(57)【要約】【課題】バネ部のバネ定数が制御可能な加速度センサを提供する。【解決手段】センサ部ＳＰ１は、可動部ＭＰと、アンカー部ＡＰと、一端が可動部ＭＰに連結し、他端がアンカー部ＡＰに連結するバネ部ＢＰと、を有する。アンカー部ＡＰは、第１絶縁層と半導体層との積層部およびその積層部の外周に設けられた第２絶縁層からなる。バネ部ＢＰは、半導体層からなり、一端がアンカー部ＡＰに連結し、他端が可動部ＭＰに連結した、支持基板に対して浮いた第１部分Ｂ１と、第２絶縁層からなり、一端がアンカー部ＡＰに連結し、他端が可動部ＭＰに連結していない、支持基板に対して固定された第２部分Ｂ２とを有している。そして、バネ部ＢＰのバネ定数を調整するために、第２部分Ｂ２の他端からアンカー部方向に第１長さを有する領域において、第１部分Ｂ１が第２部分Ｂ２から分離している。【選択図】図１
2018151341.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動電極および固定電極によって構成されるセンサ部を有する加速度センサであって、
前記センサ部は、支持基板上に第１絶縁層と半導体層とが積層されてなる半導体基板に形成されており、
前記センサ部は、
前記半導体層からなり、前記支持基板に対して浮いた可動部と、
前記第１絶縁層と前記半導体層との積層部および前記積層部の外周に設けられた第２絶縁層からなり、前記支持基板に対して固定されたアンカー部と、
一端が前記可動部に連結し、他端が前記アンカー部に連結するバネ部と、
を有し、
前記バネ部は、
前記半導体層からなり、一端が前記アンカー部に連結し、他端が前記可動部に連結し、前記支持基板に対して浮いた第１部分と、
前記第２絶縁層からなり、一端が前記アンカー部に連結し、他端が前記可動部に連結されず、前記支持基板に対して固定された第２部分と、
を有し、
前記第２部分は、平面視において前記バネ部の幅方向の中央に位置して、前記アンカー部から前記可動部の方向へ延在し、
前記第２部分の前記バネ部の幅方向の両外側および前記第２部分の他端から前記可動部側に前記第１部分が設けられている、加速度センサ。
【請求項２】
請求項１記載の加速度センサにおいて、
前記第２部分の他端から前記アンカー部の方向に第１長さを有する領域において、前記バネ部のバネ定数を調整するために、前記第１部分と前記第２部分とが分離している、加速度センサ。
【請求項３】
請求項１記載の加速度センサにおいて、
前記可動部の前記半導体層には、前記半導体層の上面から下面までを貫通する孔が設けられ、前記孔の内部に、前記支持基板に対して固定された第３絶縁層が埋め込まれており、
前記第３絶縁層は、前記可動部の前記半導体層から分離している、加速度センサ。
【請求項４】
請求項１記載の加速度センサにおいて、
前記可動部を構成する前記半導体層と、前記アンカー部を構成する前記半導体層と、前記第１部分を構成する前記半導体層とは一体に形成されている、加速度センサ。
【請求項５】
請求項１記載の加速度センサにおいて、
前記支持基板および前記半導体層は単結晶シリコンからなり、前記第１絶縁層は酸化シリコンからなり、前記第２絶縁層は窒化シリコンからなる、加速度センサ。
【請求項６】
請求項１記載の加速度センサにおいて、
前記可動部の前記半導体層が前記可動電極であり、前記可動部の前記半導体層と対向する前記支持基板が前記固定電極である、加速度センサ。
【請求項７】
可動電極および固定電極によって構成されるセンサ部を有する加速度センサであって、
前記センサ部は、支持基板上に第１絶縁層と半導体層とが積層されてなる半導体基板に形成されており、
前記センサ部は、
前記半導体層からなり、前記支持基板に対して浮いた可動部と、
前記第１絶縁層と前記半導体層との第１積層部からなり、前記支持基板に対して固定されたアンカー部と、
一端が前記可動部に連結し、他端が前記アンカー部に連結するバネ部と、
を有し、
前記バネ部は、
前記半導体層からなり、一端が前記アンカー部に連結し、他端が前記可動部に連結し、前記支持基板に対して浮いた第１部分と、
前記第１絶縁層と前記半導体層との第２積層部からなり、一端が前記アンカー部に連結し、他端が前記可動部に連結されず、前記支持基板に対して固定された第２部分と、
を有し、
前記第２部分は、平面視において前記バネ部の幅方向の中央に位置して、前記アンカー部から前記可動部の方向へ延在し、
前記第２部分の前記バネ部の幅方向の両外側および前記第２部分の他端から前記可動部側に前記第１部分が設けられている、加速度センサ。
【請求項８】
請求項７記載の加速度センサにおいて、
前記第２部分の他端から前記アンカー部の方向に第２長さを有する領域において、前記バネ部のバネ定数を調整するために、前記第１部分と前記第２部分とが分離している、加速度センサ。
【請求項９】
請求項７記載の加速度センサにおいて、
前記可動部を構成する前記半導体層と、前記アンカー部を構成する前記半導体層と、前記第１部分および前記第２部分を構成する前記半導体層とは一体に形成されている、加速度センサ。
【請求項１０】
請求項７記載の加速度センサにおいて、
前記第２部分を構成する前記第１絶縁層と、前記アンカー部を構成する前記第１絶縁層とは一体に形成されている、加速度センサ。
【請求項１１】
請求項７記載の加速度センサにおいて、
前記可動部の前記半導体層が前記可動電極であり、前記可動部の前記半導体層と対向する前記支持基板が前記固定電極である、加速度センサ。
【請求項１２】
可動電極および固定電極によって構成され、支持基板上に第１絶縁層と半導体層とが積層されてなる半導体基板に形成されたセンサ部を備え、
前記センサ部は、
前記半導体層からなり、前記支持基板に対して浮いた可動部と、
前記第１絶縁層と前記半導体層との積層部および前記積層部の外周に設けられた第２絶縁層からなり、前記支持基板に対して固定されたアンカー部と、
一端が前記可動部に連結し、他端が前記アンカー部に連結するバネ部と、
を有し、
前記バネ部は、
前記半導体層からなり、一端が前記アンカー部に連結し、他端が前記可動部に連結し、前記支持基板に対して浮いた第１部分と、
前記第２絶縁層からなり、一端が前記アンカー部に連結し、他端が前記可動部に連結されず、前記支持基板に対して固定された第２部分と、
を有し、
前記第２部分は、平面視において前記バネ部の幅方向の中央に位置して、前記アンカー部から前記可動部の方向へ延在し、
前記第２部分の前記バネ部の幅方向の両外側および前記第２部分の他端から前記可動部側に前記第１部分が設けられた加速度センサの製造方法であって、
（ａ）前記支持基板上に前記第１絶縁層および前記半導体層が順次形成された前記半導体基板を用意する工程、
（ｂ）前記第１絶縁層および前記半導体層を加工して、前記アンカー部が形成される第１領域に、平面視において四角形の外形と四角形の内形とで囲まれた枠状の形状を有する第１溝を形成し、前記第２部分が形成される第２領域に第２溝を形成する工程、
（ｃ）前記第１溝および前記第２溝の内部に前記第２絶縁層を埋め込む工程、
（ｄ）前記半導体層を加工して、前記アンカー部、前記バネ部および前記可動部をそれぞれ構成する前記半導体層の外形を形成する工程、
（ｅ）前記第１絶縁層を除去して、前記可動部の前記半導体層と前記支持基板との間に空洞を形成し、前記第１部分の前記半導体層と前記支持基板との間に空洞を形成する工程、
（ｆ）前記加速度センサの共振周波数を測定する工程、
