(57)【要約】【課題】基板上に浮いた状態で設けられ電極部から延設される配線を取り出すために必然的に生じる分断領域を有する梁構造体の剛性を部分的に高めることができ、梁構造体の、検出とは関係しない部分の熱応力や慣性力による変形を防止して安定した出力を得ることができる力学量検出装置及びその製造方法を提供すること。【解決手段】基板２上に浮いた状態で設けられる梁構造体３の変位にともなう可動電極３ａ〜３ｆ及び固定電極９ａ〜９ｆ間の静電容量の変化に基づいて梁構造体３に作用する力学量を検出する力学量検出装置１において、梁構造体３に設けられ少なくとも一部が該梁構造体３の長尺部分により形成されて配線１１〜１３が配設される分断領域１０に、梁構造体３を上方に迂回させるとともに前記長尺部分を補強するブリッジ構造（補強ブリッジ２０）を架設した。【選択図】図１
2007248152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に浮いた状態に設けられ前記基板に対して基板表面と平行な方向に変位可能に支持されるとともに可動電極を有する梁構造体と、前記基板上に固着され該基板と電気的に絶縁された状態で前記梁構造体と同じ層位置に支持されるとともに固定電極を有する配線と、を備え、
前記梁構造体の変位にともなう前記可動電極及び固定電極間の静電容量の変化に基づいて前記梁構造体に作用する力学量を検出する力学量検出装置であって、
前記梁構造体に設けられ少なくとも一部が該梁構造体の長尺部分により形成されて前記配線が配設される分断領域に、前記梁構造体を上方に迂回させるとともに前記長尺部分を補強するブリッジ構造を架設したことを特徴とする力学量検出装置。
【請求項２】
基板上に浮いた状態に設けられ前記基板に対して基板表面と平行な方向に変位可能に支持されるとともに可動電極を有する梁構造体と、前記基板上に固着され該基板と電気的に絶縁された状態で前記梁構造体と同じ層位置に支持されるとともに固定電極を有する配線と、を備え、
前記梁構造体の変位にともなう前記可動電極及び固定電極間の静電容量の変化に基づいて前記梁構造体に作用する力学量を検出する力学量検出装置であって、
前記梁構造体に設けられ少なくとも一部が該梁構造体の長尺部分により形成されて前記配線が配設される分断領域に、前記梁構造体と同じ層位置に架設されて前記長尺部分を補強する連結部を設けるとともに、前記配線に、前記連結部を通過させる破断部を形成し、該破断部に、前記配線を上方に迂回させるとともに前記破断部を連係するブリッジ構造を架設したことを特徴とする力学量検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の力学量検出装置の製造方法であって、
前記基板上に絶縁層を介して設けられる表面層をパターニングすることにより前記梁構造体及び前記配線のためのパターン構造を形成する工程と、
前記パターン構造間を充填するとともに該パターン構造上から所定厚さを有する犠牲膜を形成する工程と、
前記犠牲膜における、前記ブリッジ構造により連結する部分に対応する部分に、前記パターン構造まで達するコンタクトホールを形成する工程と、
前記犠牲膜上に、前記コンタクトホールを埋めるとともに所定厚さを有し前記ブリッジ構造を構成するブリッジ形成膜を形成する工程と、
前記ブリッジ用薄膜をパターニングすることにより、該ブリッジ用薄膜における前記コンタクトホールを埋めた部分同士を連結する前記ブリッジ構造の梁部を形成する工程と、
前記犠牲膜をエッチングすることにより除去する工程と、
前記絶縁層をエッチングすることにより、該絶縁層の、前記基板上に前記配線を支持する部分以外の部分を除去する工程と、
を含むことを特徴とする力学量検出装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体などで構成され、基板上に浮動支持される振動子などの変位により、角速度や加速度などの力学量を検出するための力学量検出装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基板上に浮いた状態に設けられ基板に対して基板表面と平行な方向に変位可能に支持されるとともに可動電極を有する梁構造体と、基板上に固着され該基板と電気的に絶縁された状態に支持されるとともに固定電極を有する配線とを備え、梁構造体の変位にともなう可動電極及び固定電極間の静電容量の変化に基づいて梁構造体に作用する角速度や加速度などの力学量を検出する力学量検出装置（力学量センサ）が公知となっている。
【０００３】
このような力学量検出装置には、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板が用いられて製造され、前記梁構造体において互いに対向配置されるフレームとこれらフレーム間に配置される振動子とを有し、これらフレーム及び振動子それぞれの振動（変位）にともなう前記可動電極及び固定電極間の静電容量の変化に基づいて角速度などの力学量を検出する構成のものがある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【特許文献１】特許第３５２５８６２号公報
【特許文献２】特許第３５１２００４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述したように、ＳＯＩ基板が用いられて製造され振動子やフレームを含む梁構造体を有する構成の力学量検出装置においては、可動電極及び固定電極により構成される各種電極部での信号の入出力を行うため、各電極部から配線が延設される。
このように、基板上にて各電極部から延設される配線は、その先端部にワイヤ等が接続されるパッド部を有し、その接続の際の作業性を良くするためや基板上の限られた面積内において所定の面積を有する各パッド部を配置するため、例えば各パッド部が基板の周縁部に位置するように基板の周縁部へと配線が延設され取り出される。
また、ＳＯＩ基板が用いられて製造される構成において、振動子などを含む梁構造体と各配線とは、ＳＯＩ基板の同じ単結晶シリコン層により形成されることから同じ層位置となる。このため、振動子などを含む梁構造体と配線とは、基板上において重なることなく設計されて形成される。
【０００５】
このように、基板上において梁構造体と同じ層位置にある配線が、各電極部から延設されてそれぞれのパッド部が所定の配置位置となるように取り出されるという構成上、梁構造体は分断された状態の形状（分断領域）を有することとなる。つまり、各電極部から取り出される配線の位置における梁構造体の形状が制限されるため、梁構造体においては必然的に分断領域が形成されることとなる。
具体的には、前記特許文献にも示されているように、基板上に浮いた状態で設けられる梁構造体において、振動子は長尺状の部分（長尺部分）となるアーム部を有し、このアーム部を介してメインフレームと接続され、このメインフレームもアーム部と同じ方向に延設され長尺状に形成される。このような形状を有する梁構造体における分断領域は、振動子の両側のアーム部間の部分及び対向するメインフレーム間の部分を含む部分となる。つまり、このように梁構造体に形成される分断領域を介して配線が基板の周縁部へと取り出されることとなる。
【０００６】
このように、梁構造体が分断領域を有する形状においては、分断領域を形成する前記アーム部やメインフレーム等の長尺部分の剛性が低下することから、その剛性が不足する方向に対する変形の自由度が大きくなり変形しやすくなる。このため、熱応力や慣性力などが加わることにより、梁構造体が長尺部分を含む部分において変形するおそれがある。
このように梁構造体で生じる変形は、梁構造体の変位にともなう可動電極及び固定電極間の静電容量の変化に基づいて角速度などの力学量を検出する構成において出力の変動の原因となり、その結果、力学量検出装置の出力が不安定となる。
【０００７】
具体的に可動電極及び固定電極から構成される電極部は、例えば図９に示すような構成となる。すなわち、可動電極は、基板上に浮いた状態に設けられる梁構造体において振動子１０４及びこの振動子１０４から延設されるアーム部１０４ａに形成される複数の電極指１０３により櫛歯状に形成され、配線１１１に形成される固定電極は、同じく複数の電極指１０９により形成される。そして、これら各電極の電極指同士が交互に噛み合うように配置され、各電極の電極指間の静電容量が検出される。
このような構成の電極部１２１においては、振動子１０４から延設されるアーム部１０４ａが長尺部分となり、その長手方向に直角な方向（図９における上下方向）に対する剛性が低下するので、梁構造体に熱応力や慣性力などが加わった場合、アーム部１０４ａに変形が生じやすくなる。アーム部１０４ａが変形することにより、可動電極の電極指１０３の位置が変わるため、電極部１２１における容量も変化することとなる。
そうすると、力学量検出装置においては前記のとおり可動電極と固定電極との間の静電容量を検出しているため、梁構造体の変形によって容量変化が発生し、出力が変動することとなり、意図しない出力が出てくることとなる。すなわち、力学量検出装置における検出精度が低下することとなる。
