半導体素子の製造方法、センサ、電子機器
【課題】半導体層に対して良好にトレンチエッチングを行うことができる半導体素子の製造方法を提供する。
【解決手段】半導体層に複数の方向のパターン１，２のトレンチが交差して形成されている半導体素子を製造する際に、複数の方向のパターン１，２のうち少なくとも１つの方向のパターン１に角度の変化点を１つ以上設けて、少なくとも１つの方向のパターン１を延長した箇所から複数の方向のパターン１，２の交差部をずらす（パターン３，４）ように、半導体層上にマスクパターンを形成する工程と、このマスクパターンを使用して、エッチングにより半導体層にトレンチを形成する工程とを有する。
【解決手段】半導体層に複数の方向のパターン１，２のトレンチが交差して形成されている半導体素子を製造する際に、複数の方向のパターン１，２のうち少なくとも１つの方向のパターン１に角度の変化点を１つ以上設けて、少なくとも１つの方向のパターン１を延長した箇所から複数の方向のパターン１，２の交差部をずらす（パターン３，４）ように、半導体層上にマスクパターンを形成する工程と、このマスクパターンを使用して、エッチングにより半導体層にトレンチを形成する工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造方法、センサ、並びにセンサを備えた電子機器に係わる。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いた半導体素子が注目されている。
ＭＥＭＳ半導体素子の特徴は、半導体基板上に可動する構造体が形成されていることである。
【０００３】
可動構造体を有するＭＥＭＳ半導体素子としては、例えば半導体基板上に、加速度、角速度等の力学量によって変位する機能を持つ可動構造体を形成した構成の力学量センサ等が知られている。
この力学量センサでは、可動構造体と半導体基板に対して固定された部分との間の静電容量から可動構造体の変位を検出している。
【０００４】
このような半導体力学量センサとしては、例えば、２つのシリコン層を、酸化膜を介して貼り合わせたＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）基板を用いた、力学量センサが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
このような半導体力学量センサを形成する際には、以下のように加工を行っている。
ＳＯＩ基板における２つのシリコン層のうち、一方のシリコン層を支持基板として、他方のシリコン層を活性層とする。
まず、活性層側からトレンチエッチングを行うことにより、可動構造体のパターン及び可動構造体を支える梁（ビーム）を形成する。
次に、支持基板側からトレンチエッチングを行うことにより、可動構造体を解放して、錘（おもり）を形成する。
【０００６】
上述のトレンチエッチング工程は、反応性ガスを導入してプラズマ化させた状態で行う反応性イオンエッチングの中でも、特に、深堀りエッチングと呼ばれる、エッチングとデポジションを交互に繰り返して行われるＢｏｓｃｈプロセスが用いられる。
このＢｏｓｃｈプロセスには、以下の特徴がある。
（１）トレンチ幅が広くなるに従い、エッチングレートが速くなる。
（２）トレンチ幅の中央部は、トレンチの端部よりもエッチングレートが速い。
【０００７】
この特徴により、例えばＳＯＩ基板を用いて、異なるトレンチ幅を有するマスクパターンで深掘りエッチングを行うと、幅狭の部分のエッチングが２つのシリコン層の間のＢＯＸ層（酸化膜）に到達する前に、幅広の部分のエッチングがＢＯＸ層に到達する。
そのため、横方向にエッチングが進行する、Ｎｏｔｃｈ現象が発生し、さらにオーバーエッチが進むとＢＯＸ層を突き抜けてしまうことがある。
【０００８】
一方、上述のＮｏｔｃｈ現象を積極的に利用して、構造体を形成する方法が、いくつか提案されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１７３７５７号公報
【特許文献２】特開２００５−８８１２３号公報
【特許文献３】特開２００５−３１５７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前述したＮｏｔｃｈ現象を積極的に利用する方法は、ＳＯＩ基板のうちの活性層のみを用いて可動構造体を形成する場合においてのみ有効である。
前記特許文献１に記載されているような、活性層及び支持基板の全体を可動構造体として用いる構造や、ＢＯＸ層部分を静電容量として用いるようなセンサ構造では、Ｎｏｔｃｈ現象やＢＯＸ層の突き抜けが生じると、特性に大きな影響を与える。
【００１１】
従って、Ｂｏｓｃｈプロセスを用いて構造体の形成を行う場合には、これらの特徴を考慮したデバイスのパターン設計が必要となる。
【００１２】
また、本願の発明者が実験を行った結果、同じトレンチ幅においても、複数方向のトレンチパターンが交差していると、交差部分のエッチングレートが他の部分に比べて速くなり、最悪の場合、上記と同様なＢＯＸ層の突き抜けが生じることが確認された。
【００１３】
上述した問題の解決のために、本発明においては、半導体層に対して良好にトレンチエッチングを行うことができる半導体素子の製造方法を提供するものである。また、半導体素子の製造方法により作製される可動構造体を有するセンサ、並びに、センサを備えた電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の半導体素子の製造方法は、半導体層に複数の方向のパターンのトレンチが交差して形成されている半導体素子を製造する方法である。
そして、複数の方向のうち少なくとも１つの方向のパターンに角度の変化点を１つ以上設けて、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所から複数の方向のパターンの交差部をずらすように、半導体層上にマスクパターンを形成する工程を有する。また、このマスクパターンを使用して、エッチングにより半導体層にトレンチを形成する工程を有する。
【００１５】
本発明のセンサは、振動子と、支持部と、弾性支持体と、空隙とを含む検出構造体を、１つ以上含むものである。振動子は、半導体層と絶縁層との積層を含む。支持部は、半導体層と絶縁層との積層を含み、振動子を支持する。弾性支持体は、少なくとも絶縁層から成り、振動子と支持部とを接続する。空隙は、半導体層に対して形成されているトレンチにより構成され、複数の方向のトレンチのパターンの交差部が、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所からずれて形成され、振動子と支持部とを分離する。
本発明の電子機器は、上記本発明のセンサを備えたものである。
【００１６】
上述の本発明の半導体素子の製造方法によれば、複数の方向のうち少なくとも１つの方向のパターンに角度の変化点を１つ以上設けて、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所から複数の方向のパターンの交差部をずらしている。そして、交差部をずらしたマスクパターンを形成して、このマスクパターンを使用して、エッチングによりトレンチを形成している。
これにより、交差部にエッチングガス等が集中しにくくなるため、交差部のエッチングレートの増大を抑制することができる。そのため、オーバーエッチングが生じることを防いで、均一なエッチングが可能となる。
【００１７】
上述の本発明のセンサの構成によれば、振動子と、支持部と、弾性支持体と、空隙とを含む検出構造体を、１つ以上含むので、検出構造体において、振動子の動きを検出することにより、センサに加わった力や加速度や角速度を検出することができる。また、振動子が半導体層と絶縁層との積層を含むので、これらの積層体から微細な振動子を作製することが可能である。
そして、検出構造体の振動子と支持部とを分離する空隙が、複数の方向のトレンチのパターンの交差部が、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所からずれて形成されたトレンチにより構成されている。これにより、トレンチのパターンは、上述した本発明の半導体素子の製造方法により作製することが可能であり、均一なエッチングを行って安定して製造することが可能である。
上述の本発明の電子機器の構成によれば、本発明のセンサを備えたことにより、加速度や角速度等を検出して、電子機器を制御することが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
上述の本発明の半導体素子の製造方法によれば、均一なエッチングが可能となることにより、安定して良好にトレンチを形成することが可能になる。また、製造におけるマージンを広げることも可能になる。
そして、オーバーエッチングによるエッチングストップ層の突き抜け等が発生しないため、製造歩留まりの向上を図ることができる。
【００１９】
また、本発明のセンサの構成によれば、微細な振動子を作製することが可能であり、検出構造体並びにセンサの小型化を図ることができる。
従って、センサを備えた本発明の電子機器において、省スペースにセンサを設置することが可能になる。
さらに、本発明の半導体素子の製造方法を適用して、本発明のセンサを作製することにより、特性の良好なセンサを、安定して歩留まり良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】Ａ、Ｂ 本発明の半導体素子の製造方法によるＴ字パターンの補正パターンの実施の形態である。
【図２】Ａ、Ｂ 本発明の半導体素子の製造方法による十字パターンの補正パターンの実施の形態である。
【図３】実験１でエッチングを行ったトレンチパターンの形状を示す図である。
【図４】図３の各トレンチパターンの深堀りエッチング後の断面形状である。
【図５】実験２でエッチングを行ったトレンチパターンの形状を示す図である。
【図６】図５の各トレンチパターンの深掘りエッチング後のエッチング深さと深さのばらつきを示す図である。
【図７】Ａ、Ｂ 本発明のセンサの一実施の形態の力検出構造体の要部の平面図である。
【図８】本発明のセンサの一実施の形態の力検出構造体の断面構造図である。
【図９】図８の断面構造を変形した構成の断面構造図である。
【図１０】図７Ａ及び図７ＢのＹ−Ｙにおける断面図である。
【図１１】本発明のセンサの一実施の形態の平面図である。
【図１２】図１１のセンサの電極配置を示す平面図である。
【図１３】図１１のセンサにおいてＺ軸まわりの角速度が印加された場合の検出動作を説明する図である。
【図１４】Ａ、Ｂ 図７及び図８と同様の構成の可動構造体を、従来の製造方法で作製した場合のセンサの要部の平面図である。
【図１５】本発明の電子機器の第１の実施の形態のビデオカメラ装置の概略構成斜視図である。
【図１６】Ａ、Ｂ 本発明の電子機器の第２の実施の形態のＨＤＤ装置の概略構成図である。
【図１７】Ａ、Ｂ 本発明の電子機器の第３の実施の形態のＨＤＤ装置を搭載したノート型パーソナルコンピュータの概略構成図である。
【図１８】本発明の電子機器の第４の実施の形態のＨＤＤ装置を搭載したゲーム機の概略構成図（平面図）である。
【図１９】本発明の電子機器の第５の実施の形態のＨＤＤ装置を搭載したビデオカメラ装置の概略構成斜視図である。
【図２０】Ａ〜Ｇ 本発明の電子機器の第６の実施の形態のカメラ付き携帯端末装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態とする）について説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．本発明の概要
２．本発明の半導体素子の製造方法の実施の形態
３．本発明のセンサの実施の形態
４．本発明の電子機器の第１の実施の形態
５．本発明の電子機器の第２の実施の形態
６．本発明の電子機器の第３の実施の形態
７．本発明の電子機器の第４の実施の形態
８．本発明の電子機器の第５の実施の形態
９．本発明の電子機器の第６の実施の形態
【００２２】
＜１．本発明の概要＞
本発明は、複数方向のトレンチパターンを有する半導体素子を製造する方法である。そして、エッチングによって厚さ方向にトレンチを形成する際に、複数方向のトレンチパターンの交差部における、局所的なエッチング量の変動を制御するための製造方法に関する。
また本発明は、この製造方法により可動構造体を作製したセンサ及びこのセンサを備えた電子機器に関する。
【００２３】
まず、実験結果と合わせて、本発明の半導体素子の製造方法の概要を説明する。
【００２４】
（実験１：トレンチ交差部のエッチング評価１）
様々な形状のトレンチパターンに対して、深掘りエッチングを行った。
エッチングを行ったトレンチパターンの形状を、図３に示す。図３の左から、十字のパターンＰ１、Ｔ字のパターンＰ２、Ｌ字のパターンＰ３、（通常の）Ｉ字の横パターンＰ４、（通常の）Ｉ字の縦パターンＰ５、長くて太いＩ字パターンＰ６である。
Ｐ１〜Ｐ５の各パターンは、幅が全て２０μｍであり、長さがトータルで１００μｍになるように統一してある。Ｐ６は、幅が４０μｍであり、長さが３６０μｍである。
