(57)【要約】【課題】実質的に同じ材料から構成された第１層と第２層の間に積層された犠牲層を選択的に除去して可動部が形成されたＭＥＭＳ装置において、温度特性を改善することが可能な技術を提供する。【解決手段】本明細書は、実質的に同じ材料から構成された第１層と第２層の間に積層された犠牲層を選択的に除去して可動部が形成されたＭＥＭＳ装置を開示する。そのＭＥＭＳ装置では、可動部が、主に第１層と第２層の間に充填された層間連結部によって第１層と第２層が物理的に連結された連結部を有している。そのＭＥＭＳ装置では、層間連結部を構成する材料の線膨張係数が、犠牲層を構成する材料の線膨張係数に比べて、第１層および第２層を構成する材料の線膨張係数に近い。【選択図】  図２
2014108501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に同じ材料から構成された第１層と第２層の間に積層された犠牲層を選択的に除去して可動部が形成されたＭＥＭＳ装置であって、
可動部が、主に第１層と第２層の間に充填された層間連結部によって第１層と第２層が物理的に連結された連結部を有しており、
層間連結部を構成する材料の線膨張係数が、犠牲層を構成する材料の線膨張係数に比べて、第１層および第２層を構成する材料の線膨張係数に近いＭＥＭＳ装置。
【請求項２】
第１層および第２層を構成する材料が単結晶シリコンであり、犠牲層を構成する材料が酸化シリコンである請求項１のＭＥＭＳ装置。
【請求項３】
層間連結部を構成する材料がポリシリコンまたはボロシリケートガラスである請求項２のＭＥＭＳ装置。
【請求項４】
層間連結部に当接する第１層または第２層に貫通孔が形成されており、
貫通孔の内部に、層間連結部と同じ材料が充填された埋込連結部を備える請求項１から３の何れか一項のＭＥＭＳ装置。
【請求項５】
貫通孔が複数形成されている請求項４のＭＥＭＳ装置。
【請求項６】
貫通孔の外側の断面積が、内側の断面積よりも大きい、請求項４または５のＭＥＭＳ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、実質的に同じ材料から構成された第１層と第２層の間に積層された犠牲層を選択的に除去して可動部が形成されたＭＥＭＳ装置が開示されている。このＭＥＭＳ装置では、可動部において、主に第１層と第２層の間に犠牲層を残存させることによって第１層と第２層が物理的に結合されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４６６０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的なＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板にＭＥＭＳ装置を形成する場合、第１層および第２層と、犠牲層との間での線膨張係数の相違が問題となることがある。第１層および第２層を構成する単結晶シリコンの線膨張係数は２．４×１０−６［Ｋ−１］である。これに対して、犠牲層を構成する酸化シリコンの線膨張係数は０．５×１０−６［Ｋ−１］である。このため、ＭＥＭＳ装置の使用環境の温度が大きく変化すると、第１層および第２層と犠牲層では伸縮度合いが異なるため、可動部に反りを生じたり、応力集中が発生して、ＭＥＭＳ装置の動作に対して悪影響を及ぼしてしまう。
【０００５】
本明細書は上記課題を解決する技術を提供する。本明細書では、実質的に同じ材料から構成された第１層と第２層の間に積層された犠牲層を選択的に除去して可動部が形成されたＭＥＭＳ装置において、温度特性を改善することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書は、実質的に同じ材料から構成された第１層と第２層の間に積層された犠牲層を選択的に除去して可動部が形成されたＭＥＭＳ装置を開示する。そのＭＥＭＳ装置では、可動部が、主に第１層と第２層の間に充填された層間連結部によって第１層と第２層が物理的に連結された連結部を有している。そのＭＥＭＳ装置では、層間連結部を構成する材料の線膨張係数が、犠牲層を構成する材料の線膨張係数に比べて、第１層および第２層を構成する材料の線膨張係数に近い。
【０００７】
上記のＭＥＭＳ装置では、可動部において、第１層および第２層を構成する材料と線膨張係数が近い材料で構成された層間連結部によって、第１層と第２層を物理的に連結する。このような構成とすることによって、ＭＥＭＳ装置の使用環境の温度が大きく変化した場合でも、可動部に反りを生じたり、応力集中が発生することを防ぐことができる。ＭＥＭＳ装置の温度特性を改善することができる。
【０００８】
上記のＭＥＭＳ装置は、第１層および第２層を構成する材料が単結晶シリコンであり、犠牲層を構成する材料が酸化シリコンであるように構成することができる。
【０００９】
上記のＭＥＭＳ装置では、第１層および第２層を構成する単結晶シリコンの線膨張係数は２．４×１０−６［Ｋ−１］であり、犠牲層を構成する酸化シリコンの線膨張係数は０．５×１０−６［Ｋ−１］であり、第１層および第２層と犠牲層の間で線膨張係数が大きく異なる。従って、仮に可動部において、第１層と第２層の間に犠牲層を残存させて物理的に連結する構成とすると、ＭＥＭＳ装置の使用環境の温度が大きく変化した場合に、第１層および第２層と犠牲層の間の伸縮度合いの相違に起因して、可動部に反りを生じたり、応力集中が発生してしまう。上記のＭＥＭＳ装置によれば、可動部において、酸化シリコンに比べて単結晶シリコンに近い線膨張係数の材料で構成された層間連結部によって、第１層と第２層を物理的に連結する。このような構成とすることによって、ＭＥＭＳ装置の使用環境の温度が大きく変化した場合でも、可動部に反りを生じたり、応力集中が発生することを防ぐことができる。
【００１０】
上記のＭＥＭＳ装置は、層間連結部を構成する材料がポリシリコンまたはボロシリケートガラスであるように構成することができる。
【００１１】
ポリシリコンの線膨張係数は３．３×１０−６［Ｋ−１］であり、ボロシリケートガラスの線膨張係数は３．０×１０−６［Ｋ−１］であり、何れも酸化シリコンに比べて単結晶シリコンに近い線膨張係数を有している。上記のＭＥＭＳ装置によれば、使用環境の温度が大きく変化した場合でも、その影響を非常に小さく抑えることができる。
【００１２】
上記のＭＥＭＳ装置は、層間連結部に当接する第１層または第２層に貫通孔が形成されており、貫通孔の内部に、層間連結部と同じ材料が充填された埋込連結部を備えるように構成することができる。
【００１３】
上記のＭＥＭＳ装置によれば、貫通孔を介して層間連結部と埋込連結部に材料を充填することができる。製造プロセスを簡素化することができる。
【００１４】
上記のＭＥＭＳ装置は、貫通孔が複数形成されているように構成することができる。
