特許 7107527 センサ、構造および電気機器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-19

(45)【発行日】2022-07-27

(54)【発明の名称】センサ、構造および電気機器

(51)【国際特許分類】

   G01P 15/125 20060101AFI20220720BHJP

   B81B 3/00 20060101ALI20220720BHJP

   G01P 15/08 20060101ALI20220720BHJP

   H01L 29/84 20060101ALI20220720BHJP

【ＦＩ】

G01P15/125 Z

B81B3/00

G01P15/08 101B

H01L29/84 Z

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2018158387

(22)【出願日】2018-08-27

(65)【公開番号】P2020034290

(43)【公開日】2020-03-05

【審査請求日】2021-05-20

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「ＩｏＴ推進のための横断技術開発プロジェクト／超低消費電力データ収集システムの研究開発」に関する委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】513099603

【氏名又は名称】兵庫県公立大学法人

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久留井 慶彦

(72)【発明者】

【氏名】藤本 明

(72)【発明者】

【氏名】富澤 英之

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 友博

(72)【発明者】

【氏名】小島 章弘

(72)【発明者】

【氏名】前中 一介

【審査官】森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】特許第６３２７３８４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第６１４６５６５（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第６２０６６５０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】米国特許第８４３４３６４（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｐ１５

Ｂ８１Ｂ３

Ｈ０１Ｌ２９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の面を有する基板と、
前記第１の面に設けられ、第１の軸に沿って延在する第１の固定電極と、
前記第１の面に設けられ、第１の軸に沿って延在するとともに、前記第１の面内の第２の軸に沿って前記第１の固定電極から離れて配置された第２の固定電極と、
前記第１の面から第１の方向に離れて配置され、前記第１の方向とは反対の第２の方向から見て、開口を有する可動電極と、
一端が前記開口の内壁に接続され、前記第１の軸に沿って延在する第１のトーションバネと、
前記第１のトーションバネの他端に接続され、前記第２の方向から見て、第１の屈曲部を有する第１の梁部と、
一端が前記開口の内壁に接続され、前記第１の軸に沿って延在する第２のトーションバネと、
前記第２のトーションバネの他端に接続され、前記第２の方向から見て、第２の屈曲部を有する第２の梁部と
を具備し、
前記第２の方向から見て、前記第１の屈曲部を有する前記第１の梁部と、前記第２の屈曲部を有する前記第２の梁部とは、前記開口によって分離され、
前記可動電極は、前記第１の軸に沿って、前記可動電極の周辺部が前記可動電極の中央部から前記第１の方向に離れるように反っている、センサ。

【請求項2】

前記開口の前記内壁の前記第１のトーションバネの一端が接続されている部分は、前記開口の前記内壁の前記第２のトーションバネの一端が接続されている部分と対向する請求項１に記載のセンサ。

【請求項3】

前記第１の梁部の前記第１の屈曲部は、前記第１の軸に平行な第１の部分と、当該第１の部分に接続され、前記第２の軸に平行な第２の部分とを含み、
前記第２の梁部の前記第２の屈曲部は、前記第１の軸に平行な第３の部分と、当該第３の部分に接続され、前記第２の軸に平行な第４の部分とを含む請求項２に記載のセンサ。

【請求項4】

前記基板に設けられた第１のアンカー部および第２のアンカー部をさらに具備し、
前記第１の梁部の前記第１の部分は前記第１のアンカー部に接続され、
前記第２の梁部の前記第３の部分は前記第２のアンカー部に接続されている請求項３に記載のセンサ。

【請求項5】

前記基板に設けられた第３のアンカー部および第４のアンカー部をさらに具備し、
前記第１の梁部の前記第１の屈曲部は、前記第３のアンカー部に接続された第５の部分をさらに含み、
前記第２の梁部の前記第２の屈曲部は、前記第４のアンカー部に接続された第６の部分をさらに含む請求項４に記載のセンサ。