これらの各パターンＰ１〜Ｐ６に対して、反応性イオンエッチングを用いて、深掘りエッチングを行った。
【００２５】
結果として、それぞれのパターンの深堀りエッチング後の断面形状を、図４に示す。図４において、一番左のＳＴは、エッチングの設定深さの標準を示している。
図４に示すように、十字のパターンＰ１及びＴ字のパターンＰ２の交差部分のみ、エッチングの進行が速く、深くエッチングされてしまうことがわかる。
【００２６】
また、実際に、Ｔ字のトレンチパターンを有する構造体を作製するために、シリコン支持層／ＢＯＸ層／シリコン活性層の構造を有するＳＯＩ基板に対して、支持層側から深堀りエッチングを試みた。
その結果、Ｔ字のＩ字部分はＢＯＸ層でエッチングが止まったが、トレンチの交差部分のみがＢＯＸ層を突き抜け、活性層にまでエッチングが到達する結果となった。
【００２７】
（実験２：トレンチ交差部のエッチング評価２）
実験１の結果から、Ｔ字のパターンの形状を変えて、同様なエッチングレートの比較を行った。
使用したパターン形状を、図５に示す。
図５に示すように、通常のＴ字パターンＴ０と、トレンチの交差部分を除々に片方のトレンチから離していったパターンＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４とを使用して、深堀りエッチングを行った。
【００２８】
これらのパターンＴ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４に対するエッチング深さを比較した結果を、図６に示す。なお、図６には、比較対照として、図３のＩ字のパターンＰ４及び長くて太いＩ字パターンＰ６について同様に深堀りエッチングを行った結果を、Ｉ及びＩＬとして示している。図６において、棒グラフが各パターンのエッチング深さを示し、折れ線グラフが多数の同一パターンをエッチングしたときの深さのばらつきσを示している。
図６に示すように、本来のトレンチの交差部からトレンチの短幅分を離したパターンＴ４のみが、通常のＩ字のパターンＩのエッチング深さとほぼ等しくなっている。他のＴ字パターンＴ０，Ｔ１〜Ｔ３は、多少の差はあるが、すべて通常のＩ字パターンＩよりもエッチングの進行が速い結果となった。
【００２９】
（本発明の半導体素子の製造方法の概要）
実験１及び実験２の結果から、均一なトレンチエッチングを行う場合のパターンは、以下の点が重要となる。
（１）トレンチ交差部付近に、長方向のトレンチパターンに角度の変化点を１つ以上設ける。
（２）望ましくは、（１）の角度の変化によって、長方向のトレンチパターンと２方向のトレンチパターンの交差部とが重なる領域をできるだけ少なくする（可能であればなくすこと）。
（３）交差部分の交点同士を結んだ線幅の最大長さが、短方向のトレンチパターンの線幅と概略等しくなる、または左記の最大線幅長さが、√（２×線幅）よりも小さくなるようにする。
【００３０】
そこで、半導体層に対してトレンチエッチングを行う際のトレンチパターンを、少なくとも上述の（１）の条件を満たすパターンとして、エッチングを行うことが好ましい。
より好ましくは、併せて上述の（２）や（３）の条件をも満たすパターンとする。
【００３１】
上述した（１）〜（３）の各条件は、実験１及び実験２で想定した、長方向のトレンチパターンと短方向のトレンチパターンとが直交する場合の条件である。
本発明の半導体素子の製造方法においては、交差するトレンチパターンが３本以上の場合、トレンチパターンが斜めに交差する場合、交差するトレンチパターンの長さが同一の場合も考慮して、（１）の条件を拡張し、以下の（Ａ）の条件とする。
（Ａ）交差する複数の方向のパターンのうち、少なくとも１つの方向のパターンに角度の変化点を１つ以上設けて、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所から複数の方向のパターンの交差部をずらす。
さらに好ましくは、次の（Ｂ）の条件も満たすようにする。
（Ｂ）少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所と、複数の方向のパターンの交差部とが、重なる領域をできるだけ少なくする。より好ましくは、重ならないようにする。
【００３２】
また、本発明の半導体素子の製造方法においては、上述の条件を満たすトレンチパターンとなるように、トレンチを形成するためのエッチングのマスクパターンを半導体層上に形成する。そして、このマスクパターンを使用して、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のエッチングにより、半導体層にトレンチを形成する。
本発明の半導体素子の製造方法では、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所から複数の方向のパターンの交差部をずらしている。これにより、交差部と他の部分が一直線である従来のパターンと比較して、交差部においてエッチングガス等が集中しにくくなるため、交差部におけるエッチングレートの増大を抑制して、オーバーエッチングを防ぐことが可能になる。
【００３３】
さらにまた、条件（１）のように、互いに直交する２つの方向のパターンを有する場合に、２つの方向のパターンの交差部において、交点同士を結んだ線が三角形状となるようにマスクパターンを形成する。
これにより、交差部の交点同士を結んだ線が長方形である、従来のパターンと比較して、交差部の幅又は面積が小さくなる。この点でも、交差部のエッチングレートを低減することができるので、オーバーエッチングの発生をさらに抑制することが可能になる。
【００３４】
（本発明のセンサ及び電子機器の概要）
本発明のセンサは、力を検出する力検出構造体のような検出構造体を含み、この検出構造体の動きを検知することにより、角速度や加速度等を検知する。
検出構造体は、半導体層と絶縁層との積層を含む振動子、半導体層と絶縁層との積層を含み振動子を支持する支持部、振動子及び支持部を接続する弾性支持体、振動子及び支持部を分離する空隙とを含む。この空隙は、半導体層に対して形成されているトレンチにより構成され、複数の方向のトレンチのパターンの交差部が、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所からずれて形成されている。
本発明の電子機器は、この本発明のセンサを含んで構成される。
【００３５】
そして、本発明のセンサの検出構造体の空隙を構成するトレンチは、前述した本発明の半導体素子の製造方法によって作製することが可能である。本発明の半導体素子の製造方法を適用することにより、トレンチのパターンの交差部におけるオーバーエッチングの発生を抑制して、安定してエッチングを行うことができる。
【００３６】
本発明のセンサにおいて、より好ましくは、検出構造体の振動子及び支持部を、ＳＯＩ基板等のシリコン層／酸化シリコン層／シリコン層の積層によって構成し、少なくとも一方のシリコン層に空隙を構成するトレンチを形成した構成とする。ＳＯＩ基板等のシリコン層／酸化シリコン層／シリコン層の積層によって構成することにより、振動子及び支持部を、安価に構成することができると共に、容易に作製することができる。
【００３７】
＜２．本発明の半導体素子の製造方法の実施の形態＞
本発明の半導体素子の製造方法の実施の形態を、以下に、いくつか示す。
本発明の半導体素子の製造方法では、少なくとも前述した条件（１）を満たすように、トレンチパターンを補正して、エッチング用のマスクを形成し、このマスクを利用してエッチングを行う。
【００３８】
まず、図１Ａ及び図１Ｂに、本発明の半導体素子の製造方法の実施の形態として、本発明の半導体素子の製造方法によるＴ字パターンの補正パターンを示す。
【００３９】
図１Ａに示す実施の形態は、上記（１）、（２）の条件を満たすパターン補正を行った実施の形態である。
この図１Ａに示す実施の形態では、長方向のトレンチパターン１と、短方向のトレンチパターン２とを有している。そして、これらのトレンチパターン１，２が交差する交差部において、長方向のトレンチパターン１に対して角度が変化した部分によって、２方向のトレンチパターン１，２を接続する、接続用のトレンチパターン３を有する。
接続用のトレンチパターン３は、長方向のトレンチパターン１に対して斜めに形成されて長方向のトレンチパターン１に接続された部分と、長方向のトレンチパターン１と平行で短方向のトレンチパターン２に接続された部分とを有している。
トレンチの交差部は、破線で示す長方形の部分であり、図中矢印で示すように、長方向のトレンチパターン１上にあった従来の位置から、長方向のトレンチパターン１とは重ならない位置にシフトしている。
【００４０】
図１Ｂに示す実施の形態は、上記（１）、（２）、（３）を満たすパターン補正を行った実施の形態である。
この図１Ｂに示す実施の形態では、長方向のトレンチパターン１と、短方向のトレンチパターン２とを有している。そして、これらのトレンチパターン１，２が交差する交差部において、長方向のトレンチパターン１に対して角度が変化した部分によって、２方向のトレンチパターン１，２を接続する、接続用のトレンチパターン４を有する。
接続用のトレンチパターン４は、長方向のトレンチパターン１及び短方向のトレンチパターン２に対してそれぞれ斜めに形成されて長方向のトレンチパターン１及び短方向のトレンチパターン２に接続されている。
トレンチの交差部は、破線で示す三角形の部分であり、図中矢印で示すように、長方向のトレンチパターン１上にあった従来の位置から、長方向のトレンチパターン１とは重ならない位置にシフトしている。
そして、交差部の領域を従来の四角形から三角形に変えることにより、交差部の線幅ａが、√（２ａ）よりも小さくなっている。このように、交差部の重なる領域を狭くすることにより、見かけ上の線幅を同じようにすることが可能となる。
【００４１】
次に、図２Ａ及び図２Ｂに、本発明の半導体素子の製造方法の実施の形態として、本発明の半導体素子の製造方法による十字パターンの補正パターンの実施の形態を示す。
図２Ａに示す実施の形態は、図１Ａに示した実施の形態の構成を、十字パターンに応用したものである。
図２Ｂに示す実施の形態は、図１Ｂに示した実施の形態の構成を、十字パターンに応用したものである。
【００４２】
図１及び図２に示した各実施の形態によれば、長方向のトレンチパターン１の交差部付近に角度変化をつけて、接続用のトレンチパターン３，４を設けている。これにより、２方向のトレンチパターン１，２の交差部が、長方向のトレンチパターン１を延長した箇所からずれている。このため、２方向のトレンチパターン１，２の交差部にエッチングガス等が集中しにくくなり、交差部のエッチングレートの増大を抑制して、オーバーエッチングを抑制することができる。
また、特に、図１Ｂ及び図２Ｂに示した各実施の形態では、交差部の交点を結んだ線が従来のパターンの長方形状から三角形状となっており、交差部の幅又は面積が小さくなる。この点でも、交差部のエッチングレートを低減することができるので、オーバーエッチングの発生をさらに抑制することが可能になる。
【００４３】
これらの実施の形態では、トレンチパターンに角度変化を設けることで、長方向のトレンチパターン１からのガスの流れを防ぐことが目的であるため、接続用のトレンチパターン３，４の角度の指定や線幅の指定は特に設けない。
なお、これらの実施の形態は、Ｔ字や十字といった、直交する２つの方向のパターンを有する場合であった。前述したように、本発明の製造方法は、パターンが斜めに交差する場合や、３つの方向のパターンが交差する場合にも、適用することが可能である。
【００４４】
＜３．本発明のセンサの実施の形態＞
続いて、本発明のセンサの実施の形態を説明する。
本実施の形態のセンサは、力検出構造体を複数個備えて構成された慣性センサである。
まず、センサ（慣性センサ）を構成する力検出構造体の構成を、説明する。
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明のセンサの実施の形態における力検出構造体の要部の平面図を示している。また、図８は、本発明のセンサの実施の形態における力検出構造体の断面図を示しており、図７Ａ及び図７ＢのＸ−Ｘにおける断面図を示している。
【００４５】
本実施の形態のセンサの力検出構造体は、容量型力学量センサの構成となっている。
図８の断面図に示すように、本実施の形態のセンサの力検出構造体１２は、下部のＣａｐ基板４１と、中央部のセンサ基板と、上部の検出基板４３との３層構造となっている。
Ｃａｐ基板４１及び検出基板４３には、シリコン基板やガラス基板を使用することができる。
本実施の形態において、中央部のセンサ基板は、支持層（シリコン）３１／ＢＯＸ層（酸化シリコン）３２／活性層（シリコン）３３の構造を有する、ＳＯＩ基板によって形成されている。
なお、以下、Ｃａｐ基板４１及び検出基板４３がシリコン基板である場合における、具体的な構成を説明する。
【００４６】
図７Ａ及び図７Ｂの平面図と図８の断面図に示すように、センサ基板内には、梁（弾性支持体）２２と錘（振動子）２３とを有した振動体が形成されている。図７Ａはセンサ基板の活性層３３の部分の平面図であり、図７Ｂはセンサ基板の支持層３１の部分の平面図である。