【００１５】
上記のＭＥＭＳ装置によれば、貫通孔を介した層間連結部への材料の充填がより容易に行えるようになり、層間連結部におけるボイドの発生を抑制することができる。
【００１６】
上記のＭＥＭＳ装置は、貫通孔の外側の断面積が、内側の断面積よりも大きいように構成することができる。
【００１７】
上記のＭＥＭＳ装置によれば、貫通孔の内部の埋込連結層への材料の充填がより容易に行えるようになり、埋込連結部におけるボイドの発生を抑制することができる。また、上記のＭＥＭＳ装置によれば、形成された埋込連結部が第１層または第２層と係合するため、第１層または第２層が埋込連結部から抜けにくくなり、連結部の物理的な強度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１のＭＥＭＳ装置２の概略の構成を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面で見た縦断面図である。
【図３】図２のＢ部の拡大断面図である。
【図４】実施例１の連結部３０ｂの別の形態を示す平面図である。
【図５】実施例１の連結部３０ｂの図４に示す形態の縦断面図である。
【図６】実施例１の連結部３０ｂの別の形態を示す縦断面図である。
【図７】実施例１の連結部３０ｂの製造プロセスを示す縦断面図である。
【図８】実施例１の連結部３０ｂの製造プロセスを示す縦断面図である。
【図９】実施例１の連結部３０ｂの製造プロセスを示す縦断面図である。
【図１０】実施例１の連結部３０ｂの製造プロセスを示す縦断面図である。
【図１１】実施例１の連結部３０ｂの製造プロセスを示す縦断面図である。
【図１２】実施例１の変形例のＭＥＭＳ装置５２の概略の構成を示す平面図である。
【図１３】実施例２のＭＥＭＳ装置６２の概略の構成を示す平面図である。
【図１４】図１３のＣ−Ｃ断面で見た縦断面図である。
【図１５】実施例３のＭＥＭＳ装置１００の概略の構成を示す平面図である。
【図１６】実施例３のＭＥＭＳ装置１００の下層４と中間層６の形態を示す平面図である。
【図１７】実施例３のＭＥＭＳ装置１００の上層８の形態を示す平面図である。
【図１８】実施例３のＭＥＭＳ装置１００の図１５のＤ−Ｄ断面で見た縦断面図である。
【図１９】実施例３の変形例のＭＥＭＳ装置１７０の概略の構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施例１）
図１および図２は、本実施例のＭＥＭＳ装置２を示している。図２に示すように、ＭＥＭＳ装置２は、下層４と、中間層６と、上層８が順に積層された積層基板１０上に形成されている。本実施例では、下層４は導電性を付与された単結晶シリコンからなり、中間層６は絶縁性の酸化シリコンからなり、上層８は導電性を付与された単結晶シリコンからなる。本実施例の積層基板１０は、いわゆるＳＯＩ基板である。以下では、酸化シリコンからなる中間層６を犠牲層ともいう。以下では、積層基板１０の積層方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向およびＹ方向と定義する。
【００２０】
ＭＥＭＳ装置２は、基板部１２と、可動部１４を備えている。図１では、図示の明瞭化のため、基板部１２を図示せず、可動部１４のみを図示している。図２に示すように、基板部１２は、下層４に形成された下側基板１６と、上層８に形成された上側基板１８と、中間層６に残存する犠牲層から形成されており、下側基板１６と上側基板１８を物理的に連結する基板連結部２０を備えている。下側基板１６と上側基板１８は、それぞれ可動部１４と干渉しない範囲で、広範囲に存在している。
【００２１】
図１に示すように、可動部１４は、可動枠２２と、Ｚばね２４ａ、２４ｂと、可動支持部２６ａ、２６ｂと、Ｘばね２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄと、下側固定部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄを備える。
【００２２】
可動枠２２は、下層４に形成されている。可動枠２２は、矩形の枠形状に形成されている。可動枠２２は、基板部１２に対して、Ｘ方向およびＺ方向に移動可能である。可動枠２２のＸ方向の端部の一方は、Ｚばね２４ａを介して、可動支持部２６ａに連結している。可動枠２２のＸ方向の端部の他方は、Ｚばね２４ｂを介して、可動支持部２６ｂに連結している。
【００２３】
Ｚばね２４ａ、２４ｂは、上層８に形成されている。Ｚばね２４ａ、２４ｂは、Ｘ方向およびＹ方向の剛性が高く、Ｚ方向の剛性が低い形状に形成されている。従って、Ｚ方向に関しては、可動枠２２は可動支持部２６ａ、２６ｂに対して実質的に相対移動が許容されており、Ｘ方向およびＹ方向に関しては、可動枠２２は可動支持部２６ａ、２６ｂに対して実質的に相対移動が禁止されている。
【００２４】
可動支持部２６ａ、２６ｂは、下層４に形成されている。可動支持部２６ａのＹ方向の端部の一方は、Ｘばね２８ａを介して下側固定部２７ａに連結している。可動支持部２６ａのＹ方向の端部の他方は、Ｘばね２８ｂを介して下側固定部２７ｂに連結している。可動支持部２６ｂのＹ方向の端部の一方は、Ｘばね２８ｃを介して下側固定部２７ｃに連結している。可動支持部２６ｂのＹ方向の端部の他方は、Ｘばね２８ｄを介して下側固定部２７ｄに連結している。
【００２５】
Ｘばね２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄと下側固定部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄは、下層４に形成されている。Ｘばね２８ａ、２８ｂと下側固定部２７ａ、２７ｂは、可動支持部２６ａに対して、継ぎ目無く一体的に形成されている。Ｘばね２８ｃ、２８ｄと下側固定部２７ｃ、２７ｄは、可動支持部２６ｂに対して、継ぎ目無く一体的に形成されている。Ｘばね２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄは、Ｙ方向およびＺ方向の剛性が高く、Ｘ方向の剛性が低い形状に形成されている。下側固定部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄは、それぞれ中間層６に残存する犠牲層から形成された中間固定部２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄを介して、基板部１２の上側基板１８に物理的に連結されている。従って、Ｘ方向に関しては、可動支持部２６ａ、２６ｂは基板部１２に対して実質的に相対移動が許容されており、Ｙ方向およびＺ方向に関しては、可動支持部２６ａ、２６ｂは基板部１２に対して実質的に相対移動が禁止されている。
