(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、基板に対して相対的に移動可能な可動部を備えるＭＥＭＳデバイスであって、
下側導電層、中間絶縁層および上側導電層を備えており、
下側導電層が上側導電層より厚く形成されており、
下側導電層の外側に、反り防止層が形成されており、
反り防止層は、中間絶縁層に対応する範囲に形成されており、
反り防止層が中間絶縁層とほぼ同じ厚さで形成されており、
反り防止層の面積が中間絶縁層の面積より小さいことを特徴とするＭＥＭＳデバイス。
【請求項２】
反り防止層が複数の部位に分割されている請求項１のＭＥＭＳデバイス。
【請求項３】
反り防止層が可動部の直下に対応する部位以外の範囲に形成されている請求項１または２のＭＥＭＳデバイス。
【請求項４】
上方から平面視したときに、反り防止層が可動部を取り囲む範囲に形成されている請求項１から３の何れか一項のＭＥＭＳデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、ＭＥＭＳデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路作製技術を利用して３次元構造を備えるＭＥＭＳデバイスを製造する技術が開発されており、圧力センサ、加速度センサ、ジャイロスコープ、光偏向装置、ＲＦスイッチ、可変容量キャパシタ等の各種デバイスが実現されている。半導体集積回路作製技術で３次元構造を実現するために、犠牲層を含む積層板を選択的かつ局所的にエッチングする技術が利用される。本明細書でいうＭＥＭＳデバイスとは、成膜技術とエッチング技術に代表される半導体集積回路作製技術を利用し、犠牲層を含む積層板を選択的かつ局所的にエッチングすることによって実現された３次元構造を備える装置をいう。
【０００３】
上記のＭＥＭＳデバイスの中には、基板と、基板に対して相対的に移動可能な可動部を備えるものがある。例えば、加速度センサを実現するＭＥＭＳデバイスでは、中間絶縁層を挟んで積層された上側導電層および下側導電層の一方に固定電極が形成されており、上側導電層および下側導電層の他方に可動電極が形成されている。固定電極と可動電極の間の中間絶縁層は選択的なエッチングにより除去されており、固定電極は基板の一部を構成し、可動電極は可動部の一部を構成する。このようなＭＥＭＳデバイスに加速度が作用すると、可動部が基板に対して相対的に移動し、固定電極と可動電極の間で構成される静電容量が変化する。この静電容量の変化を検出することによって、ＭＥＭＳデバイスに作用する加速度を検出することができる。このようなＭＥＭＳデバイスが、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９２１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的なＭＥＭＳデバイスの導電層に用いられている単結晶シリコンの線膨張係数は約２．６×１０-6℃であり、絶縁層に用いられている酸化シリコンの線膨張係数は約５．５×１０-7℃であり、導電層の線膨張係数は絶縁層の線膨張係数より大きい。従って、ＭＥＭＳデバイスの製造過程において、高温での熱処理を経て常温まで冷却する際に、絶縁層に比べて導電層の方が強く収縮しようとする。導電層と絶縁層が積層された箇所では、導電層と絶縁層は互いの変形を拘束し合う関係にあるから、導電層には面内方向に収縮しようとする残留歪が生じ、絶縁層には面内方向に膨張しようとする残留歪が生じる。
【０００６】
導電層のうち、絶縁層に接する部分では、絶縁層によって面内方向の変形が拘束されているので、残留歪を解消しようとする変形を生じない。しかしながら、導電層のうち、絶縁層に接していない部分では、上記のような残留歪を解消するように、面内方向に収縮する変形を生じる。このような変形が全体に亘って蓄積することで、ＭＥＭＳデバイスの基板に反りを生じてしまう場合がある。特に、上側導電層に比べて下側導電層が厚く形成されている場合には、下側導電層の残留歪を解消するための変形が支配的となり、基板全体が上に凸となるような反りを生じてしまう場合がある。
【０００７】
基板に反りを生じてしまうと、固定電極や可動電極の形状が変化してしまい、固定電極と可動電極の間の間隔が不均一なものとなってしまう。固定電極と可動電極の間の間隔が不均一となると、固定電極と可動電極の間で構成される静電容量に影響を及ぼし、ＭＥＭＳデバイスが実現するセンサの検出精度やゼロ点容量にも影響を及ぼしてしまう。基板に反りが発生することを抑制することが可能な技術が期待されている。
