(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１固定櫛歯電極と、
第１固定櫛歯電極と噛み合うように配置されており、上端の位置が第１固定櫛歯電極の上端の位置と略等しく、下端の位置が第１固定櫛歯電極の下端の位置と略等しい、第１可動櫛歯電極と、
第２固定櫛歯電極と、
第２固定櫛歯電極と噛み合うように配置されており、上端の位置が第２固定櫛歯電極の上端の位置と略等しく、下端の位置が第２固定櫛歯電極の下端の位置と略等しい、第２可動櫛歯電極を備えており、
第１可動櫛歯電極の上部に、導電性材料からなる第１付加櫛歯電極が設けられており、
第２可動櫛歯電極の下部に、導電性材料からなる第２付加櫛歯電極が設けられている、ＭＥＭＳセンサ。
【請求項２】
第１可動櫛歯電極と第１付加櫛歯電極が電気的に導通しており、
第２可動櫛歯電極と第２付加櫛歯電極が電気的に導通している、請求項１のＭＥＭＳセンサ。
【請求項３】
第１可動櫛歯電極と第１付加櫛歯電極が電気的に絶縁しており、
第２可動櫛歯電極と第２付加櫛歯電極が電気的に絶縁している、請求項１のＭＥＭＳセンサ。
【請求項４】
第１可動櫛歯電極と第１付加櫛歯電極の間が絶縁膜を介して接続しており、
第２可動櫛歯電極と第２付加櫛歯電極の間が絶縁膜を介して接続している、請求項３のＭＥＭＳセンサ。
【請求項５】
第１可動櫛歯電極と第１付加櫛歯電極の間がＰＮ接合を介して接続しており、
第２可動櫛歯電極と第２付加櫛歯電極の間がＰＮ接合を介して接続している、請求項３のＭＥＭＳセンサ。
【請求項６】
第１固定櫛歯電極の下部に、導電性材料からなる第３付加櫛歯電極が設けられており、
第２固定櫛歯電極の上部に、導電性材料からなる第４付加櫛歯電極が設けられている、請求項１のＭＥＭＳセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、ＭＥＭＳセンサを開示する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に、ＭＥＭＳセンサが開示されている。そのＭＥＭＳセンサは、可動電極と、可動電極の両側に階段上に配置された２つの固定電極を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−４９３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のＭＥＭＳセンサを製造する際には、犠牲層のエッチングにより予め犠牲層を階段状に形成しておいて、その上に可動電極と固定電極を積層し、最終的に犠牲層を除去する。このように製造されるＭＥＭＳセンサでは、可動電極と固定電極の間の犠牲層を精度よく階段状に形成することが困難なため、段差量にばらつきを生じやすい。特に、段違いの櫛歯電極対を有するＭＥＭＳセンサにおいて、２つの櫛歯電極の間の段差量を精度よく形成することが可能な技術が期待されている。
【０００５】
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、段違いの櫛歯電極対を有するＭＥＭＳセンサにおいて、２つの櫛歯電極の間の段差量を精度よく形成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】
【０００６】
本明細書が開示するＭＥＭＳセンサは、第１固定櫛歯電極と、第１固定櫛歯電極と噛み合うように配置されており、上端の位置が第１固定櫛歯電極の上端の位置と略等しく、下端の位置が第１固定櫛歯電極の下端の位置と略等しい、第１可動櫛歯電極と、第２固定櫛歯電極と、第２固定櫛歯電極と噛み合うように配置されており、上端の位置が第２固定櫛歯電極の上端の位置と略等しく、下端の位置が第２固定櫛歯電極の下端の位置と略等しい、第２可動櫛歯電極を備えている。そのＭＥＭＳセンサでは、第１可動櫛歯電極の上部に、導電性材料からなる第１付加櫛歯電極が設けられており、第２可動櫛歯電極の下部に、導電性材料からなる第２付加櫛歯電極が設けられている。
【０００７】
上記のＭＥＭＳセンサでは、第１固定櫛歯電極と第１付加櫛歯電極を、段違いの櫛歯電極対として利用し、第２固定櫛歯電極と第２付加櫛歯電極を、段違いの櫛歯電極対として利用することができる。このＭＥＭＳセンサでは、第１付加櫛歯電極の下端の位置は、第１固定櫛歯電極の上端の位置と略一致しており、かつ第１付加櫛歯電極の高さは、導電性材料の積層高さにより規定される。導電性材料の積層高さは、精度よく調整することが可能であるから、第１固定櫛歯電極と第１付加櫛歯電極の間の段差量は、精度よく調整することができる。同様に、このＭＥＭＳセンサでは、第２付加櫛歯電極の下端の位置は、第２固定櫛歯電極の下端の位置と略一致しており、かつ第２付加櫛歯電極の高さは、導電性材料の積層高さにより規定される。導電性材料の積層高さは、精度よく調整することが可能であるから、第２固定櫛歯電極と第２付加櫛歯電極の間の段差量は、精度よく調整することができる。上記のＭＥＭＳセンサによれば、第１固定櫛歯電極と第１付加櫛歯電極から構成される段違いの櫛歯電極対と、第２固定櫛歯電極と第２付加櫛歯電極から構成される段違いの櫛歯電極対について、それぞれの段差量を精度よく形成することができる。
【０００８】
また、上記のＭＥＭＳセンサでは、第１固定櫛歯電極と第１付加櫛歯電極から構成される段違いの櫛歯電極対と、第２固定櫛歯電極と第２付加櫛歯電極から構成される段違いの櫛歯電極対が、互いに逆方向の段差を有している。このような構成とすることによって、差動構造を有するＭＥＭＳセンサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１のＭＥＭＳセンサ２の上面図。
【図２】実施例１のＭＥＭＳセンサ２のＩＩ−ＩＩ断面から見た断面図。
【図３】実施例１のＭＥＭＳセンサ２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面から見た断面図。
【図４】実施例１のＭＥＭＳセンサ２の動作の様子を説明する図。
【図５】実施例１のＭＥＭＳセンサ２の製造方法を説明する図。
【図６】実施例１のＭＥＭＳセンサ２の製造方法を説明する図。
【図７】実施例１のＭＥＭＳセンサ２の製造方法を説明する図。
【図８】実施例１のＭＥＭＳセンサ２の製造方法を説明する図。
【図９】実施例１のＭＥＭＳセンサ２の製造方法を説明する図。
【図１０】実施例１のＭＥＭＳセンサ２の製造方法を説明する図。
【図１１】実施例１のＭＥＭＳセンサ２の製造方法を説明する図。
【図１２】実施例１のＭＥＭＳセンサ２の製造方法を説明する図。
【図１３】実施例１のＭＥＭＳセンサ２の製造方法を説明する図。
【図１４】実施例１のＭＥＭＳセンサ２の製造方法を説明する図。
【図１５】実施例２のＭＥＭＳセンサ１０２の上面図。
【図１６】実施例２のＭＥＭＳセンサ１０２のＸＶＩ−ＸＶＩ断面から見た断面図。
【図１７】実施例３のＭＥＭＳセンサ２０２の上面図。
【図１８】実施例３のＭＥＭＳセンサ２０２のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ断面から見た断面図。
【図１９】実施例３のＭＥＭＳセンサ２０２のＸＩＸ−ＸＩＸ断面から見た断面図。
【図２０】実施例３のＭＥＭＳセンサ２０２の動作の様子を説明する図。
【図２１】実施例４のＭＥＭＳセンサ３０２の上面図。
【図２２】実施例４のＭＥＭＳセンサ３０２のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ断面から見た断面図。
【図２３】実施例４のＭＥＭＳセンサ３０２のＸＸＩＩＩ−ＸＸＩＩＩ断面から見た断面図。
【図２４】実施例４のＭＥＭＳセンサ３０２の動作の様子を説明する図。
【図２５】実施例４のＭＥＭＳセンサ３０２の製造方法を説明する図。
【図２６】実施例４のＭＥＭＳセンサ３０２の製造方法を説明する図。
【図２７】実施例４のＭＥＭＳセンサ３０２の製造方法を説明する図。
【図２８】実施例４のＭＥＭＳセンサ３０２の製造方法を説明する図。
【図２９】実施例４のＭＥＭＳセンサ３０２の製造方法を説明する図。
【図３０】実施例４のＭＥＭＳセンサ３０２の製造方法を説明する図。
【図３１】実施例４のＭＥＭＳセンサ３０２の製造方法を説明する図。
【図３２】実施例４のＭＥＭＳセンサ３０２の製造方法を説明する図。
【図３３】実施例５のＭＥＭＳセンサ４０２の上面図。
【図３４】実施例５のＭＥＭＳセンサ４０２のＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶ断面から見た断面図。
【図３５】実施例６のＭＥＭＳセンサ５０２の上面図。
【図３６】実施例６のＭＥＭＳセンサ５０２のＸＸＸＶＩ−ＸＸＸＶＩ断面から見た断面図。
【図３７】実施例６のＭＥＭＳセンサ５０２のＸＸＸＶＩＩ−ＸＸＸＶＩＩ断面から見た断面図。
【図３８】実施例６のＭＥＭＳセンサ５０２の動作の様子を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書が開示するＭＥＭＳセンサは、第１可動櫛歯電極と第１付加櫛歯電極が電気的に導通しており、第２可動櫛歯電極と第２付加櫛歯電極が電気的に導通しているように構成することができる。
【００１１】
上記のＭＥＭＳセンサによれば、第１可動櫛歯電極と第１付加櫛歯電極を単一の櫛歯電極として用いることができ、第２可動櫛歯電極と第２付加櫛歯電極を単一の櫛歯電極として用いることができる。このため、第１可動櫛歯電極および第２可動櫛歯電極への配線とは別個に、第１付加櫛歯電極および第２付加櫛歯電極への配線を行なうことが不要となる。
【００１２】
あるいは、本明細書が開示するＭＥＭＳセンサは、第１可動櫛歯電極と第１付加櫛歯電極が電気的に絶縁しており、第２可動櫛歯電極と第２付加櫛歯電極が電気的に絶縁しているように構成することができる。
【００１３】
上記のＭＥＭＳセンサによれば、第１可動櫛歯電極と第１付加櫛歯電極を別個の櫛歯電極として用いることができ、第２可動櫛歯電極と第２付加櫛歯電極を別個の櫛歯電極として用いることができる。また、上記のＭＥＭＳセンサによれば、第１付加櫛歯電極と第１固定櫛歯電極の当初の対向面積は略ゼロとなるから、両者の間の寄生容量を極めて小さくすることができ、第２付加櫛歯電極と第２固定櫛歯電極の当初の対向面積は略ゼロとなるから、両者の間の寄生容量を極めて小さくすることができる。
【００１４】
本明細書が開示するＭＥＭＳセンサは、第１可動櫛歯電極と第１付加櫛歯電極の間が絶縁膜を介して接続しており、第２可動櫛歯電極と第２付加櫛歯電極の間が絶縁膜を介して接続しているように構成することができる。
【００１５】
上記のＭＥＭＳセンサによれば、簡易な構成で、第１可動櫛歯電極と第１付加櫛歯電極の間の電気的な絶縁と、第２可動櫛歯電極と第２付加櫛歯電極の間の電気的な絶縁を実現することができる。
【００１６】
あるいは、本明細書が開示するＭＥＭＳセンサは、第１可動櫛歯電極と第１付加櫛歯電極の間がＰＮ接合を介して接続しており、第２可動櫛歯電極と第２付加櫛歯電極の間がＰＮ接合を介して接続しているように構成することができる。
【００１７】
上記のＭＥＭＳセンサによれば、簡易な構成で、第１可動櫛歯電極と第１付加櫛歯電極の間の電気的な絶縁と、第２可動櫛歯電極と第２付加櫛歯電極の間の電気的な絶縁を実現することができる。
【００１８】
本明細書が開示するＭＥＭＳセンサは、第１固定櫛歯電極の下部に、導電性材料からなる第３付加櫛歯電極が設けられており、第２固定櫛歯電極の上部に、導電性材料からなる第４付加櫛歯電極が設けられているように構成することができる。
【００１９】
上記のＭＥＭＳセンサによれば、第１固定櫛歯電極と第１付加櫛歯電極から構成される段違いの櫛歯電極対と、第１可動櫛歯電極と第３付加櫛歯電極から構成される段違いの櫛歯電極対が、互いに逆方向の段差を有しており、第２固定櫛歯電極と第２付加櫛歯電極から構成される段違いの櫛歯電極対と、第２可動櫛歯電極と第４付加櫛歯電極から構成される段違いの櫛歯電極対が、互いに逆方向の段差を有している。このような構成とすることによって、センサ感度を向上することができる。
【００２０】
（実施例１）
図１−図３は、本実施例のＭＥＭＳセンサ２を示している。ＭＥＭＳセンサ２は、導電性を付与された単結晶シリコンからなる支持層４と、酸化シリコンからなる絶縁層６と、主に導電性を付与された単結晶シリコンからなるセンサ層８が順に積層された、積層基板１０に形成されている。以下の説明では、積層基板１０の積層方向（図１の紙面垂直方向、図２および図３の上下方向）をＺ方向とし、積層基板１０の面内方向をＸ方向およびＹ方向とする。また、以下の説明では、Ｚ方向の正方向（図２および図３の上方向）を上方向といい、Ｚ方向の負方向（図２および図３の下方向）を下方向という。本実施例のＭＥＭＳセンサ２では、支持層４の上方に絶縁層６が積層されており、絶縁層６の上方にセンサ層８が積層されている。ＭＥＭＳセンサ２は、演算回路１１と組み合わせて用いられる。
【００２１】
センサ層８には、単結晶シリコンをエッチングにより選択的に除去することによって、マス部１２と、櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、板状梁部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄと、周縁部１８と、櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと、電極支持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが形成されている。このうち、マス部１２と、櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、板状梁部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄと、周縁部１８は、継ぎ目なく一体的に形成されており、これらは同電位に維持されている。また、櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄはそれぞれ、対応する電極支持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄと継ぎ目なく一体的に形成されており、互いに同電位に維持されている。
【００２２】
