(57)【要約】【課題】互いに噛み合う櫛歯状の第１電極および第２電極の大きさのばらつきを少なくでき、センサの検出精度を向上できるＭＥＭＳセンサおよびその製造方法を提供すること。【解決手段】ベース基板７をエッチングすることにより、柱状部２９およびベース部３０を形成する。次に、当該柱状部２９およびベース部３０を熱酸化することにより、これらを絶縁膜に変質させる。これにより、柱状部２９からなる絶縁層８５およびベース部３０の表層部からなるベース絶縁層２１を形成する。次に、ベース絶縁層２１上にポリシリコン層２２を形成し、当該ポリシリコン層２２およびベース絶縁層２１の積層構造をエッチングして、Ｚ固定電極７１およびＺ可動電極７２の形状に成形する。同時に、それらの間にトレンチ５０を形成する。そして、当該トレンチ５０の底部を等方性エッチングすることにより、ベース絶縁層２１直下に凹部２０（空洞２３）を形成する。【選択図】図６
2012127692.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ基板上に、Ｓｉに対してエッチング選択比を有する材料からなるベース膜を形成する工程と、
前記ベース膜上に、ポリシリコン層を形成する工程と、
前記ポリシリコン層および前記ベース膜を選択的にエッチングすることにより、前記ポリシリコン層の表面から前記Ｓｉ基板の表面に至るトレンチを形成し、同時に、前記ベース膜と前記ポリシリコン層との積層構造を有し、互いに前記トレンチを隔てて噛み合う櫛歯状の第１電極および第２電極を形成する工程と、
前記トレンチへエッチング媒体を供給する等方性エッチングにより、前記Ｓｉ基板における前記ベース膜直下の部分をエッチングして、前記ベース膜直下に空洞を形成する工程とを含む、ＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項２】
前記ベース膜を形成する工程は、
前記Ｓｉ基板を選択的にエッチングすることにより、当該Ｓｉ基板を、板状のベース部と、当該ベース部の表面に立設された柱状部とに加工する工程と、
前記ベース部の前記表面および前記柱状部を熱酸化することにより、前記ベース部の前記表面および前記柱状部を絶縁膜に変質させる工程とを含み、
前記ポリシリコン層および前記ベース膜を選択的にエッチングする工程は、
前記第１電極および／または前記第２電極が、前記絶縁膜に変質した前記柱状部により前記ポリシリコン層の他の部分からそれぞれ絶縁されるようにエッチングする工程を含む、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項３】
前記ポリシリコン層を形成する工程は、
前記ベース部上に、前記柱状部の頂部よりも高い位置までポリシリコン材料を堆積させる工程と、
堆積された前記ポリシリコン材料の表面が、前記柱状部の前記頂部の高さ位置になるまで前記ポリシリコン材料を研削する工程とを含む、請求項２に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項４】
前記第１電極および前記第２電極の側壁を覆うように、ポリシリコンに対してエッチング選択比を有する保護膜を形成する工程をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項５】
前記トレンチの形成に先立って、前記ポリシリコン層上に選択的に配線を形成する工程を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法。
【請求項６】
凹部が形成された表層部を有するＳｉ基板と、
前記Ｓｉ基板の前記凹部の直上に配置され、前記凹部に近い側から順に積層された絶縁材料からなるベース膜とポリシリコン層との積層構造を有し、互いに間隔を隔てて噛み合う櫛歯状の第１電極および第２電極とを含む、ＭＥＭＳセンサ。
【請求項７】
前記ポリシリコン層を貫通して前記ベース膜に達するように前記第１電極に埋め込まれ、前記第１電極の或る部分を選択的に前記ポリシリコン層の他の部分から絶縁する第１絶縁層をさらに含む、請求項６に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項８】
前記ポリシリコン層を貫通して前記ベース膜に達するように前記第２電極に埋め込まれ、前記第２電極の或る部分を選択的に前記ポリシリコン層の他の部分から絶縁する第１絶縁層をさらに含む、請求項６または７に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項９】
前記第１電極が可動電極であり、前記第２電極が固定電極である、請求項６〜８のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１０】
前記第１電極が固定電極であり、前記第２電極が可動電極である、請求項６〜８のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１１】
前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量の変化を検出することにより、前記ＭＥＭＳセンサに作用した加速度を検出する加速度センサを含む、請求項６〜１０のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１２】
前記第１電極を前記凹部に近づく方向および離れる方向に駆動させ、その駆動時に前記ＭＥＭＳセンサに作用する角速度を、前記第１電極と前記第２電極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角速度センサを含む、請求項６〜１１のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１３】
前記ベース膜が、ＳｉＯ２からなる、請求項６〜１２のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１４】
前記ベース膜の厚さが、２μｍ〜５μｍである、請求項６〜１３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１５】
前記ポリシリコン層の厚さが、５μｍ〜２０μｍである、請求項６〜１４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサ。
【請求項１６】
請求項６〜１５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサと、
前記ＭＥＭＳセンサを覆うように形成された樹脂パッケージとを含む、ＭＥＭＳパッケージ。
【請求項１７】
前記ＭＥＭＳセンサに電気的に接続され、前記ＭＥＭＳセンサとともに同一の前記樹脂パッケージに覆われた集積回路をさらに含む、請求項１６に記載のＭＥＭＳパッケージ。
【請求項１８】
表面および裏面を有し、当該表面において前記ＭＥＭＳセンサを支持する基板をさらに含み、
前記樹脂パッケージは、前記基板の前記表面を覆うように、かつ前記基板の前記裏面を露出させるように前記ＭＥＭＳセンサを封止している、請求項１６または１７に記載のＭＥＭＳパッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳセンサの製造方法および当該製造方法により製造されたＭＥＭＳセンサ、ならびに当該ＭＥＭＳセンサを備えるＭＥＭＳパッケージに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電容量型加速度センサは、互いに対向する電極間（固定電極−可動電極間）の静電容量の変化量を検出することにより、加速度を検出する。
