(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極（４３７、６１３）が形成された支持部（４）と、
前記支持部に固定された板状の固定部（２１）と、
前記固定部に支持され、前記固定部の平面上における一方向に延設された梁部（２２）と、
前記固定部の平面上における前記一方向に垂直な他方向において前記固定部の片側に配置され、前記梁部に連結されるとともに、前記梁部との接続部（２３１）と前記梁部とは反対側の先端部（２３２）とが前記他方向に延設された連結部（２３３）により連結されることで、前記接続部と前記先端部との間に空間が形成された第１の錘部（２３）と、
前記他方向において前記固定部に対し前記第１の錘部と反対側に配置され、前記梁部に連結された第２の錘部（２４）と、
前記空間に少なくとも一部が配置されたデバイス（３）と、を備え、
前記第１の錘部は、前記第２の錘部よりも前記他方向における長さが大きくされており、
前記デバイスのうち少なくとも一部が前記支持部に固定されており、
前記第１の錘部および前記第２の錘部が変位したときの前記固定電極と前記第１の錘部および前記第２の錘部との間の静電容量の変化を利用して力学量を検出する力学量センサ。
【請求項２】
前記力学量は、前記固定部の表面の法線方向における加速度であり、
前記デバイスは、前記固定部の表面に平行な方向の加速度を検出するセンサである請求項１に記載の力学量センサ。
【請求項３】
前記デバイスは、互いに対向する第１の電極（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）および第２の電極（３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄ）を備え、前記第１の電極に対して前記第２の電極が変位したときの前記第１の電極と前記第２の電極との間の静電容量の変化を利用して加速度を検出する請求項２に記載の力学量センサ。
【請求項４】
前記第１の錘部と前記第２の電極とが離間して配置されている請求項３に記載の力学量センサ。
【請求項５】
前記第１の錘部と前記第２の電極とが一体化されている請求項３に記載の力学量センサ。
【請求項６】
前記第１の電極は、一方の端部において前記支持部に固定され、他方の端部において前記第２の電極と対向し、前記支持部に固定された端部と前記第２の電極と対向する端部との間において、前記支持部に固定された端部、および、前記第２の電極と対向する端部それぞれよりも前記固定部の表面の法線方向における厚みが小さくされている請求項５に記載の力学量センサ。
【請求項７】
前記デバイスが複数配置され、
複数配置された前記デバイスにおける前記第１の電極と前記第２の電極との間の静電容量の差を利用して、加速度の検出結果を補正する請求項５に記載の力学量センサ。
【請求項８】
固定電極（４３７、６１３）が形成された支持部（４）と、
前記支持部に固定された板状の固定部（２１）と、
前記固定部に支持され、前記固定部の平面上における一方向に延設された梁部（２２）と、
前記固定部の平面上における前記一方向に垂直な他方向において前記固定部の片側に配置され、前記梁部に連結されるとともに、前記梁部との接続部（２３１）と前記梁部とは反対側の先端部（２３２）とが前記他方向に延設された連結部（２３３）により連結されることで、前記接続部と前記先端部との間に空間が形成された第１の錘部（２３）と、
前記他方向において前記固定部に対し前記第１の錘部と反対側に配置され、前記梁部に連結された第２の錘部（２４）と、
前記空間に少なくとも一部が配置されたデバイス（３）と、を備え、
前記第１の錘部は、前記第２の錘部よりも前記他方向における長さが大きくされており、
前記第１の錘部および前記第２の錘部が変位したときの前記固定電極と前記第１の錘部および前記第２の錘部との間の静電容量の変化を利用して力学量を検出し、
前記力学量は、前記固定部の表面の法線方向における加速度であり、
前記デバイスは、前記固定部の表面に平行な方向の加速度を検出するセンサであり、
前記デバイスは、互いに対向する第１の電極（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）および第２の電極（３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄ）を備え、前記第１の電極に対して前記第２の電極が変位したときの前記第１の電極と前記第２の電極との間の静電容量の変化を利用して加速度を検出し、
前記第１の錘部と前記第２の電極とが一体化されており、
前記第１の電極は、一方の端部において前記支持部に固定され、他方の端部において前記第２の電極と対向し、前記支持部に固定された端部と前記第２の電極と対向する端部との間において、前記支持部に固定された端部、および、前記第２の電極と対向する端部それぞれよりも前記固定部の表面の法線方向における厚みが小さくされている力学量センサ。
【請求項９】
固定電極（４３７、６１３）が形成された支持部（４）と、
前記支持部に固定された板状の固定部（２１）と、
前記固定部に支持され、前記固定部の平面上における一方向に延設された梁部（２２）と、
前記固定部の平面上における前記一方向に垂直な他方向において前記固定部の片側に配置され、前記梁部に連結されるとともに、前記梁部との接続部（２３１）と前記梁部とは反対側の先端部（２３２）とが前記他方向に延設された連結部（２３３）により連結されることで、前記接続部と前記先端部との間に空間が形成された第１の錘部（２３）と、
前記他方向において前記固定部に対し前記第１の錘部と反対側に配置され、前記梁部に連結された第２の錘部（２４）と、
前記空間に少なくとも一部が配置されたデバイス（３）と、を備え、
前記第１の錘部は、前記第２の錘部よりも前記他方向における長さが大きくされており、
前記第１の錘部および前記第２の錘部が変位したときの前記固定電極と前記第１の錘部および前記第２の錘部との間の静電容量の変化を利用して力学量を検出し、
前記力学量は、前記固定部の表面の法線方向における加速度であり、
前記デバイスは、前記固定部の表面に平行な方向の加速度を検出するセンサであり、
前記デバイスは、互いに対向する第１の電極（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）および第２の電極（３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄ）を備え、前記第１の電極に対して前記第２の電極が変位したときの前記第１の電極と前記第２の電極との間の静電容量の変化を利用して加速度を検出し、
前記第１の錘部と前記第２の電極とが一体化されており、
前記デバイスが複数配置され、
複数配置された前記デバイスにおける前記第１の電極と前記第２の電極との間の静電容量の差を利用して、加速度の検出結果を補正する力学量センサ。
【請求項１０】
前記第１の錘部は、前記第２の錘部を構成する材料と同じ材料で構成されている請求項１ないし９のいずれか１つに記載の力学量センサ。
【請求項１１】
