以下、本発明を具体化した実施形態を図� ��に基づいて説明する。

 (第1実施形態)
 図1は、本発明の第1実施形態による加速度� �ンサの構造を示した斜視図である。図2は、� ��1のA1-A1線に沿った断面図である。図3は、図 1に示した本発明の第1実施形態による加速度� ��ンサの平面図である。図4~図7は、本発明の� ��1実施形態による加速度センサの構造を説明 するための図である。まず、図1~図7を参照し て、本発明の第1実施形態による加速度セン� �50の構造について説明する。

 第1実施形態による加速度センサ50は、図1 に示すように、セラミック基板1と、セラミ� �ク基板1上に形成された強誘電体層2と、強誘 電体層2を囲むようにセラミック基板1上に形� ��された枠体部3と、枠体部3の内側に配置さ� �たプルーフマス4とを備えている。なお、強� ��電体層2は、本発明の「誘電体層」の一例で あり、プルーフマス4は、本発明の「可動部� �の一例である。

 セラミック基板1は、Al ₂ O ₃ から構成されているとともに、約1mmの厚みを 有している。このセラミック基板1の上面上� �は、グレーズ層5が形成されている。なお、� ��レーズ層5は、強誘電体層2などを形成する� �に適した平滑面を得るために設けられてい� �。また、セラミック基板1(グレーズ層5)の上� ��上であるとともに、枠体部3の外側の所定領 域には、スクリーン印刷法によって形成され た配線層6が設けられている。この配線層6は� ��たとえば、Au(金)などから構成されている。

 ここで、第1実施形態では、強誘電体層2は� �BaTiO ₃ (比誘電率:1000以上)から構成されている。ま� �、強誘電体層2は、図2および図4に示すよう� �、セラミック基板1(グレーズ層5)上の所定領� ��に、スクリーン印刷法によって形成されて� ��る。この強誘電体層2は、平面的に見て、実 質的に四角形状を有している。

 また、第1実施形態では、強誘電体層2は� �5μm以上の厚みに構成されている。具体的に� ��、強誘電体層2は、5μm~20μmの厚みt1(図6参照) に構成されている。

 また、第1実施形態では、強誘電体層2の上� �には、BaTiO ₃ の粒径を制御することによって形成された、 0.1μm~0.2μm程度の凹凸(図示せず)が設けられて いる。これにより、プルーフマス4が強誘電� �層2の上面と接触した場合でも、プルーフマ� ��4と強誘電体層2との接触面積を小さくする� �とが可能となるので、スティクション(強誘� ��体層2とプルーフマス4との貼り付き)を有効� ��抑制することが可能となる。

 また、プルーフマス4は、パリレン(Parylen: パラキシリレン系樹脂)から構成されている� �ともに、図2および図6に示すように、約5μm� �厚みt2(図6参照)に構成されている。また、プ ルーフマス4は、図3に示すように、平面的に� ��て、実質的に四角形状(一辺の長さが約1000μ m)に形成されている。

 ここで、第1実施形態では、図5に示すよ� �に、プルーフマス4の裏面側(下面側)には、� �ルミニウムからなる2つの電極(第1電極7およ� ��第2電極8)が、同一平面内に隣り合うように� ��成されている。具体的には、第1電極7およ� �第2電極8は、平面的に見て、それぞれ、櫛歯 状に形成されているとともに、第1電極7の櫛� ��部7aと第2電極8の櫛歯部8aとが交互に配列さ� ��るように構成されている。また、図6および 図7に示すように、第1電極7の櫛歯部7aの幅wお よび第2電極8の櫛歯部8aの幅wは、それぞれ、� ��5μmに構成されているとともに、第1電極7の� ��歯部7aから隣り合う第2電極8の櫛歯部8aまで� ��長さgも、約5μmに構成されている。なお、� �1実施形態による加速度センサ50では、図5に� ��すように、第1電極7および第2電極8は、プル ーフマス4の裏面(下面)側のほぼ全面に形成さ れている。

 また、プルーフマス4は、図1および図3に� ��すように、一体的に連結された4つの梁部9� �含んでいる。この4つの梁部9は、プルーフマ ス4の4つの角部の各々に1つずつ配置されてお り、平面的に見て、放射状に広がるように形 成されている。また、4つの梁部9の端部は、� ��れぞれ、枠体部3と一体的に連結されている 。これにより、プルーフマス4は、図1および� ��2に示すように、強誘電体層2と対向するよ� �に配置された状態で、強誘電体層2の上方に� ��持されている。なお、強誘電体層2の上面か らプルーフマス4(第1電極7および第2電極8)ま� �の距離d(図2および図6参照)は、約1μmである� �

 また、4つの梁部9は、それぞれ、約5μmの� ��みを有しているとともに、約50μmの幅を有� �ている。すなわち、4つの梁部9は、セラミッ ク基板1の上面に対して垂直方向(矢印Z方向)� �弾性変形し易くなるように、幅方向の長さ� �厚み方向の長さよりも大きく構成されてい� �。これにより、4つの梁部9によって支持され たプルーフマス4は、加速度が加わると、そ� �慣性力によって、セラミック基板1の上面に� ��して垂直方向(矢印Z方向)に移動することが� ��能に構成されている。

 また、上述した第1電極7は、図5に示すよ� ��に、接続部7bを介して、パッド電極7cに電気 的に接続されているとともに、上述した第2� �極8は、接続部8bを介して、パッド電極8cに電 気的に接続されている。