特許文献１の図１ａ〜図１ｇに開示された加速度センサ（１００）は、たとえば、絶縁層（１３２）を介して順に積層されたＳｉ電極（１１２）およびメタル電極（１２２）の２層からなる固定部（４００）と、固定部（４００）のＳｉ電極（１１２）と同一形状をなし、基準姿勢（特許文献１の図１ｄ）において当該Ｓｉ電極（１１２）に完全に向かい合うＳｉ電極（１１６）の単層からなる可動部（３００）とを備えている。加速度センサ（１００）は、加速度の作用により上下に振動する可動部（３００）のＳｉ電極（１１６）と、固定部（４００）のＳｉ電極（１１２）との間の静電容量の変化量を検出することにより、Ｚ軸方向の加速度を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６７９２８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の発明では、可動部（３００）を形成する複数のＳｉ電極（１１６）は、Ｓｉ基板に複数のトレンチを形成し、等方性エッチングにより当該トレンチの下方部を互いに連続させることにより形成される（特許文献１の図６ａ〜図６ｇ）。
しかしながら、Ｓｉ電極（１１６）として残すべき部分の材料と、エッチングにより除去すべき部分の材料とが、ともにＳｉである。そのため、空洞（６４０）を形成する際に、Ｓｉ電極（１１６）の下部が、エッチング媒体により侵食される（特許文献１の図６ｇ）。その結果、可動部（３００）を形成する複数のＳｉ電極（１１６）の大きさのばらつきが大きく、可動部（３００）が設計通りに振動しないおそれがある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、互いに噛み合う櫛歯状の第１電極および第２電極の大きさのばらつきを少なくでき、センサの検出精度を向上させることができるＭＥＭＳセンサおよびその製造方法を提供することである。
また、本発明の他の目的は、検出精度に優れるＭＥＭＳセンサを備えるＭＥＭＳパッケージを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、Ｓｉ基板上に、Ｓｉに対してエッチング選択比を有する材料からなるベース膜を形成する工程と、前記ベース膜上に、ポリシリコン層を形成する工程と、前記ポリシリコン層および前記ベース膜を選択的にエッチングすることにより、前記ポリシリコン層の表面から前記Ｓｉ基板の表面に至るトレンチを形成し、同時に、前記ベース膜と前記ポリシリコン層との積層構造を有し、互いに前記トレンチを隔てて噛み合う櫛歯状の第１電極および第２電極を形成する工程と、前記トレンチへエッチング媒体を供給する等方性エッチングにより、前記Ｓｉ基板における前記ベース膜直下の部分をエッチングして、前記ベース膜直下に空洞を形成する工程とを含む、ＭＥＭＳセンサの製造方法である。
【０００７】
この方法によれば、第１電極および第２電極の最下層が、Ｓｉに対してエッチング選択比を有するベース膜からなる。そのため、Ｓｉ基板の等方性エッチングにより空洞を形成する際、エッチング媒体が第１電極および第２電極に接触しても、第１電極および第２電極の侵食を低減することができる。その結果、大きさのばらつきが少ない第１電極および第２電極を有するＭＥＭＳセンサを製造することができる。
【０００８】
このようなＭＥＭＳセンサは、たとえば、請求項６記載のように、凹部が形成された表層部を有するＳｉ基板と、前記Ｓｉ基板の前記凹部の直上に配置され、前記凹部に近い側から順に積層された絶縁材料からなるベース膜とポリシリコン層との積層構造を有し、互いに間隔を隔てて噛み合う櫛歯状の第１電極および第２電極とを含む。
この構成によれば、互いに噛み合う櫛歯状の第１電極および第２電極の大きさのばらつきが少ないので、センサの検出精度を向上させることができる。
【０００９】
なお、Ｓｉに対してエッチング選択比を有する材料（この段落においては、材料Ａと定義する。）とは、たとえば、或るエッチング媒体に対するＳｉのエッチングレートと、当該エッチング媒体に対する材料Ａのエッチングレートとの比（エッチング選択比）＝（材料Ａのエッチングレート／Ｓｉのエッチングレート）≠１を満たす材料のことである。材料Ａは、とりわけ、エッチング選択比を０（ゼロ）近づけることができる材料（エッチング選択比≒０）であることが好ましく、具体的には、請求項１３記載のように、ＳｉＯ２であることが好ましい。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、前記ベース膜を形成する工程は、前記Ｓｉ基板を選択的にエッチングすることにより、当該Ｓｉ基板を、板状のベース部と、当該ベース部の表面に立設された柱状部とに加工する工程と、前記ベース部の前記表面および前記柱状部を熱酸化することにより、前記ベース部の前記表面および前記柱状部を絶縁膜に変質させる工程とを含み、前記ポリシリコン層および前記ベース膜を選択的にエッチングする工程は、前記第１電極および／または前記第２電極が、前記絶縁膜に変質した前記柱状部により前記ポリシリコン層の他の部分からそれぞれ絶縁されるようにエッチングする工程を含む、請求項１に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法である。
【００１１】
この方法により、請求項７記載のＭＥＭＳセンサ、すなわち、前記ポリシリコン層を貫通して前記ベース膜に達するように前記第１電極に埋め込まれ、前記第１電極の或る部分を選択的に前記ポリシリコン層の他の部分から絶縁する第１絶縁層をさらに含む、請求項６に記載のＭＥＭＳセンサを製造することができる。また、請求項８記載のＭＥＭＳセンサ、すなわち、前記ポリシリコン層を貫通して前記ベース膜に達するように前記第２電極に埋め込まれ、前記第２電極の或る部分を選択的に前記ポリシリコン層の他の部分から絶縁する第１絶縁層をさらに含む、請求項６または７に記載のＭＥＭＳセンサを製造することができる。
【００１２】
ところで、特許文献１の発明では、Ｓｉ基板における電気的に絶縁すべき複数部分を、分離ジョイント（Isolation joint 160,360・・・）により分離している。当該分離ジョイントは、特許文献１の図６ａに示されるように、Ｓｉ基板にトレンチを形成し、当該トレンチの内壁（側壁および底壁）を熱酸化することにより形成される。トレンチの内壁を熱酸化すると、各側壁および底壁からトレンチの内側へ向かってＳｉＯ２が成長し、各壁から成長したＳｉＯ２同士がいずれ一体化する。この一体化により、トレンチに埋め込まれた状態の分離ジョイント（図６ａでは、６１２）が得られる。しかしながら、このようにして得られる分離ジョイントは、元々空虚であったトレンチ内部に複数のＳｉＯ２を成長させ、それらを一体化させることにより形成される膜であるため、その強度があまり高くなく、形成に時間がかかる。
【００１３】
そこで、請求項２記載の発明では、請求項７記載の第１絶縁層および請求項８記載の第２絶縁層の形状を、結晶構造の整ったＳｉ基板のエッチングにより柱状部として形成する。次に、当該柱状部を熱酸化することにより、絶縁膜に変質させる。次に、当該絶縁膜の周囲にポリシリコン層を形成し、ポリシリコン層を第１電極および第２電極の形状にエッチングする。すなわち、請求項２記載の発明では、第１絶縁層および第２絶縁層の形状が、Ｓｉのエッチングにより形成されるため、特許文献１の分離ジョイントの形成方法に比べて、短時間で高い強度を有する絶縁層として形成することができる。
【００１４】