（ｇ）前記第２部分の他端から前記アンカー部の方向に第３長さを有する領域において、ＦＩＢにより前記第１部分と前記第２部分とを切り離して、前記バネ部のバネ定数を調整する工程、
を含む、加速度センサの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の加速度センサの製造方法において、
前記（ｂ）工程で、前記可動部が形成される第３領域に、１または２以上の第１孔を形成し、
前記（ｃ）工程で、前記第１孔の内部に前記第２絶縁層を埋め込み、
前記（ｄ）工程で、前記可動部の前記半導体層に、前記半導体層の上面から下面まで貫通する複数の第２孔を形成し、
前記（ｅ）工程と前記（ｆ）工程との間に、
（ｈ）前記第１孔の内部に埋め込まれた前記第２絶縁層を、ＦＩＢにより前記可動部の前記半導体層から切り離す工程、
をさらに含む、加速度センサの製造方法。
【請求項１４】
請求項１２記載の加速度センサの製造方法において、
前記支持基板および前記半導体層は単結晶シリコンからなり、前記第１絶縁層は酸化シリコンからなり、前記第２絶縁層は窒化シリコンからなる、加速度センサの製造方法。
【請求項１５】
請求項１２記載の加速度センサの製造方法において、
前記可動部の前記半導体層が前記可動電極であり、前記可動部の前記半導体層と対向する前記支持基板が前記固定電極である、加速度センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２０１２−００２５３６号公報（特許文献１）がある。この公報には、検出軸方向に沿う梁幅が錘部から離れるに従って長くなるように、センサ部を形作るマスクを形成し、このマスクから露出する梁部とアンカー部の半導体層および絶縁層を除去することにより、マスク形状を変更しなくとも、梁のバネ定数を調整することが可能な力学量センサの製造方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−００２５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加速度センサの共振周波数は、主にバネ部のバネ定数を変えることで調整される。例えば前記特許文献１では、等方性エッチングによって、バネ部（梁部）およびアンカー部を構成する半導体層直下の絶縁層を除去することにより、梁幅および梁長さを決定し、バネ部のバネ定数を変えている。しかし、この方法では、絶縁層のエッチング量の制御が難しく、梁幅および梁長さにばらつきが生じて、所望する共振周波数が得られにくいことが考えられた。
【０００５】
そこで、本発明は、バネ部のバネ定数が制御可能な加速度センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明による加速度センサのセンサ部は、半導体層からなり、支持基板に対して浮いた可動部と、第１絶縁層と半導体層との積層部およびその積層部の外周に設けられた第２絶縁層からなり、支持基板に対して固定されたアンカー部と、一端が可動部に連結し、他端がアンカー部に連結するバネ部と、を有する。バネ部は、半導体層からなり、一端がアンカー部に連結し、他端が可動部に連結し、支持基板に対して浮いた第１部分と、第２絶縁層からなり、一端がアンカー部に連結し、他端が可動部に連結しない、支持基板に対して固定された第２部分と、を有している。第２部分は、平面視においてバネ部の幅方向の中央に位置し、第１部分は、第２部分のバネ部の幅方向の両外側および第２部分の他端から可動部側に設けられている。そして、バネ部のバネ定数を調整するために、第２部分の他端からアンカー部方向に第１長さを有する領域において、第１部分が第２部分から分離している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、バネ部のバネ定数が制御可能な加速度センサを提供することができる。
【０００８】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１による加速度センサを示す平面図である。
【図２】（ａ）は、図１のＡ−Ａ´線に沿った断面図、（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。
【図３】（ａ）は、実施例１によるセンサ部を構成する第１バネ部を拡大して示す平面図、（ｂ）は、同図（ａ）のＣ−Ｃ´線に沿った断面図、（ｃ）は、同図（ａ）のＤ−Ｄ´線に沿った断面図、（ｄ）は、同図（ａ）のＥ−Ｅ´線に沿った断面図である。
【図４】（ａ）は、実施例１によるセンサ部を構成する第１バネ部を拡大して示す平面図、（ｂ）は、同図（ａ）のＣ−Ｃ´線に沿った断面図、（ｃ）は、同図（ａ）のＤ−Ｄ´線に沿った断面図、（ｄ）は、同図（ａ）のＥ−Ｅ´線に沿った断面図である。
【図５】（ａ）は、半導体層のＦＩＢによる切断位置の第１例を示す平面図、（ｂ）は、半導体層のＦＩＢによる切断位置の第２例を示す平面図、（ｃ）は、半導体層のＦＩＢによる切断位置の第３例を示す平面図である。
【図６】実施例１によるセンサ部を構成する第１バネ部の製造方法を説明する平面図および断面図であり、（ａ）は、実施例１によるセンサ部を構成する第１バネ部を拡大して示す平面図、（ｂ）は、同図（ａ）のＣ−Ｃ´線に沿った断面図、（ｃ）は、同図（ａ）のＤ−Ｄ´線に沿った断面図、（ｄ）は、同図（ａ）のＥ−Ｅ´線に沿った断面図である。
【図７】図６に続く、センサ部を構成する第１バネ部の製造方法を説明する平面図および断面図である。
【図８】図７に続く、センサ部を構成する第１バネ部の製造方法を説明する平面図および断面図である。
【図９】図８に続く、センサ部を構成する第１バネ部の製造方法を説明する平面図および断面図である。
【図１０】図９に続く、センサ部を構成する第１バネ部の製造方法を説明する平面図および断面図である。
【図１１】実施例２による加速度センサを示す平面図である。
【図１２】（ａ）は、図１１のＦ−Ｆ´線に沿った断面図、（ｂ）は、図１１のＧ−Ｇ´線に沿った断面図である。
【図１３】（ａ）は、実施例２によるセンサ部を構成する第１バネ部を拡大して示す平面図、（ｂ）は、同図（ａ）のＨ−Ｈ´線に沿った断面図、（ｃ）は、同図（ａ）のＩ−Ｉ´線に沿った断面図、（ｄ）は、同図（ａ）のＪ−Ｊ´線に沿った断面図である。
【図１４】（ａ）は、実施例２によるセンサ部を構成する第１バネ部を拡大して示す平面図、（ｂ）は、同図（ａ）のＨ−Ｈ´線に沿った断面図、（ｃ）は、同図（ａ）のＩ−Ｉ´線に沿った断面図、（ｄ）は、同図（ａ）のＪ−Ｊ´線に沿った断面図である。
【図１５】実施例２によるセンサ部を構成する第１バネ部の製造方法を説明する平面図および断面図であり、（ａ）は、実施例２によるセンサ部を構成する第１バネ部を拡大して示す平面図、（ｂ）は、同図（ａ）のＨ−Ｈ´線に沿った断面図、（ｃ）は、同図（ａ）のＩ−Ｉ´線に沿った断面図、（ｄ）は、同図（ａ）のＪ−Ｊ´線に沿った断面図である。
【図１６】図１５に続く、センサ部を構成する第１バネ部の製造方法を説明する平面図および断面図である。
【図１７】図１６に続く、センサ部を構成する第１バネ部の製造方法を説明する平面図および断面図である。
【図１８】（ａ）は、実施例３による加速度センサを示す平面図、（ｂ）は、同図（ａ）のＫ−Ｋ´線に沿った断面図である。
【図１９】（ａ）は、実施例３による加速度センサを示す平面図、（ｂ）は、同図（ａ）のＫ−Ｋ´線に沿った断面図である。