梁２２は、一端が錘２３に接続され、他端が支持部２１に接続されている。
錘２３及び梁２２には、Ｃａｐ基板４１及び検出基板４３に直接接触しないように、上下に空隙として微小間隙が設けられている。また、錘２３とその横の支持部２１との間にも微小空隙が設けられている。
従って、錘２３は、梁２２によって、吊り下げられるように支持されている。そのため、錘２３は、外部より加わる力により、振動やねじれの動きが可能となっており、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に平行な方向及び各軸の回転方向に自由度を有する。
【００４７】
支持部２１においては、Ｃａｐ基板４１とセンサ基板の支持層３１とが接着層４２によって接合されており、センサ基板の活性層３３と検出基板４３とが接着層３５によって接合されている。これらの接着層４２，３５では、陽極接合や常温接合等を用いて接着を行うことができる。
【００４８】
この力検出構造体１２では、図７Ａ及び図７Ｂの平面図に示すように、錘２３に対して、６個の梁２２（２２-１,２２-２,２２-３，２２−４，２２−５，２２−６）が接続されている。６個の梁２２のうちの４個２２-１，２２−２，２２−３，２２−４は図７Ａの横方向に延びて形成され、２個２２−５，２２−６は図７Ａの縦方向に延びて形成されている。
【００４９】
弾性体である梁２２の厚さ、長さ、幅、並びに、錘２３の厚さ、面積等の各形状は、任意の共振周波数及びバネ定数が得られるように、設計される。
なお、図示しないが、力検出構造体１２は、錘（振動子）２３の変位を検出して、信号を出力する変位検出部を備えている。
【００５０】
振動体（錘２３、梁２２）を形成したセンサ基板の上方の検出基板４３には、貫通穴が形成され、この貫通穴内を埋めて導電プラグ層３６が形成されている。
貫通穴を埋める導電プラグ層３６を通して、検出基板４３の下面に形成された固定電極３４を外側に引き出す構造をしている。
固定電極３４は、その下の導電材料から成るコンタクト層Ｃにより、錘２３の部分の活性層３１に電気的に接続されている。
貫通穴の上層には、導電プラグ層３６に接続するように、検出基板４３の上面に導電性材料からなる電極膜３８が積層されており、センサ基板内の封止は維持される。
【００５１】
ここで、図８の断面構造に対する変形例の断面構造を、図９に示す。
図９に示す断面構造は、固定電極３４から検出基板４４の外側の電極膜３８への信号の取り出しが、検出基板を貫通する貫通孔ではなく、検出基板４４の内部に形成された横引き出し配線４０で行われる構造を示している。
そのため、検出基板４４が、図８の断面構造の検出基板４３と比較して、薄く、かつ大きくなっている。
【００５２】
これら図８や図９に示す、検出基板４３，４４の下面の固定電極３４と外側の電極膜３８とを接続する構造は、一般的な半導体の集積回路等で行われる埋め込み配線プロセスにより作製することが可能である。具体的には、例えば、酸化膜等を形成→メタル形成→酸化膜等形成→ＣＭＰ→コンタクト形成→メタル形成の手順で、作製することができる。
【００５３】
さらに、図７Ａ及び図７ＢのＹ−Ｙにおける断面図を、図１０に示す。
図１０に示すように、この断面では、横方向の梁２２（図７Ａの２２−１，２２−２）は、支持層３１を含む３層で構成されている。
なお、横方向の梁２２の、支持部２１との接続部では、支持層３１をエッチングで除去して、図７Ｂに示すように、支持部２１及び錘２３の各支持層３１の間に空隙を形成する。
【００５４】
この力検出構造体１２では、各図の左右方向（Ｘ軸方向）に力が加わると、錘（振動子）２３が傾き、その傾きを検出することによって、印加された力の量を検出することができる。
図７の上下方向及び図８の紙面に垂直な方向である、Ｙ軸方向に力が加わった場合でも、Ｘ軸方向に力が加わった場合と同様である。
また、基板４１，４３に垂直な方向（Ｚ軸方向）に力が加わった場合には、錘（振動子）２３がその方向に変位し、変位量を検出することにより、印加された力の量を検出することができる。
【００５５】
Ｘ軸方向やＹ軸方向の傾き、Ｚ軸方向の変位は、静電容量検出、ピエゾ検出、圧電検出、磁気検出等の方法により、検出することが可能である。
本実施の形態では、図８に示すように、検出基板４３の下面に形成した固定電極３４を利用して、静電容量検出を行うようにしている。
即ち、錘２３の上の２枚の固定電極３４と、錘２３との容量の差分を検出することにより、Ｘ軸方向の傾きを検出することができる。また、２枚の固定電極３４と錘２３との容量和を検出することにより、Ｚ軸方向の変位を検出することができる。
【００５６】
なお、ピエゾ検出を行う場合には、例えば、横方向に延びる４個の梁２２−１〜２２−４の上に、それぞれピエゾ素子を形成する。そして、各ピエゾ素子の抵抗変化を検出することにより、傾きや変位による曲げを検出することができる。
【００５７】
また、図８では、固定電極３４を検出基板４３の下面に設けて錘２３と対向させているが、例えば、Ｃａｐ基板４１の上面に固定電極３４を設けて錘２３と対向させることも可能である。そして、検出基板４３の下面及びＣａｐ基板４１の上面に、それぞれ固定電極３４を設けることも可能である。
【００５８】
ここで、比較対照として、本実施の形態と同様の構成の力検出構造体を、従来の製造方法で作製した場合の力検出構造体の要部の平面図を、図１４Ａ及び図１４Ｂに示す。図１４Ａ及び図１４Ｂは、それぞれ図７Ａ及び図７Ｂに対応する部分の平面図である。
活性層３３の部分の平面図である図１４Ａは、図７Ａと同じパターンである。
支持層３１の部分の平面図である図１４Ｂは、図７Ｂとは異なっており、活性層３３の部分のパターンに対応して、中央の縦の梁２２（２２−５，２２−６）の部分では、支持層３１がエッチングにより除去されている。
この図１４Ｂに示す支持層３１のパターンでは、破線で囲んだ部分ＴにＴ字パターンがある。このため、このＴ字パターンを形成するためにエッチングを行うと、交差部でオーバーエッチングが生じることにより、トレンチがＢＯＸ層３２にまで達したり、ＢＯＸ層３２を貫通してしまったりすることがある。
【００５９】
これに対して、本実施の形態では、図７Ｂの平面図に示すように、力検出構造体１２のセンサ基板の支持層３１の部分のトレンチパターンを、図１４Ｂのトレンチパターンから変更している。
具体的には、縦方向に延びる梁２２−５，２２−６の所のトレンチパターンを、交差部を図７Ｂの中央部側へと移動させて、図１４ＢのＴ字形状からＹ字形状に変更している。
これにより、支持層３１にトレンチを形成するエッチングを行う際に、交差部におけるオーバーエッチングが生じにくくなるため、ＢＯＸ層３２への突き抜けがなくなり、均一なエッチングを行うことができる。
【００６０】
本実施の形態では、さらに、図７〜図１０で説明した力検出構造体１２を使用して、図１１に平面図を示すように、４個の力検出構造体１２−１，１２−２，１２−３，１２−４をリング状の駆動構造体１１で接続して、慣性センサ１０を構成する。
続いて、本実施の形態の慣性センサ１０の構成及び動作等について説明する。
【００６１】
４個の力検出構造体１２−１，１２−２，１２−３，１２−４は、上下方向及び左右方向に２個ずつ、駆動構造体１１の中心点に対してそれぞれ対称となるように、配置されている。
【００６２】
力検出構造体１２は、複数軸の検出が可能であるが、図１１では、不要な機械的振動を抑え、精度良く検出を行うために、Ｚ軸への平行移動と、ＸＹ面内の中心軸と直交する方向（Ｘ軸又はＹ軸）を検出軸とした場合を示している。具体的には、Ｘ軸又はＹ軸のうち、Ｘ軸方向を検出軸として、右の力検出構造体１２−１及び左の力検出構造体１２−３により、Ｘ軸方向の検出を行っている。また、下の力検出構造体１２−２及び上の力検出構造体１２−４により、Ｚ軸方向の移動を検出している。
【００６３】
検出軸の共振周波数は、振動周波数の±２０％以内とすることが望ましい。特に、利得（ゲイン）を大きく取るには、±５％前後が望ましい。その他の軸は、不要な機械的ノイズを抑えるため、振動周波数の±２０％以上の共振周波数となるように、梁２２のばね定数を設定して梁２２を形成する。例えば、梁２２の厚み、幅、長さ、形状により、ばね定数を制御することが可能である。
【００６４】
このように、駆動構造体１１上に配置された、４個の力検出構造体１２−１〜１２−４によって、３軸の角速度及び３軸の加速度を検出することが可能になる。
なお、最低２つの力検出構造体１２があれば、３軸の角速度及び３軸の加速度を検出することが可能である。
しかしながら、上述のように力検出構造体１２を上下左右に４個配置することにより、外乱をキャンセルして、高精度に角速度及び加速度を検出することができる。
【００６５】
次に、４個の力検出構造体１２−１〜１２−４において、錘２３の上部に配置された静電容量検出用の電極（図８の固定電極３４）の配置の例を、図１２の平面図に示す。
図１２に示すように、各力検出構造体において、検出基板の下面の固定電極が２枚ずつ配置されている。
そして、右の力検出構造体１２−１及び左の力検出構造体１２−３では、２枚の電極Ｘ１，Ｘ２及びＸ３，Ｘ４が左右方向（Ｘ軸方向）に長い配置となっている。上の力検出構造体１２−４及び下の力検出構造体１２−２では、２枚の電極Ｙ１，Ｙ２及びＹ３，Ｙ４が上下方向（Ｙ軸方向）に長い配置となっている。
【００６６】
図１１に示すように、Ｘ軸上の力検出構造体１２−１，１２−３が中心側へ移動するとき、Ｙ軸上の力検出構造体１２−２，１２−４は、中心から遠ざかるように移動する。このとき、Ｘ軸のまわりに角速度Ωが印加されると、Ｙ軸上の２個の力検出構造体１２−２，１２−４のＺ軸方向にコリオリ力Ｆｃ＝２ｍＡωΩが印加される。Ａは駆動構造体１１に与えられる基準振動の最大振幅、ωはその基準振動の周波数、ｍは力検出構造体１２の錘２３の質量である。
Ｙ軸上の２個の力検出構造体１２−２，１２−４は、Ｘ軸のまわりの角速度に対して、逆方向（反位相）に振動しているので、コリオリ力の向きは、Ｚ軸方向で逆向きである。この２個の力検出構造体１２−２，１２−４の差分、即ち、図１２の（Ｙ１＋Ｙ２）−（Ｙ３＋Ｙ４）をとれば、Ｘ軸のまわりの角速度を検出することができる。ここで、Ｙ１〜Ｙ４は、各電極の検出容量である。
Ｙ軸のまわりの角速度についても、Ｘ軸上の２個の力検出構造体１２−１，１２−３のＺ軸方向の変位を検出することにより、同様に検出できる。即ち、図１２の（Ｘ１＋Ｘ２）−（Ｘ３＋Ｘ４）をとれば、Ｙ軸のまわりの角速度を検出することができる。ここで、Ｘ１〜Ｘ４は各電極の検出容量である。
【００６７】
次に、Ｚ軸のまわりの角速度が印加された場合の動作について、図１３の平面レイアウト図を参照して説明する。
図１３に示すように、各力検出構造体１２−１〜１２−４の各錘（振動子）２３は、それぞれＺ軸と直交する方向にコリオリ力を受け、各力検出構造体１２−１〜１２−４はＺ軸と直交する方向（例えば、矢印の方向）に傾く。この傾きによる変位は、Ｘ軸、Ｙ軸の各軸上、２つの力検出構造体１２−１と１２−３が逆向きであり、力検出構造体１２−２と１２−４が逆向きなので、その差分を検出すれば、Ｚ軸のまわりの角速度を検出することができる。
４個の力検出構造体１２−１〜１２−４のうち、反位相となる２個以上の力検出構造体の差分を取ればよい。４個全部を使用しても、検出することができる。例えば、図１２に示した電極構成の場合、｛（Ｙ２−Ｙ１）−（Ｙ３−Ｙ４）｝＋｛（Ｘ１−Ｘ２）−（Ｘ４−Ｘ３）｝となる。Ｘ１〜Ｘ４及びＹ１〜Ｙ４は、各電極の検出容量である。
【００６８】
また、Ｘ軸方向に加速度が印加された場合には、Ｙ軸上の２個の力検出構造体１２−２，１２−４がＸ軸方向に傾く。このときは、Ｙ軸上の２個の力検出構造体１２−２，１２−４が同じ方向に傾くので、その和をとれば加速度となる。
Ｙ軸方向に加速度が印加された場合でも、Ｘ軸方向と同様に、Ｘ軸上の２個の力検出構造体１２−１，１２−３の和をとることにより、Ｙ軸方向の加速度を検出することができる。
Ｚ軸方向に加速度が印加された場合には、４個の力検出構造体１２−１〜１２−４の全てが同一方向に平行移動する。そのため、総容量変化（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３＋Ｘ４＋Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３＋Ｙ４）、もしくは、最低１つの力検出構造体、例えば、力検出構造体１２−１の容量変化（Ｘ１＋Ｘ２等）をモニタすることにより、Ｚ軸方向の加速度を検出することができる。
【００６９】
このように、本実施の形態の慣性センサ１０では、組になる力検出構造体同士で検出容量を演算することにより、加速度や角速度を検出することが可能である。さらに、従来から行われているように、角速度の出力は、基準振動に同期し加速度信号は独立で、かつ、検出する周波数も概ね２００Ｈｚ以下である。そのため、得られた信号を２００Ｈｚ以下とそれ以上で分別したのちに演算を行うことにより、ＳＮ比を上げることもできる。
【００７０】
そして、力検出構造体１２を反位相で駆動することにより、加速度外乱をキャンセルして、高精度に角速度を検出できる。また、反位相モードの場合、検出変位に遠心力等の不要な外乱変位が入らず、検出のダイナミックレンジが大きくとれ、高精度な角速度と加速度センサが実現できる。
