(57)【要約】【課題】静電容量式加速度センサにおいて、可動電極を支持する部材の強度を確保し、個体ごとの加速度検出精度のばらつきを抑える。【解決手段】静電容量式加速度センサ１は、固定電極２ａ、２ｂを有した固定部材３と、可動部材４とを備える。可動部材４は、固定部材３に接合されるアンカ部４１と、可動電極として機能する錘部４３とを有する。アンカ部４１は、該アンカ部４１を残すようにその周辺のＳＯＩウェハのシリコン活性層４ｃ及び酸化膜層４ｂをエッチング除去することにより凸状に形成される。エッチングの際、ＲＩＥによりＳＯＩウェハは垂直な方向にのみエッチングされる。従って、アンカ部４１の強度を確保できる。さらに、反応ガスを選択することにより上記の２層を厚さ分だけエッチング除去できるので、固定電極２ａ、２ｂと可動電極との距離のばらつき、すなわち静電容量のばらつきを防止でき、個体ごとの加速度検出精度のばらつきを抑制できる。【選択図】図３
2008122142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極を有した固定部材と、前記固定電極に対向配置される可動電極を有した可動部材とを備え、前記可動部材は、前記固定部材の下面に接合されるアンカ部と、前記アンカ部に一体に形成されたビーム部と、前記ビーム部の先端側に一体に形成された前記可動電極として機能する錘部とを有し、前記錘部が加速度に応じて変位することによる前記固定電極と前記可動電極との間の静電容量の変化に基づいて加速度が検出される静電容量式加速度センサにおいて、
前記可動部材は、シリコン基板とシリコン単結晶層との間に酸化膜層が設けられたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハにより形成され、
前記アンカ部は、該アンカ部を残すようにその周辺の前記シリコン単結晶層及び酸化膜層をエッチング除去することにより、前記シリコン基板に対して凸状に形成され、
前記凸状に形成された部分の上端が前記固定部材の下面に接合されることにより、該固定部材と前記錘部との間に前記シリコン単結晶層及び酸化膜層の厚さと略等しい隙間が形成されていることを特徴とする静電容量式加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動電極が加速度に応じて変位することによる固定電極と可動電極との間の静電容量の変化に基づいて加速度が検出される静電容量式加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の静電容量式加速度センサとして、半導体基板を加工することにより固定電極及び可動電極が形成されたものが知られている。例えば、このような静電容量式加速度センサとして、表面にシリコン熱酸化膜が成膜された２枚のシリコン単結晶基板を加工することにより形成された加速度センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。この加速度センサ１００の構成を図８（ａ）（ｂ）に示す。この加速度センサ１００は、２枚のシリコン単結晶基板が上記の表面同士で接合されたウェハにより形成される。このウェハは、シリコン単結晶基板から成るシリコン基板１０１の上に、シリコン熱酸化膜から成る犠牲層が配置され、さらに、この犠牲層上に、シリコン単結晶基板から成る構造層が配置された構造を有する。このウェハをエッチング加工することより、図中Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の加速度をそれぞれ検知する加速度検知素子１１０、１２０、１３０が形成される。
【０００３】
加速度検知素子１１０、１２０においては、エッチング加工で残された構造層のうち底面下の犠牲層がエッチング除去されている部分により可動体１１１、１２１が形成され、この構造層のうち底面下の犠牲層が残された部分で固定体１１２、１２２が形成される。可動体１１１、１２１は加速度に応じてＸ方向又はＹ方向に変位し、これらの可動体１１１、１２１と固定体１１２、１２２との間の側方の静電容量が変化する。この変化に基づいてＸ方向又はＹ方向の加速度の大きさが検出される。
