(57)【要約】      （修正有）【課題】物体の変形を検出することができる、電気回路を組み込んだ小型のセンサーを提供する。【解決手段】ＭＥＭＳセンサーは、可撓性を有するウェハー基板１と、ウェハー基板１の主面上に設けられたＭＥＭＳ振動子３とから構成され、ＭＥＭＳ振動子３は、第１電極としての下部電極１３ｅと可動部を有する第２電極としての上部電極１４ｅを備えており、両電極間に印加される交流電圧に伴い発生する電荷の静電力により上部電極１４ｅが振動し、振動子に固有の共振周波数信号が出力される。さらに、ウェハー基板１に外力を与えて変形させるとＭＥＭＳ振動子３も変形し、それに伴う上部電極１４ｅの固定部分の撓みにより上部電極１４ｅのバネ定数が変化することでＭＥＭＳ振動子３の共振周波数を変化させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する基板と、
前記基板の主面上に設けられた共振子と、を備え、
前記共振子は、前記基板に加えられた外力により変形することを特徴とするＭＥＭＳセンサー。
【請求項２】
前記共振子は、
前記基板の主面上に設けられた第１の電極と、
前記第１の電極に対して間隙を介して重なる領域を有する第２の電極と、を含み構成されていることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳセンサー。
【請求項３】
前記基板が変形することにより、前記第１の電極もしくは前記第２の電極、または前記第１の電極および前記第２の電極が変形し、前記共振子の共振周波数が変化することを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳセンサー。
【請求項４】
前記共振子は、前記基板の主面上に設けられた空洞部に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサー。
【請求項５】
複数の前記共振子を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサー。
【請求項６】
前記複数の共振子は、前記基板を平面視したときに、前記第１の電極と前記第２の電極とが重なる領域のそれぞれの延在方向が、前記基板の主面に沿った互いに異なる方向を向いて設けられていることを特徴とする請求項５に記載のＭＥＭＳセンサー。
【請求項７】
前記共振周波数を検出する周波数検出回路を備えることを特徴とする請求項３ないし請求項６のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサー。
【請求項８】
前記周波数検出回路が検出した前記共振周波数、または前記共振周波数の変化量、または前記共振周波数の最大値および最小値、または前記共振周波数の変化量の最大値および最小値、の少なくともいずれかを記憶する記憶部を備えることを特徴とする請求項７に記載のＭＥＭＳセンサー。
【請求項９】
時計機能を備え、前記記憶部に記憶する情報には、時間の情報が付帯されることを特徴とする請求項８に記載のＭＥＭＳセンサー。
【請求項１０】
前記記憶部に、前記共振周波数に対応する前記外力の大きさに係る情報が記憶されていることを特徴とする請求項８または請求項９に記載のＭＥＭＳセンサー。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサーを備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサーを備えていることを特徴とするロボット。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサーを備えていることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳセンサー、および電子機器、ロボット、移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサーは、自動車、航空宇宙、医学、産業、ロボットなど、生活に係わる様々な分野で活用されている。例えば、力学的、機械的センサーとしては、圧力センサー、ひずみセンサー、加速度センサー、力覚センサー、衝撃センサーなどがあり、また、それぞれ用途によって様々な形態のものがある。また、今日、センサーに対するニーズとして、力、温度、磁力、照度、音などセンサーが検出する対象によらず、検出の高精度化、高速化、検出装置の小型化、高機能化などの要求がますます高まっている。
そのような中で、従来、ひずみセンサーとしては、可撓性のフィルム状部材に貼り付けた抵抗体からなるひずみゲージが知られており、例えば、特許文献１には、抵抗体にアモルファス合金を用いたひずみゲージが提案されている。この文献では、抵抗体とするアモルファス合金の組成を選択することで、小型で高感度の耐環境性および疲労寿命特性に優れたひずみゲージが得られるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２４８３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の形態によるひずみセンサー（ひずみゲージ）では、検出装置をより一層小型化することが困難であるという課題があった。具体的には、ひずみゲージと、ひずみゲージの抵抗値の変化を検出する回路とを別々に構成し、それぞれをリード配線で接続する必要があったために、より小型化することが困難であった。また、それに伴い、製造工程が繁雑である、製造コストを低減することが困難である、などの課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の適用例または形態として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］  本適用例に係るＭＥＭＳセンサーは、可撓性を有する基板と、前記基板の主面上に設けられた共振子と、を備え、前記共振子は、前記基板に加えられた外力により変形することを特徴とする。
【０００７】
本適用例によれば、ＭＥＭＳセンサーは、可撓性を有する基板の主面上に設けられた共振子を備え、共振子は、基板に加えられた外力により変形する。共振子が変形することにより、その共振特性が変化するため、変化する共振特性を観測することで、基板に加えられた外力を検出することができる。従って、共振子を備えるＭＥＭＳセンサーによってＭＥＭＳセンサーに加えられる外力を検出することができる。
【０００８】
［適用例２］  上記適用例に係るＭＥＭＳセンサーにおいて、前記共振子は、前記基板の主面上に設けられた第１の電極と、前記第１の電極に対して間隙を介して重なる領域を有する第２の電極と、を含み構成されていることを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、共振子は、基板の主面上に設けられた第１の電極と第１の電極に対して間隙を介して重なる領域を有する第２の電極とを含み構成されている。基板に外力が加えられると、第１の電極や第２の電極が変形したり、第１の電極と第２の電極との間隙の大きさが変わったりする。これらの変形や電極間距離の変動により、共振子の共振特性が容易に変化する。そのため、この構成によれば、外力をより感度高く検出することができる。
