(57)【要約】【課題】小型化を実現でき、検出感度に優れる静電容量型ジャイロセンサを提供する。【解決手段】内部に空洞１０を有する半導体基板２の表面部（上壁１１）に、第１ベース部６３と、第１ベース部６３と一体をなす櫛歯状の第１櫛歯部６４とを含むＺ固定電極６１を形成する。また、当該上壁１１に、第２ベース部６５と、第２ベース部６５と一体をなし、Ｚ固定電極６１の第１櫛歯部６４に対して間隔を空けて噛み合う第２櫛歯部６６とを含み、Ｚ固定電極６１に対して上下動可能なＺ可動電極６２を形成する。そして、ベース部６３の対向部８４には、第１駆動部１８を形成し、この第１駆動部１８に櫛歯状に噛み合うように、Ｚ可動電極６２の先端部７０に、櫛歯状の第２駆動部１９を形成する。【選択図】図５
2012068098.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に上壁および底壁が形成された空洞を有し、当該空洞の前記上壁を形成する表面部および前記底壁を形成する裏面部を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記表面部を加工して形成され、第１ベース部と、この第１ベース部から延び、互いに間隔を空けて櫛歯状に配列された第１櫛歯部とを一体的に有する第１電極と、
前記半導体基板の前記表面部を加工して形成され、第２ベース部と、この第２ベース部から前記第１櫛歯部の各間へ向かって延び、前記第１櫛歯部に対して間隔を空けて噛み合う櫛歯状に配列された第２櫛歯部とを一体的に有する第２電極とを含み、
前記第１電極または前記第２電極を他方に対して上下に駆動させ、その駆動時に作用する角速度を、前記第１櫛歯部と前記第２櫛歯部との間の静電容量の変化を検出することにより検出する静電容量型ジャイロセンサであって、
前記第１電極は、前記第１ベース部における各前記第２櫛歯部に対向する対向部から各前記第２櫛歯部へ向かって延び、前記第１ベース部の他の部分から電気的に絶縁された第１駆動部を有しており、
前記第２電極は、各前記第１駆動部に対向する各前記第２櫛歯部の先端部に、前記第２櫛歯部の他の部分から電気的に絶縁されるように形成された第２駆動部を有しており、
前記第１駆動部および前記第２駆動部は、互いに間隔を空けて櫛歯状に噛み合っている、静電容量型ジャイロセンサ。
【請求項２】
前記対向部の周囲を取り囲むように前記第１ベース部に埋め込まれ、当該対向部を前記第１ベース部の他の部分から絶縁分離する第１絶縁層をさらに含む、請求項１に記載の静電容量型ジャイロセンサ。
【請求項３】
前記第２櫛歯部の前記先端部よりも基端部側に埋め込まれ、当該先端部を前記第２櫛歯部の他の部分から絶縁分離する第２絶縁層をさらに含む、請求項１または２に記載の静電容量型ジャイロセンサ。
【請求項４】
前記半導体基板が、導電性シリコン基板である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電容量型ジャイロセンサ。
【請求項５】
内部に上壁および底壁が形成された空洞を有し、当該空洞の前記上壁を形成する表面部および前記底壁を形成する裏面部を有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記表面部を加工して形成され、第１ベース部と、この第１ベース部から延び、互いに間隔を空けて櫛歯状に配列された第１櫛歯部とを一体的に有する第１電極と、
前記半導体基板の前記表面部を加工して形成され、第２ベース部と、この第２ベース部から前記第１櫛歯部の各間へ向かって延び、前記第１櫛歯部に対して間隔を空けて噛み合う櫛歯状に配列された第２櫛歯部とを一体的に有する第２電極と、
前記半導体基板の前記表面部上に形成され、前記第１電極に対して前記表面側から直接コンタクトする第１コンタクト配線と、
前記半導体基板の前記表面部上に形成され、前記第２電極に対して前記表面側から直接コンタクトする第２コンタクト配線とを含み、
前記第１電極は、前記第１ベース部における各前記第２櫛歯部に対向する対向部から各前記第２櫛歯部へ向かって延びる第１駆動部を有しており、
前記第２電極は、各前記第１駆動部に対向する各前記第２櫛歯部の先端部に、前記第２櫛歯部の他の部分から電気的に絶縁されるように形成された第２駆動部を有しており、
前記第１駆動部および前記第２駆動部は、互いに間隔を空けて櫛歯状に噛み合っている、静電容量型ジャイロセンサ。
【請求項６】
前記第１駆動部が、前記第１ベース部の他の部分から電気的に絶縁されている、請求項５に記載の静電容量型ジャイロセンサ。
【請求項７】
前記対向部の周囲を取り囲むように前記第１ベース部に埋め込まれ、当該対向部を前記第１ベース部の他の部分から絶縁分離する第１絶縁層をさらに含む、請求項６に記載の静電容量型ジャイロセンサ。
【請求項８】
前記第２櫛歯部の前記先端部よりも基端部側に埋め込まれ、当該先端部を前記第２櫛歯部の他の部分から絶縁分離する第２絶縁層をさらに含む、請求項５〜７のいずれか一項に記載の静電容量型ジャイロセンサ。
【請求項９】
前記第１コンタクト配線は、前記第１櫛歯部にコンタクトする第１検出配線を含み、
前記第２コンタクト配線は、前記第２櫛歯部における前記第２絶縁層よりも前記基端部側にコンタクトする第２検出配線を含み、
前記第１電極または前記第２電極を他方に対して相対的に駆動させ、その駆動時に作用する角速度を、前記第１櫛歯部と前記第２櫛歯部との間の静電容量の変化を検出することにより検出する、請求項８に記載の静電容量型ジャイロセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電容量型ジャイロセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラやスチルカメラの手ぶれ補正、カーナビの位置検出、ロボットやゲーム機のモーション検出などの用途にジャイロセンサが利用されている。
ジャイロセンサの検出方式としては、圧電素子の発生電圧の変化に基づいて検出する圧電駆動型、静電容量素子の容量の変化に基づいて検出する静電容量型などが知られている。従来は圧電駆動型が主流であったが、近年では、静電容量型に置き換わりつつある。
【０００３】
静電容量型ジャイロセンサとして、たとえば、センサ基板と、センサ基板の一表面側に封着された封止基板と、センサ基板の他表面側に封着された支持基板とを備えるジャイロセンサが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