また、回転駆動の場合、容易に駆動を実現することができ、力検出構造体１２の位相遅れなく反位相を実現でき、高精度に角速度を検出することができる。
さらに、１個の力検出構造体１２で複数軸の検出を行うにもかかわらず、軸間の干渉が少なく、高精度に検出することができる。
このように、１駆動振動で３軸の角速度を検出できるので、駆動回路が一式で済み、回路を小型化することができ、パッドや配線の面積も省略でき、素子も小型化できるので、低価格で薄いセンサを実現することが可能になる。
【００７１】
以上説明した本実施の形態の慣性センサ１０は、角速度を検出することができ、また角速度から加速度を求めることができるので、様々な電気・電子機器に適用することが可能である。
【００７２】
例えば、本実施の形態の慣性センサ１０は、携帯型ハードディスク駆動装置（以下、ハードディスク駆動装置を略してＨＤＤと記す）に適用される。また、ＨＤＤを搭載するノート型パーソナルコンピュータ、ＨＤＤ内蔵携帯型音楽再生装置、ＨＤＤ内蔵携帯型音楽録音再生装置、ＨＤＤ搭載型ビデオカメラ等のＨＤＤを搭載した携帯型電子機器に適用される。さらに、携帯電話等の携帯端末装置に適用される。
【００７３】
慣性センサ１０の適用を用途別にみると、以下のように大別される。
第１の用途として、慣性センサ１０は姿勢制御、動作検知に用いられる。例えば、ビデオカメラ、スチルカメラ、カメラの交換レンズ等の携帯型撮影機器、携帯電話等の携帯端末装置、ユーザ・インターフェース、ゲーム機、ゲームコントローラー、ロボットの機構制御、等に適用される。
第２の用途として、慣性センサ１０は、振動制御に用いられる。例えば、全自動洗濯機、自動車、振動制御装置、等に適用される。
第３の用途として、慣性センサ１０は、動作検知に用いられるものである。例えば、歩数計、防犯・防災装置、盗難防止装置、等に適用される。
第４の用途として、慣性センサ１０は、衝撃（衝突）検知に用いられる。例えば、車両用エアバッグ装置、車両・船舶・航空機等の事故記録装置、ＨＤＤ、等に適用される。また、携帯型ＨＤＤ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯型の音楽再生装置や音楽録音再生装置、ビデオカメラ等のＨＤＤを搭載した携帯型電子機器に適用される。さらにまた、携帯電話等の携帯端末装置に適用される。
【００７４】
このように、上述した実施の形態の慣性センサ１０は、あらゆる分野の電気・電子機器に適用することが可能である。
以下、上述した本発明に係る慣性センサ１０を用いた、本発明の電子機器の実施の形態を、図１５〜図２０を参照して説明する。
【００７５】
＜４．本発明の電子機器の第１の実施の形態＞
本発明の電子機器の第１の実施の形態として、ビデオカメラ装置の概略構成斜視図を、図１５に示す。
【００７６】
図１５に示すように、本実施の形態のビデオカメラ装置５１０は、本体５１１と、その前方に被写体撮影用のレンズ５１２とを備える。
本体５１１の前方（レンズ側）側面に、撮影時のスタート／ストップスイッチ５１３、表示部５１４を備え、本体５１１の後方にファインダー５１５を備える。
また、本体５１１の内部に、撮影した画像を記録する記録装置（図示せず）、固体撮像装置等の撮像素子５１６等を有する。
上記撮像素子５１６が搭載される基板５１７には、角速度センサが搭載されていて、その角速度センサとして本発明に係る慣性センサ１０を用いる。
【００７７】
＜５．本発明の電子機器の第２の実施の形態＞
次に、本発明の電子機器の第２の実施の形態として、ＨＤＤ装置の概略構成図を、図１６Ａ及び図１６Ｂに示す。図１６ＡはＨＤＤ装置の斜視図を示し、図１６ＢはＨＤＤ装置の内部の平面図を示している。
【００７８】
図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、本実施の形態のＨＤＤ装置５３０は、ベース部材５３１と、ベース部材５３１の内部に設置された装置を覆うカバー５３２とを有する。
ベース部材５３１の内部に設置されているベース基板５３３に、モータ５３５と、このモータ５３５に駆動される磁気ディスク５３４とが設置されている。
また、支軸５３６に回動自在に設けたアクチュエータアーム５３７、アクチュエータアーム５３７の先端部にヘッドサスペンション５３８を介して形成された磁気ヘッド５３９等が設けられている。磁気ヘッド５３９は、アクチュエータアーム５３７の回動によって磁気ディスク５３４上に移動可能となっている。
そして、ベース基板５３３上に、前述した本発明に係る慣性センサ１０が設置されている。
なお、慣性センサ１０は、ベース部材５３１、カバー５３２等に設置することも可能である。
【００７９】
＜６．本発明の電子機器の第３の実施の形態＞
次に、本発明の電子機器の第３の実施の形態として、ＨＤＤ装置を搭載したノート型パーソナルコンピュータの概略構成図を、図１７Ａ及び図１７Ｂに示す。図１７Ａは、表示部を開いた状態のノート型パーソナルコンピュータの概略構成斜視図を示し、図１７Ｂは、表示部を閉じた状態のノート型パーソナルコンピュータの概略構成斜視図を示す。
【００８０】
図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、本実施の形態に係るノート型パーソナルコンピュータ５５０は、本体５５１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード５５２、画像を表示する表示部５５３、ＨＤＤ装置５５４等を有する。
ＨＤＤ装置５５４は、前述した本発明に係る慣性センサ１０が搭載されたＨＤＤ装置５３０を用いる。
また、慣性センサ１０は、ノート型パーソナルコンピュータ５５０の基板（図示せず）や、本体５５１や、表示部５５３を構成する筐体の内側の空いている領域に取付けてもよい。
【００８１】
＜７．本発明の電子機器の第４の実施の形態＞
次に、本発明の電子機器の第４の実施の形態として、ＨＤＤ装置を搭載したゲーム機の概略構成図（平面図）を、図１８に示す。
【００８２】
図１８に示すように、本実施の形態に係るＨＤＤ装置を搭載したゲーム機５７０は、本体５７１に、画面等を操作する第１操作ボタン群５７２、第２操作ボタン群５７３、画像を表示する表示部５７４、ＨＤＤ装置５７５等を有する。
ＨＤＤ装置５７５は、前述した本発明に係る慣性センサ１０が搭載されたＨＤＤ装置５３０を用いる。
また、慣性センサ１０は、ゲーム機５７０の基板（図示せず）や、本体５７１を構成する筐体の内部側の空いている領域に取付けてもよい。
【００８３】
＜８．本発明の電子機器の第５の実施の形態＞
次に、本発明の電子機器の第５の実施の形態として、ＨＤＤ装置を搭載したビデオカメラ装置の概略構成斜視図を、図１９に示す。
【００８４】
図１９に示すように、本実施の形態に係るＨＤＤ装置を搭載したビデオカメラ装置５９０は、本体５９１と、その前方に被写体撮影用のレンズ５９２とを備える。
また、本体５９１の前方（レンズ側）側面に撮影時のスタート／ストップスイッチ５９３、表示部５９４を備え、本体５９１の後方にファインダー５９５を備える。本体５９１の内部に、撮影した画像を記録するＨＤＤ装置５９６を有する。
ＨＤＤ装置５９６は、前述した本発明に係る慣性センサ１０が搭載されたＨＤＤ装置５３０を用いる。
なお、慣性センサ１０は、ビデオカメラ装置５９０の基板（図示せず）や本体５９１を構成する筐体の内部側の空いている領域に取付けてもよい。
【００８５】
＜９．本発明の電子機器の第６の実施の形態＞
次に、本発明の電子機器の第６の実施の形態として、カメラ付き携帯端末装置の概略構成図を、図２０Ａ〜図２０Ｇに示す。図２０Ａは開いた状態での正面図を示し、図２０Ｂはその側面図を示し、図２０Ｃは閉じた状態での正面図を示し、図２０Ｄは左側面図を示し、図２０Ｅは右側面図を示し、図２０Ｆは上面図を示し、図２０Ｇは下面図を示している。
【００８６】
図２０Ａ〜図２０Ｇに示すように、本実施の形態に係るカメラ付き携帯端末装置、例えば携帯電話機６１０は、上側筐体６１１、下側筐体６１２、連結部（ここではヒンジ部）６１３を有する。上側筐体６１１にはディスプレイ６１４、サブディスプレイ６１５、ピクチャーライト６１６、カメラ６１７、角速度センサ６１８等を有する。
本実施の形態では、各速度センサ６１８として、前述した本発明に係る慣性センサ１０を用いる。
なお、慣性センサ１０は、携帯電話機６１０の上側筐体６１１の内部側の他の位置、下側筐体６１２の内部側の空いている領域に取付けてもよい。
【００８７】
上述した電子機器の第１〜第６の実施の形態の構成によれば、本発明に係る慣性センサ１０を備えたことから、慣性センサ１０を小型化できるので、省スペースに慣性センサ１０を設置できるという利点がある。
【００８８】
上述の電子機器の各実施の形態では、図７〜図１３に説明した本発明のセンサの一実施の形態である慣性センサ１０を備えた電子機器を説明したが、本発明のセンサのその他の構成も、同様に各種の電子機器に適用することができる。
【００８９】
図７〜図１３に説明した慣性センサ１０では、力検出構造体１２を４個設けて慣性センサ１０を構成していたが、本発明のセンサにおいては、力検出構造体の個数は限定されるものではなく、１個以上の力検出構造体で本発明のセンサを構成することができる。
また、本発明のセンサを構成する検出構造体は、力を検出する力検出構造体に限定されるものではなく、変位や速度等を検出する検出構造体も含むものである。
【００９０】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【符号の説明】
【００９１】
１ 長方向のトレンチパターン、２ 短方向のトレンチパターン、３，４ 接続用のトレンチパターン、１０ 慣性センサ、１１ 駆動構造体、１２，１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５，１２−６ 力検出構造体、２１ 支持部、２２，２２−１，２２−２，２２−３，２２−４，２２−５，２２−６ 梁、２３ 錘（振動体）、３５，４２ 接着層、３１ 支持層、３２ ＢＯＸ層、３３ 活性層、３４ 電極層、４１ Ｃａｐ基板、４３ 検出基板、５１０，５９０ ビデオカメラ装置、５１１ （ビデオカメラ装置の）本体、５１６ 撮像素子、５１７ 基板、５３０，５５４，５７５，５９６ ＨＤＤ装置、５３１ ベース部材、５３３ ベース基板、５３４ 磁気ディスク、５３７ アクチュエータアーム、５３９ 磁気ヘッド、５５０ ノート型パーソナルコンピュータ、５５１ （パーソナルコンピュータの）本体、５７０ ゲーム機、６１０ 携帯電話機、６１１ 上側筐体、６１２ 下側筐体、６１８ 角速度センサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の製造方法、センサ、並びにセンサを備えた電子機器に係わる。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems)技術を用いた半導体素子が注目されている。
ＭＥＭＳ半導体素子の特徴は、半導体基板上に可動する構造体が形成されていることである。
【０００３】
可動構造体を有するＭＥＭＳ半導体素子としては、例えば半導体基板上に、加速度、角速度等の力学量によって変位する機能を持つ可動構造体を形成した構成の力学量センサ等が知られている。
この力学量センサでは、可動構造体と半導体基板に対して固定された部分との間の静電容量から可動構造体の変位を検出している。
【０００４】
このような半導体力学量センサとしては、例えば、２つのシリコン層を、酸化膜を介して貼り合わせたＳＯＩ（シリコンオンインシュレータ）基板を用いた、力学量センサが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
このような半導体力学量センサを形成する際には、以下のように加工を行っている。
ＳＯＩ基板における２つのシリコン層のうち、一方のシリコン層を支持基板として、他方のシリコン層を活性層とする。
まず、活性層側からトレンチエッチングを行うことにより、可動構造体のパターン及び可動構造体を支える梁（ビーム）を形成する。
次に、支持基板側からトレンチエッチングを行うことにより、可動構造体を解放して、錘（おもり）を形成する。
【０００６】
上述のトレンチエッチング工程は、反応性ガスを導入してプラズマ化させた状態で行う反応性イオンエッチングの中でも、特に、深堀りエッチングと呼ばれる、エッチングとデポジションを交互に繰り返して行われるＢｏｓｃｈプロセスが用いられる。
このＢｏｓｃｈプロセスには、以下の特徴がある。
（１）トレンチ幅が広くなるに従い、エッチングレートが速くなる。
（２）トレンチ幅の中央部は、トレンチの端部よりもエッチングレートが速い。
【０００７】
この特徴により、例えばＳＯＩ基板を用いて、異なるトレンチ幅を有するマスクパターンで深掘りエッチングを行うと、幅狭の部分のエッチングが２つのシリコン層の間のＢＯＸ層（酸化膜）に到達する前に、幅広の部分のエッチングがＢＯＸ層に到達する。
そのため、横方向にエッチングが進行する、Ｎｏｔｃｈ現象が発生し、さらにオーバーエッチが進むとＢＯＸ層を突き抜けてしまうことがある。
