センサ用構造体、容量式センサ、圧電式センサ、容量式アクチュエータ、及び、圧電式アクチュエータ
【課題】絶縁体層において基板の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に基板と電極層との間（絶縁体層）で発生する寄生容量を従来よりも低減できるセンサ用構造体、該センサ構造体を用いたセンサ及びアクチュエータを得る。
【解決手段】基板１は、ケイ素などの半導体からなるものであり、一方の面に形成された矩形状の凹部１ａと、他方の面において、絶縁体層２における基板１の一方の面と同じ側の面と反対側の面が露出するように形成された開口部１ｂと、を有したものである。絶縁体層２は、二酸化ケイ素などの絶縁体からなる層であり、基板１の凹部１ａの内部に形成されているものである。また、絶縁体層２の厚さは、２μｍより大きい寸法を有したものである。このような構成のセンサ構造体は、センサ及びアクチュエータに用いることができる。
【解決手段】基板１は、ケイ素などの半導体からなるものであり、一方の面に形成された矩形状の凹部１ａと、他方の面において、絶縁体層２における基板１の一方の面と同じ側の面と反対側の面が露出するように形成された開口部１ｂと、を有したものである。絶縁体層２は、二酸化ケイ素などの絶縁体からなる層であり、基板１の凹部１ａの内部に形成されているものである。また、絶縁体層２の厚さは、２μｍより大きい寸法を有したものである。このような構成のセンサ構造体は、センサ及びアクチュエータに用いることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ用構造体、該センサ用構造体を用いた容量式センサ及び圧電式センサ、並びに、該容量式センサ及び該圧電式センサをそれぞれ用いた容量式アクチュエータ及び圧電式アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコンは半導体装置、とりわけ半導体集積回路の基幹材料として用いられており、その機械的特性および加工性の良さから半導体プロセス技術の発展とともに微小電気機械システムに応用されている。また、一般的に用いられるシリコンは不純物を含む導電性材料であるため、通常、微小電気機械システム用途では、シリコン層の表面に絶縁体層（パッシベーションレイヤー）を形成するとともに、絶縁体層上に電極層（電極）を形成することにより、シリコン層と電極層との間で電気的な隔離が図られている。
【０００３】
導電体であるシリコンと電極層間の絶縁体層は、センサ機能に対して意図しない寄生容量（浮遊容量）として働き、センサの感度低下を引き起こす。この寄生容量は、電極面積に比例し、絶縁体層厚さに反比例するため、薄い絶縁体層では顕著となる。この絶縁体層の形成方法としては、微小電気機械システム用途では酸素雰囲気において９５０℃以上の温度で熱酸化する方法が一般的であり、成膜厚さは時間の自乗根に比例するため、厚い酸化膜を成膜するためには膨大な時間を要する。例えば、摂氏１０００度の温度条件下におけるウエット酸化では、１６時間程度の時間を要する。この他にも例えば、化学気相蒸着法（ＣＶＤ)、又は、物理気相蒸着法（ＰＶＤ）などの方法が用いられるが、成長膜厚の増加に伴い膜質が多孔質になるため、１μｍ 以下の膜厚で用いられることが多い。一方、絶縁体材料そのものを基板材料とすれば寄生容量は無くなるが、十分な設計自由度を有するほどの加工性の良い絶縁体材料は無いのが現状である。
【０００４】
シリコン自体は導電体電極そのものとして用いられる場合もあるが、一般には、加工性の良さを活かして、可動部、プルーフマス、メンブレン、及び、カンチレバーなどの構造体として用いられる。厚さの異なる構造体を用いて半導体プロセスを実現する場合、構造体の厚さを規定するためにＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いるのが一般的であるが、ＳＯＩ基板などの多層式基板は高価なものとなっている。
【０００５】
また、近年のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）分野では、通常厚いもので２μｍの絶縁体層が使用されている。より具体的には、上記ＭＥＭＳ技術を用いたセンサとして、低消費電力化に対応でき、且つ、出力特性の変動を抑えることを目的とした物理量センサが開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１の物理量センサでは、最も厚いもので２μｍの厚さを有する酸化シリコン膜１３０が使用されている（明細書段落００２０，００４１参照）。更に、上記特許文献１の物理量センサでは、図９（Ａ）に示すように、シリコン膜１２０、酸化シリコン膜１３０、及び、シリコン基板１４０を順に積層してなる高価なＳＯＩ基板１１０を用いて酸化シリコン膜１３０の厚さが規定されている。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、絶縁体層において基板の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に基板と電極層との間（絶縁体層）で発生する寄生容量を従来よりも低減できるとともに、ＳＯＩ基板などの高価な多層式基板を用いることなく絶縁体層の厚さを規定することのできるセンサ用構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１） 本発明のセンサ用構造体は、一方の面に凹部が形成された基板と、前記凹部の内部に形成された絶縁体層と、を備え、前記絶縁体層の厚さは、２μｍより大きいことを特徴とするものである。
【００１０】
上記（１）の構成によれば、基板の凹部内に形成された絶縁体層の厚さを、２μｍよりも大きくすることで、絶縁体層において基板の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に、基板と電極層との間（絶縁体層）で発生する寄生容量を従来よりも低減することができる。
【００１１】
更に、上記（１）の構成によれば、基板の一方の面に形成された凹部の深さによって、絶縁体層の厚さを規定できるので、ＳＯＩ基板などの高価な多層式基板を用いて絶縁体層の厚さを規定する場合よりもセンサ用構造体の製造コストを低減することができる。
【００１２】
なお、本発明中の「絶縁体層の厚さ」は、２μｍよりも大きい範囲であれば、センサ用構造体の用途に応じた寄生容量の許容量に基づいて適宜変更することができる。
【００１３】
（２） 上記（１）のセンサ用構造体においては、前記絶縁体層の厚さは、５μｍ以上であることが好ましい。
【００１４】
上記（２）の構成によれば、絶縁体層の厚さを５μｍ以上とすることで、絶縁体層において基板の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に基板と電極層との間（絶縁体層）で発生する寄生容量を実用上無視できる程度まで抑制することができる。
【００１５】
（３） 上記（１）又は（２）のセンサ用構造体においては、前記基板の他方の面において、前記絶縁体層における前記基板の一方の面と同じ側の面と反対側の面が露出するように形成された開口部を有することが好ましい。
【００１６】
上記（３）の構成によれば、基板の他方の面に開口部を形成することにより、絶縁体層における基板の一方の面と同じ側の面と反対側の面を露出させることで、絶縁体層において基板の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に基板と電極層との間（絶縁体層）に寄生容量が発生しないスペースを形成することができる。これにより、基板と電極層との間（絶縁体層）に発生する寄生容量を部分的に排除することができる。
【００１７】
（４） 本発明の容量式センサは、上記（１）〜（３）のいずれかのセンサ用構造体と、前記絶縁体層において前記基板の一方の面と同じ側の面に設けられた固定電極層と、前記固定電極層と対向する位置に前記固定電極層と所定間隔をおいて設けられ、外力に応じて移動可能に支持された可動電極層と、を備えることを特徴とするものである。なお、例えば、前記容量式センサに検知部を設け、加速度の検知対象となるプルーフマス部が移動した場合に、前記可動電極層と前記固定電極層との間に発生する静電容量の変化に基づいて、プルーフマス部に作用した加速度の大きさを検知するようにしてもよい。
【００１８】
上記（４）の構成によれば、基板と固定電極層との間（絶縁体層）に発生する寄生容量を従来よりも低減できるので、固定電極層と可動電極層との間に発生する静電容量が寄生容量に分配されてしまうことによる容量式センサの感度への影響を従来よりも抑制することができる。これにより、容量式センサとしての検知精度を従来よりも向上させることができる。
【００１９】
（５） 本発明の容量式アクチュエータは、上記（４）の容量式センサと、前記固定電極層と前記可動電極層との間に、前記可動電極層を移動させるための電圧を印加する電圧印加部と、を備えることを特徴とするものである。
【００２０】
上記（５）の構成によれば、容量式アクチュエータの消費電力及び駆動電圧を増加させる要因となる基板と固定電極層との間（絶縁体層）に発生する寄生容量を従来よりも抑制できるので、容量式アクチュエータの消費電力及び駆動電圧を従来よりも低減させることができる。
【００２１】
（６） 本発明の容量式センサは、上記（１）〜（３）のいずれかのセンサ用構造体と、内部に形成された凹状のキャビティを有する密閉用構造体と、固定電極層と、可動電極層と、を備えた容量式センサであって、前記密閉用構造体が、外部からの圧力に応じて移動可能な状態で、前記キャビティを覆う位置に設けられた膜状部材を備え、前記可動電極層が、前記膜状部材において前記キャビティが形成されている側の面と反対側の面に設けられ、前記固定電極層が、前記絶縁体層における前記基板の一方の面と同じ側の面において、前記可動電極層と対向する位置に前記可動電極層と所定間隔をおいて設けられ、前記センサ用構造体が、前記膜状部材に外部からの圧力を印加するために、外部と連通するように形成された通風孔を備えることを特徴とするものである。なお、例えば、前記容量式センサに検知部を設け、前記膜状部材に外部からの圧力が作用した場合に、前記可動電極層と前記固定電極層との間に発生する静電容量の変化に基づいて、前記膜状部材に加わった圧力値を検知するようにしてもよい。
【００２２】
上記（６）の構成によれば、基板と固定電極層との間（絶縁体層）に発生する寄生容量を従来よりも低減できるので、固定電極層と可動電極層との間に発生する静電容量が寄生容量に分配されてしまうことによる容量式センサの感度への影響を従来よりも抑制することができる。これにより、容量式センサとしての検知精度を従来よりも向上させることができる。
【００２３】
（７） 本発明の容量式アクチュエータは、上記（６）の容量式センサと、前記固定電極層と前記可動電極層との間に、前記膜状部材を移動させるための電圧を印加する電圧印加部と、を備えることを特徴とするものである。
【００２４】
上記（７）の構成によれば、容量式アクチュエータの消費電力及び駆動電圧を増加させる要因となる基板と固定電極層との間（絶縁体層）に発生する寄生容量を従来よりも抑制できるので、容量式アクチュエータの消費電力及び駆動電圧を従来よりも低減させることができる。
【００２５】
（８） 本発明の圧電式センサは、上記（１）〜（３）のいずれかのセンサ用構造体と、前記絶縁体層において前記基板の一方の面と同じ側の面に設けられた第１可動電極層と、前記第１可動電極層において前記絶縁体層が形成されている側の面と反対側の面に形成され、外力に応じて弾性変形するとともに電荷を発生させる圧電基板と、前記圧電基板において前記第１可動電極層が形成されている側の面と反対側の面に設けられた第２可動電極層と、を備えることを特徴とするものである。なお、例えば、前記圧電式センサに検知部を設け、加速度の検知対象となるプルーフマス部に外力が作用した場合に、前記第１及び第２可動電極層の間において前記圧電基板に発生する電荷の変化に基づいて、プルーフマス部に作用した加速度の大きさを検知するようにしてもよい。
【００２６】
上記（８）の構成によれば、基板と第１可動電極層との間（絶縁体層）に発生する寄生容量を従来よりも低減できるので、第１可動電極層と第２可動電極層との間において圧電基板に発生する電荷に対して寄生容量が与える影響を従来よりも抑制することができる。従って、寄生容量が圧電式センサの感度に及ぼす影響を従来よりも抑制することができる。その結果、圧電式センサとしての検知精度を従来よりも向上させることができる。
【００２７】
（９） 本発明の圧電式アクチュエータは、上記（８）の圧電式センサと、前記第１可動電極層と前記第２可動電極層との間に、前記圧電基板を弾性変形させるための電圧を印加する電圧印加部と、を備えることを特徴とするものである。
【００２８】
上記（９）の構成によれば、圧電式アクチュエータの消費電力及び駆動電圧を増加させる要因となる基板と第１可動電極層との間（絶縁体層）に発生する寄生容量を従来よりも抑制できるので、圧電式アクチュエータの消費電力及び駆動電圧を従来よりも低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサ構造体の概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ線の矢視断面図である。