センサ基板は、駆動質量体と、この駆動質量体に対してＺ軸方向に沿って間隔を空けて対向する固定駆動電極と、それぞれがＸ軸方向に沿って配列され、互いに間隔を空けて噛み合う固定櫛歯片および可動櫛歯片を有する検出質量体とを含んでいる。
【０００４】
このジャイロセンサでは、固定駆動電極と駆動質量体との間に正弦波形または矩形波形の振動電圧を印加することにより、駆動質量体がＺ軸に沿って固定駆動電極に近づく方向および遠ざかる方向に交互に上下動するように駆動する。駆動質量体の駆動中、ジャイロセンサにＹ軸方向の軸回りの角速度が作用すると、Ｘ軸方向にコリオリ力が発生し、可動櫛歯片がＸ軸に沿って固定櫛歯片に対して変位する。これにより、可動櫛歯片−固定櫛歯片間の距離が変化し、結果的に、可動櫛歯片と固定櫛歯片との間の静電容量が変化する。そして、この静電容量の変化を検出することによって、Ｙ軸まわりの角速度が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２４１４７７号公報
【発明の概要】
【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のジャイロセンサは、駆動質量体、検出質量体などの各構成要素が作製されたセンサ基板に、センサ基板とは異なる支持基板を封着することにより製造されるので、製造後のセンサ全体の嵩が大きくなってしまう。そのため、小型化が可能な静電容量型ジャイロセンサの構造の確立が望まれる。
一方、静電容量型ジャイロセンサの検出感度は、一般的に圧電駆動型ジャイロセンサに比べて低い傾向にあるので、駆動電極の変位量をできるだけ大きくすることが好ましい。
【０００７】
本発明の目的は、小型化を実現でき、検出感度に優れる静電容量型ジャイロセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の一の局面に係る静電容量型ジャイロセンサは、内部に上壁および底壁が形成された空洞を有し、当該空洞の前記上壁を形成する表面部および前記底壁を形成する裏面部を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記表面部を加工して形成され、第１ベース部と、この第１ベース部から延び、互いに間隔を空けて櫛歯状に配列された第１櫛歯部とを一体的に有する第１電極と、前記半導体基板の前記表面部を加工して形成され、第２ベース部と、この第２ベース部から前記第１櫛歯部の各間へ向かって延び、前記第１櫛歯部に対して間隔を空けて噛み合う櫛歯状に配列された第２櫛歯部とを一体的に有する第２電極とを含み、前記第１電極または前記第２電極を他方に対して上下に駆動させ、その駆動時に作用する角速度を、前記第１櫛歯部と前記第２櫛歯部との間の静電容量の変化を検出することにより検出する静電容量型ジャイロセンサであって、前記第１電極は、前記第１ベース部における各前記第２櫛歯部に対向する対向部から各前記第２櫛歯部へ向かって延び、前記第１ベース部の他の部分から電気的に絶縁された第１駆動部を有しており、前記第２電極は、各前記第１駆動部に対向する各前記第２櫛歯部の先端部に、前記第２櫛歯部の他の部分から電気的に絶縁されるように形成された第２駆動部を有しており、前記第１駆動部および前記第２駆動部は、互いに間隔を空けて櫛歯状に噛み合っている。
【０００９】
本発明の一の局面に係る静電容量型ジャイロセンサでは、第１電極は、第１ベース部と、この第１ベース部に支持された櫛歯状の電極（複数の第１櫛歯部の集合体）とを一体的に有している。第１櫛歯部は、第２電極の櫛歯状の電極（複数の第２櫛歯部の集合体）に対して間隔を空けて噛み合っている。これにより、第１櫛歯部および第２櫛歯部は、これらの間に一定電圧が印加された場合に、その間隔および／または対向面積の変化により静電容量が変化する容量素子（検出部）の電極を構成している。
【００１０】
一方、第１電極の第１ベース部には、隣り合う第１櫛歯部の各間に配置された各第２櫛歯部へ向かって延びる第１駆動部が設けられている。そして、第１駆動部に向き合う第２櫛歯部の先端部には第２駆動部が設けられており、第１駆動部および第２駆動部は、櫛歯状に噛み合っている。これにより、第１駆動部および第２駆動部は、これらの間に駆動電圧が印加されたときに、当該駆動電圧の電圧変化により発生するクーロン力により第１電極または第２電極の一方を駆動させる。
【００１１】
この静電容量型ジャイロセンサでは、角速度を検出するための第１櫛歯部および第２櫛歯部、ならびに第１電極および第２電極を駆動させるための第１駆動部および第２駆動部がいずれも、半導体基板の表面部を加工して形成されている。したがって、センサ全体の厚さが基板の厚さ程度で済むので、センサの小型化を実現することができる。
次に、この静電容量型ジャイロセンサによる角速度検出の一例として、半導体基板の厚さ方向をＺ軸方向とした三次元直交座標ＸＹＺを考え、第１電極を当該Ｚ軸方向に駆動させたときにＸ軸まわりに作用する角速度を検出する場合を説明する。
【００１２】
まず、櫛歯状に噛み合う第１駆動部と第２駆動部間に、同極性／異極性の駆動電圧が交互に与えられる。これにより、第１駆動部−第２駆動部間にクーロン斥力／クーロン引力が交互に発生する。その結果、第１駆動部と一体をなす第１櫛歯部が、第２櫛歯部を振動の中心として、振り子であるかのようにＺ軸方向に沿って（半導体基板の厚さ方向に沿って）上下に振動（駆動）する。この際、第１電極を駆動させるための駆動電極としての第１駆動部および第２駆動部が互いに櫛歯状に噛み合った状態で配置されているため、一方の駆動電極と他方の駆動電極とが向かい合っているだけの場合や、隣り合っているだけの場合に比べて、それらの対向面積を大きくすることができる。そのため、第１電極を大きな振幅で振動させることができるので、検出感度を向上させることができる。
【００１３】
そして、この状態において、振動中の第１電極にＸ軸を中心軸として回転する角速度が作用すると、第１電極にはＹ軸方向にコリオリ力が生じることになる。このコリオリ力により、第１櫛歯部（第１電極）と第２櫛歯部（第２電極）との距離（電極間距離）および／または対向面積が変化する。そして、当該電極間距離および／または対向面積の変化に起因する可動電極−固定電極間の静電容量の変化を検出することによって、Ｘ軸まわりの角速度を検出することができる。