【０００８】
本明細書では、上記の課題を解決する技術を提供する。本明細書では、基板と可動部を備えるＭＥＭＳデバイスにおいて、基板に反りが発生すること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】
【０００９】
本明細書では、基板と、基板に対して相対的に移動可能な可動部を備えるＭＥＭＳデバイスを開示する。そのＭＥＭＳデバイスは、下側導電層、中間絶縁層および上側導電層を備えている。下側導電層は上側導電層より厚く形成されている。下側導電層の外側に、反り防止層が形成されている。反り防止層は、中間絶縁層に対応する範囲に形成されている。
【００１０】
上記のＭＥＭＳデバイスでは、上側導電層よりも厚く形成された下側導電層の外側に、反り防止層が形成されている。この反り防止層が形成されていることで、下側導電層の残留歪を解消するための変形が抑制されて、基板に反りを生じてしまうことを防ぐことができる。反り防止層は、中間絶縁層に対応する範囲に形成されており、中間絶縁層がエッチング等により除去されている範囲については反り防止層が形成されていないことが好ましい。従って、中間絶縁層が除去されている範囲の下側導電層についても、線膨張係数の相違に起因する反りを生じてしまうことがない。上記のＭＥＭＳデバイスによれば、基板に反りが発生することを抑制することができる。特に、可動部に可動電極が形成されており、基板に固定電極が形成されている場合、上記のＭＥＭＳデバイスによれば、固定電極と可動電極の間の間隔を均一に保つことができる。
【００１１】
上記のＭＥＭＳデバイスにおいて下側導電層が上側導電層よりも十分に厚い場合、上側導電層で生じる残留応力よりも下側導電層で生じる残留応力が大きくなる。このような場合には、膜厚方向に生じる残留応力の違いの程度が大きいため、反り防止層の厚みを中間絶縁層の厚みと同程度とすることで、反りを防止する効果を大きく得るのがよい。
【００１２】
しかしながら、下側導電層の厚みが上側導電層の厚みよりも十分に厚いと言えない場合、反り防止層の厚みを中間絶縁層の厚みと同程度としてしまうと、反りを防止する効果が大き過ぎて、上側導電層と下側導電層が下に凸となるような逆方向の反りを生じてしまう。
【００１３】
このような場合、上記のＭＥＭＳデバイスは、反り防止層が中間絶縁層より薄く形成されていることが好ましい。反り防止層の厚みを中間絶縁層より薄く形成することで、反り防止層による反り防止効果を中間絶縁層よりも小さくすることができ、上側導電層、中間絶縁層、下側導電層、反り防止層の応力バランスを取ることができる。
【００１４】
あるいは、別の手段として、上記のＭＥＭＳデバイスは、反り防止層が中間絶縁層とほぼ同じ厚さで形成されており、反り防止層の面積が中間絶縁層の面積より小さいことが好ましい。
【００１５】
一般的に、製造段階において、中間絶縁層や反り防止層の厚さを精確に管理することは難しい。中間絶縁層と反り防止層を同じ厚さで形成する場合、反り防止層の面積を小さくすることでも残留応力のバランスを取ることができ、製造が容易となる。
【発明の効果】
【００１６】
本明細書が開示する技術によれば、可動部と基板を備えるＭＥＭＳデバイスにおいて、基板に反りが発生することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１のセンサ１０の平面図である。
【図２】実施例１のセンサ１０について図１のＡ−Ａ断面で見た縦断面図である。
【図３】実施例１に係るセンサ１０の製造プロセスを示す図である。
【図４】実施例１に係るセンサ１０の製造プロセスを示す図である。
【図５】実施例１に係るセンサ１０の製造プロセスを示す図である。
【図６】実施例１に係るセンサ１０の製造プロセスを示す図である。
【図７】実施例１に係るセンサ１０の製造プロセスを示す図である。
【図８】実施例１に係るセンサ１０の製造プロセスを示す図である。
【図９】実施例１に係るセンサ１０の製造プロセスを示す図である。
【図１０】実施例２に係るセンサ１１０の縦断面図である。
【図１１】実施例３に係るセンサ２１０の平面図である。
【図１２】実施例３に係るセンサ２１０について図１１のＢ−Ｂ断面で見た縦断面図である。
【図１３】実施例３に係るセンサ２１０について図１１のＣ−Ｃ断面で見た縦断面図である。