【図２】図１に示したセンサ構造体の各製造工程を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る容量式センサの概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＢ−Ｂ線の矢視断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る容量式アクチュエータの概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＣ−Ｃ線の矢視断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る容量式センサの概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＤ−Ｄ線の矢視断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る容量式アクチュエータの概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＥ−Ｅ線の矢視断面図である。
【図７】本発明の第６実施形態に係る圧電式センサの概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＦ−Ｆ線の矢視断面図である。
【図８】本発明の第７実施形態に係る圧電式アクチュエータの概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＧ−Ｇ線の矢視断面図である。
【図９】本発明の第６実施形態の変形例に係る圧電式センサを示す概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＨ−Ｈ線の矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜第１実施形態＞
以下、図１及び図２を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るセンサ用構造体について説明する。なお、下記の「前」及び「後」なる各用語は、図１（ａ）に示すセンサ用構造体１００の各位置を示している。
【００３１】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、センサ用構造体１００は、基板１と、絶縁体層２と、を備えているものである。
【００３２】
基板１は、ケイ素などの半導体からなるものであり、一方の面に形成された矩形状の凹部１ａと、他方の面において、絶縁体層２における基板１の一方の面と同じ側の面と反対側の面が露出するように形成された開口部１ｂと、を有したものである。
【００３３】
絶縁体層２は、二酸化ケイ素などの絶縁体からなる層であり、図１（ｂ）に示すように、基板１の凹部１ａの内部に形成されているものである。また、図１（ａ）に示すように、絶縁体層２は、上記凹部１ａと同じ矩形状に形成されているものである。更に、絶縁体層２の厚さは、２μｍより大きい寸法を有したものである。ここで、絶縁体層２の厚さは、５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ〜２０μｍ以上であることが更に好ましい。
【００３４】
なお、本実施形態では、図１（ａ）に示すように、絶縁体層２の前側端部２ａと後側端部２ｂは、それぞれ、基板１の前側端部１ｃと後側端部１ｄよりも内側に配置されているが、ここで、一変形例として、絶縁体層２の前側端部２ａが基板１の前側端部１ｃまで延在していてもよく、同様に、絶縁体層２の後側端部２ｂが基板１の後側端部１ｄまで延在していてもよい。これにより、基板１の一方の面と同じ側の面において絶縁体層２が占める面積を増加させることができる。その結果、絶縁体層２において基板１の一方の面と同じ側の面に電極を配置する際の設計自由度を向上させることができる。
【００３５】
次に、図２を参照しながら、センサ用構造体１００の製造方法の一例について説明する。以下、センサ用構造体１００の製造方法の一例について説明していく。
【００３６】
まず、ケイ素からなる板状材料（例えば、シリコンウェハー）の一方の面を熱酸化し、基板１及び絶縁体層２の前駆体層３の一方の面に、二酸化ケイ素からなる絶縁体層４を形成する（図２（ａ）参照）。次に、絶縁体層４の一方の面にフォトレジスト５を塗布し、フォトレジスト５において凹部１ａ（図１（ａ）参照）に対応する部分（以下、特定部分という）にトレンチパターンを形成する。つまり、フォトレジスト５の特定部分に一定の幅のトレンチ部分５ａを一定の間隔をおいて複数形成する（図２（ｂ）参照）。
【００３７】
続いて、各トレンチ部分５ａを利用したエッチングによって、絶縁体層４の特定部分に、フォトレジスト５の上記トレンチパターンを転写する。これにより、絶縁体層４の特定部分に上記トレンチ部分５ａと同様のトレンチ部分４ａが複数形成される（図２（ｃ）参照）。その後、各トレンチ部分４ａ，５ａを利用したＤｅｅｐＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）によって、前駆体層３の特定部分にトレンチパターンを形成する。これにより、前駆体層３の特定部分に対して、シリコンとして残る凸部分３ａと、シリコンが掘られるトレンチ部分３ｂとが予め定められた比率で左右方向に連続的に並んだ凹凸形状が形成される（図２（ｄ）参照）。本実施形態では、熱酸化工程（図２（ｆ）参照）が可能なように、凸部分３ａの幅（＝トレンチライン）と、トレンチ部分３ｂの幅（＝スペース）との比は、１：１．１に予め設定されている。
【００３８】
続いて、熱酸化工程（図２（ｆ）参照）前の洗浄を行い、フォトレジスト５と絶縁体層４とを除去する（図２（ｅ）参照）。この洗浄工程は、例えば、市販のレジスト剥離液又はピラニア液（硫酸：過酸化水素＝３：１の混合液）を用いて行う。
【００３９】
続いて、前駆体層３において凹凸形状が形成されている側の面に熱酸化処理を施す（図２（ｆ）参照）。この熱酸化により、凸部分３ａとして残されたシリコンの体積が膨張し、互いに隣接する凸部分３ａ同士が融着することによって、各トレンチ部分３ｂが二酸化ケイ素からなる絶縁体で埋められる。これにより、前駆体層３において凹凸形状が形成されている側の面に絶縁体層６が形成される（図２（ｇ）参照）。ここで、この熱酸化工程は、各トレンチ部分３ｂに、シリコンが残ったり、空隙が生じたりすることを防止するために、凸部分３ａとして残されたシリコンを完全に酸化させて、凸部分３ａ同士の融着が完了するまで行う必要がある。
【００４０】
続いて、前駆体層３において絶縁体層６が形成されている側の面に研磨処理を施し、絶縁体層６の不要な部分を取り除くことで、絶縁体層２を形成する（図２（ｈ）参照）。そして、前駆体層３において絶縁体層２が形成されている側の面と反対側の面にエッチングを行い、開口部１ｂを形成することにより基板１を形成し、センサ用構造体１００を得る（図２（ｉ）参照）。
【００４１】
上記構成によれば、基板１の凹部１ａ内に形成された絶縁体層２の厚さを、２μｍよりも大きくすることができるので、絶縁体層２において基板１の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に、基板１と電極層との間（絶縁体層２）で発生する寄生容量を従来よりも低減することができる。
【００４２】
また、上記構成によれば、凹部１ａの深さによって、絶縁体層２の厚さを規定できるので、ＳＯＩ基板などの高価な多層式基板を用いて絶縁体層２の厚さを規定する場合よりもセンサ用構造体１００の製造コストを低減することができる。
【００４３】
更に、上記構成によれば、絶縁体層２の厚さを５μｍ以上とすることで、絶縁体層２において基板１の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に、基板１と電極層との間（絶縁体層２）で発生する寄生容量を実用上無視できる程度まで抑制することができる。
【００４４】
加えて、上記構成によれば、基板１に開口部１ｂを形成することにより、絶縁体層２において基板１の一方の面と同じ側の面と反対側の面を露出させることで、絶縁体層２において基板１の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に、基板１と電極層との間（絶縁体層２）に寄生容量が発生しないスペースを形成することができる。これにより、基板１と電極層との間（絶縁体層２）に発生する寄生容量を部分的に排除することができる。
【００４５】
＜第２実施形態＞
次に、図３を用いて、本発明の第２実施形態に係る容量式センサについて説明する。なお、第１実施形態の部位１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，２，２ａ，２ｂと、本実施形態の部位２０１，２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，２０２，２０２ａ，２０２ｂとは、順に同様のものであるので、説明を省略することがある。また、下記の「前」及び「後」なる各用語は、図３（ａ）に示す静電容量型加速度センサ（容量式センサ）１０００の各位置を示している。
【００４６】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、静電容量型加速度センサ１０００は、センサ用構造体２００と、該センサ用構造体２００の設置用構造体２１０と、固定電極層２２０と、可動電極層２３０と、検知部２４０と、ショート評価部２５０と、を備えているものである。
【００４７】
図３（ｂ）に示すように、静電容量型加速度センサ１０００は、開口部を有する枠体状に形成されたセンサ用構造体２００及び設置用構造体２１０の各外周部の位置を相互に合わせるとともに接合することにより形成されているものである。
【００４８】
図３（ｂ）に示すように、基板２０１は、一方の面からセンサ用構造体２００の積層方向に沿って設置用構造体２１０に向けて延びる角柱形状の２本の外枠部材２０１ｅ，２０１ｆを有しているものである。
【００４９】
図３（ｂ）に示すように、絶縁体層２０２は、外枠部材２０１ｅ，２０１ｆの間に配置されているものである。図３（ａ）に示すように、絶縁体層２０２の前側端部２０２ａ及び後側端部２０２ｂは、それぞれ、基板２０１の前側端部２０１ｃ及び後側端部２０１ｄと同じ位置まで延在しているものである。
【００５０】
図３（ｂ）に示すように、設置用構造体２１０は、設置基礎部２１１とプルーフマス部２１２とを備えているものである。
【００５１】
設置基礎部２１１は、ケイ素などの半導体からなるものであり、矩形フレーム形状としたベース架台２１１ａと、該ベース架台２１１ａの一方の面からセンサ用構造体２００の積層方向に沿ってセンサ用構造体２００に向けて延びる角柱形状の２本の外枠部材２１１ｂ，２１１ｃと、を備えているものである。
【００５２】
プルーフマス部２１２は、二酸化ケイ素などの絶縁体からなり、外枠部材２１１ｃの内壁面に埋め込まれた一端部から外枠部材２１１ｂに向けて細長い矩形枠状に延びるとともに、外力に応じてセンサ用構造体２００の積層方向に沿って弾性変形可能な梁部材２１２ａと、ケイ素などの半導体からなり、該梁部材２１２ａを介して外枠部材２１１ｃに支持された角柱形状の錘部材２１２ｂと、を備えているものである。図３（ｂ）に示すように、プルーフマス部２１２においては、錘部材２１２ｂが梁部材２１２ａによって外枠部材２１１ｃに支持された所謂片持ち状に浮いた状態となっている。
【００５３】
なお、図３（ｂ）に示すように、ベース架台２１１ａの一方の面と、錘部材２１２ｂにおいて梁部材２１２ａが形成されている側の面と反対側の面との間に形成された空隙ｇ１は、錘部材２１２ｂの可動領域となる空隙を示しているものである。
【００５４】
固定電極層２２０は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、ポリシリコン、その他導電性高分子（ポリアセンやポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなど）などの導電体材料からなるものであり、図３（ｂ）に示すように、絶縁体層２０２において基板２０１の一方の面と同じ側の面に設けられているものである。
【００５５】
可動電極層２３０は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、ポリシリコン、その他導電性高分子（ポリアセンやポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなど）などの導電体材料からなるものである。可動電極層２３０は、図３（ｂ）に示すように、梁部材２１２ａにおける錘部材２１２ｂが形成されている側の面と反対側の面において、固定電極層２２０と対向する位置に設けられているものである。
【００５６】
なお、図３（ｂ）に示すように、固定電極層２２０において絶縁体層２０２が形成されている側の面と反対側の面と、可動電極層２３０において錘部材２１２ｂが形成されている側の面と反対側の面との間に形成された空隙ｇ２は、可動電極層２３０の可動領域となる空隙を示しているものである。
【００５７】
検知部２４０は、固定電極層２２０と可動電極層２３０とに配線接続されており、錘部材２１２ｂにセンサ用構造体２００の積層方向に沿う方向の外力が作用した場合に、固定電極層２２０と可動電極層２３０との間に発生する静電容量の変化に基づいて、錘部材２１２ｂに作用した加速度の大きさを検知するものである。検知部２４０は、静電容量の変化を電圧変化に変換して所定の出力に増幅するための容量−電圧変換部、フィルタ、及び、信号増幅部等が接続された構造を有しており、静電容量の変化を加速度の大きさとして取得することができる。
【００５８】
ショート評価部２５０は、固定電極層２２０と可動電極層２３０との間において検知部２４０と並列に接続されており、固定電極層２２０及び可動電極層２３０同士の固着（スティッキング）に起因したショートを防止するものである。
【００５９】
