(57)【要約】【課題】振動体と、振動体を振動させる信号が入力される駆動電極と、振動体の振動を検知する検知電極とを備えた微小電気機械素子であって、駆動電極の配線に起因する寄生容量の影響を低減した、圧力又は荷重を検知するセンサ素子を提供すること。【解決手段】支持基板１１と、支持基板１１に対して変位可能に支持された振動体と、振動体を振動させる信号が入力される駆動電極と、振動体の振動を検知する検知電極とを備える微小電気機械素子であるセンサ素子１であって、駆動電極の配線と、検知電極の配線との間の少なくとも一部に、接地されたグランド配線を配置する。センサ素子１は、センサ素子１の大きさ及び構成要素の配置に大きな影響を及ぼすことなく、駆動電極の配線に起因する寄生容量の影響を低減させることができる。【選択図】図１
2014077767.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板と、
前記支持基板に対して変位可能に支持された振動体と、
前記振動体を振動させる信号が入力される駆動電極と、
前記振動体の振動を検知する検知電極と
を備える微小電気機械素子であるセンサ素子であって、
前記駆動電極の配線と、前記検知電極の配線との間の少なくとも一部に、接地されたグランド配線が配置されていることを特徴とする、圧力又は荷重を検知するセンサ素子。
【請求項２】
前記駆動電極と、前記検知電極と、前記振動体と、前記駆動電極の配線と、前記検知電極の配線と、前記グランド配線とのそれぞれは同一平面上に配置され、
前記駆動電極の配線と前記グランド配線との間の間隔及び前記検知電極の配線と前記グランド配線との間の間隔のそれぞれは、前記同一平面上に存在する最小の間隙の長さの０．５から１．５倍であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子。
【請求項３】
前記振動体は、少なくとも一端側が前記支持基板に対して固定された梁状部を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ素子。
【請求項４】
前記駆動電極は、一対の平行櫛歯状第一電極を備え、
前記一対の平行櫛歯状第一電極のうちの一方は、前記支持基板に対して変位可能に前記振動体に接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のセンサ素子。
【請求項５】
前記検知電極は、一対の平行櫛歯状第二電極を備え、
前記一対の平行櫛歯状第二電極のうちの一方は、前記支持基板に対して変位可能に前記振動体に接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のセンサ素子。
【請求項６】
前記駆動電極は、一対の平行櫛歯状第一電極を備え、
前記検知電極は、一対の平行櫛歯状第二電極を備え、
前記一対の平行櫛歯状第一電極のうちの一方と、前記一対の平行櫛歯状第二電極のうちの一方とは一体に形成された共通電極であり、当該共通電極は前記支持基板に対して変位可能に前記振動体に接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のセンサ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動体と、振動体を振動させる信号が入力される駆動電極と、振動体の振動を検知する検知電極とを備えた微小電気機械素子である、圧力又は荷重を検知するセンサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロマシンニング技術を利用して形成した微小電気機械素子として、ジャイロセンサ素子、及び圧力センサ素子等の各種センサ素子が知られている。例えば、特許文献１に記載のジャイロスコープは、振動片と、駆動用電極と、検出用電極とを備える。駆動用電極は、振動片をｙ方向に振動させる。検出用電極は、振動片の先端部のうちのｘ方向に平行な面との間に静電容量を形成する。振動片が振動した場合、検出用電極と、振動片の先端部との間の静電容量が変化する。検出用電極は、その静電容量の変化を検出する。ジャイロスコープは、検出された静電容量の変化に基づき角速度を検出する。
【０００３】