【０００８】
こうした梁構造体における変形を防止するため、梁構造体を長尺部分がない形状としたり、あるいは長尺部分を他の部分と連結させたりすることにより、梁構造体の剛性を高めることが考えられる。
しかし、梁構造体と配線とは、前述したように基板上において同じ層位置に形成されるパターン構造であるため、限られた面積において形状が制限されるので、長尺部分に連結部などを設けることによって梁構造体の剛性を高めることは難しい。
【０００９】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、基板上に浮いた状態で設けられ電極部から延設される配線を取り出すために必然的に生じる分断領域を有する梁構造体の剛性を部分的に高めることができ、梁構造体の、検出とは関係しない部分の熱応力や慣性力による変形を防止して安定した出力を得ることができる力学量検出装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【００１１】
すなわち、請求項１においては、基板上に浮いた状態に設けられ前記基板に対して基板表面と平行な方向に変位可能に支持されるとともに可動電極を有する梁構造体と、前記基板上に固着され該基板と電気的に絶縁された状態で前記梁構造体と同じ層位置に支持されるとともに固定電極を有する配線と、を備え、前記梁構造体の変位にともなう前記可動電極及び固定電極間の静電容量の変化に基づいて前記梁構造体に作用する力学量を検出する力学量検出装置であって、前記梁構造体に設けられ少なくとも一部が該梁構造体の長尺部分により形成されて前記配線が配設される分断領域に、前記梁構造体を上方に迂回させるとともに前記長尺部分を補強するブリッジ構造を架設したものである。
【００１２】
請求項２においては、基板上に浮いた状態に設けられ前記基板に対して基板表面と平行な方向に変位可能に支持されるとともに可動電極を有する梁構造体と、前記基板上に固着され該基板と電気的に絶縁された状態で前記梁構造体と同じ層位置に支持されるとともに固定電極を有する配線と、を備え、前記梁構造体の変位にともなう前記可動電極及び固定電極間の静電容量の変化に基づいて前記梁構造体に作用する力学量を検出する力学量検出装置であって、前記梁構造体に設けられ少なくとも一部が該梁構造体の長尺部分により形成されて前記配線が配設される分断領域に、前記梁構造体と同じ層位置に架設されて前記長尺部分を補強する連結部を設けるとともに、前記配線に、前記連結部を通過させる破断部を形成し、該破断部に、前記配線を上方に迂回させるとともに前記破断部を連係するブリッジ構造を架設したものである。
【００１３】
請求項３においては、請求項１または請求項２に記載の力学量検出装置の製造方法であって、前記基板上に絶縁層を介して設けられる表面層をパターニングすることにより前記梁構造体及び前記配線のためのパターン構造を形成する工程と、前記パターン構造間を充填するとともに該パターン構造上から所定厚さを有する犠牲膜を形成する工程と、前記犠牲膜における、前記ブリッジ構造により連結する部分に対応する部分に、前記パターン構造まで達するコンタクトホールを形成する工程と、前記犠牲膜上に、前記コンタクトホールを埋めるとともに所定厚さを有し前記ブリッジ構造を構成するブリッジ形成膜を形成する工程と、前記ブリッジ用薄膜をパターニングすることにより、該ブリッジ用薄膜における前記コンタクトホールを埋めた部分同士を連結する前記ブリッジ構造の梁部を形成する工程と、前記犠牲膜をエッチングすることにより除去する工程と、前記絶縁層をエッチングすることにより、該絶縁層の、前記基板上に前記配線を支持する部分以外の部分を除去する工程と、を含むものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
請求項１においては、補強部としてのブリッジ構造により、基板上に浮いた状態で設けられ電極部から延設される配線を取り出すために必然的に生じる分断領域を有する梁構造体の剛性を部分的に高めることができ、梁構造体の、検出とは関係しない部分の熱応力や慣性力による変形を防止して安定した出力を得ることができる。
また、前記ブリッジ構造は、梁構造体の既存のパターン形状について設計変更などすることなく容易に設けることができる。
【００１６】
請求項２においては、補強部としての連結部により、基板上に浮いた状態で設けられ電極部から延設される配線を取り出すために必然的に生じる分断領域を有する梁構造体の剛性を部分的に高めることができ、梁構造体の、検出とは関係しない部分の熱応力や慣性力による変形を防止して安定した出力を得ることができる。
また、前記連結部は、梁構造体において同じ層構造により一体の部分として設けることができるので、梁構造体を補強するに際して容易に高い強度を得ることができる。
【００１７】
請求項３においては、力学量検出装置の製造過程において、梁構造体を補強するためのブリッジ構造を周知の方法を用いて容易に設けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、発明の実施の形態を説明する。
本発明に係る力学量検出装置は、基板上に浮いた状態に設けられ基板に対して基板表面と平行な方向に変位可能に支持されるとともに可動電極を有する梁構造体と、基板上に固着され該基板と電気的に絶縁された状態で前記梁構造体と同じ層位置に支持されるとともに固定電極を有する配線とを備え、梁構造体の変位にともなう可動電極及び固定電極間の静電容量の変化に基づいて梁構造体に作用する力学量を検出するものである。
以下の実施形態においては、力学量検出装置の構成として、梁構造体に一つの振動子を有する構成のもの（以下、「非音叉タイプ」という。）と、同じく梁構造体に二つの（一対の）振動子を有する構成のもの（以下、「音叉タイプ」という。）とについて説明する。
【００１９】
まず、本発明に係る力学量検出装置の第一実施形態として、非音叉タイプの力学量検出装置１を用いて説明する。
力学量検出装置１は、単結晶シリコン層の上面上にシリコン酸化膜を介して単結晶シリコン層が設けられるＳＯＩ基板が用いられて製造される。このＳＯＩ基板において、最下層の単結晶シリコン層が基板２とされ、エッチング等により低抵抗化された（導電帯層とされた）表面層の単結晶シリコンがパターニングされ、さらにフッ酸水溶液などを用いたエッチングにより所定の部分において中間層のシリコン酸化膜のみが除去され表面層の単結晶シリコンが残されることにより、基板２上に各種機能部品が形成される。
図１及び図４に示す力学量検出装置１において、前記絶縁層（中間層）及び導電帯層（表面層）の両方が除去された部分は白色のままで示し（後記電極パッド除く）、絶縁層のみが除去された部分は点模様で示し、絶縁層及び導電帯層の両方が残された部分は網模様で示す。したがって、点模様の部分が基板２から浮いた部分となり、網模様の部分が基板２に固着された部分となる。
【００２０】
図１に示すように、力学量検出装置１は、水平面内にて互いに直交するＸ軸（図１における左右方向となる）及びＹ軸（図１における上下方向となる）の各方向の中心線に対してそれぞれ略対称に構成されている。このため、以下においては、対称な構成であって対応する部分についてはそれぞれ同一の符号を付して説明する。
【００２１】
力学量検出装置１は、方形状に形成される基板２を有し、この基板２上に浮いた状態に設けられ基板２に対して基板表面と平行な方向に変位可能に支持されるとともに可動電極３ａ〜３ｆを有する梁構造体３と、基板２上に固着され該基板２と電気的に絶縁された状態に支持されるとともに固定電極９ａ〜９ｆを有する配線１１〜１５とを備える。
そして、梁構造体３において複数箇所に設けられる可動電極３ａ〜３ｆと、これらにそれぞれ対応して配線１１〜１５に設けられる固定電極９ａ〜９ｆとにより、後述する各種電極部２１〜２６が基板２上に構成される。
【００２２】
梁構造体３は、基板２の上面（表面）から所定距離だけ隔てられた水平面内に延設され、一つの振動子４と、この振動子４のＹ軸方向両側においてＸ軸方向を長手方向として長尺に形成される一対のメインフレーム５とを有する。
振動子４は、Ｘ軸方向に振動している状態で、Ｘ・Ｙ両軸に直交するＺ軸回りの角速度によって同角速度の大きさに比例した振幅でＹ軸方向に振動する。
振動子４は、中央部に設けられて適当な質量を有するとともにＸ軸及びＹ軸を各辺の延設方向とする方形状のマス部４ａと、このマス部４ａの各対角位置からＸ軸方向外側に一体的に延設される四つの長尺のアーム部４ｂとからなる略Ｈ型に形成されている。
メインフレーム５は、振動子４をＸ軸方向に振動させるもので、振動子４の各アーム部４ｂのＹ軸方向外側位置にてＸ軸方向にそれぞれ延設される幅広の長尺部５ａと、両長尺部５ａの各両端にてＹ軸方向両側に短く延設される幅広の終端部５ｂとからなる略Ｉ型に形成されている。なお、図示は省略するが、振動子４やメインフレーム５における幅広の部分には、複数の方形状の貫通孔が設けられている。
