(57)【要約】【課題】低加速度領域から高加速度領域までの広い加速度範囲を１つのセンサ素子で高精度に計測できる加速度センサを提供する。【解決手段】加速度センサ１００は、基板部材１と、基板部材１の表面に対して面外に変位可能に基板部材１に支持された検出プレート部２と、基板部材１の厚み方向に変位可能に、検出プレート部２にリンク梁部材３で支持された慣性質量体４とを備え、検出プレート部２は、基板部材１側に向けて突出するストッパ部材５とを含み、ストッパ部材５が基板部材１に接触することにより、加速度に対する検出プレート部２の変位の変化率が変化するよう構成されている。【選択図】図１
2011112620.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板部材と、
前記基板部材の表面に対して面外に変位可能に前記基板部材に支持された検出プレート部と、
前記基板部材の厚み方向に変位可能に、前記検出プレート部にリンク梁部材で支持された慣性質量体とを備え、
前記検出プレート部は、前記基板部材側に向けて突出するストッパ部材とを含み、
前記ストッパ部材が前記基板部材に接触することにより、加速度に対する前記検出プレート部の変位の変化率が変化するよう構成されている、加速度センサ。
【請求項２】
前記基板部材は、基板と、コンタクト電極とを含み、
前記コンタクト電極は、前記ストッパ部材と対向するように前記基板に支持され、加速度が印加されることにより、前記ストッパ部材と接触するよう構成されている、請求項１に記載の加速度センサ。
【請求項３】
前記慣性質量体と対向するように前記基板部材に支持され、前記慣性質量体との間に電気的に静電引力を発生させる自己診断用電極をさらに備えた、請求項１または２に記載の加速度センサ。
【請求項４】
前記検出プレート部は、前記ストッパ部材に接続された弾性梁を含み、
前記ストッパ部材が前記基板部材に接触した後も前記弾性梁が弾性変形することにより、前記検出プレート部が面外に変位可能に構成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項５】
前記検出プレート部は、第１検出プレートおよび第２検出プレートを含み、
前記リンク梁部材は、前記第１検出プレートに前記慣性質量体を支持するための第１リンク梁と、前記第２検出プレートに前記慣性質量体を支持するための第２リンク梁とを含み、
前記第１検出プレートは前記ストッパ部材を有し、かつ前記第２検出プレートより加速度に対する変位の割合が大きい、請求項１〜３のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項６】
前記コンタクト電極がバネ構造を有している、請求項２に記載の加速度センサ。
【請求項７】
前記検出プレート部は、少なくとも１つの検出プレートからなり、
前記ストッパ部材は、複数のストッパを含み、
１つの前記検出プレートに対し、複数の前記ストッパが設けられている、請求項１〜４のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項８】
前記ストッパ部材は、第１ストッパおよび第２ストッパを含み、
前記第１ストッパと前記第２ストッパとは、異なる加速度で前記基板部材に接触するよう構成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の加速度センサ。
【請求項９】
前記検出プレート部は、２つの検出プレートを含み、
２つの前記検出プレートは、２つの前記検出プレートの間を通る仮想線に対して互いに線対称に配置されている、請求項１〜４のいずれかに記載の加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度センサに関し、特に、静電容量型の加速度センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、加速度センサの１つとして、加速度にともなう静電容量の変化を検出する静電容量型の加速度センサが使用されている。たとえば、特開２００８−１３９２８２号公報（特許文献１）には、検出対象でない方向の加速度に対する感度を抑制し、角速度や角加速度などの慣性力の影響を受けにくくした静電容量型の加速度センサが提案されている。この公報の加速度センサでは、慣性質量体は第１および第２リンク梁で第１および第２検出フレームと接続されている。
【０００３】
第１および第２検出フレームは第１および第２ねじれ梁でアンカーを介して基板に支持されている。第１リンク梁は第１ねじれ梁の第１ねじれ軸を第１ねじれ軸と交差しかつ第１検出フレームの一方端部側に向かう方向に移動した軸上において第１検出フレームと繋がっている。一方、第２リンク梁は第２ねじれ梁の第２ねじれ軸を上記の方向と反対方向にずらした軸上において第２検出フレームに繋がっている。
【０００４】
このため、慣性質量体が基板の厚み方向に変位する場合には第１および第２検出フレームが互いに逆向きに回転変位するが、慣性質量体が傾斜したり基板の面内方向に変位したりする場合は、第１および第２検出フレームが同一の向きに回転変位する。よって、第１および第２検出フレームの互いに逆向きの回転変位にのみ感受性が高くなるように検出電極を設けることにより、検出対象でない方向の加速度に対する感度を抑制し、角速度や角加速度などの慣性力の影響を受けにくくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１３９２８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
自動車のエアバッグシステムなどに用いられる加速度センサは、通常測定レンジ０〜±数百Ｇ（Ｇ：重力加速度）の高い加速度を検出する必要がある。一方、自動車の姿勢制御などに用いられる加速度センサは、測定レンジ０〜±十Ｇ程度の低い加速度を高精度に検出する必要がある。一般に、加速度センサの静電容量を電圧に変換する回路にはノイズが存在している。また加速度センサには分解能および判別可能な最小値が存在している。低い加速度領域用の加速度センサと高い加速度領域用の加速度センサでは、分解能および判別可能な最小値が異なる。
【０００７】
低い加速度領域用の加速度センサの判別可能な最小値は、高い加速度領域用の加速度センサのノイズと同等の値となり得る。このような場合には、高加速度領域用の加速度センサは、加速度センサのノイズと判別可能な最小値との区別ができないため低い加速度を精度良く計測することはできない。よって、１つの加速度センサで、低い加速度領域から高い加速度領域までの全ての領域で加速度を精度良く計測することは困難である。
【０００８】
したがって、上記公報の加速度センサのような従来の加速度センサでは、低い加速度領域から高い加速度領域までの広い加速度範囲を計測するためには、複数の加速度センサが必要であり、加速度センサ全体のサイズ、コストが増大するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、低加速度領域から高加速度領域までの広い加速度範囲を１つのセンサ素子で高精度に計測できる加速度センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の加速度センサは、基板部材と、基板部材の表面に対して面外に変位可能に基板部材に支持された検出プレート部と、基板部材の厚み方向に変位可能に、検出プレート部にリンク梁部材で支持された慣性質量体とを備え、検出プレート部は、基板部材側に向けて突出するストッパ部材とを含み、ストッパ部材が基板部材に接触することにより、加速度に対する検出プレート部の変位の変化率が変化するよう構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の加速度センサによれば、ストッパ部材が基板部材に接触することにより、加速度に対する検出プレート部の変位の変化率が変化するよう構成されているため、ストッパ部材が基板部材に接触する前後でセンサ感度が変化する。本発明の加速度センサは、低加速度領域と高加速度領域のセンサ感度を変えることにより、低加速度領域から高加速度領域までの広い加速度範囲を１つのセンサ素子で高精度に計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う概略的な断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を概略的に示す断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。