【請求項6】

前記第１のアンカー部と前記第２のアンカー部との間の距離は、前記可動電極の前記第１の軸に平行な辺の長さの１／４以上２／３以下である請求項４または５に記載のセンサ。

【請求項7】

前記第１のアンカー部と前記第２のアンカー部との間の距離は、２００μｍ以上５００μｍ以下である請求項４ないし６のいずれかに記載のセンサ。

【請求項8】

前記可動電極は、シリコンゲルマニウム膜、シリコン膜、シリコン膜とシリコン酸化膜との積層膜、または、シリコン酸化膜とシリコン膜とシリコン酸化膜との積層膜を含む請求項１ないし７のいずれかに記載のセンサ。

【請求項9】

請求項１ないし８のいずれかに記載の基板、第１の固定電極、第２の固定電極、可動電極、第１のトーションバネ、第１の梁部、第２のトーションバネおよび第２の梁部を含む構造。

【請求項10】

請求項１ないし８のいずれかに記載のセンサを含む電気機器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、センサ、構造および電気機器に関する。

【背景技術】

【0002】

加速度を検出するために、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いて形成された加速度センサ（以下、ＭＥＭＳ加速度センサという）が知られている。このＭＥＭＳ加速度センサは半導体プロセスを用いて形成される。そのため、ＭＥＭＳ加速度センサの性能は半導体プロセスの影響を受ける。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】米国特許第８８２０１６１号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の目的は、性能の低下を抑制できるセンサ、構造および電気機器を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態のセンサは、基板と、前記基板上に設けられた第１の固定電極と、前記基板上に設けられた第２の固定電極と、前記第１の固定電極および前記第２の固定電極の上方に配置され、開口を有する可動電極とを含む。前記センサは、さらに、一端が前記開口の内壁に接続された第１のトーションバネと、前記第１のトーションバネの他端に接続され、前記開口の上方から見て、屈曲部を有する第１の梁部とを含む。前記センサは、さらに、一端が前記開口の内壁に接続された第２のトーションバネと、前記第２のトーションバネの他端に接続され、前記開口の上方から見て、屈曲部を有する第２の梁部とを含む。

【0006】

実施形態の構造は、上記センサの基板、第１の固定電極、第２の固定電極、可動電極、第１のトーションバネ、第１の梁部、第２のトーションバネおよび第２の梁部を含む。
実施形態の電気機器は、上記センサを含む。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】図１は一実施形態に係るＭＥＭＳ加速度センサを模式的に示す平面図である。

【図2】図２は図１の矢視２－２に沿った断面図である。

【図3】図３は図１の矢視３－３に沿った断面図である。

【図4】図４は図１の矢視４－４に沿った断面図である。

【図5】図５は図１の矢視５－５に沿った断面図である。

【図6】図６は図１のＭＥＭＳ加速度センサに力が作用したときの図２に対応する断面図である。

【図7】図７は比較例のＭＥＭＳ加速度センサを模試的に示す平面図および断面図である。

【図8】図８は実施形態のＭＥＭＳ加速度センサにおいて検出感度の低下を抑制できる理由を説明するための図である。

【図9】図９は可動電極に反りが生じているＭＥＭＳ加速度センサの図３に対応する断面図である。

【図10】図１０は可動電極に反りが生じているＭＥＭＳ加速度センサの図４に対応する断面図である。

【図11】図１１は可動電極に反りが生じているＭＥＭＳ加速度センサの図５に対応する断面図である。

【図12】図１２は実施形態のＭＥＭＳ加速度センサの寸法を説明するための平面図である。

【図13】図１３は実施形態のＭＥＭＳ加速度センサの製造方法を説明するための断面図である。

【図14】図１４は他の実施形態のＭＥＭＳ加速度センサを模式的に示す平面図である。

【図15】図１５はさらに別の実施形態のＭＥＭＳ加速度センサを示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図面は、模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は、必ずしも現実のものと同一であるとは限らない。図面において、同一符号は同一または相当部分を付してあり、重複した説明は必要に応じて行う。また、簡略化のために、同一または相当部分があっても符号を付さない場合もある。