また、請求項３記載の発明は、前記ポリシリコン層を形成する工程は、前記ベース部上に、前記柱状部の頂部よりも高い位置までポリシリコン材料を堆積させる工程と、堆積された前記ポリシリコン材料の表面が、前記柱状部の前記頂部の高さ位置になるまで前記ポリシリコン材料を研削する工程とを含む、請求項２に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法である。
【００１５】
この方法により、柱状部からなる絶縁膜の高さと同じ厚さを有するポリシリコン層を形成することができる。そのため、第１電極および第２電極の或る部分を、ポリシリコン層の他の部分から確実に絶縁することができる。
また、請求項４記載の発明は、前記第１電極および前記第２電極の側壁を覆うように、ポリシリコンに対してエッチング選択比を有する保護膜を形成する工程をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法である。
【００１６】
この方法によれば、第１電極および第２電極の側壁が、Ｓｉに対してエッチング選択比を有する保護膜で覆われる。そのため、Ｓｉ基板の等方性エッチングにより空洞を形成する際、エッチング媒体が第１電極および第２電極の各側壁に接触しても、第１電極および第２電極の侵食を低減することができる。その結果、第１電極および第２電極の大きさのばらつきを一層少なくすることができる。
【００１７】
また、請求項５記載の発明は、前記トレンチの形成に先立って、前記ポリシリコン層上に選択的に配線を形成する工程を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサの製造方法である。
この方法によれば、複雑な櫛歯状の第１電極および第２電極に成形される前のポリシリコン層上に配線を形成するので、第１電極および第２電極にコンタクトするための配線を簡単に形成することができる。
【００１８】
また、上述したＭＥＭＳセンサにおいて、前記第１電極および前記第２電極は、請求項９記載のように、前記第１電極が可動電極であり、前記第２電極が固定電極であってもよい。また、請求項１０記載のように、前記第１電極が固定電極であり、前記第２電極が可動電極であってもよい。
また、上述したＭＥＭＳセンサは、請求項１１記載のように、前記第１電極と前記第２電極との間の静電容量の変化を検出することにより、前記ＭＥＭＳセンサに作用した加速度を検出する加速度センサを含んでいてもよい。
【００１９】
この構成では、大きさのばらつきが少ない第１電極と第２電極とで構成されるキャパシタにより加速度を検出することができる。そのため、センサに作用する加速度を精度よく検出することができる。
また、上述したＭＥＭＳセンサは、請求項１２記載のように、前記第１電極を前記凹部に近づく方向および離れる方向に駆動させ、その駆動時に前記ＭＥＭＳセンサに作用する角速度を、前記第１電極と前記第２電極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角速度センサを含んでいてもよい。
【００２０】
この構成では、第１電極の大きさのばらつきが少ないので、第１電極を設計通りに駆動させることができる。そのため、センサに作用する角速度を精度よく検出することができる。
また、請求項１４記載のように、前記ベース膜の厚さが、２μｍ〜１０μｍであってもよい。また、請求項１５記載のように、前記ポリシリコン層の厚さが、５μｍ〜２０μｍであってもよい。
【００２１】
また、請求項１６記載の発明は、請求項６〜１５のいずれか一項に記載のＭＥＭＳセンサと、前記ＭＥＭＳセンサを覆うように形成された樹脂パッケージとを含む、ＭＥＭＳパッケージである。
この構成によれば、本発明のＭＥＭＳセンサが用いられている。そのため、当該ＭＥＭＳセンサにおいて、互いに噛み合う櫛歯状の第１電極および第２電極の大きさのばらつきを少なくできるので、センサの検出精度を向上させることができる。その結果、検出精度に優れるＭＥＭＳセンサを備えるＭＥＭＳパッケージを提供することができる。
【００２２】
また、上述したＭＥＭＳパッケージは、請求項１７記載のように、前記ＭＥＭＳセンサに電気的に接続され、前記ＭＥＭＳセンサとともに同一の前記樹脂パッケージに覆われた集積回路をさらに含んでいてもよい。また、請求項１８記載のように、表面および裏面を有し、当該表面において前記ＭＥＭＳセンサを支持する基板をさらに含む場合、前記樹脂パッケージは、前記基板の前記表面を覆うように、かつ前記基板の前記裏面を露出させるように前記ＭＥＭＳセンサを封止していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳパッケージの模式的な斜視図である。
【図２】図１に示す角速度センサの模式的な平面図である。
【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Ａ−Ａ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Ｂ−Ｂにおける断面を示す。
【図７Ａ】図２に示すＺ軸センサの製造工程の一部を示す断面図であって、図６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７Ｈ】図７Ｇの次の工程を示す図である。
【図７Ｉ】図７Ｈの次の工程を示す図である。
【図７Ｊ】図７Ｉの次の工程を示す図である。
【図７Ｋ】図７Ｊの次の工程を示す図である。
【図８】図５に示すＺ軸センサを、加速度センサに利用する場合の形態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。
＜ＭＥＭＳパッケージの全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るＭＥＭＳパッケージの模式的な斜視図である。
ＭＥＭＳパッケージ１は、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。
【００２５】
ＭＥＭＳパッケージ１は、基板２と、ＭＥＭＳセンサとしての角速度センサ３と、外部端子４と、集積回路５（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）と、樹脂パッケージ６とを含んでいる。
基板２は、表面および裏面を有する長方形板状に形成されている。
角速度センサ３は、基板２の表面側における長手方向一端部に配置されている。角速度センサ３は、正方形板状のＳｉ基板からなるベース基板７と、ベース基板７の中央部に設けられたセンサ部８と、ベース基板７におけるセンサ部８の側方に配置され、センサ部８に電圧を供給するための電極パッド９とを含んでいる。
【００２６】
センサ部８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１０、Ｙ軸センサ１１およびＺ軸センサ１２を有している。これら３つのセンサ１０〜１２は、たとえばＳｉ基板からなる蓋基板１３がベース基板７に接合されることにより、蓋基板１３により覆われて密閉されている。
Ｘ軸センサ１０は、Ｘ軸方向の振動Ｕｘを利用して、ＭＥＭＳパッケージ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１１は、Ｙ軸方向の振動Ｕｙを利用して、ＭＥＭＳパッケージ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１２は、Ｚ軸方向の振動Ｕｚを利用して、ＭＥＭＳパッケージ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。
【００２７】
電極パッド９は、基板２の長手方向に直交する幅方向に沿って、互いに等しい間隔を空けて複数（図１では、７個）設けられている。
