(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面又は内部に第１の電極を備えた半導体基板と、
前記第１の電極上に前記半導体基板及び前記第１の電極と離間して形成された第１の可動部と、前記第１の可動部と前記半導体基板とを接続する第１の固定部と、前記第１の電極と離間しかつ対向して前記第１の可動部上に形成されて前記第１の可動部とともに振動可能な第２の電極と、を備えて前記半導体基板上に形成された構造体と、
前記第２の電極上に前記第２の電極と離間して形成された第２の可動部と、前記第２の可動部と前記半導体基板とを接続する第２の固定部と、を備えて前記半導体基板上に前記構造体と離間しかつ前記構造体を覆って形成された封止部材と、
前記第２の電極と離間しかつ対向して前記第２の可動部上に形成され、前記第２の可動部とともに振動可能な第３の電極と、
を有する静電容量型センサであって、
前記第２の電極の振動によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで加速度を算出する加速度センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、
又は、
前記第２の電極の振動によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで磁気を算出する磁気センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、
又は、
前記第２の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで加速度を算出する加速度センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、
又は、
前記第２の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで磁気を算出する磁気センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、
又は、
前記第２の電極の振動によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで加速度を算出する加速度センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで磁気を算出する磁気センサを備えたこと、
を特徴とする静電容量型センサ。
【請求項２】
前記封止部材がシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項１に記載された静電容量型センサ。
【請求項３】
前記第１の可動部がシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された静電容量型センサ。
【請求項４】
前記封止部材が形成された領域の下方でありかつ前記半導体基板の内部に、回路素子又はメタル配線層の少なくともいずれか一方が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載された静電容量型センサ。
【請求項５】
前記封止部材が形成された領域の下方でありかつ前記半導体基板の内部に、前記回路素子及び前記メタル配線層が形成されていることを特徴とする請求項４に記載された静電容量型センサ。
【請求項６】
前記第３の電極の主成分が、アルミニウムであることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載された静電容量型センサ。
【請求項７】
前記構造体が、前記第２の電極の表面から前記第１の可動部までをも貫通する第１の貫通孔を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載された静電容量型センサ。
【請求項８】
前記第２の電極は、前記第１の電極が形成された領域上内に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７に記載の静電容量型センサ。
【請求項９】
前記第３の電極は、前記第２の電極が形成された領域上を覆って形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８に記載の静電容量型センサ。
【請求項１０】
前記第２の可動部には前記封止部材を貫通する第２の貫通孔が形成され、
前記第２の貫通孔は前記第３の電極と封止材料によって塞がれ、
前記構造体は、前記第３の電極と前記封止部材と前記半導体基板と前記封止材料によって気密封止されて、
前記気密封止された中空の気圧は、１５Ｐａ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項９に記載の静電容量型センサ。
【請求項１１】
前記第２の電極の主成分が、タングステン、タンタル、ハフニウム、イリジウム、白金、又は金であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０に記載された静電容量型センサ。
【請求項１２】
前記第２の電極の主成分が、強磁性体であることを特徴とする請求項１乃至請求項１０に記載された静電容量型センサ。
【請求項１３】
前記第２の電極の主成分が、ニッケル、鉄、又はコバルトであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０に記載された静電容量型センサ。
【請求項１４】
前記第３の電極が接地されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１３に記載された静電容量型センサ。
【請求項１５】
表面又は内部に第１の電極を備えた半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板上に、前記第１の電極が形成された領域上を覆って第１の犠牲膜を形成する工程と、
前記半導体基板上に、前記第１の犠牲膜を覆って前記第１の犠牲膜とは材質の異なる第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上の、前記第１の電極が形成された領域上内に第２の電極を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜を貫通して前記第１の犠牲膜の一部を露出させる第１の貫通孔を形成する工程と、
前記半導体基板上に、前記第１の絶縁膜及び前記第２の電極を覆って前記第１の絶縁膜とは材質の異なる第２の犠牲膜を形成する工程と、
前記半導体基板上に、前記第２の犠牲膜を覆って前記第１の犠牲膜及び前記第２の犠牲膜とは材質の異なる第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記第２の絶縁膜を貫通して前記第２の犠牲膜の一部を露出させる第２の貫通孔を形成する工程と、
前記第２の貫通孔を通じて前記第２の犠牲膜を除去する工程と、
前記第１の貫通孔を通じて前記第１の犠牲膜を除去する工程と、
前記第２の絶縁膜上の、少なくとも前記第２の電極が形成された領域上に前記第２の貫通孔を塞ぐ第３の電極を形成するとともに、前記第３の電極によって塞がれた前記第２の貫通孔以外の前記第２の貫通孔を塞ぐ封止パターンを形成する工程と、
を有する静電容量型センサの製造方法であって、
前記第２の電極の振動によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで加速度を算出する加速度センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、
又は、
前記第２の電極の振動によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで磁気を算出する磁気センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、
又は、
前記第２の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで加速度を算出する加速度センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、
又は、
前記第２の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで磁気を算出する磁気センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、
又は、
前記第２の電極の振動によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで加速度を算出する加速度センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで磁気を算出する磁気センサを備えたこと、
を特徴とする静電容量型センサの製造方法。
【請求項１６】
前記第３の電極を、スパッタ法を利用して形成することを特徴とする請求項１５に記載された静電容量型センサの製造方法。
【請求項１７】
前記スパッタ法を、前記スパッタ法に用いられるチャンバー内部の気圧を１５Ｐａ以下に保ちながら行うことを特徴とする請求項１６に記載された静電容量型センサの製造方法。
【請求項１８】
前記第３の電極を、アルミニウムを主成分とする材料で形成することを特徴とする請求項１８又は請求項１７に記載された静電容量型センサの製造方法。
【請求項１９】
前記スパッタ法を、前記半導体基板の温度を３００℃乃至４００℃に保ちながら行うことを特徴とする請求項１８に記載された静電容量型センサの製造方法。
【請求項２０】
前記第２の貫通孔の少なくとも一部を、前記第１の貫通孔上の領域を避けて形成することを特徴とする請求項１５に記載された静電容量型センサの製造方法。
【請求項２１】