【００１０】
［適用例３］  上記適用例に係るＭＥＭＳセンサーにおいて、前記基板が変形することにより、前記第１の電極もしくは前記第２の電極、または前記第１の電極および前記第２の電極が変形し、前記共振子の共振周波数が変化することを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、基板が変形することにより、第１の電極もしくは第２の電極、または第１の電極および第２の電極が変形することで、共振子の共振周波数が変化する。変化する共振周波数を観測することで、共振子に加えられた外力を検出することができる。従って、共振子を備えるＭＥＭＳセンサーによってＭＥＭＳセンサーに加えられる外力を検出することができる。
【００１２】
［適用例４］  上記適用例に係るＭＥＭＳセンサーにおいて、前記共振子は、前記基板の主面上に設けられた空洞部に設けられていることが好ましい。
【００１３】
本適用例のように、共振子が基板の主面上に設けられた空洞部に設けられることによって、共振子が振動する空間が確保され、また、共振子は、空洞部を構成する外壁によって保護される。また、空洞部を減圧状態に維持した場合には、共振子の振動および振動の変化が行なわれやすくなり、また安定した振動が得られるため、センサーとしての感度や安定性を高めることができるようになる。
【００１４】
［適用例５］  上記適用例に係るＭＥＭＳセンサーにおいて、複数の前記共振子を備えていることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、ＭＥＭＳセンサーは、複数の共振子を備えている。そのため、外力を検出する感度や精度を上げることができる。具体的には、複数の共振子が設けられた、より広い領域において外力を検出することができる。また、多くの検出情報を統計処理することにより、検出精度の向上を図ることができる。統計処理とは、平均値の算出や、分布解析による異常値の排除、分布解析による傾向の把握などである。
【００１６】
［適用例６］  上記適用例に係るＭＥＭＳセンサーにおいて、前記複数の共振子は、前記基板を平面視したときに、前記第１の電極と前記第２の電極とが重なる領域のそれぞれの延在方向が、前記基板の主面に沿った互いに異なる方向を向いて設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、複数の共振子は、それぞれが互いに基板の主面に沿った（主面に平行な）異なる方向を向いて形成されている。また、個々の共振子は、外力の加わる方向により共振子が変形する度合いが変化する。従って、異なる方向を向いたそれぞれの共振子の共振特性の変化の傾向を解析することにより、外力の方向や外力の方向の変化を検出することができる。
【００１８】
［適用例７］  上記適用例に係るＭＥＭＳセンサーにおいて、前記共振周波数を検出する周波数検出回路を備えることが好ましい。
【００１９】
本適用例のように、ＭＥＭＳセンサーに、共振子の共振周波数を検出する周波数検出回路を備えることにより、ＭＥＭＳセンサーとは別に周波数検出回路を準備し、それらを接続する必要が無くなる。検出した共振周波数を出力することで、ＭＥＭＳセンサー（基板）が受けた外力の情報を出力することができる。ＭＥＭＳセンサーは、ＭＥＭＳの製造工程により形成することができ、同じ工程で周波数検出回路を形成することが可能であるため、より小型で簡便に、また安価に、周波数検出回路を備えた外力を検出することのできるＭＥＭＳセンサーを製造することができる。
【００２０】
［適用例８］  上記適用例に係るＭＥＭＳセンサーにおいて、前記周波数検出回路が検出した前記共振周波数、または前記共振周波数の変化量、または前記共振周波数の最大値および最小値、または前記共振周波数の変化量の最大値および最小値、の少なくともいずれかを記憶する記憶部を備えることが好ましい。
【００２１】
本適用例のように、周波数検出回路が検出した共振周波数、または共振周波数の変化量、または共振周波数の最大値および最小値、または共振周波数の変化量の最大値および最小値、の少なくともいずれかを記憶する記憶部を備えることにより、検出した外力の情報を記録しておくことができる。その結果、例えば、記憶部に記録した情報を読み出すことで、過去に遡って検出した情報を解析できる。つまり、外力を受けた経過や履歴を参照することや解析することができる。また、情報を参照したり解析したりする環境とＭＥＭＳセンサーとを切り離すことができるため、様々な部位にセンサーを設置することができるようになり、その利用の幅が広がる。
【００２２】
［適用例９］  上記適用例に係るＭＥＭＳセンサーにおいて、時計機能を備え、前記記憶部に記憶する情報には、時間の情報が付帯されることが好ましい。
【００２３】
本適用例のように、時計機能を備え、記憶部に記憶する情報に時間の情報が付帯されるようにすることで、外力を受けた経過や履歴を時間情報と共に参照することや解析することができるようになる。その結果、センサーとしての利用の幅が広がる。
【００２４】
［適用例１０］  上記適用例に係るＭＥＭＳセンサーにおいて、前記記憶部に、前記共振周波数に対応する前記外力の大きさに係る情報が記憶されていることが好ましい。
【００２５】
本適用例のように、記憶部に、共振周波数に対応する外力の大きさに係る情報を記憶しておくことで、検出した共振周波数の情報から、外力の大きさや外力の大きさに係る情報を直接参照することができるようになる。具体的には、例えば、予め、実験によりＭＥＭＳセンサーに加える外力の大きさと、その外力を加えた結果の変化した共振周波数の値とを求めておき、その対応テーブルあるいは対応式として記憶部に記憶しておくことで、検出した共振周波数の値から、対応する（想定される）外力の値が導出されるようにすることができる。その結果、都度換算することなく、外力を求めることができる。
【００２６】
［適用例１１］  本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載のＭＥＭＳセンサーを備えていることを特徴とする。
【００２７】
電子機器として上記のＭＥＭＳセンサーを用いることにより、外力を検出する電子機器、あるいは検出した外力の情報を利用した電子機器を、より小型で安価に得ることができる。
【００２８】
［適用例１２］  本適用例に係るロボットは、上記適用例に記載のＭＥＭＳセンサーを備えていることを特徴とする。
【００２９】
ロボットとして外力を検出する機能に上記のＭＥＭＳセンサーを用いることにより、ロボットを、より小型で安価に得ることができる。
【００３０】
［適用例１３］  本適用例に係る移動体は、上記適用例に記載のＭＥＭＳセンサーを備えていることを特徴とする。
【００３１】
