(57)【要約】      （修正有）【課題】励振部を備えるＭＥＭＳ装置において、励振に起因する他軸振動の発生を抑制することが可能な技術を提供する。【解決手段】ＭＥＭＳ装置２は、導電材料からなる第１導電層と、絶縁材料からなる絶縁層と、導電材料からなる第２導電層が順に積層された積層基板に形成されている。そのＭＥＭＳ装置２は、基板部１２と、基板部１２に対して積層基板の面内方向に励振される励振部１６と、励振部１６と基板部１２を連結する連結部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄを備えている。そのＭＥＭＳ装置２では、連結部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄが第１導電層と第２導電層の両方に形成されている。【選択図】図１
2014202548.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電材料からなる第１導電層と、絶縁材料からなる絶縁層と、導電材料からなる第２導電層が順に積層された積層基板に形成されたＭＥＭＳ装置であって、
基板部と、
基板部に対して積層基板の面内方向に励振される励振部と、
励振部と基板部を連結する連結部を備えており、
連結部が第１導電層と第２導電層の両方に形成されているＭＥＭＳ装置。
【請求項２】
励振部が、連結部に連結された中間連結部と、中間連結部に対して積層基板の積層方向に変位可能な可動部と、可動部と中間連結部を連結する支持梁を備えており、
支持梁が第１導電層および第２導電層の一方のみに形成されている請求項１のＭＥＭＳ装置。
【請求項３】
連結部の第１導電層と第２導電層の間が絶縁層で連結されている請求項１または２のＭＥＭＳ装置。
【請求項４】
連結部がフォールディッドビーム形状を有する請求項１から３の何れか一項のＭＥＭＳ装置。
【請求項５】
基板部側に形成された固定櫛歯電極と、励振部側に形成されており、固定櫛歯電極と積層基板の面内方向に対向するように配置された可動櫛歯電極の間に作用する静電引力を利用して、励振部が基板部に対して積層基板の面内方向に励振されるように構成されており、
固定櫛歯電極および可動櫛歯電極が、第１導電層と第２導電層の両方に形成されている請求項１から４の何れか一項のＭＥＭＳ装置。
【請求項６】
導電材料からなる第１導電層と、絶縁材料からなる絶縁層と、導電材料からなる第２導電層が順に積層された積層基板に形成されたＭＥＭＳ装置であって、
基板部と、
基板部に対して積層基板の面内方向に励振される励振部と、
励振部と基板部を連結する連結部を備えており、
基板部側に形成された固定櫛歯電極と、励振部側に形成されており、固定櫛歯電極と積層基板の面内方向に対向するように配置された可動櫛歯電極の間に作用する静電引力を利用して、励振部が基板部に対して積層基板の面内方向に励振されるように構成されており、
固定櫛歯電極および可動櫛歯電極が、第１導電層と第２導電層の両方に形成されているＭＥＭＳ装置。
【請求項７】
第１導電層の厚さが第２導電層よりも薄い請求項１から６の何れか一項の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、導電材料からなる第１導電層と、絶縁材料からなる絶縁層と、導電材料からなる第２導電層が順に積層された積層基板に形成されたＭＥＭＳ装置が開示されている。このＭＥＭＳ装置は、基板部と、基板部に対して積層基板の面内方向に励振される励振部と、励振部と基板部を連結する連結部を備えている。このＭＥＭＳ装置では、積層基板の面内方向に励振部を励振することで、角速度が作用した時に、コリオリの力によって励振部を積層基板の積層方向に変位させる。この変位量を検出することで、ＭＥＭＳ装置に作用する角速度を検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−４３１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の技術において、積層基板の面内方向への励振部の励振に起因して、積層基板の積層方向にも励振部の振動を生じてしまうことがある。励振に起因して励振部が所望の方向以外にも振動を生じてしまうと、様々な不都合を生じる。例えば、特許文献１の技術において、積層基板の面内方向への励振に起因して積層基板の積層方向にも励振部の振動が生じてしまうと、角速度に起因する励振部の変位量に、励振に起因する励振部の変位量が重畳してしまい、角速度の検出精度が悪化してしまう。
【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、励振部を備えるＭＥＭＳ装置において、励振に起因する他軸振動の発生を抑制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】
本明細書が開示するＭＥＭＳ装置は、導電材料からなる第１導電層と、絶縁材料からなる絶縁層と、導電材料からなる第２導電層が順に積層された積層基板に形成されている。そのＭＥＭＳ装置は、基板部と、基板部に対して積層基板の面内方向に励振される励振部と、励振部と基板部を連結する連結部を備えている。そのＭＥＭＳ装置では、連結部が第１導電層と第２導電層の両方に形成されている。
【０００７】
上記のＭＥＭＳ装置では、連結部が第１導電層と第２導電層の両方に形成されているため、積層基板の積層方向についての連結部の支持剛性を高めることができる。これによって、積層基板の面内方向に励振部を励振する際に、積層基板の積層方向への振動が励振部に発生することを抑制することができる。
【０００８】
上記のＭＥＭＳ装置は、励振部が、連結部に連結された中間連結部と、中間連結部に対して積層基板の積層方向に変位可能な可動部と、可動部と中間連結部を連結する支持梁を備えており、支持梁が第１導電層および第２導電層の一方のみに形成されているように構成することができる。
【０００９】
上記のＭＥＭＳ装置によれば、連結部については積層基板の積層方向の支持剛性を高めつつ、支持梁については積層基板の積層方向の支持剛性を低くすることができる。これによって、励振部の励振に起因する積層基板の積層方向への可動部の振動を抑制しつつ、それ以外の原因による積層基板の積層方向への可動部の振動を許容することができる。例えばＭＥＭＳ装置を角速度センサとして利用する場合には、励振に起因する角速度の誤検知を抑制しつつ、角速度の検出感度をより高めることができる。
【００１０】
上記のＭＥＭＳ装置は、連結部の第１導電層と第２導電層の間が絶縁層で連結されているように構成することができる。
【００１１】
上記のＭＥＭＳ装置では、第１導電層と第２導電層の間を絶縁層で物理的に連結しているため、積層基板の積層方向についての連結部の支持剛性をさらに高めることができる。励振部を面内方向に励振する際に、積層方向への振動が発生することを効果的に抑制することができる。
【００１２】
上記のＭＥＭＳ装置は、連結部がフォールディッドビーム形状を有す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、積層基板の面内方向に励振部が大きく励振される場合でも、積層基板の面内方向についての連結部の支持剛性の変動を抑制することができる。励振部を安定して励振させることができる。
【００１４】
上記のＭＥＭＳ装置は、基板部側に形成された固定櫛歯電極と、励振部側に形成されており、固定櫛歯電極と面内方向に対向するように配置された可動櫛歯電極の間に作用する静電引力を利用して、励振部が基板部に対して積層基板の面内方向に励振されるように構成されており、固定櫛歯電極および可動櫛歯電極が、第１導電層と第２導電層の両方に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、第１導電層と第２導電層の全体にわたって、基板部から励振部へ励振力を作用させることができる。これによって、積層基板の積層方向についての励振部の重心位置と励振力の作用位置のオフセットを解消して、励振部に回転モーメントが作用することを抑制することができる。これによって、励振部を積層基板の面内方向への励振に起因して、積層基板の積層方向への振動が発生することを抑制することができる。
【００１６】
