(57)【要約】  本発明は、加速度を測定することに使用される測定装置に関し、より正確には、容量性加速度センサーに関する。本発明の目的は、容量性加速度センサーの改善された製造方法を提供すること、かつ、容量性加速度センサーを提供することであって、該センサーは、微小な容量性加速度センサーの解決策での使用に適用可能であり、特に、該センサーは、いくつかの軸に対する加速度を測定する、微小な極めて薄い容量性加速度センサーの解決策での使用に適用可能である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハー要素から容量性加速度センサーを製造するための製造方法であって、
当該方法では、
可動電極を形成する慣性質量部（１９）、（２７）、（３４）が、中央のウエハー上に形成され、該質量部は、該質量部の長手方向に対称的に、かつ該質量部の厚さ方向に非対称的に、捩じりバネ（２２）、（３０）、（３９）によって支持されており、
測定電極（２０）、（２１）、（２８）、（２９）、（３７）、（３８）が、第二のウエハー上に形成され、それら電極は、捩じりバネ（２２）、（３０）、（３９）と該質量部（１９）、（２７）、（３４）に関して対称的に、該質量部（１９）、（２７）、（３４）の第一の表面と向き合って位置しており、
その特徴は、
非対称的に位置する軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）が、前記第一の表面の反対側にある第二の表面に、該加速度センサーの前記質量部（１９）、（２７）、（３４）内へと形成されることである、
前記製造方法。
【請求項２】
いくつか質量部（１９）、（２７）、（３４）が、軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）において、機械的加工法により取り除かれることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
いくつかの質量部（１９）、（２７）、（３４）が、軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）において、エッチング法により取り除かれることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
可動電極が、ＳＯＩウエハー（３３）を用いることによって作製されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
ＳＯＩウエハー（３３）が、２つの封止ウエハー（３５）、（３６）を用いて封止されることを特徴とする、請求項４に記載方法。
【請求項６】
測定電極（３７）、（３８）が、捩じりバネ（３９）と質量部（３４）に関して対称的に、該質量部（３４）の第一の表面と向き合って、第一の封止ウエハー（３６）上に配置されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
測定電極（３７）、（３８）を坦持する封止ウエハー（３６）が、シリコン−ガラス絶縁技術によって作製されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
接合した後に、第一の封止ウエハー（３６）が、極めて薄く研磨されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第二の封止ウエハー（３５）が、ガラスから作られることを特徴とする、請求項６、７または８に記載の方法。
【請求項１０】
第二の封止ウエハー（３５）が、極めて薄く研磨されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
容量性加速度センサーであって、
可動電極を形成する慣性質量部（１９）、（２７）、（３４）を有し、該質量部は、該質量部の長手方向には対称的に、かつ、該質量部の厚さ方向には非対称的に、捩じりバネ（２２）、（３０）、（３９）によって支持されており、
測定電極（２０）、（２１）、（２８）、（２９）、（３７）、（３８）を有し、該電極は、捩じりバネ（２２）、（３０）、（３９）と質量部（１９）、（２７）、（３４）とに対して対称的に、該質量部（１９）、（２７）、（３４）の第一の表面と向き合って配置されており、
その特徴は、当該加速度センサーが、
第一の表面の反対側にある第二の表面に、質量部（１９）、（２７）、（３４）内へと形成された、非対称的に位置する軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）を、さらに有することである、
前記容量性加速度センサー。
【請求項１２】