前記第１の犠牲膜及び前記第２の犠牲膜の除去は、ウエットエッチング法を用いて行うことを特徴とする請求項１５乃至請求項２０に記載された静電容量型センサの製造方法。
【請求項２２】
前記第１の犠牲膜と前記第２の犠牲膜とを同一部材で形成することを特徴とする請求項２１に記載の静電容量型センサの製造方法。
【請求項２３】
前記第１の犠牲膜及び前記第２の犠牲膜をシリコン窒化膜で形成し、前記第１の絶縁膜及び前記第２の絶縁膜をシリコン酸化膜で形成し、前記第１の犠牲膜及び前記第２の犠牲膜を１２０℃乃至１６０℃の熱リン酸浸潤によって除去することを特徴とする請求項２２に記載された静電容量型センサの製造方法。
【請求項２４】
前記第１の貫通孔は、前記第２の電極をも貫通して形成されることを特徴とする請求項１５乃至請求項２３に記載の静電容量型センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ：微小電気機械式構造体）による加速度等の静電容量型センサ及びその製造方法に関するものであり、特に二つのセンサを、一つのＭＥＭＳにおいて実現するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、製品等に対しある種のセンシング機能を追加する場合には所望の機能を有するＭＥＭＳセンサ等を追加する必要があるが、ＭＥＭＳセンサ等の物理的な構造体を追加すると、それに伴って半導体チップの面積及び体積が増大する。
【０００３】
しかし、予め半導体チップの大きさが決められている場合には、面積及び体積の関係上ある機能を犠牲にしなければならず、所望の機能を有する製品等を製造するにはさらなるチップ面積を要するという問題が生じていた。
【０００４】
そこで、機能追加に伴うチップ面積及び体積の増加を抑制するために、従来種々の技術が提案されている。
【０００５】
例えば特許文献１を示す。特許文献１は、特許文献２におけるＭＥＭＳによるセンサの縮小化を、パッケージをガラス等から酸化珪素に置き換えることで実現している。具体的には、以下の構造を有している。
【０００６】
特許文献１の図１において基板１上に形成された可動構造体たる微小電気機械式構造体２を、基板１上に微小電気機械構造体２を覆うように形成された酸化珪素からなる封止部材３との間の空間内に封止する微小電気機械構造体装置の封止構造において、封止部材３は、当該空間側に位置するとともに貫通孔４ａを有する第１の封止部材４と、その外側に位置して前記貫通孔４ａを塞いでいる第２の封止部材５とからなる微小電気機械式装置の構造が開示されている。
【０００７】
なお、特許文献２には、ガラスパッケージによって封止された電極を有する可動構造体を有する加速度センサが開示されている。また、非特許文献１にはＭＥＭＳによる圧力センサが開示されており、当該文献では、圧力センサのチップ面積の縮小化を、圧力センサ下部に回路素子を形成することで実現している。非特許文献２には回路素子と加速度センサがワンチップに搭載された構造が開示されており、当該構造によってチップ面積の縮小化を図っている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１２３５６１
【特許文献２】特開２００３−５７２６３
【非特許文献１】T.Fjimoto,Y.Hanaoka,and H.Fukuda、“ABOVE-IC INTEGRATION OF CAPACITIVE PRESSURE SENSOR FABRICATED WITH CMOS INTERCONNECT PROCESSES”、JAPAN、Hitachi Ltd Central Research Laboratory、２００７年１月２１日
【非特許文献２】マイコミジャーナル、アナログ・デバイセズ、ジャイロをＭＥＭＳ技術でワンチップ化、２００２／１０／０２、[平成１９年８月１４日検索]、インターネット〈URL：http://journal.mycom.co.jp/news/２００２/１０/０２/０５.html〉
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に示される構造では、あくまでも一のセンサに用いられる面積及び体積につき一種類のセンサを実現するに留まっており、二以上のセンサとして用いることはできなかった。そのため、二以上のセンサを用いようとした場合にはそれ相応の面積及び体積を要していた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は上記課題の解決するものであり、当該構造及び製造方法は以下に示す特徴を有している。
【００１１】
構造においては、表面又は内部に第１の電極を備えた半導体基板と、前記第１の電極上に前記半導体基板及び前記第１の電極と離間して形成された第１の可動部と、前記第１の可動部と前記半導体基板とを接続する第１の固定部と、前記第１の電極と離間しかつ対向して前記第１の可動部上に形成されて前記第１の可動部とともに振動可能な第２の電極と、を備えて前記半導体基板上に形成された構造体と、前記第２の電極上に前記第２の電極と離間して形成された第２の可動部と、前記第２の可動部と前記半導体基板とを接続する第２の固定部と、を備えて前記半導体基板上に前記構造体と離間しかつ前記構造体を覆って形成された封止部材と、前記第２の電極と離間しかつ対向して前記第２の可動部上に形成され、前記第２の可動部とともに振動可能な第３の電極と、を有する静電容量型センサであって、前記第２の電極の振動によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで加速度を算出する加速度センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、又は、前記第２の電極の振動によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで磁気を算出する磁気センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、又は、前記第２の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで加速度を算出する加速度センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、又は、前記第２の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで磁気を算出する磁気センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、又は、前記第２の電極の振動によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで加速度を算出する加速度センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで磁気を算出する磁気センサを備えたこと、を特徴とする。
【００１２】
製造方法においては、表面又は内部に第１の電極を備えた半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板上に、前記第１の電極が形成された領域上を覆って第１の犠牲膜を形成する工程と、前記半導体基板上に、前記第１の犠牲膜を覆って前記第１の犠牲膜とは材質の異なる第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上の、前記第１の電極が形成された領域上内に第２の電極を形成する工程と、前記第１の絶縁膜を貫通して前記第１の犠牲膜の一部を露出させる第１の貫通孔を形成する工程と、前記半導体基板上に、前記第１の絶縁膜及び前記第２の電極を覆って前記第１の絶縁膜とは材質の異なる第２の犠牲膜を形成する工程と、前記半導体基板上に、前記第２の犠牲膜を覆って前記第１の犠牲膜及び前記第２の犠牲膜とは材質の異なる第２の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜を貫通して前記第２の犠牲膜の一部を露出させる第２の貫通孔を形成する工程と、前記第２の貫通孔を通じて前記第２の犠牲膜を除去する工程と、前記第１の貫通孔を通じて前記第１の犠牲膜を除去する工程と、前記第２の絶縁膜上の、少なくとも前記第２の電極が形成された領域上に前記第２の貫通孔を塞ぐ第３の電極を形成するとともに、前記第３の電極によって塞がれた前記第２の貫通孔以外の前記第２の貫通孔を塞ぐ封止パターンを形成する工程と、を有する静電容量型センサの製造方法であって、前記第２の電極の振動によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで加速度を算出する加速度センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、又は、前記第２の電極の振動によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで磁気を算出する磁気センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、又は、前記第２の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで加速度を算出する加速度センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、又は、前記第２の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで磁気を算出する磁気センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで外部の圧力を算出する圧力センサを備えたこと、又は、前記第２の電極の振動によって前記第１の電極と前記第２の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで加速度を算出する加速度センサと、前記第３の電極の振動によって前記第２の電極と前記第３の電極との間に生じる静電容量の変化に伴って生じる電流量の変化を検出することで磁気を算出する磁気センサを備えたこと、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明にかかるセンサの構造によれば、第３の電極を有することによって、第１の電極と第２の電極との間、及び第２の電極と第３の電極との間で静電容量を同時に測定することができるため、一のセンサに用いられる面積及び体積で二以上のセンサを同時に実現可能とし、また、本発明にかかるセンサの製造方法によれば、本発明にかかるセンサの構造を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明にかかるセンサの構造及び製造方法の実施形態を、図１乃至図１３を参照して説明する。
