加速度センサー及びその製造方法
【課題】小型化が可能な加速度センサーを提供する。
【解決手段】基板と、基板上に位置する第１の電極層と、第１の電極層の第１の面と対向して位置する第２の電極層と、第２の電極層を基板に支持する支持部と、を含み、第２の電極層は、上記第１の面に沿った方向に動くことができ、支持部は、第２の電極層が上記第１の面に沿った方向に動くことができるように第２の電極層を基板に支持する。これにより、感度と精度を確保しつつ、基板の面に垂直な方向における加速度センサーの厚みを低減し、加速度センサーを小型化することができる。
【解決手段】基板と、基板上に位置する第１の電極層と、第１の電極層の第１の面と対向して位置する第２の電極層と、第２の電極層を基板に支持する支持部と、を含み、第２の電極層は、上記第１の面に沿った方向に動くことができ、支持部は、第２の電極層が上記第１の面に沿った方向に動くことができるように第２の電極層を基板に支持する。これにより、感度と精度を確保しつつ、基板の面に垂直な方向における加速度センサーの厚みを低減し、加速度センサーを小型化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサー、及び、加速度センサーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセス技術を用いて製造する加速度センサー等のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサーは、半導体電子回路との集積化が可能で、小型化が可能であることから、高付加価値型製品を生み出すための基盤技術として幅広い産業分野において注目され、期待されている。
【０００３】
下記の特許文献１には、シリコンなどの基板に深いトレンチを掘り、さらにその底部を等方的にエッチングすることによって櫛歯状の可動部を形成した加速度センサーが記載されている。この加速度センサーにおいては、可動部が外的な加速度によって基板の面に沿った方向に移動した場合に、櫛歯と対向する固定櫛との間の距離が変化する。この距離の変化が、櫛歯と固定櫛とにそれぞれ設けた電極間の容量変化として捉えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６５７６０６号公報（図６、図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１においては、感度と精度を実現する都合上、対向電極の面積を確保する必要があるため、トレンチの深さを深くする必要がある。従って、素子サイズが大きくなり、小型化が困難である。
【０００６】
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の幾つかの態様は、小型化が可能な加速度センサーを提供することに関連している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の幾つかの態様において、加速度センサーは、基板と、基板上に位置する第１の電極層と、第１の電極層の第１の面と対向して位置する第２の電極層と、第２の電極層を基板に支持する支持部と、を含み、第２の電極層は、上記第１の面に沿った方向に動くことができ、支持部は、第２の電極層が上記第１の面に沿った方向に動くことができるように第２の電極層を基板に支持する。
この態様によれば、基板上に位置する第１の電極層と、第１の電極層の第１の面と対向して位置しており、上記第１の面に沿った方向に動くことができる第２の電極層とを具備する。従って、感度と精度を確保しつつ、基板の面に垂直な方向における加速度センサーの厚みを低減し、加速度センサーを小型化することができる。
【０００８】
上述の態様において、第１の電極層は、第１の導電部及び第２の導電部を含み、第２の電極層は、第３の導電部及び第４の導電部を含み、第１の導電部は、上記第１の面に垂直な方向からみて第３の導電部と一部重なり、かつ第３の導電部より第１の方向にずれた位置に有しており、第２の導電部は、上記第１の面に垂直な方向からみて第４の導電部と一部重なり、かつ第４の導電部より第１の方向と反対側の第２の方向にずれた位置に有していることが望ましい。
これによれば、第１の導電部は、第３の導電部より第１の方向にずれた位置に有しており、第２の導電部は、第４の導電部より第２の方向にずれた位置に有している。従って、第１の導電部及び第３の導電部間の静電容量と、第２の導電部及び第４の導電部間の静電容量との差分を検出することにより、上記第１の面に垂直な方向における第２の電極層の移動分をキャンセルすることができる。従って、上記第１の面に沿った方向における第２の電極層の移動を正確に測定することができる。
【０００９】
上述の態様において、支持部は、第２の電極層と一体となって上記第１の面に沿った方向に動くことができる可動部と、可動部より小さな剛性を有し、可動部が上記第１の面に沿った方向に動くことができるように可動部を基板に支持するばね部と、を含むことが望ましい。
これによれば、第２の電極層と一体となって動くことができる可動部を有するので、可動部及び第２の電極層の合計質量と加速度とに応じた慣性力が第２の電極層にかかる。そして、可動部を基板に支持するばね部を有するので、慣性力に応じた変位を感度良く検出することができる。
【００１０】
上述の態様において、可動部の周囲に、ばね部を固定する固定部をさらに具備することが望ましい。
これによれば、可動部及びばね部を基板に支持するための構造を、エッチングにより容易に加工することができる。
【００１１】
上述の態様において、可動部、固定部及び基板のうちの何れかに、可動部の動きを規制する突起部をさらに具備することが望ましい。
これによれば、可動部の動きを安定させ、加速度センサーの精度を向上することができる。
【００１２】
上述の態様において、上記第１の面に沿った方向におけるばね部の剛性は、上記第１の面に垂直な方向におけるばね部の剛性より小さいことが望ましい。
この態様によれば、可動部が上記第１の面に垂直な方向に振動することを抑制し、加速度センサーの精度を向上することができる。
【００１３】
本発明の他の態様において、加速度センサーは、基板と、基板上に位置する第１の電極層と、空隙部を介して第１の電極層の第１の面と対向して位置する第２の電極層と、第２の電極層を基板に支持する支持部と、を含み、支持部は、ばね部を含む。
この態様によれば、感度と精度を確保しつつ、加速度センサーの厚みを低減し、加速度センサーを小型化することができる。
【００１４】
本発明の他の態様において、加速度センサーの製造方法は、基板の上方に第１の電極を形成する工程（ａ）と、基板及び第１の電極の上方に犠牲層を形成する工程（ｂ）と、犠牲層の上方に第２の電極を形成する工程（ｃ）と、犠牲層及び第２の電極の上方に絶縁層を形成する工程（ｄ）と、絶縁層の第１の部分を、絶縁層の上方から犠牲層に向かって異方性エッチングすることによって除去し、犠牲層を露出させる工程（ｅ）と、犠牲層のうち、絶縁層の第１の部分の下方に位置する部分と絶縁層の第２の部分の下方に位置する部分とをエッチングすることによって除去し、絶縁層の第２の部分及び当該第２の部分の下方に位置する第２の電極と、基板及び第１の電極との間に空隙を形成する工程（ｆ）と、を具備する。
この態様によれば、犠牲層上に可動部を形成し、その後、犠牲層を除去するので、可動部と基板との間の空隙を容易に形成することができる。
なお、上方とは、表面を基準として裏面に向かう方向とは反対の方向を意味する。
【００１５】
上述の態様において、工程（ｅ）は、複数の第１の部分を除去することを含み、第２の部分は、複数の第１の部分によって囲まれ、又は挟まれた領域に位置することが望ましい。
これによれば、第２の部分は、複数の第１の部分によって囲まれ、又は挟まれた領域に位置するので、第２の部分が基板に対して動きやすいようにすることができる。
【００１６】
上述の態様において、工程（ｅ）は、絶縁層の第２の部分に、絶縁層の上方から犠牲層に向かって貫通する孔を形成することを含み、工程（ｆ）は、犠牲層をエッチングするためのエッチング液を、上記孔を介して犠牲層に到達させることを含むことが望ましい。
