(57)【要約】【課題】配線と固定電極部との電気的接続の信頼性を向上させ得る機能素子の提供。【解決手段】機能素子１は、基板１２と、基板１２の第１溝部２４、第２溝部２６（各溝部２４，２６）を跨いで主面１６側に配置された第１固定電極指７８、第２固定電極指８０（各固定電極指７８，８０）と、を備え、各溝部２４，２６は、平面視で各固定電極指７８，８０と重なる位置に、各固定電極指７８，８０に向かって突出する突出部５４，５６を有し、各溝部２４，２６内には第１配線３０、第２配線３６が設けられ、第１配線３０、第２配線３６は、突出部５４，５６の少なくとも先端部及び側面の少なくとも一部に延在し、突出部５４，５６に設けられた第１配線３０、第２配線３６と各固定電極指７８，８０とが電気的に接続され、突出部５４，５６は、根元部の幅が先端部の幅よりも大きい形状である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に溝部が設けられた基板と、
前記溝部を跨いで前記基板の前記主面側に配置された固定電極部と、を備え、
前記溝部は、平面視で前記固定電極部と重なる位置に、前記固定電極部に向かって突出する突出部を有し、
前記溝部内には配線が設けられ、
前記配線は、前記突出部の少なくとも先端部及び側面の少なくとも一部に延在し、
前記突出部に設けられた前記配線と前記固定電極部とが電気的に接続され、
前記突出部は、根元部の幅が前記先端部の幅よりも大きい形状であることを特徴とする機能素子。
【請求項２】
請求項１に記載の機能素子において、
前記溝部は、底部から前記主面に行くに従い、連続的または段階的に溝幅が広くなる形状であることを特徴とする機能素子。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の機能素子において、
前記突出部の前記先端部は、接合平面を有し、
前記接合平面は、前記基板の前記主面と同一平面であることを特徴とする機能素子。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の機能素子において、
前記基板と前記固定電極部との間には、前記突出部の前記先端部以外の少なくとも一部に絶縁膜が設けられていることを特徴とする機能素子。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の機能素子において、
前記基板の前記主面側には、可動部が配置され、
前記可動部は、前記固定電極部に対向する位置に可動電極部を有することを特徴とする機能素子。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の機能素子において、
前記基板は、絶縁材料で構成され、
前記固定電極部は、半導体材料で構成されていることを特徴とする機能素子。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の機能素子を備えていることを特徴とするセンサー素子。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の機能素子を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の機能素子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、機能素子、この機能素子を備えているセンサー素子、電子機器及び移動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、角速度や加速度などの物理量を検出するセンサー素子の構成要素として、主面を有する基板と、主面上に配置された溝部と、基板上の溝部を跨いで配置された固定素子部と、を有し、溝部の内部には、固定素子部に平面視で重複する位置に凸部が設けられ、凸部の接合面側に配線が配置され、この配線を介して基板と固定素子部とが接続されている機能素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この機能素子は、基板上に可動部が配置され、固定素子部の固定電極部と可動部の可動電極部とが対向して配置されることで、物理量印加時の可動部の変位に伴う固定電極部と可動電極部間の静電容量の変化を、上記配線を介して捉えることによって物理量を検出可能な構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２５８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記機能素子は、実施の形態において基板の溝部に設けられた凸部が角柱状であることから、一般的な製造方法（例えば、スパッタリングや蒸着）を用いて凸部の表面に配線を成膜させる場合において、基板の主面に沿う接合面では、厚く成膜され、基板の主面に略垂直な側面では、根元部に行くほど薄く成膜されてしまう傾向にある。
これにより、上記機能素子は、例えば、外力などが加わることによって、溝部に設けられている配線が凸部の側面で断線する虞がある。
この結果、上記機能素子は、配線と固定素子部（固定電極部）との電気的接続の信頼性が低下する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記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、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００６】
［適用例１］本適用例にかかる機能素子は、主面に溝部が設けられた基板と、前記溝部を跨いで前記基板の前記主面側に配置された固定電極部と、を備え、前記溝部は、平面視で前記固定電極部と重なる位置に、前記固定電極部に向かって突出する突出部を有し、前記溝部内には配線が設けられ、前記配線は、前記突出部の少なくとも先端部及び側面の少なくとも一部に延在し、前記突出部に設けられた前記配線と前記固定電極部とが電気的に接続され、前記突出部は、根元部の幅が前記先端部の幅よりも大きい形状であることを特徴とする。