１つの軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）があることを特徴とする、請求項１１に記載の加速度センサー。
【請求項１３】
いくつかの軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）があることを特徴とする、請求項１１に記載の加速度センサー。
【請求項１４】
軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）の形状が変化することを特徴とする、請求項１１または１３に記載の加速度センサー。
【請求項１５】
当該加速度センサーが、３つの加速度センサー要素を有しており、質量部のうちの２つ（４５）、（４６）、（４８）、（４９）が、バネの軸線に関して互いが鏡像となるよう並んで配置されており、第三の質量部（４７）、（５０）が、最初の２つの質量部に対して９０゜回転しているようになっている、
前記請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の加速度センサー。
【請求項１６】
質量部のうちの１つが、軽量化特徴部を有さずに実施されていることを特徴とする、請求項１５に記載の加速度センサー。
【請求項１７】
第三の質量部（５０）が、軽量化特徴部を有さずに実施されていることを特徴とする、請求項１６に記載の加速度センサー。
【請求項１８】
質量部のうちの２つが、軽量化特徴部を有さずに実施されていることを特徴とする、請求項１５に記載の加速度センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、加速度の測定において用いられる測定装置に関し、より正確には、容量性(capacitive、静電容量の）加速度センサーに関する。本発明の目的は、容量性加速度センサーの改善された製造方法を提供することであり、かつ、容量性加速度をセンサーを提供することであって、該センサーは、微小な容量性加速度センサーの解決策（solution、ソリューション）での使用に適用可能であり、かつ、該センサーは、いくつかの軸に関して加速度を測定する、微小でかつ非常に薄い容量性加速度センサーの解決策での使用に特に好ましいものである。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
容量性加速度センサーに基づく測定は、単純で信頼性のある原理からなる加速度測定方法であることがわかっている。容量性の測定は、センサーの１対の電極の２つの表面同士の間の間隙の変化に基づく。その表面同士の間のキャパシタンス、即ち、電荷を蓄積するための容量（キャパシティ）は、その表面の面積と、表面同士の間の距離とに依存する。該容量性の測定は、加速度値の十分低い計測範囲であっても使用することができる。
【０００３】
一般に、微小な容量性加速度センサー構造体は、シリコン上に作製された微小機械（マイクロ・メカニカル）構造体に基づいている。微小機械構造体は、通常１００μｍを超える厚さを有し、ウエハー材料をエッチングすることにより形成される構造体である。微小機械的な容量性加速度センサーの利点は、その構造体の領域(area)に対して大きな質量であるということであり、そのことで、優れた性能の容量性加速度センサーの製造が可能となっている。
【０００４】
専門家用のおよび消費者用の電子機器の製造において、現在使用されている従来技術の接続(connection)法と密閉(encapsulation)法、および、消費者用の電子機器の小型化は、容量性加速度センサーのような微小機械コンポーネントの寸法、特にセンサーコンポーネントの高さに対する厳しい要求をもたらしている。
【０００５】
現在、いくつかの軸に対して測定するための、いくつかの従来技術の容量性加速度センサーの解決策が知られている。そのような解決策は、例えば、ドイツ特許公表公報ＤＥ１０２２５７１４、および米国特許第６，８２９，９３７号に記載されている。これらの公報に記載されている加速度測定の原理は、捩じりバネを用いることにより質量部(mass)を非対称に支えることに基づいていており、そのバネ軸線(spring axis)に対する垂線であって重心を通過する該線が、キャパシターの板(capacitor plates)に対して実質的に４５゜の角度を形成するようになっている。
【０００６】
以下に、従来技術を、添付の図面を例示的に参照して記載する。
図１は、従来技術による容量性加速度センサーの解決策（ソリューション）を、断面図および投影図で示している。
図２は、３軸に対する加速度を測定するための、従来技術による容量性加速度センサー要素の、ポジション決めの解決策を示している。