これによれば、犠牲層を除去する工程（ｆ）において、犠牲層を除去するためのエッチング液を貫通孔から犠牲層に容易に到達させることができる。従って、犠牲層を効率的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る加速度センサーの斜視図。
【図２】第１の実施形態に係る加速度センサーの平面図及び切断面図。
【図３】第１の実施形態に係る加速度センサーの製造工程を示す切断面図。
【図４】第１の実施形態に係る加速度センサーの製造工程を示す切断面図。
【図５】第２の実施形態に係る加速度センサーの平面図。
【図６】第３の実施形態に係る加速度センサーの切断面図。
【図７】第４の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図及び切断面図。
【図８】第５の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図。
【図９】第６の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図。
【図１０】第７の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。また同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００１９】
＜１．第１の実施形態＞
＜１−１．構成＞
図１は、第１の実施形態に係る加速度センサーの斜視図である。図２（Ａ）は、第１の実施形態に係る加速度センサーの平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った切断面を示す図である。これらの図においては、加速度センサーの加速度が、測定可能な加速度の下限以下の加速度である状態（例えば、加速度が０である状態）を示している。
【００２０】
第１の実施形態に係る加速度センサーは、基板１０と、第１の電極１１と、第２の電極２１と、支持部５０と、固定部４０と、を具備している。支持部５０は、可動部２０と、ばね部３０とを含んでいる。
【００２１】
基板１０は、例えば単結晶のシリコン（Ｓｉ）によって構成されている。基板１０上には、絶縁体層１０１及び１０２が形成されている。絶縁体層１０１及び１０２の間には、基板１０の表面に沿って第１の電極（電極層）１１が形成されている。絶縁体層１０１は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）によって構成され、絶縁体層１０２は、例えば窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）によって構成されている。誘電率の高い窒化シリコンを用いることにより、加速度センサーの感度を向上することができる。第１の電極１１は、例えば多結晶シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（W）、銅（Ｃｕ）などの金属によって構成されている。
絶縁体層１０１及び１０２上に、可動部２０、ばね部３０、固定部４０が位置している。
【００２２】
可動部２０は、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンと金属の配線層との積層構造によって構成されている。可動部２０内には、第１の電極１１に対向する第２の電極（電極層）２１が形成されている。第２の電極２１は、例えば多結晶シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（W）、銅（Ｃｕ）などの金属によって構成されている。図２（Ｂ）に示すように、可動部２０と絶縁体層１０２との間には空隙が形成されている。この空隙には、気体や液体などの誘電体を充填しても良いし、真空としても良い。なお、第１及び第２の電極１１及び２１は、それぞれ絶縁体層１０２及び可動部２０によって覆われる例について説明したが、第１及び第２の電極１１及び２１を空隙に向けて露出させても良い。
【００２３】
ばね部３０は、可動部２０に接続された一端と、固定部４０に接続された他端とを有し、可動部２０を固定部４０に支持する蛇腹状の部分である。ばね部３０は、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンと金属の配線層との積層構造によって構成されている。図２（Ｂ）に示すように、ばね部３０と絶縁体層１０２との間にも空隙が形成されている。ばね部３０が変形することにより、可動部２０が第２の電極２１と一体となって、図１に示す矢印Ｘの方向に振動することができるようになっている。また、ばね部３０は、基板１０の面に沿った方向における剛性が、基板１０の面に垂直な方向における剛性より小さいので、基板１０の面に垂直な方向には変形しにくくなっている。
【００２４】
固定部４０は、可動部２０の周囲に位置している。固定部４０は、絶縁体層１０２上に直接形成され、ばね部３０の上記他端を固定している。固定部４０は、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンと金属の配線層との積層構造によって構成されている。固定部４０は、基板１０に形成される半導体素子（図示せず）のための多層配線層を兼ねることができる。
【００２５】
第１の電極１１は、第１の導電部１１１及び第２の導電部１１２を含んでいる。第２の電極２１は、第３の導電部２１３及び第４の導電部２１４を含んでいる。
図２（Ａ）に示すように、第１の導電部１１１は、第３の導電部２１３と一部重なり、かつ第３の導電部２１３より第１の方向（図１に示す矢印Ｘに沿った方向）にずれた位置に有している。また、第２の導電部１１２は、第４の導電部２１４と一部重なり、かつ第４の導電部２１４より第１の方向と反対側の第２の方向にずれた位置に有している。
【００２６】
以上の構成において、加速度センサーに与えられた加速度と可動部２０及び第２の電極２１の質量とに応じた慣性力によって、ばね部３０が変形し、可動部２０が固定部４０に対して図１に示す矢印Ｘの方向に動く。これにより、第１の電極１１と第２の電極２１との重なり部分の面積が変化するため、第１の電極１１と第２の電極２１との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を検出することにより、矢印Ｘの方向における加速度及び加速方向を検出することができる。
【００２７】
従来の技術においては、上述のように電極間の距離の変化による容量変化を検出していたので、感度と精度を実現するには、トレンチの深さを深くし、素子サイズを大きくする必要があった。このような従来の技術に対し、第１の実施形態においては、基板１０上に位置する第１の電極１１と、第１の電極１１の一方の面に沿った方向に動くことができる第２の電極２１との間の静電容量の変化を検出する。従って、感度と精度を確保しつつ、基板１０の面に垂直な方向における加速度センサーの厚みを低減し、加速度センサーを小型化することができる。
【００２８】
また、従来の技術においては、ダイナミックレンジを確保するために可動部の移動できる距離を確保する必要があるが、電極間の静電容量は電極間の距離に反比例するので、電極間の距離が長くなると静電容量による距離の検出精度が低下する。また、加工精度との兼ね合いから電極間のギャップを小さくすることも困難である。このような従来の技術に対し、第１の実施形態においては、基板１０上に位置する第１の電極１１と、第１の電極１１の一方の面に沿った方向に動くことができる第２の電極２１との間の静電容量の変化を検出する。従って、第１の電極１１と第２の電極２１との間の距離は、可動部２０の振幅とはほぼ無関係に設定することができる。これにより、第１の実施形態においては、素子を小型化することができる。
【００２９】
また、第１の実施形態において、第１の導電部１１１は、第３の導電部２１３より第１の方向にずれた位置に有しており、第２の導電部１１２は、第４の導電部２１４より第２の方向にずれた位置に有している。従って、可動部２０が第１の方向に動いた場合には、第１の導電部１１１と第３の導電部２１３との重なり部分の面積が大きくなり、静電容量が増加する一方、第２の導電部１１２と第４の導電部２１４との重なり部分の面積が小さくなり、静電容量が減少する。従って、第１の導電部１１１及び第３の導電部２１３間の静電容量と、第２の導電部１１２及び第４の導電部２１４間の静電容量との差分を検出することにより、基板１０の面に垂直な方向に可動部２０が動くことによる静電容量の変化をキャンセルすることができる。従って、基板１０の面に沿った方向における可動部２０の動きを正確に測定することができる。
