JP2007078439A - 容量検出型センサ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】振動子と検出電極との間のギャップ変位を検出する容量検出型センサ素子において、挟ギャップに対応して良好な検出感度を実現しつつ、その場合であっても振動子の貼り付きの発生を回避し得るようにする。
【解決手段】外力で変位するように支持される振動子１１と、前記振動子１１と所定間隔を持って対向する検出電極２１とを備え、これらの間の静電容量変化によって前記振動子１１の変位を検出するように構成された容量検出型センサ素子において、前記振動子１１における前記検出電極２１との対向面または前記検出電極２１の前記振動子１１との対向面の少なくとも一方に絶縁膜１１ａを形成し、これにより振動子１１の変位で当該振動子１１が検出電極２１に接触しても、その接触箇所の貼り付き発生を防止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、振動子と検出電極とが所定間隔を持って配され、これらの間の静電容量変化によって振動子の変位を検出する容量検出型センサ素子に関する。

近年、いわゆるマイクロマシン（超小型電気的・機械的複合体；Micro Electro-Mechanical Systems、以下「ＭＥＭＳ」という）構造を利用した機能素子の一つとして、角速度センサや加速度センサ等として用いられる容量検出型センサ素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。容量検出型センサ素子は、外部からの慣性力で変位するように支持される振動子と、その振動子と対向する検出電極とを備え、これらの間の静電容量変化を検出するように構成されたものである。かかる構成により、容量検出型センサ素子では、振動子と検出電極との間の間隔（ギャップ）を精度良く管理することが、安定的な性能を確保し、また検出感度の向上を図る上でも非常に重要となる。

特開２００５−１９５５７４号公報

ところで、容量検出型センサ素子においては、振動子の質量（マス）を十分に確保するとともに、振動子と検出電極との間の間隔（ギャップ）を狭く設定することが、振動子の変位量の検出感度向上を図る上でも非常に重要となる。
しかしながら、振動子と検出電極との間のギャップが狭いと、振動子の変位量の検出動作中に、その振動子の検出電極への貼り付きが起こる可能性がある。振動子の貼り付きは、振動子の変位により当該振動子が検出電極に接触した際に、その接触箇所での導通により溶着が生じることで起こり得る。また、接触箇所における表面状態も、貼り付きの発生に大きな影響を与える。このような振動子の貼り付きは、容量検出型センサ素子における検出機能を阻害するものであり回避すべきである。
貼り付きの発生を回避するためには、Ｓｉ基板とガラス基板間のギャップを広くすることが考えられる。ところが、容量検出型センサ素子における検出感度はギャップ間隔に反比例するため、広いギャップでは検出感度の低下を招いてしまう。

そこで、本発明は、挟ギャップに対応して良好な検出感度を実現しつつ、その場合であっても振動子の貼り付きの発生を回避することのできる容量検出型センサ素子を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出された容量検出型センサ素子である。すなわち、外力で変位するように支持される振動子と、前記振動子と所定間隔を持って対向する検出電極とを備え、これらの間の静電容量変化によって前記振動子の変位を検出するように構成された容量検出型センサ素子において、前記振動子における前記検出電極との対向面または前記検出電極の前記振動子との対向面の少なくとも一方に絶縁膜が形成されていることを特徴とする。

上記構成の容量検出型センサ素子によれば、振動子における検出電極との対向面または検出電極の振動子との対向面の少なくとも一方に絶縁膜が形成されているので、振動子の変位により当該振動子が検出電極に接触しても、その接触箇所での導通が生じたり、その導通による溶着が生じたりすることがない。したがって、振動子と検出電極とが接触しても、その接触箇所が貼り付いてしまうことなく、その接触後に再び離脱し得るようになる。また、絶縁膜を形成しても、検出電極がその絶縁膜の膜厚を含むギャップ間の静電容量変化を検出することになり、振動子と検出電極との間隔が広くなるのを抑制し得るので、検出感度の低下を招いてしまうこともない。