【０００８】
一方、上述のＮｏｔｃｈ現象を積極的に利用して、構造体を形成する方法が、いくつか提案されている（例えば、特許文献２及び特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１７３７５７号公報
【特許文献２】特開２００５−８８１２３号公報
【特許文献３】特開２００５−３１５７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前述したＮｏｔｃｈ現象を積極的に利用する方法は、ＳＯＩ基板のうちの活性層のみを用いて可動構造体を形成する場合においてのみ有効である。
前記特許文献１に記載されているような、活性層及び支持基板の全体を可動構造体として用いる構造や、ＢＯＸ層部分を静電容量として用いるようなセンサ構造では、Ｎｏｔｃｈ現象やＢＯＸ層の突き抜けが生じると、特性に大きな影響を与える。
【００１１】
従って、Ｂｏｓｃｈプロセスを用いて構造体の形成を行う場合には、これらの特徴を考慮したデバイスのパターン設計が必要となる。
【００１２】
また、本願の発明者が実験を行った結果、同じトレンチ幅においても、複数方向のトレンチパターンが交差していると、交差部分のエッチングレートが他の部分に比べて速くなり、最悪の場合、上記と同様なＢＯＸ層の突き抜けが生じることが確認された。
【００１３】
上述した問題の解決のために、本発明においては、半導体層に対して良好にトレンチエッチングを行うことができる半導体素子の製造方法を提供するものである。また、半導体素子の製造方法により作製される可動構造体を有するセンサ、並びに、センサを備えた電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の半導体素子の製造方法は、半導体層に複数の方向のパターンのトレンチが交差して形成されている半導体素子を製造する方法である。
そして、複数の方向のうち少なくとも１つの方向のパターンに角度の変化点を１つ以上設けて、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所から複数の方向のパターンの交差部をずらすように、半導体層上にマスクパターンを形成する工程を有する。また、このマスクパターンを使用して、エッチングにより半導体層にトレンチを形成する工程を有する。
【００１５】
本発明のセンサは、振動子と、支持部と、弾性支持体と、空隙とを含む検出構造体を、１つ以上含むものである。振動子は、半導体層と絶縁層との積層を含む。支持部は、半導体層と絶縁層との積層を含み、振動子を支持する。弾性支持体は、少なくとも絶縁層から成り、振動子と支持部とを接続する。空隙は、半導体層に対して形成されているトレンチにより構成され、複数の方向のトレンチのパターンの交差部が、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所からずれて形成され、振動子と支持部とを分離する。
本発明の電子機器は、上記本発明のセンサを備えたものである。
【００１６】
上述の本発明の半導体素子の製造方法によれば、複数の方向のうち少なくとも１つの方向のパターンに角度の変化点を１つ以上設けて、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所から複数の方向のパターンの交差部をずらしている。そして、交差部をずらしたマスクパターンを形成して、このマスクパターンを使用して、エッチングによりトレンチを形成している。
これにより、交差部にエッチングガス等が集中しにくくなるため、交差部のエッチングレートの増大を抑制することができる。そのため、オーバーエッチングが生じることを防いで、均一なエッチングが可能となる。
【００１７】
上述の本発明のセンサの構成によれば、振動子と、支持部と、弾性支持体と、空隙とを含む検出構造体を、１つ以上含むので、検出構造体において、振動子の動きを検出することにより、センサに加わった力や加速度や角速度を検出することができる。また、振動子が半導体層と絶縁層との積層を含むので、これらの積層体から微細な振動子を作製することが可能である。
そして、検出構造体の振動子と支持部とを分離する空隙が、複数の方向のトレンチのパターンの交差部が、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所からずれて形成されたトレンチにより構成されている。これにより、トレンチのパターンは、上述した本発明の半導体素子の製造方法により作製することが可能であり、均一なエッチングを行って安定して製造することが可能である。
上述の本発明の電子機器の構成によれば、本発明のセンサを備えたことにより、加速度や角速度等を検出して、電子機器を制御することが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
上述の本発明の半導体素子の製造方法によれば、均一なエッチングが可能となることにより、安定して良好にトレンチを形成することが可能になる。また、製造におけるマージンを広げることも可能になる。
そして、オーバーエッチングによるエッチングストップ層の突き抜け等が発生しないため、製造歩留まりの向上を図ることができる。
【００１９】
また、本発明のセンサの構成によれば、微細な振動子を作製することが可能であり、検出構造体並びにセンサの小型化を図ることができる。
従って、センサを備えた本発明の電子機器において、省スペースにセンサを設置することが可能になる。
さらに、本発明の半導体素子の製造方法を適用して、本発明のセンサを作製することにより、特性の良好なセンサを、安定して歩留まり良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】Ａ、Ｂ 本発明の半導体素子の製造方法によるＴ字パターンの補正パターンの実施の形態である。
【図２】Ａ、Ｂ 本発明の半導体素子の製造方法による十字パターンの補正パターンの実施の形態である。
【図３】実験１でエッチングを行ったトレンチパターンの形状を示す図である。
【図４】図３の各トレンチパターンの深堀りエッチング後の断面形状である。
【図５】実験２でエッチングを行ったトレンチパターンの形状を示す図である。
【図６】図５の各トレンチパターンの深掘りエッチング後のエッチング深さと深さのばらつきを示す図である。
【図７】Ａ、Ｂ 本発明のセンサの一実施の形態の力検出構造体の要部の平面図である。
【図８】本発明のセンサの一実施の形態の力検出構造体の断面構造図である。
【図９】図８の断面構造を変形した構成の断面構造図である。
【図１０】図７Ａ及び図７ＢのＹ−Ｙにおける断面図である。
【図１１】本発明のセンサの一実施の形態の平面図である。
【図１２】図１１のセンサの電極配置を示す平面図である。
【図１３】図１１のセンサにおいてＺ軸まわりの角速度が印加された場合の検出動作を説明する図である。
【図１４】Ａ、Ｂ 図７及び図８と同様の構成の可動構造体を、従来の製造方法で作製した場合のセンサの要部の平面図である。
【図１５】本発明の電子機器の第１の実施の形態のビデオカメラ装置の概略構成斜視図である。
【図１６】Ａ、Ｂ 本発明の電子機器の第２の実施の形態のＨＤＤ装置の概略構成図である。
【図１７】Ａ、Ｂ 本発明の電子機器の第３の実施の形態のＨＤＤ装置を搭載したノート型パーソナルコンピュータの概略構成図である。
【図１８】本発明の電子機器の第４の実施の形態のＨＤＤ装置を搭載したゲーム機の概略構成図（平面図）である。
【図１９】本発明の電子機器の第５の実施の形態のＨＤＤ装置を搭載したビデオカメラ装置の概略構成斜視図である。
【図２０】Ａ〜Ｇ 本発明の電子機器の第６の実施の形態のカメラ付き携帯端末装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態とする）について説明する。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．本発明の概要
２．本発明の半導体素子の製造方法の実施の形態
３．本発明のセンサの実施の形態
４．本発明の電子機器の第１の実施の形態
５．本発明の電子機器の第２の実施の形態
６．本発明の電子機器の第３の実施の形態
７．本発明の電子機器の第４の実施の形態
８．本発明の電子機器の第５の実施の形態
９．本発明の電子機器の第６の実施の形態
【００２２】
＜１．本発明の概要＞
本発明は、複数方向のトレンチパターンを有する半導体素子を製造する方法である。そして、エッチングによって厚さ方向にトレンチを形成する際に、複数方向のトレンチパターンの交差部における、局所的なエッチング量の変動を制御するための製造方法に関する。
また本発明は、この製造方法により可動構造体を作製したセンサ及びこのセンサを備えた電子機器に関する。
【００２３】
まず、実験結果と合わせて、本発明の半導体素子の製造方法の概要を説明する。
【００２４】
（実験１：トレンチ交差部のエッチング評価１）
様々な形状のトレンチパターンに対して、深掘りエッチングを行った。
エッチングを行ったトレンチパターンの形状を、図３に示す。図３の左から、十字のパターンＰ１、Ｔ字のパターンＰ２、Ｌ字のパターンＰ３、（通常の）Ｉ字の横パターンＰ４、（通常の）Ｉ字の縦パターンＰ５、長くて太いＩ字パターンＰ６である。
Ｐ１〜Ｐ５の各パターンは、幅が全て２０μｍであり、長さがトータルで１００μｍになるように統一してある。Ｐ６は、幅が４０μｍであり、長さが３６０μｍである。
これらの各パターンＰ１〜Ｐ６に対して、反応性イオンエッチングを用いて、深掘りエッチングを行った。
【００２５】
結果として、それぞれのパターンの深堀りエッチング後の断面形状を、図４に示す。図４において、一番左のＳＴは、エッチングの設定深さの標準を示している。
図４に示すように、十字のパターンＰ１及びＴ字のパターンＰ２の交差部分のみ、エッチングの進行が速く、深くエッチングされてしまうことがわかる。
【００２６】
また、実際に、Ｔ字のトレンチパターンを有する構造体を作製するために、シリコン支持層／ＢＯＸ層／シリコン活性層の構造を有するＳＯＩ基板に対して、支持層側から深堀りエッチングを試みた。
その結果、Ｔ字のＩ字部分はＢＯＸ層でエッチングが止まったが、トレンチの交差部分のみがＢＯＸ層を突き抜け、活性層にまでエッチングが到達する結果となった。
【００２７】
（実験２：トレンチ交差部のエッチング評価２）
実験１の結果から、Ｔ字のパターンの形状を変えて、同様なエッチングレートの比較を行った。
使用したパターン形状を、図５に示す。
図５に示すように、通常のＴ字パターンＴ０と、トレンチの交差部分を除々に片方のトレンチから離していったパターンＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４とを使用して、深堀りエッチングを行った。
【００２８】
これらのパターンＴ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４に対するエッチング深さを比較した結果を、図６に示す。なお、図６には、比較対照として、図３のＩ字のパターンＰ４及び長くて太いＩ字パターンＰ６について同様に深堀りエッチングを行った結果を、Ｉ及びＩＬとして示している。図６において、棒グラフが各パターンのエッチング深さを示し、折れ線グラフが多数の同一パターンをエッチングしたときの深さのばらつきσを示している。
図６に示すように、本来のトレンチの交差部からトレンチの短幅分を離したパターンＴ４のみが、通常のＩ字のパターンＩのエッチング深さとほぼ等しくなっている。他のＴ字パターンＴ０，Ｔ１〜Ｔ３は、多少の差はあるが、すべて通常のＩ字パターンＩよりもエッチングの進行が速い結果となった。
【００２９】
（本発明の半導体素子の製造方法の概要）
実験１及び実験２の結果から、均一なトレンチエッチングを行う場合のパターンは、以下の点が重要となる。
（１）トレンチ交差部付近に、長方向のトレンチパターンに角度の変化点を１つ以上設ける。
（２）望ましくは、（１）の角度の変化によって、長方向のトレンチパターンと２方向のトレンチパターンの交差部とが重なる領域をできるだけ少なくする（可能であればなくすこと）。
（３）交差部分の交点同士を結んだ線幅の最大長さが、短方向のトレンチパターンの線幅と概略等しくなる、または左記の最大線幅長さが、√（２×線幅）よりも小さくなるようにする。
【００３０】
そこで、半導体層に対してトレンチエッチングを行う際のトレンチパターンを、少なくとも上述の（１）の条件を満たすパターンとして、エッチングを行うことが好ましい。
より好ましくは、併せて上述の（２）や（３）の条件をも満たすパターンとする。
【００３１】
上述した（１）〜（３）の各条件は、実験１及び実験２で想定した、長方向のトレンチパターンと短方向のトレンチパターンとが直交する場合の条件である。
本発明の半導体素子の製造方法においては、交差するトレンチパターンが３本以上の場合、トレンチパターンが斜めに交差する場合、交差するトレンチパターンの長さが同一の場合も考慮して、（１）の条件を拡張し、以下の（Ａ）の条件とする。