【００２６】
ＭＥＭＳ装置２では、可動枠２２をＸ方向およびＺ方向に移動可能な可動マスとして利用することもできるし、Ｘ方向およびＺ方向に移動可能な可動電極として利用することもできる。ＭＥＭＳ装置２の構造は、種々のセンサやアクチュエータに応用することが可能である。
【００２７】
図２に示すように、可動枠２２とＺばね２４ａ、２４ｂは、導電性を付与されたポリシリコンからなる連結部３０ａ、３０ｂを介して、物理的および電気的に接続されている。同様に、Ｚばね２４ａ、２４ｂと可動支持部２６ａ、２６ｂは、導電性を付与されたポリシリコンからなる連結部３２ａ、３２ｂを介して、物理的および電気的に接続されている。
【００２８】
本実施例のＭＥＭＳ装置２においては、連結部３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂを構成するポリシリコンの線膨張係数は３．３×１０−６［Ｋ−１］であり、中間層６の犠牲層を構成する酸化シリコンの線膨張係数０．５×１０−６［Ｋ−１］に比べて、下層４および上層８を構成する単結晶シリコンの線膨張係数２．４×１０−６［Ｋ−１］に近い値である。従って、連結部３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂを酸化シリコンによって形成する場合に比べて、下層４に形成された可動枠２２、可動支持部２６ａ、２６ｂや、上層８に形成されたＺばね２４ａ、２４ｂとの間で、温度変化に起因する伸縮度合いの相違を小さくすることができる。ＭＥＭＳ装置２の使用環境の温度が大きく変化した場合でも、可動部１４に反りを生じたり、応力集中が発生することを防ぐことができる。ＭＥＭＳ装置２の温度特性を改善することができる。
【００２９】
また、本実施例のＭＥＭＳ装置２では、連結部３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂを構成するポリシリコンに導電性が付与されている。このため、貫通電極等を別途設けることなく、可動枠２２とＺばね２４ａ、２４ｂの間、およびＺばね２４ａ、２４ｂと可動支持部２６ａ、２６ｂの間を、電気的に接続することができる。
【００３０】
連結部３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂは、いずれも同様の構成を備えている。以下では図３を参照しながら、連結部３２ｂを例として詳細な構造を説明する。図３に示すように、連結部３２ｂは、下層４の部材（すなわち可動支持部２６ｂ）と上層８の部材（すなわちＺばね２４ｂ）の間に充填された層間連結部４０と、上層８の部材（すなわち可動支持部２６ｂ）に形成された貫通孔４２の内部に充填された埋込連結部４４を備えている。連結部３２ｂと可動支持部２６ｂの間は、層間連結部４０の下面を介して物理的および電気的に接続されている。連結部３２ｂとＺばね２４ｂの間は、層間連結部４０の上面と埋込連結部４４の側面を介して物理的および電気的に接続されている。本実施例では、貫通孔４２の径は、中間層６の厚み（犠牲層の厚みでもあり、層間連結部４０の厚みでもある）よりも大きい。
【００３１】
なお、図４および図５に示すように、上層８の部材（すなわちＺばね２４ｂ）に複数の貫通孔４２を形成し、それぞれに埋込連結部４４を備える構成としてもよい。
【００３２】
また、図６に示すように、上層８の部材（すなわちＺばね２４ｂ）に形成する貫通孔４２の形状を、外側から内側に向けて断面積が縮小する形状に構成してもよい。このような構成とすることで、層間連結部４０と埋込連結部４４にポリシリコンを充填する際のボイドの発生を抑制することができる。また、形成された埋込連結部４４とＺばね２４ｂが互いに係合するため、Ｚばね２４ｂが連結部３２ｂから抜けにくくなり、連結部３２ｂの物理的な強度をより向上することができる。図６に示す例では、貫通孔４２の形状が、外側から内側に向けて断面積が縮小する円錐形状に形成されており、最も外側における貫通孔４２の径は最も内側における貫通孔４２の径よりも大きく、最も内側における貫通孔４２の径は中間層６の厚み（犠牲層の厚みでもあり、層間連結部４０の厚みでもある）よりも大きい。
【００３３】
連結部３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂは、いずれも同様の製造プロセスを経て製造することができる。以下では、図７から図１１を参照しながら、図６に示す連結部３２ｂの製造プロセスを例として説明する。
【００３４】
まず、図７に示すように、積層基板１０としてＳＯＩ基板を用意し、ドライエッチングによって上層８の単結晶シリコンを選択的に除去して、貫通孔４２を形成する。
【００３５】
次いで、図８に示すように、ウェットエッチングによって、中間層６の酸化シリコンを選択的に除去して、層間連結部４０と同形状の空間４６を形成する。このウェットエッチングにおいては、エッチング液は上層８の貫通孔４２を介して中間層６に供給される。
【００３６】
次いで、図９に示すように、減圧ＣＶＤによって、上層８の側からドープドポリシリコン膜４８を成膜する。この工程により、空間４６の内部と、貫通孔４２の内部に、それぞれ導電性を付与されたポリシリコンが充填される。空間４６の内部に充填されたポリシリコンによって層間連結部４０が形成され、貫通孔４２の内部に充填されたポリシリコンによって埋込連結部４４が形成される。
【００３７】
次いで、図１０に示すように、エッチバックまたは研磨によって、上層８の表面にはみ出したドープドポリシリコン膜４８を除去する。
【００３８】
その後、ＭＥＭＳ装置２の他の箇所について、ドライエッチングによる下層４と上層８の加工がそれぞれ行われ、可動枠２２と、Ｚばね２４ａ、２４ｂと、可動支持部２６ａ、２６ｂと、Ｘばね２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄと、下側固定部２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ等が形成される。そして、図１１に示すように、気相の犠牲層エッチングによって、中間層６の酸化シリコンを選択的に除去することで、ＭＥＭＳ装置２が製造される。
【００３９】
上記のように製造されるＭＥＭＳ装置２では、層間連結部４０の厚みを、中間層６に残存する犠牲層の厚みと同一とすることができる。また、上記のように製造されるＭＥＭＳ装置２では、層間連結部４０と埋込連結部４４を継ぎ目無く一体的に形成することで、物理的な強度を高めることができる。
【００４０】