【図１４】実施例４に係るセンサ３１０の平面図である。
【図１５】実施例４に係るセンサ３１０について図１４のＤ−Ｄ断面で見た縦断面図である。
【図１６】実施例１に係るセンサ１０の変形例について図１のＡ−Ａ断面で見た縦断面図である。
【図１７】実施例１に係るセンサ１０の別の変形例について図１のＡ−Ａ断面で見た縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施例１）
以下では図１、図２を参照しながら、実施例１に係るセンサ１０の構造について説明する。図２に示すように、センサ１０は、下側導電層２と、中間絶縁層４と、上側導電層６の積層構造を有する基板８に形成されている。本実施例の基板８は、下側導電層２が不純物を添加した単結晶シリコンからなり、中間絶縁層４が酸化シリコンからなり、上側導電層６が不純物を添加した単結晶シリコンからなる、いわゆるＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板である。本実施例の基板８では、上側導電層６は下側導電層２よりも薄く形成されている。
【００１９】
図１および図２に示すように、センサ１０は、下側支持基板１２と、可動板１４と、支持梁１６と、上側支持基板１８を備えている。下側支持基板１２は下側導電層２に形成されている。可動板１４と、支持梁１６と、上側支持基板１８は上側導電層６に形成されている。上側支持基板１８は、矩形の枠形状に形成されている。上側支持基板１８は、中間絶縁層４に形成された絶縁支持部２０を介して、下側支持基板１２に対して固定されている。絶縁支持部２０は、上側支持基板１８と同様に、矩形の枠形状に形成されている。支持梁１６は可動板１４と上側支持基板１８の間を連結している。
【００２０】
可動板１４は、矩形の平板形状に形成されている。可動板１４は、下側支持基板１２から間隙を隔てて、下側支持基板１２に対して略平行となるように、支持梁１６によって支持されている。支持梁１６は、Ｚ方向についての曲げ剛性およびせん断剛性が低くなるように、細長い形状に形成されている。従って、可動板１４にＺ方向の慣性力が作用すると、支持梁１６がＺ方向に撓んで、可動板１４は下側支持基板１２に対してＺ方向に相対変位する。このときの支持梁１６の撓み量は、可動板１４に作用する慣性力の大きさに応じたものとなる。言い換えると、下側支持基板１２に対する可動板１４の相対変位量は、可動板１４に作用する加速度の大きさに応じたものとなる。従って、下側支持基板１２に対する可動板１４の変位量を検出することで、センサ１０に作用している加速度を検出することができる。なお、可動板１４には、センサ１０の製造プロセスにおいて、可動板１４と下側支持基板１２の間に介在する中間絶縁層４をエッチングするための、複数のエッチングホール２８が形成されている。
【００２１】
センサ１０は、Ｚ方向検出部２２を備えている。Ｚ方向検出部２２は、固定電極としての役割を果たす下側支持基板１２と、可動電極としての役割を果たす可動板１４から構成されている。下側支持基板１２と可動板１４の間には、両者の対向面積と距離に応じた静電容量が構成される。下側支持基板１２に対して可動板１４がＺ方向に変位すると、下側支持基板１２と可動板１４の間の静電容量の大きさが変化する。この静電容量の変化を検出することで、可動板１４の下側支持基板１２に対するＺ方向の変位量を検出することができる。
【００２２】
本実施例のセンサ１０では、可動板１４と、支持梁１６と、上側支持基板１８が、継ぎ目無く一体的に形成されている。従って、可動板１４と、支持梁１６と、上側支持基板１８は、互いに同電位に保たれている。
【００２３】
センサ１０は、上側支持基板１８と導通する（すなわち可動板１４と導通する）第１表面電極２４ａと、下側支持基板１２と導通する第２表面電極２４ｂを備えている。図２に示す静電容量検出回路２６によって、これらの表面電極からの出力を検出し、図示しない演算回路で演算処理を行うことで、センサ１０に作用するＺ方向の加速度を検出することができる。
【００２４】