本明細書が開示する別のＭＥＭＳ装置は、導電材料からなる第１導電層と、絶縁材料からなる絶縁層と、導電材料からなる第２導電層が順に積層された積層基板に形成されている。そのＭＥＭＳ装置は、基板部と、基板部に対して積層基板の面内方向に励振される励振部と、励振部と基板部を連結する連結部を備えている。そのＭＥＭＳ装置は、基板部側に形成された固定櫛歯電極と、励振部側に形成されており、固定櫛歯電極と積層基板の面内方向に対向するように配置された可動櫛歯電極の間に作用する静電引力を利用して、励振部が基板部に対して積層基板の面内方向に励振されるように構成されている。そのＭＥＭＳ装置では、固定櫛歯電極および可動櫛歯電極が、第１導電層と第２導電層の両方に形成されている。
【００１７】
上記のＭＥＭＳ装置によれば、第１導電層と第２導電層の全体にわたって、基板部から励振部へ励振力を作用させることができる。これによって、積層基板の積層方向についての励振部の重心位置と励振力の作用位置のオフセットを解消して、励振部に回転モーメントが作用することを抑制することができる。これによって、励振部を積層基板の面内方向への励振に起因して、積層基板の積層方向への振動が発生することを抑制することができる。
【００１８】
上記のＭＥＭＳ装置は、第１導電層の厚さが第２導電層よりも薄くなるように構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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ＩＩ−ＩＩ断面で見た断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面で見た断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ断面で見た断面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ断面で見た断面図である。
【図６】下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの断面形状と振動の様子の関係を模式的に示す図である。
【図７】エッチングの深さと加工精度の関係を模式的に示す図である。
【図８】エッチングガスの供給源からの距離と加工精度の関係を模式的に示す図である。
【図９】下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄの両方がエッチングガスの供給方向の傾斜の影響を受けている状態を模式的に示す図である。
【図１０】実施例１の変形例を模式的に示す断面図である。
【図１１】実施例１の変形例を模式的に示す断面図である。
【図１２】実施例１の変形例を模式的に示す断面図である。
【図１３】実施例２のＭＥＭＳ装置８８の概略の構成を示す平面図である。
【図１４】実施例３のＭＥＭＳ装置２００の概略の構成を示す平面図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ断面で見た断面図である。
【図１６】図１４のＸＶＩ−ＸＶＩ断面で見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施例１）
図１−図５は、本実施例のＭＥＭＳ装置２を示している。図２−図５に示すように、ＭＥＭＳ装置２は、下側導電層４と、絶縁層６と、上側導電層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、下側導電層４は導電性を付与された単結晶シリコンからなり、絶縁層６は絶縁性の酸化シリコンからなり、上側導電層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。絶縁層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。言い換えると、下側導電層４、絶縁層６、上側導電層８は、それぞれＸＹ面に沿って配置されている。本実施例のＭＥＭＳ装置２は、Ｘ方向周りの角速度を検出する角速度センサとして機能する。
【００２１】
ＭＥＭＳ装置２は、主に、基板部１２と、励振電極部１４と、励振部１６と、連結部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄと、検出電極部２０を備えている。基板部１２は、下側導電層４に形成されている。基板部１２の一部には、上側導電層８に形成された基板電極２２が、絶縁層６を介して物理的に固定されている。基板電極２２と基板部１２は、貫通電極２４によって同電位に保たれている。基板電極２２には、金属（例えばアルミ）製の基板電極端子２６が形成されている。
【００２２】
励振電極部１４は、下側励振電極３０と、上側励振電極３２を備えている。下側励振電極３０は、下側導電層４に形成されている。下側励振電極３０は、エッチングによって基板部１２から切り離されている。上側励振電極３２は、上側導電層８に形成されている。上側励振電極３２は、基板部１２の一部と、下側励振電極３０の一部を覆うような形状に形成されている。上側励振電極３２と基板部１２は、重なり合う部分において、絶縁層６を介して物理的に固定されている。上側励振電極３２と下側励振電極３０は、重なり合う部分において、絶縁層６を介して物理的に固定されている。下側励振電極３０と上側励振電極３２は、貫通電極３４によって同電位に保たれている。上側励振電極３２には、金属（例えばアルミ）製の励振電極端子３６が形成されている。
【００２３】
励振部１６は、下側導電層４に形成された下側可動電極４０と、上側導電層８に形成された上側可動電極４２、支持梁４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ、中間連結部４６ａ、４６ｂを備えている。下側可動電極４０は、矩形形状に形成されている。下側可動電極４０は、エッチングによって基板部１２から切り離されている。上側可動電極４２は、下側可動電極４０よりも小さい矩形形状に形成されている。上側可動電極４２は下側可動電極４０とＺ方向に対向して配置されている。上側可動電極４２は、Ｙ方向（図１の上下方向）に沿って伸びる支持梁４４ａ、４４ｂを介して中間連結部４６ａに支持されており、Ｙ方向に沿って伸びる支持梁４４ｃ、４４ｄを介して中間連結部４６ｂに支持されている。中間連結部４６ａは、絶縁層６を介して、下側可動電極４０の一方の端部（図１の上方の端部）に物理的に固定されている。中間連結部４６ｂは、絶縁層６を介して、下側可動電極４０の他方の端部（図１の下方の端部）に物理的に固定されている。上側可動電極４２には複数のエッチングホール４２ａが形成されている。上側可動電極４２と支持梁４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄは、下側可動電極４０との間の絶縁層６がエッチングによって除去されており、下側可動電極４０に対して相対運動が可能である。支持梁４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄは、Ｘ方向（図１の左右方向）の曲げおよびせん断に対する剛性が高く、Ｚ方向（図１の紙面垂直方向）の曲げおよびせん断に対する剛性が低い形状に形成されている。すなわち、上側可動電極４２は下側可動電極４０に対して、Ｚ方向には相対移動が許容されており、Ｘ方向およびＹ方向には相対移動が拘束されている。
【００２４】
連結部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄはそれぞれ、下側導電層４に形成された下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと、上側導電層８に形成された上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを備えている。下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄは、Ｘ方向に沿って伸びている。下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄは、ＭＥＭＳ装置２を上方向から平面視したときに、互いに重なり合うように形成されている。下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄは、Ｙ方向の曲げおよびせん断に対する剛性が低く、Ｚ方向の曲げおよびせん断に対する剛性が高い形状に形成されている。下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄの間の絶縁層６はエッチングにより除去されており、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄは互いに相対運動が可能である。