【００１４】
また、本発明の静電容量型ジャイロセンサは、前記対向部の周囲を取り囲むように前記第１ベース部に埋め込まれ、当該対向部を前記第１ベース部の他の部分から絶縁分離する第１絶縁層をさらに含んでいてもよい。また、本発明の静電容量型ジャイロセンサは、前記第２櫛歯部の前記先端部よりも基端部側に埋め込まれ、当該先端部を前記第２櫛歯部の他の部分から絶縁分離する第２絶縁層をさらに含んでいてもよい。
【００１５】
第１絶縁層および／または第２絶縁層が半導体基板に埋め込まれていれば、半導体基板の表面を、第１電極および第２電極に接続される配線を引き回すためのスペースとして効率的に利用することができる。
また、本発明の静電容量型ジャイロセンサでは、前記半導体基板が、導電性シリコン基板であってもよい。
【００１６】
半導体基板が導電性シリコン基板であれば、所定の形状に成形された第１電極および第２電極に対して導電性を付与するための特別な処理を施さなくても、成形後の構造をそのまま電極として利用することができる。また、電極として利用される部分を除く部分を、配線として利用することができる。
また、本発明の他の局面に係る静電容量型ジャイロセンサは、内部に上壁および底壁が形成された空洞を有し、当該空洞の前記上壁を形成する表面部および前記底壁を形成する裏面部を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記表面部を加工して形成され、第１ベース部と、この第１ベース部から延び、互いに間隔を空けて櫛歯状に配列された第１櫛歯部とを一体的に有する第１電極と、前記半導体基板の前記表面部を加工して形成され、第２ベース部と、この第２ベース部から前記第１櫛歯部の各間へ向かって延び、前記第１櫛歯部に対して間隔を空けて噛み合う櫛歯状に配列された第２櫛歯部とを一体的に有する第２電極と、前記半導体基板の前記表面部上に形成され、前記第１電極に対して前記表面側から直接コンタクトする第１コンタクト配線と、前記半導体基板の前記表面部上に形成され、前記第２電極に対して前記表面側から直接コンタクトする第２コンタクト配線とを含み、前記第１電極は、前記第１ベース部における各前記第２櫛歯部に対向する対向部から各前記第２櫛歯部へ向かって延びる第１駆動部を有しており、前記第２電極は、各前記第１駆動部に対向する各前記第２櫛歯部の先端部に、前記第２櫛歯部の他の部分から電気的に絶縁されるように形成された第２駆動部を有しており、前記第１駆動部および前記第２駆動部は、互いに間隔を空けて櫛歯状に噛み合っている。
【００１７】
また、本発明の他の局面に係る静電容量型ジャイロセンサでは、前記第１駆動部が、前記第１ベース部の他の部分から電気的に絶縁されていてもよく、その場合、前記対向部の周囲を取り囲むように前記第１ベース部に埋め込まれ、当該対向部を前記第１ベース部の他の部分から絶縁分離する第１絶縁層をさらに含んでいてもよい。
また、本発明の他の局面に係る静電容量型ジャイロセンサでは、前記第２櫛歯部の前記先端部よりも基端部側に埋め込まれ、当該先端部を前記第２櫛歯部の他の部分から絶縁分離する第２絶縁層をさらに含んでいてもよい。
【００１８】
また、本発明の他の局面に係る静電容量型ジャイロセンサでは、前記第１コンタクト配線は、前記第１櫛歯部にコンタクトする第１検出配線を含み、前記第２コンタクト配線は、前記第２櫛歯部における前記第２絶縁層よりも前記基端部側にコンタクトする第２検出配線を含み、前記第１電極または前記第２電極を他方に対して相対的に駆動させ、その駆動時に作用する角速度を、前記第１櫛歯部と前記第２櫛歯部との間の静電容量の変化を検出することにより検出してもよい。
【００１９】
この場合、第１検出配線および第２検出配線により、第１櫛歯部（第１電極）と第２櫛歯部（第２電極）との距離（電極間距離）および／または対向面積に起因する静電容量の変化に対応する電気信号を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係るジャイロセンサの模式平面図である。
【図２】図１に示すセンサ部の模式平面図である。
【図３】図２に示すＸ軸センサの要部平面図である。
【図４】図２に示すＸ軸センサの要部断面図であって、図３の切断面ＩＶ−ＩＶにおける断面を示す。
【図５】図２に示すＺ軸センサの要部平面図である。
【図６】図２に示すＺ軸センサの要部断面図であって、図５の切断面ＶＩ−ＶＩにおける断面を示す。
【図７Ａ】本発明の一実施形態に係るジャイロセンサの製造工程の一部を示す断面図であって、図４と同じ位置での切断面を示す。
【図７Ｂ】図７Ａの次の工程を示す図である。
【図７Ｃ】図７Ｂの次の工程を示す図である。
【図７Ｄ】図７Ｃの次の工程を示す図である。
【図７Ｅ】図７Ｄの次の工程を示す図である。
【図７Ｆ】図７Ｅの次の工程を示す図である。
【図７Ｇ】図７Ｆの次の工程を示す図である。
【図８】図５に示す第１駆動部および第２駆動部の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下では、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
＜ジャイロセンサの全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサの模式平面図である。
ジャイロセンサ１は、静電容量素子の容量の変化に基づいて角速度検出する静電容量型角速度センサであり、たとえば、ビデオカメラやスチルカメラの手ぶれ補正、カーナビの位置検出、ロボットやゲーム機のモーション検出などの用途に用いられる。
【００２２】
ジャイロセンサ１は、平面視四角形状の半導体基板２と、半導体基板２の中央部に配置されたセンサ部３と、半導体基板２におけるセンサ部３の側方に配置され、センサ部３に電圧を供給するための電極パッド４とを含んでいる。
センサ部３は、三次元空間において直交する３つの軸まわりの角速度をそれぞれ検出するセンサとして、Ｘ軸センサ５、Ｙ軸センサ６およびＺ軸センサ７を有している。これら３つのセンサ５〜７は、たとえばシリコン基板からなる蓋基板８が半導体基板２の表面に接合されることにより、蓋基板８により覆われて密閉されている。
【００２３】