【0009】

図１は一実施形態に係るＭＥＭＳ加速度センサを模式的に示す平面図である。図２は図１の矢視２－２に沿った断面図である。図３は図１の矢視３－３に沿った断面図である。図４は図１の矢視４－４に沿った断面図である。図５は図１の矢視５－５に沿った断面図である。なお、図２～図５の断面図は、ＭＥＭＳ加速度センサに力が作用していないときの状態を示している。

【0010】

図２～図５において参照符号１０は基板を示しており、この基板１０は、シリコン基板１１と、その上に設けられたシリコン酸化膜１２とを含む。図２～図５では、簡略化のためシリコン基板１１の上部のみを示している。
図２に示すように、基板１０の上面１０ａ（第１の面）上には第１の固定電極２１が設けられている。ここでは、基板１０の上面１０ａはシリコン酸化膜１２の上面である。

【0011】

図１において、Ｘ軸（第１の軸）は図２の基板１０の上面１０ａ内の軸であり、Ｙ軸（第２の軸）は基板１０の上面１０ａ内の軸であって、Ｘ軸に垂直な軸である。また、Ｚ軸（第３の軸）はＸ軸およびＹ軸に垂直な軸である。図１に示すように、第１の固定電極２１は、Ｘ軸に沿って延在する。

【0012】

基板１０の上面１０ａ上には、さらに第２の固定電極２２が設けられている。第２の固定電極２２はＸ軸に沿って延在するとともに、Ｙ軸に沿って第１の固定電極２１から離間して配置されている。第２の固定電極２２の面積は第１の固定電極１１の面積と同じである。トーションバネ３１から第２の固定電極２２までの距離は、トーションバネ３１から第１の固定電極２１までの距離と同じである。また、基板１０の上面１０ａ上には配線層２３が設けられている。シリコン酸化膜１２、第１の固定電極２１、第２の固定電極２２および配線層２３上にはシリコン窒化膜（エッチングストッパ）２４が設けられている。

【0013】

図１および図２に示すように、第１の固定電極２１および前記第２の固定電極２２の上方には、開口２５を有する可動電極２６が配置されている。本実施形態のＭＥＭＳ加速度センサを犠牲膜プロセスを用いて製造する場合、可動電極２６は複数の貫通孔（不図示）を有する。

【0014】

開口２５の内壁には第１のトーションバネ３１の一端が接続されている。第１のトーションバネ３１はＸ軸に沿って延在する。第１のトーションバネ３１の他端は、図１に示すように、開口２５の上方から見て、屈曲部を有する第１の梁部４１に接続されている。第１の梁部４１の屈曲部は、Ｘ軸に平行な直方体状の部分４１ａと、この部分４１ａに接続され、Ｙ軸に平行な直方体状の部分４１ｂと、この部分４１ｂに接続され、Ｘ軸に平行な直方体状の部分４１ｃとを含む。第１のトーションバネ３１の他端は、第１の梁部４１の部分４１ｂの中央部に接続されている。第１のトーションバネ３１は可動電極２６に接続されている。

【0015】

図１に示すように、基板（不図示）上には、第１のトーションバネ３１を挟むようにアンカー部５１およびアンカー部５２が配置されている。アンカー部５１およびアンカー部５２は第１のトーションバネ３１から一定の距離を隔てて配置されている。アンカー部５１は部分４１ａに接続され、アンカー部５２は部分４１ｃに接続されている。

【0016】

図２に示すように、アンカー部５１およびアンカー部５２はシリコン窒化膜２４を貫通して配線層２３に電気的に接続される。図４に示すように、アンカー部５１は、絶縁膜６１と、プラグ６２とを含む。プラグ６２の材料は例えばタングステンである。プラグ６２は絶縁膜６１および絶縁層２４を貫通して配線層２３に電気的に接続される。本実施形態では、プラグ６２の個数は４であるが、その個数は４には限定されない。アンカー部５２の構成はアンカー部５１の構成と同じである。第１の梁部４１、アンカー部５１およびアンカー部５２は、第１のトーションバネ３１に対して線対称なパターンを有する。