検出用電極が検出する静電容量の変化に寄生容量が含まれる場合、センサ素子は、正確に物理量（例えば、角速度）を検出することができない。ここで言う寄生容量とは、微小電気機械素子の中で、物理的な構造に起因して発生する、設計者が意図しない容量成分のことである。そこで、特許文献１の記載のジャイロスコープは、駆動用電極と、検出用電極とを十分に離間させることによって、両電極間に寄生容量が生じることを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０８５４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載のジャイロスコープでは、駆動用電極の配線に起因する寄生容量の影響は考慮されていなかった。これに対し、検出用電極及び検出用電極の配線に対して、駆動用電極の配線を十分に離間させることが考えられる。しかしながら、検出用電極及び検出用電極の配線に対して、駆動用電極の配線を離間させることによって、駆動用電極の配線に起因する寄生容量を低減させる場合、センサ素子の設計の自由度は著しく低下する。
【０００６】
本発明は、振動体と、振動体を振動させる信号が入力される駆動電極と、振動体の振動を検知する検知電極とを備えた微小電気機械素子であって、駆動電極の配線に起因する寄生容量の影響を低減した、圧力又は荷重を検知するセンサ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る圧力又は荷重を検知するセンサ素子は、支持基板と、前記支持基板に対して変位可能に支持された振動体と、前記振動体を振動させる信号が入力される駆動電極と、前記振動体の振動を検知する検知電極とを備える微小電気機械素子であるセンサ素子であって、前記駆動電極の配線と、前記検知電極の配線との間の少なくとも一部に、接地されたグランド配線が配置されている。本態様のセンサ素子は、センサ素子の大きさ及び構成要素の配置に大きな影響を及ぼすことなく、駆動電極の配線に起因する寄生容量の影響を低減させることができる。
【０００８】
本態様のセンサ素子において、前記駆動電極と、前記検知電極と、前記振動体と、前記駆動電極の配線と、前記検知電極の配線と、前記グランド配線とのそれぞれは同一平面上に配置され、前記駆動電極の配線と前記グランド配線との間の間隔及び前記検知電極の配線と前記グランド配線との間の間隔のそれぞれは、前記同一平面上に存在する最小の間隙の長さの０．５から１．５倍であってもよい。この場合のセンサ素子は、駆動電極と、検知電極と、振動体と、駆動電極の配線と、検知電極の配線と、グランド配線とのそれぞれが同一平面上にあるので、これらの構成要素を同一の工程、例えば、半導体基板をエッチング処理する工程によって形成することができる。上記構成要素をエッチング処理によって形成する場合、エッチング処理条件（例えば、処理時間、処理溶液の種類等）は、上記の同一平面上に存在する最小の間隙の長さにあわせて設定されることが好ましい。本態様のセンサ素子は、駆動電極の配線とグランド配線との間の間隔及び検知電極の配線とグランド配線との間の間隔（以下、これらの間隔の総称を「配線間隔」とも言う。）のそれぞれを、同一平面上に存在する最小の間隙（以下、「最小間隙」とも言う。）の長さの０．５から１．５倍以内としている。これにより、本態様のセンサ素子では、最小間隙の長さにあわせてエッチング処理条件を設定することによって、最小間隙を精度よく形成することが可能である。
【０００９】
本態様のセンサ素子において、前記振動体は、少なくとも一端側が前記支持基板に対して固定された梁状部を備えてもよい。この場合のセンサ素子では、振動体が梁状部を備えることにより、支持基板に対して変位しやすくなる。したがって、センサ素子を利用すれば、振動体の振動に基づき圧力又は荷重を精度よく検知することが可能である。なお、振動体は、一端側が支持基板に対して直接又は間接的に固定されていればよい。
【００１０】
本態様のセンサ素子において、前記駆動電極は、一対の平行櫛歯状第一電極を備え、前記一対の平行櫛歯状第一電極のうちの一方は、前記支持基板に対して変位可能に前記振動体に接続されてもよい。この場合のセンサ素子では、駆動電極が平行櫛歯状電極でない場合に比べ、一対の駆動電極間の静電容量を大きくすることができるので、駆動電極が平行櫛歯状電極ではない場合に比べ、振動体の振動量（変位量）を大きくすることができる。振動体の振動量が大きくなると、検知電極が出力する信号が表す静電容量の変化も大きくなる。したがって、この場合のセンサ素子を用いれば、圧力又は荷重を精度よく検知することが可能である。
【００１１】