図２に示すように、センサ１０には、下側絶縁層（反り防止層ともいう）３０と、保護層３２が形成されている。下側絶縁層３０は、下側導電層２の外側（図２の下側）に積層されており、保護層３２は下側絶縁層３０の外側（図２の下側）に積層されている。下側絶縁層３０は、下側導電層２に比べて線膨張係数が小さい材料が用いられる。また、下側絶縁層３０は、単層膜であってもよいし、複合膜であってもよい。本実施例では、下側絶縁層３０は酸化シリコンからなり、保護層３２はポリシリコンからなる。本実施例では、下側絶縁層３０は、中間絶縁層４と略同じ厚さとなるように形成されている。また、保護層３２は、下側絶縁層３０の厚みの半分以下の厚みとなるように形成されている。下側絶縁層３０は、センサ１０に存在する中間絶縁層４に対応する範囲に形成されている。本実施例では、センサ１０を平面視したときに、中間絶縁層４が形成されている範囲と、下側絶縁層３０が形成されている範囲は重複している。後述するように、本実施例のセンサ１０では、下側絶縁層３０が形成されていることによって、下側支持基板１２の可動板１４に対向する箇所での反りの発生が抑制されている。これによって、下側支持基板１２と可動板１４の間の距離が均一に保たれており、下側支持基板１２と可動板１４により構成される静電容量のばらつきを抑制することができる。なお、本実施例では、保護層３２は下側絶縁層３０より薄く形成されているので、保護層３２を形成することで下側支持基板１２に反りを発生してしまうことはない。
【００２５】
本実施例では、センサ１０を平面視したときに、可動板１４および支持梁１６を取り囲む範囲に下側絶縁層３０が形成されているということもできる。可動板１４および支持梁１６を下側支持基板１２に対して可動とするために、可動板１４および支持梁１６の直下には中間絶縁層４が形成されていない。これに対して、可動板１４および支持梁１６を取り囲む上側支持基板１８の直下には、中間絶縁層４が形成されている。上記のような範囲で下側絶縁層３０を形成することで、残留応力のバランスを適切に取ることができ、反りの発生が抑制される。
【００２６】
以下では図３−図９を参照しながら、本実施例のセンサ１０の製造プロセスについて説明する。図３−図９は、図１のＡ−Ａ線断面、すなわち、図２の断面に相当する。
【００２７】
まず、図３に示すように、不純物を添加した単結晶シリコンからなる下側導電層２と、酸化シリコンからなる中間絶縁層４と、不純物を添加した単結晶シリコンからなる上側導電層６の積層構造を有する基板８に、酸化シリコンからなる下側絶縁層３０が積層されたＳＯＩウェハ５０を用意する。下側絶縁層３０は、下側導電層２の表面に積層されている。通常、中間絶縁層４の酸化シリコンは、熱酸化により成膜されている。下側絶縁層３０の酸化シリコンは、化学気相成長（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法により成膜してもよいが、中間絶縁層４の酸化シリコンと物性が等しくなるように、熱酸化により成膜してもよい。なお、下側導電層２は、製造されるセンサ１０の下側支持基板１２に相当する。
【００２８】
次いで、図４に示すように、ＣＶＤ法によって、下側絶縁層３０の表面に、ポリシリコンからなる保護層３２を成膜する。
【００２９】
次いで、図５に示すように、上側導電層６の表面にフォトレジスト５２を形成する。
【００３０】
次いで、図６に示すように、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）法により、上側導電層６のエッチングを行う。これにより、上側導電層６においてフォトレジスト５２で保護されていない範囲がエッチングされる。上側導電層６に、可動板１４、支持梁１６、上側支持基板１８がそれぞれ形成される。
【００３１】
次いで、図７に示すように、上側導電層６の表面のフォトレジスト５２を除去した後、保護層３２の表面にフォトレジスト５４を形成する。
【００３２】
次いで、図８に示すように、ＲＩＥ法により、保護層３２のエッチングを行う。
【００３３】
次いで、図９に示すように、フッ酸を用いたエッチングによって、犠牲層である中間絶縁層４の酸化シリコンを選択的に除去する。これによって、中間絶縁層４から、絶縁支持部２０を除いた範囲が除去される。また、下側絶縁層３０から、保護層３２で覆われていない範囲が除去される。
【００３４】
この中間絶縁層４の選択的なエッチングにより、可動板１４が下側支持基板１２からリリースされる。従来技術では、この時点で残留歪が開放されて、下側支持基板１２に反りが生じてしまい、下側支持基板１２と可動板１４の間の間隔が不均一となってしまうことがあった。しかしながら、本実施例のセンサ１０では、中間絶縁層４に対応する範囲に下側絶縁層３０が形成されているので、下側支持基板１２に反りを生じてしまうことがない。そのため、下側支持基板１２と可動板１４の間の間隔を均一に保ち、下側支持基板１２と可動板１４により構成される静電容量のばらつきを抑制することができる。
