(57)【要約】微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ（５２）は、基板（６２）と、前記基板（６２）から離間する可動素子（５８）と、前記基板（６２）上に形成されるサスペンションアンカー（６６，６８，７０，７２）と、そして前記可動素子（５８）を前記サスペンションアンカー群に相互接続する従動部材群（７４）と、を含む。前記ＭＥＭＳセンサ（５２）は更に、固定フィンガ群（７６）と、そして前記固定フィンガ群（７６）を前記基板（６２）に取り付ける固定フィンガアンカー群（７８）と、を含む。前記可動素子（５８）は開口部群（６４）を含む。前記サスペンションアンカー群のうちの少なくとも１つのサスペンションアンカーが、前記複数の開口部（６４）のうちの少なくとも１つの開口部内に設けられ、そして複数ペア（９４）の前記固定フィンガ群（７６）が、他の複数の開口部（６４）内に設けられる。前記ＭＥＭＳセンサ（５２）は対称に形成され、そして前記固定フィンガアンカー群（７８）の位置によってアンカー領域（１０３）を画定し、このアンカー領域内に、前記サスペンションアンカー（６６，６８，７０，７２）が配置される。
2011523905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の表面の上方に離間関係に配置されるとともに、可動素子を貫通して延在する複数の開口部を有する、前記可動素子と、
前記基板の前記表面に形成されるサスペンションアンカーと、
前記可動素子を前記サスペンションアンカーに相互接続する従動部材であって、前記従動部材によって第１方向の前記可動素子の運動が可能になる、前記従動部材と、
ほぼ平行に並んで配置される固定フィンガ群であって、複数ペアの前記固定フィンガが、前記複数の開口部の一部分内に設けられ、前記固定フィンガ群が前記第１方向の前記可動素子の前記運動を検出するように適合させた、前記固定フィンガ群と、
前記基板の前記表面に形成される固定フィンガアンカー群であって、前記固定フィンガアンカー群のうちの少なくとも１つの固定フィンガアンカーを前記固定フィンガ群の各固定フィンガに接続して前記固定フィンガ群を前記基板に接続し、前記第１方向と直交する第２方向の前記固定フィンガアンカー群の位置によってアンカー領域を画定し、そして前記サスペンションアンカーが前記アンカー領域内に配置される、前記固定フィンガアンカー群と、
を備える、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ。
【請求項２】
前記基板の前記表面に形成され、かつ前記アンカー領域内に配置される複数のサスペンションアンカーであって、前記サスペンションアンカーが前記複数のサスペンションアンカーのうちの１つのサスペンションアンカーである、前記複数のサスペンションアンカーと、
前記可動素子を前記複数のサスペンションアンカーに相互接続する複数の従動部材であって、前記従動部材が前記複数の従動部材のうちの１つの従動部材であり、前記複数の従動部材の各従動部材が等価バネ定数を示す、前記複数の従動部材と、
をさらに備える、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項３】
前記サスペンションアンカーは第１サスペンションアンカーであり、そして前記ＭＥＭＳセンサはさらに、
前記基板の前記表面に形成され、かつ前記アンカー領域内に配置される複数のサスペンションアンカーであって、前記複数のサスペンションアンカーが前記第１サスペンションアンカーを含み、前記複数のサスペンションアンカーが更に第２、第３、及び第４サスペンションアンカーを含む、前記複数のサスペンションアンカーと、
前記可動素子を前記複数のサスペンションアンカーに相互接続する複数の従動部材であって、前記従動部材が前記複数の従動部材のうちの１つの従動部材である、前記複数の従動部材とを備え、
前記第１及び第３サスペンションアンカーは、第１対称軸から第１距離だけずれて位置し、そして前記第２及び第４サスペンションアンカーは、前記第１対称軸を境にして反対側に前記第１距離だけずれて位置し、そして
前記第１及び第２サスペンションアンカーは、第２対称軸から第２距離だけずれて位置し、そして前記第３及び第４サスペンションアンカーは、前記第２対称軸を境にして反対側に前記第２距離だけずれて位置し、前記第１及び第２対称軸は相互に直交する、
請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項４】
前記可動素子は、幅及び長さを示し、前記第１距離は前記可動素子の前記幅の２分の１未満であり、そして前記第２距離は前記可動素子の前記長さの２分の１未満である、請求項３に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項５】
前記固定アンカーフィンガ群は、
前記第１方向に互いにほぼ並んだ前記固定フィンガアンカー群の第１部分と、
前記第１方向に互いにほぼ並んだ前記固定フィンガアンカー群の第２部分とを含み、前記第２部分は、前記固定フィンガ群の前記第１部分から変位しており、そして前記第１及び第２部分によって前記アンカー領域を画定する、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項６】
前記基板の前記表面に形成される複数のサスペンションアンカーであって、前記サスペンションアンカーが前記複数のサスペンションアンカーのうちの１つのサスペンションアンカーである、前記複数のサスペンションアンカーと、
前記可動素子を前記複数のサスペンションアンカーに相互接続する複数の従動部材であって、前記従動部材が前記複数の従動部材のうちの１つの従動部材であり、かつ前記複数の従動部材が、前記第１方向と直交する第２方向に従動することにより、前記第２方向の前記可動素子の運動を可能にする、前記複数の従動部材とをさらに備える、
請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項７】
前記固定フィンガ群は第１固定フィンガ群であり、前記固定フィンガアンカー群は第１固定フィンガアンカー群であり、前記アンカー領域は第１アンカー領域であり、そして前記ＭＥＭＳセンサはさらに、
ほぼ平行に並んで配置される第２固定フィンガ群であって、前記第２固定フィンガ群が前記第１固定フィンガ群に直交して配置され、複数ペアの前記第２固定フィンガが、前記可動素子の前記複数の開口部の第２部分内に設けられ、前記第２固定フィンガ群が、前記第２方向の前記可動素子の前記運動を検出するように適合させる、前記第２固定フィンガ群と、
前記基板の前記表面に形成される第２固定フィンガアンカー群であって、前記第２固定フィンガアンカー群のうちの少なくとも１つの第２固定フィンガアンカーを前記第２固定フィンガ群の各第２固定フィンガに接続して前記第２固定フィンガ群を前記基板に固定し、前記第１方向の前記第２固定フィンガアンカー群の第２位置によって第２アンカー領域を画定し、前記第１及び第２アンカー領域が重なって重なりアンカー領域を形成し、前記複数のサスペンションアンカーのうちの１つのサスペンションアンカーが前記重なりアンカー領域内に配置される、前記第２固定フィンガアンカー群と