【０００４】
一方、加速度検知素子１３０においては、エッチング加工により構造層の一部が矩形形状に成形されてマス部１３１を形成する。このマス部１３１には孔１３１ａがアレイ状に形成されている。この孔１３１ａにフッ酸緩衝液を侵入させ、マス部１３１の底面下に在る犠牲層を全て除去することにより、すなわち犠牲層にサイドエッチングを施すことにより、マス部１３１は移動可能な可動体として形成される。このマス部１３１は、同様に底面下の犠牲層が除去された構造層から成る可撓体１３２乃至１３５を介して、支持部１３６乃至１３９により支持される。支持部１３６乃至１３９は、構造層の一部と、犠牲層においてこの構造層の底面下に位置し、犠牲層エッチング時に残された部分とにより形成される。マス部１３１が可動電極として機能し、シリコン基板１０１が固定電極として機能することにより、マス部１３１及びシリコン基板１０１は、除去された犠牲層の厚みを電極間隔とする平行平板型のコンデンサを構成する。マス部１３１とシリコン基板１０１との間の静電容量は、加速度に応じてマス部１３１がＺ方向に変位することにより変化する。この変化に基づいてＺ方向の加速度の大きさが検出される。
【０００５】
また、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板を加工して固定電極及び可動電極が形成された半導体力学量センサが知られている（例えば、特許文献２参照）。この半導体力学量センサ２００の構成を図９（ａ）（ｂ）に示し、半導体力学量センサ２００の電気的構成を同図（ｃ）に示す。半導体力学量センサ２００のＳＯＩ基板２０１は、単結晶シリコン基板から成る支持基板２０２の上に、シリコン酸化膜から成る絶縁膜２０３を介して薄膜シリコン層（単結晶シリコン層）２０４が配置された構造を有する。半導体力学量センサ２００は、コンデンサ構成部２１０、２２０、２３０を有する。コンデンサ構成部２１０、２２０においては、可動電極として機能する重り部２１１、２２１が、梁部２１２、２２２を介してアンカ部２１３、２２３により支持され、これらの各部は薄膜シリコン層２０４により形成されている。重り部２１１、２２１及び梁部２１２、２２２を形成するため、まず薄膜シリコン層に対し、絶縁膜２０３に達する貫通孔が形成される。次に、絶縁膜２０３が露出するＳＯＩ基板２０１の表面側から等方性ドライエッチングが施される。この等方性ドライエッチングにより、薄膜シリコン層２０４において絶縁膜２０３と接する部分が除去され、残された部分で重り部２１１、２２１及び梁部２１２、２２２が形成される。上記構成において、重り部２１１、２２１は、ＳＯＩ基板２０１に対して垂直な方向の加速度に応じて変位する。このため、重り部２１１、２２１のそれぞれと支持基板２０２との間の静電容量Ｃ１、Ｃ２が変化する。これらの静電容量Ｃ１、Ｃ２の差がコンデンサ構成部２３０を介して取り出され、その差に基づいて加速度が検出される。
【特許文献１】特開平９−１１３５３４号公報
【特許文献２】特開２００５−１１４５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、フッ酸緩衝液による犠牲層に対するサイドエッチング時に、犠牲層において支持部１３６乃至１３９を形成する部分が、この犠牲層の拡がる方向にオーバーエッチングされる虞があった。従って、可動電極を支持する支持部１３６乃至１３９の強度が低下することがあった。また、特許文献２に記載の技術では、薄膜シリコン層２０４の絶縁膜２０３と接する部分は等方性ドライエッチングにより除去されるので、空隙を挟んだ薄膜シリコン層２０４と絶縁膜２０３との間の距離を高精度に設定することは困難であった。このため、可動電極として機能する重り部２１１、２２１のそれぞれと支持基板２０２との間の静電容量が、半導体力学量センサ２００の個体ごとにばらつく虞があった。
【０００７】