【図２０】（ａ）は、実施例３によるセンサ部の製造方法を説明する平面図、（ｂ）は、同図（ａ）のＬ−Ｌ´線に沿った断面図である。
【図２１】図２０に続く、センサ部の製造方法を説明する平面図および断面図である。
【図２２】図２１に続く、センサ部の製造方法を説明する平面図および断面図である。
【図２３】図２２に続く、センサ部の製造方法を説明する平面図および断面図である。
【図２４】図２３に続く、センサ部の製造方法を説明する平面図および断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一または関連する符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、複数の類似の部材（部位）が存在する場合には、総称の符号に記号を追加し個別または特定の部位を示す場合がある。また、以下の実施の形態では、特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００１１】
また、実施の形態で用いる図面においては、断面図であっても図面を見易くするためにハッチングを省略する場合もある。また、平面図であっても図面を見易くするためにハッチングを付す場合もある。
【００１２】
また、断面図および平面図において、各部位の大きさは実デバイスと対応するものではなく、図面を分かりやすくするため、特定の部位を相対的に大きく表示する場合がある。また、断面図と平面図が対応する場合においても、図面を分かりやすくするため、特定の部位を相対的に大きく表示する場合がある。
【００１３】
また、以下の実施の形態では、加速度センサのセンサ部を構成するバネ部において、説明上の方向として、長さ方向および幅方向を用いる。平面視においてアンカー部と可動部とを結ぶ方向を長さ方向と言い、平面視において長さ方向と直交する方向を幅方向と言う。
【実施例１】
【００１４】
加速度センサは、重力、振動、動きおよび衝撃などの検出に用いられる。加速度センサには、様々な検出方法があるが、ここでは、静電容量検出方法を採用する。静電容量検出方法では、梁構造で支えられた微小な可動部（錘、マス（Mass）部、可動電極部などとも言う。）でのわずかな位置変化を静電容量の変化として検出することによって、加速度を測定することができる。
【００１５】
（実施例１による加速度センサの構造）
本実施例１による加速度センサについて、図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施例１による加速度センサを示す平面図である。図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。
【００１６】
図１並びに図２（ａ）および（ｂ）に示すように、加速度センサは、半導体基板ＳＵＢに形成されたセンサ部ＳＰ１を有する。半導体基板ＳＵＢは、支持基板１上に、第１絶縁層２および半導体層３が順次積層されてなるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板である。支持基板１は、例えば単結晶シリコンからなり、第１絶縁層２は、例えば酸化シリコンからなり、半導体層３は、例えば単結晶シリコンからなる。
【００１７】
センサ部ＳＰ１は、支持基板１に対して固定されたアンカー部（固定部）ＡＰと、支持基板１に対して浮いた第１部分Ｂ１および支持基板１に対して固定された第２部分Ｂ２を備えるバネ部（支持梁）ＢＰと、支持基板１に対して浮いた可動部ＭＰと、を有する。可動部ＭＰは、平面視において四角形状をなし、四角形状の４つの角部のそれぞれにバネ部ＢＰが連結されている。さらに、４つのバネ部ＢＰのそれぞれの可動部ＭＰとは反対側の端部にアンカー部ＡＰが連結されている。すなわち、センサ部ＳＰ１は、１つの可動部ＭＰと、４つのバネ部ＢＰと、４つのアンカー部ＡＰと、によって構成される。
【００１８】
アンカー部ＡＰは、支持基板１上に第１絶縁層２と半導体層３とが積層されてなり、アンカー部ＡＰには、外部端子と接続するための半導体層３からなる上部パッドＵＰが形成されている。上部パッドＵＰは、例えば平面視において四角形状をなす。また、センサ部ＳＰ１と離れた位置に、第１絶縁層２および半導体層３が除去されて露出した支持基板１からなる下部パッドＤＰが形成されている。上部パッドＵＰおよび下部パッドＤＰは、可動電極である可動部ＭＰと、固定電極である支持基板１とによって構成されるコンデンサの静電容量変化を外部に出力するための機能を果たす。
【００１９】
バネ部ＢＰは、可動部ＭＰを可動状態に支えており、その一端がアンカー部ＡＰと連結し、その他端が可動部ＭＰと連結している。可動部ＭＰの４つの角部のそれぞれに連結されたバネ部ＢＰは、平面視において可動部ＭＰの一辺に沿って延在するアンカー部ＡＰ側の第１バネ部ＢＰ１と、第１バネ部ＢＰ１の延在方向と平面視において直交し、第１バネ部ＢＰ１と可動部ＭＰとを連結する可動部ＭＰ側の第２バネ部ＢＰ２と、から構成される。
【００２０】
また、バネ部ＢＰは、第１絶縁層２が除去されて半導体層３からなり、支持基板１に対して浮いた第１部分Ｂ１と、第２絶縁層４からなり、支持基板１に対して固定された第２部分Ｂ２と、から構成される。第１部分Ｂ１の一端はアンカー部ＡＰと連結し、他端は可動部ＭＰと連結している。一方、第２部分Ｂ２の一端はアンカー部ＡＰと連結しているが、他端は可動部ＭＰと連結していない。第２部分Ｂ２は、平面視において第１バネ部ＢＰ１の幅方向の中央に位置し、第１部分Ｂ１は、第２部分Ｂ２の第１バネ部ＢＰ１の幅方向の両外側および第２部分Ｂ２の他端から可動部ＭＰ側に設けられている。
【００２１】
第２絶縁層４の材料と第１絶縁層２の材料とは互いに異なっており、第２絶縁層４は、第１絶縁層２を除去する際の等方性エッチングにおいて除去されない材料、例えば窒化シリコンからなる。第１バネ部ＢＰ１の長さＬ１は、例えば２０μｍ程度、第１バネ部ＢＰ１の幅Ｗ１は、例えば６μｍ程度、第２部分Ｂ２の幅Ｗ２は、例えば０．５μｍ程度を例示することができる。
【００２２】
第２絶縁層４は、アンカー部ＡＰにも形成されている。アンカー部ＡＰに形成された第２絶縁層４は、平面視において、アンカー部ＡＰの外周の内側に、その外周に沿うように形成されている。言い換えれば、アンカー部ＡＰの中央部分に第１絶縁層２と半導体層３との積層部が形成され、その積層部の外周を囲むように第２絶縁層４が形成されている。また、アンカー部ＡＰに形成された第２絶縁層４は、支持基板１に対して固定されている。バネ部ＢＰの第２部分Ｂ２の第２絶縁層４は、アンカー部ＡＰの第１絶縁層２および第４絶縁層４と繋がっている。従って、バネ部ＢＰの第２部分Ｂ２は、アンカー部ＡＰの一部分であるとも言える。
【００２３】
可動部ＭＰは、第１絶縁層２が除去されて半導体層３からなり、半導体層３と支持基板１との間は、空洞になっている。可動部ＭＰは、バネ部ＢＰに懸架され、加速度が印加された際にその加速度に追従して変異する。
【００２４】
（加速度センサの課題）
ところで、例えばある物体の振動数を測定する場合、その振動周波数の検出に最適な感度および共振周波数を有する加速度センサが必要となる。加速度センサの共振周波数は、主にバネ部のバネ定数を変えることで調整される。バネ部を構成する半導体層の厚さ、幅および長さが主要なパラメータであり、一般に、大まかな調整は、バネ部を構成する半導体層の長さを調整することによって実施され、微調整は、バネ部を構成する半導体層の厚さと幅を調整することによって実施される。