【００３５】
その後、保護層３２の表面のフォトレジスト５４を除去し、ＣＶＤ法等によって、第１表面電極２４ａ、第２表面電極２４ｂを形成することによって、図１および図２に示すセンサ１０を製造することができる。
【００３６】
（実施例１の変形例）
上記では、下側絶縁層３０を、中間絶縁層４と略同じ厚さで形成する場合について説明した。しかしながら、下側絶縁層３０の厚さは、下側導電層２、中間絶縁層４および上側導電層６との間での残留応力のバランスが取れるように設定すべきである。従って、例えば下側導電層２の厚さと上側導電層６の厚さにそれほど大きな差がない場合などには、下側絶縁層３０の影響は少ないほうが好ましい。このような場合には、図１６に示すように、下側絶縁層３０を中間絶縁層４よりも薄く形成してもよい。下側絶縁層３０の厚みは、中間絶縁層４の厚みの９０％以下とすることが好ましい。あるいは、図１７に示すように、下側絶縁層３０を中間絶縁層４と略同じ厚さに形成しておいて、下側絶縁層３０と保護層３２を選択的にエッチングして、下側絶縁層３０が形成される範囲の面積を中間絶縁層４が形成される範囲の面積よりも小さくしてもよい。下側絶縁層３０の面積は、中間絶縁層４の面積の９０％以下とすることが好ましい。このような構成とした場合でも、図１６に示すような下側絶縁層３０を中間絶縁層４よりも薄く形成する構成と同様に、下側絶縁層３０、下側導電層２、中間絶縁層４および上側導電層６の間での残留応力のバランスを取ることができる。
【００３７】
なお、第１表面電極２４ａの材料として使用される金属の線膨張係数が単結晶シリコンの線膨張係数より大きい場合、第１表面電極２４ａが形成された箇所については、第１表面電極２４ａによって下側支持基板１２での反りの発生がある程度抑制されている。従って、図１６において、第１表面電極２４ａに対応する箇所の下側絶縁層３０の厚みを部分的に薄く形成する、あるいは図１７において、第１表面電極２４ａに対応する箇所の下側絶縁層３０の面積を小さくすることもできる。
【００３８】
一般的には、ＳＯＩウェハの製造段階において、下側絶縁層３０は中間絶縁層４と略同じ厚さで形成されている。その後に下側絶縁層３０を薄くするためには、エッチング等による下側絶縁層３０の加工が考えられるが、このような手法では、下側絶縁層３０の厚さを精度よく管理することが難しい。しかしながら、図１７に示すように、下側絶縁層３０を選択的にエッチングする手法であれば、エッチングする範囲の管理は容易となる。この手法によれば、下側絶縁層３０の面積を精度よく調整することが容易であり、下側絶縁層３０、下側導電層２、中間絶縁層４および上側導電層６の間での残留応力のバランスを精度よく取ることができる。
【００３９】
（実施例２）
図１０に示すように、本実施例のセンサ１１０は、不純物を添加した単結晶シリコンからなる下側導電層１０２と、酸化シリコンからなる中間絶縁層１０４と、不純物を添加した単結晶シリコンからなる上側導電層１０６の積層構造を有する基板１０８に形成されている。基板１０８では、上側導電層１０６は下側導電層１０２よりも薄く形成されている。
【００４０】
本実施例のセンサ１１０は、支持基板１１２と、可撓板１１４を備えている。支持基板１１２は下側導電層１０２に形成されている。可撓板１１４は上側導電層１０６に形成されている。可撓板１１４は、支持基板１１２と略同じ大きさの平板形状に形成されている。可撓板１１４は、中間絶縁層１０４に形成された絶縁支持部１１６を介して、支持基板１１２に対して固定されている。絶縁支持部１１６は、矩形の枠形状に形成されている。可撓板１１４にＺ方向の力や圧力が作用すると、可撓板１１４がＺ方向に撓んで、可撓板１１４と支持基板１１２の間の距離が変化する。このときの可撓板１１４の撓み量は、可撓板１１４に作用する力や圧力の大きさに応じたものとなる。従って、支持基板１１２に対する可撓板１１４の変位量を検出することで、センサ１１０に作用している力や圧力を検出することができる。なお、支持基板１１２には、センサ１１０の製造プロセスにおいて、支持基板１１２と可撓板１１４の間に介在する中間絶縁層１０４を選択的にエッチングするための、複数のエッチングホール１１８が形成されている。
【００４１】