【００２３】
振動子４と各メインフレーム５とは、振動子４のＹ軸方向両側においてＸ軸方向両外側に延設される検出用梁６により連結されている。検出用梁６も振動子４等と同様、基板２上面から所定距離だけ隔てた水平面内に形成されており、各一端が振動子４の各アーム部４ｂの根元付近にそれぞれ接続され、各他端が各メインフレーム５の各終端部５ｂにそれぞれ接続されている。
また、梁検出用６は、振動子４のアーム部４ｂ、メインフレーム５の長尺部５ａ及び終端部５ｂの幅より細く構成されている。
これらの構成により、各メインフレーム５から振動子４へＹ軸方向の振動が伝達され難くかつＸ軸方向の振動が効率よく伝達されるとともに、振動子４が各メインフレーム５に対しＸ軸方向に比べてＹ軸方向に振動し易くなる。すなわち、各梁検出用６は、振動子４を、基板２及び各メインフレーム５に対してＹ軸方向に振動可能に支持する機能を有する。
【００２４】
各メインフレーム５は、その長尺部５ａからＹ軸方向外側に延設される複数の駆動用梁７及びアンカ８を介して基板２に対して振動可能に支持されている。各アンカ８は、メインフレーム５の長尺部５ａの各Ｙ軸方向外側位置にて、基板２の上面に固着されている。
各駆動用梁７は、振動子４及びメインフレーム５と同様に基板２上面から所定距離だけ隔てた上方に浮いて設けられており、前記検出用梁６と同様に狭い幅に構成されている。
これらの構成により、各メインフレーム５は、基板２に対しＸ軸方向に振動し易くかつＹ軸方向に振動し難く支持されている。すなわち、各駆動用梁７は、各メインフレーム５及び振動子４を基板２に対してＸ軸方向に振動可能に支持する機能を有する。
【００２５】
また、基板２上には、前述した各種電極部として、各メインフレーム５を基板２に対してＸ軸方向に駆動するための駆動電極部２１と、各メインフレーム５の基板２に対するＸ軸方向の駆動をモニタするための駆動モニタ電極部２２と、振動子４の基板２に対するＹ軸方向の振動を検出するための検出電極部２３と、駆動によるメインフレーム５の斜め振動（Ｙ軸方向の振動成分）の影響を打ち消すための補正電極部２４と、振動子４の共振周波数を調整するための調整電極部２５と、振動子４のＹ軸方向の振動を打ち消すためのサーボ電極部２６とが設けられている。
【００２６】
駆動電極部２１は、メインフレーム５の各終端部５ｂからＸ軸方向外側に延設される可動電極３ａと、前記各終端部５ｂのＸ軸方向外側位置にて同終端部５ｂに向けてＸ軸方向に延設され可動電極３ａに対向して設けられる固定電極９ａとから構成される。なお、可動電極及び固定電極について、図では簡略化して示しているが、いずれも複数の電極指により櫛歯状に形成される（図９参照、以下に説明する各電極部において同じ。）。
可動電極３ａは、固定電極９ａの隣り合う電極指の幅方向（Ｙ軸方向、以下同じ）の中心位置に侵入して隣り合う電極指に対向している。固定電極９ａは、駆動電極部２１からＸ軸方向外側に延設される配線１４に形成されている。
【００２７】
駆動モニタ電極部２２は、メインフレーム５の各終端部５ｂからＸ軸方向内側に延設される可動電極３ｂと、前記各終端部５ｂのＸ軸方向内側位置にて同終端部５ｂに向けてＸ軸方向に延設され可動電極３ｂに対向して設けられる固定電極９ｂとから構成される。
可動電極３ｂは、固定電極９ａの隣り合う電極指の幅方向の中心位置に侵入して隣り合う電極指に対向している。固定電極９ｂは、駆動モニタ電極部２２からＸ軸方向外側に延設される配線１５に形成されている。
【００２８】
検出電極部２３は、振動子４のアーム部４ｂからＸ軸方向内側に延設される可動電極３ｃと、振動子４のマス部４ａのＸ軸方向各外側位置にてＸ軸方向外側に延設され可動電極３ｃに対向して設けられる固定電極９ｃとから構成される。
可動電極３ｃは、固定電極９ｃの隣り合う電極指の幅方向の中心位置から一方にずれた位置に侵入して隣り合う電極指に対向している。ここで、前記ずれ方向は、Ｘ軸方向の中心線に対して対称となる一側（図１における上側）の二つの検出電極部２３と、同他側（図１における下側）の二つの検出電極部２３とでは逆方向になっている。固定電極９ｃは、検出電極部２３からＸ軸方向外側に延設される配線１３に形成されている。
【００２９】
補正電極部２４は、メインフレーム５の各終端部５ｂのＹ軸方向内側部分からＸ軸方向内側に延設される可動電極３ｄと、メインフレーム５の各終端部５ｂのＹ軸方向内側部分にてＸ軸方向内側に設けられＸ軸方向外側に延設され可動電極３ｄに対向して設けられる固定電極９ｄとから構成される。
可動電極３ｄは、固定電極９ｄの隣り合う電極指の幅方向の中心位置から一方にずれた位置に侵入して隣り合う電極指に対向している。ここで、前記ずれ方向は、Ｘ軸方向の中心線に対して対称となる一側（図１における上側）の二つの補正電極部２４と、同他側（図１における下側）の二つの補正電極部２４とでは逆方向になっている。固定電極９ｄは、前記検出電極部２３から延設される配線１３に形成されている。
したがって、メインフレーム５のＹ軸方向の変位による補正電極部２４の容量（キャパシタンス）変化は、振動子４の前記と同じＹ軸方向の変位による検出電極部２３の容量変化と逆に変化する。すなわち、メインフレーム５と振動子４とのＹ軸同一方向の変位に対して、補正電極部２４の容量が増加（または減少）するときには、検出電極部２３の容量は減少（または増加）する。
なお、補正電極部２４及び検出電極部２３は、メインフレーム５のＹ軸方向の不要な振動によってもたらされる補正電極部２４の容量変化が、振動子４のＹ軸方向の不要な振動によってもたらされる検出電極部２３の容量変化に対して反対かつ同じ大きさになるように構成される。
【００３０】
調整電極部２５は、振動子４のマス部４ａのＸ軸方向両側から同Ｘ軸方向外側に突出形成されるＴ字部４ｃのＹ軸方向内側に一体的に形成されＸ軸方向外側に延設される可動電極３ｅと、振動子４のマス部４ａのＸ軸方向両外側であって基板２のＹ軸方向中央部にてＸ軸方向内側に延設され可動電極３ｅに対向して設けられる固定電極９ｅとから構成される。
可動電極３ｅは、固定電極９ｅの隣り合う電極指の幅方向の中心位置からＹ軸方向外側にずれた位置に侵入して隣り合う電極指に対向している。固定電極９ｅは、調整電極部２５からＸ軸方向外側に延設される配線１１に形成されている。ここで、Ｙ軸方向の中心線に対して対称となる一側（図１における左側）の二つの調整電極部２５においては、それぞれの固定電極９ｅが共通の配線１１に形成される。
【００３１】
サーボ電極部２６は、各検出電極部２３のＹ軸方向内側にそれぞれ設けられ、前記Ｔ字部４ｃのＹ軸方向外側に一体的に形成されＸ軸方向外側に延設される可動電極３ｆと、振動子４のマス部４ａのＸ軸方向両外側であってＸ軸方向内側に延設され可動電極３ｆに対向して設けられる固定電極９ｆとから構成される。
可動電極３ｆは、固定電極９ｆの隣り合う電極指の幅方向の中心位置から一方にずれた位置に侵入して隣り合う電極指に対向している。固定電極９ｆは、サーボ電極部２６からＸ軸方向外側に延設される配線１２に形成されている。
【００３２】
以上の各電極部２１〜２６において、可動電極３ａ〜３ｆは、梁構造体３の振動子４やメインフレーム５の各部に一体的に形成されて基板２の上面から所定距離だけ浮かせて設けられる。また、各電極部２１〜２６から延設される配線１１〜１５の先端部には、導電金属（例えばアルミニウム）で形成される電極パッド１１ｂ〜１５ｂを有するパッド部１１ａ〜１５ａがそれぞれ設けられており、各配線１１〜１５は、それぞれの固定電極９ａ〜９ｆ及びパッド部１１ａ〜１５ａを含み基板２の上面に固着される。
【００３３】
さらに、基板２上には、振動子４に、検出用梁６、メインフレーム５、駆動用梁７及びアンカ８を介して配線１６が接続されており、この配線１６の先端部には、導電金属（例えばアルミニウム）で形成される電極パッド１６ｂを有するパッド部１６ａが設けられている。配線１６も、前記各配線１１〜１５と同様、パッド部１６ａを含み基板２の上面に固着される。
【００３４】
以上のような構成を有する非音叉タイプの力学量検出装置１において、各電極部２１〜２６の電極パッド１１ｂ〜１５ｂ及び電極パッド１６ｂに、それぞれ各種発振器や回路構成や電圧源などが接続されて各種信号の出入力が行われることにより、梁構造体３の変位にともなう可動電極３ａ〜３ｆ及び固定電極９ａ〜９ｆ間の静電容量の変化に基づいて梁構造体３に作用する角速度などの力学量が検出される。
【００３５】
そして、力学量検出装置１においては、梁構造体３に設けられ、少なくとも一部が梁構造体３の長尺部分により形成されて前記配線１１〜１３が配設される分断領域１０にて、梁構造体３及び配線１１〜１３のいずれか一方を上方に迂回させるブリッジ構造が設けられることにより、梁構造体３に補強部が設けられている。
【００３６】