図３は、従来技術による第二の容量性加速度センサーの解決策を、断面図および投影図で示している。
図４は、従来技術による第二の容量性加速度センサーの解決策における、測定電極と質量部との間の距離への、変形による影響を示している。
【０００７】
図１は、従来技術による容量性加速度センサーの解決策を、断面図および投影図で示している。この従来技術による容量性加速度センサーの解決策では、可動電極の質量部１を支える捩じりバネ４は、長手方向の中心からそれて、厚さ方向の質量部１の一方の端に位置している。測定電極(measuring electrodes)２、３は、バネ軸線に対して対称的に質量部の下に位置している。投影図では、測定電極２、３と一致する質量部１の領域が点線で表されている。
【０００８】
図２は、３つの軸について加速度を測定するための、従来技術による容量性加速度センサー要素の、ポジション決めの解決策(positioning solution)を示している。この従来技術によるポジション決めの解決策では、加速度センサー要素７、８、９は、３つの軸に対する加速度を測定するために位置している。この図示されたポジション決めの解決策によって、数本の軸の加速度センサーを提供することができ、その測定の方向は、全空間に合わせられる。
【０００９】
図１および２に示される従来技術による容量性加速度センサーの解決策の利点は、同一平面内に電極が位置していることであり、かつ、該構造体の変形に対するイミュニティ（immunity、無影響性）である。センサーが機械的におよび電気的に接続されて、外界からの化学的影響に対して防護されているとき、その構造体の変形は、ほとんど避けることができない。これらの変形は、材料の熱膨張の違いにより生じる。上記の従来技術による容量性加速度センサーの解決策は、零シフト(null shift)による測定の不正確さを生じることなく、構造体の変形に極めて良好に耐える。
【００１０】
図１および２に示される従来技術による容量性加速度センサー解決策の利点はまた、バネのラインに対する垂線であって重心を通過する該線の角度を変えることにより、該加速度センサー解決策の鉛直方向および水平方向の感度を調整することが、容易に行われることである。その角度が４５゜よりも大きい場合、水平方向の感度よりも小さな鉛直方向の感度が得られ、これは多くの実用的な用途で有用である。
【００１１】
図１および２に示される従来技術による容量性加速度センサーの解決策の不利な点は、質量部の表面のいくらかの部分が電極で覆われていないために、スペースの使用が効率的ではないことである。
【００１２】
図３は、従来技術による第二の容量性加速度センサーの解決策を、断面図および投影図で示している。この従来技術による第二の容量性加速度センサーの解決策では、可動電極の質量部１０を支える捩じりバネ１３は、質量部１０の隅に位置している。測定電極１１、１２は、質量部１０の両方の表面上の２つの異なる平面に位置している。投影図では、測定電極１１、１２に一致する質量部１０の領域が点線により表されている。
【００１３】
また、図３の解決策では、測定方向は、測定電極１１、１２の平面から４５゜に傾けられている。質量部１０の隅に捩じりバネ１３を位置させることにより、非対称性が得られている。図３に示される従来技術による第二の容量性加速度センサーの解決策の利点は、領域の使用が極めて効率的であることである。
【００１４】
図３に示される従来技術による第二の容量性加速度センサーの不利な点は、測定電極１１、１２が、互いに遠く離れて位置する２つの平面内に位置していることである。２つの異なる平面に位置する電極１１、１２は、構造体全体において多大な剛性を必要とする。
【００１５】
図４は、従来技術による第二の容量性加速度センサーの解決策における、測定電極と質量部との間の距離への、変形による影響を示している。この従来技術による第二の容量性加速度センサーの解決策では、可動電極の質量部１５を支える捩じりバネ１８が、質量部１５の隅に位置している。測定電極１６、１７は、質量部１５の両方の表面上の２つの異なる平面に配置されている。
【００１６】
図４に示される従来技術による第二の容量性加速度センサーの解決策の不利な点は、測定電極１６、１７と質量部１５との間の距離の不均衡であって、それは、加速度センサー構造体の曲がりまたは何らかの他の変形によって生じるものである。該センサーが機械的におよび電気的に接続され、かつ、外界からの化学的影響に対して防護されているとき、その構造体の変形は、ほとんど避けることができない。これらの変形は、材料の熱膨張の違いによって引き起こされる。
【００１７】
