通孔から前記犠牲層をエッチング可能なエッチング媒体を供給する工程を含んでいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳパッケージの模式的な斜視図である。
【図２】図１に示すＭＥＭＳパッケージの要部断面図であって、図１の切断面Ａ−Ａにおける断面を示す。
【図３】図１に示す加速度センサの模式的な平面図である。
【図４】図３に示すＸ軸センサの要部平面図である。
【図５】図３に示すＸ軸センサの要部断面図であって、図４の切断面Ｂ−Ｂにおける断面を示す。
【図６】図３に示すＺ軸センサの要部平面図である。
【図７】図３に示すＺ軸センサの要部断面図であって、図６の切断面Ｃ−Ｃにおける断面を示す。
【図８Ａ】図３に示すＺ軸センサの製造工程の一部を示す断面図であって、図７と同じ位置での切断面を示す。
【図８Ｂ】図８Ａの次の工程を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｂの次の工程を示す図である。
【図８Ｄ】図８Ｃの次の工程を示す図である。
【図８Ｅ】図８Ｄの次の工程を示す図である。
【図８Ｆ】図８Ｅの次の工程を示す図である。
【図８Ｇ】図８Ｆの次の工程を示す図である。
【図８Ｈ】図８Ｇの次の工程を示す図である。
【図８Ｉ】図８Ｈの次の工程を示す図である。
【図８Ｊ】図８Ｉの次の工程を示す図である。
【図８Ｋ】図８Ｊの次の工程を示す図である。
【図８Ｌ】図８Ｋの次の工程を示す図である。
【図８Ｍ】図８Ｌの次の工程を示す図である。
【図９】図６に示すＺ軸センサを、角速度センサに利用する場合の形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
＜ＭＥＭＳパッケージの全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳパッケージの模式的な斜視図である。図２は、図１に示すＭＥＭＳパッケージの要部断面図であって、図１の切断面Ａ−Ａにおける断面を示す。
【００２５】
ＭＥＭＳパッケージ１は、基板２と、ＭＥＭＳセンサとしての加速度センサ３と、外部端子４と、集積回路５（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）と、樹脂パッケージ６とを含んでいる。
基板２は、表面７および裏面８を有する長方形板状に形成されている。
加速度センサ３は、基板２の表面７側における長手方向一端部に配置されている。加速度センサ３は、正方形板状のＳｉ基板からなる半導体基板としてのベース基板９を含んでいる。
【００２６】
ベース基板９は、センサ領域１０および当該センサ領域１０を取り囲むパッド領域１１（周辺領域）を有している。
センサ領域１０には、三次元空間において直交する３つの軸まわりの加速度をそれぞれ検出するセンサとして、Ｘ軸センサ１２、Ｙ軸センサ１３およびＺ軸センサ１４が設けられている。この実施形態では、基板２の表面７に沿って直交する２方向をＸ軸方向およびＹ軸方向とし、これらＸ軸およびＹ軸方向に直交する基板２の厚さ方向に沿う方向をＺ軸とする。
【００２７】
パッド領域１１には、Ｘ軸センサ１２、Ｙ軸センサ１３およびＺ軸センサ１４それぞれに電圧を供給するための電極パッド１５が形成されている。電極パッド１５は、基板２の長手方向に直交する幅方向に沿って、互いに等しい間隔を空けて複数（図１では、７個）設けられている。
センサ領域１０およびパッド領域１１は、第１無機材料としてのＳｉＯ２からなる保護層１６がベース基板９上に形成されることにより、当該保護層１６により覆われている。
【００２８】
保護層１６は、センサ領域１０に対して空間１７を隔てて対向する平坦な頂部１８（中央部）と、当該頂部１８を取り囲み、パッド領域１１に対して接着された平坦な底部１９（周縁部）と、頂部１８の周縁全周から底部１９へ向かって傾斜する傾斜部２０とを一体的に有するメサ形状に形成されている。保護層１６の頂部１８と底部１９との間には、一定の間隔Ｌの段差が設けられている。
【００２９】
保護層１６の頂部１８には、空間１７の内外を連通させる貫通孔２１が行列状に多数形成されている。
保護層１６の底部１９には、電極パッド１５をそれぞれ露出させるパッド開口２２が、電極パッド１５と同数形成されている。なお、この実施形態において、保護層１６の底部１９がパッド領域１１に接着しているという構成は、保護層１６の底部１９がベース基板９の表面（ベース基板９の最表面のことを指し、ベース基板９に表面保護膜等の絶縁膜が形成されている場合には、当該絶縁膜の最表面のことを指す。）に密着している概念を含む。
【００３０】
外部端子４は、基板２の長手方向他端部（加速度センサ３とは反対側の端部）において、基板２の幅方向に沿って互いに等しい間隔を空けて複数（図１では、１２個）設けられている。各外部端子４は、基板２を厚さ方向に貫通して形成されており、基板２の表面７に内部パッド２３として、基板２の裏面８に外部パッド２４として露出している。
集積回路５は、基板２の表面７側において、加速度センサ３と外部端子４（内部パッド２３）との間に配置されている。集積回路５は、たとえば、基板２の幅方向に長手な長方形板状のＳｉ基板からなる。当該Ｓｉ基板の内部には、各センサ１２〜１４から出力された電気信号を増幅するチャージアンプ、当該電気信号の特定の周波数成分を取り出すフィルタ回路（ローパスフィルタ：ＬＰＦなど）、フィルタリング後の電気信号を論理演算する論理回路等が形成されている。これらの回路は、たとえば、ＣＭＯＳデバイスにより構成されている。また、集積回路５は、第１電極パッド２５と、第２電極パッド２６とを有している。
【００３１】
第１電極パッド２５は、基板２の長手方向における加速度センサ３に近い側の端部において、基板２の幅方向に沿って互いに等しい間隔を空けて複数（図１では、７個）設けられている。第１電極パッド２５は、ボンディングワイヤ２７により、加速度センサ３の電極パッド１５と１対１で接続されている。
第２電極パッド２６は、基板２の長手方向における外部端子４に近い側の端部において、基板２の幅方向に沿って互いに等しい間隔を空けて複数（図１では、１２個）設けられている。第２電極パッド２６は、ボンディングワイヤ２８により、外部端子４の内部パッド２３と１対１で接続されている。
【００３２】
樹脂パッケージ６は、基板２と協働してＭＥＭＳパッケージ１の外形をなし、略直方体状に形成されている。樹脂パッケージ６は、たとえば、エポキシ樹脂など公知のモールド樹脂からなり、加速度センサ３および集積回路５とともにボンディングワイヤ２７，２８および内部パッド２３を覆い、外部パッド２４を露出させるように、加速度センサ３および集積回路５を封止している。