【0017】

開口２５の内壁には第２のトーションバネ３２の一端が接続されている。第２のトーションバネ３２はＸ軸に沿って延在する。開口２５の内壁の第１のトーションバネ３１の一端が接続されている部分（第１の接続部分）は、開口２５の内壁の第２のトーションバネ３２の一端が接続されている部分（第２の接続部分）と対向する。より詳細には、第１の接続部分および第２の接続部分はＸ軸に沿って対向する。

【0018】

第２のトーションバネ３２の他端は、図１に示すように、開口２５の上方から見て、屈曲部を有する第２の梁部４２に接続されている。第２の梁部４２の屈曲部は、Ｘ軸に平行な直方体状の部分４２ａと、この部分４２ａに接続され、Ｙ軸に平行な直方体状の部分４２ｂと、この部分４２ｂに接続され、Ｘ軸に平行な直方体状の部分４２ｃとを含む。第２のトーションバネ３２の他端は部分４２ｂの中央部に接続されている。部分４２ｂと部分４１ｂとの間は隙間がある。第２のトーションバネ３２は、第１のトーションバネ３１と同様に、可動電極２６に接続されている。

【0019】

図１に示すように、基板（不図示）上には、第２のトーションバネ３２を挟むようにアンカー部５３およびアンカー部５４が配置されている。アンカー部５３およびアンカー部５４は第２のトーションバネ３２から一定の距離を隔てて配置されている。アンカー部５３は部分４２ａに接続され、アンカー部５４は部分４２ｃに接続されている。

【0020】

アンカー部５１およびアンカー部５４は間接的に基板１０とコンタクトする。アンカー部５３およびアンカー部５４は、それぞれ、アンカー部５１およびアンカー部５２と同じ構成を有する。
図１に示すように、開口２５の上から見て、トーションバネ３１、第１の梁部４１、アンカー部５１、トーションバネ３２、第１の梁部４１およびアンカー部５１は、前記開口内に配置されている。また、図１に示すように、開口２５の上方から見て、第１の梁部４１、アンカー部５１およびアンカー部５２が構成する第１のパターンは、線５０に対して、第２の梁部４２、アンカー部５３およびアンカー部５４が構成する第２のパターンに関して線対称である。線５０は、第１の梁部４１の部分４１ｂと第２の梁部４２の部分４２ｂとの間の中央を通りに、Ｙ軸に平行な線である。第１のパターンは、第２のパターンに直接的には接続されていない。第１のパターンは、第１のトーションバネ３１、可動電極２６および第２のトーションバネ３２を介して、接続されている。

【0021】

本実施形態では、可動電極２６、第１のトーションバネ３１、第２のトーションバネ３２、第１の梁部４１および第２の梁部４２は同じの材料の膜を用い構成されているとするが、必ずしも同じ材料の膜である必要はない。
図２に示すように、第１の固定電極２１および可動電極２６は第１のキャパシタＣ１を構成しており、第２の固定電極２２および可動電極２６は第２のキャパシタＣ２を構成している。図２では、第１の固定電極２１と可動電極２６との間隔は、第２の固定電極２２と可動電極２６との間隔と同じであり、第１のキャパシタＣ１の静電容量は第２のキャパシタＣ１の静電容量と同じである。以下、静電容量を単に容量と記載する。

【0022】

図６は、本実施形態のＭＥＭＳ加速度センサに対して力が作用したときの図２に対応する断面図である。上記力は、基板１０の上面１０ａに対して垂直な力を含む。
ＭＥＭＳ加速度センサに上記垂直な力が作用すると、トーションバネ３１およびトーションバネ３２にねじれが生じ、第１の固定電極２１と可動電極２６との間隔は、第２の固定電極２２と可動電極２６との間隔とは同じではなくなる。その結果、第１の固定電極２１と可動電極２６との間の容量は、第２の固定電極２２と可動電極２６との間の第２の容量とは異なることになる。これらの容量の差（容量差）は、上記垂直な力の大きさに応じて変化する。そのため、容量差に基づいてＺ軸方向（高さ方向）の加速度を算出することができる。容量差の検出および加速度の算出は、例えば、シリコン基板１１内に形成された回路（不図示）を用いて行われる。上記回路は、例えば、ＣＭＯＳ回路を用いて構成される。ＣＭＯＳ回路はシリコン基板１１とシリコン酸化膜１２を利用して形成される。