【００３０】
＜１−２．製造方法＞
図３及び図４は、第１の実施形態に係る加速度センサーの製造工程を示す切断面図である。
まず、図３（Ａ）に示すように、シリコンの基板１０上に絶縁体層１０１を形成し、さらに絶縁体層１０１上に第１の電極１１を所定のパターンに形成する。なお、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板の表面のシリコン膜を一部除去して絶縁体層を露出させ、この絶縁体層上に第１の電極１１を形成しても良い。
【００３１】
次に、図３（Ｂ）に示すように、絶縁体層１０１及び第１の電極１１の上に絶縁体層１０２を形成し、この絶縁体層１０２をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法等によって平坦化した後、絶縁体層１０２上に犠牲層１０３を形成する。
次に、図３（Ｃ）に示すように、犠牲層１０３上に絶縁体層４０１を形成し、絶縁体層４０１上に第２の電極２１を所定のパターンに形成する。
【００３２】
次に、図４（Ｄ）に示すように、絶縁体層４０１及び第２の電極２１の上に絶縁体層４０２を形成する。絶縁体層４０２は、さらに金属の配線層を挟みこんでいても良い。また、絶縁体層４０２を形成する工程は、基板１０に形成される半導体素子（図示せず）のための多層配線層を形成する工程を兼ねていても良い。
【００３３】
次に、図４（Ｅ）に示すように、絶縁体層４０２及び４０１の第１の部分（固定部４０となる部分に囲まれた領域の一部）を異方性エッチングすることにより、犠牲層１０３を露出させる。固定部４０となる部分に囲まれた領域のうち、第１の部分以外の部分（第２の部分）は、後の工程で可動部２０及びばね部３０となる。第１の部分は、第２の部分を囲み、又は第２の部分を挟む複数の領域に位置することが望ましい。
【００３４】
最後に、図４（Ｆ）に示すように、犠牲層１０３を選択的にエッチングすることにより、第２の部分と絶縁体層１０２との間に空隙を形成する。これにより、可動部２０及びばね部３０が形成され、ばね部３０が加速度に応じて変形し、可動部２０が動くことができるようになる。
以上の工程により、第１の実施形態に係る加速度センサーが製造される。
【００３５】
以上の工程によれば、犠牲層１０３上に可動部２０及びばね部３０を形成し、その後、犠牲層１０３を除去するので、可動部２０及びばね部３０と絶縁体層１０２との間の空隙を容易に形成することができる。また、犠牲層１０３の厚さを調整することによって、可動部２０及びばね部３０と絶縁体層１０２との間の間隔を調整し、加速度センサーの感度を調整することができる。
【００３６】
そして、可動部２０には一般的な半導体プロセスにおいて形成される多層配線層を用いることができ、基板を深くエッチングする必要はない。従って、一般的な半導体プロセスとの親和性が高く、簡便な加工技術によって、加速度センサーを製造することができる。また、加速度センサーと加速度センサーから出力された信号の処理等を行う半導体回路とを、同一の半導体チップ上に混載することも容易となる。
【００３７】
＜２．第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態に係る加速度センサーの平面図である。図５は、第１の実施形態において参照した図２（Ａ）に対応する部分を示している。第２の実施形態に係る加速度センサーは、ばね部３２が４つ形成されている点で、第１の実施形態と異なる。また、第２の実施形態に係る加速度センサーは、固定部４０から可動部２０に向けて突出する突起部４１ａ及び４１ｂが形成されている点で、第１の実施形態と異なる。他の点は第１の実施形態と同様である。
【００３８】
ばね部３２は、４つ形成される場合に限られず、３つ又は５つ以上でも良い。ばね部３２を３つ以上形成することにより、可動部２０の振動方向をより安定させることができる。
突起部４１ａは、可動部２０の振動方向（矢印Ｘ方向）に垂直な方向における可動部２０の動きを規制する。これにより可動部２０の振動方向を安定させることができる。突起部４１ｂは、可動部２０の振動方向（矢印Ｘ方向）における可動部２０の動きを規制する。これにより可動部２０の振幅を安定させ、ばね部の破損を防止することができる。突起部４１ａ及び４１ｂは、固定部４０から可動部２０に向けて突出する場合に限られず、基板１０から突出させて可動部２０の動きを規制しても良い。また、突起部４１ａ及び４１ｂは、可動部２０から突出するように形成しても良い。さらに、突起部４１ａは、可動部２０の振動方向をガイドするレール状のものであっても良い。
【００３９】
＜３．第３の実施形態＞
図６は、第３の実施形態に係る加速度センサーの切断面図である。図６は、第１の実施形態において参照した図２（Ｂ）に対応する部分を示している。第３の実施形態に係る加速度センサーは、ばね部３３が基板１０から基板１０の面に垂直な方向に突出するように形成されている点で、第１の実施形態と異なる。
【００４０】
第３の実施形態において、基板１０には溝１３がエッチングにより形成されることにより、ばね部３３が形成されている。可動部２０と基板１０との間の空隙は、第１の実施形態と同様に犠牲層を用いて形成することができる。
【００４１】
＜４．第４の実施形態＞
図７（Ａ）は、第４の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図である。図７（Ｂ）は、第４の実施形態に係る加速度センサーの切断面図である。第４の実施形態に係る加速度センサーは、可動部２０に貫通孔２２が形成されている点で、第１の実施形態と異なる。他の点は、上述の第１〜第３の実施形態と同様とすることができる。なお、図７（Ｂ）においては、簡略化のため貫通孔２２を一部省略して示している。
【００４２】
貫通孔２２は、基板１０の面に垂直な方向に可動部２０を貫通するように形成されている。貫通孔２２は、第２の電極２１の隙間を貫通するようになっている。
貫通孔２２の形成は、第１の実施形態において説明した絶縁体層４０２及び４０１の第１の部分をエッチングする工程（図４（Ｅ））において、第１の部分をエッチングするのと同時に、貫通孔２２となる部分をエッチングすることにより行う。
第４の実施形態においては、犠牲層を除去する工程（図４（Ｆ））において、犠牲層を除去するためのエッチング液を貫通孔２２から犠牲層に到達させることができる。従って、犠牲層を効率的に除去することができる。
【００４３】
＜５．第５の実施形態＞
図８は、第５の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図である。第５の実施形態に係る加速度センサーにおいては、第１の実施形態において説明したように、第１の導電部１１１及び第３の導電部２１３間の静電容量と、第２の導電部１１２及び第４の導電部２１４間の静電容量とを検出する構成を有している。上述のように、これらの静電容量の差分を検出することが望ましい。
【００４４】
第１及び第２の導電部１１１及び１１２の各々は、可動部２０の振動方向（Ｘ方向）に垂直な棒状である複数の電極部１１ａと、複数の電極部１１ａを接続する接続部１１ｂとを含んでいる。
第３及び第４の導電部２１３及び２１４の各々は、可動部２０の振動方向（Ｘ方向）に垂直な棒状である複数の電極部２１ａと、複数の電極部２１ａを接続する接続部２１ｂとを含んでいる。
【００４５】
複数の電極部１１ａと複数の電極部２１ａとは、ほぼ同一の線幅を有しており、これらの線幅のほぼ半分に相当するずれを有する位置に配置されている。従って、可動部２０がＸ方向に動くと、複数の電極部１１ａと複数の電極部２１ａとの重なり部分の面積が変化する。
一方、接続部１１ｂと接続部２１ｂとは、異なる線幅を有しており、その中心線がほぼ一致する位置に配置されている。これにより、可動部２０がＸ方向に垂直な方向に動いても、重なり部分の面積が変化しないようになっている。
図８に示した構成は、第１の実施形態に限らず、第２〜第４の実施形態においても採用することができる。
【００４６】
＜６．第６の実施形態＞