 また、枠体部3は、図2に示すように、プ� �ーフマス4よりも大きい厚みを有しており、� ��1~図3に示すように、梁部9を介して、プルー フマス4を保持する機能を有している。なお� �枠体部3は、主として、パリレンから構成さ� ��ている。また、枠体部3の所定領域には、パ ッド電極7cおよび8cの表面を露出させるため� �開口部3aが形成されている。

 図8は、本発明の第1実施形態による加速� �センサの動作を説明するための概略断面図� �ある。次に、図5~図8を参照して、本発明の� �1実施形態による加速度センサ50の動作につ� �て説明する。

 第1実施形態による加速度センサ50では、� ��ッド電極7c(図5参照)とパッド電極8c(図5参照) との間に電圧を印加することによって、図6� �よび図7に示すように、第1電極7の櫛歯部7aと 第2電極8の櫛歯部8aとの間にフリンジ電界(電� ��間の脇に発生する電界)10が発生している。� ��こで、フリンジ電界10を発生させる第1電極7 および第2電極8が、図5に示したように、それ ぞれ、櫛歯状に形成されているとともに、互 いの櫛歯部7aおよび8aが交互に配列されてい� �ため、フリンジ電界10は、プルーフマス4の� �面(下面)側のほぼ全面に均一に発生している 。一方、図6~図8に示すように、プルーフマス 4と対向する強誘電体層2は、発生したフリン� ��電界10の中に配置された状態となっている� �

 この状態から加速度センサ50に加速度が� �わると、プルーフマス4に慣性力が働くので� ��これによって、図8に示すように、プルーフ マス4が矢印Z方向に移動する。このため、フ� ��ンジ電界10中に占める強誘電体層2の体積の� ��合が変化するので、静電容量値が変化する� ��したがって、この静電容量値の変化を検出� ��ることにより、加速度センサ50に加わった� �速度が検出される。

 次に、第1実施形態による加速度センサ50� ��効果を確認するために行ったコンピュータ� ��ミュレーションの結果について説明する。� ��のコンピュータシミュレーションでは、強� ��電体層2の厚みt1を種々変化させた場合のカ� ��ー率を求めた。

 図9は、強誘電体層の厚みとカバー率との 関係を示したグラフである。図9の縦軸は、� �バー率(%)を示しており、図9の横軸は、強誘� ��体層2の厚みt1(μm)を示している。すなわち� �図9は、上記した第1実施形態による加速度セ ンサ50の構成において、強誘電体層2の厚みt1� ��種々変化させた場合のカバー率の変化を示� ��ている。ここで、カバー率は、以下の(1)式� ��よって表される。

 カバー率(%)=(X1-X2)/X1×100・・・・(1)
  X1:強誘電体層2の領域に入ってくるフリン� ��電界10の電気力線の数
  X2:強誘電体層2の領域でターン出来ずに、� ��誘電体層2の領域の下部から
     出てしまう電気力線の数
 すなわち、カバー率は、強誘電体層2に入っ てくる電気力線のうち、どの位の割合の電気 力線が強誘電体層2内の領域でターンしてい� �のかを示す数値であり、この値が高い程、� �電容量値の変化を検出する感度が高い。な� �、電極に加える電圧は、一方を0V(第1電極7ま たは第2電極8)とし、他方を5V(第2電極8または� ��1電極7)とした。

 上記図9に示すように、強誘電体層2の厚� �t1を5μm以上に構成することによって、99%以� �のカバー率が得られることが判明した。ま� �、強誘電体層2の厚みt1を10μm以上に構成した 場合には、ほぼ100%(99.8%以上)のカバー率が得� ��れ、20μm以上に構成した場合には、100%のカ� ��ー率が得られることが判明した。なお、強� ��電体層2の厚みt1が10μmの場合には、強誘電� �層2の厚みt1は、第1電極7および第2電極8の一� ��の櫛歯部7a(または8a)の幅w(約5μm)と、第1電� �7の櫛歯部7aから隣り合う第2電極8の櫛歯部8a� ��での長さg(約5μm)との合計長さ(w+g:約10μm)と� ��致する。また、強誘電体層2の厚みt1が20μm� �場合には、強誘電体層2の厚みt1は、上記合� �長さ(w+g:約10μm)の2倍(2(w+g))と一致する。

 以上のように、強誘電体層2の厚みt1を5μm 以上に構成することによって、十分なカバー 率を得ることができ、静電容量値の変化を精 度よく検出することが可能となることが確認 された。これにより、加速度の検出感度を向 上させることが可能となることが確認された 。

 第1実施形態では、上記のように、プルーフ マス4の強誘電体層2側に第1電極7および第2電� ��8を形成することによって、第1電極7と第2電 極8との間にフリンジ電界10を発生させること ができる。また、セラミック基板1上の所定� �域に、BaTiO ₃ からなる強誘電体層2を形成することによっ� �、BaTiO ₃ は比誘電率が1000以上の金属酸化物(強誘電体� ��質)であるため、強誘電体層2の比誘電率を� �分に大きくすることができる。このため、� �リンジ電界10中に占める強誘電体層2の体積� �割合の変化によって生じる静電容量値の変� �を精度よく検出することができるので、セ� �サに加わる加速度を高い感度で検出するこ� �ができる。

 また、第1実施形態では、強誘電体層2をBaTiO ₃ から構成することによって、強誘電体層2と� �ルーフマス4との間の距離dを大きくした場合 でも、静電容量値の検出感度の低下を抑制す ることができるので、強誘電体層2とプルー� �マス4との間の距離dを大きくすることによっ て、スティクションの発生を抑制することが できる。これにより、スティクションの発生 に起因する信頼性の低下を抑制することがで きる。なお、BaTiO ₃ はPb(鉛)を含有しない強誘電体物質であるた� �、強誘電体層2をBaTiO ₃ から構成することによって、廃棄物による環 境負荷を低減することができるとともに、人 体に与える悪影響を低減することができる。