マス部１２は、ＭＥＭＳセンサ２を上方から平面視したときに、長方形状に形成されている。なお、図示はしていないが、マス部１２には、マス部１２を上面から下面まで貫通する複数のエッチングホールが形成されている。マス部１２のＸ方向の一方の端部（図１の右側の端部）には、櫛歯電極部１４ａ、１４ｂが設けられており、マス部１２のＸ方向の他方の端部（図１の左側の端部）には、櫛歯電極部１４ｃ、１４ｄが設けられている。櫛歯電極部１４ａと櫛歯電極部１４ｂは、Ｙ方向に関して、マス部１２の中心位置に対して対称な位置に配置されている。同様に、櫛歯電極部１４ｃと櫛歯電極部１４ｄは、Ｙ方向に関して、マス部１２の中心位置に対して対称な位置に配置されている。櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄはそれぞれ、マス部１２からＸ方向に沿って伸びる支持部と、支持部からＹ方向に沿って伸びる電極部を備えている。マス部１２のＹ方向の一方の端部（図１の上側の端部）には、板状梁部１６ａ、１６ｂが設けられており、マス部１２のＹ方向の他方の端部（図１の下側の端部）には、板状梁部１６ｃ、１６ｄが設けられている。板状梁部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄはそれぞれ、マス部１２からＹ方向に沿って伸びて、周縁部１８に接続している。板状梁部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄはそれぞれ、Ｘ方向およびＹ方向の剛性が高く、Ｚ方向の剛性が低い形状に形成されている。周縁部１８は、ＭＥＭＳセンサ２を上方から平面視したときに、マス部１２と、櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、板状梁部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄと、櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと、電極支持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを囲う、長方形の枠形状に形成されている。マス部１２と、櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、板状梁部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは、下方の絶縁層６がエッチングにより除去されており、支持層４に対して相対的に変位可能である。周縁部１８は、下方の絶縁層６を介して支持層４に対して固定されている。
【００２３】
櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄはそれぞれ、対応する櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと噛み合うように配置されている。櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄはそれぞれ、Ｙ方向に伸びる電極部と、Ｘ方向に伸びており、電極部を支持する支持部を備えている。櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのそれぞれの電極部は、対応する櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの電極部と、Ｘ方向に対向するように配置されている。櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄのそれぞれの支持部は、対応する電極支持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄに接続している。櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、下方の絶縁層６がエッチングにより除去されているが、電極支持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、下方の絶縁層６を介して支持層４に対して固定されている。マス部１２が支持層４に対して相対変位していない状態では、櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの上端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの上端のＺ方向の位置と一致しており、櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄの下端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの下端のＺ方向の位置と一致している。櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、平行平板コンデンサを形成している。櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄが櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに対してＺ方向に相対変位し、両者の対向面積が変化すると、両者の間で形成される静電容量の大きさも変化する。この静電容量の変化は、演算回路１１により検出することができる。
【００２４】
図２、図３に示すように、櫛歯電極部１４ａ、１４ｄの上部には、付加櫛歯電極２４ａ、２４ｄが設けられている。また、櫛歯電極部１４ｂ、１４ｃの下部には、付加櫛歯電極２４ｂ、２４ｃが設けられている。本実施例のＭＥＭＳセンサ２では、付加櫛歯電極２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄは、導電性の材料であれば、どのような材料で構成されていてもよく、例えば、導電性を付与された多結晶シリコンから構成されていてもよいし、アルミニウム等の金属から構成されていてもよい。付加櫛歯電極２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄはそれぞれ、対応する櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと電気的に導通している。
【００２５】
演算回路１１は、ＭＥＭＳセンサ２の周縁部１８と、電極支持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄと接続している。周縁部１８は、櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと同電位である。また、電極支持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄはそれぞれ、櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと同電位である。演算回路１１は、櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄのそれぞれと、対応する櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの間の静電容量を検出することができる。
【００２６】
以下ではＭＥＭＳセンサ２の動作について説明する。マス部１２にＺ方向の加速度が作用すると、マス部１２にＺ方向の慣性力が作用して、板状梁部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄがＺ方向に撓み変形する。これにより、マス部１２と櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、支持層４に対してＺ方向に相対変位する。この際のＺ方向への変位量は、マス部１２に作用する加速度の大きさに比例する。一方、櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄは、支持層４に対して位置が固定されている。このため、ＭＥＭＳセンサ２にＺ方向の加速度が作用すると、櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄは、櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄに対して、Ｚ方向に相対変位する。この際のＺ方向の相対変位量は、Ｚ方向の加速度に応じた大きさとなる。なお、本明細書では、支持層４に対して相対変位する櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄを、可動櫛歯電極ともいう。また、支持層４に対して相対変位しない櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを、固定櫛歯電極ともいう。
【００２７】
図４の（ａ）は、マス部１２が支持層４に対して相対変位していない状態での、櫛歯電極部１４ａ、１４ｃと、付加櫛歯電極２４ａ、２４ｃと、櫛歯電極部２０ａ、２０ｃの位置関係を示している。この状態では、櫛歯電極部１４ａと櫛歯電極部２０ａが完全に重なり合っており、両者の対向面積は櫛歯電極部２０ａの面積に等しい。また、この状態では、櫛歯電極部１４ｃと櫛歯電極部２０ｃが完全に重なり合っており、両者の対向面積は櫛歯電極部２０ｃの面積に等しい。この状態で、演算回路１１が、櫛歯電極部１４ｃと櫛歯電極部２０ｃの静電容量から、櫛歯電極部１４ａと櫛歯電極部２０ａの間の静電容量を減算すると、その差分はゼロとなる。
【００２８】
図４の（ｂ）に示すように、マス部１２が支持層４に対して下方に（Ｚ方向の負方向に）相対変位すると、櫛歯電極部１４ａ、１４ｃは櫛歯電極部２０ａ、２０ｃに対して下方に相対変位する。この場合、櫛歯電極部２０ａに関しては、櫛歯電極部１４ａが下方に相対変位しても、櫛歯電極部１４ａの上方に設けられた付加櫛歯電極２４ａが櫛歯電極部２０ａに対向するため、対向面積は変化せず、櫛歯電極部１４ａと櫛歯電極部２０ａの間の静電容量は（ａ）の状態から変化しない。これとは異なり、櫛歯電極部２０ｃに関しては、櫛歯電極部１４ｃが下方に相対変位すると、対向面積が減少し、櫛歯電極部１４ｃと櫛歯電極部２０ｃの間の静電容量が減少する。この状態で、演算回路１１が、櫛歯電極部１４ｃと櫛歯電極部２０ｃの静電容量から、櫛歯電極部１４ａと櫛歯電極部２０ａの間の静電容量を減算すると、その差分の大きさは、櫛歯電極部１４ｃと櫛歯電極部２０ｃの間の静電容量の減少分に等しく、その差分の符号は負となる。
【００２９】
図４の（ｃ）に示すように、マス部１２が支持層４に対して上方に（Ｚ方向の正方向に）相対変位すると、櫛歯電極部１４ａ、１４ｃは櫛歯電極部２０ａ、２０ｃに対して上方に相対変位する。この場合、櫛歯電極部２０ｃに関しては、櫛歯電極部１４ｃが上方に相対変位しても、櫛歯電極部１４ｃの下方に設けられた付加櫛歯電極２４ｃが櫛歯電極部２０ｃに対向するため、対向面積は変化せず、櫛歯電極部１４ｃと櫛歯電極部２０ｃの間の静電容量は（ａ）の状態から変化しない。これとは異なり、櫛歯電極部２０ａに関しては、櫛歯電極部１４ａが上方に相対変位すると、対向面積が減少し、櫛歯電極部１４ａと櫛歯電極部２０ａの間の静電容量が減少する。この状態で、演算回路１１が、櫛歯電極部１４ｃと櫛歯電極部２０ｃの静電容量から、櫛歯電極部１４ａと櫛歯電極部２０ａの間の静電容量を減算すると、その差分の大きさは、櫛歯電極部１４ａと櫛歯電極部２０ａの間の静電容量の減少分に等しく、その差分の符号は正となる。
【００３０】
本実施例のＭＥＭＳセンサ２によれば、上方に付加櫛歯電極２４ａが設けられた櫛歯電極部１４ａと櫛歯電極部２０ａの間の静電容量と、下方に付加櫛歯電極２４ｃが設けられた櫛歯電極部１４ｃと櫛歯電極部２０ｃの間の静電容量の間の差分を、演算回路１１で算出することによって、マス部１２のＺ方向の変位に起因する静電容量の変化のみを検出することができる。加えて、本実施例のＭＥＭＳセンサ２によれば、演算回路１１で算出される差分の符号から、マス部１２がＺ方向の正方向に変位したのか、負方向に変位したのかを、判別することができる。これによって、マス部１２のＺ方向の変位量を精度よく検出することができ、マス部１２に作用するＺ方向の加速度を精度よく検出することができる。
【００３１】
以下では、ＭＥＭＳセンサ２の製造方法について説明する。まず、図５に示すように、導電性を付与された単結晶シリコンからなるウェハ３０を用意する。このウェハ３０は、センサ層８に対応するものである。
【００３２】
次いで、図６に示すように、センサ層８の上面に酸化シリコン層３２を形成して、形成された酸化シリコン層３２をドライエッチングにより選択的に除去する。
【００３３】
次いで、図７に示すように、センサ層８の上面に導電性を付与された多結晶シリコン層３４を形成して、形成された多結晶シリコン層３４をドライエッチングにより選択的に除去する。これによって、ＭＥＭＳセンサ２において櫛歯電極部１４ｂ、１４ｃの下方に配置される、付加櫛歯電極２４ｂ、２４ｃが形成される。
【００３４】
次いで、図８に示すように、センサ層８の上面の酸化シリコン層３２をフッ化水素水等で除去する。
【００３５】
次いで、図９に示すように、導電性を付与された単結晶シリコンからなるウェハ３６を用意する。このウェハ３６は、支持層４に対応するものである。
【００３６】
次いで、図１０に示すように、支持層４の上面に酸化シリコン層３８を形成して、形成された酸化シリコン層３８をドライエッチングにより選択的に除去する。この酸化シリコン層３８は、絶縁層６に対応するものであるが、マス部１２に対応する位置の酸化シリコン層３８は、犠牲層として用いられる。すなわち、マス部１２に対応する位置の酸化シリコン層３８は、この段階では除去されず、製造の最終段階で除去される。
【００３７】
次いで、図１１に示すように、図８のセンサ層８を上下反転させて、図１０の支持層４および絶縁層６からなる基板の上面（すなわち、絶縁層６の上面）に接合する。この状態で、センサ層８の上面を研磨して、センサ層８の厚みを調整してもよい。
【００３８】
次いで、図１２に示すように、センサ層８の上面に酸化シリコン層４０を形成して、形成された酸化シリコン層４０をドライエッチングにより選択的に除去する。
【００３９】
次いで、図１３に示すように、センサ層８の上面に導電性を付与された多結晶シリコン層４２を形成して、形成された多結晶シリコン層４２をドライエッチングにより選択的に除去する。これによって、ＭＥＭＳセンサ２において櫛歯電極部１４ａ、１４ｄの上方に配置される、付加櫛歯電極２４ａ、２４ｄが形成される。
【００４０】
次いで、図１４に示すように、センサ層８を上面から下面まで深掘りエッチングして、センサ層８のパターニングを行なう。これによって、センサ層８のマス部１２と、櫛歯電極部１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄと、板状梁部１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄと、周縁部１８と、櫛歯電極部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄと、電極支持部２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが形成される。
【００４１】
その後、犠牲層であるマス部１２の下方の絶縁層６をエッチングにより除去することで、ＭＥＭＳセンサ２を得ることができる。