図９は、第６の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図である。第６の実施形態に係る加速度センサーにおいて、第１の導電部１１１は、第３の導電部２１３より第１の方向にずれた位置に有しており、第２の導電部１１２も、第４の導電部２１４より第１の方向にずれた位置に有している。従って、可動部２０が第１の方向に動いた場合には、第１の導電部１１１と第３の導電部２１３との重なり部分の面積が大きくなる一方、第２の導電部１１２と第４の導電部２１４との重なり部分の面積も大きくなる。
【００４７】
そして、第６の実施形態においては、第３の導電部２１３と第４の導電部２１４とが、配線部２１５によって接続されている。第１の導電部１１１と第２の導電部１１２からそれぞれ配線を引き出し、これらの間の静電容量（第１の静電容量）を検出する。可動部２０が第１の方向に動いた場合には、第１の静電容量が大きくなり、第２の方向に動いた場合には、第１の静電容量が小さくなる。
【００４８】
第６の実施形態において、第１の電極１１は、さらに第５の導電部１１５及び第６の導電部１１６を含んでおり、第２の電極２１は、さらに第７の導電部２１７及び第８の導電部２１８を含んでいる。
第５の導電部１１５は、第７の導電部２１７と一部重なり、かつ第７の導電部２１７より第２の方向にずれた位置に有している。第６の導電部１１６も、第８の導電部２１８と一部重なり、かつ第８の導電部２１８より第２の方向にずれた位置に有している。
従って、可動部２０が第１の方向に動いた場合には、第５の導電部１１５と第７の導電部２１７との重なり部分の面積が小さくなる一方、第６の導電部１１６と第８の導電部２１８との重なり部分の面積も小さくなる。
【００４９】
そして、第６の実施形態においては、第７の導電部２１７と第８の導電部２１８とが、配線部２１９によって接続されている。第５の導電部１１５と第６の導電部１１６からそれぞれ配線を引き出し、これらの間の静電容量（第２の静電容量）を検出する。可動部２０が第１の方向に動いた場合には、第２の静電容量が小さくなり、第２の方向に動いた場合には、第２の静電容量が大きくなる。
【００５０】
さらに、第１の静電容量と第２の静電容量との差分を検出することにより、基板１０の面に垂直な方向に可動部２０が動いたことによる静電容量の変化をキャンセルすることができる。従って、基板１０の面に沿った方向における可動部２０の動きを正確に測定することができる。
第６の実施形態によれば、可動部２０に位置する第２の電極２１から可動部２０の外部へ配線を引き出す必要がないので、素子構成及び製造工程を簡素化することができる。
【００５１】
＜７．第７の実施形態＞
図１０は、第７の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図である。第７の実施形態に係る加速度センサーにおいて、第１の電極１１は、さらに第５の導電部１１５及び第６の導電部１１６を含んでおり、第２の電極２１は、さらに第７の導電部２１７及び第８の導電部２１８を含んでいる。第５の導電部１１５は、第７の導電部２１７と一部重なり、かつ第７の導電部２１７より第２の方向にずれた位置に有している。第６の導電部１１６は、第８の導電部２１８と一部重なり、かつ第８の導電部２１８より第１の方向にずれた位置に有している。
【００５２】
第１〜第４の導電部１１１、１１２、２１３、２１４については、図８を参照しながら説明した第５の実施形態と同様である。
そして、第３の導電部２１３と第８の導電部２１８は、可動部２０の対角線上に位置しており、第４の導電部２１４と第７の導電部２１７は、可動部２０の別の対角線上に位置している。
【００５３】
第７の実施形態においては、第１の導電部１１１及び第３の導電部２１３間の静電容量と、第６の導電部１１６及び第８の導電部２１８間の静電容量との和を検出するとともに、第２の導電部１１２及び第４の導電部２１４間の静電容量と、第５の導電部１１５及び第７の導電部２１７間の静電容量との和を検出し、これらの和の差分を検出する。これにより、基板１０の面に垂直な方向に可動部２０が動いたことによる静電容量の変化をキャンセルするだけでなく、可動部２０の傾きの変化による静電容量の変化もキャンセルすることができる。従って、基板１０の面に沿った方向における可動部２０の動きをより正確に測定することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０…基板、１１…第１の電極、１１ａ…電極部、１１ｂ…接続部、１３…溝、２０…可動部、２１…第２の電極、２１ａ…電極部、２１ｂ…接続部、２２…貫通孔、３０、３２、３３…ばね部、４０…固定部、４１ａ、４１ｂ…突起部、５０…支持部、１０１、１０２…絶縁体層、１０３…犠牲層、１１１…第１の導電部、１１２…第２の導電部、１１５…第５の導電部、１１６…第６の導電部、２１３…第３の導電部、２１４…第４の導電部、２１５…配線部、２１７…第７の導電部、２１８…第８の導電部、２１９…配線部、４０１、４０２…絶縁体層。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサー、及び、加速度センサーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体プロセス技術を用いて製造する加速度センサー等のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサーは、半導体電子回路との集積化が可能で、小型化が可能であることから、高付加価値型製品を生み出すための基盤技術として幅広い産業分野において注目され、期待されている。
【０００３】
下記の特許文献１には、シリコンなどの基板に深いトレンチを掘り、さらにその底部を等方的にエッチングすることによって櫛歯状の可動部を形成した加速度センサーが記載されている。この加速度センサーにおいては、可動部が外的な加速度によって基板の面に沿った方向に移動した場合に、櫛歯と対向する固定櫛との間の距離が変化する。この距離の変化が、櫛歯と固定櫛とにそれぞれ設けた電極間の容量変化として捉えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６５７６０６号公報（図６、図７）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１においては、感度と精度を実現する都合上、対向電極の面積を確保する必要があるため、トレンチの深さを深くする必要がある。従って、素子サイズが大きくなり、小型化が困難である。
【０００６】
本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものである。本発明の幾つかの態様は、小型化が可能な加速度センサーを提供することに関連している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の幾つかの態様において、加速度センサーは、基板と、基板上に位置する第１の電極層と、第１の電極層の第１の面と対向して位置する第２の電極層と、第２の電極層を基板に支持する支持部と、を含み、第２の電極層は、上記第１の面に沿った方向に動くことができ、支持部は、第２の電極層が上記第１の面に沿った方向に動くことができるように第２の電極層を基板に支持する。
この態様によれば、基板上に位置する第１の電極層と、第１の電極層の第１の面と対向して位置しており、上記第１の面に沿った方向に動くことができる第２の電極層とを具備する。従って、感度と精度を確保しつつ、基板の面に垂直な方向における加速度センサーの厚みを低減し、加速度センサーを小型化することができる。
【０００８】
上述の態様において、第１の電極層は、第１の導電部及び第２の導電部を含み、第２の電極層は、第３の導電部及び第４の導電部を含み、第１の導電部は、上記第１の面に垂直な方向からみて第３の導電部と一部重なり、かつ第３の導電部より第１の方向にずれた位置に有しており、第２の導電部は、上記第１の面に垂直な方向からみて第４の導電部と一部重なり、かつ第４の導電部より第１の方向と反対側の第２の方向にずれた位置に有していることが望ましい。
これによれば、第１の導電部は、第３の導電部より第１の方向にずれた位置に有しており、第２の導電部は、第４の導電部より第２の方向にずれた位置に有している。従って、第１の導電部及び第３の導電部間の静電容量と、第２の導電部及び第４の導電部間の静電容量との差分を検出することにより、上記第１の面に垂直な方向における第２の電極層の移動分をキャンセルすることができる。従って、上記第１の面に沿った方向における第２の電極層の移動を正確に測定することができる。