図４は、従来技術による容量性加速度センサーの解決策における、質量部１５と、該質量部１５の異なる表面上に位置する測定電極１６、１７との間の距離が、センサーが曲がるときに、互いに異なる様式で変化する、その仕方を示している。この結果、センサーの２つの静電容量の違いが変化する、すなわち零シフトにより生じる測定誤差が発生する。負荷の力およびモーメントが非対称である場合、質量部の異なる表面上に位置する測定電極１６、１７が、互いに独立して曲がることがあり、それにより、従来技術による第二の容量性加速度センサーの解決策に対するこの状況は、さらに複雑になる。
【００１８】
従来技術による加速度センサーの解決策に関する問題は、仕上げられたセンサー構成部品の過度の高さである。今日、加速度センサーは、小さな領域と良好な性能とを有することを必要とされる。
【００１９】
高さが低いことの利点は、最新の電子製品への設置性が良好であることである。同様に、領域が小さいことの利点は、ウエハープロセスにおける生産費用が低いことである。さらに、良好な性能とは、多くの場合、測定中の低ノイズおよび測定中のデバイスの安定性を意味する。その性能は多くの場合、構造体の剛性を必要とする。
【００２０】
図１に示される従来技術による容量性加速度センサーの構造体は、キャパシターの領域に関して、領域を浪費する。代わって、当該提案する解決策は、機械的な変形に耐え、従って、図１の解決策よりもさらに薄い支持構造を有するように設計することができる。
【００２１】
図３に示される従来技術による第二の容量性加速度センサーを用いて、その製造費用に対して必要とされる小さな領域およびその性能に対して必要とされる大きなキャパシター領域に関しては、最適な折衷案が得られる。しかしながら、厚さと構造体の剛性との間の折衷案を求めるとき、示された解決策は、とりわけ不適当である。異なる平面に位置するキャパシター平板は、構造体全体の非常に多大な剛性を必要とする。
【００２２】
専門家用のおよび消費者用の電子機器の製造においては、先の解決策に比べてより高さの低い容量性加速度センサーに対する必要性が明らかに大きくなっており、それは、信頼のおける加速度測定での使用、特にいくつかの軸に対する加速度を測定するための小さな容量性加速度センサーの解決策での使用に適切なセンサーである。
【発明の開示】
【００２３】
発明の概要
本発明の目的は、容量性加速度センサーの改善された製造方法、および、改善された容量性加速度センサーである。この発明を用いて、回路基板コンポーネントの高さを抑えることが成し遂げられ、かつ、それは、特にいくつかの軸に対する測定を目的とする小さな容量性加速度センサーの解決策（ソリューション）での使用に適用可能である。
【００２４】
本発明の第一の特徴によると、ウエハー要素から微小機械(micromechanical)センサーを製造するための製造方法が提供され、当該方法では、
可動電極を形成する慣性質量部が、中央のウエハー上に形成され、該質量部は、該質量部の長手方向に対称的に、かつ該質量部の厚さ方向に非対称的に、捩じりバネによって支持されており、
測定電極が、第二のウエハー上に形成され、それら電極は、捩じりバネと該質量部に関して対称的に、該質量部の第一の表面と向き合って位置しており、
非対称的に位置する軽量化特徴部が、前記第一の表面の反対側にある第二の表面に、該加速度センサーの前記質量部内へと形成されている。
【００２５】
好ましくは、質量部は、軽量化特徴部において、機械的加工法によって取り除かれる。代替的には、質量部は、軽量化特徴部において、エッチング法によって取り除かれる。
【００２６】
好ましくは、可動電極は、ＳＯＩウエハーを用いて作製される。また、好ましくは、ＳＯＩウエハーは、２つの封止ウエハーを用いて封止される。また、好ましくは、測定電極は、捩じりバネおよび質量部に関して対称的に、質量部の第一の表面と向き合って、第一の封止ウエハー上に配置される。また、好ましくは、測定電極を坦持する封止ウエハーは、シリコン−ガラス絶縁技術を用いて作製される。また、好ましくは、接合した後に、第一の封止ウエハーは、研磨により非常に薄くされる。
【００２７】
好ましくは、第二の封止ウエハーは、ガラスから作られる。また、好ましくは、第二の封止ウエハーは非常に薄く研磨される。
【００２８】
本発明の第二の特徴によると、容量性加速度センサーが提供され、該容量性加速度センサーは、可動電極を形成する慣性質量部を有し、該質量部は、該質量部の長手方向には対称的に、かつ、該質量部の厚さ方向には非対称的に、捩じりバネによって支持されており、かつ、当該センサーは、測定電極を有し、該電極は、捩じりバネと質量部とに対して対称的に、該質量部の第一の表面と向き合って配置されており、当該加速度センサーは、第一の表面の反対側にある第二の表面に、質量部内へと形成された、非対称的に位置する軽量化特徴部を、さらに有している。