前記第１の錘部は、前記第２の錘部を構成する材料よりも単位体積あたりの質量が大きい材料で構成されている請求項１ないし９のいずれか１つに記載の力学量センサ。
【請求項１２】
前記第１の錘部は、前記第２の錘部よりも質量が大きくされている請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の力学量センサ。
【請求項１３】
前記先端部に、前記第１の錘部の質量を増加させる埋め込み層（２３４）が形成されている請求項１ないし１２のいずれか１つに記載の力学量センサ。
【請求項１４】
前記第１の錘部の可動範囲が前記固定電極により設定される請求項１ないし１３のいずれか１つに記載の力学量センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、梃子構造を備える力学量センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されているような加速度センサが提案されている。この加速度センサは、固定電極と可動電極とを対向させて配置した静電容量型の加速度センサであり、慣性力による可動電極の変位と、これによる電極間の静電容量の変化とを利用して、加速度を検出するものである。
【０００３】
また、特許文献１に記載の加速度センサのような、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向それぞれの検出部を備える３軸の加速度センサでは、可動電極がばねにより支持されているＸ、Ｙ方向の検出部とは異なり、Ｚ方向の検出部では、可動電極が支点を中心とした梃子構造とされている。そして、Ｚ方向において可動電極に対向して２つの固定電極が配置されており、可動電極が慣性力を受けると、それぞれの固定電極と可動電極との間の静電容量に差が生じる。３軸の加速度センサでは、この静電容量の差を利用してＺ方向の加速度を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３７３４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
３軸の加速度センサにおいてＺ方向の感度を上げ、小さな加速も検出できるようにするためには、可動電極を構成する梃子のＹ方向に並べられた２つの錘の質量差を大きくする必要がある。例えばＸ、Ｙ方向の検出部では、Ｚ方向の厚みを大きくすることで錘の質量を大きくすることができる。しかし、Ｚ方向の検出部では、可動電極の厚みを大きくしても梃子の左右のバランスが変わらず、さらにトーション梁が硬くなるため、Ｚ方向の厚みを大きくすることは高感度化には貢献しない。
【０００６】
そのため、均一な材料を使う場合にＺ方向の感度を上げるためには、梃子のＹ方向に並べられた２つの錘のうち、支点から先端までの距離が長い方をより長くして、トルクを増やす必要がある。
【０００７】
しかし、Ｚ方向の検出部において可動電極を長くすると、Ｘ、Ｙ方向の検出部と合わせた加速度センサ全体のチップサイズが増大する。
【０００８】
本発明は上記点に鑑みて、チップサイズの増大を抑制しつつ検出感度を向上させる力学量センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、固定電極（４３７、６１３）が形成された支持部（４）と、支持部に固定された板状の固定部（２１）と、固定部に支持され、固定部の平面上における一方向に延設された梁部（２２）と、固定部の平面上における一方向に垂直な他方向において固定部の片側に配置され、梁部に連結されるとともに、梁部との接続部（２３１）と梁部とは反対側の先端部（２３２）とが他方向に延設された連結部（２３３）により連結されることで、接続部と先端部との間に空間が形成された第１の錘部（２３）と、他方向において固定部に対し第１の錘部と反対側に配置され、梁部に連結された第２の錘部（２４）と、空間に少なくとも一部が配置されたデバイス（３）と、を備え、第１の錘部は、第２の錘部よりも他方向における長さが大きくされており、  デバイスのうち少なくとも一部が支持部に固定されており、第１の錘部および第２の錘部が変位したときの固定電極と第１の錘部および第２の錘部との間の静電容量の変化を利用して力学量を検出する。
【００１０】
これによれば、第１の錘部は第２の錘部よりも他方向における長さが大きく、第１の錘部のうち梁部との接続部と先端部との間に空間が形成されているため、この空間をデバイス等の配置に利用することにより、チップサイズの増大を抑制しつつ検出感度を向上させることができる。
【００１１】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態にかかる力学量センサの断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態にかかる力学量センサの断面図である。
【図３】ＸＹセンサの平面図である。
【図４】ＸＹセンサの斜視図である。
【図５】ＭＥＭＳウェハの製造方法を示す断面図である。
【図６】ＣＡＰウェハの製造方法を示す断面図である。
【図７】力学量センサの製造方法を示す断面図である。
【図８】力学量センサの動作を示す断面図である。
【図９】従来の力学量センサの断面図である。
【図１０】従来の力学量センサの断面図である。
【図１１】第１実施形態の変形例の断面図である。
【図１２】本発明の第２実施形態にかかる力学量センサの断面図である。
【図１３】ＣＡＰウェハの製造方法を示す断面図である。
【図１４】力学量センサの製造方法を示す断面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態にかかる力学量センサの断面図である。
【図１６】ＭＥＭＳウェハの製造方法を示す断面図である。
【図１７】ＭＥＭＳウェハの製造方法を示す断面図である。
【図１８】ＣＡＰウェハの製造方法を示す断面図である。
【図１９】力学量センサの製造方法を示す断面図である。
【図２０】本発明の第４実施形態にかかる力学量センサの断面図である。
【図２１】本発明の第４実施形態にかかる力学量センサの断面図である。
【図２２】本発明の第４実施形態にかかる力学量センサの断面図である。
【図２３】本発明の第５実施形態にかかる力学量センサの断面図である。
【図２４】本発明の第６実施形態にかかる力学量センサの斜視図である。
【図２５】本発明の第７実施形態にかかる力学量センサの断面図である。
【図２６】図２５のXXVI−XXVI線における断面図である。
【図２７】他の実施形態にかかる力学量センサの斜視図である。
【図２８】他の実施形態にかかる力学量センサの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１４】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。本実施形態の力学量センサ１は、互いに垂直なＸ、Ｙ、Ｚ方向の加速度を検出するセンサであり、図１、図２に示すように、Ｚセンサ２と、ＸＹセンサ３と、支持部４とを備えている。図２に示すように、力学量センサ１は、Ｚセンサ２とＸＹセンサ３とが支持部４に封止されるとともに、Ｚセンサ２の一部とＸＹセンサ３の一部とが支持部４に固定されて構成されている。