センサ１１０は、Ｚ方向検出部１２０を備えている。Ｚ方向検出部１２０は、固定電極としての役割を果たす支持基板１１２と、可動電極としての役割を果たす可撓板１１４から構成されている。支持基板１１２と可撓板１１４の間には、両者の対向面積と距離に応じた静電容量が構成される。支持基板１１２に対して可撓板１１４がＺ方向に変位すると、支持基板１１２と可撓板１１４の間の静電容量の大きさが変化する。この静電容量の変化を検出することで、可撓板１１４の支持基板１１２に対するＺ方向の変位量を検出することができる。
【００４２】
センサ１１０は、可撓板１１４と導通する第１表面電極１２２ａと、支持基板１１２と導通する第２表面電極１２２ｂを備えている。図示しない静電容量検出回路によって、これらの表面電極からの出力を検出し、図示しない演算回路で演算処理を行うことで、センサ１１０に作用するＺ方向の力や圧力を検出することができる。
【００４３】
センサ１１０には、酸化シリコンからなる下側絶縁層１３０と、ポリシリコンからなる保護層１３２が形成されている。本実施例では、下側絶縁層１３０は、中間絶縁層１０４と略同じ厚さとなるように形成されている。下側絶縁層１３０は、センサ１１０に存在する中間絶縁層１０４に対応する範囲に形成されている。本実施例では、センサ１１０を平面視したときに、中間絶縁層１０４が形成されている範囲と、下側絶縁層１３０が形成されている範囲が完全に重複している。本実施例のセンサ１１０では、下側絶縁層１３０が形成されていることによって、支持基板１１２の可撓板１１４に対向する箇所での反りの発生が抑制されている。これによって、支持基板１１２と可撓板１１４の間の距離が均一に保たれており、支持基板１１２と可撓板１１４により構成される静電容量のばらつきを抑制することができる。
【００４４】
（実施例３）
図１１から図１３に示すように、本実施例のセンサ２１０は、不純物を添加した単結晶シリコンからなる下側導電層２０２と、酸化シリコンからなる中間絶縁層２０４と、不純物を添加した単結晶シリコンからなる上側導電層２０６の積層構造を有する基板２０８に形成されている。基板２０８では、上側導電層２０６は下側導電層２０２よりも薄く形成されている。
【００４５】
本実施例のセンサ２１０は、下側支持基板２１２と、上側支持基板２１４と、可動板２１６と、支持梁２１８と、固定板２２０を備えている。下側支持基板２１２と可動板２１６は下側導電層２０２に形成されている。上側支持基板２１４と、支持梁２１８と、固定板２２０は上側導電層２０６に形成されている。上側支持基板２１４は、矩形の枠形状に形成されている。上側支持基板２１４は、中間絶縁層２０４に形成された絶縁支持部２２２を介して、下側支持基板２１２に対して固定されている。絶縁支持部２２２は、上側支持基板２１４と同様に、矩形の枠形状に形成されている。支持梁２１８は、一端が上側支持基板２１４に固定されており、他端が中間絶縁層２０４に形成された絶縁支持部２２４を介して可動板２１６に固定されている。固定板２２０は、両端が上側支持基板２１４に固定されている。なお、固定板２２０には、センサ２１０の製造プロセスにおいて、固定板２２０と可動板２１６の間に介在する中間絶縁層２０４をエッチングするための、複数のエッチングホール２２６が形成されている。
【００４６】
可動板２１６は、矩形の平板形状に形成されている。可動板２１６は、固定板２２０から間隙を隔てて、固定板２２０に対して略平行となるように、支持梁２１８によって支持されている。支持梁２１８は、Ｚ方向についての曲げ剛性およびせん断剛性が低くなるように、細長い形状に形成されている。従って、可動板２１６にＺ方向の慣性力が作用すると、支持梁２１８がＺ方向に撓んで、可動板２１６は固定板２２０に対してＺ方向に相対変位する。このときの支持梁２１８の撓み量は、可動板２１６に作用する慣性力の大きさに応じたものとなる。言い換えると、固定板２２０に対する可動板２１６の相対変位量は、可動板２１６に作用する加速度の大きさに応じたものとなる。従って、固定板２２０に対する可動板２１６の変位量を検出することで、センサ２１０に作用している加速度を検出することができる。
【００４７】
センサ２１０は、Ｚ方向検出部２２８を備えている。Ｚ方向検出部２２８は、固定電極としての役割を果たす固定板２２０と、可動電極としての役割を果たす可動板２１６から構成されている。固定板２２０と可動板２１６の間には、両者の対向面積と距離に応じた静電容量が構成される。固定板２２０に対して可動板２１６がＺ方向に変位すると、固定板２２０と可動板２１６の間の静電容量の大きさが変化する。この静電容量の変化を検出することで、可動板２１６の固定板２２０に対するＺ方向の変位量を検出することができる。