を備える、請求項６に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項８】
前記複数の開口部のうちの第１開口部は、前記可動素子の検出領域の中心に対して対称に配置される中心開口部であり、そして前記サスペンションアンカーは、前記中心開口部内に、かつ前記中心に設けられる、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項９】
前記従動部材は第１従動部材であり、そして前記ＭＥＭＳセンサは更に第２従動部材を備え、前記第１及び第２従動部材は、前記サスペンションアンカーを境にして対向する側に取り付けられて、前記第１及び第２従動部材のそれぞれの長手軸が前記可動素子を貫通する共通軸を形成する、請求項８に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１０】
前記サスペンションアンカーは第１サスペンションアンカーであり、前記従動部材は第１従動部材であり、そして前記ＭＥＭＳセンサはさらに、
前記基板の前記表面に形成され、かつ前記可動素子の検出領域の外部に設けられる第２サスペンションアンカーと、
前記可動素子を前記第２サスペンションアンカーに相互接続する第２従動部材と、
前記基板の前記表面に形成され、かつ前記可動素子の前記検出領域の外部に設けられる第３サスペンションアンカーと、
前記可動素子を前記第３サスペンションアンカーに相互接続する第２従動部材とを備え、前記第２及び第３サスペンションアンカーは前記アンカー領域内に配置される、請求項８に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１１】
前記可動素子は、前記第１方向に平行な対称軸に対して対称性を示し、前記第１、第２、及び第３サスペンションアンカー、及び前記固定フィンガアンカー群は、前記対称軸を境にしてほぼ対称に設けられる、請求項１０に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１２】
前記第１従動部材は第１バネ定数を示し、
前記第２及び第３従動部材の各従動部材は、前記第１バネ定数よりも小さい第２バネ定数を示す、請求項１０に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１３】
前記可動素子は、前記第２方向と直交する対称軸に対して対称性を示し、そして前記固定フィンガ群は、これらの固定フィンガの長手軸が前記対称軸と平行に並ぶように配置される、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１４】
前記固定フィンガアンカー群のうちの複数の固定フィンガアンカーを前記固定フィンガ群の前記各固定フィンガに接続して前記固定フィンガ群を前記基板に取り付け、前記固定フィンガアンカー群のうちの前記複数の固定フィンガアンカーは、前記固定フィンガ群の前記各固定フィンガに沿って均一に分布し、かつ前記第１方向に平行な対称軸に関して対称に配置される、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１５】
基板と、
前記基板の表面の上方に離間して配置される可動素子であって、前記可動素子が、前記可動素子を貫通して延在する複数の開口部を有する、前記可動素子と、
前記基板の前記表面に形成される複数のサスペンションアンカーと、
前記可動素子を前記複数のサスペンションアンカーに相互接続する複数の従動部材であって、前記従動部材群によって、第１方向の前記可動素子の運動が可能になる、前記複数の従動部材と、
ほぼ平行に並んで配置される固定フィンガ群であって、複数ペアの前記固定フィンガが、前記複数の開口部の一部分内に設けられ、前記固定フィンガ群が、前記第１方向の前記可動素子の前記運動を検出するように適合させる、前記固定フィンガ群と、
前記基板の前記表面に形成される固定フィンガアンカー群であって、前記固定フィンガアンカー群のうちの少なくとも１つの固定フィンガアンカーを前記固定フィンガ群の各固定フィンガに接続して前記固定フィンガ群を前記基板に取り付け、前記固定フィンガアンカー群が、前記第１方向に互いにほぼ並んだ前記固定フィンガアンカー群の第１部分と、そして前記第１方向に互いにほぼ並んだ前記固定フィンガアンカー群の第２部分と、を含み、前記第２部分が前記固定フィンガ群の前記第１部分から変位しており、前記固定フィンガ群の前記第１及び第２部分によってアンカー領域を画定し、そして前記複数のサスペンションアンカーが前記アンカー領域内に配置される、前記固定フィンガアンカー群と、
を備える、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ。
【請求項１６】
前記複数のサスペンションアンカーは第１、第２、第３、及び第４サスペンションアンカーを含み、
前記第１及び第３サスペンションアンカーは、第１対称軸から第１距離だけずれて位置し、そして前記第２及び第４サスペンションアンカーは、前記第１対称軸を境にして反対側に前記第１距離だけずれて位置し、
前記第１及び第２サスペンションアンカーは、第２対称軸から第２距離だけずれて位置し、そして前記第３及び第４サスペンションアンカーは、前記第２対称軸を境にして反対側に前記第２距離だけずれて位置し、前記第１及び第２対称軸は相互に直交する、
請求項１５に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１７】
前記複数の従動部材が、前記第１方向と直交する第２方向に従動することにより、前記第２方向の前記可動素子の運動を可能にし、
前記固定フィンガ群は第１固定フィンガ群であり、前記固定フィンガアンカー群は第１固定フィンガアンカー群であり、前記アンカー領域は第１アンカー領域であり、
前記ＭＥＭＳセンサはさらに、
ほぼ平行に並んで配置される第２固定フィンガ群であって、前記第２固定フィンガ群が前記第１固定フィンガ群に直交して配置され、複数ペアの前記第２固定フィンガが、前記可動素子の前記複数の開口部の第２部分内に設けられ、前記第２固定フィンガ群が、前記第２方向の前記可動素子の前記運動を検出するように適合させる、前記第２固定フィンガ群と、
前記基板の前記表面に形成される第２固定フィンガアンカー群であって、前記第２固定フィンガアンカー群のうちの少なくとも１つの第２固定フィンガアンカーを前記第２固定フィンガ群の各第２固定フィンガに接続して前記第２固定フィンガ群を前記基板に固定し、前記第１方向の前記第２固定フィンガアンカー群の第２位置によって、第２アンカー領域を画定し、前記第１及び第２アンカー領域が重なって重なりアンカー領域を形成し、前記複数のサスペンションアンカーが前記重なりアンカー領域内に配置される、前記第２固定フィンガアンカー群と、