【図４】本発明の実施の形態１における加速度センサの加速度検出回路の概略構成図である。
【図５】本発明の実施の形態１における加速度センサの加速度とセンサ出力との関係を模式的に示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第１工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。
【図７】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第２工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。
【図８】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第３工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。
【図９】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第４工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。
【図１０】本発明の実施の形態１における加速度センサの製造方法の第５工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図２の断面位置に対応する。
【図１１】本発明の実施の形態２における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線に沿う概略的な断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を概略的に示す断面図であり、その断面位置は図１２の断面位置に対応する。
【図１４】本発明の実施の形態２における加速度センサの加速度検出回路の概略構成図である。
【図１５】本発明の実施の形態３における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。
【図１６】図１５のＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿う概略的な断面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を概略的に示す断面図であり、その断面位置は図１６の断面位置に対応する。
【図１８】本発明の実施の形態３における加速度センサの製造方法の第１工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図１６の断面位置に対応する。
【図１９】本発明の実施の形態３における加速度センサの製造方法の第２工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図１６の断面位置に対応する。
【図２０】本発明の実施の形態３における加速度センサの製造方法の第３工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図１６の断面位置に対応する。
【図２１】本発明の実施の形態３における加速度センサの製造方法の第４工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図１６の断面位置に対応する。
【図２２】本発明の実施の形態３における加速度センサの製造方法の第５工程を示す概略的な断面図であり、その断面位置は図１６の断面位置に対応する。
【図２３】本発明の実施の形態４における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。
【図２４】本発明の実施の形態４における加速度センサの加速度検出回路の概略構成図である。
【図２５】本発明の実施の形態５における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。
【図２６】図２５のＸＸＶＩ−ＸＸＶＩ線に沿う概略的な断面図である。
【図２７】図２５のＸＸＶＩＩ−ＸＸＶＩＩ線に沿う概略的な断面図であり、コンタクト電極の近傍を示す断面図である。
【図２８】本発明の実施の形態６における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。
【図２９】図２８のＸＸＩＸ−ＸＸＩＸ線に沿う概略的な断面図である。
【図３０】本発明の実施の形態６における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を概略的に示す断面図であり、その断面位置は図２９の断面位置に対応する。
【図３１】本発明の実施の形態６における加速度センサの加速度とセンサ出力との関係を模式的に示す図である。
【図３２】本発明の実施の形態７における加速度センサの構成を概略的に示す上面図である。
【図３３】図３２のＸＸＸＩＩＩ−ＸＸＸＩＩＩ線に沿う概略的な断面図である。
【図３４】本発明の実施の形態７における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を示す図３２のＸＸＸＩＶ−ＸＸＸＩＶ線に沿う概略的な断面図である。
【図３５】本発明の実施の形態７における加速度センサに対して基板の膜厚方向に沿って上方向に加速度が加えられた際の様子を概略的に示す断面図であり、その断面位置は図３３の断面位置に対応する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
最初に本発明の実施の形態１の加速度センサの構成について説明する。
【００１４】
図１〜図３には、説明の便宜のため、座標軸Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が導入されている。図１において、Ｘ軸は横方向に沿う右方向が正の向きの軸であり、Ｙ軸は縦方向に沿う上方向が正の向きの軸であり、Ｚ軸は紙面に垂直で紙面の上方が正の向きの軸である。なおＺ軸の方向は、本実施の形態の加速度センサが検出対象とする加速度の方向に一致する。また、以下の各実施の形態についても同様とする。
【００１５】
図１および図２を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００は、基板部材１と、検出プレート部２と、リンク梁部材３と、慣性質量体４と、ストッパ部材５と、弾性梁６と、アンカー７と、ねじれ梁８と、検出電極９と、自己診断用電極１０とを主に有している。基板部材１は、基板１ａと、コンタクト電極１ｂとを有している。基板１ａの材質は、単結晶シリコンを用いることができる。コンタクト電極１ｂ、検出プレート部２、リンク梁部材３、慣性質量体４、ストッパ部材５、弾性梁６、アンカー７、ねじれ梁８、検出電極９および自己診断用電極１０の材質は、導電性のポリシリコン膜を用いることができる。このポリシリコン膜は、低応力であり、かつ厚み方向に応力分布がないことが望ましい。
【００１６】
基板１ａの上に絶縁膜１１を介してアンカー７が支持されている。アンカー７にねじれ梁８を介して検出プレート部２が支持されている。検出プレート部２は、基板部材１の表面に対して面外に変位可能に基板部材１に支持されている。ここで、基板部材１の表面に対して面外とは、基板部材１の表面に沿わない方向を意味する。検出プレート部２は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ１まわりに回転変位可能に構成されている。検出プレート部２は、ストッパ部材５を有している。ストッパ部材５は、基板部材側に向けて突出するように構成されている。検出プレート部２は、ストッパ部材５が基板部材１に接触することにより、加速度に対する変位の変化率が変化するよう構成されている。
【００１７】