外部端子４は、基板２の長手方向他端部（角速度センサ３とは反対側の端部）において、基板２の幅方向に沿って互いに等しい間隔を空けて複数（図１では、１２個）設けられている。各外部端子４は、基板２を厚さ方向に貫通して形成されており、基板２の表面に内部パッド１４として、基板２の裏面に外部パッド１５として露出している。
【００２８】
集積回路５は、基板２の表面側において、角速度センサ３と外部端子４（内部パッド１４）との間に配置されている。集積回路５は、たとえば、基板２の幅方向に長手な長方形板状のＳｉ基板からなる。当該Ｓｉ基板の内部には、各センサ１０〜１２から出力された電気信号を増幅するチャージアンプ、当該電気信号の特定の周波数成分を取り出すフィルタ回路（ローパスフィルタ：ＬＰＦなど）、フィルタリング後の電気信号を論理演算する論理回路等が形成されている。これらの回路は、たとえば、ＣＭＯＳデバイスにより構成されている。また、集積回路５は、第１電極パッド１６と、第２電極パッド１７とを有している。
【００２９】
第１電極パッド１６は、基板２の長手方向における角速度センサ３に近い側の端部において、基板２の幅方向に沿って互いに等しい間隔を空けて複数（図１では、７個）設けられている。第１電極パッド１６は、ボンディングワイヤ１８により、角速度センサ３の電極パッド９と１対１で接続されている。
第２電極パッド１７は、基板２の長手方向における外部端子４に近い側の端部において、基板２の幅方向に沿って互いに等しい間隔を空けて複数（図１では、１２個）設けられている。第２電極パッド１７は、ボンディングワイヤ１９により、外部端子４の内部パッド１４と１対１で接続されている。
【００３０】
樹脂パッケージ６は、基板２と協働してＭＥＭＳパッケージ１の外形をなし、略直方体状に形成されている。樹脂パッケージ６は、たとえば、エポキシ樹脂など公知のモールド樹脂からなり、角速度センサ３および集積回路５とともにボンディングワイヤ１８，１９および内部パッド１４を覆い、外部パッド１５を露出させるように、角速度センサ３および集積回路５を封止している。
＜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。
【００３１】
図２は、図１に示す角速度センサの模式的な平面図である。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Ａ−Ａにおける断面を示す。
角速度センサ３は、前述のように、Ｓｉ基板からなるベース基板７を備えている。ベース基板７の表層部（ベース基板７における蓋基板１３に向かい合う部分）には、平面視長方形状の凹部２０が形成されている。
【００３２】
ベース基板７上には、当該凹部２０を覆うように、ベース膜としてのベース絶縁層２１（たとえば、２μｍ〜１０μｍ厚）およびポリシリコン層２２（たとえば、５μｍ〜２０μｍ厚）が順に積層されている。これにより、角速度センサ３が有するベース基板７、ベース絶縁層２１およびポリシリコン層２２からなる積層構造の内部には、ベース絶縁層２１およびベース基板７により区画された空洞２３が形成されている。
【００３３】
Ｘ軸センサ１０、Ｙ軸センサ１１およびＺ軸センサ１２は、ベース絶縁層２１およびポリシリコン層２２の積層構造からなり、空洞２３の直上に配置されている。すなわち、Ｘ軸センサ１０、Ｙ軸センサ１１およびＺ軸センサ１２は、空洞２３を裏面側から区画する底面を形成するベース基板７の底壁２４に対して浮いた状態で設けられている。
Ｘ軸センサ１０およびＹ軸センサ１１は、間隔を空けて互いに隣接して配置されている。これらＸ軸センサ１０およびＹ軸センサ１１のそれぞれを取り囲むようにＺ軸センサ１２が配置されている。
【００３４】
この実施形態では、Ｙ軸センサ１１は、Ｘ軸センサ１０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１１の構成については、Ｘ軸センサ１０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。
Ｘ軸センサ１０とＺ軸センサ１２との間およびＹ軸センサ１１とＺ軸センサ１２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２５が形成されている。
【００３５】
支持部２５は、ベース基板７、ベース絶縁層２１およびポリシリコン層２２の積層構造からなり、直線部２６と、環状部２７とを一体的に含んでいる。
支持部２５の直線部２６は、空洞２３を横側から区画する側面を形成する当該積層構造の一側壁２８から、Ｚ軸センサ１２を横切ってＸ軸センサ１０およびＹ軸センサ１１へ向かって延びている。また、支持部２５の環状部２７は、Ｘ軸センサ１０およびＹ軸センサ１１を取り囲んでいる。
【００３６】
Ｘ軸センサ１０およびＹ軸センサ１１は、各環状部２７の内側に配置され、環状部２７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１２は、直線部２６の両側壁において両持ち支持されている。
Ｘ軸センサ１０（Ｙ軸センサ１１）は、互いに同じ厚さで形成されたＸ固定電極３１（Ｙ固定電極５１）およびＸ可動電極３２（Ｙ可動電極５２）を有している。
【００３７】
Ｘ固定電極３１（Ｙ固定電極５１）は、空洞２３内に設けられた支持部２５に固定されている。
また、Ｘ固定電極３１（Ｙ固定電極５１）は、支持部２５に固定された平面視四角環状の第１ベース部３３（Ｙ固定電極５１の第１ベース部５３）と、第１ベース部３３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第１櫛歯部３４（Ｙ固定電極５１の第１櫛歯部５４）とを含んでいる。
【００３８】
Ｘ固定電極３１の第１ベース部３３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組み合わされた補強フレームとを有するトラス状の骨組み構造を有している。
Ｘ固定電極３１の第１櫛歯部３４は、各基端部が第１ベース部３３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。各第１櫛歯部３４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。
【００３９】
Ｘ可動電極３２（Ｙ可動電極５２）は、Ｘ固定電極３１に対して振動可能に保持されている。
また、Ｘ可動電極３２（Ｙ可動電極５２）は、第２ベース部３５（Ｙ可動電極５２の第２ベース部５５）と、第２櫛歯部３６（Ｙ可動電極５２の第２櫛歯部５６）とを含んでいる。
【００４０】
Ｘ可動電極３２の第２ベース部３５は、Ｘ固定電極３１の第１櫛歯部３４を横切る方向に沿って、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る。各第２ベース部３５の両端は、第１櫛歯部３４を横切る方向に沿って伸縮自在なビーム部３７（Ｙ軸センサ１１のビーム部５７）に接続されている。
ビーム部３７は、Ｘ可動電極３２の第２ベース部３５の両端に２つずつ設けられている。
【００４１】
Ｘ可動電極３２の第２櫛歯部３６は、当該第２ベース部３５から、互いに隣接するＸ固定電極３１の第１櫛歯部３４間に向かって両側に延び、Ｘ固定電極３１の第１櫛歯部３４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、第２櫛歯部３６は、第２ベース部３５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。
【００４２】
Ｘ可動電極３２では、各第２櫛歯部３６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、ポリシリコン層２２の表面からベース絶縁層２１に至るまで、横フレームを横切る絶縁層３８が埋め込まれている。