（Ａ）交差する複数の方向のパターンのうち、少なくとも１つの方向のパターンに角度の変化点を１つ以上設けて、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所から複数の方向のパターンの交差部をずらす。
さらに好ましくは、次の（Ｂ）の条件も満たすようにする。
（Ｂ）少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所と、複数の方向のパターンの交差部とが、重なる領域をできるだけ少なくする。より好ましくは、重ならないようにする。
【００３２】
また、本発明の半導体素子の製造方法においては、上述の条件を満たすトレンチパターンとなるように、トレンチを形成するためのエッチングのマスクパターンを半導体層上に形成する。そして、このマスクパターンを使用して、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のエッチングにより、半導体層にトレンチを形成する。
本発明の半導体素子の製造方法では、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所から複数の方向のパターンの交差部をずらしている。これにより、交差部と他の部分が一直線である従来のパターンと比較して、交差部においてエッチングガス等が集中しにくくなるため、交差部におけるエッチングレートの増大を抑制して、オーバーエッチングを防ぐことが可能になる。
【００３３】
さらにまた、条件（１）のように、互いに直交する２つの方向のパターンを有する場合に、２つの方向のパターンの交差部において、交点同士を結んだ線が三角形状となるようにマスクパターンを形成する。
これにより、交差部の交点同士を結んだ線が長方形である、従来のパターンと比較して、交差部の幅又は面積が小さくなる。この点でも、交差部のエッチングレートを低減することができるので、オーバーエッチングの発生をさらに抑制することが可能になる。
【００３４】
（本発明のセンサ及び電子機器の概要）
本発明のセンサは、力を検出する力検出構造体のような検出構造体を含み、この検出構造体の動きを検知することにより、角速度や加速度等を検知する。
検出構造体は、半導体層と絶縁層との積層を含む振動子、半導体層と絶縁層との積層を含み振動子を支持する支持部、振動子及び支持部を接続する弾性支持体、振動子及び支持部を分離する空隙とを含む。この空隙は、半導体層に対して形成されているトレンチにより構成され、複数の方向のトレンチのパターンの交差部が、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所からずれて形成されている。
本発明の電子機器は、この本発明のセンサを含んで構成される。
【００３５】
そして、本発明のセンサの検出構造体の空隙を構成するトレンチは、前述した本発明の半導体素子の製造方法によって作製することが可能である。本発明の半導体素子の製造方法を適用することにより、トレンチのパターンの交差部におけるオーバーエッチングの発生を抑制して、安定してエッチングを行うことができる。
【００３６】
本発明のセンサにおいて、より好ましくは、検出構造体の振動子及び支持部を、ＳＯＩ基板等のシリコン層／酸化シリコン層／シリコン層の積層によって構成し、少なくとも一方のシリコン層に空隙を構成するトレンチを形成した構成とする。ＳＯＩ基板等のシリコン層／酸化シリコン層／シリコン層の積層によって構成することにより、振動子及び支持部を、安価に構成することができると共に、容易に作製することができる。
【００３７】
＜２．本発明の半導体素子の製造方法の実施の形態＞
本発明の半導体素子の製造方法の実施の形態を、以下に、いくつか示す。
本発明の半導体素子の製造方法では、少なくとも前述した条件（１）を満たすように、トレンチパターンを補正して、エッチング用のマスクを形成し、このマスクを利用してエッチングを行う。
【００３８】
まず、図１Ａ及び図１Ｂに、本発明の半導体素子の製造方法の実施の形態として、本発明の半導体素子の製造方法によるＴ字パターンの補正パターンを示す。
【００３９】
図１Ａに示す実施の形態は、上記（１）、（２）の条件を満たすパターン補正を行った実施の形態である。
この図１Ａに示す実施の形態では、長方向のトレンチパターン１と、短方向のトレンチパターン２とを有している。そして、これらのトレンチパターン１，２が交差する交差部において、長方向のトレンチパターン１に対して角度が変化した部分によって、２方向のトレンチパターン１，２を接続する、接続用のトレンチパターン３を有する。
接続用のトレンチパターン３は、長方向のトレンチパターン１に対して斜めに形成されて長方向のトレンチパターン１に接続された部分と、長方向のトレンチパターン１と平行で短方向のトレンチパターン２に接続された部分とを有している。
トレンチの交差部は、破線で示す長方形の部分であり、図中矢印で示すように、長方向のトレンチパターン１上にあった従来の位置から、長方向のトレンチパターン１とは重ならない位置にシフトしている。
【００４０】
図１Ｂに示す実施の形態は、上記（１）、（２）、（３）を満たすパターン補正を行った実施の形態である。
この図１Ｂに示す実施の形態では、長方向のトレンチパターン１と、短方向のトレンチパターン２とを有している。そして、これらのトレンチパターン１，２が交差する交差部において、長方向のトレンチパターン１に対して角度が変化した部分によって、２方向のトレンチパターン１，２を接続する、接続用のトレンチパターン４を有する。
接続用のトレンチパターン４は、長方向のトレンチパターン１及び短方向のトレンチパターン２に対してそれぞれ斜めに形成されて長方向のトレンチパターン１及び短方向のトレンチパターン２に接続されている。
トレンチの交差部は、破線で示す三角形の部分であり、図中矢印で示すように、長方向のトレンチパターン１上にあった従来の位置から、長方向のトレンチパターン１とは重ならない位置にシフトしている。
そして、交差部の領域を従来の四角形から三角形に変えることにより、交差部の線幅ａが、√（２ａ）よりも小さくなっている。このように、交差部の重なる領域を狭くすることにより、見かけ上の線幅を同じようにすることが可能となる。
【００４１】
次に、図２Ａ及び図２Ｂに、本発明の半導体素子の製造方法の実施の形態として、本発明の半導体素子の製造方法による十字パターンの補正パターンの実施の形態を示す。
図２Ａに示す実施の形態は、図１Ａに示した実施の形態の構成を、十字パターンに応用したものである。
図２Ｂに示す実施の形態は、図１Ｂに示した実施の形態の構成を、十字パターンに応用したものである。
【００４２】
図１及び図２に示した各実施の形態によれば、長方向のトレンチパターン１の交差部付近に角度変化をつけて、接続用のトレンチパターン３，４を設けている。これにより、２方向のトレンチパターン１，２の交差部が、長方向のトレンチパターン１を延長した箇所からずれている。このため、２方向のトレンチパターン１，２の交差部にエッチングガス等が集中しにくくなり、交差部のエッチングレートの増大を抑制して、オーバーエッチングを抑制することができる。
また、特に、図１Ｂ及び図２Ｂに示した各実施の形態では、交差部の交点を結んだ線が従来のパターンの長方形状から三角形状となっており、交差部の幅又は面積が小さくなる。この点でも、交差部のエッチングレートを低減することができるので、オーバーエッチングの発生をさらに抑制することが可能になる。
【００４３】
これらの実施の形態では、トレンチパターンに角度変化を設けることで、長方向のトレンチパターン１からのガスの流れを防ぐことが目的であるため、接続用のトレンチパターン３，４の角度の指定や線幅の指定は特に設けない。
なお、これらの実施の形態は、Ｔ字や十字といった、直交する２つの方向のパターンを有する場合であった。前述したように、本発明の製造方法は、パターンが斜めに交差する場合や、３つの方向のパターンが交差する場合にも、適用することが可能である。
【００４４】
＜３．本発明のセンサの実施の形態＞
続いて、本発明のセンサの実施の形態を説明する。
本実施の形態のセンサは、力検出構造体を複数個備えて構成された慣性センサである。
まず、センサ（慣性センサ）を構成する力検出構造体の構成を、説明する。
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明のセンサの実施の形態における力検出構造体の要部の平面図を示している。また、図８は、本発明のセンサの実施の形態における力検出構造体の断面図を示しており、図７Ａ及び図７ＢのＸ−Ｘにおける断面図を示している。
【００４５】
本実施の形態のセンサの力検出構造体は、容量型力学量センサの構成となっている。
図８の断面図に示すように、本実施の形態のセンサの力検出構造体１２は、下部のＣａｐ基板４１と、中央部のセンサ基板と、上部の検出基板４３との３層構造となっている。
Ｃａｐ基板４１及び検出基板４３には、シリコン基板やガラス基板を使用することができる。
本実施の形態において、中央部のセンサ基板は、支持層（シリコン）３１／ＢＯＸ層（酸化シリコン）３２／活性層（シリコン）３３の構造を有する、ＳＯＩ基板によって形成されている。
なお、以下、Ｃａｐ基板４１及び検出基板４３がシリコン基板である場合における、具体的な構成を説明する。
【００４６】
図７Ａ及び図７Ｂの平面図と図８の断面図に示すように、センサ基板内には、梁（弾性支持体）２２と錘（振動子）２３とを有した振動体が形成されている。図７Ａはセンサ基板の活性層３３の部分の平面図であり、図７Ｂはセンサ基板の支持層３１の部分の平面図である。
梁２２は、一端が錘２３に接続され、他端が支持部２１に接続されている。
錘２３及び梁２２には、Ｃａｐ基板４１及び検出基板４３に直接接触しないように、上下に空隙として微小間隙が設けられている。また、錘２３とその横の支持部２１との間にも微小空隙が設けられている。
従って、錘２３は、梁２２によって、吊り下げられるように支持されている。そのため、錘２３は、外部より加わる力により、振動やねじれの動きが可能となっており、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に平行な方向及び各軸の回転方向に自由度を有する。
【００４７】
支持部２１においては、Ｃａｐ基板４１とセンサ基板の支持層３１とが接着層４２によって接合されており、センサ基板の活性層３３と検出基板４３とが接着層３５によって接合されている。これらの接着層４２，３５では、陽極接合や常温接合等を用いて接着を行うことができる。
【００４８】
この力検出構造体１２では、図７Ａ及び図７Ｂの平面図に示すように、錘２３に対して、６個の梁２２（２２-１,２２-２,２２-３，２２−４，２２−５，２２−６）が接続されている。６個の梁２２のうちの４個２２-１，２２−２，２２−３，２２−４は図７Ａの横方向に延びて形成され、２個２２−５，２２−６は図７Ａの縦方向に延びて形成されている。
【００４９】
弾性体である梁２２の厚さ、長さ、幅、並びに、錘２３の厚さ、面積等の各形状は、任意の共振周波数及びバネ定数が得られるように、設計される。
なお、図示しないが、力検出構造体１２は、錘（振動子）２３の変位を検出して、信号を出力する変位検出部を備えている。
【００５０】
振動体（錘２３、梁２２）を形成したセンサ基板の上方の検出基板４３には、貫通穴が形成され、この貫通穴内を埋めて導電プラグ層３６が形成されている。
貫通穴を埋める導電プラグ層３６を通して、検出基板４３の下面に形成された固定電極３４を外側に引き出す構造をしている。
固定電極３４は、その下の導電材料から成るコンタクト層Ｃにより、錘２３の部分の活性層３１に電気的に接続されている。
貫通穴の上層には、導電プラグ層３６に接続するように、検出基板４３の上面に導電性材料からなる電極膜３８が積層されており、センサ基板内の封止は維持される。
【００５１】
ここで、図８の断面構造に対する変形例の断面構造を、図９に示す。
図９に示す断面構造は、固定電極３４から検出基板４４の外側の電極膜３８への信号の取り出しが、検出基板を貫通する貫通孔ではなく、検出基板４４の内部に形成された横引き出し配線４０で行われる構造を示している。
そのため、検出基板４４が、図８の断面構造の検出基板４３と比較して、薄く、かつ大きくなっている。
【００５２】
これら図８や図９に示す、検出基板４３，４４の下面の固定電極３４と外側の電極膜３８とを接続する構造は、一般的な半導体の集積回路等で行われる埋め込み配線プロセスにより作製することが可能である。具体的には、例えば、酸化膜等を形成→メタル形成→酸化膜等形成→ＣＭＰ→コンタクト形成→メタル形成の手順で、作製することができる。
【００５３】
さらに、図７Ａ及び図７ＢのＹ−Ｙにおける断面図を、図１０に示す。
図１０に示すように、この断面では、横方向の梁２２（図７Ａの２２−１，２２−２）は、支持層３１を含む３層で構成されている。
なお、横方向の梁２２の、支持部２１との接続部では、支持層３１をエッチングで除去して、図７Ｂに示すように、支持部２１及び錘２３の各支持層３１の間に空隙を形成する。
【００５４】
この力検出構造体１２では、各図の左右方向（Ｘ軸方向）に力が加わると、錘（振動子）２３が傾き、その傾きを検出することによって、印加された力の量を検出することができる。