【００１５】
まず、本発明にかかるセンサの共通の構造について、図１及び図２を用いて説明する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は本発明にかかるセンサの共通の構造の断面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）は本発明にかかるセンサの共通の構造を、半導体基板３０の表面と垂直方向から見た平面図である。なお、図２におけるＩ−Ｉ線は、本発明にかかるセンサの共通の構造における図１の断面図の切り口を示している。なお、本文中において、平面的に見た場合とは半導体基板３０の表面と垂直方向から見た場合を指す。
【００１６】
本発明にかかるセンサは、ワイヤボンディング等の技術によってプリント基板に実装されるものである。
【００１７】
本発明にかかるセンサの共通の構造は、図１（ａ）に示すように、半導体基板３０と、半導体基板３０の表面又は内部に形成された第１の電極としての固定電極１と、半導体基板３０及び第１の電極としての固定電極１と離間しかつ対向して形成された振動可能な第２の電極を有する、半導体基板３０上に形成された構造体１３５と、半導体基板３０上に、構造体１３５と離間しかつ構造体１３５を覆って形成され、かつ第１の貫通孔としての貫通孔２１０を有する第１の封止部材としての封止部材１６０と、封止部材１６０上に、貫通孔２１０を塞ぎ、可動電極１３０と離間しかつ対向して形成された振動可能な第３の電極としての可動電極２２０と、を有するものである。
【００１８】
半導体基板３０は、図１（ｂ）に示すように、回路素子１５が形成された回路素子基板１０、多層のメタル配線層が形成されたメタル配線層２０からなる。回路素子１５とは、回路素子基板１０の表面及び内部に形成された、トランジスタ等を含む一般的な回路素子であり、センサから入出力される電気信号を処理するための役割を果たすものである。回路素子基板１０とは、センサの電気信号等を処理する回路素子１５を有するシリコン基板である。メタル配線層２０は回路素子１５の上方に形成されており、センサからの電気信号と回路素子１５からの電気信号を接続する役割を果たす、層間絶縁膜によって取り囲まれた多層にわたる一般的な配線層である。但し最上層メタル配線層には、配線パターン４、及び配線パターン７を含む通常の配線パターンの他に、第１の電極としての固定電極１が形成されている。
【００１９】
固定電極１は、半導体基板３０の内部である最上層メタル配線層に形成されているものであり、対向して形成された可動電極１３０と電気的に容量結合するものである。固定電極１の膜厚は０．５μｍで、平面的に見て一辺が１００μｍの正方形であり、アルミニウムからなる。なお、固定電極１は半導体基板３０の表面上にあってもよく、この場合であっても、メタル配線層２０と電気的に接続されている。
【００２０】
構造体１３５は、半導体基板３０の表面の一部を半導体基板３０と離間して覆い、かつ可動電極１３０が半導体基板３０の表面の前記一部の上方に形成されている。そして、半導体基板３０及び固定電極１と離間しかつ対向して形成された振動可能な第２の電極としての可動電極１３０、可動板８０、及び固定部１００を有している。可動板８０及び固定部１００はシリコン酸化膜からなり、一体的に連続して形成されている。可動板８０は平面的に見て一辺が１１０μｍの正方形であり、半導体基板３０上に半導体基板３０の表面と０．５μｍ離間しかつ対向して形成されている。また、平面的に見ると、図２（ａ）に示すように固定電極１を覆って形成されている。なお、図２（ａ）において、固定電極１は外視できないため点線で表している。固定部１００は、可動板８０と半導体基板３０を半導体基板３０の表面に対して垂直方向に接続し、かつ半導体基板３０の表面の一部を可動板８０とともに覆って形成されている。なお、このとき構造体１３５及び半導体基板３０によって覆われた中空を、中空部１１０と称する。
【００２１】
可動電極１３０は、可動板８０上に固定電極１と対向して形成されており、膜厚は３μｍで、平面的に見て一辺が３０μｍの正方形である。また、可動電極１３０は、配線パターン４と、スルーホール１１５及び配線パターン１４０を介して電気的に接続されている。なお、スルーホール１１５とは、配線パターン４を半導体基板３０表面上に露出して形成されたものである。また、配線パターン１４０とは、一端が可動電極１３０の端部に接続され、可動板８０及び固定部１００上を延在し、他端がスルーホール１１５を介して配線パターン４と接続されているものである。可動電極１３０は、平面的に見ると、固定電極１と重なっており、図２（ａ）に示されるように固定電極１の内部に形成されていることが好ましい。また、可動電極１３０及び可動板８０のそれぞれの対角線が交わる点を中心部とした場合に、それぞれの中心部が平面的に見て重なっていることが好ましく、それぞれの中心部が一致していることがさらに好ましい。
【００２２】
なお、構造体１３５は、可動電極１３０及び可動板８０を貫通する穴である貫通孔１５０を有する。貫通孔１５０は、一辺が１μｍの正方形である。
【００２３】
封止部材１６０は、半導体基板３０上に、構造体１３５と離間しかつ構造体１３５を覆って形成されており、貫通孔２１０を有している。封止部材１６０は、可動部１７０及び固定部１８０からなる。封止部材１６０はシリコン酸化膜からなり、膜厚は２μｍである。シリコン酸化膜を用いることで、封止部材１６０の膜厚を１０μｍ以下で形成することが可能となる。これによって、セラミックやガラス等からなるパッケージによる封止方法では、膜厚が約０．１ｍｍ以上の仕上がり厚さになった従来に比べ、センサのチップ体積及び重さを大幅に軽減することが可能となる。なお、封止部材１６０はシリコン窒化膜であっても同様の効果が得られる。可動部１７０は、一辺が１６０μｍの正方形であり、可動電極１３０及び可動板８０と離間しかつ対向して形成されている。封止部材１６０が密着していると、可動電極１３０及び可動板８０が所望の動作をできなくなってしまうからである。また、平面的に見ると、図２（ｂ）に示すように構造体１３５の存在領域、すなわち可動板８０を覆って形成されている。固定部１８０は、可動板１７０と半導体基板３０を半導体基板３０の表面に対して垂直方向に接続し、かつ構造体１３５を可動板１７０とともに覆って形成されている。このとき、固定部１８０と半導体基板３０の接合部は、平面的に見て構造体１３５を離間して取り囲んでいる。
【００２４】
貫通孔２１０は、図２（ｂ）に示すように、可動板１７０上に複数形成されており、平面的に見て貫通孔１５０と重ならない位置に形成されている。貫通孔２１０は、平面的に見て一辺が１μｍの正方形である。なお、貫通孔１５０は外視できないため、点線で表している。
【００２５】
可動電極２２０は、封止部材１６０上に、貫通孔２１０を塞ぎ、可動電極１３０と離間しかつ対向して形成されており、膜厚が１μｍで、一辺が１００μｍの正方形である。アルミニウムを主成分とする材料からなることが好ましく、アルミニウムからなることが最適である。アルミニウムは、半導体基板３０及び第１の封止部材に用いられるシリコン酸化膜から放出される微量のガス及び水分を吸着することができる。このため、経時劣化に伴う中空部１１０及び中空部２００の気圧の上昇速度を緩和することができる。可動電極２２０は、配線パターン７と、スルーホール２１５及び配線パターン２３０を介して電気的に接続されている。スルーホール２１５とは、配線パターン７を半導体基板３０表面上に露出して形成されたものである。配線パターン２３０とは、一端が可動電極２２０の端部に接続され、可動部１７０及び固定部１８０上を延在し、他端がスルーホール２１５を介して配線パターン７と接続されているものである。また、可動電極２２０は、図２（ｂ）に示すように、平面的に見て可動電極１３０と重なって形成されており、可動電極１３０を覆い隠して形成されていることがより良い。
【００２６】
さらに、可動電極２２０及び可動板１７０のそれぞれの対角線が交わる点を中心部とした場合に、それぞれの中心部が平面的に見て重なっていることが好ましく、それぞれの中心部が一致していることがより好ましい。
【００２７】
なお、可動電極２２０によって塞がれていない貫通孔２１０に関しては、貫通孔２１０より一辺が長い封止パターン２４０によって塞がれている。
【００２８】
以上が、本発明にかかるセンサの共通の構造である。なお、構造体１３５は、封止部材１６０、可動電極２２０、封止部材２４０、及び半導体基板３０によって気密封止されることとなる。このとき、封止部材１６０、可動電極２２０、封止部材２４０、及び半導体基板３０によって気密封止された中空を、中空部２００と称する。なお、中空部２００の気圧は１５Ｐａ以下であることがより好ましく、０．２Ｐａ以下であることがさらに好ましい。
【００２９】
また、平面的に見て封止部材１６０が存在する領域の下方に回路素子基板１５又はメタル配線層２０上に形成されていることが好ましく、回路素子１５及びメタル配線層２０の双方が形成されていることがより好ましい。このことにより、センサの存在する面積とは別に回路素子基板及びメタル配線層の面積を要していた従来技術に比べ、センサに必要な面積のみで回路素子基板及びメタル配線層をも混載することができ、結果としてセンサ全体の面積の縮小を図ることができるという効果が得られる。