【００４２】
（実施例２）
図１５、図１６は、本実施例のＭＥＭＳセンサ１０２を示している。本実施例のＭＥＭＳセンサ１０２も、実施例１のＭＥＭＳセンサ２と同様に、導電性を付与された単結晶シリコンからなる支持層１０４と、酸化シリコンからなる絶縁層１０６と、主に導電性を付与された単結晶シリコンからなるセンサ層１０８が順に積層された、積層基板１１０に形成されている。以下の説明では、積層基板１１０の積層方向（図１５の紙面垂直方向、図１６の上下方向）をＺ方向とし、積層基板１１０の面内方向をＸ方向およびＹ方向とする。また、以下の説明では、Ｚ方向の正方向（図１６の上方向）を上方向といい、Ｚ方向の負方向（図１６の下方向）を下方向という。本実施例のＭＥＭＳセンサ１０２では、支持層１０４の上方に絶縁層１０６が積層されており、絶縁層１０６の上方にセンサ層１０８が積層されている。ＭＥＭＳセンサ１０２は、演算回路１１１と組み合わせて用いられる。
【００４３】
センサ層１０８には、単結晶シリコンをエッチングにより選択的に除去することによって、マス部１１２と、櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂと、板状梁部１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄと、中継部１１８ａ、１１８ｂと、直線梁部１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄと、中継支持部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄと、櫛歯電極部１２４ａ、１２４ｂと、櫛歯電極部１２６ａ、１２６ｂと、検出電極支持部１２８ａ、１２８ｂと、櫛歯電極部１３０ａ、１３０ｂと、励振電極支持部１３２ａ、１３２ｂが形成されている。このうち、マス部１１２と、櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂと、板状梁部１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄと、中継部１１８ａ、１１８ｂと、直線梁部１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄと、中継支持部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄと、櫛歯電極部１２４ａ、１２４ｂは、継ぎ目なく一体的に形成されており、これらは同電位に維持されている。また、櫛歯電極部１２６ａ、１２６ｂはそれぞれ、対応する検出電極支持部１２８ａ、１２８ｂと継ぎ目なく一体的に形成されており、互いに同電位に維持されている。さらに、櫛歯電極部１３０ａ、１３０ｂはそれぞれ、対応する励振電極支持部１３２ａ、１３２ｂと継ぎ目なく一体的に形成されており、互いに同電位に維持されている。
【００４４】
マス部１１２は、ＭＥＭＳセンサ１０２を上方から平面視したときに、長方形状に形成されている。マス部１１２のＸ方向の一方の端部（図１５の左側の端部）には、櫛歯電極部１１４ａが設けられており、マス部１１２のＸ方向の他方の端部（図１５の右側の端部）には、櫛歯電極部１１４ｂが設けられている。櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂは、Ｙ方向に関して、マス部１１２の中心位置に配置されている。櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂはそれぞれ、マス部１１２からＸ方向に沿って伸びる支持部と、支持部からＹ方向に沿って伸びる電極部を備えている。マス部１１２のＹ方向の一方の端部（図１５の上側の端部）には、板状梁部１１６ａ、１１６ｂが設けられており、マス部１１２のＹ方向の他方の端部（図１５の下側の端部）には、板状梁部１１６ｃ、１１６ｄが設けられている。板状梁部１１６ａ、１１６ｂはそれぞれ、マス部１１２からＹ方向に沿って伸びて、中継部１１８ａに接続している。板状梁部１１６ｃ、１１６ｄはそれぞれ、マス部１１２からＹ方向に沿って伸びて、中継部１１８ｂに接続している。板状梁部１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄはそれぞれ、Ｘ方向およびＹ方向の剛性が高く、Ｚ方向の剛性が低い形状に形成されている。中継部１１８ａ、１１８ｂは、ＭＥＭＳセンサ１０２を上方から平面視したときに、Ｘ方向に長手方向を有する長方形状に形成されている。中継部１１８ａのＸ方向の一方の端部（図１５の左側の端部）は、直線梁部１２０ａを介して、中継支持部１２２ａに接続している。中継部１１８ａのＸ方向の他方の端部（図１５の右側の端部）は、直線梁部１２０ｂを介して、中継支持部１２２ｂに接続している。中継部１１８ａのＹ方向の端部には、Ｙ方向に沿って伸びる櫛歯電極部１２４ａが設けられている。中継部１１８ｂのＸ方向の一方の端部（図１５の左側の端部）は、直線梁部１２０ｃを介して、中継支持部１２２ｃに接続している。中継部１１８ｂのＸ方向の他方の端部（図１５の右側の端部）は、直線梁部１２０ｄを介して、中継支持部１２２ｄに接続している。中継部１１８ｂのＹ方向の端部には、Ｙ方向に沿って伸びる櫛歯電極部１２４ｂが設けられている。直線梁部１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄはそれぞれ、Ｘ方向およびＺ方向の剛性が高く、Ｙ方向の剛性が低い形状に形成されている。マス部１１２と、櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂと、板状梁部１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ、１１６ｄと、中継部１１８ａ、１１８ｂと、直線梁部１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄと、櫛歯電極部１２４ａ、１２４ｂは、下方の絶縁層１０６がエッチングにより除去されており、支持層１０４に対して相対的に変位可能である。中継支持部１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ、１２２ｄは、下方の絶縁層１０６を介して支持層１０４に対して固定されている。
【００４５】
櫛歯電極部１２６ａ、１２６ｂはそれぞれ、対応する櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂと噛み合うように配置されている。櫛歯電極部１２６ａ、１２６ｂはそれぞれ、Ｙ方向に伸びる電極部と、Ｘ方向に伸びており、電極部を支持する支持部を備えている。櫛歯電極部１２６ａ、１２６ｂのそれぞれの電極部は、対応する櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂの電極部と、Ｘ方向に対向するように配置されている。櫛歯電極部１２６ａ、１２６ｂのそれぞれの支持部は、対応する検出電極支持部１２８ａ、１２８ｂに接続している。櫛歯電極部１２６ａ、１２６ｂは、下方の絶縁層１０６がエッチングにより除去されているが、検出電極支持部１２８ａ、１２８ｂは、下方の絶縁層１０６を介して支持層１０４に対して固定されている。マス部１１２が支持層１０４に対して相対変位していない状態では、櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂの上端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部１２６ａ、１２６ｂの上端のＺ方向の位置と一致しており、櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂの下端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部１２６ａ、１２６ｂの下端のＺ方向の位置と一致している。櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂと櫛歯電極部１２６ａ、１２６ｂは、平行平板コンデンサを形成している。櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂが櫛歯電極部１２６ａ、１２６ｂに対してＺ方向に相対変位し、両者の対向面積が変化すると、両者の間で形成される静電容量の大きさも変化する。この静電容量の変化は、演算回路１１１により検出することができる。
【００４６】
櫛歯電極部１３０ａ、１３０ｂはそれぞれ、対応する櫛歯電極部１２４ａ、１２４ｂと噛み合うように配置されている。櫛歯電極部１３０ａ、１３０ｂはそれぞれ、Ｙ方向に伸びており、対応する櫛歯電極部１２４ａ、１２４ｂとＸ方向に対向するように配置されている。櫛歯電極部１３０ａ、１３０ｂはそれぞれ、対応する励振電極支持部１３２ａ、１３２ｂに接続している。櫛歯電極部１３０ａ、１３０ｂは、下方の絶縁層１０６がエッチングにより除去されているが、励振電極支持部１３２ａ、１３２ｂは、下方の絶縁層１０６を介して支持層１０４に対して固定されている。櫛歯電極部１２４ａ、１２４ｂの上端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部１３０ａ、１３０ｂの上端のＺ方向の位置と一致しており、櫛歯電極部１２４ａ、１２４ｂの下端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部１３０ａ、１３０ｂの下端のＺ方向の位置と一致している。櫛歯電極部１２４ａ、１２４ｂと、対応する櫛歯電極部１３０ａ、１３０ｂは、平行平板コンデンサを形成している。櫛歯電極部１２４ａ、１２４ｂと、対応する櫛歯電極部１３０ａ、１３０ｂの間に電圧を印加すると、両者の対向面積を増大させるように、櫛歯電極部１２４ａ、１２４ｂを対応する櫛歯電極部１３０ａ、１３０ｂに引き込むような静電引力が作用する。
【００４７】
図１６に示すように、櫛歯電極部１１４ａの下部には、付加櫛歯電極１３４ａが設けられている。また、櫛歯電極部１１４ｂの上部には、付加櫛歯電極１３４ｂが設けられている。付加櫛歯電極１３４ａ、１３４ｂは、導電性の材料であれば、どのような材料で構成されていてもよく、例えば、導電性を付与された多結晶シリコンから構成されていてもよいし、アルミニウム等の金属から構成されていてもよい。付加櫛歯電極１３４ａ、１３４ｂはそれぞれ、対応する櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂと電気的に導通している。
【００４８】
演算回路１１１は、ＭＥＭＳセンサ１０２の中継支持部１２２ｄと、励振電極支持部１３２ａ、１３２ｂと、検出電極支持部１２８ａ、１２８ｂと接続している。中継支持部１２２ｄは、櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂおよび櫛歯電極部１２４ａ、１２４ｂと同電位である。また、励振電極支持部１３２ａ、１３２ｂはそれぞれ、櫛歯電極部１３０ａ、１３０ｂと同電位であり、検出電極支持部１２８ａ、１２８ｂはそれぞれ、櫛歯電極部１２６ａ、１２６ｂと同電位である。演算回路１１１は、櫛歯電極部１２４ａ、１２４ｂのそれぞれと、対応する櫛歯電極部１３０ａ、１３０ｂの間に電圧を印加することができるとともに、櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂのそれぞれと、対応する櫛歯電極部１２６ａ、１２６ｂの間の静電容量を検出することができる。
【００４９】
以下ではＭＥＭＳセンサ１０２の動作について説明する。櫛歯電極部１２４ａと櫛歯電極部１３０ａの間に電圧を印加すると、櫛歯電極部１２４ａを櫛歯電極部１３０ａに引き込もうとする静電引力が作用して、中継部１１８ａと、板状梁部１１６ａ、１１６ｂと、マス部１１２と、板状梁部１１６ｃ、１１６ｄと、中継部１１８ｂが、図１５の上方に向けて、一体的に変位する。逆に、櫛歯電極部１２４ｂと櫛歯電極部１３０ｂの間に電圧を印加すると、櫛歯電極部１２４ｂを櫛歯電極部１３０ｂに引き込もうとする静電引力が作用して、中継部１１８ｂと、板状梁部１１６ｃ、１１６ｄと、マス部１１２と、板状梁部１１６ａ、１１６ｂと、中継部１１８ａが、図１５の下方に向けて、一体的に変位する。このような電圧の印加を交互に行なうことによって、マス部１１２はＹ方向に励振される。
【００５０】
マス部１１２がＹ方向に振動している状態で、ＭＥＭＳセンサ１０２にＸ軸周りの角速度が作用すると、マス部１１２にはＺ方向のコリオリ力が作用して、マス部１１２はＺ方向に振動する。この際のマス部１１２のＺ方向の振動の振幅は、ＭＥＭＳセンサ１０２に作用するＸ軸周りの角速度の大きさに比例する。マス部１１２がＺ方向に振動すると、櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂが櫛歯電極部１２６ａ、１２６ｂに対してＺ方向（図１６の上下方向）に振動する。演算回路１１１は、櫛歯電極部１１４ａ、１１４ｂと、対応する櫛歯電極部１２６ａ、１２６ｂの間の静電容量をそれぞれ検出し、両者の差分を算出することによって、ＭＥＭＳセンサ１０２に作用するＸ軸周りの角速度を検出することができる。
【００５１】
実施例１のＭＥＭＳセンサ２と同様に、本実施例のＭＥＭＳセンサ１０２によれば、上方に付加櫛歯電極１３４ｂが設けられた櫛歯電極部１１４ｂと櫛歯電極部１２６ｂの間の静電容量と、下方に付加櫛歯電極１３４ａが設けられた櫛歯電極部１１４ａと櫛歯電極部１２６ａの間の静電容量の間の差分を、演算回路１１１で算出することによって、マス部１１２のＺ方向の変位に起因する静電容量の変化のみを検出することができる。加えて、本実施例のＭＥＭＳセンサ１０２によれば、演算回路１１１で算出される差分の符号から、マス部１１２がＺ方向の正方向に変位したのか、負方向に変位したのかを、検出することができる。これによって、マス部１１２のＺ方向の変位量を精度よく検出することができ、マス部１１２に作用するＸ軸周りの角速度を精度よく検出することができる。
【００５２】
（実施例３）
図１７−図１９は、本実施例のＭＥＭＳセンサ２０２を示している。ＭＥＭＳセンサ２０２は、ｎ型不純物のドーピングにより導電性を付与された単結晶シリコンからなる支持層２０４と、酸化シリコンからなる絶縁層２０６と、主にｎ型不純物のドーピングにより導電性を付与された単結晶シリコンからなるセンサ層２０８が順に積層された、積層基板２１０に形成されている。以下の説明では、積層基板２１０の積層方向（図１７の紙面垂直方向、図１８および図１９の上下方向）をＺ方向とし、積層基板２１０の面内方向をＸ方向およびＹ方向とする。また、以下の説明では、Ｚ方向の正方向（図１７および図１８の上方向）を上方向といい、Ｚ方向の負方向（図１７および図１８の下方向）を下方向という。本実施例のＭＥＭＳセンサ２０２では、支持層２０４の上方に絶縁層２０６が積層されており、絶縁層２０６の上方にセンサ層２０８が積層されている。ＭＥＭＳセンサ２０２は、演算回路２１１と組み合わせて用いられる。