本態様のセンサ素子において、前記検知電極は、一対の平行櫛歯状第二電極を備え、前記一対の平行櫛歯状第二電極のうちの一方は、前記支持基板に対して変位可能に前記振動体に接続されてもよい。検知電極が平行櫛歯状電極でない場合に比べ、一対の検知電極間の静電容量を大きくすることができるので、検知電極が平行櫛歯状電極ではない場合に比べ、静電容量の変化を大きくすることができる。したがってこの場合のセンサ素子を用いれば、検知電極が出力する信号が表す静電容量の変化に基づき、圧力又は荷重を精度よく検知することが可能である。
【００１２】
本態様のセンサ素子において、前記駆動電極は、一対の平行櫛歯状第一電極を備え、前記検知電極は、一対の平行櫛歯状第二電極を備え、前記一対の平行櫛歯状第一電極のうちの一方と、前記一対の平行櫛歯状第二電極のうちの一方とは一体に形成された共通電極であり、当該共通電極は前記支持基板に対して変位可能に前記振動体に接続されてもよい。駆動電極と、検知電極とで、共通電極を共用するため、それぞれ別に設ける場合に比べ、センサ素子の大きさを小さくすることができる。また、上述の駆動電極を一対の平行櫛歯状第一電極とした場合及び検知電極を一対の平行櫛歯状第二電極とした場合の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】センサ素子１の分解斜視図である。
【図２】センシング部２１を拡大した斜視図である。
【図３】デバイス層１３の平面図である。
【図４】図３の４−４線の矢視方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化したセンサ素子１の一実施形態について、図面を参照して順に説明する。なお、参照する図面は、本発明が採用し得る技術的特徴を説明するために用いるものであり、記載している装置の構成等は、それのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例である。図１，３及び４において、視認性を考慮し、センシング部２１と配線部２２との間の間隔Ｌ１，Ｌ２，及びＬ３（図３参照）は、実際の間隔よりも広く図示している。図４において、視認性を考慮し、犠牲層１２は実際の厚みよりも厚く図示している。
【００１５】
図１から４を参照してセンサ素子１について説明する。図１の上側、下側、左斜め下側、右斜め上側、左斜め上側、及び右斜め下側を、それぞれ、センサ素子１の上側、下側、左側、右側、後ろ側、及び前側と言う。センサ素子１の左右方向、前後方向及び上下方向を、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向とも言う。Ｚ方向の長さを厚み又は高さとも言う。図１に示すように、センサ素子１は、マイクロマシンニング技術を利用して形成した微小電気機械素子であり、外部から加えられる荷重（圧力）に応じて振動体３０の共振周波数が変化することを利用して、外部の圧力又は荷重を検知可能な素子である。
【００１６】
図１に示すように、センサ素子１は、平面視正方形状の支持基板１１，犠牲層１２，デバイス層１３，及び封止基板１４を主に備える。センサ素子１は、支持基板１１とデバイス層１３とにより犠牲層１２が挟み込まれたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板１０の上面が封止基板１４により覆われた構成を有する。センサ素子１の大きさは、例えば、平面視の正方形の一辺の長さが４（ｍｍ）であり、厚みが約４５３（μｍ）である。支持基板１１及びデバイス層１３は、例えば、単結晶シリコンを用いて形成される。犠牲層１２は、例えば、絶縁性の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を用いて形成される。封止基板１４は、例えば、シリコン、ガラス、及びセラミクス等を用いて形成される。
【００１７】
支持基板１１は、他の層を支持する基板である。支持基板１１の厚みは、例えば、２００（μｍ）である。犠牲層１２は、支持基板１１とデバイス層１３との間に一定の間隔を形成するための層である。犠牲層１２の厚みは、支持基板１１とデバイス層１３との間の間隔とほぼ等しく、例えば、３（μｍ）である。デバイス層１３は、後述するセンシング部２１と、配線部２２とを備える。デバイス層１３の厚みは、例えば、５０（μｍ）である。封止基板１４は、外部の温度、湿度、及び微粒子等の影響を避けるために、センシング部２１を覆って気密封止する。封止基板１４の厚みは、例えば、２００（μｍ）である。図４に示すように、封止基板１４の下面のセンシング部２１に対向する部位には凹部１５が設けられている。凹部１５は、封止基板１４がデバイス層１３に貼り合わされたときに、センシング部２１が封止基板１４に接触しないようにするために設けられている。センシング部２１の動作を保証するために、凹部１５の高さは、１（μｍ）以上あることが好ましい。封止基板１４には、ＳＯＩ基板１０と外部とを導通させるスルーホール１１１から１１４が、封止基板１４を貫通するように形成されている。