【００２５】
バネ部の形状は、例えばバネ部を製造する際のマスクの形状を変更することによって調整することができる。しかし、マスクの形状を変更すると、最初から加速度センサを製造する必要があり、加速度センサのＴＡＴ（Turn Around Time）が長くなるという問題がある。
【００２６】
そこで、前記特許文献１では、マスクの形状を変更しなくても、バネ部（梁部）のバネ定数を調整することが可能な力学量センサの製造方法が提供されている。しかし、前記特許文献１の力学量センサの製造方法では、等方性エッチングによって、バネ部およびアンカー部を構成する半導体層直下の絶縁層を除去することにより、梁幅および梁長さを決定し、バネ部のバネ定数を変えている。このため、梁幅および梁長さにばらつきが生じる虞がある。また、等方性エッチングによって梁幅および梁長さを調整する場合、必ず幅の広いバネ部を形成する必要があり、力学量センサの平面形状が大きくなる。また、等方性エッチングによって半導体層直下の絶縁層を除去するため、絶縁層のエッチング状況を観察することができず、絶縁層のサイドエッチング量をエッチング時間から推測することになる。
【００２７】
（実施例１による加速度センサの特徴および効果）
本実施例１による加速度センサでは、バネ部ＢＰの一部分（第２部分Ｂ２）に、支持基板１に固定された第２絶縁層４を形成し、バネ部ＢＰの一部分（第２部分Ｂ２）をアンカーとして用いる。そして、必要に応じて集束イオンビーム（Focused Ion Beam：ＦＩＢ）を用いてバネ部ＢＰを加工し、バネ部ＢＰの可動部分の長さを調整することにより、バネ部ＢＰの実効的な長さを決定する。
【００２８】
本実施例１によるセンサ部を構成するバネ部の構造およびバネ部の長さの調整方法について、図３〜図５を用いて説明する。図３（ａ）は、本実施例１によるセンサ部を構成する第１バネ部を拡大して示す平面図である。図３（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ、図３（ａ）のＣ−Ｃ´線に沿った断面図、Ｄ−Ｄ´線に沿った断面図およびＥ−Ｅ´線に沿った断面図である。図４（ａ）は、本実施例１によるセンサ部を構成する第１バネ部を拡大して示す平面図である。図４（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ、図４（ａ）のＣ−Ｃ´線に沿った断面図、Ｄ−Ｄ´線に沿った断面図およびＥ−Ｅ´線に沿った断面図である。図５（ａ）は、半導体層のＦＩＢによる切断位置の第１例を示す平面図である。図５（ｂ）は、半導体層のＦＩＢによる切断位置の第２例を示す平面図である。図５（ｃ）は、半導体層のＦＩＢによる切断位置の第３例を示す平面図である。
【００２９】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように、第１バネ部ＢＰ１は、第１部分Ｂ１と、第２部分Ｂ２と、から構成される。第１部分Ｂ１は、第１絶縁層２が除去されて半導体層３からなり、半導体層３と支持基板１との間が、空洞になっている。第１部分Ｂ１は、アンカー部ＡＰと可動部ＭＰとの間の長さ方向に延在し、第１部分Ｂ１の一端はアンカー部ＡＰと連結し、第１部分Ｂ１の他端は可動部ＭＰと連結している。すなわち、アンカー部ＡＰの半導体層３、バネ部ＢＰの半導体層２および可動部ＭＰの半導体層３は一体に形成されている。
【００３０】
第２部分Ｂ２は、平面視において第１バネ部分ＢＰ１の幅方向の中央に位置し、アンカー部ＡＰと可動部ＭＰとの間の長さ方向に延在する。しかし、第２部分Ｂ２の一端はアンカー部ＡＰと連結するが、第２部分Ｂ２の他端は可動部ＭＰと連結していない。
【００３１】
第２部分Ｂ２は、第２絶縁層４からなり、支持基板１に固定されており、その一端はアンカー部ＡＰに形成された第１絶縁層２および第２絶縁層４と繋がっている。また、第１部分Ｂ１の半導体層３と第２部分Ｂ２の第２絶縁層４とは接触している。従って、平面視において第２部分Ｂ２の幅方向の両外側および第２部分Ｂ２の他端（アンカー部ＡＰと連結した一端と反対側の他端）の長さ方向の外側には第１部分Ｂ１の半導体層３が形成され、その半導体層３と支持基板１との間は空洞になっている。第２部分Ｂ２の長さＬＦ１は、第１バネ部ＢＰ１の長さＬ１よりも短い。
【００３２】
第２部分Ｂ２は、支持基板１に固定され、第２部分Ｂ２と第１部分Ｂ１の半導体層３とは接触していることから、可動部ＭＰ（図１参照）が振動しても、第２部分Ｂ２および第２部分Ｂ２の幅方向の両外側に設けられた第１部分Ｂ１の半導体層３は可動せず、第１バネ部ＢＰ１としては機能しない。すなわち、第２部分Ｂ２のアンカー部ＡＰと連結した一端と反対側の他端が、実効的なアンカー位置となり、第２部分Ｂ２のアンカー部ＡＰと連結した一端と反対側の他端から可動部ＭＰ側の第１部分Ｂ１の長さが、第１バネ部ＢＰ１の実効的な長さＬＲ１となる。この実効的な長さＬＲ１、第１バネ部ＢＰ１の幅Ｗ１および半導体層３の厚さＴ１などによって、バネ部ＢＰのバネ定数が決まる。
【００３３】
そして、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように、バネ部ＢＰのバネ定数を調整するときは、第２部分Ｂ２のアンカー部ＡＰと反対側の端部の周囲をＦＩＢにより加工して、第２部分Ｂ２のアンカー部ＡＰと反対側の端部から第１部分Ｂ１の半導体層３を切り離す。すなわち、第２部分Ｂ２の他端からアンカー部ＡＰ方向にバネ定数の調整に必要とされる長さを有する領域において、第２部分Ｂ２のアンカー部ＡＰと連結した一端と反対側の他端の側面（幅方向に沿った側面）および第２部分Ｂ２の両側面（長さ方向に沿った両側面）から第１部分Ｂ１の半導体層３が切り離される。
【００３４】
これにより、実効的なアンカー位置が変更されて、切り離された第２部分Ｂ２の他端から可動部ＭＰ側の第１部分Ｂ１の長さが、第１バネ部ＢＰ１の実効的な長さＬＲ２となる。この実効的な長さＬＲ２、第１バネ部ＢＰ１の幅Ｗ１および半導体層３の厚さＴ１などによって、バネ部ＢＰのバネ定数が決まる。第２部分Ｂ２から第１部分Ｂ１の半導体層３の一部を切り離す際は、第２部分Ｂ２を観察しながら、ＦＩＢ加工を行うことができるので、高い位置精度でのバネ定数の制御が可能である。
【００３５】
なお、第２部分Ｂ２から第１部分Ｂ１の半導体層３を切り離す際、種々の方法を用いることができる。例えば図５（ａ）に示すように、第２部分Ｂ２の側面に沿ってＦＩＢを走査して、半導体層３を切り離し、さらに、第２部分Ｂ２の途中をＦＩＢにより切断する。また、例えば図５（ｂ）に示すように、第２部分Ｂ２の側面から離間した位置の半導体層３にＦＩＢを走査して、半導体層３を切り離し、さらに、第２部分Ｂ２の途中をＦＩＢにより切断する。また、例えば図５（ｃ）に示すように、第２部分Ｂ２の側面から離間した位置の半導体層３にＦＩＢを走査して、半導体層３を切り離し、第２部分Ｂ２の途中は切断しない。
【００３６】
このように、加速度センサを完成した後であっても、バネ部ＢＰに設けられた第２部分Ｂ２の長さをＦＩＢ加工して、実効的なアンカー位置を調整することにより、バネ部ＢＰのバネ定数を調整することができるので、所望する共振周波数に制御することができる。
【００３７】
（実施例１による加速度センサの製造方法）