【0023】

可動電極２６は、例えば、シリコンゲルマニウム膜、シリコン膜、シリコン膜とシリコン酸化膜との積層膜、または、シリコン酸化膜とシリコン膜とシリコン酸化膜との積層膜を用いて形成される。これらの膜をＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）プロセスを用いて形成した場合、上述した膜には反りが生じる。反りが生じる一つの原因としては、ＣＶＤプロセスを用いて形成した膜には残留応力が発生することがあげられる。他の原因のとしては、ＣＶＤプロセス中またはその後の温度変化によって膜に熱膨張が発生することがあげられる
その結果、図７（ａ）に示すように、トーションバネ３１の中央部の１個のアンカー部５１で可動電極２６を支持するタイプのＭＥＭＳ加速度センサ（比較例）の場合、図７（ｂ）に示すように、可動電極２６には反りが生じる。図７（ｂ）において、反りのある可動電極２６は実線により模式的に示してある。また、反りのない可動電極は破線により模式的に示してある。図７（ｂ）に示すように、可動電極２６の周辺部が可動電極２６の中央部よりも上に位置するような反りが可動電極２６には生じる。

【0024】

図７の場合、反りのある可動電極２６と固定電極（不図示）との間の間隔は、反りのない可動電極と固定電極（不図示）との間の間隔よりも大きくなる。そのため、このような反りがある可動電極２６を用いたＭＥＭＳ加速度センサは、反りがない可動電極を用いたＭＥＭＳ加速度センサに比べて、加速度の検出感度は低くなる。ここで、加速度の検出感度は単位加速度当たりの容量変化で定義される。本実施形態の場合、ＭＥＭＳ加速度センサは上述した容量差に基づいて加速度を検出する差動型の加速センサなので、加速度の検出感度は容量差（＝容量Ｃ２－容量Ｃ１）で定義される。

【0025】

しかしながら、本実施形態のＭＥＭＳ加速度センサを評価したところ、加速度の検出感度の低下を抑制できることが確認された。その理由は以下のように考えられる。
図８（ａ）は図１に対応する平面図である。図８（ｂ）は図８（ａ）の８ｂ－８ｂ断面図である。図８（ｂ）では、反りのある可動電極２６は実線により模式的に示してあり、反りのない可動電極は破線により模式的に示してある。

【0026】

図８（ａ）および（ｂ）に示すように、Ｘ軸に関して、アンカー部５１（５２）よりも外側の領域７１では、反りのある可動電極２６は反りのない可動電極よりも上側にある。同様に、Ｘ軸に関して、アンカー部５３（５４）よりも外側の領域７２では、反りのある可動電極２６は反りのない可動電極よりも上側にある。そのため、領域７１，７２では検出感度は低下する。

【0027】

一方、Ｘ軸に関して、アンカー部５１（５２）よりも内側で、かつ、アンカー部５３（５４）よりも内側の領域７３では、反りのある可動電極２６は反りのない可動電極よりも下側にある。そのため、領域７３では検出感度は向上する。
本実施形態の場合、領域７３での加速度の検出感度の向上の度合いは、領域７１，７２での加速度の検出感度の低下の度合いとほぼ同じであるために、加速度の検出感度の低下を抑制できると考えられる。

【0028】

可動電極２６の反り量を曲率半径で規定した場合、例えば、当該曲率半径が２０ｍｍから２００ｍｍの範囲内であれば、加速度の検出感度の低下を抑制できる。
なお、図８（ｂ）において、Ｇ１は、Ｚ軸に沿って測られる距離であって、領域７３において、反りのない可動電極２６から反りのある可動電極２６までの距離（ギャップ）の最大値を示している。

【0029】

図９に可動電極２６に反りが生じているＭＥＭＳ加速度センサの図３に対応する断面図を示し、図１０に可動電極２６に反りが生じているＭＥＭＳ加速度センサの図４に対応する断面図を示し、図１１に可動電極２６に反りが生じているＭＥＭＳ加速度センサの図５に対応する断面図を示す。図９～図１１において、破線は反りのない可動電極を示している。