【００３０】
さらに、図示はしていないが、構造体１３５の半導体基板３０と反対側の表面上、すなわち可動電極１３０及び可動板８０上であって、平面的に見て貫通孔２１０が形成されている領域のみに、可動電極２２０を構成する部材（例えばアルミニウム）が付着している。
（第１の実施形態）
以上に示される本発明にかかるセンサの実施形態に共通の構造に対して、以下に第１の実施形態として用いられる場合の回路構成、部材、及び動作について説明する。
【００３１】
本発明の第１の実施形態は、一のセンサに用いられる面積及び体積で加速度センサと圧力センサを同時に実現するものである。
【００３２】
まず、回路構成について図３を用いて説明する。本実施形態では、加速度検出用及び圧力検出用の回路を用いる。また、図３に示すように、固定電極１と配線パターン４との間に、直流電源及び電流計６５が直列に接続されている。電流計６５で読み取った電流値は、加速度検出用回路で処理される。なお、直流電源は、設定された定電圧を供給するものであり、以下同様である。また、配線パターン４と配線パターン７との間には信号源及び電流計６６が直列につながれている。電流計６６で読み取った電流値は、圧力検出用回路で処理される。ここでの信号源は、設定された周波数と振幅の電圧信号を供給するものであり、以下同様である。なお、正弦波であることが好ましい。なお、図３では直流電源及び電流計６５は便宜上半導体基板３０外に示したが、実際には回路素子１５の一部として形成されており、メタル配線層２０を介して固定電極１及び配線部４に接続されている。また信号源及び電流計６６についても同様である。なお、可動電極２２０は配線パターン７を介して接地されている。
【００３３】
次に、部材について説明する。本実施形態では、可動電極１３０は、１０ｇ／ｃｍ3以上の導電性材料からなることが好ましく、具体的には、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、又は金（Ａｕ）であることが好ましい。さらに本発明においては、タングステン（Ｗ）であることが最適である。上記に示した部材のうち、タングステンは半導体プロセス上最もよく用いられ、加工がしやすいからである。
【００３４】
次に、動作について説明する。
【００３５】
まず、加速度センサについて説明する。本実施形態におけるセンサは、固定電極１と可動電極１３０との間の容量変化を検知することで加速度を検出する静電容量型加速度センサである。
【００３６】
具体的な動作は以下の通りである。まず、本発明の加速度センサを搭載した物体を用意する。このとき、固定電極１と可動電極１３０との間には、直流電源によって一定の静電容量が蓄えられており、これを予め電流計６５で読み取っておく。次に、この物体に何らかの加速度をかける。すると、可動電極１３０を有する可動板８０が半導体基板３０と垂直方向に変位する。このとき、固定電極１と可動電極１３０との間に容量の変化が生じる。この変化後の値を電流計６５で読み取り、加速度をかける以前の容量値との差分を計算する。このようにして加速度を検出する。
【００３７】
次に、圧力センサについて説明する。本実施形態におけるセンサは、可動電極１３０と可動電極２２０との間の容量変化を検知することで圧力を検出する容量型圧力センサである。
【００３８】
具体的な動作は以下の通りである。まず、本発明の圧力センサを搭載した物体を用意する。このとき、可動電極１３０と可動電極２２０との間に静電容量が蓄えられており、これを予め電流計６６で読み取っておく。次に、例えばこの物体周辺の大気圧を変化させる。すると、可動電極２２０を有する可動板１７０が、垂直方向に変位し、静止する。このとき、可動電極１３０と可動電極２２０との間に容量の変化が生じる。この変化後の電流値を電流計６６で読み取り、Ｃ＝Ｉ／（ｄＶ／ｄｔ）の関係を用いた容量に換算して、大気圧を変化させる以前の容量値との差分を計算する。このようにして圧力を検出する。
【００３９】
なお、加速度及び圧力を同時に検出する場合において、可動電極１３０及び可動電極２２０が互いに変位することによって、双方の検出値に誤差を及ぼすという問題が生じるものとも考えられる。しかし、この点に関しては、加速度による可動電極１３０の変化が圧力による可動電極２２０の変化に比べ非常に高速であるため、加速度を検知するのに要する単位時間当たりの可動電極２２０の変位は無視することができるので問題ない。
（効果）
以上に説明した本発明の第１の実施形態の効果は以下の通りである。
【００４０】
第１に、本発明の第１の実施形態のセンサによれば、固定電極１、可動電極１３０、及び可動電極２２０を有することによって、ひとつのセンサに用いられる面積及び体積で加速度センサ及び圧力センサを同時に実現可能となるため、チップ面積の縮小を図ることができる。
【００４１】
第２に、封止部材１６０にシリコン酸化膜を用いることで、セラミックやガラス等からなるパッケージによる封止方法では膜厚が約０．１ｍｍ以上の仕上がり厚さになった従来技術に比べ、加速度センサのチップ体積及び重さを大幅に軽減することが可能となる。
【００４２】
第３に、封止部材１６０が回路素子基板１５及びメタル配線層２０上に形成されていることで、加速度センサの存在する面積とは別に回路素子基板及びメタル配線層の面積を要していた従来に比べ、加速度センサに必要な面積のみで回路素子基板及びメタル配線層をも混載することができ、結果として加速度センサ全体の面積の縮小を図ることが可能となる。
【００４３】
第４に、構造体１３５の半導体基板３０と反対側の表面である可動電極１３０及び可動板８０上であって、平面的に見て貫通孔２１０が形成されている領域のみに、可動電極２２０の材料、すなわちアルミニウムが付着していることによって、シリコン酸化膜等から放出される微量ガス等をアルミニウムに吸着させることができ、気圧の上昇速度を緩和させることが可能となる。
【００４４】
第５に、構造体１３５が貫通孔１５０を有することで、中空部１１０及び中空部２００を同気圧とすることができ、同気圧でない場合に比べ可動板８０及び可動電極１３０の安定した動作を得ることが可能となる。また、経時劣化によって中空部２００内の気圧が上昇した場合にあっても、空気抵抗を緩和することが可能となる。
【００４５】
第６に、中空部２２０内の気圧が１５Ｐａ以下であることによって、圧力センサとして使用できるようになるとともに、可動電極１３０及び可動板８０が動作する場合の空気抵抗を軽減することができ、これによって可動電極１３０の振幅をより多く確保でき、より正確な加速度を検出することが可能となる。
【００４６】
第７に、可動電極１３０が平面的に見て固定電極１の内部にあること、又は可動電極２２０が平面的に見て可動電極１３０を覆い隠していることによって、それぞれの間の容量結合面積が増大し前後の容量変化の値がより明確に検出可能となるため、結果として外部からの他の何らかの電波等の高周波が入った場合にも当該高周波との差別化が可能となる。ここで、以下に容量値に関する式を用いて、容量結合面積が増大することにより前後の容量変化の値がより明確に検出可能となる理由示す。容量結合面積をＳ、得られる容量値をＣ、誘電率をε、電極間距離をｘと定義した場合に、容量値はＣ＝ε・Ｓ／ｘで与えられる。この場合に、容量値Ｃは容量結合面積Ｓに比例するといえる。したがって、容量結合面積に比例して容量値がより明確に検出可能となることがいえる。
【００４７】
第８に、可動電極１３０の材料を１０ｇ／ｃｍ3以上の導電性材料とすることによって、可動電極１３０が錘として振動する際に、より大きな振幅を得ることができるようになる。すなわち、より小さい体積でより質量の高い物質たる高密度な物質であることで、より大きな振幅を得ることができるようになる。より小さい体積であればあるほど振幅を得ることができる理由は、可動板８０と可動電極１３０からなる可動部のバネ定数を小さくすることが可能だからである。
【００４８】
すなわち、可動板８０の面積が一定、かつ可動板８０上の可動電極１３０の膜厚とその質量が一定の場合、可動電極１３０を構成する材料の密度が高いほど可動電極１３０の面積を縮小することができ、その結果、可動板８０上の可動電極１３０の被覆面積が小さくなるため、振動板として機械的な特性を可動板８０のみの特性に近づけることができ、したがって振動板のバネ定数を小さくすることができることによる。より質量の高い物質であればあるほどより大きい振幅を得られる理由は、以下に錘の質量と振幅の関係式を用いて示す。先に定義したｘに加え、振動板８０のバネ定数をｋ、可動電極１３０の重さをｍ、加速度をａと定義する。
【００４９】
なお、加速度ａ及びバネ定数ｋは一定であるとする。このとき、振幅ｘは、ｘ＝ｍ・ａ／ｋで表される。このことより、振幅ｘは可動電極の重さｍに比例するといえる。このため、可動電極１３０の重さに比例して、可動電極１３０と振動板８０の振幅が向上することがいえる。そして、より大きな振幅を得ることができるようになることで、容量変化の差分がより明確となるため、より正確な加速度の検出が可能となる。ここで、より大きい振幅を得ることによって容量変化の差分がより明確となる理由を示す。まず、先に定義したＣ、ε、Ｓ、ｘによって表される容量値Ｃ＝ε・Ｓ／ｘにおいて、ε及びＳを固定する。すると、この場合には、ｘの変位によって静電容量の変化が得られる。
【００５０】
したがって、容量変化の差分は電極間距離ｘの変位に比例することがいえるこのことより、より大きな振幅を得ることは、可動電極１３０の振動前後の容量変化の値の差分値を向上させることにつながる。以上の理由から、容量変化の差分がより明確となることで、より正確な加速度の検出が可能となることがいえる。したがって、高密度な物質であることで、より大きな振幅を得ることができるようになり、それによって容量変化の差分がより明確なり、ひいてはより正確な加速度の検出が可能となることがいえる。
【００５１】