なお、上記の実施例では、連結部３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂを、導電性を付与されたポリシリコンによって構成する場合について説明した。これ以外にも、連結部３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂの材料としては、例えばボロシリケートガラス等を用いることもできる。
【００４１】
図１２は実施例１のＭＥＭＳ装置２の変形例であるＭＥＭＳ装置５２を示す。ＭＥＭＳ装置５２は、実施例１のＭＥＭＳ装置２とほぼ同様の構成を備えている。以下ではＭＥＭＳ装置５２の、実施例１のＭＥＭＳ装置２との相違点のみ説明する。
【００４２】
ＭＥＭＳ装置５２は、下層４に形成された励振電極５４ａ、５４ｂを備えている。励振電極５４ａ、５４ｂにはそれぞれ櫛歯電極５６ａ、５６ｂが形成されており、可動支持部２６ａ、２６ｂにはそれぞれ櫛歯電極５８ａ、５８ｂが形成されている。励振電極５４ａの櫛歯電極５６ａと、可動支持部２６ａの櫛歯電極５８ａは、互いに噛み合うように配置されている。励振電極５４ｂの櫛歯電極５６ｂと、可動支持部２６ｂの櫛歯電極５８ｂは、互いに噛み合うように配置されている。励振電極５４ａ、５４ｂは、中間層６に残存する犠牲層を介して、基板部１２の上側基板１８に物理的に連結されている。
【００４３】
励振電極５４ａと可動支持部２６ａの間に駆動電圧を印加すると、櫛歯電極５６ａと櫛歯電極５８ａの対向面積が増大するように、可動支持部２６ａが励振電極５４ａに向けて付勢される。励振電極５４ｂと可動支持部２６ｂの間に駆動電圧を印加すると、櫛歯電極５６ｂと櫛歯電極５８ｂの対向面積が増大するように、可動支持部２６ｂが励振電極５４ｂに向けて付勢される。従って、励振電極５４ａと可動支持部２６ａおよび励振電極５４ｂと可動支持部２６ｂは、それぞれ可動枠２２をＸ方向に付勢するアクチュエータとして機能する。
【００４４】
図１２のＭＥＭＳ装置５２でも、連結部３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂが導電性を付与されたポリシリコンによって構成されている。このような構成とすることで、ＭＥＭＳ装置５２の使用環境の温度が大きく変化した場合でも、可動部１４に反りを生じたり、応力集中が発生することを防ぐことができる。また、貫通電極等を別途設けることなく、可動枠２２とＺばね２４ａ、２４ｂの間、およびＺばね２４ａ、２４ｂと可動支持部２６ａ、２６ｂの間を、電気的に接続することができる。
【００４５】
（実施例２）
図１３および図１４は、本実施例のＭＥＭＳ装置６２を示している。実施例１のＭＥＭＳ装置２と同様に、本実施例のＭＥＭＳ装置６２も、導電性を付与された単結晶シリコンからなる下層４と、絶縁性の酸化シリコンからなる中間層６と、導電性を付与された単結晶シリコンからなる上層８が順に積層された積層基板１０上に形成されている。以下では、積層基板１０の積層方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向およびＹ方向と定義する。
【００４６】
ＭＥＭＳ装置６２は、基板部１２と可動部６４と固定電極６６を備えている。図１３では、図示の明瞭化のため、基板部１２を図示せず、可動部６４と固定電極６６のみを図示している。基板部１２は、下層４に形成された下側基板１６と、上層８に形成された上側基板１８と、中間層６に残存する犠牲層から形成されており、下側基板１６と上側基板１８を物理的に連結する基板連結部２０を備えている。下側基板１６と上側基板１８は、それぞれ可動部６４および固定電極６６と干渉しない範囲で、広範囲に存在している。
【００４７】
可動部６４は、可動電極６８と、Ｚばね７０と、可動支持部７２と、Ｘばね７４ａ、７４ｂと、下側固定部７３ａ、７３ｂを備える。
【００４８】
可動電極６８は、上層８に形成されている。可動電極６８は、矩形の平板形状に形成されている。可動電極６８は、基板部１２に対して、Ｘ方向およびＺ方向に移動可能である。可動電極６８のＸ方向の端部の一方は、Ｚばね７０を介して、可動支持部７２に連結している。なお、可動電極６８には、直下の中間層６に存在する犠牲層をエッチングによって除去する際に使用されるエッチングホール６８ａが形成されている。
【００４９】
Ｚばね７０は、上層８に形成されている。Ｚばね７０は、可動電極６８と、継ぎ目無く一体的に形成されている。Ｚばね７０は、Ｘ方向およびＹ方向の剛性が高く、Ｚ方向の剛性が低い形状に形成されている。従って、Ｚ方向に関しては、可動電極６８は可動支持部７２に対して実質的に相対移動が許容されており、Ｘ方向およびＹ方向に関しては、可動電極６８は可動支持部７２に対して実質的に相対移動が禁止されている。
【００５０】
可動支持部７２は、下層４に形成されている。可動支持部７２のＹ方向の端部の一方は、Ｘばね７４ａを介して下側固定部７３ａに連結している。可動支持部７２のＹ方向の端部の他方は、Ｘばね７４ｂを介して下側固定部７３ｂに連結している。
【００５１】
Ｘばね７４ａ、７４ｂと下側固定部７３ａ、７３ｂは、下層４に形成されている。Ｘばね７４ａ、７４ｂと下側固定部７３ａ、７３ｂは、可動支持部７２に対して、継ぎ目無く一体的に形成されている。Ｘばね７４ａ、７４ｂは、Ｙ方向およびＺ方向の剛性が高く、Ｘ方向の剛性が低い形状に形成されている。下側固定部７３ａ、７３ｂは、それぞれ中間層６に残存する犠牲層から形成された中間固定部７５ａ、７５ｂを介して、基板部１２の上側基板１８に物理的に連結されている。従って、Ｘ方向に関しては、可動支持部７２は基板部１２に対して実質的に相対移動が許容されており、Ｙ方向およびＺ方向に関しては、可動支持部７２は基板部１２に対して実質的に相対移動が禁止されている。
【００５２】
固定電極６６は、下層４に形成されている。固定電極６６は、矩形形状に形成されている。固定電極６６は、可動電極６８と対向するように配置されている。固定電極６６は、Ｘ方向の一方の端部において、中間層６に残存する犠牲層から形成された中間固定部７６を介して基板部１２の上側基板１８に物理的に連結されている。従って、固定電極６６は基板部１２に対して、物理的に固定されており、電気的に絶縁されている。なお、図示はしていないが、固定電極６６との電気的接続を行うための貫通電極と配線が別途設けられている。
【００５３】
ＭＥＭＳ装置６２では、固定電極６６と可動電極６８の間に静電容量が形成されている。この静電容量の大きさは、固定電極６６と可動電極６８の対向面積と、固定電極６６と可動電極６８の間の間隔に応じて変化する。可動電極６８が基板部１２に対してＺ方向に変位する、固定電極６６と可動電極６８の間の間隔が変化し、それに応じて静電容量の大きさが変化する。従って、固定電極６６と可動電極６８の間の静電容量の変化を検出することで、基板部１２に対する可動電極６８のＺ方向の変位量を検出することができる。
【００５４】