移動体として外力を検出する機能に上記のＭＥＭＳセンサーを用いることにより、移動体を、より安価に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】（ａ）実施形態１に係るＭＥＭＳセンサーを構成するＭＥＭＳ素子の平面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図。
【図２】（ａ）ＭＥＭＳ振動子の斜視図、（ｂ）同、断面図。
【図３】（ａ），（ｂ）共振周波数の変化を検証する方法を示す概略図、（ｃ）共振周波数の変化率を示すグラフ。
【図４】（ａ）ＭＥＭＳセンサーの具体的な実施形態の各段階の例（実施形態１〜５）を示す概念図、（ｂ）チップ状に構成した実施形態５に係るＭＥＭＳセンサーの平面図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）実施形態６に係るＭＥＭＳセンサーを示す平面図。
【図６】（ａ）ＭＥＭＳセンサーを衝撃センサーとして活用した実施例１を示す側面図、（ｂ），（ｃ）ＭＥＭＳセンサーを震度センサーとして活用する実施例２の概念図。
【図７】（ａ）ＭＥＭＳセンサーをロボットの力覚センサーとして活用した実施例３を示す概念図、（ｂ）ＭＥＭＳセンサーを傾斜センサーとして活用した実施例４を示す概念図。
【図８】移動体の一例としての自動車にＭＥＭＳセンサーを活用した実施例５を概略的に示す斜視図。
【図９】（ａ），（ｂ）変形例１，２に係るＭＥＭＳ振動子を示す平面図。
【図１０】（ａ），（ｂ）変形例３に係るＭＥＭＳセンサーを示す側面図および平面図。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に本発明を具体化した実施形態について、図面を参照して説明する。以下は、本発明の一実施形態であって、本発明を限定するものではない。なお、以下の各図においては、説明を分かりやすくするため、実際とは異なる尺度で記載している場合がある。
【００３４】
（実施形態）
図１（ａ）は、実施形態に係るＭＥＭＳセンサーを構成するＭＥＭＳ素子１００の平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なお、図１（ａ）は、図１（ｂ）のＢ−Ｂ平面図である。
ＭＥＭＳ素子１００は、可撓性を有する基板の主面上に形成された共振子を備えるＭＥＭＳ素子である。
ＭＥＭＳ素子１００は、ウェハー基板１、空洞部２、共振子としてのＭＥＭＳ振動子３、第１酸化膜１１、窒化膜１２、第１導電層１３、第２導電層１４、第２酸化膜１５、第３酸化膜１６、保護膜１７、側壁部２０、配線層２１、第１被覆層３０、エッチングホール３１、第２被覆層３２などから構成されている。
【００３５】
ウェハー基板１は、可撓性を有するシリコン基板であり、ＭＥＭＳ振動子３は、ウェハー基板１に積層された第１酸化膜１１、窒化膜１２の上部に形成されている。
なお、ここでは、ウェハー基板１の主面に順に第１酸化膜１１および窒化膜１２が積層される方向を上方向、または図１（ｂ）に示すようにＺ方向として説明している。
【００３６】
ＭＥＭＳ振動子３は、第１の電極としての下部電極１３ｅと可動部を有する第２の電極としての上部電極１４ｅとを備えており、空洞部２に配置されている。下部電極１３ｅおよび上部電極１４ｅは、第１酸化膜１１および窒化膜１２に積層された第１導電層１３および第２導電層１４をフォトリソグラフィーによりパターニングすることで形成される。第１導電層１３および第２導電層１４は、それぞれ好適例として導電性のポリシリコンで構成されているが、これに限定するものではない。
【００３７】
下部電極１３ｅと上部電極１４ｅとの間には、上部電極１４ｅの可動空間を構成する間隙（空隙部１３ｇ）が形成されている。空洞部２および空隙部１３ｇは、ＭＥＭＳ振動子３に積層した第２酸化膜１５、第３酸化膜１６、および下部電極１３ｅと上部電極１４ｅとの間に形成した第４酸化膜１３ｆ（図示省略）をエッチングにより除去（リリースエッチング）することによって形成されている。第２酸化膜１５、第３酸化膜１６、および第４酸化膜１３ｆは、いわゆる犠牲層であり、この犠牲層がリリースエッチングされることで、上部電極１４ｅが下部電極１３ｅから遊離した片持ち梁構造の可動電極構造（共振子）が形成されている。
【００３８】
また、下部電極１３ｅおよび上部電極１４ｅは、図１（ａ）に示すように、それぞれＸ、Ｙ方向に辺を有するＹ方向に長い長方形の形状で構成されている。ウェハー基板１を平面視したときに、下部電極１３ｅと上部電極１４ｅとが重なる領域（以下領域３Ｗ）も同様にＹ方向に長い長方形の形状となるように構成されている。以下、図１（ａ）に示すように、領域３Ｗが長く延在する方向を共振子の延在方向として説明する。つまり、図１（ａ）の場合には、共振子の延在方向は、Ｙ方向である。
【００３９】
下部電極１３ｅは、第１導電層１３によって外部回路（図示省略）と電気的に接続される。下部電極１３ｅおよび第１導電層１３は、積層した第１導電層１３をフォトリソグラフィーによりパターニングすることによって、一体に形成される。
また、上部電極１４ｅは、第２導電層１４によって外部回路と電気的に接続される。上部電極１４ｅおよび第２導電層１４は、積層した第２導電層をフォトリソグラフィーによりパターニングすることによって、一体に形成される。
【００４０】
このような構造のＭＥＭＳ振動子３は、電極間（下部電極１３ｅと上部電極１４ｅとの間）に印加される交流電圧に伴い発生する電荷の静電力により、第２の電極としての上部電極１４ｅが振動する。電極間には、振動子に固有の共振周波数信号が出力される。
また、外部回路は、半導体回路としてＭＥＭＳ素子１００と一体に構成することができる。つまり、上部電極１４ｅを構成する第２導電層１４はもとより、第１酸化膜１１、第２酸化膜１５、第３酸化膜１６、第４酸化膜１３ｆ、保護膜１７は、層間膜や保護膜などの絶縁膜として、また配線層２１（第１配線層２１ａ、第２配線層２１ｂ）は回路配線層として半導体回路を一体に形成する材料とすることができる。換言すると、ＭＥＭＳ素子１００は、半導体回路の製造工程において形成することができる。
特に半導体で形成する可動電極を有するＭＥＭＳ振動子の場合には、水晶などの振動子に比較して半導体プロセスに容易に組み入れることができる。
【００４１】
次に、ＭＥＭＳ振動子３が、ウェハー基板１が受ける外力の大きさを検出するメカニズムについて説明する。
図２（ａ）は、ＭＥＭＳ振動子３を示す斜視図であり、図２（ｂ）は、断面図である。
上部電極１４ｅは、下層の窒化膜１２に固定された支持部を支点として対辺部が上下方向に振動する。この場合の共振周波数（固有振動周波数）は、上部電極１４ｅを形成する材料のヤング率、密度、および上部電極１４ｅの厚みｔやフラップ長ｗなど、あるいは上部電極１４ｅのバネ定数などによって決まる。
【００４２】
ＭＥＭＳ振動子３は、ウェハー基板１の主面上に設けられており、ウェハー基板１が外力を受けて変形すると、それに伴って、ＭＥＭＳ振動子３も変形する。具体的には、例えば、ウェハー基板１を、図２（ａ）に破線で示すように（上方向に凸となるように）撓ませた場合に、ウェハー基板１の撓みに追随して下部電極１３ｅ、および上部電極１４ｅの固定部分も撓む。上部電極１４ｅの固定部分の撓みにより、上部電極１４ｅのフラップ部分（下部電極１３ｅから遊離している部分）も変形する。この変形により上部電極１４ｅのバネ定数が変化することによって、共振周波数が変化する。