＜Ｘ軸センサおよびＹ軸センサの構成＞
次に、図３〜図５を参照して、Ｘ軸センサおよびＹ軸センサの構成を説明する。
【００３３】
図３は、図１に示す加速度センサの模式的な平面図である。図４は、図３に示すＸ軸センサの要部平面図である。図５は、図３に示すＸ軸センサの要部断面図であって、図４の切断面Ｂ−Ｂにおける断面を示す。
加速度センサ３は、前述のように、Ｓｉ基板からなるベース基板９を備えている。このベース基板９は、内部に空洞２９を有しており、当該空洞２９を表面側から区画する天面を有するベース基板９の表層部としての上壁３０にＸ軸センサ１２、Ｙ軸センサ１３およびＺ軸センサ１４が形成されている。つまり、Ｘ軸センサ１２、Ｙ軸センサ１３およびＺ軸センサ１４はベース基板９の一部からなり、空洞２９を裏面側から区画する底面を有するベース基板９の底壁３１に対して浮いた状態で支持されている。
【００３４】
Ｘ軸センサ１２およびＹ軸センサ１３は、間隔を空けて互いに隣接して配置されている。これらＸ軸センサ１２およびＹ軸センサ１３のそれぞれを取り囲むようにＺ軸センサ１４が配置されている。
この実施形態では、Ｙ軸センサ１３は、Ｘ軸センサ１２を平面視で９０°回転させたものとほぼ同様の構成を有している。したがって、以下では、Ｙ軸センサ１３の構成については、Ｘ軸センサ１２の各部の説明の際に、当該各部に対応する部分を括弧書きで併記して、具体的な説明に代える。
【００３５】
Ｘ軸センサ１２とＺ軸センサ１４との間およびＹ軸センサ１３とＺ軸センサ１４との間には、これらを浮いた状態で支持するための支持部３２が形成されている。
支持部３２は、ベース基板９の空洞２９を横側から区画する側面を有する一側壁３３から、Ｚ軸センサ１４を横切ってＸ軸センサ１２およびＹ軸センサ１３へ向かって延びる直線部３４と、Ｘ軸センサ１２およびＹ軸センサ１３を取り囲む環状部３５とを一体的に含んでいる。
【００３６】
Ｘ軸センサ１２およびＹ軸センサ１３は、各環状部３５の内側に配置され、環状部３５の内側壁における相対する２箇所において両持ち支持されている。Ｚ軸センサ１４は、直線部３４の両側壁において両持ち支持されている。
Ｘ軸センサ１２（Ｙ軸センサ１３）は、互いに同じ厚さで形成されたＸ固定電極４１（Ｙ固定電極６１）およびＸ可動電極４２（Ｙ可動電極６２）を有している。
Ｘ固定電極４１（Ｙ固定電極６１）は、支持部３２に固定された平面視四角環状の第１ベース部４３（Ｙ固定電極６１の第１ベース部６３）と、第１ベース部４３の内壁に沿って等しい間隔を空けて櫛歯状に配列された複数組の第１櫛歯部４４（Ｙ固定電極６１の第１櫛歯部６４）とを含んでいる。
【００３７】
Ｘ固定電極４１の第１ベース部４３は、互いに平行に延びる直線状の主フレームを有しており、当該主フレームに沿って三角形の空間が繰り返されるように、主フレームに対して補強フレームが組み合わされたトラス状の骨組み構造を有している。
Ｘ固定電極４１の第１櫛歯部４４は、各基端部が第１ベース部４３に接続され、それらの先端部が互いに対向する平面視直線状の２つの電極部を１組として、それらが等しい間隔を空けて複数設けられている。各第１櫛歯部４４は、互いに平行に延びる直線状の主フレームと、当該主フレーム間に架設された複数の横フレームとを含む平面視梯子状の骨組み構造を有している。
【００３８】
Ｘ可動電極４２（Ｙ可動電極６２）は、Ｘ固定電極４１に対して振動可能に保持されている。
また、Ｘ可動電極４２（Ｙ可動電極６２）は、第２ベース部４５（Ｙ可動電極６２の第２ベース部６５）と、第２櫛歯部４６（Ｙ可動電極６２の第２櫛歯部６６）とを含んでいる。
【００３９】
Ｘ可動電極４２の第２ベース部４５は、Ｘ固定電極４１の第１櫛歯部４４を横切る方向に沿って、互いに平行に延びる複数（この実施形態では、６本）の直線状のフレームからなる。各第２ベース部４５の両端は、第１櫛歯部４４を横切る方向に沿って伸縮自在なビーム部４７（Ｙ可動電極６２のビーム部６７）に接続されている。
ビーム部４７は、Ｘ可動電極４２の第２ベース部４５の両端に２つずつ設けられている。
【００４０】
Ｘ可動電極４２の第２櫛歯部４６は、当該第２ベース部４５から、互いに隣接するＸ固定電極４１の第１櫛歯部４４間に向かって両側に延び、Ｘ固定電極４１の第１櫛歯部４４に接触しないように噛み合う櫛歯状に配列されている。また、第２櫛歯部４６は、第２ベース部４５の各フレームを横切って互いに平行に延びる直線状の主フレームと、当該主フレーム間に架設された複数の横フレームとを含む平面視梯子状の骨組み構造を有している。
【００４１】
Ｘ可動電極４２では、各第２櫛歯部４６を振動方向Ｕｘに直交する方向に沿って２分割するライン上に、その表面から空洞２９に至るまで、横フレームを横切る絶縁層４８が埋め込まれている。
絶縁層４８は、ＳｉＯ２（酸化シリコン）からなる。各第２櫛歯部４６は、絶縁層４８により、振動方向Ｕｘに沿って一方側および他方側の２つに絶縁分離されている。これにより、分離されたＸ可動電極４２の第２櫛歯部４６が、Ｘ可動電極４２において、それぞれ独立した電極として機能する。
【００４２】
Ｘ固定電極４１およびＸ可動電極４２を含むベース基板９の表面には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる第１絶縁膜４９および第２絶縁膜５０が順に積層されている。
第１絶縁膜４９と第２絶縁膜５０との間には、Ｘ第１検出配線５１（Ｙ第１検出配線７１）およびＸ第２検出配線５２（Ｙ第２検出配線７２）が形成されている。
Ｘ第１検出配線５１は、２つに絶縁分離された各第２櫛歯部４６の一方側（この実施形態では、図３の紙面左側）から静電容量の変化に伴う電圧の変化を検出する。
【００４３】
Ｘ第２検出配線５２は、２つに絶縁分離された各第２櫛歯部４６の他方側（この実施形態では、図３の紙面右側）から静電容量の変化に伴う電圧の変化を検出する。
Ｘ第１検出配線５１およびＸ第２検出配線５２は、この実施形態では、アルミニウム（Ａｌ）からなる。Ｘ第１検出配線５１およびＸ第２検出配線５２は、第１絶縁膜４９を貫通して各第２櫛歯部４６に電気的に接続されている。
【００４４】
また、Ｘ第１検出配線５１およびＸ第２検出配線５２は、Ｘ可動電極４２のビーム部４７、Ｘ固定電極４１の第１ベース部４３を介して支持部３２上に引き回され、その一部が電極パッド１５として露出している。