本実施例１による加速度センサの製造方法について、図６〜図１０を用いて工程順に説明する。図６〜図１０の各図において、（ａ）は、本実施例１によるセンサ部を構成する第１バネ部を拡大して示す平面図である。（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ、（ａ）のＣ−Ｃ´線に沿った断面図、Ｄ−Ｄ´線に沿った断面図およびＥ−Ｅ´線に沿った断面図である。
【００３８】
図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように、まず、半導体基板ＳＵＢを準備する。半導体基板ＳＵＢは、支持基板１上に、第１絶縁層２および半導体層３が順次積層されてなるＳＯＩ基板である。支持基板１は、例えば単結晶シリコンからなり、第１絶縁層２は、例えば酸化シリコンからなり、半導体層３は、例えば単結晶シリコンからなる。第１絶縁層２の厚さは、例えば０．５μｍ〜１μｍ程度であり、半導体層３の厚さは、例えば３．５μｍ〜４μｍ程度である。
【００３９】
次に、レジストパターンをマスクとして、第１絶縁層２および半導体層３をドライエッチング法により加工して、アンカー部ＡＰにアンカー用溝５ａを形成し、第１バネ部ＢＰ１にアンカー用溝５ｂを形成する。アンカー用溝５ａ，５ｂの幅は、例えば０．５μｍ程度である。アンカー部ＡＰには、平面視において枠形状（平面視において四角形の外形と四角形の内形とで囲まれた枠構造の形状）のアンカー用溝５ａを形成する。アンカー用溝５ａに囲まれたアンカー部ＡＰの半導体層３が、外部の出力端子である上部パッドＵＰとなる。第１バネ部ＢＰ１には、アンカー部ＡＰに形成されたアンカー用溝５ａと一端が連結する、平面視において直線状のアンカー用溝５ｂを形成する。第１バネ部ＢＰ１に形成されたアンカー用溝５ｂの他端は第１バネ部ＢＰ１の端部までは形成されない。その後、レジストパターンを除去し、洗浄を行う。
【００４０】
次に、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように、アンカー用溝５ａ，５ｂの内部を含む半導体層３上に第２絶縁層４を、例えばＬＰＣＶＤ（Low Pressure Chemical Vapor Deposition）法により堆積する。第２絶縁層４は、例えば窒化シリコンからなり、その厚さは、例えば０．５μｍ程度である。続いて、全面ドライエッチング法により第２絶縁層４をエッチバックして、アンカー用溝５ａ，５ｂの内部のみに第２絶縁層４を埋め込む。全面ドライエッチング法に代えて、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法により、第２絶縁層４を研磨して、アンカー用溝５ａ，５ｂの内部のみに第２絶縁層４を埋め込んでもよい。その後、洗浄を行う。
【００４１】
次に、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように、レジストパターンをマスクとして、半導体層３をドライエッチング法により加工して、センサ部ＳＰ１の外形部分に溝６を形成する。これにより、アンカー部ＡＰ、バネ部ＢＰおよび可動部ＭＰの外形が形成される（図１および図２参照。）。その後、レジストパターンを除去し、洗浄を行う。
【００４２】
次に、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように、気相エッチング法により、例えば酸化シリコンからなる第１絶縁層２を除去して、可動部ＭＰおよびバネ部ＢＰの所定の領域に支持基板１と半導体層３との間に空洞（ギャップ）を形成する（図１および図２参照。）。このとき、例えば窒化シリコンからなる第２絶縁層４は除去されずに残る。また、アンカー部ＡＰの第２絶縁層４で囲まれた第１絶縁層２も除去されずに残る。
【００４３】
従って、アンカー部ＡＰでは、アンカー用溝５ａに埋め込まれた第２絶縁層４およびこの第２絶縁層４に囲まれた第１絶縁層２によって、半導体層３が支持基板１に対して固定される。
【００４４】
また、第１バネ部ＢＰ１では、アンカー用溝５ｂに埋め込まれた第２絶縁層４によって、第１バネ部ＢＰ１の一部がアンカーとして機能する第２部分Ｂ２となり、アンカー部ＡＰから可動部ＭＰに向かって第２部分Ｂ２の長さの半導体層３が支持基板１に対して固定される。以上により、前記図３に示した加速度センサが略完成する。
【００４５】
次に、加速度センサを動作させて、所望する共振周波数が得られるか否かを検査する。所望する共振周波数が得られない場合は、図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように、アンカーとして機能する第２部分Ｂ２のうち、アンカー部ＡＰと反対側の端部の周囲をＦＩＢにより加工して、第２部分Ｂ２から半導体層３の一部を切り離す。ＦＩＢのイオン電流は、例えば３０ｎＡ〜５０ｎＡであり、スポット径は、例えばφ１００ｎｍ〜φ２００ｎｍ程度である。
【００４６】
第２部分Ｂ２から半導体層３の一部を切り離す際は、第２部分Ｂ２を観察しながら、ＦＩＢ加工を行うことができるので、高い位置精度でのバネ定数の制御が可能である。これにより、第２部分Ｂ２の長さが短くなり、実効的なアンカー位置がアンカー部ＡＰ側に変更される。以上により、前記図４に示した加速度センサが略完成する。
【００４７】
このように、本実施例１によれば、加速度センサを完成した後であっても、第１バネ部ＢＰ１に設けられた第２部分Ｂ２の長さをＦＩＢ加工して、実効的なアンカー位置を調整することができる。これにより、バネ部ＢＰのバネ定数を調整することが可能となり、所望する共振周波数に制御することができる。また、バネ部ＢＰの幅を広くする必要がないので、加速度センサの平面形状に制限を設ける必要がない。また、観察しながらＦＩＢ加工によるアンカー位置の変更が行えることから、高い位置精度でのバネ定数の制御が可能である。
【実施例２】
【００４８】
前述の実施例１による加速度センサと本実施例２による加速度センサとの相違点は、センサ部ＳＰを構成するバネ部ＢＰおよびアンカー部ＡＰの構造であるので、相違点を中心に説明する。
【００４９】
（実施例２による加速度センサの構造）
本実施例２による加速度センサについて、図１１および図１２を用いて説明する。図１１は、本実施例２による加速度センサを示す平面図である。図１２（ａ）は、図１１のＦ−Ｆ´線に沿った断面図である。図１２（ｂ）は、図１１のＧ−Ｇ´線に沿った断面図である。
【００５０】
図１１並びに図１２（ａ）および（ｂ）に示すように、加速度センサは、半導体基板ＳＵＢに形成されたセンサ部ＳＰ２を有し、センサ部ＳＰ２は、支持基板１に対して固定されたアンカー部ＡＰと、支持基板１に対して浮いた第１部分Ｂ１および支持基板１に対して固定された第３部分Ｂ３を備えるバネ部ＢＰと、支持基板１に対して浮いた可動部ＭＰと、を有する。
【００５１】
アンカー部ＡＰは、支持基板１上に第１絶縁層２と半導体層３とが積層されてなり、アンカー部ＡＰには、外部端子と接続するための半導体層３からなる上部パッドＵＰが形成されている。上部パッドＵＰは、例えば平面視において四角形状をなす。また、センサ部ＳＰ２と離れた位置に、第１絶縁層２および半導体層３が除去されて露出した支持基板１からなる下部パッドＤＰが形成されている。上部パッドＵＰおよび下部パッドＤＰは、可動電極である可動部ＭＰと、固定電極である支持基板１とによって構成されるコンデンサの静電容量変化を外部に出力するための機能を果たす。