次に、静電容量型加速度センサ１０００の動作について説明する。静電容量型加速度センサ１０００では、固定電極層２２０と可動電極層２３０との間にコンデンサが形成され、このコンデンサの静電容量が、錘部材２１２ｂにセンサ用構造体２００の積層方向に沿う方向の外力が作用することによる可動電極層２３０の変位に応じて差動的に変化することになり、静電容量の変化を、錘部材２１２ｂに作用した加速度の大きさとして取得することができるものである。
【００６０】
上記構成によれば、基板２０１と固定電極層２２０との間（絶縁体層２０２）に発生する寄生容量を従来よりも低減できるので、固定電極層２２０と可動電極層２３０との間に発生する静電容量が寄生容量に分配されてしまうことによる静電容量型加速度センサ１０００の感度への影響を従来よりも抑制することができる。これにより、静電容量型加速度センサ１０００としての検知精度を従来よりも向上させることができる。
【００６１】
また、上記構成によれば、基板２０１に開口部２０１ｂを形成することにより、絶縁体層２０２において基板２０１の一方の面と同じ側の面と反対側の面を露出させることで、絶縁体層２０２において基板２０１の一方の面と同じ側の面に固定電極層２２０を形成した際に、基板２０１と固定電極層２２０との間（絶縁体層２０２）に寄生容量が発生しないスペースを形成することができる。これにより、基板２０１と固定電極層２２０との間（絶縁体層２０２）に発生する寄生容量を部分的に排除することができる。
【００６２】
更に、上記構成によれば、絶縁体層２０２の前側端部２０２ａ及び後側端部２０２ｂが、それぞれ、基板２０１の前側端部２０１ｃ及び後側端部２０１ｄと同じ位置まで延在しているため、基板２０１の一方の面と同じ側の面において絶縁体層２０２が占める面積を増加させることができる。その結果、絶縁体層２０２において基板２０１の一方の面と同じ側の面に固定電極層２２０を配置する際の設計自由度を向上させることができる。
【００６３】
＜第３実施形態＞
次に、図４を用いて、本発明の第３実施形態に係る容量式アクチュエータについて説明する。なお、第２実施形態の部位２００，２１０，２２０，２３０，２５０と、本実施形態の部位３００，３１０，３２０，３３０，３５０（図示していない部位がある）とは、順に同様のものであるので、説明を省略することがある。
【００６４】
本実施形態に係る静電容量型アクチュエータ（容量式アクチュエータ）２０００は、第２実施形態の静電容量型加速度センサ１０００において加速度の大きさを検知するための検知部２４０に代えて、電圧を印加するための電圧印加部３４０を有しているものである。
【００６５】
電圧印加部３４０は、固定電極層３２０と可動電極層３３０とに配線接続されており、固定電極層３２０と可動電極層３３０との間に、可動電極層３３０をセンサ用構造体３００の積層方向に沿って移動させるための電圧を印加するものである。
【００６６】
次に、静電容量型アクチュエータ２０００の動作について説明する。電圧印加部３４０により、固定電極層３２０と可動電極層３３０との間に電圧が加えられた場合、静電力により、固定電極層３２０と可動電極３３０との電極間距離ｇ２が狭まる結果、錘部材３１２ｂは、センサ用構造体３００の積層方向に沿って固定電極層３２０に近づくように動作する。
【００６７】
上記構成によれば、静電容量型アクチュエータ２０００の消費電力及び駆動電圧を増加させる要因となる、基板３０１と固定電極層３２０との間（絶縁体層３０２）に発生する寄生容量を従来よりも抑制できるので、静電容量型アクチュエータ２０００の消費電力及び駆動電圧を従来よりも低減させることができる。
【００６８】
＜第４実施形態＞
次に、図５を用いて、本発明の第４実施形態に係る容量式センサについて説明する。なお、第１実施形態の部位１，１ａ，１ｃ，１ｄ，２と、本実施形態の部位４０１，４０１ａ，４０１ｃ，４０１ｄ，４０２とは、順に同様のものであるので、説明を省略することがある。
【００６９】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、静電容量型圧力センサ３０００は、センサ用構造体４００と、密閉用構造体４１０と、一対の固定電極層４２０ａ，４２０ｂと、可動電極層４３０と、検知部４４０と、ショート評価部４５０と、を備えているものである。なお、図５（ａ）においては、説明の都合上、可動電極層４３０の外形を基板４０１の他方の面から見た仮想線（一点鎖線）及び実線によって表している。同様に、膜状部材４１１ａの外形を基板４０１の他方の面から見た仮想線（二点鎖線）及び実線によって表している。
【００７０】
図５（ｂ）に示すように、静電容量型圧力センサ３０００は、センサ用構造体４００及び密閉用構造体４１０の各外周部の位置を相互に合わせるとともに接合することにより形成されているものである。
【００７１】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、センサ用構造体４００は、密閉用構造体４１０の後述する膜状部材４１１ａに外部からの圧力を印加するために、センサ用構造体４００の積層方向に沿って延びるとともに、外部と連通するように形成された矩形状の通風孔４００ａを備えているものである。
【００７２】
図５（ｂ）に示すように、密閉用構造体４１０は、開口部を有する枠状体４１１と箱状体４１２とを備えるものである。
【００７３】
枠状体４１１は、二酸化ケイ素などの絶縁体からなる膜状部材４１１ａと、ケイ素などの半導体からなり、該膜状部材４１１ａの両端部からセンサ用構造体４００の積層方向に沿ってセンサ用構造体４００に向けて延びる角柱形状の２本の外枠部材４１１ｂ，４１１ｃと、を備えているものである。これにより、膜状部材４１１ａに通風孔４００ａを介して外部からの圧力が印加された場合、膜状部材４１１ａはセンサ用構造体４００の積層方向に沿って弾性変形可能となっているものである。
【００７４】
箱状体４１２は、ケイ素などの半導体からなるものであり、その内部に凹状のキャビティ４１２ａが形成されているものである。該キャビティ４１２ａの開口端は、膜状部材４１１ａによって覆われることにより、外部から封止されている。これにより、キャビティ４１２ａの内部空間は、その内部圧力が真空圧または常圧で維持されることにより、膜状部材４１１ａに印加された圧力の検知に適した雰囲気環境で維持されている。
【００７５】
固定電極層４２０ａ，４２０ｂは、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、ポリシリコン、その他導電性高分子（ポリアセンやポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなど）などの導電体材料からなるものであり、図５（ｂ）に示すように、通風孔４００ａを挟むようにして、絶縁体層４０２において基板４０１の一方の面と同じ側の面に形成されているものである。図５（ｂ）に示すように、固定電極層４２０ａと外枠部材４１１ｂとの間には、固定電極層４２０ａと外枠部材４１１ｂ同士の電気的結合を回避するための空隙が形成されているものである。同様に、固定電極層４２０ｂと外枠部材４１１ｃとの間には、固定電極層４２０ｂと外枠部材４１１ｃ同士の電気的結合を回避するための空隙が形成されているものである。
【００７６】
可動電極層４３０は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、ポリシリコン、その他導電性高分子（ポリアセンやポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなど）などの導電体材料からなるものであり、図５（ｂ）に示すように、膜状部材４１１ａにおいてキャビティ４１２ａが形成されている側の面と反対側の面に設けられ、固定電極層４２０ａ，４２０ｂと対向する位置に形成されているものである。また、図５（ａ）中の仮想線（一点鎖線）及び実線と、仮想線（二点鎖線）及び実線とに示すように、可動電極層４３０は、膜状部材４１１ａの内側に配置されているものである。また、図５（ｂ）に示すように、可動電極層４３０の両端部と外枠部材４１１ｂ，４１１ｃとの間には、可動電極層４３０と外枠部材４１１ｂ，４１１ｃ同士の電気的結合を回避するための空隙が形成されているものである。
【００７７】
検知部４４０は、固定電極層４２０ａ，４２０ｂと可動電極層４３０とに配線接続されており、膜状部材４１１ａに対してセンサ用構造体４００の積層方向に沿う方向の圧力が加えられた場合に、固定電極層４２０ａ，４２０ｂと可動電極層４３０との間に発生する静電容量の変化に基づいて、膜状部材４１１ａに加わった圧力値を検知するものである。
【００７８】
ショート評価部４５０は、固定電極層４２０ａ，４２０ｂと可動電極層４３０との間において検知部４４０と並列に接続されており、固定電極層４２０ａ，４２０ｂ及び可動電極層４３０同士の固着（スティッキング）に起因したショートを防止するものである。
【００７９】
次に、静電容量型圧力センサ３０００の動作について説明する。膜状部材４１１ａに対してセンサ用構造体４００の積層方向に沿う方向の圧力が加えられた場合、膜状部材４１１ａは、該圧力に応じて弾性変形する。検知部４４０は、該変形によって生じた、固定電極層４２０ａ，４２０ｂと可動電極層４３０との間に発生する静電容量変化を検知する。そして、検知部４４０は、該変化に基づいて、膜状部材４１１ａに加わった圧力値を検知する。
【００８０】
上記構成によれば、基板４０１と固定電極層４２０ａ，４２０ｂとの間（絶縁体層４０２）に発生する寄生容量を従来よりも低減できるので、固定電極層４２０ａ，４２０ｂと可動電極層４３０との間に発生する静電容量が寄生容量に分配されてしまうことによる静電容量型圧力センサ３０００のセンサ感度への影響を従来よりも抑制することができる。これにより、静電容量型圧力センサ３０００としての検知精度を従来よりも向上させることができる。
【００８１】
＜第５実施形態＞
次に、図６を用いて、本発明の第５実施形態に係る容量式アクチュエータについて説明する。なお、第４実施形態の部位４００，４１０，４２０ａ，４２０ｂ，４３０，４５０と、本実施形態の部位５００，５１０，５２０ａ，５２０ｂ，５３０，５５０（図示していない部位がある）とは、順に同様のものであるので、説明を省略することがある。
【００８２】
本実施形態に係る静電容量型アクチュエータ（容量式アクチュエータ）４０００は、第４実施形態の静電容量型圧力センサ３０００において圧力値を検知するための検知部４４０に代えて、電圧を印加するための電圧印加部５４０を有しているものである。
【００８３】
電圧印加部５４０は、固定電極層５２０ａ，５２０ｂと可動電極層５３０とに配線接続されており、固定電極層５２０ａ，５２０ｂと可動電極層５３０との間に、可動電極層５３０をセンサ用構造体５００の積層方向に沿って移動させるための電圧を印加するものである。
【００８４】
次に、静電容量型アクチュエータ４０００の動作について説明する。電圧印加部５４０により、固定電極層５２０ａ，５２０ｂと可動電極層５３０との間に電圧が加えられた場合、静電力により、固定電極層５２０ａ，５２０ｂと可動電極層５３０との電極間距離が狭まる結果、膜状部材５１１ａは、センサ用構造体５００の積層方向に沿って固定電極層５２０ａ，５２０ｂに近づくように動作する。
【００８５】
上記構成によれば、静電容量型アクチュエータ４０００の消費電力及び駆動電圧を増加させる要因となる、基板５０１と固定電極層５２０ａ，５２０ｂとの間（絶縁体層５０２）に発生する寄生容量を従来よりも抑制できるので、静電容量型アクチュエータ４０００の消費電力及び駆動電圧を従来よりも低減させることができる。
【００８６】
＜第６実施形態＞
次に、図７を用いて、本発明の第６実施形態に係る圧電式センサについて説明する。なお、第１実施形態の部位１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，２，２ａ，２ｂと、本実施形態の部位６０１，６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃ，６０１ｄ，６０２，６０２ａ，６０２ｂとは、順に同様のものであるので、説明を省略することがある。また、下記の「前」及び「後」なる各用語は、図７（ａ）に示す圧電型加速度センサ（圧電式センサ）５０００の各位置を示している。
【００８７】
図７（ａ），（ｂ）に示すように、圧電型加速度センサ５０００は、センサ用構造体６００と、第１可動電極層６１０と、圧電基板６２０と、第２可動電極層６３０と、検知部６４０と、を備えているものである。
【００８８】
図７（ｂ）に示すように、センサ用構造体６００において、基板６０１は、開口部６０１ｂを介して対向する固定端部６０１ｅ及びプルーフマス部６０１ｆを有しているものである。該プルーフマス部６０１ｆは、外力に応じてセンサ用構造体６００の積層方向に沿って弾性変形可能な梁状の絶縁体層６０２を介して固定端部６０１ｅに支持されているものである。つまり、プルーフマス部６０１ｆは、絶縁体層６０２によって固定端部６０１ｅに支持された所謂片持ち状に浮いた状態となっている。これにより、プルーフマス部６０１ｆは、センサ用構造体６００の積層方向に沿う方向に外力が加わる錘部として機能し、絶縁体層６０２が固定端部６０１ｅを支点として弾性変形することに伴い、第１可動電極層６１０と圧電基板６２０と第２可動電極層６３０とからなる積層体が一体的に弾性変形可能となっている。
【００８９】
図７（ａ）に示すように、絶縁体層６０２の前側端部６０２ａ及び後側端部６０２ｂは、それぞれ、基板６０１の前側端部６０１ｃ及び後側端部６０１ｄと同じ位置まで延在しているものである。
【００９０】