【０００９】
上述の態様において、支持部は、第２の電極層と一体となって上記第１の面に沿った方向に動くことができる可動部と、可動部より小さな剛性を有し、可動部が上記第１の面に沿った方向に動くことができるように可動部を基板に支持するばね部と、を含むことが望ましい。
これによれば、第２の電極層と一体となって動くことができる可動部を有するので、可動部及び第２の電極層の合計質量と加速度とに応じた慣性力が第２の電極層にかかる。そして、可動部を基板に支持するばね部を有するので、慣性力に応じた変位を感度良く検出することができる。
【００１０】
上述の態様において、可動部の周囲に、ばね部を固定する固定部をさらに具備することが望ましい。
これによれば、可動部及びばね部を基板に支持するための構造を、エッチングにより容易に加工することができる。
【００１１】
上述の態様において、可動部、固定部及び基板のうちの何れかに、可動部の動きを規制する突起部をさらに具備することが望ましい。
これによれば、可動部の動きを安定させ、加速度センサーの精度を向上することができる。
【００１２】
上述の態様において、上記第１の面に沿った方向におけるばね部の剛性は、上記第１の面に垂直な方向におけるばね部の剛性より小さいことが望ましい。
この態様によれば、可動部が上記第１の面に垂直な方向に振動することを抑制し、加速度センサーの精度を向上することができる。
【００１３】
本発明の他の態様において、加速度センサーは、基板と、基板上に位置する第１の電極層と、空隙部を介して第１の電極層の第１の面と対向して位置する第２の電極層と、第２の電極層を基板に支持する支持部と、を含み、支持部は、ばね部を含む。
この態様によれば、感度と精度を確保しつつ、加速度センサーの厚みを低減し、加速度センサーを小型化することができる。
【００１４】
本発明の他の態様において、加速度センサーの製造方法は、基板の上方に第１の電極を形成する工程（ａ）と、基板及び第１の電極の上方に犠牲層を形成する工程（ｂ）と、犠牲層の上方に第２の電極を形成する工程（ｃ）と、犠牲層及び第２の電極の上方に絶縁層を形成する工程（ｄ）と、絶縁層の第１の部分を、絶縁層の上方から犠牲層に向かって異方性エッチングすることによって除去し、犠牲層を露出させる工程（ｅ）と、犠牲層のうち、絶縁層の第１の部分の下方に位置する部分と絶縁層の第２の部分の下方に位置する部分とをエッチングすることによって除去し、絶縁層の第２の部分及び当該第２の部分の下方に位置する第２の電極と、基板及び第１の電極との間に空隙を形成する工程（ｆ）と、を具備する。
この態様によれば、犠牲層上に可動部を形成し、その後、犠牲層を除去するので、可動部と基板との間の空隙を容易に形成することができる。
なお、上方とは、表面を基準として裏面に向かう方向とは反対の方向を意味する。
【００１５】
上述の態様において、工程（ｅ）は、複数の第１の部分を除去することを含み、第２の部分は、複数の第１の部分によって囲まれ、又は挟まれた領域に位置することが望ましい。
これによれば、第２の部分は、複数の第１の部分によって囲まれ、又は挟まれた領域に位置するので、第２の部分が基板に対して動きやすいようにすることができる。
【００１６】
上述の態様において、工程（ｅ）は、絶縁層の第２の部分に、絶縁層の上方から犠牲層に向かって貫通する孔を形成することを含み、工程（ｆ）は、犠牲層をエッチングするためのエッチング液を、上記孔を介して犠牲層に到達させることを含むことが望ましい。
これによれば、犠牲層を除去する工程（ｆ）において、犠牲層を除去するためのエッチング液を貫通孔から犠牲層に容易に到達させることができる。従って、犠牲層を効率的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に係る加速度センサーの斜視図。
【図２】第１の実施形態に係る加速度センサーの平面図及び切断面図。
【図３】第１の実施形態に係る加速度センサーの製造工程を示す切断面図。
【図４】第１の実施形態に係る加速度センサーの製造工程を示す切断面図。
【図５】第２の実施形態に係る加速度センサーの平面図。
【図６】第３の実施形態に係る加速度センサーの切断面図。
【図７】第４の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図及び切断面図。
【図８】第５の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図。
【図９】第６の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図。
【図１０】第７の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。また同一の構成要素には同一の参照符号を付して説明を省略する。
【００１９】
＜１．第１の実施形態＞
＜１−１．構成＞
図１は、第１の実施形態に係る加速度センサーの斜視図である。図２（Ａ）は、第１の実施形態に係る加速度センサーの平面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿った切断面を示す図である。これらの図においては、加速度センサーの加速度が、測定可能な加速度の下限以下の加速度である状態（例えば、加速度が０である状態）を示している。
【００２０】
第１の実施形態に係る加速度センサーは、基板１０と、第１の電極１１と、第２の電極２１と、支持部５０と、固定部４０と、を具備している。支持部５０は、可動部２０と、ばね部３０とを含んでいる。
【００２１】
基板１０は、例えば単結晶のシリコン（Ｓｉ）によって構成されている。基板１０上には、絶縁体層１０１及び１０２が形成されている。絶縁体層１０１及び１０２の間には、基板１０の表面に沿って第１の電極（電極層）１１が形成されている。絶縁体層１０１は、例えば酸化シリコン（ＳｉＯ２）によって構成され、絶縁体層１０２は、例えば窒化シリコン（Ｓｉ３Ｎ４）によって構成されている。誘電率の高い窒化シリコンを用いることにより、加速度センサーの感度を向上することができる。第１の電極１１は、例えば多結晶シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（W）、銅（Ｃｕ）などの金属によって構成されている。
絶縁体層１０１及び１０２上に、可動部２０、ばね部３０、固定部４０が位置している。
【００２２】
可動部２０は、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンと金属の配線層との積層構造によって構成されている。可動部２０内には、第１の電極１１に対向する第２の電極（電極層）２１が形成されている。第２の電極２１は、例えば多結晶シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タングステン（W）、銅（Ｃｕ）などの金属によって構成されている。図２（Ｂ）に示すように、可動部２０と絶縁体層１０２との間には空隙が形成されている。この空隙には、気体や液体などの誘電体を充填しても良いし、真空としても良い。なお、第１及び第２の電極１１及び２１は、それぞれ絶縁体層１０２及び可動部２０によって覆われる例について説明したが、第１及び第２の電極１１及び２１を空隙に向けて露出させても良い。
【００２３】
ばね部３０は、可動部２０に接続された一端と、固定部４０に接続された他端とを有し、可動部２０を固定部４０に支持する蛇腹状の部分である。ばね部３０は、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンと金属の配線層との積層構造によって構成されている。図２（Ｂ）に示すように、ばね部３０と絶縁体層１０２との間にも空隙が形成されている。ばね部３０が変形することにより、可動部２０が第２の電極２１と一体となって、図１に示す矢印Ｘの方向に振動することができるようになっている。また、ばね部３０は、基板１０の面に沿った方向における剛性が、基板１０の面に垂直な方向における剛性より小さいので、基板１０の面に垂直な方向には変形しにくくなっている。