【００２５】
下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、一方の端部が励振部１６の下側可動電極４０の角部にそれぞれ接続されており、他方の端部が基板部１２にそれぞれ接続されている。下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、基板部１２との接続部分を除いて、エッチングによって基板部１２から切り離されている。
【００２６】
上側連結部５２ａ、５２ｂは、一方の端部が励振部１６の中間連結部４６ａの角部にそれぞれ接続されており、他方の端部が上側導電層８に形成された固定部５４ａ、５４ｂにそれぞれ接続されている。上側連結部５２ｃ、５２ｄは、一方の端部が励振部１６の中間連結部４６ｂの角部にそれぞれ接続されており、他方の端部が上側導電層８に形成された固定部５４ｃ、５４ｄにそれぞれ接続されている。固定部５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、絶縁層６を介して、基板部１２に物理的に固定されている。
【００２７】
下側可動電極４０と、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと、基板部１２は、下側導電層４に継ぎ目無く一体的に形成されており、同電位に保たれている。上側可動電極４２と、支持梁４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄと、中間連結部４６ａ、４６ｂと、上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄと、固定部５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄは、上側導電層８に継ぎ目無く一体的に形成されており、同電位に保たれている。固定部５４ｂには、金属（例えばアルミ）製の可動電極端子５６が形成されている。
【００２８】
検出電極部２０は、下側検出電極６０と、上側検出電極６２を備えている。下側検出電極６０は、下側導電層４に形成されている。下側検出電極６０は、エッチングによって基板部１２から切り離されている。上側検出電極６２は、上側導電層８に形成されている。上側検出電極６２は、基板部１２の一部と、下側検出電極６０の一部を覆うような形状に形成されている。上側検出電極６２と基板部１２は、重なり合う部分において、絶縁層６を介して物理的に固定されている。上側検出電極６２と下側検出電極６０は、重なり合う部分において、絶縁層６を介して物理的に固定されている。下側検出電極６０と上側検出電極６２は、貫通電極６４によって同電位に保たれている。上側検出電極６２には、金属（例えばアルミ）製の検出電極端子６６が形成されている。
【００２９】
励振電極部１４の下側励振電極３０には、Ｙ方向に沿って櫛歯状に伸びる固定櫛歯電極３０ａが形成されている。励振部１６の下側可動電極４０の固定櫛歯電極３０ａと対向する箇所には、固定櫛歯電極３０ａと噛み合うようにＹ方向に沿って櫛歯状に伸びる可動櫛歯電極７０が形成されている。
【００３０】
検出電極部２０の下側検出電極６０には、Ｙ方向に沿って櫛歯状に伸びる固定櫛歯電極６０ａが形成されている。励振部１６の下側可動電極４０の固定櫛歯電極６０ａと対向する箇所には、固定櫛歯電極６０ａと噛み合うようにＹ方向に沿って櫛歯状に伸びる可動櫛歯電極７２が形成されている。
【００３１】
ＭＥＭＳ装置２の動作について説明する。基板電極端子２６と励振電極端子３６の間に電圧を印加すると、可動櫛歯電極７０が固定櫛歯電極３０ａに引き込まれて、励振部１６が基板部１２に対して図１の上方向に向けて移動する。基板電極端子２６と励振電極端子３６の間の電圧の印加を停止すると、連結部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄの弾性復元力によって、励振部１６が基板部１２に対して図１の下方向に向けて移動する。基板電極端子２６と励振電極端子３６の間に印加する電圧のオンオフを繰り返すことで、励振部１６は基板部１２に対してＹ方向に励振される。励振部１６が基板部１２に対してＹ方向に励振されると、可動櫛歯電極７２と固定櫛歯電極６０ａの間の静電容量が変化する。この際の静電容量の変化量は、励振部１６の基板部１２に対するＹ方向の励振振幅に応じたものとなる。このため、基板電極端子２６と検出電極端子６６を容量検出回路（図示せず）に接続して、可動櫛歯電極７２と固定櫛歯電極６０ａの間の静電容量の変化量を検出することで、励振部１６の基板部１２に対するＹ方向の励振振幅を検出することができる。
【００３２】
励振部１６がＹ方向に振動している状態で、ＭＥＭＳ装置２にＸ方向の角速度が作用すると、励振部１６にＺ方向のコリオリ力が作用する。励振部１６にＺ方向のコリオリ力が作用すると、上側可動電極４２は下側可動電極４０に対してＺ方向に相対変位する。この際の相対変位量は、励振部１６に作用するコリオリ力の大きさに応じたものとなり、従ってＭＥＭＳ装置２に作用する角速度に応じたものとなる。上側可動電極４２が下側可動電極４０に対してＺ方向に相対変位すると、上側可動電極４２と下側可動電極４０の間の静電容量の大きさが変化する。この際の静電容量の変化量は、上側可動電極４２の下側可動電極４０に対するＺ方向の変位量に応じたものとなる。このため、基板電極端子２６と可動電極端子５６を容量検出回路（図示せず）に接続して、上側可動電極４２と下側可動電極４０の間の静電容量の変化量を検出することで、上側可動電極４２の下側可動電極４０に対するＺ方向の変位量を検出することができ、それによってＭＥＭＳ装置２に作用するＸ方向の角速度を検出することができる。
【００３３】
励振電極部１４によって励振部１６をＹ方向に励振する際には、励振部１６がＹ方向のみに振動し、他軸方向には振動しないことが好ましい。仮に、励振部１６をＹ方向に励振する際に、Ｚ軸方向にも振動してしまうと、その振動に起因して上側可動電極４２が下側可動電極４０に対してＺ方向に振動してしまい、角速度の検出精度を悪化させてしまう。
【００３４】
仮に、連結部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄが、上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを備えておらず、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄのみから構成されている場合を考える。この場合、図６の（ａ）に示すように、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが理想的な長方形断面で形成されていれば、励振電極部１４によって励振部１６をＹ方向に励振すると、励振部１６はＹ方向のみに振動する。しかしながら、図６の（ｂ）に示すように、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄがＺ方向に非対称な形状で形成されてしまうと、励振電極部１４によって励振部１６をＹ方向に励振すると、いわゆる振動のカップリング現象が生じて、励振部１６はＹ方向のみではなく、Ｚ方向にも振動してしまう。
【００３５】
励振部１６のＹ方向への励振時のＺ方向の振動を抑制する方策として、下側導電層４を厚くして、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄのＺ方向の剛性を高めることが考えられる。しかしながら、下側導電層４を厚くすると、それだけエッチングの際に下側導電層４を深掘りする必要がある。一般的に、図７の（ａ）に示すように、厚い導電層を深堀りエッチングする場合、一方の表面から他方の表面まで均一な形状でエッチングすることが困難であり、板厚方向に非対称な形状となりやすい。