第９に、可動電極１３０及び可動板８０のそれぞれの対角線が交わる点を中心部とした場合に、それぞれの中心部が平面的に見て重なっていること、並びに可動電極２２０及び可動板１７０のそれぞれの対角線が交わる点を中心部とした場合に、それぞれの中心部が平面的に見て重なっていることにより、最も可動板８０及び可動板１７０の振幅を許容できる。
【００５２】
第１０に、可動板８０又は可動板１７０は、シリコン酸化膜等によって形成されていることによってゆがむことができるようになり、可動電極１３０又は可動電極２２０とともに変位をすることが可能となる。これによって、本実施形態の動作を実現することができる。
【００５３】
第１１に、配線部７が接地されていることにより、可動電極２２０はノイズシールドとしても用いることが可能である。なお、ノイズシールドとは、外部からの高周波たるノイズを吸収して、可動電極１３０に到達を防ぐものをいう。これによって、ノイズが可動電極１３０の静電容量値に影響を及ぼすことが軽減されるため、固定電極１と可動電極１３０との間、及び可動電極１３０と可動電極２２０との間において、より正確な容量の検知が可能となる。動作を以下に説明する。外部からの高周波が可動電極２２０に到達すると、配線パターン２３０を介して接地された配線パターン７を通じて接地電位に流れる。
【００５４】
これによって、外部からの高周波が可動電極１３０に達することはなく、結果として可動電極１３０と可動電極２２０及び固定電極１間の静電容量の値に影響を与えることがなくなる。なお、ノイズは接地された抵抗の低い方へ流れるため、電流計６６には流れない。
（第２の実施形態）
以上に示される本発明にかかるセンサの実施形態に共通の構造に対して、以下に第２の実施形態として用いられる場合の回路構成、部材、及び動作について説明する。
【００５５】
本発明の第２の実施形態は、ひとつのセンサに用いられる面積及び体積で磁気センサと圧力センサを同時に実現するものである。なお、ここで説明する磁気センサは静磁場の測定に供されるものであり、以下の磁気センサについても同様である。
【００５６】
回路構成について図４を用いて説明する。本実施形態では、磁気検出用の回路を用いる。また、図４に示すように、固定電極１と配線パターン４との間に、信号源６７及び電流計６５が直列に接続されている。電流計６５で読み取った電流値は、磁気検出用回路で処理される。また、配線パターン４と配線パターン７との間には信号源６８及び電流計６６が直列につながれている。電流計６６で読み取った電流値は、圧力検出用回路で処理される。なお、図４では信号源６７及び電流計６５は便宜上半導体基板３０外に示したが、実際には回路素子１５の一部として形成されており、メタル配線層２０を介して固定電極１及び配線部４に接続されている。また信号源６８及び電流計６６についても同様である。
【００５７】
部材について説明する。本実施形態では、可動電極１３０は、強磁性体であることが好ましく、具体的には、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、又はコバルト（Ｃｏ）であることが好ましい。さらに本発明においては、ニッケル（Ｎｉ）であることが最適である。上記に示した部材のうち、ニッケルは半導体プロセス上最もよく用いられ、加工がしやすいからである。
【００５８】
次に、動作について説明する。
【００５９】
まず、磁気センサについて説明する。本実施形態におけるセンサは、固定電極１と可動電極１３０との間の容量変化を検知することで磁気を検出する静電容量型磁気センサである。
【００６０】
具体的な動作は以下である。まず、本発明の磁気センサを搭載した物体を用意する。このとき、固定電極１と可動電極１３０との間に静電容量が蓄えられており、これを予め電流計６５で読み取っての容量を測定しておく。次に、この物体を何らかの磁場に晒す。すると、可動電極１３０を有する可動板８０が垂直方向に変位し、静止する。このとき、固定電極１と可動電極１３０との間に容量の変化が生じる。この変化後の電流値を電流計６７で読み取り、Ｃ＝Ｉ／（ｄＶ／ｄｔ）の関係を用いた容量に換算して、磁場に晒す以前の容量値との差分から磁束密度を計算する。このようにして磁気を検出する。
【００６１】
次に、圧力センサについて説明する。本実施形態におけるセンサは、可動電極１３０と可動電極２２０との間の容量変化を検知することで圧力を検出する容量型圧力センサである。
【００６２】
具体的な動作は以下である。まず、本発明の圧力センサを搭載した物体を用意する。このとき、可動電極１３０と可動電極２２０との間に静電容量が蓄えられており、これを予め電流計６６で読み取っておく。次に、例えばこの物体周辺の大気圧を変化させる。すると、可動電極２２０を有する可動板１７０が、垂直方向に変位し、静止する。このとき、可動電極１３０と可動電極２２０との間に容量の変化が生じる。この変化後の電流値を電流計６６で読み取り、Ｃ＝Ｉ／（ｄＶ／ｄｔ）の関係を用いた容量に換算して、大気圧を変化させる以前の容量値との差分を計算する。このようにして圧力を検出する。
【００６３】
なお、磁気及び圧力を同時に検出する場合において、可動電極１３０及び可動電極２２０が互いに変位することによって、双方の検出値に誤差を及ぼすという問題が生じるものとも考えられる。しかし、この点に関しては、ある一定の大気圧におかれた状態での基準値たる磁気を予め測定しておき、その容量変化の差分を読み取る本磁気センサの性質上、なんら問題ない。
（効果）
以上に説明した本発明の第２の実施形態の効果は以下の通りである。
【００６４】
第１に、本発明の第２の実施形態のセンサによれば、固定電極１、可動電極１３０、及び可動電極２２０を有することによって、ひとつのセンサに用いられる面積及び体積で磁気センサ及び圧力センサを同時に実現可能となるため、チップ面積の縮小を図ることができるようになる。
【００６５】
第２に、封止部材１６０にシリコン酸化膜を用いることで、セラミックやガラス等からなるパッケージによる封止方法では約０．１ｍｍ以上の仕上がり厚さになった従来技術に比べ、磁気センサのチップ体積及び重さを大幅に軽減することが可能となる。
【００６６】
第３に、可動電極１３０の材料を強磁性体とすることによって、磁気センサとして用いることができるようになる。
【００６７】
第４に、第１の実施形態における第３、４、７、９、１０、及び１１と同様の効果を得ることができる。
（第３の実施形態）
以上に示される本発明にかかるセンサの実施形態に共通の構造に対して、以下に第３の実施形態として用いられる場合の回路構成、部材、及び動作について説明する。
【００６８】
本発明の第３の実施形態によれば、ひとつのセンサに用いる面積及び体積で加速度センサと圧力センサを同時に形成することができ、スイッチの切り替えによって必要に応じて加速度センサ又は圧力センサとして使用することができる。
【００６９】
まず、回路構成について図５を用いて説明する。本実施形態では、加速度検出用及び圧力検出用の回路を用いる。また、図５に示すように、配線パターン４及び配線パターン７に、直流電源及び電流計６５が直列に接続されている。電流計６５で読み取った電流値は、加速度検出用回路で処理される。また、配線パターン４と配線パターン７には信号源及び電流計６６が直流電源及び電流計６５と並列につながれている。電流計６５で読み取った電流値は、圧力検出用回路で処理される。なお、図５では直流電源及び電流計６５は便宜上半導体基板３０外に示したが、実際には回路素子１５の一部として形成されており、メタル配線層２０を介して配線パターン４及び配線パターン７に接続されている。また信号源及び電流計６６についても同様である。なお、可動電極２２０は配線パターン７を介して接地されている。
【００７０】
部材については本発明の第１の実施形態と同様である。
【００７１】
次に、動作について説明する。
【００７２】
まず、加速度センサとして用いる場合について説明する。本実施形態におけるセンサは、可動電極１３０と可動電極２２０との間の容量変化を検出することで加速度を検出する静電容量型加速度センサである。
【００７３】
具体的な動作は以下である。まず、本発明の加速度センサを搭載した物体を用意する。この場合、スイッチは直流電源及び電流計６５の回路に接続されており、信号源及び電流計６６は接続されていない。まず、配線パターン４と配線パターン７との間には、直流電源によって一定の静電容量が蓄えられており、これを予め電流計６５で読み取っておく。  次に、この物体に何らかの加速度をかける。すると、可動電極１３０を有する可動版８０が半導体基板３０と垂直方向に変位する。このとき、可動電極１３０と可動電極２２０との間に容量の変化が生じる。この変化を電流計６５で読み取り、加速度をかける以前の容量値との差分を計算する。このようにして加速度を検出する。
【００７４】
次に、圧力センサについて説明する。本実施形態におけるセンサは、可動電極１３０と可動電極２２０との間の容量変化を検出することで圧力を検出する容量型圧力センサである。
【００７５】
具体的な動作は以下である。まず、本発明の圧力センサを搭載した物体を用意する。この場合、スイッチは交流電源及び電流計６６の回路に接続されており、信号源及び電流計６５は接続されていない。まず、可動電極１３０と可動電極２２０との間に静電容量が蓄えられており、これを予め電流計６６で読み取っておく。
【００７６】
次に、例えばこの物体周辺の大気圧を変化させる。すると、可動電極２２０を有する可動板１７０が、垂直方向に変位し、静止する。このとき、可動電極１３０と可動電極２２０との間に容量の変化が生じる。この変化後の電流値を電流計６６で読み取り、Ｃ＝Ｉ／（ｄＶ／ｄｔ）の関係を用いた容量に換算して、大気圧を変化させる以前の容量値との差分を計算する。このようにして圧力を検出する。
【００７７】
なお、加速度及び圧力を同時に検出する場合において、可動電極１３０及び可動電極２２０が互いに変位することによって、双方の検出値に誤差を及ぼすという問題が生じるものとも考えられる。しかし、この点に関しては、加速度による可動電極１３０の変化が圧力による可動電極２２０の変化に比べ非常に高速であるため、加速度を検知するのに要する単位時間当たりの可動電極２２０の変位は無視することができるので問題ない。