 また、第1実施形態では、基板にAl ₂ O ₃ からなるセラミック基板1を用いることによ� �て、基板にシリコン基板などを用いた場合� �比べて、絶縁性および機械的強度を向上さ� �ることができるので、製造効率を向上させ� �がら、検出感度を向上させることができ、� �つ、信頼性を向上させることができる。ま� �、基板にセラミック基板1を用いることによ� ��て、シリコン基板を用いた場合に比べて、� ��造コストを低減することができる。

 また、第1実施形態では、強誘電体層2の� �みt1を5μm以上に構成することによって、99%� �上のカバー率を得ることができるので、静� �容量値の変化を精度よく検出することがで� �る。これにより、製造効率を向上させなが� �、さらに容易に、加速度の検出感度を向上� �せることができる。なお、強誘電体層2の厚� ��t1は、10μm以上に構成するのが好ましく、20� �m以上に構成するのがより好ましい。

 また、第1実施形態では、セラミック基板1� �強誘電体層2との間に、グレーズ層5を形成す ることによって、強誘電体層2の上面の平滑� �を向上させることができるので、BaTiO ₃ の粒径を制御することによって、強誘電体層 2の上面に、0.1μm~0.2μm程度の凹凸を設けるこ� ��ができる。

 図10~図18は、本発明の第1実施形態による� ��速度センサの製造方法を説明するための図� ��ある。続いて、図1、図5、図6および図10~図1 8を参照して、本発明の第1実施形態による加� ��度センサ50の製造方法について説明する。� �お、第1実施形態による加速度センサ50は、� �として、表面マイクロマシニング技術を用� �て製造する。

 まず、図10に示すように、約1mmの厚みを有� �るとともにAl ₂ O ₃ からなるセラミック基板1の上面上に、グレ� �ズ層5を形成する。このグレーズ層5は、たと えば、ガラス成分を含んだ液体をセラミック 基板1上に印刷した後、所定温度で焼成する� �とによって形成する。

 次に、スクリーン印刷法を用いて、グレ� ��ズ層5上に、図1に示した配線層6を形成する� ��その後、図10に示すように、セラミック基� �1(グレーズ層5)上の所定領域に強誘電体層2を 形成する。

 ここで、第1実施形態では、強誘電体層2は� �スクリーン印刷法を用いて形成する。具体� �には、グレーズ層5上の所定領域に、BaTiO ₃ を含むペーストを印刷した後、800℃~1200℃程� ��の焼成温度で焼成することにより、BaTiO ₃ からなる強誘電体層2を形成する。

 また、第1実施形態では、強誘電体層2は、� �の厚みt1(図6参照)が5μm~20μmとなるように形� �するとともに、BaTiO ₃ の粒径を制御することによって、強誘電体層 2の上面に0.1μm~0.2μm程度の凹凸(図示せず)が� �じるように形成する。

 続いて、図11に示すように、プラズマCVD� �を用いて、グレーズ層5上に、アモルファス� ��リコンからなる犠牲層11を、強誘電体層2を� ��うように形成する。ここで、犠牲層11とは� �後工程で除去することを前提に形成する層� �ことである。

 次に、図12に示すように、フォトリソグラ� �ィ技術とSF ₆ プラズマガスを用いたドライエッチングとに より、犠牲層11に細長状の溝部(スロット)11a� �形成する。その後、図13に示すように、犠牲 層11の上面上に、第1のパリレン層12を蒸着す� ��。この際、溝部11a内に蒸着された第1のパリ レン層12は、プルーフマス4を保持するための アンカー部となる。

 次に、図14に示すように、フォトリソグラ� �ィ技術とO ₂ プラズマガスを用いたエッチングとにより、 第1のパリレン層12の所定領域を除去する。

 その後、犠牲層11上および第1のパリレン� ��12上に、スパッタリングまたは蒸着法によ� �、アルミニウム層を堆積するとともに、図15 に示すように、堆積したアルミニウム層を、 フォトリソグラフィ技術とウェットエッチン グとを用いてパターニングする。これにより 、図5に示したような櫛歯状の第1電極7および 櫛歯状の第2電極8が形成されるとともに、第1 電極7および第2電極8にそれぞれ電気的に接続 されるパッド電極7cおよび8cが形成される。� �お、第1電極7とパッド電極7cとを接続する接� ��部7b(図5参照)、および、第2電極8とパッド電 極8cとを接続する接続部8b(図5参照)も、上記� �たアルミニウム層のパターニングにより、� �時に形成される。

 次に、図16に示すように、第1電極7、第2� �極8、パッド電極7cおよび8c、接続部7bおよび8 b(図5参照)を覆うように、犠牲層11上および第 1のパリレン層12上に、第2のパリレン層13を蒸 着する。そして、第2のパリレン層13を図17に� ��した形状にパターニングする。これにより� ��パリレンからなるプルーフマス4(図1参照)、 梁部9(図1参照)、および、枠体部3(図1参照)が� ��成される。この際、図17および図18に示すよ うに、枠体部3の所定領域に、パッド電極7cお よび8cの表面を露出させるための開口部3aを� �成する。なお、第1のパリレン層12および第2� ��パリレン層13は、室温で形成(蒸着)可能であ る。

 最後に、XeF ₂ ガスを用いたドライエッチングにより、犠牲 層11の所定領域を除去することによって、プ� ��ーフマス4と強誘電体層2とを離間させる。� �のようにして、図1に示した本発明の第1実施 形態による加速度センサ50が形成される。