【００２４】
固定部４０は、可動部２０の周囲に位置している。固定部４０は、絶縁体層１０２上に直接形成され、ばね部３０の上記他端を固定している。固定部４０は、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンと金属の配線層との積層構造によって構成されている。固定部４０は、基板１０に形成される半導体素子（図示せず）のための多層配線層を兼ねることができる。
【００２５】
第１の電極１１は、第１の導電部１１１及び第２の導電部１１２を含んでいる。第２の電極２１は、第３の導電部２１３及び第４の導電部２１４を含んでいる。
図２（Ａ）に示すように、第１の導電部１１１は、第３の導電部２１３と一部重なり、かつ第３の導電部２１３より第１の方向（図１に示す矢印Ｘに沿った方向）にずれた位置に有している。また、第２の導電部１１２は、第４の導電部２１４と一部重なり、かつ第４の導電部２１４より第１の方向と反対側の第２の方向にずれた位置に有している。
【００２６】
以上の構成において、加速度センサーに与えられた加速度と可動部２０及び第２の電極２１の質量とに応じた慣性力によって、ばね部３０が変形し、可動部２０が固定部４０に対して図１に示す矢印Ｘの方向に動く。これにより、第１の電極１１と第２の電極２１との重なり部分の面積が変化するため、第１の電極１１と第２の電極２１との間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を検出することにより、矢印Ｘの方向における加速度及び加速方向を検出することができる。
【００２７】
従来の技術においては、上述のように電極間の距離の変化による容量変化を検出していたので、感度と精度を実現するには、トレンチの深さを深くし、素子サイズを大きくする必要があった。このような従来の技術に対し、第１の実施形態においては、基板１０上に位置する第１の電極１１と、第１の電極１１の一方の面に沿った方向に動くことができる第２の電極２１との間の静電容量の変化を検出する。従って、感度と精度を確保しつつ、基板１０の面に垂直な方向における加速度センサーの厚みを低減し、加速度センサーを小型化することができる。
【００２８】
また、従来の技術においては、ダイナミックレンジを確保するために可動部の移動できる距離を確保する必要があるが、電極間の静電容量は電極間の距離に反比例するので、電極間の距離が長くなると静電容量による距離の検出精度が低下する。また、加工精度との兼ね合いから電極間のギャップを小さくすることも困難である。このような従来の技術に対し、第１の実施形態においては、基板１０上に位置する第１の電極１１と、第１の電極１１の一方の面に沿った方向に動くことができる第２の電極２１との間の静電容量の変化を検出する。従って、第１の電極１１と第２の電極２１との間の距離は、可動部２０の振幅とはほぼ無関係に設定することができる。これにより、第１の実施形態においては、素子を小型化することができる。
【００２９】
また、第１の実施形態において、第１の導電部１１１は、第３の導電部２１３より第１の方向にずれた位置に有しており、第２の導電部１１２は、第４の導電部２１４より第２の方向にずれた位置に有している。従って、可動部２０が第１の方向に動いた場合には、第１の導電部１１１と第３の導電部２１３との重なり部分の面積が大きくなり、静電容量が増加する一方、第２の導電部１１２と第４の導電部２１４との重なり部分の面積が小さくなり、静電容量が減少する。従って、第１の導電部１１１及び第３の導電部２１３間の静電容量と、第２の導電部１１２及び第４の導電部２１４間の静電容量との差分を検出することにより、基板１０の面に垂直な方向に可動部２０が動くことによる静電容量の変化をキャンセルすることができる。従って、基板１０の面に沿った方向における可動部２０の動きを正確に測定することができる。
【００３０】
＜１−２．製造方法＞
図３及び図４は、第１の実施形態に係る加速度センサーの製造工程を示す切断面図である。
まず、図３（Ａ）に示すように、シリコンの基板１０上に絶縁体層１０１を形成し、さらに絶縁体層１０１上に第１の電極１１を所定のパターンに形成する。なお、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板の表面のシリコン膜を一部除去して絶縁体層を露出させ、この絶縁体層上に第１の電極１１を形成しても良い。
【００３１】
次に、図３（Ｂ）に示すように、絶縁体層１０１及び第１の電極１１の上に絶縁体層１０２を形成し、この絶縁体層１０２をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）法等によって平坦化した後、絶縁体層１０２上に犠牲層１０３を形成する。
次に、図３（Ｃ）に示すように、犠牲層１０３上に絶縁体層４０１を形成し、絶縁体層４０１上に第２の電極２１を所定のパターンに形成する。
【００３２】
次に、図４（Ｄ）に示すように、絶縁体層４０１及び第２の電極２１の上に絶縁体層４０２を形成する。絶縁体層４０２は、さらに金属の配線層を挟みこんでいても良い。また、絶縁体層４０２を形成する工程は、基板１０に形成される半導体素子（図示せず）のための多層配線層を形成する工程を兼ねていても良い。
【００３３】
次に、図４（Ｅ）に示すように、絶縁体層４０２及び４０１の第１の部分（固定部４０となる部分に囲まれた領域の一部）を異方性エッチングすることにより、犠牲層１０３を露出させる。固定部４０となる部分に囲まれた領域のうち、第１の部分以外の部分（第２の部分）は、後の工程で可動部２０及びばね部３０となる。第１の部分は、第２の部分を囲み、又は第２の部分を挟む複数の領域に位置することが望ましい。
【００３４】
最後に、図４（Ｆ）に示すように、犠牲層１０３を選択的にエッチングすることにより、第２の部分と絶縁体層１０２との間に空隙を形成する。これにより、可動部２０及びばね部３０が形成され、ばね部３０が加速度に応じて変形し、可動部２０が動くことができるようになる。
以上の工程により、第１の実施形態に係る加速度センサーが製造される。
【００３５】
以上の工程によれば、犠牲層１０３上に可動部２０及びばね部３０を形成し、その後、犠牲層１０３を除去するので、可動部２０及びばね部３０と絶縁体層１０２との間の空隙を容易に形成することができる。また、犠牲層１０３の厚さを調整することによって、可動部２０及びばね部３０と絶縁体層１０２との間の間隔を調整し、加速度センサーの感度を調整することができる。
【００３６】
そして、可動部２０には一般的な半導体プロセスにおいて形成される多層配線層を用いることができ、基板を深くエッチングする必要はない。従って、一般的な半導体プロセスとの親和性が高く、簡便な加工技術によって、加速度センサーを製造することができる。また、加速度センサーと加速度センサーから出力された信号の処理等を行う半導体回路とを、同一の半導体チップ上に混載することも容易となる。
【００３７】
＜２．第２の実施形態＞
図５は、第２の実施形態に係る加速度センサーの平面図である。図５は、第１の実施形態において参照した図２（Ａ）に対応する部分を示している。第２の実施形態に係る加速度センサーは、ばね部３２が４つ形成されている点で、第１の実施形態と異なる。また、第２の実施形態に係る加速度センサーは、固定部４０から可動部２０に向けて突出する突起部４１ａ及び４１ｂが形成されている点で、第１の実施形態と異なる。他の点は第１の実施形態と同様である。
【００３８】
ばね部３２は、４つ形成される場合に限られず、３つ又は５つ以上でも良い。ばね部３２を３つ以上形成することにより、可動部２０の振動方向をより安定させることができる。
突起部４１ａは、可動部２０の振動方向（矢印Ｘ方向）に垂直な方向における可動部２０の動きを規制する。これにより可動部２０の振動方向を安定させることができる。突起部４１ｂは、可動部２０の振動方向（矢印Ｘ方向）における可動部２０の動きを規制する。これにより可動部２０の振幅を安定させ、ばね部の破損を防止することができる。突起部４１ａ及び４１ｂは、固定部４０から可動部２０に向けて突出する場合に限られず、基板１０から突出させて可動部２０の動きを規制しても良い。また、突起部４１ａ及び４１ｂは、可動部２０から突出するように形成しても良い。さらに、突起部４１ａは、可動部２０の振動方向をガイドするレール状のものであっても良い。