検出プレート部２は、ストッパ部材５に接続された弾性梁６を有している。ストッパ部材５が基板部材１に接触した後も弾性梁６が弾性変形することにより、検出プレート部２が面外に変位可能に構成されている。ストッパ部材５は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ１に交差する方向に、ねじれ軸Ｔ１に対して線対称に一対で配置されている。Ｚ軸方向の双方向（図２中上下方向）の加速度を計測するためにストッパ部材５は一対で配置されているが、ストッパ部材５が１つ配置されていればＺ軸方向の一方向の加速度を広い範囲で高精度に計測できる。
【００１８】
検出プレート部２にリンク梁部材３で慣性質量体４が支持されている。慣性質量体４は、基板部材１の厚み方向に変位可能に構成されている。リンク梁部材３は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ１をねじれ軸Ｔ１と交差しかつ検出プレート部２の一方端部側に向かう方向にオフセットｅ１だけ平行移動した軸Ｌ１上において検出プレート部２と繋がっている。すなわち、オフセットｅ１の絶対値はねじれ軸Ｔ１とリンク梁部材３の軸Ｌ１との間の寸法である。
【００１９】
ストッパ部材５と対向する基板１ａの上に絶縁膜１１を介してコンタクト電極１ｂが設けられている。コンタクト電極１ｂは、ストッパ部材５と対向するように基板１ａに支持されている。コンタクト電極１ｂは、加速度が印加されることにより、ストッパ部材５と接触するよう構成されている。コンタクト電極１ｂは、ストッパ部材５と接触することにより、センサ感度変更点を検知するように構成されている。
【００２０】
検出プレート部２と対向する基板部材１の上には検出電極９が設けられている。検出電極９は、検出電極９１と、検出電極９２とを有している。検出プレート部２がねじれ梁８のねじれ軸Ｔ１まわりに回転された場合、検出電極９１および検出電極９２は、検出プレート部２の基板部材１と対向する面に、一方が接近するとともに、他方が遠ざかるように構成されている。
【００２１】
慣性質量体４と対向する基板部材１の上には自己診断用電極１０が設けられている。自己診断用電極１０は、慣性質量体４と対向するように基板部材１に支持されている。自己診断用電極１０は、慣性質量体４との間に電気的に静電引力を発生させるように構成されている。より具体的には、自己診断用電極１０は、慣性質量体４と自己診断用電極１０との間に電圧が印加されることにより、慣性質量体４を基板部材１の厚さ方向に静電駆動可能に構成されている。
【００２２】
基板１ａ、アンカー７、検出電極９および自己診断用電極１０は、絶縁膜１１で電気的に分離されている。絶縁膜１１の材質は、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜を用いることができる。
【００２３】
次に、本実施の形態の加速度センサの動作について説明する。
図３を参照して、基板部材１の厚み方向に沿って上方向、すなわちＺ軸の正方向（図３中上方向）の加速度Ａｚが加速度センサ１００に加わると、慣性質量体４は慣性力により初期位置（図３中破線で示す位置）からＺ軸の負方向（図３中下方向）に沈み込むように変位する。慣性質量体４と連結されているリンク梁部材３も、慣性質量体４と一体となってＺ軸の負方向（図３中下方向）に変位する。
【００２４】
リンク梁部材３の変位により、検出プレート部２は、リンク梁部材３の軸Ｌ１の部分でＺ軸の負方向（図３中下方向）への力を受ける。この軸Ｌ１は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔｌからオフセットｅ１だけ平行移動された位置にあるため、検出プレート部２にはトルクが作用する。この結果、検出プレート部２が回転変位する。すなわち、検出プレート部２の上面が加速度センサ１００の一方端部側（図３の右側）を向くように、検出プレート部２が回転変位する。
【００２５】
加速度Ａｚが所定の加速度で、検出プレート部２の回転変位により、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触する。さらに加速度Ａｚが増加すると、弾性梁６が弾性変形する。この弾性梁６は、検出プレート部２の回転変位に対し、抗力として作用する。
【００２６】
検出プレート部２の回転変位にともない、検出プレート部２と検出電極９１とにより構成される静電容量Ｃ１が増大し、検出プレート部２と検出電極９２とにより構成される静電容量Ｃ２が減少する。
【００２７】
図４を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００の加速度検出回路によって上記の静電容量Ｃ１、Ｃ２から加速度が検出される。この加速度検出回路では、静電容量Ｃ１と静電容量Ｃ２とが直列に接続されている。静電容量Ｃ１側の端部には一定電位Ｖdが印加され、静電容量Ｃ２側の端部は接地電位が印加されている。また、上記直列接続部には端子が設けられており、この端子の出力電位Ｖoutを検出することができる。この出力電位Ｖoutは、下記の値となる。
【００２８】
【数１】
2011112620.tif 000003
【００２９】
式（１）に示すように、電位Ｖdは一定値であることから、出力電位Ｖoutを検出することにより、Ｚ軸方向の加速度を検知することができる。なお、加速度が０、すなわち、変位がない場合はＣ１＝Ｃ２であるので、Ｖout＝Ｖd／２で表わされる。
【００３０】
図５を参照して、加速度センサ１００の加速度（Ａｚ）とセンサ出力（ΔＶout）との関係を説明する。ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触しない低加速度領域と、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触する高加速度領域とでセンサ出力の傾きが大きく異なる。低加速度領域では傾きが大きく、高加速度領域では傾きが小さくなる。すなわち、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触する前後で加速度に対するセンサ感度が大きく異なる。
【００３１】
ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触すると、ストッパ部材５に接続された弾性梁６が検出プレート部２の回転変位に対して抗力として作用するため、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触する前と比較して回転変位しにくくなる。つまり、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触する前後で加速度に対する検出プレート部２の変位の変化率が変化する。このため、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触しない低加速度領域ではセンサ感度が大きく、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触する高加速度領域ではセンサ感度が小さくなる。これにより、低加速度領域から高加速度領域までの広い加速度領域で高精度に加速度が検出される。
【００３２】
ストッパ部材５とコンタクト電極１ｂとが接触する加速度は、製造ばらつき、経年変化などにより、設計値および製造初期値から変動する可能性がある。したがって、センサ出力が低加速度領域の出力か、高加速度領域の出力かを判断しないと、センサ出力に対する加速度の適切な出力式を判断することができないので、高精度に加速度を計測することが困難である。そのため、高加速度領域（低感度領域）と低加速度領域（高感度領域）のセンサ感度変更点の把握は使用上非常に重要である。
【００３３】
本実施の形態の加速度センサ１００では、ストッパ部材５とコンタクト電極１ｂとの間の接触を検知することにより、低感度領域と高感度領域とのセンサ感度変更点が把握される。そのため、ストッパ部材５とコンタクト電極１ｂとが接触する加速度が変動しても、センサ感度変更点を検知することにより、センサ出力に対する加速度の適切な出力式が用いられるので、センサ出力が高精度に加速度に換算される。
【００３４】
本実施の形態の加速度センサ１００では、慣性質量体４と自己診断用電極１０との間に電圧が印加され、慣性質量体４が基板部材１の厚さ方向に静電引力により強制変位される。これにより、加速度センサ１００に基板部材１の膜厚方向の加速度Ａｚが加わった場合の慣性質量体４の変位と同様の変位が発生する。よって、実際に加速度センサ１００に加速度Ａｚを加えずに、自己診断用電極１０により、センサ素子破壊の有無、低加速度領域感度、高加速度領域感度およびストッパ接触加速度が確認される。