【００３６】
これに対して、本実施例のＭＥＭＳ装置２では、下側導電層４に形成された下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと、上側導電層８に形成された上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄによって、励振部１６を支持する構成としている。この場合、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄの両方で励振部１６を支持するため、Ｚ方向の剛性をより高めることができる。また、図７の（ｂ）に示すように、下側導電層４と上側導電層８を別個にエッチングすればよいため、単一の導電層を深堀りエッチングする際の形状の非対称性を回避することができる。励振部１６のＹ方向への励振時のＺ方向の振動発生を効果的に抑制することができる。
【００３７】
また、本実施例のＭＥＭＳ装置２は、以下のような利点も有している。図８に示すように、半導体ウェハに対してドライエッチングを施す場合、エッチングガスの供給源に近い半導体ウェハの中央付近８０ではエッチングガスがほぼ垂直に供給され、導電層を板厚方向に対称な形状に加工しやすい。これに対して、エッチングガスの供給源から離れた半導体ウェハの端部付近８２ではエッチングガスが傾斜して供給され、導電層を板厚方向に対称な形状に加工しにくい。このため、半導体ウェハの端部付近の積層基板１０にＭＥＭＳ装置２を形成すると、励振部１６を支持する部材が板厚方向に非対称な形状に形成されてしまい、励振部１６をＹ方向へ励振する際にＺ方向にも振動を生じてしまう。
【００３８】
しかしながら、本実施例のＭＥＭＳ装置２では、下側導電層４に形成された下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと、上側導電層８に形成された上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄによって、励振部１６を支持する構成としている。このため、図９に示すように、下側導電層４に形成される下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄにおけるエッチングガスの供給方向の傾斜による影響と、上側導電層８に形成される上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄにおけるエッチングガスの供給方向の傾斜による影響が、互いに相殺し合う。これによって、励振部１６のＹ方向への励振時のＺ方向の振動発生を効果的に抑制することができる。
【００３９】
（実施例１の変形例）
以下では、実施例１の種々の変形例について説明する。図１０に示すように、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを、絶縁層６によって物理的に固定していてもよい。このような構成とすることで、連結部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄのＺ方向の剛性をより高めて、励振部１６のＺ方向の振動を抑制することができる。また、連結部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄのねじりに対する剛性を高めて、励振部１６のＺ方向の振動を抑制することもできる。
【００４０】
実施例１のＭＥＭＳ装置２では、上側導電層８が下側導電層４よりも薄い場合を説明しているが、上側導電層８は下側導電層４より厚くしてもよいし、同じ厚さとしてもよい。しかしながら、実施例１のＭＥＭＳ装置２では、上側導電層８を下側導電層４よりも薄くすることで、次のような利点を生じている。すなわち、厚い下側導電層４に下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄを形成することで、励振部１６のＹ方向への励振時のＺ方向の振動発生を抑制しつつ、薄い上側導電層８に支持梁４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄを形成することで、上側可動電極４２の下側可動電極４０に対するＺ方向の相対変位を大きくして、角速度の検出感度を高めることができる。
【００４１】
実施例１のＭＥＭＳ装置２では、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄが、ＭＥＭＳ装置２を上方から平面視したときに、互いに重なり合うように形成されている。しかしながら、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄは、ＭＥＭＳ装置２を上方向から平面視したときに、部分的に重なり合うように形成してもよいし、全く重なり合わないように形成してもよい。
【００４２】
例えば、上側導電層８が下側導電層４よりも薄い場合には、図１１に示すように、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄに比べて、上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄをＸ方向に幅広に形成してもよい。あるいは、図１２の（ａ）に示すように、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの本数よりも、上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄの本数を多く形成してもよい。このような構成とすることで、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄの断面形状のＺ方向の非対称性が緩和されて、励振部１６のＹ方向への励振時のＺ方向の振動を効果的に抑制することができる。また、このような構成とすることで、連結部１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄのＹ方向の剛性に対する下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの寄与が低減するため、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄのＸ方向の幅の加工精度が低い場合でも、安定した励振周波数を実現することができる。
【００４３】
さらに、図１２の（ａ）の構成の場合、上述したエッチングガスの供給方向の傾斜による影響をより効果的に抑制することができる。エッチングガスの供給方向の傾斜によって、下側導電層４や上側導電層８の加工面が傾斜してしまう場合、板厚の薄い上側導電層８に形成される上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄに比べて、板厚の厚い下側導電層４に形成される下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの方が、非対称性に大きな影響を及ぼす。しかしながら、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの本数よりも、上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄの本数を多く形成しておくことによって、図１２の（ｂ）に示すように、上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄにおける非対称性の影響と下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄにおける非対称性の影響を同程度にし、両者の影響を効果的に相殺することができる。
【００４４】
実施例１のＭＥＭＳ装置２は、ＳＯＩ基板に形成する代わりに、下側導電層４と、絶縁層６と、上側導電層８に加えて、下側導電層４の下方に積層された第２絶縁層と、第２絶縁層の下方に積層された第２下側導電層を備える、ダブルＳＯＩ基板に形成することもできる。この場合、第２絶縁層と絶縁層６の厚さを等しくし、上側導電層８と第２下側導電層の厚さを等しくすることで、製造時の残留歪に起因する下側導電層４の反りを抑制することができる。角速度の検出感度をさらに向上することができる。