Ｘ軸センサ５は、Ｘ軸方向の振動Ｕｘを利用して、ジャイロセンサ１が傾いた際にＺ軸方向にコリオリ力Ｆｚを発生させ、当該コリオリ力による静電容量の変化を検出することにより、Ｙ軸まわりに作用する角速度ωｙを検出する。また、Ｙ軸センサ６は、Ｙ軸方向の振動Ｕｙを利用して、ジャイロセンサ１が傾いた際にＸ軸方向にコリオリ力Ｆｘを発生させ、当該コリオリ力による静電容量の変化を検出することにより、Ｚ軸まわりに作用する角速度ωｚを検出する。また、Ｚ軸センサ７は、Ｚ軸方向の振動Ｕｚを利用して、ジャイロセンサ１が傾いた際にＹ軸方向にコリオリ力Ｆｙを発生させ、当該コリオリ力による静電容量の変化を検出することにより、Ｘ軸まわりに作用する角速度ωｘを検出する。
【００２４】
電極パッド４は、互いに等しい間隔を空けて複数（図１では、５つ）設けられている。
＜Ｘ軸センサおよびＹ軸センサの構成＞
次に、図２〜図４を参照して、Ｘ軸センサおよびＹ軸センサの構成を説明する。
図２は、図１に示すセンサ部の模式平面図である。図３は、図２に示すＸ軸センサの要部平面図である。図４は、図２に示すＸ軸センサの要部断面図であって、図３の切断面ＩＶ−ＩＶにおける断面を示す。
【００２５】
半導体基板２は、導電性シリコン基板（たとえば、５Ω・ｍ〜５００Ω・ｍの抵抗率を有する低抵抗基板）からなる。この半導体基板２は、内部に空洞１０を有しており、当該空洞１０を表面側から区画する天面を有する半導体基板２の上壁１１（表面部）にＸ軸センサ５、Ｙ軸センサ６およびＺ軸センサ７が形成されている。つまり、Ｘ軸センサ５、Ｙ軸センサ６およびＺ軸センサ７は半導体基板２の一部からなり、空洞１０を裏面側から区画する底面を有する半導体基板２の底壁１２に対して浮いた状態で支持されている。
【００２６】
Ｘ軸センサ５およびＹ軸センサ６は、間隔を空けて互いに隣接して配置されており、これらＸ軸センサ５およびＹ軸センサ６のそれぞれを取り囲むようにＺ軸センサ７が配置されている。この実施形態では、Ｙ軸センサ６は、Ｘ軸センサ５を平面視で９０°回転させたものとほぼ同様の構成を有している。したがって、以下では、Ｙ軸センサ６の構成については、Ｘ軸センサ５の各部の説明の際に、当該各部に対応する部分を括弧書きで併記して、具体的な説明に代える。
【００２７】
Ｘ軸センサ５とＺ軸センサ７との間およびＹ軸センサ６とＺ軸センサ７との間には、これらを浮いた状態で支持するための支持部１４が形成されている。支持部１４は、半導体基板２の空洞１０を横側から区画する側面を有する一側壁１５から、Ｚ軸センサ７を横切ってＸ軸センサ５およびＹ軸センサ６へ向かって延びる直線部１６と、Ｘ軸センサ５およびＹ軸センサ６を取り囲む環状部１７とを一体的に含んでいる。
【００２８】
Ｘ軸センサ５およびＹ軸センサ６は、個々の環状部１７の内側に配置され、環状部１７の内側壁における相対する２箇所において両持ち支持されている。Ｚ軸センサ７は、直線部１６の両側壁において両持ち支持されている。
Ｘ軸センサ５（Ｙ軸センサ６）は、空洞１０内に設けられた支持部１４に固定されたＸ固定電極２１（Ｙ固定電極４１）と、Ｘ固定電極２１に対して振動可能に保持されたＸ可動電極２２（Ｙ可動電極４２）とを有している。Ｘ固定電極２１およびＸ可動電極２２は、同じ厚さで形成されている。
【００２９】
Ｘ固定電極２１（Ｙ固定電極４１）は、支持部１４に固定された平面視四角環状のベース部２３（Ｙ固定電極４１のベース部４３）と、ベース部２３の内壁に沿って等しい間隔を空けて櫛歯状に配列された複数組の櫛歯部２４（Ｙ固定電極４１の櫛歯部４４）とを含んでいる。
一方、Ｘ可動電極２２（Ｙ可動電極４２）は、Ｘ固定電極２１の櫛歯部２４を横切る方向に延び、その両端が、当該方向に沿って伸縮自在なビーム部２５（Ｙ軸センサ６のビーム部４５）を介してＸ固定電極２１のベース部２３に接続されたベース部２６（Ｙ可動電極４２のベース部４６）と、当該ベース部２６から、互いに隣接するＸ固定電極２１の櫛歯部２４間に向かって両側に延び、Ｘ固定電極２１の櫛歯部２４に接触しないように噛み合う櫛歯状に配列された櫛歯部２７（Ｙ可動電極４２の櫛歯部４７）とを含んでいる。
【００３０】
Ｘ軸センサ５では、ビーム部２５が伸縮してＸ可動電極２２のベース部２６が半導体基板２の表面に沿って振動（振動Ｕｘ）することによって、Ｘ固定電極２１の櫛歯部２４に櫛歯状に噛み合ったＸ可動電極２２の個々の櫛歯部２７が、Ｘ固定電極２１の櫛歯部２４に対して近づく方向および遠ざかる方向に交互に振動する。
Ｘ固定電極２１のベース部２３は、互いに平行に延びる直線状の主フレームを有しており、当該主フレームに沿って三角形の空間が繰り返されるように、主フレームに対して補強フレームが組み合わされたトラス状の骨組み構造を有している。
【００３１】
また、Ｘ固定電極２１の櫛歯部２４は、個々の基端部がベース部２３に接続され、それらの先端部が互いに対向する平面視直線状の２つの電極部を１組として、それらが等しい間隔を空けて複数設けられている。個々の櫛歯部２４は、互いに平行に延びる直線状の主フレームと、当該主フレーム間に架設された複数の横フレームとを含む平面視梯子状の骨組み構造を有している。
【００３２】
一方、Ｘ可動電極２２のベース部２６は、互いに平行に延びる複数（この実施形態では、６本）の直線状のフレームからなり、その両端がビーム部２５に接続されている。ビーム部２５は、Ｘ可動電極２２のベース部２６の両端に２つずつ設けられている。
また、Ｘ可動電極２２の櫛歯部２７は、ベース部２６の各フレームを横切って互いに平行に延びる直線状の主フレームと、当該主フレーム間に架設された複数の横フレームとを含む平面視梯子状の骨組み構造を有している。
【００３３】
また、Ｘ可動電極２２では、個々の櫛歯部２７を振動方向Ｕｘに直交する方向に沿って２分割するライン上に、その表面から空洞１０に至るまで、横フレームを横切る絶縁層２８（この実施形態では、酸化シリコン）が埋め込まれている。この絶縁層２８により、個々の櫛歯部２７が、振動方向Ｕｘに沿って一方側および他方側の２つに絶縁分離されている。これにより、分離されたＸ可動電極２２の櫛歯部２７が、Ｘ可動電極２２において、それぞれ独立した電極として機能する。
【００３４】
Ｘ固定電極２１およびＸ可動電極２２を含む半導体基板２の表面には、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる第１絶縁膜３３および第２絶縁膜３４が順に積層されており、この第２絶縁膜３４上に、Ｘ第１駆動／検出配線２９（Ｙ第１駆動／検出配線４９）およびＸ第２駆動／検出配線３０（Ｙ第２駆動／検出配線５０）が形成されている。