本発明は、上記従来の問題を解決するためになされたものであり、可動電極を支持する部材の強度を確保することができ、さらには、個体ごとの加速度検出精度のばらつきを抑えることができる静電容量式加速度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】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、固定電極を有した固定部材と、前記固定電極に対向配置される可動電極を有した可動部材とを備え、前記可動部材は、前記固定部材の下面に接合されるアンカ部と、前記アンカ部に一体に形成されたビーム部と、前記ビーム部の先端側に一体に形成された前記可動電極として機能する錘部とを有し、前記錘部が加速度に応じて変位することによる前記固定電極と前記可動電極との間の静電容量の変化に基づいて加速度が検出される静電容量式加速度センサにおいて、前記可動部材は、シリコン基板とシリコン単結晶層との間に酸化膜層が設けられたＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハにより形成され、前記アンカ部は、該アンカ部を残すようにその周辺の前記シリコン単結晶層及び酸化膜層をエッチング除去することにより、前記シリコン基板に対して凸状に形成され、前記凸状に形成された部分の上端が前記固定部材の下面に接合されることにより、該固定部材と前記錘部との間に前記シリコン単結晶層及び酸化膜層の厚さと略等しい隙間が形成されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、サイドエッチングによらず、シリコン単結晶層及び酸化膜層に対する垂直な異方性エッチングにより、アンカ部を形成することができる。このため、アンカ部はサイドエッチングによりオーバーエッチングされることがないので、可動電極を支持する部材であるアンカ部の強度を確保できる。さらに、シリコン単結晶層のエッチング時には酸化膜層が、また酸化膜層のエッチング時にはシリコン基板がエッチングストッパとして機能するので、シリコン単結晶層及び酸化膜層をこれらの厚さ分だけ高精度にエッチング除去できる。従って、アンカ部における凸状部分の高さを、シリコン単結晶層と酸化膜層とを合わせた分の厚さと高精度に一致させることができる。このため、加速度センサの製造時において、シリコン単結晶層及び酸化膜層の厚さにばらつきがないＳＯＩウェハを用意することにより、アンカ部が接合される固定部材と錘部との隙間が個体ごとにばらつくことを防止できる。固定部材の下面には固定電極が固定されるので、厚さにばらつきがない固定電極をさらに用意することにより、固定電極と、可動電極として機能する錘部との距離が、個体ごとにばらつくことを抑制できる。すなわち、固定電極と可動電極との間の寸法精度を高くすることができる。その結果、静電容量のばらつきを防止でき、加速度センサにおける加速度の検出精度が個体ごとにばらつくことを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る静電容量式加速度センサについて図面を参照して説明する。図１乃至図４は、本実施形態の静電容量式加速度センサ（以下、加速度センサという）１の構成と、この加速度センサの可動部材の構成とを示す。加速度センサ１は、板状の２枚の固定電極２ａ、２ｂ（図１においては破線で示す）を有した固定部材３（図１においては不図示）と、固定電極２ａ、２ｂに対向配置される可動電極を有した可動部材４とを備える。この可動部材４の形状は平面視で略長方形である。また、可動部材４は、固定部材３の下面に接合されるアンカ部４１と、アンカ部４１に一体に形成されたビーム部４２と、ビーム部４２の先端側に一体に形成された錘部４３とを有する。この錘部４３は可動電極として機能する。
【００１１】
また、加速度センサ１は、可動部材４と水平方向に並んで配置された、固定電極２ａ、２ｂの電位を取り出すための電位取出部５と、可動部材４及び電位取出部５の周囲を囲うように形成され、固定部材３の下面に接合されるフレーム部６と、フレーム部６の下面に接合され、可動部材４を下方から保護する底板部材７（図１においては不図示）とをさらに有する。加速度センサ１全体の形状は、平面視で略長方形である。
【００１２】