【００４３】
また、例えば、図２（ｂ）に破線で示すように図２（ａ）と直交する方向にウェハー基板１が撓んだ場合には、下部電極１３ｅ、および上部電極１４ｅの固定部分がウェハー基板１の撓みに追随して変形するため、下部電極１３ｅと上部電極１４ｅとの間の空隙部１３ｇの大きさ（長さ）が変化する。この空隙部１３ｇの長さが変化することにより、下部電極１３ｅと上部電極１４ｅとの間の電界強度が変化する。この電界強度の変化は、上部電極１４ｅを形成する材料のヤング率を変化させ、その結果共振周波数が変化する。
【００４４】
図３（ａ）〜（ｃ）に、ウェハー基板１の撓みによる共振周波数の変化を検証した方法およびその結果を示す。
まず、図３（ｂ）に示すように、長方形板状の弾性体９００の中央部分にＭＥＭＳ素子１００を貼り付けた評価試料を準備した。評価試料は、ＭＥＭＳ振動子３（共振子）の延在方向が弾性体９００の長手方向と同じ方向となるように「横」にＭＥＭＳ素子１００を貼り付けたもの、ＭＥＭＳ振動子３の延在方向が弾性体９００の長手方向と直交する方向となるように「縦」にＭＥＭＳ素子１００を貼り付けたもの、および、これらの中間で「斜め」方向にＭＥＭＳ素子１００を貼り付けたものの３種類を準備した。
【００４５】
次に、ＭＥＭＳ素子１００が貼り付けられた面を下方向にし、弾性体９００の長手方向の両端領域を支点として、ＭＥＭＳ素子１００が貼り付けられた裏面を下方向に押圧し、弾性体９００を撓ませた。Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３の大きさの押圧加重を順に加え、評価試料を曲げ１、曲げ２、曲げ３の状態とした。３種類の評価試料に対して、初期状態（曲げなし）、曲げ１、曲げ２、曲げ３の３状態、および再び押圧加重を取り除いた状態（曲げなし）における共振周波数の値を計測した。
なお、図３（ａ）〜（ｃ）では、ＭＥＭＳ素子１００を共振させる電気回路や、周波数の計測回路の図示を省略している。
【００４６】
図３（ｃ）に共振周波数の変化を評価した結果のグラフを示す。グラフ横軸には、曲げの状態を、グラフ縦軸には、初期状態に対する各曲げ状態における共振周波数の変化率を取り、評価結果をプロットしている。
図３（ｃ）から分かるように、押圧加重Ｆ１〜Ｆ３の大きさに対応して共振周波数が変化している。また、弾性体９００の撓み方向に対して、ＭＥＭＳ振動子３の延在方向が異なると、共振周波数の変化率も異なっている。
このように、ＭＥＭＳ素子１００は、ウェハー基板１の撓みの影響により共振周波数が変化することにより、ウェハー基板１が受ける力Ｆの大きさを検出することができる。また、ＭＥＭＳ振動子３の向き（延在方向）により、共振周波数の変化率が異なることにより、向きの異なる複数のＭＥＭＳ素子１００を組み合わせることで、撓みの方向などを検出することも可能である。
【００４７】
次に、上述した機能を備えるＭＥＭＳ素子１００をＭＥＭＳセンサーとして構成する場合の具体的な実施形態について説明する。
図４（ａ）は、ＭＥＭＳセンサーの具体的な実施形態の各段階（機能レベル）の例を示す概念図である。ＭＥＭＳセンサーは、ＭＥＭＳ素子１００を単体で活用するレベルだけではなく、例えば、検出した情報を時間情報と共に記憶しておけるような機能を付加したレベルなど、様々な機能レベルを持つ実施形態として具体化することができる。
図４（ａ）には、実施形態１〜５としての、ＭＥＭＳ素子１００およびＭＥＭＳセンサー１１０，１２０，１３０，１４０を示している。
【００４８】
（実施形態１）
実施形態１は、ＭＥＭＳセンサーをＭＥＭＳ素子１００単体で構成する例である。具体的には、ウェハー基板１にＭＥＭＳ素子１００を形成し、チップ状に切り出して、検出対象の表面に貼り付け、検出対象表面の変形を検出できるようにする形態である。ＭＥＭＳ素子１００をＭＥＭＳセンサーとして活用する場合、ＭＥＭＳ振動子３を共振させる回路や、共振周波数を検出する回路などを外付けの電気回路として構成し、第１導電層１３、第２導電層１４との接続を、ボンディングワイヤーなどを介して行なう。
【００４９】
本実施形態によれば、ＭＥＭＳ素子１００は、検出対象の表面が、外力など何らかの原因により変形する場合、その変形に伴ってＭＥＭＳ振動子３が変形することにより変化する共振周波数信号を、外付けの電気回路を介して出力する。具体的には、ＭＥＭＳ振動子３は、ウェハー基板１の主面上に設けられた下部電極１３ｅと上部電極１４ｅとを含み構成されており、ウェハー基板１に外力が加えられると、下部電極１３ｅや上部電極１４ｅが変形したり、下部電極１３ｅと上部電極１４ｅとの間隙の大きさが変わったりする。これらの変形や電極間距離の変動により、ＭＥＭＳ振動子３の共振特性が容易に変化する。そのため、この構成によれば、変化する共振周波数信号を観測することで、ウェハー基板１に加えられた外力など、変形の要因の大きさを検出することができる。
【００５０】
また、本実施形態のように、ＭＥＭＳ振動子３がウェハー基板１の主面上に設けられた空洞部２に設けられることによって、ＭＥＭＳ振動子３が振動する空間が確保され、また、ＭＥＭＳ振動子３は、空洞部２を構成する外壁によって保護される。また、空洞部２を減圧状態に維持した場合には、ＭＥＭＳ振動子３の振動および振動の変化が行なわれやすくなり、また安定した振動が得られるため、センサーとしての感度や安定性を高めることができるようになる。
【００５１】
（実施形態２）
実施形態２は、ＭＥＭＳセンサー１１０であり、ＭＥＭＳ素子１００に共振回路などの電気回路１１１を外部回路として付加して構成する例である。
先に記述したように、外部回路は、半導体回路としてＭＥＭＳ素子１００と一体に構成することができる。具体的には、ウェハー基板１にＭＥＭＳ素子１００および電気回路１１１などを形成し、チップ状に切り出して、検出対象の表面に貼り付け、検出対象表面の変形を検出できるようにする形態である。ＭＥＭＳセンサー１１０を活用する場合、電気回路１１１に電力を供給する電源や、共振周波数を検出する回路などを外付けの電気回路として構成し、ボンディングワイヤーなどを介してＭＥＭＳセンサー１１０を構成するチップと接続する。
【００５２】
本実施形態によれば、ＭＥＭＳセンサー１１０は、検出対象の表面が、外力など何らかの原因により変形する場合、その変形に伴ってＭＥＭＳ振動子３が変形することにより変化する共振周波数信号を、電気回路１１１を介して出力する。変化する共振周波数信号を観測することで、ウェハー基板１に加えられた外力など、変形の要因の大きさを検出することができる。
【００５３】
（実施形態３）
実施形態３は、ＭＥＭＳセンサー１２０であり、ＭＥＭＳセンサー１１０に周波数検出回路としての周波数カウンター１２１などを付加して構成する例である。具体的には、ウェハー基板１にＭＥＭＳセンサー１１０および周波数カウンター１２１などを形成し、チップ状に切り出して、検出対象の表面に貼り付け、検出対象表面の変形を検出できるようにする形態である。