以上のように、本発明に係る容量検出型センサ素子では、振動子における検出電極との対向面または検出電極の振動子との対向面の少なくとも一方に絶縁膜が形成されているので、振動子の変位により当該振動子が検出電極に接触しても、その接触箇所が貼り付いてしまうことがない。しかも、その貼り付き回避のために、検出感度の低下を招いてしまうこともない。したがって、容量検出型センサ素子としての検出機能が阻害されることなく、挟ギャップに対応して良好な検出感度を実現することができる。
つまり、本発明によれば、挟ギャップに対応して良好な検出感度を実現しつつ、その場合であっても振動子の貼り付きの発生を回避することのできる容量検出型センサ素子を提供することができる。

以下、図面に基づき本発明に係る容量検出型センサ素子について説明する。

〔センサ素子の基本構成の説明〕
先ず、本発明に係る容量検出型センサ素子について、その基本的な概略構成および処理動作を、容量検出型センサ素子の一種である角速度センサ素子に適用した場合を例に挙げて説明する。

図１〜６は、本発明が適用された角速度センサ素子の構成例を示す説明図である。このうち、図１は、概略構成の平面図、図２は図１におけるＡ−Ａ’間の断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂ’間の断面図、図４は図１におけるＣ−Ｃ’間の断面図、図５および図６は要部平面図を示している。

図１〜６に示すように、ここで説明する角速度センサ素子は、変位可能に支持された二つの振動子１１を有している。各振動子１１は、バネ部１２および支柱１３を介して、Ｓｉ基板１４上に支持されている。すなわち、各振動子１１は、バネ部１２および支柱１３を介することで、Ｓｉ基板１４の上面に対して浮動可能に支持され、またバネ部１２の弾性によりその支持状態が変位し得るようになっている。これにより、各振動子１１は、外力で変位するように支持されることになる。

バネ部１２上には、絶縁体膜１５を介してバネ部１２と絶縁された電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃが配されている。このうち、電極１６ａは、詳しくは後述のように、電磁駆動用の電極として機能する。電極１６ｂは、電磁駆動で一方の振動子１１が動作したときに発生する誘導起電力を検出するためのモニタ電極として機能する。また、電極１６ｃは、振動子１１を用いて角速度検出を行うために、これらをＳｉ基板１４と電気的に接続させる電極として機能する。これらの電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃは、金メッキ支柱１７を通して、引き出し電極１８によりフレーム１９の外側に引き出されている。

一方、振動子１１と所定間隔を持って対向するそれぞれの位置には、振動子１１との間の静電容量変化を検出するための検出電極２１が配されている。検出電極２１は、電極支持基板２２の片面側に、酸化膜２３を介して形成されている。電極支持基板２２としては、Ｓｉ基板を用いることが考えられるが、ガラス基板を用いても構わない。その場合は、酸化膜２３は不要である。この検出電極２１も、電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃと同様に、電極２４によりフレーム１９の外側に引き出されている。

そして、ここで説明する角速度センサ素子は、振動子１１を変位可能に支持するＳｉ基板１４と、検出電極２１を有した電極支持基板２２とが、Ｓｉ基板１４上の振動子１１側に配されたフレーム１９の部分で互いに接合されており、これにより検出電極２１が振動子１１と所定間隔を持って対向するように配置されることになる。
なお、振動子１１における検出電極２１との対向面には、詳細を後述するように、絶縁膜１１ａが形成されている。

また、電極支持基板２２の上面側には、角速度センサ素子を駆動するための磁石４１が配されている。この磁石４１は、電極支持基板２２の上面側ではなく、Ｓｉ基板１４の下面側に配されていてもよい。

続いて、以上のように構成された角速度センサ素子における動作原理について説明する。
電極１６ａに対してある周期を持った電流が流れると、その電流の周期性により、別の時点では流れる方向が逆になることもある。したがって、電極１６ａに電流が流れると、磁石４１からの磁界により、ローレンツ力がＸ方向（バネ部１２の弾性方向に沿った方向）に発生する。ローレンツ力Ｆ_lorentzは下記の（１）式で表され、配線方向との直交方向にその力が誘起される。

Ｆ_lorentz＝ＩＢＬ・・・（１）
ここで、Ｉは電極１６ａに流れる電流、Ｂは磁束密度、Ｌは電極配線の長さである。

ローレンツ力は印加される電流と同じ周期性をもって一方の振動子１１に印加されるため、その振動子１１は、支柱１３を固定点とし、バネ部１２が弾性変形する範囲で、振幅運動を繰り返す。そして、他方の振動子１１は、支柱１３を固定点とし、バネ部１２が弾性変形する範囲で、一方の振動子１１と１８０°の位相ずれを持ちながら振幅運動を繰り返す。