 第1実施形態の製造方法では、上記のように 、セラミック基板1上の所定領域に、スクリ� �ン印刷法を用いてBaTiO ₃ からなる強誘電体層2を形成することによっ� �、強誘電体層2を所定の領域に容易に形成す� ��ことができるので、板状の強誘電体層を基� ��上に貼り付ける場合などと比べて、製造効� ��を向上させることができる。なお、第1実施 形態による加速度センサ50では、DRIEプロセス を用いることなく製造することができる。

 また、第1実施形態では、スクリーン印刷法 を用いてBaTiO ₃ からなる強誘電体層2を形成することによっ� �、スパッタ法やゾルゲル法などを用いて強� �電体層2を形成する場合に比べて、容易に、� ��誘電体層2の厚みt1を大きくすることができ� ��ので、強誘電体層2の厚みt1が小さいことに� ��因して、静電容量値の変化を精度よく検出� ��ることが困難になるという不都合が発生す� ��のを抑制することができる。これにより、� ��造効率を向上させながら、感度の高い加速� ��センサ50を得ることができる。

 また、第1実施形態では、セラミック基板 1(グレーズ層5)の上面上に、スクリーン印刷� �を用いて配線層6を形成することによって、� ��易に、配線層6を形成することができるので 、これによっても、製造効率を向上させるこ とができる。

 (第2実施形態)
 図19は、本発明の第2実施形態による加速度� ��ンサの構造を示した斜視図である。図20は� �図19のA2-A2線に沿った断面図である。図21は� �図19に示した本発明の第2実施形態による加� �度センサの平面図である。図22~図25は、本発 明の第2実施形態による加速度センサの構造� �説明するための図である。まず、図19~図25を 参照して、本発明の第2実施形態による加速� �センサ60の構造について説明する。

 第2実施形態による加速度センサ60は、図1 9および図20に示すように、セラミック基板1� �、セラミック基板1上に形成された強誘電体� ��22と、強誘電体層22を囲むようにセラミック 基板1上に形成された枠体部23と、枠体部23の� ��側に配置されたプルーフマス24とを備えて� �る。なお、強誘電体層22は、本発明の「誘電 体層」の一例であり、プルーフマス24は、本� ��明の「可動部」の一例である。

 セラミック基板1は、Al ₂ O ₃ から構成されているとともに、約1mmの厚みを 有している。このセラミック基板1の上面上� �は、上記第1実施形態と同様、グレーズ層5が 形成されている。なお、グレーズ層5は、強� �電体層22などを形成するのに適した平滑面を 得るために設けられている。また、図19に示� ��ように、セラミック基板1(グレーズ層5)の上 面上であるとともに、枠体部23の外側の所定� ��域には、スクリーン印刷法によって形成さ� ��た配線層6が設けられている。この配線層6� �、たとえば、Au(金)などから構成されている� ��

 ここで、第2実施形態では、上記第1実施形� �と同様、強誘電体層22は、BaTiO ₃ (比誘電率:1000以上)から構成されている。ま� �、強誘電体層22は、図20および図22に示すよ� �に、セラミック基板1(グレーズ層5)上の所定� ��域に、スクリーン印刷法によって形成され� ��いる。この強誘電体層22は、平面的に見て� �実質的に四角形状を有している。

 また、強誘電体層22は、5μm以上の厚みに� ��成されている。具体的には、強誘電体層22� �、5μm~20μmの厚みt11(図25参照)に構成されてい る。

 また、強誘電体層22の上面には、BaTiO ₃ の粒径を制御することによって形成された、 0.1μm~0.2μm程度の凹凸(図示せず)が設けられて いる。これにより、プルーフマス24が強誘電� ��層22の上面と接触した場合でも、プルーフ� �ス24と強誘電体層22との接触面積を小さくす� ��ことが可能となるので、スティクション(強 誘電体層22とプルーフマス24との貼り付き)を� ��効に抑制することが可能となる。これによ� ��、スティクションに起因する加速度センサ6 0の信頼性の低下を抑制することが可能とな� �。

 また、第2実施形態では、図20および図22� �示すように、強誘電体層22の上面側の所定領 域に、アルミニウム(Al)からなるメタル層40が 形成されている。このメタル層40は、所定の� ��ターンに構成されており、強誘電体層22の� �面から突出しないように形成されている。� �体的には、メタル層40は、平面的に見て、後 述する第1電極27および第2電極28のそれぞれの 櫛歯部27aおよび28aに対して平行に延びるよう に形成されている。また、メタル層40は、そ� ��上面が強誘電体層22の上面と実質的に同一� �となるように形成されている。

 また、プルーフマス24は、パリレン(Parylen :パラキシリレン系樹脂)から構成されている� ��ともに、図20および図25に示すように、約5μ mの厚みt12(図24参照)に構成されている。また� ��プルーフマス24は、図21に示すように、平面 的に見て、実質的に四角形状(一辺の長さが� �1000μm)に形成されている。

 また、第2実施形態では、図23に示すよう� ��、プルーフマス24の裏面側(下面側)には、ア ルミニウムからなる2つの電極(第1電極27およ� ��第2電極28)が、同一平面内に隣り合うように 形成されている。具体的には、第1電極27およ び第2電極28は、平面的に見て、それぞれ、櫛 歯状に形成されているとともに、第1電極27の 櫛歯部27aと第2電極28の櫛歯部28aとが交互に配 列されるように構成されている。また、図25� ��示すように、第1電極27の櫛歯部27aの幅w1お� �び第2電極28の櫛歯部28aの幅w1は、それぞれ、 約5μmの長さに構成されているとともに、第1� ��極27の櫛歯部27aから隣り合う第2電極28の櫛� �部28aまでの長さg1は、約5μmに構成されてい� �。なお、第2実施形態による加速度センサ60� �は、図23に示すように、第1電極27および第2� �極28は、プルーフマス24の裏面(下面)側のほ� �全面に形成されている。