【０００７】
これによれば、機能素子は、溝部に設けられた突出部の根元部の幅が先端部の幅よりも大きい形状である。換言すれば、突出部には、基板の主面に対して垂直な側面が殆どない、または垂直な側面があっても階段状に複数の面に分割されていることになる。
このことから、機能素子は、前述した製造方法を用いた配線の成膜時において、突出部の側面への成膜が容易となり、突出部における先端部と側面との膜厚差を、従来（例えば、特許文献１）の角柱状の凸部における接合面と側面との膜厚差より小さくできる。
この結果、機能素子は、突出部における配線の断線の虞を回避できることから、配線と固定電極部との電気的接続の信頼性を向上させることができる。
【０００８】
［適用例２］上記適用例にかかる機能素子において、前記溝部は、底部から前記主面に行くに従い、連続的または段階的に溝幅が広くなる形状であることが好ましい。
【０００９】
これによれば、機能素子は、溝部が底部から主面に行くに従い、連続的または段階的に溝幅が広くなる形状であることから、突出部への配線の成膜が更に容易となり、突出部の先端部と側面との膜厚差をより小さくできる。
加えて、機能素子は、溝部を上記形状とすることにより後述する絶縁膜の成膜性も向上することから、絶縁膜の膜厚制御が容易となり、配線と他の構成要素とを絶縁膜によって確実に絶縁分離することができる。
【００１０】
［適用例３］上記適用例にかかる機能素子において、前記突出部の前記先端部は、接合平面を有し、前記接合平面は、前記基板の前記主面と同一平面であることが好ましい。
【００１１】
これによれば、機能素子は、突出部の先端部が接合平面を有し、接合平面が基板の主面と同一平面であることから、例えば、接合平面と基板の主面との一括加工により両者間の厚み方向の段差をなくすことができる。
この結果、機能素子は、突出部の接合平面上の配線を介して基板と固定電極部とを確実に接続することができ、配線と固定電極部との電気的接続の信頼性を更に向上させることができる。
【００１２】
［適用例４］上記適用例にかかる機能素子において、前記基板と前記固定電極部との間には、前記突出部の前記先端部以外の少なくとも一部に絶縁膜が設けられていることが好ましい。
【００１３】
これによれば、機能素子は、基板と固定電極部との間の、突出部の先端部以外の少なくとも一部に絶縁膜が設けられていることから、例えば、配線上に絶縁膜が設けられている場合には、配線と基板上の他の構成要素との絶縁性を確保することができる。
また、機能素子は、例えば、絶縁膜が突出部の先端部を除く、基板と固定電極部との間のすべての領域に設けられている場合には、固定電極部と基板上の他の構成要素との絶縁性を確保することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例にかかる機能素子において、前記基板の前記主面側には、可動部が配置され、前記可動部は、前記固定電極部に対向する位置に可動電極部を有することが好ましい。
【００１５】
これによれば、機能素子は、基板の主面側に可動部が配置され、可動部が固定電極部に対向する位置に可動電極部を有することから、可動部が、例えば、加速度などの物理量が印加されることにより変位し、固定電極部との相対位置が変化する構成とすることができる。
これにより、機能素子は、可動部の可動電極部と固定電極部との間の静電容量が変化することになる。この結果、機能素子は、静電容量の変化を捉えることにより、印加された加速度などの物理量を検出するセンサーを実現することができる。
【００１６】
［適用例６］上記適用例にかかる機能素子において、前記基板は、絶縁材料で構成され、前記固定電極部は、半導体材料で構成されていることが好ましい。
【００１７】
これによれば、機能素子は、基板が絶縁材料で構成され、固定電極部が半導体材料で構成されていることから、基板と固定電極部とを容易に絶縁分離することができる。
【００１８】
［適用例７］本適用例にかかるセンサー素子は、上記適用例のいずれか一例に記載の機能素子を備えていることを特徴とする。
【００１９】
これによれば、本構成のセンサー素子は、上記適用例のいずれか一例に記載の機能素子を備えていることから、上記適用例に記載の効果が反映され、信頼性に優れたセンサー素子を提供できる。
【００２０】
［適用例８］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の機能素子を備えていることを特徴とする。
【００２１】
これによれば、本構成の電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の機能素子を備えていることから、上記適用例に記載の効果が反映され、信頼性に優れた電子機器を提供できる。
【００２２】
［適用例９］本適用例にかかる移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の機能素子を備えていることを特徴とする。
【００２３】
これによれば、本構成の移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の機能素子を備えていることから、上記適用例に記載の効果が反映され、信頼性に優れた移動体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態の機能素子の概略構成を示す模式平面図。
【図２】図１の機能素子の概略構成を示す模式斜視図。
【図３】図１のＡ部の模式拡大図であり、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ線での模式断面図、（ｃ）は（ａ）のＤ−Ｄ線での模式断面図。
【図４】図１のＢ部の模式拡大図であり、（ａ）は模式平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ線での模式断面図。
【図５】各溝部、各配線及び各突出部のＹ軸方向に沿って切断した模式拡大断面図。