【００１８】
図１から図４を参照して、デバイス層１３に形成されたセンシング部２１及び配線部２２について説明する。図１に示すように、センシング部２１は、センサ素子１の平面視中央付近に設けられている。図２に示すように、センシング部２１は、振動体３０，駆動電極４０，及び検知電極５０を主に備える。センシング部２１の下方において犠牲層１２は除去されている。
【００１９】
図３に示すように、配線部２２は、センシング部２１と外部とを電気的に接続するための、配線７０，配線８０，及び配線９０を備える。配線部２２はさらに、配線７０，配線８０，及び配線９０間の寄生容量の低減を図るためのグランド配線１００を備える。配線部２２はさらに、電気パット部７１，８３，８４及び９１を備える。配線部２２の下方において犠牲層１２が残されており、配線部２２は支持基板１１に固定されている。
【００２０】
センシング部２１及び配線部２２は同一平面上に配置されている。センシング部２１及び配線部２２は、例えば、ＳＯＩ基板１０をエッチング処理することによって区画、形成される。以下、センシング部２１及び配線部２２が備える部材について説明する。センシング部２１及び配線部２２は、取出口１０５の構成を除き、ＸＹ平面上Ｘ方向の中心線ＣＬ１について対称に構成されているので、主にデバイス層１３の右側部について説明する。
【００２１】
図２に示すように、振動体３０は、センシング部２１の中央部に設けられた前後方向に長い矩形枠状の形状を有する。振動体３０は、梁状部３１，３２と、支持部３３，３４とを備える。梁状部３１，３２は、Ｙ方向に延びる細長い梁状の形状を有し、Ｙ方向に加わる荷重（圧力）に応じて弾性変形可能である。Ｙ方向に加わる荷重は、Ｙ方向に加わる圧縮力又は張力である。梁状部３１，３２は、少なくとも一端側が支持基板１１に対して固定されている。本実施形態では、梁状部３１，３２の後端は、支持部３３を介して間接的に支持基板１１に固定され、梁状部３１，３２の前端は、支持部３４を介して間接的に支持基板１１に固定されている。すなわち、梁状部３１，３２の両端は、間接的に支持基板１１に対して固定されている。梁状部３１，３２のＹ方向の長さ及びＸ方向の幅は、振動体３０に加わる荷重（圧力）、すなわち、センサ素子１を用いて検知する圧力又は荷重の範囲を考慮して定められる。
【００２２】
図３に示すように、支持部３３の後端側は、配線９０に接続している。また図１に示すように、振動体３０は、導電性を有する材料で形成されたデバイス層１３に形成されている。このため、振動体３０は、配線９０と機械的に接続されているとともに、電気的にも接続されている。支持部３４の前端側は固定部９２に接続している。図３に示すように、固定部９２は、振動体３０を支持基板１１に対して間接的に固定するための部位である。固定部９２は、振動体３０よりも前方となる位置に平面視矩形状に区画、形成されている。
【００２３】
図２に示すように、駆動電極４０は、振動体３０を振動させる信号（例えば、交流電圧）が入力される電極である。駆動電極４０は、互いに向き合ように平行に配列された一対の平行櫛歯状第一電極４１，４２を備える。第一電極４１，４２の複数の歯（電極）は、ＸＹ平面において、振動体３０の梁状部３１，３２に対して直角方向（Ｘ方向）に延設されている。第一電極４１，４２の隣り合う歯の間隔、並びに各歯のＸ及びＹ方向の長さは、一定である。第一電極４１，４２の歯の先端は、対向する電極の歯と歯の間の隙間に位置する。すなわち、第一電極４１，４２は、隙間を介して噛み合っている。
【００２４】
検知電極５０は、振動体３０の振動を検知する電極である。検知電極５０は、互いに向き合うように平行に配列された一対の平行櫛歯状第二電極５１，５２を備える。第一電極４１，４２と同様に、第二電極５１，５２の複数の歯（電極）は、ＸＹ平面において、振動体３０の梁状部３１，３２に対して直角方向（Ｘ方向）に延設されている。第二電極５１，５２の隣り合う歯の間隔、並びに各歯のＸ及びＹ方向の長さは、一定である。第二電極５１は、Ｙ方向において電極５３，５４に２分割されている。第一電極４１の歯と、第二電極５１の歯とのそれぞれは、ＸＹ平面上Ｙ方向の同じ位置に同数形成されている。同様に第一電極４２の歯と、第二電極５２の歯とのそれぞれは、ＸＹ平面上Ｙ方向の同じ位置に同数形成されている。第二電極５１，５２の歯の先端は、対向する電極の歯と歯の間の隙間に位置する。すなわち、第二電極５１，５２は、隙間を介して噛み合っている。