【００１５】
Ｚセンサ２は、Ｚ方向の加速度を検出するセンサであり、固定部２１と、梁部２２と、錘部２３と、錘部２４とを備えている。固定部２１、梁部２２、錘部２３、２４は、本実施形態では、後述する活性層４１１を加工することにより形成される。また、錘部２３、２４をそれぞれ固定部２１の両側に配置し、梁部２２を介して固定部２１と錘部２３、２４とを連結することにより、固定部２１を支点とした梃子構造が構成されている。
【００１６】
固定部２１は、Ｚセンサ２を支持部４に固定する部分であり、板状とされている。図１に示すように、固定部２１のＸＹ平面に平行な表面は四角形状とされている。また、図２に示すように、固定部２１の裏面は後述する犠牲層４１２に固定されており、固定部２１の表面は後述するＣＡＰウェハ４３に固定されている。
【００１７】
梁部２２は、固定部２１に支持され、固定部２１を中心として固定部２１の表面に平行な一方向、ここではＹ方向の両側に延設されている。梁部２２の裏面においては、後述する犠牲層４１２が除去されており、梁部２２は、後述する支持層４１３およびＣＡＰウェハ４３とは離間して配置されている。錘部２３、２４は、梁部２２がねじれることによりＺ方向に変位する。
【００１８】
錘部２３は、Ｘ方向において固定部２１の片側に配置され、梁部２２に連結されている。また、図１に示すように、錘部２３のうち梁部２２との接続部２３１と、梁部２２とは反対側の先端部２３２とがＸ方向に延設された連結部２３３により連結されることで、梁部２２との接続部と先端部２３２との間に空間が形成されている。
【００１９】
錘部２４は、Ｘ方向において固定部２１に対し錘部２３と反対側に配置され、梁部２２に連結されている。錘部２３、錘部２４は、それぞれ、第１の錘部、第２の錘部に相当する。
【００２０】
接続部２３１および錘部２４は、それぞれ上面形状がＵ字状とされており、固定部２１の両側に互いに対向して配置され、それぞれの両端部において梁部２２に連結されている。錘部２３は、錘部２４よりもＸ方向における長さが大きくされるとともに、錘部２４よりも質量が大きくされている。
【００２１】
接続部２３１と連結部２３３との間に形成された空間には、デバイスに相当するＸＹセンサ３の少なくとも一部が配置されている。本実施形態では、図１に示すように、連結部２３３が直線状の２本の梁で構成されており、ＸＹセンサ３は、接続部２３１と、連結部２３３と、先端部２３２とで囲まれた空間に配置されている。
【００２２】
ＸＹセンサ３は、Ｘ方向およびＹ方向の加速度を検出するセンサであり、固定部３１と、可動部３２とを備える。本実施形態では、Ｚセンサ２の固定部２１、梁部２２、錘部２３、２４とともに、固定部３１、可動部３２も後述する活性層４１１を加工して形成されている。
【００２３】
図１、図３に示すように、固定部３１は、櫛歯型の４つの電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備えている。電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、第１の電極に相当する。
【００２４】
図２に示すように、固定部３１の表面は、固定部３１と外部の配線との間に必要に応じて電気接続を形成できるように、ＣＡＰウェハ４３に固定されている。また、固定部３１の裏面は犠牲層４１２に固定されている。図２では電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを図示していないが、これら４つの電極は、それぞれ支持部４に固定されている。なお、固定部３１および後述する固定部３２１は、図３の破線で示す領域において、犠牲層４１２およびＣＡＰウェハ４３に固定されている。
【００２５】
ＸＹセンサ３の中心に対しＸ方向の一方側に電極３１ａ、３１ｂが配置され、他方側に電極３１ｃ、３１ｄが配置されている。また、ＸＹセンサ３の中心に対しＹ方向の一方側に電極３１ａ、３１ｃが配置され、他方側に電極３１ｂ、３１ｄが配置されている。
【００２６】
電極３１ａおよび電極３１ｄはＹ方向の加速度を検出するための電極であり、図３に示すように、電極３１ａ、３１ｄの櫛歯は、それぞれＸ方向に平行とされ、ＸＹセンサ３の内側に向けられている。電極３１ｂおよび電極３１ｃはＸ方向の加速度を検出するための電極であり、電極３１ｂ、３１ｃの櫛歯は、それぞれＹ方向に平行とされ、ＸＹセンサ３の外側に向けられている。
【００２７】
なお、本実施形態では、ＸＹセンサ３の内外で発生する応力の影響を低減するために、図３に示すように電極３１ａと電極３１ｄとを対角に配置し、電極３１ｂと電極３１ｃとを対角に配置しているが、電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを他の位置に配置してもよい。
【００２８】
可動部３２は、図３に示すように、２つの固定部３２１と、４つの電極３２２と、４つのばね部３２３と、梁部３２４と、枠体３２５と、連結部３２６とを備える。
【００２９】
図１、図３に示すように、枠体３２５の上面は、Ｘ方向に平行な辺とＹ方向に平行な辺とで構成された四角形状とされている。枠体３２５の４つの辺それぞれの内側には、ばね部３２３が配置されており、固定部３１、固定部３２１、電極３２２、梁３２４、連結部３２６は、枠体３２５およびばね部３２３の内側に配置されている。
【００３０】
４つのばね部３２３はそれぞれ板ばねで構成されている。４つのばね部３２３のうち、図３の紙面右側、下側、左側、上側に配置されたものをそれぞればね部３２３ａ、３２３ｂ、３２３ｃ、３２３ｄとする。
【００３１】
図３に示すように、ばね部３２３ｂとばね部３２３ｄとは、Ｙ方向に延設された連結部３２６によって連結されている。連結部３２６の中央部の両側には、連結部３２６と離間して固定部３２１が配置されている。固定部３２１は、可動部３２を支持するためのものであり、固定部３２１の表面はＣＡＰウェハ４３に固定され、裏面は犠牲層４１２に固定されている。
【００３２】
図３に示すように、２つの固定部３２１は、Ｘ方向に延設された梁部３２４を介してそれぞればね部３２３ａ、３２３ｃに連結されている。梁部３２４は、電極３１ａと電極３１ｂとの間、電極３１ｃと電極３１ｄとの間を通って延設されている。
【００３３】
なお、本実施形態では、ＸＹセンサ３を小型化するために、図３に示すように梁部３２４を蛇行した形状としているが、梁部３２４を他の形状としてもよい。
【００３４】
図３に示すように、連結部３２６には、４つの櫛歯型の電極３２２が連結されている。４つの電極３２２をそれぞれ電極３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄとする。電極３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃ、３２２ｄは、第２の電極に相当する。
【００３５】