【００４５】
（実施例２）
図１３に示す実施例２のＭＥＭＳ装置８８は、実施例１のＭＥＭＳ装置２とほぼ同様の構成を備えている。実施例１のＭＥＭＳ装置２では、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄがストレートビーム形状に形成されているが、実施例２のＭＥＭＳ装置８８では、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄをフォールディッドビーム形状に形成されている点で、実施例２のＭＥＭＳ装置８８は実施例１のＭＥＭＳ装置２と相違する。
【００４６】
本実施例のＭＥＭＳ装置８８では、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄは、それぞれ第１下側直線部９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄと、下側折返し部９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄと、第２下側直線部９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄを備えている。第１下側直線部９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄと第２下側直線部９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄは、Ｘ方向に沿って伸びている。第１下側直線部９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄと第２下側直線部９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄは、Ｙ方向の曲げおよびせん断に対する剛性が低く、Ｚ方向の曲げおよびせん断に対する剛性が高い形状に形成されている。第１下側直線部９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄは、一方の端部が励振部１６の下側可動電極４０の角部にそれぞれ接続されており、他方の端部が下側折返し部９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄにそれぞれ接続されている。第２下側直線部９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄは、一方の端部が下側折返し部９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄにそれぞれ接続されており、他方の端部が基板部１２にそれぞれ接続されている。第１下側直線部９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄと下側折返し部９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄは、エッチングによって基板部１２から切り離されている。第２下側直線部９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄは、基板部１２との接続部分を除いて、エッチングによって基板部１２から切り離されている。
【００４７】
上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄは、それぞれ第１上側直線部９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、９６ｄと、上側折返し部９８ａ、９８ｂ、９８ｃ、９８ｄと、第２上側直線部１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄを備えている。第１上側直線部９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、９６ｄと第２上側直線部１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは、Ｘ方向に沿って伸びている。第１上側直線部９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、９６ｄと第２上側直線部１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは、Ｙ方向の曲げおよびせん断に対する剛性が低く、Ｚ方向の曲げおよびせん断に対する剛性が高い形状に形成されている。第１上側直線部９６ａ、９６ｂは、一方の端部が励振部１６の中間連結部４６ａの角部にそれぞれ接続されており、他方の端部が上側折返し部９８ａ、９８ｂにそれぞれ接続されている。第１上側直線部９６ｃ、９６ｄは、一方の端部が励振部１６の中間連結部４６ｂの角部にそれぞれ接続されており、他方の端部が上側折返し部９８ｃ、９８ｄにそれぞれ接続されている。第２上側直線部１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは、一方の端部が上側折返し部９８ａ、９８ｂ、９８ｃ、９８ｄにそれぞれ接続されており、他方の端部が上側導電層８に形成された固定部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄにそれぞれ接続されている。固定部１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄは、絶縁層６を介して、基板部１２に物理的に固定されている。固定部１０２ｂには、金属（例えばアルミ）製の可動電極端子１０４が形成されている。
【００４８】
ＭＥＭＳ装置８８では、下側折返し部９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄが基板部１２に対して相対移動が可能であるため、励振部１６がＹ方向に大きく変位した場合でも、第１下側直線部９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄと第２下側直線部９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄに軸方向の引張荷重が作用することを防ぎ、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄによる支持剛性の変化を防ぐことができる。同様に、ＭＥＭＳ装置８８では、上側折返し部９８ａ、９８ｂ、９８ｃ、９８ｄが基板部１２に対して相対移動が可能であるため、励振部１６がＹ方向に大きく変位した場合でも、第１上側直線部９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、９６ｄと第２上側直線部１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄに軸方向の引張荷重が作用することを防ぎ、上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄによる支持剛性の変化を防ぐことができる。
【００４９】
ＭＥＭＳ装置８８では、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄの間の絶縁層６を完全に除去していてもよいし、下側連結部５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄと上側連結部５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄを部分的にあるいは全体的に絶縁層６によって物理的に固定していてもよい。後者の場合、下側折返し部９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄと上側折返し部９８ａ、９８ｂ、９８ｃ、９８ｄのみを絶縁層６によって物理的に固定してもよいし、さらに第１下側直線部９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄと第１上側直線部９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、９６ｄ、および／または第２下側直線部９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄと第２上側直線部１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄを、絶縁層６によって物理的に固定してもよい。