このときに、外部からＹ軸（Ｘ方向と直交方向の軸）まわりに角速度が与えられると、振動方向との直交方向にコリオリ力が発生する。コリオリ力Ｆ_coriolisは下記の（２）式で表される。

Ｆ_coriolis＝２ｍｖΩ
ここで、ｍは振動子の質量、ｖは駆動方向の振動速度、Ωは外部から印加される角速度である。

コリオリ力で発生した変位を大きく取るためには、質量ｍ、駆動角振動数ωｘ、駆動変位ｘｍ（ωｘおよびＸｍは駆動振動速度ｖの対応パラメータ）を大きく取る必要がある。電磁駆動の場合、静電駆動で必要な櫛歯電極を必要としないため、大きな変位を取ることが可能となる。

コリオリ力が発生すると、振動子１１は、Ｚ軸（Ｘ軸、Ｙ軸のいずれとも直交する方向の軸）方向に振動する。その際、電極支持基板２２が有する検出電極２１と、振動子１１との間に、容量の変化が現れることになる。すなわち、一方は電極に近づく方向に振動子が傾き、他方は遠ざかる方向に振動子が傾く、といった具合である。したがって、それぞれにおける容量差分を検出することで、印加される角速度の算出が可能となる。
なお、角速度が印加されたときには、それぞれの検出電極２１と振動子１１間に発生する容量変化量が異なるが、並進加速度が印加された際には、発生する容量変化量は異ならないため、差分を取っても容量差が生じない。よって、それぞれにおける容量差分を検出することで、印加される角速度を算出すれば、角速度印加の時に発生する加速度成分を除去することができる。
また、ローレンツ力を発生させた際、電極１６ｂには誘導起電力が発生する。この誘導起電力は、ローレンツ力と同じ周期を持って発生している。したがって、容量変化を読み取る際に、検出電極２１と振動子１１間に搬送波を乗せ、容量変化により発生した電流を増幅することにより実際の信号を取り出せば、搬送波は同期検波により除去され、また駆動波に関しても誘導起電力の周期成分で検波できるので、角速度に対応した直流信号を取り出せるようになる。

以上のような基本構成は、角速度センサ素子についての例であるが、他の容量検出型センサ素子である加速度センサ素子や圧力センサ素子等についても略同様の基本構成を適用することは可能である。

〔センサ素子の特徴的な構成の説明〕
次に、本発明に係る容量検出型センサ素子の特徴的な構成について、ここでも角速度センサ素子を例に挙げて説明する。

ここで説明する角速度センサ素子では、振動子１１における検出電極２１との対向面に絶縁膜１１ａが形成されている。絶縁膜１１ａは、例えばＳｉからなる振動子１１に対して、その酸化膜（ＳｉＯ₂膜）または窒化膜（ＳｉＮ膜）によって形成することが考えられるが、振動子１１および検出電極２１の間の絶縁性を確保し得るものであれば、他の形成材料からなるものであってもよい。

ところで、振動子１１は、上述したように、電極１６ａに流れる電流を利用した電磁駆動によって、外部から角速度が印加された場合の変位方向と直交方向に励振するようになっている。そのために、振動子１１の一部およびこれを支持するバネ部１２には、振動子１１を励振させるために、絶縁体膜１５を介して電極１６ａ，１６ｂが配設されている。この絶縁体膜１５は、振動子１１の検出電極２１側の面を覆う絶縁膜１１ａと同一のものであっても、あるいは絶縁膜１１ａとはべつにのものであってもよい。いずれの場合であっても、電極１６ａ，１６ｂは、絶縁膜１１ａに覆われることなく、検出電極２１側に露出することになる。

このことから、電極１６ａ，１６ｂは、図６に示すように、振動子１１の励振方向に沿った平面上で、振動子１１を励振させた際であっても、検出電極２１と重なり合うことのない位置に配されているものとする。すなわち、振動子１１の励振方向に沿った平面上にて、その振動子１１上における電極１６ａ，１６ｂと検出電極２１との間には、励振時の最大振幅以上の距離（図中矢印Ｄ部分）を隔てて配されている。