【００２９】
好ましくは、１つの軽量化特徴部がある。代替的には、いくつかの軽量化特徴部がある。好ましくは、軽量化特徴部の形状が変化する。
【００３０】
好ましくは、当該加速度センサーは、３つの加速度センサー要素を有し、質量部のうちの２つが、バネの軸線に関して互いが鏡像となるように並んで配置されており、第三の質量部が、最初の２つの質量部に対して９０゜回転しているようになっている。
【００３１】
好ましくは、質量部の１つが軽量化特徴部を有さずに実施される。また、好ましくは、第三の質量部が軽量化特徴部を有さずに実施される。代替的には、質量部のうち２つが軽量化特徴部を有さずに実施される。
【００３２】
以下に、本発明およびその好ましい形態を、添付の図面を例示的に参照して詳細に述べる。
【００３３】
図１〜４は、上記で述べた。以下に、本発明およびその好ましい実施形態を、図５〜９を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
本発明の詳細な説明
図５は、本発明による容量性加速度センサーの解決策を、断面図および投影図で示している。本発明による容量性加速度センサーの解決策では、慣性質量部(inertia mass)１９は、該質量部１９の長手方向に対して対称的に、かつ、該質量部１９の厚さ方向に対して非対称的に、捩じりバネ２２で支えられている。測定電極２０、２１は、捩じりバネ２２および質量部１９に関して対称的に、該質量部１９の第一の表面と向き合って位置している。
【００３５】
本発明による容量性加速度センサーの解決策では、質量部１９内に、その質量部の第一の表面の反対側にある第二の表面に、非対称に配置された軽量化特徴部２３、２４が作製され、それら特徴部は、質量部１９の重心を、質量部１９の長手方向へと、該軽量化特徴部２３、２４から離れるように移動させる。投影図では、測定電極２０、２１と一致する質量部１９の領域２５、２６が点線で表されている。
【００３６】
質量部１９のいくらかの部分は、何らかの周知の機械加工またはエッチング法を用いて、軽量化特徴部２３、２４において取り除かれる。軽量化特徴部２３、２４は、１以上であってよく、それらの形状は変えることができ、該形状は自由に選択できる。
【００３７】
しかしながら、該軽量化特徴部２３、２４は、質量部１９を貫いて延びてはおらず（貫く場合には、それら２３、２４は質量部１９のその領域を減少させることになる）、それが、測定電極２０、２１のために役に立っている。
【００３８】
図６は、本発明による容量性加速度センサーの解決策における、測定電極と質量部との間の距離への、変形による影響を示している。本発明による容量性加速度センサーの解決策では、可動電極の質量部２７を支えている捩じりバネ３０は、該質量部２７の長手方向に対して対称に、厚さ方向に対して非対称に配置されている。測定電極２８、２９は、捩じりバネ３０および質量部２７に対して対称に、質量部２７の第一の表面と向き合って配置されている。加えて、質量部２７内には、該質量部の第一の表面とは反対側にある第二の表面に非対称に位置する軽量化特徴部３１、３２が作製されている。
【００３９】
図６に示される容量性加速度センサーの解決策は、零シフトによる測定の不正確さを生じることなく、その構造の変形に極めて良好に耐える。本発明による容量性加速度センサーの解決策は、著しい測定の不正確さを起こす構造の変形を懸念することなく、機械的および電気的に非常に良好に接続され、外界からの化学的影響に対して防護される。
【００４０】
図６に示される、本発明による容量性加速度センサーの解決策では、測定電極２８、２９の距離が互いに同様に変化し、それによって、キャパシタンスの違いは変わらず、測定誤差は生じない。
【００４１】
図７は、本発明による代替的な容量性加速度センサーの解決策を断面図で示している。本発明による代替的な容量性加速度センサーの解決策では、可動電極を形成する慣性質量部３４が、質量部３４の長手方向に対称に、厚さ方向に非対称に捩じりバネ３９によって支えられている。該可動電極は、ＳＯＩウエハー３３（SOT, Silicon On Insulator, 絶縁体上シリコン）を使用することにより作製され、該ウエハーの絶縁層は、エッチングを停止するために用いられ、該ウエハーの構造層内に、捩じりバネ３９が作製される。ＳＯＩウエハー３３は、２つの封止ウエハー３５、３６を用いることにより封止される。
【００４２】