ＭＥＭＳ装置６２にＺ方向の加速度が作用すると、可動電極６８にＺ方向の慣性力が作用する。この慣性力の大きさは、ＭＥＭＳ装置６２に作用する加速度の大きさに応じた値となる。可動電極６８にＺ方向の慣性力が作用すると、Ｚばね７０が撓んで、可動電極６８はＺ方向に変位する。この際の可動電極６８の変位量は、可動電極６８に作用するＺ方向の慣性力に応じたものとなる。従って、可動電極６８と固定電極６６の間の静電容量の変化を検出することによって、可動電極６８に作用するＺ方向の慣性力の大きさを検出することができ、ＭＥＭＳ装置６２に作用するＺ方向の加速度を検出することができる。
【００５５】
Ｚばね７０と可動支持部７２は、導電性を付与されたポリシリコンからなる連結部７８を介して、物理的および電気的に接続されている。連結部７８の構成および製造プロセスは、実施例１のＭＥＭＳ装置２の連結部３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂと同様である。このような構成とすることで、ＭＥＭＳ装置６２の使用環境の温度が大きく変化した場合でも、可動部６４に反りを生じたり、応力集中が発生することを防ぐことができる。また、貫通電極等を別途設けることなく、Ｚばね７０と可動支持部７２の間を、電気的に接続することができる。
【００５６】
（実施例３）
図１５から図１８は、本実施例のＭＥＭＳ装置１００を示している。本実施例のＭＥＭＳ装置１００は、実施例１のＭＥＭＳ装置２、実施例２のＭＥＭＳ装置６２と同様に、導電性を付与された単結晶シリコンからなる下層４と、絶縁性の酸化シリコンからなる中間層６と、導電性を付与された単結晶シリコンからなる上層８が順に積層された積層基板１０上に形成されている。以下では、積層基板１０の積層方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する方向をＸ方向およびＹ方向と定義する。図１６は、ＭＥＭＳ装置１００における下層４と中間層６の構成を示しており、図１７はＭＥＭＳ装置１００における上層８の構成を示している。なお、図１６では、中間層６に酸化シリコンが存在する箇所にはグレーのハッチングを施しており、中間層６にポリシリコンが存在する箇所には斜線のハッチングを施している。後述するように、ＭＥＭＳ装置１００は、２軸の角速度センサとして機能する。
【００５７】
ＭＥＭＳ装置１００は、基板部１０２と、可動部１０４を備えている。図示の明瞭化のため、図１５および図１６では、基板部１０２を図示せず、可動部１０４のみを図示している。図１８に示すように、基板部１０２は、下層４に形成された下側基板１０６と、上層８に形成された上側基板１０８と、中間層６に形成されており、下側基板１０６と上側基板１０８を物理的に連結する基板連結部１１０を備えている。下側基板１０６と上側基板１０８は、それぞれ可動部１０４と干渉しない範囲で、広範囲に存在している。
【００５８】
可動部１０４は、第１可動枠１１２と、第１Ｚばね１１４ａ、１１４ｂ、第１可動支持部１１６ａ、１１６ｂ、第１Ｘばね１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ、１１８ｄ、第２可動枠１２０、励振部１２０、第１Ｙばね１２２ａ、１２２ｂ、下側可動電極１３０ａ、１３０ｂ、第２Ｘばね１３２ａ、１３２ｂ、上側可動電極１３４、第２Ｚばね１３６、下側固定電極１３８、上側固定電極１４０ａ、１４０ｂ、第２可動支持部１４４ａ、１４４ｂ、第３Ｘばね１４６ａ、１４６ｂ、第２Ｙばね１４８ａ、１４８ｂ、検出電極１５０ａ、１５０ｂ等を備えている。
【００５９】
第１可動枠１１２は、下層４に形成されている。第１可動枠１１２は、矩形の枠形状に形成されている。第１可動枠１１２は、基板部１０２に対して、Ｘ方向およびＺ方向に移動可能である。第１可動枠１１２のＸ方向の端部の一方は、第１Ｚばね１１４ａを介して、第１可動支持部１１６ａに連結している。第１可動枠１１２のＸ方向の端部の他方は、第１Ｚばね１１４ｂを介して、第１可動支持部１１６ｂに連結している。
【００６０】
第１Ｚばね１１４ａ、１１４ｂは、上層８に形成されている。第１Ｚばね１１４ａ、１１４ｂは、Ｘ方向およびＹ方向の剛性が高く、Ｚ方向の剛性が低い形状に形成されている。従って、Ｚ方向に関しては、第１可動枠１１２は第１可動支持部１１６ａ、１１６ｂに対して実質的に相対移動が許容されており、Ｘ方向およびＹ方向に関しては、第１可動枠１１２は第１可動支持部１１６ａ、１１６ｂに対して実質的に相対移動が禁止されている。
【００６１】
第１可動支持部１１６ａ、１１６ｂは、下層４に形成されている。第１可動支持部１１６ａのＹ方向の端部の一方は、第１Ｘばね１１８ａを介して第１下側固定部１１７ａに連結している。第１可動支持部１１６ａのＹ方向の端部の他方は、第１Ｘばね１１８ｂを介して第１下側固定部１１７ｂに連結している。第１可動支持部１１６ｂのＹ方向の端部の一方は、第１Ｘばね１１８ｃを介して第１下側固定部１１７ｃに連結している。第１可動支持部１１６ｂのＹ方向の端部の他方は、第１Ｘばね１１８ｄを介して第１下側固定部１１７ｄに連結している。
【００６２】
第１Ｘばね１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ、１１８ｄと第１下側固定部１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄは、下層４に形成されている。第１Ｘばね１１８ａ、１１８ｂと第１下側固定部１１７ａ、１１７ｂは、第１可動支持部１１６ａに対して、継ぎ目無く一体的に形成されている。第１Ｘばね１１８ｃ、１１８ｄと第１下側固定部１１７ｃ、１１７ｄは、第１可動支持部１１６ｂに対して、継ぎ目無く一体的に形成されている。第１Ｘばね１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ、１１８ｄは、Ｙ方向およびＺ方向の剛性が高く、Ｘ方向の剛性が低い形状に形成されている。第１下側固定部１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄは、それぞれ中間層６に残存する犠牲層から形成された中間固定部を介して、基板部１０２の上側基板１０８に物理的に連結されている。従って、Ｘ方向に関しては、第１可動支持部１１６ａ、１１６ｂは基板部１０２に対して実質的に相対移動が許容されており、Ｙ方向およびＺ方向に関しては、第１可動支持部１１６ａ、１１６ｂは基板部１０２に対して実質的に相対移動が禁止されている。
【００６３】
第２可動枠１２０は、下層４に形成されている。第２可動枠１２０は、第１可動枠１１２よりも大きな矩形の枠形状に形成されている。第２可動枠１２０は第１可動枠１１２を外側から囲うように配置されている。第２可動枠１２０は、基板部１０２に対して、Ｘ方向およびＹ方向に移動可能である。第２可動枠１２０のＸ方向の端部の一方は、第１Ｙばね１２２ａを介して、第１可動支持部１１６ａに連結している。第２可動枠１２０のＸ方向の端部の他方は、第１Ｙばね１２２ｂを介して、第１可動支持部１１６ｂに連結している。