【００５０】
なお、第１下側直線部９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄと第１上側直線部９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、９６ｄは、Ｘ方向の長さについて、同一としてもよいし異なるものとしてもよく、Ｙ方向の幅について、同一としてもよいし異なるものとしてもよい。同様に、第２下側直線部９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄと第２上側直線部１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄは、は、Ｘ方向の長さについて、同一としてもよいし異なるものとしてもよく、Ｙ方向の幅について、同一としてもよいし異なるものとしてもよい。また、下側折返し部９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄと上側折返し部９８ａ、９８ｂ、９８ｃ、９８ｄは、ＭＥＭＳ装置２を上方から平面視したときに、同じ大きさとなるように形成してもよいし異なる大きさとなるように形成してもよい。
【００５１】
（実施例３）
図１４−図１６は、本実施例のＭＥＭＳ装置２００を示している。図１５、図１６に示すように、ＭＥＭＳ装置２００は、導電性を付与された単結晶シリコンからなる下側導電層４と、絶縁性の酸化シリコンからなる絶縁層６と、導電性を付与された単結晶シリコンからなる上側導電層８が順に積層されたＳＯＩ基板である積層基板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。本実施例のＭＥＭＳ装置２００は、Ｘ方向周りの角速度を検出する角速度センサとして機能する。
【００５２】
ＭＥＭＳ装置２００は、主に、基板部２０２と、励振電極部２０４と、励振部２０６と、連結部２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、２０８ｄと、Ｙ方向検出電極部２１０と、Ｚ方向検出電極部２１１を備えている。基板部２０２は、下側導電層４に形成されている。基板部２０２の一部には、上側導電層８に形成された基板電極２１２が、絶縁層６を介して物理的に固定されている。基板電極２１２と基板部２０２は、貫通電極２１４によって同電位に保たれている。基板電極２１２には、金属（例えばアルミ）製の基板電極端子２１６が形成されている。
【００５３】
励振電極部２０４は、下側導電層４に形成された下側励振電極２１８と、上側導電層８に形成された上側励振電極２２０および上側中継電極２２２を備えている。下側励振電極２１８は、エッチングによって基板部２０２から切り離されている。上側励振電極２２０は、基板部２０２の一部と、下側励振電極２１８の一部を覆うような形状に形成されている。上側励振電極２２０と基板部２０２は、重なり合う部分において、絶縁層６を介して物理的に固定されている。上側励振電極２２０と下側励振電極２１８は、重なり合う部分において、絶縁層６を介して物理的に固定されている。上側励振電極２２０には、金属（例えばアルミ）製の上側励振電極端子２２４が形成されている。上側中継電極２２２は、基板部２０２の一部と、下側励振電極２１８の一部を覆うような形状に形成されている。上側中継電極２２２と基板部２０２は、重なり合う部分において、絶縁層６を介して物理的に固定されている。上側中継電極２２２と下側励振電極２１８は、重なり合う部分において、絶縁層６を介して物理的に固定されている。下側励振電極２１８と上側中継電極２２２は、貫通電極２２６によって同電位に保たれている。上側中継電極２２２には、金属（例えばアルミ）製の下側励振電極端子２２８が形成されている。
【００５４】
励振部２０６は、下側導電層４に形成された下側中間連結部２３０ａ、２３０ｂと、上側導電層８に形成された可動マス２３２、可動電極２３４、支持梁２３６ａ、２３６ｂ、２３６ｃ、２３６ｄ、上側中間連結部２３８ａ、２３８ｂを備えている。可動マス２３２は、矩形形状に形成されている。可動電極２３４は、可動マス２３２の端部（図１４の右側の端部）から舌片状に伸びるように、可動マス２３２に接続されている。可動電極２３４には複数のエッチングホール２３４ａが形成されている。可動マス２３２は、Ｙ方向（図１４の上下方向）に沿って伸びる支持梁２３６ａ、２３６ｂを介して上側中間連結部２３８ａに支持されており、Ｙ方向に沿って伸びる支持梁２３６ｃ、２３６ｄを介して上側中間連結部２３８ｂに支持されている。上側中間連結部２３８ａは、絶縁層６を介して、下側中間連結部２３０ａに物理的に固定されている。上側中間連結部２３８ｂは、絶縁層６を介して、下側中間連結部２３０ｂに物理的に固定されている。支持梁２３６ａ、２３６ｂ、２３６ｃ、２３６ｄは、Ｘ方向（図１４の左右方向）の曲げおよびせん断に対する剛性が高く、Ｚ方向（図１４の紙面垂直方向）の曲げおよびせん断に対する剛性が低い形状に形成されている。すなわち、可動マス２３２は下側中間連結部２３０ａ、２３０ｂおよび上側中間連結部２３８ａ、２３８ｂに対して、Ｚ方向には相対移動が許容されており、Ｘ方向およびＹ方向には相対移動が拘束されている。
【００５５】
連結部２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、２０８ｄはそれぞれ、下側導電層４に形成された下側連結部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄと、上側導電層８に形成された上側連結部２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、２４２ｄを備えている。下側連結部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄと上側連結部２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、２４２ｄは、Ｘ方向に沿って伸びている。下側連結部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄと上側連結部２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、２４２ｄは、ＭＥＭＳ装置２００を上方向から平面視したときに、互いに重なり合うように形成されている。下側連結部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄと上側連結部２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、２４２ｄは、Ｙ方向の曲げおよびせん断に対する剛性が低く、Ｚ方向の曲げおよびせん断に対する剛性が高い形状に形成されている。下側連結部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄと上側連結部２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、２４２ｄの間の絶縁層６はエッチングにより除去されており、下側連結部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄと上側連結部２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、２４２ｄは互いに相対運動が可能である。
【００５６】
下側連結部２４０ａ、２４０ｂは、一方の端部が励振部２０６の下側中間連結部２３０ａの角部にそれぞれ接続されており、他方の端部が基板部２０２にそれぞれ接続されている。下側連結部２４０ｃ、２４０ｄは、一方の端部が励振部２０６の下側中間連結部２３０ｂの角部にそれぞれ接続されており、他方の端部が基板部２０２にそれぞれ接続されている。下側連結部２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄは、基板部２０２との接続部分を除いて、エッチングによって基板部２０２から切り離されている。