図７の上下方向及び図８の紙面に垂直な方向である、Ｙ軸方向に力が加わった場合でも、Ｘ軸方向に力が加わった場合と同様である。
また、基板４１，４３に垂直な方向（Ｚ軸方向）に力が加わった場合には、錘（振動子）２３がその方向に変位し、変位量を検出することにより、印加された力の量を検出することができる。
【００５５】
Ｘ軸方向やＹ軸方向の傾き、Ｚ軸方向の変位は、静電容量検出、ピエゾ検出、圧電検出、磁気検出等の方法により、検出することが可能である。
本実施の形態では、図８に示すように、検出基板４３の下面に形成した固定電極３４を利用して、静電容量検出を行うようにしている。
即ち、錘２３の上の２枚の固定電極３４と、錘２３との容量の差分を検出することにより、Ｘ軸方向の傾きを検出することができる。また、２枚の固定電極３４と錘２３との容量和を検出することにより、Ｚ軸方向の変位を検出することができる。
【００５６】
なお、ピエゾ検出を行う場合には、例えば、横方向に延びる４個の梁２２−１〜２２−４の上に、それぞれピエゾ素子を形成する。そして、各ピエゾ素子の抵抗変化を検出することにより、傾きや変位による曲げを検出することができる。
【００５７】
また、図８では、固定電極３４を検出基板４３の下面に設けて錘２３と対向させているが、例えば、Ｃａｐ基板４１の上面に固定電極３４を設けて錘２３と対向させることも可能である。そして、検出基板４３の下面及びＣａｐ基板４１の上面に、それぞれ固定電極３４を設けることも可能である。
【００５８】
ここで、比較対照として、本実施の形態と同様の構成の力検出構造体を、従来の製造方法で作製した場合の力検出構造体の要部の平面図を、図１４Ａ及び図１４Ｂに示す。図１４Ａ及び図１４Ｂは、それぞれ図７Ａ及び図７Ｂに対応する部分の平面図である。
活性層３３の部分の平面図である図１４Ａは、図７Ａと同じパターンである。
支持層３１の部分の平面図である図１４Ｂは、図７Ｂとは異なっており、活性層３３の部分のパターンに対応して、中央の縦の梁２２（２２−５，２２−６）の部分では、支持層３１がエッチングにより除去されている。
この図１４Ｂに示す支持層３１のパターンでは、破線で囲んだ部分ＴにＴ字パターンがある。このため、このＴ字パターンを形成するためにエッチングを行うと、交差部でオーバーエッチングが生じることにより、トレンチがＢＯＸ層３２にまで達したり、ＢＯＸ層３２を貫通してしまったりすることがある。
【００５９】
これに対して、本実施の形態では、図７Ｂの平面図に示すように、力検出構造体１２のセンサ基板の支持層３１の部分のトレンチパターンを、図１４Ｂのトレンチパターンから変更している。
具体的には、縦方向に延びる梁２２−５，２２−６の所のトレンチパターンを、交差部を図７Ｂの中央部側へと移動させて、図１４ＢのＴ字形状からＹ字形状に変更している。
これにより、支持層３１にトレンチを形成するエッチングを行う際に、交差部におけるオーバーエッチングが生じにくくなるため、ＢＯＸ層３２への突き抜けがなくなり、均一なエッチングを行うことができる。
【００６０】
本実施の形態では、さらに、図７〜図１０で説明した力検出構造体１２を使用して、図１１に平面図を示すように、４個の力検出構造体１２−１，１２−２，１２−３，１２−４をリング状の駆動構造体１１で接続して、慣性センサ１０を構成する。
続いて、本実施の形態の慣性センサ１０の構成及び動作等について説明する。
【００６１】
４個の力検出構造体１２−１，１２−２，１２−３，１２−４は、上下方向及び左右方向に２個ずつ、駆動構造体１１の中心点に対してそれぞれ対称となるように、配置されている。
【００６２】
力検出構造体１２は、複数軸の検出が可能であるが、図１１では、不要な機械的振動を抑え、精度良く検出を行うために、Ｚ軸への平行移動と、ＸＹ面内の中心軸と直交する方向（Ｘ軸又はＹ軸）を検出軸とした場合を示している。具体的には、Ｘ軸又はＹ軸のうち、Ｘ軸方向を検出軸として、右の力検出構造体１２−１及び左の力検出構造体１２−３により、Ｘ軸方向の検出を行っている。また、下の力検出構造体１２−２及び上の力検出構造体１２−４により、Ｚ軸方向の移動を検出している。
【００６３】
検出軸の共振周波数は、振動周波数の±２０％以内とすることが望ましい。特に、利得（ゲイン）を大きく取るには、±５％前後が望ましい。その他の軸は、不要な機械的ノイズを抑えるため、振動周波数の±２０％以上の共振周波数となるように、梁２２のばね定数を設定して梁２２を形成する。例えば、梁２２の厚み、幅、長さ、形状により、ばね定数を制御することが可能である。
【００６４】
このように、駆動構造体１１上に配置された、４個の力検出構造体１２−１〜１２−４によって、３軸の角速度及び３軸の加速度を検出することが可能になる。
なお、最低２つの力検出構造体１２があれば、３軸の角速度及び３軸の加速度を検出することが可能である。
しかしながら、上述のように力検出構造体１２を上下左右に４個配置することにより、外乱をキャンセルして、高精度に角速度及び加速度を検出することができる。
【００６５】
次に、４個の力検出構造体１２−１〜１２−４において、錘２３の上部に配置された静電容量検出用の電極（図８の固定電極３４）の配置の例を、図１２の平面図に示す。
図１２に示すように、各力検出構造体において、検出基板の下面の固定電極が２枚ずつ配置されている。
そして、右の力検出構造体１２−１及び左の力検出構造体１２−３では、２枚の電極Ｘ１，Ｘ２及びＸ３，Ｘ４が左右方向（Ｘ軸方向）に長い配置となっている。上の力検出構造体１２−４及び下の力検出構造体１２−２では、２枚の電極Ｙ１，Ｙ２及びＹ３，Ｙ４が上下方向（Ｙ軸方向）に長い配置となっている。
【００６６】
図１１に示すように、Ｘ軸上の力検出構造体１２−１，１２−３が中心側へ移動するとき、Ｙ軸上の力検出構造体１２−２，１２−４は、中心から遠ざかるように移動する。このとき、Ｘ軸のまわりに角速度Ωが印加されると、Ｙ軸上の２個の力検出構造体１２−２，１２−４のＺ軸方向にコリオリ力Ｆｃ＝２ｍＡωΩが印加される。Ａは駆動構造体１１に与えられる基準振動の最大振幅、ωはその基準振動の周波数、ｍは力検出構造体１２の錘２３の質量である。
Ｙ軸上の２個の力検出構造体１２−２，１２−４は、Ｘ軸のまわりの角速度に対して、逆方向（反位相）に振動しているので、コリオリ力の向きは、Ｚ軸方向で逆向きである。この２個の力検出構造体１２−２，１２−４の差分、即ち、図１２の（Ｙ１＋Ｙ２）−（Ｙ３＋Ｙ４）をとれば、Ｘ軸のまわりの角速度を検出することができる。ここで、Ｙ１〜Ｙ４は、各電極の検出容量である。
Ｙ軸のまわりの角速度についても、Ｘ軸上の２個の力検出構造体１２−１，１２−３のＺ軸方向の変位を検出することにより、同様に検出できる。即ち、図１２の（Ｘ１＋Ｘ２）−（Ｘ３＋Ｘ４）をとれば、Ｙ軸のまわりの角速度を検出することができる。ここで、Ｘ１〜Ｘ４は各電極の検出容量である。
【００６７】
次に、Ｚ軸のまわりの角速度が印加された場合の動作について、図１３の平面レイアウト図を参照して説明する。
図１３に示すように、各力検出構造体１２−１〜１２−４の各錘（振動子）２３は、それぞれＺ軸と直交する方向にコリオリ力を受け、各力検出構造体１２−１〜１２−４はＺ軸と直交する方向（例えば、矢印の方向）に傾く。この傾きによる変位は、Ｘ軸、Ｙ軸の各軸上、２つの力検出構造体１２−１と１２−３が逆向きであり、力検出構造体１２−２と１２−４が逆向きなので、その差分を検出すれば、Ｚ軸のまわりの角速度を検出することができる。
４個の力検出構造体１２−１〜１２−４のうち、反位相となる２個以上の力検出構造体の差分を取ればよい。４個全部を使用しても、検出することができる。例えば、図１２に示した電極構成の場合、｛（Ｙ２−Ｙ１）−（Ｙ３−Ｙ４）｝＋｛（Ｘ１−Ｘ２）−（Ｘ４−Ｘ３）｝となる。Ｘ１〜Ｘ４及びＹ１〜Ｙ４は、各電極の検出容量である。
【００６８】
また、Ｘ軸方向に加速度が印加された場合には、Ｙ軸上の２個の力検出構造体１２−２，１２−４がＸ軸方向に傾く。このときは、Ｙ軸上の２個の力検出構造体１２−２，１２−４が同じ方向に傾くので、その和をとれば加速度となる。
Ｙ軸方向に加速度が印加された場合でも、Ｘ軸方向と同様に、Ｘ軸上の２個の力検出構造体１２−１，１２−３の和をとることにより、Ｙ軸方向の加速度を検出することができる。
Ｚ軸方向に加速度が印加された場合には、４個の力検出構造体１２−１〜１２−４の全てが同一方向に平行移動する。そのため、総容量変化（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３＋Ｘ４＋Ｙ１＋Ｙ２＋Ｙ３＋Ｙ４）、もしくは、最低１つの力検出構造体、例えば、力検出構造体１２−１の容量変化（Ｘ１＋Ｘ２等）をモニタすることにより、Ｚ軸方向の加速度を検出することができる。
【００６９】
このように、本実施の形態の慣性センサ１０では、組になる力検出構造体同士で検出容量を演算することにより、加速度や角速度を検出することが可能である。さらに、従来から行われているように、角速度の出力は、基準振動に同期し加速度信号は独立で、かつ、検出する周波数も概ね２００Ｈｚ以下である。そのため、得られた信号を２００Ｈｚ以下とそれ以上で分別したのちに演算を行うことにより、ＳＮ比を上げることもできる。
【００７０】
そして、力検出構造体１２を反位相で駆動することにより、加速度外乱をキャンセルして、高精度に角速度を検出できる。また、反位相モードの場合、検出変位に遠心力等の不要な外乱変位が入らず、検出のダイナミックレンジが大きくとれ、高精度な角速度と加速度センサが実現できる。
また、回転駆動の場合、容易に駆動を実現することができ、力検出構造体１２の位相遅れなく反位相を実現でき、高精度に角速度を検出することができる。
さらに、１個の力検出構造体１２で複数軸の検出を行うにもかかわらず、軸間の干渉が少なく、高精度に検出することができる。
このように、１駆動振動で３軸の角速度を検出できるので、駆動回路が一式で済み、回路を小型化することができ、パッドや配線の面積も省略でき、素子も小型化できるので、低価格で薄いセンサを実現することが可能になる。
【００７１】
以上説明した本実施の形態の慣性センサ１０は、角速度を検出することができ、また角速度から加速度を求めることができるので、様々な電気・電子機器に適用することが可能である。
【００７２】
例えば、本実施の形態の慣性センサ１０は、携帯型ハードディスク駆動装置（以下、ハードディスク駆動装置を略してＨＤＤと記す）に適用される。また、ＨＤＤを搭載するノート型パーソナルコンピュータ、ＨＤＤ内蔵携帯型音楽再生装置、ＨＤＤ内蔵携帯型音楽録音再生装置、ＨＤＤ搭載型ビデオカメラ等のＨＤＤを搭載した携帯型電子機器に適用される。さらに、携帯電話等の携帯端末装置に適用される。
【００７３】
慣性センサ１０の適用を用途別にみると、以下のように大別される。
第１の用途として、慣性センサ１０は姿勢制御、動作検知に用いられる。例えば、ビデオカメラ、スチルカメラ、カメラの交換レンズ等の携帯型撮影機器、携帯電話等の携帯端末装置、ユーザ・インターフェース、ゲーム機、ゲームコントローラー、ロボットの機構制御、等に適用される。
第２の用途として、慣性センサ１０は、振動制御に用いられる。例えば、全自動洗濯機、自動車、振動制御装置、等に適用される。
第３の用途として、慣性センサ１０は、動作検知に用いられるものである。例えば、歩数計、防犯・防災装置、盗難防止装置、等に適用される。
第４の用途として、慣性センサ１０は、衝撃（衝突）検知に用いられる。例えば、車両用エアバッグ装置、車両・船舶・航空機等の事故記録装置、ＨＤＤ、等に適用される。また、携帯型ＨＤＤ、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯型の音楽再生装置や音楽録音再生装置、ビデオカメラ等のＨＤＤを搭載した携帯型電子機器に適用される。さらにまた、携帯電話等の携帯端末装置に適用される。
【００７４】
このように、上述した実施の形態の慣性センサ１０は、あらゆる分野の電気・電子機器に適用することが可能である。
以下、上述した本発明に係る慣性センサ１０を用いた、本発明の電子機器の実施の形態を、図１５〜図２０を参照して説明する。
【００７５】
＜４．本発明の電子機器の第１の実施の形態＞
本発明の電子機器の第１の実施の形態として、ビデオカメラ装置の概略構成斜視図を、図１５に示す。
【００７６】
図１５に示すように、本実施の形態のビデオカメラ装置５１０は、本体５１１と、その前方に被写体撮影用のレンズ５１２とを備える。
本体５１１の前方（レンズ側）側面に、撮影時のスタート／ストップスイッチ５１３、表示部５１４を備え、本体５１１の後方にファインダー５１５を備える。
また、本体５１１の内部に、撮影した画像を記録する記録装置（図示せず）、固体撮像装置等の撮像素子５１６等を有する。
上記撮像素子５１６が搭載される基板５１７には、角速度センサが搭載されていて、その角速度センサとして本発明に係る慣性センサ１０を用いる。
【００７７】
＜５．本発明の電子機器の第２の実施の形態＞
次に、本発明の電子機器の第２の実施の形態として、ＨＤＤ装置の概略構成図を、図１６Ａ及び図１６Ｂに示す。図１６ＡはＨＤＤ装置の斜視図を示し、図１６ＢはＨＤＤ装置の内部の平面図を示している。
【００７８】