 また、プルーフマス24は、図19および図21� ��示すように、一体的に連結された4つの梁部 29を含んでいる。この4つの梁部29は、プルー� ��マス24の互いに対向する2つの側面に、それ� ��れ、2つずつ配置されており、平面的に見て 、同一方向に延びるように形成されている。 また、4つの梁部29の端部は、それぞれ、枠体 部23と一体的に連結されている。これにより� ��プルーフマス24は、図19および図20に示すよ� ��に、強誘電体層22と対向するように配置さ� �た状態で、強誘電体層22の上方に支持されて いる。なお、強誘電体層22の上面からプルー� ��マス24(第1電極27および第2電極28)までの距離 d1(図20および図25参照)は、約1μmである。

 また、第2実施形態では、図24に示すよう� ��、梁部29は、約5μmの厚みt12を有していると� ��もに、約3μmの幅w11を有している。すなわち 、梁部29は、セラミック基板1(図19参照)の上� �(主面)に対して平行な矢印X方向に弾性変形� �易くなるように、厚み方向の長さが、幅方� �の長さよりも大きく構成されている。これ� �より、4つの梁部29によって支持されたプル� �フマス24は、加速度が加わると、その慣性力 によって、セラミック基板1の上面(主面)に対 して水平な矢印X方向に移動することが可能� �なる。

 また、上述した第1電極27は、図23に示す� �うに、接続部27bを介して、パッド電極27cに� �気的に接続されているとともに、上述した� �2電極28は、接続部28bを介して、パッド電極28 cに電気的に接続されている。

 また、枠体部23は、図20に示すように、プル ーフマス24よりも大きい厚みを有しており、� ��19および図21に示すように、梁部29を介して� ��プルーフマス24を保持する機能を有してい� �。なお、枠体部23は、主として、パリレンか ら構成されている。
また、枠体部23の所定領域には、パッド電極2 7cおよび28cの表面を露出させるための開口部2 3aが形成されている。

 第2実施形態のその他の構成は、上記第1� �施形態と同様である。

 図26~図32は、本発明の第2実施形態による� ��速度センサの動作を説明するための図であ� ��。次に、図23および図25~図32を参照して、本 発明の第2実施形態による加速度センサ60の動 作について説明する。

 第2実施形態による加速度センサ60では、� ��ッド電極27c(図23参照)とパッド電極28c(図23参 照)との間に電圧を印加することによって、� �25および図26に示すように、第1電極27の櫛歯� ��27aと第2電極28の櫛歯部28aとの間にフリンジ� ��界10(電極間の脇に発生する電界)が発生して いる。ここで、フリンジ電界10を発生させる� ��1電極27および第2電極28が、図23に示したよ� �に、それぞれ、櫛歯状に形成されていると� �もに、互いの櫛歯部27aおよび28aが交互に配� �されているため、フリンジ電界10は、プルー フマス24の裏面(下面)側のほぼ全面に均一に� �生している。一方、プルーフマス24と対向す る強誘電体層22は、発生したフリンジ電界10� �中に配置された状態となっている。

 この状態から加速度センサ60に加速度が� �わると、プルーフマス24に慣性力が働くので 、これによって、プルーフマス24が、セラミ� ��ク基板1の上面に対して水平方向である矢印 X方向に移動する。ここで、第1電極27と第2電� ��28との間に発生しているフリンジ電界10では 、その電気力線は強誘電体層22を貫くことが� ��能である一方、メタル層40を貫くことがで� �ないので、プルーフマス24が矢印X方向に移� �することによって、電気力線の様相が変化� �る。これにより、電気力線の様相の変化に� �じて、静電容量値が変化するので、この静� �容量値の変化を検出することにより、加速� �センサ60に加わった矢印X方向の加速度が検� �される。

 なお、静電容量値は、メタル層40の形成� �ターンによって、その変化のパターンが変� �ると考えられる。たとえば、図27に示すよう に、メタル層40を、第1電極27の櫛歯部27aと、� ��り合う第2電極28の櫛歯部28aとの両方の真下� ��位置するように形成した場合(第1形成パタ� �ン)には、静電容量値Cは、図28に示すように� ��化すると容易に推測される。また、図29に� �すように、メタル層40を、第1電極27の櫛歯部 27aおよび第2電極28の櫛歯部28aのいずれの真下 にも位置しないように形成した場合(第2形成� ��ターン)には、静電容量値Cは、図30に示すよ うに変化すると容易に推測される。さらに、 図31に示すように、比較的幅の広いメタル層4 0を、第1電極27の櫛歯部27aおよび第2電極28の� �歯部28aの一方の真下にのみ位置するように� �成した場合(第3形成パターン)には、静電容� �値Cは、図32に示すように変化すると容易に� �測される。したがって、メタル層40の形成パ ターンを種々変化させることにより、加速度 の検出感度を調整することが可能となる。

 次に、第2実施形態による加速度センサ60� ��効果を確認するために、上記第1実施形態と 同様の方法を用いてコンピュータシミュレー ションを行った。その結果を図33に示す。