【００５２】
バネ部ＢＰは、可動部ＭＰを可動状態に支えており、その一端がアンカー部ＡＰと連結し、その他端が可動部ＭＰと連結している。可動部ＭＰの４つの角部のそれぞれに連結されたバネ部ＢＰは、平面視において可動部ＭＰの一辺に沿って延在するアンカー部ＡＰ側の第１バネ部ＢＰ１と、第１バネ部ＢＰ１の延在方向と平面視において直交し、第１バネ部ＢＰ１と可動部ＭＰとを連結する可動部ＭＰ側の第２バネ部ＢＰ２と、から構成される。
【００５３】
また、バネ部ＢＰは、第１絶縁層２が除去されて半導体層３からなり、支持基板１に対して浮いた第１部分Ｂ１と、第１絶縁層２と半導体層３とが積層されてなり、支持基板１に対して固定された第３部分Ｂ３と、から構成される。第１部分Ｂ１の一端はアンカー部ＡＰと連結し、他端は可動部ＭＰと連結している。一方、第３部分Ｂ３の一端はアンカー部ＡＰと連結しているが、他端は可動部ＭＰと連結していない。第３部分Ｂ３は、平面視において第１バネ部ＢＰ１の幅方向の中央に位置し、第１部分Ｂ１は、第３部分Ｂ３の第１バネ部ＢＰ１の幅方向の両外側および第３部分Ｂ３の他端から可動部ＭＰ側に設けられている。
【００５４】
さらに、第１バネ部ＢＰ１の幅方向に第１部分Ｂ１および第３部分Ｂ３が形成された第１領域Ａ１の幅Ｗ３は、第１バネ部ＢＰ１の幅方向に第１部分Ｂ１のみが形成された第２領域Ａ２の幅Ｗ４よりも大きい。
【００５５】
第１バネ部ＢＰ１の長さＬ１は、例えば２０μｍ程度、第１バネ部ＢＰ１の第１領域Ａ１の幅Ｗ３は、例えば６μｍ程度を例示することができる。
【００５６】
バネ部ＢＰの第３部分Ｂ３の第１絶縁層２は、アンカー部ＡＰの第１絶縁層２と繋がっている。従って、第３部分Ｂ３は、アンカー部ＡＰの一部分であるとも言える。
【００５７】
可動部ＭＰは、第１絶縁層２が除去されて半導体層３からなり、半導体層３と支持基板１との間は、空洞になっている。可動部ＭＰは、バネ部ＢＰに懸架され、加速度が印加された際にその加速度に追従して変異する。
【００５８】
（実施例２による加速度センサの特徴および効果）
本実施例２による加速度センサでは、バネ部ＢＰの一部分（第３部分Ｂ３）に、支持基板１に固定された第１絶縁層２および半導体層３を形成し、バネ部ＢＰの一部分（第３部分Ｂ３）をアンカーとして用いる。そして、必要に応じてＦＩＢを用いてバネ部ＢＰを加工し、バネ部ＢＰの可動部分の長さを調整することにより、バネ部ＢＰの実効的な長さを決定する。
【００５９】
本実施例２によるセンサ部を構成するバネ部の構造およびバネ部の長さの調整方法について、図１３および図１４を用いて説明する。図１３（ａ）は、本実施例２によるセンサ部を構成する第１バネ部を拡大して示す平面図である。図１３（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ、図１３（ａ）のＨ−Ｈ´線に沿った断面図、Ｉ−Ｉ´線に沿った断面図およびＪ−Ｊ´線に沿った断面図である。図１４（ａ）は、本実施例２によるセンサ部を構成する第１バネ部を拡大して示す平面図である。図１４（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ、図１４（ａ）のＨ−Ｈ´線に沿った断面図、Ｉ−Ｉ´線に沿った断面図およびＪ−Ｊ´線に沿った断面図である。
【００６０】
図１３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように、第１バネ部ＢＰ１は、第１部分Ｂ１と、第３部分Ｂ３と、から構成される。第１部分Ｂ１は、第１絶縁層２が除去されて半導体層３からなり、半導体層３と支持基板１との間が、空洞になっている。第１部分Ｂ１は、アンカー部ＡＰと可動部ＭＰとの間の長さ方向に延在し、第１部分Ｂ１の一端はアンカー部ＡＰと連結し、第１部分Ｂ１の他端は可動部ＭＰと連結している。すなわち、アンカー部ＡＰの半導体層３、バネ部ＢＰの半導体層２および可動部ＭＰの半導体層３は一体に形成されている。
【００６１】
第３部分Ｂ３は、平面視において第１バネ部分ＢＰ１の幅方向の中央に位置し、アンカー部ＡＰと可動部ＭＰとの間の長さ方向に延在する。しかし、第３部分Ｂ３の一端はアンカー部ＡＰと連結するが、第３部分Ｂ３の他端は可動部ＭＰと連結していない。
【００６２】
第３部分Ｂ３は、支持基板１上に第１絶縁層２および半導体層３が積層されてなり、支持基板１に固定されている。第３部分Ｂ３の第１絶縁層２の一端はアンカー部ＡＰに形成された第１絶縁層２と繋がっている。また、第１部分Ｂ１の半導体層３と第３部分Ｂ３の半導体層３とは一体に形成されている。従って、平面視において第３部分Ｂ３の幅方向の両外側および第３部分Ｂ３の他端（アンカー部ＡＰと連結した一端と反対側の他端）の長さ方向の外側には第１部分Ｂ１の半導体層３が形成され、その半導体層３と支持基板１との間は空洞になっている。第３部分Ｂ３の長さＬＦ３は、第１バネ部ＢＰ１の長さＬ１よりも短い。
【００６３】
さらに、第１バネ部ＢＰ１の幅方向に第１部分Ｂ１および第３部分Ｂ３が形成された第１領域Ａ１の幅Ｗ３は、第１バネ部ＢＰ１の幅方向に第１部分Ｂ１のみが形成された第２領域Ａ２の幅Ｗ４よりも大きい。
【００６４】
第３部分Ｂ３は、支持基板１に固定されていることから、可動部ＭＰ（図１参照）が振動しても、第３部分Ｂ３および第３部分Ｂ３の幅方向の両外側に設けられた第１部分Ｂ１の半導体層３は可動せず、第１バネ部ＢＰ１としては機能しない。すなわち、第３部分Ｂ３のアンカー部ＡＰと連結した一端と反対側の他端が、実効的なアンカー位置となり、第３部分Ｂ３のアンカー部ＡＰと連結した一端と反対側の他端から可動部ＭＰ側の第１部分Ｂ１の長さが、第１バネ分ＢＰ１の実効的な長さＬＲ３となる。この実効的な長さＬＲ３、第１バネ部ＢＰ１の幅Ｗ４および半導体層３の厚さＴ１などによって、バネ部ＢＰのバネ定数が決まる。
【００６５】
そして、図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように、バネ部ＢＰのバネ定数を調整するときは、第３部分Ｂ３のアンカー部ＡＰと反対側の端部の周囲をＦＩＢにより加工して、第３部分Ｂ３のアンカー部ＡＰと反対側の端部から第１部分Ｂ１の半導体層３を切り離す。すなわち、第３部分Ｂ３の他端からアンカー部ＡＰ方向にバネ定数の調整に必要とされる長さを有する領域において、第３部分Ｂ３のアンカー部ＡＰと連結した一端と反対側の他端の側面（幅方向に沿った側面）および第３部分Ｂ３の両側面（長さ方向に沿った側面）から第１部分Ｂ１の半導体層３が切り離される。
【００６６】
これにより、実効的なアンカー位置が変更されて、切り離された第３部分Ｂ３の他端から可動部ＭＰ側の第１部分Ｂ１の長さが、第１バネ部ＢＰ１の実効的な長さＬＲ４となる。この実効的な長さＬＲ４、第１バネ部ＢＰ１の幅Ｗ３，Ｗ４および半導体層３の厚さＴ１などによって、バネ部ＢＰのバネ定数が決まる。第３部分Ｂ３から第１部分Ｂ１の半導体層３の一部を切り離す際は、第３部分Ｂ３を観察しながら、ＦＩＢ加工を行うことができるので、高い位置精度でのバネ定数の制御が可能である。
【００６７】
なお、第３部分Ｂ３から第１部分Ｂ１の半導体層３を切り離す際、図１４（ａ）に示すように、第３部分Ｂ３の側面に沿ってＦＩＢを走査して、半導体層３を切り離し、さらに、第３部分Ｂ３の途中をＦＩＢにより切断したが、ＦＩＢの加工形状はこれに限定されるものではない。