周波数カウンター１２１は、内部に基準クロックを備え、変化する共振周波数信号を所定の閾値で切り出して周期をカウントするなどのロジック回路で構成されている。ＭＥＭＳセンサー１２０を活用する場合、ＭＥＭＳセンサー１１０および周波数カウンター１２１に電力を供給する電源回路や、検出された共振周波数の情報を受信し処理する回路などを外付けの電気回路として構成し、ボンディングワイヤーなどを介してＭＥＭＳセンサー１２０を構成するチップと接続する。ＭＥＭＳセンサー１２０からは、検出された共振周波数がデジタル情報として出力される。
【００５４】
本実施形態によれば、ＭＥＭＳ振動子３の共振周波数を検出する周波数検出回路として周波数カウンター１２１を備えることにより、ＭＥＭＳセンサーとは別に周波数検出回路を準備し、それらを接続する必要が無くなる。検出した共振周波数を出力することで、ＭＥＭＳセンサー１２０が（ウェハー基板１が）受けた外力の情報を出力することができる。ＭＥＭＳセンサー１２０は、ＭＥＭＳの製造工程により形成することができ、同じ工程で周波数カウンター１２１を形成することが可能であるため、より小型で簡便に、また安価に、周波数検出回路を備えた外力を検出することのできるＭＥＭＳセンサーを製造することができる。
【００５５】
（実施形態４）
実施形態４は、ＭＥＭＳセンサー１３０であり、ＭＥＭＳセンサー１２０に変換部１３１や記憶部１３２などを付加して構成する例である。
変換部１３１は、ＭＥＭＳセンサー１２０が出力する共振周波数の情報を、検出した周波数に対応する異なる次元の情報に変換する電気回路であり、記憶部１３２は、変換するための演算情報を記憶する記憶媒体（メモリー）である。具体的には、ウェハー基板１にＭＥＭＳセンサー１２０および変換部１３１や記憶部１３２などを形成し、チップ状に切り出して、検出対象の表面に貼り付け、検出対象表面の変形に対応する情報を検出できるようにする形態である。ＭＥＭＳセンサー１３０を活用する場合、ＭＥＭＳセンサー１２０および変換部１３１や記憶部１３２などに電力を供給する電源回路や、検出し変換された情報を受信し処理する回路などを外付けの電気回路として構成し、ボンディングワイヤーなどを介してＭＥＭＳセンサー１３０を構成するチップと接続する。
【００５６】
変換部１３１は、演算手段を備え、変換するための演算情報としての変換テーブル１３１ｔあるいは変換関数１３１ｆによって、検出した周波数に対応する異なる次元の情報に変換して出力する。例えば、図３（ｃ）に示すグラフのように、予め押圧加重と共振周波数との関係が実験などを通して分かっている場合には、共振周波数と押圧加重との変換テーブルや変換関数などにより演算することで、ＭＥＭＳセンサー１３０を、押圧加重のセンサーとして機能させることができる。
なお、異なる次元の情報としては、押圧加重だけではなく、押圧加重に係る情報として、例えば、曲げ量、撓み量などであっても良い。また、変換を行なわずにそのまま共振周波数を出力しても良い。
【００５７】
本実施形態のように、記憶部１３２に、共振周波数に対応する外力の大きさ、あるいは外力に係る大きさの情報を記憶しておくことで、検出した共振周波数の情報から、外力の大きさ、あるいは外力に係る大きさを直接参照することができるようになる。具体的には、例えば、予め実験によりＭＥＭＳセンサー１３０に加える外力の大きさと、その外力を加えた結果の変化した共振周波数の値とを求めておき、その対応テーブルあるいは対応式として記憶部１３２に記憶しておくことで、検出した共振周波数の値から、対応する（想定される）外力の値が導出されるようにすることができる。その結果、都度換算することなく、外力を求めることができる。
【００５８】
（実施形態５）
実施形態５は、ＭＥＭＳセンサー１４０であり、ＭＥＭＳセンサー１３０に情報処理部１４１、記憶部１４２、時計機能としての時計１４３などを付加して構成する例である。
情報処理部１４１は、演算手段や情報入出力手段を備え、ＭＥＭＳセンサー１３０が出力する検出情報に時計１４３から得られる時間情報を付加して記憶部１４２に記録したり、外部と情報を入出力したりする機能を有する。具体的には、ウェハー基板１にＭＥＭＳセンサー１３０および情報処理部１４１、記憶部１４２、時計１４３などを形成し、チップ状に切り出して、検出対象の表面に貼り付け、検出対象表面の変形に対応する情報を検出したり、外部との情報をやりとりしたりできるようにする形態である。ＭＥＭＳセンサー１４０を活用する場合、ＭＥＭＳセンサー１３０および情報処理部１４１、記憶部１４２、時計１４３などに電力を供給する電源回路や検出し変換された情報を受信し処理する回路などを外付けの電気回路として構成し、ボンディングワイヤーなどでＭＥＭＳセンサー１４０を構成するチップに接続する。
図４（ｂ）にチップ状に構成したＭＥＭＳセンサー１４０の平面図を示す。それぞれの回路ブロックを含めて１チップに構成している。
なお、時間情報とは、時計１４３から得られる時刻の情報や、時刻の情報の差分として得られる時間の情報が含まれる。
【００５９】
情報処理部１４１は、例えば、ＭＥＭＳセンサー１３０が出力する検出情報への時間情報の付加や、検出情報の変化量の算出、所定期間における検出情報の最大値および最小値の算出、所定期間における検出情報の変化量の最大値および最小値の算出などの処理を行なう。また、情報処理部１４１は、外部回路との情報の授受により、変換部１３１で行なう変換処理に使用する演算情報（変換テーブル１３１ｔや変換関数１３１ｆなど）の書き換えなどを行なうことができる。
なお、情報処理部１４１にＣＰＵ（Central Processing Unit）を備えるなどして、変換部１３１を情報処理部１４１の演算機能の一部として情報処理部１４１に含める構成としても良い。また、必ずしも記憶部１３２と記憶部１４２とを別々の備える必要はなく、ひとつの記憶部であっても良い。
【００６０】
本実施形態のように、時計機能（時計１４３）を備え、記憶部１３２に記憶する情報に記憶した時間の情報が付帯されるようにすることで、外力を受けた経過や履歴を時間情報と共に参照することや解析することができるようになる。その結果、センサーとしての利用の幅を大きく広げることができる。
【００６１】
（実施形態６）
図５（ａ）〜（ｃ）に、実施形態６としての、ＭＥＭＳセンサー１５０〜１５２を示す。
実施形態６は、複数のＭＥＭＳセンサーを組み込んでいることを特徴としている。
ＭＥＭＳセンサー１５０は、複数のＭＥＭＳセンサー１４０を１チップに組み込んで構成している例である。図５（ａ）に示す例は３つのＭＥＭＳセンサー１４０を同じ向きに配置して１チップに組み込んでいる。
【００６２】
本実施形態によれば、ＭＥＭＳセンサー１５０は、同じ方向を向いた複数のＭＥＭＳ振動子３を備えている。そのため、外力を検出する感度や精度を上げることができる。具体的には、複数のＭＥＭＳ振動子３が設けられた、より広い領域において外力を検出することができる。また、多くの検出情報を統計処理することにより、検出精度の向上を図ることができる。統計処理とは、平均値の算出や、分布解析による異常値の排除、分布解析による傾向の把握などである。