 上記図33に示すように、強誘電体層22の厚 みt11を5μm以上に構成することによって、99%� �上のカバー率が得られることが判明した。� �た、強誘電体層22の厚みt11を10μm以上に構成� ��た場合には、ほぼ100%(99.8%以上)のカバー率� �得られ、20μm以上に構成した場合には、100%� �カバー率が得られることが判明した。なお� �強誘電体層22の厚みt11が10μmの場合には、強� ��電体層22の厚みt11は、第1電極27および第2電� ��28の一方の櫛歯部27a(または28a)の幅w1(約5μm)� ��、第1電極27の櫛歯部27aから隣り合う第2電極 28の櫛歯部28aまでの長さg1(約5μm)との合計長� �(w1+g1:約10μm)と一致する。また、強誘電体層2 2の厚みt11が20μmの場合には、強誘電体層22の� ��みt11は、上記合計長さ(w1+g1:約10μm)の2倍(2(w1 +g1))と一致する。

 以上のように、強誘電体層22の厚みt11を5� �m以上に構成することによって、十分なカバ� ��率を得ることができ、静電容量値の変化を� ��度よく検出することが可能となることが確� ��された。これにより、加速度の検出感度を� ��上させることが可能となることが確認され� ��。

 第2実施形態では、上記のように、プルー フマス24の強誘電体層22側に第1電極27および� �2電極28を形成することによって、第1電極27� �櫛歯部27aと第2電極28の櫛歯部28aとの間にフ� �ンジ電界10を発生させることができる。また 、強誘電体層22の上面側の所定領域に、所定� ��パターンでメタル層40を形成することによ� �て、プルーフマス24がセラミック基板1の上� �(主面)と平行な矢印X方向に移動した場合で� �、フリンジ電界10における電気力線の様相を 変化させることができる。すなわち、第1電� �27の櫛歯部27aと第2電極28の櫛歯部28aとの間に 発生するフリンジ電界10では、その電気力線� ��強誘電体層22を貫くことが可能である一方� �メタル層40を貫くことができないので、強誘 電体層22の上面側の所定領域に、所定のパタ� ��ンでメタル層40を形成することによって、� �ルーフマス24が矢印X方向に移動した際に、� �リンジ電界10における電気力線の様相を変化 させることができる。これにより、電気力線 の様相の変化に応じて、静電容量値が変化す るので、その静電容量値の変化を検出するこ とにより、セラミック基板1(強誘電体層22)の� ��面(主面)と平行な矢印X方向の加速度を検出� ��ることができる。

 また、第2実施形態では、メタル層40を、� ��誘電体層22の上面から突出しないように形� �することによって、強誘電体層22の上面側に メタル層40を形成したとしても、メタル層40� �形成されていない場合と同様のプロセスで� �その後の製造プロセスを行うことができる� �で、強誘電体層22の上面からメタル層40が突� ��することに起因して、その後の製造プロセ� ��が繁雑になるという不都合が生じるのを抑� ��することができる。これにより、容易に、� ��造効率を向上させることができる。

 また、第2実施形態では、メタル層40を、� ��誘電体層22の上面から突出しないように形� �することによって、プルーフマス24が、セラ ミック基板1(強誘電体層22)の上面(主面)と平� �な矢印X方向に移動する際に、メタル層40と� �ルーフマス24(第1電極27、第2電極28)とが係合� ��るのを抑制することができるので、メタル� ��40とプルーフマス24(第1電極27、第2電極28)と� ��係合することに起因して、セラミック基板1 (強誘電体層22)の上面(主面)と平行な矢印X方� �へのプルーフマス24の移動が妨げられるとい う不都合が生じるのを抑制することができる 。これにより、容易に、セラミック基板1(強� ��電体層22)の上面(主面)と平行な矢印X方向の� ��速度を検出することができる。

 また、第2実施形態では、強誘電体層22をBaTi O ₃ から構成することによって、BaTiO ₃ は比誘電率が1000以上の金属酸化物(強誘電体� ��質)であるため、強誘電体層22の比誘電率を� ��分に大きくすることができる。これにより� ��容易に、静電容量値の変化を精度よく検出� ��ることができるので、容易に、セラミック� ��板1(強誘電体層22)の上面(主面)と平行な矢印 X方向の加速度を精度よく検出することがで� �る。なお、BaTiO ₃ は、Pb(鉛)を含有しない強誘電体物質である� �め、強誘電体層22をBaTiO ₃ から構成することによって、廃棄物による環 境負荷を低減することができるとともに、人 体に与える悪影響を低減することができる。

 また、第2実施形態では、プルーフマス24� ��支持する梁部29を、厚み方向の長さが、幅� �向の長さよりも大きくなるように構成する� �とによって、セラミック基板1(強誘電体層22) の上面(主面)に対して垂直方向(矢印Z方向)に� ��ルーフマス24が移動するのを抑制すること� �できるので、検出された加速度に、矢印Z方� ��の加速度成分が含まれるのを抑制すること� ��できる。これにより、容易に、セラミック� ��板1(強誘電体層22)の上面(主面)と平行な矢印 X方向の加速度を検出することができるとと� �に、容易に、その検出精度を向上させるこ� �ができる。

 また、第2実施形態では、上記第1実施形� �と同様、強誘電体層22の厚みt11を5μm以上に� �成することによって、99%以上のカバー率を� �ることができるので、静電容量値の変化を� �度よく検出することができる。これにより� �セラミック基板1(強誘電体層22)の上面(主面)� ��平行な矢印X方向の加速度をより精度よく検 出することができる。

 さらに、第2実施形態では、セラミック基板 1と強誘電体層22との間に、グレーズ層5を形� �することによって、強誘電体層22の上面の平 滑度を向上させることができるので、BaTiO ₃ の粒径を制御することによって、強誘電体層 22の上面に、0.1μm~0.2μm程度の凹凸を設けるこ とができる。