測定電極３７、３８は、捩じりバネ３９および質量部３４に対して対称に、質量部３４の第一の表面と向き合って、第一の封止ウエハー３６上に配置されている。測定電極３７、３８を坦持する封止ウエハー３６は、シリコン−ガラス絶縁技術を用いて作製される。接合後、第一の封止ウエハー３６は、非常に薄く、２００μｍの厚さまでも研磨されることができる。質量部３４内に、第一の表面の反対側にある第二の表面に非対称に配置される軽量化特徴部４０、４１が作製され、それら特徴部は、質量部３４の重心を、質量部３４の長手方向へと、該軽量化特徴部４０、４１から離れるように移動させる。配線領域の引込み線(lead-in)４２、４３、４４が、第一の封止ウエハー３６上に実装される。
【００４３】
本発明による代替的な容量性加速度センサーの解決策では、質量部３４の軽量化特徴部４０、４１は、何らの加工工程が追加されることもなく、慣性質量部３４がセンサーフレームから離れると同時に生成される。この加速度センサーの解決策では、軽量化特徴部４０、４１は、深い空洞(キャビティ)の網目(network)として実現される。
【００４４】
質量部の他の表面上にある封止ウエハー３５は、その安価さおよび電気的な絶縁のために平坦なガラスで作られ、このウエハーの変形は、センサーの特性に影響を及ぼさないので、このウエハーも、非常に薄く、１００μｍの厚さにまでも研磨されることができる。これらの前提のもとで、センサーの厚さ全体は、６００μｍ未満でさえあり得、それは、密閉されたセンサーの厚さが１ｍｍ未満であることを可能にする。
【００４５】
下記の表は、１つのキャパシターの静電容量Ｃに関連した、容量性加速度センサーの寸法ｘ、ｙ、および、１５０ｍｍのウエハーから獲得できるセンサーの数Ｎである。該表に従って１つの静電容量値に対して必要なものを設定するならば、１つのウエハーから獲得可能なセンサーの最も好ましい寸法と数量が、該表に示されるものによってそれぞれ明らかになる。計算では、１．５μｍのキャパシターの間隙が仮定されている。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
図８は、３軸に対する加速度を測定するための、本発明による代替的な容量性加速度センサー要素の、ポジション決めの解決策(positioning solution)を示している。本発明による代替的な容量性加速度センサー要素のポジション決めの解決策では、質量部４５、４６、４７は、同じものを３つ(in triplicate)反復したものである。
【００４８】
質量部のうちの２つ４５、４６は、バネの軸に関して互いが鏡像（ミラーイメージ、逆の像）となるように並んで(side by side)、位置決めされている。並んで位置している質量部４５、４６は、ｙおよびｚの方向の加速度を検出する。第三の質量部４７は、これらの質量部に対して９０゜回転しており、ｘおよびｚの方向の加速度を検出する。図８による容量性加速度センサーの解決策によって、これら全ての軸の感度は、互いに独立した大きさとすることができる。
【００４９】
図９は、３軸に対する加速度を測定するための、本発明による代替的な容量性加速度センサー要素の代替的なポジション決めの解決策を示している。本発明による代替的な容量性加速度センサー要素の代替的なポジション決めの解決策では、質量部４８、４９、５０は、同じものを３つ反復したものである。
【００５０】
質量部のうちの２つ４８、４９は、バネの軸に関して互いがミラーイメージ（逆の像）であるように、並んで(side by side)、位置決めされている。並んで位置している質量部４８、４９は、ｙおよびｚ方向の加速度を検出する。第三の質量部５０は、これらの質量部に対して９０゜回転している。第三の質量部５０は、軽量化特徴部を有さずに実施されており、ｘ方向の加速度を検出する。
【００５１】
図８または図９による容量性加速度センサーの解決策によって、これら全ての軸の感度は、互いに独立して、寸法決定することができる。
【００５２】
本明による容量性加速度センサーの解決策は、同時に、十分に効率的な領域の使用ならびにその構造体の変形に対する良好な耐性を提供する。
【００５３】
本発明による容量性加速度センサーの解決策では、質量部の表面が、電気的に作用する機能のためには用いられないので、電極に対向する慣性質量部の表面の上に配置されるいずれの封止構造体の伝導性や電位についても危惧する必要はない。さらに、本発明による容量性加速度センサーの解決策では、慣性質量部の両面同士の間の導電性が維持されるように考慮する必要は明らかにない。質量部は、電極と向き合う表面上の領域を除き、軽くドープされたシリコンから作られることができるか、または、該質量部は、被覆された境界面(buried boundary surface)または絶縁層を含むことができる。このようにして、製造費用の著しい抑制が、本発明による容量性加速度センサーの解決策を用いることにより達成される。
【００５４】