を備える、請求項１５に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１８】
基板と、
前記基板の表面の上方に離間関係に配置される可動素子であって、前記可動素子が、前記可動素子を貫通して延在する複数の開口部を有し、前記複数の開口部が、前記可動素子の検出領域の中心に対して対称に配置される中心開口部を含み、そして前記可動素子が、前記第１方向に平行な対称軸に対して対称性を示す、前記可動素子と、
前記基板の前記表面に形成される複数のサスペンションアンカーであって、前記複数のサスペンションアンカーが、前記中心開口部内に、かつ前記中心に設けられる第１複数のサスペンションアンカーを含む、前記複数のサスペンションアンカーと、
前記可動素子を前記複数のサスペンションアンカーに相互接続する複数の従動部材であって、前記複数の従動部材によって第１方向の前記可動素子の運動が可能になる、前記複数の従動部材と、
ほぼ平行に並んで配置される固定フィンガ群であって、複数ペアの前記固定フィンガが前記複数の開口部の一部分内に設けられ、前記固定フィンガ群が、前記第１方向の前記可動素子の前記運動を検出するように適合させる、前記固定フィンガ群と、
前記基板の前記表面に前記対称軸に対して軸対称に形成される固定フィンガアンカー群であって、前記固定フィンガアンカー群のうちの少なくとも１つの固定フィンガアンカーを前記固定フィンガ群の各固定フィンガに接続して前記固定フィンガ群を前記基板に取り付け、前記第１方向と直交する第２方向の前記第２固定フィンガアンカー群の位置によってアンカー領域を画定し、前記複数のサスペンションアンカーが前記アンカー領域内に配置される、前記固定フィンガアンカー群と、
を備える、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ。
【請求項１９】
前記複数のサスペンションアンカーは、前記基板の前記表面に形成され、かつ前記可動素子の検出領域の外部に設けられる第２及び第３サスペンションアンカーを含む、請求項１８に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項２０】
前記複数の従動部材は、
ペアの前記従動部材であって、前記ペアの前記従動部材の各従動部材を前記第１サスペンションアンカーを境にして対向する側に取り付けて、前記各従動部材の長手軸が、前記可動素子を貫通する共通軸を形成し、前記各従動部材が第１バネ定数を示す、前記ペアの前記従動部材と、
前記可動素子を前記第２及び第３サスペンションアンカーのそれぞれのサスペンションアンカーに相互接続する前記複数の従動部材のうちの他の従動部材群であって、前記複数の従動部材のうちの前記他の従動部材群の各他の従動部材が、前記第１バネ定数よりも小さい第２バネ定数を示す、前記他の従動部材群と、
を含む、請求項１９に記載のＭＥＭＳセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して半導体装置に関する。特に、本発明は、例えばパッケージ応力により生じる変形に対する感度を低くした微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサは、自動車、慣性誘導システム、家庭電化製品、種々の装置に用いられる保護システム、及び多くの他の工業システム、科学システム、及び工学システムのような用途に広く使用されている。このようなＭＥＭＳセンサを使用して、加速度、圧力、または温度のような物理状態を検出し、そして検出された物理状態を表わす電気信号を供給する。容量検出ＭＥＭＳ構造は、これらのＭＥＭＳ構造のコストが比較的低いので、高加速度での動作、及び小型化装置における動作に非常に望ましい。
【０００３】
図１は、先行技術におけるＭＥＭＳ容量性加速度計２０の上面図であり、この容量性加速度計２０は、Ｘ方向２４の加速度（すなわち、装置の主平面に平行な加速度）を検出するように適合させる。加速度計２０は、プルーフマスまたはプルーフシャトルと表記される場合がある可動素子２６を含み、この可動素子２６は、下地基板２８上に宙吊りにされている。サスペンションアンカー３０が基板２８上に形成され、そして従動部材３２が可動素子２６をサスペンションアンカー３０に相互接続する。複数ペアの固定フィンガ３４を基板２８に、固定フィンガアンカー３６を介して取り付け、そして可動素子２６から延出する検出フィンガ３８を固定フィンガ３４に隣接配置する。検出ギャップ４０がこのようにして、検出フィンガ３８の各側面と対応する固定フィンガ３４との間に形成される。このタイプの構造では、可動素子２６がＸ方向２４の加速度に応答して動くと、可動検出フィンガ３８と固定フィンガ３４との間の容量４２及び４４が変化する。ＭＥＭＳ加速度計２０に電子回路（図示せず）を設け、この電子回路がこれらの容量変化を、Ｘ方向２４の加速度を表わす信号に変換する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
多くのＭＥＭＳセンサ用途では、積極的なコスト目標を達成するためにサイズを小さくし、かつパッケージングに要するコストを抑える必要がある。更に、ＭＥＭＳセンサ用途では、オフセット温度係数（ＴＣＯ）が更に低い仕様を必要とする。ＴＣＯは、熱ストレスがＭＥＭＳセンサのような半導体装置の性能にどの程度影響するかを表わす指標である。ＴＣＯが高いということは、それに応じて熱的に誘発される応力が大きいことを意味する、またはＭＥＭＳデバイスがこのような応力に対して非常に高い感度を持つことを意味する。ＭＥＭＳセンサ用途におけるパッケージングでは、異なる熱膨張率を有する材料を使用することが多い。従って、ＴＣＯが製造中または動作中に不所望に高くなることが多い。更に、種々の応力が、パッケージ化半導体装置を最終用途のプリント配線基板に半田付けすることにより生じ得る。これらの応力によって、本明細書ではパッケージ応力と表記される下地基板２８の変形が生じ得る。例えば、基板２８が変形すると、矢印４６で示すサスペンションアンカー３０及び固定フィンガアンカー３６の変位が生じ得る。変位４６がパッケージ応力によって発生すると、検出容量４２及び４４の変化を伴うので、容量性加速度計２０の出力に悪影響を及ぼす。
【０００５】
容量性加速度計２０の代表的なアーキテクチャでは、トランスデューサ出力は、容量４２と容量４４との差によって近似することができる。トランスデューサ出力はこのアーキテクチャでは、変位４６によって容量４２及び４４が共に同じ絶対値だけ、かつ同じ方向に変化する場合には影響を受けることがない。従って、ＭＥＭＳセンサ２０の出力は、可動素子２６の変位が固定フィンガ３４の平均変位と検出方向に、すなわちＸ方向２４にほぼ等しい場合には影響を受ける虞がない。
【０００６】