すなわち、前述したように、方形状のマス部４ａ及び該マス部４ａから延設される四つの長尺のアーム部４ｂにより略Ｈ型に形成される振動子４と、この振動子４のＹ軸方向両側においてＸ軸方向に延設される長尺のメインフレーム５とを備える梁構造体３においては、Ｙ軸方向に対向するアーム部４ｂの間の分断部分、及びこの部分のＸ軸方向外側に形成される、Ｙ軸方向に対向するメインフレーム５間の分断部分を含む領域が、梁構造体３における分断領域１０となる。つまり、分断領域１０は、少なくとも一部が梁構造体３の長尺部分であるアーム部４ｂ及びメインフレーム５の一部（長尺部５ａ）により形成され、電極部２３〜２６からそれぞれ延設される配線１１〜１３が配設される部分となる。
したがって、分断領域１０は、梁構造体３の振動子４のマス部４ａのＸ軸方向両側に形成されることとなる。このように梁構造体３に設けられる分断領域１０は、基板２上において梁構造体３と同じ層位置にある配線１１〜１３が、各電極部２３〜２６から延設されてそれぞれのパッド部１１ａ〜１３ａが所定の配置位置となるように取り出されるという構成上、必然的に形成される領域となる。
【００３７】
このように、梁構造体３において設けられる分断領域１０にて、梁構造体３及び配線１１〜１３のいずれか一方を上方に迂回させるブリッジ構造が設けられることにより、梁構造体３に補強部が設けられる。
具体的に本実施形態では、梁構造体３の振動子４のＸ軸方向両方に形成される分断領域１０において、Ｙ軸方向に対向するアーム部４ｂの間、及び同じくＹ軸方向に対向するメインフレーム５のＸ軸方向両端部に形成される終端部５ｂの間に、アーム部４ｂ同士及びメインフレーム５の終端部５ｂ同士を連結する補強部が設けられる。なお、図１においては、梁構造体３を上方に迂回させるブリッジ構造（後述する補強ブリッジ２０）が設けられている状態を示している。
【００３８】
このように、梁構造体３に設けられる分断領域１０に補強部を設けることにより、基板２上に浮いた状態で設けられ電極部２３〜２６から延設される配線１１〜１３を取り出すために必然的に生じる分断領域１０を有する梁構造体３の剛性を部分的に高めることができ、梁構造体３の、検出とは関係しない部分の熱応力や慣性力による変形を防止して安定した出力を得ることができる。
すなわち、本実施形態においては、振動子４においてＹ軸方向に対向するアーム部４ｂの間に補強部を設けることにより、Ｘ軸方向に延設される長尺部分でありＹ軸方向の変形の自由度が大きい部分となるアーム部４ｂにおいて、熱応力や慣性力による変形（反り等）が生じること防止することができる。また、一対のメインフレーム５においてＹ軸方向に対向する終端部５ｂの間に補強部を設けることにより、前記アーム部４ｂと同様、Ｙ軸方向の変形の自由度が大きい部分となるメインフレーム５において、熱応力などによる変形が生じることを防止することができる。
【００３９】
以下、前記ブリッジ構造及び梁構造体３の補強部の具体的な構成について、梁構造体３が上方に迂回させられることにより梁構造体３に補強部が設けられる構成（以下、「梁構造体迂回構成」という。）と、配線１１〜１３が上方に迂回させられることにより梁構造体３に補強部が設けられる構成（以下、「配線迂回構成」という。）とについてそれぞれ説明する。
【００４０】
まず、力学量検出装置１における梁構造体迂回構成について、図１及び図２を用いて説明する。
本構成においては、前記分断領域１０に、梁構造体３を上方に迂回させるとともに前記長尺部分を補強するブリッジ構造としての補強ブリッジ２０が架設されている。
つまり、補強ブリッジ２０により、分断領域１０に配設される配線１１〜１３に対して梁構造体３が上方に迂回させられるとともに前記補強部が構成される。
【００４１】
図１及び図２に示すように、本実施形態においては、梁構造体３における分断領域１０にて、振動子４においてＹ軸方向に対向するアーム部４ｂの間の分断部分、及び一対のメインフレーム５においてＹ軸方向に対向する終端部５ｂの間の分断部分それぞれに、各部を連結する補強部としての補強ブリッジ２０が設けられる。
【００４２】
図２に示すように、一対のメインフレーム５の終端部５ｂの間に設けられる補強ブリッジ２０を例に説明すると、補強ブリッジ２０は、各終端部５ｂのＹ軸方向内側端部から立設する脚部２０ａと、これら脚部２０ａ間において基板２の表面に平行な方向に形成される梁部２０ｂとを有しておりこれらが一体に構成される。脚部２０ａ及び梁部２０ｂは、それぞれ連結する終端部５ｂの幅と略同一幅あるいは若干狭い幅を有する。
すなわち、補強ブリッジ２０は、対向する終端部５ｂ間において、脚部２０ａにより終端部５ｂの上面から上方に間隔を隔てた状態で梁部２０ｂを架設させることにより、終端部５ｂと同じ層位置にある配線１１〜１３を迂回するとともに、各終端部５ｂ間を連結する。したがって、補強ブリッジ２０は、その脚部２０ａが終端部５ｂに固着された状態で設けられる。
【００４３】
また、振動子４においてＹ軸方向に対向するアーム部４ｂの間にも、前記終端部５ｂ間と同様にして、補強ブリッジ２０が設けられる。この場合、補強ブリッジ２０はアーム部４ｂの幅と略同一幅あるいは若干狭い幅を有するように形成される。
なお、図２において配線１１〜１３と基板２との間にそれぞれ介在する部分は、前述したように、ＳＯＩ基板が用いられて製造される力学量検出装置１において、製造過程で残されて各配線を基板２に対して絶縁状態に支持する絶縁膜層（シリコン酸化膜）の部分（後記絶縁支持部２ｂ）を示している。
【００４４】
補強ブリッジ２０を構成する材料としては、その連結するメインフレーム５（梁構造体３）がＳＯＩ基板の単結晶シリコンで構成されるのに対し、単結晶シリコンと線膨張係数（線膨張率）が近いことや加工のし易さ等からポリシリコンが好適に用いられる。
ただし、補強ブリッジ２０の材料は、ポリシリコンに限定されるものではなく、梁構造体３を構成する材料（本実施形態では単結晶シリコン）と線膨張係数が近く、温度変化による膨張・伸縮によって力学量検出装置１の出力に影響が出る程の変形を梁構造体３に生じさせないものであり、かつ、熱応力などによる梁構造体３の変形を防止して安定した出力を得ることができる程度に梁構造体３の剛性を高めるに十分な強度を得ることができるものであればよい。例えば、ポリシリコンの他、単結晶シリコンに線膨張係数の近いコバール等の金属を用いることができる。
【００４５】
このように、補強ブリッジ２０を設けて梁構造体３を上方に迂回させることで該梁構造体３を補強することにより、梁構造体３の既存のパターン形状について設計変更などすることなく補強部としての補強ブリッジ２０を設けることが可能となり、梁構造体３の剛性を高めるための補強部を容易に設けることができる。
【００４６】
以上のように、梁構造体迂回構成を備える力学量検出装置１の製造方法について、図３を用い、一対のメインフレーム５の終端部５ｂの間に設けられる補強ブリッジ２０の部分を例に説明する。なお、図３においては、図１におけるＡ−Ａ一部断面図を示しており、同じ表面層により形成される梁構造体３のメインフレーム５の終端部５ｂ及び配線１１〜１３について便宜上異なるハッチングを付している。
【００４７】
本実施形態に係る力学量検出装置１の製造方法は、次のような工程を含む。
すなわち、基板２上に絶縁層を介して設けられる表面層をパターニングすることにより梁構造体３及び配線１１〜１６のためのパターン構造を形成する工程と、前記パターン構造間を充填するとともに該パターン構造上から所定厚さを有する犠牲膜を形成する工程と、前記犠牲膜における、ブリッジ構造である補強ブリッジ２０により連結する部分に対応する部分に、前記パターン構造まで達するコンタクトホールを形成する工程と、前記犠牲膜上に、前記コンタクトホールを埋めるとともに所定厚さを有し補強ブリッジ２０を構成するブリッジ用薄膜を形成する工程と、前記ブリッジ用薄膜をパターニングすることにより、該ブリッジ用薄膜における前記コンタクトホールを埋めた部分同士を連結する補強ブリッジ２０の梁部２０ｂを形成する工程と、前記犠牲膜をエッチングすることにより除去する工程と、前記絶縁層をエッチングすることにより、該絶縁層の、基板２上に配線１１〜１６を支持する部分以外の部分を除去する工程とを含む。
以下、各工程について具体的に説明する。
【００４８】
まず、基板２上に絶縁層を介して設けられる表面層をパターニングすることにより梁構造体３及び配線１１〜１６のためのパターン構造を形成する工程を行う。
本実施形態に係る力学量検出装置１は、前述したようにＳＯＩ基板が用いられて製造され、その最下層の単結晶シリコン層を基板２とし、シリコン酸化膜である絶縁層２ａを介して設けられる単結晶シリコン層である表面層（導電帯層）により梁構造体３及び配線１１〜１６を形成する。
すなわち、ＳＯＩ基板を用意し、その表面層の単結晶シリコンをエッチングすることによりパターニングし、梁構造体３及び配線１１〜１６のためのパターン構造を形成する（図３（ａ）参照）。具体的には、例えば、ＳＯＩ基板の表面層の上面にフォトレジストを塗布し、それを露光装置などによる露光及び現像処理によりパターニングすることにより、梁構造体３及び配線１１〜１６に対応する部分をレジスト膜にてマスクする。その後、表面層をＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法などでドライエッチングして不要な部分を除去し、梁構造体３及び配線１１〜１６のためのパターン構造を形成する。ここで、エッチングとしては前記ＲＩＥ法に限られず周知の方法を用いることができる。