電極３２２ａおよび電極３２２ｄは、櫛歯がＸ方向に平行となるように連結部３２６の両側に延設されており、図３、図４に示すように、それぞれ電極３１ａ、電極３１ｄに対向している。連結部３２６のＹ方向における一端から、Ｘ方向の一方の向きに延設部３２６ａが延設されており、他端からＸ方向の他方の向きに延設部３２６ｂが延設されている。電極３２２ｂおよび電極３２２ｃは、それぞれ延設部３２６ａ、３２６ｂから櫛歯がＹ方向に平行となるように延設されており、電極３１ｂ、電極３１ｃに対向している。
【００３６】
支持部４は、Ｚセンサ２およびＸＹセンサ３を支持するものであり、図２に示すように、ＭＥＭＳウェハ４１と、ＣＡＰウェハ４３とを備える。ＭＥＭＳウェハ４１は、活性層４１１、犠牲層４１２、支持層４１３を順に積層してなるＳＯＩウェハであり、活性層４１１をパターニングすることにより、Ｚセンサ２およびＸＹセンサ３が形成されている。なお、活性層４１１のうちＺセンサ２およびＸＹセンサ３の外側に位置する部分が、支持部４の一部を構成している。活性層４１１、支持層４１３は例えばＳｉ等で構成され、犠牲層４１２は例えばＳｉＯ２等で構成される。
【００３７】
Ｚセンサ２およびＸＹセンサ３が形成された部分においては、犠牲層４１２が除去され、また、支持層４１３の一部が除去されて、凹部４１４が形成されている。ただし、Ｚセンサ２の固定部２１、ＸＹセンサ３の固定部３１、３２１の下部においては、犠牲層４１２および支持層４１３が除去されずに残されている。凹部４１４の表面には、酸化膜４１５が形成されている。
【００３８】
活性層４１１の上面の外周部には、スペーサ４１６が形成されている。スペーサ４１６は、後述する図７（ａ）に示す工程で金属接合を行う際のＣＡＰウェハ４３の位置を調整するためのものであり、ここでは、ＳｉＯ２で構成されている。
【００３９】
また、活性層４１１の上面には、金属層４１７が形成されている。金属層４１７は、図７（ａ）に示す工程で行う金属接合の接合剤、電極剤となるものであり、ここでは、Ａｌにより構成されている。なお、金属層４１７をＡｕ、Ｃｕ等により構成してもよい。また、金属層４１７を、同種金属ではなく、共晶反応をはじめとする固相、液相が介在する接合方式により接合された異種金属により構成してもよい。
【００４０】
ＣＡＰウェハ４３は、活性層４３１、犠牲層４３２、支持層４３３（図６参照）を順に積層してなるＳＯＩウェハを加工することにより形成される。ＣＡＰウェハ４３の製造工程において支持層４３３は除去され、図２に示すように、犠牲層４３２の表面には配線４４１およびパッシベーション膜４４２が形成されている。
【００４１】
活性層４３１の表面には絶縁層４３４が形成されている。Ｚセンサ２およびＸＹセンサ３に対応する部分において、絶縁層４３４が除去され、活性層４３１の一部が除去されて、凹部４３５が形成されている。
【００４２】
凹部４３５の表面には、電位分離用の酸化膜４３６が形成されている。酸化膜４３６の表面のうち、接続部２３１、錘部２４に対向する部分には、固定電極４３７が形成されている。固定電極４３７は、ここでは、Ｐｏｌｙ−Ｓｉにより構成されている。
【００４３】
また、ＣＡＰウェハ４３には、絶縁層４３４、活性層４３１、犠牲層４３２を貫通するＴＳＶ（Through-Silicon Via）であるビア４３８が形成されている。ビア４３８の表面には、側壁酸化膜４３９が形成されている。
【００４４】
側壁酸化膜４３９の表面には、配線４４０が形成されており、配線４４０は、絶縁層４３４側において、ＭＥＭＳウェハ４１の金属層４１７と接続されている。また、犠牲層４３２の表面には、配線４４０と接続されるように配線４４１が形成されている。
【００４５】
犠牲層４３２、配線４４０、４４１の表面には、パッシベーション膜４４２が形成されている。パッシベーション膜４４２は、力学量センサ１に耐湿性を持たせるためのものであり、ここでは、ＳｉＮにより構成されている。なお、パッシベーション膜４４２をポリイミド系樹脂であるＰＩＱ（登録商標）等により構成してもよい。
【００４６】
パッシベーション膜４４２のうち、配線４４１の上面に形成された部分には、開口部４４３が形成されている。これにより、配線４４０、４４１を介して、固定電極４３７、錘部２３、２４等を外部の配線に接続することができる。
【００４７】
後述するように、力学量センサ１に加速度が印加されると、錘部２３と固定電極４３７との間、錘部２４と固定電極４３７との間、固定部３１と可動部３２との間の静電容量が変化する。本実施形態では、加速度印加時に発生するこれらの容量の変化を差動増幅するように、力学量センサ１と図示しない制御装置とが接続される。例えば電源電圧が５Ｖの場合、錘部２３、２４、可動部３２の電位は５Ｖとされる。固定部３１および固定電極４３７は、金属層４１７、配線４４０、４４１を介して、図示しない制御装置の入力端子に接続されている。
【００４８】
力学量センサ１の製造方法について説明する。本実施形態では、金属接合を用いた方法により力学量センサ１を製造する。力学量センサ１は、図５に示す工程でＭＥＭＳウェハ４１を製造し、図６に示す工程でＣＡＰウェハ４３を製造した後、図７に示す工程でＭＥＭＳウェハ４１とＣＡＰウェハ４３とを接合し、配線の形成等を行うことにより製造される。
【００４９】
図５を用いて、ＭＥＭＳウェハ４１の製造方法について説明する。まず、支持層４１３の上面に犠牲層４１２を積層した基板を用意する。そして、図５（ａ）に示すように、Ｚセンサ２およびＸＹセンサ３に対応する部分において、エッチングを用いて犠牲層４１２を除去し、犠牲層４１２をマスクとしたエッチングを用いて支持層４１３の一部を除去することにより、凹部４１４を形成する。ただし、固定部２１、３１、３２１に対応する部分においては、犠牲層４１２および支持層４１３を除去せずに残す。また、図５（ａ）に示す工程では、凹部４１４を形成した後、凹部４１４の表面に酸化膜４１５を形成する。
【００５０】
図５（ａ）に示す工程の後、図５（ｂ）に示すように、直接接合によりＭＥＭＳレイヤである活性層４１１を犠牲層４１２の表面に接合するＣａｖｉｔｙ−ＳＯＩ工程を行う。
【００５１】
図５（ｃ）に示す工程では、フォトリソグラフィおよびエッチングにより活性層４１１の表面にスペーサ４１６を形成する。図５（ｄ）に示す工程では、フォトリソグラフィおよびエッチングにより活性層４１１の表面に金属層４１７を形成する。図５（ｅ）に示す工程では、エッチングにより活性層４１１を加工し、Ｚセンサ２、ＸＹセンサ３を形成する。
【００５２】
図６を用いて、ＣＡＰウェハ４３の製造方法について説明する。まず、活性層４３１、犠牲層４３２、支持層４３３を順に積層してなるＳＯＩウェハを用意し、活性層４３１の表面に絶縁層４３４を形成する。そして、図６（ａ）に示すように、Ｚセンサ２およびＸＹセンサ３に対応する部分において、エッチングを用いて絶縁層４３４を除去し、絶縁層４３４をマスクとしたエッチングを用いて活性層４３１の一部を除去することにより、凹部４３５を形成する。ただし、固定部２１、３１、３２１に対応する部分においては、絶縁層４３４および活性層４３１を除去せずに残す。
【００５３】