 なお、第2実施形態のその他の効果は、上 記第1実施形態と同様である。

 図34~図44は、本発明の第2実施形態による� ��速度センサの製造方法を説明するための図� ��ある。続いて、図19、図23~図25および図34~図 44を参照して、本発明の第2実施形態による加 速度センサ60の製造方法について説明する。� ��お、第2実施形態による加速度センサ60は、� ��として、表面マイクロマシニング技術を用� ��て製造する。

 まず、図34に示すように、約1mmの厚みを有� �るとともにAl ₂ O ₃ からなるセラミック基板1の上面上に、グレ� �ズ層5を形成する。このグレーズ層5は、たと えば、ガラス成分を含んだ液体をセラミック 基板1上に印刷した後、所定温度で焼成する� �とによって形成する。

 次に、スクリーン印刷法を用いて、グレ� ��ズ層5上に、図19に示した配線層6を形成する 。なお、配線層6をスクリーン印刷法により� �成することにより、容易に、配線層6を形成� ��ることが可能となるので、これによっても� ��製造効率を向上させることが可能となる。

 その後、図34に示すように、セラミック基� �1(グレーズ層5)上の所定領域にスクリーン印� ��法を用いて強誘電体層22を形成する。具体� �には、グレーズ層5上の所定領域に、BaTiO ₃ を含むペーストを印刷した後、800℃~1200℃程� ��の焼成温度で焼成することにより、BaTiO ₃ からなる強誘電体層22を形成する。

 また、強誘電体層22は、その厚みt11(図25参� �)が5μm~20μmとなるように形成するとともに、 BaTiO ₃ の粒径を制御することによって、強誘電体層 22の上面に0.1μm~0.2μm程度の凹凸(図示せず)が� ��じるように形成する。

 続いて、図35に示すように、蒸着法など� �用いて、強誘電体層22上の所定領域に、所定 のパターンでメタル層40を形成する。そして� ��強誘電体層22の焼成温度よりも若干高い温� �(たとえば、約50℃高い温度)まで昇温するこ� ��により強誘電体層22を軟化させる。これに� �り、強誘電体層22上に形成されたメタル層40� ��下方に沈むので、図36に示すように、メタ� �層40が強誘電体層22の上面から突出しないよ� ��に構成される。

 その後、図37に示すように、プラズマCVD� �を用いて、グレーズ層5上に、アモルファス� ��リコンからなる犠牲層31を、強誘電体層22を 覆うように形成する。ここで、犠牲層31とは� ��後工程で除去することを前提に形成する層� ��ことである。

 次に、図38に示すように、フォトリソグラ� �ィ技術とSF ₆ プラズマガスを用いたドライエッチングとに より、犠牲層31に細長状の溝部(スロット)31a� �形成する。そして、図39に示すように、犠牲 層31の上面上に、第1のパリレン層32を蒸着す� ��。この際、溝部31a内に蒸着された第1のパリ レン層32は、プルーフマス24を保持するため� �アンカー部となる。

 次に、図40に示すように、フォトリソグラ� �ィ技術とO ₂ プラズマガスを用いたエッチングとにより、 第1のパリレン層32の所定領域を除去する。

 その後、犠牲層31上および第1のパリレン� ��32上に、スパッタリングまたは蒸着法によ� �、アルミニウム層を堆積するとともに、図41 に示すように、堆積したアルミニウム層を、 フォトリソグラフィ技術とウェットエッチン グとを用いてパターニングする。これにより 、図23に示したような櫛歯状の第1電極27およ� ��櫛歯状の第2電極28が形成されるとともに、� ��1電極27および第2電極28にそれぞれ電気的に� ��続されるパッド電極27cおよび28cが形成され� ��。なお、第1電極27とパッド電極27cとを接続� ��る接続部27b(図23参照)、および、第2電極28と パッド電極28cとを接続する接続部28b(図23参照 )も、上記したアルミニウム層のパターニン� �により、同時に形成される。

 次に、図42に示すように、第1電極27、第2� ��極28、パッド電極27cおよび28c(図23参照)、接� ��部27bおよび28b(図23参照)を覆うように、犠牲 層31上および第1のパリレン層32上に、第2のパ リレン層33を蒸着する。そして、第2のパリレ ン層33を図43に示した形状にパターニングす� �。この際、図24に示したように、4つの梁部29 は、それぞれ、厚み方向の長さを、幅方向の 長さよりも大きくなるように形成する。これ により、パリレンからなるプルーフマス24(図 19参照)、梁部29(図19参照)、および、枠体部23( 図19参照)が形成される。この際、枠体部23の� ��定領域に、パッド電極27cおよび28cの表面を� ��出させるための開口部23aを形成する。なお� ��第1のパリレン層32および第2のパリレン層33� ��、室温で形成(蒸着)可能である。

 最後に、図44に示した状態から、XeF ₂ ガスを用いたドライエッチングにより、犠牲 層31の所定領域を除去することによって、プ� ��ーフマス24と強誘電体層22とを離間させる。 このようにして、図19に示した本発明の第2実 施形態による加速度センサ60が形成される。

 第2実施形態では、上記のように、セラミ ック基板1上の所定領域に、スクリーン印刷� �を用いて強誘電体層22を形成することによっ て、セラミック基板1上の所定領域に強誘電� �層22を容易に形成することができるので、板 状の強誘電体層22をセラミック基板1上の所定 領域に貼り付ける場合などと比べて、製造効 率を向上させることができる。なお、第2実� �形態による加速度センサ60では、DRIEプロセ� �を用いることなく製造することができる。