なお、Ｘ第１検出配線５１およびＸ第２検出配線５２は、それぞれＸ可動電極４２のビーム部４７を通過する区間においては、導電性のベース基板９の一部からなるビーム部４７自体を電流路として利用している。ビーム部４７上にＡｌ配線を設けないので、ビーム部４７の伸縮性を保持することができる。
【００４５】
また、支持部３２には、Ｘ固定電極４１の第１櫛歯部４４から静電容量の変化に伴う電圧の変化を検出するＸ第３検出配線５３（Ｙ第３検出配線７３）が引き回されている。当該Ｘ第３検出配線５３も他の配線５１，５２と同様に、その一部が電極パッド１５として露出している（図示せず）。
Ｘ固定電極４１およびＸ可動電極４２の上面および側面は、第１絶縁膜４９および第２絶縁膜５０を覆うように、ＳｉＯ２からなる保護薄膜５４で被覆されている。
【００４６】
上記の構造のＸ軸センサ１２では、Ｘ第３検出配線５３が接続された第１櫛歯部４４（Ｘ固定電極４１）と、Ｘ第１検出配線５１およびＸ第２検出配線５２が接続された第２櫛歯部４６（Ｘ可動電極４２）とが、電極間距離ｄｘを隔てて対向する容量素子（キャパシタ）を構成している。
そして、Ｘ可動電極４２に対してＸ軸方向の加速度が作用すると、ビーム部４７が伸縮してＸ可動電極４２の第２ベース部４５がベース基板９の表面に沿って振動する。これにより、Ｘ固定電極４１の第１櫛歯部４４に櫛歯状に噛み合ったＸ可動電極４２の各第２櫛歯部４６が、Ｘ固定電極４１の第１櫛歯部４４に対して近づく方向および離れる方向に交互に振動する。
【００４７】
その結果、互いに隣接するＸ固定電極４１の第１櫛歯部４４と、Ｘ可動電極４２の第２櫛歯部４６との電極間距離ｄｘが変化する。そして、当該電極間距離ｄｘの変化に起因するＸ可動電極４２−Ｘ固定電極４１間の静電容量の変化を検出することによって、Ｘ軸方向の加速度ａｘが検出される。
なお、この実施形態では、Ｘ軸方向の加速度ａｘは、絶縁分離されたＸ可動電極４２の一方および他方それぞれの電極部の検出値の差分をとることにより求められる。
【００４８】
また、Ｙ軸センサ１３では、Ｙ可動電極６２に対してＹ軸方向の加速度が作用すると、ビーム部６７が伸縮してＹ可動電極６２の第２ベース部６５がベース基板９の表面に沿って振動する。これにより、Ｙ固定電極６１の第１櫛歯部６４に櫛歯状に噛み合ったＹ可動電極６２の各第２櫛歯部６６が、Ｙ固定電極６１の第１櫛歯部６４に対して近づく方向および離れる方向に交互に振動する。
【００４９】
その結果、互いに隣接するＹ固定電極６１の第１櫛歯部６４と、Ｙ可動電極６２の第２櫛歯部６６との電極間距離ｄｙが変化する。そして、当該電極間距離ｄｙの変化に起因するＹ可動電極６２−Ｙ固定電極６１間の静電容量の変化を検出することによって、Ｙ軸方向の加速度ａｙが検出される。
＜Ｚ軸センサの構成＞
次に、図３および図６〜図７を参照して、Ｚ軸センサの構成を説明する。
【００５０】
図６は、図３に示すＺ軸センサの要部平面図である。図７は、図３に示すＺ軸センサの要部断面図であって、図６の切断面Ｃ−Ｃにおける断面を示す。
Ｚ軸センサ１４は、上述のように、Ｘ軸センサ１２およびＹ軸センサ１３のそれぞれを取り囲むように配置されている。
Ｚ軸センサ１４は、互いに同じ厚さおよび幅で形成されたＺ固定電極８１およびＺ可動電極８２を有している。図６および図７において、Ｚ固定電極８１の厚さおよび幅が、それぞれ厚さＴ１および幅Ｗ１であり、Ｚ可動電極８２の厚さおよび幅が、それぞれ厚さＴ２およびＷ２である。
【００５１】
Ｚ固定電極８１は、空洞２９内に設けられた支持部３２（直線部３４）に固定されている。
Ｚ可動電極８２は、Ｚ固定電極８１に対して振動可能に保持されている。
この実施形態において、２つのＺ軸センサ１４のうち一方のＺ軸センサ１４では、Ｚ可動電極８２が環状部３５を取り囲むように配置されており、当該Ｚ可動電極８２を取り囲むように、Ｚ固定電極８１が配置されている。
【００５２】
他方のＺ軸センサ１４では、Ｚ固定電極８１が環状部３５を取り囲むように配置されており、当該Ｚ固定電極８１を取り囲むように、Ｚ可動電極８２が配置されている。
各Ｚ軸センサ１４において、Ｚ固定電極８１は、第１ベース部８３と、複数の第１櫛歯部８４とを含んでいる。
Ｚ固定電極８１の第１ベース部８３は、支持部３２に固定された平面視四角環状に形成されている。また、第１ベース部８３は、互いに平行に延びる直線状の主フレームと、当該主フレームに沿って三角形の空間が繰り返されるように、主フレームに対して組み合わされた補強フレームとを有するトラス状の骨組み構造を有している。
【００５３】
Ｚ固定電極８１の第１櫛歯部８４は、第１ベース部８３における、Ｘ軸センサ１２（Ｙ軸センサ１３）に対して直線部３４とは反対側の部分において、第１ベース部８３の内壁に沿って等しい間隔を空けて櫛歯状に配列されている。
各第１櫛歯部８４は、基端部がＺ固定電極８１の第１ベース部８３に接続され、先端部がＺ可動電極８２へ向かって延びている。また、各第１櫛歯部８４の基端部寄りの部分には、その表面から空洞２９に至るまで、第１櫛歯部８４を幅方向に横切る第１絶縁層としての絶縁層８５が埋め込まれている。
【００５４】
絶縁層８５は、ＳｉＯ２からなる。各第１櫛歯部８４は、絶縁層８５により、Ｚ固定電極８１の他の部分から絶縁されている。
また、各Ｚ軸センサ１４において、Ｚ可動電極８２は、第２ベース部８６と、第２櫛歯部８７とを含んでいる。
Ｚ可動電極８２の第２ベース部８６は、平面視四角環状に形成されている。また、第２ベース部８６は、互いに平行に延びる直線状の主フレームと、当該主フレームに沿って三角形の空間が繰り返されるように、主フレームに対して組み合わされた補強フレームとを有するトラス状の骨組み構造を有している。
【００５５】
当該骨組み構造の第２ベース部８６は、第２櫛歯部８７が配置される側とは反対側の部分において、補強フレームが省略されている区間を有している。当該省略区間の主フレームが、Ｚ可動電極８２を上下動可能にするためのビーム部８８として機能する。
Ｚ可動電極８２の第２櫛歯部８７は、第２ベース部８６から、互いに隣接するＺ固定電極８１の第１櫛歯部８４の各間に向かって延び、第１櫛歯部８４に接触しないように噛み合う櫛歯状に配列されている。
【００５６】
各第２櫛歯部８７は、基端部がＺ可動電極８２の第２ベース部８６に接続され、先端部がＺ固定電極８１の第１櫛歯部８４の各間へ向かって延びている。
各第２櫛歯部８７の基端部寄りの部分には、ベース基板９の表面から空洞２９に至るまで、第２櫛歯部８７を幅方向に横切る第２絶縁層としての絶縁層８９が埋め込まれている。
【００５７】
絶縁層８９は、ＳｉＯ２からなる。各第２櫛歯部８７は、絶縁層８９により、Ｚ可動電極８２の他の部分から絶縁されている。