【００６４】
第１Ｙばね１２２ａ、１２２ｂは、下層４に形成されている。第１Ｙばね１２２ａは、第２可動枠１２０と第１可動支持部１１６ａに対して、継ぎ目無く一体的に形成されている。第１Ｙばね１２２ｂは、第２可動枠１２０と第１可動支持部１１６ｂに対して、継ぎ目無く一体的に形成されている。第１Ｙばね１２２ａ、１２２ｂは、Ｚ方向およびＸ方向の剛性が高く、Ｙ方向の剛性が低い形状に形成されている。従って、Ｙ方向に関しては、第２可動枠１２０は第１可動支持部１１６ａ、１１６ｂに対して実質的に相対移動が許容されており、Ｚ方向およびＸ方向に関しては、第２可動枠１２０は第１可動支持部１１６ａ、１１６ｂに対して実質的に相対移動が禁止されている。
【００６５】
励振部１２４ａ、１２４ｂは、下層４に形成されている。励振部１２４ａ、１２４ｂは、中間層６に残存する犠牲層を介して、基板部１０２の上側基板１０８に固定されている。励振部１２４ａ、１２４ｂにはそれぞれ櫛歯電極１２６ａ、１２６ｂが形成されており、第１可動支持部１１６ａ、１１６ｂにはそれぞれ櫛歯電極１２８ａ、１２８ｂが形成されている。励振部１２４ａの櫛歯電極１２６ａと第１可動支持部１１６ａの櫛歯電極１２８ａは、互いに噛み合うように配置されている。励振部１２４ｂの櫛歯電極１２６ｂと第１可動支持部１１６ｂの櫛歯電極１２８ｂは、互いに噛み合うように配置されている。
【００６６】
励振部１２４ａと第１可動支持部１１６ａの間に駆動電圧を印加すると、櫛歯電極１２６ａと櫛歯電極１２８ａの対向面積が増大するように、第１可動支持部１１６ａが励振部１２４ａに向けて付勢される。励振部１２４ｂと第１可動支持部１１６ｂの間に駆動電圧を印加すると、櫛歯電極１２６ｂと櫛歯電極１２８ｂの対向面積が増大するように、第１可動支持部１１６ｂが励振部１２４ｂに向けて付勢される。従って、励振部１２４ａと第１可動支持部１１６ａおよび励振部１２４ｂと第１可動支持部１１６ｂは、それぞれ第１可動枠１１２および第２可動枠１２０をＸ方向に付勢するアクチュエータとして機能する。励振部１２４ａと第１可動支持部１１６ａの間への駆動電圧の印加と、励振部１２４ｂと第１可動支持部１１６ｂの間への駆動電圧の印加を、交互に繰り返し行うことで、第１可動枠１１２と第２可動枠１２０を、Ｘ方向に振動させることができる。
【００６７】
第１可動枠１１２と第２可動枠１２０をＸ方向に振動させているときに、ＭＥＭＳ装置１００にＹ軸周りの角速度が作用すると、第１可動枠１１２と第２可動枠１２０のそれぞれに、Ｚ方向のコリオリ力が作用する。この場合、第２可動枠１２０はＺ方向の変位が禁止されているが、第１可動枠１１２はＺ方向の変位を許容されているため、第１可動枠１１２はＺ方向に変位する。このため、第１可動枠１１２のＺ方向の変位量を検出することによって、Ｚ方向のコリオリ力の大きさを検出することができ、ＭＥＭＳ装置１００に作用するＹ軸周りの角速度を検出することができる。
【００６８】
第１可動枠１１２と第２可動枠１２０をＸ方向に振動させているときに、ＭＥＭＳ装置１００にＺ軸周りの角速度が作用すると、第１可動枠１１２と第２可動枠１２０のそれぞれに、Ｙ方向のコリオリ力が作用する。この場合、第１可動枠１１２はＹ方向の変位が禁止されているが、第２可動枠１２０はＹ方向の変位を許容されているため、第２可動枠１２０はＹ方向に変位する。このため、第２可動枠１２０のＹ方向の変位量を検出することによって、Ｙ方向のコリオリ力の大きさを検出することができ、ＭＥＭＳ装置１００に作用するＺ軸周りの角速度を検出することができる。
【００６９】
下側可動電極１３０ａ、１３０ｂは、下層４に形成されている。下側可動電極１３０ａ、１３０ｂは、第１可動枠１１２の内側に配置されている。下側可動電極１３０ａは第２Ｘばね１３２ａを介して第１可動枠１１２に連結している。下側可動電極１３０ｂは第２Ｘばね１３２ｂを介して第１可動枠１１２に連結している。また、下側可動電極１３０ａ、１３０ｂは、上側可動電極１３４を介して互いに連結している。
【００７０】
第２Ｘばね１３２ａ、１３２ｂは、下層４に形成されている。第２Ｘばね１３２ａは、下側可動電極１３０ａおよび第１可動枠１１２に対して、継ぎ目無く一体的に形成されている。第２Ｘばね１３２ｂは、下側可動電極１３０ｂおよび第１可動枠１１２に対して、継ぎ目無く一体的に形成されている。第２Ｘばね１３２ａ、１３２ｂは、Ｙ方向およびＺ方向の剛性が高く、Ｘ方向の剛性が低い形状に形成されている。従って、Ｘ方向に関しては、下側可動電極１３０ａ、１３０ｂは第１可動枠１１２に対して実質的に相対移動が許容されており、Ｙ方向およびＺ方向に関しては、下側可動電極１３０ａ、１３０ｂは第１可動枠１１２に対して実質的に相対移動が禁止されている。すなわち、第１可動枠１１２がＸ方向に変位しても、下側可動電極１３０ａ、１３０ｂが追随してＸ方向に変位することはないが、第１可動枠１１２がＺ方向に変位すると、下側可動電極１３０ａ，１３０ｂも一体的にＺ方向に変位する。
【００７１】
上側可動電極１３４は、上層８に形成されている。上側可動電極１３４は、第２Ｚばね１３６を介して上側固定部１３５に連結している。
【００７２】
第２Ｚばね１３６と上側固定部１３５は、上層８に形成されている。第２Ｚばね１３６は、上側可動電極１３４に対して、継ぎ目無く一体的に形成されている。第２Ｚばね１３６は、Ｘ方向およびＹ方向の剛性が高く、Ｚ方向の剛性が低い形状に形成されている。上側固定部１３５は、中間層６に残存する犠牲層を介して、下層４に形成された下側固定部１３９に物理的に連結されている。下側固定部１３９は、中間層６に残存する犠牲層を介して、基板部１０２の上側基板１０８に物理的に連結されている。従って、Ｚ方向に関しては、上側可動電極１３４および下側可動電極１３０ａ、１３０ｂは基板部１０２に対して実質的に相対変位が許容されており、Ｘ方向およびＹ方向に関しては、上側可動電極１３４および下側可動電極１３０ａ、１３０ｂは基板部１０２に対して実質的に相対変位が禁止されている。
【００７３】
下側固定電極１３８は、下層４に形成されている。下側固定電極１３８は、第１可動枠１１２の内側で、下側可動電極１３０ａ、１３０ｂの間に挟まれるように配置されている。下側固定電極１３８は、上側可動電極１３４と対向して配置されている。下側固定電極１３８のＸ方向の両端部は、下層４に形成された下側固定部１３７に連結している。下側固定部１３７は、中間層６に残存する犠牲層を介して、基板部１０２の上側基板１０８に物理的に連結している。
【００７４】