固定部材３は、ガラス基板等の絶縁基板から成り、この固定部材３の下面には、固定電極２ａ、２ｂが固定され、さらに、可動部材４のアンカ部４１、電位取出部５及びフレーム部６の上面が接合される。固定電極２ａ、２ｂの主要部の形状は略長方形であり、これらの面積は略等しい。固定電極２ａ、２ｂは、固定部材３においてアンカ部４１が接合される部位を挟み、且つ、これらの固定電極２ａ、２ｂの長手方向が可動部材４の長手方向と平行になるように、固定部材３に固定されている。
【００１３】
また、固定部材３は、可動部材４のアンカ部４１が接合される部位に貫通孔３１を有し、電位取付部５と対応する部位に貫通孔３２を有する。これらの貫通孔３１、３２は、例えばサンドブラスト加工により形成される。貫通孔３１、３２のそれぞれには導電膜８が成膜される。貫通孔３２に成膜された導電膜は図示していない。貫通孔３１に形成された導電膜縛８はアンカ部４１に接し、貫通孔３２に形成された導電膜８はと電位取出部５に接する。このため、これらの導電膜８により、可動部材４のアンカ部４１の電位すなわち錘部４３（可動電極）の電位や、電位取出部５を介して固定電極２ａ、２ｂの電位を測定することができる。
【００１４】
可動部材４は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハにより形成され、平面視で略長方形である。このＳＯＩウェハは、シリコン基板４ａと、シリコン基板４ａ上に形成された酸化膜層４ｂと、酸化膜層４ｂを挟んでシリコン基板４ａと反対側に形成されたシリコン活性層４ｃと、を有する。シリコン活性層４ｃはシリコン単結晶層が活性化されたものである。可動部材４を構成するアンカ部４１、ビーム部４２及び錘部４３は、このＳＯＩウェハをエッチング加工することにより一体に形成される。
【００１５】
アンカ部４１は、例えば四角柱状であり、可動部材４の長手方向の略中央で、且つ、短手方向の中央より一方の端に僅かにずれた位置に形成されている。アンカ部４１の幅は、ビーム部４２及び錘部４３を支持するのに必要な強度に応じて設定されている。ビーム部４２は、可動部材４の長手方向と略平行に、アンカ部４１下部から両側方へ延びて形成されている。錘部４３は、平面視でアンカ部４１及びビーム部４２の周囲を囲うように、アンカ部４１及びビーム部４２との間に隙間をおいて形成されており、その厚さはビーム部４２と等しい。
【００１６】
アンカ部４１の高さは、ビーム部４２及び錘部４３のそれより高く、アンカ部４１はビーム部４２及び錘部４３に対して凸状に形成されている。アンカ部４１の上面は、固定部材３の下面に陽極接合され、その一部は、貫通孔３１に成膜された導電膜８と当接する。アンカ部４１は、凸状に形成されているので、固定部材３と接合された状態において、錘部４３を支持し、固定部材３と錘部４３との間に隙間を形成する。隙間が形成されるので、錘部４３は、加速度センサ１の動きに応じてビーム部４２を軸としてねじれ、図３の図中上下方向に揺れ動くことが可能になる。揺れ動き時に錘部４３と固定電極２ａ、２ｂ又は固定部材３との衝突を避けるため、錘部４３の上面にはストッパ４４が形成されている。
【００１７】
電位取出部５は、台座部５１と、台座部５１の上面に形成され、固定電極２ａ、２ｂと当接する導電部材５２とを含む。台座部５１の上部には凹部が設けられており、この凹部の底面に導電部材５２が形成されている。導電部材５２は、例えばアルミニウム合金等で形成される。固定電極２ａ、２ｂの電位は、この導電部材５２と、台座部５１と、貫通孔３２に成膜されて台座部５１に接する導電膜（不図示）とを介して外部から測定可能である。台座部５１は、可動部材４と同材料のＳＯＩウェハにより形成される。このＳＯＩウェハをパターニングしてエッチング加工することにより、台座部５１は、可動部材４との間に隙間をおいて形成される。
【００１８】
フレーム部６は、可動部材４及び電位取出部５の台座部５１と同材料のＳＯＩウェハにより形成される。このＳＯＩウェハをパターニングしてエッチング加工することにより、フレーム部６は、可動部材４及び電位取出部５の台座部５１との間に隙間をおいて形成される。フレーム部６と可動部材４とは同じＳＯＩウェハにより形成されるので、フレーム部６の厚さは、可動部材４と略等しい。
【００１９】