【００４８】
本実施例のセンサ２１０では、上側支持基板２１４と、支持梁２１８と、固定板２２０が、継ぎ目無く一体的に形成されている。従って、上側支持基板２１４と、支持梁２１８と、固定板２２０は、互いに同電位に保たれている。
【００４９】
センサ２１０は、上側支持基板２１４と導通する（すなわち固定板２２０と導通する）第１表面電極２３４ａと、可動板２１６と導通する第２表面電極２３４ｂを備えている。図示しない静電容量検出回路によって、これらの表面電極からの出力を検出し、図示しない演算回路で演算処理を行うことで、センサ２１０に作用するＺ方向の加速度を検出することができる。
【００５０】
センサ２１０には、酸化シリコンからなる下側絶縁層２３０と、ポリシリコンからなる保護層２３２が形成されている。本実施例では、下側絶縁層２３０は、中間絶縁層２０４と略同じ厚さとなるように形成されている。下側絶縁層２３０は、センサ２１０に存在する中間絶縁層２０４に対応する範囲に形成されている。本実施例では、センサ２１０を平面視したときに、中間絶縁層２０４が形成されている範囲と、下側絶縁層２３０が形成されている範囲が完全に重複している。
【００５１】
可動板２１６は絶縁支持部２２４によって確実に支持梁２１８に接続される必要がある。このため、中間酸化膜２０４をエッチングし絶縁支持部２２４を形成する際に、側面からのアンダーカットがあることを考慮して、絶縁支持部２２４の面積は十分大きなものに形成される。この結果、絶縁支持部２２４によって可動板１６に反りを発生してしまうことが問題となる。しかしながら、本実施例のセンサ２１０では、下側絶縁層２３０が形成されていることによって、固定板２２０における反りの発生と、可動板２１６における反りの発生がそれぞれ抑制されている。これによって、固定板２２０と可動板２１６の間の距離が均一に保たれており、固定板２２０と可動板２１６により構成される静電容量のばらつきを抑制することができる。
【００５２】
（実施例４）
図１４および図１５に示すように、本実施例のセンサ３１０は、不純物を添加した単結晶シリコンからなる下側導電層３０２と、酸化シリコンからなる中間絶縁層３０４と、不純物を添加した単結晶シリコンからなる上側導電層３０６の積層構造を有する基板３０８に形成されている。基板３０８では、上側導電層３０６は下側導電層３０２よりも薄く形成されている。
【００５３】
本実施例のセンサ３１０は、上側支持基板３１２と、下側支持基板３１４と、可動板３１６と、支持梁３１８と、固定板３２０と、支持板３２２を備えている。下側支持基板３１４と、固定板３２０は、下側導電層３０２に形成されている。上側支持基板３１２と、可動板３１６と、支持梁３１８と、支持板３２２は、上側導電層３０６に形成されている。上側支持基板３１２は、矩形の枠形状に形成されている。上側支持基板３１２は、中間絶縁層３０４に形成された絶縁支持部３２４を介して、下側支持基板３１４に対して固定されている。絶縁支持部３２４は、上側支持基板３１２と同様に、矩形の枠形状に形成されている。支持板３２２は、上側支持基板３１２から内側に向けて伸びている。固定板３２０は、中間絶縁層３０４に形成された絶縁固定部３２６を介して、支持板３２２に対して固定されている。支持梁３１８は可動板３１６と上側支持基板３１２の間を連結している。
【００５４】
可動板３１６は、矩形の平板形状に形成されている。可動板３１６は、固定板３２０から間隙を隔てて、固定板３２０に対して略平行となるように、支持梁３１８によって支持されている。支持梁３１８は、Ｚ方向についての曲げ剛性およびせん断剛性が低くなるように、細長い形状に形成されている。従って、可動板３１６にＺ方向の慣性力が作用すると、支持梁３１８がＺ方向に撓んで、可動板３１６は固定板３２０に対してＺ方向に相対変位する。このときの支持梁３１８の撓み量は、可動板３１６に作用する慣性力の大きさに応じたものとなる。言い換えると、固定板３２０に対する可動板３１６の相対変位量は、可動板３１６に作用する加速度の大きさに応じたものとなる。従って、固定板３２０に対する可動板３１６の変位量を検出することで、センサ３１０に作用している加速度を検出することができる。なお、可動板３１６には、センサ３１０の製造プロセスにおいて、可動板３１６と固定板３２０の間に介在する中間絶縁層３０４をエッチングするための、複数のエッチングホール３２８が形成されている。
【００５５】