【００４９】
次に、図３（ｂ）に示すように、前記パターン構造間を充填するとともに該パターン構造上から所定厚さを有する犠牲膜を形成する工程を行う。
この工程では、スピンオンガラス（Ｓｐｉｎ  ｏｎ  Ｇｌａｓｓ；以下、「ＳＯＧ」という。）を用い、絶縁層２ａ上に形成した梁構造体３と配線１１〜１６との間を充填するとともにこれら梁構造体３などの上面から所定の厚さとなる犠牲膜１７を形成する。
すなわち、各部の間（凹部）にＳＯＧを用いることによりエッチングにより生じた部分を埋め戻すとともにその上側に義性膜１７を形成する。具体的には、絶縁層２ａ上のパターン構造に対し、室温で液体の有機溶媒に溶けたガラスであるＳＯＧを必要な膜厚（数μ程度）となるように基板の全面に塗布し、スピンコートした後に熱処理を行うことにより有機物を蒸発させてシリコン酸化膜である犠牲膜１７を形成する。ここでの犠牲膜１７の膜厚が、配線１１〜１３の上面と補強ブリッジ２０の梁部２０ｂの下面との間の間隔となる。
なお、犠牲膜１７を形成するに際しては、ＳＯＧによる薄膜の代わりにシリコン酸化膜を用いることもできる。
【００５０】
続いて、図３（ｃ）に示すように、犠牲膜１７における、補強ブリッジ２０により連結する部分に対応する部分に、前記パターン構造まで達するコンタクトホールを形成する工程を行う。
この工程では、犠牲膜１７に対しエッチングを行うことにより補強ブリッジ２０により連結する部分に対応する部分、即ち補強ブリッジ２０の脚部２０ａがメインフレーム５の終端部５ｂに固着される部分に、脚部２０ａ（図２参照）に対応する形状及び大きさのコンタクトホール１７ａを形成する。
【００５１】
その後、図３（ｄ）に示すように、犠牲膜１７上に、コンタクトホール１７ａを埋めるとともに所定厚さを有し補強ブリッジ２０を構成するブリッジ用薄膜を形成する工程を行う。
この工程では、犠牲膜１７上に、補強ブリッジ２０を構成するポリシリコンを基板の全面に堆積することにより、コンタクトホール１７ａを埋めた状態とするとともに犠牲膜１７の上面から必要な膜厚（数μ程度）となるようにブリッジ形成膜１８を形成する。ここでのブリッジ用薄膜１８の膜厚が、補強ブリッジ２０の梁部２０ｂの厚さとなる。
なお、ブリッジ用薄膜１８を形成するに際しては、ポリシリコンの代わりにコバール等の金属を用いることができる。
【００５２】
次に、図３（ｅ）に示すように、ブリッジ用薄膜１８をパターニングすることにより、該ブリッジ用薄膜１８におけるコンタクトホール１７ａを埋めた部分同士を連結する補強ブリッジ２０の梁部２０ｂを形成する工程を行う。
この工程では、ブリッジ用薄膜１８をエッチングすることによりパターニングし、補強ブリッジ２０の梁部２０ｂに相当する部分を形成する。具体的には、例えば、ブリッジ用薄膜１８の上面にフォトレジストを塗布し、それを露光装置などによる露光及び現像処理によりパターニングすることにより、補強ブリッジ２０の梁部２０ｂに対応する部分をレジスト膜にてマスクする。その後、表面層をＲＩＥ法などでドライエッチングして不要な部分を除去し、補強ブリッジ２０の梁部２０ｂを形成する。ここで、エッチングとしては前記ＲＩＥ法に限られず周知の方法を用いることができる。
【００５３】
そして、図３（ｆ）に示すように、犠牲膜１７をエッチングすることにより除去する工程、及び絶縁層２ａをエッチングすることにより、該絶縁層２ａの、基板２上に配線１１〜１６を支持する部分以外の部分を除去する工程を行う。
これらの工程は一つの工程で行うことができる。すなわち、この工程では、前述したように熱処理により有機物を蒸発させることによりシリコン酸化膜となったＳＯＧ（犠牲膜１７）と、同じくシリコン酸化膜である絶縁層２ａとをフッ酸（ＨＦ）系のエッチング液を用いたウエットエッチングすることにより除去する。
このエッチングでは、犠牲膜１７についてはその全部除去し、絶縁層２ａについては、基板２と梁構造体３との間に介在する部分を除去するとともに基板２と配線１１〜１６との間に介在する部分を残す。この際、梁構造体３における振動子４やメインフレーム５の幅広の部分であっても、前述した複数の貫通孔を介してエッチング液が通過することにより、その部分の絶縁層２ａが除去される。
これにより、梁構造体３が基板２から浮いた状態となるとともに配線１１〜１６が絶縁層２ａの残った部分である絶縁支持部２ｂにより基板２に対して絶縁状態で支持され、補強ブリッジ２０が犠牲膜１７の厚み分だけ配線１１〜１３から浮いた状態で形成される。
また、この工程では、犠牲膜１７が絶縁層２ａと同じエッチングにより除去できない材料で形成される場合は、犠牲膜１７を除去する工程と絶縁層２ａを除去する工程とを別工程により行うこととなる。
以上のような工程を含む方法により、補強ブリッジ２０を備える力学量検出装置１を製造する。
【００５４】
このような製造方法を用いることにより、力学量検出装置１の製造過程において、梁構造体３を補強するための補強ブリッジ２０を周知の方法を用いて容易に設けることができる。
【００５５】
次に、力学量検出装置１における配線迂回構成について、図４及び図５を用いて説明する。
本構成においては、前記分断領域１０に、梁構造体３と同じ層位置に架設されて前記長尺部分を補強する連結部２９が設けられるとともに、分断領域１０に配設される配線１１〜１３それぞれに、連結部２９を通過させる破断部２８が形成され、この破断部２８に、前記配線１１〜１３を上方に迂回させるとともに前記破断部２８を連係するブリッジ構造としての連係ブリッジ３０が架設される。
【００５６】
図４及び図５に示すように、本実施形態においては、梁構造体３における分断領域１０にて、振動子４においてＹ軸方向に対向するアーム部４ｂの間、及び一対のメインフレーム５においてＹ軸方向に対向する終端部５ｂの間それぞれに、各部を連結する補強部としての連結部２９が設けられる。そして、分断領域１０に配設される配線１１〜１３おける、各連結部２９に対応する位置に、これら連結部２９の延設を許容するための破断部２８が形成される。つまり、各配線１１〜１３に形成される破断部２８は、同じ層位置に形成される配線の部分が途切れた部分であり、この破断部２８を通過するように前記連結部２９が設けられる。
そして、配線１１〜１３に形成された破断部２８を繋いで配線としての機能を確保するため、破断部２８にブリッジ構造としての連係ブリッジ３０が架設される。つまりこの連係ブリッジ３０により、梁構造体３の分断領域１０にて設けられる連結部２９に対して配線１１〜１３が上方に迂回させられる。
【００５７】
図５に示すように、一対のメインフレーム５の終端部５ｂの間に設けられる連結部２９及び配線１１の破断部２８に架設される連係ブリッジ３０を例に説明すると、連係ブリッジ３０は、配線１１の破断部２８側端部から立設する脚部３０ａと、これら脚部３０ａ間において基板２の表面に平行な方向に形成される梁部３０ｂとを有しておりこれらが一体に構成される。脚部３０ａ及び梁部３０ｂは、それぞれ連結する配線１１の幅と略同一幅あるいは若干狭い幅を有する。
すなわち、連係ブリッジ３０は、破断部２８にて対向する配線１１間において、脚部３０ａにより配線１１の上面から上方に間隔を隔てた状態で梁部３０ｂを架設させることにより、配線１１と同じ層位置にある連結部２９を迂回するとともに、各配線１１間を連結する。したがって、連係ブリッジ３０は、その脚部３０ａが各配線１１に固着された状態で設けられる。
また、メインフレーム５の終端部５ｂ間に設けられる連結部２９は、これら終端部５ｂ間にてＹ軸方向に延設され両終端部５ｂを繋ぐ同一層の部分により形成される。連結部２９の幅は、例えば終端部５ｂの幅と略同一となるように形成される。
【００５８】
そして、振動子４においてＹ軸方向に対向するアーム部４ｂの間にも、前記終端部５ｂ間と同様にして、連結部２９が設けられ、この連結部２９の延設を許容するように各配線１１〜１３に破断部２８が形成されるとともに、破断部２８を繋ぐ連係ブリッジ３０がそれぞれの配線１１〜１３に設けられる。この場合、連結部２９はアーム部４ｂの幅と略同一幅を有するように形成される。
【００５９】
連係ブリッジ３０を構成する材料としては、その連結する配線１１〜１３がＳＯＩ基板の単結晶シリコンで構成されるのに対し、単結晶シリコンと線膨張係数（線膨張率）が近いことや加工のし易さ等からポリシリコンが好適に用いられる。
ただし、連係ブリッジ３０の材料は、ポリシリコンに限定されるものではなく、各配線１１〜１３を迂回させた状態を保持することができるとともに、各配線における所望の導電性が得られるものであればよい。例えば、ポリシリコンの他、アルミニウム等の金属を用いることができる。
【００６０】