【００５３】
センサ層２０８には、単結晶シリコンをエッチングにより選択的に除去することによって、マス部２１２と、櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄと、板状梁部２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄと、周縁部２１８と、櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄと、電極支持部２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄが形成されている。このうち、マス部２１２と、櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄと、板状梁部２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄと、周縁部２１８は、継ぎ目なく一体的に形成されており、これらは同電位に維持されている。また、櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄはそれぞれ、対応する電極支持部２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄと継ぎ目なく一体的に形成されており、互いに同電位に維持されている。
【００５４】
マス部２１２は、ＭＥＭＳセンサ２０２を上方から平面視したときに、長方形状に形成されている。マス部２１２のＸ方向の一方の端部（図１７の右側の端部）には、櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｂが設けられており、マス部２１２のＸ方向の他方の端部（図１７の左側の端部）には、櫛歯電極部２１４ｃ、２１４ｄが設けられている。櫛歯電極部２１４ａと櫛歯電極部２１４ｂは、Ｙ方向に関して、マス部２１２の中心位置に対して対称な位置に配置されている。同様に、櫛歯電極部２１４ｃと櫛歯電極部２１４ｄは、Ｙ方向に関して、マス部２１２の中心位置に対して対称な位置に配置されている。櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄはそれぞれ、マス部２１２からＸ方向に沿って伸びる支持部と、支持部からＹ方向に沿って伸びる電極部を備えている。マス部２１２のＹ方向の一方の端部（図１７の上側の端部）には、板状梁部２１６ａ、２１６ｂが設けられており、マス部２１２のＹ方向の他方の端部（図１７の下側の端部）には、板状梁部２１６ｃ、２１６ｄが設けられている。板状梁部２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄはそれぞれ、マス部２１２からＹ方向に沿って伸びて、周縁部２１８に接続している。板状梁部２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄはそれぞれ、Ｘ方向およびＹ方向の剛性が高く、Ｚ方向の剛性が低い形状に形成されている。周縁部２１８は、ＭＥＭＳセンサ２０２を上方から平面視したときに、マス部２１２と、櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄと、板状梁部２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄと、櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄと、電極支持部２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄを囲う、長方形の枠形状に形成されている。マス部２１２と、櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄと、板状梁部２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄは、下方の絶縁層２０６がエッチングにより除去されており、支持層２０４に対して相対的に変位可能である。周縁部２１８は、下方の絶縁層２０６を介して支持層２０４に対して固定されている。
【００５５】
櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄはそれぞれ、対応する櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄと噛み合うように配置されている。櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄはそれぞれ、Ｙ方向に伸びる電極部と、Ｘ方向に伸びており、電極部を支持する支持部を備えている。櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄのそれぞれの電極部は、対応する櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄの電極部と、Ｘ方向に対向するように配置されている。櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄのそれぞれの支持部は、対応する電極支持部２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄに接続している。櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、下方の絶縁層２０６がエッチングにより除去されているが、電極支持部２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄは、下方の絶縁層２０６を介して支持層２０４に対して固定されている。マス部２１２が支持層２０４に対して相対変位していない状態では、櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄの上端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄの上端のＺ方向の位置と一致しており、櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄの下端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄの下端のＺ方向の位置と一致している。
【００５６】
図１８、図１９に示すように、櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｄの上部には、付加櫛歯電極２２４ａ、２２４ｄが設けられている。また、櫛歯電極部２１４ｂ、２１４ｃの下部には、付加櫛歯電極２２４ｂ、２２４ｃが設けられている。本実施例のＭＥＭＳセンサ２０２では、付加櫛歯電極２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃ、２２４ｄは、ｐ型不純物のドーピングによって導電性を付与された多結晶シリコンから構成されている。付加櫛歯電極２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃ、２２４ｄはそれぞれ、対応する櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄとｐｎ接合を介して接続しており、対応する櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄと電気的に絶縁している。
【００５７】
図１７に示すように、付加櫛歯電極２２４ａ、２２４ｄは、マス部２１２の上面に設けられた中継配線２２６ａを介して電気的に導通している。付加櫛歯電極２２４ｄは、マス部２１２、板状梁部２１６ｃおよび周縁部２１８の上面に設けられた中継配線２２８ａを介して、周縁部２１８の上面に設けられたパッド部２３０ａに電気的に導通している。付加櫛歯電極２２４ｂ、２２４ｃは、マス部２１２の下面に設けられた中継配線２２６ｂを介して電気的に導通している。付加櫛歯電極２２４ｂは、マス部２１２を上面から下面まで貫通する貫通電極２３２と、マス部２１２、板状梁部２１６ｄおよび周縁部２１８の上面に設けられた中継配線２２８ｂを介して、周縁部２１８の上面に設けられたパッド部２３０ｂに電気的に導通している。中継配線２２６ａ、２２６ｂ、中継配線２２８ａ、２２８ｂ、パッド部２３０ａ、２３０ｂ、貫通電極２３２は、いずれもｐ型不純物のドーピングによって導電性を付与された多結晶シリコンから構成されている。中継配線２２６ａ、２２６ｂ、中継配線２２８ａ、２２８ｂ、パッド部２３０ａ、２３０ｂ、貫通電極２３２は、マス部２１２、板状梁部２１６ｃ、２１６ｄ、周縁部２１８とｐｎ接合を介して接続しており、マス部２１２、板状梁部２１６ｃ、２１６ｄ、周縁部２１８と電気的に絶縁している。
【００５８】
演算回路２１１は、ＭＥＭＳセンサ２０２の電極支持部２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄ、パッド部２３０ａ、２３０ｂと接続している。電極支持部２２２ａ、２２２ｂ、２２２ｃ、２２２ｄはそれぞれ、櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄと同電位である。また、パッド部２３０ａは、付加櫛歯電極２２４ａ、２２４ｄと同電位であり、パッド部２３０ｂは、付加櫛歯電極２２４ｂ、２２４ｃと同電位である。演算回路２１１は、付加櫛歯電極２２４ａ、２２４ｂ、２２４ｃ、２２４ｄのそれぞれと、対応する櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄの間の静電容量を検出することができる。
【００５９】
以下ではＭＥＭＳセンサ２０２の動作について説明する。マス部２１２にＺ方向の加速度が作用すると、マス部２１２にＺ方向の慣性力が作用して、板状梁部２１６ａ、２１６ｂ、２１６ｃ、２１６ｄがＺ方向に撓み変形する。これにより、マス部２１２と櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄは、支持層２０４に対してＺ方向に相対変位する。この際のＺ方向への変位量は、マス部２１２に作用する加速度の大きさに比例する。一方、櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄは、支持層２０４に対して位置が固定されている。このため、ＭＥＭＳセンサ２０２にＺ方向の加速度が作用すると、櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃ、２１４ｄは、櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄに対して、Ｚ方向に相対変位する。この際のＺ方向の相対変位量は、Ｚ方向の加速度に応じた大きさとなる。
【００６０】
図２０の（ａ）は、マス部２１２が支持層２０４に対して相対変位していない状態での、櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｃと、付加櫛歯電極２２４ａ、２２４ｃと、櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｃの位置関係を示している。この状態では、櫛歯電極部２１４ａと櫛歯電極部２２０ａが完全に重なり合っており、付加櫛歯電極２２４ａは櫛歯電極部２２０ａと対向しておらず、両者の間の静電容量はほぼゼロである。また、この状態では、櫛歯電極部２１４ｃと櫛歯電極部２２０ｃが完全に重なり合っており、付加櫛歯電極２２４ｃは櫛歯電極部２２０ｃと対向しておらず、両者の間の静電容量はほぼゼロである。この状態で、演算回路２１１が、付加櫛歯電極２２４ｃと櫛歯電極部２２０ｃの静電容量から、付加櫛歯電極２２４ａと櫛歯電極部２２０ａの間の静電容量を減算すると、その差分はゼロとなる。
【００６１】
図２０の（ｂ）に示すように、マス部２１２が支持層２０４に対して下方に（Ｚ方向の負方向に）相対変位すると、櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｃは櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｃに対して下方に相対変位する。この場合、櫛歯電極部２２０ａに関しては、付加櫛歯電極２２４ａと対向することになり、（ａ）の状態に比べて、付加櫛歯電極２２４ａと櫛歯電極部２２０ａの間の静電容量が増加する。これとは異なり、櫛歯電極部２２０ｃに関しては、依然として付加櫛歯電極２２４ｃとは対向しないため、付加櫛歯電極２２４ｃと櫛歯電極部２２０ｃの間の静電容量はゼロのままである。（ｂ）の状態で、演算回路２１１が、付加櫛歯電極２２４ｃと櫛歯電極部２２０ｃの静電容量から、付加櫛歯電極２２４ａと櫛歯電極部２２０ａの間の静電容量を減算すると、その差分の大きさは、付加櫛歯電極２２４ａと櫛歯電極部２２０ａの間の静電容量の増加分に等しく、その差分の符号は負となる。
【００６２】
図２０の（ｃ）に示すように、マス部２１２が支持層２０４に対して上方に（Ｚ方向の正方向に）相対変位すると、櫛歯電極部２１４ａ、２１４ｃは櫛歯電極部２２０ａ、２２０ｃに対して上方に相対変位する。この場合、櫛歯電極部２２０ｃに関しては、付加櫛歯電極２２４ｃと対向することになり、（ａ）の状態に比べて、付加櫛歯電極２２４ｃと櫛歯電極部２２０ｃの間の静電容量が増加する。これとは異なり、櫛歯電極部２２０ａに関しては、依然として付加櫛歯電極２２４ａとは対向しないため、付加櫛歯電極２２４ａと櫛歯電極部２２０ａの間の静電容量はゼロのままである。（ｃ）の状態で、演算回路２１１が、付加櫛歯電極２２４ｃと櫛歯電極部２２０ｃの静電容量から、付加櫛歯電極２２４ａと櫛歯電極部２２０ａの間の静電容量を減算すると、その差分の大きさは、付加櫛歯電極２２４ｃと櫛歯電極部２２０ｃの間の静電容量の増加分に等しく、その差分の符号は正となる。
【００６３】
本実施例のＭＥＭＳセンサ２０２によれば、櫛歯電極部２１４ａの上方に設けられた付加櫛歯電極２２４ａと櫛歯電極部２２０ａの間の静電容量と、櫛歯電極部２１４ｃの下方に設けられた付加櫛歯電極２２４ｃと櫛歯電極部２２０ｃの間の静電容量の間の差分を、演算回路２１１で算出することによって、マス部２１２のＺ方向の変位に起因する静電容量の変化を検出することができる。加えて、本実施例のＭＥＭＳセンサ２０２によれば、演算回路２１１で算出される差分の符号から、マス部２１２がＺ方向の正方向に変位したのか、負方向に変位したのかを、検出することができる。これによって、マス部２１２のＺ方向の変位量を精度よく検出することができ、マス部２１２に作用するＺ方向の加速度を精度よく検出することができる。