【００２５】
本実施形態では、第一電極４２と、第二電極５２とは一体に形成され、接続部６４，６５とともに共通電極６０をなす。接続部６４は、第一電極４２及び第二電極５２のＹ方向における中央付近に配置され、接続部６５は、振動体３０の梁状部３２と接続部６４とを接続している。接続部６５は、梁状部３２に対して直角に、梁状部３２と接続している。前述のように、振動体３０及び共通電極６０の下部の犠牲層１２は、除去されている。一方、配線９０と、固定部９２とのそれぞれの下部の犠牲層１２は残っている。したがって、振動体３０及び共通電極６０は、支持基板１１に対して一定の間隔をあけて浮いた状態になっており、支持部３３及び配線９０の接続点と、支持部３４及び固定部９２の接続点とを支点として、支持基板１１に対して変位可能である。
【００２６】
振動体３０及び共通電極６０は、ＸＹ平面上Ｘ方向の中心線ＣＬ１及びＹ方向の中心線ＣＬ２について対称に構成されている。また、支持部３３及び配線９０の接続点と、支持部３４及び固定部９２の接続点とのそれぞれは、中心線ＣＬ１上にある。振動体３０及び共通電極６０は、上記の２点を支点として支持された状態で、バランスを崩すことなく、ＸＹ平面上で変位可能である。
【００２７】
配線７０は、駆動電極４０の第一電極４１と外部とを電気的に接続するとともに、第一電極４１を支持するアンカとしての機能を有する。配線７０は、一端が駆動電極４０の第一電極４１に接続され、他端が電気パット部７１と接続している。配線８０は、検知電極５０の第二電極５１と外部とを電気的に接続するとともに、第二電極５１を支持するアンカとしての機能を有する。配線８０は、配線８１，８２を備える。配線８１は、一端が検知電極５０の電極５３に接続され、他端が電気パット部８３と接続している。配線８２は、一端が検知電極５０の電極５４に接続され、他端が電気パット部８４と接続している。配線９０は、共通電極６０と外部とを電気的に接続するとともに、振動体３０及び共通電極６０を支持するアンカとしての機能を有する。配線９０は、一端が振動体３０を介して共通電極６０に接続され、他端が電気パット部９１と接続している。配線７０，８０，及び９０の幅は一定である。
【００２８】
電気パット部７１，８３，８４及び９１の上面には、金属膜（図示外）が形成されている。金属膜は、金及び白金等の導電性の高い金属を用いて形成される。電気パット部７１，８３，８４及び９１はそれぞれ、スルーホール１１１，１１５，１１６，及び１１３を介して外部と導通している。金属膜には、外部と、センシング部２１とを電気的に接続するための配線（図示外）が接続される。
【００２９】
グランド配線１００は、配線７０，配線８０，及び配線９０間の空間に配置され、接地電位に接続される。具体的には、グランド配線１００は、遮蔽部１０１から１０３を備える。遮蔽部１０１は、配線９０及び電気パット部９１と、配線８２及び電気パット部８４との間を電気的に遮蔽する。遮蔽部１０２は、配線８２及び電気パット部８４と、配線７０及び電気パット部７１との間を電気的に遮蔽する。遮蔽部１０３は、配線７０及び電気パット部７１と、配線８１及び電気パット部８３との間を電気的に遮蔽する。この結果、センサ素子１は、駆動電極４０及び駆動電極４０の配線７０に起因する寄生容量の影響を低減することができる。
【００３０】
スルーホール１１４は、支持基板１１及びグランド配線１００の電位をとるために形成されている。支持基板１１は、取出口１０５及びスルーホール１１４を介して外部と導通している。グランド配線１００は、スルーホール１１４を介して外部と導通している。支持基板１１は、取出口１０５及びスルーホール１１４が形成されている部分には、金属膜（図示外）が形成されている。金属膜には、外部と、支持基板１１とを電気的に接続するための配線（図示外）が接続される。同様に、グランド配線１００のうち、スルーホール１１４が形成されている部分には、金属膜（図示外）が形成されている。金属膜には、グランド配線１００を接地するための配線（図示外）が接続される。
【００３１】