しかしながら、基板２８には、パッケージ応力に起因するかなり大きな非線形変位が発生する可能性がある。非線形変位の１つの成分は、基板２８の表面におけるＸ方向２４の非線形変位バラツキ、または不均一延伸とすることができる。この非線形変位バラツキを図１に直線破線４８で示す。非線形変位の別の成分は、基板２８のＸ方向２４の非線形面内変形または面内曲率とすることができる。基板２８の表面におけるこの面内「曲率」を図１に曲線破線５０で示す。面内曲率５０は、容量性加速度計２０の上辺及び下辺がＸ方向２４に同様の量だけ変位し、かつ容量性加速度計２０の中心領域が異なる量だけ変位する状態を表わす。非線形変位バラツキ４８及び面内曲率５０によって、可動素子２６の変位が生じ、この変位は、固定フィンガ３４の検出方向の、すなわちＸ方向２４の平均変位にほぼ等しくなってはいない。
【０００７】
パッケージング応力は、トランスデューサチップにエラストマー（「ドームコート（ｄｏｍｅ  ｃｏａｔ）」と表記される場合がある）をコーティングすることにより小さくすることができる。しかしながら、このようなコーティングによって製造プロセスが複雑になり、そしてＭＥＭＳセンサが不所望に大きくなる。更に、ＭＥＭＳセンサのサイズが小さくなると、応力遮断用のドームコートを容易に使用するということができない。
【０００８】
従って、必要なのは、１つ以上の軸に沿った検出を可能にし、熱的に誘発されるパッケージ応力勾配の影響を受け難く、そしてドームコートを、またはパッケージング応力を低減するように構成される他の機能要素を使用する必要がない低コストの、かつコンパクトなシングルチップトランスデューサである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１つの態様では、差動容量型トランスデューサは、対称配置される素子群だけでなく、固定フィンガアンカーの位置により画定される設置アンカー領域を含む。可動素子またはプルーフマスのサスペンションアンカー群は、このアンカー領域内に配置される。これらの機能要素は、トランスデューサ出力へのパッケージ応力の影響を、変位の非線形成分を効果的に打ち消すことにより低減するように作用する。従って、このような差動容量型トランスデューサは、例えば熱的に誘発されるパッケージ応力勾配により生じる変形の影響を受け難く、そして低コストの、かつコンパクトなシングルチップトランスデューサとして、従来の製造プロセスを利用して容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】先行技術による容量性加速度計の上面図。
【図２】本発明の１つの実施形態による微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサの上面図。
【図３】図２のＭＥＭＳセンサの側面図。
【図４】本発明の別の実施形態によるＭＥＭＳセンサの上面図。
【図５】本発明の別の実施形態によるＭＥＭＳセンサの上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に対する更に完全な理解は、詳細な説明及び請求項を種々の図に関連付けながら考察して参照することにより得られ、これらの図では、同様の参照番号が同様のアイテムを、これらの図全体を通じて指している。
【００１２】
１つの態様では、差動容量型トランスデューサは、対称配置される素子群だけでなく、固定フィンガアンカーの位置により画定される設置アンカー領域を含む。可動素子またはプルーフマスのサスペンションアンカー群は、このアンカー領域内に配置される。これらの機能要素は、トランスデューサ出力へのパッケージ応力の影響を、変位の非線形成分を効果的に打ち消すことにより低減するように作用する。従って、このような差動容量型トランスデューサは、例えば熱的に誘発されるパッケージ応力勾配により生じる変形の影響を受け難く、そして低コストの、かつコンパクトなシングルチップトランスデューサとして、従来の製造プロセスを利用して容易に実現することができる。
【００１３】
図２〜３を参照すると、図２は、本発明の１つの実施形態による微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）センサ５２の上面図を示し、そして図３は、ＭＥＭＳセンサ５２の側面図を示している。センサ５２は、例えば加速度計または他のＭＥＭＳ型検出素子とすることができる。以下の説明を進めるために、ＭＥＭＳセンサ５２は以後、容量型トランスデューサ５２と表記される。容量型トランスデューサ５２は、Ｘ方向５６の加速度を検出するように適合させた単一軸加速度計である。容量型トランスデューサ５２は、当該トランスデューサの構造によってトランスデューサ出力へのパッケージ応力の影響を大幅に低減しながら大容量出力を実現する。
【００１４】
容量型トランスデューサ５２は、基板６２の表面６０の上方に離間関係にある可動素子５８を含む。複数の開口部６４が可動素子５８を貫通して延在している。複数のサスペンションアンカー６６，６８，７０，及び７２が、基板６２の表面６０に形成される。バネまたはフレキシャ（たわみ）とも表記される複数の従動部材７４が可動素子５８をサスペンションアンカー６６，６８，７０，及び７２に相互接続する。従動部材群７４によって、可動素子５８のＸ方向５６の運動が加速度に応答して可能になる。１つの実施形態では、従動部材群７４は、従動部材群７４の剛性を表わす等価バネ定数ｋを示す。すなわち、従動部材群７４のいずれの従動部材を撓ませるために必要な力も、従動部材群７４の各従動部材に関してほぼ同じである。容量型トランスデューサ５２は更に固定フィンガ群７６を含み、これらの固定フィンガ７６は、互いにほぼ平行に並ぶように配置される。固定フィンガ群７６は、基板６２の表面６０に固定フィンガアンカー群７８を介して取り付けられる。
【００１５】
これらの図の容量型トランスデューサ５２の種々の素子を明確に区別するために、可動素子５８を右上りのハッチング線で表現する。サスペンションアンカー６６，６８，７０，７２、及び固定フィンガアンカー群７８を黒ベタ塗りで表現し、そして固定フィンガ群７６を斑点で表現する。
【００１６】
ＭＥＭＳ容量型トランスデューサ５２は、多くの公知の、かつこれから開発されるＭＥＭＳ形成プロセスを利用して形成することができ、ＭＥＭＳ形成プロセスとしては、例えば堆積、フォトリソグラフィ、エッチングなどを挙げることができる。１つの例では、犠牲層（図示せず）を基板６２に堆積させることができる。次に、ポリシリコンのような活性層を犠牲層の上にブランケット層として堆積させることができる。次に、ポリシリコン活性層をパターニングし、そしてエッチングして容量型トランスデューサ５２の構造群を形成することができる。パターニングの後、犠牲層を公知のプロセスを使用してエッチングすることにより、可動素子５８及び従動部材群７４を下地基板６２から切り離す。従って、容量性加速度計の素子群は、容量型トランスデューサ５２の他の素子群に「固定される」、「相互接続される」、「接続される」、または「取り付けられる」ものとして種々の態様で表現することができるが、これらの用語は、ＭＥＭＳ形成におけるパターニングプロセス及びエッチングプロセスを通してこれらの素子が形成されている間に行なわれる、ＭＥＭＳ容量型トランスデューサ５２の特定素子群の物理的接続を意味していることが容易に分かるであろう。また、可動素子５８及び従動部材群７４は、スルーホール群（図を分かり易くするために図示していない）を用いて形成することができ、これらのスルーホールがエッチング材料の通路となり、このエッチング材料を使用して可動素子５８及び従動部材群７４を下地基板６２から切り離すことができることに注目されたい。