【0030】

図１２は、ＭＥＭＳ加速度センサの寸法を説明するための平面図である。なお、図１２において、Ｘ１およびＸ２はＸ軸に平行な部分の寸法を示し、Ｙ１～Ｙ４はＹ軸に平行な部分の寸法を示している。なお、図面の煩雑化を避けるため、可動電極、トーションバネ等の参照符号は付していない。

【0031】

可動電極の幅Ｘ１は、例えば、３００～１０００μｍの範囲に設定する。
可動電極の長さＹ１は、例えば、３００～２０００μｍの範囲に設定する。
トーションバネの幅Ｘ２は、例えば、０．５～５μｍの範囲に設定する。
トーションバネの長さＹ２は、例えば、Ｙ１の２５～４５％の範囲に設定する。

【0032】

可動電極の中心からアンカー部までの距離Ｙ３は、例えば、Ｙ１の１／８から１／３の範囲に設定する。言い換えれば、アンカー部間の距離Ｙ４（＝２×Ｙ３）は、Ｙ１の２／８（＝１／４）から２／３の範囲に設定する。アンカー部間の距離Ｙ４は、具体的には、例えば２００～５００μｍの範囲に設定する。上記範囲内にＹ３（Ｙ４）を設定すると、図８（ｂ）に示したギャップＧ１を２μｍ以上にすることが可能となる。この場合、反りが生じても平均的な初期容量値は変わらないので、反りに対する検出感度の低下を抑制できる。例えば、曲率半径が５０ｎｍ以上であれば、反りが生じても検出感度の低下は１０％以内に収めることができる。

【0033】

なお、図１２には示されていないが、第１の固定電極（第２の固定電極）と可動電極との最小間隔は、例えば、１～３μｍの範囲に設定する。
次に、図１３（ａ）～図１３（ｆ）を参照して本実施形態のＭＥＭＳ加速度センサの製造方法について簡単に説明する。図１３（ａ）～図１３（ｆ）は図１の矢視２－２に沿った断面図に対応する。本実施形態では、犠牲膜プロセスを用いた製造方法について説明する。

【0034】

まず、図１３（ａ）に示すように、シリコン基板１１上にシリコン酸化膜１２を形成する。次に、シリコン酸化膜１２上に、第１の固定電極２１、第２の固定電極２２および配線層２３となる導電膜を形成し、その後、上記導電膜をパターニングして、第１の固定電極２１、第２の固定電極２２、配線層２３を形成する。上記導電膜の厚さは、例えば、０．６μｍである。

【0035】

次に、図１３（ｂ）に示すように、第１の固定電極２１、第２の固定電極２２および配線層２３上にシリコン窒化膜２４を形成する。シリコン窒化膜２４の厚さは、例えば、１μｍである。その後、シリコン窒化膜２４上に犠牲膜として使用されるとともに、アンカー部の絶縁膜となるシリコン酸化膜６１を形成する。シリコン酸化膜６１の厚さは、例えば、１～３μｍである。なお、シリコン酸化膜６１の表面を十分に平坦化するためにＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）を行っても構わない。

【0036】

次に、図１３（ｃ）に示すように、シリコン酸化膜６１を貫通するプラグ６２を形成する。より詳細には、まず、エッチングプロセスを用いてシリコン酸化膜６１を貫通する貫通孔を形成する。このとき、シリコン窒化膜２４はエッチングストッパとして機能する。上記エッチングプロセスは、例えば、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）を用いて行う。次に、上記貫通孔を埋めるように全面に導電膜を形成し、その後、余剰の導電膜をＣＭＰを用いて除去する。

【0037】

次に、図１３（ｄ）に示すように、シリコン酸化膜６１上に可動電極２６となる膜、例えば、シリコンゲルマニウム膜をＣＶＤプロセスを用いて形成し、その後、シリコンゲルマニウム膜をパターニングして可動電極２６を形成する。なお、図面では、可動電極２６に生じる反りは簡略化のため省いている。上記パターニングは、例えば、ＲＩＥの一つであるＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）を用いる。