底板部材７は、ガラス基板等の絶縁基板から成り、上面には、例えばサンドブラスト加工により形成された凹部７ａが設けられている。凹部７ａは、可動部材４に対応する位置に形成されており、平面視において可動部材４の下部の大きさより大きい。凹部７ａの深さは、可動部材４が揺れたときにこの可動部材４の下部が接触しない程度である。以下、上記構成を有する加速度センサ１により加速度が検出される原理を説明する。
【００２０】
図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、可動部材４を短手方向と平行に切断したときの断面図であり、錘部４３が加速度センサ１の移動に応じて揺れ動く様子を示す。同図において、フレーム部６及び底板部材７は図示されていない。アンカ部４１及びビーム部４２は、可動部材４の短手方向中央から僅かにずれた位置に形成されている。このため、錘部４３のうち、短手方向においてビーム部４２の一端側に位置する部分と、他端側に位置する部分とでは、幅が異なる。一端側に位置する部分の幅は狭く、その部分の質量は軽い。また、他端側に位置する部分の幅は、一端側に位置する部分と比べて広く、その部分の質量は重い。ここで、短手方向の幅が狭い部分を幅狭部４３ａといい、幅が広い部分を幅広部４３ｂという。同図において、この幅狭部４３ａはビーム部４２の右側に位置し、幅広部４３ｂはビーム部４２の左側に位置する。幅狭部４３ａは固定電極２ａと対向しており、幅広部４３ｂは固定電極２ｂと対向している。幅狭部４３ａ及び幅広部４３ｂのそれぞれは、固定電極２ａ、２ｂに対して可動電極として機能する。
【００２１】
図５（ａ）に示されるように、可動部材４が揺れ動いておらず、その姿勢が固定部材３と平行である場合、固定部材３の下面に固定された固定電極２ａと幅狭部４３ａとの間の距離と、固定電極２ｂと幅広部４３ｂとの間の距離とは略等しい。従って、固定電極２ａ、２ｂの主要部の面積は略等しいので、固定電極２ａと幅狭部４３ａとの間の静電容量と、固定電極２ｂと幅広部４３ｂとの間の静電容量とは略等しくなる。
【００２２】
一方、図５（ｂ）に示されるように、加速度センサ１が任意の加速度で図中上方（矢印で示す）に移動したとき、幅広部４３ｂがその加速度に応じて図中下方に変位して可動部材４がねじれる。このため、固定電極２ａと幅狭部４３ａとの間の距離が、固定電極２ｂと幅広部４３ｂとの間の距離と比べて長くなる。従って、固定電極２ａと幅狭部４３ａとの間の静電容量は、固定電極２ｂと幅広部４３ｂとの間の静電容量と比べて小さくなる。
【００２３】
他方、図５（ｃ）に示されるように、加速度センサ１が任意の加速度で図中下方（矢印で示す）に移動したとき、幅広部４３ｂがその加速度に応じて図中上方に変位して可動部材４がねじれる。このため、固定電極２ａと幅狭部４３ａとの間の距離が、固定電極２ｂと幅広部４３ｂとの間の距離と比べて短くなる。従って、固定電極２ａと幅狭部４３ａとの間の静電容量は、固定電極２ｂと幅広部４３ｂとの間の静電容量と比べて大きくなる。
【００２４】
加速度センサ１が任意の加速度で移動することにより、固定電極２ａと幅狭部４３ａとの間の静電容量と、固定電極２ｂと幅広部４３ｂとの間の静電容量とが上記のように変動したとき、これらの静電容量の間に差異が生じる。この差異に応じた電圧値を計測することにより、加速度センサ１の加速度が検出される。このように、静電容量に基づいて加速度が検出されるので、静電容量の値を変化させる電極間距離を高精度に設定する必要がある。
【００２５】
図６は、アンカ部４１を通るように可動部材４を長手方向に切断して得られる断面図であり、可動部材４の各部を構成する材料を示す。可動部材４はＳＯＩウェハで形成される。本実施形態で使用されるＳＯＩウェハは、シリコン基板４ａと、シリコン基板４ａ上に形成された酸化膜層４ｂと、酸化膜層４ｂを挟んでシリコン基板４ａと反対側に形成されたシリコン活性層４ｃと、で構成される。シリコン活性層４ｃ及び酸化膜層４ｂの厚さは予め設定されている。可動部材４のアンカ部４１は、ＳＯＩウェハのシリコン活性層４ｃ、酸化膜層４ｂ及びシリコン基板４ａで形成される。また、ビーム部４２及び錘部４３は、ＳＯＩウェハのシリコン基板４ａで形成される。
【００２６】