【００３９】
＜３．第３の実施形態＞
図６は、第３の実施形態に係る加速度センサーの切断面図である。図６は、第１の実施形態において参照した図２（Ｂ）に対応する部分を示している。第３の実施形態に係る加速度センサーは、ばね部３３が基板１０から基板１０の面に垂直な方向に突出するように形成されている点で、第１の実施形態と異なる。
【００４０】
第３の実施形態において、基板１０には溝１３がエッチングにより形成されることにより、ばね部３３が形成されている。可動部２０と基板１０との間の空隙は、第１の実施形態と同様に犠牲層を用いて形成することができる。
【００４１】
＜４．第４の実施形態＞
図７（Ａ）は、第４の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図である。図７（Ｂ）は、第４の実施形態に係る加速度センサーの切断面図である。第４の実施形態に係る加速度センサーは、可動部２０に貫通孔２２が形成されている点で、第１の実施形態と異なる。他の点は、上述の第１〜第３の実施形態と同様とすることができる。なお、図７（Ｂ）においては、簡略化のため貫通孔２２を一部省略して示している。
【００４２】
貫通孔２２は、基板１０の面に垂直な方向に可動部２０を貫通するように形成されている。貫通孔２２は、第２の電極２１の隙間を貫通するようになっている。
貫通孔２２の形成は、第１の実施形態において説明した絶縁体層４０２及び４０１の第１の部分をエッチングする工程（図４（Ｅ））において、第１の部分をエッチングするのと同時に、貫通孔２２となる部分をエッチングすることにより行う。
第４の実施形態においては、犠牲層を除去する工程（図４（Ｆ））において、犠牲層を除去するためのエッチング液を貫通孔２２から犠牲層に到達させることができる。従って、犠牲層を効率的に除去することができる。
【００４３】
＜５．第５の実施形態＞
図８は、第５の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図である。第５の実施形態に係る加速度センサーにおいては、第１の実施形態において説明したように、第１の導電部１１１及び第３の導電部２１３間の静電容量と、第２の導電部１１２及び第４の導電部２１４間の静電容量とを検出する構成を有している。上述のように、これらの静電容量の差分を検出することが望ましい。
【００４４】
第１及び第２の導電部１１１及び１１２の各々は、可動部２０の振動方向（Ｘ方向）に垂直な棒状である複数の電極部１１ａと、複数の電極部１１ａを接続する接続部１１ｂとを含んでいる。
第３及び第４の導電部２１３及び２１４の各々は、可動部２０の振動方向（Ｘ方向）に垂直な棒状である複数の電極部２１ａと、複数の電極部２１ａを接続する接続部２１ｂとを含んでいる。
【００４５】
複数の電極部１１ａと複数の電極部２１ａとは、ほぼ同一の線幅を有しており、これらの線幅のほぼ半分に相当するずれを有する位置に配置されている。従って、可動部２０がＸ方向に動くと、複数の電極部１１ａと複数の電極部２１ａとの重なり部分の面積が変化する。
一方、接続部１１ｂと接続部２１ｂとは、異なる線幅を有しており、その中心線がほぼ一致する位置に配置されている。これにより、可動部２０がＸ方向に垂直な方向に動いても、重なり部分の面積が変化しないようになっている。
図８に示した構成は、第１の実施形態に限らず、第２〜第４の実施形態においても採用することができる。
【００４６】
＜６．第６の実施形態＞
図９は、第６の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図である。第６の実施形態に係る加速度センサーにおいて、第１の導電部１１１は、第３の導電部２１３より第１の方向にずれた位置に有しており、第２の導電部１１２も、第４の導電部２１４より第１の方向にずれた位置に有している。従って、可動部２０が第１の方向に動いた場合には、第１の導電部１１１と第３の導電部２１３との重なり部分の面積が大きくなる一方、第２の導電部１１２と第４の導電部２１４との重なり部分の面積も大きくなる。
【００４７】
そして、第６の実施形態においては、第３の導電部２１３と第４の導電部２１４とが、配線部２１５によって接続されている。第１の導電部１１１と第２の導電部１１２からそれぞれ配線を引き出し、これらの間の静電容量（第１の静電容量）を検出する。可動部２０が第１の方向に動いた場合には、第１の静電容量が大きくなり、第２の方向に動いた場合には、第１の静電容量が小さくなる。
【００４８】
第６の実施形態において、第１の電極１１は、さらに第５の導電部１１５及び第６の導電部１１６を含んでおり、第２の電極２１は、さらに第７の導電部２１７及び第８の導電部２１８を含んでいる。
第５の導電部１１５は、第７の導電部２１７と一部重なり、かつ第７の導電部２１７より第２の方向にずれた位置に有している。第６の導電部１１６も、第８の導電部２１８と一部重なり、かつ第８の導電部２１８より第２の方向にずれた位置に有している。
従って、可動部２０が第１の方向に動いた場合には、第５の導電部１１５と第７の導電部２１７との重なり部分の面積が小さくなる一方、第６の導電部１１６と第８の導電部２１８との重なり部分の面積も小さくなる。
【００４９】
そして、第６の実施形態においては、第７の導電部２１７と第８の導電部２１８とが、配線部２１９によって接続されている。第５の導電部１１５と第６の導電部１１６からそれぞれ配線を引き出し、これらの間の静電容量（第２の静電容量）を検出する。可動部２０が第１の方向に動いた場合には、第２の静電容量が小さくなり、第２の方向に動いた場合には、第２の静電容量が大きくなる。
【００５０】
さらに、第１の静電容量と第２の静電容量との差分を検出することにより、基板１０の面に垂直な方向に可動部２０が動いたことによる静電容量の変化をキャンセルすることができる。従って、基板１０の面に沿った方向における可動部２０の動きを正確に測定することができる。
第６の実施形態によれば、可動部２０に位置する第２の電極２１から可動部２０の外部へ配線を引き出す必要がないので、素子構成及び製造工程を簡素化することができる。
【００５１】
＜７．第７の実施形態＞
図１０は、第７の実施形態に係る加速度センサーの一部を示す平面図である。第７の実施形態に係る加速度センサーにおいて、第１の電極１１は、さらに第５の導電部１１５及び第６の導電部１１６を含んでおり、第２の電極２１は、さらに第７の導電部２１７及び第８の導電部２１８を含んでいる。第５の導電部１１５は、第７の導電部２１７と一部重なり、かつ第７の導電部２１７より第２の方向にずれた位置に有している。第６の導電部１１６は、第８の導電部２１８と一部重なり、かつ第８の導電部２１８より第１の方向にずれた位置に有している。
【００５２】
第１〜第４の導電部１１１、１１２、２１３、２１４については、図８を参照しながら説明した第５の実施形態と同様である。
そして、第３の導電部２１３と第８の導電部２１８は、可動部２０の対角線上に位置しており、第４の導電部２１４と第７の導電部２１７は、可動部２０の別の対角線上に位置している。
【００５３】
第７の実施形態においては、第１の導電部１１１及び第３の導電部２１３間の静電容量と、第６の導電部１１６及び第８の導電部２１８間の静電容量との和を検出するとともに、第２の導電部１１２及び第４の導電部２１４間の静電容量と、第５の導電部１１５及び第７の導電部２１７間の静電容量との和を検出し、これらの和の差分を検出する。これにより、基板１０の面に垂直な方向に可動部２０が動いたことによる静電容量の変化をキャンセルするだけでなく、可動部２０の傾きの変化による静電容量の変化もキャンセルすることができる。従って、基板１０の面に沿った方向における可動部２０の動きをより正確に測定することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０…基板、１１…第１の電極、１１ａ…電極部、１１ｂ…接続部、１３…溝、２０…可動部、２１…第２の電極、２１ａ…電極部、２１ｂ…接続部、２２…貫通孔、３０、３２、３３…ばね部、４０…固定部、４１ａ、４１ｂ…突起部、５０…支持部、１０１、１０２…絶縁体層、１０３…犠牲層、１１１…第１の導電部、１１２…第２の導電部、１１５…第５の導電部、１１６…第６の導電部、２１３…第３の導電部、２１４…第４の導電部、２１５…配線部、２１７…第７の導電部、２１８…第８の導電部、２１９…配線部、４０１、４０２…絶縁体層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に位置する第１の電極層と、