【００６４】
本実施例のＭＥＭＳセンサ２０２は、貫通電極２３２を形成する点以外は、実施例１のＭＥＭＳセンサ２と同様の製造方法によって製造することができるので、製造方法についての詳細な説明は省略する。
【００６５】
（実施例４）
図２１−図２３は、本実施例のＭＥＭＳセンサ３０２を示している。ＭＥＭＳセンサ３０２は、導電性を付与された単結晶シリコンからなる支持層３０４と、酸化シリコンからなる絶縁層３０６と、主に導電性を付与された単結晶シリコンからなるセンサ層３０８が順に積層された、積層基板３１０に形成されている。以下の説明では、積層基板３１０の積層方向（図２１の紙面垂直方向、図２２および図２３の上下方向）をＺ方向とし、積層基板３１０の面内方向をＸ方向およびＹ方向とする。また、以下の説明では、Ｚ方向の正方向（図２２および図２３の上方向）を上方向といい、Ｚ方向の負方向（図２２および図２３の下方向）を下方向という。本実施例のＭＥＭＳセンサ３０２では、支持層３０４の上方に絶縁層３０６が積層されており、絶縁層３０６の上方にセンサ層３０８が積層されている。ＭＥＭＳセンサ３０２は、演算回路３１１と組み合わせて用いられる。
【００６６】
センサ層３０８には、単結晶シリコンをエッチングにより選択的に除去することによって、マス部３１２と、櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄと、板状梁部３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ、３１６ｄと、周縁部３１８と、櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄと、電極支持部３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄが形成されている。このうち、マス部３１２と、櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄと、板状梁部３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ、３１６ｄと、周縁部３１８は、継ぎ目なく一体的に形成されており、これらは同電位に維持されている。また、櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄはそれぞれ、対応する電極支持部３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄと継ぎ目なく一体的に形成されており、互いに同電位に維持されている。
【００６７】
マス部３１２は、ＭＥＭＳセンサ３０２を上方から平面視したときに、長方形状に形成されている。マス部３１２のＸ方向の一方の端部（図２１の右側の端部）には、櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｂが設けられており、マス部３１２のＸ方向の他方の端部（図２１の左側の端部）には、櫛歯電極部３１４ｃ、３１４ｄが設けられている。櫛歯電極部３１４ａと櫛歯電極部３１４ｂは、Ｙ方向に関して、マス部３１２の中心位置に対して対称な位置に配置されている。同様に、櫛歯電極部３１４ｃと櫛歯電極部３１４ｄは、Ｙ方向に関して、マス部３１２の中心位置に対して対称な位置に配置されている。櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄはそれぞれ、マス部３１２からＸ方向に沿って伸びる支持部と、支持部からＹ方向に沿って伸びる電極部を備えている。マス部３１２のＹ方向の一方の端部（図２１の上側の端部）には、板状梁部３１６ａ、３１６ｂが設けられており、マス部３１２のＹ方向の他方の端部（図２１の下側の端部）には、板状梁部３１６ｃ、３１６ｄが設けられている。板状梁部３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ、３１６ｄはそれぞれ、マス部３１２からＹ方向に沿って伸びて、周縁部３１８に接続している。板状梁部３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ、３１６ｄはそれぞれ、Ｘ方向およびＹ方向の剛性が高く、Ｚ方向の剛性が低い形状に形成されている。周縁部３１８は、ＭＥＭＳセンサ３０２を上方から平面視したときに、マス部３１２と、櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄと、板状梁部３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ、３１６ｄと、櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄと、電極支持部３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄを囲う、長方形の枠形状に形成されている。マス部３１２と、櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄと、板状梁部３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ、３１６ｄは、下方の絶縁層３０６がエッチングにより除去されており、支持層３０４に対して相対的に変位可能である。周縁部３１８は、下方の絶縁層３０６を介して支持層３０４に対して固定されている。
【００６８】
櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄはそれぞれ、対応する櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄと噛み合うように配置されている。櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄはそれぞれ、Ｙ方向に伸びる電極部と、Ｘ方向に伸びており、電極部を支持する支持部を備えている。櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄのそれぞれの電極部は、対応する櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄの電極部と、Ｘ方向に対向するように配置されている。櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄのそれぞれの支持部は、対応する電極支持部３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄに接続している。櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄは、下方の絶縁層３０６がエッチングにより除去されているが、電極支持部３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄは、下方の絶縁層３０６を介して支持層３０４に対して固定されている。マス部３１２が支持層３０４に対して相対変位していない状態では、櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄの上端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄの上端のＺ方向の位置と一致しており、櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄの下端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄの下端のＺ方向の位置と一致している。
【００６９】
図２２、図２３に示すように、櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｄの上部には、付加櫛歯電極３２４ａ、３２４ｄが設けられている。また、櫛歯電極部３１４ｂ、３１４ｃの下部には、付加櫛歯電極３２４ｂ、３２４ｃが設けられている。本実施例のＭＥＭＳセンサ３０２では、付加櫛歯電極３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃ、３２４ｄは、導電性の材料であれば、どのような材料で構成されていてもよく、導電性を付与された多結晶シリコンから構成されていてもよいし、アルミニウム等の金属から構成されていてもよい。付加櫛歯電極３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃ、３２４ｄはそれぞれ、対応する櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄと、絶縁膜３３４ａ、３３４ｂ、３３４ｃ、３３４ｄを介して接続しており、対応する櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄと電気的に絶縁している。
【００７０】
図２１に示すように、付加櫛歯電極３２４ａ、３２４ｄは、マス部３１２の上面に設けられた中継配線３２６ａを介して電気的に導通している。付加櫛歯電極３２４ｄは、マス部３１２、板状梁部３１６ｃおよび周縁部３１８の上面に設けられた中継配線３２８ａを介して、周縁部３１８の上面に設けられたパッド部３３０ａに電気的に導通している。付加櫛歯電極３２４ｂ、３２４ｃは、マス部３１２の下面に設けられた中継配線３２６ｂを介して電気的に導通している。付加櫛歯電極３２４ｂは、マス部３１２を上面から下面まで貫通する貫通電極３３２と、マス部３１２、板状梁部３１６ｄおよび周縁部３１８の上面に設けられた中継配線３２８ｂを介して、周縁部３１８の上面に設けられたパッド部３３０ｂに電気的に導通している。中継配線３２６ａ、３２６ｂ、中継配線３２８ａ、３２８ｂ、パッド部３３０ａ、３３０ｂ、貫通電極３３２は、いずれも、導電性の材料であれば、どのような材料で構成されていてもよく、導電性を付与された多結晶シリコンから構成されていてもよいし、アルミニウム等の金属から構成されていてもよい。中継配線３２６ａ、３２６ｂ、中継配線３２８ａ、３２８ｂ、パッド部３３０ａ、３３０ｂ、貫通電極３３２は、マス部３１２、板状梁部３１６ｃ、３１６ｄ、周縁部３１８と、絶縁膜３３６を介して接続しており、マス部３１２、板状梁部３１６ｃ、３１６ｄ、周縁部３１８と電気的に絶縁している。
【００７１】
演算回路３１１は、ＭＥＭＳセンサ３０２の電極支持部３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄ、パッド部３３０ａ、３３０ｂと接続している。電極支持部３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄはそれぞれ、櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄと同電位である。また、パッド部３３０ａは、付加櫛歯電極３２４ａ、３２４ｄと同電位であり、パッド部３３０ｂは、付加櫛歯電極３２４ｂ、３２４ｃと同電位である。演算回路３１１は、付加櫛歯電極３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃ、３２４ｄのそれぞれと、対応する櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄの間の静電容量を検出することができる。
【００７２】
以下ではＭＥＭＳセンサ３０２の動作について説明する。マス部３１２にＺ方向の加速度が作用すると、マス部３１２にＺ方向の慣性力が作用して、板状梁部３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ、３１６ｄがＺ方向に撓み変形する。これにより、マス部３１２と櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄは、支持層３０４に対してＺ方向に相対変位する。この際のＺ方向への変位量は、マス部３１２に作用する加速度の大きさに比例する。一方、櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄは、支持層３０４に対して位置が固定されている。このため、ＭＥＭＳセンサ３０２にＺ方向の加速度が作用すると、櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄは、櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄに対して、Ｚ方向に相対変位する。この際のＺ方向の相対変位量は、Ｚ方向の加速度に応じた大きさとなる。
【００７３】
図２４の（ａ）は、マス部３１２が支持層３０４に対して相対変位していない状態での、櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｃと、付加櫛歯電極３２４ａ、３２４ｃと、櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｃの位置関係を示している。この状態では、櫛歯電極部３１４ａと櫛歯電極部３２０ａが完全に重なり合っており、付加櫛歯電極３２４ａは櫛歯電極部３２０ａと対向しておらず、両者の間の静電容量はほぼゼロである。また、この状態では、櫛歯電極部３１４ｃと櫛歯電極部３２０ｃが完全に重なり合っており、付加櫛歯電極３２４ｃは櫛歯電極部３２０ｃと対向しておらず、両者の間の静電容量はほぼゼロである。この状態で、演算回路３１１が、付加櫛歯電極３２４ｃと櫛歯電極部３２０ｃの静電容量から、付加櫛歯電極３２４ａと櫛歯電極部３２０ａの間の静電容量を減算すると、その差分はゼロとなる。
【００７４】
図２４の（ｂ）に示すように、マス部３１２が支持層３０４に対して下方に（Ｚ方向の負方向に）相対変位すると、櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｃは櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｃに対して下方に相対変位する。この場合、櫛歯電極部３２０ａに関しては、付加櫛歯電極３２４ａと対向することになり、（ａ）の状態に比べて、付加櫛歯電極３２４ａと櫛歯電極部３２０ａの間の静電容量が増加する。これとは異なり、櫛歯電極部３２０ｃに関しては、依然として付加櫛歯電極３２４ｃとは対向しないため、付加櫛歯電極３２４ｃと櫛歯電極部３２０ｃの間の静電容量はゼロのままである。（ｂ）の状態で、演算回路３１１が、付加櫛歯電極３２４ｃと櫛歯電極部３２０ｃの静電容量から、付加櫛歯電極３２４ａと櫛歯電極部３２０ａの間の静電容量を減算すると、その差分の大きさは、付加櫛歯電極３２４ａと櫛歯電極部３２０ａの間の静電容量の増加分に等しく、その差分の符号は負となる。
【００７５】