絶縁層３８は、ＳｉＯ２（酸化シリコン）からなり、ベース絶縁層２１と一体的に形成されている。各第２櫛歯部３６は、絶縁層３８により、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３２の第２櫛歯部３６が、Ｘ可動電極３２において、それぞれ独立した電極として機能する。
【００４３】
ポリシリコン層２２上には、ＳｉＯ２からなる第１絶縁膜４２および第２絶縁膜４３が順に積層されている。第２絶縁膜４３上には、Ｘ第１駆動／検出配線３９（Ｙ第１駆動／検出配線５９）およびＸ第２駆動／検出配線４０（Ｙ第２駆動／検出配線６０）が形成されている。
Ｘ第１駆動／検出配線３９は、２つに絶縁分離された各第２櫛歯部３６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、当該第２櫛歯部３６から静電容量の変化に伴う電圧の変化を検出する。
【００４４】
Ｘ第２駆動／検出配線４０は、２つに絶縁分離された各第２櫛歯部３６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、当該第２櫛歯部３６から静電容量の変化に伴う電圧の変化を検出する。
Ｘ第１駆動／検出配線３９およびＸ第２駆動／検出配線４０は、この実施形態では、Ａｌ（アルミニウム）からなる。Ｘ第１駆動／検出配線３９およびＸ第２駆動／検出配線４０は、第１絶縁膜４２および第２絶縁膜４２を貫通して各第２櫛歯部３６に電気的に接続されている。
【００４５】
また、Ｘ第１駆動／検出配線３９およびＸ第２駆動／検出配線４０は、Ｘ可動電極３２のビーム部３７、Ｘ固定電極３１の第１ベース部３３を介して支持部２５上に引き回され、その一部が電極パッド９として露出している。
なお、Ｘ第１駆動／検出配線３９およびＸ第２駆動／検出配線４０は、それぞれＸ可動電極３２のビーム部３７を通過する区間においては、導電性のポリシリコン層２２の一部からなるビーム部３７自体を電流路として利用している。ビーム部３７上にＡｌ配線を設けなくて済むので、ビーム部３７の伸縮性を保持することができる。
【００４６】
また、支持部２５には、Ｘ固定電極３１の第１櫛歯部３４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４１が引き回されている。当該Ｘ第３駆動／検出配線４１も他の配線３９，４０と同様に、その一部が電極パッド９として露出している（図示せず）。
Ｘ固定電極３１およびＸ可動電極３２の上面および側面は、第１絶縁膜４２および第２絶縁膜４３を覆うように、ＳｉＯ２からなる保護薄膜４４で被覆されている。
【００４７】
また、ポリシリコン層２２上には、空洞２３外の部分において、第２絶縁膜４３上に、第３絶縁膜４５、第４絶縁膜４６、第５絶縁膜４７および表面保護膜４８が順に積層されている。
上記の構造のＸ軸センサ１０では、Ｘ第１〜Ｘ第３駆動／検出配線３９〜４１を介して、Ｘ固定電極３１とＸ可動電極３２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３１の第１櫛歯部３４−Ｘ可動電極３２の第２櫛歯部３６間にクーロン斥力／クーロン引力が交互に発生する。
【００４８】
その結果、櫛歯状のＸ可動電極３２が、同じく櫛歯状のＸ固定電極３１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３２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３１の第１櫛歯部３４と、Ｘ可動電極３２の第２櫛歯部３６との対向面積および／または距離が変化する。
【００４９】
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３２−Ｘ固定電極３１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。
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３２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。
【００５０】
また、Ｙ軸センサ１１では、Ｙ第１〜Ｙ第３駆動／検出配線５９〜６１を介して、Ｙ固定電極５１とＹ可動電極５２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５１の第１櫛歯部５４−Ｙ可動電極５２の第２櫛歯部５６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５２が、同じく櫛歯状のＹ固定電極５１に対してＹ軸方向に沿って左右に振動（振動Ｕｙ）する。
【００５１】
この状態において、Ｙ可動電極５２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５１の第１櫛歯部５４と、Ｙ可動電極５２の第２櫛歯部５６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５２−Ｙ固定電極５１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。
【００５２】
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Ｂ−Ｂにおける断面を示す。
Ｚ軸センサ１２は、上述のように、空洞２３の直上において、Ｘ軸センサ１０およびＹ軸センサ１１のそれぞれを取り囲むように配置されている。
Ｚ軸センサ１２は、互いに同じ厚さおよび幅で形成されたＺ固定電極７１およびＺ可動電極７２を有している。図５および図６において、Ｚ固定電極７１の厚さおよび幅が、それぞれ厚さＴ１および幅Ｗ１であり、Ｚ可動電極７２の厚さおよび幅が、それぞれ厚さＴ２およびＷ２である。
【００５３】
Ｚ固定電極７１は、空洞２３内に設けられた支持部２５（直線部２６）に固定されている。
Ｚ可動電極７２は、Ｚ固定電極７１に対して振動可能に保持されている。
この実施形態において、２つのＺ軸センサ１２のうち一方のＺ軸センサ１２では、Ｚ可動電極７２が環状部２７を取り囲むように配置されており、当該Ｚ可動電極７２を取り囲むように、Ｚ固定電極７１が配置されている。
【００５４】
他方のＺ軸センサ１２では、Ｚ固定電極７１が環状部２７を取り囲むように配置されており、当該Ｚ固定電極７１を取り囲むように、Ｚ可動電極７２が配置されている。
各Ｚ軸センサ１２において、Ｚ固定電極７１は、第１ベース部７３と、複数の第１櫛歯部７４とを含んでいる。
Ｚ固定電極７１の第１ベース部７３は、支持部２５に固定された平面視四角環状に形成されている。また、第１ベース部７３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組み合わされた補強フレームとを有するトラス状の骨組み構造を有している。
【００５５】
第１ベース部７３における、各第２櫛歯部７９の先端部８２（後述）に対向する部分（対向部７５）の両側には、ポリシリコン層２２の表面から空洞２３に至るまで、トラス構造の主フレームを幅方向に横切る絶縁層７６が埋め込まれている。
絶縁層７６は、ＳｉＯ２からなり、ベース絶縁層２１と一体的に形成されている。これにより、絶縁層７６およびトラス構造の三角形の空間で囲まれる対向部７５は、Ｚ固定電極７１の第１ベース部７３の他の部分から絶縁されている。
【００５６】
Ｚ固定電極７１の第１櫛歯部７４は、第１ベース部７３における、Ｘ軸センサ１０（Ｙ軸センサ１１）に対して直線部２６とは反対側の部分において、第１ベース部７３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。