図６（ｂ）に示す工程では、凹部４３５の表面を熱酸化することにより酸化膜４３６を形成し、フォトリソグラフィおよびエッチングにより酸化膜４３６の表面に固定電極４３７を形成する。図６（ｃ）に示す工程では、エッチングを用いて絶縁層４３４および活性層４３１を除去することにより、ビア４３８を形成する。そして、ビア４３８の表面を熱酸化することにより、側壁酸化膜４３９を形成する。図６（ｄ）に示す工程では、側壁酸化膜４３９の表面と、絶縁層４３４の表面のうち側壁酸化膜４３９と固定電極４３７とを連結する部分に、フォトリソグラフィおよびエッチングにより配線４４０を形成する。
【００５４】
このように製造したＭＥＭＳウェハ４１およびＣＡＰウェハ４３の貼り合わせと、貼り合わせ後の工程について図７を用いて説明する。図７（ａ）に示す工程では、熱圧着、拡散接合等の金属接合により、ＭＥＭＳウェハ４１とＣＡＰウェハ４３とを貼り合わせる。
【００５５】
これにより、ＭＥＭＳウェハ４１に形成されたスペーサ４１６と、ＣＡＰウェハ４３に形成された絶縁層４３４とが接触する。また、ＭＥＭＳウェハ４１に形成された金属層４１７と、ＣＡＰウェハ４３に形成された配線４４０とが接合する。そして、ＭＥＭＳウェハ４１の活性層４１１を加工することにより形成されたＺセンサ２、ＸＹセンサ３がＣＡＰウェハ４３により封止される。
【００５６】
図７（ｂ）に示す工程では、支持層４３３を研削研磨およびエッチングにより除去し、犠牲層４３２を露出させる。図７（ｃ）に示す工程では、犠牲層４３２のうちビア４３８の底部となっている部分をエッチングにより除去し、ビア４３８を開口させる。
【００５７】
図７（ｄ）に示す工程では、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、犠牲層４３２の表面のうちビア４３８の付近に配線４４１を形成し、配線４４１と配線４４０とを接続する。図７（ｅ）に示す工程では、犠牲層４３２、配線４４０、４４１の表面にパッシベーション膜４４２をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法または塗布法などにより形成する。また、エッチングによりパッシベーション膜４４２に開口部４４３を形成し、配線４４１の一部を露出させる。
【００５８】
力学量センサ１の動作について説明する。力学量センサ１がＺ方向に加速すると、錘部２３、２４が図２の破線、図８の矢印Ａ１で示すように変位する。そして、図８に示すように、ＣＡＰウェハ４３の固定電極４３７と錘部２３および錘部２４との間の距離が変化し、静電容量が変化する。Ｚセンサ２は、錘部２３、２４が変位したときのＣＡＰウェハ４３の固定電極４３７と錘部２３および錘部２４との間の静電容量の変化を固定電極４３７の電位の変化から求め、求めた静電容量の変化を利用してＺ方向の加速度を検出する。
【００５９】
力学量センサ１がＸ方向に加速すると、電極３１ｂに対向する電極３２２ｂが変位し、電極３１ｂと電極３２２ｂとの間の静電容量が変化する。また、電極３１ｃに対向する電極３２２ｃが変位し、電極３１ｃと電極３２２ｃとの間の静電容量が変化する。ＸＹセンサ３は、これらの静電容量の変化を電極３１ｂ、３１ｃの電位から求め、求めた静電容量の変化を利用してＸ方向の加速度を検出する。
【００６０】
同様に、力学量センサ１がＹ方向に加速すると、電極３１ａに対向する電極３２２ａが変位し、電極３１ａと電極３２２ａとの間の静電容量が変化する。また、電極３１ｄに対向する電極３２２ｄが変位し、電極３１ｄと電極３２２ｄとの間の静電容量が変化する。ＸＹセンサ３は、これらの静電容量の変化を電極３１ａ、３１ｄの電位から求め、求めた静電容量の変化を利用してＹ方向の加速度を検出する。
【００６１】
なお、ＸＹセンサ３の固定部３１、可動部３２は、接続部２３１と先端部２３２との間の空間において錘部２３と離間して配置されているので、Ｚセンサ２およびＸＹセンサ３は、互いに干渉することなく動作する。
【００６２】
３軸の加速度を検出する力学量センサにおいてＺ方向の感度を上げ、小さな加速も検出できるようにするためには、錘部２３、２４の質量差を大きくする必要がある。均一な材料を使う場合にＺ方向の感度を上げるためには、図９に示すように、錘部２３のＸ方向における長さをより長くして、トルクを増やす必要がある。
【００６３】
しかし、錘部２３を長くすると、図１０に示すように、Ｚセンサ２とＸＹセンサ３とを合わせた力学量センサ全体のチップサイズが増大する。
【００６４】
本実施形態の力学量センサ１では、ＸＹセンサ３が錘部２３の接続部２３１と先端部２３２との間の空間に配置されている。そのため、錘部２３を長くすることによるチップサイズの増大を抑制するとともに、Ｚ方向の加速度の検出感度を向上させることができる。
【００６５】
また、錘部２３を長くすることにより、検出感度を維持するために必要な錘部２３の上面の面積が小さくなるため、力学量センサ１のチップサイズの増大を抑制することができる。
【００６６】
本実施形態では、Ｚセンサ２とＸＹセンサ３とが分離しているため、Ｚ方向の加速度と、ＸＹ方向の加速度とを独立して検出することができる。また、ＸＹセンサ３において固定部３１を外周部に配置した場合、固定部３１と錘部２３との電位差により寄生容量が発生するが、本実施形態では、固定部３１の外側に枠体３２５を配置して中央アンカとしているので、寄生容量の発生を抑制することができる。これにより、他軸感度が減り、検出精度を向上させることができる。
【００６７】
なお、Ｚ方向の加速度の検出精度を向上させるためには、錘部２３の可動範囲を広げることが好ましい。しかし、錘部２３の可動範囲を広げるために凹部４３５を深くすると、固定電極４３７と錘部２３、２４との距離が大きくなるため、検出精度が低下する。
【００６８】
そのため、図１１に示すように、凹部４３５のうち固定電極４３７よりも固定部２１から遠い部分に、さらに凹部を設け、固定電極４３７と錘部２３、２４との距離を維持しつつ、錘部２３の可動範囲を広げることが好ましい。
【００６９】
具体的には、錘部２３が大きく変位したときに、凹部４３５または凹部４３５の内部に設けられた凹部よりも先に固定電極４３７が錘部２３に接触し、錘部２３の可動範囲が固定電極４３７により設定されるようにすることが好ましい。
【００７０】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して支持部４の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００７１】
図１２に示すように、本実施形態では、支持部４は、ＭＥＭＳウェハ５１と、ＣＡＰウェハ５３とを備える。ＭＥＭＳウェハ５１は、活性層４１１と、犠牲層４１２と、支持層４１３と、スペーサ４１６と、金属層４１７とを備えている。
【００７２】
支持層４１３にはＺセンサ２およびＸＹセンサ３に対応して凹部４１４が形成されており、凹部４１４の表面には酸化膜４１５が形成されている。支持層４１３にはビア５１８が形成されており、ビア５１８の表面および支持層４１３の表面には、絶縁層５１９が形成されている。
【００７３】