図２４の（ｃ）に示すように、マス部３１２が支持層３０４に対して上方に（Ｚ方向の正方向に）相対変位すると、櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｃは櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｃに対して上方に相対変位する。この場合、櫛歯電極部３２０ｃに関しては、付加櫛歯電極３２４ｃと対向することになり、（ａ）の状態に比べて、付加櫛歯電極３２４ｃと櫛歯電極部３２０ｃの間の静電容量が増加する。これとは異なり、櫛歯電極部３２０ａに関しては、依然として付加櫛歯電極３２４ａとは対向しないため、付加櫛歯電極３２４ａと櫛歯電極部３２０ａの間の静電容量はゼロのままである。（ｃ）の状態で、演算回路３１１が、付加櫛歯電極３２４ｃと櫛歯電極部３２０ｃの静電容量から、付加櫛歯電極３２４ａと櫛歯電極部３２０ａの間の静電容量を減算すると、その差分の大きさは、付加櫛歯電極３２４ｃと櫛歯電極部３２０ｃの間の静電容量の増加分に等しく、その差分の符号は正となる。
【００７６】
本実施例のＭＥＭＳセンサ３０２によれば、櫛歯電極部３１４ａの上方に設けられた付加櫛歯電極３２４ａと櫛歯電極部３２０ａの間の静電容量と、櫛歯電極部３１４ｃの下方に設けられた付加櫛歯電極３２４ｃと櫛歯電極部３２０ｃの間の静電容量の間の差分を、演算回路３１１で算出することによって、マス部３１２のＺ方向の変位に起因する静電容量の変化を検出することができる。加えて、本実施例のＭＥＭＳセンサ３０２によれば、演算回路３１１で算出される差分の符号から、マス部３１２がＺ方向の正方向に変位したのか、負方向に変位したのかを、検出することができる。これによって、マス部３１２のＺ方向の変位量を精度よく検出することができ、マス部３１２に作用するＺ方向の加速度を精度よく検出することができる。
【００７７】
以下では、ＭＥＭＳセンサ３０２の製造方法について説明する。まず、図２５に示すように、導電性を付与された単結晶シリコンからなるウェハ３４０を用意する。このウェハ３４０は、センサ層３０８に対応するものである。
【００７８】
次いで、図２６に示すように、センサ層３０８の貫通電極３３２に対応する箇所を上面から深掘りエッチングした後、センサ層３０８の上面に酸化シリコン層３４２を形成する。
【００７９】
次いで、図２７に示すように、センサ層３０８の上面に導電性を付与された多結晶シリコン層３４４を形成して、形成された多結晶シリコン層３４４をドライエッチングにより選択的に除去し、さらに酸化シリコン層３４２をドライエッチングにより選択的に除去する。これによって、ＭＥＭＳセンサ３０２のマス部３１２の貫通電極３３２が形成されるとともに、ＭＥＭＳセンサ３０２において櫛歯電極部３１４ｂ、３１４ｃの下方に配置される付加櫛歯電極３２４ｂ、３２４ｃと、マス部３１２の下方に配置される中継配線３２６ｂが形成される。
【００８０】
次いで、図２８に示すように、導電性を付与された単結晶シリコンからなるウェハ３４６を用意する。このウェハ３４６は、支持層３０４に対応するものである。
【００８１】
次いで、図２９に示すように、支持層３０４の上面に酸化シリコン層３４８を形成して、形成された酸化シリコン層３４８をドライエッチングによって選択的に除去する。この酸化シリコン層３４８は、絶縁層３０６に対応するものであるが、マス部３１２の付加櫛歯電極３２４ｂ、３２４ｃと、中継配線３２６ｂが形成されてない箇所に対応する位置の酸化シリコン層３４８は、犠牲層として用いられ、この段階では除去されず、製造の最終段階で除去される。
【００８２】
次いで、図３０に示すように、図２７のセンサ層３０８を上下反転させて、図２９の支持層３０４および絶縁層３０６からなる基板の上面（すなわち絶縁層３０６の上面）に接合する。この状態で、センサ層３０８の上面を研磨し、センサ層３０８の厚みを調整する。これによって、貫通電極３３２がセンサ層３０８の上面に露出する。
【００８３】
次いで、図３１に示すように、センサ層３０８の上面に酸化シリコン層３５０を形成して、形成された酸化シリコン層３５０のドライエッチングにより選択的に除去する。さらに、センサ層３０８の上面に導電性を付与された多結晶シリコン層３５２を形成して、形成された多結晶シリコン層３５２をドライエッチングにより選択的に除去する。これによって、ＭＥＭＳセンサ３０２において櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｄの上方に配置される付加櫛歯電極３２４ａ、３２４ｄと、マス部３１２の上方に配置される中継配線３２６ａと、板状梁部３１６ｃ、３１６ｄの上方に配置される中継配線３２８ａ、３２８ｂと、周縁部３１８の上方に配置されるパッド部３３０ａ、３３０ｂが形成される。
【００８４】
次いで、図３２に示すように、センサ層３０８を上面から下面まで深掘りエッチングして、センサ層３０８のパターニングを行なう。これによって、センサ層３０８のマス部３１２と、櫛歯電極部３１４ａ、３１４ｂ、３１４ｃ、３１４ｄと、板状梁部３１６ａ、３１６ｂ、３１６ｃ、３１６ｄと、周縁部３１８と、櫛歯電極部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄと、電極支持部３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄが形成される。
【００８５】
その後、犠牲層であるマス部３１２の下方の絶縁層３０６をエッチングにより除去することで、ＭＥＭＳセンサ３０２を得ることができる。
【００８６】
（実施例５）
図３３、図３４は、本実施例のＭＥＭＳセンサ４０２を示している。本実施例のＭＥＭＳセンサ４０２は、導電性を付与された単結晶シリコンからなる支持層４０４と、酸化シリコンからなる絶縁層４０６と、主に導電性を付与された単結晶シリコンからなるセンサ層４０８が順に積層された、積層基板４１０に形成されている。以下の説明では、積層基板４１０の積層方向（図３３の紙面垂直方向、図３４の上下方向）をＺ方向とし、積層基板４１０の面内方向をＸ方向およびＹ方向とする。また、以下の説明では、Ｚ方向の正方向（図３４の上方向）を上方向といい、Ｚ方向の負方向（図３４の下方向）を下方向という。本実施例のＭＥＭＳセンサ４０２では、支持層４０４の上方に絶縁層４０６が積層されており、絶縁層４０６の上方にセンサ層４０８が積層されている。ＭＥＭＳセンサ４０２は、演算回路４１１と組み合わせて用いられる。
【００８７】
センサ層４０８には、単結晶シリコンをエッチングにより選択的に除去することによって、マス部４１２と、櫛歯電極部４１４ａ、４１４ｂと、板状梁部４１６ａ、４１６ｂ、４１６ｃ、４１６ｄと、中継部４１８ａ、４１８ｂと、直線梁部４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄと、中継支持部４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｄと、櫛歯電極部４２４ａ、４２４ｂと、櫛歯電極部４２６ａ、４２６ｂと、検出電極支持部４２８ａ、４２８ｂと、櫛歯電極部４３０ａ、４３０ｂと、励振電極支持部４３２ａ、４３２ｂが形成されている。このうち、マス部４１２と、櫛歯電極部４１４ａ、４１４ｂと、板状梁部４１６ａ、４１６ｂ、４１６ｃ、４１６ｄと、中継部４１８ａ、４１８ｂと、直線梁部４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄと、中継支持部４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｄと、櫛歯電極部４２４ａ、４２４ｂは、継ぎ目なく一体的に形成されており、これらは同電位に維持されている。また、櫛歯電極部４２６ａ、４２６ｂはそれぞれ、対応する検出電極支持部４２８ａ、４２８ｂと継ぎ目なく一体的に形成されており、互いに同電位に維持されている。さらに、櫛歯電極部４３０ａ、４３０ｂはそれぞれ、対応する励振電極支持部４３２ａ、４３２ｂと継ぎ目なく一体的に形成されており、互いに同電位に維持されている。
【００８８】
マス部４１２は、ＭＥＭＳセンサ４０２を上方から平面視したときに、長方形状に形成されている。マス部４１２のＸ方向の一方の端部（図３３の左側の端部）には、櫛歯電極部４１４ａが設けられており、マス部４１２のＸ方向の他方の端部（図３３の右側の端部）には、櫛歯電極部４１４ｂが設けられている。櫛歯電極部４１４ａ、４１４ｂは、Ｙ方向に関して、マス部４１２の中心位置に配置されている。櫛歯電極部４１４ａ、４１４ｂはそれぞれ、マス部４１２からＸ方向に沿って伸びる支持部と、支持部からＹ方向に沿って伸びる電極部を備えている。マス部４１２のＹ方向の一方の端部（図３３の上側の端部）には、板状梁部４１６ａ、４１６ｂが設けられており、マス部４１２のＹ方向の他方の端部（図３３の下側の端部）には、板状梁部４１６ｃ、４１６ｄが設けられている。板状梁部４１６ａ、４１６ｂはそれぞれ、マス部４１２からＹ方向に沿って伸びて、中継部４１８ａに接続している。板状梁部４１６ｃ、４１６ｄはそれぞれ、マス部４１２からＹ方向に沿って伸びて、中継部４１８ｂに接続している。板状梁部４１６ａ、４１６ｂ、４１６ｃ、４１６ｄはそれぞれ、Ｘ方向およびＹ方向の剛性が高く、Ｚ方向の剛性が低い形状に形成されている。中継部４１８ａ、４１８ｂは、ＭＥＭＳセンサ４０２を上方から平面視したときに、Ｘ方向に長手方向を有する長方形状に形成されている。中継部４１８ａのＸ方向の一方の端部（図３３の左側の端部）は、直線梁部４２０ａを介して、中継支持部４２２ａに接続している。中継部４１８ａのＸ方向の他方の端部（図３３の右側の端部）は、直線梁部４２０ｂを介して、中継支持部４２２ｂに接続している。中継部４１８ａのＹ方向の端部には、Ｙ方向に沿って伸びる櫛歯電極部４２４ａが設けられている。中継部４１８ｂのＸ方向の一方の端部（図３３の左側の端部）は、直線梁部４２０ｃを介して、中継支持部４２２ｃに接続している。中継部４１８ｂのＸ方向の他方の端部（図３３の右側の端部）は、直線梁部４２０ｄを介して、中継支持部４２２ｄに接続している。中継部４１８ｂのＹ方向の端部には、Ｙ方向に沿って伸びる櫛歯電極部４２４ｂが設けられている。直線梁部４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄはそれぞれ、Ｘ方向およびＺ方向の剛性が高く、Ｙ方向の剛性が低い形状に形成されている。マス部４１２と、櫛歯電極部４１４ａ、４１４ｂと、板状梁部４１６ａ、４１６ｂ、４１６ｃ、４１６ｄと、中継部４１８ａ、４１８ｂと、直線梁部４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ、４２０ｄと、櫛歯電極部４２４ａ、４２４ｂは、下方の絶縁層４０６がエッチングにより除去されており、支持層４０４に対して相対的に変位可能である。中継支持部４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｄは、下方の絶縁層４０６を介して支持層４０４に対して固定されている。
【００８９】
櫛歯電極部４２６ａ、４２６ｂはそれぞれ、対応する櫛歯電極部４１４ａ、４１４ｂと噛み合うように配置されている。櫛歯電極部４２６ａ、４２６ｂはそれぞれ、Ｙ方向に伸びる電極部と、Ｘ方向に伸びており、電極部を支持する支持部を備えている。櫛歯電極部４２６ａ、４２６ｂのそれぞれの電極部は、対応する櫛歯電極部４１４ａ、４１４ｂの電極部と、Ｘ方向に対向するように配置されている。櫛歯電極部４２６ａ、４２６ｂのそれぞれの支持部は、対応する検出電極支持部４２８ａ、４２８ｂに接続している。櫛歯電極部４２６ａ、４２６ｂは、下方の絶縁層４０６がエッチングにより除去されているが、検出電極支持部４２８ａ、４２８ｂは、下方の絶縁層４０６を介して支持層４０４に対して固定されている。マス部４１２が支持層４０４に対して相対変位していない状態では、櫛歯電極部４１４ａ、４１４ｂの上端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部４２６ａ、４２６ｂの上端のＺ方向の位置と一致しており、櫛歯電極部４１４ａ、４１４ｂの下端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部４２６ａ、４２６ｂの下端のＺ方向の位置と一致している。
【００９０】
櫛歯電極部４３０ａ、４３０ｂはそれぞれ、対応する櫛歯電極部４２４ａ、４２４ｂと噛み合うように配置されている。櫛歯電極部４３０ａ、４３０ｂはそれぞれ、Ｙ方向に伸びており、対応する櫛歯電極部４２４ａ、４２４ｂとＸ方向に対向するように配置されている。櫛歯電極部４３０ａ、４３０ｂはそれぞれ、対応する励振電極支持部４３２ａ、４３２ｂに接続している。櫛歯電極部４３０ａ、４３０ｂは、下方の絶縁層４０６がエッチングにより除去されているが、励振電極支持部４３２ａ、４３２ｂは、下方の絶縁層４０６を介して支持層４０４に対して固定されている。櫛歯電極部４２４ａ、４２４ｂの上端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部４３０ａ、４３０ｂの上端のＺ方向の位置と一致しており、櫛歯電極部４２４ａ、４２４ｂの下端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部４３０ａ、４３０ｂの下端のＺ方向の位置と一致している。櫛歯電極部４２４ａ、４２４ｂと、対応する櫛歯電極部４３０ａ、４３０ｂは、平行平板コンデンサを形成している。櫛歯電極部４２４ａ、４２４ｂと、対応する櫛歯電極部４３０ａ、４３０ｂの間に電圧を印加すると、両者の対向面積を増大させるように、櫛歯電極部４２４ａ、４２４ｂを対応する櫛歯電極部４３０ａ、４３０ｂに引き込むような静電引力が作用する。
【００９１】
図３３に示すように、櫛歯電極部４１４ａの下部には、付加櫛歯電極４３４ａが設けられている。また、櫛歯電極部４１４ｂの上部には、付加櫛歯電極４３４ｂが設けられている。付加櫛歯電極４３４ａ、４３４ｂは、導電性の材料であれば、どのような材料で構成されていてもよく、例えば、導電性を付与された多結晶シリコンから構成されていてもよいし、アルミニウム等の金属から構成されていてもよい。付加櫛歯電極４３４ａ、４３４ｂはそれぞれ、対応する櫛歯電極部４１４ａ、４１４ｂと、絶縁膜４３６ａ、４３６ｂを介して接続しており、対応する櫛歯電極部４１４ａ、４１４ｂと電気的に絶縁している。
【００９２】