【図６】機能素子の製造工程を示す模式図であり、（ａ）、（ｂ）は各溝部及び各突出部を形成する工程を示す模式断面図、（ｃ）は基板に配線材料を成膜する工程を示す模式断面図、（ｄ）は配線を形成する工程を示す模式断面図。
【図７】機能素子の製造工程を示す模式図であり、（ａ）は基板に絶縁膜を成膜する工程を示す模式断面図、（ｂ）は不要な絶縁膜を除去する工程を示す模式断面図、（ｃ）は、基板と半導体基板とを接合する工程を示す模式断面図、（ｄ）は半導体基板を薄くする工程を示す模式断面図。
【図８】機能素子の製造工程を示す模式図であり、半導体基板のエッチング前の状態を示す模式平面図。
【図９】突出部及び溝部のバリエーションを示す模式図であり、（ａ）、（ｂ）は突出部及び溝部の各バリエーションを示す模式断面図。
【図１０】機能素子を備えている電子機器としてのモバイル型のパーソナルコンピューターの構成を示す模式斜視図。
【図１１】機能素子を備えている電子機器としての携帯電話機の構成を示す模式斜視図。
【図１２】機能素子を備えている電子機器としてのデジタルスチルカメラの構成を示す模式斜視図。
【図１３】機能素子を備えている移動体の一例としての自動車を示す模式斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、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。
【００２６】
（機能素子）
最初に、機能素子の一例について説明する。
図１は、本実施形態の機能素子の概略構成を示す模式平面図である。図２は、図１の機能素子の概略構成を示す模式斜視図である。図３は、図１のＡ部の模式拡大図であり、図３（ａ）は模式平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＣ−Ｃ線での模式断面図、図３（ｃ）は、図３（ａ）のＤ−Ｄ線での模式断面図である。
図４は、図１のＢ部の模式拡大図であり、図４（ａ）は模式平面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＥ−Ｅ線での模式断面図である。なお、上記各平面図では、説明の便宜上、一部の構成要素を省略してある。また、各図において、分かり易くするために、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。また、図中のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、互いに直交する座標軸であり、矢印の方向が＋（プラス）方向である。
【００２７】
図１、図２に示すように、機能素子１は、略矩形平板状の基板１２と、基板１２上に積層された半導体基板（６６、図８参照）から、フォトリソグラフィー及びエッチングにより形成された可動部６８及び固定電極部としての第１固定電極指７８、第２固定電極指８０と、可動部６８及び第１固定電極指７８、第２固定電極指８０を覆うリッド（蓋）６４と、を備えている。
【００２８】
基板１２は、Ｚ軸と直交する平面であって、複数の第１固定電極指７８及び第２固定電極指８０などと接合される主面１６を有している。主面１６は、−（マイナス）Ｘ方向の端部に端子部２０が設けられ、端子部２０以外の領域は、主面１６側に凹部を有するリッド６４により覆われている。
また、主面１６の略中央部には、可動部６８と基板１２との干渉を回避するために平面形状が略矩形状の凹部２２が設けられている。これにより、可動部６８の可動領域は、平面視で凹部２２内に収まることになる。
【００２９】
主面１６には、凹部２２の外周に沿って第１溝部２４が設けられ、第１溝部２４の外周に沿って第２溝部２６が設けられている。また、主面１６の端子部２０側には、第１溝部２４を挟んで第２溝部２６の反対側に第３溝部２８が設けられている。
図１に示すように、第１溝部２４、第２溝部２６は、凹部２２の−Ｙ側から反時計回りに凹部２２を取り囲むように延在し、凹部２２の−Ｘ側の端子部２０まで設けられている。第３溝部２８は、凹部２２の−Ｘ側から第１溝部２４、第２溝部２６に沿って端子部２０まで設けられている。
【００３０】
基板１２の構成材料としては、ガラス、高抵抗シリコンなどの絶縁材料を用いるのが好ましい。特に、可動部６８、第１固定電極指７８、第２固定電極指８０となる半導体基板６６が、シリコンなどの半導体材料を主材料として構成されている場合には、基板１２の構成材料として、アルカリ金属イオン（可動イオン）を含むガラス（例えば、パイレックス（登録商標）のような硼珪酸ガラス）を用いるのが好ましい。
これにより、機能素子１は、基板１２と半導体基板６６とを陽極接合することができる。また、機能素子１は、基板１２にアルカリ金属イオンを含むガラスを用いることにより、基板１２と半導体基板６６とを容易に絶縁分離することができる。
【００３１】
なお、基板１２は、必ずしも絶縁性を有さなくてもよく、例えば低抵抗シリコンからなる導電性基板であってもよい。この場合は、基板１２と半導体基板６６との間に絶縁膜を挟んで双方を絶縁分離することになる。
また、基板１２の構成材料は、半導体基板６６の構成材料との熱膨張係数差ができるだけ小さいことが好ましく、具体的には、基板１２の構成材料と半導体基板６６の構成材料との熱膨張係数差が３ｐｐｍ／℃以下であることが好ましい。これにより、機能素子１は、基板１２と半導体基板６６との間の残留応力を低減することができる。
【００３２】
第１溝部２４の底面（底部）には、第１溝部２４に沿って第１配線３０が設けられ、第２溝部２６の底面には、第２溝部２６に沿って第２配線３６が設けられ、第３溝部２８の底面には、第３溝部２８に沿って第３配線４２が設けられている。
第１配線３０は、第１固定電極指７８と電気的に接続される配線であり、第２配線３６は、第２固定電極指８０と電気的に接続される配線であり、第３配線４２は、後述する固定部７６と電気的に接続される配線である。
なお、第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２の各端部（端子部２０に配置される端部）は、それぞれ第１端子電極３４、第２端子電極４０、第３端子電極４６となる。