Ｘ第１駆動／検出配線２９は、２つに絶縁分離された個々の櫛歯部２７の一方側（この実施形態では、図３の紙面左側）に駆動電圧を供給するとともに、当該櫛歯部２７から静電容量の変化に伴う電圧の変化を検出する。これに対し、Ｘ第２駆動／検出配線３０は、２つに絶縁分離された個々の櫛歯部２７の他方側（この実施形態では、図３の紙面右側）に駆動電圧を供給するとともに、当該櫛歯部２７から静電容量の変化に伴う電圧の変化を検出する。
【００３５】
Ｘ第１および第２駆動／検出配線２９，３０は、この実施形態では、アルミニウム（Ａｌ）からなる。Ｘ第１および第２駆動／検出配線２９，３０は、第１および第２絶縁膜３３，３４を貫通して個々の櫛歯部２７に電気的に接続されている。
そして、Ｘ第１およびＸ第２駆動／検出配線２９，３０は、Ｘ可動電極２２のビーム部２５、Ｘ固定電極２１のベース部２３を介して支持部１４上に引き回され、その一部が電極パッド４として露出している。なお、Ｘ第１およびＸ第２駆動／検出配線２９，３０は、それぞれＸ可動電極２２のビーム部２５を通過する区間においては、導電性の半導体基板２の一部からなるビーム部２５自体を電流路として利用している。ビーム部２５上にアルミニウム配線を設けないので、ビーム部２５の伸縮性を保持することができる。
【００３６】
また、支持部１４には、Ｘ固定電極２１の櫛歯部２４から静電容量の変化に伴う電圧の変化を検出するＸ第３駆動／検出配線３２が引き回されており、このＸ第３駆動／検出配線３２も他の配線２９，３０と同様に、その一部が電極パッド４として露出している（図示せず）。
半導体基板２において、Ｘ固定電極２１およびＸ可動電極２２の上面および側面は、第１絶縁膜３３および第２絶縁膜３４とともに、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる保護薄膜３５で被覆されている。
【００３７】
また、半導体基板２の表面における空洞１０外の部分では、第２絶縁膜３４上に、第３絶縁膜３６、第４絶縁膜３７、第５絶縁膜３８および表面保護膜３９が順に積層されている。
上記の構造のＸ軸センサ５では、Ｘ第１〜Ｘ第３駆動／検出配線２９，３０，３２を介してＸ固定電極２１とＸ可動電極２２との間に、同極性／異極性の駆動電圧が交互に与えられる。これにより、Ｘ固定電極２１の櫛歯部２４−Ｘ可動電極２２の櫛歯部２７間にクーロン斥力／クーロン引力が交互に発生する。その結果、櫛歯状のＸ可動電極２２が、同じく櫛歯状のＸ固定電極２１に対してＸ軸方向に沿って左右に振動（振動Ｕｘ）する。この状態において、Ｘ可動電極２２がＹ軸を中心軸として回転すると、Ｚ軸方向にコリオリ力Ｆｚが生じることになる。このコリオリ力Ｆｚにより、互いに隣接するＸ固定電極２１の櫛歯部２４と、Ｘ可動電極２２の櫛歯部２７との対向面積および／または距離が変化する。そして、当該対向面積および／または距離の変化に起因するＸ可動電極２２−Ｘ固定電極２１間の静電容量の変化を検出することによって、Ｙ軸まわりの角速度ωｙが検出される。
【００３８】
なお、この実施形態では、Ｙ軸まわりの角速度ωｙは、絶縁分離されたＸ可動電極２２の一方および他方それぞれの電極部の検出値の差分をとることにより求められる。
また、Ｙ軸センサ６では、Ｙ第１〜Ｙ第３駆動／検出配線４９，５０，５２を介してＹ固定電極４１とＹ可動電極４２との間に、同極性／異極性の駆動電圧が交互に与えられる。これにより、Ｙ固定電極４１の櫛歯部４４−Ｙ可動電極４２の櫛歯部４７間にクーロン斥力／クーロン引力が交互に発生する。その結果、櫛歯状のＹ可動電極４２が、同じく櫛歯状のＹ固定電極４１に対してＹ軸方向に沿って左右に振動（振動Ｕｙ）する。この状態において、Ｙ可動電極４２がＹ軸を中心軸として回転すると、Ｘ軸方向にコリオリ力Ｆｘが生じることになる。このコリオリ力Ｆｘにより、互いに隣接するＹ固定電極４１の櫛歯部４４と、Ｙ可動電極４２の櫛歯部４７との対向面積および／または距離が変化する。そして、当該対向面積および／または距離の変化に起因するＹ可動電極４２−Ｙ固定電極４１間の静電容量の変化を検出することによって、Ｚ軸まわりの角速度ωｚが検出される。
＜Ｚ軸センサの構成＞
次に、図２および図５〜図６を参照して、Ｚ軸センサの構成を説明する。
【００３９】
図５は、図２に示すＺ軸センサの要部平面図である。図６は、図２に示すＺ軸センサの要部断面図であって、図５の切断面ＶＩ−ＶＩにおける断面を示す。
図２を参照して、導電性シリコンからなる半導体基板２は、上述したように、内部に空洞１０を有している。半導体基板２の上壁１１（表面部）には、Ｘ軸センサ５およびＹ軸センサ６のそれぞれを取り囲むように、半導体基板２の底壁１２に対して浮いた状態で支持部１４に支持されたＺ軸センサ７が配置されている。
【００４０】
Ｚ軸センサ７は、空洞１０内に設けられた支持部１４（直線部１６）に固定された第１電極としてのＺ固定電極６１と、Ｚ固定電極６１に対して振動可能に保持された第２電極としてのＺ可動電極６２とを有している。Ｚ固定電極６１およびＺ可動電極６２は、同じ厚さで形成されている。
このＺ軸センサ７では、２つのＺ軸センサ７のうち一方のＺ軸センサ７は、Ｚ可動電極６２が支持部１４の環状部１７を取り囲むように配置されており、このＺ可動電極６２をさらに取り囲むように、Ｚ固定電極６１が配置されている。他方のＺ軸センサ７は、Ｚ固定電極６１が支持部１４の環状部１７を取り囲むように配置されており、このＺ固定電極６１をさらに取り囲むように、Ｚ可動電極６２が配置されている。Ｚ固定電極６１およびＺ可動電極６２は、支持部１４の直線部１６の両側壁に一体的に接続されている。
【００４１】
Ｚ固定電極６１は、支持部１４に固定された平面視四角環状の第１ベース部６３と、当該第１ベース部６３における、Ｘ軸センサ５（Ｙ軸センサ６）に対して直線部１６とは反対側の部分に設けられた櫛歯状の複数の第１櫛歯部６４とを含んでいる。