図７は、可動部材４の作製工程を示す。（１）まず、ＳＯＩウェハが用意される。このＳＯＩウェハは、ＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  ＩＭｐｌａｎｔｅｄ  Ｏｘｙｇｅｎ）技術により作製される。ＳＩＭＯＸ技術においては、まず単結晶シリコンから成るシリコン基板が用意される。次に、高濃度の酸素イオンが例えば１８０ｅＶ以上の加速エネルギでこのシリコン基板中に注入され、シリコン基板に熱処理が施される。シリコン基板に注入される酸素イオンの濃度は、例えば４×１０１７イオン／ｃｍである。酸素イオン注入時におけるシリコン基板の温度は、例えば５５０〜６６０℃であり、熱処理時におけるシリコン基板の温度は、例えば１３００℃以上である。
【００２７】
ＳＩＭＯＸ技術によれば、シリコン基板の表面に薄いシリコン単結晶層を形成した状態において、表面から一定の深さに、ＳｉＯ２から成る埋め込み酸化膜層を形成することができる。従って、シリコン単結晶層の間に埋め込み酸化膜層が挿入された構造を有するＳＯＩウェハを作製することができる。このシリコン単結晶層は、本実施形態におけるシリコン活性層４ｃに対応し、埋め込み酸化膜層は本実施形態における酸化膜層４ｂに対応している。また、シリコン基板において埋め込み酸化膜層より下方に位置する部分は、本実施形態におけるシリコン基板４ａに対応している。
【００２８】
（２）次に、用意されたＳＯＩウェハのシリコン活性層４ｃの表面に、例えば熱酸化法により酸化膜１０が形成される。（３）表面に酸化膜１０が形成されたＳＯＩウェハはスピンナにより回転駆動される。回転するＳＯＩウェハの酸化膜１０上にフォトレジスト１１が滴下される。滴下されたフォトレジスト１１は遠心力により酸化膜１０上で拡がり、薄い膜を形成する。このようにして酸化膜１０の表面全体にフォトレジスト１１が塗布される。フォトレジスト１１は、紫外線により感光された部分が高分子化して現像液に溶けず、感光されなかった部分が現像液に溶けるネガ形であっても、紫外線により感光された部分が現像液に溶け、感光されなかった部分が現像液に溶けないポジ形であってもよい。
【００２９】
フォトレジスト１１が塗布されたＳＯＩウェハの上方にマスク１２が重ねられる。このマスク１２は、シリコン活性層４ｃ及び酸化膜層４ｂに対するエッチング加工時に、アンカ部４１に対応する部分を残してその周辺を除去できるようにパターン形成されている。マスク１２を重ねた後、紫外線がマスク１２を通してＳＯＩウェハに照射され、フォトレジスト１１が感光される。ＳＯＩウェハを現像液に浸すことにより、フォトレジスト１１におけるアンカ部４１の上方に位置する部分は残り、その周囲が除去される。
【００３０】
（４）フォトレジスト１１で覆われていない部分の酸化膜１０は、リアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ：Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）により除去される。リアクティブイオンエッチングにおいては、反応ガスに高周波エネルギーが加えられることにより、反応ガスがプラズマ状態となる。この反応ガスによるイオンが、電圧の印加されたエッチング対象に衝突する。このイオン衝突により、エッチング対象の表面が、イオンの衝突する方向に沿ってエッチングされる。エッチング速度は、エッチング対象と反応ガスとの組み合わせに応じて異なる。
【００３１】
上記（４）のＲＩＥにおいて、エッチング対象は酸化膜１０であり、酸化膜１０はこの酸化膜１０に対して略垂直な方向に異方性エッチングされる。また、反応ガスとしては、酸化膜１０のエッチング速度が、シリコン活性層４ｃのエッチング速度やフォトレジスト１１のエッチング速度と比較して非常に速い気体が用いられる。このため、酸化膜１０がエッチング除去された後にさらにエッチング加工が続けられた場合においても、シリコン活性層４ｃのエッチング速度は酸化膜１０のエッチング速度に対して非常に遅いので、シリコン活性層４ｃは殆んどエッチングされない。すなわち、シリコン活性層４ｃはエッチングストッパとして機能するので、酸化膜１０に対するエッチング時においてオーバーエッチングを抑制することができる。
【００３２】