【００３５】
本実施の形態の加速度センサ１００では、ストッパ部材５が基板部材１に接触した後も弾性梁６が弾性変形することにより、検出プレート部２が面外に変位する。弾性梁６の弾性定数に応じてストッパ部材５が基板部材１に接触した後のセンサ感度が変わるので、弾性梁６の弾性定数の設定変更でセンサ感度が様々に設定される。また、ストッパ部材５が弾性変形する弾性梁６で支持されているため、ストッパ部材５が基板部材１に接触する際の衝撃が緩和される。さらに、ストッパ部材５が基板部材１から離れる際、弾性梁６の反発力により基板部材１との固着が抑制される。
【００３６】
次に、本実施の形態の加速度センサの製造方法について説明する。
図６を参照して、シリコンからなる基板１ａの上に、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜などの絶縁膜１１が積層される。絶縁膜１１の上に導電性ポリシリコン（多結晶シリコン）膜１０１が積層される。導電性ポリシリコン膜１０１がパターニングされる。導電性ポリシリコン膜１０１がパターニングされることにより、コンタクト電極１ｂ、検出電極９および自己診断用電極１０（図２）が形成される。
【００３７】
図７を参照して、リン酸ガラスなどの第１犠牲層１０２が積層される。第１犠牲層１０２にエッチングが施され、ストッパ部材５およびアンカー７（図２）が形成される部分に穴が形成される。図８を参照して、第２犠牲層１０３が積層される。第２犠牲層１０３にエッチングが施され、ストッパ部材５およびアンカー７（図２）が形成される部分に穴が形成される。第１犠牲層１０２および第２犠牲層１０３の膜厚により検出プレート部２と検出電極９（図２）との間の空隙が形成される。第２犠牲層１０３の膜厚によりストッパ部材５とコンタクト電極１ｂ（図２）との間の空隙が形成される。
【００３８】
図９を参照して、導電性ポリシリコン膜１０４が積層される。続いてその表面にＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)処理が施される。図１０を参照して、ＣＭＰ処理により、導電性ポリシリコン膜１０４が、たとえば厚さ１０μｍまで研磨されて、平坦化される。導電性ポリシリコン膜１０４の第２犠牲層１０３の上面よりも上方の部分に対して、ドライエッチングにより、選択的に貫通エッチングが施される。
【００３９】
これにより、検出プレート部２、リンク梁部材３、慣性質量体４、ストッパ部材５、弾性梁６、アンカー７およびねじれ梁８（図２）が形成される。その後、第１犠牲層１０２および第２犠牲層１０３がエッチングにより除去され、図２に示される本実施の形態の加速度センサ１００が得られる。
【００４０】
なお、上記ではストッパ部材５および弾性梁６は、検出プレート部２、リンク梁部材３および慣性質量体４と同一膜厚に形成する場合について説明したが、同一膜厚に限定されず、弾性梁６のばね剛性に応じて膜厚を調整してもよい。また、本実施の形態の加速度センサ１００の製造方法は、特別な設備を必要とせず、通常の半導体製造工程を適用できる。
【００４１】
次に、本実施の形態の加速度センサの作用効果について説明する。
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、ストッパ部材５が基板部材１に接触することにより、加速度に対する検出プレート部２の変位の変化率が変化するよう構成されているため、ストッパ部材５が基板部材１に接触する前後でセンサ感度が変化する。ストッパ部材５が基板部材１に接触しない低加速度領域ではセンサ感度が大きく、ストッパ部材５が基板部材１に接触する高加速度領域ではセンサ感度が小さくなる。
【００４２】
本実施の形態の加速度センサ１００は、低加速度領域と高加速度領域低のセンサ感度を変えることにより、低加速度領域から高加速度領域までの広い加速度範囲を１つのセンサ素子で高精度に計測できる。
【００４３】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、コンタクト電極１ｂは、ストッパ部材５と対向するように基板１ａに支持され、加速度が印加されることにより、ストッパ部材５と接触するよう構成されているため、センサ感度が変化する加速度を検知でき、センサ感度変更点が変動しても、センサ出力を高精度に加速度に換算することができる。
【００４４】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、慣性質量体４と対向するように基板部材１に支持され、慣性質量体４との間に電気的に静電引力を発生させる自己診断用電極１０をさらに備えている。そのため、慣性質量体４と自己診断用電極１０との間に電圧が印加され、慣性質量体４が基板部材１の厚さ方向に静電引力により強制変位されることにより、加速度センサ１００に基板部材１の膜厚方向の加速度Ａｚが加わった場合の慣性質量体４の変位と同様の変位を発生させることができる。これにより、実際に加速度センサ１００に加速度Ａｚを加えずに、自己診断用電極１０により、センサ素子破壊の有無、低加速度領域感度、高加速度領域感度およびストッパ接触加速度を確認することができる。よって、信頼性の高い加速度センサ１００を提供できる。
【００４５】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、検出プレート部２は、ストッパ部材５に接続された弾性梁６を含み、ストッパ部材５が基板部材１に接触した後も弾性梁６が弾性変形することにより、検出プレート部２が面外に変位可能に構成されている。そのため、弾性梁６の弾性定数に応じてストッパ部材５が基板部材１に接触した後のセンサ感度が変わるので、弾性梁６の弾性定数の設定変更により様々なセンサ感度の加速度センサ１００を提供できる。これにより、設計自由度の高い加速度センサ１００を容易に提供できる。
【００４６】
また、ストッパ部材５が弾性変形する弾性梁６で支持されているため、ストッパ部材５が基板部材１に接触する際の衝撃を緩和することができる。これにより、ストッパ部材５が基板部材１に接触する際の損傷を抑制することができる。さらに、ストッパ部材５が基板部材１から離れる際、弾性梁６の反発力により基板部材１との固着を防止することができる。
【００４７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の加速度センサは、実施の形態１の加速度センサと比較して、検出プレート部が２つの検出プレートを含んでいる点で主に異なっている。
【００４８】
図１１および図１２を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００では、検出プレート部２は、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂを有している。２つの検出プレート２Ａ、２Ｂは、それぞれストッパ部材５と、弾性梁６とを有している。２つの検出プレート２Ａ、２Ｂは、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂの間を通る仮想線ＶＬに対して互いに線対称に配置されている。リンク梁部材３は、リンク梁３Ａ、３Ｂを有している。
【００４９】
検出プレート２Ａは、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ１まわりに回転可能に構成されている。検出プレート２Ａはリンク梁３Ａで慣性質量体４に支持されている。リンク梁３Ａは、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ１をねじれ軸Ｔ１と交差しかつ検出プレート２Ａの一方端部側に向かう方向にオフセットｅ１だけ平行移動した軸Ｌ１上において検出プレート２Ａと繋がっている。
【００５０】
検出プレート２Ｂは、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ２まわりに回転可能に構成されている。検出プレート２Ｂはリンク梁３Ｂで慣性質量体４に支持されている。リンク梁３Ｂは、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ２をねじれ軸Ｔ２と交差しかつ検出プレート２Ｂの他方端部側に向かう方向にオフセットｅ２だけ平行移動した軸Ｌ２上において検出プレート２Ｂと繋がっている。