一方、Ｚ可動電極６２は、平面視四角環状の第２ベース部６５と、当該第２ベース部６５から、互いに隣接するＺ固定電極６１の櫛歯状の第１櫛歯部６４の各間に向かって延び、Ｚ固定電極６１の第１櫛歯部６４に接触しないように噛み合う櫛歯状の第２櫛歯部６６とを含んでいる。このＺ可動電極６２の第２ベース部６５は、互いに平行に延びる直線状の主フレームを有しており、当該主フレームに沿って三角形の空間が繰り返されるように、主フレームに対して補強フレームが組み合わされたトラス状の骨組み構造を有している。かかる構造のＺ可動電極６２の第２ベース部６５は、第２櫛歯部６６が配置される側とは反対側の部分において、補強フレームが省略されている区間を有しており、当該区間の主フレームがＺ可動電極６２を上下動可能にするためのビーム部６７として機能する。
【００４２】
すなわち、このＺ軸センサ７では、ビーム部６７が弾性的に歪み、Ｚ可動電極６２の第２ベース部６５があたかも振り子であるかのように、ビーム部６７を支点として空洞１０に対して近づく方向および遠ざかる方向に回動（振動Ｕｚ）することによって、Ｚ固定電極６１の第１櫛歯部６４に櫛歯状に噛み合ったＺ可動電極６２の第２櫛歯部６６が上下に振動する。
【００４３】
Ｚ固定電極６１の第１ベース部６３は、互いに平行に延びる直線状の主フレームを有しており、当該主フレームに沿って三角形の空間が繰り返されるように、主フレームに対して補強フレームが組み合わされたトラス状の骨組み構造を有している。
Ｚ固定電極６１の個々の第１櫛歯部６４は、基端部がＺ固定電極６１の第１ベース部６３に接続され、先端部がＺ可動電極６２へ向かって延び、第１ベース部６３の内壁に沿って等しい間隔を空けて櫛歯状に配列されている。また、個々の第１櫛歯部６４の基端部寄りの部分には、第１櫛歯部６４を幅方向に横切るように、その表面から空洞１０に至るまで絶縁層６８（この実施形態では、酸化シリコン）が埋め込まれている。この絶縁層６８により、Ｚ固定電極６１の個々の第１櫛歯部６４が、Ｚ固定電極６１の他の部分から絶縁されている。
【００４４】
また、Ｚ固定電極６１の第１ベース部６３における、Ｚ可動電極６２の各第２櫛歯部６６の先端部７０（後述）に対向する部分（対向部８４）の両側には、トラス構造の主フレームを幅方向に横切るように、半導体基板２の表面から空洞１０に至るまで第１分離絶縁層としての絶縁層６９が埋め込まれている。これにより、この絶縁層６９およびトラス構造の三角形の空間で囲まれる対向部８４は、Ｚ固定電極６１の第１ベース部６３の他の部分から絶縁されている。
【００４５】
各対向部８４には、その正面に配置された第２櫛歯部６６の先端部７０（後述）へ向かって延びる第１駆動部１８が一体的に接続されている。すなわち、第１駆動部１８は、Ｚ固定電極６１の第１ベース部６３において、櫛歯状に配列された第１櫛歯部６４の各間に設けられている。したがって、Ｚ固定電極６１の第１ベース部６３には全体として、第１櫛歯部６４と、第１櫛歯部６４よりも短い第１駆動部１８が、等しい間隔を空けて櫛歯状に配列されている。
【００４６】
一方、Ｚ可動電極６２の個々の第２櫛歯部６６は、基端部７１がＺ可動電極６２の第２ベース部６５に接続され、先端部７０がＺ固定電極６１の第１櫛歯部６４の各間へ向かって延び、Ｚ固定電極６１の第１櫛歯部６４に接触しないように噛み合う櫛歯状に配列されている。また、Ｚ可動電極６２の個々の第２櫛歯部６６の先端部７０寄りの部分には、第２櫛歯部６６を幅方向に横切るように、半導体基板２の表面から空洞１０に至るまで第２分離絶縁層としての絶縁層７３（この実施形態では、酸化シリコン）が埋め込まれている。また、Ｚ可動電極６２の個々の第２櫛歯部６６の基端部７１寄りの部分には、第２櫛歯部６６を幅方向に横切るように、半導体基板２の表面から空洞１０に至るまで絶縁層７４（この実施形態では、酸化シリコン）が埋め込まれている。これらの絶縁層７３，７４により、個々の第２櫛歯部６６は、他の部分から絶縁された３つの部分（先端部７０、基端部７１、および先端部７０と基端部７１との間の中間部７２）を有している。
【００４７】
第２櫛歯部６６の各先端部７０は、櫛歯状に形成された第２駆動部１９を一体的に有している。すなわち、Ｚ可動電極６２は、櫛歯状に配列された複数の第２櫛歯部６６を有しており、個々の第２櫛歯部６６の先端部７０に、第２櫛歯部６６よりも小さい櫛歯状の第２駆動部１９が形成されている。そして、各第２駆動部１９は、Ｚ固定電極６１の第１駆動部１８に接触しないように互いに間隔を空けて噛み合っている。
【００４８】
Ｚ固定電極６１およびＺ可動電極６２を含む半導体基板２の表面には、上述したように、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる第１絶縁膜３３および第２絶縁膜３４が順に積層されている。第２絶縁膜３４上には、第１検出配線としてのＺ第１検出配線７５、Ｚ第１駆動配線７６、第２検出配線としてのＺ第２検出配線７７およびＺ第２駆動配線７８が形成されている。この実施形態では、Ｚ第１検出配線７５およびＺ第１駆動配線７６が、Ｚ固定電極６１に対して半導体基板２の表面側から直接コンタクトする第１コンタクト配線を構成している。また、Ｚ第２検出配線７７およびＺ第２駆動配線７８が、Ｚ可動電極６２に対して半導体基板２の表面側から直接コンタクトする第２コンタクト配線を構成している。
【００４９】
Ｚ第１検出配線７５およびＺ第２検出配線７７は、互いに隣接するＺ固定電極６１の第１櫛歯部６４およびＺ可動電極６２の中間部７２にそれぞれ接続されている。すなわち、このＺ軸センサ７では、Ｚ第１検出配線７５およびＺ第２検出配線７７が接続された、Ｚ固定電極６１の第１櫛歯部６４とＺ可動電極６２の中間部７２とが、互いに電極間距離ｄを隔てて対向し、これらの間に一定電圧が印加され、その電極間距離ｄおよび／または対向面積の変化により静電容量が変化する容量素子（検出部）の電極を構成している。
【００５０】
具体的には、Ｚ第１検出配線７５は、Ｚ固定電極６１の第１ベース部６３に沿って形成され、Ｚ固定電極６１の個々の第１櫛歯部６４の絶縁層６８を跨って第１櫛歯部６４の先端部へ向かって分岐するアルミニウム配線を含んでいる。その分岐されたアルミニウム配線は、個々の第１櫛歯部６４における絶縁層６８よりも先端側に、第１絶縁膜３３および第２絶縁膜３４を貫通して電気的に接続されている。また、図２に示すように、Ｚ第１検出配線７５は、Ｚ固定電極６１の第１ベース部６３を介して支持部１４上に引き回され、その一部が電極パッド４として露出している。
【００５１】