このように、連係ブリッジ３０を設けて配線１１〜１３を上方に迂回させるとともに、連結部２９を設けることで梁構造体３を補強することにより、梁構造体３において同じ層構造により一体の部分として補強部としての連結部２９を設けることができるので、梁構造体３を補強するに際して容易に高い強度を得ることができる。
つまり、本実施形態においては、ＳＯＩ基板における導電帯層（単結晶シリコン）により連結部２９を梁構造体３の補強部として一体に形成することができる。したがって、連結部２９は梁構造体３のパターン形状の設計変更を行うことにより容易に形成することができる。
【００６１】
以上のように、配線迂回構成を備える力学量検出装置１の製造方法について、図６を用い、一対のメインフレーム５の終端部５ｂの間に設けられる連結部２９及び配線１１の破断部２８に架設される連係ブリッジ３０を例に説明する。なお、図６においては、図４におけるＢ−Ｂ一部断面図を示しており、同じ表面層により形成される梁構造体３の連結部２９及び配線１１について便宜上異なるハッチングを付している。
配線迂回構成を備える力学量検出装置１は、前述した梁構造体迂回構成を備える場合の製造方法と同様の工程を含む方法により製造される。このため、重複する部分については適宜その説明を省略し、対応する部分については同一の符号を付して説明する。
【００６２】
まず、基板２上に絶縁層２ａを介して設けられる表面層をパターニングすることにより梁構造体３及び配線１１〜１６のためのパターン構造を形成する工程を行う。
すなわち、ＳＯＩ基板を用意し、その表面層の単結晶シリコンをエッチングすることによりパターニングし、梁構造体３及び配線１１〜１６のためのパターン構造を形成する（図６（ａ）参照）。
この工程では、前記パターニングにより、梁構造体３に連結部２９を形成するとともに、配線１１〜１３の連結部２９に対応する部分にそれぞれ破断部２８を形成する。
【００６３】
次に、図６（ｂ）に示すように、前記パターン構造間を充填するとともに該パターン構造上から所定厚さを有する犠牲膜１７を形成する工程を行う。
すなわち、この工程では、ＳＯＧを用い、絶縁層２ａ上に形成した梁構造体３と配線１１〜１６との間を充填するとともにこれら梁構造体３などの上面から所定の厚さとなる犠牲膜１７を形成する。ここでの犠牲膜１７の膜厚が、梁構造体３の連結部２９の上面と連係ブリッジ３０の梁部３０ｂの下面との間の間隔となる。
【００６４】
続いて、図６（ｃ）に示すように、犠牲膜１７における、連係ブリッジ３０により連結する部分に対応する部分に、前記パターン構造まで達するコンタクトホール１７ａを形成する工程を行う。
すなわち、この工程では、犠牲膜１７に対しエッチングを行うことにより連係ブリッジ３０により連結する部分に対応する部分、即ち連係ブリッジ３０の脚部３０ａが破断部２８を介して対向する各配線１１に固着される部分に、脚部３０ａ（図５参照）に対応する形状及び大きさのコンタクトホール１７ａを形成する。
【００６５】
その後、図６（ｄ）に示すように、犠牲膜１７上に、コンタクトホール１７ａを埋めるとともに所定厚さを有し連係ブリッジ３０を構成するブリッジ用薄膜１８を形成する工程を行う。
この工程では、犠牲膜１７上に、連係ブリッジ３０を構成するポリシリコンを基板の全面に堆積することにより、コンタクトホール１７ａを埋めた状態とするとともに犠牲膜１７の上面から必要な膜厚（数μ程度）となるようにブリッジ形成膜１８を形成する。ここでのブリッジ用薄膜１８の膜厚が、連係ブリッジ３０の梁部３０ｂの厚さとなる。
なお、ブリッジ用薄膜１８を形成するに際しては、ポリシリコンの代わりにアルミニウム等の金属を用いることができる。
【００６６】
次に、図６（ｅ）に示すように、ブリッジ用薄膜１８をパターニングすることにより、該ブリッジ用薄膜１８におけるコンタクトホール１７ａを埋めた部分同士を連結する連係ブリッジ３０の梁部３０ｂを形成する工程を行う。
この工程では、ブリッジ形成膜１８をエッチングすることによりパターニングし、連係ブリッジ３０の梁部３０ｂに相当する部分を形成する。
【００６７】
そして、図６（ｆ）に示すように、犠牲膜１７をエッチングすることにより除去する工程、及び絶縁層２ａをエッチングすることにより、該絶縁層２ａの、基板２上に配線１１〜１６を支持する部分以外の部分を除去する工程を行う。
これらの工程は一つの工程で行うことができる。すなわち、この工程では、前述したように熱処理により有機物を蒸発させることによりシリコン酸化膜となったＳＯＧ（犠牲膜１７）と、同じくシリコン酸化膜である絶縁層２ａとをフッ酸（ＨＦ）系のエッチング液を用いたウエットエッチングすることにより除去する。
このエッチングでは、犠牲膜１７についてはその全部除去し、絶縁層２ａについては、基板２と梁構造体３との間に介在する部分を除去するとともに基板２と配線１１〜１６との間に介在する部分を残す。
これにより、梁構造体３が基板２から浮いた状態となるとともに配線１１〜１６が絶縁層２ａの残った部分である絶縁支持部２ｂにより基板２に対して絶縁状態で支持され、連係ブリッジ３０が犠牲膜１７の厚み分だけ連結部２９から浮いた状態で形成される。
以上のような工程を含む方法により、連係ブリッジ３０を備える力学量検出装置１を製造する。
【００６８】
このような製造方法を用いることにより、力学量検出装置１の製造過程において、梁構造体３を補強するための連結部２９及びこの連結部２９を迂回して配線１１〜１３を連結する連係ブリッジ３０を周知の方法を用いて容易に設けることができる。
【００６９】
次に、本発明に係る力学量検出装置の第二実施形態として、音叉タイプの力学量検出装置３１を用いて説明する。
力学量検出装置３１は、前述した非音叉タイプの力学量検出装置１と同様、ＳＯＩ基板が用いられて製造されるものであり、図７及び図８に示す力学量検出装置３１において、前記絶縁層（中間層）及び導電帯層（表面層）の両方が除去された部分は白色のままで示し（後記電極パッド除く）、絶縁層のみが除去された部分は点模様で示し、絶縁層及び導電帯層の両方が残された部分は網模様で示す。したがって、点模様の部分が基板３２から浮いた部分となり、網模様の部分が基板３２に固着された部分となる。
【００７０】
図７に示すように、力学量検出装置３１は、水平面内にて互いに直交するＸ軸（図７における左右方向となる）及びＹ軸（図７における上下方向となる）の各方向の中心線に対してそれぞれ略対称に構成されている。このため、以下においては、対称な構成であって対応する部分についてはそれぞれ同一の符号を付して説明する。
【００７１】
力学量検出装置３１は、方形状に形成される基板３２を有し、この基板３２上に浮いた状態に設けられ基板３２に対して基板表面と平行な方向に変位可能に支持されるとともに可動電極３３ａ〜３３ｅを有する梁構造体３３と、基板３２上に固着され該基板３２と電気的に絶縁された状態に支持されるとともに固定電極３９ａ〜３９ｅを有する配線４１〜４５とを備える。
そして、梁構造体３３において複数箇所に設けられる可動電極３３ａ〜３３ｅと、これらにそれぞれ対応して配線４１〜４５に設けられる固定電極３９ａ〜３９ｅとにより、後述する各種電極部５１〜５５が基板３２上に構成される。つまり、梁構造体３３の変位が、各種電極部５１〜５５から配線４１〜４５を介してセンサ出力として取り出されることにより、角速度などの力学量が検出される。
【００７２】
梁構造体３３は、基板３２の上面（表面）から所定距離だけ隔てられた水平面内に延設され、一対の振動子３４と、各振動子３４のＹ軸方向両側においてＸ軸方向を長手方向として長尺に形成される一対のメインフレーム３５とを有する。
振動子３４は、Ｘ軸方向に振動している状態で、Ｘ・Ｙ両軸に直交するＺ軸回りの角速度によって同角速度の大きさに比例した振幅でＹ軸方向に振動する。
振動子３４は、中央部に設けられて適当な質量を有するとともにＸ軸及びＹ軸を各辺の延設方向とする方形状のマス部３４ａと、このマス部３４ａのＹ軸方向両側部分からＸ軸方向外側に一体的に延設される二つの長尺のアーム部３４ｂとからなる略コ字型に形成されている。なお、図示は省略するが、振動子３４やメインフレーム３５における幅広の部分には、複数の方形状の貫通孔が設けられている。
【００７３】
振動子３４と各メインフレーム３５とは、振動子３４の各アーム部３４ｂのＸ軸方向両端にてＸ軸方向両外側に延設される長尺の検出用梁３６を介して連結されている。検出用梁３６も振動子３４等と同様、基板３２上面から所定距離だけ隔てた水平面内に形成されており、各一端が振動子３４の各アーム部３４ｂの端部にそれぞれ接続され、各他端が各メインフレーム３５の端部にそれぞれ接続されている。
また、検出用梁３６は、振動子３４のアーム部３４ｂ及びメインフレーム３５の幅より細く構成されている。
これらの構成により、各メインフレーム３５から振動子３４へＹ軸方向の振動が伝達され難くかつＸ軸方向の振動が効率よく伝達されるとともに、振動子３４が各メインフレーム３５に対しＸ軸方向に比べてＹ軸方向に振動し易くなる。すなわち、各検出用梁３６は、振動子３４を、基板３２及び各メインフレーム３５に対してＹ軸方向に振動可能に支持する機能を有する。