【００３３】
第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２の構成材料としては、それぞれ導電性を有するものであれば、特に限定されず、各種電極材料を用いることができるが、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ3Ｏ3、ＳｎＯ2、Ｓｂ含有ＳｎＯ2、Ａｌ含有ＺｎＯなどの酸化物（透明電極材料）、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ、またはこれらを含む合金などが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３４】
本実施形態では、一例として第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２の構成材料としてＰｔが用いられている。なお、Ｐｔを用いる場合には、基板１２への密着性を向上させるために下地材料としてＴｉを用いることが好ましい。
なお、機能素子１は、各配線の構成材料が透明電極材料（特にＩＴＯ）であれば、基板１２が透明であった場合、第１固定電極指７８、第２固定電極指８０の面上に存在する異物などを基板１２の主面１６側とは反対側の面から容易に視認することができ、検査を効率的に行うことができる。
【００３５】
可動部６８は、アーム７０、可動電極部としての可動電極指７２、可撓部７４、固定部７６により構成されている。このうち、アーム７０、可動電極指７２、可撓部７４は、基板１２の凹部２２に対向する位置、換言すればＺ軸方向から見て凹部２２内に収まる位置に配置されている。
図１に示すように、アーム７０は、Ｘ軸方向に沿って梁状（柱状）に延在し、Ｘ軸方向の両端に可撓部７４が配置されている。複数の可動電極指７２は、アーム７０の延在方向に沿って一定の間隔で、アーム７０の延在方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に櫛歯状に延設されている。可撓部７４は、Ｙ軸方向へ折り返しながらＸ軸方向へ延在し、Ｘ軸方向から印加される外力によりＸ軸方向に撓む（変形する）ように形成されている。固定部７６は、可撓部７４の端部に接続されるとともに基板１２に接合されている。また固定部７６の一方（凹部２２の−Ｘ側に位置する方）は、基板１２の第３溝部２８を跨ぐ位置に配置されている。
【００３６】
第１固定電極指７８は、基板１２の第１溝部２４及び第２溝部２６を跨ぐ位置に配置されている。また、第１固定電極指７８は、Ｚ軸方向から見て（平面視で）凹部２２と一部が重なるように配置されている。
第２固定電極指８０は、第１固定電極指７８と平行に配置され、基板１２の第１溝部２４及び第２溝部２６を跨ぐ位置に配置されている。また、第２固定電極指８０は、第１固定電極指７８と同様に、Ｚ軸方向から見て凹部２２と一部が重なるように配置されている。第１固定電極指７８及び第２固定電極指８０は、櫛歯状に配置された各可動電極指７２間に挟まれるように配置されている。
【００３７】
図３に示すように、第１溝部２４の底面の、平面視で第１固定電極指７８と重なる位置には、第１固定電極指７８に向かって突出する突出部５４が形成されている。そして第１配線３０は、突出部５４の少なくとも先端部及び側面の少なくとも一部に延在している（ここでは、突出部５４全体を覆うように延在している）。
機能素子１は、突出部５４に設けられた第１配線３０と第１固定電極指７８とが電気的に接続されている。これにより、第１端子電極３４は、第１配線３０を介して第１固定電極指７８と電気的に接続されていることになる。
なお、第１配線３０の厚み寸法は、第１溝部２４の深さ寸法より小さいことから、第１配線３０が、主面１６から突出することはなく、第２固定電極指８０と接触する虞はない。
【００３８】
同様に、第２溝部２６の底面の、平面視で第２固定電極指８０と重なる位置には、第２固定電極指８０に向かって突出する突出部５６が形成されている。そして第２配線３６は、突出部５６の少なくとも先端部及び側面の少なくとも一部に延在している（ここでは、突出部５６全体を覆うように延在している）。
機能素子１は、突出部５６に設けられた第２配線３６と第２固定電極指８０とが電気的に接続されている。これにより、第２端子電極４０は、第２配線３６を介して第２固定電極指８０と電気的に接続されていることになる。
なお、第２配線３６の厚み寸法は、第２溝部２６の深さ寸法より小さいことから、第２配線３６が、主面１６から突出することはなく、第１固定電極指７８と接触する虞はない。
【００３９】
図４に示すように、第３溝部２８の底面の、平面視で凹部２２の−Ｘ側の固定部７６と重なる位置には、固定部７６に向かって突出する突出部５８が形成されている。そして第３配線４２は、突出部５８の少なくとも先端部及び側面の少なくとも一部に延在している（ここでは、突出部５８全体を覆うように延在している）。
機能素子１は、突出部５８に設けられた第３配線４２と固定部７６とが電気的に接続されている。これにより、第３端子電極４６は、第３配線４２を介して固定部７６と電気的に接続され、固定部７６から可撓部７４、アーム７０を介して可動電極指７２と電気的に接続されていることになる。
【００４０】
ここで、各溝部、各配線及び各突出部について詳述する。
図５は、各溝部、各配線及び各突出部のＹ軸方向に沿って切断した模式拡大断面図である。
図５の左図に示すように、第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８の底面に設けられた突出部５４，５６，５８は、根元部の幅が先端部の幅よりも大きい形状である。
詳述すると、突出部５４，５６，５８は、底面側の根元部から主面１６側の先端部に行くに従い、段階的に細くなる形状となっている。具体的には、突出部５４，５６，５８は、四方が２段の階段状に形成された、下の段が太く上の段が細い段付の角柱状突起となっている。