図３３に示すように、付加櫛歯電極４３４ｂは、マス部４１２、板状梁部４１６ｄ、中継部４１８ｂ、直線梁部４２０ｄの上面に設けられた中継配線４３８ｂを介して、中継支持部４２２ｄの上面に設けられたパッド部４４０ｂに電気的に導通している。付加櫛歯電極４３４ａは、マス部４１２を上面から下面まで貫通する貫通電極４４２と、マス部４１２、板状梁部４１６ｃ、中継部４１８ｂ、直線梁部４２０ｃの上面に設けられた中継配線４３８ａを介して、中継支持部４２２ｃの上面に設けられたパッド部４４０ａに電気的に導通している。中継配線４３８ａ、４３８ｂ、パッド部４４０ａ、４４０ｂ、貫通電極４４２は、いずれも、導電性の材料であれば、どのような材料で構成されていてもよく、導電性を付与された多結晶シリコンから構成されていてもよいし、アルミニウム等の金属から構成されていてもよい。中継配線４３８ａ、４３８ｂ、パッド部４４０ａ、４４０ｂ、貫通電極４４２は、マス部４１２、板状梁部４１６ｃ、４１６ｄ、中継部４１８ｂ、直線梁部４２０ｃ、４２０ｄ、中継支持部４２２ｃ、４２２ｄと、絶縁膜を介して接続しており、マス部４１２、板状梁部４１６ｃ、４１６ｄ、中継部４１８ｂ、直線梁部４２０ｃ、４２０ｄ、中継支持部４２２ｃ、４２２ｄと電気的に絶縁している。
【００９３】
演算回路４１１は、ＭＥＭＳセンサ１０２の中継支持部４２２ｂと、検出電極支持部４２８ａ、４２８ｂと、励振電極支持部４３２ａ、４３２ｂと、パッド部４４０ａ、４４０ｂと接続している。中継支持部４２２ｂは、櫛歯電極部４１４ａ、４１４ｂおよび櫛歯電極部４２４ａ、４２４ｂと同電位である。また、検出電極支持部４２８ａ、４２８ｂはそれぞれ、櫛歯電極部４２６ａ、４２６ｂと同電位であり、励振電極支持部４３２ａ、４３２ｂはそれぞれ、櫛歯電極部４３０ａ、４３０ｂと同電位であり、パッド部４４０ａ、４４０ｂはそれぞれ、付加櫛歯電極４３４ａ、４３４ｂと同電位である。演算回路４１１は、櫛歯電極部４２４ａ、４２４ｂのそれぞれと、対応する櫛歯電極部４３０ａ、４３０ｂの間に電圧を印加することができるとともに、付加櫛歯電極４３４ａ、４３４ｂのそれぞれと、対応する櫛歯電極部４２６ａ、４２６ｂの間の静電容量を検出することができる。
【００９４】
以下ではＭＥＭＳセンサ４０２の動作について説明する。櫛歯電極部４２４ａと櫛歯電極部４３０ａの間に電圧を印加すると、櫛歯電極部４２４ａを櫛歯電極部４３０ａに引き込もうとする静電引力が作用して、中継部４１８ａと、板状梁部４１６ａ、４１６ｂと、マス部４１２と、板状梁部４１６ｃ、４１６ｄと、中継部４１８ｂが、図３３の上方に向けて、一体的に変位する。逆に、櫛歯電極部４２４ｂと櫛歯電極部４３０ｂの間に電圧を印加すると、櫛歯電極部４２４ｂを櫛歯電極部４３０ｂに引き込もうとする静電引力が作用して、中継部４１８ｂと、板状梁部４１６ｃ、４１６ｄと、マス部４１２と、板状梁部４１６ａ、４１６ｂと、中継部４１８ａが、図３３の下方に向けて、一体的に変位する。このような電圧の印加を交互に行なうことによって、マス部４１２はＹ方向に励振される。
【００９５】
マス部４１２がＹ方向に振動している状態で、ＭＥＭＳセンサ４０２にＸ軸周りの角速度が作用すると、マス部４１２にはＺ方向のコリオリ力が作用して、マス部４１２はＺ方向に振動する。この際のマス部４１２のＺ方向の振動の振幅は、ＭＥＭＳセンサ４０２に作用するＸ軸周りの角速度の大きさに比例する。マス部４１２がＺ方向に振動すると、櫛歯電極部４１４ａ、４１４ｂおよび付加櫛歯電極４３４ａ、４３４ｂが、櫛歯電極部４２６ａ、４２６ｂに対してＺ方向（図３４の上下方向）に振動する。演算回路４１１は、付加櫛歯電極４３４ａ、４３４ｂと、対応する櫛歯電極部４２６ａ、４２６ｂの間の静電容量をそれぞれ検出し、両者の差分を算出することによって、ＭＥＭＳセンサ４０２に作用するＸ軸周りの角速度を検出することができる。
【００９６】
実施例４のＭＥＭＳセンサ３０２と同様に、本実施例のＭＥＭＳセンサ４０２によれば、上方に付加櫛歯電極４３４ｂが設けられた櫛歯電極部４１４ｂと櫛歯電極部４２６ｂの間の静電容量と、下方に付加櫛歯電極４３４ａが設けられた櫛歯電極部４１４ａと櫛歯電極部４２６ａの間の静電容量の間の差分を、演算回路４１１で算出することによって、マス部４１２のＺ方向の変位に起因する静電容量の変化のみを検出することができる。加えて、本実施例のＭＥＭＳセンサ４０２によれば、演算回路４１１で算出される差分の符号から、マス部４１２がＺ方向の正方向に変位したのか、負方向に変位したのかを、検出することができる。これによって、マス部４１２のＺ方向の変位量を精度よく検出することができ、マス部４１２に作用するＸ軸周りの角速度を精度よく検出することができる。
【００９７】
（実施例６）
図３５−図３７は、本実施例のＭＥＭＳセンサ５０２を示している。ＭＥＭＳセンサ５０２は、導電性を付与された単結晶シリコンからなる支持層５０４と、酸化シリコンからなる絶縁層５０６と、主に導電性を付与された単結晶シリコンからなるセンサ層５０８が順に積層された、積層基板５１０に形成されている。以下の説明では、積層基板５１０の積層方向（図３５の紙面垂直方向、図３６および図３７の上下方向）をＺ方向とし、積層基板５１０の面内方向をＸ方向およびＹ方向とする。また、以下の説明では、Ｚ方向の正方向（図３６および図３７の上方向）を上方向といい、Ｚ方向の負方向（図３６および図３７の下方向）を下方向という。本実施例のＭＥＭＳセンサ５０２では、支持層５０４の上方に絶縁層５０６が積層されており、絶縁層５０６の上方にセンサ層５０８が積層されている。ＭＥＭＳセンサ５０２は、演算回路５１１と組み合わせて用いられる。
【００９８】
センサ層５０８には、単結晶シリコンをエッチングにより選択的に除去することによって、マス部５１２と、櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄと、板状梁部５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ、５１６ｄと、周縁部５１８と、櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄと、電極支持部５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃ、５２２ｄが形成されている。このうち、マス部５１２と、櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄと、板状梁部５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ、５１６ｄと、周縁部５１８は、継ぎ目なく一体的に形成されており、これらは同電位に維持されている。また、櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄはそれぞれ、対応する電極支持部５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃ、５２２ｄと継ぎ目なく一体的に形成されており、互いに同電位に維持されている。
【００９９】
マス部５１２は、ＭＥＭＳセンサ５０２を上方から平面視したときに、長方形状に形成されている。なお、図示はしていないが、マス部５１２には、マス部５１２を上面から下面まで貫通する複数のエッチングホールが形成されている。マス部５１２のＸ方向の一方の端部（図３５の右側の端部）には、櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂが設けられており、マス部５１２のＸ方向の他方の端部（図３５の左側の端部）には、櫛歯電極部５１４ｃ、５１４ｄが設けられている。櫛歯電極部５１４ａと櫛歯電極部５１４ｂは、Ｙ方向に関して、マス部５１２の中心位置に対して対称な位置に配置されている。同様に、櫛歯電極部５１４ｃと櫛歯電極部５１４ｄは、Ｙ方向に関して、マス部５１２の中心位置に対して対称な位置に配置されている。櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄはそれぞれ、マス部５１２からＸ方向に沿って伸びる支持部と、支持部からＹ方向に沿って伸びる電極部を備えている。マス部５１２のＹ方向の一方の端部（図３５の上側の端部）には、板状梁部５１６ａ、５１６ｂが設けられており、マス部５１２のＹ方向の他方の端部（図３５の下側の端部）には、板状梁部５１６ｃ、５１６ｄが設けられている。板状梁部５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ、５１６ｄはそれぞれ、マス部５１２からＹ方向に沿って伸びて、周縁部５１８に接続している。板状梁部５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ、５１６ｄはそれぞれ、Ｘ方向およびＹ方向の剛性が高く、Ｚ方向の剛性が低い形状に形成されている。周縁部５１８は、ＭＥＭＳセンサ５０２を上方から平面視したときに、マス部５１２と、櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄと、板状梁部５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ、５１６ｄと、櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄと、電極支持部５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃ、５２２ｄを囲う、長方形の枠形状に形成されている。マス部５１２と、櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄと、板状梁部５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ、５１６ｄは、下方の絶縁層５０６がエッチングにより除去されており、支持層５０４に対して相対的に変位可能である。周縁部５１８は、下方の絶縁層５０６を介して支持層５０４に対して固定されている。
【０１００】
櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄはそれぞれ、対応する櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄと噛み合うように配置されている。櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄはそれぞれ、Ｙ方向に伸びる電極部と、Ｘ方向に伸びており、電極部を支持する支持部を備えている。櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄのそれぞれの電極部は、対応する櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄの電極部と、Ｘ方向に対向するように配置されている。櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄのそれぞれの支持部は、対応する電極支持部５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃ、５２２ｄに接続している。櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄは、下方の絶縁層５０６がエッチングにより除去されているが、電極支持部５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃ、５２２ｄは、下方の絶縁層５０６を介して支持層５０４に対して固定されている。マス部５１２が支持層５０４に対して相対変位していない状態では、櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄの上端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄの上端のＺ方向の位置と一致しており、櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄの下端のＺ方向の位置は、櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄの下端のＺ方向の位置と一致している。櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄと櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄは、平行平板コンデンサを形成している。櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄが櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄに対してＺ方向に相対変位し、両者の対向面積が変化すると、両者の間で形成される静電容量の大きさも変化する。この静電容量の変化は、演算回路５１１により検出することができる。
【０１０１】
図３６、図３７に示すように、櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｄの上部には、付加櫛歯電極５２４ａ、５２４ｄが設けられている。また、櫛歯電極部５１４ｂ、５１４ｃの下部には、付加櫛歯電極５２４ｂ、５２４ｃが設けられている。本実施例のＭＥＭＳセンサ５０２では、付加櫛歯電極５２４ａ、５２４ｂ、５２４ｃ、５２４ｄは、導電性の材料であれば、どのような材料で構成されていてもよく、例えば、導電性を付与された多結晶シリコンから構成されていてもよいし、アルミニウム等の金属から構成されていてもよい。付加櫛歯電極５２４ａ、５２４ｂ、５２４ｃ、５２４ｄはそれぞれ、対応する櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄと電気的に導通している。
【０１０２】
図３６、図３７に示すように、櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｄの下部には、付加櫛歯電極５２６ａ、５２６ｄが設けられている。また、櫛歯電極部５２０ｂ、５２０ｃの上部には、付加櫛歯電極５２６ｂ、５２６ｃが設けられている。本実施例のＭＥＭＳセンサ５０２では、付加櫛歯電極５２６ａ、５２６ｂ、５２６ｃ、５２６ｄは、導電性の材料であれば、どのような材料で構成されていてもよく、例えば、導電性を付与された多結晶シリコンから構成されていてもよいし、アルミニウム等の金属から構成されていてもよい。付加櫛歯電極５２６ａ、５２６ｂ、５２６ｃ、５２６ｄはそれぞれ、対応する櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄと電気的に導通している。
【０１０３】
演算回路５１１は、ＭＥＭＳセンサ５０２の周縁部５１８と、電極支持部５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃ、５２２ｄと接続している。周縁部５１８は、櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄと同電位である。また、電極支持部５２２ａ、５２２ｂ、５２２ｃ、５２２ｄはそれぞれ、櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄと同電位である。演算回路５１１は、櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄのそれぞれと、対応する櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄの間の静電容量を検出することができる。