【００７４】
各メインフレーム３５は、その中途部からＹ軸方向外側に延設される駆動用梁３７及びアンカ３８を介して基板３２に対して振動可能に支持されている。各アンカ３８は、メインフレーム３５のＹ軸方向外側位置にて、基板３２の上面に固着されている。
各駆動用梁３７は、振動子３４及びメインフレーム３５と同様に基板３２上面から所定距離だけ隔てた上方に浮いて設けられており、前記検出用梁３６と同様に狭い幅に構成されている。
これらの構成により、各メインフレーム３５は、基板３２に対しＸ軸方向に振動し易くかつＹ軸方向に振動し難く支持されている。すなわち、各駆動用梁３７は、各メインフレーム３５及び振動子３４を基板３２に対してＸ軸方向に振動可能に支持する機能を有する。
【００７５】
また、Ｘ軸方向の中心線に対して対称となる一側（図７における上側）の二つのメインフレーム３５同士と、同他側（図７における下側）の二つのメインフレーム３５同士は、それぞれ長尺かつ幅狭のリンク梁４７ａ及び長尺かつ幅広のリンク４７ｂを介して連結されている。
各リンク梁４７ａは、各メインフレーム３５と一体的に基板３２から浮かせて形成され、各一端にて各メインフレーム３５にそれぞれ接続されるとともにＹ軸方向に延設され、各他端にてリンク４７ｂにそれぞれ接続されている。リンク４７ｂも、各メインフレーム３５と一体的に基板３２から浮かせて形成され、Ｘ軸方向に延設されている。
【００７６】
前記リンク４７ｂ同士は、それぞれのＸ軸方向両側において長尺かつ幅狭のサブリンク梁４８ａ及び長尺かつ幅広のサブリンク４８ｂを介して連結されている。
サブリンク梁４８ａは、リンク４７ｂと一体的に基板３２から浮かせて形成され、各一端にてリンク４７ｂにそれぞれ接続されるとともにＸ軸方向に延設されて、各他端にてサブリンク４８ｂにそれぞれ接続されている。サブリンク４８ｂも、リンク４７ｂと一体的に基板３２から浮かせて形成され、Ｙ軸方向に延設されている。
【００７７】
また、基板３２上には、前述した各種電極部として、各メインフレーム３５を基板３２に対してＸ軸方向に駆動するための駆動電極部５１と、各メインフレーム３５の基板３２に対するＸ軸方向の駆動をモニタするための駆動モニタ電極部５２と、振動子３４の基板３２に対するＹ軸方向の振動を検出するための検出電極部５３と、振動子３４のＹ軸方向の共振周波数を調整するための調整電極部５４と、振動子３４のＹ軸方向の振動を抑制するためのサーボ電極部５５とが設けられている。
【００７８】
駆動電極部５１は、メインフレーム３５のＸ軸方向外側端部にて一体的にＹ軸方向外側に基板３２から浮かせて延設される突出部３５ａからＸ軸方向外側に延設される可動電極３３ａと、前記突出部３５ａのＸ軸方向外側位置にて同突出部３５ａに向けてＸ軸方向に延設され可動電極３３ａに対向して設けられる固定電極３９ａとから構成される。なお、可動電極及び固定電極について、図では簡略化して示しているが、いずれも複数の電極指により櫛歯状に形成される（図９参照、以下に説明する各電極部において同じ。）。
可動電極３３ａは、固定電極３９ａの隣り合う電極指の幅方向（Ｙ軸方向、以下同じ）の中心位置に侵入して隣り合う電極指に対向している。固定電極３９ａは、駆動電極部５１からＸ軸方向外側に延設される配線４４に形成されている。
【００７９】
駆動モニタ電極部５２は、メインフレーム３５の突出部３５ａのＸ軸方向内側（駆動電極部５１とＸ軸方向反対側）に設けられ、突出部３５ａからＸ軸方向内側に延設される可動電極３３ｂと、前記突出部３５ａのＸ軸方向内側位置にて同突出部３５ａに向けてＸ軸方向に延設され可動電極３３ｂに対向して設けられる固定電極３９ｂとから構成される。
可動電極３３ｂは、固定電極３９ａの隣り合う電極指の幅方向の中心位置に侵入して隣り合う電極指に対向している。固定電極３９ｂは、駆動モニタ電極部５２からＸ軸方向外側に延設される配線４５に形成されている。
【００８０】
検出電極部５３は、振動子３４のアーム部３４ｂのＹ軸方向内側に設けられ、振動子３４のマス部３４ａのＸ軸方向外側からＸ軸方向に突出される可動電極３３ｃと、この可動電極３３ｃに向けてＸ軸方向に延設される固定電極３９ｃとから構成される。
可動電極３３ｃは、固定電極３９ｃの隣り合う電極指の幅方向の中心位置から一方にずれた位置に侵入して隣り合う電極指に対向している。ここで、前記ずれ方向は、Ｘ軸方向の中心線に対して対称となる一側（図７における上側）の二つの検出電極部５３と、同他側（図７における下側）の二つの検出電極部５３とでは逆方向になっている。固定電極３９ｃは、検出電極部５３からＸ軸方向外側に延設される配線４３に形成されている。
【００８１】
調整電極部５４は、振動子３４のマス部３４ａのＸ軸方向外側位置におけるＹ軸方向中央部に設けられ、前記マス部３４ａのＸ軸方向外側からＸ軸方向に突出される可動電極３３ｄと、この可動電極３３ｄに向けてＸ軸方向に延設される固定電極３９ｄとから構成される。
可動電極３３ｄは、固定電極３９ｄの隣り合う電極指の幅方向の中心位置からＹ軸方向外側にずれた位置に侵入して隣り合う電極指に対向している。固定電極３９ｄは、調整電極部５４からＸ軸方向外側に延設される配線４１に形成されている。ここで、それぞれの振動子３４に対して構成される二つの調整電極部５４においては、それぞれの固定電極３９ｄが共通の配線４１に形成される。
【００８２】
サーボ電極部５５は、調整電極部５４のＹ軸方向外側に設けられ、振動子３４のマス部３４ａのＸ軸方向外側からＸ軸方向に突出される可動電極３３ｅと、この可動電極３３ｅに向けてＸ軸方向に延設される固定電極３９ｅとから構成される。
可動電極３３ｅは、固定電極３９ｅの隣り合う電極指の幅方向の中心位置から一方にずれた位置に侵入して隣り合う電極指に対向している。固定電極３９ｅは、サーボ電極部５５からＸ軸方向外側に延設される配線４２に形成されている。
【００８３】
以上の各電極部５１〜５５において、可動電極３３ａ〜３３ｅは、梁構造体３３の振動子３４やメインフレーム３５の各部に一体的に形成されて基板３２の上面から所定距離だけ浮かせて設けられる。また、各電極部５１〜５５から延設される配線４１〜４５の先端部には、導電金属（例えばアルミニウム）で形成される電極パッド４１ｂ〜４５ｂを有するパッド部４１ａ〜４５ａがそれぞれ設けられており、各配線４１〜４５は、それぞれの固定電極３９ａ〜３９ｅ及びパッド部４１ａ〜４５ａを含み基板３２の上面に固着される。
【００８４】
さらに、基板３２上には、振動子３４に、検出用梁３６、メインフレーム３５、駆動用梁３７及びアンカ３８を介して配線４６が接続されており、この配線４６の先端部には、導電金属（例えばアルミニウム）で形成される電極パッド４６ｂを有するパッド部４６ａが設けられている。配線４６も、前記各配線４１〜４５と同様、パッド部４６ａを含み基板３２の上面に固着される。
【００８５】
以上のような構成を有する音叉タイプの力学量検出装置３１において、各電極部５１〜５５の電極パッド４１ｂ〜４５ｂ及び電極パッド４６ｂに、それぞれ各種発振器や回路構成や電圧源などが接続されて各種信号の出入力が行われることにより、梁構造体３３の変位にともなう可動電極３３ａ〜３３ｅ及び固定電極３９ａ〜３９ｅ間の静電容量の変化に基づいて梁構造体３３に作用する角速度などの力学量が検出される。
【００８６】
そして、力学量検出装置３１においては、第一実施形態と同様に、梁構造体３３に設けられ、少なくとも一部が梁構造体３３の長尺部分により形成されて前記配線４１〜４３が配設される分断領域４０にて、梁構造体３３及び配線４１〜４３のいずれか一方を上方に迂回させるブリッジ構造が設けられることにより、梁構造体３３に補強部が設けられる。
【００８７】
すなわち、前述したように、方形状のマス部３４ａ及び該マス部３４ａから延設される二つの長尺のアーム部３４ｂにより略コ字型に形成される一対の振動子３４と、各振動子３４のＹ軸方向両側においてＸ軸方向に延設される長尺のメインフレーム３５とを備える梁構造体３３においては、Ｙ軸方向に対向するアーム部３４ｂの間の分断部分、及びこの部分のＸ軸方向外側に形成される、Ｙ軸方向に対向するメインフレーム３５間の分断部分を含む領域が、梁構造体３３における分断領域４０となる。つまり、分断領域４０は、少なくとも一部が梁構造体３３の長尺部分であるアーム部３４ｂ及びメインフレーム３５の一部により形成され、電極部５３〜５５からそれぞれ延設される配線４１〜４３が配設される部分となる。
したがって、分断領域４０は、梁構造体３３の振動子３４のマス部３４ａのＸ軸方向両側に形成されることとなる。このように梁構造体３３に設けられる分断領域４０は、基板３２上において梁構造体３３と同じ層位置にある配線４１〜４３が、各電極部５３〜５５から延設されてそれぞれのパッド部４１ａ〜４３ａが所定の配置位置となるように取り出されるという構成上、必然的に形成される領域となる。
【００８８】