突出部５４，５６，５８の先端部は、接合平面５４ａ，５６ａ，５８ａを有している。この接合平面５４ａ，５６ａ，５８ａは、基板１２の主面１６と同一平面となっている。
第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２は、突出部５４，５６，５８全体を覆って、第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８内に延在している。
図５の右図に示すように、第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２は、第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８の底面の幅より狭い幅で設定され、各底面の中央部を通るように設けられている。
【００４１】
また、基板１２と、第１固定電極指７８、第２固定電極指８０及び固定部７６との間には、突出部５４，５６，５８の先端部以外の少なくとも一部に絶縁膜６２が設けられている。具体的には、突出部５４，５６，５８とその周囲以外の領域の第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２を覆うように絶縁膜６２が設けられている。
なお、いうまでもないが第１端子電極３４、第２端子電極４０、第３端子電極４６は、絶縁膜６２から露出している。絶縁膜６２には、絶縁性、成膜性の観点からＳｉＯ2を用いることが好ましい。
【００４２】
第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８は、底部（底面）から主面１６に行くに従い、連続的または段階的に溝幅（溝部の延在方向と直交する方向の寸法）が広くなる形状となっている。具体的には、第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８は、両側の側壁（側面）が２段の階段状に形成されている。これにより、第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８の溝幅は、底面側より主面１６側の方が広いことになる。なお、図１、図２では、煩雑となるため各側壁の段差を省略してある。
【００４３】
ここで、機能素子１の動作について説明する。
図１に戻って、機能素子１は、第１固定電極指７８と、第１固定電極指７８に−Ｘ側から対向する可動電極指７２との間で第１コンデンサーが形成され、第２固定電極指８０と、第２固定電極指８０に＋Ｘ側から対向する可動電極指７２との間で第２コンデンサーが形成される。
この状態で、機能素子１に、例えば、−Ｘ方向に加速度が印加されると、アーム７０及び可動電極指７２が慣性により＋Ｘ方向に変位する。このとき、第１固定電極指７８と可動電極指７２との間隔は狭くなるので、第１コンデンサーの静電容量は増加する。また、第２固定電極指８０と可動電極指７２との間隔は広くなるので、第２コンデンサーの静電容量は減少する。
逆に、＋Ｘ方向に加速度が印加され、アーム７０及び可動電極指７２が−Ｘ方向に変位すると、第１コンデンサーの静電容量は減少し、第２コンデンサーの静電容量は増加する。
【００４４】
したがって、機能素子１は、第１端子電極３４と第３端子電極４６との間で検出される第１コンデンサーの静電容量の変化と、第２端子電極４０と第３端子電極４６との間で検出される第２コンデンサーの静電容量の変化と、の差分を検出することにより機能素子１に印加される加速度などの物理量の大きさとその方向を検出することができる。
そして、機能素子１は、２つのコンデンサーの静電容量の変化の差分を検出するので、高い感度で加速度などの物理量を検出することができる。
【００４５】
ここで、機能素子１の製造方法について概略を説明する。
図６〜図８は、機能素子の製造工程を示す模式図であり、図６（ａ）、図６（ｂ）は、各溝部及び各突出部を形成する工程を示す模式断面図、図６（ｃ）は、基板に配線材料を成膜する工程を示す模式断面図、図６（ｄ）は、配線を形成する工程を示す模式断面図である。
図７（ａ）は、基板に絶縁膜を成膜する工程を示す模式断面図であり、図７（ｂ）は、不要な絶縁膜を除去する工程を示す模式断面図、図７（ｃ）は、基板と半導体基板とを接合する工程を示す模式断面図、図７（ｄ）は半導体基板を薄くする工程を示す模式断面図である。図８は、半導体基板のエッチング前の状態を示す模式平面図である。なお、各断面図の切断位置は、図５と同様である。
【００４６】
図示しないが、先ず、ウェットエッチングまたはドライエッチングなどにより、基板１２の主面１６に凹部２２を形成する。
ついで、図６（ａ）に示すように、ウェットエッチングまたはドライエッチングなどにより、基板１２の主面１６に第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８の側壁の主面１６側から見て１段目、及び突出部５４，５６，５８の同１段目を形成する。この際、突出部５４，５６，５８の接合平面５４ａ，５６ａ，５８ａは、基板１２の主面１６と同一平面となる。
ついで、図６（ｂ）に示すように、ウェットエッチングまたはドライエッチングなどにより、第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８の側壁の主面１６側から見て２段目、及び突出部５４，５６，５８の同２段目を形成する。
【００４７】
ついで、図６（ｃ）に示すように、スパッタリング、蒸着などにより配線材料（例えばＰｔ、下地としてＴｉ使用）１００を基板１２上の略全面に成膜する。
ついで、図６（ｄ）に示すように、突出部５４，５６，５８を被覆している領域を含む第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２となる部分を残して配線材料１００のエッチングを行ない、第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２を形成する。