また、ビア５１８の底部では絶縁層５１９および犠牲層４１２が除去され、開口部５２０ａが形成されている。そして、開口部５２０ａの内部から、ビア５１８の内部における絶縁層５１９の表面、および、絶縁層５１９の上面に至って、配線５２１が形成されている。配線５２１は、例えば、Ａｌ等により構成される。絶縁層５１９のうち支持層４１３の表面に形成された部分は、一部が除去されており、開口部５２０ｂが形成されている。配線５２１は開口部５２０ｂの内部にも形成されており、活性層４１１と支持層４１３は、配線５２１を介して電気的に接続されている。
【００７４】
また、絶縁層５１９および配線５２１の表面を覆うように、パッシベーション膜５２２が形成されている。なお、パッシベーション膜５２２は、配線５２１の一部が露出するように形成されている。本実施形態では、配線５２１を介して、固定電極４３７、固定部２１、３１、可動部３２が図示しない制御装置に接続されている。
【００７５】
ＣＡＰウェハ５３は、Ｓｉ層５３１と、絶縁層４３４とを備える。Ｚセンサ２およびＸＹセンサ３に対応して絶縁層４３４およびＳｉ層５３１の一部が除去され、凹部４３５が形成されている。そして、第１実施形態のＣＡＰウェハ４３と同様に、凹部４３５の表面には酸化膜４３６が形成されており、酸化膜４３６の表面には固定電極４３７が形成されている。また、第１実施形態と同様に、絶縁層４３４、酸化膜４３６、固定電極４３７の表面には配線４４０が形成されている。なお、絶縁層４３４に、配線４４０から電位を取り出すためのコンタクト窓が設けられていてもよい。
【００７６】
本実施形態における力学量センサ１の製造方法を図１３、図１４を用いて説明する。本実施形態では、第１実施形態のＭＥＭＳウェハ４１と同様にＭＥＭＳウェハ５１を製造し、図１３に示す工程でＣＡＰウェハ５３を製造し、図１４に示す工程でＭＥＭＳウェハ５１とＣＡＰウェハ５３との接合等を行う。
【００７７】
まず、Ｓｉ層５３１と、Ｓｉ層５３１の表面、裏面にそれぞれ形成された絶縁層４３４、５３２とを備える基板を用意する。そして、図１３（ａ）に示すように、Ｚセンサ２およびＸＹセンサ３に対応する部分において、エッチングにより絶縁層４３４を除去し、絶縁層４３４をマスクとしたエッチングによりＳｉ層５３１の一部を除去して、凹部４３５を形成する。
【００７８】
図１３（ｂ）に示す工程では、凹部４３５の表面を熱酸化することにより酸化膜４３６を形成し、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、酸化膜４３６の表面に固定電極４３７を形成する。図１３（ｃ）に示す工程では、絶縁層４３４の表面から酸化膜４３６の表面および固定電極４３７の表面に至る部分に、フォトリソグラフィおよびエッチングにより配線４４０を形成する。
【００７９】
図１４（ａ）に示す工程では、ＭＥＭＳウェハ５１とＣＡＰウェハ５３とを金属接合により接合する。図１４（ｂ）に示す工程では、支持層４１３を貫通するビア５１８を形成し、犠牲層４１２を露出させる。ビア５１８は、支持層４１３のうち、金属層４１７に対向する部分がエッチングにより除去されることで形成される。
【００８０】
図１４（ｃ）に示す工程では、支持層４１３のうち犠牲層４１２とは反対側の表面とビア５１８の表面とを熱酸化することにより、もしくはＣＶＤ法により、絶縁層５１９を形成する。その後、ビア５１８の底部に位置する絶縁層５１９および犠牲層４１２をエッチングにより除去し、開口部５２０ａを形成して、活性層４１１を露出させる。また、絶縁層５１９のうち、支持層４１３の表面に形成された部分の一部を除去し、開口部５２０ｂを形成して、支持層４１３を露出させる。これにより、すべてのレイヤを外部の配線に接続することが可能となり、浮動電位がなくなるため、寄生容量を低減できる。
【００８１】
図１４（ｄ）に示す工程では、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、絶縁層５１９の表面から開口部５２０ａの内部に至るように配線５２１を形成し、配線５２１と活性層４１１とを接続する。また、開口部５２０ｂの内部にも配線５２１を形成し、活性層４１１と支持層４１３とを接続する。
【００８２】
図１４（ｅ）に示す工程では、絶縁層５１９の表面および配線５２１の表面にパッシベーション膜５２２を塗布法により形成する。また、パッシベーション膜５２２に開口部を形成し、配線５２１の一部を露出させる。
【００８３】
このようにして製造される本実施形態の力学量センサ１においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【００８４】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して支持部４の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【００８５】
図１５に示すように、本実施形態の支持部４は、ＭＥＭＳウェハ６１と、ＣＡＰウェハ６３とを備える。ＭＥＭＳウェハ６１は、Ｓｉ層６１１と、絶縁層６１２と、配線６１３と、犠牲層６１４と、配線６１５と、犠牲層６１６と、厚膜ｐｏｌｙ−Ｓｉ層６１７と、接着剤６１８と、配線６１９とを備える。
【００８６】
絶縁層６１２は、Ｓｉ層６１１の上面に形成されており、絶縁層６１２の上面には配線６１３が形成されている。絶縁層６１２および配線６１３の上面には犠牲層６１４が形成されており、犠牲層６１４の上面には配線６１５が形成されている。犠牲層６１４のうち配線６１３の上部に位置する部分には開口部が形成されており、配線６１５は、犠牲層６１４の開口部の内部に至って形成され、配線６１３と接続されている。配線６１３および配線６１５は、ｐｏｌｙ−Ｓｉで構成されている。
【００８７】
犠牲層６１４および配線６１５の上面には犠牲層６１６が形成されており、配線６１５および犠牲層６１６の上面には厚膜ｐｏｌｙ−Ｓｉ層６１７が形成されている。本実施形態では、厚膜ｐｏｌｙ−Ｓｉ層６１７を加工することにより、Ｚセンサ２およびＸＹセンサ３が形成されている。
【００８８】
Ｚセンサ２およびＸＹセンサ３に対応する部分では、犠牲層６１４、６１６が除去され、絶縁層６１２、配線６１３、配線６１５が露出している。本実施形態では、配線６１３が固定電極として用いられ、固定部２１、３１、３２１、配線６１３は、配線６１５を介して図示しない制御装置に接続される。
【００８９】
厚膜ｐｏｌｙ−Ｓｉ層６１７の上面には接着剤６１８が形成されており、接着剤６１８および後述する接着剤６３３によりＭＥＭＳウェハ６１とＣＡＰウェハ６３とが接合されている。接着剤６１８は、本実施形態では、Ａｌ−Ｇｅ系合金で構成されている。なお、接着剤６１８をガラスペーストで構成し、ガラスフリット接合によりＭＥＭＳウェハ６１とＣＡＰウェハ６３とを接合してもよい。また、厚膜ｐｏｌｙ−Ｓｉ層６１７の上面には電極パッドとして用いられる配線６１９が形成されている。
【００９０】
ＣＡＰウェハ６３は、基板６３１と、接着剤６３３とを備える。本実施形態では基板６３１はガラスで構成されているが、基板６３１をＳｉで構成してもよい。基板６３１には、Ｚセンサ２およびＸＹセンサ３に対応して、凹部６３２が形成されており、接着剤６３３は、凹部６３２を囲むように基板６３１の表面に形成されている。本実施形態では、固定部２１、３１、３２１は、ＣＡＰウェハ６３に固定されておらず、ＭＥＭＳウェハ６１の犠牲層６１６に固定されている。