このように、梁構造体３３において設けられる分断領域４０にて、梁構造体３３及び配線４１〜４３のいずれか一方を上方に迂回させるブリッジ構造が設けられることにより、梁構造体３３に補強部が設けられる。
具体的に本実施形態では、梁構造体３３の振動子３４のＸ軸方向両方に形成される分断領域４０において、Ｙ軸方向に対向するアーム部３４ｂの間、及び同じくＹ軸方向に対向するメインフレーム３５の間に、アーム部３４ｂ同士及びメインフレーム３５同士を連結する補強部が設けられる。なお、図７においては、梁構造体３３を上方に迂回させるブリッジ構造（後述する補強ブリッジ５０）が設けられている状態を示している。
【００８９】
このように、梁構造体３３に設けられる分断領域４０に補強部を設けることにより、基板３２上に浮いた状態で設けられる梁構造体３３が、電極部５３〜５５から延設される配線４１〜４３を取り出すために必然的に生じる分断領域４０を形成する長尺部分を有する形状であっても、梁構造体３３の変位による検出とは関係しない部分の剛性を高めることができ、熱応力や慣性力による梁構造体３３の変形を防止して安定した出力を得ることができる。
すなわち、本実施形態においては、振動子３４においてＹ軸方向に対向するアーム部３４ｂの間に補強部を設けることにより、Ｘ軸方向に延設される長尺部分でありＹ軸方向の変形の自由度が大きい部分となるアーム部３４ｂにおいて、熱応力や慣性力による変形（反り等）が生じること防止することができる。また、Ｙ軸方向に対向するメインフレーム３５の間に補強部を設けることにより、前記アーム部３４ｂと同様、Ｙ軸方向の変形の自由度が大きい部分となるメインフレーム３５において、熱応力などによる変形が生じることを防止することができる。
【００９０】
そして、本実施形態の力学量検出装置３１においても、第一実施形態と同様に、ブリッジ構造及び梁構造体３３の補強部の構成について、梁構造体迂回構成（図７）と配線迂回構成（図８）とがある。
【００９１】
すなわち、図７に示すように、力学量検出装置３１における梁構造体迂回構成においては、分断領域４０に、梁構造体３３を上方に迂回させるとともに前記長尺部分を補強するブリッジ構造としての補強ブリッジ５０が架設される。
つまり、補強ブリッジ５０により、分断領域４０に配設される配線４１〜４３に対して梁構造体３３が上方に迂回させられるとともに前記補強部が構成される。
【００９２】
本実施形態においては、梁構造体３３における分断領域４０にて、振動子３４においてＹ軸方向に対向するアーム部３４ｂのＸ軸方向外側端部間の分断部分、及びＹ軸方向に対向するメインフレーム３５のＸ軸方向外側端部間の分断部分それぞれに、各部を連結する補強部としての補強ブリッジ５０が設けられる。
【００９３】
本実施形態における補強ブリッジ５０は、第一実施形態における補強ブリッジ２０と同様の構成を備えている。
すなわち、補強ブリッジ５０は、その連結する各部分（アーム部３４ｂ、メインフレーム３５）から立設する脚部と、これら脚部間において基板３２の表面に平行な方向に形成される梁部とが、ポリシリコン等により一体に構成される。
また、補強ブリッジ５０の製造方法についても、第一実施形態における補強ブリッジ２０の製造方法と同様の方法を用いることができる。
【００９４】
一方、図８に示すように、力学量検出装置３１における配線迂回構成においては、前記分断領域４０に、梁構造体３３と同じ層位置に架設されて前記長尺部分を補強する連結部５９が設けられるとともに、分断領域４０に配設される配線４１〜４３それぞれに、連結部５９を通過させる破断部５８が形成され、この破断部５８に、前記配線４１〜４３を上方に迂回させるとともに前記破断部５８を連係するブリッジ構造としての連係ブリッジ６０が架設される。
本実施形態においては、梁構造体３３における分断領域４０にて、振動子３４においてＹ軸方向に対向するアーム部３４ｂのＸ軸方向外側端部間の分断部分、及びＹ軸方向に対向するメインフレーム３５のＸ軸方向外側端部間の分断部分それぞれに、各部を連結する補強部としての連結部５９が設けられる。そして、分断領域４０に配設される配線４１〜４３おける、各連結部５９に対応する位置に、これら連結部５９の延設を許容するための破断部５８が形成される。つまり、各配線４１〜４３に形成される破断部５８は、同じ層位置に形成される配線の部分が途切れた部分であり、この破断部５８を通過するように前記連結部５９が設けられる。
そして、配線４１〜４３に形成された破断部５８を繋いで配線としての機能を確保するため、破断部５８にブリッジ構造としての連係ブリッジ６０が架設される。つまりこの連係ブリッジ６０により、梁構造体３３の分断領域４０にて設けられる連結部５９に対して配線４１〜４３が上方に迂回させられる。
【００９５】
本実施形態における、配線に形成される破断部５８、梁構造体３３に設けられる連結部５９及び前記破断部５８に架設される連係ブリッジ６０は、第一実施形態における破断部２８、連結部２９及び連結ブリッジ３０と同様の構成を備えている。
すなわち、連結部５９は、アーム部３４ｂ間及びメインフレーム３５間にて、各配線４１〜４３に形成される破断部５８を通過してＹ軸方向に延設され各部を繋ぐ同一層の部分により形成される。また、破断部５８は、連結部５９の延設を許容するように各配線４１〜４３に形成される。そして、連係ブリッジ６０は、その連結する各部分（各配線４１〜４３における破断部５８にて対向する各端部）から立設する脚部と、これら脚部間において基板３２の表面に平行な方向に形成される梁部とが、ポリシリコン等により一体に構成される。
また、破断部５８、連結部５９及び連係ブリッジ６０の製造方法についても、第一実施形態における破断部２８、連結部２９及び連係ブリッジ３０の製造方法と同様の方法を用いることができる。
【００９６】
なお、本実施形態における力学量検出装置３１においては、一対の振動子３４のＸ軸方向内側においてＹ軸方向に対向するメインフレーム３５間の分断部分においても、梁構造体３３の補強部が設けられている（図７「５０ａ」、図８「５９ａ」参照）。
図７に示す梁構造体迂回構成においては、各振動子３４のＸ軸方向内側にて、メインフレーム３５のＸ軸方向内側端部間の分断部分に、前記補強ブリッジ５０と同様にして補強部としての補強ブリッジ５０ａが架設されている。また、図８に示す配線迂回構成においては、同じくメインフレーム３５のＸ軸方向内側端部間の分断部分に、前記連結部５９と同様にして補強部としての連結部５９ａが設けられている。
本実施形態において、これら各振動子３４のＸ軸方向内側に設けられる梁構造体３３の各構成における補強部（補強ブリッジ５０ａ、連結部５９ａ）は、配線の配設とは無関係に設けることができることからいずれの構成を用いることができるが、補強ブリッジ５０の場合、Ｙ軸方向に対向するメインフレーム３５間に梁構造体３３の他の部分（サブリンク梁４８ａ等）が形成される位置であってもその部分を上方に迂回して補強部を設けることができるので、力学量検出装置３１のコンパクト化が図れる。また、連結部５９ａの場合、梁構造体３３において同じ層構造により一体の部分として補強部を設けることができるので、梁構造体３３を補強するに際して容易に高い強度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の第一実施形態に係る力学量検出装置を示す概略平面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ一部断面図。
【図３】ブリッジ構造の製造過程を示す説明図。
【図４】本発明の第一実施形態に係る力学量検出装置の別構成を示す概略平面図。
【図５】図４におけるＢ−Ｂ一部断面図。
【図６】別構成におけるブリッジ構造の製造過程を示す説明図。
【図７】本発明の第二実施形態に係る力学量検出装置を示す概略平面図。
【図８】本発明の第二実施形態に係る力学量検出装置の別構成を示す概略平面図。
【図９】電極部の構成を示す平面図。
【符号の説明】
【００９８】
１、３１    力学量検出装置
２、３２    基板
３、３３    梁構造体
３ａ〜３ｆ、３３ａ〜３３ｅ    可動電極
４ｂ、３４ｂ    アーム部
５、３５    メインフレーム
９ａ〜９ｆ、３９ａ〜３９ｅ    固定電極
１０、４０    分断領域
１１〜１３、４１〜４３    配線
１７    犠牲膜
１７ａ  コンタクトホール
１８    ブリッジ形成膜
２０、５０    補強ブリッジ（ブリッジ構造）
２８、５８    破断部
２９、５９    連結部
３０、６０    連係ブリッジ（ブリッジ構造）
【図１】
2007248152.tif 000003
【図２】
2007248152.tif 000004
【図３】
2007248152.tif 000005
【図４】
2007248152.tif 000006
【図５】
2007248152.tif 000007
【図６】
2007248152.tif 000008
【図７】
2007248152.tif 000009
【図８】
2007248152.tif 000010
【図９】
2007248152.tif 000011