ここで、突出部５４，５６，５８が、段付の角柱状突起となっていることから、突出部５４，５６，５８の、主面１６に対して略垂直な四方の側面は、階段状に複数の面（ここでは各２面）に分割されていることになる。
これにより、配線材料１００（第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２）の成膜時において、突出部５４，５６，５８の側面への成膜が容易となり、突出部５４，５６，５８における先端部（接合平面５４ａ，５６ａ，５８ａ）と側面との膜厚差を、従来の段差のない角柱状の凸部における接合面と側面との膜厚差より小さくできる。
【００４８】
ついで、図７（ａ）に示すように、低温ＣＶＤ、スパッタリングなどにより絶縁膜６２（例えば、ＳｉＯ2）を基板１２上の略全面に成膜する。
ついで、図７（ｂ）に示すように、ウェットエッチングまたはドライエッチングなどにより、絶縁膜６２における突出部５４，５６，５８を覆っている部分、基板１２の主面１６を覆っている部分、及び図示しないが第１端子電極３４、第２端子電極４０、第３端子電極４６を覆っている部分などを除去する。
これにより、絶縁膜６２は、第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２の突出部５４，５６，５８及び第１端子電極３４、第２端子電極４０、第３端子電極４６を除いた領域を覆うことになる。
【００４９】
ついで、図７（ｃ）に示すように、略矩形平板状の半導体基板６６を基板１２の主面１６に載置し、陽極接合法により基板１２と半導体基板６６とを接合する。
このとき、突出部５４，５６，５８の接合平面５４ａ，５６ａ，５８ａ上の第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２は、基板１２の主面１６から半導体基板６６側に厚み分突出していることから、半導体基板６６に圧接されることになる。
これにより、第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２と半導体基板６６とが電気的に接続される。なお、図７などでは、半導体基板６６が紙面上方に大きく撓んでいるように描かれているが、これは便宜的な描写であって、実際には機能に支障のない程度の極めて微小な撓みとなっている。
【００５０】
ここで、第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２の材料として、Ｐｔが用いられている場合には、その物性により酸化し難く、他の材料では必要な酸化膜の除去工程が不要となる。加えて、半導体基板６６がシリコンである場合には、両者間に低抵抗な化合物が生成され電気的接続が確実に成されるとともに、両者が化学的にも結合した状態となることから、接合強度（接続強度）を向上させることができる。
【００５１】
ついで、図７（ｄ）に示すように、必要に応じて半導体基板６６を研磨などにより薄くする。このような工程を経ることにより、図８に示すように、基板１２の主面１６に、第１固定電極指７８、第２固定電極指８０、可動部６８及び固定部７６が形成される前の半導体基板６６が接合された状態となる。
【００５２】
ついで、ウェットエッチングまたはドライエッチングなどにより、半導体基板６６から第１固定電極指７８、第２固定電極指８０、可動部６８（アーム７０、可動電極指７２、可撓部７４、固定部７６）を形成する。
ついで、リッド６４を基板１２の主面１６の端子部２０を除く外周部に接合し、第１固定電極指７８、第２固定電極指８０、可動部６８（アーム７０、可動電極指７２、可撓部７４、固定部７６）を封止する。
以上のような工程を経ることにより、図１、図２に示すような機能素子１が得られる。
【００５３】
上述したように、本実施形態の機能素子１は、第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８に設けられた突出部５４，５６，５８が、根元部から先端部に行くに従い、段階的に細くなる段付き（２段）の角柱状突起形状である。換言すれば、突出部５４，５６，５８は、基板１２の主面１６に対して垂直な側面が階段状に複数の面に分割されていることになる。
【００５４】
このことから、機能素子１は、上述した製造方法を用いた第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２の成膜時において、突出部５４，５６，５８の側面への成膜が容易となり、突出部５４，５６，５８における先端部（接合平面５４ａ，５６ａ，５８ａ）と側面との膜厚差を、従来の段差のない角柱状の凸部における接合面と側面との膜厚差より小さくできる。
この結果、機能素子１は、突出部５４，５６，５８における第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２の断線の虞を回避できることから、第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２と第１固定電極指７８、第２固定電極指８０、固定部７６との電気的接続の信頼性を向上させることができる。
【００５５】
また、機能素子１は、第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８が底部から主面１６に行くに従い、段階的（ここでは２段階）に溝幅が広くなる形状であることから、突出部５４，５６，５８への第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２の成膜が更に容易となる。
これにより、機能素子１は、突出部５４，５６，５８の先端部（接合平面５４ａ，５６ａ，５８ａ）と側面との第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２の膜厚差をより小さくできる。
加えて、機能素子１は、第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８を上記形状とすることにより絶縁膜６２の成膜性も向上することから、絶縁膜６２の膜厚制御が容易となり、例えば、第１配線３０と第２固定電極指８０間、第２配線３６と第１固定電極指７８間、第３配線４２と他の構成要素間などを絶縁膜６２によって確実に絶縁分離することができる。