【００６８】
このように、加速度センサを完成した後であっても、バネ部ＢＰに設けられた第３部分Ｂ３の長さをＦＩＢ加工して、実効的なアンカー位置を調整することにより、バネ部ＢＰのバネ定数を調整することができるので、所望する共振周波数に制御することができる。
【００６９】
（実施例２による加速度センサの製造方法）
本実施例２による加速度センサの製造方法について、図１５〜図１７を用いて工程順に説明する。図１５〜図１７の各図において、（ａ）は、本実施例２によるセンサ部を構成する第１バネ部を拡大して示す平面図である。（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）はそれぞれ、（ａ）のＨ−Ｈ´線に沿った断面図、Ｉ−Ｉ´線に沿った断面図およびＪ−Ｊ´線に沿った断面図である。
【００７０】
図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように、まず、半導体基板ＳＵＢを準備する。半導体基板ＳＵＢは、支持基板１上に、第１絶縁層２および半導体層３が順次積層されてなるＳＯＩ基板である。支持基板１は、例えば単結晶シリコンからなり、第１絶縁層２は、例えば酸化シリコンからなり、半導体層３は、例えば単結晶シリコンからなる。第１絶縁層２の厚さは、例えば０．５μｍ〜１μｍ程度であり、半導体層３の厚さは、例えば３．５μｍ〜４μｍ程度である。
【００７１】
次に、レジストパターンをマスクとして、半導体層３をドライエッチング法により加工して、センサ部ＳＰ２の外形部分に溝６を形成する。これにより、アンカー部ＡＰ、バネ部ＢＰおよび可動部ＭＰの外形が形成され（図１１および図１２参照。）、アンカー部ＡＰの半導体層３が外部への出力端子である上部パッドＵＰとなる。ここで、第１バネ部ＢＰ１では、アンカー部側に幅Ｗ３を有する第１領域Ａ１が形成され、可動部側に幅Ｗ３よりも小さい幅Ｗ４を有する第２領域Ａ２が形成される。その後、レジストパターンを除去し、洗浄を行う。
【００７２】
次に、図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように、気相エッチング法により、例えば酸化シリコンからなる第１絶縁層２を除去して、可動部ＭＰおよびバネ部ＢＰの所定の領域に支持基板１と半導体層３との間に空洞（ギャップ）を形成する（図１１および図１２参照。）。
【００７３】
このとき、アンカー部ＡＰにおいて、第１絶縁層２の一部は除去されずに残る。従って、アンカー部ＡＰでは、第１絶縁層２によって、半導体層３が支持基板１に対して固定される。
【００７４】
また、第１バネ部ＢＰ１において、第２領域Ａ２の第１絶縁層２は全て除去されるが、第１領域Ａ１の第１絶縁層２の一部は除去されずに残る。従って、第１バネ部ＢＰ１では、第１絶縁層２によって、第１バネ部ＢＰ１の一部がアンカーとして機能する第３部分Ｂ３となり、アンカー部ＡＰから可動部ＭＰに向かって第３部分Ｂ３の長さの半導体層３が支持基板１に対して固定される。以上により、前記図１３に示した加速度センサが略完成する。
【００７５】
次に、加速度センサを動作させて、所望する共振周波数が得られるか否かを検査する。所望する共振周波数が得られない場合は、図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように、アンカーとして機能する第３部分Ｂ３のうち、アンカー部ＡＰと反対側の端部の周囲をＦＩＢにより加工して、第３部分Ｂ３から半導体層３の一部を切り離す。ＦＩＢのイオン電流は、例えば３０ｎＡ〜５０ｎＡであり、スポット径は、例えばφ１００ｎｍ〜φ２００ｎｍ程度である。
【００７６】
第３部分Ｂ３から半導体層３の一部を切り離す際は、第３部分Ｂ３を観察しながら、ＦＩＢ加工を行うことができるので、高い位置精度でのバネ定数の制御が可能である。これにより、第３部分Ｂ３の長さが短くなり、実効的なアンカー位置がアンカー部ＡＰ側に変更される。以上により、前記図１４に示した加速度センサが略完成する。
【００７７】
このように、本実施例２によれば、加速度センサを完成した後であっても、第１バネ部ＢＰ１に設けられた第３部分Ｂ３の長さをＦＩＢ加工して、実効的なアンカー位置を調整することができる。これにより、バネ部ＢＰのバネ定数を調整することが可能となり、所望する共振周波数に制御することができる。また、バネ部ＢＰの幅を広くする必要がないので、加速度センサの平面形状に制限を設ける必要がない。また、観察しながらＦＩＢ加工によるアンカー位置の変更が行えることから、高い位置精度でのバネ定数の制御が可能である。
【実施例３】
【００７８】
前述の実施例１および前述の実施例２による加速度センサでは、例えば第１バネ部ＢＰ１の長さは２０μｍ、第１バネ部ＢＰ１の幅は６μｍであることから、加速度センサに加わる衝撃によって、バネ部ＢＰが折れることが懸念される。そこで、本実施例３では、前述の実施例１または前述の実施例２においてバネ部ＢＰを固定する際に可動部ＭＰも固定し、その後、可動部ＭＰの固定を解除することによって、バネ部ＢＰの折れを防止する。以下、前述の実施例１による加速度センサに、本実施例３による可動部ＭＰの構造を適用した加速度センサについて詳細に説明する。なお、前述の実施例１による加速度センサと本実施例３による加速度センサとの相違点は、可動部ＭＰの構造であるので、相違点を中心に説明する。
【００７９】
（実施例３による加速度センサの構造、特徴および効果）
本実施例３による加速度センサについて、図１８および図１９を用いて説明する。図１８（ａ）は、本実施例３による加速度センサを示す平面図である。図１８（ｂ）は、同図（ａ）のＫ−Ｋ´線に沿った断面図である。図１９（ａ）は、本実施例３による加速度センサを示す平面図である。図１９（ｂ）は、同図（ａ）のＫ−Ｋ´線に沿った断面図である。
【００８０】
図１８（ａ）および（ｂ）に示すように、加速度センサは、半導体基板ＳＵＢに形成されたセンサ部ＳＰ３を有し、センサ部ＳＰ３は、支持基板１に対して固定されたアンカー部ＡＰと、支持基板１に対して浮いた第１部分Ｂ１および支持基板１に対して固定された第２部分Ｂ２を備えるバネ部ＢＰと、支持基板１に対して浮いた可動部ＭＰと、を有する。
【００８１】
本実施例３による加速度センサを構成するアンカー部ＡＰおよびバネ部ＢＰはそれぞれ、前述の実施例１による加速度センサを構成するアンカー部ＡＰおよびバネ部ＢＰとほぼ同じである。
【００８２】
可動部ＭＰは、第１絶縁層２が除去されて半導体層３からなり、半導体層３と支持基板１との間は、空洞になっている。可動部ＭＰは、バネ部ＢＰに懸架され、加速度が印加された際にその加速度に追従して変異する。
【００８３】
可動部ＭＰを構成する半導体層３には、半導体層３の上面から下面までを貫通する複数の孔７が縦横に格子状に並んで形成されている。複数の孔７のうち、中央部に位置する幾つかの孔７ａの内部には、第３絶縁層８が埋め込まれており、第３絶縁層８は、支持基板１に対して固定されている。第３絶縁層８の材料と第１絶縁層２の材料とは互いに異なっており、第３絶縁層８は、第１絶縁層２を除去する際の等方性エッチングにおいて除去されない材料、例えば窒化シリコンからなる。なお、バネ部ＢＰの一部分（第２部分Ｂ２）を構成する材料である第２絶縁層４と、可動部ＭＰを固定するために設けられる第３絶縁層８とは、同じ材料であることが望ましい。
【００８４】