Ｚ固定電極８１およびＺ可動電極８２を含むベース基板９の表面には、上述したように、ＳｉＯ２からなる第１絶縁膜４９および第２絶縁膜５０が順に積層されている。
第１絶縁膜４９と第２絶縁膜５０との間には、Ｚ第１検出配線９０およびＺ第２検出配線９１が形成されている。
【００５８】
Ｚ第１検出配線９０およびＺ第２検出配線９１は、互いに隣接するＺ固定電極８１の第１櫛歯部８４およびＺ可動電極８２の第２櫛歯部８７にそれぞれ接続されている。
具体的には、Ｚ第１検出配線９０は、第１ベース部８３に沿って形成され、各第１櫛歯部８４の絶縁層８５を跨って第１櫛歯部８４の先端部へ向かって分岐するＡｌ配線を含んでいる。
【００５９】
分岐されたＡｌ配線は、各第１櫛歯部８４における絶縁層８５よりも先端側において、第１絶縁膜４９を貫通して電気的に接続されている。
また、図３に示すように、Ｚ第１検出配線９０は、第１ベース部８３を介して支持部３２上に引き回され、その一部が電極パッド１５として露出している。
Ｚ第２検出配線９１は、第２ベース部８６に沿って形成され、各第２櫛歯部８７の基端部寄りの絶縁層８９を跨って第２櫛歯部８７へ向かって分岐するＡｌ配線を含んでいる。
【００６０】
分岐されたＡｌ配線は、各第２櫛歯部８７に、第１絶縁膜４９を貫通して電気的に接続されている。
また、図３に示すように、Ｚ第２検出配線９１は、第２ベース部８６を介して支持部３２上に引き回され、その一部が電極パッド１５として露出している。
Ｚ固定電極８１およびＺ可動電極８２の上面および側面は、第１絶縁膜４９および第２絶縁膜５０を覆うように、ＳｉＯ２からなる保護薄膜５４で被覆されている。
【００６１】
上記の構造のＺ軸センサ１４では、Ｚ第１検出配線９０が接続された第１櫛歯部８４（Ｚ固定電極８１）と、Ｚ第２検出配線９１が接続された第２櫛歯部８７（Ｚ可動電極８２）とが、電極間距離ｄｚを隔てて対向する容量素子（キャパシタ）を構成している。
そして、Ｚ可動電極８２に対してＺ軸方向の加速度が作用すると、櫛歯状のＺ可動電極８２が振り子であるかのように、同じく櫛歯状のＺ固定電極８１を振動の中心として、Ｚ固定電極８１に対してＺ軸方向に沿って上下に振動する。
【００６２】
これにより、互いに隣接するＺ固定電極８１の第１櫛歯部８４と、Ｚ可動電極８２の第２櫛歯部８７との対向面積Ｓが変化する。そして、当該対向面積Ｓの変化に起因するＺ可動電極８２−Ｚ固定電極８１間の静電容量の変化を検出することによって、Ｚ軸方向の加速度ａｚが検出される。
なお、この実施形態では、Ｚ軸方向の加速度ａｚは、Ｘ軸センサ１２を取り囲むＺ軸センサ１４の検出値と、Ｙ軸センサ１３を取り囲むＺ軸センサ１４の検出値との差分をとることにより求められる。
【００６３】
差分は、たとえば、図３に示すように、Ｘ軸センサ１２を取り囲むＺ軸センサ１４の固定電極および可動電極と、Ｙ軸センサ１３を取り囲むＺ軸センサ１４の固定電極および可動電極との位置関係を反対にすることによって得ることができる。これにより、１対のＺ軸センサ１４間において、Ｚ可動電極８２の揺れ方が異なるので、差分が生じることとなる。
＜加速度センサの製造方法＞
次に、図８Ａ〜図８Ｍを参照して、上述した加速度センサの製造工程を工程順に説明する。なお、この項では、Ｚ軸センサの製造工程のみを図示し、Ｘ軸センサおよびＹ軸センサの製造工程は省略するが、Ｘ軸センサおよびＹ軸センサの製造工程は、Ｚ軸センサの製造工程と同様にして、Ｚ軸センサの製造工程と並行して実行される。
【００６４】
図８Ａ〜図８Ｍは、図３に示すＺ軸センサの製造工程の一部を工程順に示す模式的な断面図であって、図７と同じ位置での切断面を示す。
Ｚ軸センサ１４を製造するには、図８Ａに示すように、導電性シリコンからなるベース基板９の表面が熱酸化（たとえば、温度１１００〜１２００℃、膜厚５０００Å）される。これにより、ベース基板９の表面に第１絶縁膜４９が形成される。
【００６５】
次に、公知のパターニング技術により、第１絶縁膜４９がパターニングされ、絶縁層８５，８９を埋め込むべき領域に開口が形成される。次に、第１絶縁膜４９をハードマスクとする異方性のディープＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）により、具体的にはボッシュプロセスにより、ベース基板９が掘り下げられる。これにより、ベース基板９にトレンチ３６が形成される。
【００６６】
ボッシュプロセスでは、ＳＦ６（六フッ化硫黄）を使用してベース基板９をエッチングする工程と、Ｃ４Ｆ８（パーフルオロシクロブタン）を使用してエッチング面に保護膜を形成する工程とが交互に繰り返される。これにより、高いアスペクト比でベース基板９をエッチングすることができるが、エッチング面（トレンチの内周面）にスキャロップと呼ばれる波状の凹凸が形成される。
【００６７】
次に、図８Ｂに示すように、ベース基板９に形成されたトレンチ３６内部およびベース基板９の表面が熱酸化され（たとえば、温度１１００〜１２００℃）、その後、酸化膜の表面がエッチバックされる（たとえば、エッチバック後の第１絶縁膜４９の膜厚が２１８００Å）。これにより、トレンチを埋め尽くす絶縁層８５，８９が同時に形成される（絶縁層８９のみ図示）。
【００６８】
次に、図８Ｃに示すように、第１絶縁膜４９がエッチングされる。これにより、第１絶縁膜４９にコンタクトホールが形成される。次に、当該コンタクトホールを埋め尽くすコンタクトプラグが形成された後、スパッタ法により、第１絶縁膜４９上にアルミニウムが堆積（たとえば、７０００Å）され、そのアルミニウム堆積層がパターニングされる。これにより、第１絶縁膜４９上に、Ｚ第１検出配線９０およびＺ第２検出配線９１が形成される。なお、図示しないが、この時、電極パッド１５も同時に第１絶縁膜４９上に形成される。
【００６９】
次に、図８Ｄに示すように、ＣＶＤ法により、第１絶縁膜４９上に、第２絶縁膜５０が積層される。次に、ベース基板９の空洞２９を形成すべき領域上の第２絶縁膜５０および第１絶縁膜４９が、エッチングにより順に除去される。なお、図示しないが、第２絶縁膜５０のエッチングにより、第２絶縁膜５０には、電極パッド１５を露出させる開口が形成される。
【００７０】
続いて、Ｚ固定電極８１およびＺ可動電極８２を形成すべき領域以外の領域に開口を有するレジストが、第２絶縁膜５０上に形成される。続いて、当該レジストをマスクとする異方性のディープＲＩＥにより、具体的にはボッシュプロセスにより、ベース基板９が掘り下げられる。これにより、ベース基板９の表面部が、Ｚ固定電極８１およびＺ可動電極８２の形状に成形されるとともに、それらの間にトレンチ３７が形成される。