（５）次に、シリコン活性層４ｃに対してエッチング加工が施される。このエッチング加工の際には、シリコン活性層４ｃにおいて酸化膜１０の除去箇所の下方に位置する部分がＲＩＥにより除去される。このＲＩＥにおいて、シリコン活性層４ｃはこのシリコン活性層４ｃに対して略垂直な方向に異方性エッチングされる。また、反応ガスとしては、シリコン活性層４ｃのエッチング速度が、酸化膜層４ｂのエッチング速度やフォトレジスト１１のエッチング速度と比較して非常に速い気体が用いられる。このため、酸化膜１０エッチング時におけるシリコン活性層４ｃの役割と同様に、酸化膜層４ｂはエッチングストッパとして機能する。その結果、シリコン活性層４ｃに対するエッチング時においてオーバーエッチングを抑制することができる。
【００３３】
（６）次いで、酸化膜層４ｂに対してエッチング加工が施される。このエッチング加工の際には、酸化膜層４ｂにおいてシリコン活性層４ｃの除去箇所の下方に位置する部分がＲＩＥにより除去される。このＲＩＥにおいて、酸化膜層４ｂは、この酸化膜層４ｂに対して略垂直な方向に異方性エッチングされる。また、反応ガスとして、酸化膜層４ｂのエッチング速度が、シリコン基板４ａのエッチング速度やフォトレジスト１１のエッチング速度に対して非常に速い気体が用いられる。このため、シリコン活性層４ｃエッチング時における酸化膜層４ｂの役割と同様に、シリコン基板４ａはエッチングストッパとして機能する。その結果、酸化膜層４ｂに対するエッチング時においてオーバーエッチングを抑制することができる。
【００３４】
（７）酸化膜層４ｂに対する上記エッチング加工の後、レジスト１１が溶剤により剥離される。レジスト１１剥離後、酸化膜１０がＲＩＥにより除去される。このＲＩＥにおいては、反応ガスとして、酸化膜１０のエッチング速度がシリコン基板４ａのエッチング速度に対して非常に速い気体が用いられる。
【００３５】
シリコン活性層４ｃ及び酸化膜層４ｂに対する上記のエッチング加工により、アンカ部４１を残すようにその周辺のシリコン活性層４ｃ及び酸化膜層４ｂがエッチング除去される。その結果、アンカ部４１の一部がシリコン基板４ａに対して凸状に形成される。アンカ部４１の凸状部分を形成する際、上記の通り、シリコン活性層４ｃ及び酸化膜層４ｂはＲＩＥにより垂直な異方性エッチングされる。このように、垂直な異方性エッチングによりアンカ部４１の凸状部分を形成できるので、この凸状部分を形成するためにシリコン活性層４ｃ及び酸化膜層４ｂをサイドエッチングする必要がない。このため、アンカ部４１形成時において、サイドエッチングによるオーバーエッチングの虞はない。また、ＲＩＥによる垂直な異方性エッチング時に、ＳＯＩウェハに衝突したイオンが跳ね返り、この跳ね返ったイオンにより、シリコン活性層４ｃ及び酸化膜層４ｂがこれらの拡がる方向すなわち層に沿った方向にエッチングされることは殆んどない。従って、アンカ部４１が幅方向にエッチングされることを防止できるので、アンカ部４１において可動電極を支持するための強度を確保することができる。
【００３６】
アンカ部４１における凸状部分の形成後、図７には図示されていないが（図１参照）、このアンカ部４１の凸状部分の側面に沿ってシリコン基板４ａが垂直にエッチング加工される。このエッチング加工においては、アンカ部４１の周囲がエッチング除去されることにより周囲に隙間が形成される。その結果、アンカ部４１全体が形成される。アンカ部４１の周囲をエッチング除去する際には、アンカ部４１から延びるビーム部４２の根元部分は残される。
【００３７】
さらに、ビーム部４２の根元部分からシリコン基板４ａの長手方向に沿って、シリコン基板４ａが垂直にエッチング加工される。このエッチング加工においては、ビーム部４２の両側方部分がエッチング除去されることにより両側方に隙間が形成される。その結果、ビーム部４２全体が形成される。シリコン基板４ａにおいて、アンカ部４１及びビーム部４２以外の部分が錘部４３を形成する。アンカ部４１、ビーム部４２及び錘部４３の全体を形成するための、シリコン基板４ａに対する上記のエッチング加工は、例えばＲＩＥにより施される。電位取出部５及びフレーム部６は、可動部材４の各部を形成するための上記エッチング加工と同様にＳＯＩウェハをエッチング加工することにより形成される。