【0038】

次に、図１３（ｅ）に示すように、エッチングプロセスを用いて可動電極２６に開口２５および複数の貫通孔２７を形成する。貫通孔２７はアンカー部の絶縁膜となる部分上には形成しない。上記エッチングプロセスは、例えば、ＤＲＩＥを用いて行う。
次に、開口２５および貫通孔２７からフッ化水素ガス（ＨＦガス）を導入して、アンカー部の絶縁膜として用いない部分のシリコン酸化膜１３を選択的に除去する。その結果、図１３（ｆ）に示すように、シリコン酸化膜からなるアンカー部の絶縁膜６１が形成される。この後は、周知のＭＥＭＳ加速度センサの製造プロセスを行う。

【0039】

図１４は、他の実施形態のＭＥＭＳ加速度センサを模式的に示す平面図である。
本実施形態が先の実施形態と異なる点は、アンカー部の個数を４から２に減らしたことにある。より詳細には、図１に示した２個のアンカー部５２，５４を省いている。
アンカー部の個数の減少に伴い、第１の梁部４１の屈曲部および第２の梁部４２の屈曲部は変更されている。より詳細には、本実施形態の第１の梁部４１の屈曲部は、図１に示した部分４１ｃが省かれている。本実施形態の第２の梁部４２の屈曲部は、図１に示した部分４２ｃが省かれている。また、本実施形態の場合、第１のトーションバネ３１の他端は第１の梁部４１の部分４１ｂの端部に接続され、第２のトーションバネ３２の他端は第２の梁部４２の部分４２ｂの端部に接続されている。なお、アンカー部の個数は１以上であれば構わない。

【0040】

図１５は、さらに別の実施形態のＭＥＭＳ加速度センサを示すブロック図である。
本実施形態のＭＥＭＳ加速度センサは、Ｘ軸方向の加速度を検出するＭＥＭＳ加速度センサ１Ｘと、Ｙ軸方向の加速度を検出するＭＥＭＳ加速度センサ１Ｙと、Ｚ軸方向の加速度を検出するＭＥＭＳ加速度センサ１Ｚとを含む。

【0041】

ＭＥＭＳ加速度センサ１ＸおよびＭＥＭＳ加速度センサ１Ｙは、例えば、櫛歯形状を有する固定電極と、櫛歯形状を有する可動電極とを用いて構成される周知のＭＥＭＳ加速度センサである。一方、ＭＥＭＳ加速度センサ１Ｚは、図１や図１４に示した実施形態のＭＥＭＳ加速度センサである。