一方、検出電極２１については、振動子１１との対向面積（平面的に重なり合う面積）、すなわち静電容量変化の検出に寄与する面積が、振動子１１の励振時であっても一定となるように、振動子１１励振時の励振方向における幅が設定されているものとする。すなわち、検出電極２１は、振動子１１の励振方向における幅が、その振動子１１自体の幅（ただし、電極１６ａ，１６ｂの形成部分を含まない幅）から励振時の最大振幅を除いた大きさよりも狭く形成されている。

また、検出電極２１については、その表面粗さ、すなわち振動子１１の側における面粗さが、Ｒｍｓ（Root Mean Square）＞５ｎｍ程度であることが望ましい。なお、面粗さの値の上限は、検出電極２１としての膜均一性を保てる程度の値であればよい。

以上のような構成の角速度センサ素子では、振動子１１における検出電極２１との対向面に絶縁膜１１ａが形成されているので、振動子１１の変位により当該振動子１１が検出電極２１に接触しても、その接触箇所での導通が生じたり、その導通による溶着が生じたりすることがない。したがって、振動子１１と検出電極２１とが接触しても、その接触箇所が貼り付いてしまうことなく、その接触後に再び離脱し得るようになる。また、絶縁膜１１ａを形成しても、検出電極２１がその絶縁膜１１ａの膜厚を含むギャップ間の静電容量変化を検出することになり、振動子１１と検出電極２１との間隔が広くなるのを抑制し得るので、貼り付き回避のために検出感度の低下を招いてしまうこともない。
したがって、本実施形態で説明した角速度センサ素子によれば、容量検出型センサ素子としての検出機能が阻害されることなく、挟ギャップに対応して良好な検出感度を実現することができ、さらにはその場合であっても振動子１１の貼り付きの発生を回避することのできるのである。

しかも、本実施形態で説明した角速度センサ素子では、振動子１１の一部およびこれを支持するバネ部１２に設けられた電極１６ａ，１６ｂと検出電極２１とが、振動子１１の励振方向に沿った平面上で、振動子１１を励振させた際であっても互いに重なり合うことのない位置に配されている。つまり、振動子１１の励振時に、その振動子１１が検出電極２１に近づく方向に変位しても、その変位によって電極１６ａ，１６ｂと検出電極２１とが接触してしまうことがなく、検出電極２１は絶縁膜１１ａのみと接触することになる。したがって、振動子１１の貼り付きを確実に回避して、安定した動作を実現し得るのである。

さらに、本実施形態で説明した角速度センサ素子では、振動子１１と検出電極２１との対向面積が振動子１１の励振時であっても一定となるように、検出電極２１の幅が設定されている。したがって、振動子１１の貼り付きを回避して安定した動作を実現しつつ、振動子１１と検出電極２１との間に形成される容量変化が一定となるので、良好な検出精度を実現することができる。

また、本実施形態で説明した角速度センサ素子では、検出電極２１の表面粗さがＲｍｓ＞５ｎｍ程度であり、適度に荒れた状態となっている。したがって、表面状態に起因するスティクションの発生を抑制し得るようになり、この点によっても振動子１１の貼り付きの発生を回避できるようになる。

〔センサ素子の製造方法の説明〕
次に、以上のような構成の角速度センサ素子の製造方法を説明する。

図７〜１０は、本発明が適用された角速度センサ素子の製造方法の一具体例を示す説明図である。図例は、図１におけるＡ−Ａ’間の断面について示している。

先ず、振動子１１を変位可能に支持するＳｉ基板１４側の製造手順について説明する。

Ｓｉ基板１４側の製造には、図７（ａ）に示すように、上部Ｓｉ層１０ａと下部Ｓｉ層１０ｂとを二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）からなる絶縁層１０ｃで挟み込んだＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板を用いる。そして、図７（ｂ）に示すように、そのＳＯＩ基板にアライメントマークおよびダイシングラインＳ１を形成する。これは、電極支持基板２２とのアライメントを行う際、および、チップ状への切り出しを行う際の基準マークとなるものである。