【０１０４】
以下ではＭＥＭＳセンサ５０２の動作について説明する。マス部５１２にＺ方向の加速度が作用すると、マス部５１２にＺ方向の慣性力が作用して、板状梁部５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ、５１６ｄがＺ方向に撓み変形する。これにより、マス部５１２と櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄは、支持層５０４に対してＺ方向に相対変位する。この際のＺ方向への変位量は、マス部５１２に作用する加速度の大きさに比例する。一方、櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄは、支持層５０４に対して位置が固定されている。このため、ＭＥＭＳセンサ５０２にＺ方向の加速度が作用すると、櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄは、櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄに対して、Ｚ方向に相対変位する。この際のＺ方向の相対変位量は、Ｚ方向の加速度に応じた大きさとなる。なお、本明細書では、支持層５０４に対して相対変位する櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ、５１４ｄを、可動櫛歯電極ともいう。また、支持層５０４に対して相対変位しない櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｂ、５２０ｃ、５２０ｄを、固定櫛歯電極ともいう。
【０１０５】
図３８の（ａ）は、マス部５１２が支持層５０４に対して相対変位していない状態での、櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｃと、付加櫛歯電極５２４ａ、５２４ｃと、櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｃと、付加櫛歯電極５２６ａ、５２６ｃの位置関係を示している。この状態では、櫛歯電極部５１４ａと櫛歯電極部５２０ａが完全に重なり合っており、両者の対向面積は櫛歯電極部５１４ａ、櫛歯電極部５２０ａの面積に等しい。また、この状態では、櫛歯電極部５１４ｃと櫛歯電極部５２０ｃが完全に重なり合っており、両者の対向面積は櫛歯電極部５１４ｃ、櫛歯電極部５２０ｃの面積に等しい。この状態で、演算回路５１１が、櫛歯電極部５１４ｃと櫛歯電極部５２０ｃの静電容量から、櫛歯電極部５１４ａと櫛歯電極部５２０ａの間の静電容量を減算すると、その差分はゼロとなる。
【０１０６】
図３８の（ｂ）に示すように、マス部５１２が支持層５０４に対して下方に（Ｚ方向の負方向に）相対変位すると、櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｃは櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｃに対して下方に相対変位する。この場合、櫛歯電極部５２０ａに関しては、櫛歯電極部５１４ａが下方に相対変位すると、櫛歯電極部５２０ａの下方に設けられた付加櫛歯電極５２６ａが櫛歯電極部５１４ａに対向するとともに、櫛歯電極部５１４ａの上方に設けられた付加櫛歯電極５２４ａが櫛歯電極部５２０ａに対向するため、対向面積が増加し、櫛歯電極部５１４ａと櫛歯電極部５２０ａの間の静電容量が増加する。これとは異なり、櫛歯電極部５２０ｃに関しては、櫛歯電極部５１４ｃが下方に相対変位すると、対向面積が減少し、櫛歯電極部５１４ｃと櫛歯電極部５２０ｃの間の静電容量が減少する。この状態で、演算回路５１１が、櫛歯電極部５１４ｃと櫛歯電極部５２０ｃの静電容量から、櫛歯電極部５１４ａと櫛歯電極部５２０ａの間の静電容量を減算すると、その差分の大きさは、櫛歯電極部５１４ａと櫛歯電極部５２０ａの間の静電容量の増加分の絶対値と、櫛歯電極部５１４ｃと櫛歯電極部５２０ｃの間の静電容量の減少分の絶対値を加算した値に等しく、その差分の符号は負となる。
【０１０７】
図３８の（ｃ）に示すように、マス部５１２が支持層５０４に対して上方に（Ｚ方向の正方向に）相対変位すると、櫛歯電極部５１４ａ、５１４ｃは櫛歯電極部５２０ａ、５２０ｃに対して上方に相対変位する。この場合、櫛歯電極部５２０ｃに関しては、櫛歯電極部５１４ｃが上方に相対変位すると、櫛歯電極部５２０ｃの上方に設けられた付加櫛歯電極５２６ｃが櫛歯電極部５１４ｃに対向するとともに、櫛歯電極部５１４ｃの下方に設けられた付加櫛歯電極５２４ｃが櫛歯電極部５２０ｃに対向するため、対向面積が増加し、櫛歯電極部５１４ｃと櫛歯電極部５２０ｃの間の静電容量が増加する。これとは異なり、櫛歯電極部５２０ａに関しては、櫛歯電極部５１４ａが上方に相対変位すると、対向面積が減少し、櫛歯電極部５１４ａと櫛歯電極部５２０ａの間の静電容量が減少する。この状態で、演算回路５１１が、櫛歯電極部５１４ｃと櫛歯電極部５２０ｃの静電容量から、櫛歯電極部５１４ａと櫛歯電極部５２０ａの間の静電容量を減算すると、その差分の大きさは、櫛歯電極部５１４ａと櫛歯電極部５２０ａの間の静電容量の減少分の絶対値と、櫛歯電極部５１４ｃと櫛歯電極部５２０ｃの間の静電容量の増加分の絶対値を加算した値に等しく、その差分の符号は正となる。
【０１０８】
本実施例のＭＥＭＳセンサ５０２によれば、上方に付加櫛歯電極５２４ａが設けられた櫛歯電極部５１４ａと下方に付加櫛歯電極５２６ａが設けられた櫛歯電極部５２０ａの間の静電容量と、下方に付加櫛歯電極５２４ｃが設けられた櫛歯電極部５１４ｃと上方に付加櫛歯電極５２６ｃが設けられた櫛歯電極部５２０ｃの間の静電容量の間の差分を、演算回路５１１で算出することによって、マス部５１２のＺ方向の変位に起因する静電容量の変化のみを検出することができる。加えて、本実施例のＭＥＭＳセンサ５０２によれば、演算回路５１１で算出される差分の符号から、マス部５１２がＺ方向の正方向に変位したのか、負方向に変位したのかを、判別することができる。これによって、マス部５１２のＺ方向の変位量を精度よく検出することができ、マス部５１２に作用するＺ方向の加速度を精度よく検出することができる。
【０１０９】
本実施例のＭＥＭＳセンサ５０２は、実施例１のＭＥＭＳセンサ２と同様の製造方法によって製造することができるので、製造方法についての詳細な説明は省略する。
【０１１０】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、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。
【０１１１】
また、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、出願時請求項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し得るものであり、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】
【０１１２】
２：ＭＥＭＳセンサ；４：支持層；６：絶縁層；８：センサ層；１０：積層基板；１１：演算回路；１２：マス部；１４ａ：櫛歯電極部；１４ｂ：櫛歯電極部；１４ｃ：櫛歯電極部；１４ｄ：櫛歯電極部；１６ａ：板状梁部；１６ｂ：板状梁部；１６ｃ：板状梁部；１６ｄ：板状梁部；１８：周縁部；２０ａ：櫛歯電極部；２０ｂ：櫛歯電極部；２０ｃ：櫛歯電極部；２０ｄ：櫛歯電極部；２２ａ：電極支持部；２２ｂ：電極支持部；２２ｃ：電極支持部；２２ｄ：電極支持部；２４ａ：付加櫛歯電極；２４ｂ：付加櫛歯電極；２４ｃ：付加櫛歯電極；２４ｄ：付加櫛歯電極；３０：ウェハ；３２：酸化シリコン層；３４：多結晶シリコン層；３６：ウェハ；３８：酸化シリコン層；４０：酸化シリコン層；４２：多結晶シリコン層；１０２：ＭＥＭＳセンサ；１０４：支持層；１０６：絶縁層；１０８：センサ層；１１０：積層基板；１１１：演算回路；１１２：マス部；１１４ａ：櫛歯電極部；１１４ｂ：櫛歯電極部；１１６ａ：板状梁部；１１６ｂ：板状梁部；１１６ｃ：板状梁部；１１６ｄ：板状梁部；１１８ａ：中継部；１１８ｂ：中継部；１２０ａ：直線梁部；１２０ｂ：直線梁部；１２０ｃ：直線梁部；１２０ｄ：直線梁部；１２２ａ：中継支持部；１２２ｂ：中継支持部；１２２ｃ：中継支持部；１２２ｄ：中継支持部；１２４ａ：櫛歯電極部；１２４ｂ：櫛歯電極部；１２６ａ：櫛歯電極部；１２６ｂ：櫛歯電極部；１２８ａ：検出電極支持部；１２８ｂ：検出電極支持部；１３０ａ：櫛歯電極部；１３０ｂ：櫛歯電極部；１３２ａ：励振電極支持部；１３２ｂ：励振電極支持部；１３４ａ：付加櫛歯電極；１３４ｂ：付加櫛歯電極；２０２：ＭＥＭＳセンサ；２０４：支持層；２０６：絶縁層；２０８：センサ層；２１０：積層基板；２１１：演算回路；２１２：マス部；２１４ａ：櫛歯電極部；２１４ｂ：櫛歯電極部；２１４ｃ：櫛歯電極部；２１４ｄ：櫛歯電極部；２１６ａ：板状梁部；２１６ｂ：板状梁部；２１６ｃ：板状梁部；２１６ｄ：板状梁部；２１８：周縁部；２２０ａ：櫛歯電極部；２２０ｂ：櫛歯電極部；２２０ｃ：櫛歯電極部；２２０ｄ：櫛歯電極部；２２２ａ：電極支持部；２２２ｂ：電極支持部；２２２ｃ：電極支持部；２２２ｄ：電極支持部；２２４ａ：付加櫛歯電極；２２４ｂ：付加櫛歯電極；２２４ｃ：付加櫛歯電極；２２４ｄ：付加櫛歯電極；２２６ａ：中継配線；２２６ｂ：中継配線；２２８ａ：中継配線；２２８ｂ：中継配線；２３０ａ：パッド部；２３０ｂ：パッド部；２３２：貫通電極；３０２：ＭＥＭＳセンサ；３０４：支持層；３０６：絶縁層；３０８：センサ層；３１０：積層基板；３１１：演算回路；３１２：マス部；３１４ａ：櫛歯電極部；３１４ｂ：櫛歯電極部；３１４ｃ：櫛歯電極部；３１４ｄ：櫛歯電極部；３１６ａ：板状梁部；３１６ｂ：板状梁部；３１６ｃ：板状梁部；３１６ｄ：板状梁部；３１８：周縁部；３２０ａ：櫛歯電極部；３２０ｂ：櫛歯電極部；３２０ｃ：櫛歯電極部；３２０ｄ：櫛歯電極部；３２２ａ：電極支持部；３２２ｂ：電極支持部；３２２ｃ：電極支持部；３２２ｄ：電極支持部；３２４ａ：付加櫛歯電極；３２４ｂ：付加櫛歯電極；３２４ｃ：付加櫛歯電極；３２４ｄ：付加櫛歯電極；３２６ａ：中継配線；３２６ｂ：中継配線；３２８ａ：中継配線；３２８ｂ：中継配線；３３０ａ：パッド部；３３０ｂ：パッド部；３３２：貫通電極；３３４ａ：絶縁膜；３３４ｂ：絶縁膜；３３４ｃ：絶縁膜；３３４ｄ：絶縁膜；３３６：絶縁膜；３４０：ウェハ；３４２：酸化シリコン層；３４４：多結晶シリコン層；３４６：ウェハ；３４８：酸化シリコン層；３５０：酸化シリコン層；３５２：多結晶シリコン層；４０２：ＭＥＭＳセンサ；４０４：支持層；４０６：絶縁層；４０８：センサ層；４１０：積層基板；４１１：演算回路；４１２：マス部；４１４ａ：櫛歯電極部；４１４ｂ：櫛歯電極部；４１６ａ：板状梁部；４１６ｂ：板状梁部；４１６ｃ：板状梁部；４１６ｄ：板状梁部；４１８ａ：中継部；４１８ｂ：中継部；４２０ａ：直線梁部；４２０ｂ：直線梁部；４２０ｃ：直線梁部；４２０ｄ：直線梁部；４２２ａ：中継支持部；４２２ｂ：中継支持部；４２２ｃ：中継支持部；４２２ｄ：中継支持部；４２４ａ：櫛歯電極部；４２４ｂ：櫛歯電極部；４２６ａ：櫛歯電極部；４２６ｂ：櫛歯電極部；４２８ａ：検出電極支持部；４２８ｂ：検出電極支持部；４３０ａ：櫛歯電極部；４３０ｂ：櫛歯電極部；４３２ａ：励振電極支持部；４３２ｂ：励振電極支持部；４３４ａ：付加櫛歯電極；４３４ｂ：付加櫛歯電極；４３６ａ：絶縁膜；４３６ｂ：絶縁膜；４３８ａ：中継配線；４３８ｂ：中継配線；４４０ａ：パッド部；４４０ｂ：パッド部；４４２：貫通電極；５０２：ＭＥＭＳセンサ；５０４：支持層；５０６：絶縁層；５０８：センサ層；５１０：積層基板；５１１：演算回路；５１２：マス部；５１４ａ：櫛歯電極部；５１４ｂ：櫛歯電極部；５１４ｃ：櫛歯電極部；５１４ｄ：櫛歯電極部；５１６ａ：板状梁部；５１６ｂ：板状梁部；５１６ｃ：板状梁部；５１６ｄ：板状梁部；５１８：周縁部；５２０ａ：櫛歯電極部；５２０ｂ：櫛歯電極部；５２０ｃ：櫛歯電極部；５２０ｄ：櫛歯電極部；５２２ａ：電極支持部；５２２ｂ：電極支持部；５２２ｃ：電極支持部；５２２ｄ：電極支持部；５２４ａ：付加櫛歯電極；５２４ｂ：付加櫛歯電極；５２４ｃ：付加櫛歯電極；５２４ｄ：付加櫛歯電極；５２６ａ：付加櫛歯電極；５２６ｂ：付加櫛歯電極；５２６ｃ：付加櫛歯電極；５２６ｄ：付加櫛歯電極
【図１】
0006507999.tif 000002
【図２】
0006507999.tif 000003
【図３】
0006507999.tif 000004
【図４】
0006507999.tif 000005
【図５】
0006507999.tif 000006
【図６】
0006507999.tif 000007
【図７】
0006507999.tif 000008
【図８】
0006507999.tif 000009
【図９】
0006507999.tif 000010
【図１０】
0006507999.tif 000011
【図１１】
0006507999.tif 000012
【図１２】
0006507999.tif 000013
【図１３】
0006507999.tif 000014
【図１４】
0006507999.tif 000015
【図１５】
0006507999.tif 000016
【図１６】
0006507999.tif 000017
【図１７】
0006507999.tif 000018
【図１８】
0006507999.tif 000019
【図１９】
0006507999.tif 000020
【図２０】
0006507999.tif 000021
【図２１】
0006507999.tif 000022
【図２２】
0006507999.tif 000023
【図２３】
0006507999.tif 000024
【図２４】
0006507999.tif 000025
【図２５】
0006507999.tif 000026
【図２６】
0006507999.tif 000027
【図２７】
0006507999.tif 000028
【図２８】
0006507999.tif 000029
【図２９】
0006507999.tif 000030
【図３０】
0006507999.tif 000031
【図３１】
0006507999.tif 000032
【図３２】
0006507999.tif 000033
【図３３】
0006507999.tif 000034
【図３４】
0006507999.tif 000035
【図３５】
0006507999.tif 000036
【図３６】
0006507999.tif 000037
【図３７】
0006507999.tif 000038
【図３８】
0006507999.tif 000039