前記第１の電極層の第１の面と対向して位置する第２の電極層と、
前記第２の電極層を前記基板に支持する支持部と、を含み、
前記第２の電極層は、前記第１の面に沿った方向に動くことができ、
前記支持部は、前記第２の電極層が前記第１の面に沿った方向に動くことができるように前記第２の電極層を前記基板に支持する加速度センサー。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の電極層は、第１の導電部及び第２の導電部を含み、
前記第２の電極層は、第３の導電部及び第４の導電部を含み、
前記第１の導電部は、前記第１の面に垂直な方向からみて前記第３の導電部と一部重なり、かつ前記第３の導電部より第１の方向にずれた位置に有しており、
前記第２の導電部は、前記第１の面に垂直な方向からみて前記第４の導電部と一部重なり、かつ前記第４の導電部より前記第１の方向と反対側の第２の方向にずれた位置に有している加速度センサー。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記支持部は、
前記第２の電極層と一体となって前記第１の面に沿った方向に動くことができる可動部と、
前記可動部より小さな剛性を有し、前記可動部が前記第１の面に沿った方向に動くことができるように前記可動部を前記基板に支持するばね部と、
を含む加速度センサー。
【請求項４】
請求項３において、
前記可動部の周囲に、前記ばね部を固定する固定部をさらに具備している加速度センサー。
【請求項５】
請求項４において、
前記可動部、前記固定部及び前記基板のうちの何れかに、前記可動部の動きを規制する突起部をさらに具備する加速度センサー。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５の何れか一項において、
前記第１の面に沿った方向における前記ばね部の剛性は、前記第１の面に垂直な方向における前記ばね部の剛性より小さい加速度センサー。
【請求項７】
基板と、
前記基板上に位置する第１の電極層と、
空隙部を介して前記第１の電極層の第１の面と対向して位置する第２の電極層と、
前記第２の電極層を前記基板に支持する支持部と、を含み、
前記支持部は、ばね部を含む加速度センサー。
【請求項８】
基板の上方に第１の電極を形成する工程（ａ）と、
前記基板及び前記第１の電極の上方に犠牲層を形成する工程（ｂ）と、
前記犠牲層の上方に第２の電極を形成する工程（ｃ）と、
前記犠牲層及び前記第２の電極の上方に絶縁層を形成する工程（ｄ）と、
前記絶縁層の第１の部分を、前記絶縁層の上方から前記犠牲層に向かって異方性エッチングすることによって除去し、前記犠牲層を露出させる工程（ｅ）と、
前記犠牲層のうち、前記絶縁層の前記第１の部分の下方に位置する部分と前記絶縁層の第２の部分の下方に位置する部分とをエッチングすることによって除去し、前記絶縁層の前記第２の部分及び当該第２の部分の下方に位置する前記第２の電極と、前記基板及び前記第１の電極との間に空隙を形成する工程（ｆ）と、
を具備する加速度センサーの製造方法。
【請求項９】
請求項８において、
工程（ｅ）は、複数の前記第１の部分を除去することを含み、
前記第２の部分は、複数の前記第１の部分によって囲まれ、又は挟まれた領域に位置する
加速度センサーの製造方法。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９において、
工程（ｅ）は、前記絶縁層の前記第２の部分に、前記絶縁層の上方から前記犠牲層に向かって貫通する孔を形成することを含み、
工程（ｆ）は、前記犠牲層をエッチングするためのエッチング液を、前記孔を介して前記犠牲層に到達させることを含む
加速度センサーの製造方法。
【請求項１】
基板と、
前記基板上に位置する第１の電極層と、
前記第１の電極層の第１の面と対向して位置する第２の電極層と、
前記第２の電極層を前記基板に支持する支持部と、を含み、
前記第２の電極層は、前記第１の面に沿った方向に動くことができ、
前記支持部は、前記第２の電極層が前記第１の面に沿った方向に動くことができるように前記第２の電極層を前記基板に支持する加速度センサー。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の電極層は、第１の導電部及び第２の導電部を含み、
前記第２の電極層は、第３の導電部及び第４の導電部を含み、
前記第１の導電部は、前記第１の面に垂直な方向からみて前記第３の導電部と一部重なり、かつ前記第３の導電部より第１の方向にずれた位置に有しており、
前記第２の導電部は、前記第１の面に垂直な方向からみて前記第４の導電部と一部重なり、かつ前記第４の導電部より前記第１の方向と反対側の第２の方向にずれた位置に有している加速度センサー。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記支持部は、
前記第２の電極層と一体となって前記第１の面に沿った方向に動くことができる可動部と、
前記可動部より小さな剛性を有し、前記可動部が前記第１の面に沿った方向に動くことができるように前記可動部を前記基板に支持するばね部と、
を含む加速度センサー。
【請求項４】
請求項３において、
前記可動部の周囲に、前記ばね部を固定する固定部をさらに具備している加速度センサー。
【請求項５】
請求項４において、
前記可動部、前記固定部及び前記基板のうちの何れかに、前記可動部の動きを規制する突起部をさらに具備する加速度センサー。
【請求項６】
請求項３乃至請求項５の何れか一項において、
前記第１の面に沿った方向における前記ばね部の剛性は、前記第１の面に垂直な方向における前記ばね部の剛性より小さい加速度センサー。
【請求項７】
基板と、
前記基板上に位置する第１の電極層と、
空隙部を介して前記第１の電極層の第１の面と対向して位置する第２の電極層と、
前記第２の電極層を前記基板に支持する支持部と、を含み、
前記支持部は、ばね部を含む加速度センサー。
【請求項８】
基板の上方に第１の電極を形成する工程（ａ）と、
前記基板及び前記第１の電極の上方に犠牲層を形成する工程（ｂ）と、
前記犠牲層の上方に第２の電極を形成する工程（ｃ）と、
前記犠牲層及び前記第２の電極の上方に絶縁層を形成する工程（ｄ）と、
前記絶縁層の第１の部分を、前記絶縁層の上方から前記犠牲層に向かって異方性エッチングすることによって除去し、前記犠牲層を露出させる工程（ｅ）と、
前記犠牲層のうち、前記絶縁層の前記第１の部分の下方に位置する部分と前記絶縁層の第２の部分の下方に位置する部分とをエッチングすることによって除去し、前記絶縁層の前記第２の部分及び当該第２の部分の下方に位置する前記第２の電極と、前記基板及び前記第１の電極との間に空隙を形成する工程（ｆ）と、
を具備する加速度センサーの製造方法。
【請求項９】
請求項８において、
工程（ｅ）は、複数の前記第１の部分を除去することを含み、
前記第２の部分は、複数の前記第１の部分によって囲まれ、又は挟まれた領域に位置する
加速度センサーの製造方法。
【請求項１０】
請求項８又は請求項９において、
工程（ｅ）は、前記絶縁層の前記第２の部分に、前記絶縁層の上方から前記犠牲層に向かって貫通する孔を形成することを含み、
工程（ｆ）は、前記犠牲層をエッチングするためのエッチング液を、前記孔を介して前記犠牲層に到達させることを含む
加速度センサーの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１６３４１５（Ｐ２０１２−１６３４１５Ａ）
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３２０１（Ｐ２０１１−２３２０１）
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月４日（２０１１．２．４）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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