アライメントマークおよびダイシングラインの形成後は、図７（ｃ）に示すように、上部Ｓｉ層１０ａが所望の膜厚となるように、その全面にエッチングＳ２を行う。このエッチングＳ２は、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）または水酸化カリウム（ＫＯＨ）を用いたウエットエッチでもよいし、化学的、物理的ドライエッチでもよい。また、所望膜厚が予めわかっているならば、その膜厚の基板を用意して、これをエッチング無しで用いてもよい。そして、さらに、図７（ｄ）に示すように、金属接合のためのフレーム１９を形成すべく、上部Ｓｉ層１０ａに対する選択的な部分エッチングＳ３を行う。このときのエッチングＳ３も、ウエットエッチ、ドライエッチのいずれでもよい。このエッチング残膜厚により、振動子１１の膜厚およびバネ部１２の膜厚が決定されることになる。

そして、エッチングＳ２の後は、図７（ｅ）に示すように、上部Ｓｉ層１０ａの表面に対して酸化処理または窒化処理を行い、その表面に絶縁膜１１ａを形成する。この絶縁膜１１ａの形成膜厚は、酸化または窒化の処理時間によって制御することが考えられる。
以上のようなエッチングＳ２の深さおよび絶縁膜１１ａの形成膜厚によって、振動子１１と検出電極２１との間のギャップ、すなわちセンサ感度が決定することになる。エッチング深さは、１μｍ程度とすることが考えられるが、必要なセンサ感度に合わせて０．２〜１０μｍ程度としてもよい。

その後は、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、振動子１１上の一部およびバネ部１２上に絶縁体膜１５および電極１６を形成する。絶縁体膜１５は、上部Ｓｉ層１０ａと電極１６との間の絶縁性を保持できるものであればよく、絶縁膜１１ａと同様にＳｉＯ₂やＳｉＮ等を用いることが考えられる。また、既に形成した絶縁膜１１ａを利用することで、絶縁体膜１５の形成を省略してもよい。電極１６は、電子ビーム蒸着により形成することが考えられる。ただし、リフトオフ法により形成してもよく、その場合には配線エッチングをウエットエッチングまたはドライエッチングのどちらで行ってもよい。また、電極１６の形成材料としては、Ａｕ、ＰｔおよびＣｒの積層膜を用いることが考えられるが、その他にもＡｕとＴｉ、ＡｕとＣｒ、ＡｕとＮｉ、ＡｕとＣｕ等の二層金属材料、ＡｕとＰｔとＴｉ、ＡｕとＮｉとＣｒ、ＡｕとＮｉとＴｉ、ＡｕとＣｕとＣｒ、ＡｕとＣｕとＴｉ等の三層金属材料を用いてもよい。さらには、ＡｕとＳｎの共晶金属を用いたり、Ｔｉの代わりにＴｉＮとＴｉとの積層材料を用いたりすることも考えられる。また、形成手法については、スパッタ法やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等を用いてもよい。このようにして形成される電極１６が、ローレンツ印加、誘導起電力検出または容量検出のために用いられる電極１６ａ，１６ｂ，１６ｃを構成することになる。

そして、図８（ｃ）および図８（ｄ）に示すように、に示すように、振動子１１およびバネ部１２を形成するための反応性イオンエッチングＳ４および絶縁層１０ｃを除去するエッチングＳ４を行う。さらには、図８（ｄ）に示すように、ＳＯＩ基板の裏面側に対しても、反応性イオンエッチングＳ５を行い、これにより下部Ｓｉ層１０ｂおよび絶縁層１０ｃの一部を除去する。このとき、支柱１３となる上部Ｓｉ層１０ａおよび絶縁層１０ｃの一部、並びに、フレーム１９となる上部Ｓｉ層１０ａおよび絶縁層１０ｃの一部は残して、下部Ｓｉ層１０ｂと接続させる。これにより、他の部分が中空構造となり、振動子１１およびバネ部１２が形成される。また、支柱１３は、下部Ｓｉ層１０ｂに固定される。この下部Ｓｉ層１０ｂの残部が、Ｓｉ基板１４となる。