第１可動電極層６１０は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、ポリシリコン、その他導電性高分子（ポリアセンやポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなど）などの導電体材料からなるものであり、図７（ａ），（ｂ）に示すように、絶縁体層６０２において基板６０１の一方の面と同じ側の面に設けられているものである。
【００９１】
圧電基板６２０は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電材料からなるものであり、図７（ｂ）に示すように、第１可動電極層６１０において絶縁体層６０２が形成されている側の面と反対側の面に形成され、外部からの応力に応じて弾性変形するとともに電荷を発生させるものである。
【００９２】
第２可動電極層６３０は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、ポリシリコン、その他導電性高分子（ポリアセンやポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなど）などの導電体材料からなるものであり、図７（ａ），（ｂ）に示すように、圧電基板６２０において第１可動電極層６１０が形成されている側の面と反対側の面に設けられているものである。
【００９３】
検知部６４０は、第１可動電極層６１０と第２可動電極層６３０とに配線接続されており、プルーフマス部６０１ｆに外力が加えられた場合に、第１可動電極層６１０及び第２可動電極層６３０の間において圧電基板６２０に発生する電荷の変化に基づいて、プルーフマス部６０１ｆに作用した加速度の大きさを検知するものである。
【００９４】
次に、圧電型加速度センサ５０００の動作について説明する。プルーフマス部６０１ｆにセンサ用構造体６００の積層方向に沿う方向の外力が加えられると、固定端部６０１ｅを支点、プルーフマス部６０１ｆを力点として、絶縁体層６０２が弾性変形することに伴い、第１可動電極層６１０と圧電基板６２０と第２可動電極層６３０とからなる積層体が一体的に弾性変形する。そして、該変形に伴い、第１可動電極層６１０及び第２可動電極層６３０の間において圧電基板６２０に発生する電荷の変化に基づいて、プルーフマス部６０１ｆに作用した加速度の大きさが検知される。
【００９５】
上記構成によれば、基板６０１と第１可動電極層６１０との間（絶縁体層６０２）に発生する寄生容量を従来よりも低減できるので、第１可動電極層６１０と第２可動電極層６３０との間において圧電基板６２０に発生する電荷に対して寄生容量が与える影響を従来よりも抑制することができる。従って、寄生容量が圧電型加速度センサ５０００のセンサ感度に及ぼす影響を従来よりも抑制することができる。その結果、圧電型加速度センサ５０００としての検知精度を従来よりも向上させることができる。
【００９６】
また、上記構成によれば、基板６０１に開口部６０１ｂを形成することにより、絶縁体層６０２において基板６０１の一方の面と同じ側の面と反対側の面を露出させることで、絶縁体層６０２において基板６０１の一方の面と同じ側の面に第１可動電極層６１０を形成した際に、基板６０１と第１可動電極層６１０との間（絶縁体層６０２）に寄生容量が発生しないスペースを形成することができる。これにより、基板６０１と第１可動電極層６１０との間（絶縁体層６０２）に発生する寄生容量を部分的に排除することができる。
【００９７】
更に、上記構成によれば、絶縁体層６０２の前側端部６０２ａ及び後側端部６０２ｂは、それぞれ、基板６０１の前側端部６０１ｃ及び後側端部６０１ｄと同じ位置まで延在しているため、基板６０１の一方の面と同じ側の面において絶縁体層６０２が占める面積を増加させることができる。その結果、絶縁体層６０２において基板６０１の一方の面と同じ側の面に第１可動電極層６１０を配置する際の設計自由度を向上させることができる。
【００９８】
＜第７実施形態＞
次に、図８を用いて、本発明の第７実施形態に係る圧電式アクチュエータについて説明する。なお、第６実施形態の部位６００，６１０，６２０，６３０と、本実施形態の部位７００，７１０，７２０，７３０（図示していない部位がある）とは、順に同様のものであるので、説明を省略することがある。
【００９９】
本実施形態に係る圧電型アクチュエータ（圧電式アクチュエータ）６０００は、第６実施形態の圧電型加速度センサ５０００において加速度の大きさを検知するための検知部６４０に代えて、電圧を印加するための電圧印加部７４０を有しているものである。
【０１００】
電圧印加部７４０は、第１可動電極層７１０と第２可動電極層７３０とに配線接続されており、第１可動電極層７１０と第２可動電極層７３０との間において、圧電基板７２０に歪みを生じさせて弾性変形させるための電圧を印加するものである。
【０１０１】
次に、圧電型アクチュエータ６０００の動作について説明する。電圧印加部７４０により、第１可動電極層７１０と第２可動電極層７３０との間に電圧が加えられた場合、第１可動電極層７１０と圧電基板７２０と第２可動電極層７３０とからなる積層体が一体的に弾性変形することに伴い、絶縁体層７０２が固定端部７０１ｅを支点として弾性変形し、プルーフマス部７０１ｆがセンサ用構造体７００の積層方向に沿う方向に移動する。
【０１０２】
上記構成によれば、圧電型アクチュエータ６０００の消費電力及び駆動電圧を増加させる要因となる、基板７０１と第１可動電極層７１０との間（絶縁体層７０２）に発生する寄生容量を従来よりも抑制できるので、圧電型アクチュエータ６０００の消費電力及び駆動電圧を従来よりも低減させることができる。
【０１０３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。上記第６実施形態では、第１可動電極層６１０、圧電基板６２０、及び、第２可動電極層６３０の３つ部位からなる構造体を用いて、プルーフマス部６０１ｆに作用した加速度の大きさを検知する例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、４つ以上の部位からなる構造体を用いて上記加速度の大きさを検知してもよい。より具体的には、図９に示すように、基板８０１及び絶縁体層８０２を有するセンサ用構造体８００を適用した圧電型加速度センサ７０００において、交互に配置された、可動電極層８１０ａ〜８１０ｅ、及び、圧電基板８２０ａ〜８２０ｄからなる９つの部位からなる構造体を用いて、プルーフマス部８０１ｆに作用した加速度の大きさを検知してもよい。なお、この検知は、固定端部８０１ｅに最も近い位置にある可動電極層８１０ａと、プルーフマス部８０１ｆに最も近い位置にある可動電極層８１０ｅとに配線接続された検知部８４０が、可動電極層８１０ａ，８１０ｅの各出力を検知することによって行われる。
【０１０４】
また、上記第２実施形態の静電容量型加速度センサ１０００、又は、上記第４実施形態の静電容量型圧力センサ３０００は、可動電極層に電磁石を設けるとともに、この電磁石と対向する位置にコイルを配置するなどによって電流発生可能な発電機構に適用することができる。同様に、上記第６実施形態の圧電型加速度センサ５０００は、例えば、第１可動電極層６１０と第２可動電極層６３０との間に電流を流すことで、第１可動電極層６１０と圧電基板６２０と第２可動電極層６３０とからなる積層体が一体的に弾性変形することに伴い、絶縁体層６０２が固定端部６０１ｅを支点として弾性変形する特性を利用して、絶縁体層６０２の弾性変形に応じて移動するプルーフマス部６０１ｆに電磁石を設けるとともに、この電磁石と対向する位置にコイルを配置するなどによって電流発生可能な発電機構に適用することができる。
【０１０５】
また、上記第６実施形態では、本発明のセンサ用構造体を圧電型加速度センサに適用する例について述べたが、加速度センサでなくとも、プルーフマス部が外部から印加される物理量により動作する場合には、その物理量を検出するセンサ全般（例えば、力センサ等）にも本発明のセンサ用構造体を適用することができる。
【０１０６】
また、上記第２実施形態では、本発明のセンサ用構造体を静電容量型加速度センサに適用する例について述べたが、櫛歯電極を用いる加速度センサに本発明のセンサ用構造体を適用した場合には、櫛歯形のガラス構造体を作製し、電極金属を成膜することで高感度な加速度センサを実現することができる。
【０１０７】
また、上記第２、３、６、７実施形態では、基板の他方の面において開口部が形成されたセンサ用構造体（図２（ｉ）参照）を、静電容量型加速度センサ、静電容量型アクチュエータ、圧電型加速度センサ及び圧電型アクチュエータに適用する例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。基板の他方の面において開口部が形成されていないセンサ用構造体（（図２（ｈ）参照））を、これらのセンサ及びアクチュエータに適用してもよい。ただし、この場合において、センサ用構造体の絶縁体層の厚さは、従来のＭＥＭＳ分野における絶縁層の厚さ（２μｍ） よりも大きい値に決定されることが好ましい。これにより、絶縁体層において基板の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に、基板と電極層との間（絶縁体層）で発生する寄生容量を従来よりも低減することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１、８０１ 基板
１ａ、２０１ａ、４０１ａ、６０１ａ 凹部
１ｂ、２０１ｂ、６０１ｂ 開口部
１ｃ、２ａ、２０１ｃ、２０２ａ、６０１ｃ、６０２ａ 前側端部
１ｄ、２ｂ、２０１ｄ、２０２ｂ、６０１ｄ、６０２ｂ 後側端部
２、４、６、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２ 絶縁体層
３ 前駆体層
３ａ 凸部分
３ｂ、４ａ、５ａ トレンチ部分
５ フォトレジスト
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００ センサ用構造体
２０１ｅ、２０１ｆ、２１１ｂ、２１１ｃ、４１１ｂ、４１１ｃ 外枠部材
２１０ 設置用構造体
２１１ 設置基礎部
２１１ａ ベース架台
２１２、６０１ｆ、７０１ｆ、８０１ｆ プルーフマス部
２１２ａ 梁部材
２１２ｂ、３１２ｂ 錘部材
２２０、３２０、４２０ａ、４２０ｂ、５２０ａ、５２０ｂ 固定電極層
２３０、３３０、４３０、５３０、８１０ａ〜８１０ｅ 可動電極層
２４０、４４０、６４０、８４０ 検知部
２５０、４５０ ショート評価部
３４０、５４０、７４０ 電圧印加部
４００ａ 通風孔
４１０ 密閉用構造体
４１１ 枠状体
４１１ａ、５１１ａ 膜状部材
４１２ 箱状体
４１２ａ キャビティ
６０１ｅ、７０１ｅ、８０１ｅ 固定端部
６１０、７１０ 第１可動電極層
６２０、７２０、８２０ａ〜８２０ｄ 圧電基板
６３０、７３０ 第２可動電極層
１０００ 静電容量型加速度センサ（容量式センサ）
２０００、４０００ 静電容量型アクチュエータ（容量式アクチュエータ）
３０００ 静電容量型圧力センサ（容量式センサ）
５０００、７０００ 圧電型加速度センサ（圧電式センサ）
６０００ 圧電型アクチュエータ（圧電式アクチュエータ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ用構造体、該センサ用構造体を用いた容量式センサ及び圧電式センサ、並びに、該容量式センサ及び該圧電式センサをそれぞれ用いた容量式アクチュエータ及び圧電式アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シリコンは半導体装置、とりわけ半導体集積回路の基幹材料として用いられており、その機械的特性および加工性の良さから半導体プロセス技術の発展とともに微小電気機械システムに応用されている。また、一般的に用いられるシリコンは不純物を含む導電性材料であるため、通常、微小電気機械システム用途では、シリコン層の表面に絶縁体層（パッシベーションレイヤー）を形成するとともに、絶縁体層上に電極層（電極）を形成することにより、シリコン層と電極層との間で電気的な隔離が図られている。
【０００３】
導電体であるシリコンと電極層間の絶縁体層は、センサ機能に対して意図しない寄生容量（浮遊容量）として働き、センサの感度低下を引き起こす。この寄生容量は、電極面積に比例し、絶縁体層厚さに反比例するため、薄い絶縁体層では顕著となる。この絶縁体層の形成方法としては、微小電気機械システム用途では酸素雰囲気において９５０℃以上の温度で熱酸化する方法が一般的であり、成膜厚さは時間の自乗根に比例するため、厚い酸化膜を成膜するためには膨大な時間を要する。例えば、摂氏１０００度の温度条件下におけるウエット酸化では、１６時間程度の時間を要する。この他にも例えば、化学気相蒸着法（ＣＶＤ)、又は、物理気相蒸着法（ＰＶＤ）などの方法が用いられるが、成長膜厚の増加に伴い膜質が多孔質になるため、１μｍ 以下の膜厚で用いられることが多い。一方、絶縁体材料そのものを基板材料とすれば寄生容量は無くなるが、十分な設計自由度を有するほどの加工性の良い絶縁体材料は無いのが現状である。
【０００４】
シリコン自体は導電体電極そのものとして用いられる場合もあるが、一般には、加工性の良さを活かして、可動部、プルーフマス、メンブレン、及び、カンチレバーなどの構造体として用いられる。厚さの異なる構造体を用いて半導体プロセスを実現する場合、構造体の厚さを規定するためにＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いるのが一般的であるが、ＳＯＩ基板などの多層式基板は高価なものとなっている。
【０００５】