【００３８】
ＳＯＩウェハに対する上記のエッチング加工により、可動部材４の各部が形成される。上記の通り、アンカ部４１はビーム部４２及び錘部４３に対して凸状に形成されるので、アンカ部４１と固定部材３との接合時には、アンカ部４１において凸状に形成された部分の上端すなわち上面が、固定部材３の下面に接合される。このため、固定部材３と錘部４３との間に隙間が形成される。シリコン活性層４ｃに対するエッチング時においては酸化膜層４ｂがエッチングストッパとして機能し、さらに、酸化膜層４ｂに対するエッチング時においてはシリコン基板４ａがエッチングストッパとして機能するので、シリコン活性層４ｃ及び酸化膜層４ｂをこれらの厚さ分だけ高精度にエッチング除去できる。従って、固定部材３と錘部４３との間に形成される隙間、すなわちアンカ部４１において凸状に形成された部分の高さを、シリコン活性層４ｃと酸化膜層４ｂとを合わせた分の厚さと高精度に一致させることができる。
【００３９】
その結果、加速度センサ１の製造時において、シリコン活性層４ｃ及び酸化膜層４ｂの厚さにばらつきがないＳＯＩウェハを用意することにより、固定部材３と錘部４３との隙間が個体ごとにばらつくことを防止できる。固定部材３の下面には固定電極２ａ、２ｂが固定されるので、厚さにばらつきがない固定電極２ａ、２ｂをさらに用意することにより、固定電極２ａ、２ｂと、可動電極として機能する錘部４３との距離が、加速度センサ１の製造時において個体ごとにばらつくことを抑制できる。すなわち、固定電極２ａ、２ｂと可動電極との間の寸法精度を高くすることができる。このため、静電容量のばらつきを防止でき、加速度センサ１における加速度の検出精度が個体ごとにばらつくことを抑制することができる。
【００４０】
本発明は、上記実施形態の構成に限定されず、使用目的に応じて様々な変形が可能である。例えば、可動部材４を形成するＳＯＩウェハは、シリコン活性層４ｃの代わりに活性化されていないシリコン単結晶層を有していてもよい。また、ＳＯＩウェハは、ＳＩＭＯＸ技術により作製されたものに限定されず、表面に酸化膜が成膜されたシリコン基板を張り合わせることにより作製されたものであっても構わない。また、加速度センサ１は、固定部材３が下側に配置され、可動部材４が上側に配置されるように使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る静電容量式加速度センサの構成を示す平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ’線断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線断面図。
【図４】上記加速度センサの可動部材を示す斜視図。
【図５】（ａ）は上記加速度センサにおいて上記可動部材がねじれていないときの状態を示す図１のＣ−Ｃ’線断面図、（ｂ）は同加速度センサにおいて同可動部材が一方向にねじれているときの状態を示す断面図、（ｃ）は同加速度センサにおいて同可動部材が上記とは逆の方向にねじれているときの状態を示す断面図。
【図６】上記可動部材の断面図。
【図７】上記可動部材の作製工程を示す断面図。
【図８】（ａ）は従来の加速度センサの平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ’線断面図。
【図９】（ａ）は従来の半導体力学量センサの平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ’線断面図、（ｃ）は同半導体力学量センサの電気的構成を示す図。
【符号の説明】
【００４２】
１  静電容量式加速度センサ
２ａ、２ｂ  固定電極
３  固定部材
４  可動部材
４１  アンカ部
４２  ビーム部
４３  錘部
４ａ  シリコン基板
４ｂ  酸化膜層
４ｃ  シリコン活性層
【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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