【００５６】
また、機能素子１は、突出部５４，５６，５８の先端部が接合平面５４ａ，５６ａ，５８ａを有し、接合平面５４ａ，５６ａ，５８ａが基板１２の主面１６と同一平面であることから、例えば、接合平面５４ａ，５６ａ，５８ａと基板１２の主面１６との一括加工により両者間の厚み方向（Ｚ軸方向）の段差をなくすことができる。
この結果、機能素子１は、突出部５４，５６，５８の接合平面５４ａ，５６ａ，５８ａ上の第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２と第１固定電極指７８、第２固定電極指８０、固定部７６とを確実に接続することができ、第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２と第１固定電極指７８、第２固定電極指８０、固定部７６との電気的接続の信頼性を更に向上させることができる。
【００５７】
また、機能素子１は、基板１２と第１固定電極指７８、第２固定電極指８０、固定部７６との間の、突出部５４，５６，５８の先端部以外の少なくとも一部に絶縁膜６２が設けられている（具体的には、第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２上に絶縁膜６２が設けられている）ことから、前述したように第１配線３０、第２配線３６、第３配線４２と基板１２上の他の構成要素との絶縁性を確保することができる。
なお、機能素子１は、絶縁膜６２が更に基板１２の主面１６上の略全面に設けられていてもよく、この場合には、第１固定電極指７８、第２固定電極指８０、固定部７６と基板１２の主面１６上の他の構成要素との絶縁性を確保することができる。
【００５８】
また、機能素子１は、基板１２の主面１６側に可動部６８が配置され、可動部６８が第１固定電極指７８、第２固定電極指８０に対向する位置に可動電極指７２を有することから、可動部６８の可動電極指７２が加速度などの物理量が印加されることにより変位し、第１固定電極指７８、第２固定電極指８０との相対位置が変化する構成とすることができる。
これにより、機能素子１は、可動部６８の可動電極指７２と第１固定電極指７８、第２固定電極指８０との間の静電容量が変化することになる。この結果、機能素子１は、静電容量の変化を検出することにより、印加された加速度などの物理量を検出するセンサーを実現することができる。
【００５９】
また、機能素子１は、基板１２が絶縁材料（例えば、ガラス）で構成され、第１固定電極指７８、第２固定電極指８０が半導体材料（例えば、シリコン）で構成されていることから、基板１２と第１固定電極指７８、第２固定電極指８０とを容易に絶縁分離することができる。
【００６０】
なお、突出部５４，５６，５８及び第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８の形状は、上記の形状に限定されるものではなく、突出部５４，５６，５８は、根元部の幅が先端部の幅よりも大きい形状であればよく、第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８は、底部から主面１６に行くに従い、連続的または段階的に溝幅が広くなる形状であればよい。例えば、図９の突出部及び溝部のバリエーションを示す模式断面図のような形状であってもよい。
【００６１】
具体的には、図９（ａ）に示すように、突出部５４，５６，５８は、各側面が斜面となる略四角錐形状であってもよい。また、第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８は、側壁（側面）が主面１６側の溝幅が広くなるように傾斜した斜面となっていてもよい。
また、図９（ｂ）に示すように、突出部５４，５６，５８は、略釣鐘形状（略砲弾形状）であってもよい。また、第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８は、側壁（側面）が主面１６側の溝幅が広くなるように湾曲した曲面となっていてもよい。
これらの突出部５４，５６，５８及び第１溝部２４、第２溝部２６、第３溝部２８の形状は、上記実施形態の形状を含めて互いに組み合わせてもよい。
なお、突出部５４，５６，５８の平面形状は、図示の四角形状に限定されるものではなく、三角形状や五角形以上の多角形状であってもよく、円形状や楕円形状であってもよい。
【００６２】
（センサー素子）
上述した機能素子１は、２つのコンデンサーの静電容量の変化の差分を検出することにより、高い感度で加速度などの物理量を検出することができることから、物理量を検出するセンサー素子の構成要素として好適に用いることができる。
また、例えば、機能素子１を２つ備えているセンサー素子は、２つの機能素子１のアーム７０の延在方向を互いに直交させることにより、例えば、Ｘ軸方向とＹ軸方向との２方向の加速度などの物理量を検出することができる。
【００６３】
センサー素子は、機能素子１を駆動する集積回路（ＩＣ）などを接続して物理量センサーを構成することが可能である。センサー素子は、例えば、ＩＣに角速度検出回路や加速度検出回路、圧力検出回路などを設けることにより、ジャイロセンサー、加速度センサー、圧力センサーなどを構成することができる。
【００６４】
（電子機器）
次に、上述した機能素子１を備えている電子機器について説明する。
図１０は、機能素子を備えている電子機器としてのモバイル型（またはノート型）のパーソナルコンピューターの構成を示す模式斜視図である。
図１０に示すように、パーソナルコンピューター１１００は、キーボード１１０２を備えた本体部１１０４と、表示部１１０１を有する表示ユニット１１０６とにより構成され、表示ユニット１１０６は、本体部１１０４に対しヒンジ構造部を介して回動可能に支持されている。
このようなパーソナルコンピューター１１００には、機能素子１が内蔵されている。