【００９１】
接着剤６３３は、本実施形態では、Ａｌ−Ｇｅ系合金で構成されている。なお、接着剤６３３をＡｕ−Ｇｅ系、Ｃｕ−Ｓｎ系の共晶や、はんだ等で構成してもよい。また、接着剤６３３をガラスペーストで構成し、ガラスフリット接合によりＭＥＭＳウェハ６１とＣＡＰウェハ６３とを接合してもよい。
【００９２】
本実施形態における力学量センサ１の製造方法について図１６〜図１９を用いて説明する。本実施形態の力学量センサ１は、図１６、図１７に示す工程でＭＥＭＳウェハ６１を製造し、図１８に示す工程でＣＡＰウェハ６３を製造した後、図１９に示す工程でＭＥＭＳウェハ６１とＣＡＰウェハ６３との接合等を行うことにより製造される。
【００９３】
図１６（ａ）に示す工程では、Ｓｉ層６１１の上面を熱酸化することにより絶縁層６１２を形成し、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、絶縁層６１２の上面に配線６１３を形成する。図１６（ｂ）に示す工程では、ＣＶＤ法により、配線６１３の表面に犠牲層６１４を形成する。このとき、配線６１３の一部が露出するように犠牲層６１４を形成する。
【００９４】
図１６（ｃ）に示す工程では、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、配線６１５を犠牲層６１４の表面および配線６１３の表面に形成し、配線６１３と配線６１５とを接続する。図１６（ｄ）に示す工程では、ＣＶＤ法により犠牲層６１６を配線６１５の表面に形成する。このとき、配線６１５の一部が露出するように犠牲層６１６を形成する。
【００９５】
図１７（ａ）に示す工程では、ＣＶＤ法により、犠牲層６１４、配線６１５、犠牲層６１６の表面に厚膜ｐｏｌｙ−Ｓｉ層６１７を形成する。図１７（ｂ）に示す工程では、フォトリソグラフィおよびエッチングにより、図１９（ａ）に示す工程においてＭＥＭＳウェハ６１とＣＡＰウェハ６３とを接合するための接着剤６１８をパターニングする。また、図１７（ｂ）に示す工程では、配線６１９を厚膜ｐｏｌｙ−Ｓｉ層６１７の表面に形成する。
【００９６】
図１７（ｃ）に示す工程では、厚膜ｐｏｌｙ−Ｓｉ層６１７をエッチングにより加工する。図１７（ｄ）に示す工程では、ＨＦガスを用いて犠牲層６１４、６１６を選択的に除去し、厚膜ｐｏｌｙ−Ｓｉ層６１７の一部を絶縁層６１２および配線６１３からリリースする。これにより、Ｚセンサ２およびＸＹセンサ３が形成される。
【００９７】
図１８（ａ）に示す工程では、Ｚセンサ２およびＸＹセンサ３に対応する部分において、基板６３１の一部をエッチングにより除去し、凹部６３２を形成する。図１８（ｂ）に示す工程では、凹部６３２を囲むように基板６３１の表面に接着剤６３３を形成する。
【００９８】
図１９（ａ）に示す工程では、ＭＥＭＳウェハ６１と、ＣＡＰウェハ６３とを、Ａｌ−Ｇｅ共晶接合により接合する。これにより、Ｚセンサ２およびＸＹセンサ３が、ＭＥＭＳウェハ６１とＣＡＰウェハ６３とで封止される。
【００９９】
図１９（ｂ）に示す工程では、ＭＥＭＳウェハ６１を残して基板６３１を切断するハーフダイシングにより、配線６１９を露出させる。図１９（ｃ）に示す工程では、配線６１９をマスクとして厚膜ｐｏｌｙ−Ｓｉ層６１７を除去し、デバイスを形成する。これにより、配線６１５が露出し、固定部２１、３１、３２１、配線６１３を図示しない制御装置に接続することが可能となる。
【０１００】
このようにして製造される本実施形態の力学量センサ１においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１０１】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対してＺセンサ２の数を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０１０２】
図２０に示すように、本実施形態の力学量センサ１は、Ｚセンサ２を２つ備えている。なお、図２０では、梁部２２の図示を省略している。
【０１０３】
本実施形態では、錘部２３の連結部２３３が直線状の１本の梁で構成されており、接続部２３１と先端部２３２は、それぞれのＹ方向における片側の端部同士が連結部２３３により連結されている。２つのＺセンサ２は、先端部２３２同士、連結部２３３同士が対向するように配置されている。
【０１０４】
２つのＺセンサ２のうち一方の錘部２３、２４をそれぞれ錘部２３ａ、２４ａ、他方の錘部２３、２４をそれぞれ錘部２３ｂ、２４ｂとする。本実施形態のＸＹセンサ３は、錘部２３ａの先端部２３２および連結部２３３と、錘部２３ｂの先端部２３２および連結部２３３とで囲まれた空間に配置されている。本実施形態では、２つのＺセンサ２は、ＸＹ平面においてＸＹセンサ３の中心に対して点対称に配置されている。
【０１０５】
また、本実施形態では、図２０に示すように固定電極４３７が４つ形成されており、４つの固定電極４３７のうち２つが一方のＺセンサ２の上部に配置され、残りの２つの固定電極４３７が他方のＺセンサ２の上部に配置されている。
【０１０６】
本実施形態では、力学量センサ１がＺ方向に加速すると、図２１に示すように、２つのＺセンサ２は、それぞれが第１実施形態のＺセンサ２と同様に動作し、固定電極４３７と錘部２３、２４との間の静電容量の変化を用いてＺ方向の加速度を検出する。
【０１０７】
実装などで図２２に示すように支持部４が傾いた場合、Ｚ方向の加速度の検出精度が低下するが、本実施形態では、２つのＺセンサ２がＸＹ平面においてＸＹセンサ３の中心に対して点対称に配置されている。そのため、支持部４がＸＹセンサ３の中心を通りＹ方向に平行な軸を中心に傾いた場合、４つの固定電極４３７の電位を用いて検出精度の低下を抑制することが可能である。
【０１０８】
一例として、力学量センサ１が静止しているときの錘部２３ａ、２４ａ、２３ｂ、２４ｂとそれぞれに対向する固定電極４３７との距離をｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４とし、支持部４が傾いていないときの各錘部と固定電極４３７との距離をｄ０とすると、ｄ１＋ｄ３＝２ｄ０、ｄ２＋ｄ４＝２ｄ０となる。
【０１０９】
よって、力学量センサ１がＺ方向に加速したとき、Ｚ方向の加速による錘部２３ａ、２３ｂの変位をΔｄ、錘部２４ａ、２４ｂの変位を−Δｄとすると、ｄ１＋ｄ３＝２ｄ０−２Δｄ、ｄ２＋ｄ４＝２ｄ０＋２Δｄとなる。
【０１１０】
固定電極４３７と錘部２３、２４との電位差は、固定電極４３７と錘部２３、２４との距離に比例する。そのため、固定電極４３７と錘部２３ａ、２３ｂとの電位差の平均を求めることにより、支持部４が傾いていない場合の錘部２３と固定電極４３７との距離であるｄ０−Δｄを求めることができる。同様に、固定電極４３７と錘部２４ａ、２４ｂとの電位差の平均を求めることにより、支持部４が傾いていない場合の錘部２４と固定電極４３７との距離であるｄ０＋Δｄを求めることができる。したがって、各電位差を用いて、支持部４が傾いていない場合のＺ方向の加速度を検出することができる。