図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、本実施の形態のＨＤＤ装置５３０は、ベース部材５３１と、ベース部材５３１の内部に設置された装置を覆うカバー５３２とを有する。
ベース部材５３１の内部に設置されているベース基板５３３に、モータ５３５と、このモータ５３５に駆動される磁気ディスク５３４とが設置されている。
また、支軸５３６に回動自在に設けたアクチュエータアーム５３７、アクチュエータアーム５３７の先端部にヘッドサスペンション５３８を介して形成された磁気ヘッド５３９等が設けられている。磁気ヘッド５３９は、アクチュエータアーム５３７の回動によって磁気ディスク５３４上に移動可能となっている。
そして、ベース基板５３３上に、前述した本発明に係る慣性センサ１０が設置されている。
なお、慣性センサ１０は、ベース部材５３１、カバー５３２等に設置することも可能である。
【００７９】
＜６．本発明の電子機器の第３の実施の形態＞
次に、本発明の電子機器の第３の実施の形態として、ＨＤＤ装置を搭載したノート型パーソナルコンピュータの概略構成図を、図１７Ａ及び図１７Ｂに示す。図１７Ａは、表示部を開いた状態のノート型パーソナルコンピュータの概略構成斜視図を示し、図１７Ｂは、表示部を閉じた状態のノート型パーソナルコンピュータの概略構成斜視図を示す。
【００８０】
図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、本実施の形態に係るノート型パーソナルコンピュータ５５０は、本体５５１に、文字等を入力するとき操作されるキーボード５５２、画像を表示する表示部５５３、ＨＤＤ装置５５４等を有する。
ＨＤＤ装置５５４は、前述した本発明に係る慣性センサ１０が搭載されたＨＤＤ装置５３０を用いる。
また、慣性センサ１０は、ノート型パーソナルコンピュータ５５０の基板（図示せず）や、本体５５１や、表示部５５３を構成する筐体の内側の空いている領域に取付けてもよい。
【００８１】
＜７．本発明の電子機器の第４の実施の形態＞
次に、本発明の電子機器の第４の実施の形態として、ＨＤＤ装置を搭載したゲーム機の概略構成図（平面図）を、図１８に示す。
【００８２】
図１８に示すように、本実施の形態に係るＨＤＤ装置を搭載したゲーム機５７０は、本体５７１に、画面等を操作する第１操作ボタン群５７２、第２操作ボタン群５７３、画像を表示する表示部５７４、ＨＤＤ装置５７５等を有する。
ＨＤＤ装置５７５は、前述した本発明に係る慣性センサ１０が搭載されたＨＤＤ装置５３０を用いる。
また、慣性センサ１０は、ゲーム機５７０の基板（図示せず）や、本体５７１を構成する筐体の内部側の空いている領域に取付けてもよい。
【００８３】
＜８．本発明の電子機器の第５の実施の形態＞
次に、本発明の電子機器の第５の実施の形態として、ＨＤＤ装置を搭載したビデオカメラ装置の概略構成斜視図を、図１９に示す。
【００８４】
図１９に示すように、本実施の形態に係るＨＤＤ装置を搭載したビデオカメラ装置５９０は、本体５９１と、その前方に被写体撮影用のレンズ５９２とを備える。
また、本体５９１の前方（レンズ側）側面に撮影時のスタート／ストップスイッチ５９３、表示部５９４を備え、本体５９１の後方にファインダー５９５を備える。本体５９１の内部に、撮影した画像を記録するＨＤＤ装置５９６を有する。
ＨＤＤ装置５９６は、前述した本発明に係る慣性センサ１０が搭載されたＨＤＤ装置５３０を用いる。
なお、慣性センサ１０は、ビデオカメラ装置５９０の基板（図示せず）や本体５９１を構成する筐体の内部側の空いている領域に取付けてもよい。
【００８５】
＜９．本発明の電子機器の第６の実施の形態＞
次に、本発明の電子機器の第６の実施の形態として、カメラ付き携帯端末装置の概略構成図を、図２０Ａ〜図２０Ｇに示す。図２０Ａは開いた状態での正面図を示し、図２０Ｂはその側面図を示し、図２０Ｃは閉じた状態での正面図を示し、図２０Ｄは左側面図を示し、図２０Ｅは右側面図を示し、図２０Ｆは上面図を示し、図２０Ｇは下面図を示している。
【００８６】
図２０Ａ〜図２０Ｇに示すように、本実施の形態に係るカメラ付き携帯端末装置、例えば携帯電話機６１０は、上側筐体６１１、下側筐体６１２、連結部（ここではヒンジ部）６１３を有する。上側筐体６１１にはディスプレイ６１４、サブディスプレイ６１５、ピクチャーライト６１６、カメラ６１７、角速度センサ６１８等を有する。
本実施の形態では、各速度センサ６１８として、前述した本発明に係る慣性センサ１０を用いる。
なお、慣性センサ１０は、携帯電話機６１０の上側筐体６１１の内部側の他の位置、下側筐体６１２の内部側の空いている領域に取付けてもよい。
【００８７】
上述した電子機器の第１〜第６の実施の形態の構成によれば、本発明に係る慣性センサ１０を備えたことから、慣性センサ１０を小型化できるので、省スペースに慣性センサ１０を設置できるという利点がある。
【００８８】
上述の電子機器の各実施の形態では、図７〜図１３に説明した本発明のセンサの一実施の形態である慣性センサ１０を備えた電子機器を説明したが、本発明のセンサのその他の構成も、同様に各種の電子機器に適用することができる。
【００８９】
図７〜図１３に説明した慣性センサ１０では、力検出構造体１２を４個設けて慣性センサ１０を構成していたが、本発明のセンサにおいては、力検出構造体の個数は限定されるものではなく、１個以上の力検出構造体で本発明のセンサを構成することができる。
また、本発明のセンサを構成する検出構造体は、力を検出する力検出構造体に限定されるものではなく、変位や速度等を検出する検出構造体も含むものである。
【００９０】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【符号の説明】
【００９１】
１ 長方向のトレンチパターン、２ 短方向のトレンチパターン、３，４ 接続用のトレンチパターン、１０ 慣性センサ、１１ 駆動構造体、１２，１２−１，１２−２，１２−３，１２−４，１２−５，１２−６ 力検出構造体、２１ 支持部、２２，２２−１，２２−２，２２−３，２２−４，２２−５，２２−６ 梁、２３ 錘（振動体）、３５，４２ 接着層、３１ 支持層、３２ ＢＯＸ層、３３ 活性層、３４ 電極層、４１ Ｃａｐ基板、４３ 検出基板、５１０，５９０ ビデオカメラ装置、５１１ （ビデオカメラ装置の）本体、５１６ 撮像素子、５１７ 基板、５３０，５５４，５７５，５９６ ＨＤＤ装置、５３１ ベース部材、５３３ ベース基板、５３４ 磁気ディスク、５３７ アクチュエータアーム、５３９ 磁気ヘッド、５５０ ノート型パーソナルコンピュータ、５５１ （パーソナルコンピュータの）本体、５７０ ゲーム機、６１０ 携帯電話機、６１１ 上側筐体、６１２ 下側筐体、６１８ 角速度センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層に複数の方向のパターンのトレンチが交差して形成されている半導体素子を製造する方法であって、
前記複数の方向のパターンのうち、少なくとも１つの方向のパターンに角度の変化点を１つ以上設けて、前記少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所から前記複数の方向のパターンの交差部をずらすように、前記半導体層上にマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンを使用して、エッチングにより、前記半導体層にトレンチを形成する工程とを有する
半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所と、前記交差部とが重ならないように、前記マスクパターンを形成する請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
互いに直交する２つの方向のパターンの交差部において、２つの方向のパターンの交点同士を結んだ線が三角形状となるように前記マスクパターンを形成する請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記エッチングを反応性イオンエッチングにより行う、請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
半導体層と絶縁層との積層を含む振動子と、
前記半導体層と前記絶縁層との積層を含み、前記振動子を支持する支持部と、
少なくとも前記絶縁層から成り、前記振動子と前記支持部とを接続する弾性支持体と、
前記半導体層に対して形成されているトレンチにより構成され、複数の方向の前記トレンチのパターンの交差部が、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所からずれて形成され、前記振動子と前記支持部とを分離する空隙とを、
含む検出構造体を１つ以上含む
センサ。
【請求項６】
前記振動子及び前記支持部が、シリコン層／酸化シリコン層／シリコン層の積層から成り、少なくとも一方の前記シリコン層に前記空隙を構成する前記トレンチが形成されている請求項５に記載のセンサ。
【請求項７】
半導体層と絶縁層との積層を含む振動子と、前記半導体層と前記絶縁層との積層を含み、前記振動子を支持する支持部と、少なくとも前記絶縁層から成り、前記振動子と前記支持部とを接続する弾性支持体と、前記半導体層に対して形成されているトレンチにより構成され、複数の方向の前記トレンチのパターンの交差部が、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所からずれて形成され、前記振動子と前記支持部とを分離する空隙とを含む検出構造体を１つ以上含むセンサを備えた
電子機器。
【請求項１】
半導体層に複数の方向のパターンのトレンチが交差して形成されている半導体素子を製造する方法であって、
前記複数の方向のパターンのうち、少なくとも１つの方向のパターンに角度の変化点を１つ以上設けて、前記少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所から前記複数の方向のパターンの交差部をずらすように、前記半導体層上にマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンを使用して、エッチングにより、前記半導体層にトレンチを形成する工程とを有する
半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所と、前記交差部とが重ならないように、前記マスクパターンを形成する請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項３】
互いに直交する２つの方向のパターンの交差部において、２つの方向のパターンの交点同士を結んだ線が三角形状となるように前記マスクパターンを形成する請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記エッチングを反応性イオンエッチングにより行う、請求項１に記載の半導体素子の製造方法。
【請求項５】
半導体層と絶縁層との積層を含む振動子と、
前記半導体層と前記絶縁層との積層を含み、前記振動子を支持する支持部と、
少なくとも前記絶縁層から成り、前記振動子と前記支持部とを接続する弾性支持体と、
前記半導体層に対して形成されているトレンチにより構成され、複数の方向の前記トレンチのパターンの交差部が、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所からずれて形成され、前記振動子と前記支持部とを分離する空隙とを、
含む検出構造体を１つ以上含む
センサ。
【請求項６】
前記振動子及び前記支持部が、シリコン層／酸化シリコン層／シリコン層の積層から成り、少なくとも一方の前記シリコン層に前記空隙を構成する前記トレンチが形成されている請求項５に記載のセンサ。
【請求項７】
半導体層と絶縁層との積層を含む振動子と、前記半導体層と前記絶縁層との積層を含み、前記振動子を支持する支持部と、少なくとも前記絶縁層から成り、前記振動子と前記支持部とを接続する弾性支持体と、前記半導体層に対して形成されているトレンチにより構成され、複数の方向の前記トレンチのパターンの交差部が、少なくとも１つの方向のパターンを延長した箇所からずれて形成され、前記振動子と前記支持部とを分離する空隙とを含む検出構造体を１つ以上含むセンサを備えた
電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１０−１６１１７９（Ｐ２０１０−１６１１７９Ａ）
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９９５（Ｐ２００９−１９９５）
【出願日】平成２１年１月７日（２００９．１．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２２日（２０１０．７．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月７日（２００９．１．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]