【００１７】
容量型トランスデューサ５２はＸ軸８０対称を示し、このＸ軸８０は、Ｘ方向５６にほぼ平行である。更に、容量型トランスデューサ５２はＹ軸８２対称を示し、このＹ軸８２は、Ｙ方向１０１にほぼ平行であり、従ってＸ対称軸８０にほぼ直交している。Ｘ対称軸８０及びＹ対称軸８２は共に、容量型トランスデューサ５２の主平面に平行でもある。対称軸は幾何学図では直線であり、当該直線は、図を２つの部分に分割して、一方の部分が、当該対称軸に沿って折り畳んだときに他方の部分に一致するようになる。従って、容量型トランスデューサ５２では、当該トランスデューサの構成要素群のサイズ及び配置がＸ対称軸８０及びＹ対称軸８２のいずれの側においても同じになっている。
【００１８】
容量型トランスデューサ５２を対称な構成にすると、複数の開口部６４の数及びサイズがＹ対称軸８２の両側で等しくなる。更に、複数の開口部６４はＹ対称軸８２にほぼ平行であり、かつＸ対称軸８０のいずれの側でも等しい距離だけ延在している。
【００１９】
１つの実施形態では、サスペンションアンカー６６及び７０が、可動素子５８を貫通して延在する開口部群６４のうちの１つの開口部内に設けられ、そしてサスペンションアンカー６８及び７２が、可動素子５８を貫通して延在する開口部群６４のうちの別の１つの開口部内に設けられる。サスペンションアンカー６６及び６８は、Ｘ対称軸８０から距離８４だけずれて位置している。同様に、サスペンションアンカー７０及び７２は、Ｘ対称軸８０を境にして反対側に距離８４だけずれて位置している。距離８４は、可動素子５８の検出領域８８の幅８６の２分の１未満である。「検出領域」という用語は、可動素子５８のうち、固定フィンガ群７６と可動素子５８との間の容量変化を使用して、差分容量を可動素子５８の移動量に応じて求めるときの当該容量変化が生じる部分を指す。従って、距離８４はゼロよりも長く（すなわち、Ｙ＝０よりも大きい）、かつ幅８６の半分未満（すなわち、Ｙ＝Ｗ／２未満）である。
【００２０】
更に、サスペンションアンカー６６及び７０は、Ｙ対称軸８２から距離９０だけずれて位置している。同様に、サスペンションアンカー６８及び７２は、Ｙ対称軸８２を境にして反対側に距離９０だけずれて位置している。距離９０は、可動素子５８の検出領域８８の長さ９２の２分の１未満である。従って、距離９０はゼロよりも長く（すなわち、Ｘ＝０よりも大きい）、かつ長さ９２の半分未満（すなわち、Ｘ＝Ｌ／２未満）である。従って、サスペンションアンカー６６，６８，７０，及び７２は、検出領域８８の中心と検出領域８８の外周との間の中間位置に、かつ対称位置に配置される。
【００２１】
１つの実施形態では、複数ペア９４の固定フィンガ７６が、複数の開口部６４のうちの他の開口部内に設けられる。Ｙ対称軸８２の一方の側の複数ペア９４の固定フィンガ７６は、Ｙ対称軸８２の反対側の対応する複数ペア９４の固定フィンガ７６と対称に配置される。しかしながら、複数の開口部６２と同様に、固定フィンガ群７６の各固定フィンガは、Ｙ対称軸８２と平行に並んでおり、そして固定フィンガ群７６の各固定フィンガは、Ｘ対称軸８０のいずれの側でも等距離だけ延在している。検出ギャップ９６（図３参照）はこのようにして、固定フィンガ群７６の各側面と、複数の開口部６４のうちの、当該側面が位置する１つの開口部の最近接内周壁との間に形成される。合計で６ペア９４の固定フィンガ７６が、図を分かり易くするために示されている。しかしながら、別の実施形態では、容量型トランスデューサ５２は、６ペア９４の固定フィンガ７６よりも多い、または少ないペア数の固定フィンガを含んでいてもよい。
【００２２】
複数の固定フィンガアンカー７８を固定フィンガ群７６の各固定フィンガに接続することにより、固定フィンガ群７６を下地基板６２に取り付けることができる。この例示的な実施形態では、固定フィンガアンカー群７８のうちの４つの固定フィンガアンカーを使用して固定フィンガ群７６の各固定フィンガを基板６２に取り付ける。４つの固定フィンガアンカー７８は、固定フィンガ群７６の各固定フィンガに沿って均一に分布させる。更に、４つの固定フィンガアンカー７８は、Ｘ対称軸８０に関して対称配置される。４つの固定フィンガアンカー７８は、固定フィンガ群７６の各固定フィンガを下地基板６２に取り付けるものとして示されているが、別の実施形態では、４つよりも少ない、または多い固定フィンガアンカー７８を利用してもよい。
【００２３】
図２及び３を参照し続けると、固定フィンガアンカー群７８の一部分１００がＸ方向５６に互いにほぼ並んで配置されている。固定フィンガアンカー群７８の部分１００はＸ対称軸８０から、Ｘ方向５６と直交するＹ方向１０１にずれて位置している。同様に、固定フィンガアンカー群７８の別の部分１０２は、Ｘ方向５６に互いにほぼ並んで配置され、かつＸ対称軸８０からＹ方向１０１にずれて位置している。別の表現をすると、固定フィンガアンカー群７８の部分１００、及び固定フィンガアンカー群７８の部分１０２は、Ｘ対称軸８０を境にして反対側に配置される。Ｘ対称軸８０からのＹ方向１０１の固定フィンガアンカー群７８の部分１００及び１０２の変位がアンカー領域１０３を画定し、このアンカー領域１０３では、部分１００及び１０２の位置が上側境界及び下側境界（Ｙ方向１０１の境界）であり、これらの境界の内部に、サスペンションアンカー６６，６８，７０，及び７２の全てが配置される。全ての固定フィンガアンカー７８が固定フィンガ群７６の各固定フィンガを基板６２に取り付けているにも拘わらず、Ｘ対称軸８０からＹ方向１０１に最も遠く離れてずれて位置している固定フィンガアンカー群７８のこれらの部分を利用してアンカー領域１０３を画定していることを理解されたい。
【００２４】
従動部材群７４は、可動素子５８を基板６２の上で、基板６２にほぼ平行な中立位置に宙吊りにする。従動部材群７４は、可動素子５８を中立位置に、他の或る手段に起因する力または加速度が選択的に作用して、当該可動素子の撓みが生じるまで宙吊りにしている。可動素子５８が移動すると、従動部材群７４が変形して、潜在エネルギーが当該従動部材内に蓄積される。蓄積潜在エネルギーは、一旦、力または加速度が取り除かれると、可動素子５８を当該可動素子の中立位置に戻そうとする。例えば、ＭＥＭＳ容量型トランスデューサ５２の可動素子５８は、トランスデューサ５２が加速度を受けるとＸ方向５６に移動する。可動素子５８がＸ方向５６の加速度に応答して移動すると、検出ギャップ群９６内の容量１０４及び１０６が変化する。電子回路（図示せず）が容量群１０４の全て、及び容量群１０６の全てを合計する。容量１０４と１０６との差分によって差分容量が生じ、この差分容量が次に、Ｘ方向５６の加速度を表わす信号に変換される。