以上のような手順で、振動子１１を変位可能に支持するＳｉ基板１４が形成されるのである。
次に、振動子１１と対向する検出電極２１を有した電極支持基板２２側の製造手順について説明する。

電極支持基板２２側の製造にあたっては、図９（ａ）に示すように、例えばＳｉ基板からなる電極支持基板２２を用意し、その電極支持基板２２の片面に酸化膜２３を形成するとともに、さらに配線電極２４を電子ビーム蒸着により形成する。電極支持基板２２は、ガラス基板を用いても構わない。その場合は、酸化膜２３は不要である。また、配線電極２４は、Ａｕ膜厚２００ｎｍ／Ｔｉ膜厚５０ｎｍで形成することが考えられるが、５０〜１０００ｎｍであればどの膜厚でも良く、またＡｕとＣｒ、ＡｕとＮｉ、ＡｕとＣｕ等の二層金属材料、ＡｕとＰｔとＣｒ、ＡｕとＰｔとＴｉ、ＡｕとＮｉとＣｒ、ＡｕとＮｉとＴｉ、ＡｕとＣｕとＣｒ、ＡｕとＣｕとＴｉ等の三層金属材料、ＡｕとＳｎの共晶金属を用いてもよい。その場合に、形成方法は、スパッタ法やＣＶＤ法を用いてもよい。

配線電極２４の形成にあたっては、その表面粗さがＲｍｓ＞５ｎｍ程度となるようにする。この配線電極２４から検出電極２１が形成されるからである。配線電極２４の表面粗さは、公知技術を用いて制御すればよく、例えば電子ビーム蒸着の処理時間を可変させることで制御することが考えられる。

配線電極２４を形成したら、続いて、図９（ｂ）に示すように、電解めっき法または無電解めっき法により、Ａｕの支柱２５を形成する。この支柱２５は、Ｓｉ基板１４側の電極とのコンタクトを取るためのものである。そのために、支柱２５は、Ｓｉ基板１４側の電極に対して、各電極毎に複数本形成する。これにより、接合時に支柱２５がバネ状に屈曲し、適度なテンションをもってＳｉ基板１４側の電極と接続することができる。スプリングコンタクトや金バンプ等を用いることも考えられるが、上記の構造によれば、電極支持基板２２に過度な応力をかけることも無く、また形成方法も極めて簡単である。

その後は、図９（ｃ）に示すように、配線電極２４に対して、選択的な部分エッチングＳ７を行う。このエッチングにより、電極支持基板２２側に、検出電極２１、引き出し電極１８および金属薄膜３２が形成されることになる。

以上のような手順で、振動子１１と対向する検出電極２１を有した電極支持基板２２が形成されるのである。
次に、以上のような手順で製造されたＳｉ基板１４側と電極支持基板２２側との接合手順について説明する。

Ｓｉ基板１４と電極支持基板２２との接合は、陽極接合法を用いて行う。この接合で、図１０（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１４側の電極１６と、電極支持基板２２側の支柱２５とがコンタクトすることになる。
その後は、図１０（ｂ）に示すように、Ｓｉ基板１４と電極支持基板２２との接合体を、ダイシングＳ７によりカットして、それぞれが個別なチップ状に形成する。そして、最後に、図１０（ｃ）に示すように、電極支持基板２２上に磁石４１を形成し、引き出し電極１８よりワイヤーを引き出す。これにより、角速度センサ素子が完成することになる。

〔センサ素子の他の構成例の説明〕
なお、上述した実施形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されるものではない。

例えば、本実施形態では、酸化処理または窒化処理といった簡単な処理で容易に形成し得ることから、振動子１１における検出電極２１との対向面に絶縁膜１１ａを形成した場合を例に挙げて説明したが、検出電極２１における振動子１１との対向面に絶縁膜を形成してもよく、その場合であっても振動子１１の貼り付きの発生を回避することのできる。つまり、振動子１１と検出電極２１との間の絶縁膜は、振動子１１側と検出電極２１側との少なくとも一方に形成知ればよい。