一方、Ｚ第２検出配線７７は、Ｚ可動電極６２の第２櫛歯部６６から、静電容量の変化に伴う電圧の変化を検出する。このＺ第２検出配線７７は、Ｚ可動電極６２の第２ベース部６５に沿って形成され、Ｚ可動電極６２の個々の第２櫛歯部６６の基端部７１寄りの絶縁層７４を跨って中間部７２へ向かって分岐するアルミニウム配線を含んでいる。その分岐されたアルミニウム配線は、個々の第２櫛歯部６６の中間部７２に、第１絶縁膜３３および第２絶縁膜３４を貫通して電気的に接続されている。また、図２に示すように、Ｚ第２検出配線７７は、Ｚ可動電極６２の第２ベース部６５を介して支持部１４上に引き回され、その一部が電極パッド４として露出している。
【００５２】
また、Ｚ第１駆動配線７６およびＺ第２駆動配線７８は、容量素子を構成する電極の対向方向に直交する方向に向き合うＺ固定電極６１の対向部８４（第１駆動部１８）およびＺ可動電極６２の先端部７０（第２駆動部１９）にそれぞれ接続されている。すなわち、このＺ軸センサ７では、互いに間隔を空けて櫛歯状に噛み合うＺ固定電極６１の第１駆動部１８およびＺ可動電極６２の第２駆動部１９が、これらの間に駆動電圧が印加され、当該駆動電圧の電圧変化により発生するクーロン力によりＺ可動電極６２を振動させる駆動部を構成している。
【００５３】
具体的には、Ｚ第１駆動配線７６は、Ｚ固定電極６１の対向部８４（第１駆動部１８）に駆動電圧を供給する。Ｚ第１駆動配線７６は、第２絶縁膜３４の表面を利用して絶縁層６９の両側に跨り、第１絶縁膜３３および第２絶縁膜３４を貫通して対向部８４および第１ベース部６３の対向部８４を除く部分に電気的に接続されたアルミニウム配線を含んでおり、残りの部分が、導電性シリコンからなるＺ固定電極６１の第１ベース部６３を利用して構成されている。また、図２に示すように、Ｚ第１駆動配線７６は、支持部１４上に引き回され、その一部が電極パッド４として露出している。
【００５４】
一方、Ｚ第２駆動配線７８は、Ｚ可動電極６２の先端部７０（第２駆動部１９）に駆動電圧を供給する。Ｚ第２駆動配線７８は、第２絶縁膜３４の表面を利用して第２櫛歯部６６の先端部７０と基端部７１との間に跨り、第１絶縁膜３３および第２絶縁膜３４を貫通して先端部７０および基端部７１に電気的に接続されたアルミニウム配線を含んでおり、残りの部分が、導電性シリコンからなるＺ可動電極６２の第２ベース部６５を利用して構成されている。また、図２に示すように、Ｚ第２駆動配線７８は、支持部１４上に引き回され、その一部が電極パッド４として露出している。
【００５５】
半導体基板２において、Ｚ固定電極６１およびＺ可動電極６２の上面および側面は、第１絶縁膜３３および第２絶縁膜３４とともに、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる保護薄膜３５で被覆されている。
また、半導体基板２の表面における空洞１０外の部分では、第２絶縁膜３４上に、第３絶縁膜３６、第４絶縁膜３７、第５絶縁膜３８および表面保護膜３９が順に積層されている。
【００５６】
そして、このＺ軸センサ７では、Ｚ第１駆動配線７６およびＺ第２駆動配線７８を介してＺ固定電極６１の対向部８４（第１駆動部１８）とＺ可動電極６２の先端部７０（第２駆動部１９）との間に、同極性／異極性の駆動電圧が交互に与えられる。これにより、Ｚ固定電極６１の第１駆動部１８とＺ可動電極６２の第２駆動部１９と間にクーロン斥力／クーロン引力が交互に発生する。その結果、櫛歯状のＺ可動電極６２が振り子であるかのように、同じく櫛歯状のＺ固定電極６１を振動の中心として、Ｚ固定電極６１に対してＺ軸方向に沿って上下に振動（振動Ｕｚ）する。この状態において、Ｚ可動電極６２がＸ軸を中心軸として回転すると、Ｙ軸方向にコリオリ力Ｆｙが生じることになる。このコリオリ力Ｆｙにより、互いに隣接するＺ固定電極６１の第１櫛歯部６４と、Ｚ可動電極６２の第２櫛歯部６６の中間部７２との対向面積Ｓおよび／または電極間距離ｄが変化する。そして、当該対向面積Ｓおよび／または電極間距離ｄの変化に起因するＺ可動電極６２−Ｚ固定電極６１間の静電容量Ｃの変化を、Ｚ第１検出配線７５およびＺ第２検出配線７７を介して検出することによって、Ｘ軸まわりの角速度ωｘが検出される。なお、この実施形態では、Ｘ軸まわりの角速度ωｘは、Ｘ軸センサ５を取り囲むＺ軸センサ７の検出値と、Ｙ軸センサ６を取り囲むＺ軸センサ７の検出値との差分をとることにより求められる。差分は、たとえば、図２に示すように、Ｘ軸センサ５を取り囲むＺ軸センサ７の固定電極および可動電極と、Ｙ軸センサ６を取り囲むＺ軸センサ７の固定電極および可動電極との位置関係を反対にすることによって得ることができる。これにより、１対のＺ軸センサ７間において、Ｚ可動電極６２の揺れ方が異なるので、差分が生じることとなる。
【００５７】
このジャイロセンサ１では、Ｚ可動電極６２を駆動（振動）させるための第１駆動部１８および第２駆動部１９が互いに櫛歯状に噛み合った状態で配置されている。そのため、たとえば、Ｚ固定電極６１の対向部８４の側壁およびＺ可動電極６２の側壁がいずれも平坦であって、それらが単に向かい合っているだけの場合などに比べて、駆動電極同士の対向面積（この実施形態では、第１駆動部１８の側面と第２駆動部１９の側面とが対向する面積）を大きくすることができる。そのため、Ｚ可動電極６２を大きな振幅で振動させることができるので、検出感度を向上させることができる。
【００５８】
また、ジャイロセンサ１では、Ｚ固定電極６１およびＺ可動電極６２が、半導体基板２の表面部において、空洞１０を有する半導体基板２の上壁１１を利用して形成されている。したがって、センサ全体の厚さが半導体基板２の厚さ程度で済むので、センサの小型化を実現することができる。
また、Ｚ固定電極６１の対向部８４や、Ｚ可動電極６２の基端部７１、中間部７２および先端部７２を絶縁分離するための絶縁層６８，６９，７３，７４が半導体基板２に埋め込まれているので、半導体基板２の表面を、Ｘ第１駆動／検出配線２９、Ｚ第１検出配線７５などのアルミニウム配線を引き回すためのスペースとして効率的に利用することができる。
【００５９】
さらに、半導体基板２が導電性シリコン基板であるので、所定の形状に成形されたＸ固定電極２１，Ｙ固定電極４１およびＺ固定電極６１、ならびにＸ可動電極２２，Ｙ可動電極４２およびＺ可動電極６２に対して導電性を付与するための特別な処理を施さなくても、成形後の構造をそのまま電極として利用することができる。また、電極として利用される部分を除く部分を、配線（Ｘ第１駆動／検出配線２９、Ｚ第１検出配線７５など）として利用することができる。