 なお、今回開示された実施形態は、すべ� ��の点で例示であって制限的なものではない� ��考えられるべきである。本発明の範囲は、� ��記した実施形態の説明ではなく特許請求の� ��囲によって示され、さらに特許請求の範囲� ��均等の意味および範囲内でのすべての変更� ��含まれる。

 たとえば、上記第1および第2実施形態では� �強誘電体層をBaTiO ₃ から構成した例について示したが、本発明は これに限らず、非誘電率が1000以上であって� �スクリーン印刷法が適用可能な金属酸化物� �あれば、BaTiO ₃ 以外の金属酸化物から強誘電体層を構成して もよい。この際、Pb(鉛)を含有しない金属酸� �物を用いるのが好ましい。

 また、上記第1および第2実施形態では、� �誘電体層を5μm~20μmの厚みに構成した例につ� ��て示したが、本発明はこれに限らず、強誘� ��体層を20μm以上の厚みに構成してもよい。� �お、強誘電体層の形成は、上述したように� �スクリーン印刷法によって行われるので、20 μm以上の厚みを有する強誘電体層でも、容易 に形成することが可能である。

 また、上記第1および第2実施形態では、� �レーズ層が形成されたセラミック基板上に� �スクリーン印刷法を用いて、強誘電体層を� �成した例について示したが、本発明はこれ� �限らず、グレーズ層が形成されていないセ� �ミック基板上に、スクリーン印刷法を用い� �、強誘電体層を形成してもよい。

 また、上記第1および第2実施形態では、80 0℃~1200℃程度の焼成温度で焼成することによ り、強誘電体層を形成した例を示したが、本 発明はこれに限らず、上記した焼成温度以外 の焼成温度で焼成することにより、強誘電体 層を形成してもよい。たとえば、1200℃~1500℃ 程度の比較的高い焼成温度で焼成してもよい し、700℃以下の比較的低い焼成温度で焼成し てもよい。なお、1200℃~1500℃程度の焼成温度 で焼成する場合には、グレーズ層が形成され ていないセラミック基板上に、強誘電体層を 形成するとともに、強誘電体層の形成後に配 線層を形成すれば上記実施形態に示した加速 度センサの製造が可能である。また、700℃以 下の焼成温度で焼成する場合には、強誘電体 層の比誘電率が1000以下にならないように構� �するのが好ましい。

 また、上記第1および第2実施形態では、Al ₂ O ₃ からなるセラミック基板を用いた例を示した が、本発明はこれに限らず、Al ₂ O ₃ 以外のセラミック材料からなるセラミック基 板を用いて加速度センサを製造してもよい。

 また、上記第1および第2実施形態では、� �体部によってプルーフマスを保持するよう� �構成したが、本発明はこれに限らず、枠体� �以外の部材によってプルーフマスを保持す� �ように構成してもよい。

 なお、上記第1および第2実施形態におい� �、プルーフマスに、上面から下面に貫通す� �複数の貫通孔を設けてもよい。このように� �成した場合には、犠牲層の除去が容易にな� �とともに、空気抵抗を低減することが可能� �なる。

 また、上記第2実施形態では、メタル層を 、強誘電体層の上面から突出しないように形 成した例について示したが、本発明はこれに 限らず、メタル層を、強誘電体層の上面から 突出するように形成してもよい。

 また、上記第2実施形態では、メタル層の 形成パターンの例として、第1形成パターン� �第2形成パターンおよび第3形成パターンの3� �の形成パターンを示したが、本発明はこれ� �限らず、メタル層の形成パターンは、上記� �た第1形成パターン、第2形成パターンおよび 第3形成パターン以外の形成パターンであっ� �もよい。また、メタル層の形成パターンを� �々組み合わせてもよい。このように、メタ� �層の形成パターンを組み合わせた場合には� �加速度の検出感度を調整することが可能に� �るとともに、検出感度を向上させることが� �能になる。

 また、上記第2実施形態では、メタル層を アルミニウムから構成した例について説明し たが、本発明はこれに限らず、アルミニウム 以外の金属からメタル層を構成してもよい。

 また、上記第2実施形態では、4つの梁部� �よってプルーフマスを支持する構成につい� �示したが、本発明はこれに限らず、セラミ� �ク基板の上面に対して平行な所定方向に、� �ルーフマスを移動させることが可能であれ� �、プルーフマスを支持する梁部の構成は、� �記実施形態による構成以外の構成であって� �よい。たとえば、図45に示すように、プルー フマス34を支持する梁部39を、矢印X方向に撓� ��ように構成してもよい。

 また、上記第2実施形態では、加速度セン サを、セラミック基板の上面に対して平行な 矢印X方向の加速度を検出可能に構成した例� �ついて説明したが、本発明はこれに限らず� �1つのセラミック基板上に複数の加速度セン� ��を形成することによって、複数方向の加速� ��を同時に検出可能に構成してもよい。たと� ��ば、図46に示すように、少なくとも、セラ� �ック基板1の上面に対して平行な矢印X方向お よび矢印Y方向の加速度をそれぞれ検出する2� ��の加速度センサ60と、セラミック基板1の上� ��に対して垂直方向の加速度を検出する加速� ��センサ50とを、1つのセラミック基板1上に形 成することによって、3軸方向の加速度を同� �に検出可能に構成してもよい。また、図46に 示すように、リファレンスとして、プルーフ マスが移動しない加速度センサ70をさらに設� ��てもよい。このように構成した場合には、� ��速度の検出精度をより向上させることが可� ��となる。