【００５７】
上側連結部２４２ａ、２４２ｂは、一方の端部が励振部２０６の上側中間連結部２３８ａの角部にそれぞれ接続されており、他方の端部が上側導電層８に形成された固定部２４４ａ、２４４ｂにそれぞれ接続されている。上側連結部２４２ｃ、２４２ｄは、一方の端部が励振部２０６の上側中間連結部２３８ｂの角部にそれぞれ接続されており、他方の端部が上側導電層８に形成された固定部２４４ｃ、２４４ｄにそれぞれ接続されている。固定部２４４ａ、２４４ｂ、２４４ｃ、２４４ｄは、絶縁層６を介して、基板部２０２に物理的に固定されている。
【００５８】
下側中間連結部２３０ａと、下側連結部２４０ａ、２４０ｂと、基板部２０２は、下側導電層４に継ぎ目無く一体的に形成されており、同電位に保たれている。下側中間連結部２３０ｂと、下側連結部２４０ｃ、２４０ｄと、基板部２０２は、下側導電層４に継ぎ目無く一体的に形成されており、同電位に保たれている。可動マス２３２と、可動電極２３４と、支持梁２３６ａ、２３６ｂ、２３６ｃ、２３６ｄと、上側中間連結部２３８ａ、２３８ｂと、上側連結部２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、２４２ｄと、固定部２４４ａ、２４４ｂ、２４４ｃ、２４４ｄは、上側導電層８に継ぎ目無く一体的に形成されており、同電位に保たれている。下側中間連結部２３０ａと上側中間連結部２３８ａは、貫通電極２４６ａによって同電位に保たれている。下側中間連結部２３０ｂと上側中間連結部２３８ｂは、貫通電極２４６ｂによって同電位に保たれている。
【００５９】
Ｙ方向検出電極部２１０は、下側検出電極２４８と、上側検出電極２５０を備えている。下側検出電極２４８は、下側導電層４に形成されている。下側検出電極２４８は、エッチングによって基板部２０２から切り離されている。上側検出電極２５０は、上側導電層８に形成されている。上側検出電極２５０は、基板部２０２の一部と、下側検出電極２４８の一部を覆うような形状に形成されている。上側検出電極２５０と基板部２０２は、重なり合う部分において、絶縁層６を介して物理的に固定されている。上側検出電極２５０と下側検出電極２４８は、重なり合う部分において、絶縁層６を介して物理的に固定されている。下側検出電極２４８と上側検出電極２５０は、貫通電極２５２によって同電位に保たれている。上側検出電極２５０には、金属（例えばアルミ）製のＹ方向検出電極端子２５４が形成されている。
【００６０】
Ｚ方向検出電極部２１１は、固定電極２５６と、固定電極支持部２５８を備えている。固定電極２５６は、下側導電層４に形成されている。固定電極２５６は、エッチングによって基板部２０２から切り離されている。固定電極２５６は、可動電極２３４とＺ方向に対向して配置されている。可動電極２３４と固定電極２５６の間の絶縁層６はエッチングによって除去されており、可動電極２３４は固定電極２５６に対して相対運動が可能である。固定電極支持部２５８は、上側導電層８に形成されている。固定電極支持部２５８は、基板部２０２の一部と、固定電極２５６の一部を覆うような形状に形成されている。固定電極支持部２５８と基板部２０２は、重なり合う部分において、絶縁層６を介して物理的に固定されている。固定電極支持部２５８と固定電極２５６は、重なり合う部分において、絶縁層６を介して物理的に固定されている。固定電極２５６と固定電極支持部２５８は、貫通電極２６０によって同電位に保たれている。固定電極支持部２５８には、金属（例えばアルミ）製のＺ方向検出電極端子２６２が形成されている。
【００６１】
励振電極部２０４の下側励振電極２１８には、Ｙ方向に沿って櫛歯状に伸びる下側固定櫛歯電極２１８ａが形成されている。上側励振電極２２０には、Ｙ方向に沿って櫛歯状に伸びる上側固定櫛歯電極２２０ａが形成されている。下側固定櫛歯電極２１８ａと上側固定櫛歯電極２２０ａは、ＭＥＭＳ装置２を上方から平面視したときに、ほぼ同じ位置に配置されている。励振部２０６の下側中間連結部２３０ａの下側固定櫛歯電極２１８ａと対向する箇所には、下側固定櫛歯電極２１８ａと噛み合うようにＹ方向に沿って櫛歯状に伸びる下側可動櫛歯電極２６４が形成されている。励振部２０６の上側中間連結部２３８ａの上側固定櫛歯電極２２０ａと対向する箇所には、上側固定櫛歯電極２２０ａと噛み合うようにＹ方向に沿って櫛歯状に伸びる上側可動櫛歯電極２６６が形成されている。
【００６２】
Ｙ方向検出電極部２１０の下側検出電極２４８には、Ｙ方向に沿って櫛歯状に伸びる固定櫛歯電極２４８ａが形成されている。励振部２０６の下側中間連結部２３０ｂの固定櫛歯電極２４８ａと対向する箇所には、固定櫛歯電極２４８ａと噛み合うようにＹ方向に沿って櫛歯状に伸びる可動櫛歯電極２６８が形成されている。
【００６３】
ＭＥＭＳ装置２００の動作について説明する。基板電極端子２１６と下側励振電極端子２２８の間に電圧を印加すると、下側可動櫛歯電極２６４が下側固定櫛歯電極２１８ａに引き込まれる。基板電極端子２１６と上側励振電極端子２２４の間に電圧を印加すると、上側可動櫛歯電極２６６が上側固定櫛歯電極２２０ａに引き込まれる。従って、基板電極端子２１６と下側励振電極端子２２８の間および／または基板電極端子２１６と上側励振電極端子２２４の間に電圧を印加すると、励振部２０６が基板部２０２に対して図１４の上方向に向けて移動する。基板電極端子２１６と下側励振電極端子２２８の間および／または基板電極端子２１６と上側励振電極端子２２４の間の電圧の印加を停止すると、連結部２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、２０８ｄの弾性復元力によって、励振部２０６が基板部２０２に対して図１４の下方向に向けて移動する。基板電極端子２１６と下側励振電極端子２２８の間および／または基板電極端子２１６と上側励振電極端子２２４の間に印加する電圧のオンオフを繰り返すことで、励振部２０６は基板部２０２に対してＹ方向に励振される。励振部２０６が基板部２０２に対してＹ方向に励振されると、可動櫛歯電極２６８と固定櫛歯電極２４８ａの間の静電容量が変化する。この際の静電容量の変化量は、励振部２０６の基板部２０２に対するＹ方向の励振振幅に応じたものとなる。このため、基板電極端子２１６とＹ方向検出電極端子２５４を容量検出回路（図示せず）に接続して、可動櫛歯電極２６８と固定櫛歯電極２４８ａの間の静電容量の変化量を検出することで、励振部２０６の基板部２０２に対するＹ方向の励振振幅を検出することができる。
【００６４】
励振部２０６がＹ方向に振動している状態で、ＭＥＭＳ装置２００にＸ方向の角速度が作用すると、励振部２０６にＺ方向のコリオリ力が作用する。励振部２０６にＺ方向のコリオリ力が作用すると、可動マス２３２および可動電極２３４は基板部２０２に対してＺ方向に相対変位する。この際の相対変位量は、励振部２０６に作用するコリオリ力の大きさに応じたものとなり、従ってＭＥＭＳ装置２００に作用する角速度に応じたものとなる。可動マス２３２および可動電極２３４が基板部２０２に対してＺ方向に相対変位すると、可動電極２３４と固定電極２５６の間の静電容量の大きさが変化する。この際の静電容量の変化量は、可動マス２３２および可動電極２３４の基板部２０２に対するＺ方向の変位量に応じたものとなる。このため、基板電極端子２１６とＺ方向検出電極端子２６２を容量検出回路（図示せず）に接続して、可動電極２３４と固定電極２５６の間の静電容量の変化量を検出することで、可動マス２３２および可動電極２３４の基板部２０２に対するＺ方向の変位量を検出することができ、それによってＭＥＭＳ装置２００に作用するＸ方向の角速度を検出することができる。
【００６５】