【0042】

上述した実施形態のセンサの上位概念、中位概念および下位概念の一部または全て、および、上述していないその他の実施形態は、例えば、以下の付記１－１１、および、付記１－１１の任意の組合せ（明らかに矛盾する組合せは除く）で表現できる。
［付記１］
基板と、
前記基板上に設けられた第１の固定電極と、
前記基板上に設けられた第２の固定電極と、
前記第１の固定電極および前記第２の固定電極の上方に配置され、開口を有する可動電極と、
一端が前記開口の内壁に接続された第１のトーションバネと、
前記第１のトーションバネの他端に接続され、前記開口の上方から見て、屈曲部を有する第１の梁部と、
一端が前記開口の内壁に接続された第２のトーションバネと、
前記第２のトーションバネの他端に接続され、前記開口の上方から見て、屈曲部を有する第２の梁部と
を具備するセンサ。
［付記２］
前記基板は第１の面を有し、
前記第１の固定電極および前記前記第２の固定電極は、前記第１の面上に設けられ、
前記第１の固定電極は、前記第１の面内の第１の軸に沿って延在し、
前記第２の固定電極は、前記第１の軸に沿って延在するとともに、前記第１の面内の第２の軸に沿って前記第１の固定電極から離間して配置されている付記１に記載のセンサ。
［付記３］
前記第１のトーションバネは前記第１の軸に沿って延在し、
前記第２のトーションバネは前記第１の軸に沿って延在する付記２に記載のセンサ。
［付記４］
前記開口の前記内壁の前記第１のトーションバネの一端が接続されている部分は、前記開口の前記内壁の前記第２のトーションバネ３２の一端が接続されている部分と対向する付記３に記載のセンサ。
［付記５］
前記第１の梁部の前記屈曲部は、前記第１の軸に平行な第１の部分と、当該第１の部分に接続され、前記第２の軸に平行な第２の部分とを含み、
前記第２の梁部の前記屈曲部は、前記第１の軸に平行な第３の部分と、当該第３の部分に接続され、前記第２の軸に平行な第４の部分とを含む付記２ないし４のいずれかに記載の加速度センサ。
［付記６］
前記基板上に設けられた第１のアンカー部および第２のアンカー部をさらに具備し、
前記第１の梁部の前記第１の部分は前記第１のアンカー部に接続され、
前記第２の梁部の前記第３の部分は前記第２のアンカー部に接続されている付記５に記載のセンサ。
［付記７］
前記基板上に設けられた第３のアンカー部および第４のアンカー部をさらに具備し、
前記第１の梁部の前記屈曲部は、前記第３のアンカー部に接続された第４の部分をさらに含み、
前記第２の梁部の前記屈曲部は、前記第４のアンカー部に接続された第５の部分をさらに含む付記６に記載のセンサ。
［付記８］
前記第１のアンカー部と前記第２のアンカー部との間の距離は、前記可動電極の前記第１の軸に平行な辺の長さの１／４以上２／３以下である付記６または７に記載のセンサ。
［付記９］
前記第１のアンカー部と前記第２のアンカー部との間の距離は、２００μｍ以上５００μｍ以下である付記６ないし８のいずれかに記載のセンサ。
［付記１０］
前記可動電極は反っており、前記可動電極の周辺部は前記可動電極の中央部よりも上に位置する付記１ないし９のいずれかに記載のセンサ。
［付記１１］
前記可動電極は、シリコンゲルマニウム膜、シリコン膜、シリコン膜とシリコン酸化膜との積層膜、または、シリコン酸化膜とシリコン膜とシリコン酸化膜との積層膜を含む付記１ないし１０のいずれかに記載のセンサ。

【0043】

また、上述した実施形態ではセンサについて説明したが、当該センサを構成する基板、第１の固定電極、第２の固定電極、可動電極、第１のトーションバネ、第１の梁部、第２のトーションバネおよび第２の梁部を含む構造として実施しても構わない。当該構造は、例えば、上記の基板や固定電極等の要素が機械的、電気的、または、機械的および電気的に接続され、センサの機能を奏するように構成されたセンサ構造である。

【0044】

また、実施形態のセンサを含む電気機器（もしくは電子機器）として実施しても構わない。当該電気機器（もしくは電子機器）は、例えば、センサにより検出された加速度に基づいて予め決められた動作もしくは処理（例えば情報処理）またはその両方を行う要素を含んでいても構わない。当該要素は、例えば、回路等のハードウェア、プログラム等のソフトウェア、または、ハードウェアおよびソフトウェアの組合せで実装する。

【0045】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0046】

Ｇ１…ギャップ、１Ｘ，１Ｙ，１Ｚ…ＭＥＭＳ加速度センサ、１０…基板、１０ａ…基板の上面（第１の面）、１１…シリコン基板、１２…シリコン酸化膜、２１…第１の固定電極、２２…第２の固定電極、２３…配線層、２４…シリコン窒化膜（エッチングストッパ）、２５…開口、２６…可動電極、２７…貫通孔、３１…第１のトーションバネ、３２…第２のトーションバネ、４１…第１の梁部、４１ａ～４１ｃ…第１の梁部の一部分、４２…第２の梁部、４２ａ～４２ｃ…第２の梁部の一部分、５１…アンカー部（第１のアンカー部）、５２…アンカー部（第３のアンカー部）、５３…アンカー部（第２のアンカー部）、５４…アンカー部（第４のアンカー部）、６１…絶縁膜（犠牲膜）、６２…プラグ。

【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】