【００２５】
検出領域８８内の素子群の対称構成、サスペンションアンカー６６，６８，７０，及び７２のＸ対称軸８０及びＹ対称軸８２からの変位、及び固定フィンガアンカー群７８の部分１００及び１０２を配置することにより画定されるアンカー領域１０３内のサスペンションアンカー６６，６８，７０，及び７２の配置によって、非線形変位４８（図１）、及び面内曲率５０（図１）がほぼ打ち消されるシナリオが出来上がる。このようにして、パッケージ応力がトランスデューサ出力に与える影響が大幅に低減される。更に、複数の開口部６４によって、そして固定フィンガ群７６を複数の開口部６４内に配置することによって、ＭＥＭＳ容量型トランスデューサ５２の大容量出力を実現することができる。
【００２６】
図４は、本発明の別の実施形態によるＭＥＭＳセンサ１０８の上面図を示している。ＭＥＭＳセンサ１０８は２軸加速度計であり、この２軸加速度計は、Ｘ方向１１０の加速度、及びＸ方向１１０と直交するＹ方向１１２の加速度を検出するように適合させる。以下の説明を進めるために、ＭＥＭＳセンサ１０８は以後、２軸容量型トランスデューサ１０８と表記される。容量型トランスデューサ５２（図２）と同じように、２軸容量型トランスデューサ１０８は、当該トランスデューサの構造によって加速度計出力へのパッケージ応力の影響を大幅に低減しながら、大容量出力を実現する。２軸加速度計構造を本明細書において説明するが、２軸トランスデューサ構造１０８を更に利用して、３軸加速度計パッケージ内のＸ方向１１０及びＹ方向１１２の加速度を検出することができることを理解されたい。
【００２７】
２軸容量型トランスデューサ１０８は、基板１１８の表面１１６の上方に、離間関係にある可動素子１１４を含む。複数の開口部１２０が可動素子１１４を貫通して延在している。複数のサスペンションアンカー１２２，１２４，１２６，及び１２８が、基板１１８の表面１１６に形成される。複数の従動部材１３０は、可動素子１１４をサスペンションアンカー１２２，１２４，１２６，及び１２８に相互接続する。従動部材群１３０によって、Ｘ方向１１０及びＹ方向１１２の両方向の可動素子１１４の運動が加速度に応答して可能になる。１つの実施形態では、従動部材群１３０は等価バネ定数ｋを示す。
【００２８】
容量型トランスデューサ１０８は更に、固定フィンガ集合１３２を含み、これらの固定フィンガ１３２は、互いにほぼ平行に並んで配置される。別の固定フィンガ集合１３４は、互いにほぼ平行に並んで配置され、かつ固定フィンガ群１３２に直交している。固定フィンガ１３２及び１３４は、基板１１８の表面１１６に固定フィンガアンカー群１３６を介して取り付けられる。
【００２９】
図４の容量型トランスデューサ１０８の種々の素子を明確に区別するために、可動素子１１４を右上りのハッチング線で表現する。サスペンションアンカー１２２，１２４，１２６，及び１２８、及び固定フィンガアンカー群１３６を黒ベタ塗りで表現し、そして固定フィンガ１３２及び１３４を斑点で表現する。
【００３０】
２軸容量型トランスデューサ１０８は、Ｘ軸１３８対称を示し、このＸ軸１３８は、Ｘ方向１１０にほぼ平行である。更に、２軸容量型トランスデューサ１０８はＹ軸１４０対称を示し、このＹ軸１４０は、Ｙ方向１１２にほぼ平行であり、かつＸ対称軸１３８にほぼ直交している。従って、２軸容量型トランスデューサ１０８では、当該トランスデューサ１０８の構成要素群のサイズ及び配置がＸ対称軸１３８及びＹ対称軸１４０を境にしていずれの側でも同じになっており、そして容量型トランスデューサ１０８を対称構成にすると、同数及び同サイズの複数の開口部１２０を、Ｘ対称軸１３８を境にして対向する側に、かつＹ対称軸１４０を境にして対向する側に設けることになる。
【００３１】
１つの実施形態では、サスペンションアンカー１２２，１２４，１２６，及び１２８の各サスペンションアンカーは、可動素子１１４を貫通して延在する開口部１２０群のうちの異なる１つの開口部１２０内に設けられる。サスペンションアンカー１２２及び１２４は、Ｘ対称軸１３８から距離１４２だけずれて位置している。同様に、サスペンションアンカー１２６及び１２８は、Ｘ対称軸１３８を境にして反対側に距離１４２だけずれて位置している。距離１４２は、可動素子１１４の検出領域１４６の幅１４４の２分の１未満である。従って、距離１４２はゼロよりも長く（すなわち、Ｙ＝０よりも大きい）、かつ幅１４４の半分未満（すなわち、Ｙ＝Ｗ／２未満）である。更に、サスペンションアンカー１２２及び１２６は、Ｙ対称軸１４０から距離１４８だけずれて位置している。同様に、サスペンションアンカー１２４及び１２８は、Ｙ対称軸１４０を境にして反対側に距離１４８だけずれて位置している。距離１４８は、可動素子１１４の検出領域１４６の長さ１５０の２分の１未満である。従って、距離１４８はゼロよりも長く（すなわち、Ｘ＝０よりも大きい）、かつ長さ１５０の半分未満（すなわち、Ｘ＝Ｌ／２未満）である。従って、サスペンションアンカー１２２，１２４，１２６，及び１２８は、検出領域１４６の中心と検出領域１４６の外周との間の中間位置に、かつ対称位置に配置される。
【００３２】
１つの実施形態では、複数ペア１５２の固定フィンガ１３２は、開口部群１２０内に設けられ、そしてＹ対称軸１４０と平行に並ぶ複数の長手軸を有する。Ｙ対称軸１４０を境にして一方の側に設けられる複数ペア１５２の固定フィンガ１３２は、Ｙ対称軸１４０を境にして反対側に設けられる対応する複数ペア１５２の固定フィンガ１３２と対称に配置される。更に、複数ペア１５２の固定フィンガ１３２は、Ｘ対称軸１３８を境にして反対側に設けられる対応する複数ペア１５２の固定フィンガ１３２と対称に配置される。検出ギャップ１５４はこのようにして、固定フィンガ群１３２の各側面と、複数の開口部１２０のうちの、当該側面が位置する１つの開口部の最近接内周壁との間に形成される。
【００３３】
複数ペア１５８の固定フィンガ１３４もまた、異なる開口部群１２０内に設けられ、かつＸ対称軸１３８と平行に並ぶ複数の長手軸を有する。Ｘ対称軸１３８を境にして一方の側に設けられる複数ペア１５８の固定フィンガ１３４は、Ｘ対称軸１３８を境にして反対側に設けられる対応する複数ペア１５８の固定フィンガ１３４と対称に配置される。更に、複数ペア１５８の固定フィンガ１３４は、Ｙ対称軸１４０を境にして反対側に設けられる対応する複数ペア１５８の固定フィンガ１３４と対称に配置される。検出ギャップ１６０はこのようにして、固定フィンガ群１３２の各側面と、複数の開口部１２０のうちの、当該側面が位置する１つの開口部の最近接内周壁との間に形成される。
【００３４】