また、近年のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）分野では、通常厚いもので２μｍの絶縁体層が使用されている。より具体的には、上記ＭＥＭＳ技術を用いたセンサとして、低消費電力化に対応でき、且つ、出力特性の変動を抑えることを目的とした物理量センサが開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１の物理量センサでは、最も厚いもので２μｍの厚さを有する酸化シリコン膜１３０が使用されている（明細書段落００２０，００４１参照）。更に、上記特許文献１の物理量センサでは、図９（Ａ）に示すように、シリコン膜１２０、酸化シリコン膜１３０、及び、シリコン基板１４０を順に積層してなる高価なＳＯＩ基板１１０を用いて酸化シリコン膜１３０の厚さが規定されている。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、絶縁体層において基板の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に基板と電極層との間（絶縁体層）で発生する寄生容量を従来よりも低減できるとともに、ＳＯＩ基板などの高価な多層式基板を用いることなく絶縁体層の厚さを規定することのできるセンサ用構造体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１） 本発明のセンサ用構造体は、一方の面に凹部が形成された基板と、前記凹部の内部に形成された絶縁体層と、を備え、前記絶縁体層の厚さは、２μｍより大きいことを特徴とするものである。
【００１０】
上記（１）の構成によれば、基板の凹部内に形成された絶縁体層の厚さを、２μｍよりも大きくすることで、絶縁体層において基板の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に、基板と電極層との間（絶縁体層）で発生する寄生容量を従来よりも低減することができる。
【００１１】
更に、上記（１）の構成によれば、基板の一方の面に形成された凹部の深さによって、絶縁体層の厚さを規定できるので、ＳＯＩ基板などの高価な多層式基板を用いて絶縁体層の厚さを規定する場合よりもセンサ用構造体の製造コストを低減することができる。
【００１２】
なお、本発明中の「絶縁体層の厚さ」は、２μｍよりも大きい範囲であれば、センサ用構造体の用途に応じた寄生容量の許容量に基づいて適宜変更することができる。
【００１３】
（２） 上記（１）のセンサ用構造体においては、前記絶縁体層の厚さは、５μｍ以上であることが好ましい。
【００１４】
上記（２）の構成によれば、絶縁体層の厚さを５μｍ以上とすることで、絶縁体層において基板の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に基板と電極層との間（絶縁体層）で発生する寄生容量を実用上無視できる程度まで抑制することができる。
【００１５】
（３） 上記（１）又は（２）のセンサ用構造体においては、前記基板の他方の面において、前記絶縁体層における前記基板の一方の面と同じ側の面と反対側の面が露出するように形成された開口部を有することが好ましい。
【００１６】
上記（３）の構成によれば、基板の他方の面に開口部を形成することにより、絶縁体層における基板の一方の面と同じ側の面と反対側の面を露出させることで、絶縁体層において基板の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に基板と電極層との間（絶縁体層）に寄生容量が発生しないスペースを形成することができる。これにより、基板と電極層との間（絶縁体層）に発生する寄生容量を部分的に排除することができる。
【００１７】
（４） 本発明の容量式センサは、上記（１）〜（３）のいずれかのセンサ用構造体と、前記絶縁体層において前記基板の一方の面と同じ側の面に設けられた固定電極層と、前記固定電極層と対向する位置に前記固定電極層と所定間隔をおいて設けられ、外力に応じて移動可能に支持された可動電極層と、を備えることを特徴とするものである。なお、例えば、前記容量式センサに検知部を設け、加速度の検知対象となるプルーフマス部が移動した場合に、前記可動電極層と前記固定電極層との間に発生する静電容量の変化に基づいて、プルーフマス部に作用した加速度の大きさを検知するようにしてもよい。
【００１８】
上記（４）の構成によれば、基板と固定電極層との間（絶縁体層）に発生する寄生容量を従来よりも低減できるので、固定電極層と可動電極層との間に発生する静電容量が寄生容量に分配されてしまうことによる容量式センサの感度への影響を従来よりも抑制することができる。これにより、容量式センサとしての検知精度を従来よりも向上させることができる。
【００１９】
（５） 本発明の容量式アクチュエータは、上記（４）の容量式センサと、前記固定電極層と前記可動電極層との間に、前記可動電極層を移動させるための電圧を印加する電圧印加部と、を備えることを特徴とするものである。
【００２０】
上記（５）の構成によれば、容量式アクチュエータの消費電力及び駆動電圧を増加させる要因となる基板と固定電極層との間（絶縁体層）に発生する寄生容量を従来よりも抑制できるので、容量式アクチュエータの消費電力及び駆動電圧を従来よりも低減させることができる。
【００２１】
（６） 本発明の容量式センサは、上記（１）〜（３）のいずれかのセンサ用構造体と、内部に形成された凹状のキャビティを有する密閉用構造体と、固定電極層と、可動電極層と、を備えた容量式センサであって、前記密閉用構造体が、外部からの圧力に応じて移動可能な状態で、前記キャビティを覆う位置に設けられた膜状部材を備え、前記可動電極層が、前記膜状部材において前記キャビティが形成されている側の面と反対側の面に設けられ、前記固定電極層が、前記絶縁体層における前記基板の一方の面と同じ側の面において、前記可動電極層と対向する位置に前記可動電極層と所定間隔をおいて設けられ、前記センサ用構造体が、前記膜状部材に外部からの圧力を印加するために、外部と連通するように形成された通風孔を備えることを特徴とするものである。なお、例えば、前記容量式センサに検知部を設け、前記膜状部材に外部からの圧力が作用した場合に、前記可動電極層と前記固定電極層との間に発生する静電容量の変化に基づいて、前記膜状部材に加わった圧力値を検知するようにしてもよい。
【００２２】
上記（６）の構成によれば、基板と固定電極層との間（絶縁体層）に発生する寄生容量を従来よりも低減できるので、固定電極層と可動電極層との間に発生する静電容量が寄生容量に分配されてしまうことによる容量式センサの感度への影響を従来よりも抑制することができる。これにより、容量式センサとしての検知精度を従来よりも向上させることができる。
【００２３】
（７） 本発明の容量式アクチュエータは、上記（６）の容量式センサと、前記固定電極層と前記可動電極層との間に、前記膜状部材を移動させるための電圧を印加する電圧印加部と、を備えることを特徴とするものである。
【００２４】
上記（７）の構成によれば、容量式アクチュエータの消費電力及び駆動電圧を増加させる要因となる基板と固定電極層との間（絶縁体層）に発生する寄生容量を従来よりも抑制できるので、容量式アクチュエータの消費電力及び駆動電圧を従来よりも低減させることができる。
【００２５】
（８） 本発明の圧電式センサは、上記（１）〜（３）のいずれかのセンサ用構造体と、前記絶縁体層において前記基板の一方の面と同じ側の面に設けられた第１可動電極層と、前記第１可動電極層において前記絶縁体層が形成されている側の面と反対側の面に形成され、外力に応じて弾性変形するとともに電荷を発生させる圧電基板と、前記圧電基板において前記第１可動電極層が形成されている側の面と反対側の面に設けられた第２可動電極層と、を備えることを特徴とするものである。なお、例えば、前記圧電式センサに検知部を設け、加速度の検知対象となるプルーフマス部に外力が作用した場合に、前記第１及び第２可動電極層の間において前記圧電基板に発生する電荷の変化に基づいて、プルーフマス部に作用した加速度の大きさを検知するようにしてもよい。
【００２６】
上記（８）の構成によれば、基板と第１可動電極層との間（絶縁体層）に発生する寄生容量を従来よりも低減できるので、第１可動電極層と第２可動電極層との間において圧電基板に発生する電荷に対して寄生容量が与える影響を従来よりも抑制することができる。従って、寄生容量が圧電式センサの感度に及ぼす影響を従来よりも抑制することができる。その結果、圧電式センサとしての検知精度を従来よりも向上させることができる。
【００２７】
（９） 本発明の圧電式アクチュエータは、上記（８）の圧電式センサと、前記第１可動電極層と前記第２可動電極層との間に、前記圧電基板を弾性変形させるための電圧を印加する電圧印加部と、を備えることを特徴とするものである。
【００２８】
上記（９）の構成によれば、圧電式アクチュエータの消費電力及び駆動電圧を増加させる要因となる基板と第１可動電極層との間（絶縁体層）に発生する寄生容量を従来よりも抑制できるので、圧電式アクチュエータの消費電力及び駆動電圧を従来よりも低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサ構造体の概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＡ−Ａ線の矢視断面図である。
【図２】図１に示したセンサ構造体の各製造工程を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る容量式センサの概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＢ−Ｂ線の矢視断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る容量式アクチュエータの概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＣ−Ｃ線の矢視断面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る容量式センサの概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＤ−Ｄ線の矢視断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る容量式アクチュエータの概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＥ−Ｅ線の矢視断面図である。
【図７】本発明の第６実施形態に係る圧電式センサの概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＦ−Ｆ線の矢視断面図である。
【図８】本発明の第７実施形態に係る圧電式アクチュエータの概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＧ−Ｇ線の矢視断面図である。
【図９】本発明の第６実施形態の変形例に係る圧電式センサを示す概略図であって、（ａ）が上視図、（ｂ）が（ａ）のＨ−Ｈ線の矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜第１実施形態＞
以下、図１及び図２を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るセンサ用構造体について説明する。なお、下記の「前」及び「後」なる各用語は、図１（ａ）に示すセンサ用構造体１００の各位置を示している。
【００３１】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、センサ用構造体１００は、基板１と、絶縁体層２と、を備えているものである。
【００３２】
基板１は、ケイ素などの半導体からなるものであり、一方の面に形成された矩形状の凹部１ａと、他方の面において、絶縁体層２における基板１の一方の面と同じ側の面と反対側の面が露出するように形成された開口部１ｂと、を有したものである。
【００３３】
絶縁体層２は、二酸化ケイ素などの絶縁体からなる層であり、図１（ｂ）に示すように、基板１の凹部１ａの内部に形成されているものである。また、図１（ａ）に示すように、絶縁体層２は、上記凹部１ａと同じ矩形状に形成されているものである。更に、絶縁体層２の厚さは、２μｍより大きい寸法を有したものである。ここで、絶縁体層２の厚さは、５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ〜２０μｍ以上であることが更に好ましい。
【００３４】
なお、本実施形態では、図１（ａ）に示すように、絶縁体層２の前側端部２ａと後側端部２ｂは、それぞれ、基板１の前側端部１ｃと後側端部１ｄよりも内側に配置されているが、ここで、一変形例として、絶縁体層２の前側端部２ａが基板１の前側端部１ｃまで延在していてもよく、同様に、絶縁体層２の後側端部２ｂが基板１の後側端部１ｄまで延在していてもよい。これにより、基板１の一方の面と同じ側の面において絶縁体層２が占める面積を増加させることができる。その結果、絶縁体層２において基板１の一方の面と同じ側の面に電極を配置する際の設計自由度を向上させることができる。
【００３５】
次に、図２を参照しながら、センサ用構造体１００の製造方法の一例について説明する。以下、センサ用構造体１００の製造方法の一例について説明していく。
【００３６】
まず、ケイ素からなる板状材料（例えば、シリコンウェハー）の一方の面を熱酸化し、基板１及び絶縁体層２の前駆体層３の一方の面に、二酸化ケイ素からなる絶縁体層４を形成する（図２（ａ）参照）。次に、絶縁体層４の一方の面にフォトレジスト５を塗布し、フォトレジスト５において凹部１ａ（図１（ａ）参照）に対応する部分（以下、特定部分という）にトレンチパターンを形成する。つまり、フォトレジスト５の特定部分に一定の幅のトレンチ部分５ａを一定の間隔をおいて複数形成する（図２（ｂ）参照）。