各第１櫛歯部７４は、基端部がＺ固定電極７１の第１ベース部７３に接続され、先端部がＺ可動電極７２へ向かって延びている。また、各第１櫛歯部７４の基端部寄りの部分には、ポリシリコン層２２の表面から空洞２３に至るまで、第１櫛歯部７４を幅方向に横切る絶縁層７７が埋め込まれている。
【００５７】
絶縁層７７は、ＳｉＯ２からなり、ベース絶縁層２１と一体的に形成されている。各第１櫛歯部７４は、絶縁層７７により、Ｚ固定電極７１の他の部分から絶縁されている。
また、各Ｚ軸センサ１２において、Ｚ可動電極７２は、第２ベース部７８と、第２櫛歯部７９とを含んでいる。
Ｚ可動電極７２の第２ベース部７８は、平面視四角環状に形成されている。また、第２ベース部７８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組み合わされた補強フレームとを有するトラス状の骨組み構造を有している。
【００５８】
当該骨組み構造の第２ベース部７８は、第２櫛歯部７９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いる。当該省略区間の主フレームが、Ｚ可動電極７２を上下動可能にするためのビーム部８０として機能する。
Ｚ可動電極７２の第２櫛歯部７９は、第２ベース部７８から、互いに隣接するＺ固定電極７１の第１櫛歯部７４の各間に向かって延び、第１櫛歯部７４に接触しないように噛み合う櫛歯状に配列されている。
【００５９】
各第２櫛歯部７９は、基端部８１がＺ可動電極７２の第２ベース部７８に接続され、先端部８２がＺ固定電極７１の第１櫛歯部７４の各間へ向かって延びている。
各第２櫛歯部７９の先端部８２寄りの部分には、ポリシリコン層２２の表面から空洞２３に至るまで、第２櫛歯部７９を幅方向に横切る絶縁層８４が埋め込まれている。また、各第２櫛歯部７９の基端部８１寄りの部分には、ポリシリコン層２２の表面から空洞２３に至るまで、第２櫛歯部７９を幅方向に横切る絶縁層８５が埋め込まれている。
【００６０】
絶縁層８４，８５は、ＳｉＯ２からなり、ベース絶縁層２１と一体的に形成されている。絶縁層８４，８５により、各第２櫛歯部７９は、他の部分から絶縁された３つの部分（先端部８２、基端部８１、および先端部８２と基端部８１との間の中間部８３）を有している。
ポリシリコン層２２上には、上述したように、ＳｉＯ２からなる第１絶縁膜４２および第２絶縁膜４３が順に積層されている。第２絶縁膜４３上には、Ｚ第１検出配線８６、Ｚ第１駆動配線８７、Ｚ第２検出配線８８およびＺ第２駆動配線８９が形成されている。
【００６１】
Ｚ第１検出配線８６およびＺ第２検出配線８８は、互いに隣接するＺ固定電極７１の第１櫛歯部７４およびＺ可動電極７２の中間部８３にそれぞれ接続されている。すなわち、Ｚ軸センサ１２では、Ｚ固定電極７１の第１櫛歯部７４とＺ可動電極７２の中間部８３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。
【００６２】
具体的には、Ｚ第１検出配線８６は、第１ベース部７３に沿って形成され、各第１櫛歯部７４の絶縁層７７を跨って第１櫛歯部７４の先端部へ向かって分岐するＡｌ配線を含んでいる。
分岐されたＡｌ配線は、各第１櫛歯部７４における絶縁層７７よりも先端側において、第１絶縁膜４２および第２絶縁膜４３を貫通して電気的に接続されている。
【００６３】
また、図２に示すように、Ｚ第１検出配線８６は、第１ベース部７３を介して支持部２５上に引き回され、その一部が電極パッド９として露出している。
Ｚ第２検出配線８８は、Ｚ可動電極７２の第２櫛歯部７９から、静電容量の変化に伴う電圧の変化を検出する。Ｚ第２検出配線８８は、第２ベース部７８に沿って形成され、各第２櫛歯部７９の基端部８１寄りの絶縁層８５を跨って中間部８３へ向かって分岐するＡｌ配線を含んでいる。
【００６４】
分岐されたＡｌ配線は、各第２櫛歯部７９の中間部８３において、第１絶縁膜４２および第２絶縁膜４３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８８は、Ｚ可動電極７２の第２ベース部７８を介して支持部２５上に引き回され、その一部が電極パッド９として露出している。
Ｚ第１駆動配線８７およびＺ第２駆動配線８９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対向部７５および先端部８２にそれぞれ接続されている。すなわち、Ｚ軸センサ１２では、互いに間隔を空けて対向するＺ固定電極７１の対向部７５およびＺ可動電極７２の先端部８２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７２を振動させる駆動部を構成している。
【００６５】
具体的には、Ｚ第１駆動配線８７は、Ｚ固定電極７１の対向部７５に駆動電圧を供給する。Ｚ第１駆動配線８７は、第２絶縁膜４３の表面を利用して絶縁層７６の両側に跨るＡｌ配線を含んでいる。当該Ｚ第１駆動配線８７は、対向部７５および第１ベース部７３の対向部７５を除く部分において、第１絶縁膜４２および第２絶縁膜４３を貫通して電気的に接続されている。なお、Ｚ第１駆動配線８７のＡｌ配線を除く残りの部分は、導電性のポリシリコン層２２からなる第１ベース部７３を利用して構成されている。
【００６６】
また、図２に示すように、Ｚ第１駆動配線８７は、支持部２５上に引き回され、その一部が電極パッド９として露出している。
Ｚ第２駆動配線８９は、Ｚ可動電極７２の先端部８２に駆動電圧を供給する。Ｚ第２駆動配線８９は、第２絶縁膜４３の表面を利用して第２櫛歯部７９の先端部８２と基端部８１との間に跨るＡｌ配線を含んでいる。当該Ｚ第２駆動配線８９は、先端部８２および基端部８１において、第１絶縁膜４２および第２絶縁膜４３を貫通して電気的に接続されている。なお、Ｚ第２駆動配線８９のＡｌ配線を除く残りの部分は、導電性のポリシリコン層２２からなる第２ベース部７８を利用して構成されている。
【００６７】
また、図２に示すように、Ｚ第２駆動配線８９は、支持部２５上に引き回され、その一部が電極パッド９として露出している。
Ｚ固定電極７１およびＺ可動電極７２の上面および側面は、第１絶縁膜４２および第２絶縁膜４３を覆うように、ＳｉＯ２からなる保護薄膜４４で被覆されている。
上記の構造のＺ軸センサ１２では、Ｚ第１駆動配線８７およびＺ第２駆動配線８９を介して、Ｚ固定電極７１の対向部７５とＺ可動電極７２の先端部８２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、対向部７５と先端部８２と間にクーロン斥力／クーロン引力が交互に発生する。
【００６８】
その結果、櫛歯状のＺ可動電極７２が振り子であるかのように、同じく櫛歯状のＺ固定電極７１を振動の中心として、Ｚ固定電極７１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７２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、互いに隣接する第１櫛歯部７４と、第２櫛歯部７９の中間部８３との対向面積および／または電極間距離ｄが変化する。
【００６９】
そして、当該対向面積および／または電極間距離ｄの変化に起因するＺ可動電極７２−Ｚ固定電極７１間の静電容量Ｃの変化を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１０を取り囲むＺ軸センサ１２の検出値と、Ｙ軸センサ１１を取り囲むＺ軸センサ１２の検出値との差分をとることにより求められる。
【００７０】