【００６３】
ＭＥＭＳセンサー１５１は、複数のＭＥＭＳセンサー１４０を異なる方向を向くように配置し、１チップに組み込んで構成している例である。図５（ｂ）に示す例は、３つのＭＥＭＳセンサー１４０のそれぞれが備えるＭＥＭＳ振動子３の延在方向が互いにウェハー基板１の主面に平行な異なる方向を向くように配置し、１チップに組み込んでいる。
【００６４】
本実施形態によれば、複数のＭＥＭＳ振動子３は、それぞれが互いにウェハー基板１の主面に平行な異なる方向を向いて形成されているため、個々のＭＥＭＳ振動子３は、外力の加わる方向によりＭＥＭＳ振動子３が変形する度合いが変化する。従って、異なる方向を向いたそれぞれのＭＥＭＳ振動子３の共振特性の変化の傾向を解析することにより、外力の方向や外力の方向の変化を検出することができる。
【００６５】
ＭＥＭＳセンサー１５２は、異なる方向を向いたＭＥＭＳ振動子３を備えた複数のＭＥＭＳセンサーを１チップに組み込んで構成している例である。図５（ｃ）に示す例は、それぞれが互いにウェハー基板１の主面に平行な異なる方向を向いて形成されたＭＥＭＳ振動子３を備えた３つのＭＥＭＳセンサー１４０，１４０ｖ，１４０ｗを１チップに組み込んでいる。
【００６６】
本実施形態によれば、ＭＥＭＳセンサー１５１に比較して、チップ上のレイアウトが効率的に行なわれるため、チップサイズをより小さくすることができる。
【００６７】
なお、上述した実施形態１〜６におけるＭＥＭＳセンサーとしての形態は、チップ状に限定するものではなく、検出対象の表面の変形が検出できる形態であれば良い。例えば、ウェハー基板１から切り出したチップをフレキシブルフィルムや可撓性の薄型基板などに実装した形態であっても良い。
また、それぞれの実施形態において、電力を供給する外付けの電気回路は、例えば、乾電池、充電蓄電池、あるいはソーラーバッテリーなどの可搬型の小型電源であることが好ましい。
【００６８】
次に、上述したＭＥＭＳ素子１００やＭＥＭＳセンサー１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１５１，１５２の具体的な活用事例や活用形態について説明する。ここで、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略している。
なお、以下、ＭＥＭＳ素子１００やＭＥＭＳセンサー１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１５１，１５２をＭＥＭＳセンサー５００として説明する。つまり、ＭＥＭＳセンサー５００は、上述した実施形態の例のいずれであっても良い。但し、上述したそれぞれの実施形態に必要な外付けの電気回路については、図示および説明において省略する。
【００６９】
（実施例１）
図６（ａ）は、ＭＥＭＳセンサー５００を衝撃センサー２００として活用した実施例１を示す側面図である。
衝撃センサー２００は、ＭＥＭＳセンサー５００、ベース部材７００、弾性板７０１、支持部材７０２、錘６００などを含み構成されている。
ベース部材７００は、衝撃センサー２００の筐体を構成する基板であり、弾性板７０１に比較し剛性の高い金属板、あるいは樹脂板などで形成されている。
弾性板７０１は、可撓性の弾性材からなる長方形基板である。弾性板７０１の一方の面の中央部にＭＥＭＳセンサー５００が、他方の面の中央部、つまりＭＥＭＳセンサー５００が貼り付けられている裏面部には錘６００が貼り付けられている。
支持部材７０２は、弾性板７０１の長手方向の両端部を支持し、弾性板７０１とベース部材７００との間に間隙を形成してベース部材７００に固定している。
なお、支持部材７０２は、弾性板７０１の撓み変形を妨げることなく、ベース部材７００に固定されるようにすることが好ましい。
【００７０】
このように構成された衝撃センサー２００では、例えば、錘６００が、弾性板７０１の法線方向（図６（ａ）の矢印で示す−Ｚ方向）に力を受けると弾性板７０１が撓む。この撓んだ度合いを、ＭＥＭＳセンサー５００によって検出することができる。例えば、衝撃センサー２００が図６（ａ）のＺ方向に衝撃を受けた場合には、錘６００の−Ｚ方向の慣性力により弾性板７０１が撓み、この撓みの度合いを測ることができる。この撓みの度合いは、衝撃センサー２００が受けた衝撃の度合いを示すものであり、つまり、衝撃センサー２００が受けた衝撃を検出することができる。
【００７１】
衝撃センサー２００としての機能を、様々な処理機能を持つ集積回路と合わせて活用することにより、小型・軽量で、且つ高機能のセンサー機器を実現することができる。その結果、その活用の幅が大きく広がる。
【００７２】
例えば、ＭＥＭＳセンサー５００をＭＥＭＳセンサー１４０で構成し、電池で電力を供給するようにした場合、衝撃センサー２００は、継続的に受ける衝撃を検出し、記録することができる。例えば、この衝撃センサー２００を、輸送する物体の異なる表面にいくつか貼り付け、梱包して輸送した場合に、輸送中に物体が受ける衝撃を、時間を追って記録することができ、輸送後に、輸送中の衝撃の履歴を参照・解析することなどができる。
【００７３】
また、例えば、輸送中における、過激な振動や衝撃を避けるために、検出値に対して所定の閾値（例えば許容範囲限界値など）を設定しておき、この閾値に達した場合には、警報を発生し、注意を促すなどの使い方が可能となる。
【００７４】
また、梱包材や、梱包に使用する緩衝材、あるいはコンテナーや運搬器具などの耐衝撃性評価を定量的に行なうことができる。具体的には、例えば、運搬器具、コンテナー、外梱包箱、緩衝材、内梱包箱、容器、収納物などのそれぞれに、本発明品を取り付け、実際の梱包および運搬形態において、外部から加える衝撃の伝播ひずみや伝播する衝撃を解析することができる。
【００７５】
また、さらにＧＰＳ（Global Positioning System）センサーを組み合わせることにより、受けた衝撃の時間的な履歴だけでなく、場所の履歴をも合わせて記録しておくことができるようになる。つまり、例えば、輸送後に、輸送中に受けた衝撃の時間や場所の履歴を参照・解析するで、衝撃の原因などを探ることが可能となる。例えば、壊れ物などの搬送物が輸送・運搬中に破壊されてしまった場合などにおいて、その原因や責任の所在などを明確にするための情報を得ることができる。
【００７６】
また、衝撃センサー２００を、運動支援機器などに活用することができる。
具体的には、球技スポーツにおける、投げる、打つ、蹴るなどの動作を、ボール、あるいはボールに代わる物体に取り付けた衝撃センサー２００が、衝撃、加速度、力などの情報としてとらえることができる。例えば、ゴルフショットのインパクト強度や精度の定量化などに活用できなど、運動の質の評価指標をフィードバックする運動支援機器として構成することができる。
【００７７】