【００３７】
続いて、各トレンチ部分５ａを利用したエッチングによって、絶縁体層４の特定部分に、フォトレジスト５の上記トレンチパターンを転写する。これにより、絶縁体層４の特定部分に上記トレンチ部分５ａと同様のトレンチ部分４ａが複数形成される（図２（ｃ）参照）。その後、各トレンチ部分４ａ，５ａを利用したＤｅｅｐＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）によって、前駆体層３の特定部分にトレンチパターンを形成する。これにより、前駆体層３の特定部分に対して、シリコンとして残る凸部分３ａと、シリコンが掘られるトレンチ部分３ｂとが予め定められた比率で左右方向に連続的に並んだ凹凸形状が形成される（図２（ｄ）参照）。本実施形態では、熱酸化工程（図２（ｆ）参照）が可能なように、凸部分３ａの幅（＝トレンチライン）と、トレンチ部分３ｂの幅（＝スペース）との比は、１：１．１に予め設定されている。
【００３８】
続いて、熱酸化工程（図２（ｆ）参照）前の洗浄を行い、フォトレジスト５と絶縁体層４とを除去する（図２（ｅ）参照）。この洗浄工程は、例えば、市販のレジスト剥離液又はピラニア液（硫酸：過酸化水素＝３：１の混合液）を用いて行う。
【００３９】
続いて、前駆体層３において凹凸形状が形成されている側の面に熱酸化処理を施す（図２（ｆ）参照）。この熱酸化により、凸部分３ａとして残されたシリコンの体積が膨張し、互いに隣接する凸部分３ａ同士が融着することによって、各トレンチ部分３ｂが二酸化ケイ素からなる絶縁体で埋められる。これにより、前駆体層３において凹凸形状が形成されている側の面に絶縁体層６が形成される（図２（ｇ）参照）。ここで、この熱酸化工程は、各トレンチ部分３ｂに、シリコンが残ったり、空隙が生じたりすることを防止するために、凸部分３ａとして残されたシリコンを完全に酸化させて、凸部分３ａ同士の融着が完了するまで行う必要がある。
【００４０】
続いて、前駆体層３において絶縁体層６が形成されている側の面に研磨処理を施し、絶縁体層６の不要な部分を取り除くことで、絶縁体層２を形成する（図２（ｈ）参照）。そして、前駆体層３において絶縁体層２が形成されている側の面と反対側の面にエッチングを行い、開口部１ｂを形成することにより基板１を形成し、センサ用構造体１００を得る（図２（ｉ）参照）。
【００４１】
上記構成によれば、基板１の凹部１ａ内に形成された絶縁体層２の厚さを、２μｍよりも大きくすることができるので、絶縁体層２において基板１の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に、基板１と電極層との間（絶縁体層２）で発生する寄生容量を従来よりも低減することができる。
【００４２】
また、上記構成によれば、凹部１ａの深さによって、絶縁体層２の厚さを規定できるので、ＳＯＩ基板などの高価な多層式基板を用いて絶縁体層２の厚さを規定する場合よりもセンサ用構造体１００の製造コストを低減することができる。
【００４３】
更に、上記構成によれば、絶縁体層２の厚さを５μｍ以上とすることで、絶縁体層２において基板１の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に、基板１と電極層との間（絶縁体層２）で発生する寄生容量を実用上無視できる程度まで抑制することができる。
【００４４】
加えて、上記構成によれば、基板１に開口部１ｂを形成することにより、絶縁体層２において基板１の一方の面と同じ側の面と反対側の面を露出させることで、絶縁体層２において基板１の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に、基板１と電極層との間（絶縁体層２）に寄生容量が発生しないスペースを形成することができる。これにより、基板１と電極層との間（絶縁体層２）に発生する寄生容量を部分的に排除することができる。
【００４５】
＜第２実施形態＞
次に、図３を用いて、本発明の第２実施形態に係る容量式センサについて説明する。なお、第１実施形態の部位１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，２，２ａ，２ｂと、本実施形態の部位２０１，２０１ａ，２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄ，２０２，２０２ａ，２０２ｂとは、順に同様のものであるので、説明を省略することがある。また、下記の「前」及び「後」なる各用語は、図３（ａ）に示す静電容量型加速度センサ（容量式センサ）１０００の各位置を示している。
【００４６】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、静電容量型加速度センサ１０００は、センサ用構造体２００と、該センサ用構造体２００の設置用構造体２１０と、固定電極層２２０と、可動電極層２３０と、検知部２４０と、ショート評価部２５０と、を備えているものである。
【００４７】
図３（ｂ）に示すように、静電容量型加速度センサ１０００は、開口部を有する枠体状に形成されたセンサ用構造体２００及び設置用構造体２１０の各外周部の位置を相互に合わせるとともに接合することにより形成されているものである。
【００４８】
図３（ｂ）に示すように、基板２０１は、一方の面からセンサ用構造体２００の積層方向に沿って設置用構造体２１０に向けて延びる角柱形状の２本の外枠部材２０１ｅ，２０１ｆを有しているものである。
【００４９】
図３（ｂ）に示すように、絶縁体層２０２は、外枠部材２０１ｅ，２０１ｆの間に配置されているものである。図３（ａ）に示すように、絶縁体層２０２の前側端部２０２ａ及び後側端部２０２ｂは、それぞれ、基板２０１の前側端部２０１ｃ及び後側端部２０１ｄと同じ位置まで延在しているものである。
【００５０】
図３（ｂ）に示すように、設置用構造体２１０は、設置基礎部２１１とプルーフマス部２１２とを備えているものである。
【００５１】
設置基礎部２１１は、ケイ素などの半導体からなるものであり、矩形フレーム形状としたベース架台２１１ａと、該ベース架台２１１ａの一方の面からセンサ用構造体２００の積層方向に沿ってセンサ用構造体２００に向けて延びる角柱形状の２本の外枠部材２１１ｂ，２１１ｃと、を備えているものである。
【００５２】
プルーフマス部２１２は、二酸化ケイ素などの絶縁体からなり、外枠部材２１１ｃの内壁面に埋め込まれた一端部から外枠部材２１１ｂに向けて細長い矩形枠状に延びるとともに、外力に応じてセンサ用構造体２００の積層方向に沿って弾性変形可能な梁部材２１２ａと、ケイ素などの半導体からなり、該梁部材２１２ａを介して外枠部材２１１ｃに支持された角柱形状の錘部材２１２ｂと、を備えているものである。図３（ｂ）に示すように、プルーフマス部２１２においては、錘部材２１２ｂが梁部材２１２ａによって外枠部材２１１ｃに支持された所謂片持ち状に浮いた状態となっている。
【００５３】
なお、図３（ｂ）に示すように、ベース架台２１１ａの一方の面と、錘部材２１２ｂにおいて梁部材２１２ａが形成されている側の面と反対側の面との間に形成された空隙ｇ１は、錘部材２１２ｂの可動領域となる空隙を示しているものである。
【００５４】
固定電極層２２０は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、ポリシリコン、その他導電性高分子（ポリアセンやポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなど）などの導電体材料からなるものであり、図３（ｂ）に示すように、絶縁体層２０２において基板２０１の一方の面と同じ側の面に設けられているものである。
【００５５】
可動電極層２３０は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、ポリシリコン、その他導電性高分子（ポリアセンやポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなど）などの導電体材料からなるものである。可動電極層２３０は、図３（ｂ）に示すように、梁部材２１２ａにおける錘部材２１２ｂが形成されている側の面と反対側の面において、固定電極層２２０と対向する位置に設けられているものである。
【００５６】
なお、図３（ｂ）に示すように、固定電極層２２０において絶縁体層２０２が形成されている側の面と反対側の面と、可動電極層２３０において錘部材２１２ｂが形成されている側の面と反対側の面との間に形成された空隙ｇ２は、可動電極層２３０の可動領域となる空隙を示しているものである。
【００５７】
検知部２４０は、固定電極層２２０と可動電極層２３０とに配線接続されており、錘部材２１２ｂにセンサ用構造体２００の積層方向に沿う方向の外力が作用した場合に、固定電極層２２０と可動電極層２３０との間に発生する静電容量の変化に基づいて、錘部材２１２ｂに作用した加速度の大きさを検知するものである。検知部２４０は、静電容量の変化を電圧変化に変換して所定の出力に増幅するための容量−電圧変換部、フィルタ、及び、信号増幅部等が接続された構造を有しており、静電容量の変化を加速度の大きさとして取得することができる。
【００５８】
ショート評価部２５０は、固定電極層２２０と可動電極層２３０との間において検知部２４０と並列に接続されており、固定電極層２２０及び可動電極層２３０同士の固着（スティッキング）に起因したショートを防止するものである。
【００５９】
次に、静電容量型加速度センサ１０００の動作について説明する。静電容量型加速度センサ１０００では、固定電極層２２０と可動電極層２３０との間にコンデンサが形成され、このコンデンサの静電容量が、錘部材２１２ｂにセンサ用構造体２００の積層方向に沿う方向の外力が作用することによる可動電極層２３０の変位に応じて差動的に変化することになり、静電容量の変化を、錘部材２１２ｂに作用した加速度の大きさとして取得することができるものである。
【００６０】
上記構成によれば、基板２０１と固定電極層２２０との間（絶縁体層２０２）に発生する寄生容量を従来よりも低減できるので、固定電極層２２０と可動電極層２３０との間に発生する静電容量が寄生容量に分配されてしまうことによる静電容量型加速度センサ１０００の感度への影響を従来よりも抑制することができる。これにより、静電容量型加速度センサ１０００としての検知精度を従来よりも向上させることができる。
【００６１】
また、上記構成によれば、基板２０１に開口部２０１ｂを形成することにより、絶縁体層２０２において基板２０１の一方の面と同じ側の面と反対側の面を露出させることで、絶縁体層２０２において基板２０１の一方の面と同じ側の面に固定電極層２２０を形成した際に、基板２０１と固定電極層２２０との間（絶縁体層２０２）に寄生容量が発生しないスペースを形成することができる。これにより、基板２０１と固定電極層２２０との間（絶縁体層２０２）に発生する寄生容量を部分的に排除することができる。
【００６２】
更に、上記構成によれば、絶縁体層２０２の前側端部２０２ａ及び後側端部２０２ｂが、それぞれ、基板２０１の前側端部２０１ｃ及び後側端部２０１ｄと同じ位置まで延在しているため、基板２０１の一方の面と同じ側の面において絶縁体層２０２が占める面積を増加させることができる。その結果、絶縁体層２０２において基板２０１の一方の面と同じ側の面に固定電極層２２０を配置する際の設計自由度を向上させることができる。
【００６３】
＜第３実施形態＞
次に、図４を用いて、本発明の第３実施形態に係る容量式アクチュエータについて説明する。なお、第２実施形態の部位２００，２１０，２２０，２３０，２５０と、本実施形態の部位３００，３１０，３２０，３３０，３５０（図示していない部位がある）とは、順に同様のものであるので、説明を省略することがある。
【００６４】
本実施形態に係る静電容量型アクチュエータ（容量式アクチュエータ）２０００は、第２実施形態の静電容量型加速度センサ１０００において加速度の大きさを検知するための検知部２４０に代えて、電圧を印加するための電圧印加部３４０を有しているものである。
【００６５】
電圧印加部３４０は、固定電極層３２０と可動電極層３３０とに配線接続されており、固定電極層３２０と可動電極層３３０との間に、可動電極層３３０をセンサ用構造体３００の積層方向に沿って移動させるための電圧を印加するものである。
【００６６】
次に、静電容量型アクチュエータ２０００の動作について説明する。電圧印加部３４０により、固定電極層３２０と可動電極層３３０との間に電圧が加えられた場合、静電力により、固定電極層３２０と可動電極３３０との電極間距離ｇ２が狭まる結果、錘部材３１２ｂは、センサ用構造体３００の積層方向に沿って固定電極層３２０に近づくように動作する。
【００６７】
上記構成によれば、静電容量型アクチュエータ２０００の消費電力及び駆動電圧を増加させる要因となる、基板３０１と固定電極層３２０との間（絶縁体層３０２）に発生する寄生容量を従来よりも抑制できるので、静電容量型アクチュエータ２０００の消費電力及び駆動電圧を従来よりも低減させることができる。
【００６８】
＜第４実施形態＞
次に、図５を用いて、本発明の第４実施形態に係る容量式センサについて説明する。なお、第１実施形態の部位１，１ａ，１ｃ，１ｄ，２と、本実施形態の部位４０１，４０１ａ，４０１ｃ，４０１ｄ，４０２とは、順に同様のものであるので、説明を省略することがある。
【００６９】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、静電容量型圧力センサ３０００は、センサ用構造体４００と、密閉用構造体４１０と、一対の固定電極層４２０ａ，４２０ｂと、可動電極層４３０と、検知部４４０と、ショート評価部４５０と、を備えているものである。なお、図５（ａ）においては、説明の都合上、可動電極層４３０の外形を基板４０１の他方の面から見た仮想線（一点鎖線）及び実線によって表している。同様に、膜状部材４１１ａの外形を基板４０１の他方の面から見た仮想線（二点鎖線）及び実線によって表している。