差分は、たとえば、図２に示すように、Ｘ軸センサ１０を取り囲むＺ軸センサ１２の固定電極および可動電極と、Ｙ軸センサ１１を取り囲むＺ軸センサ１２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１２間において、Ｚ可動電極７２の揺れ方が異なるので、差分が生じることとなる。
＜角速度センサの製造方法＞
次に、図７Ａ〜図７Ｋを参照して、上述した角速度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。
【００７１】
図７Ａ〜図７Ｋは、図２に示すＺ軸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。
Ｚ軸センサ１２を製造するには、導電性シリコンからなるベース基板７の表面が熱酸化（たとえば、温度１０００℃〜１２００℃）される。これにより、ベース基板７の表面に、ＳｉＯ２からなるマスク（図示せず）が形成される。次に、公知のパターニング技術により、当該マスクがパターニングされ、絶縁層７６，７７，８４，８５を形成すべき領域以外の領域を覆う部分に開口が形成される。
【００７２】
次に、当該マスク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、ベース基板７に選択的にトレンチ（たとえば、深さが１０μｍ程度）が形成される。ボッシュプロセスでは、ＳＦ６（六フッ化硫黄）を使用してベース基板７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ベース基板７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。
【００７３】
これにより、図７Ａに示すように、ベース基板７においてトレンチが形成されずに残存した柱状の部分が、絶縁層７６，７７，８４，８５と同一形状の柱状部２９として形成され、また、当該柱状部２９の底部を一体的に支持する板状のベース部３０が同時に形成される。
次に、図７Ｂに示すように、ベース基板７の柱状部２９およびベース部３０が熱酸化（たとえば、温度１０００℃〜１２００℃）される。これにより、柱状部２９全体およびベース部３０の表層部がＳｉＯ２からなる絶縁膜に変質する。変質した絶縁膜はそれぞれ、柱状部２９が絶縁層７６，７７，８４，８５となり、ベース部３０の表層部がベース絶縁層２１となる。
【００７４】
次に、絶縁層７６，７７，８４，８５およびベース絶縁層２１の表面に、ポリシリコンからなるシード膜が形成される。続いて、当該シード膜からポリシリコンがエピタキシャル成長される。このエピタキシャル成長は、図７Ｃに示すように、成長するポリシリコン層２２の高さが、絶縁層７６，７７，８４，８５に変質した柱状部２９の頂部（図７Ｃでは、絶縁層８５の頂部４９のみを示す）よりも高くなるまで続けられる。
【００７５】
次に、図７Ｄに示すように、ポリシリコン層２２の表面がＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械研磨）処理されることにより、ポリシリコン層２２の表面と柱状部２９（絶縁層８５）の頂部４９とを面一にする。柱状部２９の頂部４９は、ポリシリコン層２２の表面に露出することとなる。
次に、図７Ｅに示すように、ＣＶＤ法により、ポリシリコン層２２上に、ＳｉＯ２からなる第１絶縁膜４２が積層される。
【００７６】
次に、図７Ｆに示すように、第１絶縁膜４２上に第２絶縁膜４３が積層される。続いて、第２絶縁膜４３および第１絶縁膜４２が連続してエッチングされる。これにより、第２絶縁膜４３および第１絶縁膜４２にコンタクトホールが形成される。続いて、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４３上にＡｌが堆積（たとえば、７０００Å）され、そのＡｌ堆積層がパターニングされる。これにより、第２絶縁膜４３上に、配線８６〜８９が形成される。
【００７７】
次に、図７Ｇに示すように、ＣＶＤ法により、第２絶縁膜４３上に、第３絶縁膜４５、第４絶縁膜４６、第５絶縁膜４７および表面保護膜４８が順に積層される。次に、ベース基板７の凹部２０を形成すべき領域上の第３〜第５絶縁膜４５〜４７および表面保護膜４８が、エッチングにより除去される。
次に、図７Ｈに示すように、Ｚ固定電極７１およびＺ可動電極７２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４３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、ポリシリコン層２２およびベース絶縁層２１が順に掘り下げられる。これにより、ベース絶縁層２１およびポリシリコン層２２の積層構造が、第１電極または第２電極としてのＺ固定電極７１、および第１電極または第２電極としてのＺ可動電極７２の形状に成形されるとともに、それらの間にトレンチ５０が形成される。トレンチ５０の底面にはベース基板７の表面が露出することとなる。
【００７８】
次に、図７Ｉに示すように、熱酸化法またはＰＥＣＶＤ法により、Ｚ固定電極７１、Ｚ可動電極７２の表面全域およびトレンチ５０の内面全域（つまり、トレンチ５０を区画する側面および底面）に、ＳｉＯ２からなる保護薄膜４４が形成される。
次に、図７Ｊに示すように、エッチバックにより、保護薄膜４４におけるトレンチ５０の底面上の部分が除去される。これにより、トレンチ５０の底面が露出した状態となる。
【００７９】
次に、図７Ｋに示すように、表面保護膜４８をマスクとする異方性のディープＲＩＥにより、トレンチ５０の底面（すなわち、ベース基板７の表面）がさらに掘り下げられる。これにより、トレンチ５０の底部（ベース基板７の表層部）に、ベース基板７の結晶面が露出した露出空間５８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５０の露出空間５８に、エッチング媒体としての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、ベース基板７が、各露出空間５８を起点にベース基板７の厚さ方向にエッチングされつつ、ベース基板７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５８が一体化して、ベース基板７の表層部に凹部２０（空洞２３）が形成されるとともに、凹部２０の直上において、Ｚ固定電極７１およびＺ可動電極７２が浮いた状態となる。
【００８０】
以上の工程を経て、図２に示すＺ軸センサ１２が得られる。
以上の方法によれば、Ｚ固定電極７１およびＺ可動電極７２の最下部が、Ｓｉに対してエッチング選択比を有するＳｉＯ２からなるベース絶縁層２１で構成されている。さらに、Ｚ固定電極７１およびＺ可動電極７２の側面も同様に、ＳｉＯ２からなる保護薄膜４４で覆われる。
【００８１】
そのため、図７Ｋに示す工程において、露出空間５８に反応性イオンおよびエッチングガスを供給してベース基板７を等方性エッチングする際、エッチングガス等がＺ固定電極７１およびＺ可動電極７２に接触しても、エッチングガスによるＺ固定電極７１およびＺ可動電極７２の侵食を防止することができる。その結果、Ｚ固定電極７１およびＺ可動電極７２の大きさ（厚さＴ１，Ｔ２および幅Ｗ１，Ｗ２）のばらつきを少なくすることができる。
【００８２】
よって、Ｚ軸センサ１２において、Ｚ固定電極７１およびＺ可動電極７２の厚さＴ１，Ｔ２に応じた第１櫛歯部７４と第２櫛歯部７９の中間部８３との対向面積、ならびにＺ固定電極７１およびＺ可動電極７２の幅Ｗ１，Ｗ２に応じた電極間距離ｄを一定に保持することができる。したがって、当該対向面積および／または電極間距離ｄの変化に起因するＺ可動電極７２−Ｚ固定電極７１間の静電容量の変化を精度よく検出することができる。