（効果）
以上に説明した本発明の第３の実施形態の効果は以下の通りである。
【００７８】
第１に、本発明の第３の実施形態のセンサによれば、固定電極１、可動電極１３０、及び可動電極２２０を有することによって、ひとつのセンサに用いる面積及び体積で加速度センサと圧力センサを同時に形成することができ、スイッチの切り替えによって必要に応じて加速度センサ又は圧力センサとして使用することができようになるため、チップ面積の縮小を図ることができるようになる。
【００７９】
第２に、本発明の第１の実施形態における第２乃至第１２と同様の効果を得ることができる。
【００８０】
第３に、第１の実施形態では電極として用いていた固定電極１を、通常の配線として使うことが可能となる。
（第４の実施形態）
以上に示される本発明にかかるセンサの実施形態に共通の構造に対して、以下に第４の実施形態として用いられる場合の回路構成、部材、及び動作について説明する。
【００８１】
本発明の第４の実施形態によれば、ひとつのセンサに用いる面積及び体積で磁気センサと圧力センサを同時に形成することができ、スイッチの切り替えによって必要に応じて磁気センサ又は圧力センサとして使用することができる。
【００８２】
まず、回路構成について図６を用いて説明する。本実施形態では、磁気検出用及び圧力検出用の回路を用いる。また、図６に示すように、配線パターン４と配線パターン７との間に、信号源６８及び電流計６５が直列に接続されている。電流計６５で読み取った電流値は、磁気検出用回路で処理される。また、配線パターン４と配線パターン７との間には信号源６９及び電流計６６が直列につながれている。電流計６６で読み取った電流値は、圧力検出用回路で処理される。
【００８３】
なお、図３では直流電源及び電流計６５は便宜上半導体基板３０外に示したが、実際には回路素子１５の一部として形成されており、メタル配線層２０を介して固定電極１及び配線部４に接続されている。また信号源及び電流計６６についても同様である。なお、可動電極２２０は配線パターン７を介して接地されている。
【００８４】
部材については、本発明の第２の実施形態と同様である。
【００８５】
次に、動作について説明する。
【００８６】
まず、磁気センサとして用いる場合について説明する。本実施形態におけるセンサは、可動電極１３０と可動電極２２０との間の容量変化を検出することで磁気を検出する静電容量型磁気センサである。
【００８７】
具体的な動作は以下である。まず、本発明の磁気センサを搭載した物体を用意する。なお、スイッチは直流電源６８及び電流計６５の回路に接続されており、信号源６９及び電流計６６は接続されていない。まず、可動電極１３０と可動電極２２０との間の容量を測定しておく。次に、この物体を何らかの磁場に晒す。すると、可動電極２２０を有する可動板１７０が垂直方向に変位し、静止する。このとき、可動電極１３０と可動電極２２０の間に容量の変化が生じる。この変化後の電流値を電流計６５で読み取り、Ｃ＝Ｉ／（ｄＶ／ｄｔ）の関係を用いた容量に換算して、磁場に晒す以前の容量値との差分から磁束密度を計算する。このようにして磁気を検出する。
【００８８】
圧力センサの動作については、第３の実施形態と同様である。
【００８９】
なお、磁気及び圧力を同時に検出する場合において、可動電極１３０及び可動電極２２０が互いに変位することによって、双方の検出値に誤差を及ぼすという問題が生じるものとも考えられる。しかし、この点に関しては、ある一定の大気圧におかれた状態での基準値たる磁気を予め測定しておき、その容量変化の差分を読み取る本磁気センサの性質上、なんら問題ない。
（効果）
以上に説明した本発明の第４の実施形態の効果は以下の通りである。
【００９０】
第１に、本発明の第４の実施形態のセンサによれば、固定電極１、可動電極１３０、及び可動電極２２０を有することによって、ひとつのセンサに用いる面積及び体積で磁気センサと圧力センサを同時に形成することができ、スイッチの切り替えによって必要に応じて磁気センサ又は圧力センサとして使用することができようになるため、チップ面積の縮小を図ることができるようになる。
【００９１】
第２に、本発明の第２の実施形態における第２乃至第４と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
第３に、本発明の第３の実施形態の第３と同様の効果を得ることが可能となる。
（第５の実施形態）
以上に示される本発明にかかるセンサの実施形態に共通の構造に対して、以下に第５の実施形態として用いられる場合の回路構成、部材、及び動作について説明する。
【００９３】
本発明の第５の実施形態は、ひとつのセンサに用いられる面積及び体積で磁気センサと加速度センサを同時に実現するものである。
【００９４】
まず、回路構成について図７を用いて説明する。本実施形態では、加速度検出用及び磁気検出用の回路を用いる。また、図７に示すように、固定電極１と配線パターン４との間に、直流電源及び電流計６５が直列に接続されている。電流計６５で読み取った電流値は、加速度検出用回路で処理される。また、配線パターン４と配線パターン７との間には信号源及び電流計６６が直列につながれている。電流計６６で読み取った電流値は、磁気検出用回路で処理される。なお、図７では直流電源及び電流計６５は便宜上半導体基板３０外に示したが、実際には回路素子１５の一部として形成されており、メタル配線層２０を介して固定電極１及び配線部４に接続されている。また信号源及び電流計６６についても同様である。なお、可動電極２２０は配線パターン７を介して接地されている。
【００９５】
部材について説明する。本実施形態では、可動電極１３０は、強磁性体であることが好ましく、具体的には、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、又はコバルト（Ｃｏ）であることが好ましい。さらに本発明においては、ニッケル（Ｎｉ）であることが最適である。上記に示した部材のうち、ニッケルは半導体プロセス上最もよく用いられ、加工がしやすいからである。
【００９６】
次に、動作について説明する。
【００９７】
まず、加速度センサについて説明する。本実施形態における加速度センサは、固定電極１と可動電極１３０との間の容量変化を検知することで磁気を検出する静電容量型加速度センサである。
【００９８】
具体的な動作は以下である。まず、本発明の加速度センサを搭載した物体を用意する。この場合、スイッチは直流電源及び電流計６５の回路に接続されており、信号源及び電流計６６は接続されていない。まず、配線パターン４と配線パターン７との間には、直流電源によって一定の静電容量が蓄えられており、これを予め電流計６５で読み取っておく。次に、この物体に何らかの加速度をかける。すると、可動電極１３０を有する可動板８０が半導体基板３０と垂直方向に変位する。このとき、可動電極１３０と可動電極２２０との間に容量の変化が生じる。この変化を電流計６６で読み取り、加速度をかける以前の容量値との差分を計算する。このようにして加速度を検出する。
【００９９】
次に、磁気センサについて説明する。本実施形態におけるセンサは、可動電極１３０と可動電極２２０との間の容量変化を検知することで磁気を検出する静電容量型磁気センサである。
【０１００】
まず、磁気センサとして用いる場合について説明する。本実施形態におけるセンサは、可動電極１３０と可動電極２２０との間の容量変化を検出することで磁気を検出する静電容量型磁気センサである。
【０１０１】
具体的な動作は以下である。まず、本発明の磁気センサを搭載した物体を用意する。なお、スイッチは直流電源及び電流計６６の回路に接続されており、交流電源及び電流計６５は接続されていない。まず、可動電極１３０と可動電極２２０との間の容量を測定しておく。次に、この物体を何らかの磁場に晒す。すると、可動電極２２０を有する可動板１７０が垂直方向に変位し、静止する。このとき、可動電極１３０と可動電極２２０の間に容量の変化が生じる。この変化後の電流値を電流計６５で読み取り、Ｃ＝Ｉ／（ｄＶ／ｄｔ）の関係を用いた容量に換算して、磁場に晒す以前の容量値との差分から磁束密度を計算する。このようにして磁気を検出する。
【０１０２】
なお、磁気及び加速度を同時に検出する場合において、可動電極１３０及び可動電極２２０が互いに変位することによって、双方の検出値に誤差を及ぼすものと考えられ、それに対して対応策が必要になるとも考えられるが、その必要はない。磁気による可動電極１３０の変化は加速度による可動電極１３０の変化に比べ非常に低速であるため、加速度を検知するのに要する単位時間当たりの可動電極１３０の変位は無視することができるからである。
【０１０３】
なお、本実施形態では固定電極１及び可動電極１３０で加速度を検出し、可動電極１３０及び可動電極２２０で磁気を検出したが、固定電極１及び可動電極１３０で磁気を検出し、可動電極１３０及び可動電極２２０で加速度を検出することも可能である。
（効果）
以上に説明した本発明の第５の実施形態の効果は以下の通りである。
【０１０４】
第１に、本発明の第５の実施形態のセンサによれば、固定電極１、可動電極１３０、及び可動電極２２０を有することによって、ひとつのセンサに用いられる面積及び体積で磁気センサ及び加速度センサを同時に実現可能となるため、チップ面積の縮小を図ることができるようになる。
【０１０５】
第２に、加速度センサ又は磁気センサの可動板を封止する際に、封止部材１６０にシリコン酸化膜を用いることで、セラミックやガラス等からなるパッケージによる封止方法では約０．１ｍｍ以上の仕上がり厚さになった従来に比べ、磁気センサのチップ体積及び重さを大幅に軽減することが可能となる。
【０１０６】
第３に、可動電極１３０の材料を強磁性体とすることによって、磁気センサとして用いることができるようになる。
【０１０７】