【００５１】
なお、本実施の形態のこれ以外の構成は、上述した実施の形態１と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００５２】
次に、本実施の形態の加速度センサの動作について説明する。
図１３を参照して、基板部材１の厚み方向に沿って上方向、すなわちＺ軸の正方向（図中上方向）の加速度Ａｚが加速度センサ１００に加わると、慣性質量体４は慣性力により初期位置（図１３中破線で示す位置）からＺ軸の負方向（図１３中下方向）に沈み込むように変位する。慣性質量体４と連結されているリンク梁３Ａ、３Ｂも、慣性質量体４と一体となってＺ軸の負方向（図１３中下方向）に変位する。
【００５３】
リンク梁３Ａの変位により、検出プレート２Ａは、リンク梁３Ａの軸Ｌ１の部分でＺ軸の負方向（図１３中下方向）への力を受ける。この軸Ｌ１は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔｌからオフセットｅ１だけ平行移動された位置にあるため、検出プレート２Ａにはトルクが作用する。この結果、検出プレート２Ａが回転変位する。
【００５４】
また、リンク梁３Ｂの変位により、検出プレート２Ｂは、リンク梁３Ｂの軸Ｌ２の部分でＺ軸の負方向（図１３中下方向）への力を受ける。この軸Ｌ２は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ２からオフセットｅ２だけ平行移動された位置にあるため、検出プレート２Ｂにはトルクが作用する。この結果、検出プレート２Ｂが回転変位する。
【００５５】
２つの検出プレート２Ａ、２Ｂは、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂの間を通る仮想線ＶＬに対して互いに線対称に配置されており、オフセットｅ１とオフセットｅ２とは相互に反対向きであるため、検出プレート２Ａと検出プレート２Ｂとは逆向きに回転する。すなわち検出プレート２Ａの上面が加速度センサ１００の一方端部側（図１３の右側）を向くように、検出プレート２Ａが回転変位する。検出プレート２Ｂの上面が加速度センサ１００の他方端部側（図１３の左側）を向くように、検出プレート２Ｂが回転変位する。
【００５６】
検出プレート２Ａ、２Ｂの回転変位にともない、検出プレート２Ａと検出電極９１とにより構成される静電容量Ｃ１ａが増大し、検出プレート２Ａと検出電極９２とにより構成される静電容量Ｃ１ｂが減少する。また検出プレート２Ｂと検出電極９３とにより構成される静電容量Ｃ２ａが増大し、検出プレート２Ｂと検出電極９４とにより構成される静電容量Ｃ２ｂが減少する。
【００５７】
図１４を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００の加速度検出回路によって上記の静電容量Ｃ１ａ、Ｃ１ｂ、Ｃ２ａ、Ｃ２ｂから加速度が検出される。この加速度検出回路では、静電容量Ｃ１ａとＣ２ａとが並列接続され、静電容量Ｃ１ｂとＣ２ｂとが並列接続されている。そして、これら２つの並列接続された部分がさらに直列に接続されている。このように形成された加速度検出回路の静電容量Ｃ１ａ、Ｃ２ａ側の端部には一定電位Ｖdが印加され、静電容量Ｃ１ｂ、Ｃ２ｂ側の端部は接地電位が印加されている。また、上記直列接続部には端子が設けられており、この端子の出力電位Ｖoutを検出することができる。この出力電位Ｖoutは、下記の値となる。
【００５８】
【数２】
2011112620.tif 000004
【００５９】
式（２）に示すように、電位Ｖdは一定値であることから、出力電位Ｖoutを検出することにより、式（３）の値を知ることができる。
【００６０】
【数３】
2011112620.tif 000005
【００６１】
この式（３）の値は、図１３のように慣性質量体４が沈み込んだ場合は減少する。また、加速度センサ１００に対して、加速度Ａｚと逆方向の加速度が加わった場合は慣性質量体４が基板部材１の厚み方向の上方に変位し、式（３）の値は増大する。よって出力電位Ｖoutを測定することにより慣性質量体４の基板部材１の厚み方向の変位を検出し、この検出結果によりＺ軸方向の加速度Ａｚを検知することができる。
【００６２】
本実施の形態の加速度センサ１００では、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂは、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂの間を通る仮想線ＶＬに対して互いに線対称に配置されているため、オフセットｅ１とオフセットｅ２とが逆向きとなる。そのため、検出対象でない方向（図１３中Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の加速度が加わった場合および角速度や角加速度が加わった場合には、検出プレート２Ａ、２Ｂは同一の向きに直線変位もしくは回転変位する。その結果、上記加速度検出回路において、静電容量Ｃ１ａ、Ｃ２ａの増減が相殺され、かつ静電容量Ｃ１ｂ、Ｃ２ｂの増減が相殺される。これにより、検出対象でない方向の加速度に対するセンサ感度が抑制される。また、センサ感度は、角速度や角加速度などの慣性力の影響を受けにくくなる。
【００６３】
なお、本実施の形態の製造方法は、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂの間を通る仮想線ＶＬに対して互いに線対称に配置されている点以外は、上述した実施の形態１と同様であるため、その説明を繰り返さない。
【００６４】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂは、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂの間を通る仮想線ＶＬに対して互いに線対称に配置されているため、検出対象でない方向の加速度に関するセンサ感度を抑制することができ、角速度や角加速度などの慣性力の影響を受けにくくすることができる。これにより、加速度の測定精度を向上することができる。
【００６５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の加速度センサは、実施の形態１の加速度センサと比較して、検出プレート部が第１検出プレートおよび第２検出プレートを含んでいる点、検出プレート部が弾性梁を有していない点で主に異なっている。
【００６６】
図１５および図１６を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００では、検出プレート部２は、第１検出プレート２１と、第２検出プレート２２とを有している。リンク梁部材３は、第１リンク梁３１と、第２リンク梁３２とを有している。第１リンク梁３１は、第１検出プレート２１に慣性質量体４を支持するためのものである。第２リンク梁３２は第２検出プレート２２に慣性質量体４を支持するためのものである。
【００６７】
第１検出プレート２１は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ１まわりに回転可能に構成されている。第１リンク梁３１は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ１をねじれ軸Ｔ１と交差しかつ第１検出プレート２１の一方端部側に向かう方向にオフセットｅ１だけ平行移動した軸Ｌ１上において第１検出プレート２１と繋がっている。
【００６８】
第２検出プレート２２は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ２まわりに回転可能に構成されている。第２リンク梁３２は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ２をねじれ軸Ｔ２と交差しかつ第２検出プレート２２の他方端部側に向かう方向にオフセットｅ２だけ平行移動した軸Ｌ２上において第２検出プレート２２と繋がっている。
【００６９】