【００７０】
図５（ｂ）に示すように、静電容量型圧力センサ３０００は、センサ用構造体４００及び密閉用構造体４１０の各外周部の位置を相互に合わせるとともに接合することにより形成されているものである。
【００７１】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、センサ用構造体４００は、密閉用構造体４１０の後述する膜状部材４１１ａに外部からの圧力を印加するために、センサ用構造体４００の積層方向に沿って延びるとともに、外部と連通するように形成された矩形状の通風孔４００ａを備えているものである。
【００７２】
図５（ｂ）に示すように、密閉用構造体４１０は、開口部を有する枠状体４１１と箱状体４１２とを備えるものである。
【００７３】
枠状体４１１は、二酸化ケイ素などの絶縁体からなる膜状部材４１１ａと、ケイ素などの半導体からなり、該膜状部材４１１ａの両端部からセンサ用構造体４００の積層方向に沿ってセンサ用構造体４００に向けて延びる角柱形状の２本の外枠部材４１１ｂ，４１１ｃと、を備えているものである。これにより、膜状部材４１１ａに通風孔４００ａを介して外部からの圧力が印加された場合、膜状部材４１１ａはセンサ用構造体４００の積層方向に沿って弾性変形可能となっているものである。
【００７４】
箱状体４１２は、ケイ素などの半導体からなるものであり、その内部に凹状のキャビティ４１２ａが形成されているものである。該キャビティ４１２ａの開口端は、膜状部材４１１ａによって覆われることにより、外部から封止されている。これにより、キャビティ４１２ａの内部空間は、その内部圧力が真空圧または常圧で維持されることにより、膜状部材４１１ａに印加された圧力の検知に適した雰囲気環境で維持されている。
【００７５】
固定電極層４２０ａ，４２０ｂは、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、ポリシリコン、その他導電性高分子（ポリアセンやポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなど）などの導電体材料からなるものであり、図５（ｂ）に示すように、通風孔４００ａを挟むようにして、絶縁体層４０２において基板４０１の一方の面と同じ側の面に形成されているものである。図５（ｂ）に示すように、固定電極層４２０ａと外枠部材４１１ｂとの間には、固定電極層４２０ａと外枠部材４１１ｂ同士の電気的結合を回避するための空隙が形成されているものである。同様に、固定電極層４２０ｂと外枠部材４１１ｃとの間には、固定電極層４２０ｂと外枠部材４１１ｃ同士の電気的結合を回避するための空隙が形成されているものである。
【００７６】
可動電極層４３０は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、ポリシリコン、その他導電性高分子（ポリアセンやポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなど）などの導電体材料からなるものであり、図５（ｂ）に示すように、膜状部材４１１ａにおいてキャビティ４１２ａが形成されている側の面と反対側の面に設けられ、固定電極層４２０ａ，４２０ｂと対向する位置に形成されているものである。また、図５（ａ）中の仮想線（一点鎖線）及び実線と、仮想線（二点鎖線）及び実線とに示すように、可動電極層４３０は、膜状部材４１１ａの内側に配置されているものである。また、図５（ｂ）に示すように、可動電極層４３０の両端部と外枠部材４１１ｂ，４１１ｃとの間には、可動電極層４３０と外枠部材４１１ｂ，４１１ｃ同士の電気的結合を回避するための空隙が形成されているものである。
【００７７】
検知部４４０は、固定電極層４２０ａ，４２０ｂと可動電極層４３０とに配線接続されており、膜状部材４１１ａに対してセンサ用構造体４００の積層方向に沿う方向の圧力が加えられた場合に、固定電極層４２０ａ，４２０ｂと可動電極層４３０との間に発生する静電容量の変化に基づいて、膜状部材４１１ａに加わった圧力値を検知するものである。
【００７８】
ショート評価部４５０は、固定電極層４２０ａ，４２０ｂと可動電極層４３０との間において検知部４４０と並列に接続されており、固定電極層４２０ａ，４２０ｂ及び可動電極層４３０同士の固着（スティッキング）に起因したショートを防止するものである。
【００７９】
次に、静電容量型圧力センサ３０００の動作について説明する。膜状部材４１１ａに対してセンサ用構造体４００の積層方向に沿う方向の圧力が加えられた場合、膜状部材４１１ａは、該圧力に応じて弾性変形する。検知部４４０は、該変形によって生じた、固定電極層４２０ａ，４２０ｂと可動電極層４３０との間に発生する静電容量変化を検知する。そして、検知部４４０は、該変化に基づいて、膜状部材４１１ａに加わった圧力値を検知する。
【００８０】
上記構成によれば、基板４０１と固定電極層４２０ａ，４２０ｂとの間（絶縁体層４０２）に発生する寄生容量を従来よりも低減できるので、固定電極層４２０ａ，４２０ｂと可動電極層４３０との間に発生する静電容量が寄生容量に分配されてしまうことによる静電容量型圧力センサ３０００のセンサ感度への影響を従来よりも抑制することができる。これにより、静電容量型圧力センサ３０００としての検知精度を従来よりも向上させることができる。
【００８１】
＜第５実施形態＞
次に、図６を用いて、本発明の第５実施形態に係る容量式アクチュエータについて説明する。なお、第４実施形態の部位４００，４１０，４２０ａ，４２０ｂ，４３０，４５０と、本実施形態の部位５００，５１０，５２０ａ，５２０ｂ，５３０，５５０（図示していない部位がある）とは、順に同様のものであるので、説明を省略することがある。
【００８２】
本実施形態に係る静電容量型アクチュエータ（容量式アクチュエータ）４０００は、第４実施形態の静電容量型圧力センサ３０００において圧力値を検知するための検知部４４０に代えて、電圧を印加するための電圧印加部５４０を有しているものである。
【００８３】
電圧印加部５４０は、固定電極層５２０ａ，５２０ｂと可動電極層５３０とに配線接続されており、固定電極層５２０ａ，５２０ｂと可動電極層５３０との間に、可動電極層５３０をセンサ用構造体５００の積層方向に沿って移動させるための電圧を印加するものである。
【００８４】
次に、静電容量型アクチュエータ４０００の動作について説明する。電圧印加部５４０により、固定電極層５２０ａ，５２０ｂと可動電極層５３０との間に電圧が加えられた場合、静電力により、固定電極層５２０ａ，５２０ｂと可動電極層５３０との電極間距離が狭まる結果、膜状部材５１１ａは、センサ用構造体５００の積層方向に沿って固定電極層５２０ａ，５２０ｂに近づくように動作する。
【００８５】
上記構成によれば、静電容量型アクチュエータ４０００の消費電力及び駆動電圧を増加させる要因となる、基板５０１と固定電極層５２０ａ，５２０ｂとの間（絶縁体層５０２）に発生する寄生容量を従来よりも抑制できるので、静電容量型アクチュエータ４０００の消費電力及び駆動電圧を従来よりも低減させることができる。
【００８６】
＜第６実施形態＞
次に、図７を用いて、本発明の第６実施形態に係る圧電式センサについて説明する。なお、第１実施形態の部位１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，２，２ａ，２ｂと、本実施形態の部位６０１，６０１ａ，６０１ｂ，６０１ｃ，６０１ｄ，６０２，６０２ａ，６０２ｂとは、順に同様のものであるので、説明を省略することがある。また、下記の「前」及び「後」なる各用語は、図７（ａ）に示す圧電型加速度センサ（圧電式センサ）５０００の各位置を示している。
【００８７】
図７（ａ），（ｂ）に示すように、圧電型加速度センサ５０００は、センサ用構造体６００と、第１可動電極層６１０と、圧電基板６２０と、第２可動電極層６３０と、検知部６４０と、を備えているものである。
【００８８】
図７（ｂ）に示すように、センサ用構造体６００において、基板６０１は、開口部６０１ｂを介して対向する固定端部６０１ｅ及びプルーフマス部６０１ｆを有しているものである。該プルーフマス部６０１ｆは、外力に応じてセンサ用構造体６００の積層方向に沿って弾性変形可能な梁状の絶縁体層６０２を介して固定端部６０１ｅに支持されているものである。つまり、プルーフマス部６０１ｆは、絶縁体層６０２によって固定端部６０１ｅに支持された所謂片持ち状に浮いた状態となっている。これにより、プルーフマス部６０１ｆは、センサ用構造体６００の積層方向に沿う方向に外力が加わる錘部として機能し、絶縁体層６０２が固定端部６０１ｅを支点として弾性変形することに伴い、第１可動電極層６１０と圧電基板６２０と第２可動電極層６３０とからなる積層体が一体的に弾性変形可能となっている。
【００８９】
図７（ａ）に示すように、絶縁体層６０２の前側端部６０２ａ及び後側端部６０２ｂは、それぞれ、基板６０１の前側端部６０１ｃ及び後側端部６０１ｄと同じ位置まで延在しているものである。
【００９０】
第１可動電極層６１０は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、ポリシリコン、その他導電性高分子（ポリアセンやポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなど）などの導電体材料からなるものであり、図７（ａ），（ｂ）に示すように、絶縁体層６０２において基板６０１の一方の面と同じ側の面に設けられているものである。
【００９１】
圧電基板６２０は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）などの圧電材料からなるものであり、図７（ｂ）に示すように、第１可動電極層６１０において絶縁体層６０２が形成されている側の面と反対側の面に形成され、外部からの応力に応じて弾性変形するとともに電荷を発生させるものである。
【００９２】
第２可動電極層６３０は、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ａｇ、ポリシリコン、その他導電性高分子（ポリアセンやポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリンなど）などの導電体材料からなるものであり、図７（ａ），（ｂ）に示すように、圧電基板６２０において第１可動電極層６１０が形成されている側の面と反対側の面に設けられているものである。
【００９３】
検知部６４０は、第１可動電極層６１０と第２可動電極層６３０とに配線接続されており、プルーフマス部６０１ｆに外力が加えられた場合に、第１可動電極層６１０及び第２可動電極層６３０の間において圧電基板６２０に発生する電荷の変化に基づいて、プルーフマス部６０１ｆに作用した加速度の大きさを検知するものである。
【００９４】
次に、圧電型加速度センサ５０００の動作について説明する。プルーフマス部６０１ｆにセンサ用構造体６００の積層方向に沿う方向の外力が加えられると、固定端部６０１ｅを支点、プルーフマス部６０１ｆを力点として、絶縁体層６０２が弾性変形することに伴い、第１可動電極層６１０と圧電基板６２０と第２可動電極層６３０とからなる積層体が一体的に弾性変形する。そして、該変形に伴い、第１可動電極層６１０及び第２可動電極層６３０の間において圧電基板６２０に発生する電荷の変化に基づいて、プルーフマス部６０１ｆに作用した加速度の大きさが検知される。
【００９５】
上記構成によれば、基板６０１と第１可動電極層６１０との間（絶縁体層６０２）に発生する寄生容量を従来よりも低減できるので、第１可動電極層６１０と第２可動電極層６３０との間において圧電基板６２０に発生する電荷に対して寄生容量が与える影響を従来よりも抑制することができる。従って、寄生容量が圧電型加速度センサ５０００のセンサ感度に及ぼす影響を従来よりも抑制することができる。その結果、圧電型加速度センサ５０００としての検知精度を従来よりも向上させることができる。
【００９６】
また、上記構成によれば、基板６０１に開口部６０１ｂを形成することにより、絶縁体層６０２において基板６０１の一方の面と同じ側の面と反対側の面を露出させることで、絶縁体層６０２において基板６０１の一方の面と同じ側の面に第１可動電極層６１０を形成した際に、基板６０１と第１可動電極層６１０との間（絶縁体層６０２）に寄生容量が発生しないスペースを形成することができる。これにより、基板６０１と第１可動電極層６１０との間（絶縁体層６０２）に発生する寄生容量を部分的に排除することができる。
【００９７】
更に、上記構成によれば、絶縁体層６０２の前側端部６０２ａ及び後側端部６０２ｂは、それぞれ、基板６０１の前側端部６０１ｃ及び後側端部６０１ｄと同じ位置まで延在しているため、基板６０１の一方の面と同じ側の面において絶縁体層６０２が占める面積を増加させることができる。その結果、絶縁体層６０２において基板６０１の一方の面と同じ側の面に第１可動電極層６１０を配置する際の設計自由度を向上させることができる。
【００９８】
＜第７実施形態＞
次に、図８を用いて、本発明の第７実施形態に係る圧電式アクチュエータについて説明する。なお、第６実施形態の部位６００，６１０，６２０，６３０と、本実施形態の部位７００，７１０，７２０，７３０（図示していない部位がある）とは、順に同様のものであるので、説明を省略することがある。
【００９９】
本実施形態に係る圧電型アクチュエータ（圧電式アクチュエータ）６０００は、第６実施形態の圧電型加速度センサ５０００において加速度の大きさを検知するための検知部６４０に代えて、電圧を印加するための電圧印加部７４０を有しているものである。