【００７１】
次に、図８Ｅに示すように、熱酸化法またはＰＥＣＶＤ法により、Ｚ固定電極８１、Ｚ可動電極８２の表面全域およびトレンチ３７の内面全域（つまり、トレンチ３７を区画する側面および底面）に、ＳｉＯ２からなる保護薄膜５４が形成される。
次に、図８Ｆに示すように、エッチバックにより、保護薄膜５４におけるトレンチ３７の底面上の部分が除去される。これにより、トレンチ３７の底面が露出した状態となる。
【００７２】
次に、図８Ｇに示すように、残存した保護薄膜５４をマスクとする異方性のディープＲＩＥにより、トレンチ３７の底面がさらに掘り下げられる。これにより、トレンチ３７の底部に、ベース基板９の結晶面が露出した凹部としての露出空間３８が形成される。
次に、図８Ｈに示すように、ＰＥＣＶＤ法により、ベース基板９の上方からその表面全域（センサ領域１０およびパッド領域１１の全域）に、第２無機材料としてのＳｉＮが堆積される。これにより、露出空間３８の上部を埋め尽くし、センサ領域１０およびパッド領域１１の全域を覆う第１犠牲層３９（たとえば、１μｍ〜５μｍ厚）が形成される。こうして、露出空間３８は、その開口端が第１犠牲層３９に塞がれることにより、下方部が中空に維持される。
【００７３】
次に、図８Ｉに示すように、スパッタ法により、ベース基板９の上方から第１犠牲層３９の表面全域（センサ領域１０およびパッド領域１１の全域）に、金属材料としてのＡｌが堆積される。これにより、第１犠牲層３９上に、第１犠牲層３９よりも厚い第２犠牲層４０（たとえば、１μｍ〜５μｍ厚）が形成される。
続いて、公知のパターニング技術により、第２犠牲層４０および第１犠牲層３９におけるパッド領域１１（図示せず）上の部分が順に除去される。
【００７４】
次に、図８Ｊに示すように、ＰＥＣＶＤ法により、ベース基板９の上方からその表面全域（センサ領域１０およびパッド領域１１の全域）に、第１無機材料としてのＳｉＯ２が堆積される。これにより、第１犠牲層３９および第２犠牲層４０から露出したパッド領域１１（具体的には、ベース基板９上に形成された保護薄膜５４）に接着し、かつ第２犠牲層４０を覆う保護層１６が形成される。
【００７５】
次に、図８Ｋに示すように、公知のパターニング技術により、保護層１６の頂部１８に多数の貫通孔２１が形成される。
次に、図８Ｌに示すように、貫通孔２１を介して、第２犠牲層４０に対してエッチング媒体としてのフッ素系ガス（たとえば、ＮＦ３、ＳＦ６、ＸｅＦ２等）が供給される。これにより、第２犠牲層４０がエッチングされて除去される。これにより、保護層１６の直下に空間１７が形成される。
【００７６】
次に、図８Ｍに示すように、貫通孔２１を介して、第１犠牲層３９に対してエッチング媒体としての塩素系ガス（たとえば、Ｃｌ２、ＨＣｌ、ＢＣｌ３等）が供給される。これにより、第１犠牲層３９がエッチングされて除去される。これにより、第１犠牲層３９により塞がれていた露出空間３８の開口端が開放される。
その後、貫通孔２１を介して、トレンチ３７の露出空間３８に反応性イオンおよびエッチングガスが供給される。そして、その反応性イオンなどの作用により、ベース基板９が、各露出空間３８を起点にベース基板９の厚さ方向にエッチングされつつ、ベース基板９の表面に平行な方向にエッチングされる。これにより、互いに隣接する全ての露出空間３８が一体化して、ベース基板９の内部に空洞２９が形成されるとともに、空洞２９内において、Ｚ固定電極８１およびＺ可動電極８２が浮いた状態となる。
【００７７】
以上の工程を経て、図１に示すＺ軸センサ１４が得られる。
以上の方法によれば、Ｚ固定電極８１およびＺ可動電極８２が形成されたベース基板９に対してＳｉＯ２からなる保護層１６を形成することによって、ガラスフリット等の接合材を使用しなくても、センサ領域１０を保護する層を形成することができる。そのため、当該保護層１６を形成するために要するコストが安くて済む。
【００７８】
また、保護層１６の形成の作業性に関しては、接合材を使用して蓋基板を貼り付ける場合に比べて、より簡易化することができる。
具体的には、この実施形態によれば、Ｚ固定電極８１およびＺ可動電極８２が形成されたセンサ領域１０を覆うように、ＰＥＣＶＤ法によりＳｉＮからなる第１犠牲層３９を形成し（図８Ｈの工程）、この第１犠牲層３９を覆うように、スパッタ法によりＡｌからなる第２犠牲層４０を形成する（図８Ｉの工程）。そして、公知のハ゜ターニング技術（フォトリソグラフィ）により、これら犠牲層３９，４０をパターニングする。次に、パターニングされた犠牲層３９，４０を覆うように、ＰＥＣＶＤ法によりＳｉＯ２からなる保護層１６を形成する。その後、公知のパターニング技術により保護層１６の頂部１８に貫通孔２１を形成し、当該貫通孔２１を介してフッ素系エッチングガスおよび塩素系エッチングガスを順に供給することにより、保護層１６の直下の第２犠牲層４０および第１犠牲層３９を順に除去する。これにより、第２犠牲層４０が存在していた部分に空間１７が形成され、センサ領域１０に対して空間１７を隔ててＺ固定電極８１およびＺ可動電極８２を覆う保護層１６が形成される。
【００７９】
そのため、ウエハ同士の位置合わせ等の作業を行なうことなく、公知の半導体デバイス製造技術（ＰＥＣＶＤ法、スパッタ法、フォトリソグラフィ、エッチング）を組み合わせることにより、保護層１６を簡単に形成することができる。
しかも、センサ領域１０と保護層１６との間の空間１７を形成するための犠牲層３９，４０の形成時には、Ｚ固定電極８１およびＺ可動電極８２の直下に空洞２９が形成されておらず、これらの電極８１，８２の下方部は、ベース基板９に一体的に固定されている。そのため、犠牲層３９，４０がＺ固定電極８１およびＺ可動電極８２に接触しても、その接触による衝撃により電極８１，８２が振れることがない。よって、各電極８１，８２を犠牲層３９，４０から保護するための工程等を追加する必要がなく、工程の複雑化を防止することができる。
【００８０】
また、この実施形態では、保護層１６とセンサ領域１０との間に空間１７は、Ａｌからなる第２犠牲層４０のエッチングによって形成される。すなわち、エッチングにより除去するもの（第２犠牲層４０）がＡｌからなり、当該エッチング後も残存させるもの（保護層１６）がＳｉＯ２からなる。これにより、空間１７の形成時に、第２犠牲層４０に対する保護層１６のエッチング選択比を大きくすることができる。
【００８１】
そのため、保護層１６が第２犠牲層４０の除去に用いられるフッ素系エッチングガスに長時間にわたって曝されても、当該フッ素系エッチングガスはＡｌをエッチングするためのものであるため、ＳｉＯ２からなる保護層１６の侵食を低減することができる。よって、保護層１６の形状を良好に維持することができる。