第１検出プレート２１、第２検出プレート２２に接続されたねじれ梁８の長さ、幅、第１リンク梁３１、第２リンク梁３２の長さ、幅およびオフセットｅ１、オフセットｅ２の距離を調整することにより、第１検出プレート２１は、慣性質量体４のＺ軸方向（図１６中上下方向）の変位に対する回転変位の割合が第２検出プレート２２より大きくなるように構成されている。つまり、第１検出プレート２１は、第２検出プレート２２より加速度に対する変位の割合が大きくなるように構成されている。第１検出プレート２１はストッパ部材５を有している。第２検出プレート２２はストッパ部材５を有していない。
【００７０】
なお、本実施の形態のこれ以外の構成は、上述した実施の形態１と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００７１】
次に、本実施の形態の加速度センサの動作について説明する。
図１７を参照して、基板部材１の厚み方向に沿って上方向、すなわちＺ軸の正方向（図１７中上方向）の加速度Ａｚが加速度センサ１００に加わると、慣性質量体４は慣性力により初期位置（図１７中破線で示す位置）からＺ軸の負方向（図１７中下方向）に沈み込むように変位する。慣性質量体４と連結されている第１リンク梁３１、第２リンク梁３１も、慣性質量体４と一体となってＺ軸の負方向（図１７中下方向）に変位する。
【００７２】
第１リンク梁３１の変位により、第１検出プレート２１は、第１リンク梁３１の軸Ｌ１の部分でＺ軸の負方向（図１７中下方向）への力を受ける。この軸Ｌ１は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔｌからオフセットｅ１だけ平行移動された位置にあるため、第１検出プレート２１にはトルクが作用する。この結果、第１検出プレート２１が回転変位する。
【００７３】
また、第２リンク梁３２の変位により、第２検出プレート２１は、第２リンク梁３２の軸Ｌ２の部分でＺ軸の負方向（図１７中下方向）への力を受ける。この軸Ｌ２は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ２からオフセットｅ２だけ平行移動された位置にあるため、第２検出プレート２２にはトルクが作用する。この結果、第２検出プレート２２が回転変位する。
【００７４】
オフセットｅ１とオフセットｅ２とは相互に反対向きであるため、第１検出プレート２２と第２検出プレート２２とは逆向きに回転する。
【００７５】
加速度Ａｚが所定の加速度以上では、第１検出プレート２１の回転変位により、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触する。そのため、第１検出プレート２１の回転変位がさらに増大することが制限される。一方、第２検出プレート２２は、ストッパ部材５を有していないため、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触することはない。そのため、第２検出プレート２２の回転変位は、加速度の増加に従って増大する。
【００７６】
第１検出プレート２１、第２検出プレート２２の回転変位にともない、第１検出プレート２１と検出電極９１とにより構成される静電容量Ｃ１ａが増大し、第１検出プレート２２と検出電極９２とにより構成される静電容量Ｃ１ｂが減少する。また第２検出プレート２２と検出電極９３とにより構成される静電容量Ｃ２ａが増大し、第２検出プレート２２と検出電極９４とにより構成される静電容量Ｃ２ｂが減少する。
【００７７】
実施の形態２と同様の上記式（２）および式（３）より、出力電位Ｖoutを測定することにより慣性質量体４の基板部材１の厚み方向の変位を検出される。この検出結果によりＺ軸方向の加速度Ａｚが検知される。
【００７８】
ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触する加速度以上では、第１検出プレート２１の回転変位が制限されるため、静電容量Ｃ１ａ、Ｃ１ｂは一定値となる。一方、第２検出プレート２２の回転変位は加速度の増加に従って増大するため、静電容量Ｃ２ａ、Ｃ２ｂは加速度の増加に従って変化する。その結果、加速度検出回路は、実施の形態１と同様の図５に示すセンサ出力を示す。
【００７９】
ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触する前後で、加速度に対する、第１検出プレート２１と第２検出プレート２２とを含む検出プレート部２の変位の変化率が変化する。第１検出プレート２１は、第２検出プレート２２より加速度に対する変位の割合が大きくなるように構成されているため、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触しない低加速度領域では第１検出プレート２１により高感度で加速度が検出され、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触する高加速度領域では第２検出プレート２２により低感度で広範囲の加速度が検出される。これにより、低加速度領域から高加速度領域までの広い加速度領域で高精度に加速度が検出される。
【００８０】
次に、本実施の形態の加速度センサの製造方法について説明する。
図１８を参照して、基板１ａの上に、絶縁膜１１が積層される。絶縁膜１１の上に導電性ポリシリコン膜１０１が積層される。導電性ポリシリコン膜１０１がパターニングされる。導電性ポリシリコン膜１０１がパターニングされることにより、コンタクト電極１ｂ、検出電極９および自己診断用電極１０（図１６）が形成される。
【００８１】
図１９を参照して、第１犠牲層１０２が積層される。第１犠牲層１０２にエッチングが施され、ストッパ部材５およびアンカー７（図１６）が形成される部分に穴が形成される。図２０を参照して、第２犠牲層１０３が積層される。第２犠牲層１０３にエッチングが施され、ストッパ部材５およびアンカー７（図１６）が形成される部分に穴が形成される。本実施の形態では、図１９および図２０中左側および中央の第１犠牲層１０２および第２犠牲層１０３にはストッパ部材５が形成されるように穴が形成される。一方、図１９および図２０中右側の第１犠牲層１０２および第２犠牲層１０３にはストッパ部材５が形成されないため、穴が形成されない。
【００８２】
第１犠牲層１０２および第２犠牲層１０３の膜厚により第１検出プレート２１、第２検出プレート２２と検出電極９（図１６）との間の空隙が形成される。第２犠牲層１０３の膜厚によりストッパ部材５とコンタクト電極１ｂ（図１６）との間の空隙が形成される。
【００８３】
図２１を参照して、導電性ポリシリコン膜１０４が積層される。続いてその表面にＣＭＰ処理が施される。図２２を参照して、ＣＭＰ処理により、導電性ポリシリコン膜１０４が、たとえば厚さ１０μｍまで研磨されて、平坦化される。導電性ポリシリコン膜１０４の第２犠牲層１０３の上面よりも上方の部分に対して、ドライエッチングにより、選択的に貫通エッチングが施される。
【００８４】
これにより、第１検出プレート２１および第２検出プレート２２を含む検出プレート部２、第１リンク梁３１および第２リンク梁３２を含むリンク梁部材３、慣性質量体４、ストッパ部材５、アンカー７およびねじれ梁８（図１６）が形成される。第１検出プレート２１が第２検出プレート２２より加速度に対する変位の割合が大きくなるように、第１検出プレート２１、第２検出プレート２２に接続されたねじれ梁８の長さ、幅、第１リンク梁３１、第２リンク梁３２の長さ、幅およびオフセットｅ１、オフセットｅ２の距離が調整される。その後、第１犠牲層１０２および第２犠牲層１０３がエッチングにより除去され、図１６に示される本実施の形態の加速度センサ１００が得られる。
【００８５】
なお、本実施の形態のこれ以外の製造方法は、上述した実施の形態１と同様であるため、その説明を繰り返さない。
【００８６】
次に、本実施の形態の加速度センサの作用効果について説明する。
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、第１検出プレート２１はストッパ部材５を有しているため、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触する前後で、加速度に対する、第１検出プレート２１と第２検出プレート２２とを含む検出プレート部２の変位の変化率を変化させることができる。第１検出プレート２１は、第２検出プレート２２より加速度に対する変位の割合が大きくなるように構成されているため、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触しない低加速度領域では第１検出プレート２１により高感度で加速度を検出することができ、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触する高加速度領域では第２検出プレート２２により低感度で広範囲の加速度を検出することができる。これにより、低加速度領域から高加速度領域までの広い加速度領域で高精度に加速度を検出することができる。