＜ジャイロセンサ１の製造方法＞
次に、図７Ａ〜図７Ｇを参照して、上述したジャイロセンサの製造工程を工程順に説明する。なお、この項では、Ｚ軸センサの製造工程のみを図示し、Ｘ軸センサおよびＹ軸センサの製造工程は省略するが、Ｘ軸センサおよびＹ軸センサの製造工程は、Ｚ軸センサの製造工程と同様にして、Ｚ軸センサの製造工程と並行して実行される。
【００６０】
図７Ａ〜図７Ｇは、本発明の一実施形態に係るジャイロセンサの製造工程の一部を工程順に示す模式的な断面図であって、図６と同じ位置での切断面を示す。
このジャイロセンサ１を製造するには、まず、図７Ａに示すように、導電性シリコンからなる半導体基板２の表面が熱酸化（たとえば、温度１１００〜１２００℃、膜厚５０００Å）される。これにより、半導体基板２の表面に第１絶縁膜３３が形成される。次いで、公知のパターニング技術により、第１絶縁膜３３がパターニングされ、絶縁層６８，６９，７３，７４を埋め込むべき領域に開口が形成される。次いで、第１絶縁膜３３をハードマスクとする異方性のディープＲＩＥ（Reactive Ion Etching：反応性イオンエッチング）により、具体的にはボッシュプロセスにより、半導体基板２が掘り下げられる。これにより、半導体基板２にトレンチが形成される。ボッシュプロセスでは、ＳＦ６（六フッ化硫黄）を使用して半導体基板２をエッチングする工程と、Ｃ４Ｆ８（パーフルオロシクロブタン）を使用してエッチング面に保護膜を形成する工程とが交互に繰り返される。これにより、高いアスペクト比で半導体基板２をエッチングすることができるが、エッチング面（トレンチの内周面）にスキャロップと呼ばれる波状の凹凸が形成される。続いて、半導体基板２に形成されたトレンチ内部および半導体基板２の表面が熱酸化され（たとえば、温度１１００〜１２００℃）、その後、酸化膜の表面がエッチバックされる（たとえば、エッチバック後の膜厚が２１８００Å）。これにより、トレンチを埋め尽くす絶縁層６８，６９，７３，７４が形成される（絶縁層７４のみ図示）。
【００６１】
次いで、図７Ｂに示すように、ＣＶＤ法により、半導体基板２上に、酸化シリコンからなる第２絶縁膜３４が積層される。次いで、第２絶縁膜３４および第１絶縁膜３３が連続してエッチングされる。これにより、第２絶縁膜３４および第１絶縁膜３３にコンタクトホールが形成される。次いで、当該コンタクトホールを埋め尽くすコンタクトプラグが形成された後、スパッタ法により、第２絶縁膜３４上にアルミニウムが堆積（たとえば、７０００Å）され、そのアルミニウム堆積層がパターニングされる。これにより、第２絶縁膜３４上に、配線７５〜７８が形成される。
【００６２】
次いで、図７Ｃに示すように、ＣＶＤ法により、第２絶縁膜３４上に、第３絶縁膜３６第４絶縁膜３７、第５絶縁膜３８および表面保護膜３９が順に積層される。次いで、半導体基板２の空洞１０を形成すべき領域上の第３〜第５絶縁膜３６〜３８および表面保護膜３９が、エッチングにより除去される。
次いで、図７Ｄに示すように、Ｚ固定電極６１およびＺ可動電極６２を形成すべき領域以外の領域に開口を有するレジストが、第２絶縁膜３４上に形成される。続いて、当該レジストをマスクとする異方性のディープＲＩＥにより、具体的にはボッシュプロセスにより、半導体基板２が掘り下げられる。これにより、半導体基板２の表面部が、Ｚ固定電極６１およびＺ可動電極６２の形状に成形されるとともに、それらの間にトレンチ６０が形成される。ボッシュプロセスでは、ＳＦ６（六フッ化硫黄）を使用して半導体基板２をエッチングする工程と、Ｃ４Ｆ８（パーフルオロシクロブタン）を使用してエッチング面に保護膜を形成する工程とが交互に繰り返される。ディープＲＩＥ後、レジストが剥離される。
【００６３】
次いで、図７Ｅに示すように、熱酸化法またはＰＥＣＶＤ法により、Ｚ固定電極６１、Ｚ可動電極６２の表面全域およびトレンチ６０の内面全域（つまり、トレンチ６０を区画する側面および底面）に、酸化シリコン（ＳｉＯ２）からなる保護薄膜３５が形成される。
次いで、図７Ｆに示すように、エッチバックにより、保護薄膜３５におけるトレンチ６０の底面上の部分が除去される。これにより、トレンチ６０の底面が露出した状態となる。
【００６４】
次いで、図７Ｇに示すように、表面保護膜３９をマスクとする異方性のディープＲＩＥにより、トレンチ６０の底面がさらに掘り下げられる。これにより、トレンチ６０の底部に、半導体基板２の結晶面が露出した露出空間８３が形成される。この異方性のディープＲＩＥに引き続いて、等方性のＲＩＥにより、トレンチ６０の露出空間８３に反応性イオンおよびエッチングガスが供給される。そして、その反応性イオンなどの作用により、半導体基板２が、各露出空間８３を起点に半導体基板２の厚さ方向にエッチングされつつ、半導体基板２の表面に平行な方向にエッチングされる。これにより、互いに隣接する全ての露出空間８３が一体化して、半導体基板２の内部に空洞１０が形成されるとともに、空洞１０内において、Ｚ固定電極６１およびＺ可動電極６２が浮いた状態となる。
【００６５】
以上の工程を経て、図１に示すジャイロセンサ１（Ｚ軸センサ７）が得られる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はさらに他の形態で実施することもできる。
たとえば、第１駆動部１８および第２駆動部１９は、互いに間隔を空けて噛み合っているのであれば、図８に示すように、第１駆動部１８が櫛歯状に配列されており、第２駆動部１９が当該櫛歯の間に配置される構成であってもよく、また、第１駆動部１８および第２駆動部１９のいずれもが櫛歯状に配列されていてもよい。
【００６６】
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１    ジャイロセンサ
２    半導体基板
１０  空洞
１１  上壁
１２  底壁
１８  第１駆動部
１９  第２駆動部
６１  Ｚ固定電極
６２  Ｚ可動電極
６３  第１ベース部
６４  第１櫛歯部
６５  第２ベース部
６６  第２櫛歯部
６９  絶縁層
７０  先端部
７３  絶縁層
８４  対向部
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図８】
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