上側固定電極１４０ａ、１４０ｂは、上層８に形成されている。上側固定電極１４０ａは、下側可動電極１３０ａと、第１可動枠１１２と、第２可動枠１２０と対向するように配置されている。上側固定電極１４０ａは、固定電極支持部１４２ａと連結している。上側固定電極１４０ｂは、下側可動電極１３０ｂと、第１可動枠１１２と、第２可動枠１２０と対向するように配置されている。上側固定電極１４０ｂは、固定電極支持部１４２ｂと連結している。
【００７５】
固定電極支持部１４２ａ、１４２ｂは、下層４に形成されている。固定電極支持部１４２ａ、１４２ｂは、中間層６に残存する犠牲層を介して、基板部１０２の上側基板１０８と物理的に連結している。
【００７６】
第１可動枠１１２がＺ方向に変位すると、下側可動電極１３０ａ、１３０ｂと上側可動電極１３４も一体的にＺ方向に変位する。これによって、下側固定電極１３８と上側可動電極１３４の間の距離が変化して、下側固定電極１３８と上側可動電極１３４の間の静電容量が変化する。また、下側可動電極１３０ａおよび第１可動枠１１２と上側固定電極１４０ａの間の距離が変化して、下側可動電極１３０ａおよび第１可動枠１１２と上側固定電極１４０ａの間の静電容量が変化する。さらに、下側可動電極１３０ｂおよび第１可動枠１１２と上側固定電極１４０ｂの間の距離が変化して、下側可動電極１３０ｂおよび第１可動枠１１２と上側固定電極１４０ｂの間の静電容量が変化する。これらの静電容量の変化を検出することによって、第１可動枠１１２のＺ方向の変位量を検出することができ、ＭＥＭＳ装置１００に作用するＹ軸周りの角速度を検出することができる。
【００７７】
第２可動支持部１４４ａ、１４４ｂは、下層４に形成されている。第２可動支持部１４４ａ、１４４ｂは、内側に複数の空間が形成された枠形状に形成されている。第２可動支持部１４４ａは、第３Ｘばね１４６ａを介して、第２可動枠１２０のＹ方向の端部の一方に連結している。第２可動支持部１４４ｂは、第３Ｘばね１４６ｂを介して、第２可動枠１２０のＹ方向の端部の他方に連結している。
【００７８】
第３Ｘばね１４６ａ、１４６ｂは、下層４に形成されている。第３Ｘばね１４６ａは、第２可動支持部１４４ａおよび第２可動枠１２０に対して、継ぎ目無く一体的に形成されている。第３Ｘばね１４６ｂは、第２可動支持部１４４ｂおよび第２可動枠１２０に対して、継ぎ目無く一体的に形成されている。第３Ｘばね１４６ａ、１４６ｂは、Ｙ方向およびＺ方向の剛性が高く、Ｘ方向の剛性が低い形状に形成されている。従って、Ｘ方向に関しては、第２可動支持部１４４ａ、１４４ｂは第２可動枠１２０に対して実質的に相対変位が許容されており、Ｙ方向およびＺ方向に関しては、第２可動支持部１４４ａ、１４４ｂは第２可動枠１２０に対して実質的に相対変位が禁止されている。すなわち、第２可動枠１２０がＸ方向に変位しても、第２可動支持部１４４ａ、１４４ｂが追随してＸ方向に変位することはないが、第２可動枠１２０がＹ方向に変位すると、第２可動支持部１４４ａ、１４４ｂも一体的にＹ方向に変位する。
【００７９】
第２可動支持部１４４ａの内側には、第２Ｙばね１４８ａが配置されている。第２可動支持部１４４ａは、第２Ｙばね１４８ａを介して、第２下側固定部１４７ａに連結している。第２可動支持部１４４ｂの内側には、第２Ｙばね１４８ｂが配置されている。第２可動支持部１４４ｂは、第２Ｙばね１４８ｂを介して、第２下側固定部１４７ｂに連結している。
【００８０】
第２Ｙばね１４８ａ、１４８ｂと第２下側固定部１４７ａ、１４７ｂは、下層４に形成されている。第２Ｙばね１４８ａと第２下側固定部１４７ａは、第２可動支持部１４４ａに対して、継ぎ目無く一体的に形成されている。第２Ｙばね１４８ｂと第２下側固定部１４７ｂは、第２可動支持部１４４ｂに対して、継ぎ目無く一体的に形成されている。第２Ｙばね１４８ａ、１４８ｂは、Ｚ方向およびＸ方向の剛性が高く、Ｙ方向の剛性が低い形状に形成されている。第２下側固定部１４７ａ、１４７ｂは、中間層６に残存する犠牲層を介して、基板部１０２の上側基板１０８に物理的に連結している。従って、Ｙ方向に関しては、第２可動支持部１４４ａ、１４４ｂは基板部１０２に対して実質的に相対変位が許容されており、Ｘ方向およびＺ方向に関しては、第２可動支持部１４４ａ、１４４ｂは基板部１０２に対して実質的に相対変位が禁止されている。
【００８１】
第２可動支持部１４４ａの内側には検出電極１５０ａが配置されている。第２可動支持部１４４ｂの内側には検出電極１５０ｂが配置されている。検出電極１５０ａ、１５０ｂは、下層４に形成されている。検出電極１５０ａ、１５０ｂは、中間層６に残存する犠牲層を介して、基板部１０２の上側基板１０８に物理的に連結している。
【００８２】
検出電極１５０ａ、１５０ｂにはそれぞれ櫛歯電極１５２ａ、１５２ｂが形成されている。第２可動支持部１４４ａ、１４４ｂにはそれぞれ櫛歯電極１５４ａ、１５４ｂが形成されている。検出電極１５０ａの櫛歯電極１５２ａと第２可動支持部１４４ａの櫛歯電極１５４ａは、互いに対向するように配置されている。検出電極１５０ｂの櫛歯電極１５２ｂと第２可動支持部１４４ｂの櫛歯電極１５４ｂは、互いに対向するように配置されている。
【００８３】
第２可動枠１２０がＹ方向に変位すると、第２可動支持部１４４ａ、１４４ｂも一体的にＹ方向に変位する。これによって、検出電極１５０ａの櫛歯電極１５２ａと第２可動支持部１４４ａの櫛歯電極１５４ａの間の距離が変化して、検出電極１５０ａの櫛歯電極１５２ａと第２可動支持部１４４ａの櫛歯電極１５４ａの間の静電容量が変化する。また、検出電極１５０ｂの櫛歯電極１５２ｂと第２可動支持部１４４ｂの櫛歯電極１５４ｂの間の距離が変化して、検出電極１５０ｂの櫛歯電極１５２ｂと第２可動支持部１４４ｂの櫛歯電極１５４ｂの間の静電容量が変化する。これらの静電容量の変化を検出することによって、第２可動枠１２０のＹ方向の変位量を検出することができ、ＭＥＭＳ装置１００に作用するＺ軸周りの角速度を検出することができる。
【００８４】
第１Ｚばね１１４ａと第１可動枠１１２は、連結部１６０ａを介して、物理的および電気的に接続されている。第１Ｚばね１１４ａと第１可動支持部１１６ａは、連結部１６２ａを介して、物理的および電気的に接続されている。第１Ｚばね１１４ｂと第１可動枠１１２は、連結部１６０ｂを介して、物理的および電気的に接続されている。第１Ｚばね１１４ｂと第１可動支持部１１６ｂは、連結部１６２ｂを介して、物理的および電気的に接続されている。
【００８５】
また、上側可動電極１３４と下側可動電極１３０ａは、連結部１６４ａを介して、物理的および電気的に接続されている。上側可動電極１３４と下側可動電極１３０ｂは、連結部１６４ｂを介して、物理的および電気的に接続されている。上側固定電極１４０ａと固定電極支持部１４２ａは、連結部１６６ａを介して、物理的および電気的に接続されている。上側固定電極１４０ｂと固定電極支持部１４２ｂは、連結部１６６ｂを介して、物理的および電気的に接続されている。