また、本実施形態では、検出電極２１の表面粗さを適度に荒れた状態に制御する場合を例に挙げて説明したが、検出電極２１側ではなく振動子１１側の表面粗さを制御してもよく、その場合であってもスティクション発生を有効に抑制し得るようになる。ただし、振動子１１側には絶縁膜１１ａを形成することを考慮すると、その絶縁膜１１ａの表面粗さを制御するよりも、電子ビーム蒸着等で形成される検出電極２１側のほうが表面粗さの制御が容易であることから、検出電極２１側の表面粗さ制御でスティクション発生を抑制するほうが望ましい。

また、本実施形態では、角速度センサ素子に本発明を適用した場合を例に挙げて説明したが、他の容量検出型センサ素子、具体的には加速度センサ素子や圧力センサ素子等であっても、全く同様に本発明を適用することが可能である。

このように、本発明は、本実施形態での説明に対し、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

本発明が適用された角速度センサ素子の構成例を示す説明図（その１）であり、概略構成の平面を示す図である。 本発明が適用された角速度センサ素子の構成例を示す説明図（その２）であり、図１におけるＡ−Ａ’間の断面を示す図である。 本発明が適用された角速度センサ素子の構成例を示す説明図（その３）であり、図１におけるＢ−Ｂ’間の断面を示す図である。 本発明が適用された角速度センサ素子の構成例を示す説明図（その４）であり、図１におけるＣ−Ｃ’間の断面を示す図である。 本発明が適用された角速度センサ素子の構成例を示す説明図（その５）であり、図１における要部平面を示す図である。 本発明が適用された角速度センサ素子の構成例を示す説明図（その６）であり、図１における要部平面およびその励振方向を示す図である。 本発明が適用された角速度センサ素子の製造方法の一具体例を示す説明図（その１）であり、振動子を変位可能に支持するＳｉ基板側の製造手順を示す図である。 本発明が適用された角速度センサ素子の製造方法の一具体例を示す説明図（その２）であり、振動子を変位可能に支持するＳｉ基板側の製造手順を示す図である。 本発明が適用された角速度センサ素子の製造方法の一具体例を示す説明図（その３）であり、振動子と対向する電極を有した電極支持基板側の製造手順を示す図である。 本発明が適用された角速度センサ素子の製造方法の一具体例を示す説明図（その４）であり、Ｓｉ基板側と電極支持基板側との接合手順を示す図である。

符号の説明

１０ａ…上部Ｓｉ層、１０ｂ…下部Ｓｉ層、１０ｃ…絶縁層、１１…振動子、１１ａ…絶縁膜、１２…バネ部、１３…支柱、１４…Ｓｉ基板、１５…絶縁体膜、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…電極、１７…金メッキ支柱、１８…引き出し電極、１９…フレーム、２１…電極、２２…電極支持基板、２３…酸化膜、２４…配線電極、２５…支柱、４１…磁石

Claims (6)

1. 外力で変位するように支持される振動子と、前記振動子と所定間隔を持って対向する検出電極とを備え、これらの間の静電容量変化によって前記振動子の変位を検出するように構成された容量検出型センサ素子において、
   前記振動子における前記検出電極との対向面または前記検出電極の前記振動子との対向面の少なくとも一方に絶縁膜が形成されている
   ことを特徴とする容量検出型センサ素子。
2. 前記振動子を電磁駆動によってその変位方向と直交方向に励振させる励振手段を備えるとともに、
   前記励振手段は、前記振動子の励振のために当該振動子の一部およびその支持部に設けられた電極を有しており、
   前記検出電極と前記電極とが、前記振動子の励振方向に沿った平面上で、前記励振手段が前記振動子を励振させた際であっても互いに重なり合うことのない位置に配されている
   ことを特徴とする請求項１記載の容量検出型センサ素子。
3. 前記振動子と前記検出電極との対向面積が前記振動子の励振時であっても一定となるように、当該検出電極の前記励振方向における幅が設定されている
   ことを特徴とする請求項２記載の容量検出型センサ素子。
4. 前記振動子の変位を通じて圧力検出を行うことを特徴とする請求項１記載の容量検出型センサ素子。
5. 前記振動子の変位を通じて加速度検出を行うことを特徴とする請求項１記載の容量検出型センサ素子。
6. 前記振動子の変位を通じて角速度検出を行うことを特徴とする請求項２記載の容量検出型センサ素子。
   

Images