１つの実施形態では、２つの固定フィンガアンカー１３６を固定フィンガ１３２及び１３４の各固定フィンガに接続して、固定フィンガ１３２及び１３４を下地基板１１８に取り付ける。図４を参照し続けると、アンカー領域１６２は、Ｘ方向１１０に並んだ各ペア１５２の固定フィンガ１３２を取り付ける２つの固定フィンガアンカー１３６により画定される。更に、別のアンカー領域１６４は、Ｘ方向１１０に並んだ各ペア１５２の固定フィンガ１３２を取り付ける２つの固定フィンガアンカー１３６により画定される。アンカー領域１６２及び１６４は、Ｘ対称軸１３８を境にして反対側に、Ｙ方向１１２にずれて位置している。アンカー領域１６６は、Ｙ方向１１２に並んだ各ペア１５８の固定フィンガ１３４を取り付ける２つの固定フィンガアンカー１３６により画定され、そしてアンカー領域１６８は、Ｙ方向１１２に並んだ各ペア１５８の固定フィンガ１３４を取り付ける２つの固定フィンガアンカー１３６により画定される。アンカー領域１６６及び１６８は、Ｙ対称軸を境にして反対側に、Ｘ方向１１０にずれて位置している。アンカー領域１６６及び１６８はアンカー領域１６２に重なって、重なりアンカー領域群１６９を形成する。同様に、アンカー領域１６６及び１６８はアンカー領域１６４に重なって、更に別の重なりアンカー領域群１６９を形成する。１つの実施形態では、サスペンションアンカー１２２，１２４，１２６，及び１２８の１つの各サスペンションアンカーは、重なり領域群１６９の各重なり領域内に配置される。
【００３５】
従動部材群１３０によって、Ｘ方向１１０及びＹ方向１１２の可動素子１１４の移動が、２軸トランスデューサ１０８がこれらの方向の加速度を受けるときに可能になる。可動素子１１４がＸ方向１１０の加速度に応答して移動すると、検出ギャップ１５４の容量が変化する。電子回路（図示せず）は差分容量を導出し、この差分容量が次に、Ｘ方向１１０の２軸トランスデューサ１０８の加速度を表わす信号に変換される。可動素子１１４がＹ方向１１２の加速度に応答して移動すると、検出ギャップ１６０の容量が変化する。電子回路は差分容量を導出し、この差分容量が次に、Ｙ方向１１２の２軸トランスデューサ１０８の加速度を表わす信号に変換される。
【００３６】
検出領域１４６内の素子群の対称構成、サスペンションアンカー１２２，１２４，１２６，及び１２８のＸ対称軸１３８及びＹ対称軸１４０からの変位、及び固定フィンガアンカー群１３６を配置することにより画定される重なりアンカー領域群１６９内のサスペンションアンカー１２２，１２４，１２６，及び１２８の配置によって、非線形変位４８（図１）、及び面内曲率５０（図１）がほぼ打ち消されるシナリオが出来上がる。このようにして、パッケージ応力がトランスデューサ出力に与える影響が、２軸容量型トランスデューサ１０８において大幅に低減される。更に、複数の開口部１２０によって、そして固定フィンガ１３２及び１３４を複数の開口部１２０内に配置することによって、２軸容量型ＭＥＭＳトランスデューサ１０８の大容量出力を実現することができる。
【００３７】
容量型トランスデューサ５２（図２）に関連して上に述べたように、別の実施形態では、２つの固定フィンガアンカー１３６よりも多い、または少ない固定フィンガアンカーを用いてもよいことを理解されたい。更に、別の実施形態では、２軸容量型トランスデューサ１０８は、本明細書において示す複数ペア１５２の固定フィンガ１３２及び複数ペア１５８の固定フィンガ１３４よりも多い、または少ないペア数の固定フィンガを含むことができる。
【００３８】
図５は、本発明の別の実施形態によるＭＥＭＳセンサ１８０の上面図を示している。ＭＥＭＳセンサ１８０は単軸加速度計であり、この単軸加速度計は、Ｘ方向１８２の加速度を検出するように適合させる。従って、ＭＥＭＳセンサ１８０は以後、容量型トランスデューサ１８０と表記される。容量型トランスデューサ５２（図２）及び１０８（図３）と同じように、容量型トランスデューサ１８０は、当該トランスデューサの構造によって加速度計出力へのパッケージ応力の影響を大幅に低減しながら大容量出力を実現する。
【００３９】
容量型トランスデューサ１８０は、基板１８８の表面１８６の上方に、離間関係にある可動素子１８４を含む。複数の開口部１９０が可動素子１８４を貫通して延在しており、そして複数のサスペンションアンカー１９２，１９４，１９６が、基板１８８の表面１８６に形成される。１ペアの従動部材１９８が可動素子１８４をサスペンションアンカー１９２に相互接続し、そして１ペアの従動部材２００が可動素子１８４をサスペンションアンカー１９４及び１９６の各サスペンションアンカーに相互接続する。従動部材１９８及び２００によって、容量型トランスデューサ１８０により検出される加速度に応答する可動素子１８４のＸ方向１８２の運動が可能になる。容量型トランスデューサ１８０は更に、互いにほぼ平行に並んで配置される固定フィンガ群２０２を含む。固定フィンガ群２０２は、基板１８８の表面１８６に固定フィンガアンカー群２０４を介して取り付けられる。
【００４０】
図５の容量型トランスデューサ１８０の種々の素子を明確に区別するために、可動素子１８４を右上りのハッチング線で表現する。サスペンションアンカー１９２，１９４，１９６、及び固定フィンガアンカー群２０４を黒ベタ塗りで表現し、そして固定フィンガ群２０２を斑点で表現する。
【００４１】
容量型トランスデューサ１８０は、Ｘ軸２０６対称を示し、このＸ軸２０６は、Ｘ方向１８２にほぼ平行である。更に、容量型トランスデューサ１８０はＹ軸２０８対称を示し、このＹ軸２０８は、Ｙ方向２０３にほぼ平行であり、かつＸ対称軸２０６にほぼ直交している。従って、容量型トランスデューサ１８０では、当該トランスデューサ１８０の構成要素群のサイズ及び配置がＸ対称軸２０６及びＹ対称軸２０８を境にしていずれの側でも同じになっている。
【００４２】
容量型トランスデューサ１８０を対称構成にすると、同数及び同サイズの複数の開口部１９０を、Ｙ対称軸２０８を境にして対向する側に設けることになる。更に、複数の開口部１９０はＹ対称軸２０８にほぼ平行であり、かつＸ対称軸２０６のいずれの側でも等距離だけ延在している。
【００４３】
複数の開口部１９０のうちの１つの開口部１９０が、可動素子１８４の検出領域２１４の中心に対して対称に配置される中心開口部２１０である。この例示的な実施形態では、サスペンションアンカー１９２は、可動素子１８４の中心開口部２１０内の中心２１２に設けられる。従動部材群１９８は、ほぼ直線状の梁であり、これらの梁は、サスペンションアンカーの両側に取り付けられる。従って、従動部材群１９８のそれぞれの長手軸が、可動素子１８８をＹ対称軸２０８の位置で貫通する１つの共通軸を形成する。しかしながら、別の実施形態では、従動部材群１９８は、更に複雑な形状に形成してもよい。
【００４４】
これとは異なり、サスペンションアンカー１９４及び１９６は、可動素子１８４の検出領域２１４の外側に設けられる。すなわち、この実施形態では、サスペンションアンカー１９４及び１９６は、可動素子１８４に対して外部に配置される。サスペンションアンカー１９４は、Ｙ対称軸２０８から距離２１８だけずれて位置している。同様に、サスペンションアンカー１９６は、Ｙ対称軸２０８から距離２１８だけずれて位置している。距離２１８は、検出領域２１４の長さ２２０の２分の１よりも長いか、または２分の１にほぼ等しい。