【００８６】
連結部１６０ａ、１６０ｂ、１６２ａ、１６２ｂ、１６４ａ、１６４ｂ、１６６ａ、１６６ｂは何れも、導電性を付与されたポリシリコンからなる。連結部１６０ａ、１６０ｂ、１６２ａ、１６２ｂ、１６４ａ、１６４ｂ、１６６ａ、１６６ｂの構成および製造プロセスについては、実施例１のＭＥＭＳ装置２の連結部３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂと同様である。このような構成とすることで、ＭＥＭＳ装置１００の使用環境の温度が大きく変化した場合でも、可動部１０４に反りを生じたり、応力集中が発生することを防ぐことができる。また、貫通電極等を別途設けることなく、下層４の部材と上層８の部材の間を電気的に接続することができる。
【００８７】
図１９は実施例３のＭＥＭＳ装置１００の変形例であるＭＥＭＳ装置１７０を示す。ＭＥＭＳ装置１７０は、実施例３のＭＥＭＳ装置１００とほぼ同様の構成を備えている。ＭＥＭＳ装置１７０は、櫛歯電極１２６ａ、１２６ｂを備える励振部１２４ａ、１２４ｂを備えておらず、第１可動支持部１１６ａ、１１６ｂに櫛歯電極１２８ａ、１２８ｂが形成されていない点で、実施例３のＭＥＭＳ装置１００と異なる。
【００８８】
ＭＥＭＳ装置１７０にＺ方向の加速度が作用すると、第１可動枠１１２にＺ方向の慣性力が作用し、第１可動枠１１２は基板部１０２に対してＺ方向に変位する。この際のＺ方向の変位量は、第１可動枠１１２に作用する慣性力の大きさに応じたものとなる。第１可動枠１１２に作用する慣性力の大きさは、ＭＥＭＳ装置１７０に作用するＺ方向の加速度に応じたものとなるから、第１可動枠１１２のＺ方向の変位量を検出することで、ＭＥＭＳ装置１７０に作用するＺ方向の加速度を検出することができる。第１可動枠１１２のＺ方向の変位量については、下側固定電極１３８と上側可動電極１３４の間の静電容量、下側可動電極１３０ａおよび第１可動枠１１２と上側固定電極１４０ａの間の静電容量、および下側可動電極１３０ｂおよび第１可動枠１１２と上側固定電極１４０ｂの間の静電容量の変化を検出することで、検出することができる。
【００８９】
ＭＥＭＳ装置１７０にＹ方向の加速度が作用すると、第２可動枠１２０にＹ方向の慣性力が作用し、第２可動枠１２０は基板部１０２に対してＹ方向に変位する。この際のＹ方向の変位量は、第２可動枠１２０に作用する慣性力の大きさに応じたものとなる。第２可動枠１２０に作用する慣性力の大きさは、ＭＥＭＳ装置１７０に作用するＹ方向の加速度に応じたものとなるから、第２可動枠１２０のＹ方向の変位量を検出することで、ＭＥＭＳ装置１７０に作用するＹ方向の加速度を検出することができる。第２可動枠１２０のＹ方向の変位量については、検出電極１５０ａの櫛歯電極１５２ａと第２可動支持部１４４ａの櫛歯電極１５４ａの間の静電容量、および検出電極１５０ｂの櫛歯電極１５２ｂと第２可動支持部１４４ｂの櫛歯電極１５４ｂの間の静電容量の変化を検出することによって、検出することができる。
【００９０】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００９１】
上記の実施例では、いずれも導電性を付与された単結晶シリコンからなる下層４と、絶縁性の酸化シリコンからなる中間層６と、導電性を付与された単結晶シリコンからなる上層８が順に積層された積層基板１０、すなわちＳＯＩ基板である積層基板１０に、ＭＥＭＳ装置を形成する場合を例として説明した。しかしながら、本願が開示する技術は、他の構造を有する積層基板１０にＭＥＭＳ装置を形成する場合についても有益である。例えば積層基板１０は、上層８の上方にさらに、絶縁性の酸化シリコンからなる第２中間層と、導電性を付与された単結晶シリコンからなる第２上層を備える、いわゆるダブルＳＯＩ基板であってもよい。
【００９２】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００９３】
２  ＭＥＭＳ装置；４  下層；６  中間層；８  上層；１０  積層基板；１２  基板部；１４  可動部；１６  下側基板；１８  上側基板；２０  基板連結部；２２  可動枠；２４ａ、２４ｂ  Ｚばね；２６ａ、２６ｂ  可動支持部；２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ  下側固定部；２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ  Ｘばね；２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ  中間固定部；３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ  連結部；４０  層間連結部；４２  貫通孔；４４  埋込連結部；４６  空間；４８  ドープドポリシリコン膜；５２  ＭＥＭＳ装置；５４ａ、５４ｂ  励振電極；５６ａ、５６ｂ、５８ａ、５６ｂ  櫛歯電極；６２  ＭＥＭＳ装置；６４  可動部；６６  固定電極；６８  可動電極；６８ａ  エッチングホール；７２  可動支持部；７３ａ、７３ｂ  下側固定部；７４ａ、７４ｂ  Ｘばね；７５ａ、７５ｂ、７６  中間固定部；７８  連結部；１００  ＭＥＭＳ装置；１０２  基板部；１０４  可動部；１０６  下側基板；１０８  上側基板；１１０  基板連結部；１１２  第１可動枠；１１４ａ、１１４ｂ  第１Ｚばね；１１６ａ、１１６ｂ  第１可動支持部；１１７ａ、１１７ｂ、１１７ｃ、１１７ｄ  第１下側固定部；１１８ａ、１１８ｂ、１１８ｃ、１１８ｄ  第１Ｘばね；１２０  第２可動枠；１２２ａ、１２２ｂ  第１Ｙばね；１２４ａ、１２４ｂ  励振部；１２６ａ、１２６ｂ、１２８ａ、１２８ｂ  櫛歯電極；１３０ａ、１３０ｂ  下側可動電極；１３２ａ、１３２ｂ  第２Ｘばね；１３４  上側可動電極；１３５  上側固定部；１３６  第２Ｚばね；１３７  下側固定部；１３８  下側固定電極；１３９  下側固定部；１４０ａ、１４０ｂ  上側固定電極；１４２ａ、１４２ｂ  固定電極支持部；１４４ａ、１４４ｂ  第２可動支持部；１４６ａ、１４６ｂ  第３Ｘばね；１４７ａ、１４７ｂ  第２下側固定部；１４８ａ、１４８ｂ  第２Ｙばね；１５０ａ、１５０ｂ  検出電極；１５２ａ、１５２ｂ、１５４ａ、１５４ｂ  櫛歯電極；１６０ａ、１６０ｂ、１６２ａ、１６２ｂ、１６４ａ、１６４ｂ、１６６ａ、１６６ｂ  連結部；１７０  ＭＥＭＳ装置
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１６】
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