第４に、第１の実施形態における第３乃至７、第９、及び第１１と同様の効果を得ることができる。
（第６の実施形態）
以上に示される本発明にかかるセンサの実施形態に共通の構造に対して、以下に第６の実施形態として用いられる場合の回路構成、部材、及び動作について説明する。
【０１０８】
本発明の第６の実施形態によれば、固定電極１と可動電極１３０との間の静電容量の値、及び可動電極１３０と可動電極２２０との間の静電容量の値を差動増幅器を用いて検出することで、外部からの高周波たるノイズを除去して、より正確な容量変化を読み取り、ひいてはより正確な加速度を検出することができる。
【０１０９】
まず、回路構成について図８を用いて説明する。本実施形態では、加速度検出用の回路を用いる。また、電流計を内蔵する差動増幅器を用いており、非反転入力端子が固定電極１に、反転入力端子が配線パターン７に、また、配線パターン４が直流電源を介して接地されている。また、配線パターン７は接地されている。
【０１１０】
部材については、本発明の第１の実施形態と同様である。
【０１１１】
次に、動作について説明する。本発明の第６の実施形態にかかる加速度センサは、固定電極１と可動電極１３０との間の静電容量の値、及び可動電極１３０と可動電極２２０との間の静電容量の値を差動増幅器を用いて検知することで、外部からの高周波たるノイズを除去して、より正確な容量変化を読み取り、ひいてはより正確な加速度を検出するものである。
【０１１２】
具体的な動作は以下の通りである。まず、本発明の加速度センサを搭載した物体を用意する。このとき、配線パターン４と配線パターン７との間には、直流電源によって一定の電圧が印加されており、加速度が検出されない場合は電流が流れない。次に、この物体に加速度をかける。すると、可動電極１３０を有する可動板８０が半導体基板３０と垂直方向に変位する。このとき、単位時間当たりの固定電極１と可動電極１３０との間の静電容量変化をＡ、及び可動電極１３０と可動電極２２０との間の静電容量変化をＢとすると、これらの変化Ａ及びＢを単位時間当たりの電荷の変化、すなわち電流として読み取る。このとき、変化Aと変化Bは位相が１８０度ずれているので、差動増幅器を用いて同位相にあわせて読み取ることで信号強度を高められるばかりでなく、同位相のノイズを差動増幅器を通して除去することもできる。
【０１１３】
なお、加速度を検出する場合において、可動電極２２０が変位することによって可動電極１３０と可動電極２２０と間の静電容量値に誤差を及ぼすものと考えられる。しかし、この点に関しては、加速度による可動電極１３０の変化は圧力による可動電極２２０の変化に比べ非常に高速であるため、加速度を検知するのに要する単位時間当たりの可動電極２２０の変位は無視することができるため、問題ない。
（効果）
以上に説明した本発明の第６の実施形態の効果は以下の通りである。
【０１１４】
第１に、本発明の第６の実施形態のセンサによれば、固定電極１と可動電極１３０との間の静電容量の値、及び可動電極１３０と可動電極２２０との間の静電容量の値を差動増幅器を用いて検出することで、外部からの高周波たるノイズを除去して、より正確な容量変化を読み取り、ひいてはより正確な加速度を検出することができる。
【０１１５】
第２に、本発明の第１の実施形態における第２乃至第１１と同様の効果を得ることができる。
（第７の実施形態）
次に、本発明の第７の実施形態について、図９乃至図１３を用いて説明する。第７の実施形態は、本発明にかかるセンサの製造方法である。
【０１１６】
第７の実施形態にかかるセンサの製造方法は、第１の電極としての固定電極１を有する半導体基板３０を準備する第１の工程と、半導体基板３０上に第１の堆積膜としての第１の犠牲膜３００を形成する第２の工程と、第１の犠牲膜３００を第１の絶縁膜７０で被覆する第３の工程と、第１の犠牲膜３００上の第１の絶縁膜７０上に第２の電極としての可動電極１３０を形成する第４の工程と、可動電極１３０及び第１の絶縁膜７０、又は第１の絶縁膜７０を貫通することによって第１の犠牲膜の一部を露出させる第１の開口部としての貫通孔１５０を形成する第５の工程と、第２の電極、及び第１の犠牲膜上の第１の絶縁膜７０を第２の堆積膜としての第２の犠牲膜３１０で被覆する第６の工程と、第２の犠牲膜を第２の絶縁膜としての封止部材１６０で被覆する第７の工程と、第２の犠牲膜３１０上の封止部材１６０を貫通させて第２の犠牲膜の一部を露出させる第２の開口部としての貫通孔２１０を形成する第８の工程と、貫通孔１５０及び貫通孔２１０を通じて第１の犠牲膜及び第２の犠牲膜を除去する第９の工程と、貫通孔２１０を塞いで第３の電極としての可動電極２２０を形成する第１０の工程と、からなる。
【０１１７】
以下、第７の実施形態としての本発明の構造の実施形態にかかるセンサの製造方法の詳細について説明する。
【０１１８】
まず、図９（ａ）に示すように、第１の電極としての固定電極１を有する半導体基板３０を準備する。なお、半導体基板３０は本発明の共通の構造と同様の構造を有しており、回路素子１５が形成された回路素子基板１０、多層のメタル配線層が形成されたメタル配線層２０からなる。また、最上層メタル配線層には、配線パターン４、配線パターン７を含む通常の配線パターンの他に、第１の電極としての固定電極１が形成されている。固定電極１は、半導体基板３０の内部である最上層メタル配線層に形成されており、膜厚は０．５μｍで、一辺が１００μｍの正方形であり、アルミニウムからなる。
【０１１９】
なお、本実施形態においては省略したが、第１の工程で用意された半導体基板３０の回路素子１５及びメタル配線層２０は、第７の実施形態の以下の工程と同一ウエハプロセスで形成可能である。
【０１２０】
次に、半導体基板３０上に第１の堆積膜としての第１の犠牲膜３００を形成する工程について、図９（ｂ）を用いて説明する。まず、半導体基板３０上に、プラズマＣＶＤ法を用いてシリコン窒化膜を０．５μｍの膜厚で堆積する。次に、フォトリソグラフィ法及びドライエッチングによって、シリコン窒化膜をパターニングして第１の犠牲膜３００を形成する。第１の犠牲膜３００は、図１３に示すように、平面的に見て固定電極１を覆い隠して形成され、一辺が１００μｍの正方形である。
【０１２１】
次に、第１の堆積膜としての第１の犠牲膜３００を第１の絶縁膜７０で被覆する工程について、図９（ｃ）を用いて説明する。第１の絶縁膜７０は、半導体基板３０及び第１の犠牲膜３００上に、プラズマＣＶＤ法によって膜厚０．５μｍで堆積される。材料はシリコン酸化膜である。なお、説明の便宜上、以降では第１の犠牲膜３００上の第１の絶縁膜７０を可動板８０、半導体基板３０の表面と垂直方向の第１の絶縁膜７０を固定部１００とする。
【０１２２】
次に、スルーホール１１５及びスルーホール２１５を形成する工程を、図６（ｄ）を用いて説明する。スルーホール１１５及びスルーホール２１５は、ドライエッチングによって、第１の絶縁膜７０及び半導体基板３０の一部を貫通し、かつ配線パターン４及び配線パターン７露出をさせて同時に形成される。スルーホール１１５は配線パターン４を露出するものであり、スルーホール２１５は配線パターン７を露出するものである。
【０１２３】
次に、第１の犠牲膜３００上の第１の絶縁膜７０上に第２の電極としての可動電極１３０を形成する工程について、図１０（ａ）を用いて説明する。また、本工程では配線パターン１４０及び配線パターン１４５も同時に形成する。なお、可動電極１３０、配線パターン１４０、及び配線パターン１４５は、導電膜１２０をパターニングすることによって形成されるものである。
【０１２４】
まず、導電膜１２０を、スパッタ法を用いて３μｍの膜厚で堆積する。スパッタ法を用いるのは、ＣＶＤ法に比べ低コストだからである。また、成膜時の温度は４００℃以下とする。導電膜１２０の材料としては、本実施形態によるセンサを加速度センサとして用いる場合にはタングステン（Ｗ）、磁気センサとして用いる場合にはニッケル（Ｎｉ）を用いる。次に、フォトリソグラフィ法及びドライエッチングによって、可動電極１３０、配線パターン１４０、及び配線パターン１４５を形成する。
【０１２５】
可動電極１３０は、一辺が３０μｍの正方形であり、図１３に示すように、平面的に見て固定電極１と重なるように形成される。配線パターン１４０は、絶縁膜７０上に延在し、一端がスルーホール１１５を介して、スルーホール１１５によって露出された配線パターン４に接続され、他端が可動電極１３０に接続される配線パターンである。配線パターン１４５は、スルーホール２１５を充填して配線パターン７に接続される配線パターンである。
【０１２６】
次に、可動電極１３０及び第１の絶縁膜７０、又は第１の絶縁膜７０を貫通することによって第１の犠牲膜３００の一部を露出させる第１の開口部としての貫通孔１５０を形成する工程を、図１０（ｂ）を用いて説明する。貫通孔１５０は、フォトリソグラフィ法及びドライエッチングによって可動電極１３０及び第１の絶縁膜上の可動板８０、又は第１の絶縁膜上の可動板８０を貫通し、かつ第１の犠牲膜３００の表面の一部を露出するように形成される。
【０１２７】
なお、以上の工程によって形成された可動電極１３０、可動板８０、及び固定部１００を総称して構造体１３５とし、これは、本発明の実施形態に共通の構造であるセンサにおける構造体１３５と一致する。
【０１２８】
次に、可動電極１３０、及び可動板８０を第２の堆積膜としての第２の犠牲膜３１０で被覆する工程について、図１０（ｃ）を用いて説明する。まず、半導体基板３０上に形成された可動電極１３０、配線パターン１４０、及び第１の絶縁膜７０上に、プラズマＣＶＤ法を用いてシリコン窒化膜を０．５μｍの膜厚で堆積する。次に、フォトリソグラフィ法及びドライエッチングによって、第２の犠牲膜３１０を形成する。
【０１２９】
第２の犠牲膜３１０は、可動電極１３０、配線パターン１４０及び振動板８０を被覆し、かつ配線パターン１４５を露出するように形成され、固定１００を覆っていてもよい。なお、第２の犠牲膜３１０は、平面的に見て一辺が１００μｍの正方形である。
【０１３０】