センサ３１０は、Ｚ方向検出部３３４を備えている。Ｚ方向検出部３３４は、固定電極としての役割を果たす固定板３２０と、可動電極としての役割を果たす可動板３１６から構成されている。固定板３２０と可動板３１６の間には、両者の対向面積と距離に応じた静電容量が構成される。固定板３２０に対して可動板３１６がＺ方向に変位すると、固定板３２０と可動板３１６の間の静電容量の大きさが変化する。この静電容量の変化を検出することで、可動板３１６の固定板３２０に対するＺ方向の変位量を検出することができる。
【００５６】
本実施例のセンサ３１０では、上側支持基板３１２と、可動板３１６と、支持梁３１８と、支持板３２２が、継ぎ目無く一体的に形成されている。従って、上側支持基板３１２と、可動板３１６と、支持梁３１８と、支持板３２２は、互いに同電位に保たれている。
【００５７】
センサ３１０は、上側支持基板３１２と導通する（すなわち可動板３１６と導通する）第１表面電極３３６ａと、固定板３２０と導通する第２表面電極３３６ｂを備えている。図示しない静電容量検出回路によって、これらの表面電極からの出力を検出し、図示しない演算回路で演算処理を行うことで、センサ３１０に作用するＺ方向の加速度を検出することができる。
【００５８】
センサ３１０には、下側絶縁層３３０と、保護層３３２が形成されている。本実施例では、下側絶縁層３３０は、中間絶縁層３０４と略同じ厚さとなるように形成されている。下側絶縁層３３０は、センサ３１０に存在する中間絶縁層３０４に対応する範囲に形成されている。本実施例では、センサ３１０を平面視したときに、中間絶縁層３０４が形成されている範囲と、下側絶縁層３３０が形成されている範囲が完全に重複している。本実施例のセンサ３１０では、下側絶縁層３３０が形成されていることによって、固定板３２０における反りの発生と、可動板３１６における反りの発生がそれぞれ抑制されている。これによって、固定板３２０と可動板３１６の間の距離が均一に保たれており、固定板３２０と可動板３１６により構成される静電容量のばらつきを抑制することができる。
【００５９】
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。
【００６０】
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】
【００６１】
２  下側導電層；４  中間絶縁層；６  上側導電層；８  基板；１０  センサ；１２  下側支持基板；１４  可動板；１６  支持梁；１８  上側支持基板；２０  絶縁支持部；２２  Ｚ方向検出部；２４ａ  第１表面電極；２４ｂ  第２表面電極；２６  静電容量検出回路；２８  エッチングホール；３０  下側絶縁層；３２  保護層；５０  ＳＯＩウェハ；５２  フォトレジスト；５４  フォトレジスト；１０２  下側導電層；１０４  中間絶縁層；１０６  上側導電層；１０８  基板；１１０  センサ；１１２  支持基板；１１４  可撓板；１１６  絶縁支持部；１１８  エッチングホール；１２０  Ｚ方向検出部；１２２ａ  第１表面電極；１２２ｂ  第２表面電極；１３０  下側絶縁層；１３２  保護層；２０２  下側導電層；２０４  中間絶縁層；２０６  上側導電層；２０８  基板；２１０  センサ；２１２  下側支持基板；２１４  上側支持基板；２１６  可動板；２１８  支持梁；２２０  固定板；２２２  絶縁支持部；２２４  絶縁支持部；２２６  エッチングホール；２２８  Ｚ方向検出部；２３０  下側絶縁層；２３２  保護層；２３４ａ  第１表面電極；２３４ｂ  第２表面電極；３０２  下側導電層；３０４  中間絶縁層；３０６  上側導電層；３０８  基板；３１０  センサ；３１２  上側支持基板；３１４  下側支持基板；３１６  可動板；３１８  支持梁；３２０  固定板；３２２  支持板；３２４  絶縁支持部；３２６  絶縁固定部；３２８  エッチングホール；３３０  下側絶縁層；３３２  保護層；３３４  Ｚ方向検出部；３３６ａ  第１表面電極；３３６ｂ  第２表面電極
【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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【図１７】
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