一方、露出空間３８の開口端を塞ぐ犠牲層としても、Ａｌからなる第２犠牲層４０を用いた場合、当該第２犠牲層４０がＺ固定電極８１および／またはＺ可動電極８２上に残存すると、当該第２犠牲層４０によりセンサの動作不良が生じる場合がある。たとえば、第２犠牲層４０がＺ固定電極８１およびＺ可動電極８２に跨って残存すると、この第２犠牲層４０を介してＺ固定電極８１−Ｚ可動電極８２間が短絡（ショート）する。
【００８２】
そこで、この実施形態では、露出空間３８の開口端を塞ぐ犠牲層として、ＳｉＮからなる第１犠牲層３９を用いている。これにより、第１犠牲層３９に対する保護層１６のエッチング選択比を確保しながら、犠牲層の残存によるセンサの動作不良の発生を防止することができる。
また、この実施形態によれば、Ｚ固定電極８１、Ｚ可動電極８２の表面全域およびトレンチ３７の内面全域に、犠牲層３９，４０に対してエッチング選択比を有するＳｉＯ２からなる保護薄膜５４が形成される。そのため、犠牲層３９，４０をエッチングにより除去する際、エッチングガスがＺ固定電極８１およびＺ可動電極８２の各側壁に接触しても、Ｚ固定電極８１およびＺ可動電極８２の侵食（ダメージ）を低減することができる。その結果、Ｚ固定電極８１およびＺ可動電極８２の大きさ（厚さＴ１，Ｔ２および幅Ｗ１，Ｗ２）のばらつきを少なくすることができる。
【００８３】
そして、上記の方法により得られる加速度センサ３によれば、Ｚ固定電極８１およびＺ可動電極８２が保護層１６の頂部１８により覆われている。これにより、保護層１６の外側（保護層１６に対してセンサ領域１０とは反対側）から保護層１６の内側へのゴミ等の侵入を防止することができる。よって、Ｚ固定電極８１およびＺ可動電極８２をゴミ等に対して良好に保護することができる。その結果、センサの動作不良を低減することができる。
【００８４】
また、ベース基板９が導電性シリコン基板であるので、所定の形状に成形されたＺ固定電極８１およびＺ可動電極８２に対して導電性を付与するための特別な処理を施さなくても、成形後の構造をそのまま電極として利用することができる。また、電極として利用される部分を除く部分を、配線（Ｚ第１検出配線９０およびＺ第２検出配線９１）として利用することができる。
【００８５】
なお、上記の作用効果は、Ｚ軸センサ１４について詳細に説明したが、Ｘ軸センサ１２およびＹ軸センサ１３についても、Ｚ軸センサ１４と同様の作用効果（保護層１６によるコストダウン、製造工程の簡易化、保護層１６の形状維持、センサの動作不良の防止、電極の大きさの安定化等）を発現することができる。
そして、この実施形態のＭＥＭＳパッケージ１は、Ｘ軸センサ１２、Ｙ軸センサ１３およびＺ軸センサ１４を備えているので、センサの動作不良を低減することができる。その結果、信頼性の高いＭＥＭＳパッケージを提供することができる。
【００８６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することもできる。
たとえば、ＭＥＭＳパッケージ１は、加速度センサ３に代えて、または加速度センサ３とともに角速度センサを備えていてもよい。当該角速度センサは、たとえば、図３〜図７に示した各センサ１２〜１４において、各可動電極４２，６２，８２を駆動させる回路を設けることによって作製することができる。
【００８７】
たとえば、Ｘ軸まわりに作用する角速度ωｘを検出するＺ軸角速度センサ９２は、図９に示すように、図６に示すＺ軸センサ１４において、第１ベース部８３における、各第２櫛歯部８７の先端部９５（後述）に対向する部分（対向部９３）の両側に埋め込まれた絶縁層９４を有している。当該絶縁層９４およびトラス構造の三角形の空間で囲まれる対向部９３は、第１ベース部８３の他の部分から絶縁される。
【００８８】
また、Ｚ軸角速度センサ９２は、第２櫛歯部８７の先端部９５寄りの部分に埋め込まれた絶縁層９８を有している。第２櫛歯部８７は、絶縁層８９，９８を隔てて先端部９５、中間部９６および基端部９７に区画される。
また、Ｚ軸角速度センサ９２は、第１ベース部８３の対向部９３および第２櫛歯部８７の先端部９５それぞれに接続されたＺ第１駆動配線９９およびＺ第２駆動配線１００を有している。
【００８９】
このようなＺ軸角速度センサ９２では、互いに間隔を空けて対向するＺ固定電極８１の対向部９３およびＺ可動電極８２の先端部９５が、これらの間に駆動電圧が印加され、当該駆動電圧の電圧変化により発生するクーロン力によりＺ可動電極８２を振動させる駆動部を構成している。
そして、Ｚ第１駆動配線９９およびＺ第２駆動配線１００を介して、Ｚ固定電極８１の対向部９３とＺ可動電極８２の先端部９５との間に、同極性／異極性の駆動電圧が交互に与えられる。これにより、対向部９３と先端部９５と間にクーロン斥力／クーロン引力が交互に発生する。
【００９０】
その結果、櫛歯状のＺ可動電極８２が振り子であるかのように、同じく櫛歯状のＺ固定電極８１を振動の中心として、Ｚ固定電極８１に対してＺ軸方向に沿って上下に振動（振動Ｕｚ）する。
この状態において、Ｚ可動電極８２がＸ軸を中心軸として回転すると、Ｙ軸方向にコリオリ力Ｆｙが生じることになる。このコリオリ力Ｆｙにより、互いに隣接する第１櫛歯部８４と、第２櫛歯部８７の中間部９６との対向面積および／または電極間距離ｄｚが変化する。
【００９１】
そして、当該対向面積および／または電極間距離ｄｚの変化に起因するＺ可動電極８２−Ｚ固定電極８１間の静電容量の変化を検出することによって、Ｘ軸まわりの角速度ωｘが検出される。
また、保護層１６は、無機材料であればＳｉＯ２に限らず、たとえば、ＳｉＮであってもよい。その場合、当該保護層１６に対する第１犠牲層３９のエッチング選択比を確保すべく、第１犠牲層３９は、ＳｉＯ２であることが好ましい。
【００９２】
また、前述の実施形態では、第１犠牲層３９および第２犠牲層４０の２層構造の犠牲層を形成したが、犠牲層は、保護層１６およびベース基板９に対してエッチング選択比を有する材料であれば、単層構造、３層構造、４層構造および５層以上の複数構造であってもよい。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。この明細書から抽出される特徴を以下に示す。