【０１００】
電圧印加部７４０は、第１可動電極層７１０と第２可動電極層７３０とに配線接続されており、第１可動電極層７１０と第２可動電極層７３０との間において、圧電基板７２０に歪みを生じさせて弾性変形させるための電圧を印加するものである。
【０１０１】
次に、圧電型アクチュエータ６０００の動作について説明する。電圧印加部７４０により、第１可動電極層７１０と第２可動電極層７３０との間に電圧が加えられた場合、第１可動電極層７１０と圧電基板７２０と第２可動電極層７３０とからなる積層体が一体的に弾性変形することに伴い、絶縁体層７０２が固定端部７０１ｅを支点として弾性変形し、プルーフマス部７０１ｆがセンサ用構造体７００の積層方向に沿う方向に移動する。
【０１０２】
上記構成によれば、圧電型アクチュエータ６０００の消費電力及び駆動電圧を増加させる要因となる、基板７０１と第１可動電極層７１０との間（絶縁体層７０２）に発生する寄生容量を従来よりも抑制できるので、圧電型アクチュエータ６０００の消費電力及び駆動電圧を従来よりも低減させることができる。
【０１０３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。上記第６実施形態では、第１可動電極層６１０、圧電基板６２０、及び、第２可動電極層６３０の３つ部位からなる構造体を用いて、プルーフマス部６０１ｆに作用した加速度の大きさを検知する例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。例えば、４つ以上の部位からなる構造体を用いて上記加速度の大きさを検知してもよい。より具体的には、図９に示すように、基板８０１及び絶縁体層８０２を有するセンサ用構造体８００を適用した圧電型加速度センサ７０００において、交互に配置された、可動電極層８１０ａ〜８１０ｅ、及び、圧電基板８２０ａ〜８２０ｄからなる９つの部位からなる構造体を用いて、プルーフマス部８０１ｆに作用した加速度の大きさを検知してもよい。なお、この検知は、固定端部８０１ｅに最も近い位置にある可動電極層８１０ａと、プルーフマス部８０１ｆに最も近い位置にある可動電極層８１０ｅとに配線接続された検知部８４０が、可動電極層８１０ａ，８１０ｅの各出力を検知することによって行われる。
【０１０４】
また、上記第２実施形態の静電容量型加速度センサ１０００、又は、上記第４実施形態の静電容量型圧力センサ３０００は、可動電極層に電磁石を設けるとともに、この電磁石と対向する位置にコイルを配置するなどによって電流発生可能な発電機構に適用することができる。同様に、上記第６実施形態の圧電型加速度センサ５０００は、例えば、第１可動電極層６１０と第２可動電極層６３０との間に電流を流すことで、第１可動電極層６１０と圧電基板６２０と第２可動電極層６３０とからなる積層体が一体的に弾性変形することに伴い、絶縁体層６０２が固定端部６０１ｅを支点として弾性変形する特性を利用して、絶縁体層６０２の弾性変形に応じて移動するプルーフマス部６０１ｆに電磁石を設けるとともに、この電磁石と対向する位置にコイルを配置するなどによって電流発生可能な発電機構に適用することができる。
【０１０５】
また、上記第６実施形態では、本発明のセンサ用構造体を圧電型加速度センサに適用する例について述べたが、加速度センサでなくとも、プルーフマス部が外部から印加される物理量により動作する場合には、その物理量を検出するセンサ全般（例えば、力センサ等）にも本発明のセンサ用構造体を適用することができる。
【０１０６】
また、上記第２実施形態では、本発明のセンサ用構造体を静電容量型加速度センサに適用する例について述べたが、櫛歯電極を用いる加速度センサに本発明のセンサ用構造体を適用した場合には、櫛歯形のガラス構造体を作製し、電極金属を成膜することで高感度な加速度センサを実現することができる。
【０１０７】
また、上記第２、３、６、７実施形態では、基板の他方の面において開口部が形成されたセンサ用構造体（図２（ｉ）参照）を、静電容量型加速度センサ、静電容量型アクチュエータ、圧電型加速度センサ及び圧電型アクチュエータに適用する例について述べたが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではない。基板の他方の面において開口部が形成されていないセンサ用構造体（（図２（ｈ）参照））を、これらのセンサ及びアクチュエータに適用してもよい。ただし、この場合において、センサ用構造体の絶縁体層の厚さは、従来のＭＥＭＳ分野における絶縁層の厚さ（２μｍ） よりも大きい値に決定されることが好ましい。これにより、絶縁体層において基板の一方の面と同じ側の面に電極層を形成した際に、基板と電極層との間（絶縁体層）で発生する寄生容量を従来よりも低減することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１、２０１、３０１、４０１、５０１、６０１、７０１、８０１ 基板
１ａ、２０１ａ、４０１ａ、６０１ａ 凹部
１ｂ、２０１ｂ、６０１ｂ 開口部
１ｃ、２ａ、２０１ｃ、２０２ａ、６０１ｃ、６０２ａ 前側端部
１ｄ、２ｂ、２０１ｄ、２０２ｂ、６０１ｄ、６０２ｂ 後側端部
２、４、６、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２、７０２、８０２ 絶縁体層
３ 前駆体層
３ａ 凸部分
３ｂ、４ａ、５ａ トレンチ部分
５ フォトレジスト
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００ センサ用構造体
２０１ｅ、２０１ｆ、２１１ｂ、２１１ｃ、４１１ｂ、４１１ｃ 外枠部材
２１０ 設置用構造体
２１１ 設置基礎部
２１１ａ ベース架台
２１２、６０１ｆ、７０１ｆ、８０１ｆ プルーフマス部
２１２ａ 梁部材
２１２ｂ、３１２ｂ 錘部材
２２０、３２０、４２０ａ、４２０ｂ、５２０ａ、５２０ｂ 固定電極層
２３０、３３０、４３０、５３０、８１０ａ〜８１０ｅ 可動電極層
２４０、４４０、６４０、８４０ 検知部
２５０、４５０ ショート評価部
３４０、５４０、７４０ 電圧印加部
４００ａ 通風孔
４１０ 密閉用構造体
４１１ 枠状体
４１１ａ、５１１ａ 膜状部材
４１２ 箱状体
４１２ａ キャビティ
６０１ｅ、７０１ｅ、８０１ｅ 固定端部
６１０、７１０ 第１可動電極層
６２０、７２０、８２０ａ〜８２０ｄ 圧電基板
６３０、７３０ 第２可動電極層
１０００ 静電容量型加速度センサ（容量式センサ）
２０００、４０００ 静電容量型アクチュエータ（容量式アクチュエータ）
３０００ 静電容量型圧力センサ（容量式センサ）
５０００、７０００ 圧電型加速度センサ（圧電式センサ）
６０００ 圧電型アクチュエータ（圧電式アクチュエータ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に凹部が形成された基板と、
前記凹部の内部に形成された絶縁体層と、を備え、
前記絶縁体層の厚さは、２μｍより大きいことを特徴とするセンサ用構造体。
【請求項２】
前記絶縁体層の厚さは、５μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ用構造体。
【請求項３】
前記基板の他方の面において、前記絶縁体層における前記基板の一方の面と同じ側の面と反対側の面が露出するように形成された開口部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ用構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ用構造体と、
前記絶縁体層において前記基板の一方の面と同じ側の面に設けられた固定電極層と、
前記固定電極層と対向する位置に前記固定電極層と所定間隔をおいて設けられ、外力に応じて移動可能に支持された可動電極層と、を備えることを特徴とする容量式センサ。
【請求項５】
請求項４に記載の容量式センサと、
前記固定電極層と前記可動電極層との間に、前記可動電極層を移動させるための電圧を印加する電圧印加部と、を備えることを特徴とする容量式アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ用構造体と、内部に形成された凹状のキャビティを有する密閉用構造体と、固定電極層と、可動電極層と、を備えた容量式センサであって、
前記密閉用構造体が、
外部からの圧力に応じて移動可能な状態で、前記キャビティを覆う位置に設けられた膜状部材を備え、
前記可動電極層が、
前記膜状部材において前記キャビティが形成されている側の面と反対側の面に設けられ、
前記固定電極層が、
前記絶縁体層における前記基板の一方の面と同じ側の面において、前記可動電極層と対向する位置に前記可動電極層と所定間隔をおいて設けられ、
前記センサ用構造体が、
前記膜状部材に外部からの圧力を印加するために、外部と連通するように形成された通風孔を備えることを特徴とする容量式センサ。
【請求項７】
請求項６に記載の容量式センサと、
前記固定電極層と前記可動電極層との間に、前記膜状部材を移動させるための電圧を印加する電圧印加部と、を備えることを特徴とする容量式アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ用構造体と、
前記絶縁体層において前記基板の一方の面と同じ側の面に設けられた第１可動電極層と、
前記第１可動電極層において前記絶縁体層が形成されている側の面と反対側の面に形成され、外力に応じて弾性変形するとともに電荷を発生させる圧電基板と、
前記圧電基板において前記第１可動電極層が形成されている側の面と反対側の面に設けられた第２可動電極層と、を備えることを特徴とする圧電式センサ。
【請求項９】
請求項８に記載の圧電式センサと、
前記第１可動電極層と前記第２可動電極層との間に、前記圧電基板を弾性変形させるための電圧を印加する電圧印加部と、を備えることを特徴とする圧電式アクチュエータ。
【請求項１】
一方の面に凹部が形成された基板と、
前記凹部の内部に形成された絶縁体層と、を備え、
前記絶縁体層の厚さは、２μｍより大きいことを特徴とするセンサ用構造体。
【請求項２】
前記絶縁体層の厚さは、５μｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ用構造体。
【請求項３】
前記基板の他方の面において、前記絶縁体層における前記基板の一方の面と同じ側の面と反対側の面が露出するように形成された開口部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ用構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ用構造体と、
前記絶縁体層において前記基板の一方の面と同じ側の面に設けられた固定電極層と、
前記固定電極層と対向する位置に前記固定電極層と所定間隔をおいて設けられ、外力に応じて移動可能に支持された可動電極層と、を備えることを特徴とする容量式センサ。
【請求項５】
請求項４に記載の容量式センサと、
前記固定電極層と前記可動電極層との間に、前記可動電極層を移動させるための電圧を印加する電圧印加部と、を備えることを特徴とする容量式アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ用構造体と、内部に形成された凹状のキャビティを有する密閉用構造体と、固定電極層と、可動電極層と、を備えた容量式センサであって、
前記密閉用構造体が、
外部からの圧力に応じて移動可能な状態で、前記キャビティを覆う位置に設けられた膜状部材を備え、
前記可動電極層が、
前記膜状部材において前記キャビティが形成されている側の面と反対側の面に設けられ、
前記固定電極層が、
前記絶縁体層における前記基板の一方の面と同じ側の面において、前記可動電極層と対向する位置に前記可動電極層と所定間隔をおいて設けられ、
前記センサ用構造体が、
前記膜状部材に外部からの圧力を印加するために、外部と連通するように形成された通風孔を備えることを特徴とする容量式センサ。
【請求項７】
請求項６に記載の容量式センサと、
前記固定電極層と前記可動電極層との間に、前記膜状部材を移動させるための電圧を印加する電圧印加部と、を備えることを特徴とする容量式アクチュエータ。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサ用構造体と、
前記絶縁体層において前記基板の一方の面と同じ側の面に設けられた第１可動電極層と、
前記第１可動電極層において前記絶縁体層が形成されている側の面と反対側の面に形成され、外力に応じて弾性変形するとともに電荷を発生させる圧電基板と、
前記圧電基板において前記第１可動電極層が形成されている側の面と反対側の面に設けられた第２可動電極層と、を備えることを特徴とする圧電式センサ。
【請求項９】
請求項８に記載の圧電式センサと、
前記第１可動電極層と前記第２可動電極層との間に、前記圧電基板を弾性変形させるための電圧を印加する電圧印加部と、を備えることを特徴とする圧電式アクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１８１０５０（Ｐ２０１２−１８１０５０Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４２９３７（Ｐ２０１１−４２９３７）
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２８日（２０１１．２．２８）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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