【００６５】
図１１は、機能素子を備えている電子機器としての携帯電話機（ＰＨＳも含む）の構成を示す模式斜視図である。
図１１に示すように、携帯電話機１２００は、複数の操作ボタン１２０２、受話口１２０４および送話口１２０６を備え、操作ボタン１２０２と受話口１２０４との間には、表示部１２０１が配置されている。
このような携帯電話機１２００には、機能素子１が内蔵されている。
【００６６】
図１２は、機能素子を備えている電子機器としてのデジタルスチルカメラの構成を示す模式斜視図である。なお、この図１２には、外部機器との接続についても簡易的に示されている。
ここで、通常のカメラは、被写体の光像により銀塩写真フィルムを感光するのに対し、デジタルスチルカメラ１３００は、被写体の光像をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）などの撮像素子により光電変換して撮像信号（画像信号）を生成する。
デジタルスチルカメラ１３００におけるケース（ボディー）１３０２の背面（図中手前側）には、表示部１３１０が設けられ、ＣＣＤによる撮像信号に基づいて表示を行う構成になっており、表示部１３１０は、被写体を電子画像として表示するファインダーとして機能する。
また、ケース１３０２の正面側（図中奥側）には、光学レンズ（撮像光学系）やＣＣＤなどを含む受光ユニット１３０４が設けられている。
【００６７】
撮影者が表示部１３１０に表示された被写体像を確認し、シャッターボタン１３０６を押下すると、その時点におけるＣＣＤの撮像信号が、メモリー１３０８に転送・格納される。
また、このデジタルスチルカメラ１３００においては、ケース１３０２の側面に、ビデオ信号出力端子１３１２と、データ通信用の入出力端子１３１４とが設けられている。そして、ビデオ信号出力端子１３１２には、テレビモニター１４３０が、データ通信用の入出力端子１３１４には、パーソナルコンピューター１４４０が、それぞれ必要に応じて接続される。さらに、所定の操作により、メモリー１３０８に格納された撮像信号が、テレビモニター１４３０や、パーソナルコンピューター１４４０に出力される構成になっている。
このようなデジタルスチルカメラ１３００には、機能素子１が内蔵されている。
【００６８】
このような電子機器は、機能素子１を備えていることから、信頼性が向上し優れた性能を発揮することができる。
なお、上記機能素子１を備えている電子機器としては、これら以外に、例えば、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、ラップトップ型パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、各種ナビゲーション装置、ページャー、電子手帳（通信機能付も含む）、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡）、魚群探知機、各種測定機器、計器類、フライトシミュレーターなどが挙げられる。いずれの場合にも、機能素子１を備えていることから、信頼性が向上し優れた性能を発揮することができる。
【００６９】
（移動体）
次に、上述した機能素子１を備えている移動体について説明する。
図１３は、機能素子を備えている移動体の一例としての自動車を示す模式斜視図である。
自動車１５００は、機能素子１を、例えば、搭載されているナビゲーション装置、姿勢制御装置などの姿勢検出センサー（ジャイロセンサー、加速度センサーなど）などの構成要素として用いている。
これによれば、自動車１５００は、機能素子１を備えていることから、信頼性が向上し優れた性能を発揮することができる。
【００７０】
上述した機能素子１は、上記自動車１５００に限らず、自走式ロボット、自走式搬送機器、列車、船舶、飛行機、人工衛星などを含む移動体の姿勢検出センサーなどの構成要素として好適に用いることができ、いずれの場合にも信頼性が向上し優れた性能を発揮する移動体を提供することができる。
【符号の説明】
【００７１】
１…機能素子、１２…基板、１６…主面、２０…端子部、２２…凹部、２４…第１溝部、２６…第２溝部、２８…第３溝部、３０…第１配線、３４…第１端子電極、３６…第２配線、４０…第２端子電極、４２…第３配線、４６…第３端子電極、５４，５６，５８…突出部、５４ａ，５６ａ，５８ａ…接合平面、６２…絶縁膜、６４…リッド、６６…半導体基板、６８…可動部、７０…アーム、７２…可動電極部としての可動電極指、７４…可撓部、７６…固定部、７８…固定電極部としての第１固定電極指、８０…固定電極部としての第２固定電極指、１００…配線材料、１１００…電子機器としてのパーソナルコンピューター、１１０１…表示部、１１０２…キーボード、１１０４…本体部、１１０６…表示ユニット、１２００…電子機器としての携帯電話機、１２０１…表示部、１２０２…操作ボタン、１２０４…受話口、１２０６…送話口、１３００…電子機器としてのデジタルスチルカメラ、１３０２…ケース、１３０４…受光ユニット、１３０６…シャッターボタン、１３０８…メモリー、１３１０…表示部、１３１２…ビデオ信号出力端子、１３１４…入出力端子、１４３０…テレビモニター、１４４０…パーソナルコンピューター、１５００…移動体としての自動車。
【図１】
2014185882.tif 000003
【図２】
2014185882.tif 000004
【図３】
2014185882.tif 000005
【図４】
2014185882.tif 000006
【図５】
2014185882.tif 000007
【図６】
2014185882.tif 000008
【図７】
2014185882.tif 000009
【図８】
2014185882.tif 000010
【図９】
2014185882.tif 000011
【図１０】
2014185882.tif 000012
【図１１】
2014185882.tif 000013
【図１２】
2014185882.tif 000014
【図１３】
2014185882.tif 000015