【００８７】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４の加速度センサは、実施の形態１の加速度センサと比較して、検出プレート部が２つの検出プレートを含んでいる点、検出プレート部が弾性梁を有していない点で主に異なっている。
【００８８】
図２３を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００では、検出プレート部２は、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂを有している。２つの検出プレート２Ａ、２Ｂは、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂの間を通る仮想線ＶＬに対して互いに線対称に配置されている。検出プレート２Ａ、２Ｂは、それぞれ第１検出プレート２１と第２検出プレート２２とを有している。第１検出プレート２１と第２検出プレート２２とは、第１検出プレート２１のねじれ軸Ｔ１と第２検出プレート２２のねじれ軸Ｔ２とが沿う方向に並んでいる。
【００８９】
検出プレート２Ａの第１リンク梁３１は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ１をねじれ軸Ｔ１と交差しかつ第１検出プレート２１の一方端部側に向かう方向にオフセットｅ１だけ平行移動した軸Ｌ１上において第１検出プレート２１と繋がっている。検出プレート２Ａの第２リンク梁３２は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ２をねじれ軸Ｔ２と交差しかつ第２検出プレート２２の他方端部側に向かう方向にオフセットｅ２だけ平行移動した軸Ｌ２上において第２検出プレート２２と繋がっている。
【００９０】
検出プレート２Ｂの第１リンク梁３１は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ１をねじれ軸Ｔ１と交差しかつ第１検出プレート２１の他方端部側に向かう方向にオフセットｅ１だけ平行移動した軸Ｌ１上において第１検出プレート２１と繋がっている。検出プレート２Ｂの第２リンク梁３２は、ねじれ梁８のねじれ軸Ｔ２をねじれ軸Ｔ２と交差しかつ第２検出プレート２２の一方端部側に向かう方向にオフセットｅ２だけ平行移動した軸Ｌ２上において第２検出プレート２２と繋がっている。なお、本実施の形態のこれ以外の構成は、上述した実施の形態１と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【００９１】
次に、本実施の形態の加速度センサの動作について説明する。
２つの検出プレート２Ａ、２Ｂは、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂの間を通る仮想線ＶＬに対して互いに線対称に配置されており、オフセットｅ１とオフセットｅ２とは相互に反対向きであるため、検出プレート２Ａと検出プレート２Ｂとは逆向きに回転する。また、オフセットｅ１とオフセットｅ２とは相互に反対向きであるため、検出プレート２Ａ、２Ｂのそれぞれの第１検出プレート２１と第２検出プレート２２とは逆向きに回転する。
【００９２】
検出プレート２Ａ、２Ｂのそれぞれの第１検出プレート２１と検出電極９１とにより構成される静電容量Ｃ１ａと、第１検出プレート２１と検出電極９２とにより構成される静電容量Ｃ１ｂと、第２検出プレート２２と検出電極９３とにより構成される静電容量Ｃ２ａと、第２検出プレート２２と検出電極９４とにより構成される静電容量Ｃ２ｂとは、図２４に示す加速度検出回路を構成している。この加速度検出回路においても、それぞれの静電容量Ｃ１ａ、Ｃ２ａの増減が相殺され、かつそれぞれの静電容量Ｃ１ｂ、Ｃ２ｂの増減が相殺される。
【００９３】
なお、本実施の形態の製造方法は、検出プレート部２が２つの検出プレート２Ａ、２Ｂを含んでいる点、検出プレート部２が弾性梁６を有していない点以外、上述した実施の形態１と同様であるため、その説明を繰り返さない。
【００９４】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂは、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂの間を通る仮想線ＶＬに対して互いに線対称に配置されているため、検出対象でない方向の加速度に関する感度を抑制することができ、角速度や角加速度などの慣性力の影響を受けにくくすることができる。これにより、測定精度を向上することができる。
【００９５】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５の加速度センサは、実施の形態１の加速度センサと比較して、コンタクト電極がバネ構造を有している点で主に異なっている。
【００９６】
図２５および図２６を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００では、コンタクト電極１ｂがバネ構造を有している。コンタクト電極１ｂは、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂの上端部に接触した後、弾性変形するように構成されている。図２６および図２７を参照して、たとえば、コンタクト電極１ｂの上端部は、基板部材１の表面との間に空間を形成するように保持されている。コンタクト電極１ｂは、ストッパ部材５が接触した後、検出プレート部２が回転変位可能であればよく、上述した実施の形態１の弾性梁６に比べて平面視における面積を小さくすることができる。
【００９７】
なお、本実施の形態のこれ以外の構成は、上述した実施の形態１と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。また、本実施の形態では、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂは、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂの間を通る仮想線ＶＬに対して互いに線対称に配置されているが、上述した実施の形態１と同様に、検出プレート部２が１つの検出プレートで形成されていてもよい。
【００９８】
本実施の形態の加速度センサ１００では、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触した後、コンタクト電極１ｂがバネ構造により弾性変形することで、検出プレート部２がさらに回転変位する。
【００９９】
本実施の形態の加速度センサ１００の製造方法においては、コンタクト電極１ｂは、たとえば絶縁膜１１の上に積層された導電性ポリシリコン膜１０１が複数段に形成されて、パターニングされることにより形成される。なお、本実施の形態のこれ以外の製造方法は、上述した実施の形態１と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。
【０１００】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、コンタクト電極１ｂがバネ構造を有しているため、バネ構造の弾性定数の設定を変更することにより、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触した後のセンサ感度を設定することができる。これにより、設計自由度の高い加速度センサ１００を容易に提供できる。
【０１０１】
また、コンタクト電極１ｂがバネ構造を有しているため、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触する際の衝撃を緩和することができる。これにより、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂに接触する際の損傷を抑制することができる。さらに、ストッパ部材５がコンタクト電極１ｂから離れる際、コンタクト電極１ｂの反発力によりストッパ部材５との固着を抑制することができる。