項１．センサ領域および当該センサ領域を取り囲む周辺領域を有する半導体基板の前記センサ領域の表層部を選択的にエッチングすることにより、前記半導体基板の厚さ方向の途中部まで掘り下げた凹部を形成し、同時に、当該凹部を隔てて互いに噛み合う櫛歯状の固定電極および可動電極を形成する工程と、前記センサ領域を覆い、かつ前記周辺領域を露出させるように犠牲層を形成する工程と、その周縁部が前記周辺領域に対して接着するように、かつ当該周縁部に取り囲まれた中央部が前記犠牲層を覆うように、前記半導体基板上に第１無機材料からなる保護層を形成する工程と、前記保護層の直下の前記犠牲層を除去することにより、当該保護層と前記センサ領域との間に空間を形成する工程と、前記犠牲層の除去後、前記凹部にエッチング媒体を供給する等方性エッチングにより、前記固定電極および前記可動電極の下方部を連続させて空洞を形成する工程とを含む、ＭＥＭＳセンサの製造方法。
項１に記載の方法によれば、固定電極および可動電極が形成された半導体基板に対して第１無機材料からなる層を形成することによって、ガラスフリット等の接合材を使用しなくても、固定電極および可動電極を保護する層を形成することができる。そのため、当該保護層を形成するために要するコストが安くて済む。
また、保護層の形成の作業性に関しては、接合材を使用して蓋基板を貼り付ける場合に比べて、より簡易化することができる。
具体的には、この方法によれば、固定電極および可動電極が形成されたセンサ領域を覆うように犠牲層を形成し、この犠牲層を覆うように保護層を形成し、その後、保護層の直下の犠牲層を除去する。これにより、犠牲層が存在していた部分に空間が形成され、センサ領域に対して空間を隔てて固定電極および可動電極を覆う保護層が形成される。そのため、ウエハ同士の位置合わせ等の作業を行なうことなく、公知の半導体デバイス製造技術（たとえば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタ法、フォトリソグラフィ等）を組み合わせることにより、保護層を簡単に形成することができる。しかも、センサ領域と保護層との間の空間を形成するための犠牲層の形成時には、固定電極および可動電極の直下に空洞が形成されておらず、これらの電極の下方部は、半導体基板に一体的に固定されている。そのため、犠牲層が固定電極および可動電極に接触しても、その接触による衝撃により電極が振れることがない。よって、各電極を犠牲層から保護するための工程等を追加する必要がなく、工程の複雑化を防止することができる。
項２．前記犠牲層を形成する工程は、前記センサ領域に形成された前記凹部の開口端を塞ぐように、前記保護層とは異なる第２無機材料からなる第１犠牲層を形成する工程と、前記第１犠牲層の形成後、前記センサ領域を覆うように、金属材料からなる第２犠牲層を前記第１犠牲層上に形成する工程とを含む、項１に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
項２に記載の方法によれば、センサ領域が第２犠牲層に覆われるので、保護層とセンサ領域との間に空間は、第２犠牲層の除去（エッチング）によって形成される。すなわち、エッチングにより除去するもの（第２犠牲層）が金属材料からなり、当該エッチング後も残存させるもの（保護層）が第１無機材料からなる。これにより、空間の形成時に、犠牲層（第２犠牲層）に対する保護層のエッチング選択比を大きくすることができる。そのため、保護層が第２犠牲層の除去に用いられるエッチング媒体に長時間にわたって曝されても、当該エッチング媒体は金属材料をエッチングするためのものであるため、第１無機材料からなる保護層の侵食を低減することができる。よって、保護層の形状を良好に維持することができる。
一方、凹部の開口端を塞ぐ犠牲層としても、金属材料からなる第２犠牲層を用いた場合、当該第２犠牲層が固定電極および／または可動電極上に残存すると、当該第２犠牲層によりセンサの動作不良が生じる場合がある。たとえば、第２犠牲層が固定電極および可動電極に跨って残存すると、この第２犠牲層を介して固定電極−可動電極間が短絡（ショート）する。
そこで、項２に記載の方法では、凹部の開口端を塞ぐ犠牲層として、第２無機材料からなる第１犠牲層を用いている。これにより、第１犠牲層に対する保護層のエッチング選択比を確保しながら、犠牲層の残存によるセンサの動作不良の発生を防止することができる。
なお、犠牲層に対して保護層がエッチング選択比を有するとは、たとえば、或るエッチング媒体に対する犠牲層のエッチングレートと、当該エッチング媒体に対する保護層のエッチングレートとの比（エッチング選択比）＝（保護層のエッチングレート／犠牲層のエッチングレート）≠１を満たす材料のことである。
項３．前記第１犠牲層がフッ素系ガスでエッチング可能な無機材料からなり、前記第２犠牲層が塩素系ガスでエッチング可能な金属材料からなる、項２に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
項４．前記保護層がＳｉＯ２からなり、前記第１犠牲層がＳｉＮからなり、前記第２犠牲層がＡｌからなる、項２または３に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
項５．前記犠牲層の形成に先立って、前記固定電極および前記可動電極の側壁を覆うように、前記犠牲層に対してエッチング選択比を有する保護膜を形成する工程をさらに含む、項１〜４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
項５に記載の方法によれば、固定電極および可動電極の側壁が、犠牲層に対してエッチング選択比を有する保護膜で覆われる。そのため、犠牲層をエッチングにより除去する際、エッチング媒体が固定電極および可動電極の各側壁に接触しても、固定電極および可動電極の侵食（ダメージ）を低減することができる。その結果、固定電極および可動電極の大きさのばらつきを少なくすることができる。
項６．前記犠牲層を除去する工程は、前記保護層の前記中央部に貫通孔を形成し、当該貫通孔から前記犠牲層をエッチング可能なエッチング媒体を供給する工程を含む、項１〜５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
項７．センサ領域および当該センサ領域を取り囲む周辺領域を有し、前記センサ領域の表層部直下に空洞が形成された半導体基板と、前記センサ領域の前記表層部を加工して形成され、互いに間隔を空けて噛み合う櫛歯状の固定電極および可動電極と、前記半導体基板の前記周辺領域に対して接着された周縁部と、当該周縁部に取り囲まれ、前記センサ領域に対して空間を隔てて前記固定電極および前記可動電極を覆う中央部とを有する、第１無機材料からなる保護層とを含む、ＭＥＭＳセンサ。