【０１１１】
このように、本実施形態では、実装などで支持部４が傾いた場合に、２つのＺセンサ２の検出結果を用いることにより検出精度の低下を抑制することができる。
【０１１２】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して錘部２３および可動部３２の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０１１３】
図２３に示すように、本実施形態では、Ｚセンサ２の錘部２３とＸＹセンサ３の可動部３２とが一体化している。そして、接続部２３１と先端部２３２との間の空間には、ＸＹセンサ３の一部である固定部３１が配置されている。
【０１１４】
具体的には、接続部２３１と先端部２３２との間に可動部３２で囲まれた４つの空間が形成されており、４つの空間それぞれに固定部３１の電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄが配置されている。また、可動部３２は固定部３２１を備えず、可動部３２の裏面においては犠牲層４１２が除去されている。
【０１１５】
本実施形態では、錘部２３と可動部３２とを一体化することにより可動部３２の電位を例えば２．５Ｖに固定し、固定電極４３７の電位と固定部３１の各電極の電位とを用いて、Ｘ、Ｙ、Ｚ方向の加速度を検出する。
【０１１６】
本実施形態では、Ｚセンサ２の錘部２３と、ＸＹセンサ３の可動部３２とを１マス化することにより、力学量センサ１をさらに小型化することができる。
【０１１７】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態は、第５実施形態に対して固定部３１の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０１１８】
図２４に示すように、本実施形態では、固定部３１が一部において厚みを小さくされ、ばね構造が形成されている。具体的には、櫛歯型の電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄは、それぞれ、櫛歯が形成された部分とは反対側の端部において犠牲層４１２およびＣＡＰウェハ４３に固定されている。そして、犠牲層４１２に固定された端部と櫛歯が形成された端部との間に、犠牲層４１２に固定された端部、および、櫛歯が形成された端部それぞれよりもＺ方向の厚みが小さくされた部分が形成されている。
【０１１９】
第５実施形態では、Ｚ方向の加速により錘部２３が変位すると、固定部３１の各電極と可動部３２の各電極との対向面積が変化するが、錘部２３の変位は実際には十分小さく、Ｚ方向の加速がＸＹセンサ３の検出精度へ及ぼす影響は小さい。しかし、ＸＹセンサ３の検出精度を向上させるためには、この対向面積の変化が小さい方が好ましい。
【０１２０】
本実施形態では、固定部３１の各電極にばね構造を形成することにより、各電極のうち櫛歯が形成された部分がＺ方向に変位しやすくなっている。そのため、力学量センサ１がＺ方向に加速すると、図２４に示すように固定部３１が備える各電極の櫛歯が形成された部分が可動部３２と同じ方向に変位する。したがって、Ｚ方向の加速による固定部３１の各電極と可動部３２の各電極との対向面積の変化を抑制し、Ｘ方向およびＹ方向の加速度の検出精度を向上させることができる。
【０１２１】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して錘部２３の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
【０１２２】
図２５、図２６に示すように、本実施形態では、錘部２３の先端部２３２に、錘部２３の質量を増加させる埋め込み層２３４が形成されている。埋め込み層２３４は例えばタングステンプラグ（Ｗ−Ｐｌｕｇ）等で構成される。
【０１２３】
このように、埋め込み層２３４を形成して錘部２３の駆動トルクを増加させることにより、錘部２３と錘部２４とのトルクの差を増加させ、Ｚ方向の加速度の検出精度を向上させることができる。
【０１２４】
（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【０１２５】
例えば、ＸＹセンサ３の代わりに、Ｘ方向またはＹ方向のうちいずれか一方の加速度を検出するセンサを配置してもよい。また、接続部２３１と先端部２３２との間の空間にＸＹセンサ３を複数配置してもよい。また、ＸＹセンサ３が、電極３１ａ、３１ｄのうちの一方と、電極３１ｂ、３１ｃのうちの一方のみを備えるとともに、これに対応して、電極３２２ａ、３２２ｄのうちの一方と、電極３２２ｂ、３２２ｃのうちの一方のみを備えていてもよい。
【０１２６】
また、上記第５実施形態において、錘部２３の変位による固定部３１の各電極と可動部３２の各電極との対向面積の変化は、図２７に示すように、Ｘ方向において固定部２１から遠くなるほど大きくなるので、各電極間の静電容量の差を用いてＸＹ方向の加速度の検出結果を補正してもよい。
【０１２７】
また、Ｚセンサ２における２つの静電容量を用いて錘部２３の変位を求め、求めた変位をフィードバックすることにより、ＸＹセンサ３における加速度の検出精度を向上させてもよい。
【０１２８】
また、図２８に示すように、接続部２３１および錘部２４の厚みを小さくすることにより、錘部２３と錘部２４とのトルクの差を増加させてもよい。また、接続部２３１および錘部２４をメッシュ状に加工することにより、錘部２３と錘部２４とのトルクの差を増加させてもよい。
【０１２９】
また、上記第１〜第６実施形態では、錘部２３は錘部２４を構成する材料と同じ材料で構成されているが、錘部２３が錘部２４を構成する材料よりも単位体積あたりの質量が大きい材料で構成されていてもよい。また、上記第７実施形態において、錘部２３のうち埋め込み層２３４が形成されていない部分が、錘部２４を構成する材料よりも単位体積あたりの質量が大きい材料で構成されていてもよい。
【０１３０】
また、力学量センサ１がＸＹセンサ３を備えず、接続部２３１と先端部２３２との間の空間にＸＹセンサ３以外のデバイスが配置されていてもよい。また、接続部２３１と先端部２３２との間の空間にデバイスが配置されていなくてもよい。また、本発明を、加速度センサ以外の力学量センサ、例えば、傾斜センサに適用してもよい。
【符号の説明】
【０１３１】
２１    固定部
２２    梁部
２３    錘部
２４    錘部
３      ＸＹセンサ
４      支持部
４３７  固定電極
６１３  配線
【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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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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