【０１０２】
また、コンタクト電極１ｂがバネ構造を有しているため、上述の実施の形態１の弾性梁６より平面視において小さい面積で弾性力を得ることができる。そのため、実施の形態１と比較して、検出電極９１、９２，９３、９４の面積を広くすることができる。これにより、検出プレート部２と検出電極９１、９２，９３、９４との対向面積を広くすることができるので、センサ精度を高めることができる。
【０１０３】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６の加速度センサは、実施の形態１の加速度センサと比較して、ストッパ部材のストッパの数が主に異なっている。
【０１０４】
図２８および図２９を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００では、検出プレート部２は、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂを有している。２つの検出プレート２Ａ、２Ｂはそれぞれストッパ部材５を有している。ストッパ部材５は、複数のストッパを有し、ストッパ５Ａと、ストッパ５Ｂとを有している。
【０１０５】
なお、本実施の形態のこれ以外の構成は、上述した実施の形態１と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。また、本実施の形態では、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂは、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂの間を通る仮想線ＶＬに対して互いに線対称に配置されているが、上述した実施の形態１と同様に、検出プレート部２が少なくとも１つの検出プレートからなっていてもよい。
【０１０６】
次に、本実施の形態の加速度センサの動作について説明する。
図３０を参照して、基板部材１の厚み方向に沿って上方向、すなわちＺ軸の正方向（図３０中上方向）の加速度Ａｚが所定の加速度で加速度センサ１００に加わると、検出プレート２Ａ、２Ｂは慣性力により初期位置（図３０中破線で示す位置）から回転変位する。この回転変位により、検出プレート２Ａ、２Ｂのそれぞれのストッパ５Ａがコンタクト電極１ｂに接触する。さらに加速度が増加すると、検出プレート２Ａ、２Ｂの回転変位が増大し、検出プレート２Ａ、２Ｂのそれぞれのストッパ５Ｂもコンタクト電極１ｂに接触する。つまり、ストッパ５Ａと、ストッパ５Ｂとは異なる加速度で基板部材１に接触する。
【０１０７】
この結果、本実施の形態の加速度センサ１００は、図３１に示すセンサ出力を示す。図３１に示されるように、ストッパ５Ａがコンタクト電極１ｂに接触しない加速度領域でセンサ出力の傾きが一番大きくなる。ストッパ５Ａがコンタクト電極１ｂに接触した後の加速度領域ではセンサ出力の傾きが小さくなる。さらにストッパ５Ｂがコンタクト電極１ｂと接触した後の加速度領域ではセンサ出力の傾きが一番小さくなる。
【０１０８】
なお、本実施の形態の製造方法は、ストッパ部材のストッパの数および弾性梁の数以外は、上述した実施の形態１と同様であるため、その説明を繰り返さない。
【０１０９】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、ストッパ部材５は、ストッパ５Ａと、ストッパ５Ｂとを有しているため、ストッパ部材５とコンタクト電極１ｂを含む基板部材１とを複数接触させることができる。これにより、感度変更点を増加させることができるので、より広い領域の加速度を高精度で計測することができる。
【０１１０】
また、製造工程においてストッパの数を増加させることが容易であるので、容易にセンサ感度変更点を増加させることできる。これにより、設計自由度を高めることができる。
【０１１１】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７の加速度センサは、実施の形態１の加速度センサと比較して、ストッパ部材が第１のストッパおよび第２のストッパを含んでいる点で主に異なっている。
【０１１２】
図３２および図３３を参照して、本実施の形態の加速度センサ１００では、検出プレート２Ａ、２Ｂは、それぞれ第１検出プレート２１と第２検出プレート２２とを有している。ストッパ部材５は、第１ストッパ５１と、第２ストッパ５２とを有している。第１検出プレート２１は、第１ストッパ５１を有している。第２検出プレート２２は、第２ストッパ５２を有している。第１ストッパ５１と、第２ストッパ５２とは異なる加速度で基板部材１に接触するよう構成されている。
【０１１３】
なお、本実施の形態のこれ以外の構成は、上述した実施の形態１と同様であるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明を繰り返さない。また、本実施の形態では、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂは、２つの検出プレート２Ａ、２Ｂの間を通る仮想線ＶＬに対して互いに線対称に配置されているが、検出プレート部２が少なくとも１つの検出プレートからなっていてもよい。
【０１１４】
次に、本実施の形態の加速度センサの動作について説明する。
図３４を参照して、基板部材１の厚み方向に沿って上方向、すなわちＺ軸の正方向（図３４中上方向）の加速度Ａｚが所定の加速度で加速度センサ１００に加わると、検出プレート２Ａの第１検出プレート２１、検出プレート２Ｂの第１検出プレート２１は慣性力により初期位置（図３４中破線で示す位置）から回転変位する。この回転変位により、検出プレート２Ａ、２Ｂのそれぞれの第１ストッパ５１がコンタクト電極１ｂに接触する。
【０１１５】
図３５を参照して、さらに加速度が増加すると、検出プレート２Ａの第２検出プレート２２、検出プレート２Ｂの第２検出プレート２２の回転変位が増大する。この回転変位により検出プレート２Ａ、２Ｂのそれぞれの第２ストッパ５２もコンタクト電極１ｂに接触する。つまり、第１ストッパ５１と、第２ストッパ５２とは異なる加速度で基板部材１に接触する。
【０１１６】
第２ストッパ５２がコンタクト電極１ｂに接触した後、第２ストッパ５２に接続された弾性梁６が弾性変形することにより、第２検出プレート２２がさらに回転変位する。この結果、本実施の形態の加速度センサ１００は、図３１に示すセンサ出力を示す。
【０１１７】
なお、本実施の形態の製造方法は、ストッパ部材が第１のストッパおよび第２のストッパを含んでいる点以外は、上述した実施の形態１と同様であるため、その説明を繰り返さない。
【０１１８】
本実施の形態の加速度センサ１００によれば、第１ストッパ５１と、第２ストッパ５２とは異なる加速度で基板部材１に接触するよう構成されているため、ストッパ部材５とコンタクト電極１ｂを含む基板部材１ｂとを複数接触させることができる。これにより、感度変更点を増加させることができるので、より広い領域の加速度を高精度で計測することができる。
【０１１９】
上記の各実施の形態は、適時組み合わせることができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【符号の説明】
【０１２０】
１  基板部材、１ａ  基板、１ｂ  コンタクト電極、２  検出プレート部、２Ａ，２Ｂ  検出プレート、３  リンク梁部材、３Ａ，３Ｂ  リンク梁、４  慣性質量体、５  ストッパ部材、５Ａ，５Ｂ  ストッパ、６  弾性梁、７  アンカー、８  ねじれ梁、９，９１，９２，９３，９４  検出電極、１０  自己診断用電極、１１  絶縁膜、２１  第１検出プレート、２２  第２検出プレート、３１  第１リンク梁、３２  第２リンク梁、５１  第１ストッパ、５２  第２ストッパ、１００  加速度センサ、１０１  導電性ポリシリコン膜、１０２  犠牲層、１０３  犠牲層、１０４  導電性ポリシリコン膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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