【００８３】
また、Ｚ固定電極７１およびＺ可動電極７２の幅Ｗ１，Ｗ２のばらつきが少ないので、対向部７５と先端部８２との各間に対して、それぞれほぼ同じ大きさのクーロン斥力／クーロン引力を発生させることができる。その結果、Ｚ可動電極７２を設計通りに駆動させることができる。
ところで、特許文献１の発明では、Ｓｉ基板における電気的に絶縁すべき複数部分を、分離ジョイント（Isolation joint 160,360・・・）により分離している。当該分離ジョイントは、特許文献１の図６ａに示されるように、Ｓｉ基板にトレンチを形成し、当該トレンチの内壁（側壁および底壁）を熱酸化することにより形成される。トレンチの内壁を熱酸化すると、各側壁および底壁からトレンチの内側へ向かってＳｉＯ２が成長し、各壁から成長したＳｉＯ２同士がいずれ一体化する。この一体化により、トレンチに埋め込まれた状態の分離ジョイント（図６ａでは、６１２）が得られる。しかしながら、このようにして得られる分離ジョイントは、元々空虚であったトレンチ内部に複数のＳｉＯ２を成長させ、それらを一体化させることにより形成される膜であるため、その強度があまり高くなく、形成に時間がかかる（たとえば、エッチングレートが２μｍ／ｈ程度）。
【００８４】
そこで、この実施形態では、Ｚ固定電極７１およびＺ可動電極７２の各部を、他の部分から絶縁分離するための絶縁層７６，７７，８４，８５の形状を、結晶構造の整ったベース基板７のエッチングにより、柱状部２９として形成する（図７Ａの工程）。次に、当該柱状部２９を熱酸化することにより、絶縁膜に変質させる（図７Ｂの工程）。次に、当該絶縁膜の周囲にポリシリコン層２２を形成し（図７Ｃ〜図７Ｄの工程）、ポリシリコン層２２をＺ固定電極７１およびＺ可動電極７２の形状にエッチングする（図７Ｈの工程）。すなわち、絶縁層７６，７７，８４，８５の形状が、ベース基板７のエッチングにより形成されるため、特許文献１の分離ジョイントの形成方法に比べて、短時間（たとえば、エッチングレートが５μｍ〜１０μｍ／ｍｉｎ）で高い強度を有する絶縁層として形成することができる。
【００８５】
また、図７Ｃに示すように、絶縁層７６，７７，８４，８５を完全に覆うようにポリシリコンをエピタキシャル成長させた後、成長後のポリシリコンをＣＭＰ処理することによってポリシリコン層２２の厚さを調節している。したがって、シード膜から成長するポリシリコンの成長時間等を考慮してポリシリコン層２２の厚さを調節する場合に比べて、柱状部２９からなる絶縁膜の高さと同じ厚さを有するポリシリコン層２２を簡単に形成することができる。これにより、Ｚ固定電極７１の第１櫛歯部７４および対向部７５、Ｚ可動電極７２の基端部８１、先端部８２および中間部８３それぞれを、ポリシリコン層２２の他の部分から確実に絶縁することができる。
【００８６】
また、図７Ｆに示すように、ポリシリコン層２２がＺ固定電極７１およびＺ可動電極７２に成形される工程（図７Ｈの工程）に先立って、ポリシリコン層２２上に配線８６〜８９が形成される。電極７１，７２の成形前であれば、ポリシリコン層２２上のスペースを有効に使用できる。また、配線８６〜８９の実際の形成パターンと設計仕様の形成パターンとの間に多少誤差が生じても、電極７１，７２の成形パターンを、当該誤差を考慮して修正すれば、最終的に設計通りのセンサを作製することができる。
【００８７】
なお、Ｘ軸センサ１０およびＹ軸センサ１１の作用効果については記載を省略するが、この実施形態のＸ軸センサ１０およびＹ軸センサ１１は、図２〜図４に示した構成を備えることにより、上述したＺ軸センサ１２と同様の作用効果を発現することができる。
そして、この実施形態のＭＥＭＳパッケージ１は、Ｘ軸センサ１０、Ｙ軸センサ１１およびＺ軸センサ１２を備えているので、三次元空間において直交する３つの軸（Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸）まわりに作用する角速度を精度よく検出することができる。
【００８８】
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、ＭＥＭＳパッケージ１は、角速度センサ３に代えて、または角速度センサ３とともに加速度センサを備えていてもよい。当該加速度センサは、たとえば、図２〜図６に示した各センサ１０〜１２における駆動部を省略することによって作製することができる。たとえば、Ｚ軸方向に作用する加速度を検出するＺ軸加速度センサ９０は、図８に示すように、図５に示すＺ軸センサ１２において、駆動部として機能するＺ固定電極７１の対向部７５およびＺ可動電極７２の先端部８２と、これに接続された配線８７，８９を省略することにより作製することができる。
【００８９】
Ｚ軸加速度センサ９０では、Ｚ固定電極７１およびＺ可動電極７２の大きさ（厚さＴ１，Ｔ２および幅Ｗ１，Ｗ２）のばらつきを少なくすることができる。
よって、Ｚ軸加速度センサ９０において、Ｚ固定電極７１およびＺ可動電極７２の厚さＴ１，Ｔ２に応じた第１櫛歯部７４と第２櫛歯部７９の中間部８３との対向面積、ならびにＺ固定電極７１およびＺ可動電極７２の幅Ｗ１，Ｗ２に応じた電極間距離ｄを一定に保持することができる。したがって、当該対向面積および／または電極間距離ｄの変化に起因するＺ可動電極７２−Ｚ固定電極７１間の静電容量の変化を精度よく検出することができる。その結果、当該静電容量の変化量に基づいて、加速度を精度よく検出することができる。
【００９０】
また、ベース絶縁層２１は、ＳｉＯ２に限らず、Ｓｉに対してエッチング選択比を有する他の材料（たとえば、ＳｉＮなど）であってもよい。
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】
【００９１】
１    ＭＥＭＳパッケージ
２    基板
３    角速度センサ
５    集積回路
６    樹脂パッケージ
７    ベース基板
１０  Ｘ軸センサ
１１  Ｙ軸センサ
１２  Ｚ軸センサ
２０  凹部
２１  ベース絶縁層
２２  ポリシリコン層
２３  空洞
２９  柱状部
３０  ベース部
３１  Ｘ固定電極
３２  Ｘ可動電極
３４  第１櫛歯部（Ｘ固定電極）
３６  第２櫛歯部（Ｘ可動電極）
３８  絶縁層
３９  Ｘ第１駆動／検出配線
４０  Ｘ第２駆動／検出配線
４１  Ｘ第３駆動／検出配線
４４  保護薄膜
４９  頂部
５０  トレンチ
５１  Ｙ固定電極
５２  Ｙ可動電極
５４  第１櫛歯部（Ｙ固定電極）
５６  第２櫛歯部（Ｙ可動電極）
５９  Ｙ第１駆動／検出配線
６０  Ｙ第２駆動／検出配線
６１  Ｙ第３駆動／検出配線
７１  Ｚ固定電極
７２  Ｚ可動電極
７４  第１櫛歯部（Ｚ固定電極）
７５  対向部
７６  絶縁層
７７  絶縁層
７９  第２櫛歯部（Ｚ可動電極）
８１  基端部
８２  先端部
８３  中間部
８４  絶縁層
８５  絶縁層
８６  Ｚ第１検出配線
８７  Ｚ第１駆動配線
８８  Ｚ第２検出配線
８９  Ｚ第２駆動配線
９０  Ｚ軸加速度センサ
【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７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【図７Ｊ】
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【図７Ｋ】
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【図８】
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