第３絶縁層８は、支持基板１に固定され、さらに、その周囲の半導体層３に固定されていることから、加速度センサに衝撃が加わっても可動部ＭＰは動きにくいことから、バネ部ＢＰの破壊を回避することができる。加速度センサを使用するときには、図１９（ａ）および（ｂ）に示すように、平面視において可動部ＭＰの第３絶縁層８の周囲をＦＩＢにより加工して、可動部ＭＰの半導体層３から第３絶縁層８を切り離す。これにより、可動部ＭＰは支持基板１から開放されて可動する。
【００８５】
本実施例３による加速度センサでは、前述の実施例１による加速度センサと同様に、バネ部ＢＰの一部分（第２部分Ｂ２）に、支持基板１に固定された材料を形成し、バネ部ＢＰの一部分（第２部分Ｂ２）をアンカーとして用いる。そして、必要に応じてＦＩＢを用いてバネ部ＢＰを加工し、バネ部ＢＰの可動部分の長さを調整することにより、バネ部ＢＰの実効的な長さを決定する。
【００８６】
例えばバネ部ＢＰのバネ定数を調整するときは、図１９（ａ）および（ｂ）に示すように、第２部分Ｂ２のアンカー部ＡＰと反対側の端部の周囲をＦＩＢにより加工して、第２部分Ｂ２のアンカー部ＡＰと反対側の端部から第１部分Ｂ１の半導体層３を切り離す。これにより、実効的なアンカー位置が変更されて、バネ部ＢＰのバネ定数が決まる。
【００８７】
このように、加速度センサに衝撃が加わっても、第３絶縁層８によって可動部ＭＰの動きを制限することができるので、バネ部ＢＰの破壊を回避することができる。
【００８８】
（実施例３による加速度センサの製造方法）
本実施例３による加速度センサの製造方法について、図２０〜図２４を用いて工程順に説明する。図２０〜図２４の各図において、（ａ）は、本実施例３によるセンサ部の製造方法を説明する平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＬ−Ｌ´線に沿った断面図である。
【００８９】
図２０（ａ）および（ｂ）に示すように、まず、半導体基板ＳＵＢを準備する。半導体基板ＳＵＢは、支持基板１上に、第１絶縁層２および半導体層３が順次積層されてなるＳＯＩ基板である。支持基板１は、例えば単結晶シリコンからなり、第１絶縁層２は、例えば酸化シリコンからなり、半導体層３は、例えば単結晶シリコンからなる。第１絶縁層２の厚さは、例えば０．５μｍ〜１μｍ程度であり、半導体層３の厚さは、例えば３．５μｍ〜４μｍ程度である。
【００９０】
次に、レジストパターンをマスクとして、第１絶縁層２および半導体層３をドライエッチング法により加工して、アンカー部ＡＰにアンカー用溝５ａを形成し、第１バネ部ＢＰ１にアンカー用溝５ｂを形成し、可動部ＭＰにアンカー用孔９を形成する。図２０（ａ）には、２つのアンカー用孔９を形成しているが、アンカー用孔９の数はこれに限定されず、１つまたは３以上であってもよい。その後、レジストパターンを除去し、洗浄を行う。
【００９１】
次に、図２１（ａ）および（ｂ）に示すように、アンカー用溝５ａ，５ｂおよびアンカー用孔９の内部を含む半導体層３上に第３絶縁層８を、例えばＬＰＣＶＤ法により堆積する。第３絶縁層８は、例えば窒化シリコンからなり、その厚さは、例えば０．５μｍ程度である。続いて、全面ドライエッチング法により第３絶縁層８をエッチバックして、アンカー用溝５ａ，５ｂおよびアンカー用孔９の内部のみに第３絶縁層８を埋め込む。全面ドライエッチング法に代えて、ＣＭＰ法により、第３絶縁層８を研磨して、アンカー用溝５ａ，５ｂおよびアンカー用孔９の内部のみに第３絶縁層８を埋め込んでもよい。その後、洗浄を行う。
【００９２】
次に、図２２（ａ）および（ｂ）に示すように、レジストパターンをマスクとして、半導体層３をドライエッチング法により加工して、センサ部ＳＰ３の外形部分に溝６を形成し、可動部ＭＰに複数の孔１０を形成する。これにより、アンカー部ＡＰ、バネ部ＢＰおよび可動部ＭＰの外形が形成される。その後、レジストパターンを除去し、洗浄を行う。
【００９３】
次に、図２３（ａ）および（ｂ）に示すように、気相エッチング法により、例えば酸化シリコンからなる第１絶縁層２を除去して、可動部ＭＰおよびバネ部ＢＰの所定の領域に支持基板１と半導体層３との間に空洞（ギャップ）を形成する。このとき、例えば窒化シリコンからなる第３絶縁層８は除去されずに残る。また、アンカー部ＡＰの第３絶縁層８で囲まれた第１絶縁層２も除去されずに残る。
【００９４】
従って、アンカー部ＡＰでは、アンカー用溝５ａに埋め込まれた第３絶縁層８およびこの第３絶縁層８に囲まれた第１絶縁層２によって、半導体層３が支持基板１に対して固定される。
【００９５】
また、第１バネ部ＢＰ１では、アンカー用溝５ｂに埋め込まれた第３絶縁層８によって、第１バネ部ＢＰ１の一部がアンカーとして機能する第２部分Ｂ２となり、アンカー部ＡＰから可動部ＭＰに向かって第２部分Ｂ２の長さの半導体層３が支持基板１に対して固定される。また、可動部ＭＰでは、アンカー用孔９に埋め込まれた第３絶縁層８によって、半導体層３が支持基板１に対して固定される。以上により、前記図１８に示した加速度センサが略完成する。
【００９６】
その後、可動部ＭＰの第３絶縁層８の周囲をＦＩＢにより加工して、半導体層３から第３絶縁層８を切り離す。これにより、可動部ＭＰは支持基板１から開放されて可動する。
【００９７】
次に、加速度センサを動作させて、所望する共振周波数が得られるか否かを検査する。所望する共振周波数が得られない場合は、図２４（ａ）および（ｂ）に示すように、アンカーとして機能する第２部分Ｂ２のうち、アンカー部ＡＰと反対側の端部の周囲をＦＩＢにより加工して、第２部分Ｂ２から半導体層３の一部を切り離す。これにより、第２部分Ｂ２の長さが短くなり、実効的なアンカー位置がアンカー部ＡＰ側に変更される。以上により、前記図１９に示した加速度センサが略完成する。
【００９８】
このように、本実施例３によれば、前述の実施例１とほぼ同様の効果が得られる。さらに、これに加えて、加速度センサに衝撃が加わっても、可動部ＭＰの振動を抑制できるので、例えばバネ部ＢＰなどの破壊を防止することができる。
【００９９】
なお、本実施例３では、前述の実施例１による加速度センサに、本実施例３による可動部ＭＰの構造を適用した加速度センサについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば前述の実施例２による加速度センサに、本実施例３による可動部ＭＰの構造を適用することができる。
【０１００】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１０１】
１  支持基板
２  第１絶縁層
３  半導体層
４  第２絶縁層
５ａ，５ｂ  アンカー用溝
６  溝
７，７ａ  孔
８  第３絶縁層
９  アンカー用孔
１０  孔
Ａ１  第１領域
Ａ２  第２領域
ＡＰ  アンカー部（固定部）
Ｂ１  第１部分
Ｂ２  第２部分
Ｂ３  第３部分
ＢＰ  バネ部（支持梁）
ＢＰ１  第１バネ部
ＢＰ２  第２バネ部
ＤＰ  下部パッド
ＭＰ  可動部（錘、マス（Mass）部、可動電極部）
ＳＰ１，ＳＰ２，ＳＰ３  センサ部
ＳＵＢ  半導体基板
ＵＰ  上部パッド
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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