ここで、図３に示す、配線７０とグランド配線１００との間の間隔Ｌ１，配線８０とグランド配線１００との間の間隔Ｌ２，及び配線９０とグランド配線１００との間隔Ｌ３のそれぞれは、同一平面上に存在する最小の間隙の長さの０．５から１．５倍（０．５倍以上１．５倍以下）であることが好ましい。本実施形態の配線部２２と同一平面上に存在する最小の間隙は、図２に示す駆動電極４０の第一電極４１，４２間の間隙及び検知電極の第二電極５１，５２間の間隙Ｌ４である。間隙Ｌ４の長さは、例えば、３（μｍ）である。この場合、間隔Ｌ１，Ｌ２，及びＬ３は、それぞれ１．５から４．５（μｍ）の範囲に収まるのが好ましい。
【００３２】
センシング部２１及び配線部２２が、支持基板１１，犠牲層１２，及びデバイス層１３を備えるＳＯＩ基板１０をエッチング処理することによって区画、形成される場合、最小間隙の長さにあわせてエッチング処理条件を設定することによって、最小間隙を精度よく形成することが可能である。これは、ＳＯＩ基板１０をエッチング処理する場合、同一平面上に存在する間隙の長さ間の差が比較的大きいと、マイクロローディング効果によって、エッチングレートに大きな差がでる可能性があるからである。マイクロローディング効果とは、間隙が狭い領域をエッチングする際のエッチング速度が、間隙が広い領域をエッチングする際のエッチング速度よりも遅くなることを指す。さらに、間隙が広い領域にあわせてエッチング処理条件を設定した場合、間隙が狭い領域においてはオーバーエッチング（エッチング過多）になり、犠牲層１２とデバイス層１３と間隙との境界付近のデバイス層１３が切りかかれたようなノッチと呼ばれる異常形状が生じる可能性がある。
【００３３】
一方、本実施形態では、駆動電極４０及び検知電極５０を、一対の平行櫛歯状第一電極４１，４２及び第二電極５１，５２としている。本実施形態のように櫛歯状電極を用いて振動体を振動させたり、電極間に形成されるコンデンサの静電容量の変化を検知したりする場合、櫛歯状電極を構成する歯の形状及び向かい合う電極並びに隣り合う歯との間隔を精度よく形成させることが、圧力又は荷重の検知精度の観点から重要となる。これらを考慮し、本実施形態では、間隙の長さＬ４にあわせて、間隔Ｌ１，Ｌ２，及びＬ３を設定することで、エッチングレートのバラツキを低減させている。これにより、センサ素子１では、オーバーエッチングに起因するノッチングの問題が発生することもない。したがって、センサ素子１は、エッチング処理によって櫛歯状電極を構成する歯の形状及び向かい合う電極並びに隣り合う歯との間隔を精度よく形成させることが可能である。
【００３４】
次に、センサ素子１を利用した圧力又は荷重の検知原理について説明する。センサ素子１に、Ｙ方向の荷重（圧力）が加わると、振動体３０の梁状部３１，３２が弾性変形し、荷重（圧力）に比例して振動体３０の共振周波数が変化する。一方、第一電極４１，４２間に交流電圧を印加すると、第一電極４１，４２間に生じる静電引力によって、振動体３０の共振周波数に応じて共通電極６０及び振動体３０がＸＹ平面上Ｘ方向に振動する。互いに対向する第二電極５１，５２は、コンデンサを形成している。共通電極６０が振動すると、第二電極５１，５２間の静電容量が変化する。したがって、検知電極５０が検知した、第二電極５１，５２間の静電容量の変化を、検知電極５０と電気的に接続されたプロセッサ（電気回路等）によって検知することによって、振動体３０の共振周波数、ひいては、センサ素子１に印加された圧力又は荷重を検知することができる。
【００３５】
以上詳述したセンサ素子１において、支持基板１１，振動体３０，駆動電極４０，検知電極５０及び共通電極６０は、それぞれ、本発明の支持基板、振動体、駆動電極、検知電極及び共通電極に相当する。配線７０，配線８０，及びグランド配線１００は、それぞれ本発明の駆動電極の配線、検知電極の配線及びグランド配線に相当する。第一電極４１，４２は、本発明の一対の平行櫛歯状第一電極に相当する。第二電極５１，５２は、本発明の一対の平行櫛歯状第二電極に相当する。配線９０は、共通電極６０の配線であり、本発明の駆動電極及び検知電極に共通の配線である。
【００３６】