次に、第２の犠牲膜３１０を第２の絶縁膜としての封止部材１６０で被覆する工程について、図１１（ａ）を用いて説明する。封止部材１６０は、配線パターン１４５、第１の絶縁膜７０、及び犠牲膜３１０上に、プラズマＣＶＤ法を用いてシリコン酸化膜を１μｍの膜厚で堆積することによって形成される。
【０１３１】
次に、第２の犠牲膜３１０上の封止部材１６０を貫通させて第２の犠牲膜の一部を露出させる、第２の開口部としての貫通孔２１０を形成する工程を、図１１（ｂ）を用いて説明する。このとき、スルーホール２２５も同時に形成される。
【０１３２】
貫通孔２１０は、可動電極２２０、及び第２の犠牲膜３１０上に形成された封止部材１６０の平面的に見た場合の一部分を、フォトリソグラフィ法及びドライエッチングによって貫通して形成される。このとき、第２の犠牲膜３１０の表面の一部が、一箇所又は複数箇所に形成されている貫通孔２１０を介して露出されて形成される。なお、貫通孔２１０は、図１１（ｂ）に示されるように、平面的に見て貫通孔１５０と重ならない位置に形成することが好ましい。また、スルーホール２２５は、貫通孔２１０と同時にフォトリソグラフィ法及びドライエッチングによって、配線パターン１４５を露出するように形成される。
【０１３３】
次に、貫通孔１５０及び貫通孔２１０を通じて、第１の犠牲膜３００及び第２の犠牲膜３１０を除去する工程について、図１１（ｃ）を用いて説明する。第１の犠牲膜３００及び第２の犠牲膜３１０は、１２０℃乃至１６０℃の熱リン酸浸潤によるウエットエッチングによって除去する。ウエットエッチングを用いることで、ドライエッチングを用いた場合に貫通孔１５０及び貫通孔２１０を通じては除去できない部分の第１の犠牲膜３００及び第２の犠牲膜３１０を除去することが可能となる。
【０１３４】
また、１２０℃乃至１６０℃の熱リン酸を用いることで、第１の犠牲膜３００及び第２の犠牲膜３１０に用いられているシリコン窒化膜を、シリコン酸化膜で形成された他の周辺部材と差別化して、選択的に除去することが可能となる。なお、第１の犠牲膜３００及び第２の犠牲膜３１０がシリコン酸化膜で形成されている場合には、封止部材１６０及び第１の絶縁膜７０をシリコン窒化膜として同様に選択的除去が可能である。
【０１３５】
なお、第１の犠牲膜３００を除去して得られる中空は、構造にかかる実施形態における中空部１１０、第２の犠牲膜３１０を除去して得られた中空は、構造にかかる実施形態における中空部２００となる。
【０１３６】
次に、貫通孔２１０を塞いで第３の電極としての可動電極２２０を形成する工程について、図１２（ａ）を用いて説明する。このとき、配線パターン２３０及び封止部材２４０も同時に形成する。なお、可動電極２２０、配線パターン２３０、及び封止パターン２４０は堆積膜２５０をパターニングして形成される。
【０１３７】
まず、封止部材１６０上に、堆積膜２５０を膜厚１μｍで堆積することによって貫通孔２１０を塞ぐ。堆積膜２５０は、スパッタ法を用いて堆積することが望ましい。ここで、例えばＣＶＤ法を用いて堆積膜２５０を成膜することもできる。しかし、この場合、堆積膜２５０の材料が、ＣＶＤ法の特性上可動電極１３０全体を被覆してしまい、また、貫通孔１５０を塞いでしまうおそれもある。このため、可動電極１３０を有する構造体１３５の所望の動作特性が変化してしまうという問題が生じる。このため、スパッタ法を用いて堆積膜２５０を堆積することが好ましい。スパッタ法を用いることで、その直進性から、可動電極１３０を被覆することもなく、また、貫通孔２１０下に貫通孔が形成されていないこともふまえると、貫通孔１５０を塞いでしまうというＣＶＤ法を用いた場合の問題もなくなる。
【０１３８】
以下に、スパッタ法を用いて堆積膜２５０を形成する工程を説明する。まず第１に、チャンバー内部に載置し、チャンバー内の気圧を１５Ｐａにする。チャンバー内部の気圧は０．２Ｐａ以下であることがより好ましい。第２に、堆積膜２５０を、スパッタ法を用いて封止部材１６０上に堆積することによって貫通孔２１０を塞ぐ。なお、アルミニウム又はアルミニウムを主成分とする材料を用いることが好ましい。具体的には、貫通孔２１０の近傍に形成された堆積膜２５０が貫通孔２１０の中心に向かって成長するため、貫通孔２１０は徐々に塞がれていき、最終的には完全に塞がれる。
【０１３９】
なお、貫通孔２１０を塞ぐ時間を短縮するという観点から考えれば、スパッタ法を用いて貫通孔２１０を塞ぐ際の半導体基板３０の温度は高ければ高いほど好ましい。温度の上昇に準じて、貫通孔２１０近傍であって封止部材１６０上に堆積したアルミニウムを主成分とする材料が貫通孔２１０の中心に到達するまでの時間が短くなるからである。しかし、４００℃を超えてしまうと、メタル配線層２０に形成されたアルミ配線等にばらつきが生じてしまいマイグレーションを引き起こす可能性が高くなってしまうことを考慮すれば、成膜時の半導体基板３０の温度は３００℃乃至４００℃であることが好ましい。なお、３４５℃が最適である。
【０１４０】
次に、フォトリソグラフィ法及びドライエッチングによって堆積膜２５０をパターンニングすることによって可動電極２２０、配線パターン２３０、及び封止パターン２４０を形成する。可動電極２２０は、一辺が１００μｍの正方形であり、図１３に示すように、平面的に見て可動電極１３０を覆い隠して形成される。配線パターン２３０は、封止膜１６０上を延在し、一端が可動電極２２０に接続されており、他端がスルーホール２２５を充填して配線パターン１４５に接続される配線パターンである。封止パターン２４０は、可動電極２２０が封止している貫通孔２１０以外の貫通孔２１０を封止するものである。堆積膜２５０によってすべての貫通孔２１０は塞がれているが、可動電極２２０、配線パターン２３０、及び封止パターン２４０を残して、他の堆積膜２５０を除去することで、センサ全体として軽量化を図ることができる点で有効である。
【０１４１】
なお、本実施形態では、メタル配線層２０形成後の各工程を４００℃以下の温度で行うことが好ましい。メタル配線層２０に用いられるアルミニウムがマイグレーションを起こし、配線の信頼性が低下するためである。そのため本実施形態においては、犠牲膜３００、絶縁膜７０、犠牲膜３１０、及び封止膜１６０を形成する際にはプラズマＣＶＤ法を用いている。このようにすることで、メタル配線層２０の形成を行った後の各工程を、全体として４００℃以下の温度で行うことが可能となるからである。
【０１４２】
以上により、本発明の実施形態にかかるセンサの共通の構造を形成することできる。
（効果）
以上に説明した本発明の第７の実施形態の効果は以下の通りである。
【０１４３】
第１に、本実施形態によれば、本発明にかかるセンサの構造を実現できる。
【０１４４】
第２に、第１０の工程においてスパッタ法を用いて可動電極２２０を形成することにより、ＭＥＭＳとしての構造体１３５を有する空間を封止する際に、封止部材が構造体１３５に密着して覆い隠してしまう問題が発生せず、構造体１３５が所望の動作を実現でき、所望の効果を得ることができる。
【０１４５】
第３に、ＭＥＭＳとしての構造体１３５形成から構造体１３５を、封止部材１６０によって封止するまでの工程を同一ウエハプロセスで行うことができ、パッケージ工程を要しないことから、製造費用を削減することが可能となる。
【０１４６】
第４に、スパッタ法を用いることで、中空部１１０及び中空部２００を１５Ｐａ以下に保ったまま封止することが容易となるため、本発明の加速度センサの中空部１１０及び中空部２００が真空であることで得られる効果を得ることができる。
【０１４７】
第５に、平面視した場合に貫通孔１５０と貫通孔２１０を重ならないように形成することで、貫通孔１５０を塞ぐことなく貫通孔２１０を塞ぐことが可能となるため、本発明の加速度センサが貫通孔１５０を有していることにより効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４８】
【図１】本発明にかかるセンサに共通の構造を示す断面図である。
【図２】本発明にかかるセンサに共通の構造を示す平面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかるセンサの断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態にかかるセンサの断面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態にかかるセンサの断面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態にかかるセンサの断面図である。
【図７】本発明の第５の実施形態にかかるセンサの断面図である。
【図８】本発明の第６の実施形態にかかるセンサの断面図である。
【図９】本発明の製造方法を示す断面図である。
【図１０】本発明の製造方法を示す断面図である。
【図１１】本発明の製造方法を示す断面図である。
【図１２】本発明の製造方法を示す断面図である。
【図１３】本発明の製造方法を示す平面図である。
【符号の説明】
【０１４９】
１  固定電極
３０  半導体基板
１３５  構造体
１３０  可動電極
１５０  貫通孔
１６０  封止部材
２１０  貫通孔
２２０  可動電極
【図１】
0004562762.tif 000002
【図２】
0004562762.tif 000003
【図３】
0004562762.tif 000004
【図４】
0004562762.tif 000005
【図５】
0004562762.tif 000006
【図６】
0004562762.tif 000007
【図７】
0004562762.tif 000008
【図８】
0004562762.tif 000009
【図９】
0004562762.tif 000010
【図１０】
0004562762.tif 000011
【図１１】
0004562762.tif 000012
【図１２】
0004562762.tif 000013
【図１３】
0004562762.tif 000014