本発明による容量性加速度センサーの解決策の利点は、また、鉛直方向および水平方向の感度の調整が、バネのラインに対する垂線であって重心を通過する該線の角度を変えることによって容易に行われることである。その角度が４５゜より大きい場合、水平方向感度よりも小さな鉛直方向感度が達成され、それは、多くの実用的な用途において有利である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、従来技術による容量性加速度センサーの解決策(solution)を断面図および投影図で示している。
【図２】図２は、３つの軸に対する加速度を測定するための、従来技術による容量性加速度センサー要素のポジション決めの解決策を示している。
【図３】図３は、従来技術による第二の容量性加速度センサーを断面図および投影図で示している。
【図４】図４は、従来技術による第二の容量性加速度センサーの解決策での、測定電極と質量部との間の距離への、変形による影響を示している。
【図５】図５は、本発明による容量性加速度センサーの解決策を断面図および投影図で示している。
【図６】図６は、本発明による容量性加速度センサーの解決策での、測定電極と質量部との間の距離への、変形による影響を示している。
【図７】図７は、本発明による代替的な容量性加速度センサーの解決策を断面図で示している。
【図８】図８は、３軸に対する加速度を測定するための、本発明による代替的な容量性加速度センサー要素のポジション決めの解決策を示している。
【図９】図９は、３軸に対する加速度を測定するための、本発明による代替的な容量性加速度センサー要素の代替的なポジション決めの解決策を示している。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成19年4月17日(2007.4.17)
【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】
ウエハー要素から容量性加速度センサーを製造するための製造方法であって、
当該方法では、
可動電極を形成する慣性質量部（１９）、（２７）、（３４）が、中央のウエハー上に形成され、該質量部は、該質量部の長手方向に対称的に、かつ該質量部の厚さ方向に非対称的に、捩じりバネ（２２）、（３０）、（３９）によって支持されており、
測定電極（２０）、（２１）、（２８）、（２９）、（３７）、（３８）が、第二のウエハー上に形成され、それら電極は、捩じりバネ（２２）、（３０）、（３９）と該質量部（１９）、（２７）、（３４）に関して対称的に、該質量部（１９）、（２７）、（３４）の第一の表面と向き合って位置しており、
その特徴は、
非対称的に位置する軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）が、前記第一の表面の反対側にある第二の表面に、該加速度センサーの前記質量部（１９）、（２７）、（３４）内へと形成されており、該軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）が、測定電極（２１）、（２９）、（３８）と一致しており、かつ、該質量部（１９）、（２７）、（３４）を貫いて延びてはいないことである、
前記製造方法。
【請求項２】
いくつか質量部（１９）、（２７）、（３４）が、軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）において、機械的加工法により取り除かれることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
いくつかの質量部（１９）、（２７）、（３４）が、軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）において、エッチング法により取り除かれることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
可動電極が、ＳＯＩウエハー（３３）を用いることによって作製されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
ＳＯＩウエハー（３３）が、２つの封止ウエハー（３５）、（３６）を用いて封止されることを特徴とする、請求項４に記載方法。
【請求項６】
測定電極（３７）、（３８）が、捩じりバネ（３９）と質量部（３４）に関して対称的に、該質量部（３４）の第一の表面と向き合って、第一の封止ウエハー（３６）上に配置されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