以上詳述したセンサ素子１によれば、センサ素子１の大きさ及び構成要素の配置に大きな影響を及ぼすことなく、駆動電極４０の配線に起因する寄生容量の影響を低減させることができる。グランド配線１００の形状は、寄生容量を低減する観点からの制約はないため、駆動電極４０の配線及び検知電極５０の配線の配置、大きさ、及び形状等に応じてグランド配線１００の形状を自由に設定することができる。したがって、センサ素子１では、検知電極及び検知電極の配線に対して、駆動電極の配線を離間させることによって、駆動電極の配線に起因する寄生容量を低減させる場合に比べ、設計の自由度を向上させることができ、センサ素子１の小型化が可能である。振動体３０は、Ｙ方向における両端が支持基板１１に対して固定されているため、梁状部３２のＹ方向における中央付近において最も大きく変位する。共通電極６０は、梁状部３２のＹ方向における中央付近において振動体３０と接続している。このため、センサ素子１は、梁状部３２のＹ方向における中央付近以外の部位において共通電極６０が振動体３０と接続する場合に比べ、第二電極５１，５２間の静電容量の変化を大きくすることができ、これにより圧力又は荷重の検知精度を高めることができる。
【００３７】
なお、本発明は上記実施形態に限られず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。例えば、以下の（１）から（６）に示す変形が適宜加えられてもよい。
【００３８】
（１）センサ素子１が備える構成の形状、材料及び数等は適宜変更されてよい。例えば、支持基板１１及びデバイス層１３は、例えば、多結晶シリコンを用いて形成されてもよいし、シリコン以外の半導体材料を用いて形成されてもよい。他の例では、センサ素子１のセンシング部２１は、ＸＹ平面上Ｘ方向の中心線ＣＬ１及びＹ方向の中心線ＣＬ２について対称の形状を有していたが、非対称の形状を有していてもよい。
【００３９】
（２）振動体３０は、外部から加えられる荷重（圧力）に応じて共振周波数が変化する構成であればよい。例えば、振動体３０は、両端が支持基板１１に対して間接的に固定された梁状部３１，３２を備えていたが、梁状部の数は２以外であってもよいし、梁状部の一端側のみが、直接又は間接的に支持基板１１に対して固定されていてもよい。振動体３０は、梁状部を備えない構成でもよい。
【００４０】
（３）駆動電極４０は、振動体３０を振動させる信号が入力された場合に、振動体３０を振動させるものであればよく、一対の平行櫛歯状第一電極４１，４２に限定されない。例えば、駆動電極は、一定の間隙を設けて対向する一対の平行電極、又は多孔質電極によって複数の電極対を構成する電極でもよい。同様に、検知電極５０は、振動体の振動を検知可能なものであればよく、一対の平行櫛歯状第二電極５１，５２に限定されない。
【００４１】
（４）センサ素子１は、共通電極６０を備えていたが、駆動電極４０の第一電極４２と、検知電極５０の第二電極５２とは、それぞれ別体であってもよい。
【００４２】
（５）センサ素子１では、駆動電極４０と、検知電極５０と、共通電極６０と、振動体３０と、配線７０と、配線８０と、配線９０と、グランド配線１００とのそれぞれが同一平面上に配置されていたが、これに限定されない。例えば、駆動電極と振動体とが同一のＸＹ平面に配置され、検知電極が振動体の下方に設けられてもよい。センシング部２１及び配線部２２がＳＯＩ基板をエッチング処理することによって同一平面上に形成される場合、駆動電極４０の第一電極４１に接続した配線７０とグランド配線１００との間の間隔及び検知電極５０の第二電極５１に接続した配線８０とグランド配線１００との間の間隔のそれぞれは、デバイス層１３の同一平面上に存在する最小の間隙の長さの０．５から１．５倍好ましいが、センサ素子１の構成及び製造方法に応じて適宜変更されてよい。
【００４３】
（６）グランド配線は、駆動電極の配線と、検知電極の配線との間の少なくとも一部に配置されていればよい。したがって例えば、駆動電極の配線と、検知電極の配線との間の間隔が比較的狭い部位のみにグランド配線が配置されてもよい。このようにした場合にも、グランド配線が設けられない場合に比べ、駆動電極の配線に起因する寄生容量の影響を低減することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１    センサ素子
１０    ＳＯＩ基板
１１    支持基板
１２    犠牲層
１３    デバイス層
１４    封止基板
２１    センシング部
２２    配線部
３０    振動体
３１，３２    梁状部
４０    駆動電極
４１，４２    第一電極
５０    検知電極
５１，５２    第二電極
６０    共通電極
７０，８０，９０    配線
７１，８３，８４，９１    電気パット
１００    グランド配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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