【００４５】
複数ペア２２２の固定フィンガ２０２が、中心開口部２１０を除く複数の開口部１９０内に設けられる。Ｙ対称軸１９８を境にして一方の側にある複数ペア２２２の固定フィンガ２０２は、Ｙ対称軸２０８を境にして反対側の対応する複数ペア２２２の固定フィンガ２０２とほぼ対称に配置される。固定フィンガ群２０２の各固定フィンガは、Ｙ対称軸２０８と平行に並んでおり、そして固定フィンガ群２０２の各固定フィンガは、Ｘ対称軸２０６のいずれの側でも等距離だけ延在している。検出ギャップ２２４はこのようにして、固定フィンガ群２０２の各側面と、複数の開口部１９０のうちの、当該側面が位置する１つの開口部の最近接内周壁との間に形成される。固定フィンガ群２０２は、加速度、力などに応答して移動することができる。しかしながら、これらの固定フィンガの「移動」は、同じ加速度、力などに応答する可動素子１８４の移動に比べて無視することができる。
【００４６】
この実施形態では、固定フィンガアンカー群２０４の各固定フィンガアンカーを使用して、固定フィンガ群２０２の１つの各固定フィンガを基板１８８に取り付ける。これらの固定フィンガアンカー２０４は、Ｘ対称軸２０６上（すなわち、Ｙ＝０の位置）に配置される。このようにして、Ｘ対称軸２０６上の固定フィンガアンカー群２０４の位置によって、Ｘ対称軸２０６を中心とするアンカー領域２２６が画定される。その結果、サスペンションアンカー１９２，１９４，及び１９６はアンカー領域２２６内に配置され、かつＸ対称軸２０６上に（すなわち、Ｙ＝０の位置に）あってＸ方向１８２にほぼ並んでいる。
【００４７】
１つの実施形態では、従動部材群１９８は、従動部材群１９８の剛性を表わす等価バネ定数ｋ１を示す。更に、従動部材群２００は、従動部材群２００の剛性を表わす等価バネ定数ｋ２を示す。しかしながら、従動部材群２００のバネ定数ｋ２は、従動部材群１９８のバネ定数ｋ１よりも小さい。従って、従動部材群１９８は従動部材群２００よりも大きな剛性を示す。１つの実施形態では、従動部材群１９８は、従動部材群２００のほぼ４倍の剛性を有することができる。
【００４８】
従動部材１９８及び２００によって、容量型トランスデューサ１８０がＸ方向１８２の加速度を受けるときに可動素子１８４のＸ方向１８２の移動が可能になる。可動素子１８４がＸ方向１８２の加速度に応答して移動すると、検出ギャップ２２４の容量が変化する。電子回路（図示せず）は当該容量を、前に説明した通りに処理して差分容量を導出し、この差分容量が次に、Ｘ方向１８２の容量型トランスデューサ１８０の加速度を表わす信号に変換される。
【００４９】
検出領域２１４内の素子群の対称構成によって、非線形変位バラツキ４８（図１）が容量型トランスデューサ１８０構造内でほぼ打ち消されるシナリオが出来上がる。更に、サスペンションアンカー１９２，１９４，及び１９６を、アンカー領域２２６内にＸ対称軸２０６を中心として配置することによって、面内曲率５０（図１）が容量型トランスデューサ１８０構造内でほぼ打ち消されるシナリオが出来上がる。従って、検出領域２１４内の素子群の対称構成、及びＸ対称軸２０６を中心としたアンカー領域２２６内のサスペンションアンカー１９２，１９４，及び１９６の配置を組み合わせることによって、非線形変位バラツキ４８（図１）、及び面内曲率５０（図１）がほぼ打ち消されるシナリオが出来上がる。このようにして、パッケージ応力が加速度計出力に与える影響が大幅に低減される。更に、複数の開口部１９０によって、そして固定フィンガ群２０２を複数の開口部１９０内に配置することによって、容量センサ１８０の大容量出力を実現することができる。更に、製造上の観点から、電気的な相互接続は、上に説明した他の実施形態よりも更に容易に実現する必要がある。
【００５０】
概括すると、上に説明した手法では、サスペンションアンカー群を、最も外側の固定フィンガアンカー群の位置（Ｙ方向に変位した位置）により画定されるアンカー領域内に配置することになる。これらの位置によって、単軸トランスデューサ構成の境界群（Ｙ方向の境界）を画定し、そしてサスペンションアンカー群が配置されることになる２軸トランスデューサ構成の境界群（Ｘ方向及びＹ方向の両方向の境界）を画定する。単軸トランスデューサ構成では、アンカー領域が狭くなる（すなわち、Ｙ方向の幅が狭くなる）ので、Ｘ対称軸を境にして対向する側のサスペンションアンカー群は、図５に示すように、これらのサスペンションアンカーがＸ対称軸上で融合するまで、より近づく方向に移動して合体するようになる。従って、この技術分野の当業者であれば、本明細書において説明する機能要素群を融合させて、容量センサの種々の他の実施形態を実現することにより、パッケージ応力に対する当該センサの感度を下げることができることが分かるであろう。例えば、図２のサスペンションアンカー６６，６８，７０，及び７２、及び固定フィンガアンカー群７６のうちの幾つかのアンカーは、図５に示すように、これらのアンカーのＸ方向のそれぞれの位置に保持されながら、中心線に向かってＹ方向に移動させることができる。
【００５１】
本明細書において説明する種々の実施形態の各実施形態は、差動容量型トランスデューサの形態のＭＥＭＳセンサを備える。これらの実施形態では、素子群を対称に配置するだけでなく、固定フィンガアンカー群の位置によって画定されるアンカー領域を設置する。可動素子のサスペンションアンカー群は、このアンカー領域内に配置される。これらの機能要素群は、パッケージ応力がトランスデューサ出力に与える影響を、変位の非線形成分を効果的に打ち消すことにより低減する。このようにして、このような差動容量型トランスデューサは、熱的に誘発されるパッケージ応力勾配の影響を受け難くなり、そして低コストの、かつコンパクトなシングルチップトランスデューサとして、従来の製造プロセスを利用して容易に実現することができる。更に、ＭＥＭＳセンサは、パッケージング応力を低減するように構成されるドームコートまたは他の機能要素の使用を必要としない。
【００５２】
本発明の好適な実施形態を詳細に示し、そして説明してきたが、この技術分野の当業者であれば、種々の変更を、本発明の思想から、または添付の請求項の範囲から逸脱しない限り加え得ることが容易に理解できるであろう。例えば、ＭＥＭＳセンサは、開示した数とは異なる数のアンカー、及び／又は異なる数のバネ部材を含むように適合させることができる。更に、可動素子は、開示した形状及びサイズ以外の種々の形状及びサイズを持つことができる。
【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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【国際調査報告】
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