本実施例のＭＥＭＳ装置２００では、下側導電層４に形成された下側固定櫛歯電極２１８ａおよび下側可動櫛歯電極２６４、および上側導電層８に形成された上側固定櫛歯電極２２０ａおよび上側可動櫛歯電極２６６を利用して、励振部２０６をＹ方向に励振する。仮に、本実施例のＭＥＭＳ装置２００が、上側導電層８に形成された上側固定櫛歯電極２２０ａおよび上側可動櫛歯電極２６６を備えておらず、下側導電層４に形成された下側固定櫛歯電極２１８ａと下側可動櫛歯電極２６４のみを用いて励振部２０６を励振する構成とした場合、励振部２０６のＺ方向の重心位置と励振部２０６への励振力の作用位置がオフセットし、励振部２０６に回転モーメントが作用して、わずかではあるが励振部２０６をＺ方向に振動させてしまう。これに対して、本実施例のＭＥＭＳ装置２００では、下側導電層４に形成された下側固定櫛歯電極２１８ａおよび下側可動櫛歯電極２６４と、上側導電層８に形成された上側固定櫛歯電極２２０ａおよび上側可動櫛歯電極２６６の両方によって、励振部２０６を励振する構成とすることで、励振部２０６のＺ方向の重心位置と励振部２０６への励振力の作用位置のオフセットを解消し、励振部２０６のＺ方向の振動発生を抑制することができる。
【００６６】
なお、本実施例のＭＥＭＳ装置２００では、基板電極端子２１６と上側励振電極端子２２４の間に印加する交流電圧と、基板電極端子２１６と下側励振電極端子２２８の間に印加する交流電圧を、互いに独立して制御することができる。従って、下側導電層４と上側導電層８の厚さが異なっていたり、下側導電層４に形成された下側固定櫛歯電極２１８ａおよび下側可動櫛歯電極２６４と上側導電層８に形成された上側固定櫛歯電極２２０ａおよび上側可動櫛歯電極２６６で、櫛歯の形状やパターンが異なっている場合であっても、印加する電圧の振幅を別個に調整することで、下側固定櫛歯電極２１８ａおよび下側可動櫛歯電極２６４の間で作用する励振力と上側固定櫛歯電極２２０ａおよび上側可動櫛歯電極２６６の間で作用する励振力をバランスさせることができる。
【００６７】
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。
【００６８】
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】
【００６９】
２  ＭＥＭＳ装置；４  下側導電層；６  絶縁層；８  上側導電層；１０  積層基板；１２  基板部；１４  励振電極部；１６  励振部；１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ  連結部；２０  検出電極部；２２  基板電極；２４  貫通電極；２６  基板電極端子；３０  下側励振電極；３０ａ  固定櫛歯電極；３２  上側励振電極；３４  貫通電極；３６  励振電極端子；４０  下側可動電極；４２  上側可動電極；４２ａ  エッチングホール；４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄ  支持梁；４６ａ、４６ｂ  中間連結部；５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ  下側連結部；５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ  上側連結部；５４ａ、５４ｂ、５２ｃ、５２ｄ  固定部；５６  可動電極端子；６０  下側検出電極；６０ａ  固定櫛歯電極；６２  上側検出電極；６４  貫通電極；６６  検出電極端子；７０、７２  可動櫛歯電極；８０  半導体ウェハの中央付近；８２  半導体ウェハの端部付近；８８  ＭＥＭＳ装置；９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ  第１下側直線部；９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ  下側折返し部；９４ａ、９４ｂ、９４ｃ、９４ｄ  第２下側直線部；９６ａ、９６ｂ、９６ｃ、９６ｄ  第１上側直線部；９８ａ、９８ｂ、９８ｃ、９８ｄ  上側折返し部；１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ  第２上側直線部；１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ  固定部；１０４  可動電極端子；２００  ＭＥＭＳ装置；２０２  基板部；２０４  励振電極部；２０６  励振部；２０８ａ、２０８ｂ、２０８ｃ、２０８ｄ  連結部；２１０  Ｙ方向検出電極部；２１１  Ｚ方向検出電極部；２１２  基板電極；２１４  貫通電極；２１６  基板電極端子；２１８  下側励振電極；２１８ａ  下側固定櫛歯電極；２２０  上側励振電極；２２０ａ  上側固定櫛歯電極；２２２  上側中継電極；２２４  上側励振電極端子；２２６  貫通電極；２２８  下側励振電極端子；２３０ａ、２３０ｂ  下側中間連結部；２３２  可動マス；２３４  可動電極；２３４ａ  エッチングホール；２３６ａ、２３６ｂ、２３６ｃ、２３６ｄ  支持梁；２３８ａ、２３８ｂ  上側中間連結部；２４０ａ、２４０ｂ、２４０ｃ、２４０ｄ  下側連結部；２４２ａ、２４２ｂ、２４２ｃ、２４２ｄ  上側連結部；２４４ａ、２４４ｂ、２４４ｃ、２４４ｄ  固定部；２４６ａ、２４６ｂ  貫通電極；２４８  下側検出電極；２４８ａ  固定櫛歯電極；２５０  上側検出電極；２５２  貫通電極；２５４  Ｙ方向検出電極端子；２５６  固定電極；２５８  固定電極支持部；２６０  貫通電極；２６２  Ｚ方向検出電極端子；２６４  下側可動櫛歯電極；２６６  上側可動櫛歯電極；２６８  可動櫛歯電極
【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１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年4月25日(2014.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電材料からなる第１導電層と、絶縁材料からなる絶縁層と、導電材料からなる第２導電層が順に積層された積層基板に形成されたＭＥＭＳ装置であって、
基板部と、
基板部に対して積層基板の面内方向に励振される励振部と、
励振部と基板部を連結する連結部を備えており、
連結部が第１導電層と第２導電層の両方に形成されているＭＥＭＳ装置。
【請求項２】
励振部が、連結部に連結された中間連結部と、中間連結部に対して積層基板の積層方向に変位可能な可動部と、可動部と中間連結部を連結する支持梁を備えており、
支持梁が第１導電層および第２導電層の一方のみに形成されている請求項１のＭＥＭＳ装置。
【請求項３】
連結部の第１導電層と第２導電層の間が絶縁層で連結されている請求項１または２のＭＥＭＳ装置。
【請求項４】
連結部がフォールディッドビーム形状を有する請求項１から３の何れか一項のＭＥＭＳ装置。
【請求項５】
基板部側に形成された固定櫛歯電極と、励振部側に形成されており、固定櫛歯電極と積層基板の面内方向に対向するように配置された可動櫛歯電極の間に作用する静電引力を利用して、励振部が基板部に対して積層基板の面内方向に励振されるように構成されており、
固定櫛歯電極および可動櫛歯電極が、第１導電層と第２導電層の両方に形成されている請求項１から４の何れか一項のＭＥＭＳ装置。
【請求項６】
導電材料からなる第１導電層と、絶縁材料からなる絶縁層と、導電材料からなる第２導電層が順に積層された積層基板に形成されたＭＥＭＳ装置であって、
基板部と、
基板部に対して積層基板の面内方向に励振される励振部と、
励振部と基板部を連結する連結部を備えており、
基板部側に形成された固定櫛歯電極と、励振部側に形成されており、固定櫛歯電極と積層基板の面内方向に対向するように配置された可動櫛歯電極の間に作用する静電引力を利用して、励振部が基板部に対して積層基板の面内方向に励振されるように構成されており、
固定櫛歯電極および可動櫛歯電極が、第１導電層と第２導電層の両方に形成されているＭＥＭＳ装置。
【請求項７】
第１導電層の厚さが第２導電層よりも薄い請求項１から６の何れか一項のＭＥＭＳ装置。
【請求項８】
第１導電層に形成された連結部が第２導電層に形成された連結部に比べて幅広に形成されている請求項１から５の何れか一項に従属する請求項７のＭＥＭＳ装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
上記のＭＥＭＳ装置は、第１導電層の厚さが第２導電層よりも薄くなるように構成することができる。この場合、上記のＭＥＭＳ装置は、第１導電層に形成された連結部が第２導電層に形成された連結部に比べて幅広に形成されているように構成することができる。