測定電極（３７）、（３８）を坦持する封止ウエハー（３６）が、シリコン−ガラス絶縁技術によって作製されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
接合した後に、第一の封止ウエハー（３６）が、極めて薄く研磨されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第二の封止ウエハー（３５）が、ガラスから作られることを特徴とする、請求項６、７または８に記載の方法。
【請求項１０】
第二の封止ウエハー（３５）が、極めて薄く研磨されることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
容量性加速度センサーであって、
可動電極を形成する慣性質量部（１９）、（２７）、（３４）を有し、該質量部は、該質量部の長手方向には対称的に、かつ、該質量部の厚さ方向には非対称的に、捩じりバネ（２２）、（３０）、（３９）によって支持されており、
測定電極（２０）、（２１）、（２８）、（２９）、（３７）、（３８）を有し、該電極は、捩じりバネ（２２）、（３０）、（３９）と質量部（１９）、（２７）、（３４）とに対して対称的に、該質量部（１９）、（２７）、（３４）の第一の表面と向き合って配置されており、
その特徴は、当該加速度センサーが、
第一の表面の反対側にある第二の表面に、質量部（１９）、（２７）、（３４）内へと形成された、非対称的に位置する軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）をさらに有し、該軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）が、測定電極（２１）、（２９）、（３８）と一致しており、かつ、該質量部（１９）、（２７）、（３４）を貫いて延びてはいないことである、
前記容量性加速度センサー。
【請求項１２】
１つの軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）があることを特徴とする、請求項１１に記載の加速度センサー。
【請求項１３】
いくつかの軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）があることを特徴とする、請求項１１に記載の加速度センサー。
【請求項１４】
軽量化特徴部（２３）、（２４）、（３１）、（３２）、（４０）、（４１）の形状が変化することを特徴とする、請求項１１または１３に記載の加速度センサー。
【請求項１５】
当該加速度センサーが、３つの加速度センサー要素を有しており、質量部のうちの２つ（４５）、（４６）、（４８）、（４９）が、バネの軸線に関して互いが鏡像となるよう並んで配置されており、第三の質量部（４７）、（５０）が、最初の２つの質量部に対して９０゜回転しているようになっている、
前記請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の加速度センサー。
【請求項１６】
質量部のうちの１つが、軽量化特徴部を有さずに実施されていることを特徴とする、請求項１５に記載の加速度センサー。
【請求項１７】
第三の質量部（５０）が、軽量化特徴部を有さずに実施されていることを特徴とする、請求項１６に記載の加速度センサー。
【請求項１８】
質量部のうちの２つが、軽量化特徴部を有さずに実施されていることを特徴とする、請求項１５に記載の加速度センサー。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
図１は、従来技術による容量性加速度センサーの解決策を、断面図および投影図で示している。この従来技術による容量性加速度センサーの解決策では、可動電極の質量部１を支える捩じりバネ４は、長手方向の中心からそれて、厚さ方向の質量部１の一方の端に位置している。測定電極(measuring electrodes)２、３は、バネ軸線に対して対称的に質量部の下に位置している。投影図では、測定電極２、３と一致する質量部１の領域５、６が点線で表されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
図３は、従来技術による第二の容量性加速度センサーの解決策を、断面図および投影図で示している。この従来技術による第二の容量性加速度センサーの解決策では、可動電極の質量部１０を支える捩じりバネ１３は、質量部１０の隅に位置している。測定電極１１、１２は、質量部１０の両方の表面上の２つの異なる平面に位置している。投影図では、測定電極１１、１２に一致する質量部１０の領域１４が点線により表されている。
【国際調査報告】
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