また、運動支援としては、運動シューズに衝撃センサー２００およびＧＰＳセンサーを取り付けることで、ランニング負荷の定量化が可能となる。具体的には、運動シューズが受ける衝撃からランニングの強度を換算し、ＧＰＳセンサーによるランニング経路や、ランニング速度の情報と合わせて総合的なランニング負荷の定量化を行なうことなどができる。
【００７８】
（実施例２）
図６（ｂ），（ｃ）は、実施例２として、ＭＥＭＳセンサー５００を震度センサー２０１，２０２として活用する場合の概念図である。
震度センサー２０１は、ＭＥＭＳセンサー５００、ベース部材７００、弾性板７０３、錘６００などを含み構成されている。
ベース部材７００は、震度センサー２０１の筐体を構成する基板であり、弾性板７０３に比較し剛性の高い金属板、あるいは樹脂板などで形成されている。
弾性板７０３は、可撓性の弾性材からなる長方形基板である。
弾性板７０３の一方の面の中央部にＭＥＭＳセンサー５００が貼り付けられている。
弾性板７０３の長手方向の一方の端部は、ベース部材７００に固定されている。弾性板７０３の長手方向の他方の端部には、錘６００が取り付けられている。
【００７９】
このように構成された震度センサー２０１では、例えば、弾性板７０３が図示する矢印の方向に振動するように、ベース部材７００に力を加え移動させると、加えた力（加速度）に応じた大きさで弾性板７０３が撓んで振動する。この撓んだ度合いを、ＭＥＭＳセンサー５００によって検出することができる。つまり、例えば、弾性板７０３を鉛直方向に沿うように立て、ベース部材７００を地面に固定して設置した場合に、地震の横揺れ震度（水平方向に地面が移動する加速度）を観測することができる。
【００８０】
震度センサー２０２は、複数の弾性板７０３が異なる方向に振動するように複数の震度センサー２０１を組み合わせた例である。図６（ｃ）に示す例は、３つの震度センサー２０１がそれぞれ異なる向きを向くように構成している。３つの震度センサー２０１の観測結果を解析することで、振動の向きなどを検出することができる。
なお、実施例１に示す衝撃センサー２００も同様に震度センサーとして活用することができる。
【００８１】
（実施例３）
図７（ａ）は、ＭＥＭＳセンサー５００をロボットの力覚センサー２０３として活用した実施例３を示す概念図である。
力覚センサー２０３は、ロボット８００が備えるハンド部８０１の物体を挟持する面に貼り付けられている。物体を挟持する面の撓みから面に加わる力を検出することが可能であるため、ＭＥＭＳセンサー５００をロボット８００の力覚センサーとして活用することができる。
【００８２】
ロボットにおける力覚センサーとして活用した場合には、そのサイズを非常に小さく構成できることから、ハンド部８０１など、人間の指に相当する部分に複数のセンサーを取り付けることが可能となる。また、それらは、単純な受動素子が検出する信号を捕らえるのではなく、検出した信号を処理する集積回路を備えたセンサーとして構成することが可能であるため、ロボットの集中制御部に大きな負荷を与えることなく、力覚センサーとしての多くの検出情報が高速に処理されて機能するロボットシステムを構成することができる。
【００８３】
（実施例４）
図７（ｂ）は、ＭＥＭＳセンサー５００を傾斜センサー２０４として活用した実施例４を示す概念図である。傾斜センサー２０４を画像投影用のプロジェクター８１０に内蔵し活用している。
傾斜センサー２０４は、傾斜度合いを検出するセンサーであり、その構成は、図６（ｂ）に示す震度センサー２０１と同様である。弾性板７０３を鉛直方向に沿うように立て、ベース部材７００を水平に設置した場合には、弾性板７０３は撓むことなくＭＥＭＳセンサー５００には撓みによる外力が作用しない。ベース部材７００を弾性板７０３の可撓方向に傾けた場合に、錘６００に働く重力によりベース部材７００の傾きの度合いに応じて、弾性板７０３が撓む。この撓んだ度合いを、ＭＥＭＳセンサー５００によって検出することができる。
【００８４】
プロジェクター８１０は、本体の内部に２つの傾斜センサー２０４を備えている。いずれの傾斜センサー２０４も、プロジェクター８１０が水平に設置された場合に弾性板７０３が鉛直方向に沿うように設置されており、一方の傾斜センサー２０４は、プロジェクター８１０の投影方向に沿って前後に傾く向きで、他方の傾斜センサー２０４は、一方の傾斜センサー２０４と直交する向きに設置されている。
一方の傾斜センサー２０４は、水平面に対する投影角度を検出することができる。従って、例えば、垂直に設置されたスクリーンに対する投影角度が検出できることから、光学系レンズのあおり機構と連動させて光学系を制御したり、あるいは投影画像を変形させたりすることで、斜めに投影されて歪む画像を自動的に矯正することなどが可能となる。
他方の傾斜センサー２０４は、プロジェクター８１０の水平度（水平からの傾き度合い）、つまりは、投影画像の水平度を検出することができる。従って、例えば、プロジェクター８１０を水平に設置できずに、投影画像が傾斜してしまう場合など、検出したプロジェクター８１０の水平度に応じて投影する画像を自動的に水平に調整することなどが可能となる。
【００８５】
（実施例５）
図８は、移動体の一例としての自動車にＭＥＭＳセンサー５００を活用した実施例５を概略的に示す斜視図である。自動車１０６には本発明に係るＭＥＭＳセンサー５００が搭載されている。
ＭＥＭＳセンサー５００を加速度に応じて撓む基板に構成することにより、加速度センサーとして活用することができる。例えば、同図に示すように、移動体としての自動車１０６には、タイヤ１０９などを制御する電子制御ユニット１０８に、ＭＥＭＳセンサー５００を用いた加速度センサーが搭載されている。
また、ＭＥＭＳセンサー５００は、他にもエアバック用の衝撃センサー１０７に、また圧力センサーとしてタイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）などにも適用できる。
また、ＭＥＭＳセンサー５００は、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit、慣性計測ユニット）と同様の機能を実現することができるため、ＩＭＵの活用される分野においては、同様に活用することができる。
【００８６】
以上のように、外力の大きさや、震動、傾きなどを検出することのできるＭＥＭＳセンサー５００を電子機器や装置に活用することで、よりその機能を向上させることが可能となる。ＭＥＭＳセンサー５００は、その構成により、ＭＥＭＳ素子１００のレベルから、内部の電気回路を内蔵したＭＥＭＳセンサー１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１５１，１５２のレベルまで、小型のＭＥＭＳセンサーとして提供されるため、ＭＥＭＳセンサー５００を組み込むに当たり、電子機器や装置の構成を大きく変えたり、大型化させたりする必要も無い。
【００８７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。ここで、上述した実施形態と同一の構成部位については、同一の符号を使用し、重複する説明は省略している。
【００８８】