項７に記載の構成によれば、固定電極および可動電極が保護層の中央部により覆われている。これにより、保護層の外側（保護層に対してセンサ領域とは反対側）から保護層の内側へのゴミ等の侵入を防止することができる。よって、固定電極および可動電極をゴミ等に対して良好に保護することができる。その結果、センサの動作不良を低減することができる。
項８．前記周辺領域は、前記固定電極および前記可動電極に電気的に接続された電極パッドが形成されたパッド領域を含み、前記保護層の前記周縁部には、前記電極パッドを露出させる開口が形成されている、項７に記載のＭＥＭＳセンサ。
項９．前記保護層の前記中央部には、その内外を連通させる貫通孔が形成されている、項７または８に記載のＭＥＭＳセンサ。
項１０．前記固定電極に選択的に埋め込まれ、当該固定電極の或る部分を当該固定電極の他の部分から絶縁分離する第１絶縁層をさらに含む、項７〜９のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
項１１．前記可動電極に選択的に埋め込まれ、当該可動電極の或る部分を当該可動電極の他の部分から絶縁分離する第２絶縁層をさらに含む、項７〜１０のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
項１２．前記保護層が、ＳｉＯ２またはＳｉＮからなる、項７〜１１のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
項１３．前記半導体基板が、導電性シリコン基板である、項７〜１２のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
項１３に記載の構成のように、半導体基板が導電性シリコン基板であれば、所定の形状に成形された固定電極および可動電極に対して導電性を付与するための特別な処理を施さなくても、成形後の構造をそのまま電極として利用することができる。また、電極として利用される部分を除く部分を、配線として利用することができる。
項１４．前記固定電極と前記可動電極との間の静電容量の変化を検出することにより、前記ＭＥＭＳセンサに作用した加速度を検出する加速度センサを含む、項７〜１３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
項１５．前記可動電極を前記空洞に近づく方向および離れる方向に駆動させ、その駆動時に前記ＭＥＭＳセンサに作用する角速度を、前記可動電極と前記固定電極との間の静電容量の変化を検出することにより検出する角速度センサを含む、項７〜１４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
項１６．項７〜１５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサと、前記ＭＥＭＳセンサを覆うように形成された樹脂パッケージとを含む、ＭＥＭＳパッケージ。
項１６に記載の構成によれば、項７〜１５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサが用いられている。そのため、当該ＭＥＭＳセンサにおいて、保護層の外側から内側へのゴミ等の侵入を防止することができるので、センサの動作不良を低減することができる。その結果、信頼性の高いＭＥＭＳセンサを備えるＭＥＭＳパッケージを提供することができる。
項１７．前記ＭＥＭＳセンサに電気的に接続され、前記ＭＥＭＳセンサとともに同一の前記樹脂パッケージに覆われた集積回路をさらに含む、項１６に記載のＭＥＭＳパッケージ。
項１８．表面および裏面を有し、当該表面において前記ＭＥＭＳセンサを支持する基板をさらに含み、前記樹脂パッケージは、前記基板の前記表面を覆うように、かつ前記基板の前記裏面を露出させるように前記ＭＥＭＳセンサを封止している、項１６または１７に記載のＭＥＭＳパッケージ。
【符号の説明】
【００９３】
１    ＭＥＭＳパッケージ
２    基板
３    加速度センサ
５    集積回路
６    樹脂パッケージ
７    （基板の）表面
８    （基板の）裏面
９    ベース基板
１０  センサ領域
１１  パッド領域
１２  Ｘ軸センサ
１３  Ｙ軸センサ
１４  Ｚ軸センサ
１５  電極パッド
１６  保護層
１７  空間
１８  頂部
１９  底部
２１  貫通孔
２２  パッド開口
２９  空洞
３０  上壁
３８  露出空間
３９  第１犠牲層
４０  第２犠牲層
４１  Ｘ固定電極
４２  Ｘ可動電極
４５  （Ｘ可動電極の）第２ベース部
４６  （Ｘ可動電極の）第２櫛歯部
４８  絶縁層
５４  保護薄膜
６１  Ｙ固定電極
６２  Ｙ可動電極
６５  （Ｙ可動電極の）第２ベース部
６６  （Ｙ可動電極の）第２櫛歯部
８１  Ｚ固定電極
８２  Ｚ可動電極
８３  （Ｚ固定電極の）第１ベース部
８４  （Ｚ固定電極の）第１櫛歯部
８５  絶縁層
８６  （Ｚ可動電極の）第２ベース部
８７  （Ｚ可動電極の）第２櫛歯部
８９  絶縁層
９２  Ｚ軸角速度センサ
９３  対向部
９４  絶縁層
９５  先端部
９６  中間部
９７  基端部
９８  絶縁層
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【図８Ｆ】
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【図８Ｇ】
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【図８Ｈ】
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【図８Ｉ】
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【図８Ｊ】
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【図８Ｋ】
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【図８Ｌ】
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【図８Ｍ】
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【図９】
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