（変形例１）
図９（ａ）は、変形例１に係るＭＥＭＳ振動子３Ａを示す平面図である。
上述した実施形態では、図１（ａ），（ｂ）に示すように、ＭＥＭＳ振動子３は、上部電極１４ｅが下部電極１３ｅから遊離した片持ち梁構造の可動電極構造であるとして説明したが、この構成に限定するものではなく、ウェハー基板１の変形に伴って変形することにより、その振動特性が変化する振動子構造であれば良い。
例えば、図９（ａ）に示すＭＥＭＳ振動子３Ａは、上部電極１４Ａが下部電極１３Ａから遊離した両持ち梁構造の可動電極構造である。ＭＥＭＳ振動子３は、上部電極１４ｅが、片持ち部分（下層の窒化膜１２に固定された支持部）を支点として対辺部が上下方向に振動する構造であったが、ＭＥＭＳ振動子３Ａは、上部電極１４Ａが、両持ち部分（下層の窒化膜１２に固定された上部電極１４Ａ両端辺の支持部）を支点として中央部が上下方向に振動する構造である。上部電極１４Ａの構造、およびそれに伴う第１導電層１３のパターン配置が異なる点を除き、ＭＥＭＳ振動子３ＡはＭＥＭＳ振動子３と同じである。
【００８９】
本変形例に係るＭＥＭＳ振動子３Ａによれば、上述した実施形態での効果に加えて、より信頼性の高いＭＥＭＳ振動子、およびＭＥＭＳセンサーを提供することができる。具体的には、可動電極としての上部電極１４ｅを片持ち梁構造から両持ち梁構造の上部電極１４Ａとすることで、より変形に対して耐久性の高い構造とすることができる。
【００９０】
（変形例２）
図９（ｂ）は、変形例２に係るＭＥＭＳ振動子３Ｂを示す平面図である。上述した実施形態では、図１（ａ）に示すように、ＭＥＭＳ振動子３は、下部電極１３ｅと上部電極１４ｅとが重なる領域３ＷがＹ方向に長い長方形の形状となるように構成されているとして説明したが、この構成に限定するものではなく、ウェハー基板１の変形に伴って変形することにより、その振動特性が変化する振動子構造であれば良い。
例えば、図９（ｂ）に示すＭＥＭＳ振動子３Ｂは、円形の下部電極１３Ｂと円形の上部電極１４Ｂとを含み構成され、それぞれが重なる領域が円形となるように構成されている。また、上部電極１４Ｂは、下層の窒化膜１２に固定された支持部が上部電極１４Ｂの周囲に複数個所（図９（ｂ）の例では４箇所）に設けられている。
【００９１】
本変形例に係るＭＥＭＳ振動子３Ｂによれば、上部電極１４Ｂが周囲に設けられた複数の支持部に支えられる構造であるため、より変形に対して耐久性の高い構造とすることができる。また、下部電極１３Ｂと上部電極１４Ｂとを、平面視したときに、左右上下に対称なパターンとして構成することにより、ウェハー基板１の変形方向の影響を受けることなく変形を検出することができる。
【００９２】
（変形例３）
上述した実施形態や実施例では、ＭＥＭＳ素子１００やＭＥＭＳセンサー１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１５１，１５２を検出対象の表面や可撓性の弾性材の表面に貼り付けて構成、あるいは使用するとして説明したが、これに限定するものではなく、ＭＥＭＳ素子１００やＭＥＭＳセンサー１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１５１，１５２を形成する基板のまま使用する形態であっても良い。ＭＥＭＳセンサーを構成する基板が、慣性力によって自ら変形する場合には、基板のまま使用する形態であっても、慣性力を検出できるＭＥＭＳセンサーを構成することができる。
【００９３】
図１０（ａ）は、変形例３に係るＭＥＭＳセンサー２０５を示す側面図、図１０（ｂ）は、同平面図である。
ＭＥＭＳセンサー２０５は、ＭＥＭＳセンサー１４０Ａ、錘６０３、ベース部材７００、固定部材７０５などを含み構成されている。
ＭＥＭＳセンサー１４０Ａは、長方形のウェハー基板１およびその主面に形成されたＭＥＭＳ素子や電気回路などからなるＭＥＭＳセンサーである。ＭＥＭＳセンサー１４０Ａの構成は、ＭＥＭＳセンサー１４０と同様あり、ＭＥＭＳ素子１００、共振回路などの電気回路１１１、周波数カウンター１２１、変換部１３１、記憶部１３２、情報処理部１４１、記憶部１４２、時計機能としての時計１４３などを備えている。
【００９４】
ＭＥＭＳセンサー１４０Ａは、長方形長手方向の一方の領域１４０Ａ１の裏面が固定部材７０５によってベース部材７００に固定されている。ＭＥＭＳセンサー１４０Ａとベース部材７００との間は、スペーサーとして機能する固定部材７０５によって間隙が形成され、ＭＥＭＳセンサー１４０Ａは、片持ち梁構造でベース部材７００に固定されている。
ＭＥＭＳセンサー１４０Ａの長方形長手方向の他方の端部の主面には、短辺に沿って、錘６０３が貼り付けられている。
ＭＥＭＳ素子１００は、領域１４０Ａ１および錘６０３が貼り付けられている領域を除く領域１４０Ａ２の中央部分主面上に、形成されている。
電気回路１１１、周波数カウンター１２１、変換部１３１、記憶部１３２、情報処理部１４１、記憶部１４２、時計機能としての時計１４３などは、領域１４０Ａ１の主面上に形成されている。
【００９５】
このように構成されたＭＥＭＳセンサー２０５では、例えば、錘６０３が、ＭＥＭＳセンサー１４０Ａの法線方向（図１０（ａ）の矢印で示す方向）に力を受けるとＭＥＭＳセンサー１４０Ａが領域１４０Ａ２の範囲において撓む。この撓んだ度合いを、ＭＥＭＳ素子１００によって検出することができる。つまり、ＭＥＭＳセンサー２０５は、衝撃センサー２００や震度センサー２０１と同様のセンサーとして活用することができる。また、より小型、薄型化をはかることができる。
なお、ＭＥＭＳセンサー１４０Ａは、ＭＥＭＳセンサー１４０と同様の構成に限定するものではなく、ＭＥＭＳ素子１００やＭＥＭＳセンサー１１０，１２０，１３０と同様の構成であっても良い。
【符号の説明】
【００９６】
１…ウェハー基板、２…空洞部、３…ＭＥＭＳ振動子、３Ｗ…領域、１１…第１酸化膜、１２…窒化膜、１３…第１導電層、１３ｅ…下部電極、１３ｆ…第４酸化膜、１３ｇ…空隙部、１４…第２導電層、１４ｅ…上部電極、１５…第２酸化膜、１６…第３酸化膜、１７…保護膜、２０…側壁部、２１…配線層、３０…第１被覆層、３１…エッチングホール、３２…第２被覆層、１００…ＭＥＭＳ素子、１１０，１２０，１３０，１４０，１５０，１５１，１５２，２０５，５００…ＭＥＭＳセンサー、１１１…電気回路、１２１…周波数カウンター、１３１…変換部、１３１ｆ…変換関数、１３１ｔ…変換テーブル、１３２…記憶部、１４０Ａ…領域、１４１…情報処理部、１４２…記憶部、１４３…時計、２００…衝撃センサー、２０１，２０２…震度センサー、２０３…力覚センサー、２０４…傾斜センサー、６００…錘、６０３…錘、７００…ベース部材、７０１…弾性板、７０２…支持部材、７０３…弾性板、７０５…固定部材、８００…ロボット、８０１…ハンド部、